JPH0572477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電解槽に係り、特に組立てが容易
で、しかも漏洩事故が起こりにくい電解槽に関す
るものである。

〔従来技術〕

従来の溶液流通型電解槽または電池（以下、セ
ルスタツクという）は、複極仕切板、電極、枠体
等の各構成要素を重ね合わせ、その両端に押さえ
板をおき、押さえ板間を貫通するボルトを締め
て、前記各構成要素を固着させることにより組立
てられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来技術は、単電解槽また
は単電池（以下、単セルという）を多数積層する
場合、ボルト締めが煩雑であり、また漏洩を生じ
ないような均一なボルト締めを行なうにはかなり
の熟練を要し、さらに念入りにボルトを締めたと
しても、セルスタツクの漏洩事故の発生は避けら
れなかつた。特に一つのセルスタツクの両端にか
けられる電圧が数百Ｖから数千Ｖに達するような
場合は、漏液による短絡事故の危険性は著しく高
くなる。

これを改善する一つの方法としてセル枠体と複
極仕切板などとを融着して一体化する方法も提案
された（特開昭60−74359）が、単なる枠とプレ
ートとの一体化だけでは、歪みが発生するため、
大型のセルをスタツキングすることは困難であ
る。すなわち、融着の有無にかかわらず、複極仕
切板と従来の通常のプラスチツク板の枠を用いる
ときは次のような問題があつた。電解槽の組み立
て時と運転時の温度差、運転時と休止時の温度差
がある場合は、温度差によつて複極仕切板と従来
枠との線膨張係数差によつて歪、ずれが生じ、こ
れが電解槽漏液の最大の原因となる。これは、複
極仕切板と枠材の線膨張係数差が通常は一桁もあ
ることに原因していた。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点をなく
し、組立てが容易で、かつ漏洩事故のおそれのな
い電解槽を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、熱可塑性樹
脂に導電性物質を添加した導電性シートからなる
複極仕切板と、導電性物質からなる電極と、線熱
膨張係数を前記複極仕切板の１〜５倍に調整した
熱可塑性樹脂組成物からなる枠体とを融着一体化
するとともに、前記枠体に設けられた電解液流通
孔の壁面を、線熱膨張係数が前記枠体を構成する
熱可塑性樹脂と同様になるように調整した耐摩耗
性樹脂によりコーテイングするか、または該流通
孔部分を、線熱膨張係数が前記枠体を構成する熱
可塑性樹脂と同様となるように調整した熱硬化性
樹脂で構成したことを特徴とするものである。

本発明において熱可塑性樹脂とは、ポリ塩化ビ
ニル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリエステル等の熱可塑性を有する合成樹脂
である。また該熱可塑性樹脂に添加される導電性
物質は、特に限定されないが、典型的には複極仕
切板には銅粉またはカーボン粉が、また枠体には
シリカ粉やカーボン粉が用いられる。

本発明において、電極を構成する導電性物質と
しては、例えばカーボン、ステンレス鋼等が用い
られ、その形状は、フエルト状、網状、布状、多
孔質状または針状が好ましい。

本発明において枠体とは、電極を囲んで電極室
を形成する枠材である。この枠体には電解液を流
入および流出させるための孔が流れと平行にあけ
られており、この孔と電極の間には電解液を均一
に流すための中空部を形成することが望ましい。

本発明においては、複極仕切板、電極および枠
体を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱して融着一体
化するが、融着前後の各部材の歪みを小さくする
ために、各構成要素の熱膨張係数の差はできるだ
け少ない方がのぞましい。そして前記複極仕切板
と枠体の歪みを防止するためには、枠体の熱膨張
係数を複極仕切板の１〜５倍、好ましくは１〜３
倍に調整すればよいことが分かつた。枠体を構成
する熱可塑性樹脂の線熱膨張係数の調整は熱可塑
性樹脂に例えばガラス繊維、前述したようにシリ
カ粉、カーボン粉等を添加することによつて行わ
れる。前記熱膨張係数が５倍を越えると融着時ま
たは融着後に歪みが生じ、各部材が剥離すること
がある。歪みが生じただけで、大型セルを漏液事
故がないようにスタツキングアツプすることは困
難になる。

