(57)【要約】【課題】電気的絶縁性が保持され、機械的強度を保ちながら気密性を維持して継続的して高温水蒸気電解反応をさせる。【解決手段】水素製造装置は、一端を閉じ円筒状の内側を形成する水素極９と、水素極９の外側に設けられた円筒状の酸素極１１と、水素極９と酸素極１１との間に設けられ電子絶縁性及び酸素イオン導電性を持つ電解質層１０とを含み、セラミックスから作製された円筒型電気化学セル１と、円筒型電気化学セル１の内部に設置され水蒸気を導入する水蒸気導入管６と、円筒型電気化学セル１を収納するユニット容器２と、ユニット容器２内に固定され前記円筒型電気化学セル１を支持するセル支持板１５と、セル支持板１５と円筒型電気化学セル１との間に設けられ電気絶縁しシールする絶縁シール手段７と、を有する。【選択図】図１
2007314833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端を閉じ円筒状の内側を形成する水素極と、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極と、この水素極と酸素極との間に設けられ電子絶縁性及び酸素イオン導電性を持つ電解質層とを含み、セラミックスから作製された円筒型電気化学セルと、
この円筒型電気化学セルの内部に設置され水蒸気を導入する水蒸気導入管と、
この円筒型電気化学セルを収納するユニット容器と、
このユニット容器内に固定され前記円筒型電気化学セルを支持するセル支持板と、
このセル支持板と前記円筒型電気化学セルとの間に設けられ電気的に絶縁しかつ製造された水素をシールする絶縁シール手段と、
このユニット容器内に固定され前記水蒸気導入管を支持する水蒸気導入管支持板と、
前記円筒型電気化学セルの内側表面の水素極を陰極にするように設けられた水素極給電部と、
前記円筒型電気化学セルの外側表面の酸素極を陽極にするように設けられた酸素極給電部と、
を有することを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記ユニット容器は、前記円筒型電気化学セルの上部を押えるセル押さえ板をさらに有すること、を特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記絶縁シール手段は、前記セル支持板と前記円筒型電気化学セルとの間に設けられた電気絶縁性部材と、この電気絶縁性部材とこの円筒型電気化学セルとの間をシールするシール部材と、を具備することを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記電気絶縁性部材と前記セル支持板とは拡散接合により接続されていること、を特徴とする請求項２記載の水素製造装置。
【請求項５】
前記水蒸気導入管は、前記水蒸気導入管支持板との間に前記水蒸気導入管の軸方向の伸縮を吸収する水蒸気導入管伸縮吸収部材を具備することを、を特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項６】
前記水蒸気導入管伸縮吸収部材は、ベローズを含むこと、を特徴とする請求項５記載の水素製造装置。
【請求項７】
前記円筒型電気化学セルは、前記円筒型電気化学セル支持板との間に前記円筒型電気化学セルの軸方向の伸縮を吸収する円筒型電気化学セル伸縮吸収部材を具備すること、を特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項８】
前記円筒型電気化学セル伸縮吸収部材は、ベローズを含むこと、を特徴とする請求項７記載の水素製造装置。
【請求項９】
前記絶縁シール手段は、前記円筒型電気化学セルの下端に設けられ絶縁しシールする絶縁シールと、この円筒型電気化学セルの下端と絶縁シールとの接続部を包囲し前記セル支持板に設けられたソケット形状の接続継手と、を具備することを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項１０】
前記絶縁シールは、前記円筒型電気化学セルと熱膨張率が近似するセラミックスより作製されていること、を特徴とする請求項９記載の水素製造装置。
【請求項１１】
前記ソケット形状の接続継手は、前記円筒型電気化学セルと熱膨張率が近似するセラミックスより作製されていること、を特徴とする請求項９記載の水素製造装置。
【請求項１２】
一端を閉じ円筒状の内側を形成する水素極と、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極と、この水素極と酸素極との間に設けられ電子絶縁性及び酸素イオン導電性を持つ電解質層とを含み、セラミックスから円筒型電気化学セルを作製する円筒型電気化学セル作製ステップと、
ユニット容器内に固定され前記円筒型電気化学セルの内部に水蒸気導入管を介して水蒸気を導入する水蒸気導入ステップと、
