(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(1)交流電流を整流した直流電流を用いて水を電気分解し、水素と酸素とを
製造する電解装置、(2)得られた水素と酸素とを反応させて直流電流を発生させる燃料電
池、(3)水素、酸素および水を通過させる多孔質部を備え、電解装置と燃料電池とを仕切
る金属製隔壁、(4)外部電磁波に由来するノイズから燃料電池の発電部を遮断するための
電磁波シールド、および(5)電解装置と燃料電池とを密閉するための圧力容器を備えたノ
イズレス電源。
【請求項２】
(1)電磁波シールド外で交流電流を整流することにより得た直流電流を用い
て水を電気分解し、水素と酸素とを得る工程、および(2)外部電磁波に由来するノイズか
ら電磁波シールドにより遮断された発電部からなる燃料電池において、工程(1)で得られ
た水素と酸素とを反応させて、ノイズレス直流電流を発生させる工程を備えたノイズレス直流電流の発生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノイズレス電源ないしノイズフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源を整流することにより得られた直流電流には、リップル成分、電磁波由来のノイズ成分などが含まれている。この様な直流電流を、微小信号を処理する精密電子機器用のセンサ、素子などの機器類（例えば、微少磁気検出用の超電導ＳＱＵＩＤセンサ、マイクロ波検出用の超電導ジョセフソン素子、ＭＲＩ装置における電磁波センサ、光増幅管／フォトトランジスタなどの光検出素子など）に供給する場合には、測定感度の低下、機器の誤作動などの問題を生じることがある。
【０００３】
この様な問題を生じない良質な電源としては、乾電池が挙げられるが、利用出来るエネルギー量に限度があり、使用分野が限られてくる。従って、大電力を必要とする場合或いは長時間の電力供給を必要とする場合には、必然的に商用電源を利用して直流電流を得ることになる。
【０００４】
従来からも、商用電源を利用する種々のノイズレス直流電源が実用化され、市販されている。しかしながら、既存のノイズレス電源は、最先端分野における超精密電子機器に求められる超低リップル性・超低ノイズ性を十分に満たすには至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、リップル成分および電磁波由来のノイズ成分を実質的に含まない直流電力を供給しうるノイズレス直流電源を提供することを主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために、鋭意研究を行った結果、商用電源から整流により得られる直流電気エネルギーを一旦化学エネルギーに変換した後、再び直流電気エネルギーに変換する場合には、その目的を達成しうることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記のノイズレス電源およびノイズレス直流電流の発生方法を提供する。
１．(1)交流電流を整流した直流電流を用いて水を電気分解し、水素と酸素とを製造する電解装置、(2)得られた水素と酸素とを反応させて直流電流を発生させる燃料電池、(3)水素、酸素および水を通過させる多孔質部を備え、電解装置と燃料電池とを仕切る金属製隔壁、(4)外部電磁波に由来するノイズから燃料電池の発電部を遮断するための電磁波シールド、および(5)電解装置と燃料電池とを密閉するための圧力容器を備えたノイズレス電源。
２．(1)電磁波シールド外で交流電流を整流することにより得た直流電流を用いて水を電気分解し、水素と酸素とを得る工程、および(2)外部電磁波に由来するノイズから電磁波シールドにより遮断された発電部からなる燃料電池において、工程(1)で得られた水素と酸素とを反応させて、ノイズレス直流電流を発生させる工程を備えたノイズレス直流電流の発生方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の概略を示す図面を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明によるノイズレス電源の概要を示す断面図である。
【００１０】
本発明においては、先ず、第一次電源である商用電源からの交流電流を整流して直流電流を発生させる。この際には、公知の任意の整流器を用いて、常法に従って整流操作を行うことができる。
【００１１】
