JP7808011B2 - water electrolysis equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水を電解して水素と酸素とを発生させる水電解装置に関する。 The present invention relates to a water electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and oxygen.
従来、自然エネルギーを利用して水素を製造する水電解装置が開発されている。この種の水電解装置では、特許文献1に開示されているように、酸素気液分離器から電解槽へ水を供給することにより水を循環させるための循環ポンプが設置される。 Water electrolysis systems that use natural energy to produce hydrogen have been developed. As disclosed in Patent Document 1, this type of water electrolysis system is equipped with a circulation pump that circulates water by supplying it from an oxygen gas-liquid separator to an electrolytic cell.
ここで、電力変動が大きい不安定な自然エネルギーを利用する場合、電解槽の電解電流が変化するため、電解電流の変化等に合わせて循環水流量を変更することが望ましい。しかしながら、従来では循環ポンプは回転速度が一定に制御されていたため、低負荷運転時には循環水流量が過大となり、総合的なエネルギー効率が低下する可能性があった。 When using unstable natural energy sources with large power fluctuations, the electrolytic current in the electrolytic cell changes, so it is desirable to change the circulating water flow rate in accordance with changes in the electrolytic current. However, in the past, the rotation speed of the circulating pump was controlled to a constant value, which could result in excessive circulating water flow rate during low-load operation, reducing overall energy efficiency.
本発明の一態様は、前記従来の課題に鑑みてなされたものであって、循環ポンプの回転速度を調整して循環水流量を変更することにより、水電解装置の消費電力を低減することを目的とする。 One aspect of the present invention was made in consideration of the above-mentioned conventional problems, and aims to reduce the power consumption of a water electrolysis device by adjusting the rotation speed of the circulation pump to change the flow rate of circulating water.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水電解装置は、水を電解する電解槽と、前記電解槽で発生した気体と水とを分離する気液分離器と、前記気液分離器から前記電解槽へ水を供給することにより水を循環させる水循環ラインに設置される循環ポンプと、前記循環ポンプに接続され、該循環ポンプへ給電するインバータと、前記インバータを制御して、前記水循環ラインの循環水流量を変更する制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention provides a water electrolysis device that includes an electrolytic cell that electrolyzes water, a gas-liquid separator that separates water from gas generated in the electrolytic cell, a circulation pump installed in a water circulation line that circulates water by supplying water from the gas-liquid separator to the electrolytic cell, an inverter connected to the circulation pump and supplying power to the circulation pump, and a control unit that controls the inverter to change the flow rate of circulating water in the water circulation line.
本発明の一態様によれば、循環ポンプの回転速度を調整して循環水流量を変更することにより、水電解装置の消費電力を低減することができる。 According to one aspect of the present invention, the power consumption of the water electrolysis device can be reduced by adjusting the rotation speed of the circulation pump to change the flow rate of the circulating water.
〔水電解装置100の構成〕
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、以下の説明は本発明に係る水電解装置の一例であり、本発明の技術的範囲は図示例に限定されるものではない。
[Configuration of water electrolysis device 100]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following description is an example of a water electrolysis device according to the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the illustrated example.
(水電解装置の構成)
先ず、本発明の一実施形態に係る水電解装置100の構成例について、図1に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る水電解装置100の概略構成を示す構成図である。本実施形態に係る水電解装置100は、電解槽20において純水を電気分解し、水素(H2)と酸素(O2)とを発生させる。
(Configuration of water electrolysis device)
First, a configuration example of a water electrolysis apparatus 100 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the water electrolysis apparatus 100 according to this embodiment. The water electrolysis apparatus 100 according to this embodiment electrolyzes pure water in an electrolytic cell 20 to generate hydrogen ( H2 ) and oxygen ( O2 ).
図1に示すように、水電解装置100は、電解槽20と、水素気液分離器21と、酸素気液分離器(気液分離器)22と、水循環ライン23と、第1イオン交換器24と、純水タンク25と、分岐ライン41と、第2イオン交換器43とを含む。また、水電解装置100は、水循環ライン23に設置される循環ポンプ27と、循環ポンプ27に接続されるインバータ50と、インバータ50を含む水電解装置100全体の動作を制御する制御部60とを含む。制御部60は、インバータ50を制御して循環ポンプ27の回転速度を調整することにより、水循環ライン23を循環する循環水流量を変更する。これにより、制御部60は、循環水流量を最適化して、水電解装置100の消費電力を低減する。 As shown in FIG. 1 , the water electrolysis system 100 includes an electrolytic cell 20, a hydrogen gas-liquid separator 21, an oxygen gas-liquid separator (gas-liquid separator) 22, a water circulation line 23, a first ion exchanger 24, a pure water tank 25, a branch line 41, and a second ion exchanger 43. The water electrolysis system 100 also includes a circulation pump 27 installed in the water circulation line 23, an inverter 50 connected to the circulation pump 27, and a control unit 60 that controls the operation of the entire water electrolysis system 100, including the inverter 50. The control unit 60 controls the inverter 50 to adjust the rotation speed of the circulation pump 27, thereby changing the flow rate of circulating water circulating through the water circulation line 23. In this way, the control unit 60 optimizes the circulating water flow rate and reduces the power consumption of the water electrolysis system 100.
水循環ライン23は、水素気液分離器21及び酸素気液分離器22から電解槽20へ水を循環させるラインである。水循環ライン23には、水を循環させるための循環ポンプ27と、電解槽20へ供給する前に循環水を冷却する循環水冷却器(熱交換器)28とが設置される。図示の例では、循環ポンプ27に対して下流側に循環水冷却器28を設置した場合の構成例、つまり、電解槽20と循環ポンプ27との間に循環水冷却器28を設置した場合の構成例を示す。循環ポンプ27に対して下流側に循環水冷却器28を設置することにより、循環ポンプ27の吐出圧を利用して、循環水が循環水冷却器28を通過し易くなる。また、仮に循環ポンプ27に対して上流側に循環水冷却器28を設置した場合、循環ポンプ27の上流側が低圧になりキャビテーションが発生する可能性がある。このキャビテーションの発生を抑えるために、循環ポンプ27に対して下流側に循環水冷却器28を設置することが好ましい。ただし、循環ポンプ27に対して上流側に循環水冷却器28を設置することも可能である。 The water circulation line 23 circulates water from the hydrogen gas-liquid separator 21 and the oxygen gas-liquid separator 22 to the electrolytic cell 20. The water circulation line 23 is equipped with a circulation pump 27 for circulating the water and a circulation water cooler (heat exchanger) 28 for cooling the circulating water before supplying it to the electrolytic cell 20. The illustrated example shows a configuration in which the circulating water cooler 28 is installed downstream of the circulation pump 27, i.e., between the electrolytic cell 20 and the circulation pump 27. Installing the circulating water cooler 28 downstream of the circulation pump 27 facilitates the circulating water passing through the circulating water cooler 28 by utilizing the discharge pressure of the circulation pump 27. Furthermore, if the circulating water cooler 28 were installed upstream of the circulation pump 27, the pressure upstream of the circulation pump 27 would be low, potentially causing cavitation. To suppress this cavitation, it is preferable to install the circulating water cooler 28 downstream of the circulation pump 27. However, it is also possible to install the circulating water cooler 28 upstream of the circulation pump 27.