この円筒型電気化学セルの内側表面の水素極を陰極にする水素極給電ステップと、
前記円筒型電気化学セルの外側表面の酸素極を陽極にする酸素極給電ステップと、
前記円筒型電気化学セルを介して水素を生成する水素生成ステップと、
前記ユニット容器内に固定されたセル支持板と前記円筒型電気化学セルとの間を電気的に絶縁しかつ製造された水素をシールする絶縁シールステップと、
を有することを特徴とする水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温水蒸気電解により水素を製造する水素製造装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
未来社会の１つのビジョンとして水素をエネルギー媒体とした水素エネルギー社会の実現が注目されており、いくつかの有力な水素製造方法が考えられている。いくつかの水素製造方法のうち、高温水蒸気電解法は９００℃程度の高温で水蒸気を電気分解する方法で、室温での水の電気分解よりも３０％程度少ない電力で同じ水素製造量が得られる、エネルギー効率の高い水素製造法である。原料が水なので、二酸化炭素を生じない熱源を用いれば、全く二酸化炭素を排出せずに水素製造が可能となる。
【０００３】
上記高温水蒸気電解による水素製造装置は、最小単位のセルを多数本配置して構成される。このセルは、基本的には、電解質層を真中にして、この電解質層の両面に酸素極（陽極）と水素極（陰極）を配した三層構造から構成される。
【０００４】
この水素極において、導入された水蒸気は、電子が与えられて酸素イオンと水素に分解される。この分解された酸素イオンは、上記電解質層を透過し、酸素極において電子を放出して酸素が生成される。高温での使用に耐えるよう、電解質層、酸素極、水素極はセラミックスで作製されている。
【０００５】
上記セルの形状にはいろいろあるが、ここでは一例として、上記三層構造を同心円筒状に配した円筒型セルについて説明する。水素製造量を大きくするためには、この円筒型セルを多数本固定したセルユニットが必要となる。
【０００６】
この円筒型セル（セラミックス）を容器（金属）内で固定する箇所には、金属部品とセラミックスの接続部が存在する。この部分には、金属部品とセラミックス部品の接続機能の他に、水素と酸素を隔離する機能、酸素極（陽極）と水素極（陰極）とを絶縁する機能が要求される。この接合材として、ガラスを用いて金属部品とセラミックス部品とを接続する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２３８２０１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の高温水蒸気電解による水素製造において、円筒型セルを容器内で固定する箇所に、金属部品（容器）とセラミックス（セル）との接続部分が介在する。この接続部分には、高温水蒸気電解に耐えられるようにガラスが用いられる。
【０００８】
この接続部分は、製作性の要求により突合せ接合が行われることがある。この突合せ接合のときは、この接合部の強度が弱く振動等により破損したりすることがある。また、真直な接合が困難であるために、セルが傾き、水蒸気導入管と接触してセルが破損する恐れがある、という課題があった。
【０００９】
また、円筒型セルにおいては、水素極を内面に酸素極を外面に配置した構造のときに、セルの内側に水蒸気導入管が設置される。このセル内部に挿入される水蒸気導入管の外径とセルの内径の間のギャップが小さい。このために、水蒸気導入管を支持板へ溶接で据え付けるときに、支持板が変形して水蒸気導入管が傾き、セルと水蒸気導入管が干渉し、破損する恐れがある、という課題があった。
【００１０】
また、セルの真直度が低ければ、セルの先端で水蒸気導入管とセルが接触し、セルが破損する恐れがある。さらに、上記セルはセラミックスで作製されているので、セルの真円度がでにくいため、機械加工された金属支持体の接合部には構造不連続部が生じ易く、薄肉部に応力集中が生じ、破損する恐れがある、という課題があった。
【００１１】
さらに、接合部が破損すると、水素と酸素のバウンダリが破壊され、水素製造量が低下し、さらには水素製造ができない状態に陥る、という課題があった。