JP2014185388A - ガス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水素・酸素発生装置のコンパクト化を図りつつ、該水素・酸素発生装置を頻繁にオン−オフさせるような態様に適したガス製造方法を提供すること。
【解決手段】２台の除湿器を所定の時間制御で運転させることで、該除湿器に収容させる吸着剤に過度な余裕をもたせることなく、且つ当該除湿器から十分除湿されていない被処理ガスが排出されることを抑制させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水分を吸着可能で且つ加熱することにより吸着した水分を放出させて水分吸着性能を再生可能な吸着剤が収容されている２台の除湿器と、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる水電解装置とが少なくとも備えられている水素・酸素発生装置を用い、前記水電解装置で発生させた水素ガス及び酸素ガスの何れかを被処理ガスとし、前記２台の除湿器の内の一方の除湿器を前記被処理ガスを除湿する除湿モードとしつつ他方の除湿器を内部の吸着剤を加熱再生させる再生モードとするバッチと、前記一方の除湿器を再生モードとしつつ前記他方の除湿器を除湿モードとするバッチとの２バッチを１サイクルとして２台の前記除湿器をサイクル運転させることにより前記被処理ガスを連続的に除湿するガス製造方法に関する。

近年、クリーンなエネルギー源として水素ガスを利用する機会が広がっており、このような水素ガスを得るための方法として水を電気分解して前記水素ガスとともに酸素ガスを発生させる方法が従来広く知られている。
このような水の電気分解を利用した水素や酸素といったガスの製造方法においては、水電解装置から発生される水素ガスや酸素ガスに通常多くの水分が含有されることからこれらのガスを被処理ガスとして、該被処理ガスから水分を除去するための除湿器が備えられた水素・酸素発生装置が用いられている。

この種の除湿器としては、水分を吸着可能で且つ加熱することにより吸着した水分を放出させて水分吸着性能を再生可能なゼオライトなどの吸着剤が筒状容器の内部に収容されており、除去すべき水分を含んだ被処理ガスを前記筒状容器の一端側から連続的に容器内部に供給することによって前記吸着剤との接触によって乾燥された乾燥ガスを筒状容器の他端側から排出させ得るように構成されたものが一般的に採用されている。
なお、吸着剤が単位質量当たりに吸着可能な水分の量は吸着剤の種類によって概ね決まっており、この種の除湿器は、ある程度の水分を被処理ガスから除去した時点でそれ以上に被処理ガスの乾燥に利用することが難しくなる。

このようなことから、下記特許文献１に記載されているように、水分を吸着した吸着剤を加熱するための機構が設けられた除湿器を２台並列に配置し、被処理ガスの供給先を切り替えて一方の除湿器を除湿モードとして被処理ガスの除湿を実施させつつ他方の除湿器を再生モードとして除湿性能が低下した吸着剤の加熱再生を実施させるような方法が乾燥した水素ガスや酸素ガスを連続的に製造するための方法として採用されている。
即ち、従来のガス製造方法においては、２台の除湿器の内の一方を除湿モードとしつつ他方を再生モードとするバッチと、前記一方を再生モードとしつつ前記他方を除湿モードとするバッチとを１サイクルとした除湿器のサイクル運転が実施されている。

ところで、近年の省スペース化の要望などから水素・酸素発生装置も小型化が進行し、前記除湿器などにもコンパクト化が要望されるようになってきている。

特開２００４−１４９８９０号公報

複数の除湿器を備えた従来の水素・酸素発生装置においては、運転時間をカウントする機構が備えられており、一定の時間で被処理ガスの供給先を別の除湿器に切り替えて前記サイクル運転が実施されているが、コンパクト化の要望を満足させるためには、例えば、除湿器内への吸着剤の収容量を１バッチの運転期間に除湿性能を使い切る必要最低限の量とすることが考えられる。
しかし、吸着剤の収容量を１バッチの運転に必要な最低限の量とすると、１バッチの運転途中で休転された場合に、次に運転を再開する際にある程度吸湿性能が低下した吸着剤を使って除湿を行わせることになるために、十分除湿されていない状態で被処理ガスを除湿器から排出させてしまうおそれを有する。
また、休転前の最終バッチにおいて再生モードとされていた側を前記運転再開時に除湿モードで運転させることも考えうるが、最終バッチにおいて加熱再生が十分になされていない場合には、除湿性能が十分に回復していないおそれがある。

このことについて、より具体的に説明すると、例えば、２つの除湿器を１時間毎に切り替えてサイクル運転する場合、通常、除湿モード側では１時間の時間を通して除湿を実施することになる一方で再生モードが実施される側では、切り替え直後から吸着剤の加熱が行われ、例えば、５分程度の時間をかけて吸着剤の昇温が行われた後、所定の温度で５０分程度の加熱再生時間が設けられ、さらに、５分程度の放冷時間が設けられたりしている。
その場合、例えば、除湿器の切り替えがなされた後、１０分程度で休転されると、再生モード側では直前のバッチにおいて１時間かけて水分を吸着させた吸着剤に対して有効な加熱再生時間が昇温時間を除く５分程度しか確保されないことになる。
従って、休転前の最終バッチにおいて再生モードで運転されていた側を、除湿モードで使用すると早期に水分除去性能が低下して十分除湿されていない被処理ガスを除湿器から排出させるおそれを有する。