分岐ライン41は、水循環ライン23の循環水の一部を取り出して処理し、処理後の水を純水タンク25へ送るラインである。分岐ライン41には、水循環ライン23から取り出した循環水を冷却するブロー水冷却器42と、冷却後の水をイオン交換処理する第2イオン交換器43とが設置される。また、ブロー水冷却器42と第2イオン交換器43との間に、分岐ライン41を流れるブロー水の温度を検出するブロー水温度計TT3が設置される。分岐ライン41は、その下流側端部が純水タンク25に接続される。また、分岐ライン41は、水循環ライン23の電解槽20と循環水冷却器28との間に、その上流側端部が接続される。分岐ライン41の上流側には、ブロー弁29が設置される。ブロー弁29の開閉は、水循環ライン23の電解槽20と循環水冷却器28との間に設置される電気伝導度コントローラ30から得られる循環水の電気伝導度によって自動制御される。 The branch line 41 is a line that extracts and treats a portion of the circulating water from the water circulation line 23 and sends the treated water to the pure water tank 25. The branch line 41 is equipped with a blow water cooler 42 that cools the circulating water extracted from the water circulation line 23 and a second ion exchanger 43 that performs ion exchange on the cooled water. A blow water thermometer TT3 that detects the temperature of the blow water flowing through the branch line 41 is installed between the blow water cooler 42 and the second ion exchanger 43. The downstream end of the branch line 41 is connected to the pure water tank 25. The upstream end of the branch line 41 is connected to the water circulation line 23 between the electrolytic cell 20 and the circulating water cooler 28. A blow valve 29 is installed upstream of the branch line 41. The opening and closing of the blow valve 29 is automatically controlled by the electrical conductivity of the circulating water obtained from an electrical conductivity controller 30 installed between the electrolytic cell 20 and the circulating water cooler 28 on the water circulation line 23.
電解槽20は、水を電解し、陽極に酸素(O2)、陰極に水素(H2)を発生させる。この電解槽20には、水の電解に必要な電力が供給される。電解槽20へ供給する電力としては、商用電源からの電力のほか、例えば太陽光発電、風力発電等の再生可能エネルギー又はその余剰電力等を使用することができる。電解槽20の陽極で発生した酸素は、酸素気液分離器22へ送られる。また、電解槽20の陰極で発生した水素は水素気液分離器21へ送られる。 The electrolytic cell 20 electrolyzes water to generate oxygen (O 2 ) at the anode and hydrogen (H 2 ) at the cathode. The electrolytic cell 20 is supplied with the power required for water electrolysis. The power supplied to the electrolytic cell 20 can be power from a commercial power source, or renewable energy such as solar power generation or wind power generation, or surplus power thereof. The oxygen generated at the anode of the electrolytic cell 20 is sent to an oxygen gas-liquid separator 22. The hydrogen generated at the cathode of the electrolytic cell 20 is sent to a hydrogen gas-liquid separator 21.
電解槽20における循環水の入口側には、電解槽20へ供給される循環水の温度を検出する入口温度計TT1が設置される。また、電解槽20における循環水の出口側には、電解槽20から排出される循環水の温度を検出する出口温度計TT2が設置される。さらに、入口温度計TT1に対して上流側には、水循環ライン23を循環する循環水流量を検出する循環水流量計FTが設置される。 An inlet thermometer TT1 is installed on the circulating water inlet side of the electrolytic cell 20 to detect the temperature of the circulating water supplied to the electrolytic cell 20. An outlet thermometer TT2 is installed on the circulating water outlet side of the electrolytic cell 20 to detect the temperature of the circulating water discharged from the electrolytic cell 20. Furthermore, a circulating water flow meter FT is installed upstream of the inlet thermometer TT1 to detect the flow rate of the circulating water circulating through the water circulation line 23.
水電解装置100は、例えば固体高分子電解質膜に電圧を印加して電流を流すことにより純水を電気分解し、水素と酸素とを発生させる固体高分子型水電解装置であってよい。ただし、水電解装置100は、固体高分子型水電解装置に限られず、例えばアルカリ水電解装置、アニオン交換膜型水電解装置等であってもよい。 The water electrolysis device 100 may be, for example, a solid polymer water electrolysis device that electrolyzes pure water by applying a voltage to a solid polymer electrolyte membrane to pass a current, thereby generating hydrogen and oxygen. However, the water electrolysis device 100 is not limited to a solid polymer water electrolysis device, and may also be, for example, an alkaline water electrolysis device, an anion exchange membrane water electrolysis device, or the like.
電解槽20の陽極で発生した酸素は、酸素気液分離器22へ送られる。また、電解槽20の陰極で発生した水素は水素気液分離器21へ送られる。水素気液分離器21は、電解槽20の陰極で発生した水素と水とを分離する。また、酸素気液分離器22は、電解槽20の陽極で発生した酸素と水とを分離する。電解槽20から排出される水の大部分が酸素気液分離器22へ送られる。 Oxygen generated at the anode of the electrolytic cell 20 is sent to the oxygen-liquid separator 22. Hydrogen generated at the cathode of the electrolytic cell 20 is sent to the hydrogen-liquid separator 21. The hydrogen-liquid separator 21 separates the hydrogen generated at the cathode of the electrolytic cell 20 from the water. The oxygen-liquid separator 22 separates the oxygen generated at the anode of the electrolytic cell 20 from the water. Most of the water discharged from the electrolytic cell 20 is sent to the oxygen-liquid separator 22.
