(57)【要約】【課題】水素の排出を好適に制御することが可能な水電解システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】水電解システム１０及びその制御方法では、制御装置２６が高圧排水用電磁弁１０２、脱圧用電磁弁１１４及び低圧排水用電磁弁１４０を閉状態とし且つ水電解装置２２による水素生成を実行中であるときの低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２である電解時圧力Ｐ２ｃｕｒを圧力取得部１２４により取得する。また、制御装置２６は、少なくとも電解時圧力Ｐ２ｃｕｒに基づいて脱圧ライン６６の水素漏れの発生を判定する。【選択図】図１
2018083977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解し、アノード側に酸素を発生させ且つカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置から排出される水素に含まれる水分を分離する気液分離器と、
前記気液分離器から水素を導出する水素導出ラインと、
前記気液分離器に溜まった液状水を排出する第１排水ラインと、
前記気液分離器を脱圧する脱圧ラインと、
前記第１排水ライン及び前記脱圧ラインの下流に設けられた低圧用水封器と、
前記低圧用水封器内の気体を排気する排気ラインと、
前記低圧用水封器に溜まった前記液状水を排出する第２排水ラインと、
前記第１排水ラインに配置された高圧排水用電磁弁と、
前記脱圧ラインに配置された脱圧用電磁弁と、
前記排気ラインに配置されて前記排気ラインを閉塞する閉塞弁と、
前記第２排水ラインに配置された低圧排水用電磁弁と、
前記低圧用水封器内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記圧力取得部が取得した前記圧力に応じて前記脱圧ラインにおける水素漏れを判定する制御装置と
を備えることを特徴とする水電解システム。
【請求項２】
水を電気分解し、アノード側に酸素を発生させ且つカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置から排出される水素に含まれる水分を分離する気液分離器と、
前記気液分離器から水素を導出する水素導出ラインと、
前記気液分離器に溜まった液状水を排出する第１排水ラインと、
前記気液分離器を脱圧する脱圧ラインと、
前記第１排水ライン及び前記脱圧ラインの下流に設けられた低圧用水封器と、
前記低圧用水封器内の気体を排気する排気ラインと、
前記低圧用水封器に溜まった前記液状水を排出する第２排水ラインと、
前記第１排水ラインに配置された高圧排水用電磁弁と、
前記脱圧ラインに配置された脱圧用電磁弁と、
前記排気ラインに配置されて前記排気ラインを閉塞する閉塞弁と、
前記第２排水ラインに配置された低圧排水用電磁弁と、
前記低圧用水封器内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記圧力取得部が取得した前記圧力に応じて前記脱圧ラインにおける水素漏れを判定する制御装置と
を備える水電解システムの制御方法であって、
前記制御装置が、前記高圧排水用電磁弁、前記脱圧用電磁弁及び前記低圧排水用電磁弁を閉状態とし且つ前記水電解装置による水素生成を実行中であるときの前記低圧用水封器内の圧力である電解時圧力を前記圧力取得部により取得する電解時圧力取得工程と、
前記制御装置が、少なくとも前記電解時圧力に基づいて前記脱圧ラインの水素漏れの発生を判定する水素漏れ判定工程と
を備えることを特徴とする水電解システムの制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の水電解システムの制御方法において、
前記制御装置が、前記高圧排水用電磁弁を閉状態とし、前記脱圧用電磁弁を開状態とし、前記低圧排水用電磁弁を閉状態又は開状態とし且つ前記水電解装置による水素生成を停止中であるときの前記低圧用水封器内の圧力である基準圧力を前記圧力取得部により取得する基準圧力取得工程をさらに備え、
前記水素漏れ判定工程において、前記制御装置は、前記電解時圧力と前記基準圧力との比較結果に基づいて前記水素漏れの発生を判定する
ことを特徴とする水電解システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の水電解システムの制御方法において、
前記基準圧力取得工程では、前記制御装置が、前記低圧排水用電磁弁を開状態として、前記低圧用水封器内を減圧した後、前記圧力取得部により前記基準圧力を取得し、
前記水素漏れ判定工程において、前記制御装置は、前記電解時圧力と、減圧後の前記基準圧力との比較結果に基づいて前記水素漏れの発生を判定する
ことを特徴とする水電解システムの制御方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の水電解システムの制御方法において、
前記水素漏れ判定工程を、前記水電解装置による水素生成の開始時に行う
ことを特徴とする水電解システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解し、アノード側に酸素を発生させ且つカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる水電解装置を備える水電解システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、デバイス類を削減することができ、簡単且つ経済的に、排水処理及び脱圧処理を遂行することが可能な高圧水電解システム及びその制御方法を提供することを目的としている（［０００９］、要約）。当該目的を達成するため、特許文献１（要約）の高圧水電解システム１０を構成する制御装置６２は、通常時水位制御部５２と脱圧時水位制御部５４とを有する。通常時水位制御部５２は、通常電解時に通常時上限水位から通常時下限水位の範囲内に水位を制御する。脱圧時水位制御部５４は、カソード側脱圧時に脱圧時上限水位から脱圧時下限水位の範囲内に水位を制御する。気液分離装置１４は、通常時下限水位と脱圧時上限水位との間に設けられる第１排水配管３２と、脱圧時下限水位よりも下方に設けられる第２排水配管３４とを備える。
【０００３】
第１排水配管３２（排水及び脱圧ライン）には、高圧水を減圧させる圧力損失部材、例えば、オリフィス３６が配設される（図１、［００２６］）。第２排水配管３４（高圧排水ライン）には、高圧水を減圧させる圧力損失部材、例えば、オリフィス３８が配置され、オリフィス３８の下流に位置して開閉弁、例えば、電磁弁４０が配設される（図１、［００２６］）。第１排水配管３２及び第２排水配管３４の下流側は、水封器４２に接続される。水封器４２では、水とガス成分とが分離される（図１、［００２６］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７５０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、特許文献１では、気液分離装置１４からの第１排水配管３２と水封器４２の間にオリフィス３６が配設される。また気液分離装置１４からの第２排水配管３４と水封器４２の間にオリフィス３８及び電磁弁４０が配設される（図１、［００２６］）。特許文献１では、第１排水配管３２（排水及び脱圧ライン）並びに水封器４２を介しての水素の排出について改善の余地がある。
【０００６】
本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、水素の排出を好適に制御することが可能な水電解システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水電解システムは、
水を電気分解し、アノード側に酸素を発生させ且つカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置から排出される水素に含まれる水分を分離する気液分離器と、
前記気液分離器から水素を導出する水素導出ラインと、
前記気液分離器に溜まった液状水を排出する第１排水ラインと、
