(57)【要約】【課題】製品ガスを不良ガスとして廃棄する無駄を回避ししかも製品ガスの吸着対象成分濃度を必要以上に低くすることを抑制しながら、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定許容濃度未満となる状態に維持することができる圧力変動吸着式水素製造装置を提供する。【解決手段】複数の吸着塔の夫々にて生成される製品ガスについて、当該製品ガスに含まれる吸着対象成分の濃度である吸着対象成分濃度を計測する濃度計測部Ｎが設けられ、運転制御部Ｍが、濃度計測部Ｎにて計測された吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも低い設定修正濃度よりも高い場合には、複数の吸着塔のうちの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高い製品ガスを生成する吸着塔の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加する再生処理能力増加処理を実行する。【選択図】図１２
2019172550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素成分を含む原料ガスから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスを生成する複数の吸着塔、及び、当該吸着塔の運転を制御する運転制御部が設けられ、
前記運転制御部が、吸着工程、均圧用排出工程、減圧工程、再生工程、均圧受入工程、昇圧工程を含む運転サイクルを、複数の前記吸着塔の運転位相を互いに異ならせた状態で、複数の前記吸着塔の夫々において繰り返し行わせるように構成された圧力変動吸着式水素製造装置であって、
複数の前記吸着塔の夫々にて生成される前記製品ガスについて、当該製品ガスに含まれる前記吸着対象成分の濃度である吸着対象成分濃度を計測する濃度計測部が設けられ、
前記運転制御部が、前記濃度計測部にて計測された前記吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも低く設定された設定修正濃度よりも高い場合には、複数の前記吸着塔のうちの前記吸着対象成分濃度が前記設定修正濃度よりも高い前記製品ガスを生成する前記吸着塔の前記再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加する再生処理能力増加処理を実行する圧力変動吸着式水素製造装置。
【請求項２】
前記運転制御部が、前記再生処理能力増加処理を実行した後において、前記再生処理能力を前記増加能力に増加した前記吸着塔にて生成された前記製品ガスの前記吸着対象成分濃度が前記設定修正濃度以下となった場合には、前記再生処理能力を前記設定基準能力に戻す再生処理能力復帰処理を実行する請求項１に記載の圧力変動吸着式水素製造装置。
【請求項３】
前記再生工程が、真空ポンプにて前記吸着塔の内部を吸引する吸引工程であり、
前記運転制御部が、前記再生処理能力増加処理として、前記真空ポンプの吸引力を前記設定基準能力としての設定基準吸引力よりも高い前記増加能力としての増加吸引力に増加する処理を実行する請求項１又は２記載の圧力変動吸着式水素製造装置。
【請求項４】
前記再生工程が、前記製品ガスを前記吸着塔の内部を流動させる洗浄工程であり、
前記運転制御部が、前記再生処理能力増加処理として、前記吸着塔の内部を流動させる前記製品ガスの流量を前記設定基準能力としての設定基準流量よりも多い前記増加能力としての増加流量に増加する処理を実行する請求項１又は２記載の圧力変動吸着式水素製造装置。
【請求項５】
前記濃度計測部が、前記複数の吸着塔の夫々に接続された製品ガス路を流動する前記製品ガスの前記吸着対象成分濃度を計測するように設けられ、
前記運転制御部が、複数の前記吸着塔の夫々における前記運転サイクルの進み状況に基づいて、前記製品ガス路を流動する前記製品ガスと当該製品ガスを生成した前記吸着塔とを対応付けるように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力変動吸着式水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素成分を含む原料ガスから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスを生成する複数の吸着塔、及び、当該吸着塔の運転を制御する運転制御部が設けられ、
前記運転制御部が、吸着工程、均圧用排出工程、減圧工程、再生工程、均圧受入工程、昇圧工程を含む運転サイクルを、複数の前記吸着塔の運転位相を互いに異ならせた状態で、複数の前記吸着塔の夫々において繰り返し行わせるように構成された圧力変動吸着式水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる圧力変動吸着式水素製造装置は、水素成分及び水素成分以外の吸着対象成分を含む原料ガスから吸着対象成分を吸着剤に吸着することにより、水素濃度の高い製品ガスを製造するものである。
ちなみに、一般には、水素成分以外の吸着対象成分には可燃成分が含まれており、減圧工程や再生工程において吸着塔から排出されるオフガスには、可燃性成分が含まれていることになるから、オフガスをオフガスタンクに回収しながら燃焼装置に供給して燃焼させることになる。
【０００３】
