(57)【要約】【課題】本発明は、電気分解に伴って発生する熱の放熱対策を改良し長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して大量に発生させるのに好適な電解槽ユニットを提供する。【解決手段】本発明の電解槽ユニットは、電解液１０を収納する箱型状の本体２と、この本体２に設けられ本体内部に電解室３を形成する一対の端部電極４，５及びこの一対の端部電極４，５間に配置した複数の電極６からなる複極式電極部７とを備え、前記電解液１０を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニット１であって、前記複極式電極部７の一対の端部電極４，５及び複数の電極６における電解液１０に接する箇所に、これら一対の端部電極４，５及び複数の電極６に各々穿設した複数の対流孔１４，１５からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する複極式電極部とを備え、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットであって、
前記複極式電極部の電解液に接する箇所に電解液を本体内で対流させる対流機構を設けたことを特徴とする電解槽ユニット。
【請求項２】
電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットであって、
前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設けたことを特徴とする電解槽ユニット。
【請求項３】
電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットであって、
前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設けるとともに、前記本体の外壁面に放熱板を備えることを特徴とする電解槽ユニット。
【請求項４】
電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する複極式電極部とを備え、前記複極式電極部の電解液に接する箇所に電解液を本体内で対流させる対流機構を設けて構成され、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置したことを特徴とする電解槽。
【請求項５】
電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設けて構成され、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置したことを特徴とする電解槽。
【請求項６】
電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設け、前記本体の外壁面に放熱板を備えた電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置したことを特徴とする電解槽。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気分解により水素と酸素の混成ガス（学名／通称；ブラウンガス）を発生する複極式の電解槽ユニット及び電解槽ユニットを用いた電解槽に関するものである。
【従来の技術】
従来、複数枚の電極を備えた複極式の電解槽として、複数枚の電極板をスペーサを用いて等間隔で列設して電極部を構成し、この電極部を電解液を収納する箱体内に収納し、電極部に給電端子を接続したものが知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】
特開２００２−１８６９７０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電解槽の場合、単に複数枚の電極板をスペーサを用いて等間隔で列設て電極部を構成しているので、電気分解に伴って発生する熱の放熱対策が充分でなく、このため長時間の連続運転が困難であるという問題があった。
本発明は、上述した従来の実情に鑑み開発されたものであり、電気分解に伴って発生する熱の放熱対策を改良し長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して大量に発生させるのに好適な電解槽ユニット及び電解槽ユニットを用いた電解槽を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する複極式電極部とを備え、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットであって、前記複極式電極部の電解液に接する箇所に電解液を本体内で対流させる対流機構を設けたことを特徴とするものである。
請求項１記載の発明によれば、複極式電極部の電解液に接する箇所に電解液を本体内で対流させる対流機構を設けているので、電解液の電気分解に伴って発生する熱は本体内部で電解液の対流により冷却されることになり、熱の放熱対策が万全となって長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して発生させることができる。
請求項２記載の発明は、電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットであって、前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明によれば、複極式電極部の電解液に接する箇所に電解液を本体内で対流させる複数の対流孔からなる対流機構を設けているので、電解液の電気分解に伴って発生する熱は本体内部で電解液の対流により冷却されることになり、熱の放熱対策が万全となって長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して発生させることができる。
