JPH04118455U - 水素・酸素混合ガス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造が簡単で、安全性が高い水素・酸素混合ガ
ス発生装置を提供する。 【構成】水分解セル３から送られてきた水素ガスと酸素
ガスと水とを気液分離して貯蔵するための気液分離手段
６と、気液分離手段６中の水面位検出手段７、８と、気
液分離された水と混合ガス圧利用して電解水貯蔵手段へ
還流させるための２つの水還流手段１４、１６であっ
て、１つは前述水面位検出手段からの信号により開閉
し、他の１つは常時開であるものと、を有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は固体高分子電解質（以下ＳＰＥという）セルを用いた水電解式の水 素・酸素混合ガス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＳＰＥセルを用いた従来の水素・酸素混合ガス発生装置の流路構成を図２に示 す。同図において３は内部に陽極室４と陰極室５を備えたＳＰＥセルである。ポ ンプ２により水タンク１から流路１３を経て強制的に該陽極室４に供給された水 は直流電源１２から与えられた電力により電解され、陽極室４で酸素ガスを、陰 極室５では水素ガスを発生する。この時、酸素ガスは電気分解されなかった余剰 の水とともに、一方水素ガスは電気分解に伴ない陽極から陰極へ移動したわずか な水とともに気液分離タンク６へ送り込まれる。気液分離タンク６では、これら ガスと水とは比重の差により分離される。

【０００３】 気液分離タンク６上方に分離された水素・酸素混合ガスは調圧器１０により所 定の圧力に調圧され、ガス出口１１に接続されるバ−ナ等に供給される。一方、 気液分離タンク６下方に分離された水は、内部のガスの圧力を利用して、水面検 知センサ７および８からの信号により開閉する電磁弁９および流路１４を経て大 気に開放され水タンク１へ断続的に戻される。ここで電磁弁９の動作は、気液分 離タンク６中の水面が上限検知センサ７を越えると開となり、下限検知センサ８ より下がると閉となるよう電気的に接続されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

水電解セルでは、とりわけＳＰＥセルにおいては、セルに送り込まれる水量の 管理が極めて重要である。なぜなら、水は電気分解の原料であるばかりでなく電 気分解に伴ない生じる熱をセル外部へ持ち出す役目をしているからである。万が 一、水が不足状態となれば、セル内部の温度上昇によりＳＰＥセルや電極等に大 きなダメ−ジが加わるばかりでなく、両極がショ−トして発火する危険性がある 。

【０００５】 しかるに従来の装置においては、セルへの水の供給が過不足状態になったこと を検知する機構が設けられていない。これは、従来の流路機構を用いて過不足状 態を検知しようと思えば、流路１３または流路１４に流量センサ等の高価で電気 的処理の煩雑な校構を取り付けなければならないためと、流量のセンサの信頼性 に問題があるためである。

【０００６】 本考案はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的とす るところは、構造が簡単で、かつ安価な水量検知機能を有する、安全性の高い水 素・酸素混合ガス発生装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そこで、このような課題を解決するためになしたのが、水電解セルと電解液貯 蔵手段と気液分離手段と水面位検出手段と第１の水還流手段と第２の水還流手段 とを有し、 水電解セルはＳＰＥセルを有し、電解水貯蔵手段から送り込まれた水を電解に より水素ガスとを発生させるものであり、 気液分離手段は、水電解セルから送られてきた酸素ガスと水素ガスと水とを気 液分離するとともに、これらを一時貯蔵するためのものであり、 水面位検出手段は気液分離手段中に貯った水面位を検出するためのものであり 、 第１の水還流手段と第２の水還流手段とは気液貯蔵手段中の水を水素・酸素 混合ガスのガス圧を利用して電解水貯蔵手段へ戻すためのものであって、 第１の水還流手段は水面位検出手段からの信号によりその流路を開閉するよう 構成してあり、 第２の水還流手段は電解水貯蔵手段と気液分離手段の水貯蔵部とを常時連通す るよう構成したものである、水素・酸素混合ガス発生手段装置の考案である。

