JPH1030197A - 固体高分子電解モジュールおよびその製造方法並びにそれを用いた除湿装置 - Google Patents

固体高分子電解モジュールおよびその製造方法並びにそれを用いた除湿装置

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JPH1030197A
JPH1030197A JP8230413A JP23041396A JPH1030197A JP H1030197 A JPH1030197 A JP H1030197A JP 8230413 A JP8230413 A JP 8230413A JP 23041396 A JP23041396 A JP 23041396A JP H1030197 A JPH1030197 A JP H1030197A
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frame
anode
cathode
polymer electrolyte
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Tetsuo Moriguchi
哲雄 森口
Yoshiharu Takeuchi
義治 竹内
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解反応容量が大きく、かつ、コンパクトな
固体高分子電解モジュールを得ることを目的とする。 【解決手段】 電解膜２０は帯状の固体高分子電解質膜
２１の両面に相対して短冊状の陽極２３と陰極２２が相
対して一定の間隔を置いて形成されて構成されている。
枠体３０は１辺に開口部３２を有する枠部材３１の一対
の側辺３１ａ，３１ｂに給電端子３３ａ，３３ｂが形成
されて構成されている。そして、枠体３０は開口部３２
を上下に互い違いにして重ね合わされて複数積層されて
いる。電解膜２０は各枠体３０の対向辺３１ｃで折り返
され、隣り合う枠体３０，３０間に挟持されて、枠体３
０の積層方向に波形の立体状に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水素イオンある
いは水酸イオン導電性の固体高分子電解質膜を用いた３
次元に立体的に形成された固体高分子電解モジュールお
よびその製造方法並びにそれを用いた除湿装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図２３は、例えば特開昭６１−２１６７
１４号公報に記載された水素イオン導電性の固体高分子
電解質膜を用いた従来の固体高分子電解モジュールの構
成図である。図２３において、水素イオン導電性の固体
高分子電解質膜からなる陽イオン交換膜１の各面にそれ
ぞれ陰極２をホットプレス法によって接合し、陽極３を
無電解鍍金法によって接合することにより、電気化学セ
ルを構成している。なお、水素イオン導電性の固体高分
子電解質膜としては、例えばデュポン社製のナフィオン
膜（NAFION：登録商標）が用いられている。陰極２の背
面には、陰極集電体４を配置し、陽極３の背面には陽極
集電体５を配置している。さらに陰極集電体４の背面に
は陰極端子板６を配設し、陽極集電体５の背面には陽極
端子板７を配設している。そして各構成要素１〜７は枠
体８によって固定している。
【０００３】ポンプ９で除湿の対象となる空気を陰極集
電体４の間隙部に形成された陰極室１０および陽極集電
体５の間隙部に形成された陽極室１１に供給することに
よって、両室１０，１１に供給された空気中の水蒸気が
陽イオン交換膜１に吸収される。この状態で、両端子板
６．７間に直流電圧を印加すると、陰極２で酸素の電解
還元反応が起こり、陽極３で酸素の発生反応が起こると
共に陰極２の背面から水が漏出してくる。漏出した水は
水溜め１２に貯留され、陰極２で脱酸素された余剰ガス
が排出口１３から空気中に放出される。また、陽極３か
ら発生する酸素は余剰空気と共に排出口１４から空気中
に放出される。
【０００４】次に、陽イオン交換膜１と両極２，３とを
接合した電気化学セルの動作原理について説明する。図
２３において、両極２，３間に直流電源（図示せず）か
ら電圧を印加すると、陽極３では水が分解されて式
（１）の反応により陽極室１１内の湿度が低下する。 ２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-・・・・・・・(1) このとき、陽極３に発生した水素イオン（Ｈ+） は陽イ
オン交換膜１を通って陰極２に達する。また電子(ｅ-)
は直流電源（図示せず）の回路を通って陰極２に達す
る。そして陰極２では式（２）により酸素を消費して水
を発生する。 Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ・・・・・・・・(2) さらに水素イオン（Ｈ+） と共に平均３分子程度の水が
陽極３から陰極２へ移動する。従って陰極２では式
（２）の反応により陽極室１１内の水蒸気から水を生成
すると共に、陽極３から陰極２へ水が移動するので、陽
極室１１内の湿度が低下する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体高分子電解
モジュールは以上のように構成されており、空間的に固
体高分子電解膜が周囲の流体と接する反応面積は平面的
な２次元構成になっていたため大きい電解負荷がかかる
用途では大きな平面を必要とするという問題点があっ
た。
【０００６】この発明では、電解膜を立体的に構成して
３次元的に高密度に電解膜を形成した固体高分子電解モ
ジュールと、そのモジュールの製造方法並びにそれを用
いた除湿装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この第１の発明に係る固
体高分子電解モジュールは、短冊状の陽極が水素イオン
あるいは水酸イオンを導電体とする帯状の固体高分子電
解質膜の一面に一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成
され、短冊状の陰極が該固体高分子電解質膜の他面に陽
極と相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成さ
れた電解膜と、１辺に開口部を有する電気絶縁材で形成
され、該開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて積
層された複数の矩形状の枠体と、直流電源から電解膜に
電気を給電する給電体とを備え、電解膜は、それぞれの
枠体の開口部に相対する対向辺で折り返し、かつ、固体
高分子電解質膜の両面に相対して形成された陽極と陰極
とを隣り合う枠体間に挟持させて、枠体の積層方向に波
形の立体状に構成されているものである。
【０００８】この第２の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、短冊状の陽極および陰極が水素イオンあるい
は水酸イオンを導電体とする短冊状の固体高分子電解質
膜の両面に相対して形成された複数の電解膜と、１辺に
開口部を有する電気絶縁材で形成され、該開口部を上下
に互い違いにして重ね合わせて積層された複数の矩形状
の枠体と、直流電源から電解膜に電気を給電する給電体
とを備え、複数の電解膜は、それぞれ陽極および陰極の
同じ極が相対するように枠体間に挟み込まれて、枠体の
積層方向に立体状に構成されているものである。
【０００９】この第３の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、上記第２の発明において、開口部を上下に逆
向きに配された一対の枠体間に電解膜を挟持し、該電解
膜の両端を該一対の枠体の該開口部と相対する対向辺に
それぞれ接合してユニットを構成し、該ユニットを陽極
側および陰極側がそれぞれ同じ面に揃うように直列状に
接合して、該電解膜が、それぞれの枠体の対向辺で折り
返されて枠体の積層方向に波形の立体状に構成されてい
るものである。
【００１０】この第４の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、帯状の陽極が水素イオンあるいは水酸イオン
を導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の一面に長さ
方向に形成され、短冊状の陰極が該固体高分子電解質膜
の他面に陽極と相対して一定の間隔を置いて長さ方向に
複数形成された電解膜と、１辺に開口部を有する電気絶
縁材で形成され、該開口部を上下に互い違いにして重ね
合わせて積層された複数の矩形状の枠体と、直流電源か
ら電解膜に電気を給電する給電体とを備え、電解膜は、
それぞれの枠体の開口部に相対する対向辺で折り返し、
かつ、固体高分子電解質膜の両面に相対して形成された
陽極と陰極とを隣り合う枠体間に挟持させて、枠体の積
層方向に波形の立体状に構成されているものである。
【００１１】この第５の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、上記第１乃至第４のいずれかの発明におい
て、陽極が、白金系金属による表面処理が施されたチタ
ンの網状構造体で構成されているものである。
【００１２】この第６の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、上記第１乃至第４のいずれかの発明におい
て、給電端子が各枠体の開口部を有する辺に接する相対
する２つの側辺に該側辺の外周端面を介して表裏両面に
露呈するようにそれぞれ形成されて、枠体を積層した時
に、隣り合う枠体の給電端子同士が電気的に接続され、
かつ、各陽極が積層された枠体の一側の給電端子に電気
的に接続され、各陰極が積層された枠体の他側の給電端
子に電気的に接続されるように構成されているものであ
る。
【００１３】この第７の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、上記第６の発明において、陽極が固体高分子
電解質膜の幅方向の一側に延出され、かつ、陰極が固体
高分子電解質膜の幅方向の他側に延出されて、陽極の延
出端部が隣り合う枠体の一側の給電端子間に挟持され、
陰極の延出端部が隣り合う枠体の他側の給電端子間に挟
持されて電気的に接続されるように構成されているもの
である。
【００１４】この第８の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、上記第６または第７の発明において、陰極に
面する枠体の開口部と相対する対向辺に表裏両面に露呈
し、かつ、該枠体の他側の給電端子と電気的に接続され
た補助給電端子を設け、補助給電端子を陰極の端部に電
気的に接続させるようにしたものである。
【００１５】この第９の発明に係る固体高分子電解モジ
ュールは、上記第８の発明において、弾性部材を外方か
ら電解膜を介して対向辺に挿入して、該弾性部材の弾性
力により陰極を補助給電端子に密着させて電気的に接続
するようにしたものである。
【００１６】この第１０の発明に係る固体高分子電解モ
ジュールは、上記第６の発明において、一対の給電母線
がそれぞれ積層された枠体の両側面に沿って配置され、
一方の給電母線が各枠体の一側の給電端子に電気的に接
