JPS6341992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔開示の摘要〕 複数個の陽極単位体と陰極単位体とを交互に配
し、両単位体間にイオン交換膜シートを配設し、
この膜シートの対向面に多孔性陽極と多孔性陰極
とを接着したものを収容するハウジングから成
り、前記陰極単位体を同じ極性の有孔の１対の陰
極配電器で両者間に陰極液のスペースを形成する
ものと、陰極単位体の陰極液スペースに電解液を
流す装置と、電解生成物を除去する装置とから成
るものとし、陽極単位体を有孔の１対の陽極配電
器で両者間に陽極液のスペースを形成するもの
と、前記陽極液スペースにハロゲン化物水溶液を
流す装置と、そのスペースから電解生成物を除去
する装置とから成るものとし、単位体と膜とをと
もに均等に圧縮する装置を備え、それによつて配
電器をそれぞれの電極と的確に電気接触させるよ
うにして成る電解槽と、ハロゲン化物水溶液を電
解してハロゲンを生成させる新規な方法。

〔技術の状態〕

透過型または半透過イオン交換型のイオン透過
セパレータを備えた単極電解槽は一般に作動的に
配列した中空スクリーン陰極と中空スクリーン陽
極とから成つていて、イオン透過セパレータは陰
極に付着してあり、陰極は一般にセル・ハウジン
グにしつかりと接続してあつて、そのハウジング
を少くとも１個の陰極室と少くとも１個の陽極室
とに隔てるものである。

電極間隙は数ミリメートルにも及び、これは電
解質についての抵抗降下によつて高セル電圧を生
ずる。極く最近、単極隔膜電解槽についてセルを
組み立ててから拡張することのできる陽極が提案
され、それはアスベスト隔膜電解槽の電極間隙を
極めて減少するのに資するものとして有効である
ことが判つている。ところが、これは極度に薄い
イオン透過性重合体製のセパレータを備えた電解
槽では、その有孔電極間に圧力を加えると膜がす
ぐに破損してしまうので、膜に均等に一定の圧力
を加えることが困難であるので、満足に利用でき
ない。

さらに、可撓性の金属腕の弾性復原力または固
定機械的エキスパンダに基礎をおく周知の膨張可
能陽極は、集電スクリーンを膜の表面に接着した
電極と電気接触を良くしなければならない固体重
合体電解槽に用いるには全く不適当である。この
種電解槽における電気接点抵抗率、即ち抵抗降下
は加えられた圧力の関数であるので、電極の全表
面上に所望の圧力を均等に積極的に加え、温度の
変動があつて装置に熱膨張を招いても作動中にこ
の圧力を一定に保つ必要があることが判つた。

ブラインを電解するための周知の単極電解相と
しては、セル・ハウジングが通常陽極液を保持し
ているので、ハウジングの内部に湿つた塩素に耐
え陽極分極にあつて電気化学的に不活性である物
質を被覆しなければならない。それというのは陽
極は電気的に接続され、タンクの側面の一方、通
常タンクの底から伸長するものだからである。

〔発明の目的〕

この発明の目的はイオン透過膜シートを備え、
この膜に電極が接着してあつて、電極間隙が最小
限度のもので、一定でしかも均一の弾性圧力を加
えるようにした新規な電解槽を提供することにあ
る。

この発明の目的は極く僅かの電気エネルギをも
つてハロゲン化物水溶液を電解してハロゲン、と
くに塩素を製造する改良方法を提供することにあ
る。

〔発明の説明〕

この発明の新規な電解槽は複数個の陽極単位体
と陰極単位体とを交互に配し、両単位体間にイオ
ン交換膜シートを配設し、この膜シートの対向面
に多孔性陽極と多孔性陰極とを接着したものを収
容するハウジングから成り、前記陰極単位体を同
じ極性の有孔の１対の陰極配電器で両者間に陰極
液のスペースを形成するものと、陰極単位体の陰
極液スペースに電解液を流す装置と、電解生成物
を除去する装置とから成るものとし、陽極単位体
を有孔の１対の陽極配電器で両者間に陽極液のス
ペースを形成するものと、前記陽極液スペースに
ハロゲン化物水溶液を流す装置と、そのスペース
から電解生成物を除去する装置とから成るものと
し、単位体と膜とをともに均等に圧縮する装置を
備え、それによつて配電器をそれぞれの電極と的
確に電気接触させるようにして成るものである。

