CN110528013A - 水电解系统的运转方法和水电解系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及水电解系统的运转方法和水电解系统。水电解系统(10)具备：水电解装置(12)、具有水循环泵(32)的水循环回路部(26)、具有防冻液循环泵(72)的防冻液循环回路部(60)、以及在水循环回路部(26)与防冻液循环回路部(60)之间进行热交换的换热器(52)。另外，在使水电解装置(12)进行的水电解开始之前，水电解系统(10)的控制装置(54)使水循环泵(32)工作来使水进行循环，另一方面将防冻液循环泵(72)设为工作停止状态。

Description

水电解系统的运转方法和水电解系统

技术领域

本公开涉及将水进行电解来产生氧气和氢气的水电解系统的运转方法和水电解系统。

背景技术

在日本特开2015-48506号公报中公开了水电解系统，该水电解系统具有将水进行电解来产生氧气和氢气的水电解装置。该种水电解系统为了水电解装置的电解中的催化剂活性化，需要适当地管理水电解装置的排热(水温)。因此，水电解系统具备使水在与水电解装置之间进行循环的水循环回路部，并且具备将供给至水电解装置的水冷却的水温调整装置。

例如，水温调整装置为了在夏季有效果地进行水电解的排热，需要冷却性能高，另一方面，需要在冬季周围温度降低时防止水发生冻结的结构。这是因为当水冻结时，会发生水电解装置异常发热、离子交换膜破损等。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是与上述的水电解系统的技术相关连地做出的，目的在于提供能够将供给至水电解装置的水有效率地冷却，并且能有效果地抑制水冻结的水电解系统的运转方法和水电解系统。

用于解决问题的方案

为了实现所述的目的，本发明涉及的水电解系统的运转方法和水电解系统具备：水电解装置；水循环回路部，其具有水循环泵，使水在所述水循环回路部与所述水电解装置之间进行循环；防冻液循环回路部，其具有防冻液循环泵，使防冻液在所述防冻液循环回路部与散热器之间进行循环；换热器，其在所述水循环回路部与所述防冻液循环回路部之间进行热交换；以及控制装置，其控制所述水循环泵和所述防冻液循环泵的工作，其中，在所述水电解装置进行的水电解开始之前，所述控制装置使所述水循环泵工作来使所述水进行循环，另一方面将所述防冻液循环泵设为工作停止状态。

根据本发明，水电解系统的运转方法和水电解系统，利用换热器对水循环回路部的水与防冻液循环回路部的防冻液进行热交换，由此能够更适当地调整水循环回路部的水的温度。特别是，水电解系统在运转时，在开始水电解之前使水循环泵工作，另一方面将防冻液循环泵设为工作停止状态，因此被抑制了来自防冻液循环回路部的传热的水被水循环回路部供给至水电解装置。例如，即使防冻液循环回路部的防冻液因冬季的周围温度(外部空气等)而成为低温，也能够抑制水循环回路部的水发生冻结，从而能够使水电解装置良好地实施水电解。另外，水电解系统在开始水电解之前不使防冻液循环泵进行不需要的驱动，由此也能够抑制能量消耗。

参照附图来说明以下的实施方式，从而能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式涉及的水电解系统的整体结构的框图。

图2是示出水电解系统的水温调整装置的功能的说明图。

图3是示出水电解系统工作时的控制装置的功能的框图。

图4是示出水电解系统的工作的模式顺序的流程图。

图5是水电解系统从待机模式向水电解模式转换时的时序图。

图6是水电解系统的水电解模式和停止模式的时序图。

图7是水电解系统在水电解模式中旋转散热器风扇时的时序图。

具体实施方式

以下，关于本发明例举优选的实施方式，参照附图进行详细说明。

如图1所示，本发明的一实施方式涉及的水电解系统10具备将水(纯水)进行电解来制造氢气和氧气的水电解装置12(压差式水电解装置)。另外，水电解系统10为了抑制供给至水电解装置12的水发生冻结，将系统的大部分的结构收容于生成设施(以下称为壳体14)的内部。

水电解系统10的水电解装置12通过水电解来生成与常压的氧气压力相比为高压、例如1MPa～70MPa的氢气(高压氢气)。此外，水电解装置12可以是生成常压氢气的结构。例如，水电解装置12是将多个水电解单体16层叠而构成的，在其层叠方向一端具备第一端板18，并且在层叠方向另一端具备第二端板20。另外，作为直流电源的电解电源22，与水电解单体16的层叠体连接。

