JPH076610B2 - 電気分解燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超音波噴霧器を利用したファンヒーターの如き
燃焼器に、水の電気分解装置を付設して電気分解装置か
ら排出される水素と酸素を二次燃料と二次空気として使
用することにより燃料を理想的に燃焼させるとともに消
費燃料を節減できるようにする電気分解燃焼装置に関す
る。

従来の技術 近頃、燃焼器の燃焼方式とその構造は熱効率と安定性を
向上させるために多方向に発展を続けているが、従来の
燃焼方式は燃料を完全に燃焼させたとしても燃料固有の
発熱量以上は得ることができなかったから、高い発熱量
を得るためにはそれに相当する燃料を供給しなければな
らなかった。

又、従来の燃焼器は燃料に含まれている有毒ガスや、不
完全燃焼による一酸化炭素を排出する為に使用者に健康
上の被害をあたえる欠点があった。

発明が解決しようとする問題点 そこで本発明は上記の欠点を排除すべく発明されたもの
であって、燃焼器に電気分解装置を付設して、電気分解
装置により生成された水素と酸素を二次燃料および二次
空気として使用することにより二次燃料である水素によ
り熱効率を高め、二次空気である酸素により不完全燃焼
による未燃焼物を完全燃焼させ、主燃料に含まれている
有毒性不純物を電気分解装置内の水に溶解させて使用者
の中毒事故を予防すると共に消費燃料を節約できるよう
にした電気分解燃焼装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は２個の隔室を区分する隔板と電極板とＵ字管と
水抵抗センサーとが設置された水と燃料を貯蔵する電気
分解タンクと、超音波振動子により分解された燃料をフ
ァンモーターで噴霧させる主燃料タンクと、電気分解タ
ンクからの水素気体と主燃料タンクからの噴霧燃料を制
御するソレノイドバルブと、噴霧燃料を高温化させるヒ
ーターと、点火装置が設置され水素気体と噴霧燃料を燃
焼させるバーナーと、電気分解タンクからの酸素が供給
される酸素供給部とを備えた燃焼装置を、マイクロプロ
セッサと、表示部と、機能選択部と、警報部と、比較感
知部と、 D/Aコンバータと、負荷駆動部と、電気分解電源供給部
と、超音波駆動部と、電源供給部とで構成される制御回
路により動作させるようにしたことを特徴とする電気分
解燃焼装置により上記の目的を達成する。

実施例 上記の如き目的を実現させるための本発明の構成および
作用効果を例示図面に従い詳細に説明する。

第１図は本発明の電気分解燃焼装置の構造図を示すもの
であって、電気分解タンク（１）内には酸素隔室（２）
と水素隔室（３）を分離するための隔壁（４）が設置さ
れており、側壁に燃料供給口（５）と水供給口（６）が
形成され、隔室（2,3）の下部に水を電気分解するため
の電極板（7,8）がそれぞれ設置され、タンク（１）下
端に水抵抗センサー（９）が設置されタンク（１）上端
には酸素排出管（10）と水素排出管（11）が配設されて
いる。

上記電気分解タンク（１）の外側壁に隣接して超音波振
動子（12）とファンモーター（13）とにより噴霧燃料を
供給する主燃料タンク（14）が設置され、主燃料タンク
（14）には燃料供給口（５）から電気分解タンク（１）
内の隔室（４）及び前記外側壁にそれぞれ形成されたＵ
字管（15）を通して燃料が供給される。

主燃料タンク（14）の上端には噴霧燃料排出管（16）が
形成されるが、水素排出管（11）と噴霧燃料排出管（1
6）内にはソレノイドバルブ（17,18）がそれぞれ設置さ
れ、噴霧燃料排出管（16）外側には燃料の着火温度のた
めにヒーター（19）が設けられる。

水素排出管（11）と燃焼排出管（16）を通った水素と噴
霧燃料は混合されて点火装置（20）が設置されたバーナ
ー（21）へ供給される。また、バーナー（21）の上部に
は酸素排出管（10）を通じて供給される酸素をバーナー
（21）の二次燃焼空気に使用するように酸素供給器（2
2）が設置される。

第２図は上記のように構成した構造を有する本発明電気
分解燃焼装置の動作を制御する動作説明回路を示すもの
であって、燃焼装置の全体的な動作と機能はマイクロプ
ロセッサ（23）で制御される。

