JP2009173968A

JP2009173968A - 水素酸素混合ガス生成装置

Info

Publication number: JP2009173968A
Application number: JP2008011678A
Authority: JP
Inventors: Akio Watanabe; 明雄渡邊
Original assignee: FINE ENERGY KK; KOMIYAMA ELECTRON CO Ltd
Current assignee: FINE ENERGY KK; KOMIYAMA ELECTRON CO Ltd
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】電極の電解液との接触面積を拡大して、混合ガスの生成量の増大を図る。
【解決手段】この装置１は電解槽３と複数の電極４、４とを備える。複数の電極４、４はそれぞれ複数の金属球４０からなり、複数の金属球４０が相互に接触して立体的に並べられて構成され、電解槽３の内部に各電極４、４間に絶縁材からなる通水孔３３を有する隔壁３２を介在して、垂直方向に積層配置される。このようにして各電極４、４間に電圧を印加することにより、電解液５中の水を電気分解して水素と酸素を発生させ、これら水素と酸素の混合ガス６を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水を電気分解して水素及び酸素の混合ガスを生成する水素酸素混合ガス生成装置に関する。

この種の混合ガス生成装置は、一般に、ブラウンガス発生装置として知られている。このブラウンガス発生装置は、基本構成として、電気的に絶縁され、水及び電解質からなる電解液が収容された電解槽と、電解槽内に相互に電気的に絶縁された状態で並列に配置された複数の電極板とを備え、各電極板間に電圧を印可することにより、電解液中の水を電気分解し、陽極から酸素ガスを、陰極から水素ガスを発生させて、これら水素と酸素ガスの混合ガスを生成するようになっている。この形式のブラウンガス発生装置が特許文献１などに開示されている。

実用新案登録第３０９１２４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された装置では、板形状の電極が採用されているため、この文献１の中でも指摘されているように、電極の表面積を大きくすることに限界があり、この板形状の電極が使用される限り、電極の電解液との接触面積を拡大して、混合ガスの生成量を増大することはできない、という問題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、この種の水素酸素混合ガス生成装置において、新たな電極の形式により、電極の電解液との接触面積を拡大して、水素及び酸素の混合ガスの生成量の増大を図ること、を目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明の水素酸素混合ガス生成装置は、電気的に絶縁され、水及び電解質からなる電解液が収容される電解槽と、前記電解槽内に相互に電気的に絶縁された状態で配置される複数の電極とを備え、前記電極間に電圧を印加することにより、前記電解液中の水を電気分解して水素と酸素を発生させ、これら水素と酸素の混合ガスを生成する水素酸素混合ガス生成装置において、
前記電極は複数の金属球からなり、前記複数の金属球が相互に接触して立体的又は平面的に並べられて構成される、
ことを要旨とする。

そして、複数の電極は次のような配置構成により具体化される。
（１）複数の電極は各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する平面形状の隔壁を介在して、垂直方向に積層配置される。
（２）複数の電極は各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する平面形状の隔壁を介在して、水平方向に並列配置される。
（３）複数の電極は各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する筒形形状の隔壁を介在して、同芯上に多重配置される。

本発明の水素酸素混合ガス生成装置では、上記のとおり、複数の電極はそれぞれ、複数の金属球が相互に接触して立体的又は平面的に並べられて構成されるので、各金属球は相互に点接触により電気的に接続し、各金属球の表面の略全体が電解液に接触することにより、電解槽内の従来の板形状の電極と同じ設置スペースでも、各電極の電解液との接触面積が大幅に拡大し、しかも金属球の球形状により各金属球に電子が均等に付着することと併せて、水の電気分解を効率的に行え、水素及び酸素の混合ガスの生成量を大幅に増大させることができる、という本願発明独自の格別な作用効果を奏することができる。

この発明の一実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、水素酸素混合ガス生成装置１（以下の説明では、この装置を特にアクアガス生成装置１と称することにする。）は、略箱形の装置本体２に、電気的に絶縁され、水及び電解質からなる電解液５が収容される電解槽３と、この電解槽３内に相互に電気的に絶縁された状態で配置される複数の電極４とを備える。

