(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が互いに電気的に接続され且つ他端が互いに分離されるパイプ型の外部電極および内部電極からなる一対のターミナル電極と、
前記一対のターミナル電極の内部に設置され、前記ターミナル電極と絶縁された状態のパイプ型で両端の極性が反対であるバイポーラ電極と、を含むことを特徴とする、パイプ型電解セル。
【請求項２】
前記一対のターミナル電極の互いに分離された他端を支持して接続する絶縁部と、
前記一対のターミナル電極の互いに接続された一端に対応するように結合され、流体が通過する螺旋状ガイド孔を有するスパイラルブロックと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のパイプ型電解セル。
【請求項３】
前記ターミナル電極は、
前記内部電極の前記一端と外部電極の前記一端とを接続して支持し、前記内部電極と外部電極との間に連通して流体移動をガイドする流体通過孔を有する接続板を含むことを特徴とする、請求項１に記載のパイプ型電解セル。
【請求項４】
前記バイポーラ電極の両端それぞれに設置され、前記接続板、前記内部電極および外部電極と離隔して絶縁させる端部絶縁スペーサーをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のパイプ型電解セル。
【請求項５】
電解反応が行われない電極の他側面である、前記外部電極のパイプの外部または前記内部電極のパイプの内部のうちの少なくとも一つの側面が、電気伝導性の良い金属でメッキ処理されたことを特徴とする、請求項１に記載のパイプ型電解セル。
【請求項６】
前記流体通過孔を有する接続板と、前記外部電極及び内部電極とが溶接されることを特徴とする、請求項３に記載のパイプ型電解セル。
【請求項７】
前記接続板に設けられる多数の流体通過孔は、前記スパイラルブロックの螺旋状ガイド孔と合致するように穿設されることを特徴とする、請求項３に記載のパイプ型電解セル。
【請求項８】
前記接続板の外側に位置決めガイドピンが突設され、
前記スパイラルブロックには、
前記接続板の外側に結合され、前記流体通過孔に対応するように円周方向に沿って多数の螺旋状ガイド孔が設けられることを特徴とする、請求項３に記載のパイプ型電解セル。
【請求項９】
前記接続板との結合の際に、前記ガイド孔と接続板の流体通過孔とが互いに合致して接続された状態で結合できるように、結合位置を決定するための位置決め孔が設けられることを特徴とする、請求項８に記載のパイプ型電解セル。
【請求項１０】
前記絶縁部は、
前記バイポーラ電極の中心部の外側に設置される外側絶縁スペーサー、および前記バイポーラ電極の中心部の内側に設置される内側絶縁スペーサーを含むことを特徴とする、請求項２に記載のパイプ型電解セル。
【請求項１１】
前記一対のターミナル電極の互いに分離された他端を支持して接続する絶縁部と、
前記一対のターミナル電極の互いに接続された一端に対応するように結合され、流体が通過する螺旋状ガイド孔を有するスパイラルブロックと、を含むことを特徴とする、請求項３乃至９のいずれか一項に記載のパイプ型電解セル。
【請求項１２】
前記絶縁部は、
前記バイポーラ電極の中心部の外側に設置される外側絶縁スペーサー、および前記バイポーラ電極の中心部の内側に設置される内側絶縁スペーサーを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のパイプ型電解セル。
【請求項１３】
前記外側絶縁スペーサーは、
内周側の中央部分で円周方向に一定の間隔で突出するように設けられ、前記中間電極の外周に接触する複数の突出部と、
内周面よりも大きい内径を持つように段差を付けて設けられ、前記外部電極の結合される一対の電極結合部と、を有することを特徴とする、請求項１０に記載のパイプ型電解セル。
【請求項１４】
前記内側絶縁スペーサーは、
前記中間電極の内部の中央部分に設置され、外周から突出し、円周方向に一定の間隔で配置される複数の突出部と、
