特許 7662014 酸素生成システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-07

(45)【発行日】2025-04-15

(54)【発明の名称】酸素生成システム

(51)【国際特許分類】

   C25B 1/04 20210101AFI20250408BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20250408BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20250408BHJP

   F02M 25/12 20060101ALI20250408BHJP

【ＦＩ】

C25B1/04

C25B9/00 A

F02M21/02 G

F02M25/12 D

F02M25/12 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023203690

(22)【出願日】2023-12-01

【審査請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 毅

【審査官】相田 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－７４０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２９５２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１７２６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０５１０６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｂ １／００－ ９／７７

Ｃ２５Ｂ １３／００－１５／０８

Ｆ０２Ｍ ２１／０２

Ｆ０２Ｍ ２５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源を冷却するための冷却水が流れる冷却水路と、
前記冷却水路を流れる冷却水と熱交換をすることにより熱を発生する第１熱発生器と、
前記第１熱発生器が発生した熱により水から水蒸気を生成し、前記水蒸気を冷却することにより蒸留水を生成する生成部と、
前記生成部が生成した蒸留水を電気分解して、水素及び酸素を生成する電解部と、
を有する酸素生成システム。

【請求項2】

前記冷却水路は、前記駆動源と前記第１熱発生器とを繋げており、前記駆動源と前記第１熱発生器との間で冷却水を循環させる、
請求項１に記載の酸素生成システム。

【請求項3】

前記冷却水路における前記駆動源の下流側から分岐し、前記冷却水路における前記駆動源の上流側に合流する第１分岐流路と、
前記冷却水路から前記第１分岐流路に冷却水を向かわせるか否かを切り替える第１切替弁と、
を有し、
前記第１熱発生器は、前記第１分岐流路において冷却水と熱交換をする、
請求項１に記載の酸素生成システム。

【請求項4】

前記第１熱発生器の温度が閾値未満の場合、前記冷却水路から前記第１分岐流路に冷却水を向かわせるように前記第１切替弁を切り替える熱制御部を有する、
請求項３に記載の酸素生成システム。

【請求項5】

前記冷却水路における前記駆動源の下流側から分岐し、前記冷却水路における前記駆動源の上流側に合流する第２分岐流路と、
前記冷却水路から前記第２分岐流路に冷却水を向かわせるか否かを切り替える第２切替弁と、
を有し、
前記第１熱発生器は、前記第２分岐流路において前記駆動源の排気流路を流れる排気と熱交換をした冷却水と、熱交換をする、
請求項１に記載の酸素生成システム。

【請求項6】

前記第１熱発生器の温度が閾値未満の場合、前記冷却水路から前記第２分岐流路に冷却水を向かわせるように前記第２切替弁を切り替える熱制御部を有する、
請求項５に記載の酸素生成システム。

【請求項7】

電力を供給されて熱を発生する第２熱発生器と、
前記第２熱発生器に電力を供給する蓄電装置と、
前記第１熱発生器の温度が閾値未満かつ前記蓄電装置の蓄電量が所定の蓄電量以上である場合に、前記蓄電装置から前記第２熱発生器に電力を供給させる熱制御部と、を有し、
前記生成部は、前記第１熱発生器及び前記第２熱発生器が発生した熱により、水から水蒸気を生成する、
請求項１に記載の酸素生成システム。

【請求項8】

水蒸気を生成するための水を収容するタンクを有し、
前記生成部は、前記タンクに収容された水に含まれる不純物の濃度が所定の濃度以上である場合に、前記タンクから排水させる、
請求項１に記載の酸素生成システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸素生成システムに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジン下流の排気流路、又はエンジンにオゾンを供給するシステムが知られている。特許文献１に記載の排気浄化システムは、水を電気分解して生成した酸素からオゾンを生成し、当該オゾンを排気流路に供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－３８７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水に含まれる不純物による電極の腐食やガスの発生を抑制するために、酸素の生成に用いる水として、不純物の含有量が微少である純水を使用することが望ましい。しかしながら、純水は、水道水のような不純物の含有量が多い水よりも、費用がかさんだり入手が困難であったりするという問題があった。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、不純物による影響を抑制しつつ、純水よりも不純物が多い水を使用して酸素を生成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に係る酸素生成システムは、駆動源を冷却するための冷却水が流れる冷却水路と、前記冷却水路を流れる冷却水と熱交換をすることにより熱を発生する第１熱発生器と、前記第１熱発生器が発生した熱により水から水蒸気を生成し、前記水蒸気を冷却することにより蒸留水を生成する生成部と、前記生成部が生成した蒸留水を電気分解して、水素及び酸素を生成する電解部と、を有する。

