JP2003013269A - System and method for supplying oxygen - Google Patents

System and method for supplying oxygen

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JP2003013269A
JP2003013269A JP2001202747A JP2001202747A JP2003013269A JP 2003013269 A JP2003013269 A JP 2003013269A JP 2001202747 A JP2001202747 A JP 2001202747A JP 2001202747 A JP2001202747 A JP 2001202747A JP 2003013269 A JP2003013269 A JP 2003013269A
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oxygen
unit
water
generation unit
hydrogen
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Norio Kihara
令夫 木原
Tetsuo Miyagawa
哲夫 宮川
Atsushi Nagai
厚志 永井
Seishiro Miyagi
征四郎 宮城
Satoshi Kitamura
諭 北村
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a convenient technology for supplying oxygen. SOLUTION: The oxygen supply system 10 comprises an oxygen generation unit 200, which generates oxygen and hydrogen by electrolysis of water, and provides generated oxygen to a user; a hydrogen circulation unit 400, which supplies oxygen generated by the oxygen generating unit 200 to an electric power generation unit 100; the electric power generation unit 100, which generates electric power through a fuel cell by using hydrogen provided from the hydrogen circulation unit 400; a water circulation unit 300, which supplies water generated in the electric power generation unit 100 to the oxygen generation unit 200; and an electric power generation unit 500, which obtains the electric power generated by the electric power generation unit 100, and supplies the electric power necessary for the electrolysis in the oxygen generation unit 200.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素供給装置およ
び酸素供給方法に関する。本発明は、とくに、ユーザに
酸素を供給するための酸素供給装置、およびその酸素供
給装置において利用可能な酸素供給方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxygen supply device and an oxygen supply method. The present invention particularly relates to an oxygen supply device for supplying oxygen to a user, and an oxygen supply method usable in the oxygen supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】慢性呼吸不全などの呼吸器疾患を有する
患者に対して、高濃度の酸素を吸入させる酸素療法が行
われている。従来、在宅酸素療法が必要な患者に酸素を
供給する装置として、空気中の酸素を濃縮するもの、液
体酸素を蓄保するもの、高圧圧縮した酸素ガスを蓄保す
るものが知られている。このうち、空気中の酸素を濃縮
して供給する装置が現在広く利用されている。
2. Description of the Related Art Oxygen therapy in which a high concentration of oxygen is inhaled is performed on a patient having a respiratory disease such as chronic respiratory failure. BACKGROUND ART Conventionally, as a device for supplying oxygen to a patient who needs home oxygen therapy, a device for concentrating oxygen in the air, a device for storing liquid oxygen, and a device for storing high-pressure compressed oxygen gas are known. Among them, a device for concentrating and supplying oxygen in the air is now widely used.

【0003】この装置は、まず、空気を分子ふるい用ゼ
オライトの入った吸着塔に導入し、窒素をゼオライトに
加圧吸着させる。そして、高濃度の酸素を含む余剰ガス
を別容器へ導入する。つづいて、吸着している窒素を減
圧により解離させ、吸着塔外へ排出する。その後、再び
余剰ガスを吸着塔内に導入して、窒素をゼオライトに加
圧吸着させる。この操作を繰り返すことにより、空気か
ら窒素を除去し、高濃度酸素を生成する。
In this apparatus, first, air is introduced into an adsorption tower containing a zeolite for molecular sieving, and nitrogen is adsorbed onto the zeolite under pressure. Then, a surplus gas containing a high concentration of oxygen is introduced into another container. Subsequently, the adsorbed nitrogen is dissociated by decompression and discharged to the outside of the adsorption tower. Then, the surplus gas is again introduced into the adsorption tower to adsorb nitrogen to the zeolite under pressure. By repeating this operation, nitrogen is removed from the air and high concentration oxygen is generated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この酸
素供給装置に関して、さまざまな欠点が指摘されるよう
になっている。まず、この酸素供給装置では、酸素濃縮
過程において窒素とともに水蒸気が失われ、生成した高
濃度酸素の湿度が非常に低くなってしまうので、ユーザ
に高濃度酸素を供給する前に加湿による湿度調整を行う
必要があった。このとき、加湿用の水をこまめに取り替
えないと、その水が細菌繁殖の温床となる恐れがあっ
た。また、空気から主に窒素を除去することで酸素を濃
縮しているため、空気中に有害成分が微小量含まれてい
た場合に、その成分をも濃縮して患者に供給してしまう
恐れが絶無とは言えなかった。また、開放系にて酸素を
濃縮していたため、酸素を患者に供給する際の圧力が十
分でないという問題があった。また、酸素を濃縮する過
程で比較的大きな騒音が出るため、就寝時に利用する際
に安眠の妨げとなる恐れがあった。
However, various drawbacks have been pointed out regarding this oxygen supply device. First, in this oxygen supply device, water vapor is lost along with nitrogen in the oxygen concentration process, and the humidity of the generated high-concentration oxygen becomes extremely low. Had to do. At this time, unless the water for humidification is frequently replaced, the water may become a hotbed for bacterial growth. In addition, since oxygen is concentrated mainly by removing nitrogen from the air, if a small amount of harmful components are contained in the air, they may also be concentrated and supplied to the patient. I couldn't say nothing. Moreover, since oxygen is concentrated in an open system, there is a problem that the pressure for supplying oxygen to the patient is not sufficient. Further, since relatively large noise is generated during the process of concentrating oxygen, there is a risk that it may interfere with a good night's sleep when using it at bedtime.

【0005】そこで、本発明は、上記の課題を解決する
ことのできる酸素供給装置及び酸素供給方法を提供する
ことを目的とする。この目的は特許請求の範囲における
独立項に記載の特徴の組合せにより達成される。また従
属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
Therefore, an object of the present invention is to provide an oxygen supply apparatus and an oxygen supply method which can solve the above problems. This object is achieved by a combination of features described in independent claims of the invention. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の形態に係る酸素供給装置は、酸素を
供給するための酸素供給装置であって、水の電気分解に
より酸素および水素を発生させ、発生した酸素をユーザ
へ供給する酸素生成ユニットと、前記水の電気分解に必
要な電気エネルギーを前記酸素生成ユニットへ供給する
電力供給制御ユニットと、酸素と水素との反応により電
気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを前記電
力供給制御ユニットへ供給する電力生成ユニットと、前
記酸素生成ユニットにおいて発生した水素を前記電力生
成ユニットへ供給する水素循環ユニットとを備える。
In order to achieve the above object, an oxygen supply device according to a first embodiment of the present invention is an oxygen supply device for supplying oxygen, and oxygen is generated by electrolysis of water. And an oxygen generation unit that generates hydrogen and supplies the generated oxygen to the user, a power supply control unit that supplies the oxygen generation unit with electric energy required for electrolysis of the water, and a reaction between oxygen and hydrogen. An electric power generation unit that generates electric energy and supplies the electric energy to the electric power supply control unit, and a hydrogen circulation unit that supplies hydrogen generated in the oxygen generation unit to the electric power generation unit.

