JP2009023857A - 水素発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２種以上の材料から水素を発生させる反応を応用した水素発生装置を提供すること。
【解決手段】液体原料を貯蔵するための液体原料タンク１２と、複数のサブタンクＡ〜Ｄに分割され、かつ、複数のサブタンクＡ〜Ｄに、それぞれ、液体原料又はそのガスと反応することによって水素を発生する第２原料を充填するための第２原料タンク１８と、複数のサブタンクＡ〜Ｄに個別に液体原料又はそのガスを供給する液体原料供給手段（Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブ）と、複数のサブタンクＡ〜Ｄから個別に水素を含むガスを排出する水素排出手段（Ｖ２_A〜Ｖ２_Bバルブ）と、液体原料供給手段及び水素排出手段を制御する制御手段とを備えた水素発生装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素発生装置に関し、さらに詳しくは、２種類以上の原料を反応させることにより水素を継続的に発生させることが可能な水素発生装置に関する。

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。水素は、クリーンであるだけでなく、最も軽い燃料であり、質量当たりのエネルギー密度が大きいという特徴がある。しかしながら、水素は、常温・常圧では気体であり、単位体積当たりのエネルギー貯蔵量が小さいという欠点がある。そのため、水素エネルギーを実用化するためには、水素を安全かつ効率的に貯蔵、輸送する技術の開発が重要となる。

水素を貯蔵する方法としては、
（１） 高圧の水素ガスを耐圧容器に貯蔵する第１の方法、
（２） 液体水素を断熱容器に貯蔵する第２の方法、
（３） ある種の材料に水素を物理的又は化学的に吸着させる第３の方法、
などが知られている。
水素を物理的又は化学的に吸着（貯蔵）できる水素貯蔵材料としては、
（１） 活性炭、フラーレン、ナノチューブ等のカーボン材料、
（２） ＬａＮｉ_５、ＴｉＦｅ等の水素吸蔵合金、
などが知られている。

これらの水素貯蔵方法には、それぞれ、一長一短がある。
例えば、第１の方法は、極めて簡便な貯蔵方法である。しかしながら、耐圧容器の重量が大きく、かつ、水素ガスの圧縮には限界があるので、単位体積当たり及び単位重量当たりの水素密度は、相対的に小さい。

また、第２の方法は、液化によって水素の体積を大幅に縮小することができる。しかしながら、第２の方法は、
（１） 水素の液化に多量のエネルギーを消費する、
（２） 液体水素の貯蔵のために特殊な断熱容器を必要とする、
（３） 液体水素を断熱容器に貯蔵した場合であっても、外部より侵入する熱のために液体水素が蒸発しやすい、
（４） 高圧の水素ガスを得るには、加圧装置が必要になる、
等の問題がある。

さらに、第３の方法は、液体水素と同等以上の密度で水素を貯蔵でき、かつ、貯蔵のために特殊な容器や多量のエネルギーを必要としないという特徴がある。しかしながら、第３の方法は、
（１） カーボン材料は、比重が軽いために、単位体積当たりの水素密度が小さい、
（２） 水素吸蔵合金は、Ｌａ、Ｎｉ、Ｔｉ等の希少金属を含んでいるものが多く、その資源確保が困難であり、コストも高い、
（３） 水素吸蔵合金は、合金自体の重量が大きいために、単位重量当たりの水素密度が小さい、すなわち、大量の水素を貯蔵するために極めて重い貯蔵材料を必要とする、
（４） 水素吸蔵合金から多量の水素を速やかに放出させ、又は水素吸蔵合金に多量の水素を速やかに吸蔵させるためには、熱交換器により水素吸蔵・放出に伴う水素吸蔵合金の温度変化を抑制する必要がある、
等の問題がある。

そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、容器内にアルミニウム発泡材を挿入し、発泡材の空隙（セル）内に金属水素化物粒子を充填し、容器を貫通するように流体（熱交換媒体）を流通させるための流路を形成し、容器に水素を供給・排出するためのポートを設けた水素の貯蔵及び放出のための装置が開示されている。
同文献には、
（１） 発泡材が熱交換媒体と金属水素化物粒子との間の熱交換を促進させる点、
（２） セル内に金属水素化物粒子を部分的に装填することによって、過度の粒子固化が抑制され、水素の吸蔵放出に伴う粒子の膨張及び収縮が可能になる点、
が記載されている。

特表２０００−５０７６７３号公報

貯蔵した水素を放出するための装置（水素発生装置）としては、上述したように、高圧水素タンク、液体水素タンク、及び、水素吸蔵合金を充填した装置が知られている。しかしながら、従来の装置は、上述したような問題がある。
一方、２種類以上の材料から水素を発生させる反応は公知である。しかしながら、この反応を応用した水素発生装置が提案された例は、従来にはない。また、水素の再充填（すなわち、使用済み材料の廃棄及び未使用材料の再充填）を簡便化した装置、さらには、未使用のまま排出される材料量を低減した装置が提案された例も、従来にはない。

本発明が解決しようとする課題は、２種以上の材料から水素を発生させる反応を応用した水素発生装置を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、水素源の再充填が容易な水素発生装置を提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする他の課題は、未使用のまま廃棄される材料量を低減することが可能な水素発生装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る水素発生装置は、
液体原料を貯蔵するための液体原料タンクと、
複数のサブタンクに分割され、かつ、前記複数のサブタンクに、それぞれ、前記液体原料又はそのガスと反応することによって水素を発生する第２原料を充填するための第２原料タンクと、
前記複数のサブタンクに個別に前記液体原料又はそのガスを供給する液体原料供給手段と、
前記複数のサブタンクから個別に水素を含むガスを排出する水素排出手段と、
前記液体原料供給手段及び前記水素排出手段を制御する制御手段と
を備えていることを要旨とする。

前記第２原料タンクは、前記複数のサブタンクを個別に着脱する着脱手段を備えているのが好ましい。
また、水素発生装置は、
前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガスを一時的に貯蔵するリザーバータンクと、
前記リザーバータンクから放出される前記水素を含むガスの流量を調節する流量調節バルブをさらに備えているのが好ましい。
さらに、水素発生装置は、前記リザーバータンク内の圧力を検出する圧力検出手段、前記流量調節バルブを介して放出される前記水素を含むガスの積算値を算出する積算手段、及び／又は、前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガス中に含まれる水素以外の不純物ガスの濃度を検出する不純物ガス濃度計をさらに備えているのが好ましい。

