专利名称：氢·氧供给系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及将纯水电解从而产生氢气与氧气的水电解装置，详细的讲，是涉及使用水电解装置构成的氢·氧供给系统。
在上述现有技术的电解槽中，向阳极侧供给纯水，通过对电极板通电，主要在阳极侧的催化剂层将纯水分解，从而产生氧气。而且，与氧气同时产生的H+离子，由于受电场的影响而在固体电解质膜内移动，因此在阴极侧催化剂层上得到电子，而生成氢气。
即，在现有技术中，由上述电解槽、向电解槽通电用的控制装置、被设置向电解槽(的阳极侧)供给纯水用的纯水罐、用于存储电解槽中产生的氢气的氢分离罐、用于存储电解槽中产生的氧气的氧分离罐及用于连接这些主要部分的配管部构成氢·氧供给系统。
现有技术相关的氢·氧供给系统中，由于构成电解槽的固体电解质膜是非常薄(50～200μm)的柔软部件，由于系统的运转状态或气体供给量变化(即基于气体供给量变化而导致的生成气体量的变化)等原因，若固体电解质膜上产生应力(由于向固体电解质膜供给的电流值急剧变化，或者对固体电解质膜两面产生超出需要的压力差)，不仅不能发挥其规定的性能，还会由于上述应力等因素而产生固体电解质膜破损(产生针孔等)的问题。
构成现有技术中的电解槽的固体电解质膜，由于是用来通过电解纯水而生成氢和氧的重要因素，因此，如固体电解质膜上产生上述不良的情况，则会产生氢·氧供给系统不能适宜地运转等问题。即，存在不能维持所需要的气体质量，还有不能实现氢·氧供给系统的长寿命化等问题。
因此，本发明的第1方案，鉴于现有技术的问题点，其目的在于提供一种构成为不对固体电解质膜负荷多余的应力(即适当地保护固体电解质膜)的氢·氧供给系统。
另外，现有技术的氢·氧供给系统中，由于构成电解槽的固体电解质膜是非常薄的(50～200μm)柔软部件，由于系统的运转状态或气体供给量变化(即基于气体供给量变化而产生的生成气体量的变化)等原因，使得固体电解质膜产生应力，存在固体电解质膜不能发挥其规定的功能和难以适当地维持所生成的氢和氧的质量等问题。
而且，在系统连续运转的情况下，若纯水的供给量或气体的需要量及供给量大幅度波动，要生成具备规定质量的氢和氧就很困难。
因此，本发明的第2方案，鉴于以上现有技术的问题点，其目的在于提供一种构成为不对固体电解质膜负荷多余的应力(即，适当地保护固体电解质膜)，可以有效地维持生成气体的质量的氢·氧供给系统。更进一步，其另一目的在于提供一种适宜地控制流动的纯水及生成的气体等，可以有效地维持生成气体(供给气体)的质量的氢·氧供给系统。
另外，现有技术的氢·氧供给系统中，由于构成电解槽的固体电解质膜为非常薄的(50～200μm)柔软部件，若发生系统的运转状态或气体供给量波动(即基于气体供给量变化而产生的生成气体量的变化)等情况，利用固体电解质膜适当地进行气体生成就会很困难(不能发挥规定的功能)。另外，对于如上所述的易损部件的固体电解质膜来说，若产生应力(向固体电解质膜供给的电流值急剧变化，或者对固体电解质膜两面产生超出必要的压力差)，不仅不能发挥其规定的性能，而且还会由于产生的应力，导致固体电解质膜破损(产生针孔等)，使整个系统运转发生故障。
即，现有技术的氢·氧供给系统中，由于种种原因，伴随着生成气体质量下降、固体电解质膜破损等问题的产生，有时还有整个系统运转发生故障的问题。
因此，本发明的第3方案，鉴于上述现有技术的问题点，其目的在于提供一种为防止固体电解质膜上生成并供给的气体质量下降，或为有效地维持整个系统的运转，从而设置适当的监视装置，根据需要发出警报的氢·氧供给系统。
另外，现有技术的氢·氧供给系统中，由于构成电解槽的固体电解质膜为非常薄(50～200μm)的柔软部件，由于系统的运转状态或气体供给量波动(即基于气体供给量变化而产生的生成气体量的变化)等原因，当固体电解质膜上产生应力(向固体电解质膜供给的电流值急剧变化，或者对固体电解质膜两面产生超出必要的压力差)时，不仅不能发挥其规定的性能，而且还会由于上述压力等因素而产生固体电解质膜破损(产生针孔等)的问题。
还有，现有技术的构成电解槽的固体电解质膜，由于是用来电解纯水而生成氢及氧的重要因素，当固体电解质膜上产生上述不良情况时，就会发生氢·氧供给系统不能正常运转等问题。即，存在不能维持所需要的气体质量，还有不能实现氢·氧供给系统的长寿命化等问题。
再有，在现有技术中，通常由于向电解槽通电的电流量是一定的，因此在电解槽中，根据一定的电流量可以产生一定量的氢等。因此，当用户使用的氢等的量未达到电解槽所生产的量的情况下，生成的氢就有了剩余。由于该剩余氢通常只好简单地排放掉，因此在现有技术中，这一部分不仅消耗了多余的电力，还存在能量效率降低的问题。
即，现有技术的氢·氧供给系统中，由于没有特别控制电解槽的运转状态等，产生了上述不良情况，或不能预先检测出这些不良情况。因此，现有技术中，使电解槽、乃至氢·氧供给系统的长寿命化及高效化是困难的。
因此，本发明的第4方案，鉴于上述现有技术的问题点，其目的在于提供一种基于生成气体的使用量等适当地控制的同时驱动电解槽等，可实现其长寿命化、高效化的氢·氧供给系统。
根据这样的构成，利用上述第1和第2压力检测装置，对通过上述阳极侧及阴极侧供给的上述氢和氧的压力进行适时监视，由于可以根据从这些检测装置和上述压差检测装置所得到的压差信号，控制可调整各自压力的上述第1和第2减压机构，所以可以将上述固体电解质膜周围(阳极侧和阴极侧)的压力保持在一定的范围内。因此，由于不对上述固体电解质膜负荷多余的应力(压力等)，因此可以得到一种能有效地保护上述固体电解质膜的氢·氧供给系统。
另外，在本发明第1方案的氢·氧供给系统中，上述第1减压机构优选由设置于存储上述氢的氢分离罐的第1减压配管部和设于上述第1减压配管部并可以根据上述压差信号进行控制的第1减压阀构成，上述第2减压机构优选由设置于存储上述电解槽生成的上述氧的氧分离罐的第2减压配管部和设于上述第2减压配管部并可以根据上述压差信号进行控制的第2减压阀构成。
在该优选的构成中，上述各减压机构由上述减压配管部和上述减压阀构成，上述各减压阀应构成为可以根据上述压差信号进行开闭(可以调整上述各减压配管部的流通路径)。因此，根据该优选的构成，可以得到一种不具有特别复杂结构，可以调整上述固体电解质膜周围的压力，从而保护上述固体电解质膜的氢·氧供给系统。
另外，本发明的第1方案的氢·氧供给系统中，优选在上述氧分离罐中设置可以使上述氧分离罐内的纯水不与外界接触而进行循环的纯水循环配管部，通过上述纯水循环配管部向上述电解槽的上述阳极侧供给纯水的构成。
根据这种优选的构成，由于通过上述纯水循环配管部恒定地向上述电解槽供给纯水，因此可以得到一种即使在系统连续运转的情况下，也不对上述固体电解质膜负荷多余的应力，从而可以有效地保护上述固体电解质膜的氢·氧供给系统。
另外，本发明的第1方案的氢·氧供给系统中，优选在上述纯水循环配管部上设置水质报警装置、水温报警装置和循环水量报警装置中至少一种装置的构成。
根据这种优选的构成，由于对向上述电解槽供给的上述纯水的电导率、水温和水量中的至少一种进行监视，因此可在供给纯度低的纯水、异常温度的纯水或异常水量的纯水之前就发出警报。因此，根据这种优选构成，由于可以事先识别因杂质等对上述固体电解质膜的污染、温度上升引起的膜劣质化及因断水引起的烧损等危险，因此可以得到一种不对上述固体电解质膜负荷多余的应力，从而可以有效地保护上述固体电解质膜的氢·氧供给系统。
还有，本发明的第1方案的氢·氧供给系统中，构成为通过向上述电解槽供给规定值的电流，生成上述氢和氧，优选是从没有向上述电解槽供给上述电流的状态到达到供给规定值的电流的状态，具有规定的时间。
在这种优选的构成中，不是在瞬间对上述电解槽供给上述规定值的电流，而是为了达到供给上述规定值的电流应具有一定的时间的构成(例如供给0～600A的电流时需要大约30秒的时间)。因此，根据这种优选构成，由于上述固体电解质膜不会突然负荷电流，所以可以得到一种可以消除上述固体电解质膜上电应力的负荷，有效地保护上述固体电解质膜的氢·氧供给系统。
而且，本发明的第1方案的氢·氧供给系统中，优选具有在上述电解槽中充满上述纯水后，才开始对电解槽供给电流的构成。
根据这种优选构成，由于上述电解槽在充满纯水后才被供给电流，因此可以消除对上述固体电解质膜的电应力负荷，从而有效地保护上述固体电解质膜。即，若在上述电解槽内未注满纯水的状态下通电，就会有局部温度上升而烧损的可能性，但根据上述优选构成，可以通过适当地控制纯水供给状态和通电开始时间，利用纯水来冷却伴随电解而产生的发热，因此可以有效地解决存在的问题点。
本发明的第2方案为，一种具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧与阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，设定为上述阴极侧压力较阳极侧压力高或上述阳极侧较上述阴极侧压力高的任何一种情况。
根据这种构成，由于将上述电解槽内的上述阴极侧(或上述阳极侧)的压力设定的较高，因此可以防止生成的气体从上述阳极侧向上述阴极侧(或从上述阴极侧向上述阳极侧)渗透。即，通过设定上述阴极侧(或上述阳极侧)的压力较高，因此可以有效地防止向上述阴极侧生成的氢(或向上述阳极侧生成的氧)中混入上述阳极侧生成的氧(或上述阴极侧生成的氧)。因此，根据该种构成，可以得到高质量的生成气体(高纯度的氢气或高纯度的氧气)。
另外，在本发明的第2方案的氢·氧供给系统中，优选具备可以检测通过上述电解槽的上述阴极侧供给的上述氢的压力的第1压力检测装置；可以检测通过上述电解槽的阳极侧供给的上述氧的压力的第2压力检测装置；将上述第1压力检测装置所得到的压力检测信号与上述第2压力检测装置所得到的压力检测信号进行比较，产生规定的压差信号的压差检测装置；可以根据上述压差信号调整上述氢的压力的第1减压机构；和可以根据上述压差信号调整上述氧的压力的第2减压机构；利用上述第1及第2减压机构，可以调整上述电解槽内的上述阳极侧的压力和上述阴极侧的压力。
