JP2006291297A - 湿式多板式電解槽及び多連式の湿式多板式電解槽 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電解槽自体のコンパクト化を図りながら電解時の発熱を抑え、且つ、安定した状態で酸素水素混合ガスであるブラウンガスを発生し得る湿式多板式電解槽を提供する。
【解決手段】本発明に係る湿式多板式電解槽は、一対の平行配置の電極板２、３と、この一対の電極板２、３の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した３枚の中間電極板５と、一対の電極板２、３、各中間電極板５の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁するパッキン４と、一対の電極板２、３、各中間電極板５及びパッキン４により区画される空間内に収容した電解液８と、冷却水Ｗを循環させる冷却箱体１１、１２とを有し、一対の電極板２、３、各中間電極板５の各対向する領域間で電解液８を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成してガス吐出口から取り出す構成としたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、新規、斬新な湿式多板式電解槽及び多連式の湿式多板式電解槽に関する。

従来、電解槽本体内に複数枚の電極を平行配置に、且つ、互いに絶縁した状態で備えるとともに電解液を収容し、直流電圧を電極に印加して電気分解により酸素、水素の混合ガス（ブラウンガス）を生成させるように構成したガス発生装置として機能する電解槽が種々提案されている。

特許文献１には、電解槽内に複数の電極板及び電解液を収容し、この電解槽に冷却手段等を連結した構成の酸素水素混合ガス発生装置が提案されている。

しかし、この特許文献１の場合には、電解槽とは別に電解時の発熱を冷却するための冷却手段等を連結した構成であるため、全体構成が複雑大形化するという問題を包含している。
特開２００２−１２９３６９号公報

電解槽自体のコンパクト化を図りつつ電解時の発熱を抑え、且つ、安定した状態で酸素水素混合ガスを発生し得る湿式多板式電解槽が存在しない点である。

本発明の湿式多板式電解槽は、プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した複数の中間電極板と、前記一対の電極板、各中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に収容した電解液と、前記一対の電極板の外側に配置した冷却水を循環させる冷却手段とを有し、前記一対の電極板、各中間電極板の各対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成するように構成したことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１乃至３記載の発明によれば、簡略な構成の基に電解面積の大幅な拡大及び電解作用の安定化が図れ、加えて、冷却手段により電解時における発熱を冷却でき、水素ガスと酸素ガスの混合ガスを極めて安定した状態で生成することができる。また、電極板構成を湿式多極板構成、すなわち、一対の電極板と複数（例えば３枚）の中間電極板からなる構成としたことにより、電解作用に関与する電流が分散し、また電解時における発熱の分散を図ることができ、電極板や中間電極板の消耗率の低減をも実現することができる。
更に、請求項１乃至３記載の発明によれば、前記一対の電極板の外側に冷却水を配置、循環させる冷却手段、すなわち水冷機構にしたことにより、電解による発熱によって水が加熱され、その温水を利用することができるために、発熱によるエネルギーのロスを最小限にすることができる。

請求項４乃至６記載の発明によれば、上述した効果を奏する湿式多板式電解槽を複数個（例えば３個）連設構成としているので、水素ガスと酸素ガスの混合ガスを安定した状態でより大量（例えば３倍量）に取り出し、より強力なエネルギーガスとして利用できる多連式の湿式多板式電解槽を提供することができる。

本発明は、電解槽自体のコンパクト化を図りながら電解時の発熱を抑え、且つ、安定した状態で酸素水素混合ガスを発生し得る湿式多板式電解槽を提供するという目的を、プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した複数の中間電極板と、前記一対の電極板、各中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に循環可能に収容した電解液と、前記一対の電極板を挟むように分割配置した冷却水を循環させる冷却手段とを有し、前記一対の電極板、各中間電極板の各対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成してガス吐出口から取り出すように構成したことにより実現した。

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
図１に示す本実施例の湿式多板式電解槽１は、＋電極、−電極として機能する薄板状のステンレス材等からなる一対の電極板２、３と、一対の電極板２、３の外周部全体にわたって絶縁部材であるパッキン４を介在して互いに外周部間を絶縁した状態で間隔を有する平行配置とした例えば薄板状のステンレス材からなる３枚の中間電極板５と、一対の電極板２、３の外周間を間隔を隔て、且つ、パッキン４を貫通して連結する複数（本実施例では２２個）の連結部材６と、一対の電極板２、３の対向する内面及び各中間電極板５の周りに形成される空間、すなわち、電解室７に注入された水素、酸素を含む電解液８と、前記一対の電極板２、３の下端部に水平配置に取り付けられこの湿式多板式電解槽１を設置面１０に体して垂直配置に起立可能とする絶縁材からなる脚板９とを有している。
なお、前記中間電極板５の枚数は、３枚の他、５枚、７枚等任意枚数として実施できる。また、図１において、Ｌは電解液レベルを表すものである。

