JPH032240B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水を電解して酸素を供給する装置に
関し、特に、供給すべき領域の酸素濃度に応じて
電解量を制御するようにした酸素供給装置に関す
る。

一般に、地下室、建物内、船内、車輌内等の機
密性のある領域では、人の活動等により酸素濃度
が低下し、甚しい場合には酸欠状態となる。又、
酸欠に至らないまでも、人の思考力を低下させる
という問題がある。このような場合、換気装置を
用いることができるが、外気を直接流入させる
と、気流の乱れ、温度変化等を生じ、又、冷暖房
効率が低下するという問題がある。又、換気によ
り供給される空気だけでは酸素量が不十分な場合
もある。そこで、不足する酸素を供給することに
より、換気量を減少させ、温度変化等を防止しつ
つ酸欠状態を防ぐ手段の開発が要請されている。

従来、この種の装置として、水を電解して酸素
を供給する装置が提案されている。しかし、従来
提案されている装置は、一定量の酸素を供給する
よう構成されているに過ぎず、酸素の需要変動に
対応できないため、酸素濃度に過不足を生ずると
共に、必要以上の電解電力を消費する欠点があ
る。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、
酸素を供給すべき領域の酸素濃度を酸素センサに
て検出し、この出力に応じて電解装置の電解量を
制御することにより、需要に対応した量の酸素を
供給できて、酸素濃度を過不足なしに略一定レベ
ルに維持できると共に、電解電力の消費を減少さ
せることができる酸素供給装置を提供することを
目的とする。

即ち、本発明は、水を電解して酸素及び水素を
生成する電解装置と、酸素を供給すべき領域の酸
素濃度を検出する酸素センサと、該酸素センサの
出力に応じて上記電解装置の電解を制御する電解
制御装置とを備えて成る酸素供給装置であつて、
上記電解装置にて生成される水素の一部を貯蔵す
る水素貯蔵手段を備え、且つ、上記酸素センサと
して、上記水素貯蔵手段から放出される水素と、
酸素を供給すべき領域に存在する酸素とを反応さ
せる燃料電池を備え、該燃料電池の出力に応じて
上記電解装置の電解を制御するよう構成して成る
ものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図は本発明酸素供給装置の一実施例を示す
構成図である。図において本発明酸素供給装置
は、電解装置１と、水素貯蔵手段２と、酸素セン
サ３と、電解制御装置４とを備えて構成される。

電解装置１は、電解槽と電解装置とから成る。
電解槽は、公知のもので、例えば単極式又は複極
式の常圧水電解槽から成り、電解液には20〜30％
の水酸化アルカリ水溶液を用い、正極にニツケ
ル、負極に主として鉄を用い、更に、生成する酸
素ガスと水素ガスとの混合を防止するため石綿ク
ロスを隔膜として用いて成るものである。水は、
図示しないイオン交換器を経て適量供給される。

水素貯蔵手段２は、例えば、LaNi₅−Hx、
CeCo₅−Hx，Ｖ−Hx等の金属水素化合物を密閉
容器内に充填して成り、逆止弁９、三方向弁５を
介して上記電解装置１と接続され、該電解装置１
にて生成される水素を吸蔵すると共に、流量調整
弁８を介して後述する酸素センサ３に水素を供給
する。

金属水素化合物は、次式に示すように、金属又
は合金と水素とが圧力変化に対応して可逆的に反
応して形成される。

加圧（H₂吸蔵） 〔Ｍ〕＋H₂ 〔MH₂〕 減圧（H₂放出） 但し、Ｍは金属単体又は合金 この可逆反応において水素圧力は、水素を吸蔵又
は放出している状態では略一定値となり、吸蔵す
る水素が飽和状態に達した時に急に上昇し、一
方、水素が枯渇状態となつた時に急に下降するこ
とが知られている。従つて、本発明のように、一
定量の水素を酸素センサに供給する手段として好
適である。三方向弁５は、上記電解装置１からの
水素を水素貯蔵手段２に供給するか、又は、外部
に排気するかの切換えを行なう弁である。この弁
５は、圧力センサ７により検出される上記水素貯
蔵手段２内の水素圧力の急降下及び急上昇に対応
して弁制御装置６にて切換え制御される。

