JPH06128780A

JPH06128780A - 水素・酸素混合ガス発生装置

Info

Publication number: JPH06128780A
Application number: JP3256958A
Authority: JP
Inventors: Kou Kuriyano; 香栗屋野
Original assignee: ACE IKEMORI KK; SUMISHO KIDEN HANBAI KK; Seiwa Kogyo KK
Current assignee: ACE IKEMORI KK; SUMISHO KIDEN HANBAI KK; Seiwa Kogyo KK
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 1994-05-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）［目的］互に電気的に断路された複数の円筒状導電性
シリンダを同心上に配置した電解槽を用いて水を電気分
解し、水素・酸素混合ガスを発生させる装置の改良に関
する。［構成］互に電気的に断路された複数の導電性シリン
ダ１４を同心上に配置し、各導電性シリンダ間に画成さ
れる電解チャンバー内で水を電気分解して水素・酸素混
合ガスを発生させるようにした装置において、各導電性
シリンダの上下端に適用されて密閉する上下の取付板１
５，１６を電気絶縁性とし、且内面に導電性シリンダを
分離して受け入れる複数の円形溝２１を同心上に凹設
し、該円形溝内に導電性シリンダの端部をそれぞれ嵌挿
して保持するようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水素・酸素混合ガス
発生装置に関し、更に詳しくは互に電気的に断路された
複数の円筒状導電性シリンダを同心上に配置した電解槽
を用いて水を電気分解し、水素・酸素混合ガスを発生さ
せる装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、互に電気的に断路された複数の円
筒状の導電性シリンダを同心上に配置した電極ユニット
を円筒状のケーシング内に配置し、電極ユニットの中心
に挿入した中心電極に電荷を印加し、各導電性シリンダ
間に電解チャンバーを規定するようにした電解槽は公知
であり、特開昭６３−３０３０８７号公報に開示されて
いる。

【０００３】かかる電解槽は、平板状の電極板を複数並
列した電解槽に比して電解効率が高く、大量の水素・酸
素混合ガスを発生させることが出来るため、大量の可燃
性ガスを必要とする、工業における金属切断、溶接、加
熱操作、ロー付け作業等のガス供給源として有益なもの
である。

【０００４】しかしながら、かかる電解槽を実際に工業
用に用いるには、いまだ解決しなければならないいくつ
かの問題点が存しており、実用に供することが出来なか
った。問題点の１つは、発生した混合ガスの温度が高
く、この高温のガスにガスの流過によりガス流路に帯電
した静電気がスパーク引火してガス爆発が生じ、装置が
損傷してしまうことであった。又、発生した混合ガス中
には、アルカリミスト、水分、不純物、或いは金属スラ
ッジ等が含まれており、混合ガスを使用するにはこれら
アルカリミスト、水分、不純物及び金属スラッジ等を効
率よく除去しなければならなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、互いに電
気的に断路された複数の円筒状導電性シリンダを同心上
に配置した電極ユニットを含む水素・酸素混合ガス発生
装置にみられる前述した問題点を解決し、実用に供し得
る装置を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明が採った手段は、互に電気的に断路され
た複数の導電性シリンダを同心上に配置し、各導電性シ
リンダ間に画成される電解チャンバー内で水を電気分解
して水素・酸素混合ガスを発生させるようにした装置に
おいて、各導電性シリンダの上下端に適用されて密閉す
る上下の取付板を電気絶縁性とし、且内面に導電性シリ
ンダを分離して受け入れる複数の円形溝を同心上に凹設
し、該円形溝内に導電性シリンダの端部をそれぞれ嵌挿
して保持するようにしたことを特徴とする。

【０００７】又、第２の発明が採った手段は、互に電気
的に断路された複数の導電性シリンダを同心上に配置
し、各導電性シリンダ間に画成される電解チャンバー内
で水を電気分解して水素・酸素混合ガスを発生させるよ
うにした装置において、導電性シリンダ及び電解チャン
バーを含む電解セルと水ボトルとをガスチューブで接続
し、電解セルで発生した混合ガスを水中にバブリングさ
せるようにしたことを特徴とする。

【０００８】又、第３の発明が採った手段は、互に電気
的に断路された複数の導電性シリンダを同心上に配置
し、各導電性シリンダ間に画成される電解チャンバー内
で水を電気分解して水素・酸素混合ガスを発生させるよ
うにした装置において、発生した混合ガスを系統に沿っ
て送給するガスチューブを電気絶縁性の材料で形成し、
該ガスチューブの外周面に帯電防止用導電性繊維を巻装
したことを特徴とする。

