JP2003113487A - ガス発生システムおよび気液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化・コンパクト化されたガス発生システ
ムを提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明は、固体電解質膜によって陽極側
と陰極側とに隔離された水電解装置１を有し、水電解装
置１に純水を供給して前記陰極側および陽極側の少なく
とも一方からガスを発生させるガス発生システムであっ
て、水電解装置１と発生ガス使用箇所との間に、発生ガ
スと純水とから成る混合流体の気液分離を行う気液分離
装置２，４が設けられており、気液分離装置２，４が、
衝突分離部と、気液分離装置内の液面をほぼ静止状態に
維持可能な水位調整手段２Ａ，２Ｌ，４Ａ，４Ｌとを有
することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純水を電気分解し
てガス（特に、水素および酸素）を発生させる水電解装
置を用いて構成されたガス発生システムに関し、詳しく
は、ガスから水分を分離する気液分離装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ガス発生システムを構成する水電解装置
としては、電解質の役割を果たす部材として固体電解質
膜を備えた水電解装置を用いたものが、従来から知られ
ている。

【０００３】従来技術にかかる水電解装置は、固体高分
子電解質膜の両面に電極触媒層（陽極側触媒層および陰
極側触媒層）が設けられた、固体高分子電解質膜と電極
触媒層との接合体膜（以下、「固体電解質膜」とい
う。）と、この固体電解質膜を挟持すべく設けられた電
極板（陽極側電極板および陰極側電極板）と、固体電解
質膜と電極板との間に設けられた給電体（陽極側給電体
および陰極側給電体）等とを用いて構成されている。

【０００４】上記従来技術にかかる水電解装置において
は、陽極側に純水を供給して、電極板に対して通電する
ことにより、主に陽極側触媒層で純水が分解され、酸素
ガスが発生する。そして、酸素ガスと同時に生成された
Ｈ⁺イオンは、電場の働きによって固体電解質膜内を移
動するため、陰極側触媒層においては、電子を得て、水
素ガスが発生することとなる。

【０００５】すなわち、従来技術においては、上述した
水電解装置、水電解装置に通電を行うための制御手段、
水電解装置（の陽極側）に純水を供給するために設けら
れた純水タンク、水電解装置にて生成された水素ガスと
水分とを分離するために設けられた水素分離装置、水電
解装置にて生成された酸素ガスと水分とを分離するため
に設けられた酸素分離装置、およびこれらの各要素を接
続する配管部等を用いて、ガス発生システムが構成され
ている。

【０００６】ところで、上記従来技術にかかるガス発生
システムを構成する気液分離装置（酸素分離装置等）
は、通常、図１９に示すような円筒形のタンクを用いて
構成されている。ここで図１９は、従来技術にかかるガ
ス発生システムの概略系統図の一部を示したものであ
る。

【０００７】図１９に示されたシステムにおいては、配
管部５０７を介して純水が供給された水電解装置５０１
に所定電圧を印可することにより、水電解装置５０１に
おいて、水素ガスおよび酸素ガスが生成される。そし
て、生成された水素ガスは、水素ガス搬送配管部５１４
および水素分離装置（図示省略）等を介して使用箇所等
に供給され、生成された酸素ガスは、酸素ガス搬送配管
部５０３、酸素分離装置５０２、および酸素ガス供給配
管部５３１等を介して使用箇所等に供給される。

【０００８】酸素分離装置５０２には、純水供給配管部
５０５を介して純水タンク（図示省略）が接続されてお
り、この純水供給配管部５０５には、補給水ポンプ５０
６が設けられている。補給水ポンプ５０６は、酸素分離
装置５０２内に設けられた水位計５０２Ｌで得られた検
知信号に基づいて制御されており、具体的には、この検
知信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御されている。つまり、
従来技術においては、この水位計５０２Ｌにより補給水
ポンプ５０６を制御することによって、酸素分離装置５
０２内の水位が所定範囲内となるべく制御されている。

【０００９】また、この図１９において詳細は省略した
が、配管部５０７は、酸素分離装置５０２内の純水を抽
出して、この抽出された純水を水電解装置５０１に供給
すべく構成されている。すなわち、配管部５０７の所定
箇所に循環水ポンプ（図示省略）を設け、このポンプを
駆動させることによって、酸素分離装置５０２から抽出
した純水を水電解装置５０１に供給している。

【００１０】上述した酸素分離装置５０２においては、
タンク本体５０２Ａの上部（気相部）に酸素ガス搬送配
管部５０３の流入口を設けて、搬送された酸素ガスがで
きるだけ液相部と接触しないような構成とし、気液分離
（タンク本体５０２Ａ内の重力分離）の促進を図ってい
る。そして、タンク本体５０２Ａ上部の酸素ガスが酸素
ガス供給配管部５３１等を介して使用箇所等に供給され
る。上記酸素分離装置５０２は、基本的にはタンク本体
５０２Ａのみを用いて構成されているため、比較的容易
に製造等することができる。また、上記では酸素分離装
置５０２についての説明を行ったが、従来技術において
は、水素分離装置も略同様に構成されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成された酸素分離装置５０２は、比較的容易に
製造等することができるという利点を有する反面、重力
分離のみによって気液分離を行っているため、液体を静
置するだけの容量が必要となり、装置（タンク本体５０
２Ａ）が大型化するという問題があった。また、この問
題は、水素分離装置においても、同様であった。

【００１２】そして、このように水素分離装置、酸素分
離装置５０２が大型化すれば、ガス発生システム全体と
しても、大型化は避けられないという問題があった。

【００１３】そこで、本発明は、上記従来技術にかかる
問題を解決するためになされたものであって、小型化・
コンパクト化された気液分離装置（水素分離装置、酸素
分離装置）を提供すること、およびこの気液分離装置を
用いて小型化されたガス発生システムを提供することを
課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様は、
上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、
固体電解質膜によって陽極側と陰極側とに隔離された水
電解装置を有し、前記水電解装置に純水を供給して前記
陰極側および陽極側の少なくとも一方からガスを発生さ
せるガス発生システムであって、前記水電解装置と前記
発生ガス使用箇所との間に、前記発生ガスと純水との混
合流体の気液分離を行う気液分離装置が設けられてお
り、前記気液分離装置が、衝突分離部と、前記気液分離
装置内の液面をほぼ静止状態に維持可能な水位調整手段
とを有することを特徴としている。

【００１５】また、本発明の第一の態様にかかるガス発
生システムにおいては、前記衝突分離部が、多孔性部材
を用いて構成されていることが好ましい。また、この多
孔性部材としては、多孔板およびスチールワイヤの少な
くとも一方が用いられることが好ましい。

【００１６】この好ましい構成によれば、スチールワイ
ヤは、空間中の充填率が低いため、圧力損失が少ない割
には、気液分離効率が良好となる。

【００１７】本発明の第二の態様は、上記従来技術の課
題を解決するためになされたもので、固体電解質膜によ
って陽極側と陰極側とに隔離された水電解装置を有し、
前記水電解装置に純水を供給して前記陰極側および陽極
側の少なくとも一方からガスを発生させるガス発生シス
テムであって、前記水電解装置と前記発生ガス使用箇所
との間に、前記発生ガスと純水との混合流体の気液分離
を行う気液分離装置が設けられており、前記気液分離装
置が、前記混合流体中のガスを付着させて分離させ得る
浮力分離部を有することを特徴としている。

【００１８】このような構成によれば、前記気液分離装
置が浮力分離部を有しており、前記混合流体中のガスが
この浮力分離部に接触付着して成長するため、この成長
したガス（気泡）が浮力によって前記混合流体中から適
切に分離される。

【００１９】また、本発明の第二の態様にかかるガス発
生システムにおいては、前記浮力分離部が、前記混合流
体を略水平方向に流通させ得る、複数の分離流通路を有
する構成が好ましい。

【００２０】この好ましい構成によれば、前記浮力分離
部が複数の分離流通路を有するため、各分離流通路の流
通断面は限られた所定の面積を有することとなる。した
がって、この好ましい構成によれば、各分離流通路内に
おいて、前記混合流体中のガスと前記分離流通路内面等
との接触付着が頻繁に行われて、ガス（気泡）の成長が
促進される。よって、この構成によれば、前記混合流体
中の前記ガスを、浮力によってより適切に分離させるこ
とができる。

【００２１】また、本発明の第二の態様にかかるガス発
生システムにおいては、前記浮力分離部が、平板と折り
曲げ板とを交互に積層して構成されており、前記平板と
前記折り曲げ板との間で形成される複数の空間が前記複
数の分離流通路を成し、前記平板および前記折り曲げ板
の少なくとも一方に複数の孔部が穿孔されている構成が
好ましい。

【００２２】この好ましい構成によれば、前記平板と前
記折り曲げ板とを積層させているため、前記複数の分離
流通路を有する前記浮力分離部を容易に構成することが
できる。また、ここで「折り曲げ板」とは、凹凸が繰り
返される形状や、波形形状等の任意の角度や湾曲部を設
けて適宜折り曲げられた板状部材のことをいう。また、
この好ましい構成によれば、前記平板および前記折り曲
げ板の少なくとも一方に複数の孔部が穿孔されているた
め、容易に形成された前記分離流通路内に付着して分離
されたガスを、この孔部を用いることによって、前記混
合流体中から適切に分離することができる。

【００２３】また、本発明の第二の態様にかかるガス発
生システムにおいては、前記各分離流通路の重力作用方
向の高さが、前記混合流体が前記分離流通路を通過する
までの間に、前記混合流体中のガスが浮力によって前記
分離流通路の下面部から上面部に達する程度の高さであ
る構成が好ましい。

【００２４】この好ましい構成によれば、前記混合流体
が前記分離流通路を通過するまでの間に、前記混合流体
中のガスが、浮力によって確実に前記分離流通路の上面
に接触する。そして、前記分離流通路の上面（内面）に
接触したガスは、この上面に接触して付着した後、比較
的大きな気泡として成長し、浮力によって前記混合流体
中から分離される。したがって、この好ましい構成によ
れば、前記混合流体中のガスは、前記混合流体が分離流
通路を通過するまでの間に適切に除去される。

【００２５】また、本発明の第二の態様にかかるガス発
生システムにおいては、前記分離流通路を形成する上面
部の少なくとも一部が、水平面に対して所定の角度を有
している構成が好ましい。

【００２６】この好ましい構成によれば、前記分離流通
路の上面部の少なくとも一部が、水平面に対して所定の
角度を有しているため、前記上面部に接触して付着した
前記ガスが、その角度に沿って上方向に移動しやすくな
る。したがって、この構成によれば、前記混合流体中の
ガスの分離がより促進されることとなる。

【００２７】また、本発明の第二の態様にかかるガス発
生システムにおいては、前記分離流通路の所定箇所に、
空隙部が設けられている構成が好ましい。

【００２８】この好ましい構成によれば、前記分離流通
路内面等に付着して成長した気泡が、浮力によって前記
空隙部から上方に（前記混合流体の流通方向と略垂直な
方向に）放出されることとなるため、流通中の前記混合
流体から前記ガスを適切に分離することができる。