前記気液分離器を脱圧する脱圧ラインと、
前記第１排水ライン及び前記脱圧ラインの下流に設けられた低圧用水封器と、
前記低圧用水封器内の気体を排気する排気ラインと、
前記低圧用水封器に溜まった前記液状水を排出する第２排水ラインと、
前記第１排水ラインに配置された高圧排水用電磁弁と、
前記脱圧ラインに配置された脱圧用電磁弁と、
前記排気ラインに配置されて前記排気ラインを閉塞する閉塞弁と、
前記第２排水ラインに配置された低圧排水用電磁弁と、
前記低圧用水封器内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記圧力取得部が取得した前記圧力に応じて前記脱圧ラインにおける水素漏れを判定する制御装置と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１排水ライン及び脱圧ラインの下流に設けられた低圧用水封器内の圧力に応じて、脱圧ラインにおける水素漏れを判定する。これにより、低圧用水封器を備える構成において、脱圧ラインにおける水素漏れを簡易に判定することが可能となる。その結果、水素の排出を好適に制御することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る水電解システムの制御方法は、
前記水電解システムが、
水を電気分解し、アノード側に酸素を発生させ且つカソード側に前記酸素よりも高圧な水素を発生させる水電解装置と、
前記水電解装置から排出される水素に含まれる水分を分離する気液分離器と、
前記気液分離器から水素を導出する水素導出ラインと、
前記気液分離器に溜まった液状水を排出する第１排水ラインと、
前記気液分離器を脱圧する脱圧ラインと、
前記第１排水ライン及び前記脱圧ラインの下流に設けられた低圧用水封器と、
前記低圧用水封器内の気体を排気する排気ラインと、
前記低圧用水封器に溜まった前記液状水を排出する第２排水ラインと、
前記第１排水ラインに配置された高圧排水用電磁弁と、
前記脱圧ラインに配置された脱圧用電磁弁と、
前記排気ラインに配置されて前記排気ラインを閉塞する閉塞弁と、
前記第２排水ラインに配置された低圧排水用電磁弁と、
前記低圧用水封器内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記圧力取得部が取得した前記圧力に応じて前記脱圧ラインにおける水素漏れを判定する制御装置と
を備え、
前記制御方法は、
前記制御装置が、前記高圧排水用電磁弁、前記脱圧用電磁弁及び前記低圧排水用電磁弁を閉状態とし且つ前記水電解装置による水素生成を実行中であるときの前記低圧用水封器内の圧力である電解時圧力を前記圧力取得部により取得する電解時圧力取得工程と、
前記制御装置が、少なくとも前記電解時圧力に基づいて前記脱圧ラインの水素漏れの発生を判定する水素漏れ判定工程と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、少なくとも電解時圧力（高圧排水用電磁弁、脱圧用電磁弁及び低圧排水用電磁弁を閉状態とし且つ水電解装置による水素生成を実行中であるときの低圧用水封器内の圧力）に基づいて、脱圧ラインの水素漏れの発生を判定する。これにより、低圧用水封器を備える構成において、簡易な手法で水素漏れの判定が可能となる。その結果、水素の排出を好適に制御することが可能となる。
【００１１】
前記制御方法は、前記制御装置が、前記高圧排水用電磁弁を閉状態とし、前記脱圧用電磁弁を開状態とし、前記低圧排水用電磁弁を閉状態又は開状態とし且つ前記水電解装置による水素生成を停止中であるときの前記低圧用水封器内の圧力である基準圧力を前記圧力取得部により取得する基準圧力取得工程をさらに備えてもよい。前記水素漏れ判定工程において、前記制御装置は、前記電解時圧力と前記基準圧力との比較結果に基づいて前記水素漏れの発生を判定してもよい。
【００１２】
電解時圧力の時間的な変化を監視する場合と比較して、電解時圧力と基準圧力は、差が大きくなり易い。このため、電解時圧力と基準圧力との比較結果を用いて水素漏れの発生を判定することで、比較的高精度に水素漏れを判定することが可能となる。
【００１３】
前記基準圧力取得工程では、前記制御装置が、前記低圧排水用電磁弁を開状態として、前記低圧用水封器内を減圧した後、前記圧力取得部により前記基準圧力を取得してもよい。また、前記水素漏れ判定工程において、前記制御装置は、前記電解時圧力と、減圧後の前記基準圧力との比較結果に基づいて前記水素漏れの発生を判定してもよい。
【００１４】
これにより、減圧した基準圧力を用いることで、電解時圧力と基準圧力の相違を際立たせて、水素漏れの発生を高精度に判定することが可能となる。また、基準圧力を特定の固定値まで減圧した場合、水素漏れの判定を複数回行った際に、複数の電解時圧力の変化が分かり易くなる。従って、水素漏れの発生を比較的高精度に判定することが可能となる。
【００１５】
前記水素漏れ判定工程を、前記水電解装置による水素生成の開始時に行ってもよい。これにより、電解時圧力の変化が比較的大きい状態で水素漏れの発生を判定することで、水素漏れの発生を高精度に行うことが可能となる。また、水素生成の開始時に水素漏れの発生を判定することで、水素漏れの発生時には迅速に水素生成を停止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水素の排出を好適に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る水電解システムのブロック図である。
【図２】前記実施形態の通常電解制御のフローチャートである。
【図３】前記実施形態の前記通常電解制御（脱圧ライン監視制御を含む。）における電解電源及び各弁の状態を示す図である。
【図４】前記実施形態の前記脱圧ライン監視制御のフローチャートである。
【図５】図５Ａは、前記実施形態における前記脱圧ライン監視制御を、正常なカソード系で行った場合の一例を示すタイムチャートである。図５Ｂは、前記実施形態における前記脱圧ライン監視制御を、異常が発生した前記カソード系で行った場合の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．一実施形態
＜Ａ−１．構成＞
［Ａ−１−１．全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る水電解システム１０のブロック図である。水電解システム１０は、アノード系２０と、水電解装置２２と、カソード系２４と、制御装置２６とを有する。アノード系２０は、水電解装置２２に対して純水を供給する。水電解装置２２は、アノード系２０から供給された純水を電気分解（電解）して水素及び酸素を生成する。水電解装置２２が生成した水素はカソード系２４に送出され、水電解装置２２が生成した酸素はアノード系２０に送出される。制御装置２６は、水電解システム１０全体を制御する。
【００１９】
［Ａ−１−２．アノード系２０］
アノード系２０の構成は、例えば、特開２０１２−２１９２７６号公報又は特開２０１４−０８０６３４号公報と同様の構成を用いることができる。アノード系２０の一部の構成要素は図示していない。アノード系２０では、純水製造装置において製造された純水が、第１純水供給ライン、酸素気液分離器及び第２純水供給ライン４０を介して水電解装置２２に供給される。また、水電解装置２２から排出された純水及び酸素は、循環ライン４２を介して前記酸素気液分離器に供給される。なお、カソード系２４で生成された水素の一部は、水電解装置２２を透過してアノード系２０に入り込む。そのような水素も循環ライン４２を介して前記酸素気液分離器に供給される。
【００２０】
前記酸素気液分離器では、純水（液体）と、酸素及び水素（気体）とが分離される。分離された気体は、前記酸素気液分離器から外部に放出される。また、分離されて前記酸素気液分離器に溜まった純水（液体）は、第２純水供給ライン４０を介して再度水電解装置２２に供給される。純水の循環は、例えば、第２純水供給ライン４０に配置された循環ポンプ（図示せず）により行われる。
【００２１】
［Ａ−１−３．水電解装置２２］