電解槽３は装置本体２の下部に、合成樹脂材料などの絶縁性を有する材料からなる絶縁壁３１により箱形に形成される。また、この電解槽３の内部は合成樹脂材料などの絶縁性を有する材料からなる一つ又は複数の隔壁板３２が配置されて、複数の区画３０１、３０２に仕切られる。この隔壁板３２には複数の通水孔３３が形成される。この場合、隔壁板３２は電解槽３内部の空間の水平面と略同じ大きさ及び形状の平面形状に形成され、図２に示すように、平面全体に多数の小孔が穿設されて通水孔３３が設けられる。この隔壁板３２が電解槽３の内部に水平に配置されて、電解槽３の内部に電気的に絶縁された複数の区画３０１、３０２が垂直方向に画成される。これらの区画３０１、３０２に新たな形式の電極４、４が設置される。

複数の電極４、４はそれぞれ、複数の金属球４０からなり、これらの金属球４０が電解槽３の隔壁板３２で仕切られる各区画３０１、３０２に相互に接触して立体的に並べられて構成される。この場合、複数の金属球４０はそれぞれ、同一の適宜の大きさを有し、表面はニッケルでメッキ処理又はチタンコーティングされる。また、この金属球４０はステンレス球が採用されてもよい。そして、複数の金属球４０は電解槽３の各区画３０１、３０２に縦方向及び横方向に相互に接触して設置され、さらに上下方向に相互に接触して多層状に積み重ねられて設置され、全体が立体的に構成される。このようにして複数の電極４、４は電解槽３の内部に各電極４、４間に絶縁材からなる通水孔３３を有する平面形状の隔壁３２を介在して、垂直方向に積層配置される。そして、これらの電極４、４に交互に電源の陽極と陰極が接続される。

このようにして電解槽３の内部に複数の電極４、４が積層配置され、この電解槽３の内部に電解質である水酸化カリウムを水に混合してなる電解液５が充填される。

このアクアガス生成装置１では、電解槽３の内部の各電極４、４間に直流電圧が印加されることにより、電解槽３の内部で電解液５中の水を電気分解し、陽極の電極４から酸素ガスを、陰極の電極４から水素ガスを、水素：酸素＝２：１のモル数の比で、発生する。このとき、各電極４、４を構成する複数の金属球４０は相互に点接触により電気的に接続し、各金属球４０の表面の略全体が電解液５に接触しているので、従来の板形状の電極に比べて電解液５との接触面積が大幅に拡大し、しかも金属球４０の球形状に電子が均等に付着することから、水の電気分解が効率よく行われ、陽極、陰極の各電極４、４から（従来の板形状の電極に比べて）大量の酸素ガスと水素ガスが発生する。なお、これらのガスは各金属球４０間の隙間を抜けて、また、隔壁板３２の通水孔３３を透過して、電解槽３から出る。そして、この電解槽３で発生した水素ガスと酸素ガスは装置本体２の内部（又は外部）で２対１の混合割合で混合され、全体として大量の混合ガス６を生成する。

以上説明したように、このアクアガス生成装置１では、電解槽３の内部に複数の電極４、４を各電極４、４間に絶縁材からなる通水孔３３を有する平面形状の隔壁板３２を介在して垂直方向に積層配置し、これらの電極４、４をそれぞれ、複数の金属球４０を相互に接触させて立体的に並べて構成したので、各電極４、４間に直流電圧を印加して、電解槽３の内部で電解液５中の水を電気分解したときに、各金属球４０が相互に点接触により電気的に接続し、各金属球４０の表面の略全体が電解液５に接触することにより、電解槽３内に従来の板形状の電極と同じ設置スペースでも、各電極４、４の電解液５との接触面積は大幅に拡大し、しかも金属球４０の球形状に電子が均等に付着するから、水の電気分解を効率的に行い、混合ガス６の生成量を大幅に増大させることができる