水素気液分離器21と酸素気液分離器22とは、各々の液面レベルが個別に制御されるようになっている。水素気液分離器21の水素の出口経路には、水素冷却器31が設置され、酸素気液分離器22の酸素の出口経路には、酸素冷却器32が設置される。また、酸素気液分離器22から排出された水は、水循環ライン23を経て電解槽20へ再供給されると共に、その一部は分岐ライン41を経て純水タンク25へ送られる。なお、水素気液分離器21と純水タンク25とが配管で繋がれており、この配管を介して水素気液分離器21から排出された水が純水タンク25へ送られるようになっていてもよい。 The liquid levels of the hydrogen gas-liquid separator 21 and the oxygen gas-liquid separator 22 are controlled independently. A hydrogen cooler 31 is installed in the hydrogen outlet path of the hydrogen gas-liquid separator 21, and an oxygen cooler 32 is installed in the oxygen outlet path of the oxygen gas-liquid separator 22. The water discharged from the oxygen gas-liquid separator 22 is resupplied to the electrolytic cell 20 via the water circulation line 23, and a portion of it is sent to the pure water tank 25 via the branch line 41. The hydrogen gas-liquid separator 21 and the pure water tank 25 may be connected by piping, and the water discharged from the hydrogen gas-liquid separator 21 may be sent to the pure water tank 25 via this piping.
純水タンク25は、電解槽20で電解される水を貯える。純水タンク25には、電解槽20へ新規に供給される供給水(市水等)を第1イオン交換器24によって処理した水が貯えられる。また、純水タンク25には、水循環ライン23から分岐ライン41に取り出した循環水を第2イオン交換器43によって処理された水が貯えられる。純水タンク25と酸素気液分離器22とを繋ぐ配管には、純水タンク25の水を酸素気液分離器22へ送るための供給ポンプ26が設置される。純水タンク25に一旦貯えられた水は、予め設定しておいた酸素気液分離器22のレベルの設定値に合わせて、供給ポンプ26によって酸素気液分離器22へ送られる。 The pure water tank 25 stores water to be electrolyzed in the electrolytic cell 20. The pure water tank 25 stores water obtained by treating new supply water (such as city water) supplied to the electrolytic cell 20 using the first ion exchanger 24. The pure water tank 25 also stores water obtained by treating circulating water extracted from the water circulation line 23 via branch line 41 using the second ion exchanger 43. A supply pump 26 is installed in the piping connecting the pure water tank 25 and the oxygen-gas-liquid separator 22 to send water from the pure water tank 25 to the oxygen-gas-liquid separator 22. Water temporarily stored in the pure water tank 25 is sent to the oxygen-gas-liquid separator 22 by the supply pump 26 according to the preset level setting for the oxygen-gas-liquid separator 22.
水循環ライン23を流れる循環水は、循環水冷却器28で所定温度(例えば65以上70℃以下)に調整されて、循環ポンプ27によって電解槽20へ送られる。分岐ライン41側に循環水を流すための循環水の設定値は例えば1μS/cm以下とされ、それ以上の場合にはブロー弁29が開き、それ未満の場合にはブロー弁29が閉じるようになっている。分岐ライン41に取り出された循環水は、ブロー水冷却器42で常温まで冷却され、第2イオン交換器43へ供給されて電気伝導度が例えば0.5μS/cm以下に処理され、純水タンク25へ供給される。このように、水循環ライン23の循環水の一部を分岐ライン41に取り出して処理することにより、循環水中の不純物含有量を抑えることができる。 The circulating water flowing through the water circulation line 23 is adjusted to a predetermined temperature (e.g., 65°C to 70°C) by the circulating water cooler 28 and sent to the electrolytic cell 20 by the circulation pump 27. The set temperature of the circulating water for flowing through the branch line 41 is, for example, 1 μS/cm or less; if the temperature is higher, the blowdown valve 29 opens, and if the temperature is lower, the blowdown valve 29 closes. The circulating water extracted to the branch line 41 is cooled to room temperature by the blowdown water cooler 42 and supplied to the second ion exchanger 43, where it is treated to have an electrical conductivity of, for example, 0.5 μS/cm or less, and then supplied to the pure water tank 25. In this way, by extracting a portion of the circulating water from the water circulation line 23 to the branch line 41 and treating it, the impurity content in the circulating water can be reduced.
循環ポンプ27は、水循環ライン23の循環水を電解槽20へ供給することにより水を循環させると共に、循環水冷却器28で冷却した循環水を電解槽20へ供給することにより電解槽20を冷却する。水電解装置100では、循環ポンプ27にインバータ50が接続される。インバータ50から周波数が変換された電力が循環ポンプ27へ供給されることにより、循環ポンプ27の回転速度が調整可能になっている。循環ポンプ27はインバータ50から供給された電力の周波数に応じた回転速度で駆動し、この回転速度に応じて水循環ライン23の循環水流量が増減する。 The circulation pump 27 circulates water by supplying circulating water from the water circulation line 23 to the electrolytic cell 20, and cools the electrolytic cell 20 by supplying circulating water cooled by the circulating water cooler 28 to the electrolytic cell 20. In the water electrolysis system 100, an inverter 50 is connected to the circulation pump 27. The inverter 50 supplies frequency-converted power to the circulation pump 27, making it possible to adjust the rotation speed of the circulation pump 27. The circulation pump 27 is driven at a rotation speed that corresponds to the frequency of the power supplied from the inverter 50, and the flow rate of circulating water in the water circulation line 23 increases or decreases depending on this rotation speed.
インバータ50は、循環ポンプ27に、周波数を変換した電力を供給する電気回路である。インバータ50には、制御部60から制御信号が入力される。インバータ50は、制御部60により入力された周波数指定信号(電流値信号又は電圧値信号)に対応する周波数の電力を循環ポンプ27に出力し、循環ポンプ27の回転速度を調整する。 The inverter 50 is an electrical circuit that supplies frequency-converted power to the circulation pump 27. A control signal is input to the inverter 50 from the control unit 60. The inverter 50 outputs power to the circulation pump 27 at a frequency corresponding to the frequency specification signal (current value signal or voltage value signal) input by the control unit 60, and adjusts the rotation speed of the circulation pump 27.
制御部60は、水電解装置100の動作を統括的に制御する。制御部60は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路によって構成される。 The control unit 60 comprehensively controls the operation of the water electrolysis device 100. The control unit 60 is composed of, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a logic circuit formed in an integrated circuit (IC chip), etc.
制御部60は、例えば電解槽20への給電を制御することにより、電解槽20の運転を制御する。また、制御部60は、例えばインバータ50を制御して循環ポンプ27の回転速度を調整することにより、水循環ライン23の循環水流量を変更する。また、制御部60は、電解槽20の電解運転中において、循環水流量、電解槽20の温度及び循環ポンプ27の消費電力等の各種値を過去の履歴情報としてメモリ(図示省略)に記憶する。 The control unit 60 controls the operation of the electrolytic cell 20, for example, by controlling the power supply to the electrolytic cell 20. The control unit 60 also changes the circulating water flow rate in the water circulation line 23, for example, by controlling the inverter 50 to adjust the rotation speed of the circulation pump 27. During electrolysis operation of the electrolytic cell 20, the control unit 60 also stores various values, such as the circulating water flow rate, the temperature of the electrolytic cell 20, and the power consumption of the circulation pump 27, in a memory (not shown) as past history information.