続され、他方の給電母線が各枠体の他側の給電端子に電
気的に接続されるようにしたものである。
【００１７】この第１１の発明に係る固体高分子電解モ
ジュールは、上記第１乃至第４のいずれかの発明におい
て、枠体は、矩形状の枠部材の１辺を取り除いてコの字
状に構成され、該枠部材の取り除かれた開口辺を開口部
としたものである。
【００１８】この第１２の発明に係る固体高分子電解モ
ジュールは、上記第１１の発明において、気体の流通が
自在で、かつ、枠部材と同じ厚みを有する通気部材が、
枠部材の開口辺に配設されているものである。
【００１９】この第１３の発明に係る固体高分子電解モ
ジュールは、上記第１乃至第４のいずれかの発明におい
て、枠体は、矩形状の枠部材の１辺に少なくとも１つ以
上の貫通孔を穿設して構成され、該貫通孔を開口部とし
たものである。
【００２０】この第１４の発明に係る固体高分子電解モ
ジュールは、上記第１乃至第４のいずれかの発明におい
て、気体の流通が自在な通気材を各枠体内に配設し、該
枠体が積層された際に、電解膜が隣り合う通気材間に挟
持されるようにしたものである。
【００２１】この第１５の発明に係る除湿装置は、１辺
に開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体
が該開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて複数積
層され、短冊状の陽極および陰極が水素イオンあるいは
水酸イオンを導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の
両面に相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成
された帯状の電解膜が、それぞれの枠体の開口部に相対
する対向辺で折り返され、かつ、固体高分子電解質膜の
両面に相対して形成された陽極と陰極とを隣り合う枠体
間に挟持させて、陽極同士および陰極同士が各枠体を介
して相対し、枠体の積層方向に波形の立体状に構成され
ている固体高分子電解モジュールと、固体高分子電解モ
ジュールを収納する筐体とを備え、陽極同士が相対する
枠体の開口部を下方に向け、陰極同士が相対する枠体の
開口部を上方に向けて、筐体内を上下の空間に区画する
ように固体高分子電解モジュールを該筐体内に収納し、
かつ、枠体の積層方向と直交する方向の筐体の両端部
に、それぞれ流入口と排出口とを設け、波形の電解膜壁
面に沿った流体の流通路が形成されるようにしたもので
ある。
【００２２】この第１６の発明に係る除湿装置は、１辺
に開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体
が該開口部を上下に互い違いに重ね合わせて複数積層さ
れ、短冊状の陽極および陰極が水素イオンあるいは水酸
イオンを導電体とする短冊状の固体高分子電解質膜の両
面に相対して形成された複数の電解膜が、それぞれ陽極
および陰極の同じ極が相対するように隣り合う枠体間に
挟み込まれて、枠体の積層方向に立体状に構成されてい
る固体高分子電解モジュールと、固体高分子電解モジュ
ールを収納する筐体とを備え、陽極同士が相対する枠体
の開口部を下方に向け、陰極同士が相対する枠体の開口
部を上方に向けて、筐体内を上下の空間に区画するよう
に固体高分子電解モジュールを該筐体内に収納し、か
つ、枠体の積層方向と直交する方向の筐体の両端部に、
それぞれ流入口と排出口とを設け、波形の電解膜壁面に
沿った流体の流通路が形成されるようにしたものであ
る。
【００２３】この第１７の発明に係る除湿装置は、１辺
に開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体
が該開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて複数積
層され、帯状の陽極が水素イオンあるいは水酸イオンを
導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の一面に長さ方
向に形成され、短冊状の陰極が該固体高分子電解質膜の
他面に陽極と相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複
数形成された電解膜が、それぞれの枠体の開口部に相対
する対向辺で折り返され、かつ、固体高分子電解質膜の
両面に相対して形成された陽極と陰極とを隣り合う枠体
間に挟持させて、陽極同士および陰極同士を各枠体を介
して相対し、枠体の積層方向に波形の立体状に構成され
ている固体高分子電解モジュールと、固体高分子電解モ
ジュールを収納する筐体とを備え、陽極同士が相対する
枠体の開口部を下方に向け、陰極同士が相対する枠体の
開口部を上方に向けて、筐体内を上下の空間に区画する
ように固体高分子電解モジュールを該筐体内に収納し、
かつ、枠体の積層方向と直交する方向の筐体の両端部
に、それぞれ流入口と排出口とを設け、波形の電解膜壁
面に沿った流体の流通路が形成されるようにしたもので
ある。
【００２４】この第１８の発明に係る固体高分子電解モ
ジュールの製造方法は、１辺に開口部を有する電気絶縁
材で形成された矩形状の枠体が該開口部を上下に互い違
いにして重ね合わせて複数積層され、短冊状の陽極およ
び陰極が水素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする
帯状の固体高分子電解質膜の両面に相対して一定の間隔
を置いて長さ方向に複数形成された帯状の電解膜が、そ
れぞれの枠体の開口部に相対する対向辺で折り返され、
かつ、固体高分子電解質膜の両面に相対して形成された
陽極と陰極とを隣り合う枠体間に挟持させて、陽極同士
および陰極同士が各枠体を介して相対し、枠体の積層方
向に波形の立体状に構成されている固体高分子電解モジ
ュールの製造方法において、短冊状の陽極を帯状の固体
高分子電解質膜の一面に一定の間隔を置いて長さ方向に
複数形成し、短冊状の陰極を該固体高分子電解質膜の他
面に陽極と相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数
形成して、帯状の電解膜を形成する工程と、電解膜を長
さ方向に張力をかけて保持し、該電解膜の隣り合う電極
間に枠体の対向辺側を陽極側と陰極側とから交互に押入
れて、該枠体を積層する工程とを備えているものであ
る。
【００２５】この第１９の発明に係る固体高分子電解モ
ジュールの製造方法は、１辺に開口部を有する電気絶縁
材で形成された矩形状の枠体が該開口部を上下に互い違
いにして重ね合わせて複数積層され、短冊状の陽極およ
び陰極が水素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする
帯状の固体高分子電解質膜の両面に相対して一定の間隔
を置いて長さ方向に複数形成された帯状の電解膜が、そ
れぞれの枠体の開口部に相対する対向辺で折り返され、
かつ、固体高分子電解質膜の両面に相対して形成された
陽極と陰極とを隣り合う枠体間に挟持させて、陽極同士
および陰極同士が各枠体を介して相対し、枠体の積層方
向に波形の立体状に構成されている固体高分子電解モジ
ュールの製造方法において、短冊状の陽極を帯状の固体
高分子電解質膜の一面に一定の間隔を置いて長さ方向に
複数形成し、短冊状の陰極を該固体高分子電解質膜の他
面に陽極と相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数
形成して、帯状の電解膜を形成する工程と、枠体を開口
部を電解膜の長さ方向の一側に向けて、陽極面上および
陰極面上に交互に接合する工程と、電解膜を枠体の対向
辺で折り返すように折り畳んで枠体を積層する工程とを
備えているものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る固
体高分子電解モジュールを示す部分組立図、図２は図１
のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３はこの発明の実施の形態
１に係る固体高分子電解モジュールを示す展開斜視図、
図４はこの発明の実施の形態１に係る固体高分子電解モ
ジュールの枠体の配列を示す斜視図である。図におい
て、電解膜２０は、図３に示すように、水素イオンを導
電体とする固体高分子電解質膜２１、例えば水素イオン
伝導性を有するナフィオン膜（ナフィオンはデュポン社
の登録商標）の両面に陰極２２と陽極２３を短冊状にし
て複数個を列状に貼り付け帯状に構成され、空気中の水
蒸気を電解する機能を有している。そして、陰極２２お
よび陽極２３は、図示はしないが、その中に白金系金属
触媒が混在され、固体高分子電解質膜２１の表裏各面に
加熱押圧して貼り付けられている。また、陰極２２は、
固体高分子電解質膜２１の幅方向の一側に延出され、一
方陽極２３は、固体高分子電解質膜２１の幅方向の他側
に延出されている。なお、陰極２２には例えば白金系金
属触媒が混在されたカーボン不織布が用いられ、陽極２
３には例えばチタン材のメッシュ体に白金やイリジウム
あるいは酸化イリジウム等の白金系金属による表面処理
が施されたものが用いられる。また、陽極電極材２３と
固体高分子電解質膜２１との間に白金系金属触媒を介在
させることが殆どであるが、電解反応速度の早いことが
特に要求されない場合は、陽極電極材２３に施された白
金系金属の表面処理層に触媒層を兼ねさせて、白金系金
属触媒層を省略することもできる。
【００２７】枠体３０は、絶縁材料からなる矩形状の枠
部材３１の１辺を取り除いて開口部３２が形成されたコ
の字状に成形されている。そして、開口部３２の両側の
相対する側辺３１ａ，３１ｂには、それぞれ給電端子３
３ａ，３３ｂが形成されている。給電端子３３ａ，３３
ｂはそれぞれ枠部材３１の一面側から外壁面を介して他
面側に至るように形成されている。この時、給電端子３
３ａは枠部材３１の面とほぼ同一面位置となるように形
成されている。一方、給電端子３３ｂは枠部材３１の面
から突出するように形成されている。なお、枠体３０
は、例えばエポキシ、アクリル、塩ビ等の樹脂を成型し
て作製されている。そして、給電端子３３ａ，３３ｂは
電気導電体であればよく、例えば銅やステンレスが用い
られる。
【００２８】このように構成された枠体３０は、図３に
示すように、帯状の電解膜２０に矢印の方向から交互に
宛てがわれ、図４に示されるように、開口部３２が互い
違いとなるように向を変えて重ね合わされて積層され
る。この時、枠体３０は、給電端子３３ｂの突出量が、
陰極２２と固体高分子電解質膜２１との総厚より若干小
さいものと、陽極２３と固体高分子電解質膜２１との総
厚より若干小さいものとの２種類用いられる。そして、
枠体３０は、突出量が陰極２２と固体高分子電解質膜２
１との総厚より若干小さい給電端子３３ｂと給電端子３
３ａとで陽極２３を挟持し、突出量が陽極２３と固体高
分子電解質膜２１との総厚より若干小さい給電端子３３
ｂと給電端子３３ａとで陰極２２を挟持するように、配
列されて積層されている。そこで、帯状の電解膜２０
は、積層された各枠部材３１の開口部３２と相対する対
向辺３１ｃの外周端面で折り返されて、陰極２２、固体
高分子電解質膜２１および陽極２３の積層体が隣り合う
