水電解システム及びその運転方法
【課題】簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することを可能にする。
【解決手段】水電解システム１０は、純水を電気分解することによって高圧水素を製造する水電解装置１２と、筐体２２とを備える。筐体２２内には、水電解装置１２等が収容される収容室９６と、前記収容室９６から分離され、コントローラ２０及び電解電源３８が収容されるとともに、外気を取り込むための第１ファン１０２が設けられる第１電装室１００ａ、１００ｂと、前記収容室９６から分離され、リレー９２が収容されるとともに、前記第１電装室１００ａに配管部材１１２を介して接続される第２電装室１１０とが形成される。
【解決手段】水電解システム１０は、純水を電気分解することによって高圧水素を製造する水電解装置１２と、筐体２２とを備える。筐体２２内には、水電解装置１２等が収容される収容室９６と、前記収容室９６から分離され、コントローラ２０及び電解電源３８が収容されるとともに、外気を取り込むための第１ファン１０２が設けられる第１電装室１００ａ、１００ｂと、前記収容室９６から分離され、リレー９２が収容されるとともに、前記第１電装室１００ａに配管部材１１２を介して接続される第２電装室１１０とが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、前記水電解装置を収容する収容室を設ける筐体とを備える水電解システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、アノード側電極に燃料ガス（主に水素を含有するガス、例えば、水素ガス）が供給される一方、カソード側電極に酸化剤ガス（主に酸素を含有するガス、例えば、空気）が供給されることにより、直流の電気エネルギを得ている。
【０００３】
一般的に、燃料ガスである水素ガスを製造するために、水電解装置が採用されている。この水電解装置は、水を分解して水素（及び酸素）を発生させるため、固体高分子電解質膜（イオン交換膜）を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、給電体を配設してユニットが構成されている。すなわち、ユニットは、実質的には、上記の燃料電池と同様に構成されている。
【０００４】
そこで、複数のユニットが積層された状態で、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側給電体に水が供給される。このため、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン（プロトン）が生成され、この水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が製造される。一方、アノード側では、水素イオン（プロトン）と共に生成された酸素が、余剰の水を伴ってユニットから排出される。
【０００５】
この種の水電解システムとして、例えば、特許文献１に開示された水素製造システムが知られている。この水素製造システムは、図８に示すように、ケーシング１を備え、このケーシング１内は、壁１ａによりゾーンＡとゾーンＢとに分割されている。ゾーンＡには、電力供給部２、熱交換器３、ファン４及びブロア５等が収容されるとともに、ゾーンＢには、セルスタック６、水素乾燥機７等が収容されている。
【０００６】
そこで、ファン４が駆動されることにより、熱交換器３及び電力供給部２が冷却されるとともに、ゾーンＡ内が正圧に保持されている。さらに、ブロア５が駆動されることにより、ゾーンＡからゾーンＢには、昇温されたクリーンエアが導入されるとともに、前記ゾーンＢ内は、外部からの空気の導入を阻止する圧力状態に維持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５９８０７２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の水素製造システムでは、ゾーンＡ内が、例えば、水素ガスの流入を阻止するために、正圧に保持されている。通常、ゾーンＡ内には、電力供給部２の他、水素ガス雰囲気から遮断する必要がある各種電装部品が収容されている。
【０００９】
しかしながら、電装部品には、ノイズの影響を受け易い部品が存在する一方、大きなノイズを発生する部品が存在している。このため、これらの部品を同一のゾーンＡ内に収容することは、所望の性能を維持するために望ましいものではない。従って、複数のゾーンＡを形成するとともに、各ゾーンＡ毎にブロア５を設置しなければならず、設備が複雑化し、経済的ではないという問題がある。
【００１０】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することが可能な水電解システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、前記水電解装置を収容する収容室を設ける筐体とを備える水電解システムに関するものである。
【００１２】
この水電解システムは、筐体内には、収容室から分離され、第１の電装部品が収容されるとともに、外気を取り込むためのファンが設けられる第１電装室と、前記収容室から分離され、第２の電装部品が収容されるとともに、前記第１電装室に配管部材を介して接続される第２電装室とが形成されている。
【００１３】
また、配管部材は、送風用ダクト及び配線用ダクトを兼用することが好ましい。
【００１４】
さらに、収容室は、負圧に維持される一方、第１電装室及び第２電装室は、陽圧に維持されることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、前記水電解装置を収容する収容室、及び前記収容室から分離されて電装部品が収容される電装室を設ける筐体とを備える水電解システムの運転方法に関するものである。
【００１６】
この運転方法では、電装室内を陽圧に維持して換気を行う第１の工程と、前記第１の工程が開始された後、収容室内を負圧に維持して換気を行う第２の工程と、前記第２の工程が開始された後、水電解装置の運転を開始する第３の工程とを有している。
【００１７】
また、この運転方法では、水電解装置の運転が停止されてシステム待機に移行した状態では、電装室内の換気を継続する一方、収容室内の換気を停止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１電装室内には、ファンを介して筐体の外部から外気が導入され、前記第１電装室内の第１の電装部品は、冷却されるとともに、例えば、陽圧に保持されている。一方、第２電装室内には、第１電装室から配管部材を介して送風され、前記第２電装室内の第２の電装部品が、例えば、陽圧に保持されている。
【００１９】
従って、特性の異なる第１の電装部品と第２の電装部品とは、同一の室内に配置されることがなく、互いに影響を及ぼすことを阻止することができる。しかも、第２電装室には、ファン等の送風手段が不要になる。これにより、陽圧保持のためのファンの数が有効に削減され、簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することが可能になる。
