(57)【要約】【課題】  水の電気分解によるＨＨＯガス発生装置の分解槽に外的条件の変化で生じる電気分解の阻害要因の除去によりガス発生の安定化を図り、分解槽の最小化と共に高効率化を意図する。  現在グローバルな気候変動やｐｍ２．５等に対し燃料電池車、電気自動車が進められ、他方既存車の二酸化炭素も喫緊の課題として、二酸化炭素の削減とともに対化石燃料省エネを簡便な装置により実現することにある。【解決手段】  水を電気分解するための電気分解槽と、電気分解槽で発生する水素ガス発生器とガスを送出する送出部と送出ガスを対象付加装置へ連結する連結部のからなる構成であるが、自動車/船等による振動揺れ傾きで電気分解槽における電解液に生じる波、槽での液位置変動、液偏り等に伴う発生量の減少、停止に至る。利用上かかる電気分解槽における異常に即応しガス発生の安定化を図る構成である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の電気分解によるガス発生装置（以下、メインタンクと呼ぶ。）に該装置の振動揺れによるメインタンク内の電解液に生じる波を吸収軽減する波きりプレートを設け、あるいは/またはガス発生装置の傾きにより電解液の一方向への偏りにおいても発生ガスを収集可能に複数のガスコレクトパイプを設け、あるいは/または揺れ、傾きにより生じる電解液流出を軽減するフロート球を設けたことを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【請求項２】
水の電気分解によるガス発生装置（以下、メインタンクと呼ぶ。）でメインタンクの電力導入端子から電力導入バーが一体となった２組の第１電極板と２組の中間電極板と２組の第３電極板に１箇所が同電位とするためのショートバーと各電極間の間隔を一定に保つガイドを設け（以下、本構成を電極ユニットと呼ぶ。）、また/あるいはメインタンクの外形・大きさを小さくするため、該電極ユニットをＬ型ないしこの字型にして電力集中を防止する構成とし、また/あるいは該電極ユニットの構成枚数を６枚で構成して電流消費量を軽減する構成とし、また/あるいは該電極ユニットの電極間隔を２ｍｍないし以上として電極面の気泡発生によるガス発生効率の障害回避をはかる等によりメインタンクを構成したことを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【請求項３】
上記請求項１におけるメインタンクに電解液を補充する予備精製水タンクを設け、また、メインタンクにおける電解液である精製水量の監視・補給・レベルモニター等ガス発生に適応する管理機構を設けたことを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【請求項４】
ガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中にＨＨＯガスを冷却する密閉容器/冷却ユニットを接続し、ユニット下部に生じた水を貯めるスペースを設け、水が一定量を越えるとユニット内圧力を維持した状態で排水するフロートを介して常圧力の水容器に溜め定期的に専用の水容器バルブとポンプにより上記請求項１のメインタンクに戻すことを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【請求項５】
ガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中に取り付けた脱水器にＨＨＯガスを冷却する冷却ユニットを脱水器の外側あるいわ内側へ接続し、脱水器内に生じた水が一定量を越えると脱水器内の圧力は維持した状態で水位調整口から配管を介して取り付けられた密閉バッファーケースに水を流すことを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【請求項６】
上記請求項における密閉バッファーケース内に溜まった水が一定量を越えるとケース内圧力を維持した状態で排水するフロートを介して常圧力の水容器に溜め定期的に脱水器バルブとポンプを経由してメインタンクに戻すことを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【請求項７】
