JP6963789B2 - 水素ガス生成装置およびそれを含む水素ガス吸入装置 - Google Patents
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Description
本明細書は、以下を開示する。
[発明例1]
水素ガス生成装置であって、
陽極と陰極とを含む電気分解ユニットであって水を電気分解するための少なくとも1つの電気分解ユニットと、
前記電気分解ユニットに供給される水性液体を保持する槽と、
前記陰極で生成された水素ガスが流れる第1の流路であって前記水素ガスが流れる水素ガス流路が下流に接続される第1の流路と、
水素ガス放出機構とを含み、
前記槽は、前記槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するためのガス放出口を有し、
前記水素ガス放出機構は、前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記水素ガスを前記槽内に流すことによって前記ガス放出口から前記水素ガスを放出する、水素ガス生成装置。
[発明例2]
前記槽は、前記陽極に供給される前記水性液体を保持する第1の槽を含み、
前記第1の槽は、前記第1の槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するための前記ガス放出口を有し、
前記水素ガス放出機構は、前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記第1の流路を通って流れる前記水素ガスを前記第1の槽内に流す、発明例1に記載の水素ガス生成装置。
[発明例3]
前記電気分解ユニットと、前記陽極が配置される陽極室と、前記陰極が配置される陰極室と、を含む電気分解セルを含み、
前記電気分解ユニットは、前記陽極と前記陰極とを含む膜電極接合体であり、
前記第1の流路は前記陰極室に接続されている、発明例1または2に記載の水素ガス生成装置。
[発明例4]
前記槽は、前記陽極に供給される前記水性液体を保持する第1の槽と、前記陰極に供給される前記水性液体を保持する第2の槽とを含み、
前記電気分解ユニットは、前記陽極と前記陰極とを含む膜電極接合体であり、
前記第1の槽と前記第2の槽とが前記膜電極接合体で仕切られている、発明例1に記載の水素ガス生成装置。
[発明例5]
前記槽は、前記陽極に供給される前記水性液体を保持する第1の槽と、前記陰極に供給される前記水性液体を保持する第2の槽とを含み、
前記電気分解ユニットは、前記陽極と前記陰極との間に配置されたセパレータを含み、
前記第1の槽と前記第2の槽とが前記セパレータで仕切られている、発明例1に記載の水素ガス生成装置。
[発明例6]
前記第1の槽は、前記第1の槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するための前記ガス放出口を有し、
前記水素ガス放出機構は、前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記水素ガスを前記第1の槽内に流すことによって前記ガス放出口から前記水素ガスを放出する、発明例4または5に記載の水素ガス生成装置。
[発明例7]
前記第2の槽は、前記第2の槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するための前記ガス放出口を有し、
前記第1の槽は、前記陽極で生成された酸素ガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するための酸素ガス放出口を有し、
前記水素ガス放出機構は、前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記水素ガスを前記第2の槽内に流すことによって前記ガス放出口から前記水素ガスを放出する、発明例4または5に記載の水素ガス生成装置。
[発明例8]
前記水素ガス放出機構は、下部に開口部を有する管を含み、
前記管には、前記第1の流路と前記水素ガス流路とが接続され、
前記管の内部と前記槽の内部とは、前記開口部を介して接続されており、
前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記第1の流路を通って流れる前記水素ガスが前記開口部を通って前記槽内に流れる、発明例1〜7のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。
[発明例9]
前記管の前記下部が前記槽の内部に配置されており、
前記第1の流路および前記水素ガス流路が共に前記管の上部に接続される、発明例8に記載の水素ガス生成装置。
[発明例10]
前記管の前記下部が前記槽の内部に配置されており、
前記水素ガス流路が前記管の上部に接続され、前記水素ガス流路と前記管との接続部よりも下方の位置において前記第1の流路が前記管に接続されている、発明例8に記載の水素ガス生成装置。
[発明例11]
前記水素ガス放出機構は、前記槽内に配置され下部に開口部を有する管を含み、
前記管には前記水素ガス流路が接続され、
前記水素ガス流路における水素ガスの流れが抑制されていないときに、前記第1の流路を通って流れる水素ガスが前記開口部を通って前記管を流れるように、前記管と前記第1の流路とが配置されている、発明例1〜3のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。
[発明例12]
前記開口部は、前記槽内の液面の設定された下限よりも下に配置されている、発明例8〜11のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。
[発明例13]
直列接続された複数の前記電気分解ユニットと複数のツェナーダイオードとを含み、
