JP2021070836A - Water electrolysis apparatus - Google Patents

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Abstract

To remove gas included in liquid without increasing the size of a water electrolysis apparatus.SOLUTION: A water electrolysis apparatus (100) of an embodiment of the present invention comprises: a water electrolysis tank (10) for generating hydrogen; a hydrogen gas-liquid separator (12) for separating the hydrogen from water; a filter device (30) for removing the hydrogen included in the water separated by the hydrogen gas-liquid separator (12); and a water storage tank (15) for storing the water permeating the filter device (30).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水を電解して水素と酸素とを発生させる水電解装置に関する。 The present invention relates to a water electrolyzer that electrolyzes water to generate hydrogen and oxygen.

従来、自然エネルギーを一次エネルギーとする水素の製造技術が開発されており、その１つに、固体高分子型水電解装置が知られている（特許文献１）。この種の水電解装置では、水電解槽の陰極にて発生した水素と水とを分離する水素気液分離器から放出される水素ブロー水（分離水）は貯水タンクに戻され、水素の製造に再利用され得る。 Conventionally, a hydrogen production technique using natural energy as primary energy has been developed, and one of them is a polymer electrolyte water electrolyzer (Patent Document 1). In this type of water electrolyzer, the hydrogen blown water (separated water) discharged from the hydrogen gas-liquid separator that separates hydrogen and water generated at the cathode of the water electrolyzer is returned to the water storage tank to produce hydrogen. Can be reused.

特開２００２−１７３７８８号公報（２００２年６月２１日公開）Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-173788 (published on June 21, 2002)

ところで、固体高分子型水電解装置の運転中は、水素気液分離器が加圧されている。そのため、水素気液分離器から貯水タンクへ供給される水素ブロー水には水素が溶存している。対して、貯水タンクの圧力は低いため、貯水タンクの内部で水素ブロー水に溶存する水素が気化して水素ガスが発生する。そのため、安全上、水素ブロー水の水素対策が必要となる。 By the way, the hydrogen gas-liquid separator is pressurized during the operation of the polymer electrolyte water electrolyzer. Therefore, hydrogen is dissolved in the hydrogen blown water supplied from the hydrogen gas-liquid separator to the water storage tank. On the other hand, since the pressure in the water storage tank is low, hydrogen dissolved in the hydrogen blown water is vaporized inside the water storage tank to generate hydrogen gas. Therefore, for safety reasons, it is necessary to take measures against hydrogen in hydrogen blow water.

この水素ブロー水の水素対策として、例えば、以下の方法が考えられる。希釈用空気を貯水タンク上部に導入し水素ガスを希釈する方法、または、水素気液分離器と同様に、水素ブロー水から、水素ブロー水に含まれる水素ガスを、気体と液体の比重差を利用し、重力により気液分離して水素ガスを大気へ放出する方法である。 As a measure against hydrogen in this hydrogen blow water, for example, the following method can be considered. The method of introducing dilution air to the upper part of the water storage tank to dilute the hydrogen gas, or the hydrogen gas contained in the hydrogen blow water from the hydrogen blow water in the same way as the hydrogen gas-liquid separator, the difference in specific gravity between the gas and the liquid. It is a method that uses it to separate gas and liquid by gravity and release hydrogen gas to the atmosphere.

しかしながら、水素ガスを希釈用空気で希釈する場合、水素ガスを安全な濃度とするためには、膨大な量の希釈用空気を供給する装置が別途必要となる。 However, when hydrogen gas is diluted with dilution air, a device for supplying a huge amount of dilution air is required separately in order to obtain a safe concentration of hydrogen gas.

また、水素気液分離器と同様に水素ブロー水から、水素ブロー水に含まれる水素ガスを、気体と液体の比重差を利用し、重力により気液分離する場合、水素ブロー水に含まれる水素ガスが微細気泡であるため、水素ブロー水の流速を遅くする必要性がある。水素ブロー水の水量は、発生する水素量に比例するため、大型の固体高分子型水電解装置では水素ブロー水の配管径を非常に大きくすることが必要となる。 Further, when the hydrogen gas contained in the hydrogen blow water is separated from the hydrogen blow water by gravity using the difference in specific gravity between the gas and the liquid as in the hydrogen gas-liquid separator, the hydrogen contained in the hydrogen blow water is separated. Since the gas is fine bubbles, it is necessary to slow down the flow velocity of the hydrogen blow water. Since the amount of hydrogen blown water is proportional to the amount of hydrogen generated, it is necessary to make the diameter of the hydrogen blown water pipe very large in a large solid polymer type water electrolyzer.

本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、水電解装置の大型化を伴わずに液体中に含まれる気体を除去することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to remove a gas contained in a liquid without increasing the size of the water electrolyzer.

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水電解装置は、高分子電解質膜を用いて水を電解し、陰極に水素を発生させる水電解槽と、前記陰極において発生した水素と水とを分離する水素気液分離器と、前記水素気液分離器によって分離された水に含まれる、少なくとも水素を含む気体を除去する除去装置と、前記除去装置を透過した水を貯水する貯水タンクと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the water electrolyzer according to one aspect of the present invention has a water electrolysis tank that electrolyzes water using a polymer electrolyte membrane to generate hydrogen at the cathode, and hydrogen generated at the cathode. A hydrogen gas-liquid separator that separates water from water, a removing device that removes at least a hydrogen-containing gas contained in the water separated by the hydrogen gas-liquid separator, and water that has permeated the removing device are stored. It is characterized by having a water storage tank.

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水電解装置は、高分子電解質膜を用いて水を電解し、陰極に水素を発生させる水電解槽と、前記水電解槽にて電解される純水を蓄える貯水タンクと、前記貯水タンクの上流に配置され、該貯水タンクへ供給される水に含まれるイオン成分をイオン交換して前記純水とするイオン交換樹脂と、前記イオン交換樹脂の上流に配置され、該イオン交換樹脂へ供給される水に含まれる、少なくとも酸素を含む気体を除去する除去装置と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the water electrolyzer according to one aspect of the present invention includes a water electrolyzer tank that electrolyzes water using a polymer electrolyte membrane to generate hydrogen at the cathode, and the water electrolyzer tank. A water storage tank that stores pure water to be electrolyzed, an ion exchange resin that is arranged upstream of the water storage tank and ion-exchanges ion components contained in water supplied to the water storage tank to obtain the pure water, and the ions. It is characterized by comprising a removing device which is arranged upstream of the exchange resin and removes a gas containing at least oxygen contained in water supplied to the ion exchange resin.

本発明の一態様によれば、水電解装置の大型化を伴わずに液体中に含まれる気体を除去することができる。 According to one aspect of the present invention, the gas contained in the liquid can be removed without increasing the size of the water electrolyzer.

本発明の実施形態に係る水電解装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the water electrolysis apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１に示されるフィルタ装置の周辺構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the peripheral structure of the filter apparatus shown in FIG. 図２に示されるフィルタ装置本体の構成例を示す図であり、Ｌ１はフィルタ装置本体の正面図を示し、Ｌ２はフィルタ装置本体の断面図を示す。2 is a diagram showing a configuration example of the filter device main body shown in FIG. 2, where L1 shows a front view of the filter device main body and L2 shows a cross-sectional view of the filter device main body. 前記フィルタ装置本体が備えるフィルタの機能を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the function of the filter provided in the filter apparatus main body. 図２に示される空気抜き弁の構成例を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the structural example of the air vent valve shown in FIG. 前記フィルタ装置本体の変形例の断面図を示す。A cross-sectional view of a modified example of the filter device main body is shown.

