TWI592518B - 氫氣生成裝置 - Google Patents

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TWI592518B
TWI592518B TW105112229A TW105112229A TWI592518B TW I592518 B TWI592518 B TW I592518B TW 105112229 A TW105112229 A TW 105112229A TW 105112229 A TW105112229 A TW 105112229A TW I592518 B TWI592518 B TW I592518B
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Ryousuke Kurokawa
Kenji Tanaka
Fumitake Satoh
Bunpei Satoh
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Miz Company Ltd
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Description

氫氣生成裝置
本發明是關於氫氣生成裝置。
作為氫氣的體內吸入裝置，藉由在從氫氣產生裝置通至鼻孔套管(Nostril cannula)的導管的一部分安裝空氣混合器，調整供應的氫氣的濃度的裝置為已知(專利文獻1)。在此氫氣的體內吸入裝置，在混合器與鼻孔套管之間的氣體流路設有氫氣濃度檢測感應器，藉由以氫氣濃度檢測感應器檢測的氫氣的濃度，使用電解電流值控制裝置將施加的電流值回饋於氫氣產生裝置。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻】日本特開2009-5881號公報
而在使用這種氫氣生成裝置使患者吸入氫氣時，為了確認氫氣濃度是否為適切的值，是以在裝置顯示氫氣濃度為佳。
作為一般性的氫氣濃度檢測感應器，使用選擇性地吸收氫氣而使電阻值為可逆性地變化的氫吸收合金等之感應器裝置(日本特開2005-256028號公報)、利用光觸媒作用而 使用與以光觸媒層氧化分解後的試樣氣體接觸而使電阻值為可逆性變化的薄膜層之感應器裝置(日本特開2005-214933號公報)等為已知。然而，一旦將這種感應器裝置用於上述習知技術的氫氣濃度檢測感應器，會有因氫氣所含水分而使感應器裝置的壽命變短等的問題。
本發明所欲解決的問題是提供一種氫氣生成裝置，其不使用對水分脆弱的氫氣濃度檢測感應器，而可以正確地提示已生成的氫氣的濃度。
本發明是在使用電解槽生成氫氣的裝置，藉由根據被賦予至陰極的電量及此時的氫氣的流量而演算氫氣濃度，解決上述問題。
根據本發明，不使用對水分脆弱的氫氣濃度檢測感應器，而可以正確地提示已生成的氫氣的濃度。
1‧‧‧氫氣生成裝置
2‧‧‧電解槽
20‧‧‧框體
201‧‧‧被電解水入口
202‧‧‧氣體出口
203‧‧‧稀釋氣體入口
204‧‧‧混合氣體出口
21‧‧‧第一室
22‧‧‧第二室
23‧‧‧陽極板(電極板)
24‧‧‧陰極板(電極板)
25‧‧‧隔膜
26‧‧‧電解室
3‧‧‧電源
31‧‧‧插頭
32‧‧‧AC/DC轉換器
4‧‧‧稀釋器
41‧‧‧軟管
42‧‧‧吸入口
5‧‧‧演算器
51‧‧‧電流計(電量檢測器)
52‧‧‧流量計(流量檢測器)
53‧‧‧溫度感應器(溫度檢測器)
54‧‧‧顯示器(提示器)
55‧‧‧電阻檢測器
6‧‧‧儲槽
61‧‧‧被電解水出口
62‧‧‧軟管
63‧‧‧氣體入口
64‧‧‧軟管
65‧‧‧氣體排出塔
66‧‧‧三通閥
67‧‧‧排水管
7‧‧‧氣液分離器
71、72‧‧‧軟管
73‧‧‧罩或套管
74‧‧‧吸引空氣泵
75‧‧‧流量計(流量檢測器)
W‧‧‧被電解水
【第1圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的一實施形態的全體構成圖。
【第2圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的其他實施形態的重點部位構成圖。
【第3圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。
【第4圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其 他實施形態的重點部位構成圖。
