JP6031189B2 - ガスケット及び電解槽 - Google Patents

Description

本発明は、ガスケット及びそれを備える電解槽に関する。

特許文献１に記載の電解槽は、ガスケット、電極、ガスケット、隔膜固定用リング、隔膜、及びセルフフレームが順次結合した単位セットが複数配置され、その両端に陰極と陽極とが設けられている。

特開２００２−３３２５８６号公報

上記特許文献１に記載の構成では、セルフフレームと隔膜固定用リングとの間に隔膜を配置し、セルフフレームと隔膜固定用リングとにより隔膜を挟持している。このように、隔膜を一対の部材で挟持する構成では、隔膜が多孔質膜である場合には、隔膜の端面から電解液やガスが漏れる可能性がある。

本発明は、隔膜から電解液やガスが漏れることを防止できるガスケット及び電解槽を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るガスケットは、アルカリ水電解槽に組み込まれ、隔膜を保持するガスケットであって、陽極側の枠体に接する第１面及び陰極側の枠体に接する第２面を有すると共に四角形状又は環状をなしており、内側に向かって開口し、隔膜の縁部を収容するスリット部と、当該スリット部の外側に設けられ、隔膜を収容しない充填部と、が全周にわたって設けられている。

このガスケットでは、内側に向かって開口し、隔膜の縁部を収容するスリット部が全周にわたって設けられている。これにより、ガスケットは、隔膜の縁部をスリット部内に収容し、隔膜の縁部の端面を覆う。したがって、ガスケットでは、隔膜の端面から電解液やガスが漏れることを防止できる。

一実施形態においては、第１面及び第２面の何れか一方の面から突出する突出部を２つ以上有しており、突出部は、第１面と第２面との対向方向から見て、スリット部と重なる位置に１つ以上配置され、且つ、スリット部と重ならない充填部に１つ以上配置されていてもよい。これにより、ガスケットでは、突出部が局所的に押圧されたときに、突出部に対応する位置においてスリット部に収容された隔膜がガスケットにより押圧される。したがって、ガスケットでは、隔膜をより強固に保持できる。

一実施形態においては、スリット部と充填部との割合が、７０：３０〜２０：８０であってもよい。

一実施形態においては、隔膜がイオン透過性隔膜であってもよい。

一実施形態においては、イオン透過性隔膜が多孔質膜であってもよい。

一実施形態においては、補強材が埋設されていてもよい。これにより、枠体に挟まれて押圧されたときに、ガスケットが潰れることを抑制できる。

一実施形態においては、第１面及び第２面の少なくとも一部に保護膜が設けられていてもよい。これにより、ガスケットでは、例えば電解液やガスが腐食性を有する場合、その電解液やガスによる腐食を抑制できる。その結果、ガスケットのメンテナンス性の向上を図れる。

一実施形態においては、第１面と第２面との対向方向においてスリット部を介して対向する、第１面を有する第１部分及び第２面を有する第２部分と、第１部分及び第２部分の何れか一方において内側に向かって開口して設けられ、第１面と第１部分においてスリット部を画成する面とに連続して第１部分を分断、又は第２面と第２部分においてスリット部を画成する面とに連続して２部分を分断する分断部と、を備えていてもよい。この分断部により、隔膜をスリット部に収容するときに、第１部分又は第２部分をめくり上げることができる。したがって、スリット部の開口が広がるため、隔膜をスリット部に容易に収容することができる。その結果、ガスケットへの隔膜の取り付け作業性の向上が図れる。

一実施形態においては、分断部は、第１部分又は第２部分の内側の面が交差する角部分に設けられていてもよい。このように、ガスケットに角部分（隅部）が設けられている場合に、分断部を角部分に設けることにより、第１部分又は第２部分を良好にめくり上げることができる。

一実施形態においては、分断部は、突出部が設けられていない第１部分又は第２部分に設けられていてもよい。ガスケットは、突出部が設けられていない第１面又は第２面が枠体に接着剤で接着される。そのため、分断部を突出部が設けられていない第１部分又は第２部分に設けることにより、分断部が接着剤により封止される。したがって、分断部から電解液やガスが漏れることを防止できる。

一実施形態においては、分断部は、第１面と第２面との対向方向に沿って直線的に設けられる仮想分断部を形成する面の対向面積よりも、当該分断部を形成する面の対向面積が大きくなるように形成されていてもよい。これにより、スリットに隔膜を収容した後に分断部を封止する場合に、対向面積が大きいため、分断部の封止を良好に行うことができる。したがって、分断部から電解液やガスが漏れることを防止できる。

