(57)【要約】【課題】ガス通路を形成するためのスペーサやインターコネクタ等の部品を不要とし、スタック形状、製造工程の簡素化を可能とした酸素製造装置を提供する。【解決手段】混合導電体からなる固体電解質膜２が複数積層された構造を有し、固体電解質膜２の一面側に酸素含有ガス通路５が形成され、固体電解質膜２の他の一面側に酸素通路６が形成された酸素製造装置１において、固体電解質膜２は、一面側に突出した第１の凸部３と、他の一面側に突出した第２の凸部４とを有し、隣接した固体電解質膜２は互いに対向する面が鏡面対称となるように形成されており、隣接した固体電解質膜１の第１の凸部同士３又は第２の凸部同士４を直接接触させることにより隣接した固体電解質膜２の間に空間が形成されるようにし、第１の凸部３により形成された空間を酸素含有ガス通路５とするとともに、第２の凸部４により形成された空間を、固体電解質膜２の端部をシール部材１０により密閉して酸素通路６とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合導電体からなる固体電解質膜が複数積層された構造を有し、前記固体電解質膜の一面側に酸素含有ガス通路が形成され、前記固体電解質膜の他の一面側に酸素通路が形成された酸素製造装置において、
前記固体電解質膜は、前記一面側に突出した第１の凸部と、前記他の一面側に突出した第２の凸部とをそれぞれ複数有し、隣接した前記固体電解質膜は互いに対向する面が鏡面対称となるように形成されており、
前記隣接した固体電解質膜の前記第１の凸部同士又は前記第２の凸部同士を直接接触させることにより前記隣接した固体電解質膜の間に空間が形成されるようにし、
前記第１の凸部により形成された前記空間を前記酸素含有ガス通路とするとともに、前記第２の凸部により形成された前記空間を、前記固体電解質膜の端部をシール部材により密閉して前記酸素通路としたことを特徴とする酸素製造装置。
【請求項２】
前記固体電解質膜を積層方向に貫通した筒状に形成され、複数の前記酸素通路にのみ連通して前記酸素通路に透過した酸素を排出する酸素出口通路を有することを特徴とする請求項１に記載の酸素製造装置。
【請求項３】
前記固体電解質膜を積層方向に貫通した筒状に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス入口通路と、
前記固体電解質膜の一端側に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路を通過した前記酸素含有ガスを排出する酸素含有ガス出口通路とを有し、
前記酸素含有ガス出口通路以外の前記固体電解質膜の端部をシール部材により密閉したことを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素製造装置。
【請求項４】
前記固体電解質膜の一端側に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス入口通路と、
前記固体電解質の前記一端側と対向する他端側に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路を通過した前記酸素含有ガスを排出する酸素含有ガス出口通路と、
前記固体電解質の前記一端側と直交する他端側に形成され、複数の前記酸素通路にのみ連通して前記酸素通路に透過した酸素を排出する酸素出口通路とを有し、
前記酸素含有ガス入口通路、前記酸素含有ガス出口通路及び前記酸素出口通路以外の前記固体電解質膜の端部をシール部材により密閉したことを特徴とする請求項１に記載の酸素製造装置。
【請求項５】
前記第１の凸部及び前記第２の凸部が交互に等間隔で形成された半球状のディンプルであり、前記隣接した固体電解質膜が同一形状を有し、これらの固体電解質膜が、同一面側に突出したディンプル間のピッチ半分の距離だけずらした状態で配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の酸素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合導電体からなる固体電解質膜を用いて酸素含有ガスから酸素を分離する酸素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物理化学的に酸素を製造する装置として、酸化物イオンを透過する固体電解質膜を用いて酸素含有ガスから酸素を分離する酸素製造装置が知られている。
