JP2023122004A - Adsorbent regeneration device and removal system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体に含まれている除去対象を吸着塔内の吸着剤に吸着させて除去する吸着除去処理を実行可能な除去システムにおける吸着剤を加熱再生方式の吸着能力再生処理によって再生可能に構成された吸着剤再生装置、並びにそのような吸着剤再生装置を備えて吸着除去処理および吸着能力再生処理を実行可能に構成された除去システムに関するものである。 The present invention makes it possible to regenerate the adsorbent in a removal system capable of carrying out an adsorption removal process in which an object to be removed contained in a gas is adsorbed by an adsorbent in an adsorption tower and removed by a heat regeneration type adsorption capacity regeneration process. The present invention relates to a configured adsorbent regeneration device and a removal system including such a adsorbent regeneration device and configured to perform adsorption removal processing and adsorption capacity regeneration processing.
例えば、下記の特許文献には、原料ガスに含まれている水分などを除去して精製ガスを製造可能に構成された精製ガスの製造装置（以下、単に「製造装置」ともいう）が開示されている。この製造装置は、原料ガスに含まれている水分等を吸着して除去可能な吸着剤（脱湿剤など）が収容された複数の精製塔（一例として、第１精製塔および第２精製塔）を備えている。また、この製造装置では、各精製塔の一部（第１精製塔および第２精製塔のいずれか一方）において水分等を吸着して除去する処理（以下、「吸着除去処理」ともいう）と、各精製塔の他の一部（第１精製塔および第２精製塔の他方）において吸着剤の吸着能力を再生する処理（以下、「吸着能力再生処理」ともいう）とを並行して実行することができるように構成されている。 For example, the following patent documents disclose a purified gas manufacturing apparatus (hereinafter also simply referred to as "manufacturing apparatus") that is configured to be capable of manufacturing purified gas by removing moisture and the like contained in raw material gas. ing. This production apparatus includes a plurality of refining towers (for example, a first refining tower and a second refining tower ). In addition, in this production apparatus, a part of each refining tower (one of the first refining tower and the second refining tower) absorbs and removes moisture (hereinafter also referred to as "adsorption removal treatment"). , a process for regenerating the adsorption capacity of the adsorbent (hereinafter also referred to as "adsorption capacity regeneration process") in the other part of each refining tower (the other of the first refining tower and the second refining tower). It is configured so that it can be
具体的には、一例として、第１精製塔における吸着除去処理と第２精製塔における吸着能力再生処理とを並行して実行するときには、水分等を含んだガスを第１精製塔に導入すると共に、再生ガス（加熱された窒素など）を第２精製塔に導入する。この際には、第１精製塔に導入された原料ガスに含まれている水分等が第１精製塔内の吸着剤に吸着されて原料ガスから除去される結果、湿度（水分の濃度：水分の含有量）が低下した原料ガスが第１精製塔から精製ガスとして排出される。また、第２精製塔に導入された再生ガスによって第２精製塔内の吸着剤が温度上昇させられる結果、吸着剤に吸着されている水分が離脱させられて吸着剤が再生（吸着能力が復元）される。 Specifically, as an example, when the adsorption removal treatment in the first refining tower and the adsorption capacity regeneration treatment in the second refining tower are performed in parallel, a gas containing moisture etc. is introduced into the first refining tower and , a regeneration gas (such as heated nitrogen) is introduced into the second purification column. At this time, moisture and the like contained in the raw material gas introduced into the first purification tower are adsorbed by the adsorbent in the first purification tower and removed from the raw material gas, resulting in humidity (concentration of moisture: moisture content) is discharged from the first purification tower as a purified gas. In addition, as a result of the temperature rise of the adsorbent in the second refining tower by the regeneration gas introduced into the second refining tower, the moisture adsorbed by the adsorbent is released and the adsorbent is regenerated (restores the adsorption capacity ) is done.
この場合、この製造装置では、ヒータによって加熱した１２０℃～２２０℃程度の高温の再生ガスを吸着能力再生処理対象の精製塔に導入することで吸着剤の温度を上昇させて水分を離脱させる構成が採用されている。これにより、処理対象の精製塔内の吸着剤が好適に再生される。 In this case, in this manufacturing apparatus, a high-temperature regeneration gas of about 120° C. to 220° C. heated by a heater is introduced into the refining tower to be subjected to the adsorption capacity regeneration treatment, thereby increasing the temperature of the adsorbent and desorbing the moisture. is adopted. As a result, the adsorbent in the purification tower to be treated is preferably regenerated.
ところが、上記特許文献に開示の製造装置には、以下のような解決すべき課題が存在する。 However, the manufacturing apparatus disclosed in the above patent document has the following problems to be solved.
具体的には、上記の製造装置では、吸着能力再生処理に際して、処理対象の精製塔における吸着剤に吸着されている水分の量に応じて０．５時間～３時間程度に亘って高温の再生ガスを供給することで吸着剤から水分を離脱させる構成が採用されている。この場合、製造装置に導入される原料ガスに含まれている水分の量が多いときには、吸着能力再生処理を行う精製塔（吸着能力再生処理の前に吸着除去処理を行っていた精製塔）の吸着剤が多量の水分を吸着した状態となっている。このため、原料ガスに含まれている水分の量が多いときには、吸着剤の再生に要する時間が長くなる傾向がある。また、原料ガスに含まれている水分の量が多いときには、吸着除去処理を行っている精製塔内の吸着剤の吸着能力が短時間で大きく低下する。 Specifically, in the above manufacturing apparatus, during the adsorption capacity regeneration treatment, high temperature regeneration is performed for about 0.5 to 3 hours depending on the amount of water adsorbed by the adsorbent in the purification tower to be treated. A configuration is adopted in which moisture is separated from the adsorbent by supplying gas. In this case, when the amount of water contained in the raw material gas introduced into the production apparatus is large, the refining tower that performs the adsorption capacity regeneration process (the refining tower that had been subjected to the adsorption removal process before the adsorption capacity regeneration process) The adsorbent is in a state of adsorbing a large amount of moisture. Therefore, when the amount of water contained in the raw material gas is large, the time required to regenerate the adsorbent tends to be long. Moreover, when the amount of water contained in the raw material gas is large, the adsorption capacity of the adsorbent in the refining tower, which is performing the adsorption removal treatment, is greatly reduced in a short period of time.
このため、原料ガスに含まれている水分の量が多いときには、吸着能力再生処理を行っている精製塔内の吸着剤の再生が完了していないにも拘わらず、吸着除去処理を行っている精製塔において水分を好適に除去するのが困難な状態（吸着剤の吸着能力が低下した状態）となることがある。しかしながら、水分を好適に吸着除去するのが困難な状態の精製塔において吸着除去処理を継続したときには、多量の水分が含まれた精製ガスが製造されてしまう。したがって、吸着除去処理を行っている精製塔の吸着能力が低下したときには、例え吸着能力再生処理が完了していなくても、吸着除去処理を行う精製塔と、吸着能力再生処理を行う精製塔とを切り換える必要がある。 Therefore, when the amount of moisture contained in the raw material gas is large, the adsorption removal process is performed even though the regeneration of the adsorbent in the refining tower in which the adsorption capacity regeneration process is being performed is not completed. In some cases, it is difficult to remove moisture in the refining column (the adsorption capacity of the adsorbent is reduced). However, if the adsorption removal treatment is continued in a refining tower in which it is difficult to adequately adsorb and remove water, a purified gas containing a large amount of water will be produced. Therefore, when the adsorption capacity of the refining tower that is performing the adsorption removal treatment is reduced, even if the adsorption capacity regeneration treatment is not completed, the purification tower that is performing the adsorption removal treatment and the purification tower that is performing the adsorption capacity regeneration treatment. need to switch.
この結果、吸着除去処理を開始した精製塔（吸着能力再生処理を完了することができなかった精製塔）において水分を好適に吸着除去するのが困難となるまでの時間がさらに短時間になると共に、次に精製塔を切り換えるときまでに他方の精製塔についての吸着能力再生処理を完了させることも一層困難となる。したがって、最悪の場合には、一方の精製塔についての吸着能力再生処理が完了するまで他方の精製塔における吸着除去処理を停止させたり、吸着除去処理を行っている精製塔に対する単位時間あたりの原料ガスの導入量を減少させたりする必要が生じる。このため、上記特許文献に開示の製造装置では、吸着除去処理と並行して吸着能力再生処理を実行する構成を採用しているにも拘わらず、精製ガスの製造効率の向上が困難となっている現状がある。 As a result, the time until it becomes difficult to adequately adsorb and remove moisture in the refining tower that started the adsorption removal treatment (the refining tower that could not complete the adsorption capacity regeneration treatment) is further shortened. It also becomes more difficult to complete the adsorption capacity regeneration treatment for the other purification tower by the time the purification tower is switched next time. Therefore, in the worst case, the adsorption removal treatment in the other purification tower is stopped until the adsorption capacity regeneration treatment for one purification tower is completed, or the raw material per unit time for the purification tower undergoing the adsorption removal treatment It becomes necessary to reduce the amount of gas introduced. For this reason, although the production apparatus disclosed in the above patent document employs a configuration in which the adsorption capacity regeneration process is executed in parallel with the adsorption removal process, it is difficult to improve the production efficiency of the purified gas. There is a current situation.
一方、出願人は、上記の製造装置と同様の構成の処理装置を用いて原料ガスとしての水素ガスから水分を除去する際にも同様の課題が生じることを確認した。そこで、出願人は、吸着塔（上記の製造装置における精製塔）内の吸着剤が好適な吸着能力を有する状態を長時間に亘って維持できるように、吸着除去処理を行う吸着塔に導入するのに先立ち、処理対象の水素ガスに含まれている水分の一部を除去することで、吸着塔に導入される水素ガスに含まれる水分の量を減少させる構成の処理装置を試作した。 On the other hand, the applicant confirmed that the same problem occurs when removing moisture from hydrogen gas as a raw material gas using a processing apparatus having the same configuration as the manufacturing apparatus described above. Therefore, the applicant introduces the adsorbent in the adsorption tower (the purification tower in the above manufacturing apparatus) into the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment so that the state of having a suitable adsorption capacity can be maintained for a long time. Prior to this, a prototype treatment apparatus was constructed to reduce the amount of moisture contained in the hydrogen gas introduced into the adsorption tower by removing part of the moisture contained in the hydrogen gas to be treated.
具体的には、出願人が試作した処理装置では、水素ガス冷却用の熱交換器が水素ガスの流路における吸着塔の上流側に配設されると共に、冷凍サイクルの蒸発器において冷却した冷却用熱媒液が上記の熱交換器に供給される構成が採用されている。これにより、この処理装置では、熱交換器における冷却用熱媒液との熱交換によって水素ガスが冷却されて相対湿度が上昇し、水素ガスに含まれている水分の一部が熱交換器内において結露する（気相から液相に変化する）ことで水素ガスから除去される。したがって、この処理装置では、吸着塔に導入される水素ガスに含まれる水分が少量となる（水素ガスの絶対湿度が低くなる）ため、吸着塔内の吸着剤が好適な吸着能力を有する状態を長時間に亘って維持することが可能となり、前述のような課題を解決することが可能となった。 Specifically, in the treatment apparatus prototyped by the applicant, a heat exchanger for cooling hydrogen gas is disposed upstream of the adsorption tower in the hydrogen gas flow path, and the cooling is performed by the evaporator of the refrigeration cycle. A configuration is adopted in which the heat transfer fluid is supplied to the heat exchanger. As a result, in this processing apparatus, the hydrogen gas is cooled by heat exchange with the cooling heat transfer liquid in the heat exchanger, the relative humidity increases, and part of the moisture contained in the hydrogen gas is released into the heat exchanger. is removed from the hydrogen gas by condensation (changing from the gas phase to the liquid phase). Therefore, in this treatment apparatus, the amount of water contained in the hydrogen gas introduced into the adsorption tower is small (the absolute humidity of the hydrogen gas is low), so that the adsorbent in the adsorption tower has a suitable adsorption capacity. It has become possible to maintain it for a long time, and it has become possible to solve the above-mentioned problems.
この場合、出願人が試作した処理装置では、吸着除去処理と吸着能力再生処理とを並行して実行することで、吸着除去処理を行っている吸着塔内の吸着剤が好適な吸着能力を有しているうちに他の吸着塔についての吸着能力再生処理を完了させることが可能となっている。しかしながら、この処理装置では、上記の冷却用熱媒液を冷却するための冷凍サイクルと、吸着能力再生処理を行う吸着塔に導入する再生ガスを加熱するためのヒータ（例えば電気ヒータ）とをそれぞれ動作させる必要がある。このため、前述の製造装置と比較して、冷凍サイクルによる電力消費が生じる分だけ、水素ガスから水分を除去する処理のコストが高騰してしまう。したがって、この点を改善するのが好ましい。 In this case, in the treatment apparatus prototyped by the applicant, the adsorption removal treatment and the adsorption capacity regeneration treatment are performed in parallel, so that the adsorbent in the adsorption tower undergoing the adsorption removal treatment has a suitable adsorption capacity. In the meantime, it is possible to complete the adsorption capacity regeneration treatment for other adsorption towers. However, in this treatment apparatus, a refrigeration cycle for cooling the cooling heat transfer fluid and a heater (for example, an electric heater) for heating the regeneration gas introduced into the adsorption tower where the adsorption capacity regeneration process is performed are provided. need to work. Therefore, the cost of the process of removing water from the hydrogen gas increases by the amount of power consumed by the refrigeration cycle, as compared with the manufacturing apparatus described above. Therefore, it is preferable to improve this point.
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、吸着除去処理を短時間で確実に完了可能としつつ、消費エネルギー量を十分に低減し得る吸着剤再生装置および除去システムを提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such problems to be solved, and provides an adsorbent regeneration device and a removal system capable of sufficiently reducing the amount of energy consumption while ensuring that the adsorption removal treatment can be completed in a short time. The main purpose is to
