JPH0661970U

JPH0661970U - 電解槽の室枠

Info

Publication number: JPH0661970U
Application number: JP008014U
Authority: JP
Inventors: 秀司中松; 善則錦
Original assignee: Permelec Electrode Ltd
Current assignee: De Nora Permelec Ltd
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-09-02
Anticipated expiration: 2008-02-04
Also published as: JP2605708Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の積層型電解槽では単位電解槽の室枠と
ガスケットを必要とし電解槽の小型化の障害となってい
る。本考案は室枠にガスケットとしての機能を持たせる
ことによりガスケットを省略し部品点数の減少とこれに
伴う装置の小型化と組立作業の簡略化を図ることのでき
る電解槽の室枠を提供することを目的とする。【構成】弾性材料から成る配管８がその周縁部を貫通
する貫通する弾性材料から成る額縁状の室枠４。この室
枠をイオン交換膜３とともに積層すると該イオン交換
膜、及び前記室枠と配管が強固に密着するため電解液等
の漏洩のない電解槽が提供される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電気分解や電池等の電気化学工業の分野において使用される電解槽に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】

水電解、食塩電解、芒硝電解、海水電解、有機電解又は燃料電池等の電気化学的プロセスでは、目的及び用途に応じて種々の電解槽が利用されているが、該電解槽は電力原単位の低減、設備コストの低減のため、複数の単位電解槽を積層させた構造であり（例えば特開昭57−210980号）、これらの極間距離や各構成部品間の厚さは極力小さくし組み立てられて製造される電解槽の小型化を図ることが望ましい。一方単位電解槽への気液流通のためにノズルや配管を設けるのが一般的であるが、その加工は複雑かつ高価であり、該ノズル等の存在は極間距離や部品厚減少の妨げになっている。更に従来の硬質の電解室枠を使用し積層型電解槽を組み立てる際には積層方向に向かって加圧する必要があり該加圧による室枠間の接触による磨耗等を防止するために、室枠間の空間にガスケットを設置しているが、該ガスケットを設置するために手間が掛かりかつ該ガスケットは前述の電解槽の小型化の障害となっている。

【０００３】本考案は、上述の電解槽の小型化を阻害する各原因を除去し、特に部品数の減少を意図しこれにより構造を簡略にした前述の各種電解用電解槽を提供することを目的とする。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】

本考案は、周縁を貫通する弾性率の大きい材料から成る電解液導入用配管及び電解液排出用配管及び弾性率が前記配管材料より小さい材料から成る額縁状の室枠を含んで成ることを特徴とする電解槽の室枠である。以下本考案を詳細に説明する。

【０００５】本考案に係わる電解槽の室枠は、電解液導入及び排出用配管を有する電解槽の室枠にシール材（ガスケット）としての機能を合わせ持たせることにより、ガスケットを別個に設置する手間を省略し、部品数を減少させて前記室枠を使用して電解槽を組み立てた際の装置全体の厚さも減少させて小型化を図るようにしたことを特徴としている。この特徴を実現するためには、前記配管及び室枠と、前記イオン交換膜と室枠の周縁部とが十分に密着して電解液やガスの漏洩が生じないようにしなければならない。従って室枠及び配管を構成する材料は弾性体とし、その材質は使用する環境によって選択されるが、耐蝕性及び高温耐性の点からフッ素ゴムが望ましい。この室枠には配管貫通孔を穿設しあるいは２分割した室枠の分割面に配管固定用の溝を形成するが、後者の場合には平滑な分割面の間に配管を位置させ単位電解槽の積層方向の加圧により密閉できるのであれば溝の形成を省略してもよい。

【０００６】又配管構成材料は前記室枠構成材料より弾性率の大きい材料から選択され、特に室枠内に存在する部分は電解液及び発生ガスに耐性を有する材料で構成する。これらの材料としては金属や樹脂等がある。配管を複数本設置する場合にはモジュール化した配管を使用することが好ましい。この配管の室枠側先端は室枠の内縁から数センチの範囲で室枠内に位置するように固定することが望ましい。又後述の通り該室枠を含む複数の単位電解槽を加圧して一体化する際のシール性を向上させるために、配管径ｔ_Pは室枠厚ｔ_Gより小さくすべきであり、好ましくはｔ_P×1.5 ＜ｔ_Gとなるように設計する。

