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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-28
(45)【発行日】2023-10-06
(54)【発明の名称】水素供給装置
(51)【国際特許分類】
A61H 33/14 20060101AFI20230929BHJP
C01B 3/00 20060101ALI20230929BHJP
C01B 3/04 20060101ALI20230929BHJP
B01F 23/10 20220101ALI20230929BHJP
B01F 35/83 20220101ALI20230929BHJP
B01D 53/22 20060101ALI20230929BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20230929BHJP
【ＦＩ】
A61H33/14 B
C01B3/00 Z
C01B3/04 R
B01F23/10
B01F35/83
B01D53/22
C25B9/00 A
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2018057765
(22)【出願日】2018-03-26
(65)【公開番号】P2019058640
(43)【公開日】2019-04-18
【審査請求日】2021-02-26
(31)【優先権主張番号】P 2017186904
(32)【優先日】2017-09-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107641
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(72)【発明者】
【氏名】高橋 康文
(72)【発明者】
【氏名】羽藤 一仁
(72)【発明者】
【氏名】鵜飼 邦弘
【審査官】井出 和水
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０３２２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１４００４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００８／０１３１６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１０２９２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４６９２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｈ ３３／１４
Ａ６１Ｇ １０／００ － Ａ６１Ｇ １０／０４
Ｃ０１Ｂ ３／００
Ｃ０１Ｂ ３／０４
Ｂ０１Ｆ ２３／１０
Ｂ０１Ｆ ３５／７１
Ｂ０１Ｆ ３５／８３
Ｂ０１Ｄ ５３／２２
Ｃ２５Ｂ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
室外に接した入口及び室内に接した出口を有する風路と、
前記風路に配置され、前記入口から前記出口への空気の流れを生じさせるファンと、
前記風路に水素ガスを供給するための第一供給口をなす端部を有する第一配管と、
前記第一配管に取り付けられ、前記水素ガスの流量を調整する流量調整装置と、
を備える水素供給装置であって、
前記風路に接する第二供給口を有するとともに前記第一配管から前記水素ガスが供給され、前記水素ガスを希釈ガスによって希釈する混合器をさらに備え、
前記混合器において希釈された前記水素ガスが前記第二供給口を通って前記風路に供給される、
水素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、水素供給装置及び水素供給システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、水素を含ませた水の飲用に加え、水素ガスを体内に吸入する医療技術に注目が集まっている。例えば、非特許文献１の先進医療Ｂの項目には、「水素ガス吸入療法」の概要が記載されている。
【0003】
また、図１３に示す通り、特許文献１には、水素供給システム３００が記載されている。水素供給システム３００は、水素供給手段３０２から水素供給管３０４を通じて水素を室内３０３に供給する。加えて、水素供給システム３００は、水素攪拌手段３０５を有し、室内３０３に水素が偏在しない機能を有する。さらに、水素供給システム３００は、センサ３０６、制御器３０７、開閉栓３０８、及び排出口３０９を有する。
【0004】
センサ３０６は、室内３０３の上方又はその周辺に取り付けられている。センサ３０６は、室内３０３の水素濃度を測定する。制御器３０７は、回路等によってセンサ３０６と接続され、センサ３０６と連動する。開閉栓３０８は、水素供給管３０４の内部に設けられており、制御器３０７を介してセンサ３０６と連動する。センサ３０６で測定された水素濃度がある一定の値を超えると、制御器３０７によって開閉栓３０８が作動し、水素供給手段３０２から水素供給管３０４を通じて室内３０３に供給される水素量が制御される。センサ３０６によって測定された室内３０３の水素量がある一定の値を超えると、制御器３０７によって排出口３０９が作動し、室内３０３の水素を含む空気が室外３１０へ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開２００８／０１３１６３号
【非特許文献】
【0006】
【文献】“先進医療の各技術の概要”、［online］、平成２９年９月１日、厚生労働省、［平成２９年９月１５日検索］、インターネット＜URL: http://www.mhlw.go.jp/topics/bukyoku/isei/sensiniryo/kikan03.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
非特許文献１及び特許文献１に記載の技術において、水素ガスを室外の空気と混合して室内に供給することは想定されていない。そこで、本開示は、水素ガスを室外の空気と混合して室内に供給でき、高い安全性を確保するために有利な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示は、
室外に接した入口及び室内に接した出口を有する風路と、
前記風路に配置され、前記入口から前記出口への空気の流れを生じさせるファンと、
前記風路に水素ガスを供給するための第一供給口をなす端部を有する第一配管と、
前記第一配管に取り付けられ、前記水素ガスの流量を調整する流量調整装置と、を備えた、
水素供給装置。
室外に接した入口及び室内に接した出口を有する風路と、
前記風路に配置され、前記入口から前記出口への空気の流れを生じさせるファンと、
前記風路に水素ガスを供給するための第一供給口をなす端部を有する第一配管と、
前記第一配管に取り付けられ、前記水素ガスの流量を調整する流量調整装置と、を備えた、
水素供給装置。
【発明の効果】
【0009】
上記の水素供給装置は、水素ガスを室外の空気と混合して室内に供給でき、高い安全性を確保するために有利である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜本発明者の検討に基づく知見＞
水素を含ませた水の飲用によって体内に水素を取り込む方法は、水素ガスが水に微量しか溶けないので、微量の水素しか摂取できないという問題があった。そこで、水素の摂取量を高めるために、特許文献１に記載の水素供給システム３００のように、水素ガスを室内に供給することが考えられる。一方で、水素ガスを室外の空気と混合して室内に日常的に供給することは試みられたことがない。
水素を含ませた水の飲用によって体内に水素を取り込む方法は、水素ガスが水に微量しか溶けないので、微量の水素しか摂取できないという問題があった。そこで、水素の摂取量を高めるために、特許文献１に記載の水素供給システム３００のように、水素ガスを室内に供給することが考えられる。一方で、水素ガスを室外の空気と混合して室内に日常的に供給することは試みられたことがない。
【0012】
空気中における水素ガスの濃度は爆発下限界未満に保たれることが必要である。特許文献１に記載の水素供給システム３００において、センサ３０６によって室内３０３の上方又はその周辺において水素濃度が測定されているものの、水素供給管３０４において水素ガスと他の気体とを混合することは示唆されておらず、水素供給管３０４を通って高濃度の水素ガスが供給される可能性がある。この場合、室内３０３の水素供給管３０４の付近において、水素ガスの濃度が爆発下限界を超えて爆発範囲に収まる空間が生じる可能性がある。このため、特許文献１に記載の技術は、安全性を高める余地を有する。
【0013】
上記の事情に鑑み、本発明者は、水素ガスを室外の空気と混合して室内に供給でき、高い安全性を確保するために有利な技術について日夜検討を重ね、本開示の水素供給装置を案出した。
