(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止し、良好な製品水素を得ることを可能にする。【解決手段】高圧水電解システム１０を構成する水電解装置１２には、前記水電解装置１２から導出される水素を気液分離する高圧気液分離装置１４が接続される。水電解装置１２と水素貯蔵装置１６とは、水素配管１８により接続されるとともに、前記水素配管１８には、水素を冷却する冷却機構２０が設けられる。冷却機構２０には、流体検出部を通流する流体が気体であるか液体であるかに応じて、検出温度が変化する温度センサ２２が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード側に供給される水を電気分解し、前記アノード側に酸素を、カソード側に前記酸素よりも高圧な水素を、それぞれ発生させる水電解装置と、
前記水電解装置から導出される前記水素を、気液分離する高圧気液分離装置と、
水分が除去されて前記水電解装置から導出される前記水素を水素貯蔵部に供給する水素配管と、
前記水電解装置又は前記水素配管に設けられ、前記水素を冷却する冷却機構と、
前記冷却機構に設けられ、流体検出部を通流する流体が気体であるか液体であるかに応じて、検出温度が変化する温度センサと、
を備えることを特徴とする高圧水電解システム。
【請求項２】
請求項１記載の高圧水電解システムにおいて、前記冷却機構は、鉛直方向に延在して設けられることを特徴とする高圧水電解システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の高圧水電解システムにおいて、前記温度センサは、前記高圧気液分離装置から排水が必要であると判定される排水判定位置に配置される第１温度センサと、
前記高圧気液分離装置からの排水を停止する必要があると判定される排水停止位置に配置される第２温度センサと、
前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの検出温度に基づいて、前記高圧気液分離装置内の水位制御を行う制御装置と、
を備えることを特徴とする高圧水電解システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧水電解システムにおいて、外気温を検出する外気温センサを備え、
前記温度センサが、前記流体検出部に前記液体が存在していると判定する判定閾値は、前記外気温センサによる検出温度が高い程、高く設定されることを特徴とする高圧水電解システム。
【請求項５】
アノード側に供給される水を電気分解し、前記アノード側に酸素を、カソード側に前記酸素よりも高圧な水素を、それぞれ発生させる水電解装置と、
前記水電解装置から導出される前記水素を、気液分離する高圧気液分離装置と、
水分が除去されて前記水電解装置から導出される前記水素を水素貯蔵部に供給する水素配管と、
前記水電解装置で分離された液体を排出する排水配管と、
前記排水配管に設けられ、該排水配管を閉塞自在な開閉機構と、
前記水電解装置又は前記水素配管に設けられ、前記水素を冷却する冷却機構と、
前記冷却機構に設けられ、流体検出部を通流する流体が気体であるか液体であるかに応じて、検出温度が変化する温度センサと、
を備える高圧水電解システムの運転方法であって、
前記開閉機構を開放させる工程と、
前記温度センサにより検出温度が、前記流体検出部に前記液体が存在していると判定される判定閾値以上であるか否かを判断する工程と、
前記検出温度が前記判定閾値以上であると判断された際、前記開閉機構を閉塞させる工程と、
を有することを特徴とする高圧水電解システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水電解装置により酸素と高圧水素を発生させ、前記高圧水素を水素貯蔵部に貯蔵する高圧水電解システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池の発電反応に使用される燃料ガスとして、水素が使用されている。この水素は、例えば、水電解装置により製造されている。水電解装置は、水を電気分解して水素（及び酸素）を発生させるため、固体高分子電解質膜（イオン交換膜）を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、給電体を配設して単位セルが構成されている。
【０００３】
そこで、複数の単位セルが積層されたセルユニットには、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側の給電体に水が供給される。このため、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）が生成され、この水素イオンが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製造される。一方、アノード側では、水素と共に生成された酸素が、余剰の水を伴ってセルユニットから排出される。
【０００４】
水電解装置としては、例えば、特許文献１に開示されている水素・酸素発生装置が知られている。この水素・酸素発生装置では、水電解セルの陽極側に水が供給されると、前記水電解セルの陽極室で酸素が発生する一方、前記水電解セルの陰極室で水素が発生する。
