JP4751594B2 - Hydrogen / oxygen gas generator and operation method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、水素・酸素ガス発生装置に関し、より詳しくは、固体電解質膜により陽極部と陰極部とに分離された水電解装置を用いて、純水の電気分解を行い加圧された水素ガスと酸素ガスとを供給する水素・酸素ガス発生装置およびその運転方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen / oxygen gas generator, and more specifically, hydrogen gas pressurized by electrolyzing pure water using a water electrolysis apparatus separated into an anode part and a cathode part by a solid electrolyte membrane. The present invention relates to a hydrogen / oxygen gas generator for supplying oxygen and oxygen gas and an operation method thereof.

水素・酸素ガス発生装置を構成する水電解装置としては、電解質の役割を果たす部材として固体電解質膜を備えた電解セルを用いたものが従来知られている（特許文献１参照）。
斯かる電解セルは、固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層（陽極側および陰極側触媒層）が設けられた固体高分子電解質膜／電極接合体膜（以下、「固体電解質膜」という。）と、この固体電解質膜を挟持すべく設けられた電極板（陽極側および陰極側電極板）と、固体電解質膜と電極板との間に設けられた給電体（陽極側および陰極側給電体）等を用いて陽極部と陰極部とに分離されて構成されている。 As a water electrolysis apparatus constituting the hydrogen / oxygen gas generating apparatus, one using an electrolytic cell provided with a solid electrolyte membrane as a member serving as an electrolyte is conventionally known (see Patent Document 1).
Such an electrolytic cell is referred to as a solid polymer electrolyte membrane / electrode assembly membrane (hereinafter referred to as “solid electrolyte membrane”) in which electrode catalyst layers (anode side and cathode side catalyst layers) are provided on both sides of the solid polymer electrolyte membrane. ), An electrode plate (anode side and cathode side electrode plate) provided to sandwich the solid electrolyte membrane, and a power supply body (anode side and cathode side power supply body) provided between the solid electrolyte membrane and the electrode plate ) Etc. to be separated into an anode part and a cathode part.

上記従来技術に係る電解セルにおいては、陽極部に純水を供給して、電極板に対して通電することにより、主に陽極側触媒層で純水が分解され、酸素が発生することとなる。そして、酸素と同時に生成されたＨ+イオンは、電場の働きによって固体電解質膜内を移動するため、陰極側触媒層において電子を得て、陰極部に水素が発生することとなる。
これら、発生した水素と酸素は、それぞれ、分離タンクと呼ばれる気液分離装置により水素ガスならびに酸素ガスとして取り出され、脱水処理の後、使用される。
上記の電解セルを用いた、水素・酸素ガス発生装置は、ガス圧縮機を用いることなく高い圧力の水素ガス、酸素ガスを発生させることができ、また、これらのガスの圧力は加える電力により制御できる。さらに、これらのガスを連続的に発生させることができることから、ガスボンベに代えて、オンサイトの水素・酸素供給源として広く用いられている。
特に近年は、水素ステーションのように、より高圧の水素ガスが多量に必要とされる用途に広く用いられるようになってきている。 In the electrolysis cell according to the above prior art, by supplying pure water to the anode part and energizing the electrode plate, the pure water is decomposed mainly in the anode side catalyst layer and oxygen is generated. . The H + ions generated simultaneously with oxygen move in the solid electrolyte membrane by the action of the electric field, so that electrons are obtained in the cathode side catalyst layer and hydrogen is generated at the cathode portion.
The generated hydrogen and oxygen are respectively taken out as hydrogen gas and oxygen gas by a gas-liquid separation device called a separation tank, and used after dehydration.
The hydrogen / oxygen gas generator using the above electrolytic cell can generate high-pressure hydrogen gas and oxygen gas without using a gas compressor, and the pressure of these gases is controlled by the applied power. it can. Furthermore, since these gases can be continuously generated, they are widely used as an on-site hydrogen / oxygen supply source instead of a gas cylinder.
In particular, in recent years, it has come to be widely used for applications that require a large amount of higher-pressure hydrogen gas, such as hydrogen stations.

ところで、水素や酸素は、分子サイズが小さく高分子フィルムなどを透過することが知られている。また、水素や酸素の分子が高分子フィルムなどを透過する量は、水素や酸素の分圧に比例し、透過する高分子フィルムの膜厚に反比例する。そのため、このような水素・酸素ガス発生装置、特に、水素ステーションに用いられるような水素・酸素ガス発生装置において、例えば、運転停止時には、分離タンクのガスを加圧状態のまま保持しようとすると水素ガスが固体電解質膜の陽極側に透過したり、酸素ガスが陰極側に透過したりして両方のガスが混合されるおそれがある。したがって、このような水素・酸素ガス発生装置においては、運転停止時に分離タンクの圧力を開放して大気圧程度とされる。そのため、運転開始時には、分離タンクが所望の圧力に到達するまでの時間を必要とし、運転効率を低下させるという問題を有している。このことを防止すべく、固体電解質膜の厚さを厚くして水素や酸素が透過することを抑制させることも考え得るが、その場合は、固体電解質膜の電気抵抗値が高くなることからジュール熱によるエネルギーロスが大きくなり運転効率を低下させる問題を有するものとなる。すなわち、従来の水素・酸素ガス発生装置は、運転効率の低下を抑制しつつ、水素ガスあるいは酸素ガスが固体電解質膜を透過し両方のガスが混合されることを防止することが困難であるという問題を有している。   By the way, it is known that hydrogen and oxygen have a small molecular size and permeate a polymer film. The amount of hydrogen or oxygen molecules that permeate the polymer film or the like is proportional to the partial pressure of hydrogen or oxygen and inversely proportional to the thickness of the permeating polymer film. For this reason, in such a hydrogen / oxygen gas generator, particularly in a hydrogen / oxygen gas generator used in a hydrogen station, for example, when the operation is stopped, the gas in the separation tank is kept in a pressurized state. There is a possibility that both gases will be mixed by gas permeating to the anode side of the solid electrolyte membrane or oxygen gas permeating to the cathode side. Therefore, in such a hydrogen / oxygen gas generator, the pressure in the separation tank is released to about atmospheric pressure when the operation is stopped. For this reason, at the start of operation, it takes time for the separation tank to reach a desired pressure, which has a problem of reducing the operation efficiency. In order to prevent this, it may be possible to suppress the permeation of hydrogen and oxygen by increasing the thickness of the solid electrolyte membrane, but in that case, the electrical resistance value of the solid electrolyte membrane increases, so Energy loss due to heat is increased, resulting in a problem of lowering operation efficiency. That is, it is difficult for the conventional hydrogen / oxygen gas generator to prevent the hydrogen gas or oxygen gas from passing through the solid electrolyte membrane and mixing both gases while suppressing a decrease in operating efficiency. Have a problem.

特開平８−１９３２８７号公報JP-A-8-193287

本発明の課題は、上記問題点に鑑み、運転効率の低下を抑制しつつ、水素ガスあるいは酸素ガスが固体電解質膜を透過して両方のガスが混合されることを防止し得る水素・酸素ガス発生装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide hydrogen / oxygen gas capable of preventing hydrogen gas or oxygen gas from passing through the solid electrolyte membrane and mixing both gases while suppressing a decrease in operating efficiency. It is to provide a generator.

本発明は、前記課題を解決すべく、陽電極を備えた陽極部と、陰電極を備えた陰極部と、前記陽極部と前記陰極部とを分離する固体電解質膜とを有し、水が電気分解され陽極部にて酸素ガスが発生され、陰極部にて水素ガスが発生される水電解セルを備え、前記陰極部にて発生された水素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陰極部に連通され、前記陰極部の水素ガスと水とが導入され加圧状態で気液分離される水素分離タンクと、前記陽極部にて発生された酸素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陽極部に連通され、前記陽極部の酸素ガスと水とが導入され加圧状態で気液分離される酸素分離タンクとを備える水素・酸素ガス発生装置であって、前記水素分離タンクおよび前記酸素分離タンクの少なくとも一方の分離タンクには、前記水電解セルの運転が停止した場合に、内部に蓄えられているガスが排出され且つ純水が注入されることにより内部に純水が充満されて加圧状態とされ得るように、ガス排出機構と注水機構とが備えられていることを特徴とする水素・酸素ガス発生装置と、陽電極を備えた陽極部と、陰電極を備えた陰極部と、前記陽極部と前記陰極部とを分離する固体電解質膜とを有する水電解セルを用いて、水を電気分解して陽極部にて酸素ガスを発生させ、陰極部にて水素ガスを発生させ、前記陰極部にて発生させた水素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陰極部の水素ガスと水とを水素分離タンクに導入して加圧状態で気液分離し、前記陽極部にて発生させた酸素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陽極部の酸素ガスと水とを酸素分離タンクに導入して加圧状態で気液分離する水素・酸素ガス発生装置の運転方法であって、前記水電解セルの運転が停止した場合に、前記水素分離タンクおよび前記酸素分離タンクの少なくとも一方の分離タンクにおいて、内部に蓄えられているガスを排出させ且つ純水を注入させて、分離タンクの内部を純水にて充満させ加圧状態とすることを特徴とする水素・酸素ガス発生装置の運転方法とを提供する。   In order to solve the above problems, the present invention comprises an anode part provided with a positive electrode, a cathode part provided with a negative electrode, and a solid electrolyte membrane separating the anode part and the cathode part, A water electrolysis cell that is electrolyzed and oxygen gas is generated at the anode part and hydrogen gas is generated at the cathode part, so that the hydrogen gas generated at the cathode part can be taken out in a pressurized state. A hydrogen separation tank that is communicated with the cathode part, into which hydrogen gas and water in the cathode part are introduced and gas-liquid separated in a pressurized state, and oxygen gas generated in the anode part can be taken out in a pressurized state And a hydrogen / oxygen gas generator comprising an oxygen separation tank that is communicated with the anode part and into which oxygen gas and water in the anode part are introduced and gas-liquid separated in a pressurized state. And at least one of the oxygen separation tanks When the operation of the water electrolysis cell is stopped, the gas stored in the inside is discharged and pure water is injected so that the inside is filled with pure water and can be in a pressurized state. A hydrogen / oxygen gas generator characterized by being provided with a gas discharge mechanism and a water injection mechanism, an anode part with a positive electrode, a cathode part with a negative electrode, the anode part and the cathode part A water electrolysis cell having a solid electrolyte membrane for separating water and electrolyzing water to generate oxygen gas at the anode part, hydrogen gas at the cathode part, and at the cathode part The hydrogen gas and water in the cathode part are introduced into a hydrogen separation tank so that the hydrogen gas can be taken out in a pressurized state, gas-liquid separation is performed in the pressurized state, and the oxygen gas generated in the anode part is removed. Oxygen gas and water in the anode part so that it can be taken out under pressure An operation method of a hydrogen / oxygen gas generating device that is introduced into an oxygen separation tank and performs gas-liquid separation in a pressurized state, and when the operation of the water electrolysis cell is stopped, the hydrogen separation tank and the oxygen separation tank Hydrogen / oxygen gas characterized in that in at least one of the separation tanks, the gas stored in the interior is discharged and pure water is injected, and the interior of the separation tank is filled with pure water to be in a pressurized state. And a method of operating the generator.

本発明によれば、水素・酸素ガス発生装置が水素ガス分離タンクもしくは酸素ガス分離タンクの少なくとも一方の分離タンクにガス排出機構と注水機構とを備えていることから、水素・酸素ガス発生装置の運転を停止させる場合に、分離タンクからガスを排出させて純水で充満させることができ、水素ガスあるいは酸素ガスが固体電解質膜を透過して両方のガスが混合されることを防止できる。また、前記充満させた純水により分離タンクの内部を加圧状態に維持し得ることから始動時にガスが所望の圧力に到達するまでの時間を短縮させることができ、水素・酸素ガス発生装置の運転効率が低下することを抑制し得る。   According to the present invention, since the hydrogen / oxygen gas generator includes the gas discharge mechanism and the water injection mechanism in at least one of the hydrogen gas separation tank or the oxygen gas separation tank, When the operation is stopped, the gas can be discharged from the separation tank and filled with pure water, and hydrogen gas or oxygen gas can be prevented from passing through the solid electrolyte membrane and mixing of both gases. In addition, since the inside of the separation tank can be maintained in a pressurized state by the filled pure water, the time until the gas reaches a desired pressure at the time of starting can be shortened, and the hydrogen / oxygen gas generator It can suppress that operating efficiency falls.

以下に、本発明の好ましい実施の形態の水素・酸素ガス発生装置について図１に示す概略的な系統図に基づき説明する。
本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、電解セルを用いて構成された水電解装置１を中心として、この水電解装置１に純水を供給するための純水タンク３、および水電解装置１にて発生された水素を貯留して供給するための水素分離タンク４を備え、水素・酸素ガス発生装置の運転停止時に水素分離タンク４の水素ガスを収容するとともに、水素分離タンク４に純水を注入する注水タンク５０が前記水素分離タンク４の上位にさらに備えられている。 A hydrogen / oxygen gas generator according to a preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to a schematic system diagram shown in FIG.
The hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment is centered on a water electrolysis apparatus 1 configured using an electrolysis cell, and a pure water tank 3 for supplying pure water to the water electrolysis apparatus 1 and water electrolysis. A hydrogen separation tank 4 for storing and supplying hydrogen generated in the apparatus 1 is provided, and the hydrogen gas in the hydrogen separation tank 4 is accommodated when the operation of the hydrogen / oxygen gas generator is stopped. A water injection tank 50 for injecting pure water is further provided above the hydrogen separation tank 4.

本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、水電解装置１を備えた酸素分離タンク（電解タンク）２に対して、純水を供給すべく、純水供給配管部５を介して純水タンク３が接続されている。また、純水供給配管部５には、純水タンク３に貯留された純水を電解タンク２に補給（供給）すべく、補給水ポンプ６が設けられている。純水タンク３には、純水タンク３内の純水貯留量を検知する純水タンク水位計３Ｌが設けられており、この純水タンク水位計３Ｌで得られた検知信号は、純水タンク３に純水を供給すべく設けられた純水供給部の純水供給バルブ３Ａに送られる。そして、純水タンク３内の純水貯留量は、純水タンク水位計３Ｌの検知信号に基づいて、純水供給バルブ３Ａを調整することにより、適宜制御される。電解タンク２内には、電解タンク２内の純水貯留量を検知する電解タンク水位計２Ｌが設けられており、この電解タンク水位計２Ｌで得られた検知信号は、補給水ポンプに送られる。そして、電解タンク２内の純水貯留量は、電解タンク水位計２Ｌの検知信号に基づいて、補給水ポンプ６の駆動状態を適宜調整することによって制御される。   In the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment, pure water is supplied via a pure water supply piping section 5 to supply pure water to an oxygen separation tank (electrolysis tank) 2 provided with a water electrolysis apparatus 1. A water tank 3 is connected. The pure water supply pipe section 5 is provided with a replenishing water pump 6 for replenishing (supplying) the pure water stored in the pure water tank 3 to the electrolytic tank 2. The pure water tank 3 is provided with a pure water tank water level meter 3L for detecting the amount of pure water stored in the pure water tank 3, and the detection signal obtained by the pure water tank water level meter 3L is a pure water tank. 3 is supplied to a pure water supply valve 3A of a pure water supply unit provided to supply pure water to the water. And the amount of pure water stored in the pure water tank 3 is appropriately controlled by adjusting the pure water supply valve 3A based on the detection signal of the pure water tank water level meter 3L. In the electrolytic tank 2, an electrolytic tank water level meter 2L that detects the amount of pure water stored in the electrolytic tank 2 is provided, and the detection signal obtained by the electrolytic tank water level meter 2L is sent to a makeup water pump. . The amount of pure water stored in the electrolytic tank 2 is controlled by appropriately adjusting the drive state of the makeup water pump 6 based on the detection signal of the electrolytic tank water level meter 2L.

