JP2020007592A - 水素製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ経済的な構成で、電装室への水素の流入を抑制することができる水素製造装置を提供する。【解決手段】水素製造装置１０は、水電解ユニット９８、貯蔵ユニット１００、供給ユニット１０２、電装ユニット９６を備える。第１換気流路１８２は、水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２の少なくとも１つからなる収容室と電装室１０４とに空気を流通させる。第２換気流路１８４は、水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２のうち前記収容室以外のものの少なくとも１つに空気を流通させる。電装室１０４は、第１換気流路１８２の最上流に位置し、第１換気流路１８２と第２換気流路１８４とは互いに分離している。【選択図】図３

Description

本発明は、水を電気分解して水素ガスを発生させる水電解装置を備える水素製造装置に関する。

特許文献１には、水電解装置等が収容された収容室と収容室から分離された電装室とが形成された筐体が開示されている。筐体には、電装室に空気を流入させるための第１ファンと、電装室内の空気を外部に排出するための排気口と、電装室内の空気を収容室に導くための配管部材と、収容室内の空気を外部に排出するための第２ファンとが設けられている。

筐体には、第１ファンから電装室を介して排出口に空気を流通させる第１換気流路と、第１ファンから電装室、配管部材及び収容室を介して第２ファンに空気を流通させる第２換気流路とが設けられている。

特開２０１１−２２５９６４号公報

上述したような従来技術では、筐体内に収容室と電装室とを形成するとともに筐体内に配管部材を設ける必要があるため、筐体内部構造が複雑化しコストが高騰化するおそれがある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、簡単且つ経済的な構成で、電装室への水素の流入を抑制することができる水素製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、水を電気分解して水素ガスを発生させる水電解装置と前記水電解装置が収容された水電解室を形成する水電解収容部とを含む水電解ユニットと、前記水電解装置で発生した水素ガスを貯蔵する貯蔵装置と前記貯蔵装置が収容された貯蔵室を形成する貯蔵収容部とを含む貯蔵ユニットと、前記貯蔵装置に貯蔵された水素ガスを外部に供給する供給装置と前記供給装置が収容された供給室を形成する供給収容部とを含む供給ユニットと、少なくとも前記水電解装置を制御する電装装置と前記電装装置が収容された電装室を形成する電装収容部とを含む電装ユニットと、前記水電解室、前記貯蔵室及び前記供給室の少なくとも１つからなる収容室と前記電装室とに空気を流通させる第１換気流路と、前記水電解室、前記貯蔵室及び前記供給室のうち前記収容室以外のものの少なくとも１つに空気を流通させる第２換気流路と、を備え、前記電装室は、前記第１換気流路の最上流に位置し、前記第１換気流路と前記第２換気流路とは、互いに分離している、水素製造装置である。

本発明によれば、水電解装置、貯蔵装置、供給装置及び電装装置のそれぞれをユニット化しているため、水素製造装置の構成を簡素化することができる。また、第１換気流路において電装室が最上流に位置するため、第１換気流路に水素ガスが漏出した場合であっても、漏出した水素ガスが電装室に流入することを抑制できる。さらに、第１換気流路と第２換気流路とが互いに分離されているため、第２換気流路に水素ガスが漏出した場合であっても、漏出した水素ガスが第１換気流路の電装室に流入することを抑制できる。よって、簡単且つ経済的な構成で、電装室への水素ガスの流入を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る水素製造装置の概略構成図である。 水電解システムの斜視図である。 水電解システムの一部省略斜視図である。 水電解システムの模式的横断面図である。 水電解システムの模式的縦断面図である。

以下、本発明に係る水素製造装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る水素製造装置１０は、いわゆる水素ガスステーションとして構成されており、水電解システム１２と、水電解システム１２を制御する保安機器１４とを備える。水電解システム１２は、水電解装置１６、貯蔵装置１８、供給装置２０及び電装装置２２を有する。

水電解装置１６は、水電解スタック２４、純水製造装置２６、純水供給路２８、水循環回路３０、エアブロア３２、空気供給路３４、空気排出路３６、水素ガス導出部３８を有する。

水電解スタック２４は、水（純水）を電気分解することによって、酸素及び高圧水素ガス（常圧である酸素圧力よりも高圧、例えば、１ＭＰａ〜８０ＭＰａの水素ガス）を製造する。水電解スタック２４は、複数の水電解セル４０が積層されており、水電解セル４０の積層方向両端には、エンドプレート４２ａ、４２ｂが配設される。

エンドプレート４２ａには、各水電解セル４０のアノード入口側（水供給入口側）に連通する水入口部４４が設けられている。エンドプレート４２ｂには、各水電解セル４０のアノード出口側（水及び生成酸素排出側）に連通する水出口部４６と、各水電解セル４０のカソード側（高圧水素ガス生成側）に連通する水素ガス出口部４８とが設けられている。水電解スタック２４には、直流電源である電解電源５０が接続される。

純水製造装置２６は、市水から純水を製造する。純水供給路２８は、純水製造装置２６で製造された純水を水循環回路３０に導く。水循環回路３０は、酸素気液分離器５２、水導入路５４、水排出路５６及び循環ポンプ５８を有する。酸素気液分離器５２の上部には、純水供給路２８が接続されている。酸素気液分離器５２は、水を貯留するタンクとして機能する。

水導入路５４は、酸素気液分離器５２の底部と水入口部４４とを互いに接続する。水導入路５４は、酸素気液分離器５２内に貯留された水を水入口部４４に導く。水排出路５６は、水出口部４６と酸素気液分離器５２の上部とを互いに接続する。水排出路５６は、電気分解されなかった未反応の水と反応により発生した酸素とカソード側からアノード側に透過した水素ガスとが混合した混合流体を酸素気液分離器５２内に導く。酸素気液分離器５２は、混合流体を水と気体（酸素及び水素ガス）とに分離する。

