CN106435639A - 氢气生成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氢气生成装置，具备：包含箱体(20)、第1室(21)、第2室(22)、隔膜(25)以及一对电极板(23、24)的电解槽(2)；贮存被电解水(W)的容器(6)；向所述一对电极板施加直流电压的电源(3)；向设置了成为阴极的电极板的所述第1室或所述第2室导入对生成的氢气进行稀释的稀释气体的稀释器(4)；检测赋予成为所述阴极的电极板的电量的电量检测器(51)；检测基于所述稀释器的稀释气体的流量的流量检测器(52)；根据由所述电量检测器检测出的电量以及由所述流量检测器检测出的流量，对所述稀释后的氢气的浓度进行运算的运算器(5)；和提示由所述运算器运算得到的氢气的浓度的提示器(54)。

Description

氢气生成装置
技术领域
本发明涉及氢气生成装置。
背景技术
作为氢气的体内吸入装置，已知一种装置，通过在从氢气产生装置向鼻孔套管的导管的一部分安装空气混合器，从而调整所供给的氢气的浓度(专利文献1)。在该氢气的体内吸入装置中，在混合器与鼻孔套管之间的气体流路上设置氢气浓度检测传感器，根据由氢气浓度检测传感器所检测的氢气的浓度，从而使用电解电流值控制装置对施加给氢气产生装置的电流值进行反馈。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2009-5881号公报
发明内容
发明要解决的课题
另外，在使用这种氢气生成装置使患者吸入氢气的情况下，为了确认氢气浓度是否为适当的值，期望在装置中显示氢气浓度。
作为一般的氢气浓度检测传感器，已知：使用了选择性地吸收氢气而电阻值发生可逆性变化的吸氢合金等的传感器设备(JP特开2005-256028号公报)、使用了与利用光催化剂作用由光催化剂层氧化分解得到的试样气体接触而电阻值发生可逆性变化的薄膜层的传感器设备(JP特开2005-214933号公报)等。但是，若在上述现有技术的氢气浓度检测传感器使用这种传感器设备，则由于包含氢气的水分，存在传感器设备的寿命缩短这样的问题。
本发明要解决的课题在于，提供一种无需使用对水分脆弱的氢气浓度检测传感器便能够准确地提示所生成的氢气的浓度的氢气生成装置。
用于解决课题的手段
本发明在使用电解槽来生成氢气的方式中，通过根据赋予阴极的电量以及此时的氢气的流量对氢气浓度进行运算，从而解决上述课题。
发明效果
根据本发明，无需使用对水分脆弱的氢气浓度检测传感器，便能够准确地提示所生成的氢气的浓度。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的氢气生成装置的一实施方式的整体构成图。
图2是表示本发明所涉及的氢气生成装置的另一实施方式的主要部分构成图。
图3是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。
图4是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。
图5是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。
图6是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。
图7是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。
图8是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。
具体实施方式
以下所说明的本发明所涉及的氢气生成装置1例如是以包含细胞、脏器的生物体(人以及动物)的健康维持、功能维持、疾病改善、功能改善、健康诊断或功能测量为目的，能够用于向生物体供给所生成的氢气的氢气生成装置。作为所生成的氢气向生物体的供给手段，包含：基于从鼻腔、口腔吸入氢气的方式的供给、基于向皮肤、脏器曝露氢气的方式的供给、基于向皮肤、脏器吹入氢气的方式的供给、基于向如液状药剂、脏器保存液等那样的以应用于生物体为前提的生物体应用液曝露氢气的方式的供给、基于向生物体应用液吹入氢气的方式的供给、基于从保存生物体的容器或电路的外侧使氢气进行扩散的方式的供给等。但是，本发明的目的在于提供一种如上所述无需使用对水分脆弱的氢气浓度检测传感器，便能够准确地提示所生成的氢气的浓度的氢气生成装置，因此关于所生成的氢气的用途并无任何限定。