電極が膜に接着してあり電流を配電器で配電す
るこの種の電解槽においては、単位体を互に保持
する圧力が頗る大切である。それというのは、電
解槽電圧が配電器スクリーンと接着した電極との
接触抵抗降下に極度に左右されるからである。こ
の抵抗降下は極めて薄い膜シートを破らないで電
解槽電圧を低く維持するために的確にしかも一定
とすべき印加圧力に逆比例するものであることが
判つた。

この発明の好ましい実施態様においては、陽極
と陰極についての配電器は網目状のスクリーンで
あつて、このスクリーンは電源に接続した複数本
の間隔をとつたリブで支持してあり、陰極の間隔
をとつたリブは関連する陽極のリブと食い違いに
配してあつて、両面に電極を接着してある膜を幾
らか波状に形成させる。これによつて膜を破るこ
となく、最適の圧力を膜に加えることができるの
である。陰極のリブと陽極のリブとを一直線にす
ると、リブ間に膜がはさまつて、その部分におい
て電極間隙の均等性がそこなわれ、また膜を破る
おそれがでてくる。

この発明の別の実施態様では、陽極および陰極
の配電器スクリーンのリブを金属板とし、この金
属板を折り曲げて食い違つた山部を形成させて、
スクリーンを固定してある。この場合も膜はその
波形に彎曲して弾性の圧力をうける。

膜は電解槽に有用な隔膜と一種である。

電解槽に加えるべき圧力は外部からでも内部か
らでも、また内外両方からともすることができ
る。たとえば、陽極単位体と陰極単位体とを交互
に組み立てて、水力ピストンのような外方からの
弾性圧力で両者をともに圧縮させることができ
る。他の実施態様においては、配電スクリーンを
内部の装置で膜に対して押圧させることができ
る。たとえば、前に述べた食い違つたリブまたは
食い違つた山部のかわりにつる巻ばねを用いスク
リーンを接着した電極に対して押圧することがで
きる。スクリーンが平坦で極めて剛性のもので、
圧力が加えられたときにスクリーンが膜をはさむ
ことがなければ、配電器スクリーンを支持するリ
ブおよび山部は食い違つていなくてもいい。

陽イオン交換膜が陽イオンを通し陰イオンをほ
とんど通さないようなイオン移動選択性を備えた
安定した水和陽イオン・フイルムを電解槽の膜と
することが好ましい。幾種類ものイオン交換樹脂
から陽イオンを選択的に通す膜を製造することが
できる。そして、いわゆる硫酸またはカルボン酸
陽イオン交換樹脂が二つのタイプとしてある。最
も好ましい硫酸型のものでは、イオン交換基は含
水スルホン酸基、―SO₃H・nH₂Oで、これはス
ルホン化によつて重合体基体にとりついている。
イオン交換酸基類は膜内では移動しないが、重合
体の膜内で濃度が変わらないよう重合体の基体に
固着している。

スルホン酸ペルフルオロカーボン陽イオン膜
は、陽イオンを良く移動し、頗る安定していて、
酸および強酸化剤に作用されず、熱安定性に富ん
でいて、時間の経過に従つて変わらないので、極
めて好ましい。好ましい陽イオン重合体膜の一例
をあげれば、商品名「ナフイロン（Nafilon）」
としてデユ・ポン社が販売しているものと、ポリ
テトラフルオロエチレンと、ペンダントスルホン
酸基を含有するペルフルオロスルホニルエトキシ
ビニルエーテルとの水和共重合体である。これら
の膜は製造業質から一般に得られる水素の形で用
いられる。所定のスルホン酸陽イオン交換膜のイ
オン交換能（IEC）は重合体中のSO₃ ^-基の濃度、
すなわちその当量（EW）による。スルホン酸基
の濃度が高ければ高いほど、イオン交換能が強
く、水和膜の陽イオン移動の選択性が高い。しか
し、膜のイオン交換能が増加すると、水の含量が
増し、陰イオンをしりぞける膜の性能が低下す
る。塩化水素酸の電解の場合には、イオン交換膜
として好ましいものに、商品名「ナフイロン
（Nafilon）120」としてデユ・ポン社で販売して
いるものがある。そのイオン交換膜は水を沸とう
させた中で１時間水和して膜の水の含量と移動性
とを固定させて製する。

