(57)【要約】      （修正有）【課題】熱の発生を抑え、長期間信頼性を確保することのできる水素ガス発生装置を提供する。【解決手段】水素ガス発生装置１であって、電解質を含む水を収容可能な空間が形成された電解槽用容器、該電解槽用容器の上面に配置される蓋、容器の空間上部を複数に区切る隔膜、該隔膜により区切られた複数の空間の少なくとも２以上に配置される白金又はイリジウムの少なくともいずれかからなる電極、該電極に接続される電源装置、及び、ガス排出の制御を行なうガス排出制御装置を有する電解装置と、電解質を含む水を収容可能な空間が形成された冷却槽用容器、及び、冷却槽用に収容される水を冷却する冷却器を有する冷却槽３と、冷却槽用容器に収容される水を前記電解槽に供給するための電解槽用水供給装置４と、電解槽用容器に収容される水を前記冷却槽に排出するための水排出装置５と、冷却槽に水を供給する冷却槽用水供給装置６とを有する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電解質を含む水を収容可能な空間が形成された電解槽用容器と、前記電解槽用容器の上面に配置される蓋と、容器の前記空間上部を複数に区切る隔膜と、前記隔膜により区切られた複数の空間の少なくとも２以上に配置される白金又はイリジウムの少なくともいずれかからなる電極と、前記電極に接続される電源装置と、前記隔膜により区切られた複数の空間のそれぞれに設けられ、ガス排出の制御を行なうガス排出制御装置と、を有する電解装置と、
電解質を含む水を収容可能な空間が形成された冷却槽用容器と、前記冷却槽用に収容される前記水を冷却する冷却器と、を有する冷却槽と、
前記冷却槽用容器に収容される前記水を前記電解槽に供給するための電解槽用水供給装置と、
前記電解槽用容器に収容される前記水を前記冷却槽に排出するための水排出装置と、
前記冷却槽に水を供給する冷却槽用水供給装置と、を有する水素ガス発生装置。
【請求項２】
前記電解質は、塩化ナトリウムを含み、前記電極のうちいずれかの近傍から発生するガスが水素ガスである請求項１記載の水素ガス発生装置。
【請求項３】
前記供給ポンプに濾過装置が設けられている請求項１記載の水素ガス発生装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、水素ガス発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  エネルギーを得るために石油等の化石燃料を燃焼させる場合、化石燃料中に存在する炭素に起因して二酸化炭素が発生する。そしてこの二酸化炭素は近年の地球温暖化の主たる要因の一つとされており、化石燃料に代わるクリーンなエネルギー源が求められている。【０００３】  一方で、水素ガスは、理論上、燃焼させると水を精製するのみであることから、二酸化炭素を排出しない化石燃料代替となるクリーンなエネルギーとして注目されつつある。水素ガスを得る方法としては様々あるが、水を電気分解することにより水素ガスを得る方法が極めて簡便である。水を電気分解して水素ガスを得る方法に関する公知の技術として、例えば下記特許文献１に記載がある。【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１５４６６９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、電気分解の際発生する熱に関する検討はなされていない。実際に水の電気分解を行なうと、電気分解の際無視できない程の熱が発生し、装置の温度を高め、装置の安全性を損なってしまう問題が発生する。また、電気分解を長時間行なう場合、電解質により異なるが、電解質にナトリウムを用いる場合、電極が腐食する場合があり、信頼性を長期に保証するためには、電極の選択も非常に重要な事項である。