また、電解タンク２には、電解タンク２内の純水を循環して再利用すべく、純水循環配管部７が設けられており、この純水循環配管部７は、電解タンク２内の純水を電解タンク２外に取り出した後に、再び、水電解装置１（を構成する電解セル）の純水供給孔（後述する）に供給可能であるように、配管構成されている。そして、この純水循環配管部７には、純水を循環させるための循環水ポンプ８、純水の熱交換を行うため（純水の温度を低下させるため）の熱交換器９、純水の純度を高めるためのポリシャ（ｐｏｌｉｓｈｅｒ）１０、および純水の濾過等を行うためのフィルタ１１等が設けられている。ポリシャ１０としては、例えば、イオン交換樹脂が用いられる。さらに、この純水循環配管部７には、純水循環配管部７中の純水の水質（電気伝導度）を監視して、必要な場合（所定の電気伝導度（例えば、０．２μＳ／ｃｍ）を超えた場合等）には警報を発する水質警報手段１２、および純水循環配管部７中の純水の温度を監視して、必要な場合（所定の温度範囲（例えば、４０〜９０℃）を超えた場合等）には警報を発する水温警報手段１３が設けられている。また、この純水循環配管部７を循環される純水は、酸素ガスを溶存した純水であるため、純水中から純水循環配管部７中に溶存酸素が排出される場合がある。このように、酸素ガスが排出されると、純水循環配管部７に設けられている循環水ポンプ８、ポリシャ１０、あるいはフィルタ１１等に酸素ガスが溜まり、斯かる酸素ガスが純水の循環に不具合を生じさせるおそれがある。そこで、本実施形態においては、循環水ポンプ８、ポリシャ１０、およびフィルタ１１の少なくともいずれかの箇所にガス抜きが設けられている。   The electrolytic tank 2 is provided with a pure water circulation pipe section 7 for circulating and reusing the pure water in the electrolytic tank 2, and the pure water circulation pipe section 7 is provided in the electrolytic tank 2. After taking out pure water out of the electrolytic tank 2, the piping is configured so that it can be supplied again to a pure water supply hole (described later) of the water electrolysis apparatus 1 (electrolytic cell constituting it). The pure water circulation pipe section 7 includes a circulating water pump 8 for circulating pure water, a heat exchanger 9 for heat exchange of pure water (to reduce the temperature of pure water), pure water A polisher 10 for increasing the purity of the water, a filter 11 for filtering pure water, and the like are provided. As the polisher 10, for example, an ion exchange resin is used. Further, the pure water circulation pipe section 7 monitors the water quality (electric conductivity) of the pure water in the pure water circulation pipe section 7 and, if necessary, has a predetermined electric conductivity (for example, 0.2 μS / cm)), the temperature of the pure water in the water quality alarm means 12 for issuing an alarm and the pure water circulation pipe section 7 is monitored, and when necessary (a predetermined temperature range (for example, 40 to 90)). Water temperature alarm means 13 is provided to issue an alarm when the temperature exceeds (° C.). Moreover, since the pure water circulated through the pure water circulation pipe section 7 is pure water in which oxygen gas is dissolved, dissolved oxygen may be discharged from the pure water into the pure water circulation pipe section 7. As described above, when oxygen gas is discharged, oxygen gas accumulates in the circulating water pump 8, the polisher 10, or the filter 11 provided in the pure water circulation pipe section 7, and such oxygen gas circulates in pure water. May cause problems. Therefore, in this embodiment, gas venting is provided in at least one of the circulating water pump 8, the polisher 10, and the filter 11.

電解タンク２内の水電解装置１にて生成された水素ガスは、若干の純水と共に、水素ガス搬送配管部１４を介して、水素分離タンク４に送られる。この水素ガス搬送配管部１４には、バルブ１８が設けられると共に、水素ガス搬送配管部１４上のバルブ１８を迂回すべく、バイパス配管部１９が設けられている。そして、このバイパス配管部１９には、逆止弁２０が設けられている。   The hydrogen gas generated in the water electrolysis apparatus 1 in the electrolysis tank 2 is sent to the hydrogen separation tank 4 through the hydrogen gas transport piping section 14 together with some pure water. The hydrogen gas transfer piping unit 14 is provided with a valve 18 and a bypass piping unit 19 to bypass the valve 18 on the hydrogen gas transfer piping unit 14. The bypass piping unit 19 is provided with a check valve 20.

水素分離タンク４には、水素・酸素ガス発生装置の運転停止時に水素分離タンク４の水素ガスを排出する還流配管５４と、水素分離タンク４に純水を注入する純水注入配管５２とが備えられている。
前記還流配管５４は、水素分離タンク４上部と注水タンク５０上部とを連通させ、還流バルブ５４Ａを備えている。そして、該還流バルブ５４Ａの開閉により前記還流配管５４の水素ガスの流通を制御している。
また、前記純水注入配管５２は、水素分離タンク４下部と注水タンク５０下部とを連通させ、注入水制御バルブ５２Ａを備えている。そして、該注入水制御バルブ５２Ａの開閉により前記純水注入配管５２の純水の流通を制御している。
また、水素分離タンク４には、水素分離タンク４内の純水貯留量を検知する水素分離タンク水位計４Ｌが設けられており、この水素分離タンク水位計４Ｌで得られた検知信号は、水素分離タンク４から純水タンク３に対して純水を戻すべく（純水を排出して再利用すべく）設けられた純水戻り配管部１５の純水排出バルブ４Ａに送られる。そして、水素分離タンク水位計４Ｌにて、水素分離タンク４内に所定量以上の純水が貯留されていると判断されれば、水素分離タンク水位計４Ｌの検知信号に基づいて、純水排出バルブ４Ａを調整することにより、適宜、水素分離タンク４内の純水貯留量が制御されることとなる。また、純水戻り配管部１５内を流通する純水は、若干ではあるが、水素を溶存している。そこで、本実施形態においては、純水戻り配管部１５にガススクラバ１６を配し、このガススクラバ１６には水素放出配管部１７が接続されている。したがって、本実施形態においては、水素分離タンク４から排出される純水に溶存している水素が、適当に除去されることとなる。 The hydrogen separation tank 4 includes a reflux pipe 54 for discharging the hydrogen gas from the hydrogen separation tank 4 when the operation of the hydrogen / oxygen gas generator is stopped, and a pure water injection pipe 52 for injecting pure water into the hydrogen separation tank 4. It has been.
The reflux pipe 54 communicates the upper part of the hydrogen separation tank 4 with the upper part of the water injection tank 50 and includes a reflux valve 54A. The flow of hydrogen gas in the reflux pipe 54 is controlled by opening and closing the reflux valve 54A.
The pure water injection pipe 52 communicates the lower part of the hydrogen separation tank 4 and the lower part of the water injection tank 50 and includes an injection water control valve 52A. The flow of pure water in the pure water injection pipe 52 is controlled by opening and closing the injection water control valve 52A.
The hydrogen separation tank 4 is provided with a hydrogen separation tank water level meter 4L that detects the amount of pure water stored in the hydrogen separation tank 4. The detection signal obtained by the hydrogen separation tank water level meter 4L The pure water is sent from the separation tank 4 to the pure water tank 3 to the pure water discharge valve 4A of the pure water return pipe section 15 provided to return the pure water (to discharge and reuse the pure water). If the hydrogen separation tank water level meter 4L determines that a predetermined amount or more of pure water is stored in the hydrogen separation tank 4, the pure water discharge is performed based on the detection signal of the hydrogen separation tank water level meter 4L. By adjusting the valve 4A, the amount of pure water stored in the hydrogen separation tank 4 is appropriately controlled. Further, the pure water flowing through the pure water return pipe section 15 is slightly dissolved with hydrogen. Therefore, in the present embodiment, a gas scrubber 16 is disposed in the pure water return pipe section 15, and a hydrogen release pipe section 17 is connected to the gas scrubber 16. Therefore, in this embodiment, the hydrogen dissolved in the pure water discharged from the hydrogen separation tank 4 is appropriately removed.

水素分離タンク４に貯留されている水素ガスは、水素ガスの使用箇所（図示省略）に対して、水素ガス供給配管部２１を介して搬送供給される。そして、この水素ガス供給配管部２１には、水素ガスの供給量を調整する水素ガス供給バルブ２２と、水素ガスを除湿するための水素ガス除湿手段２３と、水素ガスの流量を定格流量に維持するための水素ガス流量制御手段２４とが設けられている。この水素ガス流量制御手段２４は、水素ガス供給バルブ２２を介して水素ガス供給配管部２１を流通している水素ガスの流量を検知する流量検知手段２４Ａと、この流量検知手段２４Ａで得られた検知信号に基づいて制御可能な定格流量制御バルブ２４Ｂとを用いて構成されている。ここで、水素ガス除湿手段２３は、例えば、中空糸膜等を用いて構成されている。そして、この水素ガス除湿手段２３においては、中空糸膜の内部に水素ガスを流通させ、中空糸膜の外部に乾燥空気を流通させることによって、水素ガスの除湿を行っている。なお、図１には特に示していないが、より高純度（例えば６Ｎ（９９．９９９９）以上）の水素ガスを得ようとする場合には、水素ガス除湿手段２３の後流側、または水素ガス除湿手段の換わりに、ゼオライト、活性アルミナ等のモレキュラシーブを用いて構成された精製器を設ける構成が好ましい。本実施形態は、中空糸膜等を用いた水素ガス除湿手段２３（あるいは精製器）によって水素ガスの除湿を行う構成であるので、従来技術において必要であったパラジウム精製器等を用いる必要がなくなる。要すれば、これら精製器を組み合わせて使用することもできる。また、水素ガス供給バルブ２２は、後述すべく、水素分離タンク４の圧力に基づいて制御される。このために、水素分離タンク４には、第一の圧力検知手段２５が設けられている。
さらに、水素分離タンク４には、第一のリリーフ弁２６を有する第一のリリーフ配管部２７が設けられている。そして、この第一のリリーフ弁２６は、後述すべく、電解タンク２の圧力と、水素分離タンク４の圧力とに基づいて制御されるように構成されている。 The hydrogen gas stored in the hydrogen separation tank 4 is transported and supplied via a hydrogen gas supply piping unit 21 to a hydrogen gas use location (not shown). The hydrogen gas supply pipe section 21 has a hydrogen gas supply valve 22 for adjusting the supply amount of hydrogen gas, a hydrogen gas dehumidifying means 23 for dehumidifying the hydrogen gas, and a hydrogen gas flow rate maintained at a rated flow rate. And a hydrogen gas flow rate control means 24 is provided. The hydrogen gas flow rate control means 24 is obtained by the flow rate detection means 24A for detecting the flow rate of the hydrogen gas flowing through the hydrogen gas supply pipe section 21 via the hydrogen gas supply valve 22, and the flow rate detection means 24A. The rated flow rate control valve 24B that can be controlled based on the detection signal is used. Here, the hydrogen gas dehumidifying means 23 is configured using, for example, a hollow fiber membrane. In the hydrogen gas dehumidifying means 23, the hydrogen gas is dehumidified by circulating hydrogen gas inside the hollow fiber membrane and circulating dry air outside the hollow fiber membrane. Although not particularly shown in FIG. 1, when trying to obtain hydrogen gas of higher purity (for example, 6N (99.9999) or more), the downstream side of the hydrogen gas dehumidifying means 23 or the hydrogen gas A configuration in which a purifier configured using molecular sieves such as zeolite and activated alumina is used instead of the dehumidifying means is preferable. Since the present embodiment is configured to dehumidify the hydrogen gas by the hydrogen gas dehumidifying means 23 (or purifier) using a hollow fiber membrane or the like, it is not necessary to use a palladium purifier or the like that is necessary in the prior art. . If necessary, these purifiers can be used in combination. The hydrogen gas supply valve 22 is controlled based on the pressure of the hydrogen separation tank 4 as will be described later. For this purpose, the hydrogen separation tank 4 is provided with first pressure detection means 25.
Further, the hydrogen separation tank 4 is provided with a first relief pipe portion 27 having a first relief valve 26. The first relief valve 26 is configured to be controlled based on the pressure in the electrolytic tank 2 and the pressure in the hydrogen separation tank 4 as will be described later.

前記注水タンク５０は、該水素分離タンク４を充満させることができる量の純水を貯留するのに十分な内容積を有している。
さらに、前記注水タンク５０の上部と水素ガス供給配管２１の水素ガス供給バルブ２２よりも上流側とを連通する水素ガス排出配管５３を備え、該水素ガス排出配管５３には、流通させる水素ガスの制御を行う水素ガス排出バルブ５３Ａが備えられている。 The water injection tank 50 has an internal volume sufficient to store an amount of pure water that can fill the hydrogen separation tank 4.
Furthermore, a hydrogen gas discharge pipe 53 that communicates between the upper part of the water injection tank 50 and the upstream side of the hydrogen gas supply valve 22 of the hydrogen gas supply pipe 21 is provided. A hydrogen gas discharge valve 53A for performing control is provided.

また、電解タンク２内の水電解装置１にて生成された酸素ガスは、電解タンク２の上部に貯留され、酸素ガスの使用箇所（図示省略）に対して、酸素ガス供給配管部３１を介して搬送供給される。そして、この酸素ガス供給配管部３１には、酸素ガスの供給量を調整する酸素ガス供給バルブ３２と、酸素ガスを除湿するための酸素ガス除湿手段３３と、酸素ガス供給配管部３１を流通している酸素ガス中の水素濃度を検出するための水素ガス検出手段３４とが設けられている。ここで、酸素ガス供給バルブ３２は、後述すべく、電解タンク２の圧力と、水素分離タンク４の圧力とに基づいて制御される。このために、電解タンク２には、第二の圧力検知手段３５が設けられている。また、酸素ガス除湿手段３３は、例えば、中空糸膜等を用いて構成されている。そして、この酸素ガス除湿手段３３においては、中空糸膜の内部に酸素ガスを流通させ、中空糸膜の外部に乾燥空気を流通させることによって、酸素ガスの除湿を行っている。また、図示しないが、水素ガスと同様に酸素ガスの流路にも調整バルブなどの流量制御手段を設けた構造としてもよい。   Further, the oxygen gas generated in the water electrolysis apparatus 1 in the electrolytic tank 2 is stored in the upper part of the electrolytic tank 2, and the oxygen gas use location (not shown) is passed through the oxygen gas supply piping unit 31. Is transported and supplied. An oxygen gas supply valve 32 that adjusts the supply amount of oxygen gas, an oxygen gas dehumidifying means 33 for dehumidifying oxygen gas, and an oxygen gas supply piping unit 31 are circulated in the oxygen gas supply piping unit 31. Hydrogen gas detecting means 34 is provided for detecting the hydrogen concentration in the oxygen gas. Here, the oxygen gas supply valve 32 is controlled based on the pressure of the electrolytic tank 2 and the pressure of the hydrogen separation tank 4 as described later. For this purpose, the electrolytic tank 2 is provided with second pressure detection means 35. Moreover, the oxygen gas dehumidifying means 33 is configured using, for example, a hollow fiber membrane. The oxygen gas dehumidifying means 33 dehumidifies oxygen gas by circulating oxygen gas inside the hollow fiber membrane and circulating dry air outside the hollow fiber membrane. Although not shown, a flow rate control means such as an adjustment valve may be provided in the oxygen gas flow path as in the case of hydrogen gas.

さらに、電解タンク２には、第二のリリーフ弁３６を有する第二のリリーフ配管部３７が設けられている。そして、この第二のリリーフ弁３６は、後述すべく、電解タンク２の圧力と、水素分離タンク４の圧力とに基づいて制御されるように構成されている。   Furthermore, the electrolytic tank 2 is provided with a second relief pipe portion 37 having a second relief valve 36. And this 2nd relief valve 36 is comprised so that it may control based on the pressure of the electrolytic tank 2, and the pressure of the hydrogen separation tank 4 so that it may mention later.

