JPS5891380A - 電気化学的原動機 - Google Patents

電気化学的原動機

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JPS5891380A
JPS5891380A JP57198822A JP19882282A JPS5891380A JP S5891380 A JPS5891380 A JP S5891380A JP 57198822 A JP57198822 A JP 57198822A JP 19882282 A JP19882282 A JP 19882282A JP S5891380 A JPS5891380 A JP S5891380A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原動機に関し、更に詳細には電気化学。
的活物簾の分子をイオンに変換し、・電解膜を通して輸
送し、さらにそのイオンを分子に変換することによって
引起こされる圧力の増加と減少を利用する原動機に関す
る。
米国特許第３４８９６７０号には、水素と種々の汚染物
質から成るガスが、イオン交換膜によって区切られたチ
ャンバーの中に導入されるガス精製のための工程が記載
されている。その膜を横切って電圧勾配が設定されると
、ガス中の水素分子が、イオン化され、その結果、それ
らは膜を通過し、膜の反対側から抽出される。汚染物は
イオン化されず、膜を通過しない。その工程は、燃料電
池のための水素の供給にも使用され得る。
米国特許第４１１８２９９号には、塩と他の汚染物質を
含有する水が、水素ガスで混合される電気化学的な水の
脱塩工程が記載されている。その混合物は、電圧勾配が
設定されたイオン交換膜によって区切られたチャンバー
内に導入される。水素分子は１、イオン化され膜を通過
する。膜を通して水素イオンが通過する間、水はイオン
と共に運ばれ、その結果、膜の反対側では水素と純水が
製造される。ガス状の水素は、再生のためポンプで戻さ
れる。米国特許第４１１８２９９号には、電圧勾配の影
響下の水素イオンは、膜の一方の側の低圧環境から膜の
他方の側の高圧環境へ輸送されるであろうということが
記載されている。
バーガモン・プレス社［インターナショナル・ジャーナ
ル昏オブ・ハイドロジン・エナジー」誌の１９８１年第
６巻、第４５〜５１頁のセトラツク等による“水素電解
電池゛とタイトルされた論文には、上記引用米国特許が
参照されており、イオン交換膜を含む電解セルの実施例
によって水から水素を回収する実験が記載されている。
上に引用された先行技術の参照例には、電圧勾配が設定
された膜を通して水素イオンの通過が記載されているけ
れども、どれも膜の各側面における水素分子の放出ある
いは増加によって引起される圧力変化を機械的仕事させ
るのに利用していな（１゜ 後に更に詳しく述べられる本発明の実施例は、イオン交
換膜のような電解膜によって隔てられた少なくとも２個
の気密隔室を有している。チャンバーの各々の部分的境
界を形成する膜の表面は、電流の流れを誘導するために
電圧勾配が膜を横切って設定されるように電極を備えて
いる。隔室は電極においてイオン化され得る電気化学的
活物質で充される。電流の流れが、そこに設定された電
圧勾配に応じて膜を通して誘導されるとき、電気化学的
活物質の分子がイオン化され、膜を通過し、池の隔室内
で分子に再変換され、それによって隔室のうちの１つの
中の圧力は増加し、もう１つの隔室の中の圧力が減少す
る。これらの圧力変化をポンプあるいは他の機械的負荷
を駆動するのに使用される機械的運動に変換するための
手段が、隔室と作動的に連結して備えられる。
電解膜が極めて薄い構造の場合に有効であるので、本発
明に依る原動機を動かすのに必要な電圧は極めて小さい
。その結果、本発明を実・施する原動機は、普通の乾電
池によって電力が供給され、高度の携帯性を提供する。
本発明の特徴と利点は、隔室内の圧力の増加および／あ
るいは減少は、摩擦損失の無い端部への可動部品なしに
成し遂げることができ、実質的に長寿命が達成できるこ
とである。
本発明の池の特徴と利点は、圧力変化を機械的運動に変
換するためのベロー構造の１つあるいはそれ以上の隔室
と連結した使用から生ずる。ベロー構造は、隔室間の完
全なシールを確実にするとともに、装置が作動される環
