WO2005100639A1

WO2005100639A1 - 電気分解によるガス発生装置

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Publication number: WO2005100639A1
Application number: PCT/JP2004/005075
Authority: WO
Inventors: Naoki Nomura
Original assignee: Naoki Nomura
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-10-27

Abstract

酸素と水素を分離して安全性を確保しながら、効率よく個別に取出し、かつ操作性に優れた電気分解によるガス発生装置を提供する。電解液ｃを貯留する導電性材料からなる円筒状電極２と、この円筒状電極の中心部にほぼ同心状に配設された導電性材料からなる中心電極１８と、前記中心電極と前記筒状電極との間にほぼ同心状に介挿された少なくとも１つの導電性材料からなる円筒状の中間電極１９と、前記円筒状電極および中間電極の両端開口を閉塞する蓋体３，４とを具備し、直流電圧の印加で前記中心電極と円筒状電極との間に生成される電界でもって、前記中心電極、筒状電極および中間電極の対向する各周面から発生する水素ガスａと酸素ガスｂとをそれぞれ分離して排出させるように構成した。

Description

明細書

電気分解によるガス発生装置技術分野

本発明は電気分解によるガス発生装置に関し、特に電気分解による酸素ガス (以下、単に「酸素」という。）及び水素ガス（以下、単に Γ水素 j といラ。）を効率良く発生させるためのガス発生装置に関するものである。背景技術

一般に電気分解装置は、電解液を貯留した電解槽の一側に陽極棒を、他側に陰極棒を電解液に浸潰した状態で設けるとともに、両電極は直流電源に接続されている。

水の電気分解により水素と酸素を製造する場合、水の伝導度を向上させるために水に硫酸、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのような電解質を添加したものを電解液とし、直流電圧の印加によって陽極棒側に酸素，陰極棒側に水素が発生する。しかし、電解槽の一側に陽極棒を、他側に陰極棒を電解液に浸潰した状態で設け取り付けた電気分解装置では、 2箇所の電極部分でのみガスが発生することから、工業的に大量の水素及び酸素を発生させることが難しいという問題があった。

短時間に多くのガスを発生させるために'印加電圧を高くする方法もあるが、ランニングコストが高くなるだけでなく、高電圧による火花が発生し易く、取扱上の危険が増すことから、安全性に配慮が必要であるという点から、使用や貯留、管理に手間を要するという問題があった。

更に、不測のガス爆発を防止するために、電気分解装置とは別に安全装置（防爆装置）も設けなくてはならず、イニシャルコスト並びにランニングコストも高くなる。

電気分解で得られた水素及び酸素は、トーチなどを含む各種燃焼装置にエネルギ一源（燬料源）として使われており、この場合、酸素と水素は通常混合した状態のガスとして取り出されている。このような装置としては、円筒状の複数の電極を同心状に設けてガスの発生効率を高めたものが提案されている（例えば、特許文献 1参照）。

近年、電気自動車に用いる燃料電池の開発が急速に進展し、これに伴って撚料電池の燃料として必須である水素の供給手段も各種提案されている。水の電気分解もその供給手段の 1 つであるが、その場合、前述したトーチなどに使用する場合と異なり、水素と酸素を分離して取リ出す必要がある。そのためには、陽極と陰極との間に、電解液を透過するが、ガスを透過しない隔壁を設けて、電解槽を陽極部と陰極部とに分離し、酸素と水素とを混合させないようにして取り出せる構造とする必要がある（例えば、特許文献 2参照）。

しかし、この構成によれば、隔壁が必要であること、並びに酸素と水素の取リ出し経路を分離することに伴う電気分解装置の複雑さによリ、例えば特許文献 1 に記載されているような複雑な電極形態とすることが困難である。

また、高分子の電解質膜をイオン交換膜とし、このイオン交換膜の両側に電極を設けて水を電気分解することにより、水素と酸素を発生させるものがある (例えば、特許文献 3参照）。