両端部それぞれに外周面よりも小さい外径を持つように段差を付けて設けられ、前記内部電極の一端に嵌め込まれて結合される一対の電極結合部と、を有することを特徴とする、請求項１０に記載のパイプ型電解セル。
【請求項１５】
前記ターミナル電極の端部に設置され、隣り合ったパイプ型電解セルに接続する接続管または接続ニップルをさらに含み、
前記接続管および接続ニップルはその内部の流体通路の底面が漸進的に上方傾斜するように設けられることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のパイプ型電解セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ型電解セルに関し、より詳しくは、チューブ型電解セルの利点を最大限に生かしながら、サイズを減らして設置スペースの制約を解消し、製作コストを下げることが可能なパイプ型電解セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、海水、塩水などの電解質溶液を電気分解するための電気分解槽の一例として、パイプ型電解セルがある。
【０００３】
このような電解セルは、パイプ型の電極を有し、通常、外部パイプおよび内部パイプから構成される。内部パイプの場合は、一方は陽極、他方は陰極である一体型バイポーラチューブ電極から構成されてもよく、外部パイプの場合は、セル中央の絶縁スペーサーを基準として、内部電極の逆極性の陽極および陰極である個別パイプ電極から構成されてもよい。また、内部パイプおよび外部パイプはそれぞれ単極からなるモノポーラ型電極で構成されてもよい。
【０００４】
パイプ型電解槽において、前記外部パイプおよび内部パイプ上に電解質溶液が通過しながら、陽極と陰極の各端子に直流電源を供給して電気分解を行うと、目的とする電気分解水を生成することができる。
【０００５】
このような電気分解工程は、海水や塩水の電気分解による塩素、苛性ソーダ、次亜塩素酸ナトリウムなどを生産する工程、水電解による水素や酸素の生成、二酸化炭素の電解を用いた様々な有機化合物製造工程、アンモニアや有機物の分解工程、酸性水およびアルカリ水製造工程などの様々な工程に適用できる。
【０００６】
これらの中でも、最も代表的な工程である、海水や塩水の電気分解による次亜塩素酸ナトリウムの発生に対する主な化学反応式を表現すると、次のとおりである。
【０００７】
陽極反応）２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
陰極反応）２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→２ＯＨ-＋Ｈ2↑
バルク反応）Ｃｌ2＋２ＮａＯＨ→ＮａＯＣｌ＋ＮａＣｌ＋Ｈ2Ｏ
【０００８】
このように、陽極では塩素イオン（Ｃｌ-）の酸化反応によって塩素（Ｃｌ2）が生成され、陰極では水分解反応によって水素ガス（Ｈ2）と水酸化イオン（ＯＨ-）が生成される。陰極で生成された水酸化イオン（ＯＨ-）は、バルク相のナトリウムイオン（Ｎａ+）と出会って苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を生成する。このような苛性ソーダと陽極で生成された塩素（Ｃｌ2）とがバルク相で反応して次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）を生成する。このように生成された次亜塩素酸ナトリウムは、生物の活性低減や殺菌消毒、洗浄などを目的として様々な用途で使用される。
【０００９】
しかし、この際、電解質溶液に含まれている硬度物質（Ｃａ、Ｍｇ）などが電解反応中の下記化学反応によって陰極にスケールを形成して蓄積されるので、電解効率を下げ、セル電圧の上昇をもたらし、流体の流れを妨げるうえ、ひいては極間短絡による物理的損傷をもたらす。
【００１０】
スケール生成反応）ＨＣＯ3-＋ＮａＯＨ→ＣＯ32-＋Ｈ2Ｏ＋Ｎａ+
Ｃａ2+またはＭｇ2+＋ＣＯ32-→ＣａＣＯ3またはＭｇＣＯ3
Ｃａ2+またはＭｇ2+＋２ＯＨ-→Ｃａ（ＯＨ）2またはＭｇ（ＯＨ）2
