WO2007049507A1 - 燃料ガス生成装置 - Google Patents

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WO2007049507A1
WO2007049507A1 PCT/JP2006/320908 JP2006320908W WO2007049507A1 WO 2007049507 A1 WO2007049507 A1 WO 2007049507A1 JP 2006320908 W JP2006320908 W JP 2006320908W WO 2007049507 A1 WO2007049507 A1 WO 2007049507A1
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WO
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water
liquid
cluster
impulse
gas
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Application number
PCT/JP2006/320908
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshihiro Iwata
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Serotechnology
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the present invention relates to a fuel gas generation apparatus that can efficiently generate a large amount of fuel gas having a high heat capacity at a high temperature based on hydrogen gas and oxygen gas generated by electrolyzing water. is there.
  • a mixed gas of hydrogen and oxygen generated by electrolysis of water that is, brown gas, is completely combusted by oxygen contained therein and reduced to water vapor.
  • brown gas is completely combusted by oxygen contained therein and reduced to water vapor.
  • such a brown gas generating apparatus that generates brown gas includes an electrolytic means having a plurality of electrode plates for electrolyzing the electrolytic solution to generate brown gas, and an electrolytic solution supplied to the electrolytic means. It consists of an electrolyte tank that stores and collects the brown gas generated by the electrolytic means, a cooling device that cools the electrolytic solution and the brown gas, and a power supply unit that supplies a DC voltage to each electrode plate of the electrolytic means.
  • Patent Document 1 JP 2000-129480
  • the current supplied to the electrolysis of the electrolyte is direct current.
  • the current value for generating a brown gas amount of about 16.8 liters Z is 26.8A, which requires a very large current. Therefore, if an attempt is made to generate 400 liters or more of brown gas per unit time in order to obtain sufficient fuel gas to operate a power generation boiler, a heating boiler, etc., it will be used for electrolysis of the electrolyte.
  • the current value is 120A or more.
  • the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and fuel gas mainly composed of hydrogen gas and oxygen gas generated by electrical decomposition of water is used with low power consumption.
  • An object of the present invention is to provide a fuel gas generating device that can be produced in a quantity and at a low cost.
  • a fuel gas generation device of the present invention comprises a water supply tank and a coil that generates an alternating alternating magnetic field for decomposing a cluster of water supplied to the water supply tank force.
  • Water cluster decomposition means for supplying a low voltage, low frequency, low current impulse-like alternating current to generate an impulse-like alternating magnetic field in the coil, and the water cluster decomposition
  • Electrolysis means having a plurality of electrode plates for electrolyzing the water clustered by the means into hydrogen gas and oxygen gas, and low voltage, low frequency and low current for electrolyzing the clustered water.
  • a second impulse current generating means for supplying an impulse-like alternating current to the electrode plate of the electrolysis means.
  • the invention of claim 2 is the fuel gas generator according to claim 1, wherein
  • the star disassembling means has a plurality of water circulation pipes of a predetermined length for diverging the water supplied from the water supply tank, and the water discharge side of each of the water circulation pipes is gathered to collect the electrolysis means.
  • a coil for generating an impulse-like alternating magnetic field is provided on the outer periphery of each water circulation pipe.
  • the invention of claim 3 is the fuel gas generator according to claim 2, wherein the water supply tank and a water inflow end of each of the water circulation pipes are connected by a water supply pipe, and the water supply tank is provided in the middle of the water supply pipe.
  • a pump for supplying water to each of the water circulation pipes and adjusting a supply amount of the water is provided.
  • the invention of claim 4 is the fuel gas generating device according to claim 1, wherein the hydrogen gas generated by the electrolyzing means and the oxygen gas are mixed and introduced into the mixed gas from the outside.
  • a fuel gas mixing means for generating a fuel gas by mixing a quantity of air is provided.
  • the invention of claim 5 is the fuel gas generator according to claim 1, wherein the hydrogen gas generated by the electrolysis means and the oxygen gas are mixed, and a predetermined amount of air introduced from the outside is mixed into the mixed gas.
  • Fuel gas mixing means for generating fuel gas; and gas-liquid separation means for separating water in the hydrogen gas and oxygen gas generated by the electrolysis means and supplying only hydrogen gas and oxygen gas to the fuel gas mixing means It is characterized by providing.
  • V mainly suppresses adhesion of scale to the electrode plate of the electrolysis means.
  • a liquid supply tank for supplying a liquid such as hexane, and a coil for generating an impulse-like alternating magnetic field for activating the liquid molecules by decomposing a cluster of liquids supplied to the liquid supply tank force Liquid cluster decomposing means, and liquid mixing means for mixing the water flowing out from the water cluster decomposing means and the liquid cluster decomposing means force out liquid at a predetermined ratio and supplying the mixed liquid to the electrolyzing means.
  • the coil of the liquid cluster decomposition means has a low voltage and a low frequency from the first impulse current generating means or the impulse current generating means having a different configuration from the first impulse current generating means.
  • I impulse-like alternating current flow is characterized by being configured to be supplied.
  • the invention of claim 7 is the fuel gas generator according to claim 7, wherein the liquid supply unit And the liquid cluster disassembling means are connected by a liquid supply pipe, supplying liquid from the liquid supply tank to the liquid cluster disassembling means in the middle of the liquid supply pipe and adjusting the supply amount of the liquid A pump is provided.
  • the invention of claim 8 is the fuel gas generator according to claim 1, wherein the current value of the impulse-like alternating current generated from the first impulse current generating means is 1.4 mA to 2.8 mA, its voltage The value is 0.5V ⁇ 2.8V, and the frequency is 50Hz ⁇ : L lOHz.
  • the invention of claim 9 is the fuel gas generator according to claim 1, wherein the impulse-shaped alternating current generated from the second impulse current generating means has a current value of 1.4 mA to 2.8 mA.
  • the voltage value is 0.5V ⁇ 2.8V, and the frequency is 50Hz ⁇ : L lOHz.
  • the invention's effect is 0.5V ⁇ 2.8V, and the frequency is 50Hz ⁇ : L lOHz.
  • an impulse-like alternating current generated from the force of the first impulse current generation means is supplied to the coil, whereby an impulse-like shape generating a coil force is generated.
  • the alternating magnetic field acts on the water flowing in the water distribution pipe of the water cluster decomposition means, this water cluster is decomposed and the activity of each water molecule is increased, that is, the Brownian motion of the water molecule is activated. Transformed into water.
  • an impulse-like alternating current generated by the second impulse current generation means is supplied to the electrode plate of the electrolysis means, the cluster-decomposed water is efficiently converted into hydrogen gas and oxygen gas in the electrolysis means. Disassembled.
  • the current for generating hydrogen gas and oxygen gas by electrolysis of water is an impulse alternating current having a frequency of 50 Hz to: L lOHz, and the current value is 1.4. Since only about mA to 2.8 mA is required, and the voltage value is only about 0.5 V to 2.8 V, the power consumption required for generating hydrogen gas and oxygen gas can be greatly reduced.
  • the water cluster as a raw material is decomposed by the water cluster decomposing means to change the water quality to the water quality in which the Brownian motion of water molecules is activated, and this water is electrolyzed by the electrolyzing means. Therefore, generation of hydrogen gas and oxygen gas by electrolysis in electrolysis means The production volume can be greatly increased, and the production cost of hydrogen gas and oxygen gas can be reduced.
