JP3487687B2 - 水素・酸素発生装置 - Google Patents
水素・酸素発生装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質膜を隔
膜として用い、陽極側に純水を供給しながら電気分解し
て、陽極側から酸素ガスを、陰極側から水素ガスを発生
させるための水素・酸素発生装置に関し、特に半導体製
造分野、原子力発電分野などにおいて必要とされる高純
度の水素ガス、酸素ガスを発生するための装置に関す
る。
膜として用い、陽極側に純水を供給しながら電気分解し
て、陽極側から酸素ガスを、陰極側から水素ガスを発生
させるための水素・酸素発生装置に関し、特に半導体製
造分野、原子力発電分野などにおいて必要とされる高純
度の水素ガス、酸素ガスを発生するための装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば、半導体製造工場など
水素ガス、酸素ガスを消費する工場では、固体高分子電
解質膜等の電解質膜を隔膜として用いて、陽極側と陰極
側とに分離して、純水を陽極側に供給しながら純水を電
気分解して、陽極側から酸素ガスを、陰極側から水素ガ
スをそれぞれ発生するように構成した水電解セルからな
る水素・酸素発生装置を設置することが行われている。
水素ガス、酸素ガスを消費する工場では、固体高分子電
解質膜等の電解質膜を隔膜として用いて、陽極側と陰極
側とに分離して、純水を陽極側に供給しながら純水を電
気分解して、陽極側から酸素ガスを、陰極側から水素ガ
スをそれぞれ発生するように構成した水電解セルからな
る水素・酸素発生装置を設置することが行われている。
【０００３】このような水素・酸素発生装置では、その
発生ガス圧力が低いために、発生したガスをコンプレッ
サーなどのガス圧縮機を用いて加圧して使用する必要が
あるが、圧縮機の潤滑オイル等による不純物が混入する
おそれがあり、そのため、高純度の水素ガス、酸素ガス
を必要とする半導体製造分野においては好ましくなかっ
た。
発生ガス圧力が低いために、発生したガスをコンプレッ
サーなどのガス圧縮機を用いて加圧して使用する必要が
あるが、圧縮機の潤滑オイル等による不純物が混入する
おそれがあり、そのため、高純度の水素ガス、酸素ガス
を必要とする半導体製造分野においては好ましくなかっ
た。
【０００４】このコンプレッサーによる不純物の混入が
なく、高純度でしかも高圧の水素ガス、酸素ガスを供給
することの可能な水素・酸素発生装置として、純水を満
たした容器内に水電解セルを収納した構成の水素・酸素
発生装置が、特表昭63-502908 号「水の電気分解方法及
びその装置」、特公平1-247591号「水素製造装置」、特
開平6-33283 号「水素発生装置」に開示されている。
なく、高純度でしかも高圧の水素ガス、酸素ガスを供給
することの可能な水素・酸素発生装置として、純水を満
たした容器内に水電解セルを収納した構成の水素・酸素
発生装置が、特表昭63-502908 号「水の電気分解方法及
びその装置」、特公平1-247591号「水素製造装置」、特
開平6-33283 号「水素発生装置」に開示されている。
【０００５】また、本発明者等は、既に特願平7-24737
号「水素・酸素ガス発生装置」において、純水容器に水
電解セルを浸漬するとともに、その酸素ガス分離室及び
水素ガス気液分離室の水面とガス圧力を制御できるよう
にして、酸素側と水素側のガス圧力の差圧を所定の小さ
い値にするよに構成したものである。そして、これによ
り、水電解セルの陽極室と陰極室とを分離している固体
高分子電解質膜などの隔膜に作用する差圧を小さくで
き、隔膜の破損の防止、水電解セルのシール部からのガ
スの漏洩の防止が可能で、その結果発生ガス圧力を高く
することができる技術を開示した。
号「水素・酸素ガス発生装置」において、純水容器に水
電解セルを浸漬するとともに、その酸素ガス分離室及び
水素ガス気液分離室の水面とガス圧力を制御できるよう
にして、酸素側と水素側のガス圧力の差圧を所定の小さ
い値にするよに構成したものである。そして、これによ
り、水電解セルの陽極室と陰極室とを分離している固体
高分子電解質膜などの隔膜に作用する差圧を小さくで
き、隔膜の破損の防止、水電解セルのシール部からのガ
スの漏洩の防止が可能で、その結果発生ガス圧力を高く
することができる技術を開示した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の水素・酸素発生装置に用いる水電解セルの構造と
しては、本発明者等が既に特開平5-287570号において、
図２に示したように、固体電解質128 、例えば、カチオ
ン交換膜（フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交換膜、
