(57)【要約】【課題】金属水素化物と水とを反応させる反応器から水素、生成物をそれぞれ排出する流路が生成物で詰まらないようにする。【解決手段】水素生成装置７１は、原料である金属水素化物と水から水素と生成物とを生成する反応器５と、反応器５で生成された生成物と残存水を排出する生成物流路７と、生成物流路７に水を供給可能に接続された洗浄水供給流路９とを備えた構成である。この水素生成装置７１において生成物流路７に洗浄水供給流路９から水を供給することにより、生成物流路７での生成物の濃度を低下させることができ、生成物流路７の温度が低下した場合に、生成物の溶解度が低下することによる生成物の析出を抑制でき、生成物による詰まりを抑制し水素生成装置７１の運転を継続できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料である金属水素化物と水とを反応させて水素と生成物とを生成する反応器と、
前記反応器に前記金属水素化物を供給する原料供給器と、
前記反応器に前記水を供給する水供給器と、
前記反応器で生成された前記水素を導出する水素流路と、
前記反応器で生成された前記生成物および前記反応器に供給された前記水であって前記反応器の反応に供されない残存水を排出する生成物流路と、
前記生成物流路と前記水素流路との少なくとも一方に前記水を供給可能に前記水供給器に接続された洗浄水供給流路と、
を備えた水素生成装置。
【請求項２】
前記生成物流路と前記洗浄水供給流路との接続部より下流側で前記生成物流路から分岐され前記水供給器に前記残存水を供給する第一戻り流路と、前記水素流路と前記洗浄水供給流路との接続部より下流側で前記水素流路から分岐され前記水供給器に前記残存水を供給する第二戻り流路との少なくとも一方を備えた請求項１記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記反応器の下流側に接続され前記水素と前記生成物とを分離する分離器を備え、
前記水素流路と前記生成物流路は、前記分離器に接続される請求項１または２記載の水素生成装置。
【請求項４】
制御器を備え、
前記制御器は、通常運転の停止の後に、前記洗浄水供給流路に前記水を供給するように前記水供給器を制御する請求項１から３のいずれか１項記載の水素生成装置。
【請求項５】
制御器を備え、
前記制御器は、通常運転の開始の前に、前記洗浄水供給流路に前記水を供給するように前記水供給器を制御する請求項１から３のいずれか１項記載の水素生成装置。
【請求項６】
原料である金属水素化物と水とを反応させて水素と生成物とを生成する反応器と、
前記反応器に前記金属水素化物を供給する原料供給器と、
前記反応器に前記水を供給する水供給器と、
前記反応器で生成された前記水素を導出する水素流路と、
前記反応器で生成された前記生成物および前記反応器に供給された前記水であって前記反応器の反応に供されない残存水を排出する生成物流路と、
前記生成物流路と前記水素流路との少なくとも一方に前記水を供給可能に前記水供給器に接続された洗浄水供給流路と、
を備えた水素生成装置の運転方法であって、通常運転の停止の後に、前記水供給器から前記洗浄水供給流路に前記水を供給することを特徴とする水素生成装置の運転方法。
【請求項７】
原料である金属水素化物と水とを反応させて水素と生成物とを生成する反応器と、
前記反応器に前記金属水素化物を供給する原料供給器と、
前記反応器に前記水を供給する水供給器と、
前記反応器で生成された前記水素を導出する水素流路と、
前記反応器で生成された前記生成物および前記反応器に供給された前記水であって前記反応器の反応に供されない残存水を排出する生成物流路と、
前記生成物流路と前記水素流路との少なくとも一方に前記水を供給可能に前記水供給器に接続された洗浄水供給流路と、
を備えた水素生成装置の運転方法であって、通常運転の開始の前に、前記水供給器から前記洗浄水供給流路に前記水を供給することを特徴とする水素生成装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属水素化物を水と反応させて、水素を生成する水素生成装置およびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出による地球の温暖化等の環境問題や、石油資源の枯渇等のエネルギー問題から、クリーンな代替エネルギーとして水素エネルギーが注目されている。
【０００３】
しかし、水素ガスは、未だ一般的なインフラガスとして整備されておらず、水素を安全に貯蔵、輸送し、供給する技術の開発が重要となる。
【０００４】