【０００８】

【作用】 電解水貯蔵手段と気液分離手段の水貯蔵部とを常時連通する第２の水還流手段 を設けることにより、ＳＰＥセルよりガスとともに送られてきた水を電解水貯蔵 手段へ還流させることができる。この還流量をＳＰＥセルの冷却に必要な水量に 設定することで異常発熱を伴うことなく運転を続けることができる。ＳＰＥセル への水の供給量が、その冷却に必要な水量以下になると気液分離タンクの水面が 下限レベルを大きく下回るため、気液分離タンクの下限センサの未検知状態が続 く。これを信号処理し、アラ−ム機能を持たせれば発熱によるセルの劣化を未然 に防ぐことができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を好適な実施例を用いて説明する。 図１は本考案の一実施例に係る水素・酸素混合ガス発生装置の流路構成図であ る。同図において、３は内部に陽極室４と陰極室３を備えたＳＰＥセルで、ポン プ２により水タンク１から流路１３を経て強制的に該陽極室４に供給された水を 、直流電源１２から与えられた電力により水分解し、陽極室４で酸素ガスを、陰 極室５では水素ガスを発生させる。この時酸素ガスは電気分解されなかった余剰 水とともに、一方水素ガスは電気分解に伴い陽極から陰極へ移動したわずかな水 とともに、気液分離タンク６へ送り込まれる。気液分離タンク６ではこれらのガ スと水とを比重の差により分離する。タンク上方に分離されたガスは調圧器１０ により所定の圧力に調整され、ガス出口１１に接続されるバ−ナ等に供給される 。

【００１０】 一方、タンク６の下方に分離された水は、上方のガス圧を利用して、あらかじ めセルの冷却に必要な水量だけが流れるようニ−ドルバルブ１５により適当に調 整された常に開状態の流路１６および水面検知センサ７および９からの信号によ り開閉する電磁弁９を途中設けた流路１４を経て、大気に開放された水タンク１ に連続的または断続的に戻る。ここで電磁弁９の動作は気液分離タンク６の水面 が上限センサ７の検知レベルを越えると開となり、その水面が下限センサ８の検 知レベルより下がると閉となるように各センサと接続されている。また、下限セ ンサには連続して一定時間以上水を検知しないと装置全体を停止させるアラ−ム 回路が設けてある。

【００１１】 上述のように構成された本考案の装置は、ガスとともにＳＰＥセル３より気液 分離タンク６に送り込まれた水のうちＳＰＥセル３の冷却に必要な水量分は流路 １６より連続的に水タンク１へ戻されるが、それ以上の水量分については液面セ ンサ７および８からの信号により開閉する電磁弁９を設けた流路１４を経て断続 的に水タンクに戻される。ここでＳＰＥセル３に送られる水が不足状態となり、 気液分離タンク６に送り込まれる水量がＳＰＥセル３の冷却に必要な水量以下と なれば、電磁弁９が閉の状態であっても気液分離タンク６の水面は下がりつづけ 、そして下限センサ８の検知レベルを下回り、センサ８は未検知状態が続く。設 定時間以上その状態が続くと、アラ−ム回路作動により装置は停止し、ＳＰＥセ ル３の内部の発熱によるＳＰＥや電極等の劣化を未然に回避することができる。

【００１２】

【考案の効果】

従来の流路機構に、新たに常時連通する流路を設けることにより、構造が簡単 かつ安価な水量検知機能を有した安全性の高い水素・酸素混合ガス発生装置を提 供するもので、産業上の発達に寄与すること非常に大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例である水素・酸素混合ガス発
生装置の流路図である。

【図２】従来装置の流路図である。

【符号の説明】

１ 電解水貯蔵タンク ２ ポンプ ３ ＳＰＥセル ６ 気液分離タンク ７、８ 液面センサ ９ 電磁弁 １０ 調圧器 １２ 直流電源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水電解セル（３）と電解水貯蔵手段
   （１）と気液分離手段（６）と水面位検出手段（７、
   ８）と第１の水還流手段（１４）と第２の水還流手段
   （１６）とを有し、水分解セル（３）は固体高分子電解
   質を有し、電解水貯蔵手段（１）から送り込まれた水を
   電解することにより水素ガスと酸素ガスとを発生させる
   ものであり、 気液分離手段（６）は、水電解セルから
   送られてきた酸素ガスと水素ガスと水とを気液分離する
   とともに、これらを一時貯蔵するためのものであり、水
   面位検出手段（７、８）は、気液分離手段（６）中に貯
   った水面位を検出するためのものであり、第１の水還流
   手段（１４）と第２の水還流手段（１６）とは気液貯蔵
   手段（６）中の水を水素・酸素混合ガスのガス圧を利用
   して電解水貯蔵手段（１）へ戻すためのものであって、
   第１の水還流手段（１４）は水面位検出手段（７、８）
   からの信号によりその流路を開閉するよう構成してあ
   り、第２の水還流手段（１６）は、電解水貯蔵手段
   （１）と気液分離手段（６）の水貯蔵部とを常時連通す
   るよう構成したものである、水素・酸素混合ガス発生装
   置。