【００２９】また、本発明の第二の態様にかかるガス発
生システムにおいては、前記気液分離装置が、前記気液
分離装置内の液面をほぼ静止状態に維持し、前記気液分
離装置内面と前記液面との間に所定の間隔を有すべく、
前記液面を調整可能な水位調整手段を有する構成が好ま
しい。

【００３０】この好ましい構成によれば、前記水位調整
手段を設けたことによって、前記ガス発生システムを連
続運転する場合であっても、前記液面をほぼ静止状態に
維持し、前記気液分離装置内面と前記液面との間を所定
の間隔に保持可能である。このように前記液面の静止状
態が維持可能であれば、安定した状態で前記ガス発生シ
ステムを運転することができ、また、前記気液分離装置
内面と前記液面との間に所定の間隔を設ければ、前記混
合流体中のガスをより効果的に分離することができる。
さらに、この好ましい構成によれば、ガスの供給量が変
化しても、水位レベルが一定となるべく補給水を供給等
して水位変化を抑えることが可能となるため、ガス貯留
部のガス圧力（発生させるガス圧力）を一定に維持する
ことができる。

【００３１】さらに、本発明の第一および第二の態様に
かかるガス発生システムにおいては、前記水位調整手段
が、磁歪式または静電容量式の水位計を用いて構成され
ている構成が好ましい。ここで、磁歪式の水位計とは、
例えば、棒状のプローブ部と、これに挿通された磁石を
有するフロート部とを有する水位計のことである。

【００３２】また、本発明の第一および第二の態様にか
かるガス発生システムにおいては、前記混合流体を流入
させる流入口が、前記気液分離装置の液相部に設けられ
ている構成が好ましい。

【００３３】この好ましい構成によれば、前記流入口が
前記液相部に設けられているため、水素ガスと酸素ガス
の混合時の着火拡大を防止することができる。

【００３４】本発明の第三の態様は、上記従来技術の課
題を解決するためになされたもので、固体電解質膜によ
って陽極側と陰極側とに隔離された水電解装置に純水を
供給して生成されたガスと、前記純水とから成る混合流
体の気液分離を行う気液分離装置であって、衝突分離部
と、前記気液分離装置内の液面をほぼ静止状態に維持可
能な水位調整手段とを有することを特徴としている。

【００３５】また、本発明の第三の態様にかかる気液分
離装置は、前記衝突分離部が、多孔性部材を用いて構成
されていることが好ましく、この多孔性部材としては、
多孔板およびスチールワイヤの少なくとも一方が用いら
れることが好ましい。

【００３６】本発明の第四の態様は、上記従来技術の課
題を解決するためになされたもので、固体電解質膜によ
って陽極側と陰極側とに隔離された水電解装置に純水を
供給して発生するガスと、前記純水とから成る混合流体
の気液分離を行う気液分離装置であって、前記混合流体
中のガスを付着させて分離させ得る浮力分離部を有する
ことを特徴としている。

【００３７】また、本発明の第四の態様にかかる気液分
離装置においては、前記浮力分離部が、前記混合流体を
略水平方向に流通させ得る、複数の分離流通路を有する
構成が好ましい。

【００３８】また、本発明の第四の態様にかかる気液分
離装置においては、前記浮力分離部が、平板と折り曲げ
板とを交互に積層して構成されており、前記平板と前記
折り曲げ板との間で形成される複数の空間が前記複数の
分離流通路を成し、前記平板および前記折り曲げ板の少
なくとも一方に複数の孔部が穿孔されている構成が好ま
しい。

【００３９】また、本発明の第四の態様にかかる気液分
離装置においては、前記各分離流通路の重力作用方向の
高さが、前記混合流体が前記分離流通路を通過するまで
の間に、前記混合流体中のガスが浮力によって前記分離
流通路の下面部から上面部に達する程度の高さである構
成が好ましい。

【００４０】また、本発明の第四の態様にかかる気液分
離装置においては、前記分離流通路を形成する上面部の
少なくとも一部が、水平面に対して所定の角度を有して
いる構成が好ましい。

【００４１】また、本発明の第四の態様にかかる気液分
離装置においては、前記分離流通路の所定箇所に、空隙
部が設けられている構成が好ましい。

【００４２】また、本発明の第四の態様にかかる気液分
離装置においては、前記気液分離装置内の液面をほぼ静
止状態に維持し、前記気液分離装置内面と前記液面との
間に所定の間隔を有すべく、前記液面を調整可能な水位
調整手段が設けられている構成が好ましい。

【００４３】さらに、本発明の第三および第四の態様に
かかる気液分離装置においては、前記水位調整手段が、
磁歪式または静電容量式の水位計を用いて構成されてい
ることが好ましい。ここで、磁歪式の水位計とは、先に
も述べたように、例えば、棒状のプローブ部と、これに
挿通された磁石を有するフロート部とを有する水位計の
ことである。

【００４４】また、本発明の第三および第四の態様にか
かる気液分離装置においては、前記混合流体を流入させ
る流入口が、気液分離装置の液相部に設けられている構
成が好ましい。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。

【００４６】図１は、本発明の実施形態にかかるガス発
生システムの概略的な系統図を示したものである。本実
施形態にかかるガス発生システムは、水電解装置１を中
心として構成されており、この水電解装置１に純水を供
給し、所定の電圧を印可することによって水素ガスおよ
び酸素ガスが生成される。そして、このガス発生システ
ムにおいては、これらの生成ガスが、気液分離装置（水
素ガス分離装置および酸素ガス分離装置）を介して、所
定の使用箇所等に供給されるべく構成されている。以
下、さらに詳細に説明する。

【００４７】本実施形態にかかるガス発生システムにお
いては、水電解装置１に対し、純水供給配管部７を介し
て酸素ガス分離装置２内の純水が供給される。また、酸
素ガス分離装置２には、純水補給配管部５を介して純水
タンク（図示省略）が接続されており、この純水補給配
管部５には、補給水ポンプ（図示省略）と、補給水制御
バルブ２Ａが設けられている。酸素ガス分離装置２内に
は、第一水位計２Ｌが設けられており、この第一水位計
２Ｌで得られた検知信号に基づいて補給水制御バルブ２
Ａが制御され、酸素ガス分離装置２内の水位が一定に保
たれる。なお、本発明の気液分離装置に相当する酸素ガ
ス分離装置２においては、本発明の水位調整手段が、上
記第一水位計２Ｌおよび補給水バルブ２Ａを用いて構成
されている。

【００４８】水電解装置１に純水を供給する純水供給配
管部７は、水電解装置１から排出された純水を再利用す
べく、酸素ガス分離装置２から水電解装置１に純水を循
環させるように設けられている。そして、この純水供給
配管部７には、純水を循環させるための循環水ポンプ
８、純水の熱交換を行うため（純水の温度を所定温度に
維持するため）の熱交換器９、純水の純度を高めるため
のポリシャ（ｐｏｌｉｓｈｅｒ）１０、および純水の濾
過等を行うためのフィルタ１１等が設けられている。ポ
リシャ１０としては、例えば、イオン交換樹脂等から成
る非再生ポリシャが用いられる。

【００４９】さらに、この純水供給配管部７には、純水
供給配管部７中の純水の水質（電気伝導度）を監視し
て、必要な場合（所定の電気伝導度（例えば、０．２μ
Ｓ／ｃｍ）を超えた場合等）には警報を発する水質警報
手段１２、および純水供給配管部７中の純水の温度を監
視して、必要な場合（所定の温度範囲（例えば、４０〜
５０℃）を超えた場合等）には警報を発する水温警報手
段１３が設けられている。

【００５０】また、この純水供給配管部７を循環される
純水は、酸素ガスを溶存した純水であるため、純水中か
ら純水供給配管部７中に溶存酸素が排出される場合があ
る。このように、酸素ガスが排出されると、純水供給配
管部７に設けられている循環水ポンプ８、ポリシャ１
０、あるいはフィルタ１１等に酸素ガスが溜まり、この
酸素ガスが純水の循環に不具合を生じさせるおそれがあ
る。そこで、本実施形態においては、循環水ポンプ８、
ポリシャ１０、およびフィルタ１１の少なくともいずれ
かの箇所にガス抜きが設けられている。

【００５１】水電解装置１にて生成された水素ガスは、
若干の純水と共に、水素ガス搬送配管部１４を介して、
水素ガス分離装置４に送られる。また、水電解装置１に
て生成された酸素ガスは、比較的多くの純水と共に、酸
素ガス搬送配管部１６を介して、酸素ガス分離装置２に
送られる。

【００５２】酸素ガス分離装置２においては、後述する
衝突分離等によって適切に気液分離が行われ、気液分離
された酸素ガスが、酸素ガス供給配管部３１等を介し
て、酸素ガスの使用箇所（図示省略）等に搬送供給され
る。また、気液分離された純水は、先にも述べたよう
に、純水供給配管部７等を介して再び水電解装置１に循
環供給される。

【００５３】また、水素ガス分離装置４においても、後
述する衝突分離等によって適切に気液分離が行われ、気
液分離された水素ガスは、水素ガス供給配管部２１、水
素ガス除湿部２３等を介して、水素ガスの使用箇所（図
示省略）に搬送供給される。この水素ガス分離装置４に
は、第二水位計４Ｌが設けられている。そして、第二水
位計４Ｌで得られた検知信号は、水素分離装置４から純
水タンク（図示省略）に対して純水を戻すべく（純水を
排出して再利用すべく）設けられた純水戻り配管部１５
の純水排出バルブ４Ａに送られる。つまり、第二水位計
４Ｌにて、水素分離装置４内に所定量以上の純水が貯留
されていると判断されれば、第二水位計４Ｌの検知信号
に基づいて、純水排出バルブ４Ａを調整することによ
り、適宜、水素分離装置４内の純水貯留量が制御される
こととなる。なお、本発明の気液分離装置に相当する水
素ガス分離装置４においては、本発明の水位調整手段
が、上記第二水位計４Ｌおよび純水排出バルブ４Ａを用
いて構成されている。

【００５４】ここで、水素ガス除湿部２３は、例えば、
中空糸膜等を用いて構成されている。そして、この水素
ガス除湿部２３においては、中空糸膜の内部に水素ガス
を流通させ、中空糸膜の外部に乾燥空気を流通させるこ
とによって、水素ガスの除湿を行っている。なお、図１
には特に示していないが、より高純度の水素ガスを得よ
うとする場合には、水素ガス除湿部２３の後流側、また
は水素ガス除湿部の換わりに、ゼオライト、活性アルミ
ナ等のモレキュラシーブを用いて構成された精製器を設
ける構成が好ましい。本実施形態は、中空糸膜等を用い
た水素ガス除湿部２３（あるいは精製器）によって水素
ガスの除湿を行う構成であるので、従来技術において必
要であったパラジウム精製器等を用いる必要がなくな
る。

【００５５】以上のように、本実施形態にかかるガス発
生システムは、水電解装置１を用いて構成されており、
この水電解装置１は、純水と所定の電流とを供給するこ
とによって水素および酸素を生じさせ得る。以下、この
水電解装置１の構造を図面に基づいて説明する。

