JPH0892780A - 水電解ガス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水電解ガス発生装置を簡便な構造とし、水電
解ガスと富化混合ガスを安全で、高い信頼性をもって得
る。 【構成】 アルカリ水溶液の電解器１は冷却器２を介し
て消泡器３に接続されている。消泡器３では、電解器１
で発生した酸水素ガスに随伴する泡を分離する。泡凝縮
液は循環パイプ６から電解器１に循環する。脱泡された
酸水素ガスは消泡器３に並列に接続された富化器７と水
槽８を通り、富化器７からはガソリン等で富化された富
化混合ガスが、水槽８からは酸水素ガスがそれぞれバー
ナー１０に供給される。各ライン毎にガス弁１１、１１
ａと逆止弁付のドライシール１２、１２ａを備え、逆火
と爆風を防止している。電解器１には制御ブロック１３
を設けて、電解電流、圧力、温度を適正に制御または監
視している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水電解ガス発生装置、
特にアルカリ水溶液を電解し、発生するガスを金属の切
断、溶接、蝋接など、各種の材料を火炎加工するのに用
いる水電解ガス発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水を電解してガスを発生させ、発生した
ガスを溶接、切断などの火炎加工に利用する装置はすで
に知られている。

【０００３】ソビエト連邦共和国発明者証第１，６９
９，７３３号により周知の水電解ガス発生装置は、水
槽、ガス乾燥器、安全弁、ドライシール、及び混合ガス
調節器を介して、ガスバーナーに接続された水電解ガス
発生器を持っている。混合ガス調節器は、ガス乾燥器と
安全弁の間に設置されており、フレキシブルガス管を有
する。また、この混合ガス調節器は内部にフロートの付
いた容器になっており、フレキシブルガス管ラインの一
端は容器の導入口接続部に固定され、他端はフロートに
接続されている。容器は９０度角まで回転できるように
なっている。

【０００４】ソビエト連邦共和国発明者証第１，６９
９，７３４号により周知のガス切断、ガス溶接用水電解
ガス発生装置は、出力が電解器に接続され、制御可能な
整流器を有する電源ブロックと、ガスバーナーに接続さ
れているパイプとを装備している。この水電解ガス発生
装置は、圧力センサー、電流センサ、制御ブロック及び
一次比較回路を備えている。圧力センサの出力は制御ブ
ロックの一次入力に接続され、制御ブロックの出力は電
解器の電流を直列に制御可能な整流器に接続されてい
る。電流センサの出力は、一次比較回路を介して制御ブ
ロックの二次側に接続されている。圧力センサと制御ブ
ロックの電源入力は電源ブロックに接続されいる。水電
解ガス発生装置は補足的に二次、三次の比較回路並びに
一致回路を持っている。一方、パイプには制御弁が付い
ている。二次比較回路の入力は圧力センサーに接続さ
れ、三次比較回路の入力は制御可能な整流器の出力に接
続されている。比較回路の出力は一致回路に接続され、
一致回路の出力は制御弁につながっている。

【０００５】ソビエト連邦共和国発明者証第１，８１
５，０５２号により周知の水電解ガス発生装置は、水分
離器、水槽、ガス乾燥器及び混合器を介して、ガスバー
ナーに接続された水電解ガス発生器を持っている。水分
離器は気密容器でできており、容器の軸方向にそって設
けられた導入口と、容器の上壁に固定された排出管と、
容器の底部に位置するドレイン管を備えている。開口端
部が底に向いている導入口には、容器全高にわたって孔
の開いた邪魔板が取り付けられており、ドレイン管はパ
イプラインを介して水電解ガス発生器に連結されてい
る。

【０００６】しかしながら、これらの水電解ガス発生装
置にはいくつかの欠点がある。水槽に入ってくる電解器
で生成した酸水素ガスは、通常電解液で生じる多量の泡
を随伴しており、これを除くことができない。混合器か
らでる混合ガスの成分と流出量の調整ができない。混合
器から乾燥した混合ガスが放出される保証はないのでシ
ステム内にガス乾燥器の付設が不可欠である。逆止弁と
ドライシールが別体で構成されているため、構造が複雑
で作動の信頼性に欠ける。水電解ガス発生器の電解電
流、電解器内のガス圧及び温度の制御システムが完備さ
れていない。

