專利名稱：氫·氧供給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將純水電解從而產(chǎn)生氫氣與氧氣的水電解裝置，詳細的講，是涉及使用水電解裝置構(gòu)成的氫·氧供給系統(tǒng)。
在上述現(xiàn)有技術(shù)的電解槽中，向陽極側(cè)供給純水，通過對電極板通電，主要在陽極側(cè)的催化劑層將純水分解，從而產(chǎn)生氧氣。而且，與氧氣同時產(chǎn)生的H+離子，由于受電場的影響而在固體電解質(zhì)膜內(nèi)移動，因此在陰極側(cè)催化劑層上得到電子，而生成氫氣。
即，在現(xiàn)有技術(shù)中，由上述電解槽、向電解槽通電用的控制裝置、被設(shè)置向電解槽(的陽極側(cè))供給純水用的純水罐、用于存儲電解槽中產(chǎn)生的氫氣的氫分離罐、用于存儲電解槽中產(chǎn)生的氧氣的氧分離罐及用于連接這些主要部分的配管部構(gòu)成氫·氧供給系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的氫·氧供給系統(tǒng)中，由于構(gòu)成電解槽的固體電解質(zhì)膜是非常薄(50～200μm)的柔軟部件，由于系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或氣體供給量變化(即基于氣體供給量變化而導(dǎo)致的生成氣體量的變化)等原因，若固體電解質(zhì)膜上產(chǎn)生應(yīng)力(由于向固體電解質(zhì)膜供給的電流值急劇變化，或者對固體電解質(zhì)膜兩面產(chǎn)生超出需要的壓力差)，不僅不能發(fā)揮其規(guī)定的性能，還會由于上述應(yīng)力等因素而產(chǎn)生固體電解質(zhì)膜破損(產(chǎn)生針孔等)的問題。
構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)中的電解槽的固體電解質(zhì)膜，由于是用來通過電解純水而生成氫和氧的重要因素，因此，如固體電解質(zhì)膜上產(chǎn)生上述不良的情況，則會產(chǎn)生氫·氧供給系統(tǒng)不能適宜地運轉(zhuǎn)等問題。即，存在不能維持所需要的氣體質(zhì)量，還有不能實現(xiàn)氫·氧供給系統(tǒng)的長壽命化等問題。
因此，本發(fā)明的第1方案，鑒于現(xiàn)有技術(shù)的問題點，其目的在于提供一種構(gòu)成為不對固體電解質(zhì)膜負荷多余的應(yīng)力(即適當(dāng)?shù)乇Ｗo固體電解質(zhì)膜)的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，現(xiàn)有技術(shù)的氫·氧供給系統(tǒng)中，由于構(gòu)成電解槽的固體電解質(zhì)膜是非常薄的(50～200μm)柔軟部件，由于系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或氣體供給量變化(即基于氣體供給量變化而產(chǎn)生的生成氣體量的變化)等原因，使得固體電解質(zhì)膜產(chǎn)生應(yīng)力，存在固體電解質(zhì)膜不能發(fā)揮其規(guī)定的功能和難以適當(dāng)?shù)鼐S持所生成的氫和氧的質(zhì)量等問題。
而且，在系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，若純水的供給量或氣體的需要量及供給量大幅度波動，要生成具備規(guī)定質(zhì)量的氫和氧就很困難。
因此，本發(fā)明的第2方案，鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的問題點，其目的在于提供一種構(gòu)成為不對固體電解質(zhì)膜負荷多余的應(yīng)力(即，適當(dāng)?shù)乇Ｗo固體電解質(zhì)膜)，可以有效地維持生成氣體的質(zhì)量的氫·氧供給系統(tǒng)。更進一步，其另一目的在于提供一種適宜地控制流動的純水及生成的氣體等，可以有效地維持生成氣體(供給氣體)的質(zhì)量的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，現(xiàn)有技術(shù)的氫·氧供給系統(tǒng)中，由于構(gòu)成電解槽的固體電解質(zhì)膜為非常薄的(50～200μm)柔軟部件，若發(fā)生系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或氣體供給量波動(即基于氣體供給量變化而產(chǎn)生的生成氣體量的變化)等情況，利用固體電解質(zhì)膜適當(dāng)?shù)剡M行氣體生成就會很困難(不能發(fā)揮規(guī)定的功能)。另外，對于如上所述的易損部件的固體電解質(zhì)膜來說，若產(chǎn)生應(yīng)力(向固體電解質(zhì)膜供給的電流值急劇變化，或者對固體電解質(zhì)膜兩面產(chǎn)生超出必要的壓力差)，不僅不能發(fā)揮其規(guī)定的性能，而且還會由于產(chǎn)生的應(yīng)力，導(dǎo)致固體電解質(zhì)膜破損(產(chǎn)生針孔等)，使整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)發(fā)生故障。
即，現(xiàn)有技術(shù)的氫·氧供給系統(tǒng)中，由于種種原因，伴隨著生成氣體質(zhì)量下降、固體電解質(zhì)膜破損等問題的產(chǎn)生，有時還有整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)發(fā)生故障的問題。
因此，本發(fā)明的第3方案，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，其目的在于提供一種為防止固體電解質(zhì)膜上生成并供給的氣體質(zhì)量下降，或為有效地維持整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，從而設(shè)置適當(dāng)?shù)谋O(jiān)視裝置，根據(jù)需要發(fā)出警報的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，現(xiàn)有技術(shù)的氫·氧供給系統(tǒng)中，由于構(gòu)成電解槽的固體電解質(zhì)膜為非常薄(50～200μm)的柔軟部件，由于系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或氣體供給量波動(即基于氣體供給量變化而產(chǎn)生的生成氣體量的變化)等原因，當(dāng)固體電解質(zhì)膜上產(chǎn)生應(yīng)力(向固體電解質(zhì)膜供給的電流值急劇變化，或者對固體電解質(zhì)膜兩面產(chǎn)生超出必要的壓力差)時，不僅不能發(fā)揮其規(guī)定的性能，而且還會由于上述壓力等因素而產(chǎn)生固體電解質(zhì)膜破損(產(chǎn)生針孔等)的問題。
還有，現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成電解槽的固體電解質(zhì)膜，由于是用來電解純水而生成氫及氧的重要因素，當(dāng)固體電解質(zhì)膜上產(chǎn)生上述不良情況時，就會發(fā)生氫·氧供給系統(tǒng)不能正常運轉(zhuǎn)等問題。即，存在不能維持所需要的氣體質(zhì)量，還有不能實現(xiàn)氫·氧供給系統(tǒng)的長壽命化等問題。
再有，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常由于向電解槽通電的電流量是一定的，因此在電解槽中，根據(jù)一定的電流量可以產(chǎn)生一定量的氫等。因此，當(dāng)用戶使用的氫等的量未達到電解槽所生產(chǎn)的量的情況下，生成的氫就有了剩余。由于該剩余氫通常只好簡單地排放掉，因此在現(xiàn)有技術(shù)中，這一部分不僅消耗了多余的電力，還存在能量效率降低的問題。
即，現(xiàn)有技術(shù)的氫·氧供給系統(tǒng)中，由于沒有特別控制電解槽的運轉(zhuǎn)狀態(tài)等，產(chǎn)生了上述不良情況，或不能預(yù)先檢測出這些不良情況。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，使電解槽、乃至氫·氧供給系統(tǒng)的長壽命化及高效化是困難的。
因此，本發(fā)明的第4方案，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，其目的在于提供一種基于生成氣體的使用量等適當(dāng)?shù)乜刂频耐瑫r驅(qū)動電解槽等，可實現(xiàn)其長壽命化、高效化的氫·氧供給系統(tǒng)。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，利用上述第1和第2壓力檢測裝置，對通過上述陽極側(cè)及陰極側(cè)供給的上述氫和氧的壓力進行適時監(jiān)視，由于可以根據(jù)從這些檢測裝置和上述壓差檢測裝置所得到的壓差信號，控制可調(diào)整各自壓力的上述第1和第2減壓機構(gòu)，所以可以將上述固體電解質(zhì)膜周圍(陽極側(cè)和陰極側(cè))的壓力保持在一定的范圍內(nèi)。因此，由于不對上述固體電解質(zhì)膜負荷多余的應(yīng)力(壓力等)，因此可以得到一種能有效地保護上述固體電解質(zhì)膜的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，在本發(fā)明第1方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，上述第1減壓機構(gòu)優(yōu)選由設(shè)置于存儲上述氫的氫分離罐的第1減壓配管部和設(shè)于上述第1減壓配管部并可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第1減壓閥構(gòu)成，上述第2減壓機構(gòu)優(yōu)選由設(shè)置于存儲上述電解槽生成的上述氧的氧分離罐的第2減壓配管部和設(shè)于上述第2減壓配管部并可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第2減壓閥構(gòu)成。
在該優(yōu)選的構(gòu)成中，上述各減壓機構(gòu)由上述減壓配管部和上述減壓閥構(gòu)成，上述各減壓閥應(yīng)構(gòu)成為可以根據(jù)上述壓差信號進行開閉(可以調(diào)整上述各減壓配管部的流通路徑)。因此，根據(jù)該優(yōu)選的構(gòu)成，可以得到一種不具有特別復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整上述固體電解質(zhì)膜周圍的壓力，從而保護上述固體電解質(zhì)膜的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的第1方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選在上述氧分離罐中設(shè)置可以使上述氧分離罐內(nèi)的純水不與外界接觸而進行循環(huán)的純水循環(huán)配管部，通過上述純水循環(huán)配管部向上述電解槽的上述陽極側(cè)供給純水的構(gòu)成。
根據(jù)這種優(yōu)選的構(gòu)成，由于通過上述純水循環(huán)配管部恒定地向上述電解槽供給純水，因此可以得到一種即使在系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，也不對上述固體電解質(zhì)膜負荷多余的應(yīng)力，從而可以有效地保護上述固體電解質(zhì)膜的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的第1方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選在上述純水循環(huán)配管部上設(shè)置水質(zhì)報警裝置、水溫報警裝置和循環(huán)水量報警裝置中至少一種裝置的構(gòu)成。
根據(jù)這種優(yōu)選的構(gòu)成，由于對向上述電解槽供給的上述純水的電導(dǎo)率、水溫和水量中的至少一種進行監(jiān)視，因此可在供給純度低的純水、異常溫度的純水或異常水量的純水之前就發(fā)出警報。因此，根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于可以事先識別因雜質(zhì)等對上述固體電解質(zhì)膜的污染、溫度上升引起的膜劣質(zhì)化及因斷水引起的燒損等危險，因此可以得到一種不對上述固體電解質(zhì)膜負荷多余的應(yīng)力，從而可以有效地保護上述固體電解質(zhì)膜的氫·氧供給系統(tǒng)。
還有，本發(fā)明的第1方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，構(gòu)成為通過向上述電解槽供給規(guī)定值的電流，生成上述氫和氧，優(yōu)選是從沒有向上述電解槽供給上述電流的狀態(tài)到達到供給規(guī)定值的電流的狀態(tài)，具有規(guī)定的時間。