第２原料タンクを複数のサブタンクに分割し、液体原料供給手段及び水素排出手段を用いて、各サブタンク毎に個別に液体原料又はそのガスを供給すると、各サブタンクから個別に発生する水素を容易に取り出すことができる。また、複数のサブタンクを個別に着脱する着脱手段を備えている場合には、水素発生源である第２原料の再充填を極めて容易に行うことができる。さらに、積算手段及び不純物ガス濃度計を用いると、使用可能な第２原料の残量及び第２原料の劣化の程度を容易に知ることができる。そのため、リザーバータンク内の圧力がしきい値以下になったときに、制御手段を用いて液体原料供給手段及び水素排出手段の制御を最適化すれば、未使用のまま廃棄される第２原料を低減することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、本発明に係る水素発生装置の概略構成図を示す。図１において、水素発生装置１０は、液体原料タンク１２と、蒸発器１４と、ヒーター１６と、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブと、第２原料タンク１８と、Ｖ２_A〜Ｖ２_Dバルブと、ガス分離器２０と、リザーバータンク２２と、不純物ガス濃度計２４と、Ｖ３バルブとを備えている。

液体原料タンク１２は、液体原料を貯蔵するためのものである。「液体原料」とは、後述する第２原料と反応することにより水素を生成することが可能な液体をいう。液体原料は、第２原料の種類に応じて最適なものを選択する。液体原料としては、具体的には、水、アンモニア、炭化水素系の液体（例えば、メタン、エタン、プロパン）などがある。

液体原料タンク１２は、配管２６を介して第２原料タンク１８に接続されている。配管２６には、液体原料を蒸発させるための蒸発器１４、及び、蒸発器１４で発生させた液体原料のガスを加熱するためのヒータ１６が設けられている。
なお、液体原料タンク１２内に充填された液体原料は、必ずしもガス状態で第２原料タンク１８に供給する必要はなく、液体状態のまま、あるいはミストの状態で供給しても良い。従って、このような場合には、蒸発器１４に代えて、液体やミストを供給するための装置を用いても良い。
また、ヒータ１６は、蒸発器１４で発生させたガスを一定の温度に保つために用いられる。従って、蒸発器１４を用いない場合や、ガスの温度低下が無視できる場合は、省略することができる。

第２原料タンク１８は、第２原料を充填するためのものである。第２原料タンク１８は、複数のサブタンクＡ〜Ｄに分割され、複数のサブタンクに、それぞれ第２原料が充填されている。図１に示す例において、サブタンクの数は４個であるが、サブタンクの個数は特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。

ここで、「第２原料」とは、液体原料又はそのガスと反応することによって水素を発生することができるものをいう。第２原料は、固体（粉末）であっても良く、あるいは、溶液、スラリー等の液体でも良い。
固体の第２原料としては、具体的には、
（１） ＬｉＨ、ＮａＨ、ＭｇＨ₂、ＣａＨ₂、ＬｉＡｌＨ₄、ＮａＡｌＨ₄、Ｍｇ(ＡｌＨ₄)₂、Ｃａ(ＡｌＨ₄)₂、ＬｉＢＨ₄、ＮａＢＨ₄、Ｍｇ(ＢＨ₄)₂、Ｃａ(ＢＨ₄)₂などの金属水素化物、
（２） Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、ＡｌＬｉなどの金属若しくは合金、
などがある。
また、溶液又はスラリー状の第２原料としては、具体的には、
（１） ＬｉＨをＴＨＦに分散させたスラリー、
（２） ＬｉＡｌＨ₄のジエチルエーテル溶液や、一般式：(Ｒ)_xＭ（Ｒは、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、芳香族基などの有機基、Ｍは金属元素、ｘは金属元素Ｍの価数）で表される有機金属化合物の溶液、
などがある。

液体原料及び第２原料から水素を得る反応には、以下のようなものがある。
ＮＨ₃＋ＬｉＨ→ＬｉＮＨ₂＋Ｈ₂ ・・・（１）
２ＮＨ₃＋３Ｍｇ→Ｍｇ₃Ｎ₂＋３Ｈ₂ ・・・（２）
４ＮＨ₃＋ＡｌＬｉ→ＬｉＡｌ(ＮＨ₂)₄＋２Ｈ₂ ・・・（３）
４ＮＨ₃＋ＬｉＡｌＨ₄→ＬｉＡｌ(ＮＨ₂)₄＋４Ｈ₂ ・・・（４）
Ｈ₂Ｏ＋ＬｉＨ→ＬｉＯＨ＋Ｈ₂ ・・・（５）
２Ｈ₂Ｏ＋ＭｇＨ₂→Ｍｇ(ＯＨ)₂＋２Ｈ₂ ・・・（６）
２Ｈ₂Ｏ＋ＮａＢＨ₄→ＮａＢＯ₂＋４Ｈ₂ ・・・（７）
ここで、（４）の反応は、ジエチルエーテル中でも起きる。

第２原料タンク１８は、複数のサブタンクＡ〜Ｄの入口及び出口に、それぞれ、粉末の飛散を防止するためのフィルターを設けるのが好ましい。なお、第２原料として溶液又はスラリーを用いる場合、フィルターは、必ずしも必要ではない。
第２原料タンク１８は、さらに複数のサブタンクＡ〜Ｄを個別に着脱する着脱手段を備えているのが好ましい。また、第２原料タンク１８は、サブタンクＡ〜Ｄを取り外した後、サブタンクＡ〜Ｄの入口側の接続部及び出口側の接続部を自動的に閉鎖する閉鎖手段をさらに備えていても良い。着脱手段が設けられていると、サブタンクＡ〜Ｄを交換するだけで、第２原料タンク１８に第２原料を再充填することができる。また、閉鎖手段をさらに備えている場合には、水素発生装置１０の稼働中に安全にサブタンクＡ〜Ｄの交換をすることができる。なお、着脱手段及び閉鎖手段は、特に限定されるものではなく、公知の手段を用いることができる。
また、第２原料タンク１８は、上述した着脱手段に代えて、複数のサブタンクＡ〜Ｄに個別に第２原料を充填し、及び複数のサブタンクＡ〜Ｄから個別に第２原料を排出する第２原料充填・排出手段を備えていても良い。第２原料が溶液又はスラリーである場合において、第２原料充填・排出手段を備えているときには、サブタンクＡ〜Ｄを取り外すことなく、使用済みの第２原料を排出し、未使用の第２原料を再充填するのが容易化する。具体的には、各サブタンクＡ〜Ｄの下部に開閉可能な第２原料排出口を設け、各サブタンクＡ〜Ｄの上部に開閉可能な第２原料注入口を設ければよい。

