(57)【要約】【解決手段】  スプリング押え板(21)は、周縁に複数の外方突部(24)を有し、同突部(24)を係止片(12)の切欠(22)に通過させて同押え板(21)を係止片(12)の下に押し込んだ後、外方突部(24)と係止片(12)の非切欠部(25)を干渉位置にすることにより、スプリング(20)の反発力で係止片(12)に係止されている。【効果】  積層電解セル(14)の締め付け構造がシンプルであり、締め付け作業および装置の組立作業が楽になし得る。【選択図】    図２
2005194604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の主電極(2) (3) 間に複数枚の単セル(4) を積層し、これらの電極に外方突状に設けられた突起(5) (6) を貫通する複数の非導電性ボルト(7) とこれらに螺合するナット(8) (9) とで複数枚の単セル(4) を締め付けてなる積層電解セル。
【請求項２】
電解槽容器(11)の上部内面に、内周面に複数の切欠(22)を有するドーナツ状の係止片(12)が設けられ、電解槽容器(11)内に積層電解セル(14)が収められ、積層電解セル(14)の上部主電極(15)の上面に複数のスプリング(20)が垂直に設けられ、これらスプリング(20)の上にスプリング押え板(21)がスプリング(20)を下方に押した状態で容器(11)の非切欠部(25)に係止させ、
該スプリング押え板(21)は、周縁に複数の外方突部(24)を有し、同突部(24)を係止片(12)の切欠(22)に通過させて同押え板(21)を係止片(12)の下に押し込んだ後、外方突部(24)と係止片(12)の非切欠部(25)を干渉位置にすることにより、スプリング(20)の反発力で係止片(12)に係止され、
スプリング(20)が積層電解セル(14)を圧縮している、高圧容器収納型水電解水素発生装置。
【請求項３】
積層電解セル(14)の下面に設けられた上部嵌合部(18)が電解槽容器(11)の底壁上面に設けられた下部嵌合部(13)に嵌め合わされることにより、積層電解セル(14)が位置決めされている高圧容器収納型水電解水素発生装置。
【請求項４】
電解槽容器(11)の底壁上面が平坦面であり、この平坦面の上に積層電解セル(14)が配され、底壁を貫通して水抜き孔(27)が開けられている、請求項２または３記載の高圧容器収納型水電解水素発生装置。
【請求項５】
電解槽容器(11)の底壁に垂直に貫通孔(28)が開けられ、同孔(28)に電流導入端子(30)が差し込まれ、貫通孔(28)内面と電流導入端子(30)の間に絶縁部材(29)が介在されている、請求項２〜４のいずれかに記載の高圧容器収納型水電解水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質膜を用いて、水の電気分解により高圧の水素ガスを発生させる高圧水素製造装置に関する。燃料電池車をガソリン車と同等距離走行させるには少なくとも４０Ｍｐａ、好ましくは７０Ｍｐａの水素を車に供給する必要がある。本発明は、コンプレッサを用いずに７０Ｍｐａの水素を供給することができる高圧容器収納型水電解水素発生装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの水電解水素発生装置は、電解槽容器内の積層電解セルに容器外から純水と電気を供給し、水の電気分解により水素を発生させ、容器内で気液分離を行って高圧の水素ガスを容器外へ取り出す装置である。同時に発生した酸素ガスは積層電解セル内を巡った後、容器外へ放出される。コンプレッサを用いずに上記のような高圧の水素ガスを取り出すには、電解セル間に設けられたシール部材で水素ガスと酸素ガスの混合を防ぐと共に温度変化に伴うセルの伸縮を吸収するために、電解槽容器内の積層電解セルの単セルどうしを緊密に圧縮する必要がある。
【０００３】
電解槽容器内に積層電解セルを圧縮状態で組み込むには熟練した技術と特殊な治具を要する。従来の高圧容器収納型水電解水素発生装置は、図５に示すように、電解槽容器(51)内に積層電解セル(52)を入れた後、積層電解セル(52)の陽極主電極(53)の上に複数のスプリング(54)を立設し、容器(51)の上部内面に設けられた突環(55)の上にスプリング押え板(56)を固定し、同板(56)のネジ穴に上からボルト(57)をネジ込んで積層電解セル(52)をスプリング(54)で圧縮する構造のものである。(61)は排水路、(62)は電解水出入路、(63)は陽極、(64)は陰極、(65)は電解槽容器の蓋体、(66)は蓋体を容器頂部に固定するために配したボルト、(67)は蓋体の中心部に開けられた水素ガス出口である。
【０００４】
しかし、このようにスプリング(54)で積層電解セル(52)を圧縮するやり方では、容器内の構造が複雑となる上に作業にかなりの時間と労力が要求される。
【０００５】
また、積層電解セル(52)は電解槽容器(51)内の隆起状の底部(58)の上に配され水中から島状に突出した状態をなすため、電解槽容器の容積を必要以上に大きく取る必要がある。
【０００６】
さらに、容器内底面の凹部(59)において底壁に垂直に貫通孔が開けられ、ここに電流導入端子が差し込まれているが、凹部(59)に死に水が溜り、この水に電流導入端子の金属が溶出し、この金属イオンが徐々に水溜まりに拡散し積層電解セルに悪影響を及ぼす恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような諸問題を解決することができる高圧容器収納型水電解水素発生装置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】