このような圧力変動吸着式水素製造装置の従来例として、天然ガスを改質処理する改質器から供給される改質ガスを原料ガスとして製品ガスを製造する圧力変動吸着式水素製造装置において、再生工程として、真空ポンプにて吸着塔の内部を吸引する吸引工程を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、圧力変動吸着式水素製造装置の別の従来例として、都市ガスを改質処理する改質器から供給される改質ガスを原料ガスとして製品ガスを製造する圧力変動吸着式水素製造装置において、再生工程として、製品ガスを吸着塔の内部を流動させる洗浄工程を行うようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１４８７１５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧力変動吸着式水素製造装置においては、再生工程を行うことによって、吸着塔の吸着剤に吸着されている吸着対象成分を脱着させて、吸着塔の吸着剤を再生することにより、製品ガスに含まれる吸着対象成分の濃度である吸着対象成分濃度が設定許容濃度以下となる状態を維持させることになる。
【０００７】
つまり、再生工程として、真空ポンプにて吸着塔の内部を吸引する吸引工程を行う場合には、当該吸引工程を設定再生時間に亘って行い、また、再生工程として、製品ガスを吸着塔の内部を流動させる洗浄工程を行う場合には、当該洗浄工程を設定再生時間に亘って行うことによって、製品ガスに含まれる吸着対象成分の濃度である吸着対象成分濃度が設定許容濃度以下となる状態を維持させることになる。
【０００８】
しかしながら、製品ガスの製造を継続して行った際に、再生工程を所定通り実行したのにも拘わらず、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも高い状態になる虞がある。
このような場合において、従来では、製品ガスを不良ガスとして廃棄する状態で、全ての吸着塔の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力にしながら、全ての吸着塔において運転サイクルを繰り返し行うようにし、その後、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定許容濃度以下になると、全ての吸着塔に対する再生工程における再生処理能力を設定基準能力に戻して、全ての吸着塔において製品ガスの生成を開始するようにしていた。
【０００９】
ちなみに、吸着塔の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力にするとは、再生工程として、真空ポンプにて吸着塔の内部を吸引する吸引工程を行う場合には、真空ポンプの吸引力を増加させることになり、また、再生工程として、製品ガスを吸着塔の内部を流動させる洗浄工程を行う場合には、製品ガスの流動量を増加させることになる。
尚、真空ポンプの吸引力を増加させる具体例としては、例えば、吸引工程が開始されると、真空ポンプの吸引力を設定上限能力に向けて漸増させるにあたり、真空ポンプの吸引力の増加速度（単位時間当たりの増加量）を、設定基準能力よりも増加能力においては大きくすることになる。
【００１０】
このように、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも高くなった場合において、製品ガスを不良ガスとして廃棄しながら、全ての吸着塔の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力にすることによって、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定許容濃度以下になる状態に復帰させようとすると、不良ガスとして廃棄する製品ガスの量が多量となる無駄があった。
【００１１】
しかも、吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも高くなる製品ガスを生成する吸着塔に加えて、吸着対象成分濃度が設定許容濃度以下となる製品ガスを生成する吸着塔に対しても、不必要に、再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力にすることになるため、製品ガスの吸着対象成分濃度を必要以上に低くする無駄があった。
【００１２】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、製品ガスを不良ガスとして廃棄する無駄を回避ししかも製品ガスの吸着対象成分濃度を必要以上に低くすることを抑制しながら、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定許容濃度以下となる状態に維持することができる圧力変動吸着式水素製造装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の圧力変動吸着式水素製造装置は、水素成分を含む原料ガスから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスを生成する複数の吸着塔、及び、当該吸着塔の運転を制御する運転制御部が設けられ、
前記運転制御部が、吸着工程、均圧用排出工程、減圧工程、再生工程、均圧受入工程、昇圧工程を含む運転サイクルを、複数の前記吸着塔の運転位相を互いに異ならせた状態で、複数の前記吸着塔の夫々において繰り返し行わせるように構成されたものであって、その特徴構成は、
複数の前記吸着塔の夫々にて生成される前記製品ガスについて、当該製品ガスに含まれる前記吸着対象成分の濃度である吸着対象成分濃度を計測する濃度計測部が設けられ、
