(57)【要約】【課題】負荷試験における抵抗器での消費電力を有効利用すると共に、排熱処理に係る負担を抑制することのできる負荷装置の提供。【解決手段】  負荷装置１０の抵抗器２０は、電解質水溶液Ｌを貯留する貯留槽２２と電解質水溶液Ｌ内に浸漬された電極部材２４とを備えている。そして、整流器１４ａからの直流のプラス極が貯留槽２２に接続され、マイナス極が電極部材２４に接続されている。更に、電極部材２４周辺の上方に、大気と遮蔽された第一の空間Ａ１を形成する水素捕集部材３０が設けられている。また、水素を貯蔵する水素貯蔵手段４０が水素吸蔵合金４２ｂを有している。更に、貯留槽２２側壁の内側上方に、大気と遮蔽された第二の空間Ａ２を形成する酸素捕集部材が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象電源に接続される整流器と該整流器に接続された抵抗器とを備え、前記試験対象電源の負荷試験を行うための負荷装置であって、
前記抵抗器が、電解質水溶液を貯留する貯留槽と前記電解質水溶液内に浸漬された電極部材とを備え、
前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽に接続すると共に、前記直流のマイナス極を前記電極部材に接続し、
該電極部材周辺の上方に、大気と遮蔽された第一の空間を形成する水素捕集部材を設けたことを特徴とする負荷装置。
【請求項２】
前記整流器を複数備え、該複数の整流器に対応する複数の前記電極部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の負荷装置。
【請求項３】
前記水素捕集部材に捕集された水素を貯蔵する水素貯蔵手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負荷装置。
【請求項４】
前記水素貯蔵手段が、水素吸蔵合金を有することを特徴とする請求項３に記載の負荷装置。
【請求項５】
前記水素捕集部材の外側には、前記電極部材を取り囲むイオン交換膜部材が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の負荷装置。
【請求項６】
前記電極部材は、前記電解質水溶液内に浸漬された部分が中空網目筒状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の負荷装置。
【請求項７】
前記プラス極を前記貯留槽の側壁に接続すると共に、前記側壁の内側上方に、大気と遮蔽された第二の空間を形成する酸素捕集部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の負荷装置。
【請求項８】
前記酸素捕集部材は、前記電解質水溶液の上方を覆う上壁部と、該上壁部から下方に延在されて前記電解質水溶液に浸漬する浸漬部とを備えたプラス極であることを特徴とする請求項７に記載の負荷装置。
【請求項９】
前記酸素捕集部材は前記貯留槽と同極にされ、前記上壁部は前記水素捕集部材と同等の材質によって形成され、前記浸漬部の前記電解質水溶液に浸漬した部分は中空網目筒状に形成されたことを特徴とする請求項８に記載の負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば交流発電機やその他の電源の電気負荷試験に使用される負荷試験装置や、コージェネレーションシステムの負荷安定のために用いられる負荷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力を必要とする施設（建物）、例えば工場、デパート、電算ビル、医療機関、商業ビル、水道局等においては、停電時であっても安定的な電力供給が要求されている。このため、一般にこのような施設においては、三相交流発電機等の自家用発電機を設置して、停電時に自家用発電機を稼働させて施設内に電力を供給できるような措置が取られ、これにより、停電時においても電力を安定的に供給できるようになっている。
【０００３】
このような自家用発電機は常時運転操作されるものではなく、あくまで緊急停電時に限られるものであり、しかもそのときには確実に稼働することが要求される。このため、自家用発電機が緊急停電時に正常に運転出来るよう、日頃から定期的に負荷試験を行うことが要求される。
【０００４】
この自家用発電機の負荷試験の方法としては、自家用発電機を実際に稼働させて電力を生成し、施設に設置されて実際に電力を使用する機器（室内の照明、クーラー等の電力消費機器）に前記生成した電力を供給して行うことが好ましい。しかしながら、当該負荷試験は長時間に及ぶことも多く、また、十数回に及ぶ発電機電源の入り切り試験並びに急激な電力の容量増大試験もあるため、施設に設置された電力消費機器を使用して負荷試験を行うのは困難である。
【０００５】
従って、実際には、発電機の容量に見合った容量を有する負荷抵抗を備えた負荷試験用の抵抗装置（負荷試験装置）を使用して、自家用発電機の負荷試験を行っている。
【０００６】
この負荷試験装置が備える抵抗器としては、水抵抗器が広く用いられている。水抵抗器は、コンクリート又は木わくからなる水槽中に電極を挿入し、その挿入量又は極間隔を加減して負荷を調整するもので、通常は給水しながら負荷の安定を図ると共に、蒸発した水を補い、水温を調節している。
【０００７】
このような水抵抗器を用いた負荷試験装置として、従来より、図１１に示すような負荷試験装置１が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