例えば、デュポン社製「ナフィオン117 」）の両面に白
金属族金属等からなる多孔質の陽極122 及び陰極123 を
接合した構造の固体高分子電解質膜121 を隔膜として用
いることで、陽極室124 と陰極室125 とに分離した構造
の水電解セル116 を形成し、該水電解セル116 の陽極室
124 に純水を供給しながら電気分解を行い、陽極室124
から酸素ガスを、陰極室125 から水素ガスをそれぞれ発
生するように構成したものである。すなわち、この場
合、水を陽極側に供給しながら電気分解することによ
り、陽極側では、2H2 O →O 2 ＋4H+ ＋4e- のような反
応が起こり酸素ガスが発生し、陰極側では、4H+ ＋4e-
→２H 2 の反応が起こり水素ガスが発生するものであ
る。
従来の水素・酸素発生装置に用いる水電解セルの構造と
しては、本発明者等が既に特開平5-287570号において、
図２に示したように、固体電解質128 、例えば、カチオ
ン交換膜（フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交換膜、
例えば、デュポン社製「ナフィオン117 」）の両面に白
金属族金属等からなる多孔質の陽極122 及び陰極123 を
接合した構造の固体高分子電解質膜121 を隔膜として用
いることで、陽極室124 と陰極室125 とに分離した構造
の水電解セル116 を形成し、該水電解セル116 の陽極室
124 に純水を供給しながら電気分解を行い、陽極室124
から酸素ガスを、陰極室125 から水素ガスをそれぞれ発
生するように構成したものである。すなわち、この場
合、水を陽極側に供給しながら電気分解することによ
り、陽極側では、2H2 O →O 2 ＋4H+ ＋4e- のような反
応が起こり酸素ガスが発生し、陰極側では、4H+ ＋4e-
→２H 2 の反応が起こり水素ガスが発生するものであ
る。
【０００７】この場合、水電解セルを純水容器内に浸し
た構造であり、電気分解反応が進むにしたがって、純水
容器内の純水が消費されていくので、補充水を補充する
必要があるが、この場合、高圧で操業しているので、純
水容器内も10〜30kg/cm 2 程度の圧力を有するため、通
常は、純水補充タンクからの純水を高圧ポンプなどで予
め昇圧する必要がある。しかしながら、このように高圧
ポンプなどを用いた場合には、高圧ポンプなどの構成部
品の潤滑オイル等による不純物が混入するおそれがあ
り、そのため、高純度の水素ガス、酸素ガスを必要とす
る半導体製造分野においては好ましくなかった。
た構造であり、電気分解反応が進むにしたがって、純水
容器内の純水が消費されていくので、補充水を補充する
必要があるが、この場合、高圧で操業しているので、純
水容器内も10〜30kg/cm 2 程度の圧力を有するため、通
常は、純水補充タンクからの純水を高圧ポンプなどで予
め昇圧する必要がある。しかしながら、このように高圧
ポンプなどを用いた場合には、高圧ポンプなどの構成部
品の潤滑オイル等による不純物が混入するおそれがあ
り、そのため、高純度の水素ガス、酸素ガスを必要とす
る半導体製造分野においては好ましくなかった。
【０００８】本発明は、このような実情を考慮して、構
成部品の潤滑オイル等による不純物が混入するおそれの
ある高圧ポンプなどの動力源を用いることなく、純水容
器内の高圧を維持したまま、純水容器内の純水のガス発
生に消費された純水を、補充水として容易に補充可能
で、しかも高圧、高純度の水素ガス、酸素ガスを得るこ
とのできる水素・酸素発生装置を提供することを目的と
する。
成部品の潤滑オイル等による不純物が混入するおそれの
ある高圧ポンプなどの動力源を用いることなく、純水容
器内の高圧を維持したまま、純水容器内の純水のガス発
生に消費された純水を、補充水として容易に補充可能
で、しかも高圧、高純度の水素ガス、酸素ガスを得るこ
とのできる水素・酸素発生装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、下記の（１）〜（４）を、その
構成要旨とするものである。
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、下記の（１）〜（４）を、その
構成要旨とするものである。
【００１０】（１）固体高分子電解質膜等の電解質膜を
隔膜として用いて、陽極側と陰極側とに分離して、純水
を陽極側に供給しながら純水を電気分解して、陽極側か
ら酸素ガスを、陰極側から水素ガスをそれぞれ発生する
ように構成され、且つ純水容器内に収容された水電解セ
ルを備えた水素・酸素発生器と、水素・酸素発生器の純
水容器内に純水を補給するために、水素・酸素発生器の
