專(zhuān)利名稱(chēng)：利用電解方式的燃料氣體發(fā)生裝置及車(chē)載用燃料氣體發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電解方式的燃料氣體發(fā)生裝置及車(chē)載用燃料 氣體發(fā)生裝置，特別是關(guān)于一種以利用電解方式而得到的氫與氧的混 合氣體作為燃料氣體而產(chǎn)生、改進(jìn)后的燃料氣體發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中揭示了，用電分解水而在短時(shí)間內(nèi)大量產(chǎn)生氫與
氧的混合氣體即褐色氣體(:/，々y^7)，并將此應(yīng)用于熔化爐或者 燃燒爐上的技術(shù)。并且，市場(chǎng)上也有銷(xiāo)售實(shí)現(xiàn)了這種技術(shù)的褐色氣體
發(fā)生器，例如，B.E.S.T.KOREACO.,LTD公司制造的褐色氣體發(fā)生器。 (www. bro wngas .com)
還有，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2或者專(zhuān)利文獻(xiàn)3中揭示了，適用于產(chǎn)生如上 所述的褐色氣體或者電解發(fā)生氣體的氣體發(fā)生裝置，這些文獻(xiàn)中公開(kāi) 了電解槽、正負(fù)電極、以及設(shè)置在兩電極之間的中間電極的結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:特許第3130014號(hào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2004-137528
專(zhuān)利文獻(xiàn)3:特開(kāi)昭63-30308
發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)所公開(kāi)的電解氣體發(fā)生裝置無(wú)法得到令人滿(mǎn)意的效率。 其結(jié)果，這些裝置通常又大又重，而且，這些大型裝置只能充當(dāng)固定 型燃料氣體發(fā)生裝置。即，在現(xiàn)有技術(shù)中，這些燃料氣體發(fā)生裝置不 能作為可移動(dòng)型或者安裝于車(chē)內(nèi)，而不能作為車(chē)輛的動(dòng)力來(lái)使用。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種通過(guò)電解方式高效率且連續(xù) 大量地產(chǎn)生氫與氧的混合氣體的、具有新結(jié)構(gòu)的裝置。
艮口，本發(fā)明是基于，為了高效率地用電分解水、且連續(xù)大量地產(chǎn) 生氣體，必須在正負(fù)電極之間施加高電壓，從而增加在電解液中流動(dòng)的電流密度的這一發(fā)現(xiàn)而得出。
并且，本發(fā)明是基于，為了連續(xù)高效率地用電分解水，必須有效 地防止、從電解液中通過(guò)電解而產(chǎn)生的物質(zhì)附著在電極周?chē)档碗?解效率的現(xiàn)象的這一發(fā)現(xiàn)而得出，并提出了高效率地循環(huán)電解液的結(jié) 構(gòu)。
進(jìn)而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)用電分解水而產(chǎn)生的氫與氧的混合 氣體，在產(chǎn)生之初以氣體與液體的混合狀態(tài)而被取出，此狀態(tài)下是不 能用作良好的燃料氣體，由此，本發(fā)明的發(fā)明人得出高效率地分離氣 體與液體的方式。
進(jìn)而，在本發(fā)明中還提出一種將所述被分離的液體再次有效地歸 還到電解槽內(nèi)，從而，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間并進(jìn)行較少維護(hù)即可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的 裝置。
本發(fā)明的目的在于提供一種改良的燃料氣體發(fā)生裝置，該裝置單 獨(dú)或者組合多個(gè)種類(lèi)的上述幾個(gè)課題解決方案，通過(guò)用電分解水而大 量連續(xù)地供應(yīng)氫與氧的混合氣體。