本発明の他側面に係る電解槽は、上記のガスケットを備えている。これにより、電解槽では、隔膜から電解液やガスが漏れることを防止できる。

本発明の他側面に係る電解槽は、アルカリ水溶液からなる電解液を電解して酸素及び水素を得るための電解槽であって、隔膜を保持するガスケットを備え、ガスケットは、陽極側の枠体に接する第１面及び陰極側の枠体に接する第２面を有すると共に四角形状又は環状をなしており、内側に向かって開口すると共に全周にわたって設けられ、隔膜の縁部を収容するスリット部と、スリット部の外側に全周にわたって設けられ、隔膜を収容しない充填部と、第１面と第２面との対向方向においてスリット部を介して対向する、第１面を有する第１部分及び第２面を有する第２部分と、第１部分及び第２部分の何れか一方において内側に向かって開口して設けられ、第１面と第１部分においてスリット部を画成する面とに連続して第１部分を分断、又は第２面と第２部分においてスリット部を画成する面とに連続して第２部分を分断する分断部と、を備える。

この電解槽は、隔膜を保持するガスケットを備えている。ガスケットは、内側に向かって開口し、隔膜の縁部を収容するスリット部が全周にわたって設けられている。これにより、ガスケットは、隔膜の縁部をスリット部内に収容し、隔膜の縁部の端面を覆う。したがって、ガスケットは、隔膜の端面から電解液やガスが漏れることを防止できる。また、ガスケットは、第１部分及び第２部分の何れか一方において内側に向かって開口して設けられ、第１面と第１部分においてスリット部を画成する面とに連続して第１部分を分断、又は第２面と第２部分においてスリット部を画成する面とに連続して第２部分を分断する分断部を備える。この分断部により、隔膜をスリット部に収容するときに、第１部分又は第２部分をめくり上げることができる。したがって、隔膜をスリット部に容易に収容することができる。その結果、ガスケットへの隔膜の取り付け作業性の向上が図れる。

一実施形態においては、ガスケットの第１面又は第２面は、それぞれが接する陽極側の枠体又は陰極側の枠体に接着剤により接着されており、分断部は、接着剤により接着される面を有する第１部分又は第２部分に設けられていてもよい。これにより、分断部が接着剤により封止されるため、分断部から電解液やガスが漏れることを防止できる。

一実施形態においては、第１面及び第２面の何れかに一方において接着剤により接着されない面から突出する突出部を２つ以上有しており、突出部は、第１面と第２面との対向方向から見て、スリット部と重なる位置に１つ以上配置されており、且つ、スリット部と重ならない充填部に１つ以上配置されていてもよい。ガスケットは、突出部が設けられていない第１面又は第２面が枠体に接着剤で接着される。そのため、分断部を突出部が設けられていない第１部分又は第２部分に設けることにより、分断部が接着剤により封止される。したがって、分断部から電解液やガスが漏れることを防止できる。

本発明によれば、隔膜から電解液やガスが漏れることを防止できる。

図１は、電解槽の主要部である電解セルを構成する各部材の配置を示す斜視図である。 図２は、電解槽を一部破断して示す側面図である。 図３は、第１実施形態に係るガスケットを示す正面図である。 図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線での断面構成を示す図である。 図５は、図３におけるＶ−Ｖ線での断面構成を示す図である。 図６は、ガスケットにイオン透過性隔膜が挟持された状態の断面構成を示す図である。 図７は、他の実施形態に係るガスケットの断面構成を示す図である。 図８は、第１実施形態の変形例に係るガスケットを示す正面図である。 第２実施形態に係るガスケットを示す正面図である。 図９におけるＸ−Ｘ線での断面構成を示す図である。 図９におけるＸＩ−ＸＩ線での断面構成を示す図である。 図９におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線での断面構成を示す図である。 ガスケットにイオン透過性隔膜が挟持された状態の断面構成を示す図である。 第２実施形態の変形例に係るガスケットを示す正面図である。 第２実施形態の変形例に係るガスケットの断面構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電解槽１は、アルカリ水からなる電解液を電解して酸素、及び水素を得るための装置である。電解槽１は、各部材によって構成される電解セル３を備えている。電解セル３は、タイロッド５（図２参照）で締め付けられることで各部材が一体化されている。

図１に示すように、電解セル３は、一端側（図示左側）から、プレスフランジ７、プレスフランジガスケット９、及び陽極ターミナルセル１１が順番に並べられ、更に、ガスケット１３、複極式アルカリ水電解セルユニット１５が、この順番で並べて配置されている。ガスケット１３は、イオン透過性隔膜１７を保持している。ガスケット１３と複極式アルカリ水電解セルユニット１５とは、設計生産量に必要な数だけ繰り返し配置される。

電解セル３は、ガスケット１３と複極式アルカリ水電解セルユニット１５とが必要数だけ交互に配置され（図１参照）、更にガスケット１３が配置され、他端側に陰極用給電端子１０Ｂを備えた陰極ターミナルセル１９、絶縁プレート２１、エンドプレスフランジ２３がこの順番で配置されて構成されている。電解セル３は、全体をタイロッド５で締め付けることにより一体化され、電解槽１となる。電解セル３を構成するこれらの配置は、陽極側からでも陰極側からでも任意に選択でき、本実施形態の順序に限定されるものではない。

