JP2518361Y2

JP2518361Y2 - 酸素ガス水素ガス供給装置

Info

Publication number: JP2518361Y2
Application number: JP1991027402U
Authority: JP
Inventors: 人見　　周二; 寿士工藤
Original assignee: 日本電池株式会社
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2006-03-27
Also published as: JPH0742355U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はイオン交換膜を電解質と
する水分解セル（以下ＳＰＥという）を用いた酸素ガス
水素ガス供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＰＥを用いた従来の酸素ガス水素ガス
供給装置の流路図を図１に示す。同図において、２はＳ
ＰＥであり電力調節手段１１からの電力で作動し、陽極
室３で酸素ガスを陰極室４で水素ガスを各々発生させ
る。陽極室３で発生した酸素ガスは、エア−リフトと呼
ばれる水の揚水現象を伴いながら酸素ガス貯蔵タンク１
へ移動し、そこで一時貯蔵される。酸素ガス貯蔵タンク
１はＳＰＥ２への供給水貯蔵タンクも兼ねているのが一
般的である。一方、陰極室４で発生した水素ガスは、電
解に伴い陽極室３から陰極室４へ浸透したわずかな水と
ともに水素ガス貯蔵タンク５ヘ移動する。

【０００３】各々の貯蔵タンク中での気液分離により水
分を除去された酸素ガスと水素ガスとは、それぞれ流路
６、７を経てバブラ−８で混合されて酸水素混合ガスと
なる。この酸水素混合ガスはガス供給口９から供給され
る。混合ガスの流量はバブラ−８とガス供給口９との間
に設けたニ−ドルバルブ１２により調節されるが、圧力
センサ１０が系内のガス圧力を検知し、所定の圧力を超
えることがないよう直流電源１１に信号を送ることによ
り、ＳＰＥ２への電力供給量を調整して水分解発生ガス
量を制御する。

【０００４】酸素ガスの供給路６には３方コック１４が
設けてあり、ここから酸素ガスを系外に排出すれば、ガ
ス供給口９では水素ガスのみを得ることができる。尚、
水素ガス貯蔵タンクに溜まった水はバルブ１５から取り
除くことができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】酸素ガス水素ガス供給
装置は、一般に酸水素炎の供給源として貴金属加工用等
に用いられる。通常、炎の熱量はガス量で決まり、炎の
温度は酸素ガスの混合量で決まる。ところが上述した従
来の装置では、ガス量の調節は可能なものの、混合比が
一定（酸素／水素＝２／１）であるため、バブラ−８に
加えるアルコ−ルの種類や濃度を変えることにより炎の
温度調整を行わざるを得ない。しかし炎の温度を変える
たびにバブラ−８中の溶液の交換が必要で、取扱が煩雑
であると言う問題がある。

【０００６】本考案はこの様な問題点を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、煩雑な
処理無しに酸素ガスと水素ガとの混合比を任意に調節す
ることが出来る酸素ガス水素ガス供給装置を提供するに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本考案では、水分
解セルと酸素ガス貯蔵手段と水素ガス貯蔵手段と酸素ガ
ス排出手段と２つのガス流量調節手段と圧力検出手段と
電力調節手段とを有し、水分解セルはイオン交換膜を
電解質とし、電力調節手段から供給される電力に応じ
て、水分解により陽極室で酸素ガスを発生させ陰極室で
水素ガスを発生させるものであり、酸素ガス貯蔵手段
は、陽極室で発生した酸素ガスを一時貯蔵するためのも
のであり、水素ガス貯蔵手段は、陰極室で発生した水素
ガスを一時貯蔵するためのものであり、酸素ガス排出手
段は、酸素ガス貯蔵手段中の酸素ガス圧力が所定値以上
になったとき、当該酸素ガスを系外へ放出して酸素ガス
貯蔵手段中の酸素ガス圧力を低下させるためのものであ
り、第１のガス流量調節手段は、酸素ガス貯蔵手段と酸
素ガス供給口との間にあって、酸素ガス供給量を調節す
るためのものであり、第２のガス流量調節手段は、水素
ガス貯蔵手段と水素ガス供給口との間にあって、水素ガ
ス供給量を調節するためのものであり、ガス圧力検出手
段は、水素ガス貯蔵手段中の水素ガス圧力を検出するた
めのものであり、電力調節手段は、圧力検出手段で検出
した水素ガス貯蔵手段中の水素ガス圧力に応じて、水分
解セルへの供給電力を制御することができるものである
酸素ガス水素ガス供給装置とすることにより、上記課題
を解決せんとするものである。