循環ポンプ５８は、水導入路５４に設けられている。循環ポンプ５８は、酸素気液分離器５２内に貯留された水を水入口部４４から水電解スタック２４内に供給する。エアブロア３２は、空気供給路３４を介して酸素気液分離器５２内に希釈用の空気を導く。空気供給路３４及び空気排出路３６は、酸素気液分離器５２の上部に接続されている。空気排出路３６には、酸素気液分離器５２内の酸素及び水素ガスがエアブロア３２から導かれた空気とともに排出される。

水素ガス導出部３８は、第１水素ガス導出路６０、水素気液分離器６２、第２水素ガス導出路６４、吸着装置６６及び第３水素ガス導出路６８を有する。

第１水素ガス導出路６０は、水素ガス出口部４８と水素気液分離器６２の上部とを互いに接続する。第１水素ガス導出路６０には、水電解スタック２４で発生した水素ガスと水とが流通する。水素気液分離器６２は、水素ガス導出部３８から導かれた流体を水素ガスと水とに分離する。水素気液分離器６２の底部には、ドレン流路７０が接続されている。

第２水素ガス導出路６４は、水素気液分離器６２の上部と吸着装置６６とを互いに接続する。第２水素ガス導出路６４には、水素気液分離器６２で分離された水素ガスが流通する。吸着装置６６は、水素ガスに含まれる水蒸気（水分）を物理的吸着作用で吸着するとともに水分が外部に放出して再生される水分吸着材を充填した吸着塔を含む。第３水素ガス導出路６８は、吸着装置６６で水分が除去された水素ガスを貯蔵装置１８に導く。

水素ガス導出部３８には、水電解装置１６内の水素ガスの圧力を検出する第１水素圧力取得部（水素圧力センサ）Ｐ１が設けられている。本実施形態では、第１水素圧力取得部Ｐ１は、第１水素ガス導出路６０に設けられている。ただし、第１水素圧力取得部Ｐ１の設置場所は、任意に設定することができ、例えば、第２水素ガス導出路６４又は第３水素ガス導出路６８に設けられていてもよい。

貯蔵装置１８は、水電解装置１６で発生した水素ガスを貯蔵する。貯蔵装置１８は、第３水素ガス導出路６８が接続された水素タンク７４を有する。水素タンク７４は、高圧の水素ガスを蓄える蓄圧器である。水素タンク７４は、複数設けられていてもよい。

供給装置２０は、貯蔵装置１８に貯蔵された水素ガスを図示しない外部装置（例えば、燃料電池電気車両）に供給する。供給装置２０は、水素ガス供給路７６、バルブユニット７８、プレクーラ（冷却ユニット）８０及びディスペンサ（充填ユニット）８２を備える。

水素ガス供給路７６は、水素タンク７４に充填された高圧の水素ガスを外部に導くための流路である。バルブユニット７８は、水素ガス供給路７６に設けられている。バルブユニット７８は、複数のバルブ（例えば、チェックバルブ、リリーフバルブ、圧力調整バルブ等）を含む。

プレクーラ８０は、水素ガス供給路７６におけるバルブユニット７８よりも下流側に設けられている。プレクーラ８０は、水素タンク７４から導かれた水素ガスを冷却する。ディスペンサ８２は、水素ガス供給路７６におけるプレクーラ８０よりも下流側に設けられている。ディスペンサ８２は、図示しない外部装置に着脱可能な図示しないノズルを有する。

供給装置２０には、供給装置２０内の水素ガスの圧力を検出する第２水素圧力取得部（水素圧力センサ）Ｐ２が設けられている。本実施形態では、第２水素圧力取得部Ｐ２は、水素ガス供給路７６におけるプレクーラ８０とディスペンサ８２との間の区間に設けられている。ただし、第２水素圧力取得部Ｐ２の設置場所は、任意に設定することができ、例えば、水素ガス供給路７６における貯蔵装置１８とバルブユニット７８との間の区間に設けられていてもよいし、水素ガス供給路７６におけるバルブユニット７８とプレクーラ８０との間の区間に設けられていてもよい。

電装装置２２は、第１電装装置８６と、第２電装装置８８とを備える。第１電装装置８６は、供給装置２０の駆動を制御する供給制御部９０を有する。第２電装装置８８は、水電解スタック２４に電気的に接続された電解電源５０と、水電解装置１６（エアブロア３２及び循環ポンプ５８等）の駆動を制御する水電解制御部９４とを含む。

図２〜図５に示すように水電解システム１２は、電装ユニット９６、水電解ユニット９８、貯蔵ユニット１００及び供給ユニット１０２が連結される（組み合わされる）ことにより構成されている。なお、図３は、便宜上、水電解システム１２の外側壁部の一部及び上壁部の図示を省略している。水電解システム１２は、一方向（矢印Ｘ方向）に延在している。

電装ユニット９６は、水電解システム１２の一端部（矢印Ｘ１方向の端部）に位置している。図３〜図５において、電装ユニット９６は、電装装置２２（第１電装装置８６及び第２電装装置８８）と、電装装置２２を収容する電装室１０４を形成する電装収容部１０６とを有する。電装収容部１０６は、第１電装装置８６を収容する第１電装収容部１０８と、第２電装装置８８を収容する第２電装収容部１１０とが一体的に連結されることにより構成されている。

第１電装収容部１０８と第２電装収容部１１０とは、水電解システム１２の短手方向（矢印Ｙ方向）に並んでいる。第１電装収容部１０８は、直方体形状に形成されており、上下方向（矢印Ｚ方向）に延在している。第１電装収容部１０８のうち水電解システム１２の他端側（矢印Ｘ２方向）に位置する側壁部１０７の内面には、第１電装装置８６が固定されている。

