水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置
【課題】水の電気分解の際において発生するガスの気泡が電極に付着してしまうのを防止するとともに、気泡の成長を防止し、電極と水との接触面積の低下を防ぐことにより、混合ガスの生成効率の維持向上を図るとともに更に電極の酸化防止を図る。
【解決手段】、電気分解によるガスの気泡の電極への付着防止とその気泡の成長を防止し、さらに電極の酸化防止のために電極に印加する給電を一方向からのみの印加給電ではなく、双方向から印加する。
【解決手段】、電気分解によるガスの気泡の電極への付着防止とその気泡の成長を防止し、さらに電極の酸化防止のために電極に印加する給電を一方向からのみの印加給電ではなく、双方向から印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解することによって、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを得るための燃料ガス生成装置に係わる技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等のバーナーに燃料を供給して燃焼を行う際に、水を電気分解して得られた、水素と酸素の混合ガスを供給することにより、燃料を完全燃焼させて、黒煙や一酸化炭素の発生を抑えると共に燃焼炎の安定を図る方法が一般的に知られていた。
【０００３】
この種の混合ガスの発生装置には、水素発生槽に設けられた電極に対して、給電を行うことにより、電極間に位置する水を電気分解させて、水素ガスと酸素ガスを発生させるものである。
【０００４】
そして、この混合ガスの生成効率を高めるために水素発生槽の大容量化、電極数の増大化、電極表面積の増大化等が行われて来ているが、これらに伴って、電気分解によって発生する熱の処理も求められて来ている。
【０００５】
これらの対策と、併せて、装置の設置スペースの省スペース化、ならびに、装置のコスト低減も不回避な課題として、認識されている。
【０００６】
以上の問題点克服のために下記に示す「先行技術文献」に見られるように問題点の解決が図られているが、本明細書「発明が解決しようとする課題」に示した「気泡の成長を防止し、電極と水との接触面積の向上を図る。などの課題を未だ、有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】公開特許公報 特開２００５−１４６３０２
【特許文献１】公開特許公報 特開２００７−１１９８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、水の電気分解の際において発生するガスの気泡が電極に付着してしまうのを防止するとともに、気泡の成長を防止し、電極と水との接触面積の低下を防ぐことにより、混合ガスの生成効率の維持向上を図るとともに更に電極の酸化防止を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するため、本発明に係わる水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置は、次のような手段を採用する。
【００１０】
即ち、電気分解によるガスの気泡の電極への付着防止とその気泡の成長を防止し、さらに電極の酸化防止のために電極に印加する給電を一方向からのみの印加給電ではなく、双方向から印加できるものとした。
【００１１】
「請求項１」では、＋電極と−電極を対向させて備えた水素発生槽に水を充填し、前記電極に印加給電することにより、充填された水を水素ガスと酸素ガスに電気分解させる装置において、前記＋電極と−電極に対して同品質の絶縁板を具備したことを特徴とする水電気分解装置を得ることが出来る。これは、＋電極と−電極の可逆性を可能にするための手段でもある。
【００１２】
また、「請求項２」では、前記＋−電極への印加は、水素ガス発生を圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、一定の水素発生量に達した時に一時給電を停止させ、圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、検知させ一定の減少レベルに至った時に再度水素発生をさせるための電気分解を行うことを繰り返させるが、その都度、電気分解時に電極のへの＋−の印加給電を−＋となるように電極交互入替え回路を備えたことを特徴とする特殊電極を得ることが出来る。
これは、電極交互入替えを自動的に且つ、頻繁に行うための手段でもある。
【００１３】
また、「請求項３」では、前記水素発生槽から排出される水素ガスと酸素ガスとの混合ガスに混入した水分を分離するための汽水分離器が備えられ、
この汽水分離器と前記水素発生槽との間に水素検知器を備えたことを特徴する請求項１記載の水電気分解による燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
あるいは、請求項２記載の電極交互入替え特殊電極を備えたことを特徴とする水電気分解による燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