水素の貯蔵方法には、いくつかの候補があるが、中でも可逆的に水素を貯蔵・放出することのできる水素化物として金属水素化物を用い、水と反応させて水素を生成する水素生成装置が知られている。
【０００５】
従来、この種の水素生成装置に用いる金属水素化物として、ＮａＨ、ＮａＢＨ４、ＮａＡｌＨ４、ＬｉＡｌＨ４、ＬｉＢＨ４、ＬｉＨ、ＣａＨ２、ＡｌＨ３、ＭｇＨ２、などが知られている。例えば、ＮａＢＨ４は、（化１）に示す加水分解により水素および生成物であるＮａＢＯ２を生成することが知られている。
【０００６】
【化１】
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従来の金属水素化物を用いて水素を生成する燃料ガス生成システムとして、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００７】
この特許文献１に記載の燃料ガス生成システムでは、金属水素化物と水とを混合したものを、触媒が担持された反応器に供給し水素を生成している。
【０００８】
そして、生成された水素と、生成物と、反応に供されなかった残存水とは、混合物として反応器から分離器に供給され、水素は分離器から排出される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−８０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、反応器から生成物を排出する流路で温度が低下した場合に、残存水に溶けている生成物の溶解度が低下するため生成物が析出する。このとき、析出した生成物で反応器から生成物を排出する流路が詰まり、水素生成装置の運転を継続できないという課題を有していた。
【００１１】
また、反応器から水素を排出する流路に、生成物が溶けた残存水が飛散付着し水が蒸発した場合に、生成物が析出する。このとき、析出した生成物で反応器から水素を排出する流路が詰まり、この結果、水素生成装置の運転を継続できないという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、反応器の下流の流路が生成物で詰まらないようにして、水素生成装置の運転を継続できる水素生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、原料である金属水素化物と水とを反応させて水素と生成物とを生成する反応器と、反応器に金属水素化物を供給する原料供給器と、反応器に水を供給する水供給器と、反応器で生成された水素を導出する水素流路と、反応器で生成された生成物および反応器に供給された水であって反応器の反応に供されない残存水を排出する生成物流路と、生成物流路と水素流路との少なくとも一方に水を供給可能に水供給器に接続された洗浄水供給流路とを備えたものである。
【００１４】
これにより、洗浄水供給流路が生成物流路に接続される場合は、生成物流路に洗浄水供給流路から水を供給でき、生成物流路での残存水に溶けている生成物の濃度を低下させることができる。この結果、生成物流路の温度が低下した場合に、残存水に溶けている生成物の溶解度が低下することによる生成物の析出を抑制でき、生成物流路が生成物で詰まらないようになるので、水素生成装置の運転を継続することができる。
【００１５】
また、洗浄水供給流路が水素流路に接続される場合は、水素流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、水素流路に飛散付着した、生成物が溶けている残存水を洗い流すことができる。これにより、水素流路が生成物で詰まらないようになるので、水素生成装置の運転を継続することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水素生成装置は、反応器から生成物を排出する生成物流路と、反応器から水素を排出する水素流路との少なくとも一方に、洗浄水供給流路から水を供給することで、生成物による詰まりを抑制して、水素生成装置の運転を継続することができ水素利用機器の稼働率を高めることができる。
【００１７】
また、生成物による詰まりを除去するメンテナンスを不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における水素生成装置の洗浄工程を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２から４における水素生成装置のブロック図