第１電装収容部１０８のうち矢印Ｘ１方向に位置する側壁部１０９（図２、図４及び図５参照）の上端部には、換気用の空気（外気）を電装室１０４に導入するための第１空気導入部１１２が設けられている。図５において、第１空気導入部１１２は、第１入口送風部１１４と、第１入口送風部１１４を覆う第１カバー部１１６とを有する。第１入口送風部１１４は、例えば、送風ファンとして構成されている。ただし、第１入口送風部１１４は、外部から電装室１０４に空気を導入できるものであればどのようなものであってもよい。第１カバー部１１６は、第１入口送風部１１４を側方及び上方から覆い、下方に向けて開口している。

図３〜図５に示すように、第２電装収容部１１０は、直方体形状に形成されており、上下方向に延在している。第２電装収容部１１０の上下方向に沿った寸法は、第１電装収容部１０８の上下方向に沿った寸法と同一である。第２電装収容部１１０の矢印Ｘ方向に沿った寸法は、第１電装収容部１０８の矢印Ｘ方向に沿った寸法よりも大きい。

第２電装収容部１１０は、第２電装収容部１１０の中を上下方向に分離する分離壁１１８を有する。つまり、電装室１０４は、第１電装収容部１０８に囲まれた第１空間１２０と、第２電装収容部１１０の上方部分と分離壁１１８とに囲まれた第２空間１２２と、第２電装収容部１１０の下方部分と分離壁１１８とに囲まれた第３空間１２４とを含む。第２空間１２２には、第２電装装置８８が配設されている。詳細には、第２電装装置８８は、第２電装収容部１１０のうち矢印Ｘ２方向に位置して第２空間１２２を形成する側壁部１１９の内面に固定されている。ただし、第２電装装置８８は、分離壁１１８の上面に固定されていてもよい。

第１電装収容部１０８と第２電装収容部１１０との境界部分には、第１空間１２０と第２空間１２２とを互いに連通させる上側開口部１２６と、第１空間１２０と第３空間１２４とを互いに連通させる下側開口部１２８（図３及び図５参照）とが形成されている。第２電装収容部１１０のうち矢印Ｘ２方向に位置して第３空間１２４を形成する側壁部１２１（第２電装収容部１１０の下部）には、空気導出口１３０が形成されている。

図３〜図５において、水電解ユニット９８は、第２電装収容部１１０に対して水電解システム１２の他端側（矢印Ｘ２方向）に隣接するように配置されている。水電解ユニット９８は、水電解装置１６と、水電解装置１６を収容する水電解室（収容室）１３２を形成する水電解収容部１３４とを有する。

水電解収容部１３４は、直方体形状に形成されており、上下方向に延在している。水電解収容部１３４のうち矢印Ｘ１方向に位置する側壁部１３１の下部には、空気導出口１３０に連通する空気導入口１３６が形成されている。これにより、第３空間１２４（電装室１０４）は、空気導出口１３０と空気導入口１３６とを介して水電解室１３２に連通する。

水電解装置１６は、水電解収容部１３４の下壁部１３３（図３及び図５参照）に設置されている。具体的には、水電解装置１６のうち水電解スタック２４は、空気導入口１３６に対向するように配置されている。水電解装置１６のうち水電解スタック２４以外の部分１３５（純水製造装置２６等）は、水電解スタック２４に対して矢印Ｘ２方向に隣接するように配置されている。水電解収容部１３４のうち第１電装収容部１０８側（矢印Ｙ１方向）に位置する側壁部１３７の上端部には、第１開口部１３８が形成されている。

図３及び図４において、貯蔵ユニット１００は、第１電装収容部１０８に対して矢印Ｘ２方向に隣接するように配置されている。換言すれば、貯蔵ユニット１００は、水電解ユニット９８に対して矢印Ｙ１方向に隣接するように配置されている。貯蔵ユニット１００は、貯蔵装置１８と、貯蔵装置１８を収容する貯蔵室（合流室）１４０を形成する貯蔵収容部１４２とを有する。

貯蔵収容部１４２は、直方体形状に形成されており、上下方向及び矢印Ｘ方向に延在している。貯蔵収容部１４２の矢印Ｘ方向の一端面は、電装収容部１０６（第１電装収容部１０８）に覆われている。貯蔵収容部１４２のうち矢印Ｙ２方向の側面（貯蔵収容部１４２の長手方向及び上下方向に直交する方向を指向する１つの側面）は、水電解収容部１３４に覆われている。

貯蔵装置１８の水素タンク７４は、矢印Ｘ方向に延在するように貯蔵室１４０に配置されている。図４に示すように、貯蔵収容部１４２のうち水電解ユニット９８側（矢印Ｙ２方向）に位置する側壁部１４３の上端部には、第２開口部１４４と第３開口部１４６とが形成されている。

第２開口部１４４は、水電解収容部１３４に形成された第１開口部１３８に連通している。第１開口部１３８と第２開口部１４４とには、水電解室１３２の空気を貯蔵室１４０に導くための第１出口送風部（第１導入部）１４８が設けられている。第１出口送風部１４８は、例えば、送風ファンとして構成されている。ただし、第１出口送風部１４８は、電装室１０４の空気を貯蔵室１４０に導入できるものであればどのようなものであってもよい。第３開口部１４６は、第２開口部１４４に対して矢印Ｘ２方向に離間した状態で設けられている。

