JP2001130901A - Hydrogen energy supplying unit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は水素エネルギを供
給する装置に関するものであり、特に地球環境を破壊す
るおそれのある物質を発生する石油や都市ガス等の従来
の化石燃料に代えて、燃焼により地球環境を汚染するこ
とのない水のみを生成する水素をエネルギとして使用で
きるようにするべく、自然エネルギにより発電した電力
や夜間余剰電力等により水を電気分解して安全に水素を
発生しかつ貯蔵して使用箇所へ供給するための水素エネ
ルギ供給装置に関するものであり、一般家庭やオフィ
ス、工場、ガソリンスタンド等の比較的小規模な分野か
ら大規模なエネルギ貯蔵等の分野にわたって適用される
水素エネルギ供給装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for supplying hydrogen energy, and more particularly to a device for burning hydrogen instead of conventional fossil fuels such as petroleum and city gas which generate substances that may destroy the global environment. In order to use hydrogen that produces only water that does not pollute the global environment as energy, it can safely generate and store hydrogen by electrolyzing water using power generated by natural energy or surplus power at night. The present invention relates to a hydrogen energy supply apparatus for supplying energy to a use location, and is used in a range of relatively small fields such as ordinary households, offices, factories, and gas stations to large-scale energy storage. The present invention relates to a supply device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、地球温暖化や酸性雨、光化学スモ
ッグ発生等の地球環境破壊の原因となる大気汚染物質の
排出削減が人類の存亡をかけた全世界的課題となってい
る。そこでこれらの大気汚染物質を削減するための対策
が種々試みられているが、現状で実行可能な削減対策に
よって完全に削減しようとすれば、今後の経済活動拡大
に対するブレーキとなるだけでなく、現状の経済活動を
も縮小均衡に向かわせ、人類の発展を停止させるだけで
なく、後退させざるを得ない。したがってこのような危
機を回避するためには、地球環境に影響する排気ガスを
排出する化石燃料の使用を停止し、地球環境に悪影響を
与えることのない水素エネルギの使用を普及させること
が急務とされている。2. Description of the Related Art In recent years, reducing the emission of air pollutants that cause destruction of the global environment such as global warming, acid rain, generation of photochemical smog, and the like has become a global issue that has caused human beings to survive. Various measures have been attempted to reduce these air pollutants.However, if the reduction measures that can be implemented at present are to completely reduce them, this will not only act as a brake on future economic activity expansion, but also at present. Not only halting the development of mankind, but also retreating it. Therefore, in order to avoid such a crisis, it is urgently necessary to stop using fossil fuels that emit exhaust gases that affect the global environment and promote the use of hydrogen energy that does not adversely affect the global environment. Have been.
【0003】しかしながら、従来は、後に改めて説明す
るように水素エネルギの普及に効果的な水素エネルギ供
給装置が提供されておらず、そこで一般家庭や工場等で
は、省エネルギや自動車エンジンの燃焼効率改善等によ
り、化石燃料の消費量を削減することが行なわれている
が、その程度の対策では、地球温暖化等の問題を根本的
に解決するためには不充分と言わざるを得ない。[0003] However, conventionally, as will be described later, there has not been provided a hydrogen energy supply device effective for disseminating hydrogen energy. For this reason, fossil fuel consumption has been reduced, but such measures are inadequate to fundamentally solve problems such as global warming.
【0004】ここで、火力発電所等の大規模な化石燃料
消費設備では、排出する炭酸ガスの回収が検討されては
いるが、回収した炭酸ガスを完全に大気に放出しないよ
うに処分する方法に問題があり、未だこのような技術は
実用化されていない。一方、一般家庭やオフィス、工
場、あるいは自動車等の小規模な化石燃料消費設備で
は、炭酸ガスを回収する装置を個々の設備に設けること
が、技術的にも経済的にも一層困難であるに加え、たと
え回収ができたとしても、前述のように回収した炭酸ガ
スの処分が依然として問題となっている。したがって当
面は、化石燃料の消費量そのものを削減して、できるだ
け炭酸ガスを排出させないようにする以外に有効な方法
がないのが実情である。[0004] Here, in large-scale fossil fuel consuming facilities such as thermal power plants, the recovery of carbon dioxide gas discharged is being studied, but the method of disposing the collected carbon dioxide gas so as not to be completely released to the atmosphere is considered. However, such a technique has not yet been put to practical use. On the other hand, in small-scale fossil fuel consuming facilities such as ordinary households, offices, factories, and automobiles, it is more difficult technically and economically to provide a device for recovering carbon dioxide in each facility. In addition, even if it can be recovered, disposal of the recovered carbon dioxide as described above remains a problem. Therefore, for the time being, there is no effective method other than to reduce the consumption of fossil fuel itself and to minimize the emission of carbon dioxide gas.
【0005】そこでこのような問題を回避するため、燃
焼により水しか生成しない水素を、化石燃料に代えて使
用することが検討されている。また太陽光、風力、水
力、原子力等の如く、化石燃料を使用しないクリーンエ
ネルギを有効利用することが検討されているが、このよ
うな太陽光等のクリーンエネルギも、全て電力の形態で
得られることから、そのエネルギ貯蔵手段として水素を
利用することも検討されている。[0005] In order to avoid such a problem, it has been studied to use hydrogen that produces only water by combustion instead of fossil fuel. In addition, it is considered to effectively use clean energy that does not use fossil fuels such as solar light, wind power, hydraulic power, and nuclear power. However, such clean energy such as solar light is also obtained in the form of electric power. Therefore, utilization of hydrogen as the energy storage means is also being studied.
【0006】周知のように水素は水の電気分解により生
成させることができ、したがって水の電気分解により電
力を水素に変換して貯蔵することができる。また今日で
は、電力から変換した水素を、燃料電池を用いて直接電
気に変換することも可能となっている。さらに水素は、
電力に再変換することなく、都市ガスやガソリンに代え
て直接エネルギ源として使用することも可能であり、こ
の場合水素は燃焼によって水となるから、炭酸ガス等の
地球環境を汚染する物質の排出を完全に停止させること
ができる。[0006] As is well known, hydrogen can be produced by the electrolysis of water, and thus the electricity can be converted to hydrogen by the electrolysis of water and stored. Today, hydrogen converted from electric power can be directly converted into electricity using a fuel cell. In addition, hydrogen
It is also possible to use it directly as an energy source instead of city gas or gasoline without re-conversion to electric power. In this case, hydrogen is converted into water by combustion, so emissions of substances that pollute the global environment, such as carbon dioxide, are released. Can be completely stopped.
【0007】さらに水素の燃焼温度は、石油等の化石燃
料のそれに比べて低いため、水素を燃料とするエンジン
を搭載する水素自動車では、大気汚染の原因物質である
窒素酸化物の生成を飛躍的に減少させることができる。
しかも水の電気分解で発生する水素と酸素を燃料とした
エンジンでは、20%程度の酸素しか含んでいない空気
を使用している従来の化石燃料エンジンと比べて、単位
排気量当たりの馬力を飛躍的に向上させることができ、
そのため小排気量の小型エンジンにより大出力が得られ
るようになり、その結果走行性能と燃費を従来より大幅
に向上させることができる。Further, since the combustion temperature of hydrogen is lower than that of fossil fuels such as petroleum, a hydrogen vehicle equipped with an engine using hydrogen as a fuel has a remarkable effect on the generation of nitrogen oxide which is a substance causing air pollution. Can be reduced.
In addition, engines that use hydrogen and oxygen generated by the electrolysis of water as fuel will increase horsepower per unit displacement compared to conventional fossil fuel engines that use air containing only about 20% oxygen. Can be improved
As a result, a large output can be obtained with a small engine having a small displacement, and as a result, the running performance and the fuel efficiency can be greatly improved as compared with the conventional case.
【0008】しかしながら従来は、一般家庭やオフィ
ス、工場等において比較的小規模に水素をエネルギとし
て使用したり自動車燃料として水素を使用したりするた
めの安全で経済的な水素供給設備や水素配送サービスが
実現されておらず、そのため一般家庭やオフィス、工場
等で水素を化石燃料に代えて使用したり、あるいは同じ
く一般家庭やオフィス、工場等において太陽光発電設備
や風力発電設備を設置して、これらによる発生電力を水
素に変換して使用したりして、化石燃料の消費量の低減
を図ることは、現実には実行することが不可能であっ
た。Conventionally, however, safe and economical hydrogen supply facilities and hydrogen delivery services for using hydrogen as energy or as fuel for automobiles on a relatively small scale in general homes, offices, factories, etc. Has not been realized, so ordinary households, offices, factories, etc. have used hydrogen instead of fossil fuels, or similarly installed solar power generation facilities and wind power generation facilities in general homes, offices, factories, etc. In practice, it has been impossible to reduce the consumption of fossil fuels by converting the generated power into hydrogen for use.
【0009】ところで水の電気分解による水素の生成装
置としては、従来は、正負電極間をアスベスト等の多孔
質隔膜で隔離して、KOH等の電解質を溶解した水を電
気分解して、水素と酸素を発生するアルカリ水電解法が
広く知られており、この方法を適用して一般家庭やオフ
ィス、工場等で商用電力を用いて水素を発生させて水素
エネルギを利用することが考えられるが、この方法で
は、水の電気分解を停止して放置すれば、隔膜を透過し
た水素と酸素が少しづつ混合し、爆鳴気が生成する危険
性があるため、随時運転を停止させることが困難であ
り、また水素の発生量をある程度以下に少なくすること
も困難であり、そのため必要な時だけ比較的少量の水素
を発生させることが要求される家庭やオフィス、工場等
で適用することは困難であった。また太陽光や風力等の
変動の激しいエネルギで発電される電力を使用して水素
を発生、貯蔵する場合にも、このようなアルカリ水電解
法は、上記と同様な理由により適用困難である。さら
に、アルカリ水電解法によって発生した水素を少ない容
器に効率良く貯蔵するためには、発生した水素を圧縮し
て容積を少なくすることが必要であり、そのためには、
ガス圧縮機を使用する以外に方法がないが、その場合ガ
ス圧縮機の発生する騒音が問題となり、また頻繁にメン
テナンスを必要とするため、一般家庭やオフィスに適用
することは困難である。Conventionally, as a device for generating hydrogen by electrolysis of water, conventionally, a positive electrode and a negative electrode are separated by a porous diaphragm such as asbestos, and water in which an electrolyte such as KOH is dissolved is electrolyzed to form hydrogen and hydrogen. An alkaline water electrolysis method for generating oxygen is widely known, and it is conceivable to apply this method to generate hydrogen using commercial power in general households, offices, factories, and the like to utilize hydrogen energy. In the method, if the electrolysis of water is stopped and left as it is, hydrogen and oxygen permeating the diaphragm are mixed little by little, and there is a risk of generating detonation, so it is difficult to stop the operation at any time. Also, it is difficult to reduce the amount of hydrogen generated to a certain level or less, so it is difficult to apply it to homes, offices, factories, etc., which need to generate a relatively small amount of hydrogen only when necessary. There was. In addition, even when hydrogen is generated and stored using electric power generated by energy that fluctuates greatly, such as sunlight or wind, such an alkaline water electrolysis method is difficult to apply for the same reason as described above. Furthermore, in order to efficiently store the hydrogen generated by the alkaline water electrolysis method in a small container, it is necessary to compress the generated hydrogen to reduce the volume.
There is no other method than using a gas compressor, but in that case, noise generated by the gas compressor becomes a problem, and frequent maintenance is required, so that it is difficult to apply the method to ordinary homes and offices.
【0010】さらに、電力の水素への変換は、一般には
電力に余剰が生じた場合に行なうことが有利と考えられ
るが、原子力のように発電量に変動のない場合でも、余
剰電力は変動するから、前述のように変動に弱いアルカ
リ水電解法は、余剰電力の貯蔵のための水素への変換手
段としても、採用するには不適当であった。Further, it is generally considered advantageous to convert the electric power into hydrogen when there is a surplus in the electric power, but the surplus electric power fluctuates even when the power generation amount does not fluctuate as in the case of nuclear power. For this reason, the alkaline water electrolysis method, which is vulnerable to fluctuations as described above, is not suitable to be adopted as a means for converting surplus electric power into hydrogen for storage.
【0011】以上のように、従来のアルカリ水電解法が
変動に弱いことやガス圧縮機を必要とするという問題を
解決するため、アルカリ水電解装置に代えて、固体高分
子電解質膜により純水を直接電気分解して水素と酸素を
発生する高純度水素酸素発生装置(商品名:HHOG)
が開発されている(例えば特開平8−193287号、
特開平8−260176号など)。これらの提案の装置
は、固体高分子電解質膜を使用して純水を直接電気分解
するものであって、ガス圧縮機を使用せずに、発生した
水素と酸素を直接加圧することができる自己昇圧機能を
有しており、また運転を停止して長時間放置しても、水
素と酸素が混合して爆鳴気が発生することがないという
画期的な装置ではあるが、これらの装置では、電気分解
するための純水が、高圧容器内において水電解セルを封
止して水電解セルのシール部からの漏洩を防止するため
の封止液および水電解セルの冷却のための冷却液を兼ね
ており、そのため純水の水質が低下してその比抵抗が低
くなり、リーク電流が大きくなりやすいと言う欠点があ
った。As described above, in order to solve the problems that the conventional alkaline water electrolysis method is vulnerable to fluctuations and requires a gas compressor, pure water is replaced by a solid polymer electrolyte membrane instead of an alkaline water electrolysis apparatus. High-purity hydrogen oxygen generator that generates hydrogen and oxygen by direct electrolysis (product name: HHOG)
Have been developed (for example, JP-A-8-193287,
JP-A-8-260176, etc.). These proposed devices directly electrolyze pure water using a solid polymer electrolyte membrane, and are capable of directly pressurizing the generated hydrogen and oxygen without using a gas compressor. Although it is a revolutionary device that has a pressure increasing function and that does not mix hydrogen and oxygen and generate explosive sound even if the operation is stopped and left for a long time, these devices are In this, pure water for electrolysis is sealed in a high-pressure container to seal the water electrolysis cell to prevent leakage from the sealing portion of the water electrolysis cell, and cooling for cooling the water electrolysis cell. Since it also serves as a liquid, the quality of pure water is reduced, the specific resistance is reduced, and the leak current is disadvantageously increased.
【0012】また上記提案の装置では、発生した水素を
安全に貯蔵する機能がなく、したがって一般家庭やオフ
ィス、工場等に設置して、安価な夜間電力を使用して水
素を発生して貯蔵し、昼間の必要な時に消費することが
できる水素エネルギ供給装置としては、未だ未完成とい
わざるを得なかった。Further, the above proposed apparatus does not have a function of safely storing the generated hydrogen. Therefore, the apparatus is installed in a general home, office, factory, or the like, and generates and stores the hydrogen using inexpensive nighttime electric power. As a hydrogen energy supply device that can be consumed when needed in the daytime, it has to be said that it is still unfinished.
【0013】そしてまた上記提案のような高純度水素酸
素発生装置を、水素エネルギ供給装置として実際に一般
家庭やオフィス等に設置するためには、設置用地の確保
が問題となり、そこで新たな用地を必要としない水素エ
ネルギ供給装置の提供が求められている。In order to actually install the high-purity hydrogen / oxygen generator as proposed above in a general home or office as a hydrogen energy supply device, it is necessary to secure an installation site. There is a need to provide a hydrogen energy supply device that is not required.
【0014】さらに、単価の安い夜間電力を用いて前記
提案の高純度水素酸素発生装置により水素を発生して貯
蔵しておき、その貯蔵水素を販売や水素自動車の燃料と
する等のために移充填する場合、ガス圧縮機を使用せず
に移充填すれば、移充填中に次第に貯蔵圧力が低下し、
これに伴なって移充填圧力も低下することになって、移
充填量が少なくなってしまうという問題があり、そこで
移充填による貯蔵圧力の低下による移充填量の低下を防
止した水素エネルギ供給装置を提供することが望まれて
いる。Further, hydrogen is generated and stored by the proposed high-purity hydrogen / oxygen generator using low-priced nighttime electric power, and the stored hydrogen is transferred for sale or as fuel for a hydrogen vehicle. When filling, if the transfer is performed without using a gas compressor, the storage pressure gradually decreases during the transfer,
Along with this, there is a problem that the transfer and filling pressure is reduced, and the transfer and filling amount is reduced. Therefore, a hydrogen energy supply device that prevents a decrease in the transfer and filling amount due to a decrease in the storage pressure due to the transfer and filling. It is desired to provide.
【0015】なお水素の供給のみの点からすれば、水素
を150〜200気圧程度の高圧力で充填した水素ガス
ボンベが市販されており、これを用いて水素エネルギを
利用することも従来から行なわれているが、この場合は
空になったガスボンベの交換が必要であり、しかも水素
ガスボンベは重いため、その配送にはトラック輸送が不
可欠であり、そのため輸送経費を要するばかりでなく、
トラック輸送自体が化石燃料を使用するため、化石燃料
消費低減には効果がない。しかも高圧力で充填した水素
ガスボンベの運搬には危険が伴なうため、近隣から適切
な安全距離を保った場所を敷地内に確保するか、または
特別な安全対策が施された施設を確保する必要があり、
そのため従来は高圧充填水素ボンベを家庭やオフィス、
工場でのエネルギ源として使用することはほとんど普及
していなかったのが実情である。In view of only supply of hydrogen, a hydrogen gas cylinder filled with hydrogen at a high pressure of about 150 to 200 atm is commercially available, and it has been conventionally used to utilize hydrogen energy. However, in this case, it is necessary to replace the empty gas cylinder, and since the hydrogen gas cylinder is heavy, truck transport is indispensable for its delivery, so not only transportation costs are required, but also
Since truck transport itself uses fossil fuels, it is not effective in reducing fossil fuel consumption. In addition, transportation of hydrogen gas cylinders filled with high pressure is dangerous, so secure a place with an appropriate safety distance from the vicinity on the premises, or secure facilities with special safety measures. Need
For this reason, conventionally, high-pressure filled hydrogen cylinders were used in homes, offices,
The fact is that it has hardly been used as an energy source in factories.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、水を電気
分解して水素を発生し、ガス圧縮機を用いることなく加
圧して小さな容積のガス貯蔵装置に安全にかつ効率良く
貯蔵できるようにし、これにより一般家庭や工場、ガソ
リンスタンド等の如く、従来は化石燃料を燃料として消
費したり販売していた箇所において、新たな用地を確保
することなく化石燃料に代えて水素を消費したり、販売
したりすることができるようにした水素エネルギ供給装
置を提供することを目的としている。またこの発明は、
一般家庭や工場、ガソリンスタンド等の屋根の上や屋上
などに安全に設置できるようにした水素エネルギ供給装
置を提供することを目的としている。さらにこの発明
は、太陽光発電や風力発電等のクリーンエネルギ発電の
電力を利用して水の電気分解を行なって安全にかつ効率
良く水素エネルギとして貯蔵し得るようにし、これによ
り前述のようなクリーンエネルギ発電の普及を図るとと
もに、水素による化石燃料の代替化を促進し、地球環境
破壊や将来の化石燃料枯渇等の問題の解決を図ることを
目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for electrolyzing water to generate hydrogen, which can be stored safely and efficiently in a small-volume gas storage device by pressurizing without using a gas compressor. In this way, in places such as ordinary households, factories, gas stations, etc. that previously consumed or sold fossil fuels as fuel, they consumed hydrogen instead of fossil fuels without securing new land, It is an object of the present invention to provide a hydrogen energy supply device which can be sold. The invention also provides
An object of the present invention is to provide a hydrogen energy supply device that can be safely installed on a roof or a roof of a general household, factory, gas station, or the like. Further, the present invention enables safe and efficient storage of hydrogen energy by performing electrolysis of water using electric power of clean energy generation such as photovoltaic power generation and wind power generation. The aim is to promote the spread of energy power generation, promote the replacement of fossil fuels with hydrogen, and solve problems such as destruction of the global environment and depletion of fossil fuels in the future.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の水素酸
素エネルギ供給装置は、水を電気分解して水素ガスと酸
素ガスを発生する水電解セルと、この水電解セルを純水
もしくは電気絶縁性液体中に封入した高圧容器と、水素
ガスを貯蔵するための水素ガス貯蔵装置と、前記水電解
セルで発生した水素ガスを水素ガス貯蔵装置に導く水素
ガス導出系路と、前記水電解セルで発生した酸素ガスを
水電解セルから導き出す酸素ガス導出系路と、前記水素
ガス導出系路に設けられた水素ガス導出開閉弁と、前記
酸素ガス導出系路に設けられた酸素ガス導出開閉弁と、
前記水素ガス貯蔵装置から水素ガス使用箇所への水素ガ
スの供給を開閉する水素ガス供給開閉弁とを有してな
り、前記水電解セルにおいて水の分解により生じた水素
ガスを水素ガス貯蔵装置に貯蔵しておき、かつその貯蔵
された水素ガスを前記水素ガス供給開閉弁を介して使用
箇所へ送り出すようにしたことを特徴とするものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a hydrogen / oxygen energy supply apparatus, comprising: a water electrolysis cell for electrolyzing water to generate hydrogen gas and oxygen gas; A high-pressure container sealed in an insulating liquid, a hydrogen gas storage device for storing hydrogen gas, a hydrogen gas outlet system for guiding hydrogen gas generated in the water electrolysis cell to a hydrogen gas storage device, An oxygen gas lead-out line for guiding oxygen gas generated in the cell from the water electrolysis cell, a hydrogen gas lead-off valve provided in the hydrogen gas lead-out line, and an oxygen gas lead-out valve provided in the oxygen gas lead-out line A valve,
A hydrogen gas supply opening / closing valve for opening / closing the supply of hydrogen gas from the hydrogen gas storage device to the hydrogen gas use point, and supplying hydrogen gas generated by decomposition of water in the water electrolysis cell to the hydrogen gas storage device. It is characterized in that it is stored, and the stored hydrogen gas is sent out to a point of use through the hydrogen gas supply on-off valve.