上記目的を達成すべく、請求項１記載の吸着剤再生装置は、気体に含まれている除去対象を吸着塔内の吸着剤に吸着させて当該気体から除去する吸着除去処理を実行可能な除去システムにおける当該吸着剤を加熱再生方式の吸着能力再生処理によって再生可能に構成された吸着剤再生装置であって、複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、前記第３の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該二次熱交換部を通過させられた前記気体を、当該一次熱交換部を再び通過させずに当該気体排出口から排出させる第１のバイパス流路が設けられると共に、当該第１のバイパス流路を通過させる前記気体の流量を調整可能な第１の流量調整部が配設され、前記制御部は、前記第３の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の第１の温度、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の第２の温度、および前記二次熱交換部を通過させられた前記気体の第３の温度を特定すると共に、当該第１の温度および当該第３の温度の第１の温度差と、当該第２の温度および当該第３の温度の第２の温度差との比に基づき、前記第１の流量調整部を制御して前記第１のバイパス流路を通過する前記気体の流量を調整させる第３の処理を実行する。
In order to achieve the above object, the adsorbent regeneration device according to
請求項２記載の吸着剤再生装置は、気体に含まれている除去対象を吸着塔内の吸着剤に吸着させて当該気体から除去する吸着除去処理を実行可能な除去システムにおける当該吸着剤を加熱再生方式の吸着能力再生処理によって再生可能に構成された吸着剤再生装置であって、複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、前記第３の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該気体導入口から導入されて当該一次熱交換部を通過させられた前記気体の一部を、当該二次熱交換部を通過させずに、当該二次熱交換部を通過させられて当該一次熱交換部に流入させられる前記気体に合流させるバイパス流路Ａが設けられると共に、当該バイパス流路Ａを通過させる前記気体の流量を調整可能な流量調整部Ａが配設され、前記制御部は、前記第３の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の温度Ａ、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の温度Ｂ、および当該第３の熱交換器における前記気体排出口から排出される前記気体の温度Ｃを特定すると共に、当該温度Ａおよび当該温度Ｂの温度差Ａと、当該温度Ａおよび当該温度Ｃの温度差Ｂとの比に基づき、前記流量調整部Ａを制御して前記バイパス流路Ａを通過する前記気体の流量を調整させる処理Ａを実行する。
The adsorbent regeneration device according to
請求項３記載の吸着剤再生装置は、気体に含まれている除去対象を吸着塔内の吸着剤に吸着させて当該気体から除去する吸着除去処理を実行可能な除去システムにおける当該吸着剤を加熱再生方式の吸着能力再生処理によって再生可能に構成された吸着剤再生装置であって、複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、前記第２の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該二次熱交換部を通過させられた前記気体を、当該一次熱交換部を再び通過させずに当該気体排出口から排出させる第２のバイパス流路が設けられると共に、当該第２のバイパス流路を通過させる前記気体の流量を調整可能な第２の流量調整部が配設され、前記制御部は、前記第２の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の第４の温度、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の第５の温度、および前記二次熱交換部を通過させられた前記気体の第６の温度を特定すると共に、当該第４の温度および当該第６の温度の第３の温度差と、当該第５の温度および当該第６の温度の第４の温度差との比に基づき、前記第２の流量調整部を制御して前記第２のバイパス流路を通過する前記気体の流量を調整させる第４の処理を実行する。
The adsorbent regeneration device according to
請求項４記載の吸着剤再生装置は、気体に含まれている除去対象を吸着塔内の吸着剤に吸着させて当該気体から除去する吸着除去処理を実行可能な除去システムにおける当該吸着剤を加熱再生方式の吸着能力再生処理によって再生可能に構成された吸着剤再生装置であって、複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、前記第２の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該気体導入口から導入されて当該一次熱交換部を通過させられた前記気体の一部を、当該二次熱交換部を通過させずに、当該二次熱交換部を通過させられて当該一次熱交換部に流入させられる前記気体に合流させるバイパス流路Ｂが設けられると共に、当該バイパス流路Ｂを通過させる前記気体の流量を調整可能な流量調整部Ｂが配設され、前記制御部は、前記第２の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の温度Ｄ、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の温度Ｅ、および当該第２の熱交換器における前記気体排出口から排出される前記気体の温度Ｆを特定すると共に、当該温度Ｄおよび当該温度Ｅの温度差Ｃと、当該温度Ｄおよび当該温度Ｆの温度差Ｄとの比に基づき、前記流量調整部Ｂを制御して前記バイパス流路Ｂを通過する前記気体の流量を調整させる処理Ｂを実行する。
The adsorbent regeneration device according to
請求項５記載の吸着剤再生装置は、請求項１から４のいずれかに記載の吸着剤再生装置において、前記第３の熱交換器を通過させられる前記気体の流量を調整する第３の流量調整部を備え、前記制御部は、前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体の温度に基づいて前記第３の流量調整部を制御して当該第３の熱交換器を通過する当該気体の流量を調整させる第５の処理を実行する。
The adsorbent regeneration device according to claim 5 is the adsorbent regeneration device according to any one of
請求項６記載の吸着剤再生装置は、請求項１から５のいずれかに記載の吸着剤再生装置において、前記気体としての水素ガスから前記除去対象としての水分を除去可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤の吸着能力を再生可能に構成されている。
The adsorbent regeneration device according to
請求項７記載の除去システムは、請求項１から６のいずれかに記載の吸着剤再生装置と前記各吸着塔とを備えて前記気体から前記除去対象を除去可能に構成されている。
A removal system according to
請求項１～４記載の吸着剤再生装置では、複数の吸着塔を備えて各吸着塔の一部を対象とする吸着除去処理と各吸着塔の他の一部を対象とする加熱再生方式の吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された除去システムにおける吸着剤を再生可能に構成され、吸着能力再生処理を行う吸着塔に流入させる気体を加熱する第１の熱交換器と、吸着除去処理を行う吸着塔および第１の熱交換器に流入させられる気体を冷却する第２の熱交換器と、吸着能力再生処理を行う吸着塔を通過させられた気体を冷却する第３の熱交換器と、冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、吸着除去処理を行う吸着塔を通過させられた気体を、除去対象の除去が完了した気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、第１の熱交換器によって加熱された気体を、吸着能力再生処理を行う吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、第２の熱交換器によって冷却された気体を、吸着除去処理を行う吸着塔に流入させると共に、吸着能力再生処理を行う吸着塔を通過させられた気体を、第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、加熱部による加熱用熱媒液の加熱、第１の熱交換器への加熱用熱媒液の供給、冷却部による冷却用熱媒液の冷却、第２の熱交換器への冷却用熱媒液の供給、および第３の熱交換器への冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、第１の流路切替え部および第２の流路切替え部を制御して吸着除去処理を行う吸着塔および吸着能力再生処理を行う吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、第３の熱交換器を通過させられた気体が、第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて第２の流路切替え部を介して吸着除去処理を行う吸着塔に流入させられる。また、請求項６記載の吸着剤再生装置では、気体としての水素ガスから除去対象としての水分を除去可能に構成された除去システムにおける吸着剤の吸着能力を再生可能に構成されている。さらに、請求項７記載の除去システムでは、上記の吸着剤再生装置と各吸着塔とを備えて気体から除去対象を除去可能に構成されている。
In the adsorbent regeneration apparatus according to
したがって、請求項１～４，６記載の吸着剤再生装置、および請求項７記載の除去システムによれば、気体（水素ガス等）を冷却することで気体から除去対象（水分等）を除去するための冷熱源（例えば、単独で動作する冷凍サイクル）と、加熱再生方式の吸着能力再生処理のために気体を加熱するための温熱源（例えば電気ヒータ）とを別個に動作させなくても、温度調整部を動作させるだけで、気体を冷却するための冷却用熱媒液を冷却部において冷却し、同時に気体を加熱するための加熱用熱媒液を加熱部において加熱することができる。これにより、気体からの除去対象の除去および吸着剤の再生のために消費されるエネルギー量を十分に低減することができる。また、吸着除去処理を行う吸着塔に気体を流入させる前に第２の熱交換器において気体に含まれる除去対象の一部を除去する分だけ、吸着除去処理を行う吸着塔内の吸着剤の吸着能力の低下を抑制できるため、吸着除去処理を行う吸着塔に流入させる気体の量を減少させたり、吸着除去処理を一時的に停止させたりする必要がなくなることから、導入される気体についての吸着除去処理を短時間で確実に完了させることができる。
Therefore, according to the adsorbent regeneration device according to
また、請求項１，３記載の吸着剤再生装置では、第３の熱交換器が、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された気体が、一次熱交換部、二次熱交換部および一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、二次熱交換部において冷却用熱媒液との熱交換によって気体に含まれている除去対象が液相化されて除去され、かつ、一次熱交換部において二次熱交換部によって冷却された気体との熱交換によって気体導入口から導入された気体に含まれている除去対象が液相化されて除去されるように構成されている。したがって、請求項１，３，６記載の吸着剤再生装置、および請求項７記載の除去システムによれば、第３の熱交換器における二次熱交換部において冷却用熱媒液との熱交換によって気体を冷却しつつ、一次熱交換部において気体導入口から導入される気体を気体排出口から排出される気体（すなわち、二次熱交換部において冷却された気体）との熱交換によって冷却することで、気体を効率よく冷却して除去対象を除去することができる。これにより、多量の除去対象を含んだ気体が吸着除去処理を行う吸着塔に流入する事態を回避することができると共に、一次熱交換部および二次熱交換部を備えない構成の熱交換器を使用するのと比較して、気体からの除去対象を除去するのに消費されるエネルギー量を一層低減することができる。
In addition, in the adsorbent regeneration device according to
また、請求項２，４記載の吸着剤再生装置では、第２の熱交換器が、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された気体が、一次熱交換部、二次熱交換部および一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、二次熱交換部において冷却用熱媒液との熱交換によって気体に含まれている除去対象が液相化されて除去され、かつ、一次熱交換部において二次熱交換部によって冷却された気体との熱交換によって気体導入口から導入された気体に含まれている除去対象が液相化されて除去されるように構成されている。したがって、請求項２，４，６記載の吸着剤再生装置、および請求項７記載の除去システムによれば、第２の熱交換器における二次熱交換部において冷却用熱媒液との熱交換によって気体を冷却しつつ、一次熱交換部において気体導入口から導入される気体を気体排出口から排出される気体（すなわち、二次熱交換部において冷却された気体）との熱交換によって冷却することで、気体を効率よく冷却して除去対象を除去することができる。これにより、多量の除去対象を含んだ気体が吸着除去処理を行う吸着塔に流入する事態を回避することができると共に、一次熱交換部および二次熱交換部を備えない構成の熱交換器を使用するのと比較して、気体からの除去対象を除去するのに消費されるエネルギー量を一層低減することができる。
In addition, in the adsorbent regeneration device according to
また、請求項１記載の吸着剤再生装置では、二次熱交換部を通過させられた気体を、一次熱交換部を再び通過させずに気体排出口から排出させる第１のバイパス流路が第３の熱交換器に設けられると共に、第１のバイパス流路を通過させる気体の流量を調整可能な第１の流量調整部が配設され、制御部が、第３の熱交換器における気体導入口から導入された気体の第１の温度、気体導入口から導入されて一次熱交換部を通過させられた気体の第２の温度、および二次熱交換部を通過させられた気体の第３の温度をそれぞれ特定すると共に、第１の温度および第３の温度の第１の温度差と、第２の温度および第３の温度の第２の温度差との比に基づき、第１の流量調整部を制御して第１のバイパス流路を通過する気体の流量を調整させる第３の処理を実行する。また、請求項２記載の吸着剤再生装置では、気体導入口から導入されて一次熱交換部を通過させられた気体の一部を、二次熱交換部を通過させずに、二次熱交換部を通過させられて一次熱交換部に流入させられる気体に合流させるバイパス流路Ａが第３の熱交換器に設けられると共に、バイパス流路Ａを通過する気体の流量を調整可能な流量調整部Ａが配設され、制御部が、第３の熱交換器における気体導入口から導入された気体の温度Ａ、気体導入口から導入されて一次熱交換部を通過させられた気体の温度Ｂ、および第３の熱交換器における気体排出口から排出される気体の温度Ｃをそれぞれ特定すると共に、温度Ａおよび温度Ｂの温度差Ａと、温度Ａおよび温度Ｃの温度差Ｂとの比に基づき、流量調整部Ａを制御してバイパス流路Ａを通過する気体の流量を調整する処理Ａを実行する。
Further, in the adsorbent regeneration device according to
したがって、請求項１，２，６記載の吸着剤再生装置、および請求項７記載の除去システムによれば、過剰に低い温度の気体が吸着除去処理を行う吸着塔などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔と吸着能力再生処理を行う吸着塔とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔内等で結露が生じる事態を回避することができる。
Therefore, according to the adsorbent regeneration apparatus of
また、請求項３記載の吸着剤再生装置では、二次熱交換部を通過させられた気体を、一次熱交換部を再び通過させずに気体排出口から排出させる第２のバイパス流路が第２の熱交換器に設けられると共に、第２のバイパス流路を通過させる気体の流量を調整可能な第２の流量調整部が配設され、制御部が、第２の熱交換器における気体導入口から導入された気体の第４の温度、気体導入口から導入されて一次熱交換部を通過させられた気体の第５の温度、および二次熱交換部を通過させられた気体の第６の温度を特定すると共に、第４の温度および第６の温度の第３の温度差と、第５の温度および第６の温度の第４の温度差との比に基づき、第２の流量調整部を制御して第２のバイパス流路を通過する気体の流量を調整させる第４の処理を実行する。また、請求項４記載の吸着剤再生装置では、気体導入口から導入されて一次熱交換部を通過させられた気体の一部を、二次熱交換部を通過させずに、二次熱交換部を通過させられて一次熱交換部に流入させられる気体に合流させるバイパス流路Ｂが第２の熱交換器に設けられると共に、バイパス流路Ｂを通過する気体の流量を調整可能な流量調整部Ｂが配設され、制御部が、第２の熱交換器における気体導入口から導入された気体の温度Ｄ、気体導入口から導入されて一次熱交換部を通過させられた気体の温度Ｅ、および第２の熱交換器における気体排出口から排出される気体の温度Ｆをそれぞれ特定すると共に、温度Ｄおよび温度Ｅの温度差Ｃと、温度Ｄおよび温度Ｆの温度差Ｄとの比に基づき、流量調整部Ｂを制御してバイパス流路Ｂを通過する気体の流量を調整する処理Ｂを実行する。
In addition, in the adsorbent regeneration device according to
したがって、請求項３，４，６記載の吸着剤再生装置、および請求項７記載の除去システムによれば、過剰に低い温度の気体が吸着除去処理を行う吸着塔などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔と吸着能力再生処理を行う吸着塔とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔内等で結露が生じる事態を回避することができる。
Therefore, according to the adsorbent regeneration apparatus of
また、請求項５記載の吸着剤再生装置では、第３の熱交換器を通過させられる気体の流量を調整する第３の流量調整部を備え、制御部が、第３の熱交換器を通過させられた気体の温度に基づいて第３の流量調整部を制御して第３の熱交換器を通過する気体の流量を調整させる第５の処理を実行する。したがって、請求項５記載の吸着剤再生装置、およびそのような吸着剤再生装置を備えた除去システムによれば、過剰に低い温度の気体が吸着除去処理を行う吸着塔などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔と吸着能力再生処理を行う吸着塔とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔内等で結露が生じる事態を回避することができる。 In addition, the adsorbent regeneration device according to claim 5 includes a third flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of the gas that is allowed to pass through the third heat exchanger, and the control unit controls the A fifth process is executed for controlling the third flow rate adjusting unit based on the temperature of the gas to adjust the flow rate of the gas passing through the third heat exchanger. Therefore, according to the adsorbent regeneration device of claim 5 and the removal system equipped with such an adsorbent regeneration device, there is a situation where the gas of excessively low temperature is passed through the adsorption tower or the like where the adsorption removal process is performed. Since it is avoided, it is possible to avoid a situation in which dew condensation occurs in the adsorption tower or the like in which the adsorption removal process is being performed when the adsorption tower that performs the adsorption removal process and the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process are switched. .
以下、添付図面を参照して、吸着剤再生装置および除去システムの実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of an adsorbent regeneration device and a removal system will be described with reference to the accompanying drawings.
最初に、除去システム１の構成について、添付図面を参照して説明する。
First, the configuration of the
図１に示す除去システム１は、「除去システム」の一例であって、処理対象の水素ガスＧに含まれている水分を後述する吸着除去処理によって除去する（水素ガスＧの湿度を低下させる）ことができるように構成されている。また、本例の除去システム１は、後述するように、吸着除去処理と並行して、吸着塔２ａ，２ｂ内の吸着剤を加熱再生方式の吸着能力再生処理によって再生する（吸着能力を復元する）ことができるように構成さている（「複数の吸着塔を備えて各吸着塔の一部を対象とする吸着除去処理と各吸着塔の他の一部を対象とする吸着能力再生処理とを並行して実行可能」との構成の一例）。
The
この場合、本例の除去システム１は、一例として、図示しない外部装置において実行された電気分解処理や改質処理によって製造された水素ガスＧや、図示しないガスタンクに貯留されている水素ガスＧなどが同図に破線で示す圧縮機によって圧送されたときに、この水素ガスＧ（「気体」の一例）を処理対象として水分（「除去対象」の一例）を除去する構成が採用されている。具体的には、本例の除去システム１は、吸着塔２ａ，２ｂ、ヒートポンプユニット３、熱交換器４ａ～４ｃ、流路切換え弁５ａ，５ｂ、流量調整弁６、流量調整弁７ａ，７ｂ、貯水部８ａ，８ｂ、温度センサ９および湿度センサ１０を備えている。なお、本例の除去システム１では、上記の各構成要素のうちの吸着塔２ａ，２ｂを除く各構成要素３，４ａ～４ｃ，５ａ，５ｂ，６，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９，１０によって「吸着剤再生装置」が構成されている。
In this case, the
吸着塔２ａ，２ｂ（以下、区別しないときには「吸着塔２」ともいう）は、「吸着塔」の一例であって、水素ガスＧの導入／排出が可能な２つの入出口が設けられた耐圧容器で構成されると共に、両入出口の間に水素ガスＧの通過が可能な吸着剤の層が設けられている。この場合、「気体」としての水素ガスＧから「除去対象」としての水分を吸着除去する本例の除去システム１では、ゼオライト（合成ゼオライト）などの吸着剤が耐圧容器内に収容されて吸着塔２が構成されている。
The adsorption towers 2a and 2b (hereinafter also referred to as "
ヒートポンプユニット３は、「温度調整部」の一例である「冷温同時温度調整装置」であって、熱媒液循環路ＬＣ１，ＬＣ２を介して低温の熱媒液Ｗｃ（「冷却用熱媒液」の一例）を熱交換器４ａ，４ｃに供給する処理と、熱媒液循環路ＬＨを介して高温の熱媒液Ｗｈ（「加熱用熱媒液」の一例）を熱交換器４ｂに供給する処理とを並行して実行可能に構成されている。このヒートポンプユニット３は、図２に示すように、冷凍サイクル１１、ポンプ１２ａ，１２ｂ、操作部１３、表示部１４、制御部１５および記憶部１６を備えている。
The
冷凍サイクル１１は、圧縮機２１、凝縮器２２、膨張弁２３および蒸発器２４を備え、制御部１５の制御下で、熱媒液Ｗｈを加熱したり熱媒液Ｗｃを冷却したりする。この場合、本例のヒートポンプユニット３では、凝縮器２２からの放熱（凝縮器２２における冷媒との熱交換）によって熱媒液Ｗｈを加熱可能に加熱部３ｈ（熱媒液Ｗｈを加熱する温熱源：「加熱部」の一例）が構成されている。また、本例のヒートポンプユニット３では、蒸発器２４による吸熱（蒸発器２４における冷媒との熱交換）によって熱媒液Ｗｃを冷却可能に冷却部３ｃ（熱媒液Ｗｃを冷却する冷熱源：「冷却部」の一例）が構成されている。さらに、図示および詳細な説明を省略するが、本例のヒートポンプユニット３では、外気の熱を吸熱して熱媒液Ｗｈを温度上昇させる熱交換器などの補助的な温熱源が加熱部３ｈに配設されると共に、熱媒液Ｗｃの熱を外気に放熱して熱媒液Ｗｃを温度低下させる熱交換器などの補助的な冷熱源が冷却部３ｃに配設されている。
The refrigerating
また、加熱部３ｈには、熱交換器４ｂとの間で熱媒液Ｗｈを循環させる熱媒液循環路ＬＨが接続され、冷却部３ｃには、熱交換器４ａとの間で熱媒液Ｗｃを循環させる熱媒液循環路ＬＣ１、および熱交換器４ｃとの間で熱媒液Ｗｃを循環させる熱媒液循環路ＬＣ２が接続されている。なお、図１に示すように、本例の除去システム１では、一例として、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）側において上記の熱媒液循環路ＬＣ１用の配管と熱媒液循環路ＬＣ２用の配管とが共用されている。つまり、本例の除去システム１では、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）から供給する熱媒液Ｗｃをヒートポンプユニット３の外部で分流させて熱交換器４ａ，４ｃに供給すると共に、熱交換器４ａ，４ｃを通過させた熱媒液Ｗｃをヒートポンプユニット３の外部で合流させて冷却部３ｃに流入させる構成が採用されている。
Further, the
ポンプ１２ａは、一例として、上記の熱媒液循環路ＬＣ１，ＬＣ２における冷却部３ｃの上流側（上記の合流後の配管）に配設され、制御部１５の制御下で熱媒液Ｗｃを冷却部３ｃに圧送することによって熱媒液循環路ＬＣ１，ＬＣ２内で熱媒液Ｗｃを循環させる。ポンプ１２ｂは、一例として、上記の熱媒液循環路ＬＨにおける加熱部３ｈの上流側に配設され、制御部１５の制御下で熱媒液Ｗｈを加熱部３ｈに圧送することによって熱媒液循環路ＬＨ内で熱媒液Ｗｈを循環させる。なお、本例の除去システム１（ヒートポンプユニット３）では、一例として、ポンプ１２ａ，１２ｂ（以下、区別しないときには「ポンプ１２」ともいう）が圧送量可変型の液送ポンプでそれぞれ構成されている。操作部１３は、除去システム１の動作条件などを指示するための複数の操作スイッチを備え、スイッチ操作に応じた操作信号を制御部１５に出力する。表示部１４は、制御部１５の制御下で除去システム１の動作条件を設定するための表示画面や、除去システム１の動作状態を示す表示画面などを表示する。
As an example, the pump 12a is disposed on the upstream side of the
