(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体の頂部から垂下する仕切り板により該容器本体内を酸素室及び水素室の２つの室に区画するとともに、該酸素室及び水素室を循環する循環水を電気分解して該酸素室及び水素室内に酸素及び水素をそれぞれ発生せしめる水電解スタックと、該水電解スタックに直流電流を給電する直流電源装置と、該直流電源装置の直流電源出力を制御する直流電源コントローラと、前記酸素室で発生した酸素が流れる酸素流路に設けられた酸素圧力調節弁及び酸素側遮断弁と、前記水素室で発生した水素が流れる水素流路に設けられた水素圧力調節弁及び水素側遮断弁とをそなえた水電解装置の運転制御方法であって、
所要の酸素流量に対応して設定された酸素圧力になるように前記酸素室内の酸素圧力を前記酸素圧力調節弁により調節し、
前記酸素圧力調節弁により酸素圧力が調節された前記酸素室と前記水素室との間の差圧を検出し、該差圧が０（ゼロ）になるように前記酸素室内の酸素圧力に追従させて前記水素室内の水素圧力を前記水素圧力調節弁により調整するとともに、
前記酸素室の水位と水素室の水位との水位差を検出するとともに、該水位差が０（ゼロ）になるように、前記酸素流路における酸素流量及び前記水素流路における水素流量を、前記酸素側遮断弁及び水素側遮断弁の開閉と、前記直流電源装置の直流電源の接断とにより制御することを特徴とする水電解装置の運転制御方法。
【請求項２】
前記水素流路を流れる水素流量を検出し、該水素流量の検出値を前記差圧に基づく調整値で補正した補正水素流量を求め、前記水素流路を流れる水素流量が前記補正水素流量になるように前記直流電源コントローラにより直流電源装置の直流電源出力を制御することを特徴とする請求項１記載の水電解装置の運転制御方法。
【請求項３】
容器本体の頂部から垂下する仕切り板により該容器本体内を酸素室、水素室の２つの室に区画するとともに、該酸素室及び水素室を循環する循環水を電気分解して該酸素室内及び水素室内に酸素及び水素をそれぞれ発生せしめる水電解スタックと、該水電解スタックに直流電流を給電する直流電源装置と、該直流電源装置の直流電源出力を制御する直流電源コントローラとをそなえた水電解装置の運転制御装置において、
前記酸素室で発生した酸素が流れる酸素流路に設けられ、所要の酸素流量に対応して設定された酸素圧力になるように前記酸素室内の酸素圧力を調節する酸素圧力調節弁と、
前記酸素圧力調節弁により酸素圧力が調節された前記酸素室と前記水素室との間の差圧を検出する差圧検出手段と、
前記水素室で発生した水素が流れる水素流路に設けられ、前記差圧検出手段からの差圧の検出値に基づき該差圧が０（ゼロ）になるように前記酸素室内の酸素圧力に追従させて前記水素室内の水素圧力を調整する水素圧力調節弁と、
前記酸素室と前記水素室との水位差を検出する水位差検出手段と、
前記酸素流路及び水素流路にそれぞれ設けられ、前記酸素流路及び水素流路を開閉する酸素側遮断弁及び水素側遮断弁とを備え、
前記酸素側遮断弁及び水素側遮断弁の開閉と、前記直流電源コントローラによる前記直流電源装置の直流電源の接断とにより、前記水位差が０（ゼロ）になるように流量制御するように構成されたことを特徴とする水電解装置の運転制御装置。
【請求項４】
前記水素流路を流れる水素流量を検出する水素流量検出手段と、該水素流量検出手段からの水素流量の検出値を前記差圧に基づく調整値で補正する水素流量調整手段とをそなえ、前記直流電源コントローラは前記水素流路を流れる水素流量が前記水素流量調整手段からの補正水素流量になるように直流電源装置の直流電源出力を制御するように構成したことを特徴とする請求項３記載の水電解装置の運転制御装置。
【請求項５】