前記運転制御部が、前記濃度計測部にて計測された前記吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも低く設定した設定修正濃度よりも高い場合には、複数の前記吸着塔のうちの前記吸着対象成分濃度が前記設定修正濃度よりも高い前記製品ガスを生成する前記吸着塔の前記再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加する再生処理能力増加処理を実行する点にある。
【００１４】
すなわち、複数の吸着塔の夫々にて生成される製品ガスの吸着対象成分濃度が濃度計測部にて計測されて、複数の吸着塔の夫々にて生成される製品ガスのうちに、吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも低く設定した設定修正濃度よりも高い製品ガスが存在する場合には、複数の吸着塔のうちの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高い製品ガスを生成する吸着塔の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加する再生処理能力増加処理が実行される。
【００１５】
つまり、吸着対象成分濃度が設定許容濃度よりも低いものの設定修正濃度よりも高い製品ガスが生成される場合には、その後、吸着対象成分濃度が設定許容濃度以上になる虞があるため、予め、複数の吸着塔のうちの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高い製品ガスを生成する吸着塔の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加させて、吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高い製品ガスを生成した吸着塔を、吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも低い製品ガスを生成する状態に復帰させるのである。
【００１６】
そして、吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高くなった直後の製品ガスは、吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高いものの設定許容濃度よりも低いものであるから、そのまま製品ガスとして利用することにより、製品ガスを廃棄する無駄が無くなくなるのである。
【００１７】
また、複数の吸着塔のうちの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高い製品ガスを生成する吸着塔に対してだけ、その再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加させるものであるから、複数の吸着塔のうちに吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高い製品ガスを生成する吸着塔が存在した場合に、複数の吸着塔のうちの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下の製品ガスを生成する吸着塔を含む、全ての吸着塔の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加させる場合に較べて、製品ガスの吸着対象成分濃度を必要以上に低くする無駄が発生することを抑制できるのである。
【００１８】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の特徴構成によれば、製品ガスを不良ガスとして廃棄する無駄を回避し、しかも、製品ガスの吸着対象成分濃度を必要以上に低くすることを抑制しながら、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定許容濃度以下となる状態に維持することができる。
【００１９】
本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成は、前記運転制御部が、前記再生処理能力増加処理を実行した後において、前記再生処理能力を前記増加能力に増加した前記吸着塔にて生成された前記製品ガスの前記吸着対象成分濃度が前記設定修正濃度以下となった場合には、前記再生処理能力を前記設定基準能力に戻す再生処理能力復帰処理を実行する点にある。
【００２０】
すなわち、再生処理能力増加処理を実行した後において、再生処理能力を増加能力に増加した吸着塔にて生成された製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下となった場合には、運転制御部が、再生処理能力を設定基準能力に戻す再生処理能力復帰処理を実行することになる。
【００２１】
このように、再生処理能力を増加能力に増加した吸着塔にて生成された製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下となった場合には、再生処理能力が設定基準能力に的確に戻されるから、吸着塔の再生工程における再生処理能力を増加能力に不必要に増加させ続けて、製品ガスの吸着対象成分濃度を必要以上に低くする状態を継続させる無駄が発生することを抑制できるのである。
【００２２】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成によれば、製品ガスにおける吸着対象成分濃度を必要以上に低くする状態を継続する無駄が発生することを抑制できる。
【００２３】
本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成は、前記再生工程が、真空ポンプにて前記吸着塔の内部を吸引する吸引工程であり、
