JPH08296078A

JPH08296078A - 水素・酸素発生装置

Info

Publication number: JPH08296078A
Application number: JP7105117A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hirai; 清司平井; Takashi Sasaki; 隆佐々木; Shinichi Yasui; 信一安井; Mamoru Nagao; 衛長尾; Hiroko Kobayashi; 宏子小林; Michiyuki Harada; 宙幸原田
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-12
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JP2977738B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電極板に酸素ガス取り出し用、純水供給用、水
素ガス取出し用、水抜き用の複雑通路を形成することな
く、しかも、従来に比較して薄い電極板を用いることが
可能な水素・酸素発生装置を提供する。【構成】固体電解質膜10と、その両面に添設した多孔質
給電体20と、両多孔質給電体の外側に配設した陽極又は
陰極の作用を行う陽極電極板30及び陰極電極板31とから
構成される複数個の固体電解質膜ユニット50を積層した
構造の複極式の水素・酸素発生装置において、陽極電極
板及び陰極電極板との間に絶縁スペーサ40を介装し、絶
縁スペーサの両側の陽極電極板30及び陰極電極板31とを
導通部材90を介して電気的に接続、一体化したことを特
徴とする水素・酸素発生装置１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質膜を隔膜と
して用い、陽極側に純水を供給しながら電気分解して、
陽極側から酸素ガスを、陰極側から水素ガスを発生させ
るための水素・酸素発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の水素・酸素発生装置の構造とし
ては、本発明者等は、既に特願平7 −59331 号におい
て、図１８に示したような構造の水素・酸素発生装置を
提供した。

【０００３】この装置では、固体電解質膜ユニット320
、 320 を軸方向に貫通する純水供給用孔部332 などか
らなるマニホールド式の純水供給経路315 、酸素ガス取
出し用孔部336 などからなる酸素ガス取り出し経路316
、水素ガス取出し用孔部334 などからなる水素ガス取
り出し経路317 、ならびに水抜き用孔部338 などからな
る水抜き用ドレン経路358 が設けられている。そして、
複極式電極板313 の陽極面側表面に、純水供給用孔部33
2 に至る純水供給凹部332a、酸素ガス取出し用孔部336
に至る酸素ガス捕集凹部336a、ならびに陰極面側表面
に、水素ガス取出し用孔部334 に至る水素ガス捕集凹部
334a、水抜き用孔部338 に至る水抜き捕集凹部338aが凹
設された構成である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の水素・酸素発生装置では、複極式電極板313 に、
純水供給凹部332a、酸素ガス捕集凹部336a、水素ガス捕
集凹部334a、ならびに水抜き捕集凹部338aを形成しなけ
ればならないために、高価なチタン製の電極板の厚さを
厚くしなければならないために、コスト高となるととも
に、装置全体の重量も大きくなり好ましくなかった。

【０００５】また、従来の水素・酸素発生装置では、複
極式電極板313 に、軸方向に貫通する純水供給用孔部33
2 などからなるマニホールド式の純水供給経路315 、酸
素ガス取出し用孔部336 などからなる酸素ガス取り出し
経路316 、水素ガス取出し用孔部334 などからなる水素
ガス取り出し経路317 、ならびに水抜き用孔部338 など
からなる水抜き用ドレン経路358 を設けらる必要がある
ため、マニホールドの切削加工のために厚い電極板が必
要であった。

【０００６】本発明は、このような実情を考慮して、電
極板に酸素ガス取り出し用、純水供給用、水素ガス取出
し用、水抜き用の複雑な通路を形成することなく、しか
も、従来に比較して薄い電極板を用いることが可能な水
素・酸素発生装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、下記の（１）〜（７）を、その
構成要旨とするものである。

【０００８】（１）固体電解質膜と、その両面に添設し
た多孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に配設した陽
極又は陰極の作用を行う陽極電極板及び陰極電極板とか
ら構成される複数個の固体電解質膜ユニットを積層した
構造の複極式の水素・酸素発生装置において、前記陽極
電極板及び陰極電極板との間に絶縁スペーサを介装し、
絶縁スペーサの両側の陽極電極板及び陰極電極板とを導
通部材を介して電気的に接続、一体化したことを特徴と
する水素・酸素発生装置。

【０００９】（２）前記陽極電極板及び陰極電極板と
を、絶縁スペーサに穿設された貫通孔に挿着された導通
部材を介して電気的に接続、一体化したことを特徴とす
る前述の（１）に記載の水素・酸素発生装置。

【００１０】（３）前記陽極電極板及び陰極電極板をそ
れぞれ、絶縁スペーサよりもその半径方向に大きな寸法
とし、その絶縁スペーサよりも突設した周縁部におい
て、陽極電極板及び陰極電極板とを複数の導通部材を介
して電気的に接続、一体化したことを特徴とする前述の
（１）に記載の水素・酸素発生装置。

