JP2009154079A - ガス製造装置の停止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】停止信号が入力された際、ガスの製造を停止すると共に、次回起動時において製造されるガスに含まれる不純物を好適に低減可能なガス製造装置の停止方法を提供する。
【解決手段】２つ以上の吸着塔を備え、ＰＳＡ機構によりガスを製造するガス製造装置の停止方法であって、停止信号が入力された後、少なくとも１つの吸着塔の残留ガスを、他の吸着塔に供給し、吸着塔間の圧力を略同一とする第１均圧ステップと、前記第１均圧ステップにおいて残留ガスを供給した吸着塔を脱圧する第１脱圧ステップと、を含むことを特徴とするガス製造装置の停止方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）機構により不純物の少ないガスを製造するガス製造装置の停止方法に関する。

従来、複数の吸着塔を利用するＰＳＡ機構によって、不純物を吸着・除去して、不純物の少ないガスを製造する技術が知られている。この技術に関連して、ガス製造装置（ＰＳＡ機構）の起動時において、吸着塔から不純物を放出する技術が提案されている（特許文献１参照）。また、次回の再起動時における起動性を良好とするため、停止信号が入力された後、予め設定された規定停止位置（例えば、吸着工程の完了位置や、脱圧工程の完了位置）まで運転を継続した後、停止する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００５−２７２５９８号公報 特開２００５−２２０２８３号公報

ところが、特許文献１の技術では、停止後から次回起動時まで、吸着塔に不純物が残留したままとなり、このように残留する不純物が吸着塔内で拡散し、次回起動時において、製造されるガスに不純物が含まれる虞がある。また、特許文献２の技術では、停止信号が入力された後、予め設定された規定停止位置まで運転を継続し、要求されていないガスの製造を継続する必要があった。

そこで、本発明は、停止信号が入力された際、ガスの製造を停止すると共に、次回起動時において製造されるガスに含まれる不純物を好適に低減可能なガス製造装置の停止方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、２つ以上の吸着塔を備え、ＰＳＡ機構によりガスを製造するガス製造装置の停止方法であって、停止信号が入力された後、少なくとも１つの吸着塔の残留ガスを、他の吸着塔に供給し、吸着塔間の圧力を略同一とする第１均圧ステップと、前記第１均圧ステップにおいて残留ガスを供給した吸着塔を脱圧する第１脱圧ステップと、を含むことを特徴とするガス製造装置の停止方法である。

このようなガス製造装置の停止方法によれば、ＰＳＡ機構の運転を停止する停止信号が入力された後、ガスの製造を停止し、少なくとも１つの吸着塔の残留ガスを、他の吸着塔に供給し、吸着塔間の圧力を略同一とし（第１均圧ステップ）、つまり、停止信号が発せられる前において、不純物を吸着し、不純物の少ないガスを精製している吸着塔の残留ガスを、脱圧により洗浄中等を実行している他の吸着塔に供給し、吸着塔間における残留ガスの圧力を均一にする。
そして、前記残留ガスを供給した吸着塔を脱圧（第１脱圧ステップ）、つまり、前記残留ガスを供給した吸着塔のガスを外部に排出することにより、この吸着塔の吸着物を除去することができる。これにより、次回起動時において、製造されるガスに含まれる不純物を低減することができる。
なお、吸着塔の脱圧とは、吸着塔内のガスを排出することで、その圧力を下げると共に、排出されるガスによって、吸着物（後記する実施形態では二酸化炭素等の不純物）を、外部に除去し、吸着塔を洗浄することを意味する。

また、前記第１脱圧ステップの後、脱圧していない吸着塔の残留ガスを、脱圧した吸着塔に供給し、吸着塔間の圧力を略同一とする第２均圧ステップと、前記第２均圧ステップにおいて残留ガスを供給した吸着塔を脱圧する第２脱圧ステップと、を含むことを特徴とするガス製造装置の停止方法である。

