JP3124769U

JP3124769U - 水素酸素混合ガス発生装置

Info

Publication number: JP3124769U
Application number: JP2006004945U
Authority: JP
Inventors: スンチョルキム
Original assignee: 廣田伊那吉; 坂本正二; 渡辺恵美子
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2016-05-29

Abstract

【課題】従来の水素と酸素との混合ガス発生装置における問題を解消して、長時間連続運転ができるようにした水素酸素混合ガス発生装置を提供する。
【解決手段】水を電気分解して水素と酸素との混合ガスを生成して出力する電解槽において、電解室を設けるために縁に結合孔が形成されている結合板を持つ左右一対の電解槽ケースと、電極板と電解室内部の左右及び上下を絶縁するための分離型の石系絶縁部材１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄと、複数の電極板の間隔維持及び絶縁のために四角形の中空が形成されている一体型の石系絶縁部材１２８を有する。また、絶縁板を介在して左右一対の電解槽ケースを密着合体することによって内部に電解室を形成し、その電解室の一定高さまでに電解液を注水して左右の電解槽ケースに設けられている電源入力端子にそれぞれ陽・陰直流電源を印加して水素と酸素との混合ガスを生成して出力する。
【選択図】図３

Description

本考案は、水を電気分解し、水素と酸素の化学当量比が２：１で構成された水素と酸素との混合ガスを発生させる装置に関するもので、特に電解槽内部の複数の電極板を石系の絶縁部材で絶縁することによって、長時間連続運転ができるようにした水素酸素混合ガス発生装置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。本考案は、後者の水素と酸素を混合状態で発生させる装置に関するものである。

水素と酸素との混合ガス発生装置は約３５年前から現在まで研究開発されており、この装置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電極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、円筒形ケースの中の電極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連続運転が困難である。他の構造としては、円筒形ケースの中に２枚の電極板を装着し、２枚の電極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枚の電極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、水素と酸素との混合ガスを多少安定的に発生できる。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電極板を装着し、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長時間連続運転ができる水素と酸素との混合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。この様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数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、長時間連続運転には不適当である。

本考案は、従来の水素と酸素との混合ガス発生装置における問題を解消して、長時間連続運転ができるようにした水素酸素混合ガス発生装置を提供するものである。

上記の課題を解決するための本考案の基本構成は、電解室を設けるために縁に結合孔が形成されている結合板を持つ左右一対の電解槽ケースと、電極板と電解室内部の左右及び上下を絶縁するための分離型の石系絶縁部材と、複数の電極板の間隔維持及び絶縁のために四角形の中空が形成されている一体型の石系絶縁部材とを有することを特徴とする。また、絶縁板を介在して左右一対の電解槽ケースを密着合体することによって内部に電解室を形成し、その電解室の一定高さまでに電解液を注水して左右の電解槽ケースに設けられている電源入力端子にそれぞれ陽・陰直流電源を印加して水素と酸素との混合ガスを生成して出力することを特徴とする。

本考案の水素酸素混合ガス発生装置は、電解槽内部の複数の電極板を石系の絶縁部材で絶縁することによって、長時間連続運転ができる。

また、多数の電解槽を配置することによって短時間で大量の水素と酸素との混合ガスが供給できる。

以下、本考案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は本考案の水素酸素混合ガス発生装置の組立斜視図であり、図２は図１の分解斜視図を示す。

図示したとおり、内部において水を電気分解して水素と酸素との混合ガスを生成して出力する電解槽１００を具備している。この電解槽１００は絶縁された左右一対の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂが合体されて成る。

これらの左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂは絶縁されてそれぞれに陽極電源及び陰極電源が印加される。

電解槽１００は、上段において両側面に装着掛け１１１ａ、１１１ｂが突き出てこれらの装着掛け１１１ａ、１１１ｂの下にそれぞれ絶縁材片を介在させた状態で電解槽装着フレームに安着させて固定することにより、電解槽装着フレームと絶縁されることになり、電解槽１００下段部は、床板から離隔させて設置することにより、絶縁されることになる。このような電解槽の構造については後でより詳しく説明することにする。

電解槽１００に直流電源を供給して電解ができるようにする未図示の電源供給部と、電解槽１００に、その分解消費に伴って、適正量の水を自動供給する未図示の自動給水タンクを具備している。

