JP2003013269A - 酸素供給装置および酸素供給方法 - Google Patents
酸素供給装置および酸素供給方法Info
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Classifications
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 利便性の高い酸素供給技術を提供する。
【解決手段】 酸素供給装置１０において、酸素生成ユ
ニット２００は、水の電気分解により酸素と水素を発生
し、発生した酸素をユーザへ提供する。水素循環ユニッ
ト４００は、酸素生成ユニット２００において発生した
水素を電力生成ユニット１００へ供給する。電力生成ユ
ニット１００は、水素循環ユニット４００から取得した
水素を利用して燃料電池により電力を生成する。水循環
ユニット３００は、電力生成ユニット１００において生
成した水を酸素生成ユニット２００へ供給する。電力生
成ユニット５００は、電力生成ユニット１００で発生し
た電力を取得し、酸素生成ユニット２００の電気分解に
必要な電力を供給する。
ニット２００は、水の電気分解により酸素と水素を発生
し、発生した酸素をユーザへ提供する。水素循環ユニッ
ト４００は、酸素生成ユニット２００において発生した
水素を電力生成ユニット１００へ供給する。電力生成ユ
ニット１００は、水素循環ユニット４００から取得した
水素を利用して燃料電池により電力を生成する。水循環
ユニット３００は、電力生成ユニット１００において生
成した水を酸素生成ユニット２００へ供給する。電力生
成ユニット５００は、電力生成ユニット１００で発生し
た電力を取得し、酸素生成ユニット２００の電気分解に
必要な電力を供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素供給装置およ
び酸素供給方法に関する。本発明は、とくに、ユーザに
酸素を供給するための酸素供給装置、およびその酸素供
給装置において利用可能な酸素供給方法に関する。
び酸素供給方法に関する。本発明は、とくに、ユーザに
酸素を供給するための酸素供給装置、およびその酸素供
給装置において利用可能な酸素供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】慢性呼吸不全などの呼吸器疾患を有する
患者に対して、高濃度の酸素を吸入させる酸素療法が行
われている。従来、在宅酸素療法が必要な患者に酸素を
供給する装置として、空気中の酸素を濃縮するもの、液
体酸素を蓄保するもの、高圧圧縮した酸素ガスを蓄保す
るものが知られている。このうち、空気中の酸素を濃縮
して供給する装置が現在広く利用されている。
患者に対して、高濃度の酸素を吸入させる酸素療法が行
われている。従来、在宅酸素療法が必要な患者に酸素を
供給する装置として、空気中の酸素を濃縮するもの、液
体酸素を蓄保するもの、高圧圧縮した酸素ガスを蓄保す
るものが知られている。このうち、空気中の酸素を濃縮
して供給する装置が現在広く利用されている。
【０００３】この装置は、まず、空気を分子ふるい用ゼ
オライトの入った吸着塔に導入し、窒素をゼオライトに
加圧吸着させる。そして、高濃度の酸素を含む余剰ガス
を別容器へ導入する。つづいて、吸着している窒素を減
圧により解離させ、吸着塔外へ排出する。その後、再び
余剰ガスを吸着塔内に導入して、窒素をゼオライトに加
圧吸着させる。この操作を繰り返すことにより、空気か
ら窒素を除去し、高濃度酸素を生成する。
オライトの入った吸着塔に導入し、窒素をゼオライトに
加圧吸着させる。そして、高濃度の酸素を含む余剰ガス
を別容器へ導入する。つづいて、吸着している窒素を減
圧により解離させ、吸着塔外へ排出する。その後、再び
余剰ガスを吸着塔内に導入して、窒素をゼオライトに加
圧吸着させる。この操作を繰り返すことにより、空気か
ら窒素を除去し、高濃度酸素を生成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この酸
素供給装置に関して、さまざまな欠点が指摘されるよう
になっている。まず、この酸素供給装置では、酸素濃縮
過程において窒素とともに水蒸気が失われ、生成した高
濃度酸素の湿度が非常に低くなってしまうので、ユーザ
に高濃度酸素を供給する前に加湿による湿度調整を行う
必要があった。このとき、加湿用の水をこまめに取り替
えないと、その水が細菌繁殖の温床となる恐れがあっ
た。また、空気から主に窒素を除去することで酸素を濃
縮しているため、空気中に有害成分が微小量含まれてい
た場合に、その成分をも濃縮して患者に供給してしまう
恐れが絶無とは言えなかった。また、開放系にて酸素を
濃縮していたため、酸素を患者に供給する際の圧力が十
分でないという問題があった。また、酸素を濃縮する過
程で比較的大きな騒音が出るため、就寝時に利用する際
に安眠の妨げとなる恐れがあった。
素供給装置に関して、さまざまな欠点が指摘されるよう
になっている。まず、この酸素供給装置では、酸素濃縮
過程において窒素とともに水蒸気が失われ、生成した高
濃度酸素の湿度が非常に低くなってしまうので、ユーザ
に高濃度酸素を供給する前に加湿による湿度調整を行う
必要があった。このとき、加湿用の水をこまめに取り替
えないと、その水が細菌繁殖の温床となる恐れがあっ
た。また、空気から主に窒素を除去することで酸素を濃
縮しているため、空気中に有害成分が微小量含まれてい
た場合に、その成分をも濃縮して患者に供給してしまう
恐れが絶無とは言えなかった。また、開放系にて酸素を
濃縮していたため、酸素を患者に供給する際の圧力が十
分でないという問題があった。また、酸素を濃縮する過
程で比較的大きな騒音が出るため、就寝時に利用する際
に安眠の妨げとなる恐れがあった。
【０００５】そこで、本発明は、上記の課題を解決する
ことのできる酸素供給装置及び酸素供給方法を提供する
ことを目的とする。この目的は特許請求の範囲における
独立項に記載の特徴の組合せにより達成される。また従
属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
ことのできる酸素供給装置及び酸素供給方法を提供する
ことを目的とする。この目的は特許請求の範囲における
独立項に記載の特徴の組合せにより達成される。また従
属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の形態に係る酸素供給装置は、酸素を
供給するための酸素供給装置であって、水の電気分解に
より酸素および水素を発生させ、発生した酸素をユーザ
へ供給する酸素生成ユニットと、前記水の電気分解に必
要な電気エネルギーを前記酸素生成ユニットへ供給する
電力供給制御ユニットと、酸素と水素との反応により電
気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを前記電
力供給制御ユニットへ供給する電力生成ユニットと、前
記酸素生成ユニットにおいて発生した水素を前記電力生
成ユニットへ供給する水素循環ユニットとを備える。
に、本発明の第１の形態に係る酸素供給装置は、酸素を
供給するための酸素供給装置であって、水の電気分解に
より酸素および水素を発生させ、発生した酸素をユーザ
へ供給する酸素生成ユニットと、前記水の電気分解に必
要な電気エネルギーを前記酸素生成ユニットへ供給する
電力供給制御ユニットと、酸素と水素との反応により電
気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを前記電
力供給制御ユニットへ供給する電力生成ユニットと、前
記酸素生成ユニットにおいて発生した水素を前記電力生
成ユニットへ供給する水素循環ユニットとを備える。
【０００７】前記電力供給制御ユニットは、前記電力生
成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少なくと
も一部を前記酸素生成ユニットへ供給してもよい。酸素
供給装置は、前記酸素生成ユニットへ水を供給する水循
環ユニットをさらに備え、前記水循環ユニットは、前記