このマイクロプロセッサ（23）は使用者が選択した機能
と温度を表示する表示部（24）と、機能選択部（25）
と、危険状態を警報する警報部（26）と、室温や着火温
度，炎状態，水の導電率状態等を比較感知する比較感知
部（27）と、比較感知部（27）に基準電圧を供給するD/
Aコンバータ（28）と、燃焼装置の動作に必要な各負荷
を駆動させる負荷駆動部（29）と、電気分解装置（１）
の電極板（7,8）に電源を供給する電気分解電源供給部
（30）と、超音波振動子（12）を駆動させる超音波駆動
回路（31）と、電気供給部（32）とが連結されている。

以下、上記する構造からなる本発明の作用効果を説明す
れば次の通りである。

超音波駆動回路（31）は超音波振動子（12）の固有周波
数で発振動作するコルピッツ基本発振回路を応用したも
のであって、振動子（12）を燃料中で振動させることに
より主燃料タンク（14）の燃料表面で燃料を微細粒子に
分解して噴霧燃料を形成し、この噴霧燃料はファンモー
ター（13）の送風により燃料排出管（16）へ給送され
る。

燃料排出管（16）を通じて給送された噴霧燃料はソレノ
イドバルブ（18）を経てヒーター（19）により高温の気
化ガスにされた後バーナー（21）に供給されるようにな
る。

マイクロプロセッサ（23）より超音波駆動回路（31）を
動作させるのため信号を出力させると超音波振動子（1
2）が振動して燃料を分解させることになり、超音波振
動子（12）を振動させる超音波駆動回路（31）の構成は
公知するものであり、その噴霧量は抵抗（R₁,R₂）の分
圧値に従うトランジスタ（Q₁）の増幅度により決定され
る。

次に水の電気分解現象を説明する。

純粋な蒸溜水は電気抵抗が大きいので電流が流れないた
め電気分解されないが燃料供給口（５）と水供給口
（６）を通じて燃料と水を電気分解タンク（１）内に供
給すればその比重差により水面と油面がそれぞれ形成さ
れる際燃料中に含まれている不純物が水に溶解され、こ
の不純物の触媒作用によって、水の電気伝導率が高くな
り電極板（7,8）を通じた水の電気分解が可能になる。

プラス側電極板（７）はニッケルを使用し、マイナス側
電極板（８）は鉄を使用し、第２図の電気分解電源供給
部（30）より電極板（7,8）に電源が供給される。

水は電気分解されると、水素イオンと酸素イオンに分離
され、水素イオンはマイナスの電極板（８）側へ集合し
て水素気体になり、酸素イオンはプラスの電極板（７）
側へ集合して酸素気体になる。

このように電気分解により生成される酸素と水素の気体
は燃料の表面上に浮き上り隔室（2,3）にそれぞれ充満
し、酸素排出管（10）と水素排出管（11）を通じてバー
ナー（21）側へ送られる。

酸素と水素の混合を防止するために、電気分解タンク
（１）内に、下部が連通するように隔室（４）で空間
（2,3）を分離し、さらに気体の混合を防止しながら燃
料を供給するようにＵ字管（15）を隔壁（４）に設け
た。

電気分解過程では水に溶解された不純物により水の導電
率が変化するため電気分解量が相異することになるが、
本発明の電気分解装置では水の導電率変化に関係なく一
定な電気分解量を発生させるように水抵抗センサー
（９）の入力信号を利用する。

即ち、電気分解により生成される物質（Ｗ）は Ｗ＝KQ ＝KIt （K:生成物質の電気化学当量， Q:電気量， I:電流， t:時間 になるが、生成物質を一定ならしめるために水抵抗セン
サー（９）により感知された水の導電率を比較感知部
（27）を通じてマイクロプロセッサ（23）で感知するよ
うにする。すなわち、マイクロプロセッサ（23）は電気
分解電源供給部（30）への供給電圧を制御して第３図
（ａ）の如き発熱量変化範囲Ａ内で動作するように電極
板（7,8）間の電圧を制御する。

水抵抗センサー（９）を使用しなかった場合の電気分解
量は第３図（ｂ）の如くになりバーナー（21）の発熱量
を制御することが困難になる。

電気分解により生成される水素気体は可燃性物質である
から水素放出管（11）を通じて二次燃料としてバーナー
（21）に供給され、主燃料以外の熱量を発生することに
よって熱効率を高めることができ、生成された酸素気体
は助燃性物質であるから酸素放出管（10）を通じて酸素
供給機（22）に供給されバーナー（21）の二次空気に使
用されることによって主燃料の燃焼を二次的に完全燃焼
させる。

これによりバーナー（21）の熱効率が高くなるばかりで
なく有毒性ガスも除去され使用者の健康上の安全性を図
ることができる。

第４図は本発明電気分解燃焼装置の動作タイミングを示
すものであって、（ｄ）でタイムラグT₁は初期点火のと
き主燃料の不完全燃焼による臭気が発生されないように
に水素ガスを先に供給して着火させるためのものであ
り、タイムラグT₂は消火の時にも主燃料の不完全燃焼に
よる臭気が発生されないようにするため主燃料を先に遮
断させるためのものである。