電極はハロゲン及び水素過電圧が頗る低い粉末
電気触媒物質製とすることが好ましく、陽極は酸
素の存在中で還元した酸化物を加熱して熱的に安
定した少くとも一種の還元白金族金属酸化物から
成るものとすることが好ましい。有用な白金族金
属の例を挙げると、白金、パラジウム、イリジウ
ム、ロジウム、ルテニウム、オスミウムである。
しかし安定化は不要である。

塩素の製造用の好ましい還元金属酸化物はルテ
ニウムまたはイリジウムの還元酸化物である。電
気触媒は、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸
化白金などの単独の還元白金族金属酸化物とする
ことができるが、還元白金族金属酸化物類の混合
物はより安定していることが判つた。したがつ
て、イリジウムの還元酸化物を25（重量）％まで、
好ましくは５ないし25（重量）％含有する還元ル
テニウム酸化物の電極が頗る安定していることが
判つた。グラフアイトはハロゲン過電圧が低くて
導電率がおくれており、白金族金属より安価であ
るから50（重量）％まで、好ましくは10〜30（重
量）％あれば好ましく、頗る有効にハロゲンを発
生する電極を廉価で提供できる。

チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、ハ
フニウム、バナジウム、タングステンなどのバル
ブメタルの１種以上の還元酸化物を添加して電極
を酸素および塩素、および一般にはげしい電解条
件に対して安定させることができる。バルブメタ
ルは50（重量）％までで、好ましい量は25―50（重
量）％である。

電極を膜シートに接着するには、電気触媒物
質、グラフアイトまたは電気エキステンダ、およ
び電気条件にて安定している樹脂の粉末を混合
し、その混合物を型の中に入れ、混合物が焼結す
るまで加熱し、次でそれを加熱加圧して膜面に接
着または埋設させるという周知の方法でおこな
う。

電極を膜に接着するにはこれ以外に数多くの方
法がある。たとえば、米国特許第3134697号は電
極構造体を部分的に重合したイオン交換膜の表面
に押しつけガス吸収親水粒子混合物を膜に接着
し、これを膜の表面内に埋め込む方法を記述して
いる。

電極を膜に接着するのに使う樹脂は電解槽内の
電解条件に対して不活性なもので、フツ化重合体
が好ましい。とくに好ましいものは「テフロン」
の商品名で販売されているポリテトラフルオロエ
チレン樹脂である。混合物中の樹脂の量は変更可
能であるが、組成の15ないし60（重量）％、とく
に約15ないし20（重量）％がよい。

陰極電気触媒物質もテフロン接着グラフアイト
とルテニウム、イリジウム、チタンの還元酸化物
の合金または混合物またはルテニウム自体との混
合物とすることができる。その代りに、白金族金
属のような貴金属、ニツケル、鋼、銀、ホウ化
物、炭化物、窒化物、水素化物のような金属間化
合物も利用できる。陽極と同様に陰極も陰イオン
膜の表面に接着埋設する。還元ルテニウム酸化物
は水素排出物の過電圧を下げ、イリジウムとチタ
ンはルテニウムを安定する。イオン交換膜の代り
に、多孔性の重合電解液透過膜を使用することも
でき、イオン交換膜の場合と同様の方法で電極を
構成する粉末の電気触媒物質をそれに接着するこ
とができる。多孔性の隔膜は電気化学槽内で出会
う条件に耐えるものから構成することができる。

接着した陽極層と関連する陽極配電器はたは集
電器は、その表面に生ずる塩素の発生のような電
気化学作用を少なくするために触媒陽極より塩素
過電圧を高くすべきである。塩素発生作用は接着
した電極表面で生ずるもので、その理由は塩素過
電圧が低いためと、集電器表面に対する高IR降
下のためである。

同様に、陰極配電器は陰極より水素過電圧の高
い物質で製する。好ましい物質は多孔性グラフア
イト・シートである。

したがつて、集電器にて行なわれる水素発生は
過電圧の低いことと、集電器がある程度、電極を
シールドすることによつて、軽減される。電極に
塩素と水素とが生ずる最低レベルに電解槽電圧を
維持すれば、その最高過電圧でガスを発生する集
電器ではガスは全く発生しない。

電極とするのに用いる電気触媒物質の粒子の平
均粒子寸度は５ないし100μｍ、好ましくは10な
いし50μｍである。膜に接着した多孔性の電極層
の厚さは通常0.15mm以下で、好ましくは0.1ない
し0.025mmとし、電極物質の凡そ0.5ないし10mg／
cm²に該当する。電極は新鮮な電解質と最大の接触
をなし電解生成物を除去する多孔性のものでなけ
ればならない。