【００１１】（４）前記陽極電極板及び陰極電極板にそ
れぞれ、絶縁スペーサよりもその半径方向に複数の突設
部を形成して、前記突設部において、陽極電極板及び陰
極電極板とを複数の導通部材を介して電気的に接続、一
体化したことを特徴とする前述の（１）に記載の水素・
酸素発生装置。

【００１２】（５）前記陽極電極板及び陰極電極板と
を、絶縁スペーサよりもその半径方向に複数の突設部を
形成して、陽極電極板及び陰極電極板とを、対応する突
設部を接合することによって、電気的に接続、一体化し
たことを特徴とする前述の（１）に記載の水素・酸素発
生装置。

【００１３】（６）前記固体電解質膜が、固体高分子電
解質膜であることを特徴とする前述の（１）に記載の水
素・酸素発生装置。

【００１４】（７）固体電解質膜と、その両面に添設し
た多孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に配設した陽
極又は陰極の作用を行う陽極電極板及び陰極電極板とか
ら構成される複数個の固体電解質膜ユニットを積層した
構造の複極式の水素・酸素発生装置において、両端部の
エンドプレートと両端部の陽極電極板又は陰極電極板と
の間に端部絶縁スペーサを介装し、端部絶縁スペーサに
酸素ガス取り出し経路、水素ガス取り出し経路のうち少
なくとも一方を設けるとともに、陽極電極板側の端部絶
縁スペーサに純水供給経路、陰極電極板側の端部絶縁ス
ペーサに水抜きドレン経路をそれぞれ設けたことを特徴
とする水素・酸素発生装置。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいてより
詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の水素・酸素発生装置の一
実施例の分解斜視図で、図２は、図1 のA −A 線につい
ての部分縦断面図で、各構成部材間を理解のために僅か
に距離をおいた状態で示してある。

【００１７】図１及び図２において、１は全体で、本発
明の水素・酸素発生装置を示している。水素・酸素発生
装置１は、基本的には、円盤状の固体電解質膜10と、そ
の両面に添設した円盤状の多孔質給電体20、 20と、両多
孔質給電体20、20の外側に配設した円盤状の陽極の作用
を行う陽極電極板30と陰極の作用を行う陰極電極板31
と、陽極電極板30及び陰極電極板31との間に介装された
PVC 、 PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）などのプラ
スチックからなる絶縁スペーサ40、 40から構成される複
数個の円盤状の固体電解質膜ユニット50,50 を、複数個
並設した水電解セルからなる構造のものである。

【００１８】具体的には、一端のSUS316などから構成さ
れる円盤状のエンドプレート60、円盤状のPVC 、 PTFE
（ポリテトラフルオロエチレン）などの樹脂からなる端
部絶縁スペーサ40" 、チタンからなる端部の陽極電極板
30" 、シリコンゴム、フッ素ゴムなどからなる環状のガ
スケット70、テトラフルオロエチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体（PFA ）製フィルムなど
から構成される環状の保護シート80、固体電解質膜10、
保護シート80、環状のガスケット70、中間部の陰極電極
板31、円盤状のPVC 、 PTFE（ポリテトラフルオロエチレ
ン）などの樹脂からなる中間部の絶縁スペーサ40、中間
部の陽極電極板30、ガスケット70、保護シート80、固体
電解質膜10、保護シート80、ガスケット70、中間部の陰
極電極板31、中間部の絶縁スペーサ40、……他端の陰極
電極板30' 、端部絶縁スペーサ40'、エンドプレート60'
から構成されている。

【００１９】なお、この場合、固体電解質膜10と電極板
30,31 とガスケット70とで構成されるシールされた各室
に多孔質給電体20が収容され、多孔質給電体20の外周部
に形成されたリング状の取着部20a が、ガスケット70と
保護シート80で挟着固定されており、これがそれぞれ陽
極室( 酸素発生室)A、陰極室（水素発生室）B を形成し
ている。

【００２０】また、固体電解質膜10としては、固体高分
子電解質を膜状に形成したもの、例えば、カチオン交換
膜（フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交換膜、例え
ば、デュポン社製「ナフィオン117 」）の両面に、貴金
属、特に、白金族金属からなる多孔質の陽極及び陰極
を、化学的に無電解メッキで接合した構造の「固体高分
子電解質膜」を使用するのが好適である。また、この場
合、両電極としては、白金であるのが好ましく、特に、
白金とイリジウムの２層の構造とした場合には、高電流
密度、例えば、従来の物理的に電極をイオン交換膜に接
触させた構造の固体電解質では、50〜70A/dm²であるの
に対して、80℃、200A/dm ²において約4 年間の長期間
電気分解することが可能となる。なお、この場合、前記
イリジウムの他にも、２種類以上の白金族金属をメッキ
した多層構造の固体高分子電解質膜も使用可能であり、
より高電流密度化が可能となる。