  • the water supplied from the water supply tank is branched by a plurality of water circulation pipes, and the water flowing in each of the water circulation pipes is fitted to the outer periphery of each water circulation pipe. Since the cluster is decomposed by the alternating impulse magnetic field of the coil, the water cluster decomposition ability in the water cluster decomposition means can be increased.
  • the fuel gas is mixed by mixing the hydrogen gas and oxygen gas generated from the electrolysis means by the fuel gas mixing means, and mixing the air introduced from the external cover into this mixed gas. Therefore, the combustion temperature of the fuel gas can be adjusted by changing the mixing ratio of the hydrogen gas, oxygen gas and air.
  • water contained in the hydrogen gas and oxygen gas from the electrolysis means can be removed by the gas-liquid separation means.
  • a liquid such as hexane supplied from the liquid supply tank is subjected to cluster decomposition by the liquid cluster decomposition means, and the cluster decomposed liquid and the water subjected to cluster decomposition by the water cluster decomposition means are combined. Since the liquid is mixed by a liquid mixing means at a predetermined ratio and supplied to the electrolysis means, it is possible to prevent the scale from adhering to the electrode plate of the electrolysis means.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of the fuel gas generation device in the first embodiment
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a part of the water cluster decomposition means in the first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of an impulse-like alternating current generated by the impulse current generating circuit force in the first embodiment.
  • the fuel gas generation device 10 includes a water supply tank 11, a water cluster decomposition means 12, a first impulse current generation means 13, a liquid supply tank 14, a liquid cluster decomposition means 15 and a liquid mixing means. 16, Electrolytic means 17, Second impulse current generating means 18, Gas-liquid separation hand Stage 19 and fuel gas mixing means 20 are provided.
  • the water supply tank 11 stores water 21 such as ground water and tap water because it is a main raw material for fuel gas. As shown in FIG. 1, water supply water 11 is automatically supplied to the water supply tank 11. The upper part in the water supply tank 11 is open to the atmosphere. Further, the water supply tank 11 is connected to the water cluster decomposition means 12 by a water supply pipe 111. When tap water is used as the water 21, it is preferable that chlorine contained therein is removed. This is because the water cluster decomposition means 12 has an adverse effect when the water cluster is decomposed by an impulse-like alternating magnetic field.
  • the water cluster decomposing means 12 is for decomposing a cluster of water 21 (a finite number of hydrogen-bonded water molecules) supplied from the water supply tank 11 into individual water molecules.
  • the water cluster disassembling means 12 is made of a plurality of synthetic resins (for example, nylon) having a predetermined length for branching and flowing the water supplied from the water supply tank 11 through the water supply pipe 111.
  • the water inflow side of each water circulation pipe 121 is connected to the collecting pipe 123, and the water discharge side of each water circulation pipe 121 is connected to the collecting pipe 124.
  • a coil 122 that generates an innular alternating magnetic field is provided on the outer periphery of each water circulation pipe 121 via an insulating material 125.
  • the water inflow side collecting pipe 123 of the water circulation pipe 121 is connected to a water supply pipe 111, and a pump 23 is provided in the middle of the water supply pipe 111 through an on-off valve 22.
  • the pump 23 supplies water from the water supply tank 11 to each water circulation pipe 121 and adjusts the amount of water supplied.
  • the first impulse current generating means 13 generates an impulse-like alternating current having a waveform as shown in FIG. 4, and this impulse-like alternating current is supplied to the coil 122 of each of the water flow pipes 121.
  • the coil 122 can generate an impulse-like alternating magnetic field similar to the waveform shown in FIG.
  • the impulse-like alternating current supplied to the coil 122 has a low current, a low voltage and a low frequency.
  • the impulse alternating current applied to the first embodiment has a current value of 1.4 mA to 2.8 mA, a voltage value of 0.5 V to 2.8 V, and a frequency of 50 Hz to 130 Hz. These current value, voltage value and frequency are set within the above-mentioned range according to the water quality to be electrolyzed, and the water quality is close to that of fresh water. The more water, the higher the current value, voltage value, and frequency value.
  • the liquid supply tank 14 stores a liquid, for example, hexane, mainly for preventing the scale from adhering to the electrode plate of the electrolysis means 17, and as shown in FIG. 1, the liquid supply tank The upper part in 14 is open to the atmosphere.
  • the liquid supply tank 14 is connected to the liquid cluster decomposition means 15 by a liquid supply pipe 141.
  • the liquid cluster decomposing means 15 decomposes a hexane cluster (a finite group of hydrogen-bonded water molecules) supplied from the liquid supply tank 14 into individual molecules.
  • the liquid cluster decomposition means 15 branches the hex supplied from the liquid supply tank 14 through the supply pipe 141 into a plurality of parts as in the case of the first impulse current generation means 13.
  • the liquid discharge side is connected to the collecting pipe 154.
  • a coil 152 that generates an impulse-like alternating magnetic field is provided on the outer periphery of each liquid circulation pipe 151 via an insulating material 155.
  • the coil 152 is supplied with an impulse-like alternating current having a waveform as shown in FIG. 4 generated from the first impulse current generating means 13.
  • the liquid inflow side collecting pipe 153 of the liquid circulation pipe 151 is connected to a liquid supply pipe 141, and a pump 25 is provided in the middle of the liquid supply pipe 141 via an opening / closing valve 24.
  • the pump 25 supplies hexane from the liquid supply tank 14 to each liquid circulation pipe 151 and adjusts the supply amount of hexane.
  • the liquid mixing means 16 has a predetermined ratio of the cluster-decomposed water flowing out from the water cluster decomposing means 12 and the cluster-decomposed hexane flowing out from the liquid cluster decomposing means 15, for example, after the cluster decomposition. While the amount of water is 1 and the amount of cluster-decomposed hexane is 1Z100, mixing is performed in this liquid mixing unit 16 as shown in Fig. 1. And a motor 163 for driving the stirring blade 162.
  • the tank 161 is connected to the water discharge side collecting pipe 124 of the water circulation pipe 121 via the introduction pipe 26, and further connected to the liquid discharge side collecting pipe 154 of the liquid circulation pipe 151 via the introduction pipe 27. Yes.
  • check valves 28 and 29 for preventing the backflow of the cluster-decomposed water or the cluster-decomposed hexane are provided in the middle of the introduction pipes 26 and 27, respectively.
  • the tank 161 is provided with a pressure gauge 30 for measuring its internal pressure. Further, the tank 161 and the water inflow end of the check valve 28 are connected by a return pipe 31, and a return pump 32 is provided in the middle of the return pipe 31. Further, the tank 161 is communicated with the electrolysis means 17 through the mixed solution outlet pipe 33.
  • the electrolysis means 17 generates hydrogen gas and oxygen gas by electrolyzing a mixed solution of cluster-decomposed water and cluster-decomposed hexane supplied from the liquid mixing means 16, As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the electrolysis means 17 includes a sealed tank 171 for storing a mixed liquid for electrolysis, and a parallel and vertical space within the sealed tank 171 with an interval of about 1.5 mm to 2.0 mm. A plurality of, for example, 56 electrode plates 172 disposed on the electrode plate 172 are provided, and the electrode plates 172 are immersed in the liquid mixture in the sealed tank 171. The electrode plates 172 in the sealed tank 171 are divided into two groups every other one, and an impulse-like alternating current generated from the second impulse current generating means 18 is generated between the divided electrode plate groups. To be supplied.
  • the second impulse current generating means 18 generates an impulse-like alternating current having a waveform as shown in FIG. 4, and this impulse-like alternating current is a group of electrode plates divided into loops of the electrolysis means 17. Supplied in between. Further, the impulse-like alternating current supplied to the electrode plate 172 has a low current, a low voltage and a low frequency.