これは、より絶乾状態にある燃料ガスを生成するための手段でもある。
【００１４】
さらに、「請求項４」では、前記汽水分離器は、気流式分離と貯水式分離を組み合わせたものであることを特徴とする請求項３記載の燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
これは、汽水分離器の方式の汎用性対応できる手段でもある。
【００１５】
さらに、その上、「請求項５」では、前記水素発生槽における排出口には、消泡装置が備えていることを特徴とする請求項３または、請求項４の燃料ガス生成装置を得ることが出来る。これは、消泡によって、電極と水との接触面積を大きくするための手段でもある。
【００１６】
最後に、「請求項６」では、前記水素発生槽および汽水分離器が収納される筐体は、接地面に対して電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項３または、請求項４あるいは、請求項５の燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
これは、被雷など外乱を避けるための手段でもある。
【００１７】
以上が、本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の根幹となる手段である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明に係わる水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置は、水の電気分解の際において発生するガスの気泡が電極に付着してしまうのを防止するとともに、気泡の成長を防止し、電極と水との接触面積の低下を防ぐことにより、混合ガスの生成効率の維持向上を図ることが出来る。
【００１９】
更に、混合ガスに混入した水分を高効率で除去することの出来事により、高品質の酸素をえられる水分解装置ならびにこれを備えた燃料ガス生成処置を提供できる。
【００２０】
さらに、安全かつ効率的に高品質の水素ガスが得られるので、水素ガス燃焼用ボイラの安全操業にも寄与できる。など産業界に幾多の貢献が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の実施例に基づく水素ガス生成方法を示す流体のフローチャートである。
【図２】本発明の燃料ガス生成装置と酸素ガス燃焼ボイラとの関係を表に示したブロック図表である。
【図３】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の実施例の見取り図である。
【図４】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の主回路結線図である。
【図５】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の制御回路図である。
【本発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明の実施例であり、これに基づいて説明するが、本発明はこの実施例によって何ら制限されるものではない。
【００２４】
＜材料である水の給水＞
本発明の実施例の一つとして、給水タンク（１）に蓄えられた市水などを原料水にして、給水ポンプ（２）で汽水分離器（３）へ給水される。
【００２５】
＜燃料ガス生成装置への水の供給＞
汽水分離器（３）へ給水された水は、循環ポンプ（４）によって、水温冷却ユニット（５）を経由して、燃料ガス生成装置の核部である電解槽（６）へ材料（ＩＮＰＵＴ）として、供給される。
【００２６】
＜水素ガスと酸素ガスとの混合ガスの製造から供給へ＞
まず、主材料の水は、燃料ガス生成装置の核部である電解槽（６）で、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを産出物（ＯＵＴＰＵＴ）として生成され、汽水分離器（３）へ押し出される。この汽水分離器（３）で水分を含んだ水素ガスと酸素ガスとの混合ガスの水分が取り除かれて、ボイラ（７）などに供給される。
【００２７】
以上が本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の実施例の一工程である。
【００２８】
水素発生槽である電解槽（６）には＋電極と−電極を対向させた電極（７）があり、この電極（７）への印加は、図５に示す「燃料ガス生成装置の制御回路」によって、前記＋−電極への印加は、水素ガス発生を圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、一定の水素発生量に達した時に一時給電を停止させ、圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、検知させ一定の減少レベルに至った時に再度水素発生をさせるための電気分解を行うことを繰り返させるが、その都度、電気分解時に電極のへの＋−の印加給電を−＋となるように電極交互入替えを自動的に行え得るようにしている。
【００２９】