なお、図1では、気液分離器として酸素気液分離器22が水循環ライン23に設置される構成例を示した。ただし、酸素気液分離器22に代えて水素気液分離器21が水循環ライン23に設置されてもよく、水素気液分離器21および酸素気液分離器22の双方が水循環ライン23に設置されてもよい。 Note that Figure 1 shows an example configuration in which an oxygen gas-liquid separator 22 is installed in the water circulation line 23 as the gas-liquid separator. However, a hydrogen gas-liquid separator 21 may be installed in the water circulation line 23 instead of the oxygen gas-liquid separator 22, or both the hydrogen gas-liquid separator 21 and the oxygen gas-liquid separator 22 may be installed in the water circulation line 23.
(水電解装置100の制御)
次に、水電解装置100の制御について、図2~図7に基づいて説明する。以下では、水電解装置100の制御方法の一例として、水循環ライン23の循環水流量を変更する循環水流量変更制御について説明する。
(Control of water electrolysis device 100)
Next, control of the water electrolysis system 100 will be described with reference to Figures 2 to 7. Hereinafter, circulating water flow rate change control for changing the circulating water flow rate in the water circulation line 23 will be described as an example of a control method for the water electrolysis system 100.
図2は、水電解装置100が実行する循環水流量変更制御の一例を示すフローチャートである。制御部60は、電解槽20の電解運転開始後、図2に示す制御フローを例えばコンマ数秒~数秒周期で繰り返し実行する。なお、以下では、電解槽20の電解運転開始からk回目(kは2以上の自然数)に実行される循環水流量変更制御を例に挙げて説明する。 Figure 2 is a flowchart showing an example of circulating water flow rate change control executed by the water electrolysis system 100. After the electrolysis operation of the electrolytic cell 20 begins, the control unit 60 repeatedly executes the control flow shown in Figure 2 at intervals of, for example, a few tenths of a second to a few seconds. The following description uses as an example the circulating water flow rate change control executed the kth time (k is a natural number equal to or greater than 2) since the electrolysis operation of the electrolytic cell 20 begins.
循環水流量変更制御において、制御部60は、電解槽20の発熱量PE(k)を算出する(ステップS1)。例えば、制御部60は、電解槽20の電流及び電圧の値(電解槽20の消費電力)と電解槽20の陰極で発生する発生水素量(発生エネルギー)とに基づいて、電解槽20の発熱量PE(k)を算出してもよい。 In the circulating water flow rate change control, the control unit 60 calculates the calorific value P E (k) of the electrolytic cell 20 (step S1). For example, the control unit 60 may calculate the calorific value P E (k) of the electrolytic cell 20 based on the values of the current and voltage of the electrolytic cell 20 (power consumption of the electrolytic cell 20) and the amount of hydrogen generated at the cathode of the electrolytic cell 20 (generated energy).
次に、制御部60は、電解槽20の循環水の出口温度が閾値温度Tm(例えば80℃)より高いか否かを判定する(ステップS2)。一般的に電解槽20の温度には上限が設定されており、電解槽20における循環水の出口温度が閾値温度Tm未満になるように調整される。制御部60は、電解槽20における出口温度が閾値温度Tmより高いか否かを判定し、その判定結果に基づいて循環水流量を変更するようになっている。これにより、出口温度に応じた最適な循環水流量制御を実行することが可能となる。 Next, the control unit 60 determines whether the outlet temperature of the circulating water from the electrolytic bath 20 is higher than a threshold temperature T m (e.g., 80°C) (step S2). Generally, an upper limit is set for the temperature of the electrolytic bath 20, and the outlet temperature of the circulating water from the electrolytic bath 20 is adjusted to be lower than the threshold temperature T m . The control unit 60 determines whether the outlet temperature from the electrolytic bath 20 is higher than the threshold temperature T m , and changes the circulating water flow rate based on the determination result. This makes it possible to perform optimal circulating water flow rate control according to the outlet temperature.
電解槽20の出口温度が閾値温度Tm以下である場合(ステップS2でNo)、制御部60は、水の比熱及び電解槽20の発熱量に基づいて、循環水流量を算出する(ステップS3)。水の比熱CH2O、電解槽20の発熱量PE、電解槽20における循環水の入口温度と出口温度との温度差上限(出入口温度差の設定値)ΔTm、循環水流量の設定値NSとした場合、制御部60は、下記式を用いて循環水流量の設定値NSを算出してもよい。
一方、電解槽20の出口温度が閾値温度Tmより高い場合(ステップS2でYes)、制御部60は、循環ポンプ27の消費電力PP(k)を計測する(ステップS4)。制御部60は、例えば循環ポンプ27に接続された電力計(図示書略)により循環ポンプ27の消費電力PP(k)を計測してもよい。また、制御部60は、例えば循環ポンプ27に接続されたインバータ50の出力電流及び出力電圧に基づき、循環ポンプ27の消費電力を算出してもよい。 On the other hand, if the outlet temperature of the electrolytic cell 20 is higher than the threshold temperature Tm (Yes in step S2), the control unit 60 measures the power consumption P P (k) of the circulation pump 27 (step S4). The control unit 60 may measure the power consumption P P (k) of the circulation pump 27, for example, using a power meter (not shown) connected to the circulation pump 27. The control unit 60 may also calculate the power consumption of the circulation pump 27 based on the output current and output voltage of the inverter 50 connected to the circulation pump 27, for example.
次に、制御部60は、ステップS4で求めた循環ポンプ27の消費電力PP(k)とステップS1で求めた電解槽20の発熱量PE(k)とに基づいて、合計消費電力PSUM(k)を算出する(ステップS5)。 Next, the control unit 60 calculates the total power consumption P SUM (k) based on the power consumption P P (k) of the circulation pump 27 calculated in step S4 and the heat generation amount P E (k) of the electrolytic cell 20 calculated in step S1 (step S5).