また、本実施形態においては、第一の圧力検知手段２５の検知値と第二の圧力検知手段３５の検知値とを比較して、所定の信号を種々のバルブ２２，２６，３２，３６に送り得る差圧検知手段４５が設けられている。さらに、本実施形態においては、第一の圧力検知手段２５からの圧力検知信号を受けて、水電解装置１に対して適切な電流を供給する電流値制御手段２８が設けられている。   In this embodiment, the detection value of the first pressure detection means 25 and the detection value of the second pressure detection means 35 are compared, and a predetermined signal is sent to various valves 22, 26, 32, 36. A differential pressure detecting means 45 that can be fed is provided. Further, in the present embodiment, a current value control unit 28 that receives a pressure detection signal from the first pressure detection unit 25 and supplies an appropriate current to the water electrolysis apparatus 1 is provided.

以上のように、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、水電解装置１を用いて構成されており、この水電解装置１は、純水と所定の電流とを供給することによって水素および酸素を生じさせ得る、電解セルを用いて構成されている。次に、この電解セルの構造を図面に基づいて説明する。   As described above, the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment is configured using the water electrolysis apparatus 1, and the water electrolysis apparatus 1 supplies hydrogen by supplying pure water and a predetermined current. And an electrolysis cell that can generate oxygen. Next, the structure of this electrolytic cell will be described with reference to the drawings.

図２は、水電解装置を構成する水電解セルの一例の概略断面図である。図２において、６２は電極板であり、６３は固体電解質膜である。６４は多孔質給電体であり、６５はガスケット、６６は保護シートである。また６７は水素ガス取り出し経路、６７ａは水素ガス取り出し通路、６８は酸素ガス取り出し経路、６８ａは酸素ガス取り出し通路である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of a water electrolysis cell constituting the water electrolysis apparatus. In FIG. 2, 62 is an electrode plate, and 63 is a solid electrolyte membrane. 64 is a porous power supply, 65 is a gasket, and 66 is a protective sheet. Reference numeral 67 denotes a hydrogen gas extraction path, 67a a hydrogen gas extraction path, 68 an oxygen gas extraction path, and 68a an oxygen gas extraction path.

６９、６９は端板である。この図では純水供給経路は示されていないが、酸素ガス取り出し経路６８と同様の構成によって形成されている。上記のような各部品類をボルト６０によって絶縁板６１を介して、両端板６９、６９間で挟持するように締結することによって、電解セル（水電解装置１）が形成されているのである。尚、多孔質給電体６４の部分が陽極部（酸素発生室Ａ）及び陰極部（水素発生室Ｃ）となる。   Reference numerals 69 and 69 denote end plates. Although the pure water supply path is not shown in this figure, it is formed by the same configuration as the oxygen gas extraction path 68. The above-described components are fastened with bolts 60 via the insulating plate 61 so as to be sandwiched between the both end plates 69, 69, thereby forming an electrolysis cell (water electrolysis device 1). In addition, the part of the porous power supply body 64 becomes an anode part (oxygen generation chamber A) and a cathode part (hydrogen generation chamber C).

固体電解質膜６３としては、固体高分子電解質を膜状に形成したものを両面に貴金属、特に白金からなる多孔質層を化学的に無電解メッキによって形成した固体電解質膜を使用するのが好ましい。固体高分子電解質としては、カチオン交換膜（フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交換膜であり、たとえばデュポン社製「ナフィオン１１７」が好ましい。   As the solid electrolyte membrane 63, it is preferable to use a solid electrolyte membrane in which a porous layer made of a noble metal, particularly platinum, is chemically formed by electroless plating. As the solid polymer electrolyte, a cation exchange membrane (a fluororesin sulfonic acid cation exchange membrane, for example, “Nafion 117” manufactured by DuPont is preferable.

本実施形態においては、上述のように、図２に示す電解セルにて構成された水電解装置１を用いて水素・酸素ガス発生装置が形成されている。従って、図１に示すべく、電解タンク２内に設けられた水電解装置１においては、電解タンク２内の純水が、純水供給経路を介して酸素発生室Ａに供給される。純水は、Ｏリング等によって、水素発生室Ｃへの流入が阻止される。   In the present embodiment, as described above, the hydrogen / oxygen gas generator is formed using the water electrolysis apparatus 1 configured by the electrolysis cell shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 1, in the water electrolysis apparatus 1 provided in the electrolysis tank 2, the pure water in the electrolysis tank 2 is supplied to the oxygen generation chamber A through the pure water supply path. Pure water is prevented from flowing into the hydrogen generation chamber C by an O-ring or the like.

酸素発生室で発生した酸素ガスは、酸素ガス取り出し通路６８ａ及び酸素ガス取り出し経路６８を介して電解タンク２中に放出され、電解タンク２中から酸素ガス供給配管部３１等を介して酸素ガス使用箇所等に供給される。水電解装置１中において、酸素ガスは、Ｏリング等によって、水素発生室Ｃへの流入が阻止される。   Oxygen gas generated in the oxygen generation chamber is discharged into the electrolytic tank 2 through the oxygen gas extraction passage 68a and the oxygen gas extraction passage 68, and is used from the electrolytic tank 2 through the oxygen gas supply piping section 31 and the like. Supplied to places, etc. In the water electrolysis apparatus 1, oxygen gas is prevented from flowing into the hydrogen generation chamber C by an O-ring or the like.

また、水素発生室で発生した水素ガスは、水電解装置１（電解セル）内の水素ガス取り出し通路６７ａ、水素ガス取り出し経路６７、及び水素ガス搬送配管部１４を介して、高圧水素分離タンク４に搬送される。水素ガスは、Ｏリング等によって、酸素発生室Ａへの流入が阻止される。   Further, the hydrogen gas generated in the hydrogen generation chamber passes through the hydrogen gas extraction passage 67a, the hydrogen gas extraction path 67, and the hydrogen gas transfer piping section 14 in the water electrolysis apparatus 1 (electrolysis cell), and then the high-pressure hydrogen separation tank 4 To be transported. Hydrogen gas is prevented from flowing into the oxygen generation chamber A by an O-ring or the like.

本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、上述した図１および図２に示すべく構成されており、斯かる装置においては、適切に、純水供給制御、電流値制御等が行われている。   The hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment is configured as shown in FIGS. 1 and 2 described above. In such an apparatus, pure water supply control, current value control, and the like are appropriately performed. Yes.

本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、上述した図１および図２に示すべく構成されており、斯かる装置においては、適切に、純水供給制御、電流値制御等が行われている。   The hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment is configured as shown in FIGS. 1 and 2 described above. In such an apparatus, pure water supply control, current value control, and the like are appropriately performed. Yes.

図３ａ）は、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置を運転する際のフローチャートを示したものである。以下、図３等の必要な図面を用いて、制御方法を具体的に説明する。   FIG. 3a) shows a flowchart when the hydrogen / oxygen gas generator according to this embodiment is operated. Hereinafter, the control method will be specifically described with reference to necessary drawings such as FIG.

図３ａ）に示すように、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、まず、ステップ６０１において、電解タンク２に対する純水の供給が行われる。具体的には、補給水ポンプ６を駆動させて、純水タンク３から電解タンク２に対して純水を供給する。   As shown in FIG. 3 a), in the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment, first, pure water is supplied to the electrolytic tank 2 in step 601. Specifically, the makeup water pump 6 is driven to supply pure water from the pure water tank 3 to the electrolytic tank 2.

次に、ステップ６０２においては、電解タンク２内の純水の貯留量（水位）が、電解タンク水位計２Ｌを用いて検知される。   Next, in step 602, the storage amount (water level) of pure water in the electrolytic tank 2 is detected using the electrolytic tank water level meter 2L.

次に、ステップ６０３においては、ステップ６０２における水位検知信号に基づいて、電解タンク２内の水位が所定量であるか否かの判断が行われる。そして、ここで、水位が所定量に達している場合には（ステップ６０３にて「Ｙｅｓ」と判断された場合には）、次いでステップ６０４の処理が行われる。また、水位が所定量に達していない場合には（ステップ６０３にて「Ｎｏ」と判断された場合には）、補給水ポンプ６を駆動させた状態で、再度ステップ６０２以降の処理が行われる。   Next, in step 603, based on the water level detection signal in step 602, it is determined whether or not the water level in the electrolytic tank 2 is a predetermined amount. If the water level has reached a predetermined amount (when it is determined “Yes” in step 603), then the process of step 604 is performed. Further, when the water level has not reached the predetermined amount (when it is determined “No” in step 603), the process after step 602 is performed again while the makeup water pump 6 is driven. .

次に、ステップ６０４においては、ステップ６０３の判断に基づいて、純水タンク３から電解タンク２に対する給水が停止される。すなわち、補給水ポンプ６を停止させる。次に、ステップ６０５においては、電解セル１へ供給される循環水量の検知が行われる。すなわち、このステップ６０５においては、電解セル１に対する通電前に、循環水ポンプ８を駆動させ、電解セル１に対して純水を供給しているので、その循環水量を検知する。   Next, in step 604, water supply from the pure water tank 3 to the electrolytic tank 2 is stopped based on the determination in step 603. That is, the makeup water pump 6 is stopped. Next, in step 605, the amount of circulating water supplied to the electrolysis cell 1 is detected. That is, in this step 605, since the circulating water pump 8 is driven and pure water is supplied to the electrolysis cell 1 before energization to the electrolysis cell 1, the amount of circulating water is detected.

次に、ステップ６０６においては、ステップ６０５における循環水量検知信号に基づいて、電解セル１に対して、所定水量が供給されているか否かの判断が行われる。そして、ここで、循環水量が所定量に達している場合には（ステップ６０６にて「Ｙｅｓ」と判断された場合には）、次いでステップ６０７の処理が行われる。また、循環水量が所定量に達していない場合には（ステップ６０６にて「Ｎｏ」と判断された場合には）、ステップ６０７に進むことなく、再度ステップ６０５以降の処理が行われる（すなわち、循環水ポンプ８の駆動および循環水量の検知等が継続して行われる）。   Next, in step 606, based on the circulating water amount detection signal in step 605, it is determined whether or not a predetermined amount of water is supplied to the electrolysis cell 1. Then, when the circulating water amount has reached a predetermined amount (when it is determined “Yes” in step 606), the processing in step 607 is then performed. Further, when the circulating water amount has not reached the predetermined amount (when it is determined “No” in step 606), the processing after step 605 is performed again without proceeding to step 607 (that is, The driving of the circulating water pump 8 and the detection of the circulating water amount are continuously performed).

次に、ステップ６０７においては、水電解装置１に対する通電が開始される。すなわち、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、水電解装置（電解セル）１内に所定量の純水が循環された状態になってから、はじめて、水電解装置１に対する電流の供給が開始される。このように、循環水流量を確認した後に通電を開始するのは、水電解装置１に対して純水が十分に補給されていない状態で通電を行うと、水電解装置１を構成する固体電解質膜６３が破損する可能性があるからである。つまり、本実施形態においては、固体電解質膜６３を保護するために、純水の循環量を確認した後に、水電解装置１に対して通電を行っている。また、ここで、水電解装置１に対する電流の供給は、０％（０Ａ）から１００％（例えば、６００Ａ）の電流値にあげるまでに、所定の時間（例えば、３０秒程度）を要するべく行う。このように電流の供給を行うことによって、固体電解質膜６３に対して、徐々に電流が負荷されることとなるため、固体電解質膜６３の保護を図ることが可能となる。すなわち、水電解装置１に対する供給電流が急激に変動すると、オーバーシュートして過大電流が電解セルに加わり、固体電解質膜を損傷させる可能性があるが、上述した本実施形態に係る電流供給手段（段階的な電流供給手段）によれば、斯かる問題を効果的に解決することができる。   Next, in step 607, energization of the water electrolysis apparatus 1 is started. That is, in the hydrogen / oxygen gas generating device according to the present embodiment, the current to the water electrolysis device 1 is not changed until a predetermined amount of pure water is circulated in the water electrolysis device (electrolysis cell) 1. Supply is started. As described above, the energization is started after the circulating water flow rate is confirmed. When energization is performed in a state where pure water is not sufficiently supplied to the water electrolysis apparatus 1, the solid electrolyte constituting the water electrolysis apparatus 1. This is because the film 63 may be damaged. That is, in this embodiment, in order to protect the solid electrolyte membrane 63, the water electrolysis apparatus 1 is energized after confirming the circulation amount of pure water. Here, the supply of current to the water electrolysis apparatus 1 is performed as long as a predetermined time (for example, about 30 seconds) is required until the current value is increased from 0% (0 A) to 100% (for example, 600 A). . By supplying the current in this way, a current is gradually applied to the solid electrolyte membrane 63, so that the solid electrolyte membrane 63 can be protected. That is, when the supply current to the water electrolysis apparatus 1 fluctuates suddenly, there is a possibility that an overshoot occurs and an excessive current is applied to the electrolysis cell, thereby damaging the solid electrolyte membrane. According to the stepwise current supply means), such a problem can be effectively solved.

次に、ステップ６０８においては、図１に示された水素・酸素ガス発生装置による連続した水素・酸素供給工程が行われる。具体的には、適切な純水供給制御、および電流値制御等が行われる。これらの制御については、後に、具体的に説明する。   Next, in step 608, a continuous hydrogen / oxygen supply process is performed by the hydrogen / oxygen gas generator shown in FIG. Specifically, appropriate pure water supply control, current value control, and the like are performed. These controls will be specifically described later.

次に、ステップ６０９においては、水素・酸素供給工程を終了するか否かの判断が行われる。そして、ここで、水素・酸素供給工程を終了すると判断された場合には（ステップ６０９にて「Ｙｅｓ」と判断された場合には）、次いでステップ６１０の処理が行われる。また、水素・酸素供給工程を終了しないと判断された場合には（ステップ６０９にて「Ｎｏ」と判断された場合には）、再度、ステップ６０８以降の処理が行われる。   Next, in step 609, it is determined whether or not to end the hydrogen / oxygen supply process. If it is determined here that the hydrogen / oxygen supply step is to be ended (when “Yes” is determined in step 609), then the processing of step 610 is performed. When it is determined not to end the hydrogen / oxygen supply process (when it is determined “No” at step 609), the processing after step 608 is performed again.

次に、ステップ６１０においては、ステップ６０９における水素・酸素供給工程の終了の判断に基づいて、水電解装置１に対する通電を終了させる。
この停止時には、より詳しくは、図３ｃ）のフローチャートに示すような注水工程が行われる。すなわち、バルブ５５が閉じられ、前記還流バルブ５４Ａと前記注入水制御バルブ５２Ａとを共に開状態とし、注水タンク５０に貯留していた純水を純水注入配管５２を通して水素分離タンク４に自然流下させるとともに水素分離タンク４の水素ガスを注水タンク５０に収容させる注水工程が行われ、そして、水素分離タンク水位計４Ｌにて水素分離タンク４が純水で充満されたことが検知されると注水工程が終了され、還流バルブ５４Ａと注入水制御バルブ５２Ａとを閉状態とする。 Next, in step 610, energization of the water electrolysis apparatus 1 is ended based on the determination of the end of the hydrogen / oxygen supply process in step 609.
More specifically, at the time of this stop, a water injection process as shown in the flowchart of FIG. That is, the valve 55 is closed, both the recirculation valve 54A and the injection water control valve 52A are opened, and the pure water stored in the water injection tank 50 flows naturally to the hydrogen separation tank 4 through the pure water injection pipe 52. And a water injection process for storing the hydrogen gas in the hydrogen separation tank 4 in the water injection tank 50 is performed, and water injection is performed when the hydrogen separation tank water level meter 4L detects that the hydrogen separation tank 4 is filled with pure water. The process is ended, and the reflux valve 54A and the injection water control valve 52A are closed.

