JP5900688B1

JP5900688B1 - Hydrogen gas generator

Info

Publication number: JP5900688B1
Application number: JP2015158735A
Authority: JP
Inventors: 亮介黒川; 田中　賢治; 賢治田中; 文武佐藤; 文平佐藤
Original assignee: Miz Co Ltd
Current assignee: Miz Co Ltd
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: JP2017036482A

Abstract

【課題】水分に対して脆弱な水素ガス濃度検出センサを用いることなく、生成された水素ガスの濃度を正確に提示することができる水素ガス生成装置を提供する。【解決手段】筐体２０、第１室２１、第２室２２、隔膜２５及び一対の電極板２３，２４を含む電解槽２と、被電解水Ｗを貯留するタンク６と、前記一対の電極板に直流電圧を印加する電源３と、陰極となる電極板が設けられた前記第１室又は前記第２室に、生成した水素ガスを希釈する希釈ガスを導入する希釈器４と、前記陰極となる電極板に付与される電気量を検出する電気量検出器５１と、前記希釈器による希釈ガスの流量を検出する流量検出器５２と、前記電気量検出器により検出された電気量及び前記流量検出器により検出された流量から、前記希釈された水素ガスの濃度を演算する演算器５と、前記演算器により演算された水素ガスの濃度を提示する提示器５４と、を備える。【選択図】図１A hydrogen gas generator capable of accurately presenting the concentration of generated hydrogen gas without using a hydrogen gas concentration detection sensor that is fragile to moisture is provided. An electrolytic cell including a casing, a first chamber, a second chamber, a diaphragm, and a pair of electrode plates, a tank for storing water to be electrolyzed, and the pair of electrodes. A power source 3 for applying a DC voltage to the plate, a diluter 4 for introducing a diluting gas for diluting the generated hydrogen gas into the first chamber or the second chamber provided with an electrode plate serving as a cathode, and the cathode An electric quantity detector 51 for detecting the electric quantity applied to the electrode plate, a flow rate detector 52 for detecting the flow rate of the dilution gas by the diluter, the electric quantity detected by the electric quantity detector, and the A calculator 5 that calculates the concentration of the diluted hydrogen gas from the flow rate detected by the flow rate detector, and a presenter 54 that presents the concentration of hydrogen gas calculated by the calculator. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、水素ガス生成装置に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen gas generator.

水素ガスの体内吸入装置として、水素ガス発生装置から鼻孔カニューラへの導管の一部に空気混合器を取り付けることにより、供給する水素ガスの濃度を調整するものが知られている（特許文献１）。この水素ガスの体内吸入装置では、混合器と鼻孔カニューラとの間のガス流路に水素ガス濃度検出センサを設け、水素ガス濃度検出センサで検出される水素ガスの濃度により、水素ガス発生装置に印加されている電流値を電気分解電流値制御装置を用いてフィードバックする。 As an inhalation device for hydrogen gas, one that adjusts the concentration of hydrogen gas to be supplied by attaching an air mixer to a part of the conduit from the hydrogen gas generator to the nostril cannula is known (Patent Document 1). . In this inhalation device for hydrogen gas, a hydrogen gas concentration detection sensor is provided in the gas flow path between the mixer and the nostril cannula, and the hydrogen gas generation device is provided with the hydrogen gas concentration detected by the hydrogen gas concentration detection sensor. The applied current value is fed back using an electrolysis current value control device.

特開２００９−５８８１号公報JP 2009-5881 A

ところで、この種の水素ガス生成装置を用いて患者に水素ガスを吸入させる場合に、水素ガス濃度が適切な値かどうかを確認すべく、装置に水素ガス濃度を表示することが望ましいとされる。 By the way, when this type of hydrogen gas generation device is used to cause a patient to inhale hydrogen gas, it is desirable to display the hydrogen gas concentration on the device in order to check whether the hydrogen gas concentration is an appropriate value. .

一般的な水素ガス濃度検出センサとしては、水素ガスを選択的に吸収して可逆的に電気抵抗値が変化する水素吸収合金等を用いたセンサデバイス（特開２００５−２５６０２８号公報）、光触媒作用を利用して光触媒層で酸化分解された試料ガスに触れて抵抗値が可逆的に変化する薄膜層を用いたセンサデバイス（特開２００５−２１４９３３号公報）などが知られている。しかしながら、上記従来技術の水素ガス濃度検出センサにこの種のセンサデバイスを用いると、水素ガスに含まれる水分によりセンサデバイスの寿命が短くなるという問題がある。 As a general hydrogen gas concentration detection sensor, a sensor device using a hydrogen absorption alloy that selectively absorbs hydrogen gas and reversibly changes its electric resistance value (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-256028), photocatalytic action A sensor device (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-214933) using a thin film layer whose resistance value reversibly changes by touching a sample gas oxidized and decomposed in a photocatalyst layer by using a photocatalyst is known. However, when this type of sensor device is used in the conventional hydrogen gas concentration detection sensor, there is a problem that the life of the sensor device is shortened by moisture contained in the hydrogen gas.

本発明が解決しようとする課題は、水分に対して脆弱な水素ガス濃度検出センサを用いることなく、生成された水素ガスの濃度を正確に提示することができる水素ガス生成装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen gas generation device that can accurately present the concentration of the generated hydrogen gas without using a hydrogen gas concentration detection sensor that is vulnerable to moisture. is there.

本発明は、電解槽を用いて水素ガスを生成するものにおいて、陰極に付与される電気量及びそのときの水素ガスの流量から水素ガス濃度を演算することにより、上記課題を解決する。 The present invention solves the above problem by calculating the hydrogen gas concentration from the amount of electricity applied to the cathode and the flow rate of the hydrogen gas at that time in the case where hydrogen gas is generated using an electrolytic cell.

本発明によれば、水分に対して脆弱な水素ガス濃度検出センサを用いることなく、生成された水素ガスの濃度を正確に提示することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the density | concentration of produced | generated hydrogen gas can be shown correctly, without using the hydrogen gas concentration detection sensor weak with respect to a water | moisture content.

本発明に係る水素ガス生成装置の一実施の形態を示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing one embodiment of the hydrogen gas generating device concerning the present invention. 本発明に係る水素ガス生成装置の他の実施の形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows other embodiment of the hydrogen gas production | generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows other embodiment of the hydrogen gas generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows other embodiment of the hydrogen gas generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows other embodiment of the hydrogen gas generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows other embodiment of the hydrogen gas generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows other embodiment of the hydrogen gas generation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows other embodiment of the hydrogen gas generation apparatus which concerns on this invention.

以下に説明する本発明に係る水素ガス生成装置１は、たとえば、細胞や臓器を含む生体（人及び動物）の健康維持、機能維持、疾病改善、機能改善、健康診断、又は機能測定を目的に、生成した水素ガスを生体に供給するために用いることができる水素ガス生成装置である。生成された水素ガスの生体への供給手段としては、鼻腔や口腔から水素ガスを吸入することによる供給、皮膚や臓器へ水素ガスを曝露することによる供給、皮膚や臓器へ水素ガスを吹込むことによる供給、液状薬剤や臓器保存液などのような、生体に適用されることを前提とした生体適用液へ水素ガスを曝露することによる供給、生体適用液へ水素ガスを吹込むことによる供給、生体を保存する容器又は回路の外側から水素ガスを拡散させることによる供給などが含まれる。ただし、本発明は、上述したとおり水分に対して脆弱な水素ガス濃度検出センサを用いることなく、生成された水素ガスの濃度を正確に提示することができる水素ガス生成装置を提供することを目的とすることから、生成された水素ガスの用途については何ら限定されることはない。 The hydrogen gas generation device 1 according to the present invention described below is for the purpose of maintaining the health of a living body (human and animal) including cells and organs, maintaining the function, improving the disease, improving the function, checking the function, or measuring the function, for example. This is a hydrogen gas generator that can be used to supply the generated hydrogen gas to a living body. As a means of supplying the generated hydrogen gas to the living body, supply by inhaling hydrogen gas from the nasal cavity and oral cavity, supply by exposing hydrogen gas to the skin and organs, and blowing hydrogen gas into the skin and organs Supply by exposing hydrogen gas to a biological application liquid that is supposed to be applied to a living body, such as liquid medicine or organ preservation liquid, supply by blowing hydrogen gas into the biological application liquid, The supply by diffusing hydrogen gas from the outside of a container or circuit for storing a living body is included. However, an object of the present invention is to provide a hydrogen gas generation apparatus that can accurately present the concentration of the generated hydrogen gas without using a hydrogen gas concentration detection sensor that is fragile to moisture as described above. Therefore, the use of the generated hydrogen gas is not limited at all.