このようなガス製造装置の停止方法によれば、第１脱圧ステップの後、脱圧していない吸着塔の残留ガスを、脱圧した吸着塔に供給し、吸着塔間の圧力を略同一とし（第２均圧ステップ）、第２均圧ステップにおいて残留ガスを供給した吸着塔を脱圧することにより（第２脱圧ステップ）、第１脱圧ステップで吸着物を除去していない吸着塔の吸着物を除去することができる。
なお、この後、吸着塔間の圧力を略同一とした後、残留ガスを供給した吸着塔を脱圧し、この吸着塔の吸着物を除去することが好ましい。

また、第１吸着塔及び第２吸着塔を備え、ＰＳＡ機構によりガスを製造するガス製造装置の停止方法であって、停止信号が入力された後、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔とを接続する均圧弁を開き、前記第１吸着塔の残留ガスを、前記第２吸着塔に供給し、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔との圧力を略同一とする第１均圧ステップと、前記均圧弁を閉じた後、前記第１吸着塔の脱圧弁を開き、当該第１吸着塔を脱圧する第１脱圧ステップと、前記第１吸着塔の脱圧弁を閉じた後、前記均圧弁を開き、前記第２吸着塔の残留ガスを、前記第１吸着塔に供給し、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔との圧力を略同一とする第２均圧ステップと、前記均圧弁を閉じた後、前記第２吸着塔の脱圧弁を開き、当該第２吸着塔を脱圧する第２脱圧ステップと、を含むことを特徴とするガス製造装置の停止方法である。

このようなガス製造装置の停止方法によれば、ＰＳＡ機構の運転を停止する停止信号が入力された後、ガスの製造を停止する。そして、均圧弁を開き、第１吸着塔の残留ガスを、第２吸着塔に供給し、第１吸着塔と第２吸着塔との圧力を略同一とする（第１均圧ステップ）。次いで、均圧弁を閉じた後、第１吸着塔の脱圧弁を開き、第１吸着塔を脱圧することにより（第１脱圧ステップ）、第１吸着塔の吸着物を除去することができる。
そして、第１吸着塔の脱圧弁を閉じた後、均圧弁を開き、第２吸着塔の残留ガスを、第１吸着塔に供給し、第１吸着塔と前記第２吸着塔との圧力を略同一とする（第２均圧ステップ）。次いで、均圧弁を閉じた後、第２吸着塔の脱圧弁を開き、第２吸着塔を脱圧することにより（第２脱圧ステップ）、第２吸着塔の吸着物を除去することができる。
このように、第１吸着塔と第２吸着塔との両方の吸着塔から、従来、停止後に排出処分していた残留ガスを有効利用して、各吸着塔の不純物を排出することができる。

また、前記停止信号が入力された際、前記第１吸着塔の圧力は、前記第２吸着塔の圧力よりも高いことを特徴とするガス製造装置の停止方法である。

このようなガス製造装置の停止方法によれば、停止信号が入力された際、第１吸着塔の圧力は、第２吸着塔の圧力よりも高い。これにより、第１吸着塔の圧力を利用して、第１吸着塔の残留ガスを、第２吸着塔に供給することができる。なお、停止信号が入力された際、第１吸着塔では、吸着が行われていたため、第１吸着塔の圧力が、第２吸着塔の圧力よりも高くなる。
その後、第１吸着塔（残留ガスを供給した吸着塔）を脱圧することにより、吸着物が拡散等する前に、吸着物を速やかに外部に排出できる。

また、吸着塔を脱圧するステップにおいて、脱圧していない吸着塔の残留ガスの一部を、脱圧している吸着塔へ供給することを特徴とするガス製造装置の停止方法である。

このようなガス製造装置の停止方法によれば、吸着塔を脱圧するステップ（第１脱圧ステップ、第２脱圧ステップ）において、脱圧していない吸着塔から、脱圧している吸着塔に供給される残留ガスにより、脱圧している吸着塔の吸着物を外部に押し出す（パージ）ことができる。なお、脱圧していない吸着塔から、脱圧している吸着塔に供給される残留ガスの流量は、オリフィス等によって小流量に設定されることが好ましい。
また、このように脱圧していない吸着塔の残留ガスを有効利用しつつ、吸着物を除去するので、脱圧している吸着塔に吸着物除去用の新規なガスを導入する必要もない。

