JP3091243U - ブラウンガス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電解槽内に、電解液の電気分解をなす部分が
各々独立的に存在し、その独立的な部分に対して、個別
的に水供給と水冷却をなすことによって、電解槽内の電
解液の温度を最適に維持して、ブラウンガスの生成効率
を極大化し得るブラウンガス発生装置を提供する。 【解決手段】 かかるブラウンガス発生装置は、板型極
板及び絶縁板とこれらと対向する他の板型極板及び絶縁
板とが対をなして、各々独立的にブラウンガスを生成す
るような構造を多数有する電解槽１２と、電解槽内の電
解液を循環させながら電解液を熱交換させて、不足した
電解液を補充する電解液調節部１６と、電解槽内の電解
液が熱交換機を通して熱交換される時に、熱交換機を一
定温度に冷却して、結果的には電解液を自動で冷却させ
る冷却部１６と、を備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案はブラウンガス発生装置に係り、さらに詳細にはブラウンガスの発生収 率が増えるようにする所定の構成が含まれるブラウンガス発生装置に関する。

【０００２】 ブラウンガスは、水の電気分解によって得られる気体であって水素と酸素の含 量比が２：１である混合気体である。通常水を電気分解すると陰極では水素が得 られて、陽極では酸素が得られるが、これらガスを分離採集しなくて一緒に捕集 したものがブラウンガスである。

【０００３】

【従来の技術】

ブラウンガスは、一般的な気体とは違って燃焼時インプロージョン（Ｉｍｐｌ ｏｓｉｏｎ）現像を誘発する独特の性質を有する。すなわち、燃焼時爆発現像を 示さないし、むしろ花火が内部に集まりながら焦点を形成して、周辺を真空化す る。

【０００４】 その結果、ブラウンガスを燃焼させると、融点が最も高いというタングステン も昇華させることができる程度の超高温を得ることができる。

【０００５】 また、熱線が外部に放出されなくて、輻射熱によるエネルギー損失がないので 、優秀なエネルギー効率を有し、それ自体に酸素を含んでいるので、燃焼時別途 の酸素供給が不要である。また、燃焼生成物として水のみを生成するので公害汚 染問題がない。

【０００６】 ブラウンガスがこのような長所を有するため、ブラウンガス発生装置は、性能 及び安全性が根気強く改善されて、産業一般にあまねく用いられている。

【０００７】 図１は、従来ブラウンガス発生装置の電解槽を示す概略図である。

【０００８】 図１を参照して、従来ブラウンガス発生装置の電解槽を説明すると、次のどお りである。

【０００９】 大韓民国実用新案公報（登録番号：２０−２０３９２６、登録日２０００．０ ９．０８）によると、従来のブラウンガス発生装置の電解槽は、図１に示したよ うに、外桶３２０の内部において、多数個の内桶３３０ａが絶縁体から成る上下 固定板３１０ａ、３１０ｂに固定されることによって、構成されている。

【００１０】 この際、内桶３３０ａは、電極として機能するものであり、望ましくは軟鋼表 面に無電解方法でニッケルめっきを施すことにより作成され、その形状としては 、円筒、四角形の筒形状または多角形の筒形状など、多様にできる。

【００１１】 このような電解槽に、水及び電解質（水酸化カリウム：ＫＯＨ）を混合して製 造した電解液を充填する。中心棒３３０、直立型円筒（内桶）３３０ａ及び最外 郭円筒本体（外桶）３２０は、絶縁材質の上下固定板３１０ａ、３１０ｂに連結 されていて、互いに絶縁状態であるが、各構成部材間には、上記電解液が充填さ れているので、中心棒３３０と最外郭直立型円筒３２０に電流を印加して、直立 型円筒３３０ａは交代で陽極（＋）と陰極（−）に設定される。

【００１２】 このように、多数の直立型円筒３３０ａに交代で誘導電流を発生させることに よって、酸素と水素が生成され、それら酸素と水素が混合されることによって、 ブラウンガスが生成される。こうして、電解槽で電気分解によりブラウンガスを 生成すると、必然的に電流による熱が生じるようになるが、電解槽内の温度が５ ０〜６０℃である場合には、ブラウンガス生成量を最大で得ることができ、それ 以上の温度である場合には、ブラウンガス生成量が著しく減る。