【０００５】
水電解セルの陽極側には、前記水電解セルの陽極室で発生した酸素を気液分離するために、酸素ガス用気液分離装置が接続されている。同様に、水電解セルの陰極側には、前記水電解セルの陰極室で発生した水素を気液分離するために、水素ガス用気液分離装置が接続されている。各気液分離装置には、水位を所定範囲内に制御するために、液面（レベル）センサが取り付けられている。
【０００６】
各気液分離装置において気液分離された酸素ガス及び水素ガスは、それぞれ、例えば、モレキュラーシーブ等から構成される除湿装置に導入されている。そして、酸素ガス及び水素ガスは、それぞれ水分が除去された後、酸素ガス及び水素ガス利用施設に適宜供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１７０１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、この種の水電解システムでは、数十ＭＰａの高圧水素を生成する高圧水電解装置が採用されている。その際、気液分離装置には、高圧な水素が供給されるため、前記気液分離装置に取り付けられる液面センサは、耐圧仕様に設定する必要がある。これにより、液面センサは、コストが高騰するという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止し、良好な製品水素を得ることが可能な高圧水電解システム及びその運転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】
【００１０】
本発明に係る高圧水電解システムは、アノード側に供給される水を電気分解し、前記アノード側に酸素を、カソード側に前記酸素よりも高圧な水素を、それぞれ発生させる水電解装置を備えている。水電解装置には、前記水電解装置から導出される水素を気液分離する高圧気液分離装置が接続されている。水分が除去されて水電解装置から導出される水素は、水素配管を通って水素貯蔵部に貯蔵されている。そして、水電解装置又は水素配管には、水素を冷却する冷却機構が設けられている。冷却機構には、流体検出部を通流する流体が気体であるか液体であるかに応じて、検出温度が変化する温度センサが設けられている。
【００１１】
また、この高圧水電解システムでは、冷却機構は、鉛直方向に延在して設けられることが好ましい。
【００１２】
さらに、この高圧水電解システムでは、温度センサは、第１温度センサと第２温度センサとを備えることが好ましい。第１温度センサは、高圧気液分離装置から排水が必要であると判定される排水判定位置に配置されている。第２温度センサは、高圧気液分離装置からの排水を停止する必要があると判定される排水停止位置に配置されている。高圧水電解システムは、第１温度センサ及び第２温度センサの検出温度に基づいて、高圧気液分離装置内の水位制御を行う制御装置を備えている。
【００１３】
さらにまた、この高圧水電解システムでは、外気温を検出する外気温センサを備えることが好ましい。温度センサが、流体検出部に液体が存在していると判定する判定閾値は、外気温センサによる検出温度が高い程、高く設定されている。
【００１４】
また、この運転方法では、高圧水電解システムは、水電解装置、高圧気液分離装置、水素貯蔵部、水素配管、前記水電解装置で分離された液体を排出する排水配管、前記排水配管に設けられ、該排水配管を閉塞自在な開閉機構、冷却機構及び前記冷却機構に設けられる温度センサを備えている。
【００１５】
そして、この運転方法は、開閉機構を開放させる工程と、温度センサにより検出温度が、流体検出部に液体が存在していると判定される判定閾値以上であるか否かを判断する工程とを有している。さらに、検出温度が前記判定閾値以上であると判断された際、開閉機構を閉塞させる工程を有している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、冷却機構に設けられている温度センサは、検出温度の変化から気体と液体とを識別することができる。このため、耐圧仕様の水位センサ等を設ける必要がない。しかも、温度センサは、水電解装置又は水素配管に設けられている。さらに、冷却機構によりガスと水との状態による温度差が大きくなり、前記水の検出精度が向上する。従って、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止することができ、良好な製品水素を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高圧水電解システムの概略構成説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。
【図３】検出温度ＴＣ１の説明図である。
【図４】検出温度ＴＣ２の説明図である。
【図５】水検知の閾値と外気温との関係説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る高圧水電解システムの概略構成説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。