境において、そのシールは長く持続し、メンテナンスフ
リーである。
更Ｋ、本発明の特徴と利点は、複数のセ／ｌ／　カ、電
気的に直列で、機械的に並列に接続されうるので、どの
ようなポンプ容量でも達成でき、どんな電源電圧でも適
応されうることである。
池の目的と共に、前述の特徴と利点が、次の明細書と図
面を参照すれば、さらに明らかになるであろう。
更に詳しく図面を参照すれば、参照数字１２は一つの側
壁１４と、向い合った端壁１６，１８を有する気密チャ
ンバーを示す。側壁１４は、円筒状であるが、他の適当
な断面形状でもよい。壁面は、第１図の特定の実施例に
おいては金属から形成されているが、他の適当な材料、
ガえば、プラスチック、ガラス、あるいは同様な気密な
材料でもよい。はぼチャンバー１２の端壁間の中程に電
解膜１２０が固定されている。種々の電解膜の形態が以
下に更に詳細に、先に引用された先行技術の例において
記載されている。
膜２０の向い合う表面に接して、導電性の電極２２．２
４が配置される。電極は、網目状のチタン−パラジウム
合金、膜２０の各表面上の薄い被覆状のパラジウム黒、
あるいは電気的に導電性であり、チャンバー１２内の電
解質の分子を、膜２０を横切って印加される電圧勾配に
応じて、イオンに変換する場合、触媒として作用する他
の材料から形成されうる・。膜２０と電極２２．２４は
。
絶縁性のスリーブ２５内に支持される。スリーブは、も
し側壁１４が絶縁性の材料１例えばガラスから構成され
るならば、省くことができる。
隔室２６は、電極２２、端壁１６と側壁１４の左手側部
分に上り境界付けられ、隔室２８は、電極２４、端壁１
８と、側壁１４の右手側部分により境界付けられている
。壁面１４は、各隔室と通じ、装置の製造の間、隔室の
中に適当な材料を導入する細管３０．３２を備えている
。
電極２２に電気的に接続された導線３４が在り適当なシ
ール３６を介しチャンバー１２の外部に延びている。電
極２４に接続され、チャンバー１２の外部へシール４０
を介して延びる他の導線３８が在る。導線３４と３８は
、電池４４によって電力供給される電気的制御装置４２
に接続されている。制御装置４２は、簡単な時限転極ス
イッチでもよいし、あるいは形状と繰返し率が変化する
交互に正と負の電圧信号を発生することが可能な波形発
生器でよいが、制御装置４２の特定な形態は、本発明の
原動機により駆動される負荷に依る。
第１図に示された実施例において、隔室２６および２８
の中の圧力変化を機械的運動に変換する２つの構成が記
載されている。隔室２６と結合して端壁１６から延びた
円筒体延長部４６が在る。
その円筒状延長部は、隔室°２６と連絡した内側端と、
装置がすえ付けられる周囲の外界と連絡した外側端を有
している。円筒状延長部４６は、ピストン４８を支持す
る一定の断面形状の通路を限定している。Ｏリングシー
ル５０および５１が、ピストン４８の外側表面上に設け
られ、すべり蛇の目シール５２および５３が円筒状延長
部４６の対向する端部に設けられ、それにより隔室２６
は、気密状態に保たれる。このように、隔室２６内の圧
力が増加するにつれて、ピストン４８は外側（第１図に
おいて左の方へ）に移動し、隔室内の圧力が減少するに
つれて、ピストンは内側（第１図において右の方へ）に
移動する。
端壁１８には開口５４が設けられ、ベロー構造５６が、
その開口のふちに固定的にシールされている。ベロー構
造の外側端には、隔室２８が気密状態に保たれるように
密封プレート５８が設けられている。隔室２８内の圧力
が増加するにつれて、ベロー５６は、膨張し、密封プレ
ート５８は、外側（第１図において右の方へ）に移動し
、隔室２８内の圧力が減少するにつれて、ベローは収縮
し　プレート５８は内側（第１図において左の方！ へ）に移動する。
ピストン４８および／あるいは密封プレート５８に接続
された負荷は、隔室２６．２８内の圧力の増加、減少に
応答した往復運動の作用を受ける。
電解膜２０の特定の構成は、装置に用いられる電気化学
的活物質に依存する。装置は、気相中に存在可能な物質
を含み、且つ電解膜を横切って移動し、対向電極におい
て分子状態に再変換され得るイオンを生ずるために電極
２２．２４の１つにおいて反応するように電気化学的に
可逆活性であるレドックス対によって動作することがで
きる。
適当なレドックス対の一例は、対の両方の種類が、気体
形態の分子状水素（Ｈ２／　Ｈ２）である。
