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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024151185
(43)【公開日】2024-10-24
(54)【発明の名称】電解装置
(51)【国際特許分類】
C25B 15/02 20210101AFI20241017BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20241017BHJP
C25B 1/04 20210101ALI20241017BHJP
【ＦＩ】
C25B15/02
C25B9/00 A
C25B1/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023064377
(22)【出願日】2023-04-11
(71)【出願人】
【識別番号】000000033
【氏名又は名称】旭化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100165951
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 憲悟
(74)【代理人】
【氏名又は名称】君塚 絵美
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 啓太
(72)【発明者】
【氏名】金 相勲
(72)【発明者】
【氏名】扇 一輝
(72)【発明者】
【氏名】倉永 裕貴
【テーマコード（参考）】
4K021
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021BA02
4K021BA17
4K021BC09
4K021CA11
4K021CA15
(57)【要約】
【課題】安定して動作する堅牢性の高い電解装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本開示に係る電解装置１は、電解槽２と、ガス気液分離タンク３１と、ガスを圧縮して吐出する圧縮機３２と、第１の配管３４と、第１の弁３５と、第２の配管３６と、第２の弁３７と、第１の制御部５１と、第２の制御部５２と、を備え、第１の制御部５１は、制御が行われない場合に比べて、内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流（ｔ）に基づく第１のフィードフォワード制御と、内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第１のフィードバック制御により第１の弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御し、第２の制御部５２は、制御が行われない場合に比べて、前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動が小さくなるように、第１の水素流量ｆ１（ｔ）に基づく第２のフィードフォワード制御と、前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第２のフィードバック制御とにより、第２の弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】本開示に係る電解装置１は、電解槽２と、ガス気液分離タンク３１と、ガスを圧縮して吐出する圧縮機３２と、第１の配管３４と、第１の弁３５と、第２の配管３６と、第２の弁３７と、第１の制御部５１と、第２の制御部５２と、を備え、第１の制御部５１は、制御が行われない場合に比べて、内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流（ｔ）に基づく第１のフィードフォワード制御と、内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第１のフィードバック制御により第１の弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御し、第２の制御部５２は、制御が行われない場合に比べて、前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動が小さくなるように、第１の水素流量ｆ１（ｔ）に基づく第２のフィードフォワード制御と、前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第２のフィードバック制御とにより、第２の弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電流が供給されることによって分解されてガスを発生させる液体を収容する電解槽と、
前記電解槽から流出されたガス及び液体を分離するガス気液分離タンクと、
前記ガスを圧縮して吐出する圧縮機と、
前記ガス気液分離タンクと前記圧縮機の入口とを連通させる第１の配管と、
前記第１の配管を流れる前記ガスの流量である第１のガス流量を調整する第１の弁と、
前記圧縮機の出口と該圧縮機の入口とを前記圧縮機の外部において連通させる第２の配管と、
前記第２の配管を流れる前記ガスの流量であるスピルバック流量を調整する第２の弁と、
前記第１の弁の開度を制御する第１の制御部と、
前記第２の弁の開度を制御する第２の制御部と、を備え、
前記第１の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記ガス気液分離タンクの内圧の変動が小さくなるように、前記電流に基づく第１のフィードフォワード制御と、前記内圧に基づく第１のフィードバック制御とにより前記第１の弁の開度を制御し、
前記第２の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の入口の圧力である前段圧力の変動が小さくなるように、前記第１のガス流量に基づく第２のフィードフォワード制御と、前記前段圧力に基づく第２のフィードバック制御とにより、前記第２の弁の開度を制御する、電解装置。
前記電解槽から流出されたガス及び液体を分離するガス気液分離タンクと、
前記ガスを圧縮して吐出する圧縮機と、
前記ガス気液分離タンクと前記圧縮機の入口とを連通させる第１の配管と、
前記第１の配管を流れる前記ガスの流量である第１のガス流量を調整する第１の弁と、
前記圧縮機の出口と該圧縮機の入口とを前記圧縮機の外部において連通させる第２の配管と、
前記第２の配管を流れる前記ガスの流量であるスピルバック流量を調整する第２の弁と、
前記第１の弁の開度を制御する第１の制御部と、
前記第２の弁の開度を制御する第２の制御部と、を備え、
前記第１の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記ガス気液分離タンクの内圧の変動が小さくなるように、前記電流に基づく第１のフィードフォワード制御と、前記内圧に基づく第１のフィードバック制御とにより前記第１の弁の開度を制御し、
前記第２の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の入口の圧力である前段圧力の変動が小さくなるように、前記第１のガス流量に基づく第２のフィードフォワード制御と、前記前段圧力に基づく第２のフィードバック制御とにより、前記第２の弁の開度を制御する、電解装置。
【請求項2】
前記第１の制御部は、前記前段圧力にさらに基づく前記第１のフィードフォワード制御により、前記第１の弁の開度を制御する、請求項１に記載の電解装置。
【請求項3】
前記第２の制御部は、前記圧縮機が吐出したガスの流量である吐出ガス流量と、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力とにさらに基づく前記第２のフィードフォワード制御により、前記第２の弁の開度を制御する、請求項１に記載の電解装置。
【請求項4】
前記第２の制御部は、前記電流から前記第１のガス流量を推定し、推定された前記第１のガス流量に基づく前記第２のフィードフォワード制御により、前記第２の弁の開度を制御する、請求項１に記載の電解装置。
【請求項5】
前記第１の制御部は、前記ガス気液分離タンクへ流入する流入ガス流量、及び前記第１のガス流量に基づく前記内圧の特性を示す伝達関数と、前記電流に基づく前記流入ガス流量の特性を示す伝達関数と、前記第１の弁の開度に基づく前記第１のガス流量の特性を示す伝達関数と、前記前段圧力に基づく前記第１のガス流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記内圧の変動を表す第１の数式における、前記電流を含む項と前記前段圧力を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第１の弁の開度を制御し、
前記第２の制御部は、前記第１のガス流量、前記吐出ガス流量、及び前記スピルバック流量に基づく前記前段圧力の特性を示す伝達関数と、前記第２の弁の開度に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数と、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記前段圧力の変動を表す第２の数式における、前記第１のガス流量を含む項と、前記吐出ガス流量を含む項と、前記後段圧力を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第２の弁の開度を制御する、
請求項３に記載の電解装置。
前記第２の制御部は、前記第１のガス流量、前記吐出ガス流量、及び前記スピルバック流量に基づく前記前段圧力の特性を示す伝達関数と、前記第２の弁の開度に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数と、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記前段圧力の変動を表す第２の数式における、前記第１のガス流量を含む項と、前記吐出ガス流量を含む項と、前記後段圧力を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第２の弁の開度を制御する、
請求項３に記載の電解装置。
【請求項6】
前記圧縮機から吐出された前記ガスを収容するユーザ取合タンクと、
前記圧縮機と前記ユーザ取合タンクとを連通させる第３の配管と、
前記第３の配管に設けられた第３の弁と、
前記第３の弁の開度を制御する第３の制御部と、をさらに備え、
前記第３の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力の変動が小さくなるように、前記スピルバック流量に基づく第３のフィードフォワード制御と、前記後段圧力に基づく第３のフィードバック制御とにより、前記第３の弁の開度を制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電解装置。
前記圧縮機と前記ユーザ取合タンクとを連通させる第３の配管と、
前記第３の配管に設けられた第３の弁と、
前記第３の弁の開度を制御する第３の制御部と、をさらに備え、
前記第３の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力の変動が小さくなるように、前記スピルバック流量に基づく第３のフィードフォワード制御と、前記後段圧力に基づく第３のフィードバック制御とにより、前記第３の弁の開度を制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電解装置。
【請求項7】
前記第３の制御部は、前記圧縮機が吐出したガスの流量である吐出ガス流量と、前記ユーザ取合タンクの内圧とにさらに基づく前記第３のフィードフォワード制御により、前記第３の弁の開度を制御する、請求項６に記載の電解装置。
【請求項8】
前記第３の制御部は、前記圧縮機から前記第３の弁までを流れるガスの流量である第２のガス流量、及び前記第３の弁から前記ユーザ取合タンクまでを流れるガスの流量である第３のガス流量に基づく前記後段圧力の特性を示す伝達関数と、前記第３の弁の開度に基づく前記第３のガス流量の特性を示す伝達関数と、前記ユーザ取合タンクの内圧に基づく前記第３のガス流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記後段圧力を表す第３の数式における、前記吐出ガス流量を含む項と、前記スピルバック流量を含む項と、前記ユーザ取合タンクの内圧を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第３の弁の開度を制御する、請求項７に記載の電解装置。
【請求項9】
前記第３の制御部は、前記電流から前記スピルバック流量を推定し、推定された前記スピルバック流量に基づく前記第３のフィードフォワード制御により、前記第３の弁の開度を制御する、請求項６に記載の電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電解装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電解膜を用いて水を電気分解して、電解膜の一方の面側に酸素を発生させ、他方の面側に水素を発生させる水電解装置が提案されている。例えば、特許文献１には、このような水電解装置における電解膜の破損を防止するため、酸素気液分離タンクと外部とを連通させる酸素用配管に設けられた酸素圧力制御弁と、水素気液分離タンクと外部とを連通させる水素用配管に設けられた水素圧力制御弁とを制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２０／０３６１２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような水電解装置のような電解装置が安定して動作することにより、電解装置の堅牢性を向上させることが求められている。
