(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱生産井からの熱水によって温められる第１熱媒によって作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機によって駆動される発電機とを有する発電部と、
電解液と、前記電解液を貯留する電解槽と、並列で前記発電機と接続された複数のＡＣ／ＤＣコンバーターと、前記複数のＡＣ／ＤＣコンバーターのそれぞれに接続された前記複数の電極であって前記電解液を電気分解するために使用されるものとを有する水素生成部とを備え、
前記電極は、プラス電極とマイナス電極のいずれか一方であり、
前記複数の電極のそれぞれは、前記電解液と前記電解槽の少なくとも一方と接続され、
前記水素生成部は、前記ＡＣ／ＤＣコンバーターと前記電極の前記複数のセットのうち、前記発電機からの電力供給を受けるものを切り換えるスイッチング部を有することを特徴とする水素生成システム。
【請求項２】
地熱生産井からの熱水によって温められる第１熱媒によって作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機によって駆動される発電機とを有する発電部と、
電解液と、前記電解液を貯留する電解槽と、前記発電機と接続された第１ＡＣ／ＤＣコンバーターと、前記第１ＡＣ／ＤＣコンバーターと並列で前記発電機と接続された第２ＡＣ／ＤＣコンバーターと、前記第１ＡＣ／ＤＣコンバーターの負極に接続された第１マイナス電極であって前記電解液を電気分解するために使用されるものと、前記第２ＡＣ／ＤＣコンバーターの負極に接続された第２マイナス電極とを有する水素生成部とを備え、
前記第１マイナス電極と前記第２マイナス電極は、前記電解液と接続され、
前記水素生成部は、前記第１ＡＣ／ＤＣコンバーターと前記第１マイナス電極のセットと、前記第２ＡＣ／ＤＣコンバーターと前記第２マイナス電極のセットのうち、前記発電機からの電力供給を受けるものを切り換えるスイッチング部を有することを特徴とする水素生成システム。
【請求項３】
地熱生産井からの熱水によって温められる第１熱媒によって作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機によって駆動される発電機とを有する発電部と、
電解液と、前記電解液を貯留する電解槽と、前記発電機と接続された第１ＡＣ／ＤＣコンバーターと、前記第１ＡＣ／ＤＣコンバーターと並列で前記発電機と接続された第２ＡＣ／ＤＣコンバーターと、前記第１ＡＣ／ＤＣコンバーターの正極に接続された第１プラス電極であって前記電解液を電気分解するために使用されるものと、前記第２ＡＣ／ＤＣコンバーターの正極に接続された第２プラス電極とを有する水素生成部とを備え、
前記第１プラス電極と前記第２プラス電極は、前記電解液と前記電解槽の少なくとも一方と接続され、
前記水素生成部は、前記第１ＡＣ／ＤＣコンバーターと前記第１プラス電極のセット、前記第２ＡＣ／ＤＣコンバーターと第２プラス電極のセットのうち、前記発電機からの電力供給を受けるものを切り換えるスイッチング部を有することを特徴とする水素生成システム。
【請求項４】
前記電解液の電気分解によって発生した水素を貯蔵する水素タンクと、芳香族化合物を貯蔵する第１タンクと、触媒を含み前記第１タンクから供給された芳香族化合物に前記水素タンクから供給された水素を添加させる反応器と、前記反応器における水素添加反応で得られた有機ハイドライドを貯蔵する第２タンクとを有する水素貯蔵部を更に備え、
前記反応器における前記芳香族化合物と前記触媒の少なくとも一方の加熱には、前記熱水によって温められる第２熱媒が利用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水素生成システム。
【請求項５】
前記熱水を貯蔵する熱水タンクと、
前記第１熱媒が循環する第１熱媒循環回路と、
前記第２熱媒が循環する第２熱媒循環回路とを更に備え、
前記第１熱媒循環回路を構成する管の一部と、前記第２熱媒循環回路を構成する管の一部は、前記熱水タンクの内部を通ることを特徴とする請求項４に記載の水素生成システム。
【請求項６】
前記反応器には、前記発電機と接続された電熱器が設けられ、
前記反応器における前記芳香族化合物と前記触媒の少なくとも一方の加熱には、前記熱水によって温められる第２熱媒と前記電熱器が利用されることを特徴とする請求項４に記載の水素生成システム。
【請求項７】
前記反応器における水素添加反応が始まるまでは、前記電熱器と前記第２熱媒を使って前記加熱が行われ、
前記反応器における水素添加反応が始まった後は、前記電熱器を用いずに、前記第２熱媒を使って前記加熱が行われることを特徴とする請求項６に記載の水素生成システム。
【請求項８】
前記電解槽には、前記電解液を循環させる電解液循環回路が設けられ、前記電解液循環回路には、前記電解液を冷却する冷却機が設けられ、
前記冷却機は、前記発電機の負荷試験を行う場合に、前記電解槽内の電解液が第１温度で維持されるように制御され、前記負荷試験を行わずに前記電気分解を行う場合は、前記電解槽内の電解液が前記第１温度よりも高い第２温度で維持されるように制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水素生成システム。
