JPH09504053A

JPH09504053A - 電解システムの改良

Info

Publication number: JPH09504053A
Application number: JP7508360A
Authority: JP
Inventors: スピロス、スピロ・ロス
Original assignee: ハイドロジェン・テクノロジー・リミテッド
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1997-04-22
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: HUT74703A; CA2171007C; NO960708D0; EP0717790A1; FI961014A; JP3428997B2; US5997283A; WO1995007373A1; DE69431724D1; EE9600047A; ATE227785T1; NO317272B1; CN1683595A; FI961014A0; BR9407412A; HU9600463D0; CN1133619A; DE69431724T2; EP0717790A4; KR100350578B1

Abstract

(57)【要約】水素および酸素ガスを発散する水の電解のためのセル構成を示す。セルユニット１２５は積み重ね構成で、セグメント板１１４、第１の極板(アノード)９０、第２の極板(カソード)９８およびセパレート膜１１６を備える。極板９０および９８の貫通孔１００および１０２に導電性シャフト１２６〜１３１を通すことによって選択的にそれらを接続する。水および電解質は入口１０８および１１０から供給され、極板９０および９８を浸す。上記セパレート膜１１６は通常、隣接するカソードおよびアノード極板９０、９８を、発散した酸素および水素ガスが混合しないように分離する一方、イオン電流の流れは許容する。上記セパレート膜１１６のそれそれの側面における水／電解質差圧を選択的に調整することにより、発散させるガスの混合物を製造することができる。発散するガスは出口１０４および１０６から放出される。

Description

【発明の詳細な説明】電解システムの改良発明の技術分野本発明は、電解方法により水から混合または分離した形態のいずれかで水素および酸素ガスを発生させることに関し、さらに発散させるガスの用途に関するものである。本発明の具体例は特に、これらのガスの効率的な生成装置および原子溶接または切断における、ガス状廃棄物の排出における熱源としてのガスの利用に関する。背景技術水酸化ナトリウム(ＮａＯＨ)または水酸化カリウム(ＫＯＨ)のような電解質の存在下に水を電解して水素および酸素ガス(Ｈ₂、Ｏ₂)を発生させる技術はよく知られている。この方法では、２またはそれ以上のアノード／カソード電極対の間のＤＣ電位差を適用し、Ｈ−Ｏ結合を破断するに必要な最小エネルギー(６８.３ kcal／mole:ＳＴＰ)を供給する。上記ガスはＯ₂:Ｈ₂＝１:２の化学量論比率でアノード(＋)およびカソード(−)からそれぞれ発生する。次の文献は参考となる。“モダン・エレクトロケミストリー”第２巻:Ｊohn Ｏ'Ｍ．Ｂockris およびＡmulya ＫＮ．Ｒeddy著，Ｐlaenum Ｐublishing Ｃ orporation社発行、“エレクトロケミカルサイエンス”Ｊ．Ｏ'ＭＢockris およびＤ．Ｍ．Ｄrazic著，Ｔaylor and francis Ｌimited社発行、“フューエル・セルズ，それらのエレクトロケミストリー”Ｊ．Ｏ'ＭＢockrisおよびＳ．Ｓrinivasan著，ＭcＧraw-Ｈill Ｂook Ｃompany社発行。電解に関する実験的研究についての議論は、”Hydrogen Energy”Part A，Hyd rogen Economy Miami Energy Conference(1974年フロリダ、マイアミビーチ)T.N ejat Veziroglu著、Plenum Press 社発行から得ることができる。Ｊ.Ｏ'Ｍ．Ｂo ckrisの報告371〜379頁、F.C.Jensen及びF.H.Schubertの報告の425〜439頁、John B.Pangborn及びJohn C．Sharerの報告の499〜508頁が特に関連する。マクロスケールでは、生成するガスの量では使用する電解液の種類および濃度、アノード／カソード電極対の表面積、電解液抵抗(温度の関数であるイオン導電性に等しい)、達成可能な電流密度およびアノード／カソード電位差を含む多数の変数に依存している。供給される全体のエネルギーは水イオンを解離させて水素および酸素ガスを発生させるに十分でなくてはならず、しかも電極を構成する金属または導電性金属材料の電着(酸化／還元)を避ける必要がある。また、オーストラリア特許第４８７,０６２号(ユル・ブラウン)は先行例として挙げられ、そこには必要に応じて水素および酸素ガスを生成する電解セル構成が開示されており、発生したガスの過剰圧を避ける安全装置を備えている。このブラウン特許の第２図は電圧が適用される２つの端子(２２)間に直列に接続された多数の電極(２０a、２０b)が示されている。このセル(２０)はあるガス容量の流速出力を生成し、この出力が特定の用途に不十分である場合は、さらに多くの独立セルユニットを備える必要があり、すべては電気的に直列に接続される。従って、得られる装置は大きな構造を成している。また、従来の装置は高価でかつ複雑な装置を用いることなく、必要により高いガス流速(１０,０００リットル／時間のオーダー)を発生させることができず、また、電気エネルギーから水素および酸素ガスを発生させるに必要な効率が低いという欠点を有している。このように従来の装置は大規模な商業的実施は、経済的でない。混合された水素および酸素ガス(またはヒドロキシ(hydroxy)ガス)は、例えば溶鉱炉における燃焼時に熱源として使用されている。上記ブラウン特許に記載された装置では混合された水素および酸素ガスを用いて原子溶接を行っているが、水素自身は原子切断およびしばしば原子溶接に使用されている。また、最近ではプラズマアークにおける酸素に存在がタングステン電極を非常に酸化する原因となっていることが挙げられる。これらの用途において経験される問題の一つは主たる供給電圧を電解セル列に適切なレベルに変換するために電気的なスイッチギア(ステップダウン式トランス)を使用する必要があることである。この得られる構成は電気的に不十分であってかつ取り扱いにくいものであり、また、精密な電圧および電流調整(それ故、ガス流調整)が必要される場合は高価なものとなる。単一の流れで混合される水素および酸素ガスは高温、典型的には６０００℃の温度において燃焼する。水素／酸素溶接セットは酸素および水素を別々に供給するために一般に２重のガスホースに接続した溶接用チップまたはハンドピースから成ることが知られている。溶接装置および技術には４つの種類がある。それらはオキシ−アセチレン溶接、電気アーク溶接、ＭＩＧ(金属不活性ガス)／ＴＩＧ(タングステン不活性ガス) 系およびプラズマ切断である。オーストラリアでは１万台以上のオキシ−アセチレン溶接セットが使用されている。これらの約７０％は主として金属の切断に使用されており、残りは金属板の溶融溶接、ろう付けおよび銀半田付けのための熱源として使用されている。このオキシ−アセチレン溶接では０.