プレスフランジ７は、円板状のカバー部７ａの縁に沿って短筒状の外枠７ｂが設けられており、更にカバー部７ａには格子状の補強リブ７ｃが設けられている。また、プレスフランジ７には、陽極液入口ノズル２５、陰極液入口ノズル２７、陽極液及びガス出口ノズル２９、及び、陰極液及びガス出口ノズル３１がカバー部７ａを貫通して設けられている。カバー部７ａには、陽極用給電端子１０Ａが挿通するスリット部Ｓａが四か所に形成されている。

プレスフランジガスケット９には、陽極液入口ノズル２５に連通する流路孔９ａ、陰極液入口ノズル２７に連通する流路孔９ｂ、陽極液及びガス出口ノズル２９に連通する流路孔９ｃ、及び、陰極液及びガス出口ノズル３１に連通する流路孔９ｄが設けられており、更に、陽極用給電端子１０Ａを避けるための孔部９ｅが形成されている。

陽極ターミナルセル１１には、プレスフランジ７側に突き出した四本の陽極用給電端子１０Ａと、隣接するガスケット１３側に設けられた陽極１１ａ（図２参照）とが設けられている。

複極式アルカリ水電解セルユニット１５の外枠フレーム（枠体）１５ａには、陽極液入口ノズル２５に連通する流路孔３２と、陰極液入口ノズル２７に連通する流路孔３４と、陽極液及びガス出口ノズル２９に連通する流路孔３６と、陰極液及びガス出口ノズル３１に連通する流路孔３８と、が設けられている。

陰極ターミナルセル１９には、隣接するガスケット１３側に設けられた陰極１９ａと、エンドプレスフランジ２３側に突き出した四本の陰極用給電端子１０Ｂとが設けられている。絶縁プレート２１及びエンドプレスフランジ２３には、陰極用給電端子１０Ｂが挿通するスリット部Ｓｂが四か所に形成されている。

イオン透過性隔膜１７は、ガス透過性が低く、電導度が小さく、強度が強いものが求められている。従来からアルカリ水電解に用いられていた隔膜は、アスベストや変性アスベスト等である。しかし、最近はポリスルホン系ポリマーを用いた多孔性隔膜、ポリフェニレンスルファイド繊維を用いた布、フッ素系多孔質体膜、無機物と有機物の混合した多孔質体等も用いられている。多孔質隔膜以外にもフッ素系のイオン交換膜等も用いる場合がある。なお、ガスケット１３は、これらいずれの膜も制限なく保持できる。

続いて、上記のガスケット１３について、詳細に説明する。図３は、ガスケットを示す正面図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線での断面構成を示す図である。図５は、図３におけるＶ−Ｖ線での断面構成を示す図である。

図３に示すように、ガスケット１３は、環状（枠状）を呈している。ガスケット１３は、耐アルカリ性を有する材料から形成されていることが好ましい。ガスケット１３の材料としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＳＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＴ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＵＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等を用いることができる。

図４及び図５に示すように、ガスケット１３は、第１面１３ａと、第２面１３ｂと、を有している。第１面１３ａ及び第２面１３ｂは、平坦面とされている。

ガスケット１３は、スリット部１４と、充填部１６と、を有している。スリット部１４及び充填部１６は、ガスケット１３の全周にわたって設けられている。詳細には、スリット部１４は、ガスケット１３の内側を向いて開口している。スリット部１４は、ガスケット１３の第１面１３ａ及び第２面１３ｂと略平行に延在している。スリット部１４の長さ（深さ）Ｌは、イオン透過性隔膜１７を保持できる程度の長さに適宜設定されればよく、例えば３〜２０ｍｍ程度である。スリット部１４の幅Ｗは、イオン透過性隔膜１７の厚みに応じて適宜設定されればよく、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度である。本実施形態では、スリット部１４の幅は、イオン透過性隔膜１７の厚みと略同等であり、例えば０．４ｍｍ程度である。

充填部１６は、スリット部１４の外側に設けられ、イオン透過性隔膜１７を収容しない部分である。スリット部１４と充填部１６との割合は、例えば、７０：３０〜２０：８０である。

ガスケット１３は、第１突出部１３ｃと、第２突出部１３ｄと、を有している。第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄは、第２面１３ｂから突出している。第１及び第２突出部１３ｃ，１３ｄは、断面が三角形、四角形など様々な形状をとることができるが、例えばイオン透過性隔膜１７を傷めないような略半円形形状を呈していることが好ましい。

第１及び第２突出部１３ｃ，１３ｄの高さは、特に限定される訳ではないが、イオン透過性隔膜１７とガスケット１３との間、陰極ＮＥ側、陽極ＰＥ側の外枠フレーム１５ａとガスケット１３との間に十分な押し圧を発現するために、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄは、ガスケット１３の形状に沿って延在している。第１突出部１３ｃと第２突出部１３ｄとは、所定の間隔をあけて配置されている。

第１突出部１３ｃは、ガスケット１３の内縁部側に位置し、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向から見たときに、スリット部１４と重なる位置に配置されている。すなわち、スリット部１４の底部は、第１突出部１３ｃよりもガスケット１３の外縁部側に位置している。第２突出部１３ｄは、ガスケット１３の外縁部側に位置している。本実施形態では、第２突出部１３ｄは、スリット部１４の底部よりもガスケット１３の外縁部側、すなわち充填部１６に位置している。