液体原料タンク１２から第２原料タンク１８に液体原料又はそのガスを供給するための配管２６は、途中で分岐し、分岐した配管２６の先端が、それぞれ、第２原料タンク１８の各サブタンクＡ〜Ｄの入口側に接続されている。
配管２６の分岐部には、それぞれ、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブが設けられている。Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブは、複数のサブタンクＡ〜Ｄに個別に液体原料又はそのガスを供給するためのもの（液体原料供給手段）である。Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブは、図示しない制御装置（制御手段）により、独立に開閉できるようになっている。

第２原料タンク１８は、さらに、配管２８を介してガス分離器２０及びリザーバータンク２２に接続されている。配管２８の基端は分岐しており、分岐した配管２８の先端が、それぞれ、第２原料タンク１８の各サブタンクＡ〜Ｄの出口側に接続されている。
配管２８の分岐部には、それぞれ、Ｖ２_A〜Ｖ２_Dバルブが設けられている。Ｖ２_A〜Ｖ２_Dバルブは、複数のサブタンクＡ〜Ｄから個別に水素を含むガスを排出するためのもの（水素排出手段）である。Ｖ２_A〜Ｖ２_Dバルブは、図示しない制御装置により、独立に開閉できるようになっている。

ガス分離器２０は、第２原料タンク１８から放出される水素を含むガスから水素を分離するためのものである。ガス分離器２０としては、具体的には、水素以外のガス（不純物ガス）のみを吸着する材料、不純物ガスのみと反応する材料、水素ガスのみを透過する膜などを用いることができる。
なお、ガス分離器２０は、高純度の水素ガスを発生させる場合に必要なものである。従って、低純度の水素を発生させる場合には、ガス分離器２０を省略することができる。

リザーバータンク２２は、第２原料タンク１８から放出される水素を含むガスを一時的に貯蔵するためのものである。リザーバータンク２２には、図示しない圧力計（圧力検出手段）が設けられており、リザーバータンク２２内の圧力をモニターするようになっている。圧力計は、制御装置に接続されており、モニターされた圧力を用いて、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブ及びＶ２_A〜Ｖ２_Dバルブの開閉制御を行うようになっている。
具体的には、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になったときに、サブタンクＡ〜Ｄのいずれか１つ以上について、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブ（液体原料供給手段）を用いて液体原料を供給し、かつＶ２_A〜Ｖ２_Dバルブ（水素排出手段）を用いて水素を含むガスを排出させる（圧力応答手段）。
この場合、いずれかのサブタンクについて、Ｖ１バルブとＶ２バルブを同時に開閉しても良く、あるいは、Ｖ１バルブの開閉とＶ２バルブの開閉とを交互に行っても良い。あるいは、１つ目のサブタンクについてＶ１バルブの開閉とＶ２バルブの開閉を同時又は交互に行う操作と、２つ目のサブタンクについてＶ１バルブの開閉とＶ２バルブの開閉を同時又は交互に行う操作とを、交互に行っても良い。

リザーバータンク２２の先には、さらにＶ３バルブが設けられている。Ｖ３バルブは、リザーバータンク２２から放出される水素を含むガスの流量を調節する流量調節バルブである。Ｖ３バルブの先には、さらに、Ｖ３バルブを介して放出される水素を含むガスの積算値をサブタンク毎に算出する積算手段（図示せず）が設けられている。積算手段は、制御装置に接続されており、モニターされた積算値を用いて、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブ及びＶ２_A〜Ｖ２_Dバルブの開閉制御を行うようになっている。
具体的には、１番目のサブタンク（Ａ）について液体原料の供給及び水素を含むガスの排出を行っている場合において、積算手段により算出される積算値がしきい値を超えたときには、サブタンク（Ａ）に充填された第２原料を使い切ったことを意味する。そこで、このような場合にはサブタンク（Ａ）に対する液体原料の供給及び前記水素を含むガスの排出を停止させ、２番目のサブタンク（Ｂ）に対して、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブ（液体原料供給手段）を用いて液体原料を供給し、かつＶ２_A〜Ｖ２_Dバルブ（水素排出手段）を用いて水素を含むガスを排出する（積算値応答手段）。

さらに、配管２８には、不純物ガス濃度計２４が接続されている。不純物ガス濃度計２４は、第２原料タンク１８から放出される水素を含むガス中に含まれる水素以外の不純物ガスの濃度を検出するためのものであり、Ｖ２_A〜Ｖ２_Dバルブとガス分離器２０の間に接続されている。「不純物ガス」とは、水素以外のガスをいい、通常は、未反応のままサブタンクから排出される液体原料のガスを意味する。不純物ガス濃度計２４は、制御装置に接続されており、モニターされた不純物ガス濃度を用いて、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブ及びＶ２_A〜Ｖ２_Dバルブの開閉制御を行うようになっている。

具体的には、不純物ガス濃度計２４により検出される不純物ガスの濃度がしきい値以上になったときに、複数のサブタンクへの液体原料の供給及び水素を含むガスの排出のための手順を変更する（不純物ガス応答手段）。しきい値は、目的に応じて任意に選択することができる。
例えば、第２原料の反応速度が極めて速い場合には、いずれか１つのサブタンクのＶ１バルブ及びＶ２バルブを同時に開閉すればよい。すなわち、積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の積算値がしきい値未満であり、かつ、不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上となるまでの間、サブタンク（Ａ）について、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給、及びＶ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出を同時に行うのが好ましい。