５〜２mmの金属厚みを溶接することができる。また、１４０mmに至る厚みを切断することができるが、鉄含有量が高い鋼に限られている。その理由は鉄分と酸素とが切断効果を誘導する酸化を起こすために必要とされるからである。このアセチレンガスは酸化反応を開始させる初期温度、典型的には８５０℃を提供する。オキシ−アセチレン溶接ではアセチレンおよび酸素ガスをボンベから供給する必要があり、それ故、ボンベが必要であって連続的にそれを保持して使用に当たって再充填する必要がある。電気アーク溶接は１.５mm厚さ以上の金属を溶接するために使用される方法である。操作原理は、ハンドピースを消耗電極と共に供給し、ワークピースで他の電極を形成する。この電極間にＡＣまたはＤＣ電位差が形成され、これによってハンドピースをワークピースに近づけるとアークが発生することになる。このアークは金属ピースを溶融または溶接するために使用することができる。ＭＩＧシステムでは連続した線材供給システムに基づいている。ある公知の構成では、消耗ワイヤーが通常ボンベから供給されるアルゴンガス(またはプラズマ)で包囲される。ＴＩＧシステムではフィラー入ワイヤーを溶融プールに手操作で供給する必要がある。ＭＩＧ／ＴＩＧシステムではステンレス鋼アルミおよび軟鋼のような金属に対し、１〜２０mm厚を溶接することができる。“ザ・サイエンス・アンド・プラクティス・オブ・ウェルディング”第２巻:Ａ．Ｃ．Ｄavi e s著，ケンブリッジ・ユニバーシティ・プレス社発行のプラズマＭＩＧプロセスに関するものを参考にすることができる。プラズマ切断は圧縮空気(主として窒素ガスからなる)をＤＣ電気アークに導入し、それによって高い温度(約１５,０００℃)を発生させ、窒素ガス原子から電子を取り出して高温プラズマを形成することにより切断を行う方法である。このプラズマは軟鋼、ステンレス鋼、銅、黄銅およびアルミニウムのような鉄材料および非鉄材料を切断するために使用することができる。プラズマ切断器を使用することにより厚さ２５mmまで切断することができ、ボンベ詰めガスを使用することなく空気を利用できる利点がある。“ガス・シールド・アーク・ウェルディング”Ｎ．Ｊ．ＨenthormeおよびＲ．Ｗ．Ｃhadadwick著，Ｎewnes Ｔechnical Ｂooks社発行のプラズマ切断に関するテキストを参考にすることができる。従来技術に関する議論から、すべての溶接および切断機能を果たすことができる可能性を有するユニットまたはシステム見出すことができないが、すでに記載したシステムの一つを他の特定の作業にも選択して使用しようとするが、これによって金属業界の作業者および製造業者は必要により種々の作業を行うために多くの異なった種類の溶接ユニットを購入して保持する必要がある。また、ボンベ詰めされたガスを置き換えるに伴うコストは非常に高いものである。発明の開示本発明の好ましい目的は水素および酸素ガスを電解により生成するに当たり、前述した欠点の一つまたはそれ以上を無くすることができる構成を提供することにある。この観点では、電解装置はコンパクトであって、ガス流速を比較すると従来のものより効率のよいものを提供することができる。さらに、本発明の他の好ましい目的は、水素および酸素ガスの生成に使用する電解セルの改良された構造を提供することにある。この電解セルは水素／酸素溶接または水素プラズマ切断において使用することができる。また、他の用途としては焼却炉のような燃料燃焼源が必要なところにおいて使用される。さらに他の好ましい目的は、水素および酸素ガスを独立したガス流れの中で個別にまたは混合した形態で導入することができる電解セル構成を提供することにある。本発明はさらに使用者の溶接および切断要求に応じて使用することができる単一の溶接ユニットに対して使用することもできる。有利なことは、水素または酸素のボンベからの供給を必要としない。また、ＭＩＧ／ＴＩＧの用途において使用されるアルゴンのような他のガスをボンベから供給する必要もない。本発明の他の目的は水素／酸素溶接または水素プラズマ切断チップのためのフラッシュバック防止装置を提供することにある。それ故に、本発明は水素および酸素ガスを発生させる水の電解のためのセル構成に関するものであって、その構成は積み重ねの関係で複数のアノード形成電極を備え、各アノード電極は１またはそれ以上の共通する第１の導電性連結部材を通す平板からなり、積み重ねの関係で複数のカソード形成電極を備え、各カソード電極は１またはそれ以上の共通する第１の導電性連結部材を通す平板からなり、そして、上記アノード電極およびカソード電極は差し挟む関係でて配置される。本発明はさらに水素および酸素ガスを発生させる水の電解のためのセル構成に関するものであって、その構成は１またはそれ以上の第１の共通導電性部材によって電気的に並列して連結された複数のアノード形成電極を備え、該電極は１またはそれ以上の第２の導電部材によって電気的に並列して連結された複数のカソード形成電極と差し挟む関係に置き、しかも上記アノード電極およびカソード電極はセルユニットを構成し、複数のセルユニットが直列接続されてなる。本発明はさらに水素および酸素ガスを発生させる水の電解のためのセル構成に関するものであって、その構成は積み重ねの関係で複数のアノード形成電極を備え、各アノード電極は１またはそれ以上の第１の導電性連結部材を通す平板からなり、間隔をおいて直線的に積み重ねた関係で複数のカソード形成電極を備え、各カソード電極は１またはそれ以上の共通する第１の導電性連結部材を通す平板からなり、そして、上記アノード電極およびカソード電極は差し挟む関係で配置され、さらに、複数の膜を備え、各膜は隣接するアノード電極およびカソード電極の間に配置され、隣接ずるアノードおよびカソード電極間でイオン電流を通過させるが、膜の両側の圧力差に依存してガス流れを選択的に阻止するように構成されている。本発明はさらに酸素および水素ガスを発生させる電解ユニットに関するものであって、そのユニットは複数のカソード形成電極とは差し挟む関係で配置された複数のアノード形成電極と、各隣接するカソードおよびアノード電極間の複数のセパレート膜と少なくとも水を上記アノードおよびカソード電極に供給する手段とを備え、該供給手段は上記各膜の両側における少なくとも水の圧力差を調整するように操作可能であって、発生する酸素および水素ガスを選択的に分離しまたは混合した形態とすることができるようになっている。本発明はさらにガス状有害物を熱破壊ずる用途に使用されるバーナー構成を開示するものであって、そのバーナーは半球状のバーナー室と、複数のバーナー室の中心に向かって集中する方向に配置されたノズルによって形成される通路を介してバーナー室と連通する水素および酸素ガスの供給手段と、上記ガス状有害物を供給するための入口とを備え、上記ガス状有害物が上記水素および酸素ガスとともに燃焼するようになっている。本発明はさらにマルチモーダル(Multi-modal)式溶接および切断用発生器に関するものであって、複数のＡＣおよびＤＣ出力電圧源を提供するように調整可能な電力源と、該電力源と結合され、電力源からのＤＣ電圧源により電解することにより水供給手段から水素および酸素を分離した形態でまたは混合した形態で選択的に生成させることができる電解ユニットを備え、水素、酸素および混合した水素および酸素を上記出力電圧源と共に溶接および／または切断装置と関係して利用することができるようになっている。