JP2008240030A - Hydrogen-oxygen gaseous mixture generator - Google Patents
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Description
本発明は、水素・酸素混成ガスを発生させるための水素・酸素混成ガス発生装置に関し、諸条件を勘案した性能要求に応じて柔軟に対応可能であり、さらに高効率かつ簡潔な電極構造を備えた水素・酸素混成ガス発生装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen / oxygen mixed gas generator for generating a hydrogen / oxygen mixed gas, which can flexibly respond to performance requirements considering various conditions, and further has a highly efficient and simple electrode structure. The present invention relates to a hydrogen / oxygen mixed gas generator.
従来の水素・酸素混成ガス発生装置における電極にあっては、有効電解面積を確保するために電極板の枚数を増やすとそれだけ電極間の距離が広くなり、所要分解電圧を上昇させる必要があり、単純に電解効率を向上させることは困難であった。 For electrodes in conventional hydrogen / oxygen hybrid gas generators, increasing the number of electrode plates in order to ensure an effective electrolysis area increases the distance between the electrodes, and it is necessary to increase the required decomposition voltage. It has been difficult to simply improve the electrolysis efficiency.
従来の水素・酸素混成ガス発生装置では、構造が複雑であり、性能要求に対して柔軟に対応することは困難であった。例えば、特許文献1は、複数の円筒形電極板を間隔を置いて同心円状に配置した上部電極と、上部電極と間隔をずらして同心円状に配置した下部電極とを、各電極が所定間隔を維持するように対向させて挿着し、両電極全体を円筒状ケーシングに収納した電解槽を使用する水素・酸素混合ガス発生装置を開示している。
The conventional hydrogen / oxygen hybrid gas generator has a complicated structure, and it has been difficult to flexibly meet performance requirements. For example,
このような構成における円筒形電極は、直径が順次異なる円筒の一部を切除した電極素子を組み合わせて、陽極−陰極−陽極−陰極・・・となるようにそれぞれ上下の電極支持材に取付け、これら電極素子が所定間隔をもって対向するように挿着され、外形が円筒状である電極組立て体とし、各電極支持材を陰陽両極の接続端子として給電を行うものである。かかる構造にあっては、電極板の対向面積を増減させること、各電極の間隔を所定値に維持することは共に困難が伴うため、効率の良い電解反応を維持することが難しい。 Cylindrical electrodes in such a configuration are attached to the upper and lower electrode support materials so as to be an anode-cathode-anode-cathode, respectively, by combining electrode elements in which a part of cylinders having different diameters are sequentially cut. These electrode elements are inserted so as to face each other at a predetermined interval, and an electrode assembly having a cylindrical outer shape is used, and power is supplied by using each electrode support member as a connection terminal for both positive and negative electrodes. In such a structure, it is difficult to maintain an efficient electrolytic reaction because it is difficult to increase or decrease the facing area of the electrode plates and to maintain the distance between the electrodes at a predetermined value.
特許文献2は、マイナス側電極として金属繊維の交絡体ならびにマイナス側副金属板を、そしてプラス側電極として電極板を使用し、これら各電極を、プラス側電極板を中心として複数枚のマイナス側電極板を内外に、それぞれ適正な間隔となるように保持している。さらにこれら各電極の表面に付着した水素・酸素ガスの気泡を超音波を用いて剥離させることにより、酸素・水素ガス発生装置における電解効率の向上を図ることを開示している。かかる構成における電極構造は複雑であり、電極に付着して反応を阻害する各ガスの気泡除去のための付属装置を必要とする。
本発明の課題は、電解を遂行する諸条件に応じて対向する陽極板−陰極板の有効対向面積ならびに電極板間隔を、電解条件に応じて適宜変更可能である電極構造を備えた水素・酸素混成ガス発生装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hydrogen / oxygen having an electrode structure in which the effective facing area of the anode plate-cathode plate and the electrode plate interval which are opposed to each other according to various conditions for performing electrolysis can be appropriately changed according to the electrolysis conditions. It is to provide a hybrid gas generator.
