JP7265818B2 - 酸素水素混合ガス発生装置 - Google Patents

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Description

本発明は、酸素水素混合ガス発生装置に関に関する。
従来から酸素水素混合ガスが知られている。酸素水素混合ガスは、ブラウンガスやHHOガスとも呼ばれ、水素ガスと酸素ガスのモル比が2:1で混合されたガスの総称である。
このような酸素水素混合ガスを発生させる装置(酸素水素混合ガス発生装置)は、例えば、特許文献1に開示される技術を参照することができる。
特開2002-129369号公報
ところで、上述した酸素水素混合ガス発生装置は、電気分解によって電極が腐食することが問題となっている。
本願発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電極の腐食を抑制することができる酸素水素混合ガス発生装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る酸素水素混合ガス発生装置は、電極を用いて水の電気分解を行う電気分解装置と、電極に所定の電流を供給する電源装置と、を有し、酸素水素混合ガスを発生させる酸素水素混合ガス発生装置であって、電極は、所定の間隔を置いて複数並行して設けられ、電極に、水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通する流通穴が設けられることを特徴とする。
本発明によれば、電極に、水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通する流通穴が設けられることにより、電極の腐食を抑制することができる。すなわち、電極の腐食は水が浸漬する穴部で生じることが多く、流通穴を水が溢流するように流通および/またはミスト状の水を流通するように構成することで、流通穴に対する水の浸漬を少なくすることができ、電極の腐食を抑制することができる。
流通穴は、隣接する電極間において千鳥状に設けることにより、ミスト状の水を流通穴を介して上流側の電極から下流側に隣接する電極に流通するときに下流側に隣接する電極の閉塞した電極部分に衝突するように流通させることができ、下流側に隣接する電極に水を確実に流通させることができる。
流通穴は、上流側の流通穴を下流側に隣接する電極に投影したときに投影した上流側の流通穴が下流側に隣接する電極に設けられた流通穴以外の閉塞した電極部分と重なるように設けることにより、ミスト状の水を下流側に隣接する電極の閉塞した電極部分に確実に衝突するように流通させることができる。
流通穴の面積は、下流側に行くにしたがって小さくなることにより、下流側に行くにしたがって電極の流通穴以外の閉塞した電極部分が漸次大きくなり、下流側に行くにしたがってミスト状の水が電極の閉塞した電極部分に衝突し易くなる。これにより、下流側の電極に斑なく水を供給することができる。
流通穴は、隣接する電極間において下端側の位置を一致させることにより、隣接する電極間において流通穴の下端側から下方の電極部分の面積を同等とすることが可能となり、隣接する電極間において酸素水素混合ガスの発生効率を同等とすることができる。
流通穴は、貫通穴とするとともに、少なくとも貫通穴の周縁部に、腐食を抑制するための材料を設けることにより、貫通穴を介して発生する電極の腐食を効果的に抑制することができる。
腐食を抑制するための材料は、貫通穴の周縁部に膜状に設けることができる。
腐食を抑制するための材料は、貫通穴の周縁部に液状ガスケットを塗布して膜状に設けることができる。
電極に水を間欠的に供給する構成の水供給部を有し、電気分解装置は、電極に水を間欠的に供給する構成とすることができる。
流通穴は、水の流通方向と交差する方向に沿って長尺状に延びることにより、水の流通量を増加させることができる。
電源装置は、電流のオン時間を制御して電流の波形の制御を行い電流を間欠的に供給する構成を有することができる。
電源装置は、水供給部による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことにより、より詳しくは、水供給部により供給される水が流入する水流入穴が設けられるとともに、隣接する電極間に供給された水の液面レベルを検出する検出器を有し、水供給部は、検出器により検出された液面レベルに基づいて水の供給を行い、電源装置は、水供給部による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことにより、電極の腐食を抑制することができる。
すなわち、電極の腐食は水が流動している状態で電気分解を行うときに生じやすく、水供給部による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことにより、水の流動が少ないときに電気分解を行うことができ、電極の腐食を抑制することができる。
水供給部は、電源装置による電流の供給がオンのときに、水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、電源装置による電流の供給がオフのときに水の供給を相対的に多くする制御を行うことにより、より詳しくは、水供給部により供給される水が流入する水流入穴が設けられるとともに、隣接する電極間に供給された水の液面レベルを検出する検出器を有し、水供給部は、検出器により検出された液面レベルに基づいて水の供給を行うとともに、電源装置による電流の供給がオンのときに、水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、電源装置による電流の供給がオフのときに水の供給を相対的に多くする制御を行うことにより、水の流動が少ないときに電気分解を行うことができ、電極の腐食を抑制することができる。
水が流出する水流出穴が設けられるとともに、複数並行して設けられる電極のうち最も下流側の電極に対し上流側に隣接する電極間に供給された水を水流出穴を介して流出させる水流出部を有し、水流出部は、水の流出を間欠的に行うことにより、より詳しくは、水が流出する水流出穴が設けられるとともに、複数並行して設けられる電極のうち最も下流側の電極と前記最も下流側の電極に対し上流側に隣接する電極間に供給された水を水流出穴を介して流出させる水流出部と、隣接する電極間に供給された水の液面レベルを検出する検出器と、を有し、水流出部は、検出器により検出された液面レベルに基づいて水の流出を間欠的に行うことにより、電極の腐食を抑制することができる。
すなわち、電極の腐食は水が流動している状態で電気分解を行うときに生じやすく、水流出部による水の流出がオフのときには、隣接する電極間における水の流動が少なくなり、電極の腐食を抑制することができる。
隣接する電極の縁部間にパッキンが介在するとともに、電極の縁部およびパッキンに貫通穴を設け、電極の縁部の貫通穴およびパッキンの貫通穴に管部材を挿通しつつ管部材に更に締結部材を挿通し、締結部材により、隣接する電極の縁部間にパッキンを介在させた状態で電極の縁部間を圧接するように締結することができる。これにより、隣接する電極を圧接するように締結することができる。
パッキンの貫通穴の穴径とパッキンの貫通穴に挿入される管部材の外径を略同等とするとともに、パッキンを弾発性を有する材料により構成して、締結部材により、電極の縁部間にパッキンを介在させた状態で隣接する電極の縁部間を圧接するように締結することにより、パッキンの貫通穴が内側に延びてパッキンの貫通穴の穴径が小さくなり管部材の外面側とパッキンの貫通穴の内側とが密着するように構成することができる。これにより、管部材の外面側とパッキンの貫通穴の内側との隙間から水が漏れることを抑制することができる。
本発明によれば、電極の腐食を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置の全体構成を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置の電気分解装置および水供給装置の構成を示す図である。 電気分解装置の構成を拡大して示す拡大側面図である。 電極の構成を拡大して示す図3のAA断面正面図である。 図4に関連する電極およびパッキンの構成を拡大して示す正面図である。 電極の構成を拡大して示す図3のBB断面正面図である。 図6に関連する電極およびパッキンの構成を拡大して示す正面図である。 電極の構成を拡大して示す図3のCC断面正面図である。 図8に関連する電極およびパッキンの構成を拡大して示す正面図である。 電気分解装置の腐食を抑制する構成を示す図で、(a)は水流入穴および水流出穴の構成を示す正面図、(b)は水流入穴および水流出穴の構成を示す図4、図5、図8、および図9のDD側面断面図である。 電気分解装置の腐食を抑制する構成を示す別の図で、(a)は流通穴の構成を示す正面図、(b)は流通穴の構成を示す図6、図7、図8、および図9のEE側面断面図である。 電気分解装置の腐食を抑制する構成を示す更に別の図で、(a)は連結穴の構成を示す正面図、(b)は連結穴の構成を示す図4、図6、図7、図8、および図9のFF側面断面図である。 電気分解装置における締結部材による締結の状態を示す斜視図である。 水供給装置の水の供給方法を示す図で、(a)は水の間欠的な供給を示す図、(b)は水の連続的な供給を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置の電源装置の構成を示す図である。 電源装置の第1の電路を示す図である。 電源装置の第2の電路を示す図である。 電源装置の電流の出力波形を示す図で、(a)は交流電源からの出力波形、(b)はコンバータ回路からの出力波形、(c)は平滑部による出力波形を示す図である。 