JP7512068B2 - 水素ガス製造設備および水素ガス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、水が電気分解されて水素ガスが発生する水電解装置部を備えた水素ガス製造設備と、このような設備を利用して水素ガスを製造する水素ガス製造方法とに関する。

近年、クリーンなエネルギー源として水素ガスを利用する機会が広がっており、このような水素ガスを得るための方法としては、水を電気分解する方法が広く知られている。
このような水の電気分解を利用した水素ガスの製造設備について、従来、下記特許文献１、２に示されているように配管等での凍結を防止することが検討されている。

下記特許文献１によって開示された発明では、加熱装置を用いて筐体内の空気の加熱が行われて凍結防止が図られている。
しかしながら、前記加熱装置は、本来、通常の運転時には不必要なものであり凍結防止のために多くのエネルギー消費が必要になるおそれがある。

下記特許文献２（特に段落００３２等参照）によって開示された発明では、エア排出配管がエアブロアでエアブローされることで該エア排出配管での凍結が防止されている。
該発明では、エアブロアの排熱が有効利用されているもののエア排出配管という特定部位での凍結防止以外には排熱を有効活用し難い。

特開２０１９－２１０５２９号公報 特開２０１５－１１３４９６号公報

本発明は、運転時に発生する熱を必要に応じて凍結防止に有効活用したりすることが可能な水素ガス製造設備を提供し、良好な環境で水素ガス製造設備を運転して水素ガスを製造することができる水素ガス製造方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決すべく本発明は、
水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する水素ガス製造設備であって、
前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
前記壁部には、前記収容空間の空気を排気することによって該収容空間の熱を前記外部空間に排出するための換気口が設けられ、且つ、前記換気口には、第１換気口と、前記発熱機器からの距離が第１換気口よりも遠い第２換気口とが含まれており、
前記第１換気口からの排気によって前記収容空間と前記外部空間との換気が行われる第１の換気モードと、前記第２換気口からの排気によって前記換気が行われる第２の換気モードとに切り替えが可能である水素ガス製造設備、を提供する。

上記課題を解決すべく本発明は、
水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する水素ガス製造設備であって、
前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
該発熱機器で発生した熱によって加熱される熱媒体を有し、
前記熱によって加熱された前記熱媒体を冷却するための熱交換器として第１熱交換器と第２熱交換器とを含む複数の熱交換器を有し、
該複数の熱交換器の内、前記第１熱交換器が前記収容空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配され、前記第２熱交換器は、前記収容空間における前記第１熱交換器とは異なる箇所で熱交換するか、又は、前記外部空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配されており、
前記第１熱交換器によって熱交換する第１の熱交換モードと、前記第２熱交換器によって熱交換する第２の熱交換モードとに切り替えが可能である水素ガス製造設備、を提供する。

上記課題を解決すべく本発明は、
水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する水素ガス製造設備で水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
前記壁部には、前記収容空間の空気を排気することによって該収容空間の熱を前記外部空間に排出するための換気口が設けられ、且つ、前記換気口には、第１換気口と、前記発熱機器からの距離が第１換気口よりも遠い第２換気口とが含まれており、
前記第１換気口からの排気によって前記収容空間と前記外部空間との換気が行われる第１の換気モードと、前記第２換気口からの排気によって前記換気が行われる第２の換気モードとを切り替え、且つ、前記第２の換気モードでの換気を前記第１の換気モードよりも前記外部空間の気温が低い状況で実施する水素ガス製造方法、を提供する。

本発明の水素ガス製造設備では、発熱機器の排熱が設備内の加温に有効利用されて凍結の防止が図られ得る。

一実施形態に係る水素ガス製造設備の外観の状況を示した概略正面図。 一実施形態に係る水素ガス製造設備の内部の装置類の配置を示した概略正面図。 第１の換気モードで換気を行なう例を示した概略正面図。 第１の換気モードで換気を行なう別の例を示した概略正面図。 第２の換気モードで換気を行なう例を示した概略正面図。 第２の換気モードで換気を行なう別の例を示した概略正面図。 別の実施形態に係る水素ガス製造設備の内部の装置類の配置を示した概略正面図。 蓄熱装置を備えた設備での態様（蓄熱時の状態（ａ）、蓄えた熱の利用時の状態（ｂ））を示した概略図。 蓄熱装置を備えた別の設備での態様（蓄熱時の状態（ａ）、蓄えた熱の利用時の状態（ｂ））を示した概略図。

以下に、本発明の好ましい実施形態に係る水素ガス製造設備および水素ガス製造方法について説明する。
まず、第１の実施形態に係る水素ガス製造設備について説明する。

（第１実施形態）
本実施形態の水素ガス製造設備は、水が電気分解されて水素ガスが発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する。
本実施形態での水素ガス製造設備は、キャスターなどを備えた可搬型のものであっても、そのままの状態では移動できない据付型のものであってもよい。
水素ガス製造設備が可搬型である場合、前記壁部は、“筐体”などと称されるもので構成されてもよい。
水素ガス製造設備が据付型である場合、前記壁部は、“筐体”などと称されるもので構成されてもよく、建物の部屋を構成するコンクリート構造体などのようなものであってもよい。

以下においては屋外設置される据付型の一例を示し、図を参照しつつ水素ガス製造設備の一例について説明する。
図１、２に例示している本実施形態の水素ガス製造設備１００は、横長な直方体形状を有している。
なお、以下においては、図１、２における左右方向（図中のＸ方向）を水素ガス製造設備１００の“左右方向”、“幅方向”、“横方向”などと称することがある。
また、以下においては、上下方向（図中のＹ方向）を水素ガス製造設備１００の“上下方向”、“高さ方向”、“垂直方向”などと称することがある。
さらに、以下においては、図中のＸ方向とＹ方向とのそれぞれに直交する図１、２における奥行方向を水素ガス製造設備１００の“奥行方向”、“前後方向”などと称することがある。

本実施形態の水素ガス製造設備１００の前記壁部１０は、前記直方体形状の辺に沿って延在し、前記壁部１０の骨組みとなるフレーム１１と、該フレーム１１に取り付けられた複数枚の壁パネル１２とを備えている。
前記フレーム１１は、直方体の底面を画定する長方形の４辺に対応するように配された４本の基礎梁１１ａと、前記底面の４つの角からそれぞれ立ち上る４本の柱１１ｂと、直方体の上面を画定する長方形の４辺に対応するよう配されて前記柱１１ｂの上端部どうしを連結する４本の天井梁１１ｃとを備えている。

前記底面を画定する長方形の長辺には、両端に配された２本の前記柱１１ｂとは別に補助柱１１ｄがさらに備えられている。
前記フレーム１１で前記補助柱１１ｄは、前後方向で対向する２本の前記長辺の途中位置において立ち上るように配されている。
前記補助柱１１ｄは、前後方向で対になるように配されて、一又は複数の対をなして前記フレーム１１に備えられている。
前記フレーム１１には、２本の補助柱１１ｄの下端部どうしを連結する補助梁１１ｅと前記補助柱１１ｄの上端部どうしを連結する補助梁（図示せず）とがさらに備えられている。

前記壁部１０における前記壁パネル１２は、前記フレーム１１に対して着脱自在となるように該フレーム１１の外側に取り付けられている。
前記壁パネル１２は、前記壁部１０の側壁を構成する側壁パネル１２ａと、天井壁を構成する天井パネル１２ｂと、底壁を構成する底パネル１２ｃとを備えている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記壁部１０の内側に当該壁部１０よりも一回り小さな横長直方体形状の前記収容空間を有している。
即ち、本実施形態の水素ガス製造設備１００での前記収容空間は、水平方向における第１の方向（図１、２のＸ方向）が長手方向となるように形成され、水平方向において該第１の方向と直交する方向（奥行方向）が短手方向となるように形成されている。