本発明はさらに燃焼ガスと共に使用する溶接用チップのためのフラッシュバック防止装置に関するもので、燃焼さぜるガスの通路の流れに置かれたメッシュ状のバリアを備え、該バリアはガスのための自由な通路を提供する開口サイズを有し、上記バリアをフラッシュバックの火炎が通過しないように通過遮断するようになっており、それによって消火される構成となっている。図面の簡単な説明図１aおよび１bはそれぞれセル板の平面図および側面図を示す。図２はセル板の積み重ねた配列を示す。図３は電解セル列の縦断面図を示す。図４は本発明を具現する他の電解セル列の一部である電極配列を示す縦断面図である。図５は図４に示す一つの電極の一部を示す斜視図である。図６は図４に示す電極の直列配列を表す簡略図である。図７aおよび７bは他の具体例における単一のセルの積み重ね状態の機械的配置を示す。図８は図７aおよび７bに示す多数のセルの配置状態を示す。図９はセル列における多数のセルの直列接続形態を示す。図１０aおよび１０bはセル列組み合わせの機械的構成を示す。図１１aおよび１１bはセル板の他の具体例を示す。図１２aおよび１２bは図１１aおよび１１bのセル板に適合するセル板を示す。図１３は図１１a、１１b、１２aおよび１２bのセル板の穿孔部および口部の詳細を示す。図１４は図１１a、１１b、１２aおよび１２bのセル板の積み重ねた配列を示す破断図である。図１５aは図１４のガス分離システムの概要図を示す。図１５bは図１５aの簡略図である。図１５cは図１５aの等価回路図を示す。図１６は図１５aのセル列分離システムを用いる場合のガス捕集システムを示す。図１７は水圧スクラバーおよびチェックバルブの断面図を示す。図１８はフラッシュバック防止装置を含む図１０の溶接用チップの断面図を示す。図１９aおよび１９bは有害物の燃焼破壊に用いるバーナーを示す。図２０はマルチモーダルの溶接および切断装置のブロック図を示す。図２１は図２０の装置の概要図を示す。詳細な説明および実施最良形態本発明に係る電解セル列は多数の六角形電解セル板１０から構成され、その一つの平面を図１aに示し、側面図を図１bに示す。各セル板１０は３つのスロット１２を備え、その各々はセル板１０の一つ置きの側端に配置されている。他の側面には導電性ブリッジまたはフランジ部１４が設けられている。典型的には２０の独立したセル板１０が積み重ねられ、図２に側面を示す一つの完成したセル１６を形成する。セル板の全数は必要な表面積によって変化し、このようにセル板直径の関数である。隣接する独立したセル板１０の積み重ねは逆の順序であり、そのため隣接するセル板の導電性ブリッジ部１２は反対方向に延び、相対的に６０度回転方向にずれている。この回転方向のずれは隣接するセル板１０が反対の極性に耐えるようにするためである。導電性ブリッジ部１４は隣接するプレート１０内の対応するスロット１２を通して通過するに十分な長さを有し、かつ各一つおきのセル板間に導電性通路を形成する次のセル板に接触する。図２は２つの正極端子と１つ負極端子を示すだけであるが、このようにして完成されたセル構造１６は３つの正極端子と３つの負極端子を有している。セル積層体１６は絶縁ケース１８(破断された形態で示されている)によって包まれている。図１a、１bおよび２に示すセル板１０は並列接続に適するものであって、アノードまたはカソードのいずれかを形成する隣接した２枚のセル板１０を有している。平行に積み重ねられたフラットなセル板はオーストラリア特許第４８７,０６２号に開示されている。そこでは、２０枚のセル板の積み重ねの場合、典型的に１５％の水酸化ナトリウムの電解質を含む水から水素および酸素を発生させるには１.５５−２.０ボルトの範囲で各セル板の独立した電極を横切る電位差が必要である。図３には六角形のマトリックスに配置され、かつ鋼製ケーシング２０によって包囲された７つの完全なセル積層体１６の断面図が示されている。それによって電解セル列２５を構成している。このセル積層体１６はナイロン製ブッシュにより鋼製ケーシング２０から絶縁されている。独立したセル積層体１６の電気的接合は示されていないが、典型的にはセル同士はストラップによって各正極(＋)と負極(−)端子間を接続して直列接続を形成する。セル積層体１６の並列接続が実施される場合もある。現実の電気的接続は各セル積層体１６からなる独立したセル板１０の数、供給電圧および供給源から引き出される電流に依存する。電解反応中は水素および酸素ガスが発生するので水は消費される。１リットルの水はＳＴＰにおいて上述した容量比率で混合された酸素および水素１８６０リットルを発生させる。図示の構成では水は注入口２４から連続的に供給される。隣接する積層体を分離するナイロン製カバー１８は発生したガスを上方に導き、電解セル列２５の頂上部に位置するガス出口によって捕集される利点を有している。１：１８６０の容量変化によって発生したガスは出口２６からセル列より狭い断面積を有する接続パイプワーク(図示せず)内に入るので、自己加圧性である。図４は他の具体例に基づく電解セルの機械的構成を示す縦断面図で、基本セルユニット３０は間隔をおいたくし歯のように配列された電極対３２、３４のそれぞれ半分によって構成されている。各電極は導電性突起３６、３８によって形成され、該突起は実施結合された乾燥材料、軟鋼材料または導電性ポリマーから構成され、１１の指状のプレート４０、４２がそこから延び、該プレートもまた炭素、鋼または導電性ポリマーによって構成されている。図５は電極３２の一つの斜視図であって、そこでは突起３６およびプレート４０が矩形の形状を成している。この電極は必ずしも示された形態である必要はなく、むしろ多くの場合他の形態であって、その一つの具体例はここに記載される。すべてのこのような形態に共通の要求はこのプレートが平行であっで、プレートに対して直交する共通部材によって連結されるということである。各電極対３２、３４は千鳥状（stagger arrangement）に配列され、各最も外側に位置するプレート４０a、４２aは各電極３２、３４の全長のおよそ半分だけずれている。各中間のプレートは４０bおよび４２bで示されている。図６は上記千鳥配列を簡略形で示している。６番目のプレート毎にそれぞれ対向する隣接した電極の内１番目と７番目のプレートの間にはスペースが形成されている。図４を参照すると２つの完全なセルユニット３０および次に隣接するユニットの一部が示されている。セルユニットの全数はＤＣ供給電圧によって支配されている。何故ならば、最小のアノード／カソード電圧は電解プロセスを引き出す必要があり、各隣接するセルユニットは平行配列されたプレート４０、４２の直列接続形態となっているからである。電解プロセスにおいては、セル３０は水および電解質内に浸漬され、ＤＣ電圧が最も端のプレート４０cおよび４２c間に適応され、元素イオン電流(点線矢印方向によって示されている)が隣接するプレート４０、４２間に流れ、そして、各突起部３６、３８およびプレート４０、４２に沿って電流状の総量 (実線の矢印で示される)が流れることになる。異なった電流路は各中間プレートにおいて伴うことになる。例えば、ＤＣ電流は一般のセル板４２aから電解液を通して中間のセル板４０bを通り、再び電解液を通り次の端部セル板４２aに流れる。このプロセスによって中間プレート４０bの一側に正の正電荷集積し、他の側には負の電荷が集積することになる。水分子の解離によってイオン電流が流れ、その結果酸素および水素ガスがアノード電極およびカソード電極の表面に発生する。