JP2014198880A - 水素・酸素発生装置及びガス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動させて用いるのに適した水素・酸素発生装置を提供するとともにガス製造場所を移動させることが容易なガス製造方法を提供する。【解決手段】水電解装置１に供給する水を貯留する給水タンク２とを備え、該給水タンクから前記水電解装置に前記水を供給するための給水経路３と、前記水電解装置から前記分解生成ガスとともに排出される水を前記給水タンクへ返送する返送経路４が備えられることによって該返送経路と前記給水経路とを通って前記水電解装置と前記給水タンクとの間を水が循環する循環経路が前記陰極側及び前記陽極側の少なくとも一方に形成されており、前記給水タンクの貯水量を所定範囲内に調整すべく前記給水タンクに水を補給する水補給装置６がさらに備えられている水素・酸素発生装置であって、前記水補給装置による水の前記補給が、前記分解生成ガスの圧力、温度、及び、前記電気分解のために消費される電気量に基づいて実施される。【選択図】図１

Description

本発明は、水素・酸素発生装置及びガス製造方法に関し、より詳しくは、水を電気分解して該電気分解による分解生成ガスとして陰極側に水素ガスを発生させるとともに陽極側に酸素ガスを発生させる水電解装置を備えた水素・酸素発生装置、及び、このような水電解装置を用いたガス製造方法に関する。

近年、クリーンなエネルギー源として水素ガスを利用する機会が広がっており、このような水素ガスを得るための方法として水を電気分解して水素ガスとともに酸素ガスを発生させる方法が従来広く知られている。
このような水の電気分解を利用した水素ガスや酸素ガスなどのガス製造方法においては、例えば、下記特許文献１に示すように固体高分子電解質膜で陽極側と陰極側とが仕切られた固体高分子電解質膜ユニットを備えた水電解装置が広く用いられており、該水電解装置に水を循環供給しつつ電気分解をさせるタイプの水素・酸素発生装置が広く用いられている。

この種の水素・酸素発生装置としては、例えば、前記水電解装置の陽極側を通って水を循環させる循環経路の形成された水素・酸素発生装置が知られており、該循環経路において水を一時貯留させるための給水タンクを備えた水素・酸素発生装置が知られている。
そして、この種の水素・酸素発生装置は、酸素ガスや水素ガスを製造するのに際して、前記給水タンクから前記水電解装置に水を供給するための給水経路と、前記陽極側から前記分解生成ガスとともに排出される水を前記給水タンクへ返送する返送経路とによって前記水電解装置と前記給水タンクとの間を水が循環する循環経路を形成させつつ水の電気分解が実施されている。
また、このような酸素ガスや水素ガスの製造に際しては、単位時間当たりに電気分解される量よりも過剰な量の水を陽極側に供給することにより、該水電解装置中において発生した酸素ガスを過剰な水とともに気液混合水の状態にさせて水電解装置から排出させ、該気液混合水によって当該水電解装置の内部冷却を行いつつ前記電気分解を実施する方法が採用されたりしている。

なお、この種の水素・酸素発生装置には、給水タンクの貯水量を所定範囲内に調整すべく循環経路に水を補給する水補給装置がさらに備えられており、該水補給装置としては、給水タンクに設けられた水位計による検知結果に基づいて循環経路に水を補給する機構を有するものが広く採用されている。

ところで、水素・酸素発生装置は、従来、据え置きされた状態で専ら用いられているが、近年、更なる小型化が求められている。
また、その製造に要する材料コストを削減してコストダウンを図る意味においても小型化が求められている。
しかし、水素・酸素発生装置を小型化してコストダウンさせる場合、通常、センサー類に対する十分な考慮が必要になる。

即ち、従来の水素・酸素発生装置は、水位計を設置するためのスペースが必要であり、気液分離器自体に長さや空間が必要となっている。
また、センサー類について何ら考慮せずに水素・酸素発生装置を小型化すると、水貯留量を適正なものに調整することが難しいという問題を有している。
また、装置の傾斜や振動によって水位計等が正常に作動しないことも考えられる。
従って、装置の小型化に伴い、水が循環される水電解装置を用いた水素ガスや酸素ガスの製造方法においては、循環経路において循環している水の総量を一定化させてガス製造状況を安定化させることが困難であるという問題を有している。