根据该优选的构成，利用上述第1及第2压力检测装置，对通过上述阳极侧和阴极侧供给的上述氢和氧的压力进行适时监视，可以根据由这些检测装置和上述压差检测装置所得到的压差信号，控制可调整各压力的上述第1和第2减压机构。因此，根据该优选构成，由于可以很容易地，特别是在不对其施加应力地将上述固体电解质膜的上述阴极侧压力设定为较高，因此可以有效地保护上述固体电解质膜，从而可以得到高质量的生成气体(高纯度的氢气或高纯度的氧气)。
另外，在本发明第2方案的氢·氧供给系统中，上述第1减压机构优选由设置于存储上述氢的氢分离罐上的第1减压配管部和设置于上述第1减压配管部并可以根据上述压差信号进行控制的第1减压阀构成，上述第2减压机构优选由设置于存储上述电解槽生成的上述氧的氧分离罐的第2减压配管部和设置于上述第2减压配管部并可以根据上述压差信号进行控制的第2减压阀构成。
在该优选的构成中，上述各减压机构由上述减压配管部和上述减压阀构成，上述减压阀应构成为可以根据上述压差信号进行开闭(可以调整上述各减压配管部的流通路径)。因此，根据该优选的构成，可以得到一种不具有特别复杂的构成，可以调整上述固体电解质膜周围的压力，保护上述固体电解质膜，从而可以得到高质量生成气体的氢·氧供给系统。
另外，在本发明的第2方案的氢·氧供给系统中，优选将电解槽收纳于上述氧分离罐内的同时，在上述氧分离罐中设置可以使上述氧分离罐内的纯水不与外界接触地进行循环的纯水循环配管部，通过上述纯水循环配管部向上述电解槽的上述阳极侧供给上述纯水的构成。
根据这种优选构成，由于通过上述纯水循环配管部恒定地向上述电解槽供给纯水，因此可以得到质量稳定的生成气体。另外，根据该构成，即使在系统连续运转的情况下，由于不对上述固体电解质膜负荷多余的应力，从而可以稳定地供给纯水，因此可以有效地保护上述固体电解质膜，得到质量稳定的生成气体。
另外，在本发明的第2方案的氢·氧供给系统中，优选一种具有用来供给上述氢的氢气供给配管部和设置于上述氢气供给配管部的氢气流量控制装置，上述氢气流量控制装置由流量检测装置与额定流量控制阀构成，用上述流量检测装置检测上述氢的供给流量，通过根据上述流量检测装置的检测信号调整上述额定流量控制阀，将上述氢气供给配管部中流通的氢控制为额定流量的构成。
根据该优选构成，即使在上述氢气供给配管部的下游侧对氢的需要量超过了上述氢·氧供给系统所能生成的上述氢的容许量，在对应于该需要而向上述电解槽传送任何信号的情况下，由于上述氢气供给配管部将上述氢的供给量控制为额定流量，因此不会有过剩的(超过上述电解槽适当的生成量的部分)氢在上述氢气供给配管部内流通。因此，根据该优选构成，不论上述氢气供给配管部的下游侧对上述氢的使用量如何变化，上述氢气供给配管部中也不会有额定流量以上的氢流通，因此可以有效地防止上述电解槽的过剩运转，从而将上述氢气的质量维持在一定水平。
而且，虽然此处描述的是为了得到作为生成气体的高纯度氢气的系统，但本发明并不限于该种构成，作为用于获得高纯度氧气的系统也可以。所说的系统具有用于供给上述氧的氧气供给配管部及设置于上述氧气供给配管部的氧气流量控制装置，上述氧气流量控制装置由流量检测装置和额定流量控制阀构成，通过用上述流量检测装置检测上述氧的供给流量，根据上述流量检测装置的检测信号调整上述额定流量控制阀，从而将上述氧气供给配管部中流通的氧控制为额定流量。
另外，在本发明的第2方案的氢·氧供给系统中，优选设置有用于向上述电解槽供给纯水的纯水罐，并且上述纯水罐内的上述纯水是利用上述电解槽中生成的上述氧来鼓泡的。
根据这种优选构成，由于通过用上述氧将上述纯水鼓泡，可以有效地排除上述纯水中的作为杂质的空气(特别是其中的氮)，因此可以进一步得到高纯度的氢或氧。
本发明的第3方案为，一种具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，设有用于供给上述氢的氢气供给配管部和用于供给上述氧的氧气供给配管部，上述氧气供给配管部上还设有氢气检测装置。
根据这种构成，通过在上述氧气供给配管部上设置上述氢气检测装置，可以检测出上述氧中的上述氢的混入量或浓度等。因此，根据该构成，通过用上述氢气检测装置监视上述氢的混入量(浓度)的变动等，可以检测出上述固体电解质膜上针孔的产生等，可以防止生成气体的质量降低。另外，此处虽然没有特别说明利用上述氢气检测装置检测出上述氧中的氢后的控制等，但是根据需要，也可设置用于适当发出警报的报警装置。进一步，虽然在此对主要使用氢的情况下的构成(即，为了得到高纯度的氢气而监视氧中的氢浓度)进行了说明，但本发明并不限于该构成，在主要使用氧的情况下，基于与上述构成相同的思想，为了得到高纯度的氧气而监视氢中的氧浓度的构成也可以。
另外，在本发明的第3方案的氢·氧供给系统中，优选将上述阴极侧的压力设定为比上述阳极侧高的构成。
在这种优选构成中，由于上述电解槽内的上述阴极侧(氢气生成侧)的压力较上述阳极侧(氧气生成侧)的高，若上述固体电解质膜上产生针孔，则立刻会使上述氢从上述阴极侧向上述阳极侧混入，混入了上述氢的上述氧通过上述氧气供给配管部被供给。因此，根据这种优选构成，即使在上述固体电解质膜上产生了针孔等的情况下，由于能够尽早发现所说的破损(针孔等)，因此可以有效地进行系统的维修管理。
另外，上述构成为主要使用氢的情况，而在主要使用氧的情况下，最好将上述阳极侧的压力设定为较上述阴极侧的高。根据这种构成，可以有效地监视氢中的氧浓度。
再有，本发明的第3方案为，一种具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在阴极侧生成氢，在阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，该氢·氧供给系统构成为，利用可以输送氢的氢气输送配管部将上述电解槽与可以存储上述氢的氢分离罐相连接，通过上述氢气输送配管部和上述氢分离罐，供给由上述电解槽生成的上述氢，在上述氢气输送配管部上设置有氢气输送阀和绕过该氢气输送阀而形成的旁路配管部，上述旁路配管部上设有止回阀，在有规定压力作用于上述旁路配管部时，上述止回阀被开放，从而使得上述氢从上述电解槽流向上述氢分离罐。
在这种构成中，上述止回阀由于只有在规定值以上的压力作用时才被开放，通常，上述设置有止回阀的旁路配管部中，上述氢不从上述电解槽流向上述氢分离罐。即，规定值以上的压力作用时，上述止回阀才被开放，通过上述旁路配管部，氢从上述电解槽流向氢分离罐。因此，根据这种构成，即使在上述氢气输送阀上产生任何故障，导致上述氢不能在上述氢气输送配管部内流通的状态时，如上所述，上述旁路配管部上受到规定值以上的压力作用的情况下，通过上述止回阀可以进行上述氢的输送。因此，即使上述氢气输送配管部发生故障，在向上述电解槽逆流前，打开上述止回阀，通过上述氢气输送配管部、旁路配管部及止回阀，由于此时的压力可以使上述氢适宜地流通，因此可以有效地防止构成上述电解槽的上述固体电解质膜的破损等，进而可以有效地维持整个系统正常的运转状态。
另外，本发明的第3方案为，一种具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧与阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，该氢·氧供给系统，利用可以输送氢的氢气输送配管部将上述电解槽与可以存储上述氢的氢分离罐相连接，为使上述氢分离罐中的纯水可循环至上述电解槽侧，在上述氢分离罐上连接纯水回流配管部，上述纯水回流配管部上设置有具备氢气排放配管部的气体洗涤器。
根据这种构成，在氢气压力下，一旦通过气体洗涤器将溶解于回流纯水中的氢气以大气压开放，安全地向系统外排放，其后可以返回纯水罐(补给水罐)。因此，纯水罐(补给水罐)内，可以防止溶解的氢气从回流纯水中放出，并可以防止纯水罐(补给水罐)内的空气与氢气混合。
本发明的第4方案为，一种具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，具备用于检测通过上述电解槽的上述阴极侧被供给的上述氢的压力的第1压力检测装置；和根据该第1压力检测装置所得到的压力检测信号来控制向上述电解槽供给电流的电流值控制装置。
根据这种结构，由于基于显示上述氢的压力变化(即氢的使用量变化)的上述压力检测信号，从上述电流值控制装置向上述电解槽(水电解装置)供给适当的电流，由此可以避免生成的上述氢和向上述电解槽(水电解装置)供给的电流的浪费。实际上，由于仅根据使用上述氢的部分驱动上述电解槽，因此可以得到实现高效化的氢·氧供给系统。
另外，本发明的第4方案的氢·氧供给系统，优选在上述电流值控制装置中，进行使用整流器的整流器PID控制的构成。其中，所谓使用整流器的整流器PID控制是指将上述电解槽生成的氢的即时压力值的压力检测信号送至程序装置(sequencer)或调节器中并进行PID控制，将在此处得到的指令电流值送往整流器，以控制将基于该指令电流值的电流自整流器向上述电解槽供给。
另外，在本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选如下构成，即设置有用来存储上述电解槽生成的氧的氧分离罐；和使上述氧分离罐内的纯水不与外界接触且可以使其循环的纯水循环配管部，通过上述纯水循环配管部，将上述氧分离罐内的上述纯水从上述氧分离罐向上述电解槽的上述阳极侧供给。
根据该种优选结构，由于通过作为闭合回路的上述纯水循环配管部向上述电解槽供给纯水，上述电解槽和上述氧分离罐可以维持比较高的密闭性。即，即使不驱动上述电解槽，也可以得到规定的气体压力。因此，生成气体的压力没有特殊的变动时，也可以停止对上述电解槽供给电流。因此，在该优选构成的氢·氧供给系统中，在进行适当压力的生成气体等的供给的同时，可以在0～100％的范围内驱动上述电解槽。另外，根据这种优选构成，由于恒定地通过上述纯水循环配管部向上述电解槽供给纯水，因此可以得到质量稳定的生成气体。另外，根据该构成，即使在系统连续运转的情况下，也不对上述固体电解质膜负荷过多的应力，由于上述纯水被稳定地供给，所以可以有效地保护上述固体电解质膜，从而可以得到质量稳定的生成气体。
