JPS58206070A - 酸素供給装置 - Google Patents

酸素供給装置

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JPS58206070A
JPS58206070A JP57087355A JP8735582A JPS58206070A JP S58206070 A JPS58206070 A JP S58206070A JP 57087355 A JP57087355 A JP 57087355A JP 8735582 A JP8735582 A JP 8735582A JP S58206070 A JPS58206070 A JP S58206070A
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hydrogen
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electrode
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Kenro Motoda
謙郎 元田
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Motoda Electronics Co Ltd
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Motoda Electronics Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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】 本発明は、水を電解して酸素を供給する装置に関し、特
に、同時に生成される水素を燃料電池によシミ気エネル
ギに変換して電解エネルギとして再利用するようにした
酸素供給装置に関する。
一般に、地下室、船倉、機密性を要する建物内等では、
酸素濃度が人の活動に必要な濃度以ドとなる、いわゆる
酸欠状態を生じ易い。父、近年、一般の住宅にあっても
、暖冷房効果を上げるべく高度に機密化されており、同
様に酸欠状態を生じ易くなっている。このような場合、
換気装置を用いることができるが、外気を直接流入させ
ると、気流の乱れ、温度変化等を生じ、又、冷暖房効率
が低下する、という問題がある。父、外気の酸素濃度が
不足している場合には、換気だけでは不十分である。
そこで、不足する酸素を供給することにより、排気h↓
を減少させ、湯度変化等を防止しつつ酸欠状態を防ぐ手
段が考えられている。
従来、この種の装置として、水を電解して酸素を供給す
る装置が提案されている。しかし、この装置は、酸素の
需要に変動があり、通常はそれ程必要なくとも、最大需
要に対応できるよう大型の電源装置を必要とし、装置が
大型化すると共に、高価とな不欠点がある。父、この装
置は、電解時に酸素の2倍生じる水素を、単に外部に放
出するか、或いは触媒等により燃焼させるのみで、有効
に利用していない。
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたもので、電解
時に酸素と共に生じる水素を、燃料電池により雷、気エ
ネルギに変換し、電解エネルギとして利用するよう構成
することにより、小容量の電源で酸素の需要増大に対処
できて、装置の小型化、低価格化が図れ、しかも、水素
をエネルギとして有効利用できて省エネルギ運転を実現
できる酸素供給装置を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、水を電解して酸素を供給する主電解装
置と、該電解装置にて酸素と共に牛じる水素を燃料とし
て起電力を生じる燃料電池と、該燃料電池を電源として
水を電解して酸素を生成する副電解装置とを備えて構成
され、上記目的を達成するものである。
父、本発明は、上記装置に、更に、酸素濃度を検出する
酸素センサと、該センサの出力に対応して上記主電解装
置への電力供給を制御する電解制御装置とを備えること
によシ、酸素を供給すべき領域の酸素濃度を一定範囲内
に自動的に保持できる酸素供給装置をも提供する。
貝下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明酸素供給装置の第1実施例を示す構成図
である。同図に示す酸素供給装置汀、水を電解して酸素
を生成する主電解装置1と、該装置1にて同時に生ずる
水素を燃料として起電力を生ずる燃料電池4と、該電池
4を電源として水を電解する副電解装置2とを備えて構
成される。
主電解装置1ば、例えば、単極式りは複極式の常圧水電
解槽から成り、電源装置3から供給される直流電流によ
り水を電解して酸素を生成する。
