JP7181151B2 - dehumidifier - Google Patents

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Description

本発明は、気体に含まれる水分を除去する除湿装置に関する。 The present invention relates to a dehumidifier for removing moisture contained in gas.

従来、水電解槽で発生させた水素に含まれる水分を除去するための除湿装置が知られている。この種の除湿装置では、特許文献1に記載のように、水分を吸着可能な吸着剤を収容した除湿器を並列に複数配置し、水素の供給先を交互に切り替えて、1つの除湿器で水素を乾燥しつつ、別の除湿器で除湿性能が低下した吸着剤を加熱乾燥させて再生する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a dehumidifier for removing moisture contained in hydrogen generated in a water electrolytic bath is known. In this type of dehumidifier, as described in Patent Document 1, a plurality of dehumidifiers containing an adsorbent capable of adsorbing moisture are arranged in parallel, and the hydrogen supply destination is alternately switched, so that one dehumidifier can While drying the hydrogen, another dehumidifier heats and dries the adsorbent whose dehumidification performance has deteriorated to regenerate it.

上述した吸着剤の再生には、吸着剤から放出される水分を同伴・除去するための再生ガスが使用される。この再生ガスとしては、除湿器の切り替え時におけるガス純度の低下を抑制するために、除湿後の乾燥水素(乾燥ガス)が使用される。 For regeneration of the adsorbent described above, a regeneration gas is used to entrain and remove moisture released from the adsorbent. As the regeneration gas, dry hydrogen (dry gas) after dehumidification is used in order to suppress a decrease in gas purity when the dehumidifier is switched.

特開2013-249488号公報JP 2013-249488 A

しかしながら、上述のような従来技術では、吸着剤の再生に使用した再生ガスは大気へ放出される。そのため、再生ガスとして使用した分だけ乾燥水素が減少し、乾燥水素の生産効率が低下するという課題がある。 However, in the prior art as described above, the regeneration gas used to regenerate the adsorbent is released into the atmosphere. Therefore, there is a problem that dry hydrogen is reduced by the amount used as regeneration gas, and the production efficiency of dry hydrogen is lowered.

本発明の一態様は、吸着剤の再生に伴う乾燥ガスの生産効率の低下を低減することを目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to reduce the decrease in dry gas production efficiency that accompanies the regeneration of the adsorbent.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る除湿装置は、水分を吸着可能な吸着剤を収容し、湿潤ガス供給ラインから供給される湿潤ガスを一端から流入させ、該湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを他端から流出させる第1除湿器および第2除湿器と、前記第1除湿器に前記湿潤ガスを供給して除湿した後、該湿潤ガスの供給先を前記第1除湿器から前記第2除湿器へ切り替えると共に、該第2除湿器から流出した前記乾燥ガスの一部を前記第1除湿器に収容された前記吸着剤を再生する再生ガスとして前記第1除湿器の他端から供給するライン切替機構と、前記第1除湿器の一端から流出される、前記吸着剤の再生に使用した前記再生ガスを循環させて前記第1除湿器の他端へ供給する再生ガス循環ラインと、を備える。 In order to solve the above problems, a dehumidifier according to one aspect of the present invention contains an adsorbent capable of adsorbing moisture, allows wet gas supplied from a wet gas supply line to flow from one end, and a first dehumidifier and a second dehumidifier for flowing out from the other end the dry gas obtained by dehumidifying the wet gas; device to the second dehumidifier, and part of the dry gas flowing out of the second dehumidifier is used as regeneration gas for regenerating the adsorbent contained in the first dehumidifier. a line switching mechanism that supplies from the other end, and a regeneration gas that flows out from one end of the first dehumidifier and is used to regenerate the adsorbent is circulated and supplied to the other end of the first dehumidifier. a circulation line;

本発明の一態様によれば、吸着剤の再生に使用した再生ガスを大気へ放出することなく循環させて、吸着剤の再生に繰り返し利用することができる。したがって、吸着剤の再生に伴う乾燥ガスの生産効率の低下を低減することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, the regeneration gas used for regeneration of the adsorbent can be circulated without being released to the atmosphere, and can be repeatedly used for regeneration of the adsorbent. Therefore, it is possible to reduce the decrease in dry gas production efficiency that accompanies regeneration of the adsorbent.

本発明の一実施形態に係る除湿装置を備えた水素発生装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a hydrogen generator equipped with a dehumidifier according to an embodiment of the present invention; FIG. 上記除湿装置が実施する吸着工程の動作例を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation example of the adsorption|suction process which the said dehumidifier implements. 上記除湿装置が実施する加熱再生工程の初期運転時の動作例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an operation example at the time of the initial operation of the heating regeneration process that the above-mentioned dehumidification device performs. 上記除湿装置が実施する加熱再生工程の通常運転時の動作例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an operation example during normal operation of the heating regeneration process performed by the dehumidifier. 上記除湿装置が実施する冷却再生工程の動作例を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation example of the cooling regeneration process which the said dehumidifier implements. 上記除湿装置が実施する昇圧工程の動作例を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation example of the pressure|voltage rise process which the said dehumidifier implements. 上記除湿装置が実施する並列工程の動作例を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation example of the parallel process which the said dehumidifier implements. 上記除湿装置が実施する切替工程の動作例を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation example of the switching process which the said dehumidifier implements.

以下、本発明の一実施形態について、図1~図8を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る除湿装置を備えた水素発生装置の一例について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. In this embodiment, an example of a hydrogen generator equipped with a dehumidifier according to the present invention will be described.

(水素発生装置の概要)
本実施形態に係る水素発生装置は、水電解槽で発生させた水素および酸素のうち水素を除湿装置へ供給して除湿することにより得られる乾燥水素を製品ガスとして製造する装置である。製造した乾燥水素は、燃料電池その他のエネルギー源等として利用される。本実施形態に係る水素発生装置は、後述するように、吸着剤の再生に使用した再生水素を大気へ放出することなく循環させて、吸着剤の再生に繰り返し利用することにより、吸着剤の再生に伴う乾燥水素の生産効率の低下を抑制する。
(Overview of hydrogen generator)
The hydrogen generator according to the present embodiment is an apparatus for producing dry hydrogen as a product gas by supplying hydrogen among hydrogen and oxygen generated in a water electrolyzer to a dehumidifier and dehumidifying it. The dry hydrogen produced is used as a fuel cell or other energy source. As will be described later, the hydrogen generator according to the present embodiment circulates the regenerated hydrogen used for regenerating the adsorbent without releasing it into the atmosphere, and regenerates the adsorbent by repeatedly using it to regenerate the adsorbent. To suppress the decrease in dry hydrogen production efficiency associated with

(水素発生装置の構成)
図1は、本実施形態に係る水素発生装置1を示す概略図である。図1に示すように、水素発生装置1は、水電解槽2、純水タンク3、酸素気液分離器4、水素気液分離器5および除湿装置6を含む。
(Configuration of hydrogen generator)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a hydrogen generator 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1 , the hydrogen generator 1 includes a water electrolytic bath 2 , a pure water tank 3 , an oxygen gas-liquid separator 4 , a hydrogen gas-liquid separator 5 and a dehumidifier 6 .