图1是表示本发明所涉及的氢气生成装置1的一实施方式的整体构成图。本实施方式的氢气生成装置1具备：电解槽2、贮存被电解水W的容器6、向设置于电解槽2的一对电极板23、24施加直流电压的电源3、导入用于稀释所生成的氢气的稀释气体的稀释器4、检测赋予成为阴极的电极板23或24的电量的电量检测器51、检测基于稀释器4的稀释气体的流量的流量检测器52、检测稀释后的氢气的温度的温度检测器53、对稀释后的氢气的浓度c进行运算的运算器5、提示由运算器5进行运算而得到的氢气的浓度c的提示器54、和检测贮存在容器中的被电解水的电阻值的电阻检测器55。
电解槽2构成为包含：箱体20、形成在该箱体20内且导入被电解水W的第1室21、在箱体20内与第1室21分开设置的第2室22、被设置于箱体20内的第1室21与第2室22之间的隔膜25、以及分别被设置于第1室21以及第2室22的一对电极板23、24。箱体20由塑料等电绝缘性材料形成，除了后述的被电解水入口201、气体出口202、稀释气体入口203以及混合气体出口204以外，构成为维持水密以及气密的状态。
箱体20的内部被隔膜25隔开为第1室21和第2室22。此外本实施方式的一对电极板23、24均与隔膜25接触设置。而且，被设置于导入被电解水W的第1室21的电极板23与直流电源的阳极(+)连接，被设置于第2室22的电极板24与直流电源的阴极(-)连接。以下，也将与阳极连接的电极板称为阳极板，将与阴极连接的电极板称为阴极板。在图1所示的例子中，在第1室21中设置了阳极板23，在第2室22中设置了阴极板24。
作为本实施方式的隔膜25，期望使用使氢离子透过而不使氢氧离子透过的阳离子交换膜。此外，若考虑离子传导性、物理强度、阻气性、化学稳定性、电化学稳定性、热稳定性等诸因素，则能够适当地使用作为电解质基而具备磺酸基的全氟系磺酸膜。作为这样的膜，可以列举作为具有磺酸基的全氟乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物膜的全氟磺酸膜(注册商标，杜邦公司制)、Flemio膜(注册商标，旭硝子公司制)、Aciplex膜(注册商标，旭化成公司制)等。
此外，本实施方式的一对电极板23、24例如能够使用以钛板为基材，并包覆了从铂、铱、钯等的群中选择的1种或2种以上的贵金属膜的电极板。但是，并不仅限定于此，例如也可以使用无垢的不锈钢板。另外，设置于第1室21的阳极板23不一定需要与隔膜25接触设置，也可以与隔膜25空开规定距离而设置。此外，设置于第2室22的阴极板24与隔膜25接触设置，但在隔膜25与阴极板24之间形成水膜的程度地接触即可，因此不必一定进行压接。
电源3构成为包含：与商用交流电源等连接的插座31、和将该商用交流电流变换为直流电流的AC/DC转换器32。但是，为了提供便携式的(可随身携带到各处的)氢气生成装置1，作为电源3，也能够取代插座31以及AC/DC转换器32而使用一次电池或二次电池等直流电源。在本实施方式的氢气生成装置1中，在将AC/DC转换器32与阴极板24进行连接的电线上设置了作为电量检测器51的电流表。
投入被电解水W的容器6被设置于比电解槽2更靠近铅垂方向的上侧的位置处，设置于容器6的底面的被电解水出口61和设置于第1室21的下部的被电解水入口201通过软管62连接，设置于第1室21的上部的气体出口202和设置于容器6的气体入口63通过软管64连接。并且，气体入口63与在容器6的内部相比于容器6的底面向铅垂上方立起延伸的气体排出塔65连通，气体排出塔65的前端开口。此外，在连接被电解水出口61与被电解水入口201的软管62的中途设置有三向阀66，在其中之一连接了排放管67。排放管67用于废弃导入到第1室21中的被电解水W。另外，不必一定通过软管64将设置于第1室21的上部的气体出口202与设置于容器6的气体入口63进行连接，也可以将能够投入到容器6中的被电解水W的容积设为第1室21的容积以下，将第1室21的气体出口202形成在该第1室21的顶面。