【０００９】又、第４の発明が採った手段は、互に電気
的に断路された複数の導電性シリンダを同心上に配置
し、各導電性シリンダ間に画成される電解チャンバー内
で水を電気分解して水素・酸素混合ガスを発生させるよ
うにした装置において、発生した混合ガスを送給する回
路の任意の個所に回路内に発生する瞬間的な異常圧力で
破裂する破裂板を配したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】電解セルに水ボトルを連結し、発生したガス
を水中にバブリングさせつつ通過させるようにしてある
ので、ガスの冷却、アルカリミスト、水分、不純物及び
金属スラッジ等の除去を効果的に行うことが出来、クリ
ーンなガスを得ることが出来る。したがって、ガスチュ
ーブ等のガス回路に配された各種機器の内面に金属スラ
ッジが付着して来るのを防止することが可能となる。

【００１１】電解セルで発生した高温のガスを先ず、水
中に通過させることによりガスを冷却すると共に、高温
のために多く含まれていた水分が冷却により除去され
る。更にアルカリミストが水中溶解して除去される。ガ
スの冷却及びアルカリミストの溶解、除去は水中にバブ
リングさせる気泡を出来るだけ細かい気泡とすると共に
通過時間を長くすることによって、より効率的に達成さ
れる。

【００１２】電解セルは、電気的に絶縁されなければな
らない関係上、電解セルに接続されるガス流路は金属チ
ューブとすることが出来ず、電気絶縁性チューブとしな
ければならない。このため、チューブを流過するガスと
の接触によりガス流路に静電気が帯電し、ガスチュー
ブ、その他機器等の内面に付着した金属スラッジにスパ
ークして内破を惹起しているが、帯電防止用導電性繊維
をガスチューブの外面に巻装してチューブに帯電する静
電気を大気中に放電させるようにしてあるので、前記金
属スラッジの除去されたクリーンなガスの流れによるガ
スチューブ、その他の機器の内面の金属スラッジの不存
在と併せて、静電気によるトラブルの発生が防止され
る。

【００１３】水滴分離器に異常圧力で破裂する破裂板を
取り付け、回路内に瞬間的に異常圧力が発生したとき、
破裂板を破裂させて異常圧力を逃出させるようにしてあ
るので、装置を守ることが出来る。

【００１４】

【発明の効果】この発明によれば、発生ガスの冷却、ア
ルカリミスト、水分及び金属スラッジの除去、静電気の
帯電防止等を効果的に達成することが出来、実用化を達
成することが出来る。

【００１５】

【実施例】以下に図面を参照しつつ、この発明の好まし
い実施例を詳細に説明する。図１〜７を参照して、図に
おいて(１)は方形箱状に形成され、上面４隅に吊上用フ
ック(２)を、下面にキャスター(３)を備えた機体であ
り、内部に電解セル(４)、水ボトル(５)、ガス安定器
(６)、水滴分離器(７)、電気トランスを含む電気制御部
(８)等が配設される。

【００１６】図８〜１５に示すように、電解セル(４)
は、機体(１)に電気的に絶縁されつつ取り付けられた円
筒状のケーシング(９)を含み、該ケーシング(９)の上面
はボルト(10)で締着された蓋板(11)で開閉自在とされ、
内部に挿入される電極ユニット(12)を抜き挿し可能とし
ている。ケーシング(９)の外周面には複数の放熱フィン
(13)が取り付けられる。該放熱フィン(13)は図示の如き
円周方向に延びるものに限られず、軸方向に延びる形状
のものであっても良い。

【００１７】電極ユニット(12)は、同心上に配置した複
数の円筒状の導電性シリンダ(14)と、該導電性シリンダ
(14)の上下端に適用され、各導電性シリンダ(14)を所定
の間隔を存して同心上に保持すると共に、導電性シリン
ダ(14)の上下を密閉する電気絶縁性の取付板(15)(16)、
並びに導電性シリンダ(14)の中心を貫通して挿入された
円筒状の中心電極(17)とから構成される。導電性シリン
ダ(14)は、図１５に示すように、中心から段階的に直径
を大きくした複数本の導電性シリンダを同心上に配置
し、各導電性シリンダ(14)間に電解チャンバー(18)が画
成される。図示の実施例にあっては６本の導電性シリン
ダ(14)が同心上に配置されている。各導電性シリンダ(1
4)の上下端にはそれぞれ直径方向位置にスリット(19)(2
0)が切り込まれており、上部スリット(19)は電解チャン
バー(18)内に発生したガスを外方へ導くための通路であ
り、発生するガス量に比例して外径方向に向かって徐々
にその開口面積が増加するようにスリット(19)の長さが
設定されていると共に、図１２に示すように隣接する導
電性シリンダ(14)に形成されたスリット(19)は互に９０
°直交するように配設されている。導電性シリンダ(14)
の下部に形成されたスリット(20)は、各電解チャンバー
(18)内の液レベルを均等にするために、各電解チャンバ
ー(18)を互に連通している。導電性シリンダ(14)は電解
による素材の溶出によってスラッジが電解セル内に沈積
して隣接する導電性シリンダが互に電気的に短絡して来
るのを防止するために、例えば、ステンレススティー
ル、鉄等の導電性材料の素地にニッケルメッキを施した
ものが好ましいが、コストを考慮しなければ全体をニッ
ケルで形成したものが最も良い。