また、水素・酸素ガス発生装置の停止前に後述する方法にて注水タンク５０内を水素分離タンクと同圧に保つことで、水素分離タンク４は、運転終了時の圧力を充満させた純水にて保持できることとなる。   In addition, by maintaining the inside of the water injection tank 50 at the same pressure as that of the hydrogen separation tank by a method described later before the hydrogen / oxygen gas generator is stopped, the hydrogen separation tank 4 is purified water filled with the pressure at the end of the operation. It can be held at.

また、フローチャートには特に示していないが、ステップ６１０においては、水電解装置１の陽極側が純水に十分満たされた状態で、通電を終了させる。具体的には、水電解装置１に対する通電を停止してから、数秒（３０秒程度）後に循環水ポンプ８を停止している。このように通電停止後に所定時間循環ポンプを運転することにより、水電解セル内に酸素ガスが滞留することを防止でき、したがって、固体電解質膜６３に対して余計な負荷をかけることを防止することができる。   Although not particularly shown in the flowchart, in step 610, the energization is terminated in a state where the anode side of the water electrolysis apparatus 1 is sufficiently filled with pure water. Specifically, the circulating water pump 8 is stopped several seconds (about 30 seconds) after the energization of the water electrolysis apparatus 1 is stopped. By operating the circulation pump for a predetermined time after the energization is stopped in this way, it is possible to prevent oxygen gas from staying in the water electrolysis cell, and thus to prevent the solid electrolyte membrane 63 from being subjected to an excessive load. Can do.

さらに、水素・酸素供給工程を再開する場合には、注水タンク５０に保持された高圧の水素ガスを利用することができ、さらに、水電解装置１ならびに水素分離タンク４が運転停止以前の圧力を維持していることから、従来のように水素ガスが供給圧力に達するまで待つ必要がなく、従来に比べて短時間で水素ガスの供給を再開できる。   Furthermore, when restarting the hydrogen / oxygen supply process, the high-pressure hydrogen gas held in the water injection tank 50 can be used, and the water electrolyzer 1 and the hydrogen separation tank 4 can be adjusted to the pressure before the shutdown. Since it is maintained, there is no need to wait until the hydrogen gas reaches the supply pressure as in the prior art, and the supply of hydrogen gas can be resumed in a shorter time than in the prior art.

このとき、ステップ６０７、６０８は、より詳しくは、図３ｂ）のフローチャートに示すようになる。すなわち、バルブ５５を閉状態としたまま、前記注入水制御バルブ５２Ａと水素ガス排出バルブ５３Ａとを開状態とし、前記注水タンク５０に収容していた水素ガスを水素ガス供給配管２１に供給しつつ、水素分離タンク４に水電解装置１から導入される水素ガスの圧力により、水素分離タンク４に充満していた純水を純水注入配管５２から逆流させて収容する還流工程を実施する。そして、水素分離タンク水位計４Ｌにて水素分離タンク４の純水が、注水タンク５０に返送されたことが検知された段階で前記注入水制御バルブ５２Ａと水素ガス排出バルブ５３Ａとを閉状態とし、バルブ５５を開状態として水素ガスの供給を水素分離タンク４側からのみ行うようにする。
このことから、注水タンク５０には、水素・酸素ガス発生装置の運転停止時の圧力を有した純水が貯留されることとなる。 At this time, steps 607 and 608 are as shown in the flowchart of FIG. That is, while the valve 55 is closed, the injection water control valve 52A and the hydrogen gas discharge valve 53A are opened, and the hydrogen gas stored in the water injection tank 50 is supplied to the hydrogen gas supply pipe 21. Then, a reflux process is performed in which pure water filled in the hydrogen separation tank 4 is caused to flow backward from the pure water injection pipe 52 and accommodated by the pressure of the hydrogen gas introduced from the water electrolysis apparatus 1 into the hydrogen separation tank 4. When the hydrogen separation tank water level meter 4L detects that the pure water in the hydrogen separation tank 4 has been returned to the water injection tank 50, the injection water control valve 52A and the hydrogen gas discharge valve 53A are closed. Then, the valve 55 is opened to supply hydrogen gas only from the hydrogen separation tank 4 side.
From this, the water injection tank 50 stores pure water having a pressure when the operation of the hydrogen / oxygen gas generator is stopped.

本実施形態においては、注水機構として水素分離タンク４よりも上位に配された注水タンク５０と、注水タンク５０と水素分離タンク４とを連通させる純水注入配管５２が備えられているため、純水の注入を自然流下を利用して行うことができ、余分な動力を必要としない。さらに、純水注入配管５２が水素分離タンク４の底部にて連通されているために充満させた純水を注水タンク５０に戻す再にも余分な動力を必要としない。また、水素・酸素ガス発生装置の運転停止時に水素分離タンク４に貯留されていた水素ガスを注水タンク５０に一旦貯留させていることから、水素ガスを廃棄せずに有効に利用でき、また、この水素ガスを蓄えるための新たなタンクを必要とせず運転コスト、設備コストが上昇することを抑制し得る。   In the present embodiment, a water injection tank 50 disposed above the hydrogen separation tank 4 as a water injection mechanism and a pure water injection pipe 52 that connects the water injection tank 50 and the hydrogen separation tank 4 are provided. Water can be injected using natural flow and does not require extra power. Further, since the pure water injection pipe 52 communicates with the bottom of the hydrogen separation tank 4, no extra power is required for returning the filled pure water to the water injection tank 50. In addition, since the hydrogen gas stored in the hydrogen separation tank 4 when the hydrogen / oxygen gas generator is stopped is temporarily stored in the water injection tank 50, the hydrogen gas can be effectively used without being discarded. It is possible to suppress an increase in operating cost and equipment cost without requiring a new tank for storing hydrogen gas.

なお、本実施形態においては、純水に溶存しているガスが減圧されることにより気泡となって純水中に混入し、該気泡によりポンプやポリシャに不具合が生じることを防止し得る点、および、安全性を維持しつつより高圧で運転させ得る点において、運転停止時の圧力を有した純水を分離タンクに貯留させているが、本発明においては、純水を分離タンクに貯留させる圧力は、運転停止時の分離タンクの圧力と同じ圧力に限定されるものではない。   In this embodiment, the gas dissolved in the pure water is reduced in pressure to become bubbles and mixed in the pure water, and the bubbles can prevent the pump and the polisher from malfunctioning. And in the point which can be operated at a higher pressure while maintaining safety, the pure water having the pressure at the time of operation stop is stored in the separation tank. In the present invention, the pure water is stored in the separation tank. The pressure is not limited to the same pressure as that of the separation tank at the time of shutdown.

以上、図３ａ）におけるステップ６０１からステップ６１０までの工程ならびに、図３ｂ）及びｃ）の還流工程、注水工程に基づいて、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置の運転が制御される。   As described above, the operation of the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment is controlled based on the processes from step 601 to step 610 in FIG. 3a) and the reflux process and water injection process in FIGS. 3b) and c).

次に、ステップ６０８で行われる水素・酸素供給工程における電解タンク２に対する純水供給制御、および水電解装置１に対する電流値制御等を具体的に説明する。   Next, the pure water supply control for the electrolytic tank 2 and the current value control for the water electrolysis apparatus 1 in the hydrogen / oxygen supply process performed in step 608 will be specifically described.

図４は、本実施形態に係る純水供給制御の一態様のフローチャートを示したものである。   FIG. 4 shows a flowchart of one aspect of the pure water supply control according to this embodiment.

図４に示すように、本実施形態においては、まず、ステップ７０１において、電解タンク２内の純水貯水量の検知が行われる。ここでは、電解タンク水位計２Ｌを用いて、電解タンク２内の純水の貯留量（水位）が検知される。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, first, in step 701, the pure water storage amount in the electrolytic tank 2 is detected. Here, the storage amount (water level) of pure water in the electrolytic tank 2 is detected using the electrolytic tank water level meter 2L.

次に、ステップ７０２においては、ステップ７０１における水位検知信号に基づいて、電解タンク２内の水位が所定値以下であるか否かの判断が行われる。そして、ここで、水位が所定値以下であると判断された場合には（ステップ７０２にて「Ｙｅｓ」と判断された場合には）、次いでステップ７０３の処理が行われる。また、水位が所定値以下でない場合には（ステップ７０２にて「Ｎｏ」と判断された場合には）、再度、ステップ７０１以降の処理が行われる。   Next, in step 702, based on the water level detection signal in step 701, it is determined whether or not the water level in the electrolytic tank 2 is below a predetermined value. When it is determined that the water level is equal to or lower than the predetermined value (when “Yes” is determined in step 702), the process of step 703 is performed. If the water level is not less than or equal to the predetermined value (if “No” is determined in step 702), the processing from step 701 onward is performed again.

次に、ステップ７０３においては、ステップ７０２の判断に基づいて、補給水ポンプ６の駆動が開始される。すなわち、補給水ポンプ６を駆動させて、純水供給配管部を介して、純水タンク３から電解タンク２に対して純水を補給する。   Next, in step 703, driving of the makeup water pump 6 is started based on the determination in step 702. That is, the makeup water pump 6 is driven to replenish pure water from the pure water tank 3 to the electrolytic tank 2 via the pure water supply piping section.

次に、ステップ７０４においては、電解タンク２内の純水貯水量の検知が行われる。ここでは、ステップ７０１と同様に、電解タンク水位計２Ｌを用いて、電解タンク２内の純水の貯留量（水位）が検知される。   Next, in step 704, the amount of pure water stored in the electrolytic tank 2 is detected. Here, similarly to step 701, the amount (water level) of pure water in the electrolytic tank 2 is detected using the electrolytic tank water level meter 2L.

次に、ステップ７０５においては、ステップ７０４における水位検知信号に基づいて、電解タンク２内の水位が所定範囲内にあるか否かの判断が行われる。そして、ここで、水位が所定範囲内にあると判断された場合には（ステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判断された場合には）、次いでステップ７０６の処理が行われる。また、水位が所定範囲内にないと判断された場合には（ステップ７０５にて「Ｎｏ」と判断された場合には）、補給水ポンプ６を駆動させた状態で、再度、ステップ７０４以降の処理が行われる。   Next, in step 705, based on the water level detection signal in step 704, it is determined whether or not the water level in the electrolytic tank 2 is within a predetermined range. If it is determined that the water level is within the predetermined range (when “Yes” is determined in step 705), then the processing of step 706 is performed. When it is determined that the water level is not within the predetermined range (when it is determined “No” in step 705), the replenishment water pump 6 is driven again and after step 704 again. Processing is performed.

次に、ステップ７０６においては、ステップ７０５の判断に基づいて、純水タンク３から電解タンク２に対する給水が停止される。すなわち、補給水ポンプ６を停止させる。そして、このステップ７０６の後は、再度、ステップ７０１以降の処理が行われる。   Next, in step 706, water supply from the pure water tank 3 to the electrolytic tank 2 is stopped based on the determination in step 705. That is, the makeup water pump 6 is stopped. Then, after step 706, the processing after step 701 is performed again.

以上のステップ７０１からステップ７０６の工程が、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置における、基本的な純水供給（補給）制御である。なお、この図４では特に示さなかったが、本実施形態においては、電解タンク２内の純水が、電解タンク２に対して閉回路として設けられた純水循環配管部７を介して、循環されつつ、水電解装置１に供給されるべく構成されている。   The processes from Step 701 to Step 706 described above are basic pure water supply (replenishment) control in the hydrogen / oxygen gas generator according to this embodiment. Although not particularly shown in FIG. 4, in the present embodiment, pure water in the electrolytic tank 2 is circulated through a pure water circulation pipe portion 7 provided as a closed circuit with respect to the electrolytic tank 2. However, it is configured to be supplied to the water electrolysis apparatus 1.

具体的には、本実施形態においては、純水循環配管部７に設けられた循環水ポンプ８によって、電解タンク２内の純水が循環させられ、純水循環配管部７に設けられた熱交換器９、ポリシャ１０、およびフィルタ１１を介して、水電解装置１の純水用孔１１５，１１６に純水が供給される。なお、この純水循環配管部７には、水質警報手段１２、水温警報手段１３、および循環水量警報手段も設けられている。   Specifically, in the present embodiment, pure water in the electrolytic tank 2 is circulated by the circulating water pump 8 provided in the pure water circulation piping unit 7, and the heat provided in the pure water circulation piping unit 7. Pure water is supplied to the pure water holes 115 and 116 of the water electrolysis apparatus 1 through the exchanger 9, the polisher 10, and the filter 11. The pure water circulation pipe section 7 is also provided with a water quality alarm means 12, a water temperature alarm means 13, and a circulating water amount alarm means.

本実施形態においては、このように種々の要素を設けた閉回路たる純水循環配管部７を介して、水電解装置１に純水が供給されるので、適切な性状を有する純水の供給が可能となる。また、ポリシャ１０を設けたことにより、純水の純度を高めた状態で、水電解装置１に対して純水を供給可能となる。また、フィルタ１１を設けたことにより、純水中に含まれた不純物を除去して、水電解装置１に対して純水を供給することができる。さらに、本実施形態においては、水質警報手段１２および水温警報手段１３が設けられているので、上述した熱交換器９、ポリシャ１０、およびフィルタ１１に何等かの不具合が生じた（あるいは生じそうであった）としても、その旨を検知して、不適切な（純度が低いあるいは不純物が多い等の）純水が供給される前に、熱交換器９、ポリシャ１０、あるいはフィルタ１１を交換可能である。また、本実施形態においては、循環水量警報手段が設けられているので、循環水量が処理量（所定の処理量）を下回って、電解セルが損傷するのを防止している。つまり、電解セルへの供給水量が不足すると、電解セル内での水の流れが不均一となり、局部的な発熱によって固体電解質膜が損傷するおそれがあるが、本実施形態は、循環水量警報手段を設けることによって、循環水量の低下を事前に察知して、斯かる問題を効果的に解決することができる。したがって、本実施形態によれば、継続的に、適切な性状を有する純水を水電解装置１に対して供給することができる。また、本実施形態においては、先に述べたように、純水循環配管部７の適切な箇所にガス抜きを設けているので、純水循環配管部７中の酸素ガスが純水の循環に不具合を生じさせないように、必要に応じて、適宜、ガス抜きを行うことができる。   In the present embodiment, pure water is supplied to the water electrolysis apparatus 1 through the pure water circulation pipe section 7 which is a closed circuit provided with various elements as described above, so that pure water having appropriate properties is supplied. Is possible. Further, the provision of the polisher 10 makes it possible to supply pure water to the water electrolysis apparatus 1 in a state where the purity of the pure water is increased. Moreover, by providing the filter 11, impurities contained in the pure water can be removed and pure water can be supplied to the water electrolysis apparatus 1. Further, in the present embodiment, since the water quality warning means 12 and the water temperature warning means 13 are provided, some troubles have occurred (or are likely to occur) in the heat exchanger 9, the polisher 10, and the filter 11 described above. The heat exchanger 9, the polisher 10, or the filter 11 can be replaced before inappropriate water (such as low purity or a large amount of impurities) is supplied. It is. Moreover, in this embodiment, since the circulating water amount warning means is provided, it prevents that the amount of circulating water falls below a processing amount (predetermined processing amount) and an electrolysis cell is damaged. That is, if the amount of water supplied to the electrolysis cell is insufficient, the flow of water in the electrolysis cell becomes non-uniform, and the solid electrolyte membrane may be damaged by local heat generation. By providing this, it is possible to detect in advance a decrease in the amount of circulating water and effectively solve such a problem. Therefore, according to this embodiment, pure water having appropriate properties can be continuously supplied to the water electrolysis apparatus 1. In the present embodiment, as described above, since degassing is provided at an appropriate location of the pure water circulation pipe section 7, the oxygen gas in the pure water circulation pipe section 7 is used for the circulation of pure water. In order not to cause a problem, it is possible to vent the gas as needed.