以下、本発明の一実施形態について、図１から図５に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

（水電解装置の構成）
図１は、本発明の実施形態に係る水電解装置１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、水電解装置１００は、水電解槽１０と、直流電源１１と、水素気液分離器１２と、酸素気液分離器１３と、貯水タンク１５と、フィルタ装置（除去装置）３０とを含む。 (Configuration of water electrolyzer)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a water electrolyzer 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the water electrolyzer 100 includes a water electrolyzer 10, a DC power supply 11, a hydrogen gas-liquid separator 12, an oxygen gas-liquid separator 13, a water storage tank 15, and a filter device (removal device). ) 30 and included.

水電解槽１０は、高分子電解質膜を用いて水を電解（電気分解）し、陽極に酸素、陰極に水素（気体）を発生させる。水電解槽１０には直流電源１１が接続される。水の電解に必要な電力は直流電源１１から水電解槽１０へ供給される。 The water electrolytic cell 10 electrolyzes (electrolyzes) water using a polymer electrolyte membrane to generate oxygen at the anode and hydrogen (gas) at the cathode. A DC power supply 11 is connected to the water electrolytic cell 10. The electric power required for water electrolysis is supplied from the DC power source 11 to the water electrolysis tank 10.

水電解槽１０の陰極において発生した水素は、電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１０から水素気液分離器１２へ供給される。また、水電解槽１０の陽極において発生した酸素（気体）は、電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１０から酸素気液分離器１３へ供給される。 The hydrogen generated at the cathode of the water electrolytic cell 10 is supplied from the water electrolytic cell 10 to the hydrogen gas-liquid separator 12 in the state of a gas-liquid mixed water together with the water remaining without being electrolyzed. Further, the oxygen (gas) generated at the anode of the water electrolytic cell 10 is supplied from the water electrolytic cell 10 to the oxygen gas-liquid separator 13 in the state of a gas-liquid mixed water together with the water remaining without being electrolyzed.

水素気液分離器１２は、水電解槽１０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（水素ガス）は、水分を多く含んだ湿潤水素である。そのため、気液分離後の水素は、図示しない除湿装置などへ供給されて水分が除去される。一方、気液分離後の水は水素ブロー水（分離水、液体）として、水電解装置１００の水素ライン１９を通って貯水タンク１５へ供給される。 The hydrogen gas-liquid separator 12 separates gas-liquid mixed water containing hydrogen supplied from the water electrolytic cell 10 into hydrogen and water. Hydrogen (hydrogen gas) after gas-liquid separation is wet hydrogen containing a large amount of water. Therefore, the hydrogen after gas-liquid separation is supplied to a dehumidifier or the like (not shown) to remove water. On the other hand, the water after gas-liquid separation is supplied to the water storage tank 15 as hydrogen blow water (separated water, liquid) through the hydrogen line 19 of the water electrolyzer 100.

水素ライン１９は、水素気液分離器１２から貯水タンク１５へ水素ブロー水を供給する。水素ライン１９には、上流側から電動弁２０およびフィルタ装置３０が配置される。この水素ライン１９は、フィルタ装置３０の下流側の分岐点で分岐した水素排気ライン１９ａを含む。この水素排気ライン１９ａには、逆止弁（逆流防止機構）７０が配置される。 The hydrogen line 19 supplies hydrogen blow water from the hydrogen gas-liquid separator 12 to the water storage tank 15. An electric valve 20 and a filter device 30 are arranged on the hydrogen line 19 from the upstream side. The hydrogen line 19 includes a hydrogen exhaust line 19a branched at a branch point on the downstream side of the filter device 30. A check valve (backflow prevention mechanism) 70 is arranged in the hydrogen exhaust line 19a.

電動弁（圧力調整機構）２０は、貯水タンク１５側の圧力と水素気液分離器１２の圧力差を利用し、弁開度を調整することで水素ライン１９を流れる水素ブロー水の流量を調整する。また、電動弁２０は、弁開度を調整することで、水素ライン１９を流れる水素ブロー水を減圧し、貯水タンク１５側の圧力を水素気液分離器１２側の圧力よりも減少させる。 The electric valve (pressure adjusting mechanism) 20 adjusts the flow rate of hydrogen blow water flowing through the hydrogen line 19 by adjusting the valve opening degree by utilizing the pressure difference between the pressure on the water storage tank 15 side and the pressure difference of the hydrogen gas-liquid separator 12. To do. Further, the electric valve 20 reduces the hydrogen blow water flowing through the hydrogen line 19 by adjusting the valve opening degree, and reduces the pressure on the water storage tank 15 side to be lower than the pressure on the hydrogen gas-liquid separator 12 side.

ここで、水電解槽１０の運転中、水素気液分離器１２は加圧されている。そのため、水素気液分離器１２から分離された水素ブロー水は圧力が高く、高圧の水素ブロー水には水素が溶存する。したがって、水素気液分離器１２によって放出された水素ブロー水には水素が含まれる。水素ライン１９を流れる水素ブロー水が電動弁２０によって減圧されることにより、溶存していた水素が水素ブロー水中で微細気泡状となる。 Here, the hydrogen gas-liquid separator 12 is pressurized during the operation of the water electrolytic cell 10. Therefore, the hydrogen blown water separated from the hydrogen gas-liquid separator 12 has a high pressure, and hydrogen is dissolved in the high-pressure hydrogen blown water. Therefore, the hydrogen blown water released by the hydrogen gas-liquid separator 12 contains hydrogen. When the hydrogen blow water flowing through the hydrogen line 19 is depressurized by the electric valve 20, the dissolved hydrogen becomes fine bubbles in the hydrogen blow water.

フィルタ装置３０は、液体中に含まれる気体を除去する除去装置である。本実施形態では、フィルタ装置３０は、水素ブロー水に含まれる水素を除去する。フィルタ装置３０は、水素ブロー水から水素を除去するフィルタ４１を備えるフィルタ装置本体４０と、フィルタ４１によって除去された水素を排出するガス抜き弁（排出機構）５０とを含む。なお、フィルタ装置３０の詳細は後述する。 The filter device 30 is a removing device that removes the gas contained in the liquid. In the present embodiment, the filter device 30 removes hydrogen contained in hydrogen blown water. The filter device 30 includes a filter device main body 40 including a filter 41 for removing hydrogen from hydrogen blown water, and a gas vent valve (discharge mechanism) 50 for discharging hydrogen removed by the filter 41. The details of the filter device 30 will be described later.

