JP3570429B1 - 酸素、水素ガス発生装置及びその組立方法 - Google Patents

酸素、水素ガス発生装置及びその組立方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マイナス側電極として用いられる金属繊維の交絡体及びマイナス側電極板ないしプラス側電極板に付着した酸素、水素ガス気泡を容易に剥離することで電解効率の向上を図ることと共に、電解槽の内部に複数のマイナス側電極板及びプラス側電極板を適正な間隔を保持した状態で容易に組込むことができる酸素、水素ガス発生装置及びその組立方法を提供する。
【解決手段】絶縁パッキン52を介してマイナス電位ケース50に取付けたプラス電位蓋54にプラス側電極板58を保持し、このプラス側電極板58を中にして複数枚のマイナス側副電極板59を内外に配設し、対向するプラス側電極板58間にマイナス側電極板57を中にして複数枚のマイナス側副電極板59上下端部を等間隔に保持して絶縁ブロック体を構成し、複数枚のマイナス側副電極板59の間隙に金属繊維の交絡体64を密に充填し底板50Aに超音波発信器36を接続した。
【選択図】 図4

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素、水素ガス発生装置及びその組立方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知の通り、従来から水を電気分解することによって酸素、水素ガスを得る酸素、水素ガス発生装置に関する文献は多くあるものの、上記酸素、水素ガスは既に企業化されて施設や設備が整備され、流通経済が確立されている都市ガス、LPガス、天然ガス等に比べると用途開発がなされておらず、殆ど実用化されていないのが現状である。
【0003】
上記の酸素、水素ガスは、環境への影響がないクリーンなエネルギー源として注目されており、酸素、水素ガスの供給と利用を可能にする技術・手段が求められるようになった。
【0004】
その必要性から、発明者等は鋭意研究の結果、酸素、水素ガス発生装置を開発し出願した(特願2002―137895号)。
【0005】
この酸素、水素ガス発生装置は、横断面が角型に形成されたマイナス電位ケースとこのマイナス電位ケースに絶縁パッキンを介して取付けられるプラス電位蓋より成る電解槽と、この電解槽に収容されマイナス電位ケースに取付けられるマイナス側電極板とプラス電位蓋に取付けられるプラス側電極板より成る電極板と、上記両電極板に電力を供給する蓄電池と、上記電解槽に電気分解される水を供給する水供給装置とを備えた構成となっている。
【0006】
しかしながら、上記の酸素、水素ガス発生装置は、発生量に限界があることから、より多くの酸素、水素ガスを発生する装置が求められていた。
【0007】
一方、燃料電池の電極に関するものとして、限られた容積内に於ける電極の表面積を増加を図ることで、電流の通電量を大きくして電解効率を図ったものとして金属繊維の交絡体を電極として用いたものが知られている(特許文献1参照)。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−143510号公報(段落0009、段落0075、
段落0076)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような金属繊維の交絡体を電極として用いたものでは、酸素、水素ガスの気泡が金属繊維の交絡体の表面に付着して上方に抜け難くなるため、折角、電解効率の向上を図っても酸素、水素ガス発生量の増大に結びつかない問題を有していた。
【0010】
従って、本発明の目的とする所は、マイナス側電極として用いられる金属繊維の交絡体及びマイナス側電極板ないしプラス側電極板に付着した酸素、水素ガス気泡を容易に剥離することで電解効率の向上を図ることと共に、電解槽の内部に複数のマイナス側電極板及びプラス側電極板を適正な間隔を保持した状態で容易に組込むことができる酸素、水素ガス発生装置及びその組立方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決する為の手段】