図3は、ステップS5で算出される合計消費電力PSUM(k)の一例を示すグラフである。図3に示すように、循環ポンプ27の消費電力PP(k)が増加すると回転速度が高くなり、これに伴って循環水流量が増加する。通常、循環ポンプ27の消費電力は、循環水流量(回転速度)の3乗に比例する。また、循環水流量が増加すると電解槽20の出口温度の上昇が抑制され、電解槽20の出入口温度差が小さくなる。電解運転中の電解槽20の温度には上限(電解槽温度上限)があり、この電解槽温度上限を考慮すると、前記出入口温度差が小さいほど入口温度を高くすることができるため、電解槽20の消費電力は減少する(つまり、変換効率が上がる)。このため、循環水流量の増加に伴って、電解槽20の発熱量PE(k)は減少する。 FIG. 3 is a graph showing an example of the total power consumption P SUM (k) calculated in step S5. As shown in FIG. 3 , as the power consumption P P (k) of the circulation pump 27 increases, the rotational speed increases, and the circulating water flow rate increases accordingly. Typically, the power consumption of the circulation pump 27 is proportional to the cube of the circulating water flow rate (rotational speed). Furthermore, as the circulating water flow rate increases, the increase in the outlet temperature of the electrolytic cell 20 is suppressed, and the temperature difference between the inlet and outlet of the electrolytic cell 20 decreases. The temperature of the electrolytic cell 20 during electrolysis operation has an upper limit (upper limit of the electrolytic cell temperature). Taking this upper limit into account, the smaller the inlet and outlet temperature difference, the higher the inlet temperature can be, thereby reducing the power consumption of the electrolytic cell 20 (i.e., improving the conversion efficiency). Therefore, as the circulating water flow rate increases, the heat generation amount P E (k) of the electrolytic cell 20 decreases.
制御部60は、循環ポンプ27の消費電力PP(k)と電解槽20の発熱量PE(k)とを加算することにより、合計消費電力PSUM(k)を算出する。合計消費電力PSUM(k)は、下側へ凸となる曲線を描き、その頂点が合計消費電力PSUM(k)の最小値を示す最小消費電力Pになる。制御部60は、算出した合計消費電力PSUM(k)をメモリへ記録する。 The control unit 60 calculates the total power consumption PSUM(k) by adding the power consumption P P (k) of the circulation pump 27 and the heat generation amount P E (k) of the electrolytic cell 20. The total power consumption PSUM ( k) forms a curve that is convex downward, and the apex of the curve is the minimum power consumption P that indicates the minimum value of the total power consumption PSUM (k). The control unit 60 records the calculated total power consumption PSUM (k) in memory.
次に、制御部60は、前回(過去)のk-1回目の循環水流量変更制御で求めた合計消費電力PSUM(k-1)をメモリから読み出し、ステップS5で求めた合計消費電力PSUM(k)と前回の合計消費電力PSUM(k-1)とが同じ値であるか否かを判定する(ステップS6)。なお、循環水流量変更制御の動作周期が比較的短い場合(例えば動作周期が0.5秒の場合)、過去の合計消費電力PSUMの値として、前回の合計消費電力PSUM(k-1)に代えて、前前回の合計消費電力PSUM(k-2)等を用いることも可能である。 Next, the control unit 60 reads from memory the total power consumption P SUM (k-1) calculated in the previous (past) (k-1) circulating water flow rate change control, and determines whether the total power consumption P SUM (k) calculated in step S5 and the previous total power consumption P SUM (k-1) are the same value (step S6). Note that if the operating cycle of the circulating water flow rate change control is relatively short (for example, if the operating cycle is 0.5 seconds), it is also possible to use the previous previous total power consumption P SUM ( k-2) or the like as the value of the past total power consumption P SUM instead of the previous total power consumption P SUM (k-1).
制御部60がインバータ50を制御して循環ポンプ27の回転速度を調整してから循環水流量の変化が実際に確認されるまでには多少のタイムラグが生じ得る。このため、合計消費電力PSUM(k)と前回の合計消費電力PSUM(k-1)とが同じ値である場合(ステップS6でYes)、つまり前回の循環水流量変更制御から合計消費電力PSUMが未だ変化していない場合、制御部60は、前記タイムラグ等を考慮し、循環水流量を変更せずに循環水流量変更制御を終了し、次回以降の循環水流量変更制御で循環水流量を変更するように制御してもよい。 There may be a slight time lag between when control unit 60 controls inverter 50 to adjust the rotation speed of circulation pump 27 and when a change in the circulating water flow rate is actually confirmed. For this reason, if total power consumption P SUM (k) and the previous total power consumption P SUM (k-1) are the same value (Yes in step S6), that is, if total power consumption P SUM has not changed since the previous circulating water flow rate change control, control unit 60 may take the time lag, etc. into consideration, and terminate the circulating water flow rate change control without changing the circulating water flow rate, and change the circulating water flow rate in the next or subsequent circulating water flow rate change control.
一方、合計消費電力PSUM(k)と前回(過去)の合計消費電力PSUM(k-1)とが同じ値でない場合(ステップS6でNo)、制御部60は、合計消費電力PSUM(k)が前回の合計消費電力PSUM(k-1)よりも増加したか否かを判定する(ステップS7)。 On the other hand, if the total power consumption P SUM (k) and the previous (past) total power consumption P SUM (k-1) are not the same value (No in step S6), the control unit 60 determines whether the total power consumption P SUM (k) has increased from the previous total power consumption P SUM (k-1) (step S7).
ステップS7にて、合計消費電力PSUM(k)が前回の合計消費電力PSUM(k-1)以下である場合(ステップS7でNo)、制御部60は、前回のk-1回目の循環水流量変更制御時点における循環水流量N(k-1)をメモリから読み出し、循環水流量N(k)が前回の循環水流量N(k-1)よりも増加したか否かを判定する(ステップS8)。 In step S7, if the total power consumption P SUM (k) is less than or equal to the previous total power consumption P SUM (k-1) (No in step S7), the control unit 60 reads from memory the circulating water flow rate N(k-1) at the time of the previous (k-1) circulating water flow rate change control, and determines whether the circulating water flow rate N(k) has increased from the previous circulating water flow rate N(k-1) (step S8).
循環水流量N(k)が前回の循環水流量N(k-1)よりも増加している場合(ステップS8でYes)、制御部60は、循環水流量N(k)が増加するようにインバータ50を制御する(ステップS9)。 If the circulating water flow rate N(k) is higher than the previous circulating water flow rate N(k-1) (Yes in step S8), the control unit 60 controls the inverter 50 to increase the circulating water flow rate N(k) (step S9).