【００５６】図２は、図１にかかるガス発生システム
（本発明の「第一の態様にかかるガス発生システム」あ
るいは「第二の態様にかかるガス発生システム」に相
当）を構成する水電解装置１の一例の概略図を示したも
のであり、図２（ａ）は水電解装置１の平面図を示し、
図２（ｂ）は図２（ａ）の一部を断面にしたＩ−Ｉ線矢
視の側面図を示している。また、図３は、図２（ａ）の
II−II線断面のうちの要部を示す断面図である。また、
図４は、図２（ａ）のIII−III線断面のうちの要部を示
す断面図である。また、図５は、本実施形態にかかる水
電解装置を構成する電極板ユニットの分解斜視図を示し
たものである。本実施形態においては、この図５に示し
た電極板ユニットと固体電解質膜等とを用いて水電解装
置１（水電解装置）が構成されている。

【００５７】図２〜図４に示す水電解装置１は、固体高
分子電解質膜の両面に電極触媒層（陽極側および陰極側
触媒層）が設けられた固体電解質膜１０２と電極板ユニ
ット１０３とを複数積層して構成されている。すなわ
ち、固体電解質膜１０２を電極板ユニット１０３にて挟
持するように、固体電解質膜１０２と電極板ユニット１
０３とを所定数積層して構成されている。そして、固体
電解質膜１０２および電極板ユニット１０３が、両端側
のそれぞれに設けられた端板１２２で挟持され、締付ボ
ルト１２３によって締め付けられることによって水電解
装置１が構成されている。

【００５８】また、本実施形態にかかる水電解装置１に
おいては、締付ボルト１２３に対し複数の皿バネ１２５
を介してナット１２４が取り付けられている。そして、
水電解装置の組立時においては、固体電解質膜１０２お
よび電極板ユニット１０３等を積層した後に、プレス機
で締め付けた状態で、締付ボルト１２３等による締め付
けが行われている。

【００５９】電極板ユニット１０３は、チタン板製の電
極板１０４の両面側に、多孔質給電体１０５とスペーサ
１０６とシール部材１０７等とが配設して構成されてい
る。また、後述すべく、スペーサ１０６等には、発生し
た酸素ガスを取り出すために用いられる酸素用孔１１
３、発生した水素ガスを取り出すために用いられる水素
用孔１１４、電気分解に供される純水を供給するために
用いられる純水用孔１１５，１１６が形成されている。

【００６０】次に、図５を用いて、電極板１０４および
その周辺の構造を詳細に説明する。

【００６１】電極板１０４は、その内方部分たる板部分
１０４ａと、この板部分１０４ａの外周部に設けられた
周縁部１０４ｂ等とから形成されている。また、この板
部分１０４ａと周縁部１０４ｂとの間には、外方側突条
１１２ａおよび内方側突条１１２ｂが形成されている。
すなわち、周縁部１０４ｂの内方縁に沿って、シール部
材１０７用の溝１１１が屈曲によって形成されている。
この溝１１１の外方側および内方側は溝１１１に沿った
突条１１２ａ，１１２ｂとなるように屈曲されている。
また、電極板１０４は、チタン板を型プレスによって成
形することにより得ることができる。さらに、電極板ユ
ニット１０３を積層したときに接触する（および接触す
るおそれがある）電極板１０４の所定部分には、電気的
絶縁のためのコーティングが施されている。例えば、シ
ール部材用溝１１１の底部にはＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン）のコーティングが施されている。

【００６２】電極板１０４の両面側には、その中央部に
それぞれ多孔質給電体１０５（Ａ），１０５（Ｃ）が配
置され、多孔質給電体１０５の両側にスペーサ１０６が
それぞれ配置されている。また、このスペーサ１０６
は、内方側突条１１２ｂの存在により、下面側のスペー
サ１０６ｃ，１０６ｄの方が上面側のスペーサ１０６
ａ，１０６ｂよりも大きく形成されている。

【００６３】そして、内方側突条１１２ｂの裏側（下面
側）のデッドスペースには環状のスペーサ１０６ｅが嵌
着されている。電極板１０４およびスペーサ１０６に
は、対応する位置に流体通路孔（酸素用孔１１３、水素
用孔１１４、純水用孔１１５，１１６）が穿設されてい
る。具体的には、図３、図４、および図５に示すべく、
電極板１０４の左方のスペーサ１０６ａ，１０６ｃおよ
び対応する電極板１０４の所定位置に穿設されているは
酸素用孔１１３および水素用孔１１４であり、右方のス
ペーサ１０６ｂ，１０６ｄおよび対応する電極板１０４
の所定位置に穿設されているのは純水用孔１１５，１１
６である。

【００６４】図３、図４、および図５においては、電極
板１０４の上面側のスペースが水素発生室Ｃとなり、下
面側のスペースが酸素発生室Ａとなる。そして、電極板
１０４に屈曲によって形成された溝１１１には、これら
の水素発生室Ｃと酸素発生室Ａとを外部からシールする
ためのシール部材１０７が嵌着される。

【００６５】また、図３、図４、および図５に示すよう
に、電極板１０４の上面左方のスペーサ１０６ａの下面
における酸素用孔１１３の周囲にはＯリング溝１１７が
形成されており、水素用孔１１４から多孔質給電体に対
向する縁まで水素用溝１１８が形成されている。このス
ペーサ１０６ａの上面における酸素用孔１１３の周囲に
もＯリング溝１１７が形成されている。

【００６６】また、電極板１０４の下面左方のスペーサ
１０６ｃの上面における水素用孔１１４の周囲にはＯリ
ング溝１１７が形成されており、酸素用孔１１３から多
孔質給電体１０５に対向する縁まで酸素用溝１１９が形
成されている。このスペーサ１０６ｃの下面における水
素用孔１１４の周囲にもＯリング溝１１７が形成されて
いる。

【００６７】さらに、電極板１０４の上面右方のスペー
サ１０６ｂの上面および下面ともに、純水用孔１１５，
１１６の周囲には、Ｏリング溝１１７が形成されてい
る。また、電極板１０４の下面右方のスペーサ１０６ｄ
の上面における純水用孔１１５，１１６から多孔質給電
体１０５に対向する縁まで純水用溝１２０が形成されて
いる。また、各Ｏリング溝１１７には、Ｏリング１２１
が嵌着される。

【００６８】下面右方のスペーサ１０６ｄに形成された
純水用溝１２０は、他のスペーサ１０６ａ，１０６ｃに
形成された水素用溝１１８および酸素用溝１１９と異な
る形に形成されている。すなわち、水素用溝１１８およ
び酸素用溝１１９は独立した一本の溝として水素用孔１
１４および酸素用孔１１３からそれぞれ形成されてい
る。しかしながら、純水用溝１２０は、二つの純水用孔
１１５，１１６からこれらの孔に連通する広い凹所１２
０ａと、この凹所１２０ａから多孔質給電体１０５に対
向する縁まで複数本形成された小溝１２０ｂとから構成
されている。純水用溝１２０の凹所１２０ａ、小溝１２
０ｂは略扇状に形成されている。これは、被分解水たる
純水が多孔質給電体１０５にできるだけ均一に行き渡る
ように工夫されたものである。

【００６９】また、本実施形態においては、強度を向上
させる等の目的のために、スペーサ１０６がチタン等の
金属を用いて形成されているため、各スペーサ１０６と
電極板１０４との間には、各スペーサ１０６ａ，１０６
ｂ，１０６ｃ，１０６ｄの大きさに応じた絶縁シート１
０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄが設けられてい
る。この絶縁シート１０９には、それぞれ所定の位置に
（対応する位置に）、流体通路孔（酸素用孔１１３、水
素用孔１１４、純水用孔１１５，１１６）が穿設されて
いる。また、水素用孔１１４には、図１に示した水素ガ
ス搬送配管部１４が接続されている。

【００７０】さらに、本実施形態にかかる水電解装置１
においては、電極板１０４の一部たる周縁部１０４ｂ
（板部分１０４ａの外周部であって、外方側突条１１２
ａの外周部）に、シム１１０を配設すべく構成されてい
る。

【００７１】本実施形態においては、上述したように、
図２〜図５に示すように構成された水電解装置１を用い
てガス発生システムが形成されている。したがって、図
１に示すべく、水電解装置１においては、酸素ガス分離
装置２内の純水が、二つの純水用孔１１５，１１６から
純水用溝１２０を介して、酸素発生室Ａとなる電極板１
０４の下面側の多孔質給電体１０５に供給される。純水
は、Ｏリング１２１によって、水素発生室Ｃへの流入が
阻止される。

【００７２】酸素発生室Ａで発生した酸素ガスは、酸素
用溝１１９から酸素用孔１１３を介して酸素ガス分離装
置２中に放出され、酸素ガス分離装置２中から酸素ガス
供給配管部３１等を介して酸素ガス使用箇所等に供給さ
れる。水電解装置１中において、酸素ガスは、Ｏリング
１２１によって、水素発生室Ｃへの流入が阻止される。
また、水素発生室Ｃで発生した水素ガスは、水素用溝１
１８、水素用孔１１４、および水素ガス搬送配管部１４
を介して、水素分離装置４に搬送される。水素ガスは、
Ｏリング１２１によって、酸素発生室Ａへの流入が阻止
される。さらに、当然のことながら、本実施形態にかか
る水電解装置内においては、発生した水素ガスおよび酸
素ガスは、シール部材１０７によって、電極板ユニット
１０３同士の間から外部への漏出が防止されている。

【００７３】本実施形態にかかるガス発生システムは、
上述した図１〜図５に示すべく構成されており、かかる
システムにおいて生成された酸素ガスおよび水素ガス
は、水分を含んだ状態で水電解装置１から、酸素ガス搬
送配管部１６および水素ガス搬送配管部１４を介して、
各気液分離装置（酸素ガス分離装置２および水素ガス）
に送られ、これらの気液分離装置２，４にて適切に気液
分離された後に、各ガスの使用箇所へと供給される。以
下、各気液分離装置２，４について、図面に基づき説明
する。

【００７４】図６は、図１にかかるガス発生システム
（例えば、本発明の第一の態様にかかるガス発生システ
ム）を構成する酸素ガス分離装置（本発明の「第三の態
様にかかる気液分離装置」に相当）の一例の概略図を示
したものである。

【００７５】本実施形態にかかる水電解装置１における
電気分解では、上述したように、陽極側すなわち酸素ガ
ス発生側のみに純水を供給している。そして、この純水
は固体電解質膜１０２を冷却する目的も兼ねているた
め、水電解装置１には、電気分解によるガス発生に必要
な水量よりも大幅に多い純水が供給されている。このこ
とから、水電解装置１から酸素ガス搬送配管部１６に流
出される酸素ガス／純水の流動状態は、二相流の分類で
はプラグ流、すなわち酸素ガスが水に押し流されるよう
な状態である。そこで、本発明者らは、このような酸素
ガス／純水の流動状態を踏まえて、これらの気液分離を
効率よく行うことができる小型・コンパクトな装置とし
て、図６に示すような酸素ガス分離装置２に想到した。

【００７６】図６に示された酸素ガス分離装置２は、円
筒胴を横向きに配置した本体胴部２０１と、この本体胴
部２０１の下側に設けられた流体流入部２１０および純
水流出部２２０と、本体胴部２０１の上側に設けられた
酸素ガス流出部２３０等とを用いて構成されている。こ
れらの流体流入部２１０、純水流出部２２０、および酸
素ガス流出部２３０は、いずれも所定長さに切断された
パイプ部材等を用いて構成されている。