膜２０・を通して１つの隔室から他へ、水素分子が移動
する過程は、上に引用した先行技術例によく記載されて
いる。例えば、もし、制御装置４２が、電極２４を電極
２２より高い電位に設定すると、電極２２は、陰極とし
て機能し、電極２４は、陽極として機能する。電極２２
におＬ）て＆ｉ、次式で表わされる陰極反応が起こる。
２Ｈ＋＋２ｇ−−→Ｈ２ 電極２４において、次式で表わされる陽極反応が起こる
。
Ｈ２−一→　２Ｈ＋＋２ｇ− 前述の正味の結果は、隔室２８中の水素分子力（イオン
に変換され、そのイオンは電圧勾配の影響を受けて膜２
０を通して移動すると（・うことである。電極２２にお
いては、陰極反応がイオンを分子ニ再変換し、それによ
り隔室２６中の圧力（１、増加し、隔室２８中の圧力は
減少する。制御装置４２０作用により極性が逆転される
と、分子＆１、上記の式により定義される現象に依って
、隔室２６から隔室２８に逆に移動する。
もう一つの適当なレドックス対は、酸素と水（０２／Ｈ
２０）である。膜２０を横切る適当な極性の電圧勾配に
応じて、膜の一方の側の第１の隔室中の水は電解される
。水素イオンが、その隔室を区切地電極において形成さ
れ、それらのイオンは、第１の隔室中の気体状の酸素を
残して膜を横切って移動し、それにより第１の隔室中の
圧力が増加する。水素イオンが第２の隔室に達すると、
第２の隔室内で水を形成するように、他の電極において
酸素と再結合する。そのような第２の隔室内での再結合
に応じて、第２の隔室内の圧力は弱められる。このよう
に、他の隔室内での圧力減少に伴う隔室内での望ましい
圧力増加が、酸素と水のレドックス対によって達成され
る。池の適当なレドックス対は、塩素と塩酸（Ｃ１２／
ＨＣＩ）、臭素と臭化水素酸（Ｂτｚ／ＨＩ３ｒ）、よ
う素とよう化京素（Ｉ２／ＨＩ’）、塩素と塩化リチウ
ム（Ｃ１２／ＬｉＣ１）　　である。
制御装置４２０代表的な繰返し率は、第６図に示されて
いるように、１秒間隔の反対極性の電圧勾配が続く、１
秒間の１つの極性の膜２０を横切る電圧勾配を供給する
。本発明に従って設計されたー装置において、電極２４
および２４は、約、００２〜．００３インチ（，００５
〜−，００７６ＣｒｒＬ）の厚みを有し、膜２０は、約
、０１０　インチ（，０２５ｃｒＩＬ）の厚みを有し、
電極は約ｌＣｒ１の断面積を有している。約、　Ｉ　Ｖ
ａｌｔ　の電圧力（、約ＩＡの膜を通過する電流を、１
秒当り約１回の極性反転の割合で生じさせ、約１ｃｒｌ
の面積の暎を有する装置は、１時間当り約４００−の水
素を吸引することができる。そのような好例なシステム
において、隔室内の圧力は、約１気圧から約３気圧に変
化し得る。
第６図に示された時間対電圧、Ｃターン＆１．１１んの
一例である。制御装置４２は、事実上どんな形の時間対
電圧のパターンをも生ずるように適合さ−することかで
き、従ってピストン４８および密封プレート５８の時間
調節、又はプログラムされた動きを可能にする。これは
、伝統的なモータに反して、装置は、電流力層、減少す
るにつれて、より効率的になるという装置の特色の開発
を可能にする。
第３図と第４図に関して、円筒状であり、集積端部プレ
ート７２を有する金属ケー、シングア０力（在る。′端
部プレート７２から反対の端部にケー・ンング７０は、
外側波長フランジ７４を有し、ボルト手段７８により７
ランジに固着された端部プレート７６が在る。フランジ
７４とプレート７６間のガスケツ）８０が、ハウジング
７０によって限定されたチャンバーの気密を確実にして
いる。チャンバーの右手端で、端部壁７２の内側表面と
接触して絶縁体８２が在る。端部壁７２から離れた絶縁
体８２の表面上に、円形の周辺部８６と、中央に凹面部
８８を有する導電性の皿状部材８４が在る０図面部８８
の中央には端子と皿状プレートｋ　’ｙ　−シングアｏ
から絶縁するために、ブツシュ９２によって包囲された
電気端子９ｏが在る。皿状部材の周辺部と接触して、第
１．２図に関して前記した電極２２および２４と同様な
材料と機能を有する電極９４が在る。皿状部材８６と電
極９４の間に限定された隔室９６が在り、２その隔室は
、水素又はその他同種のもので満たされる。
電極９４は、電極１ｏｏが配置された反対の表面上にイ
オン交換膜９８と密接に接触して配置される。電極１０
０は、電極９４と同じものであり、イオン交換膜９８は
、第１図に関して上記したものと同じものである。中心