上記目的を達成するために、本発明は次の技術的手段を有する。即ち、実施の形態に対応する添付図面に使用した符号を用いて説明すると、横断面が角型に形成されたマイナス電位ケース50と該マイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられるプラス電位蓋54より成る電解槽2と、上記プラス電位蓋54に電気的に連なり、互いに間隔を置いて配設されている複数のプラス側電極板58と、該プラス側電極板58間に配設されていて、マイナス電位ケース50に対して電気的に連なる複数のマイナス側電極板57,59より成る電極板と、上記プラス側電極板58とマイナス側電極板間に電気を供給する直流電源と、上記電解槽2に電気分解される水を供給する水供給装置6とを備えた酸素、水素ガス発生装置であって、上記電極板を構成する複数枚のマイナス側電極板57,59とプラス側電極板58の各々は、上記電解槽2を構成するマイナス電位ケース50の形状に沿う角筒状に形成され、さらに、上記電解槽2のマイナス側電極板57,59の間隙には、金属繊維の交絡体64が密に充填されると共に上記電解槽2の底板50Aに上記電解槽2内の電気分解される水に振動を与える為の超音波発信器36が接続されていることを特徴とする酸素、水素ガス発生装置である。
上記によれば、超音波発信器36による振動子35により電解槽2内の電気分解される水を所定周波数により振動させることで、この振動がマイナス側電極板57,59ないし複数枚のマイナス側副電極板59間に充填した金属繊維の交絡体64、並びにマイナス側電極板57,59に伝播してこれらに付着した気泡に振動を与える。
従って、超音波発信器36による振動子35の振動が、電解槽2内の電気分解される水を介して交絡体64やマイナス側電極板57,59に伝播されるので、マイナス側電極板57,59に付着した水素の気泡やプラス側電極板58に付着した酸素の気泡が効率良く剥離され、電解効率を向上することができる。
【0012】
また本発明は、横断面が角型に形成されたマイナス電位ケース50と該マイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられるプラス電位蓋54より成る電解槽2と、該電解槽2の底板50Aに取付けられるマイナス側電極板57とプラス電位蓋54に取付けられるプラス側電極板58より成る電極板と、上記両電極板57,58に電力を供給する直流電源と、上記電解槽2に電気分解される水を供給する水供給装置6とを備えた酸素、水素ガス発生装置であって、上記電極板を構成する複数枚のマイナス側電極板57とプラス側電極板58の各々は、上記電解槽2を構成するマイナス電位ケース50の形状に沿う角筒状に形成され、互いに間隔を置いて配設された複数枚のプラス側電極板58を中にしてそれらの内外には、絶縁性ブロック体62により複数枚のマイナス側副電極板59の上下端部を等間隔に保持して成る複数の単位電極組60が配設されると共に、対向するプラス側電極板58間に配設された一対の単位電極組60の間には上記電解槽2の底板50Aに立設されたマイナス側電極板57A,57が配設されて成り、さらに、上記電解槽2のマイナス側電極板57A,57及びマイナス側副電極板59の間隙には、金属繊維の交絡体64が密に充填されると共に上記電解槽2の底板50Aに上記電解槽2内の電気分解される水に振動を与える為の超音波発信器36が接続されていることを特徴とする酸素、水素ガス発生装置である。
上記によれば、超音波発信器36による振動子35により電解槽2内の電気分解される水を所定周波数で振動させることで、この振動がマイナス側電極板57A,57ないし複数枚のマイナス側副電極板59間に密に充填された金属繊維の交絡体64に伝播し、これら交絡体64やマイナス側電極板57A,57ないし複数枚のマイナス側副電極板59に付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板58に付着した酸素の気泡に振動を与える。
従って、超音波発信器36により発生した振動子35による所定周波数の振動が、電解槽2内の電気分解される水を介してマイナス側電極となる交絡体64やマイナス側電極板57A,57、ないし複数枚のマイナス側副電極板59に伝播して、これらに付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板58に付着した酸素の気泡を効率良く剥離して水面上に浮上することができ、電解効率の向上に寄与することができる。
【0013】
また本発明は、上記電解槽2の底板50Aには、上記電気分解される水に気泡を発生させる気泡発生装置38が接続されている酸素、水素ガス発生装置である。
上記によれば、上記の超音波発信器36に加え、電解槽2の底板50Aに取付けた気泡発生装置38により電解槽2内部の底板50A上に大量に発生した気泡が一気に浮上することで、金属繊維の交絡体64やマイナス側電極板57A,57ないし複数枚のマイナス側副電極板59に付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板58に付着した酸素の気泡に衝突してこれらを膨張破壊し、または衝突の衝撃力により剥離する。