在第一端板18设置水供给接口18a，在第二端板20设置水排出接口20a和氢气导出接口20b。高压氢气配管24的一端部与氢气导出接口20b连接。水电解装置12将氢气导出至与高压氢气配管24的另一端部连接的未图示的高压氢气气液分离装置和吸附装置。高压氢气气液分离装置将水从氢气分离，吸附装置进一步地吸附氢气所含的水来生成产品氢气(干燥氢气)。所生成的氢气贮存于未图示的氢罐。

另一方面，水循环回路部26与水电解装置12的水供给接口18a和水排出接口20a连接，该水循环回路部26使水在水循环回路部26与水电解装置12之间进行循环。在水循环回路部26设置水循环配管28、氧气气液分离装置30、水循环泵32以及离子交换装置34。

水循环配管28具有与水供给接口18a连接的水供给配管36、以及与水排出接口20a连接的水排出配管38。水供给配管36与氧气气液分离装置30的底部连接，从氧气气液分离装置30将水供给至水电解装置12。另一方面，水排出配管38与氧气气液分离装置30的顶部连接，从水电解装置12将在水电解中所使用的水供给(排出)至氧气气液分离装置30。

在水电解装置12的上游侧的水供给配管36设置氧气气液分离装置30。氧气气液分离装置30从自水电解装置12排出的液体(水)中将气体(氧气、氢气等)分离。该氧气气液分离装置30除了与水供给配管36和水排出配管38连接以外，还与氧气供给配管40、纯水供给配管42以及排气配管44连接。鼓风机46与氧气供给配管40连接，该鼓风机46将空气供给至氧气气液分离装置30。

纯水制造装置48与纯水供给配管42连接，该纯水制造装置48将纯水供给至氧气气液分离装置30。纯水制造装置48例如具备离子交换部48a来将市政供水中所含的氯等去除，该离子交换部48a具有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

排气配管44将在氧气气液分离装置30处从水中分离的气体(氧气、氢气等)向壳体14的外部排出。而且，氧气气液分离装置30将从气体分离了的水向水供给配管36流出。

在氧气气液分离装置30的下游侧的水供给配管36设置水循环泵32。水循环泵32例如能够应用具有能够设定旋转速度的翅片(未图示)的离心泵，对水施加与翅片的旋转速度相应的流动力。即，基于水循环泵32的旋转速度而调整为适当的流动量的水在水循环回路部26的水循环配管28进行循环。

而且，在水循环泵32的下游侧的水供给配管36设置换热器52，该换热器52构成水温调整装置50的一部分。水温调整装置50调整供给至水电解装置12的水循环回路部26的水的温度(水温)。该水温调整装置50构成为，具有能够将伴随着水电解装置12的水电解而上升的水温充分地降低的冷却性能。另外，本实施方式涉及的水温调整装置50具备如下功能，在水电解系统10待机时、水电解装置12进行的水电解开始之前等，防止水发生冻结。在后面详述该水温调整装置50的结构。

在换热器52的下游侧的水供给配管36设置离子交换装置34。离子交换装置34在内部具备离子交换树脂等离子交换体，产生与水所含的离子进行离子交换的作用，由此去除杂质。

另外，水电解系统10具备控制系统整体的工作的控制装置54(ECU)、对水循环回路部26(水循环配管28内的水)的水温检测的水温检测器56、以及对壳体14内的室温进行检测的室温检测器58。另外如图1所示，也可以是，水电解系统10在离子交换装置34与水电解装置12之间的水供给配管36具备探测水的导电率的导电率计59a(或者检测硬度的硬度计)、以及检测水循环配管28的水的流量的流量计59b等。

控制装置54构成为具有未图示的处理器、存储器以及输入输出接口的计算机(包括微型控制器)。详细来讲，在水电解系统10的运转中，控制装置54在进行水电解的水电解模式、没有进行水电解的待机模式、水电解开始之前的起动模式以及停止水电解的停止模式等之间适当切换并进行工作控制。

在水电解模式中，使水相对于水电解装置12来进行循环，在水电解装置12处实施水电解，并将生成的氢气贮存于氢罐。另一方面，待机模式是停止从电解电源22向水电解装置12供给电力，由此停止水电解。因此，在待机模式中，从水电解装置12排出的水温(水电解装置12的排热)比水电解模式的水温低。

例如，在氢罐贮存有充分的氢气，由此控制装置54判定不需要生成氢气，基于该判定从水电解模式转换为停止模式，在停止模式之后实施待机模式。另外，控制装置54判定氢罐的氢气的贮存量变少，基于该判定从待机模式转换为起动模式，在起动模式之后实施水电解模式。