【0007】

前記冷却水路は、前記駆動源と前記第１熱発生器とを繋げており、前記駆動源と前記第１熱発生器との間で冷却水を循環させてもよい。

【0008】

前記冷却水路における前記駆動源の下流側から分岐し、前記冷却水路における前記駆動源の上流側に合流する第１分岐流路と、前記冷却水路から前記第１分岐流路に冷却水を向かわせるか否かを切り替える第１切替弁と、を有し、前記第１熱発生器は、前記第１分岐流路において冷却水と熱交換をしてもよい。

【0009】

前記第１熱発生器の温度が閾値未満の場合、前記冷却水路から前記第１分岐流路に冷却水を向かわせるように前記第１切替弁を切り替える熱制御部を有してもよい。

【0010】

前記冷却水路における前記駆動源の下流側から分岐し、前記冷却水路における前記駆動源の上流側に合流する第２分岐流路と、前記冷却水路から前記第２分岐流路に冷却水を向かわせるか否かを切り替える第２切替弁と、を有し、前記第１熱発生器は、前記第２分岐流路において前記駆動源の排気流路を流れる排気と熱交換をした冷却水と、熱交換をしてもよい。

【0011】

前記第１熱発生器の温度が閾値未満の場合、前記冷却水路から前記第２分岐流路に冷却水を向かわせるように前記第２切替弁を切り替える熱制御部を有してもよい。

【0012】

電力を供給されて熱を発生する第２熱発生器と、前記第２熱発生器に電力を供給する蓄電装置と、前記第１熱発生器の温度が閾値未満かつ前記蓄電装置の蓄電量が所定の蓄電量以上である場合に、前記蓄電装置から前記第２熱発生器に電力を供給させる熱制御部と、を有し、前記生成部は、前記第１熱発生器及び前記第２熱発生器が発生した熱により、水から水蒸気を生成してもよい。

【0013】

水蒸気を生成するための水を収容するタンクを有し、前記生成部は、前記タンクに収容された水に含まれる不純物の濃度が所定の濃度以上である場合に、前記タンクから排水させてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、不純物による影響を抑制しつつ、純水よりも不純物が多い水を使用して酸素を生成するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係る酸素生成システムＳの概要を説明するための図である。

【図2】制御装置４６の構成を示す図である。

【図3】冷却水を第１熱発生器４１に向かわせるか否かを切り替える動作を説明するための図である。

【図4】冷却水と排気とを熱交換させる動作を説明するための図である。

【図5】第２変形例に係る酸素生成システムＳにおける処理シーケンスの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜酸素生成システムＳの概要＞
図１は、本実施形態に係る酸素生成システムＳの概要を説明するための図である。図１に示す酸素生成システムＳは、電解部１０、オゾン生成部２０、オゾン供給部２１、水素供給部２２、エンジン３０、ラジエータ３１、蓄電装置３２、報知装置３３及び蒸留水生成装置４０を備える。酸素生成システムＳは、エンジン３０に供給するオゾンを生成するための酸素を、純水よりも不純物を多く含む水から生成するシステムである。純水よりも不純物を多く含む水は、例えば、水道水である。一例として、不純物は、カルシウム、マグネシウム等のミネラル、水を消毒する際に用いられた塩素、浄水過程で用いられたアルミニウムである。酸素生成システムＳは、例えば、車両、船舶又は発電所に設けられる。

【0017】

電解部１０は、電源１１、Ｕ字管１４及び蒸留水タンク１５を有する。電解部１０は、蒸留水生成装置４０が有する生成部４４が生成した蒸留水を電気分解して、水素及び酸素を生成する装置である。生成部４４の詳細は後述する。電源１１は、バッテリ、太陽光発電システム又は回生エネルギシステムから供給された電力を使用して、Ｕ字管１４に挿入された、電源１１の陰極１２と陽極１３との間に電圧を印加する。Ｕ字管１４は、蒸留水タンク１５から供給された蒸留水を酸素と水素とに電気分解するための電解槽である。Ｕ字管１４においては、電源１１が陰極１２と陽極１３との間に電圧を印加することにより、陰極１２から水素が生成され、陽極１３から酸素が生成される。蒸留水タンク１５は、蒸留水生成装置４０が生成した蒸留水を貯蔵するタンクであり、残量センサ１５１を有する。残量センサ１５１は、蒸留水タンク１５の底面と蒸留水タンク１５が貯蔵する蒸留水の液面との距離（高さ）を検出するためのセンサである。