【0007】前記電力供給制御ユニットは、前記電力生
成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少なくと
も一部を前記酸素生成ユニットへ供給してもよい。酸素
供給装置は、前記酸素生成ユニットへ水を供給する水循
環ユニットをさらに備え、前記水循環ユニットは、前記
電力生成ユニットにおいて発生した水を取得して前記酸
素生成ユニットへ供給してもよい。前記水循環ユニット
は、前記酸素生成ユニットへ供給する水の水質を検査
し、前記水質が所定の基準を満たさないときにその旨を
報知してもよい。前記電力供給制御ユニットは、前記電
力生成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少な
くとも一部を蓄電する第1の蓄電部を含んでもよい。前
記電力供給制御ユニットは、外部電源から取得した電気
エネルギーを蓄電する第2の蓄電部を含んでもよい。前
記水素循環ユニットから前記電力生成ユニットへ供給す
る水素の量が十分でないときに、前記外部電源または前
記第2の蓄電部に蓄電された電気エネルギーを前記酸素
生成ユニットへ供給してもよい。
The power supply control unit may supply at least a part of the electric energy generated in the power generation unit to the oxygen generation unit. The oxygen supply device may further include a water circulation unit that supplies water to the oxygen generation unit, and the water circulation unit may acquire the water generated in the power generation unit and supply the water to the oxygen generation unit. The water circulation unit may inspect the water quality of the water supplied to the oxygen generation unit, and may notify when the water quality does not meet a predetermined standard. The power supply control unit may include a first power storage unit that stores at least a part of electric energy generated in the power generation unit. The power supply control unit may include a second power storage unit that stores electrical energy obtained from an external power source. When the amount of hydrogen supplied from the hydrogen circulation unit to the power generation unit is not sufficient, the electrical energy stored in the external power supply or the second power storage unit may be supplied to the oxygen generation unit.

【0008】本発明の第2の形態に係る酸素供給方法
は、水の電気分解により酸素を発生させるステップと、
前記酸素をユーザへ供給するステップと、前記電気分解
により発生した水素を燃料電池へ供給するステップと、
外部から空気を取得して前記燃料電池へ供給するステッ
プと、前記燃料電池において、前記水素と前記空気中の
酸素との反応により電気エネルギーを発生させるステッ
プとを含む。
The oxygen supply method according to the second aspect of the present invention comprises a step of generating oxygen by electrolysis of water,
Supplying the oxygen to the user, supplying hydrogen generated by the electrolysis to a fuel cell,
The method further includes a step of obtaining air from the outside and supplying the air to the fuel cell, and a step of generating electric energy by a reaction between the hydrogen and oxygen in the air in the fuel cell.

【0009】この方法は、酸素の供給の停止要求を受け
付けるステップと、前記停止要求を受けて、前記電気分
解を停止させるステップと、前記電気分解により既に発
生していた余剰水素を前記燃料電池へ供給するステップ
と、前記燃料電池において発生した電気エネルギーを蓄
電するステップとをさらに含んでもよい。この方法は、
再び酸素の供給を開始する要求を受け付けたとき、前記
蓄電するステップにおいて蓄電された電気エネルギーを
利用して、前記酸素を発生させるステップを実行しても
よい。
In this method, a step of receiving a request for stopping the supply of oxygen, a step of receiving the stop request and stopping the electrolysis, and a surplus hydrogen that has already been generated by the electrolysis to the fuel cell. The method may further include a step of supplying and a step of storing the electric energy generated in the fuel cell. This method
When a request to start supplying oxygen again is received, the step of generating oxygen may be executed using the electric energy stored in the step of storing electricity.

【0010】なお、上記の発明の概要は、本発明の必要
な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群
のサブコンビネーションも又発明となりうる。また、本
発明の表現を装置、方法、システム、コンピュータプロ
グラムの間で変換したものもまた、本発明の態様として
有効である。
The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention. Further, the expression of the present invention converted between the device, the method, the system, and the computer program is also effective as an aspect of the present invention.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲
に係る発明を限定するものではなく、又実施形態の中で
説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に
必須であるとは限らない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims and are described in the embodiments. Not all of the combinations of features described above are essential for the solution of the invention.

【0012】図1は、実施の形態に係る酸素供給装置1
0の全体構成を示す。酸素供給装置10は、酸素を生成
してユーザへ供給する酸素供給ユニット30と、酸素供
給ユニット30を統括的に制御する主制御ユニット20
とを備える。酸素供給ユニット30は、電力生成ユニッ
ト100、酸素生成ユニット200、水循環ユニット3
00、水素循環ユニット400、および電力供給制御ユ
ニット500を備える。本実施形態の酸素供給装置10
は、主に、在宅酸素療法が必要な慢性呼吸不全または軽
度の呼吸不全患者に対して、高濃度の酸素を含む吸入ガ
スを供給するために利用される。
FIG. 1 shows an oxygen supply device 1 according to an embodiment.
An overall configuration of 0 is shown. The oxygen supply device 10 includes an oxygen supply unit 30 that generates oxygen and supplies it to a user, and a main control unit 20 that controls the oxygen supply unit 30 in a centralized manner.
With. The oxygen supply unit 30 includes a power generation unit 100, an oxygen generation unit 200, a water circulation unit 3
00, a hydrogen circulation unit 400, and a power supply control unit 500. Oxygen supply device 10 of the present embodiment
Is mainly used to supply inhaled gas containing high concentrations of oxygen to patients with chronic respiratory failure or mild respiratory failure requiring home oxygen therapy.

【0013】図1において、破線は化学物質の流れを、
一点破線は電気エネルギーの流れをそれぞれ示す。ま
た、各ユニットの構成の一部は、ハードウエアコンポー
ネントでいえば、任意のコンピュータのCPU、メモ
リ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現
されるが、ここではそれらの連携によって実現される機
能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブ
ロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、または
それらの組合せによっていろいろな形で実現できること
は、当業者には理解されるところである。これらの点
は、以降の図においても同様である。
In FIG. 1, the broken line indicates the flow of chemical substances,
The dashed lines indicate the flow of electric energy. In addition, a part of the configuration of each unit is realized by a CPU, a memory, a program loaded in the memory, etc. of an arbitrary computer in terms of a hardware component, but here, a functional block realized by their cooperation. Is drawn. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that these functional blocks can be realized in various forms by only hardware, only software, or a combination thereof. These points are the same in the subsequent figures.

【0014】電力生成ユニット100は、燃料電池によ
り酸素と水素との化学反応を利用して電気エネルギーを
生成し、電力供給制御ユニット500へ供給する。この
とき、化学反応に必要な酸素は外部の空気を取り込んで
利用し、水素は水素循環ユニット400から取得する。
未反応の酸素は外部へ排出され、未反応の水素は再び水
素循環ユニット400へ送られ再利用される。また、化
学反応により生成した水は、水循環ユニット300へ送
られる。本実施形態の酸素供給装置10は、自ら電力を
生成する機能を備えているため、外出時や、停電などの
緊急時の利用にも適している。
The power generation unit 100 uses a fuel cell to generate electrical energy by utilizing a chemical reaction between oxygen and hydrogen, and supplies the electrical energy to the power supply control unit 500. At this time, oxygen required for the chemical reaction takes in and uses the outside air, and hydrogen is obtained from the hydrogen circulation unit 400.
Unreacted oxygen is discharged to the outside, and unreacted hydrogen is sent again to the hydrogen circulation unit 400 and reused. Further, the water generated by the chemical reaction is sent to the water circulation unit 300. Since the oxygen supply device 10 of the present embodiment has a function of generating electric power by itself, it is suitable for use when going out or in an emergency such as a power outage.

