JP2005232512A - 水素−酸素混合ガスを容器に密封充填する方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水素及び酸素を、高い燃焼効率を持つ水素−酸素混合ガスの形態で容器に充填して、長期に渡って安定した状態で安全に取り扱う。
【解決手段】 電解液１４を収容する密閉可能な電解槽１０Ａと、電解液に接して配置される陽極部材２ｘ及び陰極部材２ｙ並びにこれらの間に電圧を印加する電源３４を含んでなる電気分解手段と、電解液の振動攪拌を行う振動攪拌手段１６とを有する水素−酸素混合ガス発生部を用いて、電解液に対して振動攪拌下での電気分解を行い、これにより発生する水素−酸素混合ガスを電解槽の内部と連通する配管１０Ｂ”を介して容器に導入し、しかる後に容器を閉じる。水素−酸素混合ガスは、Ｈ_２：５４〜７０モル％、Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、Ｈ_３（トリチウム）及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、ＯＨ：０．３〜１．２モル％、^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、Ｏ_２：５〜２７モル％を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水素及び酸素を含む水素−酸素混合ガスを容器へ密封充填する方法及びその装置に関するものである。

ファラデーによって電気分解技術が開発され、これにより水の電気分解生成物として、２：１の比率の水素及び酸素からなる水素−酸素ガスが得られることが知られている。これまでに、水素−酸素ガスの研究はそれなりに続けられてきたが、実用性のある技術は、オーストラリアのブラウン エネルギー システム テクノロジー ピー ティー ワイ社（Ｂｒｏｗｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＰＴＹ．ＬＴＤ．）のユル・ブラウン博士（Ｄｒ． Ｙｕｌｌ Ｂｒｏｗｎ）の開発に係るガス発生機であり、これに関連する特許文献としては、登録実用新案第３０３７６３３号公報（特許文献１）がある。

この技術は、水素−酸素ガスを発生させる電解槽の構造において、四方にボルト孔が形成され、中心の上側及び下側にガス流通長孔と電解液流通長孔とが互いに垂直になるように形成された多数個の電極板と、前記電極板の間に設置され外側に突出されたボルトハウジング孔が形成された多数個のスペーサを相互交番的に結合させ、スペーサの内周縁面にはオーリングでシーリングして電解液充填質を形成するとともに、前記の電極板の両側には電流連結ボルトとガス連結ニップル及び電解液連結ニップルとを持つ電解槽仕上板を装着して、前記電極板のボルト孔、スペーサのボルトハウジング孔及び電解槽仕上板のボルト孔に挟まれたステイボルトにナットを締結して電極板、スペーサ及び電解槽仕上板を相互結合させて構成したものである。しかしながら、ここでは、水素ガスと酸素ガスとを別々に分離して回収しており、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを回収するようにしてはいない。

同様な前記ガス発生機に関連する特許文献としては、特許第３１３００１４号公報（特許文献２）がある。

しかしながら、従来方法では、電解槽内に設けられた電極板の隣接するものどうしの間には、ショートしないだけの距離として最も短くとも５０ｍｍの間隔をとらねばならない。それより短い距離に接近させると、過電流となり、事故が発生しやすくなる傾向にある。このため、従来の装置及び方法では、電流密度を高めて水素−酸素ガスを高い効率で発生させることには限界があり、十分な効率が得られていなかった。また、水素と酸素との十分な混合が行われずに引火の危険性を生じ、大量発生には不向きであった。

一方、電解槽の大きさには自ずと上限があるため、一台の水素−酸素ガス発生装置によって生産される水素−酸素ガスの量にも上限がある。しかるに、実用的見地からは、出来るだけ小さな装置によって単位時間当たり出来るだけ多くの量の水素−酸素ガスを生産することが望ましい。この点においても、従来の装置では、装置の小型化と水素−酸素ガスの発生量の向上との双方を満足させることは困難であった。

一方、国際特許公開ＷＯ９５／０６１４４号公報（特許文献３）には、水の電気分解方法において、水中に入れた電極を、酸素分子、水素分子又は水分子のいずれか一つが共振する固有振動の振動数、具体的には６０００〜１２００００回／分（１００〜２０００回／秒）の振動数で振動させ、あるいは固有振動の波長の倍数波長で振動させて、酸素分子、水素分子又は水分子のいずれか一つを共振させるとともに、電極を磁界内において帯磁させ、水中に通電して水を電気分解する方法が開示されている。この技術は、結局のところ電極に付着する水素泡の分離を促進しようとするだけのものであって、振動により水を流動撹拌させようとする技術思想はなく、水素ガスの発生量もそれほど向上はしない。

ところで、ガスを燃焼装置へと供給する形態としては、一般に、供給配管を介して燃焼装置へと直接供給するか、または容器に充填し燃焼装置の近くに搬送した上で該容器から燃焼装置へと供給している。特に後者の場合には、搬送の効率化のために加圧状態で容器に充填されている。

しかるに、水素−酸素ガスについては、従来、爆発の危険性が高いことから、水素と酸素とを混合した混合ガスの形態で取り扱うこと特に容器に充填して保管することは、できないものと考えられていた。したがって、従来は、水の電解により生成する水素と酸素とを別々に捕集し、水素ガス及び酸素ガスとして別々の容器に充填し、別々に使用していた。これは、水の電解により水素と酸素とが生成するにもかかわらず、これらを別々に取り扱い、再びこれらを所要割合で混合して燃焼させ、または通常は水素を空気と混合して燃焼させるという、効率の低い手法である。

そこで、本発明者は、電解条件を改善して単位時間当たり電極単位面積当たりに発生する水素ガス及び酸素ガスの量を十分に増大させ、もって装置の小型化及び装置当たり（即ち電解槽の単位容積当たり）の水素−酸素ガス発生量の向上を可能となし、これらのガスをそれぞれ別個に又は混合ガスの形態で捕集するようにし、安全で燃焼時の火炎温度が高い水素と酸素との混合ガスを発生させることを可能にし、また隔膜を使用することで水素ガスと酸素ガスとを高い効率で別個に発生させることが可能な、水素−酸素ガス発生のための装置及び方法を提案した（国際特許公開ＷＯ０２／０９０６２１号公報（特許文献４）及び国際特許公開ＷＯ０３／０４８４２４号公報（特許文献５）参照）。

この装置及び方法を用いて発生せしめられる水素−酸素ガスは、燃焼により無公害で発生するエネルギーが大きく、工業上または民生上で様々な用途への適用が考えられる。しかるに、工業上または民生上での現実的適用のためには、発生装置で発生したガスを燃焼装置へと供給する際の取り扱い性が重要な要素となる。
登録実用新案第３０３７６３３号公報 特許第３１３００１４号公報 国際特許公開ＷＯ９５／０６１４４号公報 国際特許公開ＷＯ０２／０９０６２１号公報 国際特許公開ＷＯ０３／０４８４２４号公報

そこで、本発明は、上記のような水の電解により生成する水素と酸素とを水素ガス及び酸素ガスとして別々の容器に充填して取り扱うことの効率の低さに鑑みて、発生装置で発生する水素及び酸素を、高い燃焼効率を持つ水素−酸素混合ガスの形態で１つの容器に充填して、長期に渡って安定した状態で安全に取り扱うことを目的とするものである。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
電解液を収容する密閉可能な電解槽と、該電解槽内の前記電解液に接するように配置される陽極部材及び陰極部材並びにこれら陽極部材及び陰極部材の間に電圧を印加する電源を含んでなる電気分解手段と、前記電解槽内の電解液の振動攪拌を行う振動攪拌手段とを有する水素−酸素混合ガス発生部を用いて、密閉された電解槽内の電解液に対して振動攪拌下での電気分解を行い、これにより発生する水素−酸素混合ガスを前記電解槽の内部と連通する配管系を介して容器に導入し、しかる後に前記容器を閉じることを特徴とする、水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記水素−酸素混合ガスを前記容器に導入するに際し又は前記容器に導入した後に前記水素−酸素混合ガスの圧縮を行う。本発明の一態様においては、前記容器への水の注入により前記水素−酸素混合ガスの圧縮を行う。

本発明の一態様においては、前記電解液として５重量％〜３０重量％の電解質を含み液温２０℃〜１００℃でｐＨ７〜１０のものを用いて、直流電圧２〜５Ｖで電流密度７Ａ／ｄｍ^２〜４０Ａ／ｄｍ^２となるように前記電気分解を行なう。本発明の一態様においては、前記電解質が水溶性のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物である。本発明の一態様においては、前記電気分解の電源として直流パルス電源を用いる。本発明の一態様においては、前記振動攪拌は前記電解液中で振動羽根を振幅０．１〜３０ｍｍ且つ振動数２００〜１２０００回／分で振動させて行われる。

また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
電解液を収容する密閉可能な電解槽と、該電解槽内の前記電解液に接するように配置される陽極部材及び陰極部材並びにこれら陽極部材及び陰極部材の間に電圧を印加する電源を含んでなる電気分解手段と、前記電解槽内の電解液の振動攪拌を行う振動攪拌手段とを有する水素−酸素混合ガス発生部、及び
前記電解槽の内部と連通し且つ前記水素−酸素混合ガスを充填すべき容器との接続開口を持つ配管系と、前記接続開口に接続される前記容器の内部及び該容器の内部と連通する前記配管系の少なくとも一部を減圧する減圧手段とを有する水素−酸素混合ガス送給部
を備えていることを特徴とする、水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、密封充填装置は、前記容器に充填される水素−酸素混合ガスを圧縮する圧縮手段を備えている。本発明の一態様においては、前記圧縮手段は前記配管系中に介在する０．１〜７０ＭＰａに圧縮する圧縮機からなる。本発明の一態様においては、前記圧縮手段は前記容器内に水を注入する水注入ポンプを含む。

本発明の一態様においては、前記電解槽は密閉用の蓋部材を有しており、該蓋部材を貫通するようにして前記電解槽内部と前記配管系とが連通しており、前記振動棒は前記蓋部材を貫通して延びており、該蓋部材と前記振動棒との間には前記振動棒の振動を許容し且つ前記水素−酸素混合ガスの通過を阻止するシール手段が介在している。

本発明の一態様においては、前記振動攪拌手段は、少なくとも１つの振動発生手段と、該振動発生手段に連係して前記電解槽内で振動する少なくとも１つの振動棒及び該振動棒に取り付けられた少なくとも１つの振動羽根からなる振動撹拌部材とを含む。本発明の一態様においては、前記振動撹拌手段の振動発生手段は振動モータを含み、前記振動撹拌手段は前記振動モータを１０Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動数で振動させるよう制御するインバータを含む。

本発明の一態様においては、前記振動撹拌部材は、更に、前記振動棒と前記振動発生手段との連結部に又は前記振動棒の振動羽根を取り付けた部分より前記連結部に近い部分に設けられた電気的絶縁領域を有する。本発明の一態様においては、前記振動撹拌部材の前記振動棒の前記電気的絶縁領域に対する前記振動羽根を取り付けた部分の側に通電線が接続されており、該通電線は前記電気分解手段の電源に接続されている。本発明の一態様においては、前記通電線と電気的に接続されている前記振動攪拌手段の一部が前記電気分解手段の陽極部材及び陰極部材の少なくとも一方として機能する。本発明の一態様においては、前記電気分解手段の電源は直流パルス電源である。

更に、本発明によれば、以上のような方法により又は以上のような装置により前記容器に密封充填され、
Ｈ_２：５４〜７０モル％、
Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
Ｈ_３（トリチウム）及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
Ｏ_２：５〜２７モル％、
を含んでなる水素−酸素混合ガスが提供される。換言すれば、以上のような方法又は装置において水素−酸素混合ガスは特に上記の組成を持つものである。

更に、本発明によれば、
Ｈ_２：５４〜７０モル％、
Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
Ｏ_２：５〜２７モル％、
を含む水素−酸素混合ガスを常圧状態または加圧状態で封入してなる容器、が提供される。

本発明によれば、以下のような特徴を持つ水素−酸素混合ガスを、容器に充填し、実質上組成変動させることなく保存することができ、水素−酸素混合ガスの工業上及び民生上の利用範囲を飛躍的に拡大することができる：
（１）振動撹拌手段または絶縁式振動撹拌手段を併用すると、陽極部材と陰極部材との間隔を小さく（たとえば２０ｍｍ以下に）しても電解が良好に行なわれ、特に陽極部材及び陰極部材に対して高い均一性と高い流速とをもって電解液が接触するので、電気分解に必要なイオン供給が十分となり、結果として高電流密度が可能となり水素−酸素混合ガスの発生効率を大幅に向上させることができ、また高速電解が可能となる。
（２）電極間の間隔を低減することが可能になったことに伴い、１つのガス発生装置あたりの水素−酸素混合ガスの発生量を大幅に向上させることができる。
（３）ガス発生効率を大幅に向上させることが可能になったことに伴い、陽極部材及び陰極部材の数を大幅に低減しても、十分なガス発生量を得ることが出来、装置の小型化が可能である。特に、絶縁式振動撹拌手段を用いたものでは、振動羽根や電極用補助羽根を陽極部材または陰極部材として兼用できるので、一層の装置の小型化が可能である。
（４）振動撹拌手段または絶縁式振動撹拌手段の使用により、電解液中での水素−酸素ガスの泡立ちがなく、電気抵抗が大きくなることはない。これは、本発明により得られる水素−酸素混合ガスが極めて高純度であり且つＨ_２やＯ_２になる以前の発生期の水素や酸素に近い状態にあるためと推測される。