カソード電極の表面はイオン電流が向かって流れる面である。アノード電極面に対しては逆である。最も端部のプレート４０cを横切って適用される電圧は鋼製のセルユニット４０の間において等しく分割され、その供給される電圧の分画は最も外側のプレートと中間のプレート４０aおよび４２b、４０bおよび４２aの間に表れる。達成可能な電流密度は幾分電解液の有効電気抵抗によって制限される。隣接するプレート４０、４２間のギャップが小さくなればなるほどその抵抗は小さくなる。電極３２、３４の組み合わさった(interdigitated)性質は単位体積当たりの利用できる表面積が大きいことを意味している。また、すべての場合において電極プレート間に最小の分離が存在していることを意味している。この場合、電解液の抵抗は低く維持され、それ故に水素および酸素ガスを発生させるための電気的エネルギーの変換効率は従来のものより大きくなる。図示された特定の構成によって、各独立したセルユニット３０をその隣接したものから絶縁する必要がない。イオン流は自然に最も抵抗の少ない経路を取るため、電極ユニット３０間の短絡は避けられる。さもなくば、その経路は抵抗の大きな経路となる。それ故に、多数のセルを長手方向に延びるように配列することができ、調整される主要な電源に直接接続することが可能となり、それ故、従来技術では行われていたようなストラッピングによりセルユニットを電気的に接続する必要を排除することができる。各独立したセルユニット３０は電圧およびプレートの表面積に関する、十分に水を電解するための操作基準を満足する。それ故隣接するセルユニット３０とは本質的に独立して作動することができる。試験によって次のことが確立された。９０℃から５０℃の温度範囲においては、１.４７〜１.５６ボルトの範囲のＤＣ電圧が一つのセルユニット３０(すなわち、完全な電極３２または３４の半分を横切って)に適用され、最小(および最適 )アノード電流密度(０.０３４Ａ／cm²)が約３４０〜３００Ｌ／Ｈ／ＫＷhのガス流速を発生させるために必要となる。最小電極表面積は最適のガス流速に相当するという発見は全体の占める容積が最小に維持できることを意味している。特定の具体例によれば、整流された２４０Ｖrms主要電圧は名目上平均ＤＣ電圧２１５ボルトとなり、それ故整流器を介して主要部に直接接続するために、すなわちステップダウン式トランスを必要とすることなく、直接主要部に接続するために全体として約１４０個のセルが必要となる。特に、装置コスト、技術的な容易性およびロスを避けるためには電圧変換用の装置を必要としないことは有利である。図７aはもう一つの具体例に基づくセルユニット５０の部分破断側面図であり、このセルユニット５０は突起部材の接続数および接続形状ならびに電極板の形状を除いて図４のものと同等の形状を増すものである。図７bは上記セルユニット５０の端面図であり、特に最も端部にあるプレート５２cの端面図を示す。プレート上の電極５２、５４は六角形状を成す。各プレート５２、５４は各頂点の近くに一つづつ配置された６本の連結用棒状突起５６、５８を有している。上記突起５６は各々一つ置きのものが共通の正極伝達手段であり、もう一つの突起５８は負極伝達手段である。隣接するプレート５２、５４のそれぞれは上記正極接続手段または負極接続手段にそれぞれ電気的に接続されている。スペース形成のためのブッシュ６０は隣接するプレート５２、５４の間に置かれ、電気的に絶縁を行うとともに、水と電解質とが循環するスペースを形成するものである。各突出した接続部５６、５８とプレート電極５２、５４との接続はネジ付ナットまたは干渉的嵌合によって行われる。各プレート５２、５４を３つの共通突起状接続部５６、５８と接続する理由はプレート５２、５４の全表面積に亙って均一に電流を分布させるためである。図７bに示すように、正極の突起接続部５６はセルの他の構成と直列するために組み合わせの一端から延びている。そして、３つの負極突起接続部５８は他端から延びている。上記接続部の接続されていない端部のすべては非導電性の端部キャップ６２によって覆われている。図８は３つのセルユニット５０を電気的に直列配列した形態を示し、特に突起接続部の通路は長手方向に配置されている。このセルユニット５０は絶縁チューブ６４の中に囲まれ、このチューブは典型的にはＰＶＣから製造されており、上記プレート５２、５４を包む水の伝達のためにおよび発生したガスを放出するために出入口を有している。図９はＡＣ／ＤＣコンバータ６６(簡単なダイオードブリッジ整流器のようなもの)のＤＣ出力側に直接接続された多数のセルユニット５０の直列接続を示しており、ステップダウン式のトランスを必要としない。図１０aは７つの組立体(Ａ〜Ｇ)の機械的構成を示す端面図で、各組立体は図８に示すような３つの直列接続セルユニット５０から成り、全体としてのセル構成７０を形成している。上記セル組立体５０は鋼製のシリンダ７２内に配置され、このシリンダ内には水素および酸素ガス発生のために必要な水および電解質が含まれている。３つのセルユニット５０の各々のグループ(Ａ〜Ｇ)は一般に鋼製の接続ストラップ７４の第１グループによって接続され、他端では図示しない構成の鋼製ストラップ７６の第２グループによって接続され、グループ間でずれるように配置されている。第１のストラップ７４は図１０aに単独で示されているが、ストラップ７４、７６の組セットは図１０bに明確に示されており、この図１０bは開放したときのグループＡ〜Ｇの側面を示すものである。図１０aに示されるＰＶＣチューブ６４は互いに短絡することを避けるために隣接するグループを絶縁している。このセル構成７０は非常にコンパクトであって、従来のブラウンの構成と比較すると、比較可能なガス容量流速では物理的な寸法はほんの３分の１である。また、全体の質量も同様に低減されている。電解プロセスのための水の供給はシリンダ７２の底部に位置する入口７８によって行われ、シリンダの上部に位置する出口８０によって生成したガスはシリンダ７２を出ることになる。ＤＣ電源への電気的接続はセル全体を横切って行われ、この構成では下側のセルＡにおける中央ターミナルが８２から上側のセルＧの中央端子８４に至る。図１１aおよび１２aは第１および第２のセル板９０、９８の端面を示すものである。図１１bおよび１２bはそれぞれの中央ラインに沿って切断された部分断面図である。共通の参照番号は適切な部所に使用されてきた。プレート９０、９８はアノード(＋)またはカソード(−)のいずれかの機能を有することができる。各々は六角形の孔９６によって穿孔された電極ディスク９２からなる。このディスク９２は鋼または樹脂結合された炭素または導電性ポリマー材料から製造されている。このディスク９２は円形のリムまたはスリーブ９４内に収納されている。穿孔部９６の機能は電極ディスク９２の表面積を最大にし、かつ固体構成４５％を越える重量を最小にするためである。例えば、直径２８０mmのディスクにおいては、電流密度(９０Ａ／２６５０cm² −１００Ａ／２９４０cm²に至る；アノードまたはカソードにおいて)の最善にするためにはディスクの厚みは１mmである必要がある。プレートの直径が増加するならば、それに基づき表面積が増加するので、所望の電流密度のためのコンダクタンスを均一に維持するためにはプレートの厚みを増加する必要がある。１mmのディスクにおける六角形の穿孔部は穿孔以前と同一の全表面積を維持するためにはフラットの部分の間は２mmの距離、プレート厚みの２倍である。