JPH1025586A - ガス反応用セル - Google Patents
ガス反応用セルInfo
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- JPH1025586A JPH1025586A JP8183023A JP18302396A JPH1025586A JP H1025586 A JPH1025586 A JP H1025586A JP 8183023 A JP8183023 A JP 8183023A JP 18302396 A JP18302396 A JP 18302396A JP H1025586 A JPH1025586 A JP H1025586A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解セルにおいて、そのガスケットのシール
性能を向上すること。 【解決手段】 正負の両電極板９のあいだに固体電解質
膜５によって仕切られた酸素ガス発生室と水素ガス発生
室とを有するセル部材３が、両端の端板２間で締付ボル
トによって挟持されており、電極板９とガスケット８と
保護シート６と固体電解質膜５とがその外周に、セル軸
方向に連通される流体流通用のマニホールド１１、１
２、１３が形成される凸片部１４を有しており、組み立
て状態において前記凸片部１４が外周面の突条１５を形
成するように構成されている。
性能を向上すること。 【解決手段】 正負の両電極板９のあいだに固体電解質
膜５によって仕切られた酸素ガス発生室と水素ガス発生
室とを有するセル部材３が、両端の端板２間で締付ボル
トによって挟持されており、電極板９とガスケット８と
保護シート６と固体電解質膜５とがその外周に、セル軸
方向に連通される流体流通用のマニホールド１１、１
２、１３が形成される凸片部１４を有しており、組み立
て状態において前記凸片部１４が外周面の突条１５を形
成するように構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス反応用セルに関
する。さらに詳しくは、高純度の水素ガスおよび酸素ガ
スを得るためにおよびオゾンガスを得るために水を電気
分解したり、電力を得るために水素ガスと酸素ガスとを
反応させたりするためのガス反応用セルであって、ガス
反応用セル自身の内外およびガス反応用セルに形成され
たマニホールドの内外それぞれのシール性能が向上した
ガス反応用セルに関する。
する。さらに詳しくは、高純度の水素ガスおよび酸素ガ
スを得るためにおよびオゾンガスを得るために水を電気
分解したり、電力を得るために水素ガスと酸素ガスとを
反応させたりするためのガス反応用セルであって、ガス
反応用セル自身の内外およびガス反応用セルに形成され
たマニホールドの内外それぞれのシール性能が向上した
ガス反応用セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５および図６には、水素酸素発生装置
の主要構成機器である電解セル（ガス反応用セルの一
種）６０が示されており、この電解セル６０は通常円柱
形を呈している。なお、長方形断面のものや正方形断面
のものもある。そして、正負両電極板のあいだに電解質
膜によって仕切られた酸素ガス発生室と水素ガス発生室
とを有し、これらガス発生室の周囲をガスケット等の部
材によって囲まれたものである。図５は組み立て後を示
し、図６は組み立て前を示す。図中、６１は電極板であ
り、６２は固体電解質膜である。６３は多孔質給電体で
あり、６４はガスケット、６５は保護シートである。そ
して、６６は水素ガス取り出し用のマニホールド、６６
ａは水素ガス取り出し経路、６７は酸素ガス取り出し用
のマニホールド、６７ａは酸素ガス取り出し経路、６８
は純水供給用のマニホールド（図６参照）であり、６８
ａは純水供給経路である（図６参照）。６９ａおよび６
９ｂは端板である。
の主要構成機器である電解セル（ガス反応用セルの一
種）６０が示されており、この電解セル６０は通常円柱
形を呈している。なお、長方形断面のものや正方形断面
のものもある。そして、正負両電極板のあいだに電解質
膜によって仕切られた酸素ガス発生室と水素ガス発生室
とを有し、これらガス発生室の周囲をガスケット等の部
材によって囲まれたものである。図５は組み立て後を示
し、図６は組み立て前を示す。図中、６１は電極板であ
り、６２は固体電解質膜である。６３は多孔質給電体で
あり、６４はガスケット、６５は保護シートである。そ
して、６６は水素ガス取り出し用のマニホールド、６６
ａは水素ガス取り出し経路、６７は酸素ガス取り出し用
のマニホールド、６７ａは酸素ガス取り出し経路、６８
は純水供給用のマニホールド（図６参照）であり、６８
ａは純水供給経路である（図６参照）。６９ａおよび６
９ｂは端板である。
【０００３】図５に示すようにボルト７０によって叙上
の各部品類を両端板６９ａ、６９ｂで挟持するように締
結して電解セル６０が組み立てられる。なお、多孔質給
電体６３の部分が酸素ガス発生室および水素ガス発生室
となる。
の各部品類を両端板６９ａ、６９ｂで挟持するように締
