JP2018189300A - Electrochemical compressor and heat pump device using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical compressor having high airtightness and high efficiency, and a heat pump device using the same.SOLUTION: An electrochemical compressor 104 comprises a fixing plate 114, a power supply plate 116, a separator 118, and an electrolyte membrane-electrode assembly 120. The separator 118 is made of metal. Thereby, because a pressure difference between the inside and outside of the compressor can be kept by improving airtightness of the separator 118, the electrochemical compressor having high efficiency and a heat pump device using the same can be realized.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は電気化学式圧縮機およびそれを用いたヒートポンプ装置に関するものである。   The present invention relates to an electrochemical compressor and a heat pump apparatus using the same.

近年、地球環境保護に対する要求はますます強まってきており、エアコンやその他のヒートポンプ装置においても高効率化が強く要望されている。そのような中、通常の機械式圧縮機に替わる新たな圧縮方式が求められつつあり、その一つとして燃料電池に用いられている電解質膜を利用した電気化学式圧縮機が提唱されている。   In recent years, the demand for protection of the global environment has been increasing, and there is a strong demand for higher efficiency in air conditioners and other heat pump devices. Under such circumstances, a new compression method that replaces a normal mechanical compressor is being demanded, and as one of them, an electrochemical compressor using an electrolyte membrane used in a fuel cell has been proposed.

燃料電池に用いられている電解質膜はこれに電位差を与えると、触媒層において電離反応によりHがプロトン(H)に変化し、電解質膜の電位の高い側から電位の低い側へと移動する。このとき、プロトンは、水、アルコール、アンモニアなどの冷媒となる極性物質を伴って電解質膜の中を移動する。この現象を利用して極性物質の冷媒ガスを圧縮する技術が、「電気化学圧縮(Electro Chemical Compression)」と呼ばれており、電気化学圧縮を利用した圧縮機が「電気化学圧縮機(Electro Chemical Compressor)」である。 When an electrolyte membrane used in fuel cells gives a potential difference to this, H 2 changes to protons (H + ) due to an ionization reaction in the catalyst layer, and moves from the higher potential side of the electrolyte membrane to the lower potential side. To do. At this time, the proton moves through the electrolyte membrane with a polar substance serving as a refrigerant such as water, alcohol, and ammonia. A technique for compressing the refrigerant gas of a polar substance using this phenomenon is called “electrochemical compression”, and a compressor using electrochemical compression is called “electrochemical compressor”. Compressor) ".

電気化学式圧縮機の構成は、燃料電池で用いられているスタックと似ており、少なくとも固定板と、電極と、セパレータと、電解質膜・電極接合体(Membrane Electrode Assembly)とで構成されている。   The structure of the electrochemical compressor is similar to that of a stack used in a fuel cell, and is composed of at least a fixed plate, electrodes, a separator, and an electrolyte membrane / electrode assembly (Membrane Electrode Assembly).

この構成部品の一つであるセパレータは、ガスのリークを抑えるという機能があり、気密性を改善したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   A separator, which is one of the components, has a function of suppressing gas leakage and has been proposed with improved airtightness (see, for example, Patent Document 1).

図6は、特許文献1に記載された従来の燃料電池に用いられているセパレータの斜視図である。   FIG. 6 is a perspective view of a separator used in a conventional fuel cell described in Patent Document 1.

図6に示すように、従来の燃料電池に用いられているセパレータ18は高効率化のため電解質膜・電極接合体に均一に反応ガス(水素や酸素)が接触するように拡散流路24が設けられている。   As shown in FIG. 6, the separator 18 used in the conventional fuel cell has a diffusion channel 24 so that the reaction gas (hydrogen or oxygen) is in uniform contact with the electrolyte membrane / electrode assembly for high efficiency. Is provided.

また、セパレータ18にはコストと生産性を考慮して黒鉛プレート等が用いられ、反応ガスが外部に漏れるのを抑えるために高分子材料が含浸されている。   In addition, a graphite plate or the like is used for the separator 18 in consideration of cost and productivity, and the separator 18 is impregnated with a polymer material in order to prevent the reaction gas from leaking to the outside.