【0018】

オゾン生成部２０は、電解部１０が生成した酸素からオゾンを生成する。オゾン生成部２０は、例えば、第１管路８１を介してＵ字管１４の陽極部１４２から取得した酸素に紫外線を照射することにより、酸素からオゾンを生成する。オゾン供給部２１は、オゾン生成部２０が生成したオゾンを、第２管路８２を介して取得し、吸気路８０に供給する。水素供給部２２は、第３管路８３を介してＵ字管１４の陰極部１４１から取得した水素を吸気路８０に供給する。

【0019】

エンジン３０は、燃料と吸気（空気）との混合気を燃焼及び膨張させて動力を発生させる内燃機関である。燃料は、例えば、ガソリン、軽油又は天然ガスである。エンジン３０は、吸気路８０に供給されたオゾン及び水素を含む空気を吸気路８０から取り込むことにより、燃料の燃焼性を高めたり、燃料の燃料効率を向上させたりすることができる。

【0020】

ラジエータ３１は、エンジン３０を冷却するための冷却水が流れる冷却水路９０の循環方向Ｄ１において、エンジン３０及び蒸留水生成装置４０の下流側に設けられており、エンジン３０を通過した冷却水を冷却する。ラジエータ３１は、例えば、風を流入させるためのファンが設けられており、流入した風と冷却水とを熱交換させることで冷却水を冷却する。

【0021】

冷却水路９０は、エンジン３０と、蒸留水生成装置４０が有する第１熱発生器４１と、を繋げており、エンジン３０と第１熱発生器４１との間で冷却水を循環させる水路である。冷却水路９０において冷却水が循環方向Ｄ１に流れることで、エンジン３０により昇温された冷却水は、第１熱発生器４１との熱交換により冷却された後に、ラジエータ３１に流入した風との熱交換でさらに冷却される。冷却水路９０がこのように配置されることで、酸素生成システムＳは、エンジン３０により昇温された冷却水の熱を、ラジエータ３１に流入した風と冷却水とが熱交換をする前に、第１熱発生器４１で有効に活用することができる。第１熱発生器４１の詳細は後述する。

【0022】

蓄電装置３２は、例えば、バッテリである。蓄電装置３２は、蒸留水生成装置４０が有する第２熱発生器４２に電力を供給する。第２熱発生器４２の詳細は後述する。報知装置３３は、酸素生成システムＳが設けられた車両、船舶又は発電所の操作者に、酸素生成システムＳの状態を報知するための装置である。報知装置３３は、例えば、酸素生成システムＳの状態を示す画像をディスプレイ（不図示）に表示させたり、当該状態を示す音をスピーカ（不図示）から出音させたりすることにより、操作者に当該状態を報知する。

【0023】

蒸留水生成装置４０は、第１熱発生器４１、第２熱発生器４２、水タンク４３、生成部４４、ドレインタンク４５及び制御装置４６を有する。第１熱発生器４１は、冷却水路９０を流れる冷却水と熱交換をすることにより熱を発生する装置である。第１熱発生器４１には、第１熱発生器４１の温度を測定するための温度センサ４１１が設けられている。第２熱発生器４２は、蓄電装置３２から電力を供給されて熱を発生する装置である。水タンク４３は、酸素生成システムＳの外部から供給された、純水より不純物を多く含む水道水等の水を貯蔵するタンクであり、残量センサ４３１を有する。残量センサ４３１は、水タンク４３の底面と水タンク４３に収容された水の液面との距離を検出するためのセンサである。

【0024】

生成部４４は、第１収容タンク４４１、第２収容タンク４４２、冷却部４４３及び不純物センサ４４４を有する。生成部４４は、水タンク４３から供給された水から蒸留水を生成し、蒸留水タンク１５に供給する装置である。生成部４４は、例えば、第１熱発生器４１及び第２熱発生器４２が発生した熱により水から水蒸気を生成し、水蒸気を冷却することにより蒸留水を生成する。

【0025】

第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２は、水タンク４３から供給された、水蒸気を生成するための水を収容するタンクである。第１収容タンク４４１は、残量センサ４４５を有し、第２収容タンク４４２は、残量センサ４４６を有する。残量センサ４４５は、第１収容タンク４４１の底面と第１収容タンク４４１に収容された水の液面との距離を検出するためのセンサである。残量センサ４４６は、第２収容タンク４４２の底面と第２収容タンク４４２に収容された水の液面との距離を検出するためのセンサである。

【0026】

第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２それぞれは、所定の量以上の水を収容するように水量が調整される。所定の量は、例えば、収容可能な水の量に応じて、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２それぞれにおいて定められている。例えば、第１収容タンク４４１は、残量センサ４４５に基づく水の残量が所定の量未満である場合、第４管路８４に設けられた第１ポンプ７１を介して水タンク４３から水を供給される。同様に、第２収容タンク４４２は、残量センサ４４６に基づく水の残量が所定の量未満である場合、第４管路８４に設けられた第１ポンプ７１を介して水タンク４３から水を供給される。