容器本体の頂部から垂下する仕切り板により該容器本体内を酸素室、水素室の２つの室に区画するとともに、該酸素室及び水素室を循環する循環水を電気分解して該酸素室内及び水素室内に酸素及び水素をそれぞれ発生せしめる水電解スタックと、該水電解スタックに直流電流を給電する直流電源装置と、該直流電源装置の直流電源出力を制御する直流電源コントローラとをそなえた水電解装置の運転制御装置において、
前記酸素室で発生した酸素が流れる酸素流路に設けられ、所要の酸素流量に対応して設定された酸素圧力になるように前記酸素室内の酸素圧力を調節する酸素圧力調節弁と、
前記酸素圧力調節弁により酸素圧力が調節された前記酸素室と前記水素室との間の差圧を検出する差圧検出手段と、
前記水素室で発生した水素が流れる水素流路に設けられ、前記差圧検出手段からの差圧の検出値に基づき該差圧が０（ゼロ）になるように前記酸素室内の酸素圧力に追従させて前記水素室内の水素圧力を調整する水素圧力調節弁と、
前記酸素室及び水素室にそれぞれ設けられて、該酸素室内及び水素室内の水位に従い、前記酸素流路及び前記水素流路を開閉する２個のボールタップとを備えることを特徴とする水電解装置の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子水電解装置等に適用され、容器本体内を仕切り板により第１室、第２室の２つの室に区画するとともに、前記２つの室をそれぞれ循環する循環水を水電解スタックにより電気分解して前記各室内に酸素及び水素をそれぞれ発生せしめるように構成された水電解装置の運転制御方法及び運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
純水を直接電気分解することにより、高純度の水素ガス及び酸素ガスを発生する水電解装置の１つとして、特許文献１（特許第３２２０６０７号公報）にて提供された技術がある。
かかる技術においては、水分解セルで発生した水混入水素を気液分離装置に送って該気液分離装置にて水素ガスを分離するとともに、水分解セルで発生した水混入酸素を酸素ガス分離室に送って該酸素ガス分離室にて酸素ガスを分離するような、水分解セルと水素側の気液分離装置と酸素側酸素ガス分離室とをそれぞれ別個に設けた構成となっている。
そして、かかる技術における水素、酸素圧力及び水素、酸素流量制御については、水素ガス系統及び酸素ガス系統に保圧弁及びリーク弁の２つの弁をそれぞれ設け、保圧弁によって水素圧力及び酸素圧力を設定し、リーク弁によって水素圧力と酸素圧力との差圧を調整し、直流電源装置によって水分解セルへの直流電流出力を自動制御して水素、酸素系統内を常時一定圧力になるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３２２０６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１（特許第３２２０６０７号公報）の技術にあっては、水素ガス系統及び酸素ガス系統に保圧弁及びリーク弁の２つの弁をそれぞれ設け、保圧弁によって水素圧力及び酸素圧力を設定し、リーク弁によって水素圧力と酸素圧力との差圧を調整し、直流電源装置によって水分解セルへの直流電流出力を自動制御して、水素、酸素系統内を常時一定圧力になるようにする圧力制御方式、つまり水素系統及び酸素系統のそれぞれに保圧弁及びリーク弁をそれぞれ設け、これら各２つの弁の開度及び水分解セルへの直流電流出力を制御して水素系統及び酸素系統内を一定圧力にする圧力制御方式であるため、圧力制御が煩雑であり、また水素系統及び酸素系統のそれぞれに保圧弁及びリーク弁を４個設ける他に、前記保圧弁及びリーク弁の開閉を制御する弁制御手段を設ける必要があり、制御システムの構造が複雑で、且つ４個の弁とこれらの配管が必要となって、構成要素の数が多くなり高コストとなる。