従って、超音波発信器36による振動に加え電解槽2の底板50Aに発生する大量の気泡による浮力作用が相俟って、金属繊維の交絡体64や、マイナス側電極板57A,57ないし複数枚のマイナス側副電極板59に付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板58に付着した酸素の気泡に衝突してこれらを膨張破壊し、または衝突の衝撃力により剥離してこれらの気泡を効率良く浮上させることができる。
【0014】
また本発明は、上記電解槽2に電気分解される水を供給する上記水供給装置6と電解槽2の間には、粒状活性炭84ないしイオン交換樹脂86等が充填された浄水器42が接続されている酸素、水素ガス発生装置である。
上記によれば、水供給装置から供給される水道水は、浄水器内の粒状活性炭84に通すと共にイオン交換樹脂86等に通したのち電解槽2に供給される。
従って、電解槽2に供給される電気分解される水道水が、浄水器42内の粒状活性炭84を通すことで電気分解を妨げる塩素等が除去され、更にイオン交換樹脂86等を通すことで炭酸イオン等が除去されて電解効率を向上することができる。
【0015】
また本発明は、横断面が角型に形成されたマイナス電位ケース50と該マイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられるプラス電位蓋54より成る電解槽2と、上記マイナス電位ケース50の底板50Aに取付けられるマイナス側電極板57とプラス電位蓋54に取付けられるプラス側電極板58より成る電極板とを備えて成り、内方から外方に向けて所定間隔を置いて配置した角筒状のマイナス側副電極板59の複数枚を、絶縁性ブロック体62により上下端部を保持して単位電極組60の複数を構成し、上記底板50Aの中心部にマイナス側電極板57Aを立設すると共に、該マイナス側電極板57Aから外方に向けて複数のマイナス側電極板57を所定間隔を置いて底板50A上に立設し、上記マイナス側電極板57を中にしてそれらの内外にプラス側電極板58を所定間隔を置いて配設し、所定間隔をもって交互に配設されるマイナス側電極板57A,57とプラス側電極板58の間に、少なくとも異極となる電極板どうしが非接触状態となるように上記絶縁性ブロック体62を介して単位電極組60を順次挿嵌し、各プラス側電極板58の上方に延出する上端部をプラス電位蓋54に夫々取着したのち、該プラス電位蓋54を絶縁パッキン52を介してマイナス電位ケース50に取付けるようにしたことを特徴とする酸素、水素ガス発生装置の組立方法である。
従って、内方から外方に向けて所定間隔を置いて配置した角筒状のマイナス側副電極板59の複数枚の上下端部を絶縁性ブロック体62により保持して成る単位電極組60の複数を、中心部から外方に向けて交互に配設される複数のマイナス側電極板57A,57とプラス側電極板58の間に、絶縁性ブロック体62を介して単位電極組60A〜60Fを順次挿嵌する際に、異極となる電極板どうしが絶縁性ブロック体62により非接触状態となる所定の間隔が確保されるので容易に組込むことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る酸素、水素ガス発生装置を示す構成図、図2は酸素、水素ガス発生装置の概観正面図、図3は酸素、水素ガス発生装置の概観側面図、図4は電解槽の内部構成を示す上部断面図、図5は電解槽の内部構成を示す下部断面図、図6は図4のA−A断面図、図7は図4のC矢視図、図8は図4のB−B断面図、図9は図5のE部拡大断面図、図10は図5のD矢視図、図11は単位電極組を組立る手順の説明図、図12は組立られたマイナス側電極板とプラス側電極板の配置関係を示す上部断面図、図13は組立られたマイナス側電極板とプラス側電極板の配置関係を示す下部断面図、図14は電解槽の内部構成を示す横断面図、図15は浄水器の縦断面図、図16はマイナス側電極板間に金属繊維の交絡体を充填した状態を示す電解槽上部の部分斜視図であり、図17はエアー流量とエアー圧に対応する酸素、水素ガス発生量の関係を示す図表である。尚、図4と図5は、上下に合わせることで電解槽の内部断面が一つで示されるもので、図4と図5は、一つにすると図面全体が大きくなって表現し難いので区分して表示したものであり、図12と図13も同様に上下に合わせることでマイナス、プラス側電極板の配置が一つで示されるが、これも一つにすると図面全体が大きくなるので上下に区分されている。
【0017】