前記側壁パネル１２ａは、前記収容空間の長手方向両端に位置し、該収容空間を挟んで対向する前記壁部１０の第１側壁と第２側壁とをそれぞれ構成するサイドパネル１２ａｓを備え、前記収容空間の短手方向両端に位置し、該収容空間を挟んで対向する第３側壁と第４側壁とをそれぞれ構成するフロントパネル１２ａｆ及びバックパネル１２ａｂをさらに備えている。
より詳しくは、前記側壁パネル１２ａは、図１、図２において正面視左側の第１側壁を構成する第１サイドパネル１２ａｓ１と、正面視右側の第２側壁を構成する第２サイドパネル１２ａｓ２とを備えている。
前記側壁パネル１２ａは、また、前記第３側壁を構成すべく前記フレーム１１に前面側から取り付けられたフロントパネル１２ａｆと、前記第４側壁を構成すべく前記フレーム１１に背面側から取り付けられたバックパネル１２ａｂとを備えている。

該収容空間の長手方向両端に位置し、且つ、該長手方向において対向するように配された２つの前記サイドパネル１２ａｓのそれぞれには、前記壁部１０の内側の前記収容空間と前記壁部１０の外側の外部空間とを連通し、前記外部空間と前記収容空間との間での換気を行なうための換気口が設けられている。
即ち、本実施形態の前記壁部１０には前記外部空間と前記収容空間との間で換気を行うために複数の換気口１３が設けられている。
本実施形態での複数の換気口は、一換気口で排気することによって他換気口で給気が行われて前記換気が行われ得るように備えられている。
後述するように本実施形態の前記水電解装置部２０には、運転状態にある際に発熱を生じる発熱機器が備えられている。
本実施形態の水素ガス製造設備１００では、前記発熱機器によって収容空間に生じた熱が前記複数の換気口１３での前記換気に際して前記外部空間に排出される。

本実施形態の水素ガス製造設備１００は、図１、２での正面視左側の上部に設けられた第１換気口１３ａと、該第１換気口１３ａとは前記収容空間を介して反対側に設けられた第２換気口１３ｂとを含む複数の換気口１３を備えている。
即ち、前記第１換気口１３ａは、前記第１サイドパネル１２ａｓ１に設けられており、前記第２換気口１３ｂは、前記第２サイドパネル１２ａｓ２に設けられている。
尚、前記第１換気口１３ａが第１サイドパネル１２ａｓ１の上部側に配されているのに対して前記第２換気口１３ｂは、前記第２サイドパネル１２ａｓ２の下部側に配されている。
本実施形態の前記壁部１０には前記第１換気口１３ａや前記第２換気口１３ｂとは別に第３換気口１３ｃがさらに設けられており、前記第３換気口１３ｃは、前記第１換気口１３ａが設けられている前記第１サイドパネル１２ａｓ１に備えられている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記収容空間の気温を必要に応じて上昇させることができるようにエアコンデショナー３０を備えており、前記第１換気口１３ａ、及び、前記第３換気口１３ｃが設けられている前記第１サイドパネル１２ａｓ１には、前記エアコンデショナー３０の吸気口と排気口とがさらに設けられている。
即ち、本実施形態のエアコンデショナー３０は、収容空間の長手方向において前記第２換気口１３ｂと対向する位置において収容空間の気温を上昇させ得るように配されている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００の前記壁部１０には、前記第１換気口１３ａ、前記第２換気口１３ｂ、及び、前記第３換気口１３ｃを開閉するシャッター１４が備えられている。
具体的には、本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記第１換気口１３ａを開状態と閉状態とに切り替え可能な第１シャッター１４ａと、前記第２換気口１３ｂを開状態と閉状態とに切り替え可能な第２シャッター１４ｂと、前記第３換気口１３ｃを開状態と閉状態とに切り替え可能な第３シャッター１４ｃとの３つのシャッター１４を備えている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記第２換気口１３ｂを通じて外部空間の空気を設備内に取り入れるための第２送風ファン１５ｂと、前記第３換気口１３ｃを通じて外部空間の空気を設備内に取り入れるための第３送風ファン１５ｃとを備えている。
本実施形態では前記第２送風ファン１５ｂが前記第２換気口１３ｂと隣り合うように配されており、前記第３送風ファン１５ｃが前記第３換気口１３ｃと隣り合うように配されている。
一方で前記第１換気口１３ａについては、隣り合うようにファンが配されてはいない。

前記第２換気口１３ｂと前記第３換気口１３ｃとが前記収容空間の中で前記水電解装置部２０を構成する装置類が占有しているスペース以外の余剰空間に対して前記壁部１０の内側で連通しているのに対して前記第１換気口１３ａは、後述するように前記整流器２１の排気口から延びるダクトＤＰが接続されており、該整流器２１の内部空間を通じて整流器２１の周囲の空間と連通した状態になっている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００の前記壁部１０には、前記水電解装置部２０を構成する装置類の１つであって且つ前記発熱機器である整流器２１が備えられている。
該整流器２１は、冷却ファン２１ｂを備えており、前記第１換気口１３ａからの排気に該冷却ファン２１ｂを利用できるようになっている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００の水電解装置部２０は、整流器以外にも複数の装置類を備え、該装置類の多くが前記底パネル１２ｃの上面に搭載される形で前記壁部１０の内側に収容されている。

前記水電解装置部２０は、電力が供給されて水が電気分解され、陽極側で酸素ガスが発生するとともに陰極側で水素ガスが発生する電解セルを備えた電解装置２２を有している。
本実施形態の水電解装置部２０は、前記電解装置２２に直流電力を供給するための前記整流器２１、前記電解装置２２に供給する純水を製造する純水製造装置２３、該純水製造装置２３で作製された純水を貯留する純水タンク２４などを有している。
前記純水製造装置２３は、原料水供給経路ＷＬを通じて水素ガス製造設備１００に外部から供給された水に含まれる不純物を除去するためのろ過装置やイオン交換器などを有している。

前記整流器２１は、空冷式であっても水冷式であってもよい。
尚、本実施形態での整流器２１は、空冷式であり、水冷式のものを用いる事例については後段において説明する。
該整流器２１は、筐体２１ａと、該筐体２１ａの内側に収容されている半導体素子（図示せず）と、前記筐体２１ａの内部に上向流となる気流を生じさせて前記半導体素子を冷却する冷却ファン２１ｂとを備えている。

前記筐体２１ａは、前記冷却ファン２１ｂによって上向流が生じたときの吸気口となる複数のスリット２１ｘを下端部に備えている。
前記筐体２１ａは、上端部に排気口を複数備えており、複数の前記排気口の内の第１排気口２１ｙが前記第１サイドパネル１２ａｓ１に向かって開口しており、第２排気口２１ｚが前記第２サイドパネル１２ａｓ２に向かって開口している。
前記整流器２１には、前記第２排気口２１ｚを開状態と閉状態とに切り替えるためのシャッター２１ｚａが備えられている。

前記整流器２１の筐体２１ａに設けられた前記第１排気口２１ｙは、前記ダクトＤＰによって前記第１換気口１３ａと接続されている。
前記ダクトＤＰの先に配された第１換気口１３ａが前記の通り前記第１シャッター１４ａによって開閉自在となっているため、本実施形態の整流器２１は、前記上向流となって前記半導体素子を冷却した後の温暖な排気を、前記ダクトＤＰを通じて前記第１換気口１３ａから外部空間に排気する外部排気状態と、前記第２排気口２１ｚを通じて設備内に排気する内部排気状態とに切り替え可能になっている。

前記ダクトＤＰの長さが長くなると前記外部排気状態での圧損が大きくなる。
そこで、前記整流器２１は、前記収容空間の長手方向の中央部よりも前記第１サイドパネル１２ａｓ１に近い位置に配されている。
即ち、本実施形態の前記整流器２１は、第１換気口１３ａに比べて第２換気口１３ｂまでの距離が遠くなるように配されている。
前記ダクトＤＰは、例えば、その長さが２ｍ以下とされる。
前記ダクトＤＰの長さは、１ｍ以下であっても、５０ｃｍ以下であってもよい。