制御部１５は、「制御部」の一例であって、除去システム１を総括的に制御する。具体的には、制御部１５は、ヒートポンプユニット３の各構成要素の動作を制御すると共に、流路切換え弁５ａ，５ｂや流量調整弁６，７ａ，７ｂおよび後述の流量調整弁３３ａ，３３ｂ，４３ａ，４３ｂの動作を制御する。より具体的には、制御部１５は、加熱部３ｈによる熱媒液Ｗｈの加熱および冷却部３ｃによる熱媒液Ｗｃの冷却（冷凍サイクル１１の動作）の制御、熱交換器４ａ，４ｃへの熱媒液Ｗｃの供給（ポンプ１２ａによる熱媒液Ｗｃの圧送）の制御、並びに熱交換器４ｂへの熱媒液Ｗｈの供給（ポンプ１２ｂによる熱媒液Ｗｈの圧送）の制御などを実行する（「第１の処理」の一例）。また、制御部１５は、流路切換え弁５ａ，５ｂを制御して、吸着除去処理を行う吸着塔２と、吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換える処理（吸着塔２ａ，２ｂのいずれにおいて吸着除去処理を行い、いずれにおいて吸着能力再生処理を行うかを変更する処理：「第２の処理」の一例）を実行する。
The
この場合、制御部１５は、後述するように、吸着除去処理を行っている吸着塔２を通過させられた水素ガスＧに含まれている水分の量に応じて変化する「第１のパラメータ」が「予め規定された第１の範囲」を外れたときに、吸着除去処理を行っている吸着塔２内の吸着剤の吸着能力が「予め規定された第１の能力」を下回る「第１の条件」が満たされたと判別して上記の「第２の処理」を実行する。また、制御部１５は、後述するように、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２を通過させられた水素ガスＧに含まれている水分の量に応じて変化する「第２のパラメータ」が「予め規定された第２の範囲」を外れたときに、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２内の吸着剤の吸着能力が「予め規定された第２の能力」を超える「第２の条件」が満たされたと判別して上記の「第２の処理」を実行する。
In this case, as will be described later, the
さらに、制御部１５は、後述するように、熱交換器４ｃ内の各部における水素ガスＧの温度に応じて熱交換器４ｃ内における水素ガスＧの流れ方を調整する「第３の処理」や、熱交換器４ａ内の各部における水素ガスＧの温度に応じて熱交換器４ａ内における水素ガスＧの流れ方を調整する「第４の処理」を実行する。また、制御部１５は、後述するように、熱交換器４ｃを通過させられた水素ガスＧの温度に基づいて流量調整弁６を制御して熱交換器４ｃを通過する水素ガスＧの流量を調整させ、熱交換器４ｃを通過させられた水素ガスＧの温度が、予め規定された温度範囲内の温度となるようにする「第５の処理」を実行する。なお、制御部１５によって実行される上記の各処理については、後に詳細に説明する。記憶部１６は、制御部１５の動作プログラムや、除去システム１の動作条件についての各種データなどを記憶する。
Furthermore, as will be described later, the
なお、上記のヒートポンプユニット３は、実際には、冷凍サイクル１１内の冷媒の圧力や温度、冷却部３ｃに流入する熱媒液Ｗｃの温度、冷却部３ｃから排出される熱媒液Ｗｃの温度、加熱部３ｈに流入する熱媒液Ｗｈの温度、加熱部３ｈから排出される熱媒液Ｗｈの温度、および外気温などを検出する各種センサが配設されているが、除去システム１の構成および動作に関する理解を容易とするために、これらのセンサについての図示や説明を省略する。
In addition, the
熱交換器４ａは、「第２の熱交換器」の一例であって、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）から熱媒液循環路ＬＣ１を介して供給される熱媒液Ｗｃとの熱交換によって、吸着除去処理を行う吸着塔２や熱交換器４ｂに流入させられる水素ガスＧを冷却可能に構成されている。熱交換器４ｂは、「第１の熱交換器」の一例であって、ヒートポンプユニット３（加熱部３ｈ）から熱媒液循環路ＬＨを介して供給される熱媒液Ｗｈとの熱交換によって、吸着能力再生処理を行う吸着塔２に流入させる水素ガスＧを加熱可能に構成されている。熱交換器４ｃは、「第３の熱交換器」の一例であって、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）から熱媒液循環路ＬＣ２を介して供給される熱媒液Ｗｃとの熱交換によって、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを冷却可能に構成されている。
The
この場合、図１に示すように、本例の除去システム１では、熱交換器４ａが処理対象の水素ガスＧを導入する導入用配管Ｐｉに配設されると共に、熱交換器４ａを通過させられた水素ガスＧの流路が、流路切換え弁５ａを介して吸着塔２ａ，２ｂのいずれか（吸着除去処理を行う吸着塔２）に流入させられる流路と、熱交換器４ｂに流入させられる流路とに分岐点Ｐ１において分岐されている。なお、上記の導入用配管Ｐｉには、同図に破線で示すように、水素ガスＧを除去システム１に向けて圧送する外部装置としての圧縮機が接続されている。
In this case, as shown in FIG. 1, in the
また、本例の除去システム１では、流路切換え弁５ａを介して吸着塔２ａ，２ｂのいずれか（吸着除去処理を行う吸着塔２）に流入させられた水素ガスＧが流路切換え弁５ｂを介して排出用配管Ｐｏに流入させられる流路が形成されている。また、本例の除去システム１では、熱交換器４ｂを通過させられた水素ガスＧが、流路切換え弁５ｂを介して吸着塔２ａ，２ｂのいずれか（吸着能力再生処理を行う吸着塔２）に流入させられた後に、流路切換え弁５ａを介して熱交換器４ｃに流入させられる流路が形成されている。
In addition, in the
また、本例の除去システム１では、熱交換器４ａから流路切換え弁５ｂに向かう水素ガスＧの流路に合流点Ｐ２が設けられており、熱交換器４ｃを通過させられた水素ガスＧが、熱交換器４ａから流路切換え弁５ａに向かう水素ガスＧに合流点Ｐ２において合流させられる構成が採用されている。なお、本例の除去システム１では、同図に示すように、一例として、合流点Ｐ２が分岐点Ｐ１よりも下流側に設けられている。
In addition, in the
また、図３に示すように、本例の除去システム１における熱交換器４ａは、一次熱交換部３１および二次熱交換部３２を備え、導入口３０ｉ（「気体導入口」の一例）から導入された水素ガスＧが、一次熱交換部３１、二次熱交換部３２および一次熱交換部３１をこの順で通過させられて排出口３０ｏ（「気体排出口」の一例）から排出されるように気体流路が形成されている。また、熱交換器４ａは、二次熱交換部３２において、熱媒液Ｗｃとの熱交換（本冷）によって水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去されると共に、一次熱交換部３１において、二次熱交換部３２によって冷却された水素ガスＧとの熱交換（二次熱交換部３２における本冷に先立つ水素ガスＧの予冷）によって導入口３０ｉから導入された水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去されるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、熱交換器４ａには、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１および二次熱交換部３２をこの順で通過させられた水素ガスＧを、一次熱交換部３１を再び通過させずに排出口３０ｏから排出させるバイパス流路３３（「第２のバイパス流路」の一例）が設けられると共に、このバイパス流路３３を通過させる水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁３３ａ，３３ｂ（「第２の流量調整部」の一例）が配設されている。この場合、本例の熱交換器４ａでは、両流量調整弁３３ａ，３３ｂが開口率可変型の開閉弁でそれぞれ構成されており、流量調整弁３３ａが、二次熱交換部３２から一次熱交換部３１に向かう水素ガスＧの流路に配設されると共に、流量調整弁３３ｂが、上記のバイパス流路３３に配設されている。これにより、流量調整弁３３ａの開口率を小さくしつつ流量調整弁３３ｂの開口率を大きくすることでバイパス流路３３を通過させる水素ガスＧの流量を増加させ、流量調整弁３３ａの開口率を大きくしつつ流量調整弁３３ｂの開口率を小さくすることでバイパス流路３３を通過させる水素ガスＧの流量を減少させることが可能となっている。
In addition, in the
また、熱交換器４ａには、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧの温度（「第４の温度」の一例）を検出可能な温度センサ３４ａ、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの温度（「第５の温度」の一例）を検出可能な温度センサ３４ｂ、および二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧの温度（「第６の温度」の一例）を検出可能な温度センサ３４ｃが配設されている。
In addition, the
また、図４に示すように、本例の除去システム１における熱交換器４ｃは、一次熱交換部４１および二次熱交換部４２を備え、導入口４０ｉ（「気体導入口」の一例）から導入された水素ガスＧが、一次熱交換部４１、二次熱交換部４２および一次熱交換部４１をこの順で通過させられて排出口４０ｏ（「気体排出口」の一例）から排出されるように気体流路が形成されている。また、熱交換器４ｃは、二次熱交換部４２において、熱媒液Ｗｃとの熱交換（本冷）によって水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去されると共に、一次熱交換部４１において、二次熱交換部４２によって冷却された水素ガスＧとの熱交換（二次熱交換部４２における本冷に先立つ水素ガスＧの予冷）によって導入口４０ｉから導入された水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去されるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、熱交換器４ｃには、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１および二次熱交換部４２をこの順で通過させられた水素ガスＧを、一次熱交換部４１を再び通過させずに排出口４０ｏから排出させるバイパス流路４３（「第１のバイパス流路」の一例）が設けられると共に、このバイパス流路４３を通過させる水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁４３ａ、４３ｂ（「第１の流量調整部」の一例）が配設されている。この場合、本例の熱交換器４ｃでは、両流量調整弁４３ａ，４３ｂが開口率可変型の開閉弁でそれぞれ構成されており、流量調整弁４３ａが、二次熱交換部４２から一次熱交換部４１に向かう水素ガスＧの流路に配設されると共に、流量調整弁４３ｂが、上記のバイパス流路４３に配設されている。これにより、流量調整弁４３ａの開口率を小さくしつつ流量調整弁４３ｂの開口率を大きくすることでバイパス流路４３を通過させる水素ガスＧの流量を増加させ、流量調整弁４３ａの開口率を大きくしつつ流量調整弁４３ｂの開口率を小さくすることでバイパス流路４３を通過させる水素ガスＧの流量を減少させることが可能となっている。
In addition, in the
また、熱交換器４ｃには、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧの温度（「第１の温度」の一例）を検出可能な温度センサ４４ａ、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの温度（「第２の温度」の一例）を検出可能な温度センサ４４ｂ、および二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧの温度（「第３の温度」の一例）を検出可能な温度センサ４４ｃが配設されている。
In addition, the
流路切換え弁５ａは、「第２の流路切替え部」の一例であって、制御部１５の制御に従い、熱交換器４ａにおいて冷却された水素ガスＧを、吸着塔２ａ，２ｂのうちの吸着除去処理を行っている吸着塔２に流入させると共に、吸着塔２ａ，２ｂのうちの吸着能力再生処理を行っている吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを、熱交換器４ｃに流入させる。流路切換え弁５ｂは、「第１の流路切替え部」の一例であって、制御部１５の制御に従い、吸着塔２ａ，２ｂのうちの吸着除去処理を行っている吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを、水分の除去が完了した水素ガスＧ流入させるべき排出用配管Ｐｏに流入させると共に、熱交換器４ｂにおいて加熱された水素ガスＧを、吸着塔２ａ，２ｂのうちの吸着能力再生処理を行っている吸着塔２に流入させる。
The flow
流量調整弁６は、「第３の流量調整部」の一例であって、図１に示すように、一例として、水素ガスＧの流路における熱交換器４ｃの下流側に配設され、制御部１５の制御下で熱交換器４ｃを通過させられる水素ガスＧの流量を調整する。なお、「第３の流量調整部」については、本例の除去システム１における流量調整弁６の配設位置に限定されず、分岐点Ｐ１から、熱交換器４ｂ、流路切換え弁５ｂ、吸着塔２、流路切換え弁５ａおよび熱交換器４ｃを経て合流点Ｐ２に至るまでの水素ガスＧの流路内における任意の位置に配設することができる。
The flow
流量調整弁７ａは、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）において冷却されて熱媒液循環路ＬＣ１を熱交換器４ａに向かって圧送される熱媒液Ｗｃの一部が熱交換器４ａを通過せずにヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）に回収されるように制御部１５によって開度が変更されることにより、熱交換器４ａを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を調整する（「第２の熱交換器を通過させられる冷却用熱媒液の流量を調整する流量調整部」の一例）。流量調整弁７ｂは、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）において冷却されて熱媒液循環路ＬＣ２を熱交換器４ｃに向かって圧送される熱媒液Ｗｃの一部が熱交換器４ｃを通過せずにヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）に回収されるように制御部１５によって開度が変更されることにより、熱交換器４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を調整する（「第３の熱交換器を通過させられる冷却用熱媒液の流量を調整する流量調整部」の一例）。
The flow regulating valve 7a allows part of the heat transfer fluid Wc, which is cooled in the heat pump unit 3 (cooling
貯水部８ａは、熱交換器４ａにおいて水素ガスＧから除去されて熱交換器４ａから排水された水分を貯留可能に構成され、一例として、貯留した水分の量が予め規定された量（以下、「第１の規定量」ともいう）に達したときに、その一部の予め規定された量（「第１の規定量」よりも少量：以下、「第２の規定量」ともいう）を外部に排出（排水）すると共に、排出したことを報知する信号を制御部１５に出力する。貯水部８ｂは、熱交換器４ｃにおいて水素ガスＧから除去されて熱交換器４ｃから排水された水分を貯留可能に構成され、一例として、貯留した水分の量が予め規定された量（以下、「第３の規定量」ともいう）に達したときに、その一部の予め規定された量（「第３の規定量」よりも少量：以下、「第４の規定量」ともいう）を外部に排出（排水）すると共に、排出したことを報知する信号を制御部１５に出力する。
The
温度センサ９は、流路切換え弁５ａの上流側に配設されており、熱交換器４ａや熱交換器４ｃを通過させられた後に吸着塔２ａ，２ｂのうちの吸着除去処理を行っている吸着塔２に流入させられる水素ガスＧの温度を検出する。湿度センサ１０は、排出用配管Ｐｏに配設されており、吸着除去処理を行っている吸着塔２を通過させられて排出用配管Ｐｏに流入させられた水素ガスＧの湿度を検出する。
The
次に、除去システム１による吸着除去処理および吸着能力再生処理の基本的な動作について説明する。
Next, the basic operation of the adsorption removal process and the adsorption capacity regeneration process by the
操作部１３の電源スイッチが投入されたときに、制御部１５は、ヒートポンプユニット３の各構成要素を動作させることにより、冷却部３ｃからの熱媒液Ｗｃの供給、および加熱部３ｈからの熱媒液Ｗｈの供給を開始させる。この際には、冷却部３ｃによる熱媒液Ｗｃの冷却、および加熱部３ｈによる熱媒液Ｗｈの加熱が行われると共に、ポンプ１２ａによって熱媒液循環路ＬＣ１，ＬＣ２内を熱媒液Ｗｃが循環させられ、かつポンプ１２ｂによって熱媒液循環路ＬＨ内を熱媒液Ｗｈが循環させられる。
When the power switch of the operation unit 13 is turned on, the
具体的には、冷凍サイクル１１内における冷媒の循環に伴い、冷却部３ｃの蒸発器２４における冷媒と熱媒液Ｗｃとの熱交換（蒸発器２４における熱媒液Ｗｃから冷媒への吸熱）によって熱媒液Ｗｃが冷却されると共に、低温の熱媒液Ｗｃが、熱媒液循環路ＬＣ１を介して熱交換器４ａに供給され、かつ熱媒液循環路ＬＣ２を介して熱交換器４ｃに供給される。また、冷凍サイクル１１内における冷媒の循環に伴い、加熱部３ｈの凝縮器２２内における冷媒と熱媒液Ｗｈとの熱交換（凝縮器２２における冷媒から熱媒液Ｗｈへの放熱）によって熱媒液Ｗｈが加熱されると共に、高温の熱媒液Ｗｈが熱媒液循環路ＬＨを介して熱交換器４ｂに供給される。
Specifically, as the refrigerant circulates in the refrigerating
なお、処理開始直後のこの時点において、制御部１５は、一例として、流量調整弁７ａ，７ｂをそれぞれ最小の開度となる開弁状態（全閉可能な弁構造の場合には全閉状態）に制御する。これにより、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ１に流入した熱媒液Ｗｃの大半（流量調整弁７ａが全閉状態の場合には、流入した熱媒液Ｗｃのすべて）が導入口３０ｉから熱交換器４ａ内に流入させられると共に、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ２に流入した熱媒液Ｗｃの大半（流量調整弁７ｂが全閉状態の場合には、流入した熱媒液Ｗｃのすべて）が導入口４０ｉから熱交換器４ｃ内に流入させられる。したがって、後述するように除去システム１に水素ガスＧが導入されたときに、熱交換器４ａ，４ｃにおいて水素ガスＧを速やかに冷却する（水素ガスＧの熱を熱交換器４ａ，４ｃにおいて熱媒液Ｗｃに速やかに吸熱させる）ことが可能となる。また、加熱部３ｈから熱媒液循環路ＬＨに流入した熱媒液Ｗｈが熱交換器４ｂ内に流入させられることにより、後述するように除去システム１に水素ガスＧが導入されたときに、好適な吸着能力再生処理が可能な十分に高い温度まで水素ガスＧを熱交換器４ｂにおいて速やかに加熱することが可能となる。
At this point immediately after the start of processing, the
次いで、処理対象の水素ガスＧを除去システム１に導入する。この際に、本例の除去システム１では、前述したように、吸着塔２ａ，２ｂのいずれか一方における吸着除去処理と、吸着塔２ａ，２ｂの他方における吸着能力再生処理とを並行して実行することができるように構成されている。この場合、一例として、前回稼働時に、吸着塔２ｂにおいて吸着除去処理を実行しつつ、吸着塔２ａにおいて吸着能力再生処理を実行していた場合には、吸着塔２ｂ内の吸着剤に多量の水分が吸着されて吸着塔２ｂの吸着除去能力が低下した状態となっており、吸着塔２ａ内の吸着剤が吸着能力再生処理によって水分を除去されて吸着塔２ａの吸着除去能力が向上した状態となっている。したがって、そのような稼働状態の後に処理を開始したこの時点においては、一例として、前回稼働時に吸着能力再生処理が実行されていたことで吸着処理能力が高い吸着塔２ａにおいて吸着除去処理を実行しつつ、前回稼働時に吸着除去処理が実行されていたことで吸着処理能力が低下している吸着塔２ｂにおいて吸着能力再生処理を実行する。
Next, the hydrogen gas G to be treated is introduced into the
具体的には、制御部１５は、導入用配管Ｐｉから導入されて熱交換器４ａを通過させられた水素ガスＧの一部が分岐点Ｐ１を通過して吸着塔２ａに流入し、かつ吸着塔２ｂを通過させられた水素ガスＧが熱交換器４ｃに流入するように流路切換え弁５ａを制御する。また、制御部１５は、吸着塔２ａを通過させられた水素ガスＧが排出用配管Ｐｏに流入し、かつ分岐点Ｐ１および熱交換器４ｂをこの順で通過させられた水素ガスＧが吸着塔２ｂに流入するように流路切換え弁５ｂを制御する。これにより、導入用配管Ｐｉから導入されて熱交換器４ａを通過させられた水素ガスＧの一部が、分岐点Ｐ１、流路切換え弁５ａ、吸着塔２ａおよび流路切換え弁５ｂをこの順で通過して排出用配管Ｐｏに流入する流路（吸着塔２ａにおける吸着除去処理を主目的とする流路）と、熱交換器４ａを通過させられた水素ガスＧの他の一部が、分岐点Ｐ１、熱交換器４ｂ、流路切換え弁５ｂ、吸着塔２ｂ、流路切換え弁５ａ、熱交換器４ｃ、流量調整弁６および合流点Ｐ２をこの順で通過させられて流路切換え弁５ａを介して吸着塔２ａに流入させられる流路（吸着塔２ｂにおける吸着能力再生処理を主目的とする流路）とが形成される。
Specifically, the
この際に、熱交換器４ａの二次熱交換部３２では、導入口３０ｉから導入されて後述するように一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧと、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）から供給された熱媒液Ｗｃとの熱交換によって水素ガスＧが冷却される。これにより、熱交換器４ａ内において水素ガスＧの相対湿度が上昇するため、水素ガスＧに含まれている気相の水分の一部が液相に変化して水素ガスＧから離脱させられる（除去される）。この結果、二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧの絶対湿度が十分に低下させられる（水素ガスＧに含まれる水分の量が十分に減少させられる）。
At this time, in the secondary
この場合、制御部１５は、処理開始直後のこの時点において、熱交換器４ａ内の流量調整弁３３ａを最大の開度となる開弁状態（全開可能な弁構造の場合には全開状態）に制御すると共に、流量調整弁３３ｂを最小の開度となる開弁状態（全閉可能な弁構造の場合には全閉状態）に制御する。これにより、導入口３０ｉから熱交換器４ａに導入されて一次熱交換部３１および二次熱交換部３２をこの順で通過させられた水素ガスＧの大半（流量調整弁３３ｂが全閉の場合には、二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧのすべて）が一次熱交換部３１を再び通過させられる状態となる。
In this case, the
この際には、二次熱交換部３２における熱媒液Ｗｃとの熱交換によって冷却された水素ガスＧ（排出口３０ｏに向かって一次熱交換部３１を通過させられる水素ガスＧ）と、導入口３０ｉから一次熱交換部３１に新たに導入された水素ガスＧとの一次熱交換部３１における熱交換によって、新たに導入された水素ガスＧが冷却される。これにより、新たに導入された水素ガスＧの相対湿度が上昇するため、水素ガスＧに含まれている気相の水分の一部が一次熱交換部３１において液相に変化して水素ガスＧから離脱させられる（除去される）。この結果、一次熱交換部３１から二次熱交換部３２に流入する水素ガスＧの絶対湿度が十分に低下させられる（水素ガスＧに含まれる水分の量が十分に減少させられる）ため、前述した二次熱交換部３２における水分の除去と相俟って、水素ガスＧに含まれていた水分が熱交換器４ａにおいて十分に除去される。
At this time, the hydrogen gas G cooled by heat exchange with the heat medium liquid Wc in the secondary heat exchange section 32 (hydrogen gas G passed through the primary
また、排出口３０ｏに向かって一次熱交換部３１を通過させられる水素ガスＧは、一次熱交換部３１に新たに導入された水素ガスＧとの熱交換によって温度上昇させられる。この場合、二次熱交換部３２から一次熱交換部３１に流入する水素ガスＧは、二次熱交換部３２における冷却（温度低下）によって相対湿度が１００％程度となっている。したがって、排出口３０ｏから排出されるのに先立って水素ガスＧを温度上昇させて相対湿度を低下させることにより、熱交換器４ａから吸着塔２ａや熱交換器４ｂに向かう流路内等で水素ガスＧに含まれている水分が結露する事態を好適に回避することが可能となる。
Further, the hydrogen gas G that is passed through the primary
また、一次熱交換部３１および二次熱交換部３２において水素ガスＧから離脱させられた液相の水分は、貯水部８ａに貯留されると共に、予め規定された量の水分が貯水部８ａに貯留される都度、貯水部８ａから所定の排水場所に排水される。この際には、前述したように、貯水部８ａ（貯水部８ａに配設されているセンサ）からヒートポンプユニット３の制御部１５に排水を報知する信号が出力される。したがって、この信号の出力頻度、すなわち、貯水部８ａからの排水の頻度に基づき、熱交換器４ａにおいて単位時間当りに水素ガスＧから除去される水分の量を特定することができる。
Further, the liquid-phase moisture separated from the hydrogen gas G in the primary
また、除去システム１に対して水素ガスＧを圧送する圧縮機の回転数（すなわち、単位時間あたりの水素ガスＧの導入量）、各温度センサ３４によって検出される水素ガスＧの温度、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）の動作状態および流量調整弁７ａの開度（すなわち、熱交換器４ａに供給される冷熱の熱量）、並びに熱交換器４ａにおいて単位時間当りに水素ガスＧから除去される水分の量などに基づき、導入用配管Ｐｉを介して熱交換器４ａに流入する水素ガスＧに含まれている水分の量（湿度）や、熱交換器４ａから排出される水素ガスＧに含まれている水分の量（湿度）を特定することができる。
Also, the number of revolutions of the compressor that pumps the hydrogen gas G to the removal system 1 (that is, the amount of hydrogen gas G introduced per unit time), the temperature of the hydrogen gas G detected by each temperature sensor 34, and the heat pump unit 3 (cooling
一方、熱交換器４ａ（排出口３０ｏ）から排出された水素ガスＧ（冷却によって水分の一部を除去された水素ガスＧ）の一部は、分岐点Ｐ１および流路切換え弁５ａをこの順で通過して吸着塔２ａに流入する。この際に、吸着塔２ａに流入した水素ガスＧに含まれている水分が吸着塔２ａ内の吸着剤に吸着されて水素ガスＧから除去される（吸着塔２ａにおける吸着除去処理の実行）。これにより、吸着塔２ａを通過させられた水素ガスＧの絶対湿度が十分に低下させられる（水素ガスＧに含まれる水分の量が十分に減少させられる）。
On the other hand, part of the hydrogen gas G discharged from the