【００１１】
このようなスケールの蓄積を防止するための従来技術として、韓国公開特許１０−２００６−００９８４４５（電磁場水処理システムおよびその制御方法）にも開示されているように、流体が流れる配管の内部に陽極としてアノードバーを設置し、アノードバーを取り囲んだハウジングを陰極とし、アノードバーに電流を印加することにより流路に電磁場を形成させてスケールの生成を防止する技術が提案されている。すなわち、流体が電磁場の形成された流路に沿って流れるとき、流体内の無機物は、電磁場によって十分に自由電子が含有されることにより安定な構造に変化して、スケールの生成を防止することができる。
【００１２】
ところが、上述したような従来技術によれば、電磁場を形成させてスケールの発生を抑制するためには電磁場の密度が均一に形成されるようにしなければならないが、流路に沿って流れる流体の流量が一定でなく変動する場合、電磁場の密度を均一に維持することが難しくなるため、スケールの発生を効果的に抑制することができないという問題点がある。つまり、従来のように電気的方法によってスケールの発生を防止する方法は、流量に応じて印加される電流の強さを精密に制御しなければならない高度の技術が求められるので、実質的にスケールの発生を根本的に防止することが容易でない。よって、生成されたスケールを機構的方法によって強制的に除去する必要性がある。
【００１３】
かかる従来技術の問題点を解決するために、韓国特許出願第１０−２０１２−００３２３９９号（パイプ型電解セル）が開示されている。従来の「パイプ型電解セル」は、電解槽の運転時に発生する陰極部のスケール生成を遮断するために、流体流動領域で電極の角部分なしに電解槽の形状を実現したものであって、より具体化された構成が図１〜図６に示されている。
【００１４】
図１〜図６を参照すると、従来のパイプ型電解セル１０は、中央の絶縁部１１を挟んで陽極外部パイプ１２と陰極外部パイプ１３とが接続された構造を持つ。陽極外部パイプ１２の内側には陰極内部パイプ（図示せず）が設置され、陰極外部パイプ１３の内側には陽極内部パイプ１３’が設置される。そして、電解セル１０の端部には、絶縁ブッシュ１４、スパイラルブロック１５、固定ブッシュ１６および入出口接続ニップル１７が互いに外側の結合部材１８によって結合されて設置される。前記スパイラルブロック１５を用いて、スパイラルブロック１５の螺旋ホール１５ａを介して流体が電解セル１０の内外に対して流入および流出するときにスパイラル（らせん）状に構成して速度分布を均一に維持することにより、電解反応の際に生成されるガス（Ｈ2、Ｏ2）が特定の区間で密集して流動することを回避し、結果としてガスによる電極表面反応の妨害要因が除去されて電極表面の均一な反応が伴われるので、電解反応効率および寿命向上の効果を得ることができた。
【００１５】
一方、上述したような構成のパイプ型電解セル１０を単位電解セルとして、複数の電解セル１０を図１の如く直列接続して単位モジュール２０を製作することにより、ユーザーの希望する容量で使用することができ、単位モジュール２０を並列にさらに接続して図２の如く容量を増やして設置、使用することができる。
【００１６】
上述したような構成のパイプ型電解セル１０を用いた電解モジュールは、既存の平板型電極を用いた四角ケーシング方式の電解モジュールと比較して耐圧性に優れるうえ、構造が簡単であり、円滑な流速分布に基づいて生成された水素の円滑な排出およびスケール蓄積を最小限に抑えることができるという利点を備えている。
【００１７】
しかし、このようなパイプ型電解セルの場合は、電極の一面のみを使用することにより、素材の無駄遣いが大きく、設置スペースが狭いところへの使用に限界がある。これに加えて、電極の部品数が多く、組立が複雑であるという理由などにより、製作コストが増加する要因となる。
【００１８】