另外，控制装置54在实施各个模式时，基于水温检测器56检测的水循环回路部26的水温来控制水温调整装置50的工作。然后，具体说明水电解系统10的水温调整装置50。

如图1和图2所示，水温调整装置50构成为，具有上述的换热器52，并且包括水循环回路部26的一部分、以及使防冻液在防冻液循环回路部60与散热器62之间进行循环的防冻液循环回路部60。换热器52在水循环回路部26与防冻液循环回路部60之间进行热交换。另外，在水温调整装置50包括对壳体14内进行换气并且调整壳体14内的室温的库内用第一风扇64、库内用第二风扇66以及加热器68。

作为构成水温调整装置50的水循环回路部26，能够举出上述的水循环配管28和水循环泵32。这是因为即使仅是水循环泵32进行驱动来使水在水循环配管28内流动，也能够使水温变化。也就是说，水循环回路部26与防冻液循环回路部60彼此构成闭环，水温调整装置50构成为在这两个系统的闭环之间进行热交换的冷却系统。

而且，水温调整装置50的防冻液循环回路部60具备防冻液循环配管70、防冻液循环泵72以及上述的散热器62。防冻液循环配管70在内部具有防冻液的循环流路。填充于防冻液循环配管70的防冻液没有特别限定，假设壳体14的外部的气温为-20℃程度，则可适用浓度50％以上的乙二醇水溶液。

防冻液循环配管70的一部分收容于壳体14的内部，其他部分在壳体14的外部露出。而且，在壳体14的内部的防冻液循环配管70设置换热器52和防冻液循环泵72，在壳体14的外部的防冻液循环配管70设置散热器62。另外，以与防冻液循环配管70的在壳体14的外部露出的部分相比收容于壳体14内的部分存在充分的量的防冻液的方式，适当地设定防冻液循环配管70的配管的长度(沿面距离)和内径(截面积)。

防冻液循环回路部60的防冻液循环泵72能够与水循环泵32同样地构成。例如，防冻液循环泵72构成为具有未图示的翅片的离心泵，由控制装置54控制其旋转速度，由此使流动于防冻液循环配管70的防冻液的流动量增减。

防冻液循环回路部60的散热器62在壳体14的外部，与外部空气之间进行防冻液的热交换。在散热器62的附近位置设置散热器风扇74。散热器风扇74由控制装置54控制旋转，由此基于其旋转速度的变化来使朝向散热器62的空气的流量变化。

而且，水温调整装置50的换热器52在水与防冻液之间进行液-液热交换。作为一个例子，换热器52能够采用如下结构，具有将水循环配管28与防冻液循环配管70之间连结的多个传热板(未图示)，经由多个传热板进行热的转移。由此在水循环配管28流动的水向防冻液循环配管70的防冻液放热，另一方面从防冻液受热。反而言之，防冻液循环配管70的防冻液向水循环配管28的水放热，另一方面从水受热。此外，换热器52的结构当然不特别限定于此。

另外如图2所示，水温调整装置50的库内用第一和第二风扇64、66分别设置在形成于壳体14的多个吸气口14a附近。各个风扇64、66伴随着旋转将外部空气吸入至壳体14内，并且从在壳体14形成的多个排气口14b将气体排出。另外，加热器68设置在库内用第一风扇64的附近位置。该加热器68能够应用电热加热器，在控制装置54的控制下进行加热，由此将被壳体14的室内、库内用第一风扇64吸入的空气加热。

控制装置54的处理器执行存储于存储器的未图示的程序，由此对包括上述的水温调整装置50的水电解系统10的工作进行控制。具体来讲，如图3所示，在控制装置54内构建模式设定部76、水电解控制部78以及温度控制部80等功能模块。

模式设定部76设定上述的水电解系统10的模式(待机模式、起动模式、水电解模式、停止模式)。例如，模式设定部76基于在氢罐等设置的未图示的压力传感器的压力值来计算氢气量。而且，模式设定部76根据氢气量来在待机模式、水电解模式之间进行切换，在从待机模式向水电解模式转换时进行起动模式，在从水电解模式向待机模式转换时进行停止模式。

水电解控制部78基于模式设定部76设定为水电解模式，来使水电解装置12进行工作来实施水电解。也就是说，从电解电源22向水电解装置12供给适当的电力，由此将水电解单体16内的水进行电解来生成氢气和氧气。