【００２０】
また、本発明によれば、先ず、電装室内が陽圧に維持された状態で、収容室内が負圧に維持されて換気が行われ、さらに水電解装置の運転が開始されている。このため、水電解装置から収容室内に水素が漏れても、この水素が電装室内に移動することを確実に阻止することができる。従って、電装室内を高精度に気密状態に構成する必要がなく、構造の簡素化が図られて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水電解システムの内部構成説明図である。
【図２】前記水電解システムの概略構成説明図である。
【図３】前記水電解システムの一部断面斜視説明図である。
【図４】前記水電解システムの回路説明図である。
【図５】本発明に係る運転方法を説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る水電解システムの一部断面斜視説明図である。
【図７】前記水電解システムを構成する筐体部の分解斜視説明図である。
【図８】特許文献１に開示された水素製造システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る水電解システム１０は、水（純水）を電気分解することによって酸素及び高圧水素（常圧よりも高圧な水素）を製造する水電解装置１２と、前記水を前記水電解装置１２に循環させる水循環装置１４と、前記水電解装置１２から排出される前記酸素及び水素（ガス成分）を、前記水循環装置１４内の水から分離し、前記水を貯留する気液分離装置１６と、前記気液分離装置１６に市水から生成された純水を供給する純水製造装置（純水製造装置）１８と、コントローラ２０とを備え、これらが筐体２２内に収容される。
【００２３】
水電解装置１２は、図１に示すように、複数の単位セル２４を積層して構成される。単位セル２４の積層方向一端には、ターミナルプレート２６ａ、絶縁プレート２８ａ及びエンドプレート３０ａが外方に向かって、順次、配設される。単位セル２４の積層方向他端には、同様にターミナルプレート２６ｂ、絶縁プレート２８ｂ及びエンドプレート３０ｂが外方に向かって、順次、配設される。エンドプレート３０ａ、３０ｂ間は、一体的に締め付け保持される。
【００２４】
ターミナルプレート２６ａ、２６ｂの側部には、端子部３４ａ、３４ｂが外方に突出して設けられる。端子部３４ａ、３４ｂは、配線３６ａ、３６ｂを介して電解電源３８に電気的に接続される。陽極（アノード）側である端子部３４ａは、電解電源３８のプラス極に接続される一方、陰極（カソード）側である端子部３４ｂは、前記電解電源３８のマイナス極に接続される。
【００２５】
単位セル２４は、円盤状の電解質膜・電極構造体４２と、この電解質膜・電極構造体４２を挟持するアノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６とを備える。アノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６は、円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。
【００２６】
電解質膜・電極構造体４２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４８と、前記固体高分子電解質膜４８の両面に設けられるアノード側給電体５０及びカソード側給電体５２とを備える。
【００２７】
固体高分子電解質膜４８の両面には、アノード電極触媒層５０ａ及びカソード電極触媒層５２ａが形成される。アノード電極触媒層５０ａは、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒を使用する一方、カソード電極触媒層５２ａは、例えば、白金触媒を使用する。
【００２８】
アノード側給電体５０及びカソード側給電体５２は、例えば、球状アトマイズチタン粉末の焼結体（多孔質導電体）により構成される。アノード側給電体５０及びカソード側給電体５２は、研削加工後にエッチング処理される平滑表面部を設けるとともに、空隙率が１０％〜５０％、より好ましくは、２０％〜４０％の範囲内に設定される。
【００２９】
単位セル２４の外周縁部には、積層方向に互いに連通して、水（純水）を供給するための水供給連通孔５６と、反応により生成された酸素及び未反応の水（混合流体）を排出するための排出連通孔５８と、反応により生成された水素を流すための水素連通孔６０とが設けられる。
【００３０】
アノード側セパレータ４４の電解質膜・電極構造体４２に向かう面には、水供給連通孔５６に連通する第１流路６４が設けられる。この第１流路６４は、アノード側給電体５０の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。
【００３１】
カソード側セパレータ４６の電解質膜・電極構造体４２に向かう面には、水素排出通路６６に連通する第２流路６８が形成される。この第２流路６８は、カソード側給電体５２の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。
【００３２】
水循環装置１４は、水電解装置１２の水供給連通孔５６に連通する循環配管７２を備え、この循環配管７２は、循環ポンプ７４及びイオン交換器７６を配置して気液分離装置１６を構成するタンク部７８の底部に接続される。タンク部７８の上部には、戻り配管８０の一端部が連通するとともに、前記戻り配管８０の他端部は、水電解装置１２の排出連通孔５８に連通する。
【００３３】
タンク部７８には、純水製造装置１８に接続された純水供給配管８４と、前記タンク部７８で純水から分離された酸素を排出するための酸素排気配管８６とが連結される。
【００３４】
水電解装置１２の水素連通孔６０には、高圧水素配管８８の一端が接続され、この高圧水素配管８８の他端は、図示しない高圧水素供給部（燃料タンク等）に接続される。
【００３５】
水電解システム１０は、さらに各種継手や配管バルブを含むバルブ類９０の他、着火デバイスを含む大電流パワーリレー９２等の電装部品や、着火デバイスを含まない電装デバイス９４等を備える（図２参照）。
【００３６】
図２に示すように、筐体２２内には、収容室９６が設けられるとともに、前記収容室９６には、水電解装置１２の他、気液分離装置１６、純水製造装置１８、イオン交換器７６、バルブ類９０及び電装デバイス９４が収容される。
【００３７】
筐体２２内には、第１筐体部９８を介して収容室９６から分離される第１電装室１００ａ、１００ｂが形成される。第１筐体部９８の一端部には、外気を取り込むための第１ファン１０２が設けられるとともに、前記第１筐体部９８の他端部には、内気を外部に排出するための排気口１０４が形成される。
【００３８】
第１電装室１００ａ、１００ｂは、壁部１０６を介して一部が連通しており、前記第１電装室１００ａには、比較的発熱が少なく、熱に弱く、ノイズに弱い部品、例えば、コントローラ２０等（第１の電装部品）が収容される。第１電装室１００ｂには、比較的発熱量が多く、ノイズの少ない部品、例えば、電解電源３８（第１電装部品）が収容される。第１ファン１０２による送風は、第１電装室１００ａから第１電装室１００ｂに向かっている。