【0014】
本開示の第１態様は、
室外に接した入口及び室内に接した出口を有する風路と、
前記風路に配置され、前記入口から前記出口への空気の流れを生じさせるファンと、
前記風路に水素ガスを供給するための第一供給口をなす端部を有する第一配管と、
前記第一配管に取り付けられ、前記水素ガスの流量を調整する流量調整装置と、を備えた、
水素供給装置を提供する。
室外に接した入口及び室内に接した出口を有する風路と、
前記風路に配置され、前記入口から前記出口への空気の流れを生じさせるファンと、
前記風路に水素ガスを供給するための第一供給口をなす端部を有する第一配管と、
前記第一配管に取り付けられ、前記水素ガスの流量を調整する流量調整装置と、を備えた、
水素供給装置を提供する。
【0015】
第１態様によれば、第一供給口を通って風路に水素ガスが供給されるので、室外から風路に取り込まれた空気に水素ガスを混合させて室内に供給できる。加えて、流量調整装置によって風路に供給される水素ガスの流量を調整できるので、風路における水素ガスの濃度を空気中における水素ガスの爆発下限界を踏まえた所望の範囲に調整できる。このため、第１態様に係る水素供給装置は高い安全性を確保するために有利である。
【0016】
本開示の第２態様は、第１態様に加えて、前記風路における前記空気の流れ方向において前記端部よりも下流に配置され、前記風路における水素ガスの濃度を検出する水素ガスセンサをさらに備えた、水素供給装置を提供する。第２態様によれば、水素ガスセンサによって風路における水素ガスの濃度を検出でき、その検出結果は風路における水素ガスの濃度を所望の範囲に調整するために利用できる。このため、第２態様に係る水素供給装置は高い安全性を確保するためにより有利である。
【0017】
本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様に加えて、制御器をさらに備え、前記制御器は、前記流量調整装置を制御して前記出口における水素ガスの濃度を特定の濃度より低く保つ、水素供給装置を提供する。第３態様によれば、制御器による流量調整装置の制御により、出口における水素ガスの濃度が空気中における水素ガスの爆発下限界を踏まえた特定の濃度よりも低く保たれる。これにより、水素供給装置がより確実に高い安全性を有する。
【0018】
本開示の第４態様は、第３態様に加えて、前記制御器は、前記水素ガスセンサによって検出された水素ガスの濃度が前記特定の濃度以上である場合に、前記流量調整装置を制御して前記風路への水素ガスの供給を停止させ、若しくは、前記風路に供給される水素ガスの流量を低減させ、又は、前記ファンを制御して前記風路における前記空気の流量を増加させる、水素供給装置を提供する。第４態様によれば、水素ガスセンサによって検出された水素ガスの濃度が特定の濃度以上である場合に、流量調整装置又はファンが上記のように制御される。このため、特定の濃度以上の水素ガス濃度を有する混合気体が室内に供給し続けられることがない。これにより、水素供給装置がより確実に高い安全性を有する。
【0019】
本開示の第５態様は、第３態様又は第４態様に加えて、前記制御器は、前記水素ガスセンサによって検出された水素ガスの濃度が前記特定の濃度以上である場合に、前記ファンを制御して前記風路における前記空気の流量を増加させた後に前記流量調整装置を制御して前記風路への水素ガスの供給を停止させる又は前記風路に供給される水素ガスの流量を低減させる、水素供給装置を提供する。第５態様によれば、水素ガスセンサによって検出された水素ガスの濃度が特定の濃度以上である場合に、流量調整装置及びファンが上記のように制御される。このため、特定の濃度以上の水素ガス濃度を有する混合気体が室内に供給し続けられることがない。これにより、水素供給装置がより確実に高い安全性を有する。
【0020】
本開示の第６態様は、第３態様～第５態様のいずれか１つの態様に加えて、前記風路において前記ファンと前記入口との間に配置された温度センサをさらに備え、前記制御器は、前記温度センサによって検出された温度が特定の温度以上である場合に、前記流量調整装置及び前記ファンを制御して前記風路への水素ガスの供給を停止させるとともに前記ファンを停止させる、水素供給装置を提供する。第６態様によれば、温度センサによって検出された温度が特定の温度以上である場合に、水素ガスの供給が停止するとともにファンも停止する。これにより、高温の空気と水素ガスとの混合気体が室内に供給されることを防止できる。このため、水素供給装置がより確実に高い安全性を有する。
【0021】
本開示の第７態様は、第１態様～第６態様のいずれか１つの態様に加えて、前記ファンは、前記風路において、前記端部と前記出口との間に配置されている、水素供給装置を提供する。第７態様によれば、第一供給口を通って風路に供給された水素ガスが空気とともにファンを通過して流れるので、水素ガスと空気とが良好に撹拌され、出口から吹き出される空気の水素ガス濃度が空間的に均一になりやすい。
【0022】
本開示の第８態様は、第７態様において、前記水素ガスセンサは、前記空気の流れ方向において前記ファンよりも下流に配置されている、水素供給装置を提供する。第８態様によれば、水素ガスセンサは、ファンによって良好に撹拌された水素ガスと空気との混合気体に対して水素ガスの濃度の検出を行うので、水素ガスの濃度を適切に検出できる。
【0023】
本開示の第９態様は、第１態様～第６態様のいずれか１つの態様に加えて、前記端部は、前記風路において、前記ファンと前記出口との間に配置されている、水素供給装置を提供する。第９態様によれば、第一供給口を通って風路に供給された水素ガスがファンを通過しないので、ファンで発生しうる静電気に水素ガスが曝されることを防止できる。加えて、ファンによって加速された空気の流れに向かって水素ガスが風路に供給されるので、水素ガスと空気とが良好に撹拌され、出口から吹き出される空気の水素ガス濃度が空間的に均一になりやすい。
【0024】
本開示の第１０態様は、第１態様～第９態様のいずれか１つの態様に加えて、前記風路は、前記空気の流れを下方から上方に導くための縦長の風路を有し、前記端部は、前記縦長の風路に配置されている、水素供給装置を提供する。水素ガスは軽いので上方に流れやすい。第１０態様によれば、第一供給口を通って縦長の風路に水素ガスが供給されるので、空気の上昇する流れによって水素ガスが加速され、空気と水素ガスとが良好に撹拌される。このため、出口から吹き出される空気の水素ガス濃度が空間的に均一になりやすい。
【0025】
本開示の第１１態様は、第１態様～第１０態様のいずれか１つの態様に加えて、前記第一配管に水素ガスを供給する水素ガス供給源をさらに備えた、水素供給装置を提供する。第１１態様によれば、水素ガス供給源から第一供給口を通過させて風路に水素ガスを供給できる。
【0026】
本開示の第１２態様は、第１態様～第１１態様のいずれか１つの態様に加えて、前記水素ガス供給源は、水を電気分解して前記水素ガスを発生させる電解装置を備えた、水素供給装置を提供する。第１２態様によれば、水素ガスを供給するインフラストラクチャーが整備されていない環境でも、水の電気分解によって水素ガスを発生させ、その水素ガスを室外の空気と混合させて室内に供給できる。また、水素ガス供給源として高圧の水素が貯蔵された耐圧容器を用いる場合と比べて、水素ガス供給源を交換する作業が発生しない。加えて、水素供給の需要に応じて水を電気分解して水素を発生させればよいので、水素ガスを長期間貯留する必要がない。
【0027】
本開示の第１３態様は、第１態様～第１２態様のいずれか１つの態様に加えて、前記風路に接する第二供給口を有するとともに前記第一配管から前記水素ガスが供給され、前記水素ガスを希釈ガスによって希釈する混合器をさらに備え、前記混合器において希釈された前記水素ガスが前記第二供給口を通って前記風路に供給される、水素供給装置を提供する。第１３態様によれば、混合器において希釈された水素ガスが風路に供給されて空気と接触する。これにより、水素ガスを風路により安全に供給できる。このため、水素供給装置がより高い安全性を有する。
【0028】
本開示の第１４態様は、第１３態様に加えて、前記混合器は、前記流量調整装置を通過した水素ガスを流すための流路と、前記流路に接し前記希釈ガスを前記流路に供給するための第三供給口とを有する、水素供給装置を提供する。第１４態様によれば、流量調整装置を通過した水素ガスに対して希釈ガスを供給して水素ガスを希釈できる。
【0029】
本開示の第１５態様は、第１３態様又は第１４態様に加えて、前記希釈ガスは、水素ガスに対して不活性なガスである、水素供給装置を提供する。第１５態様によれば、混合器において水素ガスを安全に希釈できる。
【0030】
本開示の第１６態様は、第１５態様に加えて、前記希釈ガスは、窒素ガスである、水素供給装置を提供する。窒素ガスは入手しやすいので、第１６態様によれば、水素供給装置のランニングコストを低減できる。
【0031】