【００１８】導電性シリンダ(14)の上下端に適用される
取付板(15)(16)は、円板状の部材であり、図９、１０に
示すように外面を山形とし、内面に導電性シリンダ(14)
の径と数に対応する円形の溝(21)が同心上に凹設され、
該円形溝(21)内に各導電性シリンダ(14)の上下端をそれ
ぞれ嵌合して、導電性シリンダ(14)を互に所定の間隔を
保って支持すると共に、導電性シリンダ(14)の上下端を
それぞれ密閉する。取付板(15)(16)は電気絶縁性で且電
解液に腐触されない材質、好ましくはテフロンで形成さ
れる。上部取付板(15)の中心には中心電極(17)の上部(2
2)が挿入され、上方から螺挿された締結ボルト(23)によ
り結合される。該締結ボルト(23)は、電気絶縁性で且電
解液に腐触されない材質、例えば長繊維のガラス繊維を
含有したＦＲＰから成る。又、下部取付板(16)の中心に
は中心電極(17)の下部(24)が貫通している。該電極下部
(24)は更にケーシング(９)の底壁(9')をも貫通して外部
に延び出しており、前記電気制御部(８)の出力端に連結
可能とされている。電極下部(24)にはケーシング(９)外
から挿入されるテフロンの如き電気絶縁性のブッシュ(2
5)がパッキン(26)を介挿しつつ螺着され、更に締付ナッ
ト(27)がワッシャ(28)を介挿しつつ螺着されて、締め付
けられている。

【００１９】上下取付板(15)(16)はケーシング(９)の内
径より若干小さい外径を有し、前記のようにして取り付
けられることにより、複数の導電性シリンダ(14)は互に
電気的に断路されると共に、ケーシング(９)とも電気的
に断路される。上部取付板(15)の上面には十字形の揺れ
止め板(29)が締結ボルト(23)で取り付けられる。該揺れ
止め板(29)はケーシング(９)の内径と一致する外径を有
し、ケーシング(９)内において上部を自由とされた電極
ユニット(12)がケーシング(９)内で揺動するのを防止し
ている。

【００２０】ケーシング(９)は電極ユニット(12)よりも
大きい軸方向長さを有しており、内装された電極ユニッ
ト(12)の上方に電解液とガスを貯める充分な空間が存在
している。ケーシング(９)内には予め電解液が貯められ
ており、電解作動により電解液が消費されるにしたがっ
て、電解補充液、例えば水が随時補給されてケーシング
(９)内の電解液レベルは一定に保持されている。電解液
レベルは、電解セル(４)の側部に隣接して配置されたレ
ベルスイッチ(30)で調整されており、低レベルにおいて
も電極ユニット(12)は電解液面から露出しない。図３、
４に示すように、レベルスイッチ(30)で作動されるポン
プ(31)を介して電解補充液タンク(32)からケーシング
(９)内に電解補充液が補給される。ポンプ(31)とケーシ
ング(９)を接続する電解補充液供給用のチューブ(33)
は、ケーシング(９)の底面ではなく側面下部に連結し
て、発生沈下したスラッジがチューブ(33)の連結部に入
り込んで来るのを防止している。チューブ(33)は電解液
による腐触を避けるために、好ましくはテフロンで形成
される。電解セル(４)の組み立ては、ケーシング(９)外
において導電性シリンダ(14)の上下に取付板(15)と揺れ
止め板(29)を締結ボルト(23)で締結した後、ケーシング
(９)内に上方から挿入し、電極下部(24)をケーシング
(９)外に突出させ、ブッシュ(25)、パッキン(26)を挿着
し、締付ナット(27)でケーシング(９)に締め付けて固着
する。その後蓋板(11)をボルト(10)で締結して閉塞す
る。分解はこれと逆に行う。このように、電極ユニット
(12)をケーシング(９)外で組み立てて、ケーシング(９)
内に挿入するようにしてあるので、その組立、分解が容
易となり、点検、保守上便利である。

