JPS60155692A - 脱ガス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電解装置、特に水素及びまたは酸素を工業的
に製造するための加圧水の電解装置に取付けるようにし
た脱ガス装置に関する。

〔従来の技術〕

加圧水の工業的な電解装置、例えばフランス特許公報第
１１５１５０７号に記載された装置には、電解装置の陽
極液の排出部に連結された脱ガス装置と、陰極液の排出
部に連結された脱ガス装置とが使用されている。第１の
脱ガス装置は、電解装置の賜極室からの電解液の酸素ガ
スの気泡を押出し、第２の脱ガス装置は、電解装置の陰
極室からの電解液の水素ガスを抽出する。

２つの脱ガス装置からの脱ガスされた電解液は、再び混
合され、得られた混合物は、電解装置に再装入される。

従って、電解液は、閉回路を形成するように、装置内に
絶えず循環され、その流量は、装置の効率の関数として
定められている。両方の脱ガス装置は、最大効率を得る
ためだけでなく、脱ガスされた液を再混合した後に、た
とえ少量でも、水素ガスと酸素ガスとの気泡の爆発性の
危険な混合物が生成することのないように、注意深く操
業することが必要とされる。

これらの脱ガス装置には、気泡を徐々に液面まで上昇さ
せることにより脱ガスを行なうという原理が用いられて
いる。脱ガスは、液−気界面が形成されるようと、容器
内に、気泡を含む液を導き、液−気界面まで成る時間の
間に気泡を上昇させることに基づいて行なわれる。この
場合、気泡゛は、液−気界面の上方にあるガスにより、
トラップされ、その下方にある液には再合体されない。

そのため、脱ガスするべき液が脱ガス装置の内部滞留す
る時間が長いほど、そして液−気界面が大きいほど、脱
ガス作用が広汎に行なわれる。

前述した電解装置の場合、電解液は、一定の流量が常に
循環されるため、脱ガス装置内に滞留できない。広汎な
脱ガスを得るには、液の通過断面を可及的に太き（して
、脱ガス装置内の液の伝搬速度を最大限度低下させると
共に、液−気界面を最大限度大きくする。

液−気界面を大きくするための有利な対策は、本出願人
のフランス特許公報第２４４８３７．８号の対象となっ
ている。このフランス特許公報による脱ガス装置は、取
外し自在な圧力容器を備えており、圧力容器は、ガスを
含む電解液のための上流側の入口と、脱ガスされた液の
ための下流側の出口と、押出されたガスのための最も上
方の出口とを備えている。圧力容器は、重ね合された隔
室を形成する板体の少くとも１つの積層体を、その内側
壁から引込んだ位置に備えており、各々の積層体は、電
解液中に浸漬され、各々の隔室は、ガスを含む液の少（
とも１つの上流側入口オリフィスと、脱ガスされた液の
少くとも１つの下流側排出オリフィスとを備えている。

各々の隔室内には必然的に液−気界面が生ずるため、脱
ガスするべき液の入口オリフィスと脱ガスされた液及び
ガスの排出オリフィスとを備えた容器のみから成る脱ガ
ス装置に比べてそれぼど小さくない液の通路断面積従っ
て液の流速に対して、液−気界面が非常に大きくなる。

前述したように、電解液の伝搬速度は、脱ガス装置内に
おいては、残りの回路部分に比べて最小になる。このよ
うに速度がおそいことは、脱ガス現象にとっては、好都
合であるが、いろいろの種類の不純物のデカンテーショ
ンにとよでも好都合である。そのため脱ガス装置を定期
的に分解してその内部、特にその隔室の内部を洗浄する
ことが必要になる。しかし、隔室は、高さが数ｃｍのよ
うに小さく、長さが数ｃｍのように大きく、利用可能な
通し孔を経て長い軸を各々の隔室の内部に通すことが必
要なため、この洗浄作業は、非常に面倒である。