【０００５】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、簡便な手法で水素と酸素とを適正比で発生し得る圧力制御を可能とし、制御システムの構造を簡単化するとともに弁類や配管等の構成要素の数を低減し、装置コストを低減した水電解装置の運転制御方法及び運転制御装置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】
【０００６】
本発明はかかる目的を達成するもので、容器本体の頂部から垂下する仕切り板により該容器本体内を酸素室及び水素室の２つの室に区画するとともに、該酸素室及び水素室を循環する循環水を電気分解して該酸素室及び水素室内に酸素及び水素をそれぞれ発生せしめる水電解スタックと、該水電解スタックに直流電流を給電する直流電源装置と、該直流電源装置の直流電源出力を制御する直流電源コントローラと、前記酸素室で発生した酸素が流れる酸素流路に設けられた酸素圧力調節弁及び酸素側遮断弁と、前記水素室で発生した水素が流れる水素流路に設けられた水素圧力調節弁及び水素側遮断弁とをそなえた水電解装置の運転制御方法であって、所要の酸素流量に対応して設定された酸素圧力になるように前記酸素室内の酸素圧力を前記酸素圧力調節弁により調節し、前記酸素圧力調節弁により酸素圧力が調節された前記酸素室と前記水素室との間の差圧を検出し、該差圧が０（ゼロ）になるように前記酸素室内の酸素圧力に追従させて前記水素室内の水素圧力を前記水素圧力調節弁により調整するとともに、前記酸素室の水位と水素室の水位との水位差を検出するとともに、該水位差が０（ゼロ）になるように、前記酸素流路における酸素流量及び前記水素流路における水素流量を、前記酸素側遮断弁及び水素側遮断弁の開閉と、前記直流電源装置の直流電源の接断とにより制御することを特徴とする。
かかる発明おいて、好ましくは、前記水素流路を流れる水素流量を検出し、該水素流量の検出値を前記差圧に基づく調整値で補正した補正水素流量を求め、前記水素流路を流れる水素流量が前記補正水素流量になるように前記直流電源コントローラにより直流電源装置の直流電源出力を制御する。
【０００７】
また、前記水電解装置の運転制御装置の発明は、容器本体の頂部から垂下する仕切り板により該容器本体内を酸素室、水素室の２つの室に区画するとともに、該酸素室及び水素室を循環する循環水を電気分解して該酸素室内及び水素室内に酸素及び水素をそれぞれ発生せしめる水電解スタックと、該水電解スタックに直流電流を給電する直流電源装置と、該直流電源装置の直流電源出力を制御する直流電源コントローラとをそなえた水電解装置の運転制御装置において、前記酸素室で発生した酸素が流れる酸素流路に設けられ、所要の酸素流量に対応して設定された酸素圧力になるように前記酸素室内の酸素圧力を調節する酸素圧力調節弁と、前記酸素圧力調節弁により酸素圧力が調節された前記酸素室と前記水素室との間の差圧を検出する差圧検出手段と、前記水素室で発生した水素が流れる水素流路に設けられ、前記差圧検出手段からの差圧の検出値に基づき該差圧が０（ゼロ）になるように前記酸素室内の酸素圧力に追従させて前記水素室内の水素圧力を調整する水素圧力調節弁と、前記酸素室と前記水素室との水位差を検出する水位差検出手段と、前記酸素流路及び水素流路にそれぞれ設けられ、前記酸素流路及び水素流路を開閉する酸素側遮断弁及び水素側遮断弁とを備え、前記酸素側遮断弁及び水素側遮断弁の開閉と、前記直流電源コントローラによる前記直流電源装置の直流電源の接断とにより、前記水位差が０（ゼロ）になるように流量制御するように構成されたことを特徴とする。