【第5圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。
【第6圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。
【第7圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。
【第8圖】是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。
【用以實施發明的形態】
以下說明之本發明相關的氫氣生成裝置1，是以例如含細胞、臟器等的生物體(人及動物)的健康維持、機能維持、疾病改善、機能改善、健康診斷或機能測定為目的，可用於為了對生物體供應所生成的氫氣的氫氣生成裝置。作為已生成的氫氣之到達生物體的供應手段，包含：藉由從鼻腔、口腔等吸入氫氣而供應；藉由藉由將氫氣曝露到皮膚、臟器等而供應；藉由將氫氣吹送到皮膚、臟器等而供應；藉由將氫氣曝露到如液狀藥劑、臟器保存液等的以適用於生物體為前提的生物體適用液而供應；藉由將氫氣吹送至生物體適用液而供應；藉由使氫氣從保存生物體的容器或電路的外側擴散而供應等。不過，本發明如上述，是以提供一種氫氣生成裝置，其不使用對水分脆弱的氫氣濃度檢測感應器，而可以正確地提示已生成的氫氣的濃度為目的，因此針對已生成的氫氣的用途，並未受任何限定。
第1圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置1的一實施形態的全體構成圖。本實施形態的氫氣生成裝置1包括：電解槽2；儲槽6，貯留被電解水W；電源3，對設於電解槽2的一對電極板23、24施加直流電壓；稀釋器4，導入稀釋已生成的氫氣的稀釋氣體；電量檢測器51，檢測賦予至成為陰極的電極板23或24的電量；流量檢測器52，檢測稀釋器4造成的稀釋氣體的流量；溫度檢測器53，檢測被稀釋的氫氣的溫度；演算器5，演算被稀釋的氫氣的濃度c；提示器54，提示由演算器5演算之氫氣的濃度c；以及電阻檢測器55，檢測貯留於儲槽的被電解水的電阻值。
電解槽2是以包含框體20、第一室21、第二室22、隔膜25及一對電極板23、24而構成，其中第一室21是形成於此框體20內，被電解水W被導入至第一室21，第二室22是與第一室21分開設於框體20內，隔膜25是設於框體20內的第一室21與第二室22之間，一對電極板23、24是分別設於第一室21及第二室22。框體20是藉由塑膠等的電絕緣性材料形成，除了後述的被電解水入口201、氣體出口202、稀釋氣體入口203及混合氣體出口204外，是被構成為維持水密及氣密的狀態。
框體20的內部，是被隔膜25分隔為第一室21與第二室22。又，本實施形態的一對電極板23、24，均是接觸隔膜25而設置。而且，在設於被電解水W被導入的第一室21的電極板23，連接著直流電壓的陽極(+)；在設於第二室22的電極板24，連接著直流電壓的陰極(-)。在以下，亦將連接於陽極的電極板稱為陽極板，將連接於陰極的電極板稱為陰極 板。在第1圖所示的例子，在第一室21設有陽極板23，在第二室22設有陰極板24。
作為本實施形態的隔膜25，是以使用使氫離子透過、另一方面使氫氧根離子不透過的陽離子交換膜為佳。又，若考慮離子傳導性、物理強度、氣體阻障性、化學性安定性、電化學性安定性、熱性安定性等的諸要因，可適用具備磺酸基作為電解質基的全氟系磺酸膜。作為這樣的膜，可列舉具有磺酸基的全氟乙烯醚(perfluorovinyl ether)與四氟乙烯的共聚物膜之Nafion膜(註冊商標，Du Pont公司製)、Flemion膜(註冊商標，旭硝子公司製)、Aciplex膜(註冊商標，旭化成公司製)等。
又，本實施形態的一對電極板23、24，可使用例如以鈦板為基材並被覆有選自鉑、銦、鈀等的群組的一種或二種以上的貴金屬膜者。不過，並非僅限於此，亦可使用例如無垢的不鏽鋼板。另外，設於第一室21的陽極板23，不一定要使其接觸隔膜25而設置，亦可與隔膜25隔開既定的距離而設置。又，設於第二室22的陰極板24，是被設置為與隔膜25接觸，但由於只要是在隔膜25與陰極板24之間形成水膜的程度接觸即可，不一定是要壓接的狀態。
電源3，是以包含插頭31與AC/DC轉換器(converter)32而構成，插頭31是連接於商用交流電源等，AC/DC轉換器32將此商用交流電流轉換為直流電流。不過，為了提供可攜式的(無論何處都可搬運到的)氫氣生成裝置1，亦可使用一次電池或二次電池等的直流電源作為電源3來取代插頭31及AC/DC轉換器32。在本實施形態的氫氣生成裝置1， 在連接AC/DC轉換器32與陰極板24的電線設有電量檢測器51，其為電流計。