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、水素雰囲気と酸素雰囲気との間のバウンダリを高温に耐えられる構成にして、継続的に高温水蒸気電解反応をさせることができる水素製造装置及びその方法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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の水素製造装置においては、一端を閉じ円筒状の内側を形成する水素極と、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極と、この水素極と酸素極との間に設けられ電子絶縁性及び酸素イオン導電性を持つ電解質層とを含み、セラミックスから作製された円筒型電気化学セルと、この円筒型電気化学セルの内部に設置され水蒸気を導入する水蒸気導入管と、この円筒型電気化学セルを収納するユニット容器と、このユニット容器内に固定され前記円筒型電気化学セルを支持するセル支持板と、このセル支持板と前記円筒型電気化学セルとの間に設けられ電気的に絶縁しかつ製造された水素をシールする絶縁シール手段と、このユニット容器内に固定され前記水蒸気導入管を支持する水蒸気導入管支持板と、前記円筒型電気化学セルの内側表面の水素極を陰極にするように設けられた水素極給電部と、前記円筒型電気化学セルの外側表面の酸素極を陽極にするように設けられた酸素極給電部と、を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明の水素製造方法においては、一端を閉じ円筒状の内側を形成する水素極と、この水素極の外側に設けられた円筒状の酸素極と、この水素極と酸素極との間に設けられ電子絶縁性及び酸素イオン導電性を持つ電解質層とを含み、セラミックスから円筒型電気化学セルを作製する円筒型電気化学セル作製ステップと、ユニット容器内に固定され前記円筒型電気化学セルの内部に水蒸気導入管を介して水蒸気を導入する水蒸気導入ステップと、この円筒型電気化学セルの内側表面の水素極を陰極にする水素極給電ステップと、前記円筒型電気化学セルの外側表面の酸素極を陽極にする酸素極給電ステップと、前記円筒型電気化学セルを介して水素を生成する水素生成ステップと、前記ユニット容器内に固定されたセル支持板と前記円筒型電気化学セルとの間を電気的に絶縁しかつ製造された水素をシールする絶縁シールステップと、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水素製造装置及びその方法によれば、セラミックス製の円筒型電気化学セルの絶縁材としてアルミナ等の強度の高い無機材料を使用し、さらにこの無機材料と容器内の支持板とを拡散接合により接続することにより、水素雰囲気と酸素雰囲気との間に高温に耐えられるバウンダリを形成することができる。かくして、電気的絶縁性が保持され、機械的強度も優れた気密性を有する絶縁シールが形成され、継続的に高温水蒸気電解反応をさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る水素製造装置及びその方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの構成を示す概略縦断面図で有り、図２は、図１の円筒型電気化学セル１の固定方法を示す縦断面図であり、図３は、図１の円筒型電気化学セル１の他の固定方法を示す縦断面図である。
【００１８】
図１に示すように、水素製造装置である高温水蒸気電解ユニットは、複数（ここでは３個）のセラミックス製の円筒型電気化学セル１がユニット容器２内に設置されている。
【００１９】
この円筒型電気化学セル１は、一端を閉じ円筒状の内側を形成する水素極９を有する。この水素極２の内側に、必要に応じて、基体となる管として基体管８を設ける。また、一端を閉じ円筒状の内側を形成する水素極９の円筒管の頂部を、上向きに配置し、又は下向きに配置することもある。ここでは、水素極９の円筒管の頂部は、上向きに配置されている。
【００２０】
この水素極９の外側には、円筒状の酸素極１１が配置されている。この水素極９と酸素極１１との間には、電子絶縁性及び酸素イオン導電性を持つ電解質層１０が設けられている。
【００２１】
この円筒型電気化学セル１の内部には、水蒸気を導入する水蒸気導入管６が設けられている。この水蒸気導入管６は、上記ユニット容器２内の水蒸気供給部３を構成している水蒸気導入管支持板１６に固定されている。水蒸気供給部３内の水蒸気は、この水蒸気導入管６を介して円筒型電気化学セル１の内部に導入される。
【００２２】
この導入された水蒸気は、上記水素極９において、電子が与えられて酸素イオンと水素に分解される。この分解された酸素イオンは、上記電解質層１０を透過し、酸素極１１において電子を放して酸素が生成される。
【００２３】
この生成された水素は、ユニット容器２内の生成水素出口部４に排出され、生成された酸素は、ユニット容器２内の生成酸素出口部５に排出される。この生成水素出口部４と生成酸素出口部５とは、セル支持板１５で隔離されている。このセル支持板１５には、一端を閉じた円筒の円筒型電気化学セル１の開放端部が固定されている。
【００２４】
また、上記円筒型電気化学セル１の内側表面の水素極９を陰極にするように水素極給電部１２が設けられている。さらに、上記円筒型電気化学セル１の外側表面の酸素極４を陽極にするように酸素極給電部１３が設置されている。
【００２５】
