JP2003096586A

JP2003096586A - 水電解式水素酸素生成装置

Info

Publication number: JP2003096586A
Application number: JP2001289475A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Kubota; 裕久久保田; Keiko Kudo; 慶子工藤; Yoshimune Aosaki; 義宗青嵜
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】純水を高温で維持しながら電気分解できるよ
うにして、水電解反応のエネルギー効率を向上させると
ともに、熱純水の精製に必要な構成を簡素化し、装置の
小型化、簡略化、低価格化を実現する。【解決手段】熱純水を供給する熱純水供給手段２と、
熱純水供給手段２により供給される熱純水を電気分解し
て、水素ガスと酸素ガスとを生成する電気分解手段３
と、電気分解手段３で電気分解される熱純水の温度を調
整する温度調整手段４と、電気分解手段３で電気分解さ
れる熱純水中のイオンを耐熱性イオン交換樹脂を用いて
除去することにより熱純水を精製する熱純水精製手段５
とをそなえて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純水を電気分解し
て水素ガスと酸素ガスとを生成する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、水素ガス及び酸素ガスを製造する
方法として、水電解法が注目されている。この方法は、
固体高分子電解質膜を使用して純水を電気分解するもの
で、純度の高い水素ガス及び酸素ガスを高効率で得るこ
とが可能である。

【０００３】図５は、固体高分子電解質膜を用いた水電
解法に用いられる、電解セルの構造を示す模式図であ
る。図５に示すように、電解セル３０は、多数の固体高
分子電解質膜ユニット３１を並列に配置したものであ
り、両端に通電用の端部電極板３２，３２’を備えてい
る。個々の固体高分子電解質膜ユニット３１は主とし
て、プロトン導電性の固体高分子電解質膜３１１と、そ
の固体高分子電解質膜３１１の両面に添設される多孔質
給電体３１２，３１２と、その多孔質給電体３１２，３
１２の外側に配設される複極式電極板３１３，３１３と
から構成される。固体高分子電解質膜３１１はプロトン
導電性材料からなる高分子膜である。複極式電極板３１
３は、通電により片面が陰極に、もう一方の面が陽極に
なるもので、個々の複極式電極板３１３に着目すると、
それは左右両側の固体高分子電解質膜ユニット３１，３
１に共通の構成部材となっている。

【０００４】図６は、図５に示す個々の固体高分子電解
質膜ユニット３１の分解断面図である。図６に示すよう
に、固体高分子電解質膜３１１の両面には、白金族金属
からなる多孔質の触媒層３１４，３１４が設けられてお
り、さらにその外側には、この固体高分子電解質膜３１
１と複極式電極板３１３，３１３と環状のガスケット３
１５，３１５とに包囲された密閉空間（陰極室Ａ及び陽
極室Ｂ）が形成され、このそれぞれに多孔質給電体３１
２，３１２が収容されている。

【０００５】このような構成において、図５に示すよう
に、端部電極板３２，３２’に、図５中の左側が陽極、
右側が陰極になるように電流を通電すると、各複極式電
極板３１３は左側に陰極、右側に陽極を生じさせる。こ
のため、個々の複極式電極板３１３は、その複極式電極
板３１３の図中左側の固体高分子電解質膜ユニット３１
では陰極側の構成部材となり、図中右側の固体高分子電
解質膜ユニット３１では陽極側の構成部材となる。こう
して、図６に示すように、個々の固体高分子電解質膜ユ
ニット３１には、固体高分子電解質膜３１１の右側の陰
極室Ａと、固体高分子電解質膜３１１の左側の陽極室Ｂ
とが形成される。

【０００６】水電解法による従来の水素酸素発生装置で
は、上述の電解セル３０を利用し、以下の手順で水素ガ
ス及び酸素ガスの生成が行なわれる。まず、純水タンク
に貯留された純水が、純水供給経路を通じて電解セル３
０に送られ、個々の固体高分子電解質膜ユニット３１の
陽極室Ｂに供給される。陽極室Ｂでは、２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋
４Ｈ⁺＋４ｅ^-の反応が起こり、酸素ガスとプロトンが発
生する。プロトンは少量の水を伴って固体高分子電解質
膜３４内を移動し、同じ固体高分子電解質膜ユニット３
１の陰極室Ａに到達する。このプロトンを用いて、陰極
室Ａでは４Ｈ⁺＋４ｅ^-→２Ｈ₂の反応が起こり、水素ガ
スが発生する。個々の固体高分子電解質膜ユニット３１
の陰極室Ａで発生した水素ガスと陽極室Ｂで発生した酸
素ガスとは、互いに混じり合わないようにそれぞれ水素
ライン及び酸素ラインに誘導される。水素ラインに誘導
された水素ガスは、この状態では若干の水分や不純物を
含んでいるので、水素分離タンクで水や不純物と分離さ
れた後、除湿器を経て採取される。同様に、酸素ライン
に誘導された酸素ガスは、酸素分離タンクで水や不純物
と分離された後、同様に除湿器を経て採取される。

【０００７】一方、酸素分離タンクで酸素ガスから分離
された排水や、水素分離タンクで水素ガスから分離され
た排水は、ポンプにより駆動されて純水精製系へと導入
される。そして、熱交換器により冷却された後、イオン
交換樹脂を通じて排水中に溶存しているイオンが除去さ
れ、さらにフィルターにより不純物が除去されて、再び
高純度の純水として再生される。再生された純水は純水
タンクに貯留され、電解セル３０で再度使用される。ま
た、純水タンクには補給水ラインが接続され、電解セル
３０での電気分解により減少した分の純水が、外部の水
源から随時補給されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な水電解反応は、所定の電圧下で所定の電流を通電する
ことにより行われているが、水電解時の消費電力を低減
するには、エネルギー効率（電圧効率×電流効率）を高
くすることが好ましい。ここで、電流効率は温度とは無
関係で、常に約９０〜９８％の範囲にある一方で、電圧
効率は温度依存性があり、電解温度を比較的高めに維持
しないと低下してしまう。電解セルの高性能化に伴っ
て、従来は８０％程度であった電圧効率が現在では９６
％程度まで向上しており、そのような高い電圧効率を維
持するには、電解温度を８０〜１２０℃程度に保つ必要
がある。

【０００９】ところが、従来の水電解装置においては、
エネルギー効率はそれほど重要視されず、約５５％程度
のエネルギー効率で電解されている。従って、電解温度
を高く保って電圧効率の低下を抑制する必要がないため
に、一般のイオン交換樹脂の耐熱温度である５５℃程度
に合わせて、通常は４５℃程度という比較的低い温度で
電解が行なわれている。