水電解装置２２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を製造する差圧式高圧水電解装置である。ここでの高圧水素は、常圧である酸素圧力よりも高圧（例えば、１ＭＰａ〜７０ＭＰａ）の水素をいう。
【００２２】
水電解装置２２は、積層した複数の水分解セル３０（単位セル）を有する。水分解セル３０の積層方向両端には、エンドプレート３２ａ、３２ｂが配設される。水電解装置２２には、直流電源である電解電源３４が接続される。
【００２３】
水分解セル３０は、固体高分子電解質膜（イオン交換膜）と、電極触媒層と、給電体とを有する（いずれも図示せず）。固体高分子電解質膜は、水を分解して水素（及び酸素）を発生させる。電極触媒層は、固体高分子電解質膜の両側に配置されたアノード側電極触媒層とカソード側電極触媒層とを含む。固体高分子電解質膜及び電極触媒層により電解質膜・電極構造体が構成される。給電体は、電解質膜・電極構造体の両側に配置される。以下では、水分解セル３０の集合体をセルユニットともいう。
【００２４】
エンドプレート３２ａには、第２純水供給ライン４０が接続される。エンドプレート３２ｂには、循環ライン４２及び水素供給ライン４４が接続される。第２純水供給ライン４０には、アノード系２０から純水が供給される。循環ライン４２からは、反応により生成した酸素（及び透過した水素）と未反応の水とが排出される。水素供給ライン４４は、水電解装置２２で生成された水素を、カソード系２４（後述する第１タンク８０）に供給する。
【００２５】
水電解装置２２は、例えば、特開２０１２−２１９２７６号公報、特開２０１４−０８０６３４号公報又は特許文献１と同様の構成を用いることができる。
【００２６】
［Ａ−１−４．カソード系２４］
（Ａ−１−４−１．カソード系２４の概要）
カソード系２４は、高圧気液分離器６０と、水素導出ライン６２と、第１排水ライン６４と、脱圧ライン６６と、低圧用水封器６８と、排気ライン７０と、第２排水ライン７２とを有する。高圧気液分離器６０は、第１タンク８０と、第１水位センサ８２と、第１圧力センサ８４とを有する。水素導出ライン６２には、冷却装置９０と、吸着装置９２と、第１背圧弁９４とが設けられる。第１排水ライン６４には、オリフィス１００と、高圧排水用電磁弁１０２とが設けられる。脱圧ライン６６には、減圧弁１１０と、メータリングバルブ１１２と、脱圧用電磁弁１１４とが設けられる。
【００２７】
低圧用水封器６８は、第２タンク１２０と、第２水位センサ１２２と、第２圧力センサ１２４とを有する。排気ライン７０には、第２背圧弁１３０が設けられる。第２排水ライン７２には、低圧排水用電磁弁１４０が設けられる。
【００２８】
（Ａ−１−４−２．高圧気液分離器６０）
高圧気液分離器６０（以下「気液分離器６０」又は「分離器６０」ともいう。）は、水素供給ライン４４を介して水電解装置２２から導出される高圧水素に含まれる水分を除去する。分離器６０を構成する第１タンク８０は、水素に含まれる水分（液状体）を貯留する。
【００２９】
第１タンク８０の上部（例えば頂面）には、水素導出ライン６２が接続される。このため、第１タンク８０内に進入した水素は、水素導出ライン６２から外部に放出される。また、第１タンク８０の下部（例えば底面）には、第１排水ライン６４が接続される。このため、第１タンク８０に貯留した液状水は、第１排水ライン６４を介して排出される。さらに、第１タンク８０の側部（例えば上方側部）には、脱圧ライン６６が接続される。このため、水素の生成を終える脱圧処理（後述）の際には、第１タンク８０内の水素は、脱圧ライン６６を介して放出される。
【００３０】
第１水位センサ８２（以下「水位センサ８２」ともいう。）は、第１タンク８０内の水位Ｌ１［ｍ］を検出する。水位センサ８２は、超音波等により水面の高さを複数段階で検出するセンサとすることができる。或いは、水位センサ８２は、水との接触を検出して水面が検出素子の高さに到達しているか否かのみを判定する（換言すると水面の高さを単一段階で検出する）１つ又は複数のセンサとしてもよい。第１圧力センサ８４（以下「圧力センサ８４」ともいう。）は、第１タンク８０内の気体（すなわち水素）の圧力Ｐ１［Ｐａ］を検出する。第１水位センサ８２及び第１圧力センサ８４の検出値（出力信号）は、制御装置２６に出力される。
【００３１】
（Ａ−１−４−３．水素導出ライン６２）
水素導出ライン６２は、気液分離器６０で分離された（又は水分が除去された）高圧水素を気液分離器６０から導出する。冷却装置９０は、分離器６０からの高圧水素を冷却する。吸着装置９２は、冷却装置９０で冷却された高圧水素に含まれる水蒸気（水分）を吸着する。第１背圧弁９４は、吸着装置９２で水分が吸着（又は除去）された高圧水素が規定圧力値以上になったら（換言すると、第１タンク８０、水素導出ライン６２等から構成される閉塞空間内の水素の量が規定量以上になったら）、自動的に（すなわち、制御装置２６からの指令なしに）外部に排出する。従って、規定圧力値に昇圧された製品水素（ドライ水素）は、外部機器に供給される（例えば燃料電池車両（以下「ＦＣＶ」ともいう。）に充填される。）。
【００３２】
（Ａ−１−４−４．第１排水ライン６４）
第１排水ライン６４は、高圧状態の液状水を気液分離器６０から排出する。第１排水ライン６４には、高圧水を減圧させる圧力損失部材、例えば、オリフィス１００が配設される。高圧排水用電磁弁１０２（以下「電磁弁１０２」ともいう。）は、第１排水ライン６４における液状水の流れを、制御装置２６からの指令に基づいてオンオフする。換言すると、電磁弁１０２は、第１排水ライン６４の開放状態と閉塞状態を、制御装置２６からの指令に基づいて切り替える。なお、オリフィス１００に代えて、例えば、微細状チューブを用いてもよい。
【００３３】
図示しない漏水センサを第１排水ライン６４に設けて、第１排水ライン６４からの漏水を検出してもよい。或いは、気液分離器６０の水位Ｌ１に基づいて第１排水ライン６４の漏水を検出することも可能である。例えば、後述する電解処理によりカソード系２４で水素を生成している際の水位Ｌ１の変化を予め記憶した参照データと、実際に電解処理を行っている際の水位Ｌ１の変化を比較して、第１排水ライン６４の漏水の発生を判定することができる。
【００３４】
（Ａ−１−４−５．脱圧ライン６６）
脱圧ライン６６は、気液分離器６０を脱圧する。減圧弁１１０は、第１タンク８０内の圧力Ｐ１を目標圧力まで減圧する。メータリングバルブ１１２は、脱圧ライン６６を流れる水素の流量（換言すると、低圧用水封器６８に供給する水素の流量）［ｍ3／ｓｅｃ］を可変に制御する。なお、メータリングバルブ１１２に代えて、例えば、オリフィス、微細状チューブ等を用いてもよい。
【００３５】
脱圧用電磁弁１１４（以下「電磁弁１１４」ともいう。）は、脱圧ライン６６における水素の流れを、制御装置２６からの指令に基づいてオンオフする。換言すると、電磁弁１１４は、脱圧ライン６６の開放状態と封止状態を、制御装置２６からの指令に基づいて切り替える。メータリングバルブ１１２及び脱圧用電磁弁１１４は、制御装置２６により制御される。本実施形態の脱圧ライン６６は、高圧排水用電磁弁１０２よりも下流側において第１排水ライン６４に合流する。或いは、脱圧ライン６６は、第１排水ライン６４と合流せずに低圧用水封器６８に接続されてもよい。換言すると、脱圧ライン６６は、低圧用水封器６８において、第１排水ライン６４と合流してもよい。
【００３６】
（Ａ−１−４−６．低圧用水封器６８）
低圧用水封器６８（以下「水封器６８」ともいう。）は、第１排水ライン６４及び脱圧ライン６６の下流に設けられる。水封器６８を構成する第２タンク１２０は、第１排水ライン６４及び脱圧ライン６６を介して供給される液状水及び水素（気体）を貯留する。
【００３７】
第２タンク１２０の下部（例えば底面）には、第１排水ライン６４が接続される。なお、第２タンク１２０のその他の部位（例えば上部）に第１排水ライン６４を接続してもよい。また、第１排水ライン６４に合流することなしに脱圧ライン６６を第２タンク１２０に接続する場合、脱圧ライン６６を第２タンク１２０の上部等に接続してもよい。
【００３８】
