(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）よりなるセル群（２）と，相隣る両水電解セル（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ２，Ｃ３；……Ｃ６，Ｃ７；Ｃ７，Ｃ８）の水路間を接続する複数の接続管（１６）を持つ循環式給水ライン（３）と，前記セル群（２）の電源である太陽電池（５）と，その太陽電池（５）の出力を調整して前記セル群（２）に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ（６）とを有し，前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）を前記複数の水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）の全部に直列に接続して各々の水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）で水電解を行う制御が可能である水電解システムにおける水温上昇方法において，
前記複数の水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）のうちの一部のセル（Ｃ１）だけを前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）に直列に接続し得る水温上昇用加熱回路（２０）を備え，
前記給水ライン（３）の水温を上昇させる場合には，前記制御に代えて前記加熱回路（２０）を閉じ，前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）により前記太陽電池（５）から供給される電力の電圧を下げ，且つ電流を増した後，その電力を前記一部の水電解セル（Ｃ１）に供給して該一部の水電解セル（Ｃ１）を発熱させ，その熱で前記給水ライン（３）の循環水が加熱されるようにしたことを特徴とする水電解システムにおける水温上昇方法。
【請求項２】
前記給水ライン（３）の水温を上昇させる場合において，前記水温上昇用加熱回路（２０）は，既発熱の前記一部の水電解セル（Ｃ１）を未発熱の他の水電解セル（Ｃ２）と交代させて，該他の水電解セル（Ｃ２）を前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）に直列に接続可能であることを特徴とする，請求項１記載の水電解システムにおける水温上昇方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水電解システム，特に，複数の水電解セルよりなるセル群と，相隣る両水電解セルの水路間を接続する複数の接続管を持つ循環式給水ラインと，セル群の電源である太陽電池と，その太陽電池の出力を調整してセル群に供給するＤＣ／ＤＣコンバータとを有し，ＤＣ／ＤＣコンバータを複数の水電解セルの全部に直列に接続して各々の水電解セルで水電解を行う制御が可能である水電解システムにおける水温上昇方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水電解システムを効率良く運転するためには，水電解時のセル群の温度，したがって給水ラインの水温を高く，例えば８０℃程度に維持することが必要である。従来の定常的な電力を用いる水電解システムにおいては，その運転開始後，セル群が水電解を行うと共にオーム発熱するので，早期に給水ラインの水温が上昇し，定常状態では前記オーム発熱によって，その水温を高温に維持することが可能である。
【０００３】
ところが，太陽電池を電源とする水電解システムにおいては，その電力が変動するため，前記オーム発熱による水温上昇に多くの時間を要し，また前記高温に達しないこともあって，低効率運転にならざるを得ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような状況下に在る，太陽電池を電源とする水電解システムにおいては，水温を迅速に上昇し得る手段が必要となるが，現在のところ有効な手段は提案されていない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，少なくとも１つの水電解セルをヒータとして用い，これにより，給水ラインの水温上昇を迅速に行うことができる，前記水電解システムにおける水温上昇方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため，請求項１の発明によれば，複数の水電解セルよりなるセル群と，相隣る両水電解セルの水路間を接続する複数の接続管を持つ循環式給水ラインと，前記セル群の電源である太陽電池と，その太陽電池の出力を調整して前記セル群に供給するＤＣ／ＤＣコンバータとを有し，前