(57)【要約】【課題】水電解槽全体の大型化およびコストアップを回避しつつ、締め付け板が内側に押圧される力を積層体の内圧に関わらず簡単な方法によってほぼ一定の値に維持する。【解決手段】セパレータ３を介して複数の固体高分子形電極結着膜２を交互に積層した積層体と、積層体の両側に配置された締め付け板８と水電解槽に設け、締め付け板８を内側に押圧するための容器９を締め付け板８の外側に配置し、容器９の更に外側に固定板１０を配置し、固定板１０の間隔を所定距離に維持する。更に、積層体内の空間と容器９内の空間とを連通することにより、積層体の内圧と容器９の内圧とを等しくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス不透過性セパレータを介して複数の固体高分子形電極結着膜を交互に積層した積層体と、前記積層体を締め付けるために前記積層体の両側に配置された２つの剛性締め付け板とを具備する水電解槽において、前記２つの剛性締め付け板を内側に押圧するための２つの容器を前記２つの剛性締め付け板の外側に配置し、前記２つの容器の更に外側に２つの剛性固定板を配置し、前記２つの剛性固定板の間隔を所定距離に維持し、前記積層体の内圧と前記２つの容器の内圧とを等しくしたことを特徴とする水電解槽。
【請求項２】
ガス不透過性セパレータを介して複数の固体高分子形電極結着膜を交互に積層した積層体と、前記積層体を締め付けるために前記積層体の両側に配置された２つの剛性締め付け板とを具備する水電解槽において、一方の剛性締め付け板を内側に押圧するための容器を前記一方の剛性締め付け板の外側に配置し、前記容器の更に外側に剛性固定板を配置し、前記剛性固定板と他方の剛性締め付け板との間隔を所定距離に維持し、前記積層体の内圧と前記容器の内圧とを等しくしたことを特徴とする水電解槽。
【請求項３】
前記剛性締め付け板を内側に押圧するための弾性体を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の水電解槽。
【請求項４】
前記積層体内の空間と前記容器内の空間とを連通したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水電解槽。
【請求項５】
前記積層体の一部を構成する前記セパレータと同一のものを前記容器として用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス不透過性セパレータを介して複数の固体高分子形電極結着膜を交互に積層した積層体と、その積層体を締め付けるために積層体の両側に配置された２つの剛性締め付け板とを具備する水電解槽に関し、特には、水電解槽全体の大型化およびコストアップを回避しつつ、締め付け板が内側に押圧される力を積層体の内圧に関わらず簡単な方法によってほぼ一定の値に維持することができる水電解槽に関する。
【０００２】
詳細には、本発明は、上述した水電解槽（スタック）の高圧運転方式における締め付け構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
図７は従来の一般的な電解セル構造と積層電解槽（フィルタープレス型）とを説明するための図である。図７に示すように、従来の電解槽では、単セルが、パッキンと、陰極側給電体と、膜電極接合体１と、陽極側給電体と、パッキン４とによって構成されている。また、陽極側と陰極側とが隣接するように、複数の単セルが、セパレータ３を介して交互に積層され、電気的に直列接続されている。
【０００４】
陰極側（図７の左側）の端板５には、積層体の内部に純水を供給するための純水供給口１３と、積層体の内部において発生せしめられた水素を排出するためのガス排出口１４とが形成されている。また、陽極側（図７の右側）の端板５には、積層体の内部に純水を供給するための純水供給口１３と、積層体の内部において発生せしめられた酸素を排出するためのガス排出口１５とが形成されている。つまり、電解用水は、共通ヘッダーを通過せしめられて各セル内に供給され、電解用水がセル内を通過している時に発生せしめられたガスは、電解用水が供給される共通ヘッダーとは反対側に位置する共通ヘッダーを介して排出される。図７に示すように、各セルがプレート状フィルターのような形状をしているため、図７に示した電解槽はフィルタープレス型と呼ばれている。
【０００５】
図７に示した従来の電解槽では、高温において、電解膜の導電率が向上し、また、電極の過電圧が低下するために、セルの電解電圧が低下し、電解特性が向上することが知られている。そのため、図７に示した従来の電解槽では、高温運転が行われている。１００℃で高温運転が行われる場合には、電解用水が沸騰しないように、積層体を加圧して運転が行われている。つまり、積層体の内部には、所定の圧力が生じている。
【０００６】