【０００８】

【作用】酸素ガス貯蔵手段と酸素ガス供給口との間にあ
って、酸素ガス供給量を調節するための第１のガス流量
調節手段と、水素ガス貯蔵手段と水素ガス供給口との間
にあって、水素ガス供給量を調節するための第２のガス
流量調節手段とを設け、各々のガス量を調整することが
出来るように構成することにより、従来の如くアルコ−
ルを加えたり、バブラ−液を交換したりする煩雑な処理
をすること無く、容易に炎の温度を変えることができ
る。水素ガスを大気中へ放出するのは危険であり、一般
には行われない。そこで水素ガス貯蔵手段中の圧力を基
準に水分解セルの作動調整を行い水素ガス量を常に管理
し、仮に酸素ガスの蓄圧が高まったときには、酸素ガス
排出手段より酸素ガスを系外へ排出すれば、そのままガ
ス供給装置の運転を続けることができる。

【０００９】

【実施例】本考案を図面に基づいて詳述する。図２は本
考案にかかる酸素ガス水素ガス供給装置の第１の実施例
を示す流路図である。２はＳＰＥであり、直流電源１１
からの電力により水を電解し、陽極室３で酸素ガスを陰
極室４で水素ガスを各々発生させる。本実施例では酸素
貯蔵タンク１は電解水貯蔵タンクを兼ねている。陽極室
３で発生した酸素ガスはエア−リフトと呼ばれる揚水現
象を伴って酸素貯蔵タンク１へ移動する。従って、閉回
路の中で水を循環使用することができるので効率的であ
る。一方、陰極室４で発生した水素ガスは、電解に伴い
陽極室３から陰極室４へ浸透したわずかな水と共に、水
素ガス貯蔵タンク５ヘ移動する。各々のガスは、酸素貯
蔵タンク１と水素ガス貯蔵タンク５とで気液分離され
て、無水のガスとして各々のタンクに蓄えられる。酸素
ガスは配管６を通ってガス供給口８へ、また水素ガスは
配管７を通ってガス供給口９へ移動する。配管６、７の
途中にガス流量調節用のバルブ１２、１３を各々設ける
と共に、水素ガスの配管７のタンク５とバルブ１３との
間にはガス圧力センサ１０が設けてある。さらに、酸素
貯蔵タンク１には、タンク中のガス圧が所定値以上にな
ると開放になる安全弁１４が設けてある。

【００１０】ここでバルブ１３により水素ガス供給量を
ＳＰＥ２での水素ガス発生量よりも少なくすると、配管
７を含む水素ガス貯蔵タンク５中の圧力が上昇する。ガ
ス圧力センサ１０はそれを検知し、ガス圧力が所定値以
上になるとＳＰＥ２への電力供給を停止するよう直流電
源１１に信号を発する。水素ガスの使用によりタンク中
の圧力が低下して所定値以下になれば、再びＳＰＥ２へ
の電力供給を再開するよう、ガス圧力センサ１０が信号
を発する。このようにして常に水素ガス圧力を監視しな
がら安全に装置を作動させることができる。

【００１１】一方、バルブ１２を絞り酸素ガス使用量を
ＳＰＥ２での酸素ガス発生量よりも少なくすると、配管
６を含む酸素ガス貯蔵タンク１中の圧力は上昇する。圧
力が所定値になったとき、酸素ガス貯蔵タンク１に付設
した安全弁１４はそれを検知し余剰の酸素ガスを系外へ
排出することにより、水素ガスの供給量を制限すること
無く、装置の運転を続行することができる。尚、気液分
離により水素ガス貯蔵タンク５中に溜まった水は、コッ
ク（図示せず）により排出することができる。

【００１２】以上のように、本考案にかかる酸素ガス水
素ガス供給装置によれば、各々のガスの流量をそれぞれ
の流路に設けたバルブにより独立に制御できるので、炎
の熱量と温度は自由にかつ容易に変えることが出来る。
更に、水素ガス圧力を検知して電解量をコントロ−ルす
るので安全に連続して酸水素ガスを供給することができ
る。

【００１３】図３は本考案の第２の実施例を示す流路図
である。この実施例は、第１の実施例に示したものに、
さらに２つの逆止弁と１つの電磁弁とを追加した構成で
ある。クラッキング圧がＣ（Ｏ2 ）である第１の逆止弁
１６は、酸素ガス貯蔵タンク１とバルブ１２との間に設
けてあり、クラッキング圧がＣ（Ｈ2 ）である第２の逆
止弁１７は、水素貯蔵タンク５とバルブ１３との間に設
けてある。さらに、電解水貯蔵タンクを兼ねる酸素貯蔵
タンク１の電解水貯蔵部と、水素貯蔵タンク５中で分離
された水を溜める部分とは、電磁弁１５で連通させてあ
る。この電磁弁１５は水素貯蔵タンク５の水溜部の液面
位に連動して開閉するよう構成することにより、水素貯
蔵タンク５に溜まった水を自動的に酸素ガス貯蔵タンク
１へ戻して、排水の煩雑さを解消せんとするものであ
る。

