JPH08337402A - 水素ガスからの不純物除去装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素ガス処理装置の耐久性を向上させると共
に、除湿容器に付属する冷却装置により、除湿容器にお
いて水分を吸着材に凝着させることと、水素ガス処理装
置において水素吸蔵合金に安定的に水素を吸蔵させるこ
ととを、良好に両立させることができる水素ガスからの
不純物除去装置及びその運転方法の提供。 【構成】 酸素及び水分を含む水素ガスを排出する水素
利用装置１に、脱酸塔２、除湿容器３及び水素ガス処理
装置４が順次に接続され、該脱酸塔２が、酸素と水素を
反応させて水分を生成し、該水素ガス処理装置４が水素
吸蔵合金を収容する水素ガスからの不純物除去装置であ
つて、除湿容器３が、水分を凝着させる吸着材Ａを充填
した容器本体３ａに、吸着材Ａを冷却する冷却装置３３
を付属して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水素ガスからの不純物
除去装置及びその運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来の水素純度向上装置と
して、例えば特開平３−２７１１０１号公報に開示され
るものがある。この水素純度向上装置は、水素利用装置
と、水素吸蔵合金を内蔵して加熱装置及び冷却装置を付
属する水素回収容器とを第１圧力制御バルブを有する吸
収用配管にて接続すると共に、バルブを有する放出用ガ
スラインを該水素回収容器に接続することを特徴とす
る。そして、この水素純度向上装置によれば、水素利用
装置に接続した水素回収容器に吸収時パージガスライン
を付設すると共に、吸収時パージガスラインに圧力制御
バルブを備えさせ、圧力制御バルブの設定圧を調節する
という簡素な構造とすることにより、１台の装置によつ
て低純度水素ガス又は高純度水素ガスのいずれからも水
素純度を向上させた水素ガスを高い回収率で得られるよ
うになる。また、低純度水素の純度に関係なく、水素吸
蔵合金の水素吸蔵能力を充分に活用して能率良く、高純
度水素ガスが得られる。

【０００３】しかしながら、この従来の水素純度向上装
置にあつては、水素利用装置からの水素ガスをそのまま
水素回収装置に導入しているため、水素回収装置の耐久
性に劣るという技術的課題がある。すなわち、水素利用
装置では、水素に不純ガス分が混入することがある。例
えば、軸受部から空気が漏入する。