また、各吸着塔の圧力が所定圧力になるまで、各吸着塔において均圧と脱圧とを繰り返すことを特徴とするガス製造装置の停止方法である。

このようなガス製造装置の停止方法によれば、各吸着塔に圧力が所定圧力（例えば大気圧）になるまで、各吸着塔において均圧と脱圧とを繰り返すので、各吸着塔の吸着物を確実に除去すると共に、各吸着塔における均圧と脱圧とが長時間にて継続されることを防止できる。
なお、所定圧力は、例えば、各吸着塔に残留するガスの圧力を駆動力として、このガスが流れない圧力に設定される。
また、繰り返し回数毎に、各吸着塔に残留する不純物の残留量を予め別途に計測しておき、その計測結果に基づいて、均圧ステップと脱圧ステップとの繰り返し回数を、予め所定回数に設定しておき、この設定された所定回数に従って、均圧ステップと脱圧ステップとを繰り返すこともできる。

本発明によれば、停止信号が入力された際、ガスの製造を停止すると共に、次回起動時において製造されるガスに含まれる不純物を好適に低減可能なガス製造装置の停止方法を提供することができる。

≪第１実施形態≫
以下、本発明の第１実施形態について、図１から図５を参照して説明する。なお、第１実施形態、及び、後記する第２実施形態では、ＰＳＡ機構により、不純物の少ない水素（ガス）を製造する水素製造装置１を例示する。また、このように製造される水素は、例えば、燃料電池自動車に搭載される燃料電池のアノードに、燃料ガスとして供給される。ただし、水素（燃料ガス）の用途はこれに限定されず、その他、燃焼用等でもよい。

図１に示す水素製造装置１は、水素を主成分とする原料ガス中の二酸化炭素、水蒸気等の不純物をＰＳＡ機構により吸着させ、つまり、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂとにおいて、不純物の吸着／除去を交互に繰り返し、高純度の水素を製造する装置である。なお、原料ガスは、天然ガス、メタノール等の原燃料を水蒸気改質し、改質後のガスから一酸化炭素を除去したものである。

≪水素製造装置の通常時の動作≫
まず、水素製造装置１の通常時の動作について、図１、図２を参照して、第１吸着塔１０Ａで不純物を吸着し、第２吸着塔１０Ｂで吸着した不純物（吸着物）を脱圧により、除去している場合を説明する。

原料ガスは、コンプレッサ２１、第１供給弁１１Ａを介して、第１吸着塔１０Ａの下部に導入される。導入された原料ガスは、第１吸着塔１０Ａ内を鉛直上方に向かって流れつつ、その不純物は、第１吸着塔１０Ａ内に装填されている吸着剤（ゼオライト、活性炭等）に吸着される。
そして、不純物が吸着されることで高純度となった水素は、第１吸着塔１０Ａの上部から第１排出弁１２Ａ、保圧弁２２を介して、外部（例えば、水素タンク）に供給される。なお、第１均圧弁１３Ａ、第１脱圧弁１４Ａは閉じられている。保圧弁２２は、背圧弁であり、第１吸着塔１０Ａにおける吸着圧を制御するものである。

一方、第２供給弁１１Ｂ、第２排出弁１２Ｂ、及び、第２均圧弁１３Ｂは閉じられたまま、第２脱圧弁１４Ｂが開かれ、第２吸着塔１０Ｂの残留ガスは、第２脱圧弁１４Ｂを介して、燃焼部２３に排出される。このように残留ガスが燃焼部２３に供給されることで、第２吸着塔１０Ｂが脱圧され、そして、第２吸着塔１０Ｂから残留ガスが流出することで、第２吸着塔１０Ｂの吸着剤に吸着していた不純物が除去され、第２吸着塔１０Ｂが洗浄される。
なお、第１実施形態に係る二酸化炭素等の不純物は、第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂ内を比重の小さい水素が鉛直上向きで流れるので、主に、鉛直下方の吸着剤に吸着している。また、燃焼部２３は、このように脱圧されることで排出される残留ガス及び不純物を燃焼するものである。

そして、第１吸着塔１０Ａにおける吸着と、第２吸着塔１０Ｂの脱圧及び不純物の除去とが完了すると、第１吸着塔１０Ａを吸着から脱圧に切り替え、吸着した不純物を除去し、第２吸着塔１０Ｂを脱圧から吸着に切り替え、高純度の水素の製造に切り替える（図２参照）。