【0018】また請求項2の発明の水素エネルギ供給装
置は、請求項1に記載の水素エネルギ供給装置におい
て、前記水素ガス導出系路と酸素ガス導出系路とのう
ち、少なくとも一方の導出系路における高圧容器内の電
気絶縁性液体に系路外面が接触する部位に、内外の圧力
差により膨張・縮小可能な伸縮性もしくは可撓性を有す
る部材もしくは構造物によって系路内外を隔絶してなる
可撓部を介在させて、水電解セル内の圧力と高圧容器内
の圧力とを等しくなし得るように構成したことを特徴と
するものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided the hydrogen energy supply apparatus according to the first aspect, wherein at least one of the hydrogen gas derivation path and the oxygen gas derivation path is provided. In the region where the outer surface of the system contacts the electrically insulating liquid in the high-pressure vessel, the inside or outside of the system is isolated by a member or structure having elasticity or flexibility that can expand and contract due to a pressure difference between the inside and outside. The pressure in the water electrolysis cell and the pressure in the high-pressure vessel can be made equal by interposing a flexible portion.
【0019】そしてまた請求項3の発明の水素エネルギ
供給装置は、請求項1に記載の水素エネルギ供給装置に
おいて、前記水素ガス貯蔵装置が、複数の小容量の水素
ガス容器からなり、かつ各水素ガス容器に、それぞれ容
器内のガス圧力を検出する圧力センサが設けられるとと
もにそれぞれ個別に遠隔操作可能な開閉弁が設けられて
おり、しかも各水素ガス容器が、前記個別の開閉弁を介
して並列に接続されていることを特徴とするものであ
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided the hydrogen energy supply device according to the first aspect, wherein the hydrogen gas storage device comprises a plurality of small-capacity hydrogen gas containers, Each gas container is provided with a pressure sensor for detecting the gas pressure in the container, and each is provided with an on-off valve which can be individually operated remotely.Moreover, each hydrogen gas container is connected in parallel via the individual on-off valve. Is connected to the terminal.
【0020】さらに請求項4の発明の水素エネルギ供給
装置は、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを発生す
る水電解セルと、この水電解セルを純水もしくは電気絶
縁性液体中に封入した高圧容器と、水素ガスを貯蔵する
ための水素ガス貯蔵装置と、酸素ガスを貯蔵するための
酸素ガス貯蔵装置と、前記水電解セルで発生した水素ガ
スを水素ガス貯蔵装置に導く水素ガス導出系路と、前記
水電解セルで発生した酸素ガスを酸素ガス貯蔵装置へ導
く酸素ガス導出系路と、前記水素ガス導出系路に設けら
れた水素ガス導出開閉弁と、前記酸素ガス導出系路に設
けられた酸素ガス導出開閉弁と、前記水素ガス貯蔵装置
から水素ガス使用箇所への水素ガスの供給を開閉する水
素ガス供給開閉弁と、前記酸素ガス貯蔵装置から酸素ガ
ス使用箇所への酸素ガスの供給を開閉する酸素ガス供給
開閉弁とを有してなり、前記水電解セルにおいて水の分
解により生じた水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれ水素
ガス貯蔵装置および酸素ガス貯蔵装置に貯蔵しておき、
かつその貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれ
前記水素ガス供給開閉弁および酸素ガス供給開閉弁を介
して使用箇所へ送り出すようにしたことを特徴とするも
のである。A hydrogen energy supply apparatus according to a fourth aspect of the present invention provides a water electrolysis cell for electrolyzing water to generate hydrogen gas and oxygen gas, and encloses the water electrolysis cell in pure water or an electrically insulating liquid. A high-pressure vessel, a hydrogen gas storage device for storing hydrogen gas, an oxygen gas storage device for storing oxygen gas, and a hydrogen gas derivation device for guiding the hydrogen gas generated in the water electrolysis cell to the hydrogen gas storage device. A system path, an oxygen gas lead-out path for guiding oxygen gas generated in the water electrolysis cell to an oxygen gas storage device, a hydrogen gas lead-off valve provided in the hydrogen gas lead-out path, and the oxygen gas lead-out path. An oxygen gas deriving on-off valve provided on a hydrogen gas supply opening / closing valve for opening and closing the supply of hydrogen gas from the hydrogen gas storage device to the hydrogen gas use point; An oxygen gas supply opening / closing valve for opening and closing gas supply, wherein hydrogen gas and oxygen gas generated by decomposition of water in the water electrolysis cell are stored in a hydrogen gas storage device and an oxygen gas storage device, respectively. ,
In addition, the stored hydrogen gas and oxygen gas are sent out to the point of use through the hydrogen gas supply opening / closing valve and the oxygen gas supply opening / closing valve, respectively.
【0021】また請求項5の発明の水素エネルギ供給装
置は、請求項4に記載の水素エネルギ供給装置におい
て、前記水素ガス導出系路と酸素ガス導出系路とのう
ち、少なくとも一方の導出系路における高圧容器内の電
気絶縁性液体に系路外面が接触する部位に、内外の圧力
差により膨張・縮小可能な伸縮性もしくは可撓性を有す
る部材もしくは構造物によって系路内外を隔絶してなる
可撓部を介在させて、水電解セル内の圧力と高圧容器内
の圧力とを等しくなし得るように構成したことを特徴と
するものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the hydrogen energy supply apparatus according to the fourth aspect, wherein at least one of the hydrogen gas derivation path and the oxygen gas derivation path is provided. In the region where the outer surface of the system contacts the electrically insulating liquid in the high-pressure vessel, the inside or outside of the system is isolated by a member or structure having elasticity or flexibility that can expand and contract due to a pressure difference between the inside and outside. The pressure in the water electrolysis cell and the pressure in the high-pressure vessel can be made equal by interposing a flexible portion.
【0022】そして請求項6の発明の水素エネルギ供給
装置は、請求項4に記載の水素エネルギ供給装置におい
て、前記水素ガス貯蔵装置のガス貯蔵可能容積が酸素ガ
ス貯蔵装置のガス貯蔵可能容積の2倍であることを特徴
とするものである。The hydrogen energy supply device according to a sixth aspect of the present invention is the hydrogen energy supply device according to the fourth aspect, wherein the gas storable volume of the hydrogen gas storage device is two times the gas storable volume of the oxygen gas storage device. It is characterized by double.
【0023】そしてまた請求項7の発明の水素エネルギ
供給装置は、請求項4に記載の水素エネルギ供給装置に
おいて、前記水素ガス貯蔵装置が、複数の小容量の水素
ガス容器からなり、また前記酸素ガス貯蔵装置が、複数
の小容量の酸素ガス容器からなり、各水素ガス容器およ
び各酸素ガス容器に、それぞれ容器内のガス圧力を検出
する圧力センサが設けられるとともにそれぞれ個別に遠
隔操作可能な開閉弁が設けられており、しかも各水素ガ
ス容器が前記個別の開閉弁を介して並列に接続されると
ともに、各酸素ガス容器が前記個別の開閉弁を介して並
列に接続されていることを特徴とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the hydrogen energy supply device according to the fourth aspect, the hydrogen gas storage device comprises a plurality of small-capacity hydrogen gas containers, and The gas storage device is composed of a plurality of small-capacity oxygen gas containers, each hydrogen gas container and each oxygen gas container is provided with a pressure sensor for detecting the gas pressure in the container, and each can be individually opened and closed remotely. A valve is provided, and each hydrogen gas container is connected in parallel via the individual on-off valve, and each oxygen gas container is connected in parallel via the individual on-off valve. It is assumed that.
【0024】さらに請求項8の発明の水素エネルギ供給
装置は、請求項7に記載の水素エネルギ供給装置におい
て、前記各水素ガス容器および各酸素ガス容器が、アル
ミニウムもしくはアルミニウム合金をガラス繊維もしく
はカーボン繊維によって強化したFRPによって構成さ
れていることを特徴とするものである。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the hydrogen energy supply apparatus according to the seventh aspect, wherein each of the hydrogen gas containers and the oxygen gas containers is made of glass fiber or carbon fiber made of aluminum or aluminum alloy. This is characterized by being constituted by FRP strengthened by the above.
【0025】さらにまた請求項9の発明の水素エネルギ
供給装置は、請求項1もしくは請求項4に記載の水素エ
ネルギ供給装置において、前記水素ガス導出系路におけ
る水素ガス導出開閉弁よりも水電解セル側の位置と、前
記酸素ガス導出系路における酸素ガス導出開閉弁よりも
水電解セル側の位置との間に、水素ガス導出系路および
酸素ガス導出系路に接続された等圧器が設けられてお
り、この等圧器は、水素ガス導出系路から水素ガスが導
かれる水素ガス室と、酸素ガス導出系路から酸素ガスが
導かれる酸素ガス室とが区分形成され、かつこれらの水
素ガス室と酸素ガス室が、それぞれの室内のガスの圧力
差によって内容積が相対的に可変となるように構成され
て、水素ガス室と酸素ガス室とのガスの差圧が零となる
方向へ各ガス室の内容積が変化することにより水素ガス
室内の圧力と酸素ガス室内の圧力とが等しくなるように
構成されていることを特徴とするものである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the hydrogen energy supply apparatus according to the first or fourth aspect, wherein the hydrogen gas supply opening / closing valve in the hydrogen gas supply path is higher than the hydrogen gas supply opening / closing valve. Side, and a position closer to the water electrolysis cell than the oxygen gas deriving on-off valve in the oxygen gas deriving system, an isobar connected to the hydrogen gas deriving system and the oxygen gas deriving system is provided. In this isobar, a hydrogen gas chamber into which hydrogen gas is led from a hydrogen gas outlet line and an oxygen gas chamber from which oxygen gas is led from an oxygen gas outlet line are formed separately. And the oxygen gas chamber are configured such that the internal volume is relatively variable due to the pressure difference between the gases in the respective chambers, and each is set in a direction in which the gas differential pressure between the hydrogen gas chamber and the oxygen gas chamber becomes zero. Inside the gas chamber It is characterized in that the pressure of the pressure and the oxygen gas chamber of the hydrogen gas chamber is configured to be equal by which the product is changed.
【0026】また請求項10の発明の水素エネルギ供給
装置は、請求項9に記載の水素エネルギ供給装置におい
て、前記等圧器における各室の内容積の相対変化に伴な
って変位する部位に、その部位の変位量を検出して、水
素ガス圧力と酸素ガス圧力との差を知得するための変位
検出手段が設けられていることを特徴とするものであ
る。According to a tenth aspect of the present invention, in the hydrogen energy supply device according to the ninth aspect, the hydrogen energy supply device is provided at a portion of the isobar which is displaced with a relative change in the internal volume of each chamber. Displacement detecting means for detecting a displacement amount of a portion and obtaining a difference between the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure is provided.
【0027】またさらに請求項11の発明の水素エネル
ギ供給装置は、請求項10に記載の水素エネルギ供給装
置において、前記等圧器における水素ガス室と酸素ガス
室との間が、伸縮性もしくは可撓性を有する隔壁部材も
しくは隔壁構造物によって隔絶されており、かつその隔
壁部材もしくは隔壁構造物の伸縮もしくは撓みによって
水素ガス室と酸素ガス室の内容積がその差圧に応じて可
変となるように構成され、しかもその隔壁部材もしくは
隔壁構造物の伸縮もしくは撓みを前記変位検出手段が検
出するように構成されているものである。The hydrogen energy supply apparatus according to the eleventh aspect of the present invention is the hydrogen energy supply apparatus according to the tenth aspect, wherein the space between the hydrogen gas chamber and the oxygen gas chamber in the isobar is stretchable or flexible. So that the inner volume of the hydrogen gas chamber and the inner volume of the oxygen gas chamber can be changed according to the differential pressure due to expansion or contraction or bending of the partition member or the partition structure. And the displacement detecting means detects expansion and contraction or bending of the partition member or partition structure.
【0028】そしてまた請求項12の発明の水素エネル
ギ供給装置は、請求項11に記載の水素エネルギ供給装
置において、前記変位検出手段が、前記隔壁部材の伸縮
もしくは撓みの最大限界位置をも検出するように構成さ
れているものである。According to a twelfth aspect of the present invention, in the hydrogen energy supplying apparatus according to the eleventh aspect, the displacement detecting means also detects a maximum limit position of expansion and contraction or bending of the partition member. It is configured as follows.
【0029】さらに請求項13の発明の水素エネルギ供
給装置は、請求項4に記載の水素エネルギ供給装置にお
いて、前記水素ガス導出系路における水素ガス導出開閉
弁よりも水電解セル側の部分に、水電解セルにおいて発
生した水素ガスから水を分離するための気液分離用水素
タンクが設けられ、また前記酸素ガス導出系路における
酸素ガス導出開閉弁よりも水電解セル側の部分に、水電
解セルにおいて発生した酸素ガスから水を分離するため
の気液分離用酸素タンクが設けられているものである。A hydrogen energy supply device according to a thirteenth aspect of the present invention is the hydrogen energy supply device according to the fourth aspect, further comprising: A gas-liquid separation hydrogen tank for separating water from the hydrogen gas generated in the water electrolysis cell is provided, and a portion of the oxygen gas derivation system closer to the water electrolysis cell than the oxygen gas derivation on-off valve is provided with a water electrolysis cell. A gas-liquid separation oxygen tank for separating water from oxygen gas generated in the cell is provided.
【0030】また請求項14の発明の水素エネルギ供給
装置は、請求項13に記載の水素エネルギ供給装置にお
いて、前記気液分離用水素タンクおよび気液分離用酸素
タンクに、それぞれ水位を検出するための水位検出手段
が設けられており、これらの水位検出手段の水位検出結
果に基づき、気液分離用水素タンクの水面上のガス空間
の容積が気液分離用酸素タンクの水面上のガス空間の容
積の2倍となるように、これらの両タンクのうちの少な
くとも一方の水位を調整する水位調整手段を備えている
ことを特徴とするものである。A hydrogen energy supply device according to a fourteenth aspect of the present invention is the hydrogen energy supply device according to the thirteenth aspect, wherein the water level is detected in each of the gas-liquid separation hydrogen tank and the gas-liquid separation oxygen tank. Of the gas space on the water surface of the gas-liquid separation hydrogen tank based on the water level detection results of these water level detection means. It is characterized by comprising a water level adjusting means for adjusting the water level of at least one of these two tanks so as to be twice the volume.
【0031】そしてまた請求項15の発明の水素エネル
ギ供給装置は、請求項13に記載の水素エネルギ供給装
置において、前記気液分離用水素タンクおよび気液分離
用酸素タンクと、前記高圧容器とが、アルミニウムもし
くはアルミニウム合金をガラス繊維もしくはカーボン繊
維によって強化したFRPによって構成されていること
を特徴とするものである。According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the hydrogen energy supply device according to the thirteenth aspect, wherein the hydrogen tank for gas-liquid separation, the oxygen tank for gas-liquid separation, and the high-pressure vessel are provided. , Made of FRP reinforced with aluminum or aluminum alloy by glass fiber or carbon fiber.
【0032】またさらに請求項16の発明の水素エネル
ギ供給装置は、請求項1もしくは請求項4に記載の水素
エネルギ供給装置において、前記水電解セルに水を電気
分解するための電力を供給する設備として、太陽光発電
設備と、風力発電設備と、夜間電力受電設備のうち、少
なくとも一つの設備を備えていることを特徴とするもの
である。Further, the hydrogen energy supply device according to the invention of claim 16 is the hydrogen energy supply device according to claim 1 or 4, wherein the facility supplies electric power for electrolyzing water to the water electrolysis cell. It is characterized by having at least one of a solar power generation facility, a wind power generation facility, and a night power reception facility.
【0033】そして請求項17の発明の水素エネルギ供
給装置は、請求項1もしくは請求項4に記載の水素エネ
ルギ供給装置において、燃料電池を備えていることこと
を特徴とするものである。According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the hydrogen energy supply device according to the first or fourth aspect, further comprising a fuel cell.
【0034】また請求項18の発明の水素エネルギ供給
装置は、請求項1もしくは請求項4に記載の水素エネル
ギ供給装置において、建造物の屋上に設置されているこ
とを特徴とするものである。An eighteenth aspect of the present invention provides the hydrogen energy supply device according to the first or fourth aspect, wherein the hydrogen energy supply device is installed on the roof of a building.
【0035】さらに請求項19の発明の水素エネルギ供
給装置は、請求項1もしくは請求項4に記載の水素エネ
ルギ供給装置において、前記建造物がガソリンスタンド
であることを特徴とするものである。A hydrogen energy supply device according to a nineteenth aspect of the present invention is the hydrogen energy supply device according to the first or fourth aspect, wherein the building is a gas station.
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【実施例】図1にこの発明の水素エネルギ供給装置の概
略的な全体構成の一例を示す。FIG. 1 shows an example of a schematic overall configuration of a hydrogen energy supply device according to the present invention.
