(57)【要約】【課題】水を含む電解液を電気分解することによって、酸素ガス、水素ガスを含む電解ガスを好適に発生させることができる電解ガス発生装置を提供する。【解決手段】本発明に係る電解ガス発生装置１は、電解液Ｌを貯留するメインタンク２２と、メインタンク２２に対して相互に電解液Ｌが通流可能な連結部２３により連結されて、電解液Ｌを貯留するサブタンク２４と、サブタンク２４から流入する電解液Ｌを貯留して、当該電解液Ｌに電流を印加する複数の電極１０〜１９を有して電解ガスＧを発生させる電解槽２６と、一端部が電解槽２６に接続されると共に他端部がメインタンク２２に接続されて、電解槽２６において発生した電解ガスＧおよび電解槽２６内の電解液Ｌを、メインタンク２２に貯留された電解液Ｌの液中に放出する放出管３８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を含む電解液を電気分解することによって酸素ガスおよび水素ガスを含む電解ガスを発生させる電解ガス発生装置であって、
前記電解液を貯留するメインタンクと、
前記メインタンクに対して相互に前記電解液が通流可能な連結部により連結されて、前記電解液を貯留するサブタンクと、
前記サブタンクから流入する前記電解液を貯留して、該電解液に電流を印加する複数の電極を有して前記電解ガスを発生させる電解槽と、
一端部が前記電解槽に接続されると共に他端部が前記メインタンクに接続されて、該電解槽において発生した前記電解ガスおよび該電解槽内の前記電解液を、該メインタンクに貯留された前記電解液の液中に放出する放出管と、を備えること
を特徴とする電解ガス発生装置。
【請求項２】
前記サブタンクは、外部の空気が内部へ流入する方向の通気のみを許容する逆止弁を有すると共に、前記電解液の補充を行う開閉蓋部もしくは補充管路を有すること
を特徴とする請求項１記載の電解ガス発生装置。
【請求項３】
前記メインタンクおよび前記サブタンクは、該メインタンク内の上面が該サブタンク内の上面よりも重力方向において高い位置となり、且つ、該メインタンク内の下面が該サブタンク内の下面よりも重力方向において高い位置となるように段差が設けられた状態で相互に連結されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の電解ガス発生装置。
【請求項４】
前記メインタンクの内側と外側とを連通して配設されて前記電解ガスを該メインタンクの外部へ移送する移送管と、
前記移送管における前記メインタンクの内側の一端部に接続されて、前記電解液が該移送管の内部へ流出することを防止する流出防止機構と、をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電解ガス発生装置。
【請求項５】
前記流出防止機構は、内部に金属もしくは樹脂からなる線状または樹脂からなる多孔質状の充填部材が充填されると共に外周部を貫通する通気穴が設けられた筒状体を有すること
を特徴とする請求項４記載の電解ガス発生装置。
【請求項６】
前記メインタンクおよび前記サブタンクに貯留される前記電解液の液面の上限位置を規定する上限センサをさらに備え、
前記上限センサは、前記電解液の液面と、前記流出防止機構の前記筒状体の下面との距離が、前記メインタンクに貯留される前記電解液の液中に前記電解ガスが放出されることによって生じる気泡の直径よりも大きくなるように該液面の上限位置を規定し、
前記サブタンクに貯留される前記電解液の液面が前記上限位置に達した場合に、該液面と前記サブタンク内の上面との間に空間部が形成されるように、前記メインタンクと前記サブタンクとの前記段差が設定されていること
を特徴とする請求項４または請求項５記載の電解ガス発生装置。
【請求項７】
前記サブタンクにおける前記電解槽へ前記電解液を送出する送出管が接続される送出部は、前記連結部の位置に対して重力方向において同じ高さ位置もしくは低い位置に形成され、
前記メインタンクにおける前記放出管が接続される放出部は、前記連結部の位置に対して重力方向において数ｃｍ高い位置に形成されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解ガス発生装置。
【請求項８】
前記メインタンクおよび前記サブタンクに貯留される前記電解液の液面の下限位置を規定する下限センサをさらに備え、
前記下限センサは、前記電解液の液面が、前記放出部の位置に対して重力方向において高い位置となるように該液面の下限位置を規定すること
を特徴とする請求項７記載の電解ガス発生装置。
【請求項９】
前記放出管における前記メインタンクの内側の一端部に接続されて、前記電解ガスを前記メインタンクに貯留された前記電解液の液中に放出する際に該電解ガスを小さな気泡に細分化して拡散させる拡散機構をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電解ガス発生装置。
【請求項１０】
前記複数の電極は、それぞれが上部に開口穴が設けられた板状に形成されていると共に板面が重力方向と平行になるように並設されており、