電力生成ユニットにおいて発生した水を取得して前記酸
素生成ユニットへ供給してもよい。前記水循環ユニット
は、前記酸素生成ユニットへ供給する水の水質を検査
し、前記水質が所定の基準を満たさないときにその旨を
報知してもよい。前記電力供給制御ユニットは、前記電
力生成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少な
くとも一部を蓄電する第１の蓄電部を含んでもよい。前
記電力供給制御ユニットは、外部電源から取得した電気
エネルギーを蓄電する第２の蓄電部を含んでもよい。前
記水素循環ユニットから前記電力生成ユニットへ供給す
る水素の量が十分でないときに、前記外部電源または前
記第２の蓄電部に蓄電された電気エネルギーを前記酸素
生成ユニットへ供給してもよい。
成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少なくと
も一部を前記酸素生成ユニットへ供給してもよい。酸素
供給装置は、前記酸素生成ユニットへ水を供給する水循
環ユニットをさらに備え、前記水循環ユニットは、前記
電力生成ユニットにおいて発生した水を取得して前記酸
素生成ユニットへ供給してもよい。前記水循環ユニット
は、前記酸素生成ユニットへ供給する水の水質を検査
し、前記水質が所定の基準を満たさないときにその旨を
報知してもよい。前記電力供給制御ユニットは、前記電
力生成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少な
くとも一部を蓄電する第１の蓄電部を含んでもよい。前
記電力供給制御ユニットは、外部電源から取得した電気
エネルギーを蓄電する第２の蓄電部を含んでもよい。前
記水素循環ユニットから前記電力生成ユニットへ供給す
る水素の量が十分でないときに、前記外部電源または前
記第２の蓄電部に蓄電された電気エネルギーを前記酸素
生成ユニットへ供給してもよい。
【０００８】本発明の第２の形態に係る酸素供給方法
は、水の電気分解により酸素を発生させるステップと、
前記酸素をユーザへ供給するステップと、前記電気分解
により発生した水素を燃料電池へ供給するステップと、
外部から空気を取得して前記燃料電池へ供給するステッ
プと、前記燃料電池において、前記水素と前記空気中の
酸素との反応により電気エネルギーを発生させるステッ
プとを含む。
は、水の電気分解により酸素を発生させるステップと、
前記酸素をユーザへ供給するステップと、前記電気分解
により発生した水素を燃料電池へ供給するステップと、
外部から空気を取得して前記燃料電池へ供給するステッ
プと、前記燃料電池において、前記水素と前記空気中の
酸素との反応により電気エネルギーを発生させるステッ
プとを含む。
【０００９】この方法は、酸素の供給の停止要求を受け
付けるステップと、前記停止要求を受けて、前記電気分
解を停止させるステップと、前記電気分解により既に発
生していた余剰水素を前記燃料電池へ供給するステップ
と、前記燃料電池において発生した電気エネルギーを蓄
電するステップとをさらに含んでもよい。この方法は、
再び酸素の供給を開始する要求を受け付けたとき、前記
蓄電するステップにおいて蓄電された電気エネルギーを
利用して、前記酸素を発生させるステップを実行しても
よい。
付けるステップと、前記停止要求を受けて、前記電気分
解を停止させるステップと、前記電気分解により既に発
生していた余剰水素を前記燃料電池へ供給するステップ
と、前記燃料電池において発生した電気エネルギーを蓄
電するステップとをさらに含んでもよい。この方法は、
再び酸素の供給を開始する要求を受け付けたとき、前記
蓄電するステップにおいて蓄電された電気エネルギーを
利用して、前記酸素を発生させるステップを実行しても
よい。
【００１０】なお、上記の発明の概要は、本発明の必要
な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群
のサブコンビネーションも又発明となりうる。また、本
発明の表現を装置、方法、システム、コンピュータプロ
グラムの間で変換したものもまた、本発明の態様として
有効である。
な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群
のサブコンビネーションも又発明となりうる。また、本
発明の表現を装置、方法、システム、コンピュータプロ
グラムの間で変換したものもまた、本発明の態様として
有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲
に係る発明を限定するものではなく、又実施形態の中で
説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に
必須であるとは限らない。
本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲
に係る発明を限定するものではなく、又実施形態の中で
説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に
必須であるとは限らない。
【００１２】図１は、実施の形態に係る酸素供給装置１
０の全体構成を示す。酸素供給装置１０は、酸素を生成
してユーザへ供給する酸素供給ユニット３０と、酸素供
給ユニット３０を統括的に制御する主制御ユニット２０
とを備える。酸素供給ユニット３０は、電力生成ユニッ
ト１００、酸素生成ユニット２００、水循環ユニット３
００、水素循環ユニット４００、および電力供給制御ユ
ニット５００を備える。本実施形態の酸素供給装置１０
は、主に、在宅酸素療法が必要な慢性呼吸不全または軽
度の呼吸不全患者に対して、高濃度の酸素を含む吸入ガ
スを供給するために利用される。
０の全体構成を示す。酸素供給装置１０は、酸素を生成
してユーザへ供給する酸素供給ユニット３０と、酸素供
給ユニット３０を統括的に制御する主制御ユニット２０
とを備える。酸素供給ユニット３０は、電力生成ユニッ
ト１００、酸素生成ユニット２００、水循環ユニット３
００、水素循環ユニット４００、および電力供給制御ユ
ニット５００を備える。本実施形態の酸素供給装置１０
は、主に、在宅酸素療法が必要な慢性呼吸不全または軽
度の呼吸不全患者に対して、高濃度の酸素を含む吸入ガ
スを供給するために利用される。
【００１３】図１において、破線は化学物質の流れを、
一点破線は電気エネルギーの流れをそれぞれ示す。ま
た、各ユニットの構成の一部は、ハードウエアコンポー
ネントでいえば、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモ
リ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現
されるが、ここではそれらの連携によって実現される機
能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブ
ロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、または
それらの組合せによっていろいろな形で実現できること
は、当業者には理解されるところである。これらの点
は、以降の図においても同様である。
一点破線は電気エネルギーの流れをそれぞれ示す。ま
た、各ユニットの構成の一部は、ハードウエアコンポー
ネントでいえば、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモ
リ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現
されるが、ここではそれらの連携によって実現される機
能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブ
ロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、または
それらの組合せによっていろいろな形で実現できること
は、当業者には理解されるところである。これらの点
は、以降の図においても同様である。