結して電解セル６０が組み立てられる。なお、多孔質給
電体６３の部分が酸素ガス発生室および水素ガス発生室
となる。
【０００４】電解セル６０では、供給された純水が電気
分解され、酸素ガス発生室では酸素ガスＯ2 が発生し、
水素ガス発生室では水素ガスＨ2 が発生している。発生
した酸素ガスＯ2 は酸素ガス取り出し経路６７ａから酸
素ガス取り出し用のマニホールド６７を通して取り出さ
れ、その後、除湿されて収集される。一方、発生した水
素ガスＨ2 は水素ガス取り出し経路６６ａから水素ガス
取り出し用のマニホールド６６を通して取り出され、そ
の後、除湿されて収集される。
分解され、酸素ガス発生室では酸素ガスＯ2 が発生し、
水素ガス発生室では水素ガスＨ2 が発生している。発生
した酸素ガスＯ2 は酸素ガス取り出し経路６７ａから酸
素ガス取り出し用のマニホールド６７を通して取り出さ
れ、その後、除湿されて収集される。一方、発生した水
素ガスＨ2 は水素ガス取り出し経路６６ａから水素ガス
取り出し用のマニホールド６６を通して取り出され、そ
の後、除湿されて収集される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】叙上のごとく構成され
た電解セル６０では、前記ガスケット６４としてシリコ
ン樹脂やフッ素樹脂を主成分とする柔軟な材料が用いら
れる。これは、気密性に優れ且つ耐水性や絶縁性にも優
れているからである。
た電解セル６０では、前記ガスケット６４としてシリコ
ン樹脂やフッ素樹脂を主成分とする柔軟な材料が用いら
れる。これは、気密性に優れ且つ耐水性や絶縁性にも優
れているからである。
【０００６】そして、ガスケット６４は円輪状を呈して
おり、ボルト７０締結によってほぼ均一なシール面圧が
発生するが、図６に示すように各マニホールド６６、６
７、６８内周縁とガスケット６４外縁とのあいだの距離
Ｗ１と、他の部分におけるガスケット６４内周縁と外周
縁との距離Ｗ２とはかなり寸法が異なり、シール性能に
ばらつきが生じる。さらに、シールに必要な面圧を生じ
させるためには、ボルト締付トルクは幅の広い部分Ｗ２
に応じた大きな値とする必要がある。
おり、ボルト７０締結によってほぼ均一なシール面圧が
発生するが、図６に示すように各マニホールド６６、６
７、６８内周縁とガスケット６４外縁とのあいだの距離
Ｗ１と、他の部分におけるガスケット６４内周縁と外周
縁との距離Ｗ２とはかなり寸法が異なり、シール性能に
ばらつきが生じる。さらに、シールに必要な面圧を生じ
させるためには、ボルト締付トルクは幅の広い部分Ｗ２
に応じた大きな値とする必要がある。
【０００７】その結果、ガスケット６４における各マニ
ホールド６６、６７、６８の外方の前記狭い幅の部分Ｗ
１については変形するおそれがある。
ホールド６６、６７、６８の外方の前記狭い幅の部分Ｗ
１については変形するおそれがある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明はかかる問題を
解決するためになされたものであり、ガスケット幅を均
一にしたものである。すなわち、ガスケットのマニホー
ルド外周部分の幅と、その他の部分の幅をほぼ同一にす
るために、ガスケットにおけるマニホールド形成部を凸
片として残し、その他の部分の外周側を切除してガスケ
ット幅を狭くしたものである。それに応じて、ガスケッ
ト以外の必要セル部材についても同一形状とした。ま
た、加工が容易ではない電極板は必要に応じて上記切除
を行わないままとする。
解決するためになされたものであり、ガスケット幅を均
一にしたものである。すなわち、ガスケットのマニホー
ルド外周部分の幅と、その他の部分の幅をほぼ同一にす
るために、ガスケットにおけるマニホールド形成部を凸
片として残し、その他の部分の外周側を切除してガスケ
ット幅を狭くしたものである。それに応じて、ガスケッ
ト以外の必要セル部材についても同一形状とした。ま
た、加工が容易ではない電極板は必要に応じて上記切除
を行わないままとする。
【０００９】その結果、ボルト締結によるガスケットの
面圧およびシール幅がともに均一となり、ボルトの過大
締付を防止して良好なシール性能を得ることができる。
面圧およびシール幅がともに均一となり、ボルトの過大
締付を防止して良好なシール性能を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のガス反応用セルは、正負
の両電極板のあいだに電解質膜によって仕切られた陽極
室と陰極室とを有するガス反応用セルであって、セル部
材の外周近傍にセル軸方向に連通される流体流通用のマ
ニホールドが穿孔されており、該マニホールドの外周を
覆うようにマニホールドの長手方向に沿って突条が形成
されてなることを特徴としている。
の両電極板のあいだに電解質膜によって仕切られた陽極
室と陰極室とを有するガス反応用セルであって、セル部
材の外周近傍にセル軸方向に連通される流体流通用のマ
ニホールドが穿孔されており、該マニホールドの外周を
覆うようにマニホールドの長手方向に沿って突条が形成
されてなることを特徴としている。
