JPH08507828A - 電解製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水入口が圧力センサー（３１）を有し、ソレノイドバルブ（３２）の制御により、水をポンプ（３４）によりフィルター（３３）を介して溜（３５）に供給する電解ガス製造装置が提供される。セルチャンバー（１３）は、レベルセンサー（３９）に応答してソレノイドバルブ（４０）を介して前記セルに電解液を送り出す供給ポンプ（３７）及びソレノイドバルブ（３８）により電解液を維持する。ガス出口開口部は、ソレノイドバルブ（４３）を介して、プールマニホールド（４２）に延び、且つそこから洗浄タンク（４８）に延びている。ガスは、槽からマニホールド（４４）を介して真空ポンプ（４７）に除去し、この真空ポンプが前記ガスをドルンラインを含む第一フィルター（４５）と残留水分を除去するための第二フィルター（５０）を介して吸い込む。ポンプ（４７）の後、ガスは、金属メッシュを充填したフラッシュバックアレスター（５１）における水下を通過する。次に、このガスは、水分除去フィルター（５２）及び送り出しポンプ（５３）を移動して、中間ソレノイドバルブ（５４）、出口マニホールド（５５）、及びフラッシュバック状態を検出し信号を送る赤外センサーを含んでなる電子的監視出口フラッシュバックアレスター（５６）への送り出しを制御する最終ソレノイドバルブ（５８）を介して送り出される。

Description

【発明の詳細な説明】 電解製造装置 本発明は、電解製造装置に関する。 本発明は、特に（但し限定されない）、水から燃料又は供給原料として使用さ れる水素と酸素との混合ガスを製造するための電解製造装置への適用に関し、発 明の説明を目的として、このような適用に言及する。しかしながら、本発明は、 技術及び／又は分析使用の酸素と水素との混合物並びにガスの生産を含む他の電 解プロセス等の他の用途に使用できることは理解されるべきである。 水素ガス及び酸素ガスを製造するのに電解を使用することは、周知である。一 般的に、このような装置は、アノードとカソードとを、鉱酸の希薄水溶液を含ん でなる電解液に浸漬して含む電解セルを含んでなっていた。この装置は、一般的 に、水の電解を行うに十分な電圧の直流を流すことにより操作されていた。生成 したガスは、一般的に、セルのヘッドスペースを分割し且つ、一般的にレベル制 御手段等を含むセルデバイダーにより別個に保つことにより、排出流れ中の爆発 性酸素／水素混合物を最小限に抑えるようにしていた。ある種の装置では、塩橋 を利用して２つの分離半セルを接続している。 従来技術装置には、いくつかの欠点がある。爆発の危険がなくなる程度にガス が十分効率的に分離されることがほとんどない。セル半分間の背圧差により、ガ スが妨害されることなく混合する点まで電解液が置換されることがある。さらに 、このような装置の平らな電極表面は、イオン分極を受け、電解を継続するため に過電圧を印加することを必要とする。 本発明は、上記欠点を実質的に軽減し且つ信頼性があり効率的に使用される電 解製造装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的及び利点は、以下の 説明により明らかになるであろう。 前記及び他の目的を達成するため、本発明の一態様によれば、概略、 電解液の入ったハウジングと； 前記電解液の電解によりガスを生じるさせるのに十分な電位差の電極と； 前記電解液を維持するための供給手段と；そして 前記電解により生成したガスの集合手段と、 を含んでなるガス製造装置が提供される。 本装置は、好ましくは水から水素ガス及び酸素ガスの製造に用いられ、このた め、電解液は、好ましくはハロゲン化水素酸、硫酸及び硝酸から選択された無機 酸触媒の希薄水溶液を含んでなる。好ましくは、触媒が塩酸を含んでなる。 前記ハウジングは、電解液に対して耐性のあるいずれかの適当な材料から形成 されてよい。好ましくは、ハウジングは、インピーダンス及びヒステリシス損失 等のハウジングを介した伝導による損失を防止するため絶縁材料から形成される 。ハウジングは、好ましくは維持水の入口及び並びに適切にバルブを付けた入口 及び出口開口部を介してハウジングを出る発生ガスの出口が実質的にシールされ ている。 電極は、いずれかの適当な形態をとることができ、好ましくは予測される電解 条件下で非犠牲的である。例えば、電極は、表面活性触媒を有するか有さない貴 金属、黒鉛又はステンレス鋼等の不活性な導電性基材を含んでなる。好ましくは 、電極は、上に白金ブラックコーティングを付着させたステンレス鋼メッシュ材 料を含んでなる。 電極は、好ましくは使用中の変形及び短絡が最小限とすることができるように ハウジング内に支持される。例えば、電極は、電極を支持する電極フレームに取 りつけてもよい。取りつけフレームにより、ハウジングと関連した位置手段と関 わり合わせて電極間距離を設定してもよい。例えば、ハウジングに溝等を設けて 、フレーム縁を受け入れるようにしてもよい。この場合、フレームと電極アセン ブリーは、ハウジングの上カバー部材によりそこに保持される。 