また、本発明によれば、
（５）深夜の安い電力を利用して、水素−酸素混合ガスを作り、これを貯蔵することにより、大需要に対する弾力的対応が可能である。電解の電源として直流パルス波形のものを用いれば、一層電力の節約になる。
（６）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスは、安全で危険のないカセットコンロの燃料供給源とすることができる。
（７）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスを使用して、従来の蓄熱冷暖房よりも優れた冷暖房装置を提供することができる。
（８）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスを用いて、小型、中型、大型の都市ゴミや産業廃棄物の焼却炉の燃焼を行なうことができ、これによれば無公害焼却が可能であるとともに経済性が高い。とくに、本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスを用いたゴミ焼却では、燃焼の立ち上がり時点から高温燃焼が可能となり、塩素などのハロゲン系廃棄物を燃焼させても、ダイオキシンなどは発生しない。
（９）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスによれば、ボイラーやガスタービン等への燃料供給が可能である。
（１０）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスの燃焼には空気を必要とせず、燃焼により生ずる成分は水のみであるから、安全で無公害のクリーンなガス供給源として有用である。特に、水素ガスを空気と混合して燃焼させる場合に比べて、騒音を低下すべくバーナー先端からの噴出速度を低くしても窒素酸化物の発生が殆ど無く、またバーナーの炎孔を分割して分割火炎を形成しても窒素酸化物の発生が殆ど無く、更に長時間バーナーを使用しても先端が赤熱することがない。

さらに、
（１１）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスは、船舶の燃料としても有用である。
（１２）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスを溶接、溶断またはろうづけに使用した場合、アセチレンガスを用いた場合と比較して、酸素供給量を２５〜５０％程度低減することが出来、またガス中にカーボン成分を含まないので、溶接部位、溶断箇所またはろうづけ部位の黒化がない。
（１３）本発明により容器に密封充填された水素−酸素混合ガスを用いて溶接、溶断またはろうづけ等の作業を行う場合、アセチレンガスやプロパンガスを用いて実施する場合に比べて、約６０〜７０％のコスト低減が可能である。

以上の様な本発明においては、振動撹拌手段の振動羽根により電解液中に強力な振動流動が生ぜしめられるので、電解液は陽極部材及び陰極部材と十分良好な均一性をもって且つ十分な供給量をもって接触せしめられる。このため、陽極部材と陰極部材との間の距離を従来より著しく小さくしても、それらの間に電気分解に必要なイオンを十分に供給することが可能になり、また電極に発生する電解熱を迅速に放熱することができる。従って、高い電流密度で電気分解を行なって、高い効率で水素−酸素ガスを発生させることができる。また、以上の様に陽極部材と陰極部材との間の距離を小さくすることで、単位容積あたりに配置される電極の有効表面積を十分に高めることができるので、電解槽を小型化しても十分な量の水素−酸素ガスを発生させることができる。

特に、以上の様な振動撹拌手段による電解液の振動撹拌を併用して電気分解を行なう場合には、電極近傍にて発生する水素や酸素が気泡を形成する前に電解液面へと運ばれて気相へと移行するので、電解液中にて生成せしめられた水素や酸素が電極表面に気泡として付着し電気抵抗を増加させるようなことがない。このため、上記の様に容易に高い電流密度での電気分解の実現が可能になるのである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図５６は、本発明による水素−酸素混合ガスを容器に密封充填する方法の実施に使用される本発明の装置の一実施形態を示す模式図である。図５６において、符号２００は水素−酸素混合ガス発生装置（水素−酸素混合ガス発生部）を示す。水素−酸素混合ガス発生装置２００は、後述するように、電解液を収容する密閉可能な電解槽と、該電解槽内の電解液の電気分解を行う電気分解手段と、電解槽内の電解液の振動攪拌を行う振動攪拌手段とを有する。電解槽には密閉された内部空間の圧力を検知する圧力計２１０が付設されている。

符号２０２は水素−酸素混合ガス送給装置（水素−酸素混合ガス送給部）を示す。水素−酸素混合ガス送給装置２０２は、電解槽の内部と連通し且つ水素−酸素混合ガスを充填すべき容器２０４との接続開口を持つ配管系（２１２，２２０を含む）と、前記接続開口に接続される容器２０４の内部及び該容器の内部と連通する配管系２２０の少なくとも一部を減圧する減圧手段としての真空ポンプ２３６とを有する。

配管系２１２は、その一方の端部が水素−酸素混合ガス発生装置２００の密閉電解槽に接続されることで、該電解槽の内部空間と連通している。配管系２１２にはバルブ２１４及びフィルタ２１６が介在している。配管系２１２の他方の端部は逆火防止タンク（後述の図２１のシールポットと同様なもの）２１８に接続されている。該逆火防止タンク２１８には上記配管系２２０の一方の端部が接続されており、該配管系２２０の他方の端部が上記容器２０４との接続開口とされている。配管系２２０には、逆火防止タンク２１８の内部と連通するように、その圧力検知のための圧力計２２２及び安全弁２２４が接続されている。また、配管系２２０には、バルブ２２６、逆止弁２２８、圧縮機２３０、バルブ２３２及び圧力計２３４が介在している。圧縮機２３０としては、往復動圧縮機、ターボ圧縮機、回転圧縮機、軸流圧縮機または遠心圧縮機を使用することができる。また、配管系２２０のバルブ２３２と容器２０４との間の部分に真空ポンプ２３６を接続する配管に、バルブ２３８が設けられている。

一方、逆火防止タンク２１８には、配管系２４０を介してバーナー２５０が接続されている。配管系２４０には、炎止め（フレームレスト）２４２、バルブ２４６、炎止め２４８及びバルブ２５２が介在している。これらは、後述の図２２の燃焼装置と同様なものである。

容器２０４としては、充填される水素−酸素混合ガスの圧力に応じて、当該圧力のガスの密封充填に適する強度のものを使用することができ、例えば、ＪＩＳ−Ｂ８２４１に規定される継目なし鋼製高圧ガス容器、あるいはＪＩＳ−Ｂ８２３０に規定される小形継目なし鋼製高圧ガス容器を使用することができる。また、容器２０４としては、アルミニウム製軽量耐圧容器を使用することも可能である。容器は所望の容量のものとすることができ、容量としては４０リットル、５００リットル等が例示される。

以下、本実施形態の動作を説明する。なお、水素−酸素混合ガス発生装置２００での水素−酸素混合ガス発生に関する動作については、後述する。

先ず、配管系２２０の接続開口を容器２０４の所定のバルブ付き開口部に接続し、該容器のバルブを開く。バルブ２３８を開き、真空ポンプ２３６を作動させて、容器２０４及び配管系２２０の一部の内部を減圧する。次に、バルブ２３８を閉じ、水素−酸素混合ガス発生装置２００で水素−酸素混合ガスを発生させ、バルブ２１４，２２６，２３２を開き、圧縮機２３０を作動させる。これにより、水素−酸素混合ガスを、配管系２１２，２２０を介して容器２０４内へと圧入する。その圧力は、たとえば、０．１〜７０ＭＰａである。次に、バルブ２３２を閉じ、容器のバルブを閉じて、容器２０４を配管系２２０の容器接続開口から取り外す。

図５７は、本発明による水素−酸素混合ガスを容器に密封充填する方法の実施に使用される本発明の装置の更に別の実施形態の一部を示す模式図である。図５７において、図５６におけると同様の機能を有する部分には同一の符号が付されている。本実施形態では、配管系２２０において、バルブ２６０が設けられており、該バルブ２６０と容器接続開口との間に水注入配管２６２の一方端が接続されている。該水注入配管２６２は、ブースターポンプ（水注入ポンプ）２６６及びバルブ２６８を備えており、他端に水タンク２６４が接続されている。

本実施形態では、水注入配管２６２のバルブ２６８を閉じた状態で、水素−酸素混合ガスを配管系２１２，２２０を介して容器２０４内へと圧入した後に、バルブ２６０を閉じ、バルブ２６８を開き、ブースターポンプ２６６で水タンク２６４内の水を容器２０４へと注入する。次に、バルブ２６８を閉じ、容器のバルブを閉じて、容器２０４を配管系２２０の容器接続開口から取り外す。これにより、容器２０４内の水素−酸素混合ガスの圧力が更に高められる。その圧力は、たとえば、０．１〜７０ＭＰａである。

図５８は、本発明による水素−酸素混合ガスを容器に密封充填する方法の実施に使用される本発明の装置の更に別の実施形態の一部を示す模式図である。図５８において、図５６及び図５７におけると同様の機能を有する部分には同一の符号が付されている。本実施形態では、容器２０４として両口タイプのものを使用し、一方の口には配管系２２０の容器接続開口を接続し、他方の口に水注入配管２６２を接続している。

本実施形態では、容器２０４の上記他方の口を閉じた状態で図５６の実施形態と同様にして容器２０４に水素−酸素混合ガスを充填する。次に、図５７の実施形態と同様にして容器の上記他方の口から水を注入する。

以上の図５６〜図５８の実施形態において、圧縮機２３０を省略してもよい。特に、ブースターポンプ２６６を備えた図５７〜図５８の実施形態においては、圧縮機２３０を省略してもよい。

以下、上記水素−酸素混合ガス発生装置２００の具体的な実施の形態を説明する。尚、図面において、同様な機能を有する部材又は部分には同一の符号が付されている。

図１〜図３は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す図である。ここで、図１は断面図であり、図２は平面図であり、図３は断面図である。

これらの図において、１０Ａは電解槽であり、該電解槽には電解液１４が収容されている。１６は振動撹拌手段である。該振動撹拌手段１６は、電解槽１０Ａとは別に配置された支持台１００に防振ゴムを介して取り付けられた基台１６ａ、該基台に下端を固定された振動吸収部材としてのコイルバネ１６ｂ、該コイルバネの上端に固定された振動部材１６ｃ、該振動部材に取り付けられた振動モータ１６ｄ、振動部材１６ｃに上端を取り付けられた振動棒（振動伝達ロッド）１６ｅ、該振動棒の下半部において電解液１４に浸漬する位置に回転不能に複数段に取り付けられた振動羽根１６ｆを有する。振動モータ１６ｄ及び振動部材１６ｃを含んで振動発生手段が構成され、該振動発生手段が振動棒１６ｅと連係している。また、振動棒１６ｅ及び振動羽根１６ｆを含んで振動撹拌部材が構成され、該振動撹拌部材と上記振動発生部材とを含んで振動撹拌手段が構成されている。コイルバネ１６ｂ内には、後述の図１１その他に示されているように、棒状のガイド部材を配置することができる。

尚、振動発生手段としては、振動発生源として一般の機械式振動モータを用いたもの以外にマグネット振動モータやエアー振動モータ等を用いたものを使用することも可能である。

振動モータ１６ｄは例えばインバータを用いた制御により例えば１０〜５００Ｈｚ、好ましくは１０〜１２０Ｈｚ、更に好ましくは２０〜６０Ｈｚで振動する。振動モータ１６ｄで発生した振動は、振動部材１６ｃ及び振動棒１６ｅを介して振動羽根１６ｆに伝達される。振動羽根１６ｆは、電解液１４中で所要の振動数で先端縁が振動する。この振動は、振動羽根１６ｆが振動棒１６ｅへの取り付け部分から先端縁へと「しなる」ように発生する。この振動の振幅及び振動数は、振動モータ１６ｄのものとは異なるが、振動伝達経路の力学的特性及び電解液１４との相互作用の特性などに応じて決まり、本発明では、好ましくは振幅０．１〜３０ｍｍで、振動数２００〜１２０００回／分、更に好ましくは２００〜５０００回／分、特に好ましくは５００〜３０００回／分とする。

図６は振動部材１６ｃへの振動棒１６ｅの取り付け部１１１の拡大断面図である。振動棒１６ｅの上端に形成されたオネジ部に、振動部材１６ｃの上側から振動応力分散部材１６ｇ１及びワッシャ１６ｈを介してナット１６ｉ１，１６ｉ２を適合させており、振動部材１６ｃの下側から振動応力分散部材１６ｇ２を介してナット１６ｉ３，１６ｉ４を適合させている。振動応力分散部材１６ｇ１，１６ｇ２は、振動応力分散手段として用いられており、例えばゴムからなる。振動応力分散部材１６ｇ１，１６ｇ２は、例えば硬い天然ゴム、硬い合成ゴム、合成樹脂等のショアーＡ硬度８０〜１２０、好ましくは９０〜１００の硬質弾性体により構成することができる。とくに、ショアーＡ硬度９０〜１００の硬質ウレタンゴムが耐久性、耐薬品性の点で好ましい。振動応力分散手段を使用することにより、振動部材１６ｃと振動棒１６ｅとの接合部分の近辺への振動応力の集中が防止され、振動棒１６ｅが折れにくくなる。とくに、振動モータ１６ｄの振動周波数を１００Ｈｚ以上に高くした場合の振動棒１６ｅの折れ発生防止の効果は顕著である。

図７は振動部材１６ｃへの振動棒１６ｅの取り付け部１１１の変形例を示す拡大断面図である。この変形例は、図６の取り付け部とは、振動部材１６ｃの上側に振動応力分散部材１６ｇ１を配置しないこと、及び振動部材１６ｃと振動応力分散部材１６ｇ２との間に球面スペーサ１６ｘを介在させたことが異なるのみであり、他は同様である。