このように、本実施形態においては、純水の水質や温度を制御して、適切な性状を有する純水を水電解装置１に供給しているので、固体電解質膜６３の寿命をのばすことが可能となると共に、水電解装置１における電解効率をも向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the quality and temperature of pure water are controlled and pure water having appropriate properties is supplied to the water electrolysis apparatus 1, so that the life of the solid electrolyte membrane 63 can be extended. It becomes possible, and the electrolysis efficiency in the water electrolysis apparatus 1 can also be improved.

また、本実施形態においては、水素分離タンク４にて水素ガスと分離された純水についても、純水戻り配管部１５（および純水タンク３等）を介して、再利用可能（水電解装置１に対して供給可能）であるべく構成されている。なお、本実施形態においては、上述したように、純水タンク３と電解タンク２とが純水供給配管部５にて接続され、電解タンク２中の水電解装置１と水素分離タンク４とが水素ガス搬送配管部１４にて接続され、水素分離タンク４と純水タンク３とが純水戻り配管部１５にて接続されている。すなわち、純水タンク３、電解タンク２、および水素分離タンク４は、純水供給配管部５、水素ガス搬送配管部１４、および純水戻り配管部１５によって、閉じた回路として構成されている。水素分離タンク４から純水戻り配管部１５を用いて搬送される純水には、水素が溶存されており、もし、この閉回路中の循環を連続して繰り返すとすれば、その溶存率は高まる一方となり、装置構成上好ましくない。つまり、水素分離タンク４から排出される純水中には、水素発生圧力下での溶存水素が含まれており、これをそのまま純水タンク（補給水タンク）３に戻した場合、圧力が大気圧に開放されるため、減圧に伴い、差圧分の溶存水素がガス化して放出される。そうすると、純水タンク３内で水素と空気とが混合し、徐々に水素濃度が上昇して、種々の不具合を生ずる可能性がある。そこで、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、斯かる純水戻り配管部１５の所定箇所にガススクラバ１６を配して、上述した不具合を解消すべく構成されている。   In the present embodiment, the pure water separated from the hydrogen gas in the hydrogen separation tank 4 can also be reused via the pure water return pipe section 15 (and the pure water tank 3 etc.) (water electrolysis apparatus). 1 can be supplied). In the present embodiment, as described above, the pure water tank 3 and the electrolytic tank 2 are connected by the pure water supply piping unit 5, and the water electrolysis apparatus 1 and the hydrogen separation tank 4 in the electrolytic tank 2 are connected. The hydrogen separation tank 4 and the pure water tank 3 are connected by a pure water return pipe section 15. That is, the pure water tank 3, the electrolytic tank 2, and the hydrogen separation tank 4 are configured as a closed circuit by the pure water supply piping unit 5, the hydrogen gas transfer piping unit 14, and the pure water return piping unit 15. Hydrogen is dissolved in the pure water transported from the hydrogen separation tank 4 using the pure water return pipe section 15, and if the circulation in this closed circuit is repeated continuously, the dissolved rate is On the other hand, it is not preferable in terms of the device configuration. That is, the pure water discharged from the hydrogen separation tank 4 contains dissolved hydrogen under the hydrogen generation pressure, and when this is returned to the pure water tank (makeup water tank) 3 as it is, the pressure is large. Since the pressure is released to the atmospheric pressure, the dissolved hydrogen corresponding to the differential pressure is gasified and released as the pressure is reduced. If it does so, hydrogen and air will mix in the pure water tank 3, and hydrogen concentration will rise gradually and various malfunctions may arise. Therefore, the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment is configured to eliminate the above-described problems by disposing a gas scrubber 16 at a predetermined location of the pure water return pipe section 15.

次に、水電解装置１に対する電流値制御について説明する。図５は、本実施形態に係る電流値制御の一態様のフローチャートを示したものである。   Next, current value control for the water electrolysis apparatus 1 will be described. FIG. 5 shows a flowchart of one aspect of current value control according to the present embodiment.

図５に示すように、本実施形態においては、まず、ステップ８０１において、水素分離タンク４に設けられた第一の圧力検知手段２５を用いて、水素ガスの圧力を検知する。ここで、水素分離タンク４内の水素ガスの圧力は、水素ガス生成量（水電解装置１で生成され、水素ガス搬送配管部１４を介して水素分離タンク４に搬送される水素ガス量）と、水素ガス供給量（水素ガス供給配管部２１を介して、水素分離タンク４から水素ガス使用箇所に供給される水素ガス量）とのバランスによって変動するものである。   As shown in FIG. 5, in the present embodiment, first, in step 801, the pressure of hydrogen gas is detected using the first pressure detection means 25 provided in the hydrogen separation tank 4. Here, the pressure of the hydrogen gas in the hydrogen separation tank 4 is the amount of hydrogen gas produced (the amount of hydrogen gas produced in the water electrolysis apparatus 1 and conveyed to the hydrogen separation tank 4 via the hydrogen gas conveyance piping unit 14). The amount of hydrogen gas varies depending on the balance with the amount of hydrogen gas supplied (the amount of hydrogen gas supplied from the hydrogen separation tank 4 to the location where the hydrogen gas is used via the hydrogen gas supply pipe 21).

次に、ステップ８０２においては、ステップ８０１における圧力検知信号に基づいて、水素分離タンク４内の水素ガス圧力が所定値以下であるか否かの判断が行われる。水素ガス圧力が所定値以下になると、必要とされる水素ガスの供給が困難となるからである。そして、ここで、水素ガス圧力が所定値以下であると判断された場合には（ステップ８０２にて「Ｙｅｓ」と判断された場合には）、次いでステップ８０３の処理が行われる。また、水素ガス圧力が所定値以下ではないと判断された場合には（ステップ８０２にて「Ｎｏ」と判断された場合には）、再度、ステップ８０１以降の処理が行われる。   Next, in step 802, based on the pressure detection signal in step 801, it is determined whether or not the hydrogen gas pressure in the hydrogen separation tank 4 is equal to or lower than a predetermined value. This is because, when the hydrogen gas pressure becomes a predetermined value or less, it becomes difficult to supply the required hydrogen gas. If it is determined that the hydrogen gas pressure is equal to or lower than the predetermined value (when “Yes” is determined in step 802), then the processing in step 803 is performed. If it is determined that the hydrogen gas pressure is not less than or equal to the predetermined value (when “No” is determined in step 802), the processing in and after step 801 is performed again.

次に、ステップ８０３においては、ステップ８０２の判断に基づいて、第一の圧力検知手段２５から電流値制御手段２８に対して圧力検知信号を送り、この圧力検知信号に基づいて、電流値制御手段２８から水電解装置１に対して適切な値の電流が供給される。ここで、供給する電流は、必要とする供給水素ガス量（あるいは水素ガス圧等）、および水素ガス圧変動率（単位時間当たりの水素ガス圧変動量）等によって、適宜、適切な値が選択されて水電解装置１に供給される。   Next, in step 803, based on the determination in step 802, a pressure detection signal is sent from the first pressure detection means 25 to the current value control means 28, and based on this pressure detection signal, the current value control means. A current having an appropriate value is supplied from 28 to the water electrolysis apparatus 1. Here, the current to be supplied is appropriately selected according to the required amount of supplied hydrogen gas (or hydrogen gas pressure, etc.) and the hydrogen gas pressure fluctuation rate (hydrogen gas pressure fluctuation per unit time). And supplied to the water electrolysis apparatus 1.

次に、ステップ８０４においては、水素分離タンク４に設けられた第一の圧力検知手段２５を用いて、水素ガスの圧力を検知する。   Next, in step 804, the pressure of hydrogen gas is detected using the first pressure detection means 25 provided in the hydrogen separation tank 4.

次に、ステップ８０５においては、ステップ８０４における圧力検知信号に基づいて、水素分離タンク４内の水素ガス圧力が所定範囲内にあるか否かの判断が行われる。そして、ここで、水素ガス圧力が所定範囲内にあると判断された場合には（ステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判断された場合には）、次いでステップ８０６の処理が行われる。また、水素ガス圧力が所定範囲内にないと判断された場合には（ステップ８０５にて「Ｎｏ」と判断された場合には）、再度、ステップ８０３以降の処理が行われる。   Next, in step 805, based on the pressure detection signal in step 804, it is determined whether or not the hydrogen gas pressure in the hydrogen separation tank 4 is within a predetermined range. When it is determined that the hydrogen gas pressure is within the predetermined range (when “Yes” is determined in step 805), the process of step 806 is then performed. When it is determined that the hydrogen gas pressure is not within the predetermined range (when it is determined “No” in step 805), the processing from step 803 onward is performed again.

次に、ステップ８０６においては、ステップ８０５の判断に基づいて、水電解装置１に対する電流値制御手段２８からの電流の供給が停止される。そして、このステップ８０６の後は、再度、ステップ８０１以降の処理が行われる。   Next, in step 806, the supply of current from the current value control means 28 to the water electrolysis apparatus 1 is stopped based on the determination in step 805. Then, after step 806, the processing after step 801 is performed again.

本実施形態においては、上述したように、ステップ８０１からステップ８０６の工程に示すべく、水電解装置１に対して、電流が供給される。すなわち、本実施形態においては、水素ガス生成量と水素ガス供給量とのバランスを第一の圧力検知手段２５を用いて検知し、この検知信号を電流値制御手段２８に送って、検知信号に応じた（圧力変動に応じた）電流値が水電解装置１に供給されている。なお、本実施形態においては、電流値制御手段２８としては、整流器等が用いられる。すなわち、本実施形態においては、整流器等を用いて、整流器ＰＩＤ制御が行われる。   In the present embodiment, as described above, a current is supplied to the water electrolysis apparatus 1 as shown in steps 801 to 806. That is, in the present embodiment, the balance between the hydrogen gas generation amount and the hydrogen gas supply amount is detected by using the first pressure detection means 25, and this detection signal is sent to the current value control means 28 to be used as the detection signal. A current value corresponding to the pressure fluctuation is supplied to the water electrolysis apparatus 1. In the present embodiment, a rectifier or the like is used as the current value control means 28. That is, in this embodiment, rectifier PID control is performed using a rectifier or the like.

水電解装置に対する電流の供給は、常時一定電流を供給する定電流制御、あるいは、ＯＮ／ＯＦＦ制御などを用いて制御機構が煩雑となることを抑制し、よりメンテナンスし易いものとすることも可能である。
前記ＰＩＤ制御によれば水素ガスの必要な圧力に対応すべく、水素ガスを貯留するための大きいタンク（すなわち、使用圧力の下限値から上限値にまで対応可能なタンク）が必要となることを防止し得る。そして、使用される水素ガス圧力の変動に対応するために、あらかじめ、斯かるタンク内に所定量の水素ガスを貯留する必要があり、使用される水素ガス圧力が、上限値側から下限値側に移行する場合には、水素ガスを大気開放等して、必要とされる水素ガス圧力に対応することが必要となることも防止し得る。すなわち、使用される水素ガス圧力が、上限値側に移行する場合には、上記のような整流器ＰＩＤ制御を用いることで他の電流供給方法（常時一定あるいはＯＮ／ＯＦＦ制御）等に比べ、迅速に対応（必要な水素ガス圧力の上昇に応じた水素ガスの生成）し得る。そのため、タンク内に常に所定量（例えば１００％運転で３０分〜２時間分のガス発生量）の水素ガスを貯留しておく必要がなくなるという効果をも奏する。さらに、本実施形態の電解装置は、アルカリ水電解に比べて装置の出力が低下（例えば１５％以下）した場合でも、陰極側と陽極側との圧力を均一に維持することができ、水素と酸素とが隔膜を通過して混合してしまうおそれを防止し得る。このため、装置停止／再起動時には、装置内のガスをＮ2パージして追い出すという作業を必要としないという効果をも奏する。 Current supply to the water electrolysis device can be controlled more easily by using constant current control that constantly supplies a constant current, or by using ON / OFF control to prevent the control mechanism from becoming complicated. It is.
According to the PID control, a large tank for storing hydrogen gas (that is, a tank capable of handling from the lower limit value to the upper limit value of the working pressure) is required to accommodate the required pressure of hydrogen gas. Can be prevented. In order to cope with fluctuations in the used hydrogen gas pressure, it is necessary to store a predetermined amount of hydrogen gas in the tank in advance, and the used hydrogen gas pressure is changed from the upper limit side to the lower limit side. In the case of shifting to (1), it is possible to prevent the hydrogen gas from being released into the atmosphere or the like to cope with the required hydrogen gas pressure. That is, when the hydrogen gas pressure to be used moves to the upper limit value side, using the rectifier PID control as described above, it is quicker than other current supply methods (always constant or ON / OFF control). (Generation of hydrogen gas in response to an increase in the required hydrogen gas pressure). Therefore, there is also an effect that it is not necessary to always store a predetermined amount (for example, gas generation amount for 30 minutes to 2 hours in 100% operation) in the tank. Furthermore, the electrolysis apparatus of the present embodiment can maintain the pressure on the cathode side and the anode side uniformly even when the output of the apparatus is reduced (for example, 15% or less) as compared with alkaline water electrolysis. It is possible to prevent the possibility of oxygen mixing with the diaphragm. For this reason, when the apparatus is stopped / restarted, there is an effect that the operation of purging the gas in the apparatus by purging with N 2 is not required.

しかも、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、上述したように、水素ガスの使用量に応じて、電流値制御手段２８から水電解セル１に対し適切な電流が供給される構成であるため、生成される水素ガス、および水電解セル１に供給される電流について、無駄をなくすことが可能となる。また、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、閉回路たる純水循環配管部７を介して、水電解セル１に対して純水が供給されるため、水電解セル１および電解タンク２は、比較的高い密閉性を維持することができる。つまり、水電解セル１を駆動させなくとも、所定の水素ガス圧力を得ることができる。よって、水素ガスの圧力に特に変動がない場合（水素ガスが使用されていない場合）には、水電解セル１に対する電流の供給を停止することも可能である。したがって、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、適切な圧力の水素等の供給を行いつつ、水電解セル１を０〜１００％の範囲で駆動させることが可能となる。   In addition, as described above, the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment is configured such that an appropriate current is supplied from the current value control means 28 to the water electrolysis cell 1 according to the amount of hydrogen gas used. Therefore, it is possible to eliminate waste with respect to the generated hydrogen gas and the current supplied to the water electrolysis cell 1. In the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment, pure water is supplied to the water electrolysis cell 1 through the pure water circulation pipe section 7 which is a closed circuit. The tank 2 can maintain a relatively high hermeticity. That is, a predetermined hydrogen gas pressure can be obtained without driving the water electrolysis cell 1. Therefore, when there is no particular change in the pressure of hydrogen gas (when hydrogen gas is not used), it is possible to stop supplying current to the water electrolysis cell 1. Therefore, in the hydrogen / oxygen gas generator according to this embodiment, the water electrolysis cell 1 can be driven in the range of 0 to 100% while supplying hydrogen or the like at an appropriate pressure.