【００１１】したがって、電極板も含めて端板間の全て
の部材についてその外形が同一になることにより、外面
に狭い隙間が生じないので、たとえば高圧型水素酸素発
生装置のようにガス反応用セルを純水に水没させる場合
でも、隙間に純水が澱んで純水中の溶解物濃度が上昇す
ることによるガス純度の低下、漏電という心配がない。
また、セル部材の外周部を部分的に切除したことになる
のでガス反応用セルの全体が軽量且つコンパクトにな
る。
の部材についてその外形が同一になることにより、外面
に狭い隙間が生じないので、たとえば高圧型水素酸素発
生装置のようにガス反応用セルを純水に水没させる場合
でも、隙間に純水が澱んで純水中の溶解物濃度が上昇す
ることによるガス純度の低下、漏電という心配がない。
また、セル部材の外周部を部分的に切除したことになる
のでガス反応用セルの全体が軽量且つコンパクトにな
る。
【００１２】また、本発明のガス反応用セルは、正負の
両電極板のあいだに電解質膜によって仕切られた陽極室
および陰極室と、該陽極室および陰極室をそれぞれ外部
から隔離するための実質的に円輪状を呈するガスケット
とを有するガス反応用セルであって、セル部材の外周近
傍にセル軸方向に連通される流体流通用のマニホールド
が穿孔されており、少なくとも前記電解質膜およびガス
ケットに前記マニホールド用の孔の外周を覆う凸片状部
を残して外周近傍が切除された形状に形成されてなるこ
とを特徴としている。
両電極板のあいだに電解質膜によって仕切られた陽極室
および陰極室と、該陽極室および陰極室をそれぞれ外部
から隔離するための実質的に円輪状を呈するガスケット
とを有するガス反応用セルであって、セル部材の外周近
傍にセル軸方向に連通される流体流通用のマニホールド
が穿孔されており、少なくとも前記電解質膜およびガス
ケットに前記マニホールド用の孔の外周を覆う凸片状部
を残して外周近傍が切除された形状に形成されてなるこ
とを特徴としている。
【００１３】かかる構成によって、本発明のガス反応用
セルは、ガスケットの幅をほぼ均一に狭くすることがで
きたので、ガスケットの良好なシール性能をうることが
できる。
セルは、ガスケットの幅をほぼ均一に狭くすることがで
きたので、ガスケットの良好なシール性能をうることが
できる。
【００１４】このガス反応用セルにおいて、前記電解質
膜と前記ガスケットとのあいだに介装された、電解質膜
を保護するための実質的に円輪状を呈する保護シートを
さらに備え、該保護シートまたは電極板をも前記マニホ
ールド用の孔の外周を覆う凸片状部を残して外周近傍が
切除された形状に形成するのも、やはり、シール性能の
向上が図れ、さらにガス反応用セルの全体が軽量且つコ
ンパクトにされうる。
膜と前記ガスケットとのあいだに介装された、電解質膜
を保護するための実質的に円輪状を呈する保護シートを
さらに備え、該保護シートまたは電極板をも前記マニホ
ールド用の孔の外周を覆う凸片状部を残して外周近傍が
切除された形状に形成するのも、やはり、シール性能の
向上が図れ、さらにガス反応用セルの全体が軽量且つコ
ンパクトにされうる。
【００１５】加えて、前記電極板および保護シートとも
に前記マニホールド用の孔の外周を覆う凸片状部を残し
て外周近傍が切除された形状に形成されたものにあって
も同様の効果を奏しうる。また、ガスケットに対応し
て、保護シートや電解質膜等もその幅がほぼ均一に狭く
なるので、熱膨張やそれに伴う熱応力、含水率の不均一
による伸縮等に起因する種々の事項に対しても合理的に
対応することとなり、好ましいものである。
に前記マニホールド用の孔の外周を覆う凸片状部を残し
て外周近傍が切除された形状に形成されたものにあって
も同様の効果を奏しうる。また、ガスケットに対応し
て、保護シートや電解質膜等もその幅がほぼ均一に狭く
なるので、熱膨張やそれに伴う熱応力、含水率の不均一
による伸縮等に起因する種々の事項に対しても合理的に
対応することとなり、好ましいものである。
【００１６】叙上のガス反応用セルにおいて、前記セル
部材の両端に配設されてセル部材を挟持するための一対
の端板が、前記セル部材のマニホールド形成部の最外端
を包絡する形状またはそれより外方に拡大した形状にさ
れており、該両端板同士がセル部材の軸方向に配設され
る複数本のボルトによって前記セル部材を挟圧するよう
に構成されており、前記複数本のボルトがマニホールド
形成部同士のあいだに、セル部材の周方向に沿って整列
されたものにあっては、加工性の向上、組立工数の低減
およびシール性の確保という点で好ましい。
部材の両端に配設されてセル部材を挟持するための一対
の端板が、前記セル部材のマニホールド形成部の最外端
を包絡する形状またはそれより外方に拡大した形状にさ
れており、該両端板同士がセル部材の軸方向に配設され
る複数本のボルトによって前記セル部材を挟圧するよう
に構成されており、前記複数本のボルトがマニホールド
形成部同士のあいだに、セル部材の周方向に沿って整列
されたものにあっては、加工性の向上、組立工数の低減
およびシール性の確保という点で好ましい。
【００１７】なお、特許請求の範囲でいう「流体流通用