【００１４】電力生成ユニット１００は、燃料電池によ
り酸素と水素との化学反応を利用して電気エネルギーを
生成し、電力供給制御ユニット５００へ供給する。この
とき、化学反応に必要な酸素は外部の空気を取り込んで
利用し、水素は水素循環ユニット４００から取得する。
未反応の酸素は外部へ排出され、未反応の水素は再び水
素循環ユニット４００へ送られ再利用される。また、化
学反応により生成した水は、水循環ユニット３００へ送
られる。本実施形態の酸素供給装置１０は、自ら電力を
生成する機能を備えているため、外出時や、停電などの
緊急時の利用にも適している。
り酸素と水素との化学反応を利用して電気エネルギーを
生成し、電力供給制御ユニット５００へ供給する。この
とき、化学反応に必要な酸素は外部の空気を取り込んで
利用し、水素は水素循環ユニット４００から取得する。
未反応の酸素は外部へ排出され、未反応の水素は再び水
素循環ユニット４００へ送られ再利用される。また、化
学反応により生成した水は、水循環ユニット３００へ送
られる。本実施形態の酸素供給装置１０は、自ら電力を
生成する機能を備えているため、外出時や、停電などの
緊急時の利用にも適している。
【００１５】酸素生成ユニット２００は、水の電気分解
により酸素と水素を生成し、生成した酸素をユーザへ供
給する。このとき、電気分解に必要な水は水循環ユニッ
ト３００から取得し、電気エネルギーは電力供給制御ユ
ニット５００から取得する。未反応の水は、再び水循環
ユニット３００へ送られ再利用される。電気分解により
生成した酸素はユーザへ供給され、水素は水素循環ユニ
ット４００へ送られる。このように、本実施形態の酸素
供給装置１０は、水の電気分解により酸素を発生させて
ユーザへ供給するので、高濃度の酸素を含んだ不純物の
極めて少ない良質の吸入ガスをユーザへ供給することが
できる。電気分解に使用される水が電解槽内で蒸発し、
吸入ガスには適度な水蒸気が含まれているので、加湿に
よる湿度調節をとくに必要としない。また、閉鎖系にて
酸素を発生させるので、吸入ガスはある程度の圧力をも
ってユーザへ供給される。そのため、吸入ガスを加圧す
る機構をとくに必要としないので、装置の構成を簡略化
することができる。
により酸素と水素を生成し、生成した酸素をユーザへ供
給する。このとき、電気分解に必要な水は水循環ユニッ
ト３００から取得し、電気エネルギーは電力供給制御ユ
ニット５００から取得する。未反応の水は、再び水循環
ユニット３００へ送られ再利用される。電気分解により
生成した酸素はユーザへ供給され、水素は水素循環ユニ
ット４００へ送られる。このように、本実施形態の酸素
供給装置１０は、水の電気分解により酸素を発生させて
ユーザへ供給するので、高濃度の酸素を含んだ不純物の
極めて少ない良質の吸入ガスをユーザへ供給することが
できる。電気分解に使用される水が電解槽内で蒸発し、
吸入ガスには適度な水蒸気が含まれているので、加湿に
よる湿度調節をとくに必要としない。また、閉鎖系にて
酸素を発生させるので、吸入ガスはある程度の圧力をも
ってユーザへ供給される。そのため、吸入ガスを加圧す
る機構をとくに必要としないので、装置の構成を簡略化
することができる。
【００１６】水循環ユニット３００は、電力生成ユニッ
ト１００において生成した水を取得し、酸素生成ユニッ
ト２００へ供給する。また、酸素生成ユニット２００に
おいて電気分解されなかった水を回収して、再び酸素生
成ユニット２００に供給する。このように、酸素と水素
との化学反応により生成した純水を利用して電気分解を
行うので、不純物の混入や細菌の繁殖を最小限に抑える
ことができる。酸素生成ユニット２００からユーザへ吸
入ガスが供給されるときに、蒸発した水蒸気がともに供
給されるので、その蒸発分は適宜外部から水循環ユニッ
ト３００へ補充される。このとき、電気分解に利用する
水は、不純物をできるだけ含まない純水であることが望
ましいので、水循環ユニット３００は、補充する水の水
質を検査し、水質が所定の基準を満たさないときに警告
を発してもよい。
ト１００において生成した水を取得し、酸素生成ユニッ
ト２００へ供給する。また、酸素生成ユニット２００に
おいて電気分解されなかった水を回収して、再び酸素生
成ユニット２００に供給する。このように、酸素と水素
との化学反応により生成した純水を利用して電気分解を
行うので、不純物の混入や細菌の繁殖を最小限に抑える
ことができる。酸素生成ユニット２００からユーザへ吸
入ガスが供給されるときに、蒸発した水蒸気がともに供
給されるので、その蒸発分は適宜外部から水循環ユニッ
ト３００へ補充される。このとき、電気分解に利用する
水は、不純物をできるだけ含まない純水であることが望
ましいので、水循環ユニット３００は、補充する水の水
質を検査し、水質が所定の基準を満たさないときに警告
を発してもよい。
【００１７】水素循環ユニット４００は、酸素生成ユニ
ット２００において生成した水素を取得して電力生成ユ
ニット１００へ供給する。水素循環ユニット４００は、
電力生成ユニット１００において未反応であった水素を
回収して、再び電力生成ユニット１００に供給する。こ
のように、酸素生成ユニット２００において酸素の副生
物として発生した水素を、電力生成ユニット１００にお
ける電池反応に利用するので、水素を外部から取得する
必要がない。水素は、天然ガスなどを原料として図示し
ない改質装置により生成してもよいが、酸素生成ユニッ
ト２００にて生成された水素を再利用することで、改質
装置を設けず簡略な構成とすることができる。酸素生成
ユニット２００において酸素の副生成物として発生した
水素は、外部へ排出すると爆発の恐れがあり危険である
が、本実施形態の酸素供給装置１０では、電力生成ユニ
ット１００において酸素と反応させて水に変換するの
で、安全性が高い。
ット２００において生成した水素を取得して電力生成ユ
ニット１００へ供給する。水素循環ユニット４００は、
電力生成ユニット１００において未反応であった水素を
回収して、再び電力生成ユニット１００に供給する。こ
のように、酸素生成ユニット２００において酸素の副生
物として発生した水素を、電力生成ユニット１００にお
ける電池反応に利用するので、水素を外部から取得する
必要がない。水素は、天然ガスなどを原料として図示し
ない改質装置により生成してもよいが、酸素生成ユニッ
ト２００にて生成された水素を再利用することで、改質
装置を設けず簡略な構成とすることができる。酸素生成
ユニット２００において酸素の副生成物として発生した
水素は、外部へ排出すると爆発の恐れがあり危険である
が、本実施形態の酸素供給装置１０では、電力生成ユニ
ット１００において酸素と反応させて水に変換するの
で、安全性が高い。
【００１８】以上のように、本実施形態の酸素供給装置
１０は、水の電気分解反応と、燃料電池の電池反応とを
うまく組み合わせることにより、運転に必要な資源を最
小限に抑えているので、ランニングコストが少なく、携
帯性にも優れている。さらに、構成が比較的簡略である
から、小型かつ軽量で、安価な酸素供給装置１０を提供
することができる。
１０は、水の電気分解反応と、燃料電池の電池反応とを
うまく組み合わせることにより、運転に必要な資源を最
小限に抑えているので、ランニングコストが少なく、携
帯性にも優れている。さらに、構成が比較的簡略である
から、小型かつ軽量で、安価な酸素供給装置１０を提供
することができる。
【００１９】電力供給制御ユニット５００は、電力生成
ユニット１００が生成した電気エネルギーを取得して、
必要に応じてそれを蓄電し、酸素供給装置１０の各部へ
供給する。電力供給制御ユニット５００は、酸素生成ユ
ニット２００における水の電気分解に必要な電気エネル
ギーや、各ユニット内に設けられた制御用のマイクロプ
ロセッサ、メモリ、ポンプなどの動作に必要な電力を供
給する。電力供給制御ユニット５００は、必要に応じ
て、外部商用電源から電力を取得してもよい。
ユニット１００が生成した電気エネルギーを取得して、
必要に応じてそれを蓄電し、酸素供給装置１０の各部へ
供給する。電力供給制御ユニット５００は、酸素生成ユ
ニット２００における水の電気分解に必要な電気エネル