前記放出管は、一端部が、該放出管に最も近い前記電極の前記開口穴の位置に対して、該電極の板面に直交する方向に視て一致する位置で前記電解槽に接続されていること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電解ガス発生装置。
【請求項１１】
前記電解槽は、前記複数の電極における隣接する該電極間に該電極の外径よりも小さい環状のゴム部材を挟んで相互に密着させることによって、該ゴム部材の径方向内側に前記電解液を貯留可能な液槽部が形成され、
前記複数の電極は、該ゴム部材の径方向内側に対応する部位における板面の上部に前記開口穴が設けられると共に板面の下部に通液穴が設けられており、該ゴム部材の径方向外側に対応する部位が放熱フィンとして兼用されること
を特徴とする請求項１０記載の電解ガス発生装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電解ガス発生装置と、
前記電解ガス発生装置において発生する前記電解ガスを通過させて、該電解ガスに含まれる前記電解液の飛沫を液滴化して取り除く液体分離装置と、を備えること
を特徴とする電解ガス供給システム。
【請求項１３】
前記液体分離装置は、内部に金属もしくは樹脂からなる線状または樹脂からなる多孔質状の充填部材が充填された箱体を有し、
前記箱体は、前記電解ガス発生装置の前記移送管の他端部に接続されていること
を特徴とする請求項１２記載の電解ガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解ガス発生装置および電解ガス供給システムに関し、さらに詳細には、水を含む電解液を電気分解することによって酸素ガスおよび水素ガスを含む電解ガスを発生させる電解ガス発生装置、および当該電解ガス発生装置を備えて構成される電解ガス供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、ボイラー等の燃焼装置に酸素ガス、水素ガスを供給して燃料と共に燃焼させることによって、燃料消費率（以下、「燃費」という）の向上、排気の浄化等の作用効果を得る研究が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ディーゼルエンジンに例示される内燃機関の燃焼室に酸素ガスもしくは水素ガスの少なくとも一方を供給する燃料供給装置が開示されている。当該燃料供給装置は、燃焼を良好に行わせるための酸素ガス、水素ガスの使用領域および量の最適化を図ることによって、当該酸素ガス、水素ガスの使用量を最小限に抑えつつ、パティキュレート排出量の低減を可能にするというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２３８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に例示される燃料供給装置においては、内燃機関の燃焼室に供給する酸素ガス、水素ガスを、水の電気分解によって得ることが開示されている（なお、以下において、水を含む電解液を電気分解することによって得られた酸素ガスおよび水素ガスを含むガスを「電解ガス」という）。
しかしながら、同文献１において、内燃機関等の燃焼装置に当該酸素ガス、水素ガスを供給するためには、どのようなガス発生装置とするのが好適であるかという点に関しては、具体的な構成は何ら開示されていない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給することを目的とする酸素ガス、水素ガスを、水を含む電解液を電気分解することによって好適に発生させることができる電解ガス発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００８】
開示の電解ガス発生装置は、水を含む電解液を電気分解することによって酸素ガスおよび水素ガスを含む電解ガスを発生させる電解ガス発生装置であって、前記電解液を貯留するメインタンクと、前記メインタンクに対して相互に前記電解液が通流可能な連結部により連結されて、前記電解液を貯留するサブタンクと、前記サブタンクから流入する前記電解液を貯留して、該電解液に電流を印加する複数の電極を有して前記電解ガスを発生させる電解槽と、一端部が前記電解槽に接続されると共に他端部が前記メインタンクに接続されて、該電解槽において発生した前記電解ガスおよび該電解槽内の前記電解液を、該メインタンクに貯留された前記電解液の液中に放出する放出管と、を備えることを要件とする。
【０００９】
これによれば、燃焼装置に供給する酸素ガス、水素ガスを含む電解ガスを好適に発生させることができる。より具体的には、メインタンクに貯留された電解液の液中に電解ガスが放出されるため、メインタンクから当該電解ガスを取り出すことができる。また、電解ガスと共に電解槽中の電解液が、メインタンクに貯留された電解液の液中に放出されるため、電解槽中の高温の電解液を送り出して当該電解槽内の温度を低下させることができ、且つ、当該放出された高温の電解液をメインタンクに貯留された低温の電解液によって冷却して温度を低下させることができる。また、メインタンクに対して電解液が通流可能に連結されるサブタンクを備えることにより、電解液の貯留量を増加させることができ、且つ、電解液の補充をサブタンクから行うことができる。したがって、電解液の電気分解を停止することなく、当該補充を行うことができるため、電解ガスの連続供給が可能となる。さらに、やや温度が上昇したメインタンク内の電解液をサブタンクへ通流させて当該サブタンク内の電解液によって冷却して温度を下げることができる。