【００１３】 したがって、ブラウンガスを生成する際、電解槽内の温度が一定温度以上に上 昇すると、電解槽内の電解液を冷却させなければならない。

【００１４】 このように電解槽内の電解液温度を冷却させるために、従来では、図１に示し たように、外桶３２０の外周面に接しながら広い熱放散面積を有するフィンを形 成して、そのフィンに、ファンを利用して冷たい空気を当てて、外桶３２０を冷 却させることにより、その外桶３２０に接する電解液を冷却させるようにしてい た。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】

上記したように電解槽を空冷式で冷却する場合、まず、冷たい空気によってフ ィンと接した外桶３２０が冷却されて、それから、その冷却された外桶３２０の 内周面に電解液が界面接触することにより、その電解液が冷却されるので、冷却 時間の遅延により、冷却性能が低下してしまう。

【００１６】 結果的に、このように冷却性能が低下すると、電解槽内の温度を最適のブラウ ンガス生成温度である５０〜６０℃に維持するのが難しくなるため、ブラウンガ スの生産能力が落ちてしまう。

【００１７】 また、電解槽（電解板）を円筒や平板または多角形等で構成して、電解面積を 広めてきたが、このような円筒や平板または多角形等では、電解面積を広めるこ とに限界があった。

【００１８】 また、電解槽内において、相互に向かい合う各々の内桶３３０ａ間でのみ、電 解液が電気分解されて、ブラウンガスが生成されるが、電解液は各々の内桶３３ ０ａ間にのみ独立的に存在するものでなく、多数個の内桶３３０ａにすべて通じ るように、充満されている。

【００１９】 したがって、ブラウンガスの生成に関係がない対応していない内桶３３０ａ間 においても、電圧が印加されて、電流が流れるようになって、結局、電気的損失 が発生するようになり、これにより、外部から供給される電圧に比べて、ブラウ ンガスの生成効率が低下するという短所があった。

【００２０】 本考案は、前記のような問題点を解決するために創出されたものであり、電解 槽内に電解液の電気分解がなされる部分が各々独立的に存在し、その独立的な部 分に対して個別的に水供給と水冷却がなされることによって、電解槽内の温度が 最適に維持されるのみならず、ブラウンガスの生成効率が極大化されるブラウン ガス発生装置を提供することに、その目的がある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために、本考案によるブラウンガス発生装置は、板型極板 及び絶縁板とこれらに対向する他の板型極板及び絶縁板とが対をなして、各々独 立的にブラウンガスを生成するような構造をなし、前記板型極板と絶縁板が中間 固定板を間に挟んで上下同一な位置に固定され、各々の板型極板と絶縁板が前記 中間固定板によって一定な間隔で多数締結されている電解槽と、 該電解槽内の電解液を循環させ、前記電解液を熱交換させ、不足した前記電解 液を補充するようにする電解液調節部と、 前記電解槽内の電解液が前記電解液調節部によって熱交換される時に、前記電 解液調節部内の熱交換機を一定温度に冷却して、前記電解液の温度を調節するた めの冷却部と、 前記電解槽の上部に配置され、前記ブラウンガスを一個所ですべて捕集する多 段のデミスタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ）と、 を備えることをその特徴とする。

【００２２】 また、前記電解槽の上部と前記デミスタとの間に設けられ、前記電解槽の下部 まで充填された電解液がブラウンガスの捕集過程において前記デミスタに飛び散 って上がることを防止する、多数の穴が形成された水防止膜をさらに備えること をその特徴とする。

【００２３】 また、前記電解液調節部は、前記板型極板及び絶縁板とこれらと対向する他の 板型極板及び絶縁板とが対をなして独立的にブラウンガスを生成するような各々 の構造に対し、独立的に、電解液を供給することをその特徴とする。

【００２４】 また、前記多段のデミスタは、前記ブラウンガスを冷却するための冷却構造を 含むことをその特徴とする。

【００２５】 また、前記水防止膜は、多層で形成されると共に、前記水防止膜に形成される 穴は、その上層部や下層部に形成される穴の位置と打ち違えるように配列され、 前記電解液が飛び散って上がることを最少化するようにしたことをその特徴とす る。