図１は、本発明に係る水素ガス生成装置１の一実施の形態を示す全体構成図である。本実施形態の水素ガス生成装置１は、電解槽２と、被電解水Ｗを貯留するタンク６と、電解槽２に設けられた一対の電極板２３，２４に直流電圧を印加する電源３と、生成した水素ガスを希釈する希釈ガスを導入する希釈器４と、陰極となる電極板２３又は２４に付与される電気量を検出する電気量検出器５１と、希釈器４による希釈ガスの流量を検出する流量検出器５２と、希釈された水素ガスの温度を検出する温度検出器５３と、希釈された水素ガスの濃度ｃを演算する演算器５と、演算器５により演算された水素ガスの濃度ｃを提示する提示器５４と、タンクに貯留された被電解水の電気抵抗値を検出する抵抗検出器５５と、を備える。 FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a hydrogen gas generator 1 according to the present invention. The hydrogen gas generator 1 of the present embodiment includes an electrolytic cell 2, a tank 6 that stores water to be electrolyzed W, a power source 3 that applies a DC voltage to a pair of electrode plates 23 and 24 provided in the electrolytic cell 2, and The diluter 4 for introducing the diluting gas for diluting the generated hydrogen gas, the electric quantity detector 51 for detecting the electric quantity applied to the electrode plate 23 or 24 serving as the cathode, and the flow rate of the diluting gas by the diluter 4 A flow rate detector 52 that detects the temperature of the diluted hydrogen gas, a temperature detector 53 that detects the temperature of the diluted hydrogen gas, a calculator 5 that calculates the concentration c of the diluted hydrogen gas, and the hydrogen gas calculated by the calculator 5 The presenter 54 presenting the concentration c of the water and a resistance detector 55 for detecting the electrical resistance value of the electrolyzed water stored in the tank.

電解槽２は、筐体２０、この筐体２０内に形成され被電解水Ｗが導入される第１室２１、筐体２０内に第１室２１とは別に設けられた第２室２２、筐体２０内の第１室２１と第２室２２との間に設けられた隔膜２５、及び第１室２１及び第２室２２のそれぞれに設けられた一対の電極板２３，２４、を含んで構成されている。筐体２０は、プラスチックなどの電気絶縁性材料により形成され、後述する被電解水入口２０１、ガス出口２０２、希釈ガス入口２０３及び混合ガス出口２０４を除き、水密及び気密の状態が維持されるように構成されている。 The electrolytic cell 2 includes a housing 20, a first chamber 21 that is formed in the housing 20 and into which the electrolyzed water W is introduced, a second chamber 22 that is provided in the housing 20 separately from the first chamber 21, A diaphragm 25 provided between the first chamber 21 and the second chamber 22 in the housing 20, and a pair of electrode plates 23 and 24 provided in the first chamber 21 and the second chamber 22, respectively. It consists of The housing 20 is formed of an electrically insulating material such as plastic, and is maintained in a watertight and airtight state except for an electrolyzed water inlet 201, a gas outlet 202, a dilution gas inlet 203, and a mixed gas outlet 204 described later. It is configured.

筐体２０の内部は、隔膜２５により第１室２１と第２室２２とに仕切られている。また本実施形態の一対の電極板２３，２４は、いずれも隔膜２５に接触して設けられている。そして、被電解水Ｗが導入される第１室２１に設けられた電極板２３には、直流電源の陽極（＋）が接続され、第２室２２に設けられた電極板２４には直流電源の陰極（−）が接続されている。以下において、陽極に接続された電極板を陽極板、陰極に接続された電極板を陰極板とも称する。図１に示す例においては、第１室２１に陽極板２３が設けられ、第２室２２に陰極板２４が設けられている。 The interior of the housing 20 is partitioned into a first chamber 21 and a second chamber 22 by a diaphragm 25. In addition, the pair of electrode plates 23 and 24 of the present embodiment are both provided in contact with the diaphragm 25. An anode (+) of a DC power source is connected to the electrode plate 23 provided in the first chamber 21 into which the electrolyzed water W is introduced, and a DC power source is connected to the electrode plate 24 provided in the second chamber 22. The cathode (−) is connected. Hereinafter, the electrode plate connected to the anode is also referred to as an anode plate, and the electrode plate connected to the cathode is also referred to as a cathode plate. In the example shown in FIG. 1, an anode plate 23 is provided in the first chamber 21, and a cathode plate 24 is provided in the second chamber 22.

本実施形態の隔膜２５としては、水素イオンは透過させる一方で水酸イオンは透過させない陽イオン交換膜を用いることが望ましい。また、イオン伝導性、物理強度、ガスバリア性、化学的安定性、電気化学的安定性、熱的安定性等の諸要因を考慮すると、電解質基としてスルホン酸基を備えた全フッ素系スルホン酸膜を好適に使用できる。このような膜としては、スルホン酸基を有するパーフルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共重合体膜であるナフィオン膜（登録商標、デュ・ポン社製）、フレミオン膜（登録商標、旭硝子社製）、アシプレックス膜（登録商標、旭化成社製）などが挙げられる。 As the diaphragm 25 of this embodiment, it is desirable to use a cation exchange membrane that allows hydrogen ions to permeate but does not allow hydroxide ions to permeate. In addition, considering various factors such as ion conductivity, physical strength, gas barrier properties, chemical stability, electrochemical stability, and thermal stability, a perfluorinated sulfonic acid membrane having a sulfonic acid group as an electrolyte group Can be suitably used. As such membranes, Nafion membrane (registered trademark, manufactured by Du Pont), which is a copolymer membrane of perfluorovinyl ether having a sulfonic acid group and tetrafluoroethylene, Flemion membrane (registered trademark, manufactured by Asahi Glass) And Aciplex membrane (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.).

また、本実施形態の一対の電極板２３，２４は、たとえば、チタン板を基材とし、白金、イリジウム、パラジウムなどの群から選ばれる１種又は２種以上の貴金属膜を被覆したものを用いることができる。ただし、これにのみ限定されるものではなく、たとえば無垢のステンレス板を用いてもよい。なお、第１室２１に設けられた陽極板２３は、必ずしも隔膜２５に接触させて設ける必要はなく、隔膜２５から所定の距離をあけて設けられていてもよい。また、第２室２２に設けられた陰極板２４は、隔膜２５に接触して設けられているが、隔膜２５と陰極板２４との間に水膜が形成される程度に接触していればよいので、必ずしも圧着されている必要はない。 In addition, the pair of electrode plates 23 and 24 of the present embodiment uses, for example, a titanium plate as a base material and one or more kinds of noble metal films selected from the group of platinum, iridium, palladium and the like. be able to. However, it is not limited only to this, For example, a solid stainless steel plate may be used. The anode plate 23 provided in the first chamber 21 is not necessarily provided in contact with the diaphragm 25, and may be provided at a predetermined distance from the diaphragm 25. Further, the cathode plate 24 provided in the second chamber 22 is provided in contact with the diaphragm 25, but as long as a water film is formed between the diaphragm 25 and the cathode plate 24. Since it is good, it does not necessarily need to be crimped.

電源３は、商用交流電源などに接続されるコンセント３１と、この商用交流電流を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ３２とを含んで構成されている。ただし、ポータブルな（どこにでも持ち運びが可能な）水素ガス生成装置１を提供するために、電源３として、コンセント３１及びＡＣ／ＤＣコンバータ３２に代えて、一次電池又は二次電池などの直流電源を用いることもできる。本実施形態の水素ガス生成装置１では、ＡＣ／ＤＣコンバータ３２と陰極板２４とを接続する電線に電気量検出器５１である電流計が設けられている。 The power source 3 includes an outlet 31 connected to a commercial AC power source and the like, and an AC / DC converter 32 that converts the commercial AC current into a DC current. However, in order to provide a portable hydrogen gas generator 1 (which can be carried anywhere), a DC power source such as a primary battery or a secondary battery is used as the power source 3 instead of the outlet 31 and the AC / DC converter 32. It can also be used. In the hydrogen gas generation device 1 of this embodiment, an ammeter that is an electric quantity detector 51 is provided on an electric wire connecting the AC / DC converter 32 and the cathode plate 24.