【請求項９】
前記発電機の負荷試験を行わずに前記電気分解を行う場合は、前記熱水によって温められる第３熱媒に、前記電解槽の電解液が温められることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水素生成システム。
【請求項１０】
前記発電機と商用電源は、ＡＣ／ＤＣコンバーター、系統連系インバーター、絶縁トランスを介して、接続され、前記発電機で発生した電力の一部は前記商用電源に供給されるものであり、
前記発電機の負荷試験を行う場合は、前記発電機から前記商用電源への電力供給は停止されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水素生成システム。
【請求項１１】
前記負荷試験を行う動作モードと、前記負荷試験を行わずに前記電気分解を行う動作モードとを選択するために使用されるモードスイッチを更に備え、
前記モードスイッチの操作状態に基づいて、前記発電機から前記商用電源への電力供給の停止制御が行われることを特徴とする請求項１０に記載の水素生成システム。
【請求項１２】
前記発電部は、前記膨張機の下流に配置され、前記作動媒体を凝縮させる凝縮器を有し、
前記凝縮器を通る前記作動媒体は、冷媒循環回路の冷媒によって冷却され、
前記電解槽には、前記電解液を循環させる電解液循環回路が設けられ、
前記冷媒循環回路を形成する管の一部や、前記電解駅循環回路を形成する管の一部は、冷水を貯蔵する冷水タンクを通ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水素生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱生産井から供給された熱水を使って水素を生成するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１のように、地熱生産井から供給された熱水を用いて発電を行う装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電気エネルギーは、貯蔵することや輸送することが比較的困難なエネルギーである。
【０００５】
したがって本発明の目的は、地熱生産井から供給された熱水を用いて、貯蔵することや輸送することが容易なエネルギー（水素）を生成するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水素生成システムは、地熱生産井からの熱水によって温められる第１熱媒によって作動媒体を蒸発させる蒸発器と、作動媒体を膨張させる膨張機と、膨張機によって駆動される発電機とを有する発電部と、電解液と、電解液を貯留する電解槽と、並列で発電機と接続された複数のＡＣ／ＤＣコンバーターと、複数のＡＣ／ＤＣコンバーターのそれぞれに接続された電極であって電解液を電気分解するために使用されるものとを有する水素生成部とを備え、電極のそれぞれは、電解液と電解槽の少なくとも一方と接続され、水素生成部は、複数のＡＣ／ＤＣコンバーターと電極のセットのうち、発電機からの電力供給を受けるものを切り換えるスイッチング部を有する。
【０００７】
地熱生産井から供給された熱水を使って、第１熱媒を加熱し、第１熱媒を使って、作動媒体を加熱して発電を行うことが出来る。
【０００８】
また、発電により得られた電力を使って電解液（水）の電気分解を行い、電気分解により貯蔵することや輸送することが比較的容易なエネルギーである水素を得ることが出来る。
【０００９】
また、作業媒体の加熱には、直接的に地熱生産井からの熱水を用いず、当該熱水で温められた第１熱媒を用いるため、熱水タンクに貯められた熱水は、作業媒体などにより汚されることなく、温泉などの他の用途に用いることが出来る。
【００１０】
また、地熱生産井からの熱水が通らないため、カルシウムなどの温泉スケール（湯の花）が、蒸発器に蓄積することもない。
【００１１】
また、電気分解に用いる電解液を、発電機の負荷試験用の抵抗として用いることが出来るので、別途負荷試験装置を用意することなく、定期的に発電機の負荷試験を行うことも可能になる。
【００１２】
好ましくは、電解液の電気分解によって発生した水素を貯蔵する水素タンクと、芳香族化合物を貯蔵する第１タンクと、触媒を含み第１タンクから供給された芳香族化合物に水素タンクから供給された水素を添加させる反応器と、反応器における水素添加反応で得られた有機ハイドライドを貯蔵する第２タンクとを有する水素貯蔵部を更に備え、反応器における芳香族化合物と触媒の少なくとも一方の加熱には、熱水によって温められる第２熱媒が利用される。
【００１３】
また、発生した水素は、芳香族化合物に添加して、有機ハイドライドとして貯蔵される。有機ハイドライドの生成においては、地熱生産井から供給された熱水を使って、第２熱媒を加熱し、第２熱媒を使って、水素の添加反応に必要な触媒や芳香族化合物の加熱を行う。
【００１４】