【０００７】このような構成から成る前記室枠は通常の電解用の電解槽や電気透析槽等を構成する単位部材として使用することができる。該室枠は通常の電解槽の場合には中間室として使用する際を除いて電極を設置し、電気透析槽の両端室以外や通常の電解槽の中間室として使用する場合には電極を設置せずに使用する。電極を設置する場合には額縁状の前記室枠の開口部を閉塞するよう設置することが望ましく、所定の電解反応に応じた電極物質例えば白金族金属酸化物が被覆されたプレート又はエキスパンドメタル等を使用する。なお単位電解槽の厚さを一定に保持するために剛性のスペーサーを室枠間に位置させてもよい。

【０００８】前記室枠はイオン交換膜を介して積層しかつ積層方向に加圧して一体化して電解槽を構成することが望ましい。該一体化は例えば前記複数の室枠の両端に位置する端壁の締着孔間をタイロッドで締着することにより行うことができる。この締着の際に従来の室枠の締着では隣接する１対の金属製室枠間にガスケットを挿入して前記両室枠の接触を防止していたが、本考案では弾性体から成る室枠の周縁部の室枠がガスケットも兼ねるため、別個にガスケットを設置する必要がなく、これにより部品点数と全体の電解槽の厚さを減少することができる。

【０００９】次に添付図面に示す実施例に基づいて本考案に係わる電解槽を説明する。図１は本考案に係わる室枠を電極及びイオン交換膜とともに積層して構成した電解槽の一例を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線縦断面図、図３は図１のＢ− Ｂ線横断面図である。単位電解槽１は、開口部２を有する額縁状のフッ素ゴム等の材料から成り、該単位電解槽１は外縁形状が一致するイオン交換膜３により隣接する単位電解槽（図示略）と積層され、同様にして複数の単位電解槽がイオン交換膜を介して積層されている。

【００１０】前記単位電解槽１の室枠４は前記イオン交換膜３と平行に２分割されて１対の半割室枠４ａが形成され、該半割室枠４ａの分割面の上下の周縁部には各３個の縦方向の半円状の溝５が形成されている。又半割室枠４ａの一方の前記開口部２（図２では左側）の周縁には段部６が形成され、該段部６には電極活性物質である白金族金属酸化物が被覆されたチタン製基材である電極構造体７の周縁部が固定されている。両半割室枠４ａはそれぞれの分割面が接触して前記１対の溝５により円形の貫通孔が形成され、該貫通孔には中空で前記室枠より弾性率の大きい材料により構成された配管８が挿入されている。

【００１１】図１の複数の単位電解槽１を積層方向に加圧すると、各単位電解槽１及びイオン交換膜３が部分的に変形しかつ密着して一体化された電解槽が構成される。前記変形により単位電解槽１の室枠４とイオン交換膜３が密着しかつ配管８が周囲の半割室枠４ａにより加圧されて両者が強固な気密状態が形成されて電解液や発生ガスの漏洩のない電解槽が構成される。図４は、本考案の電解槽の他の実施例に係わる室枠の正面図である。この単位電解槽１ａの５本の配管は互いにその基端部が束ねられてモジュール化している以外は図１〜３の単位電解槽と同一である。図４の単位電解槽１ａでは、電解液の導入及び排出を束ねられた主導入配管８ａ及び主排出配管８ｂにより行うことがてき、図１〜３の単位電解槽のように各配管ごとに行う必要がないため、より有利である。

【００１２】図５〜図７は、本考案に係わる室枠を使用して他の電解槽を組立た例を示す模式図であり、図５は隔膜型単極式電解槽、図６は無隔膜型複極式電解槽、図７は中間室を有する隔膜式単極式電解槽をそれぞれ示している。図５の電解槽では図１の場合と異なり室枠11は分割されず、該室枠11の周縁に穿設された孔（図示略）に配管12が挿入されている。各室枠11は左側から室枠11 −陽極13−室枠11−イオン交換膜14−室枠11−陰極15−室枠11−イオン交換膜14 の順に積層され電解槽を構成している。配管12から供給される電解液は隣接するイオン交換膜14の間に形成される電極室内で電解されて所望の電解生成物が提供される。