マニホールド」とは、たとえば水素酸素発生装置にあっ
ては、発生した水素ガスや酸素ガスの取り出し用マニホ
ールドの他、純水供給用マニホールド、また、オゾンガ
ス発生装置にあってはオゾンガスや水素ガスの取り出し
用マニホールドの他、純水供給用マニホールド、さらに
は、燃料電池にあっては、水素ガスや酸素ガスの供給用
マニホールドや水の排出用しマニホールド、また、必要
に応じて形成される水抜き用のマニホールド等を含むも
のである。
マニホールド」とは、たとえば水素酸素発生装置にあっ
ては、発生した水素ガスや酸素ガスの取り出し用マニホ
ールドの他、純水供給用マニホールド、また、オゾンガ
ス発生装置にあってはオゾンガスや水素ガスの取り出し
用マニホールドの他、純水供給用マニホールド、さらに
は、燃料電池にあっては、水素ガスや酸素ガスの供給用
マニホールドや水の排出用しマニホールド、また、必要
に応じて形成される水抜き用のマニホールド等を含むも
のである。
【００１８】また、ガス反応とは、上述のように、ガス
同士を反応させて水等の他の物質に変化させる反応も、
逆に水等を電気分解してガスを得る反応も含む意味に用
いている。
同士を反応させて水等の他の物質に変化させる反応も、
逆に水等を電気分解してガスを得る反応も含む意味に用
いている。
【００１９】
【実施例】つぎに、添付図面に示された実施例を参照し
つつ本発明のガス反応用セルを説明する。
つつ本発明のガス反応用セルを説明する。
【００２０】図１は本発明のガス反応用セルの一実施例
を示す斜視図、図２は図１のガス反応用セルの組立前斜
視図、図３は本発明のガス反応用セルの他の実施例を示
す組立前斜視図、図４は図３のガス反応用セルのＩＶ−
ＩＶ線断面図である。
を示す斜視図、図２は図１のガス反応用セルの組立前斜
視図、図３は本発明のガス反応用セルの他の実施例を示
す組立前斜視図、図４は図３のガス反応用セルのＩＶ−
ＩＶ線断面図である。
【００２１】図１および図２に示すのは水素酸素発生装
置に用いられる、純水の電気分解用のガス反応用セル
（以下、電解セルという）１であって、一対の端板２間
にセル部材３が配設され、締付ボルト４（図２では省略
している）によって圧縮固定されている。
置に用いられる、純水の電気分解用のガス反応用セル
（以下、電解セルという）１であって、一対の端板２間
にセル部材３が配設され、締付ボルト４（図２では省略
している）によって圧縮固定されている。
【００２２】前記セル部材３は、酸素ガス発生室（特許
請求の範囲でいう陽極室）と水素ガス発生室（特許請求
の範囲でいう陰極室）とを仕切る固体電解質膜５、その
両側に配設される保護シート６と、両保護シート６の外
側それぞれに配設される多孔質給電体７と、両多孔質給
電体７の外側それぞれに配設されるガスケット８と、両
ガスケット８の外側それぞれに配設される電極板９とか
ら構成されたユニットが複数段に積層されたものであ
る。図２は一ユニットのみを示している。電極板９は隣
接ユニットと共用されている。
請求の範囲でいう陽極室）と水素ガス発生室（特許請求
の範囲でいう陰極室）とを仕切る固体電解質膜５、その
両側に配設される保護シート６と、両保護シート６の外
側それぞれに配設される多孔質給電体７と、両多孔質給
電体７の外側それぞれに配設されるガスケット８と、両
ガスケット８の外側それぞれに配設される電極板９とか
ら構成されたユニットが複数段に積層されたものであ
る。図２は一ユニットのみを示している。電極板９は隣
接ユニットと共用されている。
【００２３】各多孔質給電体７はそれぞれ酸素ガス発生
室と水素ガス発生室とを構成するものである。保護シー
ト６は固体電解質膜５を保護するためにこれを挟持する
ものである。
室と水素ガス発生室とを構成するものである。保護シー
ト６は固体電解質膜５を保護するためにこれを挟持する
ものである。
【００２４】図２中、１１は酸素ガス取り出し用のマニ
ホールド、１１ａは酸素ガス取り出し経路、１２は水素
ガス取り出し用のマニホールド、１３は純水供給用のマ
ニホールド、１３ａは純水供給経路である。本図では水
素ガス取り出し経路は表されていないが、酸素ガス取り
出し経路１１ａと同様の構成で、図示の電極板９の裏側
に形成されている。
ホールド、１１ａは酸素ガス取り出し経路、１２は水素
ガス取り出し用のマニホールド、１３は純水供給用のマ
ニホールド、１３ａは純水供給経路である。本図では水
素ガス取り出し経路は表されていないが、酸素ガス取り
出し経路１１ａと同様の構成で、図示の電極板９の裏側
に形成されている。
【００２５】図２に示すように、各セル部材３の外周部
には各マニホールド１１、１２、１３が形成された凸片
部１４が外方へ突設されている。換言すれば、各セル部
材３における隣接するマニホールド間の外周部は、幅を
狭くするために切除されている。この切除部を図１およ
び図２において符号Ｓで示す。なお、前記多孔質給電体
７は各ガス発生室構成するものであるため、セル部材３
の外形を構成しないので、前記切除部Ｓは形成しない。
には各マニホールド１１、１２、１３が形成された凸片
部１４が外方へ突設されている。換言すれば、各セル部