在這種優(yōu)選的構(gòu)成中，不是在瞬間對上述電解槽供給上述規(guī)定值的電流，而是為了達到供給上述規(guī)定值的電流應(yīng)具有一定的時間的構(gòu)成(例如供給0～600A的電流時需要大約30秒的時間)。因此，根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于上述固體電解質(zhì)膜不會突然負荷電流，所以可以得到一種可以消除上述固體電解質(zhì)膜上電應(yīng)力的負荷，有效地保護上述固體電解質(zhì)膜的氫·氧供給系統(tǒng)。
而且，本發(fā)明的第1方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選具有在上述電解槽中充滿上述純水后，才開始對電解槽供給電流的構(gòu)成。
根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于上述電解槽在充滿純水后才被供給電流，因此可以消除對上述固體電解質(zhì)膜的電應(yīng)力負荷，從而有效地保護上述固體電解質(zhì)膜。即，若在上述電解槽內(nèi)未注滿純水的狀態(tài)下通電，就會有局部溫度上升而燒損的可能性，但根據(jù)上述優(yōu)選構(gòu)成，可以通過適當(dāng)?shù)乜刂萍兯┙o狀態(tài)和通電開始時間，利用純水來冷卻伴隨電解而產(chǎn)生的發(fā)熱，因此可以有效地解決存在的問題點。
本發(fā)明的第2方案為，一種具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)與陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)定為上述陰極側(cè)壓力較陽極側(cè)壓力高或上述陽極側(cè)較上述陰極側(cè)壓力高的任何一種情況。
根據(jù)這種構(gòu)成，由于將上述電解槽內(nèi)的上述陰極側(cè)(或上述陽極側(cè))的壓力設(shè)定的較高，因此可以防止生成的氣體從上述陽極側(cè)向上述陰極側(cè)(或從上述陰極側(cè)向上述陽極側(cè))滲透。即，通過設(shè)定上述陰極側(cè)(或上述陽極側(cè))的壓力較高，因此可以有效地防止向上述陰極側(cè)生成的氫(或向上述陽極側(cè)生成的氧)中混入上述陽極側(cè)生成的氧(或上述陰極側(cè)生成的氧)。因此，根據(jù)該種構(gòu)成，可以得到高質(zhì)量的生成氣體(高純度的氫氣或高純度的氧氣)。
另外，在本發(fā)明的第2方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選具備可以檢測通過上述電解槽的上述陰極側(cè)供給的上述氫的壓力的第1壓力檢測裝置；可以檢測通過上述電解槽的陽極側(cè)供給的上述氧的壓力的第2壓力檢測裝置；將上述第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號與上述第2壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號進行比較，產(chǎn)生規(guī)定的壓差信號的壓差檢測裝置；可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氫的壓力的第1減壓機構(gòu)；和可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氧的壓力的第2減壓機構(gòu)；利用上述第1及第2減壓機構(gòu)，可以調(diào)整上述電解槽內(nèi)的上述陽極側(cè)的壓力和上述陰極側(cè)的壓力。
根據(jù)該優(yōu)選的構(gòu)成，利用上述第1及第2壓力檢測裝置，對通過上述陽極側(cè)和陰極側(cè)供給的上述氫和氧的壓力進行適時監(jiān)視，可以根據(jù)由這些檢測裝置和上述壓差檢測裝置所得到的壓差信號，控制可調(diào)整各壓力的上述第1和第2減壓機構(gòu)。因此，根據(jù)該優(yōu)選構(gòu)成，由于可以很容易地，特別是在不對其施加應(yīng)力地將上述固體電解質(zhì)膜的上述陰極側(cè)壓力設(shè)定為較高，因此可以有效地保護上述固體電解質(zhì)膜，從而可以得到高質(zhì)量的生成氣體(高純度的氫氣或高純度的氧氣)。
另外，在本發(fā)明第2方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，上述第1減壓機構(gòu)優(yōu)選由設(shè)置于存儲上述氫的氫分離罐上的第1減壓配管部和設(shè)置于上述第1減壓配管部并可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第1減壓閥構(gòu)成，上述第2減壓機構(gòu)優(yōu)選由設(shè)置于存儲上述電解槽生成的上述氧的氧分離罐的第2減壓配管部和設(shè)置于上述第2減壓配管部并可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第2減壓閥構(gòu)成。
在該優(yōu)選的構(gòu)成中，上述各減壓機構(gòu)由上述減壓配管部和上述減壓閥構(gòu)成，上述減壓閥應(yīng)構(gòu)成為可以根據(jù)上述壓差信號進行開閉(可以調(diào)整上述各減壓配管部的流通路徑)。因此，根據(jù)該優(yōu)選的構(gòu)成，可以得到一種不具有特別復(fù)雜的構(gòu)成，可以調(diào)整上述固體電解質(zhì)膜周圍的壓力，保護上述固體電解質(zhì)膜，從而可以得到高質(zhì)量生成氣體的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，在本發(fā)明的第2方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選將電解槽收納于上述氧分離罐內(nèi)的同時，在上述氧分離罐中設(shè)置可以使上述氧分離罐內(nèi)的純水不與外界接觸地進行循環(huán)的純水循環(huán)配管部，通過上述純水循環(huán)配管部向上述電解槽的上述陽極側(cè)供給上述純水的構(gòu)成。
根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于通過上述純水循環(huán)配管部恒定地向上述電解槽供給純水，因此可以得到質(zhì)量穩(wěn)定的生成氣體。另外，根據(jù)該構(gòu)成，即使在系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，由于不對上述固體電解質(zhì)膜負荷多余的應(yīng)力，從而可以穩(wěn)定地供給純水，因此可以有效地保護上述固體電解質(zhì)膜，得到質(zhì)量穩(wěn)定的生成氣體。
另外，在本發(fā)明的第2方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選一種具有用來供給上述氫的氫氣供給配管部和設(shè)置于上述氫氣供給配管部的氫氣流量控制裝置，上述氫氣流量控制裝置由流量檢測裝置與額定流量控制閥構(gòu)成，用上述流量檢測裝置檢測上述氫的供給流量，通過根據(jù)上述流量檢測裝置的檢測信號調(diào)整上述額定流量控制閥，將上述氫氣供給配管部中流通的氫控制為額定流量的構(gòu)成。
根據(jù)該優(yōu)選構(gòu)成，即使在上述氫氣供給配管部的下游側(cè)對氫的需要量超過了上述氫·氧供給系統(tǒng)所能生成的上述氫的容許量，在對應(yīng)于該需要而向上述電解槽傳送任何信號的情況下，由于上述氫氣供給配管部將上述氫的供給量控制為額定流量，因此不會有過剩的(超過上述電解槽適當(dāng)?shù)纳闪康牟糠?氫在上述氫氣供給配管部內(nèi)流通。因此，根據(jù)該優(yōu)選構(gòu)成，不論上述氫氣供給配管部的下游側(cè)對上述氫的使用量如何變化，上述氫氣供給配管部中也不會有額定流量以上的氫流通，因此可以有效地防止上述電解槽的過剩運轉(zhuǎn)，從而將上述氫氣的質(zhì)量維持在一定水平。
而且，雖然此處描述的是為了得到作為生成氣體的高純度氫氣的系統(tǒng)，但本發(fā)明并不限于該種構(gòu)成，作為用于獲得高純度氧氣的系統(tǒng)也可以。所說的系統(tǒng)具有用于供給上述氧的氧氣供給配管部及設(shè)置于上述氧氣供給配管部的氧氣流量控制裝置，上述氧氣流量控制裝置由流量檢測裝置和額定流量控制閥構(gòu)成，通過用上述流量檢測裝置檢測上述氧的供給流量，根據(jù)上述流量檢測裝置的檢測信號調(diào)整上述額定流量控制閥，從而將上述氧氣供給配管部中流通的氧控制為額定流量。
另外，在本發(fā)明的第2方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選設(shè)置有用于向上述電解槽供給純水的純水罐，并且上述純水罐內(nèi)的上述純水是利用上述電解槽中生成的上述氧來鼓泡的。
根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于通過用上述氧將上述純水鼓泡，可以有效地排除上述純水中的作為雜質(zhì)的空氣(特別是其中的氮)，因此可以進一步得到高純度的氫或氧。
本發(fā)明的第3方案為，一種具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有用于供給上述氫的氫氣供給配管部和用于供給上述氧的氧氣供給配管部，上述氧氣供給配管部上還設(shè)有氫氣檢測裝置。
根據(jù)這種構(gòu)成，通過在上述氧氣供給配管部上設(shè)置上述氫氣檢測裝置，可以檢測出上述氧中的上述氫的混入量或濃度等。因此，根據(jù)該構(gòu)成，通過用上述氫氣檢測裝置監(jiān)視上述氫的混入量(濃度)的變動等，可以檢測出上述固體電解質(zhì)膜上針孔的產(chǎn)生等，可以防止生成氣體的質(zhì)量降低。另外，此處雖然沒有特別說明利用上述氫氣檢測裝置檢測出上述氧中的氫后的控制等，但是根據(jù)需要，也可設(shè)置用于適當(dāng)發(fā)出警報的報警裝置。進一步，雖然在此對主要使用氫的情況下的構(gòu)成(即，為了得到高純度的氫氣而監(jiān)視氧中的氫濃度)進行了說明，但本發(fā)明并不限于該構(gòu)成，在主要使用氧的情況下，基于與上述構(gòu)成相同的思想，為了得到高純度的氧氣而監(jiān)視氫中的氧濃度的構(gòu)成也可以。
另外，在本發(fā)明的第3方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選將上述陰極側(cè)的壓力設(shè)定為比上述陽極側(cè)高的構(gòu)成。
在這種優(yōu)選構(gòu)成中，由于上述電解槽內(nèi)的上述陰極側(cè)(氫氣生成側(cè))的壓力較上述陽極側(cè)(氧氣生成側(cè))的高，若上述固體電解質(zhì)膜上產(chǎn)生針孔，則立刻會使上述氫從上述陰極側(cè)向上述陽極側(cè)混入，混入了上述氫的上述氧通過上述氧氣供給配管部被供給。因此，根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，即使在上述固體電解質(zhì)膜上產(chǎn)生了針孔等的情況下，由于能夠盡早發(fā)現(xiàn)所說的破損(針孔等)，因此可以有效地進行系統(tǒng)的維修管理。
另外，上述構(gòu)成為主要使用氫的情況，而在主要使用氧的情況下，最好將上述陽極側(cè)的壓力設(shè)定為較上述陰極側(cè)的高。根據(jù)這種構(gòu)成，可以有效地監(jiān)視氫中的氧濃度。
再有，本發(fā)明的第3方案為，一種具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在陰極側(cè)生成氫，在陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，該氫·氧供給系統(tǒng)構(gòu)成為，利用可以輸送氫的氫氣輸送配管部將上述電解槽與可以存儲上述氫的氫分離罐相連接，通過上述氫氣輸送配管部和上述氫分離罐，供給由上述電解槽生成的上述氫，在上述氫氣輸送配管部上設(shè)置有氫氣輸送閥和繞過該氫氣輸送閥而形成的旁路配管部，上述旁路配管部上設(shè)有止回閥，在有規(guī)定壓力作用于上述旁路配管部時，上述止回閥被開放，從而使得上述氫從上述電解槽流向上述氫分離罐。
在這種構(gòu)成中，上述止回閥由于只有在規(guī)定值以上的壓力作用時才被開放，通常，上述設(shè)置有止回閥的旁路配管部中，上述氫不從上述電解槽流向上述氫分離罐。即，規(guī)定值以上的壓力作用時，上述止回閥才被開放，通過上述旁路配管部，氫從上述電解槽流向氫分離罐。因此，根據(jù)這種構(gòu)成，即使在上述氫氣輸送閥上產(chǎn)生任何故障，導(dǎo)致上述氫不能在上述氫氣輸送配管部內(nèi)流通的狀態(tài)時，如上所述，上述旁路配管部上受到規(guī)定值以上的壓力作用的情況下，通過上述止回閥可以進行上述氫的輸送。因此，即使上述氫氣輸送配管部發(fā)生故障，在向上述電解槽逆流前，打開上述止回閥，通過上述氫氣輸送配管部、旁路配管部及止回閥，由于此時的壓力可以使上述氫適宜地流通，因此可以有效地防止構(gòu)成上述電解槽的上述固體電解質(zhì)膜的破損等，進而可以有效地維持整個系統(tǒng)正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