図4は、ステップS9における制御の一例を示すグラフである。図4に示すように、合計消費電力PSUM(k)が前回の合計消費電力PSUM(k-1)より減少(図中矢印A)しており、かつ循環水流量が増加(図中矢印B)している場合、循環水流量N(k)をさらに増加(図中矢印C)させることで、合計消費電力PSUM(k)がより減少(図中矢印D)すると推測される。そこで、制御部60は、ステップS9にて、インバータ50を制御して、循環水流量N(k)を増加させる。図示の例では、制御部60は、インバータ50を制御して、最小消費電力Pの循環水流量である380[L/min]に近づくように循環水流量N(k)を増加させる。これにより、合計消費電力PSUM(k)を最小消費電力Pに近づけることができるため、水電解装置100の消費電力が低減され得る。 FIG. 4 is a graph showing an example of the control in step S9. As shown in FIG. 4, if the total power consumption P SUM (k) is lower than the previous total power consumption P SUM (k-1) (arrow A in the figure) and the circulating water flow rate is increasing (arrow B in the figure), it is estimated that further increasing the circulating water flow rate N(k) (arrow C in the figure) will result in a further decrease in the total power consumption P SUM (k) (arrow D in the figure). Therefore, in step S9, the control unit 60 controls the inverter 50 to increase the circulating water flow rate N(k). In the example shown, the control unit 60 controls the inverter 50 to increase the circulating water flow rate N(k) so that it approaches 380 [L/min], which is the circulating water flow rate for the minimum power consumption P. This allows the total power consumption P SUM (k) to approach the minimum power consumption P, thereby reducing the power consumption of the water electrolysis device 100.
一方、循環水流量N(k)が前回の循環水流量N(k-1)以下である場合(ステップS8でNo)、制御部60は、循環水流量N(k)が減少するようにインバータ50を制御する(ステップS10)。 On the other hand, if the circulating water flow rate N(k) is less than or equal to the previous circulating water flow rate N(k-1) (No in step S8), the control unit 60 controls the inverter 50 to reduce the circulating water flow rate N(k) (step S10).
図5は、ステップS10における制御の一例を示すグラフである。図5に示すように、合計消費電力PSUM(k)が前回の合計消費電力PSUM(k-1)より減少(図中矢印A)しており、かつ循環水流量が減少(図中矢印B)している場合、循環水流量をさらに減少(図中矢印C)させることで、合計消費電力PSUM(k)がより減少(図中矢印D)すると推測される。そこで、制御部60は、ステップS10にて、インバータ50を制御して循環水流量N(k)を減少させる。これにより、合計消費電力PSUM(k)を最小消費電力Pに近づけることができるため、水電解装置100の消費電力が低減され得る。 5 is a graph showing an example of the control in step S10. As shown in FIG. 5, if the total power consumption P SUM (k) is lower than the previous total power consumption P SUM (k-1) (arrow A in the figure) and the circulating water flow rate is lower (arrow B in the figure), it is estimated that further reducing the circulating water flow rate (arrow C in the figure) will result in a further reduction in the total power consumption P SUM (k) (arrow D in the figure). Therefore, in step S10, the control unit 60 controls the inverter 50 to reduce the circulating water flow rate N(k). This allows the total power consumption P SUM (k) to approach the minimum power consumption P, thereby reducing the power consumption of the water electrolysis device 100.
また、前記ステップS7にて、合計消費電力PSUM(k)が前回の合計消費電力PSUM(k-1)よりも増加している場合(ステップS7でYes)、制御部60は、前回のk-1回目の循環水流量変更制御時点における循環水流量N(k-1)をメモリから読み出し、循環水流量N(k)が前回の循環水流量N(k-1)よりも増加したか否かを判定する(ステップS11)。 Furthermore, in step S7, if the total power consumption P SUM (k) has increased from the previous total power consumption P SUM (k-1) (Yes in step S7), the control unit 60 reads from memory the circulating water flow rate N(k-1) at the time of the previous (k-1) circulating water flow rate change control, and determines whether the circulating water flow rate N(k) has increased from the previous circulating water flow rate N(k-1) (step S11).
循環水流量N(k)が前回の循環水流量N(k-1)よりも増加している場合(ステップS11でYes)、制御部60は、循環水流量N(k)が減少するようにインバータ50を制御する(ステップS12)。 If the circulating water flow rate N(k) is higher than the previous circulating water flow rate N(k-1) (Yes in step S11), the control unit 60 controls the inverter 50 to decrease the circulating water flow rate N(k) (step S12).
図6は、ステップS12における制御の一例を示すグラフである。図6に示すように、合計消費電力PSUM(k)が前回の合計消費電力PSUM(k-1)より増加(図中矢印A)しており、かつ循環水流量が増加(図中矢印B)している場合、循環水流量を減少(図中矢印C)させることで、合計消費電力PSUM(k)が減少(図中矢印D)すると推測される。そこで、制御部60は、ステップS12にて、インバータ50を制御して循環水流量N(k)を減少させる。これにより、合計消費電力PSUM(k)を最小消費電力Pに近づけることができるため、水電解装置100の消費電力が低減され得る。 6 is a graph showing an example of the control in step S12. As shown in FIG. 6, if the total power consumption P SUM (k) has increased (arrow A in the figure) compared to the previous total power consumption P SUM (k-1) and the circulating water flow rate has increased (arrow B in the figure), it is estimated that decreasing the circulating water flow rate (arrow C in the figure) will result in a decrease (arrow D in the figure) in the total power consumption P SUM (k). Therefore, in step S12, the control unit 60 controls the inverter 50 to decrease the circulating water flow rate N(k). This allows the total power consumption P SUM (k) to approach the minimum power consumption P, thereby reducing the power consumption of the water electrolysis device 100.
一方、循環水流量N(k)が前回の循環水流量N(k-1)以下である場合(ステップS11でNo)、制御部60は、循環水流量N(k)が増加するようにインバータ50を制御する(ステップS13)。 On the other hand, if the circulating water flow rate N(k) is equal to or less than the previous circulating water flow rate N(k-1) (No in step S11), the control unit 60 controls the inverter 50 to increase the circulating water flow rate N(k) (step S13).
図7は、ステップS13における制御の一例を示すグラフである。図7に示すように、合計消費電力PSUM(k)が前回の合計消費電力PSUM(k-1)より増加(図中矢印A)しており、かつ循環水流量が減少(図中矢印B)している場合、循環水流量を増加(図中矢印C)させることで、合計消費電力PSUM(k)が減少(図中矢印D)すると推測される。そこで、制御部60は、ステップS13にて、インバータ50を制御して循環水流量N(k)を増加させる。これにより、合計消費電力PSUM(k)を最小消費電力Pに近づけることができるため、水電解装置100の消費電力が低減され得る。 7 is a graph showing an example of the control in step S13. As shown in FIG. 7, if the total power consumption P SUM (k) has increased (arrow A in the figure) compared to the previous total power consumption P SUM (k-1) and the circulating water flow rate has decreased (arrow B in the figure), it is estimated that increasing the circulating water flow rate (arrow C in the figure) will result in a decrease (arrow D in the figure) in the total power consumption P SUM (k). Therefore, in step S13, the control unit 60 controls the inverter 50 to increase the circulating water flow rate N(k). This allows the total power consumption P SUM (k) to approach the minimum power consumption P, thereby reducing the power consumption of the water electrolysis device 100.