本発明において、複極仕切板、電極および枠体
を融着一体化する方法としては、例えば熱融着法
または溶剤融着法、すなわち揮発性溶剤を用いて
熱可塑性樹脂の一部を溶解させて接合する方法が
あげられる。特に熱融着法は溶剤や接着剤を使用
しないため精度を大きくとれる利点がある。

また本発明においては、枠体の電解液流通孔の
壁面には特定樹脂、例えば耐摩耗性の良好なフツ
ソ系樹脂等がコーテイングされる。

また、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や耐クリ
ープ特性の良い樹脂で電解液流通孔部を設ける方
法も有効である。熱硬化性樹脂はクリープによる
変形がないので、昇温時も流通孔がつぶれること
なく稼働してゆける。流通孔がつぶれた場合、
陰、陽極液の混合が起こり好ましくない状態にな
る。

ここで用いるフツソ系樹脂、熱硬化性樹脂の熱
膨張係数は本発明における枠材と同じレベルに調
整されねばならない。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。

第１Ａ図は、本発明の一実施例を示す電池電極
組立体の斜視図、第１Ｂ図は、本発明の複極仕切
板の説明図、第１Ｃ図は、第１Ａ図の一部詳細
図、第２図は、第１Ａ図の−線矢視方向断面
図である。

第１Ａ図の装置は、熱可塑性樹脂に導電性物質
を添加した導電性シートからなる複極仕切板１
と、該複極仕切板１に融着された電極２と、該電
極２を囲み、線熱膨張係数を前記複極仕切板１の
１〜３倍に調整した熱可塑性樹脂組成物からなる
枠体３を融着一体化して構成されている。枠体３
には、熱膨張係数が該枠体３を構成する熱可塑性
樹脂と同様になるように調整した耐摩耗樹脂でそ
の内壁がコーテイングされた電解液流通孔５が、
電極２上を流れる電解液の流通方向と平行に設け
られている。この流通孔５は、枠体３で囲まれた
電極室内の中空部６と該中空部６に対応するマニ
ホールド４とを連通しており、電極室への電解液
の流入および流出用としてそれぞれ各一対設けら
れている。

このような構成において、マニホールド４を流
れる電解液は流通孔５を経て電極室に入り、中空
部６を通つて電極２上を流れ、電極反応を行つた
後、対向する流通孔５およびマニホールド４を流
れ次の電極室に導入する。

本実施例によれば、複極仕切板１、電極２、お
よび線熱膨張係数を前記複極仕切板１の１〜３倍
に調整した枠体３を融着一体化したことにより、
組立が非常に容易になり、製作上の大幅なコスト
ダウンが図れる上、各構成部材の線熱膨張係数の
差に起因する歪みによる液漏れを防止することが
できる。また前記融着とともに流通孔５を線熱膨
張係数が前記枠体３のそれと同様になるように調
整した耐摩耗性樹脂でコーテイングしたことによ
り、液漏れによる事故の可能性がさらに減少し、
装置の安定性を高めることができる。

本実施例において、流通孔５を耐摩耗性樹脂で
コーテイングする代わりに、線熱膨張係数が枠体
３と同様になるように調整した熱可塑性樹脂で前
記流通孔５部分を構成してもよい。

次に、第１Ａ図の電池電極組立体を用いた本発
明の具体的実施例を説明する。

実施例 １ 銅粉をポリエチレンと混合して厚さ0.7mmに成
形した導電性シートを複極仕切板１とし、これに
電極として陰極にはステンレス網を、陽極にはカ
ーボンフエルトを約200℃で融着し、さらにポリ
エチレンにガラス繊維を約40重量％添加して線熱
膨張係数を前記複極仕切板の３倍に調整した組成
物で形成した厚さ3.0mmの枠体３を電極室を形成
するように前記複極仕切板１に約200℃で融着さ
せ、単セルを形成した。なお、枠体３の電解液流
通孔５の内壁は予め線熱膨張係数が前記枠体３と
同様になるように調整したフツソ樹脂（商品名テ
フロン）でコーテイングした。この単セルを10セ
ル直列に積層して、セルフスタツクとして海水の
電解を行つた。