ギーや、各ユニット内に設けられた制御用のマイクロプ
ロセッサ、メモリ、ポンプなどの動作に必要な電力を供
給する。電力供給制御ユニット５００は、必要に応じ
て、外部商用電源から電力を取得してもよい。
【００２０】主制御ユニット２０は、酸素供給装置１０
の各部から制御に必要な情報を取得し、その情報に基づ
いて各部の動作を制御する。
の各部から制御に必要な情報を取得し、その情報に基づ
いて各部の動作を制御する。
【００２１】図２は、電力生成ユニット１００の内部構
成を示す。電力生成ユニット１００は、燃料電池酸素供
給部１１０、燃料電池酸素供給制御部１２０、燃料電池
１３０、燃料電池動作状況取得部１４０、および燃料電
池制御部１５０を含む。
成を示す。電力生成ユニット１００は、燃料電池酸素供
給部１１０、燃料電池酸素供給制御部１２０、燃料電池
１３０、燃料電池動作状況取得部１４０、および燃料電
池制御部１５０を含む。
【００２２】燃料電池酸素供給部１１０は、燃料電池１
３０における化学反応に必要な酸素を供給する。燃料電
池酸素供給部１１０は、ポンプなどにより外部から空気
を取り込み、その空気を燃料電池１３０へ供給してもよ
い。燃料電池酸素供給部１１０は、空気中の固形不純物
などを除去するためのフィルタなどを備えてもよい。
３０における化学反応に必要な酸素を供給する。燃料電
池酸素供給部１１０は、ポンプなどにより外部から空気
を取り込み、その空気を燃料電池１３０へ供給してもよ
い。燃料電池酸素供給部１１０は、空気中の固形不純物
などを除去するためのフィルタなどを備えてもよい。
【００２３】燃料電池酸素供給制御部１２０は、燃料電
池酸素供給部１１０が燃料電池１３０へ供給する酸素の
量、流速、濃度、温度などを制御する。燃料電池酸素供
給制御部１２０は、制御に必要なパラメータとして、ポ
ンプにより外部から吸入した空気の酸素含有量、温度、
湿度、組成、流速などを測定してもよい。これらのパラ
メータは主制御ユニット２０へ伝達される。燃料電池酸
素供給制御部１２０は、主制御ユニット２０からの指示
を受けて燃料電池酸素供給部１１０を制御する。具体例
として、燃料電池１３０の出力を上げるために、供給す
る酸素の量を増加させたり、空気を加温または冷却して
反応に適した温度に調整したりしてもよい。また、水素
循環ユニット４００に蓄保された水素の量に応じて、供
給する酸素の量を調整してもよい。
池酸素供給部１１０が燃料電池１３０へ供給する酸素の
量、流速、濃度、温度などを制御する。燃料電池酸素供
給制御部１２０は、制御に必要なパラメータとして、ポ
ンプにより外部から吸入した空気の酸素含有量、温度、
湿度、組成、流速などを測定してもよい。これらのパラ
メータは主制御ユニット２０へ伝達される。燃料電池酸
素供給制御部１２０は、主制御ユニット２０からの指示
を受けて燃料電池酸素供給部１１０を制御する。具体例
として、燃料電池１３０の出力を上げるために、供給す
る酸素の量を増加させたり、空気を加温または冷却して
反応に適した温度に調整したりしてもよい。また、水素
循環ユニット４００に蓄保された水素の量に応じて、供
給する酸素の量を調整してもよい。
【００２４】燃料電池１３０は、水素と酸素との化学反
応により電気エネルギーを生成する。燃料電池１３０と
して、既に知られている固体高分子形燃料電池、リン酸
形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、固体酸化物形燃料
電池などを用いてもよいが、中でも、固体高分子形燃料
電池は、作動温度が約８０度と比較的低く、発電効率も
約４０％と比較的高いので、家庭内での利用や外出時の
利用などに適している。
応により電気エネルギーを生成する。燃料電池１３０と
して、既に知られている固体高分子形燃料電池、リン酸
形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、固体酸化物形燃料
電池などを用いてもよいが、中でも、固体高分子形燃料
電池は、作動温度が約８０度と比較的低く、発電効率も
約４０％と比較的高いので、家庭内での利用や外出時の
利用などに適している。
【００２５】燃料電池動作状況取得部１４０は、燃料電
池１３０の動作の制御に必要なパラメータとして、出力
電力、出力電圧、出力電流、反応温度などを測定する。
これらのパラメータは、主制御ユニット２０および燃料
電池制御部１５０へ伝達される。燃料電池制御部１５０
は、主制御ユニット２０の指示を受けて、または、自身
の判断により、燃料電池１３０を制御する。具体例とし
て、燃料電池１３０の出力を調整するために、冷却水の
循環を制御したり、図示しないヒータなどにより加温し
てもよい。燃料電池１３０を冷却するための水は、水の
電気分解に利用する水を循環させてもよいし、別に循環
経路を設けてもよい。
池１３０の動作の制御に必要なパラメータとして、出力
電力、出力電圧、出力電流、反応温度などを測定する。
これらのパラメータは、主制御ユニット２０および燃料
電池制御部１５０へ伝達される。燃料電池制御部１５０
は、主制御ユニット２０の指示を受けて、または、自身
の判断により、燃料電池１３０を制御する。具体例とし
て、燃料電池１３０の出力を調整するために、冷却水の
循環を制御したり、図示しないヒータなどにより加温し
てもよい。燃料電池１３０を冷却するための水は、水の
電気分解に利用する水を循環させてもよいし、別に循環
経路を設けてもよい。
【００２６】図３は、酸素生成ユニット２００の内部構
成を示す。酸素生成ユニット２００は、酸素供給部２１
０、酸素供給制御部２２０、電解槽２３０、電解槽動作
状況取得部２４０、および電解槽制御部２５０を含む。
成を示す。酸素生成ユニット２００は、酸素供給部２１
０、酸素供給制御部２２０、電解槽２３０、電解槽動作
状況取得部２４０、および電解槽制御部２５０を含む。
【００２７】電解槽２３０は、水の電気分解反応により
水素と酸素とを生成する。電解槽２３０として、既に知
られている任意の水電解槽を利用可能であるが、本実施
形態では、固体高分子電解質を利用した水電解槽を用い
る。反応に必要な水は、水循環ユニット３００より供給
され、反応に必要な電気エネルギーは、電力供給制御ユ
ニット５００から供給される。反応により生成した水素
は、水素循環ユニット４００へ送られ、酸素は、酸素供
給部２１０へ送られる。
水素と酸素とを生成する。電解槽２３０として、既に知
られている任意の水電解槽を利用可能であるが、本実施
形態では、固体高分子電解質を利用した水電解槽を用い
る。反応に必要な水は、水循環ユニット３００より供給
され、反応に必要な電気エネルギーは、電力供給制御ユ
ニット５００から供給される。反応により生成した水素
は、水素循環ユニット４００へ送られ、酸素は、酸素供
給部２１０へ送られる。
【００２８】酸素供給部２１０は、電解槽２３０におい
て生成した酸素を吸入ガスとしてユーザへ供給する。こ
のとき、必要に応じて、加湿処理や加圧処理を行っても
よいが、前述のとおり、本実施形態の酸素供給装置１０
においては、ユーザへ供給する吸入ガスは十分な湿度と
圧力を有しているので、これらの構成を設けなくてもよ
い。酸素供給部２１０は、吸入ガスの圧力を調整するた
めの調圧弁や、細菌などを除去するためのフィルタを備
えてもよい。
て生成した酸素を吸入ガスとしてユーザへ供給する。こ
のとき、必要に応じて、加湿処理や加圧処理を行っても
よいが、前述のとおり、本実施形態の酸素供給装置１０
においては、ユーザへ供給する吸入ガスは十分な湿度と
圧力を有しているので、これらの構成を設けなくてもよ
い。酸素供給部２１０は、吸入ガスの圧力を調整するた
めの調圧弁や、細菌などを除去するためのフィルタを備
えてもよい。
【００２９】酸素供給制御部２２０は、酸素供給部２１
０がユーザへ供給する吸入ガスの量、流速、濃度、温
度、湿度などを制御する。酸素供給制御部２２０は、制
御に必要なパラメータとして、吸入ガスの流量、濃度、
温度、湿度、組成などを測定してもよい。これらのパラ
メータは主制御ユニット２０へ伝達される。酸素供給制
御部２２０は、主制御ユニット２０からの指示を受けて
酸素供給部２１０を制御する。一例として、吸入ガスの