特開２０００−１０４１９１号公報

本発明は、上記のような問題を解決することを課題としており、小型化して用いるのに適した水素・酸素発生装置を提供するとともに、温度、圧力といった基本的な物理量を計測して演算で必要な補給水量を判断させることによりセンサーでの誤検知を抑制しつつ水素・酸素を製造することができるガス製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、前記課題を解決すべく、水を電気分解して該電気分解による分解生成ガスとして陰極側に水素ガスを発生させるとともに陽極側に酸素ガスを発生させる水電解装置と、該水電解装置に供給する前記水を貯留する給水タンクとを備え、該給水タンクから前記水電解装置に前記水を供給するための給水経路と、前記水電解装置から前記分解生成ガスとともに排出される水を前記給水タンクへ返送する返送経路が備えられることによって該返送経路と前記給水経路とを通って前記水電解装置と前記給水タンクとの間を水が循環する循環経路が前記陰極側及び前記陽極側の少なくとも一方に形成されており、前記給水タンクの貯水量を所定範囲内に調整すべく前記給水タンクに水を補給する水補給装置がさらに備えられている水素・酸素発生装置であって、前記水補給装置による水の前記補給が、前記分解生成ガスの圧力、温度、及び、前記電気分解のために消費される電気量に基づいて実施されることを特徴とする水素・酸素発生装置を提供する。

また、本発明は、前記課題を解決すべく、上記のような水素・酸素発生装置を用いて水素ガス及び酸素ガスを作製するガス製造方法を提供する。

水を電気分解することによって循環経路から単位時間当たりに失われる水は、電気分解されて水素ガスや酸素ガスに消費される水のほかに、これらの分解生成ガスが循環経路から排出される際に水蒸気となって同伴される水がある。
本発明によれば、水の電気分解のために消費される電気量に基づいて水の補給が実施される。
即ち、水素ガスや酸素ガスとなった水を前記電気量に基づいて補給することができる。
また、本発明によれば、分解生成ガスの圧力と温度とに基づいて水の補給が実施される。
即ち、当該分解生成ガスの圧力と前記電気量とによって排出される分解生成ガスの体積を把握することができ、該分解生成ガスの温度によってその飽和水蒸気量を求めることができる。
従って、電気分解されて水素ガスや酸素ガスに消費される水の量のみならず水蒸気となって同伴される水の量も把握することができる。
そして、これらによって水位計等で直接的に測定することなく給水タンクの水位を予測することができる。
また、本発明のガス製造方法によればガス製造状況を安定化させることができる。

一実施形態に係る水素・酸素発生装置の概略的な系統図。 他の実施形態に係る水素・酸素発生装置の概略的な系統図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態の水素・酸素発生装置について説明する。
ここでは、水電解装置での電気分解による分解生成ガスの内、水素ガスのみを有効利用し、酸素ガスを大気放出させるように構成された水素・酸素発生装置を例に本発明の実施形態について説明する。
また、本実施形態においては、陽極側を水が循環供給される水循環極として用いられている水素・酸素発生装置を例にして説明する。

より具体的には、図１の概略的な系統図に示すように、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、水を電気分解して該電気分解による分解生成ガスとして陰極側に水素ガスを発生させるとともに陽極側に酸素ガスを発生させる水電解装置１を備え、前記陰極側及び前記陽極側の内の陽極側を前記水が循環供給される水循環極としつつ前記電気分解を実施し得るように構成されている。

前記水電解装置１は、固体高分子電解質膜を介して隣接された陽極室と陰極室とを有し、それぞれに配された電極板と前記固体高分子電解質膜とが１ユニットとされた固体高分子電解質膜ユニットを複数備えた水電解モジュール１０と、該水電解モジュール１０の電極板間に直流電流を印加するための給電装置１１とによって構成されている。

より詳しくは、本実施形態における水電解装置１は、前記水電解モジュール１０の陽極室に流入させた水を給電装置１１によって与えられた電気エネルギーによって電気分解し、該陽極室において酸素ガスを発生させるとともに前記固体高分子電解質膜中に生じさせた水素イオンを陰極室に移動させて電荷を与えて水素ガスを発生させるように構成されている。