前記整流器２１によって電力供給を受けて水の電気分解を行う前記電解セルは、陰極と陽極とを有し、前記電気分解によって陰極側に水素ガスを発生させるとともに陽極側に酸素ガスを発生させるものであり、陽極側に純水を流通させ、電解により酸素ガスと水素イオンとを生成し、水素イオンを当該陽極側から陰極側へと移動させ、陰極側にて水素ガスを発生させるよう構成されている。
従って、本実施形態における前記電解セルは、陽極側から相対的に大量の水とともに酸素ガスを排出し、陰極側から相対的に少量の水とともに水素ガスを排出するものとなっている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００での前記水電解装置部２０には、前記純水を陽極側で循環させるための水循環ポンプ２５と、前記電解セルの陽極側から排出される酸素ガスと純水との気液混合液を気液分離するための気液分離器２６と、前記水循環ポンプ２５によって循環される純水に含まれているイオンを除去するためのポリッシャー２７と、これらを通るように純水の循環経路を形成するための水配管Ｌ１などがさらに備えられされている。

本実施形態の前記水電解装置部２０には、前記電解装置２２で製造された水素ガスから水分を除去するための装置類がさらに備えられており、前記電解セルの陰極側から排出される水素ガスを冷却して水蒸気の状態で含まれている水分を凝縮水とするための熱交換器２８と、該熱交換器２８で冷却された後の水素ガスから前記凝縮水などの水分を除去するための気液分離器２９と、該気液分離器２９で水分が除去された後の水素ガスからさらに水分を除去すべく吸着剤を使った除湿処理が行われる除湿装置ＤＣとがさらに備えられている。

前記除湿装置ＤＣは、ゼオライトなどの水分吸着剤（図示せず）と、水分吸着剤を高温（例えば、２００℃以上）に加熱して吸着した水分を水分吸着剤から放出させて水分吸着剤の再生を行うヒーター（図示せず）とを備えた吸着筒ＤＣａを有している。
本実施形態の前記水電解装置部２０には、陰極側の気液分離器２９から前記除湿装置ＤＣを通って設備外まで水素ガスを搬送するための水素ガス配管Ｌ２が設置されている。

本実施形態の前記水電解装置部２０には、陽極側の気液分離器２６で分離された後の酸素ガスを設備外まで搬送するための酸素ガス配管Ｌ３がさらに備えられている。

尚、本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記水素ガス配管Ｌ２で壁部１０まで搬送された水素ガスをユースポイントまで搬送するための水素排出経路ＨＬと、前記酸素ガス配管Ｌ３で壁部１０まで搬送された酸素ガスを系外に排出するための酸素排出経路ＯＬと、前記電気分解を行うための水を外部から供給するための原料水供給経路ＷＬとが接続された状態で屋外に据え付けられる。
本実施形態の水素ガス製造設備１００では、冬期などにおける水の凍結を防止すべく前記整流器２１の排熱が有効利用される。

前記の通り、前記整流器２１の第２排気口２１ｚは、前記第２換気口１３ｂを備えた第２サイドパネル１２ａｓ２に向かって開口している。
そして、本実施形態の水素ガス製造設備１００では、前記整流器２１（第２排気口２１ｚ）と前記第２サイドパネル１２ａｓ２（第２換気口１３ｂ）との間には、水やガスが流通する配管（水配管Ｌ１、水素ガス配管Ｌ２、酸素ガス配管Ｌ３）の少なくとも一部が配されている。
尚、本実施形態では前記第２排気口２１ｚが前記第２換気口１３ｂよりも高い位置に設定されており、前記配管の少なくとも一部は、前記第２換気口１３ｂと前記第２排気口２１ｚとの中間の高さに位置している。

本実施形態における水素ガス製造設備１００には、上記の通り電気分解を行うための水が備えられている。
水素ガス製造設備１００には、電気分解後の水素ガスや酸素ガスにミストや水蒸気となって含まれている水も少量ではあるが存在する。
該水素ガスや酸素ガスに含まれている水は、通常、凝縮水として系外に排出されたり電気分解を行うための水として再利用されたりする。
また、水素ガス製造設備１００の陰極側と陽極側とのそれぞれからは、上記のような凝縮水以外にも水が系外に排出される場合がある。

上記の通り水素ガス製造設備１００には、電気分解される水、及び、電気分解されずに系外（設備外）に排出される水が存在し、後段において詳述するように本実施形態の水素ガス製造設備１００では、これらの水が凍結防止の対象となる対象水（以下「保温対象水」などともいう）となって前記排熱による凍結防止が行われる。

該水素ガス製造設備１００を用いた水素ガス製造方法について説明する。
本実施形態の水素ガス製造設備１００では、外部より供給された電力が前記整流器２１において直流となるように整流され、該整流された電力が前記電解装置２２の電解セルに供給され、該電解セルでの電気分解によって水が分解されて水素ガスが製造され、該水素ガスに含まれている水が前記気液分離器２９や前記除湿装置ＤＣを経由することで取り除かれて十分露点の低い状態となった水素ガスが前記水素排出経路ＨＬを通じてユースポイントへと供給される。

本実施形態の水素ガス製造設備１００では、電解装置２２で水素ガスを発生させている時や、電解装置２２が休転しているものの他の装置類が運転されている時などに所定の換気が実施される。
本実施形態の水素ガス製造設備１００では、前記第１換気口１３ａから排気がされて前記収容空間において発生した熱の排出が前記第１換気口１３ａを使って行われる第１の換気モードと、前記第２換気口から前記熱の排出が行われる第２の換気モードとが切り替え可能になっている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００では、前記整流器２１の排熱を保温対象水の凍結防止に有効活用することが求められる場合には、第２の換気モードでの換気が行われる。
そのため、本実施形態の水素ガス製造方法では前記第２の換気モードでの換気を前記第１の換気モードよりも前記外部空間の気温が低い状況で実施する。
即ち、本実施形態では、一日の内で第１の換気モードでの換気が行われている期間の平均外気温と比べると、第２の換気モードでの換気が行われている期間の平均外気温の方が低くなる。
このような第２の換気モードでの換気においては、整流器２１の第２排気口２１ｚから整流器内の暖気を設備内に放出させ、該暖気が前記第２換気口から外部空間へと排出されるまでの間に前記暖気が有する熱で前記配管を加温して前記保温対象水に凍結が発生するのを防止することができる。

本実施形態の水素ガス製造設備１００では、前記整流器２１の第２排気口２１ｚと前記第２換気口１３ｂとの間には、前記電解装置２２、水循環ポンプ２５、陽極側の気液分離器２６、陰極側の気液分離器２９などの内の一つ以上を配し、前記暖気でこれらにおける凍結防止をさせるようにしてもよい。

本実施形態の水素ガス製造設備１００には、前記の通りエアコンデショナー３０を有するため、前記整流器２１からの排気を内部排気状態にするだけでは凍結のおそれが十分解消されない場合でも、該エアコンデショナー３０を使って収容空間の気温を上昇させることができる。
本実施形態においてはエアコンデショナー３０が第２換気口１３ｂの反対側に配されているため、第２の換気モードでエアコンデショナー３０を作動させるとエアコンデショナー３０で発生させた暖気を保温対象水の凍結防止に対して極めて有効に活用することができる。
本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記配管の少なくとも一部を直接的に加熱して該配管の水が凍結することを防止するための凍結防止ヒーターをさらに備えてもよい。