また、除湿モード側でも吸着剤が１０分間分の水分を吸着した状態となっているために、こちらを引き続き除湿に用いた場合でも余分の吸着剤を除湿器に収容させていない限り１時間近く経過した時点で十分除湿されていない被処理ガスを除湿器から排出させることになる。
このことを防止すべく、例えば、第一バッチでは水電解装置を運転させず（被処理ガスの除湿を実施させず）に吸着剤の加熱再生のみを実施させることが考えられる。
しかし、毎回運転開始直後の第一バッチに加熱再生だけを実施させるのでは無駄が多く、特に、水素・酸素発生装置がこまめにオン−オフされて休転回数が多くなると多大なエネルギーロスとなってしまうおそれを有する。

このような問題に対して、休転前の最終バッチの運転時間を記憶させておいて、休転後の第一バッチでは、最終バッチと同じモードで除湿器を用い、且つ、前記最終バッチの運転時間と本来の１バッチの運転時間との差をこの第一バッチの運転時間とし、２バッチ目以降は通常通りのサイクル運転とさせることが考えられる。
この場合、例えば、先の事例では第一バッチを１時間ではなく５０分間とすることになり、除湿モード側では、休転前の運転時間と併せて合計運転時間が１時間となり、再生モード側でも、昇温時間を除いても４５分程度の加熱再生時間が確保され、休転前の加熱再生時間と併せてトータル５０分の加熱再生時間が確保されることになる。

しかし、この第一バッチを満了させないままで、例えば、運転開始後１０分程度で再び休転させた場合には、再生モード側ではこの第一バッチでも５分間程度の有効な加熱再生時間が確保されず、その前と合わせて１０分程度の加熱再生時間しか確保されないことになる。
従って、この２度目の休転後の再々稼動時において第一バッチの運転時間を除湿モードの運転時間基準で４０分とすると再生モード側では有効な加熱再生時間を３５分程度しか確保できず、それまでの有効加熱再生時間（約１０分）とのトータルの加熱再生時間が４５分程度となって、本来必要な時間よりも短くなるおそれを有する。
即ち、このような方法も水素・酸素発生装置を頻繁にオン−オフさせるような態様に不向きなものであるといえる。

本発明は、このような問題を解決することを課題としており、水素・酸素発生装置のコンパクト化を図りつつ、該水素・酸素発生装置を頻繁にオン−オフさせるような態様に適したガス製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、前記課題を解決すべく、水分を吸着可能で且つ加熱することにより吸着した水分を放出させて水分吸着性能を再生可能な吸着剤が収容されている２台の除湿器と、
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる水電解装置とが備えられている水素・酸素発生装置を用い、前記水電解装置で発生させた水素ガス及び酸素ガスの何れかを被処理ガスとし、
前記２台の除湿器の内の一方の除湿器を前記被処理ガスを除湿する除湿モードとしつつ他方の除湿器を内部の吸着剤を加熱再生させる再生モードとするバッチと、
前記一方の除湿器を再生モードとしつつ前記他方の除湿器を除湿モードとするバッチとを１サイクルとして２台の前記除湿器をサイクル運転させて前記被処理ガスを連続的に除湿し、該除湿によって得られた乾燥ガスの一部を再生モード側に供給して再生用ガスとして利用し、残部を製品ガスとするガス製造方法であって、
前記サイクル運転における１バッチの時間を一定時間（Ｔ₁）とするとともに前記加熱再生のために１バッチ中に吸着剤を所定温度に維持させる時間を一定時間（Ｔ₂：ただしＴ₂＜Ｔ₁）に設定して前記サイクル運転を実施し、一旦、休転をはさんで再稼動する際には休転前の運転状況に基づいて休転後の第一バッチの運転を決定し、
休転前の最終バッチにおいて吸着剤の加熱再生が前記一定時間（Ｔ₂）実施されていた第一の場合には、前記除湿モードと前記再生モードとを実施させる除湿器を入れ替えて前記第一バッチの運転を開始させ、
前記最終バッチにおいて吸着剤の加熱再生が前記一定時間（Ｔ₂）実施されていなかった第二の場合には、前記除湿モードと前記再生モードとを実施させる除湿器を前記最終バッチと同じにし、さらに、前記最終バッチで前記再生モードで運転されていた除湿器がその前に除湿モードで運転されていた時点まで遡って今回の休転を含めて何度休転がされたのか休転回数（ｎ）をカウントし、且つ、予め定めておいた休転回数一回に対する加熱再生延長時間（Ｔ₃）と前記休転回数（ｎ）との積算時間（Ｔ₄＝Ｔ₃×ｎ）を算出し、
前記休転前に除湿モードで運転されていた除湿器がその前に再生モードで運転されていた時点から前記休転までに前記被処理ガスの除湿に用いられていた累積時間（Ｔ₁₁）と通常の１バッチの時間（Ｔ₁）との差（Ｔ₅＝Ｔ₁−Ｔ₁₁）に前記積算時間（Ｔ₄）を加えた時間（Ｔ₄＋Ｔ₅）を第一バッチの運転時間に設定して当該第一バッチの運転を開始させ、且つ、前記第二の場合には、前記除湿モード側において得られる乾燥ガス、又は、前記休転前に得られた製品ガスを前記第一バッチにおける再生用ガスに用いることを特徴とするガス製造方法を提供する。