最初に酸素、水素ガス発生装置の構成に付き説明する。図1に示す1は酸素、水素ガス発生装置であり、この酸素、水素ガス発生装置1は、図1に示したように、電極板4を収容して成る電解槽2と、電解槽2に収容された電極板4に電力を供給する蓄電池5と、電解槽2に電気分解される水道水等を供給する水供給装置となる給水源6とを備えて成り、上記電解槽2に収容された電極板4への電力の供給は、上記蓄電池5に接続されている導電線9(マイナス側),10(プラス側)によって行なわれ、上記電解槽2への水道水Wの供給は、上記給水源6に接続されている給水管12によって行なわれるようになっており、上記電解槽2で生成されて後述するプラス電位蓋の吐出口を出た酸素、水素ガスは、冷却装置25、タンク28、サブタンク30を通過し、酸素、水素ガス供給管14を経て酸素、水素ガス使用器具16へと供給されるようになっている。
【0018】
そして、上記電解槽2による水素ガスの生成量の調整は、蓄電池5から供給される電力を調整することによって行なわれ、上記蓄電池5から供給される電力は、図示しないコントロールパネルによって制御できるように構成されている。
【0019】
また、上記酸素、水素ガス供給管14には、酸素、水素ガスの供給量を調整するための調整バルブ18A,18B、圧力調整手段20、フィルタ22、ストップバルブ24が配設されており、酸素、水素ガス使用器具16における火力の調整は、調整バルブ18A,18Bと圧力調整手段20とを連携させて行なわれるようになっている。
【0020】
符号32で示される冷却タンクに貯留されている冷却水は、循環ポンプP1により給水管40Aを介して冷却装置26から電解槽2外部のウォータジャケット34に供給され、このウォータジャケット34から出た冷却水は給水管40Bを通して再び冷却タンク32に循環するようになっている。
【0021】
電解槽2内の電気分解される水は、循環ポンプP2により電解槽2の底面に接続された排水管44Aを通して給水管44Bから電解槽2の上部に循環するようになっている。
【0022】
そして、電解槽2の底面には後述する複数の振動子35が取付けられ、これら振動子35は超音波発信器36に電気的に接続されており、更に、電解槽2の底板50Aにはエアーコンプレッサー38に接続された2本のエアー供給管45が取付けられ、底板50Aからエアーコンプレッサー38により大量の気泡が電解槽2内の電気分解される水に供給されるようになっている。この場合、気泡の発生源は必ずしもエアーに限られるものではない。
【0023】
また、給水源6の下流には浄水器42が接続されており、浄水器42により軟水化された水道水は、定量ポンプPにより電解槽2の底面から内部へ供給されるようになっている。
【0024】
次に、酸素、水素ガス発生装置1は、図2に示したように、ユニット化された装置の上部に電圧計VM及び電流計AMを有する整流器46が設けられ、この整流器46の上部には超音波発信器36が取付けられている。
【0025】
また、正面のパネル48には、異常停止スイッチES、電源スイッチPS、冷却水温度計TM、ガス圧力計PG、各種ポンプ類のスイッチSWが配設されている。
【0026】
酸素、水素ガス発生装置1は、図3に示した側面図において、ユニットUの左側面にはパネル48が設けられると共に、このユニットUの内部には底面に複数の振動子35を取付けた電解槽2が配設されており、ユニットUのベース上には定量ポンプP、循環ポンプP1,P2、エアーコンプレッサー38が設置され、電解槽2の上部には冷却ファンF、冷却装置26としてのフィン付き冷却パイプ25が配設されている。
【0027】
更に、電極板4に電力を供給する蓄電池5として、低コスト、感電に対し安全性を有する小型のDC12Vバッテリーが使用されている。
【0028】
次に、上記酸素、水素ガス発生装置に付き図4〜図14を参照して詳述する。
【0029】
上記電解槽2は、図4に示したように、蓄電池5のマイナス電極に接続されたマイナス電位ケース50と、上記マイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられる蓄電池5のプラス電極に接続されたプラス電位蓋54より成るものであり、上記マイナス電位ケース50の周囲には、電解槽2の冷却を行なうために冷却水が供給されるウォータジャケット34(図1参照)が設けられ、また、プラス電位蓋54には、電解槽で生成された酸素、水素ガスを酸素、水素ガス供給管14へ送るための酸素、水素ガス吐出口(図1参照)が設けられている。
【0030】
電解槽2に収容される電極板4は、マイナス電位ケース50の底板50A上に導電性の保持板56を介して立設保持されたマイナス側電極板57A,57と、プラス電位蓋54に取付けられるプラス側電極板58より成り、上記両電極板57A,57,58の各々は、図6〜図8、図12〜図14に示したように、横断面が角型に形成された電解槽2を構成するマイナス電位ケース50の形状に沿う角筒状に形成されているものであり、大きな面積が得られるように構成されている。