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記複数の水電解セルの全部に直列に接続して各々の水電解セルで水電解を行う制御が可能である水電解システムにおける水温上昇方法において，前記複数の水電解セルのうちの一部のセルだけを前記ＤＣ／ＤＣコンバータに直列に接続し得る水温上昇用加熱回路を備え，前記給水ラインの水温を上昇させる場合には，前記制御に代えて前記加熱回路を閉じ，前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより前記太陽電池から供給される電力の電圧を下げ，且つ電流を増した後，その電力を前記一部の水電解セルに供給して該一部の水電解セルを発熱させ，その熱で前記給水ラインの循環水が加熱されるようにした，水電解システムにおける水温上昇方法が提供される。
【０００７】
例えば，加熱回路に１個の水電解セルが属しているとしたときには，太陽電池からの供給電力の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータによって１個の水電解セルの電圧特性に合せ，全部の水電解セルに均等に電力を供給するときよりも大きな電流を１個の水電解セルに供給する。つまり，セル群における水電解セルの数をｎ個（ｎ＞１）とすると，ＤＣ／ＤＣコンバータによって１個の水電解セルに供給する電圧を１／ｎに，また電流をｎ倍にそれぞれ調整するのである。これにより，１個の水電解セルが比較的高電流密度で運転されることになるので，それの，オーム発熱による発熱量が増加する。その結果，１個の水電解セルがヒータとして機能するので，給水ラインを循環する水がその水電解セルを通過する間に加熱されて迅速に昇温する。
【０００８】
また，請求項２の発明によれば，上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記給水ラインの水温を上昇させる場合において，前記水温上昇用加熱回路は，既発熱の前記一部の水電解セルを未発熱の他の水電解セルと交代させて，該他の水電解セルを前記ＤＣ／ＤＣコンバータに直列に接続可能である，水電解システムにおける水温上昇方法が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１において，水電解システム１は，セル群２および循環式給水ライン３を持つ水電解装置４と，セル群２の電源である太陽電池５と，その太陽電池５の出力を調整してセル群２に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６とを有する。
【００１０】
太陽電池５とＤＣ／ＤＣコンバータ６は電気的に接続されてユニット化されており，そのＤＣ／ＤＣコンバータ６の（＋），（−）端子は両接続線７，８を介して水電解装置４の（＋），（−）端子９，１０にそれぞれ接続されている。
【００１１】
水電解装置４において，セル群２は複数，実施例では第１〜第８水電解セルＣ１〜Ｃ８を有し，それら第１〜第８水電解セルＣ１〜Ｃ８は（＋），（−）端子９，１０間を接続する１本の電線路１１に直列に装置される。またその電線路１１において，（＋）端子９，第１水電解セルＣ１間および第８水電解セルＣ８，（−）端子１０間に第１，第２スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれ装置される。さらに（＋），（−）端子９，１０間を接続する他の１本の電線路１２に第３〜第１０スイッチＳ３〜Ｓ１０が直列に装置される。また両電線路１１，１２において，第１，第２水電解セルＣ１，Ｃ２間および第３，第４スイッチＳ３，Ｓ４間；第２，第３水電解セルＣ２，Ｃ３間および第４，第５スイッチＳ４，Ｓ５間；第３，第４水電解セルＣ３，Ｃ４間および第５，第６スイッチＳ５，Ｓ６間；第４，第５水電解セルＣ４，Ｃ５間および第６，第７スイッチＳ６，Ｓ７間；第５，第６水電解セルＣ５，Ｃ６間および第７，第８スイッチＳ７，Ｓ８間；第６，第７水電解セルＣ６，Ｃ７間および第８，第９スイッチＳ８，Ｓ９間；第７，第８水電解セルＣ７，Ｃ８間および第９，第１０スイッチＳ９，Ｓ１０間がそれぞれ接続線１３によって接続されている。それら接続線１３に第１１〜第１７スイッチＳ１１〜Ｓ１７がそれぞれ装置される。
【００１２】
循環式給水ライン３の配管１４は第１，第８水電解セルＣ１，Ｃ８の水路間を接続する第１接続管１５と，相隣る両水電解セルＣ１，Ｃ２；Ｃ２，Ｃ３；……Ｃ６，Ｃ７；Ｃ７，Ｃ８の水路間をそれぞれ接続する複数の接続管としての複数の第２接続管１６とよりなる。第１接続管１５にポンプ等の給水装置１７が装置される。
【００１３】
給水装置１７に，水温を検知する水温測定器１８が付設され，その水温測定器１８からの温度情報は，ＤＣ／ＤＣコンバータ６および各スイッチＳ１〜Ｓ１７を開閉制御するスイッチ制御器１９に伝達される。
【００１４】