酸素気液分離器１３は、水電解槽１０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。気液分離後の酸素（酸素ガス）は例えば大気へ放出される。一方、気液分離後の水は、酸素側循環水として、水電解装置１００の酸素側循環ライン１７を通って水電解槽１０へ供給される。酸素側循環ライン１７は、酸素気液分離器１３から水電解槽１０へ酸素側循環水を供給する。酸素側循環ライン１７には、酸素気液分離器１３から水電解槽１０へ酸素側循環水を送り出すポンプ１４が配置される。 The oxygen-gas-liquid separator 13 separates gas-liquid mixed water containing oxygen supplied from the water electrolyzer 10 into oxygen and water. Oxygen (oxygen gas) after gas-liquid separation is released into the atmosphere, for example. On the other hand, the water after gas-liquid separation is supplied to the water electrolyzer tank 10 as oxygen-side circulating water through the oxygen-side circulation line 17 of the water electrolyzer 100. The oxygen side circulation line 17 supplies oxygen side circulating water from the oxygen gas-liquid separator 13 to the water electrolytic cell 10. In the oxygen side circulation line 17, a pump 14 that sends out oxygen side circulating water from the oxygen gas-liquid separator 13 to the water electrolytic cell 10 is arranged.

貯水タンク１５は、水電解槽１０で電解される水を貯水する。貯水タンク１５には、純水が供給される。また、貯水タンク１５には、フィルタ４１を透過した水素ブロー水が供給される。貯水タンク１５に貯水された水は、水電解装置１００の水供給ライン１８を通って酸素気液分離器１３へ供給される。水供給ライン１８は、貯水タンク１５から酸素気液分離器１３へ水を供給する。水供給ライン１８には、貯水タンク１５から酸素気液分離器１３へ水を送り出すポンプ１６が配置される。貯水タンク１５から酸素気液分離器１３へ供給された水は、酸素側循環ライン１７を通って、水電解槽１０へ供給される。 The water storage tank 15 stores the water electrolyzed in the water electrolysis tank 10. Pure water is supplied to the water storage tank 15. Further, hydrogen blown water that has passed through the filter 41 is supplied to the water storage tank 15. The water stored in the water storage tank 15 is supplied to the oxygen-gas-liquid separator 13 through the water supply line 18 of the water electrolyzer 100. The water supply line 18 supplies water from the water storage tank 15 to the oxygen-gas-liquid separator 13. A pump 16 that sends water from the water storage tank 15 to the oxygen-gas-liquid separator 13 is arranged in the water supply line 18. The water supplied from the water storage tank 15 to the oxygen-gas-liquid separator 13 is supplied to the water electrolysis tank 10 through the oxygen-side circulation line 17.

（フィルタ装置の詳細）
図２は、図１に示されるフィルタ装置３０の周辺構成を示す模式図である。図２は、図１の一点破線枠囲み内の構成を示す。図２に示すように、フィルタ装置３０は、水素ライン１９の水平配管に配置される。具体的には、フィルタ装置３０は、貯水タンク１５の液面Ｌよりも高い位置に設置された水素ライン１９の水平配管に配置される。これにより、フィルタ４１の設置高さが、貯水タンク１５の液面Ｌよりも高くなっている。 (Details of filter device)
FIG. 2 is a schematic view showing the peripheral configuration of the filter device 30 shown in FIG. FIG. 2 shows the configuration within the one-dot dashed line frame of FIG. As shown in FIG. 2, the filter device 30 is arranged in the horizontal pipe of the hydrogen line 19. Specifically, the filter device 30 is arranged in the horizontal pipe of the hydrogen line 19 installed at a position higher than the liquid level L of the water storage tank 15. As a result, the installation height of the filter 41 is higher than the liquid level L of the water storage tank 15.

フィルタ装置３０の上流側には電動弁２０が配置され、下流側にはＴ型に分岐するチーズ管（気液分離機構）６０が配置される。チーズ管６０において、水素ライン１９から水素排気ライン１９ａが分岐する。 An electric valve 20 is arranged on the upstream side of the filter device 30, and a cheese pipe (gas-liquid separation mechanism) 60 that branches into a T shape is arranged on the downstream side. In the cheese pipe 60, the hydrogen exhaust line 19a branches from the hydrogen line 19.

フィルタ装置３０は、水素ライン１９を流れる水素ブロー水に含まれる水素を除去する。本実施形態では、フィルタ装置３０は、電動弁２０によって微細気泡状となった水素ブロー水に含まれる水素を除去する。フィルタ装置３０は、フィルタ４１および該フィルタ４１を収容するハウジング４２を含むフィルタ装置本体４０と、該フィルタ装置本体に接続されたガス抜き弁５０とを備える。 The filter device 30 removes hydrogen contained in the hydrogen blow water flowing through the hydrogen line 19. In the present embodiment, the filter device 30 removes hydrogen contained in hydrogen blown water in the form of fine bubbles by the electric valve 20. The filter device 30 includes a filter device main body 40 including a filter 41 and a housing 42 accommodating the filter 41, and a gas vent valve 50 connected to the filter device main body.

図３は、図２に示されるフィルタ装置本体４０の構成例を示す図であり、図３のＬ１はフィルタ装置本体４０の正面図を示し、図３のＬ２はフィルタ装置本体４０の断面図を示す。図３に示すように、フィルタ装置本体４０が備えるフィルタ４１およびハウジング４２は、何れも円筒状である。フィルタ４１の中心軸とハウジング４２の中心軸とが略一致するように、カートリッジ式のフィルタ４１がハウジング４２に収容される。 3A and 3B are views showing a configuration example of the filter device main body 40 shown in FIG. 2, L1 of FIG. 3 shows a front view of the filter device main body 40, and L2 of FIG. 3 is a cross-sectional view of the filter device main body 40. Shown. As shown in FIG. 3, the filter 41 and the housing 42 included in the filter device main body 40 are both cylindrical. The cartridge type filter 41 is housed in the housing 42 so that the central axis of the filter 41 and the central axis of the housing 42 substantially coincide with each other.

ハウジング４２は、フィルタ４１を収容する筐体である。ハウジング４２は、フィルタ４１を収容する一端が開口した胴部４２ａと、胴部４２ａの開口を塞ぐように着脱可能に取り付けられる蓋部４２ｂとを含む。蓋部４２ｂには、導入口４３と、排出口４４と、弁接続口（排出機構）４５とが配置される。 The housing 42 is a housing that houses the filter 41. The housing 42 includes a body portion 42a having an opening at one end for accommodating the filter 41, and a lid portion 42b that is detachably attached so as to close the opening of the body portion 42a. An introduction port 43, a discharge port 44, and a valve connection port (discharge mechanism) 45 are arranged on the lid portion 42b.

導入口４３および排出口４４は、蓋部４２ｂの上部側面に、ハウジング４２の中心軸に対して略垂直な位置に互いに対向して配置される。導入口４３は、上流側の水素ライン１９に接続され、水素ブロー水をハウジング４２の内部へ導入する。排出口４４は、下流側の水素ライン１９に接続され、フィルタ４１を透過した水素ブロー水をハウジング４２の外部へ排出する。弁接続口４５は、蓋部４２ｂの上面に配置される。この弁接続口４５には、後述するガス抜き弁５０が接続される。 The introduction port 43 and the discharge port 44 are arranged on the upper side surface of the lid portion 42b so as to face each other at positions substantially perpendicular to the central axis of the housing 42. The introduction port 43 is connected to the hydrogen line 19 on the upstream side, and introduces hydrogen blow water into the inside of the housing 42. The discharge port 44 is connected to the hydrogen line 19 on the downstream side, and discharges the hydrogen blow water that has passed through the filter 41 to the outside of the housing 42. The valve connection port 45 is arranged on the upper surface of the lid portion 42b. A gas vent valve 50, which will be described later, is connected to the valve connection port 45.