而且，温度控制部80与模式设定部76和水电解控制部78连动来对水温调整装置50进行工作控制。在温度控制部80的内部构建模式获取部82、水温获取部84、室温获取部86、工作处理部88、水循环泵指令部90、防冻液循环泵指令部92、散热器风扇指令部94、第一风扇指令部96、第二风扇指令部98以及加热器指令部100。

模式获取部82获取模式设定部76设定的模式的信息并提供至工作处理部88。水温获取部84获取水温检测器56检测出的从水电解装置12排出的水温的信息并提供至工作处理部88。室温获取部86获取室温检测器58检测出的壳体14的室温的信息并提供至工作处理部88。

工作处理部88基于从各个获取部提供的模式、水温、室温的信息，来设定水循环泵32、防冻液循环泵72、散热器风扇74、库内用第一风扇64、库内用第二风扇66、加热器68的工作内容，并将所设定的工作内容发送至各个指令部。

水循环泵指令部90基于工作处理部88的工作内容，向用于驱动水循环泵32的水循环泵驱动器(未图示)输出水循环泵指令。例如，水循环泵指令具有转速指令值，其表示水循环泵32的风扇(日文：ファン)的转速；或者水循环泵占空(英文：Duty)指令值，其表示对水循环泵32供给的电力的脉冲宽度。由此水循环泵32以与水循环泵指令相应的转速进行旋转。

防冻液循环泵指令部92基于工作处理部88的工作内容，向用于驱动防冻液循环泵72的防冻液循环泵驱动器(未图示)输出防冻液循环泵指令。例如，防冻液循环泵指令具有转速指令值，其表示防冻液循环泵72的风扇的转速；或者防冻液循环泵占空指令值，其表示对防冻液循环泵72供给的电力的脉冲宽度。由此防冻液循环泵72以与防冻液循环泵指令相应的转速进行旋转。

散热器风扇指令部94基于工作处理部88的工作内容，向用于驱动散热器风扇74的散热器风扇驱动器(未图示)输出散热器风扇指令。例如，散热器风扇指令是转速指令值，其表示散热器风扇74的转速；或者是散热器风扇占空指令值，其表示对散热器风扇74供给的电力的脉冲宽度。由此散热器风扇74以与散热器风扇指令相应的旋转速度进行旋转。

同样地，第一风扇指令部96基于工作处理部88的工作内容来使库内用第一风扇64旋转。第二风扇指令部98基于工作处理部88的工作内容来使库内用第二风扇66旋转。另外，加热器指令部100基于工作处理部88的工作内容来使加热器68加热。

此外，上述的各个指令部也可以是在与指令对象的装置之间实施反馈控制的结构。另外，控制装置54也可以是如下结构，在装置内具备上述的指令部和各个驱动器，由此对水循环泵32、防冻液循环泵72、库内用第一风扇64、库内用第二风扇66、加热器68以及散热器风扇74供给电力来进行驱动控制。例如，也可以是如下结构，根据在用于向水电解装置12供给水的水循环回路部26的上游侧设置的流量计59b的检测流量与目标流量之差，来导出水循环泵32的转速指令值，并对由水循环泵32产生的水的循环流量进行控制。

本实施方式涉及的水电解系统10基本是构成为如以上那样，接下来说明其运转方法。另外在以下，如图4所示，对按待机模式(步骤S1)、起动模式(步骤S2)、水电解模式(步骤S3)、停止模式(步骤S4)的顺序实施的工作内容进行叙述。

在氢罐的氢气量为规定以上的情况下，水电解系统10的控制装置54由模式设定部76设定停止生成氢气的待机模式。伴随着该待机模式的实施，水电解控制部78将从电解电源22向水电解装置12的电力供给切断，来停止水电解。另外，温度控制部80当从模式设定部76获取待机模式的信息时，如图5所示，将水循环泵32和防冻液循环泵72设为工作停止状态。由此，在待机模式中，构成一方的闭环的水循环回路部26的水不进行循环，构成另外一方的闭环的防冻液循环回路部60的防冻液不进行循环。

这里，在待机模式中，由于能够防止从壳体14外部的外部空气向水循环回路部26传热，并且也没有来自水电解装置12的排热，因此水循环回路部26的水会受到壳体14内的室温的影响。也就是说，水温会根据室温缓慢地变化。

而且，本实施方式涉及的控制装置54进行控制，以使壳体14内的气氛温度保持为1℃以上。因此，温度控制部80由室温获取部86从室温检测器58获取室温的信息，由工作处理部88基于室温来决定库内用第一风扇64、库内用第二风扇66以及加热器68的工作内容。