本实施方式的氢气生成装置1的电解槽2仅向第1室21导入被电解水W，第2室22不导入被电解水W而设为空气室，但在向第1室21导入被电解水W的情况下，在将三向阀66旋转至被电解水出口61和被电解水入口201连通的位置的状态下向容器6投入被电解水W。由此，投入到容器中的被电解水W由于自重而通过软管62到达第1室21，在该第1室21中充满被电解水W。此时，第1室21内的空气通过软管64从气体排出塔65排出，因此容器6内的被电解水W会顺畅并且短时间地充满于第1室21。此外，即使从容器6导入到第1室21中的被电解水W的量为第1室21的容积以上，也不会泄露到箱体20内，多余的被电解水W能够返回到容器6中。进而，若第1室21由被电解水W充满之后，向一对电极板23、24流动直流电流，则从第1室21的阳极板23的表面生成氧气，但该氧气通过软管64从气体排出塔65排出。因此，第1室21即使在电解中也由被电解水W充满，所以阳极板23的有效面积不会减少，具有氢气的生成效率提高这样的效果。
本实施方式的氢气生成装置1中使用的被电解水W是能够通过水的电解反应而在阴极板24生成氢气的水，包含自来水、净水、精制水，离子交换水、RO水、蒸馏水等。被电解水W也可以适当含有钙离子、镁离子等电解质。但是，为了在电解时不产生氢气以及氧气以外的多余的气体，期望是在离子交换水、精制水等不包含氢离子以及氢氧离子以外的离子的纯水中人工添加水溶性的化合物来作为被电解水。尤其是氯气基本上对于生物体而言没有益处，因此本实施方式的氢气生成装置1中使用的被电解水期望被实施了氯离子的去除处理，同样地，包含氢气与稀释用气体的混合气体中的氯气浓度也是越低越理想。包含氢气与稀释用气体的混合气体中的氯气浓度，优选为1ppm以下，更优选为0.5ppm以下，更进一步优选为0.1ppm以下。更进一步地说，若是对包含了溶出PO4 3-、SO4 2-、NO3 -等在溶解于水时离子化倾向高于氢氧化物离子的阴离子的水溶性化合物的水(水本身期望事前进行了离子的去除处理)进行电解，则相比于阴离子的气化，氢氧化物离子释放电子的同时产生氧O2的反应更优先，因此向气层部释放多余的气体的风险较少。
为了检测这样的被电解水W的种类和被电解水W的水位，在容器6的底部，例如设置由实施了镀铂的一对电极构成的电阻检测器55、55，检测贮存在容器6中的被电解水W的电阻值。然后，通过运算器5向一对电阻检测器55、55施加检测用电压，并通过运算器5来检测此时流动的电流，由此检测被电解水W的电阻值。不包含氢离子以及氢氧离子以外的离子的纯水的电阻值(≈2.5×105Ωm)大于包含除此以外的电解性离子的水的电阻值，因而在通过运算器5而检测出的被电解水W的电阻值小于纯水的电阻值的情况下，可以判定为投入到容器6中的水并非纯水，或禁止从电源3向一对电极板23、24的直流电压的施加、或通过显示或声音等来提醒被电解水W并非纯水的意思。此外同样地，在如向容器6中投入的水并非充满第1室21的足够的量、或未向容器6中投入水的情况那样，通过一对电阻检测器55、55而检测的介质为空气的情况下，与纯水的电阻值相比更大(≈1015Ωm量级)，因此在通过运算器5而检测出的被电解水W的电阻值显著大于纯水的电阻值的情况下，可以判定为未向容器6中投入水，或禁止从电源3向一对电极板23、24的直流电压的施加、或通过显示或声音等来提醒未投入被电解水W的意思。
在电解槽2的第2室22的上部，形成了稀释气体入口203，在第2室22的下部形成了混合气体出口204。稀释气体入口203经由软管41与稀释器4连接，在该软管41的中途设置有流量检测器52。稀释器4由向设置了成为阴极的电极板23或24的第1室21或第2室22(在图1所示的实施方式中为第2室)导入稀释气体的气泵构成，从吸入口42吸入的周围的空气通过气泵而向软管41压送，通过流量检测器52而被引导到第2室22中。另外，稀释器4并不限于气泵，也可以使用风扇等。流量检测器52检测从稀释器4，向设置了成为阴极的电极板23或24的第1室21或第2室22(在图1所示的实施方式中为第2室)导入的稀释气体的每单位时间的流量。