一対の枠部材３１，３１間に圧接状態で挟持されてい
る。また、固体高分子電解質膜２１の幅方向に突出する
陰極２２および陽極２３の端部がそれぞれ隣り合う一対
の給電端子３３ａ，３３ｂ間に圧接状態で挟持され、電
気的接続が確保されている。そして、図２に示されるよ
うに、電解膜２０の各陰極２２は枠体３０の積層体の一
側の給電端子群に電気的に接続され、各陽極２３は枠体
３０の積層体の他側の給電端子群に電気的に接続されて
いる。さらに、枠体３０の一側に給電母線３４ａを配
し、他の側に給電母線３４ｂを配して、給電端子３３
ａ，３３ｂを介して陰極２２および陽極２３に直流電圧
を印加できるようにしている。また、給電母線３４ａ，
３４ｂと給電端子３３ａ，３３ｂとの間には導電性塗料
３５が塗布されている。そこで、枠体３０の積層体の側
面に凹凸が生じていても、給電母線３４ａ，３４ｂと給
電端子３３ａ，３３ｂとの間の電気的接続は確実に確保
される。この時、導電性塗料３５は給電端子３３ａ，３
３ｂと陰極２２および陽極２３との間を電気的に接続す
るようにも作用している。なお、給電端子３３ａ，３３
ｂ間に陰極２２および陽極２３を挟持させる際に、両者
間に導電性塗料を介在させてもよい。
【００２９】このようにして、開口部３２を上向とする
陰極２２が相対する空間と開口部３２を下向とする陽極
２３が相対する空間とが交互に形成された固体高分子電
解モジュール１００が得られる。この固体高分子電解モ
ジュール１００は、帯状の電解膜２０が開口部３２を上
下に互い違いに向きを変えて配列された枠体３０の各対
向辺３１ｃで折り返され、かつ、隣り合う一対の枠体３
０，３０間に圧接状態で挟持されて、枠体３０の積層方
向に波形に形成され、陰極２２が相対する空間と陽極２
３が相対する空間とが互いに気密的に隔離されて構成さ
れている。なお、陰極２２が相対する空間と陽極２３が
相対する空間との間の気密性を高めるには、例えば枠体
３０を気密性を有する接着剤等を介して積層してもよ
く、あるいは積層された枠体３０の外周をシール材でモ
ールドしてもよい。
【００３０】ここで、このように構成された固体高分子
電解モジュール１００の製造方法について、図６を参照
しつつ説明する。まず、例えば白金メッキされたチタン
の短冊状のメッシュ体を固体高分子電解質膜２１の一面
に、幅方向の一側に延出させて、長さ方向に一定の間隔
毎に加熱加圧して接合する。そして、幅方向の一側に延
出された陽極２３を固体高分子電解質２１の一面に長さ
方向に一定の間隔をおいて複数形成する。また、例えば
白金系金属触媒が混在された短冊状のカーボン不織布を
固体高分子電解質膜２１の他面に、幅方向の他側に延出
させて、陽極２３と相対するように一定の間隔毎に加熱
加圧して接合する。そして、幅方向の一側に延出された
陰極２２を固体高分子電解質２１の他面に長さ方向に一
定の間隔をおいて複数形成して、帯状の電解膜２０を形
成する。ついで、該帯状の電解膜２０を長さ方向に張力
をかけて保持する。そして、枠体３０の対向辺３１ｃを
電解膜２０の一面側から隣り合う陽極２３，２３間にあ
てがって押入れる。さらに、枠体３０の対向辺３１ｃを
電解膜２０の他面側から隣り合う陰極２２，２２間にあ
てがって押入れる。この手順を繰り返し行い、電解膜２
０の隣り合う電極間に枠体３０の対向辺３１ｃ側を陽極
側と陰極側とから交互に押入れて、開口部３２を互い違
いに向けて枠体３０を積層する。この枠体３０の積層手
順により、電解膜２０は、各枠体３０の対向辺３１ｃで
折り返され、隣り合う枠体３０，３０間に挟持されて、
枠体３０の積層方向に波形の立体状に構成される。そし
て、電解膜２０の各陰極２２は枠体３０の積層体の一側
の給電端子群に電気的に接続され、各陽極２３は枠体３
０の積層体の他側の給電端子群に電気的に接続される。
その後、枠体３０の一側に給電母線３４ａを配し、他の
側に給電母線３４ｂを配して、固体高分子電解モジュー
ル１００が組み立てられる。
【００３１】つぎに、この実施の形態１による固体高分
子電解モジュール１００の作用について図５に基づいて
述べる。固体高分子電解モジュール１００は枠体３０に
よって電解膜２０をジグザグ状に積層して配列すること
によって枠体３０の対向辺３１ｃが膜の波形を形成維持
し、これによって陰極２２側の空間Ａと陽極２３側の空
間Ｂを形成している。空間Ａ側は電解モジュール１００
の上向の開口部３２と面しており、空間Ｂ側は電解モジ
ュール１００の下向の開口部３２と面している。空間Ａ
側は電解膜２０の陰極２２が全て面しており、空間Ｂ側
は電解膜２０の陽極２３が全て面している。
【００３２】陰極２２と陽極２３の電極間には図示はし
ないが直流電源から給電母線３４ａ，３４ｂおよび給電
端子３３ａ、３３ｂを介して電圧が印加されている。両
電極間に電圧が印加されることによって電解膜２０に電
流が流れ、陽極２３側および陰極２２側は次式にもとず
く電解反応が起こり、陽極２３側の水蒸気は電気分解さ
れて酸素を発生し、逆に陰極２２側は酸素を消費して水
蒸気を発生する。すなわち見かけ上陽極２３側の水蒸気
は陰極２２側に移動し、陰極２２側の酸素は陽極２３側
に移動する。
【００３３】これによって空間Ｂ側は陽極２３が面して
いるため実線の矢印に添って水蒸気が上昇し、陽極２３
の面に接すると電気分解を起こして酸素が生成される。
そして、生成された酸素が破線の矢印に添って下降し空
間Ｂに流入する。一方、空間Ａ側は陰極２２が面してい
るため破線の矢印に添って酸素が下降し、陰極２２に接
したとき電解膜２０を伝導してきた水素イオンと反応し
て水蒸気が生成される。そして、生成された水蒸気が実
線の矢印に添って上昇し、空間Ａに流入する。これによ
って空間Ｂ側は減湿されると共に酸素富化の環境にな
り、一方空間Ａ側は加湿されると共に酸素貧化の環境に
なる。この現象を利用することによって空間の湿度制御
を可能にしている。
【００３４】ここで、図５において、枠体３０の高さを
Ｄ、厚みをｄとすれば、電解膜２０を平面状に形成した
場合には、電解面の幅は４Ｄとなる。一方、この実施の
形態１では、電解膜２０が波状に立体的に成形されてい
るので、電解面の幅は４ｄとなる。従って、モジュール
の幅の縮減比率はｄ／Ｄとなる。１例として、Ｄを１０
０ｍｍ、ｄを５ｍｍとすると、電解膜２０を立体的にモ
ジュール化することにより、モジュール幅を５／１００
すなわち１／２０に縮減することができる。このよう
に、枠体３０によって電解膜２０を波状に積層して配列
して陰極２２側の空間Ａと陽極２３側の空間Ｂとを形成
する場合、枠体３０の厚みによって流体の流動路を形成
しているが、流体の流動が可能な範囲まで枠体３０の厚
みを薄くすることにより、電解膜２０を高密度に配列で
き、小さな空間の中に大きな電解面積を形成することが
できる。
【００３５】このように、この実施の形態１によれば、
枠体３０が開口部３２を上下に互い違いに向きを変えて
複数積層され、電解膜２０が枠体３０の対向辺３１ｃで
折り返され、かつ、隣り合う枠体３０間に陰極２２、固
体高分子電解質膜２１および陽極２３を挟持されて、枠
体３０の積層方向に波形の立体状に構成されているの
で、電解膜２０を３次元的に高密度に形成でき、小さな
空間の中に大きな電解面積を形成することができ、固体
高分子電解モジュール１００の大容量化およびコンパク
ト化を達成することができる。また、隣り合う枠体間に
陰極２２、固体高分子電解質膜２１および陽極２３を圧
接状態で挟持しているので、給電端子３３ａ，３３ｂ近
傍が流路的に淀んだ状態となり、電解反応面で生成され
る反応生成物、例えば発生期の酸素が給電端子３３ａ，
３３ｂにまで到達しにくくなる。そこで、発生期の酸素
などによる給電端子３３ａ，３３ｂの腐食が構造的に抑
えられて、給電端子３３ａ，３３ｂに銅やステンレスな
どの金属材料を用いることができ、モジュールの低コス
ト化が図られる。
【００３６】また、給電端子３３ａ，３３ｂがそれぞれ
枠部材３１の一面側から外壁面を介して他面側に至るよ
うに形成され、陽極２３が固体高分子電解質膜２０の幅
方向に一側に延出され、陰極２２が固体高分子電解質膜
２０の幅方向の他側に延出されて、陽極２３および陰極
２２の延出側の端部が隣り合う枠体３０の給電端子３３
ａ，３３ｂ間に挟持されて電気的な接続が確保されてい
るので、電極と給電端子３３ａ，３３ｂとの間を電気的
に接続する特別な部材が不要となり、部品点数の削減お
よび構造の簡素化が図られ、その分低コスト化および高
生産性を達成することができる。また、給電端子３３ｂ
の突出量が、陰極２２と固体高分子電解質膜２１との総
厚より若干小さいものと、陽極２３と固体高分子電解質
膜２１との総厚より若干小さいものとの２種類の枠体３
０を用い、突出量が陰極２２と固体高分子電解質膜２１
との総厚より若干小さい給電端子３３ｂと給電端子３３
ａとで陽極２３を挟持し、突出量が陽極２３と固体高分
子電解質膜２１との総厚より若干小さい給電端子３３ｂ
と給電端子３３ａとで陰極２２を挟持している。そこ
で、隣り合う枠体３０，３０間に陰極２２、固体高分子
電解質膜２１および陽極２３を圧接状態で挟持でき、電
解反応面で生成される反応生成物が給電端子３３ａ，３
３ｂ側にまで到達しにくくすることができる。また、電
解膜２０の各陰極２２が枠体３０の積層体の一側の給電
端子群に電気的に接続され、各陽極２３が枠体３０の積
層体の他側の給電端子群に電気的に接続されているの
で、電解質２０の陰極２２および陽極２３への給電系統
を簡易に構成することができる。さらに、積層された枠
体３０の両側面のそれぞれに沿って給電母線３４ａ，３
４ｂを配設し、給電母線３４ａ，３４ｂを枠体３０の積
層体の両側の給電端子群にそれぞれ電気的に接続してい
るので、電解膜２０の長さ方向に複数形成された陰極２
２と陽極２３との間に固体高分子電解質膜２１を挟持し
てなる電気化学セルが給電母線３４ａ，３４ｂ間に電気
的に並列に配列される。そこで、電力が各電気化学セル
に均等に給電されて、電気化学セル間のアンバランスな
電解反応が抑えられ、モジュールの動作の安定化が図ら
れる。
【００３７】また、枠体３０の枠部材３１が矩形状の１
辺を取り除いてコの字状に構成されているので、射出成
型で簡易に作製でき、低コスト化が図られる。また、陽
極２３が白金系金属による表面処理が施されたチタンか
らなるメッシュ体で構成されているので、陽極２３で発
生する発生期の酸素により陽極２３が腐食されにくく、
モジュールの長寿命化が図られる。
【００３８】また、短冊状の陽極２３を固体高分子電解
質膜２１の一面に長さ方向に一定の間隔をおいて複数形
成し、短冊状の陰極２２を固体高分子電解質２１の他面
に陽極２３と相対して長さ方向に一定の間隔をおいて複
数形成して、帯状の電解膜２０を形成し、ついで、該帯
状の電解膜２０を長さ方向に張力をかけて保持し、そこ
で、電解膜２０の隣り合う電極間に枠体３０の対向辺３
１ｃ側を陽極側と陰極側とから交互に押入れて、開口部
３２を互い違いに向けて枠体３０を積層しているので、
この枠体３０の積層手順により、電解膜２０は、各枠体
３０の対向辺３１ｃで折り返され、隣り合う枠体３０，
３０間に挟持されて、枠体３０の積層方向に波形の立体
状に構成される。そこで、枠体３０の積層方向に波形の
立体状に構成された電解膜２０を備えた固体高分子電解
モジュール１００を自動化ラインで組み立てることがで
き、生産性を向上させることができる。