この負荷試験装置１は、三本の円筒型電極２ａ、２ａ、２ａを備える水抵抗器２と、冷却水を供給する冷却水供給源３と、イオン交換樹脂を備える純水手段４と、を有している。
【０００９】
水抵抗器２は、水が貯留された貯留槽２ｂを備え、貯留槽２ｂに貯留された水Ｍの中に円筒型電極２ａが浸漬されている。この円筒型電極２ａは、試験対象となる発電機（図示せず）に接続されている。また、貯留槽２ｂの上部には流出口２ｃが設けられており、貯留槽２ｂ内の水Ｍが一定の高さを保持するようになっている。
【００１０】
更に、冷却水供給源３は、供給パイプ５を介して貯留槽２ｂと接続されており、冷却水供給源３からの冷却水を貯留槽２ｂ内に補給できるようになっている。この供給パイプ５は、冷却水供給源３から直接に貯留槽２ｂに通じる第一パイプ部５ａと、純粋手段４を介して貯留槽２ｂに通じる第二パイプ部５ｂと、を備えている。
【００１１】
このような構成を有する従来の負荷試験装置１により負荷試験を行う場合には、貯留槽２ｂ内の水の固有抵抗を所定の範囲内に調整して負荷試験を行う。すなわち、冷却水供給源３から直接供給される水と、純粋手段４を介し高い固有抵抗を有する水とを混合することにより、貯留槽２ｂ内の水Ｍの固有抵抗を所定の範囲内に調整するものである。
【特許文献１】特開平０８−３２１４０８号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年では省エネルギーが重要な課題となっており、その規模や種類を問わずあらゆる電気設備で省電力化を行う必要性が増してきている。
【００１３】
しかしながら、従来の負荷試験装置１では、水抵抗器２における電力ロス、排熱処理の困難性の問題があった。すなわち、水抵抗器２では電力を熱として消費するためこの電力が利用されず、電力が無駄になってしまう。特に、負荷試験は年間を通じて種々の発電設備で行われており、現状では有効利用されない電力量の総計が膨大になってしまっている、という問題があった。
【００１４】
更に、従来の負荷試験装置１では、発生した熱の処理（排熱処理）が大きな問題となっていた。すなわち、負荷試験装置１では、水抵抗器２において電力が熱に変換されるため、水Ｍの温度が上昇してしまう。このため、貯留槽２ｂ内に冷却水を大量に注入して水Ｍの水温上昇を抑制していた。しかしながら、このようにして水温上昇を防止する場合、大量の冷却水を必要とし、しかも発生した温水の処理が困難である、という問題があった。
【００１５】
これは、例えばコージェネレーションシステムの負荷を安定させるための負荷安定装置にも共通の課題であった。すなわち、コージェネレーションシステムの負荷安定装置においても、電力が排熱として消費されてしまっている、という問題があった。
【００１６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電源の負荷試験装置やコージェネレーションシステムの負荷安定装置で用いられる負荷装置において消費される電力を有効利用すると共に、排熱処理に係る負担を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、試験対象電源に接続される整流器と該整流器に接続された抵抗器とを備え、前記試験対象電源の負荷試験を行うための負荷装置であって、前記抵抗器が、電解質水溶液を貯留する貯留槽と前記電解質水溶液内に浸漬された電極部材とを備え、前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽に接続すると共に、前記直流のマイナス極を前記電極部材に接続し、該電極部材周辺の上方に、大気と遮蔽された第一の空間を形成する水素捕集部材を設けたことを特徴とする負荷装置である。
【００１８】
このように構成された請求項１に記載のものは、前記抵抗器が、電解質水溶液を貯留する貯留槽と、前記電解質水溶液内に浸漬された電極部材と、を備え、前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽に接続すると共に前記直流のマイナス極を前記電極部材に接続したため、前記電源の負荷試験や負荷の安定化に際し、前記抵抗器で前記電解質水溶液を電気分解することができる。
【００１９】
そして、電極部材周辺の上方に、大気と遮蔽された第一の空間を形成する水素捕集部材を設けたため、前記電極部材から発生する水素を、前記水素捕集部材により前記第一の空間に容易に捕集することができる。
【００２０】
従って、この負荷装置によれば、前記抵抗器で消費される電力を用いて水素を捕集することができ、電力の有効利用を図ることができる。
【００２１】
しかも、前記抵抗器における消費電力を水の電気分解に用いるためほとんど熱に変換されず、前記電解質水溶液の温度上昇を抑えることができ、冷却水使用量の低減を図ることができる。
【００２２】
また、請求項２に記載された発明は、前記整流器を複数備え、該複数の整流器に対応する複数の前記電極部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の負荷装置である。
【００２３】
このように構成された請求項２に記載のものは、前記整流器を複数備え、該複数の整流器に対応する複数の前記電極部材を備えるため、前記試験対象電源の規模や試験内容に応じて使用する整流器の数を適宜選択すれば、前記電極部材に適当な電流を流すことができ、前記電解質水溶液の電気分解をより効率的に行うことができる。