【0015】酸素生成ユニット200は、水の電気分解
により酸素と水素を生成し、生成した酸素をユーザへ供
給する。このとき、電気分解に必要な水は水循環ユニッ
ト300から取得し、電気エネルギーは電力供給制御ユ
ニット500から取得する。未反応の水は、再び水循環
ユニット300へ送られ再利用される。電気分解により
生成した酸素はユーザへ供給され、水素は水素循環ユニ
ット400へ送られる。このように、本実施形態の酸素
供給装置10は、水の電気分解により酸素を発生させて
ユーザへ供給するので、高濃度の酸素を含んだ不純物の
極めて少ない良質の吸入ガスをユーザへ供給することが
できる。電気分解に使用される水が電解槽内で蒸発し、
吸入ガスには適度な水蒸気が含まれているので、加湿に
よる湿度調節をとくに必要としない。また、閉鎖系にて
酸素を発生させるので、吸入ガスはある程度の圧力をも
ってユーザへ供給される。そのため、吸入ガスを加圧す
る機構をとくに必要としないので、装置の構成を簡略化
することができる。
The oxygen production unit 200 produces oxygen and hydrogen by electrolysis of water and supplies the produced oxygen to the user. At this time, water required for electrolysis is obtained from the water circulation unit 300, and electric energy is obtained from the power supply control unit 500. The unreacted water is sent again to the water circulation unit 300 for reuse. Oxygen generated by electrolysis is supplied to the user, and hydrogen is sent to the hydrogen circulation unit 400. As described above, the oxygen supply device 10 of the present embodiment generates oxygen by electrolysis of water and supplies it to the user. Therefore, a high-quality inhalation gas containing a high concentration of oxygen and containing very few impurities is supplied to the user. be able to. The water used for electrolysis evaporates in the electrolytic cell,
Since the inhaled gas contains a suitable amount of water vapor, it is not necessary to control the humidity by humidification. Further, since oxygen is generated in the closed system, the suction gas is supplied to the user with a certain pressure. Therefore, since a mechanism for pressurizing the suction gas is not particularly required, the structure of the device can be simplified.

【0016】水循環ユニット300は、電力生成ユニッ
ト100において生成した水を取得し、酸素生成ユニッ
ト200へ供給する。また、酸素生成ユニット200に
おいて電気分解されなかった水を回収して、再び酸素生
成ユニット200に供給する。このように、酸素と水素
との化学反応により生成した純水を利用して電気分解を
行うので、不純物の混入や細菌の繁殖を最小限に抑える
ことができる。酸素生成ユニット200からユーザへ吸
入ガスが供給されるときに、蒸発した水蒸気がともに供
給されるので、その蒸発分は適宜外部から水循環ユニッ
ト300へ補充される。このとき、電気分解に利用する
水は、不純物をできるだけ含まない純水であることが望
ましいので、水循環ユニット300は、補充する水の水
質を検査し、水質が所定の基準を満たさないときに警告
を発してもよい。
The water circulation unit 300 acquires the water generated in the power generation unit 100 and supplies it to the oxygen generation unit 200. Further, water that has not been electrolyzed in the oxygen generation unit 200 is recovered and supplied to the oxygen generation unit 200 again. As described above, since the electrolysis is performed using the pure water generated by the chemical reaction of oxygen and hydrogen, it is possible to minimize the contamination of impurities and the growth of bacteria. When the intake gas is supplied from the oxygen generation unit 200 to the user, the vaporized water vapor is also supplied, so the vaporized portion is appropriately replenished to the water circulation unit 300 from the outside. At this time, the water used for electrolysis is preferably pure water containing as little impurities as possible. Therefore, the water circulation unit 300 inspects the water quality of the water to be replenished, and warns when the water quality does not meet the predetermined standard. May be issued.

【0017】水素循環ユニット400は、酸素生成ユニ
ット200において生成した水素を取得して電力生成ユ
ニット100へ供給する。水素循環ユニット400は、
電力生成ユニット100において未反応であった水素を
回収して、再び電力生成ユニット100に供給する。こ
のように、酸素生成ユニット200において酸素の副生
物として発生した水素を、電力生成ユニット100にお
ける電池反応に利用するので、水素を外部から取得する
必要がない。水素は、天然ガスなどを原料として図示し
ない改質装置により生成してもよいが、酸素生成ユニッ
ト200にて生成された水素を再利用することで、改質
装置を設けず簡略な構成とすることができる。酸素生成
ユニット200において酸素の副生成物として発生した
水素は、外部へ排出すると爆発の恐れがあり危険である
が、本実施形態の酸素供給装置10では、電力生成ユニ
ット100において酸素と反応させて水に変換するの
で、安全性が高い。
The hydrogen circulation unit 400 acquires the hydrogen produced in the oxygen production unit 200 and supplies it to the electric power production unit 100. The hydrogen circulation unit 400 is
Hydrogen that has not reacted in the power generation unit 100 is recovered and supplied to the power generation unit 100 again. As described above, since hydrogen generated as a byproduct of oxygen in the oxygen generation unit 200 is used for the battery reaction in the power generation unit 100, it is not necessary to obtain hydrogen from the outside. Although hydrogen may be generated by a reforming device (not shown) using natural gas or the like as a raw material, the hydrogen generated by the oxygen generation unit 200 is reused to provide a simple structure without providing a reforming device. be able to. Hydrogen generated as a by-product of oxygen in the oxygen generation unit 200 is dangerous because it may explode when discharged to the outside. However, in the oxygen supply device 10 of the present embodiment, the hydrogen is reacted in the power generation unit 100 with oxygen. Since it is converted into water, it is highly safe.

【0018】以上のように、本実施形態の酸素供給装置
10は、水の電気分解反応と、燃料電池の電池反応とを
うまく組み合わせることにより、運転に必要な資源を最
小限に抑えているので、ランニングコストが少なく、携
帯性にも優れている。さらに、構成が比較的簡略である
から、小型かつ軽量で、安価な酸素供給装置10を提供
することができる。
As described above, the oxygen supply device 10 of the present embodiment successfully minimizes the resources required for operation by properly combining the electrolysis reaction of water and the cell reaction of the fuel cell. Low running cost and excellent portability. Furthermore, since the configuration is relatively simple, it is possible to provide the oxygen supply device 10 that is small, lightweight, and inexpensive.

【0019】電力供給制御ユニット500は、電力生成
ユニット100が生成した電気エネルギーを取得して、
必要に応じてそれを蓄電し、酸素供給装置10の各部へ
供給する。電力供給制御ユニット500は、酸素生成ユ
ニット200における水の電気分解に必要な電気エネル
ギーや、各ユニット内に設けられた制御用のマイクロプ
ロセッサ、メモリ、ポンプなどの動作に必要な電力を供
給する。電力供給制御ユニット500は、必要に応じ
て、外部商用電源から電力を取得してもよい。
The power supply control unit 500 acquires the electric energy generated by the power generation unit 100,
If necessary, it is charged and supplied to each part of the oxygen supply device 10. The power supply control unit 500 supplies electric energy required for electrolysis of water in the oxygen generation unit 200, and electric power required for operation of a control microprocessor, memory, pump, etc. provided in each unit. The power supply control unit 500 may acquire power from an external commercial power source as needed.