前記運転制御部が、前記再生処理能力増加処理として、前記真空ポンプの吸引力を前記設定基準能力としての設定基準吸引力よりも高い前記増加能力としての増加吸引力に増加する処理を実行する点にある。
【００２４】
すなわち、再生工程として、真空ポンプにて吸着塔の内部を吸引する吸引工程が行われることになり、そして、再生処理能力増加処理として、真空ポンプの吸引力を増加する処理が行われることになる。
【００２５】
つまり、再生工程として、真空ポンプにて吸着塔の内部を吸引する吸引工程が行われることによって、製品ガスを使用することなく、吸着塔の吸着剤を適切に再生することができるのであり、そして、再生処理能力増加処理において、真空ポンプの吸引力が設定基準吸引力から増加吸引力に増加されることによって、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高くなった場合において、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下になる状態に適切に復帰させることができる。
【００２６】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成によれば、吸着塔の吸着剤を適切に再生することができ、しかも、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高くなった場合において、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下になる状態に適切に復帰させることができる。
【００２７】
本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成は、再生工程が、前記製品ガスを前記吸着塔の内部を流動させる洗浄工程であり、
前記運転制御部が、前記再生処理能力増加処理として、前記吸着塔の内部を流動させる前記製品ガスの流量を前記設定基準能力としての設定基準流量よりも多い前記増加能力としての増加流量に増加する処理を実行する点にある。
【００２８】
すなわち、再生工程として、製品ガスを吸着塔の内部を流動させる洗浄工程が行われることになり、そして、再生処理能力増加処理として、吸着塔の内部を流動させる製品ガスの流量を設定基準流量から増加流量に増加する処理が行われることになる。
【００２９】
つまり、再生工程として、製品ガスを吸着塔の内部を流動させる洗浄工程が行われることによって、吸着塔の吸着剤を製品ガスにて洗浄することにより、吸着塔の吸着剤を適切に再生することができるのであり、そして、再生処理能力増加処理において、吸着塔の内部を流動させる製品ガスの流量が増加されることによって、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高くなった場合において、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下になる状態に適切に復帰させることができる。
【００３０】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成によれば、吸着塔の吸着剤を適切に再生することができ、しかも、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高くなった場合において、製品ガスの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下になる状態に適切に復帰させることができる。
【００３１】
本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成は、前記濃度計測部が、前記複数の吸着塔の夫々に接続された製品ガス路を流動する前記製品ガスの前記吸着対象成分濃度を計測するように設けられ、
前記運転制御部が、複数の前記吸着塔の夫々における前記運転サイクルの進み状況に基づいて、前記製品ガス路を流動する前記製品ガスと当該製品ガスを生成した前記吸着塔とを対応付けるように構成されている点にある。
【００３２】
すなわち、濃度計測部によって、複数の吸着塔の夫々に接続された製品ガス路を流動する製品ガスの吸着対象成分濃度が計測され、運転制御部が、複数の吸着塔の夫々における運転サイクルの進み状況に基づいて、製品ガス路を流動する製品ガスと当該製品ガスを生成した前記吸着塔とを対応付けることになる。
【００３３】
このように、複数の吸着塔の夫々に接続された製品ガス路を流動する製品ガスの吸着対象成分濃度を、濃度計測部によって計測しながら、複数の吸着塔の夫々にて生成された製品ガスの吸着対象成分濃度を求めるものであるから、例えば、複数の吸着塔の夫々の製品ガス出口箇所に各別に濃度計測部を設けるようにする等、複数の吸着塔の夫々に対して各別に濃度計測部を設ける場合に較べて、濃度計測部の設置数が少なくなって、全体構成の簡素化を図ることができる。
【００３４】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素製造装置の更なる特徴構成によれば、全体構成の簡素化を図りながら、複数の吸着塔の夫々にて生成された製品ガスの吸着対象成分濃度を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】圧力変動吸着式水素製造装置を示す概略図
【図２】吸引式モードの運転サイクルを示す図
【図３】洗浄式モードの運転サイクルを示す図
【図４】吸引式モードの第１ステップを示す図
【図５】吸引式モードの第２ステップを示す図
