JPH0647360U - 電解槽用ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 電解槽に用いるのに適した電気絶縁材料製の
ガスケットにおいて、該ガスケットが可撓性であるこ
と、フレームの形態であること、並びに該ガスケットが
その表面に複数の突起及び／又は凹みを有してなるもの
であり、該複数の突起及び／又は凹みがアノード又はカ
ソードあるいはこれに隣接するガスケットの表面の対応
する複数の凹み及び／又は突起と協同して機能するのに
適したものであり且つ該ガスケットの周囲に一定の間隔
で配置されるものであることを特徴とする電解槽用ガス
ケット。 【効果】 電解槽の組立て中及び使用中に電解槽の所定
の位置に容易に組立てることができ且つ維持することが
できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電解槽に用いるガスケットに関し、電解槽の組立て中及び使用中に電 解槽の所定の位置に容易に組立てることができ且つ維持することができるガスケ ットに関する。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

複数のアノードとカソードとを有し且つ電解槽を複数のアノード区室とカソー ド区室とに分割するセパレーターにより各々のアノードが隣接のカソードから分 離されている電解槽は知られている。かかる電解槽のアノード区室は、適当には 共通のヘッダーから電解液を電解槽に供給する手段と、電解槽から電解生成物を 取出す手段とを備えている。同様に、電解槽のカソード区室は、電解槽から電解 生成物を取出す手段を備え、しかも場合によっては水又は他の流体を電解槽に供 給する手段を備えている。

【０００３】 電解槽中のセパレーターは、電解液を電解槽のアノード区室からカソード区室 に流通させ得る水力学的に浸透性の隔膜であることができ、あるいはセパレータ ーは実質的に水力学的に不浸透性の膜であることができ、この膜はイオン選択透 過性例えばカチオン選択透過性でありしかも電解槽のアノード区室とカソード区 室との間でイオン種を選択的に流通させ得る。

【０００４】 かかる電解槽は、例えばアルカリ金属塩化物の水溶液の電解に使用し得る。か かる溶液を隔膜型の電解槽で電解する場合には、該溶液を電解槽のアノード区室 に供給し、電解により製造される塩素を電解槽のアノード区室から取出し、アル カリ金属塩化物溶液を隔膜を通過させ、且つ電解により製造された水素及びアル カリ金属水酸化物をカソード区室から取出す。その際、アルカリ金属水酸化物は アルカリ金属塩化物とアルカリ金属水酸化物との水溶液の形で取出される。アル カリ金属塩化物の水溶液を、カチオン選択透過膜を収容する膜型の電解槽で電解 する場合には、該溶液を槽のアノード区室に供給し、電解で製造された塩素及び 消費されたアルカリ金属塩化物の溶液をアノード区室から取出し、アルカリ金属 イオンは膜を横切って槽のカソード区室に運搬され、カソード区室には水又はア ルカリ金属水酸化物の希薄溶液を供給でき、水素及びアルカリ金属イオンとヒド ロキシルイオンとの反応により生じたアルカリ金属水酸化物の溶液を槽のカソー ド区室から取出す。

【０００５】 前記型式の電解槽は、特に塩化ナトリウム水溶液の電解により塩素と水酸化ナ トリウムとの製造に用い得る。

【０００６】 多数の相異なる構造の電解槽が知られている。例えば、フィルタープレス型の 電解槽は、多数の交互に配置されたアノード及びカソード例えば50枚のカソード と交互に配置された50枚のアノードとを有し得るが、該電解槽はより以上のアノ ード及びカソード例えば150 枚までの交互に配置されたアノード及びカソードを 有し得る。

【０００７】 かかる電解槽は、複数のガスケットを有し得る。例えば、フィルタープレス型 の電解槽では、１つ以上のガスケットを隣接するアノードとカソードとの間に配 置させることができる。該ガスケットは、アノード及びカソードを互いに電気的 に絶縁するのに役立ち、また槽中に空間を与えてアノード区室及びカソード区室 を形成するのに役立ち得る。

【０００８】 かかる電解槽、特に多数のガスケットを有するフィルタープレス型の電解槽で は、ガスケットを電解槽の組立て中に正確に配置するのに支障を生じ、しかもガ スケットに加えられる圧力が増大した時には、ガスケットを所定の位置に保持す るのに支障を生じてしまう。更には、ガスケットは電解槽の使用中に滑動する傾 向があり、従って電解液が電解槽から漏出する危険を伴なう。