例えば特許文献１（特許第３３８３４７２号公報）には、複数の平板状電解セルを積層した酸素製造装置が開示されている。この酸素製造装置は、陽極層と陰極層の間にイオン導電性電解質層を挟持させた第１のセルと、これと同様の構造を有する第２のセルとを導電性相互接続層を介して積層し、イオン導電性電解質層を挟んで陰極層側に空気導入通路、陽極層側に酸素捕集通路を形成した構成を備える。そして、両電極層間に電圧を印加することにより空気導入通路に導入された空気から酸化物イオンがイオン導電性電解質層を通って酸素捕集通路に透過し、一方、導電性相互接続層を通って両電極層間を電子が移動するようになっている。
【０００３】
また、特許文献２（特開２０００−２０３８０５号公報）には、酸化物イオン透過性を有する固体電解質の両面に、酸素含有ガスを供給する酸素供給電極と酸素を発生させる酸素発生電極とを各々設けて酸素発生膜を形成し、両電極を短絡させ、一方の酸素供給電極の表面に高温の酸素含有ガスを高圧で導入することにより、他方の酸素発生電極の表面から固体電解質中を透過した酸化物イオンを純酸素として取り出すようにした酸素製造装置が開示されている。
【０００４】
さらにまた、上記した酸素製造装置において、固体電解質膜として、酸化物イオン導電性と電子導電性の両方を有する混合導電体を用いた装置も知られている。混合導電体からなる固体電解質膜は、その両面を短絡させるための外部電極や外部回路を用いることなく、酸素分圧差を駆動力として一方の面から他方の面に連続して酸素イオンを透過させることができる。したがって、このような固体電解質膜は一方の面に供給された酸素含有ガス（空気等）から他方の面に酸素を選択的に透過させる酸素分離材として好適に用いられ、この固体電解質膜を用いた酸素製造装置は深冷分離法やＰＳＡ法に代わる有効な酸素製造装置として注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３８３４７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２０３８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１等に開示されるように、従来の平板状の固体電解質膜では、酸素含有ガス又は酸素が流通する通路を形成するためにスペーサなどの部材が必要であり、スタック構造が複雑になるという問題があった。また、このスペーサは主にセラミックスで形成されることが多いが、固体電解質膜とスペーサとの接合が困難であったり、製造工程が複雑化するという問題もあった。
また、このような酸素製造装置においては酸素製造能力（酸素分離速度）を決定する要因の一つとして固体電解質膜の厚さがあり、固体電解質膜の厚さを薄くすればするほど酸素製造速度は速くなるが、特に高温条件下で用いられる場合などには、平板状の固体電解質膜はピンホールやクラックが入るなど強度的な問題が発生しやすい。
【０００７】
さらに、特許文献１や特許文献２に開示される装置は、各セルにおいて陽極側と陰極側が同方向に配置されており、そのため、導入される酸素含有ガスと捕集される酸素とが混ざり合わないようにインターコネクタ等で仕切らなければならず、部品点数が増加し、また酸素含有ガス通路と酸素通路とを各セルごとに個々に設ける必要があるため、装置構造が複雑化するという問題もあった。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ガス通路を形成するためのスペーサやインターコネクタ等の部品を不要とし、スタック形状、製造工程の簡素化を可能とした酸素製造装置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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の酸素製造装置は、混合導電体からなる固体電解質膜が複数積層された構造を有し、前記固体電解質膜の一面側に酸素含有ガス通路が形成され、前記固体電解質膜の他の一面側に酸素通路が形成された酸素製造装置において、前記固体電解質膜は、前記一面側に突出した第１の凸部と、前記他の一面側に突出した第２の凸部とをそれぞれ複数有し、隣接した前記固体電解質膜は互いに対向する面が鏡面対称となるように形成されており、前記隣接した固体電解質膜の前記第１の凸部同士又は前記第２の凸部同士を直接接触させることにより前記隣接した固体電解質膜の間に空間が形成されるようにし、前記第１の凸部により形成された前記空間を前記酸素含有ガス通路とするとともに、前記第２の凸部により形成された前記空間を、前記固体電解質膜の端部をシール部材により密閉して前記酸素通路としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、隣接した固体電解質膜を互いに対向する面が鏡面対称となるように形成することにより、第１の凸部同士又は第２の凸部同士が同位置に配置され、この第１の凸部同士又は第２の凸部同士を直接接触させることにより空間が形成される。