【図４】本発明の実施の形態２における水素生成装置の洗浄工程を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３における水素生成装置の洗浄工程を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態４における水素生成装置の洗浄工程を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明の水素生成装置は、原料である金属水素化物と水とを反応させて水素と生成物とを生成する反応器と、反応器に金属水素化物を供給する原料供給器と、反応器に水を供給する水供給器と、反応器で生成された水素を導出する水素流路と、反応器で生成された生成物および反応器に供給された水であって反応器の反応に供されない残存水を排出する生成物流路と、生成物流路と水素流路との少なくとも一方に水を供給可能に水供給器に
接続された洗浄水供給流路とを備えたものである。
【００２０】
これにより、洗浄水供給流路が生成物流路に接続される場合は、生成物流路に洗浄水供給流路から水を供給でき、生成物流路での残存水に溶けている生成物の濃度を低下させることができる。この結果、生成物流路の温度が低下した場合に、残存水に溶けている生成物の溶解度が低下することによる生成物の析出を抑制でき、生成物流路が生成物で詰まることを抑制することで、水素生成運転を継続することができる。
【００２１】
また、洗浄水供給流路が水素流路に接続される場合は、水素流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、水素流路に飛散付着した、生成物が溶けている残存水を洗い流すことができる。これにより、水素流路が生成物で詰まることを抑制することで、水素生成装置の運転を継続することができる。
【００２２】
第２の発明の水素生成装置は、特に、第１の発明の水素生成装置において、生成物流路と洗浄水供給流路との接続部より下流側で生成物流路から分岐され水供給器に残存水を供給する第一戻り流路と、水素流路と洗浄水供給流路との接続部より下流側で水素流路から分岐され水供給器に残存水を供給する第二戻り流路との少なくとも一方を備えたものである。
【００２３】
これにより、洗浄水供給流路が生成物流路に接続されて第一戻り流路を備える場合は、生成物流路に洗浄水供給流路から水を供給し、生成物流路での生成物の濃度を低下させることができ、生成物流路が生成物で詰まることを抑制し水素生成装置の稼働率を高めることができると同時に、生成物流路を流通した残存水を水容器に戻すことができるので水を有効利用することができる。
【００２４】
また、洗浄水供給流路が水素流路に接続されて第二戻り流路を備える場合は、水素流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、水素流路が生成物で詰まることを抑制し、水素生成装置の稼働率を高めることができると同時に、水素流路を流通した残存水を水容器に戻すことができるので水を有効利用することができる。
【００２５】
第３の発明の水素生成装置は、特に、第１または第２の発明の水素生成装置において、反応器の下流側に接続され水素と生成物とを分離する分離器を備え、水素流路および生成物流路は、分離器に接続されるものである。
【００２６】
これにより、水素と生成物とを分離器で効率よく分離して、分離器が無いものよりも水素濃度を高くできる。
【００２７】
第４の発明の水素生成装置は、特に、第１から第３の発明の水素生成装置において、制御器を備え、制御器は、通常運転の停止の後に、洗浄水供給流路に水を供給するように水供給器を制御する構成としたものである。
【００２８】
これにより、洗浄水供給流路が生成物流路に接続される場合は、通常運転の停止の後に生成物流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、生成物流路での生成物の濃度を低下させることができ、停止中の温度低下で生成物が析出し、生成物流路が生成物で詰まることを抑制し水素生成装置の稼働率を高めることができる。
【００２９】
また、洗浄水供給流路が水素流路に接続される場合は、通常運転の停止の後に水素流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、水素流路に飛散付着した、生成物が溶けている残存水を洗い流すことができる。これにより、水素流路が生成物で詰まることを抑制し水素生成装置の稼働率を高めることができる。
【００３０】
第５の発明の水素生成装置は、特に、第１から第３の発明の水素生成装置において、制御器を備え、制御器は、通常運転の開始の前に、洗浄水供給流路に水を供給するように水供給器を制御する構成としたものである。