かかる発明おいて、好ましくは、前記水素流路を流れる水素流量を検出する水素流量検出手段と、該水素流量検出手段からの水素流量の検出値を前記差圧に基づく調整値で補正する水素流量調整手段とをそなえ、前記直流電源コントローラは前記水素流路を流れる水素流量が前記水素流量調整手段からの補正水素流量になるように直流電源装置の直流電源出力を制御するように構成する。
【０００８】
かかる発明によれば、酸素を発生する酸素室と水素を発生する水素室との間の差圧を差圧検出手段によって検出し、水素圧力調整手段にて該差圧検出手段からの差圧の検出値に基づき該差圧が０（ゼロ）になるように、酸素室内の酸素圧力に追従させて水素室内の水素圧力を調整するので、酸素室内の酸素圧力を予め所要の酸素流量（酸素発生量）に対応した圧力に設定しておき、酸素側と水素側との差圧を検出して水素圧力調整手段に入力し、該水素圧力調整手段において前記差圧が０（ゼロ）になるように、つまり水素圧力を酸素圧力と同一圧力になるように追従制御することとなって、酸素側と水素側との差圧を検出して水素圧力調整手段により水素圧力のみを制御すればよく、前記特許文献１（特許第３２２０６０７号公報）のような水素系統及び酸素系統のそれぞれに設けた保圧弁及びリーク弁という各２つの弁の開度を制御する手段に比べて運転制御が簡単となる。
加えて、酸素の２倍の発生量がある水素側において圧力及び流量を制御すればよいので、この面からも運転制御の簡単化が促進される。
【０００９】
また、かかる発明によれば、酸素側圧力の初期設定手段として水素圧力設定手段を設けておき、水電解装置の運転制御手段としては差圧検出手段と水素側の圧力を酸素側圧力の
設定圧力に追従して制御する水素圧力調整手段を設けるのみでよいので、前記特許文献１（特許第３２２０６０７号公報）のような水素系統及び酸素系統のそれぞれに保圧弁及びリーク弁という各２つの弁及びこれらの弁の付属配管を設ける手段に比べて、制御システムの構造が簡単になるとともに弁類や付属配管等の構成要素の数を低減できて、水電解装置の装置コストを低減できる。
【００１２】
かかる発明によれば、前記のように、前記差圧が０（ゼロ）になるように酸素圧力に追従させて水素圧力を調整して水電解装置を運転制御している際に、何らかの原因で酸素側の酸素室の水位と水素側の水素室の水位との間に水位差が発生した場合には、水位差検出手段によって前記水位差を検出し、この水位差検出値に基づき、酸素流路を開閉する酸素側遮断弁及び水素流路を開閉する水素側遮断弁の開閉と、直流電源コントローラによる直流電源装置の直流電源の接断とにより、前記水位差が０（ゼロ）になるように流量制御するので、前記差圧による水電解装置の運転制御中に酸素側の水位と水素側の水位との間に水位差が発生した場合においても、水位差検出値に基づき酸素流路及び水素流路をそれぞれに設けた酸素側遮断弁及び水素側遮断弁の開閉制御と直流電源コントローラによる前記直流電源装置の直流電源の接断制御とにより水位差を常時０（ゼロ）に保持できることとなり、前記水位差の発生に伴う酸素と水素との混合による危険性の発生を防止できる。
【００１３】
また、水位差検出手段によって酸素側と水素側との水位差を検出し、水位差検出値に基づき酸素側及び水素側の２つの遮断弁を開閉制御するとともに、直流電源装置の直流電源を接断制御する、というきわめて簡便な手段で以って、前記のような酸素と水素との混合による危険性の発生を防止できる。
【００１４】
また、かかる水電解装置の運転制御装置の他の発明は、前記水電解装置の運転制御装置において、前記酸素室及び水素室にそれぞれ設けられて、該酸素室内及び水素室内の水位に従い、前記酸素室からの酸素流路及び前記水素室からの水素流路を開閉する２個のボールタップからなることを特徴とする。