また、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、前記水電解モジュール１０の陽極側（陽極室）に供給する前記水を貯留する給水タンク２と、該給水タンク２から前記水電解装置１の前記陽極側に前記水を供給するための給水経路３とを有し、該給水経路３の途中に設けられた定量ポンプ３１（以下「循環ポンプ３１」ともいう）によって前記水電解モジュール１０の流入口に水を供給しうるように構成されている。
該水電解モジュール１０は、前記流入口を前記陽極室に連通させており、該陽極室は、前記流入口とは逆側において水電解モジュール表面に開口されている排出口と連通されている。
なお、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、前記水電解モジュール１０において単位時間当たりに電気分解される水の量よりも多くの水を前記定量ポンプ３１によって水電解モジュール１０に供給し得るように構成されており、前記水電解モジュール１０の陽極側の前記排出口からは、前記酸素ガスと余剰の水とが気液混合水の状態となって排出されるように構成されている。
また、この水電解モジュール１０は、前記固体高分子電解質膜を透過した少量の水を陰極側から水素ガスとともに排出させうるように形成されている。

そして、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、前記水電解モジュール１０の陽極側から酸素ガスとともに排出される水を前記給水タンク２に返送する返送経路４を備えている。
即ち、水素・酸素発生装置１００には、該返送経路４と前記給水経路３とを通って前記水電解装置１と前記給水タンク２との間を水が循環する循環経路が形成されている。
この給水タンク２は、前記循環経路において循環する水の一次貯留を行うとともに前記気液混合水を導入して気液分離を行う気液分離器としての役割をも担っており、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、当該給水タンク２の上部から気液分離された酸素ガスを大気放出させ得るように酸素ガス排出経路５を有している。

また、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、該給水タンク２の貯水量を所定範囲内に調整すべく前記陽極側における水の消費量に基づいて前記給水タンク２に水を補給する水補給装置６をさらに備えている。
なお、前記給水タンク２は、適正貯水量における水面位置よりも上方側にリミットセンサー（図示せず）が設けられているとともに前記水面位置よりも下方側にもリミットセンサー（図示せず）が備えられている。
これらのリミットセンサーの内の上方側のリミットセンサー（アッパーリミットセンサー）は、水没されていない状態から水没した状態への変化を少なくとも検知可能なもので、仮に水位が所定範囲に保たれずに給水タンク２における貯水量が過大な量となった場合にそれを検知して水補給装置６による水の補給を一時停止させるための安全装置として機能するものである。また、下方側のリミットセンサー（ロワーリミットセンサー）は、水没されている状態から水没していない状態への変化を少なくとも検知可能なもので、仮に水位が所定範囲に保たれずに給水タンク２における貯水量が過少な量となった場合にそれを検知して水補給装置６による水の補給量を増大させるための安全装置として機能するものである。

なお、リミットセンサーを利用して純水の入替を行うようにしても良い。
即ち、循環水の水質が低下した際に、給水タンクに接続された排水ライン（図示せず）を通じて給水タンク内の水を排出し、下方側リミットセンサーで検知されるまで水を排出させた後、給水タンクの水位が、下方側リミットセンサーで検知される水位以上、上方側リミットセンサーで検知される水位以下となるように水補給装置によって当該給水タンクに純水を補給することで、装置内を循環する純水の水質を一定に保つことができる。
このような制御は、循環経路にイオン交換装置等の純水製造装置を有さない場合に有効である。
即ち、循環経路にイオン交換装置を設けると循環経路内を循環する純水の水質を一定以上に保つことができるが、その一方で、装置の大型化をまねき、イオン交換装置の定期的な交換が必要になるが、本実施形態においては、このイオン交換装置を用いなくても循環経路の水質を一定に保つことができるので、より一層の装置の小型化が可能となる。
また、長期運転によって演算値と実際の水位にズレが生じることがあるが、リミットセンサーを校正用として利用しても良い。
即ち、リミットセンサーで水位検知がされた際に、補給水量の演算に用いる係数などを補正するようにしても良い。

なお、該水補給装置６には、水道水などから純水を製造する純水製造機６１と、該純水製造機６１で得られた純水を前記給水タンク２に補給するための補給水経路６２と、該補給水経路６２の途中に設けられた定量ポンプ６３（以下「給水ポンプ６３」ともいう）とが備えられている。