本開示の第１７態様は、第１６態様に加えて、前記混合器に接続され、空気から前記窒素ガスを分離するガス分離器をさらに備えた、水素供給装置を提供する。第１７態様によれば、ガス分離器において、水素ガスを希釈するための窒素ガスを空気から分離できるので、窒素ガスを供給するインフラストラクチャーが整備されていない環境でも窒素ガスを混合器に供給でき、水素供給装置のランニングコストをより低減できる。
【0032】
本開示の第１８態様は、第１態様～第１７態様のいずれか１つの態様に加えて、前記風路における前記入口と前記ファン及び前記端部との間の第一位置、前記風路における前記出口と前記ファン及び前記端部との間の第二位置、又は前記第一位置及び前記第二位置の両方に配置され、不燃性材料でできており、ガスを透過させるとともに異物を捕捉するフィルターをさらに備えた、水素供給装置を提供する。第１８態様によれば、フィルターによって異物が捕捉されるので、異物が室内に供給されることを防止できる。特に、第一位置にフィルターが配置されていれば、異物とファンとの接触により静電気が発生することを防止できる。また、仮に、風路において水素ガスの燃焼により火炎が生じても、火炎の伝播を抑制できる。加えて、仮に、風路の外部に火炎が発生していてもその火炎が風路に及ぶことを防止できる。このため、水素供給装置はより高い安全性を有する。
【0033】
本開示の第１９態様は、第１態様～第１８態様のいずれか１つの態様に加えて、前記風路における前記入口と前記ファン及び前記端部との間の第三位置、前記風路における前記出口と前記ファン及び前記端部との間の第四位置、又は前記第三位置及び前記第四位置の両方に配置され、前記風路を閉じるシャッターをさらに備え、前記制御器は、前記水素ガスセンサによって検出された水素ガスの濃度が前記特定の濃度以上である場合に、前記シャッターを制御して前記風路を閉じる、水素供給装置を提供する。第１９態様によれば、水素ガスセンサによって検出された水素ガスの濃度が特定の濃度以上である場合に、シャッターによって風路が閉じられるので、特定の濃度以上の水素ガス濃度を有する混合気体が室内に供給し続けられることがない。このため、水素供給装置はより高い安全性を有する。
【0034】
本開示の第２０態様は、第１態様～第１９態様のいずれか１つの態様に加えて、前記風路は、複数の前記出口を有する下流部分を含む、水素供給装置を提供する。第２０態様によれば、室外から風路に取り込まれた空気に水素ガスを混合させた混合気体を複数の出口から供給できる。
【0035】
本開示の第２１態様は、第２態様に加えて、前記風路は、複数の前記出口を有する下流部分を含み、前記水素ガスセンサは、前記空気の流れ方向において前記複数の下流部分よりも上流に配置されている、水素供給装置を提供する。第２１態様によれば、室外から風路に取り込まれた空気に水素ガスを混合させた混合気体を複数の出口から供給できる。加えて、複数の出口から供給される混合気体における水素ガスの濃度を効率的に検出できる。
【0036】
本開示の第２２態様は、第１態様～第２１態様のいずれか１つの態様に加えて、前記制御器は、前記室内における人の存否を示す第一情報を取得又は記憶し、前記第一情報が前記室内における人の存在を示すときに前記流量調整装置を制御して前記風路に水素ガスを供給する、水素供給装置を提供する。第２２態様によれば、室内に人が存在するときに水素ガスを供給でき、水素ガスを効率的に利用できる。
【0037】
本開示の第２３態様は、第２２態様に加えて、前記制御器は、前記室内における人の位置を示す第二情報をさらに取得し、かつ、前記第二情報に基づいて前記流量調整装置を制御して前記水素ガスの流量を調整する、水素供給装置を提供する。第２３態様によれば、室内における人に位置に応じて水素ガスを効率的に供給できる。
【0038】
本開示の第２４態様は、前記制御器は、前記室内における人の生体情報である第三情報を取得し、かつ、前記第三情報に基づいて前記流量調整装置を制御して前記水素ガスの流量を調整する、水素供給装置を提供する。第２４態様によれば、室内における人の生体情報に応じて水素ガスを効率的に供給できる。
【0039】
本開示の第２５態様は、
第１態様～第２１態様のいずれか１つの態様の水素供給装置と、
前記室内における人の存否及び前記室内における人の生体情報の少なくとも１つを検出する検出器と、を備え、
前記制御器は、前記検出器の検出結果を示す情報を前記第一情報として取得する、
水素供給システムを提供する。
第１態様～第２１態様のいずれか１つの態様の水素供給装置と、
前記室内における人の存否及び前記室内における人の生体情報の少なくとも１つを検出する検出器と、を備え、
前記制御器は、前記検出器の検出結果を示す情報を前記第一情報として取得する、
水素供給システムを提供する。
【0040】
第２５態様によれば、第１態様～第２１態様のいずれか１つの態様と同じ効果が得られる。
【0041】
本開示の第２６態様は、第２５態様に加えて、前記室内における人の位置を示す情報をさらに検出する、水素供給システムを提供する。
【0042】
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。添付の図面における矢印は空気及び水素ガスなどのガスの流れを概念的に示す。本明細書において、ガスの濃度につき「％」とは、体積基準の百分率を意味し、典型的には１気圧及び２０℃における体積比率を意味する。
【0043】
図１に示す通り、水素供給装置１ａは、風路４と、ファン６と、第一配管３０と、流量調整装置８とを備えている。風路４は、室外に接した入口３及び室内に接した出口２を有する。ファン６は、風路４に配置され、入口３から出口２への空気の流れを生じさせる。第一配管３０は、端部３１を有する。端部３１は、風路４に水素ガスを供給するための第一供給口３２をなす。流量調整装置８は、第一配管３０に取り付けられており、風路４に供給される水素ガスの流量を調整する。
【0044】
水素供給装置１ａにおいて、第一配管３０の端部３１は、例えば、風路４に配置されている。一方、端部３１は風路４の外側に配置されていてもよい。この場合、例えば第一配管３０の内部と風路４との間にフィルターが介在した状態で、第一配管３０の内部と風路４とがつながっていてもよい。
【0045】
水素供給装置１ａにおいて、ファン６が作動すると、室外の空気が入口３から風路４に取り込まれ、入口３から出口２に向かって空気の流れが生じる。第一供給口３２を通って風路４に供給された水素ガスは風路４を流れる空気と混合され、室外の空気とともに水素ガスが出口２を通って室内に供給される。風路４における水素ガスの濃度は、流量調整装置８によって、空気中における水素ガスの爆発下限界を踏まえた所望の範囲に調整される。このため、水素供給装置１ａは高い安全性を確保するために有利である。
【0046】
図１に示す通り、水素供給装置１ａは、例えば、水素ガスセンサ７をさらに備えている。水素ガスセンサ７は、風路４における空気の流れ方向において端部３１よりも下流に配置され、風路４における水素ガスの濃度を検出する。水素ガスセンサ７によって風路４における水素ガスの濃度を検出でき、その検出結果は風路４における水素ガスの濃度を所望の範囲に調整するために利用できる。このため、水素供給装置１ａは高い安全性を確保するために有利である。なお、風路４における空気の流れ方向において端部３１よりも下流とは、端部３１と風路４における出口２との間の位置又は空気の流れ方向において出口２よりも下流で、風路４における水素ガス濃度を検出可能な位置を意味する。
【0047】
ファン６は、例えば、風路４の軸線方向において入口３よりも出口２に近い位置に配置されている。ファン６が作動すると、空気の流れ方向においてファン６の上流が負圧になる。このため、ファン６が、風路４の軸線方向において入口３よりも出口２に近い位置に配置されていれば、風路４の広い範囲において風路４を定める構成部品の隙間から空気が流出して水素供給装置１ａ又は他の空間に溜まることを防止できる。これにより、水素供給装置１ａが高い安全性を有する。
【0048】
図１に示す通り、水素供給装置１ａは、例えば、水素ガス供給源９をさらに備えている。水素ガス供給源９から第一配管３０に水素ガスが供給される。図１において、水素ガス供給源９が流量調整装置８を介して第一配管３０と接続されているが、これに限定されない。例えば、水素ガス供給源９と第一配管３０との間にフィルターなどの部材が介在して、水素ガス供給源９と第一配管３０とが接続されていてもよい。また、第一配管３０が水素ガス供給源９と直接接続されていてもよい。水素ガス供給源９は、特に限定されないが、例えば、高圧の水素が貯蔵された耐圧容器である。水素ガス供給源９は、水を電気分解して水素ガスを発生させる電解装置を備えたものであってもよい。水素ガス供給源９は、燃料電池発電設備に水素を供給するための水素ガス供給源であってもよい。なお、水素ガス供給源９において、水素に対して不活性な成分が水素とともに含まれていてもよい。
【0049】
第一配管３０が水素ガスを供給するためのガス栓に接続されて風路４に水素ガスが供給されてもよい。この場合、水素供給装置１ａは必ずしも水素ガス供給源９を備えていなくてもよい。
【0050】