この構成によれば、イオン交換膜が隔壁の役割を果すので、酸素と水素を別個に取リ出すことはできるが、複雑な電極形態を構成することが困難であることは特許文献 2の場合とほぼ同様である。

更に、電解槽内に配設されるイオン交換膜を備えたケーシングは、電解槽と一体に形成されており、このイオン交換膜の寿命が尽きた際、電解槽ごと交換する必要があり、コス卜高になるという間題がある。

【特許文献 1】特開 2 0 0 1 — 2 2 6 7 9 1号公報

【特許文献 2】 W O 9 8— 5 1 8 4 2号公報

【特許文献 3】特開平 1 0— 8 1 9 8 5号公報本発明の 1 つの目的は、上記課題を解消するためになされたもので、多量のガスを効率よく発生させることができ、かつ安全性や操作性に優れ、水素と酸素を個別に取出すことのできる電気分解によるガス発生装置を提供することに本発明の他の目的は、イオン交換膜を用いる場合、イオン交換膜の寿命が尽きた際、電解槽ごとの交換を避けるために、イオン交換膜を備えたケーシングを電解槽から着脱可能に構成し、イオン交換膜の交換コストを低く抑えることができる電気分解によるガス発生装置を提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するために、請求の範囲第 1項に係る電気分解によるガス発生装置は、電解液を貯留する導電性材料からなる円筒状電極と、この円筒状電極の中心部にほぼ同心状に配設された導電性材料からなる中心電極と、前記中心電極と前記筒状電極との間にほぼ同心状に介挿された少なくとも 1つの導電性材料からなる円筒状の中間電極と、前記円筒状電極および中間電極の両端開口を閉塞する蓋体とを具備し、直流電圧の印加で前記中心電極と円筒状電極との間に生成される電界でもって、前記中心電極、筒状電極および中間電極の対向する各周面から発生する水素ガスと酸素ガスとをそれぞれ分離して排出させるように構成したことを特徴とする。

請求の範囲第 2項に係る電気分解によるガス発生装置は、前記中心電極、円筒状電極および中間電極の周面から発生する水素ガスと酸素ガスとの混合を防止する筒状隔壁を前記中心電極にほぼ同心状に配設された各電極間に介在させて配設し、前記筒状隔壁によリ混合を防止された水素ガスと酸素ガスをそれぞれ個別に外部に取り出すガス取り出し通路を前記蓋体に設けたことを特徴とする。

請求の範囲第 3項に係る電気分解によるガス発生装置は、柔軟性のある絶縁材料からなるシ一ト状隔壁と導電体からなるシート状電極とを各 2枚づっを交互に重ね合わせて渦巻き状の電極ュニットを構成し、電解液を貯留する円筒状電極内に同心状に前記電極ュニットを収納し、この電極ュニットにおける両シ ―ト状電極間に直流電圧を印加し、前記シート状隔壁で分離されて発生する水素ガスと酸素ガスをそれぞれ個別に前記円筒状電極の外部に取リ出すように構成したことを特徴とする。

前記ガス発生装置は、振動手段を設けて各電極及びその近傍に生成されるガス又は生成物を電極から分離するように構成されることが推奨される。

請求の範囲第 5項に係る電気分解によるガス発生装置は、内部に電解液を収容する電解槽と、前記電解液を電気分解するイオン交換材を収納したカセットとを具備し、前記電解槽は、前記カセットを揷脱可能に収容する収容空間と、前記カセットを前記収容空間に口ック保持する回動可能な 1 対の係止金具とを具備し、前記カセットは、前記イオン交換材の両側面に装着された 1対の電極と、前記係止金具の係止位置に対向させかつ前記各電極に電気的に接続するリード端子と、前記電解槽に収容された電解液の電気分解によリ発生するガスを放出する流通窓とを備え、前記カセットのロック状態で、前記係止金具およびリード端子を介して前記電極に通電し、前記発生ガスを前記カセットおよび電解槽を通して外部に排出するように構成したことを特徴とする。