【0027】

第１収容タンク４４１においては、第１熱発生器４１が発生した熱が、水タンク４３から供給された水を加熱することで、当該水が水蒸気に変わる。第２収容タンク４４２においては、第２熱発生器４２が発生した熱が、水タンク４３から供給された水を加熱することで、当該水が水蒸気に変わる。なお、第１収容タンク４４１は、冷却水路９０の冷却水と熱交換をすることにより第１収容タンク４４１を昇温させ、第１収容タンク４４１が水タンク４３から供給された水と熱交換をすることにより、当該水を水蒸気に変えてもよい。すなわち、第１収容タンク４４１においては、第１熱発生器４１を介さずに、冷却水路９０を流れる冷却水の熱が水タンク４３から供給された水を加熱するように設けられてもよい。この場合、温度センサ４１１は、第１収容タンク４４１に収容された水の温度を検出するためのセンサであってもよい。

【0028】

第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２それぞれにおいて生成された水蒸気は、第５管路８５を介して冷却部４４３に供給される。第５管路８５においては第２ポンプ７２が設けられており、第２ポンプ７２が水蒸気を移送することで、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２それぞれにおいて生成された水蒸気は、冷却部４４３に供給される。

【0029】

冷却部４４３は、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２の少なくともいずれかにおいて生成された水蒸気を冷却して蒸留水を生成するための装置である。冷却部４４３は、例えば、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２の少なくともいずれかで生成され、滞留する水蒸気を、外気温を超えない温度（いわゆる、常温）に冷却して蒸留水を生成する。冷却部４４３は、生成した蒸留水を蒸留水タンク１５に供給する。

【0030】

上記のように蒸留水生成装置４０が蒸留水を生成して蒸留水タンク１５に供給することで、電解部１０は、水タンク４３が貯蔵する水よりも不純物が少ない蒸留水を電気分解して水素及び酸素を生成できる。その結果、不純物による陰極１２及び陽極１３の腐食とガスの発生とを抑制したり、酸素生成システムＳの操作者が純水を用意するための手間を削減したりすることができる。

【0031】

不純物センサ４４４は、第１収容タンク４４１に収容された水に含まれる不純物の濃度を計測するためのセンサである。ドレインタンク４５は、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２が排水した水を収容する排水タンクである。制御装置４６は、第１熱発生器４１及び第２熱発生器４２に発生させる熱の熱量と第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２に収容された水の水量とを制御するための処理を実行する。制御装置４６は、電子部品を含む筐体を有していてもよく、電子部品が実装されたプリント基板であってもよい。
以下、制御装置４６の構成及び動作を詳細に説明する。

【0032】

＜制御装置４６の構成＞
図２は、制御装置４６の構成を示す図である。制御装置４６は、記憶部４７及び制御部４８を有する。制御部４８は、取得部４８１、熱制御部４８２及び報知部４８３を有する。

【0033】

記憶部４７は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部４７は、制御部４８が実行するプログラムを記憶している。記憶部４７は、第１熱発生器４１及び第２熱発生器４２に発生させる熱の熱量と第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２に収容された水の水量とを制御するための各種の情報を記憶している。

【0034】

制御部４８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のプロセッサである。制御部４８は、記憶部４７に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部４８１、熱制御部４８２及び報知部４８３として機能する。なお、制御部４８は、１つのプロセッサで構成されていてもよいし、複数のプロセッサ又は１以上のプロセッサと電子回路との組み合わせにより構成されていてもよい。
以下、制御部４８により実現される各部の構成を説明する。

【0035】

取得部４８１は、蒸留水タンク１５に貯蔵された蒸留水の残量と、第１熱発生器４１の温度と、第１収容タンク４４１に収容された水に含まれる不純物の濃度と、蓄電装置３２が蓄電している電気の残量と、を取得する。取得部４８１は、残量センサ１５１が検出した、蒸留水タンク１５の底面と蒸留水タンク１５が貯蔵する蒸留水の液面との距離（高さ）を取得し、当該距離に基づいて蒸留水タンク１５に収容された蒸留水の残量を特定することにより、蒸留水タンク１５の残量を取得する。取得部４８１は、例えば、温度センサ４１１が測定した第１熱発生器４１の温度と、不純物センサ４４４が測定した不純物の濃度と、蓄電装置３２から取得した蓄電装置３２の電力の残量と、を取得する。

