(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）を有する水電解装置（３）と，そのセル群（２）の電源である太陽電池（４）とを備えた水電解システムを運転するに当り，
前記太陽電池（４）の出力を前記セル群（２）に直接供給し得るように，前記太陽電池（４）と前記セル群（２）の複数の水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）とを，それら水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）の使用数を選択可能として電気的に直列に接続し，
前記水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）の使用数を，前記太陽電池（４）の最大出力を利用し得るように，前記水電解セル（Ｃ１〜Ｃ８）の前記使用数に応じたＩＶ特性が前記太陽電池の最適動作点の電流及び電圧を含むか，或いは前記最適動作点近傍の電流及び電圧を含むように選定することを特徴とする水電解システムの運転方法。
【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を有する水電解装置と，そのセル群の電源である太陽電池とを備えた水電解システムの運転方法に関する。
【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，太陽電池の最適動作点，つまりその出力が最大となるときの動作電流・動作電圧を用いることが必要であるが，その最適動作点は太陽電池の温度，日射量等によって変動する。そこで，従来は，太陽電池および水電解装置間にＤＣ−ＤＣコンバータを直列に接続して太陽電池の最適動作点の出力が得られるようにそのＤＣ−ＤＣコンバータを制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記従来法によると，ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることからシステムの運転制御が複雑である上に，効率が８０〜９０％であって今一歩の向上が必要である，といった問題があり，また前記コンバータの採用に伴い水電解システムのコストが高くなる，という不具合もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，簡単な手段を採用することによって，太陽電池の最大出力を１００％，またはそれに近い効率で水電解システムの運転に利用することができるようにした前記運転方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば，複数の水電解セルよりなるセル群を有する水電解装置と，そのセル群の電源である太陽電池とを備えた水電解システムを運転するに当り，前記太陽電池の出力を前記セル群に直接供給し得るように，前記太陽電池と前記セル群の複数の水電解セルとを，それら水電解セルの使用数を選択可能として電気的に直列に接続し，前記水電解セルの使用数を，前記太陽電池の最大出力を利用し得るように，前記水電解セルの前記使用数に応じたＩＶ特性が前記太陽電池の最適動作点の電流及び電圧を含むか，或いは前記最適動作点近傍の電流及び電圧を含むように選定することを特徴とする，水電解システムの運転方法が提供される。
【０００６】
太陽電池のＩＶ（Ｉ：電流，Ｖ：電圧）特性は，例えば，その温度によって異なる。一方，セル群において，直列に接続されるａ個の水電解セルの集合を（ａ）セルユニットとし，またａ＋１個の水電解セルの集合を（ａ＋１）セルユニットとし，……ａ＋ｎ個の水電解セルの集合を（ａ＋ｎ）セルユニットとすると，ＩＶ特性は各セルユニットについて異なる。
【０００７】
そこで，電圧をｘ軸に，また電流をｙ軸にそれぞれとって，或温度における太陽電池のＩＶ特性，つまり１本の曲線を描き，また（ａ）セルユニット，（ａ＋１）セルユニット……（ａ＋ｎ）セルユニットのＩＶ特性，つまり複数の直線を描くと，それら直線の何本かが１本の曲線に交差し，各交点が，各セルユニットに対応する太陽電池の動作点となる。この場合，複数の交点のうち，太陽電池の最適動作点に合致するか，またはその近傍に存在する交点を持つセルユニットを選択して運転するようにすれば，即ち，水電解セルの使用数に応じてＩＶ特性が異なるセルユニットの中から、そのＩＶ特性が太陽電池の最適動作点の電流及び電圧を含むか，或いは最適動作点近傍の電流及び電圧を含むようなセルユニットを選定して運転するようにすれば，そのセルユニット，したがって水電解システムの運転に際し，或温度下における太陽電池の最大出力を１００％，またはそれに近い効率で利用することが可能となる。
【０００８】
【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を有する水電解装置３と，そのセル群２の電源である太陽電池４とを備える。セル群２は，電気的に直列に接続される複数，実施例では第１〜第８水電解セルＣ１〜Ｃ８を有する。第１，第２水電解セルＣ１，Ｃ２の（−），（＋）両端子間，第２，第３水電解セルＣ２，Ｃ３の（−），（＋）両端子間……第６，第７水電解セルＣ６，Ｃ７の（−），（＋）両端子間および第７，第８水電解セルＣ７，Ｃ８の（−），（＋）両端子間はそれぞれ接続線５を介して接続される。相隣る両水電解セルＣ１，Ｃ２間……Ｃ７，Ｃ８間の接続線５に第１〜第７スイッチＳ１〜Ｓ７の一方のリード線６が，また第８水電解セルＣ８の（−）端子に第８スイッチＳ８の一方のリード線６がそれぞれ接続される。第１および第８スイッチＳ１，Ｓ８の他方のリード線７は接続線８の両端に接続され，また第２〜第７スイッチＳ２〜Ｓ７の他方のリード線７は接続線８の中間部にそれぞれ接続される。