かかる発明によれば、酸素側の酸素室及び水素側の水素室に２個のボールタップをそれぞれ設けるという、きわめて簡単で低コストの装置でもって、前記酸素側の酸素室及び水素側の水素室の水位を同レベルに制御できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、酸素側と水素側との差圧を検出し、水素圧力調整手段において前記差圧検出値に基づき該差圧が０（ゼロ）になるように制御するので、酸素側と水素側との差圧を検出して水素圧力調整手段により水素圧力のみを制御すればよく、前記特許文献１（特許第３２２０６０７号公報）のような水素系統及び酸素系統のそれぞれに設けた保圧弁及びリーク弁という各２つの弁の開度を制御する手段に比べて運転制御が簡単となり、さらに加えて、酸素の２倍の発生量がある水素側において圧力及び流量を制御すればよいので、この面からも運転制御の簡単化を促進できる。
また本発明によれば、酸素側圧力の初期設定手段として水素圧力設定手段を設けておき、水電解装置の運転制御手段としては差圧検出手段と水素側の圧力を酸素側圧力の設定圧力に追従して制御する水素圧力調整手段を設けるのみでよいので、前記従来技術に比べて制御システムの構造が簡単になるとともに弁類や付属配管等の構成要素の数を低減できて、水電解装置の装置コストを低減できる。
【００１６】
さらに本発明によれば、前記のように、前記のような差圧制御による水電解装置の運転制御中に、何らかの原因で酸素側と水素側との間に水位差が発生した場合においても、水位差検出値に基づき酸素流路及び水素流路における酸素側遮断弁及び水素側遮断弁の開閉制御と直流電源コントローラによる前記直流電源装置の直流電源の接断制御とにより水位差を常時０（ゼロ）に保持できることとなり、前記水位差の発生に伴う酸素と水素との混合による危険性の発生を防止できる。
また、酸素側と水素側との水位差を検出し、この水位差検出値に基づき酸素側及び水素側の２つの遮断弁を開閉制御するとともに、直流電源装置の直流電源を接断制御する、というきわめて簡便な手段で以って、前記のような酸素と水素との混合による危険性の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１８】
図１は本発明の第１、第２実施例に係る固体高分子水電解装置としての水電解装置の運転制御装置の全体構成を示す系統図である。
図１において、１は筒状に形成された容器本体で、上蓋１ａ及び下蓋１ｂにより密閉されている。４は前記上蓋１ａの下面から垂下され後述する浄化層５０内に延設された仕切り板で、前記容器本体１内は該仕切り板４により、該浄化層５０よりも上方を酸素室（第１室）２、水素室（第２室）３の２つの室に区画されている。
５０は前記容器本体１内の下部に設置された浄化層で、たとえば数ｍｍ程度のイオン交換樹脂により構成され、電気分解前の水を浄化するものであり、該浄化層５０の材質等の構成は公知である。
【００１９】
５は水電解スタックで、容器本体１内における前記浄化層５０の下部に設置され、前記浄化層５０にて浄化された循環水５３を電気分解して酸素と水素とを発生するものであり、該水電解スタック５の構成自体は公知であるので、詳細な構造説明は省略する。６は該水電解スタック５に電気分解用の直流電流を給電する直流電源装置、７は該直流電源装置６の直流電源出力を制御する直流電源コントローラである。
前記水電解スタック５で発生した酸素は酸素管５２ｂを通して前記酸素室（第１室）２内に流入し、水素は水素管５２ａを通して前記水素室（第２室）３内に流入する。０２は該酸素室２の水面、０３は該水素室３の水面である。
以上に示す水電解装置の構成は、本件出願人の出願に係る特願２００４−１４８１２５号と同様である。
【００２０】
本発明はかかる水電解装置の運転制御方法及び運転制御装置に関するものである。図１に示される本発明の第１、第２実施例における水電解装置の運転制御装置について説明する。