【0036】

取得部４８１は、残量センサ４４５が検出した、第１収容タンク４４１の底面と第１収容タンク４４１に収容された水の液面との距離を取得し、当該距離に基づいて第１収容タンク４４１が収容している水の残量を特定してもよい。取得部４８１は、残量センサ４４６が検出した、第２収容タンク４４２の底面と第２収容タンク４４２に収容された水の液面との距離を取得し、当該距離に基づいて第２収容タンク４４２が収容している水の残量を特定してもよい。

【0037】

取得部４８１は、残量センサ４３１が検出した、水タンク４３の底面と水タンク４３に収容された水の液面との距離を取得し、当該距離に基づいて水タンク４３が収容している水の残量を特定してもよい。取得部４８１は、例えば、上記の各種の情報を所定の周期で取得する。所定の周期は、例えば、１秒未満の固定値であり、記憶部４７に記憶されている。

【0038】

熱制御部４８２は、第１熱発生器４１及び第２熱発生器４２が発生する熱の量と、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２が収容した水の量と、を制御することにより、冷却部４４３に蒸留水を生成させる。熱制御部４８２は、例えば、取得部４８１が取得した、第１収容タンク４４１が収容している水の量が所定の量未満である場合に、第１ポンプ７１を駆動させることにより、水タンク４３から第１収容タンク４４１に水を供給する。熱制御部４８２は、例えば、取得部４８１が取得した、第２収容タンク４４２が収容している水の量が所定の量未満である場合に、第１ポンプ７１を駆動させることにより、水タンク４３から第２収容タンク４４２に水を供給する。所定の量は、例えば、第１収容タンク４４１又は第２収容タンク４４２が収容可能な水の量の２０％であり、記憶部４７に記憶されている。

【0039】

熱制御部４８２は、例えば、第１熱発生器４１の温度が閾値未満かつ蓄電装置３２の蓄電量が所定の蓄電量以上である場合に、蓄電装置３２から第２熱発生器４２に電力を供給させる。閾値は、第１収容タンク４４１が収容した水が水蒸気に変化する温度であり、例えば、１００度である。所定の蓄電量は、第２収容タンク４４２が収容可能な水の量のうち、所定の量（２０％）を水蒸気に変化させるための電力量である。熱制御部４８２がこのように動作することで、蒸留水生成装置４０は、第１熱発生器４１の温度が低下した場合に、第１熱発生器４１及び第２熱発生器４２を併用して蒸留水を生成できる。その結果、蒸留水生成装置４０は、例えば、エンジン３０の始動時のように冷却水の温度が低温である場合であってもバッテリに蓄電された電気を併用して蒸留水を生成できる。

【0040】

一方、熱制御部４８２は、第１熱発生器４１の温度が閾値以上又は蓄電装置３２の蓄電量が所定の蓄電量未満である場合は、蓄電装置３２から第２熱発生器４２に電力を供給させない。すなわち、熱制御部４８２は、第１熱発生器４１及び第２熱発生器４２を併用せず、第１熱発生器４１のみを用いて蒸留水を生成させる。熱制御部４８２がこのように動作することで、蒸留水生成装置４０は、不要な電力を用いずに蒸留水を生成できる。

【0041】

ところで、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２においては、蒸留水を生成すると不純物が残留するため、不純物の生成量が多いほど不純物の濃度が高くなる。そこで、熱制御部４８２は、第１収容タンク４４１に収容された水に含まれる不純物の濃度が所定の濃度以上である場合に、生成部４４に、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２から排水させる。所定の濃度は、不純物に起因したガスの発生が起きる蓋然性が高いと考え得る濃度であり、記憶部４７に記憶されている。

【0042】

熱制御部４８２は、例えば、取得部４８１が不純物センサ４４４から取得した不純物の濃度が所定の濃度以上である場合、生成部４４に、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２からドレインタンク４５に排水させる。熱制御部４８２がこのように動作することで、蒸留水生成装置４０は、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２に収容された水に含まれる不純物の濃度を所定の濃度未満に抑えることができる。その結果、第１収容タンク４４１及び第２収容タンク４４２の内部で不純物に起因したガスの発生を抑えることができるため、蒸留水生成装置４０は、蒸留水を安全に生成することができる。

【0043】

報知部４８３は、酸素生成システムＳの状態を示す状態情報を報知装置３３に通知することにより、報知装置３３から、酸素生成システムＳが設けられた車両、船舶又は発電所の操作者に、酸素生成システムＳの状態を報知させる。報知部４８３は、蒸留水タンク１５に貯蔵された蒸留水の残量、水タンク４３に貯蔵された水の残量、第１収容タンク４４１に収容された水の残量、及び第２収容タンク４４２に収容された水の残量のうち少なくともいずれかを取得部４８１から取得する。報知部４８３は、取得した残量を示す状態情報を報知装置３３に通知することにより、報知装置３３に残量を示す画像を表示させる。