そして電流密度を最大にするためには次の隣接する穿孔部から１mm離れている。１mm (平坦部から平坦部)の距離、すなわち六角形の穿孔部間の距離は必要である。何故ならば、より小さい距離では熱的なロスを伴い、より大きな距離ではプレートの全重量が増加する。上記スリーブ９４はＰＶＣ材料から構成されており、多数の等しい間隔で配置されたシャフト孔１００、１０２を有している。この孔は各アノードおよびカソードプレートのための共通の接続部を形成するためのプレート９０、９８の積み重ね構成において備えられる連結シャフトの通路となり、図７aおよび７bにはこの構成が示されている。さらに、２つの上部孔１０４、１０６はそれぞれ酸素および水素ガスのそれぞれの流出のための導管を支持している。さらに孔１０８、１１０はスリーブ９４の底部にあって、セル板９０、９８のそれそれへの水および電解質の入口を提供している。図１３は図１１aに示されたセル板９０の一部を拡大したものである。この出入口孔１０４は六角形穿孔部９６とスリーブ９４内において内部溝１１２によって接続されている。同様の構成が他の出入口孔１０６に採用されており、これは水／電解質供給孔１０８、１１０のためのものである。発生する水素および酸素ガスを別個に保持する場合(すなわち、混合物として形成しない場合)、発生するガスを分離しておく必要がある。従来例では、ガスの通路をブロックし、各側面において水／電解質を効果的に分離するダイヤフラムを使用して行われていた。このようにしてイオン移動はダイヤフラム材料のイオン導電性質(すなわち、水−ダイヤフラム−水経路)により行われる。このためイオン抵抗が増加し、それ故効率は低減する。従来の特許第４８７,０６２号では、上記ガスを分離するために磁石を使用する他の構成(図６参照)が記載されている。図１４は４枚のセル板の積み重ね構成の分解図で、２枚のアノードセル板９０と２枚のカソードセル板９８は交互に積み重ねられている。セル板の積み重ね構成における２つの端部は単一のセルユニット１２５を示している。各隣接するセル板９０、９８の間にはＰＴＦＥセパレータ１１６が配置されている。図１４には図示しないけれども、このセルユニットは別個の水素および酸素ガス導管を含み、そのそれぞれは出入口孔１０６、１０４を介してセル板の積み重ね構成を通過している。同様に、水／電解質の供給のために導管が備えられ、それぞれは各プレート９０、９８の底部において孔１０８、１１０を通過している。アノード／カソードセル板の２組だけが示されている。このようなプレートの数はセルユニット１２５当たり非常増加させることができる。また、交互に配置される共通のセル板を電気的に接続する連結用の導電性シャフトは示されていない。１つのセル板に直径の大きな孔を、次のセル板により小さい直径の孔に配置する理由は、連結用シャフトをより大きな直径な孔に通し、交互に配置される(共通の)セル板間の電気的接続を形成するよりむしろ電気的接続を形成しないためである。すなわち、ＰＶＣチューブによって絶縁するためである。図１４に示されるセルユニット１２５は分解して示されている。これを組み立てると、すべての部材は密接状態で積み重ねられることになる。機械的な結合は (a)ＰＵＲ−ＦＥＣＴＬＯＫ(商標)３４−９００２(これはMethylene Bispheny /Dirsocynate(ＭＤＩ)を主成分とするウレタン反応性ホットメルト接着剤である。および(b)ＭＹ−Ｔ−ＢＯＮＤ(商標)これはＰＶＣ溶剤ベースの接着剤である) の２つの接着剤の１つを使用して行われる。この両方の接着剤は水酸化ナトリウム(電解液中に２０％存在)に対し耐性を有するものである。このような場合、水／電解質はセル板のスリーブ９４によって定められた領域内に存在するだけである。このように水／電解質のための経路だけが底部溝１１８、１１２のそばにあり、ガスの電池だけが上部溝１１２、１２０のそばにある。発明者によって構成され、かつ試験されたシステムにおいて、セル板９０、９８の厚みは１mm(ＰＶＣスリーブ９４のためリムは２mm)であって、直径３３６mmである。このセルユニット１２５は絶縁ＰＶＣセグメントディスク１１４によって次のセルと区分されている。セグメントディスク１１４はまた全体のセル列の始めと終わりに位置している。発生するガスの分離を制御する場合は、ＰＴＦＥ１１６を設けられない。このＰＴＦＥ膜１１６は繊維質であって、０.２〜１.２μの隙間を有している。好ましいタイプはトーキョウ・ロシ・インターナショナル・インク(アドバンテク)によって供給されるカタログ・コードＪである。水／電解質は上記隙間を満たし、水を介してだけイオン電流が流れる。ＰＴＦＥ材料それ自身を通してのイオン流は表れない。これによってイオン流に対する抵抗は減少することになる。ＰＴＦＥ材料はまた圧力機能となるバブル点を有しており、ＰＴＦＥセパレートシートのいずれかの面における相対的な圧力を制御することによって上記隙間を介してガスが押し出され、混合物を形成する。他の場合は分離されることになる。この構成の利点は、構成費用が少なく作用効率が改良され、損傷に対する耐性が増加することである。図１５aは３つの直列接続されたセルユニット１２５の配列の概要図であり、明確化のために、６つの連結シャフト１２６〜１３１だけが示されている。このシャフト１２６〜１３１は積み重ね配列された種々のセル板９０、９８のシャフト孔１０２、１００をそれぞれ通過する。ＤＣ供給源に接続される突出されたシャフトの端部の各々に付けた極性が示されている。このシャフト１２６〜１３１は３つのセル列１２５の全長を走っていない。その表示は図７aおよび８に示される構成と同様である。フルＤＣ電源電圧の３分の１が各アノード／カソードセル板対９０、９８を横切って表れる。さらに、ガス導管１３２、１３３はそれぞれ水素および酸素のためのものであって、セル板９０、９８における出入口孔１０４、１０６を通ることが示されている。同様に、水／電解質導管１３４、１３５はセル板の水出入口孔１０８、１１０を通過していることが示されている。図１５bは特に中央のセル列１２５の相対的な電位差がどのようにして変化するかを示している。すなわち、プレート電極９０aはいまカソードとして機能し( すなわち、相対的により一層ネガティブである)水素ガスを発生させ、一方プレート電極９８aはいまアノードとして機能し(すなわち、相対的によりポジティブである)、酸素ガスを発生させる。これはすべての交互配列されるセルユニットのためのものである。図１５bで示される矢印は電子およびイオン電流回路を示している。図１５cは図１５bの示すものと電気的に等価な回路であって、そこでは隣接するアノード／カソード極板の間のイオン抵抗が抵抗素子として示されている。このように、セルユニットは直列に接続されていることがわかる。セル板９０ａ，９８ａの機能変化のため、補足的なガスが各々で発生し、それ故各溝１１２は反対側のガス導管１３２、１３３に接続されている。実際には、これはセル板９０、９８の簡単な逆転により達成できる。図１６はガス捕集構成に接続した図１５ａの３つのセルユニット１２５を示す。セルユニット１２５は水／電解液でレベルｈまで満たされたタンク１４０内に位置している。水は電解プロセスの進行とともに消費され、入口１５２から補充供給が行われる。水／電解液レベルｈは目視ガラスを介して見ることができる。通常操作では、水素および酸素の異なる流れが生じ、セルユニット１２５から各上昇用カラム１４２、１４４に送られる。