【００３９】
筐体２２内には、第２筐体部１０８を介して収容室９６から分離される第２電装室１１０が形成される。第２電装室１１０には、比較的発熱が少なく、熱に強く、大きなノイズを発生する部品、例えば、リレー９２等（第２の電装部品）が収容される。
【００４０】
第１筐体部９８の第１ファン１０２側の側部と、第２筐体部１０８の上部とは、配管部材１１２を介して接続される（図２及び図３参照）。配管部材１１２は、第１ファン１０２により取り込まれた外気を、第１電装室１００ａから第２電装室１１０に供給する送風用ダクトとしての機能と、リレー９２等に接続されている配線を、コントローラ２０に接続するために挿入する配線用ダクトとしての機能とを兼用する。
【００４１】
収容室９６には、内気を外部に排出するための第２ファン１１４と、前記第２ファン１１４の駆動により外部から前記収容室９６内に外気を取り込むための吸気口１１６とが設けられる。第２ファン１１４は、水電解装置１２よりも上方に配置されるとともに、前記第２ファン１１４の上部近傍には、水素センサ１１８が配設される。収容室９６は、負圧に維持される一方、第１電装室１００ａ、１００ｂ及び第２電装室１１０は、陽圧に維持される。
【００４２】
図４に示すように、リレー９２は、外部電源（例えば、ＡＣ２４０Ｖ）に接続されるとともに、前記リレー９２からのＡＣ電源がＡＣ／ＤＣコンバータ１２０ａ、１２０ｂに送られる。
【００４３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０ａからコントローラ２０及び電装デバイス９４には、ＤＣ電源が供給されるとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０ｂから電解電源３８には、ＤＣ電源が供給される。純水製造装置１８には、リレー９２からＡＣ電源が供給される。
【００４４】
コントローラ２０では、ユーザインターフェイスであるタッチパネル１２２との間で信号の入出力が行われる。コントローラ２０は、純水製造装置１８にオン／オフ信号を送信する一方、電装デバイス９４との間で信号の入出力を行う。
【００４５】
このように構成される水電解システム１０の動作について、本実施形態に係る運転方法との関連で、図５に示すタイミングチャートに沿って、以下に説明する。
【００４６】
先ず、水電解システム１０が起動されると、第１ファン１０２及び水素センサ１１８に電源が投入される。このため、第１電装室１００ａ、１００ｂ内に外気が強制的に導入され、前記第１電装室１００ａ、１００ｂ内が陽圧に保持されて換気される（第１の工程）。さらに、第２電装室１１０内には、第１電装室１００ａから配管部材１１２を介して送風されている。これにより、リレー９２等が収容されている第２電装室１１０内は、陽圧に保持されて換気される（第１の工程）。
【００４７】
第１ファン１０２に電源が投入された後、所定時間ｔ１が経過すると、第２ファン１１４に電源が投入される。従って、収容室９６内は、内気が外部に排出されるため、負圧に保持されて換気される（第２の工程）。
【００４８】
第２ファン１１４に電源が投入された後、所定時間ｔ２が経過すると、補器デバイス（電装デバイス９４、循環ポンプ７４、純水製造装置１８、電解電源３８等）に電源が投入されて、水電解装置１２による水素製造作業が開始される（第３の工程）。具体的には、純水製造装置１８を介して市水から生成された純水が、気液分離装置１６を構成するタンク部７８に供給される。
【００４９】
一方、水循環装置１４では、循環ポンプ７４の作用下に、タンク部７８内の水が循環配管７２を介して水電解装置１２の水供給連通孔５６に供給される。また、ターミナルプレート２６ａ、２６ｂの端子部３４ａ、３４ｂには、電気的に接続されている電解電源３８を介して電圧が付与される。
【００５０】
このため、各単位セル２４では、水供給連通孔５６からアノード側セパレータ４４の第１流路６４に水が供給され、この水がアノード側給電体５０内に沿って移動する。従って、水は、アノード電極触媒層５０ａで電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜４８を透過してカソード電極触媒層５２ａ側に移動し、電子と結合して水素が得られる。
【００５１】
これにより、カソード側セパレータ４６とカソード側給電体５２との間に形成される第２流路６８に沿って水素が流動する。この水素は、水供給連通孔５６よりも高圧に維持されており、水素連通孔６０を流れて水電解装置１２の外部に高圧水素配管８８を介して取り出し可能となる。
【００５２】
一方、第１流路６４には、反応により生成した酸素と、未反応の水とが流動しており、これらの混合流体が排出連通孔５８に沿って水循環装置１４の戻り配管８０に排出される。この未反応ガスの水及び酸素は、タンク部７８に導入されて気液分離された後、水は、循環ポンプ７４を介して循環配管７２からイオン交換器７６を通って水供給連通孔５６に導入される。水から分離された酸素は、酸素排気配管８６から外部に排出される。
【００５３】
水電解装置１２による水素製造作業が終了し、水電解システム１０が待機状態に移行すると、第１ファン１０２による陽圧換気が継続される一方、第２ファン１１４がオフされる（図５参照）。そして、水電解装置１２による水素製造作業が再開される際には、上記と同様に、第２ファン１１４がオンされてから所定時間ｔ２が経過した後、前記水素製造作業が行われる。
【００５４】
この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、第１電装室１００ａ、１００ｂ内には、第１ファン１０２を介して筐体２２の外部から外気が導入され、前記第１電装室１００ａ、１００ｂ内のコントローラ２０及び電解電源３８が、順次、冷却されている。すなわち、外気は、比較的発熱が少なく、熱に弱いコントローラ２０に供給された後、比較的発熱量が多い電解電源３８を冷却して排気口１０４から排出されている。このため、コントローラ２０は、電解電源３８からの発熱に曝されることがない。
【００５５】
また、第１電装室１００ａ、１００ｂ内は、外気が強制的に導入されるため、陽圧に保持されている。従って、例えば、第１電装室１００ａ、１００ｂ内には、収容室９６から水素ガスが進入することを阻止することができる。
【００５６】
一方、第２電装室１１０内には、第１電装室１００ａから配管部材１１２を介して送風されている。これにより、リレー９２等が収容されている第２電装室１１０内は、陽圧に保持されており、この第２電装室１１０内には、例えば、収容室９６から水素ガスが進入することを阻止できる。
【００５７】
このため、特性の異なる第１の電装部品と第２の電装部品とは、例えば、ノイズに弱いコントローラ２０と、大きなノイズを発生するリレー９２とは、同一の室内に配置されることがない。従って、コントローラ２０とリレー９２とは、互いに影響を及ぼすことを阻止することが可能になる。これにより、水電解システム１０を良好に運転させることができるという効果が得られる。