この空間を酸素含有ガス通路又は酸素通路とすることで、スペーサを用いることなく各通路を形成することが可能となる。また、酸素含有ガス通路を形成する対向した２つの固体電解質膜の面から酸素が両側に透過していくため、酸素含有ガス通路の数を従来より減らすことができ、同様に酸素通路の数も減らすことができる。さらにこの構造を採用することにより酸素含有ガス通路と酸素通路とを仕切るインターコネクタを設ける必要がなくなる。これらの理由から本発明の酸素製造装置は従来のものより部品点数を減らすことができ、スタック形状の簡素化及び製造工程の簡素化が可能となる。
【００１１】
また、本発明の固体電解質膜は、第１の凸部と第２の凸部とにより一面側から見て凹凸状に形成されているため、平板状の固体電解質膜よりも単位時間当たりの電解質面積を大きくでき、単位面積当たりの酸素製造能力（酸素分離速度）を向上させることができる。これに加えて、固体電解質膜を凹凸状に形成することにより強度を向上させることができ、より薄肉化できるため、酸素製造能力をより一層向上させることができる。
さらにまた、固体電解質膜は第１の凸部及び第２の凸部をそれぞれ複数有しているため、隣接する固体電解質膜間の距離を確実に一定に保持することが可能である。
なお、第１の凸部同士又は第２の凸部同士は交互に配置され、その頂点で互いに接触させることが好ましい。
【００１２】
また、前記固体電解質膜を積層方向に貫通した筒状に形成され、複数の前記酸素通路にのみ連通して前記酸素通路に透過した酸素を排出する酸素出口通路を有することが好ましい。
このように酸素出口通路を設けることで、さらにスタック形状を簡素化することが可能となる。ここで、酸素出口通路は、固体電解質膜の中央部に形成したものであるとより好ましい。
なお、酸素含有ガス通路は、固体電解質膜の端部をシール部材で密閉して別個に酸素含有ガス入口通路と酸素含有ガス出口通路を設けてもよいし、端部をシール部材で密閉せずに開放してセル全体に空気を流通させるようにしてもよい。
【００１３】
さらに、前記固体電解質膜を積層方向に貫通した筒状に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス入口通路と、前記固体電解質膜の一端側に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路を通過した前記酸素含有ガスを排出する酸素含有ガス出口通路とを有し、前記酸素含有ガス出口通路以外の前記固体電解質膜の端部をシール部材により密閉することが好ましい。
このように酸素含有ガス入口通路と出口通路とを構成することで、さらにスタック形状を簡素化することが可能となる。ここで、酸素含有ガス入口通路は、固体電解質膜の中央部に形成したものであるとより好ましい。
【００１４】
また、前記固体電解質膜の一端側に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス入口通路と、前記固体電解質の前記一端側と対向する他端側に形成され、複数の前記酸素含有ガス通路にのみ連通して前記酸素含有ガス通路を通過した前記酸素含有ガスを排出する酸素含有ガス出口通路と、前記固体電解質の前記一端側と直交する他端側に形成され、複数の前記酸素通路にのみ連通して前記酸素通路に透過した酸素を排出する酸素出口通路とを有し、前記酸素含有ガス入口通路、前記酸素含有ガス出口通路及び前記酸素出口通路以外の前記固体電解質膜の端部をシール部材により密閉することが好ましい。
【００１５】
このように、固体電解質膜の一端側を酸素含有ガス入口通路とし、これに対向する他端側を酸素含有ガス出口通路とすることで、酸素含有ガスの流れが一方向に整流化されて酸素分離性能の向上に寄与する。一方、酸素出口通路は、酸素含有ガス入口通路及び酸素含有ガス出口通路とは異なる端部に形成することで、シール構造を含むスタック形状の簡素化が可能となる。
なお、固体電解質膜は方形状に形成することがより好ましい。
【００１６】
さらにまた、前記第１の凸部及び前記第２の凸部が交互に等間隔で形成された半球状のディンプルであり、前記隣接した固体電解質膜が同一形状を有し、これらの固体電解質膜が、同一面側に突出したディンプル間のピッチ半分の距離だけずらした状態で配置されていることが好ましい。