なお、上記の実施の形態では、電解槽３の内部に複数の電極４、４を各電極４、４間に絶縁材からなる通水孔３３を有する平面形状の隔壁板３２を介在して、垂直方向に積層配置したが、複数の電極を各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する平面形状の隔壁を介在して、水平方向に並列配置してもよい。さらに、図３に示すように、複数の電極４、４を各電極４、４間に絶縁材からなる通水孔３５を有する円筒形形状又は角筒形形状の隔壁３４を介在して、同芯上に多重配置するようにしてもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、上記実施の形態では、電解槽３の内部に複数の電極４、４を、複数の金属球４０を縦方向及び横方向に相互に接触させて設置し、さらに上下方向に相互に接触させて多層状に積み重ねて設置し、全体を立体的に構成したが、複数の金属球を縦方向及び横方向に相互に接触させて設置し、これを１層又は上下２層にして平面的に構成してもよい。このようにしても上記実施の形態と概ね同様の作用効果を奏することができる。上記の変更例でも、同様である。

最後に補足となるが、このアクアガス生成装置１により水素と酸素の混合ガスの生成量の大幅な増大を図ることで、この混合ガスを一般の可燃性ガスとして実用化し、次のようなガス設備その他の各種の装置、設備に利用することができる。
（１）家庭用又は業務用の無公害給湯暖冷房システム
低価格の深夜電力を利用してこの混合ガスを製造し、貯蔵して、ボイラー、ヒーター、クーラーに適用し、給湯や、暖房、冷房に利用することができる。
（２）燃料電池による発電システム
低価格の深夜電力を利用してこの混合ガスを製造し、貯蔵して、発電システムに適用し、昼間に発電して利用することができる。
（３）最終ごみ焼却炉
この混合ガスによる超高温の燃焼火炎を最終ごみ焼却炉に適用し、アスベスト、医療用産業廃棄物、その他化石燃料では完全に焼却できない物質などを、有害ガスを発生することなく焼却することができる。
（４）既存ボイラーなどの燃料促進システム
重油、ガスなどを燃料とする各種のボイラーなどの燃焼促進用として、この混合ガスを混入して利用することにより、燃料費の節約並びにＣＯ²及び他の有害ガスの発生量を抑制することができる。
（５）溶融・溶断装置
この混合ガスによる超高温で指向性の強い燃焼火炎を溶融・溶断装置に適用し、ロスの少ない金属の切断、溶断に使用することができる。
（６）排気ガス再燃焼装置
この混合ガスによる超高温の燃焼火炎を排気ガス再燃焼装置に適用し、現在大気中に放出されている排気ガスを再燃焼し、フロンなどの地球温暖化が危惧される物質を分解除去することができる。
（７）小水力発電装置との組み合わせによるエネルギーシステム
全国各地の豊富な小水力を利用した水力発電によりこの混合ガスを製造し、エネルギーとして活用することができる。送電設備を必要とせず、低コストで僻地を含む各地にガス製造ステーションを建造することができる。太陽光発電や風力発電などの自然発電装置と組み合わせることで、完全なる無公害エネルギーシステムを構築することができる。

本発明の一実施の形態として例示する水素酸素混合ガス生成装置の概略図同装置の要部を拡大して示す断面図本発明の他の実施の形態として例示する水素酸素混合ガス生成装置の概略図

符号の説明

１水素酸素混合ガス生成装置
２装置本体
３電解槽
３１絶縁壁
３２隔壁板
３３通水孔
３４隔壁
３５通水孔
３０１、３０２区画
４電極
４０金属球
５電解液
６混合ガス

Claims

電気的に絶縁され、水及び電解質からなる電解液が収容される電解槽と、前記電解槽内に相互に電気的に絶縁された状態で配置される複数の電極とを備え、前記電極間に電圧を印加することにより、前記電解液中の水を電気分解して水素と酸素を発生させ、これら水素と酸素の混合ガスを生成する水素酸素混合ガス生成装置において、
前記各電極は複数の金属球からなり、前記複数の金属球が相互に接触して立体的又は平面的に並べられて構成される、
ことを特徴とする水素酸素混合ガス生成装置。
複数の電極は各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する平面形状の隔壁を介在して、垂直方向に積層配置される請求項１に記載の水素酸素混合ガス生成装置。
複数の電極は各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する平面形状の隔壁を介在して、水平方向に並列配置される請求項１に記載の水素酸素混合ガス生成装置。
複数の電極は各電極間に絶縁材からなる通水孔を有する筒形形状の隔壁を介在して、同芯上に多重配置される請求項１に記載の水素酸素混合ガス生成装置。