第２水位センサ１２２（以下「水位センサ１２２」ともいう。）は、第２タンク１２０内の水位Ｌ２［ｍ］を検出する。第２水位センサ１２２は、超音波等により水面の高さを複数段階で検出するセンサとすることができる。或いは、第２水位センサ１２２は、水との接触を検出して水面が検出素子の高さに到達しているか否かのみを判定する（換言すると水面の高さを単一段階で検出する）１つ又は複数のセンサとしてもよい。第２圧力センサ１２４（以下「圧力センサ１２４」ともいう。）は、第２タンク１２０内の気体（水素）の圧力Ｐ２［Ｐａ］を検出する。第２水位センサ１２２及び第２圧力センサ１２４の検出値（出力信号）は、制御装置２６に出力される。
【００３９】
（Ａ−１−４−７．排気ライン７０）
排気ライン７０は、第２タンク１２０内の水素を外部に排気する。液状水ではなく、気体としての水素を排出するため、排気ライン７０は、第２タンク１２０の上部（例えば頂面）等に接続される。第２背圧弁１３０（以下「排気用背圧弁１３０」又は「背圧弁１３０」ともいう。）は、通常時に排気ライン７０を閉塞する閉塞弁である。第２背圧弁１３０は、第２タンク１２０内の水素が規定圧力値以上になったら（換言すると、第２タンク１２０内の水素の量が規定量以上になったら）、自動的に（すなわち、制御装置２６からの指令なしに）外部に排出する。これにより、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２を所定範囲に保つことが可能となる。
【００４０】
（Ａ−１−４−８．第２排水ライン７２）
第２排水ライン７２は、低圧用水封器６８内に溜まった液状水を外部に排出する。液状水を排出するため、第２排水ライン７２は、第２タンク１２０の下部（例えば底面）等に接続される。低圧排水用電磁弁１４０（以下「電磁弁１４０」ともいう。）は、第２排水ライン７２における液状水の流れを、制御装置２６からの指令に基づいてオンオフする。換言すると、電磁弁１４０は、第２排水ライン７２の開放状態と封止状態を、制御装置２６からの指令に基づいて切り替える。
【００４１】
［Ａ−１−５．制御装置２６］
（Ａ−１−５−１．制御装置２６の概要）
制御装置２６は、水電解システム１０全体を制御するコンピュータであり、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。特に本実施形態の制御装置２６は、脱圧ライン６６の脱圧用電磁弁１１４のシートリーク（水素漏れ）を判定する（詳細は、図３〜図５を用いて後述する。）。図１に示すように、制御装置２６は、入出力部１５０、演算部１５２及び記憶部１５４を有する。
【００４２】
（Ａ−１−５−２．入出力部１５０）
入出力部１５０は、制御装置２６以外の機器（アノード系２０、水電解装置２２、水位センサ８２、１２２、圧力センサ８４、１２４、メータリングバルブ１１２、電磁弁１０２、１１４、１４０等）との入出力を行う。入出力部１５０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備える。
【００４３】
（Ａ−１−５−３．演算部１５２）
演算部１５２は、アノード系２０、水電解装置２２、水位センサ８２、１２２、圧力センサ８４、１２４等からの信号に基づいて演算を行う。そして、演算部１５２は、演算結果に基づき、アノード系２０、水電解装置２２及びカソード系２４に対する信号を生成する。
【００４４】
図１に示すように、演算部１５２は、通常電解制御部１６０及び脱圧ライン監視制御部１６２を有する。これらの各部は、記憶部１５４に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。前記プログラムは、図示しない通信装置を介して外部機器から供給されてもよい。前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。
【００４５】
通常電解制御部１６０は、水素導出ライン６２を介して外部に供給する水素を電解処理により発生させる通常電解制御を実行する。通常電解制御については、図２及び図３を参照して後述する。脱圧ライン監視制御部１６２は、脱圧ライン６６を監視する脱圧ライン監視制御を実行する。本実施形態において、脱圧ライン監視制御は、通常電解制御の一部をなす。脱圧ライン監視制御については、図３〜図５を参照して後述する。
【００４６】
（Ａ−１−５−４．記憶部１５４）
記憶部１５４は、演算部１５２が利用するプログラム及びデータを記憶する。記憶部１５４は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（以下「ＲＡＭ」という。）を備える。ＲＡＭとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部１５４は、ＲＡＭに加え、リード・オンリー・メモリ（以下「ＲＯＭ」という。）を有してもよい。
【００４７】
＜Ａ−２．本実施形態の制御＞
［Ａ−２−１．通常電解制御］
（Ａ−２−１−１．通常電解制御の概要）
図２は、本実施形態の通常電解制御のフローチャートである。通常電解制御では、水素の生成（電気分解）を行う。図２のステップＳ１１において、制御装置２６は、電解処理の開始条件が成立したか否かを判定する。当該開始条件としては、例えば、図示しない操作スイッチを介してユーザから電解処理の開始指令が入力されたことを用いることができる。電解処理の開始条件が成立した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。電解処理の開始条件が成立しない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、今回の通常電解制御を終了し、所定時間後にステップＳ１１に戻る。
【００４８】
ステップＳ１２において、制御装置２６は、脱圧ライン６６を監視する脱圧ライン監視制御を実行する。脱圧ライン監視制御については、図３〜図５を参照して後述する。
【００４９】
脱圧ライン監視制御の結果、脱圧ライン６６が正常である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４において、制御装置２６は、電解処理を実行する（詳細は、図３を参照して後述する）。ステップＳ１５において、電解処理の終了条件が成立したか否かを判定する。当該終了条件としては、例えば、前記操作スイッチを介してユーザから電解処理の終了指令が入力されたことを用いることができる。或いは、図示しないＦＣＶに対する製品水素の充填が完了したこと（例えば、ＦＣＶから充電完了信号を受信したこと）を用いることができる。
【００５０】
電解処理の終了条件が成立した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。電解処理の終了条件が成立しない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ１４に戻る。
【００５１】
ステップＳ１６において、制御装置２６は脱圧処理を実行する。なお、電解処理の終了条件（Ｓ１５）が成立しない場合でも、カソード系２４内の圧力（例えば圧力Ｐ１）が圧力閾値を超えた場合、脱圧処理を行ってもよい。脱圧処理の詳細は、図３を参照して後述する。
【００５２】
ステップＳ１３において脱圧ライン６６が正常でない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１７において、制御装置２６は、脱圧ライン６６で水素漏れが発生した旨の報知（異常の報知）を行う。ここでの報知は、例えば、図示しないスピーカ及び／又はディスプレイにより行う。ステップＳ１８において、制御装置２６は、水電解システム１０を緊急停止する。この際、制御装置２６は、水素漏れが発生したことを示すデータ（故障コード）を記憶部１５４に記憶する。
【００５３】
脱圧ライン監視制御（Ｓ１２）及びこれに伴うステップＳ１７、Ｓ１８を除き、通常電解制御の流れは、基本的に従来技術（例えば特許文献１又は特開２０１２−２１９２７６号公報）と同様とすることができる。
【００５４】
以下では、電解処理（図２のＳ１４）及び脱圧処理（Ｓ１６）を説明した後、脱圧ライン監視制御（Ｓ１２）について説明する。
【００５５】
（Ａ−２−１−２．電解処理（図２のＳ１４））
（Ａ−２−１−２−１．電解処理の概要）
図３は、本実施形態の通常電解制御（脱圧ライン監視制御を含む。）における電解電源３４及び各弁の状態を示す図である。図３において、電解処理は、右から２列目の「電解処理時（通常）」が対応する。