また、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、第一の圧力検知手段２５によって水素分離タンク４内の水素ガスの圧力を検知し、第二の圧力検知手段３５によって電解タンク２内の酸素ガスの圧力を検知して、それぞれの検知信号が差圧検知手段４５に送られる。そして、この差圧検知手段４５で得られる水素ガス圧力と酸素ガス圧力との差圧信号に基づいて、水素ガス供給バルブ２２、第一のリリーフ弁２６、酸素ガス供給バルブ３２、および第二のリリーフ弁３６が、適宜調整される。本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、運転中においても、固体電解質膜を通して酸素ガスが水素ガスに混入することを防止し、得られる水素ガスの純度を高くし得る点において水素ガス圧力を酸素ガス圧力よりも若干高く設定している。すなわち、本実施形態においては、上述した差圧信号に基づいて、水電解セル１内にて、酸素ガス圧力よりも水素ガス圧力の方が若干高くなるよう、各バルブ２６，３６の調整が行われている。   In the hydrogen / oxygen gas generator according to this embodiment, the pressure of the hydrogen gas in the hydrogen separation tank 4 is detected by the first pressure detection means 25, and the inside of the electrolytic tank 2 is detected by the second pressure detection means 35. The oxygen gas pressure is detected and each detection signal is sent to the differential pressure detection means 45. Based on the differential pressure signal between the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure obtained by the differential pressure detecting means 45, the hydrogen gas supply valve 22, the first relief valve 26, the oxygen gas supply valve 32, and the second The relief valve 36 is adjusted as appropriate. In the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment, hydrogen gas can be used to prevent the oxygen gas from being mixed into the hydrogen gas through the solid electrolyte membrane and to increase the purity of the obtained hydrogen gas even during operation. The pressure is set slightly higher than the oxygen gas pressure. That is, in the present embodiment, the valves 26 and 36 are adjusted so that the hydrogen gas pressure is slightly higher than the oxygen gas pressure in the water electrolysis cell 1 based on the above-described differential pressure signal. It has been broken.

なお、要すれば、逆に酸素ガスの圧力を水素ガスに比べて若干高いものにすることもできる。このように、水素ガスと酸素ガスとの間に設ける若干の圧力差としては、固体電解質膜に加わる負荷を抑制し得る点から、通常、０．０５〜１ＭＰａとされ、好ましくは、０．０５〜０．４ＭＰａさらに好ましくは、０．０５〜０．１ＭＰａである。   If necessary, the pressure of the oxygen gas can be slightly higher than that of the hydrogen gas. As described above, the slight pressure difference provided between the hydrogen gas and the oxygen gas is usually 0.05 to 1 MPa, preferably 0.05, from the viewpoint that the load applied to the solid electrolyte membrane can be suppressed. -0.4 MPa More preferably, it is 0.05-0.1 MPa.

さらに、本実施形態においては、上述した各リリーフ弁２６，３６が、インターロックとしても機能することとなる。すなわち、差圧検知手段４５で得られる差圧信号に何等かの異常が生じた場合には、固体電解質膜６３等を保護するために、各リリーフ弁２６，３６を適切に調整して、水素ガスおよび酸素ガスの少なくとも一方を各リリーフ配管部２７，３７を介して放出する。なお、リリーフ弁２６，３６を用いたインターロックは、上述した構成に限定されるものではない。したがって、例えば、各リリーフ弁２６，３６としては、ばね逃がし弁等を用いることが可能であり、各リリーフ配管部２７，３７内の圧力が、所定の圧力を超えた場合には、各リリーフ弁２６，３６が適切に開放されるべく構成されていてもよい。   Furthermore, in this embodiment, each relief valve 26 and 36 mentioned above will function also as an interlock. That is, when any abnormality occurs in the differential pressure signal obtained by the differential pressure detecting means 45, the relief valves 26 and 36 are appropriately adjusted to protect the solid electrolyte membrane 63 and the like, At least one of gas and oxygen gas is discharged through the relief pipes 27 and 37. The interlock using the relief valves 26 and 36 is not limited to the above-described configuration. Therefore, for example, as each relief valve 26, 36, a spring relief valve or the like can be used. When the pressure in each relief pipe portion 27, 37 exceeds a predetermined pressure, each relief valve 26 and 36 may be configured to be properly opened.

また、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、電解タンク２から酸素使用箇所（図示省略）に対して酸素ガスを供給するために設けられた酸素ガス供給配管部３１に、水素ガス検出手段３４が設けられている。この水素ガス検出手段３４は、酸素ガス中の水素濃度を検出すべく、熱伝導率式、密度式等のオンラインガス分析計等を用いて構成されている。本実施形態によれば、この酸素ガス供給配管部３１において酸素ガス中の水素ガス濃度を検出することによって、固体電解質膜６３におけるピンホールの発生等を検知することができる。すなわち、本実施形態によれば、上述したように、水電解装置１内の圧力は、酸素ガス発生側（酸素発生室Ａ側）よりも水素ガス発生側（水素発生室Ｃ側）の方が、高くなるように構成されているため、固体電解質膜６３にピンホール等が発生すれば、水素発生室Ｃから酸素発生室Ａに対して水素ガスが混入し、水素ガスが混入した酸素ガスが、酸素ガス供給配管部３１を介して供給されることとなる。したがって、本実施形態によれば、図１に示すべく、酸素ガス供給配管部３１に水素ガス検出手段３４を設けて、酸素ガス中の水素ガス濃度を監視することによって、固体電解質膜６３の破損（ピンホール）等を早期に発見して、装置の保守管理を効果的に行うことが可能となる。なお、前記水素ガス検出手段の設置場所については、酸素ガス供給配管部３１に限定されるものではなく、例えば、電解タンク２に濃度測定用の取り出し配管を設けて、該取り出し配管に設ける構成としてもよい。   Further, in the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment, hydrogen gas is supplied to the oxygen gas supply pipe portion 31 provided for supplying oxygen gas from the electrolytic tank 2 to the oxygen use location (not shown). Detection means 34 is provided. The hydrogen gas detection means 34 is configured using an on-line gas analyzer such as a thermal conductivity type or a density type in order to detect the hydrogen concentration in the oxygen gas. According to the present embodiment, it is possible to detect the occurrence of pinholes in the solid electrolyte membrane 63 by detecting the hydrogen gas concentration in the oxygen gas in the oxygen gas supply pipe section 31. That is, according to this embodiment, as described above, the pressure in the water electrolysis apparatus 1 is higher on the hydrogen gas generation side (hydrogen generation chamber C side) than on the oxygen gas generation side (oxygen generation chamber A side). Therefore, if a pinhole or the like is generated in the solid electrolyte membrane 63, hydrogen gas is mixed from the hydrogen generation chamber C into the oxygen generation chamber A, and the oxygen gas mixed with hydrogen gas is The oxygen gas supply pipe 31 is supplied. Therefore, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the hydrogen gas detection means 34 is provided in the oxygen gas supply pipe section 31 and the hydrogen gas concentration in the oxygen gas is monitored, so that the solid electrolyte membrane 63 is damaged. (Pinhole) etc. can be discovered at an early stage, and maintenance and management of the device can be effectively performed. The installation location of the hydrogen gas detection means is not limited to the oxygen gas supply piping section 31. For example, the electrolytic tank 2 is provided with a concentration measurement takeout pipe and is provided in the takeout pipe. Also good.

さらに、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、水素分離タンク４から水素使用箇所（図示省略）に対して水素ガスを供給するために設けられた水素ガス供給配管部２１に、水素ガス流量制御手段２４が設けられている。この水素ガス流量制御手段２４は、上述したように、流量検知手段２４Ａと定格流量制御バルブ２４Ｂとを用いて構成されている。そして、この流量検知手段２４Ａは、水素ガス供給配管部２１中を流れる水素ガスの流量を常時監視して、この水素ガスの流量に応じて、定格流量制御バルブ２４Ｂに対し適切な制御信号を送信すべく構成されている。すなわち、本実施形態によれば、水素ガス供給配管部２１の後流側にて（すなわち、水素ガス使用箇所にて）大量の水素ガスが使用されたとしても、水素ガス供給配管部２１中を流れる水素ガスが定格流量を超える前に、流量検知手段２４Ａから定格流量制御バルブ２４Ｂに対して制御信号が送られ、定格流量以上の水素ガスが流れないように、定格流量制御バルブ２４Ｂが調整される。したがって、本実施形態によれば、水素ガス供給配管部２１の後流側における水素ガス使用量がどのように変動したとしても、水素ガス供給配管部２１にて定格流量以上の水素ガスが流れることはないので、水素ガスの品質を一定に維持することができる。このような水素ガス流量制御手段２４を有する構成によれば、ユーザがバッファタンク等を用いる場合における不具合を効果的に防止可能である。具体的には、バッファタンクを用いるケースでは、水素の使用量が平常時とピーク時とで大きく変動する場合がある。このような場合、ピーク時の使用量に合わせて水素・酸素ガス発生装置を構成すると、大容量のものとなり、稼働率が低下し、経済性も悪い。このため、バッファタンクの圧力に幅をもたせて使用している（例えば、０．９ＭＰａから０．４ＭＰａの幅で使用している）。この間は、水電解装置１の定格発生量以上のガスを使用することになる。このような構成において、水電解装置１を定格運転するためには、本実施形態に示すべく、定格以上のガスが流れないように、流量制御を行う必要がある。これにより、水電解装置１が安定して稼動を続けると共に、後段の除湿器入口のガス性状（圧力等）も一定に制御でき、供給ガス品質を一定に維持することができる。また、このような構成であれば、水電解装置（電解セル）１の性能以上の使用をも防止することが可能となるので、装置の長寿命化を図ることもできる。   Further, in the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment, hydrogen is supplied to the hydrogen gas supply pipe portion 21 provided for supplying hydrogen gas from the hydrogen separation tank 4 to a hydrogen use location (not shown). Gas flow rate control means 24 is provided. As described above, the hydrogen gas flow rate control unit 24 is configured using the flow rate detection unit 24A and the rated flow rate control valve 24B. The flow rate detecting means 24A constantly monitors the flow rate of the hydrogen gas flowing through the hydrogen gas supply pipe section 21, and transmits an appropriate control signal to the rated flow rate control valve 24B according to the flow rate of the hydrogen gas. It is structured to do. That is, according to this embodiment, even if a large amount of hydrogen gas is used on the downstream side of the hydrogen gas supply pipe section 21 (that is, at the location where the hydrogen gas is used), the inside of the hydrogen gas supply pipe section 21 is Before the flowing hydrogen gas exceeds the rated flow rate, a control signal is sent from the flow rate detecting means 24A to the rated flow rate control valve 24B, and the rated flow rate control valve 24B is adjusted so that hydrogen gas exceeding the rated flow rate does not flow. The Therefore, according to the present embodiment, no matter how the amount of hydrogen gas used on the downstream side of the hydrogen gas supply pipe section 21 fluctuates, hydrogen gas of a rated flow rate or higher flows in the hydrogen gas supply pipe section 21. Therefore, the quality of hydrogen gas can be kept constant. According to such a configuration having the hydrogen gas flow rate control means 24, it is possible to effectively prevent a problem when the user uses a buffer tank or the like. Specifically, in the case of using a buffer tank, the amount of hydrogen used may vary greatly between normal times and peak times. In such a case, if the hydrogen / oxygen gas generator is configured in accordance with the peak usage, the capacity is increased, the operating rate is reduced, and the economy is poor. For this reason, the pressure in the buffer tank is used with a width (for example, it is used in a width of 0.9 MPa to 0.4 MPa). During this time, a gas exceeding the rated generation amount of the water electrolysis apparatus 1 is used. In such a configuration, in order to perform the rated operation of the water electrolysis apparatus 1, as shown in the present embodiment, it is necessary to control the flow rate so that the gas exceeding the rating does not flow. As a result, the water electrolysis apparatus 1 continues to operate stably, and the gas properties (pressure and the like) at the downstream dehumidifier inlet can be controlled to be constant, and the supply gas quality can be maintained constant. Moreover, since it becomes possible to prevent the use beyond the performance of the water electrolysis apparatus (electrolysis cell) 1 if it is such a structure, the lifetime of an apparatus can also be achieved.

また、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、水電解装置１と水素分離タンク４との間に設けられた水素ガス搬送配管部１４には、バルブ１８が設けられており、さらに、水素ガス搬送配管部１４上のバルブ１８を迂回すべく、バイパス配管部１９が設けられている。そして、このバイパス配管部１９には、逆止弁２０が設けられている。ここで、逆止弁２０は、所定値以上の圧力が作用しない場合には開放せず、水電解装置１から水素分離タンク４に対して水素ガスが流通しないように構成されている。すなわち、本実施形態は、所定値以上（例えば、０．１ＭＰａ以上）の圧力が作用したときに、はじめて逆止弁２０が開放されて、バイパス配管部１９を介して、水電解装置１から水素分離タンク４に対して水素ガスが流通すべく構成されている。したがって、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置によれば、バイパス配管部１９に所定値以上の圧力が作用した場合には、逆止弁２０を介して、水素ガスの搬送が行われることとなる。よって、逆止弁２０が開いて、水素ガス搬送配管部１４、バイパス配管部１９、および逆止弁２０を介して、水素ガスを適切に流通させることが可能となるので、水電解装置１を構成する固体電解質膜６３の破損等を効果的に防止することができる。また、前記バルブ１８を、通常時には閉止させて、前記バイパス配管部１９を通じて水素ガスを搬送するようにした場合には、前記バルブ１８が閉止しているため、運転停止時などにおいても水素ガス分離タンクから水素ガスが水電解セルに逆流して水電解セル１を構成する固体電解質膜６３の破損することをさらに防止することができる。   Further, in the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment, a valve 18 is provided in the hydrogen gas transfer piping section 14 provided between the water electrolysis apparatus 1 and the hydrogen separation tank 4, and In order to bypass the valve 18 on the hydrogen gas transfer piping unit 14, a bypass piping unit 19 is provided. The bypass piping unit 19 is provided with a check valve 20. Here, the check valve 20 is configured not to be opened when a pressure equal to or higher than a predetermined value does not act, so that hydrogen gas does not flow from the water electrolysis device 1 to the hydrogen separation tank 4. That is, in the present embodiment, when a pressure of a predetermined value or more (for example, 0.1 MPa or more) is applied, the check valve 20 is opened for the first time, and the hydrogen electrolysis device 1 supplies hydrogen through the bypass piping unit 19. Hydrogen gas is configured to flow through the separation tank 4. Therefore, according to the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment, when a pressure higher than a predetermined value is applied to the bypass pipe portion 19, the hydrogen gas is transferred via the check valve 20. It becomes. Therefore, since the check valve 20 is opened and hydrogen gas can be properly circulated through the hydrogen gas transfer piping unit 14, the bypass piping unit 19, and the check valve 20, the water electrolysis apparatus 1 is It is possible to effectively prevent the solid electrolyte membrane 63 constituting the breakage and the like. Further, when the valve 18 is normally closed and hydrogen gas is conveyed through the bypass pipe section 19, the valve 18 is closed, so that the hydrogen gas separation is performed even when the operation is stopped. It is possible to further prevent the hydrogen gas from flowing back from the tank to the water electrolysis cell and damaging the solid electrolyte membrane 63 constituting the water electrolysis cell 1.

