(57)【要約】【課題】高圧水素ガスから気液分離された水を、大型の装置を用いずに減圧して緩やかに排出できる気液分離方法及び装置を提供する。【解決手段】耐圧容器３１と、水位検出手段３２と、水素取出手段１９と、排水手段２０とを備える。水素取出手段１９は、第１の導管２３と、第１の所定の圧力以上で開弁する第１の背圧弁２５と、水位検出手段３２により検出される水位が第１の所定の水位で開弁し、第１の所定の水位より高水位の第２の所定の水位で閉弁する電磁弁２６とを備え、排水手段２０は、第２の導管２４と、第１の所定の圧力よりも高い第２の所定の圧力以上で開弁する第２の背圧弁２７とを備える。背圧弁２５、電磁弁２６に代えて所定の圧力以上で開弁する背圧弁２８を備え、背圧弁２７に代えて絞り部２９と、第１の所定の水位で閉弁し、第１の所定の水位より高水位の第２の所定の水位で開弁する電磁弁３０とを備えていてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含む高圧水素ガスを耐圧容器内に導入して、重力により該高圧水素ガスと水とに分離し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、高圧水素ガスを取り出すと共に、該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで該耐圧容器内の水を排出する気液分離方法において、
該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管に、第１の所定の圧力以上で開弁する第１の背圧弁と、第１の背圧弁の下流側に設けられた電磁弁とを備えると共に、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管に、第１の所定の圧力よりも高い第２の所定の圧力以上で開弁する第２の背圧弁を備え、
該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位となったときに、該電磁弁を開弁して第１の背圧弁を介して第１の導管から高圧水素ガスを取り出すと共に、
該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに該電磁弁を閉弁して高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、第２の背圧弁を介して第２の導管から該耐圧容器内の水を排出することを特徴とする気液分離方法。
【請求項２】
水分を含む高圧水素ガスを耐圧容器内に導入して、重力により該高圧水素ガスと水とに分離し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、高圧水素ガスを取り出すと共に、該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで該耐圧容器内の水を排出する気液分離方法において、
該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管に、所定の圧力以上で開弁する背圧弁を備えると共に、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管に、絞り部と、該絞り部の下流側に設けられた電磁弁とを備え、
該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位となったときに、該背圧弁を介して第１の導管から高圧水素ガスを取り出すと共に、
該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに該電磁弁を開弁して高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、該絞り部を介して第２の導管から該耐圧容器内の水を排出することを特徴とする気液分離方法。
【請求項３】
水分を含む高圧水素ガスを導入して、重力により高圧水素ガスと水とに分離する耐圧容器と、
該耐圧容器内の水位を検出する水位検出手段と、
該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、該耐圧容器から高圧水素ガスを取り出す水素取出手段と、
該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、該耐圧容器から水を排出する排水手段とを備える気液分離装置において、
該水素取出手段は、該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管と、
第１の導管に設けられ第１の所定の圧力以上で開弁する第１の背圧弁と、
第１の導管の第１の背圧弁の下流側に設けられ、該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位となったときに開弁し、該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに閉弁する電磁弁とを備え、
該排水手段は、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管と、
第２の導管に設けられ、第１の所定の圧力よりも高い第２の所定の圧力以上で開弁する第２の背圧弁とを備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項４】