電源装置の電流の出力波形を示す図18に続く図で、(a)はパルスカット回路および極性反転回路からの出力波形、(b)は電流制御回路からの出力波形を示す図である。 電源装置において極性反転回路をオフとしたときの電流の出力波形を示す図である。 電源装置においてパルスカット回路および極性反転回路をオフとしたときの電流の出力波形を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置における第1の構成を説明するための図で、(a)は水供給装置における水の供給を示す図、(b)は電源装置における電流の出力波形を示す図、(c)は酸素水素混合ガスの発生を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置における第2の構成を説明するための図で、(a)は水供給装置における水の供給を示す図、(b)は電源装置における電流の出力波形を示す図、(c)は酸素水素混合ガスの発生を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置における第3の構成を説明するための図で、(a)は水供給装置における水の供給を示す図、(b)は電源装置における電流の出力波形を示す図、(c)は酸素水素混合ガスの発生を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置による混合ガスの発生方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置の構成を示す別の図である。 本発明の他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置の構成を示す更に別の図である。 本発明の他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置の構成を示す更にまた別の図である。 本発明の他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置の構成を示すまた更に別の図である。 本発明の実施形態に係る吸引装置の全体構成を示す図である。 吸引装置の電気分解装置および水供給装置の構成を示す図である。 吸引具の構成を示す図である。 吸引具の変形例を示す図である。 吸引具の別の変形例を示す図である。 本発明の酸素水素混合ガス発生装置の変形例を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置の他の変形例示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置の更に他の変形例を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置の更にまた他の変形例を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置のまた更に他の変形例を示す図である。 酸素水素混合ガス発生装置の別の変形例を示す正面図である。 酸素水素混合ガス発生装置の更に別の変形例を示す正面図である。 酸素水素混合ガス発生装置のまた更に別の変形例を示す側面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[酸素水素混合ガス発生装置の構成]
図1は、本発明の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置の全体構成を示す図、図2は、酸素水素混合ガス発生装置の電気分解装置および水供給装置の構成を示す図、図3は、電気分解装置の構成を拡大して示す拡大側面図、図4は、電極の構成を拡大して示す図3のAA断面正面図、図5は、図4に関連する電極およびパッキンの構成を拡大して示す正面図、図6は、電極の構成を拡大して示す図3のBB断面正面図、図7は、図6に関連する電極およびパッキンの構成を拡大して示す正面図、図8は、電極の構成を拡大して示す図3のCC断面正面図、図9は、図8に関連する電極およびパッキンの構成を拡大して示す正面図、図10は、電気分解装置の腐食を抑制する構成を示す図、図11は、電気分解装置の腐食を抑制する構成を示す別の図、図12は、電気分解装置の腐食を抑制する構成を示す更に別の図、図13は、電気分解装置における締結部材による締結の状態を示す斜視図、図14は、水供給装置の水の供給方法を示す図、図15は、酸素水素混合ガス発生装置の電源装置の構成を示す図、図16は、電源装置の第1の電路を示す図、図17は、電源装置の第2の電路を示す図、図18は、電源装置の電流の出力波形を示す図、図19は、電源装置の電流の出力波形を示す図18に続く図、図20は、電源装置において極性反転回路をオフとしたときの電流の出力波形を示す図、図21は、電源装置においてパルスカット回路および極性反転回路をオフとしたときの電流の出力波形を示す図、図22は、酸素水素混合ガス発生装置における第1の構成を説明するための図、図23は、酸素水素混合ガス発生装置における第2の構成を説明するための図、図24は、酸素水素混合ガス発生装置における第3の構成を説明するための図である。なお、以下の説明における各方向は図において明示するものとする。
図1および図2を参照して本発明の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置1(ブラウンガス発生装置1、HHOガス発生装置1とも称する、以下同じ)の概要を説明すると、酸素水素混合ガス発生装置1は、電気分解装置10、水供給装置20、電源装置50、および選択部80を有しており、間欠的な構成により、酸素水素混合ガス(ブラウンガス、HHOガスとも称する、以下同じ)を間欠的に発生させることができる。
電気分解装置10は、図3乃至図13に拡大して示すように、電気分解室10aおよび電極11,12を有し、電極11,12は、第1の電極11および第2の電極12を有している。電気分解装置10は、第1の電極11および第2の電極12を用いて水の電気分解を行うことができる。第1の電極11および第2の電極12は、矩形状かつ板状としており、板状の第1の電極11および第2の電極12が所定の間隔をおいて交互に対向するように複数並行して設けられている(以下、第1の電極11および第2の電極12は、単に電極11,12とする場合がある)。
本実施形態にあっては、第1の電極11を7本、第2の電極12を7本とするとともに、第1の電極11と第2の電極12の間隔の寸法Zを1mm~2mmとし、これら電極11,12間において、酸素水素混合ガスを発生させることができる。第1の電極11および第2の電極12は、側方の長さ寸法(幅方向の長さ寸法)Xを90mm、高さ方向の長さ寸法Yを140mm、厚み方向の長さ寸法を0.8mmとしている。電極11,12は、ステンレス、チタン、およびプラチナのうち少なくともいずれかを含むことができる。すなわち、電極11,12は、ステンレス製の電極11,12とすることができる。また、電極11,12は、チタンにプラチナのコーティングを施した電極とすることもできる。更に電極は、通電可能な他の材料とすることとしてもよい。水、ミスト、乃至酸素水素混合ガスが流通する方向(以下、水等が流通する方向または水等の流通方向とする)において最も上流側の電極11(α)の上流側および水等の流通方向において最も下流側の電極12(λ)の下流側には、挟持板8,9が設けられており、電極11,12は挟持板8,9により挟持された構成となっている。
ここで、酸素水素混合ガス発生装置1においては、隣接する電極11,12の縁部11´,12´間、水等の流通方向において最も上流側の電極11(α)の縁部11´と挟持板8の縁部との間、および水等の流通方向において最も下流側の電極12(λ)の縁部12´と挟持板9の縁部との間に、矩形状かつ枠状の所定のパッキ13ンが介在する構成となっている。電極11,12の縁部11´,12´、パッキン13、および挟持板8,9の縁部には、前後方向に貫通する円形の貫通穴15a1,15a2,15a3が設けられ、電極11,12の縁部11´,12´の貫通穴15a1、パッキン13の貫通穴15a2、および挟持板8,9の縁部の貫通穴15a3に樹脂やプラスチック、ゴム製等の絶縁体で構成される管部材16を挿通しつつ管部材16に更に軸状のボルト14aとナット14bからなる締結部材14が挿通されている。すなわち、締結部材14により、隣接する電極11,12の縁部11´,12´間、水等の流通方向において最も上流側の電極11(α)の縁部11´と挟持板8の縁部との間、および水等の流通方向において最も下流側の電極12(λ)の縁部12´と挟持板9の縁部との間にパッキン13を介在させた状態で隣接する電極11,12の縁部11´,12´間、電極11(α)の縁部11´と挟持板8の縁部との間、および電極12(λ)の縁部12´と挟持板9の縁部との間を圧接するように締結することとしている。これにより、管部材16により電極11,12と締結部材14とを絶縁しながら隣接する電極11,12、電極11(α)の縁部11´と挟持板8の縁部との間、および電極12(λ)の縁部12´と挟持板9の縁部との間を圧接するように締結することができる。