【0038】図1において、符号1は水を電気分解して
水素ガスと酸素ガスとを発生するための水電解セルであ
り、この水電解セル1は高圧容器3内に配設されてい
る。そして高圧容器3内における水電解セル1の外側の
空間には純水もしくはシリコンオイルなどの電気絶縁性
液体5が充満されている。水電解セル1における水供給
口1Aには、後述する気液分離用酸素タンク7で分離さ
れた水がポンプ9および水供給管11を介して供給さ
れ、その供給された水を水電解セル1が電気分解して水
素ガスと酸素ガスを発生する。水電解セル1の水素ガス
出口1Bは水素流出配管13を介して気液分離用水素タ
ンク15に接続され、また水電解セル1の酸素ガス出口
1Cは酸素流出配管17を介して前述の気液分離用酸素
タンク7に接続されている。ここで、水素流出配管13
は、前述の水素ガス導出系路の一部(水電解セル1側の
部分)を構成しており、また酸素流出配管17は、前述
の酸素ガス導出系路の一部(水電解セル1側の部分)を
構成している。そしてまた酸素流出配管17における高
圧容器3内に浸漬された部位、すなわち電気絶縁性液体
5に外面が接触する部位は、内外の圧力差によって膨張
・縮小可能な伸縮性もしくは可撓性を有する部材もしく
は構造物例えばゴム膜や合成樹脂膜、金属膜などからな
る可撓部、例えばフレキシブルパイプ18によって構成
されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a water electrolysis cell for electrolyzing water to generate hydrogen gas and oxygen gas. The water electrolysis cell 1 is provided in a high-pressure vessel 3. The space outside the water electrolysis cell 1 in the high-pressure vessel 3 is filled with an electrically insulating liquid 5 such as pure water or silicone oil. Water separated by a gas-liquid separation oxygen tank 7 described later is supplied to a water supply port 1A of the water electrolysis cell 1 via a pump 9 and a water supply pipe 11, and the supplied water is supplied to the water electrolysis cell 1A. Electrolyzes to generate hydrogen gas and oxygen gas. The hydrogen gas outlet 1B of the water electrolysis cell 1 is connected to a gas-liquid separation hydrogen tank 15 via a hydrogen outlet pipe 13, and the oxygen gas outlet 1C of the water electrolysis cell 1 is connected to the above-mentioned gas-liquid outlet via an oxygen outlet pipe 17. It is connected to the separation oxygen tank 7. Here, the hydrogen outflow pipe 13
Constitutes a part of the above-mentioned hydrogen gas lead-out system (portion on the side of the water electrolysis cell 1), and the oxygen outlet pipe 17 is a part of the above-mentioned oxygen gas lead-out system (part of the water electrolysis cell 1 side). Part). A portion of the oxygen outflow pipe 17 immersed in the high-pressure container 3, that is, a portion of the outer surface that comes into contact with the electrically insulating liquid 5, is a member having elasticity or flexibility that can expand and contract due to a pressure difference between the inside and outside. Alternatively, it is constituted by a flexible portion such as a structure such as a rubber film, a synthetic resin film, or a metal film, such as a flexible pipe 18.
【0039】前記気液分離用水素タンク15は、水電解
セル1において水の電気分解により発生した水素ガスか
ら、その水素ガスに附随して流出する水を分離除去する
ためのものであり、この気液分離用水素タンク15に
は、タンク内で分離された水の水位を検出するための水
位検出手段19が設けられている。そして気液分離用水
素タンク15の下底部には、水排出管21が接続され、
この水排出管21には開閉弁23および流量制御弁とし
てのニードル弁25が設けられている。一方気液分離用
酸素タンク7は、水電解セル1において水の電気分解に
より発生した酸素ガスから、その酸素ガスとともに流出
する未分解の水を分離除去するためのものであり、この
気液分離用酸素タンク7にも、タンク内で分離された水
の水位を検出するための水位検出手段27が設けられて
いる。またこの気液分離用酸素タンク7にはそのタンク
7内へ外部から新たに水を供給するための給水管29が
接続され、この給水管29には給水用高圧ポンプ31が
設けられている。また同じく気液分離用酸素タンク7の
下底部には、そのタンク7内において分離された水を水
電解セル1の水供給口1Aに導くための前述の水供給管
11が接続されており、この水供給管11にポンプ9が
設けられている。The gas-liquid separation hydrogen tank 15 is for separating and removing water flowing out of the hydrogen gas generated by the electrolysis of water in the water electrolysis cell 1 accompanying the hydrogen gas. The hydrogen tank 15 for gas-liquid separation is provided with a water level detecting means 19 for detecting the level of water separated in the tank. A water discharge pipe 21 is connected to the lower bottom of the hydrogen tank 15 for gas-liquid separation,
The water discharge pipe 21 is provided with an on-off valve 23 and a needle valve 25 as a flow control valve. On the other hand, the gas-liquid separation oxygen tank 7 is for separating and removing undecomposed water flowing out together with the oxygen gas from oxygen gas generated by electrolysis of water in the water electrolysis cell 1. The oxygen tank for use 7 is also provided with a water level detecting means 27 for detecting the level of water separated in the tank. A water supply pipe 29 for newly supplying water from the outside to the tank 7 is connected to the oxygen tank 7 for gas-liquid separation, and the water supply pipe 29 is provided with a high-pressure pump 31 for water supply. The water supply pipe 11 for guiding water separated in the tank 7 to the water supply port 1A of the water electrolysis cell 1 is also connected to the lower bottom of the oxygen tank 7 for gas-liquid separation. The water supply pipe 11 is provided with a pump 9.
【0040】さらに気液分離用水素タンク15の上端の
水素ガス排出口15Aには、開閉弁33を介して水素ガ
ス導出配管35が接続され、この水素ガス導出配管35
の先端側は導出開閉弁37を介して水素ガス貯蔵装置3
9に導かれている。ここで、水素ガス導出配管35は、
前記水素ガス導出系路の下流側の部分を構成している。
前述の水素ガス貯蔵装置39は、複数の小容量の水素ガ
ス容器41−1,41−2,・・・・・・41−nによ
って構成されている。これらの水素ガス容器41−1〜
41−nのそれぞれのガス注入/吐出口には、個別に遠
隔操作可能な開閉弁45−1〜45−nが設けられてお
り、そしてこれらの水素ガス容器41−1〜41−nは
前記各開閉弁45−1〜45−nを介して共通供給配管
47に並列に接続されている。そして共通供給配管47
の先端側には、供給開閉弁49が設けられている。Further, a hydrogen gas outlet pipe 35 is connected to the hydrogen gas outlet 15A at the upper end of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 via an on-off valve 33.
Of the hydrogen gas storage device 3
9 Here, the hydrogen gas outlet pipe 35 is
It constitutes a downstream portion of the hydrogen gas outlet system.
The above-mentioned hydrogen gas storage device 39 is constituted by a plurality of small-capacity hydrogen gas containers 41-1, 41-2,..., 41-n. These hydrogen gas containers 41-1 to 41-1
Each gas injection / discharge port of 41-n is provided with an individually remotely controllable on-off valve 45-1 to 45-n, and these hydrogen gas containers 41-1 to 41-n are provided with the hydrogen gas containers 41-1 to 41-n. It is connected in parallel to the common supply pipe 47 via each of the on-off valves 45-1 to 45-n. And the common supply pipe 47
A supply opening / closing valve 49 is provided at the front end of the supply port.
【0041】また気液分離用酸素タンク7の上端の酸素
ガス排出口7Aには、開閉弁51を介して酸素ガス導出
配管53が接続され、この酸素ガス導出配管53の先端
側は導出開閉弁55を介して酸素ガス貯蔵装置57に導
かれている。ここで、酸素ガス導出配管53は、前記酸
素ガス導出系路の下流側の部分を構成している。前述の
酸素ガス貯蔵装置57は、複数の小容量の酸素ガス容器
59−1,59−2,・・・・・・59−nによって構
成されている。これらの酸素ガス容器59−1〜59−
nのそれぞれのガス注入/吐出口には、個別に遠隔操作
可能な開閉弁63−1〜63−nが設けられており、そ
してこれらの酸素ガス容器59−1〜59−nは前記各
開閉弁63−1〜63−nを介して共通供給配管65に
並列に接続されている。そして共通供給配管65の先端
側には、供給開閉弁67が設けられている。An oxygen gas discharge pipe 53 is connected to an oxygen gas discharge port 7A at the upper end of the gas-liquid separation oxygen tank 7 via an open / close valve 51. It is led to an oxygen gas storage device 57 via 55. Here, the oxygen gas outlet pipe 53 constitutes a downstream portion of the oxygen gas outlet line. The oxygen gas storage device 57 is constituted by a plurality of small-capacity oxygen gas containers 59-1, 59-2, ..., 59-n. These oxygen gas containers 59-1 to 59-
n respectively provided with on-off valves 63-1 to 63-n which can be remotely controlled, and these oxygen gas containers 59-1 to 59-n are provided with the respective open / close valves. It is connected in parallel to the common supply pipe 65 via the valves 63-1 to 63-n. A supply opening / closing valve 67 is provided at the end of the common supply pipe 65.
【0042】さらに水素ガス導出配管35と酸素ガス導
出配管53との間には、水素ガス導出配管35の側の水
素ガス圧力と酸素ガス導出配管53の側の酸素ガス圧力
とに差圧が生じた場合にそれを検出するとともに、その
差圧を解消して機械的、物理的に等圧にするための等圧
器69が設けられている。この等圧器69には、水素ガ
ス導出配管35から水素ガスが導かれる水素ガス室71
と酸素ガス導出配管53から酸素ガスが導かれる酸素ガ
ス室73とが区分形成されている。そして水素ガス室7
1と酸素ガス室73との間は、蛇腹あるいはベローズの
如く伸縮性もしくは可撓性を有する隔壁部材(もしくは
隔壁構造物)75によって隔絶されており、水素ガス室
71と酸素ガス室73のガス圧力差によって隔壁部材7
5が伸縮もしくは撓んで水素ガス室71と酸素ガス室7
3の容積が前記ガス圧力差を零にする方向へ相対的に変
化し、これにより両ガス室71,73の圧力を等圧にす
るように構成されている。また前記隔壁部材75には両
ガス室71,73の差による伸縮もしくは撓みを検出す
る変位検出手段77が設けられている。Further, a differential pressure is generated between the hydrogen gas outlet pipe 35 and the oxygen gas outlet pipe 53 between the hydrogen gas pressure on the hydrogen gas outlet pipe 35 side and the oxygen gas pressure on the oxygen gas outlet pipe 53 side. In addition, an equalizer 69 is provided for detecting the pressure difference and canceling the differential pressure to make the pressure equal mechanically and physically. A hydrogen gas chamber 71 into which hydrogen gas is introduced from the hydrogen gas outlet pipe 35 is provided in the isobar 69.
And an oxygen gas chamber 73 into which oxygen gas is led from the oxygen gas outlet pipe 53. And hydrogen gas chamber 7
1 and the oxygen gas chamber 73 are separated by an elastic or flexible partition member (or partition structure) 75 such as a bellows or bellows, and the gas in the hydrogen gas chamber 71 and the oxygen gas chamber 73 is separated. Partition member 7 by pressure difference
5 expands or contracts and hydrogen gas chamber 71 and oxygen gas chamber 7
The volume of 3 is relatively changed in the direction of reducing the gas pressure difference to zero, thereby making the pressures of both gas chambers 71 and 73 equal. Further, the partition member 75 is provided with a displacement detecting means 77 for detecting expansion and contraction or bending due to a difference between the two gas chambers 71 and 73.
【0043】以上のような図1に示される水素エネルギ
供給装置の作用、機能について次に説明する。The operation and function of the hydrogen energy supply device shown in FIG. 1 will be described below.
【0044】高圧容器3内の水電解セル1には、気液分
離用酸素タンク7からポンプ9および水供給管11を介
して電気分解すべき水が供給される。ここで、気液分離
用酸素タンク7内には、電気分解開始前から予め高圧ポ
ンプ31により給水管29を介して所定量の水が注入さ
れており、また電気分解開始後には後述するように水電
解セル1で発生した酸素ガスとともに水電解セル1から
未分解の水が流入する。水電解セル1においては、水が
電気分解されて水素ガスと酸素ガスが2:1の体積比率
で発生し、水素ガスは若干の附随する水とともに水素流
出配管13を経て気液分離用水素タンク15に流入し、
この気液分離用水素タンク15において水素ガスからそ
の水素ガスに附随して流入した水が分離され、酸素ガス
は未分解の水とともに酸素ガス流出配管17を経て気液
分離用酸素タンク7に流入し、この気液分離用酸素タン
ク7において酸素ガスからその酸素ガスとともに流入し
た未分解の水が分離される。したがって気液分離用水素
タンク15および気液分離用酸素タンク7にはそれぞれ
分離された水が溜まることになる。そして気液分離用酸
素タンク7において分離された水は、再び水電解セル1
に送られて電気分解に供される。The water to be electrolyzed is supplied from the gas-liquid separation oxygen tank 7 to the water electrolysis cell 1 in the high-pressure vessel 3 via the pump 9 and the water supply pipe 11. Here, a predetermined amount of water is previously injected into the gas-liquid separation oxygen tank 7 through the water supply pipe 29 by the high-pressure pump 31 before the start of the electrolysis, and after the start of the electrolysis, as described later. Undecomposed water flows from the water electrolysis cell 1 together with the oxygen gas generated in the water electrolysis cell 1. In the water electrolysis cell 1, water is electrolyzed to generate hydrogen gas and oxygen gas in a volume ratio of 2: 1. The hydrogen gas together with some accompanying water passes through a hydrogen outlet pipe 13 and a hydrogen tank for gas-liquid separation. Flow into 15,
In the gas-liquid separation hydrogen tank 15, the water flowing along with the hydrogen gas is separated from the hydrogen gas, and the oxygen gas flows into the gas-liquid separation oxygen tank 7 through the oxygen gas outlet pipe 17 together with the undecomposed water. Then, in the gas-liquid separation oxygen tank 7, undecomposed water flowing in together with the oxygen gas is separated from the oxygen gas. Therefore, the separated water accumulates in the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and the gas-liquid separation oxygen tank 7, respectively. The water separated in the gas-liquid separation oxygen tank 7 is returned to the water electrolysis cell 1.
To be subjected to electrolysis.
【0045】ここで、気液分離用水素タンク15内に貯
留された水の水位は水位検出手段19によって検出さ
れ、また気液分離用酸素タンク7内に貯留された水の水
位は水位検出手段27によって検出される。そしてこれ
らの水位検出結果に基づき、気液分用水素タンク15に
おける水面上の空間の容積が気液分用酸素タンク7にお
ける水面上の空間の容積の2倍になるように、気液分離
用水素タンク15、気液分離用酸素タンク7内の水位を
制御する。具体的には、気液分離用水素タンク15の水
排水管12の開閉弁23およびニードル弁25の開閉、
開度を制御して、気液分用水素タンク15の排水を制御
することにより気液分離用水素タンク15の水面上の空
間の容積を制御する。あるいはまたポンプ31を作動さ
せて気液分離用酸素タンク7内に水を補給してその気液
分用酸素タンク7の水面を上昇させる。このようにして
気液分離用水素タンク15の水面上の空間の容積と気液
分離用酸素タンク7の水面上の空間の容積との比が2:
1となるように制御することによって、2:1の体積比
率で発生する水素ガスと酸素ガスの気液分離用水素タン
ク15、気液分離用酸素タンク7内におけるガス圧力を
等圧に制御することができ、ひいては水電解セル1内に
おける水素ガス発生側のガス圧力と酸素ガス発生側のガ
ス圧力とを等圧に制御することができる。なおここで、
気液分離用水素タンク15の排出側の開閉弁23および
ニードル弁25は、請求項12の発明で言うところの水
位調整手段を構成しており、また気液分用酸素タンク7
の水流入側のポンプ31は水位調整手段と水補給手段と
を兼ねていることになる。Here, the water level of the water stored in the gas-liquid separation hydrogen tank 15 is detected by the water level detection means 19, and the water level of the water stored in the gas-liquid separation oxygen tank 7 is detected by the water level detection means. 27. On the basis of these water level detection results, the gas-liquid separation tank is designed such that the volume of the space above the water surface in the gas-liquid separation hydrogen tank 15 is twice the volume of the space above the water surface in the gas-liquid separation oxygen tank 7. The water levels in the hydrogen tank 15 and the gas-liquid separation oxygen tank 7 are controlled. Specifically, opening and closing of the on-off valve 23 and the needle valve 25 of the water drainage pipe 12 of the gas-liquid separation hydrogen tank 15,
The volume of the space above the water surface of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 is controlled by controlling the opening degree and controlling the drainage of the gas-liquid separation hydrogen tank 15. Alternatively, the pump 31 is operated to supply water into the gas-liquid separation oxygen tank 7 to raise the water level of the gas-liquid separation oxygen tank 7. Thus, the ratio of the volume of the space above the water surface of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 to the volume of the space above the water surface of the gas-liquid separation oxygen tank 7 is 2:
By controlling to be 1, the gas pressures in the hydrogen tank 15 for gas-liquid separation and the oxygen tank 7 for gas-liquid separation of hydrogen gas and oxygen gas generated at a volume ratio of 2: 1 are controlled to be equal. As a result, the gas pressure on the hydrogen gas generation side and the gas pressure on the oxygen gas generation side in the water electrolysis cell 1 can be controlled to be equal. Here,
The on-off valve 23 and the needle valve 25 on the discharge side of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 constitute a water level adjusting means according to the invention of claim 12, and the gas-liquid separation oxygen tank 7
The pump 31 on the water inflow side also serves as a water level adjusting means and a water replenishing means.
【0046】さらに、高圧容器3内においては、酸素流
出配管17の一部がフレキシブルパイプ18からなる可
撓部によって構成されており、このフレキシブルパイプ
18は管内の圧力(すなわち酸素ガス圧力)と管外の圧
力(すなわち電気絶縁性液体5の圧力)との差によって
膨張・縮小するため、管内外の圧力を等圧に調整する機
能を果たす。ここで、フレキシブルパイプ18の内側の
圧力は水電解セル1の内側の圧力に実質的に等しいか
ら、フレキシブルパイプ18の存在によって、水電解セ
ル1の内側の圧力と外側の電気絶縁性液体5の圧力とが
等圧に調整されることになる。そのため、水電解セル1
の内外の圧力差によって水電解セル1のシール部で漏洩
が生じることを未然に防止できる。Further, in the high-pressure vessel 3, a part of the oxygen outflow pipe 17 is constituted by a flexible portion composed of a flexible pipe 18, and this flexible pipe 18 is connected to the pressure in the pipe (ie, the oxygen gas pressure) and the pipe. Since it expands and contracts due to the difference from the outside pressure (that is, the pressure of the electrically insulating liquid 5), it has the function of adjusting the pressure inside and outside the pipe to be equal. Here, since the pressure inside the flexible pipe 18 is substantially equal to the pressure inside the water electrolysis cell 1, the presence of the flexible pipe 18 causes the pressure inside the water electrolysis cell 1 and the pressure inside the electrically insulating liquid 5 outside. The pressure is adjusted to be equal. Therefore, the water electrolysis cell 1
It is possible to prevent a leak from occurring in the seal portion of the water electrolysis cell 1 due to a pressure difference between the inside and outside of the water electrolysis cell.
【0047】一方気液分離用水素タンク15において水
と分離された水素ガスは、開閉弁33を開放した状態で
水素ガス導出配管35によって等圧器69の水素ガス室
71に導かれ、さらに導出開閉弁37を開放すれば、水
素ガス貯蔵装置39に導かれる。また同様に気液分離用
酸素タンク7において水と分離された酸素ガスは、開閉
弁51を開放した状態で酸素ガス導出配管53によって
等圧器69の酸素ガス室73に導かれ、さらに導出開閉
弁55を開放すれば、酸素ガス貯蔵装置57に導かれ
る。On the other hand, the hydrogen gas separated from the water in the gas-liquid separation hydrogen tank 15 is guided to the hydrogen gas chamber 71 of the equalizer 69 by the hydrogen gas outlet pipe 35 with the on-off valve 33 opened, and is further opened and closed. When the valve 37 is opened, it is led to the hydrogen gas storage device 39. Similarly, the oxygen gas separated from the water in the gas-liquid separation oxygen tank 7 is guided to the oxygen gas chamber 73 of the equalizer 69 by the oxygen gas outlet pipe 53 with the on-off valve 51 opened, When 55 is opened, it is led to the oxygen gas storage device 57.