図７に示した従来の電解槽では、積層各セル、部材間の接触抵抗が最小になるように、積層体は、積層体の両側（図７の右側および左側）に配置された締め付け板（図示せず）によって所定の面圧で締め付けられている。つまり、締め付け板は、締め付け板を内側に押圧する力Ｆ１と、上述した積層体の内圧によって締め付け板を外側に戻そうとする力Ｆ２とを受けている。
【０００７】
上述したように、電解用水が沸騰しないように、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）、つまり、電解供給水圧と発生ガス圧との合計圧力が増加せしめられると、力Ｆ２が大きくなる。そのため、力Ｆ２の増加に伴って力Ｆ１を増加させないと、力Ｆ１と力Ｆ２との合力Ｆ３、つまり、セル締め付け力Ｆ３が不足してしまい、セル面圧が低下してしまう。
【０００８】
従って、セル面圧を所定圧力の範囲内に維持するためには、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、締め付け板にかかる締め付け力（合力Ｆ３）をほぼ一定の値に維持しなければならない。
【０００９】
図８は従来の圧力容器収納型高圧水電解槽を示した図である。図８に示す従来の水電解槽では、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持するために、電解セル積層体２０が圧力容器３０内に収納されている。詳細には、図８に示す従来の水電解槽では、電解セル積層体２０の左側に配置された締め付け板は、バネによって締め付け板を図８の右側に押圧する力Ｆ１１と、締め付け板の左側に位置する圧力容器内の液体によって締め付け板を図８の右側に押圧する力Ｆ１２と、電解セル積層体２０の内圧によって締め付け板を図８の左側に押圧する力Ｆ１３とを受けている。
【００１０】
図８に示す従来の水電解槽では、電解セル積層体２０が圧力容器３０内に収納されているため、上述した力Ｆ１２と力Ｆ１３とが等しくなっている。詳細には、電解槽の運転圧力（電解セル積層体２０の内圧）が増加せしめられると、それに伴って圧力容器３０の内圧も増加するように構成されている。つまり、上述したＦ１３が増加せしめられると、それに伴ってＦ１２が増加するように構成されている。すなわち、締め付け板にかかる締め付け力（合力）が常に力Ｆ１１に等しくなるように構成されている。それにより、電解槽の運転圧力（電解セル積層体２０の内圧）が変動する場合であっても、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。つまり、電解槽の運転圧力（電解セル積層体２０の内圧）に関わらず、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００１１】
ところが、図８に示す従来の水電解槽では、電解セル積層体２０を収納する圧力容器３０が必須の構成要件となってしまうため、水電解槽全体が大型化してしまい、コストが上昇してしまう。
【００１２】
図９は従来の油圧シリンダ加圧型高圧水電解槽を示した図である。図９に示す従来の水電解槽では、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持するために、電解セル積層体２０の内圧が測定され、その測定値に基づいて算出された所定の圧力で、油圧シリンダ３１によって締め付け板が押圧されている。詳細には、図９に示す従来の水電解槽では、電解セル積層体２０の右側に配置された締め付け板は、油圧シリンダによって締め付け板を図９の左側に押圧する力Ｆ２１と、電解セル積層体２０の内圧によって締め付け板を図９の右側に押圧する力Ｆ２２とを受けている。
【００１３】
図９に示す従来の水電解槽では、力Ｆ２１が力Ｆ２２よりも常に一定値だけ大きくなるように制御されている。詳細には、電解槽の運転圧力（電解セル積層体２０の内圧）が増加せしめられると、それに伴って油圧シリンダ３１の押圧力も増加するように構成されている。つまり、上述したＦ２２が増加せしめられると、それに伴ってＦ２１が増加するように構成されている。すなわち、締め付け板にかかる締め付け力（合力）が常に一定値なるように構成されている。それにより、電解槽の運転圧力（電解セル積層体２０の内圧）が変動する場合であっても、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。つまり、電解槽の運転圧力（電解セル積層体２０の内圧）に関わらず、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００１４】
ところが、図９に示す従来の水電解槽では、油圧シリンダ３１が必須の構成要件となってしまう。また、電解槽の運転圧力（電解セル積層体２０の内圧）の変動に応じて油圧シリンダ３１の押圧力を変動させる複雑な制御が必要になってしまう。そのため、水電解槽全体が大型化してしまい、コストが上昇してしまう。