触媒や芳香族化合物の加熱は、第２熱媒からの熱交換だけでは十分でない場合も考えられるが、第２熱媒を使わずに、燃焼器だけで加熱を行う形態に比べて、燃焼器による燃料消費を少なくすることが出来る。
【００１５】
また、触媒や芳香族化合物の加熱には、直接的に地熱生産井からの熱水を用いず、当該熱水で温められた第２熱媒を用いるため、熱水タンクに貯められた熱水は、芳香族化合物などにより汚されることなく、温泉などの他の用途に用いることが出来る。
【００１６】
また、地熱生産井からの熱水が通らないため、カルシウムなどの温泉スケール（湯の花）が、反応器に蓄積することもない。
【００１７】
さらに好ましくは、熱水を貯蔵する熱水タンクと、第１熱媒が循環する第１熱媒循環回路と、第２熱媒が循環する第２熱媒循環回路とを更に備え、第１熱媒循環回路を構成する管の一部と、第２熱媒循環回路を構成する管の一部は、熱水タンクの内部を通る。
【００１８】
また、好ましくは、反応器には、発電機と接続された電熱器が設けられ、反応器における芳香族化合物と触媒の少なくとも一方の加熱には、熱水によって温められる第２熱媒と電熱器が利用される。
【００１９】
電熱器の発熱により、触媒や芳香族化合物の加熱が促進され、電熱器を使わずに、第２熱媒と燃焼器だけで加熱を行う形態に比べて、燃焼器による燃料消費を少なくすることが出来る。
【００２０】
さらに好ましくは、反応器における水素添加反応が始まるまでは、電熱器と第２熱媒を使って加熱が行われ、反応器における水素添加反応が始まった後は、電熱器を用いずに、第２熱媒を使って加熱が行われる。
【００２１】
また、好ましくは、電解槽には、電解液を循環させる電解液循環回路が設けられ、電解液循環回路には、電解液を冷却する冷却機が設けられ、冷却機は、発電機の負荷試験を行う場合に、電解槽内の電解液が第１温度で維持されるように制御され、負荷試験を行わずに電気分解を行う場合は、電解槽内の電解液が第１温度よりも高い第２温度で維持されるように制御される。
【００２２】
これにより、電気抵抗を大きくして負荷量を増やして負荷試験を行う形態と、電気抵抗を小さくして電気分解による水素の単位時間あたりの発生量を多くする形態とを使い分けることが可能になる。
【００２３】
また、好ましくは、発電機の負荷試験を行わずに電気分解を行う場合は、熱水によって温められる第３熱媒に、電解槽の電解液が温められる。
【００２４】
また、好ましくは、発電機と商用電源は、ＡＣ／ＤＣコンバーター、系統連系インバーター、絶縁トランスを介して、接続され、発電機で発生した電力の一部は商用電源に供給されるものであり、発電機の負荷試験を行う場合は、発電機から商用電源への電力供給は停止される。
【００２５】
外部からの電気エネルギーを殆ど用いずに、水素生成システムを稼働させることが可能になる。
【００２６】
さらに好ましくは、負荷試験を行う動作モードと、負荷試験を行わずに電気分解を行う動作モードとを選択するために使用されるモードスイッチを更に備え、モードスイッチの操作状態に基づいて、発電機から商用電源への電力供給の停止制御が行われる。
【００２７】
また、好ましくは、発電部は、膨張機の下流に配置され、作動媒体を凝縮させる凝縮器を有し、凝縮器を通る作動媒体は、冷媒循環回路の冷媒によって冷却され、電解槽には、電解液を循環させる電解液循環回路が設けられ、冷媒循環回路を形成する管の一部や、電解駅循環回路を形成する管の一部は、冷水を貯蔵する冷水タンクを通る。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、地熱生産井から供給された熱水を用いて、貯蔵することや輸送することが容易なエネルギー（水素）を生成するシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態における水素生成システムの構成を示す模式図である。
【図２】操作部の構成図である。
【図３】図１の形態に、第３熱媒循環回路を加えた水素生成システムの構成を示す模式図である。
【図４】図１の形態に、発電機から商用電源へ電力供給を行う部材を加えた水素生成システムの構成を示す模式図である。
【図５】図１の形態に、第１冷却機と第２冷却機に代えて冷水タンクを設けた水素生成システムの構成を示す模式図である。
【図６】図１の形態に、反応器を温める電熱器を設けた水素生成システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本実施形態について、図を用いて説明する（図１参照）。
本実施形態における水素生成システム１は、熱水供給部１０、発電部３０、水素生成部５０、水素貯蔵部７０を備え、温泉地など、地熱生産井の近辺に設置される。
【００３１】
熱水供給部１０は、熱水タンク１１、第１熱媒循環回路１３、第１熱媒循環回路ポンプ１３ａ、第２熱媒循環回路１５、第２熱媒循環回路ポンプ１５ａを有する。
【００３２】
発電部３０は、作動媒体循環回路３１、作動媒体循環回路ポンプ３１ａ、蒸発器３３、膨張機３５、凝縮器３７、発電機３９、冷媒循環回路４１、冷媒循環回路ポンプ４１ａ、第１冷却機４３を有する。
【００３３】