例如，工作处理部88当判定室温成为规定的低温阈值(1℃等)以下时，设定如下工作内容，使库内用第一风扇64旋转，并且将加热器68加热来在壳体14内流动温风(对壳体14内加温)。或者工作处理部88在室温成为规定的高温阈值以上的情况下，在停止了加热器68的状态下，使库内用第一风扇64和库内用第二风扇66的至少一方或者双方旋转，来对壳体14内进行排热(换气等)。此外，工作处理部88也可以是如下结构，不考虑由室温检测器58对室温的检测，而基于水温检测器56检测的水温来使库内用第一风扇64、库内用第二风扇66以及加热器68进行工作。

水电解系统10即使在待机模式也将壳体14内保持为1℃以上，由此，例如即使外部空气(周围温度)成为冰点以下也能够防止水循环回路部26的水发生冻结。此外，也可以是，控制装置54为了将壳体14的室温保持为1℃以上，也在其它的模式中使库内用第一和第二风扇64、66、加热器68工作。另外控制装置54也可以是如下结构，在待机模式中，使防冻液循环泵72停止，另一方面使水循环泵32工作(使水循环回路部26的水进行循环)。

如图5所示，当在时间点t0由模式设定部76判定开始生成氢气时，水电解系统10实施起动模式作为水电解的准备阶段。在起动模式中，工作处理部88设定水循环泵32的工作。其另一方面，工作处理部88设定维持防冻液循环回路部60(防冻液循环泵72、散热器风扇74)的工作停止状态。水循环泵指令部90基于工作处理部88的工作设定，输出使水循环泵32的转速逐渐地上升并设为固定的转速(例如，5000rpm)的水循环泵指令。由此在起动模式中，水循环回路部26的水以额定流量(水电解装置12进行水电解所需要的循环流量)进行循环。

水循环回路部26的水虽然在循环中从水循环泵32接受热，但是能够伴随着水的循环来经由水循环配管28(或者与水循环配管28相接的器件)放热。另外还根据水循环回路部26的水量来经由氧气气液分离装置30从纯水制造装置48进行供水，由此水循环回路部26的水温降低。因此，在起动模式中，低温的水被供给至水电解装置12。

控制装置54的模式设定部76在实施起动模式时测定实施时间(或者水的流量)，在经过了规定时间(或者成为了规定的流量)的时间点t1，从起动模式转换为水电解模式。当设定为水电解模式时，水电解控制部78从电解电源22向水电解装置12进行电力供给。水电解装置12将供给至多个水电解单体16内的水进行电解，由此生成氢气和氧气，并将此时的反应热向水传热(排热)。因此，水排出配管38的水温检测器56检测逐渐地上升的水温。

这里，工作处理部88具有第一至第十温度阈值T1～T10，该第一至第十温度阈值T1～T10作为设定防冻液循环回路部60(防冻液循环泵72、散热器风扇74)的运转内容的阈值，从低温朝向高温来阶段式地变高。工作处理部88总是将获取到的水温与第一至第十温度阈值T1～T10进行比较，例如，维持防冻液循环泵72的工作停止状态直到水温上升至第四温度阈值T4以上为止。也就是说，在水电解模式的初期阶段中，仅一方的闭环(水循环回路部26)进行液体的循环，另外从纯水制造装置48向水循环回路部26供水，由此促进水的冷却。

如图6所示，工作处理部88当判定在时间点t2水温成为第四温度阈值T4以上时，使防冻液循环泵72开始工作。即第四温度阈值T4相当于使防冻液循环泵72从停止状态设为工作状态的泵工作开始阈值。此外，在时间点t2的阶段中，散热器风扇74保持工作停止状态。

而且，工作处理部88当开始使防冻液循环泵72工作时，进行如下控制，使防冻液循环泵72的旋转速度根据水温来阶段式地变化。具体来讲，在水温成为第四温度阈值T4以上时，从防冻液循环泵指令部92将第一阶段泵指令作为防冻液循环泵指令输出至防冻液循环泵驱动器。在本实施方式中，第一阶段泵指令是使防冻液循环泵72以第一旋转速度(1000rpm等)进行旋转的防冻液循环泵占空指令值。由此防冻液循环泵72向防冻液施加与第一旋转速度相应的流动力，来使防冻液流动。

当防冻液在防冻液循环回路部60内循环时，在壳体14的外部(包括散热器62)，从防冻液向外部空气进行放热，来使防冻液的温度降低。另外，壳体14内的换热器52使防冻液循环回路部60的防冻液与水循环回路部26的水进行热交换(放热和受热)，来将水冷却。此外，工作处理部88在使防冻液循环泵72暂时旋转之后，即使水温降低至第四温度阈值T4以下，但如果没有成为第三温度阈值T3以下则维持第一旋转速度。