【０００９】 本考案者は米国特許第4,175,025 号明細書の存在を知っており、該特許には膜 をプラスチックフレームと記載されるガスケットに密封する方法が記載されてお り、その際フィルタープレス型の電解槽では隣接するフレーム同志の間に取付け るように膜を形成し、この膜はフレームの表面積よりも大きい表面積を有するも のである。この電解槽では複数フレームのうちの１つのフレーム中の凹みがフレ ーム周囲の回りに延びており、ガスケットは凹みに嵌合されしかも膜を適所に保 持するように隣接フレームを圧する。

【００１０】 別の具体例では、各々の隣接フレームは周囲に溝を有してなり、ガスケットを 各々の溝に嵌合させ、膜は隣接する溝中のガスケット同志の間で締付け保持され る。

【００１１】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】

本考案によると、電解槽に用いるのに適した電気絶縁材料製のガスケットにお いて、該ガスケットが可撓性であること、フレームの形態であること、並びに該 ガスケットがその表面(in or on a surface)に複数の突起及び／又は凹みを有し てなるものであり、該複数の突起及び／又は凹みがアノード又はカソードあるい はこれに隣接するガスケットの表面の対応する複数の凹み及び／又は突起と協同 して機能するのに適したものであり且つ該ガスケットの周囲に一定の間隔で配置 されるものであることを特徴とする電解槽用ガスケットが提供される。

【００１２】 本考案のガスケットは、フィルタープレス型の電解槽への応用に限定されない が、複数の交互に配置されたアノード及びカソードと複数のガスケットとを有し てなるかかる電解槽に応用するのに特に適当である。何故ならば、ガスケットを 正確に位置させる支障及びガスケットが滑動する危険が最も注目されるのはかか るフィルタープレス型電解槽においてであるからである。

【００１３】 本考案のガスケットは、アノード及び／又はカソードに隣接して位置させるこ とができ、この場合、ガスケットの表面の突起及び／又は凹みは、アノード及び カソードの表面の対応する凹み及び／又は突起と協同して機能する。該ガスケッ トは、隣接アノードとカソードとの間に位置させ得る。

【００１４】 前記ガスケットはフレーム様構造を有し、フレームの内部の空間は電解槽中に アノード又はカソード区室の一部を形成する空間を与えるものである。

【００１５】 別法として、電解槽のアノード及びカソードはそれら自体別個のガスケットに 位置させることができ、例えば各々のアノード及びカソードはフレーム様のガス ケットに位置させ且つ該ガスケットによって保持することができ、例えばガスケ ット中の凹みに位置させ得る。この場合には、ガスケットの表面の突起及び／又 は凹みはこれに隣接する別のガスケットの表面の対応する凹み及び／又は突起と 協同して機能する。

【００１６】 概してガスケットは平面状であり、ガスケットの１表面かあるいは両表面(in or on one surface or both surfaces) 即ち反対側の面それぞれに突起及び／又 は凹みを有しえる。

【００１７】 ガスケットはその１表面に突起と凹みとの両方を有してなるのが好ましい。

【００１８】 即ち、前記ガスケットはそのそれぞれの反対面に、アノード及びこれに隣接す るカソードの１表面あるいはこれに隣接する２つのガスケットの１表面の対応す る凹み及び／又は突起と協同して機能するのに適した複数の突起及び／又は凹み を有し得る。

【００１９】 前記ガスケットは、その表面上に任意の適当な形状の突起を有し、凹みは突起 と協同して機能するのに意図した形状を有するものである。例えば、突起はガス ケットの表面にスタッドの形であることができる。スタッドは形状が矩形であり 例えば四角形又は長方形であることができ、又は形状が円筒形であることができ る。前記の凹みは突起の形状と協同して機能するように形成するものであり、凹 みはガスケットの１表面から他表面に通過する対応形状の孔によりガスケット中 に与えることができる。

【００２０】 本考案のガスケットを電解槽に使用する特定の具体例では、末端のアノード及 びカソード以外の各々のアノード及び各々のカソードは１対のガスケット同志の 間に位置され、ガスケットはアノード又はカソードに向い合うガスケットの少く とも１表面に複数の突起及び／又は凹みを有してなり、アノード又はカソードは その表面に凹みを有してなり、１方又は両方のガスケットの表面の突起はアノー ド又はカソードの凹みを通過し且つアノード又はカソードの反対側上のガスケッ トの表面の対応の凹みと協同して機能する。

【００２１】 ガスケットの表面の突起及び／又は凹みは、電解槽の組立て中に該ガスケット を正確に位置させる所望の結果を与えるように分布させるべきであり、しかもガ スケットが電解槽の使用中に電解槽のその既定の位置に留まるように確保すべき である。