【００２１】本願の固体電解質膜10では、固体高分子電
解質の両面に貴金属からなる電極を化学的に無電解メッ
キで接合した構造であるので、固体高分子電解質と両電
極の間に水が存在しないので、溶液抵抗、ガス抵抗がな
いので、固体高分子電解質と両電極の間の接触抵抗が低
く、電圧が低く、電流分布が均一となり、高電流密度
化、高温水電解、高圧水電解が可能となり、高純度の酸
素、水素ガスを効率良く得ることが可能である。

【００２２】一方、多孔質給電体20としては、通気性及
び通水性を確保するためと、耐食性の観点から、チタン
製のメッシュ、例えば、エキスパンドメタル3 層重ね
で、厚さ数mmとするのが好ましい。なお、この多孔質給
電体を用いることによって、陽極電極板30" 又は陰極電
極板30' から固体電解質膜10の表面の白金メッキ部へ、
電気分解に必要な電気を供給するとともに、原料である
純水及び発生する酸素、水素ガスを通過させることがで
きる。また、多孔質給電体20は、要するに、導電性の通
気性及び通水性を有する多孔質体であれば良く、上記の
もの以外にも、カーボン多孔質体、金属多孔質体、多孔
質導電セラミック等が適用可能である。

【００２３】また、図１、図２、図３に示したように、
両端部の陽極電極板30" 、陰極電極板30' には、チタン
からなる給電棒30”a 〜30”d （30'a〜30'd）が４ヶ所
外側に突設されており、端部絶縁スペーサ40' 、40”に
形設された電極用孔部40”a〜40"d（40'a〜40'd）を貫
通して、エンドプレート60,60'の電極用孔部60a 〜60d
（60'a〜60'd）に嵌合された絶縁ブシュ61a 〜61d （61
a'〜61d'）を貫通して、別途設けられた電源（図示せ
ず）より電圧が、両端部の陽極電極板30" 、陰極電極板
30' にそれぞれ印加されるようになっている。

【００２４】そして、各固体電解質膜ユニット50には、
長手( 軸) 方向に連通する純水供給経路52、水素ガス取
出し経路54、酸素ガス取出し経路56、ならびに水抜き用
ドレン経路58がそれぞれ、中心角度的にずれた位置にお
いて、マニホールド式に形設されている。

【００２５】すなわち、この純水供給経路52は、エンド
プレート60に設けられた純水供給用ノズル62から、端部
絶縁スペーサ40" の純水供給用孔部42" 、中間の絶縁ス
ペーサ40の純水供給用孔部42、 42からなり、他端の端部
絶縁スペーサ40' に終端するようにマニホールド式に構
成されている。

【００２６】同様に、水素ガス取出し経路54は、エンド
プレート60に設けられた水素ガス取出し用ノズル64か
ら、端部絶縁スペーサ40' の水素ガス取出し用孔部44'
、中間の絶縁スペーサ40の水素ガス取出し用孔部44、 4
4からなり、他端の端部絶縁スペーサ40" に終端するよ
うにマニホールド式に構成されている。

【００２７】また、同様に、酸素ガス取出し経路56は、
エンドプレート60に設けられた酸素ガス取出し用ノズル
66から、端部絶縁スペーサ40”の酸素ガス取出し用孔部
46"、中間の絶縁スペーサ40の酸素ガス取出し用孔部46、
46からなり、他端の端部絶縁スペーサ40' に終端する
ようにマニホールド式に構成されている。

【００２８】さらに、同様に、水抜き用ドレン経路58
は、エンドプレート60' に設けられた水抜き用ノズル68
から、端部絶縁スペーサ40' の水抜き用孔部48' 、中間
の絶縁スペーサ40の水抜き用孔部48、 48からなり、他端
の端部絶縁スペーサ40" に終端するようにマニホールド
式に構成されている。

【００２９】なお、本実施例の場合、図１、図２、図３
に示したように、エンドプレート60' 側に、水素ガス取
出し用ノズル64、水抜き用ノズル68を設け、エンドプレ
ート60側に、純水供給用ノズル62、酸素ガス取出し用ノ
ズル66を設けているが、これらのノズルの配置は、例え
ば、全てのノズルを片方のエンドプレート側に配設する
など、適宜変更可能である。

【００３０】また、図１、図２に示したように、端部絶
縁スペーサ40" の陽極側表面には、純水供給用孔部42a"
が穿設され、該純水供給用孔部42a"は、半径方向外側に
延設して形成された純水通路42b"を介して、純水供給用
孔部42" に連通されている。