しかしながら、好ましくは、前記電極は、極性が交互であり、且つ電極が絶縁 フレーム部で構成されるステンレス鋼メッシュ電極体を含んでなって、近接平行 形態に積み重ねてハウジングの内部との近接コンフォメーションにより保持でき る一群の電極を形成できるようになっている。また、電極フレームは、前記電極 フレームが隣接電極フレームの対応絶縁部上に位置し且つ導電極用マウントを提 供する導電部を含むことにより、同じ電極の導電極が一緒にバスして、直流供給 の一方又は他方の極に接続できるようにしてもよい。 好ましくは、セルにおけるプレート間の分離を精密制御して、セル間の製造の 一致を確保する。脱イオン化水／塩酸濃度約２．４ｘ１０^-3Ｍの電解液を利用す る等の酸水溶液電解系においては、電極表面間隔が約４ｍｍであると、装置の単 位容積当たり高出力を提供する観点から、使用電流密度が経済的となる。 ４ｍｍよりもはるかに小さい間隔を使用すると、電極の変形及び短絡の危険が 付随する放熱の問題が生じる。驚くべきことに、４ｍｍよりもはるかに大きな間 隔を用いると、一定量の電力消費で標準温度及び圧力で生成するガスの量の観点 での装置の効率が著しく減少する。電極間に拘束された状態で電解液を介しての ガス発生及び上昇流は、電極の反応表面に対して有利な影響を及ぼすことが理論 化されている。例えば、耐電流通過性を付与し、したがって熱として散逸する電 極での分極層は、比較的狭い電極間距離で同伴するガスにより生じる乱流により 破壊してもよいことがそれである。電解液中での滞留移動の拘束も、この現象に 寄与することがある。電極は、好ましくはハウジングの底から離れて支持して、 電解液が循環してハウジング全体の組成を実質的に一致して維持し且つ局部的に 発生した熱の散逸を向上できるようにしてもよい。 したがって、本発明のさらなる態様によれば、概略、電解液の入ったハウジン グと、 前記電解液中に実質的に平行に間隔をおいて配置した複数の実質的に平坦な電 極であって、前記電極の一つづつ交互の電極が、前記電解液の電解を生じるのに 十分な電位差のそれぞれの直流供給極に接続されている電極とを含んでなるガス 製造装置であって、電極間距離が、それにより発生ガスが隣接電極により拘束さ れて、前記電解液中のそれぞれの電極平坦表面で乱流を生じるように選択される ガス製造装置が提供される。 供給手段は、電解プロセスにより消費される電解液をそのまま維持する機能と 一致するいずれかの適当な形態をとることができ、製造されるガスから決定され るであろう。好ましい水素／酸素製造装置において、供給手段は、水の供給であ る。 水供給手段は、幹線（網状）水供給からか、処理水供給原料（もしこれが適当 であるならば）の加圧供給等のいずれかの適当な形態をとることができる。電解 液の水成分は、好ましくは濾過、逆浸透、蒸留又は脱イオン化の一つ以上により 調製した精製水である。水供給の粒子汚染を減少させるために、供給手段は、サ ブミクロンフィルターを備えることが好ましい。 給水が溶解塩等の微量の不純物を含有する場合には、装置は、電流の流れる方 向を周期的に逆にして、電極上への付着性塩の付着を破壊するように構成しても よい。析出した不純物は、不純物が周期的にパージされ且つハウジングをドレン して保全するようにドレン手段を備えていてもよいハウジングの底に落ちるよう にしてもよい。 好ましくは、給水は、電解液レベル及び／又は酸濃度に応答する制御手段を含 む。例えば、給水は、フロート制御バルブ手段、ソレノイド又は他の電気機械式 アクチュエータによりバルブを切り換えるように動作できる電子レベル検出手段 等の制御手段により制御してよい。代替として、制御手段は、重量又はｐＨ検出 センサー手段を含んでもよい。好ましくは、水をハウジングの底に入れる。 好ましくは、供給水を、ハウジングに入れる前に中間槽へ供給する。この中間 槽は、装置からの生産ガス用の水トラップとして構成される。この手段により、 生成ガスに同伴する電解液を含有する酸を、中間槽における供給水によりストリ ップしてハウジングにリサイクルする。 集合手段は、好ましくは開口部を含むハウジングの上部の形態をとり、ハウジ ングの上部に上昇するガスを好ましい電極アセンブリーの上部で集め、且つハウ ジングから運ばれる。好ましくは、開口部は、ガス流に随伴した電解液ミストの 少なくとも一部分をハウジングに戻すためのセパレータ手段を含むかそこに通じ ている。例えば、開口部は、随伴する電解液が集合し易くするような形状及び構 成の通路を含んでなるセパレータを含むかセパレータに通じて、随伴電解液が重 力でセルに戻るようにしてもよい。 このような装置の一例としては、ブラインド端に中空円錐集合部材を有するブ ラインドスリーブを含んでなり、前記円錐集合部材の先端がガス流の実質的に上 流に向いており、前記円錐表面が、そこを通って先端から離れて配置され且つセ パレータの下流ガスの通路を提供する一個以上の排出開口部を有するものが挙げ られる。随伴電解液を有する生成ガスは、スリーブ壁及び端並びに円錐表面に当 たり、そこに随伴電解液の実質的な部分がたまって、スリーブ及び円錐表面を流 下し、ハウジングに滴下して戻る。 