另外，本發(fā)明的第3方案為，一種具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)與陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，該氫·氧供給系統(tǒng)，利用可以輸送氫的氫氣輸送配管部將上述電解槽與可以存儲上述氫的氫分離罐相連接，為使上述氫分離罐中的純水可循環(huán)至上述電解槽側(cè)，在上述氫分離罐上連接純水回流配管部，上述純水回流配管部上設(shè)置有具備氫氣排放配管部的氣體洗滌器。
根據(jù)這種構(gòu)成，在氫氣壓力下，一旦通過氣體洗滌器將溶解于回流純水中的氫氣以大氣壓開放，安全地向系統(tǒng)外排放，其后可以返回純水罐(補給水罐)。因此，純水罐(補給水罐)內(nèi)，可以防止溶解的氫氣從回流純水中放出，并可以防止純水罐(補給水罐)內(nèi)的空氣與氫氣混合。
本發(fā)明的第4方案為，一種具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，具備用于檢測通過上述電解槽的上述陰極側(cè)被供給的上述氫的壓力的第1壓力檢測裝置；和根據(jù)該第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號來控制向上述電解槽供給電流的電流值控制裝置。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于基于顯示上述氫的壓力變化(即氫的使用量變化)的上述壓力檢測信號，從上述電流值控制裝置向上述電解槽(水電解裝置)供給適當(dāng)?shù)碾娏鳎纱丝梢员苊馍傻纳鲜鰵浜拖蛏鲜鲭娊獠?水電解裝置)供給的電流的浪費。實際上，由于僅根據(jù)使用上述氫的部分驅(qū)動上述電解槽，因此可以得到實現(xiàn)高效化的氫·氧供給系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)，優(yōu)選在上述電流值控制裝置中，進行使用整流器的整流器PID控制的構(gòu)成。其中，所謂使用整流器的整流器PID控制是指將上述電解槽生成的氫的即時壓力值的壓力檢測信號送至程序裝置(sequencer)或調(diào)節(jié)器中并進行PID控制，將在此處得到的指令電流值送往整流器，以控制將基于該指令電流值的電流自整流器向上述電解槽供給。
另外，在本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選如下構(gòu)成，即設(shè)置有用來存儲上述電解槽生成的氧的氧分離罐；和使上述氧分離罐內(nèi)的純水不與外界接觸且可以使其循環(huán)的純水循環(huán)配管部，通過上述純水循環(huán)配管部，將上述氧分離罐內(nèi)的上述純水從上述氧分離罐向上述電解槽的上述陽極側(cè)供給。
根據(jù)該種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，由于通過作為閉合回路的上述純水循環(huán)配管部向上述電解槽供給純水，上述電解槽和上述氧分離罐可以維持比較高的密閉性。即，即使不驅(qū)動上述電解槽，也可以得到規(guī)定的氣體壓力。因此，生成氣體的壓力沒有特殊的變動時，也可以停止對上述電解槽供給電流。因此，在該優(yōu)選構(gòu)成的氫·氧供給系統(tǒng)中，在進行適當(dāng)壓力的生成氣體等的供給的同時，可以在0～100％的范圍內(nèi)驅(qū)動上述電解槽。另外，根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于恒定地通過上述純水循環(huán)配管部向上述電解槽供給純水，因此可以得到質(zhì)量穩(wěn)定的生成氣體。另外，根據(jù)該構(gòu)成，即使在系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，也不對上述固體電解質(zhì)膜負荷過多的應(yīng)力，由于上述純水被穩(wěn)定地供給，所以可以有效地保護上述固體電解質(zhì)膜，從而可以得到質(zhì)量穩(wěn)定的生成氣體。
還有，本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選在上述純水循環(huán)配管部設(shè)置水質(zhì)報警裝置、水溫報警裝置和循環(huán)水量報警裝置中的至少一種的構(gòu)成。
根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于對向上述電解槽供給的上述純水的電導(dǎo)率、水溫和水量中的至少一個參數(shù)進行監(jiān)視，因此可以在供給純度較低的純水、異常溫度的純水和異常水量的純水之前就發(fā)出警報。因此，根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，可以事先識別雜質(zhì)等對上述固體電解質(zhì)膜的污染、溫度上升引起的膜劣化和斷水引起的燒損等危險，所以可以得到一種不對上述固體電解質(zhì)膜負荷多余的應(yīng)力，有效地保護上述固體電解質(zhì)膜的氫·氧供給系統(tǒng)。
再有，在本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選設(shè)有用于供給上述氫的氫氣供給配管部和設(shè)置于上述氫氣供給配管部的氫氣流量控制裝置，上述氫氣流量控制裝置由流量檢測裝置和額定流量控制閥構(gòu)成，通過用上述流量檢測裝置檢測上述氫的供給流量，根據(jù)上述流量檢測裝置的檢測信號來調(diào)整上述額定流量控制閥，以控制上述氫氣供給配管部中流通的氫不超過額定流量。
根據(jù)該種優(yōu)選構(gòu)成，即使上述氫氣供給配管部的下游側(cè)對氫的需要量超過了上述氫·氧供給系統(tǒng)所能生成的上述氫的容許量，在對應(yīng)于該需要而向上述電解槽傳送任何信號的情況下，由于在上述氫氣供給配管部將上述氫的供給量控制為額定流量，因此不會有過剩的(超過上述電解槽適當(dāng)?shù)纳闪康牟糠?氫在上述氫氣供給配管部內(nèi)流通。因此，由于不論上述氫氣供給配管部的下游側(cè)對上述氫的使用量如何變化，上述氫氣供給配管部中也不會有額定流量以上的氫流通，因此，可以有效地防止上述電解槽的過剩運轉(zhuǎn)，并有效地防止上述電解槽(特別是固體電解質(zhì)膜)的損傷。另外，由于不論上述氫的使用量如何變化，上述氫氣供給配管部中也不會有額定流量以上的氫流通，所以可以將上述氫氣的質(zhì)量維持在一定水平。另外，這里雖然說明的是為獲得作為生成氣體的高純度氫氣的系統(tǒng)，但本發(fā)明并不限于該種構(gòu)成，作為得到高純度氧氣用的系統(tǒng)也可以。該系統(tǒng)具有用于供給上述氧用的氧氣供給配管部和設(shè)置于上述氧氣供給配管部的氧氣流量控制裝置，上述氧氣流量控制裝置由流量檢測裝置和額定流量控制閥構(gòu)成，通過用上述流量檢測裝置檢測氧的供給流量，根據(jù)上述流量檢測裝置的檢測信號來調(diào)整上述額定流量控制閥，可構(gòu)成為上述氧氣供給配管部中流通的氧被控制為不超過額定流量。
另外，在本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選的構(gòu)成為設(shè)置有用來存儲上述電解槽生成的氫的氫分離罐和將上述氫分離罐內(nèi)的純水流回上述電解槽側(cè)的純水回流配管部，上述純水回流配管部上配置具有氫排放配管部的氣體洗滌器。
本發(fā)明的第4方案的系統(tǒng)，通過用氫氣輸送配管部將上述電解槽和上述氫分離罐相連接，通過上述純水回流配管部將上述氫分離罐與純水罐相連接，使上述氫分離罐內(nèi)的純水流回上述電解槽。即，上述純水罐、電解槽和上述氫分離罐通過上述純水供給配管部、氫氣輸送配管部和上述純水回流配管部構(gòu)成閉合回路。而且，在利用上述純水回流配管部從上述氫分離罐被輸送的純水中，溶解有氫，若該閉合回路的循環(huán)反復(fù)不斷，其溶解率不斷升高，系統(tǒng)構(gòu)成上不是優(yōu)選的。即，在從上述氫分離罐排出的純水中，含有氫產(chǎn)生壓力下的溶解氫，如此將其回流至上述純水罐時，由于向大氣壓開放，因此伴隨著減壓，壓差部分的溶解氫會氣化并被排放出來。一旦這樣，在上述純水罐內(nèi)，氫與空氣混合，使氫濃度逐漸上升，有可能會發(fā)生各種故障。因此，本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)，在上述純水回流配管部的規(guī)定場所配置上述氣體洗滌器，形成可以消除上述故障的構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選將上述陰極側(cè)的壓力設(shè)定為較上述陽極側(cè)的高。
根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于設(shè)定上述電解槽內(nèi)的上述陰極側(cè)的壓力較高，因此可以防止生成的氣體從上述陽極側(cè)向上述陰極側(cè)滲透。即，按照本發(fā)明，通過由于將上述陰極側(cè)的壓力設(shè)定為較高，可以有效地防止在上述陰極側(cè)生成的上述氫中混入上述陽極側(cè)生成的上述氧。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以得到高質(zhì)量的生成氣體。另外，此處雖然揭示的是用來得到作為生成氣體的高純度氫氣的系統(tǒng)，但本發(fā)明并不限于該種構(gòu)成，也可作為用來得到高純度氧氣的系統(tǒng)，為了構(gòu)成相關(guān)的系統(tǒng)，最好將上述陽極側(cè)的壓力設(shè)定為較上述陰極側(cè)的高。另外，根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，通過提高主要使用的氣體的壓力，可以有效地取得高純度的生成氣體。
還有，在本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選構(gòu)成為通過向上述電解槽供給規(guī)定值的電流，從而生成上述氫和上述氧的構(gòu)成，從沒有向上述電解槽供給上述電流的狀態(tài)到達到供給規(guī)定值的電流的狀態(tài)，具有規(guī)定的時間。
在這種優(yōu)選的構(gòu)成中，不是在瞬間向上述電解槽供給上述規(guī)定值的電流，而是為了達到提供上述規(guī)定值的電流為止具有規(guī)定的時間(例如提供0～600A的電流時需要大約30秒左右的時間)。因此，根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于上述固體電解質(zhì)膜不會突然負荷電流，可消除對上述固體電解質(zhì)膜的電應(yīng)力負荷，因此可以有效地保護上述固體電解質(zhì)膜，并且可以達到氫·氧供給系統(tǒng)的長壽命化。
另外，在本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選在上述電解槽中充滿上述純水后，才開始對電解槽供給電流的構(gòu)成。
根據(jù)這種優(yōu)選構(gòu)成，由于上述電解槽中充滿純水后才向電解槽供給電流，這樣可以解除對上述固體電解質(zhì)膜的電應(yīng)力負荷，有效地保護上述固體電解質(zhì)膜。即，若在上述電解槽內(nèi)未注滿純水的狀態(tài)下通電，就會有局部溫度上升而燒損的可能性，但根據(jù)上述優(yōu)選構(gòu)成，通過適當(dāng)?shù)乜刂萍兯┙o狀態(tài)和通電開始時間，利用純水可以冷卻伴隨電解而產(chǎn)生的發(fā)熱，因此可以有效地解決該問題點，可以達到系統(tǒng)的長壽命化。
另外，在本發(fā)明的第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，優(yōu)選具備用于檢測通過上述電解槽的上述陰極側(cè)供給的上述氫的壓力的第1壓力檢測裝置；用于檢測通過上述電解槽的上述陽極側(cè)供給的上述氧的壓力的第2壓力檢測裝置；將上述第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號和上述第2壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號進行比較，從而得到規(guī)定的壓差信號的壓差檢測裝置；根據(jù)上述壓差信號可調(diào)整上述氫的壓力的第1減壓機構(gòu)；和可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氧的壓力的第2減壓機構(gòu)，利用上述第1和第2減壓機構(gòu)，調(diào)整上述電解槽內(nèi)的上述陰極側(cè)的壓力和上述陽極側(cè)的壓力的構(gòu)成。
根據(jù)該優(yōu)選的構(gòu)成，利用上述第1和第2壓力檢測裝置，對通過上述陽極側(cè)和上述陰極側(cè)供給的上述氧和氫的壓力進行適時監(jiān)視，根據(jù)通過這些檢測裝置和上述壓差檢測裝置所得到的壓差信號，可以控制可調(diào)整各壓力的上述第1和第2減壓機構(gòu)，因此可以將上述固體電解質(zhì)膜周圍(陽極側(cè)及陰極側(cè))的壓力保持在固定范圍內(nèi)。因此，根據(jù)該優(yōu)選構(gòu)成，由于不對上述固體電解質(zhì)膜負荷過多的應(yīng)力(壓力等)，所以可以有效地保護上述固體電解質(zhì)膜，并且可以達到氫·氧供給系統(tǒng)的長壽命化。