流量が多すぎるときは、電力供給制御ユニット５００に
より電解槽２３０へ供給する電力を低下させるととも
に、酸素供給部２１０に設けられた図示しない調圧弁な
どにより流量を調整してもよい。ユーザが吸入しやすい
温度となるように、図示しない冷却器やヒータなどによ
り温度を調整してもよい。
０がユーザへ供給する吸入ガスの量、流速、濃度、温
度、湿度などを制御する。酸素供給制御部２２０は、制
御に必要なパラメータとして、吸入ガスの流量、濃度、
温度、湿度、組成などを測定してもよい。これらのパラ
メータは主制御ユニット２０へ伝達される。酸素供給制
御部２２０は、主制御ユニット２０からの指示を受けて
酸素供給部２１０を制御する。一例として、吸入ガスの
流量が多すぎるときは、電力供給制御ユニット５００に
より電解槽２３０へ供給する電力を低下させるととも
に、酸素供給部２１０に設けられた図示しない調圧弁な
どにより流量を調整してもよい。ユーザが吸入しやすい
温度となるように、図示しない冷却器やヒータなどによ
り温度を調整してもよい。
【００３０】電解槽動作状況取得部２４０は、電解槽２
３０の動作の制御に必要なパラメータとして、生成した
酸素の量、生成した水素の量、反応温度などを測定す
る。これらのパラメータは、主制御ユニット２０および
電解槽制御部２５０へ伝達される。電解槽制御部２５０
は、主制御ユニット２０の指示を受けて、または、自身
の判断により、電解槽２３０を制御する。具体例とし
て、電解槽２３０における電気分解反応を調整するため
に、冷却水の循環を制御したり、図示しないヒータなど
により加温してもよい。
３０の動作の制御に必要なパラメータとして、生成した
酸素の量、生成した水素の量、反応温度などを測定す
る。これらのパラメータは、主制御ユニット２０および
電解槽制御部２５０へ伝達される。電解槽制御部２５０
は、主制御ユニット２０の指示を受けて、または、自身
の判断により、電解槽２３０を制御する。具体例とし
て、電解槽２３０における電気分解反応を調整するため
に、冷却水の循環を制御したり、図示しないヒータなど
により加温してもよい。
【００３１】図４は、水循環ユニット３００の内部構成
を示す。水循環ユニット３００は、純水タンク３１０、
水供給部３２０、水質検査部３３０、および水供給制御
部３４０を含む。
を示す。水循環ユニット３００は、純水タンク３１０、
水供給部３２０、水質検査部３３０、および水供給制御
部３４０を含む。
【００３２】純水タンク３１０は、電解槽２３０におけ
る電気分解に必要な純水を保持する。電気分解に使用す
る水としては、できるだけ不純物を含まない純水を用い
ることが好ましい。このため、純水タンク３１０は、水
質を良好に保つために、固形不純物を除去するためのフ
ィルタや、不純物イオンを除去するためのイオン交換フ
ィルタなどを備えてもよい。また、細菌の繁殖を防ぐた
めの構成を更に備えてもよい。
る電気分解に必要な純水を保持する。電気分解に使用す
る水としては、できるだけ不純物を含まない純水を用い
ることが好ましい。このため、純水タンク３１０は、水
質を良好に保つために、固形不純物を除去するためのフ
ィルタや、不純物イオンを除去するためのイオン交換フ
ィルタなどを備えてもよい。また、細菌の繁殖を防ぐた
めの構成を更に備えてもよい。
【００３３】水質検査部３３０は、純水タンク３１０に
保持された純水の水質を検査する。水質検査部３３０
は、水質の管理に必要なパラメータとして、水の温度、
イオン伝導度、ｐＨ、各種イオン含有量などを測定す
る。これらのパラメータは、主制御ユニット２０および
水供給制御部３４０へ伝達される。水質が所定の基準を
満たしていないとき、警告を発するような構成であって
もよい。また、水の量が所定の量よりも少なくなったと
きに、水の補充を促す警告を発してもよい。水を外部か
ら補充するとき、予めその水質を検査し、所定の基準を
満たしていたときに純水タンク３１０に水を補充するよ
うな構成であってもよい。
保持された純水の水質を検査する。水質検査部３３０
は、水質の管理に必要なパラメータとして、水の温度、
イオン伝導度、ｐＨ、各種イオン含有量などを測定す
る。これらのパラメータは、主制御ユニット２０および
水供給制御部３４０へ伝達される。水質が所定の基準を
満たしていないとき、警告を発するような構成であって
もよい。また、水の量が所定の量よりも少なくなったと
きに、水の補充を促す警告を発してもよい。水を外部か
ら補充するとき、予めその水質を検査し、所定の基準を
満たしていたときに純水タンク３１０に水を補充するよ
うな構成であってもよい。
【００３４】水供給部３２０は、純水タンク３１０に保
持されている水を、水流ポンプなどを用いて電解槽２３
０に供給する。水供給制御部３４０は、水供給部３２０
を制御する。水供給制御部３４０は、電解槽２３０内の
温度を電気分解反応に最適な温度に保つために、水流ポ
ンプが電解槽２３０に送る水の水量、温度、流速などを
制御してもよい。水の温度を制御するために、加温や冷
却に必要な構成をさらに設けてもよい。
持されている水を、水流ポンプなどを用いて電解槽２３
０に供給する。水供給制御部３４０は、水供給部３２０
を制御する。水供給制御部３４０は、電解槽２３０内の
温度を電気分解反応に最適な温度に保つために、水流ポ
ンプが電解槽２３０に送る水の水量、温度、流速などを
制御してもよい。水の温度を制御するために、加温や冷
却に必要な構成をさらに設けてもよい。
【００３５】図５は、水素循環ユニット４００の内部構
成を示す。水素循環ユニット４００は、水素貯蔵部４１
０、水素供給部４２０、水素検査部４３０、および水素
供給制御部４４０を含む。
成を示す。水素循環ユニット４００は、水素貯蔵部４１
０、水素供給部４２０、水素検査部４３０、および水素
供給制御部４４０を含む。
【００３６】水素貯蔵部４１０は、電解槽２３０におけ
る電気分解により発生した水素を蓄保する。水素貯蔵部
４１０は、不純物を除去するためのフィルタなどを備え
てもよい。水素検査部４３０は、水素貯蔵部４１０に保
持された水素を検査する。水素検査部４３０は、水素の
管理に必要なパラメータとして、水素の温度、湿度、圧
力、残存量などを測定する。これらのパラメータは、主
制御ユニット２０および水素供給制御部４４０へ伝達さ
れる。水素の質が所定の基準を満たしていないとき、警
告を発するような構成であってもよい。
る電気分解により発生した水素を蓄保する。水素貯蔵部
４１０は、不純物を除去するためのフィルタなどを備え
てもよい。水素検査部４３０は、水素貯蔵部４１０に保
持された水素を検査する。水素検査部４３０は、水素の
管理に必要なパラメータとして、水素の温度、湿度、圧
力、残存量などを測定する。これらのパラメータは、主
制御ユニット２０および水素供給制御部４４０へ伝達さ
れる。水素の質が所定の基準を満たしていないとき、警
告を発するような構成であってもよい。
【００３７】水素供給部４２０は、水素貯蔵部４１０に
保持されている水素を、ガスポンプなどを用いて燃料電
池１３０に供給する。水素供給制御部４４０は、水素供
給部４２０を制御する。水素供給制御部４４０は、燃料
電池１３０の出力電力に応じて、必要な量の水素を供給
する。水素供給制御部４４０は、燃料電池１３０におけ
る電池反応の反応温度を最適に保つために、燃料電池１
３０に送る水素の温度、湿度、流速などを制御してもよ
い。水素の温度を制御するために、加温や冷却に必要な
構成をさらに設けてもよい。
保持されている水素を、ガスポンプなどを用いて燃料電
池１３０に供給する。水素供給制御部４４０は、水素供
給部４２０を制御する。水素供給制御部４４０は、燃料
電池１３０の出力電力に応じて、必要な量の水素を供給
する。水素供給制御部４４０は、燃料電池１３０におけ
る電池反応の反応温度を最適に保つために、燃料電池１
３０に送る水素の温度、湿度、流速などを制御してもよ
い。水素の温度を制御するために、加温や冷却に必要な
構成をさらに設けてもよい。
【００３８】図６は、電力供給制御ユニット５００の内
部構成を示す。電力供給制御ユニット５００は、第１の