【００１０】
また、開示の電解ガス供給システムは、前記の電解ガス発生装置と、当該電解ガス発生装置において発生する電解ガスを通過させて、当該電解ガスに含まれる電解液の飛沫を液滴化して取り除く液体分離装置と、を備えることを要件とする。
【００１１】
これによれば、上記の電解ガス発生装置を備えることにより、燃焼装置に供給する電解ガスを発生させることができる。さらに、液体分離装置を備えることにより、電解ガス発生装置によって発生した電解ガスに含まれる電解液の飛沫を液滴化して取り除くことができる。したがって、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給する電解ガスとして最適な状態となるように調整を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
開示の電解ガス発生装置によれば、特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給することを目的とする電解ガスを、水を含む電解液を電気分解することによって好適に発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電解ガス供給システムの例を示す概略図（斜視図）である。
【図２】図１に示す電解ガス供給システムの装置構成図（概略図）である。
【図３】図１に示す電解ガス供給システムを構成する電解ガス発生装置の例（第１例）を示す概略図（正面図）である。
【図４】図３に示す電解ガス発生装置を構成する流出防止機構の例を示す概略図（斜視図）である。
【図５】図３に示す電解ガス発生装置を構成する電解槽のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図３に示す電解ガス発生装置を構成する電解槽の電極およびゴム部材の例を示す概略図（正面図）である。
【図７】図３に示す電解ガス発生装置を構成する電解槽の部分拡大図（斜視図）である。
【図８】図１に示す電解ガス供給システムを構成する液体分離装置の例を示す概略図（斜視図）である。
【図９】本発明の実施形態に係る電解ガス発生装置の変形例（第２例）を示す装置構成図（概略図）である。
【図１０】本発明の実施形態に係る電解ガス発生装置の変形例（第３例）を示す装置構成図（概略図）である。
【図１１】本発明の実施形態に係る電解ガス供給システムの変形例を示す装置構成図（概略図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係る電解ガス発生装置１および液体分離装置２を備えて構成される電解ガス供給システム３の例を示す斜視図（概略図）であり、図２は、電解ガス供給システム３の装置構成図（概略図）である。また、図３は本実施形態に係る電解ガス発生装置１の正面図（概略図）である。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１５】
本実施形態に係る電解ガス発生装置１は、特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給することを目的とする酸素ガス、水素ガスを含む電解ガスＧを、水を含む電解液Ｌを電気分解することによって発生させる装置である（ただし、当該電解ガスＧは上記の燃焼装置以外の装置にも供給可能であることはいうまでもない）。
【００１６】
したがって、本実施形態に係る電解ガス発生装置１のみで、当該電解ガスＧを発生させて供給することが可能である。
しかしながら、特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給することを目的とする電解ガスＧは、電解液Ｌの液体が飛沫として含まれていると、後述の様々な問題が生じ得る。したがって、本実施形態に係る電解ガス供給システム３のように、電解ガス発生装置１と液体分離装置２とを備えて構成することによって、特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給する電解ガスＧとして最適な状態となるように調整を行うことが可能となる。
【００１７】
なお、電解液Ｌとしては、水に適量の電解質を添加したものが用いられる。例えば、水として、不純物の少ない純水が好適であり、例えば、蒸留水等が用いられる。一方、電解質として、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等が用いられる。なお、電解質の種類およびその濃度は特に限定されるものではないが、一般に、水に対して２０［ｗｔ％］前後の電解質を添加するのが好適である。
【００１８】
先ず、本実施形態に係る電解ガス発生装置１の例（第１例）について、詳しく説明する。
【００１９】