【０００６】  そこで、本考案は、上記課題を鑑み、熱の発生を抑え、長期間信頼性を確保することのできる水素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】  上記課題を解決する第一の観点に係る水素ガス発生装置は、（１）電解質を含む水を収容可能な空間が形成された電解槽用容器と、電解槽用容器の上面に配置される蓋と、容器の空間上部を複数に区切る隔膜と、隔膜により区切られた複数の空間の少なくとも２以上に配置される白金又はイリジウムの少なくともいずれかからなる電極と、電極に接続される電源装置と、隔膜により区切られた複数の空間のそれぞれに設けられ、ガス排出の制御を行なうガス排出制御装置と、を有する電解装置と、（２）電解質を含む水を収容可能な空間が形成された冷却槽用容器と、冷却槽用に収容される水を冷却する冷却器と、を有する冷却槽と、（３）冷却槽用容器に収容される水を電解槽に供給するための電解槽用水供給装置と、（４）電解槽用容器に収容される水を冷却槽に排出するための水排出装置と、（５）冷却槽に水を供給する冷却槽用水供給装置と、を有する。
【考案の効果】
【０００８】  以上、本考案により、熱の発生を抑え、長期間信頼性を確保することのできる水素ガス発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案に係る水素ガス発生装置の概略図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、本考案の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本考案は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態の例の記載に限定されるものではない。【００１１】  図１は、本実施形態に係る水素ガス発生装置の概略図である。本図で示されるように、本水素ガス発生装置１は、（１）電解質を含む水を収容可能な空間が形成された電解槽用容器２１と、電解槽用容器の上面に配置される蓋２２と、容器の空間上部を複数に区切る隔膜２３と、隔膜により区切られた複数の空間の少なくとも２以上に配置される白金又はイリジウムの少なくともいずれかからなる電極２４と、電極２４に接続される電源装置２５と、前記隔膜により区切られた複数の空間のそれぞれに設けられ、ガス排出の制御を行なうガス排出制御装置２６と、を有する電解装置２と、（２）電解質を含む水を収容可能な空間が形成された冷却槽用容器３１と、冷却槽用に収容される水を冷却する冷却器３２と、を有する冷却槽３と、（３）冷却槽用容器２１に収容される水を電解槽２に供給するための電解槽用水供給装置４と、（４）電解槽用容器２１に収容される水を冷却槽３に排出するための水排出装置５と、（５）冷却槽３に水を供給する冷却槽用水供給装置６と、を有する。【００１２】  本実施形態に係る電解装置２は、上記の通り、電解槽用容器２１と、蓋２２と、隔膜２３と、電極２４と、電源装置２５とガス排出制御装置２６と、を有する。電解槽用容器２１は、上記の通り電解質を含む水を収容可能な空間が形成されており、ここに電解質を含む水を入れることで電気分解の反応場を提供することができる。ここで電解質としては、これのみに限定されるわけではないが、塩化ナトリウムが好適である。塩化ナトリウムは食塩として自然界に多く存在し、特に海水中に豊富に存在するため材料としての確保が非常に簡便である。なお電解槽用容器２１の材質としては限定されるわけではないが、耐アルカリ性溶液に対し耐性のある材質であることが好ましい。【００１３】  蓋２２は、電解槽用容器２１の上面に配置される部材であって、電解槽用容器２１と組み合わされることで空間を密封することができる。このようにすることで、電解槽用容器内に収納された水を電気分解する際生じる水素ガス等のガスを閉じ込めることができる。なお、閉じ込められたガスは、ガス排出制御装置２６により必要に応じ適宜取り出される。【００１４】  隔膜２３は、容器の空間上部を複数に区切る部材である。複数に区切ることで、複数の電極の近傍それぞれにおいて発生するガスを混同させてしまうことなく別々に保管することができる。すなわち、容器の空間上部においては、区切られた各空間が互いに独立して存在していることが好ましいが、発生するガスの種類に応じて各空間を結合させる、すなわち同じガスが発生する空間は結合（連通）させておく一方異なるガスが発生する空間とは独立させておくようにすると、上記ガス排出制御装置２６の数を少なくしておく観点から好ましい。