【０００７】本発明は、前記のごとき問題点を解決した
もので、各種材料の火炎加工に適した酸水素ガスと、酸
水素ガスを富化した混合ガスとを得ることのできる安全
で、作動信頼性の高い水電解ガス発生装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成した本発
明の水電解ガス発生装置は、水を電解して酸水素ガスを
発生させる電解器と、電解器に冷却器を介して接続され
た酸水素ガスの消泡器と、消泡器に接続された酸水素ガ
スの富化器と、富化器と並列に消泡器に連結された水槽
と、富化器及び水槽の各々に連結されたバーナーと、富
化器とバーナー及び水槽とバーナーの間に各々設けられ
たガス弁と、富化器のガス弁とバーナー及び水槽のガス
弁とバーナー間に各々設けられた逆止弁付きドライシー
ルと、電解器の電解電流、電解器内の圧力及び温度を制
御または監視する制御ブロックとからなることを特徴と
している。

【０００９】本発明の電解器は、特に限定されるもので
はなく、アルカリ水溶液を電解して酸素と水素を発生す
る通常の電解器を使用できる。冷却器には、フィン付き
の冷却器を用いる。電解器と冷却器、消泡器と富化器、
消泡器と水槽は、いずれもフレキシブルガス管で連結さ
れている。富化器とバーナー及び水槽とバーナーの間も
フレキシブル管で接続されている。

【００１０】消泡器は、容器の側部に設けられた電解器
からの酸水素ガスの導入口と、容器の上部に設けられた
富化器への排出口および水槽への排出口と、導入口と各
排出口の間に設けられた脱泡フィルターと、容器の上部
に設けられた安全弁及び補液口と、容器の下部に設けら
れた電解器への循環パイプとからなり、電解器から送ら
れてきた酸水素ガスを脱泡フィルターを介して各排出口
へと導出するようにしてある。

【００１１】富化器は、下部に酸水素ガスの導入口を、
上部に排出口を設けて、酸水素ガスが水層及び富化剤層
を通る構造であればよいが、二重槽にして、内槽の上面
に消泡器からの消泡ずみ酸水素ガスの導入口を設け、下
部側壁の一方に酸水素ガスの噴出孔を設け、外槽内に水
を張り、水層の上に富化剤層を設け、内槽下部の噴出孔
とは反対側の外槽上面にバーナーへの排出口を設けて、
噴出孔から出る消泡器からの酸水素ガスを水層及び富化
剤層を通し、富化ガスにして排出口へと導出するのが望
ましい。富化剤としては、炭化水素化合物、好ましくは
ガソリン、イソオクタン及びパラキシレンのひとつを単
独で使用する。

【００１２】水槽は、下部に酸水素ガスの導入口を、上
部に排出口を設けて、酸水素ガスが水層を通る構造であ
ればよいが、富化器同様に内槽の上面に消泡器からの消
泡ずみ酸水素ガスの導入口を設け、下部側壁の一方に酸
水素ガスの噴出孔を設け、外槽内に水を張り、内槽の下
部噴出孔とは反対側の外槽上面にバーナーへの排出口を
設けて、噴出孔から出る消泡器からの酸水素ガスを水層
を通して排出口へと導出するのが望ましい。

【００１３】制御ブロックは、電源ブロック、制御回
路、整流ブロック、電流センサー、安定化ブロック、制
御器からなる電解電流の安定化制御システムを有する。
これにより電流センサーの検知情報を安定化ブロックを
介して制御ブロックにフィードバックし、電源ブロック
から電解器への給電量を制御するようにしている。また
制御ブロックは電気接続ゲージを有し、電解器内の圧力
が規定値以上になると電気接続ゲージが制御回路に信号
を伝え、制御回路をオフにし給電を中断するようにして
いる。さらに制御ブロックは過熱チェック用の温度セン
サーを有し、電解器内の温度が規定値を超えると温度セ
ンサーが制御回路に信号を伝え、アラームをオンするよ
うにしている。

