(57)【要約】【課題】運転が長期間にわたって停止していても、効率的且つ経済的な始動を確実に遂行することを可能にする。【解決手段】家庭用燃料ガス製造システム１０は、改質部１２、精製部１４及び貯蔵部１６を備えるとともに、前記家庭用燃料ガス製造システム１０の始動時に、前記貯蔵部１６からＰＳＡ機構４２に燃料ガスを供給して前記ＰＳＡ機構４２の各塔内の圧力を始動用設定圧に調整するための燃料ガス供給手段９０と、前記ＰＳＡ機構４２の各塔内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記各塔内の残留ガスを始動用燃料として燃焼器２０に供給する残留ガス供給手段７５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水素燃料を改質して改質ガスを得る改質部と、ＰＳＡ機構により前記改質ガスから不要物を除去して水素リッチな燃料ガスを精製する精製部と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部とを備える燃料ガス製造装置であって、
前記燃料ガス製造装置の始動時に、前記貯蔵部から前記ＰＳＡ機構に前記燃料ガスを供給して該ＰＳＡ機構の各塔内の圧力を始動用設定圧に調整するための燃料ガス供給手段を備えることを特徴とする燃料ガス製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料ガス製造装置において、前記各塔内の圧力を検出する圧力検出手段を備えることを特徴とする燃料ガス製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料ガス製造装置において、前記各塔内の残留ガスを始動用燃料として加熱部に供給する残留ガス供給手段を備えることを特徴とする燃料ガス製造装置。
【請求項４】
請求項１記載の燃料ガス製造装置において、前記燃料ガス供給手段は、前記燃料ガスの供給量を制御する流量制御手段を設けることを特徴とする燃料ガス製造装置。
【請求項５】
請求項３記載の燃料ガス製造装置において、前記残留ガス供給手段は、前記残留ガスの供給量を制御する流量制御手段を設けることを特徴とする燃料ガス製造装置。
【請求項６】
請求項１又は４記載の燃料ガス製造装置において、前記燃料ガス供給手段は、前記各塔の上部に接続される一方、
前記残留ガス供給手段は、前記各塔の下部に接続されることを特徴とする燃料ガス製造装置。
【請求項７】
含水素燃料を改質して改質ガスを得る改質部と、ＰＳＡ機構により前記改質ガスから不要物を除去して水素リッチな燃料ガスを精製する精製部と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部とを備える燃料ガス製造装置の始動方法であって、
前記燃料ガス製造装置の始動時に、前記貯蔵部から前記ＰＳＡ機構に前記燃料ガスを供給し、前記ＰＳＡ機構の各塔内の圧力を始動用設定圧に調整することを特徴とする燃料ガス製造装置の始動方法。
【請求項８】
請求項７記載の始動方法において、前記始動時に前記各塔内の圧力が設定圧力パターン内であるか否かを判断し、
前記設定圧力パターン内であると判断された際、前記貯蔵部から前記ＰＳＡ機構に前記燃料ガスを供給し、前記ＰＳＡ機構の各塔内の圧力を始動用設定圧に調整する一方、
前記設定圧力パターン外であると判断された際、前記貯蔵部から前記ＰＳＡ機構に前記燃料ガスを供給し、前記ＰＳＡ機構の各塔内の残留ガスを前記燃料ガスに置換した後、前記各塔内の圧力を始動用設定圧に調整することを特徴とする燃料ガス製造装置の始動方法。
【請求項９】