【００３９】実施の形態２．図７はこの発明の実施の形
態２に係る固体高分子電解モジュールの製造方法を示す
工程断面図である。ここで、この実施の形態２による固
体高分子電解モジュールの製造方法について説明する。
まず、例えば白金メッキされたチタンの短冊状のメッシ
ュ体を固体高分子電解質膜２１の一面に、幅方向の一側
に延出させて、長さ方向に一定の間隔毎に加熱加圧して
接合する。そして、幅方向の一側に延出された陽極２３
を固体高分子電解質２１の一面に長さ方向に一定の間隔
をおいて複数形成する。また、例えば白金系金属触媒が
混在された短冊状のカーボン不織布を固体高分子電解質
膜２１の他面に、幅方向の他側に延出させて、陽極２３
と相対するように一定の間隔毎に加熱加圧して接合す
る。そして、幅方向の一側に延出された陰極２２を固体
高分子電解質２１の他面に長さ方向に一定の間隔をおい
て複数形成して、帯状の電解膜２０を形成する。つい
で、枠体３０を開口部３２を電解膜２０の長さ方向の一
側に向けて、図７の（ａ）に示すように、陽極２３上お
よび陰極２２上に交互に接合する。そして、図７の
（ｂ）に示すように、電解膜２０を隣り合う陰極２２，
２２が相対するように枠体３０の対向辺３１ｃで折り返
し、ついには、図７の（ｃ）に示すように、電解膜２０
を枠体３０，３０間に挟持させる。続いて、電解膜２０
を隣り合う陽極２３，２３が相対するように枠体３０の
対向辺３１ｃで折り返し、枠体３０，３０間に挟持させ
る。そして、電解膜２０を枠体３０の対向辺３１ｃで折
り返して折り畳み、図７の（ｄ）に示すように、開口部
３２を互い違いに向けて枠体３０を積層する。この枠体
３０の積層手順により、電解膜２０は、各枠体３０の対
向辺３１ｃで折り返され、隣り合う枠体３０，３０間に
挟持されて、枠体３０の積層方向に波形の立体状に構成
される。そして、電解膜２０の各陰極２２は枠体３０の
積層体の一側の給電端子群に電気的に接続され、各陽極
２３は枠体３０の積層体の他側の給電端子群に電気的に
接続される。その後、枠体３０の一側に給電母線３４ａ
を配し、他の側に給電母線３４ｂを配して、固体高分子
電解モジュール１００が組み立てられる。
【００４０】従って、この実施の形態２においても、上
記実施の形態１と同様に構成された固体高分子電解モジ
ュール１００を自動化ラインもしくは半自動化ラインで
組み立てることができ、生産性を向上させることができ
る。
【００４１】実施の形態３．図８はこの発明の実施の形
態３に係る固体高分子電解モジュールに用いられる枠体
の構造を示す斜視図である。図において、枠体４０は、
矩形状の枠部材４１の１辺に開口部としての貫通孔４２
が穿設され、貫通孔４２を有する辺の両側の一対の側辺
４１ａ，４１ｂにそれぞれ給電端子３３ａ，３３ｂが形
成されて構成されている。そして、貫通孔４２を有する
辺と相対する辺が対向辺４１ｃを構成している。なお、
この実施の形態３では、上記実施の形態１の固体高分子
電解モジュール１００において、枠体３０に代えて枠体
４０を用いたものである。
【００４２】従って、この実施の形態３においても、上
記実施の形態１と同様の効果が得られる。また、この枠
体４０は１辺に貫通孔４２が穿設されて開口部を構成し
ているので、１辺が取り除かれて開口部３２を構成する
上記枠体３０に比べて、優れた機械的強度が得られる。
そこで、陰極側もしくは陽極側に高圧が作用する使途の
場合には、枠体４０が圧力の支持構造物の役目を果た
し、高強度の固体高分子電解モジュールが得られる。ま
た、枠体４０を積層した際に、電解膜２０の４辺を隣り
合う枠体４０，４０により圧接状態で挟持でき、陰極側
空間と陽極側空間とを確実に遮断することができる。
【００４３】実施の形態４．図９はこの発明の実施の形
態４に係る固体高分子電解モジュールに用いられる枠体
の構造を示す斜視図である。図において、枠体４３は、
枠部材３１の対向辺３１ｃに補助給電端子３３ｃが形成
されている。そして、補助給電端子３３ｃは枠部材３１
の面とほぼ同一面位置となるように形成され、給電端子
３３ａに電気的に接続されている。なお、この枠体４３
は、補助給電端子３３ｃが形成されている点を除いて、
上述の枠体３０と同様に構成されている。また、この実
施の形態４では、上記実施の形態１の固体高分子電解モ
ジュール１００において、枠体３０に代えて枠体４３を
用いたものである。
【００４４】陰極２２がカーボン不織布で構成されてい
る場合、カーボン不織布自身の電気伝導度が高くないた
め、短冊状の陰極２２の一端からのみ給電すると、他端
の側は電圧降下が大きくなって電解効率の低下を引き起
こす恐れがある。しかしながら、この実施の形態４で
は、陰極２２が対向辺３１ｃに当接する際に、補助給電
端子３３ｃに当接している。そこで、陰極２２に２辺か
ら給電することができ、陰極２２の電極面方向の電圧降
下が抑えられ、電解効率の低下を抑えることができる。
【００４５】ここで、電気化学的に卑な金属と貴な金属
とが水が介在した状態では、図１０に示すように、金属
同志が局部電池を形成して卑な金属が溶出して腐食現象
を引き起こす。そして、陰極２２には触媒として白金系
金属を使用しているため、補助給電端子３３ｃ周りに水
分が介在すると、上述によって補助給電端子３３ｃが腐
食する恐れがある。そこで、腐食現象を引き起こさない
炭素部材を使用して補助給電端子３３ｃを形成すること
が望ましく、例えば炭素材、もしくは金属表面に炭素被
膜を被覆したものが用いられる。
【００４６】なお、上記実施の形態４では、補助給電端
子３３ｃは陰極２２側に限定して使用するものとしてい
るが、陽極２３はチタンのメッシュ体で構成されている
ので、電気伝導度が高く、短冊状の陽極２３の一端から
のみ給電しても、他端の側の電圧降下はなく、電解効率
の低下も引き起こされない。しかしながら、例えば陽極
２３の面積が大きくなり、電圧降下が発生して、補助給
電端子３３ｃの設置が必要となった場合には、その電極
材料を考慮する必要がある。つまり、陽極２３側は酸素
が発生するため炭素系材料は使用できず、この発生期の
酸素に対して腐食されない電極材料、例えば金属材料に
白金鍍金したものを使用する必要がある。
【００４７】実施の形態５．図１１はこの発明の実施の
形態５に係る固体高分子電解モジュールに用いられる枠
体の構造を示す斜視図である。図において、枠体４４
は、枠部材４１の対向辺４１ｃに補助給電端子３３ｃが
形成されている。そして、補助給電端子３３ｃは枠部材
４１の面とほぼ同一面位置となるように形成され、給電
端子３３ａに電気的に接続されている。なお、この枠体
４４は、補助給電端子３３ｃが形成されている点を除い
て、上述の枠体４０と同様に構成されている。また、こ
の実施の形態５では、上記実施の形態１の固体高分子電
解モジュール１００において、枠体３０に代えて枠体４
４を用いたものである。
【００４８】従って、この実施の形態５では、陰極２２
が対向辺４１ｃに当接する際に、補助給電端子３３ｃに
当接している。そこで、陰極２２に２辺から給電するこ
とができ、上記実施の形態４と同様に、陰極２２の電極
面方向の電圧降下が抑えられ、電解効率の低下を抑える
ことができる。
【００４９】実施の形態６．図１２はこの発明の実施の
形態６に係る固体高分子電解モジュールを示す部分組立
図である。この実施の形態６では、上記実施の形態１の
固体高分子電解モジュール１００において、枠体３０に
代えて枠体４３を用い、枠体４３の対向辺３１ｃに固体
高分子電解質膜２１を介して弾性部材４５を嵌着させて
いる。この実施の形態６では、弾性部材４５の弾性力に
より陰極２２が補助給電端子３３ｃに押し付けられて密
着状態となる。そこで、陰極２２と補助給電端子３３ｃ
との間の接触抵抗が小さくでき、接触部での電圧降下が
抑えられ、陰極２２に十分な電力を給電することができ
る。
【００５０】実施の形態７．図１３はこの発明の実施の
形態７に係る固体高分子電解モジュールを構成するユニ
ットの構造を示す斜視図、図１４はこの発明の実施の形
態７に係る固体高分子電解モジュールを示す断面図であ
る。このユニット５０は、図１３に示されるように、一
対の陰極２２および陽極２３が短冊状の固体高分子電解
質膜２１ａの両面に相対するように接合され、枠体４３
がその対向辺３１ｃを固体高分子電解質膜２１ａの一端
側に接合され、さらに枠体３０がその対向辺３１ｃを固
体高分子電解質膜２１ａの他端側に接合されて構成され
ている。そして、陰極２２は固体高分子電解質膜２１ａ
の一側に延出され、陽極２３は固体高分子電解質膜２１
ａの他側に延出されている。このユニット５０は、枠体
３０，４３が対向辺３１ｃを固体高分子電解質膜２１ａ
にあてがって折り返され、枠体３０，４３間に陰極２２
と陽極２３とが形成された固体高分子電解質膜２１ａを
挟持される。そして、このように構成されたユニット５
０は、図１４に示されるように、陰極２２側および陽極
２３側がそれぞれ同じ面に揃うように、直列状に複数配
列され、隣り合う枠体間を接着剤５１を用いて接合され
ている。
【００５１】このように構成された固体高分子電解モジ
ュールは、陰極２２同士が接着剤５１で接合された一対
の枠体４３，４３を介して相対し、陽極２３同士が接着
剤５１で接合された一対の枠体３０，３０を介して相対
して配置され、隣り合う固体高分子電解質膜２１ａ，２
１ａが一対の枠体４３，４３の対向辺３１ｃ間あるいは
一対の枠体３０，３０の対向辺３１ｃ間で接着剤５１を
介して連結されて、電解膜が見かけ上、枠体の積層方向
に波形の立体状に構成されている。従って、この実施の
形態７においても、上記実施の形態１と同様の効果が得
られる。また、この実施の形態７では、帯状の電解膜を
短冊状の固体高分子電解質膜２１ａに分割し、各固体高
分子電解質膜２１ａに対して陰極２２および陽極２３を
加熱押圧しているので、小さな加熱押圧面で製作がで
き、設備の小型化が達成できる。
【００５２】実施の形態８．上記実施の形態１では、帯
状の固体高分子電解質膜２１の両面に短冊状の陰極２２
と陽極２３を相対するように複数個を列状に接合して帯
状の電解膜２０を構成するものとしているが、この実施
の形態８では、帯状の固体高分子電解質膜２１の一面に
帯状の陽極２３を接合し、他面に短冊状の陰極２２を複
数個列状に接合して帯状の電解膜を構成するものとして
いる。この場合、陽極２３は固体高分子電解質膜２１と
ともに、枠体３０の対向辺３１ｃで折り返されて、枠体
３０の積層方向に波形に立体的に構成されている。従っ
て、この実施の形態８においても、上記実施の形態１と
同様の効果が得られる。また、上記実施の形態１では、
複数の短冊状の陽極２３をそれぞれ固体高分子電解質膜
２１に加熱押圧しなければならず、陽極２３の接合工程
が煩雑となってしまうが、この実施の形態８では、陽極
２３は帯状をなしているので、固体高分子電解質膜２１
への陽極２３の接合工程が簡素化され、その分生産性を
高めることができる。
【００５３】実施の形態９．図１５はこの発明の実施の
形態９に係る固体高分子電解モジュールに適用される電
解膜を示す斜視図、図１６はこの発明の実施の形態９に
係る固体高分子電解モジュールに適用される枠体を示す
斜視図、図１７はこの発明の実施の形態９に係る固体高
分子電解モジュールを示す部分組立図、図１８は図１７
のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ矢視断面図、図１９はこの発
