JP2015209591A - 電気分解燃料混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯ２やＮＯｘ等の有害物質の排出を減少させ、化石燃料消費の節約と、温暖化の防止と、クリーンな環境を維持する電気分解燃料混合装置を提供する。【解決手段】電気分解槽１に浄水を７０％入れる。超音波振動盤Ａと超音波振動盤Ｂを作動させながら、陽電極板４と陰電極板５に電気を通電する。陽電極板から発生した水素と陰電極板から発生した酸素と霧状微細水粒子の混合気体が、電気分解槽の上部隙間に滞留し、８供給パイプＡと逆止弁Ａ１０を通って混合気体タンク２に運ばれ貯留される。混合気体は、必要に応じ供給パイプＢ９と、逆止弁Ｂ１１を通って、燃焼機器１４（バーナ・エンジン等）に供給される。電気分解槽で消費された水は、給水タンク３から給水パイプ１５と逆止弁Ｃ１２を通って供給され、電気分解槽の中の水位は、常に一定水準を維持する。【選択図】図１

Description

本発明は、水の電気分解において、水素と酸素を区別しないで、超音波振動を水に影響させながら、１電気分解槽で電気分解して、発生した水素と酸素と霧状微細水粒子の混合気体を回収する。この気体を市販の固体燃料（薪・石炭）や液体燃料（重油・軽油・灯油・ケロシン・ガソリン等）や気体燃料（都市ガス・プロパンガス・ＬＮＧ・シェールガス）に混合して燃焼させることにより、燃焼効率を向上させ、ＣＯ２やＮＯｘ等の有害物質の排出を減少させ、化石燃料消費の節約と、温暖化の防止と、クリーンな環境を維持するため、考案したものである。

従来より、化石燃料に水を混ぜたり、水を霧状にしてバーナ出口に噴霧したり、振動や圧力を加えたり、ナノサイズの水滴を混ぜたり、ナノサイズの気泡を混ぜたり、など色々の方法で造られたエマルジョン燃料が試みられている。

乳化剤添加式 ＪＰ３７７６１８８ ＪＰ４２９５３４７ ＪＰ４４７２０１３ 出口混合噴霧 ＪＰ３８０１２６３ ＪＰ４１４６５９１ ＪＰ４５４４４８０ 微振動加圧式 ＪＰ４５２７８４６ ナノバブル式 ＪＰ４４８１３４２ 微量空気混合 ＪＰ４５３３９６９

従来の技術は、化石燃料に水や空気を混ぜるための色々な方法である。しかし混ぜた水や空気自体は、化石燃料の燃焼の補助的な役割に過ぎず、それ自体が燃焼することはない。
しかし、本発明は、電気分解で発生した水素と酸素と霧状微細水粒子の混合気体そのものが燃焼し、例えば、ボイラー用バーナで使用すれば、混合した化石燃料の燃焼も促進され、完全燃焼となり、化石燃料のみの燃焼温度よりも高温となり、かつＣＯ２やＮＯｘの排出も大幅に減少する。

液体燃料（軽油・ガソリン）に混ぜて使用すれば、ジーゼルエンジンやガソリンエンジンの燃費も大幅に向上し、ＣＯ２やＮＯｘも減少する。
気体燃料（ガス・プロパン・ＬＮＧ・シェールガス）に混ぜて使用すれば、ガスエンジンやタービンの燃費も大幅に向上し、ＣＯ２やＮＯｘも減少する。

密閉された１電気分解槽の底部に周波数の異なる６超音波振動盤ＡＢを２台設置する。これを同時に作動して、１電気分解槽内の水に複雑な微振動を与える。

複数板からなる４陽電極板と、複数枚からなる５陰電極板に、電流を通電すると、４陽電極板からは微細な気泡の酸素が発生する。５陰電極板からは微細な気泡の水素が発生する、水面からは霧状微細水粒子が発生する。この三種類の混合気体が、１電気分解槽の上部に滞留する。
１０逆止弁Ａを付けたパイプを経由して、２混合気体タンクに送る。

超音波振動の役割は、水素気泡や酸素気泡の表面張力を失くし、発生直後の水素原子や酸素原子の状態で混合気体にする役割を果たしている。振動の周波数（ヘルツ）は高い程効果は大きい。混合気体の比率は水素２対酸素１の割合で、水素６７％ 酸素３３％である。

水素と酸素の混合気体の爆発限界は水素６３〜６４％で、少しずれている事と、霧状微細水分子が含まれているので、爆発の懸念は無く、安定した混合気体である。

水素と酸素の混合気体が燃焼すると、水に戻る。気体から液体になるので体積が小さくなる。混合気体の容器に引火した場合、急激に体積が小さくなるので容器の中は真空状態となり、爆発の逆現象の爆縮となる。容器はぺしゃんこに押しつぶされた状態となる。爆発の様に、外側に飛び散ることはないので、人体に及ぼす爆縮の危険性は少ない。容器が破壊される損失は生じる。

使用する化石燃料５０に対し、水素と酸素の混合気体５０の割合で混合して燃焼させる。
例１．プロパンガスのみの燃焼温度は６００度。
例２．プロパン＋混合気体の燃焼温度８５０度 と測定結果が示している。
熱エネルギーで４１．７％増加して、プロパンガスの消費は半分で済む結果となる。