【００３１】
これにより、洗浄水供給流路が生成物流路に接続される場合は、通常運転の開始の前に洗浄水供給流路に水を供給することで、停止中の温度低下で生成物流路に残存した生成物の溶解度が低下した場合にも、供給した水で生成物の濃度を低下させることができ、生成物による詰まりを抑制することで、通常運転の開始を安定に行うことができる。
【００３２】
また、洗浄水供給流路が水素流路に接続される場合は、通常運転の開始の前に水素流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、水素流路に飛散付着した、生成物が溶けている残存水を洗い流すことができ、生成物による詰まりを抑制することで、通常運転の開始を安定に行うことができる。
【００３３】
第６の発明の水素生成装置の運転方法は、原料である金属水素化物と水とを反応させて水素と生成物とを生成する反応器と、反応器に金属水素化物を供給する原料供給器と、反応器に水を供給する水供給器と、反応器で生成された水素を導出する水素流路と、反応器で生成された生成物および反応器に供給された水であって反応器の反応に供されない残存水を排出する生成物流路と、生成物流路と水素流路との少なくとも一方に水を供給可能に水供給器に接続された洗浄水供給流路と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、通常運転の停止の後に、水供給器から洗浄水供給流路に水を供給することを特徴としたものである。
【００３４】
これにより、洗浄水供給流路が生成物流路に接続される場合は、通常運転の停止の後に生成物流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、生成物流路での生成物の濃度を低下させることができ、停止中の温度低下で生成物が析出し、生成物流路が生成物で詰まることを抑制し水素生成装置の稼働率を高めることができる。
【００３５】
また、洗浄水供給流路が水素流路に接続される場合は、通常運転の停止の後に水素流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、水素流路に飛散付着した、生成物が溶けている残存水を洗い流すことができる。これにより、水素流路が生成物で詰まることを抑制し水素生成装置の稼働率を高めることができる。
【００３６】
第７の発明の水素生成装置の運転方法は、原料である金属水素化物と水とを反応させて水素と生成物とを生成する反応器と、反応器に金属水素化物を供給する原料供給器と、反応器に水を供給する水供給器と、反応器で生成された水素を導出する水素流路と、反応器で生成された生成物および反応器に供給された水であって反応器の反応に供されない残存水を排出する生成物流路と、生成物流路と水素流路との少なくとも一方に水を供給可能に水供給器に接続された洗浄水供給流路と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、通常運転の開始の前に、洗浄水供給流路に水を供給することを特徴としたものである。
【００３７】
これにより、洗浄水供給流路が生成物流路に接続される場合は、停止中の温度低下で生成物流路に残存した生成物の溶解度が低下した場合にも、供給した水で生成物の濃度を低下させることができ、生成物による生成物流路の詰まりを抑制することで、通常運転の開始を安定に行うことができる。
【００３８】
また、洗浄水供給流路が水素流路に接続される場合は、通常運転の開始の前に水素流路に洗浄水供給流路から水を供給することで、水素流路に飛散付着した、生成物が溶けている残存水を洗い流すことができ、生成物による水素流路の詰まりを抑制することで、通常
運転の開始を安定に行うことができる。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における水素生成装置のブロック図である。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態の水素生成装置７１には、原料の金属水素化物であるＮａＢＨ４が充填された原料容器１と、原料容器１の原料を反応器５に供給する原料供給器２と、水が充填された水容器３と、水容器３に水を供給する給水流路１１と、水容器３の水を反応器５と洗浄水供給流路９とに供給する水供給器４と、制御器６１とが設けられている。
【００４２】
反応器５には、反応器５で生成された生成物を排出する生成物流路７と、反応器５で生成された水素を排出する水素流路１２とが接続されている。生成物流路７の下流端には生成物流路７を開閉する第一排出弁１５が設けられている。