材３における隣接するマニホールド間の外周部は、幅を
狭くするために切除されている。この切除部を図１およ
び図２において符号Ｓで示す。なお、前記多孔質給電体
７は各ガス発生室構成するものであるため、セル部材３
の外形を構成しないので、前記切除部Ｓは形成しない。
【００２６】その結果前記凸片部１４は、図１に示すよ
うに電解セル１の外周面にマニホールド形成部がセル軸
方向に延設された突条１５として表れる。各ガス用のマ
ニホールド１１、１２は電解セル１の外部へ発生ガスを
取り出すための取り出し管１６に連通している。１７で
示す管は純水供給管であり、純水供給用のマニホールド
１３に連通している。もう一本の管１８は装置を分解す
るときに電解セル１中の水を抜くための水抜き管であ
る。
うに電解セル１の外周面にマニホールド形成部がセル軸
方向に延設された突条１５として表れる。各ガス用のマ
ニホールド１１、１２は電解セル１の外部へ発生ガスを
取り出すための取り出し管１６に連通している。１７で
示す管は純水供給管であり、純水供給用のマニホールド
１３に連通している。もう一本の管１８は装置を分解す
るときに電解セル１中の水を抜くための水抜き管であ
る。
【００２７】図２に示す実施例では、マニホールドの断
面が円形を呈し、それに対応して突条１５の断面がほぼ
半円形を呈しているが、とくにこの形状に限定されるこ
とはなく、たとえば、多角形状断面や楕円形状断面のマ
ニホールドであってもよく、突条の断面もそれに応じて
相似形のもの（半分ではあるが）としてもよい。
面が円形を呈し、それに対応して突条１５の断面がほぼ
半円形を呈しているが、とくにこの形状に限定されるこ
とはなく、たとえば、多角形状断面や楕円形状断面のマ
ニホールドであってもよく、突条の断面もそれに応じて
相似形のもの（半分ではあるが）としてもよい。
【００２８】叙上のごとく形成された電解セル１は、そ
の円輪状を呈するガスケット８が狭くほぼ均一な幅とな
るのでシール性が向上する。すなわち、図２において、
各マニホールド１１、１２、１３内周縁とガスケット８
外縁とのあいだの距離Ｗ１と、他の部分におけるガスケ
ット８内周縁と外周縁との距離Ｗ２とはほぼ同一の寸法
となる。
の円輪状を呈するガスケット８が狭くほぼ均一な幅とな
るのでシール性が向上する。すなわち、図２において、
各マニホールド１１、１２、１３内周縁とガスケット８
外縁とのあいだの距離Ｗ１と、他の部分におけるガスケ
ット８内周縁と外周縁との距離Ｗ２とはほぼ同一の寸法
となる。
【００２９】また、図１に示すように、締付ボルト４を
隣接突条１５間に配設するため、その配設円周の直径が
小さくなり、電解セル１全体が軽量且つコンパクトなも
のとなる。
隣接突条１５間に配設するため、その配設円周の直径が
小さくなり、電解セル１全体が軽量且つコンパクトなも
のとなる。
【００３０】図３および図４には電極板２９を円形のま
まとした電解セル２１が示されている。すなわち、固体
電解質膜５、ガスケット８および保護シート６は前記切
除部Ｓが形成されている。なお、図４に示すのは、セル
部材３の一ユニットだけであり、電解セル２１のちょう
ど外周切除部Ｓを通る直径線で切断した断面図であるた
め、各マニホールド１１、１２、１３および経路１１
ａ、１３ａは表れていない。図示の孔２２は締結ボルト
用のボルト孔である。
まとした電解セル２１が示されている。すなわち、固体
電解質膜５、ガスケット８および保護シート６は前記切
除部Ｓが形成されている。なお、図４に示すのは、セル
部材３の一ユニットだけであり、電解セル２１のちょう
ど外周切除部Ｓを通る直径線で切断した断面図であるた
め、各マニホールド１１、１２、１３および経路１１
ａ、１３ａは表れていない。図示の孔２２は締結ボルト
用のボルト孔である。
【００３１】これは、一般に電極板はチタン板から形成
されており、厚肉のチタン板の場合は表裏面の平滑性を
維持しつつ凸片を残した形状に加工するのが困難な場合
があるために円形のまま用いるものである。したがっ
て、電極板２９には締付ボルト用孔が穿孔されており、
電解セルの直径は図１〜２の電解セル１の直径と変わら
ない。つまり、電極板２９の形状の相違を除いては図１
および図２の電解セル１と共通する。
されており、厚肉のチタン板の場合は表裏面の平滑性を
維持しつつ凸片を残した形状に加工するのが困難な場合
があるために円形のまま用いるものである。したがっ
て、電極板２９には締付ボルト用孔が穿孔されており、
電解セルの直径は図１〜２の電解セル１の直径と変わら
ない。つまり、電極板２９の形状の相違を除いては図１
および図２の電解セル１と共通する。
【００３２】この電解セル２１も、ガスケット８の幅が
狭くほぼ均一であるためにシール性が向上する点という
効果は前記電解セル１と共通し、また軽量化もされう
る。
狭くほぼ均一であるためにシール性が向上する点という
効果は前記電解セル１と共通し、また軽量化もされう
る。
【００３３】しかし、高圧型水素酸素発生装置のよう
に、電解セルが純水中に没する装置に用いる場合には図
１〜２に示す電解セル１が望ましい。