蓄電部５１０、第２の蓄電部５２０、ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ５３０、第１のスイッチ部５４０、および第２のス
イッチ部５５０を含む。
部構成を示す。電力供給制御ユニット５００は、第１の
蓄電部５１０、第２の蓄電部５２０、ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ５３０、第１のスイッチ部５４０、および第２のス
イッチ部５５０を含む。
【００３９】第１の蓄電部５１０は、電力生成ユニット
１００において生成された電気エネルギーを蓄電する。
第１の蓄電部５１０は、蓄電用のバッテリー、二次電
池、コンデンサなどを含んでもよい。充電式ニッケル水
素電池などの二次電池を充電する場合、充電に適した電
圧および電流に調整するための構成を設けてもよい。第
１の蓄電部５１０を設けずに、電力生成ユニット１００
から酸素生成ユニット２００へ直接電力を供給してもよ
いが、酸素生成ユニット２００へ供給する電流および電
圧を調整するという意味でも、いったん蓄電してから供
給することが好ましい。
１００において生成された電気エネルギーを蓄電する。
第１の蓄電部５１０は、蓄電用のバッテリー、二次電
池、コンデンサなどを含んでもよい。充電式ニッケル水
素電池などの二次電池を充電する場合、充電に適した電
圧および電流に調整するための構成を設けてもよい。第
１の蓄電部５１０を設けずに、電力生成ユニット１００
から酸素生成ユニット２００へ直接電力を供給してもよ
いが、酸素生成ユニット２００へ供給する電流および電
圧を調整するという意味でも、いったん蓄電してから供
給することが好ましい。
【００４０】第２の蓄電部５２０は、外部電源から取得
した電気エネルギーを蓄電する。外部電源として商用交
流電源を利用する場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０に
より交流電力を直流電力に変換する。各種モータやマイ
クロプロセッサなどに電力を供給する場合は、直流電力
に変換せずに直接電力を供給してもよい。
した電気エネルギーを蓄電する。外部電源として商用交
流電源を利用する場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０に
より交流電力を直流電力に変換する。各種モータやマイ
クロプロセッサなどに電力を供給する場合は、直流電力
に変換せずに直接電力を供給してもよい。
【００４１】第１のスイッチ部５４０は、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ５３０の出力電力の供給先を切り替える。ＡＣ
／ＤＣコンバータ５３０の出力は、第２の蓄電部５２
０、または第２のスイッチ部５５０を介して酸素供給装
置１０の各部へ供給される。第２のスイッチ部５５０
は、電力の供給元を切り替える。酸素供給装置１０の各
部へは、第１の蓄電部５１０、第２の蓄電部５２０、ま
たは外部電源から電力が供給される。外部電源に接続さ
れているときは、外部電源から電力を供給し、接続され
ていないときは、第１の蓄電部５１０または第２の蓄電
部５２０から電力を供給してもよい。
ンバータ５３０の出力電力の供給先を切り替える。ＡＣ
／ＤＣコンバータ５３０の出力は、第２の蓄電部５２
０、または第２のスイッチ部５５０を介して酸素供給装
置１０の各部へ供給される。第２のスイッチ部５５０
は、電力の供給元を切り替える。酸素供給装置１０の各
部へは、第１の蓄電部５１０、第２の蓄電部５２０、ま
たは外部電源から電力が供給される。外部電源に接続さ
れているときは、外部電源から電力を供給し、接続され
ていないときは、第１の蓄電部５１０または第２の蓄電
部５２０から電力を供給してもよい。
【００４２】以上、酸素供給装置１０の構成について説
明した。つづいて、この構成による動作について説明す
る。
明した。つづいて、この構成による動作について説明す
る。
【００４３】まず、酸素の供給の開始要求を受け付ける
と、主制御ユニット２０は、第１の蓄電部５１０および
第２の蓄電部５２０の電力残存量を取得する。電力残存
量が十分であれば、主制御ユニット２０は、第２のスイ
ッチ部５５０を制御して、第１の蓄電部５１０または第
２の蓄電部５２０から電解槽２３０へ電力を供給する。
これにより、電解槽２３０において酸素が生成され、ユ
ーザへ供給される。電力残存量が十分でなければ、外部
電源に接続して充電するよう警告を発してもよい。酸素
供給装置１０が外部電源に接続されているときは、主制
御ユニット２０は、第１のスイッチ部５４０および第２
のスイッチ部５５０を制御して、外部電源から直接電解
槽２３０へ電力を供給してもよい。このとき、第１の蓄
電部５１０および第２の蓄電部５２０の電力残存量が十
分でなくても警告を発しなくてもよい。
と、主制御ユニット２０は、第１の蓄電部５１０および
第２の蓄電部５２０の電力残存量を取得する。電力残存
量が十分であれば、主制御ユニット２０は、第２のスイ
ッチ部５５０を制御して、第１の蓄電部５１０または第
２の蓄電部５２０から電解槽２３０へ電力を供給する。
これにより、電解槽２３０において酸素が生成され、ユ
ーザへ供給される。電力残存量が十分でなければ、外部
電源に接続して充電するよう警告を発してもよい。酸素
供給装置１０が外部電源に接続されているときは、主制
御ユニット２０は、第１のスイッチ部５４０および第２
のスイッチ部５５０を制御して、外部電源から直接電解
槽２３０へ電力を供給してもよい。このとき、第１の蓄
電部５１０および第２の蓄電部５２０の電力残存量が十
分でなくても警告を発しなくてもよい。
【００４４】主制御ユニット２０は、電解槽動作状況取
得部２４０および酸素供給制御部２２０から伝達される
情報に基づいて、水供給制御部３４０へ適宜指示を送
り、電解槽２３０への水の供給を制御する。同様に、電
力供給制御ユニット５００へ適宜指示を送り、電解槽２
３０への電力の供給を制御する。また、酸素供給制御部
２２０へも適宜指示を送り、ユーザへの酸素の供給を制
御する。
得部２４０および酸素供給制御部２２０から伝達される
情報に基づいて、水供給制御部３４０へ適宜指示を送
り、電解槽２３０への水の供給を制御する。同様に、電
力供給制御ユニット５００へ適宜指示を送り、電解槽２
３０への電力の供給を制御する。また、酸素供給制御部
２２０へも適宜指示を送り、ユーザへの酸素の供給を制
御する。
【００４５】電解槽２３０における電気分解が進行する
につれて、水素貯蔵部４１０に水素が蓄積される。燃料
電池１３０の動作に十分な量の水素が蓄積されると、主
制御ユニット２０は、水素供給制御部４４０に水素の供
給を指示し、燃料電池酸素供給制御部１２０に酸素の供
給を指示する。これにより、燃料電池１３０により電気
エネルギーが生成される。電解槽２３０の運転を開始し
た時点で、水素貯蔵部４１０に十分な水素が蓄保されて
いる場合には、その時点から燃料電池１３０の運転を開
始してもよいが、後述のように、安全性の観点から電源
オフ時に水素貯蔵部４１０に水素を蓄保しない場合に
は、水素が蓄積されるのを待って燃料電池１３０の運転
が開始される。
につれて、水素貯蔵部４１０に水素が蓄積される。燃料
電池１３０の動作に十分な量の水素が蓄積されると、主
制御ユニット２０は、水素供給制御部４４０に水素の供
給を指示し、燃料電池酸素供給制御部１２０に酸素の供
給を指示する。これにより、燃料電池１３０により電気
エネルギーが生成される。電解槽２３０の運転を開始し
た時点で、水素貯蔵部４１０に十分な水素が蓄保されて
いる場合には、その時点から燃料電池１３０の運転を開
始してもよいが、後述のように、安全性の観点から電源
オフ時に水素貯蔵部４１０に水素を蓄保しない場合に
は、水素が蓄積されるのを待って燃料電池１３０の運転
が開始される。
【００４６】燃料電池１３０において生成した電気エネ
ルギーは、第１の蓄電部５１０に蓄電される。主制御ユ
ニット２０は、第１の蓄電部５１０および第２の蓄電部
５２０の電力残存量を監視し、電力残存量に応じて第１
のスイッチ部５４０および第２のスイッチ部５５０を制
御して電力の供給元を切り替える。第１の蓄電部５１０