上記請求項における脱水器に水を下限レベルまで入れ、ＨＨＯガス供給口にＨＨＯガスを供給し脱水器の水上限レベルより上にＨＨＯガスのＨＨＯガス吐出口を設け、脱水器の水位を監視する脱水器レベルセンサーの上限、下限信号により、上限信号が出たときに排水ラインに接続された排水口からポンプを経由しメインタンクに戻すことが可能な自動水位調整機構を有することを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【請求項８】
ガスラインに異常が発生した際における危機回避にガス圧の検知に圧力センサーを設け、上記信号で圧力が許容値を超えた場合にガス発生電力源をｏｆｆし、同時にガスラインの大気開放弁を開放することを特徴とするＨＨＯガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の電気分解に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の対象であるＨＨＯガス発生装置は既存のエンジンやバーナー等に付加装置として危険な水素貯蔵タンクを搭載することなく、水の電気分解装置を設けることにより燃費効率改善による経済効果・省エネとそれに伴うＣＯ２削減を求められていることにある。
（解決手段）水を電気分解するための電気分解槽と、電気分解槽で発生する水素ガス発生器とガスを送出する送出部と送出ガスを対象付加装置へ連結する連結部のからなる構成であるが、自動車/船等による振動揺れ傾きで電気分解槽における電解液に生じる波、槽での液位置変動、液偏り等に伴う発生量の減少、停止に至る。利用上かかる電気分解槽における異常に即応しガス発生の安定化を図る構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２２０９２
【特許文献２】特開２０１４−１２９８０５
【特許文献３】特開２０１３−１４２１５４
【特許文献４】特開２０１３−１０８１６２
【特許文献５】再表２０１１／１３６２９１
【特許文献６】特開２００６−１９４２３０
【特許文献７】特開２０００−６４０８０
【特許文献８】特開平１１−１０４６４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在二酸化炭素排出削減をグローバルに求められ、気候変動や健康障害にｐｍ２．５対策に車においての燃料電池車、電気自動車が進められている。一方既存自動車の二酸化炭素の現状における削減と省エネも直近の大きな課題である。かかる既存の装置に対する課題を公知の水の電気分解によるＨＨＯガスを既存の装置に適応すべく考案することで、安価簡便な装置による二酸化炭素排出削減と省エネの実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題の解決に、本発明は次の構成を備えている。なお、いずれかの請求項記載の発明を説明するにあたり行う用語の定義等は、発明のカテゴリーや記載順等に関わらず、可能な範囲において他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。【０００６】
請求項１項においては水の電気分解によるガス発生時における装置の振動揺れによる電解液に生じる波を吸収軽減する波きりプレートを設け、あるいは/またはメインタンクの傾きにより電解液の一方向への偏りにおいても発生ガスを収集可能に複数のガスコレクトパイプを設け、あるいは/またはメインタンクの揺れ、傾きにより生じる電解液流出を軽減するフロート球を設ける等の手段とする。【０００７】
請求項２項においてはメインタンクの電力導入端子から電力導入バーが一体となった２組の第１電極板と２組の中間電極板と２組の第３電極板に１箇所が同電位とするためのショートバーと各電極間の間隔を一定に保つガイドを設け（以下、本構成を電極ユニットと呼ぶ。）、また/あるいはメインタンクの外形・大きさを小さくするため、該電極ユニットをＬ型ないしこの字型にして電力集中を防止する構成とし、また/あるいはメインタンクの電極ユニットの構成枚数を６枚で構成して電力消費量を軽減する構成とし、また/あるいはメインタンクの電極ユニットの電極間隔を２ｍｍないし以上として電極面の気泡発生によるガス発生効率の障害回避をはかるなどによりガス発生の悪しき要因をメインタンクより取り除き安定的にＨＨＯガスを発生させる手段とする。【０００８】