図８は振動棒１６ｅへの振動羽根１６ｆの取り付け部の拡大断面図である。振動羽根１６ｆの各々の上下両側には、振動羽根固定部材１６ｊが配置されている。隣接する振動羽根１６ｆどうしの間には固定部材１６ｊを介して振動羽根１６ｆの間隔設定のためのスペーサリング１６ｋが配置されている。尚、最上部の振動羽根１６ｆの上側及び最下部の振動羽根１６ｆの下側には、図１に示されているように、スペーサリング１６ｋを介して又は介することなく、振動棒１６ｅに形成されたオネジに適合するナット１６ｍが配置されている。図８に示されているように、各振動羽根１６ｆと固定部材１６ｊとの間にフッ素系樹脂やフッ素系ゴムなどからなる振動応力分散手段としての弾性部材シート１６ｐを介在させることで、振動羽根１６ｆの破損を防止することができる。弾性部材シート１６ｐは、振動羽根１６ｆの破損防止効果を一層高めるために、固定部材１６ｊから若干はみ出すように配置するのが好ましい。図示されているように、上側の固定部材１６ｊの下面（押圧面）は凸状面とされており、下側の固定部材１６ｊの上面（押圧面）は対応する凹状面とされている。これにより、固定部材１６ｊにより上下方向から押圧される振動羽根１６ｆの部分は湾曲せしめられ、振動羽根１６ｆの先端部は水平面に対して角度αをなしている。この角度αは、例えば−３０°以上３０°以下好ましくは−２０°以上２０°以下とすることができる。特に、角度αは、−３０°以上−５°以下または５°以上３０°以下、好ましくは−２０°以上−１０°以下または１０°以上２０°以下とするのが好ましい。固定部材１６ｊの押圧面を平面とした場合には、角度αは０°である。角度αは、全ての振動羽根１６ｆについて同一である必要はなく、例えば、下方の１〜２枚の振動羽根１６ｆについては−の値（即ち下向き：図８に示される向き）とし、それ以外の振動羽根１６ｆについては＋の値（即ち上向き：図８に示されるものと逆の向き）とすることができる。

振動羽根１６ｆとしては、弾力性のある金属板、合成樹脂板またはゴム板などを用いることができる。振動羽根１６ｆの厚みは、振動条件や電解液１４の粘度などにより好ましい範囲は異なるが、振動撹拌手段１６の作動時に、振動羽根が折れることなく、振動撹拌の効率を高めるように振動羽根１６ｆの先端部分が“フラッター現象”（波打つような状態）を呈するように設定される。振動羽根１６ｆがステンレス鋼板などの金属板からなる場合には、その厚みは０．２〜２ｍｍとすることができる。また、振動羽根１６ｆが合成樹脂板やゴム板からなる場合には、その厚みは０．５〜１０ｍｍとすることができる。振動羽根１６ｆと固定部材１６ｊとを一体成形したものを使用することもできる。この場合は、振動羽根１６ｆと固定部材１６ｊとの接合部に電解液１４が浸入し固形分が固着して洗浄に手間がかかるというような問題を回避することができる。

金属製の振動羽根１６ｆの材質としては、チタン、アルミニウム、銅、鉄鋼、ステンレス鋼、磁性鋼などの磁性金属、これらの合金が挙げられる。合成樹脂製の振動羽根１６ｆの材質としては、ポリカーボネート、耐熱塩化ビニル系樹脂などが挙げられる。振動羽根は、プラスチック部材の表面にめっきなどにより導電処理を施したものであってもよい。

電解液１４内での振動羽根１６ｆの振動に伴って発生する振動羽根の“フラッター現象”の程度は、振動モータ１６ｄの振動の周波数、振動羽根１６ｆの長さ（固定部材１６ｊの先端縁から振動羽根１６ｆの先端縁までの寸法：図３３のＤ_２）と厚み、及び電解液１４の粘度や比重などによって変化する。与えられた周波数においてもっともよく“しなる”振動羽根１６ｆの長さと厚みとを選択することができる。振動モータ１６ｄの振動の周波数と振動羽根１６ｆの厚みとを一定にして、振動羽根１６ｆの長さを変化させてゆくと、振動羽根のしなりの程度は図９に示すようになる。即ち、長さｍが大きくなるに従って、ある段階までは大きくなるが、それをすぎるとしなりの程度Ｆは小さくなり、ある長さのときには殆どしなりがなくなり、さらに振動羽根を長くするとまたしなりが大きくなるという関係をくりかえすことが判った。

振動羽根の長さは、第１回目のピークを示す長さＬ_１か、第２回目のピークを示す長さＬ_２を選択することが好ましい。Ｌ_１にするかＬ_２にするかは、系の振動を強くするか流動を強くするかに応じて適宜選択できる。

振動周波数３７〜６０Ｈｚ、７５ｋＷの振動モータでステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製の振動羽根の種々の厚みのものについて、Ｌ_１及びＬ_２求めたところ、以下のような結果が得られた。

厚み Ｌ _１ Ｌ _２
０．１０ｍｍ 約１５ｍｍ ―
０．２０ｍｍ 約２５ｍｍ 約７０ｍｍ
０．３０ｍｍ 約４５ｍｍ １１０〜１２０ｍｍ
０．４０ｍｍ 約５０ｍｍ １４０〜１５０ｍｍ
０．５０ｍｍ 約５５ｍｍ 約１７０ｍｍ
尚、この実験において、振動棒１６ｅの中心から固定部材の先端までの距離は２７ｍｍであり、振動羽根１６ｆの傾斜角度αは上向き１５°（＋１５°）とした。

以上のような振動攪拌手段１６としては、以下の文献（これらは本発明者の発明に係る特許出願に関するものである）及び本出願人による特許出願である特願２００１−１３５５２８、特願２００１−３３８４２２に記載されているような振動撹拌機（振動撹拌装置）を使用することが可能である：
特開平３−２７５１３０号公報（特許第１９４１４９８号），
特開平６−２２０６９７号公報（特許第２７０７５３０号），
特開平６−３１２１２４号公報（特許第２７６２３８８号），
特開平８−２８１２７２号公報（特許第２７６７７７１号），
特開平８−１７３７８５号公報（特許第２８５２８７８号）
特開平７−１２６８９６号公報（特許第２９１１３５０号），
特開平９−４０４８２号公報（特許第２９１１３９３号），
特開平１１−１８９８８０号公報（特許第２９８８６２４号），
特開平７−５４１９２号公報（特許第２９８９４４０号），
特開平６−３３０３９５号公報（特許第２９９２１７７号），
特開平６−２８７７９９号公報（特許第３０３５１１４号），
特開平６−２８００３５号公報（特許第３２４４３３４号），
特開平６−３０４４６１号公報（特許第３１４２４１７号），
特開平１０−４３５６９号公報（特許第３３２０９８４号），
特開平１０−３０９４５３号公報，
特開平１１−２５３７８２号公報，
特開２０００−３１７２９５号公報，
特開２００１−２８８５９１号公報，
特開２００２−５３９９９号公報，
特開２００２−１２１６９９号公報，
特開２００２−１４６５９７号公報。

本発明において、振動撹拌手段１６は、図１に示されている様に、電解槽の両端部に配置しても良いが、一方の端部のみに配置しても良い。また、振動羽根として両側に対称的に延びているものを使用すれば、振動撹拌手段１６を電解槽の中央に配置し、その両側に後述の様な電極群を配置することも可能である。

なお、本発明において、特開平６−３０４４６１号公報に記載されている様な振動羽根が電解槽の底部に存在するタイプの振動撹拌手段を用いることにより、電解槽内の電極群の配置スペースが広くなり、電解槽の容積あたりのガス発生量を高めることができるとともに、上下方向に沿って電極を配置する場合には電極として後述の多孔性のものを使用する必要がなくなるという利点がある。

再び図１〜図３を参照する。本実施形態では、電解槽１０Ａの両端部にそれぞれ上記の様な振動撹拌手段１６が配置されている。電解槽１０Ａの中央部には、電極対和構成する板状の陽極部材２ｘ及び板状の陰極部材２ｙが互いに平行に配置されている。一方の振動撹拌手段１６は陽極部材２ｘの表面（主面）と対向するように配置されており、他方の振動撹拌手段１６は陰極部材２ｙの表面（主面）と対向するように配置されている。

陽極部材２ｘ及び陰極部材２ｙの材料としては、通常の水の電気分解に使用されるものを使用することができる。たとえば、陽極部材として二酸化鉛、マグネタイト、フェライト、黒鉛、白金、パラジウム、Ｐｔ−Ｉｒ合金、チタン合金、貴金属被覆チタン（例えば白金被覆チタン）などが例示でき、陰極部材としてパラジウム、ロジウム、ニッケル、ニッケル合金（Ｎｉ−Ｍｏ_２，Ｎｉ−Ｃｏ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｄ，Ｎｉ−Ｓ_ｘ，ラネーニッケル等）、チタン合金等の貴金属が例示できる。白金被覆チタンは、電極としての使用時の電流量を低下させずに製造の際の使用白金量を低減するために、次のような方法により製造することができる。即ち、亜硝酸白金アミン等を用いてチタンに白金をメッキするに際して、付着力の優れた均一なメッキをするために、表面を十分に洗浄し、塩酸かフッ酸で腐食して表面を粗くする。メッキ直前に予備処理として表面活性化処理を行う。これは、たとえば５２％フッ酸１２５ミリリットルを含む氷酢酸８９５ミリリットルの液中に４分間浸漬し、その直後水洗する。メッキ後処理として４００〜５４０℃で１０〜６０分加熱すれば、メッキ層の応力が除去され、付着力が向上する。この処理作業は、大気雰囲気下でも可能であり、メッキが付いていない部分に薄い酸化皮膜ができる。

陽極と陰極との間の距離は、例えば５ｍｍ〜４００ｍｍである。

陽極部材２ｘ及び陰極部材２ｙは板状体であるから、これを多孔性のものとすることで、図１に示すように、振動撹拌手段１６の振動羽根１６ｆによる振動撹拌で発生せしめられる電解液１４の流動を遮るように振動羽根１６ｆを向いた方向に対してほぼ直角に設けられる場合にも、小孔を通って電解液１４がスムースに流動することができる。小孔の形状は円形状でも多角形状でもよく、特に制限はない。また、小孔の大きさや数は電極本来の目的と多孔性にする目的との双方のバランスを考えて、適宜設定するのが好ましい。電極における小孔の面積割合は、有効面積（即ち電解液１４と接触する面積）で、電極面積が５０％以上となる様にするのが好ましい。多孔性電極は網状または籠状であっても良い。

陽極部材２ｘ及び陰極部材２ｙは、それぞれ不図示の陽極主ブスバー及び陰極主ブスバーに接続されており、これら陽極主ブスバー及び陰極主ブスバーは図１に示されている電源３４に接続されている。該電源３４と陽極部材２ｘ及び陰極部材２ｙとを含んで電気分解手段が構成される。

電源３４は、直流を発生するものであればよく、通常の平滑な直流でもよいが、その他の種々の波形の電流を使用することができる。この様な電解電流の波形は、例えば、「電気化学」第２４巻３９８〜４０３頁、同４４９〜４５６頁、１９９６年４月１５日全国鍍金材料組合連合会発行「めっき技術ガイド」３７８〜３８５頁、昭和５８年６月１５日（株）広信社発行「表面技術総覧」３０１〜３０２頁、同５１７〜５２７頁、同１０５０〜１０５３頁、昭和４６年７月２５日日刊工業新聞社発行「めっき技術便覧」３６５〜３６９頁、同６１８〜６２２頁等に記載されている。

本発明では、とりわけ、エネルギー効率の向上の観点から、パルス波形のうちの矩形波パルス波形のものを使用することが好ましい。この様な電源（電源装置）は、交流電圧から矩形波状電圧を作成することができるものであり、このような電源は例えばトランジスタを用いた整流回路を有するものであり、パルス電源装置として知られている。このような電源装置または整流器としては、トランジスタ調整式電源、ドロッパー方式の電源、スイッチング電源、シリコン整流器、ＳＣＲ型整流器、高周波型整流器、インバータデジタル制御方式の整流器（例えば（株）中央製作所製のＰｏｗｅｒ Ｍａｓｔｅｒ）、（株）三社電機製作所製のＫＴＳシリーズ、四国電機株式会社製のＲＣＶ電源、スイッチングレギュレータ式電源とトランジスタスイッチとからなりトランジスタスイッチがＯＮ−ＯＦＦすることで矩形波状のパルス電流を供給するもの、高周波スイッチング電源（交流をダイオードにて直流に変換した後にパワートランドスタで２０〜３０ＫＨｚの高周波をトランスに加えて再度整流、平滑化し出力を取り出す）、ＰＲ式整流器、高周波制御方式の高速パルスＰＲ電源（例えばＨｉＰＲシリーズ（（株）千代田））などが利用可能である。

陽極部材と陰極部材との間に印加する電圧は、通常の水の電気分解の場合と同様である。

電解液１４は、電解質を含む水である。電解質としては、水溶性のアルカリ金属水酸化物（ＫＯＨ、ＮａＯＨなど）またはアルカリ土類金属水酸化物（例えばＢａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２など）、あるいは第４級アルキルアンモニウムなど、またリン酸や硫酸など、従来公知のものを使用することができる。これらの中でもＫＯＨが好ましい。電解液中の電解質の含有量は、５〜３０％が好ましい。また、電解液のｐＨは、７〜１０であるのが好ましい。但し、ＮａＣｌやＨＣｌのように電気分解によりハロゲンガスを発生するものは、大量に使用した場合の環境汚染防止の観点から使用を避けるのが好ましい。