水素生成部５０は、スイッチング部５１（第１リレー５１ａ、第２リレー５１ｂ、第３リレー５１ｃ）、整流部５３（第１ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ａ、第２ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ｂ、第３ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ｃ）、マイナス電極５５（第１マイナス電極５５ａ、第２マイナス電極５５ｂ、第３マイナス電極５５ｃ）、プラス電極５７、水素収集部材５８、電解槽５９、電解液循環回路６１、電解液循環回路ポンプ６１ａ、第２冷却機６３、電解液導入路６４、純水器６５、バルブ６６を有する。
【００３４】
水素貯蔵部７０は、水素タンク７１、第１タンク７３、反応器７５、触媒７５ａ、第２タンク７７を有する。
【００３５】
熱水供給部１０の各部について説明する。
熱水タンク１１は、地熱生産井から供給された熱水（温泉水）を貯蔵し、後述する第１熱媒〜第３熱媒を加熱する。
熱水タンク１１へは、図示しないポンプなどを介して、熱水が供給され、排出される。
【００３６】
第１熱媒循環回路１３を形成する管の内部には、発電部３０の作動媒体を加熱するための第１熱媒（たとえば水）が充填され、当該第１熱媒は、第１熱媒循環回路ポンプ１３ａを介して、第１熱媒循環回路１３内を循環する。
【００３７】
第１熱媒循環回路１３を形成する管の一部は、たとえば、熱水タンク１１の内部を通るなど、当該一部の管の外壁が熱水タンク１１内の熱水と接触し、これにより、内部の第１熱媒が温められる。
【００３８】
また、第１熱媒循環回路１３には、蒸発器３３が設けられ、蒸発器３３を介して、第１熱媒が、発電部３０の作動媒体を加熱し、蒸発させる。
【００３９】
第２熱媒循環回路１５を形成する管の内部には、水素貯蔵部７０の反応器７５における触媒７５ａを加熱するための第２熱媒（たとえば水）が充填され、当該第２熱媒は、第２熱媒循環回路ポンプ１５ａを介して、第２熱媒循環回路１５内を循環する。
【００４０】
第２熱媒循環回路１５を形成する管の一部は、たとえば、熱水タンク１１の内部を通るなど、当該一部の管の外壁が熱水タンク１１内の熱水と接触し、これにより、内部の第２熱媒が温められる。
【００４１】
また、第２熱媒循環回路１５には、反応器７５が設けられ、第２熱媒が、反応器７５における触媒７５ａや第１タンク７３から供給される芳香族化合物を加熱する。
【００４２】
発電部３０の各部について説明する。
作動媒体循環回路３１を形成する管の内部には、ペンタンやアンモニアなど低沸点媒体が作動媒体として充填され、当該作動媒体は、作動媒体循環回路ポンプ３１ａを介して、作動媒体循環回路３１内を循環する。
【００４３】
作動媒体循環回路３１には、蒸発器３３、膨張機３５、凝縮器３７が設けられる。
【００４４】
蒸発器３３は、熱交換装置として機能し、第１熱媒循環回路１３の第１熱媒によって、作動媒体循環回路３１の作動媒体を加熱し蒸発させる。
【００４５】
タービンなどを含む膨張機３５は、作動媒体循環回路３１における蒸発器３３の下流に配置され、蒸発器３３で気化した作動媒体を膨張させることによって、タービンを回転させるなど、作動媒体から運動エネルギーを取り出す。
膨張機３５によって、発電機３９が駆動される。具体的には、膨張機３５の駆動軸３５ａには、発電機３９が接続され、当該運動エネルギーに基づく駆動軸３５ａの回転により、発電機３９が発電する。
【００４６】
凝縮器３７は、作動媒体循環回路３１における膨張機３５の下流に配置され、作動媒体を凝縮させる。
たとえば、凝縮器３７は、熱交換装置として機能し、冷媒循環回路４１の冷媒によって、作動媒体循環回路３１の作動媒体は冷却される。
冷却により液化した作動媒体は、蒸発器３３に戻り、再び加熱される。
【００４７】
冷媒循環回路４１を形成する管の内部には、発電部３０の作動媒体を冷却するための冷媒（たとえば水）が充填され、当該冷媒は、冷媒循環回路ポンプ４１ａを介して、冷媒循環回路４１内を循環する。
【００４８】
冷媒循環回路４１には、クーリングタワーやラジエーターなどの第１冷却機４３が設けられ、作動媒体との熱交換により温められた冷媒を冷却する。
【００４９】
水素生成部５０の各部について説明する。
スイッチング部５１は、複数のリレー（第１リレー５１ａ〜第３リレー５１ｃ）を有し、整流部５３は、複数のＡＣ／ＤＣコンバーター（第１ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ａ〜第３ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ｃ）を有し、リレーとＡＣ／ＤＣコンバーターのセットが、複数セット、発電機３９と並列に接続される。
【００５０】
整流部５３それぞれのＡＣ／ＤＣコンバーターの負極には、マイナス電極５５（第１マイナス電極５５ａ〜第３マイナス電極５５ｃ）が接続され、当該マイナス電極５５それぞれの先端は、電解槽５９内の電解液（純水）に接続される。
【００５１】
整流部５３それぞれのＡＣ／ＤＣコンバーターの正極には、プラス電極５７が接続され、当該プラス電極５７の先端は、電解槽５９に接続される、若しくは、電解槽５９内の電解液に接続される。