特開2001−85032号公報JP 2001-85032 A

しかしながら、上記燃料電池用のセパレータ18を用いて電気化学式圧縮機を構成すると、以下のような課題が生じる。即ち、電気化学式圧縮機の内部の動作圧力範囲は燃料電池のそれとは異なり、圧縮機の内部が大気圧以下となるため、圧縮機の内部と外部で大きな圧力差が生じる。そのため、上記セパレータ18では圧縮機の内部と外部の圧力差を維持することが困難であり、効率が低下する。   However, when an electrochemical compressor is configured using the fuel cell separator 18, the following problems occur. That is, the operating pressure range inside the electrochemical compressor is different from that of the fuel cell, and the inside of the compressor is below atmospheric pressure, so that a large pressure difference occurs between the inside and outside of the compressor. Therefore, it is difficult for the separator 18 to maintain the pressure difference between the inside and the outside of the compressor, and the efficiency is lowered.

図7に、従来の燃料電池に用いられているセパレータを電気化学式圧縮機に用いた場合
のガス流入経路図を示す。この電気化学式圧縮機は本出願人が提案しているもので、電解質膜・電極接合体20と、電解質膜・電極接合体20をはさんで接触するように配置されたセパレータ18と、セパレータ18に接触するように配置された給電板16とから構成されている。なお、14は固定板である。
FIG. 7 shows a gas inflow path diagram when a separator used in a conventional fuel cell is used in an electrochemical compressor. This electrochemical compressor has been proposed by the present applicant, and includes an electrolyte membrane / electrode assembly 20, a separator 18 disposed so as to be in contact with the electrolyte membrane / electrode assembly 20, and a separator 18 It is comprised from the electric power feeding board 16 arrange | positioned so that it may contact. Reference numeral 14 denotes a fixed plate.

上記のように構成された電気化学式圧縮機において、従来の燃料電池で用いられているセパレータの材料では、高分子材料を含浸させても、圧縮機の内部と外部で大きな圧力差がある場合、セパレータ18をガスが透過してしまい、圧縮機の内部に外部からプロトンや冷媒以外のガスが流入する。このガスの流入により、圧縮機の内部と外部の圧力差を維持することが困難になり、効率低下をきたす。   In the electrochemical compressor configured as described above, the separator material used in the conventional fuel cell has a large pressure difference between the inside and the outside of the compressor even when impregnated with a polymer material. Gas passes through the separator 18 and gas other than protons and refrigerant flows into the compressor from the outside. This inflow of gas makes it difficult to maintain the pressure difference between the inside and outside of the compressor, resulting in a reduction in efficiency.

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、セパレータの材質をガス透過性の低い材料に変えることで、気密性が高く、効率の高い電気化学式圧縮機およびそれを用いたヒートポンプ装置を提供することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, and by changing the material of the separator to a material having low gas permeability, an electrochemical compressor having high airtightness and high efficiency, and a heat pump apparatus using the same The purpose is to provide.

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気化学式圧縮機およびそれを用いたヒートポンプ装置は、セパレータの材質を金属としたものである。   In order to solve the conventional problems, the electrochemical compressor of the present invention and the heat pump apparatus using the same are made of a separator made of metal.

これによってセパレータの気密性を向上させ、圧縮機の内部と外部の圧力差を維持することができる。   Thereby, the airtightness of the separator can be improved, and the pressure difference between the inside and the outside of the compressor can be maintained.

本発明の電気化学式圧縮機およびそれを用いたヒートポンプ装置は、圧縮機の内部と外部の圧力差を維持することができるので、効率を向上させることができる。   Since the electrochemical compressor of the present invention and the heat pump device using the same can maintain the pressure difference between the inside and the outside of the compressor, the efficiency can be improved.