水電解槽2は、太陽光、風力、水力または地熱等の再生可能エネルギーまたは商用電源等を用いて水を電気分解して水素と酸素とを発生させる。水電解槽2には、該水電解槽2に純水を供給するための純水タンク3が接続される。また、水電解槽2は、酸素気液分離器4と水素気液分離器5とに接続される。水の電気分解によって生じた酸素は、電気分解されずに残った水と共に気液混合水の状態で、水電解槽2から酸素気液分離器4へ供給される。一方、水の電気分解によって生じた水素は、電解反応により固体高分子膜を陰極側へ透過してくる水と共に気液混合水の状態で、水電解槽2から水素気液分離器5へ供給される。 The water electrolysis tank 2 electrolyzes water using renewable energy such as sunlight, wind power, water power, or geothermal power, commercial power, or the like to generate hydrogen and oxygen. A pure water tank 3 for supplying pure water to the water electrolytic bath 2 is connected to the water electrolytic bath 2 . The water electrolytic bath 2 is also connected to an oxygen gas-liquid separator 4 and a hydrogen gas-liquid separator 5 . Oxygen generated by the electrolysis of water is supplied from the water electrolyzer 2 to the oxygen-gas-liquid separator 4 in the state of gas-liquid mixed water together with water remaining without being electrolyzed. On the other hand, the hydrogen generated by the electrolysis of water is supplied from the water electrolyzer 2 to the hydrogen gas-liquid separator 5 in the state of gas-liquid mixed water together with the water that permeates the solid polymer membrane to the cathode side due to the electrolytic reaction. be done.

酸素気液分離器4は、水電解槽2から供給される酸素を含んだ気液混合水を、酸素と水とに気液分離する。気液分離後の水は純水タンク3に供給され、純水として再利用される。一方、気液分離後の酸素は大気へ放出される。 The oxygen-gas-liquid separator 4 separates the oxygen-containing gas-liquid mixed water supplied from the water electrolyzer 2 into oxygen and water. The water after the gas-liquid separation is supplied to the pure water tank 3 and reused as pure water. On the other hand, oxygen after gas-liquid separation is released to the atmosphere.

水素気液分離器5は、水電解槽2から供給される水素を含んだ気液混合水を、水素と水とに気液分離する。気液分離後の水素は、水分を多く含んだ湿潤水素(湿潤ガス)である。そのため、気液分離後の湿潤水素は、湿潤水素供給ライン(湿潤ガス供給ライン)L1を介して除湿装置6へ供給され、水分が除去される。 The hydrogen-gas-liquid separator 5 separates the hydrogen-containing gas-liquid mixed water supplied from the water electrolyzer 2 into hydrogen and water. Hydrogen after the gas-liquid separation is wet hydrogen (wet gas) containing a large amount of water. Therefore, the wet hydrogen after the gas-liquid separation is supplied to the dehumidifier 6 via the wet hydrogen supply line (wet gas supply line) L1, and water is removed.

除湿装置6は、湿潤水素供給ラインL1から供給される湿潤水素を除湿して、乾燥水素(乾燥ガス)を生成する。除湿装置6は、第1除湿器61、第2除湿器62、再生水素タンク63、昇圧部64および熱交換器65を含む。 The dehumidifier 6 dehumidifies the wet hydrogen supplied from the wet hydrogen supply line L1 to generate dry hydrogen (dry gas). The dehumidifier 6 includes a first dehumidifier 61 , a second dehumidifier 62 , a regenerated hydrogen tank 63 , a pressure booster 64 and a heat exchanger 65 .

第1除湿器61および第2除湿器62は、例えば、合成ゼオライト粒子、シリカゲル粒子、活性アルミナ粒子等の水分を吸着可能な吸着剤を収容した吸着塔である。本実施形態では2台の除湿器を備えるが、除湿器の数は3台以上であってよい。 The first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 are adsorption towers containing adsorbents capable of adsorbing moisture, such as synthetic zeolite particles, silica gel particles, and activated alumina particles. Although two dehumidifiers are provided in this embodiment, the number of dehumidifiers may be three or more.

第1除湿器61は、上流側(一端)から湿潤水素が供給され、該湿潤水素を除湿した乾燥水素を下流側(他端)から流出させる。また、第2除湿器62は、上流側(一端)から湿潤水素が供給され、該湿潤水素を除湿した乾燥水素を下流側(他端)から流出させる。 The first dehumidifier 61 is supplied with wet hydrogen from the upstream side (one end), and dehumidifies the wet hydrogen and causes dry hydrogen to flow out from the downstream side (the other end). Also, the second dehumidifier 62 is supplied with wet hydrogen from the upstream side (one end), and dehumidifies the wet hydrogen and causes dry hydrogen to flow out from the downstream side (the other end).

第1除湿器61と第2除湿器62とは並列配置され、湿潤水素を交互に除湿する。即ち、除湿装置6は、湿潤水素供給ラインL1から供給される湿潤水素の供給先を、第1除湿器61と第2除湿器62とに切り替え可能になっている。本実施形態では、湿潤水素供給ラインL1からの湿潤水素は、第1自動弁XV61を経て、第1除湿器61の上流側へ供給される。一方、湿潤水素供給ラインL1からの湿潤水素は、第2自動弁XV62を経て、第2除湿器62の上流側へ供給される。 The first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 are arranged in parallel to alternately dehumidify wet hydrogen. That is, the dehumidifier 6 can switch the supply destination of wet hydrogen supplied from the wet hydrogen supply line L<b>1 between the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 . In this embodiment, wet hydrogen from the wet hydrogen supply line L1 is supplied to the upstream side of the first dehumidifier 61 through the first automatic valve XV61. On the other hand, wet hydrogen from the wet hydrogen supply line L1 is supplied to the upstream side of the second dehumidifier 62 via the second automatic valve XV62.

第1除湿器61および第2除湿器62から流出した除湿後の乾燥水素は、乾燥水素供給ラインL2へ流入する。本実施形態では、第1除湿器61の下流側から流出した乾燥水素は、第1逆止弁CV61を経て、乾燥水素供給ラインL2へ流入する。一方、第2除湿器62の下流側から流出した乾燥水素は、第2逆止弁CV62を経て、乾燥水素供給ラインL2へ流入する。乾燥水素供給ラインL2に流入した乾燥水素は、製品ガスとして装置外部へ供給される。 The dehumidified dry hydrogen flowing out of the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 flows into the dry hydrogen supply line L2. In this embodiment, the dry hydrogen flowing out from the downstream side of the first dehumidifier 61 flows through the first check valve CV61 into the dry hydrogen supply line L2. On the other hand, the dry hydrogen flowing out from the downstream side of the second dehumidifier 62 flows through the second check valve CV62 into the dry hydrogen supply line L2. The dry hydrogen that has flowed into the dry hydrogen supply line L2 is supplied to the outside of the apparatus as product gas.

なお、第1除湿器61および第2除湿器62には、それぞれヒータ61a・62aが内蔵される。第1除湿器61および第2除湿器62は、これらのヒータ61a・62aによって水分を吸着した吸着剤を加熱することによって、吸着剤から水分を離脱させて該吸着剤を再生する。 Heaters 61a and 62a are built in the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62, respectively. The first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 heat the adsorbent that has adsorbed moisture with these heaters 61a and 62a, thereby removing moisture from the adsorbent and regenerating the adsorbent.

例えば、除湿装置6は、湿潤水素供給ラインL1からの湿潤水素を第1除湿器61に供給して除湿した後、第1除湿器61から第2除湿器62へ湿潤水素の供給先を切り替え、該第2除湿器62で湿潤水素の除湿を継続する。また、除湿装置6は、第2除湿器62で湿潤水素の除湿を継続しつつ、第1除湿器61に収容される吸着剤を再生する。 For example, the dehumidifier 6 supplies wet hydrogen from the wet hydrogen supply line L1 to the first dehumidifier 61 for dehumidification, and then switches the wet hydrogen supply destination from the first dehumidifier 61 to the second dehumidifier 62, The second dehumidifier 62 continues to dehumidify the wet hydrogen. Also, the dehumidifier 6 regenerates the adsorbent contained in the first dehumidifier 61 while continuing to dehumidify the wet hydrogen in the second dehumidifier 62 .