【００５２】
水素収集部材５８は、アクリル樹脂など、耐水性や耐熱性を有する部材で構成され、第１マイナス電極５５ａ〜第３マイナス電極５５ｃそれぞれの上部を覆い、水素タンク７１に連通する。
【００５３】
水の電気分解により、マイナス電極５５の近傍からは水素が発生し、プラス電極５７の近傍からは酸素が発生する。
【００５４】
マイナス電極５５の近傍から発生した水素は、水素収集部材５８を介して、水素タンク７１に送られる。
プラス電極５７の近傍から発生した酸素は、大気中に放出される。
【００５５】
電解槽５９は、ステンレスなどの導電性材料で構成され、プラス電極５７と接続されることにより、陽極として機能する。
電解槽５９は、電気分解に用いる電解液（水酸化ナトリウムが５％含まれる水溶液）を貯留する。
【００５６】
電解槽５９には、電解液の水位や温度を計測するセンサー５９ａが設けられ、センサー５９ａからの情報に基づいて、所定の水位や所定の温度が維持されるように、後述するバルブ６６の開度や第２冷却機６３の冷却度合いが調整される。
これらの調整の詳細については、後述する。
【００５７】
電解液循環回路６１を形成する管の内部には、電解液が充填され、電解液は、電解液循環回路ポンプ６１ａを介して、電解槽５９を含む電解液循環回路６１内を循環する。
【００５８】
電解液循環回路６１には、クーリングタワーやラジエーターなどの第２冷却機６３が設けられ、電気分解により加熱された電解液を冷却する。
【００５９】
また、電解液循環回路６１、若しくは、電解槽５９には、外部から電解液を補充するための電解液導入路６４が接続され、電解液導入路６４には、供給される電解液の異物を排除して、電解液の固有抵抗を一定に保つための純水器６５や、電解液の供給量を調整するバルブ６６が設けられる。
【００６０】
本実施形態では、リレーとＡＣ／ＤＣコンバーターとマイナス電極が３セット設けられる形態を説明したが、セット数は３セットに限るものではなく、負荷試験の負荷量を調整するために、２セット若しくは、４セット以上設けられる形態であってもよい。
【００６１】
また、マイナス電極５５が複数の電極（第１マイナス電極５５ａ〜第３マイナス電極５５ｃ）で構成され、プラス電極５７が１つの電極で構成される形態を説明したが、マイナス電極５５が１つの電極で構成され、プラス電極５７が複数の電極で構成される形態であってもよいし、マイナス電極５５とプラス電極５７のそれぞれが複数の電極で構成される形態であってもよい。
【００６２】
水素貯蔵部７０の各部について説明する。
水素タンク７１は、電気分解によって発生する水素を貯蔵する。
第１タンク７３は、トルエンなどの芳香族化合物を貯蔵する。
【００６３】
反応器７５は、水素タンク７１からの水素と、第１タンク７３からの芳香族化合物とで、水素添加反応させ、メチルシクロヘキサンなどの有機ハイドライドを発生させる。
反応器７５は、水素添加反応を促進するための白金などの触媒７５ａを有し、触媒７５ａや芳香族化合物は、第２熱媒循環回路１５と接して、第２熱媒によって加熱される。
反応器７５は、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱を更に促進するために、第２熱媒を介した熱交換による加熱に加えて、燃焼器などを有する形態であってもよい。
【００６４】
第２タンク７７は、反応器７５における水素添加反応で得られた有機ハイドライドを貯蔵する。
【００６５】
操作部１１０について、説明する。
操作部１１０は、オンオフスイッチ１１１、モードスイッチ１１３、負荷量調整スイッチ１１５、表示部１１７を有する。
【００６６】
オンオフスイッチ１１１は、水素生成システム１の全体のオン状態とオフ状態のいずれかを選択するために使用される。
使用者の操作により、オンオフスイッチ１１１がオン状態にされると、第１熱媒循環回路ポンプ１３ａなどの動作が開始される。ただし、作動媒体循環回路ポンプ３１ａは、第１熱媒循環回路ポンプ１３ａの動作が開始されて第１時間ｔｔ１が経過し、第１熱媒循環回路１３内の第１熱媒が温まってから、動作が開始される形態であってもよい。
【００６７】
モードスイッチ１１３は、発電機３９の負荷試験を行う動作モードと、負荷試験を行わずに電気分解を行う動作モードのいずれかを選択するために使用される。
負荷試験モードが選択された場合には、負荷量調整スイッチ１１５の操作状態に応じて、スイッチング部５１（第１リレー５１ａ〜第３リレー５１ｃ）のオンオフ状態が制御され、負荷量が調整される。
電気分解モードが選択された場合には、負荷量調整スイッチ１１５の操作状態に関係なく、スイッチング部５１（第１リレー５１ａ〜第３リレー５１ｃ）がオン状態にされる（負荷量は変わらない）。
【００６８】
負荷量調整スイッチ１１５（第１スイッチ１１５ａ、第２スイッチ１１５ｂ、第３スイッチ１１５ｃ）は、負荷試験モード時に、負荷量を選択するために使用される。
第１スイッチ１１５ａ〜第３スイッチ１１５ｃのオンオフ状態に対応して、第１リレー５１ａ〜第３リレー５１ｃのオンオフ状態が切替制御される。
【００６９】