【００４３】
反応器５で生成された水素は、水素流路１２を流通し水素流路弁１８を経て外部の燃料電池５１に供給される。水素流路１２には、水素流路１２の開度を可変することで水素流量を調整する水素流調弁２２が設けられている。
【００４４】
また、生成物流路７の第一排出弁１５の上流部に接続する洗浄水排出流路２３が、水素流路１２の水素流調弁２２下流部に接続するよう設けられている。
【００４５】
水供給器４の下流側には水が流通する洗浄水供給流路９が接続され、洗浄水供給流路９の下流端は２つに分岐して一方は第一洗浄水弁１０を経て生成物流路７に接続され、他方は第二洗浄水弁１６を経て水素流路１２に接続されている。
【００４６】
制御器６１は、ＭＰＵおよびメモリから構成され、演算機能および記憶機能を有し、制御プログラムを記憶し実行することにより、水素生成装置７１の各種の動作を制御する。制御器６１は、水素生成装置７１に備わる、原料供給器２と、水供給器４と、第一洗浄水弁１０と、第一排出弁１５と、第二洗浄水弁１６と、水素流路弁１８と、第二排出弁１９と、水素流調弁２２と、その動作を制御するため、電気信号により接続される。
【００４７】
以上のように構成された本実施の形態の水素生成装置７１において、以下その動作・作用を説明する。
【００４８】
まず、通常運転である水素生成動作について説明する。
【００４９】
水素生成動作において、原料容器１に充填された原料の水素化ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＨ４）は、原料供給器２から反応器５に供給される。水容器３に充填された水は、水供給器４から反応器５に供給される。
【００５０】
反応器５では、水素化ホウ酸ナトリウムと水とが（化１）に示す反応によって加水分解し、水素と生成物であるメタホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）とが生成される。そして、水供給器４から供給された水のうち反応に用いられなかった残存水も混在しており、残存水にはメタホウ酸ナトリウムが溶解している。
【００５１】
反応器５で生成された水素は、水素流路１２と水素流調弁２２とを流通し開状態の水素
流路弁１８を通り燃料電池５１に供給され、燃料電池５１の発電に用いられる。反応器５で生成されたメタホウ酸ナトリウムとメタホウ酸ナトリウムと残存水とは、生成物流路７を流通し開状態の第一排出弁１５を通り外部に排出される。
【００５２】
水素生成装置７１の運転中に、外部より洗浄開始指令が入力されると、制御器６１は、後述する洗浄工程を開始する。
【００５３】
また、運転停止指令が入力されると、制御器６１は、原料供給器２および水供給器４を停止させる。さらに、生成物流路７および水素流路１２を封止し流路内が乾燥することを防止するために、第一洗浄水弁１０、第一排出弁１５、第二洗浄水弁１６、水素流路弁１８、第二排出弁１９、および水素流調弁２２の各弁を閉止状態として水素生成動作を停止し、次回起動まで待機する。
【００５４】
次に、洗浄工程を説明する。
【００５５】
図２は本発明の実施の形態１における水素生成装置の洗浄工程を示すフローチャートである。
【００５６】
洗浄工程が開始されると、制御器６１は、初めに、第一洗浄水弁１０と、第一排出弁１５と、第二洗浄水弁１６と、第二排出弁１９と、水素流調弁２２との各弁を開にする（ステップＳ１０１）。
【００５７】
次に、水素流路弁１８を閉にする（ステップＳ１０２）。
【００５８】
次に、生成物流路７を経て第一排出弁１５から外部に連通する流路と、水素流路１２を経て水素流調弁２２、第二排出弁１９を経由して第一排出弁１５から外部に連通する流路とを、水で洗浄するために、水供給器４から洗浄水供給流路９に水を供給する（ステップＳ１０３）。
【００５９】
次にステップ１０４では、水の供給開始からの時間を積算し、積算時間が５分となるまではステップＳ１０４を繰り返す。積算時間が５分を越えたら、ステップ１０５へ移行する。ここで５分とは、洗浄水供給流路９から供給する水の総量が、生成物流路７と水素流路１２とを流通するのに十分な水量となるよう予め実験的に求めた時間である。
【００６０】
次に、水供給器４から洗浄水供給流路９への水供給を停止する（ステップＳ１０５）。
【００６１】
次に、生成物流路７および水素流路１２を封止し乾燥を防止するために、第一洗浄水弁１０と、第一排出弁１５と、第二洗浄水弁１６と、第二排出弁１９と、水素流調弁２２との各弁を閉にする（ステップＳ１０６）。
【００６２】
以上の動作により、水素生成装置７１の洗浄工程を終了する。
【００６３】