汽水分離器（３）は、気流式分離と貯水式分離を組み合わせたものであり、電解槽（６）から送り出された水分を含んだ水素ガスと酸素ガスとの混合ガスの水分がそれより温度の低い汽水分離器内の水の下部から気泡として、水中を上昇する過程で気泡中の水分が水になり、気体のみが水面より上に蓄えられ、汽水分離器（３）の上部から乾燥した混合ガスが押し出される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、混合ガスに混入した水分を高効率で除去することの出来事により、高品質の酸素をえられる水分解装置ならびにこれを備えた燃料ガス生成処置を提供できる。
【００３１】
さらに、安全かつ効率的に高品質の水素ガスが得られるので、水素ガス燃焼用ボイラの安全操業にも寄与できる。など産業界に幾多の貢献が出来る。
【符号の説明】
【００３２】
１ 給水タンク
２ 給水ポンプ
３ 汽水分離器
４ 循環ポンプ
５ 冷却鵜ニット
６ 電解槽
７ 電極
８ ボイラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解することによって、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを得るための燃料ガス生成装置に係わる技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等のバーナーに燃料を供給して燃焼を行う際に、水を電気分解して得られた、水素と酸素の混合ガスを供給することにより、燃料を完全燃焼させて、黒煙や一酸化炭素の発生を抑えると共に燃焼炎の安定を図る方法が一般的に知られていた。
【０００３】
この種の混合ガスの発生装置には、水素発生槽に設けられた電極に対して、給電を行うことにより、電極間に位置する水を電気分解させて、水素ガスと酸素ガスを発生させるものである。
【０００４】
そして、この混合ガスの生成効率を高めるために水素発生槽の大容量化、電極数の増大化、電極表面積の増大化等が行われて来ているが、これらに伴って、電気分解によって発生する熱の処理も求められて来ている。
【０００５】
これらの対策と、併せて、装置の設置スペースの省スペース化、ならびに、装置のコスト低減も不回避な課題として、認識されている。
【０００６】
以上の問題点克服のために下記に示す「先行技術文献」に見られるように問題点の解決が図られているが、本明細書「発明が解決しようとする課題」に示した「気泡の成長を防止し、電極と水との接触面積の向上を図る。などの課題を未だ、有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】公開特許公報 特開２００５−１４６３０２
【特許文献１】公開特許公報 特開２００７−１１９８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、水の電気分解の際において発生するガスの気泡が電極に付着してしまうのを防止するとともに、気泡の成長を防止し、電極と水との接触面積の低下を防ぐことにより、混合ガスの生成効率の維持向上を図るとともに更に電極の酸化防止を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するため、本発明に係わる水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置は、次のような手段を採用する。
【００１０】
即ち、電気分解によるガスの気泡の電極への付着防止とその気泡の成長を防止し、さらに電極の酸化防止のために電極に印加する給電を一方向からのみの印加給電ではなく、双方向から印加できるものとした。
【００１１】
「請求項１」では、＋電極と−電極を対向させて備えた水素発生槽に水を充填し、前記電極に印加給電することにより、充填された水を水素ガスと酸素ガスに電気分解させる装置において、前記＋電極と−電極に対して同品質の絶縁板を具備したことを特徴とする水電気分解装置を得ることが出来る。これは、＋電極と−電極の可逆性を可能にするための手段でもある。
【００１２】
また、「請求項２」では、前記＋−電極への印加は、水素ガス発生を圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、一定の水素発生量に達した時に一時給電を停止させ、圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、検知させ一定の減少レベルに至った時に再度水素発生をさせるための電気分解を行うことを繰り返させるが、その都度、電気分解時に電極のへの＋−の印加給電を−＋となるように電極交互入替え回路を備えたことを特徴とする特殊電極を得ることが出来る。
これは、電極交互入替えを自動的に且つ、頻繁に行うための手段でもある。
【００１３】
また、「請求項３」では、前記水素発生槽から排出される水素ガスと酸素ガスとの混合ガスに混入した水分を分離するための汽水分離器が備えられ、
この汽水分離器と前記水素発生槽との間に水素検知器を備えたことを特徴する請求項１記載の水電気分解による燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
あるいは、請求項２記載の電極交互入替え特殊電極を備えたことを特徴とする水電気分解による燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