【図８】検出温度ＴＣ１ａの説明図である。
【図９】検出温度ＴＣ２ａの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る高圧水電解システム１０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水電解装置（差圧式水電解装置）１２を備える。高圧水素とは、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。
【００１９】
水電解装置１２には、前記水電解装置１２から導出される水素を気液分離する高圧気液分離装置１４が接続され、水分が除去されて前記水電解装置１２から導出される前記水素は、水素貯蔵装置（水素貯蔵部）１６に貯蔵される。水素貯蔵装置１６は、水素配管１８に接続され、製造された製品水素を一旦貯留する貯留タンクを備える。なお、水素貯蔵装置１６は、燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載され、水素配管１８から製品水素が直接供給される水素タンクであってもよい。
【００２０】
水電解装置１２と水素貯蔵装置１６とは、水素配管１８により接続され、前記水素配管１８には、高圧気液分離装置１４の下流に位置して水素を冷却する冷却機構２０が設けられる。冷却機構２０は、例えば、ペルチェにより構成される。冷却機構２０には、前記冷却機構２０に直接、又は、近接して、流体検出部を通流する流体が気体であるか液体であるかに応じて、検出温度が変化する温度センサ２２が設けられる。
【００２１】
水電解装置１２には、複数の水分解セル２３が積層されており、前記水分解セル２３の積層方向両端には、エンドプレート２４ａ、２４ｂが配設される。水電解装置１２には、直流電源である電解電源２６が接続される。
【００２２】
エンドプレート２４ａには、水供給配管２８ａが接続されるとともに、エンドプレート２４ｂには、水排出配管２８ｂ及び水素導出配管２８ｃが接続される。水供給配管２８ａには、循環配管３０が接続される。循環配管３０は、循環ポンプ３２を配置してタンク部（酸素気液分離装置）３４の底部に接続される。
【００２３】
タンク部３４の上部には、ブロア３６及び戻り配管３８の一端部が連通するとともに、前記戻り配管３８の他端は、水電解装置１２の水排出配管２８ｂに連通する。タンク部３４には、純水製造装置４０に接続された純水供給配管４２と、前記タンク部３４で純水から分離された酸素（及び水素）を排出するための酸素排気配管４４とが連結される。
【００２４】
水電解装置１２の水素導出配管２８ｃには、水素配管１８を構成する第１水素導出ライン１８ａの一端が接続される。第１水素導出ライン１８ａの他端は、高圧気液分離装置１４を構成する高圧タンク部４６の上部側に接続される。高圧タンク部４６は、水素に含まれる水分（液体）を貯留するとともに、前記高圧タンク部４６の底部には、前記水素から分離された水を排出する排水配管４８が接続される。
【００２５】
排水配管４８には、圧力損失を付与することにより、設定水量の液状水を通流させる圧力損失部、例えば、オリフィス５０が配設される。なお、オリフィス５０に代えて、例えば、減圧弁であってもよい。排水配管４８には、オリフィス５０の下流に位置して開閉弁、例えば、電磁弁５２が配設される。
【００２６】
高圧タンク部４６の上部には、水素配管１８を構成する第２水素導出ライン１８ｂが接続される。第２水素導出ライン１８ｂには、水素流れ方向に沿って冷却機構２０、水吸着装置５４及び背圧弁５６が配設される。水吸着装置５４は、水素に含まれる水蒸気（水分）を化学的吸着作用で吸着する水分吸着材を充填した吸着筒（図示せず）を備える。背圧弁５６は、規定圧力値（例えば、３５ＭＰａ）に設定される。なお、物理的吸着作用で吸着する水分吸着材を用いてもよい。
【００２７】
温度センサ２２は、第１温度センサ（例えば、熱電対）２２ａと第２温度センサ（例えば、熱電対）２２ｂとを備える。第１温度センサ２２ａは、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される排水判定位置に、例えば、冷却機構２０に配置される。冷却機構２０は、鉛直方向に延在して設けられるとともに、第１温度センサ２２ａは、好ましくは、前記冷却機構２０の鉛直方向下部に配置される。
【００２８】
冷却機構２０には、挿入用孔部（図示せず）が設けられており、第１温度センサ２２ａが前記孔部を介して第２水素導出ライン１８ｂ内に挿入される。また、第１温度センサ２２ａは、冷却機構２０に覆われていない部分から第２水素導出ライン１８ｂ内に挿入されてもよい。なお、第１温度センサ２２ａは、第２水素導出ライン１８ｂの表面に設置されてもよい。
【００２９】
第２温度センサ２２ｂは、例えば、冷却機構２０と水吸着装置５４との間に配置され、前記冷却機構２０から第２水素導出ライン１８ｂに水が導出されているか否かを判定する。なお、温度センサ２２は、第１温度センサ２２ａ又は第２温度センサ２２ｂのいずれか一方のみを備えていてもよい。
【００３０】