【００２４】
また、請求項３に記載された発明は、前記水素捕集部材に捕集された水素を貯蔵する水素貯蔵手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負荷装置である。
【００２５】
このように構成された請求項３に記載のものは、前記水素捕集部材に捕集された水素を貯蔵する水素貯蔵手段を備えるため、必要なときまで水素を貯蔵することができ、捕集した水素活用の自由度が向上する。
【００２６】
また、請求項４に記載された発明は、前記水素貯蔵手段が、水素吸蔵合金を有することを特徴とする請求項３に記載の負荷装置である。
【００２７】
このように構成された請求項４に記載のものは、前記貯蔵手段が水素吸蔵合金を有するため、大量の水素を高密度で吸収することができ、また、水素の吸蔵・放出を容易に行うことができる。従って、発生した水素活用の自由度が、更に向上する。
【００２８】
また、請求項５に記載された発明は、前記水素捕集部材の外側に、前記電極部材を取り囲むイオン交換膜部材が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の負荷装置である。
【００２９】
このように構成された請求項５に記載のものは、前記水素捕集部材の外側に、前記電極部材を取り囲むイオン交換膜部材が設けられたため、前記電極部材によって電気分解された水から発生する酸素と水素とが前記イオン交換膜部材によって分離され、混ざり合うことを防止できる。そのため、より純度の高い水素を捕集することができる。
【００３０】
また、請求項６に記載された発明は、前記電極部材の前記電解質水溶液内に浸漬された部分が中空網目筒状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の負荷装置である。
【００３１】
このように構成された請求項６に記載のものは、前記電極部材の前記電解質水溶液内に浸漬された部分が中空網目筒状に形成されているため、前記電極部材の表面積が大きくなり、水の電気分解を促進することができる。そのため、より多くの水素を得ることが可能となる。
【００３２】
また、請求項７に記載された発明は、前記プラス極を前記貯留槽の側壁に接続すると共に、前記側壁の内側上方に、大気と遮蔽された第二の空間を形成する酸素捕集部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の負荷装置である。
【００３３】
このように構成された請求項７に記載のものは、前記プラス極を前記貯留槽の側壁に接続するため、陽極として機能する前記貯留槽から発生する酸素のほとんどを前記側壁から発生させることができる。そして、この側壁の内側上方に、大気と遮蔽された第二の空間を形成する酸素捕集部材を設けたため、前記側壁から発生した酸素を前記酸素捕集部材で容易に捕集することができる。
【００３４】
また、請求項８に記載された発明は、前記酸素捕集部材が前記電解質水溶液の上方を覆う上壁部と、該上壁部から下方に延在されて前記電解質水溶液に浸漬する浸漬部とを備えたプラス極であることを特徴とする請求項７に記載の負荷装置である。
【００３５】
このように構成された請求項８に記載のものは、前記酸素捕集部材が前記電解質水溶液の上方を覆う上壁部と、該上壁部から下方に延在されて前記電解質水溶液に浸漬する浸漬部とを備えたプラス極であるため、前記酸素捕集部材が酸素を捕集するだけでなく、この酸素捕集部材が陽極として機能することができる。そのため、さらに水の電気分解が促進されて多くの酸素を捕集することができる。
【００３６】
また、請求項９に記載された発明は、前記酸素捕集部材が前記貯留槽と同極にされ、前記上壁部は前記水素捕集部材と同等の材質によって形成され、前記浸漬部の前記電解質水溶液に浸漬した部分は中空網目筒状に形成されたことを特徴とする請求項８に記載の負荷装置である。
【００３７】
このように構成された請求項９に記載のものは、前記酸素捕集部材が前記貯留槽と同極にされ、前記上壁部は前記水素捕集部材と同等の材質によって形成されたため、前記酸素捕集部材が陽極として機能し、より多くの酸素を発生させることができる。また、前記浸漬部の前記電解質水溶液に浸漬した部分が中空網目筒状に形成されたため、前記浸漬部の表面積が大きくなって、さらに水の電気分解が促進され、多くの酸素を捕集することができる。
【発明の効果】
【００３８】
請求項１に記載の発明によれば、前記抵抗器が、電解質水溶液を貯留する貯留槽と、前記電解質水溶液内に浸漬された電極部材と、を備え、前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽に接続すると共に前記直流のマイナス極を前記電極部材に接続したため、前記電源の負荷試験に際し、前記抵抗器で前記電解質水溶液を電気分解することができる。
【００３９】
そして、電極部材周辺の上方に、大気と遮蔽された第一の空間を形成する水素捕集部材を設けたため、前記電極部材から発生する水素を、前記水素捕集部材により前記第一の空間に容易に捕集することができる。
【００４０】
従って、この負荷装置によれば、前記抵抗器で消費される電力を用いて水素を捕集することができ、電力の有効利用を図ることができる。
【００４１】
しかも、前記抵抗器における消費電力を水の電気分解に用いるためほとんど熱に変換されず、前記電解質水溶液の温度上昇を抑えることができ、冷却水使用量の低減を図ることができる。