【００２６】 また、電解槽と、該電解槽の水位を調節するための電解液調節部と、電解液を 冷却するための冷却部と、デミスタと、を備えるブラウンガス発生装置において 、 前記電解槽は、 各々、所定の間隔で配置され、対向する各対毎に独立的にブラウンガスを生成 し得る多数の板型極板及び絶縁板と、 前記板型極板及び絶縁板を上下同一な位置に固定するための中間固定板と、 を備えることをその特徴とする。

【００２７】

【考案の実施の形態】

以下、添付された図面を参照して本考案による実施例を詳細に説明する。

【００２８】 図２は、本考案によるブラウンガス発生装置の構成図であって、図３は、本考 案によるブラウンガス発生装置の電解槽の側断面図である。

【００２９】 図２及び図３を参照して、本考案によるブラウンガス発生装置の構成を説明す る。このブラウンガス発生装置は、電解槽１２と、電解液調整部１６と、冷却部 １４と、を含む。

【００３０】 このうち、電解槽１２は、水及び電解質（水酸化カリウム：ＫＯＨ）からなる 電解液が充填されており、図３に示すように、板型極板２０と絶縁板１８とが中 間固定板３２によって締結されていて、板型極板２０間で交代で誘導電流によっ てブラウンガスを発生させる。電解液調整部１６は、図２に示すように、電解槽 １２の電解液を循環させる循環用ポンプ２４と、水を供給する定量ポンプ２６と 、冷却部１４に流入された電解液が冷却された後に熱交換されて電解槽１２内に 再び循環されるようにする熱交換機２８と、で構成され、電解液を熱交換させて 、不足した電解液を補充する。冷却部１４は、電解槽１２内の電解液が熱交換機 ２８を通して熱交換される時、その熱交換機２８を一定温度に冷却させて、結果 的に電解液の温度を自動で冷却させる。

【００３１】 以下では、上記の電解槽１２の構成をさらに詳細に説明する。

【００３２】 電解槽１２の内部には、図３に示すように、下部固定板３４と、中間固定板３ ２と、下部固定板３４の上側部と中間固定板３２の下側部との間に一定な間隔で 締結された多数の板型極板２０と、中間固定板３２の上側部に上記の板型極板２ ０が締結された間隔と同一な間隔で締結された多数の絶縁板１８と、が含まれる 。

【００３３】 また、電解槽１２の上部には、発生されたガスを捕集する多段のデミスタ３０ が設けられており、電解槽１２の上部とそのデミスタ３０との間には、水防止膜 ４４が形成されており、デミスタ３０の最上端には、ガス吐出口４６が備えられ ている。

【００３４】 また、電解槽１２の側面外部には、圧力センサ３８が取り付けられており、電 解槽１２の側面に隣接する面の電解槽ケース４２の内部における所定の空間には 、水位センサ３６が内蔵されており、電解槽１２の側面とこれを向かい合う側面 外部には、電解槽ケース４２を貫通する電気引き込み装置４０が存在する。

【００３５】 以下では、本考案によるブラウンガス発生装置の動作をさらに詳細に説明する 。

【００３６】 中間固定板３２と下部固定板３４はそれぞれ絶縁体で構成されており、板型極 板２０は、電極として機能するものであって、望ましくは軟鋼表面に無電解方法 でニッケルめっきを施すことにより作成されており、絶縁板１８は絶縁体で構成 されている。

【００３７】 また、多数の板型極板２０と多数の絶縁板１８は、前述したとおり、同一な間 隔で中間固定板３２の下側部と上側部にそれぞれ締結されており、これらのうち 、板型極板２０及び絶縁板１８とこれらに対向する板型極板２０及び絶縁板１８ とは、対をなして、ブラウンガスを生成する独立した構造として、一つの単位を 形成する。

【００３８】 すなわち、板型極板２０及び絶縁板１８は、これらと対向する他の板型極板２ ０及び絶縁板１８と対をなして、各々、独立的にブラウンガスを生成する構造を なしている。