また、既存のパイプ型電解セルの場合は、電極における電流分布が不均一であって多段に構成することが難しく、多段に構成しても均一な反応性を確保するのが難しく、電極の寿命短縮および発熱量過多などの問題点を内包している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００６−００９８４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、組立部品数を減らし、組立工程を単純化して製作コストを下げ、安全性が確保された従来技術の利点を最大限に保ちながら同一容量の単位モジュールのサイズを半分にして製作することにより、設置スペースを減らしてスペース制約を解消するように改善されたパイプ型電解セルを提供することを目的とする。
【００２１】
すなわち、本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたもので、サイズを減らしながら、電気分解性能はそのまま維持することができるようにすることにより、設置スペースを減らし且つコストを削減することができるように改善されたパイプ型電解セルを提供することを目的とする。
【００２２】
また、本発明は、多段パイプ型電解槽での電流分布を均一にして反応の均一性および効率増加を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するための本発明のパイプ型電解セルは、一端は互いに電気的に接続され且つ他端は互いに分離されるパイプ型の外部電極および内部電極からなる一対のターミナル電極と、前記一対のターミナル電極の内部に設置され、前記ターミナル電極と絶縁された状態のパイプ型のバイポーラ電極と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、前記一対のターミナル電極の互いに分離された他端を支持して接続する絶縁部と、前記一対のターミナル電極の互いに接続された一端に対応するように結合され、流体が通過する螺旋状ガイド孔を有するスパイラルブロックと、をさらに含むことを特徴とする。
【００２５】
ここで、前記ターミナル電極は、前記内部電極の端部と外部電極の端部とを接続して支持し、前記内部電極と外部電極との間に連通して流体移動をガイドする流体通過孔を有する接続板を含むことが好ましい。
【００２６】
また、前記バイポーラ電極の両端それぞれに設置され、前記接続板、前記内部電極および外部電極と離隔して絶縁させる端部絶縁スペーサーをさらに含むことが良い。
【００２７】
また、前記電解反応が行われない電極の他側面、すなわち、外部電極のパイプの外部または内部電極のパイプの内部のうちの少なくとも一つの側面に、電気伝導性の良い金属でメッキ処理されたことが好ましい。
【００２８】
また、前記流体通過孔を有する接続板と、前記外部電極及び内部電極とが溶接により接続されることが好ましい。
【００２９】
また、前記接続板に設けられる多数の流体通過孔は、前記スパイラルブロックの螺旋状ガイド孔と合致するように穿設されることが好ましい。
【００３０】
また、前記接続板の外側に位置決めガイドピンが突設され、前記スパイラルブロックには、前記接続板の外側に結合され、前記流体通過孔に対応するように円周方向に沿って多数の螺旋状ガイド孔が設けられることが良い。
【００３１】
また、前記接続板との結合の際に、前記ガイド孔と接続板の流体通過孔とが互いに合致して接続された状態で結合できるように、結合位置を決定するための位置決め孔が設けられることが良い。
【００３２】
また、前記絶縁部は、前記バイポーラ電極の中心部の外側に設置される外側絶縁スペーサー、および前記バイポーラ電極の中心部の内側に設置される内側絶縁スペーサーを含むことが良い。
【００３３】
また、前記一対のターミナル電極の互いに分離された他端を支持して接続する絶縁部と、前記一対のターミナル電極の互いに接続された一端に対応するように結合され、流体が通過する螺旋状ガイド孔を有するスパイラルブロックと、を含むことが良い。
【００３４】
また、前記外側絶縁スペーサーは、内周側の中央部分で円周方向に一定の間隔で突出するように設けられ、前記中間電極の外周に接触する複数の突出部と、内周面よりも大きい内径を持つように段差付いて設けられ、前記外部電極の結合される一対の電極結合部と、を有することが良い。