図２〜図４において、貯蔵収容部１４２のうち矢印Ｙ１方向に位置する側壁部１４５及び上壁部１４７のそれぞれには、略全面に亘って複数の連通孔１５０が形成されている。側壁部１４５及び上壁部１４７のそれぞれは、いわゆるパンチングメタルとして構成されている。ただし、側壁部１４５及び上壁部１４７のそれぞれは、パンチングメタルに限定されず、メッシュ状の板状部及びスリット状の孔が形成された板状部等であってもよい。また、連通孔１５０は、側壁部１４５の一部分にのみ設けられていてもよいし、上壁部１４７の一部分にのみ設けられていてもよい。さらに、連通孔１５０は、側壁部１４５及び上壁部１４７のいずれか一方にのみ設けられていてもよい。

図３〜図５に示すように、供給ユニット１０２は、水電解システム１２の他端部（矢印Ｘ２方向の端部）に位置している。供給ユニット１０２は、供給装置２０（バルブユニット７８、プレクーラ８０及びディスペンサ８２等）と、供給装置２０を収容する供給室１５２を形成する供給収容部１５４とを有する。供給収容部１５４は、プレクーラ８０を収容する第１供給収容部１５６（図３及び図４参照）と、ディスペンサ８２を収容する第２供給収容部１５８と、バルブユニット７８を収容する第３供給収容部１６０とを含む。

第１供給収容部１５６は、貯蔵ユニット１００の矢印Ｘ２方向に位置している。つまり、貯蔵ユニット１００は、第１電装収容部１０８と第１供給収容部１５６とによって矢印Ｘ方向から挟まれている。第２供給収容部１５８は、第１供給収容部１５６の矢印Ｙ２方向に位置している。第３供給収容部１６０は、第２供給収容部１５８の矢印Ｘ１方向に位置している。換言すれば、第３供給収容部１６０は、水電解ユニット９８の矢印Ｘ２方向且つ貯蔵ユニット１００の矢印Ｙ２方向に位置している。

図３及び図４において、第１供給収容部１５６は、直方体形状に形成されており、上下方向に延在している。第１供給収容部１５６は、プレクーラ８０を収容する第１収容空間１６２を形成する。

図２及び図５に示すように、第１供給収容部１５６のうち矢印Ｘ２方向に位置する側壁部１５３の上端部には、換気用の空気（外気）を供給室１５２に導入するための第２空気導入部１６４が設けられている。図５において、第２空気導入部１６４は、第２入口送風部１６６と、第２入口送風部１６６を覆う第２カバー部１６８とを有する。第２入口送風部１６６は、例えば、送風ファンとして構成されている。ただし、第２入口送風部１６６は、外部から供給室１５２に空気を導入できるものであればどのようなものであってもよい。第２カバー部１６８は、第２入口送風部１６６を側方及び上方から覆い、下方に向けて開口している。

図３〜図５に示すように、第２供給収容部１５８は、直方体形状に形成されており、上下方向に延在している。第２供給収容部１５８の上下方向に沿った寸法は、第１供給収容部１５６の上下方向に沿った寸法と同一である。第２供給収容部１５８は、ディスペンサ８２を収容する第２収容空間１７０を形成する。

第１供給収容部１５６と第２供給収容部１５８との境界部分は、枠状に形成されている。つまり、第１供給収容部１５６と第２供給収容部１５８との境界部分には、第１収容空間１６２と第２収容空間１７０とを互いに連通させる第１貫通孔１７２が形成されている。

第３供給収容部１６０は、直方体形状に形成されており、上下方向に延在している。第３供給収容部１６０の上下方向に沿った寸法は、第１供給収容部１５６及び第２供給収容部１５８の上下方向に沿った寸法と同一である。第３供給収容部１６０は、バルブユニット７８を収容する第３収容空間１７４を形成する。

第２供給収容部１５８と第３供給収容部１６０との境界部分は、枠状に形成されている。つまり、第２供給収容部１５８と第３供給収容部１６０との境界部分には、第２収容空間１７０と第３収容空間１７４とを互いに連通させる第２貫通孔１７６が形成されている。すなわち、供給収容部１５４は、第１収容空間１６２、第２収容空間１７０及び第３収容空間１７４が互いに連通することによって１つの空間（供給室１５２）を形成している。

第３供給収容部１６０のうち矢印Ｙ１方向に位置する側壁部１５９の上端部には、第４開口部１７８が形成されている。図４において、第４開口部１７８は、貯蔵収容部１４２に形成された第３開口部１４６に連通している。第３開口部１４６と第４開口部１７８とには、供給室１５２（第３収容空間１７４）の空気を貯蔵室１４０に導くための第２出口送風部（第２導入部）１８０が設けられている。第２出口送風部１８０は、例えば、送風ファンとして構成されている。ただし、第２出口送風部１８０は、供給室１５２の空気を貯蔵室１４０に導入できるものであればどのようなものであってもよい。

図３〜図５に示すように、このような水電解システム１２は、第１空気導入部１１２から電装室１０４及び水電解室１３２を介して貯蔵室１４０に空気を流通させる第１換気流路１８２と、第２空気導入部１６４から供給室１５２を介して貯蔵室１４０に空気を流通させる第２換気流路１８４とを備える。

具体的には、第１換気流路１８２は、第１入口送風部１１４から第１空間１２０、下側開口部１２８、第３空間１２４、空気導出口１３０、空気導入口１３６、水電解室１３２及び第１出口送風部１４８を介して貯蔵室１４０に空気を流通させる流路である。第１換気流路１８２は、一方向に空気が流通するように経路が形成されている。第１換気流路１８２において、電装室１０４は、最上流に位置している。

第２換気流路１８４は、第２入口送風部１６６から第１収容空間１６２、第１貫通孔１７２、第２収容空間１７０、第２貫通孔１７６、第３収容空間１７４及び第２出口送風部１８０を介して貯蔵室１４０に空気を流通させる流路である。第２換気流路１８４は、一方向に空気が流通するように経路が形成されている。第１換気流路１８２と第２換気流路１８４とは、互いに分離している。