上記ユニット容器２は、外気とこのユニット容器２内の水蒸気、酸素及び水素を隔離することができ、またこのユニット容器２内の圧力を維持することができる。
【００２６】
また、上記セル支持板１５は、生成された酸素と水素とを隔離することができる。上記水蒸気導入管支持板１６には、水蒸気導入管６が固定され支持されている。この水蒸気導入管６を介して、水蒸気は円筒型電気化学セル１の内部に導入される。
【００２７】
上述のように、セラミックス製の円筒型電気化学セル１は、水素極９、酸素極１１、電解質１０より構成されている。この水素極９及び酸素極１１には、水素極給電部１２及び酸素極給電部１３からそれぞれ給電される。この給電により、上記水素極９において、水蒸気は酸素イオンと水素に分解される。この分解した酸素イオンは、上記電解質層１０を透過する。この透過した酸素イオンは、上記酸素極１１において酸素に酸化される。このように、高温水蒸気電解ユニットは、水蒸気及び電気が供給されて、水素と酸素を製造する機能を有する。
【００２８】
この高温水蒸気電解ユニットを運転するに際して、特に重要なのものが絶縁シール手段７である。この絶縁シール手段７の機能は、セラミックス製の円筒型電気化学セル１とユニット容器２の間を電気的に絶縁すること、並びに円筒型電気化学セル１の内側に存在する水素とセル外側に存在する酸素とを隔離することにある。この絶縁シール７が十分な健全性を持つことが、高温水蒸気電解ユニットにおいて安定して水素を製造するための条件となる。
【００２９】
上記円筒型電気化学セル１とユニット容器２との間に介在する電気的に絶縁する絶縁シール手段７の詳細について、図２を用いて説明する。
【００３０】
上記円筒型電気化学セル１は、水素製造装置である高温水蒸気電解ユニットのユニット容器２内に設置されたセル支持板１５に固定されて構成されている。このセラミックス製円筒型電気化学セル１の下部には、セル支持板１５と円筒型電気化学セル１との間に設けられ電気的に絶縁しかつ製造された水素をシールする絶縁シール手段７が設けられている。この絶縁シール手段７は、電気絶縁性部材である絶縁部品２１を有している。この絶縁部品２１とセラミックス製円筒型電気化学セル１との間には、水素雰囲気と酸素雰囲気との間に高温に耐えられるバウンダリを形成するシール部材２０が介在している。
【００３１】
この絶縁部品２１としては、８００℃以上の高温でも安定しており電気的絶縁性に優れたセラミックスが一般に使用されている。このセラミックスとして、一例として、アルミナを挙げることができる。
【００３２】
このアルミナ等のセラミックス製の絶縁部品２１と金属製のセル支持板１５との接続は、中間金属により拡散接合する拡散接合法を用いるとよい。この拡散接合により、セラミックスと金属を接着し、絶縁部品２１を強固に固定することができる。なお、上記絶縁部品２１を金属製のセル支持板１５と同一材料の接続部品２３に拡散接合し、その後、絶縁部品２１、接続層２２、接続部品２３を金属製のセル支持板１５に接合してもよい。
【００３３】
この絶縁部品２１とセラミックス製の円筒型電気化学セル１との間に、シール部材２０を介在させてシール性を向上させている。このシール部材２０として、熱膨張を吸収できる中空金属製Ｏリングやガスケットが用いられる。
【００３４】
なお、微小な振動や円筒型電気化学セル１の内外圧差により、セラミックス製の円筒型電気化学セル１が、上方に移動する可能性がある。このときには、図３に示すように、上記円筒型電気化学セル１が上方への移動を抑制するために、ユニット容器２内にセル押さえ板１７を設けてもよい。このセル押さえ板１７は、セラミックス製の円筒型電気化学セル１を完全に固定するようなものではなく、適度な移動しろ（遊び）を持たせることができ、またガスの流れを阻害しないようなメッシュ状のものが望ましい。
【００３５】
このように構成された本実施の形態において、セラミックス製の円筒型電気化学セル１の下端に電気的な絶縁材としてアルミナ等の強度の高い無機材料を使用する。また、この絶縁部材２１とユニット容器２内のセル支持板１５であるメタルリングとも間を中間金属により拡散接合する。この絶縁部品２１とセラミックス製円筒型電気化学セル１との間に、高温に耐えられるバウンダリを形成するシール部材２０を設けて、水素雰囲気と酸素雰囲気との間に高温に耐えられるバウンダリを形成している。
【００３６】
本実施の形態によれば、セラミックス製の円筒型電気化学セルの絶縁材としてアルミナ等の強度の高い無機材料を使用し、さらにこの絶縁部材と容器のメタルリングとの間を中間金属により拡散接合することにより、水素雰囲気と酸素雰囲気との間に高温に耐えられるバウンダリを形成することができる。かくして、電気的絶縁性が保持され、機械的強度を保ちながら気密性を維持できる絶縁シールが形成され、継続的に高温水蒸気電解反応をさせることができる。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セルの構成を示す縦断面図である。本図は、図１の水蒸気導入管６の下部に水蒸気導入管伸縮吸収部材１８を追加して設け、円筒型電気化学セル１の下部に円筒型電気化学セル伸縮吸収部材１９を追加して設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３８】