さらに、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、前記陽極側から排出される酸素ガスの圧力、温度、及び、前記電気分解のために水電解モジュール１０で消費される電気量に基づいて水補給装置６による水の前記補給を実施させるべく、水素ガスや酸素ガスの発生に伴って消費される水の量を測定する水消費量測定装置７を備えている。

また、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、水電解装置１の陰極側から排出される水素ガスに僅かに含まれる水分を分離するための気液分離器８と、該気液分離器８で気液分離された水素ガスを除湿乾燥するための除湿器１２とを備え、前記水電解装置１から排出された水を前記給水タンク２に戻す返送経路として、陽極側の前記返送経路４（以下「陽極側返送経路４」ともいう）とは別に前記気液分離器８で気液分離されて水素ガスから取り除かれた水分を前記給水タンク２に戻す返送経路９（以下「陰極側返送経路９」ともいう）を備えている。
即ち、本実施形態の水素・酸素発生装置１００には、陰極側においても水の循環経路が形成されている。

なお、本実施形態における前記水消費量測定装置７には、前記給水タンク２の酸素ガスの温度を測定する酸素温度計７１、及び、この酸素ガスの圧力を測定する酸素圧力計７２が備えられている。
また、前記水消費量測定装置７には、給電装置１１による通電電流値を求め単位時間当たりに発生する酸素の量を求めるための電流計７３が備えられている。
さらに、前記水消費量測定装置７には、前記気液分離器８において気液分離される水素ガスの温度を測定する水素温度計７４、及び、この水素ガスの圧力を測定する水素圧力計７５が備えられている。
そして、これらの測定結果を元に水消費量を計算する演算機７６が前記水消費量測定装置７に備えられており、該水消費量測定装置７には、前記酸素温度計７１と前記酸素圧力計７２との測定情報を前記演算機７６に伝達する第一信号ラインＳ１、前記電流計７３の測定情報を前記演算機７６に伝達する第二信号ラインＳ２、及び、前記水素温度計７４と前記水素圧力計７５との測定情報を前記演算機７６に伝達する第三信号ラインＳ３が備えられている。

なお、前記水補給装置６による水の前記補給を、当該演算機７６によって算出される水の消費量に基づいて実施させるべく、本実施形態の水素・酸素発生装置１００は、前記演算機７６から給水ポンプ制御信号ラインＳ４を通じて給水ポンプ６３に伝達される制御信号によって補給水量が調整されるように構成されている。

このような水素・酸素発生装置１００を利用した水素ガス製造方法においては、前記循環ポンプ３１によって供給された水を前記水電解装置１で電気分解して該電気分解による分解生成ガスとして前記水電解装置１の陰極側に水素ガスを発生させるとともに陽極側に酸素ガスを発生させ、且つ、該陽極側において水の循環経路を形成させつつ前記電気分解を継続的に実施させることになる。
そして、前記電気分解に伴う水の消費量を前記水消費量測定装置７によって算出しつつ、該算出された水消費量に基づいて該循環経路に新たな水を前記水補給装置６で補給し、前記電気分解で得られた酸素ガスを循環経路から排出させることになる。
このとき、水の電気分解によって水が消費されるのみならず、酸素ガスや水素ガスに同伴されて水蒸気の状態で水が消費されることになる。

このとき、前記水消費量測定装置７では、酸素ガスや水素ガスの温度と圧力とともに水電解モジュール１０での消費電気量が求められる。
そして、この電気量からは、酸素ガスや水素ガスの単位時間当たりの発生量が求められる。
従って、例えば、酸素ガスの単位時間当たりの発生量をノルマル立米換算で「Ｘｏ（Ｎｍ³／ｈ）」とし、給水タンク２における酸素ガスの圧力を「Ｐ（ａｔｍ）」とすると、給水タンク２から単位時間当たりに排出される酸素ガスの体積が、「Ｘｏ×１／（１＋Ｐ）（ｍ³／ｈ）」を計算することで求められることになる。
通常、飽和水蒸気量「ａ（ｇ／ｍ³）」は、気体の圧力によって大きくは変化せず、主としてその値が温度によって定まることから、前記酸素ガスに同伴されて給水タンク２から排出される水の量は、「ａ×Ｘｏ×１／（１＋Ｐ）（ｇ／ｈ）」によって求められることになる。
同様にして、陰極側において水素ガスに同伴されて除湿器１２で除去される水分量も求められる。
即ち、単位時間当たりに電気分解される水の消費量と、分解生成ガスに同伴されて失われる水の消費量とが水消費量測定装置７によって求められることになる。
従って、この測定結果に基づいて、給水ポンプ６３を運転させれば、給水タンク２の水位を安定させることができる。
即ち、循環経路における水の総量を安定化させることができる。