請求項1に記載の発明は、電解槽内にそれぞれ平板の陽極板および陰極板を対向配置し、電解液を電解するための水素・酸素混成ガス発生装置において、それぞれ所要枚数の陽極板1・・・および陰極板2・・・を交互に対向配置し、各電極板間に筒状の絶縁スペーサー6を介在せしめて絶縁性貫通ボルト7で連結固定することにより電極有効面積の増減を可能にした水素・酸素混成ガス発生装置であることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, in a hydrogen / oxygen mixed gas generator for electrolyzing an electrolytic solution, a flat anode plate and a cathode plate are arranged opposite to each other in an electrolytic cell. .. and
請求項2に記載の発明は、前記陽極板1・・・および陰極板2・・・ならびに前記絶縁スペーサー6が、それぞれ同一形状に形成される水素・酸素混成ガス発生装置であることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、前記陽極板1・・・および陰極板2・・・ならびに前記絶縁スペーサー6の連結数が、電解槽の規模、作業雰囲気、運用条件等に応じて変更可能である水素・酸素混成ガス発生装置であることを特徴とする。
In the invention according to claim 3, the number of connections of the
請求項4に記載の発明は、軸方向寸法の異なる前記筒状の絶縁スペーサー6を複数組用意しておき、電解槽の規模、作業雰囲気、運用条件等に応じて最適の構成となる長さの前記筒状の絶縁スペーサーにより異極電極板間がそれぞれ等間隔であって絶縁性貫通ボルト7により絶縁状態で連結固定され、かつ同極性電極板間が導電スペーサー5を介して導電性貫通ボルト8により連結固定されてそれぞれ電源端子に接続される水素・酸素混成ガス発生装置であることを特徴とする。
In the invention according to claim 4, a plurality of sets of the cylindrical insulating spacers 6 having different axial dimensions are prepared, and the length is an optimum configuration according to the scale of the electrolytic cell, the working atmosphere, the operating conditions, and the like. The cylindrical insulating spacers are connected at fixed intervals between the different-polarity electrode plates and insulated by the insulating through
請求項5に記載の発明は、前記陽極板および陰極板それぞれの電極材質に適合した適正な電流密度を達成し得る電圧を選択して印加する水素・酸素混成ガス発生装置であることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a hydrogen / oxygen mixed gas generator that selects and applies a voltage capable of achieving an appropriate current density suitable for the electrode material of each of the anode plate and the cathode plate. To do.
本発明に係る水素・酸素混成ガス発生装置によれば、平板の陽極板および陰極板を交互に筒状の絶縁スペーサーを介在させながら絶縁性貫通ボルトにより連結固定する。その結果、各極板の面積は枚数に応じて、2倍、3倍、4倍、・・・のように枚数に比例して増大する。したがって、装置規模、電解槽寸法、電源装置の特性および容量、所望のガス発生量等を勘案して、最適の電極面積を決定し、対応する電極枚数を選定して連結構成することにより所期の目的が達成できる。 According to the hydrogen / oxygen mixed gas generator according to the present invention, the flat anode plate and the cathode plate are connected and fixed by the insulating through bolts while interposing the cylindrical insulating spacers alternately. As a result, the area of each electrode plate increases in proportion to the number, such as 2 times, 3 times, 4 times,. Therefore, considering the equipment scale, electrolytic cell dimensions, characteristics and capacity of the power supply device, desired gas generation amount, etc., the optimum electrode area should be determined, and the corresponding number of electrodes should be selected and connected. The purpose of can be achieved.