請求項８記載の始動方法において、前記燃料ガスは、前記各塔の上部から該各塔内に供給されるとともに、前記各塔内の残留ガスは、前記各塔の下部から排出されることを特徴とする燃料ガス製造装置の始動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水素燃料、例えば、炭化水素又はアルコールを含む改質用燃料を改質することにより、水素リッチな燃料ガスを精製する燃料ガス製造装置及びその始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、天然ガス等の炭化水素燃料やメタノール等のアルコールを含む改質用燃料を改質して水素含有ガス（改質ガス）を得た後、この水素含有ガスを燃料ガスとして燃料電池等に供給する水素製造装置（燃料ガス製造装置）が採用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている水素製造装置は、図９に示すように、基本的に都市ガス等の燃料が圧縮機１から供給される水添脱硫部２、脱硫後の燃料を水蒸気改質して水素含有ガス（水素リッチガス）を製造する水蒸気改質部３、前記水蒸気改質部３の周囲に外装され、水素と空気中の酸素とを触媒燃焼させる触媒燃焼部４、前記水素含有ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素及び水素に転換させるガス変成部５、及びガス変成後の水素含有ガスから高純度水素を圧力吸着により分離するＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）部６を備えている。
【０００４】
ＰＳＡ部６には、高純度水素を固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）７に供給する前に一時的に貯蔵する水素貯蔵タンク８と、このＰＳＡ部６で吸着除去されたオフガス（不要物）を一時的に貯蔵するオフガスホルダ９とが接続されている。オフガスホルダ９は、水蒸気改質部３を加熱するための燃料として、オフガスを触媒燃焼部４に供給している。
【０００５】
この場合、ＰＳＡ部６は、水素以外の成分を高圧下で選択的に吸着し、減圧下で脱着する吸着剤を充填した複数の吸着塔を設けている。そして、各吸着塔に、それぞれ吸着−脱着−置換−昇圧からなるサイクリック運転を行わせることにより、高純度水素を取り出す一方、他の成分をオフガスとして排出するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０１０２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の水素製造装置の運転を停止する際に、ＰＳＡ部６では、各塔の停止状態が予め設定されている。通常、３塔タイプの場合、２塔が高圧条件下に停止される一方、残りの１塔が略大気圧下に停止されており、次回の始動まで、この状態が維持されている。
【０００８】
しかしながら、水素製造装置の停止期間が長期になると、水素ガスの透過等によって、高圧条件下に保持されていた塔内の圧力が低下し易い。これにより、水素製造装置の始動時において、洗浄工程から開始すると、塔内に送られる洗浄ガス量が減少する。この洗浄ガス量の減少に伴って、ＰＳＡ部６から触媒燃焼部４に供給されるオフガス量が減少し、前記触媒燃焼部４の容量に対してカロリーが不足する。従って、触媒燃焼部４の温度が低下するため、前記触媒燃焼部４に別途、燃料を供給する必要があり、経済的ではないという問題がある。
【０００９】
一方、水素製造装置の停止期間が相当に長期化すると、高圧条件下に保持されていた塔内では、化学平衡状態に移行して該塔内のガス組成分布が均一化する傾向にある。これにより、水素製造装置の始動時において、洗浄工程から開始すると、塔内に送られる洗浄ガス成分は、本来、水素ガスが主成分であるのに対して、二酸化炭素や窒素ガスが多く含まれてしまう。このため、同様に、触媒燃焼部４の容量に対してカロリーが不足する。従って、触媒燃焼部４の温度が低下するため、前記触媒燃焼部４に別途、燃料を供給する必要がある。しかも、脱着工程においては、触媒燃焼部４に前記水素ガスが多量に供給され、前記触媒燃焼部４が異常温度に加熱されるおそれがある。
【００１０】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、ＰＳＡ機構の始動状態に係わらず、効率的且つ経済的な始動を確実に遂行することが可能な燃料ガス製造装置及びその始動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】