以下に、各換気モードについて詳しく説明する。
前記第１の換気モードでの換気は、整流器２１の冷却ファン２１ｂと、第２送風ファン１５ｂとの内の一方、又は、両方を用いて実施することができる。
図３は、前記第１の換気モードでの気流の動きを模擬的に矢印にて示したもので、該第１の換気モードでの換気は、例えば、前記第１シャッター１４ａ及び前記第２シャッター１４ｂを開状態にし、前記第３シャッター１４ｃ及び整流器２１のシャッター２１ｚａを閉状態にしてダクトＤＰを通じて整流器２１の筐体内の空気を冷却ファン２１ｂで外部空間に向けて排気することによって実施できる。
このとき、冷却ファン２１ｂよりも上流側（図での下側）では、下流側（図での上側）において排気が行われることによって負圧が加わることになるため、整流器２１の筐体ａの下端部に設けられたスリット２１ｘから周囲の空気が筐体内に誘引される。
そして、筐体内に誘引される空気に代わる新たな空気が前記第２換気口１３ｂを通じて収容空間に導入されることで図３に示したような空気の流れが設備内に形成されることになる。

この図３に示した空気の流れは、冷却ファン２１ｂを停止し、第２送風ファン１５ｂのみを運転して該第２送風ファン１５ｂで空気を送り込んで設備内を正圧とすることによっても形成させることができる。
なお、冷却ファン２１ｂを用いない場合、図４に示すように整流器２１のシャッター２１ｚａを開いて第２排気口２１ｚから整流器内へ空気を誘引させるようにしてもよい。
さらに、このような場合は設備内を正圧するのに前記第３送風ファン１５ｃを第２送風ファン１５ｂと併用してもよい。

この第１の換気モードでは、大きな発熱を伴う発熱機器である整流器２１が気流の形成方向下流側に位置し、前記第１換気口１３ａの近くに位置するために設備内で生じた熱の多くを素早く排出させることができる。

前記電解装置２２は、水素ガスの製造時にジュール熱による発熱を伴う。
また、水素ガスを製造していないときでも、水素ガス製造設備１００が前記吸着筒ＤＣａで吸着剤を再生するような運転状態にあるときは、前記除湿装置ＤＣでも熱が発生する。
このように本実施形態においては、整流器２１の他に電解装置２２や除湿装置ＤＣなどの発熱機器が水素ガス製造設備１００に備えられているが、図３、図４に示したような空気の流れが設備内に形成されることで、これらが過度に温度上昇してしまうことが抑制される。
尚、本実施形態においては、発熱機器の全てが第１換気口１３ａの近くに位置する必要はないが、発熱量の大きな整流器２１については第１換気口１３ａの近くに位置していることが好ましい。

水素ガス製造設備１００では、予期せぬ理由によって水素ガスが漏洩する場合がある。
電解装置２２や水素ガス配管Ｌ２などから水素ガスが漏洩した場合において当該水素ガスが設備内に蓄積されないようにする上において前記第１の換気モードでは、一定以上の換気量を確保することが好ましい。

第１の換気モードでは、２回／ｈ以上の換気回数を確保することが好ましく、３回／ｈ以上換気回数が確保されることがより好ましい。
前記換気回数は、４回／ｈ以上であることがさらに好ましく、５回／ｈ以上であることが特に好ましい。
前記換気回数は、通常、１５回／ｈ以下とすることができる。

前記換気回数は、１時間あたりに外部空間側から収容空間へと新たに導入される空気の量（Ｖ１）が収容空間の容積（Ｖ０）の何倍であるかを測定して求めることができる。
換気回数（回／ｈ）＝Ｖ１（ｍ^３／ｈ）／Ｖ０（ｍ^３）

尚、収容空間の容積（Ｖ０）は、壁部１０の内壁面よりも内側の空間の容積を算出することで求めることができる。
本実施形態では、第１サイドパネル１２ａｓ１から第２サイドパネル１２ａｓ２までの距離を収容空間の長さ（Ｌ）、フロントパネル１２ａｆからバックパネル１２ａｂまでの距離を収容空間の奥行（Ｄ）、底パネル１２ｃから天井パネル１２ｂまでの距離を収容空間の高さ（Ｈ）とし、以下のようにして、収容空間の容積を求めることができる。
収容空間の容積（Ｖ０）＝収容空間の長さ（Ｌ）×奥行（Ｄ）×高さ（Ｈ）

収容空間へと新たに導入される空気の量（Ｖ１）は、各換気口での平均面風速を風速計などで求め、該平均面風速に換気口の開口面積を乗じて求めることができる。

排熱の処理と水素ガスの蓄積防止との両方の観点から、第１の換気モードでは、給気箇所と排気箇所とが収容空間を介して対向する位置に設けられることが好ましい。
即ち、本実施形態の水素ガス製造設備１００では、前記壁部１０が、収容空間を挟んで対向する第１側壁と第２側壁とを備え、前記第１換気口１３ａが前記第１側壁に備えられ、前記第２換気口１３ｂが前記第２側壁に備えられているため、第１の換気モードでの換気に際して新たに設備内に導入した空気を全体に行き渡らせ易くなり、設備内に暖気や水素ガスの滞留する箇所が形成され難くなる。
尚、この点に関しては第２の換気モードでの換気においても同じである。

前記第１の換気モードによる換気において第２送風ファン１５ｂや第３送風ファン１５ｃで外部空間の空気を設備内に送り込むことは、これらのファンの排熱を収容空間に導入させることにはなるものの換気回数を増やすという観点では熱の排出に有利であり、換気回数が増えることで高い利得を得ることができる。
したがって、第１の換気モードによる換気では、換気の目的を排熱と水素ガスの蓄積防止とに置いた場合に第２送風ファン１５ｂや第３送風ファン１５ｃを利用することが有利になり得る。

前記第２の換気モードでの換気は、例えば、図５に示すように前記第２シャッター１４ｂ及び前記第３シャッター１４ｃを開状態とし、第３送風ファン１５ｃを用いて前記第３換気口１３ｃより空気を設備内に導入させるような方法で実施できる。
該第２の換気モードでは、前記整流器２１で加温された整流器２１の近傍の空気が配管（水配管Ｌ１、水素ガス配管Ｌ２、酸素ガス配管Ｌ３）の傍らを通過し、前記第２換気口１３ｂから排出されることになる。
したがって、前記第２の換気モードでの換気は、配管などで水が凍結するおそれがあるような状況において有効な換気方法であるといえる。
第３換気口１３ｃを通じて第３送風ファン１５ｃで設備内に空気を送り込むのに代えて第２換気口１３ｂから設備内の空気を吸い出して第２の換気モードでの換気を実施することも可能であるが、その場合は、送風ファンの排熱が設備内に導入されないことになる。
即ち、第１の換気モードで、設備内の熱を素早く外部空間に排出することが求められるような場合は、前述のように送風機で外部空間への排気を行うことが有利となるが、第２の換気モードで凍結防止を行う場合は、送風機で収容空間への給気を行うことが有利となる。

外部空間への排気と外部空間からの給気との両方を実施し得るように前記第２送風ファン１５ｂや前記第３送風ファン１５ｃは、プロペラファンであって、且つ、プロペラを正転させたり逆転させたりすることで正逆両方に送風可能なリバーシブルフローファン（双方向ファン）であってもよい。

前記第２の換気モードでの換気においては、図６に示すように整流器２１のシャッター２１ｚａを開状態とし、冷却ファン２１ｂを運転させることにより、第２排気口２１ｚから筐体２１ａの内部における暖気を排出させるようにしてもよい。
このとき、冷却ファン２１ｂの風量は、第１の換気モードと同じであっても異なっていてもよい。