このように、半球状のディンプルが凹凸状に等間隔で形成された固体電解質膜を用いることにより全ての固体電解質膜を同一形状とすることができ、製造が容易となり製造コストも安価にできる。このとき、隣接した固体電解質膜同士を、同一面側に突出したディンプル間のピッチ半分の距離だけずらした状態で配置することにより、第１の凸部同士又は第２の凸部同士を確実に接触させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載のように本発明によれば、第１の凸部同士又は第２の凸部同士を突き合わせて固体電解質膜を配置することにより空間を形成し、この空間を酸素含有ガス通路又は酸素通路とすることで、スペーサを用いることなく各通路を形成することが可能となる。また酸素含有ガス通路の数及び酸素通路の数を減らすことができ、さらに酸素含有ガス通路と酸素通路とを仕切るインターコネクタを設ける必要もなくなるため、従来の酸素製造装置より部品点数を減らすことができ、スタック形状の簡素化及び製造工程の簡素化が可能となる。
【００１８】
また、本発明の固体電解質膜は第１の凸部と第２の凸部とにより凹凸状に形成されているため、平板状の固体電解質膜よりも単位時間当たりの電解質面積を大きくでき、単位面積当たりの酸素製造能力を向上させることができる。これに加えて、固体電解質膜を凹凸状に形成することにより強度を向上させることができ、より薄肉化できるため、酸素製造能力をより一層向上させることができる。
さらにまた、固体電解質膜は第１の凸部及び第２の凸部をそれぞれ複数有しているため、隣接する固体電解質膜間の距離を確実に一定に保持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る酸素製造装置の基本構成を示す積層方向断面図である。
【図２】混合導電体からなる固体電解質膜の作用を説明する図である。
【図３】ディンプルを説明する図であり、（Ａ）は拡大断面図で、（Ｂ）は斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る酸素製造装置の外観斜視図である。
【図５】図４の水平断面を示す図であり、（Ａ）は空気通路を示す断面図で、（Ｂ）は酸素通路を示す断面図である。
【図６】図４の酸素出口通路を示す積層方向断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る酸素製造装置の外観斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る酸素製造装置の外観斜視図である。
【図９】図８の水平断面を示す図であり、（Ａ）は空気通路を示す断面図で、（Ｂ）は酸素通路を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２１】
まず最初に、図１を参照して本発明の実施形態に係る酸素製造装置の基本構成を説明する。
図１に示すように酸素製造装置１は、混合導電体からなる固体電解質膜２が複数積層された構造を有する。固体電解質膜２としては、例えば、ランタンフェライトやランタンガレート等が用いられる。
【００２２】
固体電解質膜２は、第１の面２ａ側に突出した第１の凸部３と、第１の面２ａの反対面である第２の面２ｂ側に突出した第２の凸部４とをそれぞれ複数有する。この第１の凸部３及び第２の凸部４は、それぞれ内側が窪んで外側が突出した形状となっており、互いに異なる面側に突出しているため、一面側から見たとき凹凸状に形成されている。さらに、第１の凸部３と第２の凸部４は互いに交互に配置されている。
このような固体電解質膜２が複数積層された構造において、隣接した固体電解質膜２は互いに対向する面２ａと２ａ又は２ｂと２ｂが鏡面対称に形成されている。すなわち、隣接した２つの固体電解質膜２の間に位置し、これらの固体電解質膜２に平行な面を基準として、面対称となるように第１の凸部３又は第２の凸部４が形成されている。
【００２３】
さらに、隣接した固体電解質膜２の第１の凸部同士３、３又は第２の凸部同士４、４が直接接触するように各固体電解質膜２が配置されている。好適には第１の凸部３、３の頂部同士、第２の凸部４、４の頂部同士が接触するように配置される。
第１の凸部同士３、３が接触することにより形成された空間は空気通路５である。空気通路５には、外部から導入された空気が流通する。なお、ここでは一例として空気を例示したが、酸素含有ガスであればよい。
第２の凸部同士４、４が接触することにより形成された空間は酸素通路６である。酸素通路６には、固体電解質膜２を透過した酸素が流通する。この酸素通路６は、固体電解質膜２の端部でシール部材１０により密閉されて、酸素が漏れないように気密状態となっている。
【００２４】
上記した構成を備える酸素製造装置１において、空気通路５に高温高圧の空気を導入すると、空気通路５と酸素通路６との酸素分圧差により固体電解質膜２を介して酸化物イオンが分離して酸素通路６に透過することにより純酸素が製造できる。