酸素センサ３は、上記水素貯蔵手段２から流量
調整弁８を介して一定量供給される水素と、酸素
を供給すべき領域の酸素とを反応させる酸素水素
燃料電池から成る、この酸素センサ３は、酸素量
の変化に対応して燃料電池の起電力が変化するこ
とを利用したものである。酸素センサ３への酸素
の供給は、酸素を供給すべき領域の空気を自然通
風させるか、又は、適当なフアンにて強制通風さ
せる。

電解制御装置４は、例えば、上記酸素センサ３
の出力を基準電圧と比較する比較回路と、該比較
回路の出力により電解制御装置１の電源をオンオ
フ又は電流を増減する制御回路とを有して成り、
酸素を供給すべき領域の酸素濃度の変化に対応し
て電解を制御する。

次に、本発明酸素供給装置の動作について説明
する。

今、電解装置１を定常的に運転しているものと
する。ここで、水素貯蔵手段２内にて水素圧力が
所定範囲であれば、三方向弁５は、排気ポートに
なつて、電解装置１からの水素は外部に放出され
る。そして、酸素センサ３には、該水素貯蔵手段
２から吸蔵された水素が放出されて供給される。
一方、水素貯蔵手段２内の水素が枯渇して圧力が
降下すると、圧力センサ７により検知され、弁制
御装置６により三方向弁５を供給ポートに切換駆
動する。これにより、電解装置１からの水素が水
素貯蔵手段２に供給される。供給された水素は、
その一部が流量調整弁８を介して一定流量で酸素
センサ３に供給され、他は、水素貯蔵手段２に吸
蔵される。水素の吸蔵が飽和状態に達すると、圧
力センサ７により検知され、弁制御装置６により
三方向弁５が排気ポートに切換えられる。

この状態において、酸素を供給すべき領域の酸
素濃度が低下して酸素センサ３の起動力が低下す
ると、電解制御装置４にて該起電力の低下分に対
応して電解電流を増大させ、酸素センサ３の出力
が予め定めた酸素濃度に対応する値となるように
する。一方、酸素濃度が高くなり過ぎた場合に
は、上記とは逆に、酸素センサ３の出力の増加分
に対応して電解電流を減少せしめる。これによ
り、目的領域における酸素濃度を一定に保持し得
る。

上述した動作は、アナログ制御の場合である
が、電解装置１をオンオフ制御することも勿論可
能である。

又、上述した実施例では、水素貯蔵手段２とし
て金属水素化合物を容器に充填したものを用いた
が、生成される水素を圧縮して容器内に貯蔵する
構成としてもよい。更に、複数の水素貯蔵手段を
弁操作により適宜切換えて使用する構成としても
よい。

以上説明したように本発明は、電解装置にて生
成される水素の一部を貯蔵する水素貯蔵手段と、
該水素貯蔵手段から放出される水素と目的領域の
酸素とを反応させて酸素濃度を検出する酸素セン
サとを備えて、該酸素センサの出力に応じて電解
装置の電解量を制御することにより、需要に対応
した量の酸素を供給できて、酸素濃度を過不足な
しに略一定レベルに維持できると共に、電解電力
の消費を減少させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明酸素供給装置の一実施例を示す
構成図である。 １……電解装置、２……水素貯蔵手段、３……
酸素センサ、４……電解制御装置、５……三方向
弁、６……弁制御装置、７……圧力センサ、８…
…流量調整弁、９……逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水を電解して酸素を供給する電解装置と、酸
   素を供給すべき領域の酸素濃度を検出する酸素セ
   ンサと、該酸素センサの出力に応じて上記電解装
   置の電解を制御する電解制御装置とを備えて成る
   酸素供給装置であつて、 上記電解装置にて生成される水素の一部を貯蔵
   する水素貯蔵手段を備え、且つ、上記酸素センサ
   として、上記水素貯蔵手段から放出される水素
   と、酸素を供給すべき領域に存在する酸素とを反
   応させる燃料電池を備え、該燃料電池の出力に応
   じて上記電解装置の電解を制御するよう構成した
   ことを特徴とする酸素供給装置。