一方、第２原料の残量が少なくなり又は第２原料の劣化が進むと、反応速度が遅くなり、未反応の液体原料のガスがサブタンクから排出されるようになる。このような場合には、積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の積算値がしきい値未満であるにもかかわらず、不純物ガス濃度がしきい値以上となる。
積算手段により算出される積算値がしきい値未満であり、かつ、不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上となった後、サブタンク（Ａ）について、Ｖ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給及び供給停止を交互に行うのが好ましい。
Ｖ１バルブを開けて液体原料を供給した後、Ｖ１バルブ及びＶ２バルブを閉とし、所定時間が経過すれば、サブタンク内の液体原料が第２原料とほぼ完全に反応するので、不純物ガスの少ない水素ガスを取り出すことができる。

さらに、Ｖ１バルブ及びＶ２バルブを交互に開閉することによって反応時間を稼いだ場合であっても、第２原料の残量の低下や第２原料の劣化がさらに進むと、反応速度がさらに遅くなる。このような場合には、積算手段により算出される積算値がしきい値未満であるにもかかわらず、不純物ガスの濃度が再度、しきい値以上となる。
積算手段により算出される積算値がしきい値未満であり、かつ、不純物ガスの濃度が２回目にしきい値以上となった後、１番目のサブタンク（Ａ）について、Ｖ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、２番目のサブタンク（Ｂ）について、Ｖ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、を交互に行うのが好ましい。
このような操作をすることによって、残量が少なくなった１番目のサブタンクの反応時間をさらに稼ぐことができる。そのため、未使用のまま廃棄される第２原料を減らしつつ、高純度の水素を任意流量で得ることができる。

次に、本発明に係る水素発生装置の使用方法について説明する。
２種類以上の材料を反応させて水素を発生させる場合、通常、反応速度は常に一定にはならず、反応が進行し、材料（本願の場合は、第２原料タンク１８内に充填されている第２原料）の消費が進むほど反応速度は遅くなる。そこで、本発明に係る水素発生装置を用いて水素を発生させる場合には、サブタンクＡ〜Ｄ内の第２原料の残量及び劣化の程度に応じて、Ｖ１_A〜Ｖ１_Dバルブ及びＶ２_A〜Ｖ２_Dバルブの開閉制御方式を変更する。このような制御を行うことにより、未使用のまま廃棄される第２原料の量を減らしつつ、高純度の水素を任意流量で得ることができる。

［１． 材料の反応速度が速い場合］
第２原料タンク１８に最初に液体原料を供給したときには、一般に、第２原料と液体原料の反応速度は速く、液体原料は、第２原料タンク１８を通過する過程でほぼ完全に反応に消費される。従って、このような場合には、リザーバータンク２２内の圧力に応じて、各サブタンク毎に入口側のＶ１_A〜Ｖ１_Dバルブと出口側のＶ２_A〜Ｖ２_Dバルブを同時に開閉する。

図２に、材料の反応速度が速い場合のバルブ制御のフロー図の一例を示す。
まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」という）において、水素放出が開始されたか否かを判断する。水素放出を開始しないとき（Ｓ１：ＮＯ）は、そのまま待機する。一方、操作者が水素放出開始の操作をしたとき（Ｓ１：ＹＥＳ）には、Ｓ２に進み、Ｖ３バルブを開ける。Ｓ３では、サブタンク番号「ｎ」を初期値「０」にリセットし、Ｓ４では、サブタンク番号「ｎ」に「１」を加える。さらに、Ｓ５において、積算手段を用いて、ｎ番目（この場合は、１番目）のサブタンクの水素流量の積算を開始する。
なお、各サブタンクの水素流量の積算値は、メモリーに記憶させることができる。従って、ｎ番目のサブタンクが以前に使用されたことがあるものであるときには、メモリーに記憶された積算値に新たに放出された水素流量が加算される。

Ｓ６では、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったか否かが判断される。「ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上である」とは、すなわち、ｎ番目のサブタンクに充填された第２原料を使い切ったことを意味する。通常、装置を起動させた直後は、ｎ番目のサブタンクに十分な量の第２原料が充填されているので、積算値はしきい値以上とはならない。
積算値がしきい値未満であるとき（Ｓ６：ＮＯ）には、Ｓ７に進み、リザーバータンク２２内の圧力が予め定められたしきい値以下であるか否かが判断される。リザーバータンク２２内には、通常、十分な量の水素が蓄えられているので、Ｖ３バルブを開けても直ちに内圧がしきい値以下となることはない。内圧がしきい値以下でない（Ｓ７：ＮＯ）場合には、Ｓ６に戻り、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下となるまで、Ｓ６及びＳ７の各ステップを繰り返す。

一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になったとき（Ｓ７：ＹＥＳ）には、Ｓ８に進み、ｎ番目のサブタンクのＶ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを同時に開く（圧力応答手段）。Ｓ９においては、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。ｎ番目のサブタンクの使用を開始した直後は、通常、しきい値に達していない（Ｓ９：ＮＯ）ので、この場合は、Ｓ１０に進む。
Ｓ１０では、不純物ガス濃度計２４により検出される不純物ガス濃度がしきい値以上か否かが判断される。ｎ番目のサブタンクの使用を開始した直後は、通常、第２原料の反応速度が速いので、未反応の液体原料がそのまま排出されることはない。不純物ガス濃度がしきい値以上でない（Ｓ１０：ＮＯ）場合には、Ｓ１１に進み、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達したか否かが判断される。

リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上でない（Ｓ１１：ＮＯ）には、Ｓ９に戻り、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上となるまで、Ｓ９〜Ｓ１１の各ステップを繰り返す。一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上になった場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、Ｓ１２に進み、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを閉じる。
Ｓ１３では、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出が終了していない場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、Ｓ６に戻り、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップが繰り返される。

Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返している場合において、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを閉じた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上に達したとき（Ｓ６：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに充填された第２原料を使い切ったことを意味する。この場合には、Ｓ１５に進み、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる（積算値応答手段）。
次いで、Ｓ１６に進み、サブタンク番号「ｎ」が最大値（ｎ_max）であるか否かが判断される。ここでは、１番目のサブタンクを使用している状態であるので、サブタンク番号「ｎ」は最大値（ｎ_max）ではない（Ｓ１６：ＮＯ）。この場合には、Ｓ４に進み、サブタンク番号「ｎ」にさらに「１」を加える（すなわち、２番目のサブタンクに切り替える）。Ｓ５においては、ｎ番目のサブタンク（この時点では、２番目のサブタンク）の水素流量の積算を開始し、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを同様に繰り返す。
一方、サブタンク番号「ｎ」が最大値（ｎ_max）である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）には、Ｓ３に戻り、サブタンク番号「ｎ」を初期値「０」にリセットする。次いで、Ｓ４に進み、サブタンク番号「ｎ」に「１」を加える。すなわち、１番目のサブタンクに戻って、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返す。