請求項３記載の発明は、電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットであって、前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設けるとともに、前記本体の外壁面に放熱板を備えることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の作用に加えて、前記本体の外壁面に放熱板を備えているので、熱の放熱対策がより万全となって長時間の連続運転により好適であり、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して発生させることができる。
請求項４記載の発明の電解槽は、電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する複極式電極部とを備え、前記複極式電極部の電解液に接する箇所に電解液を本体内で対流させる対流機構を設けて構成され、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置したことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置しているので、熱の放熱対策が万全となり長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して大量に発生させることができる電解槽を提供できる。
請求項５記載の発明の電解槽は、電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設けて構成され、前記電解液を電気分解し、水素と酸素ガスの混成ガスを取り出す電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置したことを特徴とするものである。
請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置しているので、請求項４記載の発明の電解槽と同様、熱の放熱対策が万全となり長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して大量に発生させることができる電解槽を提供できる。
請求項６記載の発明の電解槽は、電解液を収納する箱型状の本体と、この本体に設けられ本体内部に電解室を形成する一対の端部電極及びこの一対の端部電極間に配置した複数の電極からなる複極式電極部とを備え、前記複極式電極部の一対の端部電極及び複数の電極における電解液に接する箇所に、これら一対の端部電極及び複数の電極に各々穿設した複数の対流孔からなり前記電解液を本体内で対流させる対流機構を設け、前記本体の外壁面に放熱板を備えた電解槽ユニットを、混成ガスを外部へ排出するガス排出部及び電解液供給管路を介して複数個列設配置したことを特徴とするものである。
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明の作用に加えて、本体の外壁面に放熱板を備えているので、熱の放熱対策がより万全となって長時間の連続運転により好適であり、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して大量に発生させることができる電解槽を提供できる。
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に示す本実施の形態の電解槽ユニット１は、水素、酸素を含む電解液１０を内部において電解液レベルＬの位置まで収納するとともに垂直配置される箱型状の本体２と、この本体２に設けられ本体内部に電解室３を形成する例えばステンレス等からなる一対の矩形の端部電極４，５及びこの一対の端部電極４，５間に互いに間隔を隔て平行配置した例えばステンレス等製で矩形薄板状の例えば６枚の電極６からなる複極式電極部７とを備えている。
複極式電極部７を構成する一対の端部電極４，５は、図１に示すように、本体２の中央部を垂直方向に貫く状態で、且つ、相互間に図２に示す矩形枠状に形成したゴム製の絶縁体８を介在させる状態で、ボルト１１、ナット１２により所定の間隔（絶縁体８の板厚）をもって本体２と一体的に取り付けられている。
複極式電極部７を構成する例えば６枚の電極６は、一対の端部電極４，５の間で、且つ、前記絶縁体８の内周部に沿って矩形状に配置したエポキシ樹脂等からなる内部絶縁体１３により互いに間隔を隔て平行配置に支持されている。すなわち、内部絶縁体１３の矩形を呈する内周部全体に６条の連続溝を平行配置に設け、各連続溝に各電極６の外周部を嵌め込んでいる。
複極式電極部７は、更に、前記一対の端部電極４，５及び各電極６に各々穿設した複数の対流孔１４及び対流孔１５からなり、前記電解液１０を本体２内で対流させる対流機構を備えている。前記対流孔１４及び対流孔１５は、いずれも電解液レベルＬよりも下側の位置となるように穿設している。
前記本体２内には、一対の端部電極４，５で囲まれる電解室３の他に、一対の端部電極４，５の外側の電解液冷却室１６、電解液レベルＬよりも上側の混成ガス取出室１７が形成されている。
そして、混成ガス取出室１７に臨む配置で前記一対の端部電極４，５及び各電極６に各々ガス孔１８及びガス孔１９を穿設している。更に、電極６の下部両隅には、電解液流通用の切欠部６ａが設けられている。
前記絶縁体８の外周部には、図２に示すように、本体２内の電解液１０に連通しその液面レベルを検知するためのレベルゲージ２４及び電解液１０の温度検出用の温度センサ２５を取り付けている。なお、図２中、８ａは絶縁体８に設けたボルト挿通孔である。