还有，本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选在上述纯水循环配管部设置水质报警装置、水温报警装置和循环水量报警装置中的至少一种的构成。
根据这种优选构成，由于对向上述电解槽供给的上述纯水的电导率、水温和水量中的至少一个参数进行监视，因此可以在供给纯度较低的纯水、异常温度的纯水和异常水量的纯水之前就发出警报。因此，根据这种优选构成，可以事先识别杂质等对上述固体电解质膜的污染、温度上升引起的膜劣化和断水引起的烧损等危险，所以可以得到一种不对上述固体电解质膜负荷多余的应力，有效地保护上述固体电解质膜的氢·氧供给系统。
再有，在本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选设有用于供给上述氢的氢气供给配管部和设置于上述氢气供给配管部的氢气流量控制装置，上述氢气流量控制装置由流量检测装置和额定流量控制阀构成，通过用上述流量检测装置检测上述氢的供给流量，根据上述流量检测装置的检测信号来调整上述额定流量控制阀，以控制上述氢气供给配管部中流通的氢不超过额定流量。
根据该种优选构成，即使上述氢气供给配管部的下游侧对氢的需要量超过了上述氢·氧供给系统所能生成的上述氢的容许量，在对应于该需要而向上述电解槽传送任何信号的情况下，由于在上述氢气供给配管部将上述氢的供给量控制为额定流量，因此不会有过剩的(超过上述电解槽适当的生成量的部分)氢在上述氢气供给配管部内流通。因此，由于不论上述氢气供给配管部的下游侧对上述氢的使用量如何变化，上述氢气供给配管部中也不会有额定流量以上的氢流通，因此，可以有效地防止上述电解槽的过剩运转，并有效地防止上述电解槽(特别是固体电解质膜)的损伤。另外，由于不论上述氢的使用量如何变化，上述氢气供给配管部中也不会有额定流量以上的氢流通，所以可以将上述氢气的质量维持在一定水平。另外，这里虽然说明的是为获得作为生成气体的高纯度氢气的系统，但本发明并不限于该种构成，作为得到高纯度氧气用的系统也可以。该系统具有用于供给上述氧用的氧气供给配管部和设置于上述氧气供给配管部的氧气流量控制装置，上述氧气流量控制装置由流量检测装置和额定流量控制阀构成，通过用上述流量检测装置检测氧的供给流量，根据上述流量检测装置的检测信号来调整上述额定流量控制阀，可构成为上述氧气供给配管部中流通的氧被控制为不超过额定流量。
另外，在本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选的构成为设置有用来存储上述电解槽生成的氢的氢分离罐和将上述氢分离罐内的纯水流回上述电解槽侧的纯水回流配管部，上述纯水回流配管部上配置具有氢排放配管部的气体洗涤器。
本发明的第4方案的系统，通过用氢气输送配管部将上述电解槽和上述氢分离罐相连接，通过上述纯水回流配管部将上述氢分离罐与纯水罐相连接，使上述氢分离罐内的纯水流回上述电解槽。即，上述纯水罐、电解槽和上述氢分离罐通过上述纯水供给配管部、氢气输送配管部和上述纯水回流配管部构成闭合回路。而且，在利用上述纯水回流配管部从上述氢分离罐被输送的纯水中，溶解有氢，若该闭合回路的循环反复不断，其溶解率不断升高，系统构成上不是优选的。即，在从上述氢分离罐排出的纯水中，含有氢产生压力下的溶解氢，如此将其回流至上述纯水罐时，由于向大气压开放，因此伴随着减压，压差部分的溶解氢会气化并被排放出来。一旦这样，在上述纯水罐内，氢与空气混合，使氢浓度逐渐上升，有可能会发生各种故障。因此，本发明的第4方案的氢·氧供给系统，在上述纯水回流配管部的规定场所配置上述气体洗涤器，形成可以消除上述故障的构成。
另外，在本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选将上述阴极侧的压力设定为较上述阳极侧的高。
根据这种优选构成，由于设定上述电解槽内的上述阴极侧的压力较高，因此可以防止生成的气体从上述阳极侧向上述阴极侧渗透。即，按照本发明，通过由于将上述阴极侧的压力设定为较高，可以有效地防止在上述阴极侧生成的上述氢中混入上述阳极侧生成的上述氧。因此，根据本发明，可以得到高质量的生成气体。另外，此处虽然揭示的是用来得到作为生成气体的高纯度氢气的系统，但本发明并不限于该种构成，也可作为用来得到高纯度氧气的系统，为了构成相关的系统，最好将上述阳极侧的压力设定为较上述阴极侧的高。另外，根据这种优选构成，通过提高主要使用的气体的压力，可以有效地取得高纯度的生成气体。
还有，在本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选构成为通过向上述电解槽供给规定值的电流，从而生成上述氢和上述氧的构成，从没有向上述电解槽供给上述电流的状态到达到供给规定值的电流的状态，具有规定的时间。
在这种优选的构成中，不是在瞬间向上述电解槽供给上述规定值的电流，而是为了达到提供上述规定值的电流为止具有规定的时间(例如提供0～600A的电流时需要大约30秒左右的时间)。因此，根据这种优选构成，由于上述固体电解质膜不会突然负荷电流，可消除对上述固体电解质膜的电应力负荷，因此可以有效地保护上述固体电解质膜，并且可以达到氢·氧供给系统的长寿命化。
另外，在本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选在上述电解槽中充满上述纯水后，才开始对电解槽供给电流的构成。
根据这种优选构成，由于上述电解槽中充满纯水后才向电解槽供给电流，这样可以解除对上述固体电解质膜的电应力负荷，有效地保护上述固体电解质膜。即，若在上述电解槽内未注满纯水的状态下通电，就会有局部温度上升而烧损的可能性，但根据上述优选构成，通过适当地控制纯水供给状态和通电开始时间，利用纯水可以冷却伴随电解而产生的发热，因此可以有效地解决该问题点，可以达到系统的长寿命化。
另外，在本发明的第4方案的氢·氧供给系统中，优选具备用于检测通过上述电解槽的上述阴极侧供给的上述氢的压力的第1压力检测装置；用于检测通过上述电解槽的上述阳极侧供给的上述氧的压力的第2压力检测装置；将上述第1压力检测装置所得到的压力检测信号和上述第2压力检测装置所得到的压力检测信号进行比较，从而得到规定的压差信号的压差检测装置；根据上述压差信号可调整上述氢的压力的第1减压机构；和可以根据上述压差信号调整上述氧的压力的第2减压机构，利用上述第1和第2减压机构，调整上述电解槽内的上述阴极侧的压力和上述阳极侧的压力的构成。
根据该优选的构成，利用上述第1和第2压力检测装置，对通过上述阳极侧和上述阴极侧供给的上述氧和氢的压力进行适时监视，根据通过这些检测装置和上述压差检测装置所得到的压差信号，可以控制可调整各压力的上述第1和第2减压机构，因此可以将上述固体电解质膜周围(阳极侧及阴极侧)的压力保持在固定范围内。因此，根据该优选构成，由于不对上述固体电解质膜负荷过多的应力(压力等)，所以可以有效地保护上述固体电解质膜，并且可以达到氢·氧供给系统的长寿命化。
另外，在本发明第4方案的氢·氧供给系统中，上述第1减压机构优选由设置于上述存储氢的氢分离罐上的第1减压配管部与设于上述第1减压配管部并可以根据上述压差信号进行控制的第1减压阀构成，上述第2减压机构优选由设置于存储上述氧的氧分离罐上的第2减压配管部和设于上述第2减压配管部并可以根据上述压差信号进行控制的第2减压阀构成。
在该优选的构成中，上述各减压机构由上述减压配管部和上述减压阀构成，上述各减压阀被构成为可以根据上述压差信号进行开闭(可以调整上述各减压配管部的流通路径)。因此，根据该优选的构成，可以得到一种不具有特别复杂结构的，可以调整上述固体电解质膜周围的压力，保护上述固体电解质膜的氢·氧供给系统。
图2是显示一例构成
图1所示的构成氢·氧供给系统的水电解装置的电解槽的概略图，图2(a)为电解槽的平面图，图2(b)为图2(a)的局部剖开的I-I线侧视图。
图3表示的是图2(a)的II-II线断面中主要部分的断面图。
图4表示的是图2(a)的III-III线断面中主要部分的断面图。
图5表示的是构成本实施方案的电解槽的电极板单元的分解透视图。
图6表示的是本实施方案的氢·氧供给系统运转时的程序方框图。
图7表示的是本实施方案的纯水供给控制的一种方案的程序方框图。
图8表示的是本实施方案的电流值控制的一种方案的程序方框图。
图9表示的是本发明的其他实施方案的氢·氧供给系统的概略系统图的一部分示意图。
图10表示的是图1中构成氢·氧供给系统的氢气检测装置周围的其他结构的部分放大图。
图1表示的是本发明实施方案的氢·氧供给系统的概略系统图。本实施方案的氢·氧供给系统，以使用电解槽构成的水电解装置1为中心，由用于向该水电解装置1供给纯水的纯水罐3及存储并供给由水电解装置1生成的氢的氢分离罐4等构成。以下对此进行更详细地说明。
在本实施方案的氢·氧供给系统中，为了向具备水电解装置1的氧分离罐(电解罐)2供给纯水，通过纯水供给配管部5与纯水罐3连接。另外，在纯水供给配管部5中设置有用于向电解罐2补给(供给)被存储于纯水罐3内的纯水的补给水泵6。
纯水罐3中设有检测纯水罐3内的纯水存储量的纯水罐水位计3L，将由该纯水罐水位计3L得到的检测信号传送至为了向纯水罐3供给纯水的纯水供给部的纯水供给阀3A。然后根据纯水罐水位计3L的检测信号，通过调整纯水供给阀3A，对纯水罐3内的纯水存储量进行适宜地控制。
电解罐2中设有用于检测电解罐2内的纯水存储量的电解罐水位计2L，将由该电解罐2L得到的检测信号传送至补给水泵，然后，根据电解罐水位计2L的检测信号，通过适当地调整补给水泵6的驱动状态，对电解罐2内的纯水存储量进行控制。