純水容器よりも高水平位置に配設され、且つ補給水経路
を介して水素・酸素発生器の純水容器に接続された補給
水タンクと、補給水タンク上方に配設されたガス抜き経
路と、補給水タンクに純水を供給するために、補給水タ
ンクよりも高水平位置に配設され、且つ純水供給経路を
介して補給水タンクに接続された純水タンクと、水素・
酸素発生器の純水容器上部と補給水タンクの上部を連通
する連通経路とから構成され、純水タンク、補給水タン
ク、及び純水容器の水位差によって、純水タンクから補
給水タンクを介して、水素・酸素発生器の純水容器内に
補給するように構成したことを特徴とする水素・酸素発
生装置。
隔膜として用いて、陽極側と陰極側とに分離して、純水
を陽極側に供給しながら純水を電気分解して、陽極側か
ら酸素ガスを、陰極側から水素ガスをそれぞれ発生する
ように構成され、且つ純水容器内に収容された水電解セ
ルを備えた水素・酸素発生器と、水素・酸素発生器の純
水容器内に純水を補給するために、水素・酸素発生器の
純水容器よりも高水平位置に配設され、且つ補給水経路
を介して水素・酸素発生器の純水容器に接続された補給
水タンクと、補給水タンク上方に配設されたガス抜き経
路と、補給水タンクに純水を供給するために、補給水タ
ンクよりも高水平位置に配設され、且つ純水供給経路を
介して補給水タンクに接続された純水タンクと、水素・
酸素発生器の純水容器上部と補給水タンクの上部を連通
する連通経路とから構成され、純水タンク、補給水タン
ク、及び純水容器の水位差によって、純水タンクから補
給水タンクを介して、水素・酸素発生器の純水容器内に
補給するように構成したことを特徴とする水素・酸素発
生装置。
【００１１】（２）水素・酸素発生器の純水容器には、
純水容器の液面位置を検出するための純水容器液面検知
装置が設けられており、純水容器液面検知装置によって
検知された純水容器液面位置が、予め設定されたレベル
より低い場合に、補給水経路及び連通経路を閉止した状
態で、純水供給経路及びガス抜き経路を開放して、純水
タンクと補給水タンクとの水位差によって、純水タンク
より補給水タンクに補給水を供給するように構成され、
補給水タンクには、補給水タンクの液面位置を検出する
ための補給水タンク液面検知装置が設けられており、補
給水タンク液面検知装置によって検知された補給水タン
ク液面位置が予め設定されたレベルよりも高い場合に、
純水供給経路及びガス抜き経路を閉止するとともに、連
通経路を開放して、補給水タンク内と水素・酸素発生器
の純水容器内を同圧力とするように構成され、補給水タ
ンク内と水素・酸素発生器の純水容器内が同圧力となっ
た後に、補給水経路を開放して、補給水タンクと水素・
酸素発生器の純水容器との水位差によって、補給水を補
給水タンクから純水容器に供給するように構成されてい
ることを特徴とする前述の（１）に記載の水素・酸素発
生装置。
純水容器の液面位置を検出するための純水容器液面検知
装置が設けられており、純水容器液面検知装置によって
検知された純水容器液面位置が、予め設定されたレベル
より低い場合に、補給水経路及び連通経路を閉止した状
態で、純水供給経路及びガス抜き経路を開放して、純水
タンクと補給水タンクとの水位差によって、純水タンク
より補給水タンクに補給水を供給するように構成され、
補給水タンクには、補給水タンクの液面位置を検出する
ための補給水タンク液面検知装置が設けられており、補
給水タンク液面検知装置によって検知された補給水タン
ク液面位置が予め設定されたレベルよりも高い場合に、
純水供給経路及びガス抜き経路を閉止するとともに、連
通経路を開放して、補給水タンク内と水素・酸素発生器
の純水容器内を同圧力とするように構成され、補給水タ
ンク内と水素・酸素発生器の純水容器内が同圧力となっ
た後に、補給水経路を開放して、補給水タンクと水素・
酸素発生器の純水容器との水位差によって、補給水を補
給水タンクから純水容器に供給するように構成されてい
ることを特徴とする前述の（１）に記載の水素・酸素発
生装置。
【００１２】（３）補給水タンク液面位置の予め設定さ
れたレベルが、満水レベルとなるように設定されている
ことを特徴とする前述の（２）に記載の水素・酸素発生
装置。
れたレベルが、満水レベルとなるように設定されている
ことを特徴とする前述の（２）に記載の水素・酸素発生
装置。
【００１３】（４）補給水経路、ガス抜き経路、純水供
給経路及び連通経路の開閉を、それぞれの経路に設けた
開閉弁によって行うように構成されていることを特徴と
する前述の（２）又は（３）に記載の水素・酸素発生装
置。
給経路及び連通経路の開閉を、それぞれの経路に設けた
開閉弁によって行うように構成されていることを特徴と
する前述の（２）又は（３）に記載の水素・酸素発生装