【００５６】
電解処理において、制御装置２６は、アノード系２０の前記純水製造装置から水電解装置２２に対して純水を供給させる。水電解装置２２は、純水を電気分解して水素及び酸素を発生させる。発生した水素は、水素供給ライン４４を介してカソード系２４に供給される。発生した酸素は、循環ライン４２を介してアノード系２０に供給される。また、電気分解されなかった純水は、循環ライン４２、アノード系２０及び第２純水供給ライン４０を介して再度水電解装置２２に供給される。
【００５７】
（Ａ−２−１−２−２．電気分解）
水電解装置２２において、純水の電気分解は下記のように行われる。すなわち、水電解装置２２の前記セルユニットに純水が供給された状態で電解電源３４をオンにする。ここでの電解電源３４の電圧は、前記セルユニットの積層方向両端に付与する。これにより、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン（プロトン）及び酸素が生成される。水素イオンは、固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が生成される。また、アノード側では、酸素が生成される。
【００５８】
（Ａ−２−１−２−３．水素の排出（又は供給））
カソード側で生成された水素は、水素供給ライン４４を介して高圧気液分離器６０に供給される。気液分離器６０では、水素に含まれる水分が、この水素から分離される。
【００５９】
気液分離器６０内の高圧水素は、水素導出ライン６２に導出され、冷却装置９０により冷却された後、吸着装置９２に供給される。吸着装置９２では、高圧水素に含まれる水蒸気（水分）が吸着され、乾燥状態の製品水素（ドライ水素）が得られる。
【００６０】
第１背圧弁９４の手前側の製品水素の圧力が第１背圧弁９４の規定圧力値（例えば、数十ＭＰａ）未満である場合、第１背圧弁９４は閉状態を維持する（図３）。このため、水素の生成が進行してカソード系２４内の圧力が上昇すると、これに伴って製品水素の圧力が増加する。第１背圧弁９４の手前側の製品水素の圧力が第１背圧弁９４の規定圧力値以上になると、第１背圧弁９４が一時的に開状態となる（図３）。これにより、昇圧された製品水素が外部に排出（又は供給）される。製品水素は、例えば、図示しないＦＣＶに充填される。製品水素の排出に伴って製品水素の圧力が低下すると、第１背圧弁９４は閉状態に戻る（図３）。
【００６１】
（Ａ−２−１−２−４．第１排水ライン６４の制御）
電解処理に際し、制御装置２６は、第１タンク８０に貯留された液状水の水位Ｌ１に応じて、第１排水ライン６４からの液状水の排出を制御する。上記のように、水位Ｌ１は、第１水位センサ８２により検出される。電解処理に際し、制御装置２６は、水位Ｌ１の上限値ＴＨｌ１ｅｍａｘ（以下「電解時上限値ＴＨｌ１ｅｍａｘ」ともいう。）と、下限値ＴＨｌ１ｅｍｉｎ（以下「電解時下限値ＴＨｌ１ｅｍｉｎ」ともいう。）とを設定する。
【００６２】
電解処理に伴って水位Ｌ１が電解時上限値ＴＨｌ１ｅｍａｘ以上になると、制御装置２６は、高圧排水用電磁弁１０２を開状態にする（図３）。これにより、第１タンク８０内の液状水は、オリフィス１００により減圧された後、低圧用水封器６８に供給される。また、水位Ｌ１が電解時下限値ＴＨｌ１ｅｍｉｎ以下になると、制御装置２６は、高圧排水用電磁弁１０２を閉状態にする（図３）。これにより、第１タンク８０から低圧用水封器６８への水の供給が停止される。
【００６３】
（Ａ−２−１−２−５．脱圧ライン６６の制御）
電解処理時において、制御装置２６は、脱圧用電磁弁１１４を閉状態とする。これにより、脱圧ライン６６は閉塞状態となり、水素は流れない。この際、制御装置２６は、減圧弁１１０及びメータリングバルブ１１２をオフにする。
【００６４】
（Ａ−２−１−２−６．排気ライン７０の動作）
電解処理時において、第２タンク１２０内の液状水が増加すると、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２が増加する。第２背圧弁１３０は、第２タンク１２０内の水素が規定圧力値以上になったら、自動的に（すなわち、制御装置２６からの指令なしに）外部に排出する。
【００６５】
（Ａ−２−１−２−７．第２排水ライン７２の制御）
電解処理に際し、制御装置２６は、第２タンク１２０に貯留された液状水の水位Ｌ２に応じて、第２排水ライン７２からの液状水の排出を制御する。上記のように、水位Ｌ２は、第２水位センサ１２２により検出される。電解処理に際し、制御装置２６は、水位Ｌ２の上限値ＴＨｌ２ｅｍａｘ（以下「電解時上限値ＴＨｌ２ｅｍａｘ」ともいう。）と、下限値ＴＨｌ２ｅｍｉｎ（以下「電解時下限値ＴＨｌ２ｅｍｉｎ」ともいう。）とを設定する。
【００６６】
電解処理に伴って水位Ｌ２が電解時上限値ＴＨｌ２ｅｍａｘ以上になると、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を開状態にする（図３）。これにより、第２タンク１２０内の液状水は、第２排水ライン７２から外部に排出される。また、水位Ｌ２が電解時下限値ＴＨｌ２ｅｍｉｎ以下になると、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を閉状態にする（図３）。これにより、第２タンク１２０から外部への水の供給が停止される。
【００６７】
（Ａ−２−１−２−８．酸素の排出）
アノード側で生成された酸素は、アノード系２０を介して外部に排出される。酸素の排出方法については、例えば、特開２０１２−２１９２７６号公報、特開２０１４−０８０６３４号公報又は特許文献１と同様の方法を用いることができる。
【００６８】
（Ａ−２−１−３．脱圧処理（図２のＳ１６））
脱圧処理は、カソード系２４内の圧力（特に高圧気液分離器６０内の圧力Ｐ１）を減少させる処理である。図３において、脱圧処理は、一番右側の「脱圧処理時」が対応する。脱圧処理の目的は、カソード系２４からアノード系２０への水素の浸入防止である。これに加えて又はこれに代えて、固体高分子電解質膜の保護を脱圧処理の目的としてもよい。
【００６９】
カソード系２４からアノード系２０への水素の浸入防止に焦点を当てた場合、脱圧処理は、カソード系２４側の圧力（例えば第１タンク８０内の圧力Ｐ１）が、アノード系２０側の圧力と等しくなるまで行う。或いは、アノード系２０側の圧力と等しくなくても、カソード系２４からアノード系２０への水素の浸入を実質的に防止することができる値までカソード系２４側の圧力を減少させてもよい。或いは、カソード系２４からアノード系２０への水素の浸入が実質的に無視できるほど微量に過ぎない圧力差となるように、カソード系２４側の圧力を減少させることも可能である。また、固体高分子電解質膜の保護に焦点を当てた場合、脱圧処理は、カソード系２４側の圧力が、固体高分子電解質膜の保護に適した値以下に低下するまで行う。
【００７０】
本実施形態の脱圧処理では、液状水を排出した後に水素を排出する。或いは、水素を排出した後に液状水を排出してもよい。或いは、水素と液状水を交互に又は同時に排出することも可能である。
【００７１】
脱圧処理において、制御装置２６は、電解電源３４をオンに維持した状態で、図３に示すように各弁を制御する。具体的には、脱圧処理を開始するに際し、制御装置２６は、電解電源３４をオンに維持した状態で、高圧排水用電磁弁１０２、脱圧用電磁弁１１４及び低圧排水用電磁弁１４０を開にすると共に、脱圧用減圧弁１１０及びメータリングバルブ１１２をオンにする。この際、制御装置２６は、脱圧ライン６６における液状水の流量を流量閾値以下に維持するため、第１タンク８０内の圧力Ｐ１に応じてメータリングバルブ１１２の開状態を調整する。これにより、第１タンク８０内の液状水が第１排水ライン６４及び脱圧ライン６６を介して第２タンク１２０に放出される。また、第２タンク１２０内の液状水が第２排水ライン７２を介して外部に排出される。
【００７２】
脱圧処理時の高圧排水用電磁弁１０２の制御に関し、制御装置２６は、第１タンク８０内の水位Ｌ１の下限値ＴＨｌ１ｄｍｉｎ（以下「脱圧時下限値ＴＨｌ１ｄｍｉｎ」ともいう。）を設定する。本実施形態の下限値ＴＨｌ１ｄｍｉｎは固定値である。
【００７３】