図１〜３に示すように、電解ガス発生装置１は、電解液Ｌを貯留するメインタンク２２およびサブタンク２４と、電解液Ｌに電流を印加する複数の電極（本実施形態においては、電極１０〜１９）を有して酸素ガスおよび水素ガスを含む電解ガスＧを発生させる電解槽２６とを備えて構成されている。ここで、メインタンク２２とサブタンク２４とは相互に電解液Ｌが通流可能な連結部２３により連結されている。メインタンク２２およびサブタンク２４を備えることにより、電解液Ｌの貯留量を増加させることができ、電解液Ｌの補充間隔をより長くすることが可能となる。なお、図中の符号７０、７１は、それぞれ電極１０、１９へ通電を行う配線であり、外部電源（不図示）に接続されている。
【００２０】
また、電解ガス発生装置１は、一端がサブタンク２４の送出部３２に接続され、他端が電解槽２６に接続されて、サブタンク２４から電解槽２６へ電解液Ｌを通流させる送出管３４、および、一端が電解槽２６に接続され、他端がメインタンク２２の放出部３９に接続されて、電解槽２６からメインタンク２２へ電解ガスＧおよび電解槽２６内の電解液Ｌを通流させる放出管３８を備えている。なお、送出部３２および放出部３９は管継手が用いられており、それぞれ、送出管３４および放出管３８の端部をなすものとして扱う。
【００２１】
ここで、放出管３８は、電解槽２６において発生した電解ガスＧおよび電解槽２６内の電解液Ｌを、メインタンク２２に貯留された電解液Ｌの液中に放出するように配設されている。すなわち、放出部３９の位置がメインタンク２２に貯留される電解液Ｌの液面よりも下の位置となるように配設される。なお、電解槽２６からメインタンク２２への電解液Ｌの通流作用については後述する。
【００２２】
さらに、電解ガス発生装置１は、メインタンク２２の内側と外側とを連通して配設されてメインタンク２２内に放出された電解ガスＧを当該メインタンク２２の外部へ移送する移送管（第一の移送管）４０を備えている。
【００２３】
上記の構成によれば、メインタンク２２に貯留された電解液Ｌの液中に電解ガスＧが放出されるため、メインタンク２２から当該電解ガスＧを取り出すことができ、且つ、電解ガスＧがメインタンク２２内に放出されている状態であってもサブタンク２４内には電解ガスＧが放出されないため、サブタンク２４を開閉して電解液Ｌの補充を行うことができる。すなわち、電極（ここでは、正極電極１０および負極電極１９）への通電を停止することなく、つまり電解液Ｌの電気分解を停止することなく、電解液Ｌの補充を行うことができるため、電解ガスＧの連続供給を行うことが可能となる。特に、長時間の連続運転が行われるエンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給する電解ガスＧを発生させる装置として、連続供給可能であることは極めて重要且つ顕著な効果である。
【００２４】
また、電解ガスＧと共に電解槽２６中の電解液Ｌが、メインタンク２２に貯留された電解液Ｌの液中に放出されるため、電解槽２６中の高温の電解液Ｌを送り出して当該電解槽２６内の温度を低下させることができ、且つ、当該放出された高温の電解液Ｌをメインタンク２２に貯留された低温の電解液Ｌ中に拡散させることによって温度を低下させることができる。さらに、やや温度が上昇したメインタンク２２内の電解液Ｌをサブタンク２４へ通流させて当該サブタンク２４内の電解液Ｌ中に拡散させることによって温度を下げることができる。このように、電極（ここでは、正極電極１０および負極電極１９）への通電によって電解槽２６で生じる温度上昇に対して、電解槽２６から電解ガスＧと共に電解液Ｌを送出させてメインタンク２２の電解液Ｌ中に放出する構成、およびメインタンク２２の電解液Ｌを連結部２３からサブタンク２４に通流させる構成によって、電解液Ｌの循環による熱交換を促進させて、電解液Ｌの温度低下を図ることができる。
【００２５】
また、電解ガス発生装置１は、移送管４０におけるメインタンク２２の内側の一端部に連通して接続されて、電解液Ｌが揺動した際等に飛散して当該移送管４０の内部へ流出することを防止する流出防止機構４２を備えている（図２、図４参照）。これによれば、電解ガス発生装置１によって発生した電解ガスＧを、移送管４０を用いて外部へ供給することが可能となる。また、移送管４０におけるメインタンク２２の内側の一端部に流出防止機構４２が接続される構成によって、電解ガス発生装置１が揺動した際等に電解液Ｌが揺動・飛散して移送管４０内へ流出することを防止できる。また、メインタンク２２内に放出された電解ガスＧは液面に泡状に気泡を発生させることとなるが、発生した泡は流出防止機構４２によって破壊されるため、泡の外膜として、あるいは泡の内部に含まれる飛沫として電解液Ｌが移送管４０内へ流出することを防止できる。
【００２６】
本実施形態に係る流出防止機構４２は、図４に示すように、外周部を貫通する通気穴４３が設けられた筒状体４４を有し、当該筒状体４４の内部に金属からなる線状（例えば、スチールウール状、金属たわし状、等）の充填部材（第一の充填部材）４５が充填された構成を備えている。なお、充填部材４５はこれに限定されるものではなく樹脂からなる線状または多孔質状のものを用いてもよい。これによれば、メインタンク２２から送出される電解ガスＧを通過させつつ、電解液Ｌの流出を効果的に防止することが可能となる。特に、メインタンク２２内の電解液Ｌの液面に発生した泡が通気穴４３に進入した際に、充填部材４５と接触させて、泡を容易に破壊でき、且つ、泡の内部に含まれる電解液Ｌの飛沫を液滴化させることができる。