流量調整装置８は、典型的には、水素ガスの質量流量を調整する。流量調整装置８は、例えば、マスフローコントローラによって構成されている。マスフローコントローラは、センサ、制御回路、及び弁を備える。マスフローコントローラにおいて、センサによって検出された水素ガスの質量流量を示す信号が制御回路に入力され、その入力に基づいて制御回路は制御信号を生成して弁を制御する。流量調整装置８がマスフローコントローラによって構成されていれば、弁のみによって水素ガスの流量を制御する場合と比べて、水素ガスの質量流量を正確に調整できる。流量調整装置８は、例えば、流量センサと流量調整弁との組み合わせであってもよいし、流量調整弁のみであってもよい。このような構成の流量調整装置８は安価であり、水素供給装置１ａの製造コストの低減につながる。
【0051】
水素ガスセンサ７は、例えば、接触燃焼式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、又は熱電式ガスセンサ等の公知の水素ガスセンサである。水素ガスセンサ７は、水素ガス濃度の特定の範囲（例えば、１～５％以下）で高い感度を有することが望ましい。水素ガスセンサ７は、典型的には熱電式ガスセンサである。水素ガスセンサ７として熱電式ガスセンサを用いれば、空気中の水素ガスの濃度を、約０．５ｐｐｍ（parts per million）～約５％の水素ガス濃度の範囲で精度良く検出できる。
【0052】
端部３１は、例えば、風路４の軸線上又は風路４の軸線の近くである風路４の中央に配置されている。風路４の中央では空気の流速が大きいので、端部３１が風路４の中央に配置されていれば、大きな流速の空気の流れに向かって水素ガスが供給され、水素ガスと空気とが良好に撹拌される。第一供給口３２は、例えば、上向きに開口している。これにより、風路４において水素ガスが拡散しやすく、水素ガスと空気とが良好に撹拌される。
【0053】
図１に示す通り、水素供給装置１ａは、制御器１０をさらに備えている。制御器１０は、流量調整装置８を制御して出口２における水素ガスの濃度を特定の濃度（例えば４％）より低く保つ。特定の濃度は、例えば、空気中の水素ガスの爆発下限界以下に定められている。流量調整装置８及び制御器１０は、検出信号及び制御信号等の信号をやり取りできるように有線又は無線によってお互いに接続されている。流量調整装置８は、例えば、水素ガスの質量流量を検出する機能を有し、流量調整装置８によって検出された水素ガスの質量流量を示す信号が制御器１０に入力される。また、制御器１０は、流量調整装置８に制御信号を送り、流量調整装置８はその制御信号に従って動作する。
【0054】
制御器１０は、例えば、インターフェース、ＣＰＵ等の演算装置、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の記憶装置を備えたコンピュータである。制御器１０には、水素供給装置１ａの運転のために必要なプログラムが格納されている。
【0055】
ファン６は、制御器１０から送信される制御信号を受信できるように有線又は無線によって制御器１０に接続されている。図１に示す通り、水素供給装置１ａは、例えば、風量センサ１３をさらに備えている。風量センサ１３は、例えば、風路４においてファン６と入口３との間に配置されている。風量センサ１３は、例えば、熱式の風量センサである。制御器１０は、例えば、風量センサ１３による検出結果を示す信号を風量センサ１３から受信できるように有線又は無線によって風量センサ１３に接続されている。
【0056】
制御器１０は、例えば、水素ガスセンサ７によって検出された水素ガスの濃度が特定の濃度以上である場合に、流量調整装置８を制御して風路４への水素ガスの供給を停止させ、又は、風路４に供給される水素ガスの流量を低減させる。もしくは、制御器１０は、ファン６を制御して風路４における空気の流量を増加させる。これにより、特定の濃度以上の水素ガス濃度を有する混合気体が室内に供給し続けられることがない。このため、水素供給装置１ａがより確実に高い安全性を有する。
【0057】
制御器１０は、例えば、水素ガスセンサ７によって検出された水素ガスの濃度が特定の濃度以上である場合に、ファン６を制御して風路４における空気の流量を増加させる。その後、制御器１０は、例えば、流量調整装置８を制御して風路４への水素ガスの供給を停止させる又は風路４に供給される水素ガスの流量を低減させる。この場合、特定の濃度以上の水素ガス濃度を有する混合気体が室内に供給し続けられることがなく、水素供給装置１ａがより確実に高い安全性を有する。
【0058】
制御器１０は、例えば、流量調整装置８を制御して風路４への水素ガスの供給を停止させた後にファン６を制御してファン６を停止させる。換言すると、制御器１０は、風路４に水素ガスの供給がなされている期間はファン６を作動させる。これにより、空気の流れが生じていない風路４に水素ガスが供給されることを防止できる。
【0059】
制御器１０は、例えば、温度センサ１３ａをさらに備えている。温度センサ１３ａは、風路４においてファン６と入口３との間に配置されている。制御器１０は、例えば、温度センサ１３ａによって検出された温度が特定の温度（例えば４０℃）以上である場合に、流量調整装置８及びファン６を制御して風路４への水素ガスの供給を停止させるとともにファン６を停止させる。この場合、高温の空気と水素ガスとの混合気体が室内に供給されることを防止できるので、水素供給装置１ａはより確実に高い安全性を有する。制御器１０は、例えば、温度センサ１３ａによる検出結果を示す信号を受信できるように有線又は無線によって温度センサ１３ａに接続されている。
【0060】
温度センサ１３ａは、例えば風量センサ１３に組み込まれている。この場合、風量センサ１３における検出結果の温度補償のための温度センサ１３ａを流量調整装置８及びファン６の制御ためにも利用できる。なお、温度センサ１３ａは、風量センサ１３とは独立して配置されていてもよい。
【0061】
図１に示す通り、ファン６は、例えば、風路４において、端部３１と出口２との間に配置されている。ファン６は、例えば、空気の流れ方向において端部３１よりも下流に配置されている。第一供給口３２を通って風路４に供給された水素ガスが空気とともにファン６を通過して流れるので、水素ガスと空気とが良好に撹拌され、出口２から吹き出される空気の水素ガス濃度が空間的に均一になりやすい。
【0062】
ファン６が、風路４において端部３１と出口２との間に配置されている場合、水素ガスセンサ７は、例えば、空気の流れ方向においてファン６よりも下流に配置されている。これにより、水素ガスセンサ７は、ファン６によって良好に撹拌された水素ガスと空気との混合気体に対して水素ガスの濃度の検出を行うので、水素ガスの濃度を適切に検出できる。なお、空気の流れ方向においてファン６よりも下流とは、風路４における出口２とファン６との間の位置又は空気の流れ方向において出口２よりも下流で、風路４における水素ガス濃度を検出可能な位置を意味する。
【0063】
図１に示す通り、風路４は、例えば、空気の流れを下方から上方に導くための縦長の風路４ａを有する。端部３１は、例えば、縦長の風路４ａに配置されている。水素ガスは軽いので上方に流れやすい。この場合、第一供給口３２を通って縦長の風路４ａに水素ガスが供給されるので、空気の上昇する流れによって水素ガスが加速され、空気と水素ガスとが良好に撹拌される。このため、出口２から吹き出される空気の水素ガス濃度が空間的に均一になりやすい。
【0064】
水素ガスセンサ７は、例えば、縦長の風路４ａの上端又はその付近に配置されている。この場合、空気の上昇する流れによって、空気と水素ガスとが良好に撹拌された混合気体に対して水素ガスの濃度の検出を行うので、水素ガスの濃度を適切に検出できる。
【0065】
図１に示す通り、水素供給装置１ａは、例えば混合器２０をさらに備えている。混合器２０は、風路４に接する第二供給口５を有する。加えて、第一配管３０から水素ガスが混合器２０に供給される。混合器２０は、水素ガスを希釈ガスによって希釈する。混合器２０は、典型的には、流量調整装置８と第二供給口５との間に配置される。この場合、混合器２０において希釈された水素ガスが第二供給口５を通って風路４に供給される。このため、混合器２０において希釈された水素ガスが風路４に供給されて空気と接触する。これにより、水素は必ず希釈された後に酸素と接触するので、水素が爆発又は燃焼することなく、水素ガスを風路４により安全に供給できる。その結果、水素供給装置１ａがより高い安全性を有する。
【0066】
混合器２０は、例えば、流路２１と、第三供給口２２とを有する。流路２１は、流量調整装置８を通過した水素ガスを流すためのものである。流路２１は、例えばシリンダの内部に存在する。第三供給口２２は、流路２１に接し希釈ガスを流路２１に供給するためのものである。この場合、流量調整装置８を通過した水素ガスに対して希釈ガスを供給して水素ガスを希釈できる。
【0067】
混合器２０において水素ガスを希釈する希釈ガスは、典型的には、水素ガスに対して不活性なガスである。これにより、水素ガスを安全に希釈できる。
【0068】
希釈ガスは、例えば窒素ガスである。この場合、窒素ガスは入手しやすいので、水素供給装置１ａのランニングコストを低減できる。
