(57)【要約】【課題】吸着部の再生処理を経済的に行うとともに、構成の簡素化を図ることを可能にする。【解決手段】吸着装置２２は、第１吸着塔５０ａ及び第２吸着塔５０ｂと、前記第１吸着塔５０ａ及び前記第２吸着塔５０ｂを再生するために加熱する第１触媒燃焼部５２ａ及び第２触媒燃焼部５２ｂと、前記第１吸着塔５０ａ内から前記第２吸着塔５０ｂ内に、又は前記第２吸着塔５０ｂ内から前記第１吸着塔５０ａ内に、高圧ガスの一部を移動させる吸着部間ガス移動機構５４と、前記第１吸着塔５０ａ及び前記第２吸着塔５０ｂ内のガスを、燃料として前記第１触媒燃焼部５２ａ及び前記第２触媒燃焼部５２ｂに供給可能な燃料供給機構６４ａ、６４ｂとを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備える水素生成システムであって、
前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、
前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部と、
前記吸着装置の再生時に、前記第１吸着部内の高圧ガスの一部を前記第２吸着部内に、又は前記第２吸着部内の高圧ガスの一部を前記第１吸着部内に移動させる吸着部間ガス移動機構と、
前記第１吸着部及び前記第２吸着部内のガスを、前記第１燃焼部及び前記第２燃焼部に燃料として供給可能な燃料供給機構と、
を設けることを特徴とする水素生成システム。
【請求項２】
水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備える水素生成システムであって、
前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、
前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部と、
前記吸着装置の再生時に、前記第１吸着部内の高圧ガスの一部、又は前記第２吸着部内の高圧ガスの一部が流入される補助タンクと、
前記補助タンク内のガスを、前記第１燃焼部及び前記第２燃焼部に燃料として供給可能な燃料供給機構と、
を設けることを特徴とする水素生成システム。
【請求項３】
水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備えるとともに、前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部とを設ける水素生成システムの吸着装置再生方法であって、
前記第１吸着部を再生する際に、前記第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ前記第２吸着部に移動させる工程と、
前記第１吸着部内の残余のガスを、前記第１燃焼部に燃料として供給する工程と、
前記第２吸着部内のガスを前記第１吸着部内に供給する工程と、
を有することを特徴とする水素生成システムの吸着装置再生方法。
【請求項４】
水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備えるとともに、前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部とを設ける水素生成システムの吸着装置再生方法であって、
前記第１吸着部を再生する際に、前記第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ前記第２吸着部に移動させる工程と、
前記第１吸着部を前記第１燃焼部を介して加熱するとともに、前記第１吸着部内の残余のガスを排出する工程と、
を有することを特徴とする水素生成システムの吸着装置再生方法。
【請求項５】
水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備えるとともに、前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部とを設ける水素生成システムの吸着装置再生方法であって、
前記第１吸着部を再生する際に、前記第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ前記第２吸着部に移動させる工程と、
前記第１吸着部を前記第１燃焼部を介して加熱するとともに、前記第１吸着部内の残余のガスを排出する工程と、
前記第２吸着部内のガスを前記第１燃焼部に燃料として供給する工程と、
を有することを特徴とする水素生成システムの吸着装置再生方法。