図２は、オンオフスイッチ１１１がオン状態にされ、モードスイッチ１１３が負荷試験モードにされ、負荷量調整スイッチ１１５は、第１リレー５１ａに対応する第１スイッチ１１５ａがオン状態にされ、第２リレー５１ｂに対応する第２スイッチ１１５ｂがオフ状態にされ、第３リレー５１ｃに対応する第３スイッチ１１５ｃがオフ状態にされた時の操作部１１０を示す。
【００７０】
この場合、第１ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ａに発電機３９からの電力が供給され、第１マイナス電極５５ａとプラス電極５７の間に電流が流れる。
第２ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ｂや第３ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ｃには発電機３９からの電力供給は行われず、第２マイナス電極５５ｂとプラス電極５７の間や第３マイナス電極５５ｃとプラス電極５７の間には電流が流れない。
【００７１】
表示部１１７は、各スイッチの操作状態や、センサー５９ａで計測された電解液の水位や温度を表示する。
【００７２】
本実施形態における水素生成システム１の動作手順について説明する。
【００７３】
第１熱媒循環回路ポンプ１３ａにより、第１熱媒が第１熱媒循環回路１３内を循環する。
第１熱媒は、第１熱媒循環回路１３における熱水タンク１１と接する領域で温められる。
第２熱媒循環回路ポンプ１５ａにより、第２熱媒が第２熱媒循環回路１５内を循環する。
第２熱媒は、第２熱媒循環回路１５における熱水タンク１１と接する領域で温められる。
作動媒体循環回路ポンプ３１ａにより、作動媒体が作動媒体循環回路３１内を循環する。
冷媒循環回路ポンプ４１ａにより、冷媒が冷媒循環回路４１内を循環する。
電解液循環回路ポンプ６１ａにより、電解液が電解液循環回路６１内を循環する。
【００７４】
第１熱媒循環回路１３における熱水タンク１１と接する領域で温められた第１熱媒は、蒸発器３３で、作動媒体循環回路３１を流れる作動媒体を温める。
蒸発器３３で温められて気化した作動媒体は、膨張機３５で膨張して、タービンなどを介して、駆動軸３５ａを回転させる。
その後、作動媒体は、凝縮器３７で、冷媒循環回路４１を流れる冷媒によって冷却され、凝縮し、液化した状態で蒸発器３３に戻る。
冷媒は、第１冷却機４３で冷却される。
駆動軸３５ａの回転力により、発電機３９が発電する。
【００７５】
発電機３９で発生した電力は、スイッチング部５１や整流部５３を介して、交流から直流に変換され、電解槽５９の電解液に供給される。
これにより、電解液に接続されたマイナス電極５５と、電解槽５９に接続されたプラス電極５７を介して、電解液に電気が流れ、電解液の電気分解が起きる。
マイナス電極５５の近傍からは、水素が発生し、水素収集部材５８を介して、水素タンク７１に集められる。
プラス電極５７の近傍からは、酸素が発生し、大気中に放出される。
【００７６】
電解槽５９に設けられたセンサー５９ａは、電解液の水位や温度を計測し、センサー５９ａからの情報に基づいて、バルブ６６の開度や、第２冷却機６３の冷却度合いが調整される。これにより、所定の水位や所定の温度が維持される。
ただし、表示部１１７に表示された水位や温度を見ながら、使用者が手動でバルブ６６の開度や第２冷却機６３の冷却度合いを調整する形態であってもよい。
【００７７】
モードスイッチ１１３が負荷試験モードに設定され、発電機３９の負荷試験を行う場合には、使用者によって第１リレー５１ａ〜第３リレー５１ｃに対応する第１スイッチ１１５ａ〜第３スイッチ１１５ｃのオンオフ制御が行われる。
第１スイッチ１１５ａ〜第３スイッチ１１５ｃのうち、多くのスイッチをオン状態にした場合には、オン状態にされるリレー（第１リレー５１ａ〜５１ｃ）の数が多くなり、負荷量が増える。
【００７８】
また、発電機３９の負荷試験を行う場合には、電解液を負荷として用い、電気抵抗を一定に保つために、電解液の温度が第１温度Ｔ１で維持されるように、第２冷却機６３の冷却度合いが制御される。
【００７９】
モードスイッチ１１３が電気分解モードに設定され、当該負荷試験を行なわずに、発電機３９で得られた電力で電気分解を行う場合は、第１リレー５１ａ〜第３リレー５１ｃをオン状態にして、総てのマイナス電極５５で電気分解が行われるようにする。
また、電流を流れやすくするために、電解液の温度が第２温度Ｔ２（＞Ｔ１）で維持されるように、第２冷却機６３の冷却度合いが制御されるのが望ましい。
この場合、電解液の電気分解が行われやすくなるため、バルブ６６の開度は、負荷試験を行う場合よりも大きくして、補充用の電解液が電解液導入路６４を流れやすくするのが望ましい。
【００８０】
すなわち、モードスイッチ１１３の操作状態（負荷試験モードが選択されたか、電気分解モードが選択されたか）に基づいて、第２冷却機６３の冷却度合いが制御される。
【００８１】
これにより、電気抵抗を大きくして負荷量を増やして負荷試験を行う形態と、電気抵抗を小さくして電気分解による水素の単位時間あたりの発生量を多くする形態とを使い分けることが可能になる。
【００８２】