【００１５】
また、特開２００３−１６０８９１号公報に記載された従来の水電解槽では、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持するために、積層体において発生せしめられた水素の圧力が測定され、その測定値に基づいて算出された所定の圧力で、シリンダによって締め付け板としてのピストンが押圧されている。詳細には、特開２００３−１６０８９１号公報の図２に記載された従来の水電解槽では、セルの積層体の左側に配置された締め付け板としてのピストンは、シリンダによって締め付け板を特開２００３−１６０８９１号公報の図２の右側に押圧する力Ｆ３１と、セルの積層体の内圧によって締め付け板を特開２００３−１６０８９１号公報の図２の左側に押圧する力Ｆ３２とを受けている。
【００１６】
特開２００３−１６０８９１号公報の図２に記載された従来の水電解槽では、積層体の内圧よりもシリンダによって押圧される圧力が常に一定値だけ大きくなるように、つまり、力Ｆ３１が力Ｆ３２よりも常に一定値だけ大きくなるように制御されている。すなわち、締め付け板としてのピストンにかかる締め付け力（合力）が常に一定値なるように構成されている。それにより、電解槽の運転圧力（セルの積層体の内圧）が変動する場合であっても、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。つまり、電解槽の運転圧力（セルの積層体の内圧）に関わらず、締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００１７】
ところが、特開２００３−１６０８９１号公報に記載された従来の水電解槽では、シリンダが必須の構成要件となってしまう。また、電解槽の運転圧力（セルの積層体の内圧）の変動に応じてシリンダの押圧力を変動させる複雑な制御が必要になってしまう。そのため、水電解槽全体が大型化してしまい、コストが上昇してしまう。
【００１８】
【特許文献１】特開２００３−１６０８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
前記問題点に鑑み、本発明は、水電解槽全体の大型化およびコストアップを回避しつつ、締め付け板が積層体の側に押圧される力を積層体の内圧に関わらず簡単な方法によってほぼ一定の値に維持することができる水電解槽を提供することを目的とする。
【００２０】
詳細には、本発明は、高圧水電解槽の運転方法において、圧力容器および油圧シリンダによる加圧装置を用いないで、かつ、シンプルな電解槽構造において、運転圧力を変更しても、あるいは、運転圧力が変動しても、積層セルの締め付け圧力を常に所定値以内に維持することができる締め付け構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、ガス不透過性セパレータを介して複数の固体高分子形電極結着膜を交互に積層した積層体と、前記積層体を締め付けるために前記積層体の両側に配置された２つの剛性締め付け板とを具備する水電解槽において、前記２つの剛性締め付け板を内側に押圧するための２つの容器を前記２つの剛性締め付け板の外側に配置し、前記２つの容器の更に外側に２つの剛性固定板を配置し、前記２つの剛性固定板の間隔を所定距離に維持し、前記積層体の内圧と前記２つの容器の内圧とを等しくしたことを特徴とする水電解槽が提供される。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、ガス不透過性セパレータを介して複数の固体高分子形電極結着膜を交互に積層した積層体と、前記積層体を締め付けるために前記積層体の両側に配置された２つの剛性締め付け板とを具備する水電解槽において、一方の剛性締め付け板を内側に押圧するための容器を前記一方の剛性締め付け板の外側に配置し、前記容器の更に外側に剛性固定板を配置し、前記剛性固定板と他方の剛性締め付け板との間隔を所定距離に維持し、前記積層体の内圧と前記容器の内圧とを等しくしたことを特徴とする水電解槽が提供される。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、前記剛性締め付け板を内側に押圧するための弾性体を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の水電解槽が提供される。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、前記積層体内の空間と前記容器内の空間とを連通したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水電解槽が提供される。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、前記積層体の一部を構成する前記セパレータと同一のものを前記容器として用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水電解槽が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１及び３に記載の水電解槽では、２つの剛性締め付け板を内側に押圧するための２つの容器が２つの剛性締め付け板の外側に配置され、積層体の内圧と２つの容器の内圧とが等しくされている。更に、好ましくは、２つの剛性締め付け板が弾性体によって内側に押圧されている。