權(quán)利要求1中所述的本發(fā)明提供一種利用電解方式的燃料氣體發(fā) 生裝置，其包括充填有電解液的電解槽；被浸漬在所述電解槽內(nèi)的 電解液中的正電極與負(fù)電極；在所述兩電極之間，相對(duì)于兩電極絕緣 及彼此相互絕緣設(shè)置并且分別分壓承受兩電極之間的電壓的多個(gè)中間 電極；在所述兩電極上施加脈沖直流電壓的電源裝置；以及密封所述 電解槽的同時(shí)，具有排出通過(guò)電解方式產(chǎn)生的氫與氧的混合氣體的排 出口的密閉蓋。
并且，權(quán)利要求2中所述的本發(fā)明提供一種利用電解方式的燃料 氣體發(fā)生裝置，其包括冷卻裝置，所述冷卻裝置包括連接于電解槽的 上下兩部分的冷卻片，使電解槽內(nèi)的電解液自然循環(huán)。
權(quán)利要求3中所述的本發(fā)明提供一種利用電解方式的燃料氣體發(fā) 生裝置，其包括用于從電解槽中產(chǎn)生的氫與氧的混合氣體中分離出 液體部分的、至少分兩段串聯(lián)的氣液分離裝置。
如上所述，在本發(fā)明中，可以極高效率地電分解水，并連續(xù)地得 到大量的氫與氧的混合氣體，并且，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型輕量化。
并且，由于裝置的小型化，本發(fā)明涉及的燃料氣體發(fā)生裝置可以作為車(chē)載用裝置而被使用，并且可以作為車(chē)輛的動(dòng)力源使用。


圖1是表示本發(fā)明相關(guān)的燃料氣體發(fā)生裝置第一實(shí)施方式的簡(jiǎn)略 結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是表示圖1中的燃料氣體發(fā)生裝置的重要部位的剖視圖。 圖3是表示圖2中的中間電極14的支撐結(jié)構(gòu)的重要部位的立體圖。 圖4類(lèi)似于圖3，其表示圖2中的中間電極14的支撐結(jié)構(gòu)的重要 部位的立體圖。
圖5是表示第一實(shí)施方式相關(guān)的電解槽與冷卻裝置之間關(guān)系的平 面圖。
圖6是詳細(xì)表示第一實(shí)施方式相關(guān)的第一氣液分離裝置的平面圖。 圖7是表示第一實(shí)施方式相關(guān)的，被設(shè)置在電解槽外部的多段氣
液分離裝置的簡(jiǎn)略說(shuō)明圖。
圖8是表示第一實(shí)施方式相關(guān)的第二氣液分離裝置的重要部位的
剖視圖。
圖9是表示圖8中的氣液分離室的內(nèi)部的平面圖。 圖IO是表示在第一實(shí)施方式中第二氣液分離裝置的上部設(shè)置的防 爆裝置的重要部位的剖視圖。
圖11是表示第一實(shí)施方式中第三氣液分離裝置的簡(jiǎn)略說(shuō)明圖。 圖12是表示第一實(shí)施方式中第四氣液分離裝置的除濕管的平面圖。
圖13是表示第一實(shí)施方式中第四氣液分離裝置的其他除濕管的平 面圖。
圖14是表示第一實(shí)施方式中第五氣液分離裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖15是表示第一實(shí)施方式中第六氣液分離裝置的簡(jiǎn)略剖視圖。 圖16是表示本發(fā)明相關(guān)的適用于車(chē)載用燃料氣體發(fā)生裝置的實(shí)施 方式的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)示意圖。
圖17是表示圖16的第二實(shí)施方式的電解槽的重要部位的立體圖。 圖18是表示圖17中的電解槽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明相關(guān)的燃料氣體發(fā)生裝置第一實(shí)施方式的簡(jiǎn)略 結(jié)構(gòu)示意圖。
電解槽10內(nèi)充填有氫氧化鈉或者氫氧化鉀等電解液11，該電解液
11內(nèi)浸漬有正、負(fù)電極。在本實(shí)施方式中，正電極12為被固定在電解 槽10的大致中央位置上的金屬制電極棒， 一側(cè)負(fù)電極13由電解槽10 自身兼用。