【0048】ここで、等圧器69においては、可撓性も
しくは伸縮性を有する隔壁部材(もしくは隔壁構造物)
75が水素ガス室71側のガス圧力と酸素ガス室73側
のガス圧力との差に応じて撓むかまたは伸縮し、これに
よって水素ガス室71側の水素ガス圧力と酸素ガス室7
3側の酸素ガス圧力とが等圧に制御される。またこの等
圧器69においては、隔壁部材75の伸縮もしくは撓み
の位置(初期等圧平衡位置からの変位量)によって、等
圧となる前の水素ガス圧力と酸素ガス圧力とに差圧が生
じたこと、すなわち気液分離用水素タンク15および酸
素タンク7の側から導かれる水素ガスの圧力と酸素ガス
の圧力とに差が生じたことを検出することができる。そ
してその検出結果に基いて、前述のような気液分離用水
素タンク15や気液分離用酸素タンク7の水位を前述の
ような水位調整手段によって調整して、気液分離用水素
タンク15および酸素タンク7のガス圧力を等圧に制御
し、等圧器69の隔壁部材75の位置を初期等圧平衡位
置に戻すことができる。Here, in the isobar 69, a partition member (or partition structure) having flexibility or elasticity is used.
75 expands or contracts in accordance with the difference between the gas pressure on the hydrogen gas chamber 71 side and the gas pressure on the oxygen gas chamber 73 side, whereby the hydrogen gas pressure on the hydrogen gas chamber 71 side and the oxygen gas chamber 7
The oxygen gas pressure on the third side is controlled to be equal. Further, in the isobar 69, a differential pressure is generated between the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure before the equal pressure due to the position of expansion and contraction or bending of the partition member 75 (the amount of displacement from the initial equal pressure equilibrium position). That is, it can be detected that a difference has occurred between the pressure of the hydrogen gas and the pressure of the oxygen gas introduced from the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7. Then, based on the detection result, the water level of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 or the gas-liquid separation oxygen tank 7 is adjusted by the water level adjusting means as described above, and the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and By controlling the gas pressure in the oxygen tank 7 to be equal, the position of the partition member 75 of the equalizer 69 can be returned to the initial equilibrium position.
【0049】またここで、隔壁部材75の伸縮もしくは
撓みには構造的に限界があり、その限界位置(最大変位
可能位置)を越えては水素ガス室71と酸素ガス室73
との差圧を解消することができずまた圧力差を検出する
ことができないが、逆にその限界位置に至ったことを検
出した場合には、系内で等圧に制御することが困難とな
ったとみなすことができ、したがってその場合には後に
改めて説明するように、水素ガス導出配管35もしくは
酸素ガス導出配管53のいずれかの側から、高圧側のガ
スを大気中へ放出するように制御することができる。Here, there is a structural limit to the expansion and contraction or bending of the partition member 75, and the hydrogen gas chamber 71 and the oxygen gas chamber 73 exceed the limit position (the maximum displacement position).
And the pressure difference cannot be detected, but conversely, if it is detected that the limit position has been reached, it is difficult to control the system to equal pressure. Therefore, in that case, as will be described later, control is performed such that the gas on the high pressure side is released into the atmosphere from either the hydrogen gas outlet pipe 35 or the oxygen gas outlet pipe 53. can do.
【0050】水素ガス貯蔵装置39においては、水素ガ
ス導出開閉弁37を開放した状態で、開閉弁45−1〜
45−nのうちのいずれかの開閉弁、例えば開閉弁45
−1を開放すれば、その開閉弁45−1に対応する水素
ガス容器41−1に水素ガスが導かれ、気液分離用水素
タンク15内の水素ガス圧力と等しい圧力となるまで
(但し水素ガス容器の最大許容貯蔵圧力以下に制限され
る)水素ガス容器41−1に水素ガスが充填・貯蔵され
る。そして同様にして、順次各水素ガス容器41−2〜
41−nに水素ガスを充填・貯蔵することができる。一
方酸素ガス貯蔵容器57においても、同様に酸素ガス導
出開閉弁55を開放した状態で開閉弁63−1〜63−
nのうちのいずれかの開閉弁、例えば開閉弁63−1を
開放すれば、酸素ガス容器59−1に酸素ガスが導か
れ、気液分離用酸素タンク7内の酸素ガス圧力と等圧と
なるまで(但し酸素ガス容器の最大許容貯蔵圧力以下に
制限される)酸素ガス容器59−1内に酸素ガスが充填
・貯蔵され、以下順次同様にして各酸素ガス容器59−
2〜59−nに酸素ガスを充填・貯蔵することができ
る。In the hydrogen gas storage device 39, the on-off valves 45-1 to 45-1 are opened with the hydrogen gas outlet on-off valve 37 opened.
45-n, for example, on-off valve 45
When -1 is opened, the hydrogen gas is introduced into the hydrogen gas container 41-1 corresponding to the on-off valve 45-1 until the pressure becomes equal to the hydrogen gas pressure in the gas-liquid separation hydrogen tank 15 (however, The hydrogen gas container 41-1 is charged and stored with hydrogen gas (limited to the maximum allowable storage pressure or less of the gas container). Then, in the same manner, each hydrogen gas container 41-2 to
41-n can be filled and stored with hydrogen gas. On the other hand, also in the oxygen gas storage container 57, the on-off valves 63-1 to 63-
When one of the open / close valves of n, for example, the open / close valve 63-1 is opened, the oxygen gas is led to the oxygen gas container 59-1, and the oxygen gas pressure and the equal pressure in the oxygen tank 7 for gas-liquid separation are reduced. Oxygen gas is filled and stored in the oxygen gas container 59-1 until it becomes (but is limited to the maximum allowable storage pressure of the oxygen gas container or less).
2-59-n can be filled and stored with oxygen gas.
【0051】一方、水素ガス貯蔵装置39から水素ガス
の使用箇所へ水素ガスを供給するにあたっては、水素ガ
ス側の供給開閉弁49を使用側のガス容器等に接続し、
導出開閉弁37を閉じた状態で、水素ガス容器41−1
〜41−nのうちのいずれかの水素ガス容器、例えば水
素ガス容器41−1に対応する開閉弁45−1を開放す
るとともに供給開閉弁49を開放すれば、使用側のガス
容器内の圧力が水素ガス容器41−1内の圧力と等圧と
なるまで水素ガスが使用側へ供給される。On the other hand, when the hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas storage device 39 to the location where the hydrogen gas is used, the supply opening / closing valve 49 on the hydrogen gas side is connected to a gas container or the like on the usage side.
With the outlet on-off valve 37 closed, the hydrogen gas container 41-1
To 41-n, for example, by opening the on-off valve 45-1 corresponding to the hydrogen gas container 41-1 and opening the supply on-off valve 49, the pressure in the gas container on the use side can be increased. Until the pressure becomes equal to the pressure in the hydrogen gas container 41-1.
【0052】ここで、各水素ガス容器41−1〜41−
nは、それぞれ開閉弁45−1〜45−nによって独立
に水素ガスを使用側へ供給することができる。そのた
め、使用側のガス容器への水素ガス充填圧力を可及的に
高めることができる。すなわち、例えば3本の供給側の
水素ガス容器41−1〜41−3のが同じ圧力(例えば
その圧力を“1”とする)とし、かつこれらの供給側の
各水素ガス容器41−1〜41−3の内容積がそれぞれ
使用側のガス容器の内容積と同じであると仮定する。そ
して3本の供給側水素ガス容器41−1〜41−3から
水素ガスを同時に並列的に1本の使用側ガス容器に導い
た場合には、1本の使用側ガス容器と3本の供給側ガス
容器41−1〜41−3の圧力とが全て同じとなるまで
しか使用側ガス容器へ水素ガスを供給できない。この場
合、それぞれ圧力が“1”の3本のガス容器内の水素ガ
スが4本のガス容器に再分配されたものと考えることが
できるから、使用側ガス容器の圧力は“3/4”にな
る。もちろん3本の各供給側ガス容器の圧力もそれぞれ
“3/4”になる。一方、開閉弁45−1〜45−3を
同時に開放せずに、先ず第1の開閉弁45−1を開放し
て供給側の第1のガス容器41−1内の水素ガスを使用
側のガス容器へ導き、次いで第1の開閉弁45−1を閉
じるとともに第2の開閉弁45−2を開放して、供給側
の第2の水素ガス容器41−2内の水素ガスを使用側の
ガス容器へ導き、最後に第2の開閉弁45−2を閉じる
とともに第3の開閉弁45−3を開放して、供給側の第
3の水素ガス容器41−3内の水素ガスを使用側のガス
容器へ導く場合には、最初の段階では使用側のガス容器
に“1/2”の圧力まで水素ガスを充填することがで
き、次の段階では、使用側のガス容器圧力が“1/2”
でかつ供給側の第2のガス容器41−2の圧力が“1”
の状態からスタートするため、“(1+1/2)/
2”、すなわち“3/4”の圧力まで水素ガスを使用側
ガス容器に充填することができる。そして最後の段階で
は、使用側ガス容器圧力が“3/4”でかつ供給側の第
3のガス容器41−3の圧力が“1”の状態からスター
トするため、“(1+3/4)/2”、すなわち“7/
8”の圧力まで水素ガスを使用側ガス容器に充填するこ
とができる。したがって供給側の3本のガス容器41−
1〜41−3から並列的に同時に供給した場合の圧力
“3/4”と比較し、“7/8”の高圧力まで充填する
ことができることになる。このように、供給側の各水素
ガス容器41−1〜41−nを並列的に接続しながら
も、各水素ガス容器41−1〜41−nをそれぞれの開
閉弁45−1〜45−nによって独立に開閉可能として
おき、前述のように各水素ガス容器41−1〜41−n
から一斉に水素ガスを供給せず、1本ずつ順次小分けに
して水素ガスを供給することによって、使用側のガス容
器に対して、より高圧にガス充填を行なうことができる
のである。Here, each of the hydrogen gas containers 41-1 to 41-
n can independently supply hydrogen gas to the use side by the on-off valves 45-1 to 45-n. Therefore, the filling pressure of hydrogen gas into the gas container on the use side can be increased as much as possible. That is, for example, the three supply-side hydrogen gas containers 41-1 to 41-3 are set to the same pressure (for example, the pressure is set to "1"), and the supply-side hydrogen gas containers 41-1 to 41-1 are set to the same pressure. It is assumed that the internal volumes of 41-3 are the same as the internal volumes of the gas containers on the usage side. When the hydrogen gas is simultaneously guided from the three supply-side hydrogen gas containers 41-1 to 41-3 to one use-side gas container in parallel, one supply-side gas container and three supply-side gas containers are supplied. Hydrogen gas can be supplied to the use side gas container only until the pressures of the side gas containers 41-1 to 41-3 are all the same. In this case, it can be considered that the hydrogen gas in the three gas containers each having a pressure of “1” has been redistributed to the four gas containers, so that the pressure of the use side gas container is “3/4”. become. Of course, the pressure of each of the three supply-side gas containers also becomes “3”. On the other hand, without opening the on-off valves 45-1 to 45-3 at the same time, the first on-off valve 45-1 is first opened and the hydrogen gas in the first gas container 41-1 on the supply side is used on the use side. The hydrogen gas in the second hydrogen gas container 41-2 on the supply side is supplied to the gas side, and then the first on-off valve 45-1 is closed and the second on-off valve 45-2 is opened to release the hydrogen gas in the second hydrogen gas container 41-2 on the supply side. The hydrogen gas in the third hydrogen gas container 41-3 on the supply side is used by closing the second on-off valve 45-2 and opening the third on-off valve 45-3. In the first stage, the gas container on the use side can be filled with hydrogen gas to a pressure of "1/2" in the first stage, and in the next stage, the gas container pressure on the use side becomes "1". / 2 "
And the pressure of the second gas container 41-2 on the supply side is "1".
To start from the state of "(1 + 1/2) /
The hydrogen gas can be charged to the working gas container to a pressure of 2 ", ie" 3/4 ", and in the last stage the working gas container pressure is" 3/4 "and the third on the supply side Starts from the state where the pressure of the gas container 41-3 is “1”, “(1 + 3/4) / 2”, that is, “7 /
Hydrogen gas can be filled into the use side gas container up to a pressure of 8 ″. Therefore, the three gas containers 41− on the supply side can be filled.
It is possible to fill up to a high pressure of "7/8" as compared with the pressure "3/4" when the liquids are simultaneously supplied in parallel from 1-41-3. In this way, while the respective hydrogen gas containers 41-1 to 41-n on the supply side are connected in parallel, the respective hydrogen gas containers 41-1 to 41-n are connected to the respective on-off valves 45-1 to 45-n. Can be opened and closed independently of each other, and as described above, each hydrogen gas container 41-1 to 41-n
By supplying the hydrogen gas in small batches one by one without supplying the hydrogen gas all at once, the gas container on the use side can be charged at a higher pressure.
【0053】なおここでは水素ガス側についてのみ述べ
たが、酸素ガス側についても同様に使用側のガス容器等
に酸素ガスを供給、充填し得ることはもちろんである。Although only the hydrogen gas side has been described here, it goes without saying that the oxygen gas side can similarly be supplied and filled with oxygen gas in the gas container or the like on the use side.
【0054】図2および図3には、図1に示される水素
エネルギ供給装置をより具体化した実施例を示す。なお
図2および図3は、図面の大きさの制約から一つの実施
例を2分割して示すものであり、図3は図2の上端に連
続する。なおまた、図2、図3において図1に示される
要素と同一の要素については同一の符号を付す。FIGS. 2 and 3 show an embodiment in which the hydrogen energy supply device shown in FIG. 1 is embodied more. 2 and 3 show one embodiment divided into two parts due to the restriction of the size of the drawing, and FIG. 3 is continuous with the upper end of FIG. In FIGS. 2 and 3, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0055】図2、図3において、高圧容器3は、アル
ミニウムもしくはアルミニウム合金をガラス繊維もしく
はカーボン繊維によって強化したFRPなどの軽量高剛
性材料により密閉構造に作られており、この高圧容器3
内には水電解セル1が配設されており、その高圧容器3
内における水電解セル1の外側空間には、純水もしくは
シリコンオイルなどの電気絶縁性液体5が充填されてい
る。2 and 3, the high-pressure vessel 3 is made of a lightweight and high-rigidity material such as FRP reinforced with aluminum or an aluminum alloy by glass fiber or carbon fiber in a closed structure.
A water electrolysis cell 1 is provided therein, and the high-pressure vessel 3
The space inside the water electrolysis cell 1 inside is filled with an electrically insulating liquid 5 such as pure water or silicon oil.
【0056】前記水電解セル1は次のように構成されて
いる。すなわち、中央に固体高分子電解質膜101が設
けられ、この固体高分子電解質膜101の一方の面およ
び他方の面には、それぞれ無電解メッキなどによりポー
ラスなPt電極103A,103Bが形成されている。
さらに一方のPt電極103A側には、例えば海綿状チ
タンからなる多孔質層105A、陰極板107A、端部
絶縁板109Aがその順に積層され、また他方のPt電
極103Bの側には、例えば海綿状チタンからなる多孔
質層105B、陽極板107B、端部絶縁板109Bが
その順に積層されており、これらの全体の積層状態が螺
子棒111A,111Bによって固定され、かつその全
体が保持具113によって高圧容器3内に保持されてい
る。なお多孔質層105Aおよび多孔質層105Bの外
周側は、その多孔質層105A,105Bをそれぞれ密
封シールする側部絶縁板115A,115Bによって取
囲まれている。さらに水電解セル1の下部においては、
その高圧容器3の外部から水供給管11が挿入され、こ
の水供給管11の先端は水電解セル1内の陽極板の多孔
質層105Bに達している。一方水電解セル1の上部に
おいては、その水電解セル1の内部の陽極側の多孔質層
105Bから入口側酸素流出配管17Aが引出され、こ
の酸素流出配管17Aは、内外の圧力差によって径が拡
大・縮小する方向へ撓み得るゴム膜や合成樹脂膜、金属
膜などの伸縮性もしくは可撓性を有する部材もしくは構
造物からなる可撓部としてのフレキシブルパイプ18の
一端に接続されている。このフレキシブルパイプ18は
高圧容器3内の電気絶縁性液体5中に浸漬されたもので
あって、その他端は出口側酸素流出配管17Bに接続さ
れ、さらにその出口側酸素流出配管17Bは高圧容器3
の外部へ引出されて、後述する気液分離用酸素タンク7
に接続されている。また水電解セル1の上部において、
その水電解セル1の内部の陰極側の多孔質層105Aか
ら水素ガス流出配管13が引出され、この水素ガス流出
配管13は高圧容器3の外部へ導かれて、気液分離用水
素タンク15に接続されている。The water electrolysis cell 1 is configured as follows. That is, the solid polymer electrolyte membrane 101 is provided at the center, and porous Pt electrodes 103A and 103B are formed on one surface and the other surface of the solid polymer electrolyte membrane 101 by electroless plating or the like. .
Further, on one Pt electrode 103A side, a porous layer 105A made of, for example, sponge-like titanium, a cathode plate 107A, and an end insulating plate 109A are laminated in this order, and on the other Pt electrode 103B side, for example, a spongy-like A porous layer 105B made of titanium, an anode plate 107B, and an end insulating plate 109B are stacked in this order. The entire stacked state of these layers is fixed by screw rods 111A and 111B. It is held in the container 3. Note that the outer peripheral sides of the porous layers 105A and 105B are surrounded by side insulating plates 115A and 115B that hermetically seal the porous layers 105A and 105B, respectively. Further, in the lower part of the water electrolysis cell 1,
A water supply pipe 11 is inserted from outside the high-pressure vessel 3, and the tip of the water supply pipe 11 reaches the porous layer 105 </ b> B of the anode plate in the water electrolysis cell 1. On the other hand, at the upper part of the water electrolysis cell 1, an inlet-side oxygen outlet pipe 17A is drawn out of the porous layer 105B on the anode side inside the water electrolysis cell 1, and the diameter of the oxygen outlet pipe 17A is changed due to a pressure difference between the inside and the outside. It is connected to one end of a flexible pipe 18 as a flexible portion made of an elastic or flexible member or structure such as a rubber film, a synthetic resin film, or a metal film that can bend in the direction of expansion or contraction. The flexible pipe 18 is immersed in the electrically insulating liquid 5 in the high-pressure vessel 3 and the other end is connected to an outlet-side oxygen outlet pipe 17B, and the outlet-side oxygen outlet pipe 17B is connected to the high-pressure vessel 3
Of the gas-liquid separation oxygen tank 7 to be described later.
It is connected to the. In the upper part of the water electrolysis cell 1,
A hydrogen gas outflow pipe 13 is drawn out of the porous layer 105A on the cathode side inside the water electrolysis cell 1, and the hydrogen gas outflow pipe 13 is led to the outside of the high-pressure vessel 3 and is supplied to the gas-liquid separation hydrogen tank 15. It is connected.
【0057】なお高圧容器3の上端には電気絶縁性液体
5を容器内へ供給するための供給管117が接続され、
この供給管117には開閉弁119が設けられている。
また高圧容器3の下端には電気絶縁性液体を容器内から
排出するための排出管121が接続され、この排出管1
21には開閉弁123が設けられている。さらに高圧容
器3の外面には、陰極板107A、陽極板107Bに水
の電解のための電流を導入するための一対の電流導入端
子125A,125Bが設けられている。また高圧容器
3の上部には、高圧容器3内の圧力を検出するための圧
力計127が設けられている。A supply pipe 117 for supplying the electrically insulating liquid 5 into the container is connected to the upper end of the high-pressure container 3.