電解槽内の電極反応は電極粒子と膜シートとの
中間面で行なわれ、陽極液と陰極液との双方のイ
オン伝導を全くなくし、電解槽電圧降下を最小限
度に保つ。タンク外部に達している陽極配電器の
導体と陰極配電器の導体によつて外部の電源に接
続してある陽極配電器と陰極配電器を経て電極物
質に電子電流を生ずる。

この発明の電解槽の一実施態様においては、複
数個の箱形の陽極構造体と有孔で開放した箱形の
陰極構造体とを交互に配し、その間に膜が設けて
あり、膜の対向面に陽極と陰極とを備えたものが
タンクの底に自由な形で水平フイルタープレス配
列にしてある。この配列のものをばねまたは空気
ピストンのような適当な装置によつて圧力を受け
る板体によつて固定板に対して圧縮される。

陽極構造体は好ましくは不活性物質製で長四角
形のものであり、スクリーンはバルブメタル製
で、その両主要表面に非不動態物質で被覆してあ
り、これらスクリーンはバルブメタルを被覆した
導電体に接続してあり、この導電体はフレームを
貫通しタンクの外部に伸長している。イオン透過
膜がバルブメタル製のスクリーン表面に付着して
あり、フレームにシールするように固着してあつ
て反応生成物が脱出しないようにしてある。フレ
ームにはそれぞれ新鮮な陽極液の導入用と使用ず
み陽極液の回収と陽極ガスの回収用の入口と出口
とが設けてある。

陰極構造体はタンク外部に伸長する中央導電体
に接続した二枚の平行な金属スクリーンから成つ
ていてタンク内の陰極液が自由に循環するように
してある。タンクにはゴムのような弾性体のカバ
ーが設けてあり、このシートには多くの箱形の陽
極構造体についての電流を導く導体と配管用の入
口と出口とのシールすることの出来る開口が設け
てある。陰極液はタンク内に集まり、タンクには
陰極液を希釈するための水を導入する装置と、陰
極液を回収するとともにタンク内の液位を電極構
造体をすつかり覆う高さに保つためのグーズネツ
ク形または伸縮可能排出管が設けてある。タンク
の上部には、陰極に生じたガスを回収するガス出
口が設けてある。

両電極を膜の対向面に接着すると、箱形の陽極
構造体の被覆したバルブメタル製スクリーンと陰
極構造体の金属スクリーンとはそれぞれ膜に接着
した陽極と陰極の集電器としての作用を果す。水
平フイルタ―プレス状に交互に配列した箱形の陰
極および陽極構造体は圧力作動またはばね作動締
め付け装置で共に押圧される。対向面の一方の面
の電極を構成する多孔性の基体を支持する各膜は
隣接する陽極構造体と陰極構造体との有孔スクリ
ーン間に適当に締めつけられ、接着された電極と
スクリーンとの間に多くの電気接点を構成する。

圧力作動ピストンを使用するときには、ピスト
ン室についての適当な圧縮手段はピストンに働ら
く流体圧力を一定に保つものとし、フイルタ―プ
レス配列した電極構造体に一定の締付け圧力を加
えるようにする。

可調節ばね装置を使用するときには、加えられ
る力が、セルの熱膨張時にも一定であるように十
二分に長いものを選択する。

タンクは何等の電気的機能を有するものではな
く、酸性陽極液と接触するものではないので、適
当な不活性物質製または耐アルカリ性金属製とす
ることができる。強化プラスチツク、鋼、ステン
レス鋼を用いることができる。

タンクカバーはゴム・シートのような弾性物質
製が、その弾性は電流伝送用導体とノズル等が電
極押圧時に幾分か水平方向に移動するのを許容す
る。

この発明の電解槽の第二の実施態様において
は、陽極構造体と陰極構造体とは共に箱形でその
中に配電器を備え、配電器は互に食い違いに配設
するのが好ましく、各箱形構造体には電解液を導
入する入口とガス状および液状の電解生成物を排
出する出口とが設けてある。配電器スクリーンは
箱形構造体の外面に溶着してあり、一連の陰極構
造体と陽極構造体とを膜と共に交互に組み立て、
両者の間に陽極と陰極とがサンドイツチ形に接着
してある。最終端すなわち外側の箱形の陰極構造
体と陽極構造体とには最終構造体をシールするた
めには適当な板たとえばチタン板が設けてあつ
て、電解用電流を加えるための適当な装置が設け
てある。