【０００４】ここで、水素ガス中の不純ガス分として
は、酸素、水分等が知られ、これらの不純ガス分は水素
吸蔵合金にとつての被毒性ガスであり、水素ガス中に含
まれる場合には、冷却装置によつて冷却した容器内の水
素吸蔵合金に水素ガスを吸蔵させる際、これらの被毒性
ガスが水素吸蔵合金と化学的又は物理的に結合するた
め、水素吸蔵合金に水素の吸収・放出を繰り返し行つた
場合、水素吸蔵能力が次第に低下する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は次の通りである。請求項１の発明は、酸素及び水分を
含む水素ガスを排出する水素利用装置１に、脱酸塔２、
除湿容器３及び水素ガス処理装置４が順次に接続され、
該脱酸塔２が、酸素と水素を反応させて水を生成し、該
水素ガス処理装置４が水素吸蔵合金を収容する水素ガス
からの不純物除去装置であつて、前記除湿容器３が、水
分を凝着させる吸着材Ａを充填した容器本体３ａに、吸
着材Ａを冷却する冷却装置３２を付属して構成されるこ
とを特徴とする水素ガスからの不純物除去装置である。
請求項２の発明は、除湿容器３に、吸着材Ａを加熱する
加熱装置３３が付属されると共に、第１再生用開閉弁Ｖ
３、冷却器５、ドレインセパレータ６、ガス循環用ポン
プ７及び第２再生用開閉弁Ｖ４を順次に介在する配管４
５が接続され、除湿容器３内の水素ガスが循環可能であ
ることを特徴とする請求項１の水素ガスからの不純物除
去装置である。請求項３の発明は、酸素及び水分を含む
水素ガスを排出する水素利用装置１に、脱酸塔２、除湿
容器３及び水素ガス処理装置４が順次に接続され、該脱
酸塔２が、酸素と水素を反応させて水を生成し、該水素
ガス処理装置４が水素吸蔵合金を収容し、該除湿容器３
が、水分を凝着させる吸着材Ａを充填した容器本体３ａ
に、吸着材Ａを加熱又は冷却する加熱装置３３及び冷却
装置３２をそれぞれ付属し、かつ、第１再生用開閉弁Ｖ
３、冷却器５、ドレインセパレータ６、ガス循環用ポン
プ７及び第２再生用開閉弁Ｖ４を順次に介在する配管４
５が接続され、除湿容器３内の水素ガスが該配管４５を
通じて循環可能である水素ガスからの不純物除去装置を
使用し、水素利用装置１内の水素ガスを、脱酸塔２を通
して水分を生成させて冷却装置３２によつて冷却させた
除湿容器３に導入し、除湿容器３で吸着材Ａに水分を凝
着させた後に水素ガス処理装置４に導入することによ
り、除湿容器３での除湿運転を行い、水素ガス処理装置
４で精製した水素ガスを水素利用装置１に戻すと共に、
所定量の水分が吸着材Ａに凝着した後に、脱酸塔２側か
らの水素ガスの流入及び水素ガス処理装置４への水素ガ
スの流出を阻止した状態で、加熱装置３３によつて除湿
容器３内を加熱し、第１再生用開閉弁Ｖ３及び第２再生
用開閉弁Ｖ４を開き、かつ、ガス循環用ポンプ７を駆動
し、除湿容器３内の水素ガスを水分と共に冷却器５に導
入して露点以下に冷却してドレインセパレータ６に導
き、ドレインセパレータ６で水分を除去した水素ガスを
除湿容器３内に戻す再生運転を行い、前記除湿運転及び
再生運転をそれぞれ複数回行つて水素利用装置１内の水
素ガス純度の向上回復を図る際、除湿容器３での除湿運
転の所要時間（ｔ₁ −ｔ₂ −ｔ₃ −ｔ₄ −ｔ₅ ）を各回
毎に次第に長く設定し、所定量の水分が吸着材Ａに凝着
するのを待つて再生運転に移行させ、除湿容器３での再
生運転の所要時間（Ｔ₀）は、ほぼ同一に設定すること
を特徴とする水素ガスからの不純物除去装置の運転方法
である。

【０００６】

【作用】請求項１の発明によれば、水素利用装置１から
排出される酸素及び水分を含む水素ガスは、脱酸塔２に
導入されて酸素と水素を反応させて水が生成され、除湿
容器３に通される。除湿容器３では、冷却装置３２によ
つて冷却された吸着材Ａに水分が凝着される。かくし
て、酸素及び水分が除かれ、かつ、適当に低温となつた
水素ガスが、水素ガス処理装置４に導入されるので、水
素ガスが水素吸蔵合金に安定的に吸蔵されると共に、水
素吸蔵合金が酸素及び水分によつて被毒を受けることが
良好に防止される。このようにして、除湿容器３におけ
る除湿運転が行われる。

【０００７】請求項２の発明によれば、除湿容器３にお
ける除湿運転が所定時間行われ、除湿容器３の吸着材Ａ
に所定量の水分が凝着したなら、再生運転に移行する。
すなわち、第１，第２再生用開閉弁Ｖ３，Ｖ４を共に開
き、また、冷却装置３２を停止した状態で、ガス循環用
ポンプ７を駆動し、加熱装置３３によつて吸着材Ａを所
定温度に加熱する。これにより、吸着材Ａに凝着した水
分を気化させ、冷却器５に導いて冷却させる。多量の水
分を含み、冷却器５で冷却された水素ガスは、低い露点
となつてドレインセパレータ６に流入するので、ドレイ
ンセパレータ６によつて水分が除去される。この水分が
除去された水素ガスは、再度、除湿容器３内に送り込
み、再生運転が行われる。この再生運転は、除湿容器３
内の比較的少量の水素ガスのみを循環させて行われるの
で、比較的短い時間Ｔ₀ に設定し、その後、次の除湿運
転に移行する。