即ち、ＰＴＦＥ膜１１６の両側の電解液圧は等しく、ガスは混ざり合わない。カラム１４２、１４４は水／電解液で満たされ、電極プレートでそれが消費されると、水／電解液導管１３４、１３５を介して循環により電解液の補充が行われる。循環は発生ガスに乗って行われ、また導管およびカラムの循環誘導性質によって行われる。タンク１４０の上部域は洗浄タワー１５６、１５８を形成し、それぞれ酸素および水素ガスの捕集に用いられる。各カラム１４２、１４４をガスは上昇し、間隔をおいて配置されたバッフル１４６内のある地点にある開口を介してカラムから出ることになる。ガスがカラム１４２、１４４を出る地点は水レベルｈの下方であり、乱流および運ばれた電解液を定着させる役目を果す。レベルｈ上方にあるバッフル１４６は運ばれた電解液のガスを洗い落とし、この洗い落とされたガスは各々のガス出口カラム１４８、１５０によって放出され、そしてガスレシーバに至る。タンク１４０のレベルｈはフロートスイッチを含む適当な手段で調節することができ、補充水は入口パイプ１５２により供給される。発生ガスは密度の差により水／電解液から常に分離される。それぞれのバッフルの相対的高さによりガスと水／電解液との密度差により、発生した水素および酸素ガスは混ざり合わない。タンク１４０内に水が充満しているとセル板は浸漬状態におかれ、もし内部爆発が起こると、その衝撃を吸収する役目をする。ガス混合物が必要な場合、酸素ガス出口導管１３２および水／電解液入口１３４に位置する最初に２つの流れのバルブ１３６、１３７を閉じる。これにより、酸素ガスの出口路は封鎖され、入口の水／電解液が一方向チェックバルブ１３９およびポンプ１３８を介して入口導管１３４に送られる。タンク１４０内の水／電解液はその深さ（体積）により加圧下にあり、そしてポンプ１３８が作動するので、アノードセル板９０、９８ａあたりでは水／電解液圧が増し、膜１１６の反対側では水／電解液は圧力が増加した状態となる。この圧力差は酸素ガスを膜を通して移動させるに充分であり、このようにして混合された酸素および水素ガスがガス出力導管１３３およびカラム１４４を介して放出される。ポンプ１３８により供給される水／電解液には戻し路がないから、セル板９０、９８ａ付近の圧力はさらに増し、水／電解液が膜１１６を通過するに充分な差圧となるところまで至る。典型的には、ガスの通過のためには１．５−１０ｐｓｉの範囲の圧力差が、水／電解液の通過には１０−４０ｐｓｉの圧力差が必要である。３つのセルユニット１２５だけが示されているが、多数を直列に接続して実施することができる。図１７は次の使用前に発生したガスを洗浄するためのチェックバルブとスクラバユニット１６０の他の具体例を示す。ユニット１６０は水で、典型的にはユニットの全高の約半分のレベルまで、満たされる。このレベルはフロートスイッチ１６２により調節される。水は入口１６４により供給される。また、目視カラム１６６が設けられ、水レベルの目視表示を行う。水素および酸素ガスはガスレシーバから、加圧下にその底端に開口１７０を有する導入管１６８により侵入する。このガスは管１６８を下り、開口１７０から出て、供給水で満たされた内側カラム１７２内を気泡として上昇する。このようにして第１の洗浄作用が行われ、水酸化ナトリウム電解質を除去する。その後ガスは更に下方に向かっている。管１７４に入り、その開口端を出て、再び外側室１７６内の水を通り、更に洗浄され、水レベルの上方の空間内に加圧下に貯えられ、出口１７８からの供給により利用可能となる。混合された水素および酸素ガスは出口１７８から、電解プロセスの結果としての正しい理論比率で溶接用チップ（図示せず）に供給され、燃焼時中性火災の生成を保証する。この燃焼プロセスの生成物は熱と水蒸気である。ガスが分離生成されると、２つのチェックバルブのスクラバ１６０が使用され、ガスはその後混合室内で混合して正しい理論比率の混合物とすることもできる。溶接チップから出口１７８を介して戻り来る爆発がある場合は、ユニット１６０を水で冷却し、爆発エネルギーは外側室１７６と内側カラム１７２の双方の水を移動させることにより吸収することができ、その移動により入口ガスの管１６８への流れを遮断することも行われる。このように、ガスを生成する電解セル列に向かって伝播する爆発の可能性はなくなる。ユニット１６０内の水はそれ故、ガス洗浄とチェックバルブとして作用する。図１８は溶接用チップ１８０の断面詳細を示す。水素および酸素ガスは入口管１８２に沿って受け取られ、ニードルバルブ１８４のそばを通過し、拡大室１８６に入るこの拡大室１８６はフラッシュバック制御装置を融資、これが円形配置された、通常５μｍステンレス鋼メッシュから製造されるフラッシュバック防止器１８８からなる。通常の操作では、ガスはフラッシュバック防止器１８８を通して流れ、出口、すなわちノズル１９０に至り、そこで燃焼又はプラズマ生成中はガスのイオン化が起こる。フラッシュバックが起こる場合、この防止器１８８は火炎の後方への通過を許さない。即ち、火炎は５μｍという小さい開口を物理的に通過できない。これと防止器１８８を構成している材料のヒートシンク効果が結びつくと、火炎のエネルギーを散らすように作用して火炎の消火を助ける。溶接および切断に電解による水素および／または酸素を使用すると、６０００ ℃のオーダーの温度を要望により生成させることができる。ボンベ封入のガスは必要でなく、更に高純度の火炎溶接を行うことが可能となり、セラミック材料を溶融することもできる。次の全ての材料を溶接することができる。炭素鋼、鋳鉄、アルミニウム、ろう付け（Brazing）、銀ハンダ、銅およびセラミック。純粋な水素ガスが製造でき、これを水素プラズマ流（Ｈ₂→Ｈ₁）を供給するＤＣアークを通すことにより、次の鉄系、非鉄系材料を容易に切断することができる。炭素鋼、鋳鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、ろう付け、および銅。本発明の具体例では大流量で水素ガスを連続供給できる。そのため、大量の水素を使用する用途に十分に適用できる。そのようなプロセスの具体例はＰｌａｓｃｏｎ（商標）の廃棄物分解プロセス（オーストラリアＣＳＩＲＯディビジョン・オブ・マニュファクチュア・テクノロジー）である。このプロセスの要旨はＣＳＩＲＯジャーナル”Ｅｃｏｓ”６８巻１９９１年冬季に見ることができる。上述した装置によって製造される水素および酸素ガスの１つの適用は廃棄物の熱分解であり、大気中の酸素を消費する必要がない。この方法では水素および酸素ガスを要求に応じて供給することが必要となる。上述した電解装置はスケールアップすると、市販規模で廃棄ガスを燃焼させるために必要なガス流速を生成させることができる。図１９aおよび１９bはこのようなガス状有害な放出物の分解において使用されるバーナーの構成を示している。図１９aはバーナー２００の断面図で、図１９b にはその中央断面図が示されている。バーナー２００は半球形状の燃焼室２０２を有している。産業廃棄物として炭化水素および他の揮発性有害物を含むヒュームの混合物を含む場合がある排気物は入口経路２０６によって燃焼室に注入される。こには水素および酸素ガスを理論比率２：１とする混合物の２つの供給源を備える。その１つは燃焼室２０２の上方四分円部に位置しており、他は下方四分円部に位置している。これらのガスはバーナー２００の側面において正反対の地点で２つのガス入口２０８から供給される。