前記電解槽は、電解液供給装置から供給される電解液の注入口と、発生する水素及び酸素ガスの吐出口とを備え、前記注入口及び吐出口に前記カセッ卜の着脱に連動させて開閉する開閉弁を設けることが推奨される。

また、前記イオン交換膜の表面に、イオン交換膜を加湿保護する保護部材を設けたり、前記保護部材はシート状に形成されたシート部材の表面に保水剤を塗布して形成されることが推奨される。図面の簡単な説明

第 1 図は、本発明に係るガス発生装置の一例を示す概略的な説明図であり、第 2図は、同装置の分解斜視図であり、

第 3図は、同装置の縦断面図であり、

第 4図は、同装置の要部を概略的に示す断面図であり、

第 5図は、同装置における気液分離器の縦断面図であり、第 6図は、同装置の動作説明図であり、

第 7図は、本発明に係るガス発生装置の他の例を示す概略的な分解斜視図であり、

第 8図は、本発明に係るガス発生装置の異なる他の例を示す概略的な説明図であり、

第 9図は、同装置における電解槽の一例を示す斜視図であり、

第 1 0図は、同電解層の要部の概略的な断面図であり、

第 1 1図は、同電解槽の要部を示す拡大断面図であり、

第 1 2図は、同装置における開閉弁の一例を示す概略的な断面図であり、第 1 3図は、同電解槽に装着されるカセットの一例を示す斜視図であり、第 1 4図は、同装置の動作を説明する概略的説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る電気分解によるガス発生装置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。

【実施例 1】

第 1 図は本発明の電気分解によるガス発生装置の一例を示す概略的な説明図である。

同図において、このガス発生装置 1 は、導電性材料からなる円筒状電極 2の上下開口部 2 a、 2 bに、例えば合成樹脂からなる電気絶縁性の蓋体、すなわち上蓋 3と底蓋 4とを着脱可能に固着してケーシング 5を構成し、その内部空間を気密に保持するようになされている。

前記上蓋 3には第 1 および第 2のガス吐出口 6、 7が形成されて、例えば一方の吐出口 6から水素（H ₂ ) aが、他方の吐出口 7から酸素（0 ₂ ) が、後述する気液分離器 8を介してそれぞれ吐出させるように構成され、他方、前記底蓋 4の近傍における前記円筒状電極 2の外周部には、内部に貯留された電解液 cを配管 9およびポンプ 1 0からなる循環用配管系統 1 1 により循環させる電解液流出口 1 2、電解液流入口 1 3が形成されている。また、前記底蓋 4の中央部下面には、ケ一シング 5を振動させる振動手段 1 4が装着されている。上蓋 3には前記電解液 cを前記ケーシング 5の内部空間において電気分解させるための電極に接続された 1対の電気端子 1 5 , 1 6が突設され、例えば一方の端子 1 5を電源装置 1 7の出力側に接続し、他方の端子 1 6を接地させるように構成されている。

電源装置 1 7には図示を省略したが、電源装置 1 7からの直流をオン " オフしたリ、その給電極性を切替える切替スィツチ等が組み込まれている。

第 2図はケ一シング 5の内部空間を説明する斜視図、第 3図はケーシング 5 の中心軸を通る断面図、第 4図は第 3図の一部を拡大した断面図である。第 2図で示すように、円筒状電極 2の内部空間 2 1 には、ほぼ同心状に配設された導電性物質からなる中心電極 1 8と、導電性物質からなる複数の中間電極 1 9と、各中間電極間に交互に配設された円筒状の隔壁 2 0とが収納されている。

すなわち、前記隔壁 2 0は例えば硬質の不織布等で形成されて、電解液に湿潤した状態で電解液 cの透過を可能にするが、水素 a と酸素 bの透過を不可能とする。

また、第 3図で示すように、ケーシング 5の内部空間 2 1 には複数の中間電極 1 9が中心電極 1 8の周りにほぼ等間隔で、かつ同心状に配設される。中間電極 1 9は後述するように、電気絶縁性の上蓋 3と底蓋 4の環状溝に上下端部を嵌合させて支持されており、互いに絶縁されて外部の電源装置にも接続されていない。各中間電極 1 9の間、最外周端の中間電極 1 9の外側、及び最内周端の中間電極 1 9の内側には隔壁 2 0が介挿されて、電解液 cに浸溃されている。