明の実施の形態９に係る固体高分子電解モジュールの動
作を説明する図である。
【００５４】図１５において、電解膜２０ａは、一対の
短冊状の陰極２２および陽極２３が短冊状の固体高分子
電解質膜２１ａの両面に相対するように接合されて構成
されている。そして、陰極２２は固体高分子電解質膜２
１ａの一側に延出され、陽極２３は固体高分子電解質膜
２１ａの他側に延出されている。また、固体高分子電解
質膜２１ａは陰極２２および陽極２３より若干幅広に形
成されている。なお、固体高分子電解質膜２１ａは先述
の固体高分子電解質膜２１と同様に、ナフィオン膜で形
成されている。
【００５５】図１６において、枠体６０は、矩形状の枠
部材６１の１辺を取り除いてコの字状に成形され、通気
部材６３がその開口辺に配設されて開口部６２を構成し
ている。この通気部材６３は、例えば塩化ビニール等の
樹脂あるいは金属板をコルゲート状に成形した波板で構
成され、枠体６０の内外に向かって気体の流通が可能に
構成されている。そして、通気部材６３は枠部材６１の
厚みと同等の厚みに形成されている。なお、通気部材６
３は、気体が通気できるものであればよく、例えばハニ
カム構造に形成されたセラミックス板を用いることもで
きる。また、枠部材６１の開口部６２の両側の相対する
側辺６１ａ，６１ｂには、それぞれ給電端子３３ａ，３
３ｂが形成されている。これらの給電端子３３ａ，３３
ｂはそれぞれ枠部材６１の一面側から外壁面を介して他
面側に至るように形成されている。ここで、給電端子３
３ａは枠部材６１の面とほぼ同一面位置となるように形
成され、給電端子３３ｂは枠部材６１の面から突出する
ように形成されている。なお、枠部材６１は、例えばエ
ポキシ、アクリル、塩化ビニール等の樹脂を成型して作
製されている。
【００５６】このように構成された枠体６０は、枠体６
０間に同極が相対するように電解膜２０ａを挟み込みな
がら、開口部６２が互い違いとなるように向きを変え
て、重ね合わされて積層される。この時、枠体６０は、
給電端子３３ｂの突出量が、陰極２２と固体高分子電解
質膜２１ａとの総厚より若干小さいものと、陽極２３と
固体高分子電解質膜２１ａとの総厚より若干小さいもの
との２種類が用いられる。そして、枠体６０は、突出量
が陰極２２と固体高分子電解質膜２１ａとの総厚より若
干小さい給電端子３３ｂと給電端子３３ａとで陽極２３
を挟持し、突出量が陽極２３と固体高分子電解質膜２１
ａとの総厚より若干小さい給電端子３３ｂと給電端子３
３ａとで陰極２２を挟持するように、配列されて積層さ
れている。
【００５７】そこで、電解膜２０ａは、陰極２２、固体
高分子電解質膜２１ａおよび陽極２３からなる積層体が
隣り合う一対の枠部材６１間に圧接状態で挟持されてい
る。この時、通気部材６３が枠部材６１の厚みと同等の
厚みに形成されているので、開口部６２においても、電
解膜２０ａは通気部材６３と枠部材６１の対向辺６１ｃ
とにより圧接状態で挟持されている。また、固体高分子
電解質膜２１ａから突出する陰極２２および陽極２３の
端部がそれぞれ隣り合う一対の給電端子３３ａ，３３ｂ
間に圧接状態で挟持され、電気的接続が確保されてい
る。そして、図１８に示されるように、電解膜２０ａの
各陰極２２は枠体６０の積層体の一側の給電端子群に電
気的に接続され、各陽極２３は枠体６０の積層体の他側
の給電端子群に電気的に接続されている。さらに、枠体
６０の積層体の一側に給電母線３４ａを配し、他側に給
電母線３４ｂを配して、給電母線３４ａ，３４ｂを介し
て陰極２２および陽極２３に直流電圧を印加できるよう
にしている。また、給電母線３４ａ，３４ｂと給電端子
３３ａ，３３ｂとの間には導電性塗料３５が塗布されて
いる。そこで、枠体６０の積層体の側面に凹凸が生じて
いても、給電母線３４ａ，３４ｂと給電端子３３ａ，３
３ｂとの間の電気的接続は確実に確保される。この時、
導電性塗布３５は給電端子３３ａ，３３ｂと陰極２２お
よび陽極２３との間を電気的に接続するようにも作用し
ている。なお、各々の給電端子３３ａ，３３ｂと給電母
線３４ａ，３４ｂとの間をリード線（図示せず）で連結
するようにしてもよい。
【００５８】このようにして、開口部６２を上向きとす
る陰極２２が相対する空間と、開口部６２を下向きとす
る陽極２３が相対する空間とが、交互に形成された固体
高分子電解モジュール１００ａが得られる。ここで、積
層された枠体６０の接合面もしくは積層体の外周面に
は、図１９に示されるように、紫外線硬化形アクリル樹
脂などの硬化性樹脂３６を塗布して固化しており、陰極
側の空間Ａと陽極側の空間Ｂとを流路的に遮断してい
る。
【００５９】つぎに、この実施の形態９による固体高分
子電解モジュール１００ａの作用について図１９に基づ
いて述べる。空間Ａ側は電解モジュール１００ａの上向
きの開口部６２に面しており、空間Ｂ側は電解モジュー
ル１００ａの下向きの開口部６２に面している。すなわ
ち、空間Ａ側は電解膜２０ａの陰極２２が全て面し、空
間Ｂ側は電解膜２０ａの陽極２３が全て面している。そ
こで、直流電圧が給電母線３４ａ，３４ｂおよび給電端
子３３ａ，３３ｂを介して陰極２２および陽極２３に印
加されると、電解膜２０ａの陰極２２側で水の生成反応
が起こり、陽極２３側で水の電気分解反応が起こる。そ
して、陽極２３側の水蒸気は電気分解されて酸素を発生
し、逆に陰極２２側では酸素を消費して水蒸気を発生
し、見かけ上陽極２３側の水蒸気が陰極２２側に移動
し、陰極２２側の酸素が陽極２３側に移動する。これに
よって、空間Ｂ側の水蒸気は、開口部６２の通気部材６
３を通って枠体６０内に流入し、実線の矢印に沿って上
昇し、陽極２３の面に接すると電気分解を起こして酸素
が生成される。そして、生成された酸素は破線の矢印に
そって下降し、開口部６２の通気部材６３を通って空間
Ｂに流入する。一方、空間Ａ側の酸素は、開口部６２の
通気部材６３を通って枠体６０内に流入し、破線の矢印
に沿って下降し、陰極２２の面に接すると、電解膜２０
ａを伝導してきた水素イオンと反応して水蒸気が生成さ
れる。そして、生成された水蒸気は実線の矢印にそって
上昇し、開口部６２の通気部材６３を通って空間Ａに流
入する。これによって、空間Ｂ側は減湿されると共に、
酸素富化の環境となり、一方空間Ａ側は加湿されると共
に、酸素貧化の環境となる。この現象を利用することに
より、空間の湿度制御を可能にしている。
【００６０】従って、この実施の形態９においても、上
記実施の形態１と同様の効果が得られる。また、この実
施の形態９によれば、枠体６０間に挟持される電解膜２
０ａは一対の短冊状の陰極２２および陽極２３を短冊状
の固体高分子電解質膜２１ａの両面に相対するように接
合して構成されている。そこで、電解膜２０が一対の短
冊状の陰極２２および陽極２３を帯状の固体高分子電解
質膜２１の両面に相対するように接合して構成される上
記実施の形態１に比べて、電解膜の形状が小さくなり、
電解膜の成膜設備の小型化が図られる。ここで、図２０
に示すような反りを有する電解膜２０ａを、通気部材６
３が配設されていない枠体で挟持しようとすると、電解
膜２０ａの３辺は機械的に固定されるものの、固定され
ない辺は開口部側にたわみ、枠体と電解膜２０ａとの間
に隙間が発生してしまう。しかしながら、この実施の形
態９によれば、枠部材６１の厚みと同等の厚みに形成さ
れた通気部材６３が枠部材６１の開口辺に配設されてい
るので、枠体６０間に電解膜２０ａを挟持した際に、開
口部６２においても、電解膜２０ａを通気部材６３と枠
部材６１の対向辺６１ｃとにより圧接状態で挟持でき
る。そこで、電解膜２０ａに反りが生じていても、電解
膜２０ａの４辺は機械的に固定されて、枠体６０と電解
膜２０ａとの間に隙間が発生することがなく、陰極側空
間Ａと陽極側空間Ｂとを確実に遮断できるとともに、電
解膜２０ａの配列の乱れを抑制することができる。
【００６１】なお、上記各実施の形態において、枠体を
構成するコの字状の枠部材の開口辺に通気部材６３を配
設すれば、各実施の形態の効果に加えて、陰極側空間Ａ
と陽極側空間Ｂとを確実に遮断できるとともに、電解膜
２０ａの配列の乱れを抑制することができるという効果
が得られる。
【００６２】実施の形態１０．上記実施の形態９では、
枠部材６１と通気部材６３とで囲まれた枠体６０の内部
を空隙とするものとしているが、この実施の形態１０で
は、図２１に示すように、枠部材６１と通気部材６３と
で囲まれた枠体６０の内部に通気自在に形成された通気
材としての通気板６４を配設するものとしている。な
お、他の構成は上記実施の形態９と同様に構成されてい
る。ここで、通気板６４は、通気部材６３と同様に、枠
部材６１の厚みと同等の厚みを有し、塩化ビニール等の
樹脂あるいは金属板をコルゲート状に成形した波板を用
いている。
【００６３】この実施の形態１０では、上記実施の形態
９と同様に、枠体６０間に同極が相対するように電解膜
２０ａを挟み込みながら、開口部６２が互い違いとなる
ように向きを変えて、枠体６０を重ね合わせて積層して
固体高分子電解モジュールが構成される。そこで、電解
膜２０ａは、外周部が隣接する枠部材６１間および隣接
する枠部材６１と通気部材６３との間に圧接状態で挟持
され、内部が隣接する通気板６４間に圧接状態で挟持さ
れる。従って、この実施の形態１０によれば、電解膜２
０ａの全面を機械的に固定できるので、上記実施の形態
９と同様な効果が得られる。さらに、陰極２２側と陽極
２３側とで圧力差が発生するようなシステムに適用して
も、該圧力差により電解膜２０ａに加わる応力は通気板
６４で支持され、電解膜２０ａの破損や変形を防止する
ことができる。
【００６４】ここで、通気板６４は、コルゲート状に成
形された波板で構成されているものとしているが、さら
に波板に多数の貫通孔を設けても良い。この場合、一対
の電解膜２０ａと枠体６１とで形成される空間が波板で
区画されないので、該空間内における気体のスムーズな
流れが確保される。また、通気板６４は、コルゲート状
に成形した波板を用いるものとしているが、通気板６４
は通気自在に構成されていれば良く、例えば枠部材６１
と通気部材６３とで囲まれた枠体６０の内部と同等の外
径に成形された平板の両面に多数の針状突起を立設した
ものでも良い。
【００６５】なお、上記各実施の形態において、枠体の
内部に通気板６４を配設すれば、各実施の形態の効果に
加えて、陰極２２側と陽極２３側とで圧力差が発生する
ようなシステムにも適用できるという効果が得られる。
【００６６】実施の形態１１．図２２はこの発明の実施
の形態１１に係る除湿装置の概略構成を示す一部破断斜
視図である。この除湿装置１０１は、筐体５２内に上記
実施の形態１による固体高分子電解モジュール１００が
収納され、筐体５２の両端にそれぞれ流体の流入口５３
ａ，５３ｂおよび排出口５４ａ，５４ｂが設けられてい
る。この固体高分子電解モジュール１００は、陽極２３
同士が相対する枠体３０の開口部３２を下方に向け、陰
極２２同士が相対する枠体３０の開口部３２を上方に向
けて、上下の空間に区画するように、筐体５２内に収納
されている。そして、流入口５３ａから流入する流体が
上の空間を通り排出口５４ａから排出される第１の流通
路を構成し、流入口５３ｂａから流入する流体が下の空
間を通り排出口５４ｂから排出される第２の流通路を構