この場合、本例の除去システム１では、導入用配管Ｐｉに導入された水素ガスＧに含まれる水分の一部が熱交換器４ａにおいて除去されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２ａに流入する水素ガスＧの絶対湿度は、導入用配管Ｐｉに導入された水素ガスＧの絶対湿度よりも低くなっている。したがって、熱交換器４ａを通過させずに導入用配管Ｐｉから吸着塔２ａに水素ガスＧを直接流入させる構成（導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧに含まれている水分を吸着塔２ａによる吸着除去処理だけで除去する構成）とは異なり、吸着除去処理を行っている吸着塔２ａ内の吸着剤の吸着除去能力が短時間で大きく低下する事態が回避される。この後、吸着塔２ａにおいて水分を十分に吸着除去された水素ガスＧは、流路切換え弁５ｂを介して排出用配管Ｐｏに流入し、図示しない水素ガスＧの供給先に排出される。
In this case, in the
また、熱交換器４ａ（排出口３０ｏ）から排出された水素ガスＧ（冷却によって水分の一部を除去された水素ガスＧ）の他の一部は、分岐点Ｐ１を通過して熱交換器４ｂに流入する。この際に、熱交換器４ｂでは、流入させられた水素ガスＧが、ヒートポンプユニット３（加熱部３ｈ）から供給された熱媒液Ｗｈとの熱交換によって加熱され、その相対湿度が大きく低下させられる。また、熱交換器４ｂにおいて加熱された水素ガスＧは、流路切換え弁５ｂを介して吸着塔２ｂに流入する。
In addition, another part of the hydrogen gas G (hydrogen gas G from which part of the moisture has been removed by cooling) discharged from the
この場合、吸着塔２ｂに流入させる水素ガスＧの温度が高いほど、吸着塔２ｂ内の吸着剤を好適に温度上昇させて吸着剤から水分を好適に離脱させることができる。したがって、熱交換器４ｂにおいて十分に温度上昇させられた水素ガスＧが吸着塔２ｂに流入させられる本例の除去システム１では、流入した水素ガスＧによって吸着塔２ｂ内の吸着剤が十分に温度上昇させられるため、この吸着剤に吸着されている水分が吸着剤から好適に離脱させられる。また、吸着塔２ｂに流入させる水素ガスＧに含まれる水分が少ないほど（水素ガスＧの相対湿度が低いほど）、吸着塔２ｂ内の吸着剤から水素ガスＧに水分を好適に離脱させる（吸着剤から離脱する水分を水素ガスＧに取り込む）ことができる。したがって、熱交換器４ａ，４ｃにおいて水分を除去され、かつ熱交換器４ｂにおいて加熱されることでその相対湿度が十分に低くなっている水素ガスＧが吸着塔２ｂに流入させられる本例の除去システム１では、このような水素ガスＧに接することで、吸着剤に吸着されている水分が一層好適に離脱させられる。これにより、吸着塔２ｂ内の吸着剤が再生されて吸着塔２ｂの吸着除去能力が復元される。
In this case, the higher the temperature of the hydrogen gas G flowing into the
また、吸着塔２ｂにおいて吸着剤から離脱した水分を含む水素ガスＧは、流路切換え弁５ａを介して熱交換器４ｃに流入する。この際に、熱交換器４ｃの二次熱交換部４２では、導入口４０ｉから導入されて後述するように一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧと、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）から供給された熱媒液Ｗｃとの熱交換によって水素ガスＧが冷却される。これにより、熱交換器４ｃ内において水素ガスＧの相対湿度が上昇するため、水素ガスＧに含まれている気相の水分の一部が液相に変化して水素ガスＧから離脱させられる（除去される）。この結果、二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧの絶対湿度が十分に低下させられる（水素ガスＧに含まれる水分の量が十分に減少させられる）。
Further, the hydrogen gas G containing moisture separated from the adsorbent in the
この場合、制御部１５は、処理開始直後のこの時点において、熱交換器４ｃ内の流量調整弁４３ａを最大の開度となる開弁状態（全開可能な弁構造の場合には全閉状態）に制御すると共に、流量調整弁４３ｂを最小の開度となる開弁状態（全閉可能な弁構造の場合には全閉状態）に制御する。これにより、導入口４０ｉから熱交換器４ｃに導入されて一次熱交換部４１および二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧの大半（流量調整弁４３ｂが全閉の場合には、二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧのすべて）が一次熱交換部４１を再び通過させられる状態となる。
In this case, the
この際には、二次熱交換部４２における熱媒液Ｗｃとの熱交換によって冷却された水素ガスＧ（排出口４０ｏに向かって一次熱交換部４１を通過させられる水素ガスＧ）と、導入口４０ｉから一次熱交換部４１に新たに導入された水素ガスＧとの一次熱交換部４１における熱交換によって、新たに導入された水素ガスＧが冷却される。これにより、新たに導入された水素ガスＧの相対湿度が上昇するため、水素ガスＧに含まれている気相の水分の一部が一次熱交換部４１において液相に変化して水素ガスＧから離脱させられる（除去される）。この結果、一次熱交換部４１から二次熱交換部４２に流入する水素ガスＧの絶対湿度が十分に低下させられる（水素ガスＧに含まれる水分の量が十分に減少させられる）ため、前述した二次熱交換部４２における水分の除去と相俟って、水素ガスＧに含まれていた水分が熱交換器４ｃにおいて十分に除去される。
At this time, the hydrogen gas G cooled by heat exchange with the heat medium liquid Wc in the secondary heat exchange section 42 (hydrogen gas G passed through the primary
また、排出口４０ｏに向かって一次熱交換部４１を通過させられる水素ガスＧは、一次熱交換部４１に新たに導入された水素ガスＧとの熱交換によって温度上昇させられる。この場合、二次熱交換部４２から一次熱交換部４１に流入する水素ガスＧは、二次熱交換部４２における冷却（温度低下）によって相対湿度が１００％程度となっている。したがって、排出口４０ｏから排出されるのに先立って水素ガスＧを温度上昇させて相対湿度を低下させることにより、熱交換器４ｃから吸着塔２ａに向かう流路内等で水素ガスＧに含まれている水分が結露する事態を好適に回避することが可能となる。
Further, the hydrogen gas G that is passed through the primary
また、一次熱交換部４１および二次熱交換部４２において水素ガスＧから離脱させられた液相の水分は、貯水部８ｂに貯留されると共に、予め規定された量の水分が貯水部８ｂに貯留される都度、貯水部８ｂから所定の排水場所に排水される。この際には、前述したように、貯水部８ｂ（貯水部８ｂに配設されているセンサ）からヒートポンプユニット３の制御部１５に排水を報知する信号が出力される。したがって、この信号の出力頻度、すなわち、貯水部８ｂからの排水の頻度に基づき、熱交換器４ｃにおいて単位時間当りに水素ガスＧから除去される水分の量を特定することができる。
Further, the liquid-phase moisture separated from the hydrogen gas G in the primary
また、除去システム１に対して水素ガスＧを圧送する圧縮機の回転数（すなわち、単位時間あたりの水素ガスＧの導入量）、分岐点Ｐ１における水素ガスＧの分流比、各温度センサ４４によって検出される水素ガスＧの温度、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）の動作状態および流量調整弁７ｂの開度（すなわち、熱交換器４ｃに供給される冷熱の熱量）、並びに熱交換器４ｃにおいて単位時間当りに水素ガスＧから除去される水分の量などに基づき、吸着塔２ｂを通過して熱交換器４ｃに流入する水素ガスＧに含まれている水分の量（すなわち、吸着塔２ｂにおいて吸着剤から離脱した水分の量）や、熱交換器４ｃから排出される水素ガスＧに含まれている水分の量（湿度）を特定することができる。
In addition, the number of rotations of the compressor that pumps the hydrogen gas G to the removal system 1 (that is, the amount of hydrogen gas G introduced per unit time), the split ratio of the hydrogen gas G at the branch point P1, and each temperature sensor 44 The detected temperature of the hydrogen gas G, the operating state of the heat pump unit 3 (cooling
一方、熱交換器４ｃ（排出口４０ｏ）から排出された水素ガスＧは、合流点Ｐ２において吸着塔２ａに向かって流動している水素ガスＧに合流させられ、流路切換え弁５ａを通過して吸着塔２ａに流入する。この際に、前述したように、吸着塔２ａに流入した水素ガスＧに含まれている水分が吸着塔２ａ内の吸着剤に吸着されて水素ガスＧから除去されるため、熱交換器４ｃにおいて除去し切れなかった水分が水素ガスＧから確実に除去される。したがって、水分を除去すべき水素ガスＧを用いて吸着塔２ｂの吸着能力を再生しているにも拘わらず、多量の水分が含まれた水素ガスＧが排出用配管Ｐｏに流入する事態が好適に回避される。
On the other hand, the hydrogen gas G discharged from the
このように、本例の除去システム１では、吸着塔２ａにおける吸着除去処理と、吸着塔２ｂにおける吸着能力再生処理とが並行して実行される。したがって、例えば、吸着塔２ａ内の吸着剤が水分を好適に除去することが困難な状態となったときに、制御部１５流路切換え弁５ａ，５ｂを制御することにより、吸着能力が再生された吸着塔２ｂにおいて吸着除去処理を実行し、吸着能力が低下した吸着塔２ａにおいて吸着能力再生処理を実行することで、再び吸着塔２ｂの吸着能力が低下したときに、吸着塔２ａにおける吸着除去処理を実行することが可能となっている。
Thus, in the
続いて、制御部１５による各部の制御態様の一例について説明する。
Next, an example of how each unit is controlled by the
本例の除去システム１では、上記したように、水素ガスＧを加熱するための温熱源として加熱部３ｈを備えると共に、水素ガスＧを冷却するための冷熱源として冷却部３ｃを備えて構成されている。この場合、加熱部３ｈは、冷凍サイクル１１の凝縮器２２における冷媒からの放熱によって熱媒液Ｗｈを加熱可能に構成され、冷却部３ｃは、冷凍サイクル１１の蒸発器２４における冷媒への吸熱によって熱媒液Ｗｃを冷却可能に構成されている。したがって、本例の除去システム１では、前述したように、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）を動作させることで、熱交換器４ａ，４ｃにおける水素ガスＧの冷却と、熱交換器４ｂにおける水素ガスＧの加熱とを同時に行うことが可能となっている。
As described above, the
しかしながら、ヒートポンプユニット３を構成する冷凍サイクル１１では、蒸発器２４において冷媒に吸熱することなく凝縮器２２において冷媒から放熱したり、凝縮器２２において冷媒から放熱することなく蒸発器２４において冷媒に吸熱したりすることができず、凝縮器２２における冷媒からの放熱と、蒸発器２４における冷媒への吸熱とを同時に行う必要がある。このため、ヒートポンプユニット３を温熱源および冷熱源として使用する本例の除去システム１では、加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを加熱するときに、その加熱の度合いに応じて冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃが冷却され、冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃを冷却するときに、その冷却の度合いに応じて加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈが加熱される。言い換えれば、本例の除去システム１では、加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを加熱する必要があるときに、その加熱の度合いに応じて冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃを冷却する必要があり、冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃを冷却する必要があるときに、その冷却の度合いに応じて加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを加熱する必要がある。
However, in the refrigerating
なお、本例の除去システム１では、前述したように、加熱部３ｈが、大気からの吸熱によって熱媒液Ｗｈを加熱する補助的な温熱源を備え、冷却部３ｃが、大気への放熱によって熱媒液Ｗｃを冷却する補助的な冷熱源を備えている。しかしながら、蒸発器２４における冷媒への吸熱を行うことなく補助的な冷熱源だけで熱媒液Ｗｃを冷却しようとしても、凝縮器２２における冷媒からの放熱によって熱媒液Ｗｈを加熱することができず、凝縮器２２における冷媒からの放熱を行うことなく補助的な温熱源だけで熱媒液Ｗｈを加熱しようとしても、蒸発器２４における冷媒への吸熱によって熱媒液Ｗｃを冷却することができない。したがって、上記の補助的な熱源は、あくまでも、凝縮器２２において冷媒から放熱する熱量と、蒸発器２４において冷媒に吸熱する熱量とが僅かに相違したときに、この差を補うことができる程度の熱源として利用されるものとなっている。
In the
一方、吸着塔２ａ，２ｂのいずれか一方における吸着除去処理と吸着塔２ａ，２ｂの他方における吸着能力再生処理とを並行して実行する本例の除去システム１において、導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧの量を減少させることなく吸着除去処理を継続的に実行するには、吸着除去処理を行っている吸着塔２において水素ガスＧに含まれる水分を好適に吸着除去するのが困難となったときに、吸着能力再生処理によって吸着能力が再生された吸着塔２において吸着除去処理を継続する（吸着除去処理を行っている吸着塔２と吸着能力再生処理を行っている吸着塔２とを切り換える：以下、単に「吸着塔２を切り換える」ともいう）必要がある。このため、本例の除去システム１のような構成を採用したときには、吸着除去処理を行っている吸着塔２が、水素ガスＧに含まれる水分を好適に吸着除去することが可能な状態のうちに、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２の吸着除去能力が十分に再生される（吸着剤の吸着能力が十分に復元される）ように吸着能力再生処理を行うのが好ましい。
On the other hand, in the
この場合、吸着能力再生処理を行う吸着塔２は、除去システム１が停止状態であったり、直前まで吸着除去処理が行われていたりすることで、耐圧容器や吸着剤の温度が、吸着剤から水分を好適に離脱させ得る温度よりも低くなっている。したがって、吸着除去処理および吸着能力再生処理を開始した直後（除去システム１の起動直後や、両吸着塔２を切り換えた直後）には、熱交換器４ｂにおいて加熱された水素ガスＧによって吸着能力再生処理の対象とする吸着塔２の耐圧容器や吸着剤を効率よく加熱して吸着剤から水分を好適に離脱させることができるように、加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを短時間で十分に加熱する必要がある。
In this case, in the
また、吸着除去処理を行っている吸着塔２に水分を多量に含んだ水素ガスＧが流入したときには、その吸着塔２内の吸着剤の吸着能力が短時間で大きく低下してしまう。このため、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２が十分に再生される前に、吸着除去処理を行っている吸着塔２において水素ガスＧから水分を好適に吸着除去するのが困難となるおそれがある。
Further, when the hydrogen gas G containing a large amount of water flows into the
ここで、吸着能力再生処理の開始直後は、吸着剤が多量の水分を吸着した状態となっているため、熱交換器４ｂによって加熱された高温の水素ガスＧに接した吸着剤から多量の水分が離脱させられる結果、熱交換器４ｃに流入する水素ガスＧに多量の水分が含まれた水素ガスＧが流入することとなる。このため、この水分を熱交換器４ｃにおいて好適に除去することができなかった場合には、吸着除去処理を行っている吸着塔２に合流点Ｐ２を経て水分を多量に含んだ水素ガスＧが流入してしまう。また、導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧに多量の水分が含まれているときに、この水分を熱交換器４ａにおいて好適に除去することができなかった場合には、吸着除去処理を行っている吸着塔２に水分を多量に含んだ水素ガスＧが流入してしまう。
Here, immediately after the start of the adsorption capacity regeneration process, the adsorbent is in a state of adsorbing a large amount of moisture. As a result, the hydrogen gas G containing a large amount of moisture flows into the hydrogen gas G flowing into the
そこで、本例の除去システム１では、吸着除去処理および吸着能力再生処理を開始した直後に、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）を最大限の処理能力で動作させる（具体的には、圧縮機２１の回転数を上昇させる）ことで、十分に高温の熱媒液Ｗｈが加熱部３ｈから熱交換器４ｂに供給されて水素ガスＧが十分に温度上昇させられ、この高温の水素ガスＧが吸着能力再生処理を行う吸着塔２に供給されると共に、凝縮器２２において冷媒から放熱される大量の熱量に対応して蒸発器２４において冷媒に大量の熱量が吸熱される結果、十分に低温の熱媒液Ｗｃが熱交換器４ａ，４ｃに供給されるように構成されている。
Therefore, in the
この際に、本例の除去システム１では、前述したように、流量調整弁７ａが最小の開度となる開弁状態（または全閉状態）に制御されることで、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ１に流入した熱媒液Ｗｃの大半（または全て）が熱交換器４ａ（二次熱交換部３２）を通過させられる。また、熱交換器４ａ内の流量調整弁３３ａが最大の開度となる開弁状態（または全開状態）に制御されると共に、流量調整弁３３ｂが最小の開度となる開弁状態（または全閉状態）に制御されることで、導入用配管Ｐｉに導入された水素ガスＧの大半（または全て）が二次熱交換部３２を通過させられた後に一次熱交換部３１を再び通過させられる。これにより、熱媒液Ｗｃとの熱交換によって二次熱交換部３２において水素ガスＧが十分に冷却されて（水素ガスＧの熱が熱媒液Ｗｃに好適に吸熱されて）水素ガスＧに含まれている水分が好適に除去されると共に、二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧとの熱交換によって一次熱交換部３１において水素ガスＧが十分に冷却されて（一次熱交換部３１を通過している水素ガスＧの熱が排出口３０ｏから排出される水素ガスＧに好適に吸熱されて）水分が好適に除去される結果、多量の水分を含んだ水素ガスＧが吸着除去処理を行っている吸着塔２に流入する事態が好適に回避される。
At this time, in the
さらに、本例の除去システム１では、前述したように、流量調整弁７ｂが最小の開度となる開弁状態（または全閉状態）に制御されることで、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ２に流入した熱媒液Ｗｃの大半（または全て）が熱交換器４ｃ（二次熱交換部４２）を通過させられる。また、熱交換器４ｃ内の流量調整弁４３ａが最大の開度となる開弁状態（または全開状態）に制御されると共に、流量調整弁４３ｂが最小の開度となる開弁状態（または全閉状態）に制御されることで、吸着能力再生処理の対象の吸着塔２を通過させられた水素ガスＧの大半（または全て）が二次熱交換部４２を通過させられた後に一次熱交換部４１を再び通過させられる。これにより、熱媒液Ｗｃとの熱交換によって二次熱交換部４２において水素ガスＧが十分に冷却されて（水素ガスＧの熱が熱媒液Ｗｃに好適に吸熱されて）水素ガスＧに含まれている水分が好適に除去されると共に、二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧとの熱交換によって一次熱交換部４１において水素ガスＧが十分に冷却されて（一次熱交換部４１を通過している水素ガスＧの熱が排出口４０ｏから排出される水素ガスＧに好適に吸熱されて）水分が好適に除去される結果、多量の水分を含んだ水素ガスＧが吸着除去処理を行っている吸着塔２に流入する事態が好適に回避される。
Furthermore, in the
これにより、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）を最大限の処理能力で動作させることで得られる温熱（凝縮器２２において冷媒から放熱される熱）および冷熱（蒸発器２４において冷媒に吸熱される熱）の均衡を保ちつつ、吸着能力再生処理の対象の吸着塔２を短時間で効率良く再生し、かつ吸着除去処理の対象の吸着塔２の吸着能力が短時間で大きく低下する事態を好適に回避することが可能となっている。
As a result, hot heat (heat radiated from the refrigerant in the condenser 22) and cold heat (heat absorbed by the refrigerant in the evaporator 24) obtained by operating the heat pump unit 3 (refrigeration cycle 11) at the maximum processing capacity ), the
一方、吸着能力再生処理を継続することによって吸着剤に吸着された状態の水分が徐々に減少する。また、高温の水素ガスＧに接している耐圧容器や吸着剤の温度も十分に高い温度となる。したがって、処理開始からある程度経過したときには、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２に供給する水素ガスＧの温度をある程度低下させても、吸着剤から水分を十分に離脱させることが可能となる。このため、加熱部３ｈから熱交換器４ｂに供給する熱媒液Ｗｈの温度を処理開始直後よりも低下させたり、単位時間当りの熱媒液Ｗｈの供給量を減少させたりすることが可能となり、これに応じて、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）やポンプ１２ａ，１２ｂの処理能力を低下させて電力消費量を低減することが可能となる。
On the other hand, by continuing the adsorption capacity regeneration process, the amount of water adsorbed by the adsorbent gradually decreases. Also, the temperature of the pressure-resistant container and the adsorbent that are in contact with the high-temperature hydrogen gas G is sufficiently high. Therefore, when a certain amount of time has passed since the start of the treatment, even if the temperature of the hydrogen gas G supplied to the
この際に、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）を温熱源および冷熱源とする本例の除去システム１では、前述したように、加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを加熱する度合いに応じて冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃが冷却される。言い換えれば、加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを加熱する熱量を減少させるときには、冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃを冷却する熱量、すなわち、熱交換器４ａ，４ｃにおいて水素ガスＧから熱媒液Ｗｃに吸熱する熱量を減少させる必要がある。したがって、本例の除去システム１では、制御部１５が、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）の処理能力を低下させる（具体的には、圧縮機２１の回転数を低下させる）制御と相俟って、流量調整弁７ａの開度を大きくする制御、および流量調整弁７ｂの開度を大きくする制御を実行する。
At this time, in the
この際に、流量調整弁７ａの開度が大きくなることで、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ１に流入した熱媒液Ｗｃの一部が熱交換器４ａ（二次熱交換部３２）を通過させずに冷却部３ｃに戻ることとなる。したがって、流量調整弁７ａの開度が大きくなることで、熱交換器４ａにおいて水素ガスＧから熱媒液Ｗｃに吸熱される熱量が減少する。また、流量調整弁７ｂの開度が大きくなることで、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ２に流入した熱媒液Ｗｃの一部が熱交換器４ｃ（二次熱交換部４２）を通過させずに冷却部３ｃに戻ることとなる。したがって、流量調整弁７ｂの開度が大きくなることで、熱交換器４ｃにおいて水素ガスＧから熱媒液Ｗｃに吸熱される熱量が減少する。
At this time, part of the heat medium liquid Wc that has flowed into the heat medium liquid circulation path LC1 from the
この場合、前述したように、吸着能力再生処理を継続することによって吸着剤に吸着されている水分が徐々に減少するため、熱交換器４ｃに流入する水素ガスＧに含まれる水分、すなわち、熱交換器４ｃにおいて水素ガスＧから除去可能な水分が徐々に減少する。このため、熱交換器４ｃにおいて水素ガスＧを冷却するのに必要となる冷熱の熱量が徐々に低下する。その一方では、導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧに含まれる水分の量は、吸着能力再生処理の進捗状況とは無関係であるため、熱交換器４ａにおいて水素ガスＧから水分を除去するのに必要となる冷熱の熱量は大きく変化しないものの、導入される水素ガスＧに含まれる水分の量が多いときには、熱交換器４ａにおいて必要となる冷熱の熱量が多くなり、導入される水素ガスＧに含まれる水分の量が少ないときには、熱交換器４ａにおいて必要となる冷熱の熱量が少なくなる。
