JP2003089892A

JP2003089892A - 挿入式電解槽及び水素・酸素燃料発生装置

Info

Publication number: JP2003089892A
Application number: JP2002131354A
Authority: JP
Inventors: Shun-Yi Lin; 順益林; Show-Yih Ko; 壽益柯; Shui-Yuan Lee; 水源李; Kung-Yu Lu; 光宇呂; Jiunn-Yan Lee; 俊延李
Original assignee: DRAGON JET OXY HYDROGEN GENERA; DRAGON JET OXY-HYDROGEN GENERATOR CO Ltd; Shihlin Electric and Engineering Corp
Current assignee: DRAGON JET OXY HYDROGEN GENERA; DRAGON JET OXY-HYDROGEN GENERATOR CO Ltd; Shihlin Electric and Engineering Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-03-28
Also published as: TW547489U; DE10230927A1; US20030051997A1

Abstract

(57)【要約】【課題】運搬や移動に便利な水素・酸素燃料発生装置
を提供すること。また、加工及び組立、メンテナンスを
容易にし、さらに、密封効果の向上、電解液面の均一
化、不純物堆積防止を実現する水素・酸素燃料発生装置
の挿入式電解槽を提供すること。【解決手段】水素・酸素燃料発生装置１００は、電解
液が充填されたケースと、ケース内に設けられ、複数の
スロットを有する絶縁材のスロット配列ユニットと、ス
ロットにそれぞれ挿入され、ケース内で電極分圧構造を
形成する複数の電極板と、ケース内の電解液を送出する
放熱送出口１０８と、電解液をケースに送る複数の放熱
送入口１０７とを有する挿入式電解槽１０５と、挿入式
電解槽１０５に電解液を補給する水補給システムと、放
熱送出口１０８から送出された電解液を冷却して放熱送
入口１０７にそれぞれ送り、循環路を形成する冷却シス
テム（放熱フィン１４５と冷却ファン１２５を含む）
と、挿入式電解槽１０５に接続され電圧を提供する直流
高速スイッチングパワーサプライと、を具備してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素・酸素燃料発
生装置及び挿入式電解槽に関し、特に、直流高速スイッ
チングパワー（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒ）サプ
ライを用いたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、従来の水素・酸素燃料発生装
置は、水素と酸素のガスが電解槽において水電解の方式
によって発生し、導管等を介してノズルへ送られた後、
ノズルから二重の炎が噴射され、これが工業用切断加工
機及びヒーターの燃料となるというものである。電解槽
中で完全に電気分解されなかった水分は、抽出され、冷
却装置、例えばファンによって温度が下げられた後、電
解槽に再度送入されることにより循環する。これは、昔
ながらの高圧ボンベを用いる必要がない燃料発生装置で
ある。このような従来の水素・酸素燃料発生装置の電解
槽内は、一般に電解液が充填されており、その電解液の
主要成分は水である。また、電解槽内には複数の電極板
が固定して設置され、陽極・陰極の電極を提供して電極
分圧構造を形成させるものとなっており、水電解の方式
によって発生した水素・酸素ガスを燃料又はその他の用
途に供している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術においては、水素・酸素燃料発生装置及び電解槽等
の構造につき、次に掲げる問題をそれぞれ有している。
先ず、従来の水素・酸素燃料発生装置の問題は、主に以
下のとおりである。すなわち、工業用の電解槽は、通
常、高圧型と低圧型との２種類があり、従来の水素・酸
素燃料発生装置に用いられる電解槽は、一般に低圧型の
電解槽に属するもので、その低圧型の電解槽の一般的な
電解電圧は約１.５〜３ボルトであるため、電解の電源
を提供するためには、変圧器により高電圧を降下させて
から整流した後で電解槽に送る必要がある。この点、変
圧器は磁性損失（ｍａｇｎｅｔｉｃｌｏｓｓ）の現象
があるため、エネルギー変換効率が、低くなってしま
い、一般に僅か５０〜６０％しかない。また、変圧器は
体積、重量ともに大きいため、水素・酸素燃料発生装置
全体の体積を巨大にすると共に、重過ぎにより移動が不
便で、コンパクトさと携帯性とに欠くものであった。

【０００４】また、従来技術による電解槽の構造につい
て言えば、これらは、いずれも螺合又は締付けにより組
み立てられており、単独の絶縁ガスケットを複数個使用
するという構造を採用しているため、個々の部品数が多
くなって加工が複雑になり、組立と分解にも時間がかか
る。さらに、連結部位が多いので、オイルシール又はＯ
リング等のゴム部材を多数用いて漏洩を回避するなどの
措置を採る必要があり、特に、外面にケースを備えない
電解槽については尚更である。また、オイルシール又は
Ｏリング等のゴム部材は、一定期間使用すると変質して
しまうため、電解槽の密閉効果を低下させてしまい、ひ
いては漏れの現象を生じさせてしまう。