制御装置２６は、水位Ｌ１が下限値ＴＨｌ１ｄｍｉｎ以下になるまで電磁弁１０２の開状態を維持して第１タンク８０内の液状水の排出を継続する。水位Ｌ１が下限値ＴＨｌ１ｄｍｉｎ以下になると、制御装置２６は、高圧排水用電磁弁１０２を閉にする。これにより、第１タンク８０から第２タンク１２０への液状水の放出を停止する。水位Ｌ１が下限値ＴＨｌ１ｄｍｉｎ以上になると、制御装置２６は、高圧排水用電磁弁１０２を開にする。これにより、第１タンク８０から第２タンク１２０への液状水の放出を再開する。
【００７４】
上記のように、水位Ｌ１に応じて電磁弁１０２の開と閉の切替えを繰り返すことで、第１タンク８０内の液状水を第２タンク１２０に放出する。
【００７５】
脱圧処理時の低圧排水用電磁弁１４０の制御に関し、制御装置２６は、第２タンク１２０内の水位Ｌ２の下限値ＴＨｌ２ｄｍｉｎ（以下「脱圧時下限値ＴＨｌ２ｄｍｉｎ」ともいう。）を設定する。本実施形態の下限値ＴＨｌ２ｄｍｉｎは固定値である。
【００７６】
制御装置２６は、第２タンク１２０内の水位Ｌ２が下限値ＴＨｌ２ｄｍｉｎ以下になるまで電磁弁１４０の開状態を維持して液状水の排出を継続する。第２タンク１２０内の水位Ｌ２が下限値ＴＨｌ２ｄｍｉｎ以下になると、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を閉にする。これにより、第２タンク１２０から外部への液状水の放出を停止する。水位Ｌ２が下限値ＴＨｌ２ｄｍｉｎ以上になると、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を開にする。これにより、第２タンク１２０から外部への液状水の放出を再開する。
【００７７】
上記のように、水位Ｌ２に応じて電磁弁１４０の開と閉の切替えを繰り返すことで、第２タンク１２０内の液状水を外部に放出する。
【００７８】
なお、第１タンク８０から第２タンク１２０への液状水の供給に伴って水位Ｌ２が上昇した場合、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２が増加する。第２背圧弁１３０は、第２タンク１２０内の水素が規定圧力値以上になったら、自動的に（すなわち、制御装置２６からの指令なしに）外部に排出する。
【００７９】
高圧気液分離器６０内の水素の排出は、液状水の排出と同様である。なお、上記のように、水素を排出した後に液状水を排出することも可能である。或いは、水素と液状水を交互に又は同時に排出することも可能である。
【００８０】
［Ａ−２−２．脱圧ライン監視制御］
（Ａ−２−２−１．脱圧ライン監視制御の全体的な流れ）
上記のように、本実施形態では、図２のステップＳ１２において、脱圧ライン６６を監視する脱圧ライン監視制御を実行する。脱圧ライン監視制御では、脱圧ライン６６の水素漏れ（具体的には、脱圧用電磁弁１１４におけるシートリーク）の発生を監視する。図３において、脱圧ライン監視制御は、左側の「電解開始時（脱圧ライン監視制御時）」が対応する。
【００８１】
図４は、本実施形態の脱圧ライン監視制御のフローチャートである。図４のステップＳ２１において、制御装置２６は、脱圧ライン６６の監視開始条件が成立したか否かを判定する。本実施形態の監視開始条件は、通常電解制御が開始されたことである。このため、図２のステップＳ１１と組み合わせることで、ステップＳ２１を省略することができる。後述するようにその他のタイミングを、監視開始条件としてもよい。
【００８２】
監視開始条件が成立しない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、換言すると、待機時の間、制御装置２６は、各弁（電磁弁１０２、１１４、１４０等）を、図３の「待機時」に対応する状態とする。例えば、制御装置２６は、電解電源３４をオフにし、電磁弁１０２、１４０を閉にし、電磁弁１１４を開にし、減圧弁１１０及びメータリングバルブ１１２をオフにする。
【００８３】
監視開始条件が成立した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２において、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を、閉状態から開状態に切り替えて、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の脱圧を開始する。閉状態から開状態への切替えは、例えば、所定時間Ｔｄｐ［ｓｅｃ］の間（例えば、数秒の間）行う。これにより、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２を大気圧又はその近似値にすることができる。
【００８４】
或いは、制御装置２６は、低圧用水封器６８の水位Ｌ２が水位閾値ＴＨｌ２ａに低下するまで電磁弁１４０を開状態としてもよい。或いは、制御装置２６は、低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２が圧力閾値ＴＨｐ２ａに低下するまで電磁弁１４０を開状態とすることも可能である。
【００８５】
開状態にしてから所定時間Ｔｄｐの後、ステップＳ２３において、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を開状態から閉状態に戻す。これにより、低圧用水封器６８内の脱圧を終了する。従って、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２は、所望の値まで低下したこととなる。
【００８６】
ステップＳ２４において、制御装置２６は、低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２（以下「基準値Ｐ２ｒｅｆ」という。）を取得する。ここでの基準値Ｐ２ｒｅｆは、複数の圧力Ｐ２に基づく平均値等であってもよい。なお、ステップＳ２３の脱圧の終了を圧力Ｐ２が圧力閾値ＴＨｐ２ａに低下したことにより判定した場合、制御装置２６は、第２圧力センサ１２４から圧力Ｐ２を取得する代わりに、圧力閾値ＴＨｐ２ａを基準値Ｐ２ｒｅｆとして用いることもできる。
【００８７】
ステップＳ２５において、制御装置２６は、電気分解を行うための初期動作を行う。具体的には、図３に示すように、制御装置２６は、電解処理（図２のＳ１４、図３の「電解処理時（通常）」）と同様に、電解電源３４及び各弁を制御する。
【００８８】
ステップＳ２６において、制御装置２６は、電解電源３４をオンにして純水の電気分解により水素及び酸素を生成する（換言すると、電解処理を行う。）。ステップＳ２７において、制御装置２６は、低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２（以下「現在値Ｐ２ｃｕｒ」という。）を取得する。ここでの現在値Ｐ２ｃｕｒは、複数の圧力Ｐ２に基づく平均値等であってもよい。
【００８９】
ステップＳ２８において、制御装置２６は、現在値Ｐ２ｃｕｒと基準値Ｐ２ｒｅｆの差Ｐ２ｃｕｒ−Ｐ２ｒｅｆが圧力差閾値ＴＨΔＰ２以下であるか否かを判定する。圧力差閾値ＴＨΔＰ２は、脱圧ライン６６の水素漏れ（脱圧用電磁弁１１４のシートリーク）を判定する閾値である。差Ｐ２ｃｕｒ−Ｐ２ｒｅｆが圧力差閾値ＴＨΔＰ２以下である場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、脱圧用電磁弁１１４のシートリークは発生していないと判定することができる。
【００９０】
その場合、ステップＳ２９において、制御装置２６は、脱圧ライン６６の監視終了条件が成立したか否かを判定する。監視終了条件は、例えば、監視開始条件の成立から所定時間が経過したことを用いることができる。監視終了条件が成立しない場合（Ｓ２９：ＮＯ）、ステップＳ２６に戻る。監視終了条件が成立した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ステップＳ３０に進む。
【００９１】
ステップＳ３０において、制御装置２６は、脱圧ライン６６の水素漏れが発生していないことを示すフラグ（正常フラグ）を記憶部１５４に記憶する。図２のステップＳ１３では正常フラグに基づいて脱圧ライン６６が正常であると判定する。
【００９２】