投入被電解水W的儲槽6，是設置在電解槽2的鉛直方向的上側，設於儲槽6的底面的被電解水出口61、與設於第一室21的下部的被電解水入口201，是藉由軟管62連接著；設於第一室21的上部的氣體出口202、與設於儲槽6的氣體入口63，是藉由軟管64連接著。而且，氣體入口63是連通於在儲槽6的內部從儲槽6底面向鉛直上方直立延伸的氣體排出塔65，氣體排出塔65的前端有開口。又，在連接被電解水出口61與被電解水入口201的軟管62的中途設有三通閥66，其一連接著排水管67。排水管67是為了將先前導入第一室21的被電解水W廢棄的管路。另外，設於第一室21的上部的氣體出口202、與設於儲槽6的氣體入口63，是不一定必須藉由軟管64連接，亦可使在儲槽6可投入的被電解水W的容積成為第一室21的容積以下，而將第一室21的氣體出口202設在這個第一室21的頂面。
本實施形態的氫氣生成裝置1的電解槽2，僅在第一室21導入被電解水W，在第二室22未導入被電解水W而設為空氣室，而將被電解水W導入第一室21時，在將三通閥66旋轉至連通被電解水出口61與被電解水入口201的位置後的狀態，將被電解水W投入儲槽6。藉此，已被投入儲槽的被電解水W，會藉由自重通過軟管62而到達第一室21，使這個第一室21被被電解水W充滿。此時，由於第一室21內的空氣通過軟管64而從氣體排出塔65被排出，儲槽6內的被電解水W變 成順利且在短時間充滿第一室21。又，即使從儲槽6導入至第一室21的被電解水W的量在第一室21的容積以上，仍不會洩漏到框體20內，多餘的被電解水W可以返回儲槽6。還有，以被電解水W充滿第一室21之後，一旦將直流電流在一對電極板23、24流動，則從第一室21的陽極板23的表面生成氧氣，而此氧氣通過軟管64而從氣體排出塔65被排出。因此，第一室21由於在電解中亦被被電解水W充滿，陽極板23的有效面積不會減少，而具有使氫氣的生成效率變高之類的效果。
用於本實施形態的氫氣生成裝置1的被電解水W，是可以藉由水的電解反應使氫氣在陰極板24生成的水，包含自來水、淨水、純化水、離子交換水、逆滲透水、蒸餾水等。被電解水W亦可適當含有鈣離子、鎂離子等的電解質。不過，為了在電解時不產生氫氣及氧氣以外的多餘氣體，以在離子交換水、純化水等不含氫離子及氫氧根離子以外的離子的純水，人工地添加水溶性的化合物而設為被電解水為佳。特別是氯氣，由於基本上對生物體而言被當作並非有益，用於本實施形態的氫氣生成裝置1的被電解水W，以施以氯離子的移除處理為佳，同樣地在含氫氣與稀釋用氣體的混合氣體的氯氣濃度是愈低愈好。在含氫氣與稀釋用氣體的混合氣體的氯氣濃度，是以1ppm以下為佳、較佳為0.5ppm以下、更佳為0.1ppm以下。更進一步而言，若要電解含有會溶出PO4 3-、SO4 2-、NO3 -等在溶解於水時離子化傾向高於氫氧化物離子的陰離子之水溶性化合物的水(水本身是以在事前進行離子移除處理為佳)，由於氫氧化物離子放出電子並使氧O2產生的反應比陰離子的 氣體化還要優先，在氣層部釋出多於氣體的顧慮較少。
為了檢測這樣的被電解水W的種類與被電解水W的水位，在儲槽6的底部，設有例如已施以鍍鉑的一對電極構成的電阻檢測器55、55，檢測被貯留於儲槽6的被電解水W的電阻值。然後，藉由演算器5在一對電阻檢測器55、55施加檢測用電壓，藉由演算器5檢測此時流動的電流，檢測被電解水W的電阻值。由於不含氫離子及氫氧根離子以外的離子的純水的電阻值(≒2.5×105Ωm)大於含有上述以外的電解性離子的水的電阻值，在藉由演算器5檢測的被電解水W的電阻值小於純水的電阻值時，則判定為被投入儲槽6的水並非純水，而禁止從電源3至一對電極板23、24的直流電壓的施加，或亦可顯示被電解水W並非純水的主旨或以聲音提醒。又同樣地，如已被投入儲槽6的水不是充滿第一室21的程度的充分的量或是水未被投入儲槽6的情況，在藉由一對電阻檢測器55、55檢測的媒體為空氣時，由於遠比純水的電阻值大(≒1015Ωm數量級)，藉由演算器5檢測的被電解水W的電阻值顯著地大於純水的電阻值時，則判定水未被投入儲槽6，而禁止從電源3至一對電極板23、24的直流電壓的施加，或亦可顯示未投入被電解水W的主旨或以聲音提醒。