水素ガスを製造しているときは、陽極側を循環する水、陽極で発生する酸素ガス、及び、陰極側で発生する水素ガスのそれぞれが電解セルで発生する熱によって加熱された状態になるため凍結の危険性が低く、漏洩した水素ガスが設備内に蓄積される危険性への対処の方が重要視される。
一方で、水素ガスを製造していないときは、水素ガスが設備内に蓄積される危険性が低下するが保温対象水が凍結する危険性が高まる。
そのため、前記第１の換気モードでの換気は、電解装置２２で水素ガスを発生させている期間に実施されることが好ましく、前記第２の換気モードでの換気は、電解装置２２で水素ガスを発生させていない期間に実施されることが好ましい。
電解装置２２で水素ガスを製造していない状況では、通常、整流器２１の内部発熱も僅かとなる。
そこで、第１の換気モードと第２の換気モードとでは、冷却ファン２１ｂの風量を変更することが好ましい。
第１の換気モードでは、特段の制御を行わず、冷却ファン２１ｂの風量を一定とすればよいが、第２の換気モードでは、設備内の気温や外気温などの情報に基づいて風量を制御することが好ましい。

第２の換気モードでの換気量（換気回数）は、第１の換気モードと同じであっても異なっていてもよい。
設備内の水素ガスの蓄積防止について考えると第２の換気モードでの換気は第１の換気モードと同じ風量（換気回数）で実施されることが好ましい。

前記第２の換気モードは、複数のサブモードで実施されることが好ましく、該複数のサブモードには、少なくとも１つのサブモードよりも単位時間当たりの換気量が多い高換気サブモードと、該高換気サブモードよりも単位時間当たりの換気量が少ない低換気サブモードとが含まれていることが好ましい。

上記のような複数のサブモードでの換気が可能になっていると、例えば、一日の運転を終える段階で電解セルへの給電をストップしてしばらくの間は、第１の換気モードと同程度の換気回数となる高換気サブモードで換気を実施し、その後、前記低換気サブモードへと移行して外部空間からの空気の導入によって設備内の温度が低下することを抑制させることができる。

ここで、夜間休転していた水素ガス製造設備１００を朝に立ち上げて日中水素ガスを製造した後に再び夜間は休転するような水素ガスの製造サイクルをモデルにして望ましい換気の方法についてより具体的に説明する。

水素ガスの製造を開始する朝の時点では、まず、水素ガス製造設備１００の水循環ポンプ２５を駆動させ、陽極側において純水を循環させ、次いで、整流器２１により電解装置２２に給電して水の電気分解を始める。
それと同時に整流器２１の冷却ファン２１ｂを運転させて第１の換気モードで換気を行なう。
この時点では、整流器２１の内部の温度もさほど高温ではないため第１換気口１３ａより排出される排気の温度は設備内の気温に比べてわずかに高い程度となる。
その後、時間経過とともに整流器２１の筐体内の温度は上昇し、日中、この筐体内の温度はピークに達する。
そして、夕刻になると外気温が低下するため、第２換気口１３ｂより誘引される空気の温度が低下し、整流器２１の筐体内の温度も低下し始める。
第１の換気モードから第２の換気モードへの切り替えは、この時点で行ってもよく、整流器２１の筐体内の温度が一定以下になった時点（以下、「時点Ａ」ともいう）で行ってもよい。
その後、電解装置２２への給電を停止して新たな水素ガスの発生をさせないようにすると、整流器２１では排熱が殆ど生じなくなるため、筐体内の温度低下の勾配が大きくなる。
第１の換気モードから第２の換気モードへの切り替えは、この時点で行ってもよく、整流器２１による給電を停止した時点（以下、「時点Ｂ」ともいう）で行ってもよい。
電解装置２２への給電が停止された後でも除湿装置ＤＣなどが運転されていると吸着筒の加熱再生による熱の一部が設備内の温度低下を防ぐことになる。
しかし、除湿装置ＤＣの運転も停止した時点（以下、「時点Ｃ」ともいう）では、外気温の低下と相俟って設備内の温度低下が加速されることになる。
第１の換気モードから第２の換気モードへの切り替えは、この「時点Ｃ」において行ってもよい。
そして、深夜から明け方に向けては外気温が大きく低下するため換気による設備内の温度低下が激しくなり、冬期においては凍結のおそれが生じてくる。
設備の設置個所が寒冷地であれば冬期に限らず凍結のおそれが生じる。
したがって、最終的には、前記換気を第２の換気モードで実施し、しかも、この第２の換気モードを低換気サブモードで実施することが好ましい。

前記「時点Ａ」で第２の換気モードへ切り替える場合は、図６に示したような形で換気を行なうことが望ましく、冷却ファン２１ｂでの空冷を実施しながら換気を行なうことが望ましい。
前記「時点Ｂ」で第２の換気モードへ切り替える場合は、図６に示したような形で換気を行なう必要性はなく、図５に示したような形で換気を行ってもよい。
「時点Ｂ」で換気のモードを第１の換気モードから第２の換気モードへ切り替える場合は、図５に示したような態様で換気を実施すると整流器２１がしばらくの間は蓄熱された状態となる。
したがって、第２の換気モードを図５に示したような態様で開始し、設備内の温度が規定値以下に低下した際に図６に示したような態様に切り替えると凍結防止によりいっそう効果を発揮する。
また、図６に示したような気流に切り替える際に、高換気サブモードから低換気サブモードへの切り替えを行ってもよい。

第１の換気モードから第２の換気モードへ切り替え、高換気サブモードから低換気サブモードへの切り替えは、具体的には、時刻、外気の温度、設備内の気温や水温、整流器２１の内部温度などの内の１以上の情報に基づいてそのタイミングを設定することができる。

上記のようにして本実施形態では凍結などの問題によって設備の運転を意図せず停止しなければならなくなる事態を回避しつつ水素ガスを製造することができる。
なお、本実施形態の水素ガス製造方法は、上記に例示したものに限らず、種々の態様とすることができる。

（第２実施形態）
以下に本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２実施形態に係る発明も、排熱を有効利用して凍結防止が行われる点においては第１実施形態と共通している。
第１実施形態においては、整流器が空冷式である場合を例示しているが、この第２実施形態に係る発明では整流器が図７に示すような水冷式のものであってもよい。
図７に示した水素ガス製造設備１００では、水冷式の整流器２１’を備えているため、これまでに例示の空冷式の整流器２１のように冷却ファン２１ｂが備えられていない。
そこで、図７に示した水素ガス製造設備１００では、第１換気口１３ａに冷却ファン２１ｂに代わる第１送風ファン１５ａ’が設けられている。
水冷式の整流器２１’では、冷却液を循環させた冷却用パイプ２１ｐ’で半導体素子を冷却する冷却機構２１ｅ’を有すため、整流器２１’の周囲の温度は、運転時に上昇するものの空冷式の整流器２１の場合ほど温度が高くはならないが、図７に示した水素ガス製造設備１００では、第１送風ファン１５ａ’で整流器２１’の周囲の暖気を外部空間に排出して第１の換気モードでの換気を行ない得るようになっている。

上記のように本実施形態の水素ガス製造設備１００は、発熱機器である整流器２１’で発生した熱によって加熱される熱媒体として前記冷却液が利用されている。
図７に示した水素ガス製造設備１００では、後述するように、整流器２１’で発生した熱によって加熱された前記熱媒体（冷却液）を冷却するための熱交換器として第１熱交換器と第２熱交換器とを含む複数の熱交換器を有している。

図７に示した水素ガス製造設備１００では、整流器２１’の内部の温度が空冷式の整流器２１の場合ほど高くはならないため筐体内の暖気を排出するための第１排気口２１ｙや第２排気口２１ｚが整流器２１’に設けられていない。
一方、水冷式の整流器２１’を備えた水素ガス製造設備では、半導体素子で加熱された冷却液を前記保温対象水の凍結防止のための熱源として有効活用できる。
例えば、整流器２１’との熱交換によって加熱された冷却液で前記配管（水配管Ｌ１、水素ガス配管Ｌ２、酸素ガス配管Ｌ３）の加熱が行われるようにしてもよい。