【００１０】このため、酸素分離タンクや水素分離タン
クから排出される高温の純水（約８５〜１２０℃）を、
熱交換により常温程度まで冷却させてからイオン交換樹
脂に導入しているので、これらの純水や含湿水素ガスの
熱エネルギーが充分に利用されておらず、水電解反応の
エネルギー効率が低くなる。

【００１１】また、上述の純水や含湿水素ガスならびに
補給水をイオン交換樹脂で精製した後、イオン交換時に
繁殖した微生物の混入を防ぐために、紫外線照射等の殺
菌処理やフィルター等による除菌処理が必要となる。従
って、上述の熱交換処理と併せて、その処理のための構
成が必要となるので、装置が大型化、複雑化、高価格化
するという課題がある。

【００１２】本発明は、こうした課題に鑑みてなされた
ものである。すなわち、本発明の目的は、純水を高温で
維持しながら電気分解できるようにして、水電解反応の
エネルギー効率を向上させるとともに、熱純水の精製に
必要な構成を簡素化し、装置の小型化、簡略化、低価格
化を実現した、水電解式水素酸素生成装置を提供するこ
とに存する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、電気分解に使
用される熱純水の精製に耐熱性イオン交換樹脂を使用
し、熱純水を高温のまま導入してイオン交換することに
より、装置内で高温の状態を維持しながら純水を扱うこ
とが可能となり、水電解反応のエネルギー効率が向上す
るとともに、殺菌処理や熱交換処理の工程を削減するこ
とが可能となり、上記目的が効果的に達せられることを
見出して、本発明を完成した。

【００１４】即ち、本発明の要旨は、熱純水を供給する
熱純水供給手段と、該熱純水供給手段により供給される
前記熱純水を電気分解して、水素ガスと酸素ガスとを生
成する電気分解手段と、該電気分解手段で電気分解され
る前記熱純水の温度を調整する温度調整手段と、耐熱性
イオン交換樹脂を用いて、該電気分解手段で電気分解さ
れる前記熱純水中のイオンを除去することにより、前記
熱純水を精製する熱純水精製手段とをそなえて構成され
たことを特徴とする、水電解式水素酸素生成装置に存す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。〔Ｉ〕水電解式水素酸素生成装置本発明の水電解式水素酸素生成装置は、熱純水を供給す
る熱純水供給手段と、熱純水供給手段により供給される
熱純水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを生成する
電気分解手段と、電気分解手段で電気分解される熱純水
の温度を調整する温度調整手段と、電気分解手段で電気
分解される熱純水中のイオンを耐熱性イオン交換樹脂を
用いて除去することにより熱純水を精製する熱純水精製
手段とをそなえて構成されたことを特徴としている。

【００１６】そして、本発明の実施の形態としては、熱
純水供給手段が、電気分解手段に供給される熱純水を貯
留する純水タンクをそなえるとともに、電気分解手段
が、純水タンクに貯留された熱純水の電気分解を行なう
電解セルをそなえて構成される場合（第１実施形態）
や、電気分解手段が、電気分解に使用される熱純水を貯
留する電解タンクと、電解タンクに貯留された熱純水に
浸漬されて前記熱純水の電気分解を行なう電解セルとを
そなえて構成される場合（第２実施形態）が挙げられ
る。

【００１７】〔Ｉ−１〕第１実施形態図１は、本発明の第１実施形態の水電解式水素酸素生成
装置の基本的な構成を示す模式図である。図１に示すよ
うに、本実施形態の水電解式水素酸素生成装置１−１
は、熱純水供給手段２と、電気分解手段３と、温度調整
手段４と、熱純水精製手段５とをそなえている。

【００１８】熱純水供給手段２は、電気分解の対象とな
る熱純水を供給するもので、ポンプ２１、耐熱性イオン
交換樹脂２２、フィルタ２３、純水タンク２４、ポンプ
２５をそなえている。このうち、ポンプ２１、耐熱性イ
オン交換樹脂２２、フィルタ２３は、上流側からこの順
に通水管を介して互いに接続されるとともに、フィルタ
２３が通水管を介して（又は直接）純水タンク２４と接
続されることにより、純水タンク２４へと連通する水補
給ラインを形成している。

【００１９】ポンプ２１は、通水管を介して装置外部の
図示しない水源（水道、水槽、水タンク等）と接続さ
れ、外部水源から適宜供給される水（精製の有無を問わ
ず、不純物を含んでいても構わない。以下、「補給水」
と呼ぶ。補給水と精製後の純水とを区別しないときは、
単に「水」と呼ぶ。）を、外部水源側から耐熱性イオン
交換樹脂２２側に向けて吐出するものである。このポン
プ２１としては、流体である水を吐出可能であるととも
に、高温の熱水を扱い得る耐熱性のポンプであれば、種
々のものを選択して使用できる。

【００２０】耐熱性イオン交換樹脂２２は、ポンプ２１
側から誘導された水に対してイオン交換を行ない、この
水の中に溶解又は分散しているイオン等を除去するもの
で、通常、この耐熱性イオン交換樹脂２２を公知の耐熱
性カラム等に収納し、この耐熱性カラム内にポンプ２１
からの水を誘導して通過させることにより、イオン交換
を行なう。耐熱性イオン交換樹脂２２の詳細について
は、後に章を改めて詳述する。

【００２１】フィルタ２３は、耐熱性イオン交換樹脂２
２側から誘導された水を濾過することにより、この水の
中に存在する微生物や有機物等の不純物を除去するもの
である。このフィルタ２３としては、耐熱性をそなえた
ものであれば、予想される不純物の種類や量を勘案し
て、種々のものを適宜選択して使用できる。また、この
フィルタ２３は取り外し可能に構成されており、本装置
の運用に伴ってフィルタ２３に不純物が蓄積した場合や
フィルタ２３が劣化した場合には、フィルタ２３を取り
外して清掃や不純物の除去、再生処理を行なったり、新
たなフィルタ２３と交換したりできるようになってい
る。

【００２２】純水タンク２４は、耐水性及び耐熱性をそ
なえた素材からなる壁部によって構成されるとともに、
この壁部によって取り囲まれた貯水空間を有し、後述す
る電気分解手段３での電気分解に使用される熱純水を内
部に貯留できるようになっている。そして、フィルタ２
３との接続部分には図示しない制御弁が設けられ、水補
給ライン（ポンプ２１、耐熱性イオン交換樹脂２２、フ
ィルタ２３）を通じて適宜、熱純水を補給されるように
なっている。