本発明によれば、除湿モード側の運転時間が一定時間とされることから十分除湿されていない被処理ガスを除湿器から排出させることを防止するために余分な吸着剤を除湿器に収容させる必要性を低減させることができ、コンパクト化された水素・酸素発生装置を用いて乾燥された酸素ガスや水素ガスを得ることができる。
しかも、除湿モード側のみならず、再生モード側の運転時間も所定時間確保されることから、頻繁にオン−オフされても、運転途中に除湿性能が不足して十分除湿されていない被処理ガスを除湿器から排出させるおそれを抑制させ得る。

一実施形態に係る水素・酸素発生装置の概略的な系統図。 同実施形態の水素・酸素発生装置における除湿装置の運転方法を示す概略図。 休転後の再稼動時における第一バッチの運転状況を求めるフローを示した概略図。 休転前後の除湿器の運転状況を表す図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態の水素・酸素発生装置について説明する。
ここでは、水電解装置から発生されるガスの内の水素ガスのみを有効利用し、酸素ガスを大気放出させるように構成された水素・酸素発生装置を例に本発明の実施形態について説明する。
即ち、本実施形態に係る水素・酸素発生装置は、電解セルを用いて構成された水電解装置から発生された水素ガスを除湿・乾燥処理するための被処理ガスとして除湿器に供給し、該除湿器で乾燥された水素ガス（以下「乾燥水素」、又は、単に「乾燥ガス」ともいう）を有効利用し得るように構成されている。

より具体的には、図１の概略的な系統図に示すように、本実施形態に係る水素・酸素発生装置１００は、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる水電解装置１を備え、この水電解装置１に純水を供給するための純水タンク２、及び水電解装置１にて発生された水素ガスを除湿するための除湿装置３を備えている。
また、本実施形態においては、電気分解によって生じた水素ガスが電気分解されずに残った水とともに気液混合水の状態で前記水電解装置１から排出されるとともに酸素ガスも水とともに気液混合水の状態で水電解装置１から排出されるように前記水素・酸素発生装置１００が構成されている。

そして、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、それぞれの気液混合水を気液分離するための２台のガス分離タンク４がさらに備えられており、酸素ガスを含んだ気液混合水を気液分離するガス分離タンク４ａからは、気液分離後の水（純水）が前記純水タンク２に返送されるようになっている。
また、水素ガスを含んだ気液混合水については、水素ガス用のガス分離タンク４ｂで分離された後の水蒸気を多く含んだ水素ガス（以下「湿潤水素」、又は、単に「湿潤ガス」ともいう）が前記除湿装置３に供給されるようになっている。
また、本実施形態の水素・酸素発生装置１００には、前記除湿装置３で除湿・乾燥がされた乾燥水素を製品ガスとして利用すべく一次貯留するバッファータンク５１と、該バッファータンク５１から導入される乾燥水素を貯留させるための高圧タンク５２とがさらに備えられており、当該水素・酸素発生装置１００は、製造される水素ガス（製品ガス）が前記高圧タンク５２から取り出されて利用されるように構成されている。

なお、前記除湿装置３は、例えば、合成ゼオライト粒子、シリカゲル粒子、活性アルミナ粒子等といった水分を吸着可能で且つ加熱することにより吸着した水分を放出させて水分吸着性能を再生可能な吸着剤が容器内に収容されている除湿器を２台備えており、これらの除湿器３１，３２が並列配置されてガス分離タンク４で分離された湿潤水素の除湿・乾燥をいずれの除湿器でも実施することができるように構成されている。
即ち、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、前記水電解装置１で発生させた水素ガスが単に被処理ガスとして前記除湿器に供給されて乾燥されるように構成されているのみならず、前記被処理ガスの供給先を２台の前記除湿器３１，３２の内の第一の除湿器３１と、該第一の除湿器３１とは別の第二の除湿器３２とに切り替え可能に構成されている。

また、この２台の除湿器３１，３２は、それぞれヒーター３１ａ，３２ａが内蔵されており、水分を吸着した吸着剤を前記ヒーター３１ａ，３２ｂに通電することによって加熱し、該加熱された吸着剤から水分を脱離させて該吸着剤の再生を実施しうるよう構成されている。