【0031】
上記に於いて、マイナス電極板57Aは電解槽2の中央に位置し、複数のマイナス電極板57は中央の周りに間隔を置いて配設されている。そして、プラス側電極板58は保持板56に対して電気的に連なっていない。
【0032】
更に、上記図に示したように、内外に配設される角筒状の複数枚のプラス側電極板58を中にしてそれらの内外には、ジュラコン製の絶縁性ブロック体62により複数枚のマイナス側副電極板59の上下端部を等間隔に保持して成る複数の単位電極組60が配設されると共に、対向するプラス側電極板58間に配設された一対の単位電極組60の間には、上記電解槽2の底板50A上の保持板56に立設保持された上記のマイナス側電極板57が配設されている。
【0033】
つまり、電解槽2の中には、角筒状のプラス側電極板58の複数が間隔を置いて配置され、それらはプラス電位蓋54に電気的に連なり、マイナス側電極板は中心にある符号57Aで示すもので、同じく符号57と59で示す角筒状のマイナス側電極板は保持板56を介してマイナス電位ケース50に電気的に連なり、符号59で示すマイナス側副電極板は、以下に示す金属繊維交絡体64を介してマイナス電位ケース50に電気的に連なっている。
【0034】
そして、上記電解槽2の中心部から外方に向けて配設されたマイナス側電極板57A,57と複数枚のマイナス側副電極板59の間隙には、図4、図5、図9及び図16に示した金属繊維の交絡体64が密に充填されると共に電解槽2の底板50Aには、この電解槽2内の電気分解される水Wに振動を与える為の超音波発信器36に接続された7個の振動子35が取付けられており(図1、図5、図9、図10参照)、金属繊維交絡体64としては、導電性の金属の線材を互いに絡め合ったものや、コイル状に巻回して束にしたもの等を用いることができ、例えば、(厚さ)0.01mm×(幅)0.5mm×(長さ)1261mmのステンレス鋼の線材を絡めたものが使用されている。このように、マイナス側電極57A,57,59の間隙に導電性の金属交絡体64を入れると、マイナス側電極板の表面積が実質上広がり電解効率が向上する。
【0035】
また、超音波発信器36としては、例えば、本多電子(株)製のW−115型(製品番号)が使用され、電源は単相AC100V/6Aで出力は150〜300Wの範囲で調整可能であり、発信方式はトランジスタ回路による自励発振で、高周波最大出力が300W、発振周波数が28,45,100kHzの間で可変となっておりタイマーによって一定時間作動させることができ、振動子35も同社製のW−115F型の振動板型振動子が使用され、最大許容入力は、300Wとっている。
【0036】
次に、浄水器に付き図15を参照して説明する。
【0037】
電解槽2にて行なわれる電気分解には、この電気分解に寄与するカルシウム、ナトリウム、カリウムなどが含まれる水道水Wが使用されており、水道水Wの電気分解を効率良く行ない、酸素、水素ガス発生装置の省エネルギー化を図るため、電気分解される水として良好な電解能率が得られる軟水または5%濃度の苛性ソーダ水を用いることが好ましく、特に軟水は、粒状活性炭、繊維性活性炭、麦飯石、粒状セラミックなどにより、水道水に含まれている電気分解時の外乱因子となる塩素やミネラル分を除去したものであり、電解能率を急速に上昇させることが期待される。
【0038】
浄水器66は、上記軟水を生成するためのもので、図1に示した水供給装置となる給水源6と電解槽2の間に配設されるものであり、図15に示したように、円筒状に構成された浄水槽68の上部開口は、給水源6側から水道水Wなどを導入する導入口72を設けた蓋体70によって閉塞されており、浄水槽68の内部下方に設けられた支持板75上には、下方周囲に多数の連通小孔を形成した内筒72と、この内筒72の外周に対し所定の間隙を持って配置され上方周囲に多数の連通小孔を形成した外筒74が蓋体70との間で挟持されており、円錐状に形成された下端の排水口76に接続される排水管78には浄水槽68の外周に沿って巻回しつつ上方に延設する螺旋管80が接続され、螺旋管80の出口82が定量ポンプPの入口側に接続されるよう構成されている。
【0039】
そして、内筒72と外筒74との間に形成される間隙には、粒状活性炭84または繊維性の活性炭が充填されており、円錐状に形成された浄水槽68内底部から排水管78及び螺旋管80の内部には、金属の錆、重金属粒、有機物質や、電気分解の妨げとなる炭酸イオン等を除去するイオン交換樹脂86が充填されており、好ましくは、螺旋管80の外周または内部にマグネットを配置することで、金属粒子などを除去することもできる。
【0040】