【００４２】
また、請求項２に記載された発明によれば、前記整流器を複数備え、該複数の整流器に対応する複数の前記電極部材を備えるため、前記試験対象電源の規模や試験内容に応じて使用する整流器の数を適宜選択すれば、前記電極部材に適当な電流を流すことができ、前記電解質水溶液の電気分解をより効率的に行うことができる。
【００４３】
また、請求項３に記載された発明によれば、前記水素捕集部材に捕集された水素を貯蔵する水素貯蔵手段を備えるため、必要なときまで水素を貯蔵することができ、捕集した水素活用の自由度が向上する。
【００４４】
また、請求項４に記載された発明によれば、前記貯蔵手段が水素吸蔵合金を有するため、大量の水素を高密度で吸収することができ、また、水素の吸蔵・放出を容易に行うことができる。従って、発生した水素活用の自由度が、更に向上する。
【００４５】
また、請求項５に記載された発明によれば、前記水素捕集部材の外側に、前記電極部材を取り囲むイオン交換膜部材が設けられたため、前記電極部材によって電気分解された水から発生する酸素と水素とが前記イオン交換膜部材によって分離され、混ざり合うことを防止できる。そのため、より純度の高い水素を捕集することができる。
【００４６】
また、請求項６に記載された発明によれば、前記電極部材の前記電解質水溶液内に浸漬された部分が中空網目筒状に形成されているため、前記電極部材の表面積が大きくなり、水の電気分解を促進することができる。そのため、より多くの水素を得ることが可能となる。
【００４７】
また、請求項７に記載された発明によれば、前記プラス極を前記貯留槽の側壁に接続するため、陽極として機能する前記貯留槽から発生する酸素のほとんどを前記側壁から発生させることができる。そして、この側壁の内側上方に、大気と遮蔽された第二の空間を形成する酸素捕集部材を設けたため、前記側壁から発生した酸素を前記酸素捕集部材で容易に捕集することができる。
【００４８】
また、請求項８に記載された発明によれば、前記酸素捕集部材が前記電解質水溶液の上方を覆う上壁部と、該上壁部から下方に延在されて前記電解質水溶液に浸漬する浸漬部とを備えたプラス極であるため、前記酸素捕集部材が酸素を捕集するだけでなく、この酸素捕集部材が陽極として機能することができる。そのため、さらに水の電気分解が促進されて多くの酸素を捕集することができる。
【００４９】
また、請求項９に記載された発明によれば、前記酸素捕集部材が前記貯留槽と同極にされ、前記上壁部は前記水素捕集部材と同等の材質によって形成されたため、前記酸素捕集部材が陽極として機能し、より多くの酸素を発生させることができる。また、前記浸漬部の前記電解質水溶液に浸漬した部分が中空網目筒状に形成されたため、前記浸漬部の表面積が大きくなって、さらに水の電気分解が促進され、多くの酸素を捕集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００５１】
本発明の実施例を、図を参照しつつ説明する。
【００５２】
図１に示すように、本実施例の負荷装置１０は、試験対象電源としての交流発電機１２に接続される整流装置１４と、整流装置１４に接続された抵抗器２０と、水素貯蔵手段としての水素貯蔵装置４０と、を備えている。
【００５３】
交流発電機１２は、例えば工場や商業ビル等の施設に設けられ、通常の送電が停止した場合等に稼働させられて当該施設の停電を防止するものである。ここでは、負荷装置１０は、このような交流発電機１２の負荷試験を行う負荷試験機として用いられている。
【００５４】
整流装置１４は、交流電源１２からの交流を直流に変換する複数の整流器１４ａ、１４ａ・・を備えている。そして、この複数の整流器１４ａ、１４ａ・・のそれぞれがスイッチング装置１４ｂ、１４ｂ・・を介して交流発電機１２と接続される構成となっている。
【００５５】
また、図２及び図３に示すように、抵抗器２０は、電解質水溶液Ｌが貯留された貯留槽２２と、抵抗器２０の上方から垂下された電極管（電極部材）２４と、を備えている。
【００５６】
貯留槽２２は、上面が開口すると共に底壁２２ａ及び側壁２２ｂを有し、この内部に電解質水溶液Ｌが貯留される構成となっている。更に、貯留槽２２にはフローティング（図示せず）を有する液位検出器２２ｃと液温検出器２２ｄが設けられており、これにより、電解質水溶液Ｌの液位及び液温を検出することができるようになっている。
【００５７】
また、貯留槽２２には、電解質水溶液Ｌの冷却装置２６と、減少した水分を補給する水補給装置２８とが設けられている。この水補給装置２８には純水器２８ｃが設けられており、供給される水の異物を排除して水の固有抵抗を一定に保つことができることになっている。この純水器２８ｃより水を純水とすることは、特に高い電圧が印加される場合には好適である。
【００５８】
冷却装置２６は、一端が側壁２２ｂに他端が底壁２２ａに接続された循環パイプ２６ａと、電解質水溶液Ｌを循環させる循環ポンプ２６ｂと、循環パイプ２６ａに介装されたラジエータ２６ｃと、ラジエータ２６ｃを送風するラジエータファン２６ｄと、を備えている。この冷却装置２６は、液温検出器２２ｄと接続され、液温検出器２２ｄからの検出信号が入力されるようになっている。
【００５９】
そして、抵抗器２０では、電解質水溶液Ｌを循環させると共にラジエータファン２６ｄを駆動させ、電解質水溶液Ｌをラジエータ２６ｃで放熱して液温上昇を防ぐようになっている。特に、冷却装置２６に所定値以上の検出信号が入力されたときは、ラジエータファン２６ｄの回転数及び循環水量を増加させ、電解質水溶液Ｌの温度が所定値より低く保持されるようになっている。
