特許ウォッチ

公開番号2025121246
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-19
出願番号2024016577
出願日2024-02-06
発明の名称電解システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類C25B 9/67 20210101AFI20250812BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】蓄熱部の熱と冷媒とを熱交換し、冷媒を介して原料水を加熱することで電解セルに供給する水蒸気を生成するものにおいて、熱の無駄な消費を抑制する。
【解決手段】電解システムは、高温水蒸気電解により水素を生成する電解セルと、蓄熱部の熱と冷媒とを熱交換する冷媒熱交換部を有し冷媒熱交換部で熱交換された冷媒を介して原料水を加熱することで水蒸気を生成して電解セルへ供給する水蒸気生成部と、蓄熱部を有し蓄熱部の熱を冷媒熱交換部に供給する蓄熱供給部と、システム起動中または高温待機中には通常運転中に比して冷媒熱交換部への入熱量が少なくなるように蓄熱供給部を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高温水蒸気電解により水素を生成する電解セルと、
蓄熱部の熱と冷媒とを熱交換する冷媒熱交換部を有し、該冷媒熱交換部で熱交換された冷媒を介して原料水を加熱することで水蒸気を生成して前記電解セルへ供給する水蒸気生成部と、
前記蓄熱部を有し、該蓄熱部の熱を前記冷媒熱交換部に供給する蓄熱供給部と、
システム起動中または高温待機中には、通常運転中に比して、前記冷媒熱交換部への入熱量が少なくなるように前記蓄熱供給部を制御する制御部と、
を備える電解システム。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電解システムであって、
前記蓄熱供給部は、前記蓄熱部の熱出口と前記冷媒熱交換部の熱入口とに接続される供給ラインと、前記冷媒熱交換部の熱出口と前記蓄熱部の熱入口とに接続される排出ラインと、前記蓄熱部と前記冷媒熱交換部との間で熱を循環させるポンプと、前記冷媒熱交換部に対して前記蓄熱部をバイパスするように前記供給ラインと前記排出ラインとに接続されるバイパスラインと、前記冷媒熱交換部の熱出口から前記排出ラインに排出された熱のバイパス量を調整する調整弁と、を有し、
前記制御部は、前記調整弁により熱のバイパス量を調整することで前記冷媒熱交換部への入熱量を制御する、
電解システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電解システムであって、
前記蓄熱部は、温水を貯留する蓄熱槽であり、
前記蓄熱供給部は、前記蓄熱槽の温水出口と前記熱交換部の温水入口とに接続される供給ラインと、前記冷媒熱交換部の温水出口と前記蓄熱槽の温水入口とに接続される排出ラインと、前記蓄熱槽と前記冷媒熱交換部との間で温水を循環させるポンプと、を有し、
前記制御部は、前記ポンプにより温水の循環量を調整することで前記冷媒熱交換部への入熱量を制御する、
電解システム。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の電解システムであって、
原料水と前記蓄熱部の熱とを熱交換する原料水熱交換部と、
原料水を前記原料水熱交換部に通して前記水蒸気生成部へ供給する原料水ラインと、
前記原料水熱交換部をバイパスするように前記原料水ラインから分岐して合流する原料水バイパスラインと、
前記原料水熱交換部と前記原料水バイパスラインとに対する原料水の供給を制御する制御弁と、
を備え、
前記制御部は、システム起動中または高温待機中には、通常運転中に比して、前記水蒸気生成部に供給される原料水の温度が低くなるように前記制御弁を制御する、
電解システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、電解システムについて開示する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電解システムとしては、電気エネルギの消費下で高温水蒸気電解により水素を製造する固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）と、蒸発器、凝縮器、圧縮機および絞り弁からなり、蒸発器に低温熱を通して凝縮器で供給水を加熱することにより水蒸気を生成してＳＯＥＣに供給するヒートポンプと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－５１７２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートポンプに供給する熱（低温熱）を蓄熱する蓄熱部を備える場合、熱を安定的に供給することができる一方、熱が無駄に消費されると、熱不足が生じたり、蓄熱部を大型化する必要が生じたりしてしまう。
【０００５】
本開示の電解システムは、蓄熱部の熱と冷媒とを熱交換し、冷媒を介して原料水を加熱することで水蒸気を生成するものにおいて、熱の無駄な消費を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電解システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本開示の電解システムは、
高温水蒸気電解により水素を生成する電解セルと、
蓄熱部の熱と冷媒とを熱交換する冷媒熱交換部を有し、該冷媒熱交換部で熱交換された冷媒を介して原料水を加熱することで水蒸気を生成して前記電解セルへ供給する水蒸気生成部と、
前記蓄熱部を有し、該蓄熱部の熱を前記冷媒熱交換部に供給する蓄熱供給部と、
システム起動中または高温待機中には、通常運転中に比して、前記冷媒熱交換部への入熱量が少なくなるように前記蓄熱供給部を制御する制御部と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本開示の電解システムでは、蓄熱部の熱と冷媒とを熱交換する冷媒熱交換部を有し、冷媒を介して原料水を加熱して水蒸気を生成するものにおいて、システム起動中または高温待機中には、通常運転中に比して、冷媒熱交換部への入熱量が少なくなるように蓄熱供給部を制御する。これにより、蓄熱部における熱の無駄な消費を抑制することができる。この結果、蓄熱部をより小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態の電解システムの概略構成図である。
蒸気ヒートポンプ制御処理の一例を示すフローチャートである。
比較例および本実施形態におけるシステム起動モード中または高温待機モード中の蒸気ヒートポンプへの温水の流れを示す説明図である。
比較例および本実施形態におけるシステム起動モード中または高温待機モード中の蒸気ヒートポンプの制御効果を示す説明図である。
他の実施形態に係る蒸気ヒートポンプ制御処理を示すフローチャートである。
比較例および他の実施形態におけるシステム起動モード中または高温待機モード中の蒸気ヒートポンプの制御効果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許