The supply pipe 117 is provided with an on-off valve 119.
A discharge pipe 121 for discharging the electrically insulating liquid from the inside of the container is connected to the lower end of the high-pressure vessel 3.
An on-off valve 123 is provided at 21. Further, on the outer surface of the high-pressure vessel 3, a pair of current introduction terminals 125A and 125B for introducing a current for water electrolysis into the cathode plate 107A and the anode plate 107B are provided. A pressure gauge 127 for detecting the pressure in the high-pressure vessel 3 is provided above the high-pressure vessel 3.
【0058】気液分離用酸素タンク7は、アルミニウム
もしくはアルミニウム合金をカーボン繊維やガラス繊維
によって強化したFRPなどの軽量高剛性材料によって
作られている。この気液分離用酸素タンク7は、前述の
ように水電解セル1において発生して導かれた酸素ガス
に伴なう未分解の水を、酸素ガスから分離するためのも
のであるが、逆に水電解セル1において電気分解すべき
水を供給するための貯水槽の役割も果たす。すなわち、
気液分離用酸素タンク7の下部側面には、給水管29が
接続され、この給水管29には開閉弁129、給水用高
圧ポンプ31、およびフィルタ131が上流側から下流
側へ向ってその順に設けられている。そしてまた既に述
べたように水電解セル1からの出口側酸素流出配管17
Bが気液分離用酸素タンク7の下部側面に接続されてい
る。さらに気液分離用酸素タンク7の下底部には、水供
給管11Bが接続され、この水供給管11Bは、ポンプ
133、イオン交換樹脂135、および水冷却用の熱交
換器137を介して水電解セル1の側の水供給管11A
に接続されている。また気液分離用酸素タンク7の上端
には酸素ガス排出口7Aが形成され、この酸素ガス排出
口7Aには、開閉弁51を介して酸素ガス導出配管53
が接続されている。さらに気液分離用酸素タンク7の内
部には、垂直にフロートガイド棒139が配設されてお
り、このフロートガイド棒139に沿い、フロート14
1がそのタンク7内の水面143に応じて上下に移動す
るようになっている。そしてこのフロート141に磁石
143が設けられている一方、フロートガイド棒139
にはその磁石143の磁力を検出する磁気検出アレイ1
45が上下方向に沿って配列されている。これらのフロ
ートガイド棒139、フロート141、磁石143、磁
気センサアレイ145は、酸素タンク側の水位検出手段
27を構成している。なお気液分離用酸素タンク7の上
部には、タンク内の酸素ガス圧力を検出するための圧力
計147が設けられている。The gas-liquid separation oxygen tank 7 is made of a lightweight and highly rigid material such as FRP in which aluminum or an aluminum alloy is reinforced by carbon fiber or glass fiber. The gas-liquid separation oxygen tank 7 is for separating undecomposed water accompanying the oxygen gas generated and guided in the water electrolysis cell 1 from the oxygen gas as described above. Also serves as a water storage tank for supplying water to be electrolyzed in the water electrolysis cell 1. That is,
A water supply pipe 29 is connected to a lower side surface of the gas-liquid separation oxygen tank 7, and an on-off valve 129, a water supply high-pressure pump 31, and a filter 131 are connected to the water supply pipe 29 in this order from the upstream side to the downstream side. Is provided. Further, as described above, the outlet-side oxygen outlet pipe 17 from the water electrolysis cell 1
B is connected to the lower side surface of the gas-liquid separation oxygen tank 7. Further, a water supply pipe 11B is connected to a lower bottom portion of the oxygen tank 7 for gas-liquid separation, and the water supply pipe 11B is connected to a water exchanger via a pump 133, an ion exchange resin 135, and a heat exchanger 137 for cooling water. Water supply pipe 11A on the side of electrolysis cell 1
It is connected to the. An oxygen gas outlet 7A is formed at the upper end of the gas-liquid separation oxygen tank 7, and the oxygen gas outlet 7A is connected to the oxygen gas outlet 7A through an on-off valve 51.
Is connected. Further, a float guide rod 139 is provided vertically inside the gas-liquid separation oxygen tank 7, and the float guide rod 139 extends along the float guide rod 139.
1 moves up and down according to the water surface 143 in the tank 7. While the magnet 141 is provided on the float 141, the float guide rod 139 is provided.
The magnetic detection array 1 for detecting the magnetic force of the magnet 143
45 are arranged along the up-down direction. The float guide rod 139, the float 141, the magnet 143, and the magnetic sensor array 145 constitute a water level detecting unit 27 on the oxygen tank side. A pressure gauge 147 for detecting the oxygen gas pressure in the tank is provided above the gas-liquid separation oxygen tank 7.
【0059】一方、気液分離用水素タンク15も、酸素
タンク7と同様なFRPなどの軽量高剛性材料によって
作られている。この気液分離用水素タンク15は、前述
のように水電解セル1において発生して導かれた水素ガ
スに附随する水を、水素ガスから分離するためのもので
あり、この気液分離用水素タンク15の下部側面には、
既に述べたように水電解セル1から導かれた水素流出管
13が接続されている。そしてこの気液分離用水素タン
ク15の内部には、酸素タンク7と同様に、フロートガ
イド棒149、フロート151、磁石153、および磁
気センサアレイ155からなる水位検出手段19が設け
られている。また気液分離用水素タンク15の下底部に
は水排出管21が接続されており、この水排出管21に
は開閉弁23およびニードル弁25が設けられ、その下
端は後述するバッファータンク157の上端に接続され
ている。さらに気液分離用水素タンク15の上部にはそ
のタンク内の水素ガス圧力を検出するための圧力計15
9が設けられ、また気液分離用水素タンク15の上端に
は水素ガス排出口15Aが形成され、この水素ガス排出
口15Aには、開閉弁33を介して水素ガス導出配管3
5が接続されている。On the other hand, the hydrogen tank 15 for gas-liquid separation is also made of a lightweight and highly rigid material such as FRP similar to the oxygen tank 7. The gas-liquid separation hydrogen tank 15 is for separating water accompanying the hydrogen gas generated and guided in the water electrolysis cell 1 from the hydrogen gas as described above. On the lower side of the tank 15,
As described above, the hydrogen outlet pipe 13 led from the water electrolysis cell 1 is connected. Further, inside the gas-liquid separation hydrogen tank 15, similarly to the oxygen tank 7, a water level detecting means 19 including a float guide rod 149, a float 151, a magnet 153, and a magnetic sensor array 155 is provided. A water discharge pipe 21 is connected to the lower bottom of the hydrogen tank 15 for gas-liquid separation. Connected to the upper end. Further, a pressure gauge 15 for detecting the hydrogen gas pressure in the tank is provided above the gas-liquid separation hydrogen tank 15.
9 is provided, and a hydrogen gas outlet 15A is formed at the upper end of the hydrogen tank 15 for gas-liquid separation. The hydrogen gas outlet 15A is
5 is connected.
【0060】前記バッファータンク157内には、気液
分離用酸素タンク7や水素タンク15と同様に、フロー
トガイド棒159、フロート161、磁石163、およ
び磁気センサアレイ165からなる水位検出手段167
が設けられている。またこのバッファータンク157の
下底部には水排出管169が接続され、この水排出管1
69にはニードル弁171および開閉弁173が設けら
れている。さらにバッファータンク157の上部には、
そのタンク157内の水素ガス圧力を検出するための圧
力計175が設けられるとともに、ガス流出管177が
接続され、このガス流出管177には開閉弁179、ニ
ードル弁181、およびガス流量計183が設けられて
いる。In the buffer tank 157, a water level detecting means 167 comprising a float guide rod 159, a float 161, a magnet 163, and a magnetic sensor array 165, like the oxygen tank 7 for gas-liquid separation and the hydrogen tank 15.
Is provided. A water discharge pipe 169 is connected to the lower bottom of the buffer tank 157, and the water discharge pipe 1
The 69 is provided with a needle valve 171 and an on-off valve 173. Furthermore, in the upper part of the buffer tank 157,
A pressure gauge 175 for detecting the hydrogen gas pressure in the tank 157 is provided, and a gas outlet pipe 177 is connected. The gas outlet pipe 177 has an opening / closing valve 179, a needle valve 181, and a gas flow meter 183. Is provided.
【0061】前記水素ガス導出配管35と酸素ガス導出
配管53との間には、等圧器69が設けられている。こ
の等圧器69は、全体として中空円筒状をなすように作
られたものであって、その一端側には水素ガス導出配管
35から分岐配管185を介して水素ガスが導かれる水
素ガス室71が形成され、他端側には酸素ガス導出配管
53から分岐配管187を介して酸素ガスが導かれる酸
素ガス室73が形成されている。そして水素ガス室71
と酸素ガス室73との間における周辺部分は、環状をな
すフランジ板189によって仕切られ、さらにそのフラ
ンジ板189の内側部分には差圧受容室191が設けら
れており、この差圧受容室191によって水素ガス室7
1と酸素ガス室73とが隔絶されている。この差圧受容
室191は、フランジ板189の内縁部分に基端側が固
定されて水素ガス室71の側へ円筒状に突出する伸縮可
能な蛇腹体(ベローズ)193Aと、その蛇腹体193
Aの先端を閉じる端板195Aと、同じくフランジ板1
89の内縁部分に基端側が固定されて酸素ガス室73の
側へ円筒状に突出する伸縮可能な蛇腹体(ベローズ)1
93Bと、その蛇腹体193Bの先端を閉じる端板19
5Bと、水素ガス室側の端板195Aの内面中央部と酸
素ガス室側の端板195Bの内面中央部との間を結ぶよ
うに設けられた位置棒197と、その位置棒197の両
側面に対設された一対のマイクロスイッチ199A,1
99Bと、差圧受容室191の内部空間に充填されたシ
リコンオイルや純水等の非圧縮性・電気絶縁性の液体2
01とからなるものである。An equalizer 69 is provided between the hydrogen gas outlet pipe 35 and the oxygen gas outlet pipe 53. The isobar 69 is formed so as to have a hollow cylindrical shape as a whole. A hydrogen gas chamber 71 into which hydrogen gas is introduced from the hydrogen gas outlet pipe 35 through a branch pipe 185 is provided at one end. An oxygen gas chamber 73 into which oxygen gas is introduced from the oxygen gas outlet pipe 53 via a branch pipe 187 is formed at the other end. And the hydrogen gas chamber 71
A peripheral portion between the oxygen gas chamber 73 and the oxygen gas chamber 73 is partitioned by an annular flange plate 189, and a differential pressure receiving chamber 191 is provided inside the flange plate 189. By hydrogen gas chamber 7
1 and the oxygen gas chamber 73 are isolated. The differential pressure receiving chamber 191 has an elastic bellows (bellows) 193A whose base end is fixed to the inner edge portion of the flange plate 189 and protrudes cylindrically toward the hydrogen gas chamber 71, and the bellows body 193.
A end plate 195A that closes the tip of A, and flange plate 1
An elastic bellows (bellows) 1 whose base end is fixed to the inner edge portion of 89 and protrudes cylindrically toward the oxygen gas chamber 73.
93B and an end plate 19 for closing the tip of the bellows body 193B
5B, a position bar 197 provided to connect between the center of the inner surface of the end plate 195A on the hydrogen gas chamber side and the center of the inner surface of the end plate 195B on the oxygen gas chamber, and both side surfaces of the position bar 197. A pair of microswitches 199A, 1
99B and an incompressible and electrically insulating liquid 2 such as silicon oil or pure water filled in the internal space of the differential pressure receiving chamber 191.
01.
【0062】ここで、前記位置棒197の一方の側面に
は、その片半側に例えば鋸歯状の連続的信号発生部20
3Aが形成されるとともに、残りの片半側の端部に傾斜
壁状の端部信号発生部203Cが形成され、またその位
置棒197の他方の側面には、その片半側(但し前記信
号発生部203Bとは反対の片半側)にも、例えば鋸歯
状の連続的信号発生部203Bが形成されるとともに、
残りの片半側の端部に傾斜壁状の端部信号発生部203
Dが形成されている。そして一方のマイクロスイッチ1
99Aの先端作動部(ローラ部)が一方の鋸歯状の連続
的信号発生部203Aおよび端部信号発生部203Cに
当接し得るように、また他方のマイクロスイッチ199
Bの先端作動部(ローラ部)が他方の鋸歯状の連続的信
号発生部203Bおよび端部信号発生部203Dに当接
し得るように構成されている。なお前記蛇腹体193
A,193Bは図1に示した構成における隔壁部材(も
しくは隔壁構造物)75に相当し、また位置棒197の
信号発生部203A,203B,203C,203Dお
よびマイクロスイッチ199A,199Bは同じく図1
に示した構成における変位検出手段77に相当する。Here, one side of the position bar 197 has, for example, a sawtooth continuous signal generator 20 on one half thereof.
3A is formed, an end signal generating portion 203C having an inclined wall shape is formed at the other end of one half, and the other side of the position bar 197 is provided with one half thereof (but the signal On one half side opposite to the generator 203B), for example, a sawtooth-shaped continuous signal generator 203B is formed.
The other half-side end has an inclined wall-shaped end signal generator 203.
D is formed. And one microswitch 1
The micro switch 199 and the other microswitch 199 so that the leading end operating portion (roller portion) of 99A can contact one of the sawtooth continuous signal generating portions 203A and the end signal generating portion 203C.
B is configured such that the leading end operating section (roller section) can abut on the other sawtooth continuous signal generating section 203B and end signal generating section 203D. The bellows body 193
A and 193B correspond to the partition member (or partition structure) 75 in the configuration shown in FIG. 1, and the signal generating portions 203A, 203B, 203C and 203D of the position bar 197 and the micro switches 199A and 199B are also the same as those in FIG.
Corresponds to the displacement detecting means 77 in the configuration shown in FIG.
【0063】また前記水素ガス導出配管35の中途から
は水素ガス放出配管205が分岐されており、この水素
ガス放出配管205にはニードル弁207、開閉弁20
9およびガス流量計211が設けられている。また酸素
ガス導出配管53の中途からは同様に酸素ガス放出配管
213が分岐されており、この酸素ガス放出配管213
にはニードル弁215、開閉弁217およびガス流量計
219が設けられている。A hydrogen gas discharge pipe 205 branches off from the middle of the hydrogen gas discharge pipe 35. The hydrogen gas discharge pipe 205 has a needle valve 207, an on-off valve 20.
9 and a gas flow meter 211 are provided. An oxygen gas discharge pipe 213 is similarly branched from the middle of the oxygen gas discharge pipe 53.
Is provided with a needle valve 215, an on-off valve 217 and a gas flow meter 219.
【0064】さらに前記水素ガス導出配管35の先端側
は、開閉弁33、ニードル弁221、およびガス流量計
223を介して水素ガス貯蔵装置39の共通供給配管4
7に接続されており、その共通供給配管47には、FR
Pなどの軽量高剛性材料からなる複数の小容量の水素ガ
ス容器41−1,41−2,・・・・・41−nが遠隔
操作可能な開閉弁45−1,45−2,・・・・・45
−nを介して接続されている。また酸素ガス導出配管5
3の先端側には、開閉弁55、ニードル弁225および
ガス流量計227を介して酸素ガス貯蔵装置57の共通
供給配管65に接続されており、その共通供給配管65
には、前記同様なFRPなどの軽量高剛性材料からなる
複数の小容量の酸素ガス容器59−1,59−2,・・
・・・59−nが遠隔操作可能な開閉弁63−1,63
−2,・・・・・63−nを介して接続されている。こ
こで、各水素ガス容器41−1,41−2,・・・・・
41−nは、その容積が各酸素ガス容器59−1,59
−2,・・・・・59−nの容積の2倍とされており、
したがって水素貯蔵装置39の全体の貯蔵可能容積も、
酸素貯蔵装置57の全体の貯蔵可能容積の2倍とされて
いる。また各水素ガス容器41−1,41−2,・・・
・・41−nおよび各酸素ガス容器59−1,59−
2,・・・・・59−nには、それぞれ内部のガス圧力
を検出するための圧力センサ43−1,43−2,・・
・・・43−n;61−1,61−2,・・・・・61
−nが設けられている。そして各共通供給配管47,6
5の先端側にはそれぞれ供給開閉弁49,67が設けら
れ、これらの供給開閉弁49,67の出口側が、それぞ
れ水素ガス使用箇所、酸素ガス使用箇所に導かれるよう
になっている。Further, the leading end of the hydrogen gas outlet pipe 35 is connected to the common supply pipe 4 of the hydrogen gas storage device 39 via an on-off valve 33, a needle valve 221, and a gas flow meter 223.
7 and the common supply pipe 47 has FR
On-off valves 45-1, 45-2,... Capable of remotely controlling a plurality of small-capacity hydrogen gas containers 41-1, 41-2,. ... 45
-N. Oxygen gas outlet pipe 5
3 is connected to a common supply pipe 65 of the oxygen gas storage device 57 via an on-off valve 55, a needle valve 225 and a gas flow meter 227.
, A plurality of small-capacity oxygen gas containers 59-1, 59-2,.
... On-off valves 63-1, 63 that can be remotely operated by 59-n
,... 63-n. Here, each hydrogen gas container 41-1, 41-2,...
41-n indicates that the volume of each oxygen gas container 59-1, 59
−2,..., Twice the volume of 59-n,
Therefore, the entire storable volume of the hydrogen storage device 39 is also:
The total storage capacity of the oxygen storage device 57 is twice as large. Each hydrogen gas container 41-1, 41-2,...
..41-n and oxygen gas containers 59-1 and 59-
, 59-n have pressure sensors 43-1, 43-2,... For detecting the internal gas pressure, respectively.
... 43-n; 61-1, 61-2, ... 61
-N is provided. And each common supply pipe 47,6
Supply opening / closing valves 49 and 67 are respectively provided at the tip end of 5, and the outlet sides of these supply opening / closing valves 49 and 67 are respectively led to a hydrogen gas use location and an oxygen gas use location.
【0065】なお図2、図3において、符号229は水
電解セル1に水の電気分解のための電流を供給するため
の電源装置であり、この電源装置229はその出力側が
前述の高圧容器3に設けられた電流端子125A,12
5Bに接続されている。またこの電源装置229は、制
御装置231によって制御されるようになっている。な
おこの制御装置231は、電源装置229のみならず、
各開閉弁やニードル弁を制御するものであって、各水位
検出手段や各圧力計(圧力センサ)、さらには等圧器6
9の変位検出手段(マイクロスイッチ199A,199
B)からの信号に応じて制御動作を行なうように構成さ
れている。2 and 3, reference numeral 229 denotes a power supply for supplying a current for water electrolysis to the water electrolysis cell 1. This power supply 229 has its output side connected to the high-pressure vessel 3 described above. Current terminals 125A, 12
5B. The power supply device 229 is controlled by the control device 231. The control device 231 includes not only the power supply device 229 but also
It controls each on-off valve and needle valve, and each water level detecting means, each pressure gauge (pressure sensor), and the
9 displacement detection means (micro switches 199A, 199
The control operation is performed according to the signal from B).
【0066】以上のような図2、図3に示される実施例
の装置の動作、機能を以下に説明する。The operation and function of the apparatus of the embodiment shown in FIGS. 2 and 3 will be described below.
