電気化学反応装置及び酸素富化器
【課題】酸素富化器において、ランタンガレートからなる固体電解質と介装部材との接合を良好にした装置を提供する。
【解決手段】ランタンガレートからなる板状の固体電解質（１０）及びこの固体電解質の表裏面の中央部に対して設けられた電極（１１、１２）を有する電気化学セル（１）と、上記電気化学セルに対向して配設されるとともに、上記電極に臨む位置に開口が形成された基材（７０）と、上記電気化学セルの外周部と上記基材との間に介装されるとともに、上記固体電解質及び基材に接合された介装部材（３）とを備えた電気化学反応装置とした。さらに、この介装部材と上記固体電解質とを、少なくともＬａを含有する結晶化ガラス（３０）によって互いに接合した。
【解決手段】ランタンガレートからなる板状の固体電解質（１０）及びこの固体電解質の表裏面の中央部に対して設けられた電極（１１、１２）を有する電気化学セル（１）と、上記電気化学セルに対向して配設されるとともに、上記電極に臨む位置に開口が形成された基材（７０）と、上記電気化学セルの外周部と上記基材との間に介装されるとともに、上記固体電解質及び基材に接合された介装部材（３）とを備えた電気化学反応装置とした。さらに、この介装部材と上記固体電解質とを、少なくともＬａを含有する結晶化ガラス（３０）によって互いに接合した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルを備えた電気化学反応装置に関するものであり、特に電気化学セルの一種である酸素透過性セルを備えた酸素富化器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電気化学セルの一種である酸素透過性セルにおいては、図４に示すように、例えば、ランタンガレートからなる薄板状の固体電解質９０の片面に負極９１が設けられるとともに、他方の面に正極９２が設けられている。そして、所定の温度下において、電極９１、９２間に直流電源Ｖを供給することにより、負極９１側から正極９２側に向けて酸素イオンが透過する。
【０００３】
さらに、この酸素透過性セルの負極９１側の外方には、空気の通路９３ａが形成された金属板からなるセパレータ９３が配置されるとともに、正極９２側の外方には、酸素の通路９４ａが形成された金属板からなるセパレータ９４が配置されており、これらのセパレータ９３、９４により上記酸素透過性セルが挟まれて、酸素富化器が構成されている。
【０００４】
これらのセパレータ９３、９４は、それぞれ中央部であって、かつ酸素透過性セルの対向面に、上記空気通路９３ａの排出口又は酸素通路９４ａの供給口が形成されている。そして、これらの上記空気通路９３ａの排出口及び酸素通路９４ａの供給口には、それぞれパンチングプレート９５が配置されるとともに、このパンチングプレート９５の表面に集電体９６が配置されており、この集電体９６がそれぞれ上記負極９１又は正極９２に対向するように配設されている。
【０００５】
上述の酸素富化器によれば、起動時に４００℃〜８００℃に加熱するとともに、負極９１側に配置されているセパレータ９３の空気通路９３ａに空気を供給することにより、空気中の酸素分子（Ｏ2）が負極９１近傍に供給されて、負極９１において電子を受け取り酸素イオン（Ｏ2-）にイオン化される。そして、このイオンが電流として固体電解質９０中を正電圧がかかる正極９２側に移動し、正極９２側にて電子を放出して、再び酸素分子に戻ることにより、酸素が正極９２側に配置されているセパレータ９４の酸素通路９４ａへ供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本出願人らは、起動時に４００℃〜８００℃に加熱することによってセパレータ９３と固体電解質９０とがそれぞれ厚み方向と面方向とに熱膨張して、両者間に熱歪みが生じることを防止すべく、上記セパレータ９４と上記固体電解質９０との外周部間に上記熱歪みを吸収する介装部材を設けた酸素富化器を提案している。この介装部材は、複数枚の板状の金属箔が積層されたもので、一端側が上記セパレータ９４に溶接あるいは溶着されることにより接合されている。
【０００７】
しかしながら、上記介装部材は、他端側をランタンガレートからなる上記固体電解質９０に対して、溶接あるいは溶着によって接合することができない。このため、介装部材を固体電解質９０に接合するための接合方法の開発が要請されていた。
【０００８】
このような中で、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定のガラス素材によるガラス接合が上記ランタンガレートとの接合性に優れていることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、ランタンガレートからなる板状の固体電解質及びこの固体電解質の表裏面の中央部に対して設けられた電極を有する電気化学セルと、上記電気化学セルに対向して配設されるとともに、上記電極に臨む位置に開口が形成された基材と、上記電気化学セルの外周部と上記基材との間に介装されるとともに、上記固体電解質及び基材に接合された介装部材とを備えた電気化学反応装置であって、上記介装部材と上記固体電解質とは、少なくともＬａを含有する結晶化ガラスによって互いに接合されている電気化学反応装置である。
【００１０】
ここで、電気化学セルとは、電子の授受に伴って化学反応を行うセルを意味し、酸素透過性セルの他に、酸化剤ガスと燃料ガスとにより発電する発電セルや、水を電気分解する電解セルを含むものである。よって、電気化学反応装置とは、上述の電気化学セルを有する装置を意味し、酸素富化器の他に、燃料電池や、水の電気分解装置等として利用されるものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電気化学反応装置において、上記結晶化ガラスの熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電気化学反応装置において、上記介装部材が板状のフェライト系ステンレス箔であることを特徴とするものである。
【００１３】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３に記載の電気化学反応装置において、上記介装部材として上記基材の開口部と連通する開口が形成された複数層のシート材が厚さ方向に積層されるとともに、当該積層間がそれぞれ気密性を有するように面方向の異なる位置において一体化されてなり、上記積層方向の一端側のシート材が全周にわたって上記電気化学セルに接合されるとともに、他端側の上記シート材が全周にわたって上記基材に接合されていることを特徴とするものである。