また、電気分解の際、電解槽１００の過熱を防止するための未図示の冷却手段が設けられている。

さらに、水素と酸素との混合ガスの圧力を一定に制御する未図示の圧力調節部が具備されている。そして圧力調節部の後端には、発生した水素と酸素との混合ガスが水中を通過することによって逆火を防止する未図示の水封式逆火防止器が設けられている。この水封式逆火防止器の後端には、排出された水素と酸素との混合ガスを使用する時、点火火炎の温度を使用目的に適当な温度に調節するための未図示の火炎調節器を選択的に連結して使用することができる。

また、電圧と電流の制御及び各種計器やセンサー等の本装置の構成要素を総合的に制御する未図示の制御部を具備している。

図３〜４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、本考案の主要部の分解斜視図であり、図４は図１のＡ−Ａ線の断面図である。

これらの図に示すとおり、電解槽１００は、左右一対の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂを合体させて電解室を形成する。

左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂを合体させる際には、それぞれの間に絶縁板１１２が介在され、左側と右側を電気的に絶縁させる。

左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂを結合するために、これらの左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの縁にはそれぞれ結合板１１３ａ、１１３ｂが延長されており、結合板１１３ａ、１１３ｂにはそれぞれの対応部位に結合孔１１４ａ、１１４ｂが形成されている。

電解槽１００は、左側の電解槽ケース１１０ａの左側結合板１１３ａと右側の電解槽ケース１１０ｂの右側結合板１１３ｂを密着させて結合するが、この時、絶縁板１１２を左側結合板１１３ａと右側結合板１１３ｂの間に介在させて両側の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂを絶縁することになる。

絶縁板１１２は、接触面積が左右の結合板１１３ａ、１１３ｂと同一面積と形状を持つようになる。即ち、絶縁板１１２は、左右の結合板１１３ａ、１１３ｂと同じ形状の四角形の中空が形成されており、結合板１１３ａ、１１３ｂの結合孔１１４ａ、１１４ｂとの対応部位に貫通孔１１５が形成され、連通されるようになっている。
また、この絶縁板１１２は、絶縁性は勿論、弾力性と気密性に優れた材質が好適である。

従って、電解槽１００は、絶縁板１１２を介在し、左右から電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂを合体させた後、結合孔１１４ａ、１１４ｂと貫通孔１１５にボルト１１６を進入させ、反対側でナット１１７を締結して結合する。

この時、金属製ボルト１１６とナット１１７によって左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの絶縁が破壊されるのを防ぐために、ボルト１１６側においては連通する結合孔１１４ａ、１１４ｂと貫通孔１１５に耐熱絶縁性の絶縁ブッシング１１８を挿入した状態でボルト１１６を進入させて貫通させ、ナット１１７側においては耐熱絶縁性の絶縁ワッシャー１１９を介在した状態でナット１１７を締結する。

このように、左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂの間に絶縁板１１２を介在させ、合体された電解槽１００の上部には、内部において発生した水素と酸素との混合ガスを排出するためのガス排出口１２０ａと、手動で給水する場合や電解槽掃除の場合に使われる手動給水口兼電解槽掃除口１２１ａ及び電解槽内部において異常圧力が発生した時、作動する安全弁１２２ａが設けられている。

この安全弁１２２ａは、一定圧力で作動するように設定されており、電解槽内部の圧力が動作範囲を超過して危険水位に到達すると、開放され、水素と酸素との混合ガスを外部へ排出して圧力を降下させる役割をする。

また、電解槽１００には、電気分解によって消費される水の供給を受けるための給水口（未図示）が設けられている。この給水口は未図示の自動給水タンクと連結され、自動給水タンクから自動的に水の供給を受けることになる。

さらに、電解槽１００には、使用者が電解液の水位を目認できる水位計１２３ａが設けられており、電解槽１００の掃除や電解液交換の際、電解液を排出するためのドレインバルブ１２４ａが設けられている。

前述したとおり、電解槽１００は、左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂが互いに絶縁されており、陽極板の機能をする電解槽ケース１１０ａには陽極電源が連結され、陰極板の機能をする電解槽ケース１１０ｂには陰極電源が連結されるようになっている。また、これらの陽極電源と陰極電源を連結するために、左右の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂにはそれぞれ電源入力端子１２５ａ、１２５ｂが設けられている。