複数の前記電気分解ユニットのそれぞれには、前記ツェナーダイオードが並列接続されている、発明例1〜12のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。
[発明例14]
イオン交換樹脂を含まない、発明例1〜13のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。
[発明例15]
発明例1〜14のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置と、前記第1の流路の下流に接続されたガス吸入器具とを含む水素ガス吸入装置。
[発明例16]
前記ガス吸入器具は、密閉されていない囲いである、発明例15に記載の水素ガス吸入装置。
本発明の水素ガス生成装置について以下に説明する。以下では、本発明の水素ガス生成装置を単に本発明の装置と称する場合がある。本発明の水素ガス生成装置は、少なくとも1つの電気分解ユニット、槽、第1の流路、および、水素ガス放出機構を含む。電気分解ユニットは、陽極と陰極とを含み、水を電気分解するためのユニットである。槽は、電気分解ユニットに供給される水性液体を保持する槽である。第1の流路は、陰極で生成された水素ガスが流れる流路であって、水素ガスが流れる水素ガス流路が下流に接続される流路である。水素ガス流路は、第1の流路に直接接続されていてもよいし、他の部材を介して第1の流路の下流に接続されてもよい。槽は、槽内のガスを水素ガス生成装置の外部へ放出するためのガス放出口を有する。水素ガス放出機構(水素ガス放出部材)は、上記水素ガス流路における水素ガスの流れが抑制(たとえば遮断)されたときに、水素ガスを上記槽内に流すことによってガス放出口から水素ガスを放出する機構(部材)である。
本発明の水素ガス生成装置は、水素ガス吸入装置に用いることができる。本発明の水素ガス吸入装置は、本発明の水素ガス生成装置と、第1の流路の下流(水素ガス流路の下流)に接続されたガス吸入器具とを含む。ガス吸入器具の例には、上述したガス吸入器具が含まれる。
実施形態1では、装置(Da)の一例について説明する。実施形態1の水素ガス生成装置100の構成を、図1に模式的に示す。装置100は、ケース11、直流電源(AC−DCコンバータ)12、電気分解セル20、水タンク(第1の槽)30、第1の流路41、第2の流路42、第3の流路43、水素ガス流路44、および管50(管(T))を含む。なお、装置100はコントローラを含むが、図1では図示を省略する。当該コントローラは、装置内の機器(水位センサ61、直流電源12など)に接続される。
実施形態2では、装置(Da)の他の一例について説明する。実施形態2の装置は、実施形態1の装置と比較して、流路の接続方法が異なる。実施形態2の装置の構成を、図3に模式的に示す。
実施形態3では、装置(Da)の他の一例について説明する。実施形態3の装置は、実施形態1の装置と比較して、電気分解セル20と水タンク30との接続方法が異なる。実施形態3の装置の構成を、図4に模式的に示す。
実施形態4では、装置(Da)の他の一例について説明する。実施形態4の装置は、実施形態2の装置と比較して、電気分解セルの配置が異なる。実施形態4の装置の構成を、図5に模式的に示す。
実施形態5では、装置(Db)の一例について説明する。実施形態5の水素ガス生成装置100aの構成を、図6に模式的に示す。装置100aは、ケース11、直流電源(AC−DCコンバータ)12、電気分解ユニット110、電解槽120、第1の流路41、水素ガス流路44、および管50(管(T))を含む。装置100aはコントローラを含むが、図6では図示を省略する。当該コントローラは、装置内の機器(水位センサ61、直流電源12など)に接続される。装置100と同様の部分については、重複する説明を省略する場合がある。
実施形態5では、陰極に供給される水性液体を保持する第2の槽にガス放出口が設けられていない例について図示した。しかし、本発明の装置では、第1の槽および第2の槽のそれぞれにガス放出口が形成されていてもよい。そのような装置の一例として、実施形態6の装置100bを図7に示す。なお、図6で説明した事項と同様の事項については重複する説明を省略する場合がある。図7では、水素ガス流路201の下流側の図示を省略する。図7では、管50内の水溶液ASに、電解槽120内の水溶液ASのハッチングとは異なるハッチングを付している。
12 直流電源
20 電気分解セル
21 陰極室
22 陽極室
23 膜電極接合体
30 水タンク(第1の槽)
30h、120h ガス放出口
41 第1の流路
42 第2の流路
43 第3の流路
44、201 水素ガス流路
50 管(水素ガス放出機構)
50a 開口部
100、100a 水素ガス生成装置
110 電気分解ユニット
111 陽極
112 陰極
300 水素ガス吸入装置
310 鼻カニューラ(ガス吸入器具)
Claims (13)
- 水素ガス生成装置であって、
陽極と陰極とを含む電気分解ユニットであって水を電気分解するための少なくとも1つの電気分解ユニットと、
前記電気分解ユニットに供給される水性液体を保持する槽と、
前記陰極で生成された水素ガスが流れる第1の流路であって前記水素ガスが流れる水素ガス流路が下流に接続される第1の流路と、
水素ガス放出機構とを含み、
前記槽は、前記槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するためのガス放出口を有し、
前記水素ガス放出機構は、下部に開口部を有する管を含み、
前記管の内部と前記槽の内部とは、前記開口部を介して接続されており、
前記管の前記下部が前記槽の内部に配置されており、
前記第1の流路の下流側の端部および前記水素ガス流路の上流側の端部が共に前記管の上部に接続されており、