図１〜図３に示されている様に、電解槽１０Ａの上部には密閉用の蓋部材１０Ｂが付設されている。該蓋部材には、電解により発生する水素−酸素混合ガスを回収するための水素−酸素混合ガス取出口１０Ｂ’が設けられている。該取出口１０Ｂ’には、水素−酸素混合ガス採取管１０Ｂ”が接続されている。これらの蓋部材１０Ｂ及び水素−酸素混合ガス採取管１０Ｂ”を含んで、水素−酸素混合ガス捕集手段が構成される。尚、この水素−酸素混合ガス採取管１０Ｂ”が、上記配管系２１２を構成している。

この実施形態では、水素及び酸素は水素−酸素混合ガスとして回収される。

電解槽１０Ａ及び蓋部材１０Ｂの材質としては、例えばステンレススチール、銅、その他の金属あるいはポリカーボネート等の合成樹脂が例示される。尚、電解槽１０Ａには、内部の電解液１４のレベル調整のための配管１０Ａ’が接続されている。

振動撹拌手段１６の振動棒１６ｅは、蓋部材１０Ｂを上下方向に貫通して延びている。この貫通は、図４及び図５に示されている様に、蓋部材１０Ｂに設けられた開口の内端縁に付された固定部材１０Ｄと振動棒１６ｅの外面に付された固定部材１０Ｅとの間をゴム板等のフレキシブル部材１０Ｃにより気密にシールしたものとすることができる。あるいは、気密シールのための手段は、振動棒１６ｅにサポートベアリングの内輪を取り付け、該サポートベアリングの外輪を蓋部材１０Ｂの開口の内端縁に取り付け、外輪に対して内輪を上下に適宜のストロークにわたって移動可能にしたものであっても良い。この様なストロークユニットとしては、ＴＨＫ（株）製ＮＳ−Ａ型（商品名）、ＮＳ型（商品名）、ＮＯＫ社製オイルシールＶＣ型（商品名）、ＳＣ型（商品名）が例示される。あるいは、蓋部材１０Ｂに設けられた開口に、振動棒１６ｅが通過する部分のみ開口せるゴム板またはその積層体等の気密シール手段を取り付けてもよい。このシール手段としては例えば、ゴム、特に変形性良好な軟らかいゴムが使用できる。振動棒の上下振動の振幅は、通常２０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下、特に好ましくは５ｍｍ以下であり、その下限は例えば０．１ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上といった程度であるから、シール部材としてゴムなどを使用することで、追従が可能となり摩擦熱の発生も少なく良好な気密状態が実現される。シール手段としては、更に好ましくは後述の図６２に示すようなものを使用することができる。

電解は、液温２０〜１００℃で、直流電圧２〜５Ｖで電流密度７〜４０Ａ／ｄｍ^２で行なうのが好ましい。電解により発生する水素−酸素混合ガスは、図２１に示されている様に、ガス採取管１０Ｂ”に接続されたシールポット１０Ｂ”’を経て取り出される。シールポット１０Ｂ”’もガス捕集手段を構成する。図２２は、ガス発生装置により回収された水素−酸素ガスを利用するガス燃焼装置の一例を示す図である。水素−酸素混合ガスは、所要の容量のガス溜め、除湿器及び炎止めタンクを経て燃焼ノズルへと供給される。

水素ガスと酸素ガスとの混合ガスは燃焼時の色が無色であるため、燃焼装置においては、火炎の状態を観察することが可能なように、炎止めタンク内にアルコール系溶剤を入れておき、これをガスに添加して火炎を着色させるようにしている。このアルコール系溶剤としてはメタノールからヘキサンまで各種のものが使用される。本発明により得られる水素−酸素ガスの燃焼の際には上記アルコール系溶剤の種類によって火炎温度に大きな差があることが判明した。例えば、ヘキサンを使用すると火炎は大きくなりガスの使用量も少なくてよいが、火炎温度はメタノールに比較して著しく低い。実験によれば、０．５ｍｍ厚のチタン板に火炎を当ててその溶融状態を観察したところ、ヘキサンを用いた場合には５分程度でようやく溶融したが、メタノールを用いた場合には３秒程度で溶融した。また、アルコール系溶剤の添加量によっても火炎温度が大きく異なり、この添加量を低減することが火炎温度を向上させるのに有効であることが判明した。実験によれば、チタン板（４００ｘ２０ｘ０．５ｍｍ）、タンタル部材（１５０ｘ３ｍｍφ）及びタングステン板（１２０ｘ１５ｘ０．８ｍｍ）の燃焼試験において、アルコール系溶剤として、メタノール１００％、メタノール５０％：水５０％及びメタノール２５％：水７５％を使用した場合の溶解（チタン、タンタル）または昇華（タングステン）に至る時間は次のとおりであった。

試料 溶剤（メタノール容積％）
１００％ ５０％ ２５％
チタン ４秒 ３秒 １秒
タンタル ４秒 ３秒 １秒
タングステン ７秒 ５秒 ２秒
以上のように、炎止めタンク内に入れるアルコール系溶剤としては、メタノールが好ましく、しかもこれを水（純水が好ましい）と混合し、メタノール容積％を１０〜３５％とすることが望ましい。メタノール容積％を２０％程度とすることで火炎温度をより高くすることが出来る点では有利であるが、メタノール容積％を３０％程度とすることで火炎の持続性を高めることが出来る点で有利である。

図１０は振動撹拌手段の一変形例を示す断面図である。この例では、基台１６ａは、振動吸収部材４１を介して電解槽１０Ａの上部に取り付けられた取り付け台４０上に固定されている。また、取り付け台４０には、垂直方向に上方へと延びた棒状のガイド部材４３が固定されており、該ガイド部材４３はコイルバネ１６ｂ内に位置している。振動モータ１６ｄとそれを駆動するための電源１３６との間には、振動モータ１６ｄの振動周波数を制御するためのトランジスタ・インバータ３５が介在している。電源１３６は、例えば２００Ｖである。このような振動モータ１６ｄの駆動手段は、上記その他の本発明の実施形態においても使用することができる。

図１１は振動撹拌手段の一変形例を示す断面図である。この例では、振動部材１６ｃに垂直方向に下方へと延びた棒状の上側ガイド部材１４４が固定されており、取り付け台４０に垂直方向に上方へと延びた棒状の下側ガイド部材１４５が固定されており、これらガイド部材１４４，１４５はコイルバネ１６ｂ内に位置している。上側ガイド部材１４４の下端と下側ガイド部材１４５の上端との間には、振動部材１６ｃの振動を許容するような適度の間隙が形成されている。

図１２は振動撹拌手段の一変形例を示す断面図である。この例では、振動モータ１６ｄは、振動部材１６の上側に付設された付加的振動部材１６ｃ’の下側に取り付けられている。また、振動棒１６ｅは、電解槽１０Ａ内において分岐して２つの部分１３４とされており、これら２つのロッド部分１３４の間に振動羽根１６ｆが掛け渡されて取り付けられている。

図１３及び図１４は振動撹拌手段の一変形例を示す断面図である。この例では、最も下側の振動羽根１６ｆが下向きに傾斜しており、その他の振動羽根１６ｆが上向きに傾斜している。このようにすると、電解槽１０Ａの底部に近い部分の電解液１４の振動撹拌を充分に行うことができ、電解槽底部に溜りが発生するのを防止することができる。また、振動羽根１６ｆの全部を下向きに傾斜させることができる。

図１５及び図１６は本発明装置を構成する振動撹拌手段の電解槽への取り付けの他の形態を示す断面図であり、図１７はその平面図である。図１５及び図１６はそれぞれ図１７のＸ−Ｘ’断面及びＹ−Ｙ’断面に相当する。

この形態では、振動吸収部材として上記コイルバネ１６ｂに代えてゴム板２と金属板１，１’との積層体３が用いられている。即ち、積層体３は、電解槽１０Ａの上端縁部に固定された取り付け部材１１８に防振ゴム１１２を介して取り付けられた金属板１’をボルト１３１により固定し、該金属板１’上にゴム板２を配置し、該ゴム板２上に金属板１を配置し、これらをボルト１１６及びナット１１７により一体化することで形成されている。

振動モータ１６ｄは支持部材１１５を介してボルト１３２により金属板１に固定されている。また、振動棒１６ｅの上端部はゴムリング１１９を介して積層体３特に金属板１とゴム板２とに取り付けられている。即ち、上側金属板１は図１その他に記載されている実施形態の振動部材１６ｃの機能をも発揮するものであり、下側金属板１’は図１その他に記載されている実施形態の基台１６ａの機能をも発揮するものである。そして、これら金属板１，１’を含む積層体３（主としてゴム板２）が図１その他に記載されているコイルバネ１６ｂと同様な振動吸収機能を発揮する。

図１８Ａ〜１８Ｃは積層体３の平面図を示す。図１５〜１７の形態に対応する図１８Ａの例では、積層体３には振動棒１６ｅを通すための貫通孔５が形成されている。また、図１８Ｂの例では、積層体３は貫通孔５を通る分割線により２分割された２つの部分３ａ，３ｂからなり、これによれば装置組立の際に振動棒１６ｅを容易に通すことができる。また、図１８Ｃの例では、積層体３は、電解槽１０Ａの上端縁部に対応する環形状をなしており、中央部に開口６が形成されている。

図１８Ａ，１８Ｂの例では、電解槽１０Ａの上部が積層体３により塞がれ、これにより上記の蓋部材１０Ｂと同等の機能が発揮される。

図１９Ａ，１９Ｂは、このような積層体３による電解槽の閉塞（シール）の様子を示す断面図である。図１９Ａの形態では、ゴム板２が貫通孔５において振動棒１６ｅに当接してシールがなされる。また、図１９Ｂの形態では、積層体３の開口部６において該積層体３と振動棒１６ｅとに取り付けられこれらの間の空隙を塞ぐフレキシブルシール部材１３６’が設けられている。

図２０Ａ〜２０Ｅに振動吸収部材としての積層体３の例を示す。図２０Ｂの例は上記図１５〜１７の実施形態のものである。図２０Ａの例では、積層体３は金属板１とゴム板２とからなる。図２０Ｃの例では、積層体３は上側金属板１と上側ゴム板２と下側金属板１’と下側ゴム板２’とからなる。図２０Ｄの例では、積層体３は上側金属板１と上側ゴム板２と中間金属板１”と下側ゴム板２’と下側金属板１’とからなる。積層体３における金属板やゴム板の数は、例えば１〜５とすることができる。尚、本発明においては、ゴム板のみから振動吸収部材を構成することも可能である。

金属板１，１’，１”の材質としては、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウム、その他適宜の合金を使用することができる。金属板の厚さは、例えば１０〜４０ｍｍである。但し、積層体以外の部材に対して直接固定されない金属板（例えば上記中間金属板１”）は０．３〜１０ｍｍと薄くすることができる。

ゴム板２，２’の材質としては、合成ゴム又は天然ゴムの加硫物を使用することができ、ＪＩＳＫ６３８６で規定される防振ゴムが好ましく、更に特に静的剪断弾性率４〜２２ｋｇｆ／ｃｍ^２好ましくは５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２、伸び２５０％以上のものが好ましい。合成ゴムとしては、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリル−クロロプレンゴム、スチレン−クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、アルキレンオキシド系ゴム、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、ウレタン系ゴム、多硫化ゴム、フォスファゼンフッ素ゴムを例示することができる。ゴム板の厚さは、例えば５〜６０ｍｍである。

図２０Ｅの例では、積層体３は上側金属板１とゴム板２と下側金属板１’とからなり、ゴム板２が上側ソリッドゴム層２ａとスポンジゴム層２ｂと下側ソリッドゴム層２ｃとからなる。下側ソリッドゴム層２ａ，２ｃのうちの一方を除去してもよいし、更に複数のソリッドゴム層と複数のスポンジゴム層とを積層したものであってもよい。

図２３は、振動撹拌手段１６の変形例を示す図である。この例では、振動モータ１６ｄが電解槽１０Ａの側方に位置しており、振動部材１６ｃが電解槽１０Ａの上方へと水平に延びている。そして、該振動部材１６ｃに振動棒１６ｃが取り付けられている。この構成によれば、電解槽１０Ａに対する上記蓋部材１０Ｂの着脱が容易になる。尚、図２３には電解槽１０Ａの一側方に位置する振動撹拌手段１６のみが示されているが、電解槽１０Ａの両側方に振動撹拌手段１６を配置してもよい。

以上の実施形態においては、陽極部材及び陰極部材の少なくとも一方の表面に対向するように振動撹拌手段の振動撹拌部材を配置することで、陽極部材または陰極部材が１つであっても、その高いガス発生効率に基づき、装置あたりの高いガス発生量を得ることが出来る。

図２４〜図２６は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す図である。ここで、図２４〜図２５は断面図であり、図２６は平面図である。

本実施形態においては、振動撹拌手段として絶縁式のものを用いている。即ち、絶縁式振動撹拌部材として、振動部材１６ｃに上端を取り付けられた振動棒上部分１６ｅ’と、該振動棒上部分の下方に絶縁領域１６ｅ”を介して取り付けられた振動棒下部分１６ｅとを含んでなる振動棒を使用している。