【００１４】
そして、請求項５に記載の発明に係る酸素富化器は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気化学反応装置の電気化学セルとして、酸素透過性セルが用いられており、上記基材には、内部に上記酸素透過性セルから放出された酸素を流通させる通路が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１ないし４に記載の発明によれば、ランタンガレートからなる板状の固体電解質の外周部と介装部材とを結晶化ガラスにより接合したため、上記固体電解質と介装部材とが異質材料からなる場合にも接合することができる。また、結晶化ガラスに少なくともＬａを含有させているため、固体電解質と介装部材とを接合させる際、ランタンガレートと結晶化ガラスとに含有されるＬａがバッファーとなって固体電解質の外周部と結晶化ガラスとを強固に密着させることができるものと推側される。その結果、この結晶化ガラスによって固体電解質の外周部と介装部材とが接合して、固体電解質から結晶化ガラスが介装部材とともに剥がれ落ちることを防止できる。
【００１６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、結晶化ガラスの熱膨張係数を１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下としたため、固体電解質（ランタンガレートの熱膨張係数１０．８×１０-6／Ｋ）と熱膨張係数が近似している。このため、常温から上記電気化学セルの反応温度まで昇温させた場合に、その過程において、固体電解質と結晶化ガラスとの間に生じる熱歪みにより、固体電解質１０が破損することを防止できる。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記介装部材は、板状のフェライト系ステンレス箔（熱膨張係数１０．４×１０-6／Ｋ）であるため、上記固体電解質と熱膨張係数が近似している。このため、常温から上記電気化学セルの反応温度まで昇温させた場合に生じる固体電解質と介装部材と間の熱歪みを最小限に抑制することができる。その結果、より確実に固体電解質１０が破損することを防止できる。
また、上記ステンレス箔は、基材としてステンレス鋼等の鋼板を用いることにより容易に溶接または溶着によって接合することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、介装部材として複数層のシート材を厚さ方向に積層し、かつ当該積層間がそれぞれ気密性を有するように面方向の異なる位置において一体化して、上記積層方向の一端側のシート材を上記電気化学セルに接合するとともに、他端側のシート材を上記基材に接合したため、介装部材によって、上記電気化学セルと上記基材との間の熱歪みを吸収することができる。その結果、固体電解質が破損する恐れのない電気化学反応装置を提供することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、上記電気化学セルを酸素透過性セルとしたため、酸素透過性セルの中央部に対にして設けられた電極に直流電源を接続することにより、上記基材の中央部から供給された空気中の酸素が基材内の通路に供給される。その結果、電気化学セルを利用して、空気から酸素を分離し、所望の場所に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る電気化学反応装置の一実施形態として、酸素富化器について説明する。
【００２１】
本実施形態における酸素富化器は、図１及び図２に示すように、板状の酸素透過性セル（電気化学セル）１と、この酸素透過性セル１と平行に配設されたセパレータ２と、このセパレータ２と上記酸素透過性セル１との外周部間に設けられた介装部材３とから概略構成されている。
【００２２】
この酸素透過性セル１は、矩形（正方形を含む、以下同様。）状の薄膜素材からなる固体電解質１０と、この固体電解質１０の中央部であって、上記セパレータ２との対向面に配設された正極１２と、この固体電解質１０の中央部であって、上記セパレータ２の反対面に配設された負極１１とにより構成されている。
【００２３】
この固体電解質１０としては、例えば、（Ｌａ0.8・Ｓｒ0.2）（Ｇａ0.8・Ｍｇ0.1・Ｃｏ0.1）Ｏ3又は（Ｌａ0.8・Ｓｒ0.2）（Ｇａ0.8・Ｍｇ0.1・Ｎｉ0.1）Ｏ3等のペロブスカイト型結晶構造を有するランタンガレート系材料からなる板状体が用いられており、その熱膨張係数は、約１０．８×１０-6 ／Ｋである。また、固体電解質１０の膜厚は、使用する際の温度条件と、その際に要求される酸素透過量とに応じて定められており、本実施形態においては３０〜２００μｍの範囲に設定されている。
【００２４】
また、負極１１および正極１２は、それぞれ、ＳＳＣ：（Ｓｍ0.5 Ｓｒ0.5）ＣｏＯ3、ＢＬＣ：（Ｂａ0.6Ｌａ0.4）ＣｏＯ3、ＬＳＣ：（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）ＣｏＯ3、ＬＳＭ：（Ｌａ0.85Ｓｒ0.15）ＭｎＯ3、ＬＳＣＦ６４２８：（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）（Ｆｅ0.2Ｃｏ0.8）Ｏ3、ＬＳＣＦ６４８２：（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）（Ｆｅ0.8Ｃｏ0.2）Ｏ3等の電気伝導性の高い材料から構成されている。
【００２５】
上記セパレータ２は、ＳＵＳ４３０等の導電性部材からなる矩形状の基材２０であり、上記酸素透過性セル１に対向する面の中央部に上記正極１２に対応する形状の凹部（開口部）２１が形成されている。また、凹部２１内には、底部から上記酸素透過性セル１に向けて突出する複数本の柱状部材２２が均等に配設されている。
【００２６】
そして、凹部２１内には、上記酸素透過性セル１の対向面に板状の集電体４が設けられるとともに、この集電体４と柱状部材２２との間にパンチングプレート５が介装されている。この集電体４及びパンチングプレート５は、上記酸素透過性セル１と平行に配設され、その外周が凹部２１内の内周と略同一の大きさに形成されている。また、集電体４は、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼素材からなり、パンチングプレート５は、集電体４と同一素材からなるとともに、複数の穴が穿設されている。
