JPH0251984B2 - - Google Patents

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JPH0251984B2
JPH0251984B2 JP61006145A JP614586A JPH0251984B2 JP H0251984 B2 JPH0251984 B2 JP H0251984B2 JP 61006145 A JP61006145 A JP 61006145A JP 614586 A JP614586 A JP 614586A JP H0251984 B2 JPH0251984 B2 JP H0251984B2
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chamber
frame
membrane
anode
cathode
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Morton Thiokol Inc
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Publication of JPH0251984B2 publication Critical patent/JPH0251984B2/ja
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1617—Purification and regeneration of coating baths
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作業中または作動中の無電解銅メツ
キ浴中の所望でない副生成物を除去しかつ消費さ
れたアルカリ金属水酸化物を再生するために電気
透析技術を利用する装置に於ける改良に関する。
〔従来の技術〕
無電解銅メツキ溶液は、通常硫酸銅の形の銅
と、ホルムアルデヒドのような環元剤と、キレー
ト剤と、アルカリ金属水酸化物とを本質的成分と
して含んでいる。
無電解銅メツキ浴の連続使用に於て、硫酸銅と
ホルムアルデヒドと水酸化ナトリウムとは消費さ
れる。これらの成分の消耗は、これら成分の補充
の必要を生ずる。加えて、浴を使用するにつれ
て、化学的メツキ作用に対して抑制作用を有する
副生成物成分がメツキ溶液中に生成し、蓄積す
る。最も顕著には、これら副生成物成分は硫酸ナ
トリウムと蟻酸ナトリウムである。かかる副生成
物の濃度が増加すると、無電解銅メツキ浴の性能
に有害な作用を与える。
先行技術に於ては、補充は、通常、少なくとも
２種の、ある場合には３種以上の液体濃縮物をメ
ツキ浴へ添加することによつて行われている。こ
の方法には、次のように幾つかの欠点がある。
１ 液体濃縮物の添加はメツキ浴溶液の望ましく
ない“容積増加”をもたらす。過剰の溶液は、
汲み出して、危険な廃棄物として処理し、処分
しなければならない。
２ 液体補充濃縮物は、浴の化学的バランスを維
持するため、多くの場合にある程度臨界的な、
一定の個別的な比率で添加されねばならない。
３ ユーザーは水酸化ナトリウム含量のような幾
つかの反応成分濃度を化学的に監視しかつ調節
しなければならない。
1981年９月15日付でデービツトW.グレンダ
（David W.Grenda）に交付された米国特許第
4289595号中には、上記の欠点を克服するために
電気透析の使用を含む方法が開示されている。該
方法は、無電解銅メツキ浴のための“人工腎臓”
にたとえられている。
電気透析は、電流を用いて半透膜を通してイオ
ンを移動させるための駆動電位を与えることによ
つて溶液中で電離する物質の分離を促進する透析
の１形式である。電気透析の適用により、副生成
物を新たに生成した水酸化物陰イオンで置換しな
がら、作動中の無電解銅メツキ浴から副生成物を
除去することができる。
無電解銅メツキ浴の通常の作動中、下記のよう
な化学反応が起こる。
(1) CuSO4＋4NaOH＋2HCHO―→ Cu0＋Na2SO4＋2NaOOCH＋H2＋2H2O ４モルの水酸化ナトリウム（NaOH）が消費
されるごとに、１モルの蟻酸ナトリウム
（NaOOCH）と１モルの硫酸ナトリウム
（Na2SO4）とが生成する。従つて、“サイクル”
と呼ばれるメツキ浴中の銅の全部の完全な置換ご
とに、一定量の硫酸塩と蟻酸塩とが浴中に生成さ
れる。
連続使用と補充とにより、硫酸塩と蟻酸塩の濃
度は次第に増加し、遂にその濃度が、容積増加処
分のための損失と生成速度とが釣合うレベルに達
する。これがいわゆる“定常状態”である。新し
い浴の調製とその定常状態との間の期間中に、浴
はその性能特性の徐々の変化を示す。かくして、
“１サイクルした”浴は、通常、新しい浴よりも
自動接触分解に対して常に低安定性である。これ
は主として硫酸塩および蟻酸塩の増加によるもの
である。
伝統的電気透析に於ては、荷電イオンを分離す
るだけであるので、極めて小さい電流を用いる。
本発明が関する電気透析の形式は、大電流が所要
なので著しく異なるものである。この電流のほと
んどは水酸化物イオンの生成に用いられ、ほんの
少量の電流だけが膜を通るこれらのイオンの輸送
に用いられる。
この形式の電気透析方法に於ては、電気透析セ
ルの陰極に於て水が電解されて水酸化物陰イオン
を生成する。これらの陰イオンは、次に陰イオン
透過性膜を通つて、２枚のかかる陰イオン透過性
膜間の室内に入つている無電解銅浴溶液中へ移動
する。硫酸塩陰イオンと蟻酸塩陰イオンとは、幾
らかの水酸化物と共に、第２膜を通つてセルの陽
極室中へ移動する。
この方法の結果として、下記のように３種の化
学論的交換が起こる。
１ 1SO4 =の代わりに2OH- ２ 2OOCH-の代わりに2CH- ３ 1OH-の代わりに1OH- 従つて全体的な正味の交換は、 1SO4 =＋2OOCH-の代わりに4OH-となる。か
くして、１モルの硫酸塩と２モルの蟻酸塩が除去
されるごとに、４モルの水酸化物が導入される。
これは、４モルの水酸化物が消費されて１モルの
硫酸塩と２モルの蟻酸塩とを生成する無電解銅メ
ツキ中に起こる反応の完全な逆転である。
除去されるべき硫酸塩または蟻酸塩が無いと
き、または無いならば、１個の水酸化物と１個の
水酸化物との単純な交換があるだけであり、すな
わち正味の変化は零である。結果として、浴は苛
性で過剰補充されることはあり得ない。
特許第4289597号に記載されている方法を実施
するための電気透析装置は、モートンチオコール
社（Morton Thiokol，Inc）の子会社で本発明
の譲受人であるダイナケムコーポレーシヨワ
（Dynachem Corporation）のアランA.ポスカン
ザー博士（Dr.Alan A.Poskanzer）、メルビンA.