部開口を定め、電極１００と電気的接触した周辺部を有
する環状接触器１０２が在る。接触器１０２は、ケーシ
ングと電極１００間の電気的接触を設定し、ケーシング
内で装置の部品が動かないように保持するために。
ケーシング７０の内側壁と接触するカーブした周辺部１
０４を有している。接触器１０２は、そのへりに気密な
ベロー構造が固定された中央円形開口を限定している。
接触器１０２から離れたベロー１０６の端部にはベロー
および電極１００と共に隔室１１０を限定する円形密封
プレート１０８が在る。
環状接触器１０２と接触して、１つの環状挿入材１１２
の軸表面が在る。挿入材は、ケーシング７０によって定
められたチャンバー内に滑り嵌めされる外側周辺を有し
、ベローが中央開口の中で膨張し、収縮できるように、
ベロー１０６の外径よりわずかに大きい径の内側円筒状
開口を定めている。挿入材１１２は、放射状に延びた入
口内径あるいは通路１１４と、放射状に延びた出口内径
あるいは通路１１６を定めている。第３および第４図に
示された特定の実施例において、内径１１４と１１６は
、互いに正反対に一直線となっている。
入口嵌合１１８がゲージング内に内径１１４と連絡する
ために設けられ、出口嵌合１１９がケーシングを通して
延び、出口内径１１６と連絡している。嵌合は、又、ケ
ーシング７０の中で挿入材−１１２を動かないように支
えるのに役立っている。
入口内径１１４内に、逆止弁１２０が、配置され。
その逆止弁は、入口嵌合１１８から装置の内部への方向
にのみ流体の流れを可能にするように方向付けられてい
る。出口内径１１６内には、逆止弁１２１が配置され、
逆止弁は、装置の内部から出口嵌合１１９の方向にのみ
流体の流れを可能にするように方向付けられている。
第３図に示された装置の左手側には、右手側に示された
ものと、実質的に対称な、又は同一の構造が在る。電極
１２４が在る内側表面と、電極１２６が在る外側表面に
接して、イオン交換膜１２２が在る。接触器１２８は、
電極１２２とケーシング７０の間の電気的接触を設定し
、ベロー１３０が取付けられる中央開口を定めている。
密封プレート１３２は、隔室１３４を形成するように、
電極１２４から離れたベローの先端をおおっている。理
解されるように、密封プレート１３２は、密封プレート
１０８から平行に一定の間隔を保っている。ポンプ室１
３５が、密封プレート１０８と１３２の間に形成される
。
隔室１３６が、電極１２６とカップ形保持器１３８の間
に形成されている。保持器１３８は、絶縁体１４０によ
り支えられ、その外側、あるいは左手の先端は、プレー
ト７６の内側表面を圧している。保持器１３８は、保持
器１３４と実質的に同一であり、中央凹部１４２と、電
極１２８と電気的接触する外側周辺部１４４を有する。
膜９８パと１２２の周辺の周囲に適当な密封材、例えば
シリコンゴムのビード１４５が在る。ビードは、膜のふ
ちからの蒸発を防ぎ、装置の要素を適所に保持する役目
をしている。
端子１４６は、保持器１３８の中心に接続され、その端
子がケーシングと電気的接触することなくケーシングの
外部に延びるための絶縁ブツシュ１４８が在る。クーシ
ングア０に取付けられ、電気的に接続された端子１５０
が在る。電極１００と１２４は、ケーシングに接続され
ているので、端子５０への接続は、それらの電極への回
路を設定している。
導線１５２が、端子９０と１４６を第１図に関して前述
した制御装置４２と実質的に同一な制御装置１５４０１
つの端子に接続している。導線１５６は、端子１５０を
制御装置の他の端子に接続している。制御装置は、その
端子間に適当な電気信号を供給するように適用され、電
池１５８により電力供給されている。
第３図の実施例の動作を述べると、電極９４と１２６が
陽極として働き、電極１００と１２４が陰極として働く
ために、制御装置１５４によって導線１５２に、加えら
れる電位は、導線１５６に加えられる電位との関係で、
正であることが仮定されるであろう。従って、隔室９６
と１３６の中の水素分子は、各電極９４と１２６によっ
てイオンに変換される。膜９８と１２２を横切る電圧勾
配の影響下において、イオンは膜を通して移動し、各電
極１００と１２４によって分子に変換される。
この結果、隔室１１０と１３４内の圧力が増加する。後
者の室における圧力の増加は、ポンププレート１０８と