【００２７】
また、セパレータ２は、基材２０の外周部から上記凹部２１内の上記パンチングプレート５に囲まれた空間に貫通する気体の通路２４が形成されている。そして、上記基材２０の側壁と一体的に設けられて、上記基材２０の外方に延在するとともに、上記通路２４に連通する配管２５が備えられている。この通路２４とそれに連通する配管２５とにより酸素の排気路Ｂが形成されている。
【００２８】
上記介装部材３は、上記正極１２に対応する開口３ａが形成された矩形状の環状のシート材３１が２枚積層されることにより構成されており、各シート材３１は、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス箔からなる。このため、熱膨張係数が１０．４×１０-6／Ｋであり、固体電解質１０と熱膨張係数の差が小さく、起動時の加熱により固体電解質１０と介装部材３とがそれぞれ熱膨張した場合に発生する両者の間の熱歪みを最小限に抑えられる。
【００２９】
このうちセパレータ２対向面側に配設されたシート材３１ａは、その外周がセパレータ２の外周と略同一の大きさに形成されているとともに、その外周部がセパレータ２の外周部と同質材であるためにそのまま溶接あるいは溶着されている。
他方、酸素透過性セル１対向面側に配設されたシート材３１ｂは、その開口３ａが上記シート材３１ａの開口３ａと略同一の大きさに形成されているとともに、その内周部が上記シート材３１ａの内周部に溶接あるいは溶着されて一体化されている。そして、その外周が酸素透過性セル１の外周と略同一の大きさに形成されている。
【００３０】
さらに、このシート材３１ｂの外周部と、上記固体電解質１０とは、異質材であるためにガラス接合されている。
このガラス接合には、熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であるとともに、０．３〜５質量％のＬａ2Ｏ3及び０．５〜５質量％のＡｌ2Ｏ3を含有するＳｉ−Ｃａ−Ｂａ−Ａｌ−Ｏ系の結晶化ガラス３０が用いられている。
そして、この結晶化ガラス３０をシート材３１ｂと固体電解質１０とにスクリーン印刷して、乾燥させた後、シート材３１ｂと固体電解質１０とを貼り合わせ、次いで加熱炉内において加熱処理を行うことによって上記シート材３１ｂの外周部と固体電解質１０とが強固に接合されている。
【００３１】
ここで、上記結晶化ガラス３０には、固体電解質１０に含有されているＬａが含まれているため、固体電解質１０と結晶化ガラス３０とに含有されているＬａが互いにバッファーになって固体電解質１０と結晶化ガラス３０とを強固に密着させているものと推測される。その結果、この結晶化ガラスによって固体電解質１０とシート材３１ｂとが強固に接合されて、固体電解質１０から結晶化ガラス３０が介装部材３とともに剥がれ落ちないようになっている。
【００３２】
さらに、結晶化ガラス３０にはＡｌが含有されており、このＡｌが固体電解質１０に含有されているＧａと同族であるために類似の結晶構造を有し、このＡｌとＧａとが互いにバッファーとなって固体電解質１０と結晶化ガラス３０とを一層強固に密着させているものと推測される。
【００３３】
また、結晶化ガラス３０は、その熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であるため、固体電解質１０と熱膨張係数の差が小さく、起動時の加熱による固体電解質１０と結晶化ガラス３０との熱歪みによって固体電解質１０が割れることを防止できる。
【００３４】
さらに、上述のようにして構成された本実施形態の酸素富化器には、上記酸素透過性セル１の外方を取り囲むようにして、アルミナファイバーシートからなる絶縁シート６が配設されている。
【００３５】
また、上記酸素透過性セル１に対して上記セパレータ２の反対側に、上記酸素透過性セル１と平行に配設されたセパレータ７が設けられている。このセパレータ７は、上述のセパレータ２と同様に、矩形状の基材７０からなり、中央部には凹部７１が形成されている。そして、この凹部７１には柱状部材７２が設けられているとともに、集電体８及びパンチングプレート９が配設されている。
【００３６】
また、セパレータ７は、基材７０の外周部から上記凹部７１の上記パンチングプレート９に囲まれた空間に貫通する偶数本（図中２本）の気体の通路７４が基材７０の中心に対して点対称になるように対をなして形成されている。そして、上記基材７０の側壁と一体的に設けられて、上記基材７０の外方に延在するとともに、上記通路７４に連通する偶数本（図中２本）の配管７５が対をなして備えられている。この一方の通路７４とそれに連通する配管７５とにより空気の吸気路Ａが形成されるとともに、他方の通路７４とそれに連通する配管７５とにより気体の排気路Ｃが形成されており、これらの吸気路Ａと排気路Ｃとが対をなして配設されている。
【００３７】
このようにして構成されたセパレータ７は、上記セパレータ２とともに上記酸素透過性セル１及び上記絶縁シート６を挟み込むようにして配設される。そして、これらのセパレータ２、７には、電気回路（図示を略す）が接続されており、上記負極１１に負電圧がかかるとともに、上記正極１２に正電圧がかかるようになっている。
【００３８】
上述の酸素富化器を用いた場合の作用について、説明する。
まず、セパレータ２、７及び介装部材３を介して負極１１に負電圧をかけるとともに、正極１２に正電圧をかける。すると、空気が吸気路Ａから凹部７１に供給され、柱状部材７２に衝突しながら、凹部７１の中央に向けて移動しつつ、パンチングプレート９の穴を通過して、負極１１近傍に供給される。このようにして、凹部７１全体から負極１１近傍に均一的に空気が供給される。
【００３９】
すると、空気中の酸素は、負極１１において、電子を受け取り、酸素イオン（Ｏ2-）になり、この酸素イオンが電流として固体電解質１０中を正極１２側に移動し、正極１２において電子を放出して酸素分子となる。その際、酸素富化器は、起動時に４００〜８００℃に加熱されているため、固体電解質１０とセパレータ２の基材２０とがそれぞれ熱膨張することにより両者間に熱歪みが生じており、この熱歪みを介装部材３が吸収している。
【００４０】
次いで、酸素は、正極１２から集電体４、さらにパンチングプレート５の穴を通過して、凹部２１内に供給された後に、排気路Ｂから排出される。
他方、空気以外の成分は、再度パンチングプレート９の穴を通過して、セパレータ７の凹部７１に排出され、排気路Ｃから排出される。
このため、空気から酸素のみを取り出すことが可能となる。
【００４１】