【００２７】
ここで、本実施形態に係るサブタンク２４は、外部の空気が内部へ流入する方向の通気のみを許容する逆止弁４６を有している。これによれば、サブタンク２４内を大気圧に維持することが可能となるため、サブタンク２４から電解液Ｌを送出することが可能となり、且つ、サブタンク２４に電解液Ｌを補充することが可能となる。一例として、本実施形態に係るサブタンク２４は、開閉蓋部４８を備えており、当該開閉蓋部４８を開けることによって、電解液Ｌの補充を可能としている。ただし、この構成に限定されるものではなく、変形例として、電解液Ｌの補充を行う補充管路がサブタンク２４に連通して接続される構成としてもよい（不図示）。
【００２８】
また、メインタンク２２における放出管３８が接続される放出部３９は、連結部２３の位置に対して重力方向において数［ｃｍ］（一例として３［ｃｍ］）程度高い位置に形成されている。これによれば、メインタンク２２内に放出される電解ガスＧが連結部２３を通過してサブタンク２４内へ送出されることが防止でき、メインタンク２２のみから電解ガスＧの取り出しを行う構成が実現できるため、サブタンク２４の開閉時に電解ガスＧが漏れ出してしまうことが防止できる。
【００２９】
さらに、サブタンク２４における電解槽２６へ電解液Ｌを送出する送出管３４が接続される送出部３２は、メインタンク２２とサブタンク２４とを連結する連結部２３の位置に対して重力方向において同じ高さ位置もしくは低い位置に形成されている。これによれば、メインタンク２２およびサブタンク２４の両方を貯留用のタンクとして利用することができ、且つ、メインタンク２２およびサブタンク２４に貯留されている電解液Ｌのうち最も温度が低い電解液Ｌを電解槽２６へ送出することができる。
【００３０】
また、本実施形態に係るメインタンク２２には、タンク内に貯留される電解液Ｌの液面の上限位置を規定する上限センサ６４が設けられている。なお、メインタンク２２とサブタンク２４とは相互に連結されており、サブタンク２４内は大気圧に維持されている構成によって、メインタンク２２内の液面とサブタンク２４内の液面とは略同一位置となるため、上限センサ６４はサブタンク２４に設ける構成としてもよい。
【００３１】
上限センサ６４は、電解液Ｌ（ここでは、メインタンク２２に貯留される電解液Ｌ）の液面と、流出防止機構４２の筒状体４４の下面との距離Ｄが、メインタンク２２に貯留される電解液Ｌの液中に電解ガスＧが放出されることによって生じる気泡の直径ｄよりも大きくなるようにメインタンク２２内の電解液Ｌの液面の上限位置を規定している。本願発明者らが鋭意研究した結果、メインタンク２２内に放出された電解ガスＧは、貯留されている電解液Ｌの液面に泡（泡状の気泡）を発生させることとなるが、電解液Ｌの液面と、流出防止機構４２の筒状体４４の下面との距離Ｄが上記気泡の直径ｄよりも小さい場合には、流出防止機構４２の筒状体４４の下面に付着して、連続した泡状となって、下面から側面へと伝わっていき、通気穴４３から移送管４０内へ流出し易くなる課題が生じることが判明した。したがって、上記のようにメインタンク２２内の電解液Ｌの液面の上限位置を規定すれば、当該課題の解決を図ることが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態に特徴的な構成として、メインタンク２２およびサブタンク２４は、メインタンク２２内の上面２２ａがサブタンク２４内の上面２４ａよりも重力方向において高い位置となり、且つ、メインタンク２２内の下面２２ｂがサブタンク２４内の下面２４ｂよりも重力方向において高い位置となるように段差が設けられた状態で相互に連結されている。当該段差は、サブタンク２４に貯留される電解液Ｌの液面が上記の上限位置に達した場合において、当該液面とサブタンク２４内の上面との間に空間部が形成されるように設定されている。これによれば、上記のようにメインタンク２２内の電解液Ｌの液面の上限位置を規定した場合に、サブタンク２４内に所定の空間部が形成されるため、開閉蓋部４８を開けても電解液Ｌが溢れ出ないようにすることができ、且つ、サブタンク２４内に貯留することのできる電解液Ｌの量を増大化することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係るメインタンク２２には、タンク内に貯留される電解液Ｌの液面の下限位置を規定する下限センサ６６が設けられている。当該下限センサ６６は、電解液Ｌ（ここでは、メインタンク２２に貯留される電解液Ｌ）の液面が、放出部３９の位置に対して重力方向において高い位置となるようにメインタンク２２内の電解液Ｌの液面の下限位置を規定している。これによれば、必ず、メインタンク２２内の電解液Ｌの液中に電解ガスＧを放出させる構成が実現できる。
【００３４】
