(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池から排出される排気から該燃料電池の外部へ純度９５％以上の加圧窒素ガスを生成し供給するためのシステムであって、
燃料電池から排出される窒素リッチガスを一時貯留する貯留タンクと、
該貯留タンクから窒素リッチガスを加圧して送り出す圧縮機と、
前記貯留タンクと前記圧縮機の中間所定箇所に配設される窒素リッチガスを減圧するための減圧弁と、
加圧された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去して加圧窒素ガスを生成する窒素ガス発生装置と、
から成ることを特徴とする高純度加圧窒素ガス生成システム。
【請求項２】
前記燃料電池において発生する直流電力を交流電力に変換するインバーターが備えられると共に、該インバーターを通過した電力は、外部システムをバックアップするための電源と前記圧縮機及び電力が必要な機器の電源とすることとを切替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の高純度加圧窒素ガス生成システム。
【請求項３】
前記圧縮機と窒素ガス発生装置との中間に、窒素リッチガス中の異物を除去するためのエアフィルタが配設されて成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高純度加圧窒素ガス生成システム。
【請求項４】
前記窒素ガス発生装置が、膜分離方式若しくはＰＳＡ（圧力変動吸着）方式から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高純度加圧窒素ガス生成システム。
【請求項５】
燃料電池から排出される排気から該燃料電池の外部へ純度９５％以上の加圧窒素ガスを生成し供給するための方法であって、
貯留タンクにおいて燃料電池から排出される窒素リッチガスを一時的に貯留する貯留工程と、
圧縮機により前記貯留タンクに貯留された窒素リッチガスを加圧して送り出す加圧工程と、
前記貯留工程と前記加圧工程との間で減圧弁により窒素リッチガスを減圧する減圧工程と、
窒素ガス発生装置において加圧状態で送り出された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去して加圧窒素ガスを生成する窒素ガス生成工程と、
から成ることを特徴とする高純度加圧窒素ガス生成方法。
【請求項６】
前記燃料電池において発生する直流電力をインバーターで交流電力に変換する電力変換工程と、該インバーターで変換された電力を、外部システムのバックアップ電源と前記圧縮機及び電力が必要な機器の電源とすることとを切替える送電切替工程と、が備えられたことを特徴とする請求項５に記載の高純度加圧窒素ガス生成方法。
【請求項７】
前記加圧工程と窒素ガス生成工程との中間に、エアフィルタによって窒素リッチガス中の異物を除去する異物除去工程が備えられたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の高純度加圧窒素ガス生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度窒素ガス生成システム並びに該システムを実行するための方法に関し、詳しくは、燃料電池から排出される排気から高純度加圧窒素ガスを生成するためのシステム並びに方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒素（窒素ガス）は、その不活性な物性特徴を活かして、保安・パージといった安全性向上や酸化防止などの品質保持用として、半導体製造プロセスから石油化学、食品・飲料の製造に至るまで、幅広い分野で利用されている。そして、産業用途としての窒素ガスは、およそ９５％以上の窒素濃度が要求される。さらに、各用途に使用するに際しては加圧されていることが利便である。
【０００３】
ところで、空気の約９９％は酸素と窒素で構成されており、その比率はおよそ２（酸素）：８（窒素）であるため、窒素ガスは、該空気から約２割を占める酸素を分離・除去することで得ることができる。かかる窒素ガスを需要場所付近において生成する手法としては、主に膜分離方式とＰＳＡ（圧力変動吸着）方式とがあり、両者とも圧縮空気から窒素ガスを製造するため、窒素ガスとなる時点で加圧されているという利点が存する。
【０００４】
膜分離方式とは、特殊な中空糸膜を使った手法で、該中空糸膜に圧縮空気を透過させることで、各成分の透過速度の違いにより、酸素を優先的に分離・除去することで、およそ９７％〜９９％程度の濃度の窒素ガスを抽出することが可能である。
【０００５】
ＰＳＡ（圧力変動吸着）方式とは、吸着材を利用したものであって、該吸着材に圧縮空気中の酸素を吸着させることで、その余としておよそ９９〜９９．９９％までの濃度の窒素ガスを抽出することが可能である。
【０００６】
前述を総合すると、膜分離方式とＰＳＡ方式とは、産業用途として最低限の濃度である窒素ガス濃度９５％以上を期待できるため、半導体製造プロセスから石油化学、食品・飲料の製造に至るまで種々の用途で使用可能である。
【０００７】
前述のとおり、空気中の酸素と窒素の比率はおよそ２：８であることから、該空気から窒素ガスを生成するためには、上記膜分離方式とＰＳＡ方式とを問わず、約２割の酸素を分離・除去する必要がある。この点、酸素と窒素の比率が１：９になるなど、酸素濃度の低減が図られるならば、分離・除去する酸素量が少なく済むことから、窒素ガスの生成効率が向上すると共に、生成される窒素ガスの純度も向上し、機械負担の軽減にも資することとなる。
【０００８】
酸素濃度が低減したものとして、燃料電池から排出される排気が考え得る。すなわち、燃料電池は、水素を空気中の酸素と化学反応させて発電を行うもので、その際に排出されるのは水と酸素濃度が減少した空気とである。かかる酸素濃度が減少した空気を、一般に窒素リッチガスと呼んでいる。
【０００９】
また、産業用としての燃料電池は、主として、工場、病院、官公署並びにコンピューターサーバールームなど停電を避けるべき場所のバックアップ電源装置として設置され得る。
【００１０】
かかる燃料電池から排出される窒素リッチガスの利用方法について、特開平７−１８３０４１号公報（特許文献１）や特開平７−１８３０４２号公報（特許文献２）、特開２０００−２７７１３８号公報（特許文献３）などの技術提案が為されている。
【００１１】
すなわち、上記特許文献１乃至３にかかる技術提案は、燃料電池から排出される窒素リッチガスを、同じ燃料電池のパージ用若しくはシール用のガスとして循環利用するための技術提案であって、他用途に使用するための窒素ガスの生成に関する技術提案ではなかった。その主因として、燃料電池は、該燃料電池の発電効率上、産業用途で最低限必要とされる窒素濃度９５％以上の窒素リッチガスを排出しないということにあった。
【００１２】
本出願人は、燃料電池から排出される窒素リッチガスに着目し、該窒素リッチガスを有効に利用する方法はないものかとの着想のもと、該窒素リッチガスから高純度加圧窒素ガスを生成するためのシステム並びに方法を開発し、本発明における「高純度加圧窒素ガス生成システム並びに高純度加圧窒素ガス生成方法」の提案に至るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−１８３０４１号公報
【特許文献２】特開平７−１８３０４２号公報
【特許文献３】特開２０００−２７７１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記技術背景に鑑み、燃料電池から排出される排気から高純度加圧窒素ガスを生成するためのシステム並びに方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明は、燃料電池から排出される排気から該燃料電池外部へ純度９５％以上の加圧窒素ガスを生成し供給するためのシステムであって、燃料電池から排出される窒素リッチガスを一時貯留する貯留タンクと、該貯留タンクから窒素リッチガスを加圧して送り出す圧縮機と、前記貯留タンクと前記圧縮機の中間所定箇所に配設される窒素リッチガスを減圧するための減圧弁と、加圧された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去して加圧窒素ガスを生成する窒素ガス発生装置と、から構成されている。
【００１７】
また、本発明は、前記燃料電池において発生する直流電力を交流電力に変換するインバーターが配設されると共に、該インバーターを通過した電力は、外部システムのバックアップ電源と前記圧縮機及び電力が必要な機器の電源とすることとを切替え可能である構成を採用し得る。
【００１８】
また、本発明は、前記圧縮機と窒素ガス発生装置との中間に、窒素リッチガス中の異物を除去するためのエアフィルタが配設された構成を採用し得る。
【００１９】
また、本発明は、前記窒素ガス発生装置が、膜分離方式若しくはＰＳＡ（圧力変動吸着）方式から成る構成を採用し得る。
【００２０】
また、本発明は、燃料電池から排出される排気から該燃料電池外部へ純度９５％以上の加圧窒素ガスを生成し供給するための方法であって、貯留タンクにおいて燃料電池から排出される窒素リッチガスを一時的に貯留する貯留工程と、圧縮機により前記貯留タンクに貯留された窒素リッチガスを加圧して送り出す加圧工程と、前記貯留工程と前記加圧工程との間で減圧弁により窒素リッチガスを減圧する減圧工程と、窒素ガス発生装置において加圧状態で送り出された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去して加圧窒素ガスを生成する窒素ガス生成工程と、から構成されている。
【００２２】
また、本発明は、前記燃料電池において発生する直流電力をインバーターで交流電力に変換する電力変換工程と、該インバーターで変換された電力を、外部システムのバックアップ電源と前記圧縮機及び電力が必要な機器の電源とすることとを切替える送電切替工程と、が備えられた構成を採用し得る。
【００２３】
また、本発明は、前記加圧工程と窒素ガス生成工程との中間に、エアフィルタによって窒素リッチガス中の異物を除去する異物除去工程が備えられた構成を採用し得る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる高純度窒素ガス生成システム並びに高純度窒素ガス生成方法によれば、燃料電池の後段に窒素ガス生成装置が配設されることによって、下記第一乃至第四の効果を奏する。
【００２５】
本発明は、前記第一の効果として、従来において、燃料電池から排出される窒素リッチガスは、そのまま大気中に放出されるか、あるいは、同じ燃料電池のパージ用若しくはシール用のガスとして循環利用されていたところ、本発明により当該窒素リッチガスから高純度の加圧窒素ガスを生成することが可能となって、燃料電池から排出される排気の有効利用に資する、といった優れた効果を奏するものである。
【００２６】
また、本発明は、前記第二の効果として、空気よりも酸素濃度が低く窒素濃度が高い燃料電池から排出された窒素リッチガスを利用することで、分離・除去する酸素量が少なく済むことから、従来の圧縮機の低加圧率もしくは低運転率にての窒素ガスを生成することが可能であって、加圧窒素ガスの生成効率の向上に資する、といった優れた効果を奏するものである。
【００２７】
さらに、本発明は、前記第三の効果として、上記同様、空気よりも酸素濃度が低く窒素濃度が高い燃料電池から排出された窒素リッチガスを利用することで、分離・除去する酸素量が少なく済むことから、生成される加圧窒素ガスの純度向上に資すると共に、窒素ガス生成装置の機械負担の軽減にも資する、といった優れた効果を奏するものである。
【００２８】
またさらに、本発明は、前記第四の効果として、燃料電池で発生した電力をインバーターを介して圧縮機、その他交流電力を要する機器などで利用し、もしくは、商用電源が停止した場合などでは、システム外部の非常用電源とすることで、高価な燃料電池を遊休とさせることなく常に有用に稼動状態とすることが可能であって、低費用性の向上に資する、といった優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システムの一の実施形態を示すシステム構成概略図である。
【図２】本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システムの他の実施形態を示すシステム構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システム並びに高純度加圧窒素ガス生成方法は、燃料電池の後段に窒素ガス生成装置を配設し、貯留タンクにおいて燃料電池から排出される窒素リッチガスを一時的に貯留し、圧縮機により貯留タンクに貯留された窒素リッチガスを加圧して送り出し、窒素ガス発生装置において加圧状態で送り出された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去する構成を最大の特徴とする。
以下、本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システム並びに高純度加圧窒素ガス生成方法の実施形態、すなわち、システム構成と動作とを、図面に基づいて説明する。
【００３１】
なお、本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システム並びに高純度加圧窒素ガス生成方法は、以下に述べる実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる機器や該機器の素材もしくは形状などに関して適宜変更することができる。
【００３２】
図１及び図２は、本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システムの実施形態を示すシステム構成概略図である。
本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システムは、燃料電池１０から排出される窒素リッチガスを一時貯留する貯留タンク５０と、該貯留タンク５０から窒素リッチガスを加圧して送り出す圧縮機７０と、前記貯留タンク５０と前記圧縮機７０の中間所定箇所に配設される窒素リッチガスを減圧するための減圧弁６０と、加圧された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去して加圧窒素ガスを生成する窒素ガス発生装置９０と、から構成されている。
【００３３】
本実施形態において、燃料電池１０は、水素タンク１２に貯留された水素１２ｂと空気１３のうち酸素とを燃料電池本体１１において化学反応によって発電し、直流電力１４を得るもので、その際に水と酸素濃度が減少した窒素リッチガスとを排出するものであれば、特に限定するものではない。また、水素１２ｂは、天然ガスなどの原料ガスを改質器によって製造される構成でも構わない。
【００３４】
燃料電池１０より供給される直流電力１４は、インバーター２０によって交流電力２１へ変換される。交流電力２１は、切替手段４０を介して後述する圧縮機７０やその他交流電力を要する機器の電源とすることが可能である。商用電源３１の供給が停電などによって停止された場合、監視手段３０は、切替手段４０へ非常信号３２を送出する。非常信号３２を受けた切替手段４０は、交流電力２１の供給を圧縮機７０やその他交流電力を要する機器の電源ラインより監視手段３０の後段である商用電源３１のラインへ供給するように切り替える。
各々の用途を考慮すると、インバーター２０は商用電源３１と同圧且つ同周波数の正弦波を送出可能であること、監視手段３０は装置外部より供給される商用電源が停止されている間より電源が回復されるまでの間は該商用電源のラインを後段に向けて切断可能な構成であること、がそれぞれ望ましい構成と言える。場合によっては、インバーター２０後段の適当な箇所に商用電源３１、圧縮機７０、並びにその他交流電力を要する機器の電源電圧に応じてトランスが配設される構成でも構わない。
【００３５】
貯留タンク５０は、窒素リッチガスを一時的に貯留するためのものであって、前記燃料電池１０の排出する窒素リッチガスが流入可能に接続されると共に、後述する圧縮機７０へ窒素リッチガスを流出可能に接続される。該燃料電池１０が排出する窒素リッチガスは、自動的に貯留タンク５０内に流入して貯留される構造となっている。該貯留タンク５０は、熱を有して流入する窒素リッチガスの冷却、脈圧の平滑、並びに窒素リッチガスの過剰流入時の緊急且つ自動な圧抜き装置として機能する。緊急の圧抜きのための構造としては、貯留タンク５０の所定箇所に安全弁５１を備え、過剰流入した窒素リッチガスを該安全弁５１から自動的に大気中へ放出する構造が考え得る。
【００３６】
なお、前記貯留タンク５０の後段であって後述する圧縮機７０の前段には、窒素リッチガスを減圧するための減圧弁６０が配設される。かかる減圧弁６０に関しては、燃料電池１０の排出する窒素リッチガスの圧力が圧縮機７０の吸込み可能圧力より高い場合に、該窒素リッチガスの圧力を圧縮機７０の吸込み可能圧力まで減圧する。
【００３７】
圧縮機７０は、前記貯留タンク５０内に貯留されている窒素リッチガスを加圧しつつ窒素ガス発生装置９０へ送り出すためのものであって、前記貯留タンク５０内の窒素リッチガスが流入可能に接続されると共に、後述する窒素ガス発生装置９０へ窒素リッチガスを流出可能に接続される。該圧縮機７０における窒素リッチガスの加圧量については、最終的に生成される窒素ガスの生成速度や生成量、純度、窒素ガス発生装置９０の方式等によって適宜決定すればよく、特に限定するものではないが、概ね０．３〜２Ｍｐａ程度とする。より高い圧力の窒素ガスが必要な用途では、窒素ガス発生装置９０のさらに後段に増圧用圧縮機やブースターなどの増圧手段が配設されればよい。
【００３８】
窒素ガス発生装置９０は、加圧された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去して窒素ガスを生成するためのものであって、前記圧縮機７０によって加圧された窒素リッチガスが流入可能に接続され、且つ、生成された窒素ガスを流出可能となっている。窒素ガス発生装置９０の具体的構造方式については、図１に示すような膜分離方式９１若しくは図２に示すようなＰＳＡ（圧力変動吸着）方式９２が考えられ、最終的に生成される窒素ガスの生成速度や生成量、純度等によって適宜決定される。
【００３９】
膜分離方式９１の窒素ガス発生装置９０は、特殊な中空糸膜を内蔵して成り、該中空糸膜に窒素リッチガスを透過させることで、酸素と窒素の透過速度の違いを利用して、酸素を優先的に分離・除去して、最終的に残存する窒素ガスを取り出す方式である。なお、分離・除去された酸素は、排気口から適宜排出される。
【００４０】
ＰＳＡ（圧力変動吸着）方式９２の窒素ガス発生装置９０は、二槽構造であって各槽に吸着材が充填されて成り、該吸着材に窒素リッチガス中の酸素を吸着させることで、残りの窒素ガスを抽出する方式である。吸着材としては、ＭＳＣ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｉｎｇ Ｃａｒｂｏｎ）が一般的に用いられる。該ＭＳＣは、加圧下で酸素を吸着すると共に、減圧下で吸着した酸素を放出する性質を有している。したがって、二槽間で加圧・減圧を交互に繰り返すことで、連続的に酸素と窒素とを分離することが可能である。なお、分離・除去された酸素は、排気口から適宜排出される。
【００４１】
ところで、本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システムにおいて、各図に示すように、前記圧縮機７０と窒素ガス発生装置９０との中間に、エアフィルタ８０を配設する態様が考え得る。該エアフィルタ８０は、窒素リッチガス中の異物を除去するためのものであって、前記圧縮機７０によって加圧された窒素リッチガスが流入可能に接続されると共に、窒素ガス発生装置９０へ窒素リッチガスを流出可能に接続される。該エアフィルタ８０の具体的構造については、特に限定はない。空気中には粉塵をはじめとする異物が浮遊しており、燃料電池１０の排気として得られる窒素リッチガスについても同様である。かかるエアフィルタ８０を配設することにより、窒素リッチガス中の異物を効果的に除去することが可能であって、後続の窒素ガス発生装置９０における中空糸膜や吸着材の目詰まりを防止して、窒素ガスの生成効率の向上並びに機械負担の軽減に資することとなる。
【００４２】
以上の通り構成される本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システムによれば、およそ９５％以上の高純度の加圧窒素ガスが容易に生成可能となる。生成された高純度加圧窒素ガスは、窒素ガス発生装置９０に直で流出可能に接続されたノズル等を介して用途先にて直接使用したり、あるいは、一旦窒素タンク１００に貯留するなどして適宜使用される。
【００４３】
次に、本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成方法について説明する。前記方法は、主として、貯留工程と、加圧工程と、減圧工程と、窒素ガス生成工程と、から成り、主に上述した本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成システムによって実現されるものである。
【００４４】
貯留工程は、窒素リッチガスを一時的に貯留する工程であって、具体的には、燃料電池１０を作動させることにより発生する窒素リッチガスを貯留タンク５０に貯留する工程である。本工程を経ることにより、貯留タンク５０において熱を有して流入した窒素リッチガスの冷却や脈圧の平滑が行われる。また、貯留タンク５０内に窒素リッチガスの過剰流入が起こった場合に、該貯留タンク５０に備えられる安全弁５１から大気中へ過剰な窒素リッチガスを放出して緊急の圧抜きが自動的に行われる。
【００４５】
加圧工程は、窒素リッチガスを加圧して送り出す工程であって、具体的には、前記貯留タンク５０に貯留された窒素リッチガスを圧縮機７０により加圧して窒素ガス発生装置９０へ送り出す工程である。本工程における窒素リッチガスの加圧量は、最終的に生成される窒素ガスの生成速度や生成量、純度、窒素ガス発生装置９０の方式等によって適宜決定されるもので、例えば概ね０．３〜２Ｍｐａ程度とする。それ以上の高圧の窒素ガスを要する用途では、後述する窒素ガス生成工程の後にさらに圧縮機やブースターなどで増圧する増圧工程を設ければよい。
なお、前記貯留工程と前記加圧工程との間には、減圧弁により窒素リッチガスを減圧する減圧工程が備えられている。該減圧工程を経ることで、燃料電池１０の排出する窒素リッチガスの圧力が圧縮機７０の吸込み可能圧力より高い場合に、該窒素リッチガスの圧力が圧縮機７０の吸込み可能圧力まで減圧される。
【００４６】
窒素ガス生成工程は、窒素リッチガスから窒素ガスを生成する工程であって、具体的には、加圧状態で送り出された窒素リッチガスを窒素ガス発生装置９０に取り込んで酸素を分離・除去して加圧窒素ガスを生成する工程である。本工程で使用される窒素ガス発生装置９０としては、膜分離方式９１若しくはＰＳＡ（圧力変動吸着）方式９２が考えられ、最終的に生成される加圧窒素ガスの生成速度や生成量、純度等によって適宜決定される。
【００４７】
さらに、燃料電池１０において発生する直流電力１４をインバーター２０によって交流電力に変換する電力変換工程と、インバーター２０で変換された電力を、外部システムのバックアップ電源と圧縮機７０及びその他交流電力が必要な機器の電源とすることとを切替える送電切替工程とを備える態様が望ましい。
【００４８】
電力変換工程は、燃料電池１０において発生する直流電力１４をインバーター２０によって交流電力２１へと変換する工程である。インバーター２０は、商用電源３１と同圧且つ同周波数の正弦波を送出可能であることが望ましい。また、インバーター２０の後段の適当な場所に、商用電源３１、圧縮機７０、並びにその他交流電力を要する機器の電源電圧に合わせるためにトランスが配設されても構わない。
【００４９】
送電切替工程は、前記電力変換工程で返還された交流電力２１の送電先を切替手段４０によって切り替える工程であって、具体的には、送電先として監視手段３０の後段の商用電源と圧縮機７０やその他交流電力を要する機器の電源とを切替える工程である。通常、交流電力２１は、圧縮機７０やその他交流電力を要する機器の電源となっている。商用電源３１の供給が停電などによって停止された場合、監視手段３０は、切替手段４０へ非常信号３２を送出する。非常信号３２を受けた切替手段４０は、交流電力２１の供給を圧縮機７０やその他交流電力を要する機器の電源ラインから監視手段３０の後段である商用電源３１のラインへ切り替える。監視手段３０は、装置外部より供給される商用電源３１が停止されている間より商用電源３１が復帰するまでの間は、商用電源３１のラインを後段に向けて切断可能な構成であると望ましい。
【００５０】
ところで、本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成方法においては、前記加圧工程と窒素ガス生成工程との中間に、異物除去工程を備える態様が望ましい。かかる異物除去工程は、窒素リッチガス中の異物を除去する工程であって、具体的には、加圧状態で送り出された窒素リッチガスについてエアフィルタ８０を通過させ、該エアフィルタ８０によって異物除去した上で窒素ガス発生装置９０へ送出する工程である。本工程で使用されるエアフィルタ８０の具体的構造については、特に限定はない。本工程を経ることにより、窒素リッチガス中の異物を効果的に除去することが可能であって、後続の窒素ガス発生装置９０における中空糸膜や吸着材の目詰まりを防止して、窒素ガスの生成効率の向上並びに機械負担の軽減が図られる。
【００５１】
以上の通り構成される本発明にかかる高純度加圧窒素ガス生成方法によれば、およそ９５％以上の高純度の加圧窒素ガスが容易に生成可能となる。生成された高純度加圧窒素ガスは、種々の用途に供されることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、窒素ガスの生成に関する発明であって、当該窒素ガスの利用分野は、半導体製造プロセスから石油化学、食品・飲料といった多岐にわたる幅広い分野で利用され得るものである。かかる窒素ガスの生成や利用の分野においては、その純度であったり生成の効率化などが要求されるところであるが、本発明は、「発明の効果」記載の通り、これらの要求を全て実現可能とするものである。また、バックアップ電源用燃料電池の用途をさらに拡大するものでもある。したがって、本発明における「高純度加圧窒素ガス生成システム並びに高純度加圧窒素ガス生成方法」の産業上の利用可能性は大であると思料する。
【符号の説明】
【００５３】
１０    燃料電池
１１    燃料電池本体
１２    水素タンク
１２ｂ  水素
１３    空気
１４    直流電力
２０    インバーター
２１    交流電力
３０    商用電源監視手段
３１    商用電源
３２    非常信号
４０    切替手段
５０    貯留タンク
５１    安全弁
６０    減圧弁
７０    圧縮機
８０    エアフィルタ
９０    窒素ガス発生装置
９１    膜分離方式
９２    ＰＳＡ方式
１００    窒素タンク
【要約】
【課題】  燃料電池から排出される排気から高純度加圧窒素ガスを生成するためのシステム並びに方法の提供を図る。
【解決手段】  貯留タンクにおいて燃料電池から排出される窒素リッチガスを一時的に貯留し、圧縮機により貯留タンクに貯留された窒素リッチガスを加圧して送り出し、窒素ガス発生装置において加圧状態で送り出された窒素リッチガスを取り込んで酸素を分離・除去することで、高純度の加圧窒素ガスが生成される。
【選択図】図1【図１】
0005838491.tif 000002
【図２】
0005838491.tif 000003