上述のように本実施形態の酸素富化器は、０．３〜５質量％のＬａ2Ｏ3及び０．５〜５質量％のＡｌ2Ｏ3を含有する結晶化ガラス３０によって、フェライト系ステンレス箔からなる介装部材３とランタンガレートからなる固体電解質１０の外周部とが強固に接合されている。また、上記結晶化ガラス３０の熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であるため、結晶化ガラス３０と固体電解質１０との熱歪みによって固体電解質１０が割れることを防止できる。
その結果、起動時の加熱により固体電解質１０と結晶化ガラス３０とがそれぞれ熱膨張した場合にも、固体電解質１０から結晶化ガラス３０と介装部材３とが剥がれ落ちることを防止することができるとともに、両者間の熱歪みによって固体電解質１０が割れることを防止できる。
【００４２】
また、介装部材３は、セパレータ２に外周部が溶接等されたシート材３１ａの内周部とシート材３１ｂの内周部とが溶接等されるとともに、シート材３１ｂの外周部が固体電解質１０にガラス接合されてなり、外周部と内周部とが交互に接合されて積層されている。
このため、シート材３１の面方向に対して可撓性を有し、上記酸素透過性セル１とセパレータ２とがそれぞれ熱膨張した場合にも、両者間の熱歪みを吸収することができる。
その結果、固体電解質１０が破損する恐れのない酸素富化器を提供することができるとともに、上記酸素透過性セル１と上記セパレータ２との間の気密性を確保することができる。
【００４３】
さらに、上記セパレータ２、７と介装部材３とを導電性部材としたため、上記酸素透過性セル１の中央部に設けられた負極１１及び正極１２に直流電源を直接接続しなくても、上記セパレータ２、７を介して間接的に接続することにより、上記セパレータ７の空気吸気路Ａから供給された空気中の酸素が負極１１において酸素イオンになる。次いで、この酸素イオンが正極１２側に移動して、電子を放出し、酸素分子としてセパレータ２内の通路に供給されて、酸素排気路Ｂから排出される。他方、空気中の酸素以外の成分は、そのまま排気路Ｃから排出される。このため、配線構造の簡易な酸素富化器によって、空気から酸素を分離して、供給することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、例えば、酸素透過性セル１、セパレータ２の基材２０及び介装部材３が横断面円形状であってもよい。また、介装部材３は、３枚のシート材が厚さ方向に向けて接合一体化されたものであっても、１枚のシート材が厚さ方向に向けて屈曲成形されて、厚み方向に複数層積層されたものであってもよい。厚み方向の積層数が、多ければ多いほど熱歪みの吸収量が増加する。
【実施例】
【００４５】
まず、５ｃｍ角、厚さ２００μｍの（Ｌａ0.8・Ｓｒ0.2）（Ｇａ0.8・Ｍｇ0.1・Ｃｏ0.1）Ｏ3からなるランタンガレート板を用意し、この板中央部の３ｃｍ角に下記組成からなる結晶化ガラスをスクリーン印刷した後、１１５０℃にて３０分間熱処理した。その際、ランタンガレートは、亀裂が入ることもなく、その反りも１ｍｍ以下であり、ランタンガレートと結晶化ガラスとは、密着したままの状態であった。
【００４６】
次に、上述の結晶化ガラスが印刷されたランタンガレート板を、走査型電子顕微鏡により観察し、ＳＥＭ像及びＣＯＭＰＯ像をそれぞれ図３に示した。
なお、結晶化ガラスの組成は、２．３質量％のＡｌ2 Ｏ3 、２．０質量％のＢ2Ｏ3、４８質量％のＢａＯ、０．０１質量％のＢｉ2Ｏ3、１１質量％のＣａＯ、４．２質量％のＬａ2Ｏ3、０．１７質量％のＭｇＯ、０．１１質量％のＮａ2Ｏ、０．０２質量％のＰｂＯ、３１質量％のＳｉＯ2、０．６２質量％のＳｒＯ、０．２１質量％のＺｎＯ、０．０１質量％未満のＫ2Ｏ及び０．０２質量％未満のＬｉ2Ｏからなる。
【００４７】
図３から判るように、ランタンガレートと結晶化ガラスとの間にバッファー層が形成されている。
このバッファー層は、少なくともランタンガレートのＬａが拡散して、形成されているものと推測される。また、ＳｒやＧａも拡散しているものと推測され、上記ランタンガレートと結晶化ガラスとの密着性を向上させているものと考えられる。
さらに検討すると、Ｌａが結晶化ガラスのＬａと、Ｓｒが結晶化ガラスのＣａと、Ｇａが結晶化ガラスのＡｌと、それぞれ同元素や同族の元素であるため、ランタンガレートと結晶化ガラスとの密着性を向上させるものと推認される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る電気化学反応装置の一実施形態である酸素富化器を示す断面図である。
【図２】図１に示す酸素富化器の斜視図である。
【図３】結晶化ガラスが印刷されたランタンガレート板の縦断面図であり、（ａ）がＳＥＭ像であり、（ｂ）がＣＯＭＰＯ像である。
【図４】従来の酸素富化器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・ 酸素透過性セル（電気化学セル）
３・・・ 介装部材
１０・・・ 固体電解質
１１、１２・電極
３０・・・ 結晶化ガラス
７０・・・ 基材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルを備えた電気化学反応装置に関するものであり、特に電気化学セルの一種である酸素透過性セルを備えた酸素富化器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電気化学セルの一種である酸素透過性セルにおいては、図４に示すように、例えば、ランタンガレートからなる薄板状の固体電解質９０の片面に負極９１が設けられるとともに、他方の面に正極９２が設けられている。そして、所定の温度下において、電極９１、９２間に直流電源Ｖを供給することにより、負極９１側から正極９２側に向けて酸素イオンが透過する。
【０００３】
さらに、この酸素透過性セルの負極９１側の外方には、空気の通路９３ａが形成された金属板からなるセパレータ９３が配置されるとともに、正極９２側の外方には、酸素の通路９４ａが形成された金属板からなるセパレータ９４が配置されており、これらのセパレータ９３、９４により上記酸素透過性セルが挟まれて、酸素富化器が構成されている。
【０００４】
これらのセパレータ９３、９４は、それぞれ中央部であって、かつ酸素透過性セルの対向面に、上記空気通路９３ａの排出口又は酸素通路９４ａの供給口が形成されている。そして、これらの上記空気通路９３ａの排出口及び酸素通路９４ａの供給口には、それぞれパンチングプレート９５が配置されるとともに、このパンチングプレート９５の表面に集電体９６が配置されており、この集電体９６がそれぞれ上記負極９１又は正極９２に対向するように配設されている。