【0005】
かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、安定して動作する堅牢性の高い電解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］
電流が供給されることによって分解されてガスを発生させる液体を収容する電解槽と、
前記電解槽から流出されたガス及び液体を分離するガス気液分離タンクと、
前記ガスを圧縮して吐出する圧縮機と、
前記ガス気液分離タンクと前記圧縮機の入口とを連通させる第１の配管と、
前記第１の配管を流れる前記ガスの流量である第１のガス流量を調整する第１の弁と、
前記圧縮機の出口と該圧縮機の入口とを前記圧縮機の外部において連通させる第２の配管と、
前記第２の配管を流れる前記ガスの流量であるスピルバック流量を調整する第２の弁と、
前記第１の弁の開度を制御する第１の制御部と、
前記第２の弁の開度を制御する第２の制御部と、を備え、
前記第１の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記ガス気液分離タンクの内圧の変動が小さくなるように、前記電流に基づく第１のフィードフォワード制御と、前記内圧に基づく第１のフィードバック制御とにより前記第１の弁の開度を制御し、
前記第２の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の入口の圧力である前段圧力の変動が小さくなるように、前記第１のガス流量に基づく第２のフィードフォワード制御と、前記前段圧力に基づく第２のフィードバック制御とにより、前記第２の弁の開度を制御する、電解装置。
［２］
前記第１の制御部は、前記前段圧力にさらに基づく前記第１のフィードフォワード制御により、前記第１の弁の開度を制御する、［１］に記載の電解装置。
［３］
前記第２の制御部は、前記圧縮機が吐出したガスの流量である吐出ガス流量と、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力とにさらに基づく前記第２のフィードフォワード制御により、前記第２の弁の開度を制御する、［１］又は［２］に記載の電解装置。
［４］
前記第２の制御部は、前記電流から前記第１のガス流量を推定し、推定された前記第１のガス流量に基づく前記第２のフィードフォワード制御により、前記第２の弁の開度を制御する、［１］から［３］のいずれかに記載の電解装置。
［５］
前記第１の制御部は、前記ガス気液分離タンクへ流入する流入ガス流量、及び前記第１のガス流量に基づく前記内圧の特性を示す伝達関数と、前記電流に基づく前記流入ガス流量の特性を示す伝達関数と、前記第１の弁の開度に基づく前記第１のガス流量の特性を示す伝達関数と、前記前段圧力に基づく前記第１のガス流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記内圧の変動を表す第１の数式における、前記電流を含む項と前記前段圧力を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第１の弁の開度を制御し、
前記第２の制御部は、前記第１のガス流量、前記吐出ガス流量、及び前記スピルバック流量に基づく前記前段圧力の特性を示す伝達関数と、前記第２の弁の開度に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数と、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記前段圧力の変動を表す第２の数式における、前記第１のガス流量を含む項と、前記吐出ガス流量を含む項と、前記後段圧力を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第２の弁の開度を制御する、［４］に記載の電解装置。
［６］
前記圧縮機から吐出された前記ガスを収容するユーザ取合タンクと、
前記圧縮機と前記ユーザ取合タンクとを連通させる第３の配管と、
前記第３の配管に設けられた第３の弁と、
前記第３の弁の開度を制御する第３の制御部と、をさらに備え、
前記第３の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力の変動が小さくなるように、前記スピルバック流量に基づく第３のフィードフォワード制御と、前記後段圧力に基づく第３のフィードバック制御とにより、前記第３の弁の開度を制御する、
［１］から［５］のいずれかに記載の電解装置。
［７］
前記第３の制御部は、前記圧縮機が吐出したガスの流量である吐出ガス流量と、前記ユーザ取合タンクの内圧とにさらに基づく前記第３のフィードフォワード制御により、前記第３の弁の開度を制御する、
［６］に記載の電解装置。
［８］
前記第３の制御部は、前記圧縮機から前記第３の弁までを流れるガスの流量である第２のガス流量、及び前記第３の弁から前記ユーザ取合タンクまでを流れるガスの流量である第３のガス流量に基づく前記後段圧力の特性を示す伝達関数と、前記第３の弁の開度に基づく前記第３のガス流量の特性を示す伝達関数と、前記ユーザ取合タンクの内圧に基づく前記第３のガス流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記後段圧力を表す第３の数式における、前記吐出ガス流量を含む項と、前記スピルバック流量を含む項と、前記ユーザ取合タンクの内圧を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第３の弁の開度を制御する、
［７］に記載の電解装置。
［９］
前記第３の制御部は、前記電流から前記スピルバック流量を推定し、推定された前記スピルバック流量に基づく前記第３のフィードフォワード制御により、前記第３の弁の開度を制御する、
［６］から［８］のいずれかに記載の電解装置。
［１］
電流が供給されることによって分解されてガスを発生させる液体を収容する電解槽と、
前記電解槽から流出されたガス及び液体を分離するガス気液分離タンクと、
前記ガスを圧縮して吐出する圧縮機と、
前記ガス気液分離タンクと前記圧縮機の入口とを連通させる第１の配管と、
前記第１の配管を流れる前記ガスの流量である第１のガス流量を調整する第１の弁と、
前記圧縮機の出口と該圧縮機の入口とを前記圧縮機の外部において連通させる第２の配管と、
前記第２の配管を流れる前記ガスの流量であるスピルバック流量を調整する第２の弁と、
前記第１の弁の開度を制御する第１の制御部と、
前記第２の弁の開度を制御する第２の制御部と、を備え、
前記第１の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記ガス気液分離タンクの内圧の変動が小さくなるように、前記電流に基づく第１のフィードフォワード制御と、前記内圧に基づく第１のフィードバック制御とにより前記第１の弁の開度を制御し、
前記第２の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の入口の圧力である前段圧力の変動が小さくなるように、前記第１のガス流量に基づく第２のフィードフォワード制御と、前記前段圧力に基づく第２のフィードバック制御とにより、前記第２の弁の開度を制御する、電解装置。
［２］
前記第１の制御部は、前記前段圧力にさらに基づく前記第１のフィードフォワード制御により、前記第１の弁の開度を制御する、［１］に記載の電解装置。
［３］
前記第２の制御部は、前記圧縮機が吐出したガスの流量である吐出ガス流量と、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力とにさらに基づく前記第２のフィードフォワード制御により、前記第２の弁の開度を制御する、［１］又は［２］に記載の電解装置。
［４］
前記第２の制御部は、前記電流から前記第１のガス流量を推定し、推定された前記第１のガス流量に基づく前記第２のフィードフォワード制御により、前記第２の弁の開度を制御する、［１］から［３］のいずれかに記載の電解装置。
［５］
前記第１の制御部は、前記ガス気液分離タンクへ流入する流入ガス流量、及び前記第１のガス流量に基づく前記内圧の特性を示す伝達関数と、前記電流に基づく前記流入ガス流量の特性を示す伝達関数と、前記第１の弁の開度に基づく前記第１のガス流量の特性を示す伝達関数と、前記前段圧力に基づく前記第１のガス流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記内圧の変動を表す第１の数式における、前記電流を含む項と前記前段圧力を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第１の弁の開度を制御し、
前記第２の制御部は、前記第１のガス流量、前記吐出ガス流量、及び前記スピルバック流量に基づく前記前段圧力の特性を示す伝達関数と、前記第２の弁の開度に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数と、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力に基づく前記スピルバック流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記前段圧力の変動を表す第２の数式における、前記第１のガス流量を含む項と、前記吐出ガス流量を含む項と、前記後段圧力を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第２の弁の開度を制御する、［４］に記載の電解装置。
［６］
前記圧縮機から吐出された前記ガスを収容するユーザ取合タンクと、
前記圧縮機と前記ユーザ取合タンクとを連通させる第３の配管と、
前記第３の配管に設けられた第３の弁と、
前記第３の弁の開度を制御する第３の制御部と、をさらに備え、
前記第３の制御部は、制御が行われない場合に比べて、前記圧縮機の出口の圧力である後段圧力の変動が小さくなるように、前記スピルバック流量に基づく第３のフィードフォワード制御と、前記後段圧力に基づく第３のフィードバック制御とにより、前記第３の弁の開度を制御する、
［１］から［５］のいずれかに記載の電解装置。
［７］
前記第３の制御部は、前記圧縮機が吐出したガスの流量である吐出ガス流量と、前記ユーザ取合タンクの内圧とにさらに基づく前記第３のフィードフォワード制御により、前記第３の弁の開度を制御する、
［６］に記載の電解装置。
［８］
前記第３の制御部は、前記圧縮機から前記第３の弁までを流れるガスの流量である第２のガス流量、及び前記第３の弁から前記ユーザ取合タンクまでを流れるガスの流量である第３のガス流量に基づく前記後段圧力の特性を示す伝達関数と、前記第３の弁の開度に基づく前記第３のガス流量の特性を示す伝達関数と、前記ユーザ取合タンクの内圧に基づく前記第３のガス流量の特性を示す伝達関数とを用いて前記後段圧力を表す第３の数式における、前記吐出ガス流量を含む項と、前記スピルバック流量を含む項と、前記ユーザ取合タンクの内圧を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように前記第３の弁の開度を制御する、
［７］に記載の電解装置。
［９］
前記第３の制御部は、前記電流から前記スピルバック流量を推定し、推定された前記スピルバック流量に基づく前記第３のフィードフォワード制御により、前記第３の弁の開度を制御する、
［６］から［８］のいずれかに記載の電解装置。
【発明の効果】
【0007】
本開示に係る電解装置によれば、安定して動作することにより、堅牢性を向上させことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
図１に示すように、第１の実施形態に係る電解装置１は、電解槽２と、水素気液分離タンク（ガス気液分離タンク）３１と、圧縮機３２と、ユーザ取合タンク３３と、第１の水素用配管（第１の配管）３４と、第１の水素用弁（第１の弁）３５と、第２の水素用配管（第２の配管）３６と、第２の水素用弁（第２の弁）３７と、第３の水素用配管（第３の配管）３８と、第３の水素用弁（第３の弁）３９と、酸素気液分離タンク４１と、酸素用配管４２と、酸素用弁４３と、制御装置５とを備えている。電解装置１は、１つの電解槽２を備えてもよいし、複数の電解槽２を備えてもよい。
【0011】
電解装置１は、液体を第１のガス及び第２のガスに電気分解することができる。例えば、液体は水であってよく、電解装置１は、水を酸素および水素に電気分解する水電解装置とすることができる。しかしながら、この例に限られず、例えば、液体は食塩水であってよく、電解装置１が食塩水を電気分解する食塩水電気分解装置であってもよい。なお、以降の説明では、電解装置１が水を電気分解する例を説明し、該例では、液体は水であり、第１のガスは水素（以降、単に「ガス」ということがある）、及び第２のガスは酸素である。
【0012】
電解槽２は、水（液体）Ｗｔを収容し、電流Ｉｃ（ｔ）が供給されることによって分解されて水素（ガス）及び酸素（ガス）を発生させる。具体的には、電解槽２は、陰極が取り付けられた陰極室２１と、陽極が取り付けられた陽極室２２と、陰極室２１と陽極室２２とを区画する電解膜２３とを備える。このように構成された電解槽２に収容された水Ｗｔに電流Ｉｃ（ｔ）が供給されて該水Ｗｔが電気分解されると、陰極室２１内（即ち、電解膜２３の一方の面２３ａ側の区画。以下、「水素発生部」ともいう。）に水素が発生する。発生した水素と水Ｗｔとは、配管２４を介して、水素気液分離タンク３１に送出される。また、電解槽２に収容された水Ｗｔが電流Ｉｃ（ｔ）により電気分解されると、陽極室２２内（即ち、電解膜２３の他方の面２３ｂ側の区画。以下、「酸素発生部」ともいう。）に酸素が発生する。発生した酸素と水Ｗｔとは、配管２５を介して、酸素気液分離タンク４１に送られる。なお、上述した電流Ｉｃ（ｔ）は、発電装置によって供給される。発電装置は、自然エネルギーによって発電する装置であってよく、例えば、風力発電装置、太陽光発電装置、及び地熱発電装置とすることができる。