１３２を互いの方へ移動させ、ベロー１０６と１３０の
伸縮性が、その動きを可能にしている。プレー）１０８
と１３２の互いの方への移動は、ポンプ室１３５の体積
を減少させ、その中の流体を出口嵌合１１９を通して押
し出す。
入口嵌合１１８を通った流体の流れは、入口内径１１４
内の逆止弁１２０の存在により妨げられる。
適当な周期、例えば１秒後に、制御装置１５４は、電極
１００と１２４が陽極として働き、電極９４と１２６が
陰極として働くように１．詣に加えられる電圧信号の極
性を逆転する。これは、チャンバー１１０と１３４中の
水素分子の電極１００と１３０におけるイオン化と、膜
９８と１２４を通してのイオンの移動と、電極９４と１
２６におけるイオンの分子への再転化、そして、それに
よる隔室１１０と１３４内の圧力の減少を生じさせる。
隔室９６と１３６内の圧力は、対応して増加する。′隔
室１１０と１３４内の圧力の減少は、密封プレート１０
８と１３２をベロー１０６と１３０中の伸縮性に応じて
互いに離れさせる。これは、入口嵌合１１８からポンプ
室１３５の中への流体の移”動となる。出口嵌合１１９
からの流体の逆流は、出口嵌合１１６中の逆止弁１２１
の存在により防げら帆る。前述の極性の逆転は、入口嵌
合１１８から出口嵌合１１９への流体のポンプ作用を達
成させるために、第６図に示されるように続けられる。
ポンプ作用の割合は、制御装置１５４によって発生され
る電圧信号の繰返し率と波形によって制御することがで
きる。
第５図の実施例は、本発明を実施する複数の原動機は、
互いに連絡できることを明示している。
更に特別には、第５図の実施例において、原動機シま、
電気的に直列に接続され、機械的に並列に接続されてい
る。
第５図において１円筒形状を有する気密ケーシング１６
０が在る。ケーシング１６０の内部は、４個の隔室１６
２，１６４．１６６および１６８を限定している。隔室
１６２°は、一端を端板１７０と、他端を、電極１７２
、膜１７４および電極１７２から反対の膜１７４の面に
接した電極１７６から形成された電極−膜構造により境
界がつけられている。端板１７０は、フランジ継手１７
７手段によりケーシング１６０に取付けられている。
構成要素１７２−１７６により形成された膜−電極構造
は、隔室１６４の１つの境界を形成し、隔室の他の境界
は、電極１７８、膜１８０および電極１７８と反対の膜
の面上・に配置された電極１８２から成る膜−電極構造
により形成されている。構成要素１７８−１８２によっ
て形成された膜−電極構造は、隔室１６６の左手の境界
を構成し、右手の境界は、電極１８４、膜１８６および
電極１８４と反対の膜１８６の面上に配置された電極１
８８から成る膜−電極構造により形成されている。構成
要素１８４−１８８により形成された膜−電極構造は、
隔室１６８の一つの境界を形成し、端部壁１９０は他の
境界を形成している。端板１９０は、フランジ継手１９
１手段によりケーシング１６０に取付けられている。第
５図に示される４個の隔室と３個の膜−電極構造は、実
質的にどんな数の構成要素でも連結することができるの
で、単に典型的なものに過ぎない。
隔室１６４と１６８を連結して、主導管１９６と連絡す
る管技路１９２と１９４が在り、その末端は、ベロー構
造と継っている。ベロー構造は弾性の膨張ベロー側壁２
００を含み、その一端は、ベース２０２に固定され、他
端は、密封プレート２０４を支持しており、主導管１９
６内の圧力の増加および／あるいは減少は、ベロー構造
の膨張あるいは収縮、すなわち、プレート２０４・をベ
ース２０２から離れるか、又はその４方への移動を生じ
させるであろう。隔室１６２と１６６と連絡して、主導
管２１０と連絡する技導゛管２０６と２０８が在る。導
管２１０は、膨張ベロー側壁２１４、ベース２１６およ
び端部対２１８を含むベロー構造と連絡している。
端部プレート２１８に、ガジオ／２２０が固定され、端
部プレート２０４に固定された類似のガジオン２２２が
在る。揺動杆２２４は、その対向端においてガジオンに
ピボットビン留めされ、揺動杆の中点はブラケット２２
８によってピボット支持された軸２２６に留められてい
る。
電極１７２と、第１図に関して前述した制御装置４２と
同じ制御装置２３２の間に導線２３０が接続されている
。また、電極１８８と制御装置２３２間に接続された導
線２３４が在る。制御装置２３２は、適当な波形と繰返