図１において、３１ａは前記水素室（第２室）３内の水素を水素使用先に供給するための水素流路、３１ｂは前記酸素室（第１室）２内の酸素を酸素使用先に供給するための酸素流路、１６ａは該水素流路３１ａを流れる水素の流量を計測する水素流量計、１６ｂは該酸素流路３１ｂを流れる酸素の流量を計測する酸素流量計である。
前記水素流量計１６ａで計測された水素流量の検出値及び前記酸素流量計１６ｂで計測された酸素流量の検出値は前記直流電源コントローラ７に入力される。
【００２１】
１５ａは前記水素流路３１ａに設けられた水素圧力調節弁で、該水素流路３１ａの通路面積を調整する。１５ｂは前記酸素流路３１ｂに設けられた酸素圧力調節弁で、該酸素流路３１ｂの通路面積を調整する。１０ａは前記水素室３内の水素圧力を検出する水素圧力センサ、１０ｂは前記酸素室２内の酸素圧力を検出する酸素圧力センサ、１１は前記水素室３内の水素圧力と前記酸素室２内の酸素圧力との差圧を検出する差圧センサである。
１３ａは前記水素室３内の水素圧力を調整する水素圧力調整器、１３ｂは前記酸素室２３内の酸素圧力を調整する酸素圧力調整器である。
【００２２】
前記水素圧力センサ１０ａからの水素圧力の検出値及び前記差圧センサ１１からの差圧検出値は前記水素圧力調整器１３ａに入力され、該水素圧力調整器１３ａは後述する手順により、これらの圧力検出値に基づき前記水素圧力調節弁１５ａの開度を調節して差圧制御を行う。
また、前記酸素圧力センサ１０ｂからの酸素圧力の検出値は前記酸素圧力調整器１３ｂに入力され、該酸素圧力調整器１３ｂは後述する手順により、この酸素圧力検出値に基づき前記酸素圧力調節弁１５ｂの開度を調節して酸素室２内の酸素圧力を設定する。
【００２３】
１２ａは前記水素室３内の水位を検出する水素側水位センサ、１２ｂは前記酸素室２内の水位を検出する酸素側水位センサ、２３は水位コントローラである。１４ａは前記水素流路３１ａに設けられて該水素流路３１ａを開閉（遮断あるいは開放）する水素側遮断弁、１４ｂは前記酸素流路３１ｂに設けられて該酸素流路３１ｂを開閉（遮断あるいは開放）する酸素側遮断弁である。
前記水素側水位センサ１２ａからの水素室３内の水位検出値及び前記酸素側水位センサ１２ｂからの酸素室２内の水位検出値は前記水位コントローラ２３に入力され、該水位コントローラ２３は後述する手順により、前記水素側遮断弁１４ａ及び酸素側遮断弁１４ｂを開閉制御するとともに、前記直流電源コントローラ７を介して直流電源装置６を運転，停止せしめる。
【実施例１】
【００２４】
図２は本発明の第１実施例における差圧制御の制御ブロック図である。
図２において、前記酸素圧力センサ１０ｂからの酸素室２内の酸素圧力検出値は酸素圧力調整器１３ｂの酸素圧力比較部１３２に入力される。１３１は酸素圧力設定部で、前記酸素室２内の目標酸素圧力が設定されている。該酸素圧力比較部１３２においては、前記酸素圧力検出値と目標酸素圧力とを比較し、その比較偏差を酸素圧力調整部１３３に入力する。該酸素圧力調整部１３３においては、前記比較偏差がゼロ（０）になるような酸素圧力調整弁１５ｂの開度調整量を算出し、該酸素圧力調整弁１５ｂの開度を前記開度調整量だけ調整する。
これにより、前記酸素室２内の酸素圧力は前記目標酸素圧力に設定されるとともに、酸素流路３１ｂを流れる酸素流量も目標流量に設定される。
【００２５】
前記のようにして設定された酸素室２内の酸素圧力（目標酸素圧力）と前記水素室３内の水素圧力との差圧は差圧センサ１１によって検出されて、水素圧力調整器１３ａの差圧比較部１３５に入力される。
１３４は差圧設定部で、前記差圧の目標値つまり差圧＝０が設定されている。