【００２３】ポンプ２５は、通水管を介して（又は直
接）純水タンク２４と接続されるとともに、同じく通水
管を介して後述する電解セル３０と接続される。さら
に、純水タンク２４との接続部分には図示しない制御弁
が設けられ、純水タンク２４から適宜供給される熱純水
を、純水タンク２４側から電解セル３０側に向けて吐出
するようになっている。このポンプ２５についても、流
体である水を吐出可能であるとともに、高温の熱水を扱
い得る耐熱性のポンプであれば、種々のものを選択して
使用できる。

【００２４】電気分解手段３は、熱純水供給手段２によ
り供給される熱純水を電気分解して、水素ガスと酸素ガ
スとを生成するもので、電解セル３０、酸素分離タンク
３３、水素分離タンク３４、除湿器３５，３５’をそな
えている。

【００２５】電解セル３０は、熱純水供給手段２の純水
タンク２４からポンプ２５を介して供給される熱純水を
電気分解し、酸素ガスと水素ガスを発生させるもので、
固体高分子電解質膜を用いた一般的な電解セルが用いら
れる。具体的には、電解セル３０は、図５及び図６を用
いて前述したように、多数の固体高分子電解質膜ユニッ
ト３１と端部電極板３２，３２’とからなり、図示しな
い電圧印加手段を用いて端部電極板３２，３２’間に電
圧を印加することにより、各固体高分子電解質膜ユニッ
ト３１内に誘導された熱純水を電気分解して、酸素ガス
と水素ガスを発生させることができるようになってい
る。

【００２６】酸素分離タンク３３及び水素分離タンク３
４は、通気管を介して電解セル３０と接続され、電解セ
ル３０において発生した酸素ガス及び水素ガスが互いに
混じり合わないように、各タンク３３，３４内に導入さ
れるようになっている。また、電解セル３０からの通気
管との接続部および後述する除湿器３５，３５’への通
気管との接続部には、図示しない制御弁が設けられ、電
解セル３０からの酸素ガス及び水素ガスの流入と、除湿
器３５，３５’への酸素ガス及び水素ガスの流出を、各
々独立に制御することにより、各タンク３３，３４内の
圧力を調整することが可能となっている。

【００２７】前述したように、電解セル３０において発
生した酸素ガス及び水素ガスは、そのままの状態では若
干の水分や不純物を含んでいるが、これらを各々、酸素
分離タンク３３及び水素分離タンク３４の内部に充填し
て高圧にすることにより、酸素ガス及び水素ガスから水
や不純物を分離することができるようになっている。こ
の酸素分離タンク３３及び水素分離タンク３４として
は、耐圧性かつ耐熱性をそなえた公知の気密性タンクで
あって、酸素ガス及び水素ガスとの反応性が低い素材か
らなるものであれば、種々のものを選択して使用でき
る。

【００２８】除湿器３５，３５’は、酸素分離タンク３
３及び水素分離タンク３４と各々通気管を介して接続さ
れ、各タンク３３，３４で水分や不純物と分離された酸
素ガス及び水素ガスを各々導入されて、これらのガス中
に残っている僅かな水分を除去するものである。また、
各タンク３３，３４で水分を除去された酸素ガス及び水
素ガスは、通気管を通じて各々、外部から採取できるよ
うになっている。

【００２９】温度調整手段４は、電気分解手段３で電気
分解される熱純水の温度を調整するもので、温度調整器
４０，４０’をそなえている。これらの温度調整器４
０，４０’は各々、温度調整の対象となる水に浸漬する
ように配置されたヒータ４１，４１’及び温度センサ４
２，４２’とコントローラ４３，４３’とをそなえ、温
度センサ４２，４２’にて検知された水の温度に基づい
て、コントローラ４３，４３’が適宜ヒータ４１，４
１’を動作させて水を加熱することにより、水温を所望
の温度に調整できるようになっている。

【００３０】温度調整器４０は、水補給ラインを構成す
るポンプ２１と耐熱性イオン交換樹脂２２との間の通水
管に設けられ、ヒータ４１及び温度センサ４２が通水管
中を通過する補給水に浸漬されて、ポンプ２１から耐熱
性イオン交換樹脂２２へ送られる補給水の温度を調整で
きるようになっている。また、温度調整器４０’は、純
水タンク２４に設けられ、ヒータ４１’及び温度センサ
４２’が純水タンク２４内に貯留された熱純水に浸漬さ
れて、純水タンク２４中の熱純水の温度を調整できるよ
うになっている。

【００３１】熱純水精製手段５は、電気分解手段３で電
気分解される熱純水中のイオンを除去することにより熱
純水を精製するもので、ポンプ５１、耐熱性イオン交換
樹脂５２、フィルタ５３をそなえている。そして、これ
らの構成要素が通水管を介して上流側からこの順に互い
に接続されるとともに、ポンプ５１が通水管を介して酸
素分離タンク３３及び水素分離タンク３４と接続され、
さらに、フィルタ５３が通水管を介して（あるいは直
接）純水タンク２４と接続されることにより、酸素分離
タンク３３や水素分離タンク３４からの排水が、ポンプ
５１、耐熱性イオン交換樹脂５２、フィルタ５３を巡っ
て純水タンク２４に戻るという、純水精製系を形成して
いる。

【００３２】ポンプ５１は、酸素分離タンク３３及び水
素分離タンク３４にて酸素ガスや水素ガスから分離され
た不純物を含む水を導入され、この水を各タンク３３，
３４側から耐熱性イオン交換樹脂５２側に向けて吐出す
るものである。このポンプ５１についても、流体である
水を吐出可能であるとともに、高温の熱水を扱い得る耐
熱性のポンプであれば、種々のものを選択して使用でき
る。

【００３３】耐熱性イオン交換樹脂５２は、ポンプ５１
側から誘導された水に対してイオン交換を行ない、この
水の中に溶解又は分散しているイオン等を除去するもの
で、その基本的な構成は耐熱性イオン交換樹脂２２と同
様である。耐熱性イオン交換樹脂５２の詳細について
も、後に章を改めて詳述する。

【００３４】フィルタ５３は、耐熱性イオン交換樹脂５
２側から誘導された水を濾過することにより、この水の
中に存在する微生物や有機物等の不純物を除去するもの
で、その基本的な構成はフィルタ２３と同様である。