【0067】水電解セル1内には、気液分離用酸素タン
ク7から水供給管11B、ポンプ133、イオン交換樹
脂135、熱交換器137、水供給管11Aを介して電
気分解すべき水が海綿状チタンからなる多孔質層105
Bに供給される。なお気液分離用酸素タンク7内には、
予め給水管29から開閉弁129、給水用高圧ポンプ3
1およびフィルタ131を介して所定量の水が注入され
ている。水電解セル1内の陽極板109Bおよび陰極板
109Aには、電源装置229から電流導入端子125
B,125Aを介して正電圧、負電圧が印加される。陽
極板109Bに印加される正電圧によって、海面状チタ
ンからなる多孔質層105Bを通じてPt電極103B
に正電圧が印加され、多孔質層105B中の水は、Pt
電極103Bにおいて、2H2O→O2+4H+ の反応式
によって酸素ガスO2 と水素イオン4H+ とに分解され
る。Pt電極103Bにおいて生じた水素イオン(4H
+ )は、固体高分子電解質膜101を通過して他方のP
t電極103Aに達する。ここで、陰極板109Aに印
加される負電圧によって、海面状チタンからなる多孔質
膜105Aを通じてPt電極103Aは負電圧となって
いるから、そのPt電極103Aに達した水素イオン
(4H+ )は2H2 となり、水素ガスが発生する。An oxygen tank for gas-liquid separation is
7 from water supply pipe 11B, pump 133, ion exchange tree
Through the oil 135, the heat exchanger 137, and the water supply pipe 11A.
The water to be decomposed is a porous layer 105 made of spongy titanium.
B. In the oxygen tank 7 for gas-liquid separation,
Opening / closing valve 129, high-pressure water pump 3
1 and a predetermined amount of water is injected through the filter 131
ing. Anode plate 109B and cathode plate in water electrolysis cell 1
109A, the power supply device 229 supplies the current introduction terminal 125
A positive voltage and a negative voltage are applied through B and 125A. Sun
The positive voltage applied to the electrode plate 109B causes
Electrode 103B through the porous layer 105B made of
Is applied with a positive voltage, and water in the porous layer 105B
In electrode 103B, 2HTwoO → OTwo+ 4H+ Reaction formula
Oxygen gas OTwoAnd hydrogen ion 4H+ Decomposed into
You. Hydrogen ions (4H
+) Passes through the solid polymer electrolyte membrane 101 and the other P
It reaches t electrode 103A. Here, the cathode plate 109A is marked.
Porous material consisting of sea-like titanium due to the applied negative voltage
The Pt electrode 103A becomes a negative voltage through the film 105A.
Hydrogen ions that have reached the Pt electrode 103A
(4H+ ) Is 2HTwoAnd hydrogen gas is generated.
【0068】このようにして発生した水素ガスは、水素
ガス流出配管13を介して気液分離用水素タンク15に
導入される。この時、水素ガスに付随して若干の水もタ
ンク15に導入されるが、タンク15においてその水が
分離され、タンク15の上部に水素ガスが溜まる。The hydrogen gas thus generated is introduced into the gas-liquid separation hydrogen tank 15 through the hydrogen gas outflow pipe 13. At this time, a small amount of water is introduced into the tank 15 along with the hydrogen gas. However, the water is separated in the tank 15 and the hydrogen gas accumulates in the upper part of the tank 15.
【0069】一方、水電解セル1のPt電極103Bに
おいて発生した酸素ガスは、海面状チタンからなる多孔
質層105Bから、未分解の水とともに酸素流出配管1
7A、フレキシブルパイプ18、酸素流出配管17Bを
介して気液分離用酸素タンク7に導かれる。この気液分
離用酸素タンク7において未分解の水が分離され、タン
ク7の上部に酸素ガスが溜まる。On the other hand, oxygen gas generated at the Pt electrode 103B of the water electrolysis cell 1 is discharged from the porous layer 105B made of sea-like titanium together with undecomposed water to the oxygen outflow pipe 1B.
The gas is led to the gas-liquid separation oxygen tank 7 via the flexible pipe 7A, the flexible pipe 18, and the oxygen outlet pipe 17B. Undecomposed water is separated in the gas-liquid separation oxygen tank 7, and oxygen gas accumulates in the upper part of the tank 7.
【0070】ここで、気液分離用水素タンク15内にお
いては、その水面の変位に伴なって水位検出手段19の
フロート151が上下動し、フロート151に設けられ
ている磁石153の位置が磁気センサアレイ155に対
して変化するから、その磁気センサアレイ155によっ
て水素タンク15内の水位を検出することができる。ま
た気液分離用酸素タンク7においても同様に水位検出手
段27の磁気センサアレイ145によって酸素タンク7
内の水位を検出することができる。そして、これらの検
出結果に基いて、気液分離用水素タンク15の水面から
導出開閉弁33までの内容積(主として水素タンク15
の水面上の容積)と、気液分離用酸素タンク7の内容積
(主として酸素タンク7の水面上の容積)との比が2:
1となるように、水素タンク15の水面146、酸素タ
ンク7の水面144の位置(水位)を制御する。具体的
には、気液分離用水素タンク15の水排出管21の開閉
弁23を開放して、ニードル弁25により排出流量を調
整しつつ水素タンク15から水を流出させたり、あるい
は気液分離用酸素タンク7に給水管29から開閉弁12
9、給水用高圧ポンプ31およびフィルタ131を介し
て水を補給する。Here, in the gas-liquid separation hydrogen tank 15, the float 151 of the water level detecting means 19 moves up and down with the displacement of the water surface, and the position of the magnet 153 provided on the float 151 is Since it changes with respect to the sensor array 155, the water level in the hydrogen tank 15 can be detected by the magnetic sensor array 155. Similarly, in the oxygen tank 7 for gas-liquid separation, the magnetic tank
The water level inside can be detected. Then, based on these detection results, the internal volume from the water surface of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 to the lead-out opening / closing valve 33 (mainly the hydrogen tank 15
Of the oxygen tank 7 for gas-liquid separation and the internal volume of the oxygen tank 7 for gas-liquid separation (mainly the volume of the oxygen tank 7 on the water surface) is 2:
The position (water level) of the water surface 146 of the hydrogen tank 15 and the water surface 144 of the oxygen tank 7 is controlled so as to be 1. Specifically, the on-off valve 23 of the water discharge pipe 21 of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 is opened, and water is discharged from the hydrogen tank 15 while adjusting the discharge flow rate by the needle valve 25, or the gas-liquid separation is performed. Opening / closing valve 12 from water supply pipe 29 to oxygen tank 7
9. Replenish water through the water supply high-pressure pump 31 and the filter 131.
【0071】このように水素タンク15側の水面上容積
と酸素タンク7側の水面上容積との比が2:1となるよ
うに制御することによって、水電解セル1から2:1の
体積比で発生した水素ガスと酸素ガスの圧力を等圧とす
ることができる。すなわち、水素タンク15の側の水素
ガス圧力と酸素タンク7の側の酸素ガス圧力とを等圧に
制御することができ、このことは、水素タンク15、酸
素タンク7に連通している水電解セル1内において、多
孔質層105A側の水素圧力と多孔質層105B側の酸
素圧力とが等圧となって、固体高分子電解質膜101の
両側の圧力が等圧となり、固体高分子電解質膜101に
差圧が加わらないことを意味する。したがって機械的強
度の低い脆弱な固体高分子電解質膜101が差圧によっ
て破壊されることを有効に防止できる。By controlling the ratio of the volume on the water surface of the hydrogen tank 15 to the volume on the water surface of the oxygen tank 7 to be 2: 1 as described above, the volume ratio of the water electrolysis cell 1 to 2: 1 is increased. The pressures of the hydrogen gas and the oxygen gas generated in the above can be made equal. That is, the hydrogen gas pressure on the side of the hydrogen tank 15 and the oxygen gas pressure on the side of the oxygen tank 7 can be controlled to be equal pressure, which means that the water electrolysis connected to the hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 can be controlled. In the cell 1, the hydrogen pressure on the porous layer 105A side and the oxygen pressure on the porous layer 105B side become equal pressure, and the pressure on both sides of the solid polymer electrolyte membrane 101 becomes equal pressure. It means that no differential pressure is applied to 101. Therefore, it is possible to effectively prevent the fragile solid polymer electrolyte membrane 101 having low mechanical strength from being broken by the differential pressure.
【0072】また高圧容器3内においては、酸素流出配
管17A,17Bの間のフレキシブルパイプ18がその
内側を流れる酸素ガス圧力と外側の電気絶縁性液体5と
の圧力差に応じて膨張もしくは縮小し、これによってそ
の内外の圧力が等圧に調整される。そして酸素ガス圧力
と水素ガス圧力とは既に述べたように等圧に制御される
から、結局電気絶縁性液体5の圧力(したがって水電解
セル1の周囲の圧力)と、水素ガス圧力(多孔質層10
5A内の圧力)と、酸素ガス圧力(多孔質層105B内
の圧力)とが全て等圧となるように制御されることにな
る。そのため、側部絶縁板115A,115Bのシール
部分などにも内外の差圧が作用することがなく、それら
のシール部分から差圧によって水素ガスや酸素ガスが水
電解セル1の外側へ漏洩したり、逆に電気絶縁性液体が
それらのシール部分から水電解セル1の内部へ侵入して
しまったりすることを有効に防止できる。In the high-pressure vessel 3, the flexible pipe 18 between the oxygen outlet pipes 17A and 17B expands or contracts in accordance with the difference between the pressure of the oxygen gas flowing through the inside thereof and the pressure of the outside electrically insulating liquid 5. Thereby, the pressure inside and outside is adjusted to be equal. Since the oxygen gas pressure and the hydrogen gas pressure are controlled to be equal as described above, the pressure of the electrically insulating liquid 5 (therefore, the pressure around the water electrolysis cell 1) and the hydrogen gas pressure (porous Layer 10
5A) and the oxygen gas pressure (the pressure in the porous layer 105B) are all controlled to be equal. Therefore, no pressure difference between the inside and outside is applied to the sealing portions of the side insulating plates 115A and 115B, and hydrogen gas and oxygen gas leak from the sealing portions to the outside of the water electrolysis cell 1 due to the pressure difference. On the contrary, it is possible to effectively prevent the electrically insulating liquid from entering the inside of the water electrolysis cell 1 from the sealed portions.
【0073】前述のように気液分離用水素タンク15の
側の水素ガス圧力と気液分離用酸素タンク7の側の酸素
ガス圧力とが等圧に制御されている状態では、等圧器6
9の水素ガス室71の水素ガス圧力と酸素ガス室73の
酸素ガス圧力とは等圧となっているため、等圧器69は
特に変化しない。すなわち水素ガス室71の側の蛇腹体
193Aと酸素ガス室73の側の蛇腹体193Bとは等
しい長さの状態を保ち、位置棒197も中立位置を保つ
から、マイクロスイッチ199A,199Bからも特に
信号は発生しない。しかしながら、水の電気分解が進行
すれば、気液分離用酸素タンク7内の水が消費されると
ともに、水電解セル1内で水の電気分解により発生した
水素ガスに付随して一部の水が気液分離用水素タンク1
5へ移動するため、水素タンク15の水面上の水素ガス
圧力が高くなる一方、酸素タンク7の水面上の酸素ガス
圧力が低下する傾向を示し、これにより等圧器69の水
素ガス室71の圧力が酸素ガス室73の圧力に対し相対
的に大きくなる傾向を示し、水素ガス室71の側の蛇腹
体193Aが縮む一方、酸素ガス室73の側の蛇腹体1
93Bが伸長され、これに伴ない蛇腹体193A,19
3B間を結ぶ位置棒197が酸素ガス室73側へ移動し
て、位置棒197の連続的信号発生部203Bの歯に一
方のマイクロスイッチ199Bのローラが当接し、その
移動量に比例してマイクロスイッチ199Bから接点信
号パルスが出力される。このようにして一方のマイクロ
スイッチ199Bからパルスが出力されれば、そのパル
スが制御装置231へ伝送され、制御装置231からの
指令によって位置棒197がほぼ初期等圧平衡位置(中
央位置)に復帰するまで、気液分離用水素タンク15の
水位もしくは酸素タンク7の水位が調整される。具体的
には、例えば開閉弁23を開放して水素タンク15の水
をバッファータンク157側へ排出させて水素タンク1
5の水位を下降させるか、または開閉弁129を開放さ
せるとともに給水用高圧ポンプ31を作動させて水を酸
素タンク7に補給することにより酸素タンク7の水位を
上昇させる。これにより水素タンク15の水面上容積が
増加するかまたは酸素タンク7の水面上容積が減少し
て、等圧器69における水素ガス室71と酸素ガス室7
3との差圧が小さくなり、位置棒197が初期等圧平衡
位置(中央位置)へ向って復帰移動し、他方のマイクロ
スイッチ199Aから1パルスだけ出力された時(した
がって位置棒197がほぼ初期等圧平衡位置に戻った
時)に上述のような水位調整動作が停止される。このと
き、水素ガス室71と酸素ガス室73の圧力はほぼ等し
い状態となっており、もちろん水素タンク15の水素ガ
ス圧力と酸素タンク7の酸素ガス圧力もほぼ等しい状態
となる。このようにして、水の電気分解が進行している
間、水素ガス圧力と酸素ガス圧力との間で差圧が発生す
れば、それが等圧器69により検出され、その検出結果
に基いて気液分離用水素タンク15もしくは酸素タンク
7の水位が調整されて水素ガス圧力と酸素ガス圧力がほ
ぼ等圧となるように制御されることになる。なおここで
差圧が生じたときに気液分離用水素タンク15の水面を
調整するかまたは酸素タンク7の水位を調整するかは、
水位検出手段17,27により検出される両タンク1
5,7の水位データに応じて制御装置231により選択
決定すれば良い。As described above, when the hydrogen gas pressure on the side of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and the oxygen gas pressure on the side of the gas-liquid separation oxygen tank 7 are controlled to be equal pressure,
Since the hydrogen gas pressure in the hydrogen gas chamber 71 and the oxygen gas pressure in the oxygen gas chamber 73 are equal, the isobar 69 does not change. That is, the bellows 193A on the side of the hydrogen gas chamber 71 and the bellows 193B on the side of the oxygen gas chamber 73 maintain the same length, and the position bar 197 also maintains the neutral position. No signal is generated. However, if the electrolysis of water proceeds, the water in the gas-liquid separation oxygen tank 7 is consumed, and some water is added to the hydrogen gas generated by the electrolysis of water in the water electrolysis cell 1. Is a hydrogen tank for gas-liquid separation 1
5, the hydrogen gas pressure on the water surface of the hydrogen tank 15 increases, while the oxygen gas pressure on the water surface of the oxygen tank 7 tends to decrease. Shows a tendency to become relatively large with respect to the pressure of the oxygen gas chamber 73, and the bellows 193A on the side of the hydrogen gas chamber 71 contracts, while the bellows 1 on the side of the oxygen gas chamber 73 contracts.
93B is elongated, and the bellows bodies 193A, 19
The position bar 197 connecting between 3B moves to the oxygen gas chamber 73 side, and the roller of one micro switch 199B abuts on the teeth of the continuous signal generating section 203B of the position bar 197, and the micro rod is proportional to the amount of movement. The switch 199B outputs a contact signal pulse. When a pulse is output from one of the microswitches 199B in this manner, the pulse is transmitted to the control device 231 and the position bar 197 is returned to a substantially initial equal pressure equilibrium position (center position) by a command from the control device 231. Until the water level in the hydrogen tank 15 for gas-liquid separation or the water level in the oxygen tank 7 is adjusted. Specifically, for example, the on-off valve 23 is opened to discharge the water in the hydrogen tank 15 to the buffer tank 157 side, and the hydrogen tank 1
The water level of the oxygen tank 7 is increased by lowering the water level of the water tank 5 or opening the on-off valve 129 and operating the water supply high-pressure pump 31 to supply water to the oxygen tank 7. As a result, the volume on the water surface of the hydrogen tank 15 increases or the volume on the water surface of the oxygen tank 7 decreases, and the hydrogen gas chamber 71 and the oxygen gas chamber
3, when the position bar 197 returns to the initial equal-pressure equilibrium position (center position) and one pulse is output from the other microswitch 199A (therefore, the position bar 197 is almost at the initial position). When returning to the equal pressure equilibrium position), the water level adjustment operation as described above is stopped. At this time, the pressures in the hydrogen gas chamber 71 and the oxygen gas chamber 73 are substantially equal, and, of course, the hydrogen gas pressure in the hydrogen tank 15 and the oxygen gas pressure in the oxygen tank 7 are also substantially equal. In this way, if a pressure difference is generated between the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure during the electrolysis of water, the pressure difference is detected by the isobar 69, and based on the detection result, the gas pressure is detected. The water level of the liquid separation hydrogen tank 15 or the oxygen tank 7 is adjusted so that the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure are controlled to be substantially equal. Here, whether the water level of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 is adjusted or the water level of the oxygen tank 7 is adjusted when a differential pressure is generated,
Both tanks 1 detected by water level detecting means 17 and 27
What is necessary is just to select and determine by the control apparatus 231 according to the water level data of 5 and 7.
【0074】以上のようにして、気液分離用水素タンク
15および酸素タンク7のガス圧力を等圧に保ちつつ、
それぞれのガス圧力を上昇させることができる。なお実
際の水素タンク15、酸素タンク7内のガス圧力は、そ
れぞれ圧力センサ159,147により計測されて、そ
の圧力データが制御装置231に伝送される。そして水
素タンク15、酸素タンク7のガス圧力が水素貯蔵装置
39における水素ガス容器41−1、酸素貯蔵層57に
おける酸素ガス容器59−1の圧力を越えれば、供給開
始弁33,55および開閉弁45−1,63−1を開放
させて、水素ガス、酸素ガスをそれぞれ水素ガス容器4
1−1、酸素ガス容器59−1に送り込み、充填貯蔵さ
せる。そして圧力センサ43−1,61−1により検出
される水素ガス容器41−1、酸素ガス容器59−1の
圧力が貯蔵許容圧力の最大値に達すれば、開閉弁45−
1,63−1が閉じられて、水素ガス容器41−1、酸
素ガス容器59−1への水素ガス、酸素ガスの充填貯蔵
が停止される。そのほかにも貯蔵可能な水素ガス容器、
酸ガス容器があれば、すなわち水素タンク15、酸素タ
ンク7のガス圧力よりも高くかつ貯蔵許容圧力よりも低
い内圧の水素ガス容器、酸素ガス容器があれば、それら
の水素ガス容器、酸素ガス容器に対応する開閉弁を開
き、前記同様にしてそれらのガス容器への水素ガス、酸
素ガスの充填貯蔵を行ない、その後供給開閉弁33,5
5を閉じれば良い。As described above, while maintaining the gas pressures of the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 at equal pressures,
Each gas pressure can be increased. The actual gas pressures in the hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 are measured by pressure sensors 159 and 147, respectively, and the pressure data is transmitted to the control device 231. When the gas pressure in the hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 exceeds the pressure in the hydrogen gas container 41-1 in the hydrogen storage device 39 and the pressure in the oxygen gas container 59-1 in the oxygen storage layer 57, the supply start valves 33 and 55 and the open / close valve 45-1 and 63-1 are opened, and hydrogen gas and oxygen gas are respectively supplied to the hydrogen gas container 4.
1-1, send to oxygen gas container 59-1 to fill and store. When the pressure of the hydrogen gas container 41-1 and the oxygen gas container 59-1 detected by the pressure sensors 43-1 and 61-1 reach the maximum value of the allowable storage pressure, the on-off valve 45-
1, 63-1 is closed, and the filling and storing of the hydrogen gas and the oxygen gas in the hydrogen gas container 41-1 and the oxygen gas container 59-1 are stopped. In addition, hydrogen gas containers that can be stored,
If there is an acid gas container, that is, if there is a hydrogen gas container or an oxygen gas container having an internal pressure higher than the gas pressure of the hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 and lower than the storage allowable pressure, the hydrogen gas container, the oxygen gas container The on / off valve corresponding to the above is opened, hydrogen gas and oxygen gas are charged and stored in the gas containers in the same manner as described above, and then the supply on / off valves 33 and 5 are supplied.