【００１１】
本発明は、含水素燃料を改質して改質ガスを得する改質部と、ＰＳＡ機構により前記改質ガスから不要物を除去して水素リッチな燃料ガスを精製する精製部と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部とを備える燃料ガス製造装置である。この含水素燃料とは、例えば、炭化水素又はアルコール等、水素を含む燃料をいう。
【００１２】
燃料ガス製造装置は、該燃料ガス製造装置の始動時に、貯蔵部からＰＳＡ機構に燃料ガスを供給して該ＰＳＡ機構の各塔内の圧力を始動用設定圧に調整するための燃料ガス供給手段を備えている。
【００１３】
また、各塔内の圧力を検出する圧力検出手段を備えることが好ましく、さらに前記各塔内の残留ガスを始動用燃料として加熱部に供給する残留ガス供給手段を備えることが好ましい。
【００１４】
さらにまた、燃料ガス供給手段は、燃料ガスの供給量を制御する流量制御手段を設けることが好ましく、残留ガス供給手段は、残留ガスの供給量を制御する流量制御手段を設けることが好ましい。
【００１５】
また、燃料ガス供給手段は、各塔の上部に接続される一方、残留ガス供給手段は、前記各塔の下部に接続されることが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明は、含水素燃料を改質して改質ガスを得する改質部と、ＰＳＡ機構により前記改質ガスから不要物を除去して水素リッチな燃料ガスを精製する精製部と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部とを備える燃料ガス製造装置の始動方法である。
【００１７】
例えば、正常停止状態から始動する場合、又は比較的短期の停止状態から始動する場合、先ず、燃料ガス製造装置の始動時に、貯蔵部からＰＳＡ機構に燃料ガスが供給されてＰＳＡ機構の各塔内の圧力が始動用設定圧に調整された後、貯蔵部から前記ＰＳＡ機構への燃料ガスの供給が停止される。
【００１８】
さらにまた、本発明では、燃料ガス製造装置の始動時に、各塔内の圧力が設定圧力パターンから逸脱している際、すなわち、異常停止状態から始動する場合、又は長期の停止状態から始動する場合、貯蔵部からＰＳＡ機構に前記燃料ガスが供給されるとともに、前記ＰＳＡ機構の各塔内の残留ガスが燃料ガスに置換されて該残留ガスが始動用燃料として加熱部に供給される。そして、設定時間が経過した後、残留ガスの加熱部への供給が停止され、各塔内の圧力が始動用設定圧に至ると、ＰＳＡ機構への燃料ガスの供給が停止される。
【００１９】
また、燃料ガスは、各塔の上部から該各塔内に供給されるとともに、残留ガスは、前記各塔の下部から排出されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、貯蔵部からＰＳＡ機構に燃料ガスが供給されて、前記ＰＳＡ機構の各塔内の圧力が、通常始動開始時の圧力（設定圧）に調整されるため、例えば、洗浄工程での洗浄ガス量の減少によるオフガスのカロリー不足等が阻止されて、効率的且つ経済的な始動が確実に開始される。なお、洗浄工程とは、ＰＳＡ機構の各塔の減圧工程をいう。
【００２１】
しかも、塔内のガス組成分布が均一化されていても、該塔内に燃料ガスが供給されることによって、前記塔内のガス組成が所定の分布状態になる。これにより、塔内に種々の工程が効率的に遂行されるとともに、燃料ガスを経済的に使用することが可能になる。さらに、脱着工程において、オフガス中に水素ガスが多量に含まれることがなく、加熱部の損傷等を有効に阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る家庭用燃料ガス製造システム（燃料ガス製造装置）１０の概略構成図である。
【００２３】
家庭用燃料ガス製造システム１０は、含水素燃料、例えば、メタンやプロパン等の炭化水素燃料（以下、改質用燃料という）の改質反応により水素リッチガス（以下、改質ガスという）を得する改質部１２と、前記水素リッチガスから高純度の水素ガス（以下、燃料ガスという）を精製する精製部１４と、前記燃料ガスを貯蔵する貯蔵部１６とを備える。