および第２の蓄電部５２０電力残存量をユーザに提示し
てもよい。外部電源に接続されていないときに、運転可
能な時間を算出してユーザに提示してもよい。
ルギーは、第１の蓄電部５１０に蓄電される。主制御ユ
ニット２０は、第１の蓄電部５１０および第２の蓄電部
５２０の電力残存量を監視し、電力残存量に応じて第１
のスイッチ部５４０および第２のスイッチ部５５０を制
御して電力の供給元を切り替える。第１の蓄電部５１０
および第２の蓄電部５２０電力残存量をユーザに提示し
てもよい。外部電源に接続されていないときに、運転可
能な時間を算出してユーザに提示してもよい。
【００４７】酸素の供給の停止要求を受け付けると、主
制御ユニット２０は、電解槽２３０への電力供給を停止
する。これにより、電解槽２３０における酸素の生成が
停止される。このとき、電解槽２３０への水の供給を停
止してもよいが、電気分解反応により電解槽２３０の温
度が高くなっているときは、しばらくの間水を循環させ
て冷却してもよい。
制御ユニット２０は、電解槽２３０への電力供給を停止
する。これにより、電解槽２３０における酸素の生成が
停止される。このとき、電解槽２３０への水の供給を停
止してもよいが、電気分解反応により電解槽２３０の温
度が高くなっているときは、しばらくの間水を循環させ
て冷却してもよい。
【００４８】水素貯蔵部４１０に蓄保されている水素を
蓄保したままにしておくと、地震や火事などの災害時に
装置が破損した場合に、水素が爆発する恐れが絶無とは
いえない。そのため、酸素の供給が停止されても、燃料
電池１３０は引き続き運転し、水素貯蔵部４１０に蓄積
されていた水素を燃料電池１３０により使い果たす。こ
のとき生成した電気エネルギーは、第１の蓄電部５１０
に蓄電しておき、次に酸素の供給の開始要求があったと
きに、その電気エネルギーを利用してもよい。
蓄保したままにしておくと、地震や火事などの災害時に
装置が破損した場合に、水素が爆発する恐れが絶無とは
いえない。そのため、酸素の供給が停止されても、燃料
電池１３０は引き続き運転し、水素貯蔵部４１０に蓄積
されていた水素を燃料電池１３０により使い果たす。こ
のとき生成した電気エネルギーは、第１の蓄電部５１０
に蓄電しておき、次に酸素の供給の開始要求があったと
きに、その電気エネルギーを利用してもよい。
【００４９】以上、本発明を実施の形態をもとに説明し
たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範
囲には限定されない。上記実施の形態は例示であり、そ
れらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらに
いろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も
本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところで
ある。
たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範
囲には限定されない。上記実施の形態は例示であり、そ
れらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらに
いろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も
本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところで
ある。
【００５０】変形例の一例として、本実施形態では電力
生成ユニット１００において生成した水を水循環ユニッ
ト３００へ送り、酸素生成ユニット２００における電気
分解に利用したが、電力生成ユニット１００の水循環経
路と酸素生成ユニット２００の水循環経路を別系統とし
てもよい。このとき、酸素生成ユニット２００において
は純水が消費されるので、随時外部から水を補充すれば
よい。
生成ユニット１００において生成した水を水循環ユニッ
ト３００へ送り、酸素生成ユニット２００における電気
分解に利用したが、電力生成ユニット１００の水循環経
路と酸素生成ユニット２００の水循環経路を別系統とし
てもよい。このとき、酸素生成ユニット２００において
は純水が消費されるので、随時外部から水を補充すれば
よい。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、利便性の高い酸素供給
技術を提供することができる。
技術を提供することができる。
【図１】 実施の形態に係る酸素供給装置の全体構成を
示す図である。
示す図である。
【図２】 電力生成ユニットの内部構成を示す図であ
る。
る。
【図３】 酸素生成ユニットの内部構成を示す図であ
る。
る。
【図４】 水循環ユニットの内部構成を示す図である。
【図５】 水素循環ユニットの内部構成を示す図であ
る。
る。
【図６】 電力供給制御ユニットの内部構成を示す図で
ある。
ある。
１０ 酸素供給装置
２０ 主制御ユニット
３０ 酸素供給ユニット
１００ 電力生成ユニット
１３０ 燃料電池
２００ 酸素生成ユニット
２３０ 電解槽
３００ 水循環ユニット
４００ 水素循環ユニット
５００ 電力供給制御ユニット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｚ
8/06 8/06 Ｒ
10/44 10/44 Ａ
(72)発明者 永井 厚志
東京都新宿区河田町８番１号 東京女子医
科大学病院内
(72)発明者 宮城 征四郎
沖縄県具志川市字宮里208番３号 沖縄県
立中部病院内
(72)発明者 北村 諭
栃木県河内郡南河内町薬師寺3311番地 自
治医科大学内
Ｆターム(参考） 4G042 AA02
4K021 AA01 BA02 BC01 BC03 CA05
DB31 DC01
5H027 AA02 BA11 BA19
5H030 AS20 BB01 BB08
Claims (10)
- 【請求項１】 酸素を供給するための酸素供給装置であ
って、 水の電気分解により酸素および水素を発生させ、発生し
た酸素をユーザへ供給する酸素生成ユニットと、 前記水の電気分解に必要な電気エネルギーを前記酸素生
成ユニットへ供給する電力供給制御ユニットと、 酸素と水素との反応により電気エネルギーを発生させ、
その電気エネルギーを前記電力供給制御ユニットへ供給
する電力生成ユニットと、 前記酸素生成ユニットにおいて発生した水素を前記電力
生成ユニットへ供給する水素循環ユニットと、を備える
ことを特徴とする酸素供給装置。 - 【請求項２】 前記電力供給制御ユニットは、前記電力
生成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少なく
とも一部を前記酸素生成ユニットへ供給することを特徴
とする請求項１に記載の酸素供給装置。 - 【請求項３】 前記酸素生成ユニットへ水を供給する水
循環ユニットをさらに備え、 前記水循環ユニットは、前記電力生成ユニットにおいて
発生した水を取得して前記酸素生成ユニットへ供給する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の酸素供給装
置。 - 【請求項４】 前記水循環ユニットは、前記酸素生成ユ
ニットへ供給する水の水質を検査し、前記水質が所定の
基準を満たさないときにその旨を報知することを特徴と
する請求項３に記載の酸素供給装置。 - 【請求項５】 前記電力供給制御ユニットは、前記電力
生成ユニットにおいて発生した電気エネルギーの少なく
とも一部を蓄電する第１の蓄電部を含むことを特徴とす
る請求項１から４のいずれかに記載の酸素供給装置。 - 【請求項６】 前記電力供給制御ユニットは、外部電源
から取得した電気エネルギーを蓄電する第２の蓄電部を
含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載
の酸素供給装置。 - 【請求項７】 前記水素循環ユニットから前記電力生成
ユニットへ供給する水素の量が十分でないときに、前記