前記保温対象水の内、陽極側での循環経路を流れる水は、活発な流動を生じているために凍結し難い環境にあると言える。
また、活発な流動を生じていない水でも純水タンク２４に貯留されている水のような比較的大量の水は、全体的な熱容量が大きいために凍結し難い環境にあると言える。
一方で陰極側や陽極側のガスラインで発生した凝縮水（結露水）については、量が比較的少量である上に流動状況もさほど活発にはならないため、排熱による加熱が優先的に実施されることが好ましい。
即ち、水素ガス配管Ｌ２及び酸素ガス配管Ｌ３は、好適な加熱の対象となり得る。

水冷式の整流器２１’を備えた水素ガス製造設備１００についてより詳しく説明すると、図７に示した水素ガス製造設備１００は、水冷式の整流器２１’の内部（半導体素子）で発生した熱を冷却液を媒体として整流器２１’の外部へ伝達し得るように構成されている。
該水素ガス製造設備１００は、整流器２１’で発生した熱によって加熱された冷却液を整流器外で熱交換して冷却するための熱交換器として、第１熱交換器と第２熱交換器とを含む複数の熱交換器を有している。
本実施形態での前記第１熱交換器は、前記保温対象水を加熱するための加熱コイル２１ｆ’となっている。
即ち、本実施形態においては、冷却用パイプ２１ｐ’を筐体２１ａ’の外部まで延設して水配管Ｌ１の周囲に巻回して該水配管Ｌ１を加熱するための加熱コイル２１ｆ’を形成させ、ポンプＰ’によって加熱コイル２１ｆ’と冷却機構２１ｅ’との間を前記冷却液が循環されるようにして前記水配管Ｌ１などの凍結防止が図られている。

本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記冷却液が前記保温対象水の加熱に用いられない期間（例えば、第１の換気モードでの換気が行われる期間）などにおいて該冷却液を前記収容空間の空気で空冷する空冷機２１Ｇ’を備え、前記第２熱交換器が当該空冷機２１Ｇ’での放熱コイル２１ｇ’を構成している。
本実施形態における水素ガス製造設備１００では、前記整流器２１’で加熱された冷却液の供給先を前記第１熱交換器（加熱コイル２１ｆ’）と前記第２熱交換器（放熱コイル２１ｇ’）とに切り替え可能になっている。
言い換えると、本実施形態の水素ガス製造設備１００は、電気分解に利用される水、及び、電気分解されずに系外に排出される水の内の少なくとも１つを凍結防止の対象となる対象水とし、整流器の熱を伝達して前記対象水を加熱するための第１熱交換器と、整流器の熱で収容空間の空気を加熱するための第２熱交換器を有している。
このことにより本実施形態における水素ガス製造設備１００は、設備内の全体を第２熱交換器で加熱する状態と、設備内の特定部分を第１熱交換器で加熱する状態とが切り替え可能となっている。

前記空冷機２１Ｇ’は、前記冷却液を冷却することで温度が上がった空気を直接外部空間に放出するように配されてもよい。
また、当該空冷機２１Ｇ’は、壁部１０の内側の収容空間ではなく壁部１０よりも外側の外部空間に配されてもよい。

この第２実施形態に係る水素ガス製造設備１００は、上記のように水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部２０と、該水電解装置部２０を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部１０とを有する水素ガス製造設備１００であり、前記水電解装置部２０には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられている点において第１実施形態に係る水素ガス製造設備１００と共通している。

この第２実施形態に係る水素ガス製造設備１００は、発熱機器で発生した熱によって加熱される熱媒体を有し、前記熱によって加熱された前記熱媒体を冷却するための熱交換器として第１熱交換器と第２熱交換器とを含む複数の熱交換器を有し、該複数の熱交換器の内、前記第１熱交換器が前記収容空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配され、前記第２熱交換器は、前記収容空間における前記第１熱交換器とは異なる箇所で熱交換するか、又は、前記外部空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配されている。
そして、この第２実施形態に係る水素ガス製造設備１００は、前記第１熱交換器によって熱交換する第１の熱交換モードと、前記第２熱交換器によって熱交換する第２の熱交換モードとに切り替えが可能である。

第２実施形態に係る水素ガス製造設備１００は、上記のように第２熱交換器を外部空間への排熱に有利な位置に配することで、第１実施形態に係る水素ガス製造設備１００と同様に運転時に発生する熱を必要に応じて素早く排出したり第１熱交換器を使って凍結防止に有効活用したりすることができる。
即ち、前記第１の熱交換モードは、保温対象水の直接的又は間接的な加熱のために実施されることが好ましい。
前記第２の熱交換モードは、設備内での発熱を外部放出するために行われることが好ましい。
上記のような効果を顕著に発揮させる上において、前記第２熱交換器は、前記外部空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配されていることが好ましい。

本実施形態においては、例えば、前記冷却液が第１の換気モードにおいて空冷機２１Ｇ’での熱交換によって冷却され、第２の換気モードにおいては前記冷却液が直接又は間接的に保温対象水と熱交換して当該保温対象水の加熱（凍結防止）が行われる。
本実施形態においては、第１の熱交換モードと第２の換気モードとが並行して実施され得る。
また、本実施形態においては、第２の熱交換モードと第１の換気モードとが並行して実施され得る。

本実施形態においては、冷水を作製するためのチラーを前記空冷機２１Ｇ’に代えて設置するようにしてもよく、冷水が整流器２１’とチラーとの間を循環するようにしてもよい。
この場合、チラーから排出される排熱は、収容空間を温めるために用いても、外部空間に放出するようにしてもいずれでもよい。

冷却液で前記配管を加熱する場合、空気で加熱する場合と違って特定箇所に熱を集中させることが容易であるため、凍結が起こりそうな箇所をピンポイントに加熱することができる。
また、冷却用パイプ２１ｐ’を分岐させて複数箇所に加熱コイル２１ｆ’を形成させてもよく、その場合、複数箇所の加熱コイル２１ｆ’のいずれに加熱された冷却液を流通させるかを切り替える切り替え機構を設けるようにしてもよい。
即ち、本実施形態においては、さらに第３熱交換器を設けて前記保温対象水を複数箇所で同時に加熱できるようにしてもよい。
そして、このような場合も、整流器に遠い位置に設けられた第２換気口１３ｂから排気が行わることで整流器２１’の周囲の暖気を凍結防止に活用できる点においては変わりがない。

本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記整流器２１’で発生した熱によって加熱された冷却液で前記保温対象水を加熱する熱交換器の他に前記保温対象水を加熱するための加熱装置としてサブヒーター２１ｈ’を有している。
サブヒーター２１ｈ’は、加熱水蒸気（スチーム）や系統電力などの外部から水素ガス製造設備１００に供給されるエネルギーによって前記保温対象水を加熱するように構成され得る。
即ち、本実施形態の水素ガス製造設備１００は、前記保温対象水を加熱するための加熱装置として第１の加熱装置（加熱コイル２１ｆ’）と第２の加熱装置（サブヒーター２１ｈ’）とを含む複数の加熱装置を備えている。
サブヒーター２１ｈ’は、加熱コイル２１ｆ’に隣接するように設けられてもよく、加熱コイル２１ｆ’とは離れた位置に設けられてもよい。

本実施形態の水素ガス製造設備１００では、エネルギー消費を節約する上においてサブヒーター２１ｈ’での加熱に先行して加熱コイル２１ｆ’（第２熱交換器）での保温対象水の加熱を実施し、該加熱コイル２１ｆ’だけでは凍結を防止するための熱量が不十分であると判断される場合にサブヒーター２１ｈ’での加熱が実施されることが好ましい。