水分を含む高圧水素ガスを導入して、重力により高圧水素ガスと水とに分離する耐圧容器と、
該耐圧容器内の水位を検出する水位検出手段と、
該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、該耐圧容器から高圧水素を取り出す水素取出手段と、
該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、該耐圧容器から水を排出する排水手段とを備える気液分離装置において、
該水素取出手段は、該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管と、
第１の導管に設けられ所定の圧力以上で開弁する背圧弁とを備え、
該排出手段は、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管と、
第２の導管に設けられた絞り部と、
第２の導管の該絞り部の下流側に設けられ、該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに開弁し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位まで低下したときに閉弁する電磁弁とを備えることを特徴とする気液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を含む高圧水素ガスを、該高圧水素ガスと水とに分離する気液分離方法及び該気液分離方法に用いる気液分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水の電解により水素ガスを製造する水素製造装置が用いられている。前記水素製造装置は、例えば、両面に触媒電極層を備える固体高分子膜と、該固体高分子膜の両側に相対向して設けられたカソード側給電体、アノード側給電体と、各給電体にそれぞれ積層されたセパレータとを備える構成を単セルとし、複数の該単セルを相互に積層した構成となっている。前記水素製造装置では、アノード側に水を供給すると共に、各給電体に通電することにより、供給された水が固体高分子電解質膜のアノード側の触媒電極層で電気分解され、水素イオン、電子、酸素ガスを生成する。前記水素イオンは、アノード側とカソード側との電位差により固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、カソード側の触媒電極層から電子を受け取って水素ガスとなる。この結果、前記水素製造装置では、カソード側に高圧水素ガスを得ることができる。
【０００３】
ところで、前記水素イオンは、前記固体高分子電解質膜を透過する際に水分子を伴うので、前記高圧水素ガスは水分を含んでいる。従って、前記高圧水素ガスを使用する際には、気液分離を行って、前記水分を除去する必要がある。
【０００４】
前記高圧水素ガスの気液分離装置として、例えば、前記水素製造装置で得られた前記高圧水素ガスを耐圧容器に導入し、該耐圧容器内で重力により高圧水素ガスと水とに分離する装置が知られている。前記気液分離装置は、前記耐圧容器の上部に水素ガス取出口を備えると共に、底部には排水導管を備えており、該耐圧容器内に所定量の水が溜まると、これを水位検出手段により検知して、該排水導管に設けられた電磁弁を開弁し、該耐圧容器内の水を該排水導管から外部に排出するようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
ところが、前記耐圧容器には前記高圧水素ガスが貯留されているため、前述のようにして該耐圧容器内の水を排出しようとすると、前記排水導管から高圧の水が勢いよく噴出することとなり、前記電磁弁や該排水導管に接続された配管等の装置を損傷する虞があるとの問題がある。また、前記耐圧容器では内部に水が無くなると、前記排水導管から前記高圧水素ガスが漏出するので、該耐圧容器内の水が全て排出される前に、前記電磁弁を閉弁する必要があるが、前記排水導管から高圧の水が勢いよく噴出する状態では、水位が急速に変動するため、該電磁弁を適時に閉弁することが難しいとの問題もある。
【０００６】
前記問題を解決するために、前記排水導管をバッファタンクに接続し該バッファタンクで一次減圧を行った後に排水したり、前記耐圧容器の横断面積を大きくして水位の変動を緩やかにすることが行われている。
【０００７】
しかしながら、前述の手段では、いずれも装置の大型化が避けられないとの不都合がある。