フィルタ４１は、水素ブロー水を濾過して、水素ブロー水に含まれる水素を除去する。フィルタ４１は水素ブロー水（液体）が流入する表面で微細水素気泡（気体）を捕捉する。フィルタ４１としては、水素ブロー水に含まれる微細水素気泡をその表面で捕捉する表面濾過型のフィルタが好適に用いられる。円筒状のフィルタ４１は、表面４１ａ側（外周面側）がフィルタ４１の１次側となり、内面４１ｂ側（内周面側または中心軸側）がフィルタ４１の２次側となる。 The filter 41 filters the hydrogen blown water to remove hydrogen contained in the hydrogen blown water. The filter 41 captures fine hydrogen bubbles (gas) on the surface into which hydrogen blow water (liquid) flows. As the filter 41, a surface filtration type filter that captures fine hydrogen bubbles contained in hydrogen blown water on its surface is preferably used. In the cylindrical filter 41, the surface 41a side (outer peripheral surface side) is the primary side of the filter 41, and the inner surface 41b side (inner peripheral surface side or the central axis side) is the secondary side of the filter 41.

図４は、フィルタ４１の機能を説明する模式図である。図４に示すように、水素ブロー水は、フィルタ４１の表面４１ａ側に供給される（供給工程）。表面４１ａ側に供給された水素ブロー水は、フィルタ４１の表面４１ａからフィルタ４１の内面４１ｂへフィルタ４１を透過する。水素ブロー水がフィルタ４１を透過する際、水素ブロー水に含まれる微細水素気泡Ｈ２−１がフィルタ４１の表面４１ａで捕捉される（捕捉工程）。フィルタ４１の表面４１ａで捕捉された微細水素気泡Ｈ２−１は、該表面４１ａで結合して大きくなり水素気泡Ｈ２−２となる。これにより、水素気泡Ｈ２−２の浮力が増加し、フィルタ４１の表面４１ａに沿って水素気泡Ｈ２−２が浮上する。浮上した水素気泡Ｈ２−２は、弁接続口４５を通ってガス抜き弁５０へ流入する。つまり、フィルタ４１によって捕捉された微細水素気泡Ｈ２−１は、水素気泡Ｈ２−２となりフィルタ４１を収容するハウジング４２の内部から排出される（排出工程）。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the function of the filter 41. As shown in FIG. 4, the hydrogen blow water is supplied to the surface 41a side of the filter 41 (supply step). The hydrogen blown water supplied to the surface 41a side permeates the filter 41 from the surface 41a of the filter 41 to the inner surface 41b of the filter 41. When the hydrogen blowing water passes through the filter 41, the fine hydrogen bubbles H 2 -1 contained in the hydrogen blow water are captured by the surface 41a of the filter 41 (capture step). Fine hydrogen bubbles H 2 -1 captured on the surface 41a of the filter 41 is a hydrogen bubble H 2 -2 increases bonded at the surface 41a. This increases the buoyancy of the hydrogen bubble H 2 -2, hydrogen bubbles H 2 -2 floats along the surface 41a of the filter 41. Hydrogen bubble H 2 -2 that floated flows to the gas vent valve 50 through the valve connection port 45. That is, the fine hydrogen bubbles H 2 -1 captured by the filter 41 is discharged from the interior of the housing 42 for housing the hydrogen bubble H 2 -2 next filter 41 (discharge step).

また、水素ブロー水がフィルタ４１を透過（通過）する透過方向Ｄ１と、フィルタ４１によって捕捉された微細水素気泡Ｈ２−１が排出される排出方向（フィルタ４１によって捕捉された微細水素気泡Ｈ２−１の移動方向）Ｄ２とは交差（クロスフロー）している。 The hydrogen blow water passes through the filter 41 (pass) to the transmission direction D1, the discharge direction (fine hydrogen bubbles trapped by the filter 41 H 2 fine hydrogen bubbles H 2 -1 captured by the filter 41 is discharged (Movement direction of -1) It intersects (cross flow) with D2.

より詳しくは、ハウジング４２は、導入口４３および排出口４４が鉛直上側になるように、水素ライン１９の水平配管に取り付けられる（図３参照）。そのため、円筒状のフィルタ４１の中心軸が鉛直方向と略平行になるように、フィルタ４１が水素ライン１９に配置される。言い換えると、フィルタ４１の表面４１ａが略鉛直方向に延伸するように、フィルタ４１が水素ライン１９に配置される。これにより、図４に示すように、フィルタ４１の表面４１ａで捕捉された微細水素気泡Ｈ２−１は、鉛直方向上側に向かって移動する。その結果、水素ブロー水がフィルタ４１を透過する透過方向Ｄ１と、フィルタ４１によって捕捉された微細水素気泡Ｈ２−１が排出される排出方向Ｄ２とは、略直交する。 More specifically, the housing 42 is attached to the horizontal pipe of the hydrogen line 19 so that the introduction port 43 and the discharge port 44 are vertically above (see FIG. 3). Therefore, the filter 41 is arranged on the hydrogen line 19 so that the central axis of the cylindrical filter 41 is substantially parallel to the vertical direction. In other words, the filter 41 is arranged on the hydrogen line 19 so that the surface 41a of the filter 41 extends in the substantially vertical direction. Thus, as shown in FIG. 4, the fine hydrogen bubbles H 2 -1 captured on the surface 41a of the filter 41 is moved toward the upper side in the vertical direction. As a result, hydrogen blow water and transmission direction D1 passing through the filter 41, the discharge direction D2 which is fine hydrogen bubbles H 2 -1 captured by the filter 41 is discharged, substantially orthogonal.

なお、フィルタ４１の配置は前記に限らない。フィルタ４１の表面４１ａが水平方向に対して角度を有するように、フィルタ４１が水素ライン１９に配置されていればよい。 The arrangement of the filter 41 is not limited to the above. The filter 41 may be arranged on the hydrogen line 19 so that the surface 41a of the filter 41 has an angle with respect to the horizontal direction.

このように、透過方向Ｄ１と排出方向Ｄ２とが交差していることにより、例えば透過方向Ｄ１と排出方向Ｄ２とが交差していない構成（透過方向Ｄ１と排出方向Ｄ２とが略平行な構成）に比べてフィルタ４１によって処理可能な水素ブロー水の流量が多くなる。これにより、水素ライン１９を流れる多量の水素ブロー水をフィルタ装置３０によって処理することが可能となり、フィルタ装置３０を水電解装置１００に好適に組み込むことができる。 By intersecting the transmission direction D1 and the discharge direction D2 in this way, for example, a configuration in which the transmission direction D1 and the discharge direction D2 do not intersect (a configuration in which the transmission direction D1 and the discharge direction D2 are substantially parallel). The flow rate of hydrogen blown water that can be processed by the filter 41 is larger than that of the filter 41. As a result, a large amount of hydrogen blown water flowing through the hydrogen line 19 can be treated by the filter device 30, and the filter device 30 can be suitably incorporated into the water electrolyzer 100.

