(57)【要約】      （修正有）【課題】  圧力調整装置を改良することにより給水圧力変動を小さくすることのできる給水システムを提供する。【解決手段】  給水システムは給水ライン17に設けられたポンプ駆動系1と、給水ライン17においてポンプ駆動系1の下流に減圧弁7を介して設けられた給排水調整系2からなる。ポンプ駆動系1は、純水タンク29から水電解槽へ給水する給水ライン17と、同ライン17に設けられた給水ポンプ37と、給水ポンプ37の吐水圧を検知する第１圧力計3と、同圧力計3の検知信号を受けて給水ポンプ37の吐水圧を制御する第１圧力調整器5とからなる。給排水調整系2は、給水ライン17から分岐し純水タンク29に至る排水ライン13と、分岐点と減圧弁7の間で給水ライン17の圧力を検知する第２圧力計4と、同圧力計4の検知信号を受けて排水ライン13の調圧弁8を制御する第２圧力調整器6とからなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水タンクから水電解槽へ給水する給水ラインと、同ラインに設けられた給水ポンプと、給水ポンプの吐水圧を検知する第１圧力計と、同圧力計の検知信号を受けて給水ポンプの吐水圧を制御する第１圧力調整器とからなるポンプ駆動系と、
給水ラインにおいてポンプ駆動系の下流に減圧弁を介して設けられ、かつ、給水ラインから分岐し純水タンクに至る排水ラインと、分岐点と減圧弁の間で給水ラインの圧力を検知する第２圧力計と、同圧力計の検知信号を受けて排水ラインの調圧弁を制御する第２圧力調整器とからなる給排水調整系とを
具備してなることを特徴とする給水システム。
【請求項２】
ポンプ駆動系により給水ポンプの吐水圧の変動幅を、減圧弁の下流にて全水圧範囲の１０％未満とし、給排水調整系により水電解槽への供給水の圧力変動幅を全水圧範囲の１％以下にしたことを特徴とする請求項１記載の給水システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の給水システムを用いた固体高分子型水電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高圧の水素を発生する水電解装置に純水を供給する給水システムに関し、より詳しくは給水圧力変動を可及的に少なくすることができる給水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、先に、純水タンクから水電解槽へ給水する給水ラインにおいて、給水ポンプの吐水圧を制御するための圧力調整システムを提案したが、この圧力調整は給水ポンプの吐水圧制御のみで行われていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特願２００４−６０００２号明細書および図３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、水素の発生圧力を数十ＭＰａまで昇圧させる必要のある高圧水素製造用の水電解装置に給水するシステムでは、給水ポンプの吐水圧制御のみでは圧力変動が大きく、そのため給水圧変動の少ないことを要する水電解装置には特許文献１の給水システムは適用できなかった。
【０００４】
特に、高圧の水素を発生する水電解装置においては、給水ポンプの吐水圧変動幅は、±１ＭＰａ程度以内に抑える必要があるが、特許文献１に記載のように圧力調整を給水ポンプの吐水圧制御のみで行う給水システムでは、この変動幅は±数ＭＰａ程度にもなった。
【０００５】
本発明の目的は、圧力調整装置を改良することにより給水圧力変動を小さくすることのできる給水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、
純水タンク(29)から水電解槽(20)へ給水する給水ライン(17)と、同ライン(17)に設けられた給水ポンプ(37)と、給水ポンプ(37)の吐水圧を検知する第１圧力計(3)と、同圧力計(3)の検知信号を受けて給水ポンプ(37)の吐水圧を制御する第１圧力調整器(5)とからなるポンプ駆動系(1)と、
給水ライン(17)においてポンプ駆動系(1)の下流に減圧弁(7)を介して設けられ、かつ、給水ライン(17)から分岐し純水タンク(29)に至る排水ライン(13)と、分岐点と減圧弁(7)の間で給水ライン(17)の圧力を検知する第２圧力計(4)と、同圧力計(4)の検知信号を受けて排水ライン(13)の調圧弁(8)を制御する第２圧力調整器(6)とからなる給排水調整系(2)とを