に、電解セルが純水中に没する装置に用いる場合には図
１〜２に示す電解セル１が望ましい。
【００３４】なぜなら、図３の電解セル２１は、円形の
隣接電極板２９間に凸片部付きの部材が挟持されている
ため、電解セル２１の外周面に前記切除部Ｓが狭い隙間
となって表れる（図４参照）。したがって、この隙間に
入った純水はそこに澱んで移動しないことも起こりう
る。その場合、純水に僅かに溶出した電解セルの部品材
質（以下、溶質という）もそこに留まってそこの純水に
若干の導電性を生ぜしめる可能性があるからである。図
１〜２の電解セル１では純水の澱む隙間がなく、たとえ
電解セルの部品材質が溶出したとしても、純水の循環に
よって拡散されて溶質濃度は無視しうる程度となり、純
水に導電性が生じるおそれがない。
隣接電極板２９間に凸片部付きの部材が挟持されている
ため、電解セル２１の外周面に前記切除部Ｓが狭い隙間
となって表れる（図４参照）。したがって、この隙間に
入った純水はそこに澱んで移動しないことも起こりう
る。その場合、純水に僅かに溶出した電解セルの部品材
質（以下、溶質という）もそこに留まってそこの純水に
若干の導電性を生ぜしめる可能性があるからである。図
１〜２の電解セル１では純水の澱む隙間がなく、たとえ
電解セルの部品材質が溶出したとしても、純水の循環に
よって拡散されて溶質濃度は無視しうる程度となり、純
水に導電性が生じるおそれがない。
【００３５】もちろん、図３の電解セル２１も、水没さ
せない低圧型水素酸素発生装置に使用する場合には、前
述のとおりシール性の向上という図１〜２の電解セル１
と同じ作用効果を奏しうる。
せない低圧型水素酸素発生装置に使用する場合には、前
述のとおりシール性の向上という図１〜２の電解セル１
と同じ作用効果を奏しうる。
【００３６】さらに、図示してはいないが、シール性の
向上を図るためにはガスケット８と固体電解質膜５のみ
について前記切除部Ｓを形成し、他の部材については図
３に示す電極板２９と同様な形状としてもよい。また
は、ガスケット８と固体電解質膜５と電極板９のみにつ
いて前記切除部Ｓを形成したものでもよい。
向上を図るためにはガスケット８と固体電解質膜５のみ
について前記切除部Ｓを形成し、他の部材については図
３に示す電極板２９と同様な形状としてもよい。また
は、ガスケット８と固体電解質膜５と電極板９のみにつ
いて前記切除部Ｓを形成したものでもよい。
【００３７】なお、本実施例の電解セルにおける電極板
は単一枚の板材を例示したが、本発明ではとくに単一板
材に限定されることはなく、たとえば、電極板の製造容
易性、製造コストの低廉化および軽量コンパクト化等を
目的として三枚の板材から形成される電極板（本出願人
によって既に特願平８−７１７６２号において提案して
いる）を有するセルにも適用可能であり、さらには二枚
の板材や四枚以上の板材から形成される電極板を有する
セルにも適用可能である。
は単一枚の板材を例示したが、本発明ではとくに単一板
材に限定されることはなく、たとえば、電極板の製造容
易性、製造コストの低廉化および軽量コンパクト化等を
目的として三枚の板材から形成される電極板（本出願人
によって既に特願平８−７１７６２号において提案して
いる）を有するセルにも適用可能であり、さらには二枚
の板材や四枚以上の板材から形成される電極板を有する
セルにも適用可能である。
【００３８】つぎに、前記固体電解質膜としては固体高
分子電解質を膜状に形成したものの両面に貴金属、とく
に白金族金属からなる多孔質層を化学的に無電解メッキ
によって形成した固体高分子電解質膜を使用するのが好
ましい。前記固体高分子電解質としては、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であり、
たとえば、デュポン社製「ナフィオン１１７」）が好ま
しい。また、この場合、前記多孔質メッキ層としては白
金族金属のうち白金が好ましく、とくに白金とイリジウ
ムとからなる二層構造とすれば、８０°Ｃにおいて２０
０Ａ／ｄｍ2 の高電流密度で四年間の長期にわたって電
気分解することが可能である。ちなみに、たとえば従来
の、電極を物理的にイオン交換膜に接触させた構造の固
体電解質膜では５０〜７０Ａ／ｄｍ2 程度の電流密度で
ある。前記イリジウムの他に、二種類以上の白金族金属
をメッキした多層構造の固体電解質膜も使用することが
できる。また、叙上のごとく構成された固体電解質膜で
は、固体高分子電解質と多孔質メッキ層とのあいだには
水が存在しないので、溶液抵抗やガス抵抗が少ない。し
たがって、固体高分子電解質と両多孔質メッキ層とのあ
いだの接触抵抗が低くなり、電圧が低くなり、電流分布
が均一となる。その結果、高電流密度化、高温水電解、
高圧水電解が可能となり、高純度の酸素ガスおよび水素
ガスを効率よく得ることが可能となる。なお、前記固体
高分子電解質膜の他、セラミック膜等の他の固体電解質
膜を使用することも可能である。
分子電解質を膜状に形成したものの両面に貴金属、とく
に白金族金属からなる多孔質層を化学的に無電解メッキ
によって形成した固体高分子電解質膜を使用するのが好