装置は、各々自体の供給手段と、電極と、集合手段とを備えた複数のハウジン グ部を含んでなり、各ハウジング部が前記装置のセルアセンブリーを含んでなる ことができる。 装置は、好ましくは装置の一つ以上の状態に応答する制御手段により制御され る電源手段により駆動される。複数のセルアセンブリーを使用する場合には、各 セルアセンブリーがそれぞれの制御電源を備えており、それにより、セルアセン ブリーの個々の電力特性が調節され、信頼のおける動作を促進し、且つ必要又は 所望に応じて各々のセルにおいて異なるプロセス条件を可能とすることが好まし い。 好ましくは、電源用制御手段は、装置の集中制御部の論理的又は物理的部分を 形成し、レベル、組成及び温度等の電解液パラメータ、電圧及び電流等の電力特 性並びに並びにガス排出圧力及び温度等のハウジングの下流の装置の出力側での 条件を制御する。好ましくは、この制御部は、制御できる全ての面を制御するプ ログラム可能論理制御手段を含んでなる。例えば、各セルアセンブリー用電流／ 電圧変動型は、少なくとも一部分を、各セルアセンブリーに関連する温度センサ ー、背圧センサー等を含んでなるセンサー入力に応答するプログラム可能論理制 御手段により制御できる。 好ましくは、装置の出力も、制御手段により監視される。例えば、オペレータ は、ガス生成容積、相対効率、温度、圧力又は化学組成を含むいずれか他の化学 的又は物理的量を制御手段で確認したい時がある。また、このデータは、コント ローラーを介して装置の動作に関する主要な制御データとしても利用できる。 酸性化水の電解用装置は、実質的に化学量論的割合で水素と酸素との爆発性混 合物を生成する。これらの混合物は、そのまま及び比較的広範囲の組成で空気と 混合した状態の両方において爆発性である。したがって、装置は、好ましくはガ ス混合物の発火が起きるのを防止するか軽減する手段を備えている。例えば、装 置を、ハウジング又はその下流にガスを蓄積することがあるデッドスペースを設 計及び／又は制御により最小限とすることができるように構成及び制御してもよ い。 さらに、ハウジングの下流のガス流経路は、フラッシュバックアレスター手段 等の受動制御手段を備えてもよい。例えば、ガス経路は、ガス入口及びガス出口 を有し、ステンレス鋼ウール等の熱マッシブ多孔性材料を充填した一つ以上のフ ラッシュバックアレスターを含むことができる。アレスターハウジングは部分的 に水で満たされてもよく、且つガス入口は導管で水表面下の点まで導かれていて もよい。ガス出口は、水の上の最小限のガススペースからガスを集合する。 使用中のフラッシュバックアレスターの上流からのフラッシュバック状態は 、アレスター水の表面下の入口で消滅するであろう。上流側からのフラッシュバ ックは、ステンレス鋼ウールに拡散し、炎先端がガス混合物の活性温度下に温度 が減少することにより消滅するであろう。 受動系の他に、フラッシュバック状態を検出し且つ好ましいプログラム可能論 理コントローラーにより読み取られ、次に適切に動作してフラッシュバック状態 を除去するセンサー手段を含むフラッシュバックアレスター手段を設けてもよい 。例えば、ガス流経路において衝撃、温度又は赤外若しくは紫外線の一つ以上を 監視するセンサーを設けてもよい。フラッシュバック状態の検出は、コントロー ラーにより解釈され、それからガス流が高速バルブ手段、電流遮断手段等の一つ 以上により遮断又は減少させる。また、検出されるフラッシュバックへの応答は 、ポンプ等の非臨界構成部品を停止させてフラッシュバックを生じる状態の解決 を延ばしている装置の全ての機能を停止させることを含んでもよい。 フラッシュバックアレスターは、センサーと、その反対端に高速バルブを有す る比較的薄くて長いが、低容積のガス用経路を含んでなることができ、これによ りセンサーで伝播しているフラッシュバック状態が、バルブの閉鎖の引き金とな る。センサーとバルブを管のどちらかの端部で対として、管のどちらかの端部か ら伝播されるフラッシュバック状態に応答するようにしてもよい。 生成した水素と酸素との混合物の最終用途は、分離装置の供給原料、熱機関の 燃料電池の燃料、又は分析プロセス及びとりわけ熱量分析、材料の溶接又は切断 等が含まれる。 一実施態様において、ガス出力を要求され次第生成し、内燃機関等の熱機関に 計量供給し、そこで、空気との混合物として使用されるか、誘導チャージの実質 的に全体として使用できる。ガスを貯蔵するのではなく、要求され次第ガスを生 成することが望ましいので、内燃機関は、装置の電源手段に電気エネルギーを供 給する発生手段を備えていてもよい。 したがって、ガス出力を、有用な仕事を行う内燃機関に接続してもよく、また 、内燃機関は、装置の電源手段用電気を発生させる発電手段に接続してもよい。 この手段により、機械的仕事をすることが要求されることのある機関は、過剰の 電力を、装置用供給電力発生に利用できる。 本発明のさらなる態様によれば、概略、 酸性化水電解液の入ったハウジングと、前記電解液中に実質的に平行に間隔を おいて配置した複数の実質的に平坦な電極とを含んでなるガス製造装置であって 、電極間距離が、それにより発生ガスが隣接電極により拘束されて、前記電解液 中のそれぞれの電極平坦表面で乱流を生じるように選択されるガス製造装置を準 備する工程と； 前記電極の一つづつ交互の電極を、前記電解液の電解を生じるのに十分な電位 差のそれぞれの直流供給極に接続する工程と； 前記ハウジングの上部から発生ガスを集合する工程と；及び 前記ハウジングに組成水を供給して電解ガスを置換する工程と、 を含んでなる水素と酸素との混合ガスの製造方法が提供される。 