在電解槽2的第二室22的上部，形成有稀釋氣體入口203；在第二室22的下部，形成有混合氣體出口204。稀釋氣體入口203是隔著軟管41連接稀釋器4，在此軟管41的中途設有流量檢測器52。稀釋器4是由將稀釋氣體導入至設有成為陰極的電極板23或24的第一室21或第二室22(在第1圖 所示的實施形態為第二室)的空氣泵構成，從吸入口42吸入的周圍的空氣藉由空氣泵泵送至軟管41，通過流量檢測器52而被引至第二室22。另外，稀釋器4並不限於空氣泵，亦可使用風扇。流量檢測器52是檢測已由稀釋器4被導入至設有成為陰極的電極板23或24的第一室21或第二室22(在第1圖所示的實施形態為第二室)的稀釋氣體的每單位時間的流量。
藉由稀釋器4，已從稀釋氣體入口203被導入至第二室22的稀釋氣體(空氣)，從第二室22的上部流下到下部，在此一邊與在陰極板24的表面附近生成的氫氣混合、一邊從混合氣體出口204被排出。在本實施形態，由於在第二室22的上部設置稀釋氣體入口203、在第二室22的下部設置混合氣體出口204，稀釋氣體會遍及陰極板24的表面全體，已生成的氫氣不會滯留在第二室22，而從混合氣體出口204被排出。另外，在第二室22的下部設置稀釋氣體入口203、在第二室22的上部設置混合氣體出口204亦可。不過，在第二室22，由於水滴會些微地從陰極板24與隔膜25之間洩漏，在第二室22的下部設置混合氣體出口204，會成為將此水滴與混合氣體一起經由軟管71而導引至氣液分離器7的樣態。順帶一提，氣液分離器7具有壺狀框體，氫與空氣的混合氣體是從上部的蓋經由軟管72而被泵送至罩或套管73，而在第二室22生成的水滴則成為積存於氣液分離器7的底部的情況。
演算器5是根據藉由電量檢測器51而檢測的電量It與藉由流量檢測器52而檢測的每時間t的流量Q，演算被稀釋的氫氣的濃度c。又，演算器5是將藉由演算求得的氫氣的 濃度c，顯示於七段數位顯示器等的提示器54。另外，示於第1圖的提示器54，是藉由視覺辨認的顯示器，但亦可以是揚聲器等藉由聽覺提醒濃度c的裝置。又如第1圖所示，亦可在第二室22設置溫度感應器構成的溫度檢測器53，將藉由這個溫度檢測器53而檢測的混合氣體的溫度T加上上述藉由電量檢測器51而檢測的電量It與藉由流量檢測器52而檢測的流量Q，根據這三個檢測要素演算被稀釋的氫氣的濃度c。
又，演算器5，在所演算的氫氣濃度c超出爆燃下限值或起爆下限值時，藉由提示器54提示其主旨或是禁止從電源3將直流電壓施加至一對電極板23、24。
接下來，針對藉由演算器5演算的氫與空氣的混合氣體的濃度c(體積%)的計算根據作說明。在第1圖的氫氣生成裝置1，在陰極板24的表面發生下列式(1)、在陽極板的表面發生下列式(2)的化學反應。
[數1]2H2O+2e-→H2+2OH-...式(1) 2OH-→H2O+O2/2+2e-...式(2)
根據法拉第第二電解定律，使1克當量的物質析出所需要的電量與物質的種類無關，而為定值。亦即，若將物質量設為n(莫耳)、質量設為m(g)、分子量設為M(g/莫耳)、電流設為I(A)、電流流動的時間設為t(秒)、離子價數設為z、法拉第常數設為F(=9.65×104(C/莫耳))，則成立下列式(3)。
[數2]n=m/M=It/zF...式(3)
也就是，用於生成物質量n=1莫耳的氫所需要的電量It，為It=nzF，由於氫的離子價數z=1，而為9.65×104C。
如上述式(1)，在陰極板24的表面，是以2莫耳的電子e-生成1莫耳的氫氣H2。又，根據亞佛加厥定律，在同一壓力、同一溫度、同一體積的所有種類的氣體含有相同數量的分子，故在溫度為0℃、壓力為一大氣壓的標準狀態，氫氣1莫耳所佔體積為22.4公升。
因此，為了生成1莫耳、22.4公升的氫氣，根據上述法拉第第二電解定律，需要2×9.65×104C的電量。換言之，以1庫倫的電量生成(22.4公升/2×9.65×104C=)1.16×10-4公升(0℃)的氫氣。
在此，根據理想氣體狀態方程式，若設為氣體的壓力P(atm)、氣體所佔體積V(公升)、氣體的物質量n(莫耳)、氣體常數R(=0.082)、氣體的絕對溫度T(K)，根據PV=nRT，相對於0℃的狀態，每溫度1度增減1/273公升的體積。