すなわち、水素製造装置１０では、２ルートの換気流路が設定されている。第１換気流路１８２において、空気は、火種になる電装装置２２を収容する電装室１０４から水素ガスデバイス関係（水素ガスを扱う機器）を収容する室（水電解室１３２）に向けて流れる。この際、分離壁１１８は、第１換気流路１８２の流れを止める風止め板として機能する。そのため、電装室１０４を適度な温度に保温することができる。第２換気流路１８４において、空気は、水素ガスデバイス関係を収容する室（供給室１５２）のみを流れ、火種になる電装装置２２を収容する電装室１０４には流れない。

図４及び図５において、水電解システム１２は、第１水素ガスセンサ１８６ａ、第２水素ガスセンサ１８６ｂ、第３水素ガスセンサ１８６ｃ及び第４水素ガスセンサ１８６ｄを備える。第１水素ガスセンサ１８６ａ及び第２水素ガスセンサ１８６ｂは、第１換気流路１８２に漏出した水素ガスを検知するためのものである。

第１水素ガスセンサ１８６ａは、第１換気流路１８２の最上流に位置している。第１水素ガスセンサ１８６ａは、第１入口送風部１１４に対して下流側に隣接するように第１カバー部１１６内に設けられている。第２水素ガスセンサ１８６ｂは、第１換気流路１８２の最下流に位置している。第２水素ガスセンサ１８６ｂは、第１出口送風部１４８に対して上流側に隣接するように水電解収容部１３４に設けられている。第１水素ガスセンサ１８６ａ及び第２水素ガスセンサ１８６ｂの信号は、保安機器１４に出力される。

第３水素ガスセンサ１８６ｃ及び第４水素ガスセンサ１８６ｄは、第２換気流路１８４に漏出した水素ガスを検知するためのものである。第３水素ガスセンサ１８６ｃは、第２換気流路１８４の最上流に位置している。第３水素ガスセンサ１８６ｃは、第２入口送風部１６６に対して下流側に隣接するように第２カバー部１６８内に設けられている。第４水素ガスセンサ１８６ｄは、第２換気流路１８４の最下流に位置している。第４水素ガスセンサ１８６ｄは、第２出口送風部１８０に対して上流側に隣接するように供給収容部１５４（第３供給収容部１６０）に設けられている。第３水素ガスセンサ１８６ｃ及び第４水素ガスセンサ１８６ｄの信号は、保安機器１４に出力される。

図１及び図２において、水電解システム１２は、外気温度を取得する外気温取得部（温度センサ）１８８を備える。外気温取得部１８８は、第１空気導入部１１２及び第２空気導入部１６４の近傍に設けられている。ただし、外気温取得部１８８を設ける場所は、任意に設定してよい。

図１に示すように、保安機器１４は、水電解システム１２から離れた位置に設けられている。保安機器１４は、水素ガス漏出判定部１９０、電力供給制御部１９２及び送風制御部１９４を備える。水素ガス漏出判定部１９０は、第１水素ガスセンサ１８６ａ及び第２水素ガスセンサ１８６ｂのそれぞれの出力信号に基づいて第１換気流路１８２に水素ガスが漏出したか否かを判定する。水素ガス漏出判定部１９０は、第３水素ガスセンサ１８６ｃ及び第４水素ガスセンサ１８６ｄのそれぞれの出力信号に基づいて第２換気流路１８４に水素ガスが漏出したか否かを判定する。

電力供給制御部１９２は、保安機器１４から電装装置２２に電力を供給する。電力供給制御部１９２は、水素ガス漏出判定部１９０が第１換気流路１８２に水素ガスが漏出したと判定した場合に、電装装置２２への電力供給を遮断する。これにより、第１換気流路１８２に漏出した水素ガスが電装室１０４に導かれた場合であっても、水素ガスが電装装置２２によって引火することはない。なお、電力供給制御部１９２は、水素ガス漏出判定部１９０が第２換気流路１８４に水素ガスが漏出したと判定した場合にも電装装置２２への電力供給を遮断してもよい。この場合、水素ガスが電装装置２２によって引火することを一層確実に防止することができる。

電力供給制御部１９２によって保安機器１４から電装装置２２への電力供給が遮断されると、第１入口送風部１１４、第１出口送風部１４８、第２入口送風部１６６及び第２出口送風部１８０の駆動も停止される。そうすると、例えば、第１換気流路１８２に水素ガスが漏出していた場合には、第１換気流路１８２に漏出した水素ガスは、水電解室１３２から電装室１０４及び第１空気導入部１１２を介して外部に流れる可能性がある。

そのため、電力供給制御部１９２は、水素ガスの漏出により電装装置２２への電力供給を遮断した後で、水素ガス漏出判定部１９０が第１換気流路１８２に水素ガスが漏出していないと判定した場合に、電装装置２２への電力供給を復帰させる。これにより、第１水素ガスセンサ１８６ａ及び第２水素ガスセンサ１８６ｂの両方の出力信号によって水素ガスが検知されない場合に、電力供給の復帰がなされるため、水素ガスが電装装置２２によって引火することはない。

送風制御部１９４は、第１入口送風部１１４、第１出口送風部１４８、第２入口送風部１６６及び第２出口送風部１８０のそれぞれの駆動を制御する。送風制御部１９４は、外気温取得部１８８で取得された外気温度に基づいて第１入口送風部１１４、第１出口送風部１４８、第２入口送風部１６６及び第２出口送風部１８０のそれぞれの送風量を制御する。具体的には、送風制御部１９４は、外気温度が高くなるほど第１入口送風部１１４、第１出口送風部１４８、第２入口送風部１６６及び第２出口送風部１８０のそれぞれの送風量を大きくする。