【0069】
水素供給装置１ａは、例えば、第二流量調整装置２２ａをさらに備えている。第二流量調整装置２２ａは、混合器２０に供給される希釈ガスの流量を調整する。第二流量調整装置２２ａは、典型的には希釈ガスの質量流量を調整し、例えばマスフローコントローラによって構成されている。第二流量調整装置２２ａ及び制御器１０は、検出信号及び制御信号等の信号をやり取りできるように有線又は無線によってお互いに接続されている。第二流量調整装置２２ａは、例えば、希釈ガスの質量流量を検出する機能を有し、第二流量調整装置２２ａによって検出された希釈ガスの質量流量を示す信号が制御器１０に入力される。また、制御器１０は、第二流量調整装置２２ａに制御信号を送り、第二流量調整装置２２ａはその制御信号に従って動作する。
【0070】
水素供給装置１ａは、例えば、第四供給口１２及び第三流量調整装置１２ａをさらに備えている。第四供給口１２は、風路４に酸素ガスを供給するためのものである。第三流量調整装置１２ａは、風路４に供給される酸素ガスの流量を調整する。第三流量調整装置１２ａは、典型的には酸素ガスの質量流量を調整するものであり、例えばマスフローコントローラによって構成されている。第三流量調整装置１２ａ及び制御器１０は、検出信号及び制御信号等の信号をやり取りできるように有線又は無線によってお互いに接続されている。第三流量調整装置１２ａは、例えば、酸素ガスの質量流量を検出する機能を有し、第三流量調整装置１２ａによって検出された酸素ガスの質量流量を示す信号が制御器１０に入力される。また、制御器１０は、第三流量調整装置１２ａに制御信号を送り、第三流量調整装置１２ａはその制御信号に従って動作する。第四供給口１２は、例えば、空気の流れ方向において第二供給口５よりも下流に配置されている。
【0071】
図１に示す通り、水素供給装置１ａは、例えば、フィルター２ａ及びフィルター３ａを備えている。フィルター３ａは第一位置に配置されている。第一位置は、風路４における入口３とファン６及び端部３１との間の位置である。フィルター２ａは第二位置に配置されている。第二位置は、風路４における出口２とファン６及び端部３１との間の位置である。水素供給装置１ａは、第一位置及び第二位置の両方に配置されたフィルターを備えているが、第一位置及び第二位置のいずれか一方に配置されたフィルターを備えていてもよい。フィルター２ａ及びフィルター３ａのそれぞれは、不燃性材料でできており、ガスを透過させるとともに異物を捕捉する。
【0072】
フィルター２ａ又はフィルター３ａによって異物が捕捉されるので、異物が室内に供給されることを防止できる。特に、水素供給装置１ａがフィルター３ａを備えれば、異物とファン６との接触により静電気が発生することを防止できる。また、仮に、風路４において水素ガスの燃焼により火炎が生じても、火炎の伝播を抑制できる。加えて、仮に、風路４の外部に火炎が発生していてもその火炎が風路４に及ぶことを防止できる。このため、水素供給装置１ａはより高い安全性を有する。さらに、水素供給装置１ａがフィルター２ａ又はフィルター３ａを備えていれば、風路４における空気の流れが風路４の外部における空気の流れの影響を受けにくいので、風路４において空気の流れが安定する。なお、水素供給装置１ａがフィルター２ａ及びフィルター３ａの両方を備える場合、フィルター２ａ及びフィルター３ａは互いに異なる材質でできていてもよい。フィルター３ａは、フィルター２ａよりも入口３に近い位置に配置されており、フィルター２ａに比べて雨又は風等の室外の影響を受けやすい。このため、フィルター３ａは、例えば高い強度を有する金属製の網である。一方、フィルター２ａは、室内の火災及び異物を考慮して、例えば不燃性の繊維でできた織布である。
【0073】
フィルター２ａ及びフィルター３ａのそれぞれは、例えば、金属製の網又は不燃性の繊維でできた網、織布、若しくは不織布である。フィルター２ａ及びフィルター３ａのそれぞれは、例えば、日本工業規格(JIS) A 1321-1994に定められた難燃１級に適合する。
【0074】
次に、水素供給装置１ａの動作の一例を説明する。図２に示す通り、水素供給装置１ａの運転開始が指示されると、ステップＳ１０１において、制御器１０は、室内容積［ｍ3］及び換気回数[回／時間]を取得する。室内容積は、例えば、水素供給装置１ａの初期設定において設定される。換気回数は、水素供給装置１ａの初期設定において設定されてもよいし、水素供給装置１ａの運転開始時における制御器１０と通信可能なコントロールパネル（図示省略）へのユーザーの入力に基づいて設定されてもよい。なお、換気回数は水素供給装置１ａの運転中に変更されてもよい。この場合、望ましくは、室内における水素ガスの濃度を短期間で上昇させるために水素供給装置１ａの運転開始からの所定期間における換気回数がその所定期間経過後の換気回数よりも高く設定される。次に、ステップＳ１０２に進み、室内に供給される空気の水素ガスの濃度［％］を設定する。例えば、水素ガスの濃度は、４％未満の特定の値に設定される。次に、ステップＳ１０３に進み、制御器１０は、室外から風路４に供給される空気の流量である風量の下限値Ｌａを決定する。風量の下限値Ｌａは、例えば、室内容積、換気回数、及び風路４における室外から供給された空気と水素ガスなどの他のガスとの混合比によって決定される。例えば、室内容積が３２［ｍ3］であり、換気回数が０．５［回／時間］であり、風路４における室外から供給された空気と水素ガスなどの他のガスとの体積基準の混合比が９：１である場合、風量の下限値Ｌａは、１４．４［ｍ3／時間］（＝３２［ｍ3］×０．５［回／時間］×０．９）である。次に、ステップＳ１０４に進み、制御器１０は、風路４に供給される水素ガスの流量、風路４における窒素ガスの流量、及び風路４における酸素ガスの流量を決定する。風路４に供給される水素ガスの流量は、例えば、室内容積、換気回数、及び水素ガスの濃度の設定値に基づいて決定される。例えば、室内容積及び換気回数が上記の通りであり、水素ガスの濃度の設定値が３％である場合、風路４に供給される水素ガスの流量は、０．４８［ｍ3／時間］（＝３２［ｍ3］×０．５［回／時間］×０．０３）に決定される。この場合、例えば、出口２から供給される窒素ガスの流量は１２．３２［ｍ3／時間］（＝３２［ｍ3］×０．５［回／時間］×０．７７）に決定され、出口２から供給される酸素ガスの流量は３．２０［ｍ3／時間］（＝３２［ｍ3］×０．５［回／時間］×０．２０）に決定される。
【0075】
次に、ステップＳ１０５に進み、ファン６を作動させる。この場合、制御器１０は、風量の下限値Ｌａに基づいてファン６の回転数を決定し、その決定結果に基づいてファン６に制御信号を送信する。制御器１０は、例えば室外から風路４に供給される空気の流量が風量の下限値Ｌａ以上となるようにファン６の回転数を決定する。次に、ステップＳ１０６に進み、制御器１０は、風量センサ１３が検出した風量Ｆａを示す情報を取得する。次に、ステップＳ１０７に進み、風量センサ１３が検出した風量Ｆａが風量の下限値Ｌａ以上であるか否か判断する。ステップＳ１０７における判断結果が否定的である場合、ステップＳ１０６に戻る。このとき、制御器１０は、必要に応じてファン６の回転数を増加させた後、ステップＳ１０６の処理を実行してもよい。ステップＳ１０７における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１０８に進み、制御器１０は、水素ガスセンサ７が検出した水素ガス濃度Ｃｈを示す情報を取得する。次に、ステップＳ１０９に進み、水素ガス濃度Ｃｈが特定の濃度（例えば１％）未満であるか否かを判断する。何らかの理由で室外から供給された空気に水素ガスが混じっていると、ステップＳ１０９における判断結果が否定的な結果になり得る。ステップＳ１０９における判断結果が否定的である場合、水素ガスの供給を開始することは適切ではないので、ステップＳ１０８に戻り、水素ガス濃度Ｃｈが１％未満になるまで、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９の処理を繰り返す。
【0076】
ステップＳ１０９における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１１０に進み、第三供給口２２から窒素ガスの供給が開始される。この場合、制御器１０は、風路４における窒素ガスの流量がステップＳ１０４において決定した値になるように、第二流量調整装置２２ａを制御する。具体的に、制御器１０は、風路４における窒素ガスの流量をステップＳ１０４において決定した値にするための制御信号を第二流量調整装置２２ａに送り、その制御信号に従って第二流量調整装置２２ａが動作する。次に、ステップＳ１１１に進み、第四供給口１２から酸素ガスの供給が開始される。この場合、制御器１０は、風路４における酸素ガスの流量がステップＳ１０４において決定した値になるように、第三流量調整装置１２ａを制御する。具体的に、制御器１０は、風路４における酸素ガスの流量をステップＳ１０４において決定した値にするための制御信号を第三流量調整装置１２ａに送り、その制御信号に従って第三流量調整装置１２ａが動作する。次に、ステップＳ１１２に進み、第一供給口３２から水素ガスの供給が開始される。この場合、制御器１０は、風路４に供給される水素ガスの流量がステップＳ１０４において決定した値になるように、流量調整装置８を制御する。具体的に、制御器１０は、風路４に供給される水素ガスの流量をステップＳ１０４において決定した値にするための制御信号を流量調整装置８に送り、その制御信号に従って流量調整装置８が動作する。
