JPH02149690A

JPH02149690A - 水素ガス供給装置

Info

Publication number: JPH02149690A
Application number: JP63304525A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Nakagawa; 中川　一也
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、水素ガス発生装置に関する。さらに詳しく
は、水電解式水素ガス発生手段を備えてなり、水素ガス
を一定流量で供給することができる水素ガス発生装置に
関する。

（ロ）従来の技術従来から、水素ガスはガスクロマトグラフィのキャリア
ガスやＦＩＤ％ＦＰＤ等の検出器用ガスとして汎用され
ている。このような水素ガスの利用分野においては、水
素ガスはできるだけ安定した流量で供給されることがそ
の目的から望ましく、また、水素ボンベ等を用いずにで
きるだけ純粋な水素を長期間に亘って供給できることが
望まれる。

そこで、最近、固体電解質を用い水を原料として電解法
でリアルタイムに水素ガスを発生させるモジュール、い
わゆる水電解式水素発生セル（「公害と対策」第１８巻
第１θ号、公害対策技術同友会発行、１９８２年）を水
素ガス供給装置に利用することが行われている。

かかる水素ガス供給装置は、上記水循環路を備えた水電
解式水素発生セルから延設されるガス供給路に、水分離
トラップ及び水吸収剤充填カラムからなる水分除去手段
と、圧力スイッチと、流路抵抗を制御する圧力レギュレ
ータとをこの順に付設してなるものである。そして、圧
力スイッチは、圧力の変動を補償すべく流路の開閉をリ
レー制御的に行って水素ガス供給流路を略一定に保つべ
く設けられたものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、上記圧力スイッチは機賊的な一種のデジ
タルスイッチであるために流路を開く際の圧力と閉じる
際の圧力には一定の幅があり、この開閉間の圧力差によ
って水素ガス供給圧に振動が生じ、これが伝搬して供給
流量の変動が生じ易いという問題があった。

ことに、ガスクロマトグラフィやその検出器のキャリア
ガスの供給装置として用いる場合には、かかる流量の変
動は、ベースラインやバックグラウンドの変動につなが
るものであり、これをできるだけ回避することが望まれ
る。

この発明は、かかる状況下なされたものであり、ことに
安定した流量で水素ガスを供給することができる水素ガ
ス供給装置を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段かくしてこの発明によれば、電流可変電源を備えた水電
解式水素ガス発生手段と、この水素ガス発生手段から水
分除去手段を介して延設される水素ガス供給管と、この
水素ガス供給管の途中に所定間隔で付設された二つの圧
力センサと、この圧力センサ各々の出力の竿を検知し、
かつこの出力差が所定値に保たれるように上記水電解式
水素ガス発生手段における電流可変電源の供給電流を制
御しうる制御部とを備えてなる水素ガス供給装置が提供
される。

この発明は、水素ガス発生手段から延設される水素ガス
供給管に二つの圧力センサーを設けると共に、この圧力
センサーの出力差が一定に保たれるように直接水電解式
水素ガス発生手段の電流可変電源をフィードバック制御
するよう構成した点を最大の特徴とする。

この発明における水電解式水素ガス発生手段としては、
前述した公知の水電解式水素ガス発生セルを利用するこ
とができ、水の電解により水素ガスを連続的に発生放出
できるものであればいずれも適用することができる。

この発明における水分除去手段としては、水分離トラッ
プ及び水吸収剤充填カラムをシリーズで組合わせたもの
が適しており、この水吸収剤としてはシリカゲル、塩化
カルシウム等の一般的な吸湿剤を用いることができる。

この発明における各々の圧力センサとしては、いわゆる
圧電型圧力センサ、半導体型圧力ヤンサ等の管路へ埋め
込み可能な小型のものを用いるのが適している。

上記二つの圧力センサの付設位置は、共に上記水除去手
段の後段とされる。また両正カセンサは通常の水素ガス
供給流量（数１０〜数１００ＲＱＺ分）下で流路抵抗に
より充分に圧力差が生じる程度の間隔を６って付設する
のが適しており、この圧力差を確保するために両正力セ
ンサ間の管路には、細管等の抵抗管や前記した水吸収剤
充填カラムを介設するのが一つの好ましい態様である。

この発明における制御部は、上記両正力センサの出力差
を検知する比較回路及びこの出力差が所定値となるよう
リアルタイムに制御する電流可変電源の制御回路で構成
することができ、場合によってはマイクロコンピュータ
を用いて時分割制御することも可能である。なお上記所
定値は、外部入力により意図する水素ガス流量に応じて
変動設定できるように構成するのが適している。

（ホ）作用二つの圧力センサの出力差は、この間の管路の抵抗と通
過する水素ガス流量の積に対応するため、この出力差は
水素ガス流量に比例する。従って、この出力差が一定と
なるように電流可変電源の電流をコントロールして水電
解式水素ガス発生手段からの水素ガス発生量を調整する
ことにより、水素ガス流量が一定に保たれることとなる
。そして電源電流のコントロールは上記二つの圧力セン
サによりリアルタイムに行われるため脈動等の現象が防
止されることとなる。