本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)為，所述正電極12與負(fù)電極13之間設(shè)置有多 個(gè)中間電極14，這些多個(gè)中間電極14相對(duì)所述兩電極12、 13被絕緣， 并且，中間電極14自身也相互絕緣而被設(shè)置，其結(jié)果，施加于正電極 12與負(fù)電極13之間的直流電壓通過(guò)各中間電極14分別被分壓。
為了在所述兩電極12、 13之間施加用于電解的電壓，在兩電極之 間連接電源裝置15。
在本發(fā)明中，該電源裝置15將在兩電極12、 13上施加脈沖直流 電壓。本發(fā)明的電源裝置15通過(guò)在兩電極12、 13上并非施加簡(jiǎn)單連 續(xù)的直流電壓，而是施加脈沖狀的脈沖直流電壓，從而增加所供給的 電壓，并且，還可以加大電解液ll中的電流密度。
并且，通過(guò)組合所述正電極12、負(fù)電極13、以及中間電極14的 電極設(shè)置與該施加脈沖直流電壓的電源裝置15，從而電解液11可以高 效率地進(jìn)行電解。
眾所周知，在水的電解中，從電解液產(chǎn)生的生成物質(zhì)附著在電極 上，從而發(fā)生電解急速衰減的現(xiàn)象。
為此，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了強(qiáng)制循環(huán)電解液11，通過(guò)另外附加設(shè) 置泵等方式進(jìn)行改良，但是，在這種強(qiáng)制循環(huán)方式中，因?yàn)檠h(huán)而損 失能量，其整體效率明顯下降。
為了解決這種問(wèn)題，在本實(shí)施方式中，在所述電解槽內(nèi)設(shè)置自然 循環(huán)型冷卻裝置。
如圖1所示，符號(hào)16表示冷卻裝置，其包括連接在電解槽10上 下兩端的冷卻片17，使電解槽10內(nèi)的電解液11在冷卻片17內(nèi)自然循 環(huán)，從而在電解槽10的外部進(jìn)行冷卻，并通過(guò)將此再次導(dǎo)入電解槽10 內(nèi)，從而將液溫保持在最佳狀態(tài)下的同時(shí)，可以徹底防止因電解物質(zhì)
6附著在電極12或13周?chē)隙档碗娊夤δ艿默F(xiàn)象。
顯然，在本發(fā)明中，可以不進(jìn)行通過(guò)如上所述的冷卻裝置17而進(jìn) 行的自然循環(huán)，也可以使用其他的強(qiáng)制循環(huán)方式。
脈沖直流電壓施加在電極12、 13之間，則本發(fā)明相關(guān)的燃料氣體
發(fā)生裝置會(huì)立即產(chǎn)生氫與氧的混合氣體。為了防止該混合氣體流失在
大氣中，在電解槽IO上以密閉狀態(tài)固定設(shè)置有密閉蓋18，從而密封電 解槽。該密閉蓋18上設(shè)置有排出口 19，通過(guò)電解產(chǎn)生的混合氣體通過(guò) 該排出口19導(dǎo)出到外部。
在本發(fā)明中，極其迅速地產(chǎn)生混合氣體，通過(guò)電解的混合氣體的 產(chǎn)生是在自開(kāi)通電源1分鐘以?xún)?nèi)開(kāi)始，并繼續(xù)產(chǎn)生該氣體，可以連續(xù) 產(chǎn)生大量的混合氣體。由于急速產(chǎn)生氣體，因此，混合氣體與電解液 以泡沬狀混合的狀態(tài)下通過(guò)排出口 19導(dǎo)出于外部。因此，在這種氣液 混合狀態(tài)下不能作為燃料氣體使用，因此，在本發(fā)明中，為了從混合 氣體中分離液體部分，串聯(lián)連接至少兩段氣液分離裝置20、 21。通過(guò) 各氣液分離裝置20、 21被分離了的液體經(jīng)過(guò)返回通路22返回到電解 槽10內(nèi)。
從而，通過(guò)本發(fā)明，該裝置即使連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也幾乎不減少電解質(zhì)， 只要補(bǔ)充分解成混合氣體的水分，就可以連續(xù)產(chǎn)生混合氣體。圖2表示圖1所示的本發(fā)明適用的第一實(shí)施方式進(jìn)一歩具體化的 燃料氣體發(fā)生裝置的重要部位。