【００６０】
また、水補給装置２８は、一端が水供給源（図示せず）に接続され他端が循環パイプ２６ａに接続された供給パイプ２８ａと、供給パイプ２８ａに介装された電磁弁２８ｂとを備えている。
【００６１】
電磁弁２８ｂは、液位検出器２２ｃと電気的に接続され、液位検出器２２ｃからの検出信号が入力されるようになっている。これにより電磁弁２８ｂの開閉が制御され、貯留槽２２内の電解質水溶液Ｌを、所定の液位に保つことができるようになっている。
【００６２】
他方、電極管２４は例えばステンレス等の電導性材料からなり、図４（ａ）に示すように、その一部が電解質水溶液Ｌ内に浸漬された中空円筒形状となっている。この電極管２４は、複数の整流器１４ａ、１４ａ・・に対応して複数設けられており、各々の電極管２４の上端にはフランジ２４ａが設けられている。各フランジ２４ａには、図１に示したように、対応する整流器１４ａからの直流のマイナス（−）極が接続され、これにより、電極管２４が陰極として機能するように構成されている。
【００６３】
更に、電極管２４周辺の上方には、フランジ２４ａにボルト２５によって固定された水素捕集部材３０が設けられている。水素捕集部材３０は、電気絶縁性を有すると共に所定の耐水性、耐熱性等を有する材料からなり、このような材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂等から適宜好適なものを選択することができる。また、水素捕集部材３０をＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）で構成すれば、耐熱性、耐薬品性が高く、軽量で強度が高いものとすることができる。
【００６４】
この水素捕集部材３０は、下面が開口した直方体形状を呈してその下端３０ａが電解質水溶液Ｌ内に没入され、これにより、大気と遮蔽された空間（第一の空間）Ａ１が形成されている。
【００６５】
更に、電極管２４の直上には、断面略逆Ｕ字状を呈する椀状の接合部材２４ｂが設けられている。図４（ｂ）に示すように、この接合部材２４ｂは、水素捕集部材３０及びフランジ２４ａに設けられた貫通孔２４ｃ、２４ｃ・・により、その内部が空間Ａ１と連通した状態となっている。
【００６６】
また、貯留槽２２は、図１及び図３に示したように、側壁２２ｂの上端に整流器１４ａからの直流のプラス（＋）極が接続されている。この貯留槽２２は、例えばステンレス等の電導性材料からなり、これにより、貯留槽２２が陽極として機能するように構成されている。
【００６７】
更に、側壁２２ｂの内側上方には、絶縁材料からなり、断面略逆Ｌ字状の酸素捕集部材３２が設けられている。この酸素捕集部材３２は、その下端３２ａが電解質水溶液Ｌ内に没入され、これにより、大気と遮蔽された空間（第二の空間）Ａ２が形成されている。
【００６８】
この酸素捕集部材３２には、酸素取出口３２ｂが設けられており、これにより、空間Ａに滞留した酸素を酸素貯蔵容器（図示せず）に貯蔵できるようになっている。
【００６９】
また、水素貯蔵装置４０は水抵抗器２０で発生した水素Ｈ2を貯蔵するためのものであり、図１に示したように、送気管３６を介して接合部材２４ｂに接続された水素吸蔵器４２と、貯蔵水素を取り出すための水素ディスペンサーユニット４４と、を備えている。
【００７０】
水素吸蔵器４２は、例えばＴｉＭｎＶＦｅやＴｉＣｒＶ、ＮａＡｌＨ4等の水素吸蔵合金（メタル・ハイドライド）と、水素吸蔵器４２内の温度を調整する温度調整手段４２ａと、を有している。
【００７１】
そして、温度調整手段４２ａで水素吸蔵器４２内の温度を下げることにより前記水素吸蔵合金に水素Ｈ2を吸蔵させ、これにより、水素捕集部材３０により捕集された水素Ｈ2を、接合部材２４ｂ、送気管３６を介し、水素貯蔵装置４０に貯蔵することができるようになっている。
【００７２】
また、水素ディスペンサーユニット４４には、圧縮装置や流量計、充填ホース等（図示せず）が適宜設けられ、圧力等を使用用途に適合させて貯蔵した水素を取り出すことができるようになっている。
【００７３】
そして、水素貯蔵装置４０では、温度調整手段４２ａにより、水素吸蔵器４２内の温度を上昇させて水素吸蔵合金から水素Ｈ2を放出させ、水素ディスペンサーユニット４４に送ることができるようになっている。
【００７４】
次に、このような構成を有する負荷装置１０の作用について、負荷試験方法に沿って説明する。
【００７５】
まず、例えば劇場や工場、ポンプ場、商用ビル等に設置されている試験対象電源としての交流発電機１２を、負荷装置１０の整流装置１４に接続する。
【００７６】
そして、交流発電機１２の規模や試験内容に応じて、適当な数のスイッチング装置１４ｂ、１４ｂ・・をオンにする。このようにすれば、オンにしたスイッチング装置１４ｂの数に対応する整流器１４ａに電流を流す（通電する）ことができ、通電された整流器１４ａに対応する電極管２４に電流が流れる。これにより、抵抗器２０の抵抗による負荷を用いて交流発電機１２の負荷試験を行うことができる。
【００７７】
ここで、本発明の負荷装置１０は、抵抗器２０が、電解質水溶液Ｌを貯留する貯留槽２２と、電解質水溶液Ｌ内に浸漬された電極管２４と、を備えている。そして、整流器１４ａからの直流のプラス極を貯留槽２２に接続すると共に前記直流のマイナス極を電極管２４に接続したため、交流発電機１２の負荷試験に際し、抵抗器２０で電解質水溶液Ｌを電気分解することができる。