通过稀释器4从稀释气体入口203导入到第2室22中的稀释气体(空气)，从第2室22的上部向下部流下，在此与在阴极板24的表面附近生成的氢气进行混合的同时从混合气体出口204排出。在本实施方式中，由于在第2室22的上部设置了稀释气体入口203，在第2室22的下部设置了混合气体出口204，因此稀释气体遍布阴极板24的整个表面，所生成的氢气不会在第2室22中滞留而从混合气体出口204被排出。另外，也可以在第2室22的下部设置稀释气体入口203，在第2室22的上部设置混合气体出口204。但是，由于水滴会从阴极板24与隔膜25之间略微泄露到第2室22中，因此在第2室22的下部设置混合气体出口204，使得该水滴与混合气体一起经由软管71而引导到气液分离器7中。另外，气液分离器7具有罐状箱体，氢和空气的混合气体从上部的盖经由软管72而被押送至面罩(mask)或套管73，在第2室22产生的水滴会积存在气液分离器7的底部。
运算器5根据由电量检测器51检测出的电量It以及由流量检测器52检测出的每时间t的流量Q，对稀释后的氢气的浓度c进行运算。此外，运算器5将通过运算而求取到的氢气的浓度c显示于七段数码显示器等的提示器54。另外，图1所示的提示器54虽是通过视觉来识别的显示器，但也可以是扬声器等通过听觉来提醒浓度c。此外，也可以如图1所示，在第2室22设置由温度传感器构成的温度检测器53，将由该温度检测器53检测出的混合气体的温度T加入由上述电量检测器51检测出的电量It以及由流量检测器52检测出的流量Q，根据这3个检测要素对稀释后的氢气的浓度c进行运算。
此外，运算器5在运算得到的氢气浓度c超过了爆燃下限值或爆炸下限值的情况下，可以通过提示器54来提示该意思或禁止从电源3向一对电极板23、24的直流电压的施加。
接着，说明由运算器5运算的氢与空气的混合气体的浓度c(体积％)的计算根据。在图1的氢气生成装置1中，在阴极板24的表面发生下述式(1)的化学反应，在阳极板的表面发生下述式(2)的化学反应。
[式1]
2H2O+2e-→H2+2OH- …式(1)
2OH-→H2O+O2/2+2e- …式(2)
根据法拉第电解第二定律，析出每一克的等量的物质所需要的电量与物质的种类无关而是固定的。即，若设物质量为n(mo1)，质量为m(g)，分子量为M(g/mo1)，电流为I(A)，电流流动的时间为t(秒)，离子价数为z，法拉第常数为F(＝9.65×104(C/mo1)，则下述式(3)成立。
[式2]
n＝m/M＝It/zF …式(3)
即，为了生成物质量n＝1mol的氢所需要的电量It由于是It＝nzF，氢的离子价数z＝1，因此为9.65×104C。
如上述式(1)所示，在阴极板24的表面，以2mol的电子e-生成1mol的氢气H2。此外，根据阿伏加德罗定律，在相同压力、相同温度、相同体积的所有种类的气体中包含相同数量的分子，因此在温度为0℃、压力为1气压的标准状态下，氢气1mol所占的体积为22.4升。
因此，为了生成1mol、22.4升的氢气，根据上述法拉第电解第二定律，需要2×9.65×104C的电量。对此换言之，用1库仑的电量生成(22.4升/2×9.65×104C＝)1.16×10-4升的氢气(0℃)。
在此，根据气体的状态方程式，若设气体的压力为P(atm)，气体所占的体积为V(升)，气体的物质量为n(mol)，气体常数为R(＝0.082)，气体的绝对温度为T(K)，则PV＝nRT，因此相对于0℃的状态，温度平均每1deg，体检以1/273升为单位增减。
根据以上内容，若设赋予阴极板24的电量为It(C)，所生成的氢气的体积(升)，氢气的温度为Δt(与0℃的差分deg)，则氢气的生成体积V成为V＝It×1.16×10-4×(1+Δt/273)。进而，在该阴极板24的表面生成的体积V(升/秒)的氢气由体积V1(升/秒)的稀释气体进行稀释，因而该稀释后的氢气的浓度c(体积％)通过(V/V1)×100来求取。因此，若检测赋予阴极板24的电量It、稀释气体的每单位时间的流量(升/秒)以及稀释后的氢气的温度Δt(与0℃的差温、零、正或负的值)，则能够通过运算来求取稀释后的氢气的浓度c。另外，在从电源3赋予阴极板24的电量It设定为固定的值的情况下，也可以不设置检测电量It的电流表51等，仅根据由流量计52检测的稀释气体的每单位时间的流量(升/秒)对稀释后的氢气的浓度c(体积％)进行运算。反之，在从稀释器4供给的稀释气体的每单位时间的流量(升/秒)设定为固定的值的情况下，也可以不设置检测稀释气体的每单位时间的流量(升/秒)的流量计52等，仅根据由电流表51检测的电量It对稀释后的氢气的浓度c(体积％)进行运算。进而在这些情况下，也可以检测稀释后的氢气的温度Δt(与0℃的差温、零、正或负的值)，由此对稀释后的氢气的浓度c(体积％)进行校正。此外，在从电源3赋予阴极板24的电量It以及从稀释器4供给的稀释气体的每单位时间的流量(升/秒)的双方设定为固定的值的情况下，也可以将通过上述运算式而计算出的稀释后的氢气的浓度c不通过运算器5来进行运算而作为预先求取出的固定值显示于显示器54。
