JPH0742355U - 酸素ガス水素ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 はん雑な処理を伴うこと無く、ＳＰＥにより
酸素ガスと水素ガスとを供給する。 【構成】 イオン交換膜を電解質とし電力調節手段１１
から供給される電力応じて水分解により陽極室３で酸素
ガスを発生させ陰極室４で水素ガスを発生させるもので
あり水分解セル２と、酸素ガス貯蔵手段１と、水素ガス
貯蔵手段５と、酸素ガス排出手段１４と、第１のガス流
量調節手段１２と、第２のガス流量調節手段１３と、ガ
ス圧力検出手段１０と、電力調節手段１１とを有する酸
素ガス水素ガス供給装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はイオン交換膜を電解質とする水分解セル（以下ＳＰＥという）を用い た酸素ガス水素ガス供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＳＰＥを用いた従来の酸素ガス水素ガス供給装置の流路図を図１に示す。同図 において、２はＳＰＥであり電力調節手段１１からの電力で作動し、陽極室３で 酸素ガスを陰極室４で水素ガスを各々発生させる。陽極室３で発生した酸素ガス は、エア−リフトと呼ばれる水の揚水現象を伴いながら酸素ガス貯蔵タンク１へ 移動し、そこで一時貯蔵される。酸素ガス貯蔵タンク１はＳＰＥ２への供給水貯 蔵タンクも兼ねているのが一般的である。一方、陰極室４で発生した水素ガスは 、電解に伴い陽極室３から陰極室４へ浸透したわずかな水とともに水素ガス貯蔵 タンク５ヘ移動する。

【０００３】 各々の貯蔵タンク中での気液分離により水分を除去された酸素ガスと水素ガス とは、それぞれ流路６、７を経てバブラ−８で混合されて酸水素混合ガスとなる 。この酸水素混合ガスはガス供給口９から供給される。混合ガスの流量はバブラ −８とガス供給口９との間に設けたニ−ドルバルブ１２により調節されるが、圧 力センサ１０が系内のガス圧力を検知し、所定の圧力を超えることがないよう直 流電源１１に信号を送ることにより、ＳＰＥ２への電力供給量を調整して水分解 発生ガス量を制御する。

【０００４】 酸素ガスの供給路６には３方コック１４が設けてあり、ここから酸素ガスを系 外に排出すれば、ガス供給口９では水素ガスのみを得ることができる。尚、水素 ガス貯蔵タンクに溜まった水はバルブ１５から取り除くことができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 酸素ガス水素ガス供給装置は、一般に酸水素炎の供給源として貴金属加工用等 に用いられる。通常、炎の熱量はガス量で決まり、炎の温度は酸素ガスの混合量 で決まる。ところが上述した従来の装置では、ガス量の調節は可能なものの、混 合比が一定（酸素／水素＝２／１）であるため、バブラ−８に加えるアルコ−ル の種類や濃度を変えることにより炎の温度調整を行わざるを得ない。しかし炎の 温度を変えるたびにバブラ−８中の溶液の交換が必要で、取扱が煩雑であると言 う問題がある。

【０００６】 本考案はこの様な問題点を解決するために成されたものであり、その目的とす るところは、煩雑な処理無しに酸素ガスと水素ガとの混合比を任意に調節するこ とが出来る酸素ガス水素ガス供給装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そこで本考案では、水分解セルと酸素ガス貯蔵手段と水素ガス貯蔵手段と酸素 ガス排出手段と２つのガス流量調節手段と圧力検出手段と電力調節手段とを有し 、 水分解セルはイオン交換膜を電解質とし、電力調節手段から供給される電力 に応じて、水分解により陽極室で酸素ガスを発生させ陰極室で水素ガスを発生さ せるものであり、 酸素ガス貯蔵手段は、陽極室で発生した酸素ガスを一時貯蔵するためのもので あり、 水素ガス貯蔵手段は、陰極室で発生した水素ガスを一時貯蔵するためのもので あり、 酸素ガス排出手段は、酸素ガス貯蔵手段中の酸素ガス圧力が所定値以上になっ たとき、当該酸素ガスを系外へ放出して酸素ガス貯蔵手段中の酸素ガス圧力を低 下させるためのものであり、 第１のガス流量調節手段は、酸素ガス貯蔵手段と酸素ガス供給口との間にあっ て、酸素ガス供給量を調節するためのものであり、 第２のガス流量調節手段は、水素ガス貯蔵手段と水素ガス供給口との間にあっ て、水素ガス供給量を調節するためのものであり、 ガス圧力検出手段は、水素ガス貯蔵手段中の水素ガス圧力を検出するためのも のであり、 電力調節手段は、圧力検出手段で検出した水素ガス貯蔵手段中の水素ガス圧力 に応じて、水分解セルへの供給電力を制御することができるものである酸素ガス 水素ガス供給装置とすることにより、上記課題を解決せんとするものである。