この水電解システム１には水温上昇用加熱回路２０が備えられており，その回路２０は，一部の水電解セルＣ１〜Ｃ８，太陽電池５およびＤＣ／ＤＣコンバータ６を直列接続することによって構成される。
【００１５】
水電解システム１の運転開始時に，図示しない始動スイッチを閉じると，給水ライン３を水が循環すると共にその水温が水温測定器１８により測定され，その温度情報がＤＣ／ＤＣコンバータ６およびスイッチ制御器１９にそれぞれ伝達される。
【００１６】
給水ライン３の水温が８０℃未満であり，それを上昇させる必要がある場合には，例えば第１，第１１，第４〜第１０スイッチＳ１，Ｓ１１，Ｓ４〜Ｓ１０が「閉」に，また残りのスイッチが「開」にそれぞれ制御されて，第１水電解セルＣ１を用いた加熱回路２０が閉じられる。これと同時に，ＤＣ／ＤＣコンバータ６によって太陽電池５から供給される電力の電圧を下げ，且つ電流を増すといった調整が行われた後，その電力が第１水電解セルＣ１に供給されてその水電解セルＣ１が発熱する。
【００１７】
この場合，セル群２における水電解セルＣ１〜Ｃ８の数が８個であり，また加熱回路２０に１個の第１水電解セルＣ１が属しているので，例えばＤＣ／ＤＣコンバータ６によって第１水電解セルＣ１に供給する電圧を１／８に，また電流を８倍にそれぞれ調整して第１水電解セルＣ１に供給すると，その水電解セルＣ１においては，それが比較的高電流密度で運転されることになるので，オーム発熱による発熱量が増加する。その結果，第１水電解セルＣ１がヒータとして機能するので，給水ラインを循環する水が第１水電解セルＣ１を通過する間に加熱されて迅速に昇温する。
【００１８】
給水ライン３の水温が，水電解システム１の高効率運転を可能にする８０℃に近づいたとき，第１１，第４〜第１０スイッチＳ１１，Ｓ４〜Ｓ１０が「開」に制御されて加熱回路２０が開かれる。また第１，第２スイッチＳ１，Ｓ２が「閉」に，残りのスイッチが「開」にそれぞれ制御されて，太陽電池５とセル群２の全部とが電気的に直列に接続され，各々の水電解セルＣ１〜Ｃ８で水電解を行う制御が行われる。
【００１９】
この水電解システム１においては，給水ライン３の水温を上昇させる場合において，既発熱の一部の水電解セル，実施例では第１水電解セルＣ１を保護すべく，そのセルＣ１と，未発熱の他の水電解セル，例えば第２水電解セルＣ２とを交代させて，その未発熱の第２水電解セルＣ２をＤＣ／ＤＣコンバータ６に直列に接続することが可能である。これは，第３，第１１，第１２，第５〜第１０スイッチＳ３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ５〜Ｓ１０が「閉」に，残りのスイッチが「開」にそれぞれ制御されることによって達成される。
【００２０】
また，例えば，第１水電解セルＣ１をヒータとして用いている場合において，太陽電池５の発電量が第１水電解セルＣ１の許容電流を超えたときは，ＤＣ／ＤＣコンバータ６によって太陽電池５から供給される電力の電流を下げ，且つ電圧を増した後，その電力を，稼働可能状態に制御された複数の水電解セルにも供給する。これにより，第１水電解セルＣ１を含むそれら水電解セルをそれらの許容電流範囲内で運転して第１水電解セルＣ１の保護を図ることができる。
【００２１】
さらに，水電解システム１の運転中において，例えば第４水電解セルＣ４が故障した場合には，第２スイッチＳ２を「閉」に保持して，第１スイッチＳ１を「開」，また第３〜第６，第１４スイッチＳ３〜Ｓ６，Ｓ１４を「閉」にそれぞれ制御して第１〜第４水電解セルＣ１〜Ｃ４への通電を停止し，一方，第５〜第８水電解セルＣ５〜Ｃ８を運転状態に保持する。第５水電解セルＣ５が故障した場合には，第５〜第８水電解セルＣ５〜Ｃ８への通電を停止し，一方，第１〜第４水電解セルＣ１〜Ｃ４を運転状態に保持する。その他の水電解セルが故障した場合には，通電を停止される水電解セルの数よりも運転状態に保持される水電解セルの数が多くなるようにスイッチ制御を行う。
【００２２】
本発明は，水電解システム１の運転開始時の水温上昇だけでなく，運転中に水温が降下した場合にも適用される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば，既存の部品を利用することによって，給水ラインの水温上昇を迅速に行うことが可能な，水電解システムにおける水温上昇方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  水電解システムの説明図である。
【符号の説明】
１…………………水電解システム
２…………………セル群
３…………………循環式給水ライン
５…………………太陽電池
６…………………ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６………………第２接続管（接続管）
２０………………水温上昇用加熱回路
Ｃ１〜Ｃ８………第１〜第８水電解セル
【図１】
0004711492.tif 000002