≪水素製造装置の停止方法≫
次に、水素製造装置１の停止方法について、図３、図４を参照して説明する。
なお、水素製造装置１を作動させるスイッチ３１のＯＦＦ信号をコントローラ３０（制御手段）が検知すると、図３のフローチャートに示す処理がスタートする。コントローラ３０は、水素製造装置１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。

また、ここでは、第１吸着塔１０Ａに原料ガスを供給し、不純物を吸着させ、高純度の水素を製造中であって、第２吸着塔１０Ｂの脱圧中に、スイッチ３１がＯＦＦされた場合を例示する。よって、スイッチ３１のＯＦＦ信号（停止信号）がコントローラ３０に入力された際、第１吸着塔１０Ａ内のガスの圧力は、第２吸着塔１０Ｂ内のガスの圧力よりも高くなっている（図４参照）。

ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、全ての弁（第１供給弁１１Ａ、第２供給弁１１Ｂ、第１排出弁１２Ａ、第２排出弁１２Ｂ、第１均圧弁１３Ａ、第２均圧弁１３Ｂ、第１脱圧弁１４Ａ、第２脱圧弁１４Ｂ）を閉じる。
これに並行して、コントローラ３０は、コンプレッサ２１を停止し、不純物の少ない水素（ガス）の製造を停止する。

＜第１均圧ステップ−第１、第２吸着塔の均圧（第１均圧ステップ）＞
ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、第１吸着塔１０Ａの圧力と第２吸着塔１０Ｂの圧力とを均圧するため、第１均圧弁１３Ａ及び第２均圧弁１３Ｂを開く。そうすると、第１吸着塔１０Ａの残留ガスは、第１均圧弁１３Ａ、第２均圧弁１３Ｂを通って、第２吸着塔１０Ｂに供給される。これにより、第１吸着塔１０Ａ内のガスの圧力は下がり、第２吸着塔１０Ｂ内のガスの圧力は上昇する。

第１均圧弁１３Ａ、第２均圧弁１３Ｂは、第１吸着塔１０Ａのガスの圧力と、第２吸着塔１０Ｂのガスの圧力とが、略同一となるまで開かれる。
なお、第１吸着塔１０Ａのガスの圧力は、第１吸着塔１０Ａの出口近傍に設けられた圧力センサ１５Ａで検出され、第２吸着塔１０Ｂのガスの圧力は、第２吸着塔１０Ｂの出口近傍に設けられた圧力センサ１５Ｂで検出される。そして、検出された圧力は、それぞれコントローラ３０に出力されるようになっている。

＜第１脱圧ステップ−第１吸着塔：脱圧、第２吸着塔：保持＞
ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、第２吸着塔１０Ｂを均圧後の圧力で保持したまま、第１吸着塔１０Ａを脱圧する。
具体的には、コントローラ３０は、第１脱圧弁１４Ａを開く。そうすると、ステップＳ１０２で第２吸着塔１０Ｂに残留ガスを供給した第１吸着塔１０Ａ内の残留ガスは、第１脱圧弁１４Ａを介して、燃焼部２３に排出され、第１吸着塔１０Ａは脱圧される。このように排出される残留ガスによって、第１吸着塔１０Ａの吸着剤に吸着していた不純物（二酸化炭素等）も、燃焼部２３に排出され、その結果、第１吸着塔１０Ａが洗浄される。
このような第１吸着塔１０Ａの脱圧は、所定時間の間にて継続され、その後、第１脱圧弁１４Ａは閉じられる。

一方、第２脱圧弁１４Ｂは閉じたままであるので、第２吸着塔１０Ｂの圧力は、ステップＳ１０２の均圧後の圧力で保持される。よって、第１吸着塔１０Ａの脱圧後において、第２吸着塔１０Ｂの圧力は、第１吸着塔１０Ａの圧力よりも高くなる。