具体的には、第1除湿器61に収容される吸着剤をヒータ61aによって加熱すると共に、第2除湿器62から流出した乾燥水素の一部を、上記吸着剤を再生するための再生ガス(以下、再生水素と称することがある。)として使用する。即ち、除湿装置6は、内蔵されたヒータ61aによって第1除湿器61の吸着剤を加熱しつつ、第1除湿器61の下流側から再生水素を導入して、吸着剤から離脱させた水分を再生水素に同伴させることで吸着剤を再生する。 Specifically, the adsorbent contained in the first dehumidifier 61 is heated by the heater 61a, and part of the dry hydrogen flowing out of the second dehumidifier 62 is converted into a regeneration gas ( Hereinafter, it may be referred to as regenerated hydrogen.). That is, the dehumidifier 6 heats the adsorbent of the first dehumidifier 61 with the built-in heater 61a, introduces regenerated hydrogen from the downstream side of the first dehumidifier 61, and removes the moisture separated from the adsorbent. The adsorbent is regenerated by being accompanied with regenerated hydrogen.

この再生水素は、乾燥水素供給ラインL2から分枝した再生水素補充ラインL3と、該再生水素補充ラインL3に接続された再生水素循環ライン(再生ガス循環ライン)L4とを介して、第1除湿器61または第2除湿器62へ供給される。 This regenerated hydrogen is supplied to the first dehumidifier through a regenerated hydrogen replenishment line L3 branched from the dry hydrogen supply line L2 and a regenerated hydrogen circulation line (regenerated gas circulation line) L4 connected to the regenerated hydrogen replenishment line L3. It is supplied to the device 61 or the second dehumidifier 62 .

再生水素補充ラインL3は、再生水素補充ラインL3を流れる乾燥水素の一部を、再生水素循環ラインL4へ流入させる。この再生水素補充ラインL3には、上流側から第1流量調整弁V61および再生水素補充弁V62が配置される。第1流量調整弁V61は、例えば手動の流量調整弁等から構成される。この第1流量調整弁V61を適度に絞ることにより、再生水素補充弁V62の上流側の圧力を穏やかに上昇させて、再生水素補充弁V62が開いた際の再生水素補充ラインL3の圧力変動を抑制することができる。また、再生水素補充弁V62の開閉を制御することにより、再生水素循環ラインL4への再生水素の供給/停止を切り替えることができる。 The regenerated hydrogen replenishment line L3 causes part of the dry hydrogen flowing through the regenerated hydrogen replenishment line L3 to flow into the regenerated hydrogen circulation line L4. A first flow control valve V61 and a regenerated hydrogen replenishment valve V62 are arranged in this regenerated hydrogen replenishment line L3 from the upstream side. The first flow rate control valve V61 is composed of, for example, a manual flow rate control valve or the like. By moderately throttling the first flow regulating valve V61, the pressure on the upstream side of the regenerated hydrogen replenishment valve V62 is gently raised, and the pressure fluctuation in the regenerated hydrogen replenishment line L3 when the regenerated hydrogen replenishment valve V62 is opened is suppressed. can be suppressed. Further, by controlling the opening and closing of the regenerated hydrogen replenishment valve V62, it is possible to switch between supply/stop of the regenerated hydrogen to the regenerated hydrogen circulation line L4.

再生水素循環ラインL4は、再生水素を循環させる流路である。再生水素循環ラインL4には、第1除湿器61と第2除湿器62とが並列接続される。また、再生水素循環ラインL4には、第1除湿器61および第2除湿器62の下流側に、再生水素タンク63、昇圧部64および熱交換器65が配置される。 The regenerated hydrogen circulation line L4 is a channel for circulating regenerated hydrogen. A first dehumidifier 61 and a second dehumidifier 62 are connected in parallel to the regenerated hydrogen circulation line L4. Further, a regenerated hydrogen tank 63, a pressurizing section 64 and a heat exchanger 65 are arranged downstream of the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 in the regenerated hydrogen circulation line L4.

再生水素タンク63は、第1除湿器61または第2除湿器62から流出した、吸着剤の再生に使用した再生水素を貯留する。例えば、第1除湿器61から流出した再生水素は、第3自動弁XV63を経て再生水素タンク63へ流入する。一方、第2除湿器62から流出した再生水素は、第4自動弁XV64を経て再生水素タンク63へ流入する。この再生水素タンク63を配置することにより、昇圧部64による急激な圧力変動や流量変動等を回避することができると共に、適切なタイミングで昇圧部64によって再生水素を昇圧して、第1除湿器61または第2除湿器62へ供給することができる。 The regenerated hydrogen tank 63 stores the regenerated hydrogen that has flowed out of the first dehumidifier 61 or the second dehumidifier 62 and has been used to regenerate the adsorbent. For example, the regenerated hydrogen flowing out of the first dehumidifier 61 flows into the regenerated hydrogen tank 63 through the third automatic valve XV63. On the other hand, the regenerated hydrogen flowing out of the second dehumidifier 62 flows into the regenerated hydrogen tank 63 through the fourth automatic valve XV64. By arranging this regenerated hydrogen tank 63, it is possible to avoid abrupt pressure fluctuations and flow rate fluctuations due to the pressure increasing unit 64, and to increase the pressure of the regenerated hydrogen by the pressure increasing unit 64 at an appropriate timing, so that the first dehumidifier 61 or second dehumidifier 62 .

また、天候等によって発電量が左右される不安定な再生可能エネルギーの水素への転換を目的とした場合においても、再生水素タンク63を設けることによって吸着剤の再生に必要な水素を貯蔵しておくことが可能となり、安定して吸着剤の再生を継続することができる。 In addition, even when the purpose is to convert unstable renewable energy whose power generation is affected by the weather or the like into hydrogen, the hydrogen necessary for regeneration of the adsorbent can be stored by providing the regenerated hydrogen tank 63. It becomes possible to store the adsorbent, and the regeneration of the adsorbent can be stably continued.

また、再生水素タンク63には、該再生水素タンク63の内部圧力を検出するための再生水素圧力計(圧力計)P61が配置される。この再生水素圧力計P61は、再生水素循環ラインL4のうち昇圧部64の上流側の内部圧力を検出可能であればよく、再生水素タンク63以外の位置に配置されてもよい。 Further, the regenerated hydrogen tank 63 is provided with a regenerated hydrogen pressure gauge (pressure gauge) P61 for detecting the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 63 . The regenerated hydrogen pressure gauge P61 may be arranged at a position other than the regenerated hydrogen tank 63 as long as it can detect the internal pressure on the upstream side of the pressure increasing section 64 in the regenerated hydrogen circulation line L4.

さらに、再生水素タンク63には、再生水素排気弁V64が配置されたラインが接続される。例えば、再生水素タンク62の内部圧力が異常に高くなった場合(例えば、0.15MPag以上)、再生水素排気弁V64が開いて再生水素タンク62の内部圧力が脱圧させる。 Further, the regenerated hydrogen tank 63 is connected to a line in which a regenerated hydrogen exhaust valve V64 is arranged. For example, when the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 62 becomes abnormally high (for example, 0.15 MPa or more), the regenerated hydrogen exhaust valve V64 is opened to release the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 62 .

昇圧部64は、再生水素タンク63から供給される再生水素を昇圧することによって、再生水素を循環させる。昇圧部64は、例えばコンプレッサ、ファン等で構成される。昇圧部64によって昇圧された再生水素は、熱交換器65へ供給される。昇圧部64によって昇圧された再生水素を熱交換器65へ供給することにより、熱交換器65において再生水素に含まれる水分を除去し易くなる。 The booster 64 circulates the regenerated hydrogen by increasing the pressure of the regenerated hydrogen supplied from the regenerated hydrogen tank 63 . The boosting unit 64 is composed of, for example, a compressor, a fan, and the like. The regenerated hydrogen pressurized by the pressurizing section 64 is supplied to the heat exchanger 65 . By supplying the regenerated hydrogen pressurized by the pressurizing section 64 to the heat exchanger 65 , the moisture contained in the regenerated hydrogen can be easily removed in the heat exchanger 65 .