本図に示すように、上記水蒸気導入管６の下部とユニット容器２内の水蒸気導入管支持板１６との間には、この水蒸気導入管６の軸方向の伸縮を吸収するために、ベローズ等を備えた水蒸気導入管伸縮吸収部材１８が設けられている。この水蒸気導入管伸縮吸収部材１８を設けることにより、この水蒸気導入管６が熱による作用や機械的作用による伸縮や振動を吸収させることができる。
【００３９】
また、上記円筒型電気化学セル１の下部とユニット容器２内の円筒型電気化学セル支持板１５との間には、この円筒型電気化学セル１の軸方向の伸縮を吸収するために、ベローズ等を備えた円筒型電気化学セル伸縮吸収部材１９が、円筒型電気化学セル支持板１５に設けられている。また、セラミックス製の円筒型電気化学セル１の下端には、絶縁シール手段７である絶縁シール７ａを介してソケット形状の接続継手１４が接続されている。このソケット形状の接続継手１４については後述する。
【００４０】
本実施の形態によれば、上記水蒸気導入管６とユニット容器２内の水蒸気導入管支持板１６との間に、水蒸気導入管６の軸方向の伸縮を吸収するベローズ等を備えた水蒸気導入管伸縮吸収部材１８を設けることにより、水蒸気導入管６の熱による作用や機械的作用による伸縮や振動を吸収することができる。かくして、水蒸気導入管６の熱による作用や機械的作用による伸縮や振動を吸収することができ、円筒型電気化学セル１やこの接合部の破損の可能性を低く抑制することができる。
【００４１】
また、上記円筒型電気化学セル１とユニット容器２内の円筒型電気化学セル支持板１５との間に、円筒型電気化学セル１の軸方向の伸縮を吸収するベローズ等を備えた円筒型電気化学セル伸縮吸収部材１９を設けることにより、円筒型電気化学セル１の熱による作用や機械的作用による伸縮や振動を吸収することができる。このようにして、円筒型電気化学セル１の熱による作用や機械的作用による伸縮や振動を吸収することができ、円筒型電気化学セル１やこの接合部の破損の可能性を低く抑制することができる。かくして、電気的絶縁が保たれ、機械的強度もある絶縁シールが達成され、継続的に高温水蒸気電解反応をさせることができる。
【００４２】
図５は、本発明の第３の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セルの構成を示す縦断面図である。本図は、図１の円筒型電気化学セル１の下部に絶縁シール手段７である絶縁シール７ａを介してソケット形状の接続継手１４を追加して設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００４３】
本図に示すように、セラミックス製の円筒型電気化学セル１は、ユニット容器２内のセル支持板１５に固定されている。また、水蒸気導入管６が、前記セラミックス製の円筒型電気化学セル１の管内に配置された状態で、このユニット容器２の水蒸気導入管支持板１６に固定されている。
【００４４】
このセラミックス製の円筒型電気化学セル１の下部は、絶縁シール手段７を構成する絶縁シール７ａを介してソケット形状の接続継手１４が接続されている。このソケット形状の接続継手１４は、上記セル支持板１５に固定されている。
【００４５】
このように構成された本実施の形態において、セラミックス製の円筒型電気化学セル１下端の接合部として、ソケット状の接続継手１４を設けることにより、突合せ接合と比較して接合部の強度を強くしている。
【００４６】
また、ソケット形状の接続継手１４の材料として、セラミックス製の円筒型電気化学セル１と熱膨張率が近似する材料を用い、セラミックス製の円筒型電気化学セル１とソケット形状の接続継手１４の間の絶縁シール７ａの材料として、セラミックス製の円筒型電気化学セル１と熱膨張率が非常に近似する材料を用いている。かかる熱膨張率が近似する材料を用いることにより、操業時の温度変化に伴う熱膨張、収縮による破壊を抑制することができる。
【００４７】
本実施の形態によれば、セラミックス製の円筒型電気化学セル１下端の接合部として、円筒型電気化学セル１の下端と絶縁シール７ａとの接続部を包囲しセル支持板１５に設けられたソケット形状の接続継手１４設けることにより、突合せ接合と比較して接合部の強度を強くすることができる。さらに、ソケット状の接続継手１４として熱膨張率が近似する材料を用いることにより、操業時の温度変化に伴う熱膨張、収縮による破壊を抑制することができる。かくして、電気的絶縁性が保たれ、機械的強度を維持しながら気密性を保持できるので、高温水蒸気電解反応を継続的させることができる。