【０００５】さらに、従来の電解槽の構造では、いずれ
も単一の注入口から電解液を注入するのが一般的であ
り、放熱システムにより電解液を継続的に流動させて放
熱を行う場合にあっては、電解プロセスにおいて放熱手
段を別個に設置する必要がある。このため、電解槽内に
おける電解液表面の水位が不均一となり、良好な電解効
果が得られなくなる。また、電解の過程で不純物が生じ
るが、これらの不純物は電解槽内に堆積するので、一定
の期間が経過した後では、電気分解を行うに際しても支
障をきたしてしまう。

【０００６】上記に鑑みて、本発明の課題は、従来技術
に使用された変圧器の方式を採用することなく、水素・
酸素燃料発生装置の体積を小さくすると共に重量を軽減
し、さらに、運搬や移動に便利な水素・酸素燃料発生装
置を提供することにある。

【０００７】また、本発明のもう１つの課題は、水素・
酸素燃料発生装置の挿入式電解槽を提供することにあ
る。この挿入式電解槽の構造により、加工及び組立を簡
便化して、メンテナンスを容易にし、且つ、オイルシー
ル等のゴム材料の使用を減らして優れた漏れ防止効果を
持たせることにある。それと同時に、電解槽構造の設計
を介して、電解液面の不均一な水位を改善すると共に、
不純物の堆積等といった問題も解決する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明が開示する水素・酸素燃料発生装置の挿入式
電解槽は、内部に水を含有する電解液が充填され、底部
が斜面であるケースと、絶縁材によって作製され、ケー
ス内に設置されると共に複数個のスロットを有するスロ
ット配列ユニットと、複数個のスロットにそれぞれ挿入
され、ケース内に電極分圧構造を形成することで、電解
液を電気分解して水素ガス及び酸素ガスを発生する複数
個の電極板と、水素ガス及び酸素ガスを排出する排気口
と、斜面の低位置に設けられ、ケース内の電解液を放熱
装置に送り出して放熱させる放熱送出口と、放熱装置か
ら電解液をケース内に送り込む二つの放熱送入口と、か
ら構成されている。

【０００９】このような水素・酸素燃料発生装置におい
ては、放熱送入口がケースの両側に配置されているた
め、流入した電解液が均一に分布され、ケース内の電解
液面が均一・水平となる。また、スロット配列ユニット
は、スロットを長く配列した構成、或いは、スロットを
短く配列し、これらを複数組み合わせた構成とすること
ができ、スロット配列ユニットに変化を付けられるよう
にしている。なお、ケースも絶縁材で作製されたもの
で、この絶縁材には、エンジニアリングプラスチックを
用いることができる。

【００１０】また、本発明が提案する水素・酸素燃料発
生装置は、電解水により水素ガスならびに酸素ガスを発
生させるものであって、水を含有する電解液が充填され
たケースと、絶縁材で作製され、ケース内に設置される
と共に複数個のスロットを有するスロット配列ユニット
と、スロットにそれぞれ挿入され、ケース内にて電極分
圧構造を形成する複数個の電極板と、ケース内の電解液
を送出する放熱送出口と、電解液をケース内に送入する
複数個の放熱送入口と、を有する挿入式電解槽と、挿入
式電解槽内の電解水の水位が十分に高くない時に、電解
液を挿入式電解槽に補給する水補給システムと、放熱送
出口によって送出された電解液を冷却すると共に、電解
液を複数個の放熱送入口にそれぞれ輸送する冷却システ
ムと、挿入式電解槽に接続され、挿入式電解槽に電解を
行うための電圧を提供する直流高速スイッチングパワー
サプライと、を含んでなるものとすることもできる。

【００１１】上述の水素・酸素燃料発生装置において、
その冷却システムは、冷却ファンと放熱フィンとからな
るものである。この挿入式電解槽のケース底部は斜面と
なっていると共に、放熱送出口がこの斜面の低位置に設
けられているため、電解時に生じた不純物が該斜面の低
位置に沈積され易くなり、これによって放熱送出口から
排出される。