前記一対の電極板２、３及び３枚の中間電極板５は、各々長方形状に形成されている。また、３枚の中間電極板５は一対の電極板２、３よりも高さ寸法が小さく形成されている。また、一対の電極板２、３には、図示しない直流電源により直流電圧を印加するように構成している。

前記連結部材６は、ボルト６ａ、ナット６ｂにより構成されるとともに、これらを絶縁処理して、前記一対の電極板２、３間に短絡が生じないように構成している。

前記一対の電極板２、３の各外面には、図２、図３に示すように、各々直方体状の冷却手段を構成する冷却箱体（ウォータージャケット）１１、１２を前記一対の電極板２、３の各外面に各々接するように、且つ、これらを挟むように取り付け、冷却箱体１１、１２の内部に冷却水Ｗを循環可能に収容して本実施例の湿式多板式電解槽１において電解動作時における冷却機能を発揮させるように構成している。
また、両冷却箱体１１、１２は図示していないが一対の電極板２、３間を貫くように配置した連通管を介し連通され、冷却水Ｗの循環が可能な構成としている。

前記冷却箱体１１、１２の一対の電極板２、３に対する寸法関係は、図１に示すように、本実施例の湿式多板式電解槽１を正面から見たとき、一対の電極板２、３に対して冷却箱体１１、１２の正面部分が例えば２／３程度の面積を占める寸法としている。

本実施例の湿式多板式電解槽１は、前記電解室７に連通させた電解液８の流入、流出を行うための電解液循環継手１３、１４と、同じく前記電解室７に連通させたガス吐出口１５と、前記冷却箱体１１、１２に各々連通させた水循環継手１６、１７とを有している。

図４は、本実施例の湿式多板式電解槽１における一対の電極板２、３と、３枚の中間電極板５及び電解液８とによる電解作用の原理を示す概念図であり、図４に概念的に示す電解槽２０内の電極板２側に＋、電極板３側に−の電圧をかけると、３枚の中間電極板５の各両面が＋、−の電位を帯び、電極板２と一枚目の中間電極板５、一枚目の中間電極板５と二枚目の中間電極板５、二枚目の中間電極板５と三枚目の中間電極板５、三枚目の中間電極板５と電極板３の各対向面間で電解作用が生じる。な
お、図４において２１は電源ケーブルである。

このようにして、前記湿式多板式電解槽１内で電気分解が発生し、電解液８内に電子が流出して電解液８に混合している水が分解され、水素ガスと酸素ガスが発生する。この水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスは、前記ガス吐出口１５から外部に取り出され、エネルギーガスとして利用に供される。

上述した本実施例の湿式多板式電解槽１によれば、簡略な構成の基に電解面積の大幅な拡大及び電解作用の安定化が図れ、加えて、前記冷却箱体１１、１２の内部を循環する冷却水Ｗにより電解時における発熱を冷却できるため、この湿式多板式電解槽１により水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを極めて安定した状態で生成することができる。
更に、本実施例の湿式多板式電解槽１によれば、前記一対の電極板２、３の外側に冷却水Ｗを配置、循環させる冷却手段、すなわち水冷機構にしたことにより、電解による発熱によって水が加熱され、その温水を利用することができるために、発熱によるエネルギーのロスを最小限にすることができる。

また、本実施例の湿式多板式電解槽１によれば、電極板構成を上述したような湿式多極板構成としたことにより、電解作用に関与する電流が分散し、また電解時における発熱の分散を図ることができ、これにより電極板２、３や中間電極板５の消耗率の低減を実現することができる。

なお、上述した本実施例に係る湿式多板式電解槽１において、図示していないが、電解液８の液面レベルを検知するための液面センサ、電解液８の温度検出用の温度計、湿式多板式電解槽１自体の過圧を防止する減圧弁等を付加した構成とすることも勿論可能である。

また、本実施例の湿式多板式電解槽１を複数個（例えば３個）使用し、これらを図５に示すように例えば水平方向に列設配置した多連式の湿式多板式電解槽１Ａとすることもできる。