第２熱媒循環回路１５における熱水タンク１１と接する領域で温められた第２熱媒は、反応器７５で、触媒７５ａや第１タンク７３から供給された芳香族化合物を温める。
第２熱媒や他の燃焼器によって加熱された触媒７５ａによって、第１タンク７３から供給された芳香族化合物への、水素タンク７１から供給された水素の添加が促進され、メチルシクロヘキサンなどの有機ハイドライドが生成される。
【００８３】
生成された有機ハイドライドは、冷却されて、液化した状態で第２タンク７７に貯蔵される。
液化した有機ハイドライドは、比較的簡単に運搬が出来、脱水素反応をさせることにより、容易に有機ハイドライドから水素を取り出すことも出来る。
【００８４】
本実施形態では、地熱生産井から供給された熱水を使って、第１熱媒を加熱し、第１熱媒を使って、作動媒体を加熱して発電を行うことが出来る。
【００８５】
また、発電により得られた電力を使って電解液（水）の電気分解を行い、電気分解により貯蔵することや輸送することが比較的容易な水素を得ることが出来る。
【００８６】
また、作業媒体の加熱には、直接的に地熱生産井からの熱水を用いず、当該熱水で温められた第１熱媒を用いるため、熱水タンク１１に貯められた熱水は、作業媒体などにより汚されることなく、温泉などの他の用途に用いることが出来る。
【００８７】
また、地熱生産井からの熱水が通らないため、カルシウムなどの温泉スケール（湯の花）が、蒸発器３３に蓄積することもない。
【００８８】
また、電気分解に用いる電解液を、発電機３９の負荷試験用の抵抗として用いることが出来るので、別途負荷試験装置を用意することなく、定期的に発電機３９の負荷試験を行うことも可能になる。
【００８９】
また、発生した水素は、芳香族化合物に添加して、有機ハイドライドとして貯蔵される。有機ハイドライドの生成においては、地熱生産井から供給された熱水を使って、第２熱媒を加熱し、第２熱媒を使って、水素の添加反応に必要な触媒７５ａや芳香族化合物の加熱を行う。
【００９０】
触媒７５ａや芳香族化合物の加熱は、第２熱媒からの熱交換だけでは十分でない場合も考えられるが、第２熱媒を使わずに、燃焼器だけで加熱を行う形態に比べて、燃焼器による燃料消費を少なくすることが出来る。
【００９１】
また、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱には、直接的に地熱生産井からの熱水を用いず、当該熱水で温められた第２熱媒を用いるため、熱水タンク１１に貯められた熱水は、芳香族化合物などにより汚されることなく、温泉などの他の用途に用いることが出来る。
【００９２】
また、地熱生産井からの熱水が通らないため、カルシウムなどの温泉スケール（湯の花）が、反応器７５に蓄積することもない。
【００９３】
なお、負荷試験を行わずに電気分解を行う際、電解液を温めるために、熱水供給部１０が、第３熱媒循環回路１７と第３熱媒循環回路ポンプ１７ａを有する形態であってもよい（図３参照）。
【００９４】
第３熱媒循環回路１７を形成する管の内部には、電解槽５９（若しくは電解槽５９内の電解液）を加熱するための第３熱媒（たとえば水）が充填され、当該第３熱媒は、第３熱媒循環回路ポンプ１７ａを介して、第３熱媒循環回路１７内を循環する。
【００９５】
第３熱媒循環回路１７を形成する管の一部は、たとえば、熱水タンク１１の内部を通るなど、当該一部の管の外壁が熱水タンク１１内の熱水と接触し、これにより、内部の第３熱媒が温められる。
【００９６】
また、第３熱媒循環回路１７は、電解槽５９と接触する、若しくは、第３熱媒循環回路１７を形成する管の一部が、電解槽５９の内部を通って当該管の外壁が電解槽５９内の電解液と接する。これにより、第３熱媒が、電解液を温める。
【００９７】
ただし、発電機３９の負荷試験を行う際には、電解槽５９内の電解液を第１温度Ｔ１に維持するため、第３熱媒循環回路ポンプ１７ａはオフ状態にされ、第３熱媒の循環が停止される。
【００９８】
すなわち、モードスイッチ１１３の操作状態（負荷試験モードが選択されたか、電気分解モードが選択されたか）に基づいて、第３熱媒循環回路ポンプのオンオフ制御が行われる。
【００９９】
また、発電機３９で発生した電力の総てを電気分解に用いる形態を説明したが、発電機３９で発生した電力の一部を商用電源に供給し、水素生成システム１を構成する電気部品（第１熱媒循環回路ポンプ１３ａなどのポンプ、第１冷却機４３などの冷却装置、スイッチング部５１、センサー５９ａ、バルブ６６を駆動するアクチュエータ、反応器７５における燃焼器）の駆動に用いる形態であってもよい（図４参照）。
【０１００】
この場合、発電機３９と商用電源は、第４リレー５１ｄ、第４ＡＣ／ＤＣコンバーター５３ｄ、系統連系インバーター６８、絶縁トランス６９を介して接続される。
これにより、外部からの電気エネルギーを殆ど用いずに、水素生成システム１を稼働させることが可能になる。
ただし、モードスイッチ１１３が負荷試験モードに設定され、発電機３９の負荷試験を行う場合には、第４リレー５１ｄをオフ状態にして、発電機３９から商用電源への電力供給は停止され、発電機３９で発生した電力の総てが電気分解に用いられる。
【０１０１】