置。
【００１４】すなわち、本発明の水素・酸素発生装置で
は、純水容器液面位置が、予め設定されたレベルより低
い場合に、補給水経路及び連通経路を閉止した状態で、
純水供給経路及びガス抜き経路を開放して、純水タンク
と補給水タンクとの水位差によって、純水タンクより補
給水タンクに補給水が供給され、補給水タンク液面位置
が予め設定されたレベルよりも高い場合に、純水供給経
路及びガス抜き経路を閉止するとともに、連通経路を開
放して、補給水タンク内と水素・酸素発生器の純水容器
内を同圧力とし、補給水タンク内と水素・酸素発生器の
純水容器内を同圧力となった後に、補給水経路を開放し
て、補給水タンクと水素・酸素発生器の純水容器との水
位差によって、補給水を補給水タンクから純水容器に供
給するように構成されている。
は、純水容器液面位置が、予め設定されたレベルより低
い場合に、補給水経路及び連通経路を閉止した状態で、
純水供給経路及びガス抜き経路を開放して、純水タンク
と補給水タンクとの水位差によって、純水タンクより補
給水タンクに補給水が供給され、補給水タンク液面位置
が予め設定されたレベルよりも高い場合に、純水供給経
路及びガス抜き経路を閉止するとともに、連通経路を開
放して、補給水タンク内と水素・酸素発生器の純水容器
内を同圧力とし、補給水タンク内と水素・酸素発生器の
純水容器内を同圧力となった後に、補給水経路を開放し
て、補給水タンクと水素・酸素発生器の純水容器との水
位差によって、補給水を補給水タンクから純水容器に供
給するように構成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいてより詳細に説明する。
づいてより詳細に説明する。
【００１６】図１は、本発明の水素・酸素発生装置の全
体の概略図である。
体の概略図である。
【００１７】図１において、１は全体で水素・酸素発生
器を示しており、水素・酸素発生器１は、水電解セル２
を備え、この水電解セル２は純水容器３内に収納されて
おり、純水容器３内には純水が充填されており、水電解
セル２の陽極側に通じる開口24から水電解セル２内に純
水が供給されて、純水容器３の外部に設けられた電源
（図示せず）から、陽極側と陰極側に電圧が印可され
て、電気分解が行われ、陽極側から酸素ガスが、陰極側
から水素ガスがそれぞれ発生するようになっている。な
お、水電解セル２の内部構造は図示を省略するが、これ
は図２に示したように、固体高分子電解質膜等の電解質
膜を隔膜として用いて、陽極側と陰極側とに分離して、
純水を陽極側に供給しながら純水を電気分解して、陽極
側から酸素ガスを、陰極側から水素ガスをそれぞれ発生
するように構成されたものである。このような水電解セ
ルの構造として、本発明者等が既に出願した特願平7-24
737 号「水素・酸素ガス発生装置」に開示したものが使
用可能である。
器を示しており、水素・酸素発生器１は、水電解セル２
を備え、この水電解セル２は純水容器３内に収納されて
おり、純水容器３内には純水が充填されており、水電解
セル２の陽極側に通じる開口24から水電解セル２内に純
水が供給されて、純水容器３の外部に設けられた電源
（図示せず）から、陽極側と陰極側に電圧が印可され
て、電気分解が行われ、陽極側から酸素ガスが、陰極側
から水素ガスがそれぞれ発生するようになっている。な
お、水電解セル２の内部構造は図示を省略するが、これ
は図２に示したように、固体高分子電解質膜等の電解質
膜を隔膜として用いて、陽極側と陰極側とに分離して、
純水を陽極側に供給しながら純水を電気分解して、陽極
側から酸素ガスを、陰極側から水素ガスをそれぞれ発生
するように構成されたものである。このような水電解セ
ルの構造として、本発明者等が既に出願した特願平7-24
737 号「水素・酸素ガス発生装置」に開示したものが使
用可能である。
【００１８】そして、水電解セル２の陽極側から発生し
た酸素ガスは、純水容器３の上方に形成された酸素ガス
気液分離室４に溜まり、図示しない圧力制御装置の制御
によって、酸素ガス気液分離室４から所定の圧力になっ
た際に、酸素ガス取り出しライン５を介して、貯蔵タン
クなどのユースポイントに供給されるようになってい
る。
た酸素ガスは、純水容器３の上方に形成された酸素ガス
気液分離室４に溜まり、図示しない圧力制御装置の制御
によって、酸素ガス気液分離室４から所定の圧力になっ
た際に、酸素ガス取り出しライン５を介して、貯蔵タン
クなどのユースポイントに供給されるようになってい
る。
【００１９】一方、水電解セル２の陰極側から発生した
水素ガスは、水素取り出し管６を介して、純水容器３の
外部に配設された水素ガス気液分離装置７に導入されて
気液分離された後、図示しない圧力制御装置の制御によ
