(57)【要約】【課題】低電圧でも多量のガスを発生させることができ、安全性や操作性に優れた電気分解によるガス発生装置を提供できるようにすることを目的とする。【解決手段】分解液を貯留した電解槽に陽極及び陰極を設置し、両電極に通電して分解液を電気分解して各電極にそれぞれ異なるガスを発生させる電気分解によるガス発生装置であって、電解槽に板状導電体からなる電極形成板を対峙した状態で３枚以上配設し、少なくとも両側部分の電極形成板を直流電源に連結するとともに、電極形成板同士間に対面する面に発生したガスの混合を防止する分離膜を配設し、分離膜で分離された各ガスを個別に取り出すガス取出し通路を形成した。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分解液を貯留した電解槽に陽極及び陰極を設置し、両電極に通電して分解液を電気分解して各電極にそれぞれ異なるガスを発生させる電気分解によるガス発生装置であって、電解槽に板状導電体からなる電極形成板を対峙した状態で３枚以上配設し、少なくとも両側部分の電極形成板を直流電源に連結するとともに、電極形成板同士間に対面する面に発生したガスの混合を防止する分離膜を配設し、分離膜で分離された各ガスを個別に取り出すガス取出し通路を形成したことを特徴とする電気分解によるガス発生装置。
【請求項２】
電解槽に配設された複数の電極形成板のうち、両端の電極形成板に電荷を付与することにより、両端の電極形成板間の電極形成板を帯電させ、この帯電させた電極形成板の帯電面からも電気分解によるガスを発生させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電気分解によるガス発生装置。
【請求項３】
電極形成板及びその近傍に生成されるガス又は生成物を電極形成板から分離する分離手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気分解によるガス発生装置。
【請求項４】
分離手段が電極形成板又は電極液を振動させる振動装置で構成したことを特徴とする請求項３に記載の電気分解によるガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギーの効率的な活用のための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（以下単に水素という）を発生させるためのガス発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池等に水素及び酸素が注目されており、こうした水素及び酸素の精製は、電気分解によるのが一般であった。
この電気分解装置は、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漬した状態で設け取り付けるとともに、伝導度を向上させるために電解液は通常、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水に添加したものが用いられ、両電極に直流電流を流して電気分解を行う。
【０００３】
一方、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ー源（燃料源）としても使われており、燃料源として使用される場合、陰極棒から発生する水素及びと、陽極棒から発生する酸素は通常、混合した状態のガスとして取り出されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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漬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、多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。
そこで短時間に多くのガスを発生させようとすると、両電極の電圧を高くすることが考えられるが、ランニングコストが高くなるだけでなく、高電圧に夜火花が発生し易く、取扱上の危険が増すことから、安全性に充分注意しなくてはならず、使用や貯留、管理に手間を要するという問題もあった。
しかも、不意の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、そのためのイニシャルコスト並びにランニングコストも高くなってしまうという問題もある。
本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、低電圧でも多量のガスを発生させることができ、安全性や操作性に優れた電気分解によるガス発生装置を提供できるようにすることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる電気分解によるガス発生装置は、先ず、分解液を貯留した電解槽に陽極及び陰極を設置し、両電極に通電して分解液を電気分解して各電極にそれぞれ異なるガスを発生させる電気分解によるガス発生装置であって、電解槽に板状導電体からなる電極形成板を対峙した状態で３枚以上配設し、少なくとも両側部分の電極形成板を直流電源に連結するとともに、電極形成板同士間に対面する面に発生したガスの混合を防止する分離膜を配設し、分離膜で分離された各ガスを個別に取り出すガス取出し通路を形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