従って、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、ガス分離タンク４で発生する湿潤水素を第一の除湿器３１に供給して乾燥させた後に、内部の吸着剤にある程度の水分が吸着された第一の除湿器３１から内部の吸着剤が十分な乾燥状態となっている第二の除湿器３２に湿潤水素の供給先を切り替えて該第二の除湿器３２で前記製品ガスの製造を継続し得るように構成されている。
しかも、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、第二の除湿器３２で水素ガスの乾燥を継続しつつ前記第一の除湿器３１に収容されている吸着剤を前記ヒーター３１ａを使って再生させうるように構成されている。

より具体的に説明すると、並列配置された２台の除湿器３１，３２の上流側と下流側とにそれぞれ３方バルブＶ１，Ｖ２が配置されており、上流側の３方バルブＶ１（以下「第１バルブ」ともいう）は、それぞれガス分離タンク４、第一の除湿器３１、及び、第二の除湿器３２へと延びる配管に接続され、下流側の３方バルブＶ２（以下「第２バルブ」ともいう）は、それぞれ第一の除湿器３１、第二の除湿器３２、及び、バッファータンク５１へと延びる配管に接続されている。

また、前記第１バルブと第一の除湿器３１とを接続する配管の途中には、該配管を大気開放可能にする３方バルブＶ３（以下「第３バルブ」ともいう）が備えられ、前記第１バルブと第二の除湿器３２とを接続する配管の途中には、該配管を大気開放可能にする３方バルブＶ４（以下「第４バルブ」ともいう）が備えられている。

ここで、本実施形態の除湿装置３は、図２に示すように２台の除湿器３１，３２を交互に用いるサイクル運転を実施し得るように構成されている。
このことについて、詳細に説明すると、本実施形態の除湿装置３は、図２（ａ）に示すように、前記第１バルブＶ１と前記第２バルブＶ２とのガス流通経路の調整によって湿潤水素Ａ１を第一の除湿器３１に供給し、該第一の除湿器３１を通過した乾燥水素Ａ２を製品ガスＡ３としてバッファータンク５１に供給する稼動状態（第１稼動状態）で運転させうるようになっている。

また、本実施形態の除湿装置３は、図２（ｂ）に示すように、前記第１稼動状態での運転によって第一の除湿器３１の吸着剤に十分に水分が吸着された後には、前記第１バルブＶ１によって湿潤水素Ａ１の供給先を第二の除湿器３２に切り替え、該第二の除湿器３２を通過した乾燥水素Ａ２を製品ガスＡ３としてバッファータンク５１に供給する稼動状態（第２稼動状態）に移行できるようになっている。
即ち、本実施形態の除湿装置３は、この第１稼動状態から第２稼動状態への切り替えによって、第一の除湿器３１を再生モードとし、第二の除湿器３２を除湿モードとするバッチの運転を開始させうるように構成されている。
なお、前記除湿装置３は、この第２稼動状態において乾燥水素Ａ２の全量を製品ガスＡ３とするのではなく、一部を第一の除湿器３１の吸着剤を再生するための再生用ガスＡ４として利用し得るように構成されている。
即ち、本実施形態の除湿装置３は、前記第一の除湿器３１のヒーター３１ａに通電を実施して、該第一の除湿器３１の吸着剤を加熱しつつ、前記第２バルブＶ２を通じて第一の除湿器３１の下流側から前記再生用ガスＡ４を導入させ、吸着剤から脱離させた水分を前記再生用ガスＡ４に同伴させて湿潤状態の排ガスＡ５として前記第３バルブＶ３から系外に放出し得るように構成されている。

そして、本実施形態の除湿装置３は、前記第２稼動状態での運転によって第一の除湿器３１の吸着剤が十分に乾燥（再生）された後は、図２（ｃ）に示すように、第一の除湿器３１のヒーター３１ａの電源を遮断して加熱を中止させた状態で前記再生用ガスＡ４を第一の除湿器３１に流通させ続け、前記第３バルブＶ３から乾燥状態の排ガスＡ５を第３バルブＶ３から系外に放出し続ける稼動状態（第３稼動状態）で運転させうるようになっている。
即ち、前記除湿装置３は、前記第２稼動状態において再生された第一の除湿器３１の吸着剤を当該第３稼動状態で冷却しうるように構成されている。

さらに、前記除湿装置３は、この第３稼動状態での運転の後に再び湿潤ガスの供給先を第二の除湿器３２から第一の除湿器３１に切り替えて、１バッチの運転を終了させ、第一の除湿器３１を除湿モードとし、第二の除湿器３２を再生モードとする次バッチの運転を開始させうるように構成されている。
なお、この次バッチにおいては、通常、前記第一の除湿器３１で乾燥ガスを製造しつつ前記第二の除湿器３２の吸着剤の再生を前記第２運転状況と同様に実施させ、再生された第二の除湿器３２の吸着剤の冷却を前記第３運転状況と同様に実施させることになる。
このように本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、第一の除湿器３１を除湿モードとし第二の除湿器３２を再生モードとするバッチと、第一の除湿器３１を再生モードとし第二の除湿器３２を除湿モードとするバッチとの２バッチを１サイクルとして２台の除湿器をサイクル運転しうるように構成されている。