【0044】

報知部４８３は、水タンク４３に貯蔵された水の残量が所定の第１残量（例えば、２０％）未満である場合は、水タンク４３に加水を促すための第１音を報知装置３３に出音させてもよい。報知部４８３がこのように動作することで、報知部４８３は、酸素生成システムＳが設けられた車両、船舶又は発電所の操作者に、蒸留水を生成するための水が不足する可能性があることを知らせることができる。

【0045】

報知部４８３は、例えば、熱制御部４８２が蓄電装置３２から第２熱発生器４２に電力を供給させているか否かを示す情報を熱制御部４８２から取得する。報知部４８３は、蓄電装置３２が第２熱発生器４２に電力を供給していることを特定した場合は、報知装置３３に、蒸留水生成装置４０が第２熱発生器４２を用いて蒸留水を生成していることを示す画像を表示させる。

【0046】

報知部４８３は、蒸留水タンク１５が貯蔵している蒸留水の量が所定の第１量（例えば、８０％）以上であり、且つ蒸留水生成装置４０が蒸留水を生成していることを特定した場合は、酸素生成システムＳの故障を示す第２音を報知装置３３に出音させてもよい。報知部４８３は、収容タンク４４１が収容している水の量が所定の第２量（例えば、２０％）未満であり、且つ蒸留水生成装置４０が蒸留水を生成していることを特定した場合は、酸素生成システムＳの故障を示す第３音を報知装置３３に出音させてもよい。報知部４８３が上記のように動作することで、報知部４８３は、酸素生成システムＳが設けられた車両、船舶又は発電所の操作者に、酸素生成システムＳが蒸留水を生成している状態、又は酸素生成システムＳの異常を知らせることができる。

【0047】

＜第１変形例＞
以上の説明においては、冷却水路９０がエンジン３０、第１熱発生器４１及ラジエータ３１を繋げており、エンジン３０、第１熱発生器４１及びラジエータ３１の間で冷却水が循環する動作を例示したが、これに限らない。酸素生成システムＳは、冷却水を第１熱発生器４１に向かわせるか否かを切り替えてもよい。

【0048】

図３は、冷却水を第１熱発生器４１に向かわせるか否かを切り替える動作を説明するための図である。図３に示す酸素生成システムＳは、第１分岐流路９１と第１切替弁９２とを有する点、及び冷却水路９０が第１熱発生器４１を繋げずに、エンジン３０とラジエータ３１との間で冷却水を循環させる点で図１に示す酸素生成システムＳと異なり、他の点において同じである。第１分岐流路９１は、冷却水路９０におけるエンジン３０の下流側から分岐し、冷却水路９０におけるエンジン３０の上流側に合流する流路である。第１切替弁９２は、冷却水路９０から第１分岐流路９１に冷却水を向かわせるか否かを切り替える切替弁である。図３に示すように、第１熱発生器４１は、第１分岐流路９１において冷却水と熱交換をする。酸素生成システムＳがこのように構成されることで、酸素生成システムＳは、第１熱発生器４１を用いて蒸留水を生成するか否かを制御できる。

【0049】

図３において、熱制御部４８２は、例えば、第１熱発生器４１の温度が閾値未満の場合、冷却水路９０から第１分岐流路９１に冷却水を向かわせるように第１切替弁９２を切り替える。熱制御部４８２は、例えば、取得部４８１が温度センサ４１１から取得した第１熱発生器４１の温度が閾値未満の場合、第１切替弁９２を切り替えることにより、冷却水路９０の冷却水を第１分岐流路９１に向かわせる。熱制御部４８２がこのように動作することで、酸素生成システムＳは、第１熱発生器４１に適切な熱量を与えることができる。

【0050】

熱制御部４８２は、取得部４８１が取得した、蒸留水タンク１５が貯蔵する蒸留水の残量が所定の残量未満である場合、冷却水路９０から第１分岐流路９１に冷却水を向かわせるように第１切替弁９２を切り替えてもよい。所定の残量は、例えば、蒸留水タンク１５が貯蔵可能な蒸留水の量の８０％であり、記憶部４７に記憶されている。熱制御部４８２がこのように動作することで、蒸留水生成装置４０は、生成した蒸留水を蒸留水タンク１５が貯蔵できない状態を防ぐとともに、生成した蒸留水を蒸留水タンク１５が貯蔵可能なタイミングで供給することができる。

【0051】

報知部４８３は、例えば、熱制御部４８２が第１切替弁９２を切り替えた状態を示す情報を熱制御部４８２から取得し、冷却水路９０を流れる冷却水が第１分岐流路９１を流れているか否かを特定する。報知部４８３は、冷却水が第１分岐流路９１を流れていることを特定した場合は、報知装置３３に、蒸留水生成装置４０が蒸留水を生成していることを示す画像を表示させる。