水循环回路部26的水即使因防冻液的热交换而温度降低，但如果水电解装置12的水电解能力高，则会因伴随着水电解的排热而再次温度上升。因此，工作处理部88当判定在时间点t3水温成为第五温度阈值T5以上时，使防冻液循环泵指令部92输出第二阶段泵指令(防冻液循环泵占空指令值)。由此，防冻液循环泵72以第二旋转速度(3000rpm等)进行旋转，来使防冻液的流动量增加。也就是说，水温调整装置50能够提高防冻液循环回路部60对水循环回路部26的冷却性能。

而且与上述同样地，工作处理部88在水温成为第六温度阈值T6以上的时间点t4，使防冻液循环泵指令部92输出第三阶段泵指令，来使防冻液循环泵72以第三旋转速度(4000rpm等)进行旋转。另外，工作处理部88在水温成为第七温度阈值T7以上的时间点t5，使防冻液循环泵指令部92输出第四阶段泵指令，来使防冻液循环泵72以第四旋转速度(5000rpm等)进行旋转。因此，在水电解装置12的水电解能力充分高的情况下，防冻液循环泵72使防冻液的流动量遍及四个阶段地变化，与之相伴地水循环回路部26的水温一边上下地反复着振幅一边上升。

工作处理部88当判定在时间点t6水温成为第八温度阈值T8以上时，在该时间点使散热器风扇74开始旋转。由此，水温调整装置50进行如下空气冷却控制，散热器风扇74将外部空气向散热器62送风，来冷却散热器62内的防冻液。在该空气冷却控制中，工作处理部88也如图7所示进行如下控制，使散热器风扇74的旋转速度根据水温而阶段式地变化。

具体来讲，在水温成为第八温度阈值T8以上时，工作处理部88向散热器风扇指令部94指示工作开始。散热器风扇指令部94将20％的散热器风扇占空指令值作为第一阶段散热器风扇指令输出至散热器风扇驱动器。由此，散热器风扇驱动器将20％的脉冲宽度的电力供给至散热器风扇74，散热器风扇74以与该脉冲宽度相应的第一旋转量(旋转速度)进行旋转，来使外部空气向散热器62流动。其结果是，在散热器62内防冻液被大幅度冷却，在换热器52中，该防冻液与水进行热交换，由此与散热器风扇74旋转前相比能够使水更冷却。例如，水循环回路部26的水温降低直至低于第六温度阈值T6的位置为止。

因此，工作处理部88判定在输出第一阶段散热器风扇指令而水温成为第六温度阈值T6以下之后再次成为第六温度阈值T6以上(参照时间点t7)。由此工作处理部88使散热器风扇指令部94输出第二阶段散热器风扇指令(40％的占空指令值)，散热器风扇74以与40％的脉冲宽度相应的第二旋转量进行旋转。或者也可以是，工作处理部88在散热器风扇74旋转后即使经过了规定时间而水温仍为第六温度阈值T6以上的情况下，输出第二阶段散热器风扇指令。

同样地，工作处理部88在水温成为第七温度阈值T7以上的时间点t8，使散热器风扇指令部94输出第三阶段散热器风扇指令(60％的占空指令值)来使散热器风扇74以第三旋转量进行旋转。另外，在水温成为第八温度阈值T8以上的时间点t9，基于第四阶段散热器风扇指令(80％的占空指令值)以第四旋转量进行旋转，在水温成为第九温度阈值T9以上的时间点t10，基于第五阶段散热器风扇指令(100％的占空指令值)以第五旋转量进行旋转。

另外，工作处理部88在使散热器风扇74以第五旋转量进行旋转之后，在水温成为比规定的温度阈值(例如，第七温度阈值T7)低的时间点t11，设为规定的占空指令值(第二阶段散热器风扇指令)。由此散热器风扇74的速度从第五旋转量降低至第二旋转量。也就是说，当使散热器风扇74以第五旋转量暂时旋转时，即使水温发生一定程度降低(即使成为第八温度阈值T8以下)也维持第五旋转量，由此维持冷却性能。

工作处理部88在水温进一步成为比第六温度阈值T6低的时间点t12，输出第一阶段散热器风扇指令，使散热器风扇74以第一旋转量旋转。另外，工作处理部88在水温成为比第五温度阈值T5低的时间点t13，停止散热器风扇74(作为0％的占空指令值)，并停止空气冷却控制。