請求項３項においてはメインタンクに電解液を補充する予備精製水タンクを設け、継続的なガス発生をはかるとともにガス発生の継続性の必要からメインタンク内の電解液/精製水量を監視し、補給し、水位状況のレベルモニター等によりガス発生を適宜に管理する管理機構を設けることで安定的にＨＨＯガスを発生させる手段とする。【０００９】
請求項４項においてはガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中にＨＨＯガスを冷却する密閉容器/冷却ユニットを接続し、ユニット下部に生じる水を溜めるスペースを設け、水が一定量を越えるとユニット内圧力を維持した状態で排水する敷設のフロートを介して常圧力の水容器に溜め定期的にメインタンクに専用のバルブとポンプにより還流することで安定的にＨＨＯガスを発生させる手段とする。【００１０】
請求項５項においてはガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中にＨＨＯガスを冷却する密閉容器/冷却ユニットを接続し、ユニット下部に生じた水を溜めるスペースを設け、水が一定量を越えるとユニット内圧力を維持した状態で排水するフロートを介して排水される水をバブラーに取り付けた密閉バッファーケースに還流することで安定的にＨＨＯガスを発生させる手段とする。【００１１】
請求項６項においては上記請求項における密閉バッファーケース内に溜まった水が一定量を越えるとケース内圧力を維持した状態で排水するフロートを介して常圧力の水容器に溜め定期的にメインタンクにバブラーバルブとポンプを経由して還流することで安定的にＨＨＯガスを発生させる手段とする。【００１２】
請求項７項においては脱水器内に水を下限レベルまで入れ、水にＨＨＯガスを供給し脱水器の水上限レベルより上にＨＨＯガスの出口を設け、脱水器内の水位を監視するレベルセンサーの上限、下限信号により、上限信号が出たときに排水ラインに接続されたバルブからポンプを経由し脱水器内の水を下限レベルまでメインタンクに戻すことが可能な自動水位調整可能機構を設けることで安定的にＨＨＯガスを発生させる手段とする。【００１３】
請求項８項においてはガスラインに異常が発生した際における危機回避にガス圧を検知する圧力センサーを設け、上記信号で圧力が許容値を超えた場合にガス発生電力源をｏｆｆし、同時にガスラインの弁/三方弁を開放することで危機を回避し、安定的にＨＨＯガスを発生させる手段とする。【００１４】
請求項１項の特徴は、ガス発生装置の使用中における外的条件（波・揺れ・傾き等）の変化が装置における電解液の動揺となり、即ガス発生を不安定化する事情があり、かかるガス発生に対する悪しき条件を除去し、タンク動揺下にあってもなおガス発生条件を適正に管理することでＨＨＯガスを安定的に発生させることにある。【００１５】
請求項２項の特徴は、ガス発生装置における必要発生量に対し、装置のメインタンクの大きさを最小化し、且つ、タンク容積に対しガス発生量を最大化する構成である。【００１６】
請求項３項の特徴はメインタンクに予備タンクを設け、ガス発生で消費される電解液を補充する予備精製水タンクを設けて継続的なガス発生をはかり、またガス発生の継続性の必要からメインタンク内の電解液/精製水量を監視し、補給し、水位状況のレベルモニター等によりガス発生を適宜に管理する管理機構を有することにある。【００１７】
請求項４項の特徴はガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中にＨＨＯガスを冷却する密閉容器/冷却ユニットを接続し、ユニット下部に生じる水を溜めるスペースを設け、水が一定量を越えるとユニット内圧力を維持した状態で排水する敷設のフロートを介して常圧力の水容器に溜め定期的にメインタンクに専用のバルブとポンプにより還流することにある。【００１８】