【００２１】電解セル(４)内に発生した水素・酸素混合
ガスは、ケーシング(９)の蓋板(11)の中央に接続された
ガスチューブ(34)により、水ボトル(５)に導かれ、その
上端から、水ボトル(５)の内底部近くに位置付けられた
散気フィルタ(35)を介して水ボトル(５)内に放出され
る。散気フィルタ(35)はそこから放出される混合ガスの
気泡を出来るだけ細かなものとすると共に、ガス中に含
まれる不純物及び金属スラッジを除去するためのもので
あり、細かい気泡で放出された混合ガスは、水ボトル
(５)内に貯められた純水中をバブリングしながら上昇す
る。水ボトル(５)の縦方向長さを大きくして水中通過時
間を長くすると共に、細かい気泡とすることによって、
混合ガスは充分に冷却されると共に、混合ガス中に含ま
れるアルカリミストが水中に溶出し、ガス中から除去さ
れる。更に混合ガスの冷却により、混合ガス中の水分も
除去され、又金属スラッジの沈澱による除去も考慮され
る。尚、ガスの冷却はかかる水による冷却に限られない
ものであり、例えばクーラー等を用いて強制的に冷却す
ることも可能である。又、アルカリミストの除去は、混
合ガスを酸性液に通過させることによって中和して除去
しても良いであろう。

【００２２】ガスチューブ(34)は内層をポリエチレンと
し、外層をナイロンとした積層ホースが好ましく、ガス
の流速を低く抑制して静電気の発生率を減少させるため
に、例えば１２ｍｍ程度の比較的大径のチューブの使用
が好ましい。ガスチューブ(34)の外周面にはチューブ状
に編成して伸縮自在な帯電防止用導電性繊維が外挿され
る。尚、該帯電防止用導電性繊維は紐状若しくはベルト
状に形成して、ガスチューブ(34)の外周に巻装しても良
い。ガスチューブ(34)に外装された帯電防止用導電性繊
維によりガスチューブ(34)に帯電する静電気が大気中に
放電される。水ボトル(５)内の水レベルは、水ボトル
(５)の側方に隣接して配置されたフロート式のレベルス
イッチ(37)で調節される。水ボトル(５)内をバブリング
して上昇した混合ガスは、ガスチューブ(34)によりガス
安定器(６)に導かれ、ガス安定器(６)内に配置されたフ
ィルタ(38)を通してガス安定器(６)内に貯められ圧力調
整される。ガス安定器(６)で圧力調整された混合ガス
は、次に水滴分離器(７)に導かれ混合ガス中の水分が更
に除去され、その後レギュレータ(39)で所要の使用圧力
に調整されつつ、水封安全器(40)を介してベーパーボト
ル(41)に導かれ、該ベーパボトル(41)において混合ガス
中に炭素を加えカロリー調整される。カロリー調整され
た混合ガスがノズル(42)で使用される。

【００２３】前記水滴分離器(７)には、図１９、２０に
示すような破裂板(43)が取り付けられ、装置のいずれか
の位置で瞬間的な異常圧力が発生したとき、該破裂板(4
3)を破裂させて、異常圧力を逃出させ装置を損傷からガ
ードするようにしてある。破裂板(43)は例えば使用圧力
の３倍程度の異常圧力で破裂するようなステンレス、ア
ルミ、プラスチック等の薄板で構成される。尚、図１、
２、５、６において(44)は、電解セルの温度上昇を防止
するための冷却用ファンである。

【００２４】次に作動について述べる。電解セル(４)の
ケーシング(９)内にアルカリ電解液を所定レベルまで供
給し、中心電極(17)に電圧を印加する。中心電極(17)の
電圧により、各導電性シリンダ(14)の内外面に電圧が発
生し、各導電性シリンダ間の電解チャンバー(18)毎にそ
の内部でそれぞれ水の電気分解が行われ、アルカリミス
トを含んだ水素・酸素混合ガスが発生する。発生した混
合ガスは、図１２に示すように上部のスリット(19)を通
って順次外方へ移動し、最外部の上部スリット(19)から
ケーシング(９)内に出て、ガスチューブ(34)で水ボトル
(５)に送られる。水ボトル(５)で冷却、アルカリミス
ト、水分、不純物及び金属スラッジ等の除去が行われ、
ガス安定器(６)を介して水滴分離器(７)で更に水分の除
去が行われる。その後混合ガスは圧力調整及びカロリー
調整されて、ノズル(42)で使用可能となる。