被電解水Ｗが投入されるタンク６は、電解槽２より鉛直方向の上側に設置され、タンク６の底面に設けられた被電解水出口６１と、第１室２１の下部に設けられた被電解水入口２０１とがホース６２により接続され、第１室２１の上部に設けられたガス出口２０２と、タンク６に設けられたガス入口６３とがホース６４により接続されている。そして、ガス入口６３は、タンク６の内部においてタンク６の底面より鉛直上方に起立して延在するガス排出塔６５に連通し、ガス排出塔６５の先端は開口している。また、被電解水出口６１と被電解水入口２０１とを接続するホース６２の途中には三方弁６６が設けられ、その一つにドレイン管６７が接続されている。ドレイン管６７は、第１室２１に導入された被電解水Ｗを廃棄するためのものである。なお、第１室２１の上部に設けられたガス出口２０２と、タンク６に設けられたガス入口６３とをホース６４により接続することは必ずしも必須ではなく、タンク６に投入可能な被電解水Ｗの容積を第１室２１の容積以下にし、第１室２１のガス出口２０２を当該第１室２１の天井面に形成してもよい。 The tank 6 into which the electrolyzed water W is introduced is installed above the electrolyzer 2 in the vertical direction, and the electrolyzed water outlet 61 provided on the bottom surface of the tank 6 and the bottom provided in the lower portion of the first chamber 21. The electrolytic water inlet 201 is connected by a hose 62, and the gas outlet 202 provided in the upper portion of the first chamber 21 and the gas inlet 63 provided in the tank 6 are connected by a hose 64. The gas inlet 63 communicates with a gas discharge tower 65 that stands and extends vertically above the bottom surface of the tank 6 inside the tank 6, and the tip of the gas discharge tower 65 is open. A three-way valve 66 is provided in the middle of the hose 62 connecting the electrolyzed water outlet 61 and the electrolyzed water inlet 201, and a drain pipe 67 is connected to one of them. The drain pipe 67 is for discarding the electrolyzed water W introduced into the first chamber 21. Note that the gas outlet 202 provided in the upper portion of the first chamber 21 and the gas inlet 63 provided in the tank 6 are not necessarily connected by the hose 64, and the electrolyzed water W that can be charged into the tank 6 is not necessarily required. And the gas outlet 202 of the first chamber 21 may be formed on the ceiling surface of the first chamber 21.

本実施形態の水素ガス生成装置１の電解槽２は、第１室２１にのみ被電解水Ｗを導入し、第２室２２には被電解水Ｗを導入しないで空気室とするが、第１室２１に被電解水Ｗを導入する場合は、三方弁６６を被電解水出口６１と被電解水入口２０１とが連通する位置に回動した状態でタンク６に被電解水Ｗを投入する。これにより、タンクに投入された被電解水Ｗは、自重によってホース６２を通って第１室２１に至り、当該第１室２１に被電解水Ｗが満たされる。このとき、第１室２１内の空気はホース６４を通ってガス排出塔６５から排出されるので、タンク６内の被電解水Ｗは円滑かつ短時間で第１室２１に満たされることになる。また、タンク６から第１室２１に導入される被電解水Ｗの量が第１室２１の容積以上であっても、筐体２０内に漏洩することがなく、余分な被電解水Ｗはタンク６へ戻すことができる。さらに、第１室２１が被電解水Ｗで満たされたのち、一対の電極板２３，２４に直流電流を流すと、第１室２１の陽極板２３の表面から酸素ガスが生成されるが、この酸素ガスはホース６４を通ってガス排出塔６５から排出される。したがって、第１室２１は、電解中においても被電解水Ｗにより満たされるので、陽極板２３の有効面積が減少することがなく、水素ガスの生成効率が高くなるという効果がある。 The electrolytic cell 2 of the hydrogen gas generator 1 of the present embodiment introduces the electrolyzed water W only into the first chamber 21 and does not introduce the electrolyzed water W into the second chamber 22, but serves as an air chamber. When the electrolyzed water W is introduced into the one chamber 21, the electrolyzed water W is introduced into the tank 6 in a state where the three-way valve 66 is rotated to a position where the electrolyzed water outlet 61 and the electrolyzed water inlet 201 communicate with each other. . As a result, the electrolyzed water W introduced into the tank reaches the first chamber 21 through the hose 62 by its own weight, and the electrolyzed water W is filled in the first chamber 21. At this time, since the air in the first chamber 21 is discharged from the gas discharge tower 65 through the hose 64, the electrolyzed water W in the tank 6 is filled in the first chamber 21 smoothly and in a short time. . Even if the amount of the electrolyzed water W introduced from the tank 6 into the first chamber 21 is equal to or greater than the volume of the first chamber 21, the excess electrolyzed water W is not leaked into the housing 20. It can be returned to the tank 6. Further, when a direct current is passed through the pair of electrode plates 23 and 24 after the first chamber 21 is filled with the electrolyzed water W, oxygen gas is generated from the surface of the anode plate 23 of the first chamber 21. This oxygen gas is discharged from the gas discharge tower 65 through the hose 64. Therefore, since the first chamber 21 is filled with the electrolyzed water W even during electrolysis, the effective area of the anode plate 23 is not reduced, and the production efficiency of hydrogen gas is increased.

本実施形態の水素ガス生成装置１に用いられる被電解水Ｗは、水の電気分解反応によって陰極板２４に水素ガスを生成させることができる水であり、水道水、浄水、精製水、イオン交換水、ＲＯ水、蒸留水などが含まれる。被電解水Ｗは、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど電解質を適宜含有してもよい。ただし、電気分解時に水素ガス及び酸素ガス以外の余分なガスを発生させないため、イオン交換水や精製水など、水素イオン及び水酸イオン以外のイオンを含まない純水に、人工的に水溶性の化合物を添加して被電解水とすることが望ましい。特に塩素ガスは、基本的に生体にとって有益でないとされているため、本実施形態の水素ガス生成装置１に用いられる被電解水は、塩素イオンの除去処理が施されていることが望ましく、同様に、水素ガスと希釈用ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度も低ければ低いほど望ましい。水素ガスと希釈用ガスを含む混合ガスにおける塩素ガス濃度は、好ましくは１ｐｐｍ以下、より好ましくは０．５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは０．１ｐｐｍ以下である。さらに言えば、ＰＯ_４ ^３−、ＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻など、水に溶解した際に水酸化物イオンよりイオン化傾向の高い陰イオンを溶出する水溶性化合物が含まれた水（水自体は、事前にイオンの除去処理が行われていることが望ましい）を電気分解するのであれば、陰イオンのガス化よりも、水酸化物イオンが電子を放出しつつ酸素Ｏ_２を発生させる反応が優先されるため、気層部に余分なガスを放出するおそれが少ない。 The electrolyzed water W used in the hydrogen gas generator 1 of the present embodiment is water that can generate hydrogen gas on the cathode plate 24 by water electrolysis reaction, and tap water, purified water, purified water, ion exchange. Water, RO water, distilled water and the like are included. The electrolyzed water W may appropriately contain an electrolyte such as calcium ion or magnesium ion. However, since no excess gas other than hydrogen gas and oxygen gas is generated during electrolysis, it is artificially soluble in pure water that does not contain ions other than hydrogen ions and hydroxide ions, such as ion exchange water and purified water. It is desirable to add a compound to form electrolyzed water. In particular, since chlorine gas is basically not beneficial to the living body, it is desirable that the electrolyzed water used in the hydrogen gas generation apparatus 1 of the present embodiment has been subjected to chlorine ion removal treatment. Furthermore, the lower the chlorine gas concentration in the mixed gas containing hydrogen gas and dilution gas, the better. The chlorine gas concentration in the mixed gas containing hydrogen gas and dilution gas is preferably 1 ppm or less, more preferably 0.5 ppm or less, and even more preferably 0.1 ppm or less. Further, water containing water-soluble compounds such as PO ₄ ³⁻ , SO ₄ ²⁻ , NO ₃ ^−, etc., which dissolves anions having a higher ionization tendency than hydroxide ions when dissolved in water (water itself) If it is electrolyzed, it is preferable to carry out a reaction in which hydroxide ions emit oxygen O ₂ while releasing electrons rather than gasification of anions. Therefore, there is little risk of releasing excess gas to the air layer.