本発明の実施の形態におけるヒートポンプ装置の構成を示す模式図The schematic diagram which shows the structure of the heat pump apparatus in embodiment of this invention. 同実施の形態における電気化学式圧縮機の構成を示す模式図The schematic diagram which shows the structure of the electrochemical compressor in the same embodiment 同実施の形態における電解質膜・電極複合体の構成図Configuration diagram of electrolyte membrane / electrode composite in the same embodiment 同実施の形態におけるセパレータの外観図External view of separator in the same embodiment 同実施の形態における電気化学式圧縮内部の作動流体と電子の流れの概略図Schematic diagram of working fluid and electron flow inside electrochemical compression in the same embodiment 従来の燃料電池に用いられているセパレータの斜視図Perspective view of separator used in conventional fuel cell 従来の燃料電池に用いられているセパレータを電気化学式圧縮機に用いた場合のガス流入経路図Gas inflow path diagram when separator used in conventional fuel cell is used in electrochemical compressor

第1の発明は、少なくとも固定板と、給電板と、セパレータと、電解質膜・電極接合体(MEA)とを備え、前記セパレータの材質を金属とした構成としてある。   The first invention includes at least a fixed plate, a power feeding plate, a separator, and an electrolyte membrane / electrode assembly (MEA), wherein the separator is made of metal.

これにより、セパレータの気密性を向上させることができ、圧縮機の内部と外部の圧力差を損なうことなく維持することができるので、電気化学式圧縮機の効率を向上させることができる。   Thereby, the airtightness of the separator can be improved and the pressure difference between the inside and the outside of the compressor can be maintained without impairing, so that the efficiency of the electrochemical compressor can be improved.

第2の発明は、特に、第1の発明のセパレータの材質をステンレスとしたものである。これにより、水や電流によってセパレータが腐食されにくくなるため、電気化学式圧縮機の耐久性を向上させることができる。   In the second invention, in particular, the separator of the first invention is made of stainless steel. Thereby, since it becomes difficult to corrode a separator with water or an electric current, durability of an electrochemical compressor can be improved.

第3の発明は、特に、第1または第2の発明のセパレータの材質をSUS316としたものである。   In the third invention, in particular, the material of the separator of the first or second invention is SUS316.

これにより、セパレータの耐食性がさらに向上するため、電気化学式圧縮機の耐久性をさらに向上させることができる。   Thereby, since the corrosion resistance of a separator further improves, the durability of an electrochemical compressor can be further improved.

第4の発明は、第1から第3のいずれか一つの発明のセパレータの表面に金メッキ処理を施した構成としてある。   4th invention is set as the structure which performed the gold plating process on the surface of the separator of any one of 1st to 3rd invention.

これにより、セパレータの導電性が向上すると共に、耐食性も向上するため、電気化学式圧縮機の効率を向上させると共に、耐久性も向上させることができる。   Thereby, the conductivity of the separator is improved and the corrosion resistance is also improved, so that the efficiency of the electrochemical compressor can be improved and the durability can be improved.

第5の発明は、ヒートポンプ装置であり、このヒートポンプ装置は、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を第1から第4のいずれか一つの発明の電気化学式圧縮機としたものである。   5th invention is a heat pump apparatus, This heat pump apparatus has a refrigerant circuit which connected the compressor, the condenser, the expansion mechanism, and the evaporator cyclically | annularly by piping, The said compressor is 1st to 4th. This is an electrochemical compressor according to any one of the inventions.

これによりこのヒートポンプ装置は、電気化学式圧縮機が持つ高い効率によってその消費電力を低減し、省エネルギー化を実現することができる。   Thereby, this heat pump apparatus can reduce the power consumption by the high efficiency which an electrochemical compressor has, and can implement | achieve energy saving.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ装置の構成を示す模式図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the heat pump apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、ヒートポンプ装置102は、少なくとも冷媒(図示せず)を圧縮するための電気化学式圧縮機104と、電気化学式圧縮機104によって圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器110と、凝縮された冷媒を膨張させる開度可変な膨張機構126と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器108とを備え、電気化学式圧縮機104と凝縮器110と膨張機構126と蒸発器108とを配管によって環状に連結して冷媒回路112を構成している。   In FIG. 1, a heat pump apparatus 102 includes at least an electrochemical compressor 104 for compressing a refrigerant (not shown), a condenser 110 for condensing the refrigerant compressed by the electrochemical compressor 104, and the condensed refrigerant. An expansion mechanism 126 having a variable opening degree and an evaporator 108 for evaporating the expanded refrigerant are provided, and the electrochemical compressor 104, the condenser 110, the expansion mechanism 126, and the evaporator 108 are connected in a ring shape by piping. A refrigerant circuit 112 is configured.