なお、ここでは詳細な説明を割愛するが、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、この第２稼動状態や第３稼動状態における排ガスＡ５を直接大気中に放出するのではなく、排ガスＡ５を触媒等に接触させて水素ガスの大部分を水に変化させて放出し得るように構成させることで、可燃ガスである水素ガスによる問題が実質上生じない程度にまで水素ガス濃度を低下させた排ガスを大気放出させ得るように構成されても良い。

また、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、前記サイクル運転における第一の除湿器３１と第二の除湿器３２との切り替えを所定時間毎に設定するとともに、休転後の第一バッチの運転をスタートさせるのに際してその条件を決定するための制御機構６がさらに備えられている。

該制御機構６は、各種演算を実施するとともに演算結果に基づいて指令を発するための演算装置６１、水電解装置１の通電を制御するための電源スイッチＳＷ、該電源スイッチＳＷのオン−オフ情報を前記演算装置６１に伝達するための第一信号ラインＳＬ１とを備えている。
なお、前記第一信号ラインＳＬ１は、演算装置６１の指令を受けて電源スイッチＳＷのオン−オフを制御するコントロールラインとしても機能するものである。
また、前記制御機構６は、前記除湿装置３の運転状況をモニタリングするモニタリング機器（図示せず）、該モニタリング機器によって得られた情報を前記演算装置６１に伝達するための第二信号ラインＳＬ２とを備えている。
なお、この第二信号ラインＳＬ２も、前記演算装置６１の指令を受けて除湿装置３のバルブ（Ｖ１〜Ｖ４）やヒーター（３１ａ、３２ａ）を制御するコントロールラインとしても機能するものである。

このような制御機構６を備えた水素・酸素発生装置を用いた水素ガス製造方法について説明すると、まず、前記演算装置６１に通常のサイクル運転における１バッチの運転時間（Ｔ₁）、すなわち、除湿モードと再生モードとに用いる除湿器を切り替えるタイミングを設定する。
本実施形態においては、この１バッチの運転時間（Ｔ₁）全体を通じて、前記除湿器３１，３２による除湿を実施させることになるため、この１バッチの時間（Ｔ₁）は、水電界装置１での標準的な単位時間当たりの水素ガス発生量、前記ガス分離タンク４から導入される湿潤水素Ａ１に標準的に含まれている水分量、前記除湿器３１，３２に収容されている吸着剤量、及び、安全率等などに基づいて設定すれば良い。

また、前記演算装置６１には、通常のサイクル運転において吸着剤を再生可能な所定温度（Ｔｈ℃以上）に維持する加熱再生時間（Ｔ₂）を設定する。
なお、加熱再生のための温度（Ｔｈ）としては、例えば、吸着剤としてゼオライト粒子を使用する場合には１００〜３５０℃とすればよく、シリカゲル粒子を使用する場合には１００〜２５０℃、活性アルミナ粒子では１００〜３００℃とすればよい。

この吸着剤は、除湿モードから再生モードに切り替えられた際には常温程度となっており、水分を放出させるための温度とは差が大きいために、通常、前記加熱再生可能な温度に昇温させるための昇温時間（Ｔ₀）が必要になる。
また、再生モードから除湿モードに切り替えた際に吸着剤が加熱再生可能な温度であっても比較的短時間に温度が下がって吸着性能を発揮するが、事前にある程度の冷却を行っている方が好ましく、冷却時間（Ｔ₇）を確保することが好ましい。
従って、通常、前記加熱再生時間（Ｔ₂）は、該冷却時間（Ｔ₇）と前記昇温時間（Ｔ₀）とを勘案して、１バッチの時間（Ｔ₁）よりも短く設定（Ｔ₂＝Ｔ₁−Ｔ₀−Ｔ₇）させることになる。
なお、この加熱再生時間（Ｔ₂）には、上記のような制約が加わるために、１バッチの時間内において吸着剤の吸着性能の回復に不安が生じるような場合であれば吸着剤の加熱再生温度（Ｔｈ℃）の設定をより高温に設定して吸着性能をより確実に回復させることが好ましい。

このような条件の他に前記演算装置６１には、加熱再生時間（Ｔ₂）が連続的に確保されずに水素・酸素発生装置の休転がなされた際に、該休転後の再稼動時の第一バッチにおいて加熱再生を延長させる時間（Ｔ₃）を予め設定する。
この加熱再生延長時間（Ｔ₃）は、前記休転１回当たりに吸着剤の加熱再生を前記第一バッチにおいて延長させる時間として設定するもので、通常、前記昇温時間（Ｔ₀）に相当する時間とすればよい。
また、本実施形態においては、第一バッチを終了させる以前に吸着剤の加熱再生を停止して第二バッチに移行する前に吸着剤をある程度冷却させるための冷却時間（Ｔ₇）を前記演算装置６１に別途設定しておくことが好ましい。