  • the impulse alternating current applied to the first embodiment has a current value of 1.4 mA to 2.8 mA, a voltage value of 0.5 V to 2.8 V, and a frequency of 50 Hz to 130 Hz. These current value, voltage value, and frequency are set within the above-mentioned range according to the water quality to be electrolyzed. Get higher.
  • the gas-liquid separation means 19 separates water in the hydrogen gas and oxygen gas generated by the electrolysis means 17 and has a cyclone 191 that is long in the vertical direction.
  • the upper part of the cyclone 191 is connected to a conduit 193.
  • the fuel gas mixing means 20 includes the hydrogen gas and the acid from which water has been removed by the gas-liquid separation means 19. In addition to mixing raw gases, a predetermined amount of air introduced from the outside is mixed with this mixed gas to generate fuel gas.
  • This fuel gas mixing means 20 has a mixing tank 201, and this mixing tank A fuel gas discharge port 202 of 201 is connected to a combustion device 35 such as a burner via a gas supply pipe 203.
  • a pump 36 for adjusting the amount of air to the fuel gas mixing means 20 is provided at the air inlet 204 of the mixing tank 201.
  • the first impulse current generating means 13 is operated to generate a low current, low voltage and
  • Impulsive alternating current having a low frequency, for example, a current value of 2.8 mA, a voltage value of 2.8 V, and a frequency of 114 Hz, is supplied to each coil 122 of the water cluster decomposition means 12 and each coil 152 of the liquid cluster decomposition means 15. Then, an impulse-like alternating magnetic field similar to the waveform shown in FIG. Further, the pumps 23 and 25 are driven with the on-off valves 22 and 24 open, and the water 21 from the water supply tank 11 is divided into the water distribution pipes 121 of the water cluster decomposition means 12 and flows, and the liquid supply tank The hexane from 14 is divided into the liquid distribution pipes 151 of the liquid cluster / one decomposition means 15 and flowed.
  • the ratio of the water 21 flowing from the water supply tank 11 to the water cluster decomposition means 12 and the hexane flowing from the liquid supply tank 14 to the liquid cluster decomposition means 15 is the same as the flow rate of water.
  • the flow rate of hexane is 1Z100. These flow rates are set by pumps 23 and 25.
  • the cluster of water 12 flowing in each water circulation pipe 121 is decomposed by an impulse-like alternating magnetic field, and the activity of each water molecule is increased, that is, the Brownian motion of the water molecule is activated. Is transformed into water.
  • the hexane cluster flowing in each liquid flow pipe 151 was decomposed by the impulse-like alternating magnetic field, and the activity of each hexane molecule was increased, that is, the Brownian motion of the hexane molecule was activated. It is transformed into hexane.
  • the water that has been cluster-decomposed by the water cluster decomposing means 12 is introduced into the tank 161 of the liquid mixing means 16 through the check valve 28 and the introduction pipe 26, and is further subjected to cluster decomposing by the liquid cluster decomposing means 15.
  • Xan is introduced into the tank 161 of the liquid mixing means 16 through the check valve 29 and the introduction pipe 27.
  • the liquid mixing means 16 and The cluster-decomposed hexane is mixed, and this mixed liquid is fed into the closed tank 171 of the electrolysis means 17 through the outlet pipe 33.
  • the pressure of the mixed liquid in the tank 161 is measured by a pressure gauge 30.
  • the pressure in the tank 161 is set to about 3 kgZcm 2 , for example.
  • the pump 32 is started, and the liquid mixture in the tank 161 is returned to the water inflow side of the check valve 28.
  • the pressure in the tank 161 is controlled around the set value.
  • an impulse-like alternating current generated from the second in-current current generation means 18 has a low current, a low voltage and a low frequency, eg, a current value of 2.8 mA, a voltage value of 2.8 V, and a frequency of 114 Hz.
  • a low current, a low voltage and a low frequency eg, a current value of 2.8 mA, a voltage value of 2.8 V, and a frequency of 114 Hz.
  • the specific gravity of hydrogen gas is smaller than the specific gravity of oxygen gas, so the hydrogen gas is gathered in the upper part of the space 171a of the sealed tank 171 and provided in the sealed tank 171
  • the hydrogen is discharged from the hydrogen outlet 173 into the gas-liquid separation means 19 through the conduit 174 and the flow rate adjusting valve 174a.
  • oxygen gas having a specific gravity greater than that of hydrogen gas is gathered in the lower part of the space 171a due to the difference in specific gravity, and enters the gas-liquid separation means 19 from the oxygen outlet 175 provided in the sealed tank 171 through the conduit 176 and the flow control valve 176a. It is sent.
  • the hydrogen gas and oxygen gas generated from the electrolysis means 17 include a hydrocarbon gas that accompanies the electrolysis of hexane.
  • This hydrocarbon gas is a small amount compared to the generation amount of hydrogen gas and oxygen gas. .
  • the fuel gas delivered from the fuel gas mixing means 20 described later is created as a low-order hydrocarbon gas fuel mainly composed of hydrogen.
  • gas-liquid separation means 19 hydrogen gas and oxygen gas containing moisture flow in the circumferential tangential direction from the upper part of the cyclone 191, thereby generating a high-speed swirling flow in the cyclone 191.
  • the centrifugal force at this time also separates the water into hydrogen gas and oxygen gas, and the water is returned to the water supply tank 11 through the conduit 192 as well as the lower end force of the cyclone 191.
  • the hydrogen gas and oxygen gas that also flows out from the upper force of the cyclone 191 are fueled through the conduit 193.
  • the hydrogen gas from which moisture has been removed by the gas-liquid separation means 19 and the oxygen gas are mixed, and the air introduction port 204 force of the mixing tank 201 is also introduced into this mixed gas by the pump 36.
  • a predetermined amount of air is mixed to generate fuel gas.
  • the generated fuel gas is supplied from a fuel gas discharge port 202 of the mixing tank 201 to a combustion device 35 such as a burner through a gas supply pipe 203.
  • an alternating alternating magnetic field generated from the coil 122 is applied to the flowing water in each of the water flow pipes 121 to decompose the water cluster, and the activity of each individual water molecule.
  • the water molecules are transformed into water in which the Brownian motion of the water molecules is activated, and the hexane clusters flowing in the respective liquid flow pipes 151 of the liquid cluster decomposition means 15 are similarly converted into the first impulse.
  • the current for generating hydrogen gas and oxygen gas by electrolysis of water is an impulse alternating current with a frequency of 50 Hz ⁇ : L lOHz, and the force is also the current.
  • a value of about 1.4 mA to 2.8 mA is sufficient, and a voltage value of about 0.5 V to 2.8 V is sufficient, so the power consumption required for generating hydrogen gas and oxygen gas can be greatly reduced.
  • the water cluster as the raw material is decomposed by the water cluster decomposing means 12 to change the water quality into the water quality in which the Brownian motion of water molecules is activated, and this water is electrolyzed. Since electrolysis was performed at 17, hydrogen gas generated by electrolysis at electrolysis means 17 In addition, the amount of oxygen gas generated can be greatly increased, and sufficient fuel gas can be obtained at low cost to operate a power generation boiler, a heating boiler, and the like.
  • the size of the electrode plate 172 used in the electrolysis means 17 in the present embodiment 1 is 500 mm ⁇ 150 mm, and an electrolytic cell is configured using 56 electrode plates 172, 500 liters / 10 minutes of hydrogen Gas and oxygen gas could be generated.