【００３５】
また、前記内側絶縁スペーサーは、前記中間電極の内部の中央部分に設置され、外周から突出し、円周方向に一定の間隔で配置される複数の突出部と、両端部それぞれに外周面よりも小さい外径を持つように段差を付けて設けられ、前記内部電極の一端に嵌め込まれて結合される一対の電極結合部と、を有することが良い。
【００３６】
前記ターミナル電極の端部に設置され、隣り合ったパイプ型電解セルに接続する接続管または接続ニップルをさらに含み、前記接続管および接続ニップルはその内部の流体通路の底面が漸進的に上方傾斜するように設けられることが良い。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のパイプ型電解セルによれば、バイポーラ電極の内面と外面の両方ともを電気分解に利用することが可能な構造を持つことにより、同じ体積容量で既存よりも２倍の電気分解を行うことができる。したがって、このような構成のパイプ型電解セルを連結して製作される電解モジュール全体のコストを下げながらも大きさを減らすことができる。
【００３８】
また、多段電解槽を構成する際に、電解反応を行わない電極の他側面に、電気伝導性に優れる金属をメッキ処理することにより、電極の電流分布を均一にして電解反応の均一性および効率増加を図ることができる。
【００３９】
このようなパイプ型電解セルは、特に、設置スペース上の制約を受ける従来技術と比較して同一の電気分解性能を維持しながらも、設置スペースは１／２に減らすことができるという利点があり、よって、費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の単位電解モジュールを示す斜視図である。
【図２】従来の大容量電解モジュールを示す斜視図である。
【図３】従来のパイプ型電解セルを示す斜視図である。
【図４】図３のＡ部分を拡大して示す図である。
【図５】図３のＢ部分を拡大して示す図である。
【図６】図５に示されたスパイラルブロックを抜粋して示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係るパイプ型電解セルを示す斜視図である。
【図８】図７のＤ１部分を拡大して示す図である。
【図９】図７のＤ３部分を拡大して示す図である。
【図１０】図７のＤ２の部分を拡大して示す図である。
【図１１】図７に示された中間電極を抜粋して示す斜視図である。
【図１２】図１１の要部を抜粋して示す断面図である。
【図１３】外部電極と内部電極との接続部分を抜粋して示す図である。
【図１４】図７のスパイラルブロックを抜粋して示す図である。
【図１５】図７の外側絶縁スペーサーを抜粋して示す図である。
【図１６】図７の内側絶縁スペーサーを抜粋して示す図である。
【図１７ａ】接続管の他の例を説明するための図である。
【図１７ｂ】接続ニップルの他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るパイプ型電解セルを詳細に説明する。
【００４２】
図７乃至図１６を参照すると、本発明の実施形態に係るパイプ型電解セル１１０は、一端に接続管１２０が接続され、他端に入出口接続ニップル１３０が結合されて電解単位モジュールをなすように構成される。
【００４３】
本発明の実施形態に係るパイプ型電解セル１１０は、一対のターミナル電極、バイポーラ電極、絶縁部、およびスパイラルブロック１１８を備える。
【００４４】
ここで、一対のターミナル電極のそれぞれは、一端が互いに接続される内部電極１１５ａ、１１５ｂおよび外部電極１１４ａ、１１４ｂ、並びに内部電極１１５ａ、１１５ｂの一端と外部電極１１４ａ、１１４ｂの一端とを互いに電気的に接続する接続板１１６を備える。
【００４５】
そして、バイポーラ電極は、内部電極１１５ａ、１１５ｂと外部電極１１４ａ、１１４ｂとの間に設置されるパイプ型の中間電極１１１を備える。
【００４６】