し率、例えば第６図に示されるような電圧信号を導線２
３０と２３４に供給するように適用され、電池２３６に
よって電力供給される。最後に、電極１７４と１８２の
間に接続された導線２３８と、電極１７８と１８４の間
に接続された導線２４０が在り、それにより、すべての
３つの膜電極は直列に接続されて゛・る。
前述した実施例の場合と同様に、第５図の実施例は、活
性成分が本質的に水素である気体で満たされ、ケーシン
グ１６０内の膜−電極構造が制御装置２３２からエネル
ギー供給されると、水素は一方の電極においてイオン化
され、膜を通過し、池の電極において分子状水素に再変
換される。更に特別に、導線２３４上の電位を仮定する
と、水素は、チャンバー１６２と１６６からチャンバー
１６４へ、そしてチャンバー１６６からチャンバー１６
８へ移動する。これは、圧力増加を枝導管１９２と１９
４および主導管１９６を通してベロー構造１９８に加え
る。従って、ベローは膨張し、揺動杆２２４と軸２２６
は、第５図に示されるように時計回りに回転する。前記
のものと同時に、水素は、チャ／バー１６２と１６６か
ら減じられ、それにより枝導管２０６と２０８．主導管
２１０およびベロー構造２１２の中に相対的な低圧を作
り出す。これは、ベロ・−構造１９８によって供給され
るものに付加的な揺動杆２２４上の時計回りのモーメン
トを生じる後者のベロー構造の収縮を来たす。適当な周
期、例えば１秒の後、制御装置２３２は、導線２３４−
上の電位が、２３０上の電位より大きくなるように、導
線上の極性を反転する。後者に応答して、水素は、チャ
ンノ＜−１６４からチャンバー１６２と１６６へ、そし
て、チャンバー１６８からチャンバー１６６へ移動する
。
逆の動作、すなわち、ベロー構造２１２は膨張し、ベロ
ー構造１９８は収縮し、第５図に示されるように、揺動
杆２２４を反時計回りの動きにさせる。
動力は、軸２２６から直接取り出されるか、あるいは、
もし、一定゛方向の回転が必要なら、動力は。
ラチット歯止め機構あるいはオーツくランニングクラッ
チな介して取出されろ。従って、第５図に示された装置
は、本発明の個々の膜−電極構造が、縦続接続すること
ができ、原動機構造から離れて置かれた変換器に供給す
ることができることを表わしている。膜−電極間の直列
電気的接続は、十分な膜−電極構造が電池電圧な供給す
るために直列に接続することができるので、市販の利用
できる乾電池が使用できる。
ある適用において、実質的に純粋な水素によつて隔室が
満たすことが望ましい。隔室からの水素の減少が、満足
できない低圧を生ずるであろう他の場合に、水素は、膜
が、不透過性である不活性ガスと混合することができ、
窒素がその目的に適当な気体の一例である。このように
、水素−窒素混合物が使用されたシステムにおいては、
窒素は、それが置かれた隔室内に残り、それにより、す
べての水素が隔室から減ぜられた時でも、あらかじめ選
択された残余の圧力が供給される。
本発明の代表的例において、装置が組み立てられた後、
空気が排除され、不活性ガスとともにか、あるいは無し
に、水素ガス気圧の圧力で装置の隔室の中に導入される
。作動の一つの適当な方式は、膜−電極構造の一方の側
の圧力が約３気圧で、他方の側の圧力が約１気圧になる
まで、膜−電極構造を１方向に極性を与えることである
。その後、極性は１反対方向の水素の輸送を生ずるため
に反転される。
本発明に依る原動機は、約１ｃｒＩＬの断面積を有する
非常に小さな装置から、十分に大きな装置までの広い範
囲の寸法に製作することができろ。
本発明は、電池電源を利用する小型の装置に適用できる
ので、接近できない場所にそれを移植あるいはすえ付け
るのに役立つ。。
本発明のいくつかの実施例が示され記載されたが１本発
明の真の精神および範囲から逸脱することなく、池の適
応と変更が可能でｉることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、往復機械運動を供給する本発明に依る原動機
の断面の正面図であり、構成部分は、はっきりさせろた
めに縮尺からはずれて示されている。 第２図は、第１図の線２−２に沿った切断面図である。 第３図は、流体ポンプとして実施化した本発明に依る原
動機の断面の正面図であり、構成部分ははっきりさせる
ために縮尺からはずれて示されている。 第４図は、第３図の線４−４に沿った切断面図である。 第５図は、各ユニットの複数が、電気的に直列に、そし