【0013】
電解膜２３は、イオン透過性を有する。電解膜２３は、ガス透過性が低く、イオン伝導率が高く、電子電導度が小さく、強度が強いことが好ましい。電解膜２３は、例えば、イオン交換能を有するイオン交換膜、電解液を浸透できる多孔膜とすることができる。
【0014】
多孔膜は、複数の微細な貫通孔を有し、電解液が透過できる構造を有する膜状部材である。電解液が多孔膜に浸透することにより、イオン伝導を発現するため、孔径、気孔率、親水性といった多孔構造の調整が非常に重要となる。また、多孔膜は、電解液を透過させるだけでなく、発生ガスを通過させないこと、即ちガスの遮断性を有することも求められる。そのため、ガスの遮断性の観点からも、多孔構造の調整が重要となる。
【0015】
多孔膜は、高分子多孔膜、無機多孔膜、織布、不織布等の膜状部材とすることができる。これらの膜状部材は、公知の技術によって製造され得る。例えば、高分子多孔膜は、相転換法（ミクロ相分離法）、抽出法、延伸法、湿式ゲル延伸法等によって製造され得る。また、多孔膜の材料は、例えば、高分子材料と親水性無機粒子とを含むことが好ましい。親水性無機粒子を含むことにより、多孔膜に親水性を付与することができる。
【0016】
高分子材料は、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリビニリデンフロライド、ポリカーボネート、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロスルホン酸、パーフルオロカルボン酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド等が挙げられる。これらの中でも、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、及びポリテトラフルオロエチレンの少なくとも１つ以上を含むことが好ましく、ポリスルホンを含むことがより好ましい。
【0017】
多孔膜の孔径は、分離能、強度等の膜物性を適切に得るために、調整されることが好ましい。また、電解装置１がアルカリ水を電解する場合、陽極から発生する酸素及び陰極から発生する水素の混合を防止し、かつ電解における電圧損失を低減する観点からも、孔径が調整されることが好ましい。例えば、多孔膜の平均孔径が大きいほど、単位面積あたりの多孔膜の透過量は大きくなり、特に、電解においては多孔膜のイオン透過性が良好となり、電圧損失を低減しやすくなる傾向にある。また、多孔膜の平均孔径が大きいほど、アルカリ水との接触表面積が小さくなるので、ポリマーの劣化が抑制される傾向にある。
【0018】
一方、多孔膜の平均孔径が小さいほど、多孔膜の分離精度が高くなり、電解においては多孔膜のガス遮断性が良好となる傾向にある。さらに、後述する粒径の小さな親水性無機粒子を多孔膜に担持した場合、欠落せず保持することができる。これにより、親水性無機粒子が持つ高い保持能力を付与でき、長期に亘ってその効果を維持することができる。
【0019】
かかる観点から、多孔膜の平均孔径は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。多孔膜は、孔径がこの範囲であれば、優れたガス遮断性と高いイオン透過性とを両立することができる。また、多孔膜の孔径は、実際に使用する温度域において調整されることが好ましい。例えば、多孔膜を９０℃の環境下でアルカリ水電解に用いる場合は、９０℃で上記の孔径の範囲を満足させることが好ましい。また、多孔膜をアルカリ水電解に用いる場合、より優れたガス遮断性と高いイオン透過性とを発現できる範囲として、多孔膜の平均孔径は０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることがより好ましい。
【0020】
本実施形態の多孔膜の平均孔径は、完全性試験機（ザルトリウス・ステディム・ジャパン社製「Sartocheck Junior BP－Plus」）を使用して以下の方法で測定される平均透水孔径とすることができる。平均透水孔径の測定では、まず、多孔膜から芯材も含めて所定の大きさのサンプルを切り出す。次に、サンプルを任意の耐圧容器にセットして、耐圧容器内を純水で満たす。次に、耐圧容器を所定温度に設定した恒温槽内で保持し、耐圧容器内部が所定温度になってから測定を開始する。測定が始まると、サンプルの上面側が窒素で加圧されていき、サンプルの下面側から上面側へ純水が透過してくるので、純水が透過してくる際のサンプルの上面側の圧力及びサンプルを透過する純水の透過流量の数値を記録する。平均透水孔径は、圧力が１０ｋＰａから３０ｋＰａの間の圧力と透水流量との勾配を使い、以下のハーゲンポアズイユの式から求めることができる。
平均透水孔径（ｍ）＝｛３２ηＬμ０／（εＰ）｝０．５
μ０（ｍ／ｓ）＝流量（ｍ３／ｓ）／流路面積（ｍ２）
ここで、ηは水の粘度（Ｐａ・ｓ）、Ｌは多孔膜の厚み（ｍ）、μ０は見かけの流速、εは空隙率、Ｐは圧力（Ｐａ）である。
平均透水孔径（ｍ）＝｛３２ηＬμ０／（εＰ）｝０．５
μ０（ｍ／ｓ）＝流量（ｍ３／ｓ）／流路面積（ｍ２）
ここで、ηは水の粘度（Ｐａ・ｓ）、Ｌは多孔膜の厚み（ｍ）、μ０は見かけの流速、εは空隙率、Ｐは圧力（Ｐａ）である。
【0021】
電解装置１がアルカリ水を電解する場合、ガス遮断性、親水性の維持、気泡の付着によるイオン透過性低下の防止、さらには長時間安定した電解性能（低電圧損失等）が得られるといった観点から、多孔膜の気孔率が調整されることが好ましい。特に、ガス遮断性、低電圧損失等を高いレベルで両立させるといった観点から、多孔膜の気孔率の下限は、３０％以上であることが好ましく、３５％以上であることがより好ましく、４０％以上であることが更に好ましい。また、気孔率の上限は、７０％以下であることが好ましく、６５％以下であることがより好ましく、５５％以下であることが更に好ましい。多孔膜の気孔率が上記上限値以下であれば、膜内をイオンが透過しやすく、膜の電圧損失を抑制することができる。
【0022】
本実施形態の多孔膜の気孔率は、アルキメデス法により求められる開気孔率を用いて求められる。例えば、開気孔率は、以下の式から求めることができる。
開気孔率Ｐ（％）＝ρ／（１＋ρ）×１００
ρ＝（Ｗ３－Ｗ１）／（Ｗ３－Ｗ２）
ここで、Ｗ１は多孔膜の乾燥質量（ｇ）、Ｗ２は多孔膜の水中質量（ｇ）、Ｗ３は多孔膜の飽水質量（ｇ）である。
開気孔率Ｐ（％）＝ρ／（１＋ρ）×１００
ρ＝（Ｗ３－Ｗ１）／（Ｗ３－Ｗ２）
ここで、Ｗ１は多孔膜の乾燥質量（ｇ）、Ｗ２は多孔膜の水中質量（ｇ）、Ｗ３は多孔膜の飽水質量（ｇ）である。
【0023】
気孔率の測定では、まず、純水で洗浄した多孔膜から３ｃｍ×３ｃｍの大きさのサンプルを３枚切り出し、３枚のサンプルのＷ２及びＷ３を測定する。次に、３枚のサンプルを５０℃に設定された乾燥機で１２時間以上静置して乾燥させた後、３枚のサンプルのＷ１を測定する。開気孔率は、測定したＷ１、Ｗ２、Ｗ３の値を使い、上記の式から求めることができる。そして、３枚のサンプルそれぞれの開気孔率の算術平均値を気孔率とする。
多孔膜の厚みは、特に限定されないが、１００μｍ以上７００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上６００μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以上６００μｍ以下であることが更に好ましい。多孔膜の厚みが１００μｍ以上であると、突刺し等で破れ難く、電極間がショートし難く、またガス遮断性が良好となる。また、６００μｍ以下であると、電圧損失が増大し難く、また厚みのばらつきによる影響が少なくなる。
多孔膜の厚みは、特に限定されないが、１００μｍ以上７００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上６００μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以上６００μｍ以下であることが更に好ましい。多孔膜の厚みが１００μｍ以上であると、突刺し等で破れ難く、電極間がショートし難く、またガス遮断性が良好となる。また、６００μｍ以下であると、電圧損失が増大し難く、また厚みのばらつきによる影響が少なくなる。
【0024】
また、多孔膜の厚みが、２５０μｍ以上であれば、一層優れたガス遮断性が得られ、また、衝撃に対する多孔膜の強度を一層向上させることができる。この観点より、多孔膜の厚みの下限は、３００μｍ以上であることがより好ましく、３５０μｍ以上であることが更に好ましく、４００μｍ以上であることがより一層好ましい。一方、多孔膜の厚みが、７００μｍ以下であれば、運転時に孔内に含まれる電解液の抵抗によりイオンの透過性が阻害され難く、一層優れたイオン透過性を維持することができる。この観点より、多孔膜の厚みの上限は、６００μｍ以下であることがより好ましく、５５０μｍ以下であることが更に好ましく、５００μｍ以下であることがより一層好ましい。
【0025】
多孔膜は、高いイオン透過性及び高いガス遮断性を発現するために、親水性無機粒子を含有していることが好ましい。多孔膜に親水性無機粒子を含有させる方法としては、例えば、親水性無機粒子を多孔膜の表面に付着させる方法、親水性無機粒子の一部を多孔膜の内部に埋没させる方法、親水性無機粒子を多孔膜の空隙部に内包させる方法を使用できる。また、多孔膜の空隙部に内包させる方法によれば、親水性無機粒子が多孔膜の空隙から脱離し難くなり、多孔膜の高いイオン透過性及び高いガス遮断性を長時間維持できる。
【0026】
親水性無機粒子は、例えば、ジルコニウム、ビスマス、セリウムの酸化物又は水酸化物；周期律表第ＩＶ族元素の酸化物；周期律表第ＩＶ族元素の窒化物、及び周期律表第ＩＶ族元素の炭化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機物とすることができる。親水性無機粒子は、これらの中でも、化学的安定性の観点から、ジルコニウム、ビスマス、セリウムの酸化物、周期律表第ＩＶ族元素の酸化物とすることが好ましく、ジルコニウム、ビスマス、セリウムの酸化物とすることがより好ましく、酸化ジルコニウムを用いることが更に好ましい。また、親水性無機粒子の形態は、例えば、微粒子形状であることが好ましい。
【0027】
また、電解槽２には、電解槽２に供給される電流Ｉｃ（ｔ）を検出する電流センサＳ１と、電解槽２内の水Ｗｔの温度ＴＨ（ｔ）、ＴＯ（ｔ）を検出する温度センサＳ２とが設けられていてもよい。ここで、温度ＴＨ（ｔ）は、陰極室２１内の陰極近傍における水Ｗｔの温度である。即ち、水素発生部の水Ｗｔの温度である。また、温度ＴＯ(t)は、陽極室２２内の陽極近傍における水Ｗｔの温度である。即ち、酸素発生部の水Ｗｔの温度である。また、電流Ｉｃ（ｔ）、並びに温度ＴＨ（ｔ）及びＴＯ（ｔ）を示す情報は、制御装置５に入力される。
【0028】
水素気液分離タンク３１は、電解槽２から流出された水素と水とを分離する。具体的には、水素気液分離タンク３１は、電解槽２から送られてくる水素と水Ｗｔとを収容する。水素気液分離タンク３１内では、水Ｗｔが下側に位置し、水素が上側に位置することにより、水素と水Ｗｔとが分離される。水素気液分離タンク３１の下端側には、電解槽２の給水口側と連通する水用配管２６が連通されている。そして、水素気液分離タンク３１内の水Ｗｔは、水用配管２６を介して電解槽２の陰極室２１及び陽極室２２に供給される。なお、電気分解等により電解槽２に収容されていた水Ｗｔが減少すると、水供給ポンプ２７を介して電解槽２に水Ｗｔが外部から供給される。
【0029】
また、水素気液分離タンク３１には水素気液分離タンク３１内の水位ＬＨ(t)を検出する水位センサＳ３が設けられていてもよい。水位ＬＨ(t)を示す情報は、制御装置５に入力される。さらに、水素気液分離タンク３１内には、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）を検出する圧力センサＳ４が設けられていてもよい。圧力センサＳ４によって検出された、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）を示す情報は制御装置５に入力される。
【0030】
圧縮機３２は、ガスを圧縮して送出する。具体的には、圧縮機３２は、水素気液分離タンク３１から流出した水素を該圧縮機３２内に流入させてユーザ取合タンク３３に向けて吐出する。
【0031】
ユーザ取合タンク３３は、圧縮機３２から吐出された水素を収容する。具体的には、ユーザ取合タンク３３は、水素気液分離タンク３１から流出され、圧縮機３２によって吐出された水素を収容する。ユーザ取合タンク３３は、１）水素気液分離タンク３１の気相部分と第１の水素用配管３４の第１の水素用弁３５までの容積、２）第１の水素用配管３４の第１の水素用弁３５から圧縮機３２入口までの容積（第２の水素用配管３６の第２の水素用弁３７から圧縮機３２入口側の配管を含む）に対して十分に大きい容積を有するため、流入する水素流量の変動によるユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕの変動は、第１の水素用配管３４及び第２の水素用配管３６における圧力の変動に比べて小さい。ユーザ取合タンク３３内には、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ（ｔ）を検出する圧力センサＳ７が設けられていてもよい。圧力センサＳ７によって検出された、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ（ｔ）を示す情報は制御装置５に入力される。