【０００５】
上述の酸素富化器によれば、起動時に４００℃〜８００℃に加熱するとともに、負極９１側に配置されているセパレータ９３の空気通路９３ａに空気を供給することにより、空気中の酸素分子（Ｏ2）が負極９１近傍に供給されて、負極９１において電子を受け取り酸素イオン（Ｏ2-）にイオン化される。そして、このイオンが電流として固体電解質９０中を正電圧がかかる正極９２側に移動し、正極９２側にて電子を放出して、再び酸素分子に戻ることにより、酸素が正極９２側に配置されているセパレータ９４の酸素通路９４ａへ供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本出願人らは、起動時に４００℃〜８００℃に加熱することによってセパレータ９３と固体電解質９０とがそれぞれ厚み方向と面方向とに熱膨張して、両者間に熱歪みが生じることを防止すべく、上記セパレータ９４と上記固体電解質９０との外周部間に上記熱歪みを吸収する介装部材を設けた酸素富化器を提案している。この介装部材は、複数枚の板状の金属箔が積層されたもので、一端側が上記セパレータ９４に溶接あるいは溶着されることにより接合されている。
【０００７】
しかしながら、上記介装部材は、他端側をランタンガレートからなる上記固体電解質９０に対して、溶接あるいは溶着によって接合することができない。このため、介装部材を固体電解質９０に接合するための接合方法の開発が要請されていた。
【０００８】
このような中で、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定のガラス素材によるガラス接合が上記ランタンガレートとの接合性に優れていることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、ランタンガレートからなる板状の固体電解質及びこの固体電解質の表裏面の中央部に対して設けられた電極を有する電気化学セルと、上記電気化学セルに対向して配設されるとともに、上記電極に臨む位置に開口が形成された基材と、上記電気化学セルの外周部と上記基材との間に介装されるとともに、上記固体電解質及び基材に接合された介装部材とを備えた電気化学反応装置であって、上記介装部材と上記固体電解質とは、少なくともＬａを含有する結晶化ガラスによって互いに接合されている電気化学反応装置である。
【００１０】
ここで、電気化学セルとは、電子の授受に伴って化学反応を行うセルを意味し、酸素透過性セルの他に、酸化剤ガスと燃料ガスとにより発電する発電セルや、水を電気分解する電解セルを含むものである。よって、電気化学反応装置とは、上述の電気化学セルを有する装置を意味し、酸素富化器の他に、燃料電池や、水の電気分解装置等として利用されるものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電気化学反応装置において、上記結晶化ガラスの熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電気化学反応装置において、上記介装部材が板状のフェライト系ステンレス箔であることを特徴とするものである。
【００１３】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３に記載の電気化学反応装置において、上記介装部材として上記基材の開口部と連通する開口が形成された複数層のシート材が厚さ方向に積層されるとともに、当該積層間がそれぞれ気密性を有するように面方向の異なる位置において一体化されてなり、上記積層方向の一端側のシート材が全周にわたって上記電気化学セルに接合されるとともに、他端側の上記シート材が全周にわたって上記基材に接合されていることを特徴とするものである。
【００１４】
そして、請求項５に記載の発明に係る酸素富化器は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気化学反応装置の電気化学セルとして、酸素透過性セルが用いられており、上記基材には、内部に上記酸素透過性セルから放出された酸素を流通させる通路が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１ないし４に記載の発明によれば、ランタンガレートからなる板状の固体電解質の外周部と介装部材とを結晶化ガラスにより接合したため、上記固体電解質と介装部材とが異質材料からなる場合にも接合することができる。また、結晶化ガラスに少なくともＬａを含有させているため、固体電解質と介装部材とを接合させる際、ランタンガレートと結晶化ガラスとに含有されるＬａがバッファーとなって固体電解質の外周部と結晶化ガラスとを強固に密着させることができるものと推側される。その結果、この結晶化ガラスによって固体電解質の外周部と介装部材とが接合して、固体電解質から結晶化ガラスが介装部材とともに剥がれ落ちることを防止できる。
【００１６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、結晶化ガラスの熱膨張係数を１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下としたため、固体電解質（ランタンガレートの熱膨張係数１０．８×１０-6／Ｋ）と熱膨張係数が近似している。このため、常温から上記電気化学セルの反応温度まで昇温させた場合に、その過程において、固体電解質と結晶化ガラスとの間に生じる熱歪みにより、固体電解質１０が破損することを防止できる。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記介装部材は、板状のフェライト系ステンレス箔（熱膨張係数１０．４×１０-6／Ｋ）であるため、上記固体電解質と熱膨張係数が近似している。このため、常温から上記電気化学セルの反応温度まで昇温させた場合に生じる固体電解質と介装部材と間の熱歪みを最小限に抑制することができる。その結果、より確実に固体電解質１０が破損することを防止できる。