【００２４】
改質部１２は、燃焼触媒を有して改質用燃料を蒸発させる蒸発器１８を備える。蒸発器１８には、燃焼器（加熱部）２０が付設されるとともに、前記蒸発器１８の下流には、改質用燃料を改質して改質ガスを得する反応器２２が配設される。反応器２２の下流には、改質ガスを冷却する冷却器２４が配設されるとともに、この冷却器２４の下流には、冷却された前記改質ガスをガス成分と水分とに分離する気液分離器２６が配設される。
【００２５】
改質部１２には、空気供給機構２８が設けられる。空気供給機構２８は、空気コンプレッサ３０を備えるとともに、この空気コンプレッサ３０には、改質用空気供給路３２及び必要に応じて燃焼用空気供給路３４が接続される。改質用空気供給路３２は、蒸発器１８に接続され、燃焼用空気供給路３４は、燃焼器２０に接続される。改質用空気供給路３２及び燃焼用空気供給路３４は、弁３８ａ及び３８ｂを介して空気コンプレッサ３０に接続可能である。
【００２６】
気液分離器２６の下流には、改質ガス供給路４０を介して精製部１４を構成するＰＳＡ機構４２が接続され、前記ＰＳＡ機構４２には、水分が分離された改質ガスが供給される。改質ガス供給路４０には、三方弁４４を介して分岐経路４６が接続されるとともに、前記三方弁４４の下流には、コンプレッサ４８及び冷却器４９が設けられる。改質ガス供給路４０には、改質ガス分岐経路５０が設けられ、この改質ガス分岐経路５０に弁５２が配設される。
【００２７】
図２に示すように、ＰＳＡ機構４２は、コンプレッサ４８にそれぞれ接続可能な、例えば、３塔式圧力スイング吸着装置を構成しており、吸着塔６０ａ、６０ｂ及び６０ｃを備える。各吸着塔６０ａ〜６０ｃには、塔内の圧力を検出するための圧力計（圧力検出手段）６２ａ〜６２ｃが設けられる。各吸着塔６０ａ〜６０ｃの出入口の下部には、弁６６ａ〜６６ｃが配設されるとともに、前記弁６６ａ〜６６ｃを介して前記吸着塔６０ａ〜６０ｃがオフガス排出路６８に接続される。
【００２８】
オフガス排出路６８には、流量制御弁７０、７２が併設されるとともに、前記オフガス排出路６８は、前記流量制御弁（流量制御手段）７０により始動燃料供給路７４を介して燃焼器２０に接続される。流量制御弁７０は、残留ガス供給手段７５を構成する。
【００２９】
オフガス排出路６８は、流量制御弁７２によりオフガス排出用空気供給路７６の途上に接続される。オフガス排出用空気供給路７６の一端は、空気コンプレッサ７８に接続されるとともに、前記オフガス排出用空気供給路７６の他端は、燃焼器２０に接続される。
【００３０】
各吸着塔６０ａ〜６０ｃの出入口の上部には、燃料ガス排出用弁８０ａ〜８０ｃと、均圧（洗浄）用弁８２ａ〜８２ｃとが設けられるとともに、前記吸着塔６０ａ〜６０ｃは、前記弁８０ａ〜８０ｃを介して燃料ガス経路８４に連通可能である。
【００３１】
図１に示すように、燃料ガス経路８４には、圧力調整弁８６と流量制御弁（流量制御手段）８８とが並列に設置されるとともに、前記燃料ガス経路８４は、燃料ガス供給手段９０を構成するコンプレッサ９２及び弁９４を介して貯蔵部１６を構成する充填タンク９６に接続される。コンプレッサ９２には、弁９７が並列されている。充填タンク９６は、図示しない燃料電池車両に燃料ガスを供給したり、家庭内で定置型燃料電池（図示せず）に燃料ガスを供給したりする。
【００３２】
家庭用燃料ガス製造システム１０は、各補機類と通信及び制御を行うとともに、特に本実施形態では、ＰＳＡ機構４２を構成する各吸着塔６０ａ〜６０ｃの圧力が圧力計６２ａ〜６２ｃを介して検出される際、該検出圧力が規定圧よりも高いか否かを判断し、燃料ガス供給手段９０及び残留ガス供給手段７５の制御を行う制御部として、例えば、制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９８を備える。
【００３３】
このように構成される家庭用燃料ガス製造システム１０の動作について、本発明の始動方法との関連で、以下に説明する。
【００３４】