【００３５】上記の構成をそなえた本実施形態の水電解
式水素酸素生成装置１では、熱純水供給手段２により、
電気分解の対象となる熱純水が適宜供給される。具体的
には、まず、図示しない外部水源からの補給水が水補給
ラインへと導入され、ポンプ２１によって駆動される。
次に、温度調整器４０が、この補給水を加熱して所望の
温度の熱水にした後、耐熱性イオン交換樹脂２２及びフ
ィルタ２３が、加熱された高温の補給水中に溶解又は浮
遊しているイオンや不純物を除去し、精製して熱純水と
する。この熱純水は純水タンク２４に送られて貯留さ
れ、適宜ポンプ２５により駆動されて、電解セル３０に
送られる。

【００３６】一方、電気分解手段３は、熱純水供給手段
２により供給される熱純水を電気分解して、水素ガスと
酸素ガスとを生成する。具体的には、電解セル３０が、
純水タンク２４からポンプ２５を介して供給される熱純
水を用いて電気分解を行ない、水分を含む高温の酸素ガ
スと水素ガスを発生させる。発生した高温の酸素ガスは
酸素分離タンク３３へと誘導され、ここで水や不純物と
分離されて純化されてから、除湿器３５を経て採取され
る。また、電解セル３０で発生した高温の水素ガスは水
素分離タンク３４へと誘導され、ここで同様に水や不純
物と分離されて純化されてから、除湿器３５’を経て採
取される。

【００３７】また、熱純水精製手段５では、電気分解手
段３で電気分解される熱純水の精製が行なわれる。具体
的には、酸素分離タンク３３や水素分離タンク３４で酸
素ガスや水素ガスから分離された、不純物を含む高温の
排水が、ポンプ５１により駆動されて純水精製系へと導
入され、高温のまま排水の精製が行なわれる。具体的に
は、耐熱性イオン交換樹脂５２を通じて排水中に溶存し
ているイオンが除去され、さらにフィルタ５３により排
水中の不純物が除去されて、再び高純度の純水として再
生される。再生された高温の純水は、純水タンク２４に
送られて貯留され、電解セル３０で再度使用されること
になる。

【００３８】本装置１−１の運用中、純水タンク２４に
貯留された熱純水の温度は、温度調整器４０’によって
所望の高温に維持される。また、電気分解による熱純水
の減少分は、水補給ラインを介して純水タンク２４に随
時補給される。

【００３９】以上、本発明の第１実施形態の水電解式水
素酸素生成装置１−１によれば、熱純水の精製に耐熱性
イオン交換樹脂を使用し、熱水を高温のまま導入してイ
オン交換することにより、装置内で熱純水を再生しなが
ら循環使用する際に、高温の状態を維持しながら熱純水
を扱うことが可能となるので、電解セルによる水電解反
応のエネルギー効率が向上する。また、補給水の精製や
電解セルからの排水の再生を行なう際に、殺菌処理や熱
交換処理の工程を削減することが可能となるので、装置
の小型化・簡略化、価格の削減を実現できる。

【００４０】なお、上述の水電解式水素酸素生成装置１
−１の構成において、水補給ラインの耐熱性イオン交換
樹脂２２または温度調整手段４０を省略し、電気分解に
よる熱純水の減少分を補給するときに、装置の外部で精
製または加熱した純水を外部水源からポンプ２１で導入
する構成としても良い。これによって、装置の構成をよ
り簡素化することができる。

【００４１】また、熱純水供給手段２と熱純水精製手段
５の構成の一部を共有化することにより、装置の構成を
簡素化することも可能である。図２は、本発明の第１実
施形態の変形例としての水電解式水素酸素生成装置につ
いて、基本的な構成を示す模式図である。なお、図２に
おいて、図１と同様の構成要素については同一の符号を
付している。図２に示すように、本実施形態の水電解式
水素酸素生成装置１−１’は、第１実施形態の水電解式
水素酸素生成装置１−１とほぼ同様の構成を有している
が、耐熱性イオン交換樹脂５２とフィルタ５３は省略さ
れている。そして、ポンプ５１は通水管を介して、ポン
プ２１と耐熱性イオン交換樹脂２２との間の通水管に合
流するよう接続され、酸素分離タンク３３や水素分離タ
ンク３４からの高温の排水は、耐熱性イオン交換樹脂２
２側に向けて駆動されるようになっている。これによっ
て、水補給ラインの構成要素である耐熱性イオン交換樹
脂２２及びフィルタ２３は、酸素分離タンク３３や水素
分離タンク３４からポンプ５１を介して純水タンク２４
に到る純水精製系の一部としても機能することになる。

【００４２】上記の構成をそなえた本実施形態の水電解
式水素酸素生成装置１−１’では、酸素分離タンク３３
や水素分離タンク３４で酸素ガスや水素ガスから分離さ
れた高温の排水が、ポンプ５１により駆動されて、水補
給ラインを通過する補給水と合流し、耐熱性イオン交換
樹脂２２に誘導される。ここで排水中に溶存しているイ
オンが除去され、さらにフィルタ２３により排水中の不
純物が除去されて、熱純水として精製され、純水タンク
２４に貯留されることになる。

【００４３】以上、本実施形態の水電解式水素酸素生成
装置１−１’によれば、電解セル３０での電気分解によ
る熱純水の減少分を補給する水補給ラインと、電解セル
３０からの排水を再生する純水精製系との間で、耐熱性
イオン交換樹脂２２及びフィルタ２３を共有化して使用
することにより、装置の更なる小型化・簡略化、価格の
削減を実現できる。

【００４４】〔Ｉ−２〕第２実施形態図３は、本発明の第２実施形態としての水電解式水素酸
素生成装置の基本的な構成を示す模式図である。なお、
図３において、図１と同様の構成要素については、同一
の符号を付している。図３に示すように、本実施形態の
水電解式水素酸素生成装置１−２は、第１実施形態とほ
ぼ同様の温度調整手段４及び熱純水精製手段５に加え、
第１実施形態の熱純水供給手段２及び電気分解手段３に
代えて熱純水供給手段２’及び電気分解手段３’をそな
えている。

【００４５】熱純水供給手段２’は、第１実施形態と同
様、電気分解の対象となる熱純水を供給するもので、第
１実施形態と同様のポンプ２１、耐熱性イオン交換樹脂
２２、フィルタ２３をそなえているが、第１実施形態の
純水タンク２４およびポンプ２５は省略されている。そ
して、フィルタ２３が通水管を介して（又は直接）後述
する電解タンク３６と接続されることにより、ポンプ２
１、耐熱性イオン交換樹脂２２、フィルタ２３で構成さ
れる水補給ラインは、電解タンク３６へと連通するよう
になっている。