【００１３】図６の電解槽の室枠11は図５の室枠と同一であり、左側から電極16−室枠11− 電極16−室枠11−電極16−室枠11の順に積層され電解槽を構成している。配管12 から供給される電解液例えば塩化ナトリウム水溶液が電解されて次亜塩素酸ナトリウムが提供される。図７の電解槽の室枠も図５及び図６の室枠と同一であり、左側からイオン交換膜14−室枠11−電極16−室枠11−イオン交換膜14−室枠11−イオン交換膜14−室枠11−電極16−室枠11−イオン交換膜14−室枠11−イオン交換膜14−室枠11の順に積層され電解槽を構成している。この電解槽の場合にも従来の芒硝電解等の場合と同様に水酸化ナトリウム等の電解生成物が提供される。

【００１４】図８は、本考案の室枠の密閉度試験に使用した実験装置の概略図である。硬度50で厚さ２ｍｍ、外寸100 ｍｍ、内寸80ｍｍの額縁状の２枚のシリコンゴムシート21の間に上下２本のポリテトラフルオロエチレン製配管22（外径２ｍｍ、内径１ｍｍ）をその先端が前記シート内縁から５ｍｍ突出する位置になるよう挟み込み、両シート21を厚さ５ｍｍの鉄板で挟み、10ｋｇ／ｃｍ²の圧力で締め付けた。上側配管22から空気を送り込み他方の配管から空気が排出されていることを確認した後、下側の配管12を閉じシート21内の空気を３気圧にし更に上側配管も閉じた。その後の圧力変化はなくシート内の密閉性は十分保持されていることが確認された。

【００１５】

【考案の効果】

本考案は、周縁を貫通する弾性率の大きい材料から成る電解液導入用配管及び電解液排出用配管及び弾性率が前記配管材料より小さい材料から成る額縁状の室枠を含んで成ることを特徴とする電解槽の室枠である。このような構成から成る本考案の電解槽の室枠では、従来の積層型電解槽のガスケットを兼用するため部品数が減少しかつ極間距離及び室枠自体の厚さを減少させ装置の小型化を達成することができ、配管及び室枠を弾性材料で構成しているため電解液や発生ガスの漏洩もない。

【００１６】又前記複数の配管をモジュール化しておくと、個々の配管に電解液を供給しかつ個々の配管から電解液を取り出す手間を省き単一の配管への供給及び配管からの排出が可能になり、作業効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる電解槽の実施例に係わる単位電
解槽の一例を示す斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ線縦断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線横断面図。

【図４】本考案の電解槽の他の実施例に係わる単位電解
槽の正面図。

【図５】本考案に係わる室枠を使用して隔膜型複極式電
解槽を組立た例を示す模式図。

【図６】本考案に係わる室枠を使用して無隔膜型単極式
電解槽を組立た例を示す模式図。

【図７】本考案に係わる室枠を使用して隔膜型単極式電
解槽を組立た例を示す模式図。

【図８】本考案の室枠の密閉度試験に使用した実験装置
の概略図。

【符号の説明】

１・・・単位電解槽２・・・開口部３・・・イオン
交換膜４・・・室枠４ａ・・・半割室枠５・・・溝６・・・段部７・
・・電極構造体８・・・配管８ａ・・・主導入配管
８ｂ・・・主排出配管 11・・・室枠 12・・・配管
13・・・陽極 14・・・イオン交換膜 15・・・陰極
16・・・電極 21・・・シリコンゴムシート 22・・・配管

フロントページの続き (72)考案者中松秀司神奈川県藤沢市大庭5568−４パピヨングレースＩＩ102号 (72)考案者錦善則神奈川県藤沢市藤沢１丁目１番の23

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】周縁を貫通する弾性率の大きい材料から
成る電解液導入用配管及び電解液排出用配管及び弾性率
が前記配管材料より小さい材料から成る額縁状の室枠を
含んで成ることを特徴とする電解槽の室枠。
【請求項２】配管がモジュール化されている請求項１
に記載の室枠。