(57)【要約】イオン透過性の隔膜と、隔膜の周縁部を保持するガスケットと、ガスケットを保持する電気絶縁性の枠状の保護部材とを備え、保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、基体は、該基体の内周側に設けられ、ガスケット及び蓋部材を受け容れる受容部と、受容部より基体の内周側に向けて突出して延在し、受容部に受け容れられたガスケットを隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部とを備え、蓋部材は、基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、基体の受容部にガスケット及び蓋部材が受け容れられることにより、ガスケットが基体の支持部と蓋部材との間に挟まれている、隔膜−ガスケット−保護部材複合体。
2019188261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン透過性の隔膜と、
前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
前記ガスケットを保持する電気絶縁性の枠状の保護部材と
を備え、
前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
前記基体は、
該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
を備え、
前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれている
ことを特徴とする、隔膜−ガスケット−保護部材複合体。
【請求項２】
第１の面と第２の面とを有する、複数の導電性の隔壁と、
隣接する前記導電性の隔壁の間にそれぞれ配置された、複数の、請求項１に記載の隔膜−ガスケット−保護部材複合体と、
前記導電性の隔壁と前記隔膜−ガスケット−保護部材複合体との間にそれぞれ配置された、シール部材と
を備え、
隣接する前記導電性の隔壁は、一方の前記導電性の隔壁の第１の面が他方の前記導電性の隔壁の第２の面と対向するように配置され、
前記第１の面と、該第１の面に対向する前記隔膜との間に、該第１の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第１の電極を収容する第１の極室が画定され、
前記第２の面と、該第２の面に対向する前記隔膜との間に、該第２の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室が画定されている
ことを特徴とする、電解槽。
【請求項３】
前記シール部材がＯリングであり、
それぞれの前記保護部材は、
前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第１の面と向かい合う面に、前記Ｏリングを該枠状の基体と該第１の面との間に固定することが可能に設けられた第１の溝と、
前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第２の面と向かい合う面に、前記Ｏリングを該枠状の基体と該第２の面との間に固定することが可能に設けられた第２の溝と
を有する、
請求項２に記載の電解槽。
【請求項４】
前記シール部材がＯリングであり、
それぞれの前記導電性の隔壁は、
前記第１の面に、前記Ｏリングを該第１の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第１の溝と、
前記第２の面に、前記Ｏリングを該第２の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第２の溝と
を有する、
請求項２に記載の電解槽。
【請求項５】
イオン透過性の隔膜と、
前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
前記ガスケットを保持する枠状の保護部材と、
第１の面および第２の面を有する導電性の隔壁と
を備え、
前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
前記基体は、
該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
を備え、
前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれ、
前記導電性の隔壁は、前記第１の面が前記隔膜と対向するように配置され、
前記導電性の隔壁の外周部は、前記基体の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
前記枠状の基体は、前記支持部と連続して、前記導電性の隔壁よりも前記第２の面の側に向けて突出して設けられた突出フランジ部を備え、
前記突出フランジ部の外周部の寸法は、前記受容部の内周部の寸法以下である
ことを特徴とする、電解エレメント。
【請求項６】
請求項５に記載の電解エレメントが複数積層された、積層構造を有し、
隣接する２つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、他方の前記電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記支持部との間に、前記他方の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
前記導電性の隔壁の第１の面と、該第１の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第１の電極を収容する第１の極室が画定され、
前記導電性の隔壁の第２の面と、該第２の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室が画定されている
ことを特徴とする、電解槽。
【請求項７】
隣接する２つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記蓋部材との間に、シール部材としてＯリングが挟まれて保持されている、
請求項６に記載の電解槽。
【請求項８】
前記積層構造の一方の端部に配置された第１の電解エレメントの前記導電性隔壁の第２の面と対向して配置された、第１のターミナルエレメントと、
前記積層構造の他方の端部に配置された第２の電解エレメントの前記隔膜と対向して配置された、第２のターミナルエレメントと
をさらに備え、
前記第１のターミナルエレメントは、
イオン透過性の第１の隔膜と、
前記第１の隔膜の周縁部を保持する第１のガスケットと、
前記第１のガスケットを保持する枠状の第１の保護部材と、
第１の面および第２の面を有する第１の導電性の隔壁と
を備え、
前記第１の保護部材は、枠状の第１の基体と、枠状の第１の蓋部材とを備え、
前記第１の基体は、
該第１の基体の内周側に設けられ、前記第１のガスケット及び前記第１の蓋部材を受け容れる第１の受容部と、
前記第１の受容部より前記第１の基体の内周側に向けて突出して延在し、前記第１の受容部に受け容れられた前記第１のガスケットを前記第１の隔膜の主面に交差する方向に支持する第１の支持部と
を備え、
前記第１の蓋部材は、前記第１の基体の第１の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
前記第１の基体の第１の受容部に前記第１のガスケット及び前記第１の蓋部材が受け容れられることにより、前記第１のガスケットが前記第１の支持部と前記第１の蓋部材との間に挟まれ、
前記第１の導電性の隔壁は、該第１の導電性の隔壁の前記第１の面が前記第１の隔膜と対向するように配置され、
前記第１の導電性の隔壁の外周部は、前記第１の基体の第１の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
前記第１の電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第１のターミナルエレメントの前記第１の受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第１の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記第１のターミナルエレメントの前記第１の支持部との間に、前記第１のターミナルエレメントの前記第１のガスケット及び前記第１の蓋部材が挟まれて保持されており、
前記第２のターミナルエレメントは、
第１の面および第２の面を有する第２の導電性の隔壁と、
前記第２の導電性の隔壁の外周部と接合され又は一体に設けられ、前記第２の導電性の隔壁の第２の面の側に突出して延在する、第２の突出フランジ部と
を有し、
少なくとも前記第２の突出フランジ部の先端部において、前記第２の突出フランジ部の外周部の寸法は、前記第２の電解エレメントの前記受容部の内周部の寸法以下であり、
前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第２の電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部と、前記第２の電解エレメントの前記支持部との間に、前記第２の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
前記第１のターミナルエレメントの前記第１の導電性の隔壁の第１の面と、前記第１の隔膜との間に、該第１の導電性の隔壁と電気的に導通した第１の電極を収容する第１の極室がさらに画定され、
前記第１の電解エレメントの導電性の隔壁の第２の面と、前記第１のターミナルエレメントの前記第１の隔膜との間に、前記第１の電解エレメントの導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室がさらに画定され、
前記第２のターミナルエレメントの前記第２の導電性の隔壁の第２の面と、前記第２の電解エレメントの前記隔膜との間に、該第２の導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室がさらに画定されている、
請求項６又は７に記載の電解槽。
【請求項９】
前記第１の電解エレメントの突出フランジ部と前記第１のターミナルエレメントの前記第１の蓋部材との間、及び、前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部と前記第２の電解エレメントの蓋部材との間に、それぞれシール部材としてＯリングが挟まれて保持されている、
請求項８に記載の電解槽。
【請求項１０】
前記第１のターミナルエレメントの枠状の第１の基体、前記第２のターミナルエレメントの第２の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が電気絶縁性である、
請求項６〜９のいずれかに記載の電解槽。
【請求項１１】
前記第１のターミナルエレメントの枠状の第１の基体、前記第２のターミナルエレメントの第２の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が導電性材料を含み、
前記第１のターミナルエレメントの前記枠状の第１の基体と、前記第１の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第１の電気絶縁部材と、
前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部と、前記第２の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第２の電気絶縁部材と、
隣接する２つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記枠状の基体と、他方の前記電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第３の電気絶縁部材と、
をさらに有する、
請求項６〜９のいずれかに記載の電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔膜−ガスケット−保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽に関し、より詳しくは、アルカリ水の電解、特に加圧条件下でのアルカリ水の電解に好適に用いることのできる隔膜−ガスケット−保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスおよび酸素ガスの製造方法として、アルカリ水電解法が知られている。アルカリ水電解法においては、アルカリ金属水酸化物（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ等。）が溶解した塩基性の水溶液（アルカリ水）を電解液として用いて水を電気分解することにより、陰極から水素ガスが発生し、陽極から酸素ガスが発生する。アルカリ水電解用の電解槽としては、イオン透過性の隔膜によって区画された陽極室および陰極室を備え、陽極室に陽極が、陰極室に陰極がそれぞれ配置された電解槽が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１３／１９１１４０号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−３３２５８６号公報
【特許文献３】特許第４４５３９７３号公報
【特許文献４】国際公開２０１４／１７８３１７号パンフレット
【特許文献５】特許第６０９３３５１号公報
【特許文献６】特開２０１５−１１７４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、一の実施形態に係る従来のアルカリ水電解槽９００を模式的に説明する部分断面図である。ゼロギャップ型電解槽９００は、陽極室Ａと陰極室Ｃとを隔てる導電性の隔壁９１１及びフランジ部９１２を備える電解エレメント（極室ユニット）９１０、９１０、…と、隣接する電解エレメント９１０、９１０の間に配置されたイオン透過性の隔膜９２０と、隔膜９２０と電解エレメント９１０のフランジ部９１２との間に配置され、隔膜９２０の周縁部を挟み込むガスケット９３０、９３０と、一方の極室ユニットの隔壁９１１から立設された導電性のリブ９１３、９１３、…に保持された陽極９４０と、他方の電解エレメントの隔壁９１１から立設された導電性のリブ９１４、９１４、…に保持された集電体９５０及び該集電体９５０に接して配置された導電性の弾性体９６０に保持された柔軟な陰極９７０と、を備えている。陰極９７０の周縁部および導電性の弾性体９６０の周縁部は、集電体９５０の周縁部に固定されている。電解槽９００においては、導電性の弾性体９６０が柔軟な陰極９７０を隔膜９２０及び陽極９４０に向けて押し付けることにより、隣接する陰極９７０及び陽極９４０の間に隔膜９２０が挟み込まれている。【０００５】