  • the water supplied from the water supply tank 11 is branched by the plurality of water circulation pipes 121, and the water flowing in each of the water circulation pipes 121 is divided into the respective water circulations. Since the cluster is decomposed by the impulse-like alternating magnetic field of the coil 122 mounted on the outer periphery of the tube 121, the water cluster decomposition ability in the water cluster decomposition means 12 can be increased.
  • the hydrogen gas generated from the electrolysis means 17 and the oxygen gas are mixed by the fuel gas mixing means 20, and the air introduced from the outside is mixed with the mixed gas. Since the fuel gas is generated, the combustion temperature of the fuel gas can be adjusted by changing the mixing ratio of these hydrogen gas, oxygen gas and air. Incidentally, it was confirmed that the combustion temperature can be adjusted in the range of 1200 ° C to 3800 ° C in the method of the first embodiment. Thereby, the fuel gas of high calorie
  • the gas-liquid separation means 19 can remove the water contained in the hydrogen gas and oxygen gas from the electrolysis means 17.
  • hexane supplied from the liquid supply tank 11 is cluster-decomposed by the liquid cluster decomposing means 15, and the cluster-decomposed hexane and the water cluster decomposing means are subjected to cluster decomposition. Since water is mixed at a predetermined ratio by the liquid mixing means 16 and supplied to the electrolysis means 17, scale adhesion to the electrode plate of the electrolysis means 17 can be suppressed.
  • the fuel gas generation device 10 includes a water supply tank 11, a water cluster decomposition means 12, a first impulse current generation means 13, a liquid supply tank 14, Liquid cluster decomposition means 15, liquid mixing means 16, electrolysis means 17, second impulse power
  • the force described as V in the case where the flow generating means 18, the gas-liquid separating means 19 and the fuel gas mixing means 20 are configured is not limited to this.
  • the components of the liquid supply tank 14, the liquid cluster decomposition means 15, the liquid mixing means 16, the gas-liquid separation means 19 and the fuel gas mixing means 20 are omitted, and the water supply tank 11, the water cluster decomposition means 12, the first impulse are omitted.
  • the current generating means 13, the electrolyzing means 17, and the second impulse current generating means 18 can also constitute the fuel gas generating device 10.
  • the present invention includes a liquid supply tank 14, a liquid cluster 14, a liquid cluster decomposition means 12, a first impulse current generation means 13, an electrolysis means 17, and a second impulse current generation means 18. It is also possible to configure the fuel gas generation device 10 by combining the cluster decomposition means 15 and the liquid mixing means 16.
  • the impulse-like alternating current to the liquid cluster decomposition means 15 is supplied from the first impulse current generation means 13 has been described, but the present invention is not limited to this, and the liquid cluster decomposition means An impulse current generating means for 15 may be provided separately.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel gas generation device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlargement of a part of the water cluster decomposition means in the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of an electrode plate of an electrolysis unit in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of an impulse-like alternating current generated by the impulse current generating circuit force in the first embodiment.
  • Liquid cluster decomposition means Liquid mixing means
  • Second impulse current generation means Gas-liquid separation means