こうした被電解水Ｗの種類と被電解水Ｗの水位を検出するために、タンク６の底部には、たとえば白金メッキが施された一対の電極からなる抵抗検出器５５，５５が設けられ、タンク６に貯留された被電解水Ｗの電気抵抗値を検出する。そして、演算器５により一対の抵抗検出器５５，５５に検出用電圧が印加され、このとき流れる電流を演算器５により検出することで被電解水Ｗの電気抵抗値を検出する。水素イオン及び水酸イオン以外のイオンを含まない純水の電気抵抗値（≒２．５×１０^５Ωｍ）は、これ以外の電解性イオンを含む水の電気抵抗値に比べて大きいことから、演算器５により検出された被電解水Ｗの電気抵抗値が純水の電気抵抗値に比べて小さい場合には、タンク６に投入された水が純水ではないと判定し、電源３から一対の電極板２３，２４への直流電圧の印加を禁止するか、又は被電解水Ｗが純水でない旨を表示または音声などで喚起してもよい。また同様に、タンク６に投入された水が第１室２１を満たすだけの充分な量ではなく、又はタンク６に水が投入されていない場合のように、一対の抵抗検出器５５，５５により検出される媒体が空気である場合には、純水の電気抵抗値に比べてさらに大きい（≒１０^１５Ωｍオーダ）ことから、演算器５により検出された被電解水Ｗの電気抵抗値が純水の電気抵抗値に比べて著しく大きい場合には、タンク６に水が投入されていないと判定し、電源３から一対の電極板２３，２４への直流電圧の印加を禁止するか、又は被電解水Ｗが投入されていない旨を表示または音声などで喚起してもよい。 In order to detect the kind of the electrolyzed water W and the water level of the electrolyzed water W, resistance detectors 55 and 55 each including a pair of electrodes plated with platinum, for example, are provided at the bottom of the tank 6. The electrical resistance value of the water to be electrolyzed W stored in 6 is detected. Then, the calculator 5 applies a detection voltage to the pair of resistance detectors 55 and 55, and the current flowing at this time is detected by the calculator 5, thereby detecting the electric resistance value of the electrolyzed water W. Since the electrical resistance value of pure water not containing ions other than hydrogen ions and hydroxide ions (≈2.5 × 10 ⁵ Ωm) is larger than the electrical resistance value of water containing other electrolytic ions, When the electrical resistance value of the electrolyzed water W detected by the computing unit 5 is smaller than the electrical resistance value of pure water, it is determined that the water thrown into the tank 6 is not pure water, and a pair of power sources 3 Application of a DC voltage to the electrode plates 23 and 24 may be prohibited, or an indication that the electrolyzed water W is not pure water may be displayed or voiced. Similarly, the pair of resistance detectors 55, 55 does not have a sufficient amount of water charged into the tank 6 to fill the first chamber 21, or when water is not charged into the tank 6. When the medium to be detected is air, the electric resistance value of the electrolyzed water W detected by the calculator 5 is higher than the electric resistance value of pure water (≈10 ¹⁵ Ωm order). If the electrical resistance value of water is significantly larger than that of the water, it is determined that water has not been poured into the tank 6, and the application of a DC voltage from the power source 3 to the pair of electrode plates 23, 24 is prohibited or covered. You may alert | report by a display or an audio | voice that the electrolyzed water W is not thrown in.

電解槽２の第２室２２の上部には、希釈ガス入口２０３が形成され、第２室２２の下部には混合ガス出口２０４が形成されている。希釈ガス入口２０３は、ホース４１を介して希釈器４に接続され、このホース４１の途中に流量検出器５２が設けられている。希釈器４は、陰極となる電極板２３又は２４が設けられた第１室２１又は第２室２２（図１に示す実施形態では第２室）に希釈ガスを導入するエアポンプからなり、吸込み口４２から吸い込んだ周囲の空気は、エアポンプによりホース４１へ圧送され、流量検出器５２を通って第２室２２へ案内される。なお、希釈器４はエアポンプに限らずファンなどを用いてもよい。流量検出器５２は、希釈器４から、陰極となる電極板２３又は２４が設けられた第１室２１又は第２室２２（図１に示す実施形態では第２室）に導入された希釈ガスの単位時間当たりの流量を検出する。 A dilution gas inlet 203 is formed in the upper part of the second chamber 22 of the electrolytic cell 2, and a mixed gas outlet 204 is formed in the lower part of the second chamber 22. The dilution gas inlet 203 is connected to the diluter 4 via the hose 41, and a flow rate detector 52 is provided in the middle of the hose 41. The diluter 4 includes an air pump that introduces dilution gas into the first chamber 21 or the second chamber 22 (the second chamber in the embodiment shown in FIG. 1) provided with the electrode plate 23 or 24 serving as a cathode. The ambient air sucked from 42 is pumped to the hose 41 by the air pump and guided to the second chamber 22 through the flow rate detector 52. The diluter 4 is not limited to an air pump, and a fan or the like may be used. The flow rate detector 52 is a diluted gas introduced from the diluter 4 into the first chamber 21 or the second chamber 22 (the second chamber in the embodiment shown in FIG. 1) provided with the electrode plate 23 or 24 serving as a cathode. The flow rate per unit time is detected.

希釈器４により、希釈ガス入口２０３から第２室２２に導入された希釈ガス（空気）は、第２室２２の上部から下部へ流下し、ここで陰極板２４の表面近傍に生成した水素ガスと混合しながら混合ガス出口２０４から排出される。本実施形態では、第２室２２の上部に希釈ガス入口２０３を設け、第２室２２の下部に混合ガス出口２０４を設けているので、陰極板２４の表面全体に希釈ガスが行き渡り、生成した水素ガスが第２室２２に滞留することなく混合ガス出口２０４から排出される。なお、第２室２２の下部に希釈ガス入口２０３を設け、第２室２２の上部に混合ガス出口２０４を設けてもよい。ただし、第２室２２には、陰極板２４と隔膜２５との間から水滴が僅かに漏洩するので、第２室２２の下部に混合ガス出口２０４を設け、混合ガスと共にこの水滴をホース７１を介して気液分離器７に導くようにしている。ちなみに、気液分離器７はポット状筐体を有し、水素と空気の混合ガスは上部の蓋からホース７２を介してマスク又はカニューラ７３に圧送されるが、第２室２２で生じた水滴は気液分離器７の底部に溜まることになる。 The dilution gas (air) introduced into the second chamber 22 from the dilution gas inlet 203 by the diluter 4 flows down from the upper portion to the lower portion of the second chamber 22, where hydrogen gas generated near the surface of the cathode plate 24. And mixed gas outlet 204 while being mixed. In the present embodiment, since the dilution gas inlet 203 is provided at the upper part of the second chamber 22 and the mixed gas outlet 204 is provided at the lower part of the second chamber 22, the dilution gas is spread over the entire surface of the cathode plate 24 and generated. The hydrogen gas is discharged from the mixed gas outlet 204 without staying in the second chamber 22. The dilution gas inlet 203 may be provided in the lower part of the second chamber 22, and the mixed gas outlet 204 may be provided in the upper part of the second chamber 22. However, since water droplets slightly leak from between the cathode plate 24 and the diaphragm 25 in the second chamber 22, a mixed gas outlet 204 is provided at the lower portion of the second chamber 22, and the water droplets are sent to the hose 71 together with the mixed gas. Through the gas-liquid separator 7. Incidentally, the gas-liquid separator 7 has a pot-shaped housing, and a mixed gas of hydrogen and air is pumped from the upper lid to the mask or cannula 73 via the hose 72, but water droplets generated in the second chamber 22 Will accumulate at the bottom of the gas-liquid separator 7.

演算器５は、電気量検出器５１により検出された電気量Ｉｔ及び流量検出器５２により検出された時間ｔ当たりの流量Ｑから、希釈された水素ガスの濃度を演算する。また、演算器５は、演算により求めた水素ガスの濃度を、エイトセグメントディジタル表示器などの提示器５４に表示する。なお、図１に示す提示器５４は、視覚により認識される表示器であるが、スピーカなど聴覚により濃度を喚起するものであってもよい。また、図１に示すように、第２室２２に温度センサからなる温度検出器５３を設け、当該温度検出器５３により検出された混合ガスの温度Ｔを、上記電気量検出器５１により検出された電気量Ｉｔ及び流量検出器５２により検出された流量Ｑに加え、これら３つの検出要素から希釈された水素ガスの濃度を演算してもよい。 The computing unit 5 computes the concentration of diluted hydrogen gas from the electrical quantity It detected by the electrical quantity detector 51 and the flow rate Q per time t detected by the flow rate detector 52. The computing unit 5 displays the hydrogen gas concentration obtained by the computation on a presentation unit 54 such as an eight segment digital display. The presenter 54 shown in FIG. 1 is a display device that is visually recognized, but may be a device that arouses the concentration by hearing, such as a speaker. Further, as shown in FIG. 1, a temperature detector 53 including a temperature sensor is provided in the second chamber 22, and the temperature T of the mixed gas detected by the temperature detector 53 is detected by the electric quantity detector 51. In addition to the electric quantity It and the flow rate Q detected by the flow rate detector 52, the concentration of diluted hydrogen gas may be calculated from these three detection elements.

また、演算器５は、演算された水素ガス濃度が、爆燃下限値又は爆轟下限値を超えた場合には、提示器５４によりその旨を提示するか又は電源３から一対の電極板２３，２４への直流電圧の印加を禁止してもよい。 Further, when the calculated hydrogen gas concentration exceeds the deflagration lower limit value or detonation lower limit value, the calculator 5 presents the fact by the presenter 54 or from the power source 3 to the pair of electrode plates 23, Application of a DC voltage to 24 may be prohibited.