同様に、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返している場合において、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを開いた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上に達したとき（Ｓ９：ＹＥＳ）には、Ｓ１４に進み、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを閉じる。次いで、Ｓ１５に進み、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。さらに、Ｓ１６において、サブタンクを次のサブタンクに切り替え、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを同様に繰り返す。
なお、次のサブタンクへの切り替えが終了した後、ブザー、ランプ等を用いて、第２原料を使い切ったサブタンク番号を操作者に告知する。告知を受けた操作者は、脱着手段又は第２原料充填・排出手段を用いて、第２原料を使い切ったサブタンクに新たに第２原料を充填しておく。また、第２原料の充填が終了した後、Ｖ１バルブを開け、サブタンク内に所定量の液体原料を供給する。これにより、第２原料と液体原料とが反応し、サブタンク内には、十分な量の水素が充填された状態となる。

サブタンクを適宜切り替えながら、上述したＳ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返した後、水素放出が終了した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、Ｓ１７に進む。Ｓ１７では、ｎ番目のサブタンクの積算を終了させ、Ｓ１８では、Ｖ３バルブを閉にする。
なお、図示はしないが、Ｓ１３にいたる前のいずれかのステップにおいて、水素放出終了の指示が出されたときには、必要に応じてＶ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを強制的に閉じた後、ｎ番目のサブタンクの積算を終了させ、Ｖ３バルブを閉じるようにしても良い。この点は、後述する図３及び図４のケースも同様である。

第２原料の反応速度が極めて速い場合には、上述したように、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを同時に開閉するだけで、サブタンク内の第２原料をほぼ使い切ることができる。しかしながら、一般的には、第２原料の残量が少なくなり、あるいは反応に伴って第２原料の劣化が進行すると、反応速度が遅くなり、サブタンクから未反応の液体原料のガスが排出されるようになる。

ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上でない（Ｓ９：ＮＯ）にもかかわらず、不純物ガス濃度計２４で検出される不純物ガス濃度がしきい値以上になった場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに未反応の第２原料が残っているにもかかわらず、第２原料の反応速度が低下したことを意味する。この場合には、Ｓ１９に進み、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達したか否かにかかわらず、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを強制的に閉じる。そして、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを同時に開閉する開閉制御方式を、これとは異なる次の開閉制御方式に切り替える（不純物濃度応答手段）。

［２． 材料の反応速度が低下した場合］
一般に、サブタンク内に充填された第２原料の残量が少なくなり、あるいは、第２原料の劣化が進行すると、液体原料との反応速度が低下する。また、第２原料の種類によっては、初めから液体原料との反応速度が遅いものもある。このような場合には、サブタンクから水素を含むガスを放出する前に、サブタンク内に液体原料を閉じ込め、一定時間経過後にＶ２バルブを開とすれば、第２原料と液体原料とをほぼ完全に反応させることができる。

図３に、材料の反応速度が低下した場合のバルブ制御のフロー図の一例を示す。
図２のＳ９においてｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上ではなく（Ｓ９：ＮＯ）、かつ、不純物ガス濃度がしきい値以上になった場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、Ｓ１９においてＶ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを強制的に閉じる。次いで、図３のＳ２０に進む。

Ｓ２０では、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。図２の制御フローから図３の制御フローに移行した直後は、通常、積算値はしきい値以上になっていない（Ｓ２０：ＮＯ）ので、Ｓ２１に進む。Ｓ２１においては、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下か否かが判断される。図２の制御フローから図３の制御フローに移行した直後は、通常、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になっている（Ｓ２１：ＹＥＳ）ので、Ｓ２２に進む。

Ｓ２２では、図２の制御フローから図３の制御フローに移行した直後か否かが判断される。この場合は、制御フローを変更した直後である（Ｓ２２：ＹＥＳ）のでＳ２３に進む。Ｓ２３では、所定時間が経過したか否かが判断される。この時点では、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブは閉じられているので、所定時間が経過すれば、ｎ番目のサブタンクに残っている液体原料のほとんどが第２原料と反応し、不純物ガスが排出されることはない。そのため、所定時間が経過したとき（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、Ｓ２５に進む。
一方、所定時間が経過していないとき（Ｓ２３：ＮＯ）には、液体原料がまだ残っているので、この場合には、Ｓ２４に進む。

Ｓ２４では、リザーバータンク２２の内圧が下限値か否かが判断される。ここで、「下限値」とは、Ｖ２_nバルブを開閉するためのしきい値よりも低いしきい値であり、必要な水素流量を安定して供給するために必要な最小の圧力をいう。下限値は、目的に応じて任意に選択することができる。
リザーバータンク２２内の圧力が下限値以下でない場合（Ｓ２４：ＮＯ）には、Ｓ２３に戻り、所定時間が経過するまでＳ２３及びＳ２４の各ステップを繰り返す。一方、所定時間が経過していない（Ｓ２３：ＮＯ）にもかかわらず、リザーバータンク２２内の圧力が下限値以下となった場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）には、Ｓ２５に進む。

Ｓ２５では、Ｖ２_nバルブのみを開ける。この点が、図２のフロー図とは異なる。次に，Ｓ２６において、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。図３の制御フローに移行した直後は、通常、積算値はしきい値以下になっている（Ｓ２６：ＮＯ）ので、Ｓ２７に進む。Ｓ２７では、不純物ガス濃度がしきい値以上か否かが判断される。Ｓ２３において所定時間が経過することなく（Ｓ２３：ＮＯ）、内圧が下限値以下になってしまった場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）には、この時点での不純物ガス濃度がしきい値以上となる場合が多い。不純物ガス濃度がしきい値以上である場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）には、Ｓ２９に進む。Ｓ２９では、Ｓ２４において内圧が下限値に到達したか否かが判断される。Ｓ２４において内圧が下限値に到達し（Ｓ２４：ＹＥＳ）、強制的にＶ２_nバルブを開にしたとき（Ｓ２９：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに相対的に多量の第２原料が残っているので、この場合には、Ｓ２８に進む。
なお、リザーバータンク２２内の圧力が下限値以下になった（Ｓ２４：ＹＥＳ）後、強制的にＳ２５においてＶ２_nバルブを開けたときには、不純物ガスを含むガスが放出される場合がある。しかしながら、不純物ガスが少量である場合には、ガス分離器２０により不純物ガスを分離することができる。