【０００８】
請求項１は、上下一対の主電極(2) (3) 間に複数枚の単セル(4) を積層し、これらの電極に外方突状に設けられた突起(5) (6) を貫通する複数の非導電性ボルト(7) とこれらに螺合するナット(8) (9) とで複数枚の単セル(4) を締め付けてなる積層電解セルである。
【０００９】
請求項２は、電解槽容器(11)の上部内面に、内周面に複数の切欠(22)を有するドーナツ状の係止片(12)が設けられ、電解槽容器(11)内に積層電解セル(14)が収められ、積層電解セル(14)の上部主電極(15)の上面に複数のスプリング(20)が垂直に設けられ、これらスプリング(20)の上にスプリング押え板(21)がスプリング(20)を下方に押した状態で容器(11)の非切欠部(25)に係止させ、
該スプリング押え板(21)は、周縁に複数の外方突部(24)を有し、同突部(24)を係止片(12)の切欠(22)に通過させて同押え板(21)を係止片(12)の下に押し込んだ後、外方突部(24)と係止片(12)の非切欠部(25)を干渉位置にすることにより、スプリング(20)の反発力で係止片(12)に係止され、
スプリング(20)が積層電解セル(14)を圧縮している、高圧容器収納型水電解水素発生装置である。
【００１０】
請求項３は、積層電解セル(14)の下面に設けられた上部嵌合部(18)が電解槽容器(11)の底壁上面に設けられた下部嵌合部(13)に嵌め合わされることにより、積層電解セル(14)が位置決めされている高圧容器収納型水電解水素発生装置である。
【００１１】
請求項４は、電解槽容器(11)の底壁上面が平坦面であり、この平坦面の上に積層電解セル(14)が配され、底壁を貫通して水抜き孔(27)が開けられている、請求項２または３記載の高圧容器収納型水電解水素発生装置である。
【００１２】
請求項５は、電解槽容器(11)の底壁に垂直に貫通孔(28)が開けられ、同孔(28)に電流導入端子(30)が差し込まれ、貫通孔(28)内面と電流導入端子(30)の間に絶縁部材(29)が介在されている、請求項２〜４のいずれかに記載の高圧容器収納型水電解水素発生装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の積層電解セル(1) では複数枚の単セル(4) をボルト(7) ナット(8) (9) で締め付けるので、積層電解セル(1) の締め付け構造がシンプルで締め付け作業が楽になしうる。
【００１４】
請求項２の高圧容器収納型水電解水素発生装置では、スプリング押え板(21)は外方突部(24)を係止片(12)の切欠(22)に通過させて同押え板(21)を係止片(12)の下に押し込んだ後、外方突部(24)と係止片(12)の非切欠部(25)を干渉位置にすることにより、スプリング(20)の反発力で係止片(12)に係止されているので、やはり積層電解セル(14)の締め付け構造がシンプルであり、締め付け作業および装置の組立作業が楽になし得る。
【００１５】
請求項３の高圧容器収納型水電解水素発生装置では、積層電解セル(14)の上部嵌合部(18)を電解槽容器(11)の下部嵌合部(13)に嵌め合わせることにより、積層電解セル(14)を位置決めするので、電解槽容器(11)内へ積層電解セル(14)を組み込む作業が楽にかつ正確になし得る。
【００１６】
請求項４の高圧容器収納型水電解水素発生装置では、電解槽容器(11)の底壁上面が平坦面であり、この平坦面の上に積層電解セル(14)が配され、底壁を貫通して水抜き孔(27)が開けられているので、容器の容積は小さくて済み装置のコンパクト化が可能であり、しかも、容器内底部に水が溜る余地が無く、したがって水に電流導入端子の金属が溶出するという問題も起こる恐れがない。
【００１７】
請求項５の高圧容器収納型水電解水素発生装置では、貫通孔(28)内面と電流導入端子(30)の間に絶縁部材(29)が介在されているので、貫通孔(28)内面と電流導入端子(30)を確実に絶縁することができ、装置の安全性が高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに、本発明を具体的に説明するために、本発明の実施例を挙げる。
【００１９】
実施例１
図１において、積層電解セル(1) は、上下一対の主電極(2) (3) 間に複数枚の単セル(4) を積層したものである。積層電解セル(1) の個々の単セルは固体高分子電解質膜を主体として構成されている。一対の主電極(2) (3) のうち上部主電極(2) はチタン製の陽極であり、下部主電極(3) は陰極である。上部主電極(2) には外方突状の４個の突起(5) が等間隔で設けられ、下部主電極(3) にも外方突状の４個の突起(6) が上部主電極(2) の突起(5) に対応するように等間隔で設けられている。上部主電極(2) の各突起(5) とこれに対応する下部主電極(3) の各突起(6)とに開けられた垂直孔に非導電性ボルト(7) が通され、それらの突出端部に非導電性の上下ナット(8) (9) が螺合されている。非導電性ボルト(7) および非導電性ナット(8) (9) はいずれもテフロン（登録商標）製である。そして、ボルト(7)に対しナット(8) (9) を締めることによって複数枚の単セル(4) どうしが締め付けられている。