次に、演算器５により演算される水素と空気の混合ガスの濃度（体積％）の算出根拠について説明する。図１の水素ガス生成装置１において、陰極板２４の表面においては下記式（１）、陽極板の表面においては、下記式（２）の化学反応が生じる。
［数１］
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→Ｈ_２＋２ＨＯ⁻ …式（１）
２ＯＨ⁻→Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２／２＋２ｅ⁻ …式（２） Next, the basis for calculating the concentration (volume%) of the mixed gas of hydrogen and air calculated by the calculator 5 will be described. In the hydrogen gas generator 1 of FIG. 1, a chemical reaction of the following formula (1) occurs on the surface of the cathode plate 24, and a chemical reaction of the following formula (2) occurs on the surface of the anode plate.
[Equation 1]
2H ₂ O + 2e ⁻ → H ₂ + 2HO ⁻ Formula (1)
^{_{_{2OH - → H 2 O + O}}} 2/2 + 2e - ... formula (2)

ファラデーの電気分解の第二法則によると、１グラム当たりの等量の物質を析出させるのに必要な電気量は物質の種類によらず一定である。すなわち、物質量をｎ（ｍｏｌ），質量をｍ（ｇ），分子量をＭ（ｇ／ｍｏｌ），電流をＩ（Ａ），電流が流れた時間をｔ（秒），イオン価数をｚ，ファラデー定数をＦ（＝９．６５×１０^４（Ｃ／ｍｏｌ）とすると、下記式（３）が成立する。
［数２］
ｎ＝ｍ／Ｍ＝Ｉｔ／ｚＦ …式（３） According to Faraday's second law of electrolysis, the amount of electricity required to deposit an equal amount of material per gram is constant regardless of the type of material. That is, the substance amount is n (mol), the mass is m (g), the molecular weight is M (g / mol), the current is I (A), the current flow time is t (seconds), the ion valence is z, When the Faraday constant is F (= 9.65 × 10 ⁴ (C / mol), the following equation (3) is established.
[Equation 2]
n = m / M = It / zF (3)

つまり、物質量ｎ＝１ｍｏｌの水素を生成するために必要とされる電気量Ｉｔは、Ｉｔ＝ｎｚＦであり、水素のイオン価数ｚ＝１であるから、９．６５×１０^４Ｃである。 That is, the amount of electricity It necessary to generate hydrogen with a substance amount n = 1 mol is 9.65 × 10 ⁴ C because It = nzF and the ionic valence z = 1 of hydrogen. .

上記式（１）のとおり、陰極板２４の表面においては、２ｍｏｌの電子ｅ⁻で１ｍｏｌの水素ガスＨ_２が生成する。また、アボガドロの法則によれば、同一圧力、同一温度、同一体積のすべての種類の気体には同じ数の分子が含まれるから、温度が０℃、圧力が１気圧の標準状態においては、水素ガス１ｍｏｌの占める体積は２２．４リットルである。 As expressed by the above formula (1), 1 mol of hydrogen gas H ₂ is generated by ₂ mol of electrons e ⁻ on the surface of the cathode plate 24. According to Avogadro's law, all types of gas with the same pressure, temperature and volume contain the same number of molecules, so in the standard state where the temperature is 0 ° C. and the pressure is 1 atmosphere, hydrogen The volume occupied by 1 mol of gas is 22.4 liters.

したがって、１ｍｏｌ，２２．４リットルの水素ガスを生成するためには、上記ファラデーの電気分解の第二法則から、２×９．６５×１０^４Ｃの電気量が必要となる。これを換言すれば、１クーロンの電気量で（２２．４リットル／２×９．６５×１０^４Ｃ＝）１．１６×１０^−４リットルの水素ガス（０℃）が生成する。 Therefore, in order to generate 1 mol, 22.4 liters of hydrogen gas, an electric quantity of 2 × 9.65 × 10 ⁴ C is required from the Faraday electrolysis second law. In other words, (22.4 liters / ² × 9.65 × 10 ⁴ C =) 1.16 × 10 ⁻⁴ liters of hydrogen gas (0 ° C.) is generated with an electric quantity of 1 coulomb.

ここで、気体の状態方程式によれば、気体の圧力Ｐ（ａｔｍ）、気体が占める体積Ｖ（リットル）、気体の物質量ｎ（ｍｏｌ）、気体定数Ｒ（＝０．０８２）、気体の絶対温度Ｔ（Ｋ）とすると、ＰＶ＝ｎＲＴであるから、０℃の状態に対して温度１ｄｅｇ当たり１／２７３リットルずつ体積が増減する。 Here, according to the equation of state of the gas, the pressure P (atm) of the gas, the volume V (liter) occupied by the gas, the amount of gas n (mol), the gas constant R (= 0.082), the absolute gas Assuming that the temperature is T (K), PV = nRT, so that the volume increases / decreases by 1/273 liter per 1 deg of temperature with respect to the state of 0 ° C.

以上により、陰極板２４に付与された電気量Ｉｔ（Ｃ）、生成された水素ガスの体積（リットル）、水素ガスの温度Δｔ（０℃からの差分ｄｅｇ）とすると、水素ガスの生成体積Ｖは、Ｖ＝Ｉｔ×１．１６×１０^−４×（１＋Δｔ／２７３）となる。さらに、この陰極板２４の表面において生成した体積Ｖ（リットル／秒）の水素ガスが、体積Ｖ１（リットル／秒）の希釈ガスによって希釈されることから、当該希釈された水素ガスの濃度（体積％）は、（Ｖ／Ｖ１）×１００で求められる。よって、陰極板２４に付与された電気量Ｉｔ、希釈ガスの単位時間当たりの流量（リットル／秒）及び希釈された水素ガスの温度Δｔ（０℃との差温，ゼロ、プラス又はマイナスの値）を検出すれば、希釈された水素ガスの濃度を演算により求めることができる。 As described above, assuming that the amount of electricity It (C) applied to the cathode plate 24, the volume of generated hydrogen gas (liter), and the temperature Δt of hydrogen gas (difference deg from 0 ° C.), the hydrogen gas generation volume V V = It × 1.16 × 10 ⁻⁴ × (1 + Δt / 273). Further, since the volume V (liter / second) of hydrogen gas generated on the surface of the cathode plate 24 is diluted with the volume V1 (liter / second) dilution gas, the concentration (volume) of the diluted hydrogen gas is reduced. %) Is obtained by (V / V1) × 100. Therefore, the amount of electricity It applied to the cathode plate 24, the flow rate of the diluted gas per unit time (liter / second), and the temperature of the diluted hydrogen gas Δt (difference temperature from 0 ° C., zero, plus or minus value) ) Is detected, the concentration of diluted hydrogen gas can be obtained by calculation.

ちなみに、希釈された水素ガスの温度Ｔによる濃度への影響は、温度１ｄｅｇ当たり１／２７３リットル（≒±０．４％の誤差）であるから、目的とする濃度の精度、すなわち提示器５４に提示するべき濃度がこの誤差ほど必要でなければ、温度ｔをたとえば１５〜２５℃程度の標準温度の一定値とし、電気量Ｉｔとこの時間ｔ当たりの流量Ｑのみから演算してもよい。 Incidentally, the influence of the diluted hydrogen gas on the concentration by the temperature T is 1/273 liters per deg temperature (≈ ± 0.4% error). If the concentration to be presented is not as great as this error, the temperature t may be a constant value of a standard temperature of, for example, about 15 to 25 ° C., and the calculation may be made from only the amount of electricity It and the flow rate Q per time t.

図２は、本発明に係る水素ガス生成装置の他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の電解槽２は、３対の電極板２３，２４及び隔膜２５を含み、３つの陽極板２３は直列に接続され、３つの陰極板も直列に接続されている。そして、第１室２１には、３つの陽極板２３が設けられ、第２室２２には、３つの陰極板２４が設けられている。なお、第１室２１と第２室２２は筐体２０により仕切られている。その他の構成は上述した図１に示す実施形態と同様であるため、その構成及び説明をここに援用して省略するが、このように構成された水素ガス生成装置１においても、上記図１に示す実施形態と同様の手法により、希釈された水素ガスの濃度を演算器５により演算することができる。 FIG. 2 is a main part configuration diagram showing another embodiment of the hydrogen gas generation apparatus according to the present invention. The electrolytic cell 2 of the present embodiment includes three pairs of electrode plates 23 and 24 and a diaphragm 25. The three anode plates 23 are connected in series, and the three cathode plates are also connected in series. The first chamber 21 is provided with three anode plates 23, and the second chamber 22 is provided with three cathode plates 24. The first chamber 21 and the second chamber 22 are partitioned by the housing 20. Since the other configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1 described above, the configuration and description thereof will be omitted here, but the hydrogen gas generator 1 configured in this way also has the same configuration as in FIG. The concentration of diluted hydrogen gas can be calculated by the calculator 5 in the same manner as in the embodiment shown.

図３は、本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の電解槽２は図１に示すものとほぼ同様の構成であるが、第１室２１のみならず第２室２２にも被電解水Ｗが導入される点が相違する。そのため、第２室２２に設けられる混合ガス出口２０４は、当該第２室２２の天井面に設けられている。そして、第２室２２に導入される被電解水Ｗは、第２室２２の全てを満たすのではなく、第２室２２の上部に、陰極板２４の表面から生成した水素ガスと、希釈ガス入口２０３から供給された希釈ガスとが好適に混合し得る程度の空間が形成されるような量だけ導入される。 FIG. 3 is a main part configuration diagram showing still another embodiment of the hydrogen gas generator according to the present invention. The electrolytic cell 2 of the present embodiment has substantially the same configuration as that shown in FIG. 1 except that the electrolyzed water W is introduced not only into the first chamber 21 but also into the second chamber 22. Therefore, the mixed gas outlet 204 provided in the second chamber 22 is provided on the ceiling surface of the second chamber 22. The electrolyzed water W introduced into the second chamber 22 does not fill all of the second chamber 22, but the hydrogen gas generated from the surface of the cathode plate 24 and the dilution gas at the upper portion of the second chamber 22. It is introduced in such an amount as to form a space that can be suitably mixed with the diluent gas supplied from the inlet 203.