また、上記ステンレス箔は、基材としてステンレス鋼等の鋼板を用いることにより容易に溶接または溶着によって接合することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、介装部材として複数層のシート材を厚さ方向に積層し、かつ当該積層間がそれぞれ気密性を有するように面方向の異なる位置において一体化して、上記積層方向の一端側のシート材を上記電気化学セルに接合するとともに、他端側のシート材を上記基材に接合したため、介装部材によって、上記電気化学セルと上記基材との間の熱歪みを吸収することができる。その結果、固体電解質が破損する恐れのない電気化学反応装置を提供することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、上記電気化学セルを酸素透過性セルとしたため、酸素透過性セルの中央部に対にして設けられた電極に直流電源を接続することにより、上記基材の中央部から供給された空気中の酸素が基材内の通路に供給される。その結果、電気化学セルを利用して、空気から酸素を分離し、所望の場所に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る電気化学反応装置の一実施形態として、酸素富化器について説明する。
【００２１】
本実施形態における酸素富化器は、図１及び図２に示すように、板状の酸素透過性セル（電気化学セル）１と、この酸素透過性セル１と平行に配設されたセパレータ２と、このセパレータ２と上記酸素透過性セル１との外周部間に設けられた介装部材３とから概略構成されている。
【００２２】
この酸素透過性セル１は、矩形（正方形を含む、以下同様。）状の薄膜素材からなる固体電解質１０と、この固体電解質１０の中央部であって、上記セパレータ２との対向面に配設された正極１２と、この固体電解質１０の中央部であって、上記セパレータ２の反対面に配設された負極１１とにより構成されている。
【００２３】
この固体電解質１０としては、例えば、（Ｌａ0.8・Ｓｒ0.2）（Ｇａ0.8・Ｍｇ0.1・Ｃｏ0.1）Ｏ3又は（Ｌａ0.8・Ｓｒ0.2）（Ｇａ0.8・Ｍｇ0.1・Ｎｉ0.1）Ｏ3等のペロブスカイト型結晶構造を有するランタンガレート系材料からなる板状体が用いられており、その熱膨張係数は、約１０．８×１０-6 ／Ｋである。また、固体電解質１０の膜厚は、使用する際の温度条件と、その際に要求される酸素透過量とに応じて定められており、本実施形態においては３０〜２００μｍの範囲に設定されている。
【００２４】
また、負極１１および正極１２は、それぞれ、ＳＳＣ：（Ｓｍ0.5 Ｓｒ0.5）ＣｏＯ3、ＢＬＣ：（Ｂａ0.6Ｌａ0.4）ＣｏＯ3、ＬＳＣ：（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）ＣｏＯ3、ＬＳＭ：（Ｌａ0.85Ｓｒ0.15）ＭｎＯ3、ＬＳＣＦ６４２８：（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）（Ｆｅ0.2Ｃｏ0.8）Ｏ3、ＬＳＣＦ６４８２：（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）（Ｆｅ0.8Ｃｏ0.2）Ｏ3等の電気伝導性の高い材料から構成されている。
【００２５】
上記セパレータ２は、ＳＵＳ４３０等の導電性部材からなる矩形状の基材２０であり、上記酸素透過性セル１に対向する面の中央部に上記正極１２に対応する形状の凹部（開口部）２１が形成されている。また、凹部２１内には、底部から上記酸素透過性セル１に向けて突出する複数本の柱状部材２２が均等に配設されている。
【００２６】
そして、凹部２１内には、上記酸素透過性セル１の対向面に板状の集電体４が設けられるとともに、この集電体４と柱状部材２２との間にパンチングプレート５が介装されている。この集電体４及びパンチングプレート５は、上記酸素透過性セル１と平行に配設され、その外周が凹部２１内の内周と略同一の大きさに形成されている。また、集電体４は、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼素材からなり、パンチングプレート５は、集電体４と同一素材からなるとともに、複数の穴が穿設されている。
【００２７】
また、セパレータ２は、基材２０の外周部から上記凹部２１内の上記パンチングプレート５に囲まれた空間に貫通する気体の通路２４が形成されている。そして、上記基材２０の側壁と一体的に設けられて、上記基材２０の外方に延在するとともに、上記通路２４に連通する配管２５が備えられている。この通路２４とそれに連通する配管２５とにより酸素の排気路Ｂが形成されている。
【００２８】
上記介装部材３は、上記正極１２に対応する開口３ａが形成された矩形状の環状のシート材３１が２枚積層されることにより構成されており、各シート材３１は、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス箔からなる。このため、熱膨張係数が１０．４×１０-6／Ｋであり、固体電解質１０と熱膨張係数の差が小さく、起動時の加熱により固体電解質１０と介装部材３とがそれぞれ熱膨張した場合に発生する両者の間の熱歪みを最小限に抑えられる。
【００２９】
このうちセパレータ２対向面側に配設されたシート材３１ａは、その外周がセパレータ２の外周と略同一の大きさに形成されているとともに、その外周部がセパレータ２の外周部と同質材であるためにそのまま溶接あるいは溶着されている。
他方、酸素透過性セル１対向面側に配設されたシート材３１ｂは、その開口３ａが上記シート材３１ａの開口３ａと略同一の大きさに形成されているとともに、その内周部が上記シート材３１ａの内周部に溶接あるいは溶着されて一体化されている。そして、その外周が酸素透過性セル１の外周と略同一の大きさに形成されている。
【００３０】
さらに、このシート材３１ｂの外周部と、上記固体電解質１０とは、異質材であるためにガラス接合されている。
このガラス接合には、熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であるとともに、０．３〜５質量％のＬａ2Ｏ3及び０．５〜５質量％のＡｌ2Ｏ3を含有するＳｉ−Ｃａ−Ｂａ−Ａｌ−Ｏ系の結晶化ガラス３０が用いられている。
そして、この結晶化ガラス３０をシート材３１ｂと固体電解質１０とにスクリーン印刷して、乾燥させた後、シート材３１ｂと固体電解質１０とを貼り合わせ、次いで加熱炉内において加熱処理を行うことによって上記シート材３１ｂの外周部と固体電解質１０とが強固に接合されている。
【００３１】
ここで、上記結晶化ガラス３０には、固体電解質１０に含有されているＬａが含まれているため、固体電解質１０と結晶化ガラス３０とに含有されているＬａが互いにバッファーになって固体電解質１０と結晶化ガラス３０とを強固に密着させているものと推測される。その結果、この結晶化ガラスによって固体電解質１０とシート材３１ｂとが強固に接合されて、固体電解質１０から結晶化ガラス３０が介装部材３とともに剥がれ落ちないようになっている。
【００３２】