In this case, as described above, the moisture adsorbed by the adsorbent gradually decreases by continuing the adsorption capacity regeneration process. Moisture that can be removed from the hydrogen gas G in the
したがって、本例の除去システム１では、熱交換器４ａにおいて必要とされる冷熱の熱量（熱交換器４ａに流入する水素ガスＧに含まれている水分の量）、および熱交換器４ｃにおいて必要とされる冷熱の熱量（熱交換器４ｃに流入する水素ガスＧに含まれている水分の量）に応じて、制御部１５が流量調整弁７ａ，７ｂの開度を調整する。
Therefore, in the
この場合、前述したように、熱交換器４ａでは、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧと、排出口３０ｏから排出される水素ガスＧとの一次熱交換部３１における熱交換（一次熱交換：予冷）によって水素ガスＧから水分が除去されると共に、一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧと熱媒液Ｗｃとの二次熱交換部３２における熱交換（二次熱交換：本冷）によって水素ガスＧから水分がさらに除去される。
In this case, as described above, in the
この際に、前述の流量調整弁３３ａの開度が大きく、かつ流量調整弁３３ｂの開度が小さいとき（二次熱交換部３２を通過させられた後に一次熱交換部３１を再び通過させられる水素ガスＧの量が多いとき）には、一次熱交換部３１における予冷の熱交換量が増加して一次熱交換部３１において水素ガスＧから水分が好適に除去される。しかしながら、排出口３０ｏから排出される水素ガスＧの温度が低くなるため、この水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられることで、吸着塔２（耐圧容器や吸着剤）や流路切換え弁５ｂの温度が低下する結果、吸着塔２を切り換えたときに、温度低下した状態の吸着塔２や流路切換え弁５ｂに高温の吸着塔２が接することで結露が生じることがある。このような状態では、吸着塔２を再び切り換えたときに、結露水が排出用配管Ｐｏに流入するおそれがある。また、排出口３０ｏから排出される水素ガスＧの温度が低い状態では、吸着能力再生処理のために熱交換器４ｂにおいて水素ガスＧを好適な温度まで加熱するのに必要となる温熱の熱量が増加する。
At this time, when the opening degree of the flow rate adjustment valve 33a is large and the opening degree of the flow
一方、流量調整弁３３ａの開度が小さく、かつ流量調整弁３３ｂの開度が大きいとき（二次熱交換部３２を通過させられた後に一次熱交換部３１を再び通過させられる水素ガスＧの量が少ないとき）には、一次熱交換部３１における予冷の熱交換量が減少するため、一次熱交換部３１において水素ガスＧから水分を好適に除去するのが困難となる。したがって、結露水が排出用配管Ｐｏに流入したり、熱交換器４ｂにおいて必要となる温熱の熱量が過剰に多くなったりする事態を招くことなく、一次熱交換部３１および二次熱交換部３２の双方において水素ガスＧから水分を好適に除去することができるように、流量調整弁３３ａ，３３ｂの開度（すなわち、一次熱交換部３１における水素ガスＧの冷却の度合い）を調整するのが好ましい。
On the other hand, when the opening degree of the flow rate adjustment valve 33a is small and the opening degree of the flow
この場合、熱交換器４ａにおける流量調整弁３３ａ，３３ｂの開度の調整（一次熱交換部３１における水素ガスＧの冷却の度合いの調整）については、熱交換器４ａ内における水素ガスＧの温度変化に基づいて制御される。具体的には、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧの温度（温度センサ３４ａによって検出される温度：「第４の温度」の一例）、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの温度（温度センサ３４ｂによって検出される温度：「第５の温度」の一例）、および二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧの温度（温度センサ３４ｃによって検出される温度：「第６の温度」の一例）をそれぞれ特定する。
In this case, the adjustment of the degree of opening of the flow
次いで、上記の「第４の温度」および「第６の温度」の温度差（「第３の温度差」の一例）と、「第５の温度」および「第６の温度」の温度差（「第４の温度差」の一例）とを特定すると共に、「第３の温度差」と「第４の温度差」との比が予め規定された目標範囲内の比となるように、流量調整弁３３ａ，３３ｂを制御してバイパス流路３３を通過する水素ガスＧの流量を調整する（「第４の処理」の一例）。なお、上記の「目標範囲」については、除去システム１の使用環境下に応じて、結露水が排出用配管Ｐｏに流入したり、熱交換器４ｂにおいて必要となる温熱の熱量が過剰に多くなったりする事態を招くことなく、一次熱交換部３１において水素ガスＧから水分を好適に除去することができる状態となる「第３の温度差と第４の温度差との比」を予め特定することで、各処理の開始に先立って規定される。
Next, the temperature difference between the "fourth temperature" and the "sixth temperature" (an example of the "third temperature difference") and the temperature difference between the "fifth temperature" and the "sixth temperature" ( An example of the "fourth temperature difference") and the flow rate so that the ratio between the "third temperature difference" and the "fourth temperature difference" is within a predetermined target range The
また、本例の除去システム１では、制御部１５が、流量調整弁３３ａ，３３ｂの開度を調整する制御と並行して、流量調整弁７ａの開度を調整する制御を実行する。具体的には、制御部１５は、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させられる水素ガスＧの温度（温度センサ９によって検出される温度）に基づき、流量調整弁７ａを制御して、水素ガスＧの温度が高いときに熱交換器４ａを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を増加させ、水素ガスＧの温度が低いときに熱交換器４ａを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を減少させる。これにより、吸着除去処理を行う吸着塔２に対して過剰に低い温度の水素ガスＧが流入する事態が回避され、結露水が排出用配管Ｐｏに流入する事態を好適に回避することが可能となる。
In addition, in the
また、本例の除去システム１では、制御部１５が、熱交換器４ｃ内における水素ガスＧの温度変化の状態に応じて流量調整弁４３ａ，４３ｂの開度を調整する制御を実行する。この場合、流量調整弁４３ａの開度が大きく、かつ流量調整弁４３ｂの開度が小さいとき（二次熱交換部４２の後に一次熱交換部４１を再び通過させられる水素ガスＧの量が多いとき）には、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧと二次熱交換部４２において冷却された水素ガスＧとの一次熱交換部４１における熱交換量が多くなる。このため、一次熱交換部４１において水素ガスＧから水分を好適に除去することが可能となるものの、熱交換器４ｃにおいて必要とされる冷熱の熱量が増加することとなる。また、流量調整弁４３ａの開度が小さく、かつ流量調整弁４３ｂの開度が大きいとき（二次熱交換部４２の後に一次熱交換部４１を再び通過させられる水素ガスＧの量が少ないとき）には、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧと二次熱交換部４２において冷却された水素ガスＧとの一次熱交換部４１における熱交換量が少なくなる。このため、熱交換器４ｃにおいて必要とされる冷熱の熱量が減少するものの、一次熱交換部４１において水素ガスＧから水分を好適に除去するのが困難となる。
In addition, in the
したがって、流量調整弁７ｂの開度調整に応じて熱交換器４ｃに供給される熱媒液Ｗｃの量（すなわち、熱交換器４ｃに供給される冷熱の熱量）に応じて、一次熱交換部４１および二次熱交換部４２の双方において水素ガスＧから水分を好適に除去することができるように、流量調整弁４３，４３ｂの開度（すなわち、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧと二次熱交換部４２において冷却された水素ガスＧとの一次熱交換部４１における冷却の度合い）を調整するのが好ましい。
Therefore, according to the amount of heat transfer liquid Wc supplied to the
この場合、熱交換器４ｃにおける流量調整弁４３ａ，４３ｂの開度の調整については、熱交換器４ｃ内における水素ガスＧの温度変化に基づいて制御される。具体的には、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧの温度（温度センサ４４ａによって検出される温度：「第１の温度」の一例）、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの温度（温度センサ４４ｂによって検出される温度：「第２の温度」の一例）、および二次熱交換部４２から排出される水素ガスＧの温度（温度センサ４４ｃによって検出される温度：「第３の温度」の一例）をそれぞれ特定する。
In this case, the adjustment of the opening degrees of the
次いで、上記の「第１の温度」および「第３の温度」の温度差（「第１の温度差」の一例）、および「第２の温度」および「第３の温度」の温度差（「第２の温度差」の一例）「それぞれ特定すると共に、「第１の温度差」と「第２の温度差」との比が予め規定された目標範囲内の比となるように、流量調整弁４３ａ，４３ｂを制御してバイパス流路４３を通過する水素ガスＧの流量を調整する（「第３の処理」の一例）。なお、上記の「目標範囲」については、除去システム１の使用環境下に応じて、熱交換器４ｃに供給される冷熱の熱量に応じて、一次熱交換部４１および二次熱交換部４２の双方において水素ガスＧから水分を好適に除去することができる状態となる「第１の温度差と第２の温度差との比」を予め特定することで、各処理の開始に先立って規定される。
Next, the temperature difference between the "first temperature" and the "third temperature" (an example of the "first temperature difference") and the temperature difference between the "second temperature" and the "third temperature" ( Example of "second temperature difference") "In addition to specifying each, the flow rate The
また、本例の除去システム１では、制御部１５が、上記のように流量調整弁４３ａ，４３ｂの開度を調整する制御と並行して、流量調整弁７ｂの開度を調整する制御を実行する。具体的には、制御部１５は、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させられる水素ガスＧの温度（温度センサ９によって検出される温度）に応じて制御する。この場合、熱交換器４ｃにおいて冷却された水素ガスＧの温度が低いときには、そのような水素ガスＧが合流点Ｐ２において合流させられた後に吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられることで、吸着塔２（耐圧容器や吸着剤）や流路切換え弁５ｂの温度が低下することとなる。この結果、吸着塔２を切り換えたときに、温度低下した状態の吸着塔２や流路切換え弁５ｂに高温の水素ガスＧが接することで結露が生じることがある。このような状態では、吸着塔２を再び切り換えたときに、結露水が排出用配管Ｐｏに流入するおそれがある。
In addition, in the
したがって、制御部１５は、温度センサ９によって検出される水素ガスＧの温度が高いときには、流量調整弁７ｂの開度を小さくして熱交換器４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を増加させ、水素ガスＧの温度が低いときには、流量調整弁７ｂの開度を大きくして熱交換器４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を減少させる。これにより、吸着除去処理を行う吸着塔２に対して過剰に低い温度の水素ガスＧが流入する事態が回避され、結露水が排出用配管Ｐｏに流入する事態を好適に回避することが可能となる。
Therefore, when the temperature of the hydrogen gas G detected by the
一方、吸着能力再生処理をさらに継続したときには、吸着剤に吸着された状態の水分がさらに少量となり、高温の水素ガスＧに接することで吸着剤から離脱する水分の量が極く少量となる。このような状態において、吸着剤に多量の水分が吸着されていたときと同様に加熱部３ｈから高温の熱媒液Ｗｈを供給したときには、熱交換器４ｂにおいて水素ガスＧが同様に加熱されるのにも拘わらず、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２において吸着剤から水分を離脱させるのに消費される温熱の量が減少するため、結果として、吸着塔２から排出される水素ガスＧの温度が高温となる。この際には、吸着塔２から排出された水素ガスＧが熱交換器４ｃにおける冷却の分だけ温度低下するものの、熱交換器４ｃから排出される水素ガスＧの温度が高温となる。このため、吸着除去処理を行っている吸着塔２に流入する水素ガスＧの温度が高温となり、その相対湿度が低くなることで吸着剤に水分を好適に吸着させるのが困難になると共に、最終的に排出用配管Ｐｏに排出される水素ガスＧの温度が高温となる。
On the other hand, when the adsorption capacity regeneration process is continued further, the amount of moisture adsorbed by the adsorbent becomes even smaller, and the amount of moisture detached from the adsorbent upon contact with the high-temperature hydrogen gas G becomes extremely small. In this state, when the high-temperature heat transfer liquid Wh is supplied from the
したがって、本例の除去システム１では、制御部１５が、温度センサ９によって検出される水素ガスＧの温度が許容範囲を超えて高い温度に変化したときに、熱交換器４ｃと合流点Ｐ２との間に配設されている流量調整弁６の開度を小さくする制御（水素ガスＧの通過量を減少させる制御：「第３の熱交換器を通過させられた気体の温度に基づいて第３の流量調整部を制御して第３の熱交換器を通過する気体の流量を調整させる第５の処理」の一例）を実行する。これにより、吸着除去処理を行っている吸着塔２に流入する水素ガスＧが過剰に高温となる事態が回避される。
Therefore, in the
また、本例の除去システム１では、前述したように、導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧに含まれている水分の量や、吸着能力再生処理の進捗状況などに応じてヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）の動作状態や各流量調整弁７ａ，７ｂ，３３ａ，３３ｂ，４３ａ，４３ｂの開度の調整が行われる。この場合、導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧに含まれている水分の量については、一例として、単位時間当りに導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧの量およびその温度、単位時間当りに熱交換器４ａに供給される熱媒液Ｗｃの量およびその温度、並びに単位時間当りに熱交換器４ａから排水された水分の量に基づいて特定することができる。
Further, in the
また、単位時間当りに導入用配管Ｐｉに導入された水素ガスＧの量は、圧縮機の回転数に基づいて特定することができる。また、本例の除去システム１では、前述したように、貯水部８ａが、熱交換器４ａにおいて水素ガスＧから除去されて熱交換器４ａから排水された水分が「第１の規定量」に達したときに、その一部の「第２の規定量」を外部に排出（排水）すると共に、排出したことを報知する信号を制御部１５に出力する構成が採用されている。したがって、貯水部８ａからの信号の出力頻度に基づき、貯水部８ａから単位時間当りに排出された水分の量（第２の規定量）を特定することができる。また、単位時間当りに熱交換器４ａに供給される熱媒液Ｗｃの量は、ポンプ１２ａの回転数、流量調整弁７ａ，７ｂの開度に基づいて特定することができ、熱媒液Ｗｃの温度は、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）に設けられている図示しない温度センサによって検出することができる。
Also, the amount of hydrogen gas G introduced into the introduction pipe Pi per unit time can be specified based on the rotation speed of the compressor. Further, in the
また、吸着能力再生処理の進捗状況については、一例として、吸着塔２内の吸着剤が吸着可能な水分の量と、熱交換器４ｃから排出された水分の量（すなわち、吸着塔２において水素ガスＧから除去された水分の量）とに基づいて特定することができる。具体的には、本例の除去システム１では、前述したように、 貯水部８ｂが、熱交換器４ｃにおいて水素ガスＧから除去されて熱交換器４ｃから排水された水分が「第３の規定量」に達したときに、その一部の「第４の規定量」を外部に排出（排水）すると共に、排出したことを報知する信号を制御部１５に出力する構成が採用されている。
In addition, regarding the progress of the adsorption capacity regeneration process, as an example, the amount of moisture that can be adsorbed by the adsorbent in the
したがって、貯水部８ｂから出力される信号に基づき、貯水部８ｂから排出された水分の量（第４の規定量の積算量）を特定することができ、特定した量に基づいて、吸着能力再生処理が行われている吸着塔２において吸着剤から離脱させられた水分の量を推定することができる。また、各吸着塔２内の吸着剤が吸着可能な水分の量が既知であるため、この既知の水分の量と、吸着剤から離脱させられたと推定される水分の量とに基づき、吸着能力再生処理の進捗状況、すなわち、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２内の吸着剤がどの程度の水分を吸着している状態であるか（どの程度の水分を吸着可能な状態であるか）を特定することができる。
Therefore, based on the signal output from the
これにより、本例の除去システム１では、吸着能力再生処理に必要な温熱の熱量（加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを加熱すべき熱量）や、熱交換器４ａ，４ｃにおける水素ガスＧの冷却に必要な冷熱の熱量（冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃを冷却すべき熱量）に応じてヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）の動作状態や各流量調整弁７ａ，７ｂ，３３ａ，３３ｂ，４３ａ，４３ｂの開度を調整することができるため、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）やポンプ１２ａ，１２ｂを不必要に高い処理能力で動作させることなく、吸着除去処理および吸着能力再生処理を実行することが可能となっている。
As a result, in the
なお、本例の除去システム１では、制御部１５が、吸着除去処理を行う吸着塔２および吸着能力再生処理を行う吸着塔２を切り換える「第２の処理」を実行する条件として、次に説明する４つの切換え条件のうちから除去システム１の使用環境に応じて任意の条件を選択することが可能となっている。
In the
具体的には、第１の切換え条件（「第１の条件」の一例）が選択されているときに、制御部１５は、吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧに含まれている水分の量に応じて変化するパラメータ（一例として、湿度センサ１０によって検出される水素ガスＧの湿度：「第１のパラメータ」の一例）が、予め規定された許容範囲（排出用配管Ｐｏに排出される水素ガスＧに含まれる水分の量として許容されている範囲：「第１の範囲」の一例）の上限に達したときに、吸着除去処理を行う吸着塔２内の吸着剤の吸着能力が予め規定された能力（水素ガスＧに含まれる水分を好適に吸着することが可能な吸着能力：「第１の能力」の一例）を下回る状態になったと判別して吸着塔２を切り換える。
Specifically, when the first switching condition (an example of the “first condition”) is selected, the
また、第２の切換え条件（「第２の条件」の一例）が選択されているときに、制御部１５は、吸着能力再生処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧに含まれている水分の量に応じて変化するパラメータ（一例として、吸着能力再生処理を行う吸着塔２において水素ガスＧから除去された水分の量：単位時間当りに貯水部８ｂから排出される水分の量：「第２のパラメータ」の一例）が、予め規定された許容範囲（合流点Ｐ２において合流させられる水素ガスＧに含まれる水分の量として許容されている範囲：「第２の範囲」の一例）の上限に達したときに、吸着能力再生処理を行う吸着塔２内の吸着剤の吸着能力が予め規定された能力（水素ガスＧに含まれる水分を好適に吸着することが可能な吸着能力：「第２の能力」の一例）を超える状態になったと判別して吸着塔２を切り換える。
Further, when the second switching condition (an example of the “second condition”) is selected, the
また、第３の切換え条件（「第３の条件」の一例）が選択されているときに、制御部１５は、吸着除去処理を開始してからの経過時間が予め規定された時間（吸着除去処理を行っている吸着塔２の吸着除去能力が水分を好適に吸着することが困難となるまでの時間：「第１の時間」の一例）に達したときに吸着塔２を切り換える。また、第４の切換え条件（「第４の条件」の一例）が選択されているときに、制御部１５は、吸着能力再生処理を開始してからの経過時間が予め規定された時間（吸着能力再生処理を行っている吸着塔２が水分を好適に吸着除去可能な状態に再生されるまでの時間：「第２の時間」の一例）に達したときに吸着塔２を切り換える。
Further, when the third switching condition (an example of the “third condition”) is selected, the
この場合、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２における吸着剤の吸着能力がどの程度再生されたかを問わず、吸着除去処理を行っている吸着塔２における吸着剤の吸着能力が限界に達するまで処理を継続させるときには、切換え条件１、または切換え条件３を選択する。また、吸着除去処理を行っている吸着塔２における吸着剤の吸着能力がどの程度であるかを問わず、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２における吸着剤の吸着能力が十分に再生されたときに吸着塔２を切り換えるときには、切換え条件２、または切換え条件４を選択する。なお、この場合、本例の除去システム１では、上記の各切換え条件を単独で選択するだけでなく、２つ、または３つを任意に組み合わせて選択したり、４つすべてを選択したりすることが可能となっている。この場合、複数の切換え条件が選択されているときに、制御部１５は、選択された各条件のうちのいずれかが満たされたときに吸着塔２を切り換える。
In this case, regardless of how much the adsorption capacity of the adsorbent in the
以上の説明のように、本例の除去システム１では、２つの吸着塔２を備えて吸着除去処理および吸着能力再生処理を並行して実行し、選択された切換え条件が満たされたときに吸着塔２を切り換えることで、順次導入される水素ガスＧから継続的に水分を除去することが可能となっている。
As described above, the
このように、この「吸着剤再生装置（除去システム１における吸着塔２ａ，２ｂを除く構成要素からなる装置）」では、複数の吸着塔２（本例では、吸着塔２ａ，２ｂの２つ）を備えて各吸着塔２の一部を対象とする吸着除去処理と各吸着塔２の他の一部を対象とする加熱再生方式の吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された除去システム１における吸着剤を再生可能に構成され、吸着能力再生処理を行う吸着塔２に流入させる水素ガスＧを加熱する熱交換器４ｂと、吸着除去処理を行う吸着塔２および熱交換器４ｂに流入させられる水素ガスＧを冷却する熱交換器４ａと、吸着能力再生処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを冷却する熱交換器４ｃと、冷凍サイクル１１における凝縮器２２からの放熱によって熱媒液Ｗｈを加熱可能な加熱部３ｈ、および冷凍サイクル１１における蒸発器２４による吸熱によって熱媒液Ｗｃを冷却可能な冷却部３ｃを備えたヒートポンプユニット３と、吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを、水分の除去が完了した水素ガスＧを流入させるべき排出用配管Ｐｏに流入させると共に、熱交換器４ｂによって加熱された水素ガスＧを、吸着能力再生処理を行う吸着塔２に流入させる流路切換え弁５ｂと、熱交換器４ａによって冷却された水素ガスＧを、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させると共に、吸着能力再生処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを、熱交換器４ｃに流入させる流路切換え弁５ａと、加熱部３ｈによる熱媒液Ｗｈの加熱、熱交換器４ｂへの熱媒液Ｗｈの供給、冷却部３ｃによる熱媒液Ｗｃの冷却、熱交換器４ａへの熱媒液Ｗｃの供給、および熱交換器４ｃへの熱媒液Ｗｃの供給を制御する「第１の処理」と、流路切換え弁５ａ，５ｂを制御して吸着除去処理を行う吸着塔２および吸着能力再生処理を行う吸着塔２を切り換える「第２の処理」とを実行する制御部１５とを備え、熱交換器４ｃを通過させられた水素ガスＧが、熱交換器４ａを通過させられた水素ガスＧに合流させられて流路切換え弁５ａを介して吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させられると共に、熱交換器４ａ，４ｃが、一次熱交換部３１，４１および二次熱交換部３２，４２を備え、導入口３０ｉ，４０ｉから導入された水素ガスＧが、一次熱交換部３１，４１、二次熱交換部３２，４２および一次熱交換部３１，４１をこの順で通過させられて排出口３０ｏ，４０ｏから排出されるように水素ガスＧの流路が形成されると共に、二次熱交換部３２，４２において熱媒液Ｗｃとの熱交換によって水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去され、かつ、一次熱交換部３１，４１において二次熱交換部３２，４２によって冷却された水素ガスＧとの熱交換によって導入口３０ｉ，４０ｉから導入された水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去されるようにそれぞれ構成されている。また、この「吸着剤再生装置」では、「気体」としての水素ガスから「除去対象」としての水分を除去可能に構成された除去システム１における吸着剤の吸着能力を再生可能に構成されている。さらに、この除去システム１では、上記の「吸着剤再生装置」と各吸着塔２とを備えて水素ガスＧから水分を除去可能に構成されている。