また、前記本体２には、図１に示すように、電解液流入孔２０、電解液流出孔２１、電解液排出孔（ドレイン孔）２２が設けられている。更に、本体２の上部には、混成ガス取出室１７内の過圧を防止する減圧バルブ２３が取り付けられている。
次に、本実施の形態の電解槽ユニット１を用いた電解槽５０の概略構成について図３を参照して説明する。
この電解槽５０は、前記構成の電解槽ユニット１を、混成ガスを外部へ排出するために前記混成ガス取出室１７に連通したガス排出部５１及び前記電解液流入孔２０に連通した電解液供給用の電解液供給管路５２を介して複数個（本実施の形態では例えば４個）水平方向に列設配置したものである。
なお、電解槽５０は、図示していないが一対の端部電極４，５に直流電圧を供給するための電極端子及び電源装置を具備し、更に、図示していないが前記電解液排出孔２２に取り付けた排出バルブ等を具備している。
上述した構成の電解槽ユニット１及び電解槽５０において、各電解槽ユニット１の電解室３における一対の端部電極４，５に所定の電圧を加えて電流を流すと、前記複極式電極部７による電解作用で電解室３内で電解液１０の電気分解が発生し、電解液１０内に電子が流出して電解液１０に混合している水が分解され、水素ガスと酸素ガスが発生する。
この水素ガスと酸素ガスの混成ガス（学名／通称；ブラウンガス）は、前記ガス孔１８、ガス孔１９から混成ガス取出室１７に至り、更に、ガス排出部５１によって外部に取り出され、エネルギーガスとして利用に供される。
一方、前記水素ガスと酸素ガスの混成ガスが発生するときに、電解室３内の電解液１０が加熱され、著しく効率が落ちるのが通常であるが、本実施の形態では複極式電極部７に、前記対流孔１４及び対流孔１５からなり、前記電解液１０を本体２内の電解室３、電解液冷却室１６間で対流循環させる対流機構を備えているので、加熱した電解液１０を効率よく冷却し電気分解に供することができ、冷却効率の向上、混成ガスの発生効率の低下防止を図り、長時間運転が可能となる電解槽５０全体として大量の混成ガスを得ることができる。
特に、前記電解槽ユニット１を多連とした電解槽５０によって、電解槽ユニット１の個数を適宜増やすことで、稼働時の取扱いの容易さ及び効率化を実現することができ、幅広い用途に対応することができる。
図４は前記電解槽ユニット１の変形例である電解槽ユニット１Ａを示すものであり、基本的構造は前記電解槽ユニット１と同様であるが、本体２の垂直両壁面に支持部材３１を介してアルミニュウム板等からなる冷却板３０を取り付けたことが特徴である。
この電解槽ユニット１Ａの構成を電解槽５０に採用すれば、各電解室３内の電解液１０の電気分解時に発生する熱を各々の冷却板３０より効率的に放熱し、電気分解に供することができ、全体として冷却効率の更なる向上、混成ガスの発生促進を図り、一層長時間運転が可能となる。
上述した本実施の形態の電解槽ユニット１又は電解槽ユニット１Ａを使用した電解槽５０の用途としては、加工機器関係として、例えば、ガス溶接機器、鉄板切断機、彫金、宝石加工、アクリル加工、ガラス加工への用途があり、また、ガスエネルギー機器関係として、ゴミ焼却、熱交換器、エンジン（内燃機関）、ガスヒータ、ガスタービン、ポンプ、発電機、蓄電装置への用途がある。
更に、上述した本実施の形態の電解槽ユニット１又は電解槽ユニット１Ａを使用した電解槽５０の用途としては、複合エネルギー供給機器関係として、例えば、電気エネルギー、ガスエネルギーとしての用途がある。
【発明の効果】
本発明によれば、熱の放熱対策が万全となって長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して発生させることができる電解槽ユニットを提供できる。
また、本発明によれば、熱の放熱対策が万全となって長時間の連続運転に適し、例えば酸素と水素の混成ガスを連続して大量に発生させることができる電解槽を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の電解槽ユニットを示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の電解槽ユニットの絶縁体、内部絶縁体、電極の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態の電解槽ユニットを使用した電解槽の概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態の電解槽ユニットの変形例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１    電解槽ユニット
１Ａ  電解槽ユニット
２    本体
３    電解室
４    端部電極
５    端部電極
６    電極
６ａ  切欠部
７    複極式電極部
８    絶縁体
１０    電解液
１１    ボルト
１２    ナット
１３    内部絶縁体
１４    対流孔
１５    対流孔
１６    電解液冷却室
１７    混成ガス取出室
１８    ガス孔
１９    ガス孔
２０    電解液流入孔
２１    電解液流出孔
２２    電解液排出孔
２３    減圧バルブ
２４    レベルゲージ
２５    温度センサ
３０    冷却板
３１    支持部材
５０    電解槽
５１    ガス排出部
５２    電解液供給管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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