【００４８】
図６は、本発明の第４の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セルの構成を示す縦断面図である。本図は、図５の水蒸気導入管６の下部に水蒸気導入管伸縮吸収部材１８を追加して設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００４９】
本図に示すように、上記水蒸気導入管６の下部とユニット容器２内の水蒸気導入管支持板１６との間には、この水蒸気導入管６の軸方向の伸縮を吸収するために、ベローズ等を備えた水蒸気導入管伸縮吸収部材１８が設けられている。
【００５０】
このように構成された本実施の形態において、円筒型電気化学セル１をユニット容器２内で固定するときに、金属部品（容器）とセラミックス（セル）との間の接続部分である絶縁シール７ａとして、ガラスが用いられる。このガラスを使用しているので、この部分の強度が弱く振動等により破損し易く、真直な接合が困難である。ここでは、水蒸気導入管６にベローズ等を備えた水蒸気導入管伸縮吸収部材１８が設けられている。
【００５１】
本実施の形態によれば、この水蒸気導入管伸縮吸収部材１８を設けることにより、この水蒸気導入管６が熱による作用や機械的作用による伸縮や振動を吸収することができる。かくして、円筒型電気化学セル１や接合部の破損の可能性を低く抑制することができる。
【００５２】
図７は、本発明の第５の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セル１の構成を示す縦断面図である。本図は、図６の円筒型電気化学セル１の下部に円筒型電気化学セル伸縮吸収部材１９を追加して設けたものであり、図６と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５３】
本図に示すように、上記円筒型電気化学セル１の下部とユニット容器２内の円筒型電気化学セル支持板１５との間には、この水蒸気導入管６の軸方向の伸縮を吸収するために、ベローズ等を備えた円筒型電気化学セル伸縮吸収部材１９が設けられている。
【００５４】
このように構成された本実施の形態において、円筒型電気化学セル１をユニット容器２内で固定している。このとき、金属部品（容器）とセラミックス（セル）との間の接続部分である絶縁シール７ａは、ガラスが用いられる。このガラスを使用しているので、この部分の強度が弱く振動等により破損し易く、真直な接合が困難である。ここでは、ベローズ等を備えた円筒型電気化学セル伸縮吸収部材１９が設けられている。
【００５５】
本実施の形態によれば、この円筒型電気化学セル伸縮吸収部材１９を設けることにより、この円筒型電気化学セル１が熱による作用や機械的作用による伸縮や振動を吸収することができる。かくして、円筒型電気化学セル１や接合部の破損の可能性を低く抑制することができる。
【００５６】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の各実施例を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの構成を示す概略縦断面図。
【図２】図１の円筒型電気化学セルの固定方法を示す縦断面図。
【図３】図１の円筒型電気化学セルの他の固定方法を示す縦断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セルの構成を示す縦断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セルの構成を示す縦断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セルの構成を示す縦断面図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の高温水蒸気電解ユニットの円筒型電気化学セルの構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１…円筒型電気化学セル、２…ユニット容器、３…水蒸気供給部、４…生成水素出口部、５…生成酸素出口部、６…水蒸気導入管、７…絶縁シール手段、７ａ…絶縁シール、８…基体管、９…水素極、１０…電解質層、１１…酸素極、１２…水素極給電部、１３…酸素極給電部、１４…接続継手、１５…セル支持板、１６…水蒸気導入管支持板、１７…セル押さえ板、１８…ベローズ（水蒸気導入管伸縮吸収部材）、１９…ベローズ（円筒型電気化学セル伸縮吸収部材）、２０…ガスケット（シール部材）、２１…絶縁性部材、２２…接続層、２３…接続部品。
【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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