【0032】
第１の水素用配管３４は、水素気液分離タンク３１と圧縮機３２とを連通させる。例えば、第１の水素用配管３４の一方の端部は、水素気液分離タンク３１の上端側に設けられ、第１の水素用配管３４の他方の端部は圧縮機３２の入口に設けられていてもよい。これにより、水素気液分離タンク３１から流出された水素は、圧縮機３２に流入することができる。
【0033】
第１の水素用弁３５は、第１の水素用配管３４を流れる水素の流量である第１の水素流量（第１のガス流量）ｆ１（ｔ）を調整する。第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）が高いほど第１の水素流量ｆ１（ｔ）が大きく、開度ｕ１（ｔ）が低いほど第１の水素流量ｆ１（ｔ）が小さくなる。具体的には、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）は、追って詳細に説明する第１の制御部５１によって制御される。
【0034】
第１の水素用配管３４の第１の水素用弁３５と圧縮機３２の間には、圧縮機３２の入口の圧力である前段圧力Ｐ１（ｔ）を検出する圧力センサＳ８が設けられる。圧力センサＳ８によって検出された、前段圧力Ｐ１（ｔ）を示す情報は制御装置５に入力される。なお、図１において、圧力センサＳ８は、紙面の都合により第１の水素用配管３４の外側に示されているが、圧力センサＳ８は、第１の水素用配管３４内に設けられている。
【0035】
第２の水素用配管３６は、圧縮機３２の出口と入口とを該圧縮機３２の外部において連通させる。これにより、圧縮機３２から流出された水素の一部は、圧縮機３２の入口に流入することができる。
【0036】
第２の水素用弁３７は、第２の水素用配管３６を流れる水素の流量であるスピルバック流量ｆ２１（ｔ）を調整する。第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）が高いほどスピルバック流量ｆ２１（ｔ）が大きく、開度ｕ２（ｔ）が低いほどスピルバック流量ｆ２１（ｔ）が小さくなる。具体的には、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）は、追って詳細に説明する第２の制御部５２によって制御される。
【0037】
第３の水素用配管３８の圧縮機３２と第２の水素用弁３７との間には、圧縮機３２の出口の圧力である後段圧力Ｐ２（ｔ）を検出する圧力センサＳ９が設けられる。圧力センサＳ９によって検出された、後段圧力Ｐ２（ｔ）を示す情報は制御装置５に入力される。なお、図１において、圧力センサＳ８は、紙面の都合により第３の水素用配管３８の外側に示されているが、圧力センサＳ８は、第３の水素用配管３８内に設けられている。
【0038】
第３の水素用配管３８は、圧縮機３２とユーザ取合タンク３３とを連通させる。これにより、圧縮機３２から流出された水素がユーザ取合タンク３３に流入することができる。なお、第３の水素用配管３８における圧縮機３２から第３の水素用弁３９までを流れる水素の流量を第２の水素流量（第２のガス流量）ｆ２（ｔ）として説明する。第２の水素流量ｆ２（ｔ）は、圧縮機３２が吐出した水素の流量である吐出水素流量（吐出ガス流量）ｆｃ（ｔ）からスピルバック流量ｆ２１（ｔ）を減じた流量である。
【0039】
第３の水素用弁３９は、第３の水素用配管３８に設けられている。第３の水素用弁３９は、第３の水素用配管３８における第３の水素用弁３９からユーザ取合タンク３３までを流れる水素の流量である第３の水素流量（第３のガス流量）ｆ３（ｔ）を調整することができる。第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）が高いほど第３の水素流量ｆ３（ｔ）が大きく、開度ｕ３（ｔ）が低いほど第３の水素流量ｆ３（ｔ）が小さくなる。具体的には、第３の水素用弁３９の開度ｕ２（ｔ）は、追って詳細に説明する第３の制御部５３によって制御される。
【0040】
酸素気液分離タンク４１は、電解槽２から流出される酸素と水Ｗｔとを収容する。酸素気液分離タンク４１内では、水Ｗｔが下側に位置し、酸素が上側に位置し、収容された酸素と水Ｗｔとが分離される。また、酸素気液分離タンク４１の下端には、水素気液分離タンク３１と同様に、水用配管２６が連通されている。そして、酸素気液分離タンク４１に収容されている水Ｗｔも水用配管２６を介して陰極室２１及び陽極室２２に供給される。
【0041】
また、酸素気液分離タンク４１には酸素気液分離タンク４１内の水位ＬＯ(t)を検出する水位センサＳ５が設けられていてもよい。水位ＬＯ(t)を示す情報は、制御装置５に入力される。さらに、酸素気液分離タンク４１内には、酸素による酸素気液分離タンク４１のタンク内圧ＰＯ０(t)を検出する圧力センサＳ６が設けられていてもよい。酸素用タンク内圧センサによって検出されたタンク内圧ＰＯ０(t)は制御装置５に入力される。
【0042】
酸素用配管４２は、酸素気液分離タンク４１と外部のタンクとを連通させる。これにより、酸素気液分離タンク４１から流出された酸素は、外部のタンクに流入することができる。
【0043】
酸素用弁４３は、酸素用配管４２を流れる酸素の流量を調整することができる。酸素用弁４３の開度ｕＯ１（ｔ）が高いほど酸素用配管４２を流れる酸素の流量ｆＯ１（ｔ）が大きく、開度ｕＯ１（ｔ）が低いほど酸素用配管４２を流れる酸素の流量ｆＯ１（ｔ）が小さくなる。なお、酸素の流量ｆＯ１（ｔ）は、流量計ＭＯ１によって計測されてよい。具体的には、酸素用弁４３の開度ｕＯ１（ｔ）は、追って詳細に説明する酸素用制御部５４によって制御される。
【0044】
制御装置５は、メモリ、プロセッサ等を備えるコンピュータによって構成される。メモリは、プロセッサで実行可能な制御装置５の制御プログラムを記憶している。また、メモリは制御プログラムの実行に必要な各種データを記憶する。プロセッサは、メモリから制御プログラムを読み出し、追って詳細に説明する制御装置５の処理を実行する。
【0045】
制御装置５は、第１の制御部５１と、第２の制御部５２と、第３の制御部５３と、酸素用制御部５４とを備える。
【0046】
第１の制御部５１は、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。第１の制御部５１は、制御が行われない場合に比べて、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流Ｉｃ（ｔ）に基づく第１のフィードフォワード制御と、内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第１のフィードバック制御とにより、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。
【0047】
具体的には、第１の制御部５１は、前段圧力Ｐ１（ｔ）にさらに基づく第１のフィードフォワード制御により、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。さらに具体的には、第１の制御部５１は、第１のフィードフォワード制御及び第１のフィードバック制御によって決定される、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）及び電流Ｉｃ（ｔ）に応じて水素気液分離タンク３１へ流入する流入水素流量（流入ガス流量）ｆ０（ｔ）と、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）に応じた第１の水素流量ｆ１（ｔ）とに基づいて第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。このとき、上述したように、第１の制御部５１は、該制御が行われない場合に比べて、内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。例えば、第１の制御部５１は、内圧Ｐ０（ｔ）の変動がなくなるように第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御してもよい。
【0048】
流入水素流量ｆ０（ｔ）は、水素気液分離タンク３１の入口に設けられた流量計によって測定されてもよい。また、第１の水素流量ｆ１（ｔ）は、第１の水素用配管３４内に設けられた流量計Ｍ１によって測定されてもよい。なお、図１において、流量計Ｍ１は、紙面の都合により第１の水素用配管３４の外側に示されているが、流量計Ｍ１は、第１の水素用配管３４内に設けられている。流量計Ｍ１によって測定された、第１の水素流量ｆ１（ｔ）を示す情報は制御装置５に入力されてよい。
【0049】
第２の制御部５２は、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。第２の制御部５２は、制御が行われない場合に比べて、圧縮機３２の入口の圧力である前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動が小さくなるように、第１の水素流量ｆ１（ｔ）に基づく第２のフィードフォワード制御と、前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第２のフィードバック制御とにより第２の酸素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。上述したように、第１の水素流量ｆ１（ｔ）は、第１の水素用配管３４を流れる水素の流量である。前段圧力Ｐ１（ｔ）は、圧縮機３２の入口における圧力である。なお、第１の水素用配管３４における、第１の水素用弁３５の出口から圧縮機３２までは遮られることなく連通されているため、前段圧力Ｐ１（ｔ）は、第１の水素用弁３５の出口の圧力でもある。
【0050】
具体的には、第２の制御部５２は、圧縮機３２が吐出した水素の流量である吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、圧縮機３２の出口の圧力である後段圧力Ｐ２（ｔ）とにさらに基づく第２のフィードフォワード制御により、第２の弁の開度を制御する。例えば、第２の制御部５２は、第１のフィードフォワード制御及び第１のフィードバック制御によって決定される第１の水素流量ｆ１（ｔ）と、圧縮機３２が吐出した水素の流量である吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）とに基づいて第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。このとき、上述したように、第２の制御部５２は、該制御が行われない場合に比べて前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動が小さくなるように第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。例えば、第２の制御部５２は、前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動がなくなるように第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御してもよい。
【0051】
なお、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）は、圧縮機３２の設定により予め定められた流量となるように吐出される量であってよい。また、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）は、第２の水素用配管３６内に設けられた流量計Ｍ２１によって測定されてもよい。なお、図１において、流量計Ｍ２１は、紙面の都合により第２の水素用配管３６の外側に示されているが、流量計Ｍ１は、第２の水素用配管３６内に設けられている。流量計Ｍ２１によって測定された、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）を示す情報は制御装置５に入力されてよい。
【0052】
第３の制御部５３は、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する。第３の制御部５３は、制御が行われない場合に比べて、後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動が小さくなるように、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）に基づく第３のフィードフォワード制御と、後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づく第３のフィードバック制御とにより、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する。後段圧力Ｐ２（ｔ）は、圧縮機３２の出口の圧力である。なお、第１の水素用配管３４における、圧縮機３２の出口から第３の水素用弁３９の入口までは遮られることなく連通されているため、後段圧力Ｐ２（ｔ）は、第３の水素用弁３９の入口の圧力でもある。
【0053】