〔発明が解決しようとする問題点、発明の目的〕本発明
は、先に述べた形式の、しかし完全に且つ容易に取外し
でき、従って容易に洗浄可能な脱ガス装置に関する。本
発明による脱ガス装置の隔室は、容易に廉価に製造でき
、強度の低い長尺の偏平な薄板ではなく、キャンバ−を
付けることができ、従って非常に剛性で寸法の比較的小
さい要素を、溶接することなく単に積上げることによっ
て形成される。脱ガス装置は特に高さの大きな直立管と
して容易に形成し得るが、このことは、脱ガス装置にと
ってありふれたことではなく、脱ガス装置はその場合、
電解装置の膨張タンクの役目も行なわせることができる
。

〔問題点を解決するための手段、本発明の構成〕本発明
は、前述した隔室を有する脱ガス装置を提供し、その特
徴は、前記積層体は、重ね合せた皿状に互に上下に配さ
れた分離可能な板体によって形成され、各々の板体には
、形成された積層体に、それを上方から下方に軸方向に
貫通する垂直通路が形成されるように、中心孔が形成し
てあり、各゛々の板体は、外部に向う少くとも１つの外
周開口と、該垂直通路内の少くとも１つの中心開口とが
、各々の隔室に形成されるように、特に外周縁部と内側
縁部とを備えていることと、少くとも１つの外周開口と
少くとも１つの中心開口との間、又はその逆に、少くと
も１つの中心開口と少くとも１つの外周開口との間にお
いて、各々の隔室内に電解液を循環させる手段が設けら
れたことに存する。

〔実施例〕

次に、本発明による脱ガス装置の好ましい実施例を示し
た添付図面を参照して説明する。

最初に第１図を参照して説明すると、本発明による脱ガ
ス装置は、直立位置にある、高さの大きな円筒管の外形
を備えている。脱ガス装置は、水平な底体２と円筒部分
３とを備えた圧力容器１から成り、円筒部分３は、もち
上げて取外すことができ、上端は、閉ざされ、下端は、
開放され、封止バッキング４を介し底体２上に載置され
ている。

円筒部分３は、ねじ５により底体２上に締付けられてい
る。

圧力容器１は、第１図から判かるように、加圧水の電解
装置く図示しない〉に、次の３つの通し孔により接続さ
れている。

（イ）図示しない配管によりガス洗浄装置に連結されて
いる、脱ガス装置の排出ガスの上部開口。

（ロ）電解装置の２つの排出部のうち１つから気泡を含
有した電解液が供給される、円筒部分３の上部に形成さ
れた側部間ロア。

気泡混合物は、圧力室１内にベンド管８によって軸方向
に注入される。

（ハ）脱ガスされた液が、特に濾過器及び冷却器を１ｆ
ｆｉ過した後に電解装置の入口に再供給されるように、
底体２に穿設した下部開口９゜脱ガスされた液は、長い
管１０によって、下部開口９から排出される。この管の
役目については後に説明する。底体２に溶接された管１
０は、図示のように、管状圧力容器１の軸線に沿って延
長しており、ベンド管８を圧力容器１に挿入するための
開口部のがし下方に終端している。管１０は、この個所
に円形の水平そらせ板１１を備えており、このそらせ板
は、圧力容器１の円筒部分３を取出した後に上方から容
易に取出せるように、ねじ締めにより固着されている。

側部間ロアから供給された電解液は、その経路を表わし
た実線の矢印によって示すように、そらセ板１１上に衝
突し、その縁部に向って流れ、圧力容器１の内部を下方
に向って、後述する経路に沿って流れる。圧力容器１を
満たしている液の平均液位１２は、そらせ板１１と、後
述する積層体１３との中間にある。液位１２は、電解装
置内の最高液位に対応しているため、本発明の非常に重
要な１つの様相として、圧力容器１は、電解装置に対す
る膨張タンクとしての役目をする。圧力容器１は管状で
、立て型であり、液位１２は、圧力の変動に従って比較
的大きく変動するが、所望ならば、液位１２の検出装置
（図示しない）によって圧力を容易に調節できる。