ましい。前記固体高分子電解質としては、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であり、
たとえば、デュポン社製「ナフィオン１１７」）が好ま
しい。また、この場合、前記多孔質メッキ層としては白
金族金属のうち白金が好ましく、とくに白金とイリジウ
ムとからなる二層構造とすれば、８０°Ｃにおいて２０
０Ａ／ｄｍ2 の高電流密度で四年間の長期にわたって電
気分解することが可能である。ちなみに、たとえば従来
の、電極を物理的にイオン交換膜に接触させた構造の固
体電解質膜では５０〜７０Ａ／ｄｍ2 程度の電流密度で
ある。前記イリジウムの他に、二種類以上の白金族金属
をメッキした多層構造の固体電解質膜も使用することが
できる。また、叙上のごとく構成された固体電解質膜で
は、固体高分子電解質と多孔質メッキ層とのあいだには
水が存在しないので、溶液抵抗やガス抵抗が少ない。し
たがって、固体高分子電解質と両多孔質メッキ層とのあ
いだの接触抵抗が低くなり、電圧が低くなり、電流分布
が均一となる。その結果、高電流密度化、高温水電解、
高圧水電解が可能となり、高純度の酸素ガスおよび水素
ガスを効率よく得ることが可能となる。なお、前記固体
高分子電解質膜の他、セラミック膜等の他の固体電解質
膜を使用することも可能である。
【００３９】また、本発明は、実施例であげた水素酸素
発生装置のみならず、燃料電池用やオゾンガス発生装置
用のガス反応用セルにも適用可能である。
発生装置のみならず、燃料電池用やオゾンガス発生装置
用のガス反応用セルにも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明のガス反応用セルによれば、ガス
ケットの幅をほぼ均一に狭くすることができたので、ガ
スケットの良好なシール性能をうることができる。ま
た、セル部材の外周部を部分的に切除したのでセルの全
体が軽量且つコンパクトになる。
ケットの幅をほぼ均一に狭くすることができたので、ガ
スケットの良好なシール性能をうることができる。ま
た、セル部材の外周部を部分的に切除したのでセルの全
体が軽量且つコンパクトになる。
【００４１】さらに、他の部品もガスケットの外形状に
合わせることにより、セルの外周面に隙間が生じず、高
圧型水素酸素発生装置等においては、純水が澱む部位が
ないため好ましいものとなる。
合わせることにより、セルの外周面に隙間が生じず、高
圧型水素酸素発生装置等においては、純水が澱む部位が
ないため好ましいものとなる。
【００４２】加えて、他の輪状部材もガスケットに合わ
せて幅を狭く均一にすることにより、熱膨張やそれに伴
う熱応力、含水率の不均一による伸縮等に起因する種々
の事項に対しても合理的に対応することとなる。
せて幅を狭く均一にすることにより、熱膨張やそれに伴
う熱応力、含水率の不均一による伸縮等に起因する種々
の事項に対しても合理的に対応することとなる。
【図１】本発明のガス反応用セルの一実施例を示す斜視
図である。
図である。
【図２】図１のガス反応用セルの組立前斜視図である。
【図３】本発明のガス反応用セルの他の実施例を示す組
立前斜視図である。
立前斜視図である。
【図４】図３のガス反応用セルのＩＶ−ＩＶ線断面図で
ある。
ある。
【図５】従来の電解セルの一例を示す断面図である。
【図６】図５の電解セルの組立前斜視図である。
１、２１・・・電解セル ２・・・端板 ３・・・セル部材 ４・・・締付ボルト ５・・・固体電解質膜 ６・・・保護シート ７・・・多孔質給電体 ８・・・ガスケット ９、２９・・・電極板 １１・・・酸素ガス取り出し用マニホールド １２・・・水素ガス取り出し用マニホールド １３・・・純水供給用マニホールド １４・・・凸片部 １５・・・突条
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森岡 輝行 兵庫県加古川市平岡町土山934−４
Claims (5)
- 【請求項１】 正負の両電極板のあいだに電解質膜によ
って仕切られた陽極室と陰極室とを有するガス反応用セ
ルであって、 セル部材の外周近傍にセル軸方向に連通される流体流通
用のマニホールドが穿孔されており、該マニホールドの
外周を覆うようにマニホールドの長手方向に沿って突条
が形成されてなることを特徴とするガス反応用セル。 - 【請求項２】 正負の両電極板のあいだに電解質膜によ
って仕切られた陽極室および陰極室と、該陽極室および
陰極室をそれぞれ外部から隔離するための実質的に円輪
状を呈するガスケットとを有するガス反応用セルであっ
て、 セル部材の外周近傍にセル軸方向に連通される流体流通
用のマニホールドが穿孔されており、少なくとも前記電
解質膜およびガスケットに前記マニホールド用の孔の外
周を覆う凸片状部を残して外周近傍が切除された形状に
形成されてなることを特徴とするガス反応用セル。 - 【請求項３】 前記電解質膜と前記ガスケットとのあい
だに介装された、電解質膜を保護するための実質的に円
輪状を呈する保護シートをさらに有しており、該保護シ
ートが前記マニホールド用の孔の外周を覆う凸片状部を