家庭用燃料ガス製造システム１０では、制御ＥＣＵ９８を介して、空気コンプレッサ３０が運転されており、改質用空気及び燃焼用空気が、それぞれ改質用空気供給路３２及び燃焼用空気供給路３４に送られる。
【００３５】
改質用空気供給路３２に供給される改質用空気は、蒸発器１８に供給されるとともに、この蒸発器１８には、例えば、天然ガス等の改質用燃料と水とが供給される。一方、燃焼器２０では、燃焼用空気及びＰＳＡ機構４２からのオフガス又は必要に応じて水素等が供給されて燃焼が行われ、改質用燃料が蒸発する。
【００３６】
蒸発した改質用燃料は、反応器２２に送られる。この反応器２２では、改質用燃料中の、例えば、メタン、空気中の酸素及び水蒸気によって、酸化反応であるＣＨ4＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ（発熱反応）と、燃料改質反応であるＣＨ4＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２（吸熱反応）とが同時に行われる（オートサーマル方式）。
【００３７】
上記のように、反応器２２により改質された改質ガスは、冷却器２４によって冷却された後、気液分離器２６に供給される。この気液分離器２６で水分が分離された改質ガスは、改質ガス供給路４０に供給され、コンプレッサ４８で圧縮されてＰＳＡ機構４２を構成する吸着塔６０ａ〜６０ｃに選択的に供給される（図２参照）。
【００３８】
その際、図３に示すように、ＰＳＡ機構４２では、例えば、吸着塔６０ａで吸着工程、吸着塔６０ｂで洗浄工程及び吸着塔６０ｃで減圧工程が同時に行われる。このため、吸着塔６０ａ内では、水素以外の成分が吸着されて高濃度の水素（水素リッチ）を含む燃料ガスが精製され、この燃料ガスは、弁８０ａの開放作用下に燃料ガス経路８４に供給される（図２参照）。燃料ガスは、充填タンク９６に選択的に貯蔵される。
【００３９】
さらに、図３に示すように、吸着塔６０ａで吸着工程、吸着塔６０ｂで均圧工程及び吸着塔６０ｃで均圧工程を経た後、前記吸着塔６０ａで吸着工程、前記吸着塔６０ｂで昇圧工程及び吸着塔６０ｃで脱着工程が実施される。従って、吸着塔６０ｃでの脱着工程によるオフガス（不要物）は、弁６６ｃの開放作用下にオフガス排出路６８に排出される（洗浄工程）。
【００４０】
オフガス排出路６８は、図１に示すように、オフガス排出用空気供給路７６に接続されており、該オフガス排出路６８に排出されたオフガスは、空気コンプレッサ７８の作用下に、このオフガス排出用空気供給路７６に沿って流動するオフガス排出用空気を介して、燃焼器２０に送られる。このオフガスは、燃焼器２０の燃焼用燃料として使用される。
【００４１】
上記のように、吸着塔６０ａ〜６０ｃでは、吸着工程、減圧工程、均圧工程、脱着工程及び洗浄工程が、順次、行われることにより、ＰＳＡ機構４２で燃料ガスが連続的に精製される。この燃料ガスは、弁８０ａ〜８０ｃの開閉作用下に燃料ガス経路８４を介して貯蔵部１６に供給される。
【００４２】
この場合、ＰＳＡ機構４２では、正常停止（始動）位置が設定されており、次回の始動を考慮して、例えば、２塔が高圧条件下で且つ残りの１塔が略大気圧条件下で停止する必要がある。本実施形態では、例えば、図３に示すように、位置Ｔ１〜Ｔ３で吸着塔６０ａ〜６０ｃを停止させることが好ましい。
【００４３】
ところで、家庭用燃料ガス製造システム１０では、家庭内における需要に応じて運転を行うため、始動及び停止が繰り返し行われるとともに、運転時間及び停止時間が一定とはならない。このため、家庭用燃料ガス製造システム１０では、例えば、数時間から数日間、さらに数週間にわたって運転が停止されることがある。
【００４４】
家庭用燃料ガス製造システム１０において、例えば、ＰＳＡ機構４２を構成する吸着塔６０ａ〜６０ｃが、正常停止位置である位置Ｔ２で短時間だけ停止された後に始動が行われる際、前記吸着塔６０ａ〜６０ｃの中、高圧条件下で保持されていた吸着塔６０ｂ内で、水素ガスの透過等によって内部圧力が低下し易い。
【００４５】