また、フィルタ４１は、水電解槽１０で発生するカーボン粉末Ｃなどの水素ブロー水に含まれる異物（固形物）を表面４１ａで捕捉する。つまり、フィルタ４１は、水素ブロー水に含まれる水素（微細水素気泡Ｈ２−１）と異物（カーボン粉末Ｃ）とを同時に除去することができる。 Further, the filter 41 captures foreign matter (solid matter) contained in hydrogen blown water such as carbon powder C generated in the water electrolytic cell 10 on the surface 41a. That is, the filter 41 may be simultaneously removing hydrogen contained in the hydrogen blow water and (fine hydrogen bubbles H 2 -1) and foreign material (carbon powder C).

カーボン粉末Ｃは、水電解装置１００内の機器の閉塞等を引き起こすほか、最終的には、水電解槽１０の陽極側で酸化されて炭酸ガスとなり、水電解装置１００内の循環水の劣化に繋がる。そのため、カーボン粉末Ｃをフィルタ４１で除去することができれば、水電解装置１００内の機器の閉塞、および水電解装置１００内の循環水の劣化を防ぐことができる。 The carbon powder C causes blockage of the equipment in the water electrolyzer 100, and finally is oxidized on the anode side of the water electrolyzer 10 to become carbon dioxide gas, which causes deterioration of the circulating water in the water electrolyzer 100. Connect. Therefore, if the carbon powder C can be removed by the filter 41, it is possible to prevent the equipment in the water electrolyzer 100 from being blocked and the circulating water in the water electrolyzer 100 from being deteriorated.

フィルタ４１としては、０．２μｍ以上１０μｍ以下の孔径を有するものであることが好ましく、フィルタ４１の孔径が１μ程度であることがより好ましい。また、フィルタ４１は、ポリプロピレン製であることが好ましい。このようなフィルタ４１によれば、水素ブロー水に含まれる微細水素気泡を表面４１ａで好適に捕捉し、結合させることができる。 The filter 41 preferably has a pore diameter of 0.2 μm or more and 10 μm or less, and more preferably the pore diameter of the filter 41 is about 1 μm. Further, the filter 41 is preferably made of polypropylene. According to such a filter 41, fine hydrogen bubbles contained in hydrogen blown water can be suitably captured and bonded on the surface 41a.

また、フィルタ４１としては、特にプリーツフィルタが好適である。フィルタ４１として濾過面積の大きいプリーツフィルタを用いることにより、水素ブロー水に含まれる微細水素気泡および異物を表面４１ａで効率的に捕捉することができる。また、円筒状のプリーツフィルタを用いることにより、フィルタ装置３０を小型化することができる。 Further, as the filter 41, a pleated filter is particularly suitable. By using a pleated filter having a large filtration area as the filter 41, fine hydrogen bubbles and foreign substances contained in the hydrogen blown water can be efficiently captured on the surface 41a. Further, by using a cylindrical pleated filter, the filter device 30 can be miniaturized.

ガス抜き弁５０は、フィルタ４１によって捕捉された気体をハウジング４２の内部から排出する。図５は、図２に示されるガス抜き弁５０の構成例を示す縦断面図である。図５に示すように、ガス抜き弁５０は、弁体５１と、フロート５２と、ハウジング接続口（排出機構）５３と、排出口５４と、を備える。 The degassing valve 50 discharges the gas captured by the filter 41 from the inside of the housing 42. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of the gas vent valve 50 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the degassing valve 50 includes a valve body 51, a float 52, a housing connection port (discharge mechanism) 53, and a discharge port 54.

ガス抜き弁５０は、フィルタ装置本体４０のハウジング４２の上部に接続される。具体的には、ガス抜き弁５０のハウジング接続口５３とハウジング４２の弁接続口４５とを介して、ガス抜き弁５０がハウジング４２の蓋部４２ｂに接続される。 The degassing valve 50 is connected to the upper part of the housing 42 of the filter device main body 40. Specifically, the gas vent valve 50 is connected to the lid portion 42b of the housing 42 via the housing connection port 53 of the gas vent valve 50 and the valve connection port 45 of the housing 42.

ガス抜き弁５０には、フィルタ４１の表面４１ａで捕捉されて水素気泡Ｈ２−２となった水素を含む水素ブロー水がハウジング接続口５３を介して流入する。水素気泡Ｈ２−２がガス抜き弁５０の内部に溜まるにつれて、水素ブロー水の液面が低くなりフロート５２が下降する。このフロート５２の下降と連動して弁体５１が開状態となり、ガス抜き弁５０の内部に溜また水素気泡Ｈ２−２が水素ガスとして排出口５４から排出される。一方、水素が排出されると、ガス抜き弁５０の内部の水素ブロー水の液面が高くなりフロート５２が上昇する。このフロート５２の上昇と連動して弁体５１が閉状態となり、排出口５４からの水素ガスの排出が停止する。 The vent valve 50, hydrogen blow water containing hydrogen is trapped at the surface 41a of the filter 41 becomes hydrogen bubble H 2 -2 flows through the housing connection opening 53. As hydrogen bubbles H 2 -2 is accumulated in the interior of the vent valve 50, the liquid level of the hydrogen blow water is float 52 is lowered lower. The valve body 51 in conjunction with the lowering of the float 52 are opened, hydrogen gas bubbles H 2 -2 that ball inside the vent valve 50 is discharged from the discharge port 54 as a hydrogen gas. On the other hand, when hydrogen is discharged, the liquid level of the hydrogen blow water inside the degassing valve 50 rises and the float 52 rises. The valve body 51 is closed in conjunction with the rise of the float 52, and the discharge of hydrogen gas from the discharge port 54 is stopped.

ガス抜き弁５０の排出口５４は、水素排気ライン１９ａに接続される（図２参照）。具体的には、排出口５４は、チーズ管６０と逆止弁７０との間の水素排気ライン１９ａに接続される。チーズ管６０において、フィルタ４１を透過した水素ブロー水に残存する水素、すなわち、フィルタ４１によって除去しきれなかった水素が水素ガスとなって水素排気ライン１９ａへ流入する。排出口５４から排出された水素ガスは、チーズ管６０から水素排気ライン１９ａへ流入した水素ガスと共に、水素排気ライン１９ａを通って排気される。 The exhaust port 54 of the degassing valve 50 is connected to the hydrogen exhaust line 19a (see FIG. 2). Specifically, the discharge port 54 is connected to a hydrogen exhaust line 19a between the cheese pipe 60 and the check valve 70. In the cheese tube 60, the hydrogen remaining in the hydrogen blow water that has passed through the filter 41, that is, the hydrogen that cannot be completely removed by the filter 41 becomes hydrogen gas and flows into the hydrogen exhaust line 19a. The hydrogen gas discharged from the discharge port 54 is exhausted through the hydrogen exhaust line 19a together with the hydrogen gas flowing from the cheese pipe 60 into the hydrogen exhaust line 19a.