【００７７】この酸素ガス分離装置２においては、水電
解装置１にて生成された酸素ガスが多量の純水と共に、
流体流入部２１０に設けられた流入口２１１から装置２
内に流入すべく構成されており、具体的には、酸素ガス
分離装置２内に貯留された純水中に、酸素ガスおよび純
水が流入すべく流入口２１１が設けられている。

【００７８】本体胴部２０１には、複数の多孔板２０２
（本発明の「衝突分離部」に相当）が設けられており、
これらの多孔板２０２は、複数の全ネジボルト２０３に
よって本体胴部２０１に固定されている。ここで、図７
は、図６のVII−VII線矢視図を示したものである。この
図７に示すように、本実施形態においては、６本の全ネ
ジボルト２０３を用いて多孔板２０２が本体胴部２０１
に固定されている。この多孔板２０２は、衝突分離によ
って気液分離を促進させるため、および流入される流体
の整流を行うために設けられている。このような多孔板
２０２で整流を行えば、本体胴部２０１内の液面におけ
る波の発生が抑えられ、より効果的に液面の静止状態を
維持することができる。また、この本体胴部２０１にお
いては、後述する第一水位計２Ｌ等を用いて、内部の液
面が常に一定に維持されている。

【００７９】純水流出部２２０には、酸素ガス分離装置
２内の純水を水電解装置１に供給するために用いられる
流出口２２１が設けられており、この流出口２２１は、
純水供給配管部７に接続されている。また、この純水流
出部２２０には、第一水位計２Ｌが設けられている。

【００８０】この第一水位計２Ｌは、磁歪式リニア変位
センサであって、棒状のプローブ部２Ｌ１と、内部に磁
石を有するフロート部２Ｌ２とを用いて構成されてお
り、プローブ部２Ｌ１は、純水流出部２２０から本体胴
部２０１を介して酸素ガス流出部２３０まで突出して設
けられている。また、第一水位計２Ｌは、プローブ部２
Ｌ１にフロート部２Ｌ２を挿通して構成されており、フ
ロート部２Ｌ２内の磁石にて生ずる磁場の影響でプロー
ブ部２Ｌ１に局部的なねじり歪み（一種の振動）が発生
し、この振動の伝播時間を計測することによって、高い
精度でフロート部２Ｌ２の位置（本体胴部２０１内の液
面位置）を測定することができる。

【００８１】そして、本実施形態においては、上述した
第一水位計２Ｌで得られた液面位置に関する検知信号を
図１にて説明した補給水制御バルブ２Ａに送り、このバ
ルブ２Ａの開閉状態を適宜調整して（純水補給配管部５
を介して補給される純水量を調整して）、本体胴部２０
１内の液面位置を一定に維持している。具体的には、補
給水制御バルブ２Ａの上流側に設けられている補給水ポ
ンプ（図示省略）を常に駆動状態とし、第一水位計２Ｌ
にて得られる検知信号に基づいて補給水制御バルブ２Ａ
の開閉状態を適切に制御することによって、純水を連続
的に補給して、本体胴部２０１内の液面をほぼ静止状態
に維持している。なお、第一水位計２Ｌを成すフロート
部２Ｌ２は、本体胴部２０１内の液面に生ずる波の影響
を極力避けるために、酸素ガス流出部２３０を成すパイ
プ部材内部に設けられている。また、酸素ガス分離装置
２に対して純水補給配管部５を設ける際の位置は特に限
定されるものではないが、この純水補給配管部５は、補
給される純水によって酸素ガス分離装置２内で行われる
気液分離に悪影響を及ぼさないように設けるのが好まし
い。

【００８２】酸素ガス流出部２３０内には、流体流入部
２１０と同様に、スチールワイヤ２３２（本発明の「衝
突分離部」に相当）が設けられており、このスチールワ
イヤ２３２の上端部および下端部には、それぞれ多孔板
２３３（本発明の「衝突分離部」に相当）が設けられて
いる。また、酸素ガス流出部２３０の上方部には、酸素
ガス供給配管部３１に接続された酸素ガス供給口２３１
が設けられており、本実施形態においては、多孔板２３
３、スチールワイヤ２３２、および酸素ガス供給口２３
１を介して、酸素ガスが使用箇所に供給される。また、
この多孔板２３３は、スチールワイヤの保持も行う。

【００８３】本実施形態にかかる気液分離装置の一つで
ある酸素ガス分離装置２は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を得ることができる。

【００８４】まず、上記酸素ガス分離装置２において
は、流体流入部２１０と、純水流出部２２０および酸素
ガス流出部２３０とをできるだけ離れた位置に設け、そ
の途中の本体胴部２０１に複数の多孔板２０２が設けら
れている。したがって、流体入流部２１０を経て本体胴
部２０１に流入した流体は、ここでも多孔板２０２と衝
突し、衝突分離が行われることとなるため、酸素ガスと
純水との気液分離が促進されることとなる。

【００８５】また、この本体胴部２０１においては、多
孔板２０２にて液面の波を抑え、第一水位計２Ｌにて液
面を一定に維持して、本体胴部２０１の上方に所定空間
を形成している。つまり、本実施形態においては、液面
の静止維持が行われることによって、気相部の容積変化
を最小限にとどめることが可能であるため、この酸素ガ
ス分離装置２内の圧力を利用して、効果的にガス発生シ
ステムを制御することができる。なお、酸素ガス分離装
置２にて所定空間が維持されることによって、衝突分離
にて分離された酸素ガスは本体胴部２０１の上部に放出
され、純水は本体胴部２０１の横方向に移動することと
なるため、適切に気液分離される。なお、本体胴部２０
１の上部に放出された酸素ガスは、酸素ガス流出部２３
０を成すパイプ部材の側面に設けられた開口部２３４を
介して酸素ガス流出部２３０に流入することとなる。

【００８６】また、上記酸素ガス分離装置２において
は、酸素ガスが流出する酸素ガス流出部２３０に、スチ
ールワイヤ２３２および多孔板２３３が設けられてい
る。したがって、この酸素ガス流出部２３０において
は、これらの要素２３２，２３３との衝突（衝突分離）
によって酸素ガス中の水滴が除去され、より一層気液分
離が促進される。

【００８７】従来技術によれば、酸素ガスと純水との混
合流体を単に直径の大きなタンクに流入させて、そのタ
ンク内部で流体を静置させることによって（すなわち重
力分離のみによって）、気液分離を行っていた。したが
って、従来は、静置させるに足るだけの断面を有するタ
ンクが必要だったので、装置の大型化を避けることがで
きなかった。しかしながら、本実施形態にかかる酸素ガ
ス分離装置２は、上述したように、積極的に衝突分離を
取り入れ、気液分離の効率の向上を図っている。つま
り、流体を静置させるのではなく、むしろ流体に動的な
力を作用させることによって気液分離を行っているた
め、従来のごとく大型の装置を必要としないこととな
る。よって、本実施形態にかかる酸素ガス分離装置２に
よれば、タンクによる重力分離のみを行っていた従来の
装置と比較して、装置の小型化を図ることができる。

【００８８】ところで、本実施形態にかかるガス発生シ
ステムにおいて、酸素ガス分離装置２は、水電解装置１
への純水の供給源としての機能も有している。したがっ
て、酸素ガス分離装置があまりに小型化されると、純水
の供給によって装置内の純水の量が大きく変動すること
となり、システムを効率よく駆動させることができなく
なる。特に従来のような水位制御方法（所定の水位幅に
維持するための供給ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御方法）に
おいては、小型化された装置の水位を一定に保持しつ
つ、システムを効率よく駆動させることができない。つ
まり、効率よく水素ガスおよび酸素ガスを生成すること
ができない。そこで、本実施形態においては、上述した
多孔板２０２によって液面の波を抑えた状態で、第一水
位計２Ｌにて得られる検知信号を用いて補給水制御バル
ブ２Ａの開閉状態を制御して、酸素ガス分離装置２内の
液面位置を高精度に維持している。具体的には、水電解
装置１での純水の使用量等も鑑みて、純水を連続的に補
給し、酸素ガス分離装置２内の液面をほぼ静止状態に保
持している。したがって、本実施形態によれば、上述し
たような水位制御を行うことによって、効率よく気液分
離を行うことが可能で且つ小型化された酸素ガス分離装
置２を、純水の供給源として効果的に機能させることが
できる。

【００８９】また、本実施形態にかかる酸素ガス分離装
置２は、装置２内の液相部に流体流入部２１０が設けら
れ、この流体流入部２１０の流入口２１１から酸素ガス
および純水が流入すべく構成されている。つまり、本実
施形態においては、流入口２１１が装置２の液相部に設
けられて水封とされている。したがって、この実施形態
によれば、酸素ガス供給口２３１の下流側にてガス混合
等に起因する着火等があったとしても、流入口２１１が
水封されているため、本体胴部２０１の上流側（水電解
装置１側）への逆火を防止することができる。また、逆
に、本体胴部２０１の上流側にて着火等があったとして
も、酸素ガス供給口２３１の下流側への逆火を防止する
ことができる。

【００９０】以上のように、本実施形態にかかる酸素ガ
ス分離装置２によれば、小型化を実現することが可能と
なるため、この酸素ガス分離装置２を用いることによっ
て、ガス発生システム全体についても小型化を実現する
ことができる。

【００９１】図８は、図１にかかるガス発生システム
（例えば、本発明の第一の態様にかかるガス発生システ
ム）を構成する水素ガス分離装置４（本発明の「第三の
態様にかかる気液分離装置」に相当）の一例の概略図を
示したものである。具体的には、水素ガス分離装置４の
一部破断図を示したものである。

【００９２】本実施形態にかかる水電解装置１において
は、水素ガス側に純水の供給は行われない。ただし、水
電解装置１の電気分解時、水素ガスが発生する際に、若
干の純水が固体電解質膜１０２を通過するため、水素ガ
ス分離装置４に搬送される水素ガスは若干の純水が混入
した状態となる。この状態は、水素ガス中に水滴が混入
した、いわゆる噴霧流のような状態である。そこで、本
発明者らは、このような水素ガス／純水の流動状態、お
よび気液分離装置に要求される機能を勘案して、気液分
離を効率よく行うことができる小型・コンパクトな装置
として、図８に示すような水素ガス分離装置４に想到し
た。

【００９３】図８に示された水素ガス分離装置４は、複
数のパイプ部材、曲管部材（エルボ等）等から形成され
たＹ型の装置本体部４００を用いて構成されている。具
体的には、一方上部の流体流入部４１０、他方上部の水
素ガス流出部４３０、および流体流入部４１０と水素ガ
ス流出部４３０とを連接させ、気液分離された純水が貯
留可能である連接貯留部４２０を用いて、装置本体部４
００が構成されている。

【００９４】流体流入部４１０には、水電解装置１にて
生成された水素ガス（水滴含有）を水素ガス分離装置４
に流入させるべく流入口４１１が設けられている。ま
た、流体流入部４１０を成すパイプ状部材内部には、ス
チールワイヤ４１２（本発明の「衝突分離部」に相当）
が設けられており、スチールワイヤ４１２の上端部およ
び下端部には、それぞれ多孔板４１３（本発明の「衝突
分離部」に相当）が設けられている。また、この多孔板
４１３は、スチールワイヤの保持も行う。