【0020】主制御ユニット20は、酸素供給装置10
の各部から制御に必要な情報を取得し、その情報に基づ
いて各部の動作を制御する。
The main control unit 20 includes an oxygen supply device 10
The information necessary for control is acquired from each part of the above, and the operation of each part is controlled based on the information.

【0021】図2は、電力生成ユニット100の内部構
成を示す。電力生成ユニット100は、燃料電池酸素供
給部110、燃料電池酸素供給制御部120、燃料電池
130、燃料電池動作状況取得部140、および燃料電
池制御部150を含む。
FIG. 2 shows the internal structure of the power generation unit 100. The power generation unit 100 includes a fuel cell oxygen supply unit 110, a fuel cell oxygen supply control unit 120, a fuel cell 130, a fuel cell operation status acquisition unit 140, and a fuel cell control unit 150.

【0022】燃料電池酸素供給部110は、燃料電池1
30における化学反応に必要な酸素を供給する。燃料電
池酸素供給部110は、ポンプなどにより外部から空気
を取り込み、その空気を燃料電池130へ供給してもよ
い。燃料電池酸素供給部110は、空気中の固形不純物
などを除去するためのフィルタなどを備えてもよい。
The fuel cell oxygen supply unit 110 is used for the fuel cell 1
Supply the oxygen required for the chemical reaction at 30. The fuel cell oxygen supply unit 110 may take in air from the outside by a pump or the like and supply the air to the fuel cell 130. The fuel cell oxygen supply unit 110 may include a filter or the like for removing solid impurities in the air.

【0023】燃料電池酸素供給制御部120は、燃料電
池酸素供給部110が燃料電池130へ供給する酸素の
量、流速、濃度、温度などを制御する。燃料電池酸素供
給制御部120は、制御に必要なパラメータとして、ポ
ンプにより外部から吸入した空気の酸素含有量、温度、
湿度、組成、流速などを測定してもよい。これらのパラ
メータは主制御ユニット20へ伝達される。燃料電池酸
素供給制御部120は、主制御ユニット20からの指示
を受けて燃料電池酸素供給部110を制御する。具体例
として、燃料電池130の出力を上げるために、供給す
る酸素の量を増加させたり、空気を加温または冷却して
反応に適した温度に調整したりしてもよい。また、水素
循環ユニット400に蓄保された水素の量に応じて、供
給する酸素の量を調整してもよい。
The fuel cell oxygen supply control unit 120 controls the amount, flow velocity, concentration, temperature, etc. of oxygen supplied by the fuel cell oxygen supply unit 110 to the fuel cell 130. The fuel cell oxygen supply control unit 120 uses, as parameters necessary for control, the oxygen content of the air sucked from the outside by the pump, the temperature,
Humidity, composition, flow rate, etc. may be measured. These parameters are transmitted to the main control unit 20. The fuel cell oxygen supply control unit 120 controls the fuel cell oxygen supply unit 110 in response to an instruction from the main control unit 20. As a specific example, in order to increase the output of the fuel cell 130, the amount of oxygen to be supplied may be increased, or the air may be heated or cooled to be adjusted to a temperature suitable for the reaction. Further, the amount of oxygen supplied may be adjusted according to the amount of hydrogen stored in the hydrogen circulation unit 400.

【0024】燃料電池130は、水素と酸素との化学反
応により電気エネルギーを生成する。燃料電池130と
して、既に知られている固体高分子形燃料電池、リン酸
形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、固体酸化物形燃料
電池などを用いてもよいが、中でも、固体高分子形燃料
電池は、作動温度が約80度と比較的低く、発電効率も
約40%と比較的高いので、家庭内での利用や外出時の
利用などに適している。
The fuel cell 130 produces electric energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen. As the fuel cell 130, a known polymer electrolyte fuel cell, phosphoric acid fuel cell, molten carbonate fuel cell, solid oxide fuel cell, or the like may be used. The fuel cell has a relatively low operating temperature of about 80 ° C. and a relatively high power generation efficiency of about 40%, and is therefore suitable for use at home or when going out.

【0025】燃料電池動作状況取得部140は、燃料電
池130の動作の制御に必要なパラメータとして、出力
電力、出力電圧、出力電流、反応温度などを測定する。
これらのパラメータは、主制御ユニット20および燃料
電池制御部150へ伝達される。燃料電池制御部150
は、主制御ユニット20の指示を受けて、または、自身
の判断により、燃料電池130を制御する。具体例とし
て、燃料電池130の出力を調整するために、冷却水の
循環を制御したり、図示しないヒータなどにより加温し
てもよい。燃料電池130を冷却するための水は、水の
電気分解に利用する水を循環させてもよいし、別に循環
経路を設けてもよい。
The fuel cell operation status acquisition unit 140 measures output power, output voltage, output current, reaction temperature, etc. as parameters necessary for controlling the operation of the fuel cell 130.
These parameters are transmitted to the main control unit 20 and the fuel cell control unit 150. Fuel cell control unit 150
Controls the fuel cell 130 in response to an instruction from the main control unit 20 or by its own judgment. As a specific example, in order to adjust the output of the fuel cell 130, the circulation of cooling water may be controlled, or heating may be performed by a heater (not shown) or the like. As water for cooling the fuel cell 130, water used for electrolysis of water may be circulated or a separate circulation path may be provided.

【0026】図3は、酸素生成ユニット200の内部構
成を示す。酸素生成ユニット200は、酸素供給部21
0、酸素供給制御部220、電解槽230、電解槽動作
状況取得部240、および電解槽制御部250を含む。
FIG. 3 shows the internal structure of the oxygen production unit 200. The oxygen generation unit 200 includes an oxygen supply unit 21.
0, oxygen supply control unit 220, electrolytic bath 230, electrolytic bath operation status acquisition unit 240, and electrolytic bath control unit 250.

【0027】電解槽230は、水の電気分解反応により
水素と酸素とを生成する。電解槽230として、既に知
られている任意の水電解槽を利用可能であるが、本実施
形態では、固体高分子電解質を利用した水電解槽を用い
る。反応に必要な水は、水循環ユニット300より供給
され、反応に必要な電気エネルギーは、電力供給制御ユ
ニット500から供給される。反応により生成した水素
は、水素循環ユニット400へ送られ、酸素は、酸素供
給部210へ送られる。
The electrolytic cell 230 produces hydrogen and oxygen by the electrolysis reaction of water. Although any known water electrolysis tank can be used as the electrolysis tank 230, in the present embodiment, a water electrolysis tank using a solid polymer electrolyte is used. Water required for the reaction is supplied from the water circulation unit 300, and electric energy required for the reaction is supplied from the power supply control unit 500. Hydrogen generated by the reaction is sent to the hydrogen circulation unit 400, and oxygen is sent to the oxygen supply unit 210.