Thus, in this "adsorbent regeneration device (device consisting of components other than the adsorption towers 2a and 2b in the removal system 1)", a plurality of adsorption towers 2 (in this example, two
したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、水素ガスＧを冷却することで水素ガスＧから水分を除去するための冷熱源（例えば、単独で動作する冷凍サイクル）と、加熱再生方式の吸着能力再生処理のために水素ガスＧを加熱するための温熱源（例えば電気ヒータ）とを別個に動作させなくても、ヒートポンプユニット３を動作させるだけで、水素ガスＧを冷却するための熱媒液Ｗｃを冷却部３ｃにおいて冷却し、同時に水素ガスＧを加熱するための熱媒液Ｗｈを加熱部３ｈにおいて加熱することができる。これにより、水素ガスＧからの水分の除去および吸着剤の再生のために消費されるエネルギー量を十分に低減することができる。また、吸着除去処理を行う吸着塔２に水素ガスＧを流入させる前に熱交換器４ａにおいて水素ガスＧに含まれる水分の一部を除去する分だけ、吸着除去処理を行う吸着塔２内の吸着剤の吸着能力の低下を抑制できるため、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させる水素ガスＧの量を減少させたり、吸着除去処理を一時的に停止させたりする必要がなくなることから、導入される水素ガスＧについての吸着除去処理を短時間で確実に完了させることができる。また、熱交換器４ａ，４ｃ内に一次熱交換部３１，４１および二次熱交換部３２，４２を設けて二次熱交換部３２，４２において熱媒液Ｗｃとの熱交換によって水素ガスＧを冷却しつつ、一次熱交換部３１，４１において導入口３０ｉ，４０ｉから導入される水素ガスＧを排出口３０ｏ，４０ｏから排出される水素ガスＧ（すなわち、二次熱交換部３２，４２において冷却された水素ガスＧ）との熱交換によって冷却することで、水素ガスＧを効率よく冷却して水分を除去することができる。これにより、多量の水分を含んだ水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２に流入する事態を回避することができると共に、一次熱交換部３１，４１および二次熱交換部３２，４２を備えない構成の熱交換器を使用するのと比較して、水素ガスＧからの水分を除去するのに消費されるエネルギー量を一層低減することができる。
Therefore, according to this "adsorbent regeneration device" and the
また、この「吸着剤再生装置」では、二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧを、一次熱交換部４１を再び通過させずに排出口４０ｏから排出させるバイパス流路４３が熱交換器４ｃに設けられると共に、バイパス流路４３を通過する水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁４３ａ，４３ｂが配設され、制御部１５が、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧの「第１の温度（温度センサ４４ａの検出温度）」、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの「第２の温度（温度センサ４４ｂの検出温度）」、および二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧの「第３の温度（温度センサ４４ｃの検出温度）」をそれぞれ特定すると共に、「第１の温度」および「第３の温度」の「第１の温度差」と、「第２の温度」および「第３の温度」の「第２の温度差」との比に基づき、流量調整弁４３ａ，４３ｂを制御してバイパス流路４３を通過する水素ガスＧの流量を調整する「第３の処理」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
In addition, in this "adsorbent regeneration device", the
また、この「吸着剤再生装置」では、二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧを、一次熱交換部３１を再び通過させずに排出口３０ｏから排出させるバイパス流路３３が熱交換器４ａに設けられると共に、バイパス流路３３を通過させる水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁３３ａ，３３ｂが配設され、制御部１５が、熱交換器４ａにおける導入口３０ｉから導入された水素ガスＧの「第４の温度（温度センサ３４ａの検出温度）」、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの「第５の温度（温度センサ３４ｂの検出温度）」、および二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧの「第６の温度（温度センサ３４ｃの検出温度）」を特定すると共に、「第４の温度」および「第６の温度」の「第３の温度差」と、「第５の温度」および「第６の温度」の「第４の温度差」との比に基づき、流量調整弁３３ａ，３３ｂを制御してバイパス流路３３を通過する水素ガスＧの流量を調整させる「第４の処理」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
In addition, in this "adsorbent regeneration device", the
また、この「吸着剤再生装置」では、熱交換器４ｃを通過させられる水素ガスＧの流量を調整する流量調整弁７ｂを備え、制御部１５が、熱交換器４ｃを通過させられた水素ガスＧの温度（温度センサ９による検出温度）が予め規定された温度範囲内の温度となるように流量調整弁７ｂを制御して熱交換器４ｃを通過させられる水素ガスＧの流量を調整する「第５の処理」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
Further, this "adsorbent regeneration device" is provided with a flow
また、この「吸着剤再生装置」では、制御部１５が、吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧに含まれている水分の量に応じて変化する「第１のパラメータ」が予め規定された「第１の範囲」を外れたときに、吸着除去処理を行う吸着塔２内の吸着剤の吸着能力が予め規定された「第１の能力」を下回る「第１の条件（第１の切換え条件）」が満たされたと判別して「第２の処理」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、吸着除去処理を行っている吸着塔２の吸着剤が、水素ガスＧからの好適な水分の吸着が困難となる前に吸着能力再生処理を行っている吸着塔２、すなわち、水素ガスＧからの好適な水分の吸着が可能な状態となっている吸着剤が収容されている吸着塔２において吸着除去処理を行うことができるため、十分に水分が除去された水素ガスＧを継続的に排出用配管Ｐｏに排出することができる。
Further, in this "adsorbent regeneration device", the
また、この「吸着剤再生装置」では、制御部１５が、吸着能力再生処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧに含まれている水分の量に応じて変化する「第２のパラメータ」が予め規定された「第２の範囲」を外れたときに、吸着能力再生処理を行う吸着塔２内の吸着剤の吸着能力が予め規定された「第２の能力」を超える「第２の条件（第２の切換え条件）」が満たされたと判別して「第２の処理」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、吸着能力再生処理を行ったことで吸着剤の吸着能力が十分に向上した吸着塔２について、不要な吸着能力再生処理を継続せずに済むため、消費電力を一層低減することができる。
In addition, in this "adsorbent regeneration device", the
また、この「吸着剤再生装置」では、制御部１５が、吸着除去処理を開始してからの経過時間が予め規定された「第１の時間」に達する「第３の条件（第３の切換え条件）」、および吸着能力再生処理を開始してからの経過時間が予め規定された「第２の時間」に達する「第４の条件（第４の切換え条件）」の予め規定された一方が満たされたときに、「第２の処理」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、使用環境に応じて「第１の時間」または「第２の時間」を予め規定しておくことで、水素ガスＧの状態を把握するための複雑な構成を備えなくても、「第３の条件」が満たされたときに「第２の処理」を実行すれば、水素ガスＧからの好適な水分の吸着が可能な状態となっている吸着剤が収容されている吸着塔２において吸着除去処理を行うことができるため、十分に水分が除去された水素ガスＧを継続的に排出用配管Ｐｏに排出することが可能となり、「第４の条件」が満たされたときに「第２の処理」を実行すれば、不要な吸着能力再生処理を継続せずに済むため、消費電力を一層低減することが可能となる。
Further, in this "adsorbent regeneration device", the
また、この「吸着剤再生装置」では、熱交換器４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を調整する流量調整弁７ｂを備え、制御部１５が、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させられる水素ガスＧの温度（温度センサ９の検出温度）に基づき、流量調整弁７ｂを制御して、水素ガスＧの温度が高いときに熱交換器４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を増加させ、水素ガスＧの温度が低いときに熱交換器４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を減少させる。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
In addition, this "adsorbent regeneration device" is provided with a flow
なお、「吸着剤再生装置および除去システム」の構成は、上記の除去システム１の構成の例に限定されない。例えば、上記の除去システム１における熱交換器４ａに代えて図５に示す熱交換器５４ａを採用して除去システム１を構成したり、熱交換器４ｃに代えて図６に示す熱交換器５４ｃを採用して除去システム１を構成したりすることもできる。
The configuration of the "adsorbent regeneration device and removal system" is not limited to the example of the configuration of the
熱交換器５４ａは、「第２の熱交換器」の他の一例であって、前述した熱交換器４ａと同様にして、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）から熱媒液循環路ＬＣ１を介して供給される熱媒液Ｗｃとの熱交換によって、吸着除去処理を行う吸着塔２や熱交換器４ｂに流入させられる水素ガスＧを冷却可能に構成されている。また、熱交換器５４ｃは、「第３の熱交換器」の他の一例であって、前述した熱交換器４ｃと同様にして、ヒートポンプユニット３（冷却部３ｃ）から熱媒液循環路ＬＣ２を介して供給される熱媒液Ｗｃとの熱交換によって、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを冷却可能に構成されている。なお、これら熱交換器５４ａ，５４ｃにおいて、熱交換器４ａ，４ｃと同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
The
この場合、図５に示すように、熱交換器５４ａには、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの一部を、二次熱交換部３２を通過させずに、二次熱交換部３２を通過させられて一次熱交換部３１に流入させられる水素ガスＧに合流させるバイパス流路３５（「バイパス流路Ｂ」の一例）が設けられると共に、このバイパス流路３５を通過する水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁３５ａ（「流量調整部Ｂ」の一例）が配設されている。また、熱交換器５４ａには、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧの温度（「温度Ｄ」の一例）を検出可能な温度センサ３４ａ、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの温度（「温度Ｅ」の一例）を検出可能な温度センサ３４ｂ、および排出口３０ｏから排出される水素ガスＧの温度（「温度Ｆ」の一例）を検出可能な温度センサ３４ｄが配設されている。
In this case, as shown in FIG. 5, a part of the hydrogen gas G introduced from the inlet 30i and passed through the primary
また、図６に示すように、熱交換器５４ｃには、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの一部を、二次熱交換部４２を通過させずに、二次熱交換部４２を通過させられて一次熱交換部４１に流入させられる水素ガスＧに合流させるバイパス流路４５（「バイパス流路Ａ」の一例）が設けられると共に、このバイパス流路４５を通過する水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁４５ａ（「流量調整部Ａ」の一例）が配設されている。また、熱交換器５４ｃには、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧの温度（「温度Ａ」の一例）を検出可能な温度センサ４４ａ、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの温度（「温度Ｂ」の一例）を検出可能な温度センサ４４ｂ、および排出口４０ｏから排出される水素ガスＧの温度（「温度Ｃ」の一例）を検出可能な温度センサ４４ｄが配設されている。
As shown in FIG. 6, the
この場合、熱交換器４ａに代えて熱交換器５４ａを採用した除去システム１において、処理対象の水素ガスＧが導入されたとき（除去システム１による各処理を開始したとき）に、制御部１５は、最初に、熱交換器５４ａ内の流量調整弁３５ａを最小の開度となる開弁状態（全閉可能な弁構造の場合には全閉状態）に制御する。これにより、導入口３０ｉから熱交換器５４ａに導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの大半（流量調整弁３５ａが全閉の場合には、一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧのすべて）が二次熱交換部３２を通過させられる。
In this case, in the
また、二次熱交換部３２における熱媒液Ｗｃとの熱交換によって冷却された水素ガスＧ（排出口３０ｏに向かって一次熱交換部３１を通過させられる水素ガスＧ）と、導入口３０ｉから一次熱交換部３１に新たに導入された水素ガスＧとの一次熱交換部３１における熱交換によって、新たに導入された水素ガスＧが冷却される。これにより、新たに導入された水素ガスＧの相対湿度が上昇するため、水素ガスＧに含まれている気相の水分の一部が一次熱交換部３１において液相に変化して水素ガスＧから離脱させられる（除去される）。この結果、前述の熱交換器４ａを採用したときと同様にして、一次熱交換部３１から二次熱交換部３２に流入する水素ガスＧの絶対湿度が十分に低下させられる（水素ガスＧに含まれる水分の量が十分に減少させられる）ため、前述した二次熱交換部３２における水分の除去と相俟って、水素ガスＧに含まれていた水分が熱交換器５４ａにおいて十分に除去される。
In addition, the hydrogen gas G (the hydrogen gas G that is passed through the primary
また、排出口３０ｏに向かって一次熱交換部３１を通過させられる水素ガスＧは、一次熱交換部３１に新たに導入された水素ガスＧとの熱交換によって温度上昇させられる。この場合、二次熱交換部３２から一次熱交換部３１に流入する水素ガスＧは、二次熱交換部３２における冷却（温度低下）によって相対湿度が１００％程度となっている。したがって、排出口３０ｏから排出されるのに先立って水素ガスＧを温度上昇させて相対湿度を低下させることにより、熱交換器５４ａから吸着塔２ａや熱交換器４ｂに向かう流路内等で水素ガスＧに含まれている水分が結露する事態を好適に回避することが可能となる。
Further, the hydrogen gas G that is passed through the primary
また、熱交換器４ｃに代えて熱交換器５４ｃを採用した除去システム１において処理対象の水素ガスＧが導入されたとき（除去システム１による各処理を開始したとき）に、制御部１５は、最初に、熱交換器５４ｃ内の流量調整弁４５ａを最小の開度となる開弁状態（全閉可能な弁構造の場合には全閉状態）に制御する。これにより、導入口４０ｉから熱交換器５４ｃに導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの大半（流量調整弁４５ａが全閉の場合には、一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧのすべて）が二次熱交換部４２を通過させられる。
Further, when the hydrogen gas G to be treated is introduced into the
また、二次熱交換部４２における熱媒液Ｗｃとの熱交換によって冷却された水素ガスＧ（排出口４０ｏに向かって一次熱交換部４１を通過させられる水素ガスＧ）と、導入口４０ｉから一次熱交換部４１に新たに導入された水素ガスＧとの一次熱交換部４１における熱交換によって、新たに導入された水素ガスＧが冷却される。これにより、新たに導入された水素ガスＧの相対湿度が上昇するため、水素ガスＧに含まれている気相の水分の一部が一次熱交換部４１において液相に変化して水素ガスＧから離脱させられる（除去される）。この結果、一次熱交換部４１から二次熱交換部４２に流入する水素ガスＧの絶対湿度が十分に低下させられる（水素ガスＧに含まれる水分の量が十分に減少させられる）ため、前述した二次熱交換部４２における水分の除去と相俟って、水素ガスＧに含まれていた水分が熱交換器５４ｃにおいて十分に除去される。
In addition, the hydrogen gas G cooled by heat exchange with the heat medium liquid Wc in the secondary heat exchange section 42 (the hydrogen gas G that is passed through the primary
また、排出口４０ｏに向かって一次熱交換部４１を通過させられる水素ガスＧは、一次熱交換部４１に新たに導入された水素ガスＧとの熱交換によって温度上昇させられる。この場合、二次熱交換部４２から一次熱交換部４１に流入する水素ガスＧは、二次熱交換部４２における冷却（温度低下）によって相対湿度が１００％程度となっている。したがって、排出口４０ｏから排出されるのに先立って水素ガスＧを温度上昇させて相対湿度を低下させることにより、熱交換器５４ｃから吸着塔２ａに向かう流路内等で水素ガスＧに含まれている水分が結露する事態を好適に回避することが可能となる。
Further, the hydrogen gas G that is passed through the primary
一方、吸着能力再生処理を継続することによって吸着剤に吸着された状態の水分が徐々に減少し、かつ高温の水素ガスＧに接している耐圧容器や吸着剤の温度も十分に高い温度となったとき（処理開始からある程度経過したとき）には、吸着能力再生処理を行っている吸着塔２に供給する水素ガスＧの温度をある程度低下させても、吸着剤から水分を十分に離脱させることが可能となる。このため、前述したように、加熱部３ｈから熱交換器４ｂに供給する熱媒液Ｗｈの温度を処理開始直後よりも低下させることでヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）の処理能力を低下させて電力消費量を低減することが可能となる。
On the other hand, by continuing the adsorption capacity regeneration process, the moisture adsorbed by the adsorbent gradually decreases, and the temperature of the pressure vessel and adsorbent in contact with the high-temperature hydrogen gas G reaches a sufficiently high temperature. (when a certain amount of time has passed since the start of the treatment), even if the temperature of the hydrogen gas G supplied to the
この際には、加熱部３ｈにおいて熱媒液Ｗｈを加熱する熱量を減少させるのに伴って冷却部３ｃにおいて熱媒液Ｗｃを冷却する熱量、すなわち、熱交換器５４ａ，５４ｃにおいて水素ガスＧから熱媒液Ｗｃに吸熱する熱量を減少させる必要がある。したがって、制御部１５は、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）の処理能力を低下させる制御と相俟って、流量調整弁７ａの開度を大きくする制御、流量調整弁３５ａの開度を大きくする制御、流量調整弁７ｂの開度を大きくする制御、および流量調整弁４５ａの開度を大きくする制御を実行する。
At this time, the amount of heat for cooling the heat medium liquid Wc in the
この際に、流量調整弁７ａの開度が大きくなることで、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ１に流入した熱媒液Ｗｃの一部が熱交換器５４ａ（二次熱交換部３２）を通過させずに冷却部３ｃに戻ることとなる。また、流量調整弁３５ａの開度が大きくなることで、導入口３０ｉから熱交換器５４ａに流入して一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの一部が、二次熱交換部３２を通過せずにバイパス流路３５を通過させられて一次熱交換部３１に流入し、排出口３０ｏから排出される。したがって、流量調整弁７ａの開度や流量調整弁３５ａの開度が大きくなることで、熱交換器５４ａにおいて水素ガスＧから熱媒液Ｗｃに吸熱される熱量が減少する。
At this time, as the opening degree of the flow rate adjustment valve 7a increases, part of the heat medium liquid Wc that has flowed into the heat medium liquid circulation path LC1 from the
また、流量調整弁７ｂの開度が大きくなることで、冷却部３ｃから熱媒液循環路ＬＣ２に流入した熱媒液Ｗｃの一部が熱交換器５４ｃ（二次熱交換部４２）を通過させずに冷却部３ｃに戻ることとなる。また、流量調整弁４５ａの開度が大きくなることで、導入口４０ｉから熱交換器５４ｃに流入して一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの一部が、二次熱交換部４２を通過せずにバイパス流路４５を通過させられて一次熱交換部４１に流入し、排出口４０ｏから排出される。したがって、流量調整弁７ｂの開度や流量調整弁４５ａの開度が大きくなることで、熱交換器５４ｃにおいて水素ガスＧから熱媒液Ｗｃに吸熱される熱量が減少する。
In addition, as the opening degree of the flow
これにより、ヒートポンプユニット３（冷凍サイクル１１）の処理能力を低下させた状態において、加熱部３ｈにおける熱媒液Ｗｈの加熱および冷却部３ｃにおける熱媒液Ｗｃの冷却を均衡させることができる。この場合、前述したように、吸着能力再生処理を継続することによって吸着剤に吸着されている水分が徐々に減少するため、熱交換器５４ｃに流入する水素ガスＧに含まれる水分、すなわち、熱交換器５４ｃにおいて水素ガスＧから除去可能な水分が徐々に減少する。このため、熱交換器５４ｃにおいて水素ガスＧを冷却するのに必要となる冷熱の熱量が徐々に低下する。その一方では、導入用配管Ｐｉに導入される水素ガスＧに含まれる水分の量は、吸着能力再生処理の進捗状況とは無関係であるため、熱交換器５４ａにおいて水素ガスＧから水分を除去するのに必要となる冷熱の熱量は大きく変化しないものの、導入される水素ガスＧに含まれる水分の量が多いときには、熱交換器５４ａにおいて必要となる冷熱の熱量が多くなり、導入される水素ガスＧに含まれる水分の量が少ないときには、熱交換器５４ａにおいて必要となる冷熱の熱量が少なくなる。
Thus, in a state where the processing capacity of the heat pump unit 3 (refrigerating cycle 11) is reduced, the heating of the heat transfer fluid Wh in the
したがって、制御部１５は、熱交換器５４ａにおいて必要とされる冷熱の熱量（熱交換器５４ａに流入する水素ガスＧに含まれている水分の量）、および熱交換器５４ｃにおいて必要とされる冷熱の熱量（熱交換器５４ｃに流入する水素ガスＧに含まれている水分の量）に応じて、流量調整弁７ａおよび流量調整弁３５ａの開度や、流量調整弁７ｂおよび流量調整弁４５ａの開度を調整する。
Therefore, the
この場合、熱交換器５４ａでは、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧと、排出口３０ｏから排出される水素ガスＧとの一次熱交換部３１における熱交換（一次熱交換：予冷）によって水素ガスＧから水分が除去されると共に、一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧと熱媒液Ｗｃとの二次熱交換部３２における熱交換（二次熱交換：本冷）によって水素ガスＧから水分がさらに除去される。