また、電解ガス発生装置１は、放出管３８における前記メインタンク２２の内側の一端部に連通して接続されて、電解ガスＧをメインタンク２２に貯留された電解液Ｌの液中に放出する際に当該電解ガスＧを相対的に小さな気泡に細分化して拡散させる拡散機構５２を備えている。ここで、放出管３８からそのままメインタンク２２内の電解液Ｌ中に電解ガスＧを放出する構成の場合には、大きな気泡が発生して、液面で大きな泡状となった電解液Ｌが移送管４０内へ流出し易くなると共に、大きな気泡内に含まれる電解液Ｌの飛沫の量も増加してしまう課題が生じ得る。これに対して、本実施形態に係る上記構成によれば、電解ガスＧを小さな気泡に細分化して拡散させることができるため、当該課題の解決を図ることが可能となる。
【００３５】
一例として、拡散機構５２には、流出防止機構４２と同じ構成のものを用いることができる。これによれば部品の共通化によるコストダウンを図ることができる。
【００３６】
次に、本実施形態に係る電解槽２６は、送出管３４を通じてサブタンク２４から流入する電解液Ｌを液槽部２８に貯留して、当該電解液Ｌに電流を印加する複数の電極１０〜１９を備えて構成されている。より具体的には、当該複数の電極１０〜１９は、それぞれが板状に形成されていると共に板面が重力方向と平行になるように所定の間隔（一例として３［ｍｍ］程度）で並設される構成であり、一端に１枚の正極電極１０を備え、他端に１枚の負極電極１９を備え、その間に複数（一例として８枚）の給電端子を有しない電極（以下、「中間電極」という）１１〜１８を備える構成としている。なお、電極１０〜１９の並設間隔および枚数は、特に限定されるものではないが、中間電極１１〜１８を設ける構成によれば、中間電極１１〜１８の表面でも水の電気分解反応を生じさせることができ、電流を増加させずに電解ガスＧ発生量を増加させることができる点で好適である。
【００３７】
また、図５（図３におけるＡ−Ａ線断面図）、および図６に示すように、電解槽２６は、複数の電極１０〜１９における隣接する電極間に、当該電極１０〜１９の外径よりも小さい外径の環状のゴム部材５４を板面で挟んでそれぞれを密着させることによって、ゴム部材５４の径方向内側に当該ゴム部材５４の厚み寸法と略同一（圧着されるため、僅かに小さい寸法となる）の幅を有する空間部が形成されることとなり、当該空間部が電解液Ｌを貯留可能な液槽部２８となる。同様に、両端部の電極（ここでは、正極電極１０および負極電極１９）は、当該電極１０、１９と槽壁部材２７、２７とを上記同様のゴム部材５４を挟んで密着させることによって、液槽部２８が形成される。これによれば、複数の電極１０〜１９における隣接する電極間、および両端部の電極１０、１９と槽壁部材２７、２７との間に電解液Ｌを貯留可能な液槽部２８を形成することができ、当該液槽部２８において電解液Ｌの電気分解を行って電解ガスＧを発生させることができる。
【００３８】
また、複数の電極１０〜１９は、ゴム部材５４の径方向内側に対応する部位における板面の上部に前記開口穴２０が設けられると共に、ゴム部材５４の径方向内側に対応する部位における板面の下部に通液穴２１が設けられている（図６参照）。これによれば、電極１０〜１９の板面の上部の開口穴２０によって主として電解ガスＧを通流させることができ、電解ガスＧを放出管３８へ導出することができる。また、電極１０〜１９の板面の下部の通液穴２１によって主として電解液Ｌを通流させることができ、液槽部２８内の電解液Ｌが不均一とならないようにすることができる。なお、図７に示すように、槽壁部材２７の開口部が放出管３８の接続部となる。
【００３９】
さらに、複数の電極１０〜１９は、ゴム部材５４の径方向外側に対応する部位が放熱フィンとしても兼用される構成となっている。本実施形態においては、ファン６８を近接位置に配設して送風を行うことによって、通電により発熱する電極１０〜１９の外周部から直接、放熱させて冷却効果を高めている。
【００４０】
また、本実施形態に特徴的な構成として、上記のごとく電解槽２６に放出管３８が接続される位置に最も近い電極（本実施形態では正極電極１０であるが、負極電極１９であってもよい）の板面の上部に開口穴２０が設けられている。さらに、放出管３８は、一端部が、当該開口穴２０の位置に対して、電極（ここでは、正極電極１０）の板面に直交する方向に視て一致する位置で電解槽２６に連通して接続されている。ここで、電解槽２６の隣接する各電極１０〜１９間の液槽部２８において発生した電解ガスＧは、当該各電極１０〜１９間における液面に泡（泡状の気泡）を発生させる（一例として、図３中においてＧ（Ｇ，Ｌ）として示す）。上記の構成によれば、この泡が各電極１０〜１９および槽壁部材２７における液面から露出する部分に付着すると共に、連続した泡状となって、上方へと伝わっていき、板面の開口穴２０に到達して、開口穴２０を通過する作用が得られる。このとき、放出管３８に最も近い電極（ここでは、正極電極１０）の開口穴２０の位置と放出管３８の接続位置（図７における槽壁部材２７の開口部の位置）とが上記のごとく一致する構成によって、開口穴２０を通過してくる泡（すなわち電解ガスＧが内包されて電解液Ｌの外膜に包まれた泡）を最も効率よく放出管３８内へ送出することが可能となる。