従って、上記のように構成された酸素、水素ガス発生装置1によれば、超音波発信器36による振動子35の振動により電解槽2内の電気分解される水Wを所定周波数で振動させることで、この振動がマイナス側電極板57A,57ないし複数枚のマイナス側副電極板59間に密に充填された金属繊維の交絡体64に伝播する。
【0041】
この振動の伝播により、金属繊維交絡体64やマイナス側電極板57A,57ないし複数枚のマイナス側副電極板59に付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板58に付着した酸素の気泡が容易に剥離し電解効率を向上することができる。つまり、マイナス側電極板57A,57,59の間隙に金属繊維交絡体64を充填すると、マイナス側電極板57A,57,59の表面積が広がり電解効率が良くなるが、充填されているだけに水素、酸素の気泡が金属繊維交絡体64に付着するため最終的に水素、酸素ガスとして取出し難い。そこで、超音波発信機36による振動子35の振動により気泡の付着を防止して、水素、酸素ガスを取出し易くしたものである。
【0042】
特に、以下に述べるエアーコンプレッサー38のエアーの吐出により、図17の図表に示すエアー流量とエアー圧に対応する酸素、水素ガス発生量の関係において、供給されるエアー圧が0.2kgf/cmの時でエアー流量が3.5リットル/minの場合に酸素、水素ガスの発生量が最大となることが判る。
【0043】
つまり、超音波発信器36に加え、気泡発生装置としてエアーコンプレッサー38を電解槽2の底板50Aに取付けることで、電解槽2の底板50Aに大量に発生した気泡が浮上し、この気泡の浮力の作用が相俟って金属繊維の交絡体64や、マイナス側電極板57A,57ないし複数枚のマイナス側副電極板59に付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板58に付着した酸素の気泡を効率良く剥離することができる。
【0044】
また、供給する水供給装置6と電解槽8の間に浄水器42を接続することで水供給装置から供給された水道水Wは、浄水器内の粒状活性炭84を通すと共にイオン交換樹脂86等を通したのち電解槽2に供給され、浄水器66内の粒状活性炭84または繊維性の活性炭を通すことで電気分解を妨げる塩素等が除去され、更にイオン交換樹脂86等を通すことで炭酸イオン等が除去されて電解効率を向上することができる。
【0045】
次に、酸素、水素ガス発生装置の組立方法に付き、図4、図5及び図11〜図14を参照して説明する。
【0046】
電解槽2は、横断面が角型に形成されたマイナス電位ケース50とこのマイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられるプラス電位蓋54より構成されており、マイナス電位ケース50の底板50Aに取付けられるマイナス側電極板57A,57及びマイナス側副電極板59とプラス電位蓋54に取付けられるプラス側電極板58より電極板が構成され、内方から外方に向けて所定間隔を置いて配置した角筒状のマイナス側副電極板59の上下端部をそれぞれ絶縁性ブロック体62により保持することで複数の単位電極組60A〜60Fが構成される。
【0047】
次いで、超音波発信器36の振動子35を取付けた電解槽2の底板50A中心部にマイナス側電極板57Aを立設すると共に、このマイナス側電極板57Aから外方に向けて複数のマイナス側電極板57を所定間隔を置いて底板50A上に立設し、上記マイナス側電極板57を中にしてそれらの内外にプラス側電極板58を所定間隔を置いて配設し、所定間隔をもって交互に配設されるマイナス側電極板57A,57とプラス側電極板58の間に、異極となる電極板どうしが非接触状態となるように上記絶縁性ブロック体62を介して図11に示す複数の単位電極組60A〜60Fを順次挿嵌する。
【0048】
次に、各プラス側電極板58の上方に延出する端部を夫々プラス電位蓋54に取着したのち、該プラス電位蓋54を、絶縁パッキン52を介してマイナス電位ケース50に取付けることで酸素、水素ガス発生装置1が組立てられる。
【0049】
従って、上記の酸素、水素ガス発生装置の組立方法によれば、内方から外方に向けて所定間隔を置いて配置した複数の角筒状に形成されたマイナス側副電極板59の上下端部を絶縁性ブロック体62により保持することで単位電極組60A〜60Fが構成される。
【0050】
そこで、上記のように構成された単位電極組60A〜60Fを複数のマイナス側電極板57A,57とプラス側電極板58の間に順次挿嵌する。これらの単位電極組60A〜60Fを挿嵌する際に、絶縁性ブロック体62により異極となる電極板どうしが非接触状態となるよう所定の間隔が確保されるので容易に組込むことができる。