以上のように、本実施の形態においては、洗浄工程を行うことで、洗浄水供給流路９から生成物流路７へ連通する流路を構成することができ、生成物流路７に洗浄水供給流路９から水を供給することで、生成物流路７でのメタホウ酸ナトリウムの濃度を低下させることができる。
【００６４】
従って、生成物流路７の温度が低下した場合に、メタホウ酸ナトリウムの溶解度が低下することによるメタホウ酸ナトリウムの析出を抑制でき、メタホウ酸ナトリウムによる生成物流路７の詰まりを抑制することができ、水素生成装置７１の稼働率を高めることがで
きる。
【００６５】
また、洗浄水供給流路９から生成物流路７を流れた水は、開状態の第一排出弁１５を通り水素生成装置７１の外部へ排出される。
【００６６】
また、洗浄水供給流路９から水素流路１２と水素流調弁２２とを経て洗浄水排出流路２３へ連通する流路を構成することができ、水素流路１２と水素流調弁２２とに洗浄水供給流路９から水を供給することで、水素流路１２内に飛散付着する残留水を洗い流すことができる。
【００６７】
また、洗浄水供給流路９から水素流路１２を流れた水は、開状態の第一排出弁１５を通り水素生成装置７１の外部へ排出される。従って水素流路１２のメタホウ酸ナトリウムの析出を抑制でき、メタホウ酸ナトリウムによる水素流路１２の詰まりを抑制することができ水素が流通し難くなることを抑制でき、水素生成装置７１の稼働率を高めることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における水素生成装置のブロック図である。
【００６９】
図３に示す実施の形態２の水素生成装置７２において、図１に示す実施の形態１の水素生成装置７１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
図３に示す実施の形態２の水素生成装置７２において、図１に示す実施の形態１の水素生成装置７１と異なる点は、実施の形態２の水素生成装置７２には、反応器５の下流側に水素と生成物とを分離する分離器２１を設け、分離器２１から燃料電池５１に水素を供給する水素流路２４を設け、分離器２１で分離された生成物であるメタホウ酸ナトリウムを排出する生成物流路２５を設けている点である。
【００７１】
水素流調弁２２および水素流路弁１８は水素流路２４に、第一排出弁１５は生成物流路２５に設けられる。また、水素流路２４の水素流調弁２２の下流側で分岐し水容器３に接続される第二戻り流路２０を設け、生成物流路２５の、第一排出弁１５の上流側から分岐し、水容器３に接続される第一戻り流路１３が設けている。第一戻り流路１３には第一戻り弁１４が設けられ、第二戻り流路２０には第二戻り弁１７が設けられる。
【００７２】
以上のように構成された本実施の形態の水素生成装置７２について、以下その動作・作用を説明する。
【００７３】
本実施の形態の水素生成装置７２における水素生成動作は、実施の形態１と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００７４】
同様に、水素生成装置７２の運転中に、外部より洗浄開始指令を入力されると、制御器６１は、後述する洗浄工程を開始する。
【００７５】
また、水素生成装置７２の運転中に、運転停止指令を入力されると、制御器６１は、原料供給器２および水供給器４を停止させる。さらに、生成物流路２５および水素流路２４を封止し乾燥を防止するために第一洗浄水弁１０、第一排出弁１５、第二洗浄水弁１６、水素流路弁１８、第二排出弁１９、第一戻り弁１４、第二戻り弁１７および水素流調弁２２の各弁を閉止状態として水素生成動作を停止し、次回起動まで待機する。
【００７６】
図４は本発明の実施の形態２における水素生成装置７２の洗浄工程を示すフローチャー
トである。
【００７７】
洗浄工程が開始されると、制御器６１は、初めに、第一洗浄水弁１０と、第二洗浄水弁１６と、第一戻り弁１４と、第二戻り弁１７と、水素流調弁２２との各弁を開にする（ステップＳ２０１）。
【００７８】
次に、第一排出弁１５と、水素流路弁１８と、第二排出弁１９との各弁を閉にする（ステップＳ２０２）。
【００７９】
次に、水供給器４から洗浄水供給流路９に水を供給する（ステップＳ２０３）。ここで洗浄水供給流路９に供給された水は、第一洗浄水弁１０を流通してから生成物流路２５を流通し、第一戻り弁１４を経て第一戻り流路１３を流通して水容器３に回収される。
【００８０】
また、洗浄水供給流路９に供給された水は、第二洗浄水弁１６流通し水素流路２４を流通し、水素流調弁２２、第二戻り弁１７を経て、第二戻り流路２０を流通して水容器３に回収される。
【００８１】