て機械的には並列に接続された本発明の原動機を示す断
面の正面図であり、構成部分は、はっきりさせるために
縮尺からはずれて示されている。 第６図は、本発明に依る一つの適当な動作順序のための
時間対電圧のプロットである。 １２・・・気密チャンバー、 ２０．９８，１２２，１７４，１８０，１８６・・・電
解膜、２２．２４，９４．Ｚｏｏ、１２４，１２６，１
７２゜１７６．１７８，１８２，１８４，１８８・・・
電極、２６．２８，９６，１１０．１３′４，１３６，
１６２゜１６４．１６６．１６８・・・隔室、 ４８・・・ピストン、　　５６，１０６，１３０，２０
０゜２１４−（１：ｌ　−１５８，１０８，１３２，２
０，４゜２１８・・・密封プレート、 ４２．１５４，２３２・・・制御装置。 １１２・・・環状挿入材、　　１１４・・・入口内径、
１１６・・・出口内径％　　１２０，１２１・・・逆止
弁、１９２．１９４，２０６，２０８・・・枝導管、１
９６．２１０・・・主導管、 ２２４・・・揺動杆。 特許出願人　　ヘンリ・ジエー・アール・マーゲット（
外４る〕 ７コ凄−２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、気密チャンバーを画定する手段と、前記チャンバー
    内に配置された電解膜とを含み、そして前記膜は第１の
    表面と、それに実質的に平行な第２の表面を有し、前記
    第１の表面により一部分境界付けられた第１の隔室と、
    前記第２の表面により一部分境界付けられた第２の隔室
    を形成するように前記チャンバー内に固定されており、
    前記第１の膜表面に接して配置された第１の透過性の電
    極と前記第２の膜表面に接して配置された第２の透過性
    の電極を有しており、前記隔室は、前記電極において還
    元／酸化反応にはいり、前記膜を通して輸送されるイオ
    ンを生ずるよ’５に気相中に存在し、電気化学的に可逆
    活性な物質を含んでおり、ざらＫ、前記電極の一つにお
    いて前記電気化学的に活性な物質をイオン化し、前記膜
    を通し七前記第１の隔室がら第２の隔室へ、前記隔室の
    １つの中の圧力増加と、他の隔室中の圧力の縮少を来た
    すイオンを輸送するように前記膜を通して前記電極間に
    定方向電流を生じるために前記電極に接続された手段と
    、圧力変化を機械的運動に変換するため少なくとも前記
    隔室の１つに連結された手段と、前記膜を通したイオン
    輸送の方向を周期的に反転させる前記電流の極性を周期
    的に反転させるための手段とから成る原動機。 ２、前記チャンバー限定手段に固定され、前記第１の隔
    室と連絡した内側端と前記チェンバーの外部の外側端を
    有した中空の円筒状部材と、移動のために前記中空円筒
    部材内に配置されたピストンと、前記円筒部材が、前記
    第１の隔室中の圧力の縮少に応じて前記第１の端部の方
    へ移動し、前記第１の隔室中の圧力の増加に応じて前記
    第２の端部の方へ移動するように一前記ピストンと前記
    円筒部材の間にすべり気密シールを形成するための手段
    を含む特許請求の範囲第１項に記載された原動機。 ３、前記変換手段が、不透過性の柔軟な材料を形成する
    前記チャンバー限定手段を含み、前記柔軟材料は、前記
    第１の隔室中の圧力増加に応じて外側に膨張し、前記第
    １の隔室中の圧力減少に応じて内側に接触するものであ
    る特許請求の範囲第１項に記載された原動機。 ４、前記柔軟材料は、複数のひだと前記チャンバーから
    離れた開口と、前記開口と密閉関係に伸縮する不透過性
    の密封プレートを形成し、それによって前記密封プレー
    トは、その中の圧力増加と圧力減少に応じて、前記チャ
    ンバーの方へおよびチャンバーから離れて動くようにな
    っているベロー構造を限定している特許請求の範囲第３
    項記載の原動機。 ５、前記変換手段は、前記第１の隔室内に配置され、前
    記第１の隔室の中にポンプ室を限定する不透過性の変形
    壁と、前記ポンプ室への入口通路を形成する手段と、前
    記ポンプ室への出口通路を形成する手段を含み、それに
    より前記ポンプ室と前記通路内の流体が・、前記第１の