【００４６】電気分解手段３は、第１実施形態と同様、
熱純水供給手段２により供給される熱純水を電気分解し
て、水素ガスと酸素ガスとを生成するもので、第１実施
形態と同様の電解セル３０、水素分離タンク３４、除湿
器３５，３５’をそなえるとともに、第１実施形態の酸
素分離タンク３３に代えて電解タンク３６をそなえてい
る。

【００４７】電解タンク３６は、耐水性及び耐熱性をそ
なえた気密性素材からなるともに、この気密性素材によ
って取り囲まれた内部空間を有し、電気分解に使用され
る熱純水を貯留できるようになっている。そして、フィ
ルタ２３との接続部分には図示しない制御弁が設けら
れ、水補給ライン（ポンプ２１、耐熱性イオン交換樹脂
２２、フィルタ２３）を通じて適宜、熱純水を補給され
るようになっている。

【００４８】また、電解タンク３６内の熱純水中に浸漬
するように、電解セル３０が配置される。電解セル３０
はこの熱純水を取り込んで電気分解を行ない、酸素ガス
と水素ガスを発生させる。発生した酸素ガスと水素ガス
は、互いに混じり合わないように分離して集められ、各
々が通気管に誘導される。酸素ガスが誘導される通気管
は電解タンク３６内に開口し、酸素ガスは電解タンク３
６の熱純水が貯留される内部空間に放出されるようにな
っている。一方、水素ガスが誘導される通気管は電解タ
ンク３６外に通じ、水素分離タンク３４へと接続されて
いる。さらに、電解タンク３６は通気管を介して除湿器
３５と接続されるとともに、通気管との接続部には図示
しない制御弁が設けられ、除湿器３５，３５’への酸素
ガスの流出を制御することにより、電解タンク３６内の
圧力を調整することが可能となっている。

【００４９】電解セル３０により発生した酸素ガスを、
電解タンク３６内の空隙に充填されて高圧とすることに
より、酸素ガスに含まれる水や不純物は電解タンク３６
内の熱純水中へと移動し、酸素ガスから分離されるよう
になっている。すなわち、この電解タンク３６は、第１
実施形態における純水タンク２４及び酸素分離タンク３
４の機能を兼ね備えたものといえる。よって、この電解
タンク３６としては、耐圧性かつ耐熱性をそなえた公知
の気密性タンクであって、酸素ガス及び水素ガスとの反
応性が低い素材からなるものであれば、種々のものを選
択して使用できる。

【００５０】さらに、温度調整手段４および熱純水精製
手段５の構成は第１実施形態とほぼ同様であるが、温度
調整器４０’は電解タンク３６に設けられ、ヒータ４
１’及び温度センサ４２’が電解タンク３６内に貯留さ
れた熱純水に浸漬されて、電解タンク３６内の温度を制
御できるようになっている。また、ポンプ５１は通水管
を介して、第１実施形態の酸素分離タンク３３に代えて
電解タンク３６と接続されており、電解タンク３６から
の排水も純水精製系に誘導されるように構成されてい
る。

【００５１】上記の構成をそなえた本実施形態の水電解
式水素酸素生成装置１−２では、熱純水供給手段２’に
より、電気分解の対象となる熱純水が適宜供給される。
具体的には、まず、図示しない外部水源からの補給水が
水補給ラインへと導入され、ポンプ２１によって駆動さ
れる。次に、温度調整器４０が、この補給水を加熱して
所望の温度の熱水にした後、耐熱性イオン交換樹脂２２
及びフィルタ２３が、加熱された高温の補給水中に溶解
又は浮遊しているイオンや不純物を除去し、精製して熱
純水とする。こうして作成された熱純水は、電解タンク
３６に供給される。

【００５２】一方、電気分解手段３’は、熱純水供給手
段２’により供給される熱純水を電気分解して、水素ガ
スと酸素ガスとを生成する。具体的には、まず、水補給
ラインから供給された熱純水が、電解タンク３６内部に
貯留される。この熱純水に浸漬された電解セル３０が、
周囲の熱純水を用いて電気分解を行ない、水分を含む高
温の酸素ガスと水素ガスを発生させる。発生した高温の
酸素ガスは電解タンク３６内部へ放出され、ここで水や
不純物と分離されて純化されてから、除湿器３５を経て
採取される。また、電解セル３０で発生した高温の水素
ガスは水素分離タンク３４へと誘導され、ここで同様に
水や不純物と分離されて純化されてから、除湿器３５’
を経て採取される。

【００５３】一方、熱純水精製手段５では、電気分解手
段３で電気分解される熱純水の精製が行なわれる。具体
的には、電解タンク３６や水素分離タンク３４で酸素ガ
スや水素ガスから分離された、不純物を含む高温の排水
が、ポンプ５１により駆動されて純水精製系へと導入さ
れ、第１実施形態と同様に耐熱性イオン交換樹脂５２と
フィルタ５３を通じて、高純度の純水として再生され
る。再生された高温の純水は、電解タンク３６に送られ
て貯留され、電解セル３０で再度使用されることにな
る。

【００５４】本装置１−２の運用中、電解タンク３６に
貯留された熱純水の温度は、温度調整器４０’によって
所望の高温に維持される。また、電気分解による熱純水
の減少分は、水補給ラインを介して電解タンク３６に随
時補給される。

【００５５】以上、本発明の第２実施形態の水電解式水
素酸素生成装置１−２によれば、第１実施形態と同様
に、純水を高温の状態で扱うことによる水電解反応のエ
ネルギー効率の向上や、殺菌処理や熱交換処理の工程削
減による装置の小型化・簡略化等、各種の効果を得るこ
とができる。加えて、第１実施形態の純水タンク２４と
酸素分離タンク３３の各機能を電解タンク３６として統
一化することにより、構成の更なる簡素化を図ることが
可能となるとともに、電解セル３０内部で発生した酸素
ガスが電解セル３０外部（電解タンク３６内）に充満す
ることにより、電解セル３０の外圧と内圧がほぼ等しく
なるために、電解セル３０にそれほど高い耐圧性能が要
求されず、装置の更なる低価格化に寄与する。