この常圧水電解槽は、例えば、電解液には20〜30チ
の水酸化アルカリ水溶液を用い、正極にニッケル、負極
に主として鉄を用い、更に1生成する酸素ガスと水素ガ
スの混合を防止するため石綿クロスを隔膜として用いて
成るものである。水は、図示しないイオン交換器を経て
適量供給される。
燃料電池4は、上記主電解装置1にて酸素と同時に生成
する水素を燃料とし、本実施例では外部の酸素を酸化剤
とする酸素−水素燃料電池であって、例えば、30%水
酸化カリウム水溶液を電解液とシ2、ハラジウムー銀を
含むニッケル焼結体の水素極と、銀を含有するニッケル
焼結体の酸素極とを備えて構成される。水素は、上記主
電解装置1にて酸素と分離して捕集され、導管5にて燃
料電池4の水素極に導かれる。この導管5の途中には、
安全器6が設けである1、又必要により、この導管5の
途中に送風機を設けてもよい。外部酸素は、9気を用い
、自然通風父は強制通風により酸素極に導かれる。
副電解装置2は、上記燃料電池4にて生ずる起電力を電
源として水を電解して酸素を生成するものであって、上
記主電解装置1と同様に構成できるが、燃料電池4の出
力特性に合わせたものとし、規模は小さくてよい。本実
施例では、主電解装置1と別体に設けであるが、同一槽
内に設けてもよい。この副電解装置2にて酸素と共に生
成される水素は、上記導管5を経て燃料電池4に供給す
るか、又は、外部に放出してもよい。
次に1本発明酸素供給装置の動作について上記実施例に
基づいて説明する。
まず、主電解装置】、副電解装置2及び燃料電池4の各
々に所定の電解液を満しておく。そして、電解装置3か
ら主電解装置1に対し直流電流を供給する。この場合、
電解電圧は1.9〜2.6 V 、電流密度は30〜6
0 mA/c−である。これによって、水が電解され、
陽極側に酸素ガスを、陰極側に水素ガスを生じる。酸素
は、そのまま又は一旦貯蔵されて、必要な領域に供給さ
れる。一方、水素は、導管5を介して燃料電池4の水素
極に導かれる。
燃料電池4では、供給された水素が外部から供給される
酸素と化合して起電力を生じる。F!uち、供給された
水素は、水素極にて電子を放出してイオン化し、この水
素イオンは電解液内を移動して酸素極に達する。一方、
電子も外部回路を経て酸素極に達する。酸素極では、外
部から供給される酸素が、水素イオン及び電子と反応し
、水を生ずる。この結果、電子が外部回路を流れる形で
電気エネルギが取出される。
この電気エネルギは、副電解装置2にて水電解に用いら
れる。この副電解装置2では、上記燃料電池4の出力電
圧が所定の電解型、圧以上になってbる時に電解が行な
われ、生成する酸素量も、燃料電池4の出力電流に応じ
て変動する。従って、多量の酸素を必要とする場合、主
電解装置1の電解量が増大すると、水素の生成量が増U
n L、燃料電池の出力電流が増して、副麹解装置2の
電解量が増大し、酸素がより多く生成される。
なお、上記燃料電池4にて生成される水は、主・副電解
装置1,2の電解液に戻してもよく、父、加湿用に用い
てもよI/′1゜ 次に、本発明酸素供給装置の第2実施例について第2図
を参照して説明する。
同図に示す酸素供給装置は、主電解装置1、薊電解装置
2及び燃料電池4を有し、1つ、#素を供給すべき領域
の酸素濃度を検出する酸素でンサ7と、該センサ7の出
力に対応して主l′解装置6”1への電力供給を制御す
る電解制御装置8とを備えて構成される。なお、酸素セ
ンサ7及び電解制御装置8を除く他の構成は、上記第1
図に示すものと同じである。
酸素センサ7は、磁気式、電極式、ジルコニア式等のセ
ンサを用いることができ、その領域の酸素濃度を電気信
号に変換して出力する。例えば、ジルコニア式は、ジル
コニア磁器を主体とする酸素イオン伝導性の固体電解質
を用いて酸素濃淡電池を形成して成るものである。又、
酸素センサ7として、酸素水素燃料電池を用いることも
できる。
これは、水素極に一定量の水素を流すと、酸素極の酸素
濃度に対応した起電力を生ずることを利用するものであ
る。この場合、水素は、上記主電解装置1にて生成され
るものを、LaN15−Hx等の金属水素化合物に吸蔵
せしめ、これを徐々に放出せしめることにより供給し得
る。
電解制御装置8は、例えば、上記酸素センサ7の出力を
基準電圧と比較する比較回路と、該比較回路の出力によ
り開閉するスイッチ回路(いずれも図示せず。)とを備
えて構成され、酸素センサ7の出力に応じて電源装置3
と主電解装置1との接続を開又は閉とする。即ち、酸素
を供給すべき領域の酸素濃度が、例えば20チ未満にな
ると、所定の信号を出力するよう比較回路を設定すると
共に、該信号により閉状態となるようスイッチ回路を設
定しておけば、酸素濃度が20チ未満にな、ると主電解
装置1の電解が行なわれて酸素が供給され、酸素濃度が
