JP2008274389A

JP2008274389A - 大容量ブラウンガス発生装置の電解槽

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Publication number: JP2008274389A
Application number: JP2007146120A
Authority: JP
Inventors: Shotetsu Kim; 承哲金
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】大量のブラウンガスを安全で効率的に発生させることができ、容易に電解槽の掃除ができる電解槽蓋を持つ大容量ブラウンガス発生装置の提供。
【解決手段】電解槽１００は、一対の電極板を兼ねる電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂと、掃除のために電極板を取り出せる電解槽蓋１２０と、多数の電極板１３０と、電極板を電解室中に一定間隔に垂直し、配列支持するための一体型電極板絶縁支持枠１４０と、絶縁板１５０ａ、１５０ｂを有する。組み立てられた電解槽１００内部に形成される電解室の一定高さまでに電解液を注水し、左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの中間部に設けられている電源入力端子１１５ａ、１１５ｂにそれぞれ陽・陰直流電源を印加してブラウンガスを生成して取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は水を電気分解させて、水素対酸素の化学当量比が２対１で構成されたブラウンガスを発生させる電解槽に関するものである。

水を電気分解すると、水素と酸素が発生するという電気分解の理論は約２００年前からのことである。その理論に基づいて様々な研究が現在まで続いているが、水を電気分解してガスを発生させるには、水素と酸素を分離して発生させる方法と、水素と酸素を混合状態で発生させる方法がある。本発明は、後者の水素と酸素を混合状態で発生させるブラウンガス発生装置の電解槽に関するものである。

ブラウンガスは約３５年前から現在まで研究開発されており、このガスの核心は水を電気分解する電解槽の構造にある。電解槽の構造を大別すると、円筒形電解槽と四角形電解槽に分けられる。

前者の円筒形電解槽は円筒形ケースに陰極電源を印加し、円筒形ケースの中にニッケル板を装着して陽極電源を印加する構造がある。この構造においては円筒形ケースが陰極板として機能し、ニッケル板が陽極板として機能するが、陰極板と陽極板の面積が異なり、不要な電力消耗が多く、その結果、電解槽の過熱によって長時間運転が困難である。他の構造としては、円筒形ケースの中に２枚のニッケル板を装着し、２枚のニッケル板にそれぞれ陰極電源と陽極電源を印加する構造がある。この構造の場合、２枚のニッケル板はぞれぞれ陰極板と陽極板として機能し、陰極板と陽極板の面積は同一であるので、ブラウンガスを多少安定的に発生させることができる。しかし、上記で説明した円筒形電解槽はいずれも円筒形ケースの中にニッケル板を装着し、電線と連結する部位を円形にシーリング（Ｓｅａｌｉｎｇ）して絶縁する過程において気密性の維持が困難となり、気密部位が圧力に弱くて連続運転ができるブラウンガス発生装置には不適当である。

一方、後者の四角形電解槽としては面積の狭い多数の電極板を一定間隔に配置し、その間にゴム材質の絶縁部材を介在して電解室を設け、両端に陽極電源と陰極電源を印加する構造がある。このような電解槽の構造においては、電極板と電極板との間を絶縁させるコム類の絶縁部材を多く使用することによって時間が経過すると、熱によって絶縁部材が溶け、電解液が漏出されたりしてショートが発生する恐れがあり、連続運転には不適当である。上記の構造的問題点を多少でも解消するために、左右の四角ケースを絶縁させ、陽極電源と陰極電源をそれぞれ印加する構造として、この四角ケースの中に面積の広い複数の電極板を積層し、その間に絶縁部材を挿入介在する構造がある。しかし、この構造においても四角形電解槽の特性上、運転の際、圧力によって電極板が乱れ、ショートが発生する等の恐れがある。また、電解槽内部を掃除する際には電解槽全体を分解しなければならないのが現状である。

本発明は、従来のブラウンガス発生装置の電解槽における問題を解消して、大量のブラウンガスを安全で効率的に発生させることができる大容量ブラウンガス発生装置の電解槽を提供するものである。

上記の課題を解決するための本発明の全体的な構成は、左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケースと、電解槽全体を分解しなくても電解槽内部の電極板を取り出し、掃除ができる電解槽蓋と、電圧電流関係を考慮した一定面積と一定間隔を持つ多数の電極板と、それぞれの電極板を電解室の中に一定間隔に配列支持するための一体型電極板絶縁支持枠とを有し、前記一対の電解槽ケースの結合接触板の間及び電解槽蓋の下部と電解槽ケースの上部の結合接触板の間に絶縁板を配置して、電解槽を相互に絶縁させてなることを特徴とする。

本発明の大容量ブラウンガス発生装置の電解槽は、電圧電流関係を考慮して電極板の面積を広くすることによっても電極板の数を増やすことによっても大量のブラウンガスが供給できる。また、同一の多数の電解槽を配置し、これらの電解槽で生成されたブラウンガスを収集することによって大量のブラウンガスを供給することもできる。