【０００８】請求項３の発明によれば、請求項１及び２
の発明の作用が融合して得られる。また、除湿容器３で
の除湿運転を行つて水素ガス処理装置４に導入し、水素
ガス処理装置４で精製した水素ガスを水素利用装置１に
戻すので、１回の除湿運転の終了後に、水素利用装置１
内の水素ガス純度は向上する。そして、除湿容器３にお
ける除湿運転及び再生運転を複数回行うに際し、除湿容
器３での除湿運転の所要時間（ｔ₁ −ｔ₂ −ｔ₃ −ｔ₄
−ｔ₅ ）を各回毎に次第に長く設定し、所定量の水分が
吸着材Ａに凝着するのを待つて再生運転に移行させ、除
湿容器３での再生運転の所要時間（Ｔ₀ ）は、ほぼ同一
に設定するので、次第に純度が向上する水素利用装置１
内の水素ガスに合わせて除湿容器３での除湿運転が行わ
れ、また、吸着材Ａに凝着した水分量に合わせて除湿容
器３での再生運転を行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の１実施例に係る水素ガス
からの不純物除去装置を示す。図中において符号１は水
素利用装置であり、高純度の水素ガスを使用し、使用後
に比較的高純度（例えば純度９７％以上）の不純水素ガ
スを排出する水素冷却式発電機、半導体製造装置等であ
る。水素利用装置１では軸受部その他から空気が漏入す
るので、水素利用装置１から排出される不純水素ガスに
は、酸素及び水分が含まれている。この水素利用装置１
には、脱酸塔２、除湿容器３及び水素ガス処理装置４が
順次に接続され、更に水素ガス処理装置４に水素利用装
置１を接続させることによつて閉回路を形成している。

【００１０】脱酸塔２は、水素利用装置１の水素出口と
除湿容器３とを接続する配管４０に介在され、触媒が内
部に充填されている。脱酸塔２は、水素利用装置１から
排出される不純水素ガスに含まれる酸素を触媒の作用に
よつて水素と反応させ、水（Ｏ₂ ＋２Ｈ₂ によつて２Ｈ
₂ Ｏ）を生成させる。この水分が脱酸塔２から除湿容器
３に向けて放出される。この脱酸塔２と除湿容器３との
間には、第１開閉弁Ｖ１を設けてある。

【００１１】除湿容器３は、密閉された容器本体３ａ内
の上下両部にフィルタ３０，３１によつて区画して上空
間３ｂ及び下空間３ｃを形成してある。この両フィルタ
３０，３１間には除湿機能を有する吸着材Ａを充填する
と共に、吸着材Ａを冷却又は加熱する冷却装置３２及び
加熱装置３３をそれぞれ付属させてある。吸着材Ａは、
水分の凝着によつて昇温する例えばアルミナからなる脱
水触媒である。

【００１２】冷却装置３２は、吸着材Ａ内に配置した冷
媒流路３２ａと、冷媒流路３２ａの両端部をそれぞれ開
閉弁Ｈ１，Ｈ２を介在させて接続する配管３２ｂと、配
管３２ｂに介在する冷凍機３２ｃ及び媒体循環用ポンプ
３２ｄとを有し、冷凍機３２ｃによつて冷却した冷媒を
媒体循環用ポンプ３２ｄによつて送り、冷媒流路３２ａ
を循環させることにより、吸着材Ａを所定温度（露点以
下）に冷却することができる。また、加熱装置３３は、
ヒータ３３ａによつて構成され、電源３３ｂからの通電
によつて吸着材Ａを所定温度に加熱し、吸着材Ａに凝着
した水分を蒸発させることができる。Ｔ２は、吸着材Ａ
の温度を検出する温度検出器である。なお、冷却装置３
２及び加熱装置３３は、両フィルタ３０，３１間の吸着
材Ａを可及的に均一温度に調節可能であることが望まし
い。

【００１３】水素ガス処理装置４は、具体的には水素吸
蔵合金を利用する水素精製装置によつて構成され、除湿
容器３の上空間３ｂに配管４３によつて接続される。水
素吸蔵合金を利用する水素精製装置は、処理容器４ａ内
に水素吸蔵合金（金属水素化物）を収容し、水素吸蔵合
金の全体を加熱する合金用加熱装置及び冷却する合金用
冷却装置をそれぞれ備える。水素吸蔵合金は、水素ガス
と反応し、可逆的に水素ガスを吸蔵又は放出するが、こ
の反応はプラトー領域における水素平衡圧力−温度特性
（Ｐ−Ｔ特性）に基づいて行われ、水素平衡圧力におけ
る温度条件から、合金用冷却装置によつて低温度に冷却
すれば水素ガスを吸蔵し、合金用加熱装置によつて高温
度に加熱すれば水素ガスを放出する。水素ガス処理装置
４の水素入口及び水素出口には、図示を省略した開閉弁
が設けられている。また、配管４３の除湿容器３と水素
ガス処理装置４との間には、第２開閉弁Ｖ２、温度検出
器Ｔ１及び露点検出器Ｄｐが順次に接続されている。