アルカリ水の電解によって発生したガスは、通常、所定の圧力まで圧縮された状態で商業的に流通される。極室内部の圧力が略常圧である場合、該極室から回収されるガスも略常圧であるので、電解槽から回収されたガスを電解槽の外部で所定の圧力まで圧縮する外部圧縮装置が必要になる。極室内の圧力が常圧よりも高ければ、そのような外部圧縮装置の能力が低くて済むか、又はそのような外部圧縮装置が不要になり、ガスの製造コストを低減できると考えられる。また極室内の圧力を高めれば、極室内で発生したガスが極液中で形成する気泡が小さくなるので、電極間の抵抗が低減され、したがって電流密度が同一でも電解電圧を低減することができ、省エネルギー化が可能になると考えられる。【０００６】
しかしながら、図１に示す従来の電解槽９００において極室内部の圧力を高めると、極室内部の圧力によってガスケット９３０、９３０が外周側に向けて押し出されるように変形し、最終的にはガスケット９３０、９３０が電解エレメントのフランジ部９１２、９１２の間から逸脱するおそれがある。【０００７】
極室内部の圧力によるガスケットの変形および逸脱等の問題を防止するための一つの解決策としては、ガスケットに対応する形状を有する剛性の芯材を隔膜と一体化させた上で、該芯材を柔軟性および電気絶縁性を有する材料で被覆することにより得られる複合体を、ガスケットと隔膜との複合体に相当する要素として用いることが考えられる。しかしながらその場合、芯材への被覆の際、及び、芯材を隔膜と一体化させる際に、機械的なプレス及び加熱を伴う加工が必要になるため、隔膜がそれらの加工に伴う機械的圧力および熱の影響を受けることにより、隔膜の特性が劣化するおそれがある。【０００８】
本発明は、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めた、隔膜−ガスケット−保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、次の［１］〜［１１］の形態を包含する。
［１］  イオン透過性の隔膜と、
前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
前記ガスケットを保持する電気絶縁性の枠状の保護部材と
を備え、
前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
前記基体は、
該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
を備え、
前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれていることを特徴とする、隔膜−ガスケット−保護部材複合体。【００１０】
［２］  第１の面と第２の面とを有する、複数の導電性の隔壁と、
隣接する前記導電性の隔壁の間にそれぞれ配置された、複数の、請求項１に記載の隔膜−ガスケット−保護部材複合体と、
前記導電性の隔壁と前記隔膜−ガスケット−保護部材複合体との間にそれぞれ配置された、シール部材と
を備え、
隣接する前記導電性の隔壁は、一方の前記導電性の隔壁の第１の面が他方の前記導電性の隔壁の第２の面と対向するように配置され、
前記第１の面と、該第１の面に対向する前記隔膜との間に、該第１の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第１の電極を収容する第１の極室が画定され、
前記第２の面と、該第２の面に対向する前記隔膜との間に、該第２の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室が画定されていることを特徴とする、電解槽。【００１１】
［３］  前記シール部材がＯリングであり、
それぞれの前記保護部材は、
前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第１の面と向かい合う面に、前記Ｏリングを該枠状の基体と該第１の面との間に固定することが可能に設けられた第１の溝と、
前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第２の面と向かい合う面に、前記Ｏリングを該枠状の基体と該第２の面との間に固定することが可能に設けられた第２の溝とを有する、［２］に記載の電解槽。【００１２】
［４］  前記シール部材がＯリングであり、
それぞれの前記導電性の隔壁は、
前記第１の面に、前記Ｏリングを該第１の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第１の溝と、
前記第２の面に、前記Ｏリングを該第２の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第２の溝とを有する、［２］に記載の電解槽。【００１３】
［５］  イオン透過性の隔膜と、
前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
前記ガスケットを保持する枠状の保護部材と、
第１の面および第２の面を有する導電性の隔壁と
を備え、
前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
前記基体は、
該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
を備え、
前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれ、
前記導電性の隔壁は、前記第１の面が前記隔膜と対向するように配置され、
前記導電性の隔壁の外周部は、前記基体の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
前記枠状の基体は、前記支持部と連続して、前記導電性の隔壁よりも前記第２の面の側に向けて突出して設けられた突出フランジ部を備え、
前記突出フランジ部の外周部の寸法は、前記受容部の内周部の寸法以下であることを特徴とする、電解エレメント。【００１４】
［６］  ［５］に記載の電解エレメントが複数積層された、積層構造を有し、
隣接する２つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、他方の前記電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記支持部との間に、前記他方の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
前記導電性の隔壁の第１の面と、該第１の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第１の電極を収容する第１の極室が画定され、
前記導電性の隔壁の第２の面と、該第２の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室が画定されていることを特徴とする、電解槽。【００１５】
［７］  隣接する２つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記蓋部材との間に、シール部材としてＯリングが挟まれて保持されている、［６］に記載の電解槽。【００１６】
［８］  前記積層構造の一方の端部に配置された第１の電解エレメントの前記導電性隔壁の第２の面と対向して配置された、第１のターミナルエレメントと、
前記積層構造の他方の端部に配置された第２の電解エレメントの前記隔膜と対向して配置された、第２のターミナルエレメントと
をさらに備え、
前記第１のターミナルエレメントは、
イオン透過性の第１の隔膜と、
前記第１の隔膜の周縁部を保持する第１のガスケットと、
前記第１のガスケットを保持する枠状の第１の保護部材と、
第１の面および第２の面を有する第１の導電性の隔壁と
を備え、
前記第１の保護部材は、枠状の第１の基体と、枠状の第１の蓋部材とを備え、
前記第１の基体は、
該第１の基体の内周側に設けられ、前記第１のガスケット及び前記第１の蓋部材を受け容れる第１の受容部と、
前記第１の受容部より前記第１の基体の内周側に向けて突出して延在し、前記第１の受容部に受け容れられた前記第１のガスケットを前記第１の隔膜の主面に交差する方向に支持する第１の支持部と
を備え、
前記第１の蓋部材は、前記第１の基体の第１の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
前記第１の基体の第１の受容部に前記第１のガスケット及び前記第１の蓋部材が受け容れられることにより、前記第１のガスケットが前記第１の支持部と前記第１の蓋部材との間に挟まれ、
前記第１の導電性の隔壁は、該第１の導電性の隔壁の前記第１の面が前記第１の隔膜と対向するように配置され、
前記第１の導電性の隔壁の外周部は、前記第１の基体の第１の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
前記第１の電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第１のターミナルエレメントの前記第１の受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第１の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記第１のターミナルエレメントの前記第１の支持部との間に、前記第１のターミナルエレメントの前記第１のガスケット及び前記第１の蓋部材が挟まれて保持されており、
前記第２のターミナルエレメントは、
第１の面および第２の面を有する第２の導電性の隔壁と、
前記第２の導電性の隔壁の外周部と接合され又は一体に設けられ、前記第２の導電性の隔壁の第２の面の側に突出して延在する、第２の突出フランジ部と
を有し、
少なくとも前記第２の突出フランジ部の先端部において、前記第２の突出フランジ部の外周部の寸法は、前記第２の電解エレメントの前記受容部の内周部の寸法以下であり、
前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第２の電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部と、前記第２の電解エレメントの前記支持部との間に、前記第２の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
前記第１のターミナルエレメントの前記第１の導電性の隔壁の第１の面と、前記第１の隔膜との間に、該第１の導電性の隔壁と電気的に導通した第１の電極を収容する第１の極室がさらに画定され、
前記第１の電解エレメントの導電性の隔壁の第２の面と、前記第１のターミナルエレメントの前記第１の隔膜との間に、前記第１の電解エレメントの導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室がさらに画定され、
前記第２のターミナルエレメントの前記第２の導電性の隔壁の第２の面と、前記第２の電解エレメントの前記隔膜との間に、該第２の導電性の隔壁と電気的に導通した第２の電極を収容する第２の極室がさらに画定されている、［６］又は［７］に記載の電解槽。【００１７】
［９］  前記第１の電解エレメントの突出フランジ部と前記第１のターミナルエレメントの前記第１の蓋部材との間、及び、前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部と前記第２の電解エレメントの蓋部材との間に、それぞれシール部材としてＯリングが挟まれて保持されている、［８］に記載の電解槽。【００１８】
［１０］  前記第１のターミナルエレメントの枠状の第１の基体、前記第２のターミナルエレメントの第２の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が電気絶縁性である、［６］〜［９］のいずれかに記載の電解槽。【００１９】
［１１］  前記第１のターミナルエレメントの枠状の第１の基体、前記第２のターミナルエレメントの第２の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が導電性材料を含み、
前記第１のターミナルエレメントの前記枠状の第１の基体と、前記第１の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第１の電気絶縁部材と、
前記第２のターミナルエレメントの前記第２の突出フランジ部と、前記第２の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第２の電気絶縁部材と、
隣接する２つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記枠状の基体と、他方の前記電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第３の電気絶縁部材と、
をさらに有する、［６］〜［９］のいずれかに記載の電解槽。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の隔膜−ガスケット−保護部材複合体においては、枠状の基体の受容部に隔膜及びガスケット並びに蓋部材が受け容れられることにより、隔膜及びガスケットが基体の支持部と蓋部材との間に挟まれて保持されるので、隔膜と保護部材とを一体化させるにあたり機械的なプレスや熱加工は不要である。したがって、本発明の隔膜−ガスケット−保護部材複合体を備える形態の電解槽によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。【００２１】
本発明の電解エレメントにおいては、枠状の基体の受容部に隔膜及びガスケット並びに蓋部材が受け容れられることにより、隔膜及びガスケットが基体の支持部と蓋部材との間に挟まれて保持されるので、隔膜と保護部材とを一体化させるにあたり機械的なプレスや熱加工は不要である。さらに枠状の基体が、支持部と連続して、導電性の隔壁よりも第２の面の側に向けて突出して設けられた突出フランジ部を備え、突出フランジ部の外周部の寸法が受容部の内周部の寸法以下であるので、本発明の電解エレメントが複数積層された積層構造を備える形態の電解槽においては、一方の電解エレメントの突出フランジ部の少なくとも先端部が、隣接する他方の電解エレメントの受容部にさらに受け容れられる。したがって一方の電解エレメントの突出フランジ部と、他方の電解エレメントの支持部との間に、ガスケット及び蓋部材が挟まれて保持されるので、簡易な構成によって隔膜及びガスケットを電解エレメントと一体化させることが可能である。加えて、ガスケットを受け容れる受容部は枠状の基体の内周側に設けられているので、極室内部の圧力によるガスケットの変形は受容部の内周部によって規制される。したがって本発明の電解エレメントが複数積層された積層構造を備える形態の電解槽によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一の実施形態に係る従来のアルカリ水電解槽９００を模式的に説明する断面図である。