高圧水電解システム１０は、第１温度センサ２２ａ及び第２温度センサ２２ｂの検出温度に基づいて、高圧気液分離装置１４内の水位制御を行うＥＣＵ（制御装置）５８を備える。ＥＣＵ５８は、その他、高圧水電解システム１０の運転制御を行う。高圧水電解システム１０は、外気温ＴＣ３を検出する外気温センサ６０を備える。なお、外気温センサ６０に代えて、水検知をしていない際の第２温度センサ２２ｂを外気温センサとして利用することもできる。
【００３１】
このように構成される高圧水電解システム１０の動作について、第１の実施形態に係る運転方法との関連で、図２に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。
【００３２】
先ず、図２に示すように、高圧水電解システム１０は、アイドリング運転（起動に必要な最小限の運転）を行っている（ステップＳ１）。高圧水電解システム１０の起動開始が判断されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３の準備工程に進む。ステップＳ３では、例えば、純水製造装置４０を介して市水から生成された純水が、タンク部３４に供給される。そして、ステップＳ４に進んで、高圧水電解システム１０による電解通常運転が開始される。
【００３３】
図１に示すように、循環ポンプ３２の作用下に、タンク部３４内の純水が循環配管３０を介して水電解装置１２の水供給配管２８ａに供給される。一方、水電解装置１２には、電気的に接続されている電解電源２６を介して電圧が付与される。
【００３４】
このため、各水分解セル２３では、純水が電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。従って、カソード側では、水素イオンが電子と結合して水素が得られ、この水素は、水素導出配管２８ｃから第１水素導出ライン１８ａに取り出される。
【００３５】
一方、アノード側では、反応により生成した酸素（及び透過した水素）と未反応の水とが流動しており、これらの混合流体が水排出配管２８ｂから戻り配管３８に排出される。この未反応ガスの水、酸素及び水素は、タンク部３４に導入されて分離された後、水は、循環ポンプ３２を介して循環配管３０を通って水供給配管２８ａに導入される。水から分離された酸素及び水素は、酸素排気配管４４から外部に排出される。
【００３６】
水電解装置１２内に生成された水素は、第１水素導出ライン１８ａを介して高圧気液分離装置１４に送られる。高圧気液分離装置１４では、水素に含まれる液状水が、この水素から分離されて高圧タンク部４６に貯留される。一方、水素は、第２水素導出ライン１８ｂに導出され、冷却機構２０により冷却された後、水吸着装置５４に供給される。
【００３７】
水吸着装置５４では、水素に含まれる水蒸気が吸着されて乾燥状態の水素（ドライ水素）が得られ、このドライ水素は、水素貯蔵装置１６に貯蔵される。水素貯蔵装置１６に貯蔵されたドライ水素は、燃料電池電気自動車（図示せず）に充填される。なお、第２水素導出ライン１８ｂに導出されたドライ水素は、燃料電池電気自動車（図示せず）に直接充填されてもよい。
【００３８】
上記の電解通常運転（充填）時において、冷却機構２０に配置されている第１温度センサ２２ａにより、高圧気液分離装置１４から導出された流体の温度が検出されている（ステップＳ５）。第１温度センサ２２ａによる検出温度ＴＣ１が、閾値Ｔ１を超える値であれば、水（液体）が検知されたと判断し、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される。
【００３９】
ここで、検出温度ＴＣ１の閾値Ｔ１は、図３に示される。第１温度センサ２２ａが配置されている排水判定位置では、水素ガスのみが流通すると、冷却機構２０の冷却作用下に検出温度ＴＣ１が比較的低温に維持される。一方、排水判定位置に、水が存在すると、前記水が冷却され難いため、検出温度ＴＣ１が上昇する。従って、水素ガスのみが流通する際の温度Ｔｇ１を超える温度を閾値Ｔ１に設定する。なお、水が存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。このため、温度上昇の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。
【００４０】
図２に示すように、第１温度センサ２２ａによる検出温度ＴＣ１が、閾値Ｔ１を超える値であると判断されると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。このステップＳ６では、第２温度センサ２２ｂによる検出温度ＴＣ２が、閾値Ｔ２以下であれば（ステップＳ６中、ＮＯ）、水（液体）が検知されたと判断し、ステップＳ７に進んで、高圧水電解システム１０を強制停止させる。
【００４１】
ここで、検出温度ＴＣ２の閾値Ｔ２は、図４に示される。第２温度センサ２２ｂが配置される第２水素導出ライン１８ｂでは、基本的に外気温に近似した状態にある。これにより、水が流通すると、温度が低下して第２温度センサ２２ｂによる検出温度ＴＣ２が低下する。このため、水素ガスのみが流通する際の温度Ｔｇ２未満である温度を閾値Ｔ２に設定する。なお、水が存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。このため、温度下降の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。