【図６】吸引式モードの第３ステップ及び第４ステップを示す図
【図７】吸引式モードの第５ステップを示す図
【図８】洗浄式モードの第１ステップ及び第２ステップを示す図
【図９】洗浄式モードの第３ステップ及び第４ステップを示す図
【図１０】洗浄式モードの第５ステップを示す図
【図１１】真空ポンプの吸引力調整形態を示すグラフ
【図１２】制御構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（圧力変動吸着式水素製造装置の全体構成）
図１に示すように、例示する圧力変動吸着式水素製造装置は、都市ガス等の炭化水素系ガスを改質装置によって水蒸気改質処理した改質ガスを原料ガスＧとして、４つの吸着塔１によって、製品ガスＨを生成するように構成されている。
原料ガスＧは、水素成分以外に、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、及び、窒素を含むものであり、水素以外の吸着対象成分として、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、及び、窒素が、吸着塔１の吸着剤に吸着されることになる。
【００３７】
つまり、４つの吸着塔１の運転を制御する運転制御部Ｍ（図１２参照）が設けられ、この運転制御部Ｍが、吸着工程、均圧用排出工程、減圧工程、再生工程、均圧受入工程、昇圧工程を含む運転サイクルを、複数（４つ）の吸着塔１の運転位相を互いに異ならせた状態で、複数（４つ）の吸着塔１の夫々において繰り返し行わせることによって、水素成分を含む原料ガスＧから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着させて製品ガスＨを生成するように構成されている。
【００３８】
図１に示すように、４つの吸着塔１として、Ａ塔、Ｂ塔、Ｃ塔、Ｄ塔が設けられ、４つの吸着塔１の下部には、圧縮機２にて圧送される原料ガスＧを供給する原料ガス供給路３、及び、オフガスを排出するオフガス排出路４が接続されている。
そして、４つの吸着塔１の夫々に対応して、原料ガス供給路３を開閉する原料ガス供給弁Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、及び、オフガス排出路４を開閉するオフガス排出弁Ａ５、Ｂ５、Ｃ５、Ｄ５が設けられている。
尚、原料ガス供給路３における圧縮機２の下流側箇所には、水素ガス製造運転を停止する際に閉じる元ガス弁３Ａが設けられている。
【００３９】
４つの吸着塔１の上部には、４つの吸着塔１を互いに連通する製品ガス送出用連通路５Ａ、４つの吸着塔１を互いに連通する昇圧用連通路６Ａ、及び、４つの吸着塔１を互いに連通する洗浄用連通路７Ａが設けられている。
そして、製品ガスＨを送出する製品ガス路５が、製品ガス送出用連通路５Ａに連通接続される状態で設けられ、製品ガス路５を流動する製品ガスＨの一部を昇圧用連通路６Ａに導く昇圧用流路６が、製品ガス路５と昇圧用連通路６Ａとを接続する状態で設けられ、製品ガス路５を流動する製品ガスＨの一部を洗浄用連通路７Ａに導く洗浄用流路７が、製品ガス路５と洗浄用連通路７Ａとを接続する状態で設けられている。
【００４０】
また、昇圧用連通路６Ａ及び洗浄用連通路７Ａは、均圧用流路として兼用されるものであって、昇圧用連通路６Ａと洗浄用連通路７Ａとの間には、均圧用接続路８が接続されている。
【００４１】
そして、４つの吸着塔１の夫々に対応して、製品ガス送出用連通路５Ａとの連通を断続する製品ガス送出弁Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、昇圧用連通路６Ａとの連通を断続する第１断続弁Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３、及び、洗浄用連通路７Ａとの連通を断続する第２断続弁Ａ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４が設けられている。
【００４２】
昇圧用流路６には、当該昇圧用流路６を開閉する昇圧用開閉弁６ａ及び当該昇圧用流路６の開度を調節する昇圧調節弁６ｂが設けられている。
洗浄用流路７には、当該洗浄用流路７を開閉する洗浄用開閉弁７ａ、製品ガスＨの流量を調節する流量調節弁７ｂ、及び、当該洗浄用流路７を流動する製品ガスＨの流量を検出する流量センサ７ｃが設けられている。
均圧用接続路８には、当該均圧用接続路８を開閉する均圧用開閉弁８ａ及び当該均圧用接続路８の開度を調節する均圧調節弁８ｂが設けられている。
【００４３】
オフガス排出路４には、オフガスを回収しかつ回収したオフガスを燃焼装置としてのバーナＢに供給するオフガスタンクＴが設けられている。ちなみに、このバーナＢは、詳細な説明は省略するが、上述した改質装置の改質反応器を昇温させるためのものである。
オフガスタンクＴとして、第１タンクＴ１と、第２タンクＴ２とが設けられ、オフガス排出路４におけるオフガスタンクＴを設置するタンク設置部分が、第１排出路４ａと第２排出路４ｂとを並列形態で備え、第１タンクＴ１が、第１排出路４ａに配設され、第２タンクＴ２が、第２排出路４ｂに配設されている。
【００４４】
ポンプ配設流路９が、オフガス排出路４におけるタンク設置部分よりも上流側箇所と第２排出路４ｂにおける第２タンクＴ２の上流側箇所とを接続する状態で設けられ、このポンプ配設流路９に、真空ポンプＰが配設されている。
そして、オフガス排出路４におけるポンプ配設流路９の真空ポンプＰよりも上流側部分に、第１開閉弁Ｖ１が設置され、第１排出路４ａの第１タンクＴ１よりも上流側部分に、第２開閉弁Ｖ２が設置され、第２排出路４ｂにおけるポンプ配設流路９の接続箇所よりも上流側部分に、第３開閉弁Ｖ３が設置されている。