【図２】本発明の一の実施形態に係る隔膜−ガスケット−保護部材複合体１００を模式的に説明する図である。（Ａ）複合体１００の平面図である。（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。（Ｃ）（Ｂ）において蓋部材３２を取り外した姿勢を示す断面図である。（Ｄ）（Ｃ）においてさらに隔膜１０及びガスケット２０を取り外した姿勢を示す断面図である。
【図３】本発明の一の実施形態に係る電解槽１０００を模式的に説明する断面図である。
【図４】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽２０００を模式的に説明する断面図である。
【図５】本発明の他の一の実施形態に係る隔膜−ガスケット−保護部材複合体２００を模式的に説明する図である。（Ａ）複合体２００の平面図である。（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。（Ｃ）（Ｂ）において基体２３１のみを取り出した図である。
【図６】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽３０００を模式的に説明する断面図である。
【図７】導電性隔壁３０４０を模式的に説明する図である。（Ａ）導電性隔壁３０４０の平面図である。（Ｂ）導電性隔壁３０４０の底面図である。（Ｃ）（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】本発明の一の実施形態に係る電解エレメント５００を模式的に説明する図である。（Ａ）電解エレメント５００の断面図である。（Ｂ）（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。
【図９】本発明の他の一の実施形態に係る電解エレメント５００’を模式的に説明する図である。（Ａ）電解エレメント５００’の断面図である。（Ｂ）（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。
【図１０】本発明の他の一の実施形態に係る電解エレメント５００''を模式的に説明する図である。（Ａ）電解エレメント５００''の断面図である。（Ｂ）（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。
【図１１】本発明の一の実施形態に係る電解槽４０００を模式的に説明する断面図である。
【図１２】第１のターミナルエレメント４５００を模式的に説明する図である。（Ａ）第１のターミナルエレメント４５００の断面図である。（Ｂ）（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。
【図１３】第２のターミナルエレメント４６００を模式的に説明する断面図である。
【図１４】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽５０００を模式的に説明する断面図である。
【図１５】第２のターミナルエレメント４６００’を模式的に説明する断面図である。
【図１６】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽６０００を模式的に説明する断面図である。
【図１７】第１のターミナルエレメント４５００''を模式的に説明する図である。（Ａ）第１のターミナルエレメント４５００''の断面図である。（Ｂ）（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図面は必ずしも正確な寸法を反映したものではない。また図では、一部の符号を省略することがある。本明細書においては特に断らない限り、数値Ａ及びＢについて「Ａ〜Ｂ」という表記は「Ａ以上Ｂ以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Ｂのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Ａにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。
【００２４】
＜１．隔膜−ガスケット−保護部材複合体＞
図２は、本発明の一の実施形態に係る隔膜−ガスケット−保護部材複合体１００（以下において単に「複合体１００」ということがある。）を模式的に説明する図である。図２（Ａ）は複合体１００の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図２（Ｃ）及び（Ｄ）は図２（Ｂ）において複合体１００を分解した姿勢を示す断面図である。複合体１００は、イオン透過性の隔膜１０と、隔膜１０の周縁部を保持するガスケット２０と、ガスケット２０を保持する電気絶縁性の枠状の保護部材３０とを備えている。保護部材３０は、枠状の基体３１と、枠状の蓋部材３２とを備えている。基体３１は、基体３１の内周側に設けられ、（隔膜１０を保持した）ガスケット２０、及び蓋部材３２を受け容れる受容部３１ａと、受容部３１ａより基体３０の内周側に向けて突出して延在し、受容部３１ａに受け容れられたガスケット２０を隔膜１０の主面に交差する方向（図２（Ｂ）〜（Ｄ）の紙面左右方向。以下において「積層方向」ということがある。）に支持する支持部３１ｂと、を備えている（図２（Ｄ））。
【００２５】
図２（Ｃ）は、ガスケット２０が基体３１の受容部３１ａに受け容れられ、支持部３１ｂに、隔膜１０の主面と交差する方向から支持されている姿勢を示す断面図である。受容部３１ａの積層方向における深さは、隔膜１０の周縁部を保持したガスケット２０の積層方向における厚さよりも深いので、隔膜１０を保持したガスケット２０が受容部３１ａに受け容れられ支持部３１ｂに積層方向から支持されているとき、受容部３１ａに受け容れられたガスケット２０の支持部３１ｂとは反対側の面２０ａと、基体３１の支持部３１ｂとは反対側の面３１ｃとの間には段差が生じる（図２（Ｃ））。蓋部材３２は、受容部３１ａにガスケット２０を受け容れた基体３１の面３１ｃとガスケットの面２０ａとの間の段差に受け容れられることが可能な寸法を有している。すなわち、蓋部材３２の外周部は、基体３１の受容部３１ａの内周部と略同一の寸法を有しており、蓋部材３２の内周部は、基体３１の支持部３１ｂの内周部と略同一の寸法を有しており、蓋部材３２の積層方向における厚さは、隔膜１０を保持したガスケット２０の積層方向の厚さと蓋部材３２の積層方向の厚さとの合計が基体３１の受容部３１ａの積層方向における深さと略同一となるようにされている。図２（Ｂ）は、図２（Ｃ）における基体３１の面３１ｃとガスケット２０の面２０ａとの間の段差に蓋部材３２が受け容れられた姿勢を示す断面図である。図２（Ｂ）に示すように、ガスケット２０及び蓋部材３２が基体３１の受容部３１ａに受け容れられることにより、ガスケット２０が基体３１の支持部３１ｂと蓋部材３２との間に挟まれて保持される。
【００２６】
隔膜１０としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能なイオン透過性の隔膜を特に制限なく用いることができる。隔膜１０は、ガス透過性が低く、電気伝導度が小さく、強度が高いことが望ましい。隔膜１０の例としては、アスベストや変性アスベストからなる多孔質膜、ポリスルホン系ポリマーを用いた多孔質隔膜、ポリフェニレンスルファイド繊維を用いた布、フッ素系多孔質膜、無機系材料と有機系材料との両方を含むハイブリッド材料を用いた多孔質膜等の多孔質隔膜を挙げることができる。またこれらの多孔質隔膜以外にも、フッ素系イオン交換膜等のイオン交換膜を隔膜１０として用いることも可能である。
【００２７】
ガスケット２０としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能なガスケットを特に制限なく用いることができる。図２にはガスケット２０の断面が表れている。ガスケット２０は平坦な形状を有し、隔膜１０の周縁部を保持する一方で、基体３１の受容部１０ａにおいて、基体３１の支持部３１ｂと蓋部材３２との間に挟まれて保持される。ガスケット２０は、耐アルカリ性を有するエラストマーによって形成されていることが好ましい。ガスケット２０の材料の例としては、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）、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）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等のエラストマーを挙げることができる。また、アルカリ耐性を有しないガスケット材料を使用する場合、該ガスケット材料の表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等により設けてもよい。
【００２８】
基体３１は、外部からの電圧印加に対して電気絶縁性であることが好ましい。一の実施形態において、基体３１は、電気絶縁性の材料により形成される。基体３１を形成する電気絶縁性材料としては、耐アルカリ性を有し積層方向に印加される押圧力に耐える強度を有する樹脂材料を好ましく用いることができ、そのような樹脂材料の好ましい例としては、硬質塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、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樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂等を挙げることができる。他の実施形態において、基体３１は、金属材料からなる芯材と、該芯材の表面を被覆する電気絶縁性材料の被覆層とを備えてなる。基材３１の芯材を形成する金属材料の例としては、例えば鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４等のステンレス鋼等の、剛性の金属材料を挙げることができる。また基材３１の被覆層を形成する電気絶縁性材料の好ましい例としては、上記した電気絶縁性の樹脂材料のほか、電気絶縁性および耐アルカリ性を有するエラストマーを挙げることができる。そのようなエラストマーの好ましい例としては、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）、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）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等を挙げることができる。また、アルカリ耐性を有しないエラストマーを使用する場合、該エラストマーの表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等により設けても良い。
【００２９】
蓋部材３２は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されてもよい。蓋部材３２を形成する金属材料の例としては、基体３１に関連して上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができる。一の実施形態において、蓋部材３２は電気絶縁性の材料により形成される。蓋部材３２を形成する電気絶縁性材料の好ましい例としては、基体３１に関連して上記説明したものと同様の樹脂材料を挙げることができる。他の実施形態において、蓋部材３２は、金属材料からなる芯材と、該芯材の表面を被覆する電気絶縁性材料の被覆層とを備えてなる。蓋部材３２の芯材を形成する金属材料の例としては、基体３１の芯材に関連して上記説明したものと同様の剛性の金属材料を挙げることができる。また蓋部材３２の被覆層を形成する電気絶縁性材料の好ましい例としては、基体３１の被覆層に関連して上記説明したものと同様の樹脂材料およびエラストマーを挙げることができる。
【００３０】
＜２．電解槽（１）＞
図３は、本発明の一の実施形態に係る電解槽１０００を模式的に説明する断面図である。電解槽１０００は、アルカリ水電解用の電解槽である。図３において、図２に既に表れた要素には図２における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽１０００は、第１の面４０ａと第２の面４０ｂとを有する、複数の導電性の隔壁４０、４０、…（以下において単に「導電性隔壁４０」ということがある。）と、隣接する導電性隔壁４０、４０の間にそれぞれ配置された、複数の隔膜−ガスケット−保護部材複合体１００、１００、…（図２参照）と、導電性隔壁４０、４０、…と複合体１００、１００、…との間にそれぞれ配置された、シール部材５０、５０、…（以下において単に「シール部材５０」ということがある。）とを備えている。
【００３１】
電解槽１０００において、隣接する導電性隔壁４０、４０の組はいずれも、一方の導電性隔壁４０の第１の面４０ａが、他方の導電性隔壁４０の第２の面４０ｂと対向するように配置されている。電解槽１０００において、導電性隔壁４０の第１の面４０ａと、該第１の面４０ａに対向する隔膜１０（図２参照）との間に、該第１の面４０ａを有する導電性隔壁４０と電気的に導通した第１の電極（陽極）６１を収容する第１の極室（陽極室Ａ１、Ａ２、Ａ３）がそれぞれ画定されている。また、導電性隔壁４０の第２の面４０ｂと、該第２の面４０ｂに対向する隔膜１０（図２参照）との間に、該第２の面４０ｂを有する導電性隔壁４０と電気的に導通した第２の電極（陰極）６２を収容する第２の極室（陰極室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）がそれぞれ画定されている。第１の極室のみを画定する導電性隔壁４０（すなわち、第２の面４０ｂが第２の極室に面していない導電性隔壁４０）には正極端子が接続されており、正極端子は直流電源の正極に接続される。第２の極室のみを画定する導電性隔壁４０（すなわち、第１の面４０ａが第１の極室に面していない導電性隔壁４０）には負極端子が接続されており、負極端子は直流電源の負極に接続される。なお、電解槽１０００は、第１の極室（陽極室Ａ１、Ａ２、Ａ３）のそれぞれに電解液を供給する第１の電解液供給流路（不図示）と、第１の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第１の電解液・ガス回収流路（不図示）と、第２の極室（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）のそれぞれに電解液を供給する第２の電解液供給流路（不図示）と、第２の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第２の電解液・ガス回収流路（不図示）とをさらに備えている。
【００３２】