リプソン博士（Melvin A.Lipson）、ステフアン
C.デービス氏（Mr.Stephen C.Davis）によつて
“ザユース オブ エレクトロダイアリシス フ
オーザ ケミカル メンテナンス オブ エレク
トロレス カツパー プレーテイング バスス
（THE USE OF ELECTRODIALYSIS FOR
THE CHEMICAL MAINTENANCEOF
ELECTROLESS COPPER PLATING
BATHS）”と題する技術論文中に記載されてい
る。該技術論文とは、ワシントンD.C.に於て1984
年５月22−25日に開かれたプリンテツド サーキ
ツト ワールド コンベンシヨン（PRINTED
CIRCUIT WORLD CONVENTION）で発表
されたものである。
上記技術論文中に記載されているように、無電
解銅メツキ浴の化学的保守のための電気透析の使
用は、電気透析以前の先行技術の固有の限界の多
くを除去することが示された。しかし、無電解銅
メツキ浴の化学的保守への電気透析技術の適用に
は多くの問題が残つている。これらの問題には下
に挙げるものが含まれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
１ 電気透析セルが過度の熱を発生する傾向があ
り、そのための無電解銅メツキ浴の温度が上が
つて調節できなくなりかつセルのメツキ浴再生
容量をも限定する。
２ 電気透析セル内に浴が停滞する“デツドスポ
ツト”がある。これらの領域では、溶液は安定
性を失い、セル内に析出する傾向がある。
３ 液体流がセル内の幾つかの室内で線状でな
く、陰極室および陽極室で極めて低く（陰極で
発生する水素および陽極で発生する酸素による
“気体浮上”原理による各場合の循環）かつ再
生室すなわち無電解銅溶液室中で極めて低い。
このため流体圧不均衡を生じ、陰イオン膜を伸
張しかつ膨張させかつそれによつて膜の破壊を
来たしかつ一方の室から他方の室へ溶液の漏洩
を起こし、最終的には電気透析法の中断を招
く。
４ セルの機構的構造のために、膜の取り替えが
過度に困難な仕事である。電極をセル内に取り
付ける方法が膜の押し下げや破壊をひき起こ
し、その後に溶液の漏洩をひき起こす。
５ 電気透析装置の苛性生成容量および一般的効
率が所望なものよりもずつと低い。
かくして、連続的基準で、作動中の無電解銅メ
ツキ浴中の所望でない副生成物を除去しかつ水酸
化ナトリウムを再生するために電気透析技術を利
用する改良装置に対する要望よび要求がある。
本発明の１つの目的は、無電解銅メツキ浴の化
学的保守に電気透析技術を適用するための先行技
術の装置に固有な上記の諸問題を除去することで
ある。
本発明のもう１つの目的は、室を隔離するため
に２枚の選択透過性膜を用いる改良された３室電
気透析セルであつて、各膜の表面を通り過ぎる溶
液流がその中に導入された渦、従つて擾乱を有す
る層流またはシート状流であり、かくしてより高
い陰イオン移動効率を与えかつ各室中に於てより
高い流速を与える改良された３室電気透析セルを
提供することである。
本発明のもう１つの目的は、より高い電流密度
を可能にしかつそれによつて与えられた透析セル
のより大きい再生容量を可能にする電気透析の構
造に於ける改良を提供することである。
本発明のさらにもう１つの目的は、多重セル電
気透析装置の構造中に於ける反復使用のための標
準構造成分として用いるのに適応している電気透
析セルのための改良構造を提供することである。
本発明のさらにもう１つの目的は、個々のセルを
直列または並列または直列−並列配列で作動させ
ることができるかかる電気透析セルのための改良
構造を提供することである。
本発明のさらにもう１つの目的は、水酸化ナト
リカウムを置換する必要をなくした無電解銅メツ
キ浴の化学的保守に用いられる電気透析セルのた
めの改良構造を提供することである。
本発明のこれらの目的および他の目的を達成す
ると、組立および解体が容易であり、かつセル膜
のおのおのの両側を通り過ぎる流体流が層状すな
わち薄いシート状でありしかも同時に擾乱であ
り、それによつて陰イオが膜を横切つた後膜から
出るや否や流体によつて運び去られるようになつ
ており、かつ膜の両側の流体圧力が膜を伸張また
は膨張しかつそれによつて膜を引裂きまたは破壊
する傾向のある差動圧力または差動力がないよう
に調節され、かつ膜がその両側で物理的に支持さ
れかつ保護されかつ膜が相互にかつ他のセル成分
に対して移動しないようにされている３室電気透
析セルのための機構的構造が提供される。本発明
の電気透析セル構造は、多重セル電気透析装置中
に於ける反復使用のための標準構造成分としての
使用の即応をさらに特徴とする。
本発明の電気透析セルは、陰イオン選択透過性
膜を通して所望でない陰イオンを除去することに
よつて作動中の無電解銅メツキ浴から陰イオン反
応生成物の少なくとも一部分を除去する。無電解
銅メツキ浴溶液は陰極室と陽極室との間に置かれ
た無電解浴再生室すなわち中央室中で再生され
る。即ち、無電解銅メツキ浴から再生室へ流入す
る、望ましくない副生成物を含む無電解銅メツキ
溶液は、再生室内で再生された後、再生室から流
出し、無電解銅メツキ浴へ戻る。再生とは、アル
カリ金属硫酸塩のような望ましくない副生成物を
除去し、これをアルカリ金属水酸化物に換えるこ
とをいう。
従つて、無電解銅メツキ浴から再生室へ流入す
る無電解銅メツキ溶液は、銅塩、アルカリ金属水
酸化物、環元剤及び望ましくない副生成物、例え
ばアルカリ金属硫酸塩を含み、再生室から流出す
る無電解銅メツキ溶液は、銅塩、アルカリ金属水
酸化物、環元剤を含み、アルカリ金属水酸化物量
が回復している。別個の陰イオン選択透過性膜が
再生室を陰極室および陽極室から隔離する。選択
透過性膜は、膜を通して陰イオンの選択的移動を
可能にし、陽イオンを実質的に排除する。
陰極室は、水溶液中の水酸イオン源、一般に水
酸化ナトリウムのようなアルカリ金属水酸化物を
含む。陽極室は硫酸のような酸水溶液を含む。無
電解銅溶液室内の溶液は、無電解メツキ中に起こ
る環元反応の陰イオン反応生成物を受け取るよう
に選ばれる。陰イオン反応生成物には、例えば硫
酸ナトリウム及びギ酸ナトリウムが含まれる。
作動時、電気透析セルは、陰極室から関連する
陰イオン膜を通して再生室へ水酸イオンの移動を
生じさせ、かつ同時に、陽極室と関連する陰イオ
ン膜を通して再生室から陽極室への反応生成物塩
の陰イオンの移動を起こさせる。この結果、アル
カリ金属塩の陰イオンの水酸イオンによる置換が
起こり、かつ再生室内溶液のPHの上昇起こる。
本発明によれば、有孔スペーサーが選択透過性
膜を適所に保持する。これらのスペーサーは、ま
た、膜の各面の表面上で溶液流を層状にさせると
同時に流中で混乱または擾乱を導入する。この擾
乱および層流は、電気透析槽の陰極室からの水酸
イオンの運び去りおよび無電解銅室すなわち再生
室からの陰イオンの運び去りに於て高い効率を与
える。
選択透過性膜の各面に付随して設けられるオー
バーラツピングガスケツトは、膜が有孔スペーサ
ーおよび他の隣接する槽の構造成分によつて損傷
される可能性が無いように保護する。
先行技術の電気透析セルの説明 第１図には、本発明の電気透析セルがその改良
である先行技術の電気透析セル１０が略示されて
おり、先行技術セル１０は、選択透過性膜１８お
よび２０で互いに他から隔離されている３室１