【0077】
室外から風路４に供給される空気ＡOUTと、第二供給口５から供給される窒素ガスによって希釈された水素ガスＭHN及び第四供給口１２から供給される酸素ガスＯSUPとの体積基準の混合比が９：１である場合を考える。この場合、例えば、空気ＡOUT、希釈された水素ガスＭHN及び酸素ガスＯSUP、並びに混合気体における酸素ガス、水素ガス、及び窒素ガスの体積割合は表１の通りになる。なお、表１において、酸素ガスの濃度（ＯSUP）が２０％と記載されているが、酸素ガスの濃度を０％としつつ、水素ガス及び窒素ガスの濃度を調整して、混合気体を調製してもよい。
【0078】
【表1】
【0079】
表１の通り、水素供給装置１ａを運転できればよいが、実際には様々な要因により、混合気体における水素ガスの濃度が変動する可能性がある。このため、望ましくは、ステップＳ１１３以降の処理がさらに実行される。
【0080】
ステップＳ１１３において、制御器１０は、水素ガスセンサ７が検出した水素ガス濃度Ｃｈを示す情報を取得する。次に、ステップＳ１１４に進み、制御器１０は、水素ガス濃度Ｃｈが４％未満であるか否かを判断する。ステップＳ１１４における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１１５に進み、制御器１０は、温度センサ１３ａが検出した温度Ｔａを取得する。次に、ステップＳ１１６に進み、制御器１０は、温度Ｔａが４０℃未満であるか否かを判断する。ステップＳ１１６における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１１７に進み、水素供給装置１ａの停止指令の有無を判断する。ステップＳ１１７において、水素供給装置１ａの停止指令がない場合、ステップＳ１１８に進み所定期間待機して、ステップＳ１１３に戻る。
【0081】
ステップＳ１１４における判断結果が否定的である場合、図３に示す、ステップＳ２０１に進み、制御器１０は流量調整装置８を制御して水素ガスの供給を停止する。次に、ステップＳ２０２に進み、制御器１０は第三流量調整装置１２ａを制御して第四供給口１２からの酸素ガスの供給を停止する。次に、ステップＳ２０３に進み、制御器１０は第二流量調整装置２２ａを制御して第三供給口２２からの窒素ガスの供給を停止する。次に、ステップＳ２０４に進み、制御器１０はファン６を制御してファン６を停止させる。これにより、一連の処理が終了する。
【0082】
ステップＳ１１４における判断結果が否定的である場合、図４に示す、ステップＳ２１１に進んでもよい。この場合、ステップＳ２１１において、制御器１０は、ファン６を制御して風路４における空気の流量を増加させる。具体的に、制御器１０はファン６の回転数を増加させる。その後、ステップＳ２１２、ステップＳ２１３、ステップＳ２１４、及びステップＳ２１５の処理が、それぞれ、ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、及びステップＳ２０４と同様に実行される。
【0083】
ステップＳ１１６における判断結果が否定的である場合、又は、ステップＳ１１７において水素供給装置１ａの停止指令がある場合、図５に示す、ステップＳ３０１～ステップＳ３０４の処理が実行される。ステップＳ３０１、ステップＳ３０２、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４の処理は、それぞれ、ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、及びステップＳ２０４と同様に実行される。これにより、一連の処理が終了する。
【0084】
水素供給装置１ａは、例えば、図６に示すように、風路４における出口２の周辺部分が部屋Ｒと室外とを仕切る壁に形成された貫通穴の内部に位置するように設置される。部屋Ｒは、典型的には排気口５０を有する。水素供給装置１ａによって水素ガスが室外の空気と混合されて部屋Ｒに供給される。これにより、室外の新鮮な空気と水素ガスとの混合気体によって部屋Ｒが満たされる。また、水素供給装置１ａによって供給された混合気体において部屋Ｒの既存の空気は排気口５０から室外に排出される。この換気の方式は、第２種換気方式に該当する。出口２及び排気口５０は、望ましくは、部屋Ｒを平面視したときに最も離れた一対の壁面に沿って位置している。また、望ましくは、部屋Ｒの高さ方向における出口２と排気口５０との間の距離は、部屋Ｒの天井と床との間の距離の１／２以上である。この場合、空気と水素ガスとの混合気体を部屋Ｒに均一に行き渡らせやすい。なお、排気口５０には排気ファンが配置されてもよい。この場合、水素供給装置１ａを用いた換気の方式が第１種換気方式に該当する。
【0085】
水素供給装置１ａは、住宅の部屋等の通常の室内に室外の空気と水素ガスとの混合気体を供給できるように設置されるだけでなく、酸素カプセルのように一人のみを収容できる比較的小さい室内に混合気体を供給できるように設置されてもよい。
【0086】
＜変形例＞
水素供給装置１ａは、様々な観点から変更可能である。例えば、混合器２０は省略可能であり、水素ガスが希釈されることなく第一供給口３２を通って風路４に供給されてもよい。また、酸素ガスを風路に供給するための第四供給口１２も省略可能である。水素供給装置１ａは、例えば、赤外線センサをさらに備えるように変更されてもよい。赤外線センサは、出口２が接する室内を観察する。赤外線センサは、赤外線センサの観察結果を示す情報を制御器１０が受信できるように制御器１０に無線又は有線によって接続されている。制御器１０は、赤外線センサによって室内に特定の温度（例えば、８０℃）以上のスポットがあることが観察されたときに、流量調整装置８を制御して水素ガスの供給を停止させ、かつ、ファン６を停止させる。この処理は、例えば、水素供給装置の運転期間中に割込み処理として実行される。これにより、特定の温度以上のスポットが存在する室内に水素ガスと室外の空気との混合気体を供給することが防止される。
水素供給装置１ａは、様々な観点から変更可能である。例えば、混合器２０は省略可能であり、水素ガスが希釈されることなく第一供給口３２を通って風路４に供給されてもよい。また、酸素ガスを風路に供給するための第四供給口１２も省略可能である。水素供給装置１ａは、例えば、赤外線センサをさらに備えるように変更されてもよい。赤外線センサは、出口２が接する室内を観察する。赤外線センサは、赤外線センサの観察結果を示す情報を制御器１０が受信できるように制御器１０に無線又は有線によって接続されている。制御器１０は、赤外線センサによって室内に特定の温度（例えば、８０℃）以上のスポットがあることが観察されたときに、流量調整装置８を制御して水素ガスの供給を停止させ、かつ、ファン６を停止させる。この処理は、例えば、水素供給装置の運転期間中に割込み処理として実行される。これにより、特定の温度以上のスポットが存在する室内に水素ガスと室外の空気との混合気体を供給することが防止される。
【0087】
水素供給装置１ａは、出口２が部屋Ｒの天井に配置されるのに適した構造を有するように変更されてもよい。この場合、風路４は縦長の風路４ａを有していなくてもよい。
【0088】
水素供給装置１ａは、風路４の軸線方向において出口２よりも入口３に近い位置にファン６が配置されているように変更されてもよい。ファン６が作動すると、空気の流れ方向においてファン６の下流が正圧になる。このため、ファン６が、風路４の軸線方向において出口２よりも入口３に近い位置に配置されていれば、風路４の広い範囲において風路４を定める構成部品の隙間から外部の空気が流入しにくい。これにより、風路４には異物が入り込みにくく、水素供給装置の安全性を高めることができる。
【0089】
水素供給装置１ａは、図７、図８、図１０にそれぞれ示す水素供給装置１ｂ、水素供給装置１ｃ、及び水素供給装置１ｄのように変更されてもよい。水素供給装置１ｂ、水素供給装置１ｃ、及び水素供給装置１ｄは、特に説明する場合を除き、水素供給装置１ａと同様に構成されている。水素供給装置１ｂ、水素供給装置１ｃ、及び水素供給装置１ｄの構成要素のうち、水素供給装置１ａの構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。水素供給装置１ａに関する上記の説明は、技術的に矛盾しない限り、水素供給装置１ｂ、水素供給装置１ｃ、及び水素供給装置１ｄにもあてはまる。
【0090】