また、前記上蓋 3および底蓋 4の内面には中心電極 1 8、中間電極 1 9、および隔壁 2 0の各上下端部を嵌合させる環状溝 3 a、 4 aが形成され、第 4図で示すように、各溝の内周面に被着されたシール部材 2 2を介して、各上下端部が各溝 3 a、 4 aに嵌合され、それぞれ区画された状態で電解液の電気分解により発生する水素 aおよび酸素 bが互いに混合しないようになされている。また、上蓋 3の内面には、水素 a と酸素 bを個別に排出させるための第 1及び第 2通路通路 2 3 a、 2 3 bが形成され、各通路を形成するための第 1 及ぴ第 2隔壁 2 4 a、 2 4 bが嵌着され、前記円筒状電極 2の内部空間 2 1 で生成された水素 aは、例えば第 1 及び第 2隔壁 2 4 a、 2 4 bを貫通する第 1 パイプ 2 5を介して第 1通路 2 3 aに導かれ、酸素 bは第 2隔壁 2 4 bを貫通する貫通孔 2 6を介して第 2通路 2 3 bに導かれて、前述の吐出口 6、 7から外部へ吐出される。

前記中心電極 1 8の上端面には第 3図で示すように電気端子 1 5の下端 1 5 aを接触させるととともに、円筒状電極 2の上端面には第 4図で示すように電気端子 1 6の下端面 1 6 aを接触させて通電するように構成されている。中間電極 1 9は電気絶縁性の上蓋 3と底蓋 4の環状溝に上下を嵌合されて支持されておリ、互いに絶縁されて外部の電源装置にも接続されていない。

第 5図は気液分離器 8の構造を示す断面図である。吐出口 6、 7から吐出された水素 aと酸素 bは気液分離機 8で水分が除去される。この気液分離器 8は、有底筒状に形成された分離器本体 2 7の底部にガス入口 2 8を形成するとともに、ガス出口 2 9 aを有する蓋体 2 9を上部開口に嵌着してなるケ一シング 3 0の内部空間に、例えばガス入口 2 8側で窄まる形状の金属製フィルタ 3 1 を設置し、ガス入口 2 8を前記吐出口 6 , 7に連通させるように構成されている。つぎに、上記構成のガス発生装置の動作について説明する。

第 6図は本発明に係るガス発生装置の動作原理の説明図である。

先ず、第 1 図におけるポンプ 1 0を駆動して、円筒状電極 2の内部空間に電解液 cを充填し、これを循環させる。

次に、例えば第 1 の電気端子 1 5を電源装置 1 7に接続し、他方の端子 1 6 を接地して直流電圧を印加すると、第 6図で示すように円筒状電極 2と中心電極 1 8との間に電界が生起される。

水（H ₂ 0 ) は O H と H +に電離するけれども、電離度が低いために、通常は苛性曹達（N a O H ) 等の電解質を加える。 N a O Hの場合は N a +と O H _ に電離する。

従って、負のイオン O H-は、正極（中心電極 1 8) に移動して、 40 H一一 — > 2 H ₂0 + 0₂ + 4 e " ( e—は電子）の反応が起こり、電子を正極に移動させて酸素（0₂) bが発生する。

一方、正のイオン H ⁺と N a ⁺は負極（円筒電極 2) に移動し、負極から電子を受け取り、 4 e - + 4 H +—— > 2 H ₂の反応が起こり、水素（H ₂) aが発生する。

なお、 N a ⁺イオンは安定で放電しない。

中心電極 1 8と円筒電極 2間には中間電極 1 9が介挿され、中間電極 1 9自身は導電性材料で形成されているため同電位であるが、中間電極 1 9で区切られた電解液 cの領域は電位差を有する。