【特許文献１】特開平６−７４０３３号公報（段落番号００１１、００１４、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる不都合を解消して、高圧水素ガスから気液分離された水を、大型の装置を用いることなく、減圧して緩やかに排出することができる気液分離方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の目的は、前記気液分離方法に用いられる気液分離装置を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明の方法の第１の態様は、水分を含む高圧水素ガスを耐圧容器内に導入して、重力により該高圧水素ガスと水とに分離し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、高圧水素ガスを取り出すと共に、該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで該耐圧容器内の水を排出する気液分離方法において、該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管に、第１の所定の圧力以上で開弁する第１の背圧弁と、第１の背圧弁の下流側に設けられた電磁弁とを備えると共に、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管に、第１の所定の圧力よりも高い第２の所定の圧力以上で開弁する第２の背圧弁を備え、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位となったときに、該電磁弁を開弁して第１の背圧弁を介して第１の導管から高圧水素ガスを取り出すと共に、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに該電磁弁を閉弁して高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、第２の背圧弁を介して第２の導管から該耐圧容器内の水を排出することを特徴とする。
【００１１】
前記第１の態様の方法は、水分を含む高圧水素ガスを導入して、重力により高圧水素ガスと水とに分離する耐圧容器と、該耐圧容器内の水位を検出する水位検出手段と、該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、該耐圧容器から高圧水素ガスを取り出す水素取出手段と、該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、該耐圧容器から水を排出する排水手段とを備える気液分離装置において、該水素取出手段は、該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管と、第１の導管に設けられ第１の所定の圧力以上で開弁する第１の背圧弁と、第１の導管の第１の背圧弁の下流側に設けられ、該水位検出手段により検出される該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位となったときに開弁し、該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに閉弁する電磁弁とを備え、該排水手段は、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管と、第２の導管に設けられ、第１の所定の圧力よりも高い第２の所定の圧力以上で開弁する第２の背圧弁とを備える気液分離装置により、実施することができる。
【００１２】
前記気液分離装置では、前記水位検出手段により検出される前記耐圧容器内の水位が、低水位である第１の所定の水位となったときに、前記電磁弁を開弁する。このとき、前記第１の導管に設けられた第１の背圧弁と、前記第２の導管に設けられた第２の背圧弁とでは、第１の背圧弁の方が低い圧力（第１の所定圧力）で開くように設定されている。そこで、前記耐圧容器内の高圧水素ガスの圧力が第１の所定圧力に達するたびに、第１の背圧弁が開弁し、断続的に前記高圧水素ガスが第１の背圧弁を介して、前記第１の導管から該耐圧容器の外部に取出される。
【００１３】
この間、前記耐圧容器内では、該耐圧容器内に導入される高圧水素ガスから水分を分離する気液分離が行われており、該耐圧容器内の水位は次第に上昇する。そして、前記水位検出手段により検出される前記耐圧容器内の水位が、高水位である第２の所定の水位に達すると、前記電磁弁が閉弁され、前記第１の導管からの前記高圧水素ガスの取り出しが停止される。
【００１４】
すると、前記耐圧容器内の圧力が高まり、第１の所定圧力よりも高圧である第２の所定圧力に達するたびに、第２の背圧弁が開弁し、断続的に該耐圧容器内の水が第２の背圧弁を介して、前記第２の導管から該耐圧容器の外部に排出される。前記水の排出は、前記耐圧容器内の水位が、低水位である第１の所定の水位に低下するまで続けられる。
【００１５】
そして、前記耐圧容器内の水位が第１の所定の水位まで低下すると、再び前記電磁弁が開弁されて、前記第１の導管からの前記高圧水素ガスの取り出しが開始され、前述の作動が繰り返される。
【００１６】
前記気液分離装置によれば、前記耐圧容器内の水は、前記高圧水素ガスの取り出しに用いられる第１の背圧弁が開弁する圧力よりも高い圧力で開弁する第２の背圧弁により排出されるので、該耐圧容器内の高圧水素ガスの圧力よりも低い圧力で排出することができる。