【００１２】放熱送入口は、少なくとも二つとすること
ができ、ケースの両側にそれぞれ配置されることによ
り、流入された電解液を均一に分布させ、ケース内の電
解液面を均一・水平にするものである。さらに、スロッ
ト配列ユニットは、スロットが長く配列された構成とす
るか、又はスロットを短く配列してこれを複数組み合わ
せた構成とすることができ、スロット配列ユニットに変
化を付け易くしている。ケースは絶縁材から成り、この
絶縁材はエンジニアリングプラスチックを用いるものと
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の課題、特徴及び長所をよ
り明確にし、理解を容易にするため、以下に一実施形態
を示し、図面と対応させて詳細に説明する。図１に示す
のは、本発明の一実施形態に基づく水素・酸素燃料発生
装置１００の構造図である。説明の便宜上、図１におけ
る実施形態の構造は、簡略化されたものであり、本発明
と直接関連のある部材しか表示していない。

【００１４】図１に示すように、本実施形態による水素
・酸素燃料発生装置１００は挿入式電解槽１０５を備え
ており、挿入式電解槽１０５中の電解液は、モーター
（ポンプ）１４０を介して挿入式電解槽１０５下方の放
熱送出口１０８から経路Ｃを経由して、冷却槽１１５に
吸入されると共に、冷却システムの放熱フィン１４５に
よって冷却された後、再び経路Ｃを通過して挿入式電解
槽１０５に戻り、引き続き電解が行われる。このうち、
放熱フィン１４５に流れ込んだ電解液につき、冷却シス
テムの冷却ファン１２５によってさらに冷却が補助され
る。

【００１５】また、本実施形態は、水補給システムを有
しており、これは電解液貯留タンク１６０及び電解液補
給槽１６５からなるものである。電解液補給槽１６５内
の水は、経路Ｅを経由して電解液貯留タンク１６０内に
流入し、電解液貯留タンク１６０内の水は経路Ｄを経由
して挿入式電解槽１０５に流入する。このうち、経路Ｄ
は、電解液貯留タンク１６０と挿入式電解槽１０５と
を、同じ高さで連結する管路である。

【００１６】以下に、図１に示す水素・酸素燃料発生装
置１００の電解プロセスについて簡単に説明する。水が
挿入式電解槽１０５内にて電気分解されると、水素・酸
素ガスが発生する。この電解されて発生したばかりの水
素・酸素ガスは、排気口１０６から排出されると、経路
Ａを経由し、先ずフィルター缶１１０により濾過される
ので、水素・酸素ガス中に混入している不純物は、水分
から分離し、フィルター缶１１０内に残る。そして、こ
こで凝縮された水分は、経路Ｂを通って挿入式電解槽１
０５に戻り、引き続き電解される。一方、フィルター缶
１１０を経由して濾過された水素・酸素ガスは、再度経
路Ａを通過し、冷却槽１１５からフィルター缶１３０に
流れ込んで水素・酸素ガスの純度ならびに乾燥の程度を
高め、再び経路Ａから流出し、所定の用途に応用され
る。

【００１７】ここで説明しておかなければならないの
は、本実施形態では、電解液の冷却と水素・酸素ガスの
冷却とを同一の冷却システムに統合させたことにより、
水素・酸素ガスの冷却効果が強化され得るばかりでな
く、水素・酸素燃料発生装置１００の体積が縮小され、
コストを節減することができるということである。言う
までもないが、本実施形態は本発明を限定するものでは
なく、別個に設置された冷却システムも本発明において
使用することができる。

【００１８】また、図１に示すように、本実施形態によ
る水素・酸素燃料発生装置１００が有する水補給システ
ムは、電解液貯留タンク１６０及び電解液補給槽１６５
を含み、電解液貯留タンク１６０内の水は、図示するよ
うに、経路Ｄを通過して挿入式電解槽１０５に流入する
ものである。この経路Ｄは、電解液貯留タンク１６０と
挿入式電解槽１０５とを同じ高さで連結する管路であ
る。

【００１９】さらに、図１には図示していないが、図２
に示すように、挿入式電解槽１０５は、直流高速スイッ
チングパワーサプライ２００に接続されており、これに
よって挿入式電解槽１０５が電解を行うための電圧が供
給される。直流高速スイッチングパワーサプライ２００
は、従来技術で用いられていた変圧器よりも小体積且つ
軽重量で、安定した電圧を提供することができるため、
整流を行う必要がなくなり、本実施形態による水素・酸
素燃料発生装置１００をより軽量、小型にすることがで
きる。