【００１４】

【作用】本発明の水電解ガス発生装置では、電解器と富
化器及び水槽との間に設けた消泡器が、酸水素ガスに随
伴する電解液の泡を効率よく除去する。消泡器の安全弁
により、含泡酸水素混合ガスの圧力上昇時における電解
器の作動安定性を保持する。消泡器から水槽と富化器に
並列に分岐してバーナーに連結し、分岐連結管に独立し
てガス弁を取り付けることにより、富化器及び水槽から
の酸水素ガスの混合量を自在に調節して、各種材料の火
炎加工に応じた所望の温度のガス炎を得ることができ
る。富化器において内槽の噴出孔と外槽の排出口を正反
対に設けることにより、混合富化ガスは著しく乾燥し、
ガス乾燥器の付設を省いている。バーナーのドライシー
ルと逆止弁を一体化し、装置の構成を簡略化するととも
に、この逆止弁付きドライシールをバーナーと富化器及
び水槽の間に設けることで、火炎の遮断及び爆風の消去
という二つの機能を奏する。加えて、富化器と水槽の水
層による逆火防止機能により一層安全となる。電解器の
信頼性は電解器の電流センサー、過圧チェック用の電気
接続ゲージ、過熱チェック用の温度センサーからの信号
を処理する制御ブロックにより、電解器の電解電流、電
解器内の圧力、温度を制御または監視することで、確実
に達成される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の水電解ガス発生装置の一例を
示すもので、アルカリ水溶液の電解器１は、フレキシブ
ル管を介して冷却器２に接続されている。冷却器２はフ
レキシブル管を介して消泡器３に接続されている。消泡
器３は、圧力調整用の安全弁４とアルカリ溶液の補液口
５及び電解器１への循環パイプ６を備えている。補液口
５は電解器１にアルカリ溶液を補給するのに使用する。
電解器に対する水専用の補液口５ａは、電解器１と冷却
器２を接続するフレキシブル管に三叉管を介して接続さ
れている。消泡器３には、富化器７と水槽８がフレキシ
ブル管を介して並列に接続されている。富化器７には水
と炭化水素化合物、例えばガソリンが充たし、水槽８に
は水を張ってある。９は富化器７の補給口で、９ａは水
槽８の補給口である。富化器７と水槽８は２本のフレキ
シブル管を介して別々にバーナー１０に接続されてい
る。２本のフレキシブル管には、富化ガスと酸水素ガス
を独立して制御できるように、各々のガス弁１１、１１
ａを設けてある。各ガス弁１１、１１ａとバーナー１０
間には、逆火の遮断及び爆風の抑制のために、逆止弁付
きドライシール１２、１２ａを取り付けてある。１３は
電解器１の制御ブロックである。電解電流、電解器内の
圧力及び温度を適正に制御または監視するため、電解器
１には温度センサー１４、電流センサー３４、圧力検知
用の電気接続ゲージ１５を備えている。１６はファン、
１７、１７ａ、及び１７ｂは、それぞれドレインであ
る。

【００１６】図２は図１の消泡器３の一例を示すもの
で、容器の内側に脱泡フィルター１８を備えている。脱
泡フィルター１８より下方の側壁には冷却器２からの導
入口１９を設け、上方の上面には富化器７への排出口２
０と水槽８への排出口２０ａを併設してある。

【００１７】図３は図１の富化器７と水槽８に使用する
二重槽を示すもので、外槽２２とこれと同心の内槽２３
とからなる。内槽２３の上面に消泡器３からの導入口２
４、を設け、下部周壁の一方の側に導入された酸水素ガ
スの噴出孔２５を設ける。外槽２２の前記噴出孔２５と
は反対側の上面には排出口２６を設ける。富化器７の場
合は、外槽２２内に水層２８と富化剤層２９を設け、水
槽８の場合は、外槽２２内に水層２８のみを設ける。２
７は液面計である。