【００４５】
したがって、第１開閉弁Ｖ１〜第３開閉弁Ｖ３のうち、第２開閉弁Ｖ２を開き、その他を閉じることによって、図４及び図８に示すように、吸着塔１からのオフガスを第１タンクＴ１に回収しながらバーナＢに供給する第１流動状態を現出できる。
【００４６】
第１開閉弁Ｖ１〜第３開閉弁Ｖ３のうち、第３開閉弁Ｖ３を開き、その他を閉じることによって、図５に示すように、吸着塔１からのオフガスを第２タンクＴ２に回収しながらバーナＢに供給する第２流動状態を現出できる。
【００４７】
第１開閉弁Ｖ１〜第３開閉弁Ｖ３のうち、第１開閉弁Ｖ１を開き、その他を閉じることによって、図６に示すように、真空ポンプＰによって吸着塔１を吸引して、真空ポンプＰにて供給されるオフガスを第２タンクＴ２に回収しながらバーナＢに供給する第３流動状態（吸引工程）を現出できる。
【００４８】
また、第１排出路４ａにおける第１タンクＴ１よりも下流側部分に、第１圧力制御弁Ｒ１が設置され、第２排出路４ｂにおける第２タンクよりも下流側部分に、第１圧力制御弁Ｒ１よりも高圧に設定された第２圧力制御弁Ｒ２が設置されており、これら第１圧力制御弁Ｒ１及び第２圧力制御弁Ｒ２の制御によって、バーナＢへ供給するオフガスの流量が過大や過少になることが抑制される。
【００４９】
つまり、第１流動状態においては、第１圧力制御弁Ｒ１によって、オフガスの流量が制御され、第２流動状態及び第３流動状態においては、基本的には、第２圧力制御弁Ｒ２によってオフガスの流量が制御され、オフガスの流量が不足するときには、第１圧力制御弁Ｒ１を通して、第１タンクＴ１に回収したオフガスが流動されることになる。
【００５０】
（運転サイクルの詳細）
本実施形態の圧力変動吸着式水素製造装置は、運転制御部Ｍが、吸着工程、均圧用排出工程、減圧工程、再生工程、均圧受入工程、昇圧工程を含む運転サイクルを、複数（４つ）の吸着塔１の運転位相を互いに異ならせた状態で、複数（４つ）の吸着塔１の夫々において繰り返し行わせるものであるが、再生工程として、真空ポンプＰにて吸着塔１の内部を吸引する吸引工程を行う吸引式モードと、再生工程として、製品ガスＨを吸着塔１の内部を流動させる洗浄工程を行う洗浄式モードとに、選択指令により切換自在に構成されている。
【００５１】
吸引式モード及び洗浄式モードの夫々は、図２及び図３に示すように、単位処理期間の間は、４つの吸着塔１のうちの１つについては、吸着工程を行い、吸着工程に続く工程を行う吸着塔１については、前段排出工程及び後段排出工程を含む均圧用排出工程を行い、均圧用排出工程に続く工程を行う吸着塔１については、減圧工程、再生工程及び均圧受入工程のうちの後段受入工程を含む脱着工程を行い、脱着工程に続く工程を行う吸着塔１については、均圧受入工程のうちの前段受入工程及び昇圧工程を含む復圧工程を行うことになる。
【００５２】
尚、図２に示すように、吸引式モードにおいては、脱着工程における減圧工程として、第１減圧工程（図４参照）と第２減圧工程（図５参照）とが備えられることになる。
【００５３】
ちなみに、図２及び図３においては、Ａ塔が吸着工程を行い、Ｂ塔が復圧工程を行い、Ｃ塔が脱着工程を行い、Ｄ塔が均圧用排出工程を行う場合を例示する。
つまり、４つの吸着塔１を備える場合においては、４つの単位処理期間を備えることになり、図示は省略するが、Ｂ塔が吸着工程を行う単位処理期間においては、Ｃ塔が復圧工程を行い、Ｄ塔が脱着工程を行い、Ａ塔が均圧用排出工程を行うことになる。
【００５４】
同様に、Ｃ塔が吸着工程を行う単位処理期間においては、Ｄ塔が復圧工程を行い、Ａ塔が脱着工程を行い、Ｂ塔が均圧用排出工程を行うことになる。
また、Ｄ塔が吸着工程を行う単位処理期間においては、Ａ塔が復圧工程を行い、Ｂ塔が脱着工程を行い、Ｃ塔が均圧用排出工程を行うことになる。
【００５５】
単位処理期間は、第１ステップから第５ステップまでの５段階のステップに区分され、例えば、第１ステップ及び第２ステップの夫々の長さが、１０秒に設定され、第３ステップと第４ステップとを加えた長さが、１６０秒に設定され、第５ステップの長さが２０秒に設定されている。
【００５６】
（吸引式モードの詳細）
４つの吸着塔１の夫々は、吸着工程、均圧用排出工程、脱着工程、復圧工程を順次行うことになるが、以下の説明においては、４つの吸着塔１のうち、Ａ塔が吸着工程を行い、Ｂ塔が復圧工程を行い、Ｃ塔が脱着工程を行い、Ｄ塔が均圧用排出工程を行う場合における吸引式モードについて説明する。
【００５７】
図４〜図７に示すように、第１ステップ〜第５ステップにおいて、Ａ塔に対応する原料ガス供給弁Ａ１及び製品ガス送出弁Ａ２を開いて、Ａ塔については、単位処理期間の間は吸着工程が行われる。
【００５８】
図４及び図５に示すように、第１ステップ及び第２ステップでは、Ｄ塔の第２断続弁Ｄ４、Ｂ塔の第１断続弁Ｂ３、及び、均圧用開閉弁８ａの夫々を開いて、Ｄ塔の内部ガスをＢ塔に供給する処理を行うことになり、この処理は、Ｄ塔については、均圧用排出工程のうちの前段排出工程に相当し、Ｂ塔については、均圧受入工程のうちの前段受入工程に相当する。
【００５９】
また、第１ステップ及び第２ステップでは、Ｃ塔のオフガス排出弁Ｃ５を開き、そして、第１ステップでは、図４に示すように、減圧工程として、上記した第１流動状態で、脱着工程のＣ塔と第１タンクＴ１とを連通させる第１減圧工程を行い、第２ステップでは、図５に示すように、上記した第２流動状態で、脱着工程のＣ塔と第２タンクＴ２とを連通させる第２減圧工程を行なうことになる。
【００６０】