【００２２】 一般に突起及び／又は凹みは、20cm以下だけ離して配置されるものであり、２ cm程の小さな距離だけ離して配置される場合もあり得る。しかしながら、これら の間隔は一般的な手引きとして役立つように意図され、限定するものと意図され るものではない。

【００２３】 前記ガスケットの厚さは、少くとも一部は電解槽のアノード又はカソード区室 の寸法を決定するものである。例えば、ガスケットは１〜20mmの範囲の厚さを有 し得る。

【００２４】 前記の突起は、電解槽の組立て中にガスケットを正確に位置させる所望の結果 を達成するのに十分な総数により、ガスケットの表面から堂々と直立すべきであ り、しかもガスケットが電解槽の使用中に電解槽のその既定の位置に留まるよう に確保すべきである。即ち、前記の突起はこれが協同して機能する凹みに比較的 ぴったりとした嵌合部を形成するのが好ましい。

【００２５】 本考案のガスケットは、電気絶縁材料製であるべきである。該ガスケットは、 電解槽中に耐漏密封部を達成するのを助力するために可撓性でありしかも好まし くは弾性であるのが望ましい。

【００２６】 前記ガスケットは、有機重合体材料から形成されるのが適当であり、該材料は 例えばポリオレフィン例えばポリエチレン又はポリプロピレン；炭化水素エラス トマー例えばエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共 重合体、天然ゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを基剤とするエラストマー；又 は塩素化炭化水素例えばポリ塩化ビニル又はポリ塩化ビニリデンであり得る。該 ガスケットの材質は電解槽中の液体に対して化学的に耐性であるのが望ましく、 電解槽をアルカリ金属塩化物の水溶液の電解に用いようとする時には、ガスケッ トの材質はフッ素化重合体材料、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ 化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレン−プロピレン共重合体、テ トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体又はかかるフッ素化 重合体材料の外層を有する基材であることができる。

【００２７】 電解槽中のセパレーターは、隔膜型又はイオン交換膜型のものであり得る。

【００２８】 隔膜型電解槽では、別個のアノード区室とカソード区室とを形成するのに隣接 するアノードとカソードとの間に位置させたセパレーターは微細多孔質であり、 使用中に、電解液は隔膜を通ってアノード区室からカソード区室に移動する。即 ち、アルカリ金属塩化物の水溶液を電解する場合には、生ずる槽液はアルカリ金 属塩化物とアルカリ金属水酸化物との水溶液よりなる。

【００２９】 イオン交換膜型の電解槽では、セパレーターは本質的に水力学的に不浸透性で あり、使用中にイオン種又は水和したイオン種は膜を横切って電解槽の区室間で 移動する。即ち前記の膜がカチオン交換膜である場合には、カチオンが膜を横切 って運搬され、しかもアルカリ金属塩化物の水溶液を電解する場合には槽液はア ルカリ金属水酸化物の水溶液よりなる。

【００３０】 電解槽で用いるべきセパレーターが微細多孔質の隔膜である場合には、隔膜の 種類は電解槽で電解させるべき電解液の種類に応じて決まるものである。隔膜は 電解液及び電解生成物による劣化に対して耐性であるべきであり、アルカリ金属 塩化物の水溶液を電解しようとする場合には、隔膜はフッ素含有重合体材料から 形成されるのが適当である。何故ならばかかる材料は電解で生じた塩素及びアル カリ金属水酸化物による劣化に対して一般に耐性であるからである。微細多孔質 の隔膜はポリテトラフルオロエチレン製であるのが好ましいが、用い得る他の材 料には例えばテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フ ッ化ビニリデン重合体及び共重合体及びフッ化エチレン−プロピレン共重合体が ある。

【００３１】 適当な微細多孔質隔膜は、例えば英国特許第1,503,915 号明細書に記載された 隔膜であり、該特許にはフイブリルによって相互に結合されたノードの微細構造 を有するポリテトラフルオロエチレンの微細多孔質隔膜が記載されており、また 英国特許第1,081,046 号明細書に記載された隔膜であり、該特許にはポリテトラ フリオロエチレンのシートから粒状充填剤を抜出すことにより製造した微細多孔 質隔膜が記載されている。他の適当な微細多孔質隔膜は文献に記載されている。