另外，在电解罐2中，为了将电解罐2内的纯水循环再利用，设有纯水循环配管部7，该纯水循环配管部7被构成为，在将电解罐2内的纯水取出至外后，可以重新向水电解装置1(构成电解槽的)的纯水供给孔(后述)供给纯水。而且，在该纯水循环配管部7中，设有用于使纯水循环的循环水泵8、用于进行纯水的热交换(使得纯水的温度降低)的热交换器9、用于提高纯水的纯度的高纯度水处理装置(polisher)10和用来进行纯水过滤的过滤器11等。作为高纯度水处理装置10，可使用例如由离子交换树脂等构成的非再生式高纯度水处理装置。
再有，在该纯水循环配管部7中，设置有监视纯水循环配管部7中的纯水水质(电导率)，在必要的情况下{超过规定的电导率(例如0.2μs/cm)的情况下}发出警报的水质报警装置12；和监视纯水循环配管部7中的纯水温度，在必要的情况下{超过规定的温度范围(例如40～45℃)的情况下}发出警报的水温报警装置13。
另外，由于在该纯水循环配管部7中循环的纯水，为溶解有氧气的纯水，因此存在溶解的氧从纯水中向纯水循环配管部7中排出的情况。这样，若氧被排出，氧气就会积存在纯水循环配管部7中设置的循环水泵8、高纯度水处理装置10或过滤器11等内，氧气有可能会使纯水的循环产生某些故障。因此，在本实施方案中，循环水泵8、高纯度水处理装置10及过滤器11中的至少一个场所设置排气孔。
利用电解罐2内的水电解装置1生成的氢气，与若干纯水一起通过氢气输送配管部14被输送至氢分离罐4内。在该氢气输送配管部14中，设置氢气输送阀18的同时，还设有为绕过氢气输送配管部14上的氢气输送阀18而设置的旁路配管部19。而且，在该旁路配管部19中设有止回阀20。
在氢分离罐4中，设置有用于检测氢分离罐4内的纯水存储量的氢分离罐水位计4L，将由该氢分离罐水位计4L得到的检测信号传送至为了将纯水从氢分离罐4向纯水罐3回流(为了将纯水排出并再利用)而设置的纯水回流配管部15的纯水排出阀4A处。然后，利用氢分离罐水位计4L判断氢分离罐4内是否存储规定量以上的纯水，并根据氢分离罐水位计4L的检测信号，通过调整纯水排出阀4A，对氢分离罐4内的纯水存储量进行适宜地控制。
另外，纯水回流配管部15内流通的纯水，虽然不太多，但其中溶解有氢气。因此，在本实施方案中，纯水回流配管部15中配设有气体洗涤器16，该气体洗涤器16则与氢气排放配管部17连接。所以在本实施方案中，从氢分离罐4排放出的纯水中溶解的氢可以适当地被除去。
氢分离罐4中存储的氢气，通过氢气供给配管部21被输送供给氢气的使用场所(图示中省略)。而且，在该氢气供给配管部21中，设置有用于调整氢气供给量的氢气供给阀22、用于对氢气除湿的氢气除湿装置23和用于将氢气流量维持在额定流量的氢气流量控制装置24。该氢气流量控制装置24由用于检测通过氢气供给阀22而在氢气供给配管部21内流通的氢气流量的流量检测装置24A；和可以根据该流量检测装置24A所得到的检测信号进行控制的额定流量控制阀24B构成。
其中，氢气除湿装置23，例如可由空心丝膜构成。而且，在该氢气除湿装置23中，通过使氢气在空心丝膜的内部流通，使干燥空气在空心丝膜的外部流通，进行氢气的除湿。另外，在图1中没有特别表示，但在想要得到更高纯度{例如7N(99.99999)以上}的氢气的情况下，在氢气除湿装置23的下游侧或取代氢气除湿装置，优选设置由沸石、活性氧化铝等的分子筛构成的提纯器。由于本实施方案为利用由空心丝膜等构成的氢气除湿装置23(或提纯器)进行氢气的除湿的构成，没有使用现有技术中必需的钯提纯器等的必要。
另外，如后所述，氢气供给阀22由氢分离罐4的压力来控制。为此，在氢分离罐4中设置有第1压力检测装置25。
进一步，在氢分离罐4中，设有具备第1减压阀26的第1减压配管部27。而且，如后面所述，该第1减压阀26被构成为由电解罐2的压力和氢分离罐4的压力来控制。
还有，电解罐2内的水电解装置1所生成的氧气，存留于电解罐2的上部，通过氧气供给配管部31被输送供给氧气的使用场所。而且，在该氧气供给配管部31中，设置有用于调整氧气供给量的氧气供给阀32、用于对氧气除湿的氧气除湿装置33和用于检测氧气供给配管部31内流通的氧气中氢浓度的氢气检测装置34。
另外，通过该氢气检测装置34进行的氢浓度的检测，由于可以利用(抽出)少量的试样进行实施，因此对于氢气检测装置34周围，例如，可以如图10所示的构成也可以。即，如图10所示，可构成为在氧气供给阀32的下游侧设置从氧气供给配管部31分支的分支配管部31A，在较该分支配管部31A的分支点更处于下游侧的氧气供给配管部31上配设控制阀38，分支配管部31A上则设置氧气除湿装置33和氢气检测装置34。
此处，如后所述，氧气供给阀32由电解罐2的压力和氢分离罐4的压力来控制。另外，该氧气供给阀32根据需要有时仅由电解罐2的压力(氧气的压力)控制。为此，电解罐2中设置有第2压力检测装置35。另外，氧气除湿装置33，例如由空心丝膜构成。在该氧气除湿装置33中，通过使氧气在空心丝膜的内部流通，使干燥空气在空心丝膜的外部流通，进行氧气的除湿操作。
再有，在电解罐2内，设置具备第2减压阀36的第2减压配管部37。而且，如后所述，该第2减压阀36被构成为由电解罐2的压力和氢分离罐4的压力来控制。
另外，在本实施方案中，设有可以将第1压力检测装置25的检测值与第2压力检测装置35的检测值相比较，并可将规定的信号传送至各种阀26、36的压差检测装置45。在本实施方案中，还设有接受来自第1压力检测装置25的压力检测信号，向水电解装置1供给适当电流的电流值控制装置28。另外，由压差检测装置45得到的信号，根据需要也可在进行阀22、32的控制时使用。
如上所述，本实施方案的氢·氧供给系统，由水电解装置1构成，该水电解装置1由借助于供给纯水和规定的电流，可以产生氢和氧的电解槽构成。
接着，参照附图对该电解槽的结构进行说明。
图2表示的是构成图1的氢·氧供给系统的水电解装置的电解槽的一例概略图，图2(a)为显示电解槽的平面图，图2(b)为图2(a)的局部剖开的I-I线侧视图。图3表示的是图2(a)的II-II线断面中主要部分的剖面图，图4表示的是图2(a)的III-III线断面中主要部分的剖面图。另外，图5表示的是构成本实施方案的电解槽的电极板单元的分解透视图。在本实施方案中，由图5所示的电极板单元和固体电解质膜构成电解槽。
图2～图4所示的电解槽1，由在固体高分子电解质膜的两面上设有电极催化层(阳极侧和阴极侧催化层)的固体电解质膜102和电极板单元103多层层叠构成。即，用电极板单元103夹持着固体电解质膜102，固体电解质膜102和电极板单元103以规定层数层叠形成。而且，固体电解质膜102和电极板单元103，被其两端分别设置的端板122夹持，并借助紧固螺栓123被拧紧，从而构成电解槽1。
另外，在本实施方案的电解槽1中，通过多个碟形弹簧125将螺母124安装在紧固螺栓123上。并且，在组装电解槽时，在将固体电解质膜102和电极板单元103等层叠后，在用压力机拧紧的状态下，进行紧固螺栓123等的拧紧工作。
电极板单元103，在钛板制的电极板104的两面配设多孔质供电体105、衬套106和密封部件107等构成。另外，如后所述，衬套106等中设置有用于取出生成氧气的氧气用孔113；用于取出生成氢气的氢气用孔114；和用于供给电解纯水的纯水用孔115、116。
接下来，利用图5对电极板104及其周围结构进行详细说明。
电极板104，由作为其内部的板部分104a和设置于该板部分104a外周部的周缘部104b等形成。另外，该板部分104a与周缘部104b之间形成有外侧突条112a和内侧突条112b。即，沿着周缘部104b的内部边缘，弯曲形成密封部件107用的沟槽111。该沟槽111的外侧和内侧被弯曲成沿沟槽111延伸的突条112a、112b。
再有，电极板104可以通过将钛板利用模压加工成形得到。进一步，在将电极板单元103层叠时接触(及存在接触的可能)的电极板104的规定部分上，施行电气绝缘用的涂覆。例如，在密封部件用沟槽111的底部施行特氟纶(聚四氟乙烯)的涂覆。
在电极板104的两面侧中，在其中央部分别配置有多孔质供电体105(A)、105(C)，在多孔质供电体105的两侧则分别配置有衬套106。另外，该等衬套106，由于内侧突条112b的存在，被形成为下面侧的衬套106c、106d比上面侧的衬套106a、106b大。
而且，内侧突条112b里侧(下面)的静区(dead space)嵌着环状的衬套106e。在电极板104和衬套106的对应位置上穿设有流体通孔(氧气用孔113、氢气用孔114和纯水用孔115、116)。具体的讲，如图3、图4和图5所示，在电极板104左方的衬套106a、106c和对应的电极板104的位置上穿设的是氧气用孔113和氢气用孔104，在右方的衬套106b、106d和对应的电极板104的规定位置上穿设的是纯水用孔115、116。
图3、图4和图5中，电极板104上面的空间作为氢产生室C，下面的空间作为氧产生室A。并且，在电极板104上通过弯曲形成的沟槽111中，嵌有从外部将该等氢产生室C与氧产生室A密封用的密封部件107。
另外，如图3、图4和图5所示，在电极板104上面左方的衬套106a下面的氧气用孔113周围形成有O环沟槽117，从氢气用孔114至与多孔质供电体对向的边缘为止则形成有氢气用沟槽118。该衬套106a上面的氧气用孔13周围也形成有O环沟槽117。
另外，在电极板104下面左方的衬套106c上面的氢气用孔114周围形成有O环沟槽117，从氧气用孔113至与多孔质供电体105对向的边缘则形成有氧气用沟槽119。在该衬套106c下面的氢气用孔114周围也形成有O环沟槽117。
进一步，在电极板104上面右方的衬套106b的上面和下面都在纯水用孔115、116周围形成有O环沟槽117。另外，从电极板104下面右方的衬套106d上面的纯水用孔115、116至与多孔质供电体105对向的边缘为止则形成有纯水用沟槽120。另外，各O环沟槽117内均嵌着O环121。
在下面右方的衬套106d上所形成的纯水用沟槽120，其形状与其他衬套106a、106c上所形成的氢气用沟槽118和氧气用沟槽119不同。即，氢气用沟槽118和氧气用沟槽119作为独立的一条沟槽从氢气用孔114和氧气用孔113分别形成。