另外，稀释后的氢气的温度T对浓度c的影响是温度每1deg为1/273升(≈±0.4％的误差)，因此若作为目的的浓度c的精度即在提示器54中要提示的浓度c不必是这种误差程度，则可以将温度t设为例如15～25℃程度的标准温度的固定值，仅根据电量It和此单位时间t的流量Q来进行运算。此外，在从电源3赋予阴极板24的电量It或从稀释器4供给的稀释气体的每单位时间的流量(升/秒)的至少任意一方设定为固定的值的情况下，也可以使用运算器5来判定未固定的电量或流量的检测值是否处于规定的异常范围内。然后，在未固定的电量或流量的检测值处于规定的异常范围内的情况下，也可以输出不执行基于运算器5的稀释后的氢气的浓度c的运算的指令、不进行基于显示器54的显示的指令、在显示器54中显示处于异常的意思的指令或切断电源3的指令中的至少一个指令。
图2是表示本发明所涉及的氢气生成装置的另一实施方式的主要部分构成图。本实施方式的电解槽2包含3对电极板23、24以及隔膜25，3个阳极板23串联连接，3个阴极板也串联连接。然后，在第1室21中，设置了3个阳极板23，在第2室22中，设置了3个阴极板24。另外，第1室21和第2室22通过箱体20而被分隔开。其他构成与上述图1所示的实施方式相同，因此将其构成以及说明援引于此来进行省略，但在这样构成的氢气生成装置1中，也能够通过与上述图1所示的实施方式同样的方法，通过运算器5对稀释后的氢气的浓度c进行运算。
图3是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。本实施方式的电解槽2是与图1所示的电解槽大致相同的构成，但不仅第1室21而且第2室22中也导入被电解水W这一点不同。因此，设置于第2室22的混合气体出口204设置于该第2室22的顶面。然后，导入到第2室22中的被电解水W并非充满全部第2室22，而是导入如下那样的量：在第2室22的上部，形成从阴极板24的表面生成的氢气和从稀释气体入口203供给的稀释气体能够适当混合的程度的空间。
其他构成与上述图1所示的实施方式相同，因此将其构成以及说明援引于此来进行省略，但在这样构成的氢气生成装置1中，也能够通过与上述图1所示的实施方式同样的方法，通过运算器5对稀释后的氢气的浓度c进行运算。
图4是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。本实施方式的电解槽2与上述图1～图3所示的实施方式不同，是不具有隔膜25的所谓的无隔膜电解槽。因此，电解槽2的箱体20内也不如图1～图3所示隔开为第1室21和第2室22而成为一个电解室26。此外，在该一个电解室26中，按规定间隔配置了一对电极板23、24。在该图所示的例子中，将电极板23设为阳极板，将电极板24设为阴极板。另外，由于电解室26内并未由一对电极板23、24隔开，因此从被电解水入口201导入到电解室26中的被电解水W遍布该整个电解室26。但是，与图3所示的实施方式同样地，导入到电解室26中的被电解水W并非充满整个电解室26，而是导入如下那样的量：在电解室26的上部，形成从阳极板23课的表面生成的氧气、和从阴极板24的表面生成的氢气、以及从稀释气体入口203供给的稀释气体能够适当混合的程度的空间。
然后，在本实施方式中，与图1～图3所示的实施方式不同，从阴极板的表面生成并浮上到电解室26的上部的空间的氢气，不仅被从稀释气体入口203供给的稀释气体稀释，还被从阳极板23的表面生成并浮上到电解室26的上部的空间的氧气稀释。因此，由上述运算器5运算的氢气的浓度c，通过将在阴极板24的表面生成的体积V(升/秒)的氢气除以体积V1(升/秒)的稀释气体以及在阳极板23的表面生成的体积V2(升/秒)的氧气的总和的{V/(V1+V2)}×100来求取。