在該實(shí)施方式中，電解槽10由縱長(zhǎng)的有底筒狀金屬體構(gòu)成，其兼 用作負(fù)電極13。在本實(shí)施方式中，電解槽10內(nèi)充填有氫氧化鈉等電解 液ll，正電極12被浸漬在該電解液11內(nèi)的狀態(tài)下固定在電解槽10內(nèi)。
正電極12由金屬圓筒構(gòu)成，其上端通過(guò)凸緣23與電極端子24 —體結(jié)合。
為了將所述正電極12固定設(shè)置在電解槽10內(nèi)，在電解槽10上的 正電極12的上下分別設(shè)置上側(cè)固定板25以及下側(cè)固定板26。
圖3、圖4詳細(xì)表示圖2所示的正電極12的上側(cè)固定板25以及下 側(cè)固定板26，并且，為了使各電極設(shè)置成絕緣狀態(tài)，這些固定板25、 26由塑料、特氟綸(注冊(cè)商標(biāo))、陶瓷等絕緣材料制成。
上側(cè)固定板25的中央設(shè)置有貫通正電極12的電極端子24的貫通孔27，而在上側(cè)固定板25的底面設(shè)置有可容納結(jié)合所述正電極12與 電極端子24的凸緣23的圓柱槽28，正電極12與上側(cè)固定板25被牢 固地結(jié)合為一體。在上側(cè)固定板25上，沿著半徑方向等間距地設(shè)置有 六個(gè)長(zhǎng)孔29，通過(guò)電解產(chǎn)生的氫與氧的混合氣體與電解液被混合，并 經(jīng)過(guò)該長(zhǎng)孔29以泡沬狀排出到電解槽10的上部。
另一方面，下側(cè)固定板26也由電絕緣材料構(gòu)成，其通過(guò)設(shè)置在上 面的環(huán)狀電極支撐槽30被支撐在正電極12的下端。
并且，下側(cè)固定板26的中央設(shè)置有透孔31，進(jìn)而，貫通下側(cè)固定 板26且沿著徑向放射狀設(shè)置有多個(gè)小貫通孔32，由此，電解槽10內(nèi) 的電解液11可以通過(guò)下側(cè)固定板26移動(dòng)。
如圖4所示，在下側(cè)固定板26的里面沿著徑向放射狀設(shè)置有六個(gè) 槽33，由此，可以輕易移動(dòng)電解液11的同時(shí)，還可以使通過(guò)電解產(chǎn)生 的異物或者混進(jìn)去的灰塵停留在該槽33內(nèi)。
如上所述的下側(cè)固定板26被放置在電解槽10內(nèi)部的、設(shè)置在其 底部上的圓盤(pán)狀屜板34之上，在此狀態(tài)下，所述槽33的一部分向下 側(cè)固定板26的側(cè)面延伸，并形成具有開(kāi)口部35的、通向后述冷卻裝 置的通路。
在本實(shí)施方式中，負(fù)電極13為電解槽10本身，其與所述正電極 12之間施加脈沖直流電壓。
此時(shí)，所施加的電壓值可在6 200V之間任選，此時(shí)在電解液11 中通過(guò)的電流可達(dá)到10-400A (ampere)。
并且，本發(fā)明的施加電壓的脈沖頻率設(shè)定為10Hz 40kHz。
從而，根據(jù)本發(fā)明，在正、負(fù)電極12、 13之間能夠施加高電壓、 高電流，從而可以持續(xù)極高效率地進(jìn)行電解，其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)氣體 發(fā)生裝置的小型化與輕量化。
若將所述高電壓、高電流僅僅施加于正、負(fù)電極12、 13之間，貝U， 通過(guò)急速電解，在電解液內(nèi)的局部位置上產(chǎn)生激烈的電解，從而電解 液ll各區(qū)域不均勻，由此，在整體上降低電解效率。
在本發(fā)明中，為了防止產(chǎn)生如上所述的不均勻分布，在正電極12 與負(fù)電極13 (即，電解槽10)之間設(shè)置多個(gè)中間電極14，從而可以在 電解槽10內(nèi)均勻?qū)嵤╇娊?。如圖2至圖4所示，符號(hào)14表示該中間電極，在此實(shí)施方式中， 其形成為多個(gè)金屬制同心圓筒。如圖3、圖4所示，這些多個(gè)中間電極 被嵌入在設(shè)置于上側(cè)固定板25的底面以及下側(cè)固定板26的上面的多 個(gè)中間電極支撐槽40、 41內(nèi)，并且，多個(gè)中間電極14在各正電極12、 負(fù)電極13、以及中間電極14之間相互保持絕緣狀態(tài)而被設(shè)置在電解槽 10內(nèi)。