【００７８】
すなわち、負荷装置１０は、前記直流のプラス極に接続された貯留槽２２を陽極として機能させ、前記直流のマイナス極に接続された電極管２４を陰極として機能させることにより、貯留槽２２から酸素Ｏ2を発生させ、電極管２４から水素Ｈ2を発生させることができる。
【００７９】
また、負荷装置１０には、複数の整流器１４ａ、１４ａ・・のマイナス極に一対一で接続される複数の電極管２４、２４・・が設けられているため、交流発電機１２の規模や試験内容に応じて使用する整流器１４ａの数を適宜選択することができる。そして、これにより電極管２４に適当な電流を流すことができ、電解質水溶液Ｌの電気分解をより効率的に行うことができる。
【００８０】
更に、本発明の負荷装置１０は、電極管２４周辺の上方に、大気と遮蔽された空間Ａ１を形成する水素捕集部材３０を設けたため、電極管２４から発生した水素Ｈ2を、水素捕集部材３０により空間Ａ１に容易に捕集すると共に、大気への熱の放散を抑制することができる。
【００８１】
従って、この負荷装置１０によれば、抵抗器２０で消費される電力を用いて水素Ｈ2を捕集することができ、抵抗器２０で消費される電力の有効利用を図ることができる。すなわち、従来の負荷試験装置では、水抵抗器により電力を熱として消費していたためこの電力が利用されていなかったが、本発明では水抵抗器で消費される電気エネルギーを化学エネルギーに変換し、これを有効利用することができる。
【００８２】
更には、本発明の負荷装置１０では、抵抗器２０で消費される電力のほとんどを水の電気分解に用いるため、電解質水溶液Ｌの温度上昇を微少に留めることができる。従って、水温上昇を防止するための大量の冷却水等を必要とせず、極めて容易に排熱処理を行うことができる。
【００８３】
そして、水素貯蔵装置４０で、水素捕集部材３０に捕集された水素Ｈ2を貯蔵する。すなわち、温度調整手段４２ａで水素吸蔵器４２内を冷却し、これにより、送気管３６を介して水素吸蔵器４２に送気された水素Ｈ2を水素吸蔵合金に吸蔵させる。
【００８４】
また、この水素Ｈ2を使用する場合には、温度調整手段４２ａで水素吸蔵器４２内を加温して水素吸蔵合金に吸蔵された水素Ｈ2を放出させ、ディスペンサーユニット４４を介して車両や燃料電池等の水素供給対象物に供給させる。
【００８５】
このように、水素吸蔵合金に抵抗器２０で発生した水素Ｈ2を吸蔵させれば、容易に貯蔵することができると共にその放出も容易となり、水素活用の自由度を向上させることができる。しかも、水素吸蔵合金は、大量の水素を高密度で吸収することができ、更に、爆発性の高い水素を安定的に吸蔵しておくことができるため輸送も容易となり、より実用的なものである。
【００８６】
また、整流器１４ａからの直流のプラス極に接続された貯留槽２２は陽極として機能するため、貯留槽２２からは酸素Ｏ2が発生する。特に本実施例では、前記プラス極を側壁２２ｂに接続するため、電気分解により発生する酸素Ｏ2のほとんどが側壁２２ｂから発生する。
【００８７】
ここで、本実施例の負荷装置１０は、側壁２２ｂの内側上方に、大気と遮蔽された空間Ａ２を形成する酸素捕集部材３２が設けられているため、側壁２２ｂから発生した酸素Ｏ2を容易に捕集することができる。そして、この空間Ａに滞留した酸素Ｏ2は、酸素取出口３２ｂを介して前記酸素貯蔵容器（図示せず）に貯蔵される。
【００８８】
このように、負荷装置１０によれば、電解質水溶液Ｌの電気分解により発生した酸素Ｏ2も容易に捕集することができ、酸素Ｏ2の有効利用を図ることができる。
【００８９】
（応用例１）
図５は、前記実施例の応用例１を示したものである。なお、実施例１と同一乃至均等な部位については同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００９０】
図５に示すように、施設Ｂには、試験対象電源としての交流発電機１２と、バッテリ１３ａを備えるＵＰＳ（Uninterruptible Power Systems：無停電電源装置）１３と、が設けられている。そして、この交流発電機１２及びＵＰＳ１３を用いることにより、停電などの電源障害時には施設Ｂ全体に交流が供給されるようになっている。
【００９１】
また、負荷装置１１０は、施設Ｂ内、或いは施設Ｂの近傍に設置されるいわゆる常設型（据置型）となっており、専ら施設Ｂの交流発電機１２及びＵＰＳ１３の負荷試験を行うために設けられている。
【００９２】
負荷装置１１０の抵抗器２０は、整流装置１４を介して交流発電機１２と接続されており、抵抗器２０に整流装置１４からの直流が流れるようになっている。これにより、交流発電機１２の負荷試験を行うことができるようになっている。
【００９３】
更に、抵抗器２０は、整流装置１４を介してＵＰＳ１３に接続され、これにより、ＵＰＳ１３の負荷試験を行うことができるようになっている。そして、ＵＰＳ１３からの交流は整流装置１４で直流に変換され、この直流が抵抗器２０に供給されるようになっている。
【００９４】
このようにすれば、負荷装置１１０を用いて、交流を発生させる交流発電機１２だけでなく、ＵＰＳ１３、及び直流を発生させるバッテリ１３ａの負荷試験を行うことができる。
【００９５】
また、本応用例１では、水素貯蔵装置１４０が、水素圧縮機１４２ａ及び高圧ガス容器１４２ｂを備える水素貯蔵器１４２と、圧力制御装置１４４ａ及び充填ホース１４４ｂを備えるディスペンサーユニット１４４と、を有している。