２，１４，１６は分けられている。膜１８，２０
は陰イオンに対してのみ透過性である。
槽１０の一方の側に鋼製陰極２２がある。陰極
室１２内には水酸化ナトリウムの穏やかな溶液が
入つていて陰極液を形成している。陰極２２で起
こる電気化学的半反応は下記の通りである。
(2) 2H2O＋2e-→2OH-＋H2↑ 水酸化ナトリウムは、陰極液のアルカリ度を保
つためおよび関連する膜の両側の濃度勾配をつく
つて移動効率を改良するためだけに用いられる。
水素ガスは陰極室から排気される。一定レベルに
保つため要求に基づいて水が注入される。
セルの他方の側の室１６内に、白金メツキされ
たチタン製陽極２４が穏やかな硫酸溶液からなる
陽極液中に浸漬されている。陽極で起こる電気化
学的半反応は下記の通りである。
(3) 2H2O→4H+＋O2↑＋4e- 発生した酸素は陽極室から排気される。
陽極２４では２次反応も起こる。この反応は、
陽極室１６中へ蟻酸塩が入るために起こる反応 (4) OOCH-→CO2↑＋H+2e- である。陰極反応と陽極反応とを組み合わせ、方
程式(2)の反応を２倍し、これに方程式(3)の反応を
加えると下記の電気化学的反応が導かれる。
(5) 6H2O→4OH-＋4H-＋2H2＋O2 水酸化物イオンは陰極２２で生成されるが、ヒド
ロニウムイオンは陽極２４で生成される。陰極２
２を陽極２４から隔離している中央室１４中には
無電解銅浴が入つている。電流を印加すると、陰
極２２で生成した水酸化物イオンは陰極膜１８を
通つて無電解銅浴中に入る。次に、硫酸塩陰イオ
ン、蟻酸塩陰イオン、水酸化物陰イオンは陽極膜
２０を通つて陽極室１６中へ移動する。陽極室で
はヒドロニウムイオンが生成され、蓄積しつつあ
る硫酸塩陰イオンから硫酸を生成する。蟻酸塩陰
イオンは、酸化されてガス状副生成物となる。
この工程の結果として、無電解メツキ浴中で増
加する傾向がある硫酸塩副生成物および蟻酸塩副
生成物が除去され、新しい水酸化物で置換され
る。浴中にナトリウムのような陽イオンの増加は
ない。
好ましい実施態様の詳細な説明 第２図は、無電解銅メツキ浴の化学的保守のた
めの本発明による３室電気透析セル２６を用いる
装置および方法の概略図である。電気透析セル２
６には、陰極３０を含む第１室、陰極室２８およ
び陽極３４を含む第２室、陽極室３２に加えて、
第３室、中間無電解銅室すなわち再生室３６が含
まれる。再生室３６は、無電解銅室３６をそれぞ
れ陰極室２８および陽極室３２から分離する陰イ
オン選択透過性膜３８及び４０によつて構成され
る。膜３８および４０を互いに他からおよび電極
３０および３４から隔離するために３個の同じ有
孔スペーサーが設けられている。詳細には、スペ
ーサー４２は膜３８と膜４０との間に置かれ、ス
ペーサー４４は膜３８と陰極３０との間に置か
れ、スペーサー４６は膜４０と陽極３４との間に
置かれている。
説明の便宜上、電気透析セル２６の幾つかの成
分は、第２図中には隔置関係で示してあるが、本
発明の実際の実施態様に於ては、これらの成分は
第１１図、第１２図、第１３図に示すように密接
して配置されることがわかるであろう。
有孔スペーサー４２，４４，４６の１つの好ま
しい配置は第３図に示す交差配置である。第３図
に示すように、これらのスペーサーは、おのおの
が第２平面内で、隔置平行関係で第２方向に置か
れた複数のほぼ同じ細いプラスチツクワイヤーま
たはロツド５０の第２層に接触しかつ接合された
第１平面内で隔置平行関係で第１方向に置かれた
複数の細いプラスチツクワイヤーまたはロツド４
８の層からなる。互いに直角関係から離れかつ関
連する電気透析セル室に流体流が入るとき流体流
から離れたロツド５０の層の配向は有利な流パタ
ーンを促進する。
スペーサー４２，４４，４６のおのおのに対し
てこの配置をとると、そうでなければ関連する膜
表面を通り過ぎる流体の層流中に、混乱すなわち
渦または擾乱が導入され、それによつて陰イオン
は膜を反対側から横切つた後膜から出るや否や流
体によつて運び去られる。かかる流体流中の擾乱
は電気透析槽が過度に加熱される傾向をも減少す
る。
膜３８，４０のおのおののための１つ好ましい
組成は1968年６月11日付でフランシスデコロシー
（Francis de Korosy）らに交付された米国特許
第3388080号に記載されかつ特許請求されており、
この特許は参照文として本明細書に含まれるもの
とする。
陰極液および特に水酸化ナトリウム水溶液は、
ポンプ５４で陰極室へおよび回路５２じゆうへ供
給される。硫酸の水溶液からなる陽極液は、ポン
プ５８によつて陽極室へおよび回路５６じゆうへ
供給される。図に示すように、陽極液の酸性度を
適当なレベルに保つため、希硫酸源６０が回路５
６内にある。水酸化ナトリウム源６２は回路５２
内に含まれるとして示してあるが、電気透析セル
２６がそれ自体で水酸化ナトリウムを製造するの
で、かかる源６２はある用途では省くことができ
る。かかる用途では、最初に室２８と回路５２と
に水酸化ナトリウム水溶液を装填すれば十分であ
り得る。
無電解銅の溶液は、無電解銅メツキ浴から、ポ
ンプ６８で回路６４を通つて中間室３６へ供給さ
れる。流路６４を通つて、再生室３６へ流入する
溶液は、硫酸銅、水酸化ナトリウム及び環元剤と
してのホルムアルデヒドを含む無電解銅メツキ浴
を構成する上記成分を含み、さらに、無電解銅メ
ツキの間に生じる、硫酸ナトリウム及びギ酸ナト
リウムを含む環元による陰イオン反応副生成物を
含む。再生室３６から流路６４を通つて流出する
溶液は、陰イオン反応副生成物が除去された又は
少なくとも減少された無電解銅メツキ浴を構成す
る成分を含む。
本発明によれば、ポンプ５４，５８，６８は、
好ましくは同じ低圧ポンプである。本発明の１つ
の有効な実施態様に於て、適当であることがわか
つたポンプは米国60648、イリノイス州シカゴ市、
ノースオークパークアベニユー7425、コール・パ
ーマー インストルメントカンパニー（Cole−
Parmer Instrument Company）から発売されて
いる、37.85／分（10ガロン／分）の容量を有
するモデルNo.7022−20である。このポンプの特徴
は、ポンプ輸送される溶液と接触する金属部分を
含まないことである。このことは、そうでなけれ
ば迷走電流のために起こり得る所望でない銅の析
出を防ぐ。
それぞれの室２８，３２，３６中の陰極液、陽
極液、無電解銅を循環させるために同じポンプ５
４，５８，６８を用いることにより、当業者には
明らかなように、選択透過性膜３８，４０の両側
の流体圧が調節される。すなわち、膜の両側の圧
力は同じでありかつ常にはほぼ同じに保たれ、そ
の結果、膜を伸張および膨張させかつそれによつ
て膜を引裂きまたは破壊する傾向があり得る差動
圧力または差動力が生じない。
さらに、電気透析セル２６の幾つかの成分が密
充填関係であるので、有孔スペーサー４２，４４
は膜３８の物理的支持を与えかつ有孔スペーサー
４４，４６は膜４０の物理的支持を与える。
第４図は、第２図の装置および方法に用いるた
めの、本発明による単一電気透析セルユニツト７
０の好ましい実施態様の分解または膨張図を示
す。図に示すように、電気透析セル７０は第１
室、陰極室７２と第２室、特に無電解銅または再
生室７４と第３室、陽極室７６とをその順序で含
む。セルユニツト７０は、ステンレス鋼製である
ことができるバツクアツププレート７８および一
方の端に於けるプラスチツクプレスブロツク８０