なお、本実施形態においては、陰極側から排出される水素ガスとともに僅かに排出される水分を気液分離器８で分離した後に、陰極側返送経路９を通じて給水タンク２に返送しているために、陽極側から陰極側に透過する水の量を勘案して補給水量を調整する必要性はないが、仮に気液分離器８で分離され給水タンク２に返送される水量を把握する必要がある場合には、より簡易的にその水量を把握をするために、予め電解モジュール１０への通電量と陰極側への透過水量との関係を求めておくようにしても良い。
通常、陰極側に透過する水の量は、電解モジュール１０への通電量、膜面積、圧力、温度などとの間に相関関係を有しており、例えば、通電量が多い場合には透過水量も多くなる。
従って、気液分離器８に移動する水の量を水電解モジュールで消費される電気量、水素ガスの圧力、温度、及び、膜の水透過係数を用いて測定することができる。
気液分離器８で分離される水量を上記のように計算によって検知する場合には、センサーを使って前記水量を直接検知する場合に比べて、誤った水量を検知するおそれを抑制させ得る。
また、本実施形態の水素酸素発生装置は、水素ガスの圧力、温度、発生量（電気量）から水素ガスに同伴して系外へ持ち出される水蒸気量を算出することもできるため、気液分離器８を通じて給水タンク２に移動する水の量を精度良く算出することもできる。

なお、気液分離器８から給水タンク２にいたる前記返送経路９にバルブを設け、該バルブの開閉を行って給水タンク２に返送する水量を調整するようにしても良い。
また、気液分離器８で水素ガスと分離された水を給水タンク２に返送しないようにしてもよい。
その場合には、この陰極側への水の透過量を給水タンク２への補給水量に加味することが当該給水タンク２の水位をより確実に安定させる上において好ましい。
従って、気液分離器８から給水タンク２への水の返送を行わない場合においては、例えば、電解モジュール１０への通電量などと陰極側への透過水量との関係に基づいて水透過係数を予め求めておいて前記通電量などと該水透過係数とに基づいて求められる透過水量を、電気分解による消費水量、及び、分解生成ガスに同伴されて失われる水量に加え、これらの合計量に基づいて給水タンク２への補給水量を決定することが好ましい。

このとき陰極側に水素ガス冷却装置を設け、常に水素ガスの温度を所定範囲内に制御し、水素ガスに同伴して系外へ持ち出される水蒸気量を所定範囲内に制御し、又は、無視できる程度の量に制御することで、補給水量の算出をより簡略化させるようにしても良い。

水素・酸素発生装置は、小型化によってセンサーの誤検知が起こる可能性があるが、本実施形態においては上記のように通電量などに基づく演算によって給水タンクの水位調製が行われるため水位を直接計測するような従来のものに比べて、小型化することによる影響、例えば流入量の変動による水面の波の影響や気泡の巻きこみによる影響、による誤検知を生じさせ難い。
従って、本実施形態の水素・酸素発生装置であれば、小型化しても従来の場合と同様に給水タンクの水量を算出することができる。

本実施形態の水素・酸素発生装置は、小型化による問題を生じ難いことから、移動体に搭載されて用いられるような用途において好適に用いられ得る。
即ち、本実施形態の水素・酸素発生装置は、前記移動体に搭載され、該移動体とは別の離れた位置に備えられている水素ガスで駆動する駆動装置に水素ガスを供給すべく該駆動装置が備えられている場所まで前記移動体で搬送されて用いられるような用途に適しているといえる。