【００１４】水素ガス処理装置４の水素出口と水素利用
装置１の水素入口との間の配管４４は、製品である高純
度の水素ガスが流れる製品ガスラインを形成し、また、
水素ガス処理装置４における処理によつて分離された不
純ガスを比較的多量に含むパージガスは、パージガスラ
イン４ｂから外部に放出させる。

【００１５】更に、除湿容器３の上空間３ｂと下空間３
ｃとの間は、第１再生用開閉弁Ｖ３、冷却器５、ドレイ
ンセパレータ６、ガス循環用ポンプ７及び第２再生用開
閉弁Ｖ４を順次に介在する配管４５によつて接続されて
いる。しかして、両開閉弁Ｖ３，Ｖ４を共に開き、ガス
循環用ポンプ７を駆動することにより、上空間３ｂ内の
水素ガスを冷却器５に導いて冷却し、低い露点としてド
レインセパレータ６に流入させて水分を除去し、水分を
除去した水素ガスを下空間３ｃ内に送り込んで循環させ
ることができる。

【００１６】次に、上記実施例の作用について説明す
る。いま、水素利用装置１からは、約９８％の水素に約
２％の酸素及び水分が大気圧露点−１０℃で混合する不
純水素ガスが流出するものとする。先ず、除湿容器３に
おける第１段階としての除湿運転を行う。除湿運転に際
しては、第１，第２開閉弁Ｖ１，Ｖ２及び開閉弁Ｈ１，
Ｈ２を共に開き、第１，第２再生用開閉弁Ｖ３，Ｖ４を
共に閉じる。また、ガス循環用ポンプ７及び加熱装置３
３を停止した状態で、冷却装置３２を駆動する。これに
より、水素利用装置１からの不純水素ガスが脱酸塔２に
導かれ、酸素が水素と反応して水を生成する。また、媒
体循環用ポンプ３２ｄの駆動により、冷凍機３２ｃによ
つて冷却された冷媒を冷媒流路３２ａに流し、吸着材Ａ
を露点以下に冷却させ、脱酸塔２から流出する水素ガス
の水分を凝縮させ、吸着材Ａに凝着させる。しかして、
冷媒流路３２ａを流れる冷媒によつて吸着材Ａが露点以
下の所定温度に冷却維持され、水分の吸着材Ａへの凝着
が持続して得られると共に、除湿容器３から排出される
水素ガスの温度が所定に維持される。吸着材Ａの温度
は、温度検出器Ｔ２によつて検出して調節することがで
きる。

【００１７】除湿容器３を通過した水素ガスは、開状態
の第２開閉弁Ｖ２を通つて水素ガス処理装置４に所定温
度のままで流入する。この除湿運転は、第１段階として
図４に示すように比較的短い時間ｔ₁ だけ行う。凝縮し
た水分が吸着材Ａに多量に付着し、吸着作用が早期に低
下するためである。水素ガス処理装置４に流入する水素
ガスの温度及び露点は、温度検出器Ｔ１及び露点検出器
Ｄｐによつて検出することができる。なお、配管４３を
流れる水素ガスの温度上昇が温度検出器Ｔ１によつて検
出された場合には、冷却装置３２の設定温度を低下さ
せ、また、露点検出器Ｄｐによつて検出した結果、露点
が高まつた場合には、速やかに除湿運転を終了し、再生
運転に移行する。

【００１８】このようにして、第２開閉弁Ｖ２を通つて
水素ガス処理装置４に所定温度のままで流入した水素ガ
スは、水素ガス処理装置４において処理がなされ、高純
度の水素ガスが配管４４を通つて水素利用装置１に戻さ
れる。しかして、水素ガスは、除湿容器３での除湿運転
によつて所定温度に冷却された状態で水素ガス処理装置
４に導入されるため、合金用冷却装置によつて水素吸蔵
合金を所定温度に冷却維持することが容易かつ確実とな
り、水素ガス処理装置４の安定的な水素吸蔵作用が得ら
れ、水素ガス処理装置４の性能低下をもたらし難い。な
お、水素吸蔵合金は、水素ガス処理装置４に所定温度に
冷却された状態で導入される水素ガスの温度をほとんど
変更させることなく、吸蔵可能な種類のものを選定する
ことが望ましい。これにより、水素ガス処理装置４の合
金用冷却装置を省略することも不可能ではない。