【００５６】なお、第１実施形態と同様、上述の第２実
施形態の水電解式水素酸素生成装置１−２においても、
水補給ラインの耐熱性イオン交換樹脂２２または温度調
整手段４０を省略し、電気分解による熱純水の減少分を
補給するときに、装置の外部で精製または加熱した純水
を外部水源からポンプ２１で導入する構成としても良
い。これによって、装置の構成をより簡素化することが
できる。

【００５７】また、これも第１実施形態と同様、熱純水
供給手段２’と熱純水精製手段５の構成の一部を共有化
することにより、装置の構成を簡素化することも可能で
ある。図４は、本発明の第２実施形態の変形例としての
水電解式水素酸素生成装置について、基本的な構成を示
す模式図である。なお、図４において、図２と同様の構
成要素については同一の符号を付している。図４に示す
ように、本実施形態の水電解式水素酸素生成装置１−
２’は、第２実施形態の水電解式水素酸素生成装置１−
２とほぼ同様の構成を有しているが、耐熱性イオン交換
樹脂５２とフィルタ５３は省略されている。そして、ポ
ンプ５１は通水管を介して、ポンプ２１と耐熱性イオン
交換樹脂２２との間の通水管に合流するよう接続され、
電解タンク３６や水素分離タンク３４からの高温の排水
は、耐熱性イオン交換樹脂２２側に向けて駆動されるよ
うになっている。これによって、水補給ラインの構成要
素である耐熱性イオン交換樹脂２２及びフィルタ２３
は、電解タンク３６や水素分離タンク３４からポンプ５
１を介して電解タンク３６に到る純水精製系の一部とし
ても機能することになる。

【００５８】上記の構成をそなえた本実施形態の水電解
式水素酸素生成装置１−２’では、水素分離タンク３４
で水素ガスから分離された高温の排水や、電解タンク３
６で酸素ガスから分離された排水を含む高温の熱純水
が、ポンプ５１により駆動されて、水補給ラインを通過
する補給水と合流し、耐熱性イオン交換樹脂２２に誘導
される。ここで排水中に溶存しているイオンが除去さ
れ、さらにフィルタ２３により排水中の不純物が除去さ
れて、熱純水として精製され、電解タンク３６に貯留さ
れることになる。

【００５９】以上、本実施形態の水電解式水素酸素生成
装置１−２’によれば、電解セル３０での電気分解によ
る熱純水の減少分を補給する水補給ラインと、電解セル
３０からの排水を再生する純水精製系との間で、耐熱性
イオン交換樹脂２２及びフィルタ２３を共有化して使用
することにより、装置の更なる小型化・簡略化、価格の
削減を実現できる。

【００６０】〔II〕耐熱性イオン交換樹脂本発明の水電解式水素酸素生成装置１−１，１−１’，
１−２，１−２’における耐熱性イオン交換樹脂２２，
５２としては、下記一般式（１）で表される構造単位を
有する強塩基性アニオン交換樹脂を使用することが好ま
しい。

【化３】

【００６１】上記一般式（１）において、Ａは炭素数３
〜８の直鎖若しくは分岐アルキレン基、又は、メチレン
基においてベンゼン環に結合する炭素数４〜８のアルキ
レンオキシメチレン基を表す。直鎖又は分岐アルキレン
基としては、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペン
タメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、
オクタメチレン基、メチルエチレン基及びエチルエチレ
ン基等が挙げられ、アルキレンオキシメチレン基として
は、テトラメチレンオキシメチレン基、ヘキサメチレン
オキシメチレン基等が挙げられる。Ａはベンゼン環の任
意の位置に結合していても良いが、通常はｍ−位又はｐ
−位に結合している。Ａの炭素数が８を超えると、上記
一般式（１）で表される構造単位の分子量が大きくなる
ため、イオン交換樹脂の交換容量が低下するので、好ま
しくない。置換基Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ ₃は、それぞれ独立し
て、炭素数６以下のアルキル基又は炭素数６以下のヒド
ロキシアルキル基を表す。アルキル基としては、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基及び
ヘキシル基が挙げられる。ヒドロキシアルキル基として
は、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒド
ロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基及びヒドロキシ
ヘキシル基が挙げられる。Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ₃それぞれの
炭素数が６を超えると、樹脂の交換容量が低下すると共
に、樹脂の有機汚染、熱安定性の低下につながるため好
ましくない。−Ｎ⁺Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃で表される基としては、ト
リメチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基、
ジメチルヒドロキシエチルアンモニウム基又はジメチル
ヒドロキシプロピルアンモニウム基が好ましく、トリメ
チルアンモニウム基又はジメチルヒドロキシエチルアン
モニウム基が、特に好ましい。

【００６２】Ｘ^-は、第４級アンモニウム基の対イオン
を表し、水酸イオン、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-、Ｉ^-、炭酸イオ
ン、炭酸水素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸イ
オン、蟻酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオンが挙げら
れる。対イオンが水酸イオン以外のものである場合に
は、樹脂を水処理に用いる前に予め水酸イオンに転換し
ておくことが必要である。

【００６３】本発明で使用する強塩基性アニオン交換樹
脂は、上記一般式（１）で表される構造単位と架橋基と
から構成されている。架橋基としては、ジビニルベンゼ
ン、ポリビニルベンゼン、アルキルビニルベンゼン及び
ジアルキルジビニルベンゼンが挙げられ、好ましくはジ
ビニルベンゼンである。強塩基性アニオン交換樹脂は、
上記一般式（１）の構造単位を１〜９９モル％、架橋基
を構成する単位を０．１〜５０モル％、好ましくは１〜
２０モル％、更に好ましくは２〜１０モル％含有してい
る。耐熱性イオン交換樹脂の交換容量を大きくするに
は、上記一般式（１）の構造単位の含有率を高くすれば
よい。強塩基性アニオン交換樹脂の重量当たりの交換容
量（中性塩分解容量）は、通常０．１〜５．０ｍｅｑ／
ｇ（ＯＨ形）であり、好ましくは０．７〜５．０ｍｅｑ
／ｇ、更に好ましくは２．５〜５．０ｍｅｑ／ｇ、特に
好ましくは３．２〜４．５ｍｅｑ／ｇである。ここで、
ｍｅｑ／ｇとは乾燥樹脂重量当たりの交換容量を表す。

【００６４】強塩基性アニオン交換樹脂の体積当たりの
中性塩分解容量は樹脂の水分含有率により異なるが、通
常０．１〜１．５ｍｅｑ／ｍＬ（ＯＨ形）であり、好ま
しくは０．５〜１．５ｍｅｑ／ｍＬ、更に好ましくは
０．７〜１．５ｍｅｑ／ｍＬ、特に好ましくは０．８〜
１．５ｍｅｑ／ｍＬである。ここで、ｍｅｑ／ｍＬとは
含水樹脂体積当たりの交換容量を表す。