在本发明所涉及的氢气生成装置中，稀释在电解槽2生成的氢气的位置并不限定于该电解槽2的内部。图5是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。本实施方式的电解槽2具备与图3所示的电解槽同样的构成，来自稀释器4的稀释气体并非供给到第2室22，而是供给到从第2室22到面罩73之间的软管72(也可以是软管71)。即，在第2室22生成的高浓度的氢气通过吸引气泵74而经由软管71到达气液分离器7，从该处起经由软管72而被引导到面罩73，但在该中途，从稀释器4混合空气等稀释气体。另外，由于基于稀释器4的气压作用于软管72，因此也可以省略吸引气泵74。
其他构成与上述图3所示的实施方式大致相同，将其构成以及说明援引于此来进行省略，但在这样构成的氢气生成装置1中，也能够通过与上述图1所示的实施方式同样的方法，通过运算器5对稀释后的氢气的浓度c进行运算。
与图5所示的实施方式同样地，在图1所示的实施方式或图4所示的实施方式的氢气生成装置中，也能够将来自稀释器4的稀释气体并非供给到电解槽2而是供给到从电解槽2到面罩73的软管71或72。图6是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。本实施方式的电解槽2具备与图4所示的电解槽同样的构成，但来自稀释器4的稀释气体并非供给到电解室26而是供给到从电解室26到面罩73之间的软管72(也可以是软管71)。即，在电解室26生成的氧气与氢气的混合气体通过吸引气泵74而经由软管71到达气液分离器7，从该处起通过软管72而被引导到面罩73，但在该中途，从稀释器4混合空气等稀释气体。另外，由于基于稀释器4的气压作用于软管72，因此也可以省略吸引气泵74。
其他构成与上述图4所示的实施方式大致相同，将其构成以及说明援引于此来进行省略，但在这样构成的氢气生成装置1中，也能够通过与上述图1所示的实施方式同样的方法，通过运算器5对稀释后的氢气的浓度c进行运算。
在图1～图6所示的实施方式中，根据由电量检测器51检测出的电量以及由流量检测器52检测出的流量，通过运算器5对稀释后的氢气的浓度c进行运算，但也可以取代基于电量检测器51的电量的检测，测量从阴极板24的表面生成的氢气的流量。即，也可以根据包含氢的气体的流量以及稀释包含氢的气体的稀释气体的流量，通过运算器5对稀释后的氢气的浓度c进行运算，将该运算结果提示给提示器54。
图7是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。本实施方式的电解槽2具备与图5所示的电解槽同样的构成，但在电源3的电路上设置了电量检测器51这一点、以及取代吸引气泵74而设置了流量检测器75这一点不同。其他构成与上述图5所示的实施方式大致相同，因此将其构成以及说明援引于此来进行省略。
在这样构成的氢气生成装置1中，从第2室22的阴极板24的表面生成的氢气经由软管71而被引导到气液分离器7中，在此氢气中所包含的水分被去除。然后，在进而经由软管72而被供给到面罩或套管73的中途，与来自稀释器4的稀释气体进行混合，稀释后的氢气被供给到面罩或套管73。此时，由流量检测器75来检测氢气的流量，由流量检测器52来检测稀释气体的流量，因此通过运算器5对它们的比率进行运算，由此能够求取稀释后的氢气的浓度c。另外，检测氢气的流量的流量检测器75和检测空气等稀释气体的流量的流量检测器52需要选定与气体种类相应的流量计。
图8是表示本发明所涉及的氢气生成装置的又一实施方式的主要部分构成图。本实施方式的电解槽2具备与图6所示的电解槽同样的构成，但在电源3的电路上设置了电量检测器51这一点、以及取代吸引气泵74而设置了流量检测器75这一点不同。其他构成与上述图6所示的实施方式大致相同，因此将其构成以及说明援引于此来进行省略。