熱交換器65は、昇圧部64によって昇圧された再生水素を冷却して、再生水素に含まれる水分を除去する。これにより、第1除湿器61または第2除湿器62における除湿効果を高めることができる。熱交換器65は、例えば冷却水を用いて再生水素を冷却し、水素を含んだ凝縮水を外部へ排出する。 The heat exchanger 65 cools the regenerated hydrogen pressurized by the pressurizing section 64 to remove moisture contained in the regenerated hydrogen. Thereby, the dehumidifying effect in the first dehumidifier 61 or the second dehumidifier 62 can be enhanced. The heat exchanger 65 cools the regenerated hydrogen using cooling water, for example, and discharges condensed water containing hydrogen to the outside.

この熱交換器65の下流側には、再生水素補充ラインL3の内部圧力を所定の圧力値に保持し、熱交換器65での凝縮水の生成を確実にするための背圧弁(圧力保持部)V65が配置される。第1除湿器61へ再生水素を供給する場合、熱交換器65を経て水分を除去された再生水素が、背圧弁V65、逆止弁V66、第2流量調整弁(減圧部)V63および第3逆止弁CV63を経て減圧された後、第1除湿器61へ供給される。一方、第2除湿器62へ乾燥水素を供給する場合、熱交換器65を経て水分を除去された再生水素が、背圧弁V65、逆止弁V66、第2流量調整弁V63および第4逆止弁CV64を経て減圧された後、第2除湿器62へ供給される。 On the downstream side of the heat exchanger 65, a back pressure valve (pressure holding unit ) V65 is arranged. When regenerated hydrogen is supplied to the first dehumidifier 61, the regenerated hydrogen from which moisture has been removed through the heat exchanger 65 is supplied to the back pressure valve V65, the check valve V66, the second flow control valve (decompression section) V63 and the third After being decompressed through the check valve CV63, it is supplied to the first dehumidifier 61. On the other hand, when dry hydrogen is supplied to the second dehumidifier 62, the regenerated hydrogen from which moisture has been removed through the heat exchanger 65 is supplied to the back pressure valve V65, the check valve V66, the second flow control valve V63 and the fourth check valve V63. After being decompressed through valve CV 64 , it is supplied to second dehumidifier 62 .

(除湿装置の動作例)
次に、図2~図8を参照しつつ、除湿装置6の動作例を説明する。本実施形態に係る除湿装置6は、吸着工程、再生工程、冷却工程および塔切替工程を実施する。
(Operation example of dehumidifier)
Next, an operation example of the dehumidifier 6 will be described with reference to FIGS. 2 to 8. FIG. The dehumidifier 6 according to this embodiment performs an adsorption process, a regeneration process, a cooling process, and a tower switching process.

図2は、除湿装置6が実施する吸着工程の動作例を示す概略図である。図2では、第1除湿器61が除湿運転中であり、第2除湿器62が運転停止中である状態を示している。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an operation example of the adsorption step performed by the dehumidifier 6. As shown in FIG. FIG. 2 shows a state in which the first dehumidifier 61 is in dehumidifying operation and the second dehumidifier 62 is out of operation.

図2に示すように、吸着工程では、湿潤水素供給ラインL1を流れる湿潤水素A1が、第1除湿器61の上流側へ供給される。この吸着工程では、第1自動弁XV61が開き、第2自動弁XV62、第3自動弁XV63および第4自動弁XV64が閉じる。これにより、湿潤水素A1は、第1自動弁XV61を経て第1除湿器61の上流側へ流入する。第1除湿器61の上流側から流入した湿潤水素A1は、第1除湿器61に収容された吸着剤によって除湿される。除湿後の乾燥水素A2は、第1除湿器61の下流側から流出し、第1逆止弁CV61を経て乾燥水素供給ラインL2へ流入する。乾燥水素供給ラインL2へ流入した乾燥水素A2は、製品ガスとして装置外部へ供給される。 As shown in FIG. 2 , in the adsorption step, wet hydrogen A1 flowing through the wet hydrogen supply line L1 is supplied to the upstream side of the first dehumidifier 61 . In this adsorption step, the first automatic valve XV61 is opened, and the second automatic valve XV62, third automatic valve XV63 and fourth automatic valve XV64 are closed. As a result, the wet hydrogen A1 flows into the upstream side of the first dehumidifier 61 through the first automatic valve XV61. The wet hydrogen A1 that has flowed in from the upstream side of the first dehumidifier 61 is dehumidified by the adsorbent contained in the first dehumidifier 61 . The dry hydrogen A2 after dehumidification flows out from the downstream side of the first dehumidifier 61 and flows into the dry hydrogen supply line L2 via the first check valve CV61. The dry hydrogen A2 that has flowed into the dry hydrogen supply line L2 is supplied to the outside of the apparatus as product gas.

次の再生工程では、除湿装置6は、第1除湿器61の吸着剤に十分に水分を吸着させた後、湿潤水素A1の供給先を第2除湿器62へ切り替える。そして、第2除湿器62で除湿工程を継続しつつ、第1除湿器61に収容された吸着剤を再生する再生工程を実施する。この再生工程は、加熱再生工程および冷却再生工程を含む。 In the next regeneration step, the dehumidifier 6 causes the adsorbent of the first dehumidifier 61 to sufficiently adsorb moisture, and then switches the supply destination of the wet hydrogen A1 to the second dehumidifier 62 . Then, while continuing the dehumidification process in the second dehumidifier 62, a regeneration process for regenerating the adsorbent accommodated in the first dehumidifier 61 is performed. This regeneration step includes a heating regeneration step and a cooling regeneration step.

図3は、除湿装置6が実施する加熱再生工程の初期運転時の動作例を示す概略図である。図3では、第1除湿器61が加熱再生運転中であり、第2除湿器62が除湿運転中である状態を示している。 FIG. 3 is a schematic diagram showing an operation example during the initial operation of the heating regeneration process performed by the dehumidifier 6. As shown in FIG. FIG. 3 shows a state in which the first dehumidifier 61 is in heat regeneration operation and the second dehumidifier 62 is in dehumidification operation.

図3に示すように、加熱再生工程では、湿潤水素A1が第2除湿器62の上流側へ供給されると共に、第2除湿器62の下流側から流出した乾燥水素A2の一部が再生水素A3として第1除湿器61の下流側へ供給されるようにラインを切り替える。このラインの切り替えは、第1自動弁XV61、第2自動弁XV62、第3自動弁XV63、第4自動弁XV64および再生水素補充弁V62の開閉を制御することにより行われる(ライン切替機構)。そして、第1除湿器61に内蔵されたヒータ61aをONにして第1除湿器61の吸着剤を加熱しつつ、第1除湿器61の下流側から供給された再生水素A3を流通させることにより、吸着剤を乾燥させる。 As shown in FIG. 3, in the heating regeneration step, wet hydrogen A1 is supplied to the upstream side of the second dehumidifier 62, and part of the dry hydrogen A2 flowing out from the downstream side of the second dehumidifier 62 is regenerated hydrogen. The line is switched so that it is supplied to the downstream side of the first dehumidifier 61 as A3. This line switching is performed by controlling the opening and closing of the first automatic valve XV61, the second automatic valve XV62, the third automatic valve XV63, the fourth automatic valve XV64 and the regenerated hydrogen replenishing valve V62 (line switching mechanism). Then, while the heater 61a built in the first dehumidifier 61 is turned on to heat the adsorbent of the first dehumidifier 61, the regenerated hydrogen A3 supplied from the downstream side of the first dehumidifier 61 is circulated. , to dry the sorbent.

具体的には、加熱再生工程では、第2自動弁XV62および第3自動弁XV63が開き、第1自動弁XV61および第4自動弁XV64が閉じる。これにより、湿潤水素A1は、第2自動弁XV62を経て第2除湿器62の上流側へ流入する。除湿後の乾燥水素A2は、第2除湿器62の下流側から流出し、第2逆止弁CV62を経て乾燥水素供給ラインL2へ流入する。 Specifically, in the heating regeneration step, the second automatic valve XV62 and the third automatic valve XV63 are opened, and the first automatic valve XV61 and the fourth automatic valve XV64 are closed. As a result, the wet hydrogen A1 flows into the upstream side of the second dehumidifier 62 via the second automatic valve XV62. The dry hydrogen A2 after dehumidification flows out from the downstream side of the second dehumidifier 62, passes through the second check valve CV62, and flows into the dry hydrogen supply line L2.