Ｓ２８では、リザーバータンク２２の内圧がしきい値以上か否かが判断される。図３の制御フローに移行した直後は、通常、リザーバータンク２２内の圧力はしきい値に達していない（Ｓ２８：ＮＯ）ので、この場合は、Ｓ２６に戻る。図３の制御フローに移行した直後は、ｎ番目のサブタンクには、リザーバータンク２２の内圧をしきい値以上にするのに十分な水素が含まれているので、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達するまで、Ｓ２６〜Ｓ２９の各ステップが繰り返される。
また、制御フロー変更直後に所定時間が経過した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、通常、不純物ガス濃度がしきい値以上になることはない。この場合には、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達するまで、Ｓ２６〜Ｓ２８の各ステップが繰り返される。

リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達したとき（Ｓ２８：ＹＥＳ）には、Ｓ３０に進み、Ｖ２_nバルブを閉じる。次いで、Ｓ３１に進み、Ｖ１_nバルブを開ける。これによりｎ番目のサブタンク内に液体原料が供給される。
次に、Ｓ３２に進み、所定時間が経過したか否かが判断される。Ｓ３２においては、サブタンク内に必要量の液体原料が供給されるまで待機し、必要量の液体原料が充填された（Ｓ３２：ＹＥＳ）ところでＳ３３に進み、Ｖ１_nバルブを閉じる。必要量の液体原料を充填するのに要する時間は、サブタンクの容量にもよるが、通常は、数秒程度である。
次に、Ｓ３４において、所定時間が経過したか否かが判断される。この時点では、第２原料の反応速度が遅くなっているので、第２原料と液体原料とを十分に反応させる必要がある。十分に反応させるのに必要な時間は、第２原料及び液体原料の種類や第２原料の残量・劣化の程度により異なるが、通常は、数秒から数十秒である。所定時間が経過したとき（Ｓ３４：ＹＥＳ）には、Ｓ３５に進む。

次に、Ｓ３５において、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出を続行する場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、Ｓ３６に進み、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。この時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクは稼働していない（Ｓ３６：ＮＯ）ので、Ｓ２０に戻る。

Ｓ２０では、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上でない場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、Ｓ２１に進み、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下か否かが判断される。リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）には、Ｓ２０に戻り、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下となるまで、Ｓ２０及びＳ２１のステップを繰り返す。
一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になったとき（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、Ｓ２２に進む。この時点では、制御フロー変更直後ではない（Ｓ２２：ＮＯ）ので、そのままＳ２５に進みＶ２_nバルブを開く。
以下、同様にして、ｎ番目のサブタンクに充填された第２原料を使い切るまで、上述したＳ２０〜Ｓ２２、Ｓ２５〜Ｓ２８、Ｓ３０〜Ｓ３６の各ステップを繰り返す。

リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下となる前（Ｓ２１：ＮＯ）に、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上となったとき（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンク中の第２原料を使い切ったことを意味する。この場合には、図２のＳ１５に戻り、サブタンクの切り替えを行う。
同様に、Ｖ２_nバルブを開いた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったとき（Ｓ２６：ＹＥＳ）には、Ｓ３７でＶ２_nバルブを強制的に閉じる。次いで、図２のＳ１５に戻り、サブタンクの切り替えを行う。
サブタンクの切り替えを行った後は、不純物ガス濃度がしきい値以上となる（Ｓ１０：ＹＥＳ）まで、図２の制御フローを繰り返す。

一方、Ｖ２_nバルブを開とし、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上でない（Ｓ２６：ＮＯ）にもかかわらず、不純物ガス濃度がしきい値以上になったとき（Ｓ２７：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに未反応の第２原料が残っているにもかかわらず、第２原料の反応速度がさらに低下したことを意味する。この場合には、Ｓ２９に進む。
この時点では、制御フロー変更直後ではなく、リザーバータンク２２内の圧力が下限値に到達していない（Ｓ２９：ＮＯ）ので、Ｓ３８に進み、Ｖ２_nバルブを強制的に閉じる。次いで、Ｓ３９において、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。図３の制御フローに移行した時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクは稼働していない（Ｓ３９：ＮＯ）。そこでこのような場合には、Ｖ１_nバルブ及びＶ２_nバルブを交互に開閉する開閉制御方式を、これとは異なる次の開閉制御方式に切り替える。

［３． 材料の反応速度がさらに低下した場合］
第２原料の残量がさらに少なくなり、あるいは、第２原料の劣化がさらに進行すると、液体原料との反応速度がさらに低下する。このような場合には、サブタンクに残った第２原料と液体原料とを完全に反応させるためには、さらに長時間を必要とする。そこで、このような場合には、第２原料が残り少ないｎ番目のサブタンクと、未使用の第２原料が充填された（ｎ＋１）番目のサブタンクとを交互に使う。（ｎ＋１）番目のサブタンクを使用することによって反応時間を稼ぐことができるので、ｎ番目のサブタンクに残った第２原料と液体原料とをほぼ完全に反応させることができる。

図３及び図４に、材料の反応速度がさらに低下した場合のバルブ制御のフロー図の一例を示す。
まず、図３において、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値未満であり（Ｓ２６：ＮＯ）、かつ不純物ガス濃度がしきい値以上となったとき（Ｓ２７：ＹＥＳ）（すなわち、ｎ番目のサブタンクの使用を開始してから２回目に不純物ガス濃度がしきい値以上になったとき）には、Ｓ２９（ＮＯ）、Ｓ３８、Ｓ３９（ＮＯ）を経て、図４のＳ４０に進む。