をも陰極室に隣接して含む。同様な鋼製バツクア
ツププレート１１８とプラスチツクプレスブロツ
ク１１６とがセルユニツト７０の他端に設けられ
ている。
セルユニツト７０の陰極室７２は、順次に、ブ
ロツク８０の内面に対して置かれている陽極８２
と、プラスチツク陰極室カバーフレーム８４と、
陰極室フレーム８６と、プラスチツク有孔スペー
サー８８と、オーバーラツピングプラスチツクガ
スケツトフレーム９０と、陰イオン交換選択透過
性膜９２とを含む。有孔スペーサー８８は陰極室
フレーム８６内のカツトアウトまたは開口内に嵌
合しかつ開口を実質的に満たし、スペーサー８８
とフレーム８６の厚さはほぼ同じである。陽極室
フレーム８６中の開口の粗い縁部または有孔スペ
ーサー８８の粗い縁部と接触する結果としての損
傷の可能性に対して選択透過性膜９２を守るため
に、ガスケツトフレーム９０中の開口が有孔スペ
ーサー８８より僅かに小さく、かくしてスペーサ
ーと重なりかつフレーム８６中の開口とも全面で
重なるようになつている。
無電解銅室すなわち再生室７４は、順次に、陰
イオン膜９２と、オーバーラツピングプラスチツ
クガスケツトフレーム９０と同じであることがで
きるオーバーラツピングプラスチツクガスケツト
フレーム９４と、カバーフレーム８４と同じであ
ることができるプラスチツク無電解銅室カバーフ
レーム９６と、プラスチツク無電解銅室フレーム
９８と、スペーサー８８と同じであることができ
るプラスチツク有孔スペーサー１００と、ガスケ
ツトフレーム９０および９４と同じであることが
できるオーバーラツピングガスケツトフレーム１
０２と、陰イオン選択透過性膜１０４とを含む。
スペーサー１００は無電解銅室フレーム９８中の
開口内に嵌合しかつ開口を実質的に満たす。
陽極室７６は、順次に、陰イオン選択透過性膜
１０４と、ガスケツトフレーム９０，９４と同じ
であることができるオーバーラツピングプラスチ
ツクガスケツトフレーム１０６と、プラスチツク
陽極室フレーム１０８と、スペーサー８８，１０
０と同じであることができる有孔プラスチツクス
ペーサー１１０と、プラスチツク陽極室カバーフ
レーム１１２と、陽極１１４とを含む。スペーサ
ー１１０は陽極室フレーム１０８中の開口を実質
的に満たす。
図に示すように、幾つかのフレーム中の開口ま
たはカツトアウトはすべて中央に位置しかつ同じ
大きさであるが、但しガスケツトフレーム９０，
９４，１０２，１０４では他の開口よりも僅かに
小さくなつている。
単一電気透析セルユニツト７０はプラスチツク
プレスブロツク１１６とバツクアツププレート１
１８で完成され、プレスブロツク１１６の内面は
陽極１１４と接触している。全組立体は、第１３
図に示すように相対する鋼製バツクアツプ末端プ
レート７８と１１８との間にわたる適当なステン
レス鋼ロツドによつて流体密関係で一緒に押しつ
けられている。
電気透析セル７０中に含まれる幾つかのプラス
チツク成分には任意の適当なプラスチツク材料を
用いることができるが、テトラフルオロエチレン
が好ましい材料である。かかる材料は、米国デラ
ウエア州ウイルミントン市のE.I.デユポンデネム
ール社（E.I.Du Pont de Nemour ＆ Co.）の
商標テフロンという名称で市販されている。有孔
スペーサー８８，１００，１１０のロツド４８，
５０は、好ましくはポリエチレン製である。
陰極８２と陽極１１４の平面図は第７図に示し
てある。陰極８２はステンレス鋼製であるが、陽
極は、望ましくはチタン製で、一方の側だけに寸
法安定性コーテイング、例えば厚さ2μmの白金コ
ーテイングを有する。第４図に見られるように、
陽極の白金側は陽極セル室の内方に面し、陽極液
に暴露される。
陰極室フレーム８６、無電解室フレーム９８、
陽極室フレーム１０８の平面図は、それぞれ第８
図、第９図、第１０図に示してある。陽極室フレ
ーム１０８と無電解銅室フレームとは同じでよ
い。しかし、無電解銅室フレームとして用いられ
るときには、フレームは溝１６４を陰極室７２の
方に向けて置かれる。陽極室フレームとして用い
られるときには、溝１６４を陰極室フレーム８６
から遠くへ向ける。
追加の電気透析セルは、追加の上述した成分の
組を上述した順序で供給することによつて、相対
するプラスチツク末端ブロツク８０と１１６との
間に加えることができる。例えば、第４図に示す
ような組立体に第２の電気透析セルを加えるに
は、カバープレートフレーム８４から始まる組立
体の幾つかの成分を、同じ順序で、陽極１１４の
後に反復させる。このように配列すると、２個の
セルが直列に連結され、電極１１４は第１セルで
陽極として働き、第２セルでは陰極として働く。
かかる電極を、当業界では“双極”電極を呼ぶ。
双極電極の必要条件は、その両面に寸法安定性コ
ーテイングを有することである。
直列の２個のセルへ駆動電位を与えるために
は、適当な直流電源の負の端子を陰極８２に接続
し、電源に正端子電極１１４に相当する陽極の第
２面に接続する。
また、当業界には明らかなように、所望なら
ば、かかる直列操作では再び上記のプロセスを反
復することにより、３個の、あるいは４個以上の
電気透析セルを組立てることができる。このよう
に直列接続することが実際的であるセルの数は、
各セルの有効作動のための所要電圧、組立体の内
部抵抗、および他の電気的考慮事項によつて決定
される。双極電極を用いる３セル直列配列を第１
４図に示してある。
並列で多重セル組立体の各電気透析セルを作動
させたい場合には、第１５図に示すように、電気
透析セル７０の各室７２，７４，７６を逆順に反
復することによつてこれが達成され得ることがわ
かる。すなわち、第４図に示すように、第１セル
７０の後に、組立体の幾つかの成分を、プラスチ
ツクカバーフレーム１１２から始めて、逆順で、
陽極１１４の後に追加することによつて第２セル
７０′を形成させる。第３セル７０″を追加するに
は、カバープレートフレーム８２から始まる組立
体の幾つかの成分を第４図に示す順序で第２セル
の陰極の後に追加する。
第１５図に示しかつ上述したような並列作動用
に接続した電気透析セルでは、多重セルのおのお
のに同じ電圧（９ボルト以下）が印加されるが、
各セルを通る電流量（アンペア）は高くなること
がわかる。
第１６図は、直列−並列配列で接続した複数の
電気透析セルの概略図を示す。
第４図〜第１２図に示すように、電気透析セル
７０内の陰極液、陽極液、無電解銅の内部流は、
プラスチツクブロツク８０および１１６中、なら
びにフレーム、膜、電極成分中に、各成分の３つ
の縁部付近に設けられた複数の長方形口または円
形口によつて調節されかつ調整される。かくし
て、長方形口１２０，１２２がブロツク８０およ
び１１６のおのおのに、およびセルユニツトフレ
ームおよび膜成分中に設けられ、口１２０および
１２２はブロツク８０および１１６の内面のみに
あり、内部通路によつて、それぞれ外部入口およ
び出口陰極液コネクター１２４および１２６に連
結される。電気透析セルを組立てるとき、長方形
口１２０の全部を一直線にし、長方形口１２２の
全部も一直線にする。
口１２０および１２２は、外部コネクター１２
４および１２６から陰極室７２への連通を与え
る。この連通は、第４図に示すように、スロツト
または溝１２８および１３０によつて陽極室フレ
ーム８６中のカバー８４に面する側に形成され、
それぞれフレーム８６中の長方形口１２０および