【００３２】 電解槽で用いるべきセパレーターがカチオン交換膜である場合には、この膜の 種類はまた電解槽で電解しようとする電解液の種類の応じて決まる。この膜は電 解液及び電解生成物による劣化に対して耐性であるべきであり、アルカリ金属塩 化物の水溶液を電解しようとする場合にはこのイオン交換膜はカチオン交換基例 えばスルホン酸基、カルボン酸基又はホスホン酸基又はこれらの誘導体又は２つ 又はそれ以上のかゝる基の組合せを含有し且つフッ素を含有する重合体材料から 形成するのが適当である。

【００３３】 適当なカチオン交換膜は、例えば英国特許第1,184,321 号、第1,402,920 号、 第1,406,673 号、第1,455,070 号、第1,497,748 号、第1,497,749 号、第1,518, 387 号及び第1,531,068 号明細書に記載されたカチオン交換膜である。

【００３４】 前記のセパレーターは電解槽中に適所に取付けることができ、例えばセパレー ターをガスケットに固定することにより又は１対の隣接するガスケットの表面同 志の間にセパレーターを締め付け保持することにより取付け得る。セパレーター は、例えばその表面中に複数の孔を備えることができこれらの孔を通してセパレ ーターに隣接するガスケットの表面上の突起を位置させ得る。セパレーターの表 面中のかかる孔は電解槽中にセパレーターを正確に位置させるのを助力する。

【００３５】 電解槽中の電極は一般に金属又は合金製であり、該金属又は合金の種類は電極 をアノード又はカソードとして用いようとするかどうかに応じて決まり且つ電解 槽で電解しようとする電解液の種類に応じて決まる。

【００３６】 アルカリ金属塩化物の水溶液の電解しようとする場合でしかも電極をアノード として用いようとする場合には、該電極はフィルム形成性金属又はこれの合金か ら成るのが適当であり、例えばジルコニウム、ニオブ、タングステン又はタンタ ルから成るがチタンから成るのが好ましく、アノードの表面は電導性で電気的触 媒作用のある材料の被覆層を担持するのが適当である。前記の被覆層は１つ以上 の白金族金属即ち白金、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム又はパ ラジウム及び／又は１つ以上のこれらの金属の酸化物を包含し得る。白金族金属 及び／又は酸化物の被覆層は１つ以上の非金属酸化物例えば二酸化チタンと組合 わせて存在し得る。アルカリ金属塩化物の水溶液を電解層中のアノード被覆層と して用いる電導性で電気的触媒作用のある材料及びかかる被覆層の施用方法は技 術的に周知である。

【００３７】 アルカリ金属塩化物の水溶液を電解しようとする場合で電極をカソードとして 用いようとする場合には、電極は鉄又は鋼から成るか又は他の適当な金属例えば ニッケルから成るのが適当である。カソードは、電解の際の水素過電圧を低下さ せるのに意図した材料で被覆し得る。

【００３８】 前記電極は少くとも一部は有孔表面を有することができ、例えば電極は有孔板 であることができあるいは１つ以上の網目表面例えば織成網目を有することがで き、あるいは複数の離して配置した伸長部材例えば複数の細片を有し得、該細片 は一般に互いに平行であり電解槽中に垂直に配置される。

【００３９】 電解槽は単極式電解槽又は複極式電解槽であることができ、即ち電解槽は互い に分離させた個々のアノードとカソードとを有し得、あるいはアノード及びカソ ードは複極式電極の形で互いに組合わせ得る。

【００４０】 電解槽では、アノード区室は、適当には共通のヘッダーからアノード区室に電 解液を供給する手段と、アノード区室から電解生成物を取出す手段とを備えてい る。同様に電解槽のカソード区室は該区室から電解生成物を取出す手段と、場合 によっては水又は他の流体を適当には共通のヘッダーから該区室に供給する手段 とを備えている。

【００４１】 例えば、電解槽をアルカリ金属塩化物の水溶液の電解に用いようとする場合に は、電解槽のアノード区室はアルカリ金属塩化物の水溶液をアノード区室に供給 する手段と消費されたアルカリ金属塩化物の水溶液をアノード区室から取出す手 段とを備えており、電解槽のカソード区室は水素及びアルカリ金属水酸化物含有 槽液をカソード区室から取出す手段と、場合によっては且つ必要ならば水又はア ルカリ金属水酸化物の希薄溶液をカソード区室に供給する手段とを備えている。

【００４２】

【実施例】

本考案を次に添附図面を参照して説明する。図１、図３及び図５は、電解槽の 一部をなす本考案の１対のガスケットと組合わせた金属電極の一部との等角投影 図であり、図２、図４及び図６は、組立てた形で図１、図３及び図５にそれぞれ 示した組合せた１対のガスケットと金属電極の一部との断面図解図である。