この多連式の湿式多板式電解槽１Ａによれば、単独構成の湿式多板式電解槽１に比べ、３個の湿式多板式電解槽１の各ガス吐出口１５から合計３倍量の水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを安定した状態で取り出し、より強力なエネルギーガスとして各種の利用に供することができる。

また、個々の湿式多板式電解槽１は各々上述した場合と同様、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを安定した状態で生成することができるとともに、電極板２、３や中間電極板５の消耗率の低減、電解作用時における発熱の分散を図ることができる。

なお、多連式の湿式多板式電解槽１Ａにおいて、湿式多板式電解槽１の列設個数は、４個、５個、６個等任意個数として実施できる。

本発明における湿式多板式電解槽は、溶接用、ガラス、鉄板、合成樹脂等の加工用、ゴミ類の焼却用、暖房用、発電用等種々の分野で使用できる混合ガス生成用として広範に適用できる。

本発明の実施例に係る湿式多板式電解槽の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施例に係る湿式多板式電解槽の概略構成を示す側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施例に係る湿式多板式電解槽の電解作用を説明するための図である。 本発明の実施例に係る湿式多板式電解槽を多連構成とした場合の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

Ｗ 冷却水
１ 湿式多板式電解槽
１Ａ 多連式の湿式多板式電解槽
２ 電極板
３ 電極板
４ パッキン
５ 中間電極板
６ 連結部材
６ａ ボルト
６ｂ ナット
７ 電解室
８ 電解液
９ 脚板
１０ 設置面
１１ 冷却箱体
１２ 冷却箱体
１３ 電解液循環継手
１４ 電解液循環継手
１５ ガス吐出口
１６ 水循環継手
１７ 水循環継手
２０ 電解槽
２１ 電源ケーブル

Claims (6)

1. プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、
   この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した複数の中間電極板と、
   前記一対の電極板、各中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、
   前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に収容した電解液と、
   前記一対の電極板の外側に配置した冷却水を循環させる冷却手段と、
   を有し、
   前記一対の電極板、各中間電極板の各対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成するように構成したことを特徴とする湿式多板式電解槽。
2. プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、
   この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した複数の中間電極板と、
   前記一対の電極板、各中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、
   前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に循環可能に収容した電解液と、
   前記一対の電極板を挟むように分割配置した冷却水を循環させる冷却手段と、 を有し、
   前記一対の電極板、各中間電極板の各対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成してガス吐出口から取り出すように構成したことを特徴とする湿式多板式電解槽。
3. プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、
   この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した３枚の中間電極板と、
   前記一対の電極板、３枚の中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、
   前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に循環可能に収容した電解液と、
   前記一対の電極板を挟むように分割配置した冷却水を循環させる冷却手段と、 を有し、
   前記一対の電極板、３枚の中間電極板の各対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成してガス吐出口から取り出すように構成したことを特徴とする湿式多板式電解槽。
4. プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、
   この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した複数の中間電極板と、
   前記一対の電極板、各中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、
   前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に収容した電解液と、
   前記一対の電極板の外側に配置した冷却水を循環させる冷却手段と、
   を有し、
   前記一対の電極板、各中間電極板の夫々対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成するように構成した湿式多板式電解槽を、多数連設構成としたことを特徴とする多連式の湿式多板式電解槽。
5. プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、
   この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した複数の中間電極板と、
   前記一対の電極板、各中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、
   前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に循環可能に収容した電解液と、
   前記一対の電極板を挟むようにして配置した冷却水を循環させる冷却手段と、 を有し、
   前記一対の電極板、各中間電極板の各対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成してガス吐出口から取り出すように構成した湿式多板式電解槽を多数連設構成としたことを特徴とする多連式の湿式多板式電解槽。
6. プラス電極、マイナス電極として機能する一対の平行配置の電極板と、
   この一対の電極板の間に平行、且つ、間隔を有しつつ配置した３枚の中間電極板と、
   前記一対の電極板、３枚の中間電極板の外周全体にわたって配置されてこれら相互を絶縁する絶縁部材と、
   前記一対の電極板、各中間電極板及び絶縁部材により区画される空間内に循環可能に収容した電解液と、
   前記一対の電極板を挟むようにして配置した冷却水を循環させる冷却手段と、 を有し、
   前記一対の電極板、３枚の中間電極板の各対向する領域間で前記電解液を電気分解し、水素ガスと酸素ガスの混合ガスであるブラウンガスを生成してガス吐出口から取り出すように構成した湿式多板式電解槽を多数連設構成としたことを特徴とする多連式の湿式多板式電解槽。

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