另外，在本發(fā)明第4方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，上述第1減壓機構(gòu)優(yōu)選由設(shè)置于上述存儲氫的氫分離罐上的第1減壓配管部與設(shè)于上述第1減壓配管部并可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第1減壓閥構(gòu)成，上述第2減壓機構(gòu)優(yōu)選由設(shè)置于存儲上述氧的氧分離罐上的第2減壓配管部和設(shè)于上述第2減壓配管部并可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第2減壓閥構(gòu)成。
在該優(yōu)選的構(gòu)成中，上述各減壓機構(gòu)由上述減壓配管部和上述減壓閥構(gòu)成，上述各減壓閥被構(gòu)成為可以根據(jù)上述壓差信號進行開閉(可以調(diào)整上述各減壓配管部的流通路徑)。因此，根據(jù)該優(yōu)選的構(gòu)成，可以得到一種不具有特別復(fù)雜結(jié)構(gòu)的，可以調(diào)整上述固體電解質(zhì)膜周圍的壓力，保護上述固體電解質(zhì)膜的氫·氧供給系統(tǒng)。
圖2是顯示一例構(gòu)成

圖1所示的構(gòu)成氫·氧供給系統(tǒng)的水電解裝置的電解槽的概略圖，圖2(a)為電解槽的平面圖，圖2(b)為圖2(a)的局部剖開的I-I線側(cè)視圖。
圖3表示的是圖2(a)的II-II線斷面中主要部分的斷面圖。
圖4表示的是圖2(a)的III-III線斷面中主要部分的斷面圖。
圖5表示的是構(gòu)成本實施方案的電解槽的電極板單元的分解透視圖。
圖6表示的是本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時的程序方框圖。
圖7表示的是本實施方案的純水供給控制的一種方案的程序方框圖。
圖8表示的是本實施方案的電流值控制的一種方案的程序方框圖。
圖9表示的是本發(fā)明的其他實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)的概略系統(tǒng)圖的一部分示意圖。
圖10表示的是圖1中構(gòu)成氫·氧供給系統(tǒng)的氫氣檢測裝置周圍的其他結(jié)構(gòu)的部分放大圖。
圖1表示的是本發(fā)明實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)的概略系統(tǒng)圖。本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，以使用電解槽構(gòu)成的水電解裝置1為中心，由用于向該水電解裝置1供給純水的純水罐3及存儲并供給由水電解裝置1生成的氫的氫分離罐4等構(gòu)成。以下對此進行更詳細地說明。
在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，為了向具備水電解裝置1的氧分離罐(電解罐)2供給純水，通過純水供給配管部5與純水罐3連接。另外，在純水供給配管部5中設(shè)置有用于向電解罐2補給(供給)被存儲于純水罐3內(nèi)的純水的補給水泵6。
純水罐3中設(shè)有檢測純水罐3內(nèi)的純水存儲量的純水罐水位計3L，將由該純水罐水位計3L得到的檢測信號傳送至為了向純水罐3供給純水的純水供給部的純水供給閥3A。然后根據(jù)純水罐水位計3L的檢測信號，通過調(diào)整純水供給閥3A，對純水罐3內(nèi)的純水存儲量進行適宜地控制。
電解罐2中設(shè)有用于檢測電解罐2內(nèi)的純水存儲量的電解罐水位計2L，將由該電解罐2L得到的檢測信號傳送至補給水泵，然后，根據(jù)電解罐水位計2L的檢測信號，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整補給水泵6的驅(qū)動狀態(tài)，對電解罐2內(nèi)的純水存儲量進行控制。
另外，在電解罐2中，為了將電解罐2內(nèi)的純水循環(huán)再利用，設(shè)有純水循環(huán)配管部7，該純水循環(huán)配管部7被構(gòu)成為，在將電解罐2內(nèi)的純水取出至外后，可以重新向水電解裝置1(構(gòu)成電解槽的)的純水供給孔(后述)供給純水。而且，在該純水循環(huán)配管部7中，設(shè)有用于使純水循環(huán)的循環(huán)水泵8、用于進行純水的熱交換(使得純水的溫度降低)的熱交換器9、用于提高純水的純度的高純度水處理裝置(polisher)10和用來進行純水過濾的過濾器11等。作為高純度水處理裝置10，可使用例如由離子交換樹脂等構(gòu)成的非再生式高純度水處理裝置。
再有，在該純水循環(huán)配管部7中，設(shè)置有監(jiān)視純水循環(huán)配管部7中的純水水質(zhì)(電導(dǎo)率)，在必要的情況下{超過規(guī)定的電導(dǎo)率(例如0.2μs/cm)的情況下}發(fā)出警報的水質(zhì)報警裝置12；和監(jiān)視純水循環(huán)配管部7中的純水溫度，在必要的情況下{超過規(guī)定的溫度范圍(例如40～45℃)的情況下}發(fā)出警報的水溫報警裝置13。
另外，由于在該純水循環(huán)配管部7中循環(huán)的純水，為溶解有氧氣的純水，因此存在溶解的氧從純水中向純水循環(huán)配管部7中排出的情況。這樣，若氧被排出，氧氣就會積存在純水循環(huán)配管部7中設(shè)置的循環(huán)水泵8、高純度水處理裝置10或過濾器11等內(nèi)，氧氣有可能會使純水的循環(huán)產(chǎn)生某些故障。因此，在本實施方案中，循環(huán)水泵8、高純度水處理裝置10及過濾器11中的至少一個場所設(shè)置排氣孔。
利用電解罐2內(nèi)的水電解裝置1生成的氫氣，與若干純水一起通過氫氣輸送配管部14被輸送至氫分離罐4內(nèi)。在該氫氣輸送配管部14中，設(shè)置氫氣輸送閥18的同時，還設(shè)有為繞過氫氣輸送配管部14上的氫氣輸送閥18而設(shè)置的旁路配管部19。而且，在該旁路配管部19中設(shè)有止回閥20。
在氫分離罐4中，設(shè)置有用于檢測氫分離罐4內(nèi)的純水存儲量的氫分離罐水位計4L，將由該氫分離罐水位計4L得到的檢測信號傳送至為了將純水從氫分離罐4向純水罐3回流(為了將純水排出并再利用)而設(shè)置的純水回流配管部15的純水排出閥4A處。然后，利用氫分離罐水位計4L判斷氫分離罐4內(nèi)是否存儲規(guī)定量以上的純水，并根據(jù)氫分離罐水位計4L的檢測信號，通過調(diào)整純水排出閥4A，對氫分離罐4內(nèi)的純水存儲量進行適宜地控制。
另外，純水回流配管部15內(nèi)流通的純水，雖然不太多，但其中溶解有氫氣。因此，在本實施方案中，純水回流配管部15中配設(shè)有氣體洗滌器16，該氣體洗滌器16則與氫氣排放配管部17連接。所以在本實施方案中，從氫分離罐4排放出的純水中溶解的氫可以適當(dāng)?shù)乇怀ァ?br> 氫分離罐4中存儲的氫氣，通過氫氣供給配管部21被輸送供給氫氣的使用場所(圖示中省略)。而且，在該氫氣供給配管部21中，設(shè)置有用于調(diào)整氫氣供給量的氫氣供給閥22、用于對氫氣除濕的氫氣除濕裝置23和用于將氫氣流量維持在額定流量的氫氣流量控制裝置24。該氫氣流量控制裝置24由用于檢測通過氫氣供給閥22而在氫氣供給配管部21內(nèi)流通的氫氣流量的流量檢測裝置24A；和可以根據(jù)該流量檢測裝置24A所得到的檢測信號進行控制的額定流量控制閥24B構(gòu)成。
其中，氫氣除濕裝置23，例如可由空心絲膜構(gòu)成。而且，在該氫氣除濕裝置23中，通過使氫氣在空心絲膜的內(nèi)部流通，使干燥空氣在空心絲膜的外部流通，進行氫氣的除濕。另外，在圖1中沒有特別表示，但在想要得到更高純度{例如7N(99.99999)以上}的氫氣的情況下，在氫氣除濕裝置23的下游側(cè)或取代氫氣除濕裝置，優(yōu)選設(shè)置由沸石、活性氧化鋁等的分子篩構(gòu)成的提純器。由于本實施方案為利用由空心絲膜等構(gòu)成的氫氣除濕裝置23(或提純器)進行氫氣的除濕的構(gòu)成，沒有使用現(xiàn)有技術(shù)中必需的鈀提純器等的必要。
另外，如后所述，氫氣供給閥22由氫分離罐4的壓力來控制。為此，在氫分離罐4中設(shè)置有第1壓力檢測裝置25。
進一步，在氫分離罐4中，設(shè)有具備第1減壓閥26的第1減壓配管部27。而且，如后面所述，該第1減壓閥26被構(gòu)成為由電解罐2的壓力和氫分離罐4的壓力來控制。
還有，電解罐2內(nèi)的水電解裝置1所生成的氧氣，存留于電解罐2的上部，通過氧氣供給配管部31被輸送供給氧氣的使用場所。而且，在該氧氣供給配管部31中，設(shè)置有用于調(diào)整氧氣供給量的氧氣供給閥32、用于對氧氣除濕的氧氣除濕裝置33和用于檢測氧氣供給配管部31內(nèi)流通的氧氣中氫濃度的氫氣檢測裝置34。
另外，通過該氫氣檢測裝置34進行的氫濃度的檢測，由于可以利用(抽出)少量的試樣進行實施，因此對于氫氣檢測裝置34周圍，例如，可以如圖10所示的構(gòu)成也可以。即，如圖10所示，可構(gòu)成為在氧氣供給閥32的下游側(cè)設(shè)置從氧氣供給配管部31分支的分支配管部31A，在較該分支配管部31A的分支點更處于下游側(cè)的氧氣供給配管部31上配設(shè)控制閥38，分支配管部31A上則設(shè)置氧氣除濕裝置33和氫氣檢測裝置34。
此處，如后所述，氧氣供給閥32由電解罐2的壓力和氫分離罐4的壓力來控制。另外，該氧氣供給閥32根據(jù)需要有時僅由電解罐2的壓力(氧氣的壓力)控制。為此，電解罐2中設(shè)置有第2壓力檢測裝置35。另外，氧氣除濕裝置33，例如由空心絲膜構(gòu)成。在該氧氣除濕裝置33中，通過使氧氣在空心絲膜的內(nèi)部流通，使干燥空氣在空心絲膜的外部流通，進行氧氣的除濕操作。
再有，在電解罐2內(nèi)，設(shè)置具備第2減壓閥36的第2減壓配管部37。而且，如后所述，該第2減壓閥36被構(gòu)成為由電解罐2的壓力和氫分離罐4的壓力來控制。
另外，在本實施方案中，設(shè)有可以將第1壓力檢測裝置25的檢測值與第2壓力檢測裝置35的檢測值相比較，并可將規(guī)定的信號傳送至各種閥26、36的壓差檢測裝置45。在本實施方案中，還設(shè)有接受來自第1壓力檢測裝置25的壓力檢測信號，向水電解裝置1供給適當(dāng)電流的電流值控制裝置28。另外，由壓差檢測裝置45得到的信號，根據(jù)需要也可在進行閥22、32的控制時使用。
如上所述，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，由水電解裝置1構(gòu)成，該水電解裝置1由借助于供給純水和規(guī)定的電流，可以產(chǎn)生氫和氧的電解槽構(gòu)成。
接著，參照附圖對該電解槽的結(jié)構(gòu)進行說明。
圖2表示的是構(gòu)成圖1的氫·氧供給系統(tǒng)的水電解裝置的電解槽的一例概略圖，圖2(a)為顯示電解槽的平面圖，圖2(b)為圖2(a)的局部剖開的I-I線側(cè)視圖。圖3表示的是圖2(a)的II-II線斷面中主要部分的剖面圖，圖4表示的是圖2(a)的III-III線斷面中主要部分的剖面圖。另外，圖5表示的是構(gòu)成本實施方案的電解槽的電極板單元的分解透視圖。在本實施方案中，由圖5所示的電極板單元和固體電解質(zhì)膜構(gòu)成電解槽。
圖2～圖4所示的電解槽1，由在固體高分子電解質(zhì)膜的兩面上設(shè)有電極催化層(陽極側(cè)和陰極側(cè)催化層)的固體電解質(zhì)膜102和電極板單元103多層層疊構(gòu)成。即，用電極板單元103夾持著固體電解質(zhì)膜102，固體電解質(zhì)膜102和電極板單元103以規(guī)定層數(shù)層疊形成。而且，固體電解質(zhì)膜102和電極板單元103，被其兩端分別設(shè)置的端板122夾持，并借助緊固螺栓123被擰緊，從而構(gòu)成電解槽1。
另外，在本實施方案的電解槽1中，通過多個碟形彈簧125將螺母124安裝在緊固螺栓123上。并且，在組裝電解槽時，在將固體電解質(zhì)膜102和電極板單元103等層疊后，在用壓力機擰緊的狀態(tài)下，進行緊固螺栓123等的擰緊工作。
電極板單元103，在鈦板制的電極板104的兩面配設(shè)多孔質(zhì)供電體105、襯套106和密封部件107等構(gòu)成。另外，如后所述，襯套106等中設(shè)置有用于取出生成氧氣的氧氣用孔113；用于取出生成氫氣的氫氣用孔114；和用于供給電解純水的純水用孔115、116。
接下來，利用圖5對電極板104及其周圍結(jié)構(gòu)進行詳細說明。
電極板104，由作為其內(nèi)部的板部分104a和設(shè)置于該板部分104a外周部的周緣部104b等形成。另外，該板部分104a與周緣部104b之間形成有外側(cè)突條112a和內(nèi)側(cè)突條112b。即，沿著周緣部104b的內(nèi)部邊緣，彎曲形成密封部件107用的溝槽111。該溝槽111的外側(cè)和內(nèi)側(cè)被彎曲成沿溝槽111延伸的突條112a、112b。
再有，電極板104可以通過將鈦板利用模壓加工成形得到。進一步，在將電極板單元103層疊時接觸(及存在接觸的可能)的電極板104的規(guī)定部分上，施行電氣絕緣用的涂覆。例如，在密封部件用溝槽111的底部施行特氟綸(聚四氟乙烯)的涂覆。
在電極板104的兩面?zhèn)戎?，在其中央部分別配置有多孔質(zhì)供電體105(A)、105(C)，在多孔質(zhì)供電體105的兩側(cè)則分別配置有襯套106。另外，該等襯套106，由于內(nèi)側(cè)突條112b的存在，被形成為下面?zhèn)鹊囊r套106c、106d比上面?zhèn)鹊囊r套106a、106b大。