具体的には、第３の制御部５３は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ（ｔ）とにさらに基づく第３のフィードフォワード制御により、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する。さらに、具体的には、第３の制御部５３は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）から、第２のフィードフォワード制御及び第２のフィードバック制御によって決定されるスピルバック流量ｆ２１（ｔ）を減じた第２の水素流量ｆ２（ｔ）と、第３の水素用弁３９からユーザ取合タンク３３に向けて流れる第３の水素流量ｆ３（ｔ）とに基づいて第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する。このとき、上述したように、第３の制御部５３は、該制御が行われない場合に比べて後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動が小さくなるように第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御することができる。例えば、第３の制御部５３は、後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動がなくなるように第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御してもよい。
【0054】
なお、第２の水素流量ｆ２（ｔ）は、第３の水素用配管３８内における圧縮機３２から第３の水素用弁３９までの任意の位置に設けられた流量計Ｍ２によって測定されてもよい。なお、図１において、流量計Ｍ２は、紙面の都合により第３の水素用配管３８の外側に示されているが、流量計Ｍ２は、第３の水素用配管３８内における圧縮機３２から第３の水素用弁３９までの任意の位置に設けられている。また、第３の水素流量ｆ３（ｔ）は、第３の水素用配管３８内における第３の水素用弁３９からユーザ取合タンク３３までの任意の位置に設けられた流量計Ｍ３によって測定されてもよい。なお、図１において、流量計Ｍ３は、紙面の都合により第３の水素用配管３８の外側に示されているが、流量計Ｍ３は、第３の水素用配管３８内における第３の水素用弁３９からユーザ取合タンク３３までの任意の位置に設けられている。流量計Ｍ２１によって測定された、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）を示す情報は制御装置５に入力されてよい。
【0055】
【0056】
図２に示すように、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）は、流入水素流量ｆ０（ｔ）と、第１の水素流量ｆ１（ｔ）と、水素流量に対する水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の特性とに基づいて定まる。なお、内圧Ｐ０（ｔ）の特性は水素気液分離タンク３１の気相体積Ｖ０に依存する。また、流入水素流量ｆ０（ｔ）は、電解槽２に供給される電流Ｉｃ（ｔ）と、電流Ｉｃ（ｔ）に対する水素発生特性と水素発生量に対する流入水素流量ｆ０（ｔ）の特性とに基づいて定まる。なお、電流Ｉｃ（ｔ）に対する水素発生特性は、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）及び温度ＴＨ（ｔ）に依存する。さらに、第１の水素流量ｆ１（ｔ）は、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）と、開度ｕ１（ｔ）に対する第１の水素流量ｆ１（ｔ）の特性とに基づいて定まる。なお、開度ｕ１（ｔ）に対する第１の水素流量ｆ１（ｔ）の特性は内圧Ｐ０（ｔ）及び前段圧力Ｐ１（ｔ）に依存する。
【0057】
水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の時間変化は、以下の式（１）に示すように、流入水素流量ｆ０（ｔ）と第１の水素流量ｆ１（ｔ）との差分に基づいて定まる。式（１）において、ｐの上に「－」を付した記号は定圧であり、ｖの上に「－」を付した記号は比容積である。
【数1】
【0058】
式（１）に示すように、流入水素流量ｆ０（ｔ）が増加すると内圧Ｐ０（ｔ）の上昇率は高く、第１の水素流量ｆ１（ｔ）が増加すると内圧Ｐ０（ｔ）の上昇率は低い。また、水素気液分離タンク３１内の気相体積Ｖ０が小さいほど内圧Ｐ０（ｔ）の上昇率は高く、水素気液分離タンク３１内の気相体積Ｖ０が大きいほど内圧Ｐ０（ｔ）の上昇率は低い。なお、水素気液分離タンク３１のサイズは一定であるため、気相体積Ｖ０は、水素気液分離タンク３１に収容されている水Ｗｔの体積に基づいて算出され得る。また、水素気液分離タンク３１の形状は一定であるため、水Ｗｔの体積は上述した水位ＬＨ（ｔ）に基づいて算出され得る。
【0059】
式（１）に示される内圧Ｐ０（ｔ）の時間変化をラプラス変換することによって、内圧Ｐ０は、以下の式（２）に示すように表される。式（２）において、ｓはラプラス演算子である。
【数2】
【0060】
また、流入水素流量ｆ０（ｔ）は、以下の式（３）によって表される。式（３）において、ＴＶは時定数であり、τは換算係数（ゲイン）であり、測定された電流Ｉｃ（ｔ）及び流入水素流量ｆ０（ｔ）を示すデータに式（３）をフィッティングすることによって決定されてよい。
【数3】
【0061】
式（３）に示すように、電解槽２に供給される電流Ｉｃ（ｔ）が大きいほど流入水素流量ｆ０（ｔ）は大きく、電流Ｉｃ（ｔ）が小さいほど流入水素流量ｆ０（ｔ）は小さい。また、熱力学における状態方程式により、水素気液分離タンク３１内の温度ＴＨ（ｔ）が高いほど、流入水素流量ｆ０（ｔ）は大きい。また、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）が低いほど、流入水素流量ｆ０（ｔ）は大きい。また、式（３）における１／（ＴＶｓ＋１）は電解槽２で発生した水素が内圧Ｐ０（ｔ）に影響を及ぼすまでの時間特性を表している。具体的には、式（３）における１／（ＴＶｓ＋１）により、流入水素流量ｆ０（ｔ）が、電解槽２に電流Ｉｃ（ｔ）が供給されたときに増加するのではなく、一次遅れを伴って増加することが表されている。
【0062】
また、第１の水素流量ｆ１（ｔ）は、以下の式（４）によって表される。式（４）において、Ｃｖｍａｘは、第１の水素用弁３５における水素の流れやすさを示す容量係数であるＣｖ（flow capacity rating of valve）値である。ｍ（ｕ１）は、第１の水素用弁３５の特性に応じた関数である。例えば、ｍ（ｕ１）は、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）に対して線形又は非線形に０から１の範囲の値を出力する関数である。ｋは定数であり、例えば、１３．７である。なお、以降に示す数式では、各値又は各関数におけるカッコ書きで示されるパラメータは省略されていることがある。例えば、以下の式（４）において、Ｐ０（t）及びＰ１（t）それぞれの（ｔ）が省略され、単にＰ０及びＰ１と示されている。
【数4】
【0063】
また、第１の水素用弁３５は、水素を圧送する機能を有さず、単に、第１の水素用配管３４を開閉しているため、式（４）からも理解されるように、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）が前段圧力Ｐ１（ｔ）より高い場合に、水素は、水素気液分離タンク３１から圧縮機３２に向かって流出される。また、開度ｕ１（ｔ）が同じである場合、内圧Ｐ０（ｔ）と前段圧力Ｐ１（ｔ）との関係が変化すると、第１の水素流量ｆ１（ｔ）は変化する。具体的には、内圧Ｐ０（ｔ）が高いほど第１の水素流量ｆ１（ｔ）は大きく、前段圧力Ｐ１（ｔ）が低いほど第１の水素流量ｆ１（ｔ）は小さくなる。
【0064】
また、図２に示すように、前段圧力Ｐ１（ｔ）は、第１の水素流量ｆ１（ｔ）と、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）と、水素流量に対する前段圧力Ｐ１（ｔ）の特性とに基づいて定まる。また、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）は、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）と、開度ｕ２（ｔ）に対するスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性とに基づいて定まる。なお、開度ｕ２（ｔ）に対するスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性は、前段圧力Ｐ１（ｔ）及び後段圧力Ｐ２（ｔ）に依存し、水素流量に対する前段圧力Ｐ１（ｔ）の特性は、第１の水素用配管３４における気相体積Ｖ１に依存する。
【0065】
前段圧力Ｐ１（ｔ）の時間変化は、以下の式（５）に示すように、第１の水素流量ｆ１（ｔ）及びスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の合計と、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）との差分に基づいて定まる。
【数5】
【0066】
スピルバック流量ｆ２１（ｔ）は、以下の式（６）によって表される。式（６）において、ｍ（ｕ２）は、上述したｍ（ｕ１）と同様に、弁の特性に基づく関数である。例えば、ｍ（ｕ２）は、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）に対して線形又は非線形に０から１の範囲の値を出力する関数である。
【数6】
【0067】
また、図２に示すように、後段圧力Ｐ２（ｔ）は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）と、第３の水素流量ｆ３（ｔ）と、水素流量に対する後段圧力Ｐ２（ｔ）の特性とに基づいて定まる。また、第３の水素流量ｆ３（ｔ）は、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）と、開度ｕ３（ｔ）に対する後段圧力Ｐ２（ｔ）の特性とに基づいて定まる。なお、開度ｕ３（ｔ）に対する後段圧力Ｐ２（ｔ）の特性は、後段圧力Ｐ２（ｔ）及びユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ（ｔ）に依存し、水素流量に対する後段圧力Ｐ２（ｔ）の特性は、第３の水素用配管３８の気相体積Ｖ２に依存する。
【0068】
後段圧力Ｐ２（ｔ）の時間変化は、以下の式（７）に示すように、第２の水素流量ｆ２（ｔ）と第３の水素流量ｆ３（ｔ）との差分に基づいて定まる。
【数7】
【0069】
ここで、第２の水素流量ｆ２（ｔ）は、以下の式（８）によって表される。
【数8】
【0070】
第３の水素流量ｆ３（ｔ）は、以下の式（９）によって表される。式（９）において、ｍ（ｕ３）は、上述したｍ（ｕ１）と同様に、弁の特性に基づく関数である。例えば、ｍ（ｕ３は、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）に対して線形又は非線形に０から１の範囲の値を出力する関数である。
【数9】
【0071】
【0072】
図３に示すように、流入水素流量ｆ０（ｔ）及び第１の水素流量ｆ１（ｔ）に対する水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧＰ０（ｓ，Ｖ０）、電流Ｉｃ（ｔ）に対する流入水素流量ｆ０（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧＩ（ｓ，Ｔ０，Ｐ０）、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）に対する第１の水素流量ｆ１（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｕ１（ｓ）、前段圧力Ｐ１（ｔ）に対する第１の水素流量ｆ１（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｖ１（ｓ）とすると、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（t）は、以下の式（１０）から式（１２）により表される。
【数10】
【数11】
【数12】
【0073】
また、第１の水素流量ｆ１（ｔ）、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）、及びスピルバック流量ｆ２１（ｔ）に対する前段圧力Ｐ１（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧＰ１（ｓ）、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）に対するスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｕ２（ｓ）、第２の水素用配管３６における後段圧力Ｐ２（ｔ）に対するスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｖ２（ｓ）とすると、前段圧力Ｐ１（ｔ）は、以下の式（１３）及び式（１４）により表される。
【数13】
【数14】
【0074】
また、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）、及び第３の水素流量ｆ３（ｔ）に対する後段圧力Ｐ２（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧＰ２（ｓ）、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）に対する第３の水素流量ｆ３（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｕ３（ｓ）、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ（ｔ）に対する第３の水素流量ｆ３（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｖ３（ｓ）とすると、後段圧力Ｐ２（ｔ）は、以下の式（１５）及び式（１６）により表される。