【００９５】連接貯留部４２０には、流出口４２１と第
二水位計４Ｌとが設けられている。この第二水位計４Ｌ
は、基本的に、酸素ガス分離装置２内に設けられている
第一水位計２Ｌと同様の磁歪式リニア変位センサであっ
て、棒状のプローブ部４Ｌ１と、内部に磁石を有するフ
ロート部４Ｌ２とを用いて構成されている。そして、こ
の水素ガス分離装置４においては、この第二水位計４Ｌ
で得られた装置４内の液面位置に関する検知信号が、流
出口４２１に接続された純水戻り配管部１５に設けられ
た純水排出バルブ４Ａに送られている（図１参照）。本
実施形態においては、高精度な水位計（第二水位計４
Ｌ）にて得られる検知信号に基づいて純水排出バルブ４
Ａを連続的に制御して、水素ガス分離装置４内の純水の
液面ｈが一定になるように連続的に純水の抜き出しを行
い、連接貯留部４２０内の液面をほぼ静止状態に維持し
ている。そして、この際に抜き出された純水は、流出口
４２１および純水戻り配管部１５を介して純水タンクに
戻される。

【００９６】水素ガス流出部４３０内には、流体流入部
４１０と同様に、スチールワイヤ４３２（本発明の「衝
突分離部」に相当）が設けられており、このスチールワ
イヤ４３２の上端部および下端部には、それぞれ多孔板
４３３（本発明の「衝突分離部」に相当）が設けられて
いる。また、水素ガス流出部４３０の上方部には、水素
ガス供給配管部２１に接続された水素ガス供給口４３１
が設けられており、本実施形態においては、多孔板４３
３、スチールワイヤ４３２、および水素ガス供給口４３
１を介して、水素ガスが水素ガス供給配管部２１に送ら
れる。そして、この水素ガス供給配管部２１および水素
ガス除湿部２３を介して、水素ガスが使用箇所に供給さ
れる。

【００９７】本実施形態にかかる気液分離装置の一つで
ある水素ガス分離装置４は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を得ることができる。

【００９８】上記水素ガス分離装置４においては、水電
解装置１にて生成された水素ガス等の流体が流入する流
体流入部４１０に、スチールワイヤ４１２および多孔板
４１３が設けられているため、流入してくる流体（水素
ガス／純水（水滴程度））が流体流入部４１０中にてこ
れらの要素４１２，４１３に衝突することとなる。つま
り、流体流入部４１０にて衝突分離が行われ、水素ガス
から水分が除去されて気液分離が促進されることとな
る。

【００９９】また、この水素ガス分離装置４において
は、水素ガス流出部４３０にも、流体流入部４１０と同
様に、スチールワイヤ４３２および多孔板４３３が設け
られている。したがって、この水素ガス流出部４３０に
おいても、これらの要素４３２，４３３との衝突（衝突
分離）によって水素ガス中の水滴が除去され、より一層
気液分離が促進される。

【０１００】さらに、この水素ガス分離装置４は、その
装置本体部４００がＹ型形状であって、流体流入部４１
０の流入口４１１がＹ型の一方上部に、水素ガス流出部
４３０の水素ガス供給口４３１がＹ型の他方上部に設け
られている。つまり、流入口４１１と水素ガス供給口４
３１とができるだけ離れた位置に設けられ、その間に上
述したスチールワイヤ４１２，４３２等が設けられてい
る。したがって、本実施形態によれば、装置本体部４０
０がＹ型であること、およびスチールワイヤ４１２，４
３２等が設けられていることによって、流入流体の衝突
回数が増加して、効果的に気液分離が促進されることと
なる。

【０１０１】従来技術によれば、水素ガスについても酸
素ガスの場合と同様に、水素ガスと純水との混合流体を
単に直径の大きなタンクに流入させて、そのタンク内部
で流体を静置させることによって気液分離を行っていた
ため、静置させるに足るだけの断面を有するタンクが必
要だった。しかしながら、本実施形態にかかる水素ガス
分離装置４は、上述したように、積極的に衝突分離を取
り入れ、流体を静置させるのではなく、むしろ流体に動
的な力を作用させることによって気液分離を行ってい
る。したがって、従来のごとく大型の装置（タンク等）
を必要とせず、タンクによる重力分離のみを行っていた
従来の装置と比較して、装置の小型化を図ることができ
る。

【０１０２】ところで、本実施形態にかかるガス発生シ
ステムにおいては、基本的に、水素ガス分離装置４内の
圧力等を一定としてシステム全体の制御を行っているた
め、装置４内の水位を一定に維持して装置４内部の圧力
を所定値に保持することは重要である。この点、従来技
術においては、比較的大きめの分離タンクを用いていた
ため、特にタンク内の水位を厳密に一定に維持する必要
はなかった。しかし、本実施形態のごとく、衝突分離に
よって気液分離の効率を向上させ、装置の小型化を実現
した装置においては、小型であるが故に純水の増減（い
わゆる水位の変動）に起因した圧力の変動が生じやす
い。このような圧力の変動が生ずると、システムを効率
よく駆動させることができない。

【０１０３】そこで、本実施形態においては、水素ガス
分離装置４の連接貯留部４２０に第二水位計４Ｌを設
け、この第二水位計４Ｌにて得られる検知信号に基づい
て純水排出バルブ４Ａの開閉状態を制御している。つま
り、純水排出バルブ４Ａを連続的に制御して、装置４内
の純水の水位を一定に維持すべく、純水の連続抜き出し
を行っている。このような構成であれば、純水が連続的
に抜き出され、装置４内の液面がほぼ静止状態に維持さ
れるため、装置４内の圧力が維持され、システムを効率
よく駆動させることが可能となる。

【０１０４】以上のように、本実施形態にかかる水素ガ
ス分離装置４によれば、小型化を実現することが可能と
なるため、この水素ガス分離装置４を用いることによっ
て、ガス発生システム全体についても小型化を実現する
ことができる。

【０１０５】図９は、他の実施形態にかかる水素ガス分
離装置４'の概略図を示したものである。具体的には、
水素ガス分離装置４'の一部破断図を示したものであ
る。この図９に示した水素ガス分離装置４'は、基本的
に先の図８にて説明した水素ガス分離装置４と同様の構
成を有しており、水電解装置１から搬送される流体が水
封部４４０を介して装置４'内に流入される点のみが異
なる。つまり、純水が貯留された水封部４４０に流入口
４１１が設けられている点のみが、図８の装置４と異な
る。

【０１０６】図９に示した水素ガス分離装置４'であれ
ば、図８の装置４が有する種々の効果に加えて、次の効
果を得ることができる。すなわち、この実施形態にかか
る水素ガス分離装置４'によれば、水封部４４０（液相
部）に流入口４１１が設けられているため、水素ガス供
給口４３１の下流側にてガス混合等に起因する着火等が
あったとしても、流入口４１１が水封されているため、
装置４'の上流側（水電解装置１側）への逆火を防止す
ることができる。

【０１０７】また、図１０は、さらに他の実施形態にか
かる水素ガス分離装置４''の概略図を示したものであ
る。具体的には、水素ガス分離装置４''の一部破断図を
示したものである。この水素ガス分離装置４''は、その
形状こそ図９の装置と異なるが、基本的には同様の機能
を有すべく構成されている。つまり、この水素ガス分離
装置４''においても、流入口７１１、スチールワイヤ７
１２，７２２，７３２、流出口（純水）７２１、水素ガ
ス供給口７３１、および水封部７４０等が設けられてい
る。

【０１０８】この図１０にて示した水素ガス分離装置
４''は、図９にて説明した水素ガス分離装置４'と同様
に、水封部７４０（液相部）に流入口７１１が設けられ
ているため、水素ガス供給口７３１の下流側にてガス混
合等に起因する着火等があったとしても、流入口７１１
が水封されているため、装置４''の上流側（水電解装置
１側）への逆火を防止することができる。

【０１０９】この水素ガス分離装置４''においては、こ
のように、図９と同様の効果を得ることが可能であると
共に、導入された混合流体中の液体部分の滴下（図９に
おける水封部４４０からの液体部分の滴下）がなく、安
定した液面ｈを得ることができるという効果も得ること
ができる。

【０１１０】また、本実施形態は、水位計を設けた流出
部（水素ガス供給口７３１）のある側と、流入部（流入
口７１１）のある側とで水面を分けたことにより、流入
時のガスによる吹き上げ等の影響が流出部側に伝わりに
くい構成となっている。したがって、本実施形態によれ
ば、流出部の液面の動揺を抑えることができるため、そ
の液面制御をより容易に行うことが可能となる。

【０１１１】さらに、本実施形態においては、流入部の
流入口７１１の直上付近に、ステンレスあるいはチタン
等にて形成されたねじれ片７１９が設けられている。し
たがって、本実施形態によれば、このねじれ片７１９に
沿って流体が流入されることとなって、流入時のガスに
よる水の吹き上げを減少させることができる。

【０１１２】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。

【０１１３】例えば、上記各実施形態においては、各気
液分離装置の衝突分離部として設けられたスチールワイ
ヤの形状等は特に説明しなかったが、本発明において、
この形状等は何らかに限定されるものではなく、気液分
離を促進するために任意の形状とすることが可能であ
る。したがって、例えば、その内部を螺旋形状等にする
ことも可能であって、このような形状とすれば、衝突分
離のみならず遠心分離等も期待でき、より気液分離を促
進して、装置の小型化を図ることが可能となる。

【０１１４】また、上記各実施形態においては、スチー
ルワイヤや多孔板を用いて衝突分離部を構成する場合に
ついて説明したが、本発明はこの構成に限定されるもの
ではない。したがって、例えば、衝突分離部は、不織布
形式のメッシュ、エキスパンドメタル、金網、ハニカム
構造部材等を用いて構成してもよい。

【０１１５】さらに、上記実施形態においては、気液分
離装置たる酸素ガス分離装置等が、衝突分離部等を有
し、これを用いることによって、ガス発生システムで発
生する水分を含んだガスについて、適切な気液分離を行
うことができる場合について説明したが、本発明はこの
構成に限定されるものではない。したがって、必要に応
じて、衝突分離部以外の他の要素を有する気液分離装置
としてもよい。このような他の要素を有する気液分離装
置としては、例えば、図１１に示すような気液分離装置
があげられる。

【０１１６】図１１は、図１にかかるガス発生システム
（例えば、本発明の第二の態様にかかるガス発生システ
ム）を構成する酸素ガス分離装置（本発明の「第四の態
様にかかる気液分離装置」に相当）の他例の概略図を示
したものである。この図１１に示した酸素ガス分離装置
２'は、図６に示された酸素ガス分離装置２と同様に、
円筒胴を横向きに配置した本体胴部２０１と、この本体
胴部２０１の下側に設けられた流体流入部２１０および
純水流出部２２０と、本体胴部２０１の上側に設けられ
た酸素ガス流出部２３０等とを用いて構成されている。
そして、この酸素ガス分離装置２'においては、水電解
装置１にて生成された酸素ガスが多量の純水と共に、流
体流入部２１０に設けられた流入口２１１から装置２'
内に流入すべく構成されている。