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Abstract

【課題】　水の電気分解により発生する水素ガス及び酸素ガスを低消費電力で大量に、かつ低コストで生成できるようにした燃料ガスの生成装置を提供する。 【解決手段】　水クラスター分解手段１３のコイル１２２に第１インパルス電流発生手段１３からインパルス状の交番電流を供給し、コイル１２２のインパルス状交番磁界で水のクラスターを分解する。液体クラスター分解手段１５のコイル１５２に第１インパルス電流発生手段１３からインパルス状の交番電流を供給し、コイル１５２のインパルス状交番磁界でヘキサンのクラスターを分解する。このクラスター分解済みの水とクラスター分解済みのヘキサンとの混合液を電解手段１７において、その電極板１７２に第２インパルス電流発生手段１８から発生するインパルス状の交番電流が供給することにより上記混合液を水素ガスと酸素ガスとに電気分解する。

Description

明 細 書
燃料ガス生成装置
技術分野
[0001] 本発明は、水を電気分解することにより発生する水素ガス及び酸素ガスをもとにし て、高温で大熱容量の燃料ガスを効率よく大量に生成できる燃料ガス生成装置に関 するものである。
背景技術
[0002] 水の電気分解により発生される水素と酸素の混合ガス、すなわちブラウンガスは、こ れに含まれる酸素により完全燃焼して水蒸気に還元され、しかも空気に同化するた め、引火しても爆発を引き起こすことがなぐ理想的な無公害燃料として 21世紀の代 替エネルギーとして脚光を浴びようになってきて 、る。
従来、このようなブラウンガスを生成するブラウンガス生成装置は、電解液を電気分 解してブラウンガスを発生させるための複数の電極板を有する電解手段と、電解手 段に供給する電解液を貯留するとともに電解手段で発生したブラウンガスを回収する 電解液タンクと、電解液及びブラウンガスを冷却する冷却装置と、電解手段の各電極 板に直流電圧を供給する電源部等カゝら構成されている (例えば、特許文献 1参照)。 特許文献 1 :特開 2000— 129480
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] このような従来のブラウンガス生成装置において、その電解手段の (+)電極板と (一) 電極板との間に印加され直流電圧が、例えば 2. IVの場合、その電極板に供給され 電流は 26.8Αとなる。このような条件下で生成される 1時間当りのブラウンガスの量 は、 16.8リットル程度である。また、このようなブラウンガス生成装置におけるブラ ゥンガスの発生量は、電極板の数とその大きさ及びこれに供給される電圧及び電流 の値によって変化する。
[0004] しかし乍ら従来の電解手段では、その電解液の電気分解に供される電流は直流で あると共に、 16.8リットル Z時程度のブラウンガス量を発生させる場合の電流値も 26. 8Aと非常に大きな値の電流が必要になる。このため、発電用ボイラーや暖房用ボイ ラーなどを稼動するのに十分な燃料ガスを得るために単位時間当り 400リットル乃至 それ以上のブラウンガスを発生させようとすると、電解液の電気分解に供される電流 値は 120A乃至それ以上となってしまう。その結果、ブラウンガス生成装置の電力消 費量が増大し、燃料ガスの生成コストが大幅に上昇するという問題がある。
また、従来の電解手段では、 26.8Aまたはそれ以上の大きな直流電流を (+)電極 板
と (一)電極板との間に常時流す方式であるため、これら電極板力 発生する熱が非 常に大きぐこれによつて電解液及びブラウンガスが過熱されてしまう。このため、従 来のブラウンガス生成装置にぉ 、ては、電解液及びブラウンガスを冷却するための 冷却装置が必要になり、装置の大型化を招来させるほか、設備費及び維持管理費が 上昇するという問題がある。
[0005] 本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、水の電気分 解により発生する水素ガス及び酸素ガスを主成分とする燃料ガスを低消費電力で大 量に、かつ低コストで生成できるようにした燃料ガスの生成装置を提供することを目的 としている。
課題を解決するための手段
[0006] 上記の目的を達成するために本発明の燃料ガス生成装置は、給水タンクと、前記 給水タンク力 供給されてくる水のクラスターを分解するためのインパルス状の交番 磁界を発生するコイルを有する水クラスター分解手段と、前記コイルにインパルス状 の交番磁界を発生させるために低電圧かつ低周波数で低電流のインパルス状の交 番電流を供給する第 1インパルス電流発生手段と、前記水クラスター分解手段でクラ スター分解された水を水素ガスと酸素ガスに電気分解する複数の電極板を有する電 解手段と、前記クラスター分解された水を電気分解するために低電圧かつ低周波数 で低電流のインパルス状の交番電流を前記電解手段の電極板に供給する第 2イン パルス電流発生手段とを備えることを特徴とする。
[0007] また、請求項 2の発明は、請求項 1記載の燃料ガス生成装置において、前記水クラ スター分解手段は、前記給水タンクから供給される水を複数に分岐して流す所定長 さの複数の水流通管を有し、前記各水流通管の水吐出側は集合されて前記電解手 段に連通され、前記各水流通管の外周にはインパルス状の交番磁界を発生するコィ ルがそれぞれ卷装されて!ヽることを特徴とする。
請求項 3の発明は、請求項 2記載の燃料ガス生成装置において、前記給水タンクと 前記各水流通管の水流入端との間は給水管により接続され、前記給水管の途中に 前記給水タンクから前記各水流通管に水を供給するとともに水の供給量を調整する ポンプが設けられて 、ることを特徴とする。
[0008] 請求項 4の発明は、請求項 1記載の燃料ガス生成装置にお!、て、前記電解手段で 発生した水素ガスと酸素ガスを混合するともに該混合ガスに外部から導入される所定 量の空気を混合して燃料ガスを生成する燃料ガス混合手段を備えることを特徴とす る。
請求項 5の発明は、請求項 1記載の燃料ガス生成装置において、前記電解手段で 発生した水素ガスと酸素ガスを混合するともに該混合ガスに外部から導入される所定 量の空気を混合して燃料ガスを生成する燃料ガス混合手段と、前記電解手段で発生 した水素ガス及び酸素ガス中の水分を分離し、水素ガス及び酸素ガスのみを前記燃 料ガス混合手段に供給する気液分離手段とを備えることを特徴とする。
[0009] 請求項 6の発明は、請求項 1乃至 5の何れか 1項に記載の燃料ガス生成装置にお V、て、主に前記電解手段の電極板へのスケールの付着を抑止するためのへキサン のような液体を供給する液体供給タンクと、前記液体供給タンク力 供給されてくる液 体のクラスターを分解して液体分子を活性ィ匕するためのインパルス状の交番磁界を 発生するコイルを有する液体クラスター分解手段と、前記水クラスター分解手段から 流出される水と前記液体クラスター分解手段力 流出される液体とを所定の割合で 混合して前記電解手段に供給する液体混合手段とを備え、前記液体クラスター分解 手段のコイルには前記第 1インパルス電流発生手段もしくは該第 1インパルス電流発 生手段と別構成のインパルス電流発生手段から低電圧かつ低周波数で低電流のィ ンパルス状の交番電流が供給されるように構成したことを特徴とする。
請求項 7の発明は、請求項 7記載の燃料ガス生成装置において、前記液体供給タ ンクと前記液体クラスター分解手段との間は給液管により接続され、前記給液管の途 中に前記液体供給タンクから前記液体クラスター分解手段に液体を供給するとともに 該液体の供給量を調整するポンプが設けられていることを特徴とする。
[0010] 請求項 8の発明は、請求項 1記載の燃料ガス生成装置において、前記第 1インパル ス電流発生手段から発生するインパルス状の交番電流の電流値は 1.4mA〜2.8m A、その電圧値は 0.5V〜2.8V、その周波数は 50Hz〜： L lOHzであることを特徴とす る。
請求項 9の発明は、請求項 1記載の燃料ガス生成装置において、前記第 2インパル ス電流発生手段から発生するインパルス状の交番電流の電流値は 1.4mA〜2.8m A、その
電圧値は 0.5V〜2.8V、その周波数は 50Hz〜： L lOHzであることを特徴とする。 発明の効果
[0011] 本発明の燃料ガス生成装置では、水クラスター分解手段において、そのコイルに第 1インノルス電流発生手段力ら発生するインノルス状の交番電流が供給され、これに より、コイル力 発生するインパルス状の交番磁界が水クラスター分解手段の水流通 管内を流動する水に作用すると、この水のクラスタ一は分解され、水分子個々の活性 度がアップされた、すなわち水分子のブラウン運動が活発化された水に変質される。 そして、電解手段の電極板に第 2インパルス電流発生手段カゝら発生するインパルス 状の交番電流が供給されると、クラスター分解された水は電解手段内において水素 ガスと酸素ガスとに効率よく電気分解される。