【００２０】
こうして構成した積層電解セル(1) は下面中央に下方突出状の凸部を有し、同セル(1) を収める電解槽容器は、上記凸部に対応する底壁上面中央に凹部を有する。上部主電極(2) の中央部外面に着脱自在なアイボルト(10)を取付け、ホイストでアイボルト(10)を介して積層電解セル(1) を持ち上げ、積層電解セル(1) の凸部が電解槽容器の凹部に嵌まり込むように積層電解セル(1) を容器内に降ろし、積層電解セル(1) の位置を決める。
【００２１】
その後、電解槽容器に、中心部に水素ガス出口を有する蓋体を配してボルトで容器頂部に固定する。こうして、高圧容器収納型水電解水素発生装置が構成される。
【００２２】
実施例２
図２、図３において、電解槽容器(11)の上部内面に、８個の切欠(22)を内周面に等間隔で有するドーナツ状の係止片(12)が溶接され、底壁上面中央には凹部(13)が形成されている。電解槽容器(11)はターンテーブル(19)の上に置かれている。積層電解セル(14)は、上下一対の主電極(15)(16)間に複数枚の単セル(17)を積層したものであり、下部主電極(16)は下面中央に下方突出状の凸部(18)を有する。一対の主電極(15)(16)のうち上部主電極(15)はチタン製の陽極であり、下部主電極(16)は陰極である。
【００２３】
まず、積層電解セル(14)の凸部(18)が電解槽容器(11)の凹部(13)に嵌まり込むように積層電解セル(14)を容器(11)内に降ろし、積層電解セル(14)の位置を決める。次いで、積層電解セル(14)の上部主電極(15)の上面に８個のスプリング(20)を垂直に等間隔で配して固定する。
【００２４】
周縁に８個の外方突部(24)を等間隔で有する歯車状のスプリング押え板(21)を用意し、その外方突部(24)を係止片(12)の切欠(22)に通過させて同押え板(21)を係止片(12)の下にプレス機の押し棒(26)で押し込む。その後、ターンテーブル(19)を２２．５度回転させることにより、スプリング押え板(21)に対し係止片(12)を回転させ、スプリング押え板(21)の外方突部(24)と係止片(12)の非切欠部(25)を干渉位置にする。これにより、スプリング押え板(21)がスプリング(20)の反発力で係止片(12)に係止され、スプリング(20)が積層電解セル(14)を圧縮する。スプリング(20)の長さは、複数枚の単セル間のシールおよび電界層性能を十分発揮できるように設計される。ターンテーブル(19)を回転させる代わりに、スプリング押え板(21)を係止片(12)に対して回転させてもよい。
【００２５】
電解槽容器(11)の底壁上面は平坦面であり、この平坦面の上に積層電解セル(14)が配されている。電解槽容器(11)の底壁を貫通して水抜き孔(27)が開けられている。
【００２６】
電解槽容器(11)の底壁に垂直に貫通孔(28)が開けられている。この孔(28)にセラミック製またはプラスチック製の円筒状の絶縁部材(29)を密に嵌込み底壁に接合する。次いで絶縁部材(29)の円筒内に電流導入端子(30)を差し込む。こうして、電解槽容器(11)の底壁と電流導入端子(30)の間を絶縁する。電流導入端子(30)の上端を上部主電極(2) に接続しこれを陽極とする。
【００２７】
その後、電解槽容器に、中心部に水素ガス出口を有する蓋体を配してボルトで容器頂部に固定する。こうして、高圧容器収納型水電解水素発生装置が構成される。
【００２８】
実施例３
図４において、積層電解セル(14)の上部主電極(15)の上面に固定された８個のスプリング(20)の上に、スプリング保持板(31)が配されてこれにスプリング(20)の各上端が固定され、保持板(31)の上かつ係止片(12)の下に歯車状のスプリング押え板(21)が配されている。スプリング押え板(21)を係止片(12)の下へ組み込む方法およびその他の構成は実施例２と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１による積層電解セルを示す斜視図である。
【図２】実施例２による高圧容器収納型水電解水素発生装置の組立工程を示す一部省略垂直断面図である。
【図３】図２中のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】実施例３による高圧容器収納型水電解水素発生装置の組立工程を示す一部省略垂直断面図である。
【図５】従来の高圧容器収納型水電解水素発生装置を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
(1) 積層電解セル
(2) (3) 主電極
(4) 単セル
(5) (6)突起
(7) ボルト
(8) (9) ナット
(10)アイボルト
(11)電解槽容器
(12)係止片
(13)凹部（下部嵌合部）
(14)積層電解セル
(15)(16)主電極
(17)単セル
(18)凸部（上部嵌合部）
(19)ターンテーブル
(20)スプリング
(21)スプリング押え板
(22)切欠
(24)外方突部
(25)非切欠部
(26)押し棒
(27)水抜き孔
(28)貫通孔
(29)絶縁部材
(30)電流導入端子
(31)スプリング保持板
【図１】
2005194604.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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