さらに、結晶化ガラス３０にはＡｌが含有されており、このＡｌが固体電解質１０に含有されているＧａと同族であるために類似の結晶構造を有し、このＡｌとＧａとが互いにバッファーとなって固体電解質１０と結晶化ガラス３０とを一層強固に密着させているものと推測される。
【００３３】
また、結晶化ガラス３０は、その熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であるため、固体電解質１０と熱膨張係数の差が小さく、起動時の加熱による固体電解質１０と結晶化ガラス３０との熱歪みによって固体電解質１０が割れることを防止できる。
【００３４】
さらに、上述のようにして構成された本実施形態の酸素富化器には、上記酸素透過性セル１の外方を取り囲むようにして、アルミナファイバーシートからなる絶縁シート６が配設されている。
【００３５】
また、上記酸素透過性セル１に対して上記セパレータ２の反対側に、上記酸素透過性セル１と平行に配設されたセパレータ７が設けられている。このセパレータ７は、上述のセパレータ２と同様に、矩形状の基材７０からなり、中央部には凹部７１が形成されている。そして、この凹部７１には柱状部材７２が設けられているとともに、集電体８及びパンチングプレート９が配設されている。
【００３６】
また、セパレータ７は、基材７０の外周部から上記凹部７１の上記パンチングプレート９に囲まれた空間に貫通する偶数本（図中２本）の気体の通路７４が基材７０の中心に対して点対称になるように対をなして形成されている。そして、上記基材７０の側壁と一体的に設けられて、上記基材７０の外方に延在するとともに、上記通路７４に連通する偶数本（図中２本）の配管７５が対をなして備えられている。この一方の通路７４とそれに連通する配管７５とにより空気の吸気路Ａが形成されるとともに、他方の通路７４とそれに連通する配管７５とにより気体の排気路Ｃが形成されており、これらの吸気路Ａと排気路Ｃとが対をなして配設されている。
【００３７】
このようにして構成されたセパレータ７は、上記セパレータ２とともに上記酸素透過性セル１及び上記絶縁シート６を挟み込むようにして配設される。そして、これらのセパレータ２、７には、電気回路（図示を略す）が接続されており、上記負極１１に負電圧がかかるとともに、上記正極１２に正電圧がかかるようになっている。
【００３８】
上述の酸素富化器を用いた場合の作用について、説明する。
まず、セパレータ２、７及び介装部材３を介して負極１１に負電圧をかけるとともに、正極１２に正電圧をかける。すると、空気が吸気路Ａから凹部７１に供給され、柱状部材７２に衝突しながら、凹部７１の中央に向けて移動しつつ、パンチングプレート９の穴を通過して、負極１１近傍に供給される。このようにして、凹部７１全体から負極１１近傍に均一的に空気が供給される。
【００３９】
すると、空気中の酸素は、負極１１において、電子を受け取り、酸素イオン（Ｏ2-）になり、この酸素イオンが電流として固体電解質１０中を正極１２側に移動し、正極１２において電子を放出して酸素分子となる。その際、酸素富化器は、起動時に４００〜８００℃に加熱されているため、固体電解質１０とセパレータ２の基材２０とがそれぞれ熱膨張することにより両者間に熱歪みが生じており、この熱歪みを介装部材３が吸収している。
【００４０】
次いで、酸素は、正極１２から集電体４、さらにパンチングプレート５の穴を通過して、凹部２１内に供給された後に、排気路Ｂから排出される。
他方、空気以外の成分は、再度パンチングプレート９の穴を通過して、セパレータ７の凹部７１に排出され、排気路Ｃから排出される。
このため、空気から酸素のみを取り出すことが可能となる。
【００４１】
上述のように本実施形態の酸素富化器は、０．３〜５質量％のＬａ2Ｏ3及び０．５〜５質量％のＡｌ2Ｏ3を含有する結晶化ガラス３０によって、フェライト系ステンレス箔からなる介装部材３とランタンガレートからなる固体電解質１０の外周部とが強固に接合されている。また、上記結晶化ガラス３０の熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であるため、結晶化ガラス３０と固体電解質１０との熱歪みによって固体電解質１０が割れることを防止できる。
その結果、起動時の加熱により固体電解質１０と結晶化ガラス３０とがそれぞれ熱膨張した場合にも、固体電解質１０から結晶化ガラス３０と介装部材３とが剥がれ落ちることを防止することができるとともに、両者間の熱歪みによって固体電解質１０が割れることを防止できる。
【００４２】
また、介装部材３は、セパレータ２に外周部が溶接等されたシート材３１ａの内周部とシート材３１ｂの内周部とが溶接等されるとともに、シート材３１ｂの外周部が固体電解質１０にガラス接合されてなり、外周部と内周部とが交互に接合されて積層されている。
このため、シート材３１の面方向に対して可撓性を有し、上記酸素透過性セル１とセパレータ２とがそれぞれ熱膨張した場合にも、両者間の熱歪みを吸収することができる。
その結果、固体電解質１０が破損する恐れのない酸素富化器を提供することができるとともに、上記酸素透過性セル１と上記セパレータ２との間の気密性を確保することができる。
【００４３】
さらに、上記セパレータ２、７と介装部材３とを導電性部材としたため、上記酸素透過性セル１の中央部に設けられた負極１１及び正極１２に直流電源を直接接続しなくても、上記セパレータ２、７を介して間接的に接続することにより、上記セパレータ７の空気吸気路Ａから供給された空気中の酸素が負極１１において酸素イオンになる。次いで、この酸素イオンが正極１２側に移動して、電子を放出し、酸素分子としてセパレータ２内の通路に供給されて、酸素排気路Ｂから排出される。他方、空気中の酸素以外の成分は、そのまま排気路Ｃから排出される。このため、配線構造の簡易な酸素富化器によって、空気から酸素を分離して、供給することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、例えば、酸素透過性セル１、セパレータ２の基材２０及び介装部材３が横断面円形状であってもよい。また、介装部材３は、３枚のシート材が厚さ方向に向けて接合一体化されたものであっても、１枚のシート材が厚さ方向に向けて屈曲成形されて、厚み方向に複数層積層されたものであってもよい。厚み方向の積層数が、多ければ多いほど熱歪みの吸収量が増加する。
【実施例】
【００４５】
まず、５ｃｍ角、厚さ２００μｍの（Ｌａ0.8・Ｓｒ0.2）（Ｇａ0.8・Ｍｇ0.1・Ｃｏ0.1）Ｏ3からなるランタンガレート板を用意し、この板中央部の３ｃｍ角に下記組成からなる結晶化ガラスをスクリーン印刷した後、１１５０℃にて３０分間熱処理した。その際、ランタンガレートは、亀裂が入ることもなく、その反りも１ｍｍ以下であり、ランタンガレートと結晶化ガラスとは、密着したままの状態であった。