そして、締結部材14による締結の前においてつまり静止状態においては、電極11,12の貫通穴15a1の穴径、パッキン13の貫通穴15a2の穴径、および挟持板8,9の貫通穴15a3の穴径と貫通穴15a1,15a2,15a3に挿入される管部材16の外径を略同等(略同等には、貫通穴15a1,15a2,15a3の穴径を管部材16の外径よりも所定のクリアランス分大きくする場合を含む)とすることとしている。パッキン13をゴム等の弾発性を有する材料により構成して、締結部材14により、電極11,12の縁部11´,12´間、電極11(α)の縁部11´と挟持板8の縁部との間、および電極12(λ)の縁部12´と挟持板9の縁部との間にパッキン13を介在させた状態で隣接する電極11,12、電極11(α)の縁部11´と挟持板8の縁部との間、および電極12(λ)の縁部12´と挟持板9の縁部との間を圧接するように締結する。これにより、パッキン13の貫通穴15a2が内側に延びてパッキン13の貫通穴15a2の穴径が小さくなり管部材16の外面側16aとパッキン13の貫通穴15a2の内側15a2´とが密着するように構成されている。締結部材14は、貫通穴15a1,15a2,15a3および管部材16を介して各縁部11´,12´に複数挿通されており、隣接する電極11,12を挟持板8,9を介して複数箇所で締結する構成となっている。これにより、管部材16の外面側16aとパッキン13の貫通穴15a2の内側15a2´との隙間から水が漏れることを抑制することができる。
板状の第1の電極11と第2の電極12には、水流入穴11a、流通穴11b,12b、ガス流出穴12c、および水流出穴12aが設けられている。水流入穴11a、流通穴11b,12b、ガス流出穴12c、および水流出穴12aは、前後方向に貫通する貫通穴となっている(水流入穴11aおよび水流出穴12aは、電気分解室10aにおける液面レベルよりも下方に設けられており、通常は水が浸漬した状態となっている)。
すなわち、水等の流通方向において最も上流側の電極11(α)には、下部側に水が流入する水流入穴11aが設けられている(上部側に流通穴11b、12bが設けられていない構成)。水流入穴11aは、後述する水供給部22から供給される水を電極11,12間に流入させるためのものである。水流入穴11aから流入した水は、水等の流通方向における最も上流側の電極11(α),12(β)間において水位を上昇させながら上部側の流通穴12bに達する。水流入穴11aは、円形をなしている。
また、最も上流側の電極11(α)に隣接する電極12(β)から水等が流通する方向において最も下流側の電極12(λ)に隣接する電極11(γ)には、上部側に流通穴11b,12bが設けられている(下部側に水流入穴11a、水流出穴12aが設けられていない構成)。流通穴11b,12bは、水流入穴11aから流入した液状の水を溢流するように次の電極11,12間(電極12,11間)へと流通させることができる(流通穴11b,12bは、水流入穴11aから流入した液状の水を溢流させて次の電極11,12間(電極12,11間)において上方から下方へと流通させることができる)。また、流通穴11b,12bは、ミスト状の水を酸素水素混合ガスの気流に乗せながら次の電極11,12間(電極12,11間)へと流通させることができる。更に、流通穴11b,12bは、電気分解によって電極11,12間において発生した酸素水素混合ガスを流通させることができる。つまり、流通穴11b、12bは、水供給部22から供給された水、ミスト状の水、および電気分解により発生した酸素水素混合ガスのいずれも流通させることができる(流通穴11b、12bは、水供給部22から供給された水および/またはミスト状の水を流通させることができる、より詳しくは、流通穴11b、12bは、水供給部22から供給された水、ミスト状の水、乃至電気分解により発生した酸素水素混合ガスを流通させることができる)。流通穴11b,12bは、矩形状(長方形状)となっている。
更に、最も下流側の電極12(λ)には、上部側に酸素水素混合ガスが流出するガス流出穴12cが設けられるとともに、下部側に水が流出する水流出穴12aが設けられている。ガス流通穴12cは、矩形状(長方形状)をなしており、水流出穴12aは、円形をなしている。ガス流出穴12cから流出した酸素水素混合ガスは、第1の水貯留部21aに送られる。また、水流出穴12aから流出した水も、第1の水貯留部21aに送られる。
流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、幅方向に沿ってより詳しくは水等の流通方向と交差する方向に沿ってスリット状にかつ長尺状に延びるように設けられている。流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、数1に示す側方の長さ寸法(幅方向の長さ寸法)X´の電極11,12の側方の長さ寸法(幅方向の長さ寸法)Xに対する比Aを0.6~0.9とすることが好ましく、Aを0.7~0.8とすることが更に好ましく、数2に示す高さ方向の長さ寸法Y´の側方の長さ寸法X´に対する比Bを0.02~0.1とすることが好ましく、Bを0.04~0.08とすることが更に好ましく、Bを更に好ましくは、Bを0.05~0.07とすることが更に一層好ましく、数3に示す高さ方向の長さ寸法Y´の電極11,12間の間隙の長さ寸法Zに対する比Cは、1~5とすることが好ましく、Cを1.5~2.5とすることが更に好ましい。
[数1]
A=X´/X
[数2]
B=Y´/X´
[数3]
C=Y´/Z
ここで、電極11,12は、電気分解による腐食を抑制するための材料30を設けることとしている。
腐食を抑制するための材料30は、上述した貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aに設けることとしている。より詳しくは、腐食を抑制するための材料30は、貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの周縁部11A´,11A´´,12A´,12A´´,11B´,11B´´,12B´,12B´´,12C´,12C´´,15A´,15A´´に設けることとしている。これら貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの周縁部11A´,11A´´,12A´,12A´´,11B´,11B´´,12B´,12B´´,12C´,12C´´,15A´,15A´´は、貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの内周縁部11A´,12A´,11B´,12B´,12C´,15A´および貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの外周縁部11A´´,12A´´,11B´´,12B´´,12C´´,15Aを含んでおり、腐食を抑制するための材料30は、これら貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの内周縁部11A´,12A´,11B´,12B´,12C´,15A´および外周縁部11A´´,12A´´,11B´´,12B´´,12C´´,15A´´に設けられている。
腐食を抑制するための材料30は、膜状の構成となっている。腐食を抑制するための材料30は、ゴム系の材料、樹脂系の材料、プラスチック系の材料、アクリル系の材料、フッ素系の材料、シリコン系の材料、およびウレタン系の材料のうち少なくともいずれかを含むこととしている。腐食を抑制するための材料30は、電極11,12に液状ガスケットを塗布して膜状に設けた構成とすることができる。外周縁部11A´´,12A´´,11B´´,12B´´,12C´´,15A´´に設けられる腐食を抑制するための材料30は、8mm程度の幅寸法で塗布されている。つまり、腐食を抑制するための材料30は、少なくとも貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの周縁部11A´,11A´´,12A´,12A´´,11B´,11B´´,12B´,12B´´,12C´,12C´´,15A´,15A´´に設けることとすれば電極11,12の腐食を抑制することができる(腐食を抑制するための材料30は、貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの周縁部11A´,11A´´,12A´,12A´´,11B´,11B´´,12B´,12B´´,12C´,12C´´,15A´,15A´´にのみ設けることとしても電極11,12全体への腐食の広がりを抑制することができる)。
電気分解装置10は、電気分解室10aにおいて、水供給部22および水流入穴11aを介して水を供給することにより、電極11,12を上下方向の上部位置(流通穴11b,12bの下端)まで水に浸漬しつつ流通穴11b,12bの下端よりも上部側は空気中に露出した構成とすることができる。つまり、電気分解装置10は、電極11,12に通電しながら水を下方から供給して水の電気分解を行うことができ、これにより、電気分解装置10は、電極11,12の上部側から酸素ガスおよび水素ガスを発生させることができる。電極11,12の上部側から発生した酸素ガスおよび水素ガスは、ガス流出穴12cおよび管24,21a´´を介して後述する第1の水貯留部21aに送られる。
なお、本実施形態の酸素水素混合ガス発生装置1は、電極11,12の冷却を行う冷却装置100を有している。冷却装置100は、供給ファン101を有しており、空気を電極11,12に供給することにより、空冷により電極11,12の冷却を行うことができる。
水供給装置20は、図2に示すように、水貯留部21と水供給部22を有している。水貯留部21は、水を貯留する機能を有しており、第1の水貯留部21aと第2の水貯留部21bを有している。
すなわち、水供給装置20は、第1の水貯留部21aに貯留した水を水供給部22により電気分解装置10の電極11,12に下方から供給することができる。第2の水貯留部21bは、第1の水貯留部21aの補給タンクとして機能し、第2の水貯留部21bに貯留した水をポンプ21´および管21a´,21a´´を介して第1の水貯留部21aに送り第1の水貯留部21aに水を補給することができる。
水供給部22は、図14(a)に示すように、電極11,12に下方から水を間欠的に供給することができ、電気分解装置10は、電極11,12に水を間欠的に供給して電気分解を行い電極11,12から酸素水素混合ガスを間欠的に発生させる構成とすることができる。