【００１９】このように、除湿容器３に付属する冷却装
置３２は、図３に示すように脱酸塔２から流入する水分
を含む水素からなるガスを所定温度に冷却して露点を低
下させる機能と、除湿容器３から流出する水素を多量に
含むガスを所定温度に維持して水素ガス処理装置４に導
入させる機能とを併有する。図３において破線Ｌ Ｍ
は、それぞれ冷却装置３２による冷却が行われない場合
に温度検出器Ｔ１によつて検出されるガス温度を示し、
実線Ｘ，Ｙは、それぞれ冷却装置３２による冷却が行わ
れる場合の同様のガス温度（ほぼ一定温度）を示す。

【００２０】水素ガス処理装置４では、処理容器４ａ内
を合金用冷却装置によつて冷却した状態で水素が水素吸
蔵合金に吸蔵され、酸素及び水分を除いた窒素、二酸化
炭素等の不純ガス分が分離される。かくして、酸素又は
水分からなる被毒性ガスが水素吸蔵合金と化学的又は物
理的に結合し、水素吸蔵合金の水素吸蔵能力が次第に低
下することが防止される。

【００２１】時間ｔ₁ の除湿運転が行われ、除湿容器３
の吸着材Ａに所定量の水分が凝着したなら、第１段階と
しての再生運転に移行する。すなわち、第１，第２開閉
弁Ｖ１，Ｖ２及び開閉弁Ｈ１，Ｈ２を共に閉じ、第１，
第２再生用開閉弁Ｖ３，Ｖ４を共に開く。また、媒体循
環用ポンプ３２ｄを停止した状態で、ガス循環用ポンプ
７を駆動し、加熱装置３３によつて吸着材Ａを所定温度
に加熱する。これにより、吸着材Ａに凝着した水分を気
化させ、冷却器５に導いて冷却させる。多量の水分を含
み、冷却器５で冷却された水素ガスは、低い露点となつ
てドレインセパレータ６に流入するので、ドレインセパ
レータ６によつて水分が除去される。この水分が除去さ
れた水素ガスは、再度、下空間３ｃ内に送り込み、再生
運転が行われる。この再生運転は、除湿容器３内の比較
的少量の水素ガスのみを循環させて行われるので、図４
に示すように比較的短い時間Ｔ₀ に設定し、その後、第
２段階の除湿運転に移行する。

【００２２】一方、水素ガス処理装置４では、第１段階
としての再生運転と平行して吸蔵した水素を放出させ
る。すなわち、処理容器４ａ内を合金用加熱装置によつ
て加熱して水素吸蔵合金から水素を放出させ、放出の初
期に、不純ガスを比較的多量に含むパージガスをパージ
ガスライン４ｂから外部に放出させ、残りの高純度の水
素は、製品ガスラインを形成する配管４４を通じて水素
利用装置１に導入し、再度の水素の利用に供する。

【００２３】第２段階の除湿運転は、第１，第２開閉弁
Ｖ１，Ｖ２、開閉弁Ｈ１，Ｈ２及び第１，第２再生用開
閉弁Ｖ３，Ｖ４の開閉状態を第１段階と同様とし、ま
た、ガス循環用ポンプ７及び加熱装置３３を停止した状
態で、媒体循環用ポンプ３２ｄを駆動する。これによ
り、水素利用装置１内の不純水素ガスが脱酸塔２に流入
する。ただし、この不純水素ガスは、第１段階の除湿運
転を経て水素ガス処理装置４において処理がなされ、水
素利用装置１に戻された高純度の水素ガスが既に混合し
ているので、酸素濃度は低下している。しかして、脱酸
塔２から流出して除湿容器３の吸着材Ａに単位時間当た
りに凝着される水分量も減少するので、第２段階の除湿
運転は、図４に示す第１段階の比較的短い時間ｔ₁ より
も長い時間ｔ₂ として行う。水素ガス処理装置４では、
第１段階の除湿運転の場合と同様の水素吸蔵処理が行わ
れる。