また、第1除湿器61の加熱再生運転の開始時には、再生水素循環ラインL4に十分な再生水素A3が存在しない場合がある。そのため、加熱再生工程の初期には、再生水素補充弁V62が開く。これにより、乾燥水素供給ラインL2を流れる乾燥水素A2の一部が再生水素A3として、再生水素補充ラインL3を介して再生水素循環ラインL4へ供給される。例えば、除湿装置6は、再生水素循環ラインL4の内部圧力が低い場合、再生水素補充弁V62を開いて、再生水素A3(乾燥水素A2)を再生水素循環ラインL4へ供給する。より詳細には、除湿装置6は、再生水素圧力計P61によって検出される再生水素タンク63の内部圧力が所定の始動条件圧力値(例えば0.1MPag)未満の場合、再生水素補充弁V62が開き、再生水素A3を再生水素循環ラインL4へ供給する。再生水素循環ラインL4へ供給された再生水素A3は、第2流量調整弁V63および第3逆止弁CV63を経て、第1除湿器61の下流側へ流入する。 Further, when the heating regeneration operation of the first dehumidifier 61 is started, there may be cases where sufficient regenerated hydrogen A3 does not exist in the regenerated hydrogen circulation line L4. Therefore, at the beginning of the thermal regeneration process, the regenerated hydrogen replenishment valve V62 is opened. As a result, part of the dry hydrogen A2 flowing through the dry hydrogen supply line L2 is supplied as regenerated hydrogen A3 to the regenerated hydrogen circulation line L4 via the regenerated hydrogen replenishment line L3. For example, when the internal pressure of the regenerated hydrogen circulation line L4 is low, the dehumidifier 6 opens the regenerated hydrogen replenishment valve V62 to supply regenerated hydrogen A3 (dry hydrogen A2) to the regenerated hydrogen circulation line L4. More specifically, the dehumidifier 6 opens the regenerated hydrogen refill valve V62 when the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 63 detected by the regenerated hydrogen pressure gauge P61 is less than a predetermined starting condition pressure value (for example, 0.1 MPag). , the regenerated hydrogen A3 is supplied to the regenerated hydrogen circulation line L4. The regenerated hydrogen A3 supplied to the regenerated hydrogen circulation line L4 flows into the downstream side of the first dehumidifier 61 through the second flow control valve V63 and the third check valve CV63.

このように、加熱再生工程初期では、再生水素補充ラインL3を介して再生水素循環ラインL4へ供給される再生水素A3が、第1除湿器61の下流側へ供給される。そして、内蔵されたヒータ61aによって第1除湿器61の吸着剤を150℃~200℃に加熱しつつ、吸着剤の水分を再生水素A3に同伴させる。これにより、吸着剤を乾燥させて、再生させる。 In this manner, at the beginning of the heating regeneration process, the regenerated hydrogen A3 supplied to the regenerated hydrogen circulation line L4 through the regenerated hydrogen replenishment line L3 is supplied to the downstream side of the first dehumidifier 61 . Then, the adsorbent of the first dehumidifier 61 is heated to 150° C. to 200° C. by the built-in heater 61a, and the water content of the adsorbent is accompanied with the regenerated hydrogen A3. This dries the adsorbent and regenerates it.

吸着剤の水分を同伴させて湿潤状態となった再生水素A3は、第1除湿器61の上流側から流出する。第1除湿器61の上流側から流出した再生水素A3は、第3自動弁XV63を経て再生水素タンク63へ供給される。除湿装置6では、再生水素圧力計P61によって検出される再生水素タンク63の内部圧力が所定の始動条件圧力値以上になった場合、再生水素補充弁V62が閉じると共に、昇圧部64が稼働を開始する。 The regenerated hydrogen A<b>3 that has been brought into a wet state by entraining water in the adsorbent flows out from the upstream side of the first dehumidifier 61 . The regenerated hydrogen A3 flowing out from the upstream side of the first dehumidifier 61 is supplied to the regenerated hydrogen tank 63 through the third automatic valve XV63. In the dehumidifier 6, when the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 63 detected by the regenerated hydrogen pressure gauge P61 reaches or exceeds a predetermined starting condition pressure value, the regenerated hydrogen replenishment valve V62 closes and the pressure increasing unit 64 starts operating. do.

図4は、除湿装置6が実施する加熱再生工程の通常運転時の動作例を示す概略図である。図4では、第1除湿器61が加熱再生運転中であり、第2除湿器62が除湿運転中である状態を示している。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an operation example during normal operation of the heating regeneration process performed by the dehumidifier 6. As shown in FIG. FIG. 4 shows a state in which the first dehumidifier 61 is in heat regeneration operation and the second dehumidifier 62 is in dehumidification operation.

加熱再生工程において、再生水素タンク63の内部圧力が上記基準圧力値以上になった場合、図4に示すように、再生水素補充弁V62が閉じる。これにより、再生水素補充ラインL3を介した再生水素循環ラインL4への再生水素A3の供給が停止し、再生水素循環ラインL4は閉じた流路となる。また、昇圧部64が稼働を開始し、再生水素A3を昇圧する。昇圧部64によって昇圧された再生水素A3は、熱交換器65により冷却されて水分がある程度除去される。そして、熱交換器65によって水分がある程度除去された再生水素A3は、背圧弁V65、逆止弁V66、第2流量調整弁V63および第3逆止弁CV63を経て第1除湿器61の下流側へ再び供給され、吸着剤を再生する。熱交換器65により冷却されて水分がある程度除去された再生水素A3を第1除湿器61へ供給することにより、吸着剤の水分が再生水素A3に同伴し易くなる。そのため、吸着剤の再生効率を高めることができる。 In the heat regeneration step, when the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 63 exceeds the reference pressure value, the regenerated hydrogen replenishment valve V62 is closed as shown in FIG. As a result, the supply of the regenerated hydrogen A3 to the regenerated hydrogen circulation line L4 through the regenerated hydrogen replenishment line L3 is stopped, and the regenerated hydrogen circulation line L4 becomes a closed flow path. In addition, the boosting unit 64 starts operating to boost the pressure of the regenerated hydrogen A3. The regenerated hydrogen A3 pressurized by the pressurizing section 64 is cooled by the heat exchanger 65 and moisture is removed to some extent. Then, the regenerated hydrogen A3, from which some of the moisture has been removed by the heat exchanger 65, passes through the back pressure valve V65, the check valve V66, the second flow control valve V63, and the third check valve CV63 to the downstream side of the first dehumidifier 61. to regenerate the adsorbent. By supplying the regenerated hydrogen A3, which has been cooled by the heat exchanger 65 to remove some water content, to the first dehumidifier 61, the water content of the adsorbent is easily accompanied with the regenerated hydrogen A3. Therefore, the regeneration efficiency of the adsorbent can be enhanced.

以降、第1除湿器61から流出した湿潤状態の再生水素A3は、再生水素循環ラインL4を循環し、その過程において昇圧、冷却(水分除去)および減圧された後、再び第1除湿器61へ供給され、吸着剤の再生に繰り返し使用される。 After that, the wet regenerated hydrogen A3 flowing out of the first dehumidifier 61 circulates in the regenerated hydrogen circulation line L4, and in the process, is pressurized, cooled (moisture is removed), and depressurized, and then returned to the first dehumidifier 61. supplied and used repeatedly to regenerate the adsorbent.