【００５８】
しかも、第２電装室１１０には、ファン等の送風手段が不要になっている。このため、陽圧保持のためのファンの数が有効に削減され、水電解システム１０全体を簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することが可能になる。
【００５９】
さらに、配管部材１１２は、第１ファン１０２により取り込まれた外気を、第１電装室１００ａから第２電装室１１０に供給する送風用ダクトとしての機能と、リレー９２等に接続されている配線をコントローラ２０に接続するために挿入する配線用ダクトとしての機能とを兼用している。従って、配管系の簡素化を図るとともに、経済的であるという利点がある。
【００６０】
さらにまた、第１の実施形態では、先ず、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内が陽圧に維持された状態で、収容室９６内が負圧に維持されて換気が行われ、さらに水電解装置１２の運転が開始されている。
【００６１】
このため、水電解装置１２から収容室９６内に水素が漏れても、この水素が第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内に移動することを確実に阻止することができる。従って、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内を高精度に気密状態に構成する必要がなく、構造の簡素化が図られて経済的であるという効果が得られる。
【００６２】
しかも、水電解装置１２の運転が停止されてシステム待機に移行した状態では、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内の換気を継続する一方、収容室９６内の換気を停止している。第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内が陽圧に維持されているため、収容室９６から前記第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び前記第２電装室１１０内に水素が導入されることを阻止することができるからである。
【００６３】
これにより、システム待機中には、第２ファン１１４が停止されているため、前記第２ファン１１４による消費電力及び騒音を良好に抑制することが可能になる。
【００６４】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る水電解システム１３０の一部断面斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る水電解システム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
水電解システム１３０は、水電解システム１０と同様に、各構成要素が筐体１３２（水電解システム１０の筐体２２に相当）内に収容されている。具体的には、二点鎖線で示す筐体１３２の上部側には、第１筐体部１３４、第２筐体部１３６及び純水製造装置１８が配設される。第１筐体部１３４及び第２筐体部１３６は、縦寸法及び横寸法が厚さ寸法（奥行き寸法）に比べて相当に大きなボックス状を有し、互いにＬ字状を形成して連結される。図６及び図７に示すように、第１筐体部１３４には、配管部材１１２を介して第３筐体部１３７が接続される。第３筐体部１３７内の第２電装室１１０には、リレー９２等が収容される。
【００６６】
第１筐体部１３４内の第１電装室１００ａには、コントローラ２０の他、センサアンプ等が内壁面に沿って収容される。第１筐体部１３４の広面側の壁面には、一対の第１ファン１０２が装着されるとともに、第２筐体部１３６に対向する狭面側の壁面には、上下に長尺な開口部１３８が形成される。
【００６７】
第２筐体部１３６内の第１電装室１００ｂには、電解電源３８が収容される。この第２筐体部１３６の第１筐体部１３４の狭面側の壁面が対向する壁面には、開口部１３８に連通する開口部１４０が上下に長尺に形成される。第１ファン１０２が駆動されると、第１筐体部１３４内を冷却及び加圧した空気は、開口部１３８、１４０を通って第２筐体部１３６内に導入され、前記第２筐体部１３６内を冷却及び加圧して外部に排出される。
【００６８】
これにより、第２の実施形態では、水電解システム１３０全体を簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することできる。しかも、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内を高精度に気密状態に構成する必要がなく、構造の簡素化が図られて経済的である等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６９】
１０、１３０…水電解システム １２…水電解装置
１４…水循環装置 １６…気液分離装置
１８…純水製造装置 ２０…コントローラ
２２、１３２…筐体 ２４…単位セル
３８…電解電源 ４２…電解質膜・電極構造体
４４…アノード側セパレータ ４６…カソード側セパレータ
４８…固体高分子電解質膜 ５０…アノード側給電体
５２…カソード側給電体 ５６…水供給連通孔
５８…排出連通孔 ６０…水素連通孔
６４、６８…流路 ６６…水素排出通路
７２…循環配管 ７４…循環ポンプ
７６…イオン交換器 ７８…タンク部
８０…戻り配管 ８４…純水供給配管
８６…酸素排気配管 ８８…高圧水素配管
９０…バルブ類 ９２…リレー
９４…電装デバイス ９６…収容室
９８、１０８、１３４、１３６、１３７…筐体部
１００ａ、１００ｂ、１１０…電装室 １０２、１１４…ファン
１０４…排気口 １１２…配管部材
１１６…吸気口 １３８、１４０…開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、前記水電解装置を収容する収容室を設ける筐体とを備える水電解システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、アノード側電極に燃料ガス（主に水素を含有するガス、例えば、水素ガス）が供給される一方、カソード側電極に酸化剤ガス（主に酸素を含有するガス、例えば、空気）が供給されることにより、直流の電気エネルギを得ている。
【０００３】
一般的に、燃料ガスである水素ガスを製造するために、水電解装置が採用されている。この水電解装置は、水を分解して水素（及び酸素）を発生させるため、固体高分子電解質膜（イオン交換膜）を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、給電体を配設してユニットが構成されている。すなわち、ユニットは、実質的には、上記の燃料電池と同様に構成されている。
【０００４】
そこで、複数のユニットが積層された状態で、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側給電体に水が供給される。このため、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン（プロトン）が生成され、この水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が製造される。一方、アノード側では、水素イオン（プロトン）と共に生成された酸素が、余剰の水を伴ってユニットから排出される。