水供給部22は、水貯留部21に貯留した水を電気分解装置10の電極11,12に間欠的に供給する構成となっている。
つまり、水供給部22は、水が流通する管22aとポンプ22bを有している。ポンプ22bは、例えば、チューブポンプとすることができ、チューブポンプから脈動するように水を供給することにより、水の間欠的な供給が可能となっている。この間欠的な水の供給により、酸素水素混合ガスを間欠的に発生させることができる(ポンプ22bは、後述するように、チューブポンプ以外のポンプとしてもよく、更にバルブの開閉によりポンプ22bから吐出される水を間欠的に供給することとしてもよい)。
より詳しくは、酸素水素混合ガス発生装置1は、タイミング設定部22dを有しており、タイミング設定部22dは、水供給部22における水の間欠的な供給のタイミングと波形制御部53における直流電流の間欠的な供給のタイミングとが一致または重複するように同期させて、前記供給タイミングを設定することができる。
ここで、水供給部22により電気分解室10aに供給される水より詳しくは電極11,12に供給される水は、電解液とすることができ、電解液は、水に電気分解を促進させる物質を添加することにより構成することができる。電気分解を促進させる物質は、ナトリウム系化合物および/またはカリウム系化合物とすることができ、ナトリウム系化合物は、水酸化ナトリウムおよび/またはナトリウム系の炭酸塩とし、カリウム系の化合物は、カリウム系の炭酸塩とすることができる。更に、ナトリウム系の炭酸塩は、炭酸ナトリウムおよび/または重炭酸ナトリウムとし、カリウム系の炭酸塩は、炭酸カリウムおよび/または重炭酸カリウムとすることができる。
また、水供給部22により供給される水は、クラスター処理されたクラスター水とすることができ、水供給装置20は、図2に示すように、水のクラスター処理を行うクラスター処理部23を有している。
クラスター処理部23は、クラスター板23aと銅板23bとを対向させて配置し、クラスター板23aと銅板23bとの間に水を満たして水のクラスター処理を行うことができる。クラスター処理部23は、水貯留部21より詳しくは第1の水貯留部21aの内壁面に配置することができる。
なお、第1の水貯留部21aは、同じく図2に示すように、第1のガス流通管21a´´(第1のガス流通管21a´´は、水を補給する管と兼用している)を有しており、第2の水貯留部21bは、第2のガス流通管21b´および第3のガス流通管21b´´を有している。
すなわち、第1のガス流通管21a´´は、電極11,12から発生した酸素水素混合ガスを電気分解装置10から第1の水貯留部21aに送ることができる。また、第2のガス流通管21b´は、第1の水貯留部21aに送られた酸素水素混合ガスを更に第1の水貯留部21aから第2の水貯留部21bに送ることができる。更に、第3のガス流通管21b´´は、第2の水貯留部21bに送られた酸素水素混合ガスを燃焼器反応器30に送ることができる。
このようなガス流通管21a´´,21b´を設けることにより、電気分解装置10から排出された酸素水素混合ガスは、水と接触することができる。より詳しくは、酸素水素混合ガスは、ガス流通管21a´´,21b´を介して供給されることにより、第1の水貯留部21aおよび第2の水貯留部21bの水によりバブリングされて、余分な水分や不純物が除去される等、酸素水素混合ガスを精製することができる。水供給装置20の水貯留部21a,21bは、酸素水素混合ガスを水と接触させる水接触部としても機能する。
電源装置50は、図15に示すように、交流電源51、直流変換部52より詳しくはAC/DCコンバータ回路52、波形制御部53より詳しくはパルスカット回路53、極性反転部54より詳しくは極性反転回路54、および電流制御部55より詳しくは電流制御回路55を有しており、電気分解装置10の第1の電極11と第2の電極12に所定のパルス電流を供給することができる。
すなわち、AC/DCコンバータ回路52は、スイッチング素子、トランス、およびブリッジダイオードを含んでおり、交流電源51から供給される交流電流を直流電流に変換することができる。
パルスカット回路53は、AC/DCコンバータ回路52から供給される直流電流のオンオフを繰り返し行うことにより直流電流のパルスカットを行い波形を制御することができる。パルスカット回路52は、所定の周波数のパルス波を形成することができる。
パルスカット回路53は、スイッチング素子を含み、同スイッチング素子のスイッチング操作により直流電流のオン時間およびオフ時間を制御して直流電流のオン状態およびオフ状態を交互に繰り返し行うことができる。これにより直流電流の波形の制御より詳しくはパルスカットを行い直流電流を間欠的に供給する構成とし所定の矩形状のパルス波形を形成することができる。
すなわち、パルスカット回路53は、直流電流のオン状態において酸素水素混合ガスを発生させ、直流電流のオフ状態において酸素水素混合ガスの発生を休止することにより、酸素水素混合ガスを間欠的に発生させる構成とすることができる。
極性反転回路54は、直流電流のパルス波の極性より詳しくは正極と負極を交互に反転させつつ第1の電極11と第2の電極12の極性より詳しくは陽極と陰極を交互に反転させることができる。
極性反転回路54は、スイッチング素子を含み、同スイッチング素子のスイッチング操作により第1の電路60および第2の電路70を切り換えながら第1の電路60および第2の電路70において直流電流のオン状態を交互に形成することができる。すなわち、第1の電極11および第2の電極12は、電源装置40の極性反転回路54により極性より詳しくは陽極と陰極を交互に反転させることができ、陽極から酸素ガスを、陰極から水素ガスを発生させることができる。
より詳しくは、第1の電路60は、図16に示すように、直流電流に基づく電流が第1の電極11から第2の電極12に流れて第1の電極11を陽極とし第2の電極12を陰極とする電路である。
第2の電路70は、図17に示すように、直流電流に基づく電流が第2の電極12から第1の電極11に流れて第1の電極11を陰極とし第2の電極12を陽極とする電路である。
これら第1の電路11および第2の電路70を切り換えながら第1の電路60および第2の電路70において直流電流のオン状態を交互に形成することにより、第1の電極11と第2の電極12の極性を交互に反転させることができる。
なお、極性反転回路54は、スイッチング素子のスイッチング操作により、第1の電路60による直流電流のオン状態と第2の電路70による直流電流のオン状態との間に、直流電流のオフ状態を介在させることができる。
電流制御回路55は、電源装置50から供給される直流電流の制御することができる。より詳しくは、電流制御回路55は、電源装置50から供給される直流電流の電流値が所定の制御目標値となるように印加電圧をコントロールすることができる。なお、電流値の制御目標値は、電極11,12における電気分解の有効面積に対応して設定することができる。
ここで、電源装置50によるパルス電流の形成方法は、次のように説明される。
すなわち、図18(a)に示す交流電源51からの交流電流を、図18(b)に示すように、AC/DCコンバータ回路52により直流電流に変換する。次いで、図18(c)に示すように、平滑部(平滑回路)52aにより直流電流を平滑化する。次に、図19(a)に示すように、パルスカット回路53のスイッチング操作によりパルスカットを行うとともに、極性反転回路54のスイッチング操作により極性の交互の反転を行う。続いて、図19(b)に示すように、電流制御回路55により印加電圧をコントロールし直流電流の制御を行う。
なお、図20に示すように、電源装置50の極性反転回路54をオフ状態とすることにより、極性の反転のないパルス波形を形成することもできる。また、図21に示すように、パルスカット回路53および極性反転回路54をオフ状態とすることにより、オン状態が終始継続する電流波形を形成することもできる。
選択部80は、本酸素水素混合ガス発生装置1において、第1の構成乃至第3の構成を選択することができる。
すなわち、第1の構成は、図22に示すように、上記構成の水供給装置20において、図14(b)の如く、電極11,12に水を連続的に供給し(図22(a))、上記構成の電源装置50において、図19に示す如く、パルスカット回路53のスイッチング操作によりパルスカットを行うとともに、極性反転回路54のスイッチング操作により極性の交互の反転を行い(図22(b))、酸素水素混合ガスを間欠的に発生させる構成である(図22(c))。なお、上記構成の電源装置50において、図20に示す如く、電源装置50の極性反転回路54をオフ状態とすることにより、極性の反転のないパルス波形を形成することもできる。
第2の構成は、図23に示すように、上記構成の水供給装置20において、図14(a)に示す如く、電極11,12に水を間欠的に供給し(図23(a))、上記構成の電源装置50において、図21に示す如く、パルスカット回路53および極性反転回路54をオフ状態とすることにより、オン状態が終始継続する電流波形を形成し(図23(b))、酸素水素混合ガスを間欠的に発生させる構成である(図23(c))。
第3の構成は、タイミング設定部22dにより所定のタイミングを設定する構成である。つまり、第3の構成は、図24に示すように、上記構成の水供給装置20において、図14(a)に示す如く、電極11,12に水を間欠的に供給し(図24(a))、上記構成の電源装置50において、図19に示す如く、パルスカット回路53のスイッチング操作によりパルスカットを行うとともに、極性反転回路54のスイッチング操作により極性の交互の反転を行い(図24(b))、酸素水素混合ガスを間欠的に発生させる構成である(図24(c))。なお、上記構成の電源装置50において、図20に示す如く、電源装置50の極性反転回路54をオフ状態とすることにより、極性の反転のないパルス波形を形成することもできる。