いま、電解液が均一な電気抵抗体とすれば、各電極間の電位差は中心電極 1 8と円筒電極 2間に印加された電圧は、各電極間距離で比例配分した値となる。従って、第 3図で示すように中間電極 1 9を等間隔に配設すると、各電極間の電解液 cに加わる電位差は等しくなる。

即ち、中間電極 1 9の間では、 O H—は電位の高い電極側に移動して O²となり、 H +は電位の低い電極側に移動して H ₂となり、 O H—から放出された電子が中間電極 1 9中を移動して H +と結合し、電流が流れて電気分解が進行する。これら各水素 aと酸素 bは隔壁 2 0によリ仕切られていることから、電位の低い側の電極面 1 9 aで発生した水素 aは、第 3図、第 4図で示す第 1通路 2 3 aを通って、第 1 ガス吐出口 6から流出され、また、電位の高い側の電極面 1 9 bで発生した酸素 bは、第 2通路 2 3 bを通って第 2ガス吐出口 7からそれぞれ混合されることなく、外部に個別に排出される。

前記各ガス吐出口 6、 7を通じて円筒状電極 2の外部に排出された水素 aと酸素 bは、上記気液分離器 8で除湿された後、精製された水素及び酸素として、図外の水素貯蔵槽ゃ酸素貯蔵槽（図示せず）に貯蔵され、燃料電池用の燃料源や溶接及び溶断トーチ用燃料として使用される。

上記のように電気分解を行う際、ケーシング 5のガス発生面がその発生ガスで覆われたり、形成される酸化皮膜等の化学物質に覆われたりして、電気分解機能が徐々に低下しょうとするが、ケーシング 5の底部に設けられたバイブレータからなる電動式の振動手段 1 4の稼動による電極、あるいは電解液 cの振動によリこれが防止されるとともに、耐久性も向上させることができる。

因みに、各電極に酸化皮膜等の化学物質の発生を防止する他の一手段としては電源装置 1 7に組み込まれた切替スィツチで給電極性を切替えることによつても可能である。

上記実施の形態では、電動式の振動手段 1 4をケーシング 5の底部に設けるようにしてあるが、こうしたものに限られず、ケーシング 5内の電解液 cを直接に振動させたり、中間電極 1 9を振動させたりすることもできる。

また、上記実施の形態では、円筒状電極 2と中心電極 1 8のみに給電し、電気分解を行うようにしてあるが、各中間電極 1 9に直接給電させるようにすることができることは勿論である。【実施例 2】

第 7図は本発明の電気分解によるガス発生装置の他の例を示す概略的な説明図である。

同図において、柔軟性のある絶縁材料からなるシート状の隔壁 3 1 と、導電体からなるシート状の電極 3 2とを 2枚づっ交互に重ね合わせて接合し、これを各電極 3 2 a、 3 2 bが短絡することのない状態で渦巻き状に巻回して電極ユニット 3 3を構成し、これを円筒状のケーシング 5内に同心状に収納する。隔壁 3 1 と電極 3 2を重ねる際、電解液スぺ一サー（図示せず）等を挟んで所定の間隔を維持するようにして、電解液の収容する領域を確保することが望ましい。

また、前記電極ュニット 3 3における一方の電極 3 2 a をプラス電極 1 5に、他方の電極 3 2 bをマイナス電極 1 6に接続することにより、前述のものとほぼ同様の作用効果を達成するとともに、電解面積が広くかつ充分な電解性能を維持し、しかも、供給電圧の低いガス発生装置を提供することができる。【実施例 3】

第 8図は本発明の電気分解によるガス発生装置の異なる他の実施例を示す概略的な説明図である。

同図で示すように、このガス発生装置 Aは、内部に電解液 cを充填する電解槽 4 0と、前記電解槽 4 0で発生する水素 a と酸素 bをそれぞれ個別に排出する吐出口 4 1 a， 4 1 bと、電源装置 1 7から直流電圧が印加される正負の外部端子 4 1 d、 4 1 e と、前記電解槽 4 0に収納された電解液 cを水素 a と酸素 bに電気分解するイオン交換用カセット 6 0とを具備し、電解液供給装置 7 0でもって注入口 4 1 cから前記電解槽 4 0に電解液 cを供給するとともに、前記電解槽 4 0で発生する水素 a と酸素 bを吐出口 4 1 a , 4 1 bからそれぞれ個別に排出して、ガス貯蔵装置 8 0 a , 8 0 bに貯蔵するように構成されている。