続く冷却再生工程では、加熱再生工程により高温になった吸着剤を再生水素A3によって冷却する。図5は、除湿装置6が実施する冷却再生工程の動作例を示す概略図である。図5では、第1除湿器61が冷却再生運転中であり、第2除湿器62が除湿運転中である状態を示している。 In the subsequent cooling regeneration step, the adsorbent heated to a high temperature by the heating regeneration step is cooled by the regeneration hydrogen A3. FIG. 5 is a schematic diagram showing an operation example of the cooling regeneration process performed by the dehumidifier 6. As shown in FIG. FIG. 5 shows a state in which the first dehumidifier 61 is in cooling regeneration operation and the second dehumidifier 62 is in dehumidification operation.

図5に示すように、冷却再生工程では、第1除湿器61に内蔵されたヒータ61aをOFFにして、第1除湿器61に再生水素A3を流通させ続ける。これにより、第1除湿器61の内部は、再生水素A3によって冷却される。 As shown in FIG. 5, in the cooling regeneration process, the heater 61a built in the first dehumidifier 61 is turned off, and the regenerated hydrogen A3 continues to flow through the first dehumidifier 61. As shown in FIG. Thereby, the inside of the first dehumidifier 61 is cooled by the regenerated hydrogen A3.

このように、再生工程では、吸着剤の再生に使用した再生水素A3は、従来のように大気へ放出されることなく、吸着剤の再生に繰り返し利用される。したがって、吸着剤の再生に伴う乾燥水素A2の生産効率の低下を低減することができる。 Thus, in the regeneration step, the regenerated hydrogen A3 used for regenerating the adsorbent is repeatedly used for regenerating the adsorbent without being released to the atmosphere as in the conventional case. Therefore, it is possible to reduce the decrease in the production efficiency of the dry hydrogen A2 that accompanies the regeneration of the adsorbent.

なお、熱交換器65から外部へ排出される凝縮水に水素が溶存している。そのため、再生水素循環ラインL4を流れる再生水素A3の量は徐々に減少していく。再生水素A3の流量が減少して再生水素循環ラインL4の内部圧力が低下した場合、再生のための水素流量が不足し再生工程の継続が困難となる。 Hydrogen is dissolved in the condensed water discharged from the heat exchanger 65 to the outside. Therefore, the amount of regenerated hydrogen A3 flowing through the regenerated hydrogen circulation line L4 gradually decreases. When the flow rate of the regenerated hydrogen A3 decreases and the internal pressure of the regenerated hydrogen circulation line L4 decreases, the hydrogen flow rate for regeneration becomes insufficient, making it difficult to continue the regeneration process.

そこで、再生工程では、再生工程中の再生水素循環ラインL4の内部圧力を維持するために、再生水素補充ラインL3を介して再生水素A3を再生水素循環ラインL4へ適宜補充することが好ましい。例えば、再生水素圧力計P61によって検出される再生水素タンク63の内部圧力が所定の補充基準圧力値(例えば、大気圧:0MPag)以下になった場合、再生水素補充ラインL3を介して再生水素A3を再生水素循環ラインL4へ補充してもよい。具体的には、昇圧部64が稼働中であり、かつ、再生水素タンク63の内部圧力が大気圧以下の場合、再生水素補充弁V62が開く。また、再生水素タンク63の内部圧力が大気圧よりも少し高い圧力(例えば、0.05MPag)に達した場合、再生水素補充弁V62バルブを閉じる。これにより、再生水素A3を確保し、安定して再生工程を継続することが可能となる。 Therefore, in the regeneration step, in order to maintain the internal pressure of the regenerated hydrogen circulation line L4 during the regeneration step, it is preferable to appropriately replenish the regenerated hydrogen A3 to the regenerated hydrogen circulation line L4 via the regenerated hydrogen replenishment line L3. For example, when the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 63 detected by the regenerated hydrogen pressure gauge P61 falls below a predetermined replenishment reference pressure value (for example, atmospheric pressure: 0 MPa), the regenerated hydrogen A3 is supplied through the regenerated hydrogen replenishment line L3. may be replenished to the regenerated hydrogen circulation line L4. Specifically, when the pressurizing unit 64 is in operation and the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 63 is lower than the atmospheric pressure, the regenerated hydrogen replenishment valve V62 opens. Also, when the internal pressure of the regenerated hydrogen tank 63 reaches a pressure slightly higher than the atmospheric pressure (for example, 0.05 MPag), the regenerated hydrogen replenishment valve V62 is closed. As a result, it is possible to secure the regenerated hydrogen A3 and continue the regeneration process stably.

また、上述した再生工程では、昇圧部64が異常を起こして稼働が停止した場合、再生水素補充弁V62および再生水素排気弁V64が開くことが好ましい。これにより、昇圧部64の稼働が停止した場合であっても、再生工程を継続することができる。 Further, in the regeneration process described above, when the pressurizing unit 64 malfunctions and stops operating, it is preferable that the regenerated hydrogen replenishment valve V62 and the regenerated hydrogen exhaust valve V64 are opened. As a result, the regeneration process can be continued even when the operation of the pressurizing section 64 is stopped.

次の塔切替工程では、再生工程を完了した第1除湿器61と、除湿工程を実施した第2除湿器62との運転を切り替える。この塔切替工程は、昇圧工程、並列工程および切替工程を含む。 In the next tower switching step, the operation of the first dehumidifier 61 that has completed the regeneration step and the operation of the second dehumidifier 62 that has performed the dehumidification step is switched. This tower switching process includes a pressurization process, a parallel process and a switching process.

図6は、除湿装置6が実施する昇圧工程の動作例を示す概略図である。図6では、第1除湿器61が昇圧運転中、第2除湿器62が吸着運転中である状態を示している。 6A and 6B are schematic diagrams showing an operation example of the pressurizing step performed by the dehumidifier 6. FIG. FIG. 6 shows a state in which the first dehumidifier 61 is in boosting operation and the second dehumidifier 62 is in adsorption operation.

図6に示すように、昇圧工程では、第2自動弁XV62が開き、第1自動弁XV61、第3自動弁XV63および第4自動弁XV64が閉じる。また、第3自動弁XV63が閉じているため、第1除湿器61の内部圧力が上昇し、第1除湿器61と第2除湿器62とを均圧にする。第1除湿器61と第2除湿器62とを均圧にすることにより、第1除湿器61の急激な加圧による吸着剤の流動を防止することができる。 As shown in FIG. 6, in the pressurizing step, the second automatic valve XV62 is opened, and the first automatic valve XV61, the third automatic valve XV63 and the fourth automatic valve XV64 are closed. Also, since the third automatic valve XV63 is closed, the internal pressure of the first dehumidifier 61 rises, and the pressures of the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 are equalized. By equalizing the pressures of the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 , it is possible to prevent the adsorbent from flowing due to rapid pressurization of the first dehumidifier 61 .

図7は、除湿装置6が実施する並列工程の動作例を示す概略図である。図7では、第1除湿器61および第2除湿器62が吸着運転中である状態を示している。並列工程では、第1除湿器61と第2除湿器62との双方を一時的に吸着運転させる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing an operation example of a parallel process performed by the dehumidifier 6. FIG. FIG. 7 shows a state in which the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 are in adsorption operation. In the parallel process, both the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 are temporarily operated for adsorption.

図7に示すように、並列工程では、第1自動弁XV61および第2自動弁XV62が開き、第3自動弁XV63および第4自動弁XV64が閉じる。これにより、湿潤水素A1が第1除湿器61および第2除湿器62へ供給される。 As shown in FIG. 7, in the parallel process, the first automatic valve XV61 and the second automatic valve XV62 are opened, and the third automatic valve XV63 and the fourth automatic valve XV64 are closed. As a result, wet hydrogen A1 is supplied to the first dehumidifier 61 and the second dehumidifier 62 .

図8は、除湿装置6が実施する切替工程の動作例を示す概略図である。図8では、第1除湿器61が吸着運転中であり、第2除湿器62が再生運転中である状態を示している。切替工程では、湿潤水素A1の供給先を第1除湿器61のみへ切り替える。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an operation example of the switching process performed by the dehumidifier 6. As shown in FIG. FIG. 8 shows a state in which the first dehumidifier 61 is in adsorption operation and the second dehumidifier 62 is in regeneration operation. In the switching step, the supply destination of wet hydrogen A1 is switched only to the first dehumidifier 61 .