＜第２均圧ステップ−第１、第２吸着塔：均圧＞
ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂとを均圧するため、第１均圧弁１３Ａ及び第２均圧弁１３Ｂを開く。そうすると、第２吸着塔１０Ｂの残留ガスは、第２均圧弁１３Ｂ、第１均圧弁１３Ａを通って、第１吸着塔１０Ａに供給される。これにより、第２吸着塔１０Ｂの圧力は下がり、第１吸着塔１０Ａの圧力は上昇する。
第１均圧弁１３Ａ、第２均圧弁１３Ｂは、第１吸着塔１０Ａのガスの圧力と、第２吸着塔１０Ｂのガスの圧力とが、略同一となるまで開かれる。

＜第２脱圧ステップ−第１吸着塔：保持、第２吸着塔：脱圧＞
ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、第１吸着塔１０Ａを均圧後の圧力で保持したまま、第２吸着塔１０Ｂを脱圧する。
具体的には、コントローラ３０は、第２脱圧弁１４Ｂを開く。そうすると、ステップＳ１０４で第１吸着塔１０Ａに残留ガスを供給した第２吸着塔１０Ｂ内の残留ガスは、第２脱圧弁１４Ｂを介して、燃焼部２３に排出され、第２吸着塔１０Ｂは脱圧される。このように排出される残留ガスによって、第２吸着塔１０Ｂの吸着剤に吸着していた不純物（二酸化炭素等）も、燃焼部２３に排出され、その結果、第２吸着塔１０Ｂが洗浄される。
このような第２吸着塔１０Ｂの脱圧は、ステップＳ１０３における第１吸着塔１０Ａの脱圧と同様、所定時間の間にて継続され、その後、第２脱圧弁１４Ｂは閉じられる。

一方、第１脱圧弁１４Ａは閉じたままであるので、第１吸着塔１０Ａの圧力は、ステップＳ１０４の均圧後の圧力で保持される。よって、第２吸着塔１０Ｂの脱圧後において、第１吸着塔１０Ａの圧力は、第２吸着塔１０Ｂの圧力よりも高くなる。

ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、第１吸着塔１０Ａの圧力、及び、第２吸着塔１０Ｂの圧力が、所定圧力Ｐ０（例えば、略大気圧）であるか否かを判定する。
第１吸着塔１０Ａの圧力、及び、第２吸着塔１０Ｂの圧力が、所定圧力Ｐ０であると判定された場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０７に進む。一方、第１吸着塔１０Ａの圧力、及び、第２吸着塔１０Ｂの圧力が、所定圧力Ｐ０でないと判定された場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０７において、コントローラ３０は、全ての弁（第１供給弁１１Ａ、第２供給弁１１Ｂ、第１排出弁１２Ａ、第２排出弁１２Ｂ、第１均圧弁１３Ａ、第２均圧弁１３Ｂ、第１脱圧弁１４Ａ、第２脱圧弁１４Ｂ）を閉じる。
その後、コントローラ３０の処理は、エンドに進み、水素製造装置１の停止方法を終了する。

ステップＳ１０８において、コントローラ３０は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５に係る一連の処理を所定回数（例えば２〜５回）以上にて、繰り返した否かを判定する。所定回数は、第１吸着塔１０Ａ、第２吸着塔１０Ｂの大きさ、ガスの種類等に関係し、事前試験等により求められる。
所定回数以上繰り返したと判定した場合（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理は、ステップＳ１０７に進む。一方、所定回数以上繰り返してないと判定した場合（Ｓ１０８・Ｎｏ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０２に進む。

≪水素製造装置の停止方法による効果≫
このような水素製造装置１の停止方法によれば、次の効果を得ることができる。
スイッチ３１からコントローラ３０にＯＦＦ信号（停止信号）が入力された際、吸着中の第１吸着塔１０Ａの高圧のガスを利用して、第１吸着塔１０Ａの不純物と、第２吸着塔１０Ｂの不純物とを交互に除去することができる。これにより、次回起動時において、製造される水素中に含まれる不純物の濃度を、大きく低減できる（図５参照）。よって、次回起動時において、不純物を多量に含む水素を処理する必要もなく、次回起動後、早期に定常状態に移行することができる。

また、ＯＦＦ信号の入力後、脱圧することにより、第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂで、未だ拡散していない不純物を容易に除去できる。これに対し、不純物を第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂ内に残したまま、長時間放置すると、不純物が第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂに拡散するので、除去しにくくなる。