而且，內(nèi)側(cè)突條112b里側(cè)(下面)的靜區(qū)(dead space)嵌著環(huán)狀的襯套106e。在電極板104和襯套106的對應(yīng)位置上穿設(shè)有流體通孔(氧氣用孔113、氫氣用孔114和純水用孔115、116)。具體的講，如圖3、圖4和圖5所示，在電極板104左方的襯套106a、106c和對應(yīng)的電極板104的位置上穿設(shè)的是氧氣用孔113和氫氣用孔104，在右方的襯套106b、106d和對應(yīng)的電極板104的規(guī)定位置上穿設(shè)的是純水用孔115、116。
圖3、圖4和圖5中，電極板104上面的空間作為氫產(chǎn)生室C，下面的空間作為氧產(chǎn)生室A。并且，在電極板104上通過彎曲形成的溝槽111中，嵌有從外部將該等氫產(chǎn)生室C與氧產(chǎn)生室A密封用的密封部件107。
另外，如圖3、圖4和圖5所示，在電極板104上面左方的襯套106a下面的氧氣用孔113周圍形成有O環(huán)溝槽117，從氫氣用孔114至與多孔質(zhì)供電體對向的邊緣為止則形成有氫氣用溝槽118。該襯套106a上面的氧氣用孔13周圍也形成有O環(huán)溝槽117。
另外，在電極板104下面左方的襯套106c上面的氫氣用孔114周圍形成有O環(huán)溝槽117，從氧氣用孔113至與多孔質(zhì)供電體105對向的邊緣則形成有氧氣用溝槽119。在該襯套106c下面的氫氣用孔114周圍也形成有O環(huán)溝槽117。
進一步，在電極板104上面右方的襯套106b的上面和下面都在純水用孔115、116周圍形成有O環(huán)溝槽117。另外，從電極板104下面右方的襯套106d上面的純水用孔115、116至與多孔質(zhì)供電體105對向的邊緣為止則形成有純水用溝槽120。另外，各O環(huán)溝槽117內(nèi)均嵌著O環(huán)121。
在下面右方的襯套106d上所形成的純水用溝槽120，其形狀與其他襯套106a、106c上所形成的氫氣用溝槽118和氧氣用溝槽119不同。即，氫氣用溝槽118和氧氣用溝槽119作為獨立的一條溝槽從氫氣用孔114和氧氣用孔113分別形成。
然而，純水用溝槽120，由自兩個純水用孔115、116與這些孔連通的寬廣凹部120a；和從該凹部120a至與多孔質(zhì)供電體105對向的邊緣形成的多個小溝120b構(gòu)成。純水用溝槽120的凹部120a、小溝120b大致呈扇形。這樣可以使作為被分解水的純水盡可能均勻地流經(jīng)多孔質(zhì)供電體105。
另外，在本實施方案中，為了達到提高強度等的目的，由于利用鈦等金屬形成襯套106，在各襯套106和電極板104之間設(shè)置有與各襯套106a、106b、106c、106d大小對應(yīng)的絕緣片109a、109b、109c、109d。在該絕緣片109的各自規(guī)定位置(對應(yīng)位置)上則穿設(shè)有流體通孔(氧氣用孔113、氫氣用孔114、純水用孔115、116)。而且，在氫氣用孔114上連接有圖1所示的氫氣輸送配管部14。
進一步，在本實施方案的電解槽1中，在作為電極板104一部分的周緣部104b(其板部分104a的外周部，外側(cè)突條112a的外周部)上配設(shè)有填隙片110。
在本實施方案中，如上所述，利用由圖2～圖5所示的電解槽構(gòu)成的水電解裝置(電解槽)1形成氫·氧供給系統(tǒng)。因此，如圖1所示，在電解罐2內(nèi)設(shè)置的水電解裝置1中，電解罐2內(nèi)的純水，從兩個純水用孔115、116經(jīng)由純水用溝槽120，被提供給位于作為氧產(chǎn)生室A的電極板104下面的多孔質(zhì)供電體105。借助O環(huán)121阻止純水流向氫產(chǎn)生室C。
氧產(chǎn)生室A中生成的氧氣，從氧氣用溝槽119經(jīng)由氧氣用孔113向電解罐2中排出，從電解罐2中通過氧氣供給配管部31等向氧氣使用場所供給。在水電解裝置1中，借助O環(huán)121阻止氧氣流向氫產(chǎn)生室C。
另外，將氫產(chǎn)生室C中生成的氫氣，通過氫氣用溝槽118、氫氣用孔114和氫氣輸送配管部14，輸送給氫分離罐4。借助O環(huán)121阻止氫氣流向氧產(chǎn)生室A。
理所當(dāng)然，在本實施方案的水電解裝置中，生成的氫氣和氧氣，借助密封部件107被防止從電極板單元103之間向外部泄漏。
本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，為上述圖1～圖5所示的構(gòu)成，在該系統(tǒng)中，可以適當(dāng)?shù)剡M行純水供給控制、電流值控制等。
圖6表示的是本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時的程序方框圖。以下根據(jù)圖6等必要的附圖，對控制方法進行具體地說明。
如圖6所示，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，首先在步驟601中，進行向電解罐2供給純水的操作。具體的講，驅(qū)動補給水泵6，從純水罐3向電解罐2供給純水。
接著，在步驟602中，用電解罐水位計2L檢測電解罐2內(nèi)的純水存儲量(水位)。
然后，在步驟603中，根據(jù)步驟602中的水位檢測信號，判斷電解罐2內(nèi)的水位是否為規(guī)定量。而且，在這里若判斷為水位已經(jīng)達到規(guī)定量(在步驟603中被判斷為“Yes”)的情況下，就接著進行步驟604的處理。另外，水位未達到規(guī)定量(在步驟603中被判斷為“No”)的情況下，在驅(qū)動補給水泵6的狀態(tài)下，再次進行步驟602以后的處理工作。
然后，在步驟604中，根據(jù)步驟603的判斷，停止從純水罐3向電解罐2供給純水。即，使補給水泵6停止工作。
然后，在步驟605中，對向電解槽1供給的循環(huán)水量進行檢測。即，在該步驟605中，由于在對電解槽1通電前，驅(qū)動循環(huán)水泵8而向電解槽1供給純水，故檢測其循環(huán)水量。
然后，在步驟606中，根據(jù)步驟605中的循環(huán)水量檢測信號，判斷是否向電解槽1供給規(guī)定水量。而且，這時若判斷為循環(huán)水量已經(jīng)達到規(guī)定量(在步驟606中被判斷為“Yes”)的情況下，就接著進行步驟607的處理。另外，在循環(huán)水量未達到規(guī)定量(在步驟606中被判斷為“No”)的情況下，就不進入步驟607，將再次進行步驟605以后的處理(即繼續(xù)進行驅(qū)動循環(huán)水泵8和檢測循環(huán)水量等)工作。
然后，在步驟607中，開始向水電解裝置1通電。即，在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，當(dāng)達到規(guī)定量的純水在水電解裝置(電解槽)1內(nèi)循環(huán)的狀態(tài)后才開始向水電解裝置提供電流。這樣，在確認循環(huán)水流量后開始通電是因為，若在沒有向水電解裝置1充分地補給純水的狀態(tài)下通電，可能會造成構(gòu)成水電解裝置1的固體電解質(zhì)膜102破損。即，在本實施方案中，為了保護固體電解質(zhì)膜102，在確認了純水的循環(huán)量后才向水電解裝置1通電。
另外，向水電解裝置供給電流，施加從0％(0A)到100％(例如600A)的電流值，需要一定的時間(例如30秒鐘左右)。通過如此進行電流的供給，由于固體電解質(zhì)膜102逐漸地負荷電流，因此可以保護固體電解質(zhì)膜102。即，若向水電解裝置1供給的電流產(chǎn)生急劇的變動(作為極端情況的ON/OFF)，超過規(guī)定(overshoot)在電解槽上施加了過大的電流，雖然存在使得固體電解質(zhì)膜損傷的可能性，但如果利用本實施方案的電流供給裝置(階段式電流供給裝置)，就可以有效地解決該問題。
然后，在步驟608中，利用圖1所示的氫·氧供給系統(tǒng)連續(xù)地進行氫·氧供給工序。具體地講，適當(dāng)?shù)剡M行純水供給控制和電流值控制。關(guān)于這些控制將在后面進行具體的說明。
然后，在步驟609中，判斷氫·氧供給工序是否終了。而且，在判斷為氫·氧供給工序已經(jīng)終了的情況(在步驟609中判斷為“Yes”的情況)下，接著進行步驟610的處理。另外，在判斷為氫·氧供給工序還未終了的情況(在步驟609中判斷為“No”的情況)下，就重新進行步驟608以后的處理。
然后，在步驟610中，根據(jù)步驟609中氫·氧供給工序終了的判斷，使對水電解裝置1通電終了。另外，雖然在該圖6的程序方框圖中沒有特別顯示，但在步驟610中，當(dāng)純水充分地充滿于水電解裝置1中時，使通電終了。具體地講，停止對水電解裝置1的通電數(shù)秒(3秒左右)后，停止循環(huán)水泵8。這也是為了不對固體電解質(zhì)膜施加多余的負荷。
以上，基于圖6中從步驟601到步驟610的工序，對本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)進行控制。但是，在上述圖6的程序方框圖中，由于對氫·氧供給工序的說明并不充分，接下來將對步驟608中進行的氫·氧供給工序進行具體的說明。
在步驟608中所進行的氫·氧供給工序中，列舉了對電解罐2進行的純水供給控制和對水電解裝置1進行的電流值控制等。以下將對此進行詳細說明。
圖7表示的是本實施方案的純水供給控制的一種方案的程序方框圖。
如圖7所示，在本實施方案中，首先在步驟701中，對電解罐2內(nèi)的純水存儲量進行檢測。這里利用電解罐水位計2L對電解罐2內(nèi)的純水存儲量(水位)進行檢測。
接著，在步驟702中，根據(jù)步驟701中的水位檢測信號，判斷電解罐2內(nèi)的水位是否為規(guī)定值以下。在水位被判斷為規(guī)定值以下的情況(在步驟702中被判斷為“Yes”的情況)，就接著進行步驟703的處理。另外，在水位不是規(guī)定值以下(在步驟702中被判斷為“No”)的情況，就再次進行步驟701以后的處理。
接著，在步驟703中，根據(jù)步驟702的判斷，開始補給水泵6的驅(qū)動。即，驅(qū)動補給水泵6，通過純水供給配管部，從純水罐3向電解罐2補給純水。
接著，在步驟704中，對電解罐2內(nèi)的純水存儲量進行檢測。這里與步驟701相同，利用電解罐水位計2L檢測電解罐2內(nèi)的純水存儲量(水位)。
然后，在步驟705中，根據(jù)步驟704中的水位檢測信號，判斷電解罐2內(nèi)的水位是否在規(guī)定范圍內(nèi)。而且，這里，在判斷為水位在規(guī)定范圍內(nèi)的情況(在步驟705中判斷為“Yes”的情況)，就繼續(xù)進行步驟706的處理。另外，在判斷為水位不在規(guī)定范圍的情況(在步驟705中被判斷為“No”的情況)，就在驅(qū)動補給水泵6的狀態(tài)下，重新進行步驟704以后的處理。
其次，在步驟706中，根據(jù)步驟705的判斷，停止從純水罐3向電解罐2供給純水。即，使補給水泵6停止工作。而且，在該步驟706之后再次進行步驟701以后的處理。
以上從步驟701到步驟706的工序，是本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中基本的純水供給(補給)控制過程。
另外，雖然該圖7中未特別注明，但本實施方案中，電解罐2內(nèi)的純水，通過相對于電解罐2作為閉合回路被設(shè)置的純水循環(huán)配管部7，一邊循環(huán)，一邊被提供給水電解裝置1。
具體的講，在本實施方案中，借助設(shè)置于純水循環(huán)配管部7的循環(huán)水泵8，使得電解罐2內(nèi)的純水循環(huán)，再通過設(shè)置于純水循環(huán)配管部7的熱交換器9、高純度水處理裝置10和過濾器11，向水電解裝置1的純水用孔115、116供給純水。另外，在該純水循環(huán)配管部7上還設(shè)置有水質(zhì)報警裝置12、水溫報警裝置13和循環(huán)水量報警裝置。
在本實施方案中，由于通過作為設(shè)置有各種要素部分的閉合回路的純水循環(huán)配管部7，向水電解裝置1供給純水，可以供給具備適宜特性的純水。
即，通過設(shè)置熱交換器9，可進行由于水電解裝置1的發(fā)熱而導(dǎo)致溫度上升的純水的熱交換，所以可以有效地驅(qū)動水電解裝置1。還有，借助設(shè)置高純度水處理裝置10，可以在提高純水純度的狀態(tài)下向水電解裝置1供給純水。另外，通過設(shè)置過濾器11，可以除去純水中所含的雜質(zhì)，向水電解裝置1供給純水。
再有，在本實施方案中，由于設(shè)置有水質(zhì)報警裝置12和水溫報警裝置13，因此，即使上述熱交換器9、高純度水處理裝置10和過濾器11之中任何一個設(shè)備發(fā)生故障(或者將要發(fā)生)，也可以通過檢測出這一信息，在不適合的(純度低或雜質(zhì)質(zhì)較多等的)純水被供給之前，對熱交換器9、高純度水處理裝置10或過濾器11的故障進行處理，根據(jù)需要可以很容易地進行更換。另外，在本實施方案中，由于設(shè)置有循環(huán)水量報警裝置，防止因循環(huán)水量不夠處理量(規(guī)定的處理量)而導(dǎo)致電解槽損傷。即，若向電解槽供給的水量不足，就會產(chǎn)生由于電解槽內(nèi)的水流量不均勻和局部發(fā)熱所導(dǎo)致的固體電解質(zhì)膜受損的擔(dān)憂，但本實施方案通過設(shè)置循環(huán)水量報警裝置，可以事先覺察出循環(huán)水量降低，有效地解決相關(guān)問題。
因此，根據(jù)本實施方案，可以連續(xù)地向水電解裝置1提供具有適宜性質(zhì)的純水。