本発明がより容易に理解され且つ実施されるために、以下、本発明の好ましい 実施態様を示す添付図面を参照する。 第１図は、本発明による装置の分解斜視図であり； 第２図は、第１図のハウジングに使用される電極配置の上斜視図であり； 第３図は、第２図の配置の単一電極の上斜視分解図であり； 第４図は、本発明による装置を介したフローダイアグラムであり； 第５図〜第９図は、第４図の装置の制御システムの論理の概略図であり；そし て 第１０〜第１５図は、本発明の装置及び方法の機能特徴の概略図である。 図面に示すように、ハウジング１１及びハウジングカバー１２を含み、前記ハ ウジング１１が５個のセル取りつけチャンバー１３に分割されている電解ガス製 造装置１０が提供される。各セル取りつけチャンバー１３は、電極１５を各１３ 個を含んでなる電極アセンブリー１４を含み、間のアセンブリーにおける一つ置 きの電極が一対の極１６の一方又は他方に接続されている。 電極の各々は、３１６級ステンレス鋼メッシュ体部１７を含んでなる。このメ ッシュ体部は、白金ブラックでコーティングされ、そして絶縁性端部部材２１と 、耐酸性ＰＶＣ製上部及び底部部材２２並びに３１６ステンレス鋼ターミナルア センブリー２３を含むプレートハウジング２０に取りつけられている。プレート ハウジング２０は、本体部１７用支持体としてと、セル内の電極１５の各々の間 のスペーサ及び絶縁体としての両方の役割を果たし、ＰＶＣ部品の場合には、メ ッシュ部１７を受け入れるための溝が付いているとともに、ターミナルアセンブ リー２３とメッシュ１７との電気的一体性を最適化するためのクランプ部材２４ を備えている。 電極１５は、隣接電極１５の絶縁性端部部材２１上に支持されている電極のタ ーミナルアセンブリーと交互になっている。電極アセンブリー１４の物理的及び 電気的一体性は、ステンレス鋼短絡ピン２５により提供される。ターミナルアセ ンブリー２３は、各々ねじ込みステンレス鋼ターミナルポスト２６を含み、そし てそれぞれのターミナルポストは、導電性スタッド３０を受け入れるための極板 １６により電気的に共通とされる。導電性スタッド３０は、ハウジング１１を通 過し、個々の電極アセンブリー１４において各組の電極１５のための外部電気接 続点を提供する。プレートハウジング２０の上部材２２には、発生ガスをチャン バー１３のヘッドスペースに通じさせる垂直溝２７が設けられている。また、メ ッシュ部１７は、絶縁性スチフナー２８により強化されている。 液体及びガスの流路を、第４図に概略示す。第４図において、蒸留水供給によ り、水が、ミクロプロセッサー制御下で、０．３ミクロンまで粒子不純物を除去 する一次ステンレス鋼フィルター３３を通って、圧力センサー３１及びソレノイ ドバルブ３２を介して装置に供給される。ソレノイドバルブ３２が開いている時 、水は２４ボルトポンプ３４を介して吸引される。このポンプもミクロプロセッ サーにより制御され、水は次にさらなるソレノイドバルブ３６を介して容量３０ リットルの溜３５に供給される。溜３５は、３１６級ステンレス鋼で構成され且 つサージングを抑制するための内部バッフルを備えている。 セルチャンバー１３は、ソレノイドバルブ３８により制御される供給ポンプ３ ７及び一列のマニホールドソレノイドバルブ４０を介して各セルに排出すること により選択された電解液レベルに維持される。マニホールドソレノイドバルブ４ ０は、各々セルチャンバー１３内のレベルを監視するミクロプロセッサーのマス ター制御下にあるだけでなく、レベルセンサー３９の制御下にもある。 ハウジングカバー１２にはガス出口開口部４１が設けられており、この開口部 は、放出されたガスを旋回させる逆円錐チャンバーによりセルチャンバーの内部 から上方向に集合ラインに延びている。これにより、随伴している液滴が実質的 に円錐壁に溜まり、それから重力下でセルに戻る。５個のセルの各々で生成した ガスは、個々のソレノイドバルブ４３を介してプールマニホールド４２に通され る。マニホールド４２から、次にガスは、ガスのヘッドスペースを設けた洗浄槽 ４８に供給される。ガスを管を介して洗浄槽４８の底に供給することにより、水 でスクラビングして、フラッシュバックを消滅させるとともに随伴した電解液を 除去する。ガスは、ミクロプロセッサー制御下にある背圧コントローラー４９を 含むステンレス鋼マニホールド４４を介して水槽から取り出される。マニホール ド４４の双出口から、ガスを、二重ヘッド真空ポンプ４７へ通じさせる。この真 空ポンプ４７は、ガスを、液体汚染物（ほとんどが水）をバルブ４６を介して洗 浄タンク４８に戻すドレンラインを含む第一フィルター４５と、残留水分を除去 するためのＣｕｎｏ型二次フィルター５０とを介してガスを吸引する。これによ り、０．３ミクロンまでの水分が除去される。