さらに、ＯＦＦ信号が発生された時において、第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂに残留するガスは、通常、この後高純度の水素として利用されないが、第１実施形態のように、第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂに残留するガスを利用して、第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂの不純物を除去することができる。

さらにまた、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０５に係る一連の処理は、所定回数にて繰り返すので（Ｓ１０８・Ｎｏ）、一回の脱圧では除去されなかった不純物も、確実に除去し、第１吸着塔１０Ａ、第２吸着塔１０Ｂを好適に洗浄できる。
また、第１吸着塔１０Ａ、第２吸着塔１０Ｂの圧力が、終了判定基準となる所定圧力Ｐ０となり（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂとの間でガスが流れないと判断された場合、脱圧及び均圧を終了するので、ＯＦＦ信号の後、脱圧及び均圧が無駄に継続することを防止できる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態について、図６、図７を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

第２実施形態では、図６に示すように、第１実施形態に係るステップＳ１０３（図３参照）に代えてステップＳ２０３を、ステップＳ１０５（図３参照）に代えてステップＳ２０５を、備えている。

ステップＳ２０３において、コントローラ３０は、ステップＳ１０３と同様に、第１吸着塔１０Ａを脱圧するため、第１脱圧弁１４Ａを開くと共に、第２排出弁１２Ｂ及び第１均圧弁１３Ａを開く（図７参照）。
そうすると、第２吸着塔１０Ｂのガスが、第２排出弁１２Ｂ、逆止弁１６、オリフィス１７、第１均圧弁１３Ａを介して、第１吸着塔１０Ａの上部に供給される。第２吸着塔１０Ｂから第１吸着塔１０Ａに向かうガスは、逆止弁１６により逆流防止されると共に、オリフィス１７により第２吸着塔１０Ｂの圧力が大きく低下しない程度の小流量に設定される。ただし、オリフィス１７に代えて、例えば、絞り弁等を使用してもよい。

このように、第２吸着塔１０Ｂのガスが、小流量で第１吸着塔１０Ａの上部に供給されると、このように供給されるガスが、第１吸着塔１０Ａの不純物を外部に押し出し（パージ）、不純物を除去することができる。
このとき、第２供給弁１１Ｂを開いて、コンプレッサ２１と第２供給弁１１Ｂとの間に残留するガスの圧力を利用するようにしてもよい。
そして、所定時間経過後、コントローラ３０は、第２排出弁１２Ｂ、第１均圧弁１３Ａ、及び、第１脱圧弁１４Ａを閉じる。

ステップＳ２０５において、コントローラ３０は、ステップＳ１０５と同様に、第２吸着塔１０Ｂを脱圧するため、第２脱圧弁１４Ｂを開くと共に、第１排出弁１２Ａ及び第２均圧弁１３Ｂを開く（図７参照）。
そうすると、第１吸着塔１０Ａのガスが、第１排出弁１２Ａ、逆止弁１６、オリフィス１７、第２均圧弁１３Ｂを介して、第２吸着塔１０Ｂの上部に供給される。第１吸着塔１０Ａから第２吸着塔１０Ｂに向かうガスは、逆止弁１６により逆流防止されると共に、オリフィス１７により第２吸着塔１０Ｂの圧力が大きく低下しない程度の小流量に設定される。

このように、第１吸着塔１０Ａのガスが、小流量で第２吸着塔１０Ｂの上部に供給されると、このように供給されるガスが、第２吸着塔１０Ｂの不純物を外部に押し出し（パージ）、不純物を除去することができる。
このとき、第１供給弁１１Ａを開いて、コンプレッサ２１と第１供給弁１１Ａとの間に残留するガスの圧力を利用するようにしてもよい。
そして、所定時間経過後、コントローラ３０は、第１排出弁１２Ａ、第２均圧弁１３Ｂ、及び、第２脱圧弁１４Ｂを閉じる。

このように第２実施形態では、脱圧していない第１吸着塔１０Ａ又は第２吸着塔１０Ｂのガスを、脱圧している第２吸着塔１０Ｂ又は第１吸着塔１０Ａに、小流量で供給し、この小流量で供給されるガスによって、第２吸着塔１０Ｂ又は第１吸着塔１０Ａの不純物を押し出し、除去することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができ、また、次の構成を適宜組合させてもよい。