なお、本実施形態においては、装置全体のサイズをコンパクトなものにさせ得ることから、給水タンクを酸素ガスと水との気液分離器として使用しているが給水タンクとは別に陽極側返送経路の途中に気液分離器を設けるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、給水タンクから持ち出される水の量を精度良く測定することができることから酸素ガスの温度と圧力とを給水タンクにおいて測定しているが循環経路から排出される酸素ガスの温度と圧力とを求めることができる点においては、例えば、酸素ガス排出経路において酸素ガスの温度と圧力とを測定してもよく、陽極側返送経路を流通する気液混合水の温度と圧力とを測定し、この温度と圧力とを酸素ガスの温度、及び、圧力としてみなすことも可能である。

さらに、本実施形態においては、陽極側で水を強制循環させるようにしているが、本発明においては、陰極側も陽極側と同様に構成させることも可能である。
このような他の実施形態について図２を参照しつつより具体的に説明すると、図２に示す水素・酸素発生装置１００ｘは、陰極側にも気液分離器を兼用した給水タンク２ｘ（以下「陰極用給水タンク２ｘ」）が陽極側に水を供給するための給水タンク２（以下「陽極用給水タンク２」ともいう）とは別に備えられている点において図１に示した水素・酸素発生装置１００と相違している。

そして、該水素・酸素発生装置１００ｘは、給水経路３（以下「陽極側給水経路３」ともいう）に設けられた循環ポンプ３１によって陽極用給水タンク２から水電解モジュール１０の陽極側に水が供給されるのと同様に前記陰極用給水タンク２ｘから陽極側給水経路３とは別の給水経路３ｘ（以下「陰極側給水経路３ｘ」ともいう）を通じて水電解モジュール１０の陰極側に水を供給し得るように構成されている。
また、この他の実施形態に係る水素・酸素発生装置１００ｘは、陰極側給水経路３ｘに循環ポンプ３１ｘが設けられており、水電解モジュール１０の陰極側からは、水素ガスが過剰な水とともに気液混合水となって排出されるように構成されている。

さらに、該水素・酸素発生装置１００ｘは、陰極側から排出された気液混合水を陰極用給水タンク２ｘに返送する陰極側返送経路９ｘを有しており、該陰極側返送経路９ｘ及び前記陰極側給水経路３ｘを通じて水電解モジュール１０と陰極用給水タンク２ｘとの間を水を強制循環させるための循環経路を有している。

そして、この水素・酸素発生装置１００ｘにおける前記水補給装置６ｘは、陰極用給水タンク２ｘに純水製造機６１で得られた純水を補給するための補給水経路６４と該補給水経路６４の途中に設けられた定量ポンプ６５（以下「陰極側給水ポンプ６５」ともいう）とが備えられている。
即ち、前記水補給装置６ｘは、陽極側に前記給水ポンプ６３（以下「陽極側給水ポンプ６３」ともいう）によって陽極用給水タンク２に水を補給しうるように構成されているのみならず、前記陰極側給水ポンプ６５によって陰極用給水タンク２ｘに水を補給しうるように構成されている。

なお、この水補給装置６ｘによる給水タンク２，２ｘへの補給水量が水消費量測定装置７によって調整される点については、図１に示した水素・酸素発生装置１００と同じである。
この水消費量測定装置７によって給水タンク２，２ｘへの補給水量を決定する方法に関し、前記陽極用給水タンク２から排出される酸素ガスの温度、圧力を酸素温度計７１、及び、酸素圧力計７２で測定し、前記陰極用給水タンク２ｘで気液分離されて該陰極用給水タンク２ｘから除湿器１２へと排出される水素ガスの温度、圧力を水素温度計７４、及び、水素圧力計７５で測定するとともに、前記水電解モジュール１０の消費電気量を電流計７３で求める点においては図１に示した水素・酸素発生装置１００と同じである。
また、陰極側と陽極側との間に圧力差を生じている場合など、固体高分子電解質膜を通じて陰極側と陽極側との内の一方から他方に水の透過が生じるような場合に際してあらかじめ求めておいた膜の水透過係数を考慮して補給水量を決定させ得る点においても図１に示した水素・酸素発生装置１００と同じである。
一方で、この図２に示した水素・酸素発生装置１００ｘでは、前記演算機７６によって陽極用給水タンク２と陰極用給水タンク２ｘとの水補給量を個別に計算されることになる。