続くステップＳ３１において、制御装置２６は、脱圧ライン６６の監視を終了する。上記のように、通常電解制御の開始に伴って脱圧ライン監視制御を行う場合、制御装置２６は、脱圧ライン監視制御を終了した後、通常電解制御を継続する。脱圧ライン監視制御後に通常電解制御を継続しない場合、制御装置２６は、上記脱圧処理（図２のＳ１６、図３）を実行した後、待機時（図３）の状態に戻る。
【００９３】
ステップＳ２８に戻り、差Ｐ２ｃｕｒ−Ｐ２ｒｅｆが圧力差閾値ＴＨΔＰ２以下でない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、高圧排水用電磁弁１０２及び脱圧用電磁弁１１４が閉状態であるにもかかわらず、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２が増加していること（図５Ｂ）を意味する。換言すると、脱圧ライン６６で水素漏れが発生していること（電磁弁１１４でシートリークが発生していること）を意味する。
【００９４】
そこで、ステップＳ３２において、制御装置２６は、脱圧ライン６６の水素漏れが発生していることを示すフラグ（異常フラグ）を記憶部１５４に記憶する。図２のステップＳ１３では異常フラグに基づいて脱圧ライン６６が正常でないと判定する。
【００９５】
（Ａ−２−２−２．正常時と異常時の比較）
図５Ａは、本実施形態における脱圧ライン監視制御を、正常なカソード系２４で行った場合の一例を示すタイムチャートである。図５Ｂは、本実施形態における脱圧ライン監視制御を、異常が発生したカソード系２４で行った場合の一例を示すタイムチャートである。ここにいう異常とは、脱圧ライン６６での水素漏れ（脱圧用電磁弁１１４でのシートリーク）が発生した状態を意味する。
【００９６】
図５Ａ（正常時）及び図５Ｂ（シートリーク発生時）のいずれにおいても、時点ｔ１１〜ｔ１２において、制御装置２６は、待機状態（図４のＳ２１：ＮＯ）である。時点ｔ１２〜ｔ１３において、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を開にする（図４のＳ２２〜Ｓ２３）。これにより、低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２が低下する。時点ｔ１３〜ｔ１４において、制御装置２６は、電解処理を行うための初期動作を行う（図４のＳ２５）。時点ｔ１４〜ｔ１５において、制御装置２６は、電解処理を行う（図４のＳ２６）。
【００９７】
図５Ａの場合、脱圧用電磁弁１１４にシートリークは発生していない。このため、電解処理を開始しても水封器６８内の圧力Ｐ２は、ほとんど変化しない（図５Ａの時点ｔ１４〜ｔ１５）。
【００９８】
これに対し、図５Ｂの場合、脱圧用電磁弁１１４にシートリークが発生している。このため、気液分離器６０（第１タンク８０）内の圧力Ｐ１が脱圧ライン６６を介して水封器６８（第２タンク１２０）に伝達する。従って、電解処理を開始すると、圧力Ｐ１の増加に伴って圧力Ｐ２が増加する（図５Ｂの時点ｔ１４〜ｔ１５）。その結果、現在値Ｐ２ｃｕｒと基準値Ｐ２ｒｅｆの差ΔＰ２（＝Ｐ２ｃｕｒ−Ｐ２ｒｅｆ）が、圧力差閾値ＴＨΔＰ２を上回る（図４のＳ２８：ＮＯ）。従って、制御装置２６は、脱圧用電磁弁１１４でのシートリークの発生を判定することが可能となる。
【００９９】
＜Ａ−３．本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態によれば、第１排水ライン６４及び脱圧ライン６６の下流に設けられた低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２に応じて、脱圧ライン６６における水素漏れ（脱圧用電磁弁１１４のシートリーク）を判定する（図４、図５Ａ及び図５Ｂ）。これにより、低圧用水封器６８を備える構成において、脱圧ライン６６における水素漏れを簡易に判定することが可能となる。その結果、水素の排出を好適に制御することが可能となる。
【０１００】
また、水素の漏れが比較的多ければ、高圧気液分離器６０内の圧力Ｐ１の低下で脱圧ライン６６等の水素漏れが検出できたとしても、水素の漏れが比較的少ない場合には、圧力Ｐ１の低下が目立たないことがあり得る。その場合、脱圧ライン６６を介して水素が漏れ続けることで、水素導出ライン６２から供給される水素の量（例えば、ＦＣＶに供給される水素の量）が減少してしまう。本実施形態では、低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２を用いるため、比較的少ない量の水素が漏れている場合でも、水素漏れを判定し易くなる。この点からも、水素の排出を好適に制御することが可能となる。
【０１０１】
本実施形態に係る水電解システム１０の制御方法は、
制御装置２６が高圧排水用電磁弁１０２、脱圧用電磁弁１１４及び低圧排水用電磁弁１４０を閉状態とし且つ水電解装置２２による水素生成（電解処理）を実行中であるときの低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２である現在値Ｐ２ｃｕｒ（電解時圧力）を第２圧力センサ１２４（圧力取得部）により取得する電解時圧力取得工程（図４のＳ２７）と、
制御装置２６が、少なくとも現在値Ｐ２ｃｕｒに基づいて脱圧ライン６６の水素漏れの発生を判定する水素漏れ判定工程（図４のＳ２８）と
を備える。
【０１０２】
本実施形態によれば、少なくとも現在値Ｐ２ｃｕｒ（電解時圧力）に基づいて、脱圧ライン６６の水素漏れの発生を判定する（図３〜図５Ｂ）。これにより、低圧用水封器６８を備える構成において、簡易な手法で水素漏れの判定が可能となる。その結果、水素の排出を好適に制御することが可能となる。
【０１０３】
本実施形態に係る水電解システム１０の制御方法では、制御装置２６が、高圧排水用電磁弁１０２及び低圧排水用電磁弁１４０を閉状態とし、脱圧用電磁弁１１４を開状態とし且つ水電解装置２２による水素生成（電解処理）を停止中であるときの低圧用水封器６８内の圧力Ｐ２である基準値Ｐ２ｒｅｆ（基準圧力）を第２圧力センサ１２４（圧力取得部）により取得する基準圧力取得工程を備える（図４のＳ２４）。水素漏れ判定工程（Ｓ２８）において、制御装置２６は、現在値Ｐ２ｃｕｒ（電解時圧力）と基準値Ｐ２ｒｅｆとの比較結果に基づいて水素漏れの発生を判定する。現在値Ｐ２ｃｕｒの時間的な変化を監視する場合と比較して、現在値Ｐ２ｃｕｒと基準値Ｐ２ｒｅｆは、差が大きくなり易い。このため、現在値Ｐ２ｃｕｒと基準値Ｐ２ｒｅｆとの比較結果を用いて水素漏れの発生を判定することで、比較的高精度に水素漏れを判定することが可能となる。
【０１０４】
本実施形態において、基準圧力取得工程（図４のＳ２４）では、制御装置２６は、低圧排水用電磁弁１４０を開状態として、低圧用水封器６８内を減圧した後、第２圧力センサ１２４（圧力取得部）により基準値Ｐ２ｒｅｆ（基準圧力）を取得する。また、水素漏れ判定工程（Ｓ２８）において、制御装置２６は、現在値Ｐ２ｃｕｒ（電解時圧力）と、減圧後の基準値Ｐ２ｒｅｆとの比較結果に基づいて水素漏れの発生を判定する（図４のＳ２８、図５Ａ、図５Ｂ）。これにより、減圧した基準値Ｐ２ｒｅｆを用いることで、現在値Ｐ２ｃｕｒと基準値Ｐ２ｒｅｆの相違を際立たせて、水素漏れの発生を高精度に判定することが可能となる。また、基準値Ｐ２ｒｅｆを特定の固定値まで減圧した場合、水素漏れの判定を複数回行った際に、複数の現在値Ｐ２ｃｕｒの変化が分かり易くなる。従って、水素漏れの発生を比較的高精度に判定することが可能となる。
【０１０５】
本実施形態において、水素漏れ判定工程（図４のＳ２８）を、水電解装置２２による水素生成（電解処理）の開始時（図２のＳ１１：ＹＥＳ、図４のＳ２１：ＹＥＳ）に行う。これにより、現在値Ｐ２ｃｕｒ（電解時圧力）の変化が比較的大きい状態で水素漏れの発生を判定することで、水素漏れの発生を高精度に行うことが可能となる。また、水素生成の開始時に水素漏れの発生を判定することで、水素漏れの発生時には迅速に水素生成を停止することが可能となる。
【０１０６】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
【０１０７】
＜Ｂ−１．適用対象＞