１２２からその中央開口へ伸びている。詳しく
は、ブロツク８０上の入口コネクター１２４と長
方形口１２０とフレーム８６上の溝１２８とが陰
極室７２へ流れる陰極液の入口通路を与える。室
７２からの陰極液流の出口通路は、フレーム８６
上の溝１３０とブロツク１１６上の外部出口コネ
クター１２６への長方形口１２２とによつて与え
られる。
同様に、陽極室７３への陽極液の内部流と被再
生無電解銅溶液の無電解銅室７４への内部流とを
与えるため、第４図−第１０図に見られるよう
に、ブロツク８０および１１６ならびにフレー
ム、膜、電極成分の相対する短縁部のおのおのの
付近に円形口が設けられている。
かくして、４個の隔置円形口１３２，１３４，
１３６，１３８がフレーム、膜、電極成分のおの
おのの側縁部の１つの付近に設けられ、かつ４個
の同様な隔置円形口１４０，１４２，１４４，１
４６がこれらの成分のおのおのの他の側縁部付近
に設けられる。しかし、ブロツク８０および１１
６の短縁部のおのおのの付近には２個の隔置円形
口だけが設けられる。かくして、第５図で最も良
く見られるように、ブロツク８０の一方の側には
円形口１３２と１３６だけが設けられ、ブロツク
８０の他方の側には口１４２と１４６だけが設け
られている。同様に、第６図で最も良く見られる
ように、ブロツク１１６の一方の側には口１３４
と１３８だけが設けられ、他方の側には口１４０
と１４４だけが設けられている。電気透析セル７
０を組立てたとき、ブロツク８０および１１６な
らびにフレーム、膜、電極成分の対応する番号の
口のすべてが一直線になる。
第５図に示すようにブロツク８０に設けられか
つ内部でブロツク８０の口１３２および１３６に
連結している外部陽極液入口コネクター１４８は
陽極室７６への入口連通通路を与える。陽極室７
６へのこの入口通路は、フレーム１０８中の口１
３２および１３６と中央開口との間に設けられた
溝１５２と共に陽極室フレーム１０８中の円形口
１３２および１３６を含む。陽極室７６からブロ
ツク８０上の外部陽極液出口コネクター１５４へ
連通する通路はフレーム１０８中の溝またはスロ
ツト１５６および円形口１４２および１４６を通
る。
同様に、第６図で最も良く見られかつブロツク
１１６中で円形口１３４および１３８に内部的に
連結している外部無電解銅入口コネクター１５８
は無電解銅室７４への入口連通通路を与える。こ
の入口通路は、ブロツク１１６上の入口コネクタ
ー１５８と無電解銅室フレーム９８中の円形口１
３４および１３８とを、フレーム９８中に設けら
れた口１３４および１３８と中央開口との間に設
けられる溝１６０と共に含む。無電解銅室７４か
らブロツク１１６上の外部無電解銅出口コネクタ
ー１６２へ連通する通路はフレーム９８中の溝１
６４と円形口１４０および１４４とを通る。
再生電気透析を受けつゝある無電解銅メツキ浴
溶液および陰極液および陽極液は、かくして、電
気透析セル７０の関連する室を通つて流れ、具体
例中で各室を通る流は、前述したように層流であ
るか擾乱を有し、各流体流を起こさせるために同
じポンプを用いるので膜９２および１０４の両側
の圧力が実質的に同じで、典型的には２−３cm／
秒の線速度で各室内を流れる。
適当な直流電源（図には示してない）に接続す
るため、陰極端子１６６および陽極端子１６８が
セル７０の外部へ貫通している。かくして、セル
７０内で無電解銅溶液が受ける化学変化は、陰極
８２および陽極１１４の電気状態と、陰イオン選
択透過性膜９２および１１４の識別能力とによつ
て影響される。
例として、限定的ではなく、第３図−第１２図
に示す電気透析単一セルユニツトの具体例に於て
は、選択透過性膜９２と１０４との間の間隔は約
２mmであり、陰極８２と陽極１１４とを含み、但
しブロツク８０および１１６と鋼プレート７８お
よび１１８を含まない単一セルユニツト７０の厚
さは約８mmである。幾つかの成分に用いられる材
料およびその寸法は下記の通りである。
バツクアツプ 鋼 プレート 78 および 108−316ステンレス鋼。寸法：長さ312mm；幅
178mm、厚さ15mm プラスチツク プレス ブロツク 80 および 116−テフロン、E.I.デユポンデネムール社の
商標。
寸法：長さ266mm、幅144mm、厚さ40mm 陰極 82−ステンレス鋼 陽極 114−一方の側だけ厚さ2μmの白金で被覆
されたチタン 寸法：長さ264mm、幅130mm、厚さ２mm カバー プレート フレーム 84、96、112−テ
フロン 寸法：長さ266mm、幅131mm、厚さ0.8mm、中央
に位置する長さ220mm、幅90mmのフレーム開口
がある 陽極室 フレーム 86−テフロン 寸法：長さ264mm、幅131mm、厚さ1.6mm、長さ
220mm、幅90mmの中央に位置するフレー
ム開口がある 有孔 スペーサー 88 および 100−直径１mm
の細いポリエチレンロツド 寸法：長さ220mm、幅90mm ガスケツト フレーム 90、94、102、106−テフ
ロン 寸法：長さ266mm、幅131mm、長さ0.1mm、長さ
216mm、幅86mmの中央に位置する窓があ
る 無電解 銅 溶液 および 陽極 室 フレーム
98 および 108−テフロン 寸法：長さ264mm、幅131mm、厚さ1.6mm、長さ
220mm、幅90mmの中央に位置する開口が
ある 陰イオン 交換 膜− 寸法：長さ270mm、幅130mm、両側に198cm2の活
性表面積を有する−膜の間隔は２mmであ
る この装置では、電気透析セル７０の各室７２，
７４，７６内の流体の容積と各選択透過性膜の一
方の側の活性表面積との比は極めて小さく１：５
であることがわかる。すなわち、選択透過性膜９
２と１０４との間の間隔が２mm、活性表面積が約
198cm2（22cm×９cm）であるので、無電解銅溶液
室の容積は39.6cm2であり、液体容積対各膜の活性
面積の比は39.6：198すなわち正確に１：５とな
る。この比は陰極室７２でも陽極室７６でも同じ
すなわち１：５である。前掲の先行技術の装置で
は、この比はずつと高く、１：１の程度である。
流体容積と各膜表面の活性面積との比は１：５
の低い比に限定されるものではなく、１：10のよ
うに低くてもよく、またより高くてもよいが、好
ましくは１：１より低い。１：10の非常に低い比
では、流体流の抵抗が高くなりすぎ、膜の分離効
率が低下することが認められる。すなわち水酸化
物のフラツシングアウト速度または混合速度が望
ましくないほど低くなつてしまう。
電気透析セルユニツト７０を構成する幾つかの
成分の組立は、バツクアツプ鋼プレート７８を底
にして、ブロツク８０、カバープレート８４、陰
極室フレーム８６などを次々に、１つの上に１つ
と成分を垂直に積み上げることによつて容易にす
ることができることが認められる。同じ方法で、
所望の追加セル成分を追加した後、最後に末端ブ
ロツク１１６と末端バツクアツププレート１１８
を追加して多重セル電気透析セルユニツトを組立
てることができる。セルユニツト成分のかかる積
み重ねを容易にするため、バツクアツププレート
７８によつて適所に保つことができかつセルのフ
レームおよびブロツク成分の相対する縁付近に設
けられた整合孔（図には示してない）を通つて伸
びる鉛直案内ロツド（図には示してない）を設け
ることができる。
第１３図には、末端バツクアツププレート７
８′および１１８′とブロツク８０′および１１
６′との間に支持されかつ６本の鋼ロツド１７０