另外，在本實施方案中，如前所述，由于在純水循環(huán)配管部7的適宜位置處設(shè)置有排氣孔，因此，可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)剡M行氣體排放，以使純水循環(huán)配管部7中的氧氣不會使純水的循環(huán)產(chǎn)生故障。
如此，在本實施方案中，由于控制純水的水質(zhì)和溫度，向水電解裝置1提供具備適宜性狀的純水，因此可以在延長固體電解質(zhì)膜102使用壽命的同時，提高水電解裝置1的電解效率。
另外，在本實施方案中，被構(gòu)成為對于借助氫分離罐4與氫氣分離的純水，也可通過純水回流配管部15(和純水罐3等)，將其可再利用(可以向水電解裝置1供給)。
另外，在本實施方案中，如上所述，通過純水供給配管部5將純水罐3與電解罐2相連接，通過氫氣輸送配管部14將電解罐2中的水電解裝置1和氫分離罐4相連接，通過純水回流配管部15將氫分離罐4和純水罐3相連接。即，純水罐3、電解罐2和氫分離罐4，借助純水供給配管部5、氫氣輸送配管部14及純水回流配管部15，構(gòu)成一個閉合回路。在利用純水回流配管部15從氫分離罐4輸送的純水中，溶解有氫，若該閉合回路的循環(huán)連續(xù)反復(fù)操作，則其溶解率不斷升高，而且在系統(tǒng)構(gòu)成上也不好。即，在從氫分離罐4排出的純水中，含有氫生成壓力下溶解的氫，在將其原樣流回純水罐(補給水罐)3的情況下，由于壓力向大氣壓開放，因此，伴隨著減壓，壓差部分的溶解氫氣化后被釋放出來。一旦這樣，純水罐3內(nèi)的氫與空氣混合，使氫濃度逐漸上升，這就可能會產(chǎn)生各種故障。
因此，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，為消除上述故障，被構(gòu)成為在相關(guān)的純水回流配管部15的規(guī)定位置上配置氣體洗滌器16。
接下來，對水電解裝置的電流值控制進行說明。
圖8表示的是本實施方案的電流值控制的一種方案的程序方框圖。
如圖8所示，在本實施方案中，首先在步驟801中，利用氫分離罐4上設(shè)置的第1壓力檢測裝置25，檢測氫氣的壓力。這里，氫分離罐4內(nèi)的氫氣壓力，根據(jù)氫氣生成量(生成于水電解裝置1內(nèi)，通過氫氣輸送配管部14而向氫分離罐4輸送的氫氣量)與氫氣供給量(通過氫氣供給配管部21，被從氫分離罐4向氫氣使用場所供給的氫氣量)之間的平衡來變動。
接著，在步驟802中，根據(jù)步驟801中的壓力檢測信號，判斷氫分離罐4內(nèi)的氫氣壓力是否在規(guī)定值以下。若氫氣壓力在規(guī)定值以下，就會對必要的氫氣供給造成困難。這里，在判斷為氫氣壓力處于規(guī)定值以下的情況(在步驟802中判斷為“Yes”的情況)，接著進行步驟803的處理。另外，在氫氣壓力不是規(guī)定值以下的情況(在步驟802中被判斷為“No”的情況)，再次進行步驟801以后的處理。
接下來，在步驟803中，根據(jù)步驟802的判斷，將壓力檢測信號從第1壓力檢測裝置25送往電流值控制裝置28，根據(jù)該壓力檢測信號，從電流值控制裝置28向水電解裝置1供給適宜數(shù)值的電流。這里，提供的電流，根據(jù)必需供給的氫氣量(或氫氣氣壓等)和氫氣氣壓變化率(單位時間內(nèi)氫氣氣壓變化量)，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值而被供給水電解裝置1。
然后，在步驟804中，利用氫分離罐4內(nèi)設(shè)置的第1壓力檢測裝置25來檢測氫氣的壓力。
然后，在步驟805中，根據(jù)步驟804中的壓力檢測信號，判斷氫分離罐4內(nèi)的氫氣壓力是否在規(guī)定范圍內(nèi)。這里，在判斷為氫氣壓力在規(guī)定范圍內(nèi)的情況(在步驟805中判斷為“Yes”的情況)，就繼續(xù)進行步驟806的處理。在判斷為氫氣壓力不在規(guī)定范圍內(nèi)的情況(在步驟805中被判斷為“No”的情況)，就重新進行步驟803以后的處理。
然后，在步驟806中，根據(jù)步驟805的判斷，從電流值控制裝置28向水電解裝置1的電流供給被停止。而且，在該步驟806之后，再次進行步驟801以后的處理。
在本實施方案中，如上所述，如步驟801至步驟806的工序所示，向電解裝置1供給電流。即，本實施方案中，利用第1壓力檢測裝置25檢測出氫氣生成量和氫氣供給量之間的平衡，將該檢測信號輸送至電流值控制裝置28，以便向水電解裝置1供給與檢測信號相對應(yīng)(與壓力變動相對應(yīng))的電流值。
另外，本實施方案中，作為電流值控制裝置28，可使用整流器等。即，在本實施方案中，利用整流器等進行整流器PID控制。具體的講，該電流值控制裝置28，由用于輸送第1壓力檢測裝置25所得的壓力檢測信號的程序裝置(sequencer)或調(diào)節(jié)器和整流器等構(gòu)成，將氫氣的即時壓力值(壓力檢測信號)送至程序裝置或調(diào)節(jié)器進行PID控制，再將在此所得的指令值傳送至整流器，從整流器向電解槽供給基于該指令值的電流，并進行對電解槽(水電解裝置)的控制。
另一方面，在以往的技術(shù)中，對水電解裝置的電流供給，一般為經(jīng)常提供恒定的電流的情況，或根據(jù)ON/OFF控制而提供電流的情況。在這種構(gòu)成中，若想實現(xiàn)適合的氫氣供給，為了與氫氣的必要壓力相對應(yīng)，需要用于存儲氫氣的大罐(即，可以與從使用壓力的下限值到上限值相對應(yīng)的罐)。
而且，為了與所用的氫氣的壓力變化相對應(yīng)，必須預(yù)先在罐內(nèi)存儲規(guī)定量的氫氣，在所用的氫氣的壓力從上限值向下限值轉(zhuǎn)移的情況下，例如將氫氣向大氣開放等，就要與所需要的氫氣壓力相對應(yīng)，另外，當(dāng)所用的氫氣的壓力向上限值轉(zhuǎn)移的情況下，由于利用現(xiàn)有技術(shù)中的電流供給方法(經(jīng)常恒定或ON/OFF控制)等，要迅速地對應(yīng)(與必要的氫氣壓力上升對應(yīng)的氫氣的生成)是困難的，因此罐內(nèi)必須經(jīng)常存儲規(guī)定量(例如100％運轉(zhuǎn)30分鐘～2小時所生成的氣體量)的氫氣。
還有，在強堿性水電解的情況下，由于電解槽內(nèi)的隔膜(陰極室和陽極室之間的間隔)為多孔質(zhì)材料，若裝置的輸出功率降低(變?yōu)?5％以下)，陰極室與陽極室的壓力就不能維持一致，存在氫氣和氧氣通過隔膜而混合的擔(dān)憂。因此，當(dāng)裝置停止/再起動時，必須進行用N2清除裝置內(nèi)的氣體的作業(yè)。
然而，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，如上所述，由于是一種根據(jù)氫氣的使用量，由電流值控制裝置28向水電解裝置1供給適當(dāng)電流的構(gòu)成，這樣就可以不造成生成的氫氣和提供給水電解裝置1的電流的浪費。另外，在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，由于通過作為閉合回路的純水循環(huán)配管部7向水電解裝置1供給純水，因此水電解裝置1和電解罐2可以維持比較高的密閉性。實際上，即使不驅(qū)動水電解裝置1，也可以得到規(guī)定的氫氣壓力。因此，在氫氣壓力沒有特別變動的情況(氫氣不被使用的情況)下，也可以停止對水電解裝置1的電流供給。
因此，在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，可以在進行適當(dāng)壓力的氫氣等的供給的同時，在0～100％的范圍內(nèi)驅(qū)動水電解裝置1。
另外，在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，利用第1壓力檢測裝置25檢測氫分離罐4內(nèi)的氫氣的壓力，利用第2壓力檢測裝置35檢測電解罐2內(nèi)的氧氣的壓力，并分別將檢測信號送往壓差檢測裝置45。然后，根據(jù)該壓差檢測裝置45所得的氫氣壓力和氧氣壓力的壓差信號，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整氫氣供給閥22、第1減壓閥26、氧氣供給閥32和第2減壓閥36。
在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，將氫氣壓力設(shè)定為較氧氣壓力高出若干(0.05～0.1MPa左右)，這樣可以得到高純度的氫氣。因此，在本實施方案中，根據(jù)上述壓差信號，在水電解裝置1內(nèi)，為了使氫氣壓力較氧氣壓力高出0.05～0.1Mpa左右，進行閥26、36的調(diào)整。另外，根據(jù)需要，可進行閥22、32的調(diào)整。
再有，在本實施方案中，上述各減壓閥26、36具有作為聯(lián)鎖裝置的功能。
即，在壓差檢測裝置45得到的壓差信號產(chǎn)生任何異常時，為了保護固體電解質(zhì)膜102等，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整各減壓閥26、36，以便將氫氣和氧氣中的至少一種通過各減壓配管部27、37釋放出來。
另外，使用減壓閥26、36的聯(lián)鎖裝置，并不限定于上述結(jié)構(gòu)。因此，例如，作為各減壓閥26、36，也可以使用彈簧排氣閥等，可構(gòu)成為當(dāng)各減壓配管部27、37內(nèi)的壓力超過規(guī)定壓力的情況下，各減壓閥26、36適當(dāng)?shù)乇婚_放。
另外，在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，在被設(shè)置用來從電解罐2向氧氣使用場所(圖示中省略)供給氧氣的氧氣供給配管部31(參照圖1)，或分支配管部31A(參照圖10)上，設(shè)置有氫氣檢測裝置34。該氫氣檢測裝置34，為了檢測出氧氣中的氫氣濃度，利用熱傳導(dǎo)式、密度式等的在線氣體分析計等構(gòu)成。
根據(jù)本實施方案，通過檢測出該氧氣供給配管部31內(nèi)氧氣中的氫氣濃度，可以檢測出固體電解質(zhì)膜102上針孔的產(chǎn)生等。即，根據(jù)本實施方案，如上所述，由于水電解裝置1內(nèi)的壓力被構(gòu)成為，氫氣生成側(cè)的(氫生成室C)較氧氣生成側(cè)(氧生成室A)高，若固體電解質(zhì)膜102上產(chǎn)生針孔等，氫氣將從氫生成室C混入氧生成室A內(nèi)，混入了氫氣的氧氣則通過氧氣供給配管部31被供給。
因此，根據(jù)本實施方案，如圖1(或圖10)所示，通過在氧氣供給配管部31(或分支配管部31A)上設(shè)置氫氣檢測裝置34，通過監(jiān)視氧氣中的氫氣濃度，可以早期發(fā)現(xiàn)固體電解質(zhì)膜102的破損(針孔)等，從而能有效地進行系統(tǒng)的維修管理。
再有，在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，在設(shè)有用來從氫分離罐4向氫氣使用場所(圖示省略)供給氫氣的氫氣供給配管部21上，設(shè)置氫氣流量控制裝置24。該氫氣流量控制裝置24，如上所述，由流量檢測裝置24A和額定流量控制閥24B構(gòu)成。而且，該流量檢測裝置24A時時監(jiān)視氫氣供給配管部21中流通的氫氣的流量，根據(jù)該氫氣的流量，向額定流量控制閥24B轉(zhuǎn)送適當(dāng)?shù)目刂菩盘枴?br> 即，根據(jù)本實施方案，即使在氫氣供給配管部21的下游側(cè)(即氫氣的使用場所)有大量的氫氣被使用，在氫氣供給配管部21中所流通的氫氣超過額定流量之前，從流量檢測裝置24A向額定流量控制閥24B傳送控制信號，將額定流量控制閥24B調(diào)整為不允許流通額定流量以上的氫氣。因此，根據(jù)本實施方案，由于不管氫氣供給配管部21的下游側(cè)的氫氣使用量如何變動，氫氣供給配管部21內(nèi)也不會流通額定流量以上的氫氣，因此可以將氫氣的質(zhì)量維持在固定水平。
根據(jù)這種具有氫氣流量控制裝置24的構(gòu)成，可以有效地防止使用者在使用緩沖罐時的不便。具體的講，在使用緩沖罐的情況下，氫氣的使用量在平常值與高峰值之間有很大的變動。此時，如果構(gòu)成為與高峰值時的使用量配合的氫·氧供給系統(tǒng)，其容量大，運轉(zhuǎn)率降低，經(jīng)濟性也不好。因此，必須將緩沖罐在保持寬的壓力范圍內(nèi)使用(例如從0.9MPa～0.4MPa的范圍內(nèi)使用)。此時使用的是水電解裝置1的額定生成量以上的氣體。在這種構(gòu)成中，為了使水解裝置1定額運轉(zhuǎn)，如本實施方案所示，為了達到?jīng)]有定額以上的氣體流動，必須進行流量控制。因此，在穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)水電解裝置1的同時，可以將后續(xù)的除濕器入口的氣體性質(zhì)(壓力等)控制為一定，這樣就可以將供給氣體的質(zhì)量維持在一定水平。還有，根據(jù)這種構(gòu)成，由于可以防止超出水電解裝置(電解槽)1性能的使用，也可以達到系統(tǒng)的長壽命化。
另外，在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，水電解裝置1與氫分離罐4之間設(shè)置的氫氣輸送配管部14中，配設(shè)有氫氣輸送閥18，另外，為了繞過氫氣輸送配管部14上的氫氣輸送閥18，還設(shè)有旁路配管部19。而且，在該旁路配管部19中則設(shè)有止回閥20。這里，止回閥20在沒有規(guī)定值以上的壓力作用的情況下不會開放，因此氫氣也就不會從水電解裝置1流向氫分離罐4。即，本實施方案是，在規(guī)定值以上(例如0.1Mpa以上)的壓力作用時，首先止回閥20被開放，使氫氣通過旁路配管部19從水電解裝置1流向氫分離罐4。