上記実施形態では、水電解システム１０が生成した水素を、燃料電池車両（ＦＣＶ）に供給することを想定していた。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、水電解システム１０が生成した水素は、住宅に配置する家庭用燃料電池に供給してもよい。
【０１０８】
＜Ｂ−２．カソード系２４の構成＞
［Ｂ−２−１．水素導出ライン６２］
上記実施形態では、水素導出ライン６２に、第１背圧弁９４を設けた（図１）。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、第１背圧弁９４を、電磁弁（水素導出用電磁弁）に置き換えてもよい。その場合、制御装置２６は、第１タンク８０内の圧力Ｐ１が所定値以上になったとき、水素導出用電磁弁を一時的に開状態とすることができる。
【０１０９】
［Ｂ−２−２．第１排水ライン６４］
上記実施形態では、第１排水ライン６４に、オリフィス１００及び高圧排水用電磁弁１０２を設けた（図１）。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、オリフィス１００を省略することが可能となる。
【０１１０】
［Ｂ−２−３．脱圧ライン６６］
上記実施形態では、脱圧ライン６６に、減圧弁１１０、メータリングバルブ１１２及び脱圧用電磁弁１１４を設けた（図１）。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、減圧弁１１０及びメータリングバルブ１１２の一方又は他方を省略することが可能となる。
【０１１１】
上記実施形態では、脱圧ライン６６を第１排水ライン６４に合流させた（図１）。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、第１排水ライン６４と合流させることなしに脱圧ライン６６を低圧用水封器６８に接続してもよい。換言すると、低圧用水封器６８において、脱圧ライン６６を第１排水ライン６４に合流させてもよい。
【０１１２】
［Ｂ−２−４．低圧用水封器６８］
上記実施形態では、低圧用水封器６８（第２タンク１２０）内に溜まる気体は、水素のみであることを想定していた（図１参照）。しかしながら、例えば、高圧気液分離器６０側への外気の浸入防止が確保されていれば、第２タンク１２０内に水素以外の気体（外気）が浸入することを許容することも可能である。例えば、図１の構成において、第２タンク１２０内の液状水により第１排水ライン６４が閉塞されて、外気が第１排水ライン６４に浸入することがないことを確保することで、第２タンク１２０内への外気の浸入を許容してもよい。
【０１１３】
［Ｂ−２−５．排気ライン７０］
上記実施形態では、排気ライン７０に、第２背圧弁１３０を設けた（図１）。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、第２背圧弁１３０を、電磁弁（排気用電磁弁）に置き換えることが可能である。その場合、制御装置２６は、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２が所定値以上になったとき、排気用電磁弁を一時的に開状態とすることができる。
【０１１４】
＜Ｂ−３．制御装置２６の制御＞
［Ｂ−３−１．通常電解制御］
上記実施形態では、図３に示す方法で、各弁（電磁弁１０２、１１４、１４０等）を制御した。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、図３に示す方法以外の方法で、各弁を制御してもよい。
【０１１５】
［Ｂ−３−２．脱圧ライン監視制御］
（Ｂ−３−２−１．実行タイミング）
上記実施形態では、脱圧ライン監視制御における監視開始条件を、通常電解制御が開始されたこととした（図４のＳ２１）。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、通常電解制御の実行中において、前回の脱圧ライン監視制御から所定時間（例えば、１０秒〜１時間のいずれかの値）が経過したことを監視開始条件とすることができる。或いは、所定の時刻（毎日午前３時）となったことを監視開始条件としてもよい。
【０１１６】
（Ｂ−３−２−２．水素漏れ発生の判定方法）
上記実施形態では、現在値Ｐ２ｃｕｒと基準値Ｐ２ｒｅｆの差ΔＰ２に基づいて脱圧ライン６６の水素漏れを判定した（図４のＳ２８）。しかしながら、例えば、少なくとも現在値Ｐ２ｃｕｒ（電解時圧力）を用いて脱圧ライン６６における水素漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。
【０１１７】
例えば、上記のように、脱圧ライン６６に水素漏れ（脱圧用電磁弁１１４のシートリーク）が発生している場合、第２タンク１２０内を減圧した後に電解電源３４をオンすると、圧力Ｐ２が増加する（図５Ｂ）。この点に着目し、電解処理の開始後に、単位時間当たりの圧力Ｐ２の変化量（以下「圧力変化速度Ｐ２’」という。）［Ｐａ／ｓｅｃ］を算出し、この圧力変化速度Ｐ２’に基づいて脱圧ライン６６の水素漏れを判定してもよい。
【０１１８】
或いは、電解電源３４をオンにした後において、単位時間当たりの圧力Ｐ１の変化量（又は圧力Ｐ１の増加傾向）と、圧力変化速度Ｐ２’（又は圧力Ｐ２の増加傾向）とに基づいて、脱圧ライン６６の水素漏れを判定することも可能である。或いは、第２タンク１２０内の減圧に伴って第２タンク１２０内の圧力Ｐ２の大まかな値が推定可能である場合、電解電源３４をオン後の単一の圧力Ｐ２としての現在値Ｐ２ｃｕｒを用いて、脱圧ライン６６の水素漏れを判定することも可能である。すなわち、電解電源３４オン後の特定タイミングにおける単一の現在値Ｐ２ｃｕｒが、所定の圧力閾値以上である場合、脱圧ライン６６で水素漏れが発生していると判定してもよい。
【０１１９】
（Ｂ−３−２−３．その他）
上記実施形態では、第２タンク１２０内の圧力Ｐ２を用いて脱圧ライン６６における水素の漏れ（シートリーク）の発生を判定した。しかしながら、例えば、低圧用水封器６８内（第２タンク１２０内）の圧力Ｐ２を用いて特定のライン（配管）の漏れを判定する観点からすれば、これに限らない。例えば、第１排水ライン６４における液状水の漏れ（高圧排水用電磁弁１０２のシートリーク等）を判定することも可能である。
【０１２０】
＜Ｂ−４．その他＞
上記実施形態では、数値の比較において等号を含む場合と含まない場合とが存在した（図４のＳ２８等）。しかしながら、例えば、等号を含む又は等号を外す特別な意味がなければ（換言すると、本発明の効果を得られる場合）、数値の比較において等号を含ませるか或いは含ませないかは任意に設定可能である。
【０１２１】
その意味において、例えば、図４のステップＳ２８における現在値Ｐ２ｃｕｒと基準値Ｐ２ｒｅｆの差が圧力差閾値ＴＨΔＰ２以下であるか否かの判定（Ｐ２ｃｕｒ−Ｐ２ｒｅｆ≦ＴＨΔＰ２）を、差が圧力差閾値ＴＨΔＰ２未満であるか否かの判定（Ｐ２ｃｕｒ−Ｐ２ｒｅｆ＜ＴＨΔＰ２）に置き換えることができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…水電解システム                ２０…アノード系
２２…水電解装置                    ２４…カソード系
２６…制御装置                      ６０…気液分離器
６２…水素導出ライン                ６４…第１排水ライン
６６…脱圧ライン                    ６８…低圧用水封器
７０…排気ライン                    ７２…第２排水ライン
１０２…高圧排水用電磁弁            １１４…脱圧用電磁弁
１２４…第２圧力センサ（圧力取得部）
１３０…第２背圧弁（閉塞弁）        １４０…低圧排水用電磁弁
Ｐ２…低圧用水封器内の圧力          Ｐ２ｃｕｒ…現在値（電解時圧力）
Ｐ２ｒｅｆ…基準値（基準圧力）
【図１】
2018083977.tif 000003
【図２】
2018083977.tif 000004
【図３】
2018083977.tif 000005
【図４】
2018083977.tif 000006
【図５】
2018083977.tif 000007