請求項５項の特徴はガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中にＨＨＯガスを冷却する密閉容器/冷却ユニットを接続し、ユニット下部に生じた水を溜めるスペースを設け、水が一定量を越えるとユニット内圧力を維持した状態で排水するフロートを介して排水される水をバブラーに取り付けた密閉バッファーケースに還流することである。【００１９】
請求項６項の特徴は上記請求項における密閉バッファーケース内に溜まった水が一定量を越えるとケース内圧力を維持した状態で排水するフロートを介して常圧力の水容器に溜め定期的にメインタンクにバブラーバルブとポンプを経由して還流することである。【００２０】
請求項７項の特徴は上記請求項における脱水器内における水を下限レベルまで入れ、水にＨＨＯガスを供給し脱水器の水上限レベルより上にＨＨＯガスの出口を設け、脱水器内の水位を監視するレベルセンサーの水位上限、下限信号により、上限信号が出たときに排水口に配管接続されたバルブからポンプを経由し脱水器内の水を下限レベルまでメインタンクに戻すことが可能な自動水位調整機構を設けることである。【００２１】
請求項８項の特徴はガスラインに異常が発生した際における危機回避策を設けたことにあり、ガス圧に異常が発生した際にガス圧を検知する圧力センサーを設け、上記信号で圧力が許容値を超えた場合にガス発生電力源をｏｆｆし、同時にガスラインの弁/三方弁を開放し危機を回避することにある。【００２２】
以上、本発明の特長により水の電気分解によりＨＨＯガスを得て二酸化炭素削減を見込める装置としてまた省エネの装置として有益に産業上その効果を期待できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、通常の自動車の燃費を向上させるとともに二酸化炭素削減効果を期待できる。また、装置の簡便さは容易に家庭用から産業用まで安価に利用でき、産業上の効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＨＨＯガス発生装置平面図
【図２】ＨＨＯガス発生装置正面図
【図３】予備精製水タンク平面図
【図４】予備精製水タンク正面図
【図５】リッドプレート平面図、液配管系統図
【図６】リッドプレート正面図
【図７】密閉容器／冷却ユニット
【図８】冷却ユニット一体型自動水位調整脱水器
【図９】水位調整フロート型脱水器
【発明を実施するための形態】
【００２５】
請求項１項においては、水の電気分解によるガス発生装置（以下、メインタンクと呼ぶ。）に電解液に生じる波を吸収軽減する波きりプレート（２）を設け、あるいは/またはガス発生装置の傾きにより電解液の一方向への偏りにおいても発生ガスを収集可能に複数のガスコレクトパイプ（３）を設け、あるいは/または揺れ、傾きにより生じる電解液流出を軽減するフロート球（３−１）等を設けることで構成する。
【００２６】
請求項２項においては、メインタンクの電力導入端子から電力導入バーが一体となった２組の第１電極板と２組の中間電極板と２組の第３電極板に１箇所が同電位とするためのショートバーと各電極間の間隔を一定に保つガイド（４−４）を設け、また/あるいはメインタンクの外形・大きさを小さくするため、該電極ユニットをＬ型ないしこの字型にして電力集中を防止する構成とし（４）、また/あるいは該電極ユニットの構成枚数を６枚で構成（４−１、４−２，４−３）して電流消費量を軽減する構成とし、また/あるいは該電極ユニットの電極間隔を２ｍｍないし以上として電極面の気泡発生によるガス発生効率の障害回避をはかるガイド（４−４）構成である。
【００２７】
請求項３項は、メインタンクに電解液を補充する予備精製水タンク（５）を設け、また、メインタンクにおける電解液である精製水量の監視（１−１）・補給用ポンプ（１０）・予備タンクレベルモニター（６）等ガス発生に適応する管理機構（ナンバーなし）を設ける構成である。
【００２８】
請求項４項は、ガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中にＨＨＯガスを冷却する密閉容器/冷却ユニット（７）を接続し、ユニット下部に生じた水を貯めるスペース（ナンバーなし）を設け、水が一定量を越えるとユニット内圧力を維持した状態で排水するフロート（７−１）を介して常圧力の水容器に溜め定期的に専用の水容器バルブとポンプによりメインタンクに戻す構成である。