20チを越すと電解が停止され、酸素濃度が自動的に2
0%前後に保持される。もつとも、電解制御装置8は、
オンオフ制御に限らず、酸素センサ7の出力に対応して
電解′M流を増減するアナログ制御としてもよい。
次に、本発明酸素供給装置の第3実施例について第3図
を参照して説明する。
同図に示す酸素供給装置は、主電解装置19則電解装置
2及び燃料電池4と、酸素センサ7及び電解制御装置8
とを有し、月つ、上記燃料電池4に水素を導く導管5の
途中に水素貯蔵器9及び電磁弁10を設けて構成される
。なお、本実施例は、水素貯蔵器9及び電磁弁10を除
き、他の構成は、上記第2図に示すものと同じである。
水素貯蔵器9は、例えば、LaN15−Hx 、 Ce
Co5−HX 、 V−HX等の金属水素化合物を容器
内に充填して成り、導管5の途中、即ち燃料電池4の前
段に電磁弁10を介して接続される。この水素貯蔵器9
は、主電解装置1及び副電解装置2からの水素の全部又
は一部を吸蔵し、必要により吸蔵した水素を放出して燃
料電池4の燃料とする。これによれば、主電解装置1の
オンオフ又は電解量の変動に影響されずに燃料電池4を
運転でき、酸素供給量の制御を容易化でき、父、電源装
置3の停止時の非常用エネルギ源としても使用できる。
ここで、電磁弁10は、上記電解制御装置8のの制御出
力に連動して、若しくは該出力と適当なタイマ出力との
組合せにより開閉制御するよう構成する。
このように、本発明酸素供給装置によれば、水を電解し
て酸素を得ることができ、この酸素を、必要な領域、例
えば機密構造の室内、地下室等に供給することができる
。この場合、装置の設定は、電解すべき水と、燃料電池
の酸化剤となる空気とが得られ、月つ、生成された酸素
が必要領域に容易に供給し得る位置であればよい。例え
ば、主・副電解装置を建物内に設置し、燃料電池を建物
外に設置することができる。
父、本発明装置は、車輌、船舶、航空機等の移動体に搭
載しても良く、特に、潜水船でのr史ハ1に好適である
。更に、海中、海底、鉱山等でのrl:業空間に酸素を
供給する装置としても使用できる。
以上説明したように本発明は、水を電解して酸素を生成
する主電解装置と、該電解装置Vζで酸素と共に生ずる
水素を燃料として起電力を生じる燃料電池と、該燃料電
池を電源として水を電解して酸素を生成する副電解装置
とを備えることによシ、主電解装置と副電解装置とから
酸素を供給して、小容量の電源で酸素の需要増大に対処
でき、装置の小型化、低価格化が図れ、しかも水素をエ
ネルギとして利用できて省エネルギ運転を実現できる効
果がある。
父、本発明は、酸素センサと、該センサの出力に対応し
て上記主電解装置への電力供給を制御する電解制御装置
とを付加することにより、酸素を供給すべき領域の酸素
濃度を一定範囲内に自動的に保持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明酸素供給袋装置の第1実施例を示す構成
図、第2図は本発明酸素供給装置の第2実施例を示す構
成図、第3図は本発明酸素供給装置の第3実施例を示す
構成図である。 1・・・主電解装置    2・・・副電解装置3・・
・電源装置     4・・・燃料電池5・・・導管 
      6・・・安全器7・・・酸素センサ   
 8・・・電解制御装置9・・・水素貯蔵器    1
0・・・電磁弁出願人  元田電子工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11水を電解して酸素を生成する主電解装置と、該電
    解装置にて酸素と共に生ずる水素を燃料として起電、力
    を生ずる燃料電池と、該燃料電池を電源として水を電解
    して酸素を生成する副電解装置とを備えて成ることを特
    徴とする酸素供給装置。 (2+  水を電解して酸素を生成する主電解装置と、
    該電解装置にて酸素と共に生ずる水素を燃料として起電
    力を生ずる燃料電池と、該燃料電池を電1源として水を
    電解して酸素を生成する副電解装置とを備え、月つ、酸
    素を供給すべき領域の酸素濃度を検出する酸素センサと
    、該酸素センサの出力に対応して主電解装置への電力供
    給を制御する電解制御装置とを備えて成ることを特徴と
    する酸素供給装置。
JP57087355A 1982-05-25 1982-05-25 酸素供給装置 Granted JPS58206070A (ja)

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JPH0157470B2 JPH0157470B2 (ja) 1989-12-06

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