【０１１７】ただし、この図１１に示した実施形態にか
かる酸素ガス分離装置２'は、図６と異なり、本体胴部
２０１内に、浮力分離部２５０が設けられている。ここ
で、図１２は、図１１のXII−XII断面図を示したもので
あり、図１３は、図１１および図１２に示された浮力分
離部の概略斜視図を示したものである。

【０１１８】図１１から図１３に示したように、本実施
形態にかかる浮力分離部２５０は、複数の平板部材２５
１を用いて構成されており、より具体的には、これらの
平板部材２５１を水平面Ｘ（図１２参照）に対して所定
角度α（例えば５°〜１５°程度）だけ傾けて、各平板
部材２５１がそれぞれ略平行となるべく、本体胴部２０
１内に配設されている。また、この配設の際には、それ
ぞれの平板部材２５１が、本体胴部２０１内の配設箇所
に応じて、本体胴部２０１内面に接しない程度の幅に形
成されている。すなわち、各平板部材２５１の端部２５
１ａ，２５１ｂと、本体胴部２０１との間には、所定間
隔（例えば１ｍｍ〜４ｍｍ程度）の隙間が設けられてい
る。

【０１１９】なお、図１１から図１３においては省略し
たが、本実施形態にかかる浮力分離部２５０は、複数の
ボルトおよびナット等の締結部材を用いて、これらの複
数の平板部材２５１を一体的に締結して構成されてお
り、本体胴部２０１内において、この配設状態が適切に
保持される。

【０１２０】また、本実施形態においては、図１１に示
すように、浮力分離部２５０の上流側に、整流部２６０
が二組配設されている。図１４は、この整流部２６０の
概略斜視図を示したものである。

【０１２１】この整流部２６０は、図１４に示すよう
に、所定長さ（例えば、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度）に切
断された複数のパイプ部材２６１と、本体胴部２０１の
内面形状に沿うような円形状に形成されたエキスパンド
メタル２６２と、パイプ部材２６１およびエキスパンド
メタル２６２の外周部を覆うように形成されたリング状
部材２６３とを用いて構成されている。

【０１２２】より具体的に、この整流部２６０は、二つ
のエキスパンドメタル２６２とリング状部材２６３とに
て形成された空間に複数のパイプ部材２６１を詰め込ん
で構成されている。そして、この際、整流部２６０を成
す各パイプ部材２６１、エキスパンドメタル２６２、お
よびリング状部材２６３は、それぞれ隣接するパイプ部
材２６１同士、または、各パイプ部材２６１とエキスパ
ンドメタル２６２、あるいはエキスパンドメタル２６２
とリング状部材２６３とを、適宜必要な部分について溶
接等を行うことによって一体的に構成されている。

【０１２３】さらに、本実施形態にかかる酸素ガス分離
装置２'においては、図１１に示すように、流体流入部
２１０（を構成するパイプ部材２１０ａ内）に、流入口
２１１から装置２'内に流入する流体の圧力を回復させ
るべく機能する、ディフューザ部２１５が設けられてい
る。

【０１２４】このディフューザ部２１５は、図１５に示
すように、流体の流入方向の下流側（本体胴部２０１
側）に対して先細形状となっている本体部２１５ａと、
この本体部２１５ａの外面部に設けられた第一遮蔽部２
１５ｂおよび第二遮蔽部２１５ｃとを用いて構成されて
いる。各遮蔽部２１５ｂ，２１５ｃは、流体流入部２１
０を成すパイプ部材２１０ａの内面に接するように設け
られており、第二遮蔽部２１５ｃは、本体部２１５ａの
全周を覆わず、一部に欠落部２１５ｄが設けられてい
る。

【０１２５】本実施形態にかかる酸素ガス分離装置２'
は、ディフューザ部２１５が以上のように構成されてい
るため、流入口２１１から流入した流体は、第一および
第二遮蔽部２１５ｂ，２１５ｃに遮られて右方向に流れ
（図１５参照）、その後、流入した流体は、欠落部２１
５ｄから上方向に流れることとなる（図１５参照）。そ
の結果、連続して流入してくる流体は、螺旋状に旋回し
ながら流通することとなる（図１５の矢印Ｘ参照）。加
えて、本体部２１５ａは、先細形状であるため、旋回し
ながら流通する流体の圧力が高まり、流体の流入速度が
抑えられることとなる。

【０１２６】また、図１１に示すように、本実施形態に
かかる酸素ガス分離装置２'においては、流体流入部２
１０から流入した流体は、ディフューザ部２１５と、第
一挿入管２１６および第二挿入管２１７とを介して、本
体胴部２０１に導入される。

【０１２７】ここで、第一および第二挿入管２１６，２
１７は、複数の孔部を穿孔したパイプ状部材、多孔性部
材あるいは透過性部材を筒状に形成したもの等、流入す
る流体に対して、過剰な圧力損失を生じさせない孔径、
形状等を有する要素を用いて構成されている。より具体
的には、第一および第二挿入管２１６，２１７は、多孔
パイプと金網とを組み合わせて構成されている。このよ
うな構成によれば、流体流入部２１０で強制的に渦流と
なって遠心力が作用しながら上昇する気泡の混入した純
水（混合流体）は、多孔パイプと金網とで構成された各
挿入管２１６，２１７にて、その乱れが抑えられること
となる。また、これらの挿入管２１６，２１７に接触す
ることによって、混合流体中の気泡も若干付着するた
め、より気液分離が促進されることとなる。

【０１２８】さらに、この図１１等に示した他の実施形
態においても、図６の場合と同様に、純水流出部２２０
に設けられた第一水位計２Ｌ等を用いて、内部の液面が
常に一定に維持されている。この第一水位計２Ｌの構成
および機能は、基本的に、図６にて説明したものと同様
である。

【０１２９】また、酸素ガス流出部２３０も、基本的に
図６と同様の構成を有しており、スチールワイヤ２３２
（本発明の「衝突分離部」に相当）等が設けられてい
る。つまり、本実施形態においても、多孔板２３３、ス
チールワイヤ２３２、および酸素ガス供給口２３１を介
して、酸素ガスが使用箇所に供給される。

【０１３０】図１１〜図１５を用いて説明した本発明の
他の実施形態にかかる酸素ガス分離装置２'は、上述し
たように、基本的には、図６と同様の構成を有し、加え
て、ディフューザ部２１５、挿入管２１６，２１７、整
流部２６０、および浮力分離部２５０等を有しているた
め、次のような効果を得ることができる。

【０１３１】まず、この酸素ガス分離装置２'について
も、図６と同様の構成を有する部分については、図６等
を用いて先に説明した酸素ガス分離装置２と同様の効果
を有する。例えば、この酸素ガス分離装置２'について
も、図６と同様に、流体流入部２１０と、純水流出部２
２０および酸素ガス流出部２３０とが離れた位置に設け
られ、その途中の本体胴部２０１内に流体の気液分離を
行うべく機能する浮力分離部２５０等が設けられてい
る。したがって、本実施形態においては、流入した流体
は、流体流入部２１０と、各流出部２２０，２３０とが
離れて設けられていることにより、比較的長い時間浮力
分離部２５０と接触するため、酸素ガスと純水との気液
分離が促進されることとなる。なお、他の同様部分の効
果については割愛する。

【０１３２】さて、本実施形態と図６等を用いて説明し
た酸素ガス分離装置２との相違点としては、気液分離を
促進するために設けられた要素たる、浮力分離部２５０
がある。

【０１３３】この浮力分離部２５０は、上述したよう
に、複数の平板部材２５１を用いて多層平行傾斜板を成
して構成されているので、各平板部材２５１間（あるい
は平板部材２５１と本体胴部２０１との間）に形成され
た複数の分離流通路２５２中を、酸素ガスと純水との混
合流体が流通することとなる。

【０１３４】本実施形態にかかる酸素ガス分離装置２'
においては、このように水平面と垂直な方向に区画され
た複数の分離流通路２５２を有し、この分離流通路２５
２中を混合流体が流通するので、この分離流通路２５２
を流通中に、混合流体中の気液分離が行われる。ここ
で、分離流通路２５２の重力作用方向の高さｂ（図１２
参照）は、混合流体が分離流通路２５２を通過するまで
の間に、混合流体中のガス（酸素ガス）が浮力によって
分離流通路２５２の下面部２５２ａから上面部２５２ｂ
に達する程度の高さに設定されている。つまり、ガスが
各分離流通路２５２の上面部２５２ｂに達すれば、ガス
はその接触部分に付着するため（また近接する他の気泡
と接触してより大きな気泡として成長するため）、混合
流体中から適切にガスが分離されることとなる。

【０１３５】本実施形態においては、図１１に示すよう
に、浮力分離部２５０の水平方向（流体流通方向）が所
定長さＬを有しているとすると、流体の流通速度ｖとの
関係から、浮力分離部２５０に混合流体が存在する時間
ｔは、ｔ＝Ｌ／ｖの関係から導かれる。そして、その存
在時間ｔの間に各分離流通路２５２にて、ガス（気泡）
が各分離流通路２５２の上面部２５２ｂに達すればよい
わけだから、流体が流通速度ｖを有する状態での気泡の
上昇速度ｗが明らかであれば、必要な高さｂは、ｂ＝ｗ
／ｔの関係から導かれる。すなわち、ｗ／ｔよりも小さ
な値に、高さｂを設定すればよい。

【０１３６】本実施形態においては、例えば、高さｂを
１０ｍｍ程度に設定している場合、浮上速度が６ｍｍ／
ｓ程度である気泡（直径０．１ｍｍ程度の気泡）を分離
するためには、浮力分離部２５０中に少なくとも２秒間
程度存在し得る速度ｖで、混合流体を流通させればよ
い。逆に、浮力分離部２５０の長さＬ、流体の流通速度
ｖ、および流通速度ｖを受けた状態での気泡の上昇速度
ｗが明らかであれば、これらの値から、適切な高さｂを
設定することが可能となる。

【０１３７】また、本実施形態においては、図１２に示
すように、各平板部材２５１が水平面Ｘに対して、所定
の角度αを有している。したがって、分離流通路２５２
の上面部２５２ｂに付着した気泡は、この傾斜に沿って
（すなわち平板部材２５１の一端部２５１ａから他端部
２５１ｂに沿って）移動し、他端部２５１ｂと本体胴部
２０１との間から浮力によって上昇し、本体胴部２０１
内面と液面（自由表面）との間の空間（本発明の「気液
分離装置内面と液面との間の所定の間隔」に相当）に放
出されることとなる。

【０１３８】つまり、本実施形態によれば、各平板部材
２５１が所定の角度αで傾斜しているため、この傾斜に
沿って気泡が上方に移動しやすくなり、混合流体の気液
分離がより促進されることとなる。

【０１３９】また、本実施形態においては、浮力分離部
２５０の上流側に複数のパイプ部材２６１等にて形成さ
れた整流部２６０が設けられている。この構成によれ
ば、この整流部２６０によって、浮力分離部２５０に導
入される前の混合流体の乱流状態が抑えられ、より層流
に近い状態（あるいは層流状態）で、浮力分離部２５０
に混合流体が導入される。したがって、本実施形態によ
れば、整流部２６０によって混合流体が適切に整流され
た状態で浮力分離部２５０の各分離流通路２５２に導入
されるため、混合流体の動きが安定して、適切に浮力に
よるガスの分離が行われることとなる。