因此，根據(jù)本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，無論氫氣輸送閥18上產(chǎn)生任何故障，即使氫氣不會在氫氣輸送配管部14中流通，如上所述，當(dāng)旁路配管部19中規(guī)定值以上的壓力發(fā)生作用時，通過止回閥20，進行氫氣的輸送。因此，根據(jù)本實施方案，即使氫氣輸送閥18上產(chǎn)生故障，由于在此時壓力向水電解裝置1逆流之前，止回閥20打開，通過氫氣輸送配管部14、旁路配管部19和止回閥20，可以使得氫氣適當(dāng)?shù)亓魍ǎ虼丝梢杂行Х乐箻?gòu)成水電解裝置1的固體電解質(zhì)膜102的破損等。
進而，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，利用各種檢測裝置等，可以將氣體壓力和各罐2、4內(nèi)的水位分別控制在規(guī)定值。
具體的講，電解罐2，在圖1所示的構(gòu)成中，利用第2壓力控制裝置35、壓差檢測裝置45和第2減壓閥36等將罐內(nèi)的壓力控制在規(guī)定值；在圖10所示的構(gòu)成中，則利用控制閥38等將罐內(nèi)的壓力控制在規(guī)定值。另外，利用電解罐水位計2L和補給水泵6將罐內(nèi)的水位控制在規(guī)定值。并且，氫分離罐4，利用第1壓力控制裝置25、壓差檢測裝置45和第1減壓閥26等將罐內(nèi)的壓力控制在規(guī)定值，并且，利用氫分離罐水位計4L和純水排放閥4A將罐內(nèi)的水位控制在規(guī)定值。進而，對于水電解裝置1中的氧生成室A和氫生成室C的壓力，如前所述，被適宜地控制在規(guī)定值。
在本實施方案中，如上所述，各氣體壓力和各罐2、4內(nèi)的水位可以分別控制在規(guī)定值。即，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)可以按照一定的條件運轉(zhuǎn)。
因此，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，由于基本上可以按照一定的條件運轉(zhuǎn)，因此可以得到高質(zhì)量的氣體(特別是高純度的氫氣)。另外，由于可以按一定條件運轉(zhuǎn)，因此對構(gòu)成系統(tǒng)的各個必要部分來說，很難產(chǎn)生應(yīng)力，因此，不要說各構(gòu)成部分，就是對于整個系統(tǒng)來說，都可以將其使用壽命延長。
另外，如上所述，在本實施方案中，由于不僅進行氣體壓力的控制，也配合進行了水位控制，所以比只進行氣體壓力控制的情況會更容易進行氣體壓力的控制。
另外，在本實施方案中，雖然對利用一個水電解裝置1構(gòu)成的氫·氧供給系統(tǒng)的情況做了說明，但本發(fā)明并不限于該構(gòu)成，例如，也可利用多個水電解裝置1構(gòu)成氫·氧供給系統(tǒng)。此時，對于各水電解裝置1而言，也可分別設(shè)置電解罐2等，將各水電解裝置1單元化，從而構(gòu)成氫·氧供給系統(tǒng)。根據(jù)該構(gòu)成，對整個系統(tǒng)就不用說了，就是對每個單元來說，由于可以檢測出水電解裝置1等的故障，所以無論是在系統(tǒng)的哪一個部位發(fā)生故障，都可以只停止發(fā)生故障的單元而進行更換。因此，若為這種實現(xiàn)了單元化的氫·氧供給系統(tǒng)，即使在水電解裝置1等上發(fā)生了故障，也沒有必要將整個系統(tǒng)停止，從而可以得到能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的氣體供給的系統(tǒng)。
另外，在本實施方案中，雖然對以得到氫氣(得到高純度的氫氣)為主要目的的氫·氧供給系統(tǒng)做了說明，但本發(fā)明并不限定于該構(gòu)成，根據(jù)需要，也可以作為以得到高純度氧氣為主要目的的系統(tǒng)。即，在本實施方案中，為了防止氧氣溶解于氫氣中，將氫氣的壓力設(shè)定得較高一些，但為了得到高純度的氧氣也可將氧氣的壓力設(shè)定得較高一些，從而構(gòu)成氫·氧供給系統(tǒng)。再有，也可在氧氣供給配管部上設(shè)置流量檢測裝置、流量控制裝置構(gòu)成。
另外，關(guān)于本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，雖然沒有對用于連接各主要部分的配管部做特別的說明，但在本發(fā)明中，對于輸送含有較多氧氣的流體用的配管部(富O2線)和輸送含有較多氫氣的流體用的配管部(富H2線)來說，也可以分別使用具有適宜特性的配管，從而構(gòu)成氫·氧供給系統(tǒng)。
具體的講，例如，富O2線，優(yōu)選通過在不銹鋼表面進行電解研磨處理后，在氧化性氛圍中加熱，在表面上形成有鐵類氧化物為主的金屬氧化物的著色氧化保護膜的不銹鋼(參照日本特開平10-140322號公報)構(gòu)成。這種不銹鋼具有相對于含有較多氧氣的流體而言，金屬離子的溶出量非常少的特性。因此，若使用這種不銹鋼來構(gòu)成富O2線，就可以實現(xiàn)能夠有效防止向氧氣中溶出不必要的金屬離子的系統(tǒng)。
另外，例如，富H2線，優(yōu)選通過將不銹鋼表面清潔化處理后，在氧化性氛圍中加熱并在清潔化處理面上形成著色氧化保護膜，之后將該著色氧化保護膜溶解除去的不銹鋼(參照日本特開平10-25561號公報)構(gòu)成。這種不銹鋼具有相對于含有較多氫氣的流體而言，金屬離子的溶出量非常少的特性。因此，若使用這種不銹鋼來構(gòu)成富H2線，就可以實現(xiàn)能夠有效防止向氫氣中溶出不必要的金屬離子的系統(tǒng)。
另外，在本實施方案中，不只上述的配管部，而且對于各罐2、4，電解罐2也優(yōu)選使用與富O2線相同的不銹鋼構(gòu)成，而氫分離罐4則優(yōu)選使用與富H2線相同的不銹鋼構(gòu)成。根據(jù)該優(yōu)選構(gòu)成，對于各罐2、4來說，由于可以防止金屬離子的溶出，因此，若使用上述的罐，就可以實現(xiàn)能夠供給高純度氣體的系統(tǒng)。
另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選利用自身系統(tǒng)所生成的氧氣向純水罐3內(nèi)的純水鼓泡的構(gòu)成。
在本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)中，空氣(特別是其中的氮氣)是唯一的雜質(zhì)，上述的空氣主要是通過純水罐3混入系統(tǒng)中。因此，若排除所說的空氣，就可以得到更高純度的氫或氧。
因此，在本發(fā)明中，為了排除作為所說雜質(zhì)的空氣，優(yōu)選是利用氧氣在純水罐3內(nèi)進行鼓泡的構(gòu)成。此時，鼓泡過程中可利用本來應(yīng)該被減壓的氧氣等。根據(jù)上述的構(gòu)成，通過利用原本應(yīng)該被減壓的氧氣等，因此不必特意使用新的設(shè)備，就可以實現(xiàn)能夠得到高純度氫氣或氧氣的氫·氧供給系統(tǒng)。
再有，在本實施方案中，雖然對將水電解裝置1收納于電解罐(也具備作為氧分離罐功能的罐)2內(nèi)，即所謂的“高壓型”氫·氧供給系統(tǒng)做了說明，但本發(fā)明并不限定于該種構(gòu)成，根據(jù)需要，也可構(gòu)成為“低壓型”系統(tǒng)。
具體的講，也可以將水電解裝置1設(shè)置為不特別地收納于罐等內(nèi)，在水電解裝置1的氧氣供給側(cè)設(shè)置氧分離罐來構(gòu)成。
這里，圖9表示的是氫·氧供給系統(tǒng)的“低壓型”的一例示意圖。在該圖9中，對于與用圖1等說明的部分相同的地方，賦予相同的符號。圖9所示的氫·氧供給系統(tǒng)，純水通過純水循環(huán)配管部7提供給設(shè)置于氧分離罐2外面的電解槽1，與用圖1等說明的“高壓型”氫·氧供給系統(tǒng)一樣，通過電流值控制裝置28向該電解槽1提供電力(電流)。另外，通過氫氣輸送配管部14向氫分離罐(圖示省略)輸送在電解槽1中生成的氫氣。進一步，通過氧氣輸送配管部94向氧分離罐2輸送在電解槽中生成的氧氣。
圖9中所示的“低壓型”氫·氧供給系統(tǒng)，如上所述構(gòu)成，除了電解槽1設(shè)置于罐外這一點(和伴隨此而存在的氧氣輸送配管部94等)，基本上具有與圖1等所說明的“高壓型”氫·氧供給系統(tǒng)相同的構(gòu)成。即，該圖9所示的“低壓型”和“高壓型”一樣，由于可以設(shè)置各種傳感器，可以實現(xiàn)上述各種控制，因此可以達到與“高壓型”相同的效果。
另外，在本說明書中，“規(guī)定值”指的不僅是被規(guī)定的數(shù)值，也包含被規(guī)定的范圍(或范圍內(nèi)的值、或范圍內(nèi)的多個值)的概念。
另外，本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，可以在各種領(lǐng)域使用，作為其用途，可以列舉與能量有關(guān)(燃料電池、氫能等)、與半導(dǎo)體有關(guān)(工藝氣體、廢氣燃燒等)、與電力有關(guān)(渦輪發(fā)電機的冷卻氣體等)和與金屬有關(guān)(還原爐、表面處理等)等的用途。
在上述各種用途中，例如，為了生成渦輪發(fā)電機的冷卻氣體，作為使用本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)的情況，具體的可考慮如下所述的方法。
迄今為止，作為渦輪發(fā)電機的冷卻技術(shù)，眾所周知是使用氫氣的方法。而且，為此，在以往的技術(shù)中，在具有渦輪發(fā)電機的發(fā)電廠內(nèi)設(shè)置用于存儲氫氣的裝置。
在渦輪發(fā)電機的通常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所必需的氫氣量大約為幾立方米/h。然而，在渦輪發(fā)電機的定期檢查時，由于將發(fā)電機內(nèi)部開放進行點檢查，將點檢查終了后的發(fā)電機組裝時，有必要置換發(fā)電機內(nèi)部的氫氣，此時將需要大量的氫氣。該定期檢查后的氫氣置換時所必需的氫氣量，雖然根據(jù)發(fā)電機的容量或方式有所不同，但大約為幾百立方米/h。即，進行該氫氣置換時，數(shù)百立方米/h的氫氣將一起被使用。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，就必須有與該高峰時(氫氣置換時)相配合的大型裝置(與高峰時相配合的氫氣生產(chǎn)裝置)。
另一方面，若使用本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，即使在進行上述氫氣置換的情況下，也沒有使用以往的大型裝置的必要。具體的講，設(shè)置一個比平時的需要量稍大的與本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，將該系統(tǒng)生成的氫氣的剩余部分利用壓縮機升壓，再將該剩余部分存儲于稍小的罐中。這樣，借助從平常運轉(zhuǎn)時就存儲氫氣，不使用特別復(fù)雜或大型的裝置，就可以很容易地存儲定期檢查時所需要量的氫氣。因此，如果使用本實施方案的氫·氧供給系統(tǒng)，不但可以實現(xiàn)裝置的小型化，而且可以進行經(jīng)濟的運轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置有通過固體電解質(zhì)膜將陽極側(cè)和陰極側(cè)隔離的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，并可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，該氫·氧供給系統(tǒng)具備可檢測通過上述電解槽的上述陰極側(cè)被供給的上述氫的壓力的第1檢測裝置；可檢測通過上述電解槽的上述陽極側(cè)被供給的上述氧的壓力的第2檢測裝置；將上述第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號與第2壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號進行比較，可以產(chǎn)生規(guī)定的壓差信號的壓差檢測裝置；可以根據(jù)上述壓差信號來調(diào)整上述氫的壓力的第1減壓機構(gòu)；和可以根據(jù)上述壓差信號來調(diào)整上述氧的壓力的第2減壓機構(gòu)；利用上述第1和第2減壓機構(gòu)，調(diào)整上述電解槽內(nèi)的上述陽極側(cè)的壓力和上述陰極側(cè)的壓力。
2.如權(quán)利要求1中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，上述第1減壓機構(gòu)由設(shè)置于存儲上述氫的氫分離罐上的第1減壓配管部和設(shè)置于上述第1減壓配管部的可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第1減壓閥構(gòu)成，上述第2減壓機構(gòu)由設(shè)置于存儲上述電解槽生成的上述氧的氧分離罐上的第2減壓配管部和設(shè)置于上述第2減壓配管部的可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第2減壓閥構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，在上述氧分離罐上設(shè)置有可以使上述氧分離罐內(nèi)的純水不與外界接觸而進行循環(huán)的純水循環(huán)配管部，通過上述純水循環(huán)配管部向上述電解槽的上述陽極側(cè)供給純水。