このようにして、電解液Ｌを電解ガスＧと共に電解槽２６からメインタンク２２へ送出することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、図７に示すように、複数の電極１０〜１９の全てにおいて同じ位置（電極１０〜１９の板面に直交する方向に視て一致する位置）にそれぞれ開口穴２０が設けられる構成としている。これによれば、各電極１０〜１９の同じ位置に開口穴２０が設けられ、且つ、放出管３８に最も近い電極（ここでは、正極電極１０）の開口穴２０の位置と放出管３８の接続位置とが上記のごとく一致する構成となり、当該各電極１０〜１９間において発生した泡（すなわち電解ガスＧおよび電解液Ｌ）を、放出管３８へ導き易くなる。また、各電極１０〜１９を共通形状として形成できるため、製造コストの低減も可能となる。
【００４２】
ここで、電解ガス発生装置１の変形例（第２例）を図９に示す。基本的な構成は前述の第１例と同様である。第２例に特徴的な構成として、複数（２以上）の電解槽２６を配設する構成としている。これによれば、電解ガスＧの発生量をより増加させることが可能となる。
【００４３】
また、電解ガス発生装置１の変形例（第３例）を図１０に示す。基本的な構成は前述の第１例と同様である。第３例に特徴的な構成として、電解槽２６からメインタンク２２へ電解ガスＧおよび電解槽２６内の電解液Ｌを通流させる２本の放出管３８Ａ、３８Ｂを備えている。より具体的には、放出管３８Ａは、主として電解液Ｌを通流させるための放出管である（ただし、電解ガスＧが混じって通流される場合がある）。一方、放出管３８Ｂは、主として電解ガスＧを通流させるための放出管である（ただし、電解液Ｌが混じって通流される場合がある）。なお、放出部３９Ａ、３９Ｂ、拡散機構５２Ａ、５２Ｂの構成および作用については、それぞれ、第１例の放出部３９、拡散機構５２の構成および作用と同様である。
【００４４】
続いて、本実施形態に係る液体分離装置２の例について、詳しく説明する。
【００４５】
液体分離装置２は、電解ガス発生装置１において発生する電解ガスＧを通過させて、当該電解ガスＧに含まれる電解液Ｌの飛沫を液滴化して取り除く装置である。特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給することを目的とする電解ガスＧは、電解液Ｌの液体が飛沫として含まれていると、燃焼効率の低下を招き、燃費が悪化するという問題や、電解液Ｌの消費量が増加して、ランニングコストが悪化するといった問題が生じ得る。
【００４６】
本実施形態に係る液体分離装置２は、図１、図２、図８に示すように、電解ガス発生装置１から電解ガスＧが移送される移送管４０の他端部が連通して接続されると共に、電解液Ｌの飛沫を取り除いた後の電解ガスＧを外部へ移送する他の移送管（第二の移送管）５６の一端部が連通して接続される箱体６０を備えている。また、当該箱体６０の内部に金属からなる線状（例えば、スチールウール状、金属たわし状、等）の充填部材（第二の充填部材）６２が充填された構成を備えている。なお、充填部材６２はこれに限定されるものではなく樹脂からなる線状または多孔質状のものを用いてもよい。これによれば、電解ガス発生装置１から移送される電解ガスＧを通過させつつ、当該電解ガスＧを充填部材６２と接触させることによって、当該電解ガスＧの内部に含まれる電解液Ｌの飛沫を液滴化して取り除くことが可能となる。その結果、上記問題の解決を図ることが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態においては、図１に示すように、液体分離装置２を電解ガス発生装置１のメインタンク２２よりも上方に配設すると共に、液体分離装置２とメインタンク２２とを接続する移送管４０を、液体分離装置２において液滴化した電解液Ｌがメインタンク２２へ重力落下可能に配設する構成としている。これによれば、移送管４０を電解ガスＧの送出と液滴化した電解液Ｌの返戻との両方に供することが可能となる。
【００４８】
以上、説明をした電解ガス発生装置１および液体分離装置２を備えて電解ガス供給システム３が構成される。
続いて、本実施形態に係る電解ガス供給システム３の作用について説明する。
【００４９】
先ず、サブタンク２４の開閉蓋部４８を開けて、当該サブタンク２４内に電解液Ｌを注入する。このとき、サブタンク２４とメインタンク２２とは相互に連通する連結部２３により連結されているため、サブタンク２４の液面とメインタンク２２の液面とは略同一となって上昇する。メインタンク２２に設けられる上限センサ６４によって、液面が所定の上限位置となったところで電解液Ｌの注入を停止して、開閉蓋部４８を閉じる。
【００５０】
メインタンク２２およびサブタンク２４に貯留された電解液Ｌは、サブタンク２４の送出部３２から送出管３４を通流して、電解槽２６へと送出され、液槽部２８に貯留される。
【００５１】
電解槽２６の液槽部２８に電解液Ｌが貯留された状態で、正極電極１０および負極電極１９に所定の電圧を印加する。これにより、電解液Ｌの電気分解が行われて、電解槽２６内に酸素ガスおよび水素ガスを含む電解ガスＧが発生する。
【００５２】