【００９６】
すなわち、負荷装置１１０は、抵抗器２０で捕集した水素Ｈ2を水素圧縮機１４２ａで圧縮し高圧ガス容器１４２ｂに貯蔵することができるようになっている。そして、ディスペンサーユニット１４４は、貯蔵された水素Ｈ2を充填ホース１４４ｂを介して水素自動車Ｖに充填できるようになっている。
【００９７】
このように、本応用例１では、負荷装置１１０を常設型（据置型）としたため、ポンプ場や工場等、特に大型の交流発電機（試験対象電源）１２やＵＰＳ（試験対象電源）が設けられている施設Ｂに好適なものである。
【００９８】
そして、負荷装置１１０は、抵抗器２０で消費される電力を、水素Ｈ2を捕集することにより化学エネルギーに変換することができ、抵抗器２０で消費される電力の有効利用を図ることができる。すなわち、従来の負荷装置では、水抵抗器により電力を熱として消費していたためこの電力が利用されていなかったが、本発明では水抵抗器で消費される電気エネルギーを化学エネルギーに変換し、これを有効利用することができる。
【００９９】
また、このような常設型の負荷装置１１０を多数の施設に設置すれば、設置数に応じて
有効利用できる電気エネルギーの量も増え、温暖化の抑制により寄与することができる。
【０１００】
更に、負荷装置１１０は、この水素Ｈ2を水素自動車Ｖに供給しているため、地球温暖化や大気汚染を低減することができる。すなわち、水素は燃焼後は一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等をほとんど排出せず、水のみを生成するため、非常に清潔な燃料と考えられる。しかも、従来は経済的に水素を生産することが困難と考えられていたが、本発明によれば、従来は利用されていなかった抵抗器での消費電力を用いて、水素を発生させて捕集するため、安価に且つ容易に水素を生産することができる。
【０１０１】
（応用例２）
図６は、前記実施例の応用例２を示したものである。なお、前記実施例又は応用例２と同一乃至均等な部位については同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
図６に示すように、応用例２の負荷装置２１０は、交流発電機１２に接続される整流装置１４と、整流装置１４に接続された抵抗器２０と、抵抗器２０で捕集された水素Ｈ2を貯蔵する水素貯蔵装置２４０と、を備えている。そして、この水素貯蔵装置２４０は水素吸蔵器４２から構成され、温度調整手段４２ａ及び水素吸蔵合金４２ｂを備えている。
【０１０３】
更に、この負荷装置２１０は、例えばトラック等の車両Ｖ１に積載されており、移動可能となっている。
【０１０４】
このように、負荷装置２１０を移動可能に構成すれば、車両Ｖ１により負荷装置２１０を所望の施設に移送することができ、負荷装置２１０を様々な施設で用いることができる。従って、従来、負荷試験において熱に変換させられて消費されていた電力を、より有効な利用を図ることができる。
【０１０５】
しかも、負荷装置２１０は、車両Ｖ１に積載した水素貯蔵装置２４０が水素吸蔵合金４２ｂを有している。従って、抵抗器２０で発生した水素Ｈ2を短時間で吸蔵して安定させることができるため、特に移動型の負荷装置として好適である。
【０１０６】
また、水素吸蔵合金４２ｂとして、ＴｉＭｎＶＦｅやＴｉＣｒＶ等を採用すれば、ほぼ常温・常圧での吸蔵が可能となり、移送における安全性をより高めることができる。
【０１０７】
（応用例３）
図７〜図１０は、前記実施例の応用例３を示したものである。なお、実施例１及び応用例１，２と同一乃至均等な部位については同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
【０１０８】
図７〜図１０に示すように、水素捕集部材３０の外側には、電解質水溶液Ｌ内に浸漬したイオン交換膜部材３４が取り付けられている。
【０１０９】
イオン交換膜部材３４は、上方が開放した直方体形状を呈しており、水素捕集部材３０の下方に配設された電極管２４を取り囲んでいる。また、このイオン交換膜部材３４の上端部３４ａは、図１０に示すように、ボルト／ナットＢＮによって水素捕集部材３０の電解質水溶液Ｌに向けて延在された側面部３０ｂに固定されている。
【０１１０】
なお、イオン交換膜部材３４の上端部３４ａは、電解質水溶液Ｌから突出しており、大気中に露出している。
【０１１１】
また、イオン交換膜部材３４は、陽イオンまたは陰イオンを選択的に透過させるものであり、ここでは電極管２４から発生する水素Ｈ２となる水素イオンを透過させない陰イオン交換膜である。
【０１１２】
さらに、図７〜図１０に示す電極管２４は、電導性を有する例えばステンレス等の金属からなり、両端が開放した中空管形状を呈している。そして、この電極管２４の電解質水溶液Ｌに浸漬された中間部から下端部にかけた部分は、多数の孔２９を有する網目形状となっている（図１０参照）。
【０１１３】
一方、酸素捕集部材３２は、図１０に示すように、電解質水溶液Ｌの上方を覆う上壁部３２ｃと、上壁部３２ｃから下方に向けて延在された浸漬部３２ｄとを備えている。
【０１１４】
上壁部３２ｃは、貯留槽２２の側壁２２ｂと水素捕集部材３０との間に架け渡されており、側壁２２ｂ近傍に酸素取出口３２ｂが設けられている。また、この上壁部３２ｃは水素捕集部材３０と同等の材質である絶縁部材によって形成されている。
【０１１５】