【００２０】図２に示すのは、本実施形態における挿入
式電解槽１０５の構造説明図である。図２に示すよう
に、挿入式電解槽１０５は、ケース２１０と、スロット
配列ユニット２２０と、複数個の電極板２３０と、図１
における排気口１０６と、放熱送出口１０８と、放熱送
入口１０７とを含むものである。ケース２１０は、絶縁
材、例えば、エンジニアリングプラスチックにより作製
されたもので、その内部には電解液が充填されている。
この電解液の主要成分は水である。スロット配列ユニッ
ト２２０も、絶縁材、例えばエンジニアリングプラスチ
ックにより作製されたもので、ケース２１０内に設置さ
れると共に、複数個のスロット２５０を備えており、こ
れらは互いに一定の間隔を有して配置されているため、
絶縁の隔離作用が生じ、従来技術における絶縁ガスケッ
トを使用する必要がなくなる。各電極板２３０は、各ス
ロット２５０内にそれぞれ挿入され、ケース２１０内に
て電極の分圧構造を形成する。そして、電解によって発
生した水素・酸素ガスは、排気口１０６より排出される
一方、放熱送出口１０８からのケース２１０内の電解液
は、冷却システムに送られて冷却され、さらに、冷却さ
れた電解液は、二つの放熱送入口１０７からケース２１
０内に送り込まれる。

【００２１】ここで、特に強調すべきは、本実施形態の
挿入式電解槽１０５は、そのケース２１０の底部を斜面
とし、且つ放熱送出口１０８をこの斜面の低位置、例え
ば、図１に示すように挿入式電解槽１０５の下方に設け
ることにより、電解時に生じる不純物が斜面の低位置に
沈積し易いようにして、放熱送出口１０８から排出させ
ることも可能である、ということである。また、放熱送
入口１０７は、図１に示すように二つとし、ケース２１
０の両側にそれぞれ配置されるため、流入された電解液
を均一に分布させ、ケース２１０内の電解液面を均一・
水平にすることができ、これによって、より優れた電解
効果が得られる。なお、スロット配列ユニット２２０
は、図３（ａ）に示すごとくの１組の長いスロット配列
２２４により構成されるもの、或いは、図３（ｂ）に示
すごとくの短いスロット配列２２２を複数組み合わせて
構成されるものとしてもよいため、スロット配列ユニッ
ト２２０の置換性が高まる。

【００２２】また、本実施形態の挿入式電解槽１０５
は、電極板２３０をスロット２５０に挿入して組み合わ
せる方式を採用しており、螺合等の方式を用いたもので
はないため、オイルシール又はＯリング等のゴム部材を
大幅に減少させることができ、密閉及び漏れ防止の効果
が良好となり、且つ部品の加工製造ならびに組立が容易
になって、メンテナンスを簡単にすることができる。

【００２３】以上、好適な実施形態について開示した
が、これは本発明を限定するものではなく、当該技術分
野の知識を有する者であれば、本発明の精神及び範囲を
逸脱しない限りにおいて、少々の変更ならびに修飾を加
えることができるものであって、本発明の保護範囲は、
上記の特許請求の範囲の記載が基準とされる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素・酸
素燃料発生装置によれば、挿入式電解槽のケースは底部
が斜面となっており、放熱送出口をこの斜面の低位置に
配置したため、電解時に生じる不純物が斜面の低位置に
沈積し易くなり、不純物が容易に排出されるようにな
る。また、放熱送入口を二つとし、ケース両側にそれぞ
れ配置したことにより、流入された電解液を均一に分布
し、ケース内の電解液面を均一・水平にすることができ
るため、より優れた電解効果が得られる。

【００２５】本発明の挿入式電解槽は、電極板をスロッ
トに挿入して組み合わせる方式を採用しており、螺合又
は締結等の方式を用いたものではないため、オイルシー
ル又はＯリング等のゴム部材を大幅に減少させることが
でき、より効果的な密閉及び漏洩防止が達成できる。そ
して、部品の加工製造ならびに組立も容易になって、メ
ンテナンスを簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による水素・酸素燃料発
生装置の構造説明図である。