【００２９】
請求項５項は、ガスを消費する装置へのＨＨＯガス配管の途中に取り付けた脱水器（１２）にＨＨＯガスを冷却する冷却ユニット（１６）を脱水器の外側（ナンバーなし）あるいわ内側（ナンバーなし）へ接続し、脱水器内に生じた水が一定量を越えると脱水器内の圧力は維持した状態で水位調整口（１２−５）からパイプ介して取り付けられた密閉バッファーケース（１１）に水を流す構成である。
【００３０】
請求項６項は、密閉バッファーケース内（１１）に溜まった水が一定量を越えるとケース内圧力を維持した状態で排水するフロート（７−１）を介して常圧力の水容器（８）に溜め定期的に水容器バルブ（９）とポンプ（１０）を経由してメインタンクに戻す構成である。
【００３１】
請求項７項は、脱水器（１２）に水を下限レベルまで入れ、ＨＨＯガス供給口（１２−１）にＨＨＯガスを供給し脱水器（１２）の水上限レベルより上にＨＨＯガスのＨＨＯガス吐出口（１２−２）を設け、脱水器（１２）の水位を監視する脱水器レベルセンサー（１２−４）の上限、下限信号により、上限信号が出たときに排水ラインに接続された排水口（１２−３）からポンプ（１０）を経由しメインタンクに戻すことが可能な自動水位調整機構（ナンバーなし）を有する構成である。
【００３２】
請求項８項は、ガスラインに異常が発生した際における危機回避にガス圧の検知に圧力センサー（１３）を設け、上記信号で圧力が許容値を超えた場合にガス発生電力源をｏｆｆし、同時にガスラインの大気開放弁（１４）を開放する構成である。
【００３３】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面（概念図）に基づいて説明する。
【実施例】
【００３４】
図１、図2はＨＨＯガス発生装置の組み立て図であり樹脂性のメインタンク（１）内に約８リッターの精製水と若干の苛性ソーダを混合した電解液を（１−２）を入れ、電極ピッチを約3.5mmとする複数のガイド（４−４）でピッチ確保をしたSUS製電極ユニット（４）を取り付け、電解液（１−２）の直上に波切りプレート（２）を取り付け、メインタンク（１）内を密閉するリッドプレート（１７）に電解液量を監視する電解液レベルセンサー（１−１）と発生したＨＨＯガスを収集するフロート球（３−１）を組み込んだ２組のガスコレクトパイプ（３）と収集したＨＨＯガスを配管にて接続・集合させ脱水器内の水量を監視する脱水器レベルセンサーを組み込んだ脱水器（１２）とＨＨＯガスラインの圧力を監視する圧力センサー（１３）と該ガスラインが異常圧力となった場合にＨＨＯガスラインを大気に開放する大気開放弁（１４）とメインタンク内の電解液量が減少し補給が必要となった時に精製水を自動補給する予備タンクレベルモニター（６）を組み込んだ予備精製水タンク（５）を該リッドプレート上に取り付けた実施例である。本実施例ではSUS電極板サイズ150ｘ150mm、板厚1mmの電極ユニットでＨＨＯガス発生量約3.4ml/wを得る事が出来た。【００３５】
図３、図４はメインタンク内の電解液量が不足した場合に補給する精製水を約4リッターを溜めておく予備タンクレベルモニター（６）を組み込んだ予備精製水タンク（５）を示した図である。【００３６】
図５、図６はリッドプレート（１７）の組立図でありメインタンク電解液量を監視する電解液レベルセンサー（１−１）とフロート球（３−１）を組み込んだ２組のガスコレクトパイプ（３）とガスラインの圧力を監視する圧力センサー（１３）とＨＨＯガス発生に伴い電解液温度の上昇を軽減・冷却する熱交換器への送出・送入用電解液ノズル（１８）を示した図である。
図５には電解液（１−２）の冷却ラインと予備精製水タンク（５）からメインタンク（１）への補給ラインと脱水器（１２）からの水回収ライン又は水容器（８）に溜まった水をメインタンク（１）に戻すラインの何れか等を１つのポンプ（１０）で共用し、共用のポンプ（１０）が上記ラインのどこと接続するかはそれぞれのライン専用バルブを自動で切り替えて使用することを示す液系統図を含めて示している。【００３７】