また、前記気液分離装置によれば、前記耐圧容器内の水は、前記第２の背圧弁を介して断続的に排出されるので、水位の制御を容易に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の方法の第２の態様は、水分を含む高圧水素ガスを耐圧容器内に導入して、重力により該高圧水素ガスと水とに分離し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、高圧水素ガスを取り出すと共に、該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで該耐圧容器内の水を排出する気液分離方法において、該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管に、所定の圧力以上で開弁する背圧弁を備えると共に、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管に、絞り部と、該絞り部の下流側に設けられた電磁弁とを備え、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位となったときに、該電磁弁を閉弁して該背圧弁を介して第１の導管から高圧水素ガスを取り出すと共に、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに該電磁弁を開弁して高圧水素ガスの取り出しを停止し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、該絞り部を介して第２の導管から該耐圧容器内の水を排出することを特徴とする。
【００１８】
前記第２の態様の方法は、水分を含む高圧水素ガスを導入して、重力により高圧水素ガスと水とに分離する耐圧容器と、該耐圧容器内の水位を検出する水位検出手段と、該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位以上であるときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に上昇するまで、該耐圧容器から高圧水素を取り出す水素取出手段と、該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位より高い第２の所定の水位に達したときに、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位に低下するまで、該耐圧容器から水を排出する排水手段とを備える気液分離装置において、該水素取出手段は、該耐圧容器の高圧水素ガスが貯留される領域に接続された第１の導管と、第１の導管に設けられ所定の圧力以上で開弁する背圧弁とを備え、該排出手段は、該耐圧容器の水が貯留される領域に接続された第２の導管と、第２の導管に設けられた絞り部と、第２の導管の該絞り部の下流側に設けられ、該水位検出手段により検出される該耐圧容器内の水位が第２の所定の水位に達したときに開弁し、該耐圧容器内の水位が第１の所定の水位まで低下したときに閉弁する電磁弁とを備える気液分離装置により、実施することができる。
【００１９】
前記気液分離装置では、前記水位検出手段により検出される前記耐圧容器内の水位が、低水位である第１の所定の水位まで低下すると、前記電磁弁が閉弁される。前記電磁弁を閉弁すると、前記耐圧容器内の圧力が高まるので、所定の圧力に達するたびに、第１の導管に設けられた背圧弁が開弁し、断続的に前記高圧水素ガスが該背圧弁を介して、前記第１の導管から該耐圧容器の外部に取出される。
【００２０】
この間、前記耐圧容器内では、該耐圧容器内に導入される高圧水素ガスから水分を分離する気液分離が行われており、該耐圧容器内の水位は次第に上昇する。そして、前記水位検出手段により検出される前記耐圧容器内の水位が、高水位である第２の所定の水位に達すると、前記電磁弁が開弁され、該耐圧容器内の水が第２の導管から排出され始める。このとき、第２の導管には、前記電磁弁の上流側に絞り部が設けられている。従って、前記水は該絞り部を介して排出されることとなり、減圧されると共に、流量が制限される。一方、前記耐圧容器内の水が排出されると、該耐圧容器内の圧力が下がるので、前記背圧弁は閉弁され、前記第１の導管からの前記高圧水素ガスの取り出しが停止される。
【００２１】
前記水の排出は、前記耐圧容器内の水位が、低水位である第１の所定の水位に低下するまで続けられる。そして、前記耐圧容器内の水位が第１の所定の水位まで低下すると、再び前記電磁弁が閉弁され、前記第１の導管からの前記高圧水素ガスの取り出しが開始され、前述の作動が繰り返される。
【００２２】
前記気液分離装置によれば、前記耐圧容器内の水は、前記絞り部を介して排出されるので、該耐圧容器内の高圧水素ガスの圧力よりも低い圧力で排出することができる。また、前記気液分離装置によれば、前記耐圧容器内の水は、前記絞り部により流量が制限されるので水位の変動が緩やかになり、水位の制御を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の気液分離装置の概略の構成を示す説明的断面、図２は本実施形態の気液分離装置の第１の態様の構成を示す説明的断面、図３は本実施形態の気液分離装置の第２の態様の構成を示す説明的断面である。
【００２４】
図１に示す本実施形態の気液分離装置は、水素製造装置１で製造される水分を含む高圧水素ガスを、高圧水素ガスと水とに分離するために用いられるものである。
【００２５】
水素製造装置１は、固体高分子電解質膜２と、その両側に相対向して設けられたカソード側給電体３、アノード側給電体４と、各給電体３，４にそれぞれ積層されたカソード側セパレータ５、アノード側セパレータ６とを備える単セル７により構成されている。水素製造装置１では、例えば２つの単セル７，７が積層されて２層構成のスタックを形成している。単セル７，７は、一方の単セル７のカソード側セパレータ５に、他方の単セル７のアノード側セパレータ６が積層されている。