塩化ナトリウム水溶液のような電解質を箱形の
陽極構造体に導入し、希水酸化ナトリウムのよう
な希釈陰極液を箱形の陰極構造体内に導入する。
使用されたブラインと塩素とは陽極室から除か
れ、次で水素と濃縮された水酸化ナトリウムとは
陰極室から除去される。陽極液と陰極液の流量を
制御して電解槽内の循環を調節し、最大の効率で
多孔性の電極表面から電解生成物を除くようにす
る。

第１図ないし第４図は陰極構造体と陽極構造体
とをセル内に一緒に配設したときに膜が受ける圧
力を示す。第１図において、陽極構造体は陽極箱
を構成するバルブメタル製フレーム１から成つて
おり、この陽極箱は陽極液スペース２を備え、そ
の中を陽極液が循環する。膜３は陽極箱１の両側
に固定してあり、粉末陽極が膜の内面にしつかり
と接着してある。電流はバルブメタル製の網目状
のスクリーン４によつて粉末陽極に送られる。こ
のスクリーンには白金族金属またはその酸化物の
ような非不動態の被覆を施こすことが好ましい。
電流は棒５に加えられ板６とリブ７とに沿つてス
クリーン４へと流れる。陰極構造体は棒８から成
つていて、この棒に板９とリブ１０とが固着して
おり、リブ１０の両側にバルブメタル製スクリー
ン１１が取付けてあり、バルブメタル製スクリー
ン１１は膜３に対して押しつけてあり、粉末陰極
物質が接着してあつて、陰極物質用の集電器とし
て役立つスクリーン１１の電気接触を良好にして
ある。

第２図は食い違つて配してあるリブ７と１０の
圧力によつて、膜とこれり接着してある陽極と陰
極とが彎曲する状態を略図として示している。そ
の彎曲の度合は誇張してあつて導体すなわち集電
器スクリーン４と１１とがある程度の弾性を備え
ていて波状を呈して幾らか彎曲することを示すも
のである。リブ７とリブ１０とは相互に食い違つ
て配してあつて、膜を破るおそれのある膜をリブ
間でつきさすことのないようにし、また膜の厚さ
がリブで押圧されて不均一にならないようにして
ある。

第３図はこの発明の別の実施態様を示すもの
で、この態様にあつては、食い違いリブの代りに
金属板１２を曲げて弾性の食い違つた山部１３を
形成するようにしてある。陽極構造体と陰極構造
体とに弾性圧力が加わると、食い違つた山部１３
の圧力点間にて金属導体スクリーン４と１１とを
波形に彎曲させる。第４図は、第１図および第２
図の食い違つたリブ７と１０がスプリング部材１
５と１６に置換された別の実施態様である。

第５図と第６図は導体スクリーンと接着した電
極との間の電気接触を弾性圧力の印加によつて得
ようとすることを示めそうとするものである。第
５図の略図においては、圧力は伸縮可能陰極構造
体により伝えられる。この陰極構造体は関連する
剛性すなわち柔軟でない陽極導体４の内側にあ
り、ばね要素１５が陰極１１を押圧すると陽極導
体４と陰極１１の間にある膜１６を押圧して一定
の均等な圧力を生ずる。その反力は弾性装置をさ
らに膨張させることのないようにするもので、２
本の矢印で示してある。

第６図の実施態様においては、つる巻ばね１７
が板１８を押圧している。この板１８には桁部材
１９が取付けてあり、ばね１７はスクリーン２０
を押圧し、スクリーンは膜２１と陽極スクリーン
配電器２２とを押圧する。この陽極スクリーン配
電器はリブ２３で支持してある。またこのリブ２
３はつる巻ばねと桁部材１９の圧力点とに対して
食い違つて配してある。

第７図は２枚の陽極スクリーン２８と２９とを
リブ３０に溶着した状態を詳細に示すものであ
る。リブ３０は非不動態被覆をほどこしたチタン
その他のバルブメタル製の板３６ａに溶着してあ
る。板３６ａはまた棒３１にも溶着してある。陽
極液は入口５３を経て箱形の陽極構造体中に入
る。この入口５３は陽極構造体の底の近くにまで
達するようにするのが好ましい。使用された陽極
液は、陽極で発生したガスと共に出口５５を経て
回収される。