【０００８】

【作用】

酸素ガス貯蔵手段と酸素ガス供給口との間にあって、酸素ガス供給量を調節す るための第１のガス流量調節手段と、水素ガス貯蔵手段と水素ガス供給口との間 にあって、水素ガス供給量を調節するための第２のガス流量調節手段とを設け、 各々のガス量を調整することが出来るように構成することにより、従来の如くア ルコ−ルを加えたり、バブラ−液を交換したりする煩雑な処理をすること無く、 容易に炎の温度を変えることができる。水素ガスを大気中へ放出するのは危険で あり、一般には行われない。そこで水素ガス貯蔵手段中の圧力を基準に水分解セ ルの作動調整を行い水素ガス量を常に管理し、仮に酸素ガスの蓄圧が高まったと きには、酸素ガス排出手段より酸素ガスを系外へ排出すれば、そのままガス供給 装置の運転を続けることができる。

【０００９】

【実施例】

本考案を図面に基づいて詳述する。図２は本考案にかかる酸素ガス水素ガス供 給装置の第１の実施例を示す流路図である。２はＳＰＥであり、直流電源１１か らの電力により水を電解し、陽極室３で酸素ガスを陰極室４で水素ガスを各々発 生させる。本実施例では酸素貯蔵タンク１は電解水貯蔵タンクを兼ねている。陽 極室３で発生した酸素ガスはエア−リフトと呼ばれる揚水現象を伴って酸素貯蔵 タンク１へ移動する。従って、閉回路の中で水を循環使用することができるので 効率的である。一方、陰極室４で発生した水素ガスは、電解に伴い陽極室３から 陰極室４へ浸透したわずかな水と共に、水素ガス貯蔵タンク５ヘ移動する。各々 のガスは、酸素貯蔵タンク１と水素ガス貯蔵タンク５とで気液分離されて、無水 のガスとして各々のタンクに蓄えられる。酸素ガスは配管６を通ってガス供給口 ８へ、また水素ガスは配管７を通ってガス供給口９へ移動する。配管６、７の途 中にガス流量調節用のバルブ１２、１３を各々設けると共に、水素ガスの配管７ のタンク５とバルブ１３との間にはガス圧力センサ１０が設けてある。さらに、 酸素貯蔵タンク１には、タンク中のガス圧が所定値以上になると開放になる安全 弁１４が設けてある。

【００１０】 ここでバルブ１３により水素ガス供給量をＳＰＥ２での水素ガス発生量よりも 少なくすると、配管７を含む水素ガス貯蔵タンク５中の圧力が上昇する。ガス圧 力センサ１０はそれを検知し、ガス圧力が所定値以上になるとＳＰＥ２への電力 供給を停止するよう直流電源１１に信号を発する。水素ガスの使用によりタンク 中の圧力が低下して所定値以下になれば、再びＳＰＥ２への電力供給を再開する よう、ガス圧力センサ１０が信号を発する。このようにして常に水素ガス圧力を 監視しながら安全に装置を作動させることができる。

【００１１】 一方、バルブ１２を絞り酸素ガス使用量をＳＰＥ２での酸素ガス発生量よりも 少なくすると、配管６を含む酸素ガス貯蔵タンク１中の圧力は上昇する。圧力が 所定値になったとき、酸素ガス貯蔵タンク１に付設した安全弁１４はそれを検知 し余剰の酸素ガスを系外へ排出することにより、水素ガスの供給量を制限するこ と無く、装置の運転を続行することができる。尚、気液分離により水素ガス貯蔵 タンク５中に溜まった水は、コック（図示せず）により排出することができる。

【００１２】 以上のように、本考案にかかる酸素ガス水素ガス供給装置によれば、各々のガ スの流量をそれぞれの流路に設けたバルブにより独立に制御できるので、炎の熱 量と温度は自由にかつ容易に変えることが出来る。更に、水素ガス圧力を検知し て電解量をコントロ−ルするので安全に連続して酸水素ガスを供給することがで きる。

【００１３】 図３は本考案の第２の実施例を示す流路図である。この実施例は、第１の実施 例に示したものに、さらに２つの逆止弁と１つの電磁弁とを追加した構成である 。クラッキング圧がＣ（Ｏ2 ）である第１の逆止弁１６は、酸素ガス貯蔵タンク １とバルブ１２との間に設けてあり、クラッキング圧がＣ（Ｈ2 ）である第２の 逆止弁１７は、水素貯蔵タンク５とバルブ１３との間に設けてある。さらに、電 解水貯蔵タンクを兼ねる酸素貯蔵タンク１の電解水貯蔵部と、水素貯蔵タンク５ 中で分離された水を溜める部分とは、電磁弁１５で連通させてある。この電磁弁 １５は水素貯蔵タンク５の水溜部の液面位に連動して開閉するよう構成すること により、水素貯蔵タンク５に溜まった水を自動的に酸素ガス貯蔵タンク１へ戻し て、排水の煩雑さを解消せんとするものである。