【0051】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明によると次の様な効果を奏する。
【0052】
即ち、請求項1によると、超音波発信器による振動子の振動が、電解槽内の電気分解される水を介して交絡体やマイナス側電極板に伝播されるので、マイナス側電極板に付着した水素の気泡やプラス側電極板に付着した酸素の気泡が効率良く剥離され、電解効率を向上することができる。
【0053】
また、請求項2によると、超音波発信器により発生した振動子による所定周波数の振動が、電解槽内の電気分解される水を介してマイナス側電極となる交絡体やマイナス側電極板、ないし複数枚のマイナス側副電極板に伝播して、これらに付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板に付着した酸素の気泡を効率良く剥離して水面上に浮上することができ、電解効率の向上に寄与することができる。
【0054】
また、請求項3によると、超音波発信器による振動に加え、電解槽の底板に発生する大量の気泡による浮力作用が相俟って、金属繊維の交絡体や、マイナス側電極板ないし複数枚のマイナス側副電極板に付着した水素の気泡、並びにプラス側電極板に付着した酸素の気泡に衝突してこれらを膨張破壊し、または衝突の衝撃力により剥離してこれらの気泡を効率良く浮上させることができる。
【0055】
また、請求項4によると、電解槽に供給される電気分解される水道水が、浄水器内の粒状活性炭を通すことで電気分解を妨げる塩素等が除去され、更にイオン交換樹脂等を通すことで炭酸イオン等が除去されて電解効率を向上することができる。
【0056】
また、請求項5によると、内方から外方に向けて所定間隔を置いて配置した角筒状の、マイナス側副電極板の複数枚の上下端部を絶縁性ブロック体により保持して成る単位電極組の複数を、中心部から外方に向けて交互に配設される複数のマイナス側電極板とプラス側電極板の間に単位電極組を順次挿嵌する際に、絶縁性ブロック体により異極となる電極板どうしが非接触状態となる所定の間隔が確保されるので容易に組込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る酸素、水素ガス発生装置を示す構成図である。
【図2】酸素、水素ガス発生装置の概観正面図である。
【図3】酸素、水素ガス発生装置の概観側面図である。
【図4】電解槽の内部構成を示す上部断面図である。
【図5】電解槽の内部構成を示す下部断面図である。
【図6】図4のA−A断面図である。
【図7】図4のC矢視図である。
【図8】図4のB−B断面図である。
【図9】図5のE部拡大断面図である。
【図10】図5のD矢視図である。
【図11】単位電極組を組立る手順の説明図である。
【図12】組立られたマイナス側電極板とプラス側電極板の配置関係を示す上部断面図である。
【図13】組立られたマイナス側電極板とプラス側電極板の配置関係を示す下部断面図である。
【図14】電解槽の内部構成を示す横断面図である。
【図15】浄水器の縦断面図である。
【図16】マイナス側電極板間に金属繊維の交絡体を充填した状態を示す電解槽上部の部分斜視図である。
【図17】エアー流量とエアー圧に対応する酸素、水素ガス発生量の関係を示す図表である。
【符号の説明】
1 水素ガス発生装置
2 電解槽
4 電極板
5 蓄電池
6 給水源(水供給装置)
8 電解槽
9 導電線(マイナス側)
10 導電線(プラス側)
12 給水管
14 水素ガス供給管
16 水素ガス使用器具
18A,18B 調整バルブ
20 圧力調整手段
22 フィルタ
24 ストップバルブ
25 フィン付き冷却パイプ
26 冷却装置
28 タンク
30 サブタンク
32 冷却タンク
34 ウォータジャケット
35 振動子
36 超音波発信器
38 エアーコンプレッサー(気泡発生装置)
40A,40B 給水管
42 浄水器
44B 給水管
44A 排水管
45 エアー供給管
46 整流器
48 パネル
50 マイナス電位ケース
50A 底板
52 絶縁パッキン
54 プラス電位蓋
56 保持板
57,57A マイナス側電極板
58 プラス側電極板
59 マイナス側副電極板
60,60A〜60F 単位電極組
62 絶縁性ブロック体
64 金属繊維交絡体
66 浄水器
68 浄水槽
70 蓋体
72 導入口
72 内筒
74 外筒
75 支持板
76 排水口
78 排水管
80 螺旋管
82 出口
84 粒状活性炭
86 イオン交換樹脂
AM 電流計
ES 異常停止スイッチ
F 冷却ファン
P 定量ポンプ
P1,P2 循環ポンプ