燃焼室２０２内で形成される水素および酸素ガス並びに放出物の混合物はスパークプラグ２１０等により発火させ、４０００℃以下とならない温度で燃焼する。このようにして大気に放出される無害な化合物に上記すべての有害物を分子的に分解するエネルギーが与えられる。この燃焼プロセスでは大気中の酸素は消費されない。有害物の完全な燃焼は燃焼室２０２の集中(focusing)効果によって助けられ、さらにガス流の混合が改善させる。熱電対２０２によって燃焼室２０２を取り囲む珪素繊維の耐熱性絶縁材料２１４内の温度を測定する。バーナー２００に適用されるクラッド材２１６は通常ステンレス鋼である。上記バーナーの形状は７つの(４つしか図示されていないが)中心方向に配列されたノズル２１２から形成されており、図１９bに明確に示されている。このノズル２２２は燃焼室２０２の中心２０４を横切るように配置されている。入口２１８によって供給され、かつ出口２２０によって排出される冷却水はノズル２２２を３００℃以下の温度に保持するようになっている。３００℃以上ではヒドロキシガスがバックバーンを起こす傾向にある。水素および酸素ガスの入口２０８からノズル２２２への流路は最小で４との９０°の矯正変化を有している。これはフラッシュバック時にヒドロキシ火炎の直線モーメントを緩やかにするためであり、これによって火炎は自己消火性を有することになる。これは特に３６００m／sの速度で水素が燃焼するため有利な点である。図２０はマルチモーダルな切断および溶接装置２３０を形成するブロック図を示し、この装置はＡＣ／ＤＣ変換器２３２に供給されるＤＣ電源の供給源を有する。ＡＣの供給源はＤＣ電気アーク溶接装置２３４に接続するものである。他方変換されたＤＣ出力電圧はＤＣ電気アーク溶接または切断装置２３６に接続するために提供される。ＤＣ出力供給電圧はまた分離された水素および酸素ガスの発生のための電解セルユニット２３８に対して供給される。水素および酸素ガスの双方は水性ガス溶接装置２４０に対し供給される。水素(および２次注入用の酸素)はプラズマ切断装置２４２に接続するために製造される。この水素はＤＣアークを通過させるとプラズマ流を生成し、２次注入時により酸素がプラズマ流に導入されると切断効果を増加させる酸化性のプラズマ切断効果を発生させる。１５０mmまでの厚みならばこの方法で切断することができる。特にタングステン電極から下方に導入される酸素は電極の酸化を除去することができる。水素ガスは単独でＭＩＧ／ＴＩＧ装置２４４に供給され、この水素はプラズマの形態で従来の不活性ガスの役目を果たす。ＡＣまたはＤＣ供給源は上記プラズマの形成には必要である。変換器２３２は伝統的な形態であってよく、マルチタップ形式のトランスを適当な整流したＤＣ電圧を選択するために備えている。電解ユニット２３８は前述した具体例のいずれであってもよく、スクラバーおよびチェックバルブ構成を含む。種々の切断および溶接装置２３４、２３６、２４０、２４２、２４４は従来形式のものである。上記マルチモーダル式装置２３０は要求される切断または溶接の特定のモードを１つのユニットから選択することができるようにユーザーに対して大きな自由度を与える。溶接／切断装置の単一構成または複合構成から成る装置は本発明により対象とされる。図２１はマルチモーダル式装置２３０の詳細を示す。前述したように電解発生器２３８は水素および酸素ガスを別々に生成するが、混合物として水素および酸素ガスを生成させることもできる。電力供給ユニット２３０にはマルチタップ形式のトランス２４６を備える。この減少させる電圧はブリッジ整流器２４７によって整流される。整流された出力電圧は端子２４８によってセル列２３８に接続される。このセル列は圧力スイッチ２５０によって作動する接続器２４９を介して３０個のセルを含む。スイッチ２５０は順番に圧力センサ２５１によって作動し、このセンサはセル列２３８内のガス圧力レベルを感知する。このようにして接続器２４９は作動圧力到達時にはセル列２３８への電力供給を除去するように作動可能である。また、この接続器２４９は上記ガスの使用と共に必要により作動する。ガスは必要により、通常全量として１５リツトルがいずれの場合も一度に製造される。この１５リツトルのガスは１０リツトルの水素ガスと５リツトルの酸素ガスとからなる。このガスはセル列２３８の洗浄タワー１５６、１５８から供給される閉ループシステムでは各タワーの圧力は他のタワーの圧力を補償し、一定のガス生成レベルを維持する。しかしながら、水レベルがいずれかのガスの過剰使用により余りにも高すぎると、それぞれのタワー１５６、１５８にあるフロートスイッチ２５４、２５５がそれぞれのソレノイドバルブ２５６、２５７を遮断してガスの流れを止めることになる。このフロートスイッチ２５４、２５５はトランス２４６からタップされたＡＣ供給源２５８からソレノイドバルブ２５６、２５７を作動させる。他のフロートスイッチはチェックバルブおよびスクラバーユニット１６０および加圧ポンプ１３８に位置してＡＣ供給源２５８を受ける。２台の流量調節器２６１、２６２がタワー１５６、１５８内で所望の背圧を維持するために組み合わされており、このシステムはスイッチオフされるかおよび／またはガス出口、チェックバルブ／スクラバーユニット１６０のガス出口２６３、２６４または溶接用チップ２６５を通してガスが排出された時でも圧力を有していることになる。水素および酸素ガスが、セル列２３８において分離発生させるのとは反対に混合物とする場合は一旦チェックバルブおよびスクラバーユニット１６０をガスが通過すると選択バルブ２６６がこのガスを混合させ、溶接用チップ２６５に送る。そこではこれらは発火し、燃焼して水素／酸素溶接のために使用される。水素および酸素ガスが分離して生成され、水素プラズマ切断２４２および／または水素プラズマＭＩＧ／ＴＩＧ溶接２４４のために必要であるときは、選択バルブ２６６が２つの混合を防止する。電力供給ユニット２３２はマルチタップ式トランス２４６の伝統的な構成であってリアクターウィンディング２６７およびレンジ選択スイッチ２６８を備え、選択された出力電圧レベルの選択ができるようになっている。発生した２次ＡＣ電圧は整流器２４７によって整流されてＤＣ出力電圧を生成する。すべてのこれらの出力電圧はさらに極性選択器２６９を通り、ＡＣまたはＤＣ出力間でユーザーに選択を行わせ、かつＤＣ出力のための適当な極性を選択させる。電力供給ユニット２３２からの出力２４８は電解セル列２３８に接続されているが、電力供給は図２０に示されるように、他の形態の溶接および切断のために供給することができる。さらに出力２７１は水素プラズマ包囲のＭＩＧ／ＴＩＧ溶接２４４および水素プラズマ酸化用切断装置２４２のための必要なＤＣ電力を供給する。さらにＡＣ出力２７２およびＤＣ出力２７３は上記ＭＩＧおよびＴＩＧプロセスのアークを生成するのに必要な電流を供給する。２０〜６０ボルトの範囲の出力電圧はセル列ユニット２３８および電気アークユニット２３４、２６３に必要である。他方ＭＩＧ／ＴＩＧ溶接２４４は通常３０〜６０ボルト(ＡＣまたはＤＣ)の出力電圧で作動する。