【００２４】時間ｔ₂ の除湿運転が行われ、除湿容器３
の吸着材Ａに所定量の水分が凝着したなら、第２段階の
再生運転を行う。すなわち、第１段階の再生運転と同様
に第１，第２開閉弁Ｖ１，Ｖ２、開閉弁Ｈ１，Ｈ２及び
第１，第２再生用開閉弁Ｖ３，Ｖ４を開閉させ、また、
媒体循環用ポンプ３２ｄを停止した状態で、ガス循環用
ポンプ７を駆動し、加熱装置３３によつて吸着材Ａを所
定温度に加熱する。これにより、第１段階の除湿運転と
同様に吸着材Ａに凝着した水が気化し、冷却器５に導か
れて冷却され、ドレインセパレータ６によつて水分が除
去される。この第２段階の再生運転は、所定量の水分が
吸着材Ａに凝着した後に行われる点で第１段階の再生運
転と同様であるので、図４に示すように比較的短い時間
Ｔ₀ （同一時間）に設定する。この水分が除去された水
素ガスは、再度、下空間３ｃ内に送り込み、第３段階の
除湿運転を行う。なお、第２段階の再生運転に際して水
素ガス処理装置４では、第１段階の再生運転の場合と同
様に水素放出処理が行われる。

【００２５】このようして、除湿運転及び再生運転をそ
れぞれ複数回行うことにより、水素利用装置１内の水素
ガス純度の向上回復を図る。その際、水素利用装置１内
の酸素濃度が低くなるにつれて、脱酸塔２での単位時間
当たりの水分の生成量も減少するので、除湿運転の所要
時間は図４に示すｔ₁ −ｔ₂ −ｔ₃ −ｔ₄ −ｔ₅ のよう
に次第に長くして、所定量の水分が吸着材Ａに凝着する
のを待つて再生運転に移行する。すなわち、除湿容器３
における最適除湿時間ｔは、図２，図４に示すように水
素利用装置１内の水素ガス純度の向上と共に、長時間行
うことが可能になる。図２において、水素利用装置１内
の水素ガス純度の向上は、約２％の酸素〔Ｏ₂ （及び水
分Ｈ₂ Ｏ）〕が０％に向けて減少するものとして得られ
ている。一方、再生運転の所要時間は、吸着材Ａに凝着
した水分量に応じて設定すればよく、所定量の水が吸着
した状態で図４に示す各Ｔ₀ のようにほぼ同一で良い。
これにより、除湿容器３の効率的な運転を行いつつ酸素
及び水分の除去作業を効果的に行うことが可能となり、
運転費の低減が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る水素ガスからの不純物除去装置及びその運
転方法によれば、脱酸塔において酸素と水素とを反応さ
せて水分を生成させ、除湿容器において水分を吸着材に
凝着させ、水素ガス処理装置の水素吸蔵合金にとつての
被毒性ガスである酸素及び水分が予め良好に除去される
ので、水素ガス処理装置の耐久性が著しく向上する。ま
た、除湿容器に付属する冷却装置により、脱酸塔から流
入する水分を含む水素からなるガスを所定温度に冷却し
て露点を低下させて水分を吸着材に凝着させると共に、
除湿容器から流出する水素を多量に含むガスを所定温度
に維持して水素ガス処理装置に導入させるので、除湿容
器において水分を吸着材に凝着させることと、水素ガス
処理装置において水素吸蔵合金に安定的に水素を吸蔵さ
せることとが、良好に両立する。

【００２７】また、請求項２及び３の発明によれば、除
湿容器での再生運転が行われるので、続いて除湿運転に
移行することができ、水素利用装置内の水素ガス純度の
向上作業を能率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例に係る水素ガスからの不純
物除去装置を示す概略図。