なお、電解槽用容器２１にある程度の水が満たされた場合、蓋、隔膜及び水面で独立した空間を形成することができる一方、区切られた各空間に水を共通して供給する、電解槽用容器内の水の状態の均一��を確保するため、隔膜２３を電解槽用容器２１の上部にのみ配置し、下部は空間が共通するよう構成することは好ましい一例である。【００１５】  電極２４は、隔膜２３により区切られた複数の空間の少なくとも２以上に配置されるものである。電極２４は電源装置２５に接続され、電圧の印加により電子の授受を行いガスを発生させるための部材であるため、２以上配置される電極のうち少なくとも１つは電源装置２５の正極に接続され、少なくとも１つは電源装置２５の負極に接続されていることが好ましい。なお、ガス発生の効率の観点から、隔膜２３により区切られた空間すべてに電極が配置されていることが好しいが、水供給や温度モニタ等を別途配置するために１又は数個の空間に電極を配置しない構成としておくことも好ましい。【００１６】  また、本実施形態において、電極は導電性のある白金又はイリジウムにより構成されている。このようにすることで、電解質としてナトリウムを用いた場合であっても、腐食することなく安定的に長期間使用することができる。【００１７】  ガス排出制御装置２６は、隔膜２３により区切られた複数の空間のそれぞれ又は連通する空間に共通に設けられ、各空間に閉じ込められたガスの排出の制御を行なうことができるものである。具体的には管２６１とこの管に設けられるバルブ２６２とを有して構成される。なお、このガス排出制御装置２６は、上記の記載から明らかなとおり、発生するガスの種類に応じてそれぞれ設けられており、例えば水素ガス用、酸素ガス用のようにガス毎に分けられている。また、隔膜２３により同じガスでも独立に空間が区切られている場合は管２６１をガス毎に共通に設けておくことが好ましい。【００１８】  また本実施形態に係る冷却槽３は、上記の通り、冷却槽用容器３１と、冷却器３２と、を有して構成されている。冷却槽用容器３１は、電解質を含む水を収容することができる限りにおいて限定されることなく、上記電解槽用容器２１と保母同様の構成を採用することができる。材質としては耐アルカリ性溶液に対し耐性のある材質であることが好ましい。【００１９】  冷却器３２は、冷却槽用容器３１に水が充填された場合に、この水を冷却することができる限りにおいて限定されるわけではないが、例えば、冷却槽用容器内に配置され、水が充填された場合水中となるよう配置される管３１１と、この管内３１１を循環する冷却媒体と、この冷却媒体を冷却するための冷却装置（図示省略）と、を有して構成されていることが好ましい。このようにすることで、電解槽中における電気分解において水の温度が上昇した場合であっても、冷却槽に水を移動させ、冷却することで電解槽の不必要な高温化を防ぐことができるといった効果がある。【００２０】  電解槽用水供給装置４は、冷却槽用容器２１に収容される水を電解槽２に供給するためのものである。このようにすることで、水排出装置５と相まって水の循環を実現することができる。具体的には、電解槽２と冷却槽３とを接続する管４１と、水を電解槽２に圧送するためのポンプ４２を有することが好ましい。なお、冷却槽用水供給装置６により又は電気分解等により水中に望まない不純物が発生している場合があるため、この供給ポンプ４の一部に濾過装置��３を設けて、不必要な不純物、イオンを除去することは非常に好ましい一例である。例えば、塩素イオンを除外することは、電極から水素を発生させようとする場合に非常に有用である。【００２１】  水排出装置５は、上記電解槽用水供給装置４と相まって水の循環を実現するためのものである。この構成についても限定されるわけではないが、冷却槽３と電解槽２とを接続する管５１と、ポンプ５２を有することが好ましい。なおこの場合において、水排出装置５の管５１は、電解槽用容器２１とは下部において接続され、冷却槽３とは上部において接続されていることが好ましい。このようにすることで、電解槽２に充填された水の水面がガスにより押圧された場合に、冷却槽３に自動的に水を排出させることができ、ポンプ５２を動かす必要がない又は設ける必要がなくなる。【００２２】  冷却槽用水供給装置６は、冷却槽３に水を供給する部材である。本実施形態に係る水素ガス発生装置は、一度電解質を入れておきさえすれば後は水を供給することで長期間安定的にガスを発生し続けることができる。