【００２７】
つまり、請求項１及び３に記載の水電解槽では、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、２つの締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持するために、２つの剛性締め付け板を内側に押圧するための２つの容器が２つの剛性締め付け板の外側に配置されている。更に、好ましくは、２つの剛性締め付け板が弾性体によって内側に押圧されている。詳細には、積層体の外側に配置された２つの締め付け板は、それぞれ、弾性体によって締め付け板を内側に押圧する力Ｆ１０１と、締め付け板の外側に配置された容器の内圧によって締め付け板を内側に押圧する力Ｆ１０２と、積層体の内圧によって締め付け板を外側に押圧する力Ｆ１０３とを受けている。
【００２８】
更に、請求項１及び３に記載の水電解槽では、積層体の内圧と２つの容器の内圧とが等しくされている。そのため、上述した力Ｆ１０２と力Ｆ１０３とが等しくなっている。詳細には、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が増加せしめられると、それに伴って２つの容器の内圧も増加するように構成されている。つまり、上述したＦ１０３が増加せしめられると、それに伴ってＦ１０２が増加するように構成されている。すなわち、剛性締め付け板にかかる締め付け力（合力）が常に弾性体による力Ｆ１０１に等しくなるように構成されている。それにより、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、剛性締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。つまり、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）に関わらず、剛性締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００２９】
上述したように請求項１及び３に記載の水電解槽では、２つの剛性締め付け板を内側に押圧するための２つの容器を２つの剛性締め付け板の外側に配置し、積層体の内圧と２つの容器の内圧とを等しくするだけでよい。つまり、図８に示したような積層体よりも大きい圧力容器３０は必要ない。また、図９に示したような油圧シリンダ３１およびその複雑な制御は必要ない。また、特開２００３−１６０８９１号公報の図２に記載されたようなシリンダおよびその複雑な制御は必要ない。そのため、図８に示した従来の水電解槽、図９に示した従来の水電解槽、および、特開２００３−１６０８９１号公報に記載された従来の水電解槽のように水電解槽全体が大型化し、コストアップしてしまうのを回避しつつ、それらの従来の水電解槽よりも簡単な方法によって締め付け板が内側に押圧される力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００３０】
請求項２及び３に記載の水電解槽では、一方の剛性締め付け板を内側に押圧するための容器が一方の剛性締め付け板の外側に配置され、積層体の内圧と容器の内圧とが等しくされている。更に、好ましくは、一方の剛性締め付け板が弾性体によって内側に押圧されている。
【００３１】
つまり、請求項２及び３に記載の水電解槽では、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、一方の締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持するために、一方の剛性締め付け板を内側に押圧するための容器が一方の剛性締め付け板の外側に配置されている。更に、好ましくは、一方の剛性締め付け板が弾性体によって内側に押圧されている。詳細には、積層体の外側に配置された一方の締め付け板は、弾性体によって締め付け板を内側に押圧する力Ｆ１０１’と、締め付け板の外側に配置された容器の内圧によって締め付け板を内側に押圧する力Ｆ１０２’と、積層体の内圧によって締め付け板を外側に押圧する力Ｆ１０３’とを受けている。
【００３２】