振動モータ１６ｄとそれを駆動するための不図示の電源（例えば２００Ｖ）との間には、振動モータ１６ｄの振動周波数を制御するためのトランジスタ・インバータが介在している。このような振動モータ１６ｄの駆動手段は、その他の本発明の実施形態においても使用することができる。振動モータ１６ｄは、インバータを用いた制御により、上記実施形態と同様に１０〜５００Ｈｚで振動する。振動モータ１６ｄで発生した振動は、振動部材１６ｃ及び振動棒（１６ｅ，１６ｅ’，１６ｅ”）を介して振動羽根１６ｆに伝達される。なお、以下の説明において、簡単化のために、振動棒の符号を１６ｅのみで代表させて用いる。

図２７は、振動棒の電気的絶縁領域１６ｅ”の近傍を示す部分拡大断面図である。また、図２８は電気的絶縁領域１６ｅ”の斜視図を示し、図２９はその平面図を示す。

電気的絶縁領域１６ｅ”は、例えば合成樹脂またはゴムで形成することができる。電気的絶縁領域１６ｅ”は、振動棒を構成するものであるから、振動により破損せず、振動モータの振動を効率よく伝達でき、十分な絶縁性を発揮する材料を選択するのが好ましい。この様な観点から硬質ゴムが最も好ましい。その一例としては、硬質ポリウレタンゴムを挙げることができる。なお、このような絶縁材料のみからなる部材では強度的に不十分である場合には、絶縁性を損なわない範囲で、絶縁部材のみからなる部材の周囲などを例えば金属などで補強して、所要の機械的強度を得ることができる。

絶縁領域１６ｅ”は、具体的には、例えば、図示される様な硬質ゴム製の円柱状絶縁部材（多角形状等形状は任意）よりなり、その中央の上部分及び下部分に、振動棒上部分１６ｅ’及び振動棒下部分１６ｅをそれぞれ嵌合させるための嵌合用穴１２４，１２５が設けられている。これらの嵌合用穴は上下には貫通しておらず、そのため、これら嵌合用穴の間の非貫通部分は絶縁部として機能する。

上下の嵌合用穴を貫通させた場合には、振動棒上部分１６ｅ’と振動棒下部分１６ｅとが接触しないように、上記非貫通部分に対応する箇所に絶縁材料を充填するか、絶縁に十分な程度の空間を設ける。円柱状絶縁部材の嵌合用穴１２４，１２５は、振動棒上部分１６ｅ’と振動棒下部分１６ｅの接合のために機能する。接合は、ネジ止め（たとえば、図示されている様に、振動棒上部分１６ｅ’の下端部と振動棒下部分１６ｅの上端部とに雄ネジを切り、嵌合用穴１２４，１２５に雌ネジを切って、両者を結合させ、必要に応じて更にその上にワッシャーリングを当て、ビス止めする）でもよいし、接着剤による接合でもよい。いずれにしても、これらの部分の構造は、本発明の目的を達成できれば、その他のいかなる構造であってもよい。

たとえば、振動棒の直径が１３ｍｍの場合には、絶縁領域１６ｅ”は、長さ（高さ）Ｌが例えば１００ｍｍであり、外径ｒ_２が例えば４０ｍｍであり、嵌合用穴１２４，１２５の内径ｒ_２が１３ｍｍである。

図２７及び図２４〜図２５に示されている様に、振動棒下部分１６ｅの上部には、絶縁領域１６ｅ”の直下にて通電線１２７が接続されている。通電線１２７は電源３４に接続されている。ここで、図１に示されているように、一方の絶縁式振動撹拌手段１６（陽極部材２ｘに近接する方）の通電線１２７は電源の正極に接続されており、他方の絶縁式振動撹拌手段１６（陰極部材２ｙに近接する方）の通電線１２７は電源の負極に接続されている。陽極部材２ｘ及び陰極部材２ｙは、それぞれ図２６に示される陽極主ブスバー２０１及び陰極主ブスバー２０２を介して電源３４に接続されている。

振動棒下部分１６ｅ、固定部材１６ｊ及び振動羽根１６ｆは導電性部材例えば金属からなる。これにより、一方の絶縁式振動撹拌手段の振動棒下部分１６ｅ、固定部材１６ｊ及び振動羽根１６ｆをも陽極部材として利用し、他方の絶縁式振動撹拌手段の振動棒下部分１６ｅ、固定部材１６ｊ及び振動羽根１６ｆをも陰極部材として利用して通電し、電気分解を行うことが出来る。更には、陽極部材及び陰極部材のうちの少なくとも一方を除去して、電気分解を行うことも可能である。

本実施形態のように、振動羽根１６ｆを陽極部材または陰極部材として利用する際には、特にこれらとは別の陽極部材または陰極部材を使用しない場合のように電極面積が不足する時には、出来るだけ振動羽根の面積を増加させるのが好ましい。そのためには、振動羽根の長さは、第２回目のピークを示す長さＬ_２または第３回目のピークを示す長さＬ_３を選択することが好ましい。

本実施形態では、絶縁式振動撹拌手段により電解液を振動撹拌しながら電気分解を行うので、非絶縁式の振動撹拌手段を用いた場合と同様に、陽極部材と陰極部材との間の距離を例えば２０〜４００ｍｍとしてもショートすることなく電解処理を行なうことができる。

陽極部材２ｘの材料としては、上記実施形態で説明したものや、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｐｔ族金属、合金被覆を有するもの、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金、炭素鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。

本実施形態においては、振動棒上部分１６ｅ’は絶縁領域１６ｅ”により振動棒下部分１６ｅとは電気的に絶縁されているので、振動棒下部分１６ｅを介する通電の影響が振動モータ１６ｄへと及ぶことはない。更に、本実施形態では、絶縁領域１６ｅ”が熱絶縁性をも有するので、振動棒上部分１６ｅ”は振動棒下部分１６ｅとは熱的にも絶縁され、電解液１４の温度の影響が振動モータ１６ｄへと及ぶことは少ない。

また、本実施形態の装置において、絶縁式振動撹拌手段の振動羽根を陽極部材又は陰極部材として用いずに電気分解を行なう場合においても、絶縁領域１６ｅ”が存在するので、電解液１４内の通電の影響が振動モータ１６ｄへと及ぶことがないという利点がある。

図３０は、絶縁式振動撹拌手段の他の実施形態を示す側面図である。この実施形態は、振動棒下部分１６ｅに、振動羽根１６ｆの他にこれと交互に配置された電極用補助羽根１６ｆ’を取り付けたことが、図２４〜図２６の実施形態と異なる。電極用補助羽根１６ｆ’は、導電性を有しており、振動棒下部分１６ｅと電気的に接続されていて、電解液１４に対する通電の際の一方の電極として機能し、従って振動撹拌の機能は必須ではない。電極用補助羽根１６ｆ’を使用する目的は電極面積の増加と当該電極と反対側の電極との間隔の低減とにあるので、電極用補助羽根１６ｆ’の大きさ（面積）は振動羽根１６ｆより大きいほうが好ましく、また図示されている様に、補助羽根１６ｆ’の先端縁（右端縁）は振動羽根１６ｆの先端縁（右端縁）より更に右方へと突出しているのが好ましい。

電極用補助羽根１６ｆ’は、振動羽根と振動羽根との中間に位置する様に振動棒に取り付けるのが好ましいが、必ずしもこれに限定されることはなく、振動撹拌の効果を著しく低減させない限りは、上下一方の振動羽根に近接して配置することも可能である。振動棒下部分１６ｅへの電極用補助羽根１６ｆ’の取り付けは、振動羽根１６ｆの取り付けと同様にして行なうことができる。

電極用補助羽根１６ｆ’の材質としては、電極として使用され得るものであればよいが、振動棒の振動に従って振動するものであるから、振動に耐え得ることが要求され、例えば振動羽根として使用可能な導電体例えば金属例えばチタン（表面に白金めっきを施すことができる）またはステンレス（表面に白金めっきを施すことができる）を使用することができる。尚、電極用補助羽根１６ｆ’を使用する場合には、振動羽根１６ｆは必ずしも導電性材料からなる必要はなく、合成樹脂製のものを使用することも可能である。

図３１及び図３２は絶縁式振動撹拌手段の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態では、２つの振動棒にわたって各振動羽根が取り付けられている。

図３３は振動羽根１６ｆの近傍を示す断面図である。振動羽根１６ｆは固定部材１６ｊからはみ出した部分が振動流動の発生に寄与するのであり、このはみ出した部分は幅Ｄ_１で長さＤ_２である。本実施形態では、複数の振動棒にわたって各振動羽根が取り付けられているので、各振動羽根の面積を十分大きくとることができる。かくして、大きな振動流動を得ることができ、また電極として使用される面積を大きくすることが可能である。

本実施形態においては、図示はしないが、図２４〜図２６に関し説明した様な電気分解手段の電源３４が使用される。本実施形態においても、図３０の実施形態と同様に、電極用補助羽根を使用することができる。

図３５は絶縁式振動撹拌手段の実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態の絶縁式振動撹拌手段１６においては、振動モータ１６ｄは、電解槽１０Ａ外に配置されていて、振動部材１６ｃが電解槽１０Ａの方へと延びている。本実施形態においても、図示はしないが、図２４〜図２６に関し説明した様な電気分解手段の電源３４が使用される。本実施形態においても、図３０の実施形態と同様に、電極用補助羽根を使用することができる。また、図では絶縁式振動撹拌手段が電解槽の片側にのみ配置されているが、もう一方の側にも同様な絶縁式振動撹拌手段を配置することが可能である。

図３６は絶縁式振動撹拌手段の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態では、図３５の実施形態と同様な振動モータ１６ｄ、振動部材１６ｃ、振動棒上部分１６ｅ’及び絶縁領域１６ｅ”の組が、電解槽１４の両側に配置されている。そして、振動棒下部分１６ｅは、コの字形状をなしており、その２つの垂直部分が２つの絶縁領域１６ｅ”にそれぞれ対応して配置されている。これら２つの垂直部分の上端がそれぞれ絶縁領域１６ｅ”を介して２つの振動棒上部分１６ｅ’にそれぞれ接続されている。振動羽根１６ｆは、振動棒下部分１６ｅの水平部分にほぼ垂直に取り付けられている。図では振動羽根１６ｆは上方に突出しているが、下方に突出していてもよい。また、振動羽根１６ｆは垂直方向に対して傾斜をもって配置されてもよいことは上記と同様である。

図示されている絶縁式振動撹拌手段の上方突出の振動羽根を陽極部材として使用し、他の絶縁式振動撹拌手段の下方突出の振動羽根を陰極部材として使用して、電解処理を行うことが出来る。この場合、後述の図４０に関し説明するように、双方の絶縁式振動撹拌手段の振動はね同士を互いに入り組んだ形態とすることが可能である。

本実施形態のように、本発明においては、振動棒は必ずしも上下方向を向いて配置される必要はなく、電解槽の形状などに応じて適宜の形状及び配置のものを使用することが出来る。

本実施形態においても、図示はしないが、図２４〜図２６に関し説明した様な電気分解手段の電源３４が使用される。本実施形態においても、図３０の実施形態と同様に、電極用補助羽根を使用することができる。

図３７〜図３９は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す図である。ここで、図３７〜図３８は断面図であり、図３９は平面図である。本実施形態は、図２４〜図２６の実施形態において電極用補助羽根１６ｆ’を追加使用したものに相当する。

図４０〜図４１は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す図である。ここで、図４０は部分断面図であり、図４１は断面図である。

本実施形態では、２つの絶縁式振動撹拌手段が電解槽１０Ａ内に配置されており、一方の絶縁式振動撹拌手段の隣接する電極用補助羽根１６ｆ’どうしの間に他方の絶縁式振動撹拌手段の電極用補助羽根１６ｆ’が位置している。これにより、２つの絶縁式振動撹拌手段の一方を陽極側として使用し且つ他方を陰極側として使用することで、大面積の陽極部材と陰極部材とを互いに近接して配置することができ、電流密度を著しく向上させることができる。このような非接触で互いに入り組んだ形態での陽極部材と陰極部材との配置は、２つの絶縁式振動撹拌手段の振動羽根同士でも同様にして行うことが出来る。

本実施形態においては、互いに上下方向に近接して配置される陽極部材（振動羽根または電極用補助羽根）と陰極部材（振動羽根または電極用補助羽根）との距離を例えば５〜５０ｍｍとすることができる。

本実施形態においては、２つの絶縁式振動撹拌手段の電極用補助羽根１６ｆ’どうしが接触してショートするのを防止するために、図３４に示す様に、電極用補助羽根１６ｆ’の両面の外周部等を絶縁テープ１６ｆａなどの貼付や絶縁塗料の塗布などにより絶縁部とすることが好ましい。電極部材として使用する振動羽根１６ｆ同士を同様にして互い違いに配置することも可能であり、その場合にも同様な絶縁部を形成することが出来る。或いは、同様な絶縁効果を得るために、同等の形状を有するプラスチック製絶縁板を配置してもよい。

図４２〜図４４は、絶縁式振動撹拌手段の構成を示す模式図である。これらの例では、共通の振動部材１６ｃに複数の振動棒が接続されている。各振動棒下部分１６ｅに接続される通電線１２７は、それぞれ電源の図示される極に接続されるが、これに限定されることはなく、適宜変更してもよい。