すなわち、中間電極１１１は、両端のそれぞれで互いに逆の極性を帯びるバイポーラ電極であり、図１１および図１２に示すように、両端のそれぞれには端部絶縁スペーサー１１７が結合される。具体例として、端部絶縁スペーサー１１７は、中間電極１１１の両端それぞれに３つずつ設置され、それぞれは１２０度の間隔で設置されるように構成できるが、その数量と間隔は限定されない。より具体的には、端部絶縁スペーサー１１７は、中間電極１１１の端部から突出し且つ外周側からも突出するように設置できる。このため、端部絶縁スペーサー１１７には、中間電極１１１の端部に設けられたスペーサー結合孔１１１ｂに結合される結合ピン１１７ａが設けられる。このような端部絶縁スペーサー１１７によって、中間電極１１１は、外部電極１１４ａ、１１４ｂと一定の間隔で離隔し、前記接続板１１６とも一定の間隔を維持しながら絶縁状態が可能となる。このような端部絶縁スペーサー１１７は、上述のような形態だけでなく、中間電極１１１を、外部電極１１４ａ、１１４ｂと一定の間隔で離隔させ且つ前記接続板１１６とも一定の間隔で離隔させて絶縁状態を維持することが可能な構造であれば、いずれの形態および構造も持つことができる。但し、この際、接続板１１６の流体通過孔に流入する電解質溶液が電極同士の間に移動できる構造でなければならない。
【００４７】
そして、前記絶縁部は、中間電極１１１の中心部の外側に設置される外側絶縁スペーサー１１２と、中間電極１１１の中心部の内側に設置される内側絶縁スペーサー１１３とを備え、より詳細な説明は後述する。
【００４８】
前記外部電極１１４ａ、１１４ｂは、パイプ状をし、一つは陰極、他の一つは陽極の電源がそれぞれ印加される。一対の外部電極１１４ａ、１１４ｂの間には外側絶縁スペーサー１１２が設置され、外部電極１１４ａ、１１４ｂを互いに絶縁させながら中間電極１１１と一定の間隔をもって維持するように支持する。すなわち、外側絶縁スペーサー１１２は、図１５に示すように、内周側の中央部分から突出するように設けられる突出部１１２ａを備えることにより、外側絶縁スペーサー１１２の内周を中間電極１１１の外周から一定の間隔で離隔して維持するようにすることができる。突出部１１２ａは、複数が円周方向に一定の間隔で配置され、中間電極１１１の外周に接触して支持される。そして、外側絶縁スペーサー１１２の両端部それぞれに、各外部電極１１４ａ、１１４ｂが嵌め込まれて結合される電極結合部１１２ｂが内周面１１２ｃから段差を付けて（内径が拡張されるように）形成されており、外部電極１１４ａ、１１４ｂが互いに絶縁された状態で外側絶縁スペーサー１１２に支持結合できる。
【００４９】
このように、外部電極１１４ａ、１１４ｂの互いに隣接した一端は外側絶縁スペーサー１１２に結合され、反対側の他端は接続管１２０または入出口接続ニップル１３０に嵌め込まれて結合される。
【００５０】
また、外部電極１１４ａ、１１４ｂの他端は接続板１１６によって内部電極１１５ａ、１１５ｂの他端に接続される。接続板１１６は、金属材質で形成されており、内部電極１１５ａ、１１５ｂおよび外部電極１１４ａ、１１４ｂの他端と、溶接などの方法によって電気抵抗を下げて伝導性を維持することが可能な締結方式で結合する。したがって、接続板１１６によって互いに接続された内部電極１１５ａ、１１５ｂと外部電極１１４ａ、１１４ｂとは、互いに接続されたいずれか一方の電極１１４ａ、１１５ａが同じ極（陰極）を帯び、互いに接続された反対側の電極１１４ｂ、１１５ｂは同じ極（陽極）を帯びる。
【００５１】
そして、内部電極１１５ａ、１１５ｂ同士の間には内側絶縁スペーサー１１３が設置され、内部電極１１５ａ、１１５ｂ同士が絶縁され、内部電極１１５ａ、１１５ｂと中間電極１１１とが離隔して絶縁された状態を維持するように支持する。
【００５２】
ここで、内側絶縁スペーサー１１３は、中間電極１１１の内部の中央部分に設置され、外周に突設された複数の突出部１１３ａを有する。突出部１１３ａは、内側絶縁スペーサー１１３の外周面１１３ｃから突出し、円周方向に一定の間隔で設けられて中間電極１１１の内周に接触する。そして、内側絶縁スペーサー１１３の両端部には、外周面１１３ｃよりも小さい外径を持つように段差を付けて設けられ、内部電極１１５ａ、１１５ｂの互いに隣接した一端に嵌め込まれて結合される結合部１１３ｂが互いに対称となる。このような内側絶縁スペーサー１１３は、内部電極１１５ａ、１１５ｂを互いに絶縁させながら支持し、中間電極１１１とも離隔して絶縁された状態を維持するようにする。