【００３１】同様に、端部絶縁スペーサ40" には、陽極
側表面に酸素ガス捕集用孔部46a"が穿設され、酸素ガス
捕集用孔部46a"は、半径方向外側に延設して形成された
酸素ガス通路46b"を介して、酸素ガス取出し用孔部46"
に連通されている。

【００３２】さらに、、図１、図２に示したように、端
部の陽極電極板30" には、端部絶縁スペーサ40" の純水
供給用孔部42a"と対応する位置に形成された純水供給用
孔部32" 、ならびに酸素ガス捕集用孔部46a"と対応する
位置に形成された酸素ガス取出し用孔部36" が穿設され
ている。

【００３３】また、これと同様に反対側の端部において
は、図１及び図２に示したように、端部絶縁スペーサ4
0' の陰極側表面には、水素ガス捕集用孔部44a'が穿設
され、該水素ガス捕集用孔部44a'は、半径方向外側に延
設して形成された水素ガス通路44b'を介して、水素ガス
取り出し用孔部44' に連通されている。同様に、端部絶
縁スペーサ40' には、陰極側表面に水抜き用孔部48a'が
穿設され、水抜き用孔部48a'は、半径方向外側に延設し
て形成された水抜き通路48b'を介して、水抜き用孔部4
8' に連通されている。なお、この場合、端部絶縁スペ
ーサ40' の陰極側表面には、陽極室( 酸素発生室)A及び
陰極室（水素発生室）B を形成する、端部の陰極電極板
30' 、ガスケット70、多孔質給電体20、保護シート80、
固体電解質膜10、保護シート80、多孔質給電体20、ガス
ケット70、中間の陽極電極板30を収容するために、水電
解ユニット収容凹部41' が形成されている。

【００３４】さらに、図１及び図２に示したように、端
部の陰極電極板30' には、端部絶縁スペーサ40' の水素
ガス捕集用孔部44a'と対応する位置に形成された水素ガ
ス取り出し用孔部34' 、ならびに水抜き用孔部48a'と対
応する位置に形成された水抜き用孔部38' が穿設されて
いる。

【００３５】ところで、図１、図２及び図６に示したよ
うに、中間の絶縁スペーサ40には、陽極側表面に、純水
供給用孔部42a が穿設され、該純水供給用孔部42a は、
半径方向外側に延設して形成された純水通路42b を介し
て、純水供給用孔部42に連通されている。同様に、陽極
側表面に酸素ガス捕集用孔部46a が穿設され、酸素ガス
捕集用孔部46a は、半径方向外側に延設して形成された
酸素ガス通路46b を介して、酸素ガス取出し用孔部46に
連通されている。さらに、陰極側表面には、水素ガス捕
集用孔部44a が穿設され、該水素ガス捕集用孔部44a
は、半径方向外側に延設して形成された水素ガス通路44
b を介して、水素ガス取り出し用孔部44に連通されてい
る。同様に、陰極側表面に水抜き用孔部48a が穿設さ
れ、水抜き用孔部48a は、半径方向外側に延設して形成
された水抜き通路48b を介して、水抜き用孔部48に連通
されている。なお、この場合、絶縁スペーサ40の陰極側
表面には、陽極室( 酸素発生室)A及び陰極室（水素発生
室）B を形成する、陰極電極板31、ガスケット70、多孔
質給電体20、保護シート80、固体電解質膜10、保護シー
ト80、多孔質給電体20、ガスケット70、陽極電極板30を
収容するために、水電解ユニット収容凹部41が形成され
ている。

【００３６】そして、中間の陽極電極板30と陰極電極板
31との間に、この中間の絶縁スペーサ40が介装されてい
る。この場合、図６に示したように、絶縁スペーサ40の
中央部近傍に複数の（本実施例の場合５箇所）導通部材
用孔部43が形成されており、この導通部材用孔部43に、
図５に示したような、例えば、チタン製の導電性を有す
る円柱状の導通部材90が挿着されている。そして、図４
に示したような、中間の陽極電極板30と陰極電極板31
に、絶縁スペーサ40の導通部材用孔部43に対応する位置
に形成された取付用孔部33を介して、導通部材90の両端
に形成された陽極板締付用ねじ孔92、陰極板締付用ねじ
孔93に螺子90' を螺合することによって、絶縁スペーサ
40の両面に陽極電極板30と陰極電極板31とが、導通部材
90を介して電気的に接続、一体化されている。この場
合、導通部材90には、中央部にシール用溝91が形成さ
れ、これにシール部材94が装着されているため、これに
よって、導通部材用孔部43を介して、陽極室A で発生し
た酸素ガスと陰極室B で発生した水素ガスが混じるのが
防止されるようになっている。なお、絶縁スペーサ40、
40' 、 40" の各通路開口部には、図２に示したように、
シール性を確保するためにシール部材194 が装着されて
いる。また、本実施例では螺子90’で螺合しているが、
これに限定されるものではなく、他にもリベット止め、
溶接、ろうづけ等により接続することが可能である。

【００３７】また、前記陽極電極板30と陰極電極板31
は、図４に示したように、通路用開口部35、 37が中心に
対して点対象となる位置に設けられた構造とすれば、こ
れらが、絶縁スペーサ40の純水供給用孔部42a に対応す
る純水供給用孔部30a 、酸素ガス捕集用孔部46a に対応
する酸素ガス用孔部30b 、水素ガス捕集用孔部44a に対
応する水素ガス孔部31a 、水抜き用孔部48a に対応する
水抜き用孔部31b となって、同一部材を、絶縁スペーサ
40の両面に使用することが可能である。

【００３８】このように、絶縁スペーサ40の両面に、陽
極電極板30と陰極電極板31とを導通部材90を介して電気
的に接続、一体化されているので、高価な材料であるチ
タンの電極板を薄くすることが可能で、これにより、装
置全体の重量も低減でき、且つそのマニホールドの加工
性も良好で、しかも厚い複極式の電極板と同様に、絶縁
スペーサの表面と裏面が逆の電位とすることが可能であ
る。なお、本実施例では電極板の材質としてチタンを用
いたが、これ以外にも、金、白金、カーボン、グラファ
イト等の耐食性材料を電極板の材質として用いることが
できる。また、この実施例では厚さ２mmのチタン製電極
板を使用することによって装置全体の重量低減を図って
いるが、他の厚さで構成することも可能である。

【００３９】そして、本装置を組立るには、図２に示し
たように、両端のエンドプレート60、 60' に複数（本実
施例の場合８つ）の貫通孔95、 95' を穿設し、該貫通孔
95、95' に貫通ボルト97、 97を装着し、ナット98によっ
て締結することにより行う構造となっている。

【００４０】そして、電解の際には、純水供給用ノズル
62を介して、純水供給経路52より、絶縁スペーサ40の純
水供給用孔部42、純水通路42b 、純水供給用孔部42a 、
ならびに陽極電極板30の純水供給用孔部30a を介して、
純水が陽極室A に収容された多孔質給電体20に供給され
る。そして、この陽極室A に供給された純水が、陽極側
の固体電解質膜10において電気分解されて、2H₂O →O
₂＋4H⁺＋4e^-のような反応が起こり、酸素ガスが発生
し、発生した酸素ガスと純水は、純水供給経路52と中心
軸に対して点対象の位置に形成された陽極電極板30の酸
素ガス捕集用孔部30b を介して補集され、絶縁スペーサ
40の酸素ガス捕集用孔部46a 、酸素ガス通路46b 、酸素
ガス取出し用孔部46を介して、エンドプレート60に設け
られた酸素ガス取出し用ノズル66から、図示しない酸素
側気液分離タンクに導入され酸素ガスが水と分離される
ようになっている。

【００４１】一方、陰極側においては、固体電解質膜10
をH ⁺が通過して、陰極側の固体電解質膜10において電
子を受領して、4H⁺＋4e^-→2H₂の反応が起こり水素ガ
スが発生し、陰極電極板31の水素ガス孔部31a 、絶縁ス
ペーサ40の水素ガス捕集用孔部44a 、水素ガス通路42b
、ならびに水素ガス取り出し用孔部44、すなわち水素
ガス取出し経路54を介して、水素ガス取出し用ノズル64
から、水と水素ガスが取り出され、図示しない気液分離
装置において水素ガスが水と分離される。

【００４２】さらに、陰極電極板31の水抜き用孔部31b
、絶縁スペーサ40の水抜き用孔部48a 水抜き通路48b
、ならびに水抜き用孔部48、すなわち水抜き用ドレン
経路58を介して、陰極室B に溜まった純水が、水抜き用
ドレンノズル68から、純水が取り出されるようになって
いる。

【００４３】図７は、本発明の水素・酸素発生装置の第
２の実施例の分解斜視図で、図８は、図1 のA'−A'線に
ついての部分縦断面図で、各構成部材間を理解のために
僅かに距離をおいた状態で示してある。なお、この実施
例では、前述の第１の実施例と同じ構成部材には、100
を加えた参照番号で示している。

【００４４】この実施例では、絶縁スペーサ140 を軟質
のシリコンゴムから構成し、絶縁スペーサ140 に、前述
の第１の実施例のように水電解ユニット収容部41を設け
ていない構成である。そして、図１０に示したように、
陰極側表面に、半径方向外側に延設されて水素ガス取り
出し用孔部144 に至る水素ガス捕集用溝部144aを設け、
多孔質材料から構成した詰物部材144cを装着している。
同様にして、陰極側表面に形成された水抜き用溝部148a
に詰物部材148cを、陽極側表面に形成された酸素ガス捕
集用溝部146aに詰物部材146cを、純水供給用溝部142aに
詰物部材142cを装着した構成である。さらに、絶縁スペ
ーサ140 の各孔部の周囲に環状の膨出部141 を設けて、
装置を組み立てる際にこの膨出部が押しつぶされてより
シール性を確保するようにしたものである。なお、両端
部の端部絶縁スペーサ140',140"では、前述の第１の実
施例と同様に、陽極側又は陰極側に、それぞれ２箇所の
溝部が設けてある構成となっている。

【００４５】このような詰物部材を用いることによっ
て、表面が平坦化され、締め付け力が一定に加わり、密
封性を向上させることができる。なお、この場合、多孔
質材料の詰物部材としては、本実施例（電極板の材質が
チタンの場合）では、チタンメッシュが使用できるが、
この他に、カーボンの多孔質体やセラミックの多孔質体
も使用可能である。

【００４６】また、図９に示したように、陽極電極板13
0 と陰極電極板131 にそれぞれ、絶縁スペーサ140 より
も、その半径方向に突設した複数（本実施例の場合８箇
所）の突設部133 を形成し、この陽極電極板130 と陰極
電極板131 の対応する突設部133 、 133 の間に、第１の
実施例の導通部材90と類似の形状でステンレス鋼からな
る導通部材190 を、突設部133 に設けた取付用孔部133
a,133a を介して、導通部材190 の両端に形成された陽
極板締付用ねじ孔192 、陰極板締付用ねじ孔193に螺子1
90'を螺合することによって、絶縁スペーサ140 の両面
に陽極電極板30と陰極電極板31とが、導通部材90を介し
て電気的に接続、一体化されている（図１４参照）。こ
のように構成することによって、導通部材によって酸素
側、水素側を連絡する通路が生じることがないので、シ
ール性が良好になる効果がある。なお、前記絶縁スペー
サ140 は、軟質のシリコンゴムから構成し、陽極電極板
130、陰極電極板131 との間のシール性を確保できる構
成としてある。

【００４７】また、図７及び図８に示したように、隣接
する絶縁スペーサ140 間には、合計４箇所（両端部の絶
縁スペーサではそれぞれ２箇所）の純水供給用孔部142
、水素ガス取り出し用孔部144 、酸素ガス取り出し用
孔部146 、ならびに水抜き用孔部148 の間にそれぞれ、
シール性を確保するために、シリコンゴムからなる平ガ
スケット142'、144'、146'、148'（図１１参照）が挟着
されている。なお、図１２〜図１３は、この平ガスケッ
ト142'、144'、146'、148'の別の実施例を示しいる。図
１２に示したものは、平ガスケット142"、144"、146"、
148"の両面に、環状の膨出部142a" 、144a" 、146a" 、
148a" を設けて、装置を組み立てる際にこの膨出部が押
しつぶされてよりシール性を確保するようにしたもので
ある。また、図１３に示したものは、スペーサ142"' 、
144"' 、146"' 、148"' の孔部の周囲にシリコンゴム部
142a"'、144a"'、146a"'、148a"'を焼き付けた構成であ
り、よりシール性を確保するようにしたものである。

【００４８】また、図１５は、絶縁スペーサ140 に水素
ガス捕集用溝部144a、水抜き用溝部148a、酸素ガス捕集
用溝部146a、純水供給用溝部142aを設ける代わりに、絶
縁スペーサ140 をPVC 、 PTFE（ポリテトラフルオロエチ
レン）などの樹脂製として前述した第１の実施例と同様
な構成として、その水素ガス通路144b、水抜き通路148
b、酸素ガス通路146b、ならびに純水通路142bにそれぞ
れ、詰物部材144c、 148c、 146c、 142cを充填した構成で
ある。このように構成することによって、シール性はよ
り良好となる。なお、各部のシールは、シール部材194
（Ｏリング等）により達成されている。

【００４９】図１６は、本発明の水素・酸素発生装置の
第３の実施例を示しており、前述の第２の実施例のよう
に、陽極電極板130 と陰極電極板131 にそれぞれ設けら
れた、絶縁スペーサ140 よりもその半径方向に突設する
ように形成された複数の突設部133'に絶縁スペーサ140
側に屈曲する屈曲部133c' を設けて、対応する突設部同
士を螺子接合133dすることによって、電気的に接続、一
体化した構成である。

【００５０】このように構成することによって、前述の
第２の実施例のような導通部材190 を省略できるので、
より低コスト化、コンパクト化が図れるものである。

【００５１】図１７は、本発明の水素・酸素発生装置の
第４の実施例を示している。前述の第２の実施例と相違
するところは、陽極電極板130 と陰極電極板131 にそれ
ぞれ、絶縁スペーサ140 よりも、その半径方向に突設し
た複数の突設部133 を形成する代わりに、各電極板の全
体の寸法を絶縁スペーサ140 よりも大きくして、取付用
孔部133a',133a' を介して、導通部材190 の両端に形成
された陽極板締付用ねじ孔192 、陰極板締付用ねじ孔19
3 に螺子190'を螺合することによって、絶縁スペーサ14
0 の両面に陽極電極板130 と陰極電極板131 とが、導通
部材190 を介して電気的に接続、一体化するようにした
ものである。このように構成することによって、第２の
実施例のように突設部133 を設ける必要がないので、よ
り電極板の加工が容易となる。

【００５２】

【発明の効果】本発明の水素・酸素発生装置によれば、
下記に示したような顕著で特有な作用効果を奏する極め
て優れた発明である。

【００５３】（１）樹脂もしくはゴム等の材料から構成
される絶縁スペーサの両面に、陽極電極板と陰極電極板
とが導通部材を介して電気的に接続、一体化されている
ので、高価な材料であるチタンの電極板を薄くすること
が可能で、装置全体の重量も低減でき、且つそのマニホ
ールドの加工性も良好で、しかも厚い複極式の電極板と
同様に、絶縁スペーサの表面と裏面が逆の電位とするこ
とが可能である。

【００５４】（２）樹脂もしくはゴム等の材料からなる
絶縁スペーサに、酸素ガス取り出し用の通路、水素ガス
取り出し用通路等の通路を形成するので、従来のように
チタンなどの金属からなる電極板に当該通路を形成する
場合に比較して、よりその製作が容易である。

【００５５】（３）陽極電極板と陰極電極板の、絶縁ス
ペーサよりも、その半径方向に突設した突設部位にて、
導通部材にて、電気的に接続、一体化したものでは、シ
ール性が向上する効果がある。

【００５６】（４）陽極電極板と陰極電極板の、絶縁ス
ペーサよりも、その半径方向に突設した突設部位を屈曲
させて、対応する突設部位にて接合して、電気的に接
続、一体化したものでは、導通部材190 を省略できるの
で、より低コスト化、コンパクト化が図れるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の水素・酸素発生装置の一実施
例の分解斜視図である。