次いで、図３、図４を参照しつつ、サイクル運転が除湿モードと再生モードとの切り替えタイミング以外で停止し、その後、ある程度の休転期間を挟んで再稼動する際の第一バッチ目の運転をどのようにして決定するかについて説明する。
より、具体的には、第一の除湿器３１が除湿モードで運転されており、第二の除湿器３２が再生モードで運転されている途中で休転された後に再稼動する場合を例にして第一バッチの運転をどのようにして決定するかについて説明する。
まず、図３に示された「起点１」において演算装置６１が演算を開始する。
そして、「処理１」においては、前記モニタリング機器によって収集され、前記第二信号ラインＳＬ２によって前記演算装置６１に伝達された情報を解析して、休転前の最終バッチにおいて加熱再生時間（Ｔ₂）が満了していたかどうかを確認する。
即ち、再生モードで運転されていた側の除湿器（第二の除湿器３２）において、最終バッチにおいて吸着剤が連続して所定温度（Ｔｈ℃以上）に維持されていた時間（Ｔ₂₁）を確認する。

そして、「条件１」において、最終バッチにおいて加熱再生時間（Ｔ₂）が確保されていた（Ｔ₂₁≧Ｔ₂）と判断された場合（第一の場合、図４（ａ））には、「処理２」へと移行し、前記第二信号ラインＳＬ２を通じて前記除湿装置３のバルブの切り替えを行うとともに第一の除湿機３１のヒーター３１ａに通電を実施させ、前記最終バッチにおいて再生モードとなっていた第二の除湿器３２を除湿モードとし、前記最終バッチにおいて除湿モードとなっていた第一の除湿機３１を再生モードとさせる。
この状態で、運転時間が通常の１バッチの時間（Ｔ₁）となるようにして第一バッチの運転を開始させる。
この第一の場合においては、第二の除湿器３２の吸着剤が第一バッチの開始時点において十分に再生されており吸着性能が略全面的に回復されていると判断されることから、第二バッチに移行するまでに十分除湿されていない水素ガスを当該第二の除湿器３２から排出させるおそれが十分に抑制されていると判断することができる。
従って、上記のように通常通りのサイクル運転を実施させても特に問題は生じないと考えられる。
なお、第二バッチ（処理３）以降は、通常のサイクル運転となるため、ここでは説明を省略する。

このように「条件１」において「Ｙｅｓ」と判断された場合と違って、「条件１」において「Ｎｏ」と判定された第二の場合（図４（ｂ））には、休転前の前記最終バッチと同じ除湿器で除湿と加熱再生とを第一バッチで実施させる。
即ち、この第二の場合には、第一の除湿器３１を除湿モードとし、第二の除湿器３２を再生モードとする。
このとき、まず、「処理４」において処理前記最終バッチで前記再生モードで運転されていた第二の除湿器３２がその前に除湿モードで運転されていた時点まで遡及して、今回の休転を含めて何度休転がされたのか休転回数（ｎ）をカウントする。
即ち、休転がこの再稼動前の１度だけの場合は「ｎ＝１」とし、再生モードで運転され始めてから、この休転以外にｘ回の休転があった場合には「ｎ＝１＋ｘ」として休転回数（ｎ）をカウントする。
そして、予め定めておいた前記加熱再生延長時間（Ｔ₃）と休転回数（ｎ）との積算時間（Ｔ₄＝Ｔ₃×ｎ）を算出する（以下、この算定された「積算時間（Ｔ₄）」を「必要延長時間（Ｔ₄）」ともいう）。

一方で、この「処理４」においては、休転前に除湿モードで運転されていた第一の除湿器３１がその前に再生モードで運転されていた時点から前記休転までに前記被処理ガスの除湿に用いられていた累積時間（Ｔ₁₁）と通常の１バッチの時間（Ｔ₁）との差（Ｔ₅＝Ｔ₁−Ｔ₁₁）を算定する（以下、この「差（Ｔ₅）」を「除湿可能時間（Ｔ₅）」ともいう）。

次いで、この「処理４」においては、前記必要延長時間（Ｔ₄）と前記除湿可能時間（Ｔ₅）とを加算し、この加算時間（Ｔ₆＝Ｔ₄＋Ｔ₅）を第一バッチの運転時間として設定して第一バッチの運転を開始する。

なお、この加算時間（Ｔ₆）全体において第一の除湿器３１で水素ガスの除湿を実施させると、必要延長時間（Ｔ₄）の分だけ通常の除湿モードよりも除湿に用いる時間を超過させてしまうことになる。
そのために、本実施形態においては前記水電解装置の運転を前記必要延長時間（Ｔ₄）に相当する時間停止させて前記除湿器による除湿を行わない時間を設定する。
即ち、「処理４」に続く「処理５」においては、前記第二信号ラインＳＬ２を通じて第二の除湿器３２のヒーター３２ａに通電を開始させるとともに前記第一信号ラインＳＬ１を通じて水電界装置１の電源スイッチＳＷをオフにし、前記積算時間（Ｔ₄）に相当する時間待機させた後に再び電源スイッチＳＷをオンにして水電界装置１の運転を開始させる。