In this case, in the
この際に、前述の流量調整弁３５ａの開度が小さいとき（二次熱交換部３２を通過させられる水素ガスＧの量が多いとき）には、導入された水素ガスＧと熱媒液Ｗｃとの二次熱交換部３２における熱交換量が多くなるため、二次熱交換部３２において水素ガスＧから水分が好適に除去されると共に、一次熱交換部３１における予冷の熱交換量も増加して一次熱交換部３１においても水素ガスＧから水分が好適に除去される。しかしながら、排出口３０ｏから排出される水素ガスＧの温度が低くなるため、この水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられることで、吸着塔２（耐圧容器や吸着剤）や流路切換え弁５ｂの温度が低下する結果、吸着塔２を切り換えたときに、温度低下した状態の吸着塔２や流路切換え弁５ｂに高温の吸着塔２が接することで結露が生じることがある。このような状態では、吸着塔２を再び切り換えたときに、結露水が排出用配管Ｐｏに流入するおそれがある。また、排出口３０ｏから排出される水素ガスＧの温度が低い状態では、吸着能力再生処理のために熱交換器４ｂにおいて水素ガスＧを好適な温度まで加熱するのに必要となる温熱の熱量が増加する。
At this time, when the degree of opening of the
一方、流量調整弁３５ａの開度が大きいとき（二次熱交換部３２を通過する水素ガスＧの量が少ないとき）には、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧと熱媒液Ｗｃとの二次熱交換部３２における熱交換量が少なくなるため、二次熱交換部３２において水素ガスＧから水分を好適に除去するのが困難となると共に、一次熱交換部３１における予冷の熱交換量も減少するため、一次熱交換部３１においても水素ガスＧから水分を好適に除去するのが困難となる。したがって、結露水が排出用配管Ｐｏに流入したり、熱交換器４ｂにおいて必要となる温熱の熱量が過剰に多くなったりする事態を招くことなく、一次熱交換部３１および二次熱交換部３２の双方において水素ガスＧから水分を好適に除去することができるように、流量調整弁３５ａの開度（すなわち、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧの二次熱交換部３２における冷却の度合い）を調整するのが好ましい。
On the other hand, when the opening degree of the flow
この場合、熱交換器５４ａにおける流量調整弁３５ａの開度の調整（二次熱交換部３２における水素ガスＧの冷却の度合いの調整）については、熱交換器５４ａ内における水素ガスＧの温度変化に基づいて制御される。まず、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧの温度（温度センサ３４ａによって検出される温度：「温度Ｄ」の一例）、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの温度（温度センサ３４ｂによって検出される温度：「温度Ｅ」の一例）、および排出口３０ｏから排出される水素ガスＧの温度（温度センサ３４ｄによって検出される温度：「温度Ｆ」の一例）をそれぞれ特定する。
In this case, the adjustment of the degree of opening of the flow
次いで、上記の「温度Ｄ」および「温度Ｅ」の温度差（「温度差Ｃ」の一例）と、「温度Ｄ」および「温度Ｆ」の温度差「温度差Ｄ」とを特定すると共に、「温度差Ｃ」と「温度差Ｄ」との比が予め規定された目標範囲内の比となるように、流量調整弁３５ａを制御してバイパス流路３５を通過する水素ガスＧの流量を調整する（「処理Ｂ」の一例）。なお、上記の「目標範囲」については、除去システム１の使用環境下に応じて、結露水が排出用配管Ｐｏに流入したり、熱交換器４ｂにおいて必要となる温熱の熱量が過剰に多くなったりする事態を招くことなく、一次熱交換部３１および二次熱交換部３２の双方において水素ガスＧから水分を好適に除去することができる状態となる「温度差Ｃと温度差Ｄとの比」を予め特定することで、各処理の開始に先立って規定される。
Next, the temperature difference between "temperature D" and "temperature E" (an example of "temperature difference C") and the temperature difference "temperature difference D" between "temperature D" and "temperature F" are specified, The flow rate of the hydrogen gas G passing through the
なお、本例の除去システム１では、上記のように流量調整弁３５ａの開度を調整する制御と並行して、制御部１５が、流量調整弁７ａの開度を調整する制御を実行する。この流量調整弁７ａの開度の調整については、前述の例において流量調整弁３３ａ，３３ｂの開度の調整と並行して行う流量調整弁７ａの開度の調整と同様のため、重複する説明を省略する。
In addition, in the
一方、前述の流量調整弁４５ａの開度が小さいとき（二次熱交換部４２を通過させられる水素ガスＧの量が多いとき）には、導入された水素ガスＧと熱媒液Ｗｃとの二次熱交換部４２における熱交換量が多くなるため、二次熱交換部４２において水素ガスＧから水分が好適に除去されると共に、一次熱交換部４１における予冷の熱交換量も増加して一次熱交換部４１においても水素ガスＧから水分が好適に除去される。しかしながら、排出口４０ｏから排出される水素ガスＧの温度が低くなるため、この水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられることで、吸着塔２（耐圧容器や吸着剤）や流路切換え弁５ｂの温度が低下する結果、吸着塔２を切り換えたときに、温度低下した状態の吸着塔２や流路切換え弁５ｂに高温の吸着塔２が接することで結露が生じることがある。このような状態では、吸着塔２を再び切り換えたときに、結露水が排出用配管Ｐｏに流入するおそれがある。
On the other hand, when the opening degree of the
また、流量調整弁４５ａの開度が大きいとき（二次熱交換部４２を通過する水素ガスＧの量が少ないとき）には、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧと熱媒液Ｗｃとの二次熱交換部４２における熱交換量が少なくなるため、二次熱交換部４２において水素ガスＧから水分を好適に除去するのが困難となると共に、一次熱交換部４１における予冷の熱交換量も減少するため、一次熱交換部４１においても水素ガスＧから水分を好適に除去するのが困難となる。したがって、結露水が排出用配管Ｐｏに流入する事態を招くことなく、一次熱交換部４１および二次熱交換部４２の双方において水素ガスＧから水分を好適に除去することができるように、流量調整弁４５ａの開度（すなわち、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧの二次熱交換部４２における冷却の度合い）を調整するのが好ましい。
Further, when the opening degree of the flow
この場合、熱交換器５４ｃにおける流量調整弁４５ａの開度の調整（二次熱交換部４２における水素ガスＧの冷却の度合いの調整）については、熱交換器５４ｃ内における水素ガスＧの温度変化に基づいて制御される。まず、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧの温度（温度センサ４４ａによって検出される温度：「温度Ａ」の一例）と、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの温度（温度センサ４４ｂによって検出される温度：「温度Ｂ」の一例）との温度差（「温度差Ａ」の一例）を特定する。また、上記の「温度Ａ」と排出口４０ｏから排出される水素ガスＧの温度（温度センサ４４ｄによって検出される温度：「温度Ｃ」の一例）との温度差（「温度差Ｂ」の一例）を特定する。
In this case, the adjustment of the degree of opening of the flow
次いで、上記の「温度差Ａ」と「温度差Ｂ」との比が予め規定された目標範囲内の比となるように、流量調整弁４５ａを制御してバイパス流路４５を通過する水素ガスＧの流量を調整する（「処理Ａ」の一例）。なお、この「目標範囲」については、除去システム１の使用環境下に応じて、結露水が排出用配管Ｐｏに流入する事態を招くことなく、一次熱交換部４１および二次熱交換部４２の双方において水素ガスＧから水分を好適に除去することができる状態となる「温度差Ａと温度差Ｂとの比」を予め特定することで、各処理の開始に先立って規定される。
Next, the hydrogen gas passing through the
また、本例の除去システム１では、上記のように流量調整弁４５ａの開度を調整する制御と並行して、制御部１５が、流量調整弁７ｂの開度を調整する制御を実行する。具体的には、制御部１５は、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させられる水素ガスＧの温度（温度センサ９によって検出される温度）に基づき、流量調整弁７ｂを制御して、水素ガスＧの温度が高いときに熱交換器５４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を増加させ、水素ガスＧの温度が低いときに熱交換器５４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を減少させる。これにより、吸着除去処理を行う吸着塔２に対して過剰に低い温度の水素ガスＧが流入する事態が回避され、結露水が排出用配管Ｐｏに流入する事態を好適に回避することが可能となる。
In addition, in the
以上の説明のように、熱交換器４ａ，４ｃに代えて熱交換器５４ａ，５４ｃを備えて構成された除去システム１では、熱交換器４ａ，４ｃを備えて構成された前述の除去システム１と同様にして、吸着除去処理および吸着能力再生処理を並行して好適に実施することが可能となっている。
As described above, in the
このように、この「吸着剤再生装置（熱交換器５４ａ，５４ｃを備えて構成された除去システム１における吸着塔２ａ，２ｂを除く構成要素からなる装置）」では、複数の吸着塔２（本例では、吸着塔２ａ，２ｂの２つ）を備えて各吸着塔２の一部を対象とする吸着除去処理と各吸着塔２の他の一部を対象とする加熱再生方式の吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された除去システム１における吸着剤を再生可能に構成され、吸着能力再生処理を行う吸着塔２に流入させる水素ガスＧを加熱する熱交換器４ｂと、吸着除去処理を行う吸着塔２および熱交換器４ｂに流入させられる水素ガスＧを冷却する熱交換器５４ａと、吸着能力再生処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを冷却する熱交換器５４ｃと、冷凍サイクル１１における凝縮器２２からの放熱によって熱媒液Ｗｈを加熱可能な加熱部３ｈ、および冷凍サイクル１１における蒸発器２４による吸熱によって熱媒液Ｗｃを冷却可能な冷却部３ｃを備えたヒートポンプユニット３と、吸着除去処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを、水分の除去が完了した水素ガスＧを流入させるべき排出用配管Ｐｏに流入させると共に、熱交換器４ｂによって加熱された水素ガスＧを、吸着能力再生処理を行う吸着塔２に流入させる流路切換え弁５ｂと、熱交換器５４ａによって冷却された水素ガスＧを、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させると共に、吸着能力再生処理を行う吸着塔２を通過させられた水素ガスＧを、熱交換器５４ｃに流入させる流路切換え弁５ａと、加熱部３ｈによる熱媒液Ｗｈの加熱、熱交換器４ｂへの熱媒液Ｗｈの供給、冷却部３ｃによる熱媒液Ｗｃの冷却、熱交換器５４ａへの熱媒液Ｗｃの供給、および熱交換器５４ｃへの熱媒液Ｗｃの供給を制御する「第１の処理」と、流路切換え弁５ａ，５ｂを制御して吸着除去処理を行う吸着塔２および吸着能力再生処理を行う吸着塔２を切り換える「第２の処理」とを実行する制御部１５とを備え、熱交換器５４ｃを通過させられた水素ガスＧが、熱交換器５４ａを通過させられた水素ガスＧに合流させられて流路切換え弁５ａを介して吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させられると共に、熱交換器５４ａ，５４ｃが、一次熱交換部３１，４１および二次熱交換部３２，４２を備え、導入口３０ｉ，４０ｉから導入された水素ガスＧが、一次熱交換部３１，４１、二次熱交換部３２，４２および一次熱交換部３１，４１をこの順で通過させられて排出口３０ｏ，４０ｏから排出されるように水素ガスＧの流路が形成されると共に、二次熱交換部３２，４２において熱媒液Ｗｃとの熱交換によって水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去され、かつ、一次熱交換部３１，４１において二次熱交換部３２，４２によって冷却された水素ガスＧとの熱交換によって導入口３０ｉ，４０ｉから導入された水素ガスＧに含まれている水分が液相化されて除去されるようにそれぞれ構成されている。また、この「吸着剤再生装置」では、「気体」としての水素ガスから「除去対象」としての水分を除去可能に構成された除去システム１における吸着剤の吸着能力を再生可能に構成されている。さらに、この除去システム１では、上記の「吸着剤再生装置」と各吸着塔２とを備えて水素ガスＧから水分を除去可能に構成されている。
Thus, in this "adsorbent regeneration device (a device consisting of components other than the adsorption towers 2a and 2b in the
したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、水素ガスＧを冷却することで水素ガスＧから水分を除去するための冷熱源（例えば、単独で動作する冷凍サイクル）と、加熱再生方式の吸着能力再生処理のために水素ガスＧを加熱するための温熱源（例えば電気ヒータ）とを別個に動作させなくても、ヒートポンプユニット３を動作させるだけで、水素ガスＧを冷却するための熱媒液Ｗｃを冷却部３ｃにおいて冷却し、同時に水素ガスＧを加熱するための熱媒液Ｗｈを加熱部３ｈにおいて加熱することができる。これにより、水素ガスＧからの水分の除去および吸着剤の再生のために消費されるエネルギー量を十分に低減することができる。また、吸着除去処理を行う吸着塔２に水素ガスＧを流入させる前に熱交換器５４ａにおいて水素ガスＧに含まれる水分の一部を除去する分だけ、吸着除去処理を行う吸着塔２内の吸着剤の吸着能力の低下を抑制できるため、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させる水素ガスＧの量を減少させたり、吸着除去処理を一時的に停止させたりする必要がなくなることから、導入される水素ガスＧについての吸着除去処理を短時間で確実に完了させることができる。また、熱交換器５４ａ，５４ｃ内に一次熱交換部３１，４１および二次熱交換部３２，４２を設けて二次熱交換部３２，４２において熱媒液Ｗｃとの熱交換によって水素ガスＧを冷却しつつ、一次熱交換部３１，４１において導入口３０ｉ，４０ｉから導入される水素ガスＧを排出口３０ｏ，４０ｏから排出される水素ガスＧ（すなわち、二次熱交換部３２，４２において冷却された水素ガスＧ）との熱交換によって冷却することで、水素ガスＧを効率よく冷却して水分を除去することができる。これにより、多量の水分を含んだ水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２に流入する事態を回避することができると共に、一次熱交換部３１，４１および二次熱交換部３２，４２を備えない構成の熱交換器を使用するのと比較して、水素ガスＧからの水分を除去するのに消費されるエネルギー量を一層低減することができる。
Therefore, according to this "adsorbent regeneration device" and the
また、この「吸着剤再生装置」では、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの一部を、二次熱交換部４２を通過させずに、二次熱交換部４２を通過させられて一次熱交換部４１に流入させられる水素ガスＧに合流させるバイパス流路４５が熱交換器５４ｃに設けられると共に、バイパス流路４５を通過する水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁４５ａが配設され、制御部１５が、導入口４０ｉから導入された水素ガスＧの「温度Ａ（温度センサ４４ａの検出温度）」、導入口４０ｉから導入されて一次熱交換部４１を通過させられた水素ガスＧの「温度Ｂ（温度センサ４４ｂの検出温度）」、および熱交換器５４ｃにおける排出口４０ｏから排出される水素ガスＧの「温度Ｃ（温度センサ４４ｄの検出温度）」をそれぞれ特定すると共に、「温度Ａ」および「温度Ｂ」の「温度差Ａ」と、「温度Ａ」および「温度Ｃ」の「温度差Ｂ」との比に基づき、流量調整弁４５ａを制御してバイパス流路４５を通過する水素ガスＧの流量を調整する「処理Ａ」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
Further, in this "adsorbent regeneration device", part of the hydrogen gas G introduced from the inlet 40i and passed through the primary
また、この「吸着剤再生装置」では、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの一部を、二次熱交換部３２を通過させずに、二次熱交換部３２を通過させられて一次熱交換部３１に流入させられる水素ガスＧに合流させるバイパス流路３５が熱交換器５４ａに設けられると共に、バイパス流路３５を通過する水素ガスＧの流量を調整可能な流量調整弁３５ａが配設され、制御部１５が、導入口３０ｉから導入された水素ガスＧの「温度Ｄ（温度センサ３４ａの検出温度）」、導入口３０ｉから導入されて一次熱交換部３１を通過させられた水素ガスＧの「温度Ｅ（温度センサ３４ｂの検出温度）」、および熱交換器５４ａにおける排出口３０ｏから排出される水素ガスＧの「温度Ｆ（温度センサ３４ｄの検出温度）」をそれぞれ特定すると共に、「温度Ｄ」および「温度Ｅ」の「温度差Ｃ」と、「温度Ｄ」および「温度Ｆ」の「温度差Ｄ」との比に基づき、流量調整弁３５ａを制御してバイパス流路３５を通過する水素ガスＧの流量を調整する「処理Ｂ」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
Further, in this "adsorbent regeneration device", part of the hydrogen gas G introduced from the inlet 30i and passed through the primary
また、この「吸着剤再生装置」では、熱交換器５４ｃを通過させられる水素ガスＧの流量を調整する流量調整弁７ｂを備え、制御部１５が、熱交換器５４ｃを通過させられた水素ガスＧの温度（温度センサ９による検出温度）が予め規定された温度範囲内の温度となるように流量調整弁７ｂを制御して熱交換器５４ｃを通過させられる水素ガスＧの流量を調整する「第５の処理」を実行する。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
Further, this "adsorbent regeneration device" is provided with a flow
また、この「吸着剤再生装置」では、熱交換器５４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を調整する流量調整弁７ｂを備え、制御部１５が、吸着除去処理を行う吸着塔２に流入させられる水素ガスＧの温度（温度センサ９の検出温度）に基づき、流量調整弁７ｂを制御して、水素ガスＧの温度が高いときに熱交換器５４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を増加させ、水素ガスＧの温度が低いときに熱交換器５４ｃを通過させられる熱媒液Ｗｃの流量を減少させる。したがって、この「吸着剤再生装置」および除去システム１によれば、過剰に低い温度の水素ガスＧが吸着除去処理を行う吸着塔２などを通過させられる事態が回避されるため、吸着除去処理を行う吸着塔２と吸着能力再生処理を行う吸着塔２とを切り換えたときに、吸着除去処理を行っていた吸着塔２内等で結露が生じる事態を回避することができる。
In addition, this "adsorbent regeneration device" is provided with a flow
また、上記の構成の例に代えて、熱交換器４ａと熱交換器５４ｃとを備えて除去システム１を構成したり、熱交換器５４ａと熱交換器４ｃとを備えて除去システム１を構成したりすることもできる。さらに、予冷用の一次熱交換部３１や本冷用の二次熱交換部３２を備えない通常の熱交換器（図示せず）で「第２の熱交換器」を構成したり、予冷用の一次熱交換部４１や本冷用の二次熱交換部４２を備えない通常の熱交換器（図示せず）で「第３の熱交換器」を構成したりすることもできる。
Alternatively, the
また、２つの吸着塔２を備えた構成を例に挙げて説明したが、３つ以上の複数の吸着塔２を備えて「除去システム」およびその「吸着剤再生装置」を構成することもできる。具体的には、吸着除去処理を行う吸着塔２内の吸着剤が好適に水分を吸着するのが困難となるまでの時間よりも、吸着能力再生処理を行う吸着塔２内の吸着剤から水分を好適に離脱させるのに要する時間が長いときには、一例として、３つの吸着塔２を備え、そのうちの１つにおいて吸着除去処理を行いつつ、他の２つにおいて吸着能力再生処理を行うことで、吸着除去処理を継続的に行うことが可能となる。また、吸着能力再生処理を行う吸着塔２内の吸着剤から水分を好適に離脱させるのに要する時間よりも、吸着除去処理を行う吸着塔２内の吸着剤が好適に水分を吸着するのが困難となるまでの時間が長いときには、一例として、３つの吸着塔２を備え、そのうちの１つにおいて吸着能力再生処理を順次行いつつ、他の２つにおいて吸着除去処理を行うことで、吸着除去処理および吸着能力除去処理を効率よく行うことが可能となる。
In addition, although the configuration including two
また、「第２の流量調整部」としての流量調整弁３３ａ，３３ｂが配設された熱交換器４ａを「第２の熱交換器」として備えた構成、および「第１の流量調整部」としての流量調整弁４３ａ，４３ｂが配設された熱交換器４ｃを「第３の熱交換器」として備えた構成を例に挙げて説明したが、流量調整弁３３ａ，３３ｂに代えて、二次熱交換部３２を通過させられた水素ガスＧを、バイパス流路３３に流入させる流路、および一次熱交換部３１に再び流入させる流路のいずれかに流入させる三方弁を「第２の流量調整部」として備えて「第２の熱交換器」を構成したり、流量調整弁４３ａ，４３ｂに代えて、二次熱交換部４２を通過させられた水素ガスＧを、バイパス流路４３に流入させる流路、および一次熱交換部４１に再び流入させる流路のいずれかに流入させる三方弁を「第１の流量調整部」として備えて「第３の熱交換器」を構成したりすることもできる。
In addition, the
また、「温度調整部」については、前述の除去システム１におけるヒートポンプユニット３のような「１つの冷凍サイクル１１」を備えた構成に限定されず、一例として、カスケードコンデンサを介して連設された「多段冷凍サイクル」によって「温度調整部」を構成することができる。この場合、一例として、低温側冷凍サイクルにおける凝縮器、および高温側冷凍サイクルにおける蒸発器に相当する要素をカスケードコンデンサで構成した「二段冷凍サイクル」を備えて「温度調整部」を構成した場合には、低温側冷凍サイクルにおける蒸発器を備えて「冷却部」を構成すると共に、高温側冷凍サイクルにおける凝縮器を備えて「加熱部」を構成することで、「冷却部」から供給可能な冷熱の熱量、および「加熱部」から供給可能な温熱の熱量を十分に増加させる（熱媒液Ｗｃを十分に冷却し、かつ熱媒液Ｗｈを十分に加熱する）ことが可能となる。
In addition, the "temperature adjustment unit" is not limited to the configuration including "one
また、「気体」の一例である水素ガスＧから「吸着剤」としての「ゼオライト（合成ゼオライト）」等を用いて「除去対象」の一例である水分を除去可能な構成を例に挙げて説明したが、「気体」、「吸着剤」および「除去対象」はこの例に限定されない。例えば、「気体」としての「酸素」から「吸着剤」としての「ゼオライト（合成ゼオライト）」等を用いて「除去対象」としての「水分」等を吸着除去する「除去システム」およびその「吸着剤再生装置」において本願発明の構成を採用することができる。また、「気体」としての「排気ガス（内燃機関等における燃焼によって排出される気体）」から「吸着剤」としての「活性炭」等を用いて「除去対象」としての「揮発性有機化合物（ＶＯＣ）」等を吸着除去する「除去システム」およびその「吸着剤再生装置」において本願発明の構成を採用することができる。さらに、「気体」としての「大気（外気）」から「吸着剤」としてのゼオライト（合成ゼオライト）」等を用いて「除去対象」としての「水分」等を吸着除去する「除去システム」およびその「吸着剤再生装置」において本願発明の構成を採用することができる。 In addition, a configuration capable of removing moisture, which is an example of a "removal target", from hydrogen gas G, which is an example of a "gas", using "zeolite (synthetic zeolite)" as an "adsorbent" will be described as an example. However, the "gas", "adsorbent" and "removal target" are not limited to this example. For example, a "removal system" that adsorbs and removes "moisture" as a "removal target" using "zeolite (synthetic zeolite)" as an "adsorbent" from "oxygen" as a "gas" and its "adsorption The configuration of the present invention can be adopted in the agent regeneration device. In addition, "Volatile organic compounds (VOC )” and its “adsorbent regeneration device” can adopt the configuration of the present invention. In addition, a "removal system" that adsorbs and removes "moisture" as a "removal target" using zeolite (synthetic zeolite) as an "adsorbent" from "atmosphere (outside air)" as a "gas" and its The configuration of the present invention can be adopted in the "adsorbent regeneration device".