ポンプ４７の後、ガスは、織３１ ６ステンレス鋼メッシュと水を２５ｃｍ入れたフラッシュバックアレスター５１ 内に進む。ガスは、フラッシュバックアレスターの水レベル下に入る。次に、ガ スは、２つのラインでＣｕｎｏ型水分除去フィルター５２に移動し、その後、排 出ポンプ５３に入って、そこで３６ｐｓｉに加圧されて中間ソレノイドバルブ５ ４と、圧力調節機能を有する出口マニホールド５５と、電子的に監視されている 出口フラッシュバックアレスター５６への排出を制御する最終ソレノイドバルブ ５８とを介して排出される。出口フラッシュバックアレスターは、２つの赤外セ ンサーを含んでおり、安全のためにフラッシュバック状態を検出しミクロプロセ ッサーに信号を送る。フラッシュバックが起こったら、赤外センサーは、管を逆 にくる熱の変化を検出する。この変化により、ソレノイドが動作してガスの流れ を遮断する。 装置への入力電力は、ミクロプロセッサーで２４０、１１０、３２、２４、１ ２ボルトから選択できる。出力電圧は最大７．５ボルトまで可変であり、電流定 格は最大１０００アンペアである。典型的には、装置は、電解プロセスに３０ア ンペアで７．５ボルトＡＣ ＲＭＳを利用する。 また、装置は、セル用ポンプアウト施設（ポンプ５７及びソレノイド６２）及 び溜用ポンプアウト施設（ポンプ６０及びソレノイド６３）も備えており、監視 プロセスは、セルチャンバー１３、溜３５、マニホールド４２、出口排出ポンプ ５３における圧力と適当な場合には温度を監視する複数の圧力センサー６１及び 温度センサー６４だけでなく、溜３５及び水トラップフィルター５１におけるレ ベルセンサー６５も含む。 第５図〜第９図において、これらは、それぞれ電力供給、ガス排出、セルのガ スクリアランス、溜トップアップ及びセルトップアッププロセスを示す。これら の図面において、説明的事項はプロセスの説明の必要に応じて含まれており、用 語「ＣＥＬＬ ＶＳ」はセル蒸気ソレノイドバルブを示し、「ＤＶ」ポンプはガ ス排出ポンプを示し、「ＤＶ ＳＯＬ」１及び２は第一、第二及び第三ガス排出 ソレノイドバルブを示し、「ＳＣＶポンプ」はガスをセルのヘッドスペースから 排出するポンプを示し、「ｍａｉｎｓ ｓｏｌ」１及び２は第４図のソレノイド バルブ３２及び３６を示し、「ｗａｔｅｒ ＳＯＬ」１は第４図の装置のソレノ イドバルブ３８を示し、「ｃｅｌｌ ＳＯＬ」は各セルのソレノイドバルブ４０ を示す。 第１０図〜第１５図に示した機能についての概略の説明は、装置及び補助装置 の機能上の特徴を示している。 第１０図は、３つの独立したミクロプロセス制御ポード７０がマスター制御冗 長度を提供し、且つＴＯＫＥＮ−ＲＩＮＧ（登録商標）ネットワークを介してネ ットワーク化されており、ＲＳ−４２２プロトコールインターフェースによりオ ペレータ制御ターミナル（図示せず）と接続している好ましい制御構成を示して いる。各ミクロプロセス制御ボード７０は、それ自体の電力２４ＶＤＣ電源７１ により電力が供給され、３つの電源７１は、バッテリーコントローラー７３によ り制御及び充電されるバックアップバッテリー７２により動的にバックアップさ れる。 最終排出ガスポンプ７４等の幹線ＡＣ電流動作装置は、幹線電流リレースイッ チ７５を介してコントローラーボード７０により切り換えられる。電子フラッシ ュバックアレスターソレノイド７６及びそれらの光学的センサー７７等の有効Ｄ Ｃ供給装置並びに緊急遮断スイッチアレー８０を、主コントローラーボード７０ に応答し且つその入力を提供する２４ＶＤＣサブコントローラーボード８１にバ ス化する。 圧力トランスデューサー８２及び他のソレノイド８３等の受動スイッチセンサ ーは、主コントローラーボード７０に直接入力するか、それにより直接駆動され る。温度センサー８３等のスカラーセンサーは、インターフェース８４により解 釈され、データは、それにより決定される通信プロトコールにより主コントロー ラーボード７０に送られる。可聴アラーム８５は、障害状態に応答して主コント ローラーボードにより駆動される。 第１１図は、セルアセンブリーの各々のための出力制御装置を説明し、且つ読 み取り計測監視ＡＣ供給及びトランス出力への出力９０を有する一次ＡＣ電圧及 び電流トランス８７へのＡＣ幹線供給入力８６を含む。原ＡＣサブ電圧電力を、 主スイッチ９１を介して、バリアク９２〜段階二次ＡＣ電圧・電流トランス９３ 及びセレン整流器９５に接続した三次電圧トランス９４に供給して、ＤＣ電流を 得て、セルアセンブリーを駆動する。 整流器９５出力は、出力ターミナル９７を介してセルアセンブリー電極に接続 したＤＣ電圧・電流トランス９６用入力を提供する。セルアセンブリー電流が流 れ、動作電圧が、パワーコントローラー１０１に応答し且つそれに対する入力を 提供するモニターモジュール１００により監視且つ制御される。モニターモジュ ール１００とパワーコントローラーボード１０１は、相互にＳＣＩインターフェ ース１０２により主コントローラーボード７０に接続されている。バワーコント ローラー１０１は、電力消費及びトランス８７、９３からのゼロクロスオーバー 検出についてのデータを提供するでけでなく、データインターフェース１０２か ら分離した安全オーバーライドコマンドインターフェース１０３からの入力に応 動する。 