その他の構成は上述した図１に示す実施形態と同様であるため、その構成及び説明をここに援用して省略するが、このように構成された水素ガス生成装置１においても、上記図１に示す実施形態と同様の手法により、希釈された水素ガスの濃度を演算器５により演算することができる。 Since the other configuration is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1 described above, the configuration and description thereof will be omitted here, but the hydrogen gas generator 1 configured in this way also has the same configuration as in FIG. The concentration of diluted hydrogen gas can be calculated by the calculator 5 in the same manner as in the embodiment shown.

図４は、本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の電解槽２は、上述した図１〜図３に示す実施形態とは異なり、隔膜２５を有しない、いわゆる無隔膜電解槽である。このため、電解槽２の筐体２０内も、図１〜図３に示すように第１室２１と第２室２２とには仕切られず、一つの電解室２６とされている。また、この一つの電解室２６には、一対の電極板２３，２４が所定の間隔で配置されている。同図に示す例においては、電極板２３が陽極板とされ、電極板２４が陰極板とされている。なお、一対の電極板２３，２４によって電解室２６内は仕切られていないので、被電解水入口２０１から電解室２６に導入された被電解水Ｗは、当該電解室２６の全体に行き渡る。ただし、図３に示す実施形態と同様に、電解室２６に導入される被電解水Ｗは、電解室２６の全てを満たすのではなく、電解室２６の上部に、陽極板２３課の表面から生成した酸素ガスと、陰極板２４の表面から生成した水素ガスと、希釈ガス入口２０３から供給された希釈ガスとが好適に混合し得る程度の空間が形成されるような量だけ導入される。 FIG. 4 is a main part configuration diagram showing still another embodiment of the hydrogen gas generator according to the present invention. Unlike the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 described above, the electrolytic cell 2 of the present embodiment is a so-called non-diaphragm electrolytic cell that does not have the diaphragm 25. For this reason, the inside of the casing 20 of the electrolytic cell 2 is not partitioned into the first chamber 21 and the second chamber 22 as shown in FIGS. Further, a pair of electrode plates 23 and 24 are arranged in the one electrolytic chamber 26 at a predetermined interval. In the example shown in the figure, the electrode plate 23 is an anode plate, and the electrode plate 24 is a cathode plate. In addition, since the inside of the electrolysis chamber 26 is not partitioned by the pair of electrode plates 23 and 24, the electrolyzed water W introduced into the electrolysis chamber 26 from the electrolyzed water inlet 201 reaches the entire electrolysis chamber 26. However, as in the embodiment shown in FIG. 3, the electrolyzed water W introduced into the electrolysis chamber 26 does not fill all of the electrolysis chamber 26, but from the surface of the anode plate 23 section above the electrolysis chamber 26. The generated oxygen gas, the hydrogen gas generated from the surface of the cathode plate 24, and the dilution gas supplied from the dilution gas inlet 203 are introduced in such an amount as to form a space that can be suitably mixed.

そして、本実施形態においては、図１〜図３に示す実施形態と相違し、陰極板の表面から生成し、電解室２６の上部の空間に浮上した水素ガスは、希釈ガス入口２０３から供給された希釈ガスだけでなく、陽極板２３の表面から生成して電解室２６の上部の空間に浮上した酸素ガスによっても希釈される。このため、上述した演算器５により演算される水素ガスの濃度は、陰極板２４の表面において生成した体積Ｖ（リットル／秒）の水素ガスを、体積Ｖ１（リットル／秒）の希釈ガス及び陽極板２３の表面において生成した体積Ｖ２（リットル／秒）の酸素ガスの総和で除した｛Ｖ／（Ｖ１＋Ｖ２）｝×１００で求められる。 In this embodiment, unlike the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, hydrogen gas generated from the surface of the cathode plate and floating in the space above the electrolysis chamber 26 is supplied from the dilution gas inlet 203. It is diluted not only by the diluted gas but also by oxygen gas generated from the surface of the anode plate 23 and floating in the space above the electrolysis chamber 26. For this reason, the concentration of the hydrogen gas calculated by the calculator 5 described above is such that the volume V (liter / second) of hydrogen gas generated on the surface of the cathode plate 24 is changed from the volume V1 (liter / second) dilution gas and the anode. It is determined by {V / (V1 + V2)} × 100 divided by the sum of oxygen gas having a volume V2 (liter / second) generated on the surface of the plate 23.

本発明に係る水素ガス生成装置において、電解槽２にて生成された水素ガスを希釈する位置は、当該電解槽２の内部に限定されない。図５は本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の電解槽２は、図１に示すものと同様の構成を備えるが、希釈器４からの希釈ガスは、第２室２２ではなく、第２室２２からマスク７３に至る間のホース７２（ホース７１であってもよい）に供給される。すなわち、第２室２２にて生成された高濃度の水素ガスは、吸引エアポンプ７４によりホース７１を介して気液分離器７に至り、ここからホース７２によってマスク７３に案内されるが、その途中で、希釈器４から空気などの希釈ガスが混合される。なお、希釈器４による気圧がホース７２に作用するため、吸引エアポンプ７４を省略してもよい。 In the hydrogen gas generator according to the present invention, the position for diluting the hydrogen gas generated in the electrolytic cell 2 is not limited to the inside of the electrolytic cell 2. FIG. 5 is a main part configuration diagram showing still another embodiment of the hydrogen gas generator according to the present invention. The electrolytic cell 2 of the present embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 1, but the diluting gas from the diluter 4 is not the second chamber 22 but a hose between the second chamber 22 and the mask 73. 72 (which may be a hose 71). That is, the high-concentration hydrogen gas generated in the second chamber 22 reaches the gas-liquid separator 7 via the hose 71 by the suction air pump 74 and is guided to the mask 73 by the hose 72 from here. Then, a dilution gas such as air is mixed from the diluter 4. Note that the suction air pump 74 may be omitted because the pressure of the diluter 4 acts on the hose 72.

その他の構成は上述した図１に示す実施形態と殆ど同様であるため、その構成及び説明をここに援用して省略するが、このように構成された水素ガス生成装置１においても、上記図１に示す実施形態と同様の手法により、希釈された水素ガスの濃度を演算器５により演算することができる。 Since other configurations are almost the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 described above, the configuration and description thereof are incorporated herein and omitted, but the hydrogen gas generation apparatus 1 configured in this way also has the configuration shown in FIG. The concentration of diluted hydrogen gas can be calculated by the calculator 5 by the same method as in the embodiment shown in FIG.

図５に示す実施形態と同様に、図３に示す実施形態や図４に示す実施形態の水素ガス生成装置においても、希釈器４からの希釈ガスを電解槽２ではなく、電解槽２からマスク７３に至るホース７１又は７２に供給することができる。図６は本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の電解槽２は、図４に示すものと同様の構成を備えるが、希釈器４からの希釈ガスは、電解室２６ではなく、電解室２６からマスク７３に至る間のホース７２（ホース７１であってもよい）に供給される。すなわち、電解室２６にて生成された、酸素ガスと水素ガスの混合ガスは、吸引エアポンプ７４によりホース７１を介して気液分離器７に至り、ここからホース７２によってマスク７３に案内されるが、その途中で、希釈器４から空気などの希釈ガスが混合される。なお、希釈器４による気圧がホース７２に作用するため、吸引エアポンプ７４を省略してもよい。 Similarly to the embodiment shown in FIG. 5, in the hydrogen gas generation apparatus of the embodiment shown in FIG. 3 and the embodiment shown in FIG. 4, the dilution gas from the diluter 4 is masked from the electrolytic cell 2 instead of the electrolytic cell 2. The hose 71 or 72 leading to 73 can be supplied. FIG. 6 is a main part configuration diagram showing still another embodiment of the hydrogen gas generator according to the present invention. The electrolytic cell 2 of the present embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 4 except that the dilution gas from the diluter 4 is not the electrolytic chamber 26 but the hose 72 (from the electrolytic chamber 26 to the mask 73 ( It may be a hose 71). That is, the mixed gas of oxygen gas and hydrogen gas generated in the electrolysis chamber 26 reaches the gas-liquid separator 7 via the hose 71 by the suction air pump 74 and is guided to the mask 73 by the hose 72 from here. In the middle, dilution gas such as air is mixed from the diluter 4. Note that the suction air pump 74 may be omitted because the pressure of the diluter 4 acts on the hose 72.