また、第３ステップ及び第４ステップでは、図６に示すように、Ｂ塔の第１断続弁Ｂ３及び昇圧用開閉弁６ａを開いて、製品ガスＨをＢ塔に供給する昇圧工程を行い、また、Ｃ塔のオフガス排出弁Ｃ５を開いて、真空ポンプＰによって吸着塔１を吸引して、真空ポンプＰにて供給されるオフガスを第２タンクＴ２に回収しながらバーナＢに供給する第３流動状態（吸引工程）を行うことになる。
【００６１】
また、第５ステップでは、図７に示すように、Ｄ塔の第２断続弁Ｄ４、Ｃ塔の第１断続弁Ｃ３、及び、均圧用開閉弁８ａの夫々を開いて、Ｄ塔の内部ガスをＣ塔に供給する処理を行うことになり、この処理は、Ｄ塔については、均圧用排出工程のうちの後段排出工程に相当し、Ｃ塔については、均圧受入工程のうちの後段受入工程に相当する。
ちなみに、第５ステップでは、第１タンクＴ１や第２タンクＴ２に貯留されているオフガスがバーナＢに供給されることになる。
【００６２】
（洗浄式モードの詳細）
４つの吸着塔１の夫々は、吸着工程、均圧用排出工程、脱着工程、復圧工程を順次行うことになるが、以下の説明においては、４つの吸着塔１のうち、Ａ塔が吸着工程を行い、Ｂ塔が復圧工程を行い、Ｃ塔が脱着工程を行い、Ｄ塔が均圧用排出工程を行う場合における洗浄式モードについて説明する。
【００６３】
図８〜図１０に示すように、第１ステップ〜第５ステップにおいて、Ａ塔に対応する原料ガス供給弁Ａ１及び製品ガス送出弁Ａ２を開いて、Ａ塔については、単位処理期間の間は吸着工程を行う。
【００６４】
図８に示すように、第１ステップ及び第２ステップでは、Ｄ塔の第２断続弁Ｄ４、Ｂ塔の第１断続弁Ｂ３、及び、均圧用開閉弁８ａの夫々を開いて、Ｄ塔の内部ガスをＢ塔に供給する処理を行うことになり、この処理は、Ｄ塔については、均圧用排出工程のうちの前段排出工程に相当し、Ｂ塔については、均圧受入工程のうちの前段受入工程に相当する。
【００６５】
また、第１ステップ及び第２ステップでは、Ｃ塔のオフガス排出弁Ｃ５を開き、上記した第１流動状態で、脱着工程のＣ塔と第１タンクＴ１とを連通させる減圧工程を行う。
【００６６】
続く、第３ステップ及び第４ステップでは、図９に示すように、Ｂ塔の第１断続弁Ｂ３、及び、昇圧用開閉弁６ａや昇圧調節弁６ｂを開いて、製品ガスＨをＢ塔に供給する昇圧工程を行い、且つ、Ｃ塔のオフガス排出弁Ｃ５、Ｃ塔の第２断続弁Ｃ４及び洗浄用開閉弁７ａの夫々を開いて、製品ガスＨをＣ塔の内部を通して流動させる洗浄工程を行うことになる。
ちなみに、Ｃ塔から排出されるオフガスは、上記した第１流動状態で第１タンクＴ１に回収されながら、バーナＢに供給される。
【００６７】
また、第５ステップでは、図１０に示すように、Ｄ塔の第２断続弁Ｄ４、Ｃ塔の第１断続弁Ｃ３、及び、均圧用開閉弁８ａの夫々を開いて、Ｄ塔の内部ガスをＣ塔に供給する処理を行うことになり、この処理は、Ｄ塔については、均圧用排出工程のうちの後段排出工程に相当し、Ｃ塔については、均圧受入工程のうちの後段受入工程に相当する。
ちなみに、第５ステップでは、第２タンクＴ２に貯留されているオフガスがバーナＢに供給されることになる。
【００６８】
（再生処理能力増加処理について）
複数（４つ）の吸着塔１の夫々にて生成される製品ガスＨについて、当該製品ガスＨに含まれる吸着対象成分の濃度である吸着対象成分濃度を計測する濃度計測部Ｎが設けられている。
本実施形態においては、吸着対象成分濃度として、一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を計測するように構成されている。つまり、濃度計測部Ｎが、一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を計測するＣＯセンサを用いて構成されている。
【００６９】
また、本実施形態においては、濃度計測部Ｎが、複数（４つ）の吸着塔１の夫々に接続された製品ガス路５を流動する製品ガスＨの吸着対象成分濃度を計測するように設けられている。つまり、濃度計測部Ｎが、製品ガス路５における製品ガス送出用連通路５Ａとの接続部に近い箇所に設けられている。
【００７０】
そして、図１２に示すように、濃度計測部Ｎの検出情報が運転制御部Ｍに入力され、運転制御部Ｍが、複数（４つ）の吸着塔１の夫々における運転サイクルの進み状況に基づいて、製品ガス路５を流動する製品ガスＨと当該製品ガスＨを生成した吸着塔１とを対応付けるよう構成されている。
つまり、第１ステップ〜第５ステップからなら単位処理期間は、２００秒であり、その単位処理期間が経過するごとに、異なる吸着塔１からの製品ガスＨが製品ガス路５を流動することになるものの、単位処理期間の間は、１つの吸着塔１が吸着工程を行うことにより、同じ吸着塔１からの製品ガスＨが製品ガス路５を流動することになる。
【００７１】
したがって、運転制御部Ｍが、製品ガス路５を流動する製品ガスＨと吸着工程を実行している吸着塔１との関係を時間経過に基づいて対応付けることによって、製品ガス路５を流動する製品ガスＨの吸着対象成分濃度と当該製品ガスＨを生成した吸着塔１とを対応付けるように構成されている。
ちなみに、吸着塔１から排出された製品ガスＨが濃度計測部Ｎの設置箇所に流動するには、数秒程度の遅れが発生するものとなるから、製品ガス路５を流動する製品ガスＨと吸着工程を実行している吸着塔１との関係を時間経過に基づいて対応付ける際には、その遅れ時間を考慮することになる。
【００７２】
そして、運転制御部Ｍが、濃度計測部Ｎにて計測された吸着対象成分濃度が設定許容濃度（例えば、０.２ｐｐｍ）よりも低く設定された設定修正濃度（例えば、０．１ｐｐｍ）よりも高い場合には、複数（４つ）の吸着塔１のうちの吸着対象成分濃度が設定修正濃度よりも高い製品ガスＨを生成する吸着塔１の再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に増加する再生処理能力増加処理を実行するように構成されている。
