JPH0824555A

JPH0824555A - 気体中の水分除去装置

Info

Publication number: JPH0824555A
Application number: JP6187702A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Tadenuma; 克嘉蓼沼; Kazu Nakamura; 和中村; Hideaki Kiyono; 英晃清野
Original assignee: Kaken Co Ltd
Current assignee: Kaken Co Ltd
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1996-01-30
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JP3483624B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小形化が可能で、水素の処理も簡便に行える
気体中の水分除去装置。【構成】上端が閉じられた円筒形の固体電解質セラミ
ック１６の内周外周に各々電極１７、１８が形成された
電解質隔壁２の周囲にそれを加熱するヒーター６が設け
られている。この電解質隔壁２の内外周側に一次流路３
と二次流路４が形成されている。一次流路３の下側に、
同流路３に水分を除去しようとするプロセスガスを導入
するプロセスガス導入部１４とプロセスガスを排出する
プロセスガス排出部１３が設けられている。また、二次
流路４の下側に、同流路４にスイープガスを導入するス
イープガス導入部１５とスイープガスを排出するスイー
プガス排出部１２とが設けられている。さらに、前記電
解質隔壁２の二次流路４側の電極１８が正となるよう、
前記両電極１７、１８間に直流電圧を印加する直流電源
２０を備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体中に存在する水分
を除去する装置に関し、特に固体電解質セラミックを使
用した乾式電気分解による水分除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、気体から水分を除去する
場合、乾燥剤を充填したフィルターに気体を通し、水分
を乾燥剤に吸着させて除去する、いわゆる吸着装置、液
体窒素等を冷媒とするコールドトラップによる水分の吸
着装置や、ゲッター方式の装置、さらには活性金属触媒
を用いて水を還元分解させる、還元分解装置などが使用
されている。

【０００３】しかしながら、前記従来の装置において、
高い水分の除去効果を望むためには、安定した性能が得
られない。また、吸着剤やゲッター材の劣化やコールド
トラップの飽和等から、長期にわたって安定した水分除
去能力を維持することがきわめて困難である。これら従
来の装置では、液体窒素等の冷媒容器を設置する必要
や、装置全体が大型化し、或は維持管理の手数がかかる
等の課題があった。また、活性金属触媒による還元分解
装置も、水分の分解ガスとして発生する酸素の除去装置
も併用しなければならないため、同様の課題を有する。

【０００４】これに対して、固体電解質セラミックを利
用した水分及び酸素の除去装置が開発されている。この
装置は、固体電解質セラミックの対向する面に一対の電
極を設けた電解質隔壁を使用し、それに直流電圧を印加
しながら、負電極側の一次流路に水分を除去しようとす
るプロセスガスを流し、酸素イオン導電性を有する固体
電解質セラミックの電解作用によりその気体中の水分を
分解し、陽極側に発生する酸素を、二次流路に流すスイ
ープガスで取り出すものである。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来の固体電解質セラミックを利用した水分及び酸素の除
去装置では、前記一次流路と二次流路に導入するプロセ
スガスとスイープガスとが、固体電解セラミックを加熱
するヒーターの熱の影響を受けないようにするために、
相当大がかりな反射板や断熱壁或は放熱手段等を必要と
する。このため、装置が全体として大型化するという欠
点があった。さらに、処理後のプロセスガス中に残留す
る水素ガスの処理も課題となっていた。本発明は、この
ような従来の課題に鑑み、小形化が可能で、水素の処理
も簡便に行える気体中の水分除去装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明による
気体中の水分除去装置は、上端が閉じられた円筒形の固
体電解質セラミック１６の内周外周に各々電極１７、１
８が形成された電解質隔壁２と、この電解質隔壁２の内
外周側に形成された一次流路３及び二次流路４と、電解
質隔壁２の周囲に設けられ、同電解質隔壁２を加熱する
ヒーター６と、前記一次流路３の下側から、同流路３に
水分を除去しようとするプロセスガスを導入するプロセ
スガス導入部１４と、前記一次流路３の下側からプロセ
スガスを排出するプロセスガス排出部１３と、前記二次
流路４の下側から、同流路４にスイープガスを導入する
スイープガス導入部１５と、前記二次流路４の下側から
スイープガスを排出するスイープガス排出部１２と、前
記電解質隔壁２の二次流路４側の電極１８が正となるよ
う、前記両電極１７、１８間に直流電圧を印加する直流
電源２０とを備えることを特徴とする。