具備してなることを特徴とする給水システムである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、ポンプ駆動系(1)により給水ポンプ(37)の吐水圧の変動幅を、減圧弁(7)の下流にて全水圧範囲の１０％未満（よりよくは５％前後とし、給排水調整系(2)により水電解槽(20)への供給水の圧力変動幅を全水圧範囲の１％以下にしたことを特徴とする請求項１記載の給水システムである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の給水システムを用いた固体高分子型水電解装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明では、給水システムは、純水タンク(29)から水電解槽(20)へ給水する給水ライン(17)において、同ライン(17)に設けられた給水ポンプ(37)の吐水圧を制御するポンプ駆動系(1)と、排水ライン(13)の調圧弁(8)を制御する第２圧力調整器(6)とを具備するので、純水タンクへの排水量を微調整することによって、水電解槽(20)への給水圧力の変動を最小に抑えることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明では、ポンプ駆動系(1)における第１圧力計(3)は精度の低い圧力計でよく、給排水調整系(2)における第２圧力計(4)は精度の高い圧力計である。
【００１１】
減圧弁(7)の下流では、圧力変動幅は、第１圧力計(3)からの検知信号を受けて第１圧力調整器(5)が給水ポンプ(37)の吐水圧を制御するポンプ駆動系(1)によって、全水圧範囲の１０％未満（よりよくは５％前後に制御される。
【００１２】
減圧弁(7)より下流では、圧力変動幅は、変動幅が全水圧範囲の１０％未満（よりよくは５％前後に抑えられている水圧が第２圧力計(4)に検知され、その検知信号を受けて第２圧力調整器(6)が調圧弁(8)の排水圧を調整することによって、水電解槽(20)への供給水の圧力変動幅を全水圧範囲の１％以下に抑えることができる。
【００１３】
したがって、減圧弁(7)の下流にて、圧力変動幅を全水圧範囲の１０％未満（よりよくは５％前後に抑えるように、第１圧力計(3)を粗調整しておけば、第２圧力計(4)を微調整することにより、水電解槽(20)への供給水の圧力変動幅を所望値以下に抑えることができるが、このような粗調整ができないと、精度の良い第２圧力計(4)でもその微調整は圧力変動幅を所望値以下に抑えるのに有効に働かない。よって、本発明のように、ポンプ駆動系(1)と給排水調整系(2)の２段からなる給水システムを構成することにより、水電解槽(20)への供給水の圧力変動幅を所望値以下に抑えることができる。
【００１４】
給水ライン(17)の分岐点下流部、すなわち供給ライン(12)に調圧弁を設置しない理由は、排水ライン(13)からの排水による圧力微調整により圧力変動を抑えることができるが、給水ライン(17)の分岐点下流部、すなわち供給ライン(12)では非圧縮性の水圧を調整することができないからである。
【００１５】
請求項３に係る発明により、請求項１または２に記載の給水システムを用いた固体高分子型水電解装置を提供することができる。
【００１６】
こうして、本発明による本給水システムを用いることにより、水電解槽(20)への供給水の圧力変動幅を最小限に抑えることができる、したがって、圧力変動幅を大幅に減じることが要求される高圧（数十ＭＰａ、願わくは３５ＭＰａから７０ＭＰａ）水素製造用の水電解装置の給水システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
つぎに、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。
【００１８】
実施例１
給水システムの全体フローを図１に示す。同図において、給水システムは給水ライン(17)に設けられたポンプ駆動系(1)と、給水ライン(17)においてポンプ駆動系(1)の下流に減圧弁(7)を介して設けられた給排水調整系(2)の２段からなる。
【００１９】
ポンプ駆動系(1)は、水純水タンク(29)から水電解槽(20)へ給水する給水ライン(17) と、同ライン(17)に設けられた給水ポンプ(37)と、給水ポンプ(37)の吐水圧を検知する第１圧力計(3)と、同圧力計(3)の検知信号を受けて給水ポンプ(37)の吐水圧を制御する第１圧力調整器(5)とからなる。
【００２０】
給排水調整系(2)は、給水ライン(17)から分岐し純水タンク(29)に至る排水ライン(13)と、分岐点と減圧弁(7)の間で給水ライン(17)の圧力を検知する第２圧力計(4)と、同圧力計(4)の検知信号を受けて排水ライン(13)の調圧弁(8)を制御する第２圧力調整器(6)とからなる。
【００２１】
