(57)【特許請求の範囲】
【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、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し、該浮力分離部が、前記混合流体を略水平方向に流通させ、上面部にガスを接触させ付着させる、複数の平板部材で形成された複数の分離流通路を有することを特徴とするのガス発生システム。
【請求項２】
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し、
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し、
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ことを特徴とするガス発生システム。
【請求項３】
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１又は２に記載のガス発生システム。
【請求項４】
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１から３のいずれか１項に記載のガス発生システム。
【請求項５】
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１から４のいずれか１項に記載のガス発生システム。
【請求項６】
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５に記載のガス発生システム。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載のガス発生システム。
【請求項８】
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し、
該浮力分離部が、前記混合流体を略水平方向に流通させ、上面部にガスを接触させ付着させる、複数の平板部材で形成された複数の分離流通路を有することを特徴とする気液分離装置。
【請求項９】
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し、
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ことを特徴とする気液分離装置。
【請求項１０】
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８又は９に記載の気液分離装置。
【請求項１１】
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８から１０のいずれか１項に記載の気液分離装置。
【請求項１２】
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８から１１のいずれか１項に記載の気液分離装置。
【請求項１３】
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１２に記載の気液分離装置。
【請求項１４】
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８から１３のいずれか１項に記載の気液分離装置。
【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５０６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５０２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５０２Ａ）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１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。
【００１５】
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。
【００１６】
また、本発明の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、上面部にガスを接触させ付着させる、複数の平板部材で形成された複数の分離流通路を有する。
【００１７】
この構成によれば、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。
【００１８】
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、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し、
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し、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。
【００１９】
この構成によれば、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。
【００２０】
また、本発明の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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、本発明の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。
【００２３】
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。
【００２４】
また、本発明の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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、本発明の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。
【００２７】
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。
【００２８】
さらに、本発明の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。
【００２９】
また、本発明の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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、本発明の第三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、上面部にガスを接触させ付着させる、複数の平板部材で形成された複数の分離流通路を有する。
【００３３】
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、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し、
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。
【００３４】
また、本発明の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。
【００３５】
また、本発明の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。
【００３６】
また、本発明の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。
【００３７】
また、本発明の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。
【００３８】
さらに、本発明の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。
【００３９】
また、本発明の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。
【００４０】
【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。
【００４１】
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。
【００４２】
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２Ａ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、０．２μＳ／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。
【００４５】
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１０、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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１０３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。
【００５３】
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。
【００５４】
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１１３、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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１０６ａ，１０６ｂよりも大きく形成されている。
【００５８】
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１１５，１１６である。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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１１４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１２０ａ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１２０ｂ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。
【００６４】
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，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄの大きさに応じた絶縁シート１０９ａ，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。
【００６５】
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１１２ａの外周部）に、シム１１０を配設すべく構成されている。
【００６６】
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１０４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。
【００６７】
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１１８、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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２Ｌ１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。
【００７６】
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２０１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。
【００７７】
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。また、この多孔板２３３は、スチールワイヤの保持も行う。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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２０１の上部に放出された酸素ガスは、酸素ガス流出部２３０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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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４００が構成されている。
【００８９】
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。
【００９０】
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４Ｌ）にて得られる検知信号に基づいて純水排出バルブ４Ａ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。
【００９１】
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４３３、スチールワイヤ４３２、および水素ガス供給口４３１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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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４１０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４３１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４００がＹ型であること、およびスチールワイヤ４１２，４３２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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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７１２，７２２，７３２、流出口（純水）７２１、水素ガス供給口７３
１、および水封部７４０等が設けられている。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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２５１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２０１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２５１ａ，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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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２１５ｂ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２１０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。
【０１２０】
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２１５ｄ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。
【０１２１】
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２１０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。
【０１２２】
ここで、第一および第二挿入管２１６，２１７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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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２２０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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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２５２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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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２５０にて、より適切な気液分離を行うことが可能となる。
【０１３７】
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２５０と他の要素（ディフューザ部２１５、各挿入管２１６，２１７、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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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６５１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。
【０１４２】
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６５２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。
【０１４３】
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６５２ｄ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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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１８（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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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８５１Ｂ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。
【０１４８】
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１８（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８５２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。
【０１４９】
以上のように、本実施形態は、平板８５１Ａ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。
【０１５０】
また、本実施形態によれば、分離流通路８５２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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
【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、１０４…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，１０９ｄ…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）、１１２ｂ…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、２１６…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、２３１…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、２５１ａ，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、４２０…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、６５２…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、８５５ａ…円弧部、８５５ｂ…取付部、８６０…整流部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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