１ 除去システム
２ａ，２ｂ 吸着塔
３ ヒートポンプユニット
３ｃ 冷却部
３ｈ 加熱部
４ａ～４ｃ，５４ａ，５４ｃ 熱交換器
５ａ，５ｂ 流路切換え弁
６，７ａ，７ｂ 流量調整弁
８ａ，８ｂ 貯水部
９ 温度センサ
１０ 湿度センサ
１１ 冷凍サイクル
１２ａ，１２ｂ ポンプ
１３ 操作部
１４ 表示部
１５ 制御部
１６ 記憶部
２１ 圧縮機
２２ 凝縮器
２３ 膨張弁
２４ 蒸発器
３０ｉ，４０ｉ 導入口
３０ｏ，４０ｏ 排出口
３１，４１ 一次熱交換部
３２，４２ 二次熱交換部
３３，３５，４３，４５ バイパス流路
３３ａ，３３ｂ，３５ａ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ 流量調整弁
３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄ 温度センサ
Ｇ 水素ガス
ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＨ 熱媒液循環路
Ｐ１ 分岐点
Ｐ２ 合流点
Ｐｉ 導入用配管
Ｐｏ 排出用配管
Ｗｃ，Ｗｈ 熱媒液
1
Claims (7)
複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、
冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、
前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、
前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、
前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、
前記第３の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該二次熱交換部を通過させられた前記気体を、当該一次熱交換部を再び通過させずに当該気体排出口から排出させる第１のバイパス流路が設けられると共に、当該第１のバイパス流路を通過させる前記気体の流量を調整可能な第１の流量調整部が配設され、
前記制御部は、前記第３の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の第１の温度、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の第２の温度、および前記二次熱交換部を通過させられた前記気体の第３の温度を特定すると共に、当該第１の温度および当該第３の温度の第１の温度差と、当該第２の温度および当該第３の温度の第２の温度差との比に基づき、前記第１の流量調整部を制御して前記第１のバイパス流路を通過する前記気体の流量を調整させる第３の処理を実行する吸着剤再生装置。 Regenerate the adsorbent in a removal system capable of performing adsorption removal processing in which the target to be removed contained in the gas is adsorbed on the adsorbent in the adsorption tower and removed from the gas by the adsorption capacity regeneration processing of the heat regeneration method. An adsorbent regeneration device comprising:
A plurality of the adsorption towers are provided, and the adsorption removal process for a part of each adsorption tower and the adsorption capacity regeneration process for another part of each adsorption tower can be executed in parallel. configured to regenerate the adsorbent in the configured removal system,
a first heat exchanger for heating the gas flowing into the adsorption tower where the adsorption capacity regeneration process is performed;
a second heat exchanger for cooling the gas flowing into the adsorption tower and the first heat exchanger for performing the adsorption removal process;
a third heat exchanger that cools the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
A heating part having a refrigeration cycle and capable of heating the heating heat transfer fluid by heat radiation from the condenser in the refrigeration cycle, and a cooling part capable of cooling the cooling heat transfer fluid by heat absorption by the evaporator in the refrigeration cycle. a temperature control unit;
The gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment is allowed to flow into a discharge pipe into which the gas that has been completely removed from the removal target is to flow, and is heated by the first heat exchanger. a first flow switching unit that causes the gas to flow into the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
The gas cooled by the second heat exchanger is allowed to flow into the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment, and the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration treatment is transferred to the second heat exchanger. a second flow switching unit for flowing into the heat exchanger of 3;
Heating of the heating heat transfer fluid by the heating unit, supply of the heating heat transfer fluid to the first heat exchanger, cooling of the cooling heat transfer fluid by the cooling unit, and second heat exchange. a first process for controlling supply of the cooling heat transfer liquid to the vessel and supply of the cooling heat transfer liquid to the third heat exchanger; a second process for controlling the flow path switching part of 2 to switch the adsorption tower for performing the adsorption removal process and the adsorption tower for performing the adsorption capacity regeneration process;
The gas that has passed through the third heat exchanger is combined with the gas that has passed through the second heat exchanger to perform the adsorption removal process through the second flow path switching unit. While flowing into the adsorption tower to perform
The third heat exchanger includes a primary heat exchange section and a secondary heat exchange section, and the gas introduced from the gas introduction port passes through the primary heat exchange section, the secondary heat exchange section, and the primary heat exchange section. A gas flow path is formed so that the gas passes through the parts in this order and is discharged from the gas outlet, and is contained in the gas by heat exchange with the cooling heat transfer liquid in the secondary heat exchange part. The object to be removed is liquefied and removed, and the gas introduced from the gas inlet by heat exchange with the gas cooled by the secondary heat exchange section in the primary heat exchange section The gas that is configured to be removed by liquefying the contained object to be removed and that has passed through the secondary heat exchange unit is removed without passing through the primary heat exchange unit again. A first bypass flow path for discharging from the discharge port is provided, and a first flow rate adjustment unit capable of adjusting the flow rate of the gas passing through the first bypass flow path is provided,
The control unit controls a first temperature of the gas introduced from the gas inlet in the third heat exchanger, and a temperature of the gas introduced from the gas inlet and passed through the primary heat exchange unit. A second temperature and a third temperature of the gas passed through the secondary heat exchange section are specified, and a first temperature difference between the first temperature and the third temperature; Controlling the first flow rate adjusting unit to adjust the flow rate of the gas passing through the first bypass flow path based on the ratio of the second temperature and the third temperature to the second temperature difference 3. An adsorbent regeneration device that performs the process of 3.
複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、
冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、
前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、
前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、
前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、
前記第３の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該気体導入口から導入されて当該一次熱交換部を通過させられた前記気体の一部を、当該二次熱交換部を通過させずに、当該二次熱交換部を通過させられて当該一次熱交換部に流入させられる前記気体に合流させるバイパス流路Ａが設けられると共に、当該バイパス流路Ａを通過させる前記気体の流量を調整可能な流量調整部Ａが配設され、
前記制御部は、前記第３の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の温度Ａ、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の温度Ｂ、および当該第３の熱交換器における前記気体排出口から排出される前記気体の温度Ｃを特定すると共に、当該温度Ａおよび当該温度Ｂの温度差Ａと、当該温度Ａおよび当該温度Ｃの温度差Ｂとの比に基づき、前記流量調整部Ａを制御して前記バイパス流路Ａを通過する前記気体の流量を調整させる処理Ａを実行する吸着剤再生装置。 Regenerate the adsorbent in a removal system capable of performing adsorption removal processing in which the target to be removed contained in the gas is adsorbed on the adsorbent in the adsorption tower and removed from the gas by the adsorption capacity regeneration processing of the heat regeneration method. An adsorbent regeneration device comprising:
A plurality of the adsorption towers are provided, and the adsorption removal process for a part of each adsorption tower and the adsorption capacity regeneration process for another part of each adsorption tower can be executed in parallel. configured to regenerate the adsorbent in the configured removal system,
a first heat exchanger for heating the gas flowing into the adsorption tower where the adsorption capacity regeneration process is performed;
a second heat exchanger for cooling the gas flowing into the adsorption tower and the first heat exchanger for performing the adsorption removal process;
a third heat exchanger that cools the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
A heating part having a refrigeration cycle and capable of heating the heating heat transfer fluid by heat radiation from the condenser in the refrigeration cycle, and a cooling part capable of cooling the cooling heat transfer fluid by heat absorption by the evaporator in the refrigeration cycle. a temperature control unit;
The gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment is allowed to flow into a discharge pipe into which the gas that has been completely removed from the removal target is to flow, and is heated by the first heat exchanger. a first flow path switching unit that causes the gas to flow into the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
The gas cooled by the second heat exchanger is allowed to flow into the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment, and the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration treatment is transferred to the second heat exchanger. a second flow switching unit for flowing into the heat exchanger of 3;
Heating of the heating heat transfer fluid by the heating unit, supply of the heating heat transfer fluid to the first heat exchanger, cooling of the cooling heat transfer fluid by the cooling unit, and second heat exchange. a first process for controlling supply of the cooling heat transfer liquid to the vessel and supply of the cooling heat transfer liquid to the third heat exchanger; a second process for controlling the flow path switching part of 2 to switch the adsorption tower for performing the adsorption removal process and the adsorption tower for performing the adsorption capacity regeneration process;
The gas that has passed through the third heat exchanger is combined with the gas that has passed through the second heat exchanger to perform the adsorption removal process through the second flow path switching unit. While flowing into the adsorption tower to perform
The third heat exchanger includes a primary heat exchange section and a secondary heat exchange section, and the gas introduced from the gas introduction port passes through the primary heat exchange section, the secondary heat exchange section, and the primary heat exchange section. A gas flow path is formed so that the gas passes through the parts in this order and is discharged from the gas outlet, and is contained in the gas by heat exchange with the cooling heat transfer liquid in the secondary heat exchange part. The object to be removed is liquefied and removed, and the gas introduced from the gas inlet by heat exchange with the gas cooled by the secondary heat exchange section in the primary heat exchange section Part of the gas introduced from the gas introduction port and passed through the primary heat exchange section is configured to be removed by liquefying the removal target contained in the secondary heat exchange section. A bypass flow path A is provided to merge the gas that is allowed to pass through the secondary heat exchange part and flow into the primary heat exchange part without passing through the heat exchange part, and passes through the bypass flow path A. A flow rate adjustment unit A capable of adjusting the flow rate of the gas that causes
The control unit controls the temperature A of the gas introduced from the gas inlet in the third heat exchanger, the temperature B of the gas introduced from the gas inlet and passed through the primary heat exchange unit , and specifying the temperature C of the gas discharged from the gas outlet in the third heat exchanger, the temperature difference A between the temperature A and the temperature B, and the temperature between the temperature A and the temperature C An adsorbent regeneration device for executing a process A for controlling the flow rate adjustment unit A to adjust the flow rate of the gas passing through the bypass flow path A based on the ratio to the difference B.
複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、
冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、
前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、
前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、
前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、
前記第２の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該二次熱交換部を通過させられた前記気体を、当該一次熱交換部を再び通過させずに当該気体排出口から排出させる第２のバイパス流路が設けられると共に、当該第２のバイパス流路を通過させる前記気体の流量を調整可能な第２の流量調整部が配設され、
前記制御部は、前記第２の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の第４の温度、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の第５の温度、および前記二次熱交換部を通過させられた前記気体の第６の温度を特定すると共に、当該第４の温度および当該第６の温度の第３の温度差と、当該第５の温度および当該第６の温度の第４の温度差との比に基づき、前記第２の流量調整部を制御して前記第２のバイパス流路を通過する前記気体の流量を調整させる第４の処理を実行する吸着剤再生装置。 Regenerate the adsorbent in a removal system capable of performing adsorption removal processing in which the target to be removed contained in the gas is adsorbed on the adsorbent in the adsorption tower and removed from the gas by the adsorption capacity regeneration processing of the heat regeneration method. An adsorbent regeneration device comprising:
A plurality of the adsorption towers are provided, and the adsorption removal process for a part of each adsorption tower and the adsorption capacity regeneration process for another part of each adsorption tower can be executed in parallel. configured to regenerate the adsorbent in the configured removal system,
a first heat exchanger for heating the gas flowing into the adsorption tower where the adsorption capacity regeneration process is performed;
a second heat exchanger for cooling the gas flowing into the adsorption tower and the first heat exchanger for performing the adsorption removal process;
a third heat exchanger that cools the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
A heating part having a refrigeration cycle and capable of heating the heating heat transfer fluid by heat radiation from the condenser in the refrigeration cycle, and a cooling part capable of cooling the cooling heat transfer fluid by heat absorption by the evaporator in the refrigeration cycle. a temperature control unit;
The gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment is allowed to flow into a discharge pipe into which the gas that has been completely removed from the removal target is to flow, and is heated by the first heat exchanger. a first flow switching unit that causes the gas to flow into the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
The gas cooled by the second heat exchanger is allowed to flow into the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment, and the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration treatment is transferred to the second heat exchanger. a second flow switching unit for flowing into the heat exchanger of 3;
Heating of the heating heat transfer fluid by the heating unit, supply of the heating heat transfer fluid to the first heat exchanger, cooling of the cooling heat transfer fluid by the cooling unit, and second heat exchange. a first process for controlling supply of the cooling heat transfer liquid to the vessel and supply of the cooling heat transfer liquid to the third heat exchanger; a second process for controlling the flow path switching part of 2 to switch the adsorption tower for performing the adsorption removal process and the adsorption tower for performing the adsorption capacity regeneration process;
The gas that has passed through the third heat exchanger is combined with the gas that has passed through the second heat exchanger to perform the adsorption removal process through the second flow path switching unit. While flowing into the adsorption tower to perform
The second heat exchanger includes a primary heat exchange section and a secondary heat exchange section, and the gas introduced from the gas introduction port flows through the primary heat exchange section, the secondary heat exchange section, and the primary heat exchange section. A gas flow path is formed so that the gas passes through the parts in this order and is discharged from the gas outlet, and is contained in the gas by heat exchange with the cooling heat transfer liquid in the secondary heat exchange part. The object to be removed is liquefied and removed, and the gas introduced from the gas inlet by heat exchange with the gas cooled by the secondary heat exchange section in the primary heat exchange section The gas that is configured to be removed by liquefying the contained object to be removed and that has passed through the secondary heat exchange unit is removed without passing through the primary heat exchange unit again. A second bypass flow path for discharging from the discharge port is provided, and a second flow rate adjustment unit capable of adjusting the flow rate of the gas passing through the second bypass flow path is provided,
The control unit controls a fourth temperature of the gas introduced from the gas introduction port in the second heat exchanger, a fourth temperature of the gas introduced from the gas introduction port and passed through the primary heat exchange unit. A fifth temperature and a sixth temperature of the gas passed through the secondary heat exchange section are specified, and a third temperature difference between the fourth temperature and the sixth temperature; 5 and the ratio of the sixth temperature to the fourth temperature difference, the second flow rate adjusting unit is controlled to adjust the flow rate of the gas passing through the second bypass flow path. 4. An adsorbent regeneration device that performs the process of 4.
複数の前記吸着塔を備えて当該各吸着塔の一部を対象とする前記吸着除去処理と当該各吸着塔の他の一部を対象とする前記吸着能力再生処理とを並行して実行可能に構成された前記除去システムにおける前記吸着剤を再生可能に構成され、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる前記気体を加熱する第１の熱交換器と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記第１の熱交換器に流入させられる前記気体を冷却する第２の熱交換器と、
前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を冷却する第３の熱交換器と、
冷凍サイクルを有すると共に当該冷凍サイクルにおける凝縮器からの放熱によって加熱用熱媒液を加熱可能な加熱部、および当該冷凍サイクルにおける蒸発器による吸熱によって冷却用熱媒液を冷却可能な冷却部を備えた温度調整部と、
前記吸着除去処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記除去対象の除去が完了した前記気体を流入させるべき排出用配管に流入させると共に、前記第１の熱交換器によって加熱された前記気体を、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔に流入させる第１の流路切替え部と、
前記第２の熱交換器によって冷却された前記気体を、前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させると共に、前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を通過させられた前記気体を、前記第３の熱交換器に流入させる第２の流路切替え部と、
前記加熱部による前記加熱用熱媒液の加熱、前記第１の熱交換器への当該加熱用熱媒液の供給、前記冷却部による前記冷却用熱媒液の冷却、前記第２の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給、および前記第３の熱交換器への当該冷却用熱媒液の供給を制御する第１の処理と、前記第１の流路切替え部および前記第２の流路切替え部を制御して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔および前記吸着能力再生処理を行う前記吸着塔を切り換える第２の処理とを実行する制御部とを備え、
前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体が、前記第２の熱交換器を通過させられた気体に合流させられて前記第２の流路切替え部を介して前記吸着除去処理を行う前記吸着塔に流入させられると共に、
前記第２の熱交換器は、一次熱交換部および二次熱交換部を備え、気体導入口から導入された前記気体が、当該一次熱交換部、当該二次熱交換部および当該一次熱交換部をこの順で通過させられて気体排出口から排出されるように気体流路が形成されると共に、当該二次熱交換部において前記冷却用熱媒液との熱交換によって前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去され、かつ、当該一次熱交換部において当該二次熱交換部によって冷却された前記気体との熱交換によって前記気体導入口から導入された前記気体に含まれている前記除去対象が液相化されて除去されるように構成され、かつ当該気体導入口から導入されて当該一次熱交換部を通過させられた前記気体の一部を、当該二次熱交換部を通過させずに、当該二次熱交換部を通過させられて当該一次熱交換部に流入させられる前記気体に合流させるバイパス流路Ｂが設けられると共に、当該バイパス流路Ｂを通過させる前記気体の流量を調整可能な流量調整部Ｂが配設され、
前記制御部は、前記第２の熱交換器における前記気体導入口から導入された前記気体の温度Ｄ、当該気体導入口から導入されて前記一次熱交換部を通過させられた前記気体の温度Ｅ、および当該第２の熱交換器における前記気体排出口から排出される前記気体の温度Ｆを特定すると共に、当該温度Ｄおよび当該温度Ｅの温度差Ｃと、当該温度Ｄおよび当該温度Ｆの温度差Ｄとの比に基づき、前記流量調整部Ｂを制御して前記バイパス流路Ｂを通過する前記気体の流量を調整させる処理Ｂを実行する吸着剤再生装置。 Regenerate the adsorbent in a removal system capable of performing adsorption removal processing in which the target to be removed contained in the gas is adsorbed on the adsorbent in the adsorption tower and removed from the gas by the adsorption capacity regeneration processing of the heat regeneration method. An adsorbent regeneration device comprising:
A plurality of the adsorption towers are provided, and the adsorption removal process for a part of each adsorption tower and the adsorption capacity regeneration process for another part of each adsorption tower can be executed in parallel. configured to regenerate the adsorbent in the configured removal system,
a first heat exchanger for heating the gas flowing into the adsorption tower where the adsorption capacity regeneration process is performed;
a second heat exchanger for cooling the gas flowing into the adsorption tower and the first heat exchanger for performing the adsorption removal process;
a third heat exchanger that cools the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
A heating part having a refrigeration cycle and capable of heating the heating heat transfer fluid by heat radiation from the condenser in the refrigeration cycle, and a cooling part capable of cooling the cooling heat transfer fluid by heat absorption by the evaporator in the refrigeration cycle. a temperature control unit;
The gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment is allowed to flow into a discharge pipe into which the gas that has been completely removed from the removal target is to flow, and is heated by the first heat exchanger. a first flow switching unit that causes the gas to flow into the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration process;
The gas cooled by the second heat exchanger is allowed to flow into the adsorption tower that performs the adsorption removal treatment, and the gas that has passed through the adsorption tower that performs the adsorption capacity regeneration treatment is transferred to the second heat exchanger. a second flow switching unit for flowing into the heat exchanger of 3;
Heating of the heating heat transfer fluid by the heating unit, supply of the heating heat transfer fluid to the first heat exchanger, cooling of the cooling heat transfer fluid by the cooling unit, and second heat exchange. a first process for controlling supply of the cooling heat transfer liquid to the vessel and supply of the cooling heat transfer liquid to the third heat exchanger; a second process for controlling the flow path switching part of 2 to switch the adsorption tower for performing the adsorption removal process and the adsorption tower for performing the adsorption capacity regeneration process;
The gas that has passed through the third heat exchanger is combined with the gas that has passed through the second heat exchanger to perform the adsorption removal process through the second flow path switching unit. While flowing into the adsorption tower to perform
The second heat exchanger includes a primary heat exchange section and a secondary heat exchange section, and the gas introduced from the gas introduction port flows through the primary heat exchange section, the secondary heat exchange section, and the primary heat exchange section. A gas flow path is formed so that the gas passes through the parts in this order and is discharged from the gas outlet, and is contained in the gas by heat exchange with the cooling heat transfer liquid in the secondary heat exchange part. The object to be removed is liquefied and removed, and the gas introduced from the gas inlet by heat exchange with the gas cooled by the secondary heat exchange section in the primary heat exchange section Part of the gas introduced from the gas introduction port and passed through the primary heat exchange section is configured to be removed by liquefying the removal target contained in the secondary heat exchange section. A bypass flow path B is provided to merge the gas that is allowed to pass through the secondary heat exchange part and flow into the primary heat exchange part without passing through the heat exchange part, and passes through the bypass flow path B. A flow rate adjustment unit B is provided that can adjust the flow rate of the gas that causes
The control unit controls the temperature D of the gas introduced from the gas introduction port in the second heat exchanger, the temperature E of the gas introduced from the gas introduction port and passed through the primary heat exchange unit , and specifying the temperature F of the gas discharged from the gas outlet in the second heat exchanger, the temperature difference C between the temperature D and the temperature E, and the temperature between the temperature D and the temperature F An adsorbent regeneration device for executing a process B of controlling the flow rate adjusting unit B to adjust the flow rate of the gas passing through the bypass flow path B based on the ratio to the difference D.
前記制御部は、前記第３の熱交換器を通過させられた前記気体の温度に基づいて前記第３の流量調整部を制御して当該第３の熱交換器を通過する当該気体の流量を調整させる第５の処理を実行する請求項１から４のいずれかに記載の吸着剤再生装置。 A third flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of the gas that is allowed to pass through the third heat exchanger,
The control unit adjusts the flow rate of the gas passing through the third heat exchanger by controlling the third flow rate adjusting unit based on the temperature of the gas passed through the third heat exchanger. 5. The adsorbent regeneration device according to any one of claims 1 to 4, wherein a fifth adjustment process is performed.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2022025415A JP2023122004A (en) | 2022-02-22 | 2022-02-22 | Adsorbent regeneration device and removal system |
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| JP2022025415A Pending JP2023122004A (en) | 2022-02-22 | 2022-02-22 | Adsorbent regeneration device and removal system |
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