【００４３】 ガスケットと電極との全体の詳細な形状は示していない。何故ならば、かかる 詳細な形状は電解槽の特定の構造に応じて決まるからである。前記の図面は、電 解槽の何れの構造にも容易に応用し得る本考案のガスケットを応用した特定の具 体例を説明するものである。

【００４４】 図１及び図２を参照するに、シートの形の金属電極１は電解槽中でアノード又 はカソードであることができ、該電極はその表面に３つのスリット（切り口）を 形成し、電極の表面に大体垂直な位置までリップ（唇状縁）３を折り曲げること により形成した複数の孔２を有してなる。前記のリップ３は、電極の一方の側及 び反対側に交互に位置させる。

【００４５】 電極１の片側に位置させたガスケット４は、エラストマーのエチレン−プロピ レン−ジエン共重合体から成り、ガスケットの表面上には成型した突起５を有す る。電極１の反対側に位置させたガスケット７も同様に、成型した突起８及び凹 み９を有する。

【００４６】 電解槽に組立てた時には、ガスケット４の表面上の突起５は電極１中の孔２を 通過し且つ電極１の反対側のガスケット７中の凹み９に嵌合する。同様に、ガス ケット７上の突起８は、電極１中の孔２を通過し電極１の反対側のガスケット４ 中の凹み６に嵌合する。リップ３は同様にそれぞれガスケット４及び７中の凹み ６及び９中に位置される。

【００４７】 ガスケット４、７は、それぞれ突起５と凹み６及び突起８と凹み９を担持する 表面と反対のそれらの表面に凹みと突起とを有し得る。これらの突起及び凹みは 次いで、これらの反対面に隣接して配置した電極上の孔及びリップと協同して機 能し得る。

【００４８】 図３及び図４を参照すると、シートの形の金属電極10が示され、該電極はシー ト中に一対の平行なスリットを形成し、次いでこれらのスリットによって境界が 定められた部分をシートの片側及び反対側に交互に移動させることにより形成し た突起11及び凹み12を有してなる。電極10の片側に位置させたガスケット13は、 成型した突起14と凹み15とを有する。同様に、電極10の反対側に位置させたガス ケット16は、成型した突起17と凹み18とを有する。

【００４９】 電解槽に組立てた時には、それぞれガスケット13及び16の表面上の突起14及び 17は電極10の凹み12に位置され、電極10の突起11はそれぞれガスケット13及び16 の表面中の凹み15及び18に位置される。

【００５０】 図５及び図６に示した具体例は、電極20中の凹み19の形でのみ、図１及び図２ に示した具体例とは異なる。凹み19は各々２つの直立するリップ21及び22により 境界が定められ、これらのリップは電極の表面の片側及び電極の表面の反対側に 対となって交互に突起している。

【図面の簡単な説明】

【図１】電解槽中の本考案のガスケットと金属電極との
図解図である。

【図２】電解槽中の本考案の１対のガスケットと金属電
極との組合せの断面図解図である。

【図３】電解槽中の本考案のガスケットと金属電極との
図解図である。

【図４】電解槽中の本考案の１対のガスケットと金属電
極との組合せの断面図解図である。

【図５】電解槽中の本考案のガスケットと金属電極との
図解図である。

【図６】電解槽中の本考案の１対のガスケットと金属電
極との組合せの断面図解図である。

【符号の説明】

１、10、20 電極 ２ 電極の孔 ３ 電極のリップ ４、７ ガスケット ５、８ 突起 ６、９ 凹み 11、14、17 突起 12、15、18 凹み 13、16 ガスケット 19 凹み 21、22 リップ

フロントページの続き (72)考案者 ブリアン・ジヨン・ダーウエント イギリス国．チエシヤー．ランコーン. ザ・ヒース（番地その他表示なし)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽に用いるのに適した電気絶縁材料
   製のガスケットにおいて、該ガスケットが可撓性である
   こと、フレームの形態であること、並びに該ガスケット
   がその表面に複数の突起及び／又は凹みを有してなるも
   のであり、該複数の突起及び／又は凹みがアノード又は
   カソードあるいはこれに隣接するガスケットの表面の対
   応する複数の凹み及び／又は突起と協同して機能するの
   に適したものであり且つ該ガスケットの周囲に一定の間
   隔で配置されるものであることを特徴とする電解槽用ガ
   スケット。