然而，纯水用沟槽120，由自两个纯水用孔115、116与这些孔连通的宽广凹部120a；和从该凹部120a至与多孔质供电体105对向的边缘形成的多个小沟120b构成。纯水用沟槽120的凹部120a、小沟120b大致呈扇形。这样可以使作为被分解水的纯水尽可能均匀地流经多孔质供电体105。
另外，在本实施方案中，为了达到提高强度等的目的，由于利用钛等金属形成衬套106，在各衬套106和电极板104之间设置有与各衬套106a、106b、106c、106d大小对应的绝缘片109a、109b、109c、109d。在该绝缘片109的各自规定位置(对应位置)上则穿设有流体通孔(氧气用孔113、氢气用孔114、纯水用孔115、116)。而且，在氢气用孔114上连接有图1所示的氢气输送配管部14。
进一步，在本实施方案的电解槽1中，在作为电极板104一部分的周缘部104b(其板部分104a的外周部，外侧突条112a的外周部)上配设有填隙片110。
在本实施方案中，如上所述，利用由图2～图5所示的电解槽构成的水电解装置(电解槽)1形成氢·氧供给系统。因此，如图1所示，在电解罐2内设置的水电解装置1中，电解罐2内的纯水，从两个纯水用孔115、116经由纯水用沟槽120，被提供给位于作为氧产生室A的电极板104下面的多孔质供电体105。借助O环121阻止纯水流向氢产生室C。
氧产生室A中生成的氧气，从氧气用沟槽119经由氧气用孔113向电解罐2中排出，从电解罐2中通过氧气供给配管部31等向氧气使用场所供给。在水电解装置1中，借助O环121阻止氧气流向氢产生室C。
另外，将氢产生室C中生成的氢气，通过氢气用沟槽118、氢气用孔114和氢气输送配管部14，输送给氢分离罐4。借助O环121阻止氢气流向氧产生室A。
理所当然，在本实施方案的水电解装置中，生成的氢气和氧气，借助密封部件107被防止从电极板单元103之间向外部泄漏。
本实施方案的氢·氧供给系统，为上述图1～图5所示的构成，在该系统中，可以适当地进行纯水供给控制、电流值控制等。
图6表示的是本实施方案的氢·氧供给系统运转时的程序方框图。以下根据图6等必要的附图，对控制方法进行具体地说明。
如图6所示，本实施方案的氢·氧供给系统，首先在步骤601中，进行向电解罐2供给纯水的操作。具体的讲，驱动补给水泵6，从纯水罐3向电解罐2供给纯水。
接着，在步骤602中，用电解罐水位计2L检测电解罐2内的纯水存储量(水位)。
然后，在步骤603中，根据步骤602中的水位检测信号，判断电解罐2内的水位是否为规定量。而且，在这里若判断为水位已经达到规定量(在步骤603中被判断为“Yes”)的情况下，就接着进行步骤604的处理。另外，水位未达到规定量(在步骤603中被判断为“No”)的情况下，在驱动补给水泵6的状态下，再次进行步骤602以后的处理工作。
然后，在步骤604中，根据步骤603的判断，停止从纯水罐3向电解罐2供给纯水。即，使补给水泵6停止工作。
然后，在步骤605中，对向电解槽1供给的循环水量进行检测。即，在该步骤605中，由于在对电解槽1通电前，驱动循环水泵8而向电解槽1供给纯水，故检测其循环水量。
然后，在步骤606中，根据步骤605中的循环水量检测信号，判断是否向电解槽1供给规定水量。而且，这时若判断为循环水量已经达到规定量(在步骤606中被判断为“Yes”)的情况下，就接着进行步骤607的处理。另外，在循环水量未达到规定量(在步骤606中被判断为“No”)的情况下，就不进入步骤607，将再次进行步骤605以后的处理(即继续进行驱动循环水泵8和检测循环水量等)工作。
然后，在步骤607中，开始向水电解装置1通电。即，在本实施方案的氢·氧供给系统中，当达到规定量的纯水在水电解装置(电解槽)1内循环的状态后才开始向水电解装置提供电流。这样，在确认循环水流量后开始通电是因为，若在没有向水电解装置1充分地补给纯水的状态下通电，可能会造成构成水电解装置1的固体电解质膜102破损。即，在本实施方案中，为了保护固体电解质膜102，在确认了纯水的循环量后才向水电解装置1通电。
另外，向水电解装置供给电流，施加从0％(0A)到100％(例如600A)的电流值，需要一定的时间(例如30秒钟左右)。通过如此进行电流的供给，由于固体电解质膜102逐渐地负荷电流，因此可以保护固体电解质膜102。即，若向水电解装置1供给的电流产生急剧的变动(作为极端情况的ON/OFF)，超过规定(overshoot)在电解槽上施加了过大的电流，虽然存在使得固体电解质膜损伤的可能性，但如果利用本实施方案的电流供给装置(阶段式电流供给装置)，就可以有效地解决该问题。
然后，在步骤608中，利用图1所示的氢·氧供给系统连续地进行氢·氧供给工序。具体地讲，适当地进行纯水供给控制和电流值控制。关于这些控制将在后面进行具体的说明。
然后，在步骤609中，判断氢·氧供给工序是否终了。而且，在判断为氢·氧供给工序已经终了的情况(在步骤609中判断为“Yes”的情况)下，接着进行步骤610的处理。另外，在判断为氢·氧供给工序还未终了的情况(在步骤609中判断为“No”的情况)下，就重新进行步骤608以后的处理。
然后，在步骤610中，根据步骤609中氢·氧供给工序终了的判断，使对水电解装置1通电终了。另外，虽然在该图6的程序方框图中没有特别显示，但在步骤610中，当纯水充分地充满于水电解装置1中时，使通电终了。具体地讲，停止对水电解装置1的通电数秒(3秒左右)后，停止循环水泵8。这也是为了不对固体电解质膜施加多余的负荷。
以上，基于图6中从步骤601到步骤610的工序，对本实施方案的氢·氧供给系统的运转进行控制。但是，在上述图6的程序方框图中，由于对氢·氧供给工序的说明并不充分，接下来将对步骤608中进行的氢·氧供给工序进行具体的说明。
在步骤608中所进行的氢·氧供给工序中，列举了对电解罐2进行的纯水供给控制和对水电解装置1进行的电流值控制等。以下将对此进行详细说明。
图7表示的是本实施方案的纯水供给控制的一种方案的程序方框图。
如图7所示，在本实施方案中，首先在步骤701中，对电解罐2内的纯水存储量进行检测。这里利用电解罐水位计2L对电解罐2内的纯水存储量(水位)进行检测。
接着，在步骤702中，根据步骤701中的水位检测信号，判断电解罐2内的水位是否为规定值以下。在水位被判断为规定值以下的情况(在步骤702中被判断为“Yes”的情况)，就接着进行步骤703的处理。另外，在水位不是规定值以下(在步骤702中被判断为“No”)的情况，就再次进行步骤701以后的处理。
接着，在步骤703中，根据步骤702的判断，开始补给水泵6的驱动。即，驱动补给水泵6，通过纯水供给配管部，从纯水罐3向电解罐2补给纯水。
接着，在步骤704中，对电解罐2内的纯水存储量进行检测。这里与步骤701相同，利用电解罐水位计2L检测电解罐2内的纯水存储量(水位)。
然后，在步骤705中，根据步骤704中的水位检测信号，判断电解罐2内的水位是否在规定范围内。而且，这里，在判断为水位在规定范围内的情况(在步骤705中判断为“Yes”的情况)，就继续进行步骤706的处理。另外，在判断为水位不在规定范围的情况(在步骤705中被判断为“No”的情况)，就在驱动补给水泵6的状态下，重新进行步骤704以后的处理。
其次，在步骤706中，根据步骤705的判断，停止从纯水罐3向电解罐2供给纯水。即，使补给水泵6停止工作。而且，在该步骤706之后再次进行步骤701以后的处理。
以上从步骤701到步骤706的工序，是本实施方案的氢·氧供给系统中基本的纯水供给(补给)控制过程。
另外，虽然该图7中未特别注明，但本实施方案中，电解罐2内的纯水，通过相对于电解罐2作为闭合回路被设置的纯水循环配管部7，一边循环，一边被提供给水电解装置1。
具体的讲，在本实施方案中，借助设置于纯水循环配管部7的循环水泵8，使得电解罐2内的纯水循环，再通过设置于纯水循环配管部7的热交换器9、高纯度水处理装置10和过滤器11，向水电解装置1的纯水用孔115、116供给纯水。另外，在该纯水循环配管部7上还设置有水质报警装置12、水温报警装置13和循环水量报警装置。
在本实施方案中，由于通过作为设置有各种要素部分的闭合回路的纯水循环配管部7，向水电解装置1供给纯水，可以供给具备适宜特性的纯水。
即，通过设置热交换器9，可进行由于水电解装置1的发热而导致温度上升的纯水的热交换，所以可以有效地驱动水电解装置1。还有，借助设置高纯度水处理装置10，可以在提高纯水纯度的状态下向水电解装置1供给纯水。另外，通过设置过滤器11，可以除去纯水中所含的杂质，向水电解装置1供给纯水。
再有，在本实施方案中，由于设置有水质报警装置12和水温报警装置13，因此，即使上述热交换器9、高纯度水处理装置10和过滤器11之中任何一个设备发生故障(或者将要发生)，也可以通过检测出这一信息，在不适合的(纯度低或杂质质较多等的)纯水被供给之前，对热交换器9、高纯度水处理装置10或过滤器11的故障进行处理，根据需要可以很容易地进行更换。另外，在本实施方案中，由于设置有循环水量报警装置，防止因循环水量不够处理量(规定的处理量)而导致电解槽损伤。即，若向电解槽供给的水量不足，就会产生由于电解槽内的水流量不均匀和局部发热所导致的固体电解质膜受损的担忧，但本实施方案通过设置循环水量报警装置，可以事先觉察出循环水量降低，有效地解决相关问题。
因此，根据本实施方案，可以连续地向水电解装置1提供具有适宜性质的纯水。
另外，在本实施方案中，如前所述，由于在纯水循环配管部7的适宜位置处设置有排气孔，因此，可以根据需要适当地进行气体排放，以使纯水循环配管部7中的氧气不会使纯水的循环产生故障。
如此，在本实施方案中，由于控制纯水的水质和温度，向水电解装置1提供具备适宜性状的纯水，因此可以在延长固体电解质膜102使用寿命的同时，提高水电解装置1的电解效率。
另外，在本实施方案中，被构成为对于借助氢分离罐4与氢气分离的纯水，也可通过纯水回流配管部15(和纯水罐3等)，将其可再利用(可以向水电解装置1供给)。