以上の実施形態においては、絶縁式振動撹拌部材の一部（例えば、振動羽根、電極用補助羽根）を陽極部材または陰極部材として使用することで、絶縁式振動撹拌部材以外の陽極部材または陰極部材がなくとも、その高いガス発生効率に基づき、装置あたりの高いガス発生量を得ることが出来る。

図４５は絶縁式振動撹拌手段の他の実施形態の構成を示す部分断面図であり、図４６はその部分側面図である。

本実施形態では、２つの振動棒下部分１６ｅを機械的に接続する様に取り付けられている振動羽根１６ｅ及び固定部材１６ｊを２つの群に区分し、第１の群を一方の振動棒下部分１６ｅと電気的に接続させ、第２の群を他方の振動棒下部分１６ｅと電気的に接続させ、これら２つの群の間で電圧を印加することで、電解液１４に通電し電解処理を行なう様にしている。

即ち、図４５において、上側から奇数番目の振動羽根１６ｆ及び固定部材１６ｊは、右側の振動棒下部分１６とは電気的に接続されているが、左側の振動棒下部分１６とは絶縁ブッシュ１６ｓ及び絶縁座金１６ｔを介して取り付けられることで電気的に絶縁されている。一方、上側から偶数番目の振動羽根１６ｆ及び固定部材１６ｊは、左側の振動棒下部分１６とは電気的に接続されているが、右側の振動棒下部分１６とは絶縁ブッシュ１６ｓ及び絶縁座金１６ｔを介して取り付けられることで電気的に絶縁されている。かくして、上側から奇数番目の振動羽根１６ｆ及び固定部材１６ｊを第１の群とし、上側から偶数番目の振動羽根１６ｆ及び固定部材１６ｊを第２の群とし、左側の振動棒下部分１６に接続されている通電線１２７と右側の振動棒下部分１６に接続されている通電線１２７との間に不図示の処理用電源により所要の電圧を印加することで、第１の群（陽極部材）と第２の群（陰極部材）との間で電解液１４に通電することができる。尚、図４６では絶縁ブッシュ１６ｓ及び絶縁座金１６ｔの図示が省略されている。

本実施形態においては、絶縁領域１６ｅ”は振動棒１６ｅと振動発生手段を構成する振動部材１６ｃとの間に設けられている。即ち、ここでは、絶縁領域１６ｅ”が、上記実施形態における振動部材１６ｃへの振動棒１６ｅの取り付け部１１１の機能を兼ねている。

本実施形態においては、陽極側となる振動羽根１６ｆとしてはチタンの表面に白金めっきを施したものが好ましく用いられ、陰極側となる振動羽根１６ｆとしてはチタンが好ましく用いられる。

本実施形態によれば、絶縁式振動撹拌手段に対する給電のみで電解処理が可能となるので、装置をコンパクトなものとすることができる。また、振動羽根１６ｆを陽極部材及び陰極部材のそれぞれとして兼用しているので、この点からも装置のコンパクト化がなされている。

図４７は絶縁式振動撹拌手段の他の実施形態の構成を示す部分側面図である。

本実施形態では、図４５及び図４６の実施形態における上側から偶数番目の振動羽根１６ｆに代えて陽極部材１６ｆ”を使用している。この陽極部材１６ｆ”は、振動撹拌には寄与せず、図の右側にのみ延びている。陽極部材１６ｆ”としては、例えばチタン製ラス網（表面に白金めっきを施したもの）が好ましく用いられる。一方、上側から奇数番目の振動羽根１６ｆに対してスペーサ１６ｕを介して陰極部材１６ｆ”’を追加している。この陰極部材１６ｆ”’も、振動撹拌には寄与せず、図の右側にのみ延びている。陰極部材１６ｆ”’としては、例えばチタン板が好ましく用いられる。尚、陰極部材の場合と同様に、陽極部材とともに振動羽根を取り付けてもよい。

本実施形態では、振動羽根１６ｆとは別に電極部材としての陽極部材１６ｆ”及び陰極部材１６ｆ”’を使用しているので、電極材料の選択の自由度が増加する。

図４８は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態は、図４５〜図４６の絶縁式振動撹拌手段を２つ使用したものである。

以上の実施形態においては、絶縁式振動撹拌部材に陽極部材及び陰極部材の双方を取り付けて、これらの間で電解液を介して通電することで電解処理を行うので、装置の小型化が可能であり、更にその高いガス発生効率に基づき、装置あたりの高いガス発生量を得ることが出来る。

図４９〜図５０は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態では、振動撹拌手段として非絶縁式のものが用いられており、陽極部材及び陰極部材からなる電極対として、図４５〜図４６の絶縁式振動撹拌手段と類似の構成体を使用したものである。即ち、上下方向に互いに平行に配列された２本の導電性棒状体１１６ｅに、陽極部材１１６ｆ”及び陰極部材１１６ｆ”’を図４５〜図４６の絶縁式振動撹拌手段の第１群の振動羽根及び第２群の振動羽根の場合と同様にして取り付け、各導電性棒状体１１６ｅを電源の正極及び負極の所要のものに接続している。

図５１及び図５２は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態では、絶縁式振動撹拌手段１６の振動羽根１６ｆを陰極部材として使用し、陽極部材８６として、図５３に示される円柱状チタン網ケースを水平方向に保持したものを用いている。陽極部材８４の保持手段８２は例えば陽極ブスバーである。

陽極部材８４としては、例えばチタン製ラス網（表面に白金めっきを施したものが好ましい）からなるものを使用することが出来る。図５４にラス網陽極部材の正面図を示す。上部に吊下げ用の孔が２つ設けられており、中央部から下部にかけて網状部とされており、この網状部が電解液中に浸漬される。

図５５Ａ〜５５Ｅは、振動発生手段と振動撹拌部材との接続形態の例を示す模式図である。図５５Ａの例では、振動発生手段の振動部材１６ｃに直接振動撹拌部材の振動棒１６ｅが接続されている。これに対して、図５５Ｂ〜図５５Ｅの例では、振動部材１６ｃに中間部材１６ｃｃが取り付けられており、該中間部材１６ｃｃに振動棒１６ｅが接続されている。

以上の実施形態で述べた振動撹拌手段及び絶縁式振動撹拌手段の各部の構成は、絶縁式振動撹拌手段のものが所要の絶縁性及び所要の導電性を要求されることを除けば、互いに他のものへの転用が可能である。

図５９〜図６０は本発明方法の実施される水素−酸素混合ガス発生装置の一実施形態の構成を示す断面図であり、図６１はその部分拡大図である。本実施形態では、振動撹拌手段として非絶縁式のものが用いられており、陽極部材及び陰極部材からなる電極対として、上下方向に互いに平行に配列された４本の導電性棒状体１１６ｅ’の２本づつを横連結導電性棒状体１１６ｅにより連結し、図４９〜図５０の実施形態と同様にして導電性棒状体１１６ｅに陽極部材１１６ｆ”及び陰極部材１１６ｆ”’を取り付け、各導電性棒状体１１６ｅ’を電源の正極及び負極の所要のものに接続している。

また、本実施形態では、振動棒１６ｅが貫通する蓋部材１０Ｂの部分に図６２に示すようなシール手段が設けられている。即ち、シール手段は、蓋部材１０Ｂに取り付けられた軸支持ボス部１０Ｈ、及びその上下に合成ゴム製パッキン１０Ｊを介して取り付けられた合成樹脂製のシート部材１０Ｋを有しており、シート部材の部分と振動棒の部分との間にはシリコーン樹脂１０Ｌが充填されている。これにより、極めて優れたシール性能が得られる。

本発明により水素−酸素混合ガス発生装置で発生せしめられ容器に充填される水素−酸素混合ガスは、所謂ブラウンガスとして知られているものとは異なり、
Ｈ_２：５４〜７０モル％、
Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
Ｏ_２：５〜２７モル％、
を含んでなるものである。この水素−酸素混合ガスは、以下の点で、所謂ブラウンガスとして知られているものとは異なる。即ち、振動撹拌手段を併用すると、陽極部材と陰極部材との間隔を小さくしても電解が良好に行なわれ、特に陽極部材及び陰極部材に対して高い均一性と高い流速とをもって電解液が接触するので、電気分解に必要なイオン供給が十分となり、電解液中での水素−酸素ガスの泡立ちがなく、電気抵抗が大きくなることはない。かくして、本発明により得られる水素−酸素ガスはＨ_２やＯ_２になる以前の発生期の水素や酸素等に近い状態の活性成分（活性水素、活性酸素）の含有率が高い。

また、本発明により容器に充填された水素−酸素混合ガスは、長期に渡る保存（たとえば６ヶ月程度）の後にもその成分の変動が少ないことが分かった。すなわち、図５６〜５８に示される装置で容器に充填された水素−酸素混合ガスについて、充填直後に燃焼させてスペクトル分析器によりスペクトルを測定したところ、図６３に示すようなスペクトルが得られた。このスペクトルによれば、６２０ｎｍ近傍に活性成分であるＯＨ基の存在を示すピークが認められ、また６３０ｎｍ近傍には活性成分である原子状水素Ｈαの存在を示すピークが認められる（原子状水素としてはＨα、Ｈβ及びＨγが知られており、そのエネルギーはＨα、Ｈβ及びＨγの順に低くなるが、いずれも活性で高エネルギーのものである）。このようなスペクトルは、振動攪拌下での電解で得られた水素−酸素混合ガスにのみ認められるものであり、振動攪拌を用いない電解で得られるガスでは実質上認められないものである。さらに、図５６〜５８に示される装置で容器に充填された水素−酸素混合ガスについて、充填から１ヶ月後に同様にしてスペクトル分析器によりスペクトルを測定したところ、図６３と同様な、６２０ｎｍ近傍にＯＨ基の存在を示すピーク及び６３０ｎｍ近傍にはＨαの存在を示すピークが認められるスペクトルが得られた。かくして、本発明によれば、従来不安定なものと考えられていたＯＨ基やＨαを含む活性の高い水素−酸素混合ガスを長期に亘り安定に保存することができる。

本発明により容器に充填された水素−酸素混合ガスについて、二重収束質量分析計（電子科学株式会社製：商品名ＥＭＤ−Ｄ５ＳＫ）を用いて、下記の条件下：
イオン加速電圧：１２００Ｖ
イオン化方式：電圧衝撃型
分解能：５００
イオン飛行距離：２６ｃｍ
真空度：５×１０^−７
フルスケール：５Ｖ
で質量分析を行った。

この分析に供した水素−酸素混合ガスは、振動攪拌手段を設けた電解槽から発生したガスを図２２のガス溜めに貯蔵し、１つは図２１のシールポットを通して得られた処理ガスであり、他の１つはシールポットを通さないで得られた生ガスである。シールポットはガスを着色して取り扱い上便利にするために用いられ、シールポット内にはメタノール３０％と水７０％とからなるアルコール水溶液が充填されており、シールポットに生ガスを供給すると、生ガスはメタノール水溶液中を泡状に通過する。そのため、得られた処理ガスの成分は生ガスの成分とは幾分異なる。

質量分析で得られたデータ（チャート）の一部を図６４（生ガス）及び図６５（処理ガス）に示す。処理ガスでは、生ガスの構成成分の他に、メタノールに起因すると思われる質量の高い成分が含まれている。いずれにしても、これらのチャートから、本発明のガスは、従来のガスに比べて、Ｈ、Ｈ_３及び／またはＨＤ、ＯＨ及び^１６Ｏをも含有している点に大きな特徴があることが分かる。

但し、図６４及び図６５での高さは全て同一の条件で測定して表示したものではなく、図示されるＧＡＩＮが（１）の質量については実際の高さの１００倍の高さを示し、図示されるＧＡＩＮが（２）の質量については実際の高さの１０倍の高さを示し、図示されるＧＡＩＮが（３）の質量については実際の高さを示している。即ち、ＧＡＩＮ（２）及びＧＡＩＮ（３）の質量については該当するガス成分量が少なすぎるので、増幅して測定したものである。

これらの図から求めたガス組成を以下の表１に示す。

（Ａ），（ａ）：ゴム性容器に採取；測定時真空度８×１０^−７Ｔｏｒｒ；ガス採取後０．５時間目に測定
（Ｂ），（ｂ）：ゴム性容器に採取；測定時真空度８×１０^−７Ｔｏｒｒ；ガス採取後２４時間目に測定
（Ｃ），（ｃ）：ガスバリヤー用容器に採取；測定時真空度５×１０^−７Ｔｏｒｒ；ガス採取後１時間目に測定。

これによっても、本発明により、従来不安定なものと考えられていた酸素原子、水素原子等の活性成分を多く含んだ水素−酸素混合ガスを長期に亘り安定に保存することができることが分かった。

本発明により得られる容器充填済みの水素−酸素混合ガスは、容易に所望の場所へと搬送し、上記のバーナーのような燃焼装置へと供給して、高い熱エネルギーの発生を伴って燃焼させることができる。その燃焼に際しては空気を必要とせず、従って、燃焼により窒素酸化物等の環境汚染物質を生成することがない。上記燃焼装置は、たとえば、航空機、自動車、船舶等の動力装置、発電装置、ガス切断機、ボイラー、その他への適用が可能である。

