特許 7181151 除湿装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-21

(45)【発行日】2022-11-30

(54)【発明の名称】除湿装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/26 20060101AFI20221122BHJP

   C01B 3/56 20060101ALI20221122BHJP

   C25B 1/02 20060101ALN20221122BHJP

   C25B 9/00 20210101ALN20221122BHJP

   C25B 15/00 20060101ALN20221122BHJP

   H01M 8/0656 20160101ALN20221122BHJP

【ＦＩ】

B01D53/26 231

C01B3/56 Z

C25B1/02

C25B9/00 A

C25B15/00 302Z

H01M8/0656

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019087396

(22)【出願日】2019-05-07

(65)【公開番号】P2020182894

(43)【公開日】2020-11-12

【審査請求日】2022-01-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】越後 拓海

(72)【発明者】

【氏名】八巻 昌宏

【審査官】瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５４－０２９８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１２７６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１０８０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１８０７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６５９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／２６－５３／２８

Ｃ０１Ｂ ３／００－６／３４

Ｈ０１Ｍ ８／０４－８／０６６８

Ｃ２５Ｂ １／００－９／７７；１３／００－１５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２４９４８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【発明の効果】

【0008】

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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

（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。

【0012】

（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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

（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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

（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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【符号の説明】

【0074】

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）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】