図７に示す通り、水素供給装置１ｂにおいて、端部３１は、風路４において、ファン６と風路４の出口２との間に配置されている。端部３１は、空気の流れ方向においてファン６よりも下流に配置されている。この場合、第一供給口３２を通って風路４に供給された水素ガスがファン６を通過しないので、ファン６で発生しうる静電気に水素ガスが曝されることを防止できる。加えて、水素ガスは、ファン６によって加速された空気の流れに向かって第一供給口３２を通って風路４に供給されるので、水素ガスと空気とが良好に撹拌され、出口２から吹き出される混合気体の水素ガス濃度が空間的に均一になりやすい。
【0091】
図８に示す通り、水素供給装置１ｃは、シャッター２ｂ及びシャッター３ｂを備えている。シャッター３ｂは第三位置に配置されている。第三位置は、風路４における入口３とファン６及び端部３１との間の位置である。シャッター２ｂは第四位置に配置されている。第四位置は、風路４における出口２とファン６及び端部３１との間の位置である。水素供給装置１ｃは、第三位置及び第四位置の両方に配置されたシャッターを備えているが、第三位置及び第四位置のいずれか一方に配置されたシャッターを備えていてもよい。シャッター２ｂ及びシャッター３ｂのそれぞれは、風路４を閉じる。制御器１０は、水素ガスセンサ７によって検出された水素ガスの濃度が特定の濃度以上である場合に、シャッター２ｂ及びシャッター３ｂを制御して風路４を閉じる。シャッター２ｂ及びシャッター３ｂのそれぞれは、例えば、複数のパネルと、複数のパネルを回転させるアクチュエータ（図示省略）とを備えている。複数のパネルは、風路４の軸線に垂直な方向に並んでおり、アクチュエータによって複数のパネルが回転することによって風路４の開閉がなされる。シャッター２ｂ及びシャッター３ｂは、制御器１０からの制御信号を受信できるように制御器１０に有線又は無線によって接続されている。水素供給装置１ｃにおいて、水素ガスセンサ７によって検出された水素ガスの濃度が特定の濃度以上である場合に、シャッター２ｂ又はシャッター３ｂによって風路４が閉じられるので、特定の濃度以上の水素ガス濃度を有する混合気体が室内に供給し続けられることがない。このため、水素供給装置１ｃは高い安全性を有する。
【0092】
水素供給装置１ｃは、ステップＳ１１４における判断結果が否定的である場合に、図３に示すステップＳ２０１～Ｓ２０４に代えて、図９に示すステップＳ２２１～Ｓ２２５の処理を実行する。ステップＳ２２１、ステップＳ２２２、ステップＳ２２３、及びステップＳ２２４の処理は、それぞれ、ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、及びステップＳ２０４と同様に実行される。ステップＳ２２５において、制御器１０は、シャッター２ｂ及びシャッター３ｂを制御して風路４を閉じ、一連の処理を終了する。
【0093】
図１０に示す通り、水素供給装置１ｄにおいて、水素ガス供給源９は、電解装置１７を備えている。電解装置１７は水を電気分解して水素ガスを発生させる。この場合、水素ガス供給源９は、容器１８をさらに備えている。容器１８には水が貯留されており、容器１８は、電解装置１７に水を供給できるように電解装置１７に接続されている。電解装置１７で発生した水素ガスは流量調整装置８及び混合器２０を通過して風路４に供給される。水素供給装置１ｄによれば、水素ガスを供給するインフラストラクチャーが整備されていない環境でも、水の電気分解によって水素ガスを発生させ、その水素ガスを室外の空気と混合させて室内に供給できる。また、水素ガス供給源として高圧の水素が貯蔵された耐圧容器を用いる場合と比べて、水素ガス供給源を交換する作業が発生しない。加えて、水素供給の需要に応じて水を電気分解して水素を発生させればよいので、水素ガスを長期間貯留する必要がない。
【0094】
例えば、電解装置１７の内部には水を含む電解液が収容されており、アノード及びカソードが電解液に浸っている。電解装置１７は、例えば、太陽電池（図示省略）と電気的に接続されており、太陽電池で発生した電力により、アノードとカソードとの間に所定の電位差を発生させることができる。その結果、水を電気分解することができる。太陽電池で発生した電力のうち水素供給装置１ｄ以外の機器に対する電力需要に対して余剰となった電力を用いて電解装置１７は水の電気分解を行う。電解装置１７を稼働させるための電源としては太陽電池以外の電源を利用してもよい。
【0095】
水素供給装置１ｄにおいて混合器２０には希釈ガスとして窒素ガスが供給される。水素供給装置１ｄは、ガス分離器１６をさらに備えている。ガス分離器１６は、水素ガスを希釈するための窒素ガスを空気から分離する。このため、水素供給装置１ｄのランニングコストが低い。
【0096】
ガス分離器１６の内部の空間は、例えば、酸素富化膜によって複数の空間に仕切られている。酸素富化膜は例えば中空糸膜である。ガス分離器１６の内部の空間における酸素富化膜の外側の空間が混合器２０に連通しており、ガス分離器１６の内部の空間における酸素富化膜の内側の空間が第四供給口１２につながっている。ガス分離器１６は、ガス分離器１６に空気を供給するための取込口１４に接続されている。取込口１４は、例えば、風路４に配置されている。この場合、水素供給装置１ｄはフィルター３ａを備えているので、フィルター３ａを通過した異物の少ない空気を取込口１４から取り込むことができる。このため、酸素富化膜に異物が付きにくく、窒素ガスの分離効率を長期間にわたって高く保つことができる。
【0097】
取込口１４を通って、ガス分離器１６の内部に供給された空気のうち酸素ガスは酸素富化膜を透過して第四供給口１２に向かって流れる。一方、窒素ガスは酸素富化膜を透過せずに混合器２０に向かって流れる。このように空気から窒素ガスを分離して水素ガスの希釈に用いる場合、窒素ガスの流量のみを制御すればよく、第三流量調整装置１２ａは省略可能である。
【0098】
水素供給装置１ｄは、例えば移動体に組み込むのに適している。なぜなら、水素ガス及び窒素ガスの外部インフラストラクチャーから移動体に供給し続けることは困難であるからある。水素供給装置１ｄは、自動車及び鉄道車両などの車に組み込むのに特に適している。また、水素供給装置１ｄは、Ｐ２Ｇ（Power to Gas）と称される再生可能エネルギーから得られた電気エネルギーを利用して水素ガスを生成するシステム、又は、水素ガスを生成する機器を備えた住宅等の建物において利用するのに適している。
【0099】
水素供給装置１ａは、図１１に示す水素供給装置１ｅのように変更されてもよい。水素供給装置１ｅは、特に説明する場合を除き、水素供給装置１ａと同様に構成されている。水素供給装置１ａの構成要素と同一又は対応する水素供給装置１ｅの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。水素供給装置１ａ、水素供給装置１ｂ、水素供給装置１ｃ、及び水素供給装置１ｄに関する構成は、技術的に矛盾しない限り、水素供給装置１ｅに適用可能である。
【0100】
水素供給装置１ｅにおいて、風路４は、下流部分４ｄを含む。下流部分４ｄは、複数の出口２を有する。下流部分４ｄが有する出口２の数は、特に制限されない。図１１に示す通り、下流部分４ｄは、例えば、４つの出口２を有する。第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのそれぞれには１つの出口２が配置されている。これにより、第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄに、室外の空気とともに水素ガスを供給できる。第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのそれぞれは室内の空間である。第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのそれぞれは、仕切り壁及び扉によってそのエリアの外部と仕切られていてもよいし、仕切られることなくそのエリアの外部とつながっていてもよい。仕切り壁及び扉によってそのエリアの外部と仕切られていない場合、一つのエリアにおいて、例えば水素濃度の低い領域にのみ水素を供給することも可能である。
【0101】
水素供給装置１ｅにおいて、水素ガスセンサ７は、例えば、空気の流れ方向において下流部分４ｄよりも上流に配置されている。水素ガスセンサ７は、典型的には、端部３１と下流部分４ｄとの間に配置されている。これにより、例えば、１つの水素ガスセンサ７によって、複数の出口２のそれぞれから供給される混合気体における水素ガスの濃度を検出でき、水素ガスの濃度を効率的に検出できる。
【0102】
水素供給装置１ｅは、例えば、下流部分４ｄに配置された複数のシャッター２ｂをさらに備える。水素供給装置１ｅにおけるシャッター２ｂは、水素供給装置１ｃにおけるシャッターと同様に構成される。複数のシャッター２ｂのそれぞれは、１つの出口２に対応して配置されている。また、複数のシャッター２ｂは、互いに異なる１つの出口２に対応している。これにより、混合気体の供給が不要なエリアに配置された出口２に対応しているシャッター２ｂを制御器１０による制御によって閉じることによって、そのエリアに混合気体が供給されることを防止できる。
【0103】