本発明によれば、それぞれ平板の陽極板および陰極板ならびに前記絶縁スペーサーが、それぞれ同一形状に形成されている。したがって、現場の状況に応じて連結される陽極板および陰極板の枚数を所要枚数選択して、現場合わせにより電解効率を最大としおよび/または水素・酸素混成ガス収量を最大となるように構成することができる。 According to the present invention, the flat anode plate, the cathode plate, and the insulating spacer are respectively formed in the same shape. Therefore, the required number of anode plates and cathode plates to be connected according to the situation at the site is selected, and the electrolysis efficiency is maximized and / or the hydrogen / oxygen mixed gas yield is maximized by the field matching. be able to.
本発明においては、軸方向寸法の異なる前記筒状の絶縁スペーサーが複数組用意されているから、当該現場における設備、主として電解槽の規模、作業雰囲気、運用条件等に応じて最適の電極板間隔とするために、前記筒状の絶縁スペーサーの中から最適長さのものを選択して各電極板がそれぞれ等間隔となって、異極性電極間が絶縁状態となるように絶縁性貫通ボルトにより連結固定される。 In the present invention, since a plurality of sets of the cylindrical insulating spacers having different axial dimensions are prepared, the optimum electrode plate interval is selected according to the equipment in the field, mainly the scale of the electrolytic cell, the working atmosphere, the operating conditions, etc. In order to achieve the above, by selecting the optimal length from the cylindrical insulating spacers, the electrode plates are equally spaced, and the insulating through bolts so that the electrodes of different polarity are insulated. Connected and fixed.
したがって、電極枚数の選択および筒状絶縁スペーサーの長さを選択して、両者を組み合わせることにより、電極対向面積ならびに電極板間隔が任意に変更可能であるから、極めて広範囲にわたる電解条件の調整が可能となり、高効率操業が可能な水素・酸素混成ガス発生装置が提供できる。なお、同極性の電極板間は、絶縁スペーサーの約2倍の長さに電極板厚みを加えた幅である導電スペーサーを介して導電性貫通ボルトにより導電的に連結固定可能である。 Therefore, by selecting the number of electrodes and selecting the length of the cylindrical insulating spacer and combining them, the electrode facing area and the electrode plate spacing can be changed arbitrarily, so that the electrolysis conditions can be adjusted over a very wide range. Thus, a hydrogen / oxygen hybrid gas generator capable of high-efficiency operation can be provided. The electrode plates of the same polarity can be conductively connected and fixed by conductive through bolts via a conductive spacer having a width obtained by adding the electrode plate thickness to about twice the length of the insulating spacer.
次に、添付図を参照しつつ本発明に係る水素・酸素混成ガス発生装置について開示する。図1は、本発明において使用される平板の陽極板1および陰極板2それぞれ3枚を組み合わせた電極組立て体の構造を示す斜視図である。図から明らかなように、陽極板1には、方形の電極板の一隅部分(本実施例では上部左端部)に端子接続用の凸辺1tが形成されている。網掛けされた陰極板2には上部右端部に端子接続用の凸辺2tが形成されている。これら両電極板1、2は同じ形状で表裏になっているものであるが、材質的には電解の際の電流方向が反対である上に、電解液の成分を考慮して最適の金属成分となるように選定されるべきである。
Next, a hydrogen / oxygen hybrid gas generator according to the present invention will be disclosed with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an electrode assembly in which three
図1において、正極端子3および負極端子4は、陽極板1の凸辺1tおよび陰極板2の凸辺2tに、それぞれ導電性スペーサー5を介して導電性貫通ボルト8によって導電的に連結されている。図面右奥側の第2、第3の陽極板1および陰極板2も、それぞれ上部右奥側の第2の導電性スペーサー5によって導電的に連結されている。電極枚数がさらに増加した場合は導電性スペーサー5もそれぞれ増加させ、長尺の導電性貫通ボルト8で締結すればよい。
In FIG. 1, a positive electrode terminal 3 and a negative electrode terminal 4 are electrically connected to a convex side 1 t of the
それぞれの陽極板1および陰極板2の間には絶縁スペーサー6が介在せしめられ絶縁性貫通ボルト7によって締結されている。このように、陽極板1および陰極板2間は絶縁スペーサー6および絶縁性貫通ボルト7によって所定間隔であって絶縁状態に維持されている。電極枚数がさらに増加した場合は絶縁スペーサー6もそれぞれ介在させながら、長尺の絶縁性貫通ボルト7で締結すればよい。
An insulating spacer 6 is interposed between the
このように構成された電極組立て体は、適宜容積であって、使用される電解液ならびに発生するガスに対して十分な耐性を有する有機材料または無機材料による電解槽に収納し、所要電解液を満たした上で各電極に所定の直流電圧を印加することにより目的物質、本実施例では水素・酸素混成ガスを得ることができる。。 The electrode assembly configured as described above has an appropriate volume and is housed in an electrolytic cell made of an organic material or an inorganic material having sufficient resistance to the electrolytic solution to be used and the generated gas. The target substance, in this embodiment, a hydrogen / oxygen mixed gas can be obtained by applying a predetermined DC voltage to each electrode after filling. .