次にステップ２０４では、水の供給開始からの時間を積算し、積算時間が５分となるまではステップＳ２０４を繰り返す。積算時間が５分を越えたら、ステップ２０５へ移行する。ここで５分とは、洗浄水供給流路９から供給する水の総量が、生成物流路２５と水素流路２４とを流通するのに十分な水量となるよう予め実験的に求めた時間である。
【００８２】
次に、水供給器４から洗浄水供給流路９への水供給を停止する（ステップＳ２０５）。
【００８３】
次に、第一洗浄水弁１０と、第二洗浄水弁１６と、第一戻り弁１４と、第二戻り弁１７と、水素流調弁２２との各弁を閉にする（ステップＳ２０６）。
【００８４】
以上の動作により、水素生成装置７２の洗浄工程を終了する。
【００８５】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置７２は、反応器５の下流側に接続された分離器２１で確実に水素を分離して水素濃度を高くできる。また、洗浄工程を行うことで、洗浄水供給流路９から第一洗浄水弁１０を経て生成物流路２５を連通し、第一戻り弁１４を経て第一戻り流路１３を連通して水容器３に戻る流路を構成することができ、生成物流路２５に洗浄水供給流路９から水を供給することで、生成物流路２５でのメタホウ酸ナトリウムの濃度を低下させることができる。
【００８６】
従って、生成物流路２５の温度が低下した場合に、メタホウ酸ナトリウムの溶解度が低下することによるメタホウ酸ナトリウムの析出を抑制でき、メタホウ酸ナトリウムによる生成物流路２５の詰まりを抑制することができ水素生成装置７２の稼働率を高めることができる。
【００８７】
また、洗浄水供給流路９から生成物流路２５を流れた水は、第一戻り流路１３を経て水容器３へ流通する。これにより水を有効利用することができる。
【００８８】
また、洗浄水供給流路９から水素流路２４と水素流調弁２２とを経て第二戻り流路２０へ連通する流路を構成することができ、水素流路２４と水素流調弁２２とに洗浄水供給流路９から水を供給することで、水素流路２４内に飛散付着する残留水を洗い流すことができる。
【００８９】
従って水素流路２４のメタホウ酸ナトリウムの析出を抑制でき、メタホウ酸ナトリウム
による水素流路２４の詰まりを抑制し、水素生成装置の運転を継続することができ、水素生成装置７２の稼働率を高めることができる。
【００９０】
また、洗浄水供給流路９から水素流路２４と第二戻り流路２０とを経て水容器３へ連通する流路を構成することができ、水素流路２４を流通した水を水容器３に戻すことができるので水を有効利用することができる。
【００９１】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における水素生成装置の洗浄工程を示すフローチャートである。
【００９２】
本実施の形態における水素生成装置７２のブロック図は、図３に示す実施の形態２の水素生成装置７２のブロック図と同じである。
【００９３】
本実施の形態における水素生成装置７２の洗浄工程において、実施の形態２の水素生成装置７２と同一のステップには同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００９４】
本実施の形態においては、図５に示す洗浄工程は、通常運転である水素生成動作中に運転停止指令が入力された後に実施される工程であり、図５に基づいて説明する。
【００９５】
まず、運転停止指令が入力されると、制御器６１は、原料供給器２、水供給器４を停止させる。さらに、生成物流路２５と水素流調弁２２とを封止して乾燥を防止するため、第一洗浄水弁１０、第一戻り弁１４、第二洗浄水弁１６、第二戻り弁１７、水素流調弁２２、第一排出弁１５、水素流路弁１８、第二排出弁１９の各弁を閉止状態として水素生成動作を停止する（ステップＳ３０１）。
【００９６】
ステップＳ３０２では、通常運転が停止されてからの時間を積算し、積算時間が１０分となるまではステップＳ３０２を繰り返す。積算時間が１０分を越えたらステップＳ３０２を終了する。ここで１０分とは、通常運転の停止が確定されるための時間である。ステップＳ３０２終了後、ステップＳ２０１へ移行し、生成物流路２５および水素流路２４の洗浄を開始する。
【００９７】
ステップＳ２０１からステップＳ２０５の動作は、実施の形態２と同じであり、説明を省略する。
【００９８】
以上のように、本実施の形態においては、通常運転の停止後に、洗浄水供給流路９から生成物流路２５へ連通する流路を構成することができ、生成物流路２５に洗浄水供給流路９から水を供給することで、生成物流路２５での生成物であるメタホウ酸ナトリウムの濃度を低下させることができる。
【００９９】