成している。さらに、固体高分子電解モジュール１００
は、枠体３０の積層方向が第１および第２の流通路と直
交するように配置されている。
【００６７】このように構成された除湿装置１０１は、
送気手段（図示せず）により流入口５３ａ，５３ｂから
流入された流体は第１および第２の流通路を流通する際
に、電解膜２０の電極反応面に沿って流通することにな
る。そこで、電極反応面は強制対流によって電極反応に
よる電解生成物の物質移動が加速され、電解膜２０で隔
離された２つの空間の間での電解反応による物質移動が
加速される。従って、この実施の形態９によれば、固体
高分子電解モジュール１００の電解効率が高められ、除
湿性能の優れた除湿装置が得られる。ここで、流入口５
３ａ，５３ｂおよび排出口５４ａ，５４ｂは少なくとも
一対あればよい。また、この実施の形態１１では、上記
実施の形態１による固体高分子電解モジュール１００を
用いて除湿装置を構成するものとしているが、他の実施
の形態による固体高分子電解モジュールを用いても、同
様の効果を奏する。
【００６８】なお、上記各実施の形態では、固体高分子
電解質膜２１として水素イオンを導電体とするナフィオ
ン膜を使用するものとしているが、水酸イオン導電性の
電解モジュールを形成する場合には、固体高分子電解質
膜２１として、ナフィオン膜に代えて、例えばアニオン
交換性重合体でフッ素樹脂形にアミノ基がついたものを
使用すればよい。
【００６９】
【発明の効果】この発明によれば、以上のように構成さ
れているので、以下に記載される効果を奏する。
【００７０】この第１の発明によれば、短冊状の陽極が
水素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする帯状の固
体高分子電解質膜の一面に一定の間隔を置いて長さ方向
に複数形成され、短冊状の陰極が該固体高分子電解質膜
の他面に陽極と相対して一定の間隔を置いて長さ方向に
複数形成された電解膜と、１辺に開口部を有する電気絶
縁材で形成され、該開口部を上下に互い違いにして重ね
合わせて積層された複数の矩形状の枠体と、直流電源か
ら電解膜に電気を給電する給電体とを備え、電解膜は、
それぞれの枠体の開口部に相対する対向辺で折り返し、
かつ、固体高分子電解質膜の両面に相対して形成された
陽極と陰極とを隣り合う枠体間に挟持させて、枠体の積
層方向に波形の立体状に構成されているので、小さな空
間の中に大きな電解面積を形成でき、大容量化およびコ
ンパクト化できる固体高分子電解モジュールを得ること
ができる。
【００７１】また、この第２の発明によれば、短冊状の
陽極および陰極が水素イオンあるいは水酸イオンを導電
体とする短冊状の固体高分子電解質膜の両面に相対して
形成された複数の電解膜と、１辺に開口部を有する電気
絶縁材で形成され、該開口部を上下に互い違いにして重
ね合わせて積層された複数の矩形状の枠体と、直流電源
から電解膜に電気を給電する給電体とを備え、複数の電
解膜は、それぞれ陽極および陰極の同じ極が相対するよ
うに枠体間に挟み込まれて、枠体の積層方向に立体状に
構成されているので、上記第１の発明の効果に加えて、
固体高分子電解質膜への陰極および陽極の接合が小さな
加熱押圧面で作製でき、設備の小型化が達成できる。
【００７２】また、この第３の発明によれば、上記第２
の発明において、開口部を上下に逆向きに配された一対
の枠体間に電解膜を挟持し、該電解膜の両端を該一対の
枠体の該開口部と相対する対向辺にそれぞれ接合してユ
ニットを構成し、該ユニットを陽極側および陰極側がそ
れぞれ同じ面に揃うように直列状に接合して、該電解膜
が、それぞれの枠体の対向辺で折り返されて枠体の積層
方向に波形の立体状に構成されているので、電解膜と枠
体とがユニット化されてハンドリングが容易となり、積
層作業性が向上でき、その分生産性を高めることができ
る。
【００７３】また、この第４の発明によれば、帯状の陽
極が水素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする帯状
の固体高分子電解質膜の一面に長さ方向に形成され、短
冊状の陰極が該固体高分子電解質膜の他面に陽極と相対
して一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成された電解
膜と、１辺に開口部を有する電気絶縁材で形成され、該
開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて積層された
複数の矩形状の枠体と、直流電源から電解膜に電気を給
電する給電体とを備え、電解膜は、それぞれの枠体の開
口部に相対する対向辺で折り返し、かつ、固体高分子電
解質膜の両面に相対して形成された陽極と陰極とを隣り
合う枠体間に挟持させて、枠体の積層方向に波形の立体
状に構成されているので、上記第１の発明の効果に加え
て、固体高分子電解質膜への陽極の接合工程が簡素化さ
れ、その分生産性を高めることができる。
【００７４】また、この第５の発明によれば、上記第１
乃至第４のいずれかの発明において、陽極が、白金系金
属による表面処理が施されたチタンの網状構造体で構成
されているので、陽極で発生される発生期の酸素に陽極
が腐食されず、長寿命化が図られる。
【００７５】また、この第６の発明によれば、上記第１
乃至第４のいずれかの発明において、給電端子が各枠体
の開口部を有する辺に接する相対する２つの側辺に該側
辺の外周端面を介して表裏両面に露呈するようにそれぞ
れ形成されて、枠体を積層した時に、隣り合う枠体の給
電端子同士が電気的に接続され、かつ、各陽極が積層さ
れた枠体の一側の給電端子に電気的に接続され、各陰極
が積層された枠体の他側の給電端子に電気的に接続され
るように構成されているので、陰極および陽極への給電
系統を簡易に構成することができる。
【００７６】また、この第７の発明によれば、上記第６
の発明において、陽極が固体高分子電解質膜の幅方向の
一側に延出され、かつ、陰極が固体高分子電解質膜の幅
方向の他側に延出されて、陽極の延出端部が隣り合う枠
体の一側の給電端子間に挟持され、陰極の延出端部が隣
り合う枠体の他側の給電端子間に挟持されて電気的に接
続されるように構成されているので、陰極および陽極と
給電端子との間を電気的に接続する特別な部材が不要と
なり、部品点数が削減され、構造が簡素化され、その分
低コスト化および高生産性が図られる。
【００７７】また、この第８の発明によれば、上記第６
または第７の発明において、陰極に面する枠体の開口部
と相対する対向辺に表裏両面に露呈し、かつ、該枠体の
他側の給電端子と電気的に接続された補助給電端子を設
け、補助給電端子を陰極の端部に電気的に接続させるよ
うにしたので、陰極の電極面方向の電圧降下が抑えら
れ、電解効率の低下を抑えることができる。
【００７８】また、この第９の発明によれば、上記第８
の発明において、弾性部材を外方から電解膜を介して対
向辺に挿入して、該弾性部材の弾性力により陰極を補助
給電端子に密着させて電気的に接続するようにしたの
で、陰極と補助給電端子との電気的接触抵抗を大幅に低
減することができる。
【００７９】また、この第１０の発明によれば、上記第
６の発明において、一対の給電母線がそれぞれ積層され
た枠体の両側面に沿って配置され、一方の給電母線が各
枠体の一側の給電端子に電気的に接続され、他方の給電
母線が各枠体の他側の給電端子に電気的に接続されるよ
うにしたので、給電構造が簡素化されると共に、各電気
化学セルに均等に電力を給電でき、モジュールの動作の
安定化が図られる。
【００８０】また、この第１１の発明によれば、上記第
１乃至第４のいずれかの発明において、枠体は、矩形状
の枠部材の１辺を取り除いてコの字状に構成され、該枠
部材の取り除かれた開口辺を開口部としたので、枠体を
簡易に作製でき、その分低コスト化が図られる。
【００８１】また、この第１２の発明によれば、上記第
１１の発明において、気体の流通が自在で、かつ、枠部
材と同じ厚みを有する通気部材が、枠部材の開口辺に配
設されているので、上記第１１の発明の効果に加えて、
電解膜の４辺を機械的に固定でき、陰極側空間と陽極側
空間とを確実に遮断することができる。
【００８２】また、この第１３の発明によれば、上記第
１乃至第４のいずれかの発明において、枠体は、矩形状
の枠部材の１辺に少なくとも１つ以上の貫通孔を穿設し
て構成され、該貫通孔を開口部としたので、上記第１２
の発明の効果に加えて、枠体の強度が大きくなり、高圧
が作用する用途にも適用することができる。
【００８３】また、この第１４の発明によれば、上記第
１乃至第４のいずれかの発明において、気体の流通が自
在な通気材を各枠体内に配設し、該枠体が積層された際
に、電解膜が隣り合う通気材間に挟持されるようにした
ので、電解膜が通気材間に圧接状態で挟持され、陰極側
空間と陽極側空間とに圧力差が生じる用途にも適用する
ことができる。
【００８４】また、この第１５の発明によれば、１辺に
開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体が
該開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて複数積層
され、短冊状の陽極および陰極が水素イオンあるいは水
酸イオンを導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の両
面に相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成さ
れた帯状の電解膜が、それぞれの枠体の開口部に相対す
る対向辺で折り返され、かつ、固体高分子電解質膜の両
面に相対して形成された陽極と陰極とを隣り合う枠体間
に挟持させて、陽極同士および陰極同士が各枠体を介し
て相対し、枠体の積層方向に波形の立体状に構成されて
いる固体高分子電解モジュールと、固体高分子電解モジ
ュールを収納する筐体とを備え、陽極同士が相対する枠
体の開口部を下方に向け、陰極同士が相対する枠体の開
口部を上方に向けて、筐体内を上下の空間に区画するよ
うに固体高分子電解モジュールを該筐体内に収納し、か
つ、枠体の積層方向と直交する方向の筐体の両端部に、
それぞれ流入口と排出口とを設け、波形の電解膜壁面に
沿った流体の流通路が形成されるようにしたので、電解
効率が高められ、除湿性能の優れた除湿装置が得られ
る。
【００８５】また、この第１６の発明によれば、１辺に
開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体が
該開口部を上下に互い違いに重ね合わせて複数積層さ
れ、短冊状の陽極および陰極が水素イオンあるいは水酸
イオンを導電体とする短冊状の固体高分子電解質膜の両
面に相対して形成された複数の電解膜が、それぞれ陽極
および陰極の同じ極が相対するように隣り合う枠体間に
挟み込まれて、枠体の積層方向に立体状に構成されてい
る固体高分子電解モジュールと、固体高分子電解モジュ
ールを収納する筐体とを備え、陽極同士が相対する枠体
の開口部を下方に向け、陰極同士が相対する枠体の開口
部を上方に向けて、筐体内を上下の空間に区画するよう
に固体高分子電解モジュールを該筐体内に収納し、か
つ、枠体の積層方向と直交する方向の筐体の両端部に、
それぞれ流入口と排出口とを設け、波形の電解膜壁面に