另外，在本实施方案中，如上所述，通过纯水供给配管部5将纯水罐3与电解罐2相连接，通过氢气输送配管部14将电解罐2中的水电解装置1和氢分离罐4相连接，通过纯水回流配管部15将氢分离罐4和纯水罐3相连接。即，纯水罐3、电解罐2和氢分离罐4，借助纯水供给配管部5、氢气输送配管部14及纯水回流配管部15，构成一个闭合回路。在利用纯水回流配管部15从氢分离罐4输送的纯水中，溶解有氢，若该闭合回路的循环连续反复操作，则其溶解率不断升高，而且在系统构成上也不好。即，在从氢分离罐4排出的纯水中，含有氢生成压力下溶解的氢，在将其原样流回纯水罐(补给水罐)3的情况下，由于压力向大气压开放，因此，伴随着减压，压差部分的溶解氢气化后被释放出来。一旦这样，纯水罐3内的氢与空气混合，使氢浓度逐渐上升，这就可能会产生各种故障。
因此，本实施方案的氢·氧供给系统，为消除上述故障，被构成为在相关的纯水回流配管部15的规定位置上配置气体洗涤器16。
接下来，对水电解装置的电流值控制进行说明。
图8表示的是本实施方案的电流值控制的一种方案的程序方框图。
如图8所示，在本实施方案中，首先在步骤801中，利用氢分离罐4上设置的第1压力检测装置25，检测氢气的压力。这里，氢分离罐4内的氢气压力，根据氢气生成量(生成于水电解装置1内，通过氢气输送配管部14而向氢分离罐4输送的氢气量)与氢气供给量(通过氢气供给配管部21，被从氢分离罐4向氢气使用场所供给的氢气量)之间的平衡来变动。
接着，在步骤802中，根据步骤801中的压力检测信号，判断氢分离罐4内的氢气压力是否在规定值以下。若氢气压力在规定值以下，就会对必要的氢气供给造成困难。这里，在判断为氢气压力处于规定值以下的情况(在步骤802中判断为“Yes”的情况)，接着进行步骤803的处理。另外，在氢气压力不是规定值以下的情况(在步骤802中被判断为“No”的情况)，再次进行步骤801以后的处理。
接下来，在步骤803中，根据步骤802的判断，将压力检测信号从第1压力检测装置25送往电流值控制装置28，根据该压力检测信号，从电流值控制装置28向水电解装置1供给适宜数值的电流。这里，提供的电流，根据必需供给的氢气量(或氢气气压等)和氢气气压变化率(单位时间内氢气气压变化量)，选择适当的数值而被供给水电解装置1。
然后，在步骤804中，利用氢分离罐4内设置的第1压力检测装置25来检测氢气的压力。
然后，在步骤805中，根据步骤804中的压力检测信号，判断氢分离罐4内的氢气压力是否在规定范围内。这里，在判断为氢气压力在规定范围内的情况(在步骤805中判断为“Yes”的情况)，就继续进行步骤806的处理。在判断为氢气压力不在规定范围内的情况(在步骤805中被判断为“No”的情况)，就重新进行步骤803以后的处理。
然后，在步骤806中，根据步骤805的判断，从电流值控制装置28向水电解装置1的电流供给被停止。而且，在该步骤806之后，再次进行步骤801以后的处理。
在本实施方案中，如上所述，如步骤801至步骤806的工序所示，向电解装置1供给电流。即，本实施方案中，利用第1压力检测装置25检测出氢气生成量和氢气供给量之间的平衡，将该检测信号输送至电流值控制装置28，以便向水电解装置1供给与检测信号相对应(与压力变动相对应)的电流值。
另外，本实施方案中，作为电流值控制装置28，可使用整流器等。即，在本实施方案中，利用整流器等进行整流器PID控制。具体的讲，该电流值控制装置28，由用于输送第1压力检测装置25所得的压力检测信号的程序装置(sequencer)或调节器和整流器等构成，将氢气的即时压力值(压力检测信号)送至程序装置或调节器进行PID控制，再将在此所得的指令值传送至整流器，从整流器向电解槽供给基于该指令值的电流，并进行对电解槽(水电解装置)的控制。
另一方面，在以往的技术中，对水电解装置的电流供给，一般为经常提供恒定的电流的情况，或根据ON/OFF控制而提供电流的情况。在这种构成中，若想实现适合的氢气供给，为了与氢气的必要压力相对应，需要用于存储氢气的大罐(即，可以与从使用压力的下限值到上限值相对应的罐)。
而且，为了与所用的氢气的压力变化相对应，必须预先在罐内存储规定量的氢气，在所用的氢气的压力从上限值向下限值转移的情况下，例如将氢气向大气开放等，就要与所需要的氢气压力相对应，另外，当所用的氢气的压力向上限值转移的情况下，由于利用现有技术中的电流供给方法(经常恒定或ON/OFF控制)等，要迅速地对应(与必要的氢气压力上升对应的氢气的生成)是困难的，因此罐内必须经常存储规定量(例如100％运转30分钟～2小时所生成的气体量)的氢气。
还有，在强碱性水电解的情况下，由于电解槽内的隔膜(阴极室和阳极室之间的间隔)为多孔质材料，若装置的输出功率降低(变为15％以下)，阴极室与阳极室的压力就不能维持一致，存在氢气和氧气通过隔膜而混合的担忧。因此，当装置停止/再起动时，必须进行用N2清除装置内的气体的作业。
然而，本实施方案的氢·氧供给系统，如上所述，由于是一种根据氢气的使用量，由电流值控制装置28向水电解装置1供给适当电流的构成，这样就可以不造成生成的氢气和提供给水电解装置1的电流的浪费。另外，在本实施方案的氢·氧供给系统中，由于通过作为闭合回路的纯水循环配管部7向水电解装置1供给纯水，因此水电解装置1和电解罐2可以维持比较高的密闭性。实际上，即使不驱动水电解装置1，也可以得到规定的氢气压力。因此，在氢气压力没有特别变动的情况(氢气不被使用的情况)下，也可以停止对水电解装置1的电流供给。
因此，在本实施方案的氢·氧供给系统中，可以在进行适当压力的氢气等的供给的同时，在0～100％的范围内驱动水电解装置1。
另外，在本实施方案的氢·氧供给系统中，利用第1压力检测装置25检测氢分离罐4内的氢气的压力，利用第2压力检测装置35检测电解罐2内的氧气的压力，并分别将检测信号送往压差检测装置45。然后，根据该压差检测装置45所得的氢气压力和氧气压力的压差信号，适当地调整氢气供给阀22、第1减压阀26、氧气供给阀32和第2减压阀36。
在本实施方案的氢·氧供给系统中，将氢气压力设定为较氧气压力高出若干(0.05～0.1MPa左右)，这样可以得到高纯度的氢气。因此，在本实施方案中，根据上述压差信号，在水电解装置1内，为了使氢气压力较氧气压力高出0.05～0.1Mpa左右，进行阀26、36的调整。另外，根据需要，可进行阀22、32的调整。
再有，在本实施方案中，上述各减压阀26、36具有作为联锁装置的功能。
即，在压差检测装置45得到的压差信号产生任何异常时，为了保护固体电解质膜102等，适当地调整各减压阀26、36，以便将氢气和氧气中的至少一种通过各减压配管部27、37释放出来。
另外，使用减压阀26、36的联锁装置，并不限定于上述结构。因此，例如，作为各减压阀26、36，也可以使用弹簧排气阀等，可构成为当各减压配管部27、37内的压力超过规定压力的情况下，各减压阀26、36适当地被开放。
另外，在本实施方案的氢·氧供给系统中，在被设置用来从电解罐2向氧气使用场所(图示中省略)供给氧气的氧气供给配管部31(参照图1)，或分支配管部31A(参照图10)上，设置有氢气检测装置34。该氢气检测装置34，为了检测出氧气中的氢气浓度，利用热传导式、密度式等的在线气体分析计等构成。
根据本实施方案，通过检测出该氧气供给配管部31内氧气中的氢气浓度，可以检测出固体电解质膜102上针孔的产生等。即，根据本实施方案，如上所述，由于水电解装置1内的压力被构成为，氢气生成侧的(氢生成室C)较氧气生成侧(氧生成室A)高，若固体电解质膜102上产生针孔等，氢气将从氢生成室C混入氧生成室A内，混入了氢气的氧气则通过氧气供给配管部31被供给。
因此，根据本实施方案，如图1(或图10)所示，通过在氧气供给配管部31(或分支配管部31A)上设置氢气检测装置34，通过监视氧气中的氢气浓度，可以早期发现固体电解质膜102的破损(针孔)等，从而能有效地进行系统的维修管理。
再有，在本实施方案的氢·氧供给系统中，在设有用来从氢分离罐4向氢气使用场所(图示省略)供给氢气的氢气供给配管部21上，设置氢气流量控制装置24。该氢气流量控制装置24，如上所述，由流量检测装置24A和额定流量控制阀24B构成。而且，该流量检测装置24A时时监视氢气供给配管部21中流通的氢气的流量，根据该氢气的流量，向额定流量控制阀24B转送适当的控制信号。
即，根据本实施方案，即使在氢气供给配管部21的下游侧(即氢气的使用场所)有大量的氢气被使用，在氢气供给配管部21中所流通的氢气超过额定流量之前，从流量检测装置24A向额定流量控制阀24B传送控制信号，将额定流量控制阀24B调整为不允许流通额定流量以上的氢气。因此，根据本实施方案，由于不管氢气供给配管部21的下游侧的氢气使用量如何变动，氢气供给配管部21内也不会流通额定流量以上的氢气，因此可以将氢气的质量维持在固定水平。
根据这种具有氢气流量控制装置24的构成，可以有效地防止使用者在使用缓冲罐时的不便。具体的讲，在使用缓冲罐的情况下，氢气的使用量在平常值与高峰值之间有很大的变动。此时，如果构成为与高峰值时的使用量配合的氢·氧供给系统，其容量大，运转率降低，经济性也不好。因此，必须将缓冲罐在保持宽的压力范围内使用(例如从0.9MPa～0.4MPa的范围内使用)。此时使用的是水电解装置1的额定生成量以上的气体。在这种构成中，为了使水解装置1定额运转，如本实施方案所示，为了达到没有定额以上的气体流动，必须进行流量控制。因此，在稳定地运转水电解装置1的同时，可以将后续的除湿器入口的气体性质(压力等)控制为一定，这样就可以将供给气体的质量维持在一定水平。还有，根据这种构成，由于可以防止超出水电解装置(电解槽)1性能的使用，也可以达到系统的长寿命化。