したがって、本発明によれば、水の電気分解により水素ガス及び酸素ガスを発生さ せるための電流は、周波数が 50Hz〜： L lOHzのインパルス状交番電流であり、しか も、その電流値は 1.4mA〜2.8mA程度で済むとともに、その電圧値も 0.5V〜2.8V 程度で済むため、水素ガス及び酸素ガスの生成に要する消費電力を大幅に削減す ることがでさる。
また、本発明によれば、原料となる水のクラスターを水クラスター分解手段で分解し て水分子のブラウン運動が活発化された水質に変化させ、この水を電解手段で電気 分解するようにしたので、電解手段での電気分解による水素ガス及び酸素ガスの発 生量を大幅に増大できるともに、水素ガス及び酸素ガスの生成コストを低減すること ができる。
[0012] また、本発明によれば、給水タンクから供給される水を複数の水流通管により分岐 し、この各水流通管内を流動する水を、それぞれの水流通管の外周に卷装したコィ ルのインパルス状交番磁界によってクラスターの分解を行うようにしたので、水クラス ター分解手段での水のクラスターの分解能力を増大することができる。
また、本発明によれば、燃料ガス混合手段により電解手段カゝら発生した水素ガスと 酸素ガスを混合し、かつ、この混合ガスに外部カゝら導入される空気を混合して燃料ガ スを生成するようにしたので、この燃料ガスの燃焼温度をこれら水素ガスと酸素ガス 及び空気との混合比を変えることで調整することが可能になる。
[0013] また、本発明によれば、気液分離手段により電解手段からの水素ガス及び酸素ガ ス中に含まれるの水分を除去することができる。
また、本発明によれば、液体供給タンクから供給されるへキサンのような液体を液体 クラスター分解手段でクラスター分解し、このクラスター分解された液体と水クラスター 分解手段でクラスター分解された水とを所定の割合で液体混合手段により混合して 電解手段に供給するようにしたので、電解手段の電極板などへのスケールの付着を 抑止することが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の実施の形態 1について、図面を参照して説明する。
(実施の形態 1)
図 1は本実施の形態 1における燃料ガス生成装置の全体の構成図、図 2は本実施 の形態 1における水クラスター分解手段の一部を拡大して示す説明図、図 3は本実 施の形態 1における電解手段の電極板の説明図、図 4は本実施の形態 1におけるィ ンパルス電流発生回路力 発生するインパルス状交番電流の一例を示す波形図で ある。
[0015] 燃料ガス生成装置 10は、図 1に示すように、給水タンク 11、水クラスター分解手段 1 2、第 1インパルス電流発生手段 13、液体供給タンク 14、液体クラスター分解手段 15 、液体混合手段 16、電解手段 17、第 2インパルス電流発生手段 18、気液分離手 段 19、燃料ガス混合手段 20等を備える。
[0016] 前記給水タンク 11は、燃料ガスの主原料となるから地下水や水道水などの水 21を 貯溜するもので、図 1に示すように、給水タンク 11には水源力 水 21が自動的に供 給できるように構成され、かつ給水タンク 11内の上部は大気に開放されている。また 、給水タンク 11は給水管 111により水クラスター分解手段 12に接続されて 、る。 なお、水 21に水道水を使用する場合は、これに含まれている塩素を除去されてい ることが好ましい。これは水クラスター分解手段 12においてインパルス状の交番磁界 により水のクラスターを分解する時に悪影響を及ぼすカゝらである。
[0017] 前記水クラスター分解手段 12は、給水タンク 11から供給される水 21のクラスター（ 水素結合された水分子の有限個の集団）を個々の水分子に分解するものである。 この水クラスター分解手段 12は、図 1及び図 2に示すように、給水タンク 11から給水 管 111を通して供給される水を複数に分岐して流す所定長さの複数の合成樹脂製（ 例えばナイロン)水流通管 121を有し、この各水流通管 121の水流入側は集合管 12 3に連結され、さらに、各水流通管 121の水吐出側は集合管 124に連結されている。 また、各水流通管 121の外周には絶縁材 125を介してインノ ルス状の交番磁界を発 生するコイル 122がそれぞれ卷装されている。
また、水流通管 121の水流入側集合管 123は給水管 111に接続されており、給水 管 111の途中には開閉弁 22を介してポンプ 23が設けられている。このポンプ 23は 給水タンク 11から各水流通管 121に水を供給するとともに水の供給量を調整するも のである。
[0018] 第 1インパルス電流発生手段 13は、図 4に示すような波形のインパルス状の交番電 流を発生するもので、このインパルス状交番電流は前記各水流通管 121のコイル 12 2に供給され、コイル 122に図 4に示す波形に類似したインパルス状の交番磁界を発 生できるようになつている。また、コイル 122に供給されるインパルス状交番電流は、 低電流かつ低電圧で低周波数である。例えば、この実施の形態 1に適用されるイン パルス状交番電流の電流値は 1.4mA〜2.8mA、その電圧値は 0.5V〜2.8V、その 周波数は 50Hz〜130Hzである。これら電流値、電圧値及び周波数は、電気分解さ れる水質に応じて上述する範囲内で設定されるものであり、真水に近い水質になる 水ほど、これら電流値、電圧値及び周波数の値は高くなる。
[0019] 前記液体供給タンク 14は、主に電解手段 17の電極板へのスケールの付着を抑止 するための液体、例えばへキサンを貯溜するもので、図 1に示すように、液体供給タ ンク 14内の上部は大気に開放されている。また、液体供給タンク 14は給液管 141に より液体クラスター分解手段 15に接続されている。
[0020] 前記液体クラスター分解手段 15は、液体供給タンク 14から供給されるへキサンのク ラスター (水素結合された水分子の有限個の集団）を個々の分子に分解するもので ある。
この液体クラスター分解手段 15は、図 1に示すように、第 1インパルス電流発生手 段 13の場合と同様に、液体供給タンク 14から給液管 141を通して供給されるへキサ ンを複数に分岐して流す所定長さの複数の合成樹脂製 (例えばナイロン)液流通管 1 51を有し、この各液流通管 151の液流入側は集合管 153に連結され、さらに、各液 流通管 151の液吐出側は集合管 154に連結されている。また、各液流通管 151の外 周には絶縁材 155を介してインパルス状の交番磁界を発生するコイル 152がそれぞ れ卷装されている。このコイル 152には、第 1インパルス電流発生手段 13から発生す る図 4に示すような波形のインパルス状の交番電流が供給される。
また、液流通管 151の液流入側集合管 153は給液管 141に接続されており、給液 管 141の途中には開閉弁 24を介してポンプ 25が設けられている。このポンプ 25は 液体供給タンク 14から各液流通管 151にへキサンを供給するとともにへキサンの供 給量を調整するものである。
[0021] 前記液体混合手段 16は、水クラスター分解手段 12から流出されるクラスター分解 済みの水と液体クラスター分解手段 15から流出されるクラスター分解済みのへキサ ンを所定の割合、例えばクラスター分解済み水の量が 1であるのに対してクラスター 分解済みへキサンの量を 1Z100とする割合で混合するものであり、この液体混合手 段 16は、図 1に示すように、密閉されたタンク 161と、攪拌翼 162及び攪拌翼 162を 駆動するモータ 163とから構成されている。
前記タンク 161は水流通管 121の水吐出側集合管 124に導入管 26を介して接続 され、さらに、液流通管 151の液吐出側集合管 154に導入管 27を介して接続されて いる。また、導入管 26と 27の途中には、クラスター分解済み水またはクラスター分解 済みへキサンの逆流を防止する逆止弁 28、 29がそれぞれ設けられて 、る。
前記タンク 161には、その内部圧力を測定する圧力計 30が設けられている。また、 タンク 161と前記逆止弁 28の水流入端との間は戻しパイプ 31により接続され、この 戻しパイプ 31の途中には還流用のポンプ 32が設けられている。さらに、タンク 161は 混合液導出管 33を介して電解手段 17に連通されている。