さらに、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、種々の検知手段等を用いて、ガス圧力および各タンク２，４内の水位をそれぞれ所定値となるべく制御可能に構成されている。具体的には、電解タンク２は、第二の圧力制御手段３５、差圧検知手段４５、および第二のリリーフ弁３６等を用いてタンク内圧力が所定値となるべく制御されており、また、電解タンク水位計２Ｌおよび補給水ポンプ６を用いてタンク内水位が所定値となるべく制御されている。そして、水素分離タンク４は、第一の圧力制御手段２５、差圧検知手段４５、および第一のリリーフ弁２６等を用いてタンク内圧力が所定値となるべく制御されており、また、水素分離タンク水位計４Ｌおよび純水排出バルブ４Ａを用いてタンク内水位が所定値となるべく制御されている。さらに、水電解装置１内における酸素発生室Ａと水素発生室Ｃとの圧力についても、先に述べたように、適切に所定値となるべく制御されている。本実施形態においては、以上のように、各ガス圧力および各タンク２，４内の水位をそれぞれ所定値となるべく制御可能である。すなわち、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、一定の条件に基づいて、運転可能に構成されている。したがって、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置は、基本的に、一定の条件に基づいて運転させることが可能であるため、高品質のガス（特に高純度の水素ガス）を得ることができる。また、一定の条件にて運転可能であるため、装置を構成している各要素に対して、ストレスが生じにくくなり、各構成要素は勿論のこと、装置全体としても、寿命を延ばすことが可能となる。なお、上述したように、本実施形態においては、ガス圧制御のみではなく、水位制御も合わせて行っているため、ガス圧制御のみを行う場合よりも、容易にガス圧制御を行うことが可能となる。   Further, the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment is configured to be able to control the gas pressure and the water level in each of the tanks 2 and 4 so as to become predetermined values using various detection means. Specifically, the electrolytic tank 2 is controlled so that the tank internal pressure becomes a predetermined value using the second pressure control means 35, the differential pressure detection means 45, the second relief valve 36, and the like. Using the electrolytic tank water level meter 2L and the makeup water pump 6, the water level in the tank is controlled to be a predetermined value. The hydrogen separation tank 4 is controlled so that the tank internal pressure becomes a predetermined value using the first pressure control means 25, the differential pressure detection means 45, the first relief valve 26, and the like. The tank water level meter 4L and the pure water discharge valve 4A are used to control the water level in the tank to a predetermined value. Furthermore, the pressures in the oxygen generation chamber A and the hydrogen generation chamber C in the water electrolysis apparatus 1 are also controlled to be appropriately set to predetermined values as described above. In the present embodiment, as described above, each gas pressure and the water level in each tank 2 and 4 can be controlled to be a predetermined value. That is, the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment is configured to be operable based on certain conditions. Therefore, the hydrogen / oxygen gas generator according to the present embodiment can basically be operated based on certain conditions, so that a high-quality gas (particularly a high-purity hydrogen gas) can be obtained. it can. In addition, since it can be operated under certain conditions, it is difficult for stress to occur in each element that constitutes the device, and the life of the entire device as well as each component can be extended. It becomes. As described above, in the present embodiment, not only the gas pressure control but also the water level control is performed, so that the gas pressure control can be performed more easily than when only the gas pressure control is performed. It becomes.

なお、本実施形態においては、水電解装置１を一つ用いて水素・酸素ガス発生装置を構成する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、複数の水電解装置１を用いて水素・酸素ガス発生装置を構成してもよい。この際、各水電解装置１については、それぞれ電解タンク２等を設けて、各水電解装置１をブロック化して、水素・酸素ガス発生装置を構成してもよい。斯かる構成によれば、装置全体はもとより、各ブロック毎についても、水電解装置１等の不具合を検知可能であるため、装置のいずれかの箇所に故障等が発生した場合であっても、その故障したブロックのみを停止させて交換等を行うことができる。したがって、このようなブロック化を実現した水素・酸素ガス発生装置であれば、水電解装置１等に故障が発生した場合であっても、装置全体を停止させる必要がないので、安定したガス供給を実現可能な装置とすることができる。   In the present embodiment, the case where the hydrogen / oxygen gas generating apparatus is configured by using one water electrolysis apparatus 1 has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. The electrolysis apparatus 1 may be used to configure a hydrogen / oxygen gas generator. At this time, each water electrolysis apparatus 1 may be provided with an electrolysis tank 2 or the like, and each water electrolysis apparatus 1 may be blocked to constitute a hydrogen / oxygen gas generation apparatus. According to such a configuration, since it is possible to detect a failure of the water electrolysis apparatus 1 or the like for each block as well as the entire apparatus, even if a failure or the like occurs in any part of the apparatus, Only the failed block can be stopped and exchanged. Therefore, with a hydrogen / oxygen gas generator that realizes such blocking, even if a failure occurs in the water electrolysis apparatus 1 or the like, it is not necessary to stop the entire apparatus. Can be realized.

また、本実施形態においては、注水機構と水素ガス排出機構とを上記のごとく構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、注水機構としては、純水を注入させて水素分離タンク４内で加圧状態に保持させ得る機構であれば、一般的なポンプ、配管、タンクなどを種々組み合わせて構成してもよく、水素ガス排出機構としては、単に大気放出させるものであってもよい。すなわち、水素ガスの供給を停止させる場合に、純水を充満させて内部の圧力を前記純水により加圧状態とさせ得るように、純水を注入させる注水機構と、水素分離タンク４内部に蓄えられている水素ガスを排出させる水素ガス排出機構が備えられていればその種類、形態などを限定するものではない。   Further, in this embodiment, the water injection mechanism and the hydrogen gas discharge mechanism are configured as described above, but the present invention is not limited to this configuration, and pure water is injected as the water injection mechanism. As long as the mechanism can be maintained in a pressurized state in the hydrogen separation tank 4, it may be configured by combining various general pumps, pipes, tanks, etc. The hydrogen gas discharge mechanism is simply released into the atmosphere. There may be. That is, when the supply of hydrogen gas is stopped, the water injection mechanism for injecting pure water and the inside of the hydrogen separation tank 4 are filled so that the pure water can be filled and the internal pressure can be made pressurized by the pure water. If the hydrogen gas discharge mechanism which discharges the stored hydrogen gas is provided, the kind, form, etc. will not be limited.

なお、本実施形態においては、固体電解質膜を透過して水素ガスと酸素ガスとが混合されるおそれをより確実に防止し得る点において、酸素ガスより固体電解質膜を通過しやすい水素ガスの分離タンクにガス排出機構および注水機構を設けているが、本発明においては、ガス排出機構および注水機構を、酸素ガスの分離タンクに設ける構成としてもよく、酸素ガス、水素ガスの両方の分離タンクにガス排出機構および注水機構を設けてもよい。   In the present embodiment, the separation of hydrogen gas that is easier to pass through the solid electrolyte membrane than oxygen gas is possible in that it can more reliably prevent the hydrogen gas and oxygen gas from being mixed through the solid electrolyte membrane. The gas discharge mechanism and the water injection mechanism are provided in the tank. However, in the present invention, the gas discharge mechanism and the water injection mechanism may be provided in the oxygen gas separation tank, and both the oxygen gas and hydrogen gas separation tanks may be provided. A gas discharge mechanism and a water injection mechanism may be provided.

また、本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置については、各要素を接続するための配管部については特に説明しなかったが、本発明においては、酸素ガスを多く有する流体を搬送させる配管部（Ｏ2リッチライン）と、水素ガスを多く有する流体を搬送させる配管部（Ｈ2リッチライン）とに対して、それぞれ適切な特性を有する配管を用いて、水素・酸素ガス発生装置を構成してもよい。具体的に、例えば、Ｏ2リッチラインは、ステンレス鋼表面に電解研磨処理を施した後、酸化性雰囲気中で加熱することにより、鉄系酸化物を主とする金属酸化物の着色酸化被膜が表面に形成されたステンレス鋼（特開平１０−１４０３２２号公報参照）を用いて構成することが好ましい。このようなステンレス鋼は、酸素ガスを多く有する流体に対する金属イオンの溶出量が極めて少ないという特性を有する。したがって、このようなステンレス鋼を用いてＯ2リッチラインを構成すれば、酸素ガス中に対する不必要な金属イオンの溶出を効果的に防止可能な装置を実現することができる。また、例えば、Ｈ2リッチラインは、ステンレス鋼表面を清浄化処理した後、酸化性雰囲気中で加熱処理して清浄化処理面上に着色酸化被膜を形成し、その後にこの着色酸化被膜を溶解除去したステンレス鋼（特開平１０−２５５６１号公報参照）を用いて構成することが好ましい。このようなステンレス鋼は、水素ガスを多く有する流体に対する金属イオンの溶出量が極めて少ないという特性を有する。したがって、このようなステンレス鋼を用いてＨ2リッチラインを構成すれば、水素ガス中に対する不必要な金属イオンの溶出を効果的に防止可能な装置を実現することができる。 In addition, the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment has not been particularly described with respect to the piping portion for connecting each element, but in the present invention, the piping portion for transporting a fluid having a large amount of oxygen gas. A hydrogen / oxygen gas generator is constructed using pipes having appropriate characteristics for the (O 2 rich line) and the pipe part (H 2 rich line) for conveying a fluid containing a large amount of hydrogen gas. May be. Specifically, for example, in an O 2 rich line, after a surface of stainless steel is subjected to an electropolishing treatment and heated in an oxidizing atmosphere, a colored oxide film of a metal oxide mainly composed of an iron-based oxide is formed. It is preferable to use stainless steel formed on the surface (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-140322). Such stainless steel has a characteristic that the elution amount of metal ions with respect to a fluid containing a large amount of oxygen gas is extremely small. Therefore, if an O 2 rich line is configured using such stainless steel, a device capable of effectively preventing unnecessary metal ions from being eluted into oxygen gas can be realized. In addition, for example, the H 2 rich line cleans the stainless steel surface, heats it in an oxidizing atmosphere to form a colored oxide film on the cleaned surface, and then dissolves the colored oxide film. It is preferable to use the removed stainless steel (see JP-A-10-25561). Such stainless steel has a characteristic that the elution amount of metal ions with respect to a fluid containing a large amount of hydrogen gas is extremely small. Therefore, if such a stainless steel is used to form an H 2 rich line, it is possible to realize an apparatus that can effectively prevent unnecessary elution of metal ions into the hydrogen gas.

さらに、本実施形態においては、上述した配管部のみならず、各タンク２，４についても、電解タンク２は、Ｏ2リッチラインと同様のステンレス鋼を用いて構成し、水素分離タンクは、Ｈ2リッチラインと同様のステンレス鋼を用いて構成することが好ましい。この好ましい構成によれば、各タンク２，４についても、金属イオンの溶出を防止することが可能となるので、斯かるタンクを用いれば、純度の高いガスを供給可能な装置を実現することができる。 Furthermore, in the present embodiment, not only the piping section described above but also the tanks 2 and 4, the electrolytic tank 2 is configured using stainless steel similar to the O 2 rich line, and the hydrogen separation tank is H It is preferable to use the same stainless steel as the 2 rich line. According to this preferable configuration, it is possible to prevent the elution of metal ions in each of the tanks 2 and 4, and therefore, by using such a tank, it is possible to realize an apparatus capable of supplying a high purity gas. it can.

また、本発明においては、自らの装置にて生成した酸素ガスを用いて、純水タンク３内の純水をバブリングすべく構成することが好ましい。本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置においては、空気（中の特に窒素）が唯一の不純物であり、斯かる空気は主に純水タンク３を介して装置中に混入する。したがって、斯かる空気を排除すれば、さらに高い純度の水素あるいは酸素を得ることが可能となる。そこで、本発明においては、斯かる不純物たる空気を排除するために、純水タンク３中を酸素ガスにてバブリングする構成とすることが好ましい。この際、バブリングには、本来リリーフされるはずの酸素ガス等を用いることが可能である。斯かる構成によれば、本来リリーフされるべき酸素ガス等を用いることによって、特に新たな設備等を用いることなく、純度の高い水素ガスあるいは酸素ガスを得ることが可能な水素・酸素ガス発生装置を実現することができる。   Moreover, in this invention, it is preferable to comprise so that the pure water in the pure water tank 3 may be bubbled using the oxygen gas produced | generated with its own apparatus. In the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment, air (in particular nitrogen) is the only impurity, and such air is mixed into the apparatus mainly through the pure water tank 3. Therefore, if such air is eliminated, hydrogen or oxygen with higher purity can be obtained. Therefore, in the present invention, in order to exclude such impurity air, it is preferable that the pure water tank 3 is bubbled with oxygen gas. At this time, oxygen gas or the like that should be relieved can be used for bubbling. According to such a configuration, a hydrogen / oxygen gas generator capable of obtaining high-purity hydrogen gas or oxygen gas by using oxygen gas or the like that should originally be relieved without particularly using new equipment or the like. Can be realized.

さらに、本実施形態においては、水電解装置１を電解タンク（酸素分離タンクとしても機能するタンク）２内に収容した、水素・酸素ガス発生装置について説明したが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、必要に応じて、圧力容器に保持されない構成としてもよい。具体的には、水電解装置１を特にタンク等内に収容せずに設置して、水電解装置１の酸素供給側に、酸素分離タンクを設けるように構成してもよい。ここで、図６は、水素・酸素ガス発生装置の一例を示したものである。この図６において、図１等を用いて説明した要素と同様のものについては、同様の符号を付している。図６に示された水素・酸素ガス発生装置は、酸素分離タンク２の外に設けられた電解セル１に対して、純水循環配管部７を介して純水が供給され、この電解セルに対しては、図１等を用いて説明した水素・酸素ガス発生装置と同様に、電流値制御手段２８を介して電力（電流）が供給される。また、電解セル１にて生成された水素ガスは、水素ガス搬送配管部１４を介して、水素分離タンク（図示省略）に搬送される。さらに、電解セルにて生成された酸素ガスは、酸素ガス搬送配管部９４を介して、酸素分離タンク２に搬送される。図６に示した水素・酸素ガス発生装置は、以上のように構成されており、電解セル１がタンク外に設けられている点（およびこれに伴う酸素ガス搬送配管部９４の存在等）を除けば、基本的には、図１等を用いて説明した水素・酸素ガス発生装置と同様の構成を有している。つまり、この図６に示した水素・酸素ガス発生装置についても、図１等を用いて説明した水素・酸素ガス発生装置の場合と同様に、種々のセンサ等を設けることができ、上述した種々の制御等を実現することが可能となるので、図１等を用いて説明した水素・酸素ガス発生装置と同様の効果を得ることができる。   Further, in the present embodiment, the hydrogen / oxygen gas generating apparatus in which the water electrolysis apparatus 1 is accommodated in the electrolysis tank (tank that also functions as an oxygen separation tank) 2 has been described, but the present invention is limited to this configuration. It is good also as a structure not hold | maintained at a pressure vessel as needed. Specifically, the water electrolysis apparatus 1 may be installed without being housed in a tank or the like, and an oxygen separation tank may be provided on the oxygen supply side of the water electrolysis apparatus 1. Here, FIG. 6 shows an example of a hydrogen / oxygen gas generator. In FIG. 6, the same elements as those described with reference to FIG. In the hydrogen / oxygen gas generator shown in FIG. 6, pure water is supplied to the electrolysis cell 1 provided outside the oxygen separation tank 2 via the pure water circulation piping section 7, and this electrolysis cell is supplied to the electrolysis cell. On the other hand, as in the hydrogen / oxygen gas generator described with reference to FIG. 1 and the like, electric power (current) is supplied through the current value control means 28. Further, the hydrogen gas generated in the electrolysis cell 1 is transferred to a hydrogen separation tank (not shown) via the hydrogen gas transfer piping unit 14. Further, the oxygen gas generated in the electrolysis cell is transported to the oxygen separation tank 2 via the oxygen gas transport piping unit 94. The hydrogen / oxygen gas generating apparatus shown in FIG. 6 is configured as described above, and the points where the electrolysis cell 1 is provided outside the tank (and the presence of the oxygen gas transport piping unit 94 associated therewith) are as follows. Except for this, the configuration is basically the same as that of the hydrogen / oxygen gas generator described with reference to FIG. That is, the hydrogen / oxygen gas generator shown in FIG. 6 can be provided with various sensors as in the case of the hydrogen / oxygen gas generator described with reference to FIG. Therefore, it is possible to achieve the same effect as the hydrogen / oxygen gas generator described with reference to FIG.

また、本実施形態においては純水循環配管部にポリシャ、フィルタなどを配した構成としたが、このようなポリシャ、フィルタなどを純水循環配管部に設けずに補給水ポンプと純水タンクとの間の純水供給配管部に配して純水循環配管部の耐圧性を高めて、発生させる水素ガスおよび酸素ガスの圧力をより高圧のものとすることもできる。   Further, in the present embodiment, a polisher, a filter, and the like are arranged in the pure water circulation piping unit. However, a makeup water pump, a pure water tank, and the like are not provided in the pure water circulation piping unit. It is also possible to increase the pressure resistance of the hydrogen gas and oxygen gas to be increased by increasing the pressure resistance of the pure water circulation piping section by arranging in the pure water supply piping section.