サブヒーター２１ｈ’での加熱の要否は、収容空間の気温、外部空間の気温、或いは、電気分解に利用される水の水温などを基準に判断されることが好ましく、これらの内の基準となる温度が基準値を下回る際に実施されることが好ましい。
即ち、本実施形態の水素ガス製造設備１００は、電気分解に利用される水、及び、電気分解には利用されずに系外に排出される水の内の少なくとも１つを凍結防止の対象となる対象水とし、整流器２１’の熱を伝達して前記対象水を加熱コイル２１ｆ’で加熱する第１の加熱と、該第１の加熱とは別の加熱方法（サブヒーター２１ｈ’）で前記対象水を加熱する第２の加熱とが実施可能であり、少なくとも前記第２の加熱が、収容空間の気温、外部空間の気温、及び、電気分解に利用される水の水温の少なくとも１つを基準にして実施されることが好ましい。

上記のように水冷式の整流器２１’は、空冷式の整流器２１に比べて熱を特定箇所に集中させ易いため、例えば、図８に示すように蓄熱装置ＨＴを収容空間に配して凍結防止の必要性が低い状況下で生じる排熱を蓄熱装置ＨＴに蓄えるようにしてもよい。
より具体的には、前記空冷機２１Ｇ’や前記チラーのように整流器２１’から排出される加熱状態の冷却液を冷却するための冷却装置と整流器２１’との間に冷却液を循環させるための循環経路を設け、前記冷却装置よりも上流側に前記蓄熱装置ＨＴを配置してもよい。
そして、そのような態様においては、保温対象水の凍結を防止するために加熱する加熱対象物Ｚと前記蓄熱装置ＨＴとの間に熱媒ＴＬを循環供給できるようにし、該加熱対象物Ｚを加熱する必要性が低い場合は、図８（ａ）に示すように専ら前記蓄熱装置ＨＴに熱を蓄えるようにし、加熱対象物Ｚを加熱する必要性が生じたときに図８（ｂ）に示すように蓄熱装置ＨＴから熱媒ＴＬを加熱対象物Ｚに供給することで凍結防止が図られる。

前記蓄熱装置ＨＴは、単に整流器２１’で加熱された状態の冷却液を一次貯留するだけの水槽であっても、整流器２１’で発生した熱を蓄える顕熱蓄熱材や潜熱蓄熱材などを備えたものであってもよい。
前記蓄熱装置ＨＴは、大きな蓄熱量を確保し易い上において潜熱蓄熱材を備えていることが好ましい。
前記潜熱蓄熱材としては、例えば、５℃～５０℃の範囲に相転移温度を有するパラフィン系蓄熱材や、水和物系蓄熱材が挙げられる。
収容空間における可燃物の量の低減を図る上において前記潜熱蓄熱材はとしては、水和物系蓄熱材が好ましい。

該水和物系蓄熱材としては、例えば、硫酸ナトリウム１０水塩系蓄熱材（相転移温度：１０℃～３２℃）、トリメタノールエタン３水塩系蓄熱材（相転移温度：１３℃～３０℃）、塩化カルシウム６水塩系蓄熱材（相転移温度：２７℃）、酢酸ナトリウム３水塩系蓄熱材（相転移温度：４０℃～５７℃）、チオ硫酸ナトリウム５水塩系蓄熱材（相転移温度：４８℃）などが挙げられる。

水冷式の整流器２１’での半導体素子の冷却に用いる冷却液は、系外から導入するようにしてもよい。
例えば、図９に示すように系外から工業用水などの冷媒ＣＬを整流器２１’に供給する給水経路を設けるとともに整流器２１’を冷却した後の冷媒ＣＬを系外に排出する排水経路を設けて半導体素子の冷却を行ってもよい。
このとき、図８での例示と同様に、加熱対象物Ｚを加熱する必要性が低い場合は、図９（ａ）に示すように専ら前記蓄熱装置ＨＴに熱を蓄えるようにし、加熱対象物Ｚを加熱する必要性が生じたときに図９（ｂ）に示すように蓄熱装置ＨＴから加熱対象物Ｚに熱媒ＴＬを供給することで凍結防止が図られる。

図８、図９に示した態様においても蓄熱装置ＨＴを熱源とした加熱装置以外に図７に例示したようなサブヒーター２１ｈ’を別途設けてもよい。
蓄熱装置ＨＴから加熱対象物Ｚへの熱媒ＴＬの供給は、サブヒーター２１ｈ’の駆動と同様に収容空間の気温、外部空間の気温、或いは、電気分解に利用される水の水温などを基準にその要否を判断させることができる。
このことにより、凍結防止をより確実なものとすることができる。
尚、整流器２１’とは別に水冷式の装置類が水素ガス製造設備に設けられている場合は、蓄熱装置ＨＴに蓄える熱をそのような装置類からの排熱としてもよい。

図８、図９に示した態様においては、蓄熱装置ＨＴを備え、第１の換気モードにおいて発熱機器が発する熱を蓄熱装置ＨＴに蓄え、第２の換気モードにおいて蓄熱装置ＨＴに蓄えた熱を保温対象水に伝達して当該保温対象水の凍結防止を図ることができる。
このような態様においては、保温対象水に伝達する熱量を比較的多く確保できるとともに伝達する熱量の大小もコントロールし易いため、より確実に凍結防止を図ることができる。

以上のように、本発明での一つ実施形態に係る発明においては、
水素ガス製造設備が、
水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有し、
前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
前記壁部には、前記収容空間の空気を排気することによって該収容空間の熱を前記外部空間に排出するための換気口が設けられ、且つ、前記換気口には、第１換気口と、前記発熱機器からの距離が第１換気口よりも遠い第２換気口とが含まれており、
前記第１換気口からの排気によって前記収容空間と前記外部空間との換気が行われる第１の換気モードと、前記第２換気口からの排気によって前記換気が行われる第２の換気モードとが切り替え可能であるため、発熱機器の熱を外部空間に排出することが容易であるとともに発熱機器の排熱を凍結防止に有効活用することができる。

本実施形態での好ましい態様によれば、
水素ガス製造設備の前記壁部が、収容空間を挟んで対向する第１側壁と第２側壁とを備え、前記第１換気口が前記第１側壁に備えられ、前記第２換気口が前記第２側壁に備えられている。
そのため、本実施形態の水素ガス製造設備では、第１の換気モードや第２の換気モードで換気を行なう際に第１換気口と第２換気口との内の一方を排気口、他方を給気口とすることができ、給気口より導入した新たな空気を設備内全体に行き渡らせ易く、暖気や水素ガスが滞留する箇所の形成を抑制することができる。

本実施形態での好ましい態様によれば、
前記水電解装置部には、電力が供給されて水が電気分解される電解セルと、該電解セルに供給する前記電力の整流が行われる整流器とが備えられ、
前記第２換気口よりも前記第１換気口に近い位置に設けられている前記発熱機器が前記整流器である。
水素ガス製造設備の中でも整流器は、特に多くの熱を発生する発熱機器であるため、この好ましい態様によれば、凍結防止に特に高い効果を得ることができる。

本実施形態での好ましい態様によれば、
前記整流器が、前記第１換気口に向けて排気を行う第１排気口と、前記第２換気口に向けて排気を行う第２排気口とを備え、該第２排気口を開閉するシャッターをさらに備えている。
この好ましい態様によれば、整流器の排熱の放出方向を第１排気口と第２換気口とに切り替えることが容易であり、外部空間への熱の排出と、収容空間での熱の有効利用との切り替えが容易に実施され得る。

本実施形態での好ましい態様によれば、前記第２排気口は、垂直方向における位置が前記発熱機器の上端よりも低くなるように配されている。
この好ましい態様によれば、第２の換気モードにおいて発熱機器の周囲の暖気を前記第２排気口に向けて斜め下向きに誘引できるため、床上付近の凍結が発生し易い箇所を温め易くなる。

本実施形態での好ましい態様によれば、
前記第２の換気モードでの換気が複数のサブモードで実施され、
該複数のサブモードには、少なくとも１つのサブモードよりも単位時間当たりの換気量が多い高換気サブモードと、該高換気サブモードよりも単位時間当たりの換気量が少ない低換気サブモードとが含まれている。
そして、本実施形態でのさらなる好ましい態様によれば、前記低換気サブモードが、前記高換気サブモードよりも前記外部空間の温度が低い状況で実施される。
このような好ましい態様によれば、外部空間からの空気の取り込み量（換気回数）を調整できる。
そのため、このような好ましい態様によれば、外部空間の温度が低くて設備内で水の凍結が起こり得る状況下などにおいても設備内を適切な温度に維持することができる。