また、パワーコントローラーは、主スイッチ９１の幹線分離切り換えを行い、 モニターモジュール１００の制御及び過負荷保護によりセルアセンブリーで切り 換える。緊急オーバーライドスイッチ１０４は、安全オーバーライドインターフ ェース１０３に結合して、セルパワーコントロールアセンブリーのためのマニュ アルマスターシャットダウン制御を提供する。 第１２図、第１３図及び第１４図は、明瞭化のために単一ボード及び単一セル アセンブリー１０５を参照して示してある主コントローラーボード７０の制御下 での主要な機能上のガス及び水動作特性の概略図である。オペレータ制御ターミ ナルＲＳ−４２２インターフェース１０６及び安全オーバーライドインターフェ ース１０３は、上記した通りである。 水溜３５は、槽の状態についてデータを主コントローラーボード７０に提供す る低水センサー１０７及び水無しセンサー１１０を備えている。供給ポンプ３７ は、水を、送り出しマニホールド１１１を介して、セルアセンブリー１０５とフ ラッシュバックアレスター５１の両方に供給する。マニホールド１１１中の送り 出し圧力は、水圧センサー６１を介して主コントローラーボード７０により監視 される。 セルアセンブリー１０５は、電解液レベルセンサー３９を含んでおり、それに より制御入力が提供されて、主コントローラーボードが水入口ソレノイドバルブ ４０を操作し且つそれから電解レベルを維持する。また、セルアセンブリーは、 １００〜２００ｋＰａ範囲の圧力センサー６１と、０〜１００℃範囲のＫ熱電対 温度センサー６４とを備えている。温度６４、送り出し及びセル圧力６１センサ ー、供給ソレノイド４０並びにポンプ３７の各々は、制御ボード７０及び安全オ ーバーライドインターフェース１０３の両方に接続される。 電解により生成したガスは、セルアセンブリー１０５から、計量オリフィス１ １２及びガス制御ソレノイドバルブ４３を介してガスマニホールド４２に進み、 そこで流れが他のセルアセンブリー出力１１３からの流れと合流する。ガスマニ ホールド４２は、それ自体の１００〜２００ｋＰａ範囲の圧力センサー６１及び ０〜１００℃範囲の温度センサー６４を備えている。これらのセンサー６１、６ ４は、ガス制御ソレノイドバルブ４３とともに、制御ボード７０及び安全オーバ ーライドインターフェース１０３の両方に接続されている。 ガスは、ガスマニホールド４２から出口１１４を介して水の入ったガス洗浄槽 ４８の底に逆止めバルブ１１５を介して進み、そこでガスを水でスクラビングし て微量の電解液を除去する。ガス洗浄槽は、水レベルセンサー１１６と背圧セン サー４９備えており、水レベルは、主コントローラーボード７０により解釈され て、別個の給水１２２から水が水ポンプ１１７、圧力センサー１２０及びソレノ イドバルブ１２１を介して洗浄タンクに入るのを制御する。水レベルセンサー１ １６、背圧センサー４９、水ポンプ１１７、圧力センサー１２０及びソレノイド バルブ１２１の各々も、安全オーバーライドインターフェース１０３にバス化す る。 洗浄槽４８は、安全オーバーライドインターフェース１０３に応答してガスパ ージも提供することもできるドルンソレノイド１２３及びドレン１２４を介して 主コントローラーボード７０から制御下周期的に排出されてもよい。ガスは、洗 浄槽４８からガスソレノイドバルブ１２５及び導管１２６を介して、制御下で動 作して周期的に蓄積洗浄槽水をソレノイドバルブ４６を介して排水出口１３１に パージする水レベル洗浄槽１３０を含むフィルターアセンブリー１２７に進む。 フィルターアセンブリーから、ガスは、スイッチ１３３により動作し且つそれ 自体の水レベルセンサー１３４とソレノイドバルブ１３５を有する水トラップ型 （水は排水出口１３１に進む）であるガスポンプ１３２、幹線８６に進む。ポン プ１３２により送り出されたガスは、導管１３６を介してフラッシュバックアレ スター５１に進む。この際、ポンプの出力は、導管１３６に配置したガス溜１３ ７により緩衝される。ガス溜１３７は、１００〜２００ｋＰａ範囲の圧力センサ ー６１と、０〜１００℃範囲の温度センサー６４とを備えている。 水マニホールド１１１を介したフラッシュバックアレスター５１への給水は、 ポンプ１３２の水レベルセンサー１３４とフラッシュバックアレスターに関連し た水レベルセンサー１４１との両方に応動する水入口ソレノイド１４０により制 御され、水レベルは、両方ともこの手段により維持できる。フラッシュバックア レスター５１は、出口ソレノイド１４２により排水出口１３１に排出される。 フラッシュバックアレスター５１から、ガスは、主ガスソレノイドバルブ１４ ３を介してガス導管１４４に進み、そこから最終使用（ここでは説明を目的とし てバーナーアセンブリー）に進む。バーナーアセンブリーは、第４図の電子式フ ラッシュバックアレスター５６を含む。この場合の電子式フラッシュバックアレ スター５６は、導管１４４のガス制御ソレノイドバルブ1４７の上流及び下流に それぞれ第一１４５及び第二１４６赤外フラッシュバックセンサーを含んでなる 。第二フラッシュバックセンサーは、バーナージェット１５０のすぐ上流に位置 し、導管１４４を終結させる。