【0028】酸素供給部210は、電解槽230におい
て生成した酸素を吸入ガスとしてユーザへ供給する。こ
のとき、必要に応じて、加湿処理や加圧処理を行っても
よいが、前述のとおり、本実施形態の酸素供給装置10
においては、ユーザへ供給する吸入ガスは十分な湿度と
圧力を有しているので、これらの構成を設けなくてもよ
い。酸素供給部210は、吸入ガスの圧力を調整するた
めの調圧弁や、細菌などを除去するためのフィルタを備
えてもよい。
The oxygen supply unit 210 supplies the oxygen generated in the electrolytic cell 230 to the user as an intake gas. At this time, if necessary, a humidification process or a pressure process may be performed, but as described above, the oxygen supply device 10 of the present embodiment.
In the above, since the inhaled gas supplied to the user has sufficient humidity and pressure, these configurations need not be provided. The oxygen supply unit 210 may include a pressure control valve for adjusting the pressure of the suction gas and a filter for removing bacteria and the like.

【0029】酸素供給制御部220は、酸素供給部21
0がユーザへ供給する吸入ガスの量、流速、濃度、温
度、湿度などを制御する。酸素供給制御部220は、制
御に必要なパラメータとして、吸入ガスの流量、濃度、
温度、湿度、組成などを測定してもよい。これらのパラ
メータは主制御ユニット20へ伝達される。酸素供給制
御部220は、主制御ユニット20からの指示を受けて
酸素供給部210を制御する。一例として、吸入ガスの
流量が多すぎるときは、電力供給制御ユニット500に
より電解槽230へ供給する電力を低下させるととも
に、酸素供給部210に設けられた図示しない調圧弁な
どにより流量を調整してもよい。ユーザが吸入しやすい
温度となるように、図示しない冷却器やヒータなどによ
り温度を調整してもよい。
The oxygen supply control unit 220 includes the oxygen supply unit 21.
0 controls the amount, flow velocity, concentration, temperature, humidity, etc. of the inhaled gas supplied to the user. The oxygen supply control unit 220 uses the flow rate, concentration, and
Temperature, humidity, composition, etc. may be measured. These parameters are transmitted to the main control unit 20. The oxygen supply control unit 220 controls the oxygen supply unit 210 in response to an instruction from the main control unit 20. As an example, when the flow rate of the intake gas is too high, the power supply control unit 500 reduces the power supplied to the electrolytic cell 230, and the flow rate is adjusted by a pressure adjusting valve (not shown) provided in the oxygen supply unit 210. Good. The temperature may be adjusted by a cooler or a heater (not shown) so that the temperature can be easily inhaled by the user.

【0030】電解槽動作状況取得部240は、電解槽2
30の動作の制御に必要なパラメータとして、生成した
酸素の量、生成した水素の量、反応温度などを測定す
る。これらのパラメータは、主制御ユニット20および
電解槽制御部250へ伝達される。電解槽制御部250
は、主制御ユニット20の指示を受けて、または、自身
の判断により、電解槽230を制御する。具体例とし
て、電解槽230における電気分解反応を調整するため
に、冷却水の循環を制御したり、図示しないヒータなど
により加温してもよい。
The electrolytic cell operation status acquisition unit 240 is used for the electrolytic cell 2
As the parameters necessary for controlling the operation of 30, the amount of oxygen produced, the amount of hydrogen produced, the reaction temperature, etc. are measured. These parameters are transmitted to the main control unit 20 and the electrolytic cell control unit 250. Electrolyzer control unit 250
Controls the electrolytic cell 230 in response to an instruction from the main control unit 20 or by its own judgment. As a specific example, in order to adjust the electrolysis reaction in the electrolytic cell 230, the circulation of cooling water may be controlled, or heating may be performed by a heater (not shown) or the like.

【0031】図4は、水循環ユニット300の内部構成
を示す。水循環ユニット300は、純水タンク310、
水供給部320、水質検査部330、および水供給制御
部340を含む。
FIG. 4 shows the internal structure of the water circulation unit 300. The water circulation unit 300 includes a pure water tank 310,
It includes a water supply unit 320, a water quality inspection unit 330, and a water supply control unit 340.

【0032】純水タンク310は、電解槽230におけ
る電気分解に必要な純水を保持する。電気分解に使用す
る水としては、できるだけ不純物を含まない純水を用い
ることが好ましい。このため、純水タンク310は、水
質を良好に保つために、固形不純物を除去するためのフ
ィルタや、不純物イオンを除去するためのイオン交換フ
ィルタなどを備えてもよい。また、細菌の繁殖を防ぐた
めの構成を更に備えてもよい。
The pure water tank 310 holds pure water necessary for electrolysis in the electrolytic cell 230. As water used for electrolysis, it is preferable to use pure water containing as few impurities as possible. Therefore, the pure water tank 310 may include a filter for removing solid impurities, an ion exchange filter for removing impurity ions, and the like in order to maintain good water quality. Moreover, you may further provide the structure for preventing the propagation of bacteria.

【0033】水質検査部330は、純水タンク310に
保持された純水の水質を検査する。水質検査部330
は、水質の管理に必要なパラメータとして、水の温度、
イオン伝導度、pH、各種イオン含有量などを測定す
る。これらのパラメータは、主制御ユニット20および
水供給制御部340へ伝達される。水質が所定の基準を
満たしていないとき、警告を発するような構成であって
もよい。また、水の量が所定の量よりも少なくなったと
きに、水の補充を促す警告を発してもよい。水を外部か
ら補充するとき、予めその水質を検査し、所定の基準を
満たしていたときに純水タンク310に水を補充するよ
うな構成であってもよい。
The water quality inspection section 330 inspects the quality of the pure water held in the pure water tank 310. Water quality inspection unit 330
Is the temperature of the water, which is a necessary parameter for water quality management.
Ionic conductivity, pH, various ion contents, etc. are measured. These parameters are transmitted to the main control unit 20 and the water supply control unit 340. A configuration may be adopted in which a warning is issued when the water quality does not meet a predetermined standard. Moreover, when the amount of water becomes smaller than a predetermined amount, a warning for urging the replenishment of water may be issued. When replenishing water from the outside, the quality of the water may be inspected in advance, and when the predetermined standard is satisfied, the pure water tank 310 may be replenished with water.

【0034】水供給部320は、純水タンク310に保
持されている水を、水流ポンプなどを用いて電解槽23
0に供給する。水供給制御部340は、水供給部320
を制御する。水供給制御部340は、電解槽230内の
温度を電気分解反応に最適な温度に保つために、水流ポ
ンプが電解槽230に送る水の水量、温度、流速などを
制御してもよい。水の温度を制御するために、加温や冷
却に必要な構成をさらに設けてもよい。
The water supply section 320 uses the water flow pump or the like to convert the water held in the pure water tank 310 into the electrolytic cell 23.
Supply to 0. The water supply control unit 340 includes the water supply unit 320.
To control. The water supply control unit 340 may control the amount of water, the temperature, the flow velocity, etc. of the water sent to the electrolytic cell 230 by the water flow pump in order to maintain the temperature in the electrolytic cell 230 at the optimum temperature for the electrolysis reaction. In order to control the temperature of water, a structure necessary for heating or cooling may be further provided.

【0035】図5は、水素循環ユニット400の内部構
成を示す。水素循環ユニット400は、水素貯蔵部41
0、水素供給部420、水素検査部430、および水素
供給制御部440を含む。
FIG. 5 shows the internal structure of the hydrogen circulation unit 400. The hydrogen circulation unit 400 includes a hydrogen storage unit 41.
0, a hydrogen supply unit 420, a hydrogen inspection unit 430, and a hydrogen supply control unit 440.