発生した直流電流は、リップル分を含み、さらに電磁波由来のノイズを含んでいることがある。本発明においては、この様な直流電流を水電解部分（水電解装置）の入力側に供給し、水素と酸素とを発生させる。水の電解操作も、公知の電解装置を用いて、常法に従って実施することができる。
【００１２】
次いで、得られた水素と酸素とをそれぞれ燃料電池に送り込み、両者を反応させることにより、出力側に直流電流を発生させる。燃料電池による発電も、公知の装置を使用し、公知の手法に従って行うことができる。
【００１３】
水電解部分と燃料電池部分とは、金属製の隔壁により仕切られている。この隔壁には、水電解部分で得られた水素と酸素とをそれぞれ燃料電池部分に送り、燃料電池部分で生成された水を水電解部分に戻すために、多孔質部（水素通過孔、酸素通過孔および水通過孔）が設けられている。
【００１４】
さらに、水電解部分と燃料電池部分とは、安全性を確保するために、常法に従って圧力容器内に封入されている。
【００１５】
本発明によるノイズレス電源を利用する機器類は、さらに外部電磁波に由来するノイズを遮断するために、燃料電池部分とともに、電磁波シールド内に設置される。上述の金属製隔壁も、電磁波シールドの一部を構成する。
【００１６】
本発によるノイズレス電源を使用する場合には、水電解部分の電解質に一定量の水を与え、水電解部分と燃料電池部分とを圧力容器内に封入した後、交流から直流への変換操作、得られた直流による水の電解操作、電解により生成される水素と酸素とを用いる直流発電操作を行う。
【００１７】
【発明の効果】
本発明装置は、第一次電源である商用電源から電気的に絶縁されているので、商用電源からのノイズを除去した直流出力を得ることができる。
【００１８】
本発明装置においては、入力側空間と出力側空間とが、電磁波シールドにより、遮断されているので、直流出力は、電磁波由来のノイズの影響も受けない。
【００１９】
出力側の両極が、グラウンドおよびシールドと無関係であるので、直流電流を使用する機器類の自由度が高い。
【００２０】
第一次電源である商用電源に瞬断などの不測的な現象が生じた場合にも、機器類が影響を受けることはない。
【００２１】
燃料電池部分において全ての水分が電気分解されると、電解質内に水分がなくなり、抵抗が高まって、電力消費が抑制される。その結果、水電解の速度が自動的に抑制されるので、出力ゼロの状態で電力を消費し続けることはない。
【００２２】
【実施例】
以下に、実施例を示し、本発明の特徴とするところをさらに明確にする
実施例１
図１に示す装置を使用して、商用交流電流を整流した後、水電解を行い、さらに燃料電池による発電を行って、直流電流を発生させる。
【００２３】
運転条件は、以下のとおりである。
＊圧力容器容積：１３０ＣＣ
＊電解質膜：市販固体高分子膜（“Ｎａｆｉｏｎ  １１２”、デュポン社製）
＊水電解部分電極面積：１０ｃｍ２
＊水電解部分触媒：化学メッキ白金イリジウム（３ｍｇ／ｃｍ２）
＊燃料電池部分電極面積：１０ｃｍ２
＊燃料電池部分触媒：白金担持カーボン粉末（白金量＝２ｍｇ／ｃｍ２）
＊ガス圧：３気圧
＊運転温度：８０℃
本実施例においては、実質的にノイズのない直流出力が得られる。
【００２４】
なお、本実施例において、定常状態（入力電流と出力電流とが等しく、かつ常に一定である状態）における電気的パラメータは、図２に示す通りである。
【００２５】
水素と酸素とを生成させる水電解部分において必要な入力電圧と電流密度との関係を曲線（Ａ）として示す。
【００２６】
上記で得られる水素と酸素から直流電流を得る燃料電池部分から取り出される電流密度と出力電圧との関係を曲線（Ｂ）として示す。
【００２７】
各電流密度における入力電圧と出力電圧の比（Ｂ／Ａ）を曲線（Ｃ）として示す。曲線（Ｃ）は、有効に伝達されるエネルギーの割合を示す。
【００２８】
なお、本実施例では、水電解部分と燃料電池部分との電極面積が等しいので、入力電流と出力電流が等しければ、入力電流密度と出力電流密度も等しい。しかしながら、両電極の面積を等しくする必要はなく、必要および状況に応じて、面積比を選択することができる。
【００２９】
さらに、本発明装置は、圧力容器容積とガス圧力との少なくとも一方を高めることにより、蓄電機能（圧力容器容積×ガス圧力に対応する）を向上させることができる。この様な蓄電機能により、瞬発的な入力電流の変動が出力電流の変動の原因となることを抑制する“ならし効果”が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略を示す断面図である。
【図２】本発明実施例における電気的パラメータを示すグラフである。
【図１】
0003621990.tif 000002
【図２】
0003621990.tif 000003