【0052】

＜第２変形例＞
以上の説明においては、エンジン３０と熱交換をした冷却水が第１熱発生器４１と熱交換をする動作を例示したが、これに限らない。酸素生成システムＳは、エンジン３０と冷却水との熱交換に加えて、排気路８６を流れる排気と冷却水とを熱交換させてもよい。

【0053】

図４は、冷却水と排気とを熱交換させる動作を説明するための図である。図４に示す酸素生成システムＳは、第２分岐流路９３と第２切替弁９４と熱交換器３４とを有する点で図３に示す酸素生成システムＳと異なり、他の点において同じである。第２分岐流路９３は、冷却水路９０におけるエンジン３０の下流側から分岐し、冷却水路９０におけるエンジン３０の上流側に合流する流路である。第２切替弁９４は、冷却水路９０から第２分岐流路９３に冷却水を向かわせるか否かを切り替える切替弁である。熱交換器３４は、冷却水路９０を流れる冷却水と排気路８６を流れる排気とを熱交換する熱交換器である。

【0054】

図４に示すように、第１熱発生器４１は、熱制御部４８２が第２分岐流路９３に冷却水を向かわせるように第２切替弁９４を切り替えた場合、第２分岐流路９３においてエンジン３０の排気路８６を流れる排気と熱交換をした冷却水と、熱交換をする。酸素生成システムＳがこのように構成されることで、酸素生成システムＳは、第１熱発生器４１をさらに加熱することができる。さらに、排気路８６に設けられた浄化装置（不図示）が捕集した微粒子を燃焼する場合、熱制御部４８２が第２分岐流路９３に冷却水を向かわせないようにすることができるため、排気路８６を流れる排気温度を上昇させて微粒子を燃焼させやすくできる。

【0055】

さらに、熱制御部４８２は、第１熱発生器４１の温度が閾値未満の場合、冷却水路９０から第２分岐流路９３に冷却水を向かわせるように第２切替弁９４を切り替えてもよい。熱制御部４８２がこのように動作することで、酸素生成システムＳは、エンジン３０と熱交換をした冷却水が第１熱発生器４１に与える熱量が不足している場合に、排気路８６を流れる排気の熱を第１熱発生器４１にさらに与えることができる。その結果、蒸留水生成装置４０は、第１熱発生器４１に与える熱量が不足する確率を下げることができるため、蒸留水を生成しやすくなる。

【0056】

報知部４８３は、例えば、熱制御部４８２が第２切替弁９４を切り替えた状態を示す情報を熱制御部４８２から取得し、冷却水路９０を流れる冷却水が第２分岐流路９３を流れているか否かを特定する。報知部４８３は、冷却水が第２分岐流路９３を流れていることを特定した場合は、報知装置３３に、蒸留水生成装置４０が、排気路８６を流れる排気の熱を利用して蒸留水を生成していることを示す画像を表示させる。

【0057】

＜酸素生成システムＳにおける処理シーケンス＞
図５は、第２変形例に係る酸素生成システムＳにおける処理シーケンスの例を示す図である。図５に示す処理シーケンスは、図４に示す酸素生成システムＳにおいて、蒸留水生成装置４０に蒸留水を生成させる処理を示すシーケンスである。

【0058】

熱制御部４８２は、取得部４８１が取得した、蒸留水タンク１５が貯蔵している蒸留水の残量が所定の残量未満であるか否かを判定する（Ｓ１１）。蒸留水の残量が所定の残量以上である場合（Ｓ１１のＮＯ）、熱制御部４８２は、Ｓ１１の処理を繰り返す。蒸留水の残量が所定の残量未満である場合（Ｓ１１のＹＥＳ）、熱制御部４８２は、取得部４８１が取得した第１熱発生器４１の温度が閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１２）。第１熱発生器４１の温度が閾値以上である場合（Ｓ１２のＮＯ）、熱制御部４８２は、Ｓ１１の処理に戻る。第１熱発生器４１の温度が閾値未満である場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、熱制御部４８２は、第１切替弁９２を切り替えることにより（Ｓ１３）、冷却水路９０から第１分岐流路９１に冷却水を向かわせる。

【0059】

熱制御部４８２は、熱制御部４８２が冷却水路９０から第１分岐流路９１に冷却水を向かわせた後に、取得部４８１が取得した第１熱発生器４１の温度が閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１４）。第１熱発生器４１の温度が閾値以上である場合（Ｓ１４のＮＯ）、酸素生成システムＳは、処理を終了し、冷却水路９０から第１分岐流路９１に冷却水を向かわせた状態で蒸留水生成装置４０に蒸留水を生成させる。第１熱発生器４１の温度が閾値未満である場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、熱制御部４８２は、第２切替弁９４を切り替えることにより（Ｓ１５）、冷却水路９０から第２分岐流路９３に冷却水を向かわせる。