フラッシュバックセンサー１４５、１４６は、光 センサードライバーと信号機能の高速増幅を含む制御モジュール１５１により駆 動され、次に、安全オーバーライドインターフェース１０３を駆動して、ＳＣＩ インターフェース１５２により主コントローラーボード７０と導通する。 また、ＳＣＩインターフェース１５２及び安全遮断インターフェース１０３に は、コンソール及び主ボード入力に対しての応動並びにｏｎスイッチ１５４、ｏ ｆｆスイッチ１５５、流量増加１５６及び流量減少１５７スイッチ、バーナー圧 力センサー１６０並びに点火検出センサー１６１を介してガス制御ソレノイドを 制御するバーナー制御モジュール１５３が接続されている。また、バーナー制御 モジュールは、バーナー点火器１６２並びにパワーインジケータＬＥＤ１６３及 びバーナーレディＬＥＤ１６４をも駆動する。試験のために、バーナー制御モジ ュールは、ＩＲ─ＬＥＤ１６５、１６６を駆動してそれぞれ第一１４５及び第二 １４６赤外フラッシュバックセンサーを試験し、並びにさらにＩＲ─ＬＥＤ１６ ７を駆動して点火検出センサー１６１を試験する。緊急オーバーライドスイッチ １７０を設けて、手動緊急遮断制御を行う。 以上、本発明を具体的実施例により説明したが、当業者に明らかであろう全て の上記及び他の修正及び変更は、ここで記載の本発明のブロードな範囲及び領域 内にあると考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シーザー， マーヴィン， レナード, オーストラリア、クィーンズランド 4216、ランナウェイ ベイ、ウォウ アヴ ェニュー 14 【要約の続き】 ッシュバック状態を検出し信号を送る赤外センサーを含 んでなる電子的監視出口フラッシュバックアレスター （５６）への送り出しを制御する最終ソレノイドバルブ （５８）を介して送り出される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電解液の入ったハウジングと； 前記電解液の電解によりガスを生じるさせるのに十分な電位差の電極と； 前記電解液を維持するための供給手段と；そして 前記電解により生成したガスの集合手段と、 を含んでなるガス製造装置。 ２．前記電解液は、ハロゲン化水素酸、硫酸及び硝酸から選択された無機酸触 媒の希薄水溶液を含んでなる請求項１に記載のガス製造装置。 ３．前記ハウジングは、電解液を維持する供給手段及びバルブ付入口及び出口 開口部を介してハウジングを出る発生ガスを実質的にシールする請求項２に記載 のガス製造装置。 ４．前記電極は、表面活性触媒を有するか有さない貴金属、黒鉛及びステンレ ス鋼から選択される実質的に不活性な物質を含んでなる前記請求項のいずれか一 項に記載のガス製造装置。 ５．前記電極は、上に白金ブラックコーティングを付着させたステンレス鋼メ ッシュ材料を含んでなる請求項４に記載のガス製造装置。 ６．前記電極を、電極をハウジングに支持する電極フレームに取りつけた請求 項５に記載のガス製造装置。 ７．前記電極は、電極が近接平行形態に積み重ねできるように前記絶縁フレー ムで構成した交番極性の複数の電極アセンブリーを含んでなる請求項６に記載の ガス製造装置。 ８．前記電極フレームが隣接電極フレームの対応絶縁部上に位置し且つ導電極 用マウントを提供する導電部を含むことにより、同じ電極の導電極が一緒にバス して、直流供給の一方又は他方の極に接続できるようになっている請求項７に記 載のガス製造装置。 ９．前記電解液が、脱イオン化水／塩酸濃度約２．４ｘ１０^-3Ｍを含んでなる 前記請求項のいずれか一項に記載のガス製造装置。 １０．前記供給手段は、ザブミクロン濾過、逆浸透、蒸留又は脱イオン化の一 つ以上により精製された水を含んでなる前記請求項のいずれか一項に記載のガス 製造装置。 １１．前記電極の極性を周期的に逆にすることにより、前記電極に付着した付 着性塩を破壊する請求項１０に記載のガス製造装置。 １２．前記供給手段は、電解レベル及び／又は酸濃度に反応する制御手段を含 む前記請求項のいずれか一項に記載のガス製造装置。 １３．前記制御手段は、フロート制御バルブ手段、又はソレノイド又は他の電 気機械式アクチュエータによりバルブを切り換えるように動作できる電子レベル 検出手段、重量又はｐＨ検出センサー手段から選択される請求項１２に記載のガ ス製造装置。 １４．前記供給手段が、ハウジングに入る前に水を中間槽に供給するが、前記 中間槽が前記装置からのガス用の水トラップとして構成される請求項１３に記載 のガス製造装置。 １５．前記集合手段は、ハウジングからガスを導く開口部を有するハウジング 上部を有し且つガス流れに随伴した電解液ミストの少なくとも一部分をハウジン グに戻すためのセパレータ手段を含む前記請求項のいずれか一項に記載のガス製 造装置。 １６．前記セパレータが、ブラインド端に中空円錐集合部材を有するブライン ドスリーブを含んでなり、前記円錐集合部材の先端がガス流の実質的に上流に向 いており、前記円錐表面が、そこを通って先端から離れて位置し且つセパレータ の下流ガスの通路を提供する一個以上の排出開口部を有する請求項１５に記載の ガス製造装置。 １７．