    隔室中の圧力変化に応じた圧力変化を受けるようになっ
    ている特許請求の範囲第１項記載の原動機。 ６、前記ポンプ室の対向する先端上に前記通路内に配置
    された入口および出口逆止弁を含み、前記逆上弁は、前
    記ポンプ室中の流体が、前記電流誘導手段の周期的な極
    性の反転に応じて前記人口通路から前記出口通路ヘボン
    プされるように前記入口通路から前記出口通路へのみの
    流体流れを供給するようになっている特許請求の範囲第
    ５項に記載された原動機。 ７、　前記電気化学的活物質が、水素と水素から構成さ
    れたレドックス対を含む特許請求の範囲第１項記載の原
    動機。 ８、前記電気化学的活物質が、酸素と水から構成された
    レドックス対を含む特許請求の範囲第１項記載の原動機
    。 ９、前記電気化学的活物質が、ハロゲンとハロゲン化水
    素酸から構成されたレドックス対を含む特許請求の範囲
    第１項記載の原動機。 １０、気密チャンバーを限定する手段と、前記膜の間に
    第１の隔室と、前記第１の隔室に対向する前記膜の一側
    面に接して第２の隔室と、前記第１の隔室に対向する前
    記膜の他側面に接して第３の隔室を形成するように間隔
    をあけて前記チャンバー内に配置され、その膜は、各前
    記隔室の境界に表面を有し、前記隔室が気相中に存在し
    、前記電極において還元／酸化反応には゛いり、前記膜
    を通して輸送できるイオンを生じるように電気化学的に
    可逆活性である電気化学的に活性な物質を含有している
    ような少なくとも２つの電解膜と、各前記表面上に配置
    された透過性の電極と、前記膜を横切って電圧勾配を設
    定し、その電圧勾配設定手段が、第１の極性において前
    記膜を通して前記第２．３の隔室から前記第１の隔室へ
    イオンを輸送し、第２の極性において前記膜を通して前
    記第１の隔室から前記第２．３の隔室へイオンを輸送す
    るような勾配を設定するために適合されているように前
    記電極に接続された手段と、前記第１の隔室と連絡して
    前記ケーシングに取付けられた第１０導管と、前記第２
    ，３の隔室の少なくとも１つと連絡して前記ケーシング
    に取付けられた第２の導管と、前記各導管に前記チェ／
    バーから離れて接続された第１と第２の気密の膨張性構
    造とを含み、そして、前記膨張性構造は、それらが連結
    された隔室内の圧力の増加に応じて膨張し、それらが連
    結された隔室内の圧力の減少に応じて収縮するようにな
    されており、さらに、前記膨張性チャンバーの少なくと
    も１つに、膨張および収縮を機械的運動に変換するため
    に接続された手段と、から成る原動機。 １１、　　前記電圧勾配設定手段は、電源と、前記電極
    に前記電源を接続するための手段と、前記電源の出力極
    性を周期的に反転するための手段を含む特許請求の範囲
    第１０項記載の原動機。 １２、前記膨張性構造は、複数のひだと、前記導管から
    離れた開口と、前記開口を密封関係に伸縮する不透過性
    の密閉板を含み、それにより密閉板が連結された隔室内
    の圧力減少および圧力増加に応じて前記導管の方へ、そ
    して導管から離れて動くようになっていう特許請求の範
    囲第ｉｏ項に記載された原動機。 １３、前記第２の隔室が、前記第１の隔室から離れた境
    界と、前記境界は、第３の電解膜により限定されており
    、および、前記第２の隔室から反対の前記第３の膜の面
    と接して第４の隔室を形成する手段と、前記第３の膜は
    前記電圧勾配設定手段における極性反転に応じて前記第
    １の隔室内の圧力変化に相応した前記第４の隔室内の圧
    力変化をもたらすように前記電力勾配設定手段に接続さ
    れる気体透過性電極を有しており、さらに、前記第４の
    隔室内の圧力変化が、前記第１の隔室内の圧力変化に付
    加するために前記第４の隔室と前記第１の導管を連絡す
    る枝導管とを有した特許請求の範囲第１０項記載の原動
    機。
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