〔水電解装置100の効果〕
以上のように、本実施形態に係る水電解装置100は、水を電解する電解槽20と、電解槽20で発生した酸素と水とを分離する酸素気液分離器22と、酸素気液分離器22から電解槽20へ水を供給することにより水を循環させる水循環ライン23に設置される循環ポンプ27と、循環ポンプ27に接続され該循環ポンプ27へ給電するインバータ50と、インバータ50を制御して水循環ライン23の循環水流量を変更する制御部60と、を備える。
Effects of the water electrolysis device 100
As described above, the water electrolysis apparatus 100 according to the present embodiment comprises the electrolytic cell 20 that electrolyzes water, the oxygen-gas-liquid separator 22 that separates water from oxygen generated in the electrolytic cell 20, the circulation pump 27 installed in the water circulation line 23 that circulates water by supplying water from the oxygen-gas-liquid separator 22 to the electrolytic cell 20, the inverter 50 connected to the circulation pump 27 and supplying power to the circulation pump 27, and the control unit 60 that controls the inverter 50 to change the flow rate of circulating water in the water circulation line 23.
本実施形態によれば、循環ポンプ27の回転速度を調整して循環水流量を最適化することにより、水電解装置100の消費電力を低減することができる。また、本実施形態によれば、水電解装置100の消費電力を低減することができるため、例えば、国連が提唱する持続可能な開発目標(SDGs)の目標7「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する(再生可能エネルギー等)」等の達成にも貢献するものである。 According to this embodiment, the power consumption of the water electrolysis system 100 can be reduced by optimizing the circulating water flow rate by adjusting the rotation speed of the circulation pump 27. Furthermore, because this embodiment can reduce the power consumption of the water electrolysis system 100, it also contributes to achieving, for example, Goal 7 of the Sustainable Development Goals (SDGs) advocated by the United Nations, "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all (renewable energy, etc.)."
〔変形例〕
上述の説明では、制御部60は、ステップS5以降の処理において、合計消費電力PSUM(k)が最小消費電力Pに近づくように循環水流量を変更する制御例について説明した。この制御に代えて、制御部60は、以下の制御により、循環水流量を変更することも可能である。
[Modification]
In the above description, an example of control has been described in which the control unit 60 changes the circulating water flow rate in the processing from step S5 onwards so that the total power consumption P SUM (k) approaches the minimum power consumption P. Instead of this control, the control unit 60 can also change the circulating water flow rate by the following control.
(変形例1)
制御部60は、過去の履歴情報に基づいて循環水流量を変更してもよい。例えば、制御部60は、過去の循環水流量、過去の電解槽20の発熱量及び過去の循環ポンプ27の消費電力等の履歴情報に基づいて、循環水流量を変更してもよい。表1は、メモリに記憶される履歴情報の一例を示す表である。
The control unit 60 may change the circulating water flow rate based on past history information. For example, the control unit 60 may change the circulating water flow rate based on history information such as the past circulating water flow rate, the past heat generation amount of the electrolytic cell 20, and the past power consumption of the circulating pump 27. Table 1 shows an example of history information stored in the memory.
(変形例2)
また、制御部60は、算出した合計消費電力を循環水流量で表す関数の微分値に基づいて、循環水流量を変更してもよい。合計消費電力を循環水流量の関数P=F(N)で表した場合、Nでの微分値P’=f’(N)は、図3に示す合計消費電力PSUM(k)の曲線の傾きを表す。従って、微分値P’が正(+)である場合、循環水流量を増加させると合計消費電力が増加する。このため、制御部60は、微分値P’が正である場合、循環水流量が減少するようにインバータ50を制御する。一方、微分値P’が負(-)である場合、循環水流量を増加させると合計消費電力が減少する。このため、制御部60は、微分値P’が負である場合、循環水流量が増加するようにインバータ50を制御する。この微分値P’の絶対値が大きい場合、曲線の傾きが大きくなる。このため、循環水流量の変更量が大きくなり、合計消費電力を早期に最小消費電力Pに近づけることができる。
(Variation 2)
The control unit 60 may also change the circulating water flow rate based on the derivative of a function that represents the calculated total power consumption in terms of the circulating water flow rate. When the total power consumption is expressed as a function P=F(N) of the circulating water flow rate, the derivative P'=f'(N) at N represents the slope of the curve of the total power consumption P SUM (k) shown in FIG. 3 . Therefore, when the derivative P' is positive (+), increasing the circulating water flow rate increases the total power consumption. Therefore, when the derivative P' is positive, the control unit 60 controls the inverter 50 to decrease the circulating water flow rate. On the other hand, when the derivative P' is negative (-), increasing the circulating water flow rate decreases the total power consumption. Therefore, when the derivative P' is negative, the control unit 60 controls the inverter 50 to increase the circulating water flow rate. When the absolute value of this derivative P' is large, the slope of the curve becomes steeper. This increases the amount of change in the circulating water flow rate, allowing the total power consumption to quickly approach the minimum power consumption P.
例えば、負の定数C、現在の循環水流量N(k)とした場合、下記式を用いることで合計消費電力を最小化する循環水流量N(k+1)を決定することができる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る水電解装置は、水を電解する電解槽と、前記電解槽で発生した気体と水とを分離する気液分離器と、前記気液分離器から前記電解槽へ水を供給することにより水を循環させる水循環ラインに設置される循環ポンプと、前記循環ポンプに接続され、該循環ポンプへ給電するインバータと、前記インバータを制御して、前記水循環ラインの循環水流量を変更する制御部と、を備える。
〔summary〕
A water electrolysis apparatus according to a first aspect of the present invention includes an electrolytic cell that electrolyzes water, a gas-liquid separator that separates water from gas generated in the electrolytic cell, a circulation pump installed in a water circulation line that circulates water by supplying water from the gas-liquid separator to the electrolytic cell, an inverter connected to the circulation pump and supplying power to the circulation pump, and a controller that controls the inverter to change the flow rate of circulating water in the water circulation line.
また、本発明の態様2に係る水電解装置では、前記態様1において、前記制御部は、前記循環ポンプの消費電力と前記電解槽の発熱量とに基づいて、前記循環水流量を変更してもよい。 Furthermore, in the water electrolysis apparatus according to aspect 2 of the present invention, in accordance with aspect 1, the control unit may change the circulating water flow rate based on the power consumption of the circulating pump and the heat generation amount of the electrolytic cell.