【請求項６】
水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備えるとともに、前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部とを設ける水素生成システムの吸着装置再生方法であって、
前記第１吸着部を再生する際に、前記第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ補助タンクに移動させる工程と、
前記第１吸着部内の残余のガスを、前記第１燃焼部に燃料として供給する工程と、
前記補助タンク内のガスを前記第１吸着部内に供給する工程と、
を有することを特徴とする水素生成システムの吸着装置再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備える水素生成システム及びその吸着装置再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素を燃料として電力又は動力を供給するシステム、例えば、燃料電池システムが提案されている。燃料である水素を製造するために、水を電気分解して水素（及び酸素）を発生させる水電解装置が用いられている。
【０００３】
この水電解装置では、水分を含んだ水素が製造されており、乾燥状態の水素（以下、ドライ水素ともいう）を得るためには、前記水素から水分を除去する必要がある。そこで、例えば、特許文献１に開示されている装置が知られている。
【０００４】
この装置は、図１０に示すように、純水製造手段（図示せず）により製造された純水中のガスを脱気する膜脱気モジュール１と、前記膜脱気モジュール１により脱気処理された純水を膜電解する水電解セル２と、前記水電解セル２の陽極から発生する酸素及び陰極から発生する水素を個別に除湿するモレキュラーシーブス３ａ〜３ｄとを有している。このため、水電解セル２から発生される高純度の水素及び酸素は、除湿手段であるモレキュラーシーブス３ａ、３ｂ及び３ｃ、３ｄにより除湿されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８７５７０号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１では、例えば、水素の除湿を行うために２つのモレキュラーシーブス３ａ、３ｂを備えているが、このモレキュラーシーブス３ａ、３ｂによる吸水量が所定量を超えると、前記モレキュラーシーブス３ａ、３ｂを再生させるために活性化する作業が必要となっている。
【０００７】
このため、モレキュラーシーブス３ａ、３ｂを所定の減圧下で比較的長時間にわたって加熱処理する必要がある。これにより、活性化に相当な時間がかかるとともに、この活性化を行っている間、装置全体の稼働が停止されてしまい、効率的ではないという問題がある。
【０００８】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、吸着部の再生処理を経済的に行うとともに、構成の簡素化を図ることが可能な水素生成システム及びその吸着装置再生方法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】
【０００９】
本発明は、水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備える水素生成システムに関するものである。ここで、高圧水素とは、１ＭＰａ〜７０ＭＰａの水素をいう。
【００１０】
吸着装置は、気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部と、吸着装置の再生時に、前記第１吸着部内の高圧ガスの一部を前記第２吸着部内に、又は前記第２吸着部内の高圧ガスの一部を前記第１吸着部内に移動させる吸着部間ガス移動機構と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部内のガスを、前記第１燃焼部及び前記第２燃焼部に燃料として供給可能な燃料供給機構とを設けている。ここで、高圧ガスとは、主に水素と水分とを含む１ＭＰａ〜７０ＭＰａのガスをいう。
【００１１】