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。

［実施例１］
図４０〜４１に関し説明した装置を用いて、以下の条件で水素−酸素混合ガスを発生させた。

電解槽：
ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製（内面に厚さ２ｍｍの耐熱性塩化ビニル樹脂貼付）
７４０ｍｍ×２１００ｍｍ×７００ｍｍ（Ｈ）
蓋部材：
ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製、図６２のシール構造を採用
絶縁式振動撹拌手段：
振動モータ：（株）村上精機製作所製、４００Ｗ×３相×２００Ｖ、６台
インバーターにより４０Ｈｚで駆動
振動羽根：チタン製、６枚、
図３４のようにポリテトラフルオロエチレン製絶縁テープを貼付
極間距離：双方の絶縁式振動撹拌手段の隣接電極用補助羽根同士の間隔を
２０ｍｍに設定
電解液：蒸留水中に電解質ＫＯＨを８重量％添加したもの、温度５５℃
陽極−陰極間の印加電圧：１．５Ｖ（直流）
電流密度：３０Ａ／ｄｍ^２
水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを極めて効率よく発生させることが出来た。

得られた混合ガスを燃焼させたところ、１５０ｍｍ程度の長さの細い火炎が形成された（炎止めタンク内の溶剤としてメチルアルコールを用いた）。タングステン棒が約２秒で白煙を上げて気化し、棒に穴があいた。４０００℃以上の火炎が得られているものと推定される。

本実施例で得られた混合ガスは爆発（爆鳴）を伴わずに、安全に使用出来るところに特長がある。また、長時間の火炎の発生の継続が可能である。なお、火炎を停止すると、爆縮し、燃焼装置のノズル内部が真空になるため、音が発生する。

本実施例で得られる混合ガスは、従来のブラウンガスまたは前記日本国登録実用新案に記載のガスとは異なり、燃焼により形成される火炎を溶接に無公害にて使用することが出来、工業的に十分に利用可能であることがわかった。従来の水素ボンベ及び酸素ボンベからの混合ガスと比較すると、燃焼温度（火炎温度）が向上し、エネルギー発生量が優れていた。従って、実用装置として好適に使用可能であることがわかった。

以上のガス発生装置を含む図５６に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、上記のようにして発生させた混合ガス（生ガス）を２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、１０ＭＰａの圧力に充填した。充填後１ケ月の混合ガスを用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：５８モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０５モル％、
ＯＨ：０．９モル％、
^１６Ｏ：３．９モル％、
Ｏ_２：２３モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：１３．９５モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：５６モル％、
Ｈ：０．４モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０３モル％、
ＯＨ：０．４モル％、
^１６Ｏ：１．７モル％、
Ｏ_２：２３モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：１８．４７モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

［実施例２］
図３７〜３９に関し説明した装置を用いて、以下の条件で水素−酸素混合ガスを発生させた。

電解槽：
ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製（内面に耐熱性塩化ビニル樹脂被覆プラスチゾル仕上げ）
４００ｍｍ×７００ｍｍ×５５０ｍｍ（Ｈ）
蓋部材：
ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製、図６２のシール構造を採用
絶縁式振動撹拌手段：
振動モータ：１５０Ｗ×３相×２００Ｖ、２軸タイプ、２台
インバーターにより４０Ｈｚで駆動
振動羽根：チタン製、６枚、図３３の寸法Ｄ_２＝５５ｍｍ
電極用補助羽根：チタン製、２枚（最上部及び最下部にのみ使用）、
図３３の寸法Ｄ_２＝１５０ｍｍ
陽極部材及び陰極部材：
図５４のチタン製ラス網電極（厚さ３．０ｍｍ、ラス部厚さ１．５ｍｍ、
網目の対角線長さ：一方１０ｍｍ、他方２０ｍｍ）
極間距離：チタン製ラス網電極間を２０ｍｍに設定（互いに平行）
電極部材の面積が小さいのを電極用補助羽根の表面積で補っている
電解液：蒸留水中に電解質ＫＯＨを２５重量％添加したもの、温度５５℃
陽極−陰極間の印加電圧：１．４Ｖ（直流）
電流密度：２０Ａ／ｄｍ^２
水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを極めて効率よく発生させることが出来た。

得られた混合ガスを燃焼させたところ、１００ｍｍ程度の長さの細い火炎が形成された。タングステン棒が白煙を上げて気化し、棒に穴があいた。３０００℃程度の火炎が得られているものと推定される。

本実施例で得られた混合ガスは爆発（爆鳴）を伴わずに、安全に使用出来るところに特長がある。また、長時間の火炎の発生の継続が可能である。なお、火炎を停止すると、爆縮し、燃焼装置のノズル内部が真空になるため、音が発生する。

本実施例において、装置の中央（陽極部材と陰極部材との中間）に隔膜を配置して、陽極部材側及び陰極部材側で別々にガスを捕集すると、水素ガスと酸素ガスとを別々に得ることが出来る。これを混合させることで、実施例１と同様な混合ガスとして使用することが出来る。但し、最初から分離せずに混合ガスとして捕集した方が燃焼時の火力が勝っていた。

以上のガス発生装置を含む図５６に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、上記のようにして発生させた混合ガス（生ガス）を２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、４０ＭＰａの圧力に充填した。充填後１ヶ月の混合ガスを用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：６０モル％、
Ｈ：０．３モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０５モル％、
ＯＨ：１．０モル％、
^１６Ｏ：２．５モル％、
Ｏ_２：１８モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：１８．１５モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：５７モル％、
Ｈ：０．３モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０４５モル％、
ＯＨ：０．８モル％、
^１６Ｏ：２．０モル％、
Ｏ_２：２０モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：１９．８５５モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

［実施例３］
図２４〜２６に関し説明した装置を用いて、以下の条件で水素−酸素混合ガスを発生させた。

電解槽：
ステンレススチール製（内面に厚さ２ｍｍの耐熱性塩化ビニル樹脂貼付）
７４０ｍｍ×２１００ｍｍ×７００ｍｍ（Ｈ）
蓋部材：
ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製、図６２のシール構造を採用
絶縁式振動撹拌手段：
振動モータ：（株）村上精機製作所製、４００Ｗ×３相×２００Ｖ、６台
インバーターにより４０Ｈｚで駆動
振動羽根：チタン製（陽極部材または陰極部材を兼用）、６枚
陽極部材及び陰極部材：
図５３の円柱状チタン網製ケース（籠体）電極を積み重ねたもの
電解液：蒸留水中に電解質ＫＯＨを２５重量％添加したもの、温度５５℃
陽極−陰極間の印加電圧：１．４Ｖ（直流）
電流密度：２０Ａ／ｄｍ^２
水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを極めて効率よく発生させることが出来た。

得られた混合ガスを燃焼させたところ、実施例２と同様に細い火炎が形成された。３０００℃程度の火炎を定常的に得ることが出来た。

本実施例において、装置の中央（陽極部材と陰極部材との中間）に隔膜を配置して、陽極部材側及び陰極部材側で別々にガスを捕集すると、水素ガスと酸素ガスとを別々に得ることが出来、別々に燃焼に使用することが出来るが、これを混合させることで、実施例１と同様な混合ガスとして爆発の危険性なく安全に溶接に使用することが出来る。

以上のガス発生装置を含む図５６に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、上記のようにして発生させた混合ガス（生ガス）を２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、１０ＭＰａの圧力に充填した。充填後１ヶ月の混合ガスを用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：５５モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０７モル％、
ＯＨ：０．８モル％、
^１６Ｏ：３．５モル％、
Ｏ_２：１９モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：２１．４３モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：５４モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０７モル％、
ＯＨ：０．７５モル％、
^１６Ｏ：２．５モル％、
Ｏ_２：１９モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：２３．４８モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

［実施例４］
図３０に関し説明したタイプの装置を用いて、以下の条件で水素−酸素混合ガスを発生させた。

電解槽：
ステンレススチール製（内面にプラスチックコート）
７００ｍｍ×３００ｍｍ×３５０ｍｍ（Ｈ）
蓋部材：
図１６，１７，１８，１９Ｂ、２０Ａに関し説明したもの、図６２のシール構造を採用
絶縁式振動撹拌手段：
振動モータ：（株）村上精機製作所製、７５０Ｗ×３相×２００Ｖ
インバーターにより４０Ｈｚで駆動
振動羽根：チタン製（陽極部材または陰極部材を兼用）、５枚、
図８のα＝１５°
振動棒：チタン合金製、直径１６ｍｍ
振動羽根用固定部材：チタン製
弾性部材シート（図８における１６ｐ）：テフロン（登録商標）シート
電解液：蒸留水中に電解質ＫＯＨを３０重量％添加したもの、温度５５℃
陽極−陰極間の印加電圧：２．７Ｖ（直流）
電流密度：２０Ａ／ｄｍ^２
水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを極めて効率よく発生させることが出来た。
得られた混合ガスを図２２の燃焼装置（溶剤してメタノールを使用）を使用して、燃焼させたところ、着色した１００ｍｍ程度の細長い火炎が形成された。チタン棒に穴をあけることができ、推定３０００℃程度の火炎による溶接への利用が可能であった。

以上のガス発生装置を含む図５６に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、上記のようにして発生させた混合ガス（生ガス）を２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、１０ＭＰａの圧力に充填した。充填後１ヶ月の混合ガスを用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：６０モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０４５モル％、
ＯＨ：０．８モル％、
^１６Ｏ：３．０モル％、
Ｏ_２：１３モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：２２．９５５モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：５９モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０４５モル％、
ＯＨ：０．８モル％、
^１６Ｏ：３．０モル％、
Ｏ_２：１３モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：２３．９５５モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

［実施例５］
図４９〜５０に関し説明した装置（但し、振動撹拌手段は絶縁式のものとした）を用いて、以下の条件で水素−酸素混合ガスを発生させた。

電解槽：
ステンレススチール製（内面塩化ビニール被覆）、厚さ６ｍｍ
３２０ｍｍ×２２０ｍｍ×４４０ｍｍ（Ｈ）
蓋部材：
ステンレススチール製、図６２のシール構造を採用
絶縁式振動撹拌手段：
振動モータ：安川電機（株）製、７５Ｗ×３相×２００Ｖ
インバーターにより４５Ｈｚで駆動
振動羽根：ステンレス製、下向き１枚、上向き３枚、図８のα＝±１５°
電極対：
陽極部材：白金板、８枚
陰極部材：ステンレススチール板、９枚
振動撹拌部材からの距離：２５ｍｍ
電解液：蒸留水中に電解質ＫＯＨを２０重量％添加したもの、常温
陽極−陰極間の印加電圧：４Ｖ（直流）
電流：１００Ａ
水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを極めて効率よく発生させることが出来た。

得られた混合ガスを、図２２の燃焼装置（シールポットの溶剤としてメタノール使用）を用いて燃焼させたところ、チタン板（４００ｘ２０ｘ０．５ｍｍ）、タンタル部材（１５０ｘ３ｍｍφ）及びタングステン板（１２０ｘ１５ｘ０．８ｍｍ）をいずれも数秒で溶解（チタン、タンタル）または昇華（タングステン）させることが出来た。これにより推定すると約７０００〜８０００℃の高温の火炎が安定して長時間得られた。

以上のガス発生装置を含む図５６に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、上記のようにして発生させた混合ガス（生ガス）を２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、１０ＭＰａの圧力に充填した。充填後１ヶ月の混合ガスを用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：６３モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０６モル％、
ＯＨ：１．０モル％、
^１６Ｏ：４．０モル％、
Ｏ_２：２４モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：７．７４モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：６２モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０６モル％、
ＯＨ：０．９モル％、
^１６Ｏ：３．８モル％、
Ｏ_２：２４モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：９．０４モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

［実施例６］
図４７に関し説明した振動撹拌手段を用いて、以下の条件で水素−酸素混合ガスを発生させた。

電解槽：
ステンレススチール製（内面塩化ビニール被覆）
７５０ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍ（Ｈ）
蓋部材：
ステンレススチール製、図６２のシール構造を採用
振動撹拌手段：
振動モータ：安川電機（株）製、２５０Ｗ×３相×２００Ｖ
インバーターにより５０Ｈｚで駆動
振動羽根：ステンレス製
陽極部材：チタン板
陰極部材：白金めっきチタン板
電解液：蒸留水中に電解質ＫＯＨを１５重量％添加したもの、６０℃
陽極−陰極間の印加電圧：１．５Ｖ（直流）
電流密度：２０Ａ／ｄｍ^２
水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを極めて効率よく発生させることが出来た。

得られた混合ガスを用いて、３０００℃程度で容易に金属溶接を行うことが出来た。これにより推定すると約７０００〜８０００℃の高温の火炎が得られた。

本実施例によれば、水素−酸素ガス発生装置の小型化及び軽量化ができた。

以上のガス発生装置を含む図５６に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、上記のようにして発生させた混合ガス（生ガス）を２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、１０ＭＰａの圧力に充填した。充填後１ヶ月の混合ガスを用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：５８モル％、
Ｈ：０．２８モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０７モル％、
ＯＨ：０．９モル％、
^１６Ｏ：３．０モル％、
Ｏ_２：１９モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：１８．７５モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：５８モル％、
Ｈ：０．２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０５モル％、
ＯＨ：０．８モル％、
^１６Ｏ：２．８モル％、
Ｏ_２：１９モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：１９．１５モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