その他の構成は上述した図４に示す実施形態と殆ど同様であるため、その構成及び説明をここに援用して省略するが、このように構成された水素ガス生成装置１においても、上記図１に示す実施形態と同様の手法により、希釈された水素ガスの濃度を演算器５により演算することができる。 Since the other configuration is almost the same as that of the embodiment shown in FIG. 4 described above, the configuration and description thereof will be omitted here, but the hydrogen gas generation apparatus 1 configured in this way also has the above configuration shown in FIG. The concentration of diluted hydrogen gas can be calculated by the calculator 5 by the same method as in the embodiment shown in FIG.

図１〜図６に示す実施形態においては、電気量検出器５１により検出された電気量及び流量検出器５２により検出された流量から、希釈された水素ガスの濃度を演算器５により演算するが、電気量検出器５１による電気量の検出に代えて、陰極板２４の表面から生成された水素ガスの流量を計測してもよい。すなわち、水素を含むガスの流量及び水素を含むガスを希釈する希釈ガスの流量から、希釈された水素ガスの濃度を演算器５によって演算し、この演算結果を提示器５４に提示してもよい。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the concentration of diluted hydrogen gas is calculated by the calculator 5 from the amount of electricity detected by the amount detector 51 and the flow rate detected by the flow rate detector 52. Instead of detecting the electric quantity by the electric quantity detector 51, the flow rate of the hydrogen gas generated from the surface of the cathode plate 24 may be measured. That is, the concentration of the diluted hydrogen gas may be calculated by the calculator 5 from the flow rate of the gas containing hydrogen and the flow rate of the dilution gas that dilutes the gas containing hydrogen, and the calculation result may be presented to the presenter 54. .

図７は本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の電解槽２は、図５に示すものと同様の構成を備えるが、電源３の回路に電気量検出器５１が設けられていない点と、吸引エアポンプ７４に代えて流量検出器７５が設けられている点が相違する。その他の構成は上述した図５に示す実施形態と殆ど同様であるため、その構成及び説明をここに援用して省略する。 FIG. 7 is a main part configuration diagram showing still another embodiment of the hydrogen gas generator according to the present invention. The electrolytic cell 2 of the present embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 5 except that the electric quantity detector 51 is not provided in the circuit of the power source 3 and the flow rate detector 75 instead of the suction air pump 74. Is different. Other configurations are almost the same as those of the embodiment shown in FIG. 5 described above, and the configuration and description thereof are incorporated herein and omitted.

このように構成された水素ガス生成装置１においては、第２室２２の陰極板２４の表面から生成された水素ガスは、ホース７１を介して気液分離器７に案内され、ここで水素ガスに含まれた水分が除去される。そして、さらにホース７２を介してマスク又はカニューラ７３に供給される途中で、希釈器４からの希釈ガスと混合し、希釈された水素ガスがマスク又はカニューラ７３に供給される。このとき、流量検出器７５により水素ガスの流量が検出され、流量検出器５２により希釈ガスの流量が検出されるので、これらの比率を演算器５により演算することで、希釈された水素ガスの濃度を求めることができる。ちなみに、水素ガスの流量を検出する流量検出器７５と空気などの希釈ガスの流量を検出する流量検出器５２は、ガス種に応じた流量計を選定する必要がある。 In the hydrogen gas generating apparatus 1 configured as described above, the hydrogen gas generated from the surface of the cathode plate 24 of the second chamber 22 is guided to the gas-liquid separator 7 via the hose 71, where the hydrogen gas The moisture contained in is removed. Further, while being supplied to the mask or cannula 73 via the hose 72, the hydrogen gas mixed with the dilution gas from the diluter 4 is supplied to the mask or cannula 73. At this time, the flow rate of the hydrogen gas is detected by the flow rate detector 75, and the flow rate of the diluted gas is detected by the flow rate detector 52. By calculating these ratios by the calculator 5, the flow rate of the diluted hydrogen gas is calculated. The concentration can be determined. Incidentally, the flow rate detector 75 for detecting the flow rate of hydrogen gas and the flow rate detector 52 for detecting the flow rate of dilution gas such as air need to select a flow meter corresponding to the gas type.

図８は本発明に係る水素ガス生成装置のさらに他の実施の形態を示す要部構成図である。本実施形態の電解槽２は、図６に示すものと同様の構成を備えるが、電源３の回路に電気量検出器５１が設けられていない点と、吸引エアポンプ７４に代えて流量検出器７５が設けられている点が相違する。その他の構成は上述した図６に示す実施形態と殆ど同様であるため、その構成及び説明をここに援用して省略する。 FIG. 8 is a main part configuration diagram showing still another embodiment of the hydrogen gas generation apparatus according to the present invention. The electrolytic cell 2 of the present embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 6, except that the electric quantity detector 51 is not provided in the circuit of the power supply 3 and the flow rate detector 75 instead of the suction air pump 74. Is different. Since other configurations are almost the same as those of the embodiment shown in FIG. 6 described above, the configurations and descriptions thereof are incorporated herein and omitted.

このように構成された水素ガス生成装置１においては、電解室２６の陰極板２４の表面から生成された水素ガスと陽極板２３の表面から生成された酸素ガスは、ホース７１を介して気液分離器７に案内され、ここで水素ガス及び酸素ガスに含まれた水分が除去される。そして、さらにホース７２を介してマスク又はカニューラ７３に供給される途中で、希釈器４からの希釈ガスと混合し、希釈された水素ガスがマスク又はカニューラ７３に供給される。このとき、流量検出器７５により水素ガスを含むガスの流量が検出され、流量検出器５２により希釈ガスの流量が検出されるので、これらの比率を演算器５により演算することで、希釈された水素ガスの濃度を求めることができる。ちなみに、本実施形態においては、電解室２６に生成されるガスは水素だけでなく酸素も含んだガスであるが、上述した式（１）及び式（２）から明らかなように、酸素ガスは水素ガスに対して１／２モルが生成されるので、流量検出器７５により検出された流量のうち、２／３が水素ガス、１／３が酸素ガスとなる。 In the hydrogen gas generation device 1 configured as described above, the hydrogen gas generated from the surface of the cathode plate 24 of the electrolysis chamber 26 and the oxygen gas generated from the surface of the anode plate 23 are gas-liquid via the hose 71. Guided by the separator 7, the water contained in the hydrogen gas and oxygen gas is removed here. Further, while being supplied to the mask or cannula 73 via the hose 72, the hydrogen gas mixed with the dilution gas from the diluter 4 is supplied to the mask or cannula 73. At this time, the flow rate detector 75 detects the flow rate of the gas containing hydrogen gas, and the flow rate detector 52 detects the flow rate of the dilution gas. The concentration of hydrogen gas can be determined. Incidentally, in the present embodiment, the gas generated in the electrolysis chamber 26 is a gas containing not only hydrogen but also oxygen, but as is clear from the above formulas (1) and (2), the oxygen gas is Since 1/2 mol is produced with respect to hydrogen gas, 2/3 of the flow rate detected by the flow rate detector 75 is hydrogen gas and 1/3 is oxygen gas.

以下、本発明の実施例を説明する。なお、本願において特に断りがない場合は、各種物性値を計測するのに用いた各種計器類は、水素ガス濃度計が「エフアイエス社製ＥＶＭ−ＨＹ０１−Ｈ」、電流計が「クランプＡＣ/ＤＣハイテスタ３２６５（日置電機社製）」である。 Examples of the present invention will be described below. Unless otherwise specified in the present application, various instruments used for measuring various physical property values are a hydrogen gas concentration meter “EVM-HY01-H manufactured by FIS Co., Ltd.” and an ammeter “clamp AC / DC Hitester 3265 (manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.).

［実施例１］
図１に示す水素ガス生成装置１の第１室２１に純水を満たし、陽極板２３、陰極板２４としてこれら一対の電極板に４Ａの電流が流れるように印加電圧を調節し、この電気分解と同時に希釈器４からの空気の供給量を１．５±０．１リットル／分として水素ガスを空気で希釈した。雰囲気温度を測定したところ２５℃であった。また、一対の電極板に流れる電流を５Ａ，６Ａ、希釈ガスの供給量２．０±０．１リットル／分，２．５±０．１リットル／分とし対外は同様の条件で水素ガスを希釈した。これら一対の電極板に流れた電気量と希釈ガスの流量と雰囲気温度から、上述した演算手法により希釈された水素ガスの濃度を演算により求めたところ、表１に示す結果となった。 [Example 1]
The first chamber 21 of the hydrogen gas generator 1 shown in FIG. 1 is filled with pure water, and the applied voltage is adjusted so that a current of 4A flows through the pair of electrode plates as the anode plate 23 and the cathode plate 24. At the same time, the hydrogen gas was diluted with air by setting the air supply rate from the diluter 4 to 1.5 ± 0.1 liter / min. It was 25 degreeC when the atmospheric temperature was measured. In addition, the current flowing through the pair of electrode plates is 5A, 6A, the supply amount of the dilution gas is 2.0 ± 0.1 liter / minute, and 2.5 ± 0.1 liter / minute, and the hydrogen gas is supplied under the same conditions outside. Diluted. When the concentration of hydrogen gas diluted by the above-described calculation method was calculated from the amount of electricity flowing through the pair of electrode plates, the flow rate of the dilution gas, and the ambient temperature, the results shown in Table 1 were obtained.