第１突出部１３ｃと第２突出部１３ｄとは、その役割がそれぞれ異なっている。第１突出部１３ｃは、イオン透過性隔膜１７を押さえつけ、イオン透過性隔膜１７がスリット部１４から抜け出るのを防止する。第２突出部１３ｄは、ガスケット１３と陰極ＮＥ側、陽極ＰＥ側の外枠フレーム１５ａとを好適に押えつけ、電解槽１内部からの液やガスの漏洩を防止する。

第１突出部１３ｃの位置は、イオン透過性隔膜１７を好適に押さえつける点から、スリット部１４中心付近であることが好ましい。具体的には、第１突出部１３ｃの位置は、スリット部１４の開口部から第１突出部１３ｃの中心までの距離と、第１突出部１３ｃの中心からスリット部１４の底部までの距離の比率が、２０：８０〜８０：２０であることが好ましい。これにより、膜ズレが防止される。

ガスケット１３は、張出部１３ｅを有している。張出部１３ｅは、ガスケット１３の外縁部から外側に張り出す部分である。張出部１３ｅは、他の部分よりも厚み（第１面１３ａと第２面１３ｂとの間の寸法）が小さく、第１面１３ａと段差を有している。張出部１３ｅには、突出部１３ｆが設けられている。なお、突出部１３ｆは、設けられていなくてもよい。

ガスケット１３には、陽極液入口ノズル２５に連通する流路孔４０、陰極液入口ノズル２７に連通する流路孔４２、陽極液及びガス出口ノズル２９に連通する流路孔４４、及び、陰極液及びガス出口ノズル３１に連通する流路孔４６が設けられている。

図６に示すように、イオン透過性隔膜１７は、スリット部１４に挿入される。ガスケット１３は、複極式アルカリ水電解セルユニット１５の外枠フレーム１５ａの間に配置され、外枠フレーム１５ａに押圧されている。これにより、イオン透過性隔膜１７は、ガスケット１３に押圧されてガスケット１３に挟持されている。

続いて、ガスケット１３の取り付け方法の一例について説明する。以下の説明では、ガスケット１３を複極式アルカリ水電解セルユニット１５に取り付ける方法を一例に説明する。最初に、ガスケット１３の第１面１３ａに接着剤を塗布する。次に、ガスケット１３の第２面１３ｂを、複極式アルカリ水電解セルユニット１５の陽極ＰＥ側の外枠フレーム１５ａに貼り付ける。なお、接着剤を乾燥させた後、複極式アルカリ水電解セルユニット１５の陽極ＰＥに水をかけ、陽極を湿らせておくことが好ましい。

続いて、所定のサイズ（ガスケット１３の開口部分よりも大きいサイズ）にカットしたイオン透過性隔膜１７を準備する。次に、イオン透過性隔膜１７の外縁部を、ガスケット１３のスリット部１４に挿入する。このとき、イオン透過性隔膜１７にシワが生じた場合には、イオン透過性隔膜１７に水をかけてシワを伸ばす。

ガスケット１３にイオン透過性隔膜１７を装着した後、もう一台の複極式アルカリ水電解セルユニット１５を準備し、この複極式アルカリ水電解セルユニット１５の陰極ＮＥ側の外枠フレーム１５ａがガスケット１３と対向するように、複極式アルカリ水電解セルユニット１５を重ねる。以上により、ガスケット１３が取り付けられる。

以上説明したように、本実施形態のガスケット１３には、スリット部１４が設けられている。これにより、ガスケット１３は、イオン透過性隔膜１７の縁部をスリット部１４内に収容し、イオン透過性隔膜１７の端面を覆う。したがって、ガスケット１３では、イオン透過性隔膜１７の端面から電解液やガスが漏れることを防止できる。

本実施形態では、ガスケット１３は、第１突出部１３ｃを有している。第１突出部１３ｃは、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向から見たときに、スリット部１４に重なる位置に配置されている。これにより、ガスケット１３は、例えば複極式アルカリ水電解セルユニット１５の外枠フレーム１５ａに押圧されたときに、第１突出部１３ｃが局所的に押圧される。これにより、ガスケット１３では、第１突出部１３ｃに対応する位置に配置されたイオン透過性隔膜１７が押圧されるため、イオン透過性隔膜１７を強固に保持できる。

本実施形態では、ガスケット１３は、張出部１３ｅを有している。これにより、電解槽１では、図６に示すように、例えば一対の複極式アルカリ水電解セルユニット１５の間に配置されたときに、張出部１３ｅが外枠フレーム１５ａの外縁よりも外側に突出する。これにより、電解槽１では、一対の複極式アルカリ水電解セルユニット１１５間において短絡が生じることを防止できる。