このように構成される水素製造装置１０は、以下のように動作する。

循環ポンプ５８の作用下に、酸素気液分離器５２内の純水が水導入路５４を介して水入口部４４に供給される。水入口部４４に供給された純水は、各水電解セル４０のアノード入口側に分配される。

その際、水電解スタック２４には、電気的に接続されている電解電源５０を介して電圧が印加される。このため、各水電解セル４０では、アノード側で純水が電気分解され、水素ガスイオン、電子及び酸素が生成される。従って、カソード側では、水素ガスイオンが電子と結合して水素ガスが得られ、この水素ガスは、水分とともに水素ガス導出部３８に取り出される。水素ガス導出部３８に取り出された水素ガスは、水素気液分離器６２と吸着装置６６とによって水分が除去されることでドライ水素ガスとなって、水素タンク７４に貯蔵される。

水素タンク７４に貯蔵された水素ガスを図示しない外部装置に供給する場合には、水素タンク７４から水素ガス供給路７６に水素ガスが供給される。水素ガス供給路７６を流通する水素ガスは、バルブユニット７８を通過した後、プレクーラ８０で冷却された状態でディスペンサ８２によって外部装置に供給される。

一方、アノード出口側では、反応により生成した酸素、電気分解されなかった未反応の水、さらに透過した水素ガスが流動しており、これらの混合流体は、水出口部４６から水排出路５６を介して酸素気液分離器５２の上部に導かれて液体（水）と気体（酸素及び水素ガス）に分離される。

混合流体から分離された水は、酸素気液分離器５２内に貯留されて循環ポンプ５８の作用によって水導入路５４に導かれる。混合流体から分離された酸素及び水素ガスは、エアブロア３２の作用によって空気排出路３６から外部に排出される。

この場合、本実施形態に係る水素製造装置１０は、以下の効果を奏する。

水素製造装置１０は、水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２の少なくとも１つからなる収容室（水電解室１３２）と電装室１０４とに空気を流通させる第１換気流路１８２と、水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２のうち収容室（水電解室１３２）以外のものの少なくとも１つ（供給室１５２）に空気を流通させる第２換気流路１８４とを備える。電装室１０４は、第１換気流路１８２の最上流に位置し、第１換気流路１８２と第２換気流路１８４とは、互いに分離している。

このような構成によれば、水電解装置１６、貯蔵装置１８、供給装置２０及び電装装置２２のそれぞれをユニット化しているため、水素製造装置１０の構成を簡素化することができる。また、第１換気流路１８２において電装室１０４が最上流に位置するため、第１換気流路１８２に水素ガスが漏出した場合であっても、漏出した水素ガスが電装室１０４に流入することを抑制できる。さらに、第１換気流路１８２と第２換気流路１８４とが互いに分離されているため、第２換気流路１８４に水素ガスが漏出した場合であっても、漏出した水素ガスが第１換気流路１８２の電装室１０４に流入することを抑制できる。よって、簡単且つ経済的な構成で、電装室１０４への水素ガスの流入を抑制することができる。

第１換気流路１８２は、一方通行となるように経路が形成され、第２換気流路１８４は、一方通行となるように経路が形成されている。このような構成によれば、第１換気流路１８２に空気をスムーズに流通させることができるとともに第２換気流路１８４に空気をスムーズに流通させることができる。

電装収容部１０６の下部には、電装室１０４の空気を第１換気流路１８２における電装室１０４よりも下流側（水電解室１３２）に導くための空気導出口１３０が形成されている。このような構成によれば、第１換気流路１８２のうち電装室１０４よりも下流側から電装室１０４に水素ガスが流入することを抑制できる。

第１換気流路１８２は、水電解室１３２及び供給室１５２のいずれか一方（水電解室１３２）と電装室１０４とに空気を流通させ、第２換気流路１８４は、水電解室１３２及び供給室１５２のいずれか他方（供給室１５２）に空気を流通させる。貯蔵室１４０には、第１換気流路１８２を流通した空気と第２換気流路１８４を流通した空気とが流入し、貯蔵収容部１４２には、貯蔵室１４０と外部とを互いに連通する連通孔１５０が形成されている。

このような構成によれば、万が一、貯蔵装置１８から水素ガスが漏出した場合であっても、貯蔵装置１８から漏出した水素ガスを連通孔１５０から外部へ即時に排出することができる。これにより、貯蔵装置１８から漏出した水素ガスが第１換気流路１８２及び第２換気流路１８４の少なくともいずれかに流入して充満してしまうことを抑制できる。また、水電解装置１６及び供給装置２０の少なくともいずれかから水素ガスが漏出した場合には、漏出した水素ガスは第１換気流路１８２又は第２換気流路１８４から貯蔵室１４０及び連通孔１５０を介して外部へ排出される。そのため、貯蔵室１４０の空気で水素ガス濃度を十分に低減させることができる。

さらに、第１換気流路１８２では空気が水電解室１３２及び供給室１５２のいずれか一方を流通し、第２換気流路１８４では空気が水電解室１３２及び供給室１５２のいずれか他方を流通するため、第１換気流路１８２及び第２換気流路１８４の圧損を適度に抑えることができる。すなわち、第１換気流路１８２及び第２換気流路１８４のそれぞれにおいて、空気を円滑に流通させることができる。

貯蔵収容部１４２は、上下方向に直交する一方向（矢印Ｘ方向）に沿って延在し、電装収容部１０６は、貯蔵収容部１４２の一端面を覆うように配置されている。水電解収容部１３４及び供給収容部１５４のいずれか一方（供給収容部１５４）は、貯蔵収容部１４２の他端面を覆うように配置されている。水電解収容部１３４及び供給収容部１５４のいずれか他方（水電解収容部１３４）は、貯蔵収容部１４２の長手方向（矢印Ｘ方向）及び上下方向（矢印Ｚ方向）に直交する１つの側面を覆うように配置されている。