【００１８】図４は図１の制御ブロック１３を構成する
各要素を示すもので、電源３０に接続された電源ブロッ
ク３１、制御回路３２、整流ブロック３３、電流センサ
ー３４、電気接続ゲージ１５、電解電流の安定化ブロッ
ク３５、電流制御器３６、過熱チェック用の温度センサ
ー１４とからなり、電解器１の電解電流を制御するシス
テムと、電解器１内の圧力を制御するシステムと、電解
器１内の温度を監視するシステムの三系統から構成され
ている。電解電流制御システムは、制御ブロック１３の
始動で、電源３０から電源ブロック３１、制御回路３
２、整流ブロック３３、電流センサー３４を通って電解
器１に給電されている電流を、電流センサー３４で検知
し、検知した給電量を安定化ブロック１６を通って制御
回路にフィードバックし、設定値を維持するように制御
する。電解器１内のガス圧制御システムは電気接続ゲー
ジ１５を備え、電解器内の圧力を電気接続ゲージ１５で
検知し、制御回路３２に伝達フィードバックして、圧力
が設定値を超えると制御回路３２をオフにし、正常値に
戻るまで給電を中断する。電解器１内の温度監視システ
ムは温度センサー１４を備え、電解器１内の温度を温度
センサー１４で検知して、制御回路３２にフィードバッ
クして、設定値を超えるとアラームをオンにする。

【００１９】以上のように構成された本発明の水電解ガ
ス発生装置は、以下のように作動して、金属の溶接、切
断等各種の材料の火炎加工に必要な所望の温度の酸水素
ガスを安定して得る。

【００２０】電解器１で苛性ソーダ溶液を含む水を電解
すると、酸素及び水素ガスが生成する。生成した酸水素
ガスは、冷却器２で冷却されて電解液の泡を随伴したま
ま消泡器３に入る。消泡器３の脱泡フィルター１８で酸
水素ガスと泡が分離され、酸水素ガスは富化器７と水槽
８に導入される。分離された泡は凝縮液２１となり、循
環パイプ６を通り電解器１に返される。富化器７では、
酸水素ガスが水層２８と富化剤層２９をとおり、蒸発し
た富化剤例えばガソリンと混ざって、発熱量の高い富化
ガスとなり、バーナー１０に達する。富化ガスは、酸素
と水素と炭化水素化合物との混合ガスである。一方、水
槽８では水層２８通って、電解器１で発生した酸素と水
素の混合ガスのままバーナー１０に達する。水電解ガス
発生装置全体に対しては、図１に示すようにファン１６
で風を送り冷却している。電解器１及び消泡器３の廃液
はドレイン１７から、富化器７と水槽８の廃液はドレイ
ン１７ａ、１７ｂから抜き取る。