上記実施形態に加えて、ガスケット１３は、補強材が設けられていてもよい。補強材は、例えばガスケット１３に埋設（内蔵）される。補強材としては、ステンレス、ナイロン、ポリプロピレン、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＰＰＳ等の糸を、織った布状のものや、これらの短繊維等が使用できる。これにより、ガスケットは、外枠フレーム１５ａに挟まれて押圧されたときに、潰れにくくなる。

上記実施形態に加えて、ガスケット１３の表面に加工を施してもよい。加工の一例としては、保護膜をガスケット１３の表面に設けることができる。保護膜としては、例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene：ポリテトラフルオロエチレン）のテープを用いることができる。保護膜は、少なくとも、第２面１３ｂの内側から第１突出部１３ｃを覆う程度に設けられればよい。これにより、ガスケット１３は、腐食性を有する電解液やガスに対する耐久性を向上させることができる。その結果、ガスケットのメンテナンス性の向上を図れる。

上記実施形態では、ガスケット１３の第２面１３ｂに第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄ、張出部１３ｅに突出部１３ｆが設けられている構成を一例に説明したが、図７に示すように、突出部は設けられていなくてもよい。なお、ガスケットでは、突出部が設けられていることが好ましい。

また、ガスケットは、図８に示すような構成であってもよい。図８は、他の実施形態に係るガスケットを示す正面図である。図８に示すように、ガスケット１３Ａは、外形が略矩形形状（四角形状）を呈している。ガスケット１３Ａには、陽極液入口ノズル２５に連通する流路孔４０Ａ、陰極液入口ノズル２７に連通する流路孔４２Ａ、陽極液及びガス出口ノズル２９に連通する流路孔４４Ａ、及び、陰極液及びガス出口ノズル３１に連通する流路孔４６Ａが設けられている。流通孔４０Ａ，４２Ａ，４４Ａ，４６Ａのそれぞれは、略矩形形状を呈している。なお、ガスケットの外形形状は特に限定されない。また、ガスケット１３Ａには、突出部が設けられていてもよいし、突出部が設けられていなくてもよい。

［第２実施形態］
続いて、第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態に係るガスケットを示す正面図である。図１０は、図９におけるＸ−Ｘ線での断面構成を示す図である。図１１は、図９におけるＸＩ−ＸＩ線での断面構成を示す図である。図１２は、図９におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線での断面構成を示す図である。

図１０及び図１１に示すように、ガスケット１３Ｂは、第１面１３ａと、第２面１３ｂと、を有している。第１面１３ａ及び第２面１３ｂは、平坦面とされている。

ガスケット１３Ｂは、スリット部１４と、充填部１６と、を有している。スリット部１４は、ガスケット１３Ｂの全周にわたって設けられている。詳細には、スリット部１４は、ガスケット１３Ｂの内側を向いて開口している。スリット部１４は、第１面１３ａを有する第１部分５０の面５０ａと第２面１３ｂを有する第２部分５２の面５２ａとにより画成されている。面５０ａと面５２ａとは、対向している。すなわち、第１部分５０と第２部分５２とは、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向においてスリット部１４を介して対向している。

スリット部１４は、ガスケット１３Ｂの第１面１３ａ及び第２面１３ｂと略平行に延在している。スリット部１４の長さ（深さ）Ｌは、イオン透過性隔膜１７を保持できる程度の長さに適宜設定されればよく、例えば３〜２０ｍｍ程度である。スリット部１４の幅Ｗは、イオン透過性隔膜１７の厚みに応じて適宜設定されればよく、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度である。本実施形態では、スリット部１４の幅は、イオン透過性隔膜１７の厚みと略同等であり、例えば０．４ｍｍ程度である。

図９及び図１２に示すように、ガスケット１３Ｂは、分断部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有している。分断部２０ａ〜２０ｄは、ガスケット１３Ｂの角部分Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にそれぞれ設けられている。角部分Ｃ１〜Ｃ４は、第１部分５０（第２部分５２）の内側の面１３ｓが交差する部分である。分断部２０ａ〜２０ｄは、同様の構成を有している。以下では、分断部２０ａを一例に説明する。

分断部２０ａは、環状の第１部分５０の一部を分断する。詳細には、分断部２０ａは、第１部分５０において内側に向かって開口して設けられ、第１面１３ａと第１部分５０においてスリット部１４を画成する面５０ａとに連続して第１部分５０を分断する。図１２に示すように、分断部２０ａは、第１面１３ａに対して傾斜して形成されている。これにより、分断部２０ａは、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向に沿って直線的に設けられる仮想分断部を形成した場合の仮想分断部の面の対向面積よりも、この分断部２０ａを形成する面２０ａａ及び面２０ａｂの対向面積が大きくなるように形成されている。なお、図１２では、分断部２０ａの面２０ａａと面２０ａｂとの間隔がスリット部１４と略同等に図示しているが、面２０ａａと面２０ａｂとの間隔は、更に小さくてもよい。