【０００７】なお、この装置において、プロセスガスが
導入される一次流路の排出部に、プロセスガス中に残留
する水素を、水素吸蔵金属からなる水素ゲッターで除去
する水素除去器２９を接続するとよい。また、電解質隔
壁２の固体電解セラミック１６の内外周の少なくとも長
手方向にわたって長尺な導体４１、４２を這わせ、この
部分に電極１７、１８が形成されるのが好ましい。さら
に、電解質隔壁２の内外周側に形成された一次流路３及
び二次流路４とが、電解質隔壁２の電極１７、１８が形
成されていない外周部分に嵌め込まれ、且つ同電解質隔
壁２の外周を保持する保持部材により挟持されたメタル
シールリング３６により気密にシールされている。

【０００８】

【作用】本発明による気体中の水分除去装置では、電解
質隔壁２の両側の電極１７、１８に直流電源２０から直
流電圧を印加し、陰極である電極１７側の一次流路３に
水分を含むプロセスガスを流したとき、このプロセスガ
スが電解質隔壁２に接触すると、ガス中の水分が酸素と
水素に電気分解される。酸素イオンは陽極側に引かれて
電解質隔壁２を透過し、二次流路４側に入る、この酸素
イオンは、二次流路４側で酸素ガスとなって、そこに流
れるスイープガスにより排出される。また、水素イオン
は、水素ガスとなってプロセスガスと共に排出される。
同様にして、一次流路３側のプロセスガス中の酸素ガス
も、電解質隔壁２で電解され、それを透過して二次流路
４側に取り出される。従って、一次流路３側のプロセス
ガスからは、水分と酸素が除去される。

【０００９】そして、本発明による気体中の水分除去装
置では、上端が閉じられた円筒形の電解質隔壁２を用
い、この電解質隔壁２を、その周囲に設けられたヒータ
ー６で加熱し、この電解質隔壁２の内外周に形成された
一次流路３と二次流路４の下側に、各々それらにプロセ
スガスとスイープガスを導入するプロセスガス導入部１
４、プロセスガス排出部１３、スイープガス導入部１５
及びスイープガス排出部１２を設けることにより、これ
らの配管系はヒーター６の熱の影響を殆ど受けなくな
る。このため、ヒーター６の周囲の断熱構造を簡素化す
ることができ、装置を全体として小形化することが可能
となる。

【００１０】なお、プロセスガスが導入される一次流路
の排出部に、プロセスガス中に残留する水素を、水素吸
蔵金属からなる水素ゲッターで除去する水素除去器２９
を接続すると、プロセスガスから水素を除去することが
できるので、水分と酸素に加え、水素をも除去すること
ができることになる。

【００１１】前記の固体電解セラミック１６の内外周の
表面に導電ペーストを塗布し、焼き付けて電極１７、１
８を形成すると、その電極１７、１８は、その表面に微
細な細孔を有する。このため、電極１７、１８に均一に
電流が流れないために、そのシート抵抗が高くなってし
まう。これに対し、電解質隔壁２の内外周の電極１７、
１８が形成される部分に、少なくとも固体電解セラミッ
ク１６の長手方向にわたって長尺な導体４１、４２を這
わせ、この上から導電ペーストを塗布し、焼き付けて電
極１７、１８を形成すると、固体電解セラミック１６の
長手方向の電極１７、１８の抵抗を低く押さえることが
できる。