【図２】 同じく水素利用装置内水素純度−最適除湿時
間特性を示す線図。

【図３】 同じく水素利用装置内水素純度−ガス温度特
性及び水素利用装置内水素純度−ガス露点特性を示す線
図。

【図４】 同じく時間−除湿運転及び再生運転の関係を
示す線図。

【符号の説明】

１：水素利用装置、２：脱酸塔、３：除湿容器、３ａ：
容器本体、４：水素ガス処理装置、５：冷却器、６：ド
レインセパレータ、７：ガス循環用ポンプ、３２：冷却
装置、３３：加熱装置、４５：配管、Ａ：吸着材、Ｖ
１：第１開閉弁、Ｖ２：第２開閉弁、Ｖ３：第１再生用
開閉弁、Ｖ４：第２再生用開閉弁、ｔ₁ ，ｔ₂ ，ｔ₃ ，
ｔ₄ ，ｔ₅ ：除湿運転の所要時間、Ｔ₀ ：再生運転の所
要時間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 晴信 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 伊藤 文生 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 脇坂 裕一 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素及び水分を含む水素ガスを排出する
   水素利用装置（１）に、脱酸塔（２）、除湿容器（３）
   及び水素ガス処理装置（４）が順次に接続され、該脱酸
   塔（２）が、酸素と水素を反応させて水を生成し、該水
   素ガス処理装置（４）が水素吸蔵合金を収容する水素ガ
   スからの不純物除去装置であつて、前記除湿容器（３）
   が、水分を凝着させる吸着材（Ａ）を充填した容器本体
   （３ａ）に、吸着材（Ａ）を冷却する冷却装置（３２）
   を付属して構成されることを特徴とする水素ガスからの
   不純物除去装置。
2. 【請求項２】 除湿容器（３）に、吸着材（Ａ）を加熱
   する加熱装置（３３）が付属されると共に、第１再生用
   開閉弁（Ｖ３）、冷却器（５）、ドレインセパレータ
   （６）、ガス循環用ポンプ（７）及び第２再生用開閉弁
   （Ｖ４）を順次に介在する配管（４５）が接続され、除
   湿容器（３）内の水素ガスが循環可能であることを特徴
   とする請求項１の水素ガスからの不純物除去装置。
3. 【請求項３】 酸素及び水分を含む水素ガスを排出する
   水素利用装置（１）に、脱酸塔（２）、除湿容器（３）
   及び水素ガス処理装置（４）が順次に接続され、該脱酸
   塔（２）が、酸素と水素を反応させて水を生成し、該水
   素ガス処理装置（４）が水素吸蔵合金を収容し、該除湿
   容器（３）が、水分を凝着させる吸着材（Ａ）を充填し
   た容器本体（３ａ）に、吸着材（Ａ）を加熱又は冷却す
   る加熱装置（３３）及び冷却装置（３２）をそれぞれ付
   属し、かつ、第１再生用開閉弁（Ｖ３）、冷却器
   （５）、ドレインセパレータ（６）、ガス循環用ポンプ
   （７）及び第２再生用開閉弁（Ｖ４）を順次に介在する
   配管（４５）が接続され、除湿容器（３）内の水素ガス
   が該配管（４５）を通じて循環可能である水素ガスから
   の不純物除去装置を使用し、水素利用装置（１）内の水
   素ガスを、脱酸塔（２）を通して水分を生成させて冷却
   装置（３２）によつて冷却させた除湿容器（３）に導入
   し、除湿容器（３）で吸着材（Ａ）に水分を凝着させた
   後に水素ガス処理装置（４）に導入することにより、除
   湿容器（３）での除湿運転を行い、水素ガス処理装置
   （４）で精製した水素ガスを水素利用装置（１）に戻す
   と共に、所定量の水分が吸着材（Ａ）に凝着した後に、
   脱酸塔（２）側からの水素ガスの流入及び水素ガス処理
   装置（４）への水素ガスの流出を阻止した状態で、加熱
   装置（３３）によつて除湿容器（３）内を加熱し、第１
   再生用開閉弁（Ｖ３）及び第２再生用開閉弁（Ｖ４）を
   開き、かつ、ガス循環用ポンプ（７）を駆動し、除湿容
   器（３）内の水素ガスを水分と共に冷却器（５）に導入
   して露点以下に冷却してドレインセパレータ（６）に導
   き、ドレインセパレータ（６）で水分を除去した水素ガ
   スを除湿容器（３）内に戻す再生運転を行い、前記除湿
   運転及び再生運転をそれぞれ複数回行つて水素利用装置
   （１）内の水素ガス純度の向上回復を図る際、除湿容器
   （３）での除湿運転の所要時間（ｔ₁ −ｔ₂ −ｔ₃ −ｔ
   ₄ −ｔ₅ ）を各回毎に次第に長く設定し、所定量の水分
   が吸着材（Ａ）に凝着するのを待つて再生運転に移行さ
   せ、除湿容器（３）での再生運転の所要時間（Ｔ₀ ）
   は、ほぼ同一に設定することを特徴とする水素ガスから
   の不純物除去装置の運転方法。