と付随するナツト（図には示してない）とによつ
て流体密関係で一緒に押しつけられた６個の電気
透析セルユニツト７０′の列を絵画的に示してあ
る。６個のセルユニツト７０′のおのおのは、指
示してあるように、陰極室７２′、無電解銅溶液
室７４′、陽極室７６′を含む。第１３図中には、
陽極液の入口コネクターおよび出口コネクターを
それぞれ１４８′と１５４′で示してある。無電解
銅溶液の入口コネクターは参考番号１５８′で示
し、出口コネクターは番号１６２′で示してある。
単一電気透析セルユニツト７０で行つた試験に
於て、陰極８２と陽極１１４との間に９ボルトを
印加すると、150mA／cm2のような高い電流密度
に長期間にわたつて耐えることができ、セルユニ
ツト７０または被化学的再生無電解銅メツキ浴溶
液の感知可能な加熱がなくかつ膜９２および１０
４への悪影響は無かつた。この電流密度は、先行
技術の電気透析装置で許容され得る電流密度より
数倍高い密度である。
かくして、本発明によつて、従来より高い電流
密度を可能にし、かつその結果として、先行技術
の装置で達成できた再生容量よりも大きい無電解
銅メツキ浴溶液の再生容量を可能にする電気透析
セルの改良された構造組立体が提供された。
本発明の電気透析セルユニツトは、さらに、多
重セル電気透析装置の構成に於て反復使用するた
めの標準構造成分として使用するのに適応してい
ることを特徴とする。本発明の電気透析セルユニ
ツトは、さらに、幾つかの成分からのまたは幾つ
かの成分間の流体の漏洩の傾向が無いことを特徴
とする。本発明の装置の試験後、選択透過性膜９
２および１６４を検査したところ、膜の損傷はな
く、また膜が悪影響を受けたという証拠もなかつ
た。
【図面の簡単な説明】
第１図は、先行技術の電気透析方法の概略図で
あり、第２図は、本発明の３室電気透析セルを用
いる装置および方法の概略図であり、第３図は、
第２図および第４図の電気透析セルに用いられる
１つの好ましい有孔スペーサー形状の平面図であ
り、第４図は、第２図の装置および方法に用いる
ための、本発明の単一電気透析セルユニツトの１
つの好ましい実施態様を示す分解図であり、第５
図は、第４図の単一セルユニツトの左端に設けら
れるプレスブロツクの内面の平面図であり、第６
図は、第４図の単一セルユニツトの右端に設けら
れるプレスブロツクの内面の平面図であり、第７
図は、第４図の単一セルユニツト中に用いられる
陰極および陽極の平面図であり、第８図、第９
図、第１０図は、それぞれ、第４図の単一セルユ
ニツトの陰極室フレーム、無電解銅室フレーム、
陽極室フレームの平面図であり、第１０Ａ図は、
陰極室、陽極室、無電解銅溶液室のカバーフレー
ムの平面図であり、第１１図および第１２図は、
それぞれ、第４図の組立てられた単一セルユニツ
トの左側および右側の図であり、第１３図は、単
一ユニツトでパッケージされた６個の電気透析セ
ルの列からなる多重室装置の絵画的図である。第
１４図は、直列の電気的付勢用に接続されかつ双
極電極を用いる本発明の複数の電気透析セルの概
略図であり、第１５図は、並列配列での電気的付
勢のために接続された、本発明の複数の電気透析
セルの概略図であり、第１６図は、直列−並列配
列での電気的付勢のために接続された、本発明の
複数の電気透析セルの概略図である。 図面番号の説明、２６……電気透析セル、２８
……陰極室、３０……陰極、３２……陽極室、３
４……陽極、３６……中間無電解銅室（再生室）、
３８……陰イオン選択透過性膜、４０……陰イオ
ン選択透過性膜、４２……有孔スペーサー、４４
……有孔スペーサー、４６……有孔スペーサー、
４８……第１の複数のプラスチツクワイヤーまた
はロツド、５０……第２の複数のプラスチツクワ
イヤーまたはロツド、５４，５８，６８……ポン
プ、６０……希硫酸源、６２……水酸化ナトリウ
ム源、６６……無電解銅メツキ浴、７０……単一
電気透析セル、７２……第１室（陰極室）、７４
……第２室（無電解銅室）、７６……第３室（陽
極室）、７８，１１８……バツクアツププレート、
８０，１１６……プラスチツクプレスブロツク、
８２……陰極、８４……陰極室カバーフレーム、
８６……陰極室フレーム、８８，１００，１１０
……有孔スペーサー、９０，９４，１０２，１０
６……オーバーラツピングプラスチツクガスケツ
トフレーム、９２……陰イオン交換選択透過性
膜、９６……無電解銅室カバーフレーム、９８…
…無電解銅室フレーム、１０４……陰イオン選択
透過性膜、１０８……陽極室フレーム、１１２…
…陽極室カバーフレーム、１１４……陽極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 銅塩、還元剤及びアルカリ金属水酸化物を含
    む無電解銅メツキ溶液を含む無電解銅メツキ浴の
    再生用装置であつて、 陰極室と陽極室と無電解銅溶液室とを有しかつ
    該無電解銅溶液室が第１陰イオン選択透過性膜で
    該陰極室から隔離されかつ第２陰イオン選択透過
    性膜で該陽極室から隔離されている電気透析セル
    と、 アルカリ金属水酸化物水溶液源からのアルカリ
    金属水酸化物水溶液の該陰極室への流入、流出を
    起こさせる手段と、 酸水溶液源からの酸水溶液の該陽極室への流
    入、流出を起こさせる手段と、 被再生無電解銅メツキ浴からの無電解銅メツキ
    溶液の該無電解銅溶液室への流入、流出を起こさ
    せる手段と、 からなり、かつ 該陰極室、陽極室、無電解銅溶液室のおのおの
    の中へ流入する流体の流速が実質的に同じであつ
    て、かかる流体の該各室への流入、流出の結果と
    して該第１および第２選択透過性膜が受ける物理
    的応力を最小にするようになつている装置。 ２ 陰極室、陽極室、無電解銅溶液室への流入、
    流出を起こす手段のおのおのがポンプを含む特許
    請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 該ポンプが同じポンプである特許請求の範囲
    第２項記載の装置。 ４ 該ポンプのおのおのがポンプ輸送される溶液
    と接触する金属部分を含まないことを特徴とする
    特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５ 該電気透析セルのおのおのにおいて、膜のお
    のおのの側の表面への流量比が１：１〜１：10で
    ある特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 該膜の物理的な支持を与えかつ該装置に対す
    る該膜の移動を禁止するために置かれた有孔スペ
    ーサー手段をも含む特許請求の範囲第１項記載の
    装置。 ７ 該有孔スペーサー手段が隣接第２平面内に置
    かれた第２の複数の細いロツドと交差する第１平
    面内に置かれた第１の複数の平行な細いロツドか
    らなりかつ第２平面内のロツドが第１平面内のロ
    ツドに接触して接合され、 かかる有孔スペーサー手段が該膜間にかつ該膜
    の両側のおのおのの上に接触関係で置かれ、関連
    する個々の膜表面を通り過ぎる陰極液、陽極液、
    無電解銅溶液の流がその中に導入された擾乱を有
    する層流であつて、陰イオンの膜を横切つた後膜