另外，在本实施方案的氢·氧供给系统中，水电解装置1与氢分离罐4之间设置的氢气输送配管部14中，配设有氢气输送阀18，另外，为了绕过氢气输送配管部14上的氢气输送阀18，还设有旁路配管部19。而且，在该旁路配管部19中则设有止回阀20。这里，止回阀20在没有规定值以上的压力作用的情况下不会开放，因此氢气也就不会从水电解装置1流向氢分离罐4。即，本实施方案是，在规定值以上(例如0.1Mpa以上)的压力作用时，首先止回阀20被开放，使氢气通过旁路配管部19从水电解装置1流向氢分离罐4。
因此，根据本实施方案的氢·氧供给系统，无论氢气输送阀18上产生任何故障，即使氢气不会在氢气输送配管部14中流通，如上所述，当旁路配管部19中规定值以上的压力发生作用时，通过止回阀20，进行氢气的输送。因此，根据本实施方案，即使氢气输送阀18上产生故障，由于在此时压力向水电解装置1逆流之前，止回阀20打开，通过氢气输送配管部14、旁路配管部19和止回阀20，可以使得氢气适当地流通，因此可以有效防止构成水电解装置1的固体电解质膜102的破损等。
进而，本实施方案的氢·氧供给系统，利用各种检测装置等，可以将气体压力和各罐2、4内的水位分别控制在规定值。
具体的讲，电解罐2，在图1所示的构成中，利用第2压力控制装置35、压差检测装置45和第2减压阀36等将罐内的压力控制在规定值；在图10所示的构成中，则利用控制阀38等将罐内的压力控制在规定值。另外，利用电解罐水位计2L和补给水泵6将罐内的水位控制在规定值。并且，氢分离罐4，利用第1压力控制装置25、压差检测装置45和第1减压阀26等将罐内的压力控制在规定值，并且，利用氢分离罐水位计4L和纯水排放阀4A将罐内的水位控制在规定值。进而，对于水电解装置1中的氧生成室A和氢生成室C的压力，如前所述，被适宜地控制在规定值。
在本实施方案中，如上所述，各气体压力和各罐2、4内的水位可以分别控制在规定值。即，本实施方案的氢·氧供给系统可以按照一定的条件运转。
因此，本实施方案的氢·氧供给系统，由于基本上可以按照一定的条件运转，因此可以得到高质量的气体(特别是高纯度的氢气)。另外，由于可以按一定条件运转，因此对构成系统的各个必要部分来说，很难产生应力，因此，不要说各构成部分，就是对于整个系统来说，都可以将其使用寿命延长。
另外，如上所述，在本实施方案中，由于不仅进行气体压力的控制，也配合进行了水位控制，所以比只进行气体压力控制的情况会更容易进行气体压力的控制。
另外，在本实施方案中，虽然对利用一个水电解装置1构成的氢·氧供给系统的情况做了说明，但本发明并不限于该构成，例如，也可利用多个水电解装置1构成氢·氧供给系统。此时，对于各水电解装置1而言，也可分别设置电解罐2等，将各水电解装置1单元化，从而构成氢·氧供给系统。根据该构成，对整个系统就不用说了，就是对每个单元来说，由于可以检测出水电解装置1等的故障，所以无论是在系统的哪一个部位发生故障，都可以只停止发生故障的单元而进行更换。因此，若为这种实现了单元化的氢·氧供给系统，即使在水电解装置1等上发生了故障，也没有必要将整个系统停止，从而可以得到能够实现稳定的气体供给的系统。
另外，在本实施方案中，虽然对以得到氢气(得到高纯度的氢气)为主要目的的氢·氧供给系统做了说明，但本发明并不限定于该构成，根据需要，也可以作为以得到高纯度氧气为主要目的的系统。即，在本实施方案中，为了防止氧气溶解于氢气中，将氢气的压力设定得较高一些，但为了得到高纯度的氧气也可将氧气的压力设定得较高一些，从而构成氢·氧供给系统。再有，也可在氧气供给配管部上设置流量检测装置、流量控制装置构成。
另外，关于本实施方案的氢·氧供给系统，虽然没有对用于连接各主要部分的配管部做特别的说明，但在本发明中，对于输送含有较多氧气的流体用的配管部(富O2线)和输送含有较多氢气的流体用的配管部(富H2线)来说，也可以分别使用具有适宜特性的配管，从而构成氢·氧供给系统。
具体的讲，例如，富O2线，优选通过在不锈钢表面进行电解研磨处理后，在氧化性氛围中加热，在表面上形成有铁类氧化物为主的金属氧化物的着色氧化保护膜的不锈钢(参照日本特开平10-140322号公报)构成。这种不锈钢具有相对于含有较多氧气的流体而言，金属离子的溶出量非常少的特性。因此，若使用这种不锈钢来构成富O2线，就可以实现能够有效防止向氧气中溶出不必要的金属离子的系统。
另外，例如，富H2线，优选通过将不锈钢表面清洁化处理后，在氧化性氛围中加热并在清洁化处理面上形成着色氧化保护膜，之后将该着色氧化保护膜溶解除去的不锈钢(参照日本特开平10-25561号公报)构成。这种不锈钢具有相对于含有较多氢气的流体而言，金属离子的溶出量非常少的特性。因此，若使用这种不锈钢来构成富H2线，就可以实现能够有效防止向氢气中溶出不必要的金属离子的系统。
另外，在本实施方案中，不只上述的配管部，而且对于各罐2、4，电解罐2也优选使用与富O2线相同的不锈钢构成，而氢分离罐4则优选使用与富H2线相同的不锈钢构成。根据该优选构成，对于各罐2、4来说，由于可以防止金属离子的溶出，因此，若使用上述的罐，就可以实现能够供给高纯度气体的系统。
另外，在本发明中，优选利用自身系统所生成的氧气向纯水罐3内的纯水鼓泡的构成。
在本实施方案的氢·氧供给系统中，空气(特别是其中的氮气)是唯一的杂质，上述的空气主要是通过纯水罐3混入系统中。因此，若排除所说的空气，就可以得到更高纯度的氢或氧。
因此，在本发明中，为了排除作为所说杂质的空气，优选是利用氧气在纯水罐3内进行鼓泡的构成。此时，鼓泡过程中可利用本来应该被减压的氧气等。根据上述的构成，通过利用原本应该被减压的氧气等，因此不必特意使用新的设备，就可以实现能够得到高纯度氢气或氧气的氢·氧供给系统。
再有，在本实施方案中，虽然对将水电解装置1收纳于电解罐(也具备作为氧分离罐功能的罐)2内，即所谓的“高压型”氢·氧供给系统做了说明，但本发明并不限定于该种构成，根据需要，也可构成为“低压型”系统。
具体的讲，也可以将水电解装置1设置为不特别地收纳于罐等内，在水电解装置1的氧气供给侧设置氧分离罐来构成。
这里，图9表示的是氢·氧供给系统的“低压型”的一例示意图。在该图9中，对于与用图1等说明的部分相同的地方，赋予相同的符号。图9所示的氢·氧供给系统，纯水通过纯水循环配管部7提供给设置于氧分离罐2外面的电解槽1，与用图1等说明的“高压型”氢·氧供给系统一样，通过电流值控制装置28向该电解槽1提供电力(电流)。另外，通过氢气输送配管部14向氢分离罐(图示省略)输送在电解槽1中生成的氢气。进一步，通过氧气输送配管部94向氧分离罐2输送在电解槽中生成的氧气。
图9中所示的“低压型”氢·氧供给系统，如上所述构成，除了电解槽1设置于罐外这一点(和伴随此而存在的氧气输送配管部94等)，基本上具有与图1等所说明的“高压型”氢·氧供给系统相同的构成。即，该图9所示的“低压型”和“高压型”一样，由于可以设置各种传感器，可以实现上述各种控制，因此可以达到与“高压型”相同的效果。
另外，在本说明书中，“规定值”指的不仅是被规定的数值，也包含被规定的范围(或范围内的值、或范围内的多个值)的概念。
另外，本实施方案的氢·氧供给系统，可以在各种领域使用，作为其用途，可以列举与能量有关(燃料电池、氢能等)、与半导体有关(工艺气体、废气燃烧等)、与电力有关(涡轮发电机的冷却气体等)和与金属有关(还原炉、表面处理等)等的用途。
在上述各种用途中，例如，为了生成涡轮发电机的冷却气体，作为使用本实施方案的氢·氧供给系统的情况，具体的可考虑如下所述的方法。
迄今为止，作为涡轮发电机的冷却技术，众所周知是使用氢气的方法。而且，为此，在以往的技术中，在具有涡轮发电机的发电厂内设置用于存储氢气的装置。
在涡轮发电机的通常运转状态下，所必需的氢气量大约为几立方米/h。然而，在涡轮发电机的定期检查时，由于将发电机内部开放进行点检查，将点检查终了后的发电机组装时，有必要置换发电机内部的氢气，此时将需要大量的氢气。该定期检查后的氢气置换时所必需的氢气量，虽然根据发电机的容量或方式有所不同，但大约为几百立方米/h。即，进行该氢气置换时，数百立方米/h的氢气将一起被使用。因此，在现有技术中，就必须有与该高峰时(氢气置换时)相配合的大型装置(与高峰时相配合的氢气生产装置)。
另一方面，若使用本实施方案的氢·氧供给系统，即使在进行上述氢气置换的情况下，也没有使用以往的大型装置的必要。具体的讲，设置一个比平时的需要量稍大的与本实施方案的氢·氧供给系统，将该系统生成的氢气的剩余部分利用压缩机升压，再将该剩余部分存储于稍小的罐中。这样，借助从平常运转时就存储氢气，不使用特别复杂或大型的装置，就可以很容易地存储定期检查时所需要量的氢气。因此，如果使用本实施方案的氢·氧供给系统，不但可以实现装置的小型化，而且可以进行经济的运转。
权利要求
1.一种氢·氧供给系统，该系统设置有通过固体电解质膜将阳极侧和阴极侧隔离的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，并可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，该氢·氧供给系统具备可检测通过上述电解槽的上述阴极侧被供给的上述氢的压力的第1检测装置；可检测通过上述电解槽的上述阳极侧被供给的上述氧的压力的第2检测装置；将上述第1压力检测装置所得到的压力检测信号与第2压力检测装置所得到的压力检测信号进行比较，可以产生规定的压差信号的压差检测装置；可以根据上述压差信号来调整上述氢的压力的第1减压机构；和可以根据上述压差信号来调整上述氧的压力的第2减压机构；利用上述第1和第2减压机构，调整上述电解槽内的上述阳极侧的压力和上述阴极侧的压力。
2.如权利要求1中所述的氢·氧供给系统，其中，上述第1减压机构由设置于存储上述氢的氢分离罐上的第1减压配管部和设置于上述第1减压配管部的可以根据上述压差信号进行控制的第1减压阀构成，上述第2减压机构由设置于存储上述电解槽生成的上述氧的氧分离罐上的第2减压配管部和设置于上述第2减压配管部的可以根据上述压差信号进行控制的第2减压阀构成。
3.如权利要求2中所述的氢·氧供给系统，其中，在上述氧分离罐上设置有可以使上述氧分离罐内的纯水不与外界接触而进行循环的纯水循环配管部，通过上述纯水循环配管部向上述电解槽的上述阳极侧供给纯水。