前記した実施形態では、吸着塔が２つである場合を例示したが、吸着塔の数はこれに限定されず、３つ以上でもよい。
すなわち、例えば、第１吸着塔１０Ａ、第２吸着塔１０Ｂに加えて、第３吸着塔を備える水素製造装置において、第１吸着塔１０Ａで不純物を吸着して水素を精製し、第２吸着塔１０Ｂ及び第３吸着塔を脱圧している場合において、ＯＦＦ信号が入力されたとき、第１吸着塔１０Ａの残留ガスを、第２吸着塔１０Ｂ及び第３吸着塔に供給し、第１〜第３吸着塔の圧力を均圧した後（第１均圧ステップ）、第１吸着塔１０Ａを脱圧する（第１脱圧ステップ）。その後、第２吸着塔１０Ｂ及び第３吸着塔の残留ガスを第１吸着塔１０Ａに供給し、第１〜第３吸着塔の圧力を均圧した後（第２均圧ステップ）、第２吸着塔１０Ｂ及び第３吸着塔を脱圧する方法でもよい（第２脱圧ステップ）。

また、第１吸着塔１０Ａを脱圧した後（第１脱圧ステップ）、第３吸着塔の残留ガスはそのまま保持しながら、第２吸着塔１０Ｂから第１吸着塔１０Ａに残留ガスを供給し、第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂを均圧とした後（第２均圧ステップ）、第２吸着塔１０Ｂを脱圧する方法でもよい（第２脱圧ステップ）。そして、このように第２吸着塔１０Ｂを脱圧するとき、第３吸着塔も脱圧してもよい。
同様に、第１吸着塔１０Ａを脱圧した後（第１脱圧ステップ）、第２吸着塔１０Ｂの残留ガスはそのまま維持しながら、第３吸着塔から第１吸着塔１０Ａに残留ガスを供給し、第１吸着塔１０Ａ及び第３吸着塔を均圧とした後（第２均圧ステップ）、第３吸着塔を脱圧する方法でもよい（第２脱圧ステップ）。そして、このように第３吸着塔を脱圧するとき、第２吸着塔１０Ｂも脱圧してもよい。

その他、第１吸着塔１０Ａ、第２吸着塔１０Ｂ、及び、第３吸着塔を備え、各吸着塔が、不純物の吸着（水素の精製）、脱圧（吸着した不純物の排出）、待機を繰り返す水素製造装置であって、第１吸着塔１０Ａで不純物を吸着して水素を精製し、第２吸着塔１０Ｂで脱圧し、第３吸着塔が待機している場合において、ＯＦＦ信号が入力されたとき、第１吸着塔１０Ａの残留ガスを第２吸着塔１０Ｂのみに供給し、第１吸着塔１０Ａ及び第２吸着塔１０Ｂを均圧とした後（第１均圧ステップ）、第１吸着塔１０Ａを脱圧し（第１脱圧ステップ）、その後、第２吸着塔１０Ｂから第３吸着塔に残留ガスを供給し、第２吸着塔１０Ｂ及び第３吸着塔を均圧とした後（第２均圧ステップ）、第２吸着塔１０Ｂを脱圧する（第２脱圧ステップ）。その後、第３吸着塔から第１吸着塔１０Ａに残留ガスを供給し、第１吸着塔１０Ａ及び第３吸着塔を均圧とした後（第３均圧ステップ）、第３吸着塔を脱圧する方法でもよい（第３脱圧ステップ）。
すなわち、１つの吸着塔の残留ガスを、他の吸着塔の全てではなく、他の吸着塔の一部に供給し、均圧した後、脱圧するという方法、つまり、均圧ステップと脱圧ステップとが、順に繰り返される方法でもよい。