【０００９】
第１水電解セルＣ１の（＋）端子は接続線９を介して太陽電池４の（＋）端子に接続され，一方，第８スイッチＳ８側に在る接続線８の他端は接続線１０を介して太陽電池４の（−）端子に接続される。これにより第８スイッチＳ８を閉じて，他のスイッチを開いておくことにより，太陽電池４の出力がセル群２に直接供給される。
【００１０】
太陽電池４に，その温度を検知する測温器１１が付設され，その測温器１１からの温度情報は各スイッチＳ１〜Ｓ８を開閉制御するスイッチ制御器１２に伝達される。これにより，太陽電池４の温度情報に基づき，その太陽電池４の最大出力を利用し得るように，スイッチ制御器１２によって水電解セルＣ１〜Ｃ８の使用数の選定が行われる。この場合，太陽電池４の温度は，その太陽電池４への日射量に略比例するもので，日射量（Ｗ／ｍ2
）をｘとし，温度（℃）をｙとすると，温度ｙは，一例として，ｙ≒３５．４８９ｘ＋１．９１１８と表わされる。
【００１１】
例えば，第１〜第６水電解セルＣ１〜Ｃ６を使用する場合を６セルユニットとすると，その６セルユニットは第６スイッチ６を閉じ，残りのスイッチを開いておくことによって現出する。同様に７セルユニットは第７スイッチＳ７を閉じ，残りのスイッチを開いておくことによって現出し，さらに８セルユニットは第８スイッチＳ８を閉じ，残りのスイッチを開いておくことによって現出する。
【００１２】
図２において，１本の曲線Ｌ１は，太陽電池４の２５℃（日射量：０．６５Ｗ／ｍ2 ）におけるＩＶ特性を示し，また他の１本の曲線Ｌ２はその太陽電池４の出力特性を示す。この場合，太陽電池４の最適動作点Ｐは，相対出力が最大となる，動作電圧１６．７Ｖ，動作電流９０Ａの点である。
【００１３】
一方，図２において，動作電圧１１．６Ｖ，動作電流０Ａの点Ｐ１を通る直線Ｌ３は６セルユニットのＩＶ特性を，また動作電圧１４．３Ｖ，動作電流０Ａの点Ｐ２を通る直線Ｌ４は７セルユニットのＩＶ特性を，さらに動作電圧１７．２Ｖ，動作電流０Ａの点Ｐ３を通る直線Ｌ５は８セルユニットのＩＶ特性をそれぞれ示す。
【００１４】
この場合，太陽電池４のＩＶ特性を示す曲線Ｌ１に６〜８セルユニットのＩＶ特性を示す３本の直線Ｌ３〜Ｌ５が交差し，また曲線Ｌ１と７セルユニットに関する直線Ｌ４との交点は太陽電池４の最適動作点Ｐである。
【００１５】
このような状況下においては，測温器１１が太陽電池４の温度２５℃を検知し，その測温器１１からの温度情報はスイッチ制御器１２に伝達される。これにより，太陽電池４の温度情報に基づき，その太陽電池４の最大出力を利用し得るように，スイッチ制御器１２によって水電解セルＣ１〜Ｃ８の使用数の選定が行われる。即ち，第７スイッチＳ７を閉じ，残りのスイッチを開いておくことによって７セルユニットが現出される。
【００１６】
図３は，太陽電池４の温度が８０℃（日射量：２．２０Ｗ／ｍ2 ）のときの，そのＩＶ特性と，６〜８セルユニットのＩＶ特性との関係を示す。
【００１７】
この場合には太陽電池４の最適動作点Ｐは動作電圧１３．５Ｖ，動作電流９０Ａの点であり，その点Ｐで曲線Ｌ１に６セルユニットのＩＶ特性を示す直線Ｌ３が交差する。
【００１８】
このような状況下においては測温器１１およびスイッチ制御器１２の協働で，第６スイッチＳ６を閉じ，残りのスイッチを開いておくことによって６セルユニットが現出される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば，太陽電池の出力をセル群に直接供給し得るように，太陽電池とセル群の複数の水電解セルとを，それら水電解セルの使用数を選択可能として電気的に直列に接続し，水電解セルの使用数を，水電解セルの使用数に応じたＩＶ特性が太陽電池の最適動作点の電流及び電圧を含むか，或いは前記最適動作点近傍の電流及び電圧を含むように選定することによって，太陽電池の最大出力を１００％またはそれに近い効率で水電解システムの運転に利用することが可能な運転方法を提供することができる。また，太陽電池の出力をセル群の複数の水電解セルに直接供給し得るようにしたので，従来必須のＤＣ−ＤＣコンバータは不要であるからシステムの運転制御が簡単であり，その上，水電解システムも安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  水電解システムの説明図である。
【図２】  太陽電池および６〜８セルユニットに関するＩＶ特性の一例を示すグラフである。
【図３】  太陽電池および６〜８セルユニットに関するＩＶ特性の他例を示すグラフである。
【符号の説明】
１………………水電解システム
２………………セル群
３………………水電解装置
４………………太陽電池
Ｃ１〜Ｃ８……第１〜第８水電解セル
【図１】
0004523116.tif 000002
【図２】
0004523116.tif 000003
【図３】
0004523116.tif 000004