4.如权利要求3中所述的氢·氧供给系统，其中，在上述纯水循环配管部设置有水质报警装置、水温报警装置和循环水量报警装置中的至少一种。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，该系统被构成为，通过向上述电解槽供给规定值的电流，从而生成上述氢和上述氧，从没有向上述电解槽供给上述电流的状态到达到供给规定值的电流的状态为止，具有规定的时间。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，上述电解槽中充满上述纯水后，才开始对电解槽供给电流。
7.一种氢·氧供给系统，该系统设有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，并可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，该系统被设定为上述阴极侧压力较阳极侧压力高或上述阳极侧较上述阴极侧压力高的任何一种情况。
8.如权利要求7中所述的氢·氧供给系统，该系统具备可以检测通过上述电解槽的上述阴极侧被供给的上述氢的压力的第1压力检测装置；可以检测通过上述电解槽的上述阳极侧被供给的上述氧的压力的第2压力检测装置；将上述第1压力检测装置所得到的压力检测信号和第2压力检测装置所得到的压力检测信号进行比较，从而产生规定的压差信号的压差检测装置；可以根据上述压差信号调整上述氢的压力的第1减压机构；可以根据上述压差信号调整上述氧的压力的第2减压机构；利用上述第1和第2减压机构，调整上述电解槽内的上述阳极侧的压力和上述阴极侧的压力。
9.如权利要求8中所述的氢·氧供给系统，其中，上述第1减压机构由设置于存储上述氢的氢分离罐上的第1减压配管部和设置于上述第1减压配管部的可以根据上述压差信号进行控制的第1减压阀构成，上述第2减压机构由设置于存储上述电解槽生成的上述氧的氧分离罐上的第2减压配管部和设置于上述第2减压配管部的可以根据上述压差信号进行控制的第2减压阀构成。
10.如权利要求9中所述的氢·氧供给系统，其中，将电解槽收纳于上述氧分离罐内的同时，在上述氧分离罐上设置可以使上述氧分离罐内的纯水不与外界接触而进行循环的纯水循环配管部，通过上述纯水循环配管部向上述电解槽的上述阳极侧供给纯水。
11.如权利要求7～10中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，该氢·氧供给系统还设有用于供给上述氢的氢气供给配管部和设置于上述氢气供给配管部的氢气流量控制装置，上述氢气流量控制装置由流量检测装置和额定流量控制阀构成，用上述流量检测装置检测上述氢的供给流量，并根据上述流量检测装置的检测信号调整上述额定流量控制阀，将上述氢气供给配管部中流通的氢控制为额定流量。
12.如权利要求7～11中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，该氢·氧供给系统还设有用于向上述电解槽供给纯水的纯水罐，上述纯水罐内的上述纯水，是利用上述电解槽中生成的上述氧来鼓泡的。
13.一种氢·氧供给系统，该系统具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，并可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，该氢·氧供给系统设置有用于供给上述氢的氢气供给配管部和用于供给上述氧的氧气供给配管部，在上述氧气供给配管部上设有氢气检测装置。
14.如权利要求13中所述的氢·氧供给系统，其中，将上述阴极侧的压力设定为比上述阳极侧的压力高。
15.一种氢·氧供给系统，该系统具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，利用可以输送上述氢的氢气输送配管部将上述电解槽和可以存储上述氢的氢分离罐连接，通过上述氢气输送配管部和上述氢分离罐，供给在上述电解槽生成的上述氢，在上述氢气输送配管部上设置有氢气输送阀和为绕过上述氢气输送阀而形成的旁路配管部，在上述旁路配管部上设置有止回阀，当上述旁路配管部受到规定的压力作用时，上述止回阀开放，从而使上述氢从上述电解槽向上述氢分离罐流通。
16.一种氢·氧供给系统，该系统具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，并可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，利用可以输送上述氢的氢气输送配管部将上述电解槽和可以存储上述氢的氢分离罐连接，为了使上述氢分离罐中的纯水向上述电解槽一侧循环，将纯水回流配管部与上述氢分离罐相连接，在上述纯水回流配管部上设置有具备氢气排放配管部的气体洗涤器。
17.一种氢·氧供给系统，该系统具有通过固体电解质膜被隔离为阳极侧和阴极侧的电解槽，向上述电解槽供给纯水，在上述阴极侧生成氢，在上述阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方的氢·氧供给系统，其特征在于，具备检测通过上述电解槽的阴极侧被供给的上述氢的压力的第1压力检测装置；和根据上述第1压力检测装置所得到的压力检测信号进行控制向上述电解槽供给电流的电流值控制装置。
18.如权利要求17中所述的氢·氧供给系统，其中，在上述电流值控制装置中进行的是利用整流器的整流器PID控制。
19.如权利要求17或18中所述的氢·氧供给系统，其中，上述电流值控制装置中具有程序装置和整流器，上述程序装置根据利用上述第1压力检测装置所得的压力检测信号进行PID控制并形成指令值，上述整流器根据上述指令值向上述电解槽供给电流。
20.如权利要求17～19中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，该系统设置有用来存储上述电解槽生成的上述氧的氧分离罐；和使得上述氧分离罐内的纯水不与外界接触且可以使其循环的纯水循环配管部，通过上述纯水循环配管部，将上述氧分离罐内的上述纯水从上述氧分离罐向上述电解槽的上述阳极侧供给。
21.如权利要求20中所述的氢·氧供给系统，其中，在上述纯水循环配管部设置有水质报警装置、水温报警装置和循环水量报警装置中的至少一种。
22.如权利要求17～21中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，该系统设有用于供给上述氢的氢气供给配管部和设置于上述氢气供给配管部的氢气流量控制装置，上述氢气流量控制装置由流量检测装置和额定流量控制阀构成，通过用上述流量检测装置检测上述氢的供给流量，根据上述流量检测装置的检测信号调整上述额定流量控制阀，上述氢气供给配管部中流通的氢被控制为不超过额定流量。
23.如权利要求17～22中任意一项所述的氢·氧供给系统，该系统设置有用来存储上述电解槽生成的上述氢的氢分离罐和将上述氢分离罐内的纯水流回上述电解槽侧的纯水回流配管部，在上述纯水回流配管部上配置具有氢排放配管部的气体洗涤器。
24.如权利要求17～23中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，上述阴极侧的压力被设定为较上述阳极侧的高。
25.如权利要求17～24中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，该系统构成为通过向上述电解槽供给规定值的电流，从而生成上述氢和氧，从没有向上述电解槽供给上述电流的状态到达到提供规定值的电流的状态为止，具有规定的时间。
26.如权利要求17～25中任意一项所述的氢·氧供给系统，其中，上述电解槽中充满上述纯水后，才开始对电解槽供给电流。
27.如权利要求17～26中任意一项所述的氢·氧供给系统，该氢·氧供给系统具备检测通过上述电解槽的上述阴极侧供给的上述氢的压力的第1压力检测装置；检测通过上述电解槽的上述阳极侧供给的上述氧的压力的第2压力检测装置；将上述第1压力检测装置所得到的压力检测信号和第2压力检测装置所得到的压力检测信号进行比较，从而产生规定的压差信号的压差检测装置；可以根据上述压差信号调整上述氢的压力的第1减压机构；和可以根据上述压差信号调整上述氧的压力的第2减压机构；利用上述第1和第2减压机构，对上述电解槽内的上述阴极侧的压力和上述阳极侧的压力进行调整。
28.如权利要求27中所述的氢·氧供给系统，其中，上述第1减压机构由设置于存储上述氢的氢分离罐的第1减压配管部和设置于上述第1减压配管部的可以根据上述压差信号进行控制的第1减压阀构成，上述第2减压机构由设置于存储上述电解槽生成的上述氧的氧分离罐的第2减压配管部和设置于上述第2减压配管部的可以根据上述压差信号进行控制的第2减压阀构成。
全文摘要
本发明涉及的氢·氧供给系统被构成为具有通过固体电解质膜将阳极侧和阴极侧隔离的电解槽，向电解槽供给纯水，在阴极侧生成氢，在阳极侧生成氧，可以向使用场所供给上述氢和氧中的至少一方，具备可以检测通过上述电解槽的上述阴极侧供给的上述氢的压力的第1压力检测装置；可以检测通过上述电解槽的上述阳极侧供给的上述氧的压力的第2压力检测装置；通过将上述第1压力检测装置所得到的压力检测信号和第2压力检测装置所得到的压力检测信号进行比较，可以产生规定的压差信号的压差检测装置；可以根据上述压差信号调整上述氢的压力的第1减压机构；和可以根据上述压差信号调整上述氧的压力的第2减压机构，利用上述第1和第2减压机构，对上述电解槽内的上述阳极侧压力及上述阴极侧压力进行调整。
文档编号C25B15/02GK1444666SQ01813292
公开日2003年9月24日 申请日期2001年6月29日 优先权日2000年7月26日
发明者广瀨润, 安井信一, 小林宏子, 宫泽慎二, 森冈辉行, 中尾末贵, 细见优, 上村全弘 申请人:神钢汎技术股份有限公司