【図面の簡単な説明】

図１装置の外観斜視図図２装置の外観斜視図図３装置の配置を示す図図４回路図図５装置内の配置を示す平面図図６図５VI−VI線からみた側面図図７図５VII−VII線からみた側面図図８電解セルの断面図図９同要部の拡大断面図図10 同分解斜視図図11 図９X−X線に沿った横断面図図12 図９XI−XI線に沿った横断面図図13 図９XII−XII線に沿った横断面図図14 導電性シリンダを示す斜視図図15 複数の導電性シリンダの配列を示す斜視図図16 水ボトルの縦断面図図17 ガスチューブの取付状態を示す斜視図図18 ガスチューブの取付状態を示す斜視図図19 破裂板を示す斜視図図20 同断面図

【符号の説明】

(１) 機体 (２) 吊上用フック (３) キャスター (４) 電解セル (５) 水ボトル (６) ガス安定器 (７) 水滴分離器 (８) 電気制御部 (９) ケーシング (10) ボルト (11) 蓋板 (12) 電極ユニット (13) 放熱フィン (14) 導電性シリンダ (15) 取付板 (16) 取付板 (17) 中心電極 (18) 電解チャンバー (19) スリット (20) スリット (21) 円形溝 (22) 電極上部 (23) 締結ボルト (24) 電極下部 (25) ブッシュ (26) パッキン (27) 締付ナット (28) ワッシャ (29) 揺れ止め板 (30) レベルスイッチ (31) ポンプ (32) 電解補充液タンク (33) チューブ (34) ガスチューブ (35) 散気フィルタ (36) 導電性繊維 (37) レベルスイッチ (38) フィルタ (39) レギュレータ (40) 水封安全器 (41) ベーパーボトル (42) ノズル (43) 破裂板 (44) 冷却用ファン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互に電気的に断路された複数の導電性シ
リンダを同心上に配置し、各導電性シリンダ間に画成さ
れる電解チャンバー内で水を電気分解して水素・酸素混
合ガスを発生させるようにした装置において、各導電性
シリンダの上下端に適用されて密閉する上下の取付板を
電気絶縁性とし、且内面に導電性シリンダを分離して受
け入れる複数の円形溝を同心上に凹設し、該円形溝内に
導電性シリンダの端部をそれぞれ嵌挿して保持するよう
にしたことを特徴とする水素・酸素混合ガス発生装置。
【請求項２】上部取付板の上面にケーシングの内面に
当接する外径を有する揺れ止め板を固着したことを特徴
とする請求項(１)記載の混合ガス発生装置。
【請求項３】揺れ止め板が十字形をなしていることを
特徴とする請求項(２)記載の水素・酸素混合ガス発生装
置。
【請求項４】互に電気的に断路された複数の導電性シ
リンダを同心上に配置し、各導電性シリンダ間に画成さ
れる電解チャンバー内で水を電気分解して水素・酸素混
合ガスを発生させるようにした装置において、導電性シ
リンダ及び電解チャンバーを含む電解セルと水ボトルと
をガスチューブで接続し、電解セルで発生した混合ガス
を水中にバブリングさせるようにしたことを特徴とする
水素・酸素混合ガス発生装置。
【請求項５】水ボトル内に散気フィルタを配置し、混
合ガスの気泡を細かくして水中に放出するようにしたこ
とを特徴とする請求項(４)記載の水素・酸素混合ガス発
生装置。
【請求項６】互に電気的に断路された複数の導電性シ
リンダを同心上に配置し、各導電性シリンダ間に画成さ
れる電解チャンバー内で水を電気分解して水素・酸素混
合ガスを発生させるようにした装置において、発生した
混合ガスを系統に沿って送給するガスチューブを電気絶
縁性の材料で形成し、該ガスチューブの外周面に帯電防
止用導電性繊維を巻装したことを特徴とする水素・酸素
混合ガス発生装置。
【請求項７】導電性繊維が伸縮自在に編成されたチュ
ーブ状をなしていることを特徴とする請求項(６)記載の
水素・酸素混合ガス発生装置。
【請求項８】導電性繊維が紐状であることを特徴とす
る請求項(６)記載の水素・酸素混合ガス発生装置。
【請求項９】互に電気的に断路された複数の導電性シ
リンダを同心上に配置し、各導電性シリンダ間に画成さ
れる電解チャンバー内で水を電気分解して水素・酸素混
合ガスを発生させるようにした装置において、発生した
混合ガスを送給する回路の任意の個所に回路内に発生す
る瞬間的な異常圧力で破裂する破裂板を配したことを特
徴とする水素・酸素混合ガス発生装置。