第１の電極（陽極）６１のそれぞれは、該第１の電極６１が収容されている第１の極室（陽極室Ａ１、Ａ２、又はＡ３）を画定する導電性隔壁４０の第１の面４０ａから突出するように設けられた導電性リブ４１、４１、…（以下において単に「導電性リブ４１」ということがある。）に保持されている。導電性リブ４１は導電性隔壁４０及び第１の電極６１と電気的に導通している。また、第２の電極（陰極）６２のそれぞれは、該第２の電極６２が収容されている第２の極室（陰極室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）を画定する導電性隔壁４０の第２の面４０ｂから突出するように設けられた導電性リブ４２、４２、…（以下において単に「導電性リブ４２」ということがある。）に保持されている。導電性リブ４２は導電性隔壁４０及び第２の電極６２と電気的に導通している。
【００３３】
導電性隔壁４０の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料は、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。
【００３４】
シール部材５０は、複合体１００の保護部材３１と、導電性隔壁４０との間に挟持されており、保護部材３１と導電性隔壁４０との間で押圧力を受けることにより、各極室の内圧から電解液またはガスが保護部材３１と導電性隔壁４０との間から漏出することを防止する。シール部材５０は、耐アルカリ性を有するエラストマーによって形成されていることが好ましい。シール部材５０の材料の例としては、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）、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）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等のエラストマーを挙げることができる。また、シール部材５０にアルカリ耐性を有しないエラストマーを使用する場合、該エラストマーを備えた芯材の表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等により設けても良い。シール部材５０はＯリングである。シール部材としてＯリングを用いることにより、電解槽１０００の耐圧性をさらに高めることが可能になる。
【００３５】
陽極（第１の電極）６１としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陽極を特に制限なく用いることができる。陽極６１は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。触媒層は多孔質であることが好ましい。陽極６１の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル鉄、バナジウム、モリブデン、銅、銀、マンガン、白金族元素、黒鉛、若しくはクロム、又はそれらの組み合わせを用いることができる。陽極６１においてはニッケルからなる導電性基材を好ましく用いることができる。触媒層は元素としてニッケルを含む。触媒層は、酸化ニッケル、金属ニッケル、若しくは水酸化ニッケル、又はそれらの組み合わせを含むことが好ましく、ニッケルと他の１種以上の金属との合金を含んでもよい。触媒層は金属ニッケルからなることが特に好ましい。なお、触媒層は、クロム、モリブデン、コバルト、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、亜鉛、白金族元素、若しくは希土類元素、又はそれらの組み合わせをさらに含んでもよい。触媒層の表面に、ロジウム、パラジウム、イリジウム、若しくはルテニウム、又はそれらの組み合わせが追加的な触媒としてさらに担持されていてもよい。陽極６１の導電性基材は剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陽極６１を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陽極６１を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網等を挙げることができる。
【００３６】
陰極（第２の電極）６２としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陰極を特に制限なく用いることができる。陰極６２は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。陰極６２の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ステンレススチール、軟鋼、ニッケル合金、又は、ステンレススチール若しくは軟鋼の表面にニッケルメッキを施したものを好ましく採用できる。陰極６２の触媒層としては、貴金属酸化物、ニッケル、コバルト、モリブデン、若しくはマンガン、若しくはそれらの酸化物、又は貴金属酸化物からなる触媒層を好ましく採用できる。陰極６２を構成する導電性基材は例えば剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陰極６２を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陰極６２を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網等を挙げることができる。
【００３７】
導電性リブ４１及び導電性リブ４２としては、アルカリ水電解槽に用いられる公知の導電性リブを特に制限なく用いることができる。電解槽１０００において、導電性リブ４１は導電性隔壁４０の第１の面４０ａから立設されており、導電性リブ４２は導電性隔壁４０の第２の面４０ｂから立設されている。導電性リブ４１が陽極６１を導電性隔壁４０に対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブ４１の接続方法、形状、数、及び配置は特に制限されない。また導電性リブ４２が陰極６２を導電性隔壁４０に対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブ４２の接続方法、形状、数、及び配置も特に制限されない。導電性リブ４１及び導電性リブ４２の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料は、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。
【００３８】
電解槽１０００は本発明の隔膜−ガスケット−保護部材複合体１００を備えているので、電解槽１０００によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。
【００３９】
本発明に関する上記説明では、複合体１００の蓋部材３２を備える側が第１の極室（陽極室）に面している形態の電解槽１０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、複合体１００の蓋部材３２を備える側が第２の極室（陰極室）に面している形態の電解槽とすることも可能である。
【００４０】
本発明に関する上記説明では、Ｏリングであるシール部材５０を備える形態の電解槽１０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、Ｏリングであるシール部材５０に代えて、平ガスケットであるシール部材を備える形態の電解槽とすることも可能である。ただし、電解槽１０００の極室内部の圧力に対する耐性を高める観点からは、Ｏリングである形態のシール部材５０を用いることが好ましい。
【００４１】
本発明に関する上記説明では、シール部材５０を固定するための溝を有しない複合体１００を備える形態の電解槽１０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、シール部材５０を固定するための溝を有する隔膜−ガスケット−保護部材複合体を備える形態の電解槽とすることも可能である。
【００４２】
図４は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽２０００を模式的に説明する断面図であり、図４において、図２〜３に既に表れた要素には図２〜３における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽２０００は、隔膜−ガスケット−保護部材複合体１００に代えて隔膜−ガスケット−保護部材複合体２００（以下において単に「複合体２００」ということがある。）を備える点において、電解槽１０００と異なっている。図５は、電解槽２０００が備える複合体２００を模式的に説明する図である。図５において、図２〜３に既に表れた要素には図２〜３における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図５（Ａ）は複合体２００の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）において基体２３１のみを取り出した図である。
【００４３】
複合体２００は、保護部材３０に代えて保護部材２３０を備える点において上記説明した複合体１００と異なっており；保護部材２３０は、枠状の基体３１に代えて枠状の基体２３１を備える点において上記説明した保護部材３０と異なっており；基体２３１は、第１のＯリング固定溝２３１ｅ及び第２のＯリング固定溝２３１ｆを備える点において、上記説明した基体３１と異なっている。
【００４４】
第１のＯリング固定溝２３１ｅは、基体２３１の、電解槽２０００において導電性隔壁４０の第１の面４０ａと向かい合う面３１ｃに設けられている。第１のＯリング固定溝２３１ｅは、基材２３１の面３１ｃと導電性隔壁４０の第１の面４０ａとの間にシール部材（Ｏリング）５０を固定することが可能な形状を有している。第２のＯリング固定溝２３１ｆは、基体２３１の、電解槽２０００において導電性隔壁４０の第２の面４０ｂと向かい合う面３１ｄに設けられている。第２のＯリング固定溝２３１ｆは、基材２３１の面３１ｄと導電性隔壁４０の第２の面４０ｂとの間にシール部材（Ｏリング）５０を固定することが可能な形状を有している。
【００４５】
第１のＯリング固定溝２３１ｅ及び第２の第２のＯリング固定溝２３１ｆの断面（図５（Ｂ）及び（Ｃ）参照）は、シール部材（Ｏリング）５０の断面（図４参照）の一部を受け容れることが可能な形状を有している。複合体２００の基体２３１が第１のＯリング固定溝２３１ｅを有することにより、電解槽２０００において複合体２００の基体２３１と導電性隔壁４０の第１の面４０ａとの間に配置されたシール部材（Ｏリング）５０は、第１のＯリング固定溝２３１ｅに嵌り込んだ姿勢で基体２３１と導電性隔壁４０の第１の面４０ａとの間に挟持される。したがって第１の極室内部の圧力によるシール部材（Ｏリング）５０の変形がさらに抑制される。また複合体２００の基体２３１が第２のＯリング固定溝２３１ｆを有することにより、電解槽２０００において複合体２００の基体２３１と導電性隔壁４０の第２の面４０ｂとの間に配置されたシール部材（Ｏリング）５０は、第２のＯリング固定溝２３１ｆに嵌り込んだ姿勢で基体２３１と導電性隔壁４０の第２の面４０ｂとの間に挟持される。したがって第２の極室内部の圧力によるシール部材（Ｏリング）５０の変形がさらに抑制される。よって複合体２００を備える形態の電解槽２０００によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高めることが可能である。
【００４６】
本発明に関する上記説明では、シール部材（Ｏリング）５０の断面と相補的な断面形状を有する第１及び第２のＯリング固定溝２３１ｅ、２３１ｆを有する基体２３１を備える形態の複合体２００、及び該複合体２００を備える形態の電解槽２０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、Ｖ字型の断面形状を有する第１及び第２のＯリング固定溝を有する基体を備える形態の隔膜−ガスケット−保護部材複合体、及び該複合体を備える形態の電解槽とすることも可能である。
なお、シール部材５０としてＯリングに代えて平ガスケットを用いる態様においても、平ガスケットとして主面に凸部を備える形態の平ガスケットを用いることにより、Ｏリングであるシール部材５０を第１及び第２のＯリング固定溝２３１ｅ及び２３１ｆで固定する場合と同様の効果を得ることが可能である。すなわち、Ｏリングに代えて、基体２３１の面３１ｃに対向する面、または基体２３１の面３１ｄに対向する面にそれぞれ凸部を有する平ガスケットを用い、複合体２００において基体２３１の面３１ｃが第１のＯリング固定溝２３１ｅに代えて第１の凸部固定溝を備え、基体２３１の面３１ｄが第２のＯリング固定溝２３１ｆに代えて第２の凸部固定溝を備える形態の隔膜−ガスケット−保護部材複合体を用いて、基体２３１の面３１ｃまたは面３１ｄに設けられた第１または第２の凸部固定溝に平ガスケットの上記凸部をそれぞれ嵌め入れることにより、極室内部の圧力による平ガスケットの変形をさらに抑制することも可能である。
【００４７】
本発明に関する上記説明では、Ｏリング固定溝２３１ｅ、２３１ｆを有する保護部材２３１を備える形態の隔膜−ガスケット−保護部材複合体２００、及び該複合体２００を備える形態の電解槽２０００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、導電性の隔壁がＯリング固定溝を備える形態の電解槽とすることも可能である。
【００４８】
図６は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽３０００を模式的に説明する断面図である。図６において、図２〜５に既に表れた要素には図２〜５における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽３０００は、導電性の隔壁４０、４０、…に代えて導電性の隔壁３０４０、３０４０、…（以下において単に「導電性隔壁３０４０」ということがある。）を有する点において、上記説明した電解槽１０００と異なっている。図７は、導電性隔壁３０４０を模式的に説明する図である。図７（Ａ）は導電性隔壁３０４０の平面図であり、図７（Ｂ）は導電性隔壁３０４０の底面図であり、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。導電性隔壁３０４０は、第１の面４０ａに第１のＯリング固定溝３０４０ｃを備え、第２の面４０ｂに第２のＯリング固定溝３０４０ｄを備える点において、上記説明した導電性隔壁４０と異なっている。第１のＯリング固定溝３０４０ｃは、導電性隔壁３０４０の第１の面４０ａと複合体１００の基体３１との間にシール部材（Ｏリング）５０を固定することが可能な形状を有しており、第２のＯリング固定溝３０４０ｄは、導電性隔壁３０４０の第２の面４０ｂと複合体１００の基体３１との間にシール部材（Ｏリング）５０を固定することが可能な形状を有している。