【０００５】
この種の水電解システムとして、例えば、特許文献１に開示された水素製造システムが知られている。この水素製造システムは、図８に示すように、ケーシング１を備え、このケーシング１内は、壁１ａによりゾーンＡとゾーンＢとに分割されている。ゾーンＡには、電力供給部２、熱交換器３、ファン４及びブロア５等が収容されるとともに、ゾーンＢには、セルスタック６、水素乾燥機７等が収容されている。
【０００６】
そこで、ファン４が駆動されることにより、熱交換器３及び電力供給部２が冷却されるとともに、ゾーンＡ内が正圧に保持されている。さらに、ブロア５が駆動されることにより、ゾーンＡからゾーンＢには、昇温されたクリーンエアが導入されるとともに、前記ゾーンＢ内は、外部からの空気の導入を阻止する圧力状態に維持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５９８０７２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の水素製造システムでは、ゾーンＡ内が、例えば、水素ガスの流入を阻止するために、正圧に保持されている。通常、ゾーンＡ内には、電力供給部２の他、水素ガス雰囲気から遮断する必要がある各種電装部品が収容されている。
【０００９】
しかしながら、電装部品には、ノイズの影響を受け易い部品が存在する一方、大きなノイズを発生する部品が存在している。このため、これらの部品を同一のゾーンＡ内に収容することは、所望の性能を維持するために望ましいものではない。従って、複数のゾーンＡを形成するとともに、各ゾーンＡ毎にブロア５を設置しなければならず、設備が複雑化し、経済的ではないという問題がある。
【００１０】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することが可能な水電解システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、前記水電解装置を収容する収容室を設ける筐体とを備える水電解システムに関するものである。
【００１２】
この水電解システムは、筐体内には、収容室から分離され、第１の電装部品が収容されるとともに、外気を取り込むためのファンが設けられる第１電装室と、前記収容室から分離され、第２の電装部品が収容されるとともに、前記第１電装室に配管部材を介して接続される第２電装室とが形成されている。
【００１３】
また、配管部材は、送風用ダクト及び配線用ダクトを兼用することが好ましい。
【００１４】
さらに、収容室は、負圧に維持される一方、第１電装室及び第２電装室は、陽圧に維持されることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、前記水電解装置を収容する収容室、及び前記収容室から分離されて電装部品が収容される電装室を設ける筐体とを備える水電解システムの運転方法に関するものである。
【００１６】
この運転方法では、電装室内を陽圧に維持して換気を行う第１の工程と、前記第１の工程が開始された後、収容室内を負圧に維持して換気を行う第２の工程と、前記第２の工程が開始された後、水電解装置の運転を開始する第３の工程とを有している。
【００１７】
また、この運転方法では、水電解装置の運転が停止されてシステム待機に移行した状態では、電装室内の換気を継続する一方、収容室内の換気を停止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１電装室内には、ファンを介して筐体の外部から外気が導入され、前記第１電装室内の第１の電装部品は、冷却されるとともに、例えば、陽圧に保持されている。一方、第２電装室内には、第１電装室から配管部材を介して送風され、前記第２電装室内の第２の電装部品が、例えば、陽圧に保持されている。
【００１９】
従って、特性の異なる第１の電装部品と第２の電装部品とは、同一の室内に配置されることがなく、互いに影響を及ぼすことを阻止することができる。しかも、第２電装室には、ファン等の送風手段が不要になる。これにより、陽圧保持のためのファンの数が有効に削減され、簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することが可能になる。
【００２０】
また、本発明によれば、先ず、電装室内が陽圧に維持された状態で、収容室内が負圧に維持されて換気が行われ、さらに水電解装置の運転が開始されている。このため、水電解装置から収容室内に水素が漏れても、この水素が電装室内に移動することを確実に阻止することができる。従って、電装室内を高精度に気密状態に構成する必要がなく、構造の簡素化が図られて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水電解システムの内部構成説明図である。
【図２】前記水電解システムの概略構成説明図である。
【図３】前記水電解システムの一部断面斜視説明図である。
【図４】前記水電解システムの回路説明図である。
【図５】本発明に係る運転方法を説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る水電解システムの一部断面斜視説明図である。
【図７】前記水電解システムを構成する筐体部の分解斜視説明図である。
【図８】特許文献１に開示された水素製造システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る水電解システム１０は、水（純水）を電気分解することによって酸素及び高圧水素（常圧よりも高圧な水素）を製造する水電解装置１２と、前記水を前記水電解装置１２に循環させる水循環装置１４と、前記水電解装置１２から排出される前記酸素及び水素（ガス成分）を、前記水循環装置１４内の水から分離し、前記水を貯留する気液分離装置１６と、前記気液分離装置１６に市水から生成された純水を供給する純水製造装置（純水製造装置）１８と、コントローラ２０とを備え、これらが筐体２２内に収容される。
【００２３】
水電解装置１２は、図１に示すように、複数の単位セル２４を積層して構成される。単位セル２４の積層方向一端には、ターミナルプレート２６ａ、絶縁プレート２８ａ及びエンドプレート３０ａが外方に向かって、順次、配設される。単位セル２４の積層方向他端には、同様にターミナルプレート２６ｂ、絶縁プレート２８ｂ及びエンドプレート３０ｂが外方に向かって、順次、配設される。エンドプレート３０ａ、３０ｂ間は、一体的に締め付け保持される。
【００２４】
ターミナルプレート２６ａ、２６ｂの側部には、端子部３４ａ、３４ｂが外方に突出して設けられる。端子部３４ａ、３４ｂは、配線３６ａ、３６ｂを介して電解電源３８に電気的に接続される。陽極（アノード）側である端子部３４ａは、電解電源３８のプラス極に接続される一方、陰極（カソード）側である端子部３４ｂは、前記電解電源３８のマイナス極に接続される。