【数15】
【数16】
【0075】
上述の通り、第１の制御部５１は、制御が行われない場合に比べて、ガス気液分離タンクの内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流Ｉｃ（ｔ）及び圧縮機の入口の圧力である前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第１のフィードフォワード制御と、ガス気液分離タンクの内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第１のフィードバック制御とにより、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。このとき、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）は、電流Ｉｃ（ｔ）、前段圧力Ｐ１（ｔ）、ガス気液分離タンクの内圧Ｐ０（ｔ）を用いて、以下の式（１７）により表される。なお、式（１７）において、ＦＩ（ｓ）は電流Ｉｃ（ｔ）に基づく第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｆｐ１（ｓ）は前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｃ１（ｓ，Ｖｏ）は水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）のフィードバック制御の制御器、ｒ１（ｔ）は水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の圧力指令値である（図３参照）。
【数17】
【0076】
したがって、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）は、上述した伝達関数を用いて、以下の式（１８）（第１の数式）により表される。なお、上述したように、以降に示す式では、各関数におけるカッコ書きで示されるパラメータが省略されていることがある。
【数18】
【0077】
そこで、第１の制御部５１は、式（１８）を用いて、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御することができる。具体的には、第１の制御部５１は、流入水素流量ｆ０（ｔ）及び第１の水素流量ｆ１（ｔ）に基づく内圧Ｐ０の特性を示す伝達関数ＧＰ０（ｓ，Ｖ０）と、電流Ｉｃ（ｔ）に基づく流入水素流量ｆ０（ｔ）の特性を示す伝達関数ＧＩ（ｓ，Ｔ０，Ｐ０）と、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）に基づく第１の水素流量ｆ１（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｕ１（ｓ）と、前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第１の水素流量ｆ１の特性を示す伝達関数Ｇｖ１（ｓ）とを用いて内圧Ｐ０（ｔ）を表す式（１８）における、電流Ｉｃ（ｔ）を含む項と前段圧力Ｐ１（ｔ）を含む項との１つ以上が０又は漸近的に０になるように第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御することができる。
【0078】
このような構成において、第１の制御部５１は、以下の式（１９）及び式（２０）の１つ以上を満たすように、第１の開度ｕ１（ｔ）を制御する。
【数19】
【数20】
【0079】
すなわち、第１の制御部５１は、以下の式（２１）及び式（２２）の１つ以上を満たすように、第１の開度ｕ１（ｔ）を制御する。
【数21】
【数22】
【0080】
また、上述の通り、第２の制御部５２は、制御が行われない場合に比べて、前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動が小さくなるように、第１の水素流量ｆ１（ｔ）と、圧縮機３２が吐出した水素の流量である吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、圧縮機３２の出口の圧力である後段圧力Ｐ２（ｔ）とに基づく第２のフィードフォワード制御と、前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第２のフィードバック制御とにより、第２の水素用弁３７の開度ｕ１（ｔ）を制御する。このとき、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）は、第１の水素流量ｆ１（ｔ）、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）、後段圧力Ｐ２（ｔ）、前段圧力Ｐ１（ｔ）を用いて、以下の式（２３）により表される。なお、式（２３）において、Ｆｆ１（ｓ）は第１の水素流量ｆ１（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｆｆｃ１（ｓ）は吐出水素流量ｆｃ（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｆｐ２（ｓ）は後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｃ２（ｓ）は前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードバック制御の制御器、ｒ２（ｔ）は前段圧力Ｐ１（ｔ）の圧力指令値である（図３参照）。
【数23】
【0081】
したがって、前段圧力Ｐ１（ｔ）は、上述した伝達関数を用いて、以下の式（２４）（第２の数式）により表される。
【数24】
【0082】
そこで、第２の制御部５２は、式（２４）を用いて、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御することができる。具体的には、第２の制御部５２は、第１の水素流量ｆ１（ｔ）、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）、及びスピルバック流量ｆ２１（ｔ）に基づく前段圧力Ｐ１（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｐ１（ｓ）と、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）に基づくスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｕ２（ｓ）と、後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づくスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｖ２（ｓ）とを用いて前段圧力Ｐ１（ｔ）を表す式（２４）における、第１の水素流量ｆ１（ｔ）を含む項と、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）を含む項と、後段圧力Ｐ２（ｔ）を含む項との１つ以上が０又は漸近的に０になるように第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御することができる。
【0083】
このような構成において、第２の制御部５２は、以下の式（２５）から式（２７）の１つ以上を満たすように、第２の開度ｕ２（ｔ）を制御する。なお、Iは単位行列である。
【数25】
【数26】
【数27】
【0084】
すなわち、第２の制御部５２は、以下の式（２８）から式（３０）を満たすように、第１の開度ｕ１（ｔ）を制御する。
【数28】
【数29】
【数30】
【0085】
また、上述の通り、第３の制御部５３は、制御が行われない場合に比べて、後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動が小さくなるように、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、及び第２の制御部５２によって制御された第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）によって定まるスピルバック流量ｆ２１（ｔ）と、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ(ｔ)とに基づく第３のフィードフォワード制御と、後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づく第３のフィードバック制御とにより、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する。このとき、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ(ｔ) を用いて、以下の式（３１）により表される。なお、式（３１）において、Ｆｆｃ２（ｓ）は吐出水素流量ｆｃ（ｔ）に基づく第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｆｆ２１（ｓ）はスピルバック流量ｆ２１（ｔ）に基づく第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｆｐｕ（ｓ）はユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ(ｔ)に基づく第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｃ３（ｓ）は後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づく第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）のフィードバック制御の制御器、ｒ３は後段圧力Ｐ２（ｔ）の圧力指令値である（図３参照）。
【数31】
【0086】
したがって、後段圧力Ｐ２（ｔ）は、上述した伝達関数を用いて、以下の式（３２）により表される。
【数32】
【0087】
そこで、第３の制御部５３は、式（３２）を用いて、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御することができる。具体的には、第３の制御部５３は、第２の水素流量ｆ２（ｔ）及び第３の水素流量ｆ３（ｔ）に基づく後段圧力Ｐ２（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｐ２（ｓ）と、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）に基づく第３の水素流量ｆ３（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｕ３（ｓ）と、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕに基づく第３の水素流量ｆ３（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｖ３（ｓ）とを用いて後段圧力Ｐ２（ｔ）を表す式（３２）における、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）を含む項と、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）を含む項と、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕを含む項との１つ以上が０又は漸近的に０になるように第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御することができる。
【0088】
このような構成において、第３の制御部５３は、以下の式（３３）から式（３５）の１つ以上を満たすように、第３の開度ｕ３（ｔ）を制御する。
【数33】
【数34】
【数35】
【0089】
すなわち、第３の制御部５３は、以下の式（３６）から式（３８）の１つ以上を満たすように、第３の開度ｕ３（ｔ）を制御する。
【数36】
【数37】
【数38】
【0090】
酸素用制御部５４は、制御が行われない場合に比べて、酸素気液分離タンク４１の内圧ＰＯ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流Ｉｃ（ｔ）に基づくフィードフォワード制御と、内圧ＰＯ０（ｔ）に基づくフィードバック制御とにより、酸素用弁４３の開度ｕＯ１（ｔ）を制御する。酸素用制御部５４は、酸素用弁４３の後段の圧力ＰＯ１（ｔ）にさらに基づくフィードフォワード制御により、酸素用弁４３の開度ｕＯ１（ｔ）を制御してよい。
【0091】
このように、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の変動と酸素気液分離タンク４１の内圧ＰＯ０（ｔ）の変動とをともに抑制することで、電解膜２３ヘの負荷を抑制し、電解装置１の堅牢性を向上させることができる。
【0092】