って、水素ガス気液分離装置７から所定の圧力になった
際に、水素ガス取り出しライン８を介して、貯蔵タンク
などのユースポイントに供給されるようになっている。
水素ガスは、水素取り出し管６を介して、純水容器３の
外部に配設された水素ガス気液分離装置７に導入されて
気液分離された後、図示しない圧力制御装置の制御によ
って、水素ガス気液分離装置７から所定の圧力になった
際に、水素ガス取り出しライン８を介して、貯蔵タンク
などのユースポイントに供給されるようになっている。
【００２０】さらに、純水容器３には、酸素ガス気液分
離室４の液面位置を検出するための純水容器液面検知装
置９が設けられており、この純水容器液面検知装置９
は、酸素ガス気液分離室４の側部に配設された水面計10
と水面センサ11と水面検出制御装置12とから構成されて
いる。
離室４の液面位置を検出するための純水容器液面検知装
置９が設けられており、この純水容器液面検知装置９
は、酸素ガス気液分離室４の側部に配設された水面計10
と水面センサ11と水面検出制御装置12とから構成されて
いる。
【００２１】さらに、電気分解反応が進むにしたがっ
て、純水容器内の純水が消費されていくので、補給水タ
ンク14は、純水容器３内に純水を補給するために、純水
容器３よりも高い水平位置に配設され、且つ補給水経路
13を介して純水容器３の酸素ガス気液分離室４に接続さ
れている。なお、補給水経路13には補給水経路開閉弁Ｄ
が設けられるとともに、補給水タンク14の上部には、ガ
ス抜き経路15が設けられ、ガス抜き弁Ａが配設されてい
る。また、補給水タンク14には、補給水タンク14の液面
位置を検出するための補給水タンク液面検知装置16が設
けられており、この補給水タンク液面検知装置16は、補
給水タンク14の側部に配設された水面計17と水面センサ
18と水面検出制御装置19とから構成されている。
て、純水容器内の純水が消費されていくので、補給水タ
ンク14は、純水容器３内に純水を補給するために、純水
容器３よりも高い水平位置に配設され、且つ補給水経路
13を介して純水容器３の酸素ガス気液分離室４に接続さ
れている。なお、補給水経路13には補給水経路開閉弁Ｄ
が設けられるとともに、補給水タンク14の上部には、ガ
ス抜き経路15が設けられ、ガス抜き弁Ａが配設されてい
る。また、補給水タンク14には、補給水タンク14の液面
位置を検出するための補給水タンク液面検知装置16が設
けられており、この補給水タンク液面検知装置16は、補
給水タンク14の側部に配設された水面計17と水面センサ
18と水面検出制御装置19とから構成されている。
【００２２】一方、補給水タンク14上部と純水容器３の
酸素ガス気液分離室４の上部は、連通経路22を介して連
通されるとともに、連通経路22には連通経路開閉弁Ｂが
設けられている。
酸素ガス気液分離室４の上部は、連通経路22を介して連
通されるとともに、連通経路22には連通経路開閉弁Ｂが
設けられている。
【００２３】また、純水タンク21は、補給水タンク14に
純水を供給するために、補給水タンクよりも高い水平位
置に配設され、且つ純水供給経路20を介して補給水タン
ク上部に接続される。また、前記純水供給経路20には純
水供給経路開閉弁Ｃが設けられている。
純水を供給するために、補給水タンクよりも高い水平位
置に配設され、且つ純水供給経路20を介して補給水タン
ク上部に接続される。また、前記純水供給経路20には純
水供給経路開閉弁Ｃが設けられている。
【００２４】このように構成される本発明の水素・酸素
発生装置において、純水を純水容器３内に供給する場合
の作動について、以下に説明する。
発生装置において、純水を純水容器３内に供給する場合
の作動について、以下に説明する。
【００２５】水電解セル２の電気分解反応が進むにした
がって、純水容器３内の純水が消費されていくので、純
水容器３の上方に形成された酸素ガス気液分離室４の液
面位置は低くなる。この液面位置が、純水容器液面検知
装置９の水面計10と水面センサ11によって所定のレベル
位置を下回ったと検出された場合に、水面検出制御装置
12から制御信号が出される。この制御信号によって、補
給水経路13の補給水経路開閉弁Ｄ及び連通経路22の連通
経路開閉弁Ｂを閉止した状態で、純水供給経路20の純水
供給経路開閉弁Ｃ及びガス抜き経路15のガス抜き弁Ａを
開放する制御が行われる。この結果、純水タンク21が補
給水タンク14より高水平位置に配置されているので、純
水タンク21と補給水タンク14との水位差によって、補給
水は純水タンク21より補給水タンク14に供給される。
がって、純水容器３内の純水が消費されていくので、純
水容器３の上方に形成された酸素ガス気液分離室４の液
面位置は低くなる。この液面位置が、純水容器液面検知