【００５３】
このような外側絶縁スペーサー１１２と内側絶縁スペーサー１１３は、上述のような形態だけでなく、それぞれ外部電極１１４ａ、１１４ｂ同士または内部電極１１５ａ、１１５ｂ同士を絶縁させながら支持し、中間電極１１１と一定の間隔で離隔して絶縁された状態を維持することが可能な構造であれば、いずれの形態と構造も持つように構成できる。但し、この際、中間電極１１１と離隔して絶縁された状態を維持するように構成された外側絶縁スペーサー１１２の突出部１１２ａ、および内側絶縁スペーサー１１３の突出部１１３ａは、内外部電極および中間電極の間に流通する電解質溶液の流れをできるだけ妨害しない構造を持つことが好ましい。
【００５４】
上記の構成によれば、外部電極１１４ａ、１１４ｂと内部電極１１５ａ、１１５ｂとの間にパイプ状に間隔を開けて設置される中間電極１１１、すなわち、バイポーラ電極は、外部電極１１４ａ、１１４ｂおよび内部電極１１５ａ、１１５ｂと互いに対応する反対極の電源が印加される。したがって、中間電極１１１の外周側および内周側それぞれの間に流体が通過しながら電気分解反応が行われる。この際、中間電極１１１の内側および外側それぞれに流体が流れながら電気分解を行うことができるので、従来のパイプ型電解セルよりも２倍以上の電気分解能力を持つ。すなわち、既存の電解モジュールと同じ体積をもって２倍の電気分解能力を得ることができる。このようなパイプ型電解セルの詳細な説明および動作は、従来技術から当業者が理解することができるものなので、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００５５】
一方、前記接続板１１６には、流体を内部電極１１５ａ、１１５ｂと外部電極１１４ａ、１１４ｂとの間に通過させる多数の流体通過孔１１６ａが円周方向に沿って一定の大きさおよび一定の間隔で設けられる。そして、接続板１１６の外側に位置決めガイドピン１１６ｂが少なくとも一つ突設され、前記スパイラルブロック１１８との結合の際に結合姿勢を正確に整列させて結合できるように構成することが好ましい。
【００５６】
また、前記接続板１１６は、複数の板を密接させて多段に積層して構成することもできる。このように多段に接続される場合には、各板に設けられた流体通過孔をずらして積層してスパイラル構造を形成するか、或いは流体通過孔自体がスパイラルを形成して螺旋状ガイド孔の役割を果たすように構成することが好ましい。
【００５７】
前記スパイラルブロック１１８は、接続板１１６の外側に結合され、多数の螺旋状ガイド孔１１８ａが円周方向に沿って設けられる。流体が螺旋状ガイド孔１１８ａを通過しながら流体の流出入の際に流体をスパイラル（らせん）状となるようにガイドして速度分布を均一にすることができる。また、スパイラルブロック１１８には、接続板１１６との結合の際に、ガイド孔１１８ａと接続板１１６の流体通過孔１１６ａとが互いに合致して接続された状態で結合できるように、結合位置を決定するための位置決め孔１１８ｂが設けられる。この位置決め孔１１８ｂに接続板１１６の位置決めガイドピン１１６ｂが挿入されて結合されるように接続すると、流体通過孔１１６ａとガイド孔１１８ａとが合致して流体が抵抗を受けることなくスムーズに移動するようにすることができる。このようなスパイラルブロック１１８は接続管１２０または入出口接続ニップル１３０に結合される。
【００５８】
また、前記中間電極１１１は、外周面および内周面の全長の半分を両面陽極コーティング処理することにより、従来とは異なり、内面と外面の両方ともを電気分解に使用することができるため、電気分解容量を２倍に増やすことができる。
【００５９】