上記電解槽 4 0は、第 9図、第 1 0図で示すように、合成樹脂製のケ一ジング本体 4 1 と、内部にイオン交換用カセット 6 0を着脱可能に収容する収容空間 4 1 A (第 1 0図）とを有し、前記ケーシング本体 4 1の上端部 4 1 Bに前記収容空間 4 1 Aに連通する開口 4 1 Cが形成されている。

また、前記ケーシング本体 4 1の上端部 4 1 Bにおける開口 4 1 Cの両端部には、収容された前記カセット 6 0の口ック保持と通電のために、 1対の係止金具 4 2 a， 4 2 bが装着されている。

すなわち、前記係止金具 4 2 a , 4 2 bは、第 1 1 図で示すように、前述の外部端子 4 1 d、 4 1 _eを支軸として回動可能に枢支され、その先端部に突設された係止爪 4 3をカセット 6 0の上端コーナ一部に形成された係止溝 6 6にリード片 6 7のり一ド端子 6 8を介入して係止させるように構成されている。前記ケーシング本体 4 1 はほぼ直方体形状の箱形に形成され、その各吐出口 4 1 a , 4 1 b及び注入口 4 1 cには第 1 2図で示すような逆止弁 9 0が配設されている。なお、本実施例では注入口 4 1 cはケーシング 4 1 の下辺に配設されているが、必ずしも位置はこれに限定されることなく、システム全体の構成によって最適な位置に配設すればよい。第 1 2図に示すように逆止弁 9 0は、弁体 9 1 を収納する弁室 9 2をもったケース本体 9 3に前記各吐出口 4 1 a , 4 1 b及び注入口 4 1 cを形成し、前記弁体 9 1 をケース本体 4 1 に形成された弁座 4 5に圧縮ばね部材 9 4でもつて押圧することにより、カセッ卜収容空間 4 1 Aに連通する弁孔 4 6を閉塞するように構成されている。

前記弁体 9 1 は、同図（ a ) で示すように、弁孔 4 6を常時閉じる方向に圧縮ばね部材 9 4で押圧され、前記圧縮ばね部材 9 4に杭して逆方向へ押圧されると、カセット収容空間 4 1 Aが同図（ b ) で示すように、弁孔 4 6を開放させるように構成されている。

前記カセット 6 0は、第 1 0図および第 1 3図で示すように、矩形箱状に形成されたケース 6 1 と、このケース 6 1 内に収納された平板状のイオン交換材 6 2と、このイオン交換材 6 2の両側面に装着された電極板 6 3 a , 6 3 とを備え、かつ前記ケースの側面壁に電極板 6 3 a , 6 3 bに対向させて水素 a および酸素 bを透過するためにメッシュ状の多数の流通孔を有する流通窓 6 4 a , 6 4 bが設けられている。

前記カセット 6 0は、第 1 3図で示すようにケース 6 1 の外周面に帯状のシ一ル部材 6 5が鉢巻き状に装着され、第 1 0図で示すように電解槽 4 0の内部に収納された際、ケ一シング本体 4 1 のカセット収容空間 4 1 Aを気密保持するように構成されている。

また、前記イオン交換材 6 2は、ケース 6 1 の内部で発生する水素 a と酸素 bとを分離するように配設されている。

さらに、上記電極板 6 3 a、 6 3 bは前記リード端子 6 8にリード片 6 7を介して電気的に接続されるとともに、ケース 6 1 の内部に保持されている。なお、カセット 6 0におけるイオン交換材 6 2を取り外した状態で、さらに、イオン交換材 6 1 の両側面に装着された電極板 6 3 a、 6 3 bを取り外し、その表面にグリセリンが塗布されたシート部材（図示せず）を装着すことにより、イオン交換材 6 2の湿度を適当に保持させて、そのイオン伝導性を高めることができる。前記カセット 6 0は、第 1 4図で示すように、電解槽 4 0に着脱可能に保持される。