【０１４０】また、各挿入管２１６，２１７において
も、整流が行われることとなるので、整流部２６０と略
同様の効果を得ることができる。

【０１４１】さらに、本実施形態においては、流体流入
部２１０に、ディフューザ部２１５が設けられている。
これは、上述したように、流入された混合流体の圧力を
回復させるためのものである。したがって、これによっ
ても、混合流体の流通状態が安定化され、浮力分離部２
５０にて、より適切な気液分離を行うことが可能とな
る。

【０１４２】なお、図１１等にて説明した本実施形態に
かかる酸素ガス分離装置２'においては、ディフューザ
部２１５、各挿入管２１６，２１７、整流部２６０、お
よび浮力分離部２５０を有する構成について説明した
が、本発明はこの構成に限定されるものではない。した
がって、例えば、必要に応じて、浮力分離部２５０のみ
を有する構成であってもよく、また、この浮力分離部２
５０と他の要素（ディフューザ部２１５、各挿入管２１
６，２１７、および整流部２６０の少なくとも一つ）と
を有する構成であってもよい。

【０１４３】また、図１１等にて説明した本実施形態に
おいては、整流部２６０を二組設けた場合について説明
したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、
必要に応じて、一組、あるいは三組以上設けてもよい。
さらに、整流部２６０は、この構成に限定されるもので
はなく、混合流体に所定の圧損を与えて整流作用を促す
ことが可能であれば、他の構成でもよい。この際には、
特にその構成を限定する必要はないが、後流側の浮力分
離部２５０に対して、より層流に近い状態で混合流体を
導入させるために、単にメッシュの小さなパンチングメ
タル等を用いるよりも、所定間隔の流通路を有するもの
（例えば、図１１等にて説明したパイプ部材２６１等）
を用いる方が好ましい。例えば、ハニカムをエキスパン
ドメタルにて挟持した構成等があげられる。

【０１４４】また、本実施形態においては、図１３等に
示すように、浮力分離部を複数の平板部材２５１を用い
て構成する場合について説明したが、本発明は、このよ
うな平板部材を用いた構成に限定されず、波形形状を有
する板状部材を複数用いて、浮力分離部を構成してもよ
い。

【０１４５】さらに、上記実施形態においては、複数の
平板部材あるいは板状部材（例えば、上述した波形形状
の板状部材）を用いて浮力分離部が構成される場合につ
いて説明したが、本発明はこの構成に限定されるもので
はなく、混合流体中のガスを付着させる部分を有して、
適切に気液分離を行うことが可能であればよい。その構
成としては、例えば、図１６に示すような構成があげら
れる。

【０１４６】図１６は、他の構成にかかる浮力分離部の
概略斜視図を示したものである。この図１６に示された
浮力分離部６５０は、ハニカム形状の複数の分離流通路
６５２を有するハニカムユニット６５１を複数用いて構
成されており、より具体的には、各ハニカムユニット６
５１を所定の間隔６５９（本発明の「空隙部」に相当）
を設けて設置している。この分離流通路６５２の高さ
ｂ'も、図１２等にて先に説明した高さｂと同様に、ガ
スの浮上速度（上昇速度）等に基づいて、適切に設定さ
れる。

【０１４７】また、この図１６に示した構成によれば、
所定の空隙部６５９が設けられているため（分離流路６
５２中の所定箇所に空隙部６５９が設けられているのと
同様の構成であるため）、各ハニカムユニット６５１間
においては、分離流通路６５２の上面部６５２ｂに付着
した気泡が浮力によって空隙部６５９から上方に放出さ
れることとなる。したがって、このように構成された浮
力分離部６５０によれば、ガスが、混合流体中から適切
に分離されることとなる。

【０１４８】さらに、図１６に示した浮力分離部６５０
においては、分離流通路６５２がハニカム形状であるた
め、気泡は、上面部６５２ｂに付着するのみではなく、
この上面部６５２ｂに接した上方の二つの傾斜面６５２
ｄにも付着することとなる。つまり、本実施形態によれ
ば、この傾斜面６５２ｄにも気泡が付着して成長するた
め（ここに付着した気泡は傾斜面６５２ｄに沿って上面
部６５２ｂに至り成長するため）、気液分離をより促進
することができる。

【０１４９】また、上記各実施形態においては、浮力分
離部として二つの構成（図１３および図１６等参照）を
例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるも
のではなく、混合流体中のガスを付着させて適切に気液
分離を行うことが可能であれば、浮力分離部の構成は特
に限定されない。例えば、複数のパイプ部材を束ねたも
のを浮力分離部として用いることもできる。さらに、例
えば、図１７および図１８に示すような構成のものを浮
力分離部として用いてもよい。

【０１５０】ここで、図１７は、他の構成にかかる浮力
分離部の概略斜視図を示したものである。また、図１８
は、図１７に示された浮力分離部の概略図を示し、図１
８（ａ）は、図１７の浮力分離部の側面図、図１８
（ｂ）は、図１８（ａ）のｂ−ｂ断面概略図を示したも
のである。

【０１５１】この図１７および図１８に示された浮力分
離部８５０は、整流部が一体的に設けられており、具体
的には、これらの図に示すように、浮力分離部８５０の
混合流体流入側に、複数のエキスパンドメタルを積層し
て構成された整流部８６０が取り付けられている。この
整流部８６０は、後述する浮力分離部８５０の本体部分
の流体流入側全面を覆うように設けられている。

【０１５２】そして、浮力分離部８５０において浮力分
離を行う本体部分は、平板８５１Ａと折り曲げ板８５１
Ｂとを交互に積層して形成されている。具体的には、こ
れらの複数の平板８５１Ａと折り曲げ板８５１Ｂとを交
互に積層した状態で、これらを貫通するネジ棒部８５３
と、取り付け板８５５を介してネジ棒部８５３に螺合さ
れるナット部８５４とを用いて、一体的に構成されてい
る。ここで、取り付け板８５５は、本体胴部２０１の内
面形状に沿うように形成された円弧部８５５ａと、ネジ
棒部８５３を貫通させてナット部８５４を取り付けるた
めの孔部が形成された二つの取付部８５５ｂとを用いて
構成されている。

【０１５３】本実施形態においては、上述したように、
浮力分離部８５０が、複数の平板８５１Ａと折り曲げ板
８５１Ｂとを交互に積層して形成されているため、図１
８（ｂ）に示すように、これらの間に複数の分離流通路
８５２が形成されることとなる。また、本実施形態にお
いては、平板８５１Ａの全面に複数の孔部が穿孔されて
おり、例えば、平板の開口率が３０％程度となるよう
に、直径２ｍｍの孔部が平板８５１Ａ全面に略同ピッチ
で形成されている。さらに、これら複数の分離流通路８
５２の高さも、先述したように（図１２および図１６等
参照）、ガスの浮上速度等に基づいて適切に設定されて
いる。

【０１５４】以上のように、本実施形態は、平板８５１
Ａと折り曲げ板８５１Ｂとを積層して構成されているた
め、複数の分離流通路８５２を有する浮力分離部８５０
を容易に得ることができる。

【０１５５】また、本実施形態によれば、分離流通路８
５２を成す平板８５１Ａが多孔板であるため、分離流通
路８５２を成す各壁面に付着した気泡は、成長しつつ、
この孔部を介して、除々に上方に浮上するため、混合流
体中から適切に気泡を分離することができる。

【０１５６】なお、この図１７および図１８にて示した
実施形態においては、平板に複数の孔部が穿孔された場
合について説明したが、本発明はこの構成に限定され
ず、必要に応じて、折り曲げ板に孔部を穿孔したり、ま
たは平板および折り曲げ板の両方に孔部を穿孔してもよ
い。

【０１５７】さらに、上述したように、平板と折り曲げ
板とを用いて構成された浮力分離部においては、少なく
ともいずれか一方に複数の孔部が形成された場合につい
て説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例え
ば、平板と折り曲げ板との間に所定の隙間を設けた状態
で、これらをネジ棒部とナット部等とを用いて一体的に
構成してもよい。このような構成であれば、複数の孔部
を有さずとも、この隙間からガスを放出可能であるた
め、ガスを適切に分離可能な気液分離装置を構成するこ
とができる。

【０１５８】また、上記各実施形態においては、水位計
２Ｌ，４Ｌとして磁歪式リニア変位センサを用いた場合
について説明したが、本発明はこの構成に限定されるも
のではなく、静電容量式、超音波式等のセンサであって
もよい。ここで、「静電容量式」の変位センサとは、測
定の原理として静電容量を利用したものである。具体的
には、金属棒等にて形成されるプローブを液中に入れる
と、液に「浸る部分」と「浸らない部分」とに分かれる
こととなり、この「浸る部分」は「浸らない部分」に比
べて静電容量が増加する。つまり、この静電容量式変位
センサは、この増加した静電容量を計測することによっ
て、高い精度にて液面位置およびその変化を測定するこ
とができることとなる。

【０１５９】さらに、上記各実施形態においては、酸素
ガス分離装置として、円筒胴を横向きに配置したもの、
水素ガス分離装置として、複数のパイプ部材等を用いて
Ｙ型形状等としたものである場合について説明したが、
本発明はこの構成に限定されるものではない。したがっ
て、その内部に衝突分離部を有し、また、衝突分離を行
いやすい形状であれば、その形状、衝突分離部の数等、
特に限定されるものではない。

【０１６０】また、上記各実施形態においては、酸素ガ
ス分離装置を構成する本体胴部２０１内の液面をほぼ静
止状態に維持するために、水位計２Ｌとバルブ２Ａとを
用いる場合について説明したが、本発明はこの構成に限
定されるものではなく、例えば、定量注入ポンプを用い
て、液面の静止状態を維持すべく構成してもよい。具体
的には、水位計２Ｌと、この水位計２Ｌから得られる信
号にてダイヤフラム等を往復動させて高い精度にて定量
注入を実現可能な定量注入ポンプとを用いて、液面の静
止状態を維持してもよい。なお、このような定量注入ポ
ンプを用いる場合には、必要に応じて、ポンプと酸素ガ
ス分離装置との間に逆止弁を設けてもよい。

【０１６１】さらに、上記各実施形態においては、酸素
ガス分離装置と水素ガス分離装置との差異については特
に言及しなかったが、本システムは、酸素ガス分離装置
を純水の供給源としても機能させるため、酸素ガス分離
装置を水素ガス分離装置よりも大きな容積を有するよう
に構成することが好ましい。

【０１６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、気
液分離装置内に複数の衝突分離部および浮力分離部の少
なくとも一方を設けて、装置内の水位を高精度に制御し
ているため、気液分離装置の小型化・コンパクト化を実
現することができる。また、このような気液分離装置を
用いることによって、ガス発生システムの小型化・コン
パクト化も実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるガス発生システムの
概略的な系統図である。

【図２】図１にかかるガス発生システムを構成する水電
解装置の一例を示す概略図であって、図２（ａ）は水電
解装置の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の一部を断面
にしたＩ−Ｉ線矢視の側面図である。