沿った流体の流通路が形成されるようにしたので、上記
第１５の発明と同様の効果を奏する。
【００８６】また、この第１７の発明によれば、１辺に
開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体が
該開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて複数積層
され、帯状の陽極が水素イオンあるいは水酸イオンを導
電体とする帯状の固体高分子電解質膜の一面に長さ方向
に形成され、短冊状の陰極が該固体高分子電解質膜の他
面に陽極と相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数
形成された電解膜が、それぞれの枠体の開口部に相対す
る対向辺で折り返され、かつ、固体高分子電解質膜の両
面に相対して形成された陽極と陰極とを隣り合う枠体間
に挟持させて、陽極同士および陰極同士を各枠体を介し
て相対し、枠体の積層方向に波形の立体状に構成されて
いる固体高分子電解モジュールと、固体高分子電解モジ
ュールを収納する筐体とを備え、陽極同士が相対する枠
体の開口部を下方に向け、陰極同士が相対する枠体の開
口部を上方に向けて、筐体内を上下の空間に区画するよ
うに固体高分子電解モジュールを該筐体内に収納し、か
つ、枠体の積層方向と直交する方向の筐体の両端部に、
それぞれ流入口と排出口とを設け、波形の電解膜壁面に
沿った流体の流通路が形成されるようにしたので、上記
第１５の発明と同様の効果を奏する。
【００８７】また、この第１８の発明によれば、１辺に
開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体が
該開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて複数積層
され、短冊状の陽極および陰極が水素イオンあるいは水
酸イオンを導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の両
面に相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成さ
れた帯状の電解膜が、それぞれの枠体の開口部に相対す
る対向辺で折り返され、かつ、固体高分子電解質膜の両
面に相対して形成された陽極と陰極とを隣り合う枠体間
に挟持させて、陽極同士および陰極同士が各枠体を介し
て相対し、枠体の積層方向に波形の立体状に構成されて
いる固体高分子電解モジュールの製造方法において、短
冊状の陽極を帯状の固体高分子電解質膜の一面に一定の
間隔を置いて長さ方向に複数形成し、短冊状の陰極を該
固体高分子電解質膜の他面に陽極と相対して一定の間隔
を置いて長さ方向に複数形成して、帯状の電解膜を形成
する工程と、電解膜を長さ方向に張力をかけて保持し、
該電解膜の隣り合う電極間に枠体の対向辺側を陽極側と
陰極側とから交互に押入れて、該枠体を積層する工程と
を備えているので、自動化ラインで組み立てることがで
き、固体高分子電解モジュールを高生産性で製造するこ
とができる。
【００８８】また、この第１９の発明によれば、１辺に
開口部を有する電気絶縁材で形成された矩形状の枠体が
該開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて複数積層
され、短冊状の陽極および陰極が水素イオンあるいは水
酸イオンを導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の両
面に相対して一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成さ
れた帯状の電解膜が、それぞれの枠体の開口部に相対す
る対向辺で折り返され、かつ、固体高分子電解質膜の両
面に相対して形成された陽極と陰極とを隣り合う枠体間
に挟持させて、陽極同士および陰極同士が各枠体を介し
て相対し、枠体の積層方向に波形の立体状に構成されて
いる固体高分子電解モジュールの製造方法において、短
冊状の陽極を帯状の固体高分子電解質膜の一面に一定の
間隔を置いて長さ方向に複数形成し、短冊状の陰極を該
固体高分子電解質膜の他面に陽極と相対して一定の間隔
を置いて長さ方向に複数形成して、帯状の電解膜を形成
する工程と、枠体を開口部を電解膜の長さ方向の一側に
向けて、陽極面上および陰極面上に交互に接合する工程
と、電解膜を枠体の対向辺で折り返すように折り畳んで
枠体を積層する工程とを備えているので、自動化ライン
あるいは半自動化ラインで組み立てることができ、固体
高分子電解モジュールを高生産性で製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子電
解モジュールを示す部分組立図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子電
解モジュールを示す展開斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子電
解モジュールの枠体の配列を示す斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子電
解モジュールの動作を説明する図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子電
解モジュールの製造方法を説明する図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係る固体高分子電
解モジュールの製造方法を説明する工程断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態３に係る固体高分子電
解モジュールの枠体を示す斜視図である。
【図９】 この発明の実施の形態４に係る固体高分子電
解モジュールの枠体を示す斜視図である。
【図１０】 局部電池形成を説明する図である。
【図１１】 この発明の実施の形態５に係る固体高分子
電解モジュールの枠体を示す斜視図である。
【図１２】 この発明の実施の形態６に係る固体高分子
電解モジュールを示す部分組立図である。
【図１３】 この発明の実施の形態７に係る固体高分子
電解モジュールのユニット構造を示す斜視図である。
【図１４】 この発明の実施の形態７に係る固体高分子
電解モジュールを示す断面図である。
【図１５】 この発明の実施の形態９に係る固体高分子
電解モジュールに適用される電解膜を示す斜視図であ
る。
【図１６】 この発明の実施の形態９に係る固体高分子
電解モジュールに適用される枠体を示す斜視図である。
【図１７】 この発明の実施の形態９に係る固体高分子
電解モジュールを示す部分組立図である。
【図１８】 図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ矢視断面
図である。
【図１９】 この発明の実施の形態９に係る固体高分子
電解モジュールの動作を説明する図である。
【図２０】 電解膜に反りがある場合の不具合を説明す
る断面図である。
【図２１】 この発明の実施の形態１０に係る固体高分
子電解モジュールに適用される枠体を示す斜視図であ
る。
【図２２】 この発明の実施の形態１１に係る除湿装置
の構造を示す一部破断斜視図である。
【図２３】 従来の固体高分子電解モジュールを示す断
面図である。
【符号の説明】
２０、２０ａ 電解膜、２１、２１ａ 固体高分子電解
質膜、２２ 陰極、２３ 陽極、３０、４０、４３、４
４、６０ 枠体、３１、４１、６１ 枠部材、３１ａ、
３１ｂ、４１ａ、４１ｂ、６１ａ、６１ｂ 側辺、３１
ｃ、４１ｃ、６１ｃ 対向辺、３２、６２ 開口部、３
３ａ、３３ｂ 給電端子（給電体）、３３ｃ 補助給電
端子（給電体）、３４ａ、３４ｂ 給電母線（給電
体）、４２貫通孔（開口部）、４５ 弾性部材、５０
ユニット、５１ 接着剤、５２ 筐体、５３ａ、５３ｂ
流入口、５４ａ、５４ｂ 排出口、６３ 通気部材、
６４通気板（通気材）、１００、１００ａ 固体高分子
電解モジュール、１０１除湿装置。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 短冊状の陽極が水素イオンあるいは水酸
    イオンを導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の一面
    に一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成され、短冊状
    の陰極が該固体高分子電解質膜の他面に前記陽極と相対
    して一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成された電解
    膜と、１辺に開口部を有する電気絶縁材で形成され、該
    開口部を上下に互い違いにして重ね合わせて積層された
    複数の矩形状の枠体と、直流電源から前記電解膜に電気
    を給電する給電体とを備え、 前記電解膜は、それぞれの前記枠体の前記開口部に相対
    する対向辺で折り返し、かつ、前記固体高分子電解質膜
    の両面に相対して形成された前記陽極と前記陰極とを隣
    り合う前記枠体間に挟持させて、前記枠体の積層方向に
    波形の立体状に構成されていることを特徴とする固体高
    分子電解モジュール。
  2. 【請求項２】 短冊状の陽極および陰極が水素イオンあ
    るいは水酸イオンを導電体とする短冊状の固体高分子電
    解質膜の両面に相対して形成された複数の電解膜と、１
    辺に開口部を有する電気絶縁材で形成され、該開口部を
    上下に互い違いにして重ね合わせて積層された複数の矩
    形状の枠体と、直流電源から前記電解膜に電気を給電す
    る給電体とを備え、 前記複数の電解膜は、それぞれ陽極および陰極の同じ極
    が相対するように前記枠体間に挟み込まれて、前記枠体
    の積層方向に立体状に構成されていることを特徴とする
    固体高分子電解モジュール。
  3. 【請求項３】 開口部を上下に逆向きに配された一対の
    枠体間に電解膜を挟持し、該電解膜の両端を該一対の枠
    体の該開口部と相対する対向辺にそれぞれ接合してユニ
    ットを構成し、該ユニットを陽極側および陰極側がそれ
    ぞれ同じ面に揃うように直列状に接合して、該電解膜
    が、それぞれの枠体の対向辺で折り返されて枠体の積層
    方向に波形の立体状に構成されていることを特徴とする
    請求項２記載の固体高分子電解モジュール。
  4. 【請求項４】 帯状の陽極が水素イオンあるいは水酸イ
    オンを導電体とする帯状の固体高分子電解質膜の一面に
    長さ方向に形成され、短冊状の陰極が該固体高分子電解
    質膜の他面に前記陽極と相対して一定の間隔を置いて長
    さ方向に複数形成された電解膜と、１辺に開口部を有す
    る電気絶縁材で形成され、該開口部を上下に互い違いに
    して重ね合わせて積層された複数の矩形状の枠体と、直
    流電源から前記電解膜に電気を給電する給電体とを備
    え、 前記電解膜は、それぞれの前記枠体の前記開口部に相対
    する対向辺で折り返し、かつ、前記固体高分子電解質膜
    の両面に相対して形成された前記陽極と前記陰極とを隣