また、電解槽に蓋を設けることにより、電解槽全体を分解しなくても電解槽内部の電極板を取り出し、電解槽の内部や電極板の掃除ができる。

さらに、電解槽の蓋の形を丸くすることによって電解槽内部にかかる圧力を分散吸収することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付した図面に示す実施例に基づいて説明すれば、下記のとおりである。

図１は本発明による大容量ブラウンガス発生装置の電解槽の分解斜視図であり、図２は同じく電解槽の組立図斜視図を示す。

図示したとおり、その内部において水を電気分解してブラウンガスを生成して出力する大容量ブラウンガス発生装置の電解槽１００は、左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂと、電解槽全体を分解しなくても電解槽内部の電極板を取り出し、掃除ができる電解槽蓋１２０と、電圧電流関係を考慮した一定面積と一定間隔を持つ多数の電極板１３０と、それぞれの電極板を電解室の中に一定間隔に配列支持するための一体型電極板絶縁支持枠１４０と、前記一対の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの結合接触板１１１ａ、１１１ｂの間及び電解槽蓋１２０の下部と電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの上部の結合接触板１２１ａ、１２１ｂの間に配置して電解槽を相互に絶縁させるための絶縁板１５０ａ、１５０ｂからなる。

左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの結合接触板１１１ａ、１１１ｂ及び電解槽蓋１２０の下部と電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの上部の結合接触板１２１ａ、１２１ｂには結合孔１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ、１２２ｂが形成されており、それぞれの結合接触板１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂを密着させた状態で、ボルト１１３ａ、１２３ａを挿入し、これをナット１１３ｂ、１２３ｂで締結することによって結合する。

この結合の際には、結合接触板１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂの間に絶縁板１５０ａ、１５０ｂを介在することによって内部に絶縁状態の電解室が形成される。

上記絶縁板１５０ａ、１５０ｂには、結合接触板１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂの結合孔１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ、１２２ｂと対応する部位に挿入される締結ボルト１１３ａ、１２３ａを貫通するための貫通孔１５１ａ、１５１ｂが形成されている。その結果、結合孔１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ、１２２ｂと貫通孔１５１ａ、１５１ｂは連通し、その連通孔を通して締結ボルト１１３ａ、１２３ａとナット１１３ｂ、１２３ｂによって結合されることになる。

この結合に際しては、締結ボルト１１３ａ、１２３ａとナット１１３ｂ、１２３ｂは金属製であるので、左右一対の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂと電解槽蓋１２０をそれぞれ完全に絶縁させるために、結合孔１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ、１２２ｂと貫通孔１５１ａ、１５１ｂに絶縁ブッシング１１４ａ、１２４ａを挿入した状態でその絶縁ブッシングの内部へ締結ボルト１１３ａ、１２３ａを挿入し、また、ナット１１３ｂ、１２３ｂ側には絶縁ワッシャー１１４ｂ、１２４ｂを介在した状態で結合孔１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ、１２２ｂと貫通孔１５１ａ、１５１ｂを挿通した締結ボルト１１３ａ、１２３ａにナット１１３ｂ、１２３ｂを締結する。

上記のように合体することによって形成される内部の電解室には、多数の電極板１３０が配列されている。また、それぞれの電極板を電解室の中に一定間隔に配列支持するための一体型電極板絶縁支持枠１４０が設けられている。

前述のとおり、左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂは電気的に絶縁されており、一側には陽極を連結し、他側には陰極を連結するために、それぞれ電源入力端子１１５ａ、１１５ｂが設けられている。

また、左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの片側には使用者が電解液の水位を目認できる水位計１１６が設けられており、電解液の取替えの際に電解液を排出するためのドレインバルブ１１７が設けられている。

さらに、電解槽蓋１２０の上部側には発生したブラウンガスを排出するガス排出口１２５と手動で水を供給する場合の手動給水口１２６及び電解槽１００内の異常圧力発生の際に作動する安全弁１２７が設けられている。

図３〜６は、上記図１〜図２に示すそれぞれの構成部材の詳細を示す。

図３は、電極板及び電極板を支持している一体型電極板絶縁支持枠の分離斜視図であり、図４は図２のＢ−Ｂ線の断面図を示す。また、図５は、本発明による大容量ブラウンガス発生装置の電解槽の縦断面図であり、図６は図１のＡ部の拡大断面図である。

これらの図に示すように、一体型電極板絶縁支持枠１４０は、電極板１３０を上部から垂直挿入させるための電極板装着スロット１４１が一定間隔に形成されている上部の電極板挿入板部１４０ａと電極板の左右の縁が一定部分進入して支持される電極板装着溝１４２が一定間隔に形成されている左右の電極板支持板部１４０ｂ、１４０ｃと下部の平らな板状体１４０ｄによって構成されており、これらが合体されて上下左右が一体型になる。