You only have to close 5.
【0075】前述のようにして水素ガス、酸素ガスがそ
れぞれ気液分離用水素タンク15、酸素タンク7から水
素ガス貯蔵装置39の水素ガス容器、酸素ガス貯蔵装置
57の酸素ガス容器に送られている間に、水素ガス導出
配管35、酸素ガス導出配管53を流れる水素ガス、酸
素ガスの流量は、ガス流量計223,227によって常
時監視され、その流量比が2:1となるようにニードル
弁221,225の開度が調整され、これによって気液
分用水素タンク15、酸素タンク7の圧力は等圧に維持
される。但し、実際には流量比を正しく2:1に制御す
ることは困難であり、若干の誤差が生じることは避け得
ない。このように流量比に誤差が生じた場合、水素ガス
圧力と酸素ガス圧力との間に差圧が生じることになる
が、その場合には差圧の生じた状態に応じ、等圧器69
の蛇腹体193A,193Bにいずれかの方向への伸び
縮みが生じて、位置棒197がいずれかの方向へ移動
し、これによりマイクロスイッチ199A,199Bの
いずれか一方からパルスが生じ、そのパルスが制御装置
231へ伝送されて、ニードル弁221,225の開度
が再調整され、流量比が再調整される。この再調整は、
マイクロスイッチ199A,199Bの他方が1パルス
出力された状態(位置棒197がほぼ初期等圧平衡位
置、すなわちほぼ中央位置に戻った状態)となるまで行
なわれ、これにより水素ガス室71側の圧力と酸素ガス
室73側の圧力とに差圧が実質的に存在しない状態、す
なわち気液分離用水素タンク15と酸素タンク7との差
圧が実質的に解消された状態に制御されることになる。As described above, hydrogen gas and oxygen gas are sent from the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 to the hydrogen gas container of the hydrogen gas storage device 39 and the oxygen gas container of the oxygen gas storage device 57, respectively. In the meantime, the flow rates of the hydrogen gas and the oxygen gas flowing through the hydrogen gas outlet pipe 35 and the oxygen gas outlet pipe 53 are constantly monitored by the gas flow meters 223 and 227, and the needle valve is set so that the flow ratio becomes 2: 1. The opening degrees of 221 and 225 are adjusted, whereby the pressures of the gas-liquid hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 are maintained at the same pressure. However, it is actually difficult to correctly control the flow ratio to 2: 1 and it is unavoidable that a slight error occurs. When an error occurs in the flow rate ratio as described above, a pressure difference occurs between the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure. In this case, depending on the state of the pressure difference, the equalizer 69 is used.
Of the bellows 193A and 193B of the micro switch 197A and 199B, and the position bar 197 moves in either direction, thereby generating a pulse from one of the microswitches 199A and 199B. It is transmitted to the controller 231 and the opening of the needle valves 221 and 225 is readjusted, and the flow ratio is readjusted. This readjustment
The operation is performed until the other of the microswitches 199A and 199B outputs one pulse (the position bar 197 returns to the almost equal pressure equilibrium position, that is, the position returned to the center position). And the pressure on the side of the oxygen gas chamber 73 is controlled to a state in which substantially no pressure difference exists, that is, a state in which the pressure difference between the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 is substantially eliminated. Become.
【0076】ここで、前述の流量比が2:1から大幅に
ずれていた場合には、水素ガス圧力と酸素ガス圧力との
差圧が大きくなり、その結果等圧器69において蛇腹体
193A,193B伸び縮みがその限界に達してしまう
ことがある。そのほか何らかの原因により水素ガス圧力
と酸素ガス圧力との差が大きくなって、前記同様に等圧
器69における蛇腹体193A,193Bの伸び縮みが
その限界に達してしまうことがある。この場合、蛇腹体
193A,193Bの伸び縮み限界位置(位置棒197
の移動限界位置)においては、双方のマイクロスイッチ
199A,199Bから接点信号が出力された状態とな
る。例えば酸素ガス室73の圧力が水素ガス室71の圧
力よりも著しく過大となって位置棒197が水素ガス室
71の側への移動限界位置に至ったときは、マイクロス
イッチ199Aのローラが連続的信号発生部203Aに
接しかつマイクロスイッチ199Bのローラが端部信号
発生部203Dに接して、両マイクロスイッチ199
A,199Bから接点信号が出力されている状態とな
り、逆に水素ガス室71の圧力が酸素ガス室73の圧力
よりも著しく過大となって位置棒197が酸素ガス室7
3の側への移動限界位置に至ったときは、マイクロスイ
ッチ199Aのローラが端部信号発生部203Cに接し
かつマイクロスイッチ199Bのローラが連続的信号発
生部203Bに接して、両マイクロスイッチ199A,
199Bから接点信号が出力されている状態となる。こ
のように双方のマイクロスイッチ199A,199Bか
ら接点信号が出力されている状態となれば、電源装置2
29を遮断して水電解セル1における水の電気分解を停
止させるとともに、導出開閉弁33,55および開閉弁
45−1,63−1を閉止させる。そして水素ガス圧力
が過大となっている場合には、水素ガス放出配管205
の開閉弁209を開放して、水素ガスを大気中に放出さ
せ、水素ガス側の圧力を低下させる。この水素ガス放出
は、位置棒197が復帰方向へ移動して一方のマイクロ
スイッチ199Aが端部信号発生部203Cから離れて
接点信号を出力しない状態となり、続いてそのマイクロ
スイッチ199Aが連続的信号発生部203Aにおける
位置棒中央側の端部により1パルス出力した状態、すな
わち位置棒197がほぼ初期等圧平衡位置に復帰した状
態となるまで継続される。また一方、酸素ガス圧力が過
大となっている場合には、酸素ガス放出配管213の開
閉弁217を開放して、酸素ガスを大気中に放出させ、
酸素ガス側の圧力を低下させる。この酸素ガス放出は、
位置棒197が復帰方向へ移動してマイクロスイッチ1
99Bが端部信号発生部203Dから離れて接点信号を
出力しない状態となり、続いてそのマイクロスイッチ1
99Bが連続的信号発生部203Bにおける位置棒中央
側の端部により1パルス出力した状態、すなわち位置棒
197がほぼ初期等圧平衡位置に復帰した状態まで継続
される。このようなガス放出動作によって、水素ガス側
の圧力と酸素ガス側の圧力が再び等圧に調整されるか
ら、その後は特に故障等の不都合がない限りは、再び電
源装置229を作動させ、水電解セル1における水の電
気分解を開始させる。Here, when the above-mentioned flow rate ratio deviates greatly from 2: 1, the pressure difference between the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure becomes large, and as a result, the bellows bodies 193A, 193B Stretching may reach its limit. In addition, the difference between the hydrogen gas pressure and the oxygen gas pressure may increase for some reason, and the expansion and contraction of the bellows bodies 193A and 193B in the isobar 69 may reach the limit as described above. In this case, the expansion and contraction limit positions of the bellows bodies 193A and 193B (position bar 197)
At the movement limit position), the contact signals are output from both microswitches 199A and 199B. For example, when the pressure in the oxygen gas chamber 73 becomes significantly higher than the pressure in the hydrogen gas chamber 71 and the position bar 197 reaches the limit position of movement toward the hydrogen gas chamber 71, the roller of the microswitch 199A is continuously operated. The roller of the microswitch 199B contacts the signal generating unit 203A and the roller of the microswitch 199B contacts the end signal generating unit 203D.
A, 199B output a contact signal. Conversely, the pressure in the hydrogen gas chamber 71 becomes significantly higher than the pressure in the oxygen gas chamber 73, and the position bar 197 is moved to the oxygen gas chamber 7.
When the micro switch 199A reaches the limit position for movement to the side 3, the roller of the micro switch 199A comes into contact with the end signal generation unit 203C and the roller of the micro switch 199B comes into contact with the continuous signal generation unit 203B.
The contact signal is output from 199B. When the contact signals are output from both the micro switches 199A and 199B, the power supply device 2
29 is shut off to stop the electrolysis of water in the water electrolysis cell 1, and the lead-out on-off valves 33 and 55 and on-off valves 45-1 and 63-1 are closed. If the hydrogen gas pressure is excessive, the hydrogen gas discharge pipe 205
The on-off valve 209 is opened to release hydrogen gas into the atmosphere, and the pressure on the hydrogen gas side is reduced. This release of hydrogen gas causes the position bar 197 to move in the return direction and one of the microswitches 199A to move away from the end signal generation unit 203C to output no contact signal. Then, the microswitch 199A continuously generates a signal. This is continued until one pulse is output from the end of the portion 203A on the center side of the position bar, that is, until the position bar 197 has returned to the substantially initial equal pressure equilibrium position. On the other hand, when the oxygen gas pressure is excessive, the on-off valve 217 of the oxygen gas discharge pipe 213 is opened to release the oxygen gas into the atmosphere.
Reduce the pressure on the oxygen gas side. This release of oxygen gas
The position bar 197 moves in the return direction and the micro switch 1
99B is separated from the end signal generation unit 203D and does not output a contact signal.
99B is output from the end of the continuous signal generating section 203B on the center side of the position bar, where one pulse is output, that is, the position bar 197 is almost returned to the initial equal pressure equilibrium position. By such a gas releasing operation, the pressure on the hydrogen gas side and the pressure on the oxygen gas side are adjusted to the same pressure again. Thereafter, unless there is any inconvenience such as a failure, the power supply device 229 is operated again, and The electrolysis of water in the electrolytic cell 1 is started.
【0077】上述のように水素ガス貯蔵装置39の各水
素ガス容器、酸素ガス貯蔵装置57の各酸素ガス容器へ
の水素ガス、酸素ガスの供給流量比が2:1の値から大
幅にずれたことなどに起因して、水素ガス側圧力と酸素
ガス側圧力との間に大きな差圧が生じれば、水電解セル
1内において脆弱な固体高分子電解質膜101の両側に
大きな差圧が加わって固体電解質膜101が破壊されて
しまうおそれがあるが、この実施例の場合は前述の如く
その差圧発生状態を等圧器69のマイクロスイッチ19
9A,199Bにより早期に検出して、水素ガス側、酸
素ガス側の圧力を等圧に戻す制御を行なっているため、
過大な差圧により固体高分子電解質膜101が破壊して
しまうことを未然に防止できる。As described above, the supply flow ratios of the hydrogen gas and the oxygen gas to the respective hydrogen gas containers of the hydrogen gas storage device 39 and the respective oxygen gas containers of the oxygen gas storage device 57 greatly deviated from the value of 2: 1. If a large pressure difference is generated between the hydrogen gas side pressure and the oxygen gas side pressure due to the above, a large pressure difference is applied to both sides of the fragile solid polymer electrolyte membrane 101 in the water electrolysis cell 1. However, in this embodiment, the state of the differential pressure generation is determined by the microswitch 19 of the equalizer 69 as described above.
9A, 199B, the control is performed early to control the pressure on the hydrogen gas side and the oxygen gas side to equal pressure.
It is possible to prevent the solid polymer electrolyte membrane 101 from being broken by an excessive pressure difference.
【0078】水素ガス貯蔵装置39の各水素ガス貯蔵装
置41−1〜41−n、酸素ガス貯蔵装置57の各酸素
ガス59−1〜59−nから使用箇所へ水素ガス、酸素
ガスを供給するにあたっては、既に図1の構成について
述べた通りの操作を行えば良い。The hydrogen gas and the oxygen gas are supplied from the respective hydrogen gas storage devices 41-1 to 41-n of the hydrogen gas storage device 39 and the respective oxygen gas 59-1 to 59-n of the oxygen gas storage device 57 to the point of use. In doing so, the same operation as described for the configuration in FIG. 1 may be performed.
【0079】以上のような図2、図3に示される実施例
においては、高圧容器3内における酸素導出系路(酸素
流出配管17A,17B)に介在させる可撓部として、
全体が管状の可撓性材料からなるフレキシブルパイプ1
8を用いているが、この可撓部は、要は高圧容器3内の
電気絶縁性液体5に接する側の面が可撓性材料もしくは
伸縮性材料で構成されていれば良く、したがって例えば
1つの面のみをゴム等の可撓性材料もしくは伸縮性材料
によって形成した箱状に構成しても良いことはもちろん
である。また上述のような可撓部(例えばフレキシブル
パイプ18)は、高圧容器3内における水素ガス導出系
路(水素流出配管13)に介在させても良く、要は酸素
ガス側と水素ガス側とのうち、少なくとも一方に介在さ
せれば良い。In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3 as described above, the flexible portion interposed in the oxygen outlet system (oxygen outflow pipes 17A and 17B) in the high-pressure vessel 3 is provided.
Flexible pipe 1 made entirely of tubular flexible material
8 is used, it is sufficient that the surface in contact with the electrically insulating liquid 5 in the high-pressure container 3 is made of a flexible material or a stretchable material. Of course, only one surface may be formed in a box shape formed of a flexible material such as rubber or a stretchable material. Further, the above-mentioned flexible portion (for example, the flexible pipe 18) may be interposed in the hydrogen gas lead-out system (hydrogen outflow pipe 13) in the high-pressure vessel 3; At least one of them may be interposed.
【0080】さらに、図2、図3の例では気液分離用水
素タンク15、酸素タンク7における水位検出手段1
5,17として、磁石や磁気センサアレイ等を用いてい
るが、これらの水位検出手段は、実施例の構成に限ら
ず、要はそれぞれの水位を検出し得る手段であれば任意
の手段を適用することができる。さらに等圧器69にお
いては水素ガス室71と酸素ガス室73とを隔てる隔壁
部材もしくは隔壁構造物として、一対の蛇腹体193
A,193Bを用いているが、蛇腹体に限らず、種々の
形状のベローズ等を用いることができ、また両ガス室7
1,73を隔てる隔壁部材もしくは隔壁構造物の数も1
枚(1本)で足りることもある。そしてまた隔壁部材も
しくは隔壁構造物としての蛇腹体193A,193Bの
変位を検出するための変位検出手段としても、マイクロ
スイッチ199A,199Bに限らず、磁気的位置セン
サなどを用いても良いことはもちろんである。Further, in the examples of FIGS. 2 and 3, the water level detecting means 1 in the gas-liquid separation hydrogen tank 15 and the oxygen tank 7 are used.
Magnets and magnetic sensor arrays are used as 5, 17; however, these water level detection means are not limited to the configuration of the embodiment, and in essence, any means can be applied as long as they can detect each water level. can do. Further, in the isobar 69, a pair of bellows 193 is used as a partition member or a partition structure for separating the hydrogen gas chamber 71 and the oxygen gas chamber 73.
A, 193B, but not limited to bellows, bellows of various shapes and the like can be used.
The number of partition members or partition structures separating 1, 73 is also 1
Sometimes one (one) is enough. Also, the displacement detecting means for detecting the displacement of the bellows members 193A and 193B as the partition member or the partition structure is not limited to the microswitches 199A and 199B, but may be a magnetic position sensor or the like. It is.
【0081】また、水電解セル1に水を電気分解するた
めの電力を供給するための電源装置229としては、通
常の商用電力電源装置を用いても良いが、太陽光発電設
備や風力発電設備などのクリーン電力発生設備を用いて
化石燃料の消費量のより一層の削減を図ったり、夜間電
力受電設備を用いて、夜間に水素ガスを発生、貯蔵して
おくようにしても良い。もちろんこれらの各電源手段を
いくつか組合せることもできる。さらに、この発明の装
置に燃料電池を組み込み、発生、貯蔵された水素ガスを
直接電力に変換して電気エネルギとして利用するように
構成することができる。As the power supply device 229 for supplying electric power for electrolyzing water to the water electrolysis cell 1, a normal commercial power supply device may be used. For example, the consumption of fossil fuel may be further reduced by using a clean power generation facility such as the above, or hydrogen gas may be generated and stored at night using a night power reception facility. Of course, some of these power supply means can be combined. Further, a fuel cell can be incorporated in the apparatus of the present invention, and the generated and stored hydrogen gas can be directly converted to electric power and used as electric energy.
【0082】そのほか、この発明の装置は、水素ガスの
発生から貯蔵までの全体がシステム化されていて、改め
て重いガスボンベ等を運び込む必要がなく、しかも安全
であるため、工場やビル、あるいは一般家庭などの建造
物の屋上に設置しておくことができ、その場合には省ス
ペース化を図ることができる。特にガソリンスタンドに
おいてその屋上に設置すれば、既存のガソリンスタンド
でも、自動車燃料として水素を用いる場合に対応可能と
なる。In addition, the apparatus of the present invention is entirely systematized from generation to storage of hydrogen gas, and does not need to carry heavy gas cylinders or the like again, and is safe. Can be installed on the roof of a building, etc., and in that case, space can be saved. In particular, if the gas station is installed on the roof, even an existing gas station can be used when hydrogen is used as a vehicle fuel.
【0083】[0083]
【発明の効果】この発明の水素エネルギ供給装置によれ
ば、水を電気分解して水素を発生し、その水素を、ガス
圧縮機を用いることなく加圧して小さな容器からなるガ
ス貯蔵装置に安全にかつ効率良く貯蔵することができ、
かつその水素の発生から貯蔵までが全体的にシステム化
されているため、一般家庭や工場、ガソリンスタンドの
如く、従来は化石燃料を消費したり販売したりしていた
箇所において、新たな用地や設置スペースを確保するこ
となく、化石燃料に代えて水素を消費したり販売したり
することができる。またこの発明の装置は、安全でかつ
騒音発生源となるガス圧縮機が不要でしかも大重量のガ
スボンベを交換のために持ち込んだりする必要がないた
め、一般家庭や工場、ガソリンスタンドなどの建造物の
屋上、屋根上に安全に設置することができる。さらに、
この発明の装置によれば太陽光発電や風力発電等のクリ
ーンエネルギ発電の電力を利用して水の電気分解を行な
い、安全にかつ効率良く水素エネルギとして貯蔵するこ
とができ、そのためクリーンエネルギ発電の普及を図る
ことができるとともに、水素による化石燃料の代替化を
促進し、地球環境破壊や将来的な化石燃料枯渇化の問題
の解決を図ることができる。またこの発明の装置を適用
すれば、砂漠や海上等に大規模な太陽光発電による水素
製造基地を建設して、その基地で高圧ガスボンベに水素
を充填して我国に輸送し、消費することも実現可能とな
る。According to the hydrogen energy supply apparatus of the present invention, water is electrolyzed to generate hydrogen, and the hydrogen is pressurized without using a gas compressor, so that the hydrogen can be safely supplied to a gas storage device comprising a small container. Can be stored efficiently and
In addition, since the entire process from generation to storage of hydrogen is systematized, new sites and new land can be used in places where conventional fossil fuels are consumed or sold, such as households, factories, and gas stations. Hydrogen can be consumed or sold in place of fossil fuels without securing installation space. Further, the apparatus of the present invention is safe and does not require a gas compressor as a noise source, and does not need to bring in a heavy gas cylinder for replacement. It can be safely installed on the rooftop or rooftop. further,
According to the device of the present invention, water can be electrolyzed using the power of clean energy generation such as solar power generation or wind power generation, and can be safely and efficiently stored as hydrogen energy. It can promote the spread of fossil fuels with hydrogen, and can solve the problems of global environmental destruction and future depletion of fossil fuels. Also, if the apparatus of the present invention is applied, a large-scale solar power generation hydrogen production base can be constructed in a desert or on the sea, and hydrogen can be charged to a high-pressure gas cylinder at that base and transported to Japan for consumption. It becomes feasible.
【図1】この発明の水素エネルギ供給装置の一実施例の
全体構成の概要を示す線図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of an overall configuration of an embodiment of a hydrogen energy supply device of the present invention.