従って、図４に示すように、吸着塔６０ｂの内部圧力が規定圧に比べてΔＰだけ低下しており、この状態で、家庭用燃料ガス製造システム１０の始動が開始されると、前記吸着塔６０ｂの第１の工程である洗浄工程（減圧工程）における洗浄ガス量（水素ガス量）が減少し、これに伴ってオフガスの排出量が減少する。このため、燃焼器２０に供給されるオフガスカロリーが低下し、前記燃焼器２０の温度が通常運転時に比べて低下してしまう（図４中、温度Ｓ１参照）。これにより、燃焼器２０には、例えば、充填タンク９６から燃料ガスを供給する必要があり、経済的ではない。
【００４６】
ここで、本実施形態では、家庭用燃料ガス製造システム１０の始動前に、以下に示す工程が行われる。
【００４７】
先ず、家庭用燃料ガス製造システム１０では、ＰＳＡ機構４２を構成する各吸着塔６０ａ〜６０ｃの内部圧力が、圧力計６２ａ〜６２を介して検出される。制御ＥＣＵ９８には、吸着塔６０ａ〜６０ｃの正常始動位置、例えば、図３中、位置Ｔ１〜Ｔ３におけるそれぞれの始動用規定圧が予め記憶されており、検出された前記吸着塔６０ａ〜６０ｃの圧力が、前記規定圧よりも低いか否かが判断される。
【００４８】
そこで、例えば、吸着塔６０ｂ内の圧力が規定圧よりも低いと判断されると、図５に示すように、弁９４を開放して充填タンク９６に貯蔵されている水素ガスをＰＳＡ機構４２に送る。ＰＳＡ機構４２では、弁８０ｂが開放されており、燃料ガス供給手段９０を構成する弁９７の作用下に、燃料ガスが吸着塔６０ｂ内に供給される。吸着塔６０ｂ内への燃料ガスの供給量は、流量制御弁８８により所定の量に規制される。
【００４９】
吸着塔６０ａ、６０ｃにおいても同様に、検出されたそれぞれ内部圧力が規定圧よりも低い際には、弁８０ａ、８０ｃを開放し、燃料ガス供給手段９０の作用下に各吸着塔６０ａ、６０ｃに所定量の燃料ガスが供給される。
【００５０】
上記のように、各吸着塔６０ａ〜６０ｃ内の圧力が設定圧に至ると、燃料ガス供給手段９０による貯蔵部１６からの燃料ガスの供給が停止される。
【００５１】
これにより、本実施形態では、家庭用燃料ガス製造システム１０の始動時において、ＰＳＡ機構４２が洗浄工程から開始しても、吸着塔６０ａ〜６０ｃ内に送られる洗浄ガス量が減少することがない。しかも、ＰＳＡ機構４２から燃焼器２０に供給されるオフガス量が減少することがなく、前記燃焼器２０の容量に対して十分なカロリーが付与される。従って、燃焼器２０の温度が良好に維持されるため、前記燃焼器２０に別途、燃料を供給する必要がなく、経済的であるという利点がある。
【００５２】
一方、家庭用燃料ガス製造システム１０において、例えば、ＰＳＡ機構４２が正常停止状態以外で停止した後、又は停止期間が長期にわたった後、始動が開始されることがある。その際、ＰＳＡ機構４２では、各吸着塔６０ａ〜６０ｃのいずれかの内部圧力が設定圧力パターンから大きく逸脱するとともに、前記各吸着塔６０ａ〜６０ｃ内のガス組成分布が均一化する傾向にある。
【００５３】
各吸着塔６０ａ〜６０ｃ内でガス組成分布が均一化すると、例えば、吸着塔６０ｂが脱着工程に移行してオフガスが排出される際、このオフガス中に比較的多量の水素ガスが混在してしまう。従って、燃焼器２０には、必要以上のオフガスカロリーが供給され、前記燃焼器２０の温度が異常温度Ｓ℃を超えてしまう。
【００５４】
ここで、本実施形態では、家庭用燃料ガス製造システム１０の始動前に、以下に示す工程が行われる。
【００５５】
先ず、家庭用燃料ガス製造システム１０では、ＰＳＡ機構４２を構成する各吸着塔６０ａ〜６０ｃの内部圧力が、圧力計６２ａ〜６２を介して検出される。その際、各吸着塔６０ａ〜６０ｃの中、例えば、吸着塔６０ｂの内部圧力が、設定圧力パターンよりも大きく変動すると、この吸着塔６０ｂに対して残留ガスと燃料ガスとのガス置換処理が施される。
【００５６】
すなわち、図６に示すように、弁８０ｂが開放（ＯＮ）されるとともに、オフガスバルブである弁６６ｂが開放（ＯＮ）される。このため、燃料ガス供給手段９０を構成する弁９７の作用下に、燃料ガスが吸着塔６０ｂ内に供給される一方、残留ガス供給手段７５を介してＰＳＡ機構４２から排出される残留ガス（オフガス）が、始動用燃料として始動燃料供給路７４から燃焼器２０に供給される（図７参照）。その際、残留ガスは、流量制御弁７０により流量が制御されている。