これは水素排出管（11）と燃料排出管（16）の供給を制
御するソレノイドバルブ（17,18）により実行される
が、これはマイクロプロセッサ（23）の制御に従って負
荷駆動部（29）のソレノイド（17,18）を第４図のタイ
ミングに合わせればよいのである。

以下、比較感知部（27）の各感知動作に対して説明す
る。

室温センサー（RTH）は設定温度に対する室温変化状態
を感知して燃焼状態の発熱量を調節し、ヒーターセンサ
ー（HTH）はバーナー（21）の温度を感知して着火温度
を感知する。一定着火温度になればマイクロプロセッサ
（23）が負荷駆動回路（29）を通じて点火装置（20）を
駆動させてバーナー（21）を点火し、一定着火温度に及
ばなければヒーター（19）が駆動される。

バーナー（21）が点火された場合には炎感知器（FR）に
よりバーナー（21）の炎の状態を感知するが、バーナー
（21）の動作中であるにもかかわらず炎感知器（FR）か
らの感知信号がなければ、マイクロプロセッサ（23）は
警報部（26）を通じて外部に危険信号を告知した後燃焼
動作をリセットさせる。

水抵抗センサー（９）は水の導電率を感知するものであ
って、D/Aコンバータ（28）から供給される基準電圧と
比較されマイクロプロセッサ（23）に供給される。

マイクロプロセッサ（23）は上述する如き水抵抗センサ
ー（９）から感知される水の導電率に従って電気分解電
源供給部（30）を制御してこれに相当する電圧を電極板
（7,8）に供給する。