通過(guò)設(shè)置多個(gè)中間電極14，從而電解液11被分離在相鄰的電極之 間，所施加的電壓也被分壓在各個(gè)被分離的電極對(duì)上，由此防止在局 部位置上發(fā)生激烈的電解現(xiàn)象，從而可以在整個(gè)電解液ll內(nèi)得到穩(wěn)定 的電解作用。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以高效率地進(jìn)行電解，可以連續(xù)地產(chǎn) 生大量氫與氧的混合氣體，但是，為了進(jìn)一步提高電解效率，有必要 在氣體發(fā)生裝置上設(shè)置冷卻裝置。
艮口，本發(fā)明的發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用氫氧化鈉電解液時(shí)， 為了最有效的進(jìn)行電解，最好將電解液的溫度設(shè)定在大致50~80攝氏 度為佳。
為此，在本實(shí)施方式中，在電解槽10的外側(cè)設(shè)置通過(guò)自然循環(huán)并 用空氣制冷的冷卻裝置16。
并且，根據(jù)該自然循環(huán)型冷卻裝置16，在電解槽10內(nèi)依次移動(dòng)電 解液11，通過(guò)這樣的自然循環(huán)，徹底防止電解時(shí)產(chǎn)生的生成物質(zhì)附著 于各電極12、 13上而降低電解作用的現(xiàn)象。
該冷卻裝置為，基本上將兩張平板狀冷卻片42、 43并列設(shè)置在電 解槽10的外周，其與電解槽IO之間，在上端通過(guò)通路44a、 44b、 45a、 45b相結(jié)合，并且，下端如同上端，通過(guò)通路46a、 46b、 47a、 47b相 結(jié)合。與這些通路相對(duì)向，在電解槽10內(nèi)設(shè)置有開(kāi)口48、 49，并且， 電解槽10內(nèi)的電解液11通過(guò)其上部導(dǎo)入到冷卻片42、 43上，并從各 個(gè)冷卻片42、 43流入到電解槽10的下部，由此可以形成自然循環(huán)型 水冷冷卻通路。
在本發(fā)明中，該冷卻裝置16不是必要裝置，即使沒(méi)有冷卻裝置16 也充分可以實(shí)現(xiàn)明顯優(yōu)越于現(xiàn)有方案的電解作用，但是，通過(guò)設(shè)置該 冷卻裝置16，可維持所述最適合的溫度條件，同時(shí)，通過(guò)循環(huán)電解液11而不降低電解效率，S卩，可以得到雙重效果，從而可以顯著提高裝 置的有用性。
所述中間電極14可以設(shè)置任意個(gè)，在本實(shí)施方式中，根據(jù)電解槽
10的大小，各電極之間距離保持lmm 20mm而設(shè)置所述中間電極14。 在本發(fā)明中，若該電極間距與脈沖直流電壓的脈沖頻率成比例關(guān)
系而設(shè)置脈沖頻率，則有益于提高電解效率。
艮P，增加電極間距時(shí)脈沖頻率也要增加，由此，可以將電解效率
維持在最佳值。
這樣，在如上所述的冷卻裝置16的作用下，保持最佳溫度，并且， 防止阻礙電解的化學(xué)物質(zhì)滯留在電極周邊的現(xiàn)象。
通過(guò)如上所述，根據(jù)本發(fā)明，利用高電壓高電流進(jìn)行電解，從而 可以高效率、連續(xù)、大量地產(chǎn)生氣體，但是所產(chǎn)生的氣體與液體混合 呈泡沬狀態(tài)從電解槽被排出，這種包含液體的狀態(tài)下的氣體是不能用 作燃料氣體的。在本發(fā)明中，不使用外部動(dòng)力而靜態(tài)地分離這樣的氣 液混合氣體中的氣體與液體，從而可以高效率地取出燃料氣體。
為此，在本發(fā)明中，設(shè)置有從電解槽10中產(chǎn)生的氫與氧的混合氣 體中分離出液體部分的、至少兩段串聯(lián)的氣液分離裝置。
在本實(shí)施方式中，第一段氣液分離裝置被設(shè)置在電解槽10的上部。 該第一段氣液分離裝置為分離出在電解槽10中產(chǎn)生為泡沫狀的混合氣 體與電解液的裝置，其包括圖6所示的有底圓筒狀的塑料制分離室49。 該分離室49的中央設(shè)有通孔50，所述正電極12的電極端子24通過(guò)該 通孔50內(nèi)。
分離室49的內(nèi)部被分為六個(gè)腔室，各腔室之間設(shè)有隔壁51。各隔 壁51上分別設(shè)置有多個(gè)開(kāi)口52，并且，如圖6所示，在分離室49的 底部，每個(gè)腔室均設(shè)有開(kāi)口53。