【００４９】
第１のＯリング固定溝３０４０ｃ及び第２のＯリング固定溝３０４０ｄの断面（図７（Ｃ）参照）は、シール部材（Ｏリング）５０の断面（図６参照）の一部を受け容れることが可能な形状を有している。導電性隔壁３０４０が第１のＯリング固定溝３０４０ｃを有することにより、電解槽３０００において複合体１００の基体３１と導電性隔壁３０４０の第１の面４０ａとの間に配置されたシール部材（Ｏリング）５０は、第１のＯリング固定溝３０４０ｃに嵌り込んだ姿勢で基体３１と導電性隔壁３０４０の第１の面４０ａとの間に挟持される。したがって第１の極室内部の圧力によるシール部材（Ｏリング）５０の変形がさらに抑制される。また導電性隔壁３０４０が第２のＯリング固定溝３０４０ｄを有することにより、電解槽３０００において複合体１００の基体３１と導電性隔壁３０４０の第２の面４０ｂとの間に配置されたシール部材（Ｏリング）５０は、第２のＯリング固定溝３０４０ｄに嵌り込んだ姿勢で基体３１と導電性隔壁３０４０の第２の面４０ｂとの間に挟持される。したがって第２の極室内部の圧力によるシール部材（Ｏリング）５０の変形がさらに抑制される。よって導電性隔壁３０４０を備える形態の電解槽３０００によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高めることが可能である。
【００５０】
本発明に関する上記説明では、第１の極室Ａ１のみを画定する（すなわち第２の面４０ｂが第２の極室に面していない）導電性隔壁も第２の面４０ｂに第２のＯリング固定溝３０４０ｄを有し、第２の極室Ｃ３のみを画定する（すなわち第１の面４０ａが第１の極室に面していない）導電性隔壁も第１の面４０ａに第１のＯリング固定溝３０４０ｃを有する形態の電解槽３０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、第１の極室のみを画定する（第２の極室に面していない）導電性隔壁には第２の面に第２のＯリング固定溝が設けられておらず、第２の極室のみを画定する（第１の極室に面していない）導電性隔壁には第１の面に第１のＯリング固定溝が設けられていない形態の電解槽とすることも可能である。
【００５１】
本発明に関する上記説明では、シール部材（Ｏリング）５０の断面と相補的な断面形状を有する第１及び第２のＯリング固定溝３０４０ｃ、３０４０ｄを有する導電性隔壁３０４０を備える形態の電解槽３０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、Ｖ字型の断面形状を有する第１及び第２のＯリング固定溝を有する導電性隔壁を備える形態の電解槽とすることも可能である。
なお、シール部材５０としてＯリングに代えて平ガスケットを用いる態様においても、平ガスケットとして主面に凸部を備える形態の平ガスケットを用いることにより、Ｏリングであるシール部材５０を第１及び第２のＯリング固定溝２３１ｅ及び２３１ｆで固定する場合と同様の効果を得ることが可能である。すなわち、Ｏリングに代えて、導電性隔壁３０４０の第１の面４０ａに対向する面、または、第２の面４０ｂに対向する面にそれぞれ凸部を有する平ガスケットを用い、導電性隔壁３０４０において第１の面４０ａが第１のＯリング固定溝３０４０ｃに代えて第１の凸部固定溝を備え、第２の面４０ｂが第２のＯリング固定溝３０４０ｄに代えて第２の凸部固定溝を備える形態の導電性隔壁を用いて、導電性隔壁３０４０の第１の面４０ａまたは第２の面４０ｂに設けられた第１または第２の凸部固定溝に平ガスケットの上記凸部をそれぞれ嵌め入れることにより、極室内部の圧力による平ガスケットの変形をさらに抑制することも可能である。
【００５２】
＜３．電解エレメント＞
図８は、本発明の一の実施形態に係る電解エレメント５００を模式的に説明する図である。図８において、図２〜７に既に表れた要素には図２〜７における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図８（Ａ）は、電解エレメント５００を模式的に説明する断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた姿勢を示す断面図である。
【００５３】
電解エレメント５００は、イオン透過性の隔膜１０と、隔膜１０の周縁部を保持するガスケット２０と、ガスケット２０を保持する枠状の保護部材５３０と、第１の面５４０ａおよび第２の面５４０ｂを有する導電性の隔壁５４０（以下において「導電性隔壁５４０」ということがある。）とを備える。保護部材５３０は、枠状の基体５３１と、枠状の蓋部材５３２とを備える。
【００５４】
基体５３１は、基体５３１の内周側に設けられ、ガスケット２０及び蓋部材５３２を受け容れる受容部５３１ａと、受容部５３１ａより基体５３１の内周側に向けて突出して延在し、受容部５３１ａに受け容れられたガスケット２０を隔膜１０の主面に交差する方向に支持する支持部５３１ｂとを備える。蓋部材５３２は、基体５３１の受容部５３１ａに受け容れられることが可能な寸法を有する。基体５３１の受容部５３１ａにガスケット２０及び蓋部材５３２が受け容れられることにより、ガスケット２０が基体５３１の支持部５３１ｂと蓋部材５３２との間に挟まれて保持される。ガスケット２０及び蓋部材５３２が基体５３１の受容部５３１ａに受け容れられたとき、基体５３１の受容部５３１ａ側の端部５３１ａｅと蓋部材５３２との間には段差が生じている。すなわち、基体５３１の受容部５３１ａの深さ（すなわち、受容部５３１ａの端部を画定する基体５３１の端部５３１ａｅから、支持部５３１ｂまでの深さ）は、隔膜１０の周縁部を保持したガスケット２０と蓋部材５３２との合計の厚さよりも大とされている。
【００５５】
導電性の隔壁５４０は、第１の面５４０ａが隔膜１０と対向するように配置されており、導電性の隔壁５４０の外周部は、基体５３１の支持部５３１ｂの内周部と全周にわたって水密かつ気密に接合されているか又は全周にわたって一体とされている。基体５３１は、支持部５３１ｂと連続して、導電性の隔壁５４０よりも第２の面５４０ｂの側に向けて突出して設けられた突出フランジ部５３１ｃを備える。突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの周方向における寸法（すなわち図８の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると導電性の隔壁５４０の第１の面５４０ａに平行な断面における寸法。さらに言い換えると隔膜１０の主面に平行な断面における寸法。）は、受容部５３１ａの内周部５３１ａｓの寸法以下である。すなわち、突出フランジ部５３１ｃは、受容部５３１ａに受け容れられることが可能な形状及び寸法を有している。上記したように、基体５３１の受容部５３１ａの深さは、隔膜１０の周縁部を保持したガスケット２０と蓋部材５３２との合計の厚さよりも大とされているので、隔膜１０の周縁部を保持したガスケット２０と蓋部材５３２とが一の電解エレメント５００の受容部５３１ａに受け容れられたとき、該受容部５３１ａは他の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃの少なくとも先端部をさらに受け入れることができる。したがって電解エレメント５００によれば、複数の電解エレメント５００が積層された積層構造を有する電解槽を組み立てる際に、隣接する電解エレメントの間の位置決めが容易である。
【００５６】
基体５３１においては、導電性隔壁５４０の第１の面５４０ａと、該第１の面５４０ａと対向する隔膜１０との間に、導電性隔壁５４０と電気的に導通した第１の電極（陽極）６１を収容する第１の極室（陽極室）Ａが画定されている。第１の電極（陽極）６１は、導電性隔壁５４０の第１の面５４０ａから突出するように設けられた導電性リブ４１、４１、…に保持されている。導電性リブ４１は導電性隔壁５４０及び第１の電極６１と電気的に導通している。また基体５３１は、導電性隔壁５４０の第２の面５４０ｂから突出するように設けられた導電性リブ４２、４２、…と、導電性リブ４２に保持された第２の電極（陰極）６２とをさらに備えている。導電性リブ４２は導電性隔壁５４０及び第２の電極６２と電気的に導通しており、したがって第２の電極６２は導電性隔壁５４０と電気的に導通している。
【００５７】
導電性隔壁５４０の材質としては、導電性隔壁４０について上記説明した、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、その好ましい態様についても上記同様である。
【００５８】
基体５３１は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されていてもよい。基体５３１を形成する金属材料の例としては、導電性隔壁４０について上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体５３１を形成する電気絶縁性材料の例としては、基体３１について上記説明した電気絶縁性材料と同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体５３１が電気絶縁性の材料により形成される場合、電解エレメント５００において導電性隔壁５４０は基体５３１と接合されることが好ましい。電気絶縁性材料により形成された基体５３１と導電性隔壁５４０とを接合する手段としては、接着剤による接着等の公知の接合手段を用いることができる。基体５３１が金属製である場合、電解エレメント５００において導電性隔壁５４０と基体５３１とは接合されていてもよく、一体に形成されていてもよい。金属製の基体５３１と導電性隔壁５４０とを接合する手段としては、溶接やロウ付け等の公知の金属間接合手段を用いることができる。また金属製の基体５３１と導電性隔壁５４０とを一体に形成する手段としては、鋳造、鍛造、削り出し等の公知の手段を用いることができる。
【００５９】
蓋部材５３２は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されてもよい。蓋部材５３２を形成する金属材料の例としては、基体３１に関連して上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。
【００６０】
なお、基体５３１が金属製である場合、後述する電解槽において隣接する電解エレメント５００、５００の基体５３１同士の間での短絡を防止する必要がある。例えば、一の実施形態において、基体５３１の受容部５３１ａの内周部５３１ａｓの周方向における寸法（すなわち図８の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると導電性の隔壁５４０の第１の面５４０ａに平行な断面における寸法。さらに言い換えると隔膜１０の主面に平行な断面における寸法。）は、突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの周方向における寸法よりも大きいことが好ましい（図８（Ｂ）参照）。受容部５３１ａの内周部５３１ａｓの周方向における寸法が、突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの周方向における寸法よりも大きいことにより、後述するように一方の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃの少なくとも先端部５３１ｃｅが他方の電解エレメント５００の受容部５３１ａに受け容れられたときに、一方の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓと他方の電解エレメント５００の受容部５３１ａの内周部５３１ａｓとが直接接触しないように当該隣接する電解エレメント５００、５００を配置できるので、短絡を防止することが可能になる。
【００６１】
また例えば、一の実施形態において、電解エレメント５００は、一方の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃの少なくとも先端部５３１ｃｅが他方の電解エレメント５００の受容部５３１ａに受け容れられたときに一方の電解エレメントの基体５３１と他方の電解エレメントの基体５３１との間の短絡を防止するように設けられた電気絶縁部材をさらに備えることが好ましい。図９は、そのような他の実施形態に係る電解エレメント５００’を模式的に説明する断面図である。図９において、図２〜８に既に表れた要素には図２〜８における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図９（Ａ）は電解エレメント５００’を模式的に説明する断面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。電解エレメント５００’は、基体５３１に代えて基体５３１’を備える点において電解エレメント５００と異なっており、基体５３１’は、突出フランジ部５３１’ｃの先端部５３１’ｃｅ及び該先端部５３１’ｃｅに連なる突出フランジ部５３１’ｃの外周部５３１’ｃｓの少なくとも一部の表面が、電気絶縁部材５３１’ｃｉにより構成されている点において、基体５３１と異なっている。すなわち、基体５３１’は、突出フランジ部５３１’ｃの先端部５３１’ｃｅ及び該先端部５３１’ｃｅに連なる突出フランジ部５３１’ｃの外周部５３１’ｃｓの少なくとも一部の表面部分が電気絶縁部材５３１’ｃｉにより構成されており、その他の部分が金属製である。なお、基体５３１’の受容部５３１ａが設けられた部分の外周部５３１ａｏと、突出フランジ部５３１’ｃの外周部５３１’ｃｓとを接続する段差部分５３１ｒの表面がさらに電気絶縁部材５３１’ｃｉで構成されていてもよい。電解エレメント５００’においても、電気絶縁部材５３１’ｃｉを含む突出フランジ部５３１’ｃの外周部５３１’ｃｓの寸法は、受容部５３１ａの内周部５３１ａｓの寸法以下とされている。このような電解エレメント５００’によっても、一方の電解エレメント５００’の突出フランジ部５３１’ｃが他方の電解エレメント５００’の受容部５３１ａに受け容れられたときに一方の基体５３１’と他方の基体５３１’とが短絡することを防止できる。
【００６２】
電気絶縁部材５３１’ｃｉの材質としては、例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ウレタンゴム（ＡＵ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、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）等のエラストマー；ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、フェノール樹脂（ＰＦ）等の非フッ素系樹脂；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフロオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂などの電気絶縁性材料を特に制限なく採用できる。突出フランジ部の表面を電気絶縁部材５３１’ｃｉで構成するにあたっては、接着、ライニング、溶着等の公知の手法を特に制限なく用いることができる。