【図2】図1に示される装置のより具体的な実施例を図
3と組合わせて示す図で、その実施例の全体構成のうち
の下半部分を示す線図である。FIG. 2 is a diagram showing a more specific embodiment of the apparatus shown in FIG. 1 in combination with FIG. 3, and is a diagram showing a lower half portion of the entire configuration of the embodiment.
【図3】図2の実施例の全体構成のうちの上半部分を示
す線図である。FIG. 3 is a diagram showing an upper half of the overall configuration of the embodiment of FIG. 2;
1 水電解セル 3 高圧容器 5 電気絶縁性液体 7 気液分離用水素タンク 13 水素ガス導出系路の一部を構成する水素流出配管 15 気液分離用酸素タンク 17 酸素ガス導出系路の一部を構成する酸素流出配管 18 可撓部としてのフレキシブルパイプ 19 水位検出手段 27 水位検出手段 35 水素ガス導出系路の一部を構成する水素ガス導出
配管 37 水素ガス導出開閉弁 39 水素ガス貯蔵装置 41−1〜41−n 水素ガス容器 45−1〜45−n 開閉弁 49 水素ガス供給開閉弁 53 酸素ガス導出系路の一部を構成する酸素ガス導出
配管 55 酸素ガス導出開閉弁 57 酸素ガス貯蔵装置 59−1〜59−n 酸素ガス容器 63−1〜63−n 開閉弁 67 酸素ガス供給開閉弁 69 等圧器 71 水素ガス室 73 酸素ガス室 75 隔壁部材 77 変位検出手段DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water electrolysis cell 3 High-pressure vessel 5 Electrically insulating liquid 7 Hydrogen tank for gas-liquid separation 13 Hydrogen outflow pipe constituting a part of hydrogen gas lead-out line 15 Oxygen tank for gas-liquid separation 17 Part of oxygen gas lead-out line 18 A flexible pipe as a flexible portion 19 A water level detecting means 27 A water level detecting means 35 A hydrogen gas outlet pipe constituting a part of a hydrogen gas outlet system path 37 A hydrogen gas outlet opening / closing valve 39 A hydrogen gas storage device 41 -1 to 41-n Hydrogen gas container 45-1 to 45-n On-off valve 49 Hydrogen gas supply on-off valve 53 Oxygen gas lead-out pipe constituting a part of the oxygen gas lead-out line 55 Oxygen gas lead-off valve 57 Oxygen gas storage Apparatus 59-1 to 59-n Oxygen gas container 63-1 to 63-n On-off valve 67 Oxygen gas supply on-off valve 69 Isobaric device 71 Hydrogen gas chamber 73 Oxygen gas chamber 75 Separator Member 77 displacement detecting means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F17D 1/04 F17D 1/04 5H027 H01M 8/06 H01M 8/06 R // H01M 8/00 8/00 Z Fターム(参考) 3E072 AA03 BA04 CA01 CA06 DA05 DB03 GA30 3J046 AA09 BA04 CA04 DA05 3J071 AA02 BB02 BB11 BB14 CC01 CC11 DD28 EE06 EE24 FF03 4G040 AA12 AA29 AA33 4K021 AA01 BA02 DC01 DC03 5H027 AA02 BA11 BA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F17D 1/04 F17D 1/04 5H027 H01M 8/06 H01M 8/06 R // H01M 8/00 8/00 Z F term (reference) 3E072 AA03 BA04 CA01 CA06 DA05 DB03 GA30 3J046 AA09 BA04 CA04 DA05 3J071 AA02 BB02 BB11 BB14 CC01 CC11 DD28 EE06 EE24 FF03 4G040 AA12 AA29 AA33 4K021 AA11 BA02 DC01 ACO3
Claims (19)
発生する水電解セルと、この水電解セルを純水もしくは
電気絶縁性液体中に封入した高圧容器と、水素ガスを貯
蔵するための水素ガス貯蔵装置と、前記水電解セルで発
生した水素ガスを水素ガス貯蔵装置に導く水素ガス導出
系路と、前記水電解セルで発生した酸素ガスを水電解セ
ルから導き出す酸素ガス導出系路と、前記水素ガス導出
系路に設けられた水素ガス導出開閉弁と、前記酸素ガス
導出系路に設けられた酸素ガス導出開閉弁と、前記水素
ガス貯蔵装置から水素ガス使用箇所への水素ガスの供給
を開閉する水素ガス供給開閉弁とを有してなり、前記水
電解セルにおいて水の分解により生じた水素ガスを水素
ガス貯蔵装置に貯蔵しておき、かつその貯蔵された水素
ガスを前記水素ガス供給開閉弁を介して使用箇所へ送り
出すようにしたことを特徴とする水素エネルギ供給装
置。1. A water electrolysis cell for electrolyzing water to generate hydrogen gas and oxygen gas, a high-pressure container enclosing the water electrolysis cell in pure water or an electrically insulating liquid, and a hydrogen gas storage device. A hydrogen gas storage device, a hydrogen gas derivation system that guides hydrogen gas generated in the water electrolysis cell to a hydrogen gas storage device, and an oxygen gas deduction system that guides oxygen gas generated in the water electrolysis cell from the water electrolysis cell A hydrogen gas deriving on-off valve provided on the hydrogen gas deriving system, an oxygen gas deriving on-off valve provided on the oxygen gas deriving system, and hydrogen gas from the hydrogen gas storage device to a hydrogen gas use point. A hydrogen gas supply opening and closing valve for opening and closing the supply of hydrogen gas, storing hydrogen gas generated by decomposition of water in the water electrolysis cell in a hydrogen gas storage device, and storing the stored hydrogen gas in the hydrogen gas storage device. Hydrogen gas A hydrogen energy supply device wherein the hydrogen energy is supplied to a point of use via a supply on-off valve.
路とのうち、少なくとも一方の導出系路における高圧容
器内の電気絶縁性液体に系路外面が接触する部位に、内
外の圧力差により膨張・縮小可能な伸縮性もしくは可撓
性を有する部材もしくは構造物によって系路内外を隔絶
してなる可撓部を介在させて、水電解セル内の圧力と高
圧容器内の圧力とを等しくなし得るように構成した、請
求項1に記載の水素エネルギ供給装置。2. A pressure difference between the inside and outside of the system in which at least one of the hydrogen gas outlet line and the oxygen gas outlet line comes into contact with the electrically insulating liquid in the high-pressure vessel. The pressure in the water electrolysis cell and the pressure in the high-pressure vessel are made equal by interposing a flexible portion that is isolated from the inside and outside of the system path by a member or structure having elasticity or flexibility that can be expanded and contracted. The hydrogen energy supply device according to claim 1, wherein the hydrogen energy supply device is configured to be able to perform the operation.
の水素ガス容器からなり、かつ各水素ガス容器に、それ
ぞれ容器内のガス圧力を検出する圧力センサが設けられ
るとともにそれぞれ個別に遠隔操作可能な開閉弁が設け
られており、しかも各水素ガス容器が、前記個別の開閉
弁を介して並列に接続されていることを特徴とする、請
求項1に記載の水素エネルギ供給装置。3. The hydrogen gas storage device comprises a plurality of small-capacity hydrogen gas containers, and each hydrogen gas container is provided with a pressure sensor for detecting a gas pressure in the container, and each of the hydrogen gas containers is individually operated by remote control. 2. The hydrogen energy supply device according to claim 1, wherein a possible on-off valve is provided, and each hydrogen gas container is connected in parallel via the individual on-off valve.
発生する水電解セルと、この水電解セルを純水もしくは
電気絶縁性液体中に封入した高圧容器と、水素ガスを貯
蔵するための水素ガス貯蔵装置と、酸素ガスを貯蔵する
ための酸素ガス貯蔵装置と、前記水電解セルで発生した
水素ガスを水素ガス貯蔵装置に導く水素ガス導出系路
と、前記水電解セルで発生した酸素ガスを酸素ガス貯蔵
装置へ導く酸素ガス導出系路と、前記水素ガス導出系路
に設けられた水素ガス導出開閉弁と、前記酸素ガス導出
系路に設けられた酸素ガス導出開閉弁と、前記水素ガス
貯蔵装置から水素ガス使用箇所への水素ガスの供給を開
閉する水素ガス供給開閉弁と、前記酸素ガス貯蔵装置か
ら酸素ガス使用箇所への酸素ガスの供給を開閉する酸素
ガス供給開閉弁とを有してなり、前記水電解セルにおい
て水の分解により生じた水素ガスおよび酸素ガスをそれ
ぞれ水素ガス貯蔵装置および酸素ガス貯蔵装置に貯蔵し
ておき、かつその貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスを
それぞれ前記水素ガス供給開閉弁および酸素ガス供給開
閉弁を介して使用箇所へ送り出すようにしたことを特徴
とする水素エネルギ供給装置。4. A water electrolysis cell for electrolyzing water to generate hydrogen gas and oxygen gas, a high-pressure container enclosing the water electrolysis cell in pure water or an electrically insulating liquid, and a hydrogen gas storage device. A hydrogen gas storage device, an oxygen gas storage device for storing oxygen gas, a hydrogen gas derivation system for guiding hydrogen gas generated in the water electrolysis cell to the hydrogen gas storage device, and a hydrogen gas generation system generated in the water electrolysis cell. An oxygen gas deriving system for guiding oxygen gas to the oxygen gas storage device, a hydrogen gas deriving on / off valve provided on the hydrogen gas deriving system, and an oxygen gas deriving on / off valve provided on the oxygen gas deriving system, A hydrogen gas supply opening / closing valve for opening / closing the supply of hydrogen gas from the hydrogen gas storage device to the hydrogen gas use location, and an oxygen gas supply opening / closing valve for opening / closing the supply of oxygen gas from the oxygen gas storage device to the oxygen gas use location With The hydrogen gas and oxygen gas generated by the decomposition of water in the water electrolysis cell are stored in a hydrogen gas storage device and an oxygen gas storage device, respectively, and the stored hydrogen gas and oxygen gas are respectively stored in the water electrolysis cell. A hydrogen energy supply device, wherein the hydrogen energy is supplied to a use point via a hydrogen gas supply on-off valve and an oxygen gas supply on-off valve.
路とのうち、少なくとも一方の導出系路における高圧容
器内の電気絶縁性液体に系路外面が接触する部位に、内
外の圧力差により膨張・縮小可能な伸縮性もしくは可撓
性を有する部材もしくは構造物によって系路内外を隔絶
してなる可撓部を介在させて、水電解セル内の圧力と高
圧容器内の圧力とを等しくなし得るように構成した、請
求項4に記載の水素エネルギ供給装置。5. An internal / external pressure difference between at least one of the hydrogen gas outgoing line and the oxygen gas outgoing line in a portion where the outer surface of the system line contacts an electrically insulating liquid in a high-pressure vessel. The pressure in the water electrolysis cell and the pressure in the high-pressure vessel are made equal by interposing a flexible portion that is isolated from the inside and outside of the system path by a member or structure having elasticity or flexibility that can be expanded and contracted. The hydrogen energy supply device according to claim 4, wherein the hydrogen energy supply device is configured to be able to perform the operation.
積が酸素ガス貯蔵装置のガス貯蔵可能容積の2倍である
ことを特徴とする、請求項4に記載の水素エネルギ供給
装置。6. The hydrogen energy supply device according to claim 4, wherein a gas storable volume of the hydrogen gas storage device is twice as large as a gas storable volume of the oxygen gas storage device.
の水素ガス容器からなり、また前記酸素ガス貯蔵装置
が、複数の小容量の酸素ガス容器からなり、各水素ガス
容器および各酸素ガス容器に、それぞれ容器内のガス圧
力を検出する圧力センサが設けられるとともにそれぞれ
個別に遠隔操作可能な開閉弁が設けられており、しかも
各水素ガス容器が前記個別の開閉弁を介して並列に接続
されるとともに、各酸素ガス容器が前記個別の開閉弁を
介して並列に接続されていることを特徴とする、請求項
4に記載の水素エネルギ供給装置。7. The hydrogen gas storage device comprises a plurality of small-capacity hydrogen gas containers, and the oxygen gas storage device comprises a plurality of small-capacity oxygen gas containers, each hydrogen gas container and each oxygen gas container. Each vessel is provided with a pressure sensor for detecting the gas pressure in the vessel and each is provided with an on-off valve that can be individually operated remotely, and each hydrogen gas vessel is connected in parallel via the individual on-off valve. 5. The hydrogen energy supply device according to claim 4, wherein each of the oxygen gas containers is connected in parallel via the individual on-off valve. 6.
器が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金をガラス
繊維もしくはカーボン繊維によって強化したFRPによ
って構成されていることを特徴とする、請求項7に記載
の水素エネルギ供給装置。8. The hydrogen energy according to claim 7, wherein each of the hydrogen gas containers and each of the oxygen gas containers are made of FRP in which aluminum or aluminum alloy is reinforced by glass fiber or carbon fiber. Feeding device.
導出開閉弁よりも水電解セル側の位置と、前記酸素ガス
導出系路における酸素ガス導出開閉弁よりも水電解セル
側の位置との間に、水素ガス導出系路および酸素ガス導
出系路に接続された等圧器が設けられており、この等圧
器は、水素ガス導出系路から水素ガスが導かれる水素ガ
ス室と、酸素ガス導出系路から酸素ガスが導かれる酸素
ガス室とが区分形成され、かつこれらの水素ガス室と酸
素ガス室が、それぞれの室内のガスの圧力差によって内
容積が相対的に可変となるように構成されて、水素ガス
室と酸素ガス室とのガスの差圧が零となる方向へ各ガス
室の内容積が変化することにより水素ガス室内の圧力と
酸素ガス室内の圧力とが等しくなるように構成されてい
ることを特徴とする、請求項1もしくは請求項4に記載
の水素エネルギ供給装置。9. A position between a position on the water electrolysis cell side with respect to the hydrogen gas deriving on / off valve in the hydrogen gas deriving system and a position on the water electrolysis cell side with respect to the oxygen gas deriving on / off valve in the oxygen gas deriving system. Is provided with a pressure equalizer connected to the hydrogen gas derivation system and the oxygen gas derivation system. The pressure equalizer includes a hydrogen gas chamber through which hydrogen gas is guided from the hydrogen gas derivation system, and an oxygen gas derivation system. An oxygen gas chamber into which oxygen gas is introduced from the passage is formed separately, and the hydrogen gas chamber and the oxygen gas chamber are configured such that the internal volumes are relatively variable due to the pressure difference between the gases in the respective chambers. The pressure inside the hydrogen gas chamber and the pressure inside the oxygen gas chamber are made equal by changing the internal volume of each gas chamber in a direction in which the gas differential pressure between the hydrogen gas chamber and the oxygen gas chamber becomes zero. Is characterized by being The hydrogen energy supply device according to claim 1 or claim 4.
対変化に伴なって変位する部位に、その部位の変位量を
検出して、水素ガス圧力と酸素ガス圧力との差を知得す
るための変位検出手段が設けられていることを特徴とす
る、請求項9に記載の水素エネルギ供給装置。10. A method for detecting a difference between a hydrogen gas pressure and an oxygen gas pressure by detecting a displacement amount of a portion of the isobar which is displaced in accordance with a relative change in the internal volume of each chamber. The hydrogen energy supply device according to claim 9, further comprising: a displacement detection unit.
ガス室との間が、伸縮性もしくは可撓性を有する隔壁部
材もしくは隔壁構造物によって隔絶されており、かつそ
の隔壁部材もしくは隔壁構造物の伸縮もしくは撓みによ
って水素ガス室と酸素ガス室の内容積がその差圧に応じ
て可変となるように構成され、しかもその隔壁部材もし
くは隔壁構造物の伸縮もしくは撓みを前記変位検出手段
が検出するように構成されている、請求項10に記載の
水素エネルギ供給装置。11. A hydrogen gas chamber and an oxygen gas chamber in the isobaric device are separated by an elastic or flexible partition member or partition structure. The inner volume of the hydrogen gas chamber and the inner volume of the oxygen gas chamber are configured to be variable according to the differential pressure by expansion and contraction, and the displacement detecting means detects expansion and contraction or bending of the partition member or the partition structure. The hydrogen energy supply device according to claim 10, wherein:
伸縮もしくは撓みの最大限界位置をも検出するように構
成されている、請求項11に記載の水素エネルギ供給装
置。12. The hydrogen energy supply device according to claim 11, wherein said displacement detecting means is configured to detect also a maximum limit position of expansion and contraction or bending of said partition member.
ス導出開閉弁よりも水電解セル側の部分に、水電解セル
において発生した水素ガスから水を分離するための気液
分離用水素タンクが設けられ、また前記酸素ガス導出系
路における酸素ガス導出開閉弁よりも水電解セル側の部
分に、水電解セルにおいて発生した酸素ガスから水を分
離するための気液分離用酸素タンクが設けられている、
請求項4に記載の水素エネルギ供給装置。13. A gas-liquid separation hydrogen tank for separating water from hydrogen gas generated in a water electrolysis cell is provided in a portion of the hydrogen gas derivation system closer to the water electrolysis cell than the hydrogen gas derivation on-off valve. A gas-liquid separation oxygen tank for separating water from oxygen gas generated in the water electrolysis cell is provided in a portion of the oxygen gas derivation system closer to the water electrolysis cell than the oxygen gas derivation on-off valve. Yes,
The hydrogen energy supply device according to claim 4.
分離用酸素タンクに、それぞれ水位を検出するための水
位検出手段が設けられており、これらの水位検出手段の
水位検出結果に基づき、気液分離用水素タンクの水面上
のガス空間の容積が気液分離用酸素タンクの水面上のガ
ス空間の容積の2倍となるように、これらの両タンクの
うちの少なくとも一方の水位を調整する水位調整手段を
備えていることを特徴とする、請求項13に記載の水素
エネルギ供給装置。14. The water tank for gas-liquid separation and the oxygen tank for gas-liquid separation are each provided with a water level detecting means for detecting a water level. The water level of at least one of these two tanks is adjusted so that the volume of the gas space above the water surface of the liquid separation hydrogen tank is twice the volume of the gas space above the water surface of the gas-liquid separation oxygen tank. The hydrogen energy supply device according to claim 13, further comprising a water level adjusting unit.
分離用酸素タンクと、前記高圧容器とが、アルミニウム
もしくはアルミニウム合金をガラス繊維もしくはカーボ
ン繊維によって強化したFRPによって構成されている
ことを特徴とする、請求項13に記載の水素エネルギ供
給装置。15. The hydrogen tank for gas-liquid separation and the oxygen tank for gas-liquid separation, and the high-pressure vessel are made of FRP in which aluminum or an aluminum alloy is reinforced by glass fiber or carbon fiber. The hydrogen energy supply device according to claim 13, wherein:
めの電力を供給する設備として、太陽光発電設備と、風
力発電設備と、夜間電力受電設備のうち、少なくとも一
つの設備を備えていることを特徴とする、請求項1もし
くは請求項4に記載の水素エネルギ供給装置。16. A facility for supplying electric power for electrolyzing water to the water electrolysis cell includes at least one of a solar power generation facility, a wind power generation facility, and a night power reception facility. The hydrogen energy supply device according to claim 1 or 4, wherein:
る、請求項1もしくは請求項4に記載の水素エネルギ供
給装置。17. The hydrogen energy supply device according to claim 1, further comprising a fuel cell.
特徴とする、請求項1もしくは請求項4に記載の水素エ
ネルギ供給装置。18. The hydrogen energy supply device according to claim 1, wherein the hydrogen energy supply device is installed on a rooftop of a building.
ことを特徴とする、請求項1もしくは請求項4に記載の
水素エネルギ供給装置。19. The hydrogen energy supply device according to claim 1, wherein the building is a gas station.
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