【００４２】
また、冷却機構２０を構成するペルチェの冷却能力に限界があるため、各閾値（水検知閾値）Ｔ１、Ｔ２は、図５に示すように、外気温センサ６０による検出温度（外気温ＴＣ３）が高い程、高く設定されることが好ましい。なお、断熱構造を採用する際には、外気温に依存することがなく、各閾値Ｔ１、Ｔ２を一定の値に設定してもよい。
【００４３】
図２に示すように、ステップＳ６において、第２温度センサ２２ｂによる検出温度ＴＣ２が閾値Ｔ２を超えると判断されると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、電磁弁５２の開弁操作が行われる。従って、図１に示すように、高圧タンク部４６内の水は、オリフィス５０により一定の水量が排水配管４８に排水される。
【００４４】
そして、高圧タンク部４６からの排水処理が所定時間ｔだけ行われると（ステップＳ９中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進んで、電磁弁５２が閉弁操作される。なお、所定時間ｔは、オリフィス５０により設定された水量に基づいて算出された排水時間である。
【００４５】
さらに、ステップＳ１１では、水素ガスの充填が終了していないと判断されると（ステップＳ１１中、ＮＯ）、ステップＳ４に戻って、充填処理が継続される。一方、充填が終了したと判断されると（ステップＳ１１中、ＹＥＳ）、高圧水電解システム１０の運転が停止される。
【００４６】
この場合、第１の実施形態では、冷却機構２０に対応して第１温度センサ２２ａが設けられている。このため、第１温度センサ２２ａは、検出温度ＴＣ１の変化から水素ガス（気体）と水（液体）とを識別することができ、特に耐圧仕様の水位センサ等を設ける必要がない。
【００４７】
しかも、第１温度センサ２２ａは、第２水素導出ライン１８ｂに設けられている。さらに、冷却機構２０により水素ガスと水との状態による温度差が大きくなり、前記水の検出精度が向上する。従って、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止することができ、良好な製品水素を得ることが可能になるという効果が得られる。
【００４８】
また、冷却機構２０は、鉛直方向に延在して設けられるとともに、第１温度センサ２２ａは、前記冷却機構２０の鉛直方向下部に配置されている。これにより、冷却機構２０は、気液分離された水分を自重によって下部に集めることができる。このため、第１温度センサ２２ａにより水が検知された際に、直ぐに冷却機構２０の下流側に水が流出することがない。従って、第１温度センサ２２ａの閾値Ｔ１を高めに設定することができ、誤検知の削減が容易に図られる。
【００４９】
さらにまた、外気温センサ６０により外気温ＴＣ３が検出されている。これにより、外気温が高く、冷却機構２０を構成するペルチェでの冷却後の温度が高くなる場合には、閾値Ｔ１、Ｔ２を高い値に変更することが可能になる。このため、第１温度センサ２２ａ及び第２温度センサ２２ｂによる誤検知が有効に削減され、精度の向上が図られる。
【００５０】
また、第１の実施形態では、第１温度センサ２２ａの検出温度ＴＣ１に基づいて、電磁弁５２の開閉制御を行うことにより、高圧気液分離装置１４からの排水を制御することができる。従って、特に耐圧仕様の水位センサ等が不要になり、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止することができ、良好な製品水素を得ることが可能になるという効果が得られる。
【００５１】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る高圧水電解システム７０の概略構成説明図である。なお、第１の実施形態に係る高圧水電解システム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
高圧水電解システム７０は、高圧気液分離装置１４を周回して配置される冷却機構７２を備える。冷却機構７２は、例えば、ペルチェにより構成されるが、その他、冷却媒体を循環させる構成を採用してもよい。冷却機構７２は、鉛直方向に延在して設けられるとともに、前記冷却機構７２には、温度センサ７４が配設される。温度センサ７４は、第１温度センサ７４ａと第２温度センサ７４ｂとを備える。
【００５３】
第１温度センサ７４ａは、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される排水判定位置に、すなわち、冷却機構７２の上部側に配置される。第２温度センサ７４ｂは、高圧気液分離装置１４からの排水を停止する必要があると判定される排水停止位置に、すなわち、冷却機構７２の下部側に配置される。第１温度センサ７４ａは、基本的に水素ガスを検知する一方、第２温度センサ７４ｂは、基本的に水を検知する。
【００５４】
排水配管４８には、圧力損失部（例えば、オリフィス）５０及び電磁弁５２が配設される。ＥＣＵ５８は、第１温度センサ７４ａ及び第２温度センサ７４ｂの検出温度に基づいて、電磁弁５２を開閉操作することにより、高圧気液分離装置１４内の水位制御を行う。
【００５５】