固体燃料（薪・石炭等）や液体燃料（重油・軽油・灯油・ケロシン・ガソリン）や気体燃料（都市ガス・プロパンガス・ＬＮＧ・シェールガス）など多くの化石燃料に、水素と酸素の混合気体を混ぜて燃焼させても、ほぼ同じ程度の効果が期待できる。

水の電気分解で消費する電力は、４０ＫＷで水素１１Ｍ３：酸素５．５Ｍ３計１６．５Ｍ３の混合気体が発生する。
逆に、水素と酸素の混合気体を燃焼させて水に戻しても、４０ＫＷの電力は得られない。各反応の過程でエネルギーロスが出る為である。（例 各種燃料電池）

固体・液体・気体の色々な化石燃料に、水素と酸素の混合気体を半分混ぜて燃焼させると、燃焼効率が高くなり、温度が上昇する現象を、科学的に学術的に説明した定説は、現在のところ 未だ無い。
しかし、現実には化石燃料に水素と酸素の混合気体を半分混ぜて燃焼させると、燃焼効率が高くなり、温度が上昇する現象は、確実に起きている。

電力の供給手段や方法は、多種多様で、水力発電・火力発電・原子力発電・等系統電力や、太陽光発電・風力発電・地熱発電・潮流発電・バイオマス発電等自然エネルギー利用や 燃料電池・蓄電池・コジェネ機器・その他自家発電 等分散型発電もあり、其々 発電コストも違い、場所でも違い、地域でも違い、国別でも違い、価格も違い 一律には比較できない。

水の電気分解に必要な電力を、どこで得るかは重要で、燃焼効率の向上と温度上昇で得られるメリットと、水の電気分解に必要な電力を得るデメリットとの比較において、燃焼機器や設置場所など 判断されるべきものである。

プロパンガスと水素と酸素の混合気体を５０対５０で混合し、燃焼させた資料では、プロパンガスのみでの燃焼温度は６００度であった。プロパンガスの消費量は１００である。

プロパンガス５０と水素と酸素の混合気体５０を混ぜて燃焼させた資料では、燃焼温度は８５０度であった。プロパンガスの消費量は５０である。
４１．７％熱エネルギーが増加している。

水の電気分解に要した電気料金＋５０％のガス料金の合計金額と、１００％のガス料金との差額に、熱エネルギーの増加分４１．７％を加算した数字が正味の節約した金額である。

実際の計算例で示すと次のような計算式が成り立つ。
水素と酸素の混合気体の生産原価は、１６．５Ｍ３に対して４０ＫＷの電力が必要。
東京電力２７円／ＫＷとして、電気料金は、１０８０円。
東京ガスＡ表１６４円／Ｍ３として、１６．５Ｍ３のガス料金は、２７０６円。
両者の合計金額は、３７８６円。
一方 東京ガスのみの場合は、３３Ｍ３×１６４円／Ｍ３でガス料金は５４１２円。
両者を比較すると混合燃焼の方が１６２６円お得になる。さらに熱エネルギー増加分４１．７％の換算金６７８円を加算すると合計２３０４円のお得になる。
率にして４２．５７％の節約になる。

システム全体の概念図 電気分解槽の上面図 及び 側面図

１． 電気分解槽
２． 混合気体タンク
３． 給水タンク
４． 陽電極板
５． 陰電極板
６． 超音波振動盤Ａ
７． 超音波振動盤Ｂ
８． 供給パイプＡ
９． 供給パイプＢ
１０．逆止弁Ａ
１１．逆止弁Ｂ
１２．逆止弁Ｃ
１３．電源
１４．燃焼機器（バーナ・エンジン等）
１５．給水パイプ

１電気分解槽に浄水を７０％入れる。６超音波振動盤Ａと７超音波振動盤Ｂを作動させながら、４陽電極板と５陰電極板に電気を通電する。

４陽電極板から発生した水素と５陰電極板から発生した酸素と 霧状微細水粒子の混合気体が、１電気分解槽の上部隙間に滞留し、８供給パイプＡと１０逆止弁Ａを通って ２混合気体タンクに運ばれ貯留される。

混合気体は、必要に応じ、９供給パイプＢと、１１逆止弁Ｂを通って、１４燃焼機器（バーナ・エンジン等）に供給される。

１電気分解槽で消費された水は、３給水タンクから１５給水パイプと１２逆止弁Ｃを通って供給され、１電気分解槽の中の水位は、常に一定水準を維持している。

Claims (4)

1. 異なる周波数の超音波振動盤を複数台設置した、水の電気分解槽。
2. 請求項１の電気分解槽で、複数枚の陽電極板と複数枚の陰電極板を設置した、水の電気分解槽。
3. 請求項１及び請求項２で示した水の電気分解槽に、水酸化カリウム３％の溶液を注入し、電気を通電して、水素２：酸素１：霧状微細水粒子を含む混合気体を発生させる方法。
4. 請求項３で示した混合気体を、石炭・重油・軽油・灯油・ケロシン・ガソリン・都市ガス・プロパンガス・ＬＮＧ・シェールガス に混合して燃焼させ、燃焼効率を向上させながら、ＣＯ２やＮＯｘの排出量を削減する方法。

Images