第８図は第７図の箱状陽極構造体と関連するよ
うに取付けるこの発明の陰極構造体の斜視図であ
る。２枚の粗い網目の陰極配電スクリーン３８に
は、その表面に細い網目の陰極スクリーン３９が
はつてあつて、リブ４０に溶着してある。このリ
ブは４０は溶接板４０ａで棒４１に接続してあ
る。

第９図は第７図と第８図に示した型式の一連の
交互に配した陰極構造体および陽極構造体を、こ
の発明の一実施態様のフイルタ―プレス単極電解
槽とするように組み立てる方法を示すものであ
る。縦断面図でわかるように、電解槽は絶縁支持
体２４に載置してある箱形の鋼製タンクから成つ
ている。タンクはステンレス鋼または補強樹脂、
その他アルカリ性の状態に耐える物質製とするこ
ともできる。

箱形陽極構造体２５はタンクの底に取付けた枠
部材２６に載置してある。陽極構造体は主として
ポリエステルまたはガラス繊維製の補強樹脂フレ
ーム２７から成つている。白金のような非不動態
被覆をほどこした２枚のチタンその他のバルブメ
タル製スクリーン２８は、それに陰イオン放出が
おこなわれるとき、または陽極にその放出がなさ
れるときに、膜側に付着した電気触媒物質の多孔
性の層となつて陽極または陽極集電器を構成す
る。２枚のチタン製スクリーン２８はチタン製リ
ブ３０にて棒３１に溶着してある。この棒３１は
銅その他の高導電性金属製で、これにチタンその
他のバルブメタルのスリーブがかぶせてある。棒
３１はフレーム２７の上端を貫通してタンクの外
部に突出している。２枚のイオン交換膜または多
孔性隔膜３２と３３が陽極構造体２５のフレーム
２７の両側に、ナイロン、テフロンその他の不活
性物質製の２枚のガスケツト・フレーム３４と３
５と同じく不活性物質のボルトとナツトにて取付
えてある。これらの隔膜３２と３３とは箱形の陽
極構造体２５によつて仕切られた陽極室をタンク
となつている陰極室から隔てるものである。微細
にした非不動態性の電気触媒物質の多孔層の形の
電極はスクリーン２８に接しているイオン交換膜
または多孔隔膜の表面に接着することができる。
２個の陰極構造体３６は陽極構造体２５の両面に
隣接して配してある。この陰極構造体３６はステ
ンレス鋼、ニツケルその他の適当な物質製の２枚
のエキスバンド・シートまたは網目状スクリーン
から成つていて、リブ３０と板４０ａとにてタン
クの外部に伸長しているそれぞれの棒４１に溶着
してある。電極構造体のフイルタ―プレス組立体
は、多数の陽極構造体と陰極構造体とを交互に配
列して構成できるもので、タンクと同一物質製の
ターミナル後板（図面に符号がつけてない）で、
しかもタンク壁に取付けたものに終るのである
が、フイルタ―プレス組立体の他端は可動クラン
プ板４３に該当する。このクランプ板はたとえば
タンクと同じ物質製で、タンクの外方に伸長する
軸４４に接続してあり、空気ピストン４５にて作
動される。ピストンのシリンダ内の流体圧に作用
する可調節の圧力はフイルタ―プレス組立体に可
動クランプ板に加えられる圧力を調整する。

別の実施態様においては、ピストンの代りに可
調節ばねを使用できる。この場合には、ばねは十
二分に長いものを選んで、加える力をセルの熱行
程中、一定に保つようにする。

タンクには水または陰極液を希釈する溶釈溶液
を導入する装置が設けてある。この種装置は２個
の入口５６から成るもので、その上部母線に沿つ
てノズルまたは排出孔を設け、陰極構造体の全体
の下方に横方向に配設することが好ましい。陰極
液は出口４８を経て排出され、タンク内の陰極液
のレベルをその中の電極構造体より常に上方にす
る。