次に、上記の如く構成された酸素水素混合ガス発生装置1による混合ガスの発生方法を図25のフローチャートに基づいて説明する。
すなわち、まずステップS10において、選択部80が、第1の構成乃至第3の構成を選択する。
次いで、ステップS20において、水供給装置20により水の供給を行う。水の供給は、第1の構成においては、図14(b)に示す如く、電極11,12に水を連続的に供給し、第2の構成および第3の構成においては、図14(a)の如く、電極11,12に水を間欠的に供給する。
続いて、ステップS30において、電源装置50が電極11,12に電流を供給する。電流の供給は、第1の構成、第3の構成においては、図19に示す如く、パルスカット回路53のスイッチング操作によりパルスカットを行うとともに、極性反転回路54のスイッチング操作により極性の交互の反転を行いながら所定のパルス電流を供給し、第2の構成においては、図21に示す如く、パルスカット回路53および極性反転回路54をオフ状態とすることにより、オン状態が終始継続する電流波形の電流を供給する。これにより、図22(c)、図23(c)、図24(c)に示す如く、酸素水素混合ガスを間欠的に発生させる。酸素水素混合ガスの発生は、陽極から酸素ガスを、陰極から水素ガスを発生させて行うことができる。
ここで、このように発生した酸素水素混合ガスを吸引することにより、体内で取り込まれた原子酸素は、体内から電子を受け取り自らは還元され体内の免疫力を促す酸素イオンとなり、原子水素は電子を放出し、細胞に還元力を与える水素イオンとなる。
特に、水素イオンは、各種疾患の最大の原因として、知られているハイドロキシラジカル(OH)のみを効率的に中和する。同時にイオンになる際に電子を放出するため、細胞の還元、つまり老化を緩和する。あらかじめ、通常の電気分解で生成された水素イオン水はすでに、電子を放出した後であるため、ハイドロキシラジカルの中和は期待できるが、新たな電子の放出はないため還元力は期待できない。
すなわち、本発明の酸素水素混合ガスにより、体内における原子酸素から酸素イオンに変わった際の免疫力のアップと原子水素が水素イオンに変わった際のハイドロキシラジカルの中和と、原子水素からの電子放出による、細胞の還元を図ることができる。
以上説明したように、本発明の酸素水素混合ガス発生装置1および酸素水素混合ガス発生方法によれば、上記の構成により、酸素水素混合ガスを発生させることができる。
また、電源装置50は、第1の電極11と第2の電極12の極性を交互に反転させることとしたので、第1の電極11と第2の電極12の極性を交互に反転させながら電気分解を行うことができ、電極への不純物の付着を低減させることができる。これにより、電気分解により安定的に酸素水素混合ガスを発生させることができる。
更に、電源装置50から供給される直流電流の電流値が所定の制御目標値となるように印加電圧をコントロールする電流制御部55を有することとしたので、電極に過度の電流が流れることによる腐食を低減することができる。
更にまた、電極11,12は、電極11,12間において水が流通する水流入穴11aおよび水流出穴12aを下部側に設けるとともに、水、ミスト、乃至酸素水素混合ガスが流通する流通穴11b,12bを上部側に設け、更に酸素水素混合ガスが流通するガス流出穴12cを上部側に設けることとしたので、電極11,12間において水および酸素水素混合ガスを流通させることができる。
また、流通穴11b,12bは、水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通する構成とすることにより、電極11,12の腐食を抑制することができる。すなわち、電極11,12の腐食は水が浸漬する穴部で生じることが多く、流通穴11b,12bを水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通するように構成することで、流通穴11b,12bに対する水の浸漬を少なくすることができ、電極11,12の腐食を抑制することができる。また、流通穴11b,12bを設けた電極11,12においては水の浸漬が多い下部側の水流入穴11aを省略することができ、電極11,12の腐食の抑制に更に寄与することができる。
また更に、流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、水等の流通方向と交差する方向に沿ってスリット状にかつ長尺状に延びるように設けることとしたので、電極11,12間において水、ミスト、乃至酸素水素混合ガスの流通量を増加させることができる。
また、本発明によれば、上記の電極11,12の腐食を抑制するための材料30により、電極11,12の腐食を抑制することができる。
腐食を抑制するための材料30は、電極11,12の貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aの周縁部11A´,11A´´,12A´,12A´´,11B´,11B´´,12B´,12B´´,12C´,12C´´,15A´,15A´´に設けることとしたので、より詳しくは貫通穴11a,11b,12a,12b,12c,15aの内周縁部11A´,11B´,12A´,12B´,12C´,15A´および外周縁部11A´´,11B´´,12A´´,12B´´,12C´´,15A´´に腐食を抑制するための材料30を設けることとしたので、電極11,12の腐食を更に効果的に抑制することができる。
流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、水等の流通方向と交差する方向に沿ってスリット状にかつ長尺状に延びることとしたので、水、ミスト、乃至酸素水素混合ガスの流通量が増加し、水の電気分解が促進され、電極11,12の腐食が助長されることとなるが、上記の如く腐食を抑制するための材料30を設けることで電極11,12の腐食を効果的に抑制することができる。
電源装置50は、電流の極性を交互に反転させる極性反転部54を有することとしたので、酸素水素混合ガスが効率的に発生して電極11,12の腐食が助長される恐れがあるが、上記の如く腐食を抑制するための材料30を設けることで電極11,12の腐食を効果的に抑制することができる。
電源装置50は、水供給部22における水の間欠的な供給のタイミングと電流の間欠的な供給のタイミングとが一致または重複するように、供給タイミングを設定するタイミング設定部22dを有することとしたので、酸素水素混合ガスが効率的に発生して電極11,12の腐食が助長される恐れがあるが、上記の如く腐食を抑制するための材料30を設けることで電極11,12の腐食を効果的に抑制することができる。
なお、本発明においては、最も上流側の電極11においては、水流入穴11aを介して下部側から水が流入するとともに、最も上流側の電極11に隣接する電極12から水等が流通する方向において最も下流側の電極12に隣接する電極11においては、流通穴11b,12bを介して上部側において水が溢流するように流通するとともに、酸素水素混合ガスが流通し、最も下流側の電極12においては、ガス流出穴12cを介して上部側において酸素水素混合ガスが流出するとともに、水流出穴11bを介して下部側において水が流出することとしたので、酸素水素混合ガスを効率よく発生させることができるが、電極11の腐食が助長される。このように電極11,12の腐食が助長される場合にあっても、貫通穴11a,12a,11b,12b,12c,15aに腐食を抑制するための材料30を設けることで、電極11,12の腐食を抑制することができる。
[酸素水素混合ガス発生装置の他の実施形態]
本発明の酸素水素混合ガス発生装置の他の実施形態を図26乃至図30に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同一の符号が付された構成および同様の構成であって以下において説明がされてない構成については上述した実施形態と同様の構成であるものとする。
すなわち、図26に示すように、本発明の他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置1は、流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、隣接する電極11,12間において千鳥状に設けることとしている。より詳しくは、流通穴11b,12bは、水等が流通する方向における上流側の流通穴11,12bを水等が流通する方向における下流側に隣接する電極11,12に前後方向に投影したときに投影した上流側の流通穴11b、12bが下流側に隣接する電極11,12に設けられた流通穴11b,12bおよびガス流通穴12c以外の閉塞した電極部分11b´,12b´,12c´と重なるように設けることとしている。流通穴11b,12bの面積およびガス流出穴12cの面積は、下流側に行くにしたがって漸次小さくなることとしている。
図27に示すように、流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、隣接する電極11,12間において下端側の位置11b1,12b1,12c1を一致させることとしている。また、流通穴11b、12bおよびガス流出穴12cは、隣接する電極11,12間において上端側の位置11b2,12b2,12c2を一致させることとしている。すなわち、流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、隣接する電極11,12間において面積を下流側に行くにしたがって漸次小さくしつつもスリット高さhを同等しながら高さ方向の位置を一致させることとしている。