すなわち、同図（ a ) で示すように、電解槽ケ一シング本体 4 1 内の収容空間 4 1 Aに開口 4 1 Cからカセット 6 0を揷入する。

つぎに、同図（ b ) で示すように、電解槽ケーシング本体 4 1 に前記カセット 6 0を収容した状態で、係止金具 4 2を回動させて各係止爪 4 3を係止溝 6 6に嵌合させると、ロック状態に保持される。

前記カセット 6 0の挿入過程において、その外壁面でもつて逆止弁 9 0の弁体 9 1 を押圧し、第 1 2図（ b ) 外方へ押し出すことにより、第 1 0図で示すように各吐出口 4 1 a , 4 1 b及び注入口 4 1 cを収容空間 4 1 Aに連通させる。

この状態で、電解液供給装置フ 0から供給口 4 1 cを介して電解槽 4 0の内部空間 4 1 Bに電解液 cを流入させるとともに、外部端子 4 1 d , 4 1 eを介して電源装置 1 7からイオン交換材 6 2の両側面に装着された電極板 6 3 a、 6 3 bに直流電圧を印加すると、イオン交換材 6 1 を介して電気分解され、この電気分解によリ発生した水素 aおよび酸

素 bは、それぞれ吐出口 4 1 a , 4 1 bを介して外部に導出され、水素貯蔵部 8 0 a及び酸素貯蔵部 8 0 bに貯蔵される。

以上の発生装置 Aによれば、以下の効果を得ることができる。

すなわち、このガス発生装置 Aにおいては、カセット 6 0が電解槽 4 0に着脱自在に装着されるため、このイオン交換材 6 1の交換が容易であるとともに、損傷等によリ交換が必要である場合において、電解槽 4 0の全体構造を交換する必要がなく、コストを低減できるという効果がある。

また、電解液や各ガスの流路を開閉する各開閉弁 9 0は、カセット 6 0の着脱に連動させて開閉制御する構成としているため、前記カセット 6 0を電解槽 4 0に装着した状態で水素ス a、酸素 b及び電解液 cの流通路を開放するとともに、カセット 6 0を取り外した状態で、各流通路を自動的に閉塞することができる。これによリ、カセット 6 0の交換時に電解液 cが電解槽 4 0の内部に流入することを防止するとともに、発生する水素ス a と酸素 bが水素及び酸素貯蔵部 8 0 a , 8 0 bに流出するのを防ぐことができるという効果がある。

以上、本発明の電気分解によるガス発生装置の実施形態について詳述したが、本発明はこれら各実施形態に限定されず、請求の範囲に記載の範囲内で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、保護部材として、その表面にグリセリンが塗布されたシート部材が用いられていたが、この保護部材としてウォーターパック等を用いることも可能である。産業上の利用可能性

本発明の電気分解によるガス発生装置は、円筒状電極、中心電極および少なくとも 1 つの中間電極とを備えておリ、電極面が広いので大量のガスを発生させることが可能である。また、各電極間にガスの混合を防止する隔壁を配設すると共に、発生したガスを分離してガスを取り出すガス取り出し通路を設けた構成になっているため、酸素と水素を個別に取出すことが可能である。

また、電極を振動させる振動手段を付加することにより、電極に付着した泡や、不純物イオンの析出物を除去することができるので、電極の耐久性が向上する。

イオン交換膜を用いる場合、保持装置によリカード型のケーシング内に配設されたイオン交換膜を着脱可能に電解槽に保持する構成とすることによリ、このイオン交換膜によリ電解液を酸素と水素に電気分解するとともに、イオン交換膜を設けたケ一シングを電解槽とは別個独立して存在させ、電解槽に装着、或いは電解槽から取り外す。この結果、イオン交換膜の交換が必要である場合に、電解槽ごと交換する必要がなくなり、コストを低く抑えることができる。また、イオン交換膜を備えたケーシングの着脱に連動して、開閉弁にょリ電解液の流入口の開閉制御を行うことにより電解液供給装置からの電解液の供給を制御するイオン交換膜の交換時に電解液が電解槽内に流入することを防ぐことができ、交換作業を容易に行うことができるという効果がある。