【００２６】
各単セル７において、カソード側セパレータ５は、カソード側給電体３が露出する流体通路８と、流体通路８に連通する水素取出口９とを備え、アノード側セパレータ６は、アノード側給電体４が露出する流体通路１０と、流体通路１０の一方の端部に連通する給水口１１と、流体通路１０の他方の端部に連通する排水口１２とを備えている。
【００２７】
単セル７，７は、その両側で絶縁部材１３，１３を介してエンドプレート１４，１４に挟持されており、エンドプレート１４，１４に取着されたボルト１５とナット１６とにより締め付けられ、相互に密着せしめられて固定されている。
【００２８】
尚、水素取出口９、給水口１１、排水口１２は、いずれも、各単セル７，７間で連通すると共に、絶縁部材１３、エンドプレート１４を貫通して設けられている。
【００２９】
水素製造装置１において、固体高分子電解質膜２は陽イオン透過膜であり、例えばＮａｆｉｏｎ（登録商標、デュポン社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（商品名、旭化成株式会社製）等を用いることができる。固体高分子電解質膜２は、アノード側には例えばＲｕＩｒＦｅＯＸ触媒を含む電極触媒層（図示せず）を備え、カソード側には例えば白金触媒を含む電極触媒層（図示せず）を備えている。
【００３０】
水素製造装置１では、給水口１１からアノード側セパレータ６の流体通路１０に水を供給すると共に、カソード側セパレータ５とアノード側セパレータ６とを介してカソード側給電体３とアノード側給電体４とにそれぞれ通電することにより、前記水の電気分解を行う。前記電気分解によれば、流体通路１０から供給される水が固体高分子電解質膜２のアノード側の触媒電極層で電気分解され、水素イオン、電子、酸素ガスを生成する。前記水素イオンは、水分子を伴って固体高分子電解質膜２を透過してカソード側に移動し、カソード側の触媒電極層から電子を受け取って水素ガスとなる。そして、前記水素ガスはカソード側給電体３を通ってカソード側セパレータ５の流体通路８に移動する。
【００３１】
ここで、前記水素イオンは、アノード側とカソード側との電位差により固体高分子電解質膜２を透過してカソード側に移動するので、流体通路８に例えば３６ＭＰａの高圧水素ガスが得られる。また、前記水素イオンは、前述のように、固体高分子電解質膜２を透過する際に水分子を伴うので、流体通路８に得られた前記高圧水素ガスは水分を含んでいる。
【００３２】
前記水分を含む高圧水素ガスは、水素取出口９から取出され水素導管１７を介して、気液分離装置１８に導入される。尚、排水口１２からは、固体高分子電解質膜２のアノード側で生成した酸素ガスを含む水が取出される。
【００３３】
そして、気液分離装置１８内では、前記水分を含む高圧水素ガスが、重力により高圧水素ガスと水とに分離される。前記水分が除去された高圧水素ガスは、水素取出手段１９により気液分離装置１８から取出され、前記水は、排水手段２０により排出される。
【００３４】
本実施形態の気液分離装置１８は、図２に示す第１の態様の気液分離装置１８ａまたは、図３に示す第２の態様の気液分離装置１８ｂを用いることができる。
【００３５】
本実施形態の第１の態様の気液分離装置１８ａは、図２に示すように、水素導管１７が接続されている耐圧容器２１と、耐圧容器２１内の水位を検出する水位センサ２２と、耐圧容器２１の天井部に接続された水素取出手段１９としての水素取出導管２３と、耐圧容器２１の底部に接続された排水手段２０としての排水導管２４とを備えている。また、水素取出導管２３には、第１背圧弁２５が備えられると共に、第１背圧弁２５の下流側に電磁弁２６が備えられており、排出導管２４には、第２背圧弁２７が備えられている。
【００３６】
第１背圧弁２５は例えば３５ＭＰａで開弁するように設定されており、第２背圧弁２７は第１背圧弁２５よりも高圧で、例えば３６ＭＰａで開弁するように設定されている。電磁弁２６は、水位センサ２２の検出信号を受けて作動し、水位センサ２２が検出する水位が所定の低水位になったときに開弁し、所定の高水位になったときに閉弁する。
【００３７】
次に、気液分離装置１８ａの作動について説明する。
【００３８】
気液分離装置１８ａでは、水素製造装置１で製造された水分を含む高圧水素ガスが、水素導管１７を介して耐圧容器２１に導入され、耐圧容器２１内で重力により、高圧水素ガスと液体の水とに分離される。このとき、耐圧容器２１内には、前記水分が除去された高圧水素ガスが排出導管２４から漏出することを防止するために、予め所定の低水位まで水が供給されており、該水位を水位センサ２２が検出することにより、電磁弁２６が開弁された状態となっている。この結果、高圧水素ガスは耐圧容器２１の上部に、液体の水は底部に、それぞれ貯留される。
【００３９】
電磁弁２６が開弁されているとき、第１背圧弁２５は第２背圧弁２７より低圧の３５ＭＰａで開弁するように設定されている。従って、第１背圧弁２５は耐圧容器２１内の圧力が３５ＭＰａに達する度に開弁し、前記水分が除去された高圧水素ガスが、第１背圧弁２５を介して水素取出導管２３から断続的に取出される。このとき、第２背圧弁２７は閉弁している。
【００４０】