藉由以上，若設為已賦予至陰極板24的電量It(C)、已生成的氫氣的體積(公升)、氫氣的溫度△t(與0℃的度數差)，氫氣的生成體積成為V=It×1.16×10-4×(1+△t/273)。還有，由於已在此陰極板24的表面生成的體積V(公升/秒)的氫氣，是被體積V1(公升/秒)的稀釋氣體稀釋，這個被稀釋的氫氣的濃度c(體積%)是以(V/V1)×100求得。因此，若檢測已賦予至陰極板24的電量It、稀釋氣體的每單位時間的流量(公升/秒)及已被稀釋的氫氣的溫度△t(與0℃的溫差，零、正值或負值)，則可以藉由演算求出已被稀釋的氫氣的濃度c。另外，將從電源3賦予至 陰極板24的電量It設定為固定值時，亦可不設置檢測電量It的電流計51，而僅根據藉由流量計52檢測的稀釋氣體的每單位時間的流量(公升/秒)，演算已被稀釋的氫氣的濃度c(體積%)。相反地，將從稀釋器4供應的稀釋氣體的每單位時間的流量(公升/秒)設定為固定值時，亦可以不設置檢測稀釋氣體的每單位時間的流量(公升/秒)的流量計52，而僅根據藉由電流計51檢測的電量It，演算已被稀釋的氫氣的濃度c(體積%)。還有在這些情況，亦可檢測已被稀釋的氫氣的溫度△t(與0℃的溫差，零、正值或負值)，藉此補正已被稀釋的氫氣的濃度c(體積%)。又，將從電源3賦予至陰極板24的電量It及從稀釋器4供應的稀釋氣體的每單位時間的流量(公升/秒)二者設定為固定值時，亦可不藉由演算器5演算以上述演算式計算的被稀釋的氫氣的濃度c(體積%)，而是作為已預先求得的固定值顯示於顯示器54。
順帶一提，由於對已被稀釋的氫氣之與溫度T相關的濃度c的影響，是每1度溫度1/273公升(≒±0.4%的誤差)，如果目的濃度c的精度、亦即由提示器54提示的濃度c不在乎這個誤差，亦可將溫度T設為例如15~25℃程度的標準溫度的固定值，僅根據電量It與每個此時間t的流量Q來演算。又，從電源3賦予至陰極板24的電量It與從稀釋器4供應的稀釋氣體的每單位時間的流量(公升/秒)的至少一個被設為固定值的情況，亦可使用演算器5來判定未被固定的電量或流量的檢測值是否落在既定的異常範圍。然後，在未被固定的電量或流量的檢測值落在既定的異常範圍時，亦可輸出不實行由演算器5所作氫氣的濃度c的演算的指令、不進行由顯示器 54所作顯示的指令、在顯示器54顯示主旨為異常的指令及切斷電源3的指令的至少一種指令。
第2圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的其他實施形態的重點部位構成圖。本實施形態的電解槽2，是包含三對電極板23、24及隔膜25，三個陽極板23是串聯，三個陰極板24亦是串聯。而在第一室21設置有三個陽極板23，在第二室22設置有三個陰極板24。另外，第一室21與第二室22是被框體20分隔。由於其他的構成與上述的示於第1圖的實施形態同樣，在此援用其構成及說明而省略，而在如此構成的氫氣生成裝置1亦藉由與示於上述第1圖的實施形態同樣的手法，可藉由演算器5演算已被稀釋的氫氣的濃度c。
第3圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。本實施形態的電解槽2是與示於第1圖者為大致同樣的構成，但在不僅僅第一室21，被電解水W亦被導入至第二室22這一點不同。因此，設於第二室22的混合氣體出口204是設於這個第二室22的頂面。而被導入至第二室22的被電解水W並非充滿第二室22的全部，而是導入的量的程度，使得在第二室22的上部形成得以適於混合已從陰極板24的表面生成的氫氣與已從稀釋氣體入口203供應的稀釋氣體的程度的空間。
由於其他的構成與上述的示於第1圖的實施形態同樣，在此援用其構成及說明而省略，而在如此構成的氫氣生成裝置1亦藉由與示於上述第1圖的實施形態同樣的手法，可藉由演算器5演算已被稀釋的氫氣的濃度c。
第4圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。本實施形態的電解槽2是與示於第1~3圖的實施形態不同，沒有隔膜25，是所謂的無隔膜電解槽。因此，電解槽2內的框體20亦未如第1~3圖所示分隔成第一室21與第二室22，而是被設為一個電解室26。又，在此一個電解室26，是以既定的間隔配置有一對電極板23、24。在同圖所示例子，是將電極板23設為陽極板，將電極板24設為陰極板。另外，由於電解室26內未被一對電極板23、24分隔，已從被電解水入口201被導入至電解室26的被電解水W，會遍及這個電解室26的全體。不過，與示於第3圖的實施形態同樣，被導入至電解室26的被電解水W並非充滿電解室26的全部，而是導入的量的程度，使得在電解室26的上部形成得以適於混合已從陽極板23的表面生成的氧氣、已從陰極板24的表面生成的氫氣與已從稀釋氣體入口203供應的稀釋氣體的程度的空間。