【図２】本発明の一実施形態による挿入式電解槽の構
造説明図である。

【図３】（ａ）は長いスロットの配列を、（ｂ）は短
いスロットの配列を示す説明図である。

【符号の説明】

１００水素・酸素燃料発生装置１０５挿入式電解槽１０６排気口１０７放熱送入口１０８放熱送出口１１０フィルター缶１１５冷却槽１２５冷却ファン１３０フィルター缶１４０モーター１４５放熱フィン１６０電解液貯留タンク１６５電解液補給槽２００直流高速スイッチングパワーサプライ２１０ケース２２０スロット配列ユニット２２２短いスロット配列２２４長いスロット配列２３０電極板２５０スロット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者李水源台湾台北縣蘆洲市集賢路224巷37弄６号８樓 (72)発明者呂光宇台湾台北市士林区▲徳▼行東路269号３樓 (72)発明者李俊延台湾台北縣蘆洲市集賢路222巷34号９樓Ｆターム(参考） 4K021 AA01 BA02 BC01 BC03 BC05 CA01 CA02 CA05 CA10 CA12 DA01 DA09 DA15 DC01 DC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を含有する電解液が内部に充填され、
底部が斜面となっているケースと、絶縁材によって作製され、前記ケース内に設置されると
共に、複数個のスロットを有するスロット配列ユニット
と、前記スロットにそれぞれ挿入され、前記ケース内で電極
分圧構造を形成することで、前記電解液を電解して水素
ガス及び酸素ガスを生成する複数個の電極板と、前記の水素ガス及び酸素ガスを排出する排気口と、前記斜面の低位置に配置され、前記ケース内の前記電解
液を放熱装置に送って放熱を行う放熱送出口と、前記放熱装置から前記電解液を前記ケース内に送り込む
二つの放熱送入口と、を具備してなることを特徴とする
水素・酸素燃料発生装置の挿入式電解槽。
【請求項２】前記した二つの放熱送入口が、前記ケー
ス両側にそれぞれ配置されるものであることを特徴とす
る請求項１記載の水素・酸素燃料発生装置の挿入式電解
槽。
【請求項３】前記スロット配列ユニットが、長く配列
されたスロットにより構成されるものであることを特徴
とする請求項１記載の水素・酸素燃料発生装置の挿入式
電解槽。
【請求項４】前記スロット配列ユニットが、短く配列
されたスロットを複数個組み合わせて構成されるもので
あることを特徴とする請求項１記載の水素・酸素燃料発
生装置の挿入式電解槽。
【請求項５】前記ケースが、絶縁材で作製されるもの
であることを特徴とする請求項１記載の水素・酸素燃料
発生装置の挿入式電解槽。
【請求項６】前記絶縁材が、エンジニアリングプラス
チックを含んでなるものであることを特徴とする請求項
５記載の水素・酸素燃料発生装置の挿入式電解槽。
【請求項７】電解水により水素ガスならびに酸素ガス
を発生させるものであって、水を含有する電解液が充填
されたケースと、絶縁材で作製され、前記ケース内に設
置されると共に複数個のスロットを有するスロット配列
ユニットと、前記スロットにそれぞれ挿入され、前記ケ
ース内に電極分圧構造を形成する複数個の電極板と、前
記ケース内の前記電解液を送出する放熱送出口と、前記
電解液を前記ケースに送入する複数個の放熱送入口と、
を有する挿入式電解槽と、前記挿入式電解槽内の前記電
解水の水位が十分に高くない時に、前記電解液を前記挿
入式電解槽に補給する水補給システムと、前記放熱送出
口によって送出された前記電解液を冷却すると共に、前
記電解液を複数個の前記放熱送入口にそれぞれ輸送する
冷却システムと、前記挿入式電解槽に接続され、前記挿
入式電解槽に電解を行うための電圧を提供する直流高速
スイッチングパワーサプライと、を具備することを特徴
とする水素・酸素燃料発生装置。
【請求項８】前記冷却システムが、冷却ファン及び放
熱フィンを有するものであることを特徴とする請求項７
記載の水素・酸素燃料発生装置。
【請求項９】前記ケースの底部が斜面となっており、
且つ、前記放熱送出口が前記斜面の低位置に配置される
ものであることを特徴とする請求項７記載の水素・酸素
燃料発生装置。
【請求項１０】前記した複数個の放熱送入口が、少な
くとも二つであり、前記ケース両側にそれぞれ配置され
るものであることを特徴とする請求項７記載の水素・酸
素燃料発生装置。
【請求項１１】前記スロット配列ユニットが、長く配
列されたスロットにより構成されるものであることを特
徴とする請求項７記載の水素・酸素燃料発生装置。
【請求項１２】前記スロット配列ユニットが、短く配
列されたスロットを複数個組み合わせて構成されるもの
であることを特徴とする請求項７記載の水素・酸素燃料
発生装置。
【請求項１３】前記挿入式電解槽のケースが、絶縁材
で作製されたものであることを特徴とする請求項７記載
の水素・酸素燃料発生装置。
【請求項１４】前記絶縁材が、エンジニアリングプラ
スチックを含んでなるものであることを特徴とする請求
項１３記載の水素・酸素燃料発生装置。