【００１２】さらに、前記のような固体電解セラミック
１６は、その表面でのシールがしにくく、高い気密性が
得られにくい。これに対し、表面電解質隔壁２の内外周
側に形成された一次流路３及び二次流路４とが、電解質
隔壁２の電極１７、１８が形成されてない外周部分に嵌
め込まれ、且つ同電解質隔壁２の外周を保持する保持部
材により挟持されたメタルシールリング３６によりシー
ルされているものでは、固体電解セラミック１６に部分
的なメタライズ処理と溶接を行う必要がなく、同セラミ
ック１６に過度の負担をかけることなく、一次流路３及
び二次流路４とを高い気密性をもってシールすることが
できる。

【００１３】

【実施例】次に、図面を参照しながら、本発明の実施例
について、具体的且つ詳細に説明する。図１に本発明の
実施例による気体中の水分除去装置の全体概要を示す。
この図１に示されたように、フレーム１９上に、上端が
閉じられた円筒形の電解質隔壁２が立設されている。こ
の電解質隔壁２は、図２にその部分断面図が示されたよ
うに、上端が閉じられた固体電解質セラミック１６の内
外面に電極１７、１８を形成したものである。

【００１４】固体電解質セラミック１６としては、１１
％カルシア（ＣａＯ）安定化ジルコニア（ＺｒＯ₂ 、安
定度９８％）や８％イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）安定化ジル
コニア（安定度１００％）の焼結体（日本化学陶業製）
等が使用できる。この固体電解質セラミック１６の内外
周に貴金属ペースト、例えば白金ペーストを塗布し、大
気中で焼付け、電極１７、１８を形成することにより、
電解質隔壁２が作られる。この電解質隔壁２には、前記
電極１７、１８に各々貼り付けられた図示してない白金
メッシュ等の端子とその端子に接続されたリード線を介
して、電解質隔壁２の内側の電極１７が負に、外側の電
極１８が正になるよう直流電源２０が接続される。

【００１５】図１に示すように、前記電解質隔壁２の内
周側と外周側が各々一次流路３と二次流路４となってい
る。一次流路３には、フレーム１９の下部側に設けられ
た各々プロセスガス導入部１４とプロセスガス排出部１
３が接続されている。このうち、プロセスガス導入部１
４は、電解質隔壁２の中心線に沿って立設したプロセス
ガス導入管１に接続され、このプロセスガス導入管１の
上端は、電解質隔壁２の頂点付近、すなわち一次流路３
の最上部付近に達している。このプロセスガス導入管１
の外周には、フランジ状の邪魔板５が一定の間隔で複数
個所設けられている。これにより、ガスを一次流路３内
で乱流化させ、電極面へのガスの接触性を向上させてい
る。

【００１６】また、二次流路４には、フレーム１９の下
部側に設けられた各々スイープガス導入部１５とスイー
プガス排出部１２が接続されている。このうち、スイー
プガス導入部１５は、フレーム１９上に立設したスイー
プガス導入管８に接続され、このスイープガス導入管８
の上端は、二次流路４の最上部付近に達している。な
お、図示の実施例では、円筒形の電解質隔壁２の内周側
に一次流路３が、外周側に二次流路４が各々形成されて
いるが、一次流路３と二次流路４とを逆にし、電解質隔
壁２の外周側に一次流路３を、内周側に二次流路４を各
々形成してもよい。

【００１７】前記電解質隔壁２の外周側にヒーター６が
設けられ、これにより電解質隔壁２が外周側から加熱さ
れる。さらに、このヒーター６の外側は、断熱材７、１
１で囲まれると共に、フレーム１９上に立てた金属壁
９、１０により形成される真空容器により囲まれ、外部
に対して熱遮断されている。

【００１８】この気体中の水分除去装置では、プロセス
ガス導入部１４とプロセスガス排出部１３に、水分や酸
素を除去しようとするプロセスガスの流路を接続するこ
とで、プロセスガスの流路の途中を一次流路３に接続す
る。また、スイープガス導入部１５とスイープガス排出
部１２に、二次流路４側に発生した酸素を取り出すため
のスイープガスの流路を接続する。

【００１９】このように接続した状態で、ヒーター６で
電解質隔壁２を加熱しながら、図２に示すように、電極
１７、１８に直流電圧を印加する。このとき、陰極であ
る電極１７側の一次流路３にある水分を含むプロセスガ
スが電解質隔壁２に接触すると、同ガス中の水分が酸素
と水素に電気分解される。酸素は電極１７の表面でイオ
ン化し、固体電解質セラミック１６の内部をイオン状態
で陽極である電極１８側に引かれて電解質隔壁２を透過
し、二次流路４側に入る。この酸素イオンは、二次流路
４側で酸素ガスとなって、そこに流れるスイープガスに
より排出される。また、水素イオンは、水素ガスとなっ
てプロセスガスと共に排出される。同様にして、一次流
路３側のプロセスガス中の酸素ガスも、電極１７の表面
でイオン化し、固体電解質セラミック１６の内部をイオ
ン状態で陽極である電極１８側に引かれて電解質隔壁２
を透過し、二次流路４側に取り出される。従って、一次
流路３側のプロセスガスからは、水分と酸素が除去され
る。

【００２０】図３は、本発明による装置の性能試験を行
うための一次流路側の配管例である。キャリアガスタン
ク２２と酸素ガスタンク２３から酸素を含むガスを、水
分除去装置２１のプロセスガス導入部１４に送る。その
間に、水分発生器２４を挿入し、プロセスガス中に水分
を与える。また、水分濃度計２５及び酸素濃度計２６を
挿入し、一次流路３に導入されるプロセスガス中の水分
濃度と酸素濃度を各々測定する。

【００２１】他方、プロセスガス排出部１３に、水素ゲ
ッターを備える水素除去器２９が接続されている。水素
ゲッターは例えば、チタン、ジルコニウム或はこれらの
合金等の水素吸蔵金属からなり、その表面にプロセスガ
スを接触させ、それに含まれる水素ガスをプロセスガス
から除去する。さらに、この水素除去器２９に水分濃度
計２７及び酸素濃度計２８を接続し、一次流路３から排
出されるプロセスガス中の水分濃度と酸素濃度を各々測
定する。

【００２２】図１２は、前記電解質隔壁２に形成された
電極１７、１８の例を示す。すなわち、上端を閉じた円
筒形の固体電解セラミック１６の内外周面に各々白金等
の貴金属ペーストを塗布し、焼き付けて、電極１７、１
８を形成する。この場合に、内周側の電極１７は、電源
との接続のため、その一部１７ａを固体電解セラミック
１６の縁を介して外周側に導出する。しかしながら、固
体電解セラミック１６の内外周の表面に導電ペーストを
塗布し、焼き付けて電極１７、１８を形成すると、その
電極１７、１８は、その表面に微細な細孔を有する。こ
のため、電極１７、１８に均一に電流が流れないため
に、電極１７、１８のシート抵抗は比較的高い。

【００２３】そこで、図１２では、電解質隔壁２の内外
周の電極１７、１８が形成される部分に白金等の貴金属
からなる長尺な導体４１、４２を這わせる。この長尺な
導体４１、４２は、固体電解セラミック１６の長手方向
にわたって這わせるのがよく、図１２（ａ）では、長尺
な箔状の導体４１、４２を固体電解セラミック１６の内
外周面の長手方向にわたって這わせている。また、同図
（ｂ）では、長尺な線状の導体４１、４２を固体電解セ
ラミック１６の内外周面に螺旋状に這わせている。これ
らの導体４１、４２により、固体電解セラミック１６の
長手方向の電極１７、１８の抵抗を低く押さえることが
できる。

【００２４】図１３及び図１４は、前記のような電解質
隔壁２の内外周側の一次流路３と二次流路４とのシール
構造とフレームへの取付構造を示している。上端側が細
くなった円筒状の取付金具３３がフレーム３７から立設
され、この取付金具３３の上端部に電解質隔壁２の電極
１７、１８の無い下端部分が嵌め込まれている。この取
付金具３３の上端部外周にネジが切られ、これに袋ナッ
ト状の固定金具３４がネジ込まれている。さらに、取付
金具３３と電解質隔壁２の外周面との間に、鉛等からな
るリング状のメタルシールリング３６が嵌め込まれ、こ
のメタルシールリング３６が前記固定金具３４により締
め付けられるスリーブ３５と取付金具３３との間で圧縮
され、その変形により電解質隔壁２の外周面に押し当て
られている。

【００２５】取付金具３３の外側に円筒形の支持金具３
１が立設され、この支持金具３１の上端に電解質隔壁２
を囲むようにスリーブ３２が立設さている。このスリー
ブ３２は、電解質隔壁２の前記シール部分より上側の部
分から適当な距離をおいて同電解質隔壁２を囲んでい
る。前記のような固体電解セラミック１６は比較的脆弱
であり、しかもその表面が粗いため、気密シールがしに
くく、高い気密性が得られにくい。これに対し、図１３
及び図１４に示すように、電解質隔壁２の内外周側の一
次流路３及び二次流路４とをメタルシールリング３６に
よりシールしたものでは、電解質隔壁に過度の負担をか
けることなく、しかも耐熱性を維持した状態で、一次流
路３及び二次流路４とを高い気密性をもってシールする
ことができる。

【００２６】図４は、固体電解質セラミック１６として
８％イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）安定化ジルコニア（安定度
１００％）の焼結体（日本化学陶業製）を使用し、その
内外周に白金電極１７、１８を形成した電解質隔壁２を
使用し、電解質隔壁２の温度（セル温度）を４００、４
５０、５００及び６００℃と変えて、水分の変換率を測
定した結果である。水分の変換率は、水分濃度計２５と
水分濃度計２７とで測定した水分濃度を、各々一次流路
３の「入口濃度」及び「出口濃度」とし、（入口濃度−
出口濃度）／入口濃度の式で求めたものである。

【００２７】この図４から分かる通り、電解質隔壁２の
温度が高い程電極１７、１８に印加する電圧（セル電
圧）が低くても１００％の変換率が得られ、セル温度が
６００℃では、約１．０Ｖで１００％の変換率が得られ
る。他方、電解質隔壁２の温度が４００度と低いと、
２．０Ｖのセル電圧でも１００％の変換率が得られな
い。セル電圧が高いと、固体電解セラミックが還元さ
れ、その寿命が短くなるので、セル電圧は低いのがよ
い。また固体電解セラミックに過度の熱負荷をかけるこ
と避ける必要もある。このことから、セル温度は５００
℃〜６００℃として、且つセル電圧を１．２Ｖ〜１．８
Ｖとするのが望ましい。なお、酸素も水分と全く同じで
ある。

【００２８】図５は、前記水分除去装置において、電解
質隔壁２の温度を５００℃、一次流路３におけるプロセ
スガスの流量を６Ｎｌ／ｈとし、プロセスガス導入部１
４側の導入プロセスガスの水分濃度を５６ｐｐｍとした
ときの、電解質隔壁２に印加した電圧と変換率との関係
及び電解電流との関係を示している。さらに、図６〜図
８は、同じ条件で水分濃度を１００ｐｐｍ、１０７９ｐ
ｐｍ及び３００２ｐｐｍと各々変えたときの、電解質隔
壁２に印加した電圧と変換率との関係及び電解電流との
関係を示している。

【００２９】このように、水分濃度が高くなると、変換
効率が低下すると共に、電解電流が増えるが、試験され
た装置の場合、プロセスガスの流量を６Ｎｌ／ｈ程度の
条件では、水分濃度１０００ｐｐｍ或は３０００ｐｐｍ
程度まで、充分高い変換率が得られることが分かる。

【００３０】図９は、前記水分除去装置において、電解
質隔壁２の温度を５００℃、プロセスガス導入部１４側
の導入プロセスガスの水分濃度を約５５ｐｐｍとし、一
次流路３におけるプロセスガスの流量を３Ｎｌ／ｈとし
たときの、電解質隔壁２に印加した電圧と変換率との関
係及び電解電流との関係を示している。さらに、図１
０、図１１は、同じ条件で、一次流路３におけるプロセ
スガスの流量を６Ｎｌ／ｈ及び１２Ｎｌ／ｈと各々変え
たときの、電解質隔壁２に印加した電圧と変換率との関
係及び電解電流との関係を示している。

【００３１】前記装置では、導入プロセスガスの水分濃
度が約５５ｐｐｍ程度の場合、一次流路３におけるプロ
セスガスの流量が３Ｎｌ／ｈ〜１２Ｎｌ／ｈまで変化し
ても、充分高い変換率が安定して得られることが分か
る。なお、以上の図４〜図１１の結果は、酸素も全く同
様である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による気体中
の水分除去装置は、酸素イオン導電性を有する固体電解
質セラミックを使用した乾式電気分解により気体中の水
分を除去するため、高い水分除去機能が長期的且つ連続
的に得られ、しかも維持が簡便で、酸素の除去も同時に
行える。

【００３３】さらに、上端が閉じられた円筒形の電解質
隔壁２を用い、この電解質隔壁２を、その周囲に設けら
れたヒーター６で加熱し、この電解質隔壁２の内外周に
形成された一次流路３と二次流路４の下側に、各々それ
らにプロセスガスとスイープガスを導入するプロセスガ
ス導入部１４、プロセスガス排出部１３、スイープガス
導入部１５及びスイープガス排出部１２を設けることに
より、ヒーター６の周囲の断熱構造を簡素化することが
でき、装置を全体として小形化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による気体中の水分除去装置の
全体を示す略示縦断側面図である。

【図２】同実施例による気体中の水分除去装置の電解質
隔壁の一部を示す要部拡大断面図である。

【図３】前記実施例による気体中の水分除去装置の試験
を行うための配管例を示す配管図である。

【図４】前記実施例による気体中の水分除去装置につい
て、電解質隔壁の温度を４００、４５０、５００及び６
００℃と変えて、水分の変換率を測定した結果のグラフ
である。

【図５】前記実施例による気体中の水分除去装置につい
て、電解質隔壁の温度を５００℃、一次流路におけるプ
ロセスガスの流量を６Ｎｌ／ｈとし、プロセスガス導入
部側の導入プロセスガスの水分濃度を５６ｐｐｍとした
ときの、電解質隔壁に印加した電圧と変換率との関係及
び電解電流との関係を示すグラフである。

【図６】前記実施例による気体中の水分除去装置につい
て、電解質隔壁の温度を５００℃、一次流路におけるプ
ロセスガスの流量を６Ｎｌ／ｈとし、プロセスガス導入
部側の導入プロセスガスの水分濃度を１００ｐｐｍとし
たときの、電解質隔壁に印加した電圧と変換率との関係
及び電解電流との関係を示すグラフである。

【図７】前記実施例による気体中の水分除去装置につい
て、電解質隔壁の温度を５００℃、一次流路におけるプ
ロセスガスの流量を６Ｎｌ／ｈとし、プロセスガス導入
部側の導入プロセスガスの水分濃度を１０７９ｐｐｍと
したときの、電解質隔壁に印加した電圧と変換率との関
係及び電解電流との関係を示すグラフである。

【図８】前記実施例による気体中の水分除去装置につい
て、電解質隔壁の温度を５００℃、一次流路におけるプ
ロセスガスの流量を６Ｎｌ／ｈとし、プロセスガス導入
部側の導入プロセスガスの水分濃度を３００２ｐｐｍと
したときの、電解質隔壁に印加した電圧と変換率との関
係及び電解電流との関係を示すグラフである。

【図９】前記実施例による気体中の水分除去装置につい
て、電解質隔壁の温度を５００℃、プロセスガス導入部
側の導入プロセスガスの水分濃度を約５５ｐｐｍとし、
一次流路におけるプロセスガスの流量を３Ｎｌ／ｈとし
たときの、電解質隔壁２に印加した電圧と変換率との関
係及び電解電流との関係を示すグラフである。

【図１０】前記実施例による気体中の水分除去装置につ
いて、電解質隔壁の温度を５００℃、プロセスガス導入
部側の導入プロセスガスの水分濃度を約５５ｐｐｍと
し、一次流路におけるプロセスガスの流量を６Ｎｌ／ｈ
としたときの、電解質隔壁２に印加した電圧と変換率と
の関係及び電解電流との関係を示すグラフである。

【図１１】前記実施例による気体中の水分除去装置につ
いて、電解質隔壁の温度を５００℃、プロセスガス導入
部側の導入プロセスガスの水分濃度を約５５ｐｐｍと
し、一次流路におけるプロセスガスの流量を１２Ｎｌ／
ｈとしたときの、電解質隔壁２に印加した電圧と変換率
との関係及び電解電流との関係を示すグラフである。

【図１２】本発明の実施例による気体中の水分除去装置
に使用される電解質隔壁を示す半縦断側面図である。

【図１３】本発明の実施例による気体中の水分除去装置
における電解質隔壁のシール及び取付部分を示す要部縦
断側面図である。

【図１４】図３の要部拡大図である。

【符号の説明】

２電解質隔壁３一次流路４二次流路６ヒーター１２スイープガス排出部１３プロセスガス排出部１４プロセスガス導入部１５スイープガス導入部１６固体電解質セラミック１７電極１８電極２０直流電源３６メタルシールリング４１導体４２導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体中の水分を除去する装置において、
上端が閉じられた円筒形の固体電解質セラミック（１
６）の内周外周に各々電極（１７）、（１８）が形成さ
れた電解質隔壁（２）と、この電解質隔壁（２）の内外
周側に形成された一次流路（３）及び二次流路（４）
と、電解質隔壁（２）の周囲に設けられ、同電解質隔壁
（２）を加熱するヒーター（６）と、前記一次流路
（３）の下側から、同流路（３）に水分を除去しようと
するプロセスガスを導入するプロセスガス導入部（１
４）と、前記一次流路（３）の下側からプロセスガスを
排出するプロセスガス排出部（１３）と、前記二次流路
（４）の下側から、同流路（４）にスイープガスを導入
するスイープガス導入部（１５）と、前記二次流路
（４）の下側からスイープガスを排出するスイープガス
排出部（１２）と、前記電解質隔壁（２）の二次流路
（４）側の電極（１８）が正となるよう、前記両電極
（１７）、（１８）間に直流電圧を印加する直流電源
（２０）とを備えることを特徴とする気体中の水分除去
装置。
【請求項２】前記電解質隔壁（２）の固体電解セラミ
ック（１６）の内外周の少なくとも長手方向にわたって
長尺な導体（４１）、（４２）が這わせてあり、この部
分に電極（１７）、（１８）が形成さていることを特徴
とする前記請求項１に記載の気体中の水分除去装置。
【請求項３】電解質隔壁（２）の内外周側に形成され
た一次流路（３）及び二次流路（４）とが、電解質隔壁
（２）の電極（１７）、（１８）が形成されていない外
周部分に嵌め込まれ、且つ同電解質隔壁（２）の外周を
保持する取付部材により挟持されたメタルシールリング
（３６）により気密にシールされていることを特徴とす
る前記請求項１に記載の気体中の水分除去装置。
【請求項４】前記プロセスガスが導入される一次流路
の排出部に、プロセスガス中に残留する水素を、水素吸
蔵金属からなる水素ゲッターで除去する水素除去器（２
９）を接続した請求項１に記載の気体中の水分除去装
置。