図7はＨＨＯガスと共に運ばれて来る水蒸気分をＨＨＯガス配管の途中にＨＨＯガスを冷却する密閉容器／冷却ユニット（７）を接続し冷却ユニット（１６）による冷却で該水蒸気分を結露させ滴下する水分を該密閉容器／冷却ユニット（７）の下部に溜め、溜まった水が一定量を超えると密閉容器／冷却ユニット内の圧力は維持した状態でフロート（７−１）が浮き上がる事で開く排水口（７−２）から常圧力の水容器（８）に水を流し、水容器に溜まった水は定期的に専用の水容器バルブ（９）を介してポンプ（１０）でメインタンク（１）に戻すことを可能とする密閉容器／冷却ユニット図である。
本密閉容器／冷却ユニット（７）により密閉容器／冷却ユニット（７）以降の配管内に結露による水滴付着が大幅に削減でき、ＨＨＯガスと共に水分が多いことで発生するエンジン・バーナー等の運転不具合防止が期待できる。また、ＨＨＯ分解の材料となる水が水蒸気として流出する量を削減する事で精製水の補給頻度を軽減する事が出来る。【００３８】
図８は脱水器（１０）に入れた水の下限レベルに水位調整口（１２−５）を設け脱水器内側又は外側に冷却ユニット（１６）を取り付けＨＨＯガスと共に運ばれて来る水蒸気分の脱水と結露による滴下水で増加する脱水器内水量が水位調整口（１２−５）と同レベルとなると脱水器（１０）と同圧力で配管接続された密閉バッファーケース（１１）に流出し脱水器内水量は一定に保つことが出来る。
密閉バッファーケースの（１１）に流出した水は下部に溜め、溜まった水が一定量を超えると密閉バッファーケース内の圧力は維持した状態でフロート（１１−１）が浮き上がる事で開く排水口（１１−２）から常圧力の水容器（８）に水を流し、水容器（８）に溜まった水は定期的に専用の水容器バルブ（９）を介してポンプ（１０）でメインタンク（１）に戻すことを可能とする冷却ユニット一体型自動水位調整脱水器図である。【００３９】
図９は脱水器（１２）の中に水を下限レベルまで入れ、ＨＨＯガス供給口（１２−１）からＨＨＯガスを入れ、脱水器（１２）の水上限レベルより上にＨＨＯガス吐出口を設け、脱水器内の水位を監視する脱水器レベルセンサー（１２−４）の水位上限、下限信号により、上限信号が出たときに排水口（１２−３）に配管接続された脱水器バルブ（１５）からポンプ（１０）を経由して排水し、脱水器内の水を下限レベルまでメインタンク（１）に戻す自動水位調整可能な水位調整フロート型脱水器図である。【００４０】
以上の実施形態で説明された構成、形、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る装置は、発生ガスを利用することで自動車や漁船などでその燃費が改善され、また、水素ボンベに貯留し利用することもでき、燃費改善に寄与するとともに単独に多くの利用分野がある。
【符号の説明】
【００４２】
１  メインタンク
１−１  電解液レベルセンサー
１−２  電解液
１−３  電力導入端子
２  波切りプレート
３  ガスコレクトパイプ
３−１  フロート球
４  電極ユニット
４−１  第１電極板
４−２  中間電極版
４−３  第３電極板
４−４  ガイド
５  予備精製水タンク
６  予備タンクレベルモニター
７  密閉容器/冷却ユニット
７−１  フロート
７−２  排水口
８  水容器
９  水容器バルブ
１０  ポンプ
１１  密閉バッファーケース
１１−１  フロート
１１−２  排水口
１２  脱水器
１２−１  ＨＨＯガス供給口
１２−２  ＨＨＯガス吐出口
１２−３  排水口
１２−４  脱水器レベルセンサー
１２−５  水位調整口
１３  圧力センサー
１４  大気開放弁
１５  脱水器バルブ
１６  冷却ユニット
１７  リッドプレート
１８  電解液ノズル
【図１】
2017029724.tif 000003
【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】
2017029724.tif 000011
【国際調査報告】
2017029724.tif 000012
2017029724.tif 000013
2017029724.tif 000014
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