【0036】水素貯蔵部410は、電解槽230におけ
る電気分解により発生した水素を蓄保する。水素貯蔵部
410は、不純物を除去するためのフィルタなどを備え
てもよい。水素検査部430は、水素貯蔵部410に保
持された水素を検査する。水素検査部430は、水素の
管理に必要なパラメータとして、水素の温度、湿度、圧
力、残存量などを測定する。これらのパラメータは、主
制御ユニット20および水素供給制御部440へ伝達さ
れる。水素の質が所定の基準を満たしていないとき、警
告を発するような構成であってもよい。
The hydrogen storage unit 410 stores hydrogen generated by electrolysis in the electrolytic cell 230. The hydrogen storage unit 410 may include a filter or the like for removing impurities. The hydrogen inspection unit 430 inspects the hydrogen stored in the hydrogen storage unit 410. The hydrogen inspection unit 430 measures the temperature, humidity, pressure, residual amount, etc. of hydrogen as parameters necessary for managing hydrogen. These parameters are transmitted to the main control unit 20 and the hydrogen supply control unit 440. A configuration may be adopted in which a warning is issued when the quality of hydrogen does not meet a predetermined standard.

【0037】水素供給部420は、水素貯蔵部410に
保持されている水素を、ガスポンプなどを用いて燃料電
池130に供給する。水素供給制御部440は、水素供
給部420を制御する。水素供給制御部440は、燃料
電池130の出力電力に応じて、必要な量の水素を供給
する。水素供給制御部440は、燃料電池130におけ
る電池反応の反応温度を最適に保つために、燃料電池1
30に送る水素の温度、湿度、流速などを制御してもよ
い。水素の温度を制御するために、加温や冷却に必要な
構成をさらに設けてもよい。
The hydrogen supply unit 420 supplies the hydrogen held in the hydrogen storage unit 410 to the fuel cell 130 using a gas pump or the like. The hydrogen supply control unit 440 controls the hydrogen supply unit 420. The hydrogen supply control unit 440 supplies a required amount of hydrogen according to the output power of the fuel cell 130. The hydrogen supply control unit 440 controls the fuel cell 1 in order to keep the reaction temperature of the cell reaction in the fuel cell 130 optimal.
The temperature, humidity, flow rate, etc. of hydrogen sent to 30 may be controlled. In order to control the temperature of hydrogen, you may further provide the structure required for heating and cooling.

【0038】図6は、電力供給制御ユニット500の内
部構成を示す。電力供給制御ユニット500は、第1の
蓄電部510、第2の蓄電部520、AC/DCコンバ
ータ530、第1のスイッチ部540、および第2のス
イッチ部550を含む。
FIG. 6 shows the internal structure of the power supply control unit 500. The power supply control unit 500 includes a first power storage unit 510, a second power storage unit 520, an AC / DC converter 530, a first switch unit 540, and a second switch unit 550.

【0039】第1の蓄電部510は、電力生成ユニット
100において生成された電気エネルギーを蓄電する。
第1の蓄電部510は、蓄電用のバッテリー、二次電
池、コンデンサなどを含んでもよい。充電式ニッケル水
素電池などの二次電池を充電する場合、充電に適した電
圧および電流に調整するための構成を設けてもよい。第
1の蓄電部510を設けずに、電力生成ユニット100
から酸素生成ユニット200へ直接電力を供給してもよ
いが、酸素生成ユニット200へ供給する電流および電
圧を調整するという意味でも、いったん蓄電してから供
給することが好ましい。
First power storage unit 510 stores the electric energy generated in power generation unit 100.
First power storage unit 510 may include a battery for power storage, a secondary battery, a capacitor, and the like. When charging a secondary battery such as a rechargeable nickel metal hydride battery, a structure for adjusting the voltage and current suitable for charging may be provided. Without providing the first power storage unit 510, the power generation unit 100
Although the electric power may be directly supplied from the device to the oxygen generation unit 200, it is preferable that the electric power is stored and then supplied also in the sense of adjusting the current and voltage supplied to the oxygen generation unit 200.

【0040】第2の蓄電部520は、外部電源から取得
した電気エネルギーを蓄電する。外部電源として商用交
流電源を利用する場合、AC/DCコンバータ530に
より交流電力を直流電力に変換する。各種モータやマイ
クロプロセッサなどに電力を供給する場合は、直流電力
に変換せずに直接電力を供給してもよい。
Second power storage unit 520 stores the electric energy obtained from the external power supply. When a commercial AC power supply is used as the external power supply, AC / DC converter 530 converts AC power into DC power. When power is supplied to various motors, microprocessors, etc., the power may be supplied directly without being converted into DC power.

【0041】第1のスイッチ部540は、AC/DCコ
ンバータ530の出力電力の供給先を切り替える。AC
/DCコンバータ530の出力は、第2の蓄電部52
0、または第2のスイッチ部550を介して酸素供給装
置10の各部へ供給される。第2のスイッチ部550
は、電力の供給元を切り替える。酸素供給装置10の各
部へは、第1の蓄電部510、第2の蓄電部520、ま
たは外部電源から電力が供給される。外部電源に接続さ
れているときは、外部電源から電力を供給し、接続され
ていないときは、第1の蓄電部510または第2の蓄電
部520から電力を供給してもよい。
The first switch section 540 switches the supply destination of the output power of the AC / DC converter 530. AC
The output of the / DC converter 530 is output from the second power storage unit 52.
It is supplied to each part of the oxygen supply device 10 via 0 or the second switch part 550. Second switch unit 550
Switches the power supply source. Electric power is supplied to each unit of the oxygen supply device 10 from the first power storage unit 510, the second power storage unit 520, or an external power supply. Power may be supplied from the external power supply when connected to the external power supply, and power may be supplied from the first power storage unit 510 or the second power storage unit 520 when not connected.

【0042】以上、酸素供給装置10の構成について説
明した。つづいて、この構成による動作について説明す
る。
The configuration of the oxygen supply device 10 has been described above. Next, the operation of this configuration will be described.

【0043】まず、酸素の供給の開始要求を受け付ける
と、主制御ユニット20は、第1の蓄電部510および
第2の蓄電部520の電力残存量を取得する。電力残存
量が十分であれば、主制御ユニット20は、第2のスイ
ッチ部550を制御して、第1の蓄電部510または第
2の蓄電部520から電解槽230へ電力を供給する。
これにより、電解槽230において酸素が生成され、ユ
ーザへ供給される。電力残存量が十分でなければ、外部
電源に接続して充電するよう警告を発してもよい。酸素
供給装置10が外部電源に接続されているときは、主制
御ユニット20は、第1のスイッチ部540および第2
のスイッチ部550を制御して、外部電源から直接電解
槽230へ電力を供給してもよい。このとき、第1の蓄
電部510および第2の蓄電部520の電力残存量が十
分でなくても警告を発しなくてもよい。
First, when a request for starting the supply of oxygen is received, main control unit 20 obtains the remaining power amounts of first power storage unit 510 and second power storage unit 520. If the amount of remaining power is sufficient, main control unit 20 controls second switch unit 550 to supply power from first power storage unit 510 or second power storage unit 520 to electrolytic cell 230.
As a result, oxygen is generated in the electrolytic cell 230 and supplied to the user. If the amount of remaining power is not sufficient, a warning may be issued to connect to an external power source to charge the battery. When the oxygen supply device 10 is connected to the external power source, the main control unit 20 operates the first switch unit 540 and the second switch unit 540.
It is also possible to control the switch unit 550 of No. 3 to directly supply electric power from the external power source to the electrolytic cell 230. At this time, the warning does not have to be issued even if the amount of remaining power in first power storage unit 510 and second power storage unit 520 is not sufficient.