【００２３】  ここで、本水素ガス発生装置１の動作について説明する。まず、この装置を使用しようとする者（以下「使用者」という。）は、冷却槽３に電解質を加えた水を充填し、電解槽用水供給装置４を介して電解槽２に電解質を含む水を移動させる。なお電解質を加えた水を供給した後の冷却槽３には電解質を加えた水をまた充填させておくことが好ましい。なおここで電解質は、上記の通り、限定されるわけではないが、塩化ナトリウムであることは特に好ましい一例である。ここでは以下塩化ナトリウムの例で説明する。【００２４】  次に、使用者は、ガス排出制御装置のバルブを閉じ、電源装置を駆動して電極に電圧を印加する。すると、電源装置の負極に接続された電極からは水素ガスが発生し、正極に接続された電極からは塩素ガスが発生する。なお、この反応をある程度の時間行なうと、塩素ガスの供給元となる電解質の塩素イオンが尽き、その後は酸素ガスが発生することとなる。なお、電解槽用供給装置の濾過装置で塩素イオンを除去しておくと、電気分解の比較的初期から酸素ガスを発生させることも可能となる。つまりこの電気分解により、水素ガスと酸素ガスの双方を得ることができる。なおこの発生したガスは、それぞれ電解槽用容器の区切られた空間の上部に溜まり、ガス排出制御装置のバルブを開くことで、外に水素ガス、酸素ガス（塩素ガス）を取り出すことができる。特に水素ガスは燃やした場合であっても水を発生させるだけであり、非常にクリーンなエネルギーである。【００２５】  一方で、この電気分解により電解槽用容器内の水の温度が上昇したら、水排出装置を用いて水を冷却槽に移動させ、電解槽用水供給装置を用いて水を冷却槽から電解槽に移動させる。そして、冷却槽に移動させられた温まった水を、冷却器３２を用いて冷却し、再び電解槽から温まった水が排出されてくるまで保持する。そして電解質から温まった水が排出されたら、再び電解槽に戻り、電気分解の反応場として用いられる。なお、この反応により、水はガスとして消失するため、使用者は冷却槽用水供給装置を用い、冷却槽に水を足し、常に好適な水の量に保っておくことが好ましい���【００２６】  以上、本考案により、熱の発生を抑え、長期間信頼性を確保することのできる水素ガス発生装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  本考案は、水素ガス発生装置として産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００２８】１…水素ガス発生装置、２…電解槽、３…冷却槽、４…電解槽用水供給装置、５…水排出装置、６…冷却槽用水供給装置
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月14日(2009.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電解質を含む水を収容可能な空間が形成された電解槽用容器と、前記電解槽用容器の上面に配置される蓋と、前記電解槽用容器の前記空間上部を複数に区切る隔膜と、前記隔膜により区切られた複数の空間の少なくとも２以上に配置される白金又はイリジウムの少なくともいずれかからなる電極と、前記電極に接続される電源装置と、前記隔膜により区切られた複数の空間のそれぞれに設けられ、ガス排出の制御を行なうガス排出制御装置と、を有する電解装置と、
電解質を含む水を収容可能な空間が形成された冷却槽用容器と、前記冷却槽用容器に収容される前記水を冷却する冷却器と、を有する冷却槽と、
前記冷却槽用容器に収容される前記水を前記電解槽用容器に供給するための電解槽用水供給装置と、
前記電解槽用容器に収容される前記水を前記冷却槽に排出するための水排出装置と、
前記冷却槽に水を供給する冷却槽用水供給装置と、を有する水素ガス発生装置。
【請求項２】
前記電解質は、塩化ナトリウムを含み、前記電極のうちいずれかの近傍から発生するガスが水素ガスである請求項１記載の水素ガス発生装置。
【請求項３】
前記電解槽用水供給装置は、前記電解槽用容器と前記冷却槽とを接続する管と、水を前記電解槽用容器に圧送する供給ポンプと、を有し、更に、前記供給ポンプに濾過装置が設けられている請求項１記載の水素ガス発生装置。