Ｓ４０においては、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。図４の制御フローに移行した直後は、通常、しきい値以上でない（Ｓ４０：ＮＯ）ので、Ｓ４１に進む。Ｓ４１では、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下か否かが判断される。図４の制御フローに移行した直後は、通常、内圧がしきい値以下である（Ｓ４１：ＹＥＳ）ので、Ｓ４２に進む。
Ｓ４２において、（ｎ＋１）番目のサブタンク（第２原料が未使用のサブタンク）のＶ２_n+1バルブを開ける。さらに、Ｓ４３において、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素流量の積算を開始する。これにより、（ｎ＋１）番目のサブタンクからリザーバータンク２２に水素を含むガスが供給される。

Ｓ４４では、（ｎ＋１）番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。サブタンク内の第２原料の再充填が行われなかった場合や、第２原料が不良品であった場合など、異常がある場合を除き、ｎ番目のサブタンクより先に（ｎ＋１）番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になることはない。従って、通常は、（ｎ＋１）番目のサブタンクの積算値はしきい値以下（Ｓ４４：ＮＯ）となり、Ｓ４５に進む。
Ｓ４５では、不純物ガス濃度がしきい値以上か否かが判断される。この場合も、（ｎ＋１）番目のサブタンクに異常がある場合を除き、ｎ番目のサブタンク内の第２原料を使い切る前に、（ｎ＋１）番目のサブタンクから放出されるガス中の不純物濃度がしきい値以上となることはない。従って、通常は、不純物ガス濃度はしきい値以下（Ｓ４５：ＮＯ）となり、Ｓ４６に進む。

なお、（ｎ＋１）番目のサブタンクについて第２原料の再充填が行われなかった場合や、異常がある場合（Ｓ４４：ＹＥＳ、又は、Ｓ４５：ＹＥＳ）には、Ｓ５４に進み、Ｖ２_n+1バルブを強制的に閉じる。次いで、Ｓ５５において、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。さらに、Ｓ５６において、次のサブタンク（通常は、（ｎ＋２）番目のサブタンク）を、（ｎ＋１）番目のサブタンクと定義し直し、Ｓ４２に戻る。

Ｓ４６では、リザーバータンク２２内の内圧がしきい値以上か否かが判断される。リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達しない場合（Ｓ４６：ＮＯ）には、Ｓ４４に戻る。そして、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上になるまで、Ｓ４４〜Ｓ４６の各ステップを繰り返す。
一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上になったとき（Ｓ４６：ＹＥＳ）には、Ｓ４７に進み、Ｖ２_n+1バルブを閉じる。さらに、Ｓ４８においてＶ１_n+1バルブを開け、Ｓ４９において所定時間が経過するまで（すなわち、（ｎ＋１）番目のサブタンクに必要量の液体原料が充填されるまで。通常は、数秒程度。）待機する。所定時間が経過したとき（Ｓ４９：ＹＥＳ）には、Ｓ５０に進み、Ｖ１_n+1バルブを閉じる。さらに、Ｓ５１において、所定時間が経過するまで（すなわち、（ｎ＋１）番目のサブタンクに充填された液体原料の反応が完了するまで。通常は、数秒〜数十秒。）待機する。これにより、（ｎ＋１）番目のサブタンクには、リザーバータンク２２内を所定の圧力以上にするのに十分な水素ガスが再充填される。

Ｓ５１において所定時間が経過した（Ｓ５１：ＹＥＳ）後、Ｓ５２では、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出を継続する場合（Ｓ５２：ＮＯ）には、図３のＳ２０に戻る。

Ｓ２０に戻った後は、上述と同様の手順に従い、Ｖ２_nバルブ及びＶ１_nバルブを交互に開閉しながら、リザーバータンク２２内に水素を供給する。なお、Ｓ４２において、Ｖ２_n+1バルブを開にしてから、Ｓ２５においてＶ２_nバルブを開とするまでの間に、リザーバータンク２２から放出された水素量は、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素量として積算される。また、Ｓ２５において、Ｖ２_nバルブを開としてから、Ｓ４２においてＶ２_n+1バルブを開とするまでの間に、リザーバータンク２２から放出された水素量は、ｎ番目のサブタンクの水素量として積算される。
Ｓ３３においてＶ１_nバルブを閉じ、Ｓ３４において所定時間が経過した（Ｓ３４：ＹＥＳ）後、Ｓ３５に進み、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出を継続する場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、Ｓ３６に進み、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。この時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクを用いてリザーバータンク２２内への水素の充填を行っている（Ｓ３６：ＹＥＳ）。この場合は、図４のＳ４０に戻る。

以下、同様にして、ｎ番目のサブタンクと（ｎ＋１）番目のサブタンクを交互に使いながら、リザーバータンク２２内への水素の充填を行う。
Ｖ_２nバルブを閉じた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったとき（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、Ｓ１５に進む。同様に、Ｖ_２nバルブを開いた状態でｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったとき（Ｓ２６：ＹＥＳ）には、Ｓ３７においてＶ２_nバルブを閉じた後、Ｓ１５に進む。
さらに、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値未満である（Ｓ２６：ＮＯ）にもかかわらず、不純物濃度がしきい値以上になったとき（Ｓ２７：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに第２原料が残っているにもかかわらず、第２原料の劣化が著しく進行し、もはや必要な水素量が得られなくなったことを意味する。このような場合には、Ｓ２９及びＳ３８を経て、Ｓ３９に進む。Ｓ３９では、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。この時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクは稼働中である（Ｓ３９：ＹＥＳ）ので、図２のＳ１５に進む。
Ｓ１５では、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。これと同時に、ｎ番目のサブタンクと（ｎ＋１）番目のサブタンクを交互に使う制御フローを終了させ、（ｎ＋１）番目のサブタンクのみを用いた図２の制御フローに戻る。

ｎ番目のサブタンクから水素を放出した後にリザーバータンク２２からの水素放出を終了させるとき（Ｓ３５：ＹＥＳ）には、Ｓ１７に進み、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。さらに、Ｓ１８において、Ｖ３バルブを閉じる。
一方、（ｎ＋１）番目のサブタンクから水素を放出した後にリザーバータンク２２からの水素放出を終了させるとき（Ｓ５２：ＹＥＳ）には、Ｓ５３に進み、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。次いで、図２のＳ１８に戻り、Ｖ３バルブを閉じる。