このような構成によれば、電装収容部１０６、水電解収容部１３４及び供給収容部１５４によって貯蔵収容部１４２を３方向から囲むことができるため、貯蔵ユニット１００を外部衝撃（車両等の衝突、地震による建物の倒壊等）から保護することができる。

水素製造装置１０は、外気温度を取得する外気温取得部１８８と、第１換気流路１８２の空気入口（第１空気導入部１１２）に配設されて第１換気流路１８２に空気を送風する送風部（第１入口送風部１１４）と、外気温取得部１８８で取得された外気温度に基づいて送風部（第１入口送風部１１４）の空気の送風量を制御する送風制御部１９４とを備える。

このような構成によれば、外気温度の変化によって空気密度が変化した場合であっても、第１換気流路１８２を効率的に換気することができる。これにより、第１換気流路１８２に水素ガスが漏出した場合であっても、漏出した水素ガスが電装室１０４に流入することを効果的に抑制できる。

水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２のうちの１つは、第１換気流路１８２を流通した空気と第２換気流路１８４を流通した空気とが合流する合流室（貯蔵室１４０）である。このような構成によれば、第１換気流路１８２及び第２換気流路１８４から導かれる水素ガスの濃度を合流室（貯蔵室１４０）の空気で低減させることができる。

合流室（貯蔵室１４０）を形成する壁部には、合流室（貯蔵室１４０）と外部とを互いに連通する連通孔１５０が形成されている。このような構成によれば、合流室（貯蔵室１４０）の水素ガスを連通孔１５０から外部に効率的に排出することができる。

合流室（貯蔵室１４０）を構成する壁部のうち連通孔１５０に対向する部位（側壁部１４３）には、第１換気流路１８２を流通した空気を合流室（貯蔵室１４０）に導入させるための第１導入部（第１出口送風部１４８）と、第２換気流路１８４を流通した空気を合流室（貯蔵室１４０）に導入させるための第２導入部（第２出口送風部１８０）と、が設けられている。このような構成によれば、第１換気流路１８２及び第２換気流路１８４から導かれた水素ガスを連通孔１５０から外部に一層効率的に排出することができる。

水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２のうち第２換気流路１８４を形成するもの（供給室１５２）と収容室（水電解室１３２）とは、壁部を介して互いに隣に位置している。このような構成によれば、水素製造装置１０をコンパクトに構成することができる。

連通孔１５０は、貯蔵収容部１４２の上壁部１４７と側壁部１４５に形成されている。このような構成によれば、貯蔵室１４０に漏出した水素ガスを外部に一層効率的に排出することができる。

貯蔵収容部１４２の上壁部１４７と側壁部１４５は、パンチングメタルである。このような構成によれば、簡易な構成により、貯蔵収容部１４２の上壁部１４７と側壁部１４５とに複数の連通孔１５０を形成することができる。

本発明は、上述した構成に限定されない。

送風制御部１９４は、第１水素圧力取得部Ｐ１で取得された水素圧力に基づいて第１入口送風部１１４の送風量を制御するとともに第２水素圧力取得部Ｐ２で取得された水素圧力に基づいて第２入口送風部１６６の送風量を制御してもよい。

この場合、水素製造装置１０は、水電解装置１６、貯蔵装置１８及び供給装置２０のうち第１換気流路１８２に設けられるもの（水電解装置１６）の装置内の水素圧力を取得する第１水素圧力取得部Ｐ１と、水電解装置１６、貯蔵装置１８及び供給装置２０のうち第２換気流路１８４に設けられるもの（供給装置２０）の装置内の水素圧力を取得する第２水素圧力取得部Ｐ２とを備える。

また、水素製造装置１０は、第１換気流路１８２の空気入口（第１空気導入部１１２）に配設されて第１換気流路１８２に空気を送風する第１送風部（第１入口送風部１１４）と、第２換気流路１８４の空気入口（第２空気導入部１６４）に配設されて第２換気流路１８４に空気を送風する第２送風部（第２入口送風部１６６）と、第１水素圧力取得部Ｐ１で取得された水素圧力に基づいて第１送風部（第１入口送風部１１４）の送風量を制御するとともに第２水素圧力取得部Ｐ２で取得された水素圧力に基づいて第２送風部（第２入口送風部１６６）の送風量を制御する送風制御部１９４と、を備える。

水素ガス通路の容積と水素ガス通路を通過する水素圧力から水素ガスの分子量の総和が決まる。そのため、第１水素圧力取得部Ｐ１で取得された水素圧力に基づいて第１送風部（第１入口送風部１１４）の送風量を制御することにより、第１換気流路１８２に漏出される水素ガスの量に応じた送風量の空気を第１換気流路１８２に流通させることができる。また、第２水素圧力取得部Ｐ２で取得された水素圧力に基づいて第２送風部（第２入口送風部１６６）の送風量を制御することにより、第２換気流路１８４に漏出される水素ガスの量に応じた送風量の空気を第２換気流路１８４に流通させることができる。

水素製造装置１０において、電装ユニット９６、水電解ユニット９８、貯蔵ユニット１００及び供給ユニット１０２の配置は、任意に設定することができる。例えば、電装ユニット９６及び水電解ユニット９８の配置を入れ替えてもよい。

また、第１換気流路１８２における電装室１０４よりも下流側は、水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２の少なくとも１つを任意の順番に空気が流通するように設定してよい。さらに、第２換気流路１８４は、水電解室１３２、貯蔵室１４０及び供給室１５２のうち第１換気流路１８２の一部を形成しないものの少なくとも１つに空気が流通するように設定されていればよい。