これは、より絶乾状態にある燃料ガスを生成するための手段でもある。
【００１４】
さらに、「請求項４」では、前記汽水分離器は、気流式分離と貯水式分離を組み合わせたものであることを特徴とする請求項３記載の燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
これは、汽水分離器の方式の汎用性対応できる手段でもある。
【００１５】
さらに、その上、「請求項５」では、前記水素発生槽における排出口には、消泡装置が備えていることを特徴とする請求項３または、請求項４の燃料ガス生成装置を得ることが出来る。これは、消泡によって、電極と水との接触面積を大きくするための手段でもある。
【００１６】
最後に、「請求項６」では、前記水素発生槽および汽水分離器が収納される筐体は、接地面に対して電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項３または、請求項４あるいは、請求項５の燃料ガス生成装置を得ることが出来る。
これは、被雷など外乱を避けるための手段でもある。
【００１７】
以上が、本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の根幹となる手段である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明に係わる水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置は、水の電気分解の際において発生するガスの気泡が電極に付着してしまうのを防止するとともに、気泡の成長を防止し、電極と水との接触面積の低下を防ぐことにより、混合ガスの生成効率の維持向上を図ることが出来る。
【００１９】
更に、混合ガスに混入した水分を高効率で除去することの出来事により、高品質の酸素をえられる水分解装置ならびにこれを備えた燃料ガス生成処置を提供できる。
【００２０】
さらに、安全かつ効率的に高品質の水素ガスが得られるので、水素ガス燃焼用ボイラの安全操業にも寄与できる。など産業界に幾多の貢献が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の実施例に基づく水素ガス生成方法を示す流体のフローチャートである。
【図２】本発明の燃料ガス生成装置と酸素ガス燃焼ボイラとの関係を表に示したブロック図表である。
【図３】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の実施例の見取り図である。
【図４】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の主回路結線図である。
【図５】本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の制御回路図である。
【本発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明の実施例であり、これに基づいて説明するが、本発明はこの実施例によって何ら制限されるものではない。
【００２４】
＜材料である水の給水＞
本発明の実施例の一つとして、給水タンク（１）に蓄えられた市水などを原料水にして、給水ポンプ（２）で汽水分離器（３）へ給水される。
【００２５】
＜燃料ガス生成装置への水の供給＞
汽水分離器（３）へ給水された水は、循環ポンプ（４）によって、水温冷却ユニット（５）を経由して、燃料ガス生成装置の核部である電解槽（６）へ材料（ＩＮＰＵＴ）として、供給される。
【００２６】
＜水素ガスと酸素ガスとの混合ガスの製造から供給へ＞
まず、主材料の水は、燃料ガス生成装置の核部である電解槽（６）で、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを産出物（ＯＵＴＰＵＴ）として生成され、汽水分離器（３）へ押し出される。この汽水分離器（３）で水分を含んだ水素ガスと酸素ガスとの混合ガスの水分が取り除かれて、ボイラ（７）などに供給される。
【００２７】
以上が本発明の水電気分解機能を具備した燃料ガス生成装置の実施例の一工程である。
【００２８】
水素発生槽である電解槽（６）には＋電極と−電極を対向させた電極（７）があり、この電極（７）への印加は、図５に示す「燃料ガス生成装置の制御回路」によって、前記＋−電極への印加は、水素ガス発生を圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、一定の水素発生量に達した時に一時給電を停止させ、圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、検知させ一定の減少レベルに至った時に再度水素発生をさせるための電気分解を行うことを繰り返させるが、その都度、電気分解時に電極のへの＋−の印加給電を−＋となるように電極交互入替えを自動的に行え得るようにしている。
【００２９】