浸漬部３２ｄは、酸素取出口３２ｂと水素捕集部材３０との間に配設され、ボルト／ナットＢＮによって上壁部３２ｃに固定されている。また、この浸漬部３２ｄは、電導性を有する例えばステンレス等の金属からなり、中空管形状を呈している。そして、下端３２ａが電解質水溶液Ｌ内に浸漬し、この浸漬部３２ｄの電解質水溶液Ｌに浸漬した部分は、多数の孔３２ｅを有する網目形状となっている。
【０１１６】
さらに、ここでは図示していないが、浸漬部３２ｄは貯留槽２２の側壁２２ｂと電気的に接続されており、貯留槽２２と同極、つまり陽極（プラス極）として機能するように構成されている。
【０１１７】
このように、水素捕集部材３０の外側に、電極管２４を取り囲むイオン交換膜部材３４を設けたため、電極管２４から発生する水素Ｈ２となる水素イオンは、イオン交換膜部材３４を透過することができない。一方、貯留槽２２の側壁２２ａや酸素捕集部材３２の浸漬部３２ｄから発生する酸素となる酸素イオンもイオン交換膜部材３４を透過することができない。
【０１１８】
そのため、電気分解された水から発生する酸素と水素とがこのイオン交換膜部材３４によって分離され、混ざり合うことを防止でき、より純度の高い水素及び酸素を捕集することができる。
【０１１９】
また、電極管２４の電解質水溶液Ｌ内に浸漬された部分が多数の孔２９を有する中空網目筒状に形成されているため、電極管２４の表面積を大きくすることができる。これにより、水の電気分解を促進することができ、より多くの水素を得ることが可能となる。
【０１２０】
さらに、酸素捕集部材３２が電解質水溶液Ｌの上方を覆う上壁部３２ｃと、この上壁部３２ｃから下方に延在されて電解質水溶液Ｌに浸漬する浸漬部３２ｄとを備えるとともに、浸漬部３２ｄが貯留槽２２と同極となるプラス極として機能するため、酸素捕集部材３２が酸素を捕集するだけでなく、プラス極として機能して水の電気分解をさらに促進することができる。そして、より多くの酸素を発生させ捕集することが可能となる。
【０１２１】
また、浸漬部３２ｄの電解質水溶液Ｌに浸漬した部分が多数の孔３２ｅを有する中空網目筒状に形成されたため、この浸漬部３２ｄの表面積が大きくなって、さらに水の電気分解が促進され、多くの酸素を捕集することができる。
【０１２２】
以上、本発明の負荷装置の実施例を、その応用例を含めて説明してきたが、具体的な構成はこの実施例に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更があってもこの発明に含まれる。
【０１２３】
例えば、前記実施例では電極部材を電極管２４で構成しているが、必ずしも管状でなくても良く、適宜選択することができる。
【０１２４】
また、貯留槽や電極部材を白金めっきしてもよい。このようにすれば、貯留槽や電極部材の耐久性を高めることができる。
【０１２５】
更に、水温計や液位計等は、必ずしも設けなければならないものではない。例えば、本発明の負荷装置は、抵抗器での消費電力を水の電気分解に利用して発熱量が少ないため、冷却装置を適当に稼働させておくだけで電解質水溶液の温度上昇を防止することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の実施例に係る負荷装置を模式的に示した構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る負荷装置が備える抵抗器の平面図である。
【図３】図２におけるＳＡ−ＳＡ線に沿った断面模式図である。
【図４】（ａ）は、図２におけるＳＢ−ＳＢ線に沿った断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）におけるＳＣ−ＳＣ線に沿った断面模式図である。
【図５】本発明の実施例に係る負荷装置の応用例１を模式的に示した構成図である。
【図６】本発明の実施例に係る負荷装置の応用例２を模式的に示した構成図である。
【図７】本発明の実施例に係る負荷装置の応用例３を模式的に示した構成図である。
【図８】図７に示す応用例３の負荷装置が備える抵抗器の平面図である。
【図９】図８におけるＳＤ−ＳＤ線に沿った断面模式図である。
【図１０】図８におけるＳＥ−ＳＥ線に沿った断面図である。
【図１１】従来の負荷装置を模式的に示した構成図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０、１１０、２１０  負荷装置
１２  交流発電機（試験対象電源）
１３  ＵＰＳ（試験対象電源）
１４  整流装置
１４ａ（整流器）
２０  抵抗器
２２  貯留槽
２２ｂ  側壁
２４  電極管（電極部材）
３０  水素捕集部材
３２  酸素捕集部材
４０、１４０、２４０  水素貯蔵装置（水素貯蔵手段）
４２ｂ  水素吸蔵合金
Ｌ  電解質水溶液
Ａ１  空間（第一の空間）
Ａ２  空間（第二の空間）
Ｈ2  水素
Ｏ2  酸素
【図１】
2005159286.tif 000003
【図２】
2005159286.tif 000004
【図３】
2005159286.tif 000005
【図４】
2005159286.tif 000006
【図５】
2005159286.tif 000007
【図６】
2005159286.tif 000008
【図７】
2005159286.tif 000009
【図８】
2005159286.tif 000010
【図９】
2005159286.tif 000011
【図１０】
2005159286.tif 000012
【図１１】
2005159286.tif 000013