また、本発明は、水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備えるとともに、前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部と、前記吸着装置の再生時に、前記第１吸着部内の高圧ガスの一部を前記第２吸着部内に、又は前記第２吸着部内の高圧ガスの一部を前記第１吸着部内に移動させる吸着部間ガス移動機構と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部内のガスを、前記第１燃焼部及び前記第２燃焼部に燃料として供給可能な燃料供給機構とを設ける水素生成システムの吸着装置再生方法に関するものである。
【００１２】
本発明の吸着装置再生方法は、第１吸着部を再生する際に、第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ第２吸着部に移動させる工程と、前記第１吸着部内の残余のガスを、第１燃焼部に燃料として供給する工程と、前記第２吸着部内のガスを前記第１吸着部内に供給する工程とを有している。
【００１３】
さらに、本発明の吸着装置再生方法は、第１吸着部を再生する際に、前記第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ第２吸着部に移動させる工程と、前記第１吸着部を第１燃焼部を介して加熱するとともに、前記第１吸着部内の残余のガスを排出する工程とを有している。
【００１４】
さらにまた、本発明の吸着装置再生方法は、第１吸着部を再生する際に、前記第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ第２吸着部に移動させる工程と、前記第１吸着部を前記第１燃焼部を介して加熱するとともに、前記第１吸着部内の残余のガスを排出する工程と、前記第２吸着部内のガスを前記第１燃焼部に燃料として供給する工程とを有している。
【００１５】
また、本発明は、水を電気分解して高圧水素を生成する水電解部と、生成された前記高圧水素から水分を除去する気液分離部と、前記気液分離部から導出される前記高圧水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置とを備えるとともに、前記吸着装置は、前記気液分離部に選択的に接続される少なくとも第１吸着部及び第２吸着部と、前記第１吸着部及び前記第２吸着部を再生するために加熱する第１燃焼部及び第２燃焼部と、前記吸着装置の再生時に、前記第１吸着部内の高圧ガスの一部、又は前記第２吸着部内の高圧ガスの一部が流入される補助タンクと、前記補助タンク内のガスを、前記第１燃焼部及び前記第２燃焼部に燃料として供給可能な燃料供給機構とを設ける水素生成システムの吸着装置再生方法に関するものである。
【００１６】
本発明の吸着装置再生方法は、第１吸着部を再生する際に、前記第１吸着部内の高圧ガスを所定量だけ補助タンクに移動させる工程と、前記第１吸着部内の残余のガスを、前記第１燃焼部に燃料として供給する工程と、前記補助タンク内のガスを前記第１吸着部内に供給する工程とを有している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１吸着部が再生される際、先ずこの第１吸着部内の高圧ガスが所定量（例えば、半分の量）だけ第２吸着部に移動された後、前記第１吸着部の再生処理が開始されている。このため、第１吸着部内のガス圧が降圧されており、再生処理によって前記第１吸着部から排出される水素分のエネルギロスを有効に削減することができる。
【００１８】
しかも、第２吸着部には、第１吸着部からガスが供給されており、前記第２吸着部内が昇圧されている。従って、第２吸着部内を所望の圧力に迅速に昇圧することができ、前記第２吸着部からドライ水素を送り出すことが可能になる。これにより、水素生成工程全体の効率化が容易に遂行される。
【００１９】
また、本発明によれば、第１吸着部又は第２吸着部に残存するガスは、前記第１吸着部を加熱再生するための第１燃焼部に、燃料として供給されている。従って、熱再生処理に必要な設備を最低限に削減するとともに、該熱再生処理に消費されるエネルギを良好に削減することができ、経済的である。
【００２０】
さらに、本発明によれば、例えば、第１吸着部が再生される際、先ずこの第１吸着部内の高圧ガスが所定量（例えば、半分の量）だけ補助タンクに移動された後、前記第１吸着部の再生処理が開始されている。このため、第１吸着部内の再生処理を行いながら、第２吸着部による水素製造処理が遂行され、吸着装置による連続稼働が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１〜第３の実施形態に係る吸着装置再生方法が適用される水素生成システム１０の概略構成説明図である。
【００２２】