装置９の水面計10と水面センサ11によって所定のレベル
位置を下回ったと検出された場合に、水面検出制御装置
12から制御信号が出される。この制御信号によって、補
給水経路13の補給水経路開閉弁Ｄ及び連通経路22の連通
経路開閉弁Ｂを閉止した状態で、純水供給経路20の純水
供給経路開閉弁Ｃ及びガス抜き経路15のガス抜き弁Ａを
開放する制御が行われる。この結果、純水タンク21が補
給水タンク14より高水平位置に配置されているので、純
水タンク21と補給水タンク14との水位差によって、補給
水は純水タンク21より補給水タンク14に供給される。
【００２６】そして、補給水タンク液面検知装置16の水
面計17と水面センサ18によって検知された補給水タンク
の液面位置が、予め設定されたレベルよりも高くなる
と、水面検出制御装置19から制御信号が発信される。こ
の制御信号によって、純水供給経路20の純水供給経路開
閉弁Ｃ及びガス抜き経路15のガス抜き弁Ａを閉止すると
ともに、連通経路22の連通経路開閉弁Ｂを開放する弁の
制御が行われる。その結果、補給水タンク14内と純水容
器３内の圧力が同圧力になる。なお、この場合、補給水
タンクの液面位置の予め設定されたレベルを、ガス抜き
弁Ａから補給水がリークしてくるような満水レベル位置
に設定しておけば、補給水タンク14内に気体（酸素ガ
ス）が存在しないので、純水容器３内の圧力が低下する
ことがなく、酸素ガス圧を一定の圧力で酸素ガス取り出
しライン５を介して、貯蔵タンクなどのユースポイント
に供給される。
面計17と水面センサ18によって検知された補給水タンク
の液面位置が、予め設定されたレベルよりも高くなる
と、水面検出制御装置19から制御信号が発信される。こ
の制御信号によって、純水供給経路20の純水供給経路開
閉弁Ｃ及びガス抜き経路15のガス抜き弁Ａを閉止すると
ともに、連通経路22の連通経路開閉弁Ｂを開放する弁の
制御が行われる。その結果、補給水タンク14内と純水容
器３内の圧力が同圧力になる。なお、この場合、補給水
タンクの液面位置の予め設定されたレベルを、ガス抜き
弁Ａから補給水がリークしてくるような満水レベル位置
に設定しておけば、補給水タンク14内に気体（酸素ガ
ス）が存在しないので、純水容器３内の圧力が低下する
ことがなく、酸素ガス圧を一定の圧力で酸素ガス取り出
しライン５を介して、貯蔵タンクなどのユースポイント
に供給される。
【００２７】次に、図示しないが補給水タンク14内と純
水容器３内に設けられた圧力センサーの測定の結果、補
給水タンク14内と純水容器３内の圧力が同圧力となった
後に、補給水経路13の補給水経路開閉弁Ｄを開放する
と、補給水タンク14は純水容器３より高水平位置に配置
されているので、補給水タンク14と純水容器３との水位
差によって、補給水は補給水タンク14から純水容器３に
供給される。
水容器３内に設けられた圧力センサーの測定の結果、補
給水タンク14内と純水容器３内の圧力が同圧力となった
後に、補給水経路13の補給水経路開閉弁Ｄを開放する
と、補給水タンク14は純水容器３より高水平位置に配置
されているので、補給水タンク14と純水容器３との水位
差によって、補給水は補給水タンク14から純水容器３に
供給される。
【００２８】そして、酸素ガス気液分離室４の液面位置
が、純水容器液面検知装置９の水面計10と水面センサ11
によって所定のレベル位置を上回ったと検出された場合
に、水面検出制御装置12から制御信号が出されて、連通
経路22の連通経路開閉弁Ｂ及び補給水経路13の補給水経
路開閉弁Ｄが閉止されて純水容器３内への補給水の供給
が完了し、次の補給水供給サイクルが順次繰り返し行わ
れるようになっている。
が、純水容器液面検知装置９の水面計10と水面センサ11
によって所定のレベル位置を上回ったと検出された場合
に、水面検出制御装置12から制御信号が出されて、連通
経路22の連通経路開閉弁Ｂ及び補給水経路13の補給水経
路開閉弁Ｄが閉止されて純水容器３内への補給水の供給
が完了し、次の補給水供給サイクルが順次繰り返し行わ
れるようになっている。
【００２９】なお、上述した実施例では、純水容器３の
上部に酸素ガス気液分離室４のみを設けてあるが、図示
しないが、その代わりに、純水容器３内を隔壁によって
二分して、酸素ガス気液分離室と水素ガス気液分離室を
形成して、いずれか一方又は両方の気液分離室に補給水
タンクから純水を補給するように構成することも可能で
ある。
上部に酸素ガス気液分離室４のみを設けてあるが、図示
しないが、その代わりに、純水容器３内を隔壁によって
二分して、酸素ガス気液分離室と水素ガス気液分離室を
形成して、いずれか一方又は両方の気液分離室に補給水
タンクから純水を補給するように構成することも可能で
ある。
【００３０】