【００２５】
単位セル２４は、円盤状の電解質膜・電極構造体４２と、この電解質膜・電極構造体４２を挟持するアノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６とを備える。アノード側セパレータ４４及びカソード側セパレータ４６は、円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。
【００２６】
電解質膜・電極構造体４２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４８と、前記固体高分子電解質膜４８の両面に設けられるアノード側給電体５０及びカソード側給電体５２とを備える。
【００２７】
固体高分子電解質膜４８の両面には、アノード電極触媒層５０ａ及びカソード電極触媒層５２ａが形成される。アノード電極触媒層５０ａは、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒を使用する一方、カソード電極触媒層５２ａは、例えば、白金触媒を使用する。
【００２８】
アノード側給電体５０及びカソード側給電体５２は、例えば、球状アトマイズチタン粉末の焼結体（多孔質導電体）により構成される。アノード側給電体５０及びカソード側給電体５２は、研削加工後にエッチング処理される平滑表面部を設けるとともに、空隙率が１０％〜５０％、より好ましくは、２０％〜４０％の範囲内に設定される。
【００２９】
単位セル２４の外周縁部には、積層方向に互いに連通して、水（純水）を供給するための水供給連通孔５６と、反応により生成された酸素及び未反応の水（混合流体）を排出するための排出連通孔５８と、反応により生成された水素を流すための水素連通孔６０とが設けられる。
【００３０】
アノード側セパレータ４４の電解質膜・電極構造体４２に向かう面には、水供給連通孔５６に連通する第１流路６４が設けられる。この第１流路６４は、アノード側給電体５０の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。
【００３１】
カソード側セパレータ４６の電解質膜・電極構造体４２に向かう面には、水素排出通路６６に連通する第２流路６８が形成される。この第２流路６８は、カソード側給電体５２の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される。
【００３２】
水循環装置１４は、水電解装置１２の水供給連通孔５６に連通する循環配管７２を備え、この循環配管７２は、循環ポンプ７４及びイオン交換器７６を配置して気液分離装置１６を構成するタンク部７８の底部に接続される。タンク部７８の上部には、戻り配管８０の一端部が連通するとともに、前記戻り配管８０の他端部は、水電解装置１２の排出連通孔５８に連通する。
【００３３】
タンク部７８には、純水製造装置１８に接続された純水供給配管８４と、前記タンク部７８で純水から分離された酸素を排出するための酸素排気配管８６とが連結される。
【００３４】
水電解装置１２の水素連通孔６０には、高圧水素配管８８の一端が接続され、この高圧水素配管８８の他端は、図示しない高圧水素供給部（燃料タンク等）に接続される。
【００３５】
水電解システム１０は、さらに各種継手や配管バルブを含むバルブ類９０の他、着火デバイスを含む大電流パワーリレー９２等の電装部品や、着火デバイスを含まない電装デバイス９４等を備える（図２参照）。
【００３６】
図２に示すように、筐体２２内には、収容室９６が設けられるとともに、前記収容室９６には、水電解装置１２の他、気液分離装置１６、純水製造装置１８、イオン交換器７６、バルブ類９０及び電装デバイス９４が収容される。
【００３７】
筐体２２内には、第１筐体部９８を介して収容室９６から分離される第１電装室１００ａ、１００ｂが形成される。第１筐体部９８の一端部には、外気を取り込むための第１ファン１０２が設けられるとともに、前記第１筐体部９８の他端部には、内気を外部に排出するための排気口１０４が形成される。
【００３８】
第１電装室１００ａ、１００ｂは、壁部１０６を介して一部が連通しており、前記第１電装室１００ａには、比較的発熱が少なく、熱に弱く、ノイズに弱い部品、例えば、コントローラ２０等（第１の電装部品）が収容される。第１電装室１００ｂには、比較的発熱量が多く、ノイズの少ない部品、例えば、電解電源３８（第１電装部品）が収容される。第１ファン１０２による送風は、第１電装室１００ａから第１電装室１００ｂに向かっている。
【００３９】
筐体２２内には、第２筐体部１０８を介して収容室９６から分離される第２電装室１１０が形成される。第２電装室１１０には、比較的発熱が少なく、熱に強く、大きなノイズを発生する部品、例えば、リレー９２等（第２の電装部品）が収容される。
【００４０】
第１筐体部９８の第１ファン１０２側の側部と、第２筐体部１０８の上部とは、配管部材１１２を介して接続される（図２及び図３参照）。配管部材１１２は、第１ファン１０２により取り込まれた外気を、第１電装室１００ａから第２電装室１１０に供給する送風用ダクトとしての機能と、リレー９２等に接続されている配線を、コントローラ２０に接続するために挿入する配線用ダクトとしての機能とを兼用する。
【００４１】
収容室９６には、内気を外部に排出するための第２ファン１１４と、前記第２ファン１１４の駆動により外部から前記収容室９６内に外気を取り込むための吸気口１１６とが設けられる。第２ファン１１４は、水電解装置１２よりも上方に配置されるとともに、前記第２ファン１１４の上部近傍には、水素センサ１１８が配設される。収容室９６は、負圧に維持される一方、第１電装室１００ａ、１００ｂ及び第２電装室１１０は、陽圧に維持される。
【００４２】
図４に示すように、リレー９２は、外部電源（例えば、ＡＣ２４０Ｖ）に接続されるとともに、前記リレー９２からのＡＣ電源がＡＣ／ＤＣコンバータ１２０ａ、１２０ｂに送られる。
【００４３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０ａからコントローラ２０及び電装デバイス９４には、ＤＣ電源が供給されるとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０ｂから電解電源３８には、ＤＣ電源が供給される。純水製造装置１８には、リレー９２からＡＣ電源が供給される。
【００４４】
コントローラ２０では、ユーザインターフェイスであるタッチパネル１２２との間で信号の入出力が行われる。コントローラ２０は、純水製造装置１８にオン／オフ信号を送信する一方、電装デバイス９４との間で信号の入出力を行う。
【００４５】
このように構成される水電解システム１０の動作について、本実施形態に係る運転方法との関連で、図５に示すタイミングチャートに沿って、以下に説明する。
【００４６】
先ず、水電解システム１０が起動されると、第１ファン１０２及び水素センサ１１８に電源が投入される。このため、第１電装室１００ａ、１００ｂ内に外気が強制的に導入され、前記第１電装室１００ａ、１００ｂ内が陽圧に保持されて換気される（第１の工程）。さらに、第２電装室１１０内には、第１電装室１００ａから配管部材１１２を介して送風されている。これにより、リレー９２等が収容されている第２電装室１１０内は、陽圧に保持されて換気される（第１の工程）。