即ち、陽極用給水タンク側では、電気分解による単位時間当たりの水消費量を電流計７３の計測値によって求めるとともに、単位時間当たりの酸素ガスの発生量と該酸素ガスの圧力及び温度から当該酸素ガスによって陽極用給水タンク２から単位時間当たりに排出される水蒸気量、及び、必要に応じて水の固体高分子電解質膜透過量が算出され、これらの合計量に応じた水補給が前記給水ポンプ制御信号ラインＳ４ｘを通じて陽極側給水ポンプ６３に指示されることになる。
また、陰極用給水タンク側では、単位時間当たりの水素ガスの発生量と該水素ガスの圧力及び温度から当該水素ガスによって陰極用給水タンク２ｘから単位時間当たりに排出される水蒸気量、及び、必要に応じて水の固体高分子電解質膜透過量が算出され、これらの合計量に応じた水補給が前記給水ポンプ制御信号ラインＳ４ｘを通じて陰極側給水ポンプ６５に指示されることになる。

なお、この図２に示した水素・酸素発生装置１００ｘにおいても、各種の変更を行うことができることについては説明するまでも無く当然の事柄である。
即ち、ここではこれ以上の詳述を行わないが、水素・酸素発生装置、及び、ガス製造方法に係る技術事項で、従来公知の事項については、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において本発明に採用が可能である。

１ 水電解装置
２ 給水タンク
３ 給水経路
４ 返送経路
５ 酸素ガス排出経路
６ 水補給装置
７ 水消費量測定装置
８ 気液分離器
９ 返送経路
１０ 水電解モジュール
１１ 給電装置
６１ 純水製造機
６２ 補給水経路
７１ 酸素温度計
７２ 酸素圧力計
７３ 電流計
７４ 水素温度計
７５ 水素圧力計
７６ 演算機
１００ 水素・酸素発生装置

Claims (4)

1. 水を電気分解して該電気分解による分解生成ガスとして陰極側に水素ガスを発生させるとともに陽極側に酸素ガスを発生させる水電解装置と、該水電解装置に供給する前記水を貯留する給水タンクとを備え、
   該給水タンクから前記水電解装置に前記水を供給するための給水経路と、前記水電解装置から前記分解生成ガスとともに排出される水を前記給水タンクへ返送する返送経路が備えられることによって該返送経路と前記給水経路とを通って前記水電解装置と前記給水タンクとの間を水が循環する循環経路が前記陰極側及び前記陽極側の少なくとも一方に形成されており、
   前記給水タンクの貯水量を所定範囲内に調整すべく前記給水タンクに水を補給する水補給装置がさらに備えられている水素・酸素発生装置であって、
   前記水補給装置による水の前記補給が、前記分解生成ガスの圧力、温度、及び、前記電気分解のために消費される電気量に基づいて実施されることを特徴とする水素・酸素発生装置。
2. 前記水電解装置から排出される前記分解生成ガスと前記水との気液分離に前記給水タンクが用いられる請求項１記載の水素・酸素発生装置。
3. 移動体に搭載されて用いられ、水素ガスで駆動する駆動装置に水素ガスを供給すべく該駆動装置が備えられている場所まで前記移動体で搬送されて用いられる請求項１又は２記載の水素・酸素発生装置。
4. 水を電気分解して該電気分解による分解生成ガスとして陰極側に水素ガスを発生させるとともに陽極側に酸素ガスを発生させる水電解装置と、該水電解装置に供給する前記水を貯留する給水タンクとを備え、
   該給水タンクから前記水電解装置に前記水を供給するための給水経路と、前記水電解装置から前記分解生成ガスとともに排出される水を前記給水タンクへ返送する返送経路が備えられることによって該返送経路と前記給水経路とを通って前記水電解装置と前記給水タンクとの間を水が循環する循環経路が前記陰極側及び前記陽極側の少なくとも一方に形成されており、
   前記給水タンクの貯水量を所定範囲内に調整すべく前記給水タンクに水を補給する水補給装置がさらに備えられている水素・酸素発生装置を用いて水素ガスと酸素ガスとを作製するガス製造方法であって、
   前記水補給装置による水の前記補給を、前記分解生成ガスの圧力、温度、及び、前記電気分解のために消費される電気量に基づいて実施することを特徴とするガス製造方法。

Images