冷媒回路112には、作動流体として冷媒及び非凝縮性ガス(図示せず)が充填されている。冷媒は、凝縮性流体である極性物質であり、本実施の形態においては水を用いている。また、非凝縮性ガスは、電気化学的に活性なガスであり、冷媒回路112において冷媒を圧縮するために用いられ、本実施の形態においては水素を用いている。   The refrigerant circuit 112 is filled with a refrigerant and a non-condensable gas (not shown) as working fluid. The refrigerant is a polar substance that is a condensable fluid, and water is used in the present embodiment. The non-condensable gas is an electrochemically active gas and is used for compressing the refrigerant in the refrigerant circuit 112, and hydrogen is used in the present embodiment.

本発明において「電気化学的に活性なガス」とは、電離し、イオン化することで極性物質を伴って電解質膜の中を電位の相対的に高い一方の面から電位の相対的に低い他方の面へと移動できる能力を有するガスのことである。   In the present invention, the term “electrochemically active gas” means ionization and ionization to polarize a substance in the electrolyte membrane from one surface with a relatively high potential to the other with a relatively low potential. A gas that has the ability to move to a surface.

次に、電気化学式圧縮機104について説明する。   Next, the electrochemical compressor 104 will be described.

図2は、同実施の形態における電気化学式圧縮機の構成を示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an electrochemical compressor according to the embodiment.

図2において、電気化学式圧縮機104は、セル128を複数重ねたスタック122と、それをはさむように固定する固定板114とで構成されている。   In FIG. 2, the electrochemical compressor 104 includes a stack 122 in which a plurality of cells 128 are stacked, and a fixing plate 114 that fixes the cells 128 so as to sandwich them.

また、セル128は、電解質膜・電極接合体120と、電解質膜・電極接合体120をはさんで接触するように配置されたセパレータ118と、セパレータ118に接触するように配置された給電板116とから構成されている。   The cell 128 includes an electrolyte membrane / electrode assembly 120, a separator 118 disposed so as to be in contact with the electrolyte membrane / electrode assembly 120, and a power supply plate 116 disposed so as to be in contact with the separator 118. It consists of and.

ここで、セパレータ118は、SUS316で形成されており、さらに表面には金メッキが施されている。   Here, the separator 118 is formed of SUS316, and the surface is further plated with gold.

次に、電解質膜・電極接合体120について説明する。   Next, the electrolyte membrane / electrode assembly 120 will be described.

図3は、同実施の形態における電解質膜・電極接合体120の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of the electrolyte membrane / electrode assembly 120 in the same embodiment.

図3において、電解質膜・電極接合体120は、高分子材料からなる電解質膜134をはさむように配置された第一電極136と第二電極138とから構成されている。   In FIG. 3, the electrolyte membrane / electrode assembly 120 includes a first electrode 136 and a second electrode 138 arranged so as to sandwich an electrolyte membrane 134 made of a polymer material.

ここで、電解質膜134は、例えばナフィオン(デュポン社の登録商標)のようなパーフルオロスルホン酸膜が挙げられる。   Here, examples of the electrolyte membrane 134 include a perfluorosulfonic acid membrane such as Nafion (registered trademark of DuPont).

第一電極136および第二電極138は、それぞれカーボンクロスのような導電性基材からなるガス拡散層140と、導電性基材に担持された触媒からなる触媒層142とで構成されている。   Each of the first electrode 136 and the second electrode 138 includes a gas diffusion layer 140 made of a conductive base material such as carbon cloth, and a catalyst layer 142 made of a catalyst supported on the conductive base material.