此外，工作处理部88用于判定的多个温度阈值中的第十温度阈值T10是规定水循环回路部26内的水温的上升界限值的阈值。即，工作处理部88在使散热器风扇74以第五旋转量进行旋转之后，在水温进一步上升成为第十温度阈值T10以上的时间点t10’，紧急停止水电解模式。这是因为，在散热器风扇74以第五旋转量进行旋转的情况下，没有将水循环回路部26的水再进一步冷却的单元但水温仍在上升，期望确保水电解系统10的安全性。在紧急停止的控制中，停止向水电解装置12供给电力，另外停止水循环泵32、防冻液循环泵72以及散热器风扇74的旋转。由此水循环回路部26的水温降低。此外，控制装置54也可以是如下结构，在紧急停止时向用户发送紧急停止的通知。

返回至图6，工作处理部88进行如下控制，在防冻液循环泵72上升至第四旋转速度(5000rpm)之后，维持第四旋转速度直至水温成为比第三温度阈值T3低为止。在水电解模式中，在水温成为比第三温度阈值T3低的情况下，使防冻液循环泵72的旋转速度降低直至规定的速度(例如，第二旋转速度)为止。

而且例如，水电解系统10(模式设定部76)在氢气被充分地贮存于氢罐等的情况下，从水电解模式转换为停止模式。在停止模式，水电解控制部78停止向水电解装置12供给电力。因此没有来自水电解装置12的排热，水循环回路部26的水温降低。

工作处理部88在水温成为比第三温度阈值T3低的时间点t14，输出规定的防冻液循环泵占空指令值(在本实施方式中第二阶段泵指令：3000rpm等)，来使防冻液循环泵72以第二旋转速度旋转。另外工作处理部88在水温成为比第二温度阈值T2低的时间点t15，使防冻液循环泵72以第一旋转速度进行旋转。而且，工作处理部88在水温成为比第一温度阈值T1低的时间点t16，停止防冻液循环泵72的旋转。由此，控制装置54能够与水循环回路部26的水温降低连动地使防冻液的循环状态平稳地变化。另外在图示省略的停止模式中，工作处理部88也可以是，在停止防冻液循环泵72并经过了一定程度时间之后(水温进一步降低之后等)，停止水循环泵32的工作。

上述的水电解系统10和水电解系统10的运转方法实现以下的效果。

水电解系统10利用换热器52对水循环回路部26与防冻液循环回路部60进行热交换，由此能够更适当地调整水循环回路部26的水温。特别是，水电解系统10在运转中，在开始水电解之前，使水循环泵32工作，另一方面将防冻液循环泵72设为工作停止状态，因此水电解装置12从水循环回路部26供给被抑制了来自防冻液循环回路部60的传热的水，来做好水电解的准备。例如，水电解系统10即使防冻液循环回路部60的防冻液因冬季的周围温度(外部空气等)而成为低温也能够抑制水循环回路部26的水发生冻结，因此能够使水电解装置12良好地实施水电解。另外，水电解系统10不使防冻液循环泵72进行不需要的驱动，由此也能够抑制能量消耗。

另外，防冻液循环回路部60在壳体14的外部配置散热器62。因此，能够利用壳体14外部的外部空气来对防冻液进行有效地放热。在其另一方面，水电解装置12和水循环回路部26被收容于壳体14内，因此能够利用壳体14内的室温来使水的温度变化缓慢。

另外，在壳体14内设置加热器68，控制装置54在壳体14的室温低的情况下，使加热器68进行加热。由此，能够将壳体14的室温保持为规定的温度，例如，即使壳体14的周围温度成为冰点以下，也能够防止水循环回路部26的水发生冻结。

在水电解装置12进行的水电解开始后，控制装置54维持防冻液循环泵72的工作停止状态，直至由水温检测器56检测出的水温成为泵工作开始阈值(第四温度阈值T4)以上为止。因此，能够在与防冻液的热交换中确保水不会发生冻结。

在水温为泵工作开始阈值(第四温度阈值T4)以上的情况下，控制装置54控制防冻液循环泵72的工作，使防冻液的循环量根据水温来变化。由此，能够更适当地控制水循环回路部26的水温，来抑制上升等。

当水温在成为泵工作开始阈值(第四温度阈值T4)以上之后成为低于比泵工作开始阈值低的泵工作停止阈值(第一温度阈值T1)时，控制装置54停止防冻液循环泵72的旋转。由此水电解系统10能够抑制防冻液循环泵72反复进行驱动和驱动停止的工作。