水素生成システム１０は、純水供給装置１２を介して市水から生成された純水が供給され、この純水を電気分解することによって高圧水素を製造する水電解装置（水電解部）１４と、前記水電解装置１４から水素導出路１６に導出される前記高圧水素に含まれる水分を除去する気液分離器（気液分離部）１８と、前記気液分離器１８から水素供給路２０に供給される水素に含まれる水分を吸着して除去する吸着装置２２と、前記吸着装置２２に連通するドライ水素供給路２４に導出される前記水素（ドライ水素）を貯留可能な水素タンク２６とを備える。なお、水素タンク２６は、必要に応じて備えていればよく、この水素タンク２６を削除することも可能である。
【００２３】
水電解装置１４は、複数の水分解セル２８が積層されており、前記水分解セル２８の積層方向一端には、配管３０ａ、３０ｂ及び３０ｃが接続される。配管３０ａ、３０ｂは、純水供給装置１２に連通して純水の循環が行われる一方、配管３０ｃは、水素導出路１６を介して気液分離器１８に接続される。水素導出路１６には、バルブ３２が配設される。気液分離器１８には、純水循環路３４の一端が接続され、前記純水循環路３４は、純水供給装置１２を介装して水電解装置１４の配管３０ａに接続される。気液分離器１８の底部には、純水循環路３４に連通するドレンバルブ３６ａ、３６ｂが設けられる。
【００２４】
吸着装置２２は、水素に含まれる水蒸気（水分）を物理的吸着作用で吸着するとともに、加熱により水分を蒸発脱着して再生される水分吸着剤を充填した第１吸着塔（吸着部）５０ａ及び第２吸着塔５０ｂを備える。水分吸着剤としては、例えば、活性炭、合成ゼオライト、多孔質アルミナ又はシリカが用いられる。第１吸着塔５０ａ及び第２吸着塔５０ｂとしては、通常、ＴＳＡ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）装置の加熱吸着塔が使用される。
【００２５】
第１吸着塔５０ａ及び第２吸着塔５０ｂを周回して円筒状の第１触媒燃焼部５２ａ及び第２触媒燃焼部５２ｂが配設される。水素供給路２０と第１吸着塔５０ａ及び第２吸着塔５０ｂとの間には、前記第１吸着塔５０ａ内から前記第２吸着塔５０ｂ内へ、又は、前記第２吸着塔５０ｂ内から前記第１吸着塔５０ａ内に高圧ガスの一部を移動させるための吸着部間ガス移動機構５４が設けられる。この吸着部間ガス移動機構５４は、水素供給路２０に設けられるバルブ５６ａと、前記バルブ５６ａの出口側で分岐する水素分岐路２０ａ、２０ｂに配設されるバルブ５６ｂ、５６ｃとを備える。
【００２６】
第１吸着塔５０ａ及び第２吸着塔５０ｂの出口側には、ドライ水素供給路２４に合流するドライ水素分岐路２４ａ、２４ｂが設けられる。ドライ水素分岐路２４ａ、２４ｂには、バルブ５８ａ、５８ｂが配設されるとともに、ドライ水素供給路２４には、バルブ５８ｃが配設される。
【００２７】
ドライ水素分岐路２４ａ、２４ｂには、例えば、三方切替弁６０ａ、６０ｂを介して第１触媒燃焼部５２ａ及び第２触媒燃焼部５２ｂに連通する燃料供給路６２ａ、６２ｂが接続される。三方切替弁６０ａ、６０ｂ及び燃料供給路６２ａ、６２ｂにより燃料供給機構６４ａ、６４ｂが構成される。
【００２８】
水素タンク２６には、燃料供給路６６がバルブ６８を介して接続されている。この燃料供給路６６は、燃料電池車両７０の燃料タンクに直接、あるいは、図示しない貯留タンクを介して接続可能である。
【００２９】
このように構成される水素生成システム１０の動作について、以下に説明する。
【００３０】
先ず、純水供給装置１２では、純水循環路３４に純水が導出されており、この純水は、配管３０ａから水電解装置１４内に供給される。水電解装置１４では、各水分解セル２８において、水が電気により分解されて高圧水素（１ＭＰａ〜７０ＭＰａ）が得られ、この高圧水素は、配管３０ｃを介して水電解装置１４の外部に取り出し可能となる。一方、反応により生成した酸素と、使用済みの水とは、配管３０ｂを介して純水供給装置１２に戻される。
【００３１】
図２に示すように、水電解装置１４で生成された水蒸気を含む比較的高圧の水素は、水素導出路１６を介して気液分離器１８に送られる。この気液分離器１８では、水素に含まれる水蒸気が、この水素から分離されて純水循環路３４に戻される一方、前記水素は、水素供給路２０に供給される。
【００３２】
水素供給路２０に供給された水素は、吸着装置２２に送られる。吸着装置２２では、例えば、バルブ５６ａ、５６ｂが開放される一方、バルブ５６ｃが閉塞されることにより、第１吸着塔５０ａに水素が導入される。この第１吸着塔５０ａ内では、水素に含まれる水蒸気が吸着されて乾燥状態の水素（ドライ水素）が得られ、このドライ水素がドライ水素分岐路２４ａからドライ水素供給路２４に導出される。