更に、請求項２及び３に記載の水電解槽では、積層体の内圧と容器の内圧とが等しくされている。そのため、上述した力Ｆ１０２’と力Ｆ１０３’とが等しくなっている。詳細には、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が増加せしめられると、それに伴って容器の内圧も増加するように構成されている。つまり、上述したＦ１０３’が増加せしめられると、それに伴ってＦ１０２’が増加するように構成されている。すなわち、剛性締め付け板にかかる締め付け力（合力）が常に弾性体による力Ｆ１０１’に等しくなるように構成されている。それにより、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、剛性締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。つまり、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）に関わらず、剛性締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００３３】
上述したように請求項２及び３に記載の水電解槽では、一方の剛性締め付け板を内側に押圧するための容器を一方の剛性締め付け板の外側に配置し、積層体の内圧と容器の内圧とを等しくするだけでよい。つまり、図８に示したような積層体よりも大きい圧力容器３０は必要ない。また、図９に示したような油圧シリンダ３１およびその複雑な制御は必要ない。また、特開２００３−１６０８９１号公報の図２に記載されたようなシリンダおよびその複雑な制御は必要ない。そのため、図８に示した従来の水電解槽、図９に示した従来の水電解槽、および、特開２００３−１６０８９１号公報に記載された従来の水電解槽のように水電解槽全体が大型化し、コストアップしてしまうのを回避しつつ、それらの従来の水電解槽よりも簡単な方法によって締め付け板が内側に押圧される力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００３４】
請求項４に記載の水電解槽では、積層体内の空間と容器内の空間とが連通せしめられている。そのため、図８に示した従来の水電解槽のように積層体を収納することができる大きい圧力容器３０を設ける必要なく、また、図９に示した従来の水電解槽および特開２００３−１６０８９１号公報に記載された従来の水電解槽のようにシリンダの複雑な制御を行う必要なく、締め付け板の外側に配置された容器の内圧によって締め付け板を内側に押圧する力Ｆ１０２，Ｆ１０２’と、積層体の内圧によって締め付け板を外側に押圧する力Ｆ１０３，Ｆ１０３’とを簡単な方法により等しくすることができる。
【００３５】
請求項５に記載の水電解槽では、剛性締め付け板の外側に配置される容器として、積層体の一部を構成するセパレータと同一のものが用いられる。そのため、容器としてセパレータ以外のものが用いられる場合よりも、水電解槽に用いられる部品の種類を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１は本発明の水電解槽の第１の実施形態を示した概略構成図、図２および図３は図１に示した水電解槽の一部の詳細図である。図１〜図３に示すように、第１の実施形態の水電解槽では、膜電極接合体（固体高分子形電極結着膜）２が陽極側（図１の右側）のガス不透過性セパレータ３と陰極側（図１の左側）のガス不透過性セパレータ３とによって挟まれることにより、単セル１が構成されている。膜電極の周囲は、気密性を確保するためにパッキン材４によってシールされている。
【００３７】
更に、第１の実施形態の水電解槽では、複数の単セル１を積層することにより、積層体が構成されている。積層体の左端には、電解水の供給口１３と、電解により発生せしめられた水素を排出するためのガス排出口１４とが形成された端板５が、配置されている。この端板５は、電解水を供給するためおよび水素を排出するためのマニホールド機能を有する。また、積層体の右端には、電解水の供給口１３と、電解により発生せしめられた酸素を排出するためのガス排出口１５とが形成された端板が、配置されている。この端板は、電解水を供給するためおよび酸素を排出するためのマニホールド機能を有する。これらの端板の外側には、電解電流を供給するための電流供給板（ブスバー）６と、電気的絶縁をとるための絶縁板７とがそれぞれ積層されている。
【００３８】
また、第１の実施形態の水電解槽では、積層体を締め付けるために積層体の両側に２つの剛性締め付け板８が配置されている。詳細には、積層体を構成する積層部材のクリープなどによる締め付け圧の緩みを防止するために、スタッドボルト１１に取付けられた皿バネ１２によって、２つの剛性締め付け板８が内側に押圧されている。水電解槽が常圧の下でのみ運転される場合には、水電解槽を上述したように構成することができる。図面において、符号２０は常圧用水電解槽を示している。