【００７３】
すなわち、運転制御部Ｍが、濃度計測部Ｎにて計測された吸着対象成分濃度が設定修正濃度（例えば、０．１ｐｐｍ）以下の場合には、再生工程における再生処理能力を設定基準能力にするが、濃度計測部Ｎにて計測された吸着対象成分濃度が設定修正濃度（例えば、０．１ｐｐｍ）よりも高い場合には、再生工程における再生処理能力を設定基準能力よりも高い増加能力に変更することになる。
【００７４】
運転制御部Ｍが、吸引式モードにおいては、再生処理能力増加処理として、真空ポンプＰの吸引力を設定基準能力としての設定基準吸引力よりも高い増加能力としての増加吸引力に増加する処理を実行するように構成されている。
本実施形態においては、真空ポンプＰの吸引力を増加させる処理として、図１１に示すように、吸引工程が開始された後に、単位処理期間の初期（前半部）において、真空ポンプＰの吸引力を設定上限能力に向けて漸増させるにあたり、真空ポンプＰの吸引力の増加速度（単位時間当たりの増加量）を、設定基準吸引力よりも増加吸引力の方において大きくするように構成されている。
【００７５】
つまり、真空ポンプＰの吸引力の増加させる予定線として、設定基準吸引力に対応する基準予定線Ｑｖと増加吸引力に対応する増加予定線Ｑｗとが設定され、そして、増加予定線Ｑｗが、基準予定線Ｑｖよりも、真空ポンプＰの吸引力を急激に増加させる形態に設定されている。
そして、運転制御部Ｍが、ポンプ駆動回路Ｋの作動を制御して、基準予定線Ｑｖや増加予定線Ｑｗに沿って、真空ポンプＰの駆動するように構成されている。
【００７６】
また、運転制御部Ｍが、洗浄式モードにおいては、再生処理能力増加処理として、吸着塔１の内部を流動させる製品ガスＨの流量を設定基準能力としての設定基準流量よりも多い増加能力としての増加流量に増加する処理を実行するように構成されている。
つまり、増加能力に応じた増加流量が、設定基準能力に応じた設定基準流量よりも、例えば、一割程度おおきな流量として設定されている。
【００７７】
そして、運転制御部Ｍが、流量センサ７ｃの検出情報に基づいて、洗浄用流路７を流動する製品ガスＨの流量が基準流量及び増加流量になるように、製品ガスＨの流量を調節する流量調節弁７ｂの作動を制御するように構成されている。
【００７８】
また、運転制御部Ｍが、再生処理能力増加処理を実行した後において、再生処理能力を増加能力に増加した吸着塔１にて生成された製品ガスＨの吸着対象成分濃度が設定修正濃度以下となった場合には、再生処理能力を設定基準能力に戻す再生処理能力復帰処理を実行するように構成されている。
【００７９】
つまり、運転制御部Ｍが、吸引式モードにおいては、増加予定線Ｑｗに沿って真空ポンプＰの吸引力を増加させる状態から、基準予定線Ｑｖに沿って真空ポンプＰの吸引力を増加させる状態に戻すように構成されている。
また、運転制御部Ｍが、洗浄式モードにおいては、洗浄用流路７を流動する製品ガスＨを増加流量で流動させる状態から、洗浄用流路７を流動する製品ガスＨを設定基準流量で流動させる状態に戻すように構成されている。
【００８０】
〔別実施形態〕
次に、別実施形態を列記する。
（１）上記実施形態においては、吸着対象成分の濃度として、一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を計測する場合を例示したが、例えば、窒素（Ｎ）等、他の吸着対象成分の濃度を計測する形態で実施してもよい。
【００８１】
（２）上記別実施形態においては、吸引式モードと洗浄式モードとに切換えることができる場合を例示したが、吸引式モードと洗浄式モードとのいずれかのみを備える圧力変動吸着式水素製造装置に対しても、本発明は適用できるものである。
【００８２】
（３）上記実施形態においては、原料ガスが、水素、吸着対象成分としてのメタン、二酸化炭素、一酸化炭素、及び、窒素を含む場合を例示したが、本発明の圧力変動吸着式水素製造装置は、水素及び水素成分以外の可燃性成分を含む種々のガスを原料ガスとして適用できるものである。
【００８３】
（４）上記実施形態では、圧力変動吸着式水素製造装置として、４つの吸着塔１を備える装置を説明したが、本発明は、３つや５つ以上の吸着塔１を備える圧力変動吸着式水素製造装置にも適用できるものである。
【００８４】
（５）上記実施形態では、複数（４つ）の吸着塔１に対して１つの濃度計測部Ｎを装備する場合を例示したが、複数（４つ）の吸着塔１に対して各別に濃度計測部Ｎを装備する形態で実施してもよい。
【００８５】
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１        吸着塔
Ｍ        運転制御部
Ｎ        濃度計測部
８        燃焼装置
Ｐ        真空ポンプ
Ｓ        真空タンク
Ｔ        オフガスタンク
Ｔ１      第１タンク
Ｔ２      第２タンク
【図１】
2019172550.tif 000003
【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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【図７】
2019172550.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019172550.tif 000011
【図１０】
2019172550.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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