前記した実施形態では、ＯＦＦ信号が入力された際、第１吸着塔１０Ａの圧力が第２吸着塔１０Ｂの圧力よりも高い場合を例示したが、ＯＦＦ信号が入力された際、第１吸着塔１０Ａで脱圧、第２吸着塔１０Ｂで吸着が実行されており、第２吸着塔１０Ｂの圧力が、第１吸着塔１０Ａの圧力よりも高い場合（第１吸着塔１０Ａの圧力が低い場合）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５におけるガスの流れは逆となる。
すなわち、ステップＳ１０２で第２吸着塔１０Ｂの残留ガスを第１吸着塔１０Ａに供給し、均圧とした後、ステップＳ１０３で第２脱圧弁１４Ｂを開き、第２吸着塔１０Ｂを脱圧する。そして、ステップＳ１０４で、第１吸着塔１０Ａの残留ガスを第２吸着塔１０Ｂに供給し、均圧とした後、ステップＳ１０５で、第１脱圧弁１４Ａを開き、第１吸着塔１０Ａを脱圧する。

前記した実施形態では、製造されるガスが水素である場合を例示したが、ガスは窒素、二酸化炭素等であってもよい。この場合、ガスの種類に応じて、吸着塔に装填される吸着剤の種類、吸着塔におけるガスの流通方向を、適宜に変更する。

第１実施形態に係る水素製造装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る水素製造装置の通常時の動作を示すタイムチャートである。 第１実施形態に係る水素製造装置のＯＦＦ信号を受けた後の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る水素製造装置のＯＦＦ信号を受けた後の動作を示すタイムチャートである。 第１実施形態に係る水素製造装置の一効果を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る水素製造装置のＯＦＦ信号を受けた後の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る水素製造装置のＯＦＦ信号を受けた後の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 水素製造装置（ガス製造装置）
１０Ａ 第１吸着塔
１０Ｂ 第２吸着塔
１１Ａ 第１供給弁
１１Ｂ 第２供給弁
１２Ａ 第１排出弁
１２Ｂ 第２排出弁
１３Ａ 第１均圧弁
１３Ｂ 第２均圧弁
１４Ａ 第１脱圧弁
１４Ｂ 第２脱圧弁
３０ コントローラ

Claims (6)

1. ２つ以上の吸着塔を備え、ＰＳＡ機構によりガスを製造するガス製造装置の停止方法であって、
   停止信号が入力された後、少なくとも１つの吸着塔の残留ガスを、他の吸着塔に供給し、吸着塔間の圧力を略同一とする第１均圧ステップと、
   前記第１均圧ステップにおいて残留ガスを供給した吸着塔を脱圧する第１脱圧ステップと、
   を含むことを特徴とするガス製造装置の停止方法。
2. 前記第１脱圧ステップの後、脱圧していない吸着塔の残留ガスを、脱圧した吸着塔に供給し、吸着塔間の圧力を略同一とする第２均圧ステップと、
   前記第２均圧ステップにおいて残留ガスを供給した吸着塔を脱圧する第２脱圧ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のガス製造装置の停止方法。
3. 第１吸着塔及び第２吸着塔を備え、ＰＳＡ機構によりガスを製造するガス製造装置の停止方法であって、
   停止信号が入力された後、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔とを接続する均圧弁を開き、前記第１吸着塔の残留ガスを、前記第２吸着塔に供給し、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔との圧力を略同一とする第１均圧ステップと、
   前記均圧弁を閉じた後、前記第１吸着塔の脱圧弁を開き、当該第１吸着塔を脱圧する第１脱圧ステップと、
   前記第１吸着塔の脱圧弁を閉じた後、前記均圧弁を開き、前記第２吸着塔の残留ガスを、前記第１吸着塔に供給し、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔との圧力を略同一とする第２均圧ステップと、
   前記均圧弁を閉じた後、前記第２吸着塔の脱圧弁を開き、当該第２吸着塔を脱圧する第２脱圧ステップと、
   を含むことを特徴とするガス製造装置の停止方法。
4. 前記停止信号が入力された際、前記第１吸着塔の圧力は、前記第２吸着塔の圧力よりも高い
   ことを特徴とする請求項３に記載のガス製造装置の停止方法。
5. 吸着塔を脱圧するステップにおいて、脱圧していない吸着塔の残留ガスの一部を、脱圧している吸着塔へ供給する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス製造装置の停止方法。
6. 各吸着塔の圧力が所定圧力になるまで、各吸着塔において均圧と脱圧とを繰り返す
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガス製造装置の停止方法。

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