プラズマ切断および包囲はプラズマユニット２４２によって供給されるように通常１２０ボルトのＤＣの供給を必要とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＦ２３Ｄ 14/32 0380−3ＫＦ２３Ｄ 14/32 14/82 0380−3Ｋ 14/82 Ｚ (31)優先権主張番号ＰＭ７２２７ (32)優先日 1994年８月２日 (33)優先権主張国オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号ＰＭ７２６７ (32)優先日 1994年８月４日 (33)優先権主張国オーストラリア（ＡＵ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＲ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．水素および酸素ガスを発生させる水電解のためのセル構成であって、複数のアノード形成電極を積み重ねの関係で備え、各アノード電極は１またはそれ以上の共通の第１導電性連結部材が通る平板からなり、複数のカソード形成電極を積み重ねの関係で備え、各カソード電極は１またはそれ以上の共通の第２導電性連結部材が通る平板からなり、上記アノード電極およびカソード電極は閉じ込み形態を成している水電解用セル構成。２．上記第１の連結部材と第２の連結部材は上記カソード電極およびアノード電極をそれぞれ通過するが、連結しない請求項１記載のセル構成。３．連続するアノード電極群がセルブロックを形成し、かつ連続するカソード電極群がセルブロックを形成し、該アノードセルブロックが対応するカソードセルブロックからずれている請求項１記載のセル構成。４．各セルブロックのためにそれぞれの上記連結部材がセルブロックだけを渡って延びる請求項３記載のセル構成。５．各電極が六角形の側面を有し、上記第１連結部材が１つ置きの頂点近くの地点で電極を通して延び、上記第２連結部材が他の１つ置きの頂点近くの地点で電極を通して延びる請求項４記載のセル構成。６．各電極が円形であって、穿孔された内部領域と上記第１および第２連結部材が通過する孔を有する外側リムを備える請求項２記載のセル構成。７．上記セル構成が複数のセルブロックの直列接続によって形成されるセル列として構成され、１またはそれ以上のセル列が並列接続されて成る請求項３記載の複数のセル構成からなる電解装置。８．水素および酸素を発生させる水電解のためのセル構成であって、複数のアノード形成電極が１またはそれ以上の共通な第１導電性部材によって電気的に並列に連結され、該アノード電極は１またはそれ以上の第２導電性部材によって電気的に並列に連結された複数のカソード形成電極と閉じ込み形式となっており、このアノード電極およびカソード電極がセルユニットを形成し、該セルユニットの複数が電気的に直列接続されている水電解用セル構成。９．タンク内に収納され、少なくとも水に浸漬される請求項１〜８のいずれかに記載のセル構成または電解装置であって、さらにＤＣ電圧供給手段を備え、上記連結部材のそれぞれ１つによって、その正極供給がアノード電極に結合され、その負極供給がカソード電極に結合され、それによって酸素および水素ガスをアノード電極およびカソード電極からそれぞれ発生させる構成。１０．分離した形態でまたは混合した形態で水素および酸素ガスを発生させる水電解のためのセル構成であって、複数のアノード形成電極が積み重ねの関係で配列され、各アノード電極は１またはそれ以上の第１導電性連結部材が通過する平板からなり、複数のカソード形成電極が間隔を置いて直線的な積み重ねの関係で配列され、各カソード電極は１またはそれ以上の導電性連結部材が通過する平板からなり、上記アノード電極およびカソード電極は閉じ込み形式となっており、さらに複数の膜手段を備え、各膜は隣接するアノード電極とカソード電極間に配置され、その隣接するアノード電極およびカソード電極間のイオン電流の通過を許すが、膜の両側の圧力差に応じてガスの通過を選択的に阻止するようになっている水電解用セル構成。１１．少なくとも水の供給が各アノード電極の回りのスペースに対して行われ、そして少なくとも水の供給が各カソード電極を回りのスペースに対して行われ、隣接するアノードおよびカソードのスペースが上記膜によって分離され、上記水の供給の１つが各膜を横切る圧力差が存在するように加圧され、電解中にアノードまたはカソード電極によって発生するガスの流れを膜を介して行わせるようになっている請求項１０記載のセル構成。１２．酸素および水素ガスを発生させるための電解ユニットであって、複数のアノード形式電極が複数のカソード形式電極と閉じ込むような関係で配置され、複数のセパレート膜が各隣接するカソードおよびアノード間に配置され、上記アノードおよびカソード電極に少なくとも水を供給する手段を備え、該供給手段は各膜の両側における少なくとも水の圧力差を制御するように操作可能で、発生させる酸素および水素ガスの分離または混合を選択的に維持できるようにした電解ユニット。１３．ガス状の有害物を熱分解するために使用するバーナー構成であって、該バーナーは半球形のバーナー室と、該半球形のバーナー室の中心に向かうように配置された複数のノズルによって排出する、屈曲路を介してバーナー室と連通する水素および酸素ガス供給手段と、ガス状汚染物質を供給するための入口とを備え、上記ガス状汚染物質を水素および酸素ガスとともに燃焼させるバーナー。１４．さらに燃焼室内に水素および酸素ガスとガス状汚染物質とを発火させる発火手段を備える請求項１３記載のバーナー。１５．供給される水素および酸素ガスの屈曲路が少なくとも４つの、少なくとも９０°の曲がった折り返しを有する請求項１４記載のバーナー。１６．複数のＡＣおよびＤＣ出力電圧源を供給するための制御可能な電力供給源と、上記電力供給源と結合され、上記電力供給源のＤＣ電圧源によって電解される供給水から酸素および水素ガスを選択的に分離してまたは混合して製造することができる電解ユニットとを備え、水素、酸素ガスおよび混合した水素および酸素ガスを上記出力電圧源とともにを溶接および／または切断装置と接続して使用することができるマルチモーダル式溶接および切断用発生器。１７．上記電解ユニットが複数のアノード形成電極が積み重ねの関係で配列され、各アノード電極は１またはそれ以上の第１導電性連結部材が通過する平板からなり、複数のカソード形成電極が間隔を置いて直線的な積み重ねの関係で配列され、各カソード電極は１またはそれ以上の導電性連結部材が通過する平板からなり、上記アノード電極およびカソード電極は閉じ込み形式となっており、さらに複数の膜手段を備え、各膜は隣接するアノード電極とカソード電極間に配置され、その隣接するアノード電極およびカソード電極間のイオン電流の通過を許すが、膜の両側の圧力差に応じてガスの通過を選択的に阻止するようになっている請求項１６記載のマルチモーダル式溶接および切断用発生器。１８．少なくとも水の供給が各アノード電極の回りのスペースに対して行われ、そして少なくとも水の供給が各カソード電極を回りのスペースに対して行われ、隣接するアノードおよびカソードのスペースが上記膜によって分離され、上記水の供給の１つが各膜を横切る圧力差が存在するように加圧され、電解中にアノードまたはカソード電極によって発生するガスの流れを膜を介して行わせるようになっている請求項１７記載のマルチモーダル式溶接および切断用発生器。１９．燃焼させるガスとともに使用される溶接用チップのフラッシュバック防止装置であって、燃焼させるガスの通路の流路内にメッシュ状のバリアを備え、該バリアはガスは自由に通過させるが、フラッシュバックの下縁は通過させず、消火する寸法の開口を有しているフラッシュバック防止装置。