在这样构成的氢气生成装置1中，从电解室26的阴极板24的表面生成的氢气和从阳极板23的表面生成的氧气，经由软管71而被引导到气液分离器7中，在此氢气以及氧气中所包含的水分被去除。然后，在进而经由软管72而被供给到面罩或套管73的中途，与来自稀释器4的稀释气体进行混合，稀释后的氢气被供给到面罩或套管73。此时，由流量检测器75来检测包含氢气的气体的流量，由流量检测器52来检测稀释气体的流量，因此通过运算器5对它们的比率进行运算，由此能够求取稀释后的氢气的浓度c。另外，在本实施方式中，在电解室26生成的气体是不仅包含氢还包含氧的气体，根据上述式(1)以及式(2)可知，氧气相对于氢气生成1/2mol，因此由流量检测器75所检测出的流量中的2/3为氢气，1/3为氧气。
【实施例】
以下，说明本发明的实施例。另外，在本申请中没有特别说明的情况下，关于用于测量各种物性值的各种计器类，氢气浓度计是“FIS公司制EVM-HY01-H”，电流表是“钳式AC/DC测试仪3265(日置电机公司制)”。
[实施例1]
向图1所示的氢气生成装置1的第1室21中充满纯水，调节施加电压使得作为阳极板23、阴极板24而在这一对电极板中流动4A的电流，在该电解的同时，将来自稀释器4的空气的供给量设为1.5±0.1升/分，用空气稀释了氢气。测量气氛温度时为25℃。此外，将在一对电极板中流动的电流设为5A、6A，将稀释气体的供给量设为2.0±0.1升/分、2.5±0.1升/分，除此以外以同样的条件稀释了氢气。根据流过这一对电极板的电量和稀释气体的流量以及气氛温度，利用上述运算方法通过运算对稀释后的氢气的浓度c进行了求取时，得到了表1所示的结果。
[比较例1]
使用氢气浓度计(FIS公司制EVM-HY01-H)来测量实施例1中稀释后的氢气的浓度c时，得到了表1所示的结果。
【表1】
表1
从表1所示的结果中，如实施例1那样通过运算而求取出的氢气浓度c和使用氢气浓度计而测量出的氢气浓度c，仅观察到0.01～0.22体积％的差，若考虑到市售的氢气浓度计的检测误差为±0.1体积％程度的情况，则可以认为本实施方式的氢气浓度c的检测精度值得充分使用。此外在这些例中，即使在流量或电解电流的任意一方为固定的值的情况下，根据另一方的检测值运算的氢气浓度c和使用氢气浓度计测量出的氢气浓度c也仅观察到0.01～0.22体积％的差。
符号说明
1…氢气生成装置
2…电解槽
20…箱体
201…被电解水入口
202…气体出口
203…稀释气体入口
204…混合气体出口
21…第1室
22…第2室
23…阳极板(电极板)
24…阴极板(电极板)
25…隔膜
26…电解室
3…电源
31…插座
32…AC/DC转换器
4…稀释器
41…软管
42…吸入口
5…运算器
51…电流表(电量检测器)
52…流量计(流量检测器)
53…温度传感器(温度检测器)
54…显示器(提示器)
55…电阻检测器
6…容器
61…被电解水出口
62…软管
63…气体入口
64…软管
65…气体排出塔
7…气液分离器
71、72…软管
73…面罩或套管
74…吸引气泵
75…流量计(第1流量检测器)
W…被电解水

Claims (12)

1.一种氢气生成装置，具备：
电解槽，其包含：箱体、形成在所述箱体内且被导入被电解水的电解室、设置于所述电解室的至少一对电极板、以及导出包含在所述电解室生成的氢的气体的气体出口；
电源，其向所述一对电极板施加直流电压；
检测赋予所述电极板的电量的电量检测器或检测对包含所述氢的气体进行稀释的稀释气体的流量的流量检测器的至少一方；
运算器，其根据由所述电量检测器检测出的电量或由所述流量检测器检测出的流量的至少一方，对所述稀释后的氢气的浓度进行运算；和
提示器，其提示由所述运算器运算得到的氢气的浓度。
2.一种氢气生成装置，具备：
电解槽，其包含：箱体、形成在所述箱体内且被导入被电解水的电解室、设置于所述电解室的至少一对电极板、以及向所述电解室导入稀释氢气的稀释气体的稀释气体入口；
电源，其向所述一对电极板施加直流电压；
检测赋予所述电极板的电量的电量检测器或检测所述稀释气体的流量的流量检测器的至少一方；
运算器，其根据由所述电量检测器检测出的电量或由所述流量检测器检测出的流量的至少一方，对所述稀释后的氢气的浓度进行运算；和
提示器，其提示由所述运算器运算得到的氢气的浓度。
3.一种氢气生成装置，具备：
电解槽，其包含：箱体、形成在所述箱体内且被导入被电解水的第1室、在所述箱体内与所述第1室分开设置的第2室、被设置在所述箱体内的所述第1室与所述第2室之间的隔膜、以及分别被设置于所述第1室以及所述第2室的一对电极板；