【0044】主制御ユニット20は、電解槽動作状況取
得部240および酸素供給制御部220から伝達される
情報に基づいて、水供給制御部340へ適宜指示を送
り、電解槽230への水の供給を制御する。同様に、電
力供給制御ユニット500へ適宜指示を送り、電解槽2
30への電力の供給を制御する。また、酸素供給制御部
220へも適宜指示を送り、ユーザへの酸素の供給を制
御する。
The main control unit 20 sends an appropriate instruction to the water supply control section 340 based on the information transmitted from the electrolytic cell operation status acquisition section 240 and the oxygen supply control section 220 to supply water to the electrolytic cell 230. To control. Similarly, an instruction is appropriately sent to the power supply control unit 500, and the electrolytic cell 2
Control the supply of power to 30. It also sends an instruction to the oxygen supply control unit 220 as appropriate to control the supply of oxygen to the user.

【0045】電解槽230における電気分解が進行する
につれて、水素貯蔵部410に水素が蓄積される。燃料
電池130の動作に十分な量の水素が蓄積されると、主
制御ユニット20は、水素供給制御部440に水素の供
給を指示し、燃料電池酸素供給制御部120に酸素の供
給を指示する。これにより、燃料電池130により電気
エネルギーが生成される。電解槽230の運転を開始し
た時点で、水素貯蔵部410に十分な水素が蓄保されて
いる場合には、その時点から燃料電池130の運転を開
始してもよいが、後述のように、安全性の観点から電源
オフ時に水素貯蔵部410に水素を蓄保しない場合に
は、水素が蓄積されるのを待って燃料電池130の運転
が開始される。
Hydrogen is accumulated in the hydrogen storage unit 410 as the electrolysis in the electrolytic cell 230 progresses. When a sufficient amount of hydrogen has been accumulated for the operation of the fuel cell 130, the main control unit 20 instructs the hydrogen supply control section 440 to supply hydrogen and the fuel cell oxygen supply control section 120 to supply oxygen. . As a result, the fuel cell 130 generates electric energy. If sufficient hydrogen is stored in the hydrogen storage unit 410 at the time when the operation of the electrolytic cell 230 is started, the operation of the fuel cell 130 may be started at that time, but as described later, From the viewpoint of safety, when hydrogen is not stored in the hydrogen storage unit 410 when the power is off, the operation of the fuel cell 130 is started after the hydrogen is stored.

【0046】燃料電池130において生成した電気エネ
ルギーは、第1の蓄電部510に蓄電される。主制御ユ
ニット20は、第1の蓄電部510および第2の蓄電部
520の電力残存量を監視し、電力残存量に応じて第1
のスイッチ部540および第2のスイッチ部550を制
御して電力の供給元を切り替える。第1の蓄電部510
および第2の蓄電部520電力残存量をユーザに提示し
てもよい。外部電源に接続されていないときに、運転可
能な時間を算出してユーザに提示してもよい。
The electric energy generated in the fuel cell 130 is stored in the first power storage unit 510. Main control unit 20 monitors the remaining amount of power in first power storage unit 510 and second power storage unit 520, and determines whether the remaining amount of power is the first value.
The switch unit 540 and the second switch unit 550 are controlled to switch the power supply source. First power storage unit 510
Also, the second power storage unit 520 power remaining amount may be presented to the user. The drivable time may be calculated and presented to the user when not connected to an external power source.

【0047】酸素の供給の停止要求を受け付けると、主
制御ユニット20は、電解槽230への電力供給を停止
する。これにより、電解槽230における酸素の生成が
停止される。このとき、電解槽230への水の供給を停
止してもよいが、電気分解反応により電解槽230の温
度が高くなっているときは、しばらくの間水を循環させ
て冷却してもよい。
Upon receiving the request for stopping the supply of oxygen, the main control unit 20 stops the power supply to the electrolytic cell 230. As a result, the production of oxygen in the electrolytic cell 230 is stopped. At this time, the supply of water to the electrolytic cell 230 may be stopped, but when the temperature of the electrolytic cell 230 is high due to the electrolysis reaction, water may be circulated for a while to cool.

【0048】水素貯蔵部410に蓄保されている水素を
蓄保したままにしておくと、地震や火事などの災害時に
装置が破損した場合に、水素が爆発する恐れが絶無とは
いえない。そのため、酸素の供給が停止されても、燃料
電池130は引き続き運転し、水素貯蔵部410に蓄積
されていた水素を燃料電池130により使い果たす。こ
のとき生成した電気エネルギーは、第1の蓄電部510
に蓄電しておき、次に酸素の供給の開始要求があったと
きに、その電気エネルギーを利用してもよい。
If the hydrogen stored in the hydrogen storage unit 410 is kept stored, there is no risk that hydrogen will explode if the device is damaged in the event of a disaster such as an earthquake or fire. Therefore, even if the supply of oxygen is stopped, the fuel cell 130 continues to operate, and the hydrogen accumulated in the hydrogen storage unit 410 is used up by the fuel cell 130. The electric energy generated at this time is the first energy storage unit 510.
It is also possible to store the electric energy in the battery and use the electric energy when a request to start the supply of oxygen is made next.

【0049】以上、本発明を実施の形態をもとに説明し
たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範
囲には限定されない。上記実施の形態は例示であり、そ
れらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらに
いろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も
本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところで
ある。
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is understood by those skilled in the art that the above-described embodiments are mere examples, and that various modifications can be made to the combinations of the respective constituent elements and the respective processing processes, and that such modifications are also within the scope of the present invention. This is where

【0050】変形例の一例として、本実施形態では電力
生成ユニット100において生成した水を水循環ユニッ
ト300へ送り、酸素生成ユニット200における電気
分解に利用したが、電力生成ユニット100の水循環経
路と酸素生成ユニット200の水循環経路を別系統とし
てもよい。このとき、酸素生成ユニット200において
は純水が消費されるので、随時外部から水を補充すれば
よい。
As an example of a modified example, in the present embodiment, the water generated in the power generation unit 100 is sent to the water circulation unit 300 and used for electrolysis in the oxygen generation unit 200. The water circulation path of the unit 200 may be a separate system. At this time, since pure water is consumed in the oxygen generation unit 200, water may be supplemented from outside at any time.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、利便性の高い酸素供給
技術を提供することができる。
According to the present invention, a highly convenient oxygen supply technique can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施の形態に係る酸素供給装置の全体構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an oxygen supply device according to an embodiment.

【図2】 電力生成ユニットの内部構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of a power generation unit.

【図3】 酸素生成ユニットの内部構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of an oxygen generation unit.

【図4】 水循環ユニットの内部構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of a water circulation unit.

【図5】 水素循環ユニットの内部構成を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an internal configuration of a hydrogen circulation unit.