なお、この間は乾燥ガスが得られないため、通常、前記バッファータンク５１への乾燥ガスの供給も停止されることになるが、第二の除湿器３２については、この加算時間（Ｔ₆）全体にわたって再生モードで運転される。
なお、このときの第二の除湿器３２は、第一バッチの全期間ヒーター３２ａに通電を行う必要はなく、必要に応じて前記冷却時間（Ｔ₇）を設けるようにしてもよい。
即ち、第一バッチ開始後、前記加算時間（Ｔ₆）から冷却時間（Ｔ₇）を引いた時間（Ｔ₆−Ｔ₇）をヒーター３２ａの通電時間とし、その後、加算時間（Ｔ₆）が満了するまではヒーター３２ａをオフさせるようにさせてもよい。
なお、このような運転方法においては水電解装置１の運転を行わず、第一の除湿器３１による除湿処理を行わないため、第二の除湿器３２を再生させる間、第二の除湿器３２に供給する再生用ガスを第一の除湿器３１から直接得ることができない。
従って、この間は、例えば、休転前に得られていた製品ガスを再生用ガスに利用することができ、バッファータンク５１または高圧タンク５２に蓄えられている製品ガスを再生用ガスに利用することができる。

この第一バッチにおいて前記のように水電界装置１を停止させる期間は、第一バッチ中であればいずれでもよく、第一バッチ開始直後に実施させても、第一バッチ終了間際に実施させてもよい。
また、必要に応じて複数回に分けて実施してもよい。
ただし、水電界装置１を停止させる期間を第一バッチ終了間際に設けると、第一バッチ開始後に水電界装置１の電源スイッチＳＷをオンにし、第一バッチの終了する時点より必要延長時間（Ｔ₄）遡った時点で電源スイッチＳＷをオフした後で、再び、第二バッチの開始時に電源スイッチＳＷをオンさせることになる。
一方で、水電界装置１を停止させる期間を第一バッチ開始直後に設けると、第一バッチ開始後もしばらくのあいだ水電界装置１の電源スイッチＳＷをオフにしたままとし、必要延長時間（Ｔ₄）が経過した時点で前記電源スイッチＳＷをオンさせればよいことになる。
即ち、このような観点からは、水電界装置１を停止させる期間は、第一バッチの開始直後とすることが好ましい。

なお、第二の除湿器３２は、第一バッチ開始後、前記除湿可能時間（Ｔ₅）が経過した時点（第一の除湿器３１の合計除湿運転時間がＴ₁となった時点）で、本来であれば内部の吸着剤が十分に加熱再生されているはずであるが、連続運転された場合と違って間に休転期間が設けられると、該休転期間後の再稼動時に吸着剤を所定の温度（Ｔｈ℃以上）まで昇温させる間の時間は、有効な加熱再生がなされているとは言い難い。
そこで、本実施形態においては、予め昇温時間（Ｔ₀）に相当する加熱再生延長時間（Ｔ₃）を設定しておいて、第一バッチにおける吸着剤の加熱再生時間を前記休転回数（ｎ）に応じて延長させている。
従って、第二バッチに移行した際に、この第二の除湿器３２の吸着剤の再生が不十分になることを防止でき、第二バッチの後半になって十分除湿されていない水素ガスが当該第二の除湿器３２から排出されるおそれを十分に抑制させうる。
なお、水電解装置１の運転停止期間は高圧タンク５２からの製品ガスの供給自体も停止するようにしても良い。コンパクト化が求められる場合、バッファータンクや高圧タンク自体も小型化することが多く、このような場合は、水電解装置１の運転停止期間に製品ガスを供給することは好ましくない。
一方で、再生用ガスに関しては、必ずしも高圧である必要は無く、その使用量も少ないため、小型のバッファータンクや高圧タンクに貯留された水素でも、水電解装置１が停止して水素の供給ができない間であっても、除湿器の再生に必要な再生用ガス（水素）を供給し続けることができる。

なお、前記例示においては、水電解装置１を停止させて、除湿モード側の破過を防止させているが、第一バッチ全体通じて水電解装置１を運転させて再生用ガスを確保させるようにしても良い。
この場合、例えば、通常の水電解装置１の通電量を「Ｉ₀（Ａ）」（以下「標準通電量」ともいう）とし、再生用ガスの発生に最低限必要な水電解装置１の通電量を「Ｉ₁（Ａ）」（以下、「最低通電量」ともいう）とすると、第一バッチにおける水電解装置１の平均通電量「Ｉ_x（Ａ）」を前記標準通電量と前記最低通電量との間の値（Ｉ₀＞Ｉ_x＞Ｉ₁）とすることで第一バッチの運転期間を通じて再生用ガスを確保しつつ除湿モード側の破過を防止することができる。