つまり、例えば、第１換気流路１８２は、電装室１０４、貯蔵室１４０、供給室１５２の順番に空気が流通するように形成され、第２換気流路１８４は、水電解室１３２のみを空気が流通するように形成されていてもよい。

本発明に係る水素製造装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…水素製造装置 １６…水電解装置
１８…貯蔵装置 ２０…供給装置
２２…電装装置 ９６…電装ユニット
９８…水電解ユニット １００…貯蔵ユニット
１０２…供給ユニット １０４…電装室
１０６…電装収容部
１１４…第１入口送風部（第１送風部、送風部）
１３０…空気導出口 １３２…水電解室（収容室）
１３４…水電解収容部 １４０…貯蔵室（合流室）
１４２…貯蔵収容部 １４８…第１出口送風部（第１導入部）
１５０…連通孔 １５２…供給室
１５４…供給収容部 １６６…第２入口送風部（第２送風部）
１８０…第２出口送風部（第２導入部） １８２…第１換気流路
１８４…第２換気流路 １８８…外気温取得部
１９４…送風制御部 Ｐ１…第１水素圧力取得部
Ｐ２…第２水素圧力取得部

Claims (11)

1. 水を電気分解して水素ガスを発生させる水電解装置と前記水電解装置が収容された水電解室を形成する水電解収容部とを含む水電解ユニットと、
   前記水電解装置で発生した水素ガスを貯蔵する貯蔵装置と前記貯蔵装置が収容された貯蔵室を形成する貯蔵収容部とを含む貯蔵ユニットと、
   前記貯蔵装置に貯蔵された水素ガスを外部に供給する供給装置と前記供給装置が収容された供給室を形成する供給収容部とを含む供給ユニットと、
   少なくとも前記水電解装置を制御する電装装置と前記電装装置が収容された電装室を形成する電装収容部とを含む電装ユニットと、
   前記水電解室、前記貯蔵室及び前記供給室の少なくとも１つからなる収容室と前記電装室とに空気を流通させる第１換気流路と、
   前記水電解室、前記貯蔵室及び前記供給室のうち前記収容室以外のものの少なくとも１つに空気を流通させる第２換気流路と、を備え、
   前記電装室は、前記第１換気流路の最上流に位置し、
   前記第１換気流路と前記第２換気流路とは、互いに分離している、水素製造装置。
2. 請求項１記載の水素製造装置であって、
   前記第１換気流路は、一方通行となるように経路が形成され、
   前記第２換気流路は、一方通行となるように経路が形成されている、水素製造装置。
3. 請求項２記載の水素製造装置であって、
   前記電装収容部の下部には、前記電装室の空気を前記第１換気流路における前記電装室よりも下流側に導くための空気導出口が形成されている、水素製造装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素製造装置であって、
   前記第１換気流路は、前記水電解室及び前記供給室のいずれか一方と前記電装室とに空気を流通させ、
   前記第２換気流路は、前記水電解室及び前記供給室のいずれか他方に空気を流通させ、
   前記貯蔵室には、前記第１換気流路を流通した空気と前記第２換気流路を流通した空気とが流入し、
   前記貯蔵収容部には、前記貯蔵室と外部とを互いに連通する連通孔が形成されている、水素製造装置。
5. 請求項４記載の水素製造装置であって、
   前記貯蔵収容部は、上下方向に直交する一方向に沿って延在し、
   前記電装収容部は、前記貯蔵収容部の一端面を覆うように配置され、
   前記水電解収容部及び前記供給収容部のいずれか一方は、前記貯蔵収容部の他端面を覆うように配置され、
   前記水電解収容部及び前記供給収容部のいずれか他方は、前記貯蔵収容部の長手方向及び前記上下方向に直交する１つの側面を覆うように配置されている、水素製造装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素製造装置であって、
   外気温度を取得する外気温取得部と、
   前記第１換気流路の空気入口に配設されて前記第１換気流路に空気を送風する送風部と、
   前記外気温取得部で取得された外気温度に基づいて前記送風部の空気の送風量を制御する送風制御部と、を備える、水素製造装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素製造装置であって、
   前記水電解装置、前記貯蔵装置及び前記供給装置のうち前記第１換気流路に設けられるものの装置内の水素圧力を取得する第１水素圧力取得部と、
   前記水電解装置、前記貯蔵装置及び前記供給装置のうち前記第２換気流路に設けられるものの装置内の水素圧力を取得する第２水素圧力取得部と、
   前記第１換気流路の空気入口に配設されて前記第１換気流路に空気を送風する第１送風部と、
   前記第２換気流路の空気入口に配設されて前記第２換気流路に空気を送風する第２送風部と、
   前記第１水素圧力取得部で取得された水素圧力に基づいて第１送風部の送風量を制御するとともに前記第２水素圧力取得部で取得された水素圧力に基づいて第２送風部の送風量を制御する送風制御部と、を備える、水素製造装置。
8. 請求項１又は２に記載の水素製造装置であって、
   前記水電解室、前記貯蔵室及び前記供給室のうちの１つは、前記第１換気流路を流通した空気と前記第２換気流路を流通した空気とが合流する合流室である、水素製造装置。
9. 請求項８記載の水素製造装置であって、
   前記合流室を形成する壁部には、前記合流室と外部とを互いに連通する連通孔が形成されている、水素製造装置。
10. 請求項９記載の水素製造装置であって、
    前記壁部のうち前記連通孔に対向する部位には、
    前記第１換気流路を流通した空気を前記合流室に導入させるための第１導入部と、
    前記第２換気流路を流通した空気を前記合流室に導入させるための第２導入部と、が設けられている、水素製造装置。
11. 請求項１０記載の水素製造装置であって、
    前記水電解室、前記貯蔵室及び前記供給室のうち前記第２換気流路を形成するものと前記収容室とは、壁部を介して互いに隣に位置している、水素製造装置。

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