【００６３】
本発明の上記説明においては、突出フランジ部の先端部を含む表面が電気絶縁部材５３１’ｃｉで構成されている形態の電解エレメント５００’を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、基体５３１の受容部５３１ａの内周部５３１ａｓが電気絶縁部材で構成されている形態の電解エレメントとすることも可能である。図１０は、そのような他の一の実施形態に係る電解エレメント５００''を模式的に説明する断面図である。図１０において、図２〜９に既に表れた要素には図２〜９における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１０（Ａ）は電解エレメント５００''を模式的に説明する断面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。電解エレメント５００''は、基体５３１に代えて基体５３１''を備える点において電解エレメント５００と異なっており、基体５３１''は受容部５３１''ａの内周部５３１''ａｓ及び受容部５３１''ａの端部を画定する基体５３１''の端部５３１''ａｅの表面が電気絶縁部材５３１''ａｉによって構成されている点において、基体５３１と異なっている。すなわち、基体５３１''は、受容部５３１''ａの内周部５３１''ａｓ及び受容部５３１''ａの端部を画定する基体５３１''の端部５３１''ａｅの表面が電気絶縁部材５３１''ａｉによって構成されており、その他の部分は金属製である。電解エレメント５００''においても突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの寸法は、電気絶縁部材５３１''ａｉを含む受容部５３１''ａの内周部５３１''ａｓの寸法以下とされている。このような電解エレメント５００''によっても、一方の電解エレメント５００''の突出フランジ部５３１ｃが他方の電解エレメント５００''の受容部５３１''ａに受け容れられたときに一方の基体５３１''と他方の基体５３１''とが短絡することを防止できる。
【００６４】
本発明に関する上記説明では、導電性隔壁５４０の第１の面５４０ａと隔膜１０との間に第１の電極６１として陽極が配置され、導電性隔壁５４０の第２の面５４０ｂから突出して設けられた導電性リブ４２に第２の電極６２として陰極が保持されている形態の電解エレメント５００、５００’、５００''を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、導電性隔壁の第１の面５４０ａと隔膜１０との間に第１の電極６１として陰極が配置され、導電性隔壁５４０の第２の面５４０ｂから突出して設けられた導電性リブ４２に第２の電極６２として陽極が保持されている形態の電解エレメントとすることも可能である。
【００６５】
＜４．電解槽（２）＞
図１１は、本発明の他の一の実施形態に係る電解槽４０００を模式的に説明する断面図である。図１１において、図２〜１０に既に表れた要素には図２〜１０における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。
【００６６】
電解槽４０００は、複数の電解エレメント５００、５００、…が積層された積層構造を有している。該積層構造においては、隣接する２つの電解エレメント５００、５００の組のそれぞれにおいて、一方の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃの少なくとも一部が、他方の電解エレメント５００の受容部５３１ａに受け容れられていることにより、一方の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃと、他方の電解エレメント５００の支持部５３１ｂとの間に、該他方の電解エレメント５００の（隔膜１０の周縁部を保持した）ガスケット２０及び蓋部材５３２が挟まれて保持されている。そして導電性隔壁５４０の第１の面５４０ａと、該第１の面５４０ａと対向する隔膜１０との間に、該導電性隔壁５４０と電気的に導通した第１の電極（陽極）６１を収容する第１の極室（陽極室Ａ２、Ａ３、Ａ４）が画定されており、導電性隔壁５４０の第２の面５４０ｂと、該第２の面５４０ｂと対向する隔膜１０との間に、該導電性隔壁５４０と電気的に導通した第２の電極（陰極）６２を収容する第２の極室（陰極室Ｃ２、Ｃ３）が画定されている。
【００６７】
電解槽４０００においては、隣接する２つの電解エレメント５００、５００の組のそれぞれにおいて、一方の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃと、他方の電解エレメント５００の蓋部材５３２との間に、シール部材５０としてＯリングが挟まれて保持されている。
【００６８】
電解槽４０００において、電解エレメント５００、５００、…の積層構造の一方の端部に突出フランジ部５３１ｃを外側に向けて配置された電解エレメント５００を第１の電解エレメント５００ａと称する。また電解エレメント５００、５００、…の積層構造の他方の端部に受容部５３１ａを外側に向けて配置された電解エレメント５００を第２の電解エレメント５００ｂと称する。電解槽４０００は、第１の電解エレメント５００ａの導電性隔壁５４０の第２の面５４０ｂと対向して配置された、第１のターミナルエレメント４５００と、第２の電解エレメント５００ｂの隔膜１０と対向して配置された、第２のターミナルエレメント４６００とさらに備えている。
【００６９】
図１２は、第１のターミナルエレメント４５００を模式的に説明する図である。図１２において、図２〜１１に既に表れた要素には図２〜１１における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１２（Ａ）は、第１のターミナルエレメント４５００を模式的に説明する断面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。第１のターミナルエレメント４５００は、イオン透過性の隔膜１０（第１の隔膜）と、隔膜１０（第１の隔膜）の周縁部を保持するガスケット２０（第１のガスケット）と、ガスケット２０（第１のガスケット）を保持する枠状の保護部材（第１の保護部材）４５３０と、第１の面５４０ａ及び第２の面５４０ｂを有する導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）とを備える。
【００７０】
保護部材（第１の保護部材）４５３０は、枠状の基体（第１の基体）４５３１と、枠状の蓋部材５３２（第１の蓋部材）とを備える。基体（第１の基体）４５３１は、突出フランジ部５３１ｃ、第２の電極６２、及び導電性リブ４２を有しない点において、上記説明した電解エレメント５００の基体５３１と異なっている。すなわち、基体（第１の基体）４５３１は、基体４５３１の内周側に設けられ、ガスケット２０及び蓋部材５３２を受け容れる受容部（第１の受容部）４５３１ａと、該受容部４５３１ａより基体４５３１の内周側に向けて突出して延在し、受容部４５３１ａに受け容れられたガスケット２０（第１のガスケット）を隔膜１０（第１の隔膜）の主面に交差する方向に支持する支持部４５３１ｂ（第１の支持部）とを備えている。蓋部材５３２（第１の蓋部材）は、基体４５３１の受容部４５３１ａに受け容れられることが可能な寸法を有している。基体４５３１の受容部４５３１ａに（隔膜１０の周縁部を保持した）ガスケット２０（第１のガスケット）及び蓋部材５３２（第１の蓋部材）が受け容れられることにより、ガスケット２０（第１のガスケット）が基体４５３１の支持部４５３１ａと蓋部材５３２（第１の蓋部材）との間に挟まれて保持される。ガスケット２０（第１のガスケット）及び蓋部材５３２（第１の蓋部材）が基体４５３１の受容部４５３１ａに受け容れられたとき、基体４５３１の受容部４５３１ａ側の端部４５３１ａｅと蓋部材５３２（第１の蓋部材）との間には段差が生じている。すなわち、基体４５３１の受容部４５３１ａの深さ（すなわち、受容部４５３１ａの端部を画定する基体４５３１の端部４５３１ａｅから、支持部４５３１ｂまでの深さ）は、隔膜１０（第１の隔膜）の周縁部を保持したガスケット２０（第１のガスケット）と蓋部材５３２（第１の蓋部材）との合計の厚さよりも大とされている。
【００７１】
第１のターミナルエレメント４５００において、導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）は、該導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）の第１の面５４０ａが隔膜１０（第１の隔膜）と対向するように配置されている。導電性隔壁４５０（第１の導電性隔壁）の外周部は、基体４５３１の支持部４５３１ｂと全周にわたって水密かつ気密に接合されているか又は全周にわたって一体とされている。
【００７２】
電解槽４０００においては、第１の電解エレメント５００ａの突出フランジ部５３１ｃの少なくとも一部が、第１のターミナルエレメント４５００の受容部４５３１ａにさらに受け容れられていることにより、第１の電解エレメント５００ａの突出フランジ部５３１ｃと、第１のターミナルエレメント４５００の支持部４５３１ｂとの間に、第１のターミナルエレメント４５００の（隔膜１０（第１の隔膜）の周縁部を保持した）ガスケット２０（第１のガスケット）及び蓋部材５３２（第１の蓋部材）が挟まれて保持されている（図１１参照）。
第１のターミナルエレメント４５００の受容部４５３１ａの内周部４５３１ａｓの寸法は、第１の電解エレメント５００ａの突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの寸法以上である。すなわち、第１のターミナルエレメント４５００の受容部４５３１ａは、第１の電解エレメント５００ａの突出フランジ部５３１ｃを受け容れることが可能な形状及び寸法を有している。上記したように、第１のターミナルエレメント４５００の基体４５３１の受容部４５３１ａの深さは、隔膜１０（第１の隔膜）の周縁部を保持したガスケット２０（第１のガスケット）と蓋部材５３２（第１の蓋部材）との合計の厚さよりも大とされているので、隔膜１０（第１の隔膜）の周縁部を保持したガスケット２０（第１のガスケット）と蓋部材５３２（第１の蓋部材）とが第１のターミナルエレメント４５００の受容部４５３１ａに受け容れられたとき、該受容部４５３１ａは第１の電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃの少なくとも先端部をさらに受け入れることができる。したがって電解槽４０００においては、第１の電解エレメント５００ａと第１のターミナルエレメント４５００とを積層する際に、位置決めが容易である。
【００７３】
電解槽４０００においては、第１のターミナルエレメント４５００の導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）の第１の面５４０ａと、第１のターミナルエレメント４５００の隔膜１０（第１の隔膜）との間に、第１のターミナルエレメント４５００の導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）と電気的に導通した第１の電極（陽極）６１を収容する第１の極室（陽極室Ａ１）がさらに画定されるとともに、第１の電解エレメント５００ａの導電性隔壁５４０の第２の面５４０ｂと、第１のターミナルエレメント４５００の隔膜１０（第１の隔膜）との間に、第１の電解エレメント５００ａの導電性隔壁５４０と電気的に導通した第２の電極（陰極）６２を収容する第２の極室（陰極室Ｃ１）がさらに画定されている（図１１参照）。
第１のターミナルエレメント４５００において、第１の電極（陽極）６１は、導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）の第１の面５４０ａから突出するように設けられた導電性リブ４１、４１、…に保持されている（図１２（Ｂ）参照）。導電性リブ４１は導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）及び第１の電極６１と電気的に導通している。
【００７４】
第１のターミナルエレメント４５００（図１２参照）において、基体４５３１は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されていてもよい。基体４５３１を形成する金属材料の例としては、導電性隔壁４０について上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体４５３１を形成する電気絶縁性材料の例としては、基体３１について上記説明した材料と同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体４５３１が電気絶縁性の材料により形成される場合、第１のターミナルエレメント４５００において導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）は基体４５３１と接合されることが好ましい。電気絶縁性材料により形成された基体４５３１と導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）とを接合する手段としては、接着剤による接着等の公知の接合手段を用いることができる。基体４５３１が金属製である場合、第１のターミナルエレメント４５００において導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）と基体４５３１とは接合されていてもよく、一体に形成されていてもよい。金属製の基体４５３１と導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）とを接合する手段としては、溶接やロウ付け等の公知の金属間接合手段を用いることができる。また金属製の基体４５３１と導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）とを一体に形成する手段としては、鋳造、鍛造、削り出し等の公知の手段を用いることができる。
【００７５】