【００３３】
ドライ水素供給路２４に導出されたドライ水素は、水素タンク２６に貯蔵される。この水素タンク２６に貯蔵されたドライ水素は、必要に応じてバルブ６８の開放作用下に、燃料供給路６６を介して燃料電池車両７０に充填される。
【００３４】
次いで、第１吸着塔５０ａが限界吸着量に達すると、水電解装置１４による純水の電気分解処理が一旦停止されるとともに、本発明の第１の実施形態に係る吸着装置再生方法が行われる。
【００３５】
第１の実施形態では、先ず、吸着部間ガス移動機構５４において、バルブ５６ａが閉塞される一方、バルブ５６ｂ、５６ｃが開放される。ここで、第１吸着塔５０ａ内は、高圧水素ガスによって、例えば、３５ＭＰａに昇圧されるとともに、第２吸着塔５０ｂ内は、大気圧に維持されている。従って、バルブ５６ｂ、５６ｃが開放されることにより、第１吸着塔５０ａ内の水素ガス（高圧ガス）は、水素分岐路２０ａ、２０ｂを通って第２吸着塔５０ｂ内に移動する（図３参照）。
【００３６】
そして、第１吸着塔５０ａ内の水素ガスが所定量、例えば、半分の量だけ第２吸着塔５０ｂに移動されて、前記第１吸着塔５０ａ内の圧力と前記第２吸着塔５０ｂ内の圧力とが均等化された後、バルブ５６ｂ、５６ｃが閉塞される。従って、第１吸着塔５０ａ内及び第２吸着塔５０ｂ内には、それぞれ約１７ＭＰａの水素ガスが充填されている。これにより、第１吸着塔５０ａ内が減圧される一方、第２吸着塔５０ｂ内が昇圧されている。
【００３７】
次いで、燃料供給機構６４ａを構成する三方切替弁６０ａの切り替え作用下に、第１吸着塔５０ａの出口側がドライ水素分岐路２４ａを介して燃料供給路６２ａに連通する。このため、第１吸着塔５０ａ内に残存する水素ガスは、この第１吸着塔５０ａから徐々にドライ水素分岐路２４ａに排出され、燃料供給路６２ａから第１触媒燃焼部５２ａに燃料として供給される（図４参照）。
【００３８】
従って、第１吸着塔５０ａは、第１触媒燃焼部５２ａの燃焼作用下に温度が上昇するとともに、内部の水素ガスの排出によって前記第１吸着塔５０ａ内が減圧される。このため、第１吸着塔５０ａ内に吸着された水分が離脱されて、前記第１吸着塔５０ａからの排水量が徐々に多くなる。
【００３９】
そして、第１吸着塔５０ａ内が大気圧に降圧すると、図５に示すように、バルブ５６ｂ、５６ｃが開放されることにより、第２吸着塔５０ｂ内の水素ガスは、水素分岐路２０ｂ、２０ａを通って第１吸着塔５０ａ内にパージガスとして供給される。第１吸着塔５０ａ内をパージして水分を含んだパージガス（ウエット水素）は、さらに燃料供給機構６４ａを介して第１触媒燃焼部５２ａに燃料として供給され、前記第１吸着塔５０ａの加熱が行われる。
【００４０】
上記のように、第１吸着塔５０ａの再生処理が終了した後、この第１吸着塔５０ａを冷却する一方、第２吸着塔５０ｂを用いてドライ水素の生成供給作業が行われる。
【００４１】
この場合、第１の実施形態では、先ず第１吸着塔５０ａ内の高圧水素ガスが所定量、例えば、半分の量だけ第２吸着塔５０ｂに移動された後、前記第１吸着塔５０ａの再生処理が開始されている。このため、例えば、第１吸着塔５０ａに充填されている３５ＭＰａの水素ガスを再生のために排出する場合に比べ、この第１吸着塔５０ａ内に残存する水素ガスが増える。従って、第１吸着塔５０ａから排出される水素分のエネルギロスを有効に削減することができるという効果が得られる。
【００４２】
しかも、第２吸着塔５０ｂには、第１吸着塔５０ａから水素ガスが供給されており、この第２吸着塔５０ｂ内が昇圧されている。これにより、第２吸着塔５０ｂを所望の圧力、例えば、３５ＭＰａに昇圧するためにかかる時間が一挙に短縮され、ドライ水素を迅速に送り出すことが可能になる。
【００４３】
さらに、第１吸着塔５０ａから第２吸着塔５０ｂ内に移動された水素ガスを用いて、前記第１吸着塔５０ａ内をパージしている。従って、第１吸着塔５０ａに新たな水素ガスをパージガスとして供給する必要がなく、水素ガスの消費を有効に削減することが可能になる。これにより、水素生成工程全体を効率的且つ経済的に遂行することができるという利点がある。
【００４４】
さらにまた、第１の実施形態では、第１吸着塔５０ａの再生処理時に、この第１吸着塔５０ａから排出される水素ガスは、燃料供給機構６４ａを介して第１触媒燃焼部５２ａに燃料として供給されている。このため、第１吸着塔５０ａの熱再生処理に必要な設備を最低限に削減するとともに、熱再生処理に消費されるエネルギが有効に削減され、経済的であるという効果がある。