次に、電解槽に配設された複数の電極形成板のうち、両端の電極形成板に電荷を付与することにより、両端の電極形成板間の電極形成板を帯電させ、この帯電させた電極形成板の帯電面からも電気分解によるガスを発生させるように構成したことも特徴の１つである。
【０００７】
また、電極形成板及びその近傍に生成されるガス又は生成物を電極形成板から分離する分離手段を設けたり、更にはその分離手段が電極形成板又は電極液を振動させる振動装置で構成するようにしたことも特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。
図１は本発明の電気分解によるガス発生装置の概略図であって、図中符号１は電気分解によるガス発生装置を全体的に示す。
この電気分解によるガス発生装置１は、電解液２を貯留した電解槽３と、電解槽３の電解液２中に浸漬された状態で設けられた複数の電極形成板４と、両端の電極形成板３に給電する電源装置５と、電極形成板４で発生したガスを個別に取り出すガス取出し管（通路）６と、取出されたガスの気・液を分離する気液分離器７と、電解槽３の電解液２を循環させる循環ポンプ８及び電解液２に振動を与えるバイブレータで形成された分離手段９とを備えてなる。
【０００９】
電解槽３は、密閉可能な容器状に形成され、内部の一側方（図上右方）を液面規制用隔壁１０で仕切られ、右方をオーバーフロー用空間部１１と電極形成板設置用空間部分１２とが形成されており、電極形成板設置用空間部分１２に後述する図２及び図４に示すような電極形成板４が等間隔で電解液２に浸漬した状態で配設されている。
また、バイブレータからなる電動式の振動装置９は電解槽３の底部の略中央に設けられており、電解槽３の底部近傍の左側壁には循環ポンプ８の吐出口に連結される注水口１４が設けられ、右側壁には循環ポンプ８の給水口に連結される吸水口１５が形成されている。
そして吸水口１５のオーバーフロー用空間部１１側にはろ過器１３が取り付けられており、オーバーフロー用空間部１１に水２がなくなるまで電極形成板設置用空間部分１２の水位は一定に保たれる。
【００１０】
電解槽３の電極形成板設置用空間部分１２には、複数（３つ以上）の電極形成板４が略等間隔おきに設置されており、左右の各端側の電極形成板４が電源装置５に接続されている。
電源装置５には直流電源部と直流電源部からの直流のオン・オフしたりその給電極性を切り替える切替スイッチ等が組み込まれている。
電極形成板設置用空間部分１２に設置される各電極形成板４は、図２及び図４に示すように、金属板で形成されこれらは夫々分離膜１６により互いに分離された状態で配置されている。
これら電極形成板４及び分離膜１６の各周縁部分にはシールを兼ねる絶縁リング１７を設けてあり、この絶縁リング１７により電極形成板４および分離膜１６がそれぞれ区画された状態で密封されるので、水の電気分解により発生した水素及び酸素が互いに混合しないようになっている。
【００１１】
また、電極形成板４及び分離膜１６の下段には連通口１８が形成されており、この通水口１８により電解槽３内に貯留された水（電解液）が循環ポンプ８で循環するようになっている。
上記ガス取出し通路６は、２本のパイプ６ａ・６ｂからなり、電解槽３内に絶縁リング１７で密封区画された状態で設けられた電極形成板４および分離膜１６を貫通する状態で設けられている。特に図３に示すように一方のガス（水素）取出し通路６ａには、上記電源装置５のプラス端子に接続されてプラス側電極（陽極）を形成する電極形成板４及びこれに誘電されたプラス側電極面２２側部分のそれぞれに水素流入口２３が形成されている。
【００１２】
一方、電源装置５のマイナス端子に接続されてマイナス側電極（陰極）を形成する電極形成板４及びこれに誘電されたマイナス側電極面２４側部分のそれぞれに酸素流入口２５が形成されている。
各ガス取出し通路６ａ・６ｂの電解槽３の外方にはそれぞれ取出されたガス中に含まれる水分を除去する上記気液分離器７は、図５に示すように有底の筒状に形成された本体２６と上部開口を閉塞する蓋体２７とで形成されたケーシング２８の底部にガス入口２９を、蓋体２７にガス出口３０を形成するとともに、内部の空間部分にガス入口２９側で窄まる形状の金属製フィルタ３１を設置し、ガス入口２９を各ガス取出し通路６ａ・６ｂに連結して構成されている。
【００１３】
上記のように構成された電気分解によるガス発生装置１の作用を次に説明する。
先ず、電極形成板４及び分離膜１６が設置された電解槽３に電解液である水２を充填し、この電解槽３内の水２を循環ポンプ８で循環させる。
次に、電源装置５に接続された両側の電極形成板４に給電すると、その間に設置された電極形成板４は両側の電極形成板４に対応して図６に示すように誘電されるので、誘電された電極形成板４の面からも電気分解によるガスが発生する。斯くしても電極形成板４の各面から電気分解により発生したガスは分離膜１６により仕切られていることから、プラス側電極面２２で発生した水素は水素流入口２３から水素用のガス取出し通路６ａに流入し、マイナス側電極面２４で発生した酸素は、酸素流入口２５から酸素用のガス取出し通路６ｂに混合されることなく、それぞれ個別に流入する。