容器，其贮存所述被电解水；
电源，其向所述一对电极板施加直流电压；
稀释器，其向设置了成为阴极的电极板的所述第1室或所述第2室导入对生成的氢气进行稀释的稀释气体；
检测赋予成为所述阴极的电极板的电量的电量检测器或检测基于所述稀释器的稀释气体的流量的流量检测器的至少一方；
运算器，其根据由所述电量检测器检测出的电量或由所述流量检测器检测出的流量的至少一方，对所述稀释后的氢气的浓度进行运算；和
提示器，其提示由所述运算器运算得到的氢气的浓度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的氢气生成装置，其中，
还具备检测稀释后的氢气的温度的温度检测器，
所述运算器根据由所述电量检测器检测出的电量、由所述流量检测器检测出的流量以及由所述温度检测器检测出的温度，对所述稀释后的氢气的浓度进行运算。
5.根据权利要求3所述的氢气生成装置，其中，
还具备检测贮存在所述容器中的被电解水的电阻值的电阻检测器，
所述运算器在由所述电阻检测器检测出的电阻值不在规定范围内的情况下，禁止从所述电源向所述一对电极板的直流电压的施加。
6.根据权利要求3或5所述的氢气生成装置，其中，
设置于所述第1室的电极板与所述直流电压的阳极连接，设置于所述第2室的电极板与所述直流电压的阴极连接，
所述一对电极板各自与所述隔膜接触设置，
仅向所述第1室中导入所述被电解水。
7.根据权利要求6所述的氢气生成装置，其中，
所述容器设置于与所述电解槽相比更靠近铅垂方向的上侧的位置处，
设置于所述容器的底面的被电解水出口与设置于所述第1室的下部的被电解水入口连接，
设置于所述第1室的上部的气体出口与设置于所述容器的气体入口连接。
8.根据权利要求6所述的氢气生成装置，其中，
导出稀释后的氢气的混合气体出口被设置于设置了成为所述阴极的电极板的所述第2室的下部，
在所述混合气体出口连接气液分离器，
经由所述气液分离器向作为目的的部位供给所述稀释后的氢气。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的氢气生成装置，其中，
所述运算器在运算得到的氢气浓度超过爆燃下限值或爆炸下限值的情况下，通过所述提示器来提示该意思或禁止从所述电源向所述一对电极板的直流电压的施加。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的氢气生成装置，其中，
还具备控制器，该控制器在所述电量或所述流量的检测值处于规定的异常范围内的情况下，输出如下指令中的至少一个指令：在所述提示器显示处于异常的意思的指令、不执行基于所述运算器的运算的指令、在所述提示器不进行浓度显示的指令或切断所述电源的指令。
11.一种氢气生成装置，具备：
电解槽，其包含：箱体、形成在所述箱体内且被导入被电解水的电解室、设置于所述电解室的至少一对电极板、以及导出包含在所述电解室生成的氢的气体的气体出口；
电源，其向所述一对电极板施加直流电压；
第1流量检测器，其检测包含所述氢的气体的流量；
第2流量检测器，其检测对包含所述氢的气体进行稀释的稀释气体的流量；
运算器，其根据由所述第1流量检测器检测出的流量以及由所述第2流量检测器检测出的流量，对所述稀释后的氢气的浓度进行运算；和
提示器，其提示由所述运算器运算得到的氢气的浓度。
12.一种氢气生成装置，具备：
电解槽，其包含：箱体、形成在所述箱体内且被导入被电解水的电解室、设置于所述电解室的至少一对电极板、以及导出包含在所述电解室生成的氢的气体的气体出口；
电源，其向所述一对电极板施加直流电压；
检测赋予所述电极板的电量的电量检测器或检测对包含所述氢的气体进行稀释的稀释气体的流量的流量检测器的至少一方；
判定器，其判定由所述电量检测器检测出的电量或由所述流量检测器检测出的流量的至少任意一方的检测值是否处于规定的异常范围内；
提示器，其提示包含所述氢的气体的浓度；和
控制器，其在所述电量或所述流量的检测值处于所述规定的异常范围内的情况下，输出在所述提示器显示处于异常的意思的指令、在所述提示器不进行浓度显示的指令或切断所述电源的指令的至少一个指令。
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