ガスケット１３Ｂは、分断部２０ａが形成されていることにより、第１部分５０をめくり上げることが可能とされている。詳細には、ガスケット１３Ｂでは、第１部分５０を第２部分５２に対して離間する方向に持ち上げると、分断部２０ａを起点として第１部分５０がめくり上がる。これにより、ガスケット１３Ｂでは、スリット部１４の開口が広がるため、イオン透過性隔膜１７の縁部を容易に収容できる。

図１０及び図１１に示すように、ガスケット１３Ｂは、第１突出部１３ｃと、第２突出部１３ｄと、を有している。第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄは、第２面１３ｂから突出している。すなわち、第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄは、分断部２０ａ〜２０ｄが設けられた第１部分５０側ではなく、第２部分５２に設けられている。第１及び第２突出部１３ｃ，１３ｄは、断面が三角形、四角形など様々な形状をとることができるが、例えばイオン透過性隔膜１７を傷めないような略半円形形状を呈していることが好ましい。

第１及び第２突出部１３ｃ，１３ｄの高さは、特に限定される訳ではないが、イオン透過性隔膜１７とガスケット１３Ｂとの間、陰極ＮＥ側、陽極ＰＥ側の外枠フレーム１５ａとガスケット１３Ｂとの間に十分な押し圧を発現するために、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄは、ガスケット１３Ｂの形状に沿って延在している。第１突出部１３ｃと第２突出部１３ｄとは、所定の間隔をあけて配置されている。

第１突出部１３ｃは、ガスケット１３Ｂの内縁部側に位置し、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向から見たときに、スリット部１４と重なる位置に配置されている。すなわち、スリット部１４の底部は、第１突出部１３ｃよりもガスケット１３Ｂの外縁部側に位置している。第２突出部１３ｄは、ガスケット１３Ｂの外縁部側に位置している。本実施形態では、第２突出部１３ｄは、スリット部１４の底部よりもガスケット１３Ｂの外縁部側、すなわち充填部１６に位置している。

第１突出部１３ｃと第２突出部１３ｄとは、その役割がそれぞれ異なっている。第１突出部１３ｃは、イオン透過性隔膜１７を押さえつけ、イオン透過性隔膜１７がスリット部１４から抜け出るのを防止する。また、第１突出部１３ｃは、イオン透過性隔膜１７と第１部分５０（第２部分５２）の面５０ａ（面５２ａ）との間からスリット部１４の底部を通り、イオン透過性隔膜１７と第２部分５２（第１部分５０）の面５２ａ（面５０ａ）を通って、発生した酸素ガス、水素ガスが電解槽１内部で混合することを防止する。第２突出部１３ｄは、ガスケット１３Ｂと陰極ＮＥ側、陽極ＰＥ側の外枠フレーム１５ａとを好適に押えつけ、電解槽１内部からの液やガスの漏洩を防止する。

第１突出部１３ｃの位置は、イオン透過性隔膜１７を好適に押さえつける点から、スリット部１４中心付近であることが好ましい。具体的には、第１突出部１３ｃの位置は、スリット部１４の開口部から第１突出部１３ｃの中心までの距離と、第１突出部１３ｃの中心からスリット部１４の底部までの距離の比率が、２０：８０〜８０：２０であることが好ましい。これにより、膜ズレが防止される。

ガスケット１３Ｂは、張出部１３ｅを有している。張出部１３ｅは、ガスケット１３Ｂの外縁部から外側に張り出す部分である。張出部１３ｅは、他の部分よりも厚み（第１面１３ａと第２面１３ｂとの間の寸法）が小さく、第１面１３ａと段差を有している。張出部１３ｅには、突出部１３ｆが設けられている。なお、突出部１３ｆは、設けられていなくてもよい。

ガスケット１３Ｂには、陽極液入口ノズル２５に連通する流路孔４０、陰極液入口ノズル２７に連通する流路孔４２、陽極液及びガス出口ノズル２９に連通する流路孔４４、及び、陰極液及びガス出口ノズル３１に連通する流路孔４６が設けられている。

図１３に示すように、イオン透過性隔膜１７は、スリット部１４に挿入される。ガスケット１３Ｂは、複極式アルカリ水電解セルユニット１５の外枠フレーム１５ａの間に配置され、外枠フレーム１５ａに押圧されている。これにより、イオン透過性隔膜１７は、ガスケット１３Ｂに押圧されてガスケット１３に挟持されている。

続いて、ガスケット１３Ｂの取り付け方法の一例について説明する。以下の説明では、ガスケット１３Ｂを複極式アルカリ水電解セルユニット１５に取り付ける方法を一例に説明する。最初に、所定のサイズ（ガスケット１３Ｂの開口部分よりも大きいサイズ）にカットしたイオン透過性隔膜１７を準備する。次に、第１部分５０を第２部分５２に対して離間する方向に持ち上げ、スリット部１４の開口を広げながら、カットしたイオン透過性隔膜１７を、ガスケット１３Ｂのスリット部１４に挿入する。このとき、イオン透過性隔膜１７にシワが生じた場合には、イオン透過性隔膜１７に水をかけてシワを伸ばす。