発生した電解ガスＧは各電極１０〜１９の開口穴２０を通過して、電解槽２６に接続された放出管３８によってメインタンク２２へと送出される。このとき、電解ガスＧおよび電解液Ｌの泡状体として、電解液Ｌも同時に送出される。当該送出作用は、電解槽２６内の電解ガスＧの圧力（気圧）によって生じる。
【００５３】
電解槽２６から送出された電解ガスＧおよび電解液Ｌは、メインタンク２２内に貯留された電解液Ｌ中に放出される。このとき、電解ガスＧは、拡散機構５２によって細分化された状態で放出されて、メインタンク２２内の上部の空間部へ浮上し、泡状となる。一方、放出された電解液Ｌは、メインタンク２２内に貯留された電解液Ｌ中に拡散されて、温度低下が図られる。
【００５４】
メインタンク２２内の電解ガスＧは、移送管４０によって、電解ガス発生装置１の外部へと送出される。ここで、移送管４０のメインタンク２２内側における一端部に流出防止機構４２が接続される構成としており、当該流出防止機構４２によって、移送管４０への電解液Ｌの流出防止等が図られる。一方、移送管４０の他端部に液体分離装置２が接続される構成としており、当該液体分離装置２によって、電解ガスＧの内部に含まれる電解液Ｌの飛沫が液滴化して取り除かれ、当該液滴は移送管４０を通じてメインタンク２２へと返戻される。
【００５５】
電解液Ｌの電気分解が進行すると、電解槽２６の液槽部２８に貯留された電解液Ｌが減少するため、サブタンク２４から電解液Ｌが供給される。当該供給は、電解槽２６内の電解ガスＧの圧力（気圧）と、サブタンク２４から送出される電解液Ｌの圧力（水圧）とのバランスが保持されるように行われる。
【００５６】
サブタンク２４から電解液Ｌが供給されることで、サブタンク２４の電解液Ｌが減少し、メインタンク２２から連結部２３を通過して電解液Ｌがサブタンク２４へ流入する。これにより、メインタンク２２から流入した電解液Ｌは、サブタンク２４内に貯留された電解液Ｌ中に拡散されて温度低下が図られる。このとき、サブタンク２４の液面とメインタンク２２の液面とは略同一となって下降する。メインタンク２２に設けられる下限センサ６６によって、液面が所定の下限位置となったところで、サブタンク２４の開閉蓋部４８を開けて、電解液Ｌの補充を行う。このとき、電極（ここでは正極電極１０および負極電極１９）への通電を停止することなく、すなわち電解液Ｌの電気分解を停止することなく、当該補充を行うことができるため、電解ガスＧの連続発生による連続供給を可能としている。
【００５７】
ここで、電解ガス供給システム３の変形例を図１１に示す。基本的な構成は前述の例と同様である。変形例に特徴的な構成として、電解ガス発生装置１、液体分離装置２に加え、逆火防止器４を備えて構成されている。この逆火防止器４は、内部に例えば水が貯留されており、移送管（第三の移送管）５８（あるいは、さらに設けられる他の装置）等を介して接続される燃焼装置から火炎が逆流した場合に、貯留された水によって遮られることで、当該火炎が液体分離装置２や電解ガス発生装置１の内部へ流入して焼損が発生することを防止する装置である。その構成については、公知の構成を採用し得る。
【００５８】
以上説明した通り、開示の電解ガス発生装置によれば、特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給することを目的とする電解ガスを、水を含む電解液を電気分解することによって好適に発生させ、連続的に供給を行うことが可能となる。
【００５９】
また、開示の電解ガス供給システムによれば、特に、エンジン、ボイラー等の燃焼装置に供給する電解ガスとして最適な状態となるように調整を行うことが可能となる。
【００６０】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。特に、開示の電解ガス発生装置は、上記燃焼装置以外の装置に供給することを目的とする電解ガスを発生させる装置としても好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  電解ガス発生装置
２  液体分離装置
３  電解ガス供給システム
４  逆火防止器
１０  電極（正極電極）
１１〜１８  電極（中間電極）
１９  電極（負極電極）
２０  開口穴
２１  通液穴
２２  メインタンク
２３  連結部
２４  サブタンク
２６  電解槽
２７  槽壁部材
２８  液槽部
３２  送出部
３４  送出管
３８、３８Ａ、３８Ｂ  放出管
３９、３９Ａ、３９Ｂ  放出部
４０  移送管（第一の移送管）
４２  流出防止機構
４３  通気穴
４４  筒状体
４５  充填部材（第一の充填部材）
４６  逆止弁
４８  開閉蓋部
５２、５２Ａ、５２Ｂ  拡散機構
５４  ゴム部材
５６  移送管（第二の移送管）
５８  移送管（第三の移送管）
６０  箱体
６２  充填部材（第二の充填部材）
６４  上限センサ
６６  下限センサ
６８  ファン
Ｇ  電解ガス
Ｌ  電解液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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