【００４７】
第１ファン１０２に電源が投入された後、所定時間ｔ１が経過すると、第２ファン１１４に電源が投入される。従って、収容室９６内は、内気が外部に排出されるため、負圧に保持されて換気される（第２の工程）。
【００４８】
第２ファン１１４に電源が投入された後、所定時間ｔ２が経過すると、補器デバイス（電装デバイス９４、循環ポンプ７４、純水製造装置１８、電解電源３８等）に電源が投入されて、水電解装置１２による水素製造作業が開始される（第３の工程）。具体的には、純水製造装置１８を介して市水から生成された純水が、気液分離装置１６を構成するタンク部７８に供給される。
【００４９】
一方、水循環装置１４では、循環ポンプ７４の作用下に、タンク部７８内の水が循環配管７２を介して水電解装置１２の水供給連通孔５６に供給される。また、ターミナルプレート２６ａ、２６ｂの端子部３４ａ、３４ｂには、電気的に接続されている電解電源３８を介して電圧が付与される。
【００５０】
このため、各単位セル２４では、水供給連通孔５６からアノード側セパレータ４４の第１流路６４に水が供給され、この水がアノード側給電体５０内に沿って移動する。従って、水は、アノード電極触媒層５０ａで電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜４８を透過してカソード電極触媒層５２ａ側に移動し、電子と結合して水素が得られる。
【００５１】
これにより、カソード側セパレータ４６とカソード側給電体５２との間に形成される第２流路６８に沿って水素が流動する。この水素は、水供給連通孔５６よりも高圧に維持されており、水素連通孔６０を流れて水電解装置１２の外部に高圧水素配管８８を介して取り出し可能となる。
【００５２】
一方、第１流路６４には、反応により生成した酸素と、未反応の水とが流動しており、これらの混合流体が排出連通孔５８に沿って水循環装置１４の戻り配管８０に排出される。この未反応ガスの水及び酸素は、タンク部７８に導入されて気液分離された後、水は、循環ポンプ７４を介して循環配管７２からイオン交換器７６を通って水供給連通孔５６に導入される。水から分離された酸素は、酸素排気配管８６から外部に排出される。
【００５３】
水電解装置１２による水素製造作業が終了し、水電解システム１０が待機状態に移行すると、第１ファン１０２による陽圧換気が継続される一方、第２ファン１１４がオフされる（図５参照）。そして、水電解装置１２による水素製造作業が再開される際には、上記と同様に、第２ファン１１４がオンされてから所定時間ｔ２が経過した後、前記水素製造作業が行われる。
【００５４】
この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、第１電装室１００ａ、１００ｂ内には、第１ファン１０２を介して筐体２２の外部から外気が導入され、前記第１電装室１００ａ、１００ｂ内のコントローラ２０及び電解電源３８が、順次、冷却されている。すなわち、外気は、比較的発熱が少なく、熱に弱いコントローラ２０に供給された後、比較的発熱量が多い電解電源３８を冷却して排気口１０４から排出されている。このため、コントローラ２０は、電解電源３８からの発熱に曝されることがない。
【００５５】
また、第１電装室１００ａ、１００ｂ内は、外気が強制的に導入されるため、陽圧に保持されている。従って、例えば、第１電装室１００ａ、１００ｂ内には、収容室９６から水素ガスが進入することを阻止することができる。
【００５６】
一方、第２電装室１１０内には、第１電装室１００ａから配管部材１１２を介して送風されている。これにより、リレー９２等が収容されている第２電装室１１０内は、陽圧に保持されており、この第２電装室１１０内には、例えば、収容室９６から水素ガスが進入することを阻止できる。
【００５７】
このため、特性の異なる第１の電装部品と第２の電装部品とは、例えば、ノイズに弱いコントローラ２０と、大きなノイズを発生するリレー９２とは、同一の室内に配置されることがない。従って、コントローラ２０とリレー９２とは、互いに影響を及ぼすことを阻止することが可能になる。これにより、水電解システム１０を良好に運転させることができるという効果が得られる。
【００５８】
しかも、第２電装室１１０には、ファン等の送風手段が不要になっている。このため、陽圧保持のためのファンの数が有効に削減され、水電解システム１０全体を簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することが可能になる。
【００５９】
さらに、配管部材１１２は、第１ファン１０２により取り込まれた外気を、第１電装室１００ａから第２電装室１１０に供給する送風用ダクトとしての機能と、リレー９２等に接続されている配線をコントローラ２０に接続するために挿入する配線用ダクトとしての機能とを兼用している。従って、配管系の簡素化を図るとともに、経済的であるという利点がある。
【００６０】
さらにまた、第１の実施形態では、先ず、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内が陽圧に維持された状態で、収容室９６内が負圧に維持されて換気が行われ、さらに水電解装置１２の運転が開始されている。
【００６１】
このため、水電解装置１２から収容室９６内に水素が漏れても、この水素が第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内に移動することを確実に阻止することができる。従って、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内を高精度に気密状態に構成する必要がなく、構造の簡素化が図られて経済的であるという効果が得られる。
【００６２】
しかも、水電解装置１２の運転が停止されてシステム待機に移行した状態では、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内の換気を継続する一方、収容室９６内の換気を停止している。第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内が陽圧に維持されているため、収容室９６から前記第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び前記第２電装室１１０内に水素が導入されることを阻止することができるからである。
【００６３】
これにより、システム待機中には、第２ファン１１４が停止されているため、前記第２ファン１１４による消費電力及び騒音を良好に抑制することが可能になる。
【００６４】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る水電解システム１３０の一部断面斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る水電解システム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