【００３９】
更に、第１の実施形態の水電解槽では、高圧の下においても運転が行われるため、更に後述する構成要素が水電解槽に設けられている。詳細には、２つの剛性締め付け板８を内側に押圧するための２つの容器９が２つの剛性締め付け板８の外側に配置され、２つの容器９の更に外側に２つの剛性固定板１０が配置されている。更に、２つの剛性固定板１０の間隔は、例えばスタッドボルトを用いることによって所定距離に維持されている。
【００４０】
また、第１の実施形態の水電解槽では、図３に詳細に示すように、積層体の内圧と２つの容器９の内圧とが等しくなるように、積層体内の空間と２つの容器９内の空間とが連通せしめられている。詳細には、２つの容器９内の空間と、セル１内の空間または端板５とが連通せしめられている。好ましくは、２つの容器９の内圧の動的な特性と、セル１の内圧の動的な特性とが同一にせしめられている。
【００４１】
更に、第１の実施形態の水電解槽では、積層体の一部を構成するセパレータ３と同一のものを２つ用いることにより、上述した容器９が構成されている。
【００４２】
図４は図１に示した左側の締め付け板８にかかる力を模式的に示した図である。上述したように第１の実施形態の水電解槽では、電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、２つの締め付け板８にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持するために、２つの剛性締め付け板８を内側に押圧するための２つの容器９が２つの剛性締め付け板８の外側に配置されている。更に、２つの剛性締め付け板８が皿バネ１２によって内側に押圧されている。
【００４３】
詳細には、図４に示すように、積層体の外側に配置された締め付け板８は、皿バネ１２によって締め付け板８を内側に押圧する力Ｆ１０１（図４中の「締め付け圧力」）と、締め付け板８の外側に配置された容器９の内圧によって締め付け板８を内側に押圧する力Ｆ１０２（図４中の「容器９からの力」）と、積層体の内圧によって締め付け板８を外側に押圧する力Ｆ１０３（図４中の「内圧」）とを受けている。
【００４４】
更に、第１の実施形態の水電解槽では、上述したように、積層体の内圧と２つの容器９の内圧とが等しくされている。そのため、上述した力Ｆ１０２（図４中の「容器９からの力」）と力Ｆ１０３（図４中の「内圧」）とが等しくなっている。詳細には、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が増加せしめられると、それに伴って２つの容器の内圧も増加するように構成されている。つまり、上述したＦ１０３（図４中の「内圧」）が増加せしめられると、それに伴ってＦ１０２（図４中の「容器９からの力」）が増加するように構成されている。すなわち、剛性締め付け板にかかる締め付け力（合力）が常に弾性体による力Ｆ１０１（図４中の「締め付け圧力」）に等しくなるように構成されている。それにより、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）が変動する場合であっても、剛性締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。つまり、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）に関わらず、剛性締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００４５】
図５は水電解槽の運転圧力とセル面圧（剛性締め付け板にかかる締め付け力）との関係を第１の実施形態の水電解槽の場合Ａと常圧用水電解槽２０のみの場合Ｂとで比較して示した図である。図５に示すように、第１の実施形態の水電解槽の場合Ａには、水電解槽の運転圧力（積層体の内圧）に関わらず、剛性締め付け板にかかる締め付け力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００４６】
上述したように第１の実施形態のの水電解槽では、２つの剛性締め付け板８を内側に押圧するための２つの容器９を２つの剛性締め付け板８の外側に配置し、積層体の内圧と２つの容器９の内圧とを等しくするだけでよい。つまり、図８に示したような積層体よりも大きい圧力容器３０は必要ない。また、図９に示したような油圧シリンダ３１およびその複雑な制御は必要ない。また、特開２００３−１６０８９１号公報の図２に記載されたようなシリンダおよびその複雑な制御は必要ない。そのため、図８に示した従来の水電解槽、図９に示した従来の水電解槽、および、特開２００３−１６０８９１号公報に記載された従来の水電解槽のように水電解槽全体が大型化し、コストアップしてしまうのを回避しつつ、それらの従来の水電解槽よりも簡単な方法によって締め付け板が内側に押圧される力をほぼ一定の値に維持することができる。