前述のようにして、前記水分が除去された高圧水素ガスが取出される間、耐圧容器２１内では、水素導管１７を介して導入される前記水分を含む高圧水素ガスを、高圧水素ガスと水分とに分離する気液分離が継続されており、耐圧容器２１内の水位は次第に上昇する。そして、耐圧容器２１内の水位が所定の高水位に達したことが水位センサ２２により検出されると、電磁弁２６が閉弁される。
【００４１】
電磁弁２６が閉弁されると、水素取出導管２３からの高圧水素ガスの取出しが強制的に停止されるため、耐圧容器２１内の圧力が第１背圧弁２５の設定圧力である３５ＭＰａを超えて高くなる。この結果、第２背圧弁２７は、耐圧容器２１内の圧力がその設定圧力である３６ＭＰａに達する度に開弁し、液体の水が第２背圧弁２７を介して排水導管２４から断続的に排出される。前記液体の水の排出は、耐圧容器２１内の水位が所定の低水位に低下するまで続けられる。そして、耐圧容器２１内の水位が所定の低水位に達したことが水位センサ２２により検出されると、電磁弁２６が開弁され、前述の作動が繰り返される。
【００４２】
本実施形態の第２の態様の気液分離装置１８ｂは、図３に示すように、水素取出導管２３に、第１背圧弁２５と電磁弁２６とに代えて背圧弁２８が備えられており、排出導管２４には、第２背圧弁２７に代えて絞り部２９と電磁弁３０とが備えられていることを除いて、図２に示す気液分離装置１８ａと全く同一の構成を備えている。
【００４３】
背圧弁２８は例えば３５ＭＰａで開弁するように設定されている。
【００４４】
絞り部２９は、オリフィスでもよくニードルバルブ等の調整弁であってもよい。絞り部２９をオリフィスとする場合には、例えば排出導管３４の内径１／４インチ（０．６ｃｍ）に対してオリフィス径を約０．４ｍｍとすることにより、差圧３５ＭＰａで排水量を２０ｍｌ／秒とすることができる。また、絞り部２９を調整弁とする場合には、Ｃｖ値が０．００５となるニードルバルブ等の調整弁を用いることができる。
【００４５】
電磁弁３０は、排出導管２４において、絞り部２９の下流側に配設されている。また、電磁弁３０は、水位センサ２２の検出信号を受けて作動し、水位センサ２２が検出する水位が高水位になったときに開弁し、低水位になったときに閉弁する。
【００４６】
尚、気液分離装置１８ｂでは、絞り部２９と電磁弁３０とに代えて、絞り構造を備える一体型電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００４７】
次に、気液分離装置１８ｂの作動について説明する。
【００４８】
気液分離装置１８ｂでは、水素製造装置１で製造された水分を含む高圧水素ガスが、水素導管１７を介して耐圧容器２１に導入され、耐圧容器２１内で重力により、高圧水素ガスと液体の水とに分離される。このとき、耐圧容器２１内には、前記水分が除去された高圧水素ガスが排出導管２４から漏出することを防止するために、予め所定の低水位まで水が供給されており、該水位を水位センサ２２が検出することにより、電磁弁３０が閉弁された状態となっている。この結果、高圧水素ガスは耐圧容器２１の上部に、液体の水は底部に、それぞれ貯留される。
【００４９】
電磁弁３０が閉弁されているとき、背圧弁２８は３５ＭＰａで開弁するように設定されているので、耐圧容器２１内の圧力が３５ＭＰａに達する度に開弁し、前記水分が除去された高圧水素ガスが、背圧弁２８を介して水素取出導管２３から断続的に取出される。
【００５０】
前述のようにして、前記水分が除去された高圧水素ガスが取出される間、耐圧容器２１内では、水素導管１７を介して導入される前記水分を含む高圧水素ガスを、高圧水素ガスと水分とに分離する気液分離が継続されており、耐圧容器２１内の水位は次第に上昇する。そして、耐圧容器２１内の水位が所定の高水位に達したことが水位センサ２２により検出されると、電磁弁３０が開弁され、耐圧容器２１内に貯留されている液体の水が排出導管２４を介して排出されるようになる。
【００５１】
このとき、耐圧容器２１内の液体の水は、絞り部２９を介して排出されるので、減圧されると共に、流量が制限される。従って、絞り部２９の下流側に配設されている電磁弁３０は、高圧の水の噴出により損傷を受けることが無い。一方、前述のようにして、耐圧容器２１内の液体の水が排出されると、耐圧容器２１内の圧力が低下するので、背圧弁２８は閉弁し、水素取出導管２３から前記高圧水素ガスが取出されることはない。
【００５２】
前記液体の水の排出は、耐圧容器２１内の水位が所定の低水位に低下するまで続けられる。そして、耐圧容器２１内の水位が所定の低水位に達したことが水位センサ２２により検出されると、電磁弁３０が閉弁され、前述の作動が繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の気液分離装置の概略の構成を示す説明的断面。
【図２】本発明の気液分離装置の第１の態様の構成を示す説明的断面。
【図３】本発明の気液分離装置の第２の態様の構成を示す説明的断面。
【符号の説明】
【００５４】
１８（ａ，ｂ）…気液分離装置、  ２１…耐圧容器、  ２２…水位検出手段、  ２３…第１の導管、  ２４…第２の導管、  ２５…第１の背圧弁、  ２６…電磁弁、  ２７…第２の背圧弁、  ２８…背圧弁、  ２９…絞り部、  ３０…電磁弁。
【図１】
2006347779.tif 000003
【図２】
2006347779.tif 000004
【図３】
2006347779.tif 000005