すなわち、モードスイッチ１１３の操作状態（負荷試験モードが選択されたか、電気分解モードが選択されたか）に基づいて、発電機３９から商用電源への電力供給の停止制御が行われる。
【０１０２】
また、第１冷却機４３や第２冷却機６３に代えて、水道水など冷水を貯蔵する冷水タンクを設け、冷媒循環回路４１を形成する管の一部や、電解液循環回路６１を形成する管の一部が冷水タンク１９を通る形態であってもよい（図５参照）。
【０１０３】
この場合、電解液循環回路ポンプ６１ａによる流量調整で、冷水タンク１９による冷却度合いが調整される。
【０１０４】
また、反応器７５に、発電機３９からの電力によって発熱する装置（電熱器７５ｂ）を設け、水素の添加反応に必要な触媒７５ａや芳香族化合物の加熱を行う形態であってもよい（図６参照）。
【０１０５】
具体的には、発電機３９は、第５リレー５１ｅを介して、反応器７５に設けられた電熱器７５ｂと接続され、第５リレー５１ｅがオン状態にされた時に、電熱器７５ｂが発熱する。
【０１０６】
電熱器７５ｂの発熱により、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱が促進され、電熱器７５ｂを使わずに、第２熱媒と燃焼器だけで加熱を行う形態に比べて、燃焼器による燃料消費を少なくすることが出来る。
【０１０７】
ただし、電熱器７５ｂによる加熱は、触媒７５ａが十分に温まり水素添加反応が始まるまでの期間に限定され、水素添加反応が始まった後は、発電機３９で得られた電力を電気分解に活用するのが望ましい。
【０１０８】
たとえば、第２熱媒循環回路ポンプ１５ａを動作させて、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱を開始してから、第２時間ｔｔ２が経過するまでの間、第５リレー５１ｅがオン状態にされて、電熱器７５ｂが発熱し、第２熱媒と電熱器７５ｂが、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱に利用され、第２時間ｔ２が経過した後は、第５リレー５１ｅがオフ状態にされ、電熱器７５ｂを用いずに、第２熱媒を使って、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱が行われる。
【０１０９】
第２時間ｔｔ２は、第２熱媒と電熱器７５ｂと他の燃焼器を使って、水素添加反応が行えるように、触媒７５ａや芳香族化合物が十分に加熱されるのに必要な時間に設定される。
【０１１０】
経過時間（第２時間ｔｔ２）で第５リレー５１ｅのオンオフ制御を行う形態に代えて、触媒７５ａ若しくは反応器７５に送られてくる芳香族化合物の温度に応じて、第５リレー５１ｅのオンオフ制御を行う形態であってもよい。
【０１１１】
たとえば、触媒７５ａの温度が第３温度Ｔ３を超えるまでは、第５リレー５１ｅがオン状態にされ、電熱器７５ｂが発熱し、第２熱媒と電熱器７５ｂが、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱に利用され、第３温度Ｔ３を超えた後は、第５リレー５１ｅがオフ状態にされ、電熱器７５ｂを用いずに、第２熱媒を使って、触媒７５ａや芳香族化合物の加熱が行われる。
【０１１２】
第３温度Ｔ３は、触媒７５ａが水素添加反応の触媒として機能出来る反応温度（１７０度以上）に設定される。
【符号の説明】
【０１１３】
１  水素生成システム
１０  熱水供給部
１１  熱水タンク
１３  第１熱媒循環回路
１３ａ  第１熱媒循環回路ポンプ
１５  第２熱媒循環回路
１５ａ  第２熱媒循環回路ポンプ
１７  第３熱媒循環回路
１７ａ  第３熱媒循環回路ポンプ
１９  冷水タンク
３０  発電部
３１  作動媒体循環回路
３１ａ  作動媒体循環回路ポンプ
３３  蒸発器（第１熱交換部）
３５  膨張機
３５ａ  駆動軸
３７  凝縮器
３９  発電機
４１  冷媒循環回路
４１ａ  冷媒循環回路ポンプ
４３  第１冷却機
５０  水素生成部
５１  スイッチング部
５１ａ〜５１ｅ  第１リレー〜第５リレー
５３  整流部
５３ａ〜５３ｄ  第１ＡＣ／ＤＣコンバーター〜第４ＡＣ／ＤＣコンバーター
５５  マイナス電極
５５ａ〜５５ｃ  第１マイナス電極〜第３マイナス電極
５７  プラス電極
５８  水素収集部材
５９  電解槽
５９ａ  センサー
６１  電解液循環回路
６１ａ  電解液循環回路ポンプ
６３  第２冷却機
６４  電解液導入路
６５  純水器
６６  バルブ
６８  系統連系インバーター
６９  絶縁トランス
７０  水素貯蔵部
７１  水素タンク
７３  第１タンク
７５  反応器
７５ａ  触媒
７５ｂ  電熱器
７７  第２タンク
１１０  操作部
１１１  オンオフスイッチ
１１３  モードスイッチ
１１５  負荷量調整スイッチ
１１５ａ〜１１５ｃ  第１スイッチ〜第３スイッチ
１１７  表示部
Ｔ１〜Ｔ３  第１温度〜第３温度
ｔｔ１、ｔｔ２  第１時間、第２時間
【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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