次に、第２．３図を参照して、圧力容器１は、最低の液
位１２よりも下方に、同一の環状板１４の積層体１３を
備えており、この積層体は、フランス特許公報第２４．
４８３７８号に示された一般的な構成に従って、一連の
積層された脱ガス隔室２３を形成している。

積層体１３は、複数の環状板１４（第３図に１つのみ斜
視図によって示す）の単純な積上げから成り、環状板１
４は、第２図に示すように、皿を積上げるように１枚ず
つ積上げられる。積層体１３は、圧力容器１の内部にお
いて、弾性バッキング１５とねじ１６　（管１０に対し
ねじ締めされる）とによって、所定の位置に保持され、
底体２」−に締付けられている。そのため、円筒部分３
をもち上げて取除き、そらせ板１１のねし止めを外して
取除き、次にナツト１６のねし止めを外して取除き、バ
ッキング１５を取除いた後に、環状板１４を１枚ずつ取
出すことができる。環状板１４には中心孔１７が形成し
であるため、管１０を囲む軸方向の通路１８が積層体１
３に形成される。

各々の環状板１４は、第２．３図に示すように、外周縁
部１９と、中心縁部２０とを備えている。

中心縁部２０には、次々に積上げられる板１４を正確に
６立てするための肩部２１が形成してあり、この肩部２
１には、板１４の間に形成される各々の隔室２３から中
心部の通路１８に向って液を導くための通路２２が穿設
されている。外周縁部１９の高さは、中心縁部２０の高
さよりも低いため、各々の隔室２３について円形の外周
開口２４が形成され、この外周開口からは、ガスを含む
液が隔室２３に入りこむと共に、気泡が液位１２に向っ
て排出される。このことは、気泡を表わした第２図と、
ガスの経路を破線の矢印によって表わした第１図とを参
照することによって理解されよう。

前記フランス特許公報第２４４８３７８号による一般的
な構成に従って、外周間口２４の上部の高さ位置におい
て、各々の隔室２３内に、液位２５が形成される。液位
２５の上方において、各々の隔室２３内に、ガスのポケ
ット２６が形成され、そのうちの大きな気泡２８は、隔
室２３の脱ガス過程が進むにつれて、外周開口２４を経
て上方に絶えず排出される。

脱ガスされた液に、各々の隔室２３の底部から径方向の
通路２２を経て軸方向の通路１８に移行する。ポケット
２６のガスが径方向の通路２２内に吸引されて気泡混合
物を再形成することを避けるために、各々の板１４には
、その中心縁部２０に沿って、円錐台形のそらせ板２７
が、図示したように配設されている。

図示した側では、最も下方の板１４０には、外周縁部１
９を、中心部の通路２２も形成されていない。

本発明の特に有利な特性に従って、各々の環状板１４に
は、凹面を下方に指向させたキャンバ−が付けてあり、
これによって、非常に大きな強度が得られる。板１４の
径方向の曲率（第２図参照）は、隔室２３内の液の径方
向通過断面積Ｓが一定になるように定められている。そ
の場合、初歩的な計算によって、この曲率が、式ｘ　−
ｙ＝ｃによって示される放物線の一部分に対応すること
が示される。定数Ｃの値は、例えば外周開口２４の既知
の断面積によって容易に定めることができる。

通過断面積が一定に保たれ、流量が一定になっていると
、液は、隔室２３内において一定の速度で移動し、脱ガ
ス過程にとって有害な渦流の形成が避けられる。実際に
気泡は、特に液の縦断流によって運ばれない限り、表面
に到達することばできない。

同様に、軸方向の通路１８内に通路２２によって排出さ
れた液は、脱ガス装置の下部開口９に直接到達すること
はできない。その理由は、中心部通路１８内の液の調製
速度は、上方から下方にがけて徐々に増大しており、径
方向の通路２２を横切って、上方から下方にかけて徐々
に強力になる吸引現象が生ずるため、隔室２３内に渦流
が生ずるためである。この現象を防止するために、数と
直径とのどちらか一方又は両方を上方から下方にかけて
減少させたオリフィス３０を管１ｏに穿設する。これら
のオリフィス３０は、第２図に示すように、下方に、液
の通過方向に対して例えば約４５°傾斜させることが望
ましく、これによって乱流の発生が防止される。