続いて、各分断部２０ａ〜２０ｄの面２０ａａ，２０ａｂの水分を拭き取り、この面２０ａａ，２０ａｂに接着剤を塗布して面２０ａａと面２０ａｂとを接着し、分断部２０ａ〜２０ｄを封止する。次に、ガスケット１３Ｂの第１面１３ａの水分を拭き取り、この面に接着剤５４（図１３参照）を塗布する。次に、ガスケット１３Ｂの第１面１３ａを、複極式アルカリ水電解セルユニット１５の陽極ＰＥ側の外枠フレーム１５ａに貼り付ける。なお、接着剤５４を乾燥させた後、複極式アルカリ水電解セルユニット１５の陽極ＰＥに水をかけ、陽極を湿らせておくことが好ましい。

次に、もう一台の複極式アルカリ水電解セルユニット１５を準備し、この複極式アルカリ水電解セルユニット１５の陰極ＮＥ側の外枠フレーム１５ａがガスケット１３Ｂと対向するように、複極式アルカリ水電解セルユニット１５を重ねる。以上により、ガスケット１３Ｂが取り付けられる。

以上説明したように、電解槽１のガスケット１３Ｂは、内側に向かって開口し、イオン透過性隔膜１７の縁部を収容するスリット部１４が全周にわたって設けられている。これにより、ガスケット１３Ｂは、イオン透過性隔膜１７の縁部をスリット部１４内に収容し、イオン透過性隔膜１７の縁部の端面を覆う。したがって、ガスケット１３Ｂは、イオン透過性隔膜１７の端面から電解液やガスが漏れることを防止できる。また、ガスケット１３Ｂは、第１部分５０において内側に向かって開口して設けられ、第１面１３ａと第１部分５０においてスリット部１４を画成する面５０ａとに連続して第１部分５０を分断する分断部２０ａ〜２０ｄを備える。この分断部２０ａ〜２０ｄにより、イオン透過性隔膜１７をスリット部１４に収容するときに、第１部分５０をめくり上げることができる。したがって、スリット部１４の開口が広がるため、イオン透過性隔膜１７をスリット部１４に容易に収容することができる。その結果、ガスケット１３Ｂにイオン透過性隔膜１７を容易に取り付けることができる。

本実施形態では、分断部２０ａ〜２０ｄは、第１部分５０の内側の面１３ｓが交差する角部分Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれに設けられている。このように、分断部２０ａ〜２０ｄを角部分Ｃ１〜Ｃ４に設けることにより、第１部分５０を良好にめくり上げることができる。

本実施形態では、ガスケット１３Ｂは、第２面１３ｂから突出する第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄを有しており、第１突出部１３ｃは、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向から見て、スリット部１４と重なる位置に配置されている。これにより、ガスケット１３Ｂでは、第１突出部１３ｃが局所的に押圧されたときに、第１突出部１３ｃに対応する位置においてスリット部１４に収容されたイオン透過性隔膜１７がガスケット１３Ｂにより押圧される。したがって、ガスケット１３Ｂは、イオン透過性隔膜１７をより強固に保持できる。

本実施形態では、分断部２０ａ〜２０ｄは、第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄが設けられていない第１部分５０に設けられている。ガスケット１３Ｂは、第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄが設けられていない第１面１３ａが外枠フレーム１５ａに接着剤５４で接着される。そのため、分断部２０ａ〜２０ｄを第１突出部１３ｃ及び第２突出部１３ｄが設けられていない第１部分５０に設けることにより、分断部２０ａ〜２０ｄが接着剤５４により封止される。したがって、分断部２０ａ〜２０ｄから電解液やガスが漏れることを防止できる。

本実施形態では、分断部２０ａ〜２０ｄは、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向に沿って直線的に設けられる仮想分断部を形成する面の対向面積よりも、分断部２０ａ〜２０ｄを形成する面２０ａａ，２０ａｂの対向面積が大きくなるように形成されている。これにより、スリット部１４にイオン透過性隔膜１７を収容した後に分断部２０ａ〜２０ｄを封止する場合に、対向面積が大きいため、分断部２０ａ〜２０ｄの封止を良好に行うことができる。したがって、分断部２０ａ〜２０ｄから電解液やガスが漏れることを防止できる。

ガスケットは、図１４に示すような構成であってもよい。図１４は、第２実施形態の変形例に係るガスケットを示す正面図である。図１４に示すように、ガスケット１３Ｃは、外形が略矩形形状を呈している。ガスケット１３Ｃには、陽極液入口ノズル２５に連通する流路孔４０Ａ、陰極液入口ノズル２７に連通する流路孔４２Ａ、陽極液及びガス出口ノズル２９に連通する流路孔４４Ａ、及び、陰極液及びガス出口ノズル３１に連通する流路孔４６Ａが設けられている。流路孔４０Ａ，４２Ａ，４４Ａ，４６Ａのそれぞれは、略矩形形状を呈している。なお、ガスケットの外形形状は特に限定されない。また、ガスケット１３Ｃには、突出部が設けられていてもよいし、突出部が設けられていなくてもよい。ガスケット１３Ｃには、角部分Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれに、分断部５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄが設けられている。