残して外周近傍が切除された形状に形成されてなる請求
項２記載のガス反応用セル。 - 【請求項４】 前記電極板が前記マニホールド用の孔の
外周を覆う凸片状部を残して外周近傍が切除された形状
に形成されてなる請求項２または３記載のガス反応用セ
ル。 - 【請求項５】 前記セル部材の両端に配設されてセル部
材を挟持するための一対の端板が、前記セル部材のマニ
ホールド形成部の最外端を包絡する形状またはそれより
外方に拡大した形状にされており、該両端板同士がセル
部材の軸方向に配設される複数本のボルトによって前記
セル部材を挟圧するように構成されており、前記複数本
のボルトがマニホールド形成部同士のあいだに、セル部
材の周方向に沿って整列されてなる請求項１〜４記載の
ガス反応用セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18302396A JP3599488B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | ガス反応用セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18302396A JP3599488B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | ガス反応用セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025586A true JPH1025586A (ja) | 1998-01-27 |
| JP3599488B2 JP3599488B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=16128396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18302396A Expired - Lifetime JP3599488B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | ガス反応用セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3599488B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156166A (en) * | 1998-12-28 | 2000-12-05 | Take-One Office, Ltd. | Electrolysis cell for generation of gas |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53124174A (en) * | 1977-04-05 | 1978-10-30 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Frame for electrolytic cell filter press type |
| JPH0633283A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素発生装置 |
| JPH07252682A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 高分子電解質膜を用いる水電解槽 |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP18302396A patent/JP3599488B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53124174A (en) * | 1977-04-05 | 1978-10-30 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Frame for electrolytic cell filter press type |
| JPH0633283A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素発生装置 |
| JPH07252682A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 高分子電解質膜を用いる水電解槽 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156166A (en) * | 1998-12-28 | 2000-12-05 | Take-One Office, Ltd. | Electrolysis cell for generation of gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3599488B2 (ja) | 2004-12-08 |
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