［比較例１］
実施例１において、希釈された水素ガスの濃度を、水素ガス濃度計（新コスモス電機社製ＸＰ―３１４０）を用いて測定したところ、表１に示す結果となった。 [Comparative Example 1]
In Example 1, when the concentration of diluted hydrogen gas was measured using a hydrogen gas concentration meter (XP-3140, manufactured by New Cosmos Electric Co., Ltd.), the results shown in Table 1 were obtained.

表１に示す結果から、実施例１のように演算により求められた水素ガス濃度と、水素ガス濃度計を用いて測定された水素ガス濃度とは、０．０１〜０．２２体積％の差しか観察されず、市販の水素ガス濃度計の検出誤差が±０．１体積％程度であることを考慮すれば、本実施形態による水素ガス濃度の検出精度は、充分に使用に値するものと考えられる。 From the results shown in Table 1, the difference between the hydrogen gas concentration obtained by calculation as in Example 1 and the hydrogen gas concentration measured using a hydrogen gas concentration meter is 0.01 to 0.22% by volume. However, considering that the detection error of a commercially available hydrogen gas concentration meter is about ± 0.1% by volume, the detection accuracy of the hydrogen gas concentration according to this embodiment is considered to be sufficiently worthy of use. It is done.

１…水素ガス生成装置
２…電解槽
２０…筐体
２０１…被電解水入口
２０２…ガス出口
２０３…希釈ガス入口
２０４…混合ガス出口
２１…第１室
２２…第２室
２３…陽極板（電極板）
２４…陰極板（電極板）
２５…隔膜
２６…電解室
３…電源
３１…コンセント
３２…ＡＣ／ＤＣコンバータ
４…希釈器
４１…ホース
４２…吸込み口
５…演算器
５１…電流計（電気量検出器）
５２…流量計（流量検出器）
５３…温度センサ（温度検出器）
５４…ディスプレイ（提示器）
５５…抵抗検出器
６…タンク
６１…被電解水出口
６２…ホース
６３…ガス入口
６４…ホース
６５…ガス排出塔
７…気液分離器
７１，７２…ホース
７３…マスク
７４…吸引エアポンプ
７５…流量計（第１流量検出器）
Ｗ…被電解水 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydrogen gas production | generation apparatus 2 ... Electrolysis tank 20 ... Case 201 ... Electrolyzed water inlet 202 ... Gas outlet 203 ... Dilution gas inlet 204 ... Mixed gas outlet 21 ... 1st chamber 22 ... 2nd chamber 23 ... Anode plate (electrode) Board)
24 ... Cathode plate (electrode plate)
25 ... Diaphragm 26 ... Electrolytic chamber 3 ... Power source 31 ... Outlet 32 ... AC / DC converter 4 ... Diluter 41 ... Hose 42 ... Suction port 5 ... Calculator 51 ... Ammeter (electric quantity detector)
52 ... Flow meter (flow rate detector)
53 ... Temperature sensor (temperature detector)
54 ... Display (presenter)
55 ... Resistance detector 6 ... Tank 61 ... Electrolyzed water outlet 62 ... Hose 63 ... Gas inlet 64 ... Hose 65 ... Gas discharge tower 7 ... Gas-liquid separator 71, 72 ... Hose 73 ... Mask 74 ... Suction air pump 75 ... Flow rate Total (first flow rate detector)
W ... Electrolyzed water

Claims

A housing, an electrolysis chamber formed in the housing and into which electrolyzed water is introduced, at least a pair of electrode plates provided in the electrolysis chamber, and a gas inlet for deriving a gas containing hydrogen generated in the electrolysis chamber An electrolytic cell containing,
A power source for applying a DC voltage to the pair of electrode plates;
An electric quantity detector for detecting an electric quantity applied to the electrode plate;
A flow rate detector for detecting a flow rate of a dilution gas for diluting the gas containing hydrogen;
A calculator for calculating the concentration of the diluted hydrogen gas from the amount of electricity detected by the amount of electricity detector and the flow rate detected by the flow rate detector;
A presenter for presenting the concentration of hydrogen gas calculated by the calculator;
A hydrogen gas generator comprising:

A casing, an electrolysis chamber formed in the casing and into which electrolyzed water is introduced, at least a pair of electrode plates provided in the electrolysis chamber, and a dilution gas inlet for introducing a dilution gas for diluting hydrogen gas into the electrolysis chamber An electrolytic cell containing,
A power source for applying a DC voltage to the pair of electrode plates;
An electric quantity detector for detecting an electric quantity applied to the electrode plate;
A flow rate detector for detecting the flow rate of the dilution gas;
A calculator for calculating the concentration of the diluted hydrogen gas from the amount of electricity detected by the amount of electricity detector and the flow rate detected by the flow rate detector;
A presenter for presenting the concentration of hydrogen gas calculated by the calculator;
A hydrogen gas generator comprising:

A housing, a first chamber formed in the housing and into which electrolyzed water is introduced, a second chamber provided separately from the first chamber in the housing, the first chamber and the second in the housing An electrolytic cell including a diaphragm provided between the chamber and a pair of electrode plates provided in each of the first chamber and the second chamber;
A tank for storing the electrolyzed water;
A power source for applying a DC voltage to the pair of electrode plates;
A diluter for introducing a diluent gas for diluting the generated hydrogen gas into the first chamber or the second chamber provided with an electrode plate serving as a cathode;
An electric quantity detector for detecting an electric quantity applied to the electrode plate serving as the cathode;
A flow rate detector for detecting the flow rate of the dilution gas by the diluter;
A calculator for calculating the concentration of the diluted hydrogen gas from the amount of electricity detected by the amount of electricity detector and the flow rate detected by the flow rate detector;
A presenter for presenting the concentration of hydrogen gas calculated by the calculator;
A hydrogen gas generator comprising:

A temperature detector for detecting the temperature of the diluted hydrogen gas;
The computing unit computes the concentration of the diluted hydrogen gas from an electrical quantity detected by the electrical quantity detector, a flow rate detected by the flow rate detector, and a temperature detected by the temperature detector. Item 4. The hydrogen gas generation device according to any one of Items 1 to 3.

A resistance detector for detecting an electrical resistance value of the electrolyzed water stored in the tank;
The arithmetic unit according to claim electrical resistance value detected by the resistor detector, when the predetermined range or less or the predetermined range or more, to prohibit the application of the DC voltage to the pair of electrode plates from said power supply 3. The hydrogen gas generation device according to 3.

The DC voltage anode is connected to the electrode plate provided in the first chamber, the DC voltage cathode is connected to the electrode plate provided in the second chamber,
Each of the pair of electrode plates is provided in contact with the diaphragm,
The hydrogen gas generation apparatus according to claim 3 or 5, wherein the electrolyzed water is introduced only into the first chamber.

The tank is installed above the electrolytic cell in the vertical direction,
An electrolyzed water outlet provided at the bottom of the tank and an electrolyzed water inlet provided at the lower part of the first chamber are connected,
The hydrogen gas generation apparatus according to claim 6, wherein a gas outlet provided in an upper portion of the first chamber and a gas inlet provided in the tank are connected.

A mixed gas outlet for deriving diluted hydrogen gas is provided at a lower portion of the second chamber provided with an electrode plate serving as the cathode,
A gas-liquid separator is connected to the mixed gas outlet;
The hydrogen gas generation apparatus according to claim 6, wherein the diluted hydrogen gas is supplied to a target site via the gas-liquid separator.

When the calculated hydrogen gas concentration exceeds the deflagration lower limit value or detonation lower limit value, the calculator presents that fact or direct current from the power source to the pair of electrode plates The hydrogen gas generator according to any one of claims 1 to 8, wherein application of voltage is prohibited.

A housing, an electrolysis chamber formed in the housing and into which electrolyzed water is introduced, at least a pair of electrode plates provided in the electrolysis chamber, and a gas inlet for deriving a gas containing hydrogen generated in the electrolysis chamber An electrolytic cell containing,
A power source for applying a DC voltage to the pair of electrode plates;
A first flow rate detector for detecting a flow rate of the gas containing hydrogen;
A second flow rate detector for detecting a flow rate of a dilution gas for diluting the gas containing hydrogen;
A calculator for calculating the concentration of the diluted hydrogen gas from the flow rate detected by the first flow rate detector and the flow rate detected by the second flow rate detector;
A presenter for presenting the concentration of hydrogen gas calculated by the calculator;
A hydrogen gas generator comprising: