JPS6082140A - 水の電気分解実験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、学校の理科実験に用いる水の電気分解実験
装置に関するものである。

学校で用いる水の電気分解実験装置にめられる性能は、
次の様に集約される。

（イ）　発生する酸素の助燃性を調べたり、水素を燃焼
させてみるなどの、発生気体の検証実験ができること。

（ロ）　発生する酸素、水素の割合が１：２であること
（定比例の法則）が確認できること。

（ハ）　安全かつ簡便に実験操作ができること。

従来、学校で用いられてきた水の電気分解実験装置はホ
フマン型電気分解装置（第１図）とその改良型（第２図
）である。ホフマン型電気分解装置は、水以外の電気分
解もできることをねらいとした装置のために逆に水の電
気分解実験に欠かせない検証実験を行いにくく。活栓（
Ａ）が装備されている為、高価であつた。そこで現在、
その改良型が開発され、中学校に広く普及している。し
かしこの改良型は、操作の過程で電解液の水酸化ナトリ
ウム水溶液が手や衣服につくなどのトラブルが多いうえ
に、くりかえし実験を行う場合にその都度、電解液を充
てんしなおさねばならなかつた。

そのうえ、発生気体の検証実験を電解液上で行なわねば
ならないという問題点もあつた。

この実験は、中学、高校の教科書に必ず掲載されており
一度は生徒実験をさせておくべき理科教育上きわめて重
要な実験である。したがつて、従来の装置の欠点を解消
した生徒でも扱いやすい装置の開発が教育現場から強く
望まれていた。

しかし、定比例の法則の確認実験を優先すると発生気体
の検証実験が困難になり、検証実験を優先すると操作が
めんどうになるという矛盾関係がある。これが、長年不
便な実験の方法を強いてきに大きな理由であつた。この
矛盾を解決する一案として発生気体を導管で水槽に導き
、水上捕集する方法が考えられる。ところが実際に行つ
てみると、２本の導管の先端にかかる水圧の微妙なくい
ちがいなどの原因により、気体排出速度に著しいむらが
おこり、定比例の法則の確認ができない。

本発明はこの問題を簡単な方法で解決したものである。

いまその原理を（第３図）で説明すると（イ）　正極の
電解槽（１）と負極の電解槽（２）の中間に溶液の通過
しにくい多孔質の隔壁（３）を設ける。

（ロ）　２箇所の気体流出口（４）に各々、気体の導管
（５）を付け　発生気体をそれぞれ　２本の目盛付試験
管（７）で水上捕集する。

多孔質の隔壁（３）により両電解槽の圧力が独立し各電
解槽から発生する２種の気体の発生速度と２本の導管の
先端より排出する各気体の排出速度とが、各々みごとに
一致する。

この様に、本発明の原理は、従来　各種電解などに用い
られてきた隔膜の利用目的とは異なり、両電解槽内の圧
力を独立した状態にできるという隔膜利用の意外の效果
を理科実験器具に利用したものであり、これにより、小
型ながら、２種類の発生量の異なる気体を別々にむらな
く連続的に水上捕集でき、なおかつ定比例の法則が同時
に確認できることを特徴とする。

次に、この原理を利用した実施例を説明すると（イ）　
プラスチツクなどの透明な容器（８）の中央にアスベス
トなどの多孔質の隔壁（３）を設ける。

（ロ）　その左右に電解によつて反応しにくい例えば、
ステンレス板とか銅板に白金メツキした金属板を設けて
　これを電極（９）とする。

（ハ）　電解槽からの電極の導線（１０）の引出箇所は
、内部の気密が保たれるようにシール剤などでシールす
る。また導線は、引出箇所の損傷等を防ぐためにターミ
ナル（１１）に接続し、固定する。

（ニ）　正極の電解槽（１）と負極の電解槽（２）の上
部に発生気体の気体流出口（４）を各一本づつ設ける。

装置を初めて使用する時と、電解液を補充する必要が生
じた時にここから電解液を注入する。

（ホ）　発生気体が気体流出口（４）付近に集まるよう
まくら（１２）を設けて、容器（８）を少し傾斜させる
。

（ハ）　気体流出口（４）にゴム管などの気体の導管（
５）を付け、発生気体を水槽（６）に導き、２本の導管
（５）の先端より排出する各気体を２本の目盛付試験管
（７）に水上捕集する。

以上の様な装置にすることにより、電気分解の様子が観
察できるとか、発生する酸素、水素の割合が１対２であ
ることを確認できるなどの従来の装置の利点を損うこと
なく、さらに次の様な效果がある。

（イ）　電解液外の水中で気体を水上捕集するので発生
する気体が酸素、水素であることを調べる検証実験を安
全かつ簡便に行えるようになつた。

（ロ）　実験中に電解液を直接扱う必要がなくなり電解
液の水酸化ナトリウム水溶液が手や衣服につかないよう
に注意しながら操作をするというわずらわしさがなくな
つた。これは生徒実験をさせる場合、安全上からも重大
な效果である。

（ハ）　極板面積が大きく、極板間きよりが小さいので
、同加電圧のもとでの気体発生速度が著しく速い、その
うえ操作が簡単なので　生徒が短時間でくりかえし納得
のいくまで実験できる。この教育的效果はきわめて大き
い。

（ニ）　実験後は電解液を入れたまま気体の導管（５）
をピンチコツクでつまんでおくか、気体の導管（５）を
はずして、キヤプをかぶせるだけで収納できる。

これにより実験の前後に電解液を充てんしたり抜きとつ
たりする操作が不用となり。実験凖備あとかたづけが、
きわめて容易となつた。

（ホ）　スタンドが不用で、形がコンパクトなので収納
の場所をとらない。また安価に製造できる。

（ヘ）　むらのない連続的な純度の高い酸素、水素の気
流が得られるので、酸素　水素を必要とする他の実験に
も気体発生器として利用できる。

なお、この装置の底におもりを貼りつけ、装置全体を水
中につけて、気体流出口（４）から直接、発生気体を水
上捕集することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はホフマン型電気分解装置の斜視図第２図はその
改良型の斜視図 第３図は本発明の原理説明の斜視図 第４図は本発明実施例の斜視図 第５図は第４図の容器の平面図 第６図は第５図のＢ−Ｂの断面図 （１）は正極の電解槽　（２）は負極の電解槽（３）は
多孔質の隔壁　（４）は気体流出口（５）は気体の導管
　（６）は水槽 （７）は目盛付試験管　（８）は透明な容器（９）は電
板　（１０）は電極の導線 （１１）はターミナル　（１２）はまくら特許出願人　
柏木建司

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　内部が気密に保たれ上方に気体流出口を備えた
   正極と負極の電解槽を設け、両電解槽を溶液の通過しに
   くい多孔質の隔壁で連結して構成したことを特徴とする
   水の電気分解実験装置。
2. （２）　前記気体流出口よりの気体を導管により水槽に
   導き、水上捕集するよう構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の水の電気分解実験装置。