還有，在分離室49的上面，由絕緣材料板制成的分離蓋54密封 分離室49，從被設(shè)置在該分離蓋54上的開(kāi)口 55取出已除去大部分液 體成分的混合氣體。
如圖2所示，在該分離蓋54的上部固定有密封電解槽10的密閉 蓋18，并且，混合氣體通過(guò)設(shè)置在與所述開(kāi)口 55 —致的位置上的排出 口 19輸出到電解槽10之外。圖6中的箭頭表示導(dǎo)入到第一氣液分離室49內(nèi)的氣液混合體通過(guò)
各隔壁51的開(kāi)口 52并從排出口 19被取出的路徑，每通過(guò)各腔室時(shí)， 氣液混合體的方向被分散，液體成分從分離室49的底部落到電解槽10 內(nèi)，從而高效率地分離氣體與液體。
如上所述的正電極12的電極端子24貫通密閉蓋19并突出于上方， 并通過(guò)關(guān)閉螺絲56堅(jiān)固地固定在密閉蓋19上，并且，電極端子24與 密閉蓋19之間通過(guò)O型環(huán)等氣密關(guān)閉部57被氣密地封住。
如上所述，第一氣液分離裝置被設(shè)置在電解槽內(nèi)的上部上，但是， 在本實(shí)施方式中，多段設(shè)置的氣液分離裝置被進(jìn)一步地多段設(shè)置于電 解槽10的外部。
圖7表示所述實(shí)施方式相關(guān)的整體結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)置在電解槽10的 外部的五段氣液分離，并從最終排出口 58可以得到直接可用于燃燒的 干燥混合氣體。
如圖7所示，設(shè)置在電解槽10外部的氣液分離裝置包括第二氣液 分離裝置60、第三氣液分離裝置61、第四氣液分離裝置62、第五氣液 分離裝置63、以及第六氣液分離裝置59，混合氣體自電解槽10依次 按上述順序通過(guò)后導(dǎo)出到最終排出口 58。
圖8表示本實(shí)施方式相關(guān)的第二氣液分離裝置60的最佳實(shí)施例。
在電解槽10的密閉蓋18之上，對(duì)應(yīng)排出口 19而被固定有第二氣 液分離室64。該分離室64大致呈圓筒狀，在其上部設(shè)置有多個(gè)擋板 65，其上部的側(cè)壁上設(shè)置有導(dǎo)管66。
圖9表示被設(shè)置在第二氣液分離室64內(nèi)的擋板65的簡(jiǎn)略示意圖， 各擋板65的外周被固定在第二氣液分離室64的內(nèi)壁上，其一部分65a 向下方彎曲，并與第二氣液分離室64之間設(shè)置間隙67，混合氣體通過(guò) 該間隙依次向?qū)Ч?6上升。如上所述，從電解槽10排出的混合氣體 的溫度大致為65攝氏度，第二氣液分離室64大致保持常溫，其結(jié)果， 具有高濕度的混合氣體被所述擋板65冷卻，從而，混合氣體中的液體 成分被分離。
并且，該第二氣液分離裝置60的特征為，分離室64的上方同時(shí) 設(shè)置有防爆機(jī)構(gòu)。如圖10所示，該防爆機(jī)構(gòu)包括被固定在第二氣液分 離室64上部的外環(huán)68與通過(guò)螺絲結(jié)合在該外環(huán)上的內(nèi)環(huán)69。并且，金屬薄板71通過(guò)O型環(huán)70被夾在兩個(gè)環(huán)68、 69之間。從而，通過(guò)該 防爆機(jī)構(gòu)，通常是金屬薄板71緊密密封著第二氣液分離室64，但是， 當(dāng)該金屬薄板71兩面的任何一個(gè)方向上被施加壓力時(shí)，壓力達(dá)到規(guī)定 值以上，金屬薄板被脫離或者被破壞，從而第二氣液分離室64內(nèi)的壓 力可以釋放到外部。在氫與氧的混合氣體中，會(huì)發(fā)生氫的爆發(fā)現(xiàn)象、 以及因氫與氧反應(yīng)還原成水而發(fā)生爆縮現(xiàn)象，當(dāng)爆發(fā)時(shí)金屬薄板71向 外側(cè)破裂，并且，當(dāng)爆縮時(shí)，相反的，金屬薄板71向內(nèi)側(cè)破裂，從而 保持均勻壓力。不管在任何情況，第二氣液分離室64可以有效吸收爆 發(fā)或爆縮現(xiàn)象產(chǎn)生的影響。另外，通過(guò)在金屬薄板71上設(shè)置一些小傷 痕，從而可以使其更輕易破裂。