    り合う前記枠体間に挟持させて、前記枠体の積層方向に
    波形の立体状に構成されていることを特徴とする固体高
    分子電解モジュール。
  5. 【請求項５】 陽極が、白金系金属による表面処理が施
    されたチタンの網状構造体で構成されていることを特徴
    とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の固体高
    分子電解モジュール。
  6. 【請求項６】 給電端子が各枠体の開口部を有する辺に
    接する相対する２つの側辺に該側辺の外周端面を介して
    表裏両面に露呈するようにそれぞれ形成されて、前記枠
    体を積層した時に、隣り合う枠体の給電端子同士が電気
    的に接続され、かつ、各陽極が積層された枠体の一側の
    給電端子に電気的に接続され、各陰極が積層された枠体
    の他側の給電端子に電気的に接続されるように構成され
    ていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
    かに記載の固体高分子電解モジュール。
  7. 【請求項７】 陽極が固体高分子電解質膜の幅方向の一
    側に延出され、かつ、陰極が前記固体高分子電解質膜の
    幅方向の他側に延出されて、前記陽極の延出端部が隣り
    合う枠体の一側の給電端子間に挟持され、前記陰極の延
    出端部が隣り合う枠体の他側の給電端子間に挟持されて
    電気的に接続されるように構成されていることを特徴と
    する請求項６記載の固体高分子電解モジュール。
  8. 【請求項８】 陰極に面する枠体の開口部と相対する対
    向辺に表裏両面に露呈し、かつ、該枠体の他側の給電端
    子と電気的に接続された補助給電端子を設け、補助給電
    端子を前記陰極の端部に電気的に接続させるようにした
    ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の固体
    高分子電解モジュール。
  9. 【請求項９】 弾性部材を外方から電解膜を介して対向
    辺に挿入して、該弾性部材の弾性力により陰極を補助給
    電端子に密着させて電気的に接続するようにしたことを
    特徴とする請求項８記載の固体高分子電解モジュール。
  10. 【請求項１０】 一対の給電母線がそれぞれ積層された
    枠体の両側面に沿って配置され、一方の給電母線が各枠
    体の一側の給電端子に電気的に接続され、他方の給電母
    線が各枠体の他側の給電端子に電気的に接続されるよう
    にしたことを特徴とする請求項６記載の固体高分子電解
    モジュール。
  11. 【請求項１１】 枠体は、矩形状の枠部材の１辺を取り
    除いてコの字状に構成され、該枠部材の取り除かれた開
    口辺を開口部としたことを特徴とする請求項１乃至請求
    項４のいずれかに記載の固体高分子電解モジュール。
  12. 【請求項１２】 気体の流通が自在で、かつ、枠部材と
    同じ厚みを有する通気部材が、枠部材の開口辺に配設さ
    れていることを特徴とする請求項１１記載の固体高分子
    電解モジュール。
  13. 【請求項１３】 枠体は、矩形状の枠部材の１辺に少な
    くとも１つ以上の貫通孔を穿設して構成され、該貫通孔
    を開口部としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４
    のいずれかに記載の固体高分子電解モジュール。
  14. 【請求項１４】 気体の流通が自在な通気材を各枠体内
    に配設し、該枠体が積層された際に、電解膜が隣り合う
    通気材間に挟持されるようにしたことを特徴とする請求
    項１乃至請求項４のいずれかに記載の固体高分子電解モ
    ジュール。
  15. 【請求項１５】 １辺に開口部を有する電気絶縁材で形
    成された矩形状の枠体が該開口部を上下に互い違いにし
    て重ね合わせて複数積層され、短冊状の陽極および陰極
    が水素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする帯状の
    固体高分子電解質膜の両面に相対して一定の間隔を置い
    て長さ方向に複数形成された帯状の電解膜が、それぞれ
    の前記枠体の前記開口部に相対する対向辺で折り返さ
    れ、かつ、前記固体高分子電解質膜の両面に相対して形
    成された前記陽極と前記陰極とを隣り合う前記枠体間に
    挟持させて、陽極同士および陰極同士が各枠体を介して
    相対し、前記枠体の積層方向に波形の立体状に構成され
    ている固体高分子電解モジュールと、 前記固体高分子電解モジュールを収納する筐体とを備
    え、 陽極同士が相対する枠体の開口部を下方に向け、陰極同
    士が相対する枠体の開口部を上方に向けて、前記筐体内
    を上下の空間に区画するように前記固体高分子電解モジ
    ュールを該筐体内に収納し、かつ、前記枠体の積層方向
    と直交する方向の前記筐体の両端部に、それぞれ流入口
    と排出口とを設け、波形の電解膜壁面に沿った流体の流
    通路が形成されるようにしたことを特徴とする除湿装
    置。
  16. 【請求項１６】 １辺に開口部を有する電気絶縁材で形
    成された矩形状の枠体が該開口部を上下に互い違いに重
    ね合わせて複数積層され、短冊状の陽極および陰極が水
    素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする短冊状の固
    体高分子電解質膜の両面に相対して形成された複数の電
    解膜が、それぞれ陽極および陰極の同じ極が相対するよ
    うに隣り合う前記枠体間に挟み込まれて、前記枠体の積
    層方向に立体状に構成されている固体高分子電解モジュ
    ールと、 前記固体高分子電解モジュールを収納する筐体とを備
    え、 陽極同士が相対する枠体の開口部を下方に向け、陰極同
    士が相対する枠体の開口部を上方に向けて、前記筐体内
    を上下の空間に区画するように前記固体高分子電解モジ
    ュールを該筐体内に収納し、かつ、前記枠体の積層方向
    と直交する方向の前記筐体の両端部に、それぞれ流入口
    と排出口とを設け、波形の電解膜壁面に沿った流体の流
    通路が形成されるようにしたことを特徴とする除湿装
    置。
  17. 【請求項１７】 １辺に開口部を有する電気絶縁材で形
    成された矩形状の枠体が該開口部を上下に互い違いにし
    て重ね合わせて複数積層され、帯状の陽極が水素イオン
    あるいは水酸イオンを導電体とする帯状の固体高分子電
    解質膜の一面に長さ方向に形成され、短冊状の陰極が該
    固体高分子電解質膜の他面に前記陽極と相対して一定の
    間隔を置いて長さ方向に複数形成された電解膜が、それ
    ぞれの前記枠体の前記開口部に相対する対向辺で折り返
    され、かつ、前記固体高分子電解質膜の両面に相対して
    形成された前記陽極と前記陰極とを隣り合う前記枠体間
    に挟持させて、陽極同士および陰極同士を各枠体を介し
    て相対し、前記枠体の積層方向に波形の立体状に構成さ
    れている固体高分子電解モジュールと、 前記固体高分子電解モジュールを収納する筐体とを備
    え、 陽極同士が相対する枠体の開口部を下方に向け、陰極同
    士が相対する枠体の開口部を上方に向けて、前記筐体内
    を上下の空間に区画するように前記固体高分子電解モジ
    ュールを該筐体内に収納し、かつ、前記枠体の積層方向
    と直交する方向の前記筐体の両端部に、それぞれ流入口
    と排出口とを設け、波形の電解膜壁面に沿った流体の流
    通路が形成されるようにしたことを特徴とする除湿装
    置。
  18. 【請求項１８】 １辺に開口部を有する電気絶縁材で形
    成された矩形状の枠体が該開口部を上下に互い違いにし
    て重ね合わせて複数積層され、短冊状の陽極および陰極
    が水素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする帯状の
    固体高分子電解質膜の両面に相対して一定の間隔を置い
    て長さ方向に複数形成された帯状の電解膜が、それぞれ
    の前記枠体の前記開口部に相対する対向辺で折り返さ
    れ、かつ、前記固体高分子電解質膜の両面に相対して形
    成された前記陽極と前記陰極とを隣り合う前記枠体間に
    挟持させて、陽極同士および陰極同士が各枠体を介して
    相対し、前記枠体の積層方向に波形の立体状に構成され
    ている固体高分子電解モジュールの製造方法において、 短冊状の陽極を前記帯状の固体高分子電解質膜の一面に
    一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成し、短冊状の陰
    極を該固体高分子電解質膜の他面に前記陽極と相対して
    一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成して、帯状の電
    解膜を形成する工程と、前記電解膜を長さ方向に張力を
    かけて保持し、該電解膜の隣り合う電極間に前記枠体の
    前記対向辺側を陽極側と陰極側とから交互に押入れて、
    該枠体を積層する工程とを備えていることを特徴とする
    固体高分子電解モジュールの製造方法。
  19. 【請求項１９】 １辺に開口部を有する電気絶縁材で形
    成された矩形状の枠体が該開口部を上下に互い違いにし
    て重ね合わせて複数積層され、短冊状の陽極および陰極
    が水素イオンあるいは水酸イオンを導電体とする帯状の
    固体高分子電解質膜の両面に相対して一定の間隔を置い
    て長さ方向に複数形成された帯状の電解膜が、それぞれ
    の前記枠体の前記開口部に相対する対向辺で折り返さ
    れ、かつ、前記固体高分子電解質膜の両面に相対して形
    成された前記陽極と前記陰極とを隣り合う前記枠体間に
    挟持させて、陽極同士および陰極同士が各枠体を介して
    相対し、前記枠体の積層方向に波形の立体状に構成され
    ている固体高分子電解モジュールの製造方法において、 短冊状の陽極を前記帯状の固体高分子電解質膜の一面に
    一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成し、短冊状の陰
    極を該固体高分子電解質膜の他面に前記陽極と相対して
    一定の間隔を置いて長さ方向に複数形成して、帯状の電
    解膜を形成する工程と、前記枠体を前記開口部を前記電
    解膜の長さ方向の一側に向けて、前記陽極面上および陰
    極面上に交互に接合する工程と、前記電解膜を前記枠体
    の前記対向辺で折り返すように折り畳んで前記枠体を積
    層する工程とを備えていることを特徴とする固体高分子
    電解モジュールの製造方法。
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