このようなガス抜き弁５０を用いることで、フィルタ４１によって水素ブロー水から除去された水素をフィルタ装置本体４０から適宜排出することができる。そのため、フィルタ４１の表面４１ａが水素で詰まるエアロック現象による有効濾過過面積の減少、およびフィルタ４１の圧損増加を防ぐことができる。 By using such a degassing valve 50, hydrogen removed from the hydrogen blown water by the filter 41 can be appropriately discharged from the filter device main body 40. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the effective filtration excess area due to an airlock phenomenon in which the surface 41a of the filter 41 is clogged with hydrogen, and an increase in pressure loss of the filter 41.

なお、ガス抜き弁５０は、フィルタ４１を収容するハウジング４２から水素を排出可能な位置に配置されていればよい。ガス抜き弁５０は、例えばハウジング４２の内部に配置されていてもよい。 The degassing valve 50 may be arranged at a position where hydrogen can be discharged from the housing 42 accommodating the filter 41. The degassing valve 50 may be arranged, for example, inside the housing 42.

（水電解装置の効果）
以上のように、水電解装置１００は、水素気液分離器１２と貯水タンク１５との間に配置されたフィルタ装置３０を備え、このフィルタ装置３０によって水素ブロー水に含まれる水素を除去する。そのため、従来のように装置の大型化を伴わずに、水素ブロー水から水素を除去することが可能な水電解装置１００を実現することができる。 (Effect of water electrolyzer)
As described above, the water electrolyzer 100 includes a filter device 30 arranged between the hydrogen gas-liquid separator 12 and the water storage tank 15, and the filter device 30 removes hydrogen contained in hydrogen blown water. Therefore, it is possible to realize a water electrolyzer 100 capable of removing hydrogen from hydrogen blown water without increasing the size of the device as in the conventional case.

（変形例）
図６は、図３に示されるフィルタ装置本体４０の変形例を示す断面図である。図６に示すフィルタ装置本体４０Ａのように、フィルタ４１は、両端が開口した筒状でなくてもよい。例えば、フィルタ４１は一端が（下端）が閉じられた形状であってもよい。この場合、フィルタ４１は、ハウジング４２の底部に接していなくてもよい。このような構成であっても、フィルタ装置本体４０と同様の効果を奏する。 (Modification example)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example of the filter device main body 40 shown in FIG. Like the filter device main body 40A shown in FIG. 6, the filter 41 does not have to have a tubular shape with both ends open. For example, the filter 41 may have a shape in which one end (lower end) is closed. In this case, the filter 41 does not have to be in contact with the bottom of the housing 42. Even with such a configuration, the same effect as that of the filter device main body 40 can be obtained.

また、水電解装置１００では、フィルタ４１によって水素ブロー水から除去された水素は、ガス抜き弁５０によって排出される。したがって、水電解装置１００によれば、フィルタ装置本体４０のハウジング４２の内部に水素が滞留せず、水素ブロー水に含まれる水素をフィルタ装置３０によって連続して除去することができる。 Further, in the water electrolyzer 100, the hydrogen removed from the hydrogen blown water by the filter 41 is discharged by the degassing valve 50. Therefore, according to the water electrolyzer 100, hydrogen does not stay inside the housing 42 of the filter device main body 40, and hydrogen contained in the hydrogen blown water can be continuously removed by the filter device 30.

なお、前述した実施形態は一例にすぎず、本発明に係るフィルタ装置３０は、水に含まれる水素以外の気体の除去にも適用可能である。例えば、フィルタ装置３０は、液体中の酸素、窒素、アルゴンなど成分の除去に適用することができる。 The above-described embodiment is only an example, and the filter device 30 according to the present invention can also be applied to the removal of gases other than hydrogen contained in water. For example, the filter device 30 can be applied to remove components such as oxygen, nitrogen, and argon in a liquid.

例えば、水電解装置に配置されるイオン交換樹脂は、貯水タンク１５の上流に配置され、液体中のイオン成分をイオン交換して純水とするものである。具体的には、イオン交換樹脂は、水（市水）をイオン交換して、処理した水（純水）を貯水タンク１５へ供給（補給）する。または、イオン交換樹脂は、水電解装置１００を循環する循環水の一部をイオン交換して、処理した水（純水）を貯水タンク１５へ供給する。イオン交換において、処理対象の液体中に酸素が含まれている場合、以下のような問題が生じ得る。 For example, the ion exchange resin arranged in the water electrolyzer is arranged upstream of the water storage tank 15 and exchanges ions in the liquid to obtain pure water. Specifically, the ion exchange resin ion-exchanges water (city water) and supplies (supplements) the treated water (pure water) to the water storage tank 15. Alternatively, the ion exchange resin ion-exchanges a part of the circulating water circulating in the water electrolyzer 100, and supplies the treated water (pure water) to the water storage tank 15. In ion exchange, when oxygen is contained in the liquid to be treated, the following problems may occur.

（１）イオン交換樹脂と液体との接触効率が低下し、イオン交換効率が低下する。 (1) The contact efficiency between the ion exchange resin and the liquid is lowered, and the ion exchange efficiency is lowered.

（２）イオン交換樹脂、特に陰イオン交換樹脂は、イオン交換を行う官能基が化学的に安定でなく、酸化されやすい。そのため、イオン交換樹脂を酸化されやすい環境下に置くと、基材の高分子部分が酸化分解され、イオン交換樹脂が劣化する。 (2) In ion exchange resins, particularly anion exchange resins, the functional groups that perform ion exchange are not chemically stable and are easily oxidized. Therefore, when the ion exchange resin is placed in an environment where it is easily oxidized, the polymer portion of the base material is oxidatively decomposed and the ion exchange resin deteriorates.

（３）イオン交換樹脂は、通常、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とを適切な量で混合した混床の樹脂として使用される。陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とは比重が異なるため、イオン交換樹脂をイオン交換樹脂筒で用いる場合、処理対象の液体をダウンフローでイオン交換樹脂筒に通水することが一般的である。処理対象の液体をダウンフローでイオン交換樹脂筒に通水する際、液体中に酸素などの気泡があると、当該筒内で気相と液相に分かれてしまい、効率よくイオン交換を行えない。 (3) The ion exchange resin is usually used as a mixed bed resin in which an anion exchange resin and a cation exchange resin are mixed in an appropriate amount. Since the specific gravity of the anion exchange resin and the cation exchange resin are different, when the ion exchange resin is used in the ion exchange resin cylinder, it is common to pass the liquid to be treated downflow through the ion exchange resin cylinder. .. When the liquid to be treated is passed through the ion exchange resin cylinder in a downflow, if there are bubbles such as oxygen in the liquid, it will be separated into a gas phase and a liquid phase in the cylinder, and ion exchange cannot be performed efficiently. ..

そこで、例えばイオン交換樹脂の上流に本発明に係る除去装置を配置し、イオン交換前に処理対象の液体を除去装置に透過させる。これにより、液体中の酸素が除去された液体がイオン交換樹脂へ供給されるため、前述したような問題を回避することができる。 Therefore, for example, a removing device according to the present invention is arranged upstream of the ion exchange resin, and the liquid to be treated is permeated through the removing device before ion exchange. As a result, the liquid from which oxygen in the liquid has been removed is supplied to the ion exchange resin, so that the above-mentioned problems can be avoided.

また、本発明に係る除去装置は、酸素以外の除去にも適用可能であり、水電解装置以外の除去装置としても適用可能である。 Further, the removing device according to the present invention can be applied to removing other than oxygen, and can also be applied as a removing device other than the water electrolyzer.