PG ガス圧力計
PS 電源スイッチ
SW スイッチ
TM 冷却水温度計
U ユニット
VM 電圧計
W 水道水

Claims (5)

  1. 横断面が角型に形成されたマイナス電位ケース50と該マイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられるプラス電位蓋54より成る電解槽2と、上記プラス電位蓋54に電気的に連なり、互いに間隔を置いて配設されている複数のプラス側電極板58と、該プラス側電極板58間に配設されていて、マイナス電位ケース50に対して電気的に連なる複数のマイナス側電極板57,59より成る電極板と、上記プラス側電極板58とマイナス側電極板間に電気を供給する直流電源と、上記電解槽2に電気分解される水を供給する水供給装置6とを備えた酸素、水素ガス発生装置であって、
    上記電極板を構成する複数枚のマイナス側電極板57,59とプラス側電極板58の各々は、上記電解槽2を構成するマイナス電位ケース50の形状に沿う角筒状に形成され、さらに、上記電解槽2のマイナス側電極板57,59の間隙には、金属繊維の交絡体64が密に充填されると共に上記電解槽2の底板50Aに上記電解槽2内の電気分解される水に振動を与える為の超音波発信器36が接続されていることを特徴とする酸素、水素ガス発生装置。
  2. 横断面が角型に形成されたマイナス電位ケース50と該マイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられるプラス電位蓋54より成る電解槽2と、該電解槽2の底板50Aに取付けられるマイナス側電極板57とプラス電位蓋54に取付けられるプラス側電極板58より成る電極板と、上記両電極板57,58に電力を供給する直流電源と、上記電解槽2に電気分解される水を供給する水供給装置6とを備えた酸素、水素ガス発生装置であって、
    上記電極板を構成する複数枚のマイナス側電極板57とプラス側電極板58の各々は、上記電解槽2を構成するマイナス電位ケース50の形状に沿う角筒状に形成され、互いに間隔を置いて配設された複数枚のプラス側電極板58を中にしてそれらの内外には、絶縁性ブロック体62により複数枚のマイナス側副電極板59の上下端部を等間隔に保持して成る複数の単位電極組60が配設されると共に、対向するプラス側電極板58間に配設された一対の単位電極組60の間には上記電解槽2の底板50Aに立設されたマイナス側電極板57A,57が配設されて成り、
    さらに、上記電解槽2のマイナス側電極板57A,57及びマイナス側副電極板59の間隙には、金属繊維の交絡体64が密に充填されると共に上記電解槽2の底板50Aに上記電解槽2内の電気分解される水に振動を与える為の超音波発信器36が接続されていることを特徴とする酸素、水素ガス発生装置。
  3. 上記電解槽2の底板50Aには、上記電気分解される水に気泡を発生させる気泡発生装置38が接続されている請求項1または2に記載の酸素、水素ガス発生装置。
  4. 上記電解槽2に電気分解される水を供給する上記水供給装置6と電解槽2の間には、粒状活性炭84ないしイオン交換樹脂86等が充填された浄水器42が接続されている請求項1ないし3に記載の酸素、水素ガス発生装置。
  5. 横断面が角型に形成されたマイナス電位ケース50と該マイナス電位ケース50に絶縁パッキン52を介して取付けられるプラス電位蓋54より成る電解槽2と、上記マイナス電位ケース50の底板50Aに取付けられるマイナス側電極板57とプラス電位蓋54に取付けられるプラス側電極板58より成る電極板とを備えて成り、
    内方から外方に向けて所定間隔を置いて配置した角筒状のマイナス側副電極板59の複数枚を、絶縁性ブロック体62により上下端部を保持して単位電極組60の複数を構成し、上記底板50Aの中心部にマイナス側電極板57Aを立設すると共に、該マイナス側電極板57Aから外方に向けて複数のマイナス側電極板57を所定間隔を置いて底板50A上に立設し、上記マイナス側電極板57を中にしてそれらの内外にプラス側電極板58を所定間隔を置いて配設し、所定間隔をもって交互に配設されるマイナス側電極板57A,57とプラス側電極板58の間に、少なくとも異極となる電極板どうしが非接触状態となるように上記絶縁性ブロック体62を介して単位電極組60を順次挿嵌し、各プラス側電極板58の上方に延出する上端部をプラス電位蓋54に夫々取着したのち、該プラス電位蓋54を絶縁パッキン52を介してマイナス電位ケース50に取付けるようにしたことを特徴とする酸素、水素ガス発生装置の組立方法。
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