【００６５】上記一般式（１）で表される構造単位を有
する強塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば特開平
４−３４９９４１号及び特開平７−２８９９２１号各公
報に記載されている樹脂が挙げられる。また、特開平１
０−２４５４１６号及び特開平１０−２４５４１７号各
公報には、上記一般式（１）で表される構造単位を有す
る多孔性アニオン交換樹脂が記載されているが、本発明
では、これら多孔性アニオン交換樹脂も用いることがで
きる。

【００６６】本発明では、上記一般式（１）で表される
構造単位を有する強塩基性アニオン交換樹脂は、単独で
用いることもでき、また、他のイオン交換樹脂と併用す
ることもできる。併用する樹脂としては、例えば弱塩基
性アニオン交換樹脂が挙げられる。この場合には、上記
一般式（１）で表される構造単位を有する強塩基性アニ
オン交換樹脂は、全体の体積に対して、通常１０％以
上、好ましくは５０％以上、更に好ましくは７０％以上
の割合で使用する。強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩基
性アニオン交換樹脂とは、混合床として用いても良く、
弱塩基性アニオン交換樹脂を強塩基性アニオン交換樹脂
の前段に配置しても良い。

【００６７】更に、本発明では、上記の種々のアニオン
交換樹脂に加えて、カチオン交換樹脂を併用することも
できる。カチオン交換樹脂としては、下記一般式（２）
で表される構造単位と架橋単位とを有する強酸性カチオ
ン交換樹脂が挙げられる。

【００６８】

【化４】

【００６９】上記一般式（２）中、スルホン酸基はベン
ゼン環の任意の位置に結合しても良いが、通常はｍ−位
又はｐ−位に結合している。Ｙ⁺は、スルホン酸基に配
位した対イオンを表し、水素イオン、Ｌｉイオン、Ｎａ
イオン、Ｃａイオン、Ｂａイオン、アンモニウムイオン
及びトリメチルアンモニウムイオン等が挙げられる。対
イオンが水素イオン以外のものである場合には、使用前
に予め対イオンを水素イオンに転換する。架橋基単位と
しては、ジビニルベンゼン、ポリビニルベンゼン、アル
キルビニルベンゼン、ジアルキルジビニルベンゼン等が
挙げられ、好ましくはジビニルベンゼンである。カチオ
ン交換樹脂は、上記一般式（２）の構造単位を１〜９９
モル％、架橋基単位を０．１〜５０モル％、好ましくは
１〜２０モル％、更に好ましくは２〜１０モル％含有し
ている。イオン交換容量を高くするには、上記一般式
（２）の構造単位の含有率を高くする。

【００７０】また、本発明では、上記の強酸性カチオン
交換樹脂に代えて、又はこれと共に、カルボキシル基を
有する弱酸性カチオン交換樹脂を使用することもでき
る。強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂
とを併用する場合には、強酸性カチオン交換樹脂は、両
者の合計体積に対して、通常２０％以上、好ましくは５
０％以上、更に好ましくは７０％以上の割合で使用す
る。強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂
とは、混合床として用いても良く、弱酸性カチオン交換
樹脂を強酸性カチオン交換樹脂の前段に配置しても良
い。

【００７１】なお、本発明で使用するイオン交換樹脂
は、そのイオン交換基の如何を問わず、約０．３〜１．
０ｍｍの平均粒子径を有する球状粒子であることが好ま
しい。また、樹脂はゲル型及びホーラス型のいずれので
あっても良い。本発明においてアニオン交換樹脂とカチ
オン交換樹脂とを併用する場合には、両者はそれぞれ単
独床として用いても良く、また混合床として用いていも
良い。

【００７２】混合床で使用するときのアニオン交換樹脂
とカチオン交換樹脂との混合比は、各イオン交換樹脂の
交換容量等により異なるが、アニオン交換樹脂／カチオ
ン交換樹脂の交換容量比が、０．１〜１０の範囲、特に
０．３〜３の範囲であることが好ましい。本発明では、
熱純水をイオン交換樹脂床へ通過させる速度は、処理す
べき熱純水に溶出する不純物の組成、イオン交換樹脂の
粒径、熱純水の温度等により異なるが、通常はＳＶ１〜
１０００である。

【００７３】〔III〕その他本発明の水電解式水素酸素生成装置は、水（特に純水）
を高温のままイオン交換して精製することを趣旨として
いるため、上述の各機能要素にも、その趣旨に応じた程
度の耐熱性が要求される。従って、上記の記載にて「耐
熱性」とは、通常は７０℃以上程度、好ましくは８０℃
以上程度、特に好ましくは８５℃以上程度の温度の水に
耐えうることを指すものとする。熱純水や排水を扱う各
機能要素をこの程度の高温に耐え得る設計とすることに
より、装置内で純水を充分な高温に保ったまま扱うこと
が可能となり、水電解反応のエネルギー効率を向上させ
ることができる。

【００７４】なお、上述の各実施形態において示した各
機能要素の組み合わせは、勿論、上述のものに限られる
訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて自
由に、同様の機能を有する他の機能要素と交換したり、
一部の機能要素を削除したり、他の機能要素を追加した
りすることが可能であり、また、各機能要素の接続関係
や順序についても、適宜変更することが可能である。特
に、フィルタ２３，５３、ポンプ２１，２５，５１、除
湿器３５，３５’等の機能要素は、装置の設計上の要請
や使用目的等に応じて適宜、追加，削除，移動が可能で
あり、また、各機能要素を接続する通水管や通気管につ
いても、同様の要請や目的等に応じて適宜、追加，省
略，分岐が可能である。

【００７５】以上、本発明につき実施形態を挙げて具体
的に説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を越えない限りにおい
て、種々の形態で実施することが可能である。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、熱純水の精製に耐熱性
イオン交換樹脂を使用し、熱純水を高温のまま導入して
イオン交換することにより、装置内で高温の状態を維持
しながら純水を扱うことが可能となるので、水電解反応
のエネルギー効率が向上する。また、殺菌処理や熱交換
処理の工程を削減することが可能となるので、熱純水の
精製に必要な構成を簡素化でき、本装置（水電解式水素
酸素生成装置）の小型化・簡略化、価格の削減を実現で
きる。さらに、純水を高温状態のまま循環させてイオン
交換を行なうことができるので、微生物の繁殖を抑え、
純水の精製効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての水電解式水素酸
素生成装置の基本的な構成を示す模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態の変形例としての水電解
式水素酸素生成装置の基本的な構成を示す模式図であ
る。