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る水電解装置は、高分子電解質膜を用いて水を電解し、陰極に水素を発生させる水電解槽と、前記陰極において発生した水素と水とを分離する水素気液分離器と、前記水素気液分離器によって分離された水に含まれる、少なくとも水素を含む気体を除去する除去装置（フィルタ装置３０）と、前記除去装置を透過した水を貯水する貯水タンクと、を備えることを特徴とする。 [Summary]
The water electrolyzer according to the first aspect of the present invention is a water electrolysis tank that electrolyzes water using a polymer electrolyte membrane to generate hydrogen at the cathode, and a hydrogen gas solution that separates the hydrogen and water generated at the cathode. A separator, a removing device (filter device 30) for removing at least a hydrogen-containing gas contained in the water separated by the hydrogen gas-liquid separator, and a water storage tank for storing water that has passed through the removing device. It is characterized by having.

前記構成では、水素気液分離器によって分離された水（水素ブロー水）は、フィルタ装置によって水素が除去された後、貯水タンクへ供給される。従って、前記構成によれば、従来のように水電解装置の大型化を伴わずに、液体中に含まれる気体（水素）を除去することができる。 In the above configuration, the water separated by the hydrogen gas-liquid separator (hydrogen blow water) is supplied to the water storage tank after hydrogen is removed by the filter device. Therefore, according to the above configuration, the gas (hydrogen) contained in the liquid can be removed without increasing the size of the water electrolyzer as in the conventional case.

本発明の態様２に係る水電解装置は、高分子電解質膜を用いて水を電解し、陰極に水素を発生させる水電解槽と、前記水電解槽にて電解される純水を蓄える貯水タンクと、前記貯水タンクの上流に配置され、該貯水タンクへ供給される水に含まれるイオン成分をイオン交換して前記純水とするイオン交換樹脂と、前記イオン交換樹脂の上流に配置され、該イオン交換樹脂へ供給される水に含まれる、少なくとも酸素を含む気体を除去する除去装置（フィルタ装置３０）と、を備えることを特徴とする。 The water electrolyzer according to the second aspect of the present invention includes a water electrolyzing tank that electrolyzes water using a polymer electrolyte membrane to generate hydrogen at the cathode and a water storage tank that stores pure water electrolyzed in the water electrolysis tank. An ion exchange resin that is arranged upstream of the water storage tank and exchanges ions of an ion component contained in water supplied to the water storage tank to obtain pure water, and an ion exchange resin that is arranged upstream of the ion exchange resin. It is characterized by comprising a removing device (filter device 30) for removing at least a gas containing oxygen contained in water supplied to the ion exchange resin.

前記構成では、イオン交換樹脂へ供給される水は、フィルタ装置によって酸素が除去された後、イオン交換樹脂へ供給される。従って、前記構成によれば、従来のように水電解装置の大型化を伴わずに、液体中に含まれる気体（酸素）を除去することができる。 In the above configuration, the water supplied to the ion exchange resin is supplied to the ion exchange resin after oxygen is removed by the filter device. Therefore, according to the above configuration, the gas (oxygen) contained in the liquid can be removed without increasing the size of the water electrolyzer as in the conventional case.

本発明の態様３に係る水電解装置では、前記除去装置は、表面側に供給された水を透過させつつ、該表面で前記気体を捕捉するフィルタと、前記フィルタを収容するハウジングと、前記フィルタによって捕捉された前記気体を前記ハウジングの内部から排出する機構（弁接続口４５、ガス抜き弁５０）と、を備え、前記水が前記フィルタを透過する方向（透過方向Ｄ１）と、前記フィルタによって捕捉された前記気体が排出される方向（排出方向Ｄ２）とが、交差していてもよい。 In the water electrolyzer according to the third aspect of the present invention, the removing device has a filter that captures the gas on the surface while allowing water supplied to the surface side to permeate, a housing that houses the filter, and the filter. A mechanism (valve connection port 45, degassing valve 50) for discharging the gas captured by the gas from the inside of the housing is provided, and the direction in which the water permeates the filter (permeation direction D1) and the filter. The direction in which the captured gas is discharged (discharge direction D2) may intersect.

前記構成では、フィルタの表面で捕捉された気体は、排出機構によってハウジングの内部から排出される。したがって、前記構成によれば、ハウジングの内部に気体が滞留せず、水に含まれる気体を連続して除去することができる。 In the above configuration, the gas trapped on the surface of the filter is discharged from the inside of the housing by the discharge mechanism. Therefore, according to the above configuration, the gas does not stay inside the housing, and the gas contained in the water can be continuously removed.

また、前記構成では、水がフィルタを透過する方向とフィルタによって捕捉された気体が排出される方向とが交差している。そのため、フィルタによって処理可能な水の流量が多くなる。したがって、前記構成によれば、多量の水を処理する水電解装置に除去装置を好適に組み込むことができる。 Further, in the above configuration, the direction in which water passes through the filter and the direction in which the gas captured by the filter is discharged intersect. Therefore, the flow rate of water that can be treated by the filter increases. Therefore, according to the above configuration, the removing device can be suitably incorporated into the water electrolyzer that treats a large amount of water.

本発明の態様４に係る水電解装置では、前記フィルタは、前記気体を捕捉すると共に、前記水に含まれる固形物を捕捉してもよい。 In the water electrolyzer according to the fourth aspect of the present invention, the filter may capture the gas and the solid matter contained in the water.

前記構成によれば、フィルタによって水に含まれる固形物を捕捉するため、水電解装置内の機器の閉塞、および水電解装置内の循環水の劣化を防ぐことができる。 According to the above configuration, since the solid matter contained in the water is captured by the filter, it is possible to prevent the equipment in the water electrolyzer from being blocked and the circulating water in the water electrolyzer from being deteriorated.

本発明の態様５に係る水電解装置では、前記固形物は、カーボン粉末であってもよい。 In the water electrolyzer according to the fifth aspect of the present invention, the solid matter may be carbon powder.

水電解装置で処理される水に含まれる固形物のうち、特にカーボン粉末が水電解装置内の機器の閉塞、および水電解装置内の循環水の劣化の要因となる。したがって、前記構成によれば、水電解装置内の機器の閉塞、および水電解装置内の循環水の劣化を効果的に防ぐことができる。 Of the solids contained in the water treated by the water electrolyzer, carbon powder in particular causes clogging of the equipment in the water electrolyzer and deterioration of the circulating water in the water electrolyzer. Therefore, according to the above configuration, it is possible to effectively prevent the equipment in the water electrolyzer from being blocked and the circulating water in the water electrolyzer from being deteriorated.