より具体的には、例えば、前記と同様に第一バッチの運転時間（Ｔ₆）と除湿モード側の除湿可能時間（Ｔ₅）とを求め、前記平均通電量（Ｉ_x）が、前記第一バッチの運転時間（Ｔ₆）に対する除湿可能時間（Ｔ₅）の比率（Ｔ₅／Ｔ₆）に前記標準通電量（Ｉ₀）を乗じた値（Ｉ×（Ｔ₅／Ｔ₆））以下、且つ、前記最低通電量（Ｉ₁）以上となるように水電解装置１を運転させることで第一バッチの運転期間を通じて再生用ガスを確保しつつ除湿モード側の破過を防止することができる。

なお、このようにして水電解装置１を運転させることで、第一バッチ全体を通じて除湿モード側で得られる乾燥ガスを再生用ガスに利用することができるため休転前に得た製品ガスを再生用ガスとして消費することを防止することができる。
なお、水電解装置１の通電量は、第一バッチ全体を通じて安定させることが好ましいものの要すれば変動を生じさせてもよい。
例えば、水電解装置１を通常の標準通電量（Ｉ₀）で運転させる期間を前記除湿可能時間（Ｔ₅）よりも短い時間となるように第一バッチに設け、該第一バッチの残りの時間を最低通電量（Ｉ₁）で水電解装置１を運転させるようにしてもよい。

この第一バッチ後の第二バッチ（処理３）以降は、第二の場合についても第一の場合と同様に通常のサイクル運転となるためここでは説明を省略する。

本実施形態においては、水素・酸素発生装置を用いて上記のようなガス製造方法を実施することから、余分な吸着剤を除湿器に収容させる必要性が低く、水素・酸素発生装置のコンパクト化を図りつつ、該水素・酸素発生装置を頻繁にオン−オフさせるような態様においても、十分に乾燥された水素ガス（又は酸素ガス）を安定的に供給することができる。

なお、ここではこれ以上の詳述を行わないが、水素・酸素発生装置、及び、ガス製造方法に係る技術事項で、従来公知の事項については、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において本発明に採用が可能である。

１：水電解装置、３：除湿装置、３１，３２：除湿器、６：制御機構

Claims (1)

1. 水分を吸着可能で且つ加熱することにより吸着した水分を放出させて水分吸着性能を再生可能な吸着剤が収容されている２台の除湿器と、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる水電解装置とが備えられている水素・酸素発生装置を用い、前記水電解装置で発生させた水素ガス及び酸素ガスの何れかを被処理ガスとし、
   前記２台の除湿器の内の一方の除湿器を前記被処理ガスを除湿する除湿モードとしつつ他方の除湿器を内部の吸着剤を加熱再生させる再生モードとするバッチと、
   前記一方の除湿器を再生モードとしつつ前記他方の除湿器を除湿モードとするバッチとを１サイクルとして２台の前記除湿器をサイクル運転させて前記被処理ガスを連続的に除湿し、該除湿によって得られた乾燥ガスの一部を再生モード側に供給して再生用ガスとして利用し、残部を製品ガスとするガス製造方法であって、
   前記サイクル運転における１バッチの時間を一定時間（Ｔ₁）とするとともに前記加熱再生のために１バッチ中に吸着剤を所定温度に維持させる時間を一定時間（Ｔ₂：ただしＴ₂＜Ｔ₁）に設定して前記サイクル運転を実施し、一旦、休転をはさんで再稼動する際には休転前の運転状況に基づいて休転後の第一バッチの運転を決定し、
   休転前の最終バッチにおいて吸着剤の加熱再生が前記一定時間（Ｔ₂）実施されていた第一の場合には、前記除湿モードと前記再生モードとを実施させる除湿器を入れ替えて前記第一バッチの運転を開始させ、
   前記最終バッチにおいて吸着剤の加熱再生が前記一定時間（Ｔ₂）実施されていなかった第二の場合には、前記除湿モードと前記再生モードとを実施させる除湿器を前記最終バッチと同じにし、さらに、前記最終バッチで前記再生モードで運転されていた除湿器がその前に除湿モードで運転されていた時点まで遡って今回の休転を含めて何度休転がされたのか休転回数（ｎ）をカウントし、且つ、予め定めておいた休転回数一回に対する加熱再生延長時間（Ｔ₃）と前記休転回数（ｎ）との積算時間（Ｔ₄＝Ｔ₃×ｎ）を算出し、
   前記休転前に除湿モードで運転されていた除湿器がその前に再生モードで運転されていた時点から前記休転までに前記被処理ガスの除湿に用いられていた累積時間（Ｔ₁₁）と通常の１バッチの時間（Ｔ₁）との差（Ｔ₅＝Ｔ₁−Ｔ₁₁）に前記積算時間（Ｔ₄）を加えた時間（Ｔ₄＋Ｔ₅）を第一バッチの運転時間に設定して当該第一バッチの運転を開始させ、且つ、前記第二の場合には、前記除湿モード側において得られる乾燥ガス、又は、前記休転前に得られた製品ガスを前記第一バッチにおける再生用ガスに用いることを特徴とするガス製造方法。

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