本実施形態での好ましい態様によれば、水素ガス製造設備が前記収容空間の気温を上昇させるエアコンデショナーをさらに備えている。
また、本実施形態での好ましい態様によれば、水素ガス製造設備が、前記電気分解される前の水、又は、前記電気分解された後の水の流通する配管を備え、該配管を加熱する凍結防止ヒーターをさらに備えている。
このような好ましい態様によれば、換気方法だけでは凍結が防ぎ切れないおそれがあるような想定外の状況においても凍結防止をさせることができる。

本実施形態での好ましい態様によれば、水素ガス製造設備が、前記電気分解される前の水、又は、前記電気分解された後の水の流通する配管を備え、前記整流器が水冷式で、該整流器での熱交換によって加熱された冷却液で前記配管の加熱が行われる。
このような好ましい態様によれば、冷却液で配管を直接的に加熱できるため、凍結が起こりそうな場所をピンポイントに加熱することも容易に実施できる。

本発明での他の実施形態に係る発明においては、
水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する水素ガス製造設備であって、
前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
該発熱機器で発生した熱によって加熱される熱媒体を有し、
前記熱によって加熱された前記熱媒体を冷却するための熱交換器として第１熱交換器と第２熱交換器とを含む複数の熱交換器を有し、
該複数の熱交換器の内、前記第１熱交換器が前記収容空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配され、前記第２熱交換器は、前記収容空間における前記第１熱交換器とは異なる箇所で熱交換するか、又は、前記外部空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配されており、
前記第１熱交換器によって熱交換する第１の熱交換モードと、前記第２熱交換器によって熱交換する第２の熱交換モードとに切り替えが可能であるため発熱機器の熱を外部空間に排出することが容易であるとともに発熱機器の排熱を凍結防止に有効活用することができる。

本実施形態での好ましい態様によれば、前記第２熱交換器が前記外部空間で熱交換して前記熱媒体を冷却し得るように配されていることで発熱機器の熱を外部空間に排出することがより確実に、且つ、より容易に実施可能となる。

尚、本発明の水素ガス製造設備や水素ガス製造方法は上記のような好ましい態様のものに限定されるものでもない。
即ち、本発明の水素ガス製造設備は、上記例示に何等限定されるものではなく、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において上記例示に対して各種変更を加え得るものである。

１０：壁部、１１：フレーム、１２：壁パネル、１３：換気口、１３ａ：第１換気口、１３ｂ：第２換気口、１４：シャッター、１５ａ’：第１送風ファン、１５ｂ：第２送風ファン、１５ｃ：第３送風ファン、２０：水電解装置部、２１，２１’：整流器、２１ａ，２１ａ’：筐体、２１ｂ：冷却ファン、２１ｚａ：シャッター、２２：電解装置、２３：純水製造装置、２４：純水タンク、２５：水循環ポンプ、２６：（陽極側）気液分離器、２７：ポリッシャー、２８：熱交換器、２９：（陰極側）気液分離器、３０：エアコンデショナー、１００：水素ガス製造設備、ＤＣ：除湿装置、ＤＣａ：吸着筒、ＤＰ：ダクト、ＨＬ：水素排出経路、Ｌ１：水配管、Ｌ２：水素ガス配管、Ｌ３：酸素ガス配管、ＯＬ：酸素排出経路、ＷＬ：原料水供給経路

Claims (8)

1. 水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する水素ガス製造設備であって、
   前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
   前記壁部には、前記収容空間の空気を排気することによって該収容空間の熱を前記外部空間に排出するための換気口が設けられ、且つ、前記換気口には、第１換気口と、前記発熱機器からの距離が第１換気口よりも遠い第２換気口とが含まれており、
   前記第１換気口からの排気によって前記収容空間と前記外部空間との換気が行われる第１の換気モードと、前記第２換気口からの排気によって前記換気が行われる第２の換気モードとに切り替えが可能であり、
   保温対象水を備え
   前記第２の換気モードでは、前記発熱機器から前記第２換気口へと向かう気流が形成され、前記保温対象水の少なくとも一部が該気流の通る位置に配される水素ガス製造設備。
2. 前記第１の換気モードと前記第２の換気モードとのそれぞれで前記収容空間を横切る気流が形成されるように構成されており、
   前記第２の換気モードでは、前記第１の換気モードでの前記気流の向きとは逆向きの気流が前記収容空間に形成される請求項１記載の水素ガス製造設備。
3. 前記壁部が前記収容空間を挟んで対向する第１側壁と第２側壁とを備え、前記第１換気口が第１側壁に備えられ、前記第２換気口が第２側壁に備えられている請求項１又は２に記載の水素ガス製造設備。
4. 前記水電解装置部には、電力が供給されて水が電気分解される電解セルと、該電解セルに供給する前記電力の整流が行われる整流器とが備えられ、
   前記第２換気口よりも前記第１換気口に近い位置に設けられている前記発熱機器が前記整流器であり、
   前記整流器が水冷式で、前記保温対象水の少なくとも一部が該整流器での熱交換によって加熱された冷却液で加熱されるように配される請求項１乃至３の何れか１項に記載の水素ガス製造設備。
5. 水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する水素ガス製造設備であって、
   前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
   前記壁部には、前記収容空間の空気を排気することによって該収容空間の熱を前記外部空間に排出するための換気口が設けられ、且つ、前記換気口には、第１換気口と、前記発熱機器からの距離が第１換気口よりも遠い第２換気口とが含まれており、
   前記第１換気口からの排気によって前記収容空間と前記外部空間との換気が行われる第１の換気モードと、前記第２換気口からの排気によって前記換気が行われる第２の換気モードとに切り替えが可能であり、
   前記水電解装置部には、電力が供給されて水が電気分解される電解セルと、該電解セルに供給する前記電力の整流が行われる整流器とが備えられ、
   前記第２換気口よりも前記第１換気口に近い位置に設けられている前記発熱機器が前記整流器で、
   前記整流器が、前記第１換気口に向けて排気を行う第１排気口と、前記第２換気口に向けて排気を行う第２排気口とを備え、該第２排気口を開閉するシャッターをさらに備えている水素ガス製造設備。
6. 水を電気分解して水素ガスを発生する水電解装置部と、該水電解装置部を収容する収容空間を外部空間と区分する壁部とを有する水素ガス製造設備で水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
   前記水電解装置部には運転時に発熱する少なくとも１つの発熱機器が備えられ、
   前記壁部には、前記収容空間の空気を排気することによって該収容空間の熱を前記外部空間に排出するための換気口が設けられ、且つ、前記換気口には、第１換気口と、前記発熱機器からの距離が第１換気口よりも遠い第２換気口とが含まれており、
   前記第１換気口からの排気によって前記収容空間と前記外部空間との換気が行われる第１の換気モードと、前記第２換気口からの排気によって前記換気が行われる第２の換気モードとを切り替え、且つ、前記第２の換気モードでの換気を前記第１の換気モードよりも前記外部空間の気温が低い状況で実施する水素ガス製造方法。
7. 前記第２の換気モードでの換気を複数のサブモードで実施し、
   該複数のサブモードには、少なくとも１つのサブモードよりも単位時間当たりの換気量が多い高換気サブモードと、該高換気サブモードよりも単位時間当たりの換気量が少ない低換気サブモードとが含まれている請求項６記載の水素ガス製造方法。
8. 前記低換気サブモードでの換気を、前記高換気サブモードよりも前記外部空間の温度が低い状況で実施する請求項７記載の水素ガス製造方法。