上記実施形態では、図１２に示すように、ガスケット１３Ｂの分断部２０ａ〜２０ｄの断面形状が傾斜している形状を一例に説明したが、分断部の形状はこれに限定されない。図１５は、第２実施形態の変形例に係るガスケットの断面構成を示す図である。図１５に示すように、ガスケット１３Ｄの分断部５８は、断面形状が段差形状を呈している。このような構成により、分断部５８は、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向に沿って直線的に設けられる仮想分断部を形成した場合の仮想分断部の面の対向面積よりも、この分断部５８を形成する面５８ａ及び面５８ｂの対向面積が大きくなるように形成されている。要は、分断部は、第１面１３ａと第２面１３ｂとの対向方向に沿って直線的に設けられる仮想分断部を形成する面の対向面積よりも、当該分断部を形成する面の対向面積が大きくなるように形成されていればよい。

上記実施形態では、分断部がガスケットの各角部分に設けられる構成を一例に説明したが、分断部は、ガスケットの第１部分又は第２部分のどの位置に設けられてもよい。また、分断部の数は、設計に応じて適宜設定されればよい。

上記実施形態では、分断部が第１部分に設けられた構成を一例に説明したが、分断部は第２部分に設けられてもよい。

１…電解槽、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ…ガスケット、１３ａ…第１面、１３ｂ…第２面、１３ｃ…第１突出部、１３ｓ…面、１４…スリット部、１５ａ…外枠フレーム（枠体）、１６…充填部、１７…イオン透過性隔膜（隔膜）、２０ａ〜２０ｄ，５６ａ〜５６ｄ…分断部、５０…第１部分、５０ａ…面、５２…第２部分、５２ａ…面、５４…接着剤、Ｃ１〜Ｃ４…角部分、ＰＥ…陽極、ＮＥ…陰極。

Claims (13)

1. アルカリ水電解槽に組み込まれ、隔膜を保持するガスケットであって、
   陽極側の枠体に接する第１面及び陰極側の枠体に接する第２面を有すると共に四角形状又は環状をなしており、
   内側に向かって開口し、前記隔膜の縁部を収容するスリット部と、当該スリット部の外側に設けられ、前記隔膜を収容しない充填部と、が全周にわたって設けられており、
   前記第１面と前記第２面との対向方向において前記スリット部を介して対向する、前記第１面を有する第１部分及び前記第２面を有する第２部分と、
   前記第１部分及び前記第２部分の何れか一方において前記内側に向かって開口して設けられ、前記第１面と前記第１部分において前記スリット部を画成する面とに連続して前記第１部分を分断、又は前記第２面と前記第２部分において前記スリット部を画成する面とに連続して前記第２部分を分断する分断部と、を備える、ガスケット。
2. 前記第１面及び前記第２面の何れか一方の面から突出する突出部を２つ以上有しており、
   前記突出部は、前記第１面と前記第２面との対向方向から見て、前記スリット部と重なる位置に１つ以上配置され、且つ、前記スリット部と重ならない前記充填部に１つ以上配置されている、請求項１記載のガスケット。
3. 前記スリット部と前記充填部との前記スリット部の長さ方向における距離の割合が、７０：３０〜２０：８０である、請求項１又は２記載のガスケット。
4. 前記隔膜がイオン透過性隔膜である、請求項１〜３のいずれか一項記載のガスケット。
5. 前記イオン透過性隔膜が多孔質膜である、請求項４記載のガスケット。
6. 補強材が埋設されている、請求項１〜５のいずれか一項記載のガスケット。
7. 前記第１面及び前記第２面の少なくとも一部に保護膜が設けられている、請求項１〜６のいずれか一項記載のガスケット。
8. 前記分断部は、前記第１部分又は前記第２部分の前記内側の面が交差する角部分に設けられている、請求項１〜７のいずれか一項記載のガスケット。
9. 前記分断部は、前記第１面と前記第２面との対向方向に沿って直線的に設けられる仮想分断部を形成する面の対向面積よりも、当該分断部を形成する面の対向面積が大きくなるように形成されている、請求項１〜８のいずれか一項記載のガスケット。
10. 前記分断部は、前記突出部が設けられていない前記第１部分又は前記第２部分に設けられている、請求項２記載のガスケット。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項記載のガスケットを備えることを特徴とする電解槽。
12. 前記ガスケットの前記第１面又は前記第２面は、それぞれが接する前記陽極側の枠体又は前記陰極側の枠体に接着剤により接着されており、
    前記分断部は、前記接着剤により接着される面を有する前記第１部分又は前記第２部分に設けられている、請求項１１記載の電解槽。
13. 前記第１面及び前記第２面の何れかに一方において前記接着剤により接着されない面から突出する突出部を２つ以上有しており、
    前記突出部は、前記第１面と前記第２面との対向方向から見て、前記スリット部と重なる位置に１つ以上配置されており、且つ、前記スリット部と重ならない前記充填部に１つ以上配置されている、請求項１２記載の電解槽。

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