【００３９】 これを詳細に説明すると、各々、向かい合う板型極板２０は、電解槽１２の側 面を貫通する電気引き込み装置４０に印加される電圧によって、交代で陽極（＋ ）と陰極（−）に設定され、それらの間に充填された電解液を電気分解して、ブ ラウンガスを生成するようになる。

【００４０】 この際、電解槽１２内に充填される電解液は、板型極板２０の最上端、すなわ ち、中間固定板３２の下側部より高い水位に維持される必要がある。

【００４１】 従来の技術によると、この場合、ブラウンガスの生成に関係がない対応してい ない板型極板２０との間においても、通じている電解液を介して、電圧が印加さ れて電流が流れるようになって、結局、電気的損失が発生するようになり、これ により、外部から提供される電圧に比べて、ブラウンガスの生成効率が低下する という短所があった。

【００４２】 これに対して、本考案による電解槽１２では、電解液が板型極板２０の最上端 より高い水位に維持されるとしても、板型極板２０と同一な間隔で中間固定板３ ２に締結されている絶縁板１８によって、対応していない板型極板２０との間で は、電解液が通じていない。

【００４３】 ここで、中間固定板３２には、一定な間隔で締結されている板型極板２０と絶 縁板１８との間に穴があって、一つの単位をなす板型極板２０と絶縁板１８との 間において、中間固定板３２の上下の間で電解液が通じるようになっている。

【００４４】 すなわち、板型極板２０及び絶縁板１８とこれらの対向する他の板型極板２０ 及び絶縁板１８とで対をなす各々の独立された構造においてのみ、電解液が通じ ているようになっている。

【００４５】 したがって、印加された電圧によって、板型極板２０は、電気的な損失なく、 対応している板型極板２０との間に存在する電解液を電気分解して、効率的にブ ラウンガスを生成できるようになる。

【００４６】 また、電解液は、電気分解によって加熱されて、体積膨脹及び圧力上昇を生じ 、水位上昇を招くので、絶縁板１８は、その電解液の水位上昇を考慮して、その 高さが十分に高くなるように、作成されている。

【００４７】 ブラウンガスの発生に最も望ましい、電解槽１２内の電解液の温度は、知られ ているように、約５０〜６０℃である。しかし、電解槽１２では、電気分解の過 程で高熱が発生しているため、適切な冷却をしないと、電解液の温度が上昇して 、ブラウンガスの発生量が著しく減少してしまう。

【００４８】 したがって、本考案では、電解槽１２の外部に冷却部１４を用意して、電解槽 １２内の電解液を前述の熱交換機２８に循環させ、その際、冷却部１４によって 熱交換機２８を冷却させることによって、結果的に電解液を冷却させて、電解槽 １２内の電解液の温度を常に一定な状態に維持できるようにしている。

【００４９】 このような役割をする電解液調節部１６は、前述したとおり、電解槽１２内の 電解液を循環させる循環用ポンプ２４と、水を供給する定量ポンプ２６と、冷却 部１４に流入された電解液が冷却された後に熱交換されて電解槽１２内に再び循 環されるようにする熱交換機２８と、で構成されている。

【００５０】 また、電解槽１２に対する電解液の供給及び循環は、各々の単位をなす板型極 板２０と絶縁板１８に対して独立的になされ、供給または循環される電解液は、 絶縁板１８に流入されて板型極板２０に排出されたり、または板型極板２０に流 入されて絶縁板１８に排出されたりし得る。

【００５１】 図４は、本考案によるブラウンガス発生装置の電解槽の上部に設けられるデミ スタを示した説明図である。

【００５２】 図４を参照して、電解槽１２の上部に設けられるデミスタ３０を説明する。従 来においては、各々の電解槽にデミスタが設けられていたが、本考案では、図４ に示したように、電解槽１２の上部に、電解槽１２から発生されたすべてのブラ ウンガスを一個所に捕集することができるデミスタ３０が設けられている。

【００５３】 このデミスタ３０に捕集されたブラウンガスに水が含まれていると、ブラウン ガスの特性に悪影響を及ぼすので、図３に示したように、デミスタ３０と電解槽 １２の上部との間には、電解槽１２内で水が飛び散って上がることを防止するた めの水防止膜４４が、多層で形成されている。