図１３は、第２のターミナルエレメント４６００を模式的に説明する断面図である。図１３において、図２〜１２に既に表れた符号には図２〜１２における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。第２のターミナルエレメント４６００は、第１の面５４０ａ及び第２の面５４０ｂを有する導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）と、該導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）の外周部と全周にわたって水密且つ気密に接合され又は全周にわたって一体に設けられ、該導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）の第２の面５４０ｂの側に突出して延在する、突出フランジ部（第２の突出フランジ部）４６３１ｃとを有する。少なくとも突出フランジ部４６３１ｃの先端部において、突出フランジ部４６３１ｃの外周部４６３１ｃｓの周方向の寸法（すなわち図１３において紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると第２のターミナルエレメント４６００の導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）の第２の面５４０ｂに平行な断面における寸法。）は、第２の電解エレメント５００ｂの受容部５３１ａの内周部５３１ａｓの周方向の寸法以下である。すなわち、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃは、第２の電解エレメント５００ｂの受容部５３１ａに受け容れられることが可能な寸法を有している。
電解槽４０００においては、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃの少なくとも一部が、第２の電解エレメント５００ｂの受容部５３１ａにさらに受け容れられることにより、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃと第２の電解エレメント５００ｂの支持部５３１ｂとの間に、第２の電解エレメント５００ｂのガスケット２０及び蓋部材５３２が挟まれて保持されている（図１１参照）。したがって電解槽４０００においては、第２の電解エレメント５００ｂと第２のターミナルエレメント４６００とを積層する際に、位置決めが容易である。
【００７６】
電解槽４０００においては、第２のターミナルエレメント４６００の導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）の第２の面５４０ｂと、第２の電解エレメント５００ｂの隔膜１０との間に、第２のターミナルエレメント４６００の導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）と電気的に導通した第２の電極（陰極）６２を収容する第２の極室（陰極室Ｃ４）がさらに画定されている（図１１参照）。
第２のターミナルエレメント４６００において、第２の電極６２は、導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）の第２の面５４０ｂから突出するように設けられた導電性リブ４２、４２、…に保持されている（図１３参照）。導電性リブ４２は導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）及び第２の電極６２と電気的に導通している。
【００７７】
電解槽４０００においては、第１の電解エレメント５００ａの突出フランジ部５３１ｃと第１のターミナルエレメント４５００の蓋部材５３２（第１の蓋部材）との間、及び、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃと第２の電解エレメント５００の蓋部材５３２との間に、それぞれシール部材５０としてＯリングが挟まれて保持されている（図１１参照）。
【００７８】
第２のターミナルエレメント４６００（図１３参照）において、突出フランジ部４６３１ｃは、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されていてもよい。突出フランジ部４６３１ｃを形成する金属材料の例としては、導電性隔壁４０について上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。突出フランジ部４６３１ｃを形成する電気絶縁性材料の例としては、基体３１について上記説明した電気絶縁性材料と同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。突出フランジ部４６３１ｃが電気絶縁性の材料により形成される場合、第２のターミナルエレメント４６００において導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）は突出フランジ部４６３１ｃと接合されることが好ましい。電気絶縁性材料により形成された突出フランジ部４６３１ｃと導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）とを接合する手段としては、接着剤による接着等の公知の接合手段を用いることができる。突出フランジ部４６３１ｃが金属製である場合、第２のターミナルエレメント４６００において導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）と突出フランジ部４６３１ｃとは接合されていてもよく、一体に形成されていてもよい。金属製の突出フランジ部４６３１ｃと導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）とを接合する手段としては、溶接やロウ付け等の公知の金属間接合手段を用いることができる。また金属製の突出フランジ部４６３１ｃと導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）とを一体に形成する手段としては、鋳造、鍛造、削り出し等の公知の手段を用いることができる。
【００７９】
電解槽４０００において、第１のターミナルエレメント４５００の導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）には正極端子が接続されており、第２のターミナルエレメント４６００の導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）には負極端子が接続されている（図１１参照）。正極端子は直流電源の正極に接続され、負極端子は直流電源の負極に接続される。なお、電解槽４０００は、第１の極室（陽極室Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）のそれぞれに電解液を供給する第１の電解液供給流路（不図示）と、第１の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第１の電解液・ガス回収流路（不図示）と、第２の極室（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）のそれぞれに電解液を供給する第２の電解液供給流路（不図示）と、第２の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第２の電解液・ガス回収流路（不図示）とをさらに備えている。
【００８０】
一の好ましい実施形態において、第１のターミナルエレメント４５００の基体４５３１、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃ、及び、各電解エレメント５００の基体５３１は電気絶縁性材料により形成される。かかる形態によれば、各受容部（５３１ａ、４５３１ａ）において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部（５３１ｃ、４６３１ｃ）とが接触しても、短絡が生じることがない。
【００８１】
他の好ましい実施形態において、第１のターミナルエレメント４５００の基体４５３１、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃ、及び、各電解エレメント５００の基体５３１は金属製である。かかる形態によれば、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高めることが可能になる。
第１のターミナルエレメント４５００の基体４５３１、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃ、及び、各電解エレメント５００の基体５３１が金属製である場合、例えば、各電解エレメント５００の基体５３１の受容部５３１ａの内周部５３１ａｓの周方向の寸法が、各電解エレメント５００の突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの周方向の寸法よりも大きく（図８（Ｂ）及び図１１参照）、第１のターミナルエレメント４５００の受容部４５３１ａの内周部４５３１ａｓの周方向の寸法（すなわち図１２の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると第１のターミナルエレメント４５００の導電性隔壁５４０（第１の導電性隔壁）の第１の面５４０ａに平行な断面における寸法。さらに言い換えると第１のターミナルエレメント４５００の隔膜１０（第１の隔膜）の主面に平行な断面における寸法。）が、第１の電解エレメント５００ａの突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの周方向の寸法よりも大きく（図１１及び図１２参照）、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃの外周部４６３１ｃｓの周方向の寸法が、第２の電解エレメント５００ｂの受容部５３１ａの内周部５３１ａｓの周方向の寸法よりも小さい（図１１及び図１３参照）ことが好ましい。かかる形態によれば、各受容部の周方向の寸法が各突出フランジ部の周方向の寸法よりも大きいことにより、各受容部（５３１ａ、４５３１ａ）において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部（５３１ｃ、４６３１ｃ）とが直接接触しないように各電解エレメント５００、第１のターミナルエレメント４５００、及び第２のターミナルエレメント４６００を配置できるので、短絡を防止できる。また例えば、電解槽４０００が、第１のターミナルエレメント４５００の基体４５３１と、第１の電解エレメント５００ａの基体５３１との短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材（第１の電気絶縁部材）と；第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃと、第２の電解エレメント５００ｂの基体５３１との短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材（第２の電気絶縁部材）と；隣接する２つの電解エレメント５００、５００の組のそれぞれにおいて、一方の電解エレメント５００の基体５３１と、他方の電解エレメント５００の基体５３１との短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材（第３の電気絶縁部材）と、をさらに有することが好ましい。かかる形態によれば、各受容部（５３１ａ、４５３１ａ）において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部（５３１ｃ、４６３１ｃ）とが接触しても、短絡が生じることがない。図１４は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽５０００を模式的に説明する断面図である。図１４において、図２〜１３に既に表れた要素には図２〜１３における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。
【００８２】
電解槽５０００は、電解エレメント５００、５００、…に代えて電解エレメント５００’、５００’、…（図９参照）を備え、第２のターミナルエレメント４６００に代えて第２のターミナルエレメント４６００’を備える点において、上記説明した電解槽４０００（図１１）と異なっている。電解槽５０００において、電解エレメント５００’、５００’、…の積層構造の一方の端部に突出フランジ部５３１’ｃを外側に向けて配置された電解エレメント５００’を第１の電解エレメント５００’ａと称し、電解エレメント５００’、５００’、…の積層構造の他方の端部に受容部５３１ａを外側に向けて配置された電解エレメント５００’を第２の電解エレメント５００’ｂと称する。
【００８３】
図１５は、第２のターミナルエレメント４６００’を模式的に説明する断面図である。図１５において、図２〜１４に既に表れた要素には図２〜１４における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。第２のターミナルエレメント４６００’は、突出フランジ部（第２の突出フランジ部）４６３１ｃに代えて突出フランジ部（第２の突出フランジ部）４６３１’ｃを有する点において、上記説明した第２のターミナルエレメント４６００（図１３参照）と異なっている。突出フランジ部４６３１’ｃは、その先端部４６３１’ｃｅ及び該先端部４６３１’ｃｅに連なる突出フランジ部４６３１’ｃの外周部４６３１’ｃｓの少なくとも一部の表面が、電気絶縁部材４６３１’ｃｉにより構成されている点において、第２のターミナルエレメント４６００の突出フランジ部４６３１ｃと異なっている。すなわち、突出フランジ部４６３１’ｃは、突出フランジ部４６３１’ｃの先端部４６３１’ｃｅ及び該先端部４６３１’ｃｅに連なる突出フランジ部４６３１’ｃの外周部４６３１’ｃｓの少なくとも一部の表面部分が電気絶縁部材４６３１’ｃｉにより構成されており、その他の部分が金属製である。電気絶縁部材４６３１’ｃｉの材質の例としては、電気絶縁部材５３１’ｃｉの材質として上記説明したものと同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。第２のターミナルエレメント４６００’においても、電気絶縁部材４６３１’ｃｉを含む突出フランジ部４６３１’ｃの外周部４６３１’ｃｓの周方向の寸法（すなわち図１５の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると第２のターミナルエレメント４６００’の導電性隔壁５４０（第２の導電性隔壁）の第２の面５４０ｂに平行な断面における寸法。）は、第２の電解エレメント５００’ｂの受容部５３１ａの内周部の周方向の寸法以下とされている。
【００８４】
このような電解槽５０００によれば、各受容部（５３１ａ、４５３１ａ）において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部（５３１’ｃ、４６３１’ｃ）とが接触しても、短絡が生じることがない。
【００８５】