ここで、図28に示すように、他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置1の電源装置50は、水供給部22による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことができる。
より詳しくは、上記の如く、複数並行して設けられる電極11,12のうち最も上流側の電極11(α)には、水供給部22により供給される水が流入する水流入穴11aが設けられるとともに、図29に示すように、水流入穴11aが設けられる最も上流側の電極11(α)と最も上流側の電極11(α)に対し下流側に隣接する電極12(β)間に供給された水の液面レベルを検出する検出器110を有し、水供給部22は、検出器110により検出された液面レベルに基づいて水の供給を行うとともに、電源装置50は、水供給部22による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことができる。
なお、水供給部22による水の供給がオンのときとは、図28に示すように、水の供給が一定期間連続的に行われる場合の他、図30に示すように、水の供給が一定期間断続的に行われる場合も含むものとする。一方、水供給部22による水の供給がオフのときとは、図28および図30に示すように、連続的なオフのみとし断続的なオフは含まないものとする。
また、液面レベルは、第1の液面レベルと第2の液面レベルを含み、第1の液面レベルは、第2の液面レベルよりも高い液面レベルとし、検出器110により検出された液面レベルが第1の液面レベルよりも高いときに、水供給部22は、水の供給をオフとするとともに、電源装置50は、電流の供給をオンとし、検出器110により検出された液面レベルが第2の液面レベルよりも低いときに、水供給部22は、水の供給をオンとするとともに、電源装置50は、電流の供給をオフとする制御を行うことができる。第1の液面レベルは、流通穴11bの下端付近とし、第2の液面レベルは、水流入穴11aの上端付近とすることができる。
また、上記の如く、酸素水素混合ガス発生装置1は、複数並行して設けられる電極11,12のうち最も下流側の電極12(λ)には、水が流出する水流出穴12aが設けられるとともに、図29に示すように、最も下流側の電極12(λ)と最も下流側の電極12(λ)に対し上流側に隣接する電極11(γ)間に供給された水を水流出穴12aを介して流出させる水流出部26を有し、水流出部26は、水の流出を間欠的に行うことができる。
より詳しくは、複数並行して設けられる電極11,12のうち最も下流側の電極12(λ)には、水が流出する水流出穴12aが設けられるとともに、最も下流側の電極12(λ)と最も下流側の電極12(λ)に対し上流側に隣接する電極11(γ)間に供給された水を水流出穴12aを介して流出させる水流出部26と、隣接する電極11(γ),12(λ)間に供給された水の液面レベルを検出する検出器120と、を有し、水流出部26は、検出器120により検出された液面レベルに基づいて水の流出を間欠的に行うことができる。水流出部26は、水流出穴12を介して水を第1の水貯留部21aに流出させるための配管26a、バルブ26b、およびポンプ26cを有し、バルブ26bの開閉やポンプ26bのオンオフを行うことにより、水の流出を間欠的に行うことができる。
なお、液面レベルは、第1の液面レベルと第2の液面レベルを含み、第1の液面レベルは、第2の液面レベルよりも高い液面レベルとし、検出器120により検出された液面レベルが第1の液面レベルよりも高いときに、水流出部26は、水の流出をオンとし、検出器120により検出された液面レベルが第2の液面レベルよりも低いときに、水流出部26は、水の流出をオフとすることができる。第1の液面レベルは、ガス流出穴12cの下端付近とし、第2の液面レベルは、水流出穴12aの上端付近とすることができる。
本発明の他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置1は、以上のように構成することとしたので、下流側の電極11,12に斑なく水を供給することができる。
すなわち、他の実施形態に係る酸素水素混合ガス発生装置1においては、流通穴11b,12bは、隣接する電極11,12間において千鳥状に設けることにより、ミスト状の水が流通穴11b,12bを介して上流側の電極11,12から下流側に隣接する電極11,12に流通するときに下流側に隣接する電極11,12の閉塞した電極部分に衝突するように流通させることができ、下流側に隣接する電極11,12に水を確実に流通させることができる。また、水が流通穴11b,12bを介して溢流する場合にも下流側に隣接する電極11,12の閉塞した電極部分11b´,12b´,12c´に衝突するように流通させることができる。
また、流通穴11b、12bは、上流側の流通穴11b、12bを下流側に隣接する電極に投影したときに投影した上流側の流通穴11b,12bが下流側に隣接する電極11,12に設けられた流通穴11b,12bおよびガス流出穴12c以外の閉塞した電極部分11b´,12b´,12c´と重なるように設けることにより、ミスト状の水を下流側に隣接する電極11,12の閉塞した電極部分11b´,12b´,12c´に確実に衝突するように流通させることができる。
更にまた、流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cの面積は、下流側に行くにしたがって漸次小さくなることにより、下流側に行くにしたがって電極11,12の流通穴11b,12bおよびガス流出穴12c以外の閉塞した電極部分11b´,12b´,12c´が漸次大きくなり、下流側に行くにしたがってミスト状の水が電極11,12の閉塞した電極部分11b´,12b´,12c´に衝突し易くなる。これにより、下流側の電極11,12に斑なく水を供給することができる。
また更に、流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cは、隣接する電極11,12間において下端側の位置11b1,12b1,12c1を一致させることにより、隣接する電極11,12間において流通穴11b,12bおよびガス流出穴12cの下端側の位置11b1,12b1,12c1から下方の電極部分の面積を同等とすることが可能となり、隣接する電極11,12間において酸素水素混合ガスの発生効率を同等とすることができる。
また、電源装置50は、水供給部22による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことにより、より詳しくは、複数並行して設けられる電極11,12のうち最も上流側の電極11(α)には、水供給部22により供給される水が流入する水流入穴11aが設けられるとともに、水流入穴11aが設けられる最も上流側の電極11(α)と最も上流側の電極11(α)に対し下流側に隣接する電極12(β)間に供給された水の液面レベルを検出する検出器110を有し、水供給部22は、検出器110により検出された液面レベルに基づいて水の供給を行い、電源装置50は、水供給部22による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことにより、電極11,12の腐食を抑制することができる。すなわち、電極11,12の腐食は水が流動している状態で電気分解を行うときに生じやすく、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことにより、水の流動が少ないときに電気分解を行うことができ、電極11,12の腐食を抑制することができる。電極11,12の腐食は水が浸漬する水流入穴11aで生じることが多く、このような水流入穴11aを有する電極11(α)においては、腐食抑制効果が更に大きくなる(酸素水素混合ガス発生装置1の電源装置50における水供給部22による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行う構成は、液面レベルの検出を介することなく単に水供給部22による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うことが可能であることは勿論である)。
更に、複数並行して設けられる電極11,12のうち最も下流側の電極12(λ)には、水が流出する水流出穴12aが設けられるとともに、最も下流側の電極12(λ)と最も下流側の電極12(λ)に対し上流側に隣接する電極11(γ)間に供給された水を水流出穴12aを介して流出させる水流出部26を有し、水流出部26は、水の流出を間欠的に行うことにより、より詳しくは、複数並行して設けられる電極11,12のうち最も下流側の電極11,12には、水が流出する水流出穴12aが設けられるとともに、最も下流側の電極12(λ)と最も下流側の電極12(λ)に対し上流側に隣接する電極11(γ)間に供給された水を水流出穴12aを介して流出させる水流出部26と、隣接する電極11(γ),12(λ)間に供給された水の液面レベルを検出する検出器120と、を有し、水流出部26は、検出器120により検出された液面レベルに基づいて水の流出を間欠的に行うことにより、電極の腐食を抑制することができる。すなわち、電極の腐食は水が流動している状態で電気分解を行うときに生じやすく、水流出部26による水の流出がオフのときには、隣接する電極11(γ),12(λ)間における水の流動が少なくなり、電極11(γ),12(λ)の腐食を抑制することができる。電極11(γ),12(λ)の腐食は水が浸漬する水流出穴12aで生じることが多く、このような水流出穴12aを有する電極12(λ)においては、腐食抑制効果が更に大きくなる。