このセルスタツクの組立ては容易であり、また
使用中に電解液の漏れもなかつた。また、みかけ
の電流密度（隔膜面積に対する電流）を0.4Acm^-2
としても、本スタツクの電極における実質的な電
流密度は非常に小さくなるので、小さな分極で安
定した電解を継続することができた。

実施例 ２ 導電性シート（複極仕切板）をカーボン粉が含
有ポリエチレン、陰・陽両極をともにカーボンフ
エルトとした以外は実施例１と同様の条件で同様
に単セルを形成し、積層してセルスタツクとし
て、塩酸の電解を行つた。

本実施例においても、実施例１と同様組立てが
容易で、かつ電解液の漏れもなく良好な電解が可
能であつた。

実施例 ３ 電極を幅２mm、深さ２mm、間隔３mmの溝を有す
るカーボンフエルトとした以外は実施例２と同様
の条件で同様のセルスタツクを形成して、塩酸の
電解を行つたところ、電解液の漏れもなく、良好
な電解が可能であつた。また電極に溝を形成する
ことによりガスの放出が容易になるとともに、電
解液の流動性が向上した。このため浴電圧の10％
の減少、流動抵抗の30％の減少がみられた。

実施例 ４ 実施例３の電解実験を高温で行うため、次の改
良を実施した。第１Ｂ図に示す流通孔５の部分を
ブロツクとして削除し、その部分にガラス繊維を
約38％混入して、線熱膨張係数を前記枠体３と同
様になるように調整したエポキシ樹脂の流通孔付
ブロツクを埋め込んだ。その他は実施例３と同じ
構造の電解システムで同じく塩酸の電解を行つ
た。実施例３の場合は約45℃の運転でクリープ現
象のため、流通孔５がつぶされる徴候がみられた
が、この部分をエポキシ樹脂に変えたものは60℃
運転においても流通孔５は全く変形せず、高温電
解においても長時間電解を続けてゆくことができ
た。

実施例 ５ 単に、実施例３の電解槽の流通孔５にテフロン
およびエポキシ樹脂のチユーブを入れて、流通孔
５の変形を防止する方法も実施例４と同じ効果を
発揮した。このときのチユーブ材は特に融着して
いないためガラス繊維等を入れて熱膨張係数を合
わせる必要がなかつた。

本発明の電解槽は、同様に電池として構成する
ことができる。なお、以上の実施例に用いた塩素
発生用のカーボン電極は塩素導入処理を施したも
のである。

〔効果〕

本発明によれば、組立てが容易で、かつ液漏れ
等のない安定性の高い電極組立体を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明の一実施例を示す電池電極
組立体の斜視図、第１Ｂ図は、複極仕切板の説明
図、第２図は、第１Ａ図の−線矢視方向断面
図である。 １……複極仕切板、２……電極、３……枠体、
４……マニホールド、５……スリツト、６……中
空部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性樹脂に導電性物質を添加した導電性
   シートからなる複極仕切板と、導電性物質からな
   る電極と、線熱膨張係数を前記複極仕切板の１〜
   ５倍に調整した熱可塑性樹脂組成物からなる枠体
   とを融着一体化するとともに、前記枠体に設けら
   れた電解液流通孔の壁面を、線熱膨張係数が前記
   枠体を構成する熱可塑性樹脂と同様になるように
   調整した耐摩耗性樹脂によりコーテイングする
   か、または該流通孔部分を、線熱膨張係数が前記
   枠体を構成する熱可塑性樹脂と同様となるように
   調整した熱硬化性樹脂で構成したことを特徴とす
   る電解槽。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記電極に
   電解液の流れ方向に対して平行な溝を設けたこと
   を特徴とする電解槽。