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, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

１０ 水電解槽
１２ 水素気液分離器
１５ 貯水タンク
３０ フィルタ装置（除去装置）
４１ フィルタ
４１ａ 表面
４２ ハウジング
４５ 弁接続口（排出機構）
５０ ガス抜き弁（排出機構）
５３ ハウジング接続口（排出機構）
１００ 水電解装置
Ｃ カーボン粉末
Ｄ１ 透過方向（透過する方向）
Ｄ２ 排出方向（排出される方向） 10 Water electrolysis tank 12 Hydrogen gas-liquid separator 15 Water storage tank 30 Filter device (removal device)
41 Filter 41a Surface 42 Housing 45 Valve connection port (discharge mechanism)
50 Degassing valve (discharge mechanism)
53 Housing connection port (discharge mechanism)
100 Water electrolyzer C Carbon powder D1 Permeation direction (permeation direction)
D2 discharge direction (discharge direction)

Claims (5)

高分子電解質膜を用いて水を電解し、陰極に水素を発生させる水電解槽と、
前記陰極において発生した水素と水とを分離する水素気液分離器と、
前記水素気液分離器によって分離された水に含まれる、少なくとも水素を含む気体を除去する除去装置と、
前記除去装置を透過した水を貯水する貯水タンクと、
を備えることを特徴とする水電解装置。 A water electrolyzer that electrolyzes water using a polymer electrolyte membrane and generates hydrogen at the cathode,
A hydrogen-gas-liquid separator that separates hydrogen and water generated at the cathode,
A removing device for removing at least a hydrogen-containing gas contained in water separated by the hydrogen-gas-liquid separator, and a removing device.
A water storage tank that stores water that has passed through the removal device,
A water electrolyzer characterized by comprising. 高分子電解質膜を用いて水を電解し、陰極に水素を発生させる水電解槽と、
前記水電解槽にて電解される純水を蓄える貯水タンクと、
前記貯水タンクの上流に配置され、該貯水タンクへ供給される水に含まれるイオン成分をイオン交換して前記純水とするイオン交換樹脂と、
前記イオン交換樹脂の上流に配置され、該イオン交換樹脂へ供給される水に含まれる、少なくとも酸素を含む気体を除去する除去装置と、
を備えることを特徴とする水電解装置。 A water electrolyzer that electrolyzes water using a polymer electrolyte membrane and generates hydrogen at the cathode,
A water storage tank that stores pure water that is electrolyzed in the water electrolysis tank,
An ion exchange resin that is arranged upstream of the water storage tank and ion-exchanges the ion components contained in the water supplied to the water storage tank to obtain the pure water.
A removing device arranged upstream of the ion exchange resin and removing at least an oxygen-containing gas contained in water supplied to the ion exchange resin.
A water electrolyzer characterized by comprising. 前記除去装置は、
表面側に供給された水を透過させつつ、該表面で前記気体を捕捉するフィルタと、
前記フィルタを収容するハウジングと、
前記フィルタによって捕捉された前記気体を前記ハウジングの内部から排出する機構と、を備え、
前記水が前記フィルタを透過する方向と、前記フィルタによって捕捉された前記気体が排出される方向とが、交差していることを特徴とする請求項１または２に記載の水電解装置。 The removal device is
A filter that captures the gas on the surface while allowing water supplied to the surface side to permeate.
A housing for accommodating the filter and
A mechanism for discharging the gas captured by the filter from the inside of the housing is provided.
The water electrolyzer according to claim 1 or 2, wherein the direction in which the water permeates the filter and the direction in which the gas captured by the filter is discharged intersect. 前記フィルタは、前記気体を捕捉すると共に、前記水に含まれる固形物を捕捉することを特徴とする請求項３に記載の水電解装置。 The water electrolyzer according to claim 3, wherein the filter captures the gas and also captures the solid matter contained in the water. 前記固形物は、カーボン粉末であることを特徴とする請求項４に記載の水電解装置。 The water electrolyzer according to claim 4, wherein the solid matter is a carbon powder.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114717607A (en) * 2022-03-25 2022-07-08 上海卓微氢科技有限公司 High-hydrogen-purity and high-safety electrolytic water alkali liquor circulating system and control method

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56108889A (en) * 1979-07-05 1981-08-28 Creusot Loire Electrolytic apparatus
JPS56127781A (en) * 1980-03-11 1981-10-06 Agency Of Ind Science & Technol Vibration-proof type water electrolysis device
JPH04119903A (en) * 1990-09-06 1992-04-21 Permelec Electrode Ltd Apparatus for generating ozone by electrolysis
JPH0456758U (en) * 1990-09-25 1992-05-15
JPH0967689A (en) * 1995-06-22 1997-03-11 Suga Test Instr Co Ltd Device for producing electrolytic gaseous oxygen and hydrogen, and device for producing ultrapure water using the device
JPH09143779A (en) * 1995-11-20 1997-06-03 Shinko Pantec Co Ltd Hydrogen and oxygen generator
JP2001170640A (en) * 1999-12-16 2001-06-26 Sanyo Electric Co Ltd Water treating device
JP2002516755A (en) * 1998-05-29 2002-06-11 プロートン エネルギー システムズ．インク Water electrolysis fluid management system
JP2003073872A (en) * 2001-09-07 2003-03-12 Ihi Aerospace Co Ltd Water electrolysis facilities
JP2004097854A (en) * 2002-09-04 2004-04-02 Sanyo Electric Co Ltd Water treatment equipment
JP2006131957A (en) * 2004-11-05 2006-05-25 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd Gaseous hydrogen-oxygen generator and method for operating the same
KR20160049379A (en) * 2014-10-27 2016-05-09 이티알터보 주식회사 Device for combustion efficiency improvement of engine using proton exchange membrane
JP3209430U (en) * 2016-12-22 2017-03-16 富▲ちん▼生物科技股▲ふん▼有限公司 Hydrogen generator

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56108889A (en) * 1979-07-05 1981-08-28 Creusot Loire Electrolytic apparatus
JPS56127781A (en) * 1980-03-11 1981-10-06 Agency Of Ind Science & Technol Vibration-proof type water electrolysis device
JPH04119903A (en) * 1990-09-06 1992-04-21 Permelec Electrode Ltd Apparatus for generating ozone by electrolysis
JPH0456758U (en) * 1990-09-25 1992-05-15
JPH0967689A (en) * 1995-06-22 1997-03-11 Suga Test Instr Co Ltd Device for producing electrolytic gaseous oxygen and hydrogen, and device for producing ultrapure water using the device
JPH09143779A (en) * 1995-11-20 1997-06-03 Shinko Pantec Co Ltd Hydrogen and oxygen generator
JP2002516755A (en) * 1998-05-29 2002-06-11 プロートン エネルギー システムズ．インク Water electrolysis fluid management system
JP2001170640A (en) * 1999-12-16 2001-06-26 Sanyo Electric Co Ltd Water treating device
JP2003073872A (en) * 2001-09-07 2003-03-12 Ihi Aerospace Co Ltd Water electrolysis facilities
JP2004097854A (en) * 2002-09-04 2004-04-02 Sanyo Electric Co Ltd Water treatment equipment
JP2006131957A (en) * 2004-11-05 2006-05-25 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd Gaseous hydrogen-oxygen generator and method for operating the same
KR20160049379A (en) * 2014-10-27 2016-05-09 이티알터보 주식회사 Device for combustion efficiency improvement of engine using proton exchange membrane
JP3209430U (en) * 2016-12-22 2017-03-16 富▲ちん▼生物科技股▲ふん▼有限公司 Hydrogen generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114717607A (en) * 2022-03-25 2022-07-08 上海卓微氢科技有限公司 High-hydrogen-purity and high-safety electrolytic water alkali liquor circulating system and control method

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