なお、上述した他の実施形態において、酸素水素混合ガス発生装置1の電源装置50は、水供給部22による水の供給がオンのときに、電流の供給をオフとする制御を行うとともに、水供給部22による水の供給がオフのときに、電流の供給をオンとする制御を行うこととしているが、水供給部22は、電源装置50による電流の供給がオンのときに、水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、電源装置50による電流の供給がオフのときに水の供給を相対的に多くする制御を行うこととしても所要の効果を奏することができる。
より詳しくは、複数並行して設けられる電極11,12のうち最も上流側の電極11(α)には、水供給部22により供給される水が流入する水流入穴11aが設けられるとともに、水流入穴11aが設けられる最も上流側の電極11(α)と最も上流側の電極11(α)に対し下流側に隣接する電極12(β)間に供給された水の液面レベルを検出する検出器110を有し、水供給部22は、検出器110により検出された液面レベルに基づいて水の供給を行うとともに、電源装置50による電流の供給がオンのときに、水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、電源装置50による電流の供給がオフのときに水の供給を相対的に多くする制御を行うこととしても水の流動が少ないときに電気分解を行うことができ、電極の腐食を抑制することができる(酸素水素混合ガス発生装置1の水供給部22における電源装置50による電流の供給がオンのときに、水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、電源装置50による電流の供給がオフのときに水の供給を相対的に多くする制御を行う構成は、液面レベルの検出を介することなく単に電源装置50による電流の供給がオンのときに、水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、電源装置50による電流の供給がオフのときに水の供給を相対的に多くする制御を行うことが可能であることは勿論である)。
[吸引装置の構成]
図31は、本発明の実施形態に係る吸引装置の構成を示す図、図32は、同吸引装置の構成を示す別の図、図33は、同吸引装置の吸引具の構成を示す図である。
図31乃至図33を参照して本発明の実施形態に係る吸引装置2の概要を説明すると、吸引装置2は、上述した酸素水素混合ガス発生装置1および吸引具90を有している。図31および図32の酸素水素混合ガス発生装置1は、燃焼反応器30および発電機40を除いた構成としており、電気分解装置10、水供給装置20、電源装置50、および選択部80を有している。
吸引装置2は、酸素水素混合ガス発生装置1により発生した酸素水素混合ガスを吸引する器具であり、吸引具90は、供給管91および短尺な管93を有している。
すなわち、供給管91は、酸素水素混合ガス発生装置1により発生した酸素水素混合ガスを流通させて所定の位置まで供給するための管である。供給管91は、酸素水素混合ガスを噴出させる噴出口92を有しており、噴出口92から酸素水素混合ガスを吸引することができる。
短尺な管93は、噴出口92と連通するように供給管91の側周面に設けられており、短尺な管93から酸素水素混合ガスを吸引することができる。短尺な管93は、2本設けることとしており、鼻等に挿入することができる。
なお、供給管91は、母管91´、第1の管91a、および第2の管91bを有している。母管91´は、始端側を酸素水素混合ガス発生装置1の第3のガス流通管21b´´と接続して連通している。第1の管91aおよび第2の管91bは、母管91´の終端側から二股に分岐した分岐管であり、始端側を母管91´の終端側とするとともに、噴出口92を終端側としている。第1の管91aおよび第2の管91bは、環状をなすように、終端側で接続して連通している。
このような構成の吸引装置2を、第1の管91aおよび第2の管91bを回り込むようにユーザの顔に配置することにより、酸素水素混合ガスを鼻等から容易に吸引することができる。上述の如く、本発明の酸素水素混合ガスにより、体内における原子酸素から酸素イオンに変わった際の免疫力のアップと原子水素が水素イオンに変わった際のハイドロキシラジカルの中和と、原子水素からの電子放出による、細胞の還元を図ることができ、本発明の酸素水素混合ガスは、免疫力向上剤、免疫性疾患の治療剤または予防剤としても用いることができる。
吸引装置2は、図34に示すように、供給管91を分岐することなく一本として口および鼻を覆うマスク94に接続して連通し、ユーザが口や鼻から酸素水素混合ガスを吸引することとしてもよい。
また、図35に示すように、供給管91を分岐することなく一本として、その終端側を固定具95に接続して連通させる。固定具95は、ヘッドホンの如きユーザの頭に固定するためのものであり、固定具95には、J字状に伸びて所定に揺動する揺動管96が設けられている。揺動管96は、始端側96´を供給管91の終端側と接続して連通し、終端側に酸素水素混合ガスが噴出する噴出口92が設けられている。揺動管96は、始端側96´を支点として揺動させながら位置の調整を行うことができ、噴出口92をユーザの鼻の近傍に位置させてユーザは鼻からから酸素水素混合ガスを吸引することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく種々の応用実施、変形実施が可能であることは勿論である。
例えば、上述した実施形態にあっては、極性反転回路54は、スイッチング素子のスイッチング操作により、第1の電路60による直流電流のオン状態と第2の電路70による直流電流のオン状態との間に、直流電流のオフ状態を介在させることとしているが、図36に示すように、オフ状態を実質的に介在させずに第1の電路60による直流電流のオン状態から第2の電路70による直流電流のオン状態に反転させることとしてもよい。
この場合においては、第1の電路60による直流電流のオン状態では、第2の電路70は直流電流のオフ状態となり、第2の電路70による直流電流のオン状態では、第1の電路60は直流電流のオフ状態となり、第1の電路60および第2の電路70はそれぞれ電流を間欠的に供給する構成となっている。
また、上述した実施形態にあっては、水供給装置20は、ポンプ22bをチューブポンプとして脈動させながら水を間欠的に供給することとしているが、チューブポンプ以外のポンプとしてもよく、更に図37に示すように、水が流通する管22aにバルブ22cを設け、タイミング設定部22dにより所定のタイミングを設定しつつバルブ22cの開閉により水を間欠的に供給することとしても所要の効果を奏する。
更に、図38に示すように、上述した実施形態の水供給部22を第1の水供給部22とするとともに、電極11,12の上方側から散水するように水を供給する第2の水供給部25を有することとしてもよい。
この場合にあっては、水の供給を第1の水供給部22と第2の水供給部25により分けて行うことができ、水流入穴11aに向けて供給される水の供給量を少なくして、電極の腐食の抑制効果を更に大きくすることができる。
なお、図39に示すように、第1の水供給部22を省略し水の供給を第2の水供給部25のみからとすることとすれば、水等が流通する方向において最も上流側の電極11(α)の下部側に設けられた水流入穴11aを省略することができ酸素水素混合ガス発生装置1の製造コストを低減させることができる。
また、図示しないが挟持板8の下部側に水流入穴を設けるとともに、挟持板9の下部側に水流出穴を設け、更に、電極11(α)と挟持板8との間および電極12(λ)と挟持板9との間に所定の間隔を設け、挟持板8の水流入穴を介して電極11(α)と挟持板8との間に水を流入させ、挟持板9の水流出穴を介して電極12(λ)と挟持板9との間から水を流出させることとしてもよく、この場合にあっては、電極11(α)における水流入穴11a、電極12(λ)における水流出穴12aを省略することができる。
更にまた、図40および図41に示すように、腐食を抑制するための材料30は、水流入穴11aおよび水流出穴12aのみに設けることとしても所要の効果を奏することができる。
更に上述した実施形態にあっては、水等が流通する方向において最も上流側の電極11(α)には、下部側に水が流入する水流入穴11aが設けられ、最も上流側の電極11(α)に隣接する電極12(β)から水等が流通する方向において最も下流側の電極12(λ)に隣接する電極11(γ)には、上部側に水が溢流するように流通するとともに、酸素水素混合ガスが流通する流通穴11b、12bが設けられ、最も下流側の電極12(λ)には、上部側に酸素水素混合ガスが流出するガス流出穴12cが設けられるとともに、下部側に水が流出する水流出穴12aが設けられることとしているが、図42および図43に示すように、全ての電極11,12で、電極11,12間において水が流通する水流通穴11a1´,12a1´を下部側に設けるとともに、酸素水素混合ガスが流通するガス流通穴11b1´,12b1´を上部側に設け、電気分解装置10は、水供給部22および水流通穴11a1´,12a1´を介して水を供給することにより、電極11,12を上下方向の中間位置まで水に浸漬しつつ上部側は空気中に露出した構成とし、ガス流通穴11b1´,12b1´は、水等の流通方向と交差する方向に沿ってスリット状にかつ長尺状に延びて、ガス流通穴11b1´,12b1´の側方の寸法(X´)の電極11,12の側方の寸法(X)に対する比(A)を0.6~0.9とし、ガス流通穴11b1´,12b1´の高さ寸法(Y´)のガス流通穴11b1´,12b1´の側方の寸法(X´)に対する比(B)を0.02~0.1とし、ガス流通穴11b1´,12b1´の高さ寸法(Y´)の電極11,12間の間隙の寸法(Z)に対する比(C)を1~5とすることとしても所要の効果を奏することができる。
α:水等が流通する方向において最も上流側の電極
β:最も上流側の電極に隣接する電極
