(57)【要約】【課題】改質ガスの冷却能力を確保しつつ、装置の小型化を図った水素製造装置を提供する。【解決手段】水素製造装置１０では、改質ガスＧ１は熱交換器ＨＥ１で冷却された後、チラー１００に供給されるため、チラー１００で冷却される改質ガスは比較的低温とされる。このため、チラーのみで圧縮機８０に供給される改質ガスを冷却していた場合と比較して、チラー１００の冷却能力が相対的に小さくて済み、冷媒循環型のチラー１００を小型化することができる。また、熱交換器ＨＥ１は冷媒非循環型であるため、熱交換器ＨＥ１に使用される冷媒は水素製造装置の外部から供給され、熱交換後に水素製造装置の外部に排出される。すなわち、熱交換器ＨＥ１を追加したことによる水素製造装置の大型化が抑制される。したがって、圧縮機８０に導入される改質ガスをチラーのみで冷却していた場合と比較して、水素製造装置１０を小型化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素供給源から炭化水素が原料として供給されると共に、前記炭化水素を改質して水素を主成分とした改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器と接続され、前記改質ガスを昇圧する昇圧手段と、
前記昇圧手段と接続され、前記改質ガスを製品水素と不純物であるオフガスとに分離して製品水素を精製する水素精製器と、
前記改質器と前記昇圧手段とを結ぶ改質ガス流路上に設けられ、前記改質ガスが冷媒と熱交換することにより冷却される冷媒非循環型の第１熱交換器と、
前記改質ガス流路上で前記第１熱交換器の下流側に設けられ、前記改質ガスが冷媒と熱交換することによりを冷却されて当該改質ガスに含有された水蒸気が凝縮される冷媒循環型の第２熱交換器と、
を備える水素製造装置。
【請求項２】
前記第１熱交換器で使用される冷媒は、工業用水である請求項１記載の水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素製造装置に関し、特に、炭化水素原料を改質して水素を製造する水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素を得るための水素製造装置としては、原料炭化水素を水蒸気改質装置で改質ガスに改質した後、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）装置（水素精製器）へ供給するものが知られている。この際、ＰＳＡ装置における吸着反応に必要な圧力で改質ガスをＰＳＡ装置に供給するために、ＰＳＡ装置の上流側には、改質ガスを圧縮する圧縮機が設けられている。
【０００３】
また、改質ガスの流路上において、圧縮機の上流側には、チラーが設けられている。これは、圧縮機に供給される改質ガスを冷却して水蒸気を凝縮させ、改質ガスから水蒸気を除去した後、圧縮機に改質ガスを供給することで、圧縮機に供給されるガス流量を低減させ、圧縮機の負荷を低減させている点で優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−８８４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、圧縮機に供給される改質ガスの冷却（水蒸気の凝縮）をチラーのみで行うと、チラーの冷却負荷が大きく、冷媒を循環させるチラーが大型化するという不都合があった。
【０００６】
すなわち、水素製造装置の小型化という点で改善の余地があった。
【０００７】
本発明の課題は、改質ガスの冷却能力を確保しつつ、装置の小型化を図った水素製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の水素製造装置は、炭化水素供給源から炭化水素が原料として供給されると共に、前記炭化水素を改質して水素を主成分とした改質ガスを生成する改質器と、前記改質器と接続され、前記改質ガスを昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段と接続され、前記改質ガスを製品水素と不純物であるオフガスとに分離して製品水素を精製する水素精製器と、前記改質器と前記昇圧手段とを結ぶ改質ガス流路上に設けられ、前記改質ガスが冷媒と熱交換することにより冷却される冷媒非循環型の第１熱交換器と、前記改質ガス流路上で前記第１熱交換器の下流側に設けられ、前記改質ガスが冷媒と熱交換することによりを冷却されて当該改質ガスに含有された水蒸気が凝縮される冷媒循環型の第２熱交換器と、を備える。
【０００９】
この水素製造装置では、改質器から昇圧手段に向って改質ガスが流れる改質ガス流路上に上流側から第１熱交換器と第２熱交換器が配設されている。すなわち、改質器で生成された高温の改質ガスは、第１熱交換器で冷媒との熱交換により冷却された後、第２熱交換器において冷媒との熱交換で冷却されることにより改質ガスに含有される水蒸気が凝縮されて除去され、昇圧手段に供給される。
【００１０】
すなわち、改質ガスは、第１熱交換器で冷却された後に第２熱交換器に供給されるため、第２熱交換器に供給される改質ガスは比較的に低温とされる。このため、第２熱交換器のみで昇圧手段に供給される改質ガスを冷却していた場合と比較して、第２熱交換器の冷却負荷が相対的に小さくなる。
【００１１】
すなわち、冷媒循環型の第２熱交換器を小型化することができる。
【００１２】
また、第１熱交換器は、水素製造装置の外部から冷媒が供給され、熱交換された冷媒が水素製造装置の外部に排出される冷媒非循環型である。したがって、第１熱交換器を追加したことによる水素製造装置の大型化が抑制される。
【００１３】
この結果、昇圧手段に導入される改質ガスを第２熱交換器のみで冷却していた場合と比較して、所定の冷却能力を確保しつつ水素製造装置を小型化することができる。
【００１４】
請求項２記載の水素製造装置は、請求項１記載の水素製造装置において、前記第１熱交換器で使用される冷媒は、工業用水である。
【００１５】
この水素製造装置では、第１熱交換器の冷媒として工業用水を使用すれば、工業用水供給源と第１熱交換器を接続するだけで、簡単に水素製造装置に第１熱交換器を設置することができる。すなわち、水素製造装置は、簡単な構成で所定の冷却能力を確保しつつ、小型化することができる。
【００１６】
なお、工業用水とは、工業用水道から供給される工業用水のみならず、井戸、海、河川等から供給される水や中水道から供給される水等を含むものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１及び２記載の発明に係る水素製造装置は、上記構成としたので、改質ガスの冷却能力を確保しつつ、装置の小型化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。
【図２】一実施形態に係る多重筒型改質器を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る水素製造装置の一例を図１及び図２を参照して説明する。
【００２０】
〈水素製造装置〉
水素製造装置１０は、図１に示すように、炭化水素（都市ガス）から水蒸気改質した改質ガスを生成する多重筒型改質器（以下、「改質器」という場合がある）１２と、改質ガスを圧縮する圧縮機８０と、圧縮された改質ガスから不純物を除去して水素ガスを精製する水素精製器９０と、を備えている。また、水素製造装置１０は、圧縮機８０の上流側、下流側でそれぞれ改質ガスから水分を分離・除去する昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０と、改質器１２の後述する燃焼排ガスから水分を分離・除去する燃焼排ガス水分離部７０と、を備えている。
【００２１】
さらに、水素製造装置１０は、改質器１２と昇圧前水分離部５０との間に熱交換器ＨＥ１とチラー１００、圧縮機８０と昇圧後水分離部６０との間にチラー１１０を備えている。
【００２２】
なお、この水素製造装置１０は、炭化水素原料から水素を製造するものであり、本実施形態では、炭化水素原料の一例としてメタンを主成分とする都市ガスが用いられる場合について説明する。
【００２３】
（多重筒型改質器）
多重筒型改質器１２は、図２に示すように、多重に配置された複数の筒状壁２１、２２、２３、２４（以下、「筒状壁２１〜２４」という場合がある）を有している。複数の筒状壁２１〜２４は、例えば円筒状や楕円筒状に形成される。複数の筒状壁２１〜２４のうち内側から一番目の筒状壁２１の内部には、燃焼室２５が形成されており、この燃焼室２５の上部には、バーナー２６が下向きに配置されている。この多重筒型改質器１２は、改質器の一例である。
【００２４】
さらに、この燃焼室２５の上端部には、外部から燃焼用空気を供給するための空気供給管４０が接続されている。バーナー２６には、さらに都市ガスを供給するための原料供給管３３から分岐された原料分岐管３３Ａが接続されている。原料分岐管３３Ａには、空気供給管４０から分岐された空気分岐管４０Ａが接続されている。また、バーナー２６には、オフガス還流管１２０が接続されている。したがって、バーナー２６には、都市ガスに空気が混合された気体又はオフガスが供給される構成である。
【００２５】
一番目の筒状壁２１と二番目の筒状壁２２との間には、燃焼排ガス流路２７が形成されている。燃焼排ガス流路２７の下端部は、燃焼室２５と連通されており、燃焼排ガス流路２７の上端部には、ガスを排出するためのガス排出管２８が接続されている。燃焼室２５から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路２７を下側から上側に流れ、ガス排出管２８を通じて燃焼排ガス水分離部７０へ送出される構成である。
【００２６】
また、二番目の筒状壁２２と三番目の筒状壁２３との間には、第１流路３１が形成されている。この第１流路３１の上部は、予熱流路３２として形成されており、この予熱流路３２の上端部には、都市ガスを供給するための原料供給管３３と、改質用水を供給するための改質用水供給管３４とが接続されている。さらに、二番目の筒状壁２２と三番目の筒状壁２３との間には、螺旋部材３５が設けられており、この螺旋部材３５により、予熱流路３２は、螺旋状に形成されている。
【００２７】
予熱流路３２には、都市ガスが原料供給管３３から供給可能とされ、さらに、改質用水が改質用水供給管３４から供給可能とされている。都市ガス及び改質用水は、予熱流路３２を上側から下側に流れ、二番目の筒状壁２２を介して燃焼排ガスと熱交換され水が気化される構成である。この予熱流路３２では、都市ガス及び気相の改質用水（水蒸気）が混合されることにより、混合ガスが生成される構成である。
【００２８】
また、第１流路３１における予熱流路３２の下側には、改質触媒層３６が設けられており、予熱流路３２にて生成された混合ガスは、改質触媒層３６へ供給される構成である。改質触媒層３６では、燃焼排ガス流路２７を流れる燃焼排ガスからの熱を受け、混合ガスが水蒸気改質反応することによって、水素を主成分とする改質ガスが生成される構成である。
【００２９】
さらに、三番目の筒状壁２３と四番目の筒状壁２４との間には、第２流路４２が形成されている。第２流路４２の下端部は、第１流路３１の下端部と連通されている。第２流路４２の下部は、改質ガス流路４３として形成されており、第２流路４２の上端部には、改質ガス排出管４４が接続されている。
【００３０】
また、第２流路４２における改質ガス流路４３よりも上側には、ＣＯ変成触媒層４５が設けられており、改質触媒層３６にて生成された改質ガスは、改質ガス流路４３を通過した後、ＣＯ変成触媒層４５へ供給される構成である。ＣＯ変成触媒層４５では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され（水性シフト反応）、一酸化炭素が低減可能とされている。
【００３１】
さらに、ＣＯ変成触媒層４５の上側には、酸化剤ガス供給管４６が接続されており、第２流路４２におけるＣＯ変成触媒層４５よりも上側には、ＣＯ選択酸化触媒層４７が設けられている。酸化剤ガス供給管４６を通じて取り入れられた酸化剤ガス、及び、ＣＯ変成触媒層４５を通過した改質ガスは、ＣＯ選択酸化触媒層４７へ供給される構成である。ＣＯ選択酸化触媒層４７では、例えば白金やルテニウム等の貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去可能とされている。ＣＯ変成触媒層４５及びＣＯ選択酸化触媒層４７で一酸化炭素が低減された改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４を通じて排出される構成である。
【００３２】
多重筒型改質器１２において生成された改質ガスは、図１に示すように、昇圧前水分離部５０、圧縮機８０、昇圧後水分離部６０、及び水素精製器９０をこの順番で流れる。つまり、ガスの流れ方向において、上流側から下流側に、多重筒型改質器１２、昇圧前水分離部５０、圧縮機８０、昇圧後水分離部６０、及び水素精製器９０がこの順番で配置されている。
【００３３】
（昇圧前水分離部）
昇圧前水分離部５０には、多重筒型改質器１２から改質ガスＧ１を流入させる改質ガス排出管４４の下流端が接続されている。昇圧前水分離部５０の底部には水回収管５９が接続され、昇圧前水分離部５０の上部には連絡流路管５６が接続されている。改質ガスＧ１は、昇圧前水分離部５０の上流の改質ガス排出管４４に配置された後述する熱交換器ＨＥ１とチラー１００において、冷媒との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧前水分離部５０の下部に水（液相）が貯留可能とされている。当該水（液相）は、水回収管５９へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスＧ２は、連絡流路管５６へ送出される構成である。なお、改質ガス排出管４４が「改質ガス流路」に相当する。
【００３４】
（熱交換器）
熱交換器ＨＥ１は、水素製造装置１０の外部の工業用水供給源と連通された工業用水供給管５１と、水素製造装置１０の外部と連通された工業用水排出管５２とが接続されている。したがって、熱交換器ＨＥ１は、工業用水供給管５１から供給された工業用水が改質ガスＧ１と熱交換され（改質ガスが冷却され）、熱交換後の工業用水が工業用水排出管５２を通って水素製造装置１０の外部に排出される構成である。なお、熱交換器ＨＥ１が「第１熱交換器」に相当する。また、工業用水が第１熱交換器の「冷媒」に相当する。
【００３５】
（チラー）
チラー１００は、改質ガス排出管４４上において熱交換器ＨＥ１の下流側に位置する。図１に示すように、改質ガス排出管４４上に配設される熱交換部１０２と、熱交換部１０２と離間した位置に配設されるラジエータ１０４と、熱交換部１０２とラジエータ１０４との間でチラー水が循環されるチラー水循環流路１０６と、を有している。
【００３６】
チラー水循環流路１０６には、チラー水を循環させるためのポンプ１０７が配設されている。また、ラジエータ１０４には、熱交換部１０２における熱交換により高温となったチラー水を冷却するためのファン１０８が設けられている。
【００３７】
すなわち、ラジエータ１０４において冷却されたチラー水がチラー水循環流路１０６を介して熱交換部１０２に供給され、改質ガス排出管４４を流れる改質ガスと熱交換される（改質ガスが冷却される）構成である。なお、チラー１００が「第２熱交換器」に相当する。また、チラー水が第２熱交換器の「冷媒」に相当する。
【００３８】
（圧縮機）
圧縮機８０には、昇圧前水分離部５０からの改質ガスＧ２が流れる連絡流路管５６と、昇圧後水分離部６０へ供給される改質ガスＧ２が流れる連絡流路管６６とが接続されている。圧縮機８０は、昇圧前水分離部５０から供給された改質ガスＧ２を圧縮し、昇圧後水分離部６０へ供給可能とされている。なお、圧縮機８０が「昇圧手段」に相当する。
【００３９】
（昇圧後水分離部）
昇圧後水分離部６０には、圧縮機８０から改質ガスＧ２を流入させる連絡流路管６６の下流端が接続されている。昇圧後水分離部６０の底部には水回収管６９が接続され、昇圧後水分離部６０の上部には連絡流路管６８が接続されている。改質ガスＧ２は、昇圧後水分離部６０の上流の連絡流路管６６に配置された後述するチラー１１０において、冷媒（チラー水）との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧後水分離部６０の下部に水（液相）が貯留可能されている。当該水（液相）は、水回収管６９へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスＧ３は、連絡流路管６８へ送出される構成である。
【００４０】
（チラー）
チラー１１０は、チラー１００と同様に、熱交換部１１２、ラジエータ１１４、チラー水循環流路１１６、ポンプ１１７を備えている。また、ラジエータ１１４には、ラジエータ１０４と同様にファン１１８が設けられている。
【００４１】
（水素精製器）
水素精製器９０には、昇圧後水分離部６０からの改質ガスＧ３が流れる連絡流路管６８の下流端と、水素精製器９０のオフガスが流れるオフガス還流管１２０の上流端とが接続されている。
【００４２】
水素精製器９０は、一例として、ＰＳＡ装置が使用されている。この水素精製器９０では、一対の吸着槽を備え、一方の吸着槽で吸着剤に不純物を吸着させる吸着工程を行い、他方の吸着槽で吸着剤に吸着した不純物を脱着させる脱着工程を行い、次に一方の吸着槽で脱着工程、他方の吸着槽で吸着工程を行う。これを周期的に繰り返すことで、改質ガスＧ３を水素と一酸化炭素を含む不純物（オフガスＯＧ）とに連続的に分離して、水素が精製される構成である。精製された水素は、水素供給管９２へ送出され、不図示のタンクへ貯留されたり、水素供給ラインへ送出可能とされている。
【００４３】
水素精製器９０のオフガスは、オフガス還流管１２０を介して改質器１２のバーナー２６へ供給可能とされている。なお、オフガス還流管１２０上には、オフガスを一旦貯留してバーナー２６に流すことにより、水素精製器９０から供給されるオフガスを平準化してバーナー２６に供給するためのオフガスタンク１２２が設けられている。
【００４４】
（燃焼排ガス水分離部）
燃焼排ガス水分離部７０には、改質器１２の燃焼排ガス流路２７から燃焼排ガスを導くガス排出管２８の下流端が接続されている。燃焼排ガス水分離部７０の底部には水回収管７８が接続され、燃焼排ガス水分離部７０の上部にはガス排出管７６が接続されている。燃焼室２５から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス水分離部７０の上流のガス排出管２８に配置された熱交換器ＨＥ３において、冷却水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、燃焼排ガス水分離部７０の下部に水（液相）が貯留可能とされている。当該水（液相）は、水回収管７８へ送出される構成である。水が凝縮された後の燃焼排ガスは、ガス排出管７６から外気中へ排出される構成である。
【００４５】
水回収管５９、６９、７８の各々の下流端は、改質用水供給管３４に接続されている。改質用水供給管３４には、溶存イオン成分を除去するための水処理器（イオン交換樹脂）３４Ａが設けられている。また、改質用水供給管３４には、外部水供給部１７が接続されている。外部水供給部１７から改質用水供給管３４に、例えば純水または市水が供給される構成である。
【００４６】
さらに、改質用水供給管３４には、ポンプＰ１が設けられている。昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０、燃焼排ガス水分離部７０で分離された水、又は外部水供給部１７から供給された水は、ポンプＰ１によって多重筒型改質器１２へ供給される構成である。
【００４７】
（作用）
次に、水素製造装置１０の作用について説明する。
【００４８】
都市ガスが、原料供給管３３から多重筒型改質器１２に供給される。図２に示すように、多重筒型改質器１２へ供給された都市ガスは、多重筒型改質器１２の予熱流路３２で改質用の水と混合されつつ加熱され、改質触媒層３６へ供給される。改質触媒層３６では、混合ガスが燃焼排ガス流路２７を流れる燃焼排ガスからの熱を受けて水蒸気改質反応を生じ、水素を主成分とする改質ガスが生成される。この改質ガスは、改質ガス流路４３を通ってＣＯ変成触媒層４５へ供給される。ＣＯ変成触媒層４５では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減される。
【００４９】
さらに、ＣＯ変成触媒層４５を通過した改質ガスは、酸化剤ガス供給管４６から供給される酸化ガス（空気）と共にＣＯ選択酸化触媒層４７へ供給され、貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去される。ＣＯ選択酸化触媒層４７で一酸化炭素が低減された改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４へ送出される。
【００５０】
この際、多重筒型改質器１２の燃焼室２５では、原料分岐管３３Ａと空気分岐管４０Ａから供給された都市ガスと空気とが混合された気体、又はオフガス還流管１２０から供給されるオフガスがバーナー２６によって燃焼される。燃焼排ガスは、燃焼室２５から燃焼排ガス流路２７、ガス排出管２８を介して燃焼排ガス水分離部７０へ供給される。図１に示すように、燃焼排ガスに含まれる水は、熱交換器ＨＥ３での熱交換により冷却されて凝縮され、燃焼排ガス水分離部７０に貯留され、水回収管７８へ送出される。水が分離された燃焼排ガスは、ガス排出管７６から外気中へ排出される。
【００５１】
一方、図１に示すように、改質ガスＧ１は、改質器１２において水蒸気改質反応や水性シフト反応によって高温、例えば、１００℃にされる。改質ガス排出管４４を流れる改質ガスＧ１は、先ず熱交換器ＨＥ１で工業用水と熱交換され、例えば３２℃まで冷却される。熱交換器ＨＥ１で冷却された改質ガスＧ１は、さらにチラー１００の熱交換部１０２でチラー水と熱交換され、さらに、例えば１０℃まで冷却される。
【００５２】
この結果、改質ガス排出管４４を流れる改質ガスＧ１は、熱交換器ＨＥ１、チラー１００で冷却されることにより、水蒸気が凝縮される。
【００５３】
この改質ガスＧ１が、改質ガス排出管４４を経て、昇圧前水分離部５０へ供給される。昇圧前水分離部５０では、熱交換器ＨＥ１とチラー１００での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管５９へ送出される。水が分離された改質ガスＧ２は、連絡流路管５６から圧縮機８０へ供給され、圧縮機８０によって圧縮される。
【００５４】
圧縮された改質ガスＧ２は、連絡流路管６６から昇圧後水分離部６０へ供給される。昇圧後水分離部６０では、チラー１１０での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管６９へ送出される。水が分離された改質ガスＧ３は、連絡流路管６８から水素精製器９０へ供給される。
【００５５】
なお、昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０、燃焼排ガス水分離部７０からそれぞれ水回収管５９、６９、７８に送出された水は、改質用水供給管３４に戻される。ポンプＰ１の駆動により、改質用水供給管３４から多重筒型改質器１２に改質用水として供給される。
【００５６】
水素精製器９０では、圧力スイング方式が採用されており、一対の吸着槽の一方では吸着剤に水素以外の不純物が吸着され、他方の吸着槽では吸着剤に吸着された不純物が脱着されている。水素精製器９０では、この吸着工程と脱着工程をそれぞれの吸着槽で一定の周期で繰り返すことにより、改質ガスＧ３から連続的に水素と不純物が分離されて水素が精製される。
【００５７】
水素精製器９０で精製された製品としての水素は水素供給管９２へ送出され、不図示のタンクへ貯留されたり、水素供給ラインへ送られたりする。
【００５８】
一方、水素精製器９０から排出されたオフガスＯＧは、オフガス還流管１２０を流れ、オフガスタンク１２２に一旦貯留された後、改質器１２の燃焼室２５（バーナー２６）に流量や組成が平準化されて供給される。
【００５９】
このように、水素製造装置１０では、改質ガス排出管４４上で、改質器１２から送出された高温の改質ガスＧ１を、先ず熱交換器ＨＥ１で冷却した後、チラー１００で冷却して昇圧前水分離部５０に供給し、改質ガスＧ１から凝縮された水を分離している。
【００６０】
すなわち、チラー１００の上流側に熱交換器ＨＥ１を設けたため、チラー１００の冷却負荷が軽減され、チラー１００の小型化を図ることができる。
【００６１】
また、熱交換器ＨＥ１は、工場等に供給される工業用水と改質ガスＧ１が熱交換するものであり、水素製造装置１０の外部の工業水供給源から工業用水が供給され、熱交換された工業用水が水素製造装置１０の外部に排出されている冷媒非循環型である。したがって、熱交換器ＨＥ１は、冷媒循環型の熱交換器と比較して小型であり、熱交換器ＨＥ１を追加することによる水素製造装置１０の大型化が抑制される。
【００６２】
特に、熱交換器ＨＥ１は、改質ガスＧ１と工業用水が熱交換する部分を除けば、工業用水供給管５１と工業用水排出管５２を設け、工業用水供給管５１を水素製造装置１０の外部の工業用水供給源に接続するだけで良いので、簡単な構成であると共に、熱交換器ＨＥ１を設けることによる水素製造装置１０の大型化が一層抑制される。
【００６３】
したがって、冷媒循環型のチラー単独で冷却していた場合と比較して、冷媒非循環型の熱交換器ＨＥ１と冷媒循環型のチラー１００の組み合わせにした方が水素製造装置１０を小型化することができる。
【００６４】
一方、熱交換器ＨＥ１で用いられる工業用水は、例えば３２℃程度なので、高温、例えば１００℃で改質器１２から排出される改質ガスＧ１を十分に冷却することができる。すなわち、冷媒非循環型の熱交換器ＨＥ１と小型化された冷媒循環型のチラー１００との組み合わせで所定の冷却能力を確保することができる。
【００６５】
このように、水素製造装置１０は、圧縮機８０（昇圧前水分離部５０）に供給される改質ガスＧ１を単独のチラーで冷却するものと比較して、冷却能力を確保（維持）しつつ小型化することができる。
【００６６】
また、水素製造装置１０の設置場所で既に工業用水が使用されている場合には、この工業用水の一部を熱交換器ＨＥ１に供給するだけで、簡単に熱交換器ＨＥ１による冷却が可能になる。
【００６７】
［その他］
なお、本実施形態に係る水素製造装置１０では、冷媒非循環型の熱交換器として工業用水が改質ガスＧ１と熱交換する熱交換器ＨＥ１を説明したが、これに限定するものではない。例えば、液化天然ガスの冷熱を活用する熱交換器であっても良い。
【００６８】
また、例えば、改質ガスＧ１と熱交換するエアフィンクーラーでも良い。この場合には、改質ガス排出管４４の一部を多数の管に分岐し、水素製造装置１０の外部から冷媒である空気を導入してこの分岐部分に吹き付けることにより改質ガスＧ１を冷却すると共に、熱交換された空気を水素製造装置１０の外部に排出すれば良い。
【００６９】
すなわち、冷媒非循環型の熱交換器としては、水素製造装置１０の外部から冷媒が供給され、熱交換された冷媒が水素製造装置１０の外部に排出されるものであれば良い。
【００７０】
また、本実施形態の工業用水とは、工業用水道から供給される工業用水のみならず、井戸、海、河川等から供給される水や中水道から供給される水等を含むものである。
【００７１】
実施形態に係る水素製造装置１０では、それぞれ改質器１２を多重筒型改質器としたが、これに限定されるものではない。都市ガスから水素を主成分とする改質ガスに改質可能なものであれば良い。
【００７２】
また、実施形態に係る水素製造装置１０では、水素精製器９０がＰＳＡ装置である場合について説明したが、改質ガスＧ３から水素を精製できるものであれば、これに限定するものではない。
【００７３】
さらに、実施形態に係る水素製造装置１０では、改質器１２において改質ガスから一酸化炭素を除去するために、ＣＯ変成触媒層４５とＣＯ選択酸化触媒層４７とが設けられているが、ＣＯ変成触媒層４５のみで構成しても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１０  水素製造装置
１２  多重筒型改質器（改質器）
４４  改質ガス排出管（改質ガス流路）
８０  圧縮機（昇圧手段）
９０  水素精製器
１００  チラー（第２熱交換器）
ＨＥ１  熱交換器（第１熱交換器）
【図１】
2020079178.tif 000003
【図２】
2020079178.tif 000004