[0022] 前記電解手段 17は、液体混合手段 16から供給されてくるクラスター分解済み水と クラスター分解済みへキサンとの混合液を電気分解して水素ガスと酸素ガスを発生さ せるものであり、電解手段 17は、図 1及び図 3に示すように、電解用の混合液を貯溜 する密閉タンク 171と、この密閉タンク 171内に 1.5mm〜2.0mm程度の間隔をおい て平行に、かつ鉛直に配設された複数、例えば 56枚の電極板 172とを備え、この電 極板 172は密閉タンク 171内の混合液中に浸漬された状態におかれる。そして、前 記密閉タンク 171内の電極板 172は 1枚おきに 2つのグループに分割され、このルー プ分けした電極板群間に第 2インパルス電流発生手段 18から発生するインパルス状 の交番電流が供給されるようになって 、る。
[0023] 前記第 2インパルス電流発生手段 18は、図 4に示すような波形のインパルス状の交 番電流を発生するもので、このインパルス状交番電流は、電解手段 17のループ分け した電極板群間に供給される。また、電極板 172に供給されるインパルス状交番電 流は、低電流かつ低電圧で低周波数である。例えば、この実施の形態 1に適用され るインパルス状交番電流の電流値は 1.4mA〜2.8mA、その電圧値は 0.5V〜2.8V 、その周波数は 50Hz〜130Hzである。これら電流値、電圧値及び周波数は、電気 分解される水質に応じて上述する範囲内で設定されるものであり、真水に近い水質 になる水ほど、これら電流値、電圧値及び周波数の値は高くなる。
[0024] 前記気液分離手段 19は、電解手段 17で発生した水素ガス及び酸素ガス中の水分 を分離するもので、鉛直方向に長いサイクロン 191を有し、このサイクロン 191の上部 は導管 193を介して燃料ガス混合手段 20に接続され、サイクロン 191の下端は導管 192を介して接続されている。
前記燃料ガス混合手段 20は、気液分離手段 19で水分の除去された水素ガスと酸 素ガスを混合するともに、この混合ガスに外部から導入される所定量の空気を混合し て燃料ガスを生成するものであり、この燃料ガス混合手段 20は混合タンク 201を有し 、この混合タンク 201の燃料ガス吐出口 202はガス供給管 203を介してパーナ等の 燃焼装置 35に接続されている。また、混合タンク 201の空気導入口 204には、燃料 ガス混合手段 20への空気の量を調整するポンプ 36が設けられている。
[0025] 次に、本実施の形態 1の動作について説明する。
第 1インパルス電流発生手段 13を動作させて、これから発生する低電流、低電圧 かつ
低周波数、例えば、電流値が 2.8mA、電圧値が 2.8V、周波数が 114Hzのインパル ス状交番電流を水クラスター分解手段 12の各コイル 122及び液体クラスター分解手 段 15の各コイル 152に供給し、これら各コイル 122、 152に図 4に示す波形に類似し たインパルス状の交番磁界を発生させる。さらに、開閉弁 22、 24を開いた状態でポ ンプ 23及び 25を駆動して、給水タンク 11から水 21を水クラスター分解手段 12の各 水流通管 121に分割して流し、また液体供給タンク 14からのへキサンを液体クラスタ 一分解手段 15の各液流通管 151に分割して流す。この場合、給水タンク 11から水ク ラスター分解手段 12に流入される水 21と液体供給タンク 14から液体クラスター分解 手段 15に流入されるへキサンとの割合は、水の流量が 1であるのに対してへキサン の流量は 1Z100である。また、これらの流量はポンプ 23、 25によって設定される。
[0026] 各水流通管 121中を流動する水 12のクラスタ一はインパルス状の交番磁界によつ て分解され、水分子個々の活性度がアップされた、すなわち水分子のブラウン運動 が活発化された水に変質される。また、各液流通管 151中を流動するへキサンのクラ スターはインパルス状の交番磁界によって分解され、へキサン分子個々の活性度が アップされた、すなわちへキサン分子のブラウン運動が活発化されたへキサンに変質 される。
一方、水クラスター分解手段 12でクラスター分解された水は逆止弁 28及び導入管 26を通して液体混合手段 16のタンク 161に導入され、さら〖こ、液体クラスター分解手 段 15でクラスター分解されたへキサンは逆止弁 29及び導入管 27を通して液体混合 手段 16のタンク 161に導入される。液体混合手段 16ではクラスター分解済みの水と クラスター分解済みのへキサンとを混合し、この混合液体は導出管 33を通して電解 手段 17の密閉タンク 171に送り込まれる。また、タンク 161内の混合液体の圧力は圧 力計 30計測される。ここで、タンク 161内の圧力は、例えば 3kgZcm2程度に設定さ れ、この設定値以上になるとポンプ 32が起動され、タンク 161内の混合液を逆止弁 2 8の水流入側へ戻し、タンク 161内の圧力を設定値付近に制御する。
[0027] 電解手段 17では、第 2インノルス電流発生手段 18から発生する低電流、低電圧か つ低周波数、例えば電流値が 2.8mA、電圧値が 2.8V、周波数が 114Hzのインパ ルス状交番電流が 2つにループ分けした電極板群間に供給され、これにより、クラス ター分解済み水とクラスター分解済みへキサンとの混合液 40は電気分解され、水素 ガス及び酸素ガスが発生する。この時の密閉タンク 171内の圧力は、例えば lkgZc m 程度に
保持される。
一方、電気分解により発生した水素ガスと酸素ガスのうち、水素ガスの比重は酸素 ガスの比重より小さいため、水素ガスは密閉タンク 171の空間 171aの上部に集合さ れ、密閉タンク 171に設けた水素流出口 173から導管 174及び流量調整弁 174aを 通して気液分離手段 19内に送り込まれる。また、水素ガスより比重の大きい酸素ガス は、その比重差によって空間 171aの下部に集合され、密閉タンク 171に設けた酸素 流出口 175から導管 176及び流量調整弁 176aを通して気液分離手段 19内に送り 込まれる。
なお、電解手段 17から発生する水素ガスと酸素ガス中にはへキサンの電気分解に 伴う炭化水素ガスが含まれる力 この炭化水素ガスは水素ガス及び酸素ガスの発生 量に比較して微量である。このため、後述する燃料ガス混合手段 20から送り出される 燃料ガスは水素を主成分とする低次炭化水素ガス燃料として創製される。
[0028] 気液分離手段 19では、水分を含んだ水素ガス及び酸素ガスをサイクロン 191の上 部から円周接線方向に流入することにより、サイクロン 191中で高速の旋回流を生じ させる。そして、この時の遠心力の作用で水分を水素ガス及び酸素ガス力も分離し、 この水分はサイクロン 191の下端力も導管 192を通して給水タンク 11に戻される。ま た、サイクロン 191の上部力も流出する水素ガスと酸素ガスは導管 193を通して燃料 ガス混
合手段 20に送り込まれる。
[0029] 燃料ガス混合手段 20では、気液分離手段 19で水分の除去された水素ガスと酸素 ガスとを混合し、さらに、この混合ガスに混合タンク 201の空気導入口 204力もポンプ 36により導入される所定量の空気を混合して燃料ガスを生成する。また、生成された 燃料ガスは混合タンク 201の燃料ガス吐出口 202からガス供給管 203を介してバー ナ等の燃焼装置 35に供給される。
[0030] このような本実施の形態 1に示す燃料ガス生成装置 10によれば、水クラスター分解 手段 13において、その各水流通管 121のコイル 122に第 1インパルス電流発生手段 13から発生するインパルス状の交番電流を供給し、これにより、コイル 122から発生 するインパルス状の交番磁界を各水流通管 121内の流動水に作用させることにより、 この水のクラスターを分解し、水分子個々の活性度がアップされた、すなわち水分子 のブラウン運動が活発化された水に変質させ、同様にして液体クラスター分解手段 1 5の各液流通管 151中を流動するへキサンのクラスターを、第 1インパルス電流発生 手段 13力ものインパルス状交番電流によりコイル 152から発生するインパルス状の 交番磁界によって分解し、へキサン分子個々の活性度がアップされた、すなわちへ キサン分子のブラウン運動が活発化されたへキサンに変質し、このクラスター分解済 みの水とクラスター分解済みのへキサンとの混合液 40を電解手段 17において、その 電極板 172に第 2インパルス電流発生手段 18から発生するインパルス状の交番電流 が供給することにより、上記混合液を水素ガスと酸素ガスとに電気分解するようにした ので、水素ガス及び酸素ガスの電気分解を効率よぐかつ高能率で行うことができる とともに、水の電気分解により水素ガス及び酸素ガスを発生させるための電流は、周 波数が 50Hz〜： L lOHzのインパルス状交番電流であり、し力も、その電流値は 1.4m A〜2.8mA程度で済むとともに、その電圧値も 0.5V〜2.8V程度で済むため、水素 ガス及び酸素ガスの生成に要する消費電力を大幅に削減することができる。