このように構成される高圧水電解システム７０の動作について、第２の実施形態に係る運転方法との関連で、図７に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。なお、第１の実施形態に係る運転方法と同一の工程については、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
高圧水電解システム７０では、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４に示すように、アイドリング運転から電解通常運転が行われる（第１の運転方法のステップＳ１〜ステップＳ４参照）。さらに、ステップＳ１０５に進んで、冷却機構７２の上部側に配置されている第１温度センサ７４ａにより、高圧気液分離装置１４内の上部側の温度が検出される。
【００５７】
第１温度センサ７４ａによる検出温度ＴＣ１ａが、閾値Ｔ１ａを超える値であれば、水（液体）が検知されたと判断し、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される。ここで、検出温度ＴＣ１ａの閾値Ｔ１ａは、図８に示される。第１温度センサ７４ａが配置されている排水判定位置では、水素ガスのみが流通すると、冷却機構７２の冷却作用下に検出温度ＴＣ１ａが比較的低温（温度Ｔｇ１ａ）に維持される。
【００５８】
一方、排水判定位置に、水が存在すると、前記水が冷却され難いため、検出温度ＴＣ１ａが上昇する。従って、水素ガスのみが流通する際の温度Ｔｇ１ａを超える温度を閾値Ｔ１ａに設定する。なお、水が存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。このため、温度上昇の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。
【００５９】
第１温度センサ７４ａによる検出温度ＴＣ１ａが、閾値Ｔ１ａを超える値であると判断されると（ステップＳ１０５中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。このステップＳ１０６では、電磁弁５２が開弁操作されて高圧タンク部４６からの排水処理が開始される。
【００６０】
そして、ステップＳ１０７に進んで、第２温度センサ７４ｂによる検出温度ＴＣ２ａが、閾値Ｔ２ａ未満であるか否かが判断される。検出温度ＴＣ２ａが、閾値Ｔ２ａ未満であると判断されると（ステップＳ１０７中、ＹＥＳ）、水素ガスが検知されたと判断し、ステップＳ１０８に進んで、電磁弁５２が閉弁操作される。
【００６１】
ここで、検出温度ＴＣ２ａの閾値Ｔ２ａは、図９に示される。第２温度センサ７４ｂが配置されている排水停止位置では、水が滞留していると、前記水が冷却され難いため、検出温度ＴＣ２ａが比較的高温（温度Ｔｇ２ａ）に維持される。一方、排水停止位置に水素ガスが存在すると、前記水素ガスが冷却され易いため、検出温度ＴＣ２ａが低下する。従って、水のみが存在する際の温度Ｔｇ２ａ未満である温度を閾値Ｔ２ａに設定する。なお、水素ガスが存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。これにより、温度下降の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。
【００６２】
このように、第２の実施形態では、第１温度センサ７４ａは、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される排水判定位置（冷却機構７２の上部側）に配置されている。一方、第２温度センサ７４ｂは、高圧気液分離装置１４からの排水を停止する必要があると判定される排水停止位置（冷却機構７２の下部側）に配置されている。
【００６３】
このため、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、第１温度センサ７４ａ及び第２温度センサ７４ｂを用いるだけで、排水開始時期及び注水開始時期を判定することができ、コストの削減が一層確実に遂行されるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００６４】
１０、７０…高圧水電解システム      １２…水電解装置
１４…高圧気液分離装置              １６…水素貯蔵装置
１８…水素配管                      １８ａ、１８ｂ…水素導出ライン
２０、７２…冷却機構
２２、２２ａ、２２ｂ、７４、７４ａ、７４ｂ…温度センサ
２３…水分解セル                    ４６…高圧タンク部
４８…排水配管                      ５０…オリフィス
５２…電磁弁                        ５４…水吸着装置
５６…背圧弁                        ５８…ＥＣＵ
６０…外気温センサ
【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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