上述したように、第１の実施形態によれば、電解装置１は、電流Ｉｃ（ｔ）が供給されることによって分解されて水素を発生させる水Ｗｔを収容する電解槽２と、電解槽２から流出された水素及び水Ｗｔを分離する水素気液分離タンク３１と、水素を圧縮して吐出する圧縮機３２と、水素気液分離タンク３１と圧縮機３２の入口とを連通させる第１の水素用配管３４と、第１の水素用配管３４を流れる水素の流量である第１の水素流量ｆ１（ｔ）を調整する第１の水素用弁３５と、圧縮機３２の出口と該圧縮機３２の入口とを圧縮機３２の外部において連通させる第２の水素用配管３６と、第２の水素用配管３６を流れる水素の流量であるスピルバック流量ｆ２１（ｔ）を調整する第２の水素用弁３７と、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する第１の制御部５１と、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する第２の制御部５２と、を備える。第１の制御部５１は、制御が行われない場合に比べて、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流Ｉｃ（ｔ）に基づく第１のフィードフォワード制御と、内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第１のフィードバック制御により第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御し、第２の制御部５２は、制御が行われない場合に比べて、圧縮機３２の入口の圧力である前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動が小さくなるように、第１の水素流量ｆ１（ｔ）に基づく第２のフィードフォワード制御と、圧縮機３２の入口の圧力である前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づく第２のフィードバック制御とにより、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【0093】
具体的には、第１の制御部５１は、前段圧力Ｐ１（ｔ）にさらに基づく第１のフィードフォワード制御により、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。また、第２の制御部５２は、圧縮機３２が吐出した水素の流量である吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、圧縮機３２の出口の圧力である後段圧力Ｐ２（ｔ）とにさらに基づく第２のフィードフォワード制御により、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【0094】
これにより、電解装置１は、内圧Ｐ０及び前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動を低減させることができる。具体的には、電解槽２に収容された水Ｗｔに電流Ｉｃ（ｔ）が供給されると（図４Ａの太線参照）、内圧Ｐ０に基づくフィードバック制御のみを行った場合（図４Ａの破線参照）に比べて、上述した先行技術文献に記載されたように制御した場合（図４Ａの一点鎖線参照）と同程度に、内圧Ｐ０の変動（図４Ａの実線参照）を抑制することができる。さらに、電解槽２に収容された水Ｗｔに電流Ｉｃ（ｔ）が供給されると（図４Ｂの太線参照）、上述した先行技術文献に記載されたように制御した場合（図４Ｂの破線参照）、及びそれに加えて前段圧力Ｐ１（ｔ）に基づくフィードバック制御のみを行った場合（図４Ｂの一点鎖線参照）に比べて、前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動（図４Ｂの実線参照）を抑制することができる。このように、電解装置１は、電流Ｉｃ（ｔ）に伴う内圧Ｐ０の変動を第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御することで抑制し、さらにこれに伴って発生する前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動を第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御することで抑制する。これにより、電解装置１は、内圧Ｐ０の変動による電解膜２３への負荷、前段圧力Ｐ１（ｔ）の変動等による圧縮機３２への負荷を低減し、堅牢性を向上させることができる。また、電解装置１は、水素気液分離タンク３１から圧縮機３２までの水素の搬送経路における圧力変動による影響を受けることなく、速やかに水素を搬送することができる。
【0095】
また、第１の実施形態によれば、電解装置１は、圧縮機３２から吐出された水素を収容するユーザ取合タンク３３と、圧縮機３２とユーザ取合タンク３３とを連通させる第３の水素用配管と、第３の水素用配管３８に設けられた第３の水素用弁３９と、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する第３の制御部５３と、をさらに備える。第３の制御部５３は、制御が行われない場合に比べて、圧縮機３２の出口の圧力である後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動が小さくなるように、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）に基づく第３のフィードフォワード制御と、後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づく第３のフィードバック制御とにより、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する。
【0096】
具体的には、第３の制御部５３は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ（ｔ）とにさらに基づく第３のフィードフォワード制御により、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御する。
【0097】
これにより、電解装置１は、後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動を抑制することができ、後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動による第３の水素用配管３８にかかる負荷や圧縮機３２にかかる負荷を抑制することができる。したがって、電解装置１は、電解槽２から圧縮機３２においてだけでなく、電解装置１の系全体において安定して動作し、これにより堅牢性を向上させることができる。
【0098】
また、上述したように、ユーザ取合タンク３３は、１）水素気液分離タンク３１の気相部分と第１の水素用配管３４の容積（第２の水素用配管３６の第２の水素用弁３７から圧縮機３２入口側の配管を含む）に対して十分に大きい容積を有するため、流入する水素流量の変動によるユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕの変動は、第１の酸素水素用配管３４や第２の酸素水素用配管３６、第３の水素用配管３８における圧力の変動に比べて小さい。したがって、電解槽に供給される電流Iｃ(ｔ)の変動に起因する水素流量の変動を、第１の水素用配管３４や第２の水素用配管３６、第３の水素用配管３８での圧力変動を生じさせずにユーザ取合タンク３３に集約させることにより、系全体における圧力変動を最小化し、電解装置１の安定した動作と堅牢性の向上を実現することができる。
【0099】
＜＜第２の実施形態＞＞
図５を参照して第２の実施形態の電解装置１－１について説明する。図５は、第２の実施形態に係る電解装置１－１の一例を示す概略図である。第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の機能部については同じ符号を付加し、説明を省略する。
図５を参照して第２の実施形態の電解装置１－１について説明する。図５は、第２の実施形態に係る電解装置１－１の一例を示す概略図である。第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の機能部については同じ符号を付加し、説明を省略する。
【0100】
図５に示すように、本発明の実施形態に係る電解装置１－１は、電解槽２と、水素気液分離タンク（気液分離タンク）３１と、第１の水素用配管（第１の配管）３２と、圧縮機３２と、ユーザ取合タンク３３と、第２の水素用配管（第２の配管）３６と、第２の水素用弁（第２の弁）３７と、第３の水素用配管（第３の配管）３８と、第３の水素用弁（第３の弁）３９と、酸素気液分離タンク４１と、酸素用配管４２と、酸素用弁４３と、制御装置５－１とを備えている。電解装置１は、１つの電解槽２を備えてもよいし、複数の電解槽２を備えてもよい。すなわち電解装置１－１は、電解装置１から、第１の水素用弁３５を除き、制御装置５を制御装置５－１に代えた装置である。
【0101】
制御装置５－１は、第２の制御部５２－１と、第３の制御部５３と、酸素用制御部５４とを備える。
【0102】
第２の制御部５２－１は、制御が行われない場合に比べて、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流Ｉｃ（ｔ）に基づくフィードフォワード制御と、内圧Ｐ０（ｔ）に基づくフィードバック制御とにより、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【0103】
具体的には、第２の制御部５２は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、後段圧力Ｐ２（ｔ）とにさらに基づくフィードフォワード制御により第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【0104】
【0105】
図６に示すように、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）は、流入水素流量ｆ０（ｔ）と、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）と、水素流量に対する水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の特性とに基づいて定まる。なお、水素流量に対する内圧Ｐ０（ｔ）の特性は、水素気液分離タンク３１の気相体積Ｖ０と、第１の水素用配管３４の気相体積Ｖ１との合計である気相体積Ｖ０１に依存する。また、流入水素流量ｆ０（ｔ）は、電解槽２に供給される電流Ｉｃ（ｔ）と、電流Ｉｃ（ｔ）に対する水素発生特性と水素発生量に対する流入水素流量ｆ０（ｔ）の特性とに基づいて定まる。なお、電流Ｉｃ（ｔ）に対する水素発生特性は、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）及び温度ＴＨ（ｔ）に依存する。さらに、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）は、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）と、開度ｕ２（ｔ）に対するスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性とに基づいて定まる。
【0106】
具体的には、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の時間変化は、以下の式（３９）に示すように、流入水素流量ｆ０（ｔ）及びスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の合計と、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）との差分に基づいて定まる。
【数39】
【0107】
第２の実施形態における流入水素流量ｆ０（ｔ）は、第１の実施形態で説明した式（３）と同様に表される。また、第２の実施形態におけるスピルバック流量ｆ２１（ｔ）は、以下の式（４０）によって表される。
【数40】
【0108】
【0109】
図７に示すように、水素流量に対する水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧＰ０（ｓ，Ｖ０１）、電流Ｉｃ（ｔ）に対する流入水素流量ｆ０（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧＩ（ｓ，Ｔ０，Ｐ０）、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）に対するスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｕ２（ｓ）、後段圧力Ｐ２（ｔ）に対するスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｖ２（ｓ）とすると、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（t）は、以下の式（４１）により表される。なお、流入水素流量ｆ０（ｔ）及びスピルバック流量ｆ２１（ｔ）は、第１の実施形態の式（１１）、式（１４）と同様に表される。
【数41】
【0110】