［実施例７］
図４９〜５０に関し説明した装置（但し、振動撹拌手段は絶縁式のものとした）を用いて、以下の条件で水素−酸素混合ガスを発生させた。

電解槽：
ステンレススチール製（内面ポリカーボネートフィルム被覆）
３２０ｍｍ×２２０ｍｍ×４４０ｍｍ（Ｈ）
蓋部材：
ステンレススチール製（内面ポリカーボネートフィルム被覆）、図６２のシール構造を採用
絶縁式振動撹拌手段：
振動モータ：（株）村上精機製作所製、７５Ｗ×３相×２００Ｖ
インバーターにより４５Ｈｚで駆動
振動羽根：チタン製、４枚、下向き
振動棒：チタン製、２軸タイプ、
電極対：
陽極部材：白金メッキしたステンレススチール板
陰極部材：ステンレススチール板
振動撹拌部材からの距離：２５ｍｍ
電解液：蒸留水中に電解質ＫＯＨを２０重量％添加したもの、４０℃
陽極−陰極間の印加電圧：４Ｖ（直流）
電流：１００Ａ
水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを極めて効率よく発生させることが出来た。

得られた混合ガスを、図２２の燃焼装置（シールポットの溶剤としてメタノール使用）を用いて燃焼させたところ、タンタル及びチタンの溶断が可能であった。

以上のガス発生装置を含む図５８に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、先ず圧縮機により、上記のようにして発生させた混合ガスを２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、０．３ＭＰａの圧力に充填した。その後、ブースターポンプにより、容器内に水を注入して、容器内の圧力を１０ＭＰａとした。充填後１ヶ月の混合ガス（生ガス）を用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：７０モル％、
Ｈ：０．２８モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０７モル％、
ＯＨ：１．２モル％、
^１６Ｏ：４．２モル％、
Ｏ_２：２０モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：４．２５モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：６８モル％、
Ｈ：０．２５モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０５モル％、
ＯＨ：１．０モル％、
^１６Ｏ：４．０モル％、
Ｏ_２：１８モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：８．７モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

［実施例８］
図５９〜６２に関し説明した装置（但し、振動撹拌手段は絶縁式のものとした）を用いて、実施例７と同様にして水素−酸素混合ガスを発生させ、タンタル及びチタンの溶断を行ったところ、実施例７と同様な結果が得られた。

以上のガス発生装置を含む図５８に記載の充填装置（圧縮機として水素圧縮に使用される水素圧縮機を使用）を用いて、先ず圧縮機により、上記のようにして発生させた混合ガスを２０リットルの継目なし鋼製高圧ガス容器に、０．３ＭＰａの圧力に充填した。その後、ブースターポンプにより、容器内に水を注入して、容器内の圧力を１０ＭＰａとした。充填後１ヶ月の混合ガス（生ガス）を用いて燃焼を行ったところ、充填直後すなわち発生当初のものと同様な結果が得られた。

充填直後及び充填後１ケ月の混合ガス（生ガス）について、それぞれ上記方法で成分分析を行ったところ、充填直後のものでは、
Ｈ_２：６０モル％、
Ｈ：０．１５モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０５モル％、
ＯＨ：０．４モル％、
^１６Ｏ：２．０モル％、
Ｏ_２：１９モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：１８．４モル％、
の結果が得られ、更に充填後１ケ月のものでは、
Ｈ_２：５８モル％、
Ｈ：０．１２モル％、
Ｈ_３及びＨＤ：０．０３モル％、
ＯＨ：０．３モル％、
^１６Ｏ：１．０モル％、
Ｏ_２：１５モル％、
その他（Ｈ_２Ｏ他）：２５．５５モル％、
の結果が得られた。従って、本実施例の混合ガスは、容器に充填し保存した場合、組成変動が殆ど無いことが分かった。

本発明における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 図１の装置の平面図である。 図１の装置の断面図である。 図１の装置の部分拡大断面図である。 図１の装置の部分拡大平面図である。 図１の装置の振動部材への振動棒の取り付け部の拡大断面図である。 振動部材への振動棒の取り付け部の変形例を示す拡大断面図である。 図１の装置の振動棒への振動羽根の取り付け部の拡大断面図である。 振動羽根の長さとしなりの程度との関係を示すグラフである。 振動撹拌手段の変形例を示す断面図である。 振動撹拌手段の変形例を示す断面図である。 振動撹拌手段の変形例を示す断面図である。 振動撹拌手段の変形例を示す断面図である。 振動撹拌手段の変形例を示す断面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置を構成する振動撹拌手段の電解槽への取り付けの形態を示す断面図である。 図１５に示される装置の断面図である。 図１５に示される装置の平面図である。 積層体の平面図である。 積層体による電解槽の閉塞の様子を示す断面図である。 積層体の断面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置のガス捕集手段の一部を示す図である。 水素−酸素混合ガス発生装置により回収された水素−酸素ガスを利用するガス燃焼装置の一例を示す模式図である。 振動撹拌手段の変形例を示す断面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 図２４の装置の断面図である。 図２４の装置の平面図である。 振動棒の電気的絶縁領域の近傍を示す部分拡大断面図である。 振動棒の電気的絶縁領域の斜視図である。 振動棒の電気的絶縁領域の平面図である。 絶縁式振動撹拌手段の側面図である。 絶縁式振動撹拌手段の断面図である。 絶縁式振動撹拌手段の断面図である。 振動羽根の近傍を示す断面図である。 電極用補助羽根を示す図である。 絶縁式振動撹拌手段の断面図である。 絶縁式振動撹拌手段の断面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 図３７の装置の断面図である。 図３７の装置の平面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す部分断面図である。 図４０の水素−酸素混合ガス発生装置の断面図である。 絶縁式振動撹拌手段の構成を示す模式図である。 絶縁式振動撹拌手段の構成を示す模式図である。 絶縁式振動撹拌手段の構成を示す模式図である。 絶縁式振動撹拌手段の構成を示す部分断面図である。 図４５の装置の部分側面図である。 絶縁式振動撹拌手段の構成を示す部分側面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 図４９の装置の断面図である。 本発明における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 図５１の装置の断面図である。 電極部材を構成する円柱状チタン網ケースの斜視図である。 電極部材の正面図である。 振動発生手段と振動撹拌部材との接続形態を示す模式図である。 本発明による水素−酸素混合ガスを容器に密封充填する装置を示す模式図である。 本発明による水素−酸素混合ガスを容器に密封充填する装置を示す模式図である。 本発明による水素−酸素混合ガスを容器に密封充填する装置を示す模式図である。 本発明方法における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 本発明方法における水素−酸素混合ガス発生装置の構成を示す断面図である。 図５９の装置の部分拡大図である。 シール手段を示す図である。 水素−酸素混合ガスの燃焼により得られたスペクトルを示す図である。 水素−酸素混合ガス（生ガス）の質量分析で得られたデータの一部を示す図である。 水素−酸素混合ガス（処理ガス）の質量分析で得られたデータの一部を示す図である。

符号の説明

２ｘ 陽極部材
２ｙ 陰極部材
１０Ａ 電解槽
１０Ｂ 蓋部材
１０Ｂ” 水素−酸素混合ガス採取管
１４ 電解液
１６ 振動撹拌手段
１６ｄ 振動モータ
１６ｅ 振動棒（振動伝達ロッド）
１６ｅ” 絶縁領域
１６ｆ 振動羽根
３５ トランジスタ・インバータ
１２７ 通電線
２００ 水素−酸素混合ガス発生装置（水素−酸素混合ガス発生部）
２０２ 水素−酸素混合ガス送給装置（水素−酸素混合ガス送給部）
２０４ 容器
２１２，２２０配管系
２１８ 逆火防止タンク
２３０ 圧縮機
２３６ 真空ポンプ
２４０ 配管系
２４２，２４８ 炎止め（フレームレスト）
２５０ バーナー
２６２ 水注入配管
２６６ ブースターポンプ（水注入ポンプ）
２６４ 水タンク

Claims (23)

1. 電解液を収容する密閉可能な電解槽と、該電解槽内の前記電解液に接するように配置される陽極部材及び陰極部材並びにこれら陽極部材及び陰極部材の間に電圧を印加する電源を含んでなる電気分解手段と、前記電解槽内の電解液の振動攪拌を行う振動攪拌手段とを有する水素−酸素混合ガス発生部を用いて、密閉された電解槽内の電解液に対して振動攪拌下での電気分解を行い、これにより発生する水素−酸素混合ガスを前記電解槽の内部と連通する配管系を介して容器に導入し、しかる後に前記容器を閉じることを特徴とする、水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
2. 前記水素−酸素混合ガスを前記容器に導入するに際し又は前記容器に導入した後に前記水素−酸素混合ガスの圧縮を行うことを特徴とする、請求項１に記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
3. 前記容器への水の注入により前記水素−酸素混合ガスの圧縮を行うことを特徴とする、請求項２に記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
4. 前記電解液として５重量％〜３０重量％の電解質を含み液温２０℃〜１００℃でｐＨ７〜１０のものを用いて、直流電圧２〜５Ｖで電流密度７Ａ／ｄｍ^２〜４０Ａ／ｄｍ^２となるように前記電気分解を行なうことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
5. 前記電解質が水溶性のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物であることを特徴とする、請求項４に記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
6. 前記電気分解の電源として直流パルス電源を用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
7. 前記振動攪拌は前記電解液中で振動羽根を振幅０．１〜３０ｍｍ且つ振動数２００〜１２０００回／分で振動させて行われることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
8. 電解液を収容する密閉可能な電解槽と、該電解槽内の前記電解液に接するように配置される陽極部材及び陰極部材並びにこれら陽極部材及び陰極部材の間に電圧を印加する電源を含んでなる電気分解手段と、前記電解槽内の電解液の振動攪拌を行う振動攪拌手段とを有する水素−酸素混合ガス発生部、及び
   前記電解槽の内部と連通し且つ前記水素−酸素混合ガスを充填すべき容器との接続開口を持つ配管系と、前記接続開口に接続される前記容器の内部及び該容器の内部と連通する前記配管系の少なくとも一部を減圧する減圧手段とを有する水素−酸素混合ガス送給部
   を備えていることを特徴とする、水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
9. 前記容器に充填される水素−酸素混合ガスを圧縮する圧縮手段を備えていることを特徴とする、請求項８に記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
10. 前記圧縮手段は前記配管系中に介在する０．１〜７０ＭＰａに圧縮する圧縮機からなることを特徴とする、請求項９に記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
11. 前記圧縮手段は前記容器内に水を注入する水注入ポンプを含むことを特徴とする、請求項９に記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
12. 前記電解槽は密閉用の蓋部材を有しており、該蓋部材を貫通するようにして前記電解槽内部と前記配管系とが連通しており、前記振動棒は前記蓋部材を貫通して延びており、該蓋部材と前記振動棒との間には前記振動棒の振動を許容し且つ前記水素−酸素混合ガスの通過を阻止するシール手段が介在していることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
13. 前記振動攪拌手段は、少なくとも１つの振動発生手段と、該振動発生手段に連係して前記電解槽内で振動する少なくとも１つの振動棒及び該振動棒に取り付けられた少なくとも１つの振動羽根からなる振動撹拌部材とを含むことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
14. 前記振動撹拌手段の振動発生手段は振動モータを含み、前記振動撹拌手段は前記振動モータを１０Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動数で振動させるよう制御するインバータを含むことを特徴とする、請求項８〜１３のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
15. 前記振動撹拌部材は、更に、前記振動棒と前記振動発生手段との連結部に又は前記振動棒の振動羽根を取り付けた部分より前記連結部に近い部分に設けられた電気的絶縁領域を有することを特徴とする、請求項８〜１４のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
16. 前記振動撹拌部材の前記振動棒の前記電気的絶縁領域に対する前記振動羽根を取り付けた部分の側に通電線が接続されており、該通電線は前記電気分解手段の電源に接続されていることを特徴とする、請求項１５に記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
17. 前記通電線と電気的に接続されている前記振動攪拌手段の一部が前記電気分解手段の陽極部材及び陰極部材の少なくとも一方として機能することを特徴とする、請求項１５〜１６のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
18. 前記電気分解手段の電源は直流パルス電源であることを特徴とする、請求項８〜１７のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
19. 前記水素−酸素混合ガスは
    Ｈ_２：５４〜７０モル％、
    Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
    Ｈ_３及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
    ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
    ^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
    Ｏ_２：５〜２７モル％、
    を含んでなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填方法。
20. 請求項１〜７のいずれかに記載の方法により前記容器に密封充填され、
    Ｈ_２：５４〜７０モル％、
    Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
    Ｈ_３及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
    ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
    ^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
    Ｏ_２：５〜２７モル％、
    を含んでなる水素−酸素混合ガス。
21. 前記水素−酸素混合ガスは
    Ｈ_２：５４〜７０モル％、
    Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
    Ｈ_３及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
    ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
    ^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
    Ｏ_２：５〜２７モル％、
    を含んでなることを特徴とする、請求項８〜１８のいずれかに記載の水素−酸素混合ガスの容器への密封充填装置。
22. 請求項８〜１８のいずれかに記載の装置により前記容器に密封充填され、
    Ｈ_２：５４〜７０モル％、
    Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
    Ｈ_３及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
    ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
    ^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
    Ｏ_２：５〜２７モル％、
    を含んでなる水素−酸素混合ガス。
23. Ｈ_２：５４〜７０モル％、
    Ｈ：０．１２〜０．４５モル％、
    Ｈ_３及びＨＤ：０．０３〜０．１４モル％、
    ＯＨ：０．３〜１．２モル％、
    ^１６Ｏ：１．０〜４．２モル％、
    Ｏ_２：５〜２７モル％、
    を含む水素−酸素混合ガスを常圧状態または加圧状態で封入してなる容器。

Images