また、上部の電極板挿入板部１４０ａと下部の平らな板状体１４０ｄには図６に示すように固定用のボルト１４３が貫通できるように貫通ホール１４４が形成されており、固定用のボルト１４３が上部の電極板挿入板部１４０ａと下部の平らな板状体１４０ｄの中に完全に入るように固定用のボルト安着溝１４５が形成されている。なお、左右の電極板支持板部１４０ｂ、１４０ｃには固定用のボルト１４３が締結されるようにボルト形状１４６が形成されている。

さらに、電極板挿入板部１４０ａには、電解槽蓋１２０の上部側に形成されたガス排出口１２５、手動給水口１２６、安全弁１２７と連結されるガス排出口連通孔１４７、手動給水口連通孔１４８、安全弁連通孔１４９が穿孔されている。これらの孔らを通じて生成生産されたブラウンガスの排出と給水が可能であり、安全弁の作動を可能とする。

電極板１３０の下端には電解液通過用の通水孔１３１が形成されており、上部には発生したブラウンガスが流動できるガス通気孔１３２が形成されている。また、通気孔１３２の上端には前記電極板挿入板部１４０ａの外側に電極板の一定部分が突出され、電解槽を掃除する際、容易に電極板が取り出せるように電極板取出孔１３３が穿孔されている。

前述の上部の電極板挿入板部１４０ａと左右の電極板支持板部１４０ｂ、１４０ｃ及び下部の平らな板状体１４０ｄは耐熱絶縁性の優れた材質からなり、固定用のボルト１４３はステンレススチール製からなる。また、左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂと電解槽蓋１２０もステンレススチール製からなり、絶縁板１５０ａ、１５０ｂは弾性や耐熱性を持つ材質からなる。

ここに開示された実施例は、当業者の理解を助けるためのもので、本発明の技術的思想がこの実施例の記載によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形が可能であるのは勿論である。

本発明の大容量ブラウンガス発生装置の電解槽によって生産されたブラウンガスは、高温の炭素を含まない無公害ガスで、各種の熱加工等の熱源として使用されるだけでなく、ブラウンガス温風器、ブラウンガスボイラー、ブラウンガス炭化装置、焼却炉のダイオキシン除去のための二次燃焼等の燃料としても幅広く使用できる。また、他の燃料との併用もできる。

本発明による大容量ブラウンガス発生装置の電解槽の分解斜視図を示す。同じく電解槽の組立図斜視図を示す。電極板及び電極板を支持している一体型電極板絶縁支持枠の分離斜視図を示す。図２のＢ−Ｂ線の断面図である。本発明による大容量ブラウンガス発生装置の電解槽の縦断面図である。図１のＡ部の拡大断面図である。

符号の説明

１００：電解槽
１１０ａ、１１０ｂ：電解槽ケース
１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ：結合接触板
１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ、１２２ｂ：結合孔
１５１ａ、１５１ｂ：貫通孔１１４ａ、１２４ａ：絶縁ブッシング
１１４ｂ、１２４ｂ：絶縁ワッシャー
１２０：電解槽蓋１３０：電極板
１４０：一体型電極板絶縁支持枠１４１：電極板装着スロット
１４２：電極板装着溝１５０ａ、１５０ｂ：絶縁板

Claims

左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケースと、
電解槽全体を分解しなくても電解槽内部の電極板を取り出し、掃除ができる電解槽蓋と、
電圧電流関係を考慮した一定面積と一定間隔を持つ多数の電極板と、
それぞれの電極板を電解室の中に一定間隔に配列支持するための一体型電極板絶縁支持枠と、
前記一対の電解槽ケースの結合接触板の間及び電解槽蓋の下部と電解槽ケースの上部の結合接触板の間に絶縁板を配置して電解槽を相互に絶縁させた大容量ブラウンガス発生装置の電解槽。
左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケースの上部には、
電解槽蓋との結合接触板が形成されており、
また、
左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケースの中間部には、
陽・陰電源が印加される電源入力端子が形成されており、
さらに、
左右一対の電極板を兼ねる電解槽ケースの下部には、
電解液排出口を具備した請求項１に記載の大容量ブラウンガス発生装置の電解槽。
電解槽蓋の上部には、
内部にて生成されたブラウンガスを排出するガス排出口と、
水を給水するための給水口と、
過圧の際、自動に圧力を排出する安全弁が設けられており、
また、
電解槽蓋の下部には、
電解槽ケースとの結合接触板を具備した請求項１に記載の大容量ブラウンガス発生装置の電解槽。
一体型電極板絶縁支持枠は、
上下左右が一体型になっており、電極板を上部から垂直挿入させるための電極板装着スロットが一定間隔に形成されている上部の電極板挿入板部と、
電極板の左右の縁が一定部分進入して支持される電極板装着溝が一定間隔に形成されている左右の電極板支持板部と、
下部の平らな板状体を具備した請求項１に記載の大容量ブラウンガス発生装置の電解槽。
電圧電流関係を考慮した一定面積と一定間隔を持っており、前記電極板挿入板部の外側に一定部分が突出され、電解槽の掃除の際、容易に電極板が取り出せるように電極板取出孔が穿孔されている電極板を具備した請求項１に記載の大容量ブラウンガス発生装置の電解槽。