而且在本實施形態，與示於第1~3圖的實施形態不同，從陰極板的表面生成而已浮上電解室26的上部的空間的氫氣，不僅僅是被已從稀釋氣體入口203供應的稀釋氣體、亦被從陽極板23的表面生成而已浮上電解室26的上部的空間的氧氣所稀釋。因此，上述之藉由演算器5演算的氫氣的濃度c，是以將已在陰極板24的表面生成的體積V(公升/秒)的氫氣除以體積V1(公升/秒)的稀釋氣體及已在陽極板23的表面生成的體積V2(公升/秒)的氧氣的總和之{V/(V1+V2)}×100求得。
在本發明相關的氫氣生成裝置，將已在電解槽2生成的氫氣稀釋的位置並未限定在這個電解槽2的內部。第5 圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。本實施形態的電解槽2，是包括與示於第3圖者同樣的構成，但來自稀釋器4的稀釋氣體並非被供應至第二室22，而是被供應至從第二室22到罩73之間的軟管72(軟管71亦可)。亦即，已在第二室22生成的高濃度的氫氣，是被吸引空氣泵74經由軟管71導引至氣液分離器7，再從此被軟管72導引至罩73，在其途中混合來自稀釋器4的空氣等的稀釋氣體。另外，由於稀釋器4造成的氣壓作用於軟管72，亦可省略吸引空氣泵74。
由於其他的構成與上述的示於第3圖的實施形態幾乎同樣，在此援用其構成及說明而省略，而在如此構成的氫氣生成裝置1亦藉由與示於上述第1圖的實施形態同樣的手法，可藉由演算器5演算已被稀釋的氫氣的濃度c。
與示於第5圖的實施形態同樣，在示於第1圖的實施形態、示於第4圖的實施形態等的氫氣生成裝置，亦可不將來自稀釋器4的稀釋氣體供應至電解槽2，而供應至從電解槽2到罩73的軟管71或軟管72。第6圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。本實施形態的電解槽2，是包括與示於第4圖者同樣的構成，但來自稀釋器4的稀釋氣體並非被供應至電解室26，而是被供應至從電解室26到罩73之間的軟管72(軟管71亦可)。亦即，已在電解室26生成的氧氣與氫氣的混合氣體，是被吸引空氣泵74經由軟管71導引至氣液分離器7，再從此被軟管72導引至罩73，在其途中混合來自稀釋器4的空氣等的稀釋氣體。另外，由於 稀釋器4造成的氣壓作用於軟管72，亦可省略吸引空氣泵74。
由於其他的構成與上述的示於第4圖的實施形態幾乎同樣，在此援用其構成及說明而省略，而在如此構成的氫氣生成裝置1亦藉由與示於上述第1圖的實施形態同樣的手法，可藉由演算器5演算已被稀釋的氫氣的濃度c。
在示於第1~6圖的實施形態，是根據藉由電量檢測器51而檢測的電量及藉由流量檢測器52而檢測的流量，藉由演算器5演算已被稀釋的氫氣的濃度c，但亦可計測已從陰極板24的表面生成的氫氣的流量，取代由電量檢測器51所作的電量的檢測。亦即，亦可根據含氫氣體的流量及稀釋含氫氣體的稀釋氣體的流量，藉由演算器5演算已被稀釋的氫氣的濃度c，將此演算結果提示於提示器54。
第7圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。本實施形態的電解槽2是與示於第5圖者為大致同樣的構成，但在未於電源3的電路設置電量檢測器51這一點、與設置流量檢測器75而取代吸引空氣泵74這一點不同。由於其他的構成與上述的示於第5圖的實施形態幾乎同樣，在此援用其構成及說明而省略。
在如此構成的氫氣生成裝置1，已從第二室22的陰極板24的表面生成的氫氣，是經由軟管71被導引至氣液分離器7，在此除去在氫氣所含水分。然後，在進一步經由軟管72被供應至罩或套管73的途中，與來自稀釋器4的稀釋氣體混合，將已被稀釋的氫氣供應至罩或套管73。此時，由於藉由流量檢測器75檢測氫氣的流量、藉由流量檢測器52檢測稀釋 氣體的流量，藉由演算器5演算這些氣體的比例，可以求得已被稀釋的氫氣的濃度c。順帶一提，檢測氫氣的流量的流量檢測器75與檢測空氣等的稀釋氣體的流量的流量檢測器52，是有必要按照氣體種類選定流量計。
第8圖是顯示本發明相關的氫氣生成裝置的另外的其他實施形態的重點部位構成圖。本實施形態的電解槽2是與示於第6圖者為大致同樣的構成，但在未於電源3的電路設置電量檢測器51這一點、與設置流量檢測器75而取代吸引空氣泵74這一點不同。由於其他的構成與上述的示於第6圖的實施形態幾乎同樣，在此援用其構成及說明而省略。