図示した例では、オリフィス３０の直径は一定であるが
、その数は、上方から下方にかけて減少しているため、
管１．０の壁部を通る液の通過断面は、この断面を通る
液の流量が上方から下方にかけて一定に保たれるように
、上方から下方にかけて徐々に減少している。

上方から下方へのオリフィス３０の数の最適な変動は、
実験によって定めることが有利である。

そのためには、例えばプレクシガラス等の透明材料製の
模型を作製し、アルミ粉末を液流に加えると共に、液流
を照明して、液流を観察できるようにする。その場合、
−オリフィス３０の数及び位置は、乱流のできるだけ少
ない液流が得られるように、実験により調節することが
できる。

第１図に示した脱ガス装置の作用は次の通りである。気
泡を含む電解液、例えば電解装置の陰極室からの水素気
泡を有する陰極液は、脱ガス装置の上部にその軸線上に
ベント管６を介して装入される。液は、水平そらせ板１
１上に落下して、その縁部の方に伝搬されるため、大き
な気泡、即ち電解液中に含まれる気泡の約９０〜９５％
は、それだけで、ガスの出口である上部開口６に向って
排出される。

残りの、即ち５〜１０％の気泡を含む液は、円筒部分３
内の液に、液面１２のところで合体される。液は次に、
第１図に実線の矢印で示すように、積層体１３と圧力容
器１との間の間隙に流入し、各々の隔室２３内をその外
周部から中心部に向って流れる（゛第２図も参照）。環
状板１４が放物線状に湾曲しているため、各々の隔室２
３内において液の通過断面積が一定になり、従って液の
速度が一定になるので、前述したように、渦流の発生が
避けられる。ガスはポケット２６に集まり、大きな気泡
２８として連続的に外周開口２４がら排出され、気泡２
８は液面１２に向って上昇し、液面１２の上方にあるガ
スと合体され１、図示しないガス洗浄装置に向って、上
部開口６がら排出される。

脱ガスされた液は、通路２２によって各々の隔室２３が
ら排出され、オリフィス３０によって管１０を通過し、
脱ガス装置の底部を経て、電解装置の入口に向って、電
解液再循環回路の方向に排出される。

隔室２３内の液の伝搬速度は比較的おそいため、多量の
不純物がその底面上に付着する。そのため板１４を定期
的に洗浄することが必要になる。そのため、次の手順に
従って、脱ガス装置を完全に分解する。脱ガス装置の接
続部をオフにし、その内部の液を全部排出した後、ねじ
５を取外し、円筒部分３をもち上げて、取外す。次にね
じを外して、そらせ板１１を取出し、ねじ１６を取外し
、弾性バッキング１５を取出丈。環状板１゛４を１枚ず
つ取外して、洗浄し、取外した時と逆の順序で積層体１
３の再取付けをする。肩部２１　（第３図）によって環
状板１４の正確な６立てが保たれる。