また、ターミナル電極、すなわち、陰極側の外部電極１１４ａおよび内部電極１１５ａは、チタン、ステンレス鋼またはニッケル合金材質で形成することができる。そして、陰極側の外部電極１１４ａおよび内部電極１１５ａを接続板１１６と、溶接などの方法で電気抵抗を下げて電気伝導性を維持することが可能な締結方式で結合し、電解質が通過しながら電解反応を行わない電極の他側面、すなわち、内部電極１１５ａの内周面または外部電極１１４ａの外周面のうち少なくとも一つの側面に、電気伝導性の良い金属でメッキすることにより、電解反応の際に電極の長さ方向に電流を均一に配分し得るようにすることができる。これにより、既存の方式の多段電解槽で解決できない電解反応の均一性および効率増加を図るとともに発熱量を制御することができるように構成できる。
【００６０】
そして、ターミナル電極のうち、陽極側の外部電極１１４ｂと内部電極１１５ｂはチタンを用いて形成するが、外部電極１１４ａは内面を、内部電極１１５ｂは外面を、白金酸化物をコーティングした不溶性電極で構成し、前述した陰極側のターミナル電極と同様にしてメッキおよび溶接によって電気伝導性を維持するようにして製作する。
【００６１】
前記構成を持つ複数のパイプ型電解セル１１０は、直列に配置された状態で互いに隣接した端部が前記接続管１２０によって相互接続され、流体が移動できるようにする。
【００６２】
また、複数のパイプ型電解セル１１０のうち、両側の最外郭に位置した電解セル１１０には、入出口接続ニップル１３０がそれぞれ接続される。すなわち、パイプ型電解セル１１０の両側に接続管１２０または接続ニップル１３０が接続された構造も可能であり、一側に接続管１２０が接続され、他側には接続ニップル１３０が接続された構造も可能である。
【００６３】
このような接続管１２０と接続ニップル１３０のうちの少なくとも一つは、内部流体移動口、すなわち流体移動通路の形態が、より容易な流体の移動および水素の分離のために図１７ａおよび図１７ｂの如くその底部（底面）１２１、１３１が漸進的に上方傾斜して形成されるように構成されることが良い。
【００６４】
上述した構成の如く、電解単位モジュール１００は、複数のパイプ型電解セル１１０が互いに並んで隣接して直列に接続されて構成される。
【００６５】
上述したように、本発明の実施形態に係るパイプ型電解セル１１０は、外部電極と内部電極からなるターミナル電極の間にパイプ型バイポーラ電極（中間電極）を設置することにより、バイポーラ電極の内面と外面それぞれで電気分解反応を行うことができる。したがって、既存のモジュール２セットに該当する電気分解容量を、本発明の電解モジュールの場合には１セットモジュールで処理することができる。結局、従来よりも全体サイズを５０％減らしながらも電気分解容量は同様に得ることができる。この場合、電極素材の使用量も約６５％だけ使用すれば済み、エポキシモールディング量の場合でも約５０％、当該フレームの使用量も約５０％程度減らすことができる。これにより、容量をそのまま維持しながらコストを下げるとともにサイズも減らすことができるため、非常に経済的である。
【００６６】
そして、このような構成のパイプ型電解セルを用いた電解モジュールを船舶に適用する場合、新しく建造される船舶だけでなく、既存の船舶にも設置スペースを最小化して設置することができるという利点がある。
【００６７】
勿論、本発明のパイプ型電解セルは、海水、塩水の電気分解だけでなく、一般淡水などの一般水を電気分解する装置にも適用可能である。
【００６８】
以上、本発明を、本発明の原理を例示するための好適な実施形態に関連して図示および説明したが、本発明は、そのように図示および説明されたそのままの構成および作用に限定されるものではない。むしろ、添付された特許請求の範囲の思想および範囲を逸脱することなく、本発明に多数の変更および修正を加え得ることを、当業者であれば理解することができるであろう。
【符号の説明】
【００６９】
５０      電解モジュール
１００    単位電解モジュール
１１０    パイプ型電解セル
１２０    接続管
１３０    接続ニップル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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