汽水分離器（３）は、気流式分離と貯水式分離を組み合わせたものであり、電解槽（６）から送り出された水分を含んだ水素ガスと酸素ガスとの混合ガスの水分がそれより温度の低い汽水分離器内の水の下部から気泡として、水中を上昇する過程で気泡中の水分が水になり、気体のみが水面より上に蓄えられ、汽水分離器（３）の上部から乾燥した混合ガスが押し出される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、混合ガスに混入した水分を高効率で除去することの出来事により、高品質の酸素をえられる水分解装置ならびにこれを備えた燃料ガス生成処置を提供できる。
【００３１】
さらに、安全かつ効率的に高品質の水素ガスが得られるので、水素ガス燃焼用ボイラの安全操業にも寄与できる。など産業界に幾多の貢献が出来る。
【符号の説明】
【００３２】
１ 給水タンク
２ 給水ポンプ
３ 汽水分離器
４ 循環ポンプ
５ 冷却鵜ニット
６ 電解槽
７ 電極
８ ボイラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
＋電極と−電極を対向させて備えた水素発生槽に水を充填し、前記電極に印加給電することにより、充填された水を水素ガスと酸素ガスに電気分解させる装置において、前記＋電極と−電極に対して同品質の絶縁板を具備したことを特徴とする水電気分解装置。
【請求項２】
前記＋−電極への印加は、水素ガス発生を圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、一定の水素発生量に達した時に一時給電を停止させ、圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、検知させ一定の減少レベルに至った時に再度水素発生をさせるための電気分解を行うことを繰り返させるが、その都度、電気分解時に電極のへの＋−の印加給電を−＋となるように電極交互入替え回路を備えたことを特徴とする特殊電極。
【請求項３】
前記水素発生槽から排出される水素ガスと酸素ガスとの混合ガスに混入した水分を分離するための汽水分離器が備えられ、
この汽水分離器と前記水素発生槽との間に水素検知器を備えたことを特徴する請求項１記載の水電気分解による燃料ガス生成装置。
あるいは、請求項２記載の電極交互入替え特殊電極を備えたことを特徴とする水電気分解による燃料ガス生成装置。
【請求項４】
前記汽水分離器は、気流式分離と貯水式分離を組み合わせたものであることを特徴とする請求項３記載の燃料ガス生成装置。
【請求項５】
前記水素発生槽における排出口には、消泡装置が備えていることを特徴とする請求項３または、請求項４の燃料ガス生成装置。
【請求項６】
前記水素発生槽および汽水分離器が収納される筐体は、接地面に対して電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項３または、請求項４あるいは、請求項５の燃料ガス生成装置。
【請求項１】
＋電極と−電極を対向させて備えた水素発生槽に水を充填し、前記電極に印加給電することにより、充填された水を水素ガスと酸素ガスに電気分解させる装置において、前記＋電極と−電極に対して同品質の絶縁板を具備したことを特徴とする水電気分解装置。
【請求項２】
前記＋−電極への印加は、水素ガス発生を圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、一定の水素発生量に達した時に一時給電を停止させ、圧力検知装置・流量検知装置・水素検知装置等により、検知させ一定の減少レベルに至った時に再度水素発生をさせるための電気分解を行うことを繰り返させるが、その都度、電気分解時に電極のへの＋−の印加給電を−＋となるように電極交互入替え回路を備えたことを特徴とする特殊電極。
【請求項３】
前記水素発生槽から排出される水素ガスと酸素ガスとの混合ガスに混入した水分を分離するための汽水分離器が備えられ、
この汽水分離器と前記水素発生槽との間に水素検知器を備えたことを特徴する請求項１記載の水電気分解による燃料ガス生成装置。
あるいは、請求項２記載の電極交互入替え特殊電極を備えたことを特徴とする水電気分解による燃料ガス生成装置。
【請求項４】
前記汽水分離器は、気流式分離と貯水式分離を組み合わせたものであることを特徴とする請求項３記載の燃料ガス生成装置。
【請求項５】
前記水素発生槽における排出口には、消泡装置が備えていることを特徴とする請求項３または、請求項４の燃料ガス生成装置。
【請求項６】
前記水素発生槽および汽水分離器が収納される筐体は、接地面に対して電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項３または、請求項４あるいは、請求項５の燃料ガス生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１７１４３（Ｐ２０１２−１１７１４３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５１１４（Ｐ２０１０−２８５１１４）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５１０３３６７８３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５１０３３６７８３）
【Ｆターム（参考）】
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