外部電源または前記第２の蓄電部に蓄電された電気エネ
ルギーを前記酸素生成ユニットへ供給することを特徴と
する請求項６に記載の酸素供給装置。 - 【請求項８】 酸素を供給する方法であって、 水の電気分解により酸素を発生させるステップと、 前記酸素をユーザへ供給するステップと、 前記電気分解により発生した水素を燃料電池へ供給する
ステップと、 外部から空気を取得して前記燃料電池へ供給するステッ
プと、 前記燃料電池において、前記水素と前記空気中の酸素と
の反応により電気エネルギーを発生させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項９】 酸素の供給の停止要求を受け付けるステ
ップと、 前記停止要求を受けて、前記電気分解を停止させるステ
ップと、 前記電気分解により既に発生していた余剰水素を前記燃
料電池へ供給するステップと、 前記燃料電池において発生した電気エネルギーを蓄電す
るステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項８
に記載の方法。 - 【請求項１０】 再び酸素の供給を開始する要求を受け
付けたとき、前記蓄電するステップにおいて蓄電された
電気エネルギーを利用して、前記酸素を発生させるステ
ップを実行することを特徴とする請求項９に記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202747A JP2003013269A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 酸素供給装置および酸素供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202747A JP2003013269A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 酸素供給装置および酸素供給方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003013269A true JP2003013269A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19039496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001202747A Pending JP2003013269A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 酸素供給装置および酸素供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003013269A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005060037A1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-06-30 | Invacare Corporation | Oxygen supply system |
| KR100896900B1 (ko) * | 2008-11-11 | 2009-05-14 | 김홍열 | 연료전지와 수전해를 이용한 산소발생기 |
| JP2009261979A (ja) * | 2009-07-07 | 2009-11-12 | Teijin Ltd | 酸素濃縮装置 |
| JP2012067343A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Honda Motor Co Ltd | 高圧水電解装置の運転停止方法 |
| JP2012129031A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Konica Minolta Holdings Inc | ２次電池型燃料電池システム |
| CN102677082A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-09-19 | 南京大学（苏州）高新技术研究院 | 一种便携式节能水电解制氧装置 |
| JP2013209734A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Equos Research Co Ltd | 太陽光利用システム |
| CN103785091A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-05-14 | 林信涌 | 保健气体产生系统 |
| JP5829325B1 (ja) * | 2014-12-11 | 2015-12-09 | 北海道計器工業株式会社 | 発熱ユニット及び給湯システム |
| JP2016156609A (ja) * | 2015-02-02 | 2016-09-01 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 呼吸空気の再生装置および再生方法 |
| JP6029044B1 (ja) * | 2016-03-01 | 2016-11-24 | 株式会社グレイトチレン | 湿式高濃度水素混合ガス呼吸システム |
| CN109731202A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-05-10 | 张建国 | 可对排出氢气进行回流的电解水制氢制氧呼吸装置 |
| WO2024154479A1 (ja) * | 2023-01-18 | 2024-07-25 | 株式会社小松製作所 | 作業車両 |
-
2001
- 2001-07-03 JP JP2001202747A patent/JP2003013269A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102677082A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-09-19 | 南京大学（苏州）高新技术研究院 | 一种便携式节能水电解制氧装置 |
| CN103785091A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-05-14 | 林信涌 | 保健气体产生系统 |
| US10010694B2 (en) | 2014-01-07 | 2018-07-03 | Hsin-Yung Lin | Gas generating system for health use |
| JP5829325B1 (ja) * | 2014-12-11 | 2015-12-09 | 北海道計器工業株式会社 | 発熱ユニット及び給湯システム |
| JP2016156609A (ja) * | 2015-02-02 | 2016-09-01 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 呼吸空気の再生装置および再生方法 |
| JP6029044B1 (ja) * | 2016-03-01 | 2016-11-24 | 株式会社グレイトチレン | 湿式高濃度水素混合ガス呼吸システム |
| WO2017149684A1 (ja) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 株式会社グレイトチレン | 湿式高濃度水素混合ガス呼吸システム |
| CN109731202A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-05-10 | 张建国 | 可对排出氢气进行回流的电解水制氢制氧呼吸装置 |
| WO2024154479A1 (ja) * | 2023-01-18 | 2024-07-25 | 株式会社小松製作所 | 作業車両 |
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