【００５７】
次いで、上記の燃料ガスの供給処理が設定時間だけ行われると、弁６６が閉塞（ＯＦＦ）されるため、吸着塔６０ｂ内の残留ガスは、燃焼器２０への供給が停止される。そして、吸着塔６０ｂの内部圧力が設定圧力パターンに至ると、燃料ガス供給手段９０による貯蔵部１６からの燃料ガスの供給が停止される。
【００５８】
このように、家庭用燃料ガス製造システム１０を始動させると、各吸着塔６０ａ〜６０ｃの内部圧力が、通常始動状態と同等になる。しかも、燃料ガスが吸着塔６０ａ〜６０ｃの上部側から供給されるため、前記吸着塔６０ａ〜６０ｃ内のガス成分分布が所定の分布状態となるとともに、該吸着塔６０ａ〜６０ｃ内の残留ガスが始動用燃料として燃焼器２０に供給される。
【００５９】
これにより、例えば、始動直後の洗浄工程において、燃焼器２０の温度が通常運転と略同等となるため、同一条件下で家庭用燃料ガス製造システム１０の始動が遂行可能になるという効果が得られる（図８参照）。
【００６０】
しかも、始動用燃料として燃焼器２０に別途、水素ガスを供給する必要がなく、且つ各吸着塔６０ａ〜６０ｃから排出されるオフガス中に、水素ガスが多量に含まれることがない。このため、燃焼器２０の損傷等を有効に阻止するとともに、経済的であるという利点がある。
【００６１】
なお、本実施形態では、オフガス排出路６８と始動燃料供給路７４とを個別に設けているが、このオフガス排出路６８が兼用してもよい。その際、燃焼用空気供給路３４及び弁３８ｂを不要にすることができる。
【００６２】
また、ＰＳＡ機構４２の各吸着塔６０ａ〜６０ｃ内の圧力を検出して前記吸着塔６０ａ〜６０ｃ内が始動用設定圧に調整されたことを検知しているが、これに限定されるものではない。例えば、タイマ（図示せず）等によって、予め設定された時間を経時することにより、吸着塔６０ａ〜６０ｃ内が始動用設定圧に調整されたことを検知してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る家庭用燃料ガス製造システムの概略構成図である。
【図２】前記家庭用燃料ガス製造システムを構成するＰＳＡ機構の要部構成説明図である。
【図３】前記ＰＳＡ機構の動作を説明するタイムチャートである。
【図４】長期間停止した後に前記ＰＳＡ機構が始動した際の説明図である。
【図５】始動前に、前記ＰＳＡ機構に燃料ガスを供給する際の説明図である。
【図６】ＰＳＡ機構が異常停止又は長期停止した後に始動する際の説明図である。
【図７】前記始動前に、前記ＰＳＡ機構内の残留ガスを燃焼器に排出する際の説明図である。
【図８】本発明の始動方法による始動状態の説明図である。
【図９】特許文献１の概略系統図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…家庭用燃料ガス製造システム  １２…改質部
１４…精製部                      １６…貯蔵部
１８…蒸発器                      ２０…燃焼器
２２…反応器                      ２４…冷却器
２６…気液分離器                  ２８…空気供給機構
３０、７８…空気コンプレッサ      ７６…オフガス排出用空気供給路
４０…改質ガス供給路              ４２…ＰＳＡ機構
６０ａ〜６０ｃ…吸着塔            ６２ａ〜６２ｃ…圧力計
６６ａ〜６６ｃ、８０ａ〜８０ｃ、８２ａ〜８２ｃ…弁
６８…オフガス排出路              ７０、７２、８８…流量制御弁
７４…始動燃料供給路              ７５…残留ガス供給手段
８４…燃料ガス経路                ８６…圧力調整弁
９０…燃料ガス供給手段            ９６…充填タンク
９８…制御ＥＣＵ
【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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