水電解システム１３０は、水電解システム１０と同様に、各構成要素が筐体１３２（水電解システム１０の筐体２２に相当）内に収容されている。具体的には、二点鎖線で示す筐体１３２の上部側には、第１筐体部１３４、第２筐体部１３６及び純水製造装置１８が配設される。第１筐体部１３４及び第２筐体部１３６は、縦寸法及び横寸法が厚さ寸法（奥行き寸法）に比べて相当に大きなボックス状を有し、互いにＬ字状を形成して連結される。図６及び図７に示すように、第１筐体部１３４には、配管部材１１２を介して第３筐体部１３７が接続される。第３筐体部１３７内の第２電装室１１０には、リレー９２等が収容される。
【００６６】
第１筐体部１３４内の第１電装室１００ａには、コントローラ２０の他、センサアンプ等が内壁面に沿って収容される。第１筐体部１３４の広面側の壁面には、一対の第１ファン１０２が装着されるとともに、第２筐体部１３６に対向する狭面側の壁面には、上下に長尺な開口部１３８が形成される。
【００６７】
第２筐体部１３６内の第１電装室１００ｂには、電解電源３８が収容される。この第２筐体部１３６の第１筐体部１３４の狭面側の壁面が対向する壁面には、開口部１３８に連通する開口部１４０が上下に長尺に形成される。第１ファン１０２が駆動されると、第１筐体部１３４内を冷却及び加圧した空気は、開口部１３８、１４０を通って第２筐体部１３６内に導入され、前記第２筐体部１３６内を冷却及び加圧して外部に排出される。
【００６８】
これにより、第２の実施形態では、水電解システム１３０全体を簡単且つ経済的に構成するとともに、各種電装部品を良好に保持することできる。しかも、第１電装室１００ａ、１００ｂ内及び第２電装室１１０内を高精度に気密状態に構成する必要がなく、構造の簡素化が図られて経済的である等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６９】
１０、１３０…水電解システム １２…水電解装置
１４…水循環装置 １６…気液分離装置
１８…純水製造装置 ２０…コントローラ
２２、１３２…筐体 ２４…単位セル
３８…電解電源 ４２…電解質膜・電極構造体
４４…アノード側セパレータ ４６…カソード側セパレータ
４８…固体高分子電解質膜 ５０…アノード側給電体
５２…カソード側給電体 ５６…水供給連通孔
５８…排出連通孔 ６０…水素連通孔
６４、６８…流路 ６６…水素排出通路
７２…循環配管 ７４…循環ポンプ
７６…イオン交換器 ７８…タンク部
８０…戻り配管 ８４…純水供給配管
８６…酸素排気配管 ８８…高圧水素配管
９０…バルブ類 ９２…リレー
９４…電装デバイス ９６…収容室
９８、１０８、１３４、１３６、１３７…筐体部
１００ａ、１００ｂ、１１０…電装室 １０２、１１４…ファン
１０４…排気口 １１２…配管部材
１１６…吸気口 １３８、１４０…開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置を収容する収容室を設ける筐体と、
を備える水電解システムであって、
前記筐体内には、前記収容室から分離され、第１の電装部品が収容されるとともに、外気を取り込むためのファンが設けられる第１電装室と、
前記収容室から分離され、第２の電装部品が収容されるとともに、前記第１電装室に配管部材を介して接続される第２電装室と、
が形成されることを特徴とする水電解システム。
【請求項２】
請求項１記載の水電解システムにおいて、前記配管部材は、送風用ダクト及び配線用ダクトを兼用することを特徴とする水電解システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水電解システムにおいて、前記収容室は、負圧に維持される一方、
前記第１電装室及び前記第２電装室は、陽圧に維持されることを特徴とする水電解システム。
【請求項４】
電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置を収容する収容室、及び前記収容室から分離されて電装部品が収容される電装室を設ける筐体と、
を備える水電解システムの運転方法であって、
前記電装室内を陽圧に維持して換気を行う第１の工程と、
前記第１の工程が開始された後、前記収容室内を負圧に維持して換気を行う第２の工程と、
前記第２の工程が開始された後、前記水電解装置の運転を開始する第３の工程と、
を有することを特徴とする水電解システムの運転方法。
【請求項５】
請求項４記載の運転方法において、前記水電解装置の運転が停止されてシステム待機に移行した状態では、前記電装室内の換気を継続する一方、前記収容室内の換気を停止することを特徴とする水電解システムの運転方法。
【請求項１】
電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置を収容する収容室を設ける筐体と、
を備える水電解システムであって、
前記筐体内には、前記収容室から分離され、第１の電装部品が収容されるとともに、外気を取り込むためのファンが設けられる第１電装室と、
前記収容室から分離され、第２の電装部品が収容されるとともに、前記第１電装室に配管部材を介して接続される第２電装室と、
が形成されることを特徴とする水電解システム。
【請求項２】
請求項１記載の水電解システムにおいて、前記配管部材は、送風用ダクト及び配線用ダクトを兼用することを特徴とする水電解システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水電解システムにおいて、前記収容室は、負圧に維持される一方、
前記第１電装室及び前記第２電装室は、陽圧に維持されることを特徴とする水電解システム。
【請求項４】
電解質膜の両側に給電体が設けられ、水を電気分解してアノード側に酸素を発生させるとともに、カソード側に水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置を収容する収容室、及び前記収容室から分離されて電装部品が収容される電装室を設ける筐体と、
を備える水電解システムの運転方法であって、
前記電装室内を陽圧に維持して換気を行う第１の工程と、
前記第１の工程が開始された後、前記収容室内を負圧に維持して換気を行う第２の工程と、
前記第２の工程が開始された後、前記水電解装置の運転を開始する第３の工程と、
を有することを特徴とする水電解システムの運転方法。
【請求項５】
請求項４記載の運転方法において、前記水電解装置の運転が停止されてシステム待機に移行した状態では、前記電装室内の換気を継続する一方、前記収容室内の換気を停止することを特徴とする水電解システムの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２５９６４（Ｐ２０１１−２２５９６４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２２６５（Ｐ２０１０−２７２２６５）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]