在水温成为比泵工作开始阈值(第四温度阈值T4)高的风扇工作开始阈值(第八温度阈值T8)以上时，控制装置54开始使散热器风扇74旋转。由此，能够提高防冻液循环回路部60的冷却性能，并且能够将与防冻液循环回路部60热交换的水循环回路部26的水更好地冷却。

在散热器风扇74开始旋转后，控制装置54使散热器风扇74的旋转速度根据水温来变化。由此，能够适当地降低防冻液的温度，并且能够因与防冻液的热交换而有效果地抑制水循环回路部26的水温的上升。

在水电解装置12的下游侧附近位置设置水温检测器56。由此，能够立即检测因水电解装置12进行水电解而导致水温的上升，水电解系统10能够进行实时地反映水温变化的工作控制。

在与水电解时相比水电解装置12的排热低的待机模式中，控制装置54将水循环泵32和防冻液循环泵72设为工作停止状态。由此，水电解系统10能够抑制能量消耗，另外由于防冻液的循环停止，因此能够抑制水循环回路部26的水的温度降低，从而防止水发生冻结。

此外，本发明不限定于上述的实施方式，能够遵循发明的主旨进行各种改变。

Claims (11)

1.一种水电解系统的运转方法，所述水电解系统具备：

水电解装置(12)；

水循环回路部(26)，其具有水循环泵(32)，使水在所述水循环回路部(26)与所述水电解装置之间进行循环；

防冻液循环回路部(60)，其具有防冻液循环泵(72)，使防冻液在所述防冻液循环回路部(60)与散热器(62)之间进行循环；

换热器(52)，其在所述水循环回路部与所述防冻液循环回路部之间进行热交换；以及

控制装置(54)，其控制所述水循环泵和所述防冻液循环泵的工作，

所述水电解系统的运转方法中，在所述水电解装置进行的水电解开始之前，所述控制装置使所述水循环泵工作来使所述水进行循环，另一方面将所述防冻液循环泵设为工作停止状态。

2.根据权利要求1所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

所述水电解装置和所述水循环回路部被收容于壳体(14)内，

所述防冻液循环回路部至少将所述散热器配置于所述壳体的外部。

3.根据权利要求2所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

在所述壳体内设置加热器(68)，

在所述壳体的室温低的情况下，所述控制装置使所述加热器进行加热。

4.根据权利要求1所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

所述水电解系统(10)具有水温检测器(56)，该水温检测器(56)检测所述水循环回路部的水温，

在所述水电解装置进行的水电解开始后，所述控制装置维持所述防冻液循环泵的工作停止状态，直至由所述水温检测器检测出的所述水温成为泵工作开始阈值以上为止。

5.根据权利要求4所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

在所述水温为所述泵工作开始阈值以上的情况下，所述控制装置控制所述防冻液循环泵的工作，使所述防冻液的循环量根据所述水温来变化。

6.根据权利要求5所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

当所述水温在成为所述泵工作开始阈值以上之后成为低于比所述泵工作开始阈值低的泵工作停止阈值时，所述控制装置停止所述防冻液循环泵的旋转。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

所述散热器具有用于冷却所述防冻液的散热器风扇(74)，

当所述水温成为比所述泵工作开始阈值高的风扇工作开始阈值以上时，所述控制装置使所述散热器风扇开始旋转。

8.根据权利要求7所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

在所述散热器风扇开始旋转后，所述控制装置使所述散热器风扇的旋转速度根据所述水温来变化。

9.根据权利要求4所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

在所述水电解装置的下游侧附近位置设置所述水温检测器。

10.根据权利要求1所述的水电解系统的运转方法，其特征在于，

在与水电解时相比所述水电解装置的排热低的待机模式中，所述控制装置将所述水循环泵和所述防冻液循环泵设为工作停止状态。

11.一种水电解系统，具备：

水电解装置(12)；

水循环回路部(26)，其具有水循环泵(32)，使水在所述水循环回路部(26)与所述水电解装置之间进行循环；

防冻液循环回路部(60)，其具有防冻液循环泵(72)，使防冻液在所述防冻液循环回路部(60)与散热器(61)之间进行循环；

换热器(52)，其在所述水循环回路部与所述防冻液循环回路部之间进行热交换；以及

控制装置(54)，其控制所述水循环泵和所述防冻液循环泵的工作，

其中，在所述水电解装置进行的水电解开始之前，所述控制装置使所述水循环泵工作来使所述水进行循环，另一方面将所述防冻液循环泵设为工作停止状态。