なお、触媒層142には、貴金属を含む貴金属触媒を用いても良い。   Note that a noble metal catalyst containing a noble metal may be used for the catalyst layer 142.

次に、セパレータ118の構成について説明する。   Next, the configuration of the separator 118 will be described.

図4は、同実施の形態におけるセパレータの外観図である。   FIG. 4 is an external view of the separator in the same embodiment.

図4において、セパレータ118には電解質膜・電極接合体120の第一電極136に作動流体が均一に接触するように、例えばサーペンタイン形状のような溝で形成される拡散流路124が設けられている。   In FIG. 4, the separator 118 is provided with a diffusion channel 124 formed by a groove such as a serpentine shape so that the working fluid uniformly contacts the first electrode 136 of the electrolyte membrane / electrode assembly 120. Yes.

以上のように構成された電気化学式圧縮機およびそれを用いたヒートポンプ装置について、以下その動作、作用を説明する。   About the electrochemical compressor comprised as mentioned above and the heat pump apparatus using the same, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

蒸発器108によって周囲の熱を吸収して蒸発した冷媒と非凝縮性ガスからなる作動流体は、冷媒回路112を通って電気化学式圧縮機104に流入する。   The working fluid composed of the refrigerant and the non-condensable gas that has absorbed the ambient heat by the evaporator 108 and flows into the electrochemical compressor 104 passes through the refrigerant circuit 112.

ここで、図5に同実施の形態における電気化学式圧縮機内部の作動流体と電子の流れの概略図を示す。   Here, FIG. 5 shows a schematic diagram of the flow of working fluid and electrons inside the electrochemical compressor according to the embodiment.

図5において、電気化学式圧縮機104に流入した作動流体は、セパレータ118に設けられた拡散流路124によって、電解質膜・電極接合体120の第一電極136に均一に接触する。第一電極136と第二電極138の間には、第一電極136が電位的に高くなるように電圧をかけられている。第一電極136側の触媒層142に接触した非凝縮性ガスの水素分子(H)は電離反応により電子を放出し、イオン化し、プロトン(H)となり、極性を有する。 In FIG. 5, the working fluid that has flowed into the electrochemical compressor 104 is uniformly brought into contact with the first electrode 136 of the electrolyte membrane / electrode assembly 120 through the diffusion flow path 124 provided in the separator 118. A voltage is applied between the first electrode 136 and the second electrode 138 so that the first electrode 136 becomes higher in potential. The hydrogen molecules (H 2 ) of the non-condensable gas that is in contact with the catalyst layer 142 on the first electrode 136 side release electrons by an ionization reaction, ionize them into protons (H + ), and have polarity.

その結果、非凝縮性ガスのプロトン(H)は電位差によって、第一電極136から第二電極138側へ強制的に電解質膜134内を移動する。その際、極性物質である複数の冷媒の水分子(HO)を引き連れて移動する。 As a result, the proton (H + ) of the non-condensable gas is forcibly moved from the first electrode 136 to the second electrode 138 side in the electrolyte membrane 134 due to the potential difference. At that time, the water molecules (H 2 O) of a plurality of refrigerants, which are polar substances, are moved together.

そして、電解質膜134を通過した非凝縮性ガスのプロトン(H)は第二電極138側の触媒層142で先程の電離反応と逆の反応により電子を受け取り、プロトン(H)の状態から元の水素分子(H)の状態に戻る。 Then, the proton (H + ) of the non-condensable gas that has passed through the electrolyte membrane 134 receives electrons by the reaction opposite to the previous ionization reaction at the catalyst layer 142 on the second electrode 138 side, and from the proton (H + ) state. The state returns to the original hydrogen molecule (H 2 ) state.