【図２】図２は、図1 のA −A 線についての部分縦断面
図で、各構成部材間を理解のために僅かに距離をおいた
状態で示してある。

【図３】図3(a)は、一端のエンドプレートの正面図で、
図3(b)はそのB-B 線についての断面図である。

【図４】図4(a)は、中間の電極板の正面図で、図4(b)は
そのC-C 線についての断面図である。

【図５】図5(a)は、導通部材の断面図で、図5(b)はその
端面図である。

【図６】図6(a)は、中間の絶縁スペーサの正面図で、図
6(b)はそのD-D 線についての断面図である。

【図７】図７は、本発明の水素・酸素発生装置の第２の
実施例の分解斜視図である。

【図８】図８は、図1 のA'−A'線についての部分縦断面
図で、各構成部材間を理解のために僅かに距離をおいた
状態で示してある。

【図９】図9(a)は、中間の電極板の正面図で、図9(b)は
そのC'-C' 線についての断面図である。

【図１０】図10(a) は、中間の絶縁スペーサの正面図
で、図10(b) はそのD'-D' 線についての断面図である。

【図１１】図11(a) は、平ガスケットの断面図、図11
(b) は、その端面図である。

【図１２】図12(a) は、平ガスケットの別の実施例の断
面図、図12(b) は、その端面図である。

【図１３】図13(a) は、平ガスケットのさらに別の実施
例の断面図、図13(b) は、その端面図である。

【図１４】図14は、中間の陽極電極板と陰極電極板と絶
縁スペーサとの接続状態を示す部分斜視図である。

【図１５】図15は、中間の絶縁スペーサの別の実施例を
示す部分断面図である。

【図１６】図16は、中間の陽極電極板と陰極電極板と絶
縁スペーサとの接続状態の別の実施例を示す部分斜視図
である。

【図１７】図17は、中間の陽極電極板と陰極電極板と絶
縁スペーサとの接続状態のさらに別の実施例を示す部分
斜視図である。

【図１８】図18は、従来の複極式フィルタープレス型の
水素・酸素発生装置の概略を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…水素・酸素発生装置 10…固体電解質膜 20…多孔質給電体 30、 30" …陽極電極板 31,30'…陰極電極板 30'a〜30'd、 30”a 〜30”d …給電棒 32" …純水供給用孔部 33…取付用孔部 34' …水素ガス取り出し用孔部 35,37 …通路用開口部 36" …酸素ガス取出し用孔部 38' …水抜き用孔部 40…絶縁スペーサ 40',40" …端部絶縁スペーサ 41、 41' …水電解ユニット収容凹部 42、 42a,42",42a'…純水供給用孔部 42b,42b'…純水通路 43…導通部材用孔部 44、 44' …水素ガス取出し用孔部 44a,44a'…水素ガス捕集用孔部 44b,44b'…水素ガス通路 46,46"…酸素ガス取出し用孔部 46a,46a"…酸素ガス捕集用孔部 46b,46b"…酸素ガス通路 48、 48' …水抜き用孔部 48a,48a'…水抜き用孔部 48b,48b'…水抜き通路 50…固体電解質膜ユニット 52…純水供給経路 54…水素ガス取出し経路 56…酸素ガス取出し経路 58…水抜き用ドレン経路 60,60'…エンドプレート 62…純水供給用ノズル 64…水素ガス取出し用ノズル 66…酸素ガス取出し用ノズル 68…水抜き用ノズル 70…ガスケット 80…保護シート 90…導通部材 133,133'…突設部 133a…取付用孔部 133c' …屈曲部 140 …絶縁スペーサ 142'、 144'、 146'、 148'、 142"、 144"、 146"、 148"…平
ガスケット 142a" 、144a" 、146a" 、148a" …膨出部 142a…純水供給用溝部 142c,144c,146c,148c …詰物部材 144a…水素ガス捕集用溝部 146a…酸素ガス捕集用溝部 148a…水抜き用溝部 190 …導通部材Ａ…陽極室( 酸素発生室) Ｂ…陰極室（水素発生室）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長尾衛大阪府大阪市東淀川区井高野２丁目７番18 −102号 (72)発明者小林宏子兵庫県神戸市長田区名倉町５丁目８番11号 (72)発明者原田宙幸東京都練馬区西大泉２−25−43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質膜と、その両面に添設した多
孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に配設した陽極又
は陰極の作用を行う陽極電極板及び陰極電極板とから構
成される複数個の固体電解質膜ユニットを積層した構造
の複極式の水素・酸素発生装置において、前記陽極電極板及び陰極電極板との間に絶縁スペーサを
介装し、絶縁スペーサの両側の陽極電極板及び陰極電極
板とを導通部材を介して電気的に接続、一体化したこと
を特徴とする水素・酸素発生装置。
【請求項２】前記陽極電極板及び陰極電極板とを、絶
縁スペーサに穿設された貫通孔に挿着された導通部材を
介して電気的に接続、一体化したことを特徴とする請求
項１に記載の水素・酸素発生装置。
【請求項３】前記陽極電極板及び陰極電極板をそれぞ
れ、絶縁スペーサよりもその半径方向に大きな寸法と
し、その絶縁スペーサよりも突設した周縁部において、
陽極電極板及び陰極電極板とを複数の導通部材を介して
電気的に接続、一体化したことを特徴とする請求項１に
記載の水素・酸素発生装置。
【請求項４】前記陽極電極板及び陰極電極板にそれぞ
れ、絶縁スペーサよりもその半径方向に複数の突設部を
形成して、前記突設部において、陽極電極板及び陰極電
極板とを複数の導通部材を介して電気的に接続、一体化
したことを特徴とする請求項１に記載の水素・酸素発生
装置。
【請求項５】前記陽極電極板及び陰極電極板とを、絶
縁スペーサよりもその半径方向に複数の突設部を形成し
て、陽極電極板及び陰極電極板とを、対応する突設部を
接合することによって、電気的に接続、一体化したこと
を特徴とする請求項１に記載の水素・酸素発生装置。
【請求項６】前記固体電解質膜が、固体高分子電解質
膜であることを特徴とする請求項１に記載の水素・酸素
発生装置。
【請求項７】固体電解質膜と、その両面に添設した多
孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に配設した陽極又
は陰極の作用を行う陽極電極板及び陰極電極板とから構
成される複数個の固体電解質膜ユニットを積層した構造
の複極式の水素・酸素発生装置において、両端部のエンドプレートと両端部の陽極電極板又は陰極
電極板との間に端部絶縁スペーサを介装し、端部絶縁ス
ペーサに酸素ガス取り出し経路、水素ガス取り出し経路
のうち少なくとも一方を設けるとともに、陽極電極板側
の端部絶縁スペーサに純水供給経路、陰極電極板側の端
部絶縁スペーサに水抜きドレン経路をそれぞれ設けたこ
とを特徴とする水素・酸素発生装置。