    から出るや否や運び去られるようになつている 特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 該スペーサー手段が縁部を有しかつ該縁部が
    隣接接膜表面と接触してそれを傷つけないように
    するために置かれたオーバーラツピングガスケツ
    ト手段をも含む特許請求の範囲第７項記載の装
    置。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の電気透析セルの
    陰極室、無電解銅溶液室および陽極室がおのおの
    第１室と第２室と第３室であり、かつ第１陰イオ
    ン選択透過性膜と第２陰イオン選択透過性膜と第
    １電極と第２電極とを含みかつ第１選択透過性膜
    が該第１室と第２室との間の化学的バリヤーを形
    成しかつ該第２選択透過性膜が該第２室と第３室
    との間の化学的バリヤーを形成しかつ該第１電極
    が該第１室内に置かれかつ該第２電極が該第３室
    内に置かれている電気透析セルと、 第１ポンプ手段と第２ポンプ手段と第３ポンプ
    手段と、 アルカリ金属水酸化物水溶液源からのアルカリ
    金属水酸化物水溶液の該第１室への流入流と該第
    １室からの流出流とを生成させるための該第１ポ
    ンプ手段を含む手段と、 該メツキ浴から該第２室中へ流入および該第２
    室から流出する無電解銅流を生成させるための該
    第２ポンプ手段を含む手段と、 硫酸水溶液源からの硫酸水溶液の該３室への流
    入流および該第３室からの流出流を生成させるた
    めの該第３ポンプ手段を含む手段と、 該第２電極の電位を該第１電極の電位に対して
    正にさせて、該第１電極と第２電極との間の電位
    差を確立する手段と からなりかつ 該第１ポンプ手段と第２ポンプ手段と第３ポン
    プ手段とが実質的に同じであつて、該膜のおのお
    のの両側の流体圧力の差を最小にするようになつ
    ている特許請求の範囲第１項記載の装置。 １０ 該第１室、第２室、第３室のおのおのの中
    に置かれ、該膜の物理的支持を与えかつ該装置に
    対する該膜の移動を禁止するための有孔スペーサ
    ー手段をも含む特許請求の範囲第９項記載の装
    置。 １１ 該スペーサー手段が隣接第２平面内に置か
    れた第２の複数の細いロツドと交差する第１平面
    内に置かれた第１の複数の平行な細いロツトを含
    みかつ第２平面内のロツドが第１平面内のロツド
    に接触しかつ接合されており、かつ かかるスペーサー手段が該膜間および該膜の両
    側のおのおのに膜と係合関係で置かれかつ該膜の
    おのおのの面の表面を通り過ぎる溶液流がその中
    に擾乱が導入された層流であつて、陰イオンが膜
    を横切つた後膜から出るや否や運び去られるよう
    になつている 特許請求の範囲第１０項記載の装置。 １２ 該第１室、第２室、第３室のおのおのを構
    成しかつおのおのがその中に中央開口を有する第
    １室フレーム手段と第２室フレーム手段と第３室
    フレーム手段と、 第１スペーサー手段と第２スペーサー手段と第
    ３スペーサー手段と をも含み、かつ 該第１スペーサー手段が該第１室フレーム手段
    の開口中に開口を満たして置かれておりかつ 該第２スペーサー手段が該第２室フレーム手段
    の開口中に開口を満たして置かれておりかつ 該第３スペーサー手段が該第３室フレーム手段
    の開口中に開口を満たして置かれておりかつ 該第１スペーサー手段、第２スペーサー手段、
    第３スペーサー手段のおのおのが隣接第２平面内
    に置かれた第２の複数の細いロツドと交差する第
    １平面内に置かれた第１の複数の平行な細いロツ
    ドを含みかつ第２の複数のロツドが第１の複数の
    ロツドに接触しかつ接合されている 特許請求の範囲第９項記載の装置。 １３ おのおのがその中に中央開口を有する第
    １、第２、第３、第４のガスケツトフレーム手段
    をも含み、かつ 該第１ガスケツトフレーム手段が第１室フレー
    ム手段と該第１選択透過性膜との間に置かれかつ 該第２ガスケツトフレーム手段が該第２室フレ
    ーム手段と該第１選択透過性膜との間に置かれか
    つ 該第３ガスケツトフレーム手段が該第２室フレ
    ーム手段と該第２選択透過性膜との間に置かれか
    つ 該第４ガスケツトフレーム手段が該第３室フレ
    ーム手段と該第２選択透過性膜との間に置かれて
    おりかつ 該第１、第２、第３、第４の各ガスケツトフレ
    ーム手段の中央開口が該第１、第２、第３の各室
    フレーム手段の中央開口より僅かに小さくて、該
    第１および第２の各選択透過性膜の表面が該第
    １、第２、第３の室フレーム手段の開口の縁部と
    接触しないようにかつ該第１、第２、第３の各有
    孔スペーサー手段の縁部とも接触しないようにな
    つている 特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４ 電気透析セルが、 順次に、 第１バツクアツププレートと 第１プラスチツクプレスブロツクと 陰極と 陰極室カバーフレームと 陰極室フレームと、 第１有孔スペーサーと 陰極室を構成するオーバーラツピングガスケツ
    トと 第１選択透過性膜と 第１オーバーラツピングガスケツトフレームと 無電解銅溶液室カバーフレームと 無電解銅溶液室を構成する無電解銅溶液室フレ
    ームと 第２有孔スペーサーと 第２オーバーラツピングガスケツトフレームと 第２選択透過性膜と 第３オーバーラツピングガスケツトフレームと 陽極室を構成する陽極室フレームと 第３有孔スペーサーと 陽極室カバーフレームと 陽極と 第２プラスチツクプレスブロツクと 第２バツクアツププレートと を含みかつ 該フレームのおのおのが中央に位置する開口を
    その中に有しておりかつ該オーバーラツピングガ
    スケツトフレーム中の中央に位置する開口が他の
    フレーム中の開口より僅かに小さくかつ 該第１有孔スペーサーが該陰極室フレーム中の
    開口内に置かれかつ 該第２有孔スペーサーが該無電解銅室フレーム
    中の開口内に置かれかつ 該第３有孔スペーサーが該陽極室フレーム中の
    開口内に置かれている 成分のスタツク状組立体と、 成分のスタツク状組立体を流体密関係で一緒に
    押しつける手段と からなり、かつ 陰極室、無電解銅溶液室、陽極室のそれぞれへ
    およびそれぞれからの陰極液、無電解銅溶液、陽
    極液の内部流が、第１プラスチツクプレスブロツ
    クと第２プラスチツクプレスブロツクとの間で両
    ブロツクを含むスタツク状成分内に設けられた複
    数の口によつて可能にされる 特許請求の範囲第１項記載の装置。 １５ 該第１プラスチツクプレスブロツクが陰極
    液源からの外部入口コネクターと陽極液源からの
    外部入口コネクターと陽極源へ戻す外部出口コネ
    クターとを含み、かつ 該第２プレスブロツクが陰極源へ戻す外部出口
    コネクターと無電解銅溶液源からの外部入口コネ
    クターと無電解銅溶液源へ戻す外部出口コネクタ
    ーとを含む 特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １６ 該第１、第２、第３の有孔スペーサーのお