（へ）実施例第１図に示すｌは、この発明の水素ガス供給装置の一実
施例を示す構成説明図である。図に示すごとく、水素ガ
ス供給装置ｌは、電流可変電源２１、水電解式水素発生
セル２２、水槽２３、セル２２への水循環流路２５及び
送液ポンプ２４で構成される水電解式水素ガス発生手段
２と、水電解式水素発生セル２２から水素ガス供給口８
へ延設される内径１ｘｘのステンレス製の水素ガス供給
管３とから基本構成されてなる。ここで水電解式水素発
生セル２２は、固体電解質としてナフイヨン（ＮＡＦ　
Ｉ　ＯＮ”　）膜を用いこの膜の両面に各々水流路を構
成する発泡ニッケル層を介して一対の電解用電極（Ｔｉ
製）を配設したモジュールを内蔵してなる口径８４■、
厚み約３２３１１１１のステンレン製セルからなる。そ
してこの各電解用電極は電源２！に接続され、また水流
路は水循環流路２５に接続されている。なお、セル２２
の水素ガス発生量は、電解電流１４Ａで１０３村／分、
１６Ａで１１８１１２／分である。

一方、水素ガス供給管３には、水分離トラップ４１及び
シリカゲル充填カラム４２からなる水分除去手段４、第
１圧カセンサ５Ａ、シリカゲル充填カラム６及び第２圧
力センサ５Ｂがこの順で設けられている。ここで第１及
び第２圧力センサ５Ａ、５Ｂとしては、各々市販の拡販
型半導体圧力センサ（圧力範囲０〜６　Ｋ９／　ｃｔａ
’　）を用い、これを上記水素ガス供給管に埋設して取
り付けた。また両正カセンサの取付間隔は約１０ｃｍで
ある。

そして、上記圧力センサ５Ａ、５Ｂからの出力端子は制
御部７に接続されている。この制御部７は、両正カセン
サ５Ａ、５Ｂの出力差（検知圧力差）を検出し、てこれ
が所定の一定値に保たれるように電［２１からの電流を
無段階に制御する回路からなる。ここでこの制御部７と
電流可変電源２１の具体的な回路構成を第２図に示した
。なお、図中９は圧力差を初期設定するボリューム（外
部人力手段）であり、水素ガス流量値に換算した目盛に
より意図する流量を直接設定できるよう構成されている
。なお１０は両正カセンサの出力差の増幅用アンプ、！
ｌは初期設定値とのコンパレータを各々示す。

この回路１とおいては、初期設定に比較して圧力差が小
さいとトランジスタＱ、はカヅトオフの方向に向かい、
その結果コレクタ電位が上昇しくＱ。

のベース電位が上昇し）、トランジスタＱ、を通じてセ
ル２２へ供給される電流が増大される。

方圧力差が大きいと逆に電流が減少される。従って、設
定圧力差、すなわち意図する流量値に応じた電流がセル
２２に供給されることとなる。

かかる水素ガス供給装置ｌにおいては、水電解式水素発
生セル２２から発生した水素ガスは、供給管３に導入さ
れ、水分離トラップ４１．シリカゲル充填カラム４２．
６を介して水素ガス供給口８へ供給されることとなるが
、前述したごとく、二つの圧力センサ５Ａ、５Ｂを利用
した電解電流の制御によりセル２２からの水素ガス発生
量が、水素ガス供給管３を通じての水素ガス供給流量が
一定となるように制御されるため、流量の周期的変動等
を生じない。従って、水素ガスを極めて安定に連続供給
できることとなり、ガスクロマトグラフィに利用した場
合には、ベースライン等の変動を生じることもない。

なお、かかる水素ガス供給装置においては、セル２２や
トラップ４１の内部圧力が限界値を超えないように圧力
センサ、ことに圧力センサ５Ａの値により電解電流の供
給を停止させる制御回路が付設されていてもよい。また
電解電流が許容値を超えないようにリミッタ回路が付設
されていてもよい。とくに実用上、このような安全回路
を付設するのが好ましい態様である。

（ト）発明の効果この発明の水素ガス供給装置によれば、流量の周期的変
動や脈動等を生じることなく水素ガスを安定に連続供給
することができる。

従って、一定の水素ガス流量が要求される種々の機器用
の水素ガス供給装置として有用であり、ことにベースラ
インの変動が問題となるガスクロマトグラフィーにおけ
るキャリアガス、あるいはＦＩＤ、ＦＰＤ、ＦＴＤ等の
検出器用水素の供給手段として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の水素ガス供給装置を示
す構成説明図、第２図は同じくその要部の回路構成図で
ある。ｌ・・・・・・水素ガス供給装置、２・・・・・・水電解式水素ガス発生手段、２１・・・
・・・電流可変電源、２２・・・・・・水電解式水素発生セル、２３・・・・
・・水槽、　　２４・・・・・・送液ポンプ、２５・・
・・・・水循環流路、３・・・・・・水素ガス供給管、４・・・・・・水分除去手段、４１・・・・・・水分離トラップ、４２．６・・・・・・シリカゲル充填カラム、５Ａ・・
・・・・第１圧カセンサ、５Ｂ・・・・・・第２圧力センサ、７・・・・・・制御部、　　８・・・・・・水素ガス供
給口、９・・・・・・ボリューム、ｌＯ・・・・・・増
幅用アンプ、ｌ！・・・・・・コンパレータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１、電流可変電源を備えた水電解式水素ガス発生手段と
、この水素ガス発生手段から水分除去手段を介して延設
される水素ガス供給管と、この水素ガス供給管の途中に
所定間隔で付設された二つの圧力センサと、この圧力セ
ンサ各々の出力の差を検知し、かつこの出力差が所定値
に保たれるように上記水電解式水素ガス発生手段におけ
る電流可変電源の供給電流を制御しうる制御部とを備え
てなる水素ガス供給装置。