在如此構成的氫氣生成裝置1，已從電解室26的陰極板24的表面生成的氫氣與已從陽極板23的表面生成的氧氣，是經由軟管71被導引至氣液分離器7，在此除去在氫氣及氧氣所含水分。然後，在進一步經由軟管72被供應至罩或套管73的途中，與來自稀釋器4的稀釋氣體混合，將已被稀釋的氫氣供應至罩或套管73。此時，由於藉由流量檢測器75檢測含氫氣體的流量、藉由流量檢測器52檢測稀釋氣體的流量，藉由演算器5演算這些氣體的比例，可以求得已被稀釋的氫氣的濃度c。順帶一提，在本實施形態。已在電解室26生成的氣體不僅是氫而亦含氧，但如上述式(1)及式(2)明確顯示，由於生成的氧氣的莫耳數是相對於氫氣的1/2，藉由流量檢測器75檢測的流量中，2/3是氫氣、1/3是氧氣。
【實施例】
以下，說明本發明的實施例。另外，在本案未特 別表明的情況，用於計測各種物性數值的各種計測器種類，氫氣濃度計為「FIS公司製EVM-HY01-H」、電流計為「CLAMP AC/DC HiTESTER 3265(日置電機公司製)」。
[實施例1]
將純水充滿示於第1圖的氫氣生成裝置1之第一室21，對作為陽極板23、陰極板24的這一對電極板調節施加電壓而使4A的電流流通，在此電解的同時，將來自稀釋器4的空氣的供應量設為1.5±0.1公升/分，而以空氣稀釋氫氣。測定氣氛溫度，其為25℃。又，將在一對電極板流通的電流設為5A、6A，將稀釋氣體的供應量設為2.0±0.1公升/分、2.5±0.1公升/分，其以外以同樣的條件稀釋氫氣。根據在這一對電極流通的電量、稀釋氣體的流量與氣氛溫度，根據上述的演算手法藉由演算求出已被稀釋的氫氣的濃度c，成為示於表1的結果。
[比較例1]
在實施例1，使用氫氣濃度計(FIS公司製EVM-HY01-H)測定已被稀釋的氫氣的濃度c，成為示於表1的結果。
根據示於表1的結果，如實施例1藉由演算求出 的氫氣濃度c與使用氫氣濃度計測定的氫氣濃度c，觀察到僅0.01~0.22體積%的差異，若考慮市售的氫濃度計的檢測誤差為±0.1體積%程度，根據本實施形態的氫氣濃度c的檢測精度可認為是充分地值得使用的數據。又在這些例子中，在流量與電解電流的任一個為固定值的情況，根據另一個檢測值演算的氫氣濃度c與使用氫氣濃度計測定的氫氣濃度c，觀察到僅0.01~0.22體積%的差異。
1‧‧‧氫氣生成裝置
2‧‧‧電解槽
20‧‧‧框體
201‧‧‧被電解水入口
202‧‧‧氣體出口
203‧‧‧稀釋氣體入口
204‧‧‧混合氣體出口
21‧‧‧第一室
22‧‧‧第二室
23‧‧‧陽極板(電極板)
24‧‧‧陰極板(電極板)
25‧‧‧隔膜
3‧‧‧電源
31‧‧‧插頭
32‧‧‧AC/DC轉換器
4‧‧‧稀釋器
41‧‧‧軟管
42‧‧‧吸入口
5‧‧‧演算器
51‧‧‧電流計(電量檢測器)
52‧‧‧流量計(流量檢測器)
53‧‧‧溫度感應器(溫度檢測器)
54‧‧‧顯示器(提示器)
55‧‧‧電阻檢測器
6‧‧‧儲槽
61‧‧‧被電解水出口
62‧‧‧軟管
63‧‧‧氣體入口
64‧‧‧軟管
65‧‧‧氣體排出塔
66‧‧‧三通閥
67‧‧‧排水管
7‧‧‧氣液分離器
71、72‧‧‧軟管
73‧‧‧罩或套管

Claims (12)

  1. 一種氫氣生成裝置，包括：電解槽，包含框體、電解室、設於上述電解室的至少一對電極板及將在上述電解室生成的含氫氣體導出的氣體出口，其中上述電解室是形成於上述框體內，被電解水被導入至上述電解室；電源，將直流電壓施加於上述一對電極板；電量檢測器與流量檢測器的至少一個，上述電量檢測器是檢測被賦予至上述電極板的電量，上述流量檢測器是檢測稀釋上述含氫氣體的稀釋氣體的流量；演算器，根據藉由上述電量檢測器而檢測的電量與藉由上述流量檢測器而檢測的流量的至少一個，演算上述被稀釋的氫氣的濃度；以及提示器，提示由上述演算器演算之氫氣的濃度。
  2. 一種氫氣生成裝置，包括：電解槽，包含框體、電解室、設於上述電解室的至少一對電極板及將在上述電解室中稀釋氫氣的稀釋氣體導入上述電解室的稀釋氣體入口，其中上述電解室是形成於上述框體內，被電解水被導入至上述電解室；電源，將直流電壓施加於上述一對電極板；電量檢測器與流量檢測器的至少一個，上述電量檢測器是檢測被賦予至上述電極板的電量，上述流量檢測器是檢測上述稀釋氣體的流量；演算器，根據藉由上述電量檢測器而檢測的電量與藉由上 述流量檢測器而檢測的流量的至少一個，演算上述被稀釋的氫氣的濃度；以及提示器，提示由上述演算器演算之氫氣的濃度。