4.如權(quán)利要求3中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，在上述純水循環(huán)配管部設(shè)置有水質(zhì)報警裝置、水溫報警裝置和循環(huán)水量報警裝置中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)被構(gòu)成為，通過向上述電解槽供給規(guī)定值的電流，從而生成上述氫和上述氧，從沒有向上述電解槽供給上述電流的狀態(tài)到達到供給規(guī)定值的電流的狀態(tài)為止，具有規(guī)定的時間。
6.如權(quán)利要求1～5中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，上述電解槽中充滿上述純水后，才開始對電解槽供給電流。
7.一種氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，并可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)被設(shè)定為上述陰極側(cè)壓力較陽極側(cè)壓力高或上述陽極側(cè)較上述陰極側(cè)壓力高的任何一種情況。
8.如權(quán)利要求7中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備可以檢測通過上述電解槽的上述陰極側(cè)被供給的上述氫的壓力的第1壓力檢測裝置；可以檢測通過上述電解槽的上述陽極側(cè)被供給的上述氧的壓力的第2壓力檢測裝置；將上述第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號和第2壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號進行比較，從而產(chǎn)生規(guī)定的壓差信號的壓差檢測裝置；可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氫的壓力的第1減壓機構(gòu)；可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氧的壓力的第2減壓機構(gòu)；利用上述第1和第2減壓機構(gòu)，調(diào)整上述電解槽內(nèi)的上述陽極側(cè)的壓力和上述陰極側(cè)的壓力。
9.如權(quán)利要求8中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，上述第1減壓機構(gòu)由設(shè)置于存儲上述氫的氫分離罐上的第1減壓配管部和設(shè)置于上述第1減壓配管部的可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第1減壓閥構(gòu)成，上述第2減壓機構(gòu)由設(shè)置于存儲上述電解槽生成的上述氧的氧分離罐上的第2減壓配管部和設(shè)置于上述第2減壓配管部的可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第2減壓閥構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，將電解槽收納于上述氧分離罐內(nèi)的同時，在上述氧分離罐上設(shè)置可以使上述氧分離罐內(nèi)的純水不與外界接觸而進行循環(huán)的純水循環(huán)配管部，通過上述純水循環(huán)配管部向上述電解槽的上述陽極側(cè)供給純水。
11.如權(quán)利要求7～10中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，該氫·氧供給系統(tǒng)還設(shè)有用于供給上述氫的氫氣供給配管部和設(shè)置于上述氫氣供給配管部的氫氣流量控制裝置，上述氫氣流量控制裝置由流量檢測裝置和額定流量控制閥構(gòu)成，用上述流量檢測裝置檢測上述氫的供給流量，并根據(jù)上述流量檢測裝置的檢測信號調(diào)整上述額定流量控制閥，將上述氫氣供給配管部中流通的氫控制為額定流量。
12.如權(quán)利要求7～11中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，該氫·氧供給系統(tǒng)還設(shè)有用于向上述電解槽供給純水的純水罐，上述純水罐內(nèi)的上述純水，是利用上述電解槽中生成的上述氧來鼓泡的。
13.一種氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，并可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，該氫·氧供給系統(tǒng)設(shè)置有用于供給上述氫的氫氣供給配管部和用于供給上述氧的氧氣供給配管部，在上述氧氣供給配管部上設(shè)有氫氣檢測裝置。
14.如權(quán)利要求13中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，將上述陰極側(cè)的壓力設(shè)定為比上述陽極側(cè)的壓力高。
15.一種氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，利用可以輸送上述氫的氫氣輸送配管部將上述電解槽和可以存儲上述氫的氫分離罐連接，通過上述氫氣輸送配管部和上述氫分離罐，供給在上述電解槽生成的上述氫，在上述氫氣輸送配管部上設(shè)置有氫氣輸送閥和為繞過上述氫氣輸送閥而形成的旁路配管部，在上述旁路配管部上設(shè)置有止回閥，當(dāng)上述旁路配管部受到規(guī)定的壓力作用時，上述止回閥開放，從而使上述氫從上述電解槽向上述氫分離罐流通。
16.一種氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，并可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，利用可以輸送上述氫的氫氣輸送配管部將上述電解槽和可以存儲上述氫的氫分離罐連接，為了使上述氫分離罐中的純水向上述電解槽一側(cè)循環(huán)，將純水回流配管部與上述氫分離罐相連接，在上述純水回流配管部上設(shè)置有具備氫氣排放配管部的氣體洗滌器。
17.一種氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有通過固體電解質(zhì)膜被隔離為陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解槽，向上述電解槽供給純水，在上述陰極側(cè)生成氫，在上述陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方的氫·氧供給系統(tǒng)，其特征在于，具備檢測通過上述電解槽的陰極側(cè)被供給的上述氫的壓力的第1壓力檢測裝置；和根據(jù)上述第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號進行控制向上述電解槽供給電流的電流值控制裝置。
18.如權(quán)利要求17中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，在上述電流值控制裝置中進行的是利用整流器的整流器PID控制。
19.如權(quán)利要求17或18中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，上述電流值控制裝置中具有程序裝置和整流器，上述程序裝置根據(jù)利用上述第1壓力檢測裝置所得的壓力檢測信號進行PID控制并形成指令值，上述整流器根據(jù)上述指令值向上述電解槽供給電流。
20.如權(quán)利要求17～19中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)設(shè)置有用來存儲上述電解槽生成的上述氧的氧分離罐；和使得上述氧分離罐內(nèi)的純水不與外界接觸且可以使其循環(huán)的純水循環(huán)配管部，通過上述純水循環(huán)配管部，將上述氧分離罐內(nèi)的上述純水從上述氧分離罐向上述電解槽的上述陽極側(cè)供給。
21.如權(quán)利要求20中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，在上述純水循環(huán)配管部設(shè)置有水質(zhì)報警裝置、水溫報警裝置和循環(huán)水量報警裝置中的至少一種。
22.如權(quán)利要求17～21中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)設(shè)有用于供給上述氫的氫氣供給配管部和設(shè)置于上述氫氣供給配管部的氫氣流量控制裝置，上述氫氣流量控制裝置由流量檢測裝置和額定流量控制閥構(gòu)成，通過用上述流量檢測裝置檢測上述氫的供給流量，根據(jù)上述流量檢測裝置的檢測信號調(diào)整上述額定流量控制閥，上述氫氣供給配管部中流通的氫被控制為不超過額定流量。
23.如權(quán)利要求17～22中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置有用來存儲上述電解槽生成的上述氫的氫分離罐和將上述氫分離罐內(nèi)的純水流回上述電解槽側(cè)的純水回流配管部，在上述純水回流配管部上配置具有氫排放配管部的氣體洗滌器。
24.如權(quán)利要求17～23中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，上述陰極側(cè)的壓力被設(shè)定為較上述陽極側(cè)的高。
25.如權(quán)利要求17～24中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)構(gòu)成為通過向上述電解槽供給規(guī)定值的電流，從而生成上述氫和氧，從沒有向上述電解槽供給上述電流的狀態(tài)到達到提供規(guī)定值的電流的狀態(tài)為止，具有規(guī)定的時間。
26.如權(quán)利要求17～25中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，上述電解槽中充滿上述純水后，才開始對電解槽供給電流。
27.如權(quán)利要求17～26中任意一項所述的氫·氧供給系統(tǒng)，該氫·氧供給系統(tǒng)具備檢測通過上述電解槽的上述陰極側(cè)供給的上述氫的壓力的第1壓力檢測裝置；檢測通過上述電解槽的上述陽極側(cè)供給的上述氧的壓力的第2壓力檢測裝置；將上述第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號和第2壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號進行比較，從而產(chǎn)生規(guī)定的壓差信號的壓差檢測裝置；可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氫的壓力的第1減壓機構(gòu)；和可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氧的壓力的第2減壓機構(gòu)；利用上述第1和第2減壓機構(gòu)，對上述電解槽內(nèi)的上述陰極側(cè)的壓力和上述陽極側(cè)的壓力進行調(diào)整。
28.如權(quán)利要求27中所述的氫·氧供給系統(tǒng)，其中，上述第1減壓機構(gòu)由設(shè)置于存儲上述氫的氫分離罐的第1減壓配管部和設(shè)置于上述第1減壓配管部的可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第1減壓閥構(gòu)成，上述第2減壓機構(gòu)由設(shè)置于存儲上述電解槽生成的上述氧的氧分離罐的第2減壓配管部和設(shè)置于上述第2減壓配管部的可以根據(jù)上述壓差信號進行控制的第2減壓閥構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及的氫·氧供給系統(tǒng)被構(gòu)成為具有通過固體電解質(zhì)膜將陽極側(cè)和陰極側(cè)隔離的電解槽，向電解槽供給純水，在陰極側(cè)生成氫，在陽極側(cè)生成氧，可以向使用場所供給上述氫和氧中的至少一方，具備可以檢測通過上述電解槽的上述陰極側(cè)供給的上述氫的壓力的第1壓力檢測裝置；可以檢測通過上述電解槽的上述陽極側(cè)供給的上述氧的壓力的第2壓力檢測裝置；通過將上述第1壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號和第2壓力檢測裝置所得到的壓力檢測信號進行比較，可以產(chǎn)生規(guī)定的壓差信號的壓差檢測裝置；可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氫的壓力的第1減壓機構(gòu)；和可以根據(jù)上述壓差信號調(diào)整上述氧的壓力的第2減壓機構(gòu)，利用上述第1和第2減壓機構(gòu)，對上述電解槽內(nèi)的上述陽極側(cè)壓力及上述陰極側(cè)壓力進行調(diào)整。
文檔編號C25B15/02GK1444666SQ01813292
公開日2003年9月24日 申請日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月26日
發(fā)明者廣瀨潤, 安井信一, 小林宏子, 宮澤慎二, 森岡輝行, 中尾末貴, 細見優(yōu), 上村全弘 申請人:神鋼汎技術(shù)股份有限公司