【0060】

熱制御部４８２は、熱制御部４８２が冷却水路９０から第２分岐流路９３に冷却水を向かわせた後に、取得部４８１が取得した第１熱発生器４１の温度が閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１６）。第１熱発生器４１の温度が閾値以上である場合（Ｓ１６のＮＯ）、酸素生成システムＳは、処理を終了し、冷却水路９０から第１分岐流路９１及び第２分岐流路９３に冷却水を向かわせた状態で蒸留水生成装置４０に蒸留水を生成させる。第１熱発生器４１の温度が閾値未満である場合（Ｓ１６のＹＥＳ）、熱制御部４８２は、蓄電装置３２の蓄電量が所定の蓄電量以上であるか否かを判定する（Ｓ１７）。

【0061】

蓄電装置３２の蓄電量が所定の蓄電量未満である場合（Ｓ１７のＮＯ）、酸素生成システムＳは、処理を終了し、冷却水路９０から第１分岐流路９１及び第２分岐流路９３に冷却水を向かわせた状態で蒸留水生成装置４０に蒸留水を生成させる。蓄電装置３２の蓄電量が所定の蓄電量以上である場合（Ｓ１７のＹＥＳ）、熱制御部４８２は、蓄電装置３２から第２熱発生器４２に電力を供給させ（Ｓ１８）、第２熱発生器４２に熱を発生させることにより、蒸留水生成装置４０に蒸留水を生成させる。

【0062】

＜酸素生成システムＳによる効果＞
以上説明したように、酸素生成システムＳは、エンジン３０を冷却するための冷却水が流れる冷却水路９０と、冷却水路９０を流れる冷却水と熱交換をすることにより熱を発生する第１熱発生器４１と、第１熱発生器４１が発生した熱により水から水蒸気を生成し、水蒸気を冷却することにより蒸留水を生成する生成部４４と、生成部４４が生成した蒸留水を電気分解して、水素及び酸素を生成する電解部１０と、を有する。

【0063】

酸素生成システムＳがこのように構成されることで、純水よりも不純物を多く含む水から生成した蒸留水を使用して酸素を生成することができる。その結果、水道水等の水よりも不純物が少ない蒸留水を用いて電気分解をすることにより、不純物による電極の腐食やガスの発生を抑制することができる。さらに、ユーザが、純水を入手するために多くの費用を必要としたり、多くの手間をかけたりすることを防ぐことができる。

【0064】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0065】

Ｓ 酸素生成システム
１０ 電解部
１１ 電源
１２ 陰極
１３ 陽極
１４ Ｕ字管
１４１ 陰極部
１４２ 陽極部
１５ 蒸留水タンク
１５１ 残量センサ
２０ オゾン生成部
２１ オゾン供給部
２２ 水素供給部
３０ エンジン
３１ ラジエータ
３２ 蓄電装置
３３ 報知装置
３４ 熱交換器
４０ 蒸留水生成装置
４１ 第１熱発生器
４１１ 温度センサ
４２ 第２熱発生器
４３ 水タンク
４３１ 残量センサ
４４ 生成部
４４１ 第１収容タンク
４４２ 第２収容タンク
４４３ 冷却部
４４４ 不純物センサ
４４５ 残量センサ
４４６ 残量センサ
４５ ドレインタンク
４６ 制御装置
４７ 記憶部
４８ 制御部
４８１ 取得部
４８２ 熱制御部
４８３ 報知部
７１ 第１ポンプ
７２ 第２ポンプ
８０ 吸気路
８１ 第１管路
８２ 第２管路
８３ 第３管路
８４ 第４管路
８５ 第５管路
８６ 排気路
９０ 冷却水路
９１ 第１分岐流路
９２ 第１切替弁
９３ 第２分岐流路
９４ 第２切替弁

【要約】

【課題】不純物による影響を抑制しつつ、純水よりも不純物が多い水を使用して酸素を生成する。
【解決手段】酸素生成システムＳは、エンジン３０を冷却するための冷却水が流れる冷却水路９０と、冷却水路９０を流れる冷却水と熱交換をすることにより熱を発生する第１熱発生器４１と、第１熱発生器４１が発生した熱により水から水蒸気を生成し、水蒸気を冷却することにより蒸留水を生成する生成部４４と、生成部４４が生成した蒸留水を電気分解して、水素及び酸素を生成する電解部１０と、を有する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】