図8に示すように、切替工程では、第1自動弁XV61および第4自動弁XV64が開き、第2自動弁XV62および第3自動弁XV63が閉じる。これにより、湿潤水素A1は、第1自動弁XV61を経て第1除湿器61の上流側へ流入する。除湿後の乾燥水素A2は、第1除湿器61の下流側から流出し、第1逆止弁CV61を経て乾燥水素供給ラインL2へ流入する。 As shown in FIG. 8, in the switching process, the first automatic valve XV61 and the fourth automatic valve XV64 are opened, and the second automatic valve XV62 and the third automatic valve XV63 are closed. As a result, the wet hydrogen A1 flows into the upstream side of the first dehumidifier 61 through the first automatic valve XV61. The dry hydrogen A2 after dehumidification flows out from the downstream side of the first dehumidifier 61 and flows into the dry hydrogen supply line L2 via the first check valve CV61.

また、再生水素循環ラインL4を流れる再生水素A3は、第2除湿器62の下流側へ流入し、第2除湿器62において上述した再生工程が実施される。 Further, the regenerated hydrogen A3 flowing through the regenerated hydrogen circulation line L4 flows into the downstream side of the second dehumidifier 62, and the regeneration process described above is performed in the second dehumidifier 62. FIG.

なお、本実施形態では、水電解槽で発生させた水素および酸素のうち水素を除湿装置へ供給して除湿する構成について説明した。しかし、除湿装置によって除湿する湿潤ガス(被処理ガス)の種類は水素に限定されない。湿潤ガスは、水分を含むものであればよく、酸素その他のガス(気体)であってよい。 In addition, in the present embodiment, the configuration for dehumidification by supplying hydrogen, which is one of the hydrogen and oxygen generated in the water electrolytic bath, to the dehumidifier has been described. However, the type of wet gas (gas to be treated) to be dehumidified by the dehumidifier is not limited to hydrogen. The wet gas may be any gas containing moisture, and may be oxygen or other gases (gases).

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.

(まとめ)
本発明の態様1に係る除湿装置は、水分を吸着可能な吸着剤を収容し、湿潤ガス供給ラインから供給される湿潤ガスを一端から流入させ、該湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを他端から流出させる第1除湿器および第2除湿器と、前記第1除湿器へ前記湿潤ガスを供給して除湿した後、該湿潤ガスの供給先を前記第1除湿器から前記第2除湿器へ切り替えると共に、該第2除湿器から流出した前記乾燥ガスの一部を前記第1除湿器に収容された前記吸着剤を再生する再生ガスとして前記第1除湿器の他端から供給するライン切替機構と、前記第1除湿器の一端から流出される、前記吸着剤の再生に使用した前記再生ガスを循環させて前記第1除湿器の他端へ供給する再生ガス循環ラインと、を備える。
(summary)
A dehumidifying device according to aspect 1 of the present invention contains an adsorbent capable of adsorbing moisture, allows wet gas supplied from a wet gas supply line to flow in from one end, and dehumidifies the wet gas and supplies dry gas from the other end. After supplying the wet gas to the first dehumidifier and the second dehumidifier to flow out and dehumidifying the wet gas, the supply destination of the wet gas is switched from the first dehumidifier to the second dehumidifier. and a line switching mechanism for supplying part of the dry gas flowing out of the second dehumidifier from the other end of the first dehumidifier as regeneration gas for regenerating the adsorbent contained in the first dehumidifier. and a regeneration gas circulation line for circulating the regeneration gas used for regeneration of the adsorbent, which flows out from one end of the first dehumidifier, and supplies the regeneration gas to the other end of the first dehumidifier.

上記の構成によれば、第1除湿器の一端から流出した吸着剤の再生に使用した再生ガスは、再生ガス循環ラインを循環して、第1除湿器の他端へ再び流入する。そのため、吸着剤の再生に使用した再生ガスを、従来のように大気へ放出することなく、吸着剤の再生に繰り返し利用することができる。したがって、吸着剤の再生に伴う乾燥ガスの生産効率の低下を抑制することができる。 According to the above configuration, the regeneration gas that has flowed out of one end of the first dehumidifier and has been used to regenerate the adsorbent circulates through the regeneration gas circulation line and flows into the other end of the first dehumidifier again. Therefore, the regeneration gas used to regenerate the adsorbent can be repeatedly used to regenerate the adsorbent without being discharged into the atmosphere as in the conventional method. Therefore, it is possible to suppress a decrease in dry gas production efficiency due to the regeneration of the adsorbent.

また、本発明の態様2に係る除湿装置は、前記態様1において、前記再生ガス循環ラインは、前記吸着剤の再生に使用した前記再生ガスを貯留する再生ガスタンクをさらに含む。 Further, in the dehumidifying apparatus according to aspect 2 of the present invention, in aspect 1, the regeneration gas circulation line further includes a regeneration gas tank that stores the regeneration gas used for regeneration of the adsorbent.

上記の構成によれば、吸着剤の再生に使用した再生ガスが再生ガスタンクに貯留されるため、適切なタイミングで昇圧部によって再生ガスを昇圧して、第1除湿器へ供給することができる。 According to the above configuration, since the regeneration gas used to regenerate the adsorbent is stored in the regeneration gas tank, the regeneration gas can be pressurized by the pressurizing unit at an appropriate timing and supplied to the first dehumidifier.

また、近年、太陽光等の再生可能エネルギーを用いて水を電気分解し、再生可能エネルギーを水素へ転換して貯蔵する方法等が注目されている。しかしながら、再生可能エネルギーは天候等に左右され不安定であるため、吸着剤の再生に必要な再生ガスを安定して供給できないといった課題がある。上記の構成によれば、このような不安定な再生可能エネルギーの水素への転換を目的とした場合においても、再生ガスタンクを設けることによって吸着剤の再生に必要な水素を貯蔵しておくことが可能となり、安定して吸着剤の再生を継続することができる。 Moreover, in recent years, a method of electrolyzing water using renewable energy such as sunlight, converting the renewable energy into hydrogen, and storing the hydrogen has attracted attention. However, since renewable energy is affected by the weather and is unstable, there is a problem that the regeneration gas required for regeneration of the adsorbent cannot be stably supplied. According to the above configuration, even when the purpose is to convert such unstable renewable energy into hydrogen, hydrogen necessary for regeneration of the adsorbent can be stored by providing the regeneration gas tank. It becomes possible, and the regeneration of the adsorbent can be stably continued.

また、本発明の態様3に係る除湿装置は、前記態様2において、前記再生ガス循環ラインは、前記再生ガスタンクから供給される前記再生ガスを昇圧する昇圧部と、前記昇圧部によって昇圧された前記再生ガスを冷却する熱交換器と、前記熱交換器の下流側に配置され、前記再生ガス循環ラインの内部圧力を保持する圧力保持部と、をさらに含む。 Further, in the dehumidifier according to aspect 3 of the present invention, in the aspect 2, the regeneration gas circulation line includes a boosting unit that boosts the regeneration gas supplied from the regeneration gas tank, and the It further includes a heat exchanger that cools the regenerated gas, and a pressure holding section that is arranged downstream of the heat exchanger and holds the internal pressure of the regenerated gas circulation line.

上記の構成によれば、吸着剤の再生に使用した再生ガスは、昇圧部によって昇圧された後、熱交換器によって冷却される。これにより、吸着剤の再生に使用した再生ガスに含まれる水分を効果的に除去して、再生ガスとして利用することができる。また、圧力保持部によって圧力を保持することによって、熱交換器において凝縮水を確実に生成することができるため、吸着剤の再生効率を高めて再生時間を短縮化することできる。 According to the above configuration, the regeneration gas used to regenerate the adsorbent is pressurized by the pressurizing section and then cooled by the heat exchanger. As a result, the moisture contained in the regeneration gas used to regenerate the adsorbent can be effectively removed and used as the regeneration gas. In addition, since condensed water can be reliably generated in the heat exchanger by holding the pressure by the pressure holding part, the efficiency of regeneration of the adsorbent can be improved and the regeneration time can be shortened.