上述する如き比較感知部（27）の動作により燃焼装置を
安全に運転することができる。

上記の燃焼装置の動作はマイクロプロセッサ（23）の制
御により第４図のタイミングで動作するが、このフロー
チャートを第５図に示す。

上記の如く本発明は電気分解により二次燃料と二次酸素
を供給することによって主燃料のみを使用したときより
も効果的な熱効率の燃焼を実現することができ、燃料を
節約することができるばかりでなく主燃料の不完全燃焼
による一酸化炭素等を二次的に完全燃焼させることによ
って有毒性を除去することができ、さらに燃料に含まれ
ている有毒性不純物を電気分解タンク内の水に溶解させ
ることによつて臭気と中毒事故を防止することもできる
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電気分解燃焼装置の構造図、第２図は第
１図の電気分解燃焼装置を制御する制御回路図、第３図
は電気分解特性図、第４図は本発明に係るタイミングチ
ャート、第５図は本発明の動作説明をするためのフロー
チャートである。 １……電気分解タンク、2,3,4……隔室、５……燃料供
給口、６……水供給口、7,8……電極板、９……水抵抗
センサー、10……水素排出管、11……酸素排出管、12…
…超音波振動子、13……ファンモーター、14……主燃料
タンク、15……Ｕ字管、16……噴霧燃料排出管、17,18
……ソレノイドバルブ、19……ヒーター、20……点火装
置、21……バーナー,22……酸素供給器、23……マイク
ロプロセッサ、24……表示部、25……機能選択部、26…
…警報部、27……比較感知部、28……D/Aコンバータ、2
9……負荷駆動部、30……電気分解電源供給部、31……
超音波駆動回路、32……電源供給部。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料が供給される燃焼装置において、 前記燃料が供給されながら酸素及び水素を発生するがた
   め前記燃料に接する水を電気分解し、前記燃料に含まれ
   ている不純物が前記水に溶解されるようにし前記水の伝
   導性を高める電気分解手段と、 前記電気分解手段を経由し前記燃料が供給され超音波手
   段により前記燃料を噴霧する超音波噴霧手段と、 前記電気分解手段と前記超音波噴霧手段に結合され、前
   記電気分解手段により発生された二次燃料としての水素
   と、前記電気分解手段により発生された第二次空気とし
   ての酸素を使用し前記超音波噴霧手段により噴霧された
   前記燃料を燃焼するバーナー手段及び、 前記電気分解手段と超音波噴霧手段及びバーナー手段の
   動作を制御する制御手段を含むことを特徴とする電気分
   解燃焼装置。
2. 【請求項２】前記電気分解手段は、電気分解タンク
   （１）と、燃料及び水を前記電気分解タンク（１）内に
   各々流入されるようにする燃料供給器（５）及び水供給
   器（６）と、前記電気分解タンク（１）の下部に通路が
   形成され、二つの隔室（２、３）が左右に形成されるよ
   う設置された隔板と、前記隔板（４）及び前記電気分解
   タンク（１）の側壁に各々設置され前記燃料供給器
   （５）から提供された燃料が前記超音波噴霧手段により
   流入されるようにした二つのＵ字管（15）と、前記電気
   分解タンク（１）の隔室（２、３）の各側壁下部に各々
   形成された電極板（７、８）及び、前記各隔室（２、
   ３）の上部に各々形成され各隔室（２、３）から収集さ
   れた気体を排出する第１及び第２排出管（10、11）を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気分
   解燃焼装置。
3. 【請求項３】前記電気分解手段には前記水に溶解された
   前記不純物の量に従って変化される水の伝導性を感知す
   る手段が付加されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の電気分解燃焼装置。
4. 【請求項４】前記電気分解手段は前記第１排出管（10）
   が延長され前記バーナー手段（21）の上方向で酸素を吐
   き出すようにした構造を持つことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の電気分解燃焼装置。
5. 【請求項５】前記電気分解手段の第２排出管（11）と前
   記超音波噴霧手段に形成された噴霧燃料排出管（16）が
   一つの通路を通してバーナー手段に結合された構造を特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気分解燃焼装
   置。
6. 【請求項６】前記噴霧燃焼排出管（16）の周囲に電気ヒ
   ータ（19）を結合した構造を特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の電気分解燃焼装置。
7. 【請求項７】前記第２排出管（11）と噴霧燃料排出管
   （16）にソレノイドバルブ（17、18）を各々設置した構
   造を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電気分解燃
   焼装置。
8. 【請求項８】制御手段は前記燃焼装置の諸般機能を制御
   する信号を出力するマイクロプロセッサ（23）と、機能
   選択スイッチ等で構成され各機能に使用する信号を前記
   マイクロプロセッサ（23）で提供する使用者の機能選択
   部（25）と、 室内温度に対する感知信号を前記マイクロプロセッサ
   （23）で提供すると共に前記室内温度を表示する温度表
   示部（24）と、室温センサー（RTH）による前記室内温
   度、ヒータセンサ（HTH）によるバーナ（21）の着火温
   度、炎感知器（FR）による前記バーナ（21）の炎状態信
   号と水抵抗センサー（９）による水の導電率感知信号を
   各基準信号と比較しこの比較信号を前記マイクロプロセ
   ッサ（23）で提供する比較感知部（27）と、前記基準信
   号を発生するがため前記マイクロプロセッサ（23）の出
   力信号をアナログ信号で変換するD/Aコンバータ（28）
   と、前記マイクロプロセッサ（23）の入出力信号により
   前記電気分解手段に電源を供給するための電気分解電源
   供給部（30）と、 前記マイクロプロセッサ（23）の入出力信号により前記
   超音波噴霧手段に設置された超音波振動子を駆動する超
   音波駆動部（31）と、前記マイクロプロセッサ（23）の
   出力信号によりバーナモータ、ファンモータ（13）、点
   火装置（20）、ソレノイド（17,18）そしてヒータ（1
   9）を駆動する負荷駆動部（29）を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電気分解燃焼装置。
9. 【請求項９】前記制御手段には、前記水抵抗センサー
   （９）により感知された前記電気分解タンク（１）内の
   水の伝導率に従って前記電極板（７、８）に供給される
   電源の大きさを調節して電気分解量調節手段を付加する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の電気分解
   燃焼装置。
10. 【請求項１０】電気分解量調節手段は、前記電気分解タ
    ンク（１）内の水の伝導率を感知する水抵抗センサー
    と、該水抵抗センサー（９）により提供された信号を基
    準信号と比較する比較器と、 該比較器の大きさに従って対応する信号を出力する制御
    部及び該制御部の出力に従って前記電極板（７、８）に
    供給される電気量を調節する電源供給部を含むことを特
    徴とする特許請求の範囲第８項記載の電気分解燃焼装
    置。
11. 【請求項１１】気化された燃料をバーナ（21）で燃焼す
    る燃焼装置において、 供給された燃料が超音波振動子により噴霧されるように
    する超音波噴霧手段と、 前記供給燃料に含有された不純物と供給された水の混合
    物を電気分解し、電気分解により発生された酸素と水素
    を各々第２空気及び第２燃料で使用するようにした電気
    分解手段を含み、前記第２燃料は噴霧された燃料と共に
    前記バーナーにより燃焼され、前記第２空気は燃焼され
    る炎に供給されるようにしたことを特徴とする電気分解
    燃焼装置。