前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記管内の液面が前記開口部に到達するまで下がり、その結果、前記第1の流路を通って流れた前記水素ガスは、前記槽内に流れて、さらに、前記ガス放出口から放出される、水素ガス生成装置。 - 水素ガス生成装置であって、
陽極と陰極とを含む電気分解ユニットであって水を電気分解するための少なくとも1つの電気分解ユニットと、
前記電気分解ユニットに供給される水性液体を保持する槽と、
前記陰極で生成された水素ガスが流れる第1の流路であって前記水素ガスが流れる水素ガス流路が下流に接続される第1の流路と、
水素ガス放出機構とを含み、
前記槽は、前記槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するためのガス放出口を有し、
前記水素ガス放出機構は、下部に開口部を有する管を含み、
前記管の内部と前記槽の内部とは、前記開口部を介して接続されており、
前記管の前記下部が前記槽の内部に配置されており、
前記水素ガス流路の上流側の端部が前記管の上部に接続され、前記水素ガス流路と前記管との接続部よりも下方の位置において前記第1の流路の下流側の端部が前記管に接続されており、
前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記管内の液面が前記開口部に到達するまで下がり、その結果、前記第1の流路を通って流れた前記水素ガスは、前記槽内に流れて、さらに、前記ガス放出口から放出される、水素ガス生成装置。 - 水素ガス生成装置であって、
陽極と陰極とを含む電気分解ユニットであって水を電気分解するための少なくとも1つの電気分解ユニットと、
前記電気分解ユニットに供給される水性液体を保持する槽と、
前記陰極で生成された水素ガスが流れる第1の流路であって前記水素ガスが流れる水素ガス流路が下流に接続される第1の流路と、
水素ガス放出機構とを含み、
前記槽は、前記槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するためのガス放出口を有し、
前記水素ガス放出機構は、前記槽内に配置され下部に開口部を有する管を含み、
前記管の下流側には前記第1の流路を介して前記水素ガス流路が接続されており、
前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されていないときに、前記陰極で生成された前記水素ガスが前記開口部を通って前記管を流れるように、前記管が配置されており、
前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記管内の液面が前記開口部に到達するまで下がり、その結果、前記陰極で生成された前記水素ガスが前記槽内に流れることによって前記ガス放出口から前記水素ガスが放出される、水素ガス生成装置。 - 前記槽は、前記陽極に供給される前記水性液体を保持する第1の槽を含み、
前記第1の槽は、前記第1の槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するための前記ガス放出口を有し、
前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記第1の流路を通って流れた前記水素ガスは、前記第1の槽内に流れて、さらに、前記ガス放出口から放出される、請求項1または2に記載の水素ガス生成装置。 - 前記電気分解ユニットと、前記陽極が配置される陽極室と、前記陰極が配置される陰極室と、を含む電気分解セルを含み、
前記電気分解ユニットは、前記陽極と前記陰極とを含む膜電極接合体であり、
前記第1の流路は前記陰極室に接続されている、請求項1または2に記載の水素ガス生成装置。 - 前記槽は、前記陽極に供給される前記水性液体を保持する第1の槽と、前記陰極に供給される前記水性液体を保持する第2の槽とを含み、
前記電気分解ユニットは、前記陽極と前記陰極とを含む膜電極接合体であり、
前記第1の槽と前記第2の槽とが前記膜電極接合体で仕切られている、請求項3に記載の水素ガス生成装置。 - 前記槽は、前記陽極に供給される前記水性液体を保持する第1の槽と、前記陰極に供給される前記水性液体を保持する第2の槽とを含み、
前記電気分解ユニットは、前記陽極と前記陰極との間に配置されたセパレータを含み、
前記第1の槽と前記第2の槽とが前記セパレータで仕切られている、請求項3に記載の水素ガス生成装置。 - 前記第1の槽は、前記第1の槽内のガスを前記水素ガス生成装置の外部へ放出するための前記ガス放出口を有し、
前記水素ガス流路における前記水素ガスの流れが抑制されたときに、前記水素ガスは、前記第1の槽内に流れて、さらに、前記ガス放出口から放出される、請求項6または7に記載の水素ガス生成装置。 - 前記開口部は、前記槽内の液面の設定された下限よりも下に配置されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。
- 直列接続された複数の前記電気分解ユニットと複数のツェナーダイオードとを含み、
複数の前記電気分解ユニットのそれぞれには、前記ツェナーダイオードが並列接続されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。 - イオン交換樹脂を含まない、請求項1〜10のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の水素ガス生成装置と、前記水素ガス流路の下流に接続されたガス吸入器具とを含む水素ガス吸入装置。
- 前記ガス吸入器具は、密閉されていない囲いである、請求項12に記載の水素ガス吸入装置。
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