本発明は、前述した特定の構成には限定されない。板体
１４は、製造が容易なことから、円形とすることが望ま
しいが、多角形などの、それ以外の形状としてもよい。

板体１４の２つ以上の積層体を圧力容器１内に配置して
もよいが、その場合、積層体の出口は、圧力容器１の内
部又は外部において１つにまとめることが特に望ましい
。また圧力容器は、垂直方向以外の方向に長く伸びた形
状としてもよいが、この場合には、膨張タンクとしての
役目はしない。更に、各々の積層体の外周部から中心通
路の方に液を導く代りに、中心通路から外周部に液を導
くようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による脱ガス装置全体を示す構成図、
第２図は、第１図の一部分の詳細図、第３図は、第１図
の脱ガス装置に使用される多数の板体のうちの１つを示
す一部切欠斜視図である。 符号の説明 １・・・容器、６・・・上部開口（出口）、７・・・側
部開口（入口）、９・・・下部開口（出口）、１３・・
・積層体、１４・・・環状板（板体）、１７・・・中心
孔、１日・・・通路、１９・・・外周縁部、２０・・・
中心縁部（内側縁部）、２２・・・通路（中心開口）、
２３・・・隔室、２４・・・外周開口。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスを含む電解液の少くとも１つの入ロア、脱ガ
   スされた液の少くとも１つの出口９及び排出されるガス
   の少くとも１つの出口６を備えた、取外し自在な容器１
   を有し、容器１は、重ね合された隔室２３を形成する板
   体１４から成る少くとも１つの積層体１３を、その内側
   壁から引込んだ位置に備えており、各々の積層体１３は
   、電解液中に浸漬され、各々の隔室２３ば、ガスを含む
   液の少くとも１つの上流側入口オリフィス２４と、脱ガ
   スされた液の少くとも１つの下流側排出オリフィス２２
   とを備えている電解装置用脱ガス装置であって、前記積
   層体は、重ね合せた皿状に互に上下に配された分離可能
   な板体によって形成され、各々の板体１４には、形成さ
   れた積層体に、それを上方から下方に軸方向に貫通する
   垂直通路１８が形成されるように、中心孔１７が形成し
   てあり、各々の板体１４は、外部に向う少くとも１つの
   外周開口２４と、通路１８内の少くとも１つの中心開口
   ２２とが、各々の隔室２３に形成されるように、特に外
   周縁部１９と内側縁部２０とを備えていることと、少く
   とも１つの外周開口２４と少くとも１つの中心開口２２
   との間において、各々の隔室２３内に電解液を循環させ
   る手段が設けられたこととを特徴とする脱ガス装置。
2. （２）各々の板体１４を、凹面が下方に指向したキャン
   バ−形状としたことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の脱ガス装置。
3. （３）直上の板体１４との間に形成される隔室２３内の
   電解液の径方向通過断面積（Ｓ）が一定になるように各
   々の板体１４の曲率を定めたことを特徴とする特許請求
   の範囲第（２）項記載の脱ガス装置。
4. （４）板体１４を環状としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第＋１１項ないし第（３）項のうちのいずれか１
   項記載の脱ガス装置。
5. （５）各々の板体１４に円錐台形のそらせ板２７を取付
   け、そらせ板２７は、その内側縁部２０に沿って配置さ
   れ、下向きに延長することを特徴とする特許請求の範囲
   第（４）項記載の脱ガス装置。
6. （６）容器１を垂直方向に細長い形状としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（５）項のう
   ちのいずれか１項記載の脱ガス装置。
7. （７）容器１が管状であり、容器１の長手方向軸線に従
   って配置された板体１４のただ１つの積層体を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載の脱ガス
   装置。
8. （８）　前記垂直通路内にこれと同軸的に配置された液
   排出分配管１０を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第（１１項ないし第（７）項のうちのいずれか１項記
   載の脱ガス装置。
9. （９）　液が隔室２３内を周辺部から中心部に向って流
   れ、また中心通路内を上方から下方に流れるようにした
   、特許請求の範囲第（７）項記載の脱ガス装置であって
   、排出分配管１０を通る液のオリフィス３０を液流の通
   過する方向に下向きに傾斜させたことを特徴とする脱ガ
   ス装置。 Ｑｌ　液が隔室２３内を周辺部から中心部に向って流れ
   、また中心通路内を上方から下方に流れるようにした、
   特許請求の範囲第（８）項記載の脱ガス装置、又は特許
   請求の範囲第（９）項記載の脱ガス装置であって、排出
   分配管１ｏを通る液の通過断面が上方から下方にがけて
   徐々に減少することにより、該通路断面を通る液の流量
   が上方から下方にかけて一定ネこ保たれるように、排出
   分配管１０を通るオリフィス３ｏを穿設したことを特徴
   とする脱ガス装置。