【図6】 電力供給制御ユニットの内部構成を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing an internal configuration of a power supply control unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 酸素供給装置 20 主制御ユニット 30 酸素供給ユニット 100 電力生成ユニット 130 燃料電池 200 酸素生成ユニット 230 電解槽 300 水循環ユニット 400 水素循環ユニット 500 電力供給制御ユニット 10 oxygen supply device 20 Main control unit 30 oxygen supply unit 100 power generation unit 130 fuel cell 200 oxygen generation unit 230 electrolyzer 300 water circulation unit 400 Hydrogen circulation unit 500 power supply control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/00 H01M 8/00 Z 8/06 8/06 R 10/44 10/44 A (72)発明者 永井 厚志 東京都新宿区河田町8番1号 東京女子医 科大学病院内 (72)発明者 宮城 征四郎 沖縄県具志川市字宮里208番3号 沖縄県 立中部病院内 (72)発明者 北村 諭 栃木県河内郡南河内町薬師寺3311番地 自 治医科大学内 Fターム(参考) 4G042 AA02 4K021 AA01 BA02 BC01 BC03 CA05 DB31 DC01 5H027 AA02 BA11 BA19 5H030 AS20 BB01 BB08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/00 H01M 8/00 Z 8/06 8/06 R 10/44 10/44 A (72) Invention Atsushi Nagai 8-1 Kawata-cho, Shinjuku-ku, Tokyo Inside the Tokyo Women's Medical University Hospital (72) Inventor Seishiro Miyagi 208-3 Miyazato, Gushigawa City, Okinawa Prefecture Okinawa Prefectural Chubu Hospital (72) Inventor Satoshi Kitamura 3311 Yakushiji Temple, Minamikawachi-cho, Kawachi-gun, Tochigi Prefecture F-term in Jichi Medical University (reference) 4G042 AA02 4K021 AA01 BA02 BC01 BC03 CA05 DB31 DC01 5H027 AA02 BA11 BA19 5H030 AS20 BB01 BB08

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素を供給するための酸素供給装置であ
って、 水の電気分解により酸素および水素を発生させ、発生し
た酸素をユーザへ供給する酸素生成ユニットと、 前記水の電気分解に必要な電気エネルギーを前記酸素生
成ユニットへ供給する電力供給制御ユニットと、 酸素と水素との反応により電気エネルギーを発生させ、
その電気エネルギーを前記電力供給制御ユニットへ供給
する電力生成ユニットと、 前記酸素生成ユニットにおいて発生した水素を前記電力
生成ユニットへ供給する水素循環ユニットと、を備える
ことを特徴とする酸素供給装置。
1. An oxygen supply device for supplying oxygen, comprising an oxygen generation unit for generating oxygen and hydrogen by electrolysis of water and supplying the generated oxygen to a user, and an oxygen production unit required for electrolysis of the water. A power supply control unit for supplying various electric energy to the oxygen generation unit, and generating electric energy by a reaction between oxygen and hydrogen,
An oxygen supply apparatus comprising: a power generation unit that supplies the electric energy to the power supply control unit; and a hydrogen circulation unit that supplies hydrogen generated in the oxygen generation unit to the power generation unit.
【請求項2】 前記電力供給制御ユニットは、前記電力
生成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少なく
とも一部を前記酸素生成ユニットへ供給することを特徴
とする請求項1に記載の酸素供給装置。
2. The oxygen supply device according to claim 1, wherein the power supply control unit supplies at least a part of electric energy generated in the power generation unit to the oxygen generation unit.
【請求項3】 前記酸素生成ユニットへ水を供給する水
循環ユニットをさらに備え、 前記水循環ユニットは、前記電力生成ユニットにおいて
発生した水を取得して前記酸素生成ユニットへ供給する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の酸素供給装
置。
3. A water circulation unit for supplying water to the oxygen generation unit, wherein the water circulation unit acquires water generated in the power generation unit and supplies the water to the oxygen generation unit. Item 2. The oxygen supply device according to item 1 or 2.
【請求項4】 前記水循環ユニットは、前記酸素生成ユ
ニットへ供給する水の水質を検査し、前記水質が所定の
基準を満たさないときにその旨を報知することを特徴と
する請求項3に記載の酸素供給装置。
4. The water circulation unit inspects the water quality of the water supplied to the oxygen generation unit, and when the water quality does not meet a predetermined standard, the fact is notified. Oxygen supply device.
【請求項5】 前記電力供給制御ユニットは、前記電力
生成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少なく
とも一部を蓄電する第1の蓄電部を含むことを特徴とす
る請求項1から4のいずれかに記載の酸素供給装置。
5. The power supply control unit includes a first power storage unit that stores at least a part of the electrical energy generated in the power generation unit, according to any one of claims 1 to 4. Oxygen supply device.
【請求項6】 前記電力供給制御ユニットは、外部電源
から取得した電気エネルギーを蓄電する第2の蓄電部を
含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載
の酸素供給装置。
6. The oxygen supply device according to claim 1, wherein the power supply control unit includes a second power storage unit that stores electric energy obtained from an external power supply.
【請求項7】 前記水素循環ユニットから前記電力生成
ユニットへ供給する水素の量が十分でないときに、前記
外部電源または前記第2の蓄電部に蓄電された電気エネ
ルギーを前記酸素生成ユニットへ供給することを特徴と
する請求項6に記載の酸素供給装置。
7. The electric energy stored in the external power source or the second power storage unit is supplied to the oxygen generation unit when the amount of hydrogen supplied from the hydrogen circulation unit to the power generation unit is not sufficient. The oxygen supply device according to claim 6, wherein
【請求項8】 酸素を供給する方法であって、 水の電気分解により酸素を発生させるステップと、 前記酸素をユーザへ供給するステップと、 前記電気分解により発生した水素を燃料電池へ供給する
ステップと、 外部から空気を取得して前記燃料電池へ供給するステッ
プと、 前記燃料電池において、前記水素と前記空気中の酸素と
の反応により電気エネルギーを発生させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
8. A method of supplying oxygen, comprising the steps of generating oxygen by electrolysis of water, supplying the oxygen to a user, and supplying hydrogen generated by the electrolysis to a fuel cell. A step of obtaining air from the outside and supplying the air to the fuel cell; a step of generating electric energy by a reaction between the hydrogen and oxygen in the air in the fuel cell;
A method comprising:
【請求項9】 酸素の供給の停止要求を受け付けるステ
ップと、 前記停止要求を受けて、前記電気分解を停止させるステ
ップと、 前記電気分解により既に発生していた余剰水素を前記燃
料電池へ供給するステップと、 前記燃料電池において発生した電気エネルギーを蓄電す
るステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項8
に記載の方法。
9. A step of receiving a request for stopping the supply of oxygen, a step of stopping the electrolysis upon receiving the stop request, and supplying surplus hydrogen already generated by the electrolysis to the fuel cell. 9. The method according to claim 8, further comprising: a step of storing electric energy generated in the fuel cell.
The method described in.
【請求項10】 再び酸素の供給を開始する要求を受け
付けたとき、前記蓄電するステップにおいて蓄電された
電気エネルギーを利用して、前記酸素を発生させるステ
ップを実行することを特徴とする請求項9に記載の方
法。
10. The step of generating oxygen by using the electric energy stored in the step of storing when the request to start the supply of oxygen again is received. The method described in.
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