【００１４】すなわち、酸素ガス貯蔵タンク１中の圧力
をＰ（Ｏ2 ）、水素ガス貯蔵タンク５中の圧力をＰ（Ｈ
2 ）、酸素ガス貯蔵タンク１に付設した安全弁１４の開
放圧力をＣ（Ｅ）としたとき、酸素ガス貯蔵タンク１中
の圧力Ｐ（Ｏ2 ）は、バルブ１２を全開にしたとき最少
値Ｃ（Ｏ2 ）となり、バルブ１２を全閉にしたとき最大
値Ｃ（Ｅ）となる。また水素ガス貯蔵タンク５中の圧力
をＰ（Ｈ2 ）は、バルブ１３を全開にしたとき最少値Ｃ
（Ｈ2 ）となり、バルブ１２を全閉にしたときに最大値
であるＣ（Ｈ2 ）＋Ｐ（Ｇ）となる。Ｐ（Ｇ）は、ガス
圧力センサ１０がＳＰＥ２への電力供給を停止するよう
信号を発するときの、所定圧力値である。ここにおい
て、下記に（ａ）式を満足するように設定することによ
り、水素貯蔵タンク５で分離された水は、下記（ｂ）式
を満たすので、その液面検出手段（図示せず）よりの信
号を受けて開閉する電磁弁１５を通して、酸素ガス貯蔵
タンク１の電解水貯蔵部へ移動させることができる。Ｃ（Ｈ2 ）＞Ｃ（Ｅ）＞Ｃ（Ｏ2 ）……（ａ）Ｐ（Ｈ2 ）＞Ｐ（Ｏ2 ） ……（ｂ）

【００１５】尚、本考案は前記実施例の構成に限るもの
でないことは言うまでもない。

【００１６】

【考案の効果】本考案にかかる酸素ガス水素ガス供給装
置によれば、煩雑な処理を伴うこと無く通常のボンベ式
供給システムと同様に水素ガスと酸素ガスの流量調節を
行うことができるとともに、安全かつ連続して運転する
ことが出来るので、その実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＰＥを用いた従来の酸素ガス水素ガス供給装
置の１例の流路図である。

【図２】本発明にかかる酸素ガス水素ガス供給装置の１
実施例を示す流路図である。

【図３】本発明にかかる酸素ガス水素ガス供給装置の他
の実施例を示す流路図である。

【符号の説明】

１酸素ガス貯蔵タンク２ＳＰＥ５水素ガス貯蔵タンク１０圧力センサ１１直流電源装置１２、１３バルブ１４安全弁

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】水分解セル（２）と酸素ガス貯蔵手段
（１）と水素ガス貯蔵手段（５）と酸素ガス排出手段
（１４）と２つのガス流量調節手段（１２、１３）とガ
ス圧力検出手段（１０）と電力調節手段（１１）とを有
し、水分解セル（２）はイオン交換膜を電解質とし、電力調
節手段（１１）から供給される電力に応じて、水分解に
より陽極室（３）で酸素ガスを発生させ陰極室（４）で
水素ガスを発生させるものであり、酸素ガス貯蔵手段（１）は、陽極室（３）で発生した酸
素ガスを一時貯蔵するためのものであり、水素ガス貯蔵手段（５）は、陰極室（４）で発生した水
素ガスを一時貯蔵するためのものであり、酸素ガス排出手段（１４）は、酸素ガス貯蔵手段（１）
中の酸素ガス圧力が所定値以上に成ったとき、当該酸素
ガスを系外へ放出して酸素ガス貯蔵手段（１）中の酸素
ガス圧力を低下させるためのものであり、第１のガス流量調節手段（１２）は、酸素ガス貯蔵手段
（１）と酸素ガス供給口（８）との間にあって、酸素ガ
ス供給量を調節するためのものであり、第２のガス流量調節手段（１３）は、水素ガス貯蔵手段
（５）と水素ガス供給口（９）との間にあって、水素ガ
ス供給量を調節するためのものであり、ガス圧力検出手段（１０）は、水素ガス貯蔵手段（５）
中の水素ガス圧力を検出るためのものであり、電力調節手段（１１）は、圧力検出手段（１０）で検出
した水素ガス貯蔵手段（５）中の水素ガス圧力に応じ
て、水分解セル（２）への供給電力を制御することがで
きるものである、酸素ガス水素ガス供給装置。