水素供給装置１ｅにおいて、制御器１０は、例えば、室内における人の存否を示す第一情報を取得又は記憶する。制御器１０は、第一情報が室内における人の存在を示すときに流量調整装置８を制御して風路４に水素ガスを供給する。例えば、第一情報が、第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのいずれかにおける人の存在を示すときに、制御器１０は、流量調整装置８を制御して風路４に水素ガスを供給する。
【0104】
一方、制御器１０は、第一情報が室内における人の不在を示すときに、流量調整装置８を制御して風路４への水素ガスの供給を停止させる、又は、風路４に水素ガスが供給されない状態を保つ。例えば、第一情報が、第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのいずれにおいても人が不在であることを示すときに、制御器１０は、流量調整装置８を制御して風路４への水素ガスの供給を停止させる。これにより、水素ガスの浪費を防止できる。
【0105】
第一情報が、第一エリア４０ａ及び第二エリア４０ｂにおける人の存在を示し、かつ、第三エリア４０ｃ及び第四エリア４０ｄにおける人の不在を示す場合を考える。この場合、制御器１０は、流量調整装置８を制御して風路４に水素ガスを供給する。加えて、第一エリア４０ａ及び第二エリア４０ｂに配置された出口２に対応したシャッター２ｂを制御してこれらのシャッター２ｂを開く。一方、第三エリア４０ｃ及び第四エリア４０ｄに配置された出口２に対応したシャッター２ｂを制御してこれらのシャッター２ｂを閉じる。これにより、第一エリア４０ａ及び第二エリア４０ｂに配置された出口２のみから水素ガスを含む混合気体が供給される。制御器１０は、望ましくは、流量調整装置８を制御して、第一エリア４０ａ及び第二エリア４０ｂへの混合気体の供給に見合った流量で、風路４に水素ガスを供給する。これにより、水素ガスを効率的に利用できる。
【0106】
図１１に示す通り、水素供給装置１ｅによって、水素供給システム１００を構成できる。水素供給システム１００は、水素供給装置１ｅと、検出器６０とを備えている。検出器６０は、例えば、室内における人の存否を検出する。この場合、検出器６０は、例えば人感センサである。検出器６０は、例えば、赤外線センサである。制御器１０は、検出器６０の検出結果を示す情報を第一情報として取得する。制御器１０は、検出器６０の検出結果を示す情報を取得できるように有線又は無線によって検出器６０に接続されている。
【0107】
例えば、第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのそれぞれに少なくとも１つの検出器６０が配置されている。これにより、第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのそれぞれにおける人の存否を検出できる。
【0108】
制御器１０は、例えば、室内における人の位置を示す第二情報をさらに取得し、かつ、第二情報に基づいて流量調整装置８を制御して水素ガスの流量を調整する。検出器６０は、例えば、室内における人の位置をさらに検出する。この場合も、検出器６０として、赤外線センサを使用できる。例えば、室内に複数の赤外線センサを配置し、人の存在を検出した赤外線センサの位置情報及び検出結果に基づいて室内における人の位置を決定できる。また、検出器６０は、赤外線方式又は超音波方式の距離センサであってもよい。この場合、検出器６０は、検出器６０と人との距離を示す検出結果に基づいて室内における人の位置を検出できる。
【0109】
制御器１０は、所定の情報端末、サーバー、又はコントロールパネルから第一情報を取得してもよい。例えば、制御器１０は、所定の情報端末又はサーバーに記憶された室内の使用者の在室スケジュール情報又はコントロールパネルに入力された室内の使用者の在室スケジュール情報を第一情報として取得してもよい。この場合、制御器１０は、例えば、在室スケジュール情報における在室開始時刻が到来したときに、流量調整装置８を制御して水素ガスの風路４への供給を開始する。また、制御器１０は、例えば、在室スケジュール情報における在室開始時刻以前の所定の時刻に、流量調整装置８を制御して水素ガスの風路４への供給を開始してもよい。所定の時刻は、例えば、在室開始時刻の３０分前である。この場合、室内の使用者が室内に入ったときに速やかに水素ガスを吸引できる。
【0110】
制御器１０は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュールが搭載された所定の情報端末から第二情報を取得してもよい。この場合、制御器１０は、室内の使用者の情報端末のＧＰＳモジュールから発信される位置情報を第二情報として取得してもよい。
【0111】
水素供給装置１ｅにおいて、制御器１０は、例えば、室内における人の生体情報である第三情報を取得し、かつ、第三情報に基づいて流量調整装置８を制御して水素ガスの流量を調整する。この場合、検出器６０は、例えば、室内における人の生体情報を検出する。人の生体情報は、例えば、体温である。この場合、検出器６０として例えば赤外線センサを使用できる。
【0112】
水素供給装置１ｅの動作の一例を説明する。図１２に示す通り、制御器１０は、ステップ４０１において、第一情報を取得する。次に、ステップＳ４０２に進み、第一情報が室内における人の存在を示すか否か判断する。ステップＳ４０２の判断結果が肯定的である場合、ステップＳ４０３に進み、制御器１０は第二情報を取得する。さらにステップＳ４０３に進み、制御器１０は、第三情報を取得する。その後、図２に示すステップＳ１０１に進む。制御器１０は、例えば、ステップＳ１０２において、第一情報、第二情報、又は第三情報を参照して水素ガスの濃度を設定する。制御器１０は、例えば、ステップＳ１０４において第一情報、第二情報、又は第三情報に基づいて水素ガスの流量を決定する。
【0113】
例えば、制御器１０は、ステップＳ１０４において、第一情報を参照して、第一エリア４０ａ、第二エリア４０ｂ、第三エリア４０ｃ、及び第四エリア４０ｄのうち人の存在を示すエリアの容積に基づいて、水素ガスの流量を決定する。
【0114】
例えば、制御器１０は、ステップＳ１０２において、室内における人の位置が出口２から遠いことを第二情報が示すときには、室内における人の位置が出口２に近いことを第二情報が示す場合に比べて、水素ガスの濃度を高い値に設定する。
【0115】
例えば、制御器１０は、例えば、ステップＳ１０２において、特定の温度以上の体温を第三情報が示す場合、特定の温度未満の体温を第三情報が示す場合に比べて、水素ガスの濃度を高い値に設定する。特定の温度は、例えば、３６．０℃～３７.０℃である。体温が比較的高い場合、体内での活性酸素及びフリーラジカルの生成が多いと考えられる。この場合、水素ガスの流量を高くすることによって水素ガスの体内への吸引量が増加し、体内の活性酸素及びフリーラジカルに対する水素による還元を促進できる。一方、体温が比較的低い場合、睡眠中のように活動量が少なく体内での活性酸素及びフリーラジカルの生成が少ないと考えられる。この場合、水素ガスの流量を低くすることによって水素ガスの使用量を低減できる。
【0116】
ステップＳ４０２の判断結果が否定的である場合、ステップＳ４０５に進み、制御器１０は、水素ガスを風路４に供給中であるか否か判断する。ステップＳ４０５における判断結果が肯定的である場合、図５に示す、ステップＳ３０１～Ｓ３０４の処理を実行する。ステップＳ４０５における判断結果が否定的である場合、制御器１０は、ステップＳ４０６に進んで所定期間待機した後、ステップＳ４０１に戻る。なお、ステップＳ４０２及びステップＳ４０３は、ステップＳ４０１と同時に行われてもよいし、ステップＳ４０２及びステップＳ４０３のそれぞれは、省略されてもよい。
【0117】
水素供給装置１ｅは、風路４が１つの出口２を有するように変更されてもよい。この場合でも、制御器１０は、第一情報、第二情報、及び第三情報の少なくとも１つを取得又は記憶して、これらの情報に基づいて流量調整装置８等の制御対象を適切に制御できる。
【符号の説明】
【0118】
１ａ～１ｅ 水素供給装置
２ 出口
２ａ フィルター
２ｂ シャッター
３ 入口
３ａ フィルター
３ｂ シャッター
４ 風路
４ａ 縦長の風路
４ｄ 下流部分
５ 第二供給口
６ ファン
７ 水素ガスセンサ
８ 流量調整装置
９ 水素ガス供給源
１０ 制御器
１３ａ 温度センサ
１６ ガス分離器
１７ 電解装置
２０ 混合器
２１ 流路
２２ 第三供給口
３０ 第一配管
３１ 端部
３２ 第一供給口
６０ 検出器
２ 出口
２ａ フィルター
２ｂ シャッター
３ 入口
３ａ フィルター
３ｂ シャッター
４ 風路
４ａ 縦長の風路
４ｄ 下流部分
５ 第二供給口
６ ファン
７ 水素ガスセンサ
８ 流量調整装置
９ 水素ガス供給源
１０ 制御器
１３ａ 温度センサ
１６ ガス分離器
１７ 電解装置
２０ 混合器
２１ 流路
２２ 第三供給口
３０ 第一配管
３１ 端部
３２ 第一供給口
６０ 検出器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】