図2は、適宜材質の電解槽10に電極組立て体を収納して所定の電解液9を満たした側断面図(A)および正面断面図(B)である。ここでは、電解槽10に対して電極組立て体がどのように固定されているかについて明確には示されていない。しかし、同種の装置によって常用されるように、電極組み立て体が小型軽量であれば、強度を高めた電解槽10の蓋に吊り下げてもよい。大型の電極組み立て体の場合は、電解槽10の内部に取付け用金具または基台を配設して、これらに載置固定すればよい。
FIG. 2 is a side sectional view (A) and a front sectional view (B) in which an electrode assembly is housed in an appropriate
本発明に係る水素・酸素混成ガス発生装置は、平板である複数の陽極板および陰極板を交互に対向配置することにより電極板の対向面積を任意に増大することができる。電極の対向面積が増大すれば、電解反応速度を速めて生成物である水素・酸素混成ガスの収量を増大させることができる。 The hydrogen / oxygen hybrid gas generator according to the present invention can arbitrarily increase the facing area of the electrode plates by alternately arranging a plurality of flat anode plates and cathode plates facing each other. If the facing area of the electrode is increased, the electrolytic reaction rate can be increased to increase the yield of the product hydrogen / oxygen mixed gas.
また、複数の陽極板および陰極板を交互に対向配置する際に、両電極板の間隔を任意長さの絶縁スペーサーを介在させて連結することにより、電解液の成分、反応温度、周囲温度、装置規模、電源の特性等を勘案して最適の電解効率を達成することができる。 In addition, when alternately arranging a plurality of anode plates and cathode plates facing each other, by connecting an interval between both electrode plates with an insulating spacer of an arbitrary length, components of the electrolytic solution, reaction temperature, ambient temperature, Optimum electrolysis efficiency can be achieved in consideration of the scale of the apparatus and the characteristics of the power source.
このような電極間隔の調整は、両電極がほぼ完全な平板の単純な構造である上、絶縁スペーサーの長さを変えながら容易に確認および調整することができる。高効率での電解反応が進行すれば、使用電力量の低減が可能となり省エネルギーの効果が顕著となり、コストダウンに寄与することができる。 Such an adjustment of the electrode interval can be easily confirmed and adjusted while changing the length of the insulating spacer in addition to the simple structure of the both electrodes being almost completely flat. If the electrolytic reaction with high efficiency proceeds, the amount of power used can be reduced, and the energy saving effect becomes remarkable, which can contribute to cost reduction.
1 陽極板
1t 端子接続用の凸辺
2 陰極板
2t 端子接続用の凸辺
3 正極端子(陽極端子)
4 負極端子(陰極端子)
5 導電スぺーサー
6 絶縁スぺーサー
7 絶縁性貫通ボルト・ナット
8 導電性貫通ボルト・ナット
9 電解液
10 電解槽
DESCRIPTION OF
4 Negative terminal (cathode terminal)
5 Conductive Spacer 6
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