【００４５】
なお、第２吸着塔５０ｂの再生処理は、上記の第１吸着塔５０ａの再生処理と同様であり、この説明は省略する。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る吸着装置再生方法について、水素生成システム１０を用いて説明する。なお、第１の実施形態に係る吸着装置再生方法と同様の工程については、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
この第２の実施形態では、第１吸着塔５０ａを再生する際に、先ず吸着部間ガス移動機構５４を介して前記第１吸着塔５０ａ内の高圧水素ガスが所定量（例えば、半分の量）だけ第２吸着塔５０ｂ内に移動される。第１吸着塔５０ａから第２吸着塔５０ｂに所定量の水素ガスが移動した後、バルブ５６ｂ、５６ｃが閉塞される一方、第１触媒燃焼部５２ａが燃焼を開始して前記第１吸着塔５０ａが加熱される。
【００４８】
その際、第１吸着塔５０ａ内に残存する水素ガスは、三方切替弁６０ａを介して外部又は気液分離器１８に送られる。このため、第１吸着塔５０ａ内が減圧され、図示しない水分吸着剤に吸着された水分が離脱され、前記第１吸着塔５０ａから排出される。そして、第１吸着塔５０ａは、内部が大気圧の水素で満たされた状態になる。なお、第１吸着塔５０ａから排出される水素ガスは、第１の実施形態と同様に、第１触媒燃焼部５２ａに燃料として供給してもよい。
【００４９】
第２吸着塔５０ｂは、上記のように第１吸着塔５０ａから移動した水素ガスにより約１７ＭＰａに維持されている。そこで、水電解装置１４から導出される高圧水素は、気液分離器１８を通って第２吸着塔５０ｂに供給される。従って、第２吸着塔５０ｂでは、迅速に所望の圧力（例えば、３５ＭＰａ）に昇圧され、前記第２吸着塔５０ｂからドライ水素を効率的に供給することができるという効果が得られる。
【００５０】
なお、第１吸着塔５０ａでは、例えば、水素タンク２６内のドライ水素をパージガスとして前記第１吸着塔５０ａに供給することができる。
【００５１】
次いで、本発明の第３の実施形態に係る吸着装置再生方法について、水素生成システム１０を用いて説明する。
【００５２】
この第３の実施形態では、第１吸着塔５０ａを再生する際に、先ずこの第１吸着塔５０ａ内の高圧水素ガスが所定量だけ第２吸着塔５０ｂに移動される。そして、第１触媒燃焼部５２ａの燃焼作用下に、第１吸着塔５０ａが加熱されるとともに、前記第１吸着塔５０ａ内の残余の水素ガスが排出される。その際、この第１吸着塔５０ａから排出される水素を、燃料として第１触媒燃焼部５２ａに供給してもよい。
【００５３】
第１吸着塔５０ａが大気圧になると、図６に示すように、バルブ５８ａ、５８ｂが開放されるとともに、三方切替弁６０ａの切り替え作用下に、第２吸着塔５０ｂ内の水素ガスが、燃料として第１触媒燃焼部５２ａに供給される。これにより、第１触媒燃焼部５２ａに供給される燃料を有効に削減することができ、経済的であるという効果が得られる。
【００５４】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る吸着装置再生方法が適用される水素生成システム８０の概略構成説明図である。なお、水素生成システム１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
水素生成システム８０は、吸着装置８２を備え、前記吸着装置８２は、第１吸着塔５０ａ、第２吸着塔５０ｂ及び補助タンク８４を設ける。吸着装置８２は、水素供給路２０を水素分岐路２０ａと水素分岐路２０ｂとに選択的に連通させるための三方切替弁８６を有するとともに、前記三方切替弁８６に並列してバルブ５６ｂ、５６ｃが、補助タンク８４の上方側に位置して上部補助タンク流路８８ａ、８８ｂに配設される。
【００５６】
補助タンク８４の下方側には、下部補助タンク流路９０ａ、９０ｂが設けられ、前記下部補助タンク流路９０ａ、９０ｂは、バルブ５８ａ、５８ｂを介してドライ水素分岐路２４ａ、２４ｂに接続される。ドライ水素分岐路２４ａ、２４ｂとドライ水素供給路２４との合流位置には、三方切替弁９２が配設される。下部補助タンク流路９０ａ、９０ｂ、バルブ５８ａ、５８ｂ、ドライ水素分岐路２４ａ、２４ｂ、三方切替弁６０ａ、６０ｂ及び燃料供給路６２ａ、６２ｂにより燃料供給機構９４ａ、９４ｂが構成される。
【００５７】
このように構成される水素生成システム８０の動作について、本発明の第４の実施形態に係る吸着装置再生方法との関連で以下に説明する。