差圧比較部１３５においては、前記差圧センサ１１からの差圧検出値と前記差圧の目標値（差圧＝０）とを比較し、その比較偏差を水素圧力調整部１３６に入力する。該水素圧力調整部１３６においては、前記比較偏差がゼロ（０）つまり差圧がゼロ（０）になるような水素圧力調整弁１５ａの開度調整量を算出し、該水素圧力調整弁１５ａの開度を前記開度調整量だけ調整する。
【００２６】
また、前記差圧比較部１３５からの差圧の比較偏差は、水素流量調整手段２１に入力され、該水素流量調整手段２１においては前記差圧の比較偏差に対応する水素流量の調整値を算出して、前記直流電源コントローラ７に入力する。該直流電源コントローラ７においては、発生水素及び発生酸素の流量が、前記調整後の水素流量及び前記酸素圧力調整器１３ｂで設定された酸素流量になるように直流電源装置６を運転制御する。
以上のフィードバック動作を繰り返すことにより、前記酸素室２内の酸素圧力に追従させて前記水素室３内の水素圧力を所要圧力に調整し、前記循環水から２対１の割合で水素と酸素を発生させることができる。
【００２７】
かかる第１実施例によれば、酸素室２と水素室３との間の差圧を差圧センサ１１によって検出し、水素圧力調整器１３ａにて該差圧センサ１１からの差圧の検出値に基づき該差圧が０（ゼロ）になるように酸素室２内の酸素圧力に追従させて水素室３内の水素圧力を調整するので、前記酸素圧力を予め所要の酸素流量（酸素発生量）に対応した圧力に設定しておき、酸素側と水素側との差圧を検出して水素圧力調整器１３ａに入力し、該水素圧力調整器１３ａにおいて前記差圧が０（ゼロ）になるように、つまり水素圧力を酸素圧力と同一圧力になるように制御することとなって、酸素側と水素側との差圧を検出して水素圧力調整器１３ａにより水素圧力のみを制御すればよく、前記特許文献１（特許第３２２０６０７号公報）のような水素系統及び酸素系統のそれぞれに設けた保圧弁及びリーク弁という各２つの弁の開度を制御する手段に比べて運転制御が簡単となる。
加えて、酸素の２倍の発生量がある水素側の圧力及び流量を制御すればよいので、この面からも運転制御の簡単化が促進される。
【実施例２】
【００２８】
図３は本発明の第２実施例における水位制御の制御ブロック図である。
図３において、前記酸素側水位センサ１２ｂからの酸素室２内の水位検出値及び前記水素側水位センサ１２ａからの水素室３内の水位検出値は、水位コントローラ２３の水位差算出手段２３１に入力される。該水位差算出手段２３１においては、前記各水位検出値に基づき酸素室２内の水位と水素室３内の水位との水位差を算出して水位差比較手段２３３に入力する。
２３２は目標水位差設定手段で、前記水位差の目標値つまり水位差＝０が設定されている。水位差比較手段２３３においては、前記水位差算出手段２３１からの水位差検出値と前記水位差の目標値（水位差＝０）とを比較し、その比較偏差を酸素側水位差調整量算出部２３４及び水素側水位差調整量算出部２３５に入力する。
【００２９】
酸素側水位差調整量算出部２３４及び水素側水位差調整量算出部２３５においては、前記比較偏差による酸素側水位差の補正量及び水素側水位差の補正量をそれぞれ算出して、遮断弁・直流電源操作指令手段２３６に入力する。
遮断弁・直流電源操作指令手段２３６においては、前記酸素側水位差の補正量に対応する酸素側遮断弁１４ｂの開閉指令及び水素側水位差の補正量に対応する水素側遮断弁１４ａの開閉指令を酸素側遮断弁１４ｂ及び水素側遮断弁１４ａにそれぞれ伝送するとともに、酸素側水位差の補正量及び水素側水位差の補正量に対応する直流電源の接断指令を直流電源コントローラ７に伝送する。
これにより、前記水位差が目標水位差（水位差＝０）になるように、前記水素側遮断弁１４ａ及び酸素側遮断弁１４ｂは開閉制御されるとともに、前記直流電源コントローラ７を介して直流電源装置６は運転，停止せしめられる。
【００３０】