【００１４】 すなわち、酸素ガス貯蔵タンク１中の圧力をＰ（Ｏ2 ）、水素ガス貯蔵タンク ５中の圧力をＰ（Ｈ2 ）、酸素ガス貯蔵タンク１に付設した安全弁１４の開放圧 力をＣ（Ｅ）としたとき、酸素ガス貯蔵タンク１中の圧力Ｐ（Ｏ2 ）は、バルブ １２を全開にしたとき最少値Ｃ（Ｏ2 ）となり、バルブ１２を全閉にしたとき最 大値Ｃ（Ｅ）となる。また水素ガス貯蔵タンク５中の圧力をＰ（Ｈ2 ）は、バル ブ１３を全開にしたとき最少値Ｃ（Ｈ2 ）となり、バルブ１２を全閉にしたとき に最大値であるＣ（Ｈ2 ）＋Ｐ（Ｇ）となる。Ｐ（Ｇ）は、ガス圧力センサ１０ がＳＰＥ２への電力供給を停止するよう信号を発するときの、所定圧力値である 。ここにおいて、下記に（ａ）式を満足するように設定することにより、水素貯 蔵タンク５で分離された水は、下記（ｂ）式を満たすので、その液面検出手段（ 図示せず）よりの信号を受けて開閉する電磁弁１５を通して、酸素ガス貯蔵タン ク１の電解水貯蔵部へ移動させることができる。 Ｃ（Ｈ2 ）＞Ｃ（Ｅ）＞Ｃ（Ｏ2 ）……（ａ） Ｐ（Ｈ2 ）＞Ｐ（Ｏ2 ） ……（ｂ）

【００１５】 尚、本考案は前記実施例の構成に限るものでないことは言うまでもない。

【００１６】

【考案の効果】

本考案にかかる酸素ガス水素ガス供給装置によれば、煩雑な処理を伴うこと無 く通常のボンベ式供給システムと同様に水素ガスと酸素ガスの流量調節を行うこ とができるとともに、安全かつ連続して運転することが出来るので、その実用的 価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＰＥを用いた従来の酸素ガス水素ガス供給装
置の１例の流路図である。

【図２】本発明にかかる酸素ガス水素ガス供給装置の１
実施例を示す流路図である。

【図３】本発明にかかる酸素ガス水素ガス供給装置の他
の実施例を示す流路図である。

【符号の説明】

１ 酸素ガス貯蔵タンク ２ ＳＰＥ ５ 水素ガス貯蔵タンク １０ 圧力センサ １１ 直流電源装置 １２、１３ バルブ １４ 安全弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水分解セル（２）と酸素ガス貯蔵手段
   （１）と水素ガス貯蔵手段（５）と酸素ガス排出手段
   （１４）と２つのガス流量調節手段（１２、１３）とガ
   ス圧力検出手段（１０）と電力調節手段（１１）とを有
   し、 水分解セル（２）はイオン交換膜を電解質とし、電力調
   節手段（１１）から供給される電力に応じて、水分解に
   より陽極室（３）で酸素ガスを発生させ陰極室（４）で
   水素ガスを発生させるものであり、 酸素ガス貯蔵手段（１）は、陽極室（３）で発生した酸
   素ガスを一時貯蔵するためのものであり、 水素ガス貯蔵手段（５）は、陰極室（４）で発生した水
   素ガスを一時貯蔵するためのものであり、 酸素ガス排出手段（１４）は、酸素ガス貯蔵手段（１）
   中の酸素ガス圧力が所定値以上に成ったとき、当該酸素
   ガスを系外へ放出して酸素ガス貯蔵手段（１）中の酸素
   ガス圧力を低下させるためのものであり、 第１のガス流量調節手段（１２）は、酸素ガス貯蔵手段
   （１）と酸素ガス供給口（８）との間にあって、酸素ガ
   ス供給量を調節するためのものであり、 第２のガス流量調節手段（１３）は、水素ガス貯蔵手段
   （５）と水素ガス供給口（９）との間にあって、水素ガ
   ス供給量を調節するためのものであり、 ガス圧力検出手段（１０）は、水素ガス貯蔵手段（５）
   中の水素ガス圧力を検出るためのものであり、 電力調節手段（１１）は、圧力検出手段（１０）で検出
   した水素ガス貯蔵手段（５）中の水素ガス圧力に応じ
   て、水分解セル（２）への供給電力を制御することがで
   きるものである、酸素ガス水素ガス供給装置。