【発明の効果】本発明の水素・酸素発生装置によれば、
純水容器液面位置が、予め設定されたレベルより低い場
合に、補給水経路及び連通経路を閉止した状態で、純水
供給経路及びガス抜き経路を開放して、純水タンクと補
給水タンクとの水位差によって、純水タンクより補給水
タンクに補給水が供給され、補給水タンク液面位置が予
め設定されたレベルよりも高い場合に、純水供給経路及
びガス抜き経路を閉止するとともに、連通経路を開放し
て、補給水タンク内と水素・酸素発生器の純水容器内を
同圧力とし、補給水タンク内と水素・酸素発生器の純水
容器内を同圧力となった後に、補給水経路を開放して、
補給水タンクと水素・酸素発生器の純水容器との水位差
によって、補給水を補給水タンクから純水容器に供給す
るように構成したので、高圧ポンプなどの動力源を用い
ることなく、純水容器内の高圧を維持したまま、純水容
器内の純水のガス発生に消費された純水を、補充水とし
て容易に補充可能であり、高圧ポンプなどの構成部品の
潤滑オイル等による不純物が混入するおそれがなく、高
純度で且つ高圧の酸素ガス、水素ガスを提供できる。
純水容器液面位置が、予め設定されたレベルより低い場
合に、補給水経路及び連通経路を閉止した状態で、純水
供給経路及びガス抜き経路を開放して、純水タンクと補
給水タンクとの水位差によって、純水タンクより補給水
タンクに補給水が供給され、補給水タンク液面位置が予
め設定されたレベルよりも高い場合に、純水供給経路及
びガス抜き経路を閉止するとともに、連通経路を開放し
て、補給水タンク内と水素・酸素発生器の純水容器内を
同圧力とし、補給水タンク内と水素・酸素発生器の純水
容器内を同圧力となった後に、補給水経路を開放して、
補給水タンクと水素・酸素発生器の純水容器との水位差
によって、補給水を補給水タンクから純水容器に供給す
るように構成したので、高圧ポンプなどの動力源を用い
ることなく、純水容器内の高圧を維持したまま、純水容
器内の純水のガス発生に消費された純水を、補充水とし
て容易に補充可能であり、高圧ポンプなどの構成部品の
潤滑オイル等による不純物が混入するおそれがなく、高
純度で且つ高圧の酸素ガス、水素ガスを提供できる。
【図１】図１は、本発明の水素・酸素発生装置の全体の
概略図である。
概略図である。
【図２】図２は、水電解セルの構成を示す概略図であ
る。
る。
１・・・ 水素・酸素発生器
２・・・ 水電解セル
３・・・ 純水容器
４・・・ 酸素ガス気液分離室
５・・・ 酸素ガス取り出しライン
６・・・ 水素取り出し管
７・・・ 水素ガス気液分離装置
８・・・ 水素ガス取り出しライン
９・・・ 純水容器液面検知装置
１０・・・ 水面計
１１・・・ 水面センサ
１２・・・ 水面検出制御装置
１３・・・ 補給水経路
１４・・・ 補給水タンク
１５・・・ ガス抜き経路
１６・・・ 補給水タンク液面検知装置
１７・・・ 水面計
１８・・・ 水面センサ
１９・・・ 水面検出制御装置
２０・・・ 純水供給経路
２１・・・ 純水タンク
２２・・・ 連通経路
２４・・・ 開口
Ａ・・・ ガス抜き弁
Ｂ・・・ 連通経路開閉弁
Ｃ・・・ 純水供給経路開閉弁
Ｄ・・・ 補給水経路開閉弁
フロントページの続き
(72)発明者 佐々木 隆
兵庫県三木市志染町東自由が丘３丁目
310
(72)発明者 平井 清司
兵庫県加古川市別府町新野辺475−20
(72)発明者 長尾 衛
大阪府大阪市東淀川区井高野２丁目７番
18−102号
(72)発明者 原田 宙幸
東京都練馬区西大泉２−25−43
(56)参考文献 特開 平４−99189（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−193287（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−44370（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C25B 9/00
C25B 1/04
C25B 15/02 302
C25B 15/08 302
Claims (4)
- 【請求項１】 固体高分子電解質膜等の電解質膜を隔膜
として用いて、陽極側と陰極側とに分離して、純水を陽
極側に供給しながら純水を電気分解して、陽極側から酸
素ガスを、陰極側から水素ガスをそれぞれ発生するよう
に構成され、且つ純水容器内に収容された水電解セルを
備えた水素・酸素発生器と、 水素・酸素発生器の純水容器内に純水を補給するため
に、水素・酸素発生器の純水容器よりも高水平位置に配
設され、且つ補給水経路を介して水素・酸素発生器の純
水容器に接続された補給水タンクと、 補給水タンク上方に配設されたガス抜き経路と、 補給水タンクに純水を供給するために、補給水タンクよ