【００２１】電解器１に対するアルカリ溶液の補給は、
消泡器３の補液口５から行う。補給されたアルカリ液
は、凝縮液２１とともに循環パイプ６を通って電解器１
にいたる。電解器１に対する水の補給は、補液口５から
行ってもよいが、アルカリ溶液と混ざりにくいので、補
液口５ａから行うのが望ましい。富化器７の富化剤及び
水、水槽８の水の残量は、液面計２７で監視し、補給は
補給口９および補給口９ａからそれぞれ行う。ガソリ
ン、イソオクタン、パラキシレン等の富化剤は、蒸発し
て酸水素ガスに同伴し多量に消費されるので、補給を怠
らないようにする。富化器７及び水槽８からバーナー１
０に供給される富化ガス及び酸水素ガスの流量は、火炎
加工の目的、材料に応じて所望の発熱量が得られるよう
に、ガス弁１１、１１ａで個別的に制御する。バーナー
１０の逆火の遮断及び爆風の消去は、逆止弁付きドライ
シール１２、１２ａでライン毎に行う。富化器７及び水
槽８の水層２８も、水シールとしての逆火防止機能を持
つ。電解器１の制御は、制御ブロック１３の三系統のシ
ステムにより行う。電解電流は電源３０に接続された電
源ブロック３１、制御回路３２、整流ブロック３３、電
流センサー３４を通って電解器１に流れているが、定電
圧で電解を行う場合には、電解電流は電解器１内の温度
上昇、電解液の濃度変化等による内部抵抗の変化で変わ
り、それに応じて発生ガス量が変わるので、電流センサ
ー３４の信号を安定化回路３５を介して制御回路３２に
フィードバックし、電解電流を設定値に維持する。電解
器１内のガス圧は電気接続ゲージ１５で検知し、制御回
路３２で設定値内に制御する。即ち設定電流で生じる一
定のガス発生量に対してガス使用量が少ないとガス圧が
上昇し、設定値の上限に達するとリミッターの働きで制
御回路３２をオフにし給電を中断し、ガス圧が下って正
常値に戻れば自動的に制御回路３２をオンし給電を再開
する。逆にガス発生量より使用量が多い場合はガス圧が
減じ、設定値の下限に達すると警報が鳴り、作業の続行
不可を作業者に知らせる。作業を続行するには手動で電
流制御器３６を高い電流値に再設定する。電解器１内の
温度は、過熱チェック用の温度センサー１４で検知し、
温度センサー１４の信号を制御回路３２に伝達して、設
定値を超えると、アラームをオンにして警報を鳴らし作
業者に知らせる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の水電解ガス発生装置は下記の効
果を奏し、主として高温を必要とする金属の切断、溶
接、蝋接等の火炎加工のガス炎発生装置として好適であ
る。 （１）．消泡器を設けることで、電解器から酸水素ガス
に随伴する泡を効率よく除去している （２）．消泡器に安全弁を設けることで、圧力上昇時に
おける電解器の作動安定性を確保している。 （３）．富化器と水槽を消泡器及びバーナーに並列に接
続し、各ラインごとにガス弁を設けて、富化ガスと酸水
素ガスを独立して制御することにより、被加工材料の種
類、加工の目的に応じた発熱量の可燃ガスを容易に得る
ことができる。 （４）．富化器から乾燥した富化ガスがでるので、ガス
の乾燥器を特設する必要がない。 （５）．逆止弁とドライシールを一体に構成した逆止弁
付きドライシールの使用により、一つのユニットで逆火
防止と爆風消去の二つの機能を奏し、装置の簡略化と安
全性を高めている。 （６）．制御ブロックで、電解器の電解電流、圧力、温
度を制御または監視し、装置の信頼性を保証している。