図２は混合導電体からなる固体電解質膜２を用いた酸素分離の作用を示す図である。同図に示すように、例えば、圧力１〜１０気圧、温度８００〜１０００℃の空気を空気通路５に導入すると、高圧の空気通路５側から固体電解質膜２の酸素空孔を介して酸化物イオンが低圧の酸素通路６側へ伝導し、一方電子は固体電解質膜２の電子空孔を介して酸素通路６側から空気通路５側へ伝導する。
【００２５】
本実施形態によれば、隣接した固体電解質膜２を互いに対向する面が鏡面対称となるように形成することにより、第１の凸部同士３、３、又は第２の凸部同士４、４が同位置に配置され、この第１の凸部同士３、３又は第２の凸部同士４、４を直接接触させることにより空間が形成される。この空間を空気通路５又は酸素通路６とすることで、スペーサを用いることなく各通路を形成することが可能となる。また、空気通路５を形成する対向した２つの固体電解質膜２の面から両側に酸素が透過していくため、空気通路５の数を従来より減らすことができ、同様に酸素通路６の数も減らすことができる。さらにこの構造を採用することにより空気通路５と酸素通路６とを仕切るインターコネクタを設ける必要がなくなる。したがって本実施形態の酸素製造装置１は従来のものより部品点数を減らすことができ、スタック形状の簡素化及び製造工程の簡素化が可能となる。
【００２６】
また、本実施形態の固体電解質膜２は第１の凸部３と第２の凸部４とにより凹凸状に形成されているため、平板状の固体電解質膜よりも単位時間当たりの電解質面積を大きくでき、単位面積当たりの酸素製造能力を向上させることができる。これに加えて、固体電解質膜２を凹凸状に形成することにより強度を向上させることができ、より薄肉化できるため、酸素製造能力をより一層向上させることができる。
さらにまた、固体電解質膜２は第１の凸部３及び第２の凸部４をそれぞれ複数有しているため、隣接する固体電解質膜２間の距離を確実に一定に保持することが可能である。
【００２７】
ここで、図３を参照して、第１の凸部３及び第２の凸部４の好適な一例を説明する。なお、図３は凸部であるディンプルを説明する図であり、（Ａ）は拡大断面図で、（Ｂ）は斜視図である。
この固体電解質膜２は、第１の面２ａ側に突出した半球状のディンプル３と、第２の面２ｂ側に突出した半球状のディンプル４とを有する。図３（Ｂ）に示すように、ディンプル３とディンプル４は互いに交互に配置されている。ディンプル３とディンプル４の間に平面部８を有していてもよい。好適には、同一の大きさ、形状のディンプル３、４が等間隔で配置された構成とする。
【００２８】
また、図３（Ａ）に示すように、隣接した固体電解質膜２が同一形状、同一配置のディンプル３、４を有し、これらの固体電解質膜２を、同一面側に突出したディンプル３（又は４）間のピッチＰの半分Ｐ’の距離だけずらした状態で配置する。このように配置することにより、ディンプル同士３、３又は４、４が確実に頂部で接触し、空気通路５又は酸素通路６を形成することができる。
このように、半球状のディンプル３、４が凹凸状に等間隔で形成された固体電解質膜２を用いることにより、全ての固体電解質膜２を同一形状とすることができ製造が容易となり、製造コストも安価にできる。
【００２９】
次に、上記した酸素製造装置１において、空気入口通路及び空気出口通路、並びに酸素出口通路の具体的構成について、以下の第１実施形態乃至第３実施形態で詳細に説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図４は本発明の第１実施形態に係る酸素製造装置の外観斜視図で、図５は図４の水平断面を示す図であり、（Ａ）は空気通路を示す断面図で、（Ｂ）は酸素通路を示す断面図である。
図４及び図５に示すように第１実施形態に係る酸素製造装置１は、固体電解質膜２の中央部に、その積層方向に貫通した空気入口通路２１と、固体電解質膜２の一端側に形成された空気出口通路２２とを有するとともに、固体電解質膜２の中央部に、その積層方向に貫通した酸素出口通路２３とを有している。
【００３１】
空気入口通路２１は高温高圧の空気を空気通路５に導入する通路である。この空気入口通路２１は、積層方向に延設された筒状に形成され、複数の固体電解質膜２により形成された複数の空気通路５にのみ連通しており、酸素通路６を通る部位は酸素通路６と遮断されている。また、固体電解質膜２を貫通する部位はシール部材で密閉され、空気通路５から酸素通路６に空気が漏れ出さないようになっている。
空気出口通路２２は空気通路５を通過した空気を排出する通路である。この空気通路２２は、固体電解質膜２の一端側に沿って形成され、積層方向においては複数の空気通路５にのみ連通して、酸素通路６とはシール部材により遮断されている。