第一電極136と第二電極138の間にある電位差によって強制的に移動させられる非凝縮性ガスの一つのプロトン(H)に伴われた冷媒の水分子(HO)が、第一電極136側から第二電極138側へ複数移動することにより、冷媒の水分子(HO)の密度が第一電極136側より第二電極138側の方が高くなる。すなわち、電解質膜・電極接合体120を隔てて冷媒の圧縮現象が起きる。 Water molecules (H 2 O) of the refrigerant accompanied by one proton (H + ) of the non-condensable gas that is forcibly moved by the potential difference between the first electrode 136 and the second electrode 138 By moving a plurality of pieces from the electrode 136 side to the second electrode 138 side, the density of water molecules (H 2 O) of the refrigerant is higher on the second electrode 138 side than on the first electrode 136 side. That is, a refrigerant compression phenomenon occurs across the electrolyte membrane / electrode assembly 120.

ここで、本実施の形態では、冷媒として水を使用したが、冷媒としてアルコールやアンモニア等の自然冷媒を使用しても同様の効果が得られる。   Here, in this embodiment, water is used as the refrigerant, but the same effect can be obtained even if a natural refrigerant such as alcohol or ammonia is used as the refrigerant.

圧縮された冷媒は凝縮器110にて冷却され凝縮し、その後、膨張機構126により減圧されて、再び、蒸発器108に戻る。   The compressed refrigerant is cooled and condensed by the condenser 110, and then is decompressed by the expansion mechanism 126 and returns to the evaporator 108 again.

ここで、蒸発器108にて冷媒が蒸発する際に周囲の熱を奪う作用を利用して、例えば冷房等を行う。   Here, for example, cooling or the like is performed using an action of taking away ambient heat when the refrigerant evaporates in the evaporator 108.

また、凝縮器110にて冷媒が凝縮する際に周囲に熱を放熱する作用を利用して、例えば暖房等を行う。   Further, when the refrigerant is condensed in the condenser 110, for example, heating or the like is performed using an action of radiating heat to the surroundings.

次に、電気化学式圧縮機104を構成するセパレータ118の機能について説明する。   Next, the function of the separator 118 constituting the electrochemical compressor 104 will be described.

セパレータ118は、例えばサーペンタイン形状の溝で形成される冷媒流路124を有するため、作動流体を均一に電解質膜・電極接合体120に接触させることができる。   Since the separator 118 has a coolant channel 124 formed of, for example, a serpentine-shaped groove, the working fluid can be uniformly brought into contact with the electrolyte membrane / electrode assembly 120.

また、セパレータ118は導電性の高い材料であるため、前述した電離反応によって放出された電子を効率よく他方の電極へ導くことができる。   In addition, since the separator 118 is a highly conductive material, electrons released by the ionization reaction described above can be efficiently guided to the other electrode.

ここで、作動流体が流れている冷媒回路112に対して、ヒートポンプ装置102の外部から作動流体以外の物質が流入すると、電気化学式圧縮機104の内部と外部の圧力差を維持することが困難になる。そのため、ヒートポンプ装置102を構成する材料にはヒートポンプ装置102の外部と内部を遮断することができるガス透過性の低い材料が求められる。従って、セパレータ118を形成する材料についてもガス透過性が低いことが求められる。   Here, if a substance other than the working fluid flows from the outside of the heat pump device 102 into the refrigerant circuit 112 in which the working fluid flows, it is difficult to maintain the pressure difference between the inside and the outside of the electrochemical compressor 104. Become. Therefore, the material constituting the heat pump device 102 is required to be a material with low gas permeability that can block the outside and the inside of the heat pump device 102. Therefore, the material forming the separator 118 is also required to have low gas permeability.

本実施の形態の電気化学式圧縮機104では、上記セパレータ118の材質を金属としているので、セパレータ118の気密性を向上させることができ、電気化学式圧縮機104の内部と外部の圧力差を維持することができる。その結果、電気化学式圧縮機104の効率を高いものとすることができる。   In the electrochemical compressor 104 of the present embodiment, since the separator 118 is made of metal, the airtightness of the separator 118 can be improved, and the pressure difference between the inside and the outside of the electrochemical compressor 104 is maintained. be able to. As a result, the efficiency of the electrochemical compressor 104 can be increased.