【図３】本発明の第２実施形態としての水電解式水素酸
素生成装置の基本的な構成を示す模式図である。

【図４】本発明の第２実施形態の変形例としての水電解
式水素酸素生成装置の基本的な構成を示す模式図であ
る。

【図５】従来及び本発明の水電解式水素酸素生成装置に
使用される電解セルの基本的な構成を模式的に示す側面
図である。

【図６】図５の電解セルが有する固体高分子電解質膜ユ
ニットの基本的な構成を模式的に示す分解側断面図であ
る。

【符号の説明】

１−１，１−１’，１−２，１−２’ 水電解式水素酸
素生成装置２，２’ 熱純水供給手段２１ポンプ２２耐熱性イオン交換樹脂２３フィルタ２４純水タンク２５，２５’ ポンプ３，３’ 電気分解手段３０電解セル３１固体高分子電解質膜ユニット３１１固体高分子電解質膜３１２多孔質給電体３１３複極式電極板３１４触媒層３１５ガスケット３２，３２’ 端部電極板３３酸素分離タンク３４水素分離タンク３５，３５’ 除湿器３６電解タンク４温度調整手段４０，４０’ 温度調整器４１，４１’ ヒータ４２，４２’ 温度センサ４３，４３’ コントローラ５熱純水精製手段５１ポンプ５２耐熱性イオン交換樹脂５３フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青嵜義宗福岡県北九州市八幡西区黒崎城石１番１号三菱化学株式会社内Ｆターム(参考） 4D025 AA03 AB02 BA08 BA14 BA15 BB02 CA08 CA10 DA10 4K021 AA01 BA02 BB05 BC02 BC03 BC05 BC09 CA10 CA12 CA15 DA13 DC01 DC03 DC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱純水を供給する熱純水供給手段と、該熱純水供給手段により供給される前記熱純水を電気分
解して、水素ガスと酸素ガスとを生成する電気分解手段
と、該電気分解手段で電気分解される前記熱純水の温度を調
整する温度調整手段と、耐熱性イオン交換樹脂を用いて、該電気分解手段で電気
分解される前記熱純水中のイオンを除去することによ
り、前記熱純水を精製する熱純水精製手段とをそなえて
構成されたことを特徴とする、水電解式水素酸素生成装
置。
【請求項２】該熱純水供給手段が、前記熱純水を貯留
する純水タンクをそなえるとともに、該電気分解手段が、該純水タンクに貯留された前記熱純
水の電気分解を行なう電解セルをそなえて構成されたこ
とを特徴とする、請求項１記載の水電解式水素酸素生成
装置。
【請求項３】該温度調整手段が該純水タンクに設けら
れ、該熱純水精製手段が該熱純水タンクに循環系として
付設されていることを特徴とする、請求項２記載の水電
解式水素酸素生成装置。
【請求項４】該熱純水供給手段が、該純水タンクに連
通する水補給ラインをそなえるとともに、該水補給ライ
ンに、上流側から順に該温度調整手段及び該熱純水精製
手段が設けられていることを特徴とする、請求項２又は
請求項３に記載の水電解式水素酸素生成装置。
【請求項５】該電気分解手段が、前記熱純水を貯留する電解タンクと、該電解タンクに貯留された前記熱純水に浸漬され、前記
熱純水の電気分解を行なう電解セルとをそなえて構成さ
れたことを特徴とする、請求項１記載の水電解式水素酸
素生成装置。
【請求項６】該温度調整手段が該電解タンクに設けら
れ、該熱純水精製手段が該電解タンクに循環系として付
設されていることを特徴とする、請求項５記載の水電解
式水素酸素生成装置。
【請求項７】該熱純水供給手段が、該電解タンクに連
通する水補給ラインをそなえるとともに、該水補給ライ
ンに、上流側から順に該温度調整手段及び該熱純水精製
手段が設けられていることを特徴とする、請求項５又は
請求項６に記載の水電解式水素酸素生成装置。
【請求項８】該耐熱性イオン交換樹脂として、下記一
般式（１）【化１】（上記一般式（１）中、Ａは、炭素数３〜８の直鎖もし
くは分岐アルキレン基、又は、メチレン基にてベンゼン
環に結合する炭素数４〜８のアルキレンオキシメチレン
基を表し、Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ₃は各々独立に、炭素数６以
下のアルキル基又は炭素数６以下のヒドロキシアルキル
基を表し、Ｘ^-は対イオンを表す。）で表される構造単
位を有する強塩基性アニオン交換樹脂を使用することを
特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水電
解式水素酸素生成装置。
【請求項９】該耐熱性イオン交換樹脂の交換容量が、
ＯＨ形で０．７ｍｅｑ／ｍＬ以上であることを特徴とす
る、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水電解式水素
酸素生成装置。
【請求項１０】該耐熱性イオン交換樹脂として、該強
塩基性アニオン交換樹脂に加えて弱塩基性アニオン交換
樹脂を使用することを特徴とする、請求項１〜９のいず
れか１項に記載の水電解式水素酸素生成装置。
【請求項１１】該耐熱性イオン交換樹脂として、該強
塩基性アニオン交換樹脂に加えてカチオン交換樹脂を使
用することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１
項に記載の水電解式水素酸素生成装置。
【請求項１２】前記熱純水を、まず該強塩基性アニオ
ン交換樹脂で処理した後、該カチオン交換樹脂で処理す
るように構成されたことを特徴とする、請求項１１記載
の水電解式水素酸素生成装置。
【請求項１３】前記熱純水を、該強塩基性アニオン交
換樹脂と該カチオン交換樹脂との混合系で処理するよう
に構成されたことを特徴とする、請求項１１記載の水電
解式水素酸素生成装置。
【請求項１４】該強塩基性アニオン交換樹脂と該カチ
オン交換樹脂とが、交換容量比０．１〜１０の割合で混
合されていることを特徴とする、請求項１３記載の水電
解式水素酸素生成装置。
【請求項１５】該カチオン交換樹脂として、一般式
（２）【化２】（上記一般式（２）中、Ｙ⁺は対イオンを表す。）で表
される構造単位を有する強酸性カチオン交換樹脂を使用
することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１
項に記載の水電解式水素酸素生成装置。