  3. 一種氫氣生成裝置，包括：電解槽，包含框體、第一室、第二室、隔膜及一對電極板，其中上述第一室是形成於上述框體內，被電解水被導入至上述第一室，上述第二室是與上述第一室分開設於上述框體內，上述隔膜是設於上述框體內的上述第一室與上述第二室之間，上述一對電極板是分別設於上述第一室及上述第二室；儲槽，貯留上述被電解水；電源，將直流電壓施加於上述一對電極板；稀釋器，將稀釋已生成的氫氣的稀釋氣體導入設有成為陰極的電極板之上述第一室或上述第二室；電量檢測器與流量檢測器的至少一個，上述電量檢測器是檢測被賦予至成為上述陰極的電極板的電量，上述流量檢測器是檢測上述稀釋器造成的稀釋氣體的流量；演算器，根據藉由上述電量檢測器而檢測的電量與藉由上述流量檢測器而檢測的流量的至少一個，演算上述被稀釋的氫氣的濃度；以及提示器，提示由上述演算器演算之氫氣的濃度。
  4. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之氫氣生成裝置，更包括：溫度檢測器，檢測被稀釋的氫氣的溫度，其中上述演算器是根據藉由上述電量檢測器而檢測的電量、藉 由上述流量檢測器而檢測的流量及藉由上述溫度檢測器而檢測的溫度，演算上述被稀釋的氫氣的濃度。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之氫氣生成裝置，更包括：電阻檢測器，檢測貯留於上述儲槽的被電解水的電阻值，其中上述演算器在藉由上述電阻檢測器檢測的電阻值未在既定範圍時，禁止從上述電源將直流電壓施加至上述一對電極板。
  6. 如申請專利範圍第3或5項所述之氫氣生成裝置，其中上述直流電壓的陽極連接於設在上述第一室的電極板，上述直流電壓的陰極連接於設在上述第二室的電極板；上述一對電極板分別被設置為與上述隔膜接觸；以及上述被電解水僅被導入至上述第一室。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之氫氣生成裝置，上述儲槽是設置在從上述電解槽的鉛直方向的上側；設於上述儲槽的被電解水出口與設於上述第一室的下部的被電解水入口是連接的狀態；以及設於上述第一室的氣體出口與設於上述儲槽的氣體入口是連接的狀態。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之氫氣生成裝置，其中將被稀釋的氫氣導出的混合氣體出口，設於設有成為陰極的電極板的上述第二室的下部；氣液分離器連接於上述混合氣體出口；以及經由上述氣液分離器將上述被稀釋的氫氣供應至目的部 位。
  9. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之氫氣生成裝置，其中上述演算器在所演算的氫氣濃度超出爆燃下限值或起爆下限值時，藉由上述提示器提示其主旨或是禁止從上述電源將直流電壓施加至上述一對電極板。
  10. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之氫氣生成裝置，更包括：控制器，在上述電量或上述流量的檢測值落在既定的異常範圍時，輸出在上述提示器顯示主旨為異常的指令、不實行由上述演算器所作演算的指令、不在上述提示器進行濃度顯示的指令及切斷上述電源的指令的至少一種指令。
  11. 一種氫氣生成裝置，包括：電解槽，包含框體、電解室、設於上述電解室的至少一對電極板及將在上述電解室生成的含氫氣體導出的氣體出口，其中上述電解室是形成於上述框體內，被電解水被導入至上述電解室；電源，將直流電壓施加於上述一對電極板；第一流量檢測器，檢測上述含氫氣體的流量；第二流量檢測器，檢測稀釋上述含氫氣體的稀釋氣體的流量；演算器，根據藉由上述第一流量檢測器而檢測的流量與藉由上述第二流量檢測器而檢測的流量，演算上述被稀釋的氫氣的濃度；以及提示器，提示由上述演算器演算之氫氣的濃度。
  12. 一種氫氣生成裝置，包括：電解槽，包含框體、電解室、設於上述電解室的至少一對電極板及將在上述電解室生成的含氫氣體導出的氣體出口，其中上述電解室是形成於上述框體內，被電解水被導入至上述電解室；電源，將直流電壓施加於上述一對電極板；電量檢測器與流量檢測器的至少一個，上述電量檢測器是檢測被賦予至上述電極板的電量，上述流量檢測器是檢測稀釋上述含氫氣體的稀釋氣體的流量；判定器，判定藉由上述電量檢測器而檢測的電量與藉由上述流量檢測器而檢測的流量的至少任一個的檢測值是否落在既定的異常範圍；提示器，提示上述含氫氣體的濃度；以及控制器，在上述電量或上述流量的檢測值落在上述既定的異常範圍時，輸出在上述提示器顯示主旨為異常的指令、不在上述提示器進行濃度顯示的指令及切斷上述電源的指令的至少一種指令。
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