γ:最も下流側の電極に隣接する電極
λ:最も下流側の電極
A:X´のXに対する比
X:電極11,12の側方の寸法
X´:ガス流通穴11b,12bの側方の寸法
B:Y´のX´に対する比
X´:ガス流通穴11b,12bの高さ寸法
C:Y´のZに対する比
Y:電極11,12間の高さ寸法
Y´:ガス流通穴11b,12bの高さ寸法
Z:電極11,12間の間隙の寸法
h:スリット高さ
1:酸素水素混合ガス発生装置
2:吸引装置
8,9:挟持板
10:電気分解装置
10a:電気分解室
11:第1の電極
11´:縁部
11a,11a1´:水流入穴
11A:周縁部
11A´:内周縁部
11A´´:外周縁部
11b,11b1´:流通穴
11b1:下端位置
11b2:上端位置
11b´:閉塞した電極部分
12:第2の電極
12´:縁部
12a,12a1´:水流出穴
12A:周縁部
12A´:内周縁部
12A´´:外周縁部
12b,12b1´:流通穴
12b1:下端位置
12b2:上端位置
12b´:閉塞した電極部分
12c:ガス流出穴
12c1:上端位置
12c2:下端位置
12c´:閉塞した電極部分
13:パッキン
14:締結部材
14a:ボルト
14b:ナット
15a1,15a2,15a3:貫通穴
15a2´:内側
16:管部材
16a:外面側
20:水供給装置
21:水貯留部
21´:ポンプ
21a:第1の水貯留部
21a´:第1のガス流通管
21a´´:管
21b:第2の水貯留部
21b´:第2のガス流通管
21b´´:第3のガス流通管
22:水供給部(第1の水供給部)
22a:管
22b:ポンプ
22d:タイミング設定部
23:クラスター処理部
23a:クラスター板
23b:銅板
24:管
25:第2の水供給部
26:水流出部
26a:配管
26b:バルブ
26c:ポンプ
30:腐食を抑制するための材料
35:被写体
40:発電機
50:電源装置
51:交流電源
52:直流変換部
52a:平滑部
53:波形制御部
54:極性反転部
55:電流制御部
60:第1の電路
70:第2の電路
80:選択部
90:吸引具
91:供給管
91´:母管
91a:第1の管
91b:第2の管
92:噴出口
93:短尺な管
94:マスク
95:固定具
96:揺動管
96´:始点側
100:冷却装置
101:供給ファン
110,120:検出器

Claims (14)

  1. 電極を用いて水の電気分解を行う電気分解装置と、前記電極に所定の電流を供給する電源装置と、を有し、酸素水素混合ガスを発生させる酸素水素混合ガス発生装置であって、
    前記電極は、所定の間隔を置いて複数並行して設けられ、前記電極に、前記水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通する流通穴が設けられ
    前記流通穴は、上流側の前記流通穴を下流側に隣接する電極に投影したときに前記投影した前記上流側の流通穴が前記下流側に隣接する電極に設けられた前記流通穴以外の閉塞した電極部分と重なるように設けられ、
    前記流通穴の面積は、前記下流側に行くにしたがって小さくなることを特徴とする酸素水素混合ガス発生装置。
  2. 電極を用いて水の電気分解を行う電気分解装置と、前記電極に所定の電流を供給する電源装置と、を有し、酸素水素混合ガスを発生させる酸素水素混合ガス発生装置であって、
    前記電極は、所定の間隔を置いて複数並行して設けられ、前記電極に、前記水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通する流通穴が設けられ、
    前記流通穴は、隣接する前記電極間において千鳥状に設けられ、
    前記流通穴の面積は、下流側に行くにしたがって小さくなることを特徴とする酸素水素混合ガス発生装置。
  3. 電極を用いて水の電気分解を行う電気分解装置と、前記電極に所定の電流を供給する電源装置と、を有し、酸素水素混合ガスを発生させる酸素水素混合ガス発生装置であって、
    前記電極は、所定の間隔を置いて複数並行して設けられ、前記電極に、前記水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通する流通穴が設けられ、
    前記電極に前記水を間欠的に供給する構成の水供給部を有し、前記電気分解装置は、前記電極に前記水を間欠的に供給する構成とし、
    前記水供給部により供給される水が流入する水流入穴が設けられるとともに、
    前記複数並行して設けられる電極のうち最も上流側の電極と前記最も上流側の電極に対し下流側に隣接する電極間に供給された水の液面レベルを検出する検出器を有し、
    前記水供給部は、前記検出器により検出された液面レベルに基づいて前記水の供給を行い、前記電源装置は、前記水供給部による水の供給がオンのときに、前記電流の供給をオフとする制御を行うとともに、前記水供給部による水の供給がオフのときに、前記電流の供給をオンとする制御を行うことを特徴とする酸素水素混合ガス発生装置。
  4. 電極を用いて水の電気分解を行う電気分解装置と、前記電極に所定の電流を供給する電源装置と、を有し、酸素水素混合ガスを発生させる酸素水素混合ガス発生装置であって、
    前記電極は、所定の間隔を置いて複数並行して設けられ、前記電極に、前記水が溢流するように流通および/またはミスト状の水が流通する流通穴が設けられ、
    水が流出する水流出穴が設けられるとともに、
    前記複数並行して設けられる電極のうち最も下流側の電極と前記最も下流側の電極に対し上流側に隣接する電極間に供給された水を前記水流出穴を介して流出させる水流出部と、
    前記隣接する電極間に供給された水の液面レベルを検出する検出器と、を有し、
    前記水流出部は、前記検出器により検出された液面レベルに基づいて前記水の流出を間欠的に行うことを特徴とする酸素水素混合ガス発生装置。
  5. 前記流通穴は、前記隣接する電極間において下端側の位置を一致させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  6. 前記流通穴は、貫通穴とするとともに、少なくとも前記貫通穴の周縁部に液状ガスケットを塗布して膜状に設けることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  7. 前記流通穴は、前記水の流通方向と交差する方向に沿って長尺状に延びることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  8. 前記電源装置は、前記電流のオン時間を制御して前記電流の波形の制御を行い前記電流を間欠的に供給する構成を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  9. 前記電源装置は、前記水供給部による水の供給がオンのときに、前記電流の供給をオフとする制御を行うとともに、前記水供給部による水の供給がオフのときに、前記電流の供給をオンとする制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  10. 前記水供給部は、前記電源装置による電流の供給がオンのときに、前記水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、前記電源装置による電流の供給がオフのときに前記水の供給を相対的に多くする制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  11. 前記水供給部により供給される水が流入する水流入穴が設けられるとともに、
    前記隣接する電極間に供給された水の液面レベルを検出する検出器を有し、
    前記水供給部は、前記検出器により検出された液面レベルに基づいて前記水の供給を行うとともに、前記電源装置による電流の供給がオンのときに、前記水の供給を相対的に少なくする制御を行うとともに、前記電源装置による電流の供給がオフのときに前記水の供給を相対的に多くする制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  12. 水が流出する水流出穴が設けられるとともに、
    前記複数並行して設けられる電極のうち最も下流側の電極と前記最も下流側の電極に対し上流側に隣接する電極間に供給された水を前記水流出穴を介して流出させる水流出部を有し、
    前記水流出部は、前記水の流出を間欠的に行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の酸素水素ガス発生装置。
  13. 隣接する前記電極の縁部間にパッキンが介在するとともに、前記電極の縁部および前記パッキンに貫通穴を設け、前記電極の縁部の貫通穴および前記パッキンの貫通穴に管部材を挿通しつつ前記管部材に更に締結部材を挿通し、前記締結部材により、前記隣接する電極の縁部間に前記パッキンを介在させた状態で前記電極の縁部間を圧接するように締結することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
  14. 前記パッキンの貫通穴の穴径と前記パッキンの貫通穴に挿入される前記管部材の外径を略同等とするとともに、前記パッキンを弾発性を有する材料により構成して、前記締結部材により、前記電極の縁部間に前記パッキンを介在させた状態で前記隣接する電極の縁部間を圧接するように締結することにより、前記パッキンの貫通穴が内側に延びて前記パッキンの貫通穴の穴径が小さくなり前記管部材の外面側と前記パッキンの貫通穴の内側とが密着するように構成することを特徴とする請求項13に記載の酸素水素混合ガス発生装置。
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