従って、通常運転の停止後に生成物流路２５が温度低下しても、メタホウ酸ナトリウムの溶解度が低下することによるメタホウ酸ナトリウムの析出を抑制でき、メタホウ酸ナトリウムによる生成物流路２５の詰まりを抑制することができ水素生成装置７２の稼働率を高めることができる。
【０１００】
また、洗浄水供給流路９から生成物流路２５を流れた水は、第一戻り流路１３を経て水容器３へ流通する。これにより水を有効利用することができる。
【０１０１】
また、洗浄水供給流路９から水素流路２４と水素流調弁２２とを経て第二戻り流路２０へ連通する流路を構成することができ、水素流路２４と水素流調弁２２とに洗浄水供給流
路９から水を供給することで、水素流路２４内に飛散付着する残留水を洗い流すことができる。
【０１０２】
従って水素流路２４のメタホウ酸ナトリウムの析出を抑制でき、メタホウ酸ナトリウムによる水素流路２４の詰まりを抑制することができ水素生成装置７２の稼働率を高めることができる。
【０１０３】
また、洗浄水供給流路９から水素流路２４と第二戻り流路２０とを経て水容器３へ連通する流路を構成することができ、水素流路２４を流通した水を水容器３に戻すことができるので水を有効利用することができる。
【０１０４】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４における水素生成装置の洗浄工程を示すフローチャートである。
【０１０５】
本実施の形態における水素生成装置７２のブロック図は、図３に示す実施の形態２の水素生成装置７２のブロック図と同じである。
【０１０６】
本実施の形態における水素生成装置７２の洗浄工程において、実施の形態１と同一ステップには同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【０１０７】
本実施の形態においては、図６に示す洗浄工程は、水素生成装置７２の停止待機状態から、通常運転である水素生成動作を開始する前に実施される工程であり、図６に基づいて説明する。
【０１０８】
ステップＳ４０１では、制御器６１から通常運転を開始する指示があるまで待機する。制御器６１から通常運転を開始する指示があると、ステップＳ４０１を終了しステップＳ２０１へ移行し、生成物流路２５および水素流路２４の洗浄を開始する。
【０１０９】
ステップＳ２０１からステップＳ２０５の動作は、実施の形態２と同じであり、説明を省略する。
【０１１０】
以上のように、本実施の形態においては、通常運転の開始の前に、洗浄水供給流路９から生成物流路２５へ連通する流路を構成することができ、生成物流路７に洗浄水供給流路９から水を供給することで、生成物流路２５での生成物であるメタホウ酸ナトリウムの濃度を低下させることができる。
【０１１１】
従って、停止中に生成物流路２５が温度低下しても、メタホウ酸ナトリウムの溶解度が低下することによるメタホウ酸ナトリウムの析出を抑制でき、メタホウ酸ナトリウムによる生成物流路２５の詰まりを抑制し、通常運転の開始を安定に行うことができる。
【０１１２】
また、洗浄水供給流路９から生成物流路２５を流れた水は、第一戻り流路１３を経て水容器３へ流通する。これにより水を有効利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上のように、本発明にかかる水素生成装置は、反応器の下流の流路が生成物で詰まることを抑制できるので、金属水素化物を水と反応させて、水素を生成する水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システムにおいて、水素生成装置の運転を継続して水素利用機器の稼働率を高めたい用途に最適である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  原料容器
２  原料供給器
３  水容器
４  水供給器
５  反応器
７  生成物流路
９  洗浄水供給流路
１０  第一洗浄水弁
１１  給水流路
１２  水素流路
１３  第一戻り流路
１４  第一戻り弁
１５  第一排出弁
１６  第二洗浄水弁
１７  第二戻り弁
１８  水素流路弁
１９  第二排出弁
２０  第二戻り流路
２１  分離器
２２  水素流調弁
２３  洗浄水排出流路
２４  水素流路
２５  生成物流路
５１  燃料電池
６１  制御器
７１  水素生成装置
７２  水素生成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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