【００４７】
すなわち、第１の実施形態の水電解槽では、セル積層体を締め付ける両側の板（締め付け板）８の外側に圧力を伝達できる容器９が配置され、更にそれらの外側に締め付け板８と同様に剛性を有する板１０が配置され、それらの板１０によって水電解槽の両端が固定して締め付けられる。そのため、図８に示した圧力容器３０に収納する方式、および、図９に示した油圧シリンダ３１によって運転圧力に対応した締め付け圧に制御する方式に比べ、構造が簡単で、油圧機器の故障などがない信頼性の高い、コンパクトで安価であって、安全性の高い水電解槽を提供することができる。
【００４８】
以下、本発明の水電解槽の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の水電解槽は、後述する点を除き、上述した第１の実施形態の水電解槽とほぼ同様に構成されている。そのため、上述した第１の実施形態の水電解槽とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００４９】
図６は第２の実施形態の水電解槽の一部を示した図３と同様の詳細図である。図３に示すように、第１の実施形態の水電解槽では、電解水の供給口１３が積層体に設けられているが、図６に示すように、第２の実施形態の水電解槽では、電解水の供給口１３が容器９に設けられており、容器９に供給された電解水は、連通穴を介して積層体に供給される。
【００５０】
以下、本発明の水電解槽の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の水電解槽は、後述する点を除き、上述した第１または第２の実施形態の水電解槽とほぼ同様に構成されている。そのため、上述した第１または第２の実施形態の水電解槽とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００５１】
第１または第２の実施形態の水電解槽では、２つの剛性締め付け板を内側に押圧するための２つの容器が２つの剛性締め付け板の外側に配置されているが、第３の実施形態の水電解槽では、代わりに、一方の剛性締め付け板を内側に押圧するための１つの容器が一方の剛性締め付け板の外側に配置されている。また、第１または第２の実施形態の水電解槽では、２つの容器の更に外側に２つの剛性固定板が配置されているが、第３の実施形態の水電解槽では、代わりに、１つの容器の更に外側に１つの剛性固定板が配置されている。更に、第１または第２の実施形態の水電解槽では、２つの剛性固定板の間隔が所定距離に維持されているが、第３の実施形態の水電解槽では、代わりに、剛性固定板と他方の剛性締め付け板との間隔が所定距離に維持されている。また、第１または第２の実施形態の水電解槽では、積層体内の空間と２つの容器内の空間とが連通せしめられて、積層体の内圧と２つの容器の内圧とが等しくされているが、第３の実施形態の水電解槽では、代わりに、積層体内の空間と１つの容器内の空間とが連通せしめられて、積層体の内圧と１つの容器の内圧とが等しくされている。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の水電解槽の第１の実施形態を示した概略構成図である。
【図２】図１に示した水電解槽の一部の詳細図である。
【図３】図１に示した水電解槽の一部の詳細図である。
【図４】図１に示した左側の締め付け板８にかかる力を模式的に示した図である。
【図５】水電解槽の運転圧力とセル面圧（剛性締め付け板にかかる締め付け力）との関係を第１の実施形態の水電解槽の場合Ａと常圧用水電解槽２０の場合Ｂとで比較して示した図である。
【図６】第２の実施形態の水電解槽の一部を示した図３と同様の詳細図である。
【図７】従来の一般的な電解セル構造と積層電解槽（フィルタープレス型）とを説明するための図である。
【図８】従来の圧力容器収納型高圧水電解槽を示した図である。
【図９】従来の油圧シリンダ加圧型高圧水電解槽を示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  単セル
２  膜電極接合体（固体高分子形電極結着膜）
３  セパレータ
４  パッキン材
５  端板
６  電流供給板（ブスバー）
７  絶縁板
８  締め付け板
９  容器
１０  固定板
１１  スタッドボルト
１２  皿バネ
１３  電解水の供給口
１４  ガス排出口
１５  ガス排出口
２０  常圧用水電解槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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