【００５８】
第４の実施形態では、第１吸着塔５０ａを再生する際に、先ず、三方切替弁８６、９２を切り替えて、水素供給路２０及びドライ水素供給路２４が第２吸着塔５０ｂに接続される。このため、第１吸着塔５０ａによる水素製造作業が停止される一方、第２吸着塔５０ｂによる水素製造作業が開始される。
【００５９】
次いで、バルブ５６ｂ、５６ｃ及び５８ｂが閉塞されるとともに、バルブ５８ａが開放される。従って、第１吸着塔５０ａ内の水素ガス（高圧ガス）は、ドライ水素分岐路２４ａ及び下部補助タンク流路９０ａを通って補助タンク８４内に移動する（図７参照）。
【００６０】
そして、第１吸着塔５０ａ内の水素ガスが所定量、例えば、半分の量だけ補助タンク８４に移動されて、前記第１吸着塔５０ａ内の圧力と前記補助タンク８４内の圧力とが均等化された後、バルブ５８ａが閉塞される。
【００６１】
次いで、燃料供給機構９４ａを構成する三方切替弁６０ａの切り替え作用下に、第１吸着塔５０ａの出口側がドライ水素分岐路２４ａを介して燃料供給路６２ａに連通する。このため、第１吸着塔５０ａ内に残存する水素ガスは、この第１吸着塔５０ａから燃料供給路６２ａを通って第１触媒燃焼部５２ａに燃料として供給される（図８参照）。
【００６２】
そして、第１吸着塔５０ａ内が大気圧に降圧すると、図９に示すように、バルブ５６ｂが開放される一方、バルブ５６ｃ、５８ａ及び５８ｂが閉塞される。これにより、補助タンク８４内の水素ガスは、上部補助タンク流路８８ａ及び水素分岐路２０ａを通って第１吸着塔５０ａ内にパージガスとして供給される。第１吸着塔５０ａ内をパージして水分を含んだパージガス（ウエット水素）は、さらに燃料供給機構９４ａを介して第１触媒燃焼部５２ａに燃料として供給され、前記第１吸着塔５０ａの加熱が行われる。
【００６３】
上記のように、第４の実施形態では、第１吸着塔５０ａが再生される際、先ずこの第１吸着塔５０ａ内の高圧ガスが所定量だけ補助タンク８４に移動されて前記第１吸着塔５０ａの再生処理が行われる一方、第２吸着塔５０ｂによる水素製造処理が遂行されている。従って、吸着装置８２では、第１吸着塔５０ａの再生処理時に第２吸着塔５０ｂによる水素製造処理が行われるとともに、前記第２吸着塔５０ｂの再生処理時に前記第１吸着塔５０ａによる水素製造処理が行われる。これにより、吸着装置８２による水素製造処理の連続稼働が可能になり、効率的であるという効果が得られる。
【００６４】
なお、吸着装置２２、８２では、第１吸着塔５０ａ及び第２吸着塔５０ｂを備えているが、これに限定されるものではなく、例えば、３以上の吸着塔を並列して構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１〜第３の実施形態に係る吸着装置再生方法が適用される水素生成システムの概略構成説明図である。
【図２】前記水素生成システムの動作説明図である。
【図３】前記水素生成システムを構成する吸着装置の動作説明図である。
【図４】前記吸着装置の動作説明図である。
【図５】前記吸着装置の動作説明図である。
【図６】前記吸着装置の動作説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る吸着装置再生方法が適用される水素生成システムの概略構成説明図である。
【図８】前記水素生成システムを構成する吸着装置の動作説明図である。
【図９】前記吸着装置の動作説明図である。
【図１０】特許文献１に開示されている装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、８０…水素生成システム        １２…純水供給装置
１４…水電解装置                    １６…水素導出路
１８…気液分離器                    ２０…水素供給路
２２、８２…吸着装置                ２４…ドライ水素供給路
５０ａ、５０ｂ…吸着塔              ５２ａ、５２ｂ…触媒燃焼部
５４…吸着部間ガス移動機構
３２、５６ａ〜５６ｃ、５８ａ〜５８ｃ、６８…バルブ
６０ａ、６０ｂ、８６、９２…三方切替弁
６４ａ、６４ｂ、９４ａ、９４ｂ…燃料供給機構
７０…燃料電池車両                  ８８ａ、８８ｂ…上部補助タンク流路
９０ａ、９０ｂ…下部補助タンク流路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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