このように空気入口通路２１と出口通路２２とを構成することで、さらにスタック形状を簡素化することが可能となる。
【００３２】
酸素出口通路２３は固体電解質膜２を透過した酸素を排出する通路である。図６に酸素出口通路の積層方向断面図を示す。酸素出口通路２３は、積層方向に延設された筒状に形成されており、その一端側は封止され、開放した他端側から酸素が排出されるようになっている。この酸素出口通路２３は、その周面に形成された酸素通過穴２４を介して複数の酸素通路６にのみ連通しており、酸素出口通路２３が空気通路５を通る部位は空気通路５と遮断されている。また、固体電解質膜２を貫通する部位はシール部材１１で密閉され、空気通路５から酸素通路６に空気が漏れ出さないようになっている。なお、上記説明した空気入口通路２１は、この酸素出口通路２３と同様の構成とすることができる。
上記したように第１実施形態によれば、空気入口通路２１と出口通路２２、及び酸素出口通路２３を設けることで、さらにスタック形状を簡素化することが可能となる。また、空気入口通路２１と出口通路２２とを別個に設けることで、適正な圧力、温度の空気を空気通路５に確実に送り込むことができ、円滑な酸素製造が可能となる。
【００３３】
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態に係る酸素製造装置の外観斜視図である。
同図に示すように第２実施形態に係る酸素製造装置１は、固体電解質膜２の中央部に、その積層方向に貫通した酸素出口通路２３とを有するとともに、空気通路５が開放された構造となっている。
酸素出口通路２３は、上記で説明した第１実施形態（図６参照）と同様の構成を有する。酸素通路６は、固体電解質膜２の外周縁に沿ってシール部材１０により密閉されて、酸素が漏れ出さないようになっている。
【００３４】
空気通路５は、周囲をシール部材で仕切ることなく、固体電解質膜２のセル全体に空気を流通させるようになっている。
このように第２実施形態によれば、シール部材１０で仕切る部位を極力することができ、より一層スタック形状を簡素化でき、製造コストを安価にできる。
【００３５】
（第３実施形態）
図８は本発明の第２実施形態に係る酸素製造装置の外観斜視図で、図９は図８の水平断面を示す図であり、（Ａ）は空気通路を示す断面図で、（Ｂ）は酸素通路を示す断面図である。
図８及び図９に示すように第３実施形態に係る酸素製造装置１は、固体電解質膜２の一端側に形成された空気入口通路２１と、これに対向して形成された空気出口通路２２と、これらに直交して形成された酸素出口通路２３とを有している。
【００３６】
空気入口通路２１は、固体電解質膜２の一端側に沿って形成され、積層方向においては複数の空気通路５にのみ連通して、酸素通路６とはシール部材１０により遮断されている。
空気出口通路２２は、空気入口通路２１と対向する固体電解質膜２の他端側に沿って形成されている。この空気出口通路２２は、酸素通路６とはシール部材により遮断されており、積層方向において複数の空気通路５が連通している。空気出口通路２２において前記複数の空気通路５が連通しているとは、空気入口通路２１のように積層方向に沿って空気出口通路５が延設されていてもよいし、空気通路５の端部が開放されていることにより、開放空間で連通していてもよい。
【００３７】
酸素出口通路２３は、空気入口通路２１及び空気出口通路２２に直交する固体電解質膜２の他端側に沿って形成されている。この酸素出口通路２３は、空気通路５とはシール部材１０により遮断されており、積層方向において複数の酸素通路６が連通している
【００３８】
このように、固体電解質膜２の一端側を空気入口通路２１とし、これに対向する他端側を空気出口通路２２とすることで、空気の流れが一方向に整流化されて酸素分離性能の向上に寄与する。一方、酸素出口通路２３は、空気入口通路２１及び空気出口通路２２とは異なる端部に形成することで、シール構造を含むスタック形状の簡素化が可能となる。
なお、上記した第１実施形態乃至第３実施形態において、固体電解質膜２は方形状に形成されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１    酸素製造装置
２    固体電解質膜
３    第１の凸部
４    第２の凸部
５    空気通路
６    酸素通路
８    平面部
１０、１１  シール部材
２１  空気入口通路
２２  空気出口通路
２３  酸素出口通路
２４  酸素通過穴
【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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