また、イオン交換膜の表面を保護部材により加湿保護して、イオン交換膜に適当な湿度を保持するため、高いイオン伝導性が維持され、効率よくイオン交換膜を用いることができる。

本発明に係るガス発生装置は非常に取り扱い易く、安全な装置であるので、産業用のみでなく、家庭用の装置としても利用できる。

Claims

電解液を貯留する導電性材料からなる円筒状電極と、

この円筒状電極の中心部にほぼ同心状に配設された導電性材料からなる中心電極と、

前記中心電極と前記筒状電極との間にほぼ同心状に介挿された少なくとも請

1つの導電性材料からなる円筒状の中間電極と、

前記円筒状電極および中間電極の両端開口を閉塞する蓋体とを具備し、直流電圧の印加で前記中心電極と円筒状電極との間に生成される電界でもつて、前記中心電極、筒状電極および中間電極の対向する各周面から発生する水素ガスと酸素ガスとをそれぞれ分離して排出させるように構成した囲

ことを特徴とする電気分解によるガス発生装置。前記中心電極、円筒状電極および中間電極の周面から発生する水素ガスと酸素ガスとの混合を防止する筒状隔壁を前記中心電極にほぼ同心状に配設された各電極間に介在させて配設し、前記筒状隔壁によリ混合を防止された水素ガスと酸素ガスをそれぞれ個別に外部に取リ出すガス取リ出し通路を前記蓋体に設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の電気分解によるガス発生装置。柔軟性のある絶縁材料からなるシート状隔壁と導電体からなるシ一ト状電極とを各 2枚づっ交互に重ね合わせて渦巻き状の電極ュニットを構成し、電解液を貯留する円筒状電極内に同心状に前記電極ュニットを収納し、この電極ュニットにおける両シ一ト状電極間に直流電圧を印加し、前記シート状隔壁で分離されて発生する水素ガスと酸素ガスをそれぞれ個別に前記円筒状電極の外部に取リ出すように構成したことを特徴とする電気分解によるガス発生装置。各電極及びその近傍に生成されるガス又は生成物を電極から分離する振動手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれかに記載の電気分解によるガス発生装置。内部に電解液を収容する電解槽と、前記電解液を電気分解するイオン交換材を収納したカセッ卜とを具備し、前記電解槽は、前記カセットを揷脱可能に収容する収容空間と、前記カセットを前記収容空間にロック保持する回動可能な 1対の係止金具とを具備し、前記カセットは、前記イオン交換材の両側面に装着された 1対の電極と、前記係止金具の係止位置に対向させかつ前記各電極に電気的に接続するリ一ド端子と、前記電解槽に収容された電解液の電気分解によリ発生するガスを放出する流通窓とを備え、前記カセッ卜の口ック状態で、前記係止金具およびリード端子を介して前記電極に通電し、前記発生ガスを前記カセットおよび電解槽を通して外部に排出するように構成したことを特徴とする電気分解によるガス発生装置。前記電解槽は、電解液供給装置から供給される電解液の注入口と、発生する水素及び酸素ガスの吐出口とを備え、前記注入口及び吐出口に前記カセッ卜の着脱に連動させて開閉する開閉弁を設けたことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の電気分解によるガス発生装置。前記イオン交換膜の表面に、イオン交換膜を加湿保護する保護部材を設けたことを特徴とする請求の範囲第 5項又は第 6項に記載の電気分解によるガス発生装置。前記保護部材は、シート状に形成されたシート部材の表面に保水剤を塗布して形成されることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の電気分解によるガス発生装置。