以上のように、本発明においては、リザーバータンク２２の圧力により、液体原料と第２原料との反応を制御するので、任意の水素流量を簡便に得ることができる。また、不純物ガス濃度に応じて、Ｖ１_A〜DバルブとＶ２_A〜Dバルブの開閉制御方式を変更しているので、未使用のまま廃棄される第２原料の量を減らしつつ、高純度の水素を任意流量で得ることができる。さらに、第２原料タンクを複数のサブタンクに分割し、各サブタンク毎に脱着手段又は第２原料充填・排出手段を備えているので、未使用の第２原料の廃棄量を減らせるだけでなく、水素発生装置の連続運転も可能となる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。

本発明に係る水素発生装置は、燃料電池等の水素ガス消費源で使用される水素の供給手段として用いることができる。

本発明の一実施の形態に係る水素発生装置の概略構成図である。 本発明に係る水素発生装置の使用方法の一例を示すフロー図である。 本発明に係る水素発生装置の使用方法の一例を示すフロー図であって、図２に示すフロー図の続きである。 本発明に係る水素発生装置の使用方法の一例を示すフロー図であって、図３に示すフロー図の続きである。

符号の説明

１０ 水素発生装置
１２ 液体原料タンク
１８ 第２原料タンク
Ｖ１_A〜Ｖ１_D バルブ（液体原料供給手段）
Ｖ２_A〜Ｖ２_D バルブ（水素排出手段）

Claims (18)

1. 液体原料を貯蔵するための液体原料タンクと、
   複数のサブタンクに分割され、かつ、前記複数のサブタンクに、それぞれ、前記液体原料又はそのガスと反応することによって水素を発生する第２原料を充填するための第２原料タンクと、
   前記複数のサブタンクに個別に前記液体原料又はそのガスを供給する液体原料供給手段と、
   前記複数のサブタンクから個別に水素を含むガスを排出する水素排出手段と、
   前記液体原料供給手段及び前記水素排出手段を制御する制御手段と
   を備えた水素発生装置。
2. 前記第２原料タンクは、前記複数のサブタンクの入口及び出口に、それぞれ、粉末の飛散を防止するためのフィルターを備えている請求項１に記載の水素発生装置。
3. 前記第２原料タンクは、前記複数のサブタンクを個別に着脱する着脱手段を備えている請求項１又は２に記載の水素発生装置。
4. 前記第２原料タンクは、前記サブタンクを取り外した後、前記サブタンクの入口側の接続部及び出口側の接続部を自動的に閉鎖する閉鎖手段をさらに備えた請求項３に記載の水素発生装置。
5. 前記第２原料タンクは、前記複数のサブタンクに個別に前記第２原料を充填し、及び前記複数のサブタンクから個別に前記第２原料を排出する第２原料充填・排出手段を備えている請求項１に記載の水素発生装置。
6. 前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガスを一時的に貯蔵するリザーバータンクと、
   前記リザーバータンクから放出される前記水素を含むガスの流量を調節する流量調節バルブをさらに備えた請求項１から５までのいずれかに記載の水素発生装置。
7. 前記リザーバータンク内の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備えた請求項６に記載の水素発生装置。
8. 前記制御手段は、前記リザーバータンク内の圧力がしきい値以下になったときに、前記サブタンクのいずれか１つ以上について、前記液体原料供給手段を用いて前記液体原料を供給し、かつ前記水素排出手段を用いて前記水素を含むガスを排出させる圧力応答手段を含む請求項７に記載の水素発生装置。
9. 前記流量調節バルブを介して放出される前記水素を含むガスの積算値を前記サブタンク毎に算出する積算手段をさらに備えた請求項６から８までのいずれかに記載の水素発生装置。
10. 前記制御手段は、
    １番目のサブタンク（Ａ）について前記液体原料の供給及び前記水素を含むガスの排出を行っている場合において、前記積算手段により算出される前記積算値がしきい値以上になったときに、前記サブタンク（Ａ）に対する前記液体原料の供給及び前記水素を含むガスの排出を停止させ、
    ２番目のサブタンク（Ｂ）に対して、前記液体原料供給手段を用いて前記液体原料を供給し、かつ前記水素排出手段を用いて前記水素を含むガスを排出する積算値応答手段を含む請求項９に記載の水素発生装置。
11. 前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガス中に含まれる水素以外の不純物ガスの濃度を検出する不純物ガス濃度計をさらに備えた請求項６から１０までのいずれかに記載の水素発生装置。
12. 前記制御手段は、前記不純物ガスの濃度がしきい値以上になったときに、複数の前記サブタンクへの前記液体原料の供給及び前記水素を含むガスの排出のための手順を変更する不純物ガス応答手段を含む請求項１１に記載の水素発生装置。
13. 前記不純物ガス応答手段は、
    前記積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の前記積算値がしきい値未満であり、かつ、前記不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上となるまでの間、前記サブタンク（Ａ）について、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給、及び前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出を同時に行う手段を含む
    請求項１２に記載の水素発生装置。
14. 前記不純物ガス応答手段は、
    前記積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の前記積算値がしきい値未満であり、かつ、前記不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上になった後、前記サブタンク（Ａ）について、前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給及び供給停止を交互に行う手段を含む
    請求項１２又は１３に記載の水素発生装置。
15. 前記不純物ガス応答手段は、
    前記積算手段により算出される前記積算値がしきい値未満であり、かつ、前記不純物ガスの濃度が２回目にしきい値以上になった後、
    １番目のサブタンク（Ａ）について、前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、
    ２番目のサブタンク（Ｂ）について、前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、
    を交互に行う手段を含む
    請求項１２から１４までのいずれかに記載の水素発生装置。
16. 前記液体原料タンクと前記第２原料タンクの間に、前記液体原料を蒸発させるための蒸発器をさらに備えた請求項１から１５までのいずれかに記載の水素発生装置。
17. 前記蒸発器と前記第２原料タンクの間に、前記液体原料のガスを加熱するためのヒーターをさらに備えた請求項１６に記載の水素発生装置。
18. 前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガスから水素を分離するガス分離器をさらに備えた請求項１から１７までのいずれかに記載の水素発生装置。

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