さらに、本実施の形態では、セパレータ118の材質をステンレスとしたことにより、水や電流が流れてもセパレータ118が腐食しにくいため、耐久性を向上させることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the separator 118 is made of stainless steel, the separator 118 is hardly corroded even when water or current flows, so that durability can be improved.

さらに、本実施の形態では、セパレータ118の材質をSUS316とすることにより、セパレータ118の耐食性が更に向上するため、耐久性を向上することができる。   Furthermore, in the present embodiment, by using SUS316 as the material of the separator 118, the corrosion resistance of the separator 118 is further improved, so that the durability can be improved.

尚、本実施の形態ではセパレータ118にSUS316を用いたが、SUS316LやSUS304のような組成の異なるステンレス材料やチタン合金等の耐食性の高い金属材料も使用することができる。   In this embodiment, SUS316 is used for the separator 118, but a stainless material having a different composition such as SUS316L or SUS304, or a metal material having high corrosion resistance such as a titanium alloy can also be used.

また、本実施の形態ではセパレータ118の表面に金メッキ処理を施したことにより、セパレータ118の導電性が向上し、効率を向上させることができる。また、耐食性も向上するため、耐久性も向上させることができる。   In this embodiment, the surface of the separator 118 is subjected to gold plating, whereby the conductivity of the separator 118 is improved and the efficiency can be improved. Moreover, since corrosion resistance also improves, durability can also be improved.

尚、本実施の形態においては固定板114、給電板116、セパレータ118はそれぞれ独立した部品で構成されているが、同じ機能を有していればそれぞれが独立した部品である必要はない。   In the present embodiment, the fixing plate 114, the power feeding plate 116, and the separator 118 are each composed of independent components. However, if they have the same function, they need not be independent components.

以上のように、本発明は、電気化学式圧縮機の内部と外部の圧力差を維持することで効率の良い圧縮機とそれを用いたヒートポンプ装置を提供することが可能になる。よって、エアコンだけでなく、ワインセラー等の冷蔵用のヒートポンプ装置等の用途にも幅広く適用することができる。   As described above, the present invention can provide an efficient compressor and a heat pump device using the same by maintaining the pressure difference between the inside and the outside of the electrochemical compressor. Therefore, it can be widely applied to not only an air conditioner but also a refrigeration heat pump apparatus such as a wine cellar.

104 電気化学式圧縮機
112 冷媒回路
114 固定板
116 給電板
118 セパレータ
120 電解質膜・電極接合体
104 Electrochemical Compressor 112 Refrigerant Circuit 114 Fixed Plate 116 Power Feed Plate 118 Separator 120 Electrolyte Membrane / Electrode Assembly

Claims (5)

少なくとも固定板と、給電板と、セパレータと、電解質膜・電極接合体(MEA)とを備え、前記セパレータの材質を金属とした電気化学式圧縮機。 An electrochemical compressor comprising at least a fixed plate, a power feeding plate, a separator, and an electrolyte membrane / electrode assembly (MEA), wherein the separator is made of metal. セパレータの材質をステンレスとした請求項1に記載の電気化学式圧縮機。 The electrochemical compressor according to claim 1, wherein the separator is made of stainless steel. セパレータの材質をSUS316とした請求項1または2に記載の電気化学式圧縮機。 The electrochemical compressor according to claim 1 or 2, wherein the separator is made of SUS316. セパレータの表面に金メッキ処理を施した請求項1から3のいずれか1項に記載の電気化学式圧縮機。 The electrochemical compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface of the separator is subjected to gold plating. 圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を請求項1から4のいずれか1項に記載の電気化学式圧縮機としたヒートポンプ装置。
The heat pump apparatus which has the refrigerant circuit which connected the compressor, the condenser, the expansion mechanism, and the evaporator cyclically | annularly by piping, and made the said compressor the electrochemical compressor of any one of Claim 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020054755A (en) * 2018-10-04 2020-04-09 株式会社ニューギン Game machine
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