かかる第２実施例によれば、前記第１実施例において、差圧が０（ゼロ）になるように酸素圧力に追従させて水素圧力を調整して水電解装置を運転制御している際に、何らかの原因で酸素側の酸素室２の水位と水素側の水素室３の水位との間に水位差が発生した場合には、水位センサ１２ａ，１２ｂからの水位検出値から酸素側と水素側との水位差を検出し、この水位差検出値に基づき、酸素流路３１ｂを開閉する酸素側遮断弁１４ｂ及び水素流路３１ａを開閉する水素側遮断弁１４ａの開閉と、直流電源コントローラ７による直流電源装置６の直流電源の接断とにより、前記水位差が０（ゼロ）になるように流量制御するので、前記差圧による水電解装置の運転制御中に酸素側の水位と水素側の水位との間に水位差が発生した場合においても、前記のような水位差の検出値に基づき酸素流路３１ｂ及び水素流路３１ａのそれぞれに設けた酸素側遮断弁１４ｂ及び水素側遮断弁１４ａの開閉制御と、直流電源コントローラ７による前記直流電源装置６の直流電源の接断制御とにより水位差を常時０（ゼロ）に保持できることとなり、前記水位差の発生に伴う酸素と水素との混合による危険性の発生を防止できる。
【実施例３】
【００３１】
図４は本発明の第３実施例に係る水電解装置の運転制御装置の全体構成を示す系統図である。
かかる第３実施例においては、前記酸素室２及び水素室３に、該酸素室２及び水素室３内の水位に従い、前記酸素室２からの酸素流路３１ｂ及び前記水素室３からの水素流路３１ａを開閉する公知のボールタップ５１をそれぞれ設けている。
かかる第３実施例によれば、酸素室２及び水素室３に２個のボールタップ５１をそれぞれ設けるという、きわめて簡単で低コストの装置で以って、前記酸素室２及び水素室３の水位を同レベルに制御できる。
図４に示されるその他の要素は図１の第１実施例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、簡便な手法で水素と酸素とを適正比で発生し得る圧力制御が可能となり、制御システムの構造を簡単化できるとともに弁類や配管等の構成要素の数が低減され装置コストが低減された水電解装置の運転制御方法及び運転制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１、第２実施例に係る水電解装置の運転制御装置の全体構成を示す系統図である。
【図２】前記第１実施例における差圧制御の制御ブロック図である。
【図３】前記第２実施例における水位制御の制御ブロック図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る水電解装置の運転制御装置の全体構成を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    容器本体
１ａ    上蓋
２    酸素室（第１室）
３    水素室（第２室）
４    仕切り板
５    水電解スタック
６    直流電源装置
７    直流電源コントローラ
１０ａ    水素圧力センサ
１０ｂ    酸素圧力センサ
１１    差圧センサ
１２ａ    水素側水位センサ
１２ｂ    酸素側水位センサ
１３ａ    水素圧力調整器
１３ｂ    酸素圧力調整器
１４ａ    水素側遮断弁
１４ｂ    酸素側遮断弁
１５ａ    水素圧力調節弁
１５ｂ    酸素圧力調節弁
１６ａ    水素流量計
１６ｂ    酸素流量計
２３    水位コントローラ
３１ａ    水素流路
３１ｂ    酸素流路
５０  浄化層
５１  ボールタップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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