【図面の簡単な説明】

【図１】水電解ガス発生装置の概略を示す模式図であ
る。

【図２】図１の消泡器を示す断面図である。

【図３】図１の富化器及び水槽に使用する二重槽を示す
断面図である。

【図４】図１の制御ブロックの構成を示すブロックダイ
ヤグラムである。

【符号の説明】

１……電解器 ２……冷却器 ３……消泡器 ４……安全弁 ５、５ａ……補液口 ６……循環パイプ ７……富化器 ８……水槽 ９、９ａ……補給口 １０……バーナー １１、１１ａ……ガス弁 １２、１２ａ……ドライシール １３……制御ブロック １４……温度センサー １５……電気接続ゲージ １６……ファン １７、１７ａ、１７ｂ……ドレイン １８……脱泡フィルター １９……導入口 ２０、２０ａ……排出口 ２１……凝縮液 ２２……外槽 ２３……内槽 ２４……導入口 ２５……噴出口 ２６……排出口 ２７……液面計 ２８……水層 ２９……富化剤層 ３０……電源 ３１……電源ブロック ３２……制御回路 ３３……整流ブロック ３４……電流センサー ３５……安定化回路 ３６……電流制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フロモフ ワシリイ ニコラエビチ ロシア連邦 680035 ハバロフスク市 ウ ーリツァ ボンダリ ６−308 (72)発明者 シャイキン ウラジミル アンドレエビチ ロシア連邦 680033 ハバロフスク市 ウ ーリツァ チホオケアンスカヤ 192−64 (72)発明者 ソコロフ アナトリィ アレクセエビチ ロシア連邦 680033 ハバロフスク市 ウ ーリツァ チホオケアンスカヤ 174−４ (72)発明者 ソロカ ワレリィ ニコラエビチ ロシア連邦 680000 ハバロフスク市 ウ ーリツァ ザパリン 59−87 (72)発明者 ジンキン セルゲィ アナトリエビチ ロシア連邦 680054 ハバロフスク市 ウ ーリツァ ストレリニコフ 20−21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を電解して酸水素ガスを発生する電解
   器と、電解器に冷却器を介して接続された酸水素ガスの
   消泡器と、消泡器に接続された酸水素ガスの富化器と、
   富化器と並列に消泡器に連結された水槽と、富化器及び
   水槽の各々に連結されたバーナーと、富化器とバーナー
   及び水槽とバーナーの間に各々設けられたガス弁と、富
   化器のガス弁とバーナー及び水槽のガス弁とバーナー間
   に各々設けられた逆止弁付きドライシールと、電解器の
   電解電流、圧力及び温度を制御または監視する制御ブロ
   ックとからなる水電解ガス発生装置。
2. 【請求項２】 消泡器が、容器の側部に設けられた電解
   器からの酸水素ガスの導入口と、容器の上部に設けられ
   た富化器への排出口及び水槽への排出口と、導入口と各
   排出口の間に設けられた脱泡フィルターと、容器の上部
   に設けられた安全弁及び補液口と、容器の下部に設けら
   れた電解器への循環パイプからなり、電解器から送られ
   てきた酸水素ガスを脱泡フィルターを介して各排出口へ
   と導出するようにした請求項１記載の水電解ガス発生装
   置。
3. 【請求項３】 富化器が二重槽からなり、内槽の上面に
   消泡器からの消泡ずみ酸水素ガスの導入口を設け、下部
   側壁の一方に酸水素ガスの噴出孔を設け、外槽内に水を
   張り、水層の上に富化剤層を設け、内槽下部の噴出孔と
   は反対側の外槽上面にバーナーへの排出口を設けて、噴
   出孔から出る消泡器からの酸水素ガスを水層及び富化剤
   層を通し、富化ガスにして排出口へと導出するようにし
   た請求項１記載の水電解ガス発生装置。
4. 【請求項４】 水槽が二重槽からなり、内槽の上面に消
   泡器からの消泡ずみ酸水素ガスの導入口を設け、下部側
   壁の一方に酸水素ガスの噴出孔を設け、外槽内に水を張
   り、内槽の下部噴出孔とは反対側の外槽上面にバーナー
   への排出口を設けて、噴出孔から出る消泡器からの酸水
   素ガスを水層を通して排出口へと導出するようにした請
   求項１記載の水電解ガス発生装置。
5. 【請求項５】 制御ブロックが電源ブロック、制御回
   路、整流ブロック、電流センサー、安定化ブロック及び
   制御器を有し、電流センサーの検知情報を安定化ブロッ
   クを介して制御ブロックに伝え、電源ブロックから電解
   器への給電量を制御するようにした請求項１記載の水電
   解ガス発生装置。
6. 【請求項６】 制御ブロックが電気接続ゲージを有し、
   電解器内の圧力が規定値以上になると、電気接続ゲージ
   が制御回路に信号を伝え、制御回路をオフにして給電を
   中断するようにした請求項１記載の水電解ガス発生装
   置。
7. 【請求項７】 制御ブロックが過熱チェック用の温度セ
   ンサーを有し、電解器内の温度が規定値を超えると、温
   度センサーが制御回路に信号を伝え、アラームをオンに
   するようにした請求項１記載の水電解ガス発生装置。
8. 【請求項８】 富化器に用いる富化剤が、ガソリン、イ
   ソオクタン、及びパラキシレンからなる群から選ばれた
   ひとつである水電解ガス発生装置。