また、本発明の態様3に係る水電解装置では、前記態様1において、前記制御部は、前記電解槽の発熱量と前記電解槽における循環水の入口と出口との温度差の設定値とに基づいて、前記循環水流量を変更してもよい。 Furthermore, in the water electrolysis apparatus according to aspect 3 of the present invention, in accordance with aspect 1, the control unit may change the flow rate of the circulating water based on the amount of heat generated by the electrolytic cell and a set value for the temperature difference between the inlet and outlet of the circulating water in the electrolytic cell.
また、本発明の態様4に係る水電解装置では、前記態様2において、前記制御部は、前記循環ポンプと前記電解槽との合計消費電力を算出し、該合計消費電力が小さくなるように前記循環水流量を変更してもよい。 Furthermore, in the water electrolysis apparatus according to Aspect 4 of the present invention, in Aspect 2, the control unit may calculate the total power consumption of the circulation pump and the electrolytic cell, and change the circulating water flow rate so as to reduce the total power consumption.
また、本発明の態様5に係る水電解装置では、前記態様4において、前記制御部は、算出した前記合計消費電力と過去の前記合計消費電力とを比較し、算出した前記合計消費電力と過去の前記合計消費電力とが異なる場合、前記循環水流量を変更してもよい。 Furthermore, in the water electrolysis apparatus according to aspect 5 of the present invention, in accordance with aspect 4, the control unit may compare the calculated total power consumption with the past total power consumption, and if the calculated total power consumption differs from the past total power consumption, change the circulating water flow rate.
また、本発明の態様6に係る水電解装置では、前記態様1から5のいずれかにおいて、前記制御部は、前記電解槽における循環水の出口温度が閾値温度より高いか否かを判定し、判定結果に基づいて前記循環水流量を変更してもよい。 Furthermore, in the water electrolysis apparatus according to aspect 6 of the present invention, in any one of aspects 1 to 5, the control unit may determine whether the outlet temperature of the circulating water in the electrolytic cell is higher than a threshold temperature, and change the flow rate of the circulating water based on the determination result.
また、本発明の態様7に係る水電解装置では、前記態様4において、前記制御部は、過去の前記循環水流量、過去の前記電解槽の発熱量及び過去の前記循環ポンプの消費電力の履歴情報に基づいて、前記循環水流量を変更してもよい。 Furthermore, in the water electrolysis apparatus according to Aspect 7 of the present invention, in Aspect 4, the control unit may change the circulating water flow rate based on historical information regarding the past circulating water flow rate, the past heat generation amount of the electrolytic cell, and the past power consumption of the circulating pump.
また、本発明の態様8に係る水電解装置では、前記態様4において、前記制御部は、算出した前記合計消費電力を前記循環水流量で表す関数の微分値に基づいて、前記循環水流量を変更してもよい。 Furthermore, in the water electrolysis apparatus according to Aspect 8 of the present invention, in Aspect 4, the control unit may change the circulating water flow rate based on the derivative of a function that expresses the calculated total power consumption in terms of the circulating water flow rate.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
20:電解槽
22:酸素気液分離器(気液分離器)
23:水循環ライン
27:循環ポンプ
50:インバータ
60:制御部
100:水電解装置
20: Electrolytic cell 22: Oxygen gas-liquid separator (gas-liquid separator)
23: Water circulation line 27: Circulation pump 50: Inverter 60: Control unit 100: Water electrolysis device
Claims (7)
前記電解槽で発生した気体と水とを分離する気液分離器と、
前記気液分離器から前記電解槽へ水を供給することにより水を循環させる水循環ラインに設置される循環ポンプと、
前記循環ポンプに接続され、該循環ポンプへ給電するインバータと、
前記インバータを制御して、前記水循環ラインの循環水流量を変更する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記循環ポンプの消費電力と前記電解槽の発熱量とに基づいて、前記循環水流量を変更する、水電解装置。 an electrolytic cell for electrolyzing water;
a gas-liquid separator that separates the gas and water generated in the electrolytic cell;
a circulation pump installed in a water circulation line that circulates water by supplying water from the gas-liquid separator to the electrolytic cell;
an inverter connected to the circulation pump and supplying power to the circulation pump;
a control unit that controls the inverter to change the flow rate of circulating water in the water circulation line;
Equipped with
The control unit changes the flow rate of the circulating water based on the power consumption of the circulating pump and the heat generation amount of the electrolytic cell.
前記電解槽で発生した気体と水とを分離する気液分離器と、
前記気液分離器から前記電解槽へ水を供給することにより水を循環させる水循環ラインに設置される循環ポンプと、
前記循環ポンプに接続され、該循環ポンプへ給電するインバータと、
前記インバータを制御して、前記水循環ラインの循環水流量を変更する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電解槽の発熱量と前記電解槽における循環水の入口と出口との温度差の設定値とに基づいて、前記循環水流量を変更する、水電解装置。 an electrolytic cell for electrolyzing water;
a gas-liquid separator that separates the gas and water generated in the electrolytic cell;
a circulation pump installed in a water circulation line that circulates water by supplying water from the gas-liquid separator to the electrolytic cell;
an inverter connected to the circulation pump and supplying power to the circulation pump;
a control unit that controls the inverter to change the flow rate of circulating water in the water circulation line;
Equipped with
The control unit changes the flow rate of the circulating water based on a heat generation amount of the electrolytic cell and a set value of a temperature difference between an inlet and an outlet of the circulating water in the electrolytic cell.
前記電解槽で発生した気体と水とを分離する気液分離器と、
前記気液分離器から前記電解槽へ水を供給することにより水を循環させる水循環ラインに設置される循環ポンプと、
前記循環ポンプに接続され、該循環ポンプへ給電するインバータと、
前記インバータを制御して、前記水循環ラインの循環水流量を変更する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電解槽における循環水の出口温度が閾値温度より高いか否かを判定し、判定結果に基づいて前記循環水流量を変更する、水電解装置。 an electrolytic cell for electrolyzing water;
a gas-liquid separator that separates the gas and water generated in the electrolytic cell;
a circulation pump installed in a water circulation line that circulates water by supplying water from the gas-liquid separator to the electrolytic cell;
an inverter connected to the circulation pump and supplying power to the circulation pump;
a control unit that controls the inverter to change the flow rate of circulating water in the water circulation line;
Equipped with
The control unit determines whether an outlet temperature of the circulating water in the electrolytic cell is higher than a threshold temperature, and changes the flow rate of the circulating water based on a result of the determination.
Priority Applications (4)
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