【００１４】
そして、ガス取出し通路６ａ・６ｂを通じて電解槽３外に出された水素及ぶ酸素は上記気液分離器７で除湿された後、精製された水素及び酸素のガスとして図外の水素貯蔵槽及び酸素貯蔵槽に各々貯蔵され、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。
図示は省略したが、水素及び酸素を溶接及び溶断トーチ用燃料として使用する場合、火炎の中心だけが高温でその周囲は低温の火炎となる。
これは水素と酸素を反応させると水が発生するとともにその時の堆積収縮が極めて大きく真空部分が形成されたりすることによるものと考えられる。
【００１５】
上記のように電気分解を行う時、電極形成板４のガス発生面が発生したガスに覆われたり、形成される酸化皮膜等の化学物質に覆われたりして、電気分解機能が低下しようとするが、電解槽３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装置９の稼動による水２の振動によりこれが防止される。
また、上記振動により電極形成板４から剥離された酸化皮膜等の化学物質は循環する水で、オーバーフロー用空間部１１に送られ、此処に沈殿して堆積する。したがって、このオーバーフロー用空間部１１に堆積する沈殿物を除去するだけで電極形成板の電気分解機能が低下防げるので、メンテナンスも至って簡単に行うことができる。
因みに、電極形成板４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５に組み込まれた切替スイッチで給電極性を切り替えることによっても可能である。
【００１６】
上記実施の形態では、電動式の振動装置９を電解槽３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、電解槽３の水２を直接振動させたり、電極形成板４を振動させたりすることもできる。
更に、上記実施の形態では、左右両側の電極形成板４に給電しこの間の電極形成板４は誘導により帯電させて電気分解を行なうようにしてあるが、各電極形成板に直接給電させるようにすることができるのは勿論である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の電気分解によるガス発生装置は以上に説明したように、分解液を貯留した電解槽に陽極及び陰極を設置し、両電極に通電して分解液を電気分解して各電極にそれぞれ異なるガスを発生させるようにした電気分解によるガス発生装置の電解槽に複数の電極形成板を設け、電極形成板同士間に発生したガスの混合防止用の分離膜を配設するとともに、分離膜で分離された各ガスを個別に取り出すガス取出し通路を形成するようにしてある。
従って、電気分解により発生する酸素及び水素の各ガスは電解槽に設置された３枚以上の電極形成板の対面する部分からそれぞれ発生するので、従来のように電解槽の一側に陽極棒を、他側に陰極棒を電解液に浸漬した状態で設けたものに比べて低電圧でも多量のガスを発生させ、取り出すことができる利点がある。
【００１８】
また、電気分解の電圧を低電圧にすることができることから、従来の高電圧のものに比べてランニングコストを低減できるだけでなく、高電圧による火花発生の危険も少ないことから、取扱上の危険も少なく、安全性が高まるとともに、取扱や貯留、管理に要する手間を大幅に削減できる利点もある。
【００１９】
加えて、電気分解の電圧を低電圧にでき、従来のような高電圧による火花発生の危険も少ないことから、不意の爆発を防止するための安全装置（防爆装置）を設けなくても済み、イニシャルコスト並びにランニングコストも削減することができると言う利点もある。
【００２０】
また、電極形成板及びその近傍に生成されるガス又は生成物を電極形成板から分離する分離手段を設けたものでは、電極形成板の電気分解性能を長期間に亙って充分に発揮させることができ、その耐久性を向上させることができる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】は発明にかかる電気分解によるガス発生装置の概略をします縦断正面図である。
【図２】は発明にかかる電気分解によるガス発生装置の電極形成板の分解斜視図である。
【図３】は発明にかかる電気分解によるガス発生装置の分離手段部分の縦断側面図である。
【図４】は発明にかかる電気分解によるガス発生装置の電解槽内に設置される電極形成板及び分離膜部分の分解図である。
【図５】は発明にかかる電気分解によるガス発生装置の概略を示す縦断正面図である。
【図６】は、発明にかかる電気分解によるガス発生装置の電気分解原理を示す概略図である。
【符号の説明】
１・・・電気分解によるガス発生装置
２・・・分解液（水）
３・・・電解槽
４・・・電極形成板
５・・・電源装置
６・・・ガス取出し通路（管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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