如圖8所示，第二氣液分離室64的下方側(cè)壁被固定有注水管72 的一端，并且，其另一端設(shè)置有注水蓋73。在本發(fā)明中，多段氣液分 離裝置進(jìn)行使任何被分離的液體返回到電解槽10的操作，因此，即使 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)氣體發(fā)生裝置而通過(guò)電解大量產(chǎn)生混合氣體也不會(huì)使電解 質(zhì)泄露于外部。因此，在本發(fā)明中，從外部補(bǔ)充的僅僅是水即可，艮口， 通過(guò)圖8所示的注水管72補(bǔ)充必要的水。
圖11表示第三氣液分離裝置61，分離室74具有雙重圓筒形狀， 其上部被封閉住。并且，內(nèi)筒75內(nèi)插入有細(xì)抽出管76，該抽出管76 的一端開(kāi)放在內(nèi)筒75的上部。并且，分離室74的外筒77的下端呈漏 斗狀細(xì)管，如圖7所示，該細(xì)管77a通過(guò)冷卻片連接在電解槽10上。 另一方面，所述導(dǎo)管66的前端通過(guò)收縮部78開(kāi)放在外筒77的上部， 混合氣體從該收縮部噴出到外筒77的內(nèi)部，該混合氣體通過(guò)內(nèi)筒75 達(dá)到抽出管76為止的行程上，液體從混合氣體中進(jìn)一步被分離，并返 回到電解槽IO。
第四氣液分離裝置62是混合氣體除濕裝置，如圖12所示，抽出 管76的前端連接有螺旋狀的除濕管80。該除濕管80的上方設(shè)置有冷 卻片82，混合氣體在除濕管80中被除濕，此時(shí)產(chǎn)生的液體成分通過(guò)設(shè) 置在混合氣體通路上的排水管返回到電解槽10內(nèi)。
圖13表示第四氣液分離裝置62的其他實(shí)施例，該實(shí)施例中的除 濕管80不同于圖12所示的實(shí)施例，其被彎曲為接近矩形的形狀。如 同圖12的圓形狀除濕管80，對(duì)圖13所示的除濕管80也通過(guò)冷卻用冷卻片傳達(dá)冷風(fēng)，從而進(jìn)行期望的除濕作用。
圖14表示本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的第五氣液分離裝置63，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似
于第三氣液分離裝置，其包括由外筒81與內(nèi)筒82構(gòu)成的雙重圓筒以 及抽出管83，除濕得到的液體通過(guò)細(xì)管81a返回到電解槽10。
第五氣液分離裝置63與第三氣液分離裝置61的不同點(diǎn)在于，除 濕管80的前端從外筒81插入到筒內(nèi)，混合氣體從設(shè)置在該除濕管80 前端的橫孔80a沿著外筒81的內(nèi)面稍微指向下方而噴出，其結(jié)果，如 圖所示，混合氣體在外筒81內(nèi)螺旋狀地向下移動(dòng)，進(jìn)而，通過(guò)內(nèi)筒82 導(dǎo)入到抽出管83。從而，通過(guò)該結(jié)構(gòu)可以得到干燥度高的混合氣體。
圖15表示第六氣液分離裝置59，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于第二氣液分離裝 置，其中，不同之處在于，氣體入口設(shè)置在分離室82的上部，并且， 混合氣體從下部排出，在圖15中，輸入管為83，輸出管為84。這樣， 通過(guò)設(shè)置不同的出路位置，在第六氣液分離裝置59中，擋板85的折 曲部86指向上方。第六氣液分離裝置也如同第二氣液分離裝置，其氣 液分離室85的上方設(shè)置有防爆機(jī)構(gòu)87。從第六氣液分離裝置排出的液 體成分也通過(guò)冷卻片返回到電解槽10。
如上所述，通過(guò)使用多段氣液分離裝置，被排出的混合氣體保持 極高的干燥度，可以將其直接當(dāng)作燃料氣體而使用。
圖16、圖17、圖18表示本發(fā)明相關(guān)的燃料氣體發(fā)生裝置適合于 安裝在車(chē)輛上的實(shí)施方式，其基本上構(gòu)成為矩形箱體狀。
該第二實(shí)施方式的原理完全相同于第一實(shí)施方式，但是其形狀為 矩形箱體狀，例如，取代車(chē)載電池等而可設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，從而， 其與第一實(shí)施方式所述的圓柱形相比，當(dāng)安裝于車(chē)輛時(shí)的更有效地利 用空間。
電解槽100兼有負(fù)極功能，其與正電極101之間通過(guò)電源裝置116 被施加脈沖直流電壓。并且，電解槽100內(nèi)設(shè)置有多個(gè)矩形的中間電 極102。
電解槽100的兩側(cè)方分別設(shè)置有多個(gè)冷卻片105、 106，由此，電 解液的溫度保持在最佳狀態(tài)，即50 80攝氏度，并且，通過(guò)使電解液 自然循環(huán)，從而防止通過(guò)電解產(chǎn)生的生成物質(zhì)滯留在電極周?chē)璧K 電解作用的現(xiàn)象。并且，有必要時(shí)從電解槽100的底部通過(guò)配水管107進(jìn)行排水， 此時(shí)，可去除滯留在電解槽100底部上的垃圾。在電解槽100的上部
設(shè)置有第一氣液分離裝置108。該第一氣液分離裝置108也通過(guò)隔壁 109分為多個(gè)小腔室，通過(guò)電解產(chǎn)生的泡沫狀混合氣體通過(guò)各腔室時(shí)進(jìn) 行氣液分離，并排出混合氣體。
第一氣液分離裝置包括分離室110與分離蓋111，該分離蓋111之 上設(shè)置有進(jìn)一歩緊密封住電解槽100的密閉蓋112，該密閉蓋上被固定 有第二氣液分離裝置113。該第二氣液分離裝置113的上部設(shè)置有防爆 裝置114，并且，其下部連接有注水管115。
在第二實(shí)施方式中僅表示出兩段氣液分離裝置，但是，如同第一 實(shí)施方式，可以進(jìn)一步連接多段氣液分離裝置。
如上述所說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，利用高電壓高電流進(jìn)行電解，可以 連續(xù)產(chǎn)生大量的氫與氧的混合氣體。由此，實(shí)現(xiàn)小型輕量化的裝置， 從而可以作為車(chē)載用或者移動(dòng)型燃料氣體發(fā)生裝置而被使用。
權(quán)利要求
1、一種利用電解方式的燃料氣體發(fā)生裝置，其特征在于，包括充填有電解液的電解槽；被浸漬在所述電解槽內(nèi)的電解液中的正電極與負(fù)電極；在所述兩電極之間，相對(duì)于兩電極絕緣及彼此相互絕緣設(shè)置并且分別分壓承受兩電極之間電壓的多個(gè)中間電極；在所述兩電極上施加脈沖直流電壓的電源裝置；以及密封所述電解槽的同時(shí)，具有排出通過(guò)電解方式產(chǎn)生的氫與氧混合氣體的排出口的密閉蓋。
2、 如權(quán)利要求1所述的利用電解方式的燃料氣體發(fā)生裝置，其特 征在于，包括冷卻裝置，所述冷卻裝置包括連接于電解槽的上下兩部 分的冷卻片，使電解槽內(nèi)的電解液自然循環(huán)。
3、 如權(quán)利要求1所述的利用電解方式的燃料氣體發(fā)生裝置，其特 征在于，包括用于從電解槽中產(chǎn)生的氫與氧的混合氣體中分離出液 體部分的、至少分兩段串聯(lián)的氣液分離裝置。
4、 一種車(chē)載用燃料氣體發(fā)生裝置，其特征在于，在車(chē)內(nèi)安裝有如 權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)中所述的裝置。
5、 如權(quán)利要求4所述的車(chē)載用燃料氣體發(fā)生裝置，其特征在于， 電解槽具有矩形箱體形狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用電解方式的燃料氣體發(fā)生裝置及車(chē)載用燃料氣體發(fā)生裝置。充填有電解液的電解槽內(nèi)浸漬正電極與負(fù)電極，在兩電極之間施加脈沖直流電壓。在兩電極之間設(shè)置有多個(gè)中間電極。所述電解槽被密閉蓋密封住，從設(shè)置在密閉蓋上的排出口中取出通過(guò)電解方式產(chǎn)生的氫與氧的混合氣體。根據(jù)本發(fā)明，可高效率且長(zhǎng)時(shí)間地產(chǎn)生大量氫與氧的混合氣體。
文檔編號(hào)C25B9/00GK101479407SQ200780023949
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
發(fā)明者楊炳霖 申請(qǐng)人:楊炳霖