前記ハウジングが、各々自体の供給手段と、電極と、集合手段とを備え た複数のハウジング部を含んでなり、各ハウジング部が前記装置のセルアセンブ リーを含んでなる前記請求項のいずれか一項に記載のガス製造装置。 １８．前記装置の一つ以上の状態に応答するよう選択される前記制御手段によ り制御される電源手段を含む請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のガス製造 装置。 １９．複数のハウジング部が各々セルアセンブリーを含んでなり、且つ各前記 セルアセンブリーがそれぞれの制御電源を備えている請求項１８に記載のガス製 造装置。 ２０．前記電源用前記制御手段は、前記装置の集中制御部の論理的又は物理的 部分を形成し、且つ電解液レベル、組成及び温度、電圧及び電流消費並びにガス 排出圧力の一つ以上を制御する請求項１８又は１９のいずれか一項に記載のガス 製造装置。 ２１．前記制御部が、各セルアセンブリーに関連する温度センサー及び背圧セ ンサーの一つ以上を含んでなるセンサー入力に応答するプログラム可能論理制御 手段を含んでなる請求項２０に記載のガス製造装置。 ２２．前記装置の生産が前記制御手段により監視される請求項１２〜２１のい ずれか一項に記載のガス製造装置。 ２３．前記制御手段が、ガス生成容積、相対効率、温度、圧力又は化学組成を 含むいずれか他の化学的又は物理的量の一つ以上を監視し且つ表示する請求項２ ２に記載のガス製造装置。 ２４．生成ガスの発火の影響を防止するか改善する手段を含む前記請求項のい ずれか一項に記載のガス製造装置。 ２５．前記生成ガスの発火の影響を防止するか改善する前記手段が、フラッシ ュバックアレスター手段を含んでなる請求項２４に記載のガス製造装置。 ２６．前記フラッシュバックアレスター手段が、ステンレス鋼ウールを充填し 且つ水で部分的に満たされるようにしたアレスターハウジングと、水の表面下の 点まで導管により導かれているガス入口と、前記水の上のヘッドスペースから集 合するガス出口とを含んでなる請求項２５に記載のガス製造装置。 ２７．前記フラッシュバックアレスターが、フラッシュバック状態を検出する センサー手段を含んでなり、前記センサー手段の出力を使用して、高速バルブ手 段及び電流遮断手段の一つ以上を切り換える請求項２５に記載のガス製造装置。 ２８．前記フラッシュバックアレスターが、センサーと、その反対端に高速バ ルブを有する比較的薄くて長いが、低容積のガス用経路を含んでなることにより 、センサーで伝播しているフラッシュバック条件によりバルブの閉鎖を作動させ る請求項２７に記載のガス製造装置。 ２９．電解液の入ったハウジングと、前記電解液中に実質的に平行に間隔をお いて配置した複数の実質的に平坦な電極であって、前記電極の一つづつ交互の電 極が、前記電解液の電解を生じるのに十分な電位差のそれぞれの直流供給極に接 続されている電極とを含んでなるガス製造装置であって、電極間距離が、それに より発生ガスが隣接電極により拘束されて、前記電解液中のそれぞれの電極平坦 表面で乱流を生じるように選択されるガス製造装置。 ３０．前記電極が約４ｍｍの間隔で配置されている請求項２９に記載のガス製 造装置。 ３１．前記電極が酸性化水を含んでなり、且つ水素と酸素の生成混合物が要求 され次第生成されて内燃機関に計量供給され、前記内燃機関が前記電極に電気エ ネルギーを供給する発生手段を備えている前記請求項のいずれかに記載のガス製 造装置。 ３２．酸性化水電解液の入ったハウジングと、前記電解液中に実質的に平行に 間隔をおいて配置した複数の実質的に平坦な電極とを含んでなるガス製造装置で あって、電極間距離が、それにより発生ガスが隣接電極により拘束されて、前記 電解液中のそれぞれの電極平坦表面で乱流を生じるように選択されるガス製造装 置を準備する工程； 前記電極の一つづつ交互の電極を、前記電解液の電解を生じるのに十分な電位 差のそれぞれの直流供給極に接続する工程と； 前記ハウジングの上部から発生ガスを集合する工程と；及び 前記ハウジングに組成水を供給して電解ガスを置換する工程と、 を含んでなる水素と酸素との混合ガスの製造方法。 ３３．電解液レベル、組成及び温度、電圧及び電流消費並びにガス排出圧力の 一つ以上を制御する集中制御手段を含む請求項３２に記載のガス製造方法。 ３４．前記制御部が、センサー入力に応答するプログラム可能論理手段を含ん でなる請求項３３に記載のガス製造方法。 ３５．前記ハウジングからのガスを集合する集合手段は、生成ガスの発火の影 響を防止するか改善する請求項３４に記載のガス製造方法。 ３６．前記集合手段が、ステンレス鋼ウールを充填し且つ水で部分的に満たさ れるようにしたアレスターハウジングと、水の表面下の点まで導管により導かれ ているガス入口と、前記水の上のヘッドスペースから集合するガス出口とを含ん でなる前記フラッシュバックアレスター手段を含む請求項３５に記載のガス製造 方法。 ３７．前記集合手段が、フラッシュバック状態を検出するセンサー手段を含ん でなり、前記センサー手段の出力を使用して高速バルブ手段及び電流遮断手段の 一つ以上を切り換えるフラッシュバックアレスターを含む請求項３５に記載のガ ス製造方法。