上記構成の給水システムにおいて、給水ポンプ(37)の吐水圧は第１圧力計(3)により検知され、その検知信号により第１圧力調整器(5)が給水ポンプ(37)の吐水圧を制御するように作動する。第１圧力計(3)は従来型のものであり、給水ライン(17)における給水ポンプ(37)吐水側の大まかな圧力を検知し、第１圧力調整器(5)がその検知信号を受けて給水ポンプ(37)の吐水圧を制御している。給水ポンプ(37)と第１圧力計(3)の間には第１のバッファタンク(9)が設置されており、これにより吐水圧の大きな変動が緩和されている。ポンプ駆動系(1)の下流には、給水ポンプ(37)の吐水圧を減じる減圧弁(7)が設置されており、減圧弁(7)の下流にて圧力の変動幅は全水圧範囲の数％に制御されている。
【００２２】
減圧弁(7)の下流には検知精度の高い（全水圧範囲の１％以内）第２圧力計(4)が設置されている。第２圧力計(4)の下流において給水ライン(17)から排水ライン(13)が分岐されており、排水ライン(13)には調圧弁(8)が設置されている。給水ライン(17)の分岐点下流部、すなわち供給ライン(12)は水電解槽(20)へ至る。分岐点と減圧弁(7)の間の間の水圧は第２圧力計(4)により検知され、その検知信号により第２圧力調整器(6)が調圧弁(8)を制御し、水電解槽(20)への供給水の圧力変動幅を全水圧範囲の１％以下に微調整している。つまり、排水ライン(13)に設置された調圧弁(8)にて排水量を細かく調整することにより、水電解槽(20)への供給水の圧力変動幅が最小に抑制されている。減圧弁(7)と第２圧力計(4)の間にも第２のバッファタンク(10)が設置されており、第２圧力計(4)入口の圧力変動を緩和している。
【００２３】
上記構成の給水システムを設置した高圧（数十ＭＰａ、願わくは３５ＭＰａから７０ＭＰａ）水素製造用の水電解装置を図２に示す。同図において、給水圧力の変動幅は全水圧範囲の１％以内に抑制されている。そのため、水電解装置の給水側（本装置においては、酸素発生の陽極側を示す）の圧力が安定して、陽極側と陰極側の差圧変動が許容値である１ＭＰａ以内に抑えられて、電極接合体の破損を防ぐことができる。
【００２４】
図２における各符号はそれぞれ下記の通りの部材を示す。(1)ポンプ駆動系、(2)は給排水調整系、(3)は第１圧力計、(4)は第２圧力計、(5)は第１圧力調整器、(6)は第２圧力調整器、(7)は減圧弁、(8)は調圧弁、(9)は第１のバッファタンク、(10)は第２のバッファタンク、(11)は供給水圧を監視するために設けられた圧力計で、第１圧力計(3) と第２圧力計(4) の間にあって減圧弁(7)の下流にて減圧していることを確認する働きをする。(12)は供給ライン、(13)は排水ライン、(17)は給水ライン、(20)は固体高分子型水電解槽、(21)は圧力容器、(21a)は水素排出管、(21b)は水排出管、(21c)は水導入管、(22)は水素ライン、(23)は水素気液分離器、(24)は酸素ライン、(25)は酸素気相部、(26)は水循環ライン、(29)は純水タンク、(30)は純水導入ライン、(31)は分離水回収ライン、(33)は水素冷却器、(34)は水素圧調整弁、(35)は分離水圧力調整弁、(36)は減圧弁、(37)は給水ポンプ、(38)は温度計、(39)は循環水圧調整弁、(40)は酸素圧調整弁、(41)は水素圧力計、(43)は流量調整弁、(44)は調圧弁、(46)は圧力容器内圧力計、(47)は差圧計、(48)は減圧弁、(49)は熱交換器、(50)は純水器、(51)は液面制御計、(52)は液面制御計である。
【００２５】
比較例１
特許文献１に記載の従来の給水システムを設置した高圧水素発生用の水電解装置を図３に示す。給水ポンプの吐水圧変動は、±１ＭＰａ程度以内に抑える必要があるが、同図に示すように、圧力調整を給水ポンプの吐水圧制御のみで行う給水システムでは、圧力変動は±数ＭＰａ程度にもなった。
【００２６】
図３における各符号はそれぞれ図２における同符号の部材と同じものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の給水システムのフロー図である。
【図２】本発明の給水システムを用いた固体高分子型水電解装置のフロー図である。
【図３】従来の給水システムを用いた固体高分子型水電解装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００２８】
(1)…ポンプ駆動系
(2)…給排水調整系
(3)…第１圧力計
(4)…第２圧力計
(5)…第１圧力調整器
(6)…第２圧力調整器
(7)…減圧弁
(8)…調圧弁
(13)…排水ライン
(17)…給水ライン
(20)…水電解槽
(29)…純水タンク
(37)…給水ポンプ
【図１】
2006193756.tif 000003
【図２】
2006193756.tif 000004
【図３】
2006193756.tif 000005