[0031] また、本実施の形態 1によれば、原料となる水のクラスターを水クラスター分解手段 12で分解して水分子のブラウン運動が活発化された水質に変化させ、この水を電解 手段 17で電気分解するようにしたので、電解手段 17での電気分解による水素ガス 及び酸素ガスの発生量を大幅に増大できるともに、発電用ボイラーや暖房用ボイラ 一などを稼動するのに十分な燃料ガスを低コストで得ることができる。因みに、本実施 の形態 1における電解手段 17に用いられる電極板 172の大きさを 500mm X 150m mとし、この電極板 172を 56枚用いて電解槽を構成した場合、 500リットル /10分の 水素ガス及び酸素ガスを生成することができた。
したがって、本実施の形態 1による燃料ガス生成装置 10の単位時間当り水素ガス 及び酸素ガスの発生量は、 500リットル X 6 = 3000リットルとなる。
[0032] また、本実施の形態 1によれば、給水タンク 11から供給される水を複数の水流通管 121により分岐し、この各水流通管 121内を流動する水を、それぞれの水流通管 12 1の外周に卷装したコイル 122のインパルス状交番磁界によってクラスターの分解を 行うようにしたので、水クラスター分解手段 12での水のクラスターの分解能力を増大 することができる。
また、本実施の形態 1によれば、燃料ガス混合手段 20により電解手段 17から発生 した水素ガスと酸素ガスを混合し、かつ、この混合ガスに外部カゝら導入される空気を 混合して燃料ガスを生成するようにしたので、この燃料ガスの燃焼温度をこれら水素 ガスと酸素ガス及び空気との混合比を変えることで調整することができる。因みに、本 実施の形態 1の方式では、 1200°C〜3800°Cの範囲で燃焼温度を調整できることが 確認された。これにより、高温で大熱量の燃料ガスを生成することができる。
[0033] また、本実施の形態 1によれば、気液分離手段 19により電解手段 17からの水素ガ ス及び酸素ガス中に含まれる水分を除去することができる。
また、本実施の形態 1によれば、液体供給タンク 11から供給されるへキサンを液体 クラスター分解手段 15でクラスター分解し、このクラスター分解されたへキサンと水ク ラスター分解手段でクラスター分解された水とを所定の割合で液体混合手段 16によ り混合して電解手段 17に供給するようにしたので、電解手段 17の電極板などへのス ケールの付着を抑止することができる。
[0034] なお、上記実施の形態 1では、図 1に示すように、燃料ガス生成装置 10を給水タン ク 11、水クラスター分解手段 12、第 1インパルス電流発生手段 13、液体供給タンク 1 4、液体クラスター分解手段 15、液体混合手段 16、電解手段 17、第 2インパルス電 流発生手段 18、気液分離手段 19及び燃料ガス混合手段 20から構成した場合につ V、て説明した力 本発明はこれに限定されな 、。
例えば、液体供給タンク 14、液体クラスター分解手段 15、液体混合手段 16、気液 分離手段 19及び燃料ガス混合手段 20の構成要素を省略し、給水タンク 11、水クラ スター分解手段 12、第 1インパルス電流発生手段 13、電解手段 17及び第 2インパル ス電流発生手段 18のみ力も燃料ガス生成装置 10を構成することも可能である。さら にまた、本発明は、給水タンク 11、水クラスター分解手段 12、第 1インノ ルス電流発 生手段 13、電解手段 17及び第 2インパルス電流発生手段 18の構成要素に液体供 給タンク 14、液体クラスター分解手段 15及び液体混合手段 16を組み合わせて燃料 ガス生成装置 10を構成することも可能である。
また、上記実施の形態 1では、液体クラスター分解手段 15へのインパルス状交番電 流を第 1インパルス電流発生手段 13から供給する場合について説明したが、本発明 はこれに限らず、液体クラスター分解手段 15用のインパルス電流発生手段を別に設 けるようにしてもよい。
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなぐその要旨を逸脱しない 範囲において、具体的な構成、機能、作用効果において、他の種々の形態によって ち実施することがでさる。
図面の簡単な説明
[0035] [図 1]本実施の形態 1における燃料ガス生成装置の全体の構成図である。
[図 2]本実施の形態 1における水クラスター分解手段の一部を拡大して示す説明図で ある。
[図 3]本実施の形態 1における電解手段の電極板の説明図である。
[図 4]本実施の形態 1におけるインパルス電流発生回路力 発生するインパルス状交 番電流の一例を示す波形図である。
符号の説明
[0036] 10 給水タンク
12 水クラスター分解手段
13 第 1インパルス電流発生手段 液体供給タンク
液体クラスター分解手段 液体混合手段
電解手段
第 2インパルス電流発生手段 気液分離手段
燃料ガス混合手段

Claims

請求の範囲
[1] 給水タンクと、前記給水タンク力 供給されてくる水のクラスターを分解するためのィ ンパルス状の交番磁界を発生するコイルを有する水クラスター分解手段と、前記コィ ルにインパルス状の交番磁界を発生させるために低電圧かつ低周波数で低電流の インパルス状の交番電流を供給する第 1インパルス電流発生手段と、前記水クラスタ 一分解手段でクラスター分解された水を水素ガスと酸素ガスに電気分解する複数の 電極板を有する電解手段と、前記クラスター分解された水を電気分解するために低 電圧かつ低周波数で低電流のインパルス状の交番電流を前記電解手段の電極板に 供給する第 2インパルス電流発生手段とを備えることを特徴とする燃料ガス生成装置
[2] 前記水クラスター分解手段は、前記給水タンクから供給される水を複数に分岐して流 す所定長さの複数の水流通管を有し、前記各水流通管の水吐出側は集合されて前 記電解手段に連通され、前記各水流通管の外周にはインパルス状の交番磁界を発 生するコイルがそれぞれ卷装されていることを特徴とする請求項 1記載の燃料ガス生 成装置。
[3] 前記給水タンクと前記各水流通管の水流入端との間は給水管により接続され、前記 給水管の途中に前記給水タンクから前記各水流通管に水を供給するとともに水の供 給量を調整するポンプが設けられていることを特徴とする請求項 2記載の燃料ガス生 成装置。
[4] 前記電解手段で発生した水素ガスと酸素ガスを混合するともに該混合ガスに外部か ら導入される所定量の空気を混合して燃料ガスを生成する燃料ガス混合手段を備え ることを特徴とする請求項 1記載の燃料ガス生成装置。
[5] 前記電解手段で発生した水素ガスと酸素ガスを混合するともに該混合ガスに外部か ら導入される所定量の空気を混合して燃料ガスを生成する燃料ガス混合手段と、前 記電解手段で発生した水素ガス及び酸素ガス中の水分を分離し、水素ガス及び酸 素ガスのみを前記燃料ガス混合手段に供給する気液分離手段とを備えることを特徴 とする請求項 1記載の燃料ガス生成装置。
[6] 主に前記電解手段の電極板へのスケールの付着を抑止するためのへキサンのような 液体を供給する液体供給タンクと、前記液体供給タンクから供給されてくる液体のク ラスターを分解して液体分子を活性ィ匕するためのインノルス状の交番磁界を発生す るコイルを有する液体クラスター分解手段と、前記水クラスター分解手段から流出さ れる水と前記液体クラスター分解手段力 流出される液体とを所定の割合で混合し て前記電解手段に供給する液体混合手段とを備え、前記液体クラスター分解手段の コイルには前記第 1インパルス電流発生手段もしくは該第 1インパルス電流発生手段 と別構成のインパルス電流発生手段力ゝら低電圧かつ低周波数で低電流のインパル ス状の交番電流が供給されるように構成したことを特徴とする請求項 1乃至 5の何れ 力 1項に記載の燃料ガス生成装置。
[7] 前記液体供給タンクと前記液体クラスター分解手段との間は給液管により接続され、 前記給液管の途中に前記液体供給タンク力 前記液体クラスター分解手段に液体を 供給するとともに該液体の供給量を調整するポンプが設けられていることを特徴とす る請求項 7記載の燃料ガス生成装置。
[8] 前記第 1インパルス電流発生手段から発生するインパルス状の交番電流の電流値は
1.4
mA〜2.8mA、その電圧値は 0.5V〜2.8V、その周波数は 50Hz〜： L lOHz であることを特徴とする請求項 1記載の燃料ガス生成装置。
[9] 前記第 2インパルス電流発生手段から発生するインパルス状の交番電流の電流値は 1.4
mA〜2.8mA、その電圧値は 0.5V〜2.8V、その周波数は 50Hz〜： L lOHz であることを特徴とする請求項 1記載の燃料ガス生成装置。
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