【００５４】 この水防止膜４４には多数の穴が形成されており、ブラウンガスは、その穴を 通ってデミスタ３０に流出されるようになっている。各々の水防止膜４４に形成 される穴の位置は、上下に対向して配置される他の水防止膜４４に形成された穴 の位置と重ならないようになっており、一個所でも、水が飛び散って上がること が起きないようにする。なお、水防止膜４４を多層にするほど、水が飛び散って 上がることを減少させることができるが、あまりにも層が多いと、ブラウンガス の流出路が詰まって、ブラウンガスを捕集するのが難しくなるので、これを考慮 して作成しなければならない。

【００５５】 また、デミスタ３０は、多段の構造を有しており、各々のデミスタ３０は、そ れ自体でブラウンガスを冷却させ、ブラウンガスに含まれている水分を除去し得 る構造を有しているので、純粋なブラウンガスを捕集することができる。しかも 、ガス吐出口４６から吐出されるブラウンガスは、最終的に冷却装置を経るよう になっているため、純粋なブラウンガスを得ることができる。

【００５６】 また、デミスタ３０で冷却された蒸気は、再び、電解槽１２との内部に戻るよ うになるので、電解槽１２内の電解液の温度上昇を防ぐ役割をする。

【００５７】 図５は、本考案によるブラウンガス発生装置の水位センサを含む電解槽内部の 断面図である。

【００５８】 図５を参照して、水位センサ３６を含む電解槽１２の内部を説明する。従来の ブラウンガス発生装置では、電解槽ケースの一部分を貫通して電解槽の内部の水 位と同一な水位を維持するようにする水位計を電解槽ケースの外部に装着して、 その水位計の内部に水位センサを取り付けていた。

【００５９】 しかし、このような構成では、電解槽の内部の一時的な圧力変化によって、電 解槽内の圧力と外部に装着された水位計の圧力とが少しの間だが一致しない場合 が発生するため、結局、板型極板の最上端より上に電解液の水位を維持するため に装着された水位センサは、その役割を十分に果たせなかった。

【００６０】 これに対し、本考案によるブラウンガス発生装置では、電解槽ケース４２の内 部に一定な空間を用意して、電解槽１２の内部と同一な空間を維持するようにし て、その一定な空間に、水位センサ３６を取り付けるようにしている。

【００６１】 ここでは、一定な空間とは、板型極板２０の最上端を最下点とし、絶縁板１８ の一定な高さを最高点として、電解槽ケース４２の内部に用意された所定の空間 をいう。

【００６２】 これによって、水位センサ３６が取り付けられた空間と電解槽１２の内部とが 同一な空間を共有するようになって、圧力が一致するので、水位センサ３６は常 に電解槽１２内の水位を正確に判断できるようになる。

【００６３】 また、電解槽ケース４２は、絶縁体で構成されているので、電解槽１２の外部 では、電解槽１２の内部の電圧または電流の影響を受けない。

【００６４】 一方、圧力センサ３８は、電解槽１２の内部の圧力を判断して、所定の圧力を 越えた場合には、ガス制御部５０に信号を与えて、電解槽１２に対する電気供給 を中断させ、その後、所定の圧力以下に落ちた場合には、再び、電気供給を行う ようにして、ブラウンガスの生成を行うようにしている。

【００６５】

【考案の効果】

以上の説明のように、本考案によるブラウンガス発生装置は、板型極板及び絶 縁板がこれらと対向する他の板型極板及び絶縁板と対をなして、各々独立的にブ ラウンガスを生成するような構造を有しているので、すなわち、各々対応される 板型極板と絶縁板が一つの単位をなして、他の単位に影響を受けないで、各々独 立的にブラウンガスを生成するので、電気的な損失なく、効率的にブラウンガス を生成できるという長所がある。

【００６６】 また、各々の単位に独立的に電解液の供給及び循環がなされるので、電解液の 温度を、ブラウンガスが生成されるのに最適な温度に維持するすることができる という長所がある。

【００６７】 また、水防止膜及び多段のデミスタなどを通して捕集されたブラウンガスを冷 却させて、ブラウンガスに含まれた水分を除去するようにしているので、さらに 純粋なブラウンガスを得ることができるという長所がある。