また、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）、及び第３の水素流量ｆ３（ｔ）に対する後段圧力Ｐ２（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧＰ２（ｓ）、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）に対する第３の水素流量ｆ３（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｕ３（ｓ）、ユーザ取合タンク３３の内圧Ｐｕ（ｔ）に対する第３の水素流量ｆ３（ｔ）の特性モデルを表す伝達関数をＧｖ３（ｓ）とすると、後段圧力Ｐ２（ｔ）は、第１の実施形態の式（１５）及び式（１６）と同様に表される。
【0111】
第２の制御部５２は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、電流Ｉｃ（ｔ）と、後段圧力Ｐ２（ｔ）とに基づくフィードフォワード制御と、内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第１のフィードバック制御とにより、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。このとき、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）は、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、電流Ｉｃ（ｔ）と、後段圧力Ｐ２（ｔ）と、内圧Ｐ０（ｔ）とを用いて、以下の式（４２）により表される。なお、式（４２）において、Ｆｆｃ１（ｓ）は吐出水素流量ｆｃ（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、ＦＩ（ｓ）は電流Ｉｃ（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｆｐ２（ｓ）は後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードフォワード制御の制御器、Ｃ２（ｓ）は水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）に基づく第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）のフィードバック制御の制御器、ｒ２（ｔ）は水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）の圧力指令値である（図６参照）。
【数42】
【0112】
したがって、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）は、上述した伝達関数を用いて、以下の式（４３）（第４の数式）により表される。
【数43】
【0113】
そこで、第２の制御部５２－１は、式（４３）を用いて、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御することができる。具体的には、第２の制御部５２－１は、流入水素流量ｆ０（ｔ）、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）、及びスピルバック流量ｆ２１（ｔ）に基づく内圧Ｐ０（ｔ）の特性を示す伝達関数ＧＰ０（ｓ，Ｖ０１）と、電流Ｉｃ（ｔ）に基づく流入水素流量ｆ０（ｔ）の特性を示す伝達関数ＧＩ（ｓ，Ｔ０，Ｐ０）と、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）に基づくスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｕ２（ｓ）と、後段圧力Ｐ２（ｔ）に基づくスピルバック流量ｆ２１（ｔ）の特性を示す伝達関数Ｇｖ２（ｓ）とを用いて内圧Ｐ０（ｔ）を表す式（４３）における、電流Ｉｃを含む項と、後段圧力Ｐ２（ｔ）を含む項と、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）を含む項との１つ以上が０あるいは漸近的に０になるように第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御することができる。
【0114】
具体的には、第１の制御部５１は、以下の式（４４）から式（４６）の１つ以上を満たすように、第２の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【数44】
【数45】
【数46】
【0115】
すなわち、第２の制御部５２－１は、以下の式（４７）から式（４９）の１つ以上を満たすように、第２の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【数47】
【数48】
【数49】
【0116】
上述したように、第２の実施形態によれば、電解装置１－１において、第２の制御部５２－１は、第２の制御部５２－１は、電流Ｉｃ（ｔ）に基づく水素の発生に伴う内圧Ｐ０（ｔ）の変化に先んじた、電流Ｉｃ（ｔ）に基づくフィードフォワード制御と、内圧Ｐ０（ｔ）に基づくフィードバック制御とにより、第１の水素用弁３５の開度ｕ１（ｔ）を制御する。
【0117】
具体的には、第２の制御部５２は、流入水素流量ｆ０（ｔ）と、吐出水素流量ｆｃ（ｔ）と、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）とに基づいて第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。このとき、第２の制御部５２は、該制御が行われない場合に比べて内圧Ｐ０（ｔ）の変動が小さくなるように第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御する。
【0118】
これにより、電解装置１－１は、内圧Ｐ０の変動を低減することができる。したがって、電解装置１－１は、第１の水素用配管３４にかかる負荷を抑制することができ、圧縮機３２にかかる負荷を抑制することができる。また、電解装置１－１は、電解槽２においてだけではなく、電解槽２から圧縮機３２までにおいて安定して動作し、これにより堅牢性を向上させことができる。さらに、電解装置１－１は、後段圧力Ｐ２（ｔ）の変動を抑制することができる。これにより、第３の水素用配管３８にかかる負荷を抑制することができ、圧縮機３２にかかる負荷をさらに抑制することができる。したがって、電解装置１は、電解槽２から圧縮機３２においてだけではなく、電解装置１の系全体において安定して動作し、これにより堅牢性を向上させことができる。また、電解装置１－１は、水素気液分離タンク３１からユーザ取合タンク３３までの水素の搬送経路における圧力変動による影響を受けることなく、速やかに水素を搬送することができる。
【0119】
酸素用制御部５４は、制御が行われない場合に比べて、酸素気液分離タンク４１の内圧ＰＯ０（ｔ）の変動が小さくなるように、電流Ｉｃ（ｔ）に基づくフィードフォワード制御と、内圧ＰＯ０（ｔ）に基づくフィードバック制御とにより、酸素用弁４３の開度ｕＯ１（ｔ）を制御する。
【0120】
この場合において、水素気液分離タンク３１の気相体積Ｖ０及び第１の水素用配管３４の気相体積Ｖ１の合計である気相体積Ｖ０１と、酸素気液タンクの気相体積ＶＯ０とに基づいて、水素気液タンクの内圧Ｐ０（ｔ）と酸素気液分離タンクの内圧ＰＯ０（ｔ）の感度が等しくなるように、それぞれのフィードバック制御のゲインが設定されてよい。
【0121】
（変形例１）
なお、上述した第１の実施形態において、フィードフォワード制御に用いられる流入水素流量ｆ０（ｔ）、第１の水素流量ｆ１（ｔ）、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）、第２の水素流量ｆ２（ｔ）、及び第３の水素流量ｆ３（ｔ）は、それぞれ流量計によって測定される例が示された。しかしながら、この例に限られず、フィードフォワード制御に用いられる流入水素流量ｆ０（ｔ）、第１の水素流量ｆ１（ｔ）、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）、第２の水素流量ｆ２（ｔ）、及び第３の水素流量ｆ３（ｔ）は、電流Ｉｃ（ｔ）に基づいて算出されてもよい。
なお、上述した第１の実施形態において、フィードフォワード制御に用いられる流入水素流量ｆ０（ｔ）、第１の水素流量ｆ１（ｔ）、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）、第２の水素流量ｆ２（ｔ）、及び第３の水素流量ｆ３（ｔ）は、それぞれ流量計によって測定される例が示された。しかしながら、この例に限られず、フィードフォワード制御に用いられる流入水素流量ｆ０（ｔ）、第１の水素流量ｆ１（ｔ）、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）、第２の水素流量ｆ２（ｔ）、及び第３の水素流量ｆ３（ｔ）は、電流Ｉｃ（ｔ）に基づいて算出されてもよい。
【0122】
具体的には、流入水素流量ｆ０（ｔ）は上述した式（３）によって算出される。また、水素気液分離タンク３１の内圧Ｐ０（ｔ）は変動が小さくなるように制御されるため、式（１）の左辺は０に近似する。このため、第１の水素流量ｆ１（ｔ）は、流入水素流量ｆ０（ｔ）に近似する。したがって、第２の制御部５２は、電流Ｉｃ（ｔ）を用いて式（３）により算出される流入水素流量ｆ０（ｔ）が第１の水素流量ｆ１（ｔ）に等しいものとみなして、第１の水素流量ｆ１（ｔ）を推定し、当該推定値に基づく第２のフィードフォワード制御により、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御してよい。すなわち、第２の制御部は、電流Ｉｃ（ｔ）から以下の式（５０）により第１の水素流量ｆ１（ｔ）を推定し、推定された第１の水素流量ｆ１（ｔ）に基づく第２のフィードフォワード制御により、第２の水素用弁３７の開度ｕ２（ｔ）を制御してよい。
【数50】
【0123】
また、前段圧力Ｐ１（ｔ）は変動が小さくなるように制御されるため、式（５）の左辺は０に近似する。このため、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）は、第１の水素流量ｆ１（ｔ）から吐出水素流量ｆｃ（ｔ）を減じた値に近似する。また、上述した通り、第１の水素流量ｆ１（ｔ）は、流入水素流量ｆ０（ｔ）に近似する。したがって、第３の制御部５３は、電流Ｉｃ（ｔ）を用いて式（３）により算出される流入水素流量ｆ０（ｔ）から吐出水素流量ｆｃ（ｔ）を減じた値がスピルバック流量ｆ２１（ｔ）に等しいものとみなして、スピルバック流量ｆ２１（ｔ）を推定し、当該推定値に基づく第３のフィードフォワード制御により、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御してよい。すなわち、第３の制御部は、電流Ｉｃ（ｔ）から以下の式（５１）によりスピルバック流量ｆ２１（ｔ）を推定し、推定されたスピルバック流量ｆ２１（ｔ）に基づく第３のフィードフォワード制御により、第３の水素用弁３９の開度ｕ３（ｔ）を制御してよい。
【数51】
【0124】
変形例１により、電解装置１は、流量計によって測定された、誤差を含む各種流量ではなく、電流Ｉｃ（ｔ）を用いて算出された高い精度の各種流量に基づいて、各弁を制御することができる。このため、電解装置１が配管の圧力の変動を抑制することができる蓋然性が高まる。
【0125】
第２の実施形態においても各水素流量は、同様にして電流Ｉｃ（ｔ）を用いて算出されてもよい。
【0126】
（変形例２）
上述した第１の実施形態において、電解装置１は、第３の水素用弁３９を備えなくてもよい。第２の実施形態において、電解装置１－１も同様に、第３の水素用弁３９を備えなくてもよい。
上述した第１の実施形態において、電解装置１は、第３の水素用弁３９を備えなくてもよい。第２の実施形態において、電解装置１－１も同様に、第３の水素用弁３９を備えなくてもよい。
【0127】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。
【符号の説明】
【0128】
１、１－１ 電解装置
５、５－１ 制御装置
２ 電解槽
２１ 陰極室
２２ 陽極室
２３ 電解膜
２３ａ 電解膜の一方の面
２３ｂ 電解膜の他方の面
２４、２５ 配管
２６ 水用配管
２７ 水供給ポンプ
３１ 水素気液分離タンク（ガス気液分離タンク）
３２ 圧縮機
３３ ユーザ取合タンク
３４ 第１の水素用配管（第１の配管）
３５ 第１の水素用弁（第１の弁）
３６ 第２の水素用配管（第２の配管）
３７ 第２の水素用弁（第２の弁）
３８ 第３の水素用配管（第３の配管）
３９ 第３の水素用弁（第３の弁）
４１ 酸素気液分離タンク
４２ 酸素用配管
４３ 酸素用弁
５１ 第１の水素用制御部（第１の制御部）
５２、５２－１ 第２の水素用制御部（第２の制御部）
５３ 第３の水素用制御部（第３の制御部）
５４ 酸素用制御部
５、５－１ 制御装置
２ 電解槽
２１ 陰極室
２２ 陽極室
２３ 電解膜
２３ａ 電解膜の一方の面
２３ｂ 電解膜の他方の面
２４、２５ 配管
２６ 水用配管
２７ 水供給ポンプ
３１ 水素気液分離タンク（ガス気液分離タンク）
３２ 圧縮機
３３ ユーザ取合タンク
３４ 第１の水素用配管（第１の配管）
３５ 第１の水素用弁（第１の弁）
３６ 第２の水素用配管（第２の配管）
３７ 第２の水素用弁（第２の弁）
３８ 第３の水素用配管（第３の配管）
３９ 第３の水素用弁（第３の弁）
４１ 酸素気液分離タンク
４２ 酸素用配管
４３ 酸素用弁
５１ 第１の水素用制御部（第１の制御部）
５２、５２－１ 第２の水素用制御部（第２の制御部）
５３ 第３の水素用制御部（第３の制御部）
５４ 酸素用制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】