【図３】図２（ａ）のII−II線断面のうちの要部を示す
断面図である。

【図４】図２（ａ）のIII−III線断面のうちの要部を示
す断面図である。

【図５】本実施形態にかかる水電解装置を構成する電極
板ユニットの分解斜視図である。

【図６】図１にかかるガス発生システムを構成する酸素
分離装置の一例を示す概略図である。

【図７】図６のVII−VII線矢視図である。

【図８】図１にかかるガス発生システムを構成する水素
分離装置の一例を示す概略図である。

【図９】他の実施形態にかかる水素ガス分離装置を示す
概略図である。

【図１０】他の実施形態にかかる水素ガス分離装置を示
す概略図である。

【図１１】図１にかかるガス発生システムを構成する酸
素分離装置の他例を示す概略図である。

【図１２】図１１のXII−XII断面図である。

【図１３】図１１および図１２に示された浮力分離部の
概略斜視図である。

【図１４】図１１の酸素分離装置を成す整流部の概略斜
視図である。

【図１５】図１１の酸素分離装置を成すディフューザ部
の概略斜視図である。

【図１６】他の実施形態にかかる浮力分離部の概略斜視
図である。

【図１７】他の実施形態にかかる浮力分離部の概略斜視
図である。

【図１８】図１７に示された浮力分離部の概略図であ
り、図１８（ａ）は側面図、図１８（ｂ）は図１８
（ａ）のｂ−ｂ断面概略図である。

【図１９】従来技術にかかるガス発生システムの概略系
統図の一部である。

【符号の説明】

１…水電解装置、２，２'…酸素ガス分離装置、２Ａ…
補給水制御バルブ、２Ｌ…第一水位計、２Ｌ１…プロー
ブ部、２Ｌ２…フロート部、４，４'，４''…水素ガス
分離装置、４Ａ…純水排出バルブ、４Ｌ…第二水位計、
４Ｌ１…プローブ部、４Ｌ２…フロート部、５…純水補
給配管部、７…純水供給配管部、８…循環水ポンプ、９
…熱交換器、１０…ポリシャ、１１…フィルタ、１２…
水質警報手段、１３…水温警報手段、１４…水素ガス搬
送配管部、１５…純水戻り配管部、１６…酸素ガス搬送
配管部、２１…水素ガス供給配管部、２３…水素ガス除
湿部、３１…酸素ガス供給配管部 １０２…固体電解質膜、１０３…電極板ユニット、１０
４…電極板、１０４ａ…板部分（内方部分）、１０４ｂ
…周縁部、１０５…多孔質給電体、１０６，１０６ａ，
１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ…スペーサ、１０７…シ
ール部材、１０９，１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１
０９ｄ…絶縁シート、１１０…シム、１１１…溝（シー
ル部材用溝）、１１２ａ…突条（外方側突条）、１１２
ｂ…突条（内方側突条）、１１３…酸素用孔、１１４…
水素用孔、１１５，１１６…純水用孔、１１７…Ｏリン
グ溝、１１８…水素用溝、１１９…酸素用溝、１２０…
純水用溝、１２０ａ…凹所、１２０ｂ…小溝、１２１…
Ｏリング、１２２…端板、１２３…締付ボルト、１２４
…ナット、１２５…皿バネ Ａ…酸素発生室、Ｃ…水素発生室 ２０１…本体胴部、２０２…多孔板、２０３…全ネジボ
ルト、２１０…流体流入部、２１１…流入口、２１５…
ディフューザ部、２１５ａ…本体部、２１５ｂ…第一遮
蔽部、２１５ｃ…第二遮蔽部、２１５ｄ…欠落部、２１
６…第一挿入管、２１７…第二挿入管、２２０…純水流
出部、２２１…流出口、２３０…酸素ガス流出部、２３
１…酸素ガス供給口、２３２…スチールワイヤ、２３３
…多孔板、２５０…浮力分離部、２５１…平板部材、２
５１ａ，２５１ｂ…端部、２５２…分離流通路、２６０
…整流部、２６１…パイプ部材、２６２…エキスパンド
メタル、２６３…リング状部材 ４００…装置本体部、４１０…流体流入部、４１１…流
入口、４１２…スチールワイヤ、４１３…多孔板、４２
０…連接貯留部、４２１…流出口、４３０…水素ガス流
出部、４３１…水素ガス供給口、４３２…スチールワイ
ヤ、４３３…多孔板 ６５０…浮力分離部、６５１…ハニカムユニット、６５
２…分離流通路、６５２ｂ…傾斜面、６５９…空隙部 ７１１…流入口、７１２，７２２，７３２…スチールワ
イヤ、７１９…ねじれ片、７２１…流出口、７３１…水
素ガス供給口、７４０…水封部 ８５０…浮力分離部、８５１Ａ…平板（多孔性平板）、
８５１Ｂ…折り曲げ板、８５２…分離流通路、８５３…
ネジ棒部、８５４…ナット部、８５５…取り付け板、８
５５ａ…円弧部、８５５ｂ…取付部、８６０…整流部

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体電解質膜によって陽極側と陰極側と
   に隔離された水電解装置を有し、前記水電解装置に純水
   を供給して前記陰極側および陽極側の少なくとも一方か
   らガスを発生させるガス発生システムであって、 前記水電解装置と前記発生ガス使用箇所との間に、前記
   発生ガスと純水との混合流体の気液分離を行う気液分離
   装置が設けられており、 前記気液分離装置が、衝突分離部と、前記気液分離装置
   内の液面をほぼ静止状態に維持可能な水位調整手段とを
   有することを特徴とするガス発生システム。
2. 【請求項２】 前記衝突分離部が、多孔性部材を用いて
   構成されている請求項１に記載のガス発生システム。
3. 【請求項３】 前記多孔性部材として、多孔板およびス
   チールワイヤの少なくとも一方が用いられる請求項２に
   記載のガス発生システム。
4. 【請求項４】 固体電解質膜によって陽極側と陰極側と
   に隔離された水電解装置を有し、前記水電解装置に純水
   を供給して前記陰極側および陽極側の少なくとも一方か
   らガスを発生させるガス発生システムであって、 前記水電解装置と前記発生ガス使用箇所との間に、前記
   発生ガスと純水との混合流体の気液分離を行う気液分離
   装置が設けられており、 前記気液分離装置が、前記混合流体中のガスを付着させ
   て分離させ得る浮力分離部を有することを特徴とするガ
   ス発生システム。
5. 【請求項５】 前記浮力分離部が、前記混合流体を略水
   平方向に流通させ得る、複数の分離流通路を有する請求
   項４に記載のガス発生システム。
6. 【請求項６】 前記浮力分離部が、平板と折り曲げ板と
   を交互に積層して構成されており、前記平板と前記折り
   曲げ板との間で形成される複数の空間が前記複数の分離
   流通路を成し、前記平板および前記折り曲げ板の少なく
   とも一方に複数の孔部が穿孔されている請求項５に記載
   のガス発生システム。
7. 【請求項７】 前記各分離流通路の重力作用方向の高さ
   が、前記混合流体が前記分離流通路を通過するまでの間
   に、前記混合流体中のガスが浮力によって前記分離流通
   路の下面部から上面部に達する程度の高さである請求項
   ５または６に記載のガス発生システム。
8. 【請求項８】 前記分離流通路を形成する上面部の少な
   くとも一部が、水平面に対して所定の角度を有している
   請求項５から７のいずれか１項に記載のガス発生システ
   ム。
9. 【請求項９】 前記分離流通路の所定箇所に、空隙部が
   設けられている請求項５から８のいずれか１項に記載の
   ガス発生システム。
10. 【請求項１０】 前記気液分離装置が、前記気液分離装
    置内の液面をほぼ静止状態に維持し、前記気液分離装置
    内面と前記液面との間に所定の間隔を有すべく、前記液
    面を調整可能な水位調整手段を有する請求項４から９の
    いずれか１項に記載のガス発生システム。
11. 【請求項１１】 前記水位調整手段が、磁歪式または静
    電容量式の水位計を用いて構成されている請求項１から
    ３のいずれか１項、または請求項１０に記載のガス発生
    システム。
12. 【請求項１２】 前記混合流体を流入させる流入口が、
    前記気液分離装置の液相部に設けられている請求項１か
    ら１１のいずれか１項に記載のガス発生システム。
13. 【請求項１３】 固体電解質膜によって陽極側と陰極側
    とに隔離された水電解装置に純水を供給して発生するガ
    スと、前記純水とから成る混合流体の気液分離を行う気
    液分離装置であって、 衝突分離部と、前記気液分離装置内の液面をほぼ静止状
    態に維持可能な水位調整手段とを有することを特徴とす
    る気液分離装置。
14. 【請求項１４】 前記衝突分離部が、多孔性部材を用い
    て構成されている請求項１３に記載の気液分離装置。
15. 【請求項１５】 前記多孔性部材として、多孔板および
    スチールワイヤの少なくとも一方が用いられる請求項１
    ４に記載の気液分離装置。
16. 【請求項１６】 固体電解質膜によって陽極側と陰極側
    とに隔離された水電解装置に純水を供給して発生するガ
    スと、前記純水とから成る混合流体の気液分離を行う気
    液分離装置であって、 前記混合流体中のガスを付着させて分離させ得る浮力分
    離部を有することを特徴とする気液分離装置。
17. 【請求項１７】 前記浮力分離部が、前記混合流体を略
    水平方向に流通させ得る、複数の分離流通路を有する請
    求項１６に記載の気液分離装置。
18. 【請求項１８】 前記浮力分離部が、平板と折り曲げ板
    とを交互に積層して構成されており、前記平板と前記折
    り曲げ板との間で形成される複数の空間が前記複数の分
    離流通路を成し、前記平板および前記折り曲げ板の少な
    くとも一方に複数の孔部が穿孔されている請求項１７に
    記載の気液分離装置。
19. 【請求項１９】 前記各分離流通路の重力作用方向の高
    さが、前記混合流体が前記分離流通路を通過するまでの
    間に、前記混合流体中のガスが浮力によって前記分離流
    通路の下面部から上面部に達する程度の高さである請求
    項１７または１８に記載の気液分離装置。
20. 【請求項２０】 前記分離流通路を形成する上面部の少
    なくとも一部が、水平面に対して所定の角度を有してい
    る請求項１７から１９のいずれか１項に記載の気液分離
    装置。
21. 【請求項２１】 前記分離流通路の所定箇所に、空隙部
    が設けられている請求項１７から２０のいずれか１項に
    記載の気液分離装置。
22. 【請求項２２】 前記気液分離装置内の液面をほぼ静止
    状態に維持し、前記気液分離装置内面と前記液面との間
    に所定の間隔を有すべく、前記液面を調整可能な水位調
    整手段が設けられている請求項１６から２１のいずれか
    １項に記載の気液分離装置。
23. 【請求項２３】 前記水位調整手段が、磁歪式または静
    電容量式の水位計を用いて構成されている請求項１３か
    ら１５のいずれか１項、または請求項２２に記載の気液
    分離装置。
24. 【請求項２４】 前記混合流体を流入させる流入口が、
    気液分離装置の液相部に設けられている請求項１３から
    ２３のいずれか１項に記載の気液分離装置。