りも高水平位置に配設され、且つ純水供給経路を介して
補給水タンクに接続された純水タンクと、 水素・酸素発生器の純水容器上部と補給水タンクの上部
を連通する連通経路とから構成され、 純水タンク、補給水タンク、及び純水容器の水位差によ
って、純水タンクから補給水タンクを介して、水素・酸
素発生器の純水容器内に補給するように構成したことを
特徴とする水素・酸素発生装置。 - 【請求項２】 水素・酸素発生器の純水容器には、純水
容器の液面位置を検出するための純水容器液面検知装置
が設けられており、 純水容器液面検知装置によって検知された純水容器液面
位置が、予め設定されたレベルより低い場合に、補給水
経路及び連通経路を閉止した状態で、純水供給経路及び
ガス抜き経路を開放して、純水タンクと補給水タンクと
の水位差によって、純水タンクより補給水タンクに補給
水を供給するように構成され、 補給水タンクには、補給水タンクの液面位置を検出する
ための補給水タンク液面検知装置が設けられており、 補給水タンク液面検知装置によって検知された補給水タ
ンク液面位置が予め設定されたレベルよりも高い場合
に、純水供給経路及びガス抜き経路を閉止するととも
に、連通経路を開放して、補給水タンク内と水素・酸素
発生器の純水容器内を同圧力とするように構成され、 補給水タンク内と水素・酸素発生器の純水容器内が同圧
力となった後に、補給水経路を開放して、補給水タンク
と水素・酸素発生器の純水容器との水位差によって、補
給水を補給水タンクから純水容器に供給するように構成
されていることを特徴とする請求項１に記載の水素・酸
素発生装置。 - 【請求項３】 補給水タンク液面位置の予め設定された
レベルが、満水レベルとなるように設定されていること
を特徴とする請求項２に記載の水素・酸素発生装置。 - 【請求項４】 補給水経路、ガス抜き経路、純水供給経
路及び連通経路の開閉を、それぞれの経路に設けた開閉
弁によって行うように構成されていることを特徴とする
請求項２又は３に記載の水素・酸素発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23399695A JP3487687B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 水素・酸素発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23399695A JP3487687B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 水素・酸素発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0978278A JPH0978278A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3487687B2 true JP3487687B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=16963923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23399695A Expired - Lifetime JP3487687B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 水素・酸素発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3487687B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006060912A1 (en) | 2004-12-07 | 2006-06-15 | Stuart Energy Systems Corporation | Electrolyser and components therefor |
| JP7478082B2 (ja) * | 2020-11-17 | 2024-05-02 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 水素・酸素発生装置、及び、気液分離タンク |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23399695A patent/JP3487687B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0978278A (ja) | 1997-03-25 |
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