本発明の態様4に係る除湿装置は、前記態様3において、前記再生ガス循環ラインは、前記熱交換器によって冷却された前記再生ガスを減圧する減圧部をさらに含む。 In the dehumidifier according to aspect 4 of the present invention, in aspect 3, the regeneration gas circulation line further includes a decompression unit that decompresses the regeneration gas cooled by the heat exchanger.

上記の構成によれば、減圧部によって減圧した再生ガスを第1除湿器へ供給することにより、吸着剤の水分が再生ガスに同伴し易くなる。したがって、吸着剤の再生効率を高めることができる。 According to the above configuration, by supplying the regeneration gas decompressed by the decompression unit to the first dehumidifier, the moisture in the adsorbent is easily accompanied with the regeneration gas. Therefore, the regeneration efficiency of the adsorbent can be enhanced.

本発明の態様5に係る除湿装置は、前記態様1から4において、前記再生ガス循環ラインの内部圧力を検出する圧力計をさらに備え、前記圧力計によって検出される前記再生ガス循環ラインの内部圧力が所定の基準圧力値以下の場合、前記乾燥ガスを前記再生ガス循環ラインへ補充する。 A dehumidifier according to aspect 5 of the present invention is the dehumidifier according to aspects 1 to 4, further comprising a pressure gauge for detecting an internal pressure of the regeneration gas circulation line, wherein the internal pressure of the regeneration gas circulation line detected by the pressure gauge. is below a predetermined reference pressure value, the dry gas is replenished into the regeneration gas circulation line.

再生ガス循環ラインを流れる再生ガスの量が減少し、再生ガス循環ラインの内部圧力が低下した場合、除湿装置の除湿能力が低下する場合がある。上記の構成によれば、再生ガス循環ラインの内部圧力が所定の基準圧力値以下の場合、乾燥ガスを再生ガス循環ラインへ補充するため、上述した除湿装置の除湿能力の低下を抑制することができる。 When the amount of regeneration gas flowing through the regeneration gas circulation line decreases and the internal pressure of the regeneration gas circulation line decreases, the dehumidification capability of the dehumidifier may decrease. According to the above configuration, when the internal pressure of the regeneration gas circulation line is equal to or lower than the predetermined reference pressure value, the dry gas is replenished to the regeneration gas circulation line, so that the deterioration of the dehumidifying ability of the dehumidifier can be suppressed. can.

1:水素発生装置
2:水電解槽
6:除湿装置
61:第1除湿器
62:第2除湿器
63:再生水素タンク(再生ガスタンク)
64:昇圧部
A1:湿潤水素(湿潤ガス)
A2:乾燥水素(乾燥ガス)
A3:再生水素(再生ガス)
L1:湿潤水素供給ライン(湿潤ガス供給ライン)
L4:再生水素循環ライン(再生ガス循環ライン)
P61:再生水素圧力計(圧力計)
V63:第2流量調整弁(減圧部)
V65:背圧弁(圧力保持部)
1: Hydrogen Generator 2: Water Electrolyzer 6: Dehumidifier 61: First Dehumidifier 62: Second Dehumidifier 63: Regenerated Hydrogen Tank (Regenerated Gas Tank)
64: Boosting unit A1: Wet hydrogen (wet gas)
A2: Dry hydrogen (dry gas)
A3: Regenerated hydrogen (regenerated gas)
L1: wet hydrogen supply line (wet gas supply line)
L4: Regenerated hydrogen circulation line (regenerated gas circulation line)
P61: Regenerated hydrogen pressure gauge (pressure gauge)
V63: Second flow control valve (decompression part)
V65: Back pressure valve (pressure holding part)

Claims (5)

水分を吸着可能な吸着剤を収容し、湿潤ガス供給ラインから供給される湿潤ガスを一端から流入させ、該湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを他端から流出させる第1除湿器および第2除湿器と、
前記第1除湿器へ前記湿潤ガスを供給して除湿した後、該湿潤ガスの供給先を前記第1除湿器から前記第2除湿器へ切り替えると共に、該第2除湿器から流出した前記乾燥ガスの一部を前記第1除湿器に収容された前記吸着剤を再生する再生ガスとして前記第1除湿器の他端から供給するライン切替機構と、
前記第1除湿器の一端から流出される、前記吸着剤の再生に使用した前記再生ガスを循環させて前記第1除湿器の他端へ供給する再生ガス循環ラインと、
を備える除湿装置。
A first dehumidifier and a second dehumidifier that contain an adsorbent capable of adsorbing moisture, allow wet gas supplied from a wet gas supply line to flow in from one end, and allow dry gas obtained by dehumidifying the wet gas to flow out from the other end. When,
After supplying and dehumidifying the wet gas to the first dehumidifier, switching the supply destination of the wet gas from the first dehumidifier to the second dehumidifier, and the dry gas flowing out from the second dehumidifier A line switching mechanism that supplies a part of from the other end of the first dehumidifier as a regeneration gas for regenerating the adsorbent contained in the first dehumidifier;
a regeneration gas circulation line that flows out from one end of the first dehumidifier and circulates the regeneration gas used for regeneration of the adsorbent and supplies the regeneration gas to the other end of the first dehumidifier;
dehumidifier with.
前記再生ガス循環ラインは、前記吸着剤の再生に使用した前記再生ガスを貯留する再生ガスタンクを含む請求項1に記載の除湿装置。 The dehumidifier according to claim 1, wherein the regeneration gas circulation line includes a regeneration gas tank that stores the regeneration gas used for regeneration of the adsorbent. 前記再生ガス循環ラインは、
前記再生ガスタンクから供給される前記再生ガスを昇圧する昇圧部と、
前記昇圧部によって昇圧された前記再生ガスを冷却する熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に配置され、前記再生ガス循環ラインの内部圧力を保持する圧力保持部と、
をさらに含む請求項2に記載の除湿装置。
The regeneration gas circulation line is
a boosting unit that pressurizes the regeneration gas supplied from the regeneration gas tank;
a heat exchanger for cooling the regeneration gas pressurized by the pressurizing section;
a pressure holding unit arranged downstream of the heat exchanger and holding the internal pressure of the regeneration gas circulation line;
3. The dehumidifier of claim 2, further comprising:
前記再生ガス循環ラインは、
前記熱交換器によって冷却された前記再生ガスを減圧する減圧部をさらに含む請求項3に記載の除湿装置。
The regeneration gas circulation line is
4. The dehumidifier according to claim 3, further comprising a decompression unit that decompresses the regeneration gas cooled by the heat exchanger.
前記再生ガス循環ラインの内部圧力を検出する圧力計をさらに備え、
前記圧力計によって検出される前記再生ガス循環ラインの内部圧力が所定の基準圧力値以下の場合、前記乾燥ガスを前記再生ガス循環ラインへ補充する請求項1から4までのいずれか1項に記載の除湿装置。
further comprising a pressure gauge for detecting the internal pressure of the regeneration gas circulation line,
5. The dry gas is replenished to the regeneration gas circulation line when the internal pressure of the regeneration gas circulation line detected by the pressure gauge is equal to or less than a predetermined reference pressure value. dehumidifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5429896A (en) * 1977-08-11 1979-03-06 Daiyo Sanso Apparatus for purifying helium gas
JPS5827480B2 (en) * 1979-02-14 1983-06-09 株式会社日立製作所 Dehumidification tower regeneration method for rare gas hold-up equipment
JPS59127625A (en) * 1983-01-06 1984-07-23 Daido Plant Kogyo Kk Regeneration of desiccant in gas dehumidifying apparatus
JPS62180720A (en) * 1986-02-05 1987-08-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Dehumidifier

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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