なお、このようにポリシャ、フィルタなどを純水供給配管部に配する場合には、電解セルに供給される水の純度が、前述のごとく、溶解された金属などにより低下することを抑制し得る点から、水電解セルを前述のごとく水面上に露出させることが好ましく、さらに、純水循環配管部の水の一部を純水タンクに戻し、その分、ポリシャ、フィルタなどを通過して補給される水量を増量させることが好ましい。   In addition, when a polisher, a filter, etc. are arranged in the pure water supply piping section as described above, the purity of water supplied to the electrolysis cell can be suppressed from being lowered by dissolved metal as described above. From the point of view, it is preferable to expose the water electrolysis cell on the water surface as described above. Further, a part of the water in the pure water circulation piping section is returned to the pure water tank, and the water is replenished by passing through a polisher and a filter. It is preferable to increase the amount of water produced.

また、本実施形態においては、水電解セルを酸素分離タンク内に収容する構成としたが、酸素分離タンクに代えて水素分離タンク内に収容することも可能で、別の圧力容器内に収容することも可能ある。   In this embodiment, the water electrolysis cell is housed in the oxygen separation tank. However, the water electrolysis cell may be housed in a hydrogen separation tank instead of the oxygen separation tank, and housed in another pressure vessel. It is also possible.

なお、水電解セルを酸素分離タンク内に収容する構成とした場合においては、水電解セル内外の圧力差を小さいものとし水電解セルの破損を抑制しつつ、より高い圧力の水素ガスを発生させ得る。さらに、水素分離タンク内に収容した場合に比べて、部材の水素脆化を低減させる。また、水電解セルに不具合が生じても、水素分離タンク内の水素ガスの純度低下を低減し得る。なお、部材の水素脆化を低減させる点、水電解セルに不具合が生じても水素分離タンク内の水素ガスの純度低下を低減し得る点においては、水電解セルを別途圧力容器内に収容して該圧力容器内を窒素ガスなどのガスにより加圧しても同様の効果を得ることができるが、水電解セルを酸素分離タンク内に収容する場合は、別途圧力容器を用いることでの装置の部品点数が増加し、製造コストが増大することを抑制し得る。さらに、窒素ガスなどの圧力制御などにより運転コストが増大することも抑制し得る。   When the water electrolysis cell is configured to be accommodated in the oxygen separation tank, the pressure difference between the inside and outside of the water electrolysis cell is made small so that hydrogen gas at a higher pressure is generated while suppressing damage to the water electrolysis cell. obtain. Furthermore, hydrogen embrittlement of the member is reduced as compared with the case where it is accommodated in the hydrogen separation tank. Moreover, even if a malfunction occurs in the water electrolysis cell, the decrease in purity of the hydrogen gas in the hydrogen separation tank can be reduced. In addition, in terms of reducing hydrogen embrittlement of the member and reducing the purity of hydrogen gas in the hydrogen separation tank even if a failure occurs in the water electrolysis cell, the water electrolysis cell is separately accommodated in a pressure vessel. The same effect can be obtained by pressurizing the inside of the pressure vessel with a gas such as nitrogen gas. However, when the water electrolysis cell is accommodated in the oxygen separation tank, the pressure vessel is separately used. It can suppress that the number of parts increases and manufacturing cost increases. Furthermore, it is possible to suppress an increase in operating cost due to pressure control of nitrogen gas or the like.

また、本実施形態においては、水電解セル全体を均一にかつすばやく冷却し、局所的に高温となって不具合が生じることを防止し得る点から、水電解セルを酸素分離タンク内に水中に水没させた状態で収容しているが、本発明においては、酸素分離タンク内に台座を設けるなどして、水電解セルを水面上に露出させて収容しても良い。純水、なかでも超純水と呼ばれる純水は、高圧となることで、金属などを溶解させるおそれがあることから前述のように水電解セルを水面上に露出させて収容することで水電解セルの劣化を抑制しつつ、より高い圧力の水素ガスを発生させ得る。   Further, in the present embodiment, the entire water electrolysis cell is uniformly and quickly cooled, and the water electrolysis cell is submerged in water in the oxygen separation tank from the point that it can be prevented from becoming defective due to high temperatures locally. In the present invention, the water electrolysis cell may be exposed and stored on the water surface by providing a pedestal in the oxygen separation tank. Pure water, especially pure water called ultrapure water, has the potential to dissolve metals, etc. due to high pressure, so water electrolysis cells are exposed and stored on the water surface as described above. While suppressing the deterioration of the cell, higher pressure hydrogen gas can be generated.

なお、本明細書中において、「所定値」とは、定められたある値を示す場合のみならず、定められたある範囲（ある範囲内の値、あるいは範囲内の複数の値）を示す場合も含む概念である。   In this specification, the “predetermined value” is not only a case where a predetermined value is indicated, but also a case where a predetermined range (a value within a certain range or a plurality of values within a range) is indicated. It is a concept that also includes

本発明の実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置の概略的な系統図Schematic system diagram of a hydrogen / oxygen gas generator according to an embodiment of the present invention 図１に係る水素・酸素ガス発生装置を構成する水電解装置を成す電解セルの一例を示す概略図Schematic which shows an example of the electrolysis cell which comprises the water electrolysis apparatus which comprises the hydrogen and oxygen gas generator which concerns on FIG. ａ）本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置を運転する際のフローチャート ｂ）本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置の還流工程を示すフローチャート ｃ）本実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置の注水工程を示すフローチャートa) Flowchart when operating the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment b) Flowchart showing a recirculation process of the hydrogen / oxygen gas generating apparatus according to the present embodiment c) Hydrogen / oxygen gas generation according to the present embodiment Flow chart showing the water injection process of the device 本実施形態に係る純水供給制御の一態様を示すフローチャートThe flowchart which shows the one aspect | mode of the pure water supply control which concerns on this embodiment 本実施形態に係る電流値制御の一態様を示すフローチャートThe flowchart which shows the one aspect | mode of the electric current value control which concerns on this embodiment. 本発明の他の実施形態に係る水素・酸素ガス発生装置の概略的な系統図の一部を示す図The figure which shows a part of schematic systematic diagram of the hydrogen and oxygen gas generator which concerns on other embodiment of this invention

符号の説明Explanation of symbols

１…水電解装置（電解セル）、２…電解タンク、２Ｌ…電解タンク水位計、３…純水タンク、３Ａ…純水供給バルブ、３Ｌ…純水タンク水位計、４…水素分離タンク、４Ａ…純水排出バルブ、４Ｌ…水素分離タンク水位計、５…純水供給配管部、６…補給水ポンプ、７…純水循環配管部、８…循環水ポンプ、９…熱交換器、１０…ポリシャ、１１…フィルタ、１２…水質警報手段、１３…水温警報手段、１４…水素ガス搬送配管部、１５…純水戻り配管部、１６…ガススクラバ、１７…水素放出配管部、１８…バルブ、１９…バイパス配管部、２０…逆止弁、２１…水素ガス供給配管部、２２…水素ガス供給バルブ、２３…水素ガス除湿手段、２４…水素ガス流量制御手段、２４Ａ…流量検知手段、２４Ｂ…定格流量制御バルブ、２５…第一の圧力検知手段、２６…第一のリリーフ弁、２７…第一のリリーフ配管部、２８…電流値制御手段、３１…酸素ガス供給配管部、３２…酸素ガス供給バルブ、３３…酸素ガス除湿手段、３４…水素ガス検出手段、３５…第二の圧力検知手段、３６…第二のリリーフ弁、３７…第二のリリーフ配管部、４５…差圧検知手段、５０…注水タンク、５２…純水注入配管、５２Ａ…注入水制御バルブ、５３…水素ガス排出配管、５３Ａ…水素ガス排出バルブ、５４…還流配管、５４Ａ…還流バルブ、６０…ボルト、６１…絶縁板、６２…電極板、６３…固体電解質膜、６４…多孔質給電体、６５…ガスケット、６６…保護シート、６７…水素ガス取り出し経路、６７ａ…水素ガス取り出し通路、６８…酸素ガス取り出し経路、６８ａ…酸素ガス取り出し通路、６９…両端板、９４…酸素ガス搬送配管部
Ａ…酸素発生室、Ｃ…水素発生室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water electrolysis apparatus (electrolysis cell), 2 ... Electrolytic tank, 2L ... Electrolytic tank water level meter, 3 ... Pure water tank, 3A ... Pure water supply valve, 3L ... Pure water tank water level meter, 4 ... Hydrogen separation tank, 4A ... Pure water discharge valve, 4L ... Hydrogen separation tank water level meter, 5 ... Pure water supply piping, 6 ... Makeup water pump, 7 ... Pure water circulation piping, 8 ... Circulating water pump, 9 ... Heat exchanger, 10 ... Polisher, 11 ... Filter, 12 ... Water quality alarm means, 13 ... Water temperature alarm means, 14 ... Hydrogen gas transfer piping section, 15 ... Pure water return piping section, 16 ... Gas scrubber, 17 ... Hydrogen discharge piping section, 18 ... Valve, 19 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Bypass piping part, 20 ... Check valve, 21 ... Hydrogen gas supply piping part, 22 ... Hydrogen gas supply valve, 23 ... Hydrogen gas dehumidification means, 24 ... Hydrogen gas flow rate control means, 24A ... Flow rate detection means, 24B ... Rating Flow control valve, 25 ... first Pressure detecting means, 26 ... first relief valve, 27 ... first relief piping section, 28 ... current value control means, 31 ... oxygen gas supply piping section, 32 ... oxygen gas supply valve, 33 ... oxygen gas dehumidifying means, 34 ... Hydrogen gas detection means, 35 ... Second pressure detection means, 36 ... Second relief valve, 37 ... Second relief piping, 45 ... Differential pressure detection means, 50 ... Water injection tank, 52 ... Pure water injection Piping, 52A ... Injection water control valve, 53 ... Hydrogen gas discharge piping, 53A ... Hydrogen gas discharge valve, 54 ... Recirculation piping, 54A ... Recirculation valve, 60 ... Bolt, 61 ... Insulating plate, 62 ... Electrode plate, 63 ... Solid Electrolyte membrane, 64 ... porous power supply, 65 ... gasket, 66 ... protective sheet, 67 ... hydrogen gas extraction path, 67a ... hydrogen gas extraction path, 68 ... oxygen gas extraction path, 68a ... oxygen gas extraction Passage, 69 ... end plates, 94 ... oxygen gas conveying pipe section A ... oxygen generating chamber, C ... hydrogen generating chamber

Claims (6)

陽電極を備えた陽極部と、陰電極を備えた陰極部と、前記陽極部と前記陰極部とを分離する固体電解質膜とを有し、水が電気分解され陽極部にて酸素ガスが発生され、陰極部にて水素ガスが発生される水電解セルを備え、
前記陰極部にて発生された水素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陰極部に連通され、前記陰極部の水素ガスと水とが導入され加圧状態で気液分離される水素分離タンクと、
前記陽極部にて発生された酸素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陽極部に連通され、前記陽極部の酸素ガスと水とが導入され加圧状態で気液分離される酸素分離タンクとを備える水素・酸素ガス発生装置であって、
前記水素分離タンクおよび前記酸素分離タンクの少なくとも一方の分離タンクには、前記水電解セルの運転が停止した場合に、内部に蓄えられているガスが排出され且つ純水が注入されることにより内部に純水が充満されて加圧状態とされ得るように、ガス排出機構と注水機構とが備えられていることを特徴とする水素・酸素ガス発生装置。 It has an anode part with a positive electrode, a cathode part with a negative electrode, and a solid electrolyte membrane that separates the anode part and the cathode part, and water is electrolyzed to generate oxygen gas at the anode part. A water electrolysis cell in which hydrogen gas is generated at the cathode part,
Hydrogen separation in which hydrogen gas generated in the cathode portion is taken out in a pressurized state and is communicated with the cathode portion, and hydrogen gas and water in the cathode portion are introduced and gas-liquid separated in a pressurized state A tank,
Oxygen separation that is communicated with the anode part and oxygen gas and water in the anode part are introduced and gas-liquid separated in a pressurized state so that oxygen gas generated in the anode part can be taken out in a pressurized state A hydrogen / oxygen gas generator comprising a tank,
When at least one of the hydrogen separation tank and the oxygen separation tank is stopped, the gas stored therein is discharged and pure water is injected when the operation of the water electrolysis cell is stopped. A hydrogen / oxygen gas generator comprising a gas discharge mechanism and a water injection mechanism so that the water can be filled with pure water to be pressurized. 前記注水機構には、純水が自然流下により分離タンクに注入され、該分離タンクを充満させ得るように、前記分離タンクよりも上位に配され且つ分離タンクに連通されている注水タンクが備えられている請求項１記載の水素・酸素ガス発生装置。 The water injection mechanism is provided with a water injection tank arranged above the separation tank and communicated with the separation tank so that pure water is injected into the separation tank by natural flow and can fill the separation tank. The hydrogen / oxygen gas generator according to claim 1. 前記水電解セルの運転開始時に、水電解装置から分離タンクに導入されるガスの圧力により、分離タンクに充満させた純水を注水タンクに返送させ得るように、前記注水タンクが分離タンクの底部において連通されている請求項２記載の水素・酸素ガス発生装置。 At the start of operation of the water electrolysis cell, the water injection tank is connected to the bottom of the separation tank so that the pure water filled in the separation tank can be returned to the water injection tank by the pressure of the gas introduced from the water electrolysis device to the separation tank. The hydrogen / oxygen gas generator according to claim 2, which is communicated with each other. 前記水電解セルが圧力容器に収容されている請求項１乃至３に記載の水素・酸素ガス発生装置。 The hydrogen / oxygen gas generator according to claim 1, wherein the water electrolysis cell is accommodated in a pressure vessel. 前記圧力容器が前記水素分離タンクまたは前記酸素分離タンクである請求項４に記載の水素・酸素ガス発生装置。 The hydrogen / oxygen gas generator according to claim 4, wherein the pressure vessel is the hydrogen separation tank or the oxygen separation tank. 陽電極を備えた陽極部と、陰電極を備えた陰極部と、前記陽極部と前記陰極部とを分離する固体電解質膜とを有する水電解セルを用いて、水を電気分解して陽極部にて酸素ガスを発生させ、陰極部にて水素ガスを発生させ、
前記陰極部にて発生させた水素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陰極部の水素ガスと水とを水素分離タンクに導入して加圧状態で気液分離し、
前記陽極部にて発生させた酸素ガスを加圧状態で取り出し得るように、前記陽極部の酸素ガスと水とを酸素分離タンクに導入して加圧状態で気液分離する水素・酸素ガス発生装置の運転方法であって、
前記水電解セルの運転が停止した場合に、前記水素分離タンクおよび前記酸素分離タンクの少なくとも一方の分離タンクにおいて、内部に蓄えられているガスを排出させ且つ純水を注入させて、分離タンクの内部を純水にて充満させ加圧状態とすることを特徴とする水素・酸素ガス発生装置の運転方法。 Using a water electrolysis cell having an anode part provided with a positive electrode, a cathode part provided with a negative electrode, and a solid electrolyte membrane separating the anode part and the cathode part, water was electrolyzed and the anode part To generate oxygen gas, to generate hydrogen gas at the cathode,
Introducing the hydrogen gas and water in the cathode part into a hydrogen separation tank and gas-liquid separation in a pressurized state so that hydrogen gas generated in the cathode part can be taken out in a pressurized state,
Hydrogen / oxygen gas generation in which oxygen gas and water in the anode part are introduced into an oxygen separation tank and gas-liquid separation is performed in a pressurized state so that the oxygen gas generated in the anode part can be taken out in a pressurized state A method of operating the device,
When the operation of the water electrolysis cell is stopped, in the separation tank of at least one of the hydrogen separation tank and the oxygen separation tank, the gas stored therein is discharged and pure water is injected, A method for operating a hydrogen / oxygen gas generator, wherein the interior is filled with pure water to provide a pressurized state.
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