本発明の上記説明においては、受容部と突出フランジ部との短絡を防止するために各突出フランジ部が表面に電気絶縁部材を備える形態の電解槽５０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、各受容部の表面が電気絶縁部材を備えることにより受容部と突出フランジ部との短絡を防止する形態の電解槽とすることも可能である。図１６は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽６０００を模式的に説明する断面図である。図１６において、図２〜１５に既に表れた要素には図２〜１５における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽６０００は、電解エレメント５００、５００、…に代えて電解エレメント５００''、５００''、…（図１０参照）を備え、第１のターミナルエレメント４５００に代えて第１のターミナルエレメント４５００''を備える点において、上記説明した電解槽４０００と異なっている。電解槽６０００において、電解エレメント５００''、５００''、…の積層構造の一方の端部に突出フランジ部５３１ｃを外側に向けて配置された電解エレメント５００''を第１の電解エレメント５００''ａと称し、電解エレメント５００''、５００''、…の積層構造の他方の端部に受容部５３１''ａを外側に向けて配置された電解エレメント５００''を第２の電解エレメント５００''ｂと称する。
【００８６】
図１７は、第１のターミナルエレメント４５００''を模式的に説明する図である。図１７において、図２〜１６に既に表れた要素には図２〜１６における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１７（Ａ）は第１のターミナルエレメント４５００''を模式的に説明する断面図であり、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）から隔膜１０、ガスケット２０、及び蓋部材５３２を取り除いた図である。第１のターミナルエレメント４５００''は、基体（第１の基体）４５３１に代えて基体（第１の基体）４５３１''を備える点において第１のターミナルエレメント４５００と異なっており、基体４５３１''は受容部（第１の受容部）４５３１''ａの内周部４５３１''ａｓ及び受容部４５３１''ａの端部を画定する基体４５３１''の端部４５３１''ａｅの表面が電気絶縁部材４５３１''ａｉによって構成されている点において、基体４５３１と異なっている。すなわち、基体４５３１''は、受容部４５３１''ａの内周部４５３１''ａｓ及び内周部４５３１''ａの端部を画定する基体４５３１''の端部４５３１''ａｅの表面が電気絶縁部材４５３１''ａｉによって構成されており、その他の部分は金属製である。電気絶縁部材４５３１''ａｉの材質の例としては、電気絶縁部材５３１’ｃｉの材質として上記説明したものと同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。第１のターミナルエレメント４５００''においても、電気絶縁部材４５３１''ａｉを含む受容部４５３１''ａの内周部４５３１''ａｓの周方向の寸法は、第１の電解エレメント５００''ａの突出フランジ部５３１ｃの外周部５３１ｃｓの周方向の寸法以上とされている。
【００８７】
このような電解槽６０００によれば、各受容部（５３１''ａ、４５３１''ａ）において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部（５３１ｃ、４６３１ｃ）とが接触しても、短絡が生じることがない。
【００８８】
本発明に関する上記説明では、シール部材（Ｏリング）５０を固定するための溝を有しない形態の電解エレメント５００、５００’、及び５００''、並びに該電解エレメントを備える形態の電解槽４０００、５０００、及び６０００を例に挙げた。本発明の電解エレメントを備える電解槽によれば、受容部の内周部がシール部材の外周側に存在するので、仮にＯリングが極室内部の圧力により変形したとしても、Ｏリングが受容部の内周部によって規定される限度を超えて変形することが抑制される。しかしながら本発明は当該形態に限定されるものではない。例えば、蓋部材の突出フランジ部と向かい合う面に、Ｏリングを蓋部材と突出フランジ部の先端部との間に固定することが可能であるように設けられた溝（Ｏリング固定溝）を有する形態の電解エレメント、及び該電解エレメントを備える形態の電解槽とすることも可能である。また例えば、突出フランジ部の先端部に、Ｏリングを蓋部材と突出フランジ部の先端部との間に固定することが可能であるように設けられた溝（Ｏリング固定溝）を有する形態の電解エレメント、及び該電解エレメントを備える形態の電解槽とすることも可能である。電解槽２０００及び３０００について上記説明したように、Ｏリング固定溝の断面形状は、Ｏリングの断面の一部に対応する（Ｏリングの断面形状と相補的な）形状であってもよく、他の形状（例えばＶ字形状等。）であってもよい。
【００８９】
本発明に関する上記説明では、シール部材５０としてＯリングを備える形態の電解槽４０００、５０００、及び６０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、本発明の電解エレメントを備える電解槽であって、シール部材として平ガスケットを備える形態の電解槽とすることも可能である。本発明の電解エレメントを備える電解槽によれば、受容部の内周部がシール部材の外周側に存在するので、仮にシール部材が極室内部の圧力により変形したとしても、シール部材が受容部の内周部によって規定される限度を超えて変形することが抑制される。したがって本発明の電解エレメントを備える形態の電解槽によれば、Ｏリング以外のシール部材、例えば平ガスケットを用いた場合であっても、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。ただし、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高める観点からは、シール部材としてＯリングを用いることが好ましい。
【００９０】
本発明に関する上記説明では、第１の電極６１が陽極であり、第２の電極６２が陰極である形態の電解槽１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、及び６０００、並びに電解エレメント５００、５００'、及び５００''を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、第１の電極が陰極であり、第２の電極が陽極である形態の電解槽及び電解エレメントとすることも可能である。
【００９１】
本発明に関する上記説明では、隔膜１０の周縁部を保持するガスケット２０が一体型のガスケットである、すなわち、一体のガスケット２０の内周部にスリットが設けられており、該スリットに隔膜１０の周縁部が収容されることにより、隔膜１０の周縁部がガスケット２０に保持される形態の隔膜−ガスケット−保護部材複合体１００及び２００、電解エレメント５００、５００’、及び５００''、並びに電解槽１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、及び６０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、一体型のガスケット２０に代えて、分離型のガスケットを用いる形態、すなわち、２枚のガスケット部材で隔膜１０の周縁部を挟むことにより、隔膜１０の周縁部がガスケットに保持される形態の隔膜−ガスケット−保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽とすることも可能である。
【００９２】
＜５．アルカリ水電解方法＞
本発明の電解槽は、アルカリ水の電解に特に好ましく用いることができる。一の実施形態に係るアルカリ水電解方法は、アルカリ水を電解して水素を製造する方法であって、（ａ）本発明の電解槽を用いてアルカリ水を電解する工程を含む。工程（ａ）における電解槽としては、上記説明したいずれの形態の電解槽も用いることができる。アルカリ水としては、アルカリ水電解法による水素の製造に用いられる公知の塩基性水溶液（例えばＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液等。）を特に制限なく用いることができる。
【００９３】
工程（ａ）は、本発明の電解槽の各第１の極室および各第２の極室に極液（アルカリ水）を供給し、陽極−陰極間に所定の電解電流が流れるように電圧を印加することにより、行うことができる。電解により発生したガスを各極室から極液とともに回収し、気液分離を行うことにより、陰極室から水素ガスを、及び陽極室から酸素ガスを、それぞれ回収することができる。気液分離によりガスから分離された極液は、必要に応じて水を補充しつつ、各極室へ再度供給することができる。
【００９４】
工程（ａ）において、第１の極室が陽極室、第２の極室が陰極室であってもよく、第１の極室が陰極室、第２の極室が陽極室であってもよい。いずれの場合においても、陰極室内部の圧力は大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される。陰極室内部の圧力は大気圧に対して４００ｋＰａ以上高圧であることが好ましく、８００ｋＰａ以上高圧であることがより好ましい。陰極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧＋１０００ｋＰａ未満とすることができる。陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室から水素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストを削減し、設備全体として省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極−陰極間の抵抗が減少し、したがって電解電圧を低減することが可能になる。
【００９５】
工程（ａ）において、陽極室内部の圧力も、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持されることが好ましい。陽極室内部の圧力は大気圧に対して４００ｋＰａ以上高圧であることが好ましく、８００ｋＰａ以上高圧であることがより好ましい。陽極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧＋１０００ｋＰａ未満とすることができる。陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室から酸素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストをさらに削減し、設備全体としてさらなる省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極−陰極間の抵抗がさらに減少し、したがって電解電圧をさらに低減することが可能になる。
【００９６】
工程（ａ）において、陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差は、例えば５．０ｋＰａ未満であることが好ましく、１．０ｋＰａ未満であることがより好ましい。陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差が上記上限値未満であることにより、陽極室−陰極室間の差圧に起因してガスが隔膜を透過して陽極室から陰極室へ又は陰極室から陽極室へ移動することを抑制すること、及び、陽極室−陰極室間の差圧に起因して隔膜が損傷する事態を抑制することが容易になる。
【００９７】
本発明の電解槽は、極室内部の圧力に対する耐性が向上しているとともに、隔膜が受ける熱および機械的圧力による隔膜の性能低下が抑制されている。したがって本発明の電解槽を用いてアルカリ水の電解を行うことにより、極室内部の圧力を高めた条件でも、より安全に且つより効率的に電解を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  （イオン透過性の）隔膜
２０  ガスケット
３０、２３０、５３０、４５３０  （枠状の）保護部材
３１、２３１、５３１、５３１’、５３１''、４５３１、４５３１''  （枠状の）基体
３１ａ、５３１ａ、５３１''ａ、４５３１ａ、４５３１''ａ  受容部
３１ｂ、５３１ｂ、４５３１ｂ  支持部
２３１ｅ、３０４０ｃ  第１のＯリング固定溝
２３１ｆ、３０４０ｄ  第２のＯリング固定溝
３２、５３２  （枠状の）蓋部材
４０、５４０、３０４０  導電性隔壁
４０ａ、５４０ａ  第１の面
４０ｂ、５４０ｂ  第２の面
４１、４２  導電性リブ
５０  シール部材
６１  第１の電極
６２  第２の電極
５３１ｃ、５３１’ｃ、４６３１ｃ、４６３１’ｃ  突出フランジ部
５３１’ｃｉ、５３１''ａｉ、４６３１’ｃｉ、４５３１''ａｉ  電気絶縁部材
１００、２００  隔膜−ガスケット−保護部材複合体
５００、５００’、５００''  電解エレメント
５００ａ  第１の電解エレメント
５００ｂ  第２の電解エレメント
４５００、４５００''  第１のターミナルエレメント
４６００、４６００’  第２のターミナルエレメント
１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００  電解槽
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４  陽極室
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４  陰極室
【図１】
2019188261.tif 000003
【図２】
2019188261.tif 000004
【図３】
2019188261.tif 000005
【図４】
2019188261.tif 000006
【図５】
2019188261.tif 000007
【図６】
2019188261.tif 000008
【図７】
2019188261.tif 000009
【図８】
2019188261.tif 000010
【図９】
2019188261.tif 000011
【図１０】
2019188261.tif 000012
【図１１】
2019188261.tif 000013
【図１２】
2019188261.tif 000014
【図１３】
2019188261.tif 000015
【図１４】
2019188261.tif 000016
【図１５】
2019188261.tif 000017
【図１６】
2019188261.tif 000018
【図１７】
2019188261.tif 000019
【国際調査報告】
2019188261.tif 000020
2019188261.tif 000021
2019188261.tif 000022
2019188261.tif 000023