    のおのが隣接第２平面内に置かれた第２の複数の
    細いロツドと交差する第１平面内に置かれた第１
    の複数の平行な細いロツドからなりかつ第２平面
    内のロツドが第１平面内のロツドに接触しかつ接
    合されており、かつ 第１、第２、第３の有孔スペーサーが、それぞ
    れ該陰極室フレーム中、該無電解銅溶液フレーム
    中、該陽極室フレーム中の中央に位置する開口内
    に置かれている 特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １７ 該陰極が陰極液に不溶性の金属でできてお
    り、かつ該陽極がチタン製でありかつその該陽極
    室フレームに面する側に寸法安定性のコーテイン
    グを有している特許請求の範囲第１６項記載の装
    置。 １８ 該第１プラスチツクプレスブロツクと第２
    プラスチツクプレスブロツクとの間の成分の該ス
    タツク状組立体を、該陰極室カバーフレームから
    始めて該陽極に終わる上述の順序で複数回反復
    し、 最初に構成されたスタツク状組立体の最初に挙
    げた陰極が負の端子を構成しかつ反復スタツク状
    組立体の最後の組立体の陽極が最初に定義されか
    つ反復されたスタツク状組立体の正の端子を構成
    する 特許請求の範囲第１６項記載の装置。 １９ 該第１プラスチツクプレスブロツクと第２
    プラスチツクプレスブロツクとの間の成分の該ス
    タツク状組立体を、順序を変えて、最初は該陽極
    室カバーフレームから始めて該陰極で終わる逆順
    で、次は該陰極カバーフレームから始めて該陽極
    で終わる最初に定義された順序で、複数回反復
    し、 反復時にスタツク状組立体の陰極のおのおのが
    そのスタツク状組立体の負の端子を構成し、かつ
    陽極のおのおのが正の端子を構成するようになつ
    ている 特許請求の範囲第１６項記載の装置。 ２０ 電気透析セルが、陰極室と、 該陰極室内の陰極と、 陽極室と、 該陽極室内の陽極と、 中間室と、 第１表面と第２表面とを有する第１陰イオン選
    択透過性膜と、 第１表面と第２表面とを有する第２陰イオン選
    択透過性膜と、 おのおのが縁部を有する第１、第２、第３のス
    ペーサー手段と、 第１、第２、第３、第４のオーバーラツピング
    ガスケツト手段と、 からなり、かつ 該第１選択透過性膜が該中間室を該陰極液室か
    ら隔離しかつ 該第２選択透過性膜が該中間室を該陽極室から
    隔離し、かつ 該第１スペーサー手段が該陰極を該第１選択透
    過性膜から隔離しかつ 該第２スペーサー手段が該第１選択透過性膜と
    第２選択透過性膜とを隔離しかつ 該第３スペーサー手段が該陽極を該第２選択透
    過性膜から隔離しかつ 該第１オーバーラツピングガスケツト手段が該
    第１選択透過性膜の該第１表面を該第１スペーサ
    ー手段の縁部から保護しかつ 該第２オーバーラツピングガスケツト手段が該
    第１選択透過性膜の該第２表面を該第２スペーサ
    ー手段の縁部から保護しかつ 該第３オーバーラツピングガスケツト手段が該
    第２選択透過性膜の該第１表面を該第２スペーサ
    ー手段の縁部から保護しかつ 該第４オーバーラツピングガスケツト手段が該
    第２膜の該第２表面を該第３スペーサー手段の縁
    部から保護する 電気透析セルである特許請求の範囲第１項記載
    の装置。 ２１ 該陰極室を構成しかつ中に縁がある中央に
    位置するカツトアウト開口を有する陰極室フレー
    ムと、 該中間室を構成しかつ中に縁がある中央に位置
    するカツトアウト開口を有する中間室フレーム
    と、 該陽極室を構成しかつ中に縁がある中央に位置
    するカツトアウト開口を有する陽極室フレーム
    と、 をも含み、かつ 該第１スペーサー手段が該陰極室フレーム中の
    開口内に置かれかつ 該第２スペーサー手段が該中間室フレーム中の
    開口内に置かれかつ 該第３スペーサー手段が該陽極室フレーム中の
    開口内に置かれていて、 該第１、第２、第３、第４のガスケツト手段が
    該第１および第２の選択透過性膜の関連する面を
    該陰極室、中間室、陽極室内の関連する開口の縁
    から保護もするようになつている 特許請求の範囲第２０項記載の装置。 ２２ 該スペーサー手段のおのおのが相互連結さ
    れたプラスチツクロツド対からなり、各対内のロ
    ツドはほぼ平行でありかつ別の対のロツドに対し
    て実質的な角度で配置されている特許請求の範囲
    第２１項記載の装置。 ２３ 該陰極室を通る陰極液流体流を確立するた
    めの第１ポンプ手段と、 該中間室を通る被化学的処理流体流を確立する
    ための第２ポンプ手段と、 該陽極室を通る陽極液流を確立するための第３
    ポンプ手段と、 をも含み、かつ 第１、第２、第３の各スペーサー手段が関連す
    る膜の表面を通り過ぎる流体流を層流にさせ、そ
    れによつて電気透析セルが過剰の熱を発生する傾
    向およびセルの化学的処理容量を限定する傾向を
    最小にするようになつている 特許請求の範囲第２２項記載の装置。 ２４ 該第１、第２、第３の各スペーサー手段が
    関連する膜の表面を通り過ぎる流体流を渦流およ
    びそれによる擾乱がその中に導入された層流にさ
    せ、それによつて電気透析セルが該セルの化学的
    処理容量を限定する傾向がある過度の熱の発生を
    最小にし、かつ陰イオンが膜を横切つた後膜の表
    面を出るとき該陰イオンを急速に運び去るように
    し、それによつてイオン移動の効率を促進しかつ
    陰極室、中間室、陽極室のおのおのの中のより高
    い流速を可能にするようになつている特許請求の
    範囲第２３項記載の装置。 ２５ 該第１ポンプ手段と該第２ポンプ手段と該
    第３ポンプ手段とがほぼ同じでありかつ該陰極
    室、中間室、陽極室のおのおのの中の流速をほぼ
    同じにさせ、それによつて該第１および該第２の
    選択透過性膜の両側で圧力差が生ずる傾向を最小
    にするようになつている特許請求の範囲第２４項
    記載の装置。 ２６ 該中間室内の被化学的処理流体が作動中の
    無電解銅メツキ浴からの溶液でありかつ該陰極室
    内の流体がアルカリ金属水酸化物の水溶液であり
    かつ該陽極室内の流体が水性酸の水溶液である特
    許請求の範囲第２５項記載の装置。 ２７ 該陰極と該陽極との間に電位差を確立する
    ための手段をも含み、かつ 該第１、該第２、該第３の各ポンプ手段がポン
    プ輸送される流体と接触する金属部分がなく、そ
    うでなければ迷送電流のために起こり得る望まし
    くない銅の析出（plating out）を防ぐようにな
    つている特許請求の範囲第２６項記載の装置。
JP61006145A 1985-01-14 1986-01-14 無電解銅メツキ浴の化学的保守のための電気透析装置 Granted JPS61163281A (ja)

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