陽極液は図面には示していないが、タンクの外
部に伸長する導入管と排出管によつて各陽極構造
体を循環する。

タンクにはゴムその他の弾性体のシートが内張
りしてあり、このシートには導電用棒と陽極液入
口と出口用のシール可能な孔が設けてある。

第１０図は陰極構造体の別態様を示す。この陰
極構造体はタンクに対して開放しており、２枚の
ばね支持板５７の間に取付けたつる巻ばね５６か
ら成つている。この板５７はチタンのような適当
な金属製のもので、板５７の両面には電気接触用
桁部材５８が設けてあり、桁部材には粗い目の陰
極配電スクリーン５９が装着してある。粗い目の
スクリーン５９には細かい目のチタンスクリーン
６０が取付けてあつて膜面に接着した陰極物質と
より均一に接触するようにしてある。電流はクネ
クタ６１によつてばね支持板５７に送られる。

第１１図は第７図ないし第９図に示したのと類
似の２個以上の単極セルを連結して１つのタンク
内に配設し双極型構造体とするものを示す。この
実施態様においては、箱形の陽極フレーム６２に
は電流導入部材６３、陽極液入口６４、陽極液出
口６５を備えている。陰極スクリーン６６は膜６
７に接するように押付けられている。膜６７は陽
極スクリーン（図面に示してない）に取付けてあ
り、陰極配電スクリーン６６との電気接触はチタ
ン板６８に取付けたリブ６９によつておこなう。
双極接続はチタン板６８を隣接の箱形陽極フレー
ム６２に取付けた陽極接続部材７０と接触させて
おこなう。また、陰極配電器は粗い目のスクリー
ン６６から成つており、これに細い目のスクリー
ン６６Ａが取付けてあつて、数多くの陰極と最大
の電気接触をおこなうようにしてある。これと同
じ手段が陽極配電スクリーンにもほどこしてあ
る。

第１２図は組み変え形セルを示す。このセルで
は、陽極と陰極とが箱形構造体で支持してあつて
独自のタンクを必要としないようにしてある。こ
の型式のセルでは、箱形の陽極構造体と箱形の陰
極構造体とが交互に配してあり、所望数のユニツ
トのものにすることができる。

この実施態様では、箱形の陽極構造体はフレー
ム７１から成つている。このフレームには電流導
入部材７２が設けてあり、フレームの内部には複
数個の間隔をとつたリブ７３が設けてあつて、こ
のリブに粗い目の配電スクリーン７４が溶着して
ある。なおこのスクリーン７４に細い目の配電ス
クリーン７５が配設してあり、それに陽極と陰極
とを接着させた膜７６が配してある。フレーム７
１の端縁にはガスケツト７９が設けてあり、その
上に膜が配設してある。厚いガスケツトは所望の
弾性を備えるものであつて、一連の箱形構造体を
互に押しつけて、対向するスクリーンとその間の
活性化した膜との間に十二分の接触圧を保たせる
よう押圧したとき所望の厚さに圧縮されるように
する。

箱形の陰極構造体はフレーム８０からなつてい
る。このフレームには陰極コネクタ８１と陰極液
入口８２と、使用ずみ陰極液と水素ガスを排出す
るための出口８３とを備えている。フレーム８０
の内部には複数の間隔をとつたリブ８４が設けて
あり、このリブはリブ７３と食い違いに配してあ
る。リブ８４に陰極配電スクリーン８５が溶着し
てある。このスクリーンは粗い目のスクリーン
で、それに細い目の配電スクリーン８６が接続し
てあつて配電スクリーンと、フレーム７１と８０
の間に圧縮される膜に接着した陰極との接触を最
大にするようにしてある。

この発明のセルと方法については多くの変更
を、この発明の精神または範囲からそれずに遂行
できる。多孔性の隔膜に電極を埋込んだものを使
用する場合には、電極―隔膜組立体についての陽
極液ヘツドを、電解液がこの組立体を経て陽極液
スペースから陰極液スペースへ流れるようにすれ
ば、この電解槽を浸透型隔膜式電解槽として作動
させることができる。