【００６８】 また、水位センサが、電解槽内と同一な空間に存在するので、電解槽内の一時 的な圧力変化による水位の変化も正確に判断できるという長所がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のブラウンガス発生装置の電解槽を示す概
略図である。

【図２】本考案によるブラウンガス発生装置の構成図で
ある。

【図３】本考案によるブラウンガス発生装置の電解槽の
側断面図である。

【図４】本考案によるブラウンガス発生装置の電解槽の
上部に設けられるデミスタを示す説明図である。

【図５】本考案によるブラウンガス発生装置の水位セン
サを含む電解槽内部の断面図である。

【符号の説明】

３１０ａ：上固定板 ３１０ｂ：下固定板 ３２０：本体／外桶 ３３０：中心棒 ３３０ａ：直立型円筒／内桶 １２：電解槽 １４：冷却部 １６：電解液調節部 １８：絶縁板 ２０：板型極板 ２４：循環用ポンプ ２６：定量ポンプ ２８：熱交換機 ３０：デミスタ ３２：中間固定板 ３４：下部固定板 ３６：水位センサ ３８：圧力センサ ４０：電気引き込み装置 ４２：電解槽ケース ４４：水防止膜 ４６：ガス吐出口 ５０：ガス制御部

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 板型極板及び絶縁板が、これらと対向す
   る他の板型極板及び絶縁板と対をなして、各々独立的に
   ブラウンガスを生成するような構造をなし、前記板型極
   板と絶縁板が中間固定板を間に挟んで上下同一な位置に
   固定され、各々の板型極板と絶縁板が前記中間固定板に
   よって一定な間隔で多数締結されている電解槽と、 該電解槽内の電解液を循環させ、前記電解液を熱交換さ
   せ、不足した前記電解液を補充するようにする電解液調
   節部と、 前記電解槽内の電解液が前記電解液調節部によって熱交
   換される時に、前記電解液調節部内の熱交換機を一定温
   度に冷却して、前記電解液の温度を調節するための冷却
   部と、 前記電解槽の上部に配置され、前記ブラウンガスを一個
   所ですべて捕集する多段のデミスタと、 を備えることを特徴とするブラウンガス発生装置。
2. 【請求項２】 前記電解槽において、絶縁体で構成され
   たケースの内部における所定の空間に配置された水位セ
   ンサをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   ブラウンガス発生装置。
3. 【請求項３】 前記電解槽の上部と前記デミスタとの間
   に設けられ、前記電解槽の下部まで充填された電解液が
   ブラウンガスの捕集過程において前記デミスタに飛び散
   って上がることを防止する、多数の穴が形成された水防
   止膜をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の
   ブラウンガス発生装置。
4. 【請求項４】 前記電解液調節部は、前記板型極板及び
   絶縁板とこれらと対向する他の板型極板及び絶縁板とが
   対をなして独立的にブラウンガスを生成するような各々
   の構造に対し、独立的に、電解液を供給することを特徴
   とする請求項１に記載のブラウンガス発生装置。
5. 【請求項５】 前記多段のデミスタは、前記ブラウンガ
   スを冷却するための冷却構造を含むことを特徴とする請
   求項１に記載のブラウンガス発生装置。
6. 【請求項６】 前記水防止膜は、多層で形成されると共
   に、前記水防止膜に形成される穴は、その上層部や下層
   部に形成される穴の位置と打ち違えるように配列され、
   前記電解液が飛び散って上がることを最少化するように
   したことを特徴とする請求項３に記載のブラウンガス発
   生装置。
7. 【請求項７】 電解槽と、該電解槽の水位を調節するた
   めの電解液調節部と、電解液を冷却するための冷却部
   と、デミスタと、を備えるブラウンガス発生装置におい
   て、 前記電解槽は、 各々、所定の間隔で配置され、対向する各対毎に独立的
   にブラウンガスを生成し得る多数の板型極板及び絶縁板
   と、 前記板型極板及び絶縁板を上下同一な位置に固定するた
   めの中間固定板と、 を備えることを特徴とするブラウンガス発生装置。