また、電解槽１００には、電解槽温度感知センサー（未図示）が設けられ、電解槽の温度が一定温度以上に上昇すると、冷却ファン（未図示）が自動的に作動して電解槽１００を冷却させることになる。さらに、電解槽１００の温度が設定温度以上に過熱すると、自動的に作動して電解槽１００への電源供給を遮断することになる。

左右両側の電解槽ケース１１０ａ、１１０ｂが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１２６ａが配列されている。電極板１２６ａの上部には発生した水素と酸素との混合ガスが流動できるようにガス通気孔１２６ｂが形成されており、下部には電解液が流動できるように通水孔１２６ｃが形成されている。

これらの電極板１２６ａと電解室内部の左右及び上下を絶縁するための分離型の石系絶縁部材１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄが設けられており、さらに、複数の電極板の間隔維持及び絶縁のために四角形の中空が形成されている一体型の石系絶縁部材１２８が設けられている。

図３に示すように、分離型の石系絶縁部材１２７ｃには、電解槽ケースの上部側に形成されたガス排出口１２０ａ、手動給水口兼電解槽掃除口１２１ａ、安全弁１２２ａと連結されるガス排出口連通孔１２０ｂ、手動給水口兼電解槽掃除口連通孔１２１ｂ、安全弁連通孔１２２ｂが穿孔されている。

四角形の中空が形成されている一体型の石系絶縁部材１２８にも上記のガス排出口連通孔１２０ｂ、手動給水口兼電解槽掃除口連通孔１２１ｂ、安全弁連通孔１２２ｂと同じ位置に同じ目的の連通孔１２０ｃ、１２１ｃ、１２２ｃが穿孔されている。これらの孔らを通じて電極板相互間の給水が可能であり、また生成生産された混合ガスの排出を可能とする。

また、分離型の石系絶縁部材１２７ａと一体型の石系絶縁部材１２８には水位計１２３ａとドレインバルブ１２４ａとの連通孔１２３ｂ、１２３ｃと１２４ｂ、１２４ｃが穿孔されている。

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、本考案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、本考案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。

本考案の水素・酸素混合ガス発生装置によって生産された水素と酸素との混合ガスは、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、有毒性廃棄物焼却、水素と酸素との混合ガス温風器、水素と酸素との混合ガスボイラー、水素と酸素との混合ガス加熱炉、水素と酸素との混合ガス焼却炉、水素と酸素との混合ガス炭化装置、水素と酸素との混合ガス熔融炉等のための燃料供給装置としても幅広く使用できる。また、他の燃料との併用も可能である。

本考案の水素酸素混合ガス発生装置の組立斜視図である。本考案の水素酸素混合ガス発生装置の分解斜視図である。本考案の主要部の分解斜視図である。図１のＡ−Ａ線の断面図である。

符号の説明

１００：電解槽
１１０ａ、１１０ｂ：電解槽ケース
１１１ａ、１１１ｂ：装着掛け
１１２：絶縁板
１１３ａ、１１３ｂ：結合板
１１４ａ、１１４ｂ：結合孔
１１５：貫通孔
１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄ：分離型の石系絶縁部材
１２８：一体型の石系絶縁部材

Claims

電解室を設けるために縁に結合孔が形成されている結合板を持つ左右一対の電解槽ケースと、電極板と電解室内部の左右及び上下を絶縁するための分離型の石系絶縁部材と、複数の電極板の間隔維持及び絶縁のために四角形の中空が形成されている一体型の石系絶縁部材とを有することを特徴とする水素酸素混合ガス発生装置。
絶縁板を介在して左右一対の電解槽ケースを密着合体することによって内部に電解室を形成し、その電解室の一定高さまでに電解液を注水して左右の電解槽ケースに設けられている電源入力端子にそれぞれ陽・陰直流電源を印加して水素と酸素との混合ガスを生成して出力することを特徴とし、電解室の内部の複数の電極板を熱に強い石系の絶縁部材で絶縁することによって、長時間連続運転ができることを特徴とする水素酸素混合ガス発生装置。