なお、この発明はその特許請拒の範囲に記載し
た通りに限定するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は食い違いリブを備えたこの発明の組み
合わせた陽極と陰極構造体の横断面図、第２図は
第１図の食い違いリブで加えられた圧力による膜
の彎曲を誇張して示す図、第３図は山部が食い違
つている彎曲金属板を用いたこの発明の組み合せ
た陽極と陰極構造体の断面図、第４図は前記山部
によつて加えられた圧力による膜の彎曲を誇張し
て示す図、第５図は伸縮可能陰極構造体に矢印で
示す可撓性でない陽極電流導体から圧力が加わる
ようにした実施態様の部分断面略図、第６図は弾
性装置をつる巻ばねとした第５図の実施態の部分
断面図、第７図はこの発明の箱形陽極構造体の一
部を断面とした斜視図、第８図は第７図の陽極と
関連する陰極構造体の斜視図、第９図はそれぞれ
第７図と第８図の陽極構造体と陰極構造体を用い
て組み立てた単極電解槽の縦断面図、第１０図は
この発明の陽極構造体の別の実施態様の斜視図、
第１１図は第９図の単極セルの２個を接続して双
極電極構造体としたものの斜視図、第１２図は複
数個の構造体を互に組み合せた単極セルの分解分
部断面斜視図である。図面において、この発明の
要部と符号との関係は次のとおりである。 １……フレーム、２……陽極液スペース、３…
…膜、４……スクリーン、５……棒、７……リ
ブ、８……棒、１０……リブ、１１……スクリー
ン、１３……山部、１４……陰極、１５……ばね
要素、１６……膜、１７……つる巻ばね、１９…
…桁部材、２０……スクリーン、２１……膜、２
２……陽極配電器、２３……リブ、２５……箱形
陽極構造体、２６……枠部材、２８，２９……陽
極スクリーン、３０……リブ、３２，３３……隔
膜、３４，３５……ガスケツトフレーム、４０…
…リブ、４１………棒、４８……陰極液出口、５
３……陽極液出口、５５……陽極液およびガス出
口、６２……陽極フレーム、７６……膜、７９…
…ガスケツト、８０……フレーム、８１……陰極
コネクタ、８２……陰極液入口、８３……陰極液
出口、８４……リブ、８５……粗い目の配電スク
リーン、８６……細い目の配電スクリーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気ピストン４５またはばねによつてともに
   押圧されている多数の電解槽から構成される、ハ
   ロゲン化物水溶液を電解することによりハロゲン
   を発生させるための電解装置であつて、前記各電
   解槽が (a) イオン透過性であるが、液不透過性である可
   撓性のイオン交換膜３，２１，３２，３３と、 (b) 陽極が前記膜の１側面に直接に接触してお
   り、そして陰極がその他側面に直接に接触して
   いる、２つのガスおよび液透過性電極と、 (c) 前記陽極の外表面に接した陽極配電体４，２
   ２，２８，２９および前記陰極の外表面に接し
   た陰極配電体１１，２０と （前記配電体がガスおよび液透過性粗目金属
   シートからなり）、 (d) 前記陽極配電体４，２２，２８，２９の外表
   面に接して間隔を置いて設けられた押圧部材
   ７，１６，２３，３０，７３の陽極配列および
   前記陰極配電体１１，２０の外表面に接して間
   隔を置いて設けられた押圧部材１０，１５，１
   ９，４０，５８，６９，８４の陰極配列（前記
   間隔を置いて設けられた押圧部材の形状は電解
   液の自由循環を許容するものである）とから構
   成され、 かつ、前記陽極押圧部材が前記陰極押圧部材に
   対して食い違いに配列され、そして前記配電体が
   弾性的に変形可能であるが、前記膜よりも剛性の
   ものであることを特徴とする電解装置。 ２ 前記間隔を置いて設けられた押圧部材の陽極
   および陰極配列の少なくとも１つが弾性的に圧縮
   可能な部材によつて構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の電解装置。 ３ 前記弾性的に圧縮可能な部材がスプリング１
   ５，１６であることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の電解装置。 ４ 前記押圧部材の陽極および陰極配列群の少な
   くとも１つが金属板を曲げることによつて形成さ
   れた間隔を置いて設けられた山頂部を有する金属
   板１２，１３をその山頂部をお互いに食い違いに
   配置して構成されてたものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の電解装置。 ５ 前記ガスおよび液透過性の陽極および陰極の
   少なくとも１つが前記膜に結合した粒状電解触媒
   物質層から成り、かつそれに関連する配電体が細
   メツシユのガスおよび液透過性金属シート３９，
   ６０，７５からなるものである特許請求の範囲第
   １ないし４項のいずれか１つに記載の電解装置。 ６ 前記ガスおよび液透過性の陽極および陰極の
   少なくとも１つが、電解触媒物質によつて表面が
   被覆されている細メツシユメタルスクリーン３
   ９，６０，７５，８６から成るものである特許請
   求の範囲第１ないし４項のいずれか１つに記載の
   電解装置。