【００４６】
次に、上述の結晶化ガラスが印刷されたランタンガレート板を、走査型電子顕微鏡により観察し、ＳＥＭ像及びＣＯＭＰＯ像をそれぞれ図３に示した。
なお、結晶化ガラスの組成は、２．３質量％のＡｌ2 Ｏ3 、２．０質量％のＢ2Ｏ3、４８質量％のＢａＯ、０．０１質量％のＢｉ2Ｏ3、１１質量％のＣａＯ、４．２質量％のＬａ2Ｏ3、０．１７質量％のＭｇＯ、０．１１質量％のＮａ2Ｏ、０．０２質量％のＰｂＯ、３１質量％のＳｉＯ2、０．６２質量％のＳｒＯ、０．２１質量％のＺｎＯ、０．０１質量％未満のＫ2Ｏ及び０．０２質量％未満のＬｉ2Ｏからなる。
【００４７】
図３から判るように、ランタンガレートと結晶化ガラスとの間にバッファー層が形成されている。
このバッファー層は、少なくともランタンガレートのＬａが拡散して、形成されているものと推測される。また、ＳｒやＧａも拡散しているものと推測され、上記ランタンガレートと結晶化ガラスとの密着性を向上させているものと考えられる。
さらに検討すると、Ｌａが結晶化ガラスのＬａと、Ｓｒが結晶化ガラスのＣａと、Ｇａが結晶化ガラスのＡｌと、それぞれ同元素や同族の元素であるため、ランタンガレートと結晶化ガラスとの密着性を向上させるものと推認される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る電気化学反応装置の一実施形態である酸素富化器を示す断面図である。
【図２】図１に示す酸素富化器の斜視図である。
【図３】結晶化ガラスが印刷されたランタンガレート板の縦断面図であり、（ａ）がＳＥＭ像であり、（ｂ）がＣＯＭＰＯ像である。
【図４】従来の酸素富化器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・ 酸素透過性セル（電気化学セル）
３・・・ 介装部材
１０・・・ 固体電解質
１１、１２・電極
３０・・・ 結晶化ガラス
７０・・・ 基材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランタンガレートからなる板状の固体電解質及びこの固体電解質の表裏面の中央部に対して設けられた電極を有する電気化学セルと、
上記電気化学セルに対向して配設されるとともに、上記電極に臨む位置に開口が形成された基材と、
上記電気化学セルの外周部と上記基材との間に介装されるとともに、上記固体電解質及び基材に接合された介装部材とを備えた電気化学反応装置であって、
上記介装部材と上記固体電解質とは、少なくともＬａを含有する結晶化ガラスによって互いに接合されていることを特徴とする電気化学反応装置。
【請求項２】
上記結晶化ガラスは、熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項３】
上記介装部材は、板状のフェライト系ステンレス箔であることを特徴とする請求項２に記載の電気化学反応装置。
【請求項４】
上記介装部材は、上記基材の開口部と連通する開口が形成された複数層のシート材が厚さ方向に積層されるとともに、当該積層間がそれぞれ気密性を有するように面方向の異なる位置において一体化されてなり、上記積層方向の一端側のシート材が全周にわたって上記電気化学セルに接合されるとともに、他端側の上記シート材が全周にわたって上記基材に接合されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気化学反応装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気化学反応装置の電気化学セルとして、酸素透過性セルが用いられており、上記基材には、内部に上記酸素透過性セルから放出された酸素を流通させる通路が形成されていることを特徴とする酸素富化器。
【請求項１】
ランタンガレートからなる板状の固体電解質及びこの固体電解質の表裏面の中央部に対して設けられた電極を有する電気化学セルと、
上記電気化学セルに対向して配設されるとともに、上記電極に臨む位置に開口が形成された基材と、
上記電気化学セルの外周部と上記基材との間に介装されるとともに、上記固体電解質及び基材に接合された介装部材とを備えた電気化学反応装置であって、
上記介装部材と上記固体電解質とは、少なくともＬａを含有する結晶化ガラスによって互いに接合されていることを特徴とする電気化学反応装置。
【請求項２】
上記結晶化ガラスは、熱膨張係数が１０×１０-6／Ｋ以上であって、かつ１２×１０-6／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応装置。
【請求項３】
上記介装部材は、板状のフェライト系ステンレス箔であることを特徴とする請求項２に記載の電気化学反応装置。
【請求項４】
上記介装部材は、上記基材の開口部と連通する開口が形成された複数層のシート材が厚さ方向に積層されるとともに、当該積層間がそれぞれ気密性を有するように面方向の異なる位置において一体化されてなり、上記積層方向の一端側のシート材が全周にわたって上記電気化学セルに接合されるとともに、他端側の上記シート材が全周にわたって上記基材に接合されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気化学反応装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気化学反応装置の電気化学セルとして、酸素透過性セルが用いられており、上記基材には、内部に上記酸素透過性セルから放出された酸素を流通させる通路が形成されていることを特徴とする酸素富化器。
【図１】
【図２】
【図４】
【図３】
【図２】
【図４】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１２６７３５（Ｐ２００７−１２６７３５Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２２４５０（Ｐ２００５−３２２４５０）
【出願日】平成１７年１１月７日（２００５．１１．７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月７日（２００５．１１．７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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