JP2002513859A - 電解槽用ブスバー構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、金属類の電解回収のための電解槽のブスバー構造物に適用される。この構造物は、電極間の空隙を容易に変えることができるように形成される。この構造物のすべての部分は、その槽の長手方向に一体化したプロファイルの形を成しており、その槽内の電極の支持用ラグは切り欠きされていない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この発明は、電解槽のブスバー構造物に重点をおいたものである。この電解槽
ブスバー構造物は、金属の電解による回収のためのものであり、電極間の空隙、
すなわち間隔を自由に選んで変えることができるように全体が形作られている。
本構造物のすべての部品の断面は槽の長手方向に一定である。

【０００２】 銅、ニッケルおよび亜鉛などの金属の電解回収用に設計されたタンクハウスに
は一般的に多数の電解槽が置かれている。電解槽はグループ内で直列に連結され
て、一つの槽内の陽極が次の槽内の陰極ヘ高導電性ブスバーによって電気的に接
続されるようになっている。高導電性ブスバーは一般的には銅製で、タンク間の
仕切り壁上にある。このような配列はウォーカーシステムとして知られている。

【０００３】 この構造物は通常切欠き絶縁バーも含んでおり、それがブスバーの上に来るよ
うにして、前の槽の陰極と次の槽の陽極をブスバーから分離するようにしている
。このような構造は必要である。なぜならば、そうしないとタンク内のすべての
電極が電気的に結合し、そのため電流が電解液中を流れなくなるからある。

【０００４】 従来技術のブスバーにおいて、側壁は、断面が半円形もしくは三角形でブスバ
ーに沿って長いふくらみ部を通常、特徴としている。それらのふくらみ部は連続
しているか、もしくは絶縁ブスバーの場合は不連続のいずれかである。ブスバー
に接触する電極はこれらのふくらみ部の上へ降される。これらのふくらみ部のア
イデアは第１に、ブスバーを硬化させることと、第２に、バーと電極との間に線
接触を形成することにある。

【０００５】 絶縁バーは、横を向いているブラケットを有し、ブラケットは、ブスバーの不
連続なふくらみ部の間、もしくは連続したふくらみ部の上のいずれかに来る。ブ
スバーと接触しない電極はこれらの絶縁ブラケットの上に降ろす。

【０００６】 米国特許第 3,682,809号の図１に開示されたブスバー構造が以前から知られて
いる。その図１においてブスバーは連続している。しかし、電極支持ラグは、ブ
スバーの上に配される側を切り欠いている。同図によれば、同一の電極の支持部
材の長さがさまざまである。しかし、同図は２つの隣接するタンクの電極をどの
ようにしてブスバーおよび絶縁バーに対して配置するかについては示していない
。

【０００７】 従来のブスバーの構造の場合および切欠き電極の場合、次の欠点が常にある。
− 各電極の回路への電気接続が１つの接点に基づいている。その接触の質（良
接触／不良接触）が大きく変化するので、電極間の電流の分配が不均一になる。
− 切欠き銅製バーが用いられる場合、その製造コストが非切欠きのものの場合
よりも大きくなる。逆に非切欠きブスバーが用いられる場合、電極は絶縁ブスバ
ーのために水平姿勢にはならない。 − 切欠き電極の製造は非切欠きのものよりも高価である。 − 槽へ導入する場合、ブスバーに対して正確な位置になるように切欠き電極を
横方向に非常に注意深く槽へ降下させる必要がある。 − 切欠き絶縁バーおよび、場合によっては銅製ブスバーのため、電極をブスバ
ーに対して長手方向に正しい位置になるように非常に注意深く槽へ降下させなけ
ればならず、これによって電気的接触および分離が正しく行なわれる。ブスバー
の熱膨張が問題を引き起こす可能性がある。 − 切欠きブスバーは電極間の間隙を、すべてのブスバーおよび絶縁バーを交換
せずに変えることはできない。非切欠き銅製ブスバーを有する電極間の間隙を変
えるには絶縁バーの交換を必要とする。 − 切欠き絶縁バーのため、実際にはブスバーの洗浄には常に洗浄中は絶縁バー
を外す必要がある。このことが特に機械洗浄をかなり困難にしている。 − 切欠きブスバーは比較的薄く作る必要があるため、総じてかなり弱く、寿命
が短い。

【０００８】 ここで述べる本発明は、従来の構造物の上述の欠点を解消するブスバー構造物
を達成することを目的とする。本発明によるブスバー構造物において、高導電性
主ブスバーを電解槽の側壁の上に設置し、手前の槽の陽極を隣接する槽の陰極に
電気的に接続して、タンクを通常の方法で直列に接続するようにしている。この
主ブスバーは、連続した異なる高さの左右のふくらみ部を有して、電極のうちの
一方の組、陽極もしくは陰極、が槽内で他方よりも低く下にくるようにしている
。支持要素も電解槽の側壁の上に取り付けられ、これらが電極を、主ブスバーに
接触していない側で支持している。これらの支持要素は主ブスバーから電気的に
絶縁されており、有利にはそれらは導電材料のものにして、それらが、槽内で同
一符号の電極間の電位を平衡させるようにする。この主ブスバーと、支持要素と
、絶縁材はすべて、長手方向に槽と一体化されており、それらの全長にわたって
一定の断面を有する。本発明の主たる構成要件は添付の特許請求の範囲に明らか
にされている。

【０００９】 主ブスバーの左右のふくらみ部は異なる高さにあり、ある電極、例えば陽極が
槽内で他の電極、すなわちこの場合は陰極よりも少し低く下になるようにする。
実際上は、槽の一方の側の主ブスバーの低い方のふくらみ部および槽の他方の側
の低い方の支持要素は、高い方のものよりも槽の中心線に近く、そのため、低い
方に位置する電極の支持ラグを上方に位置する電極のそれらよりも短くし、上方
のふくらみ部および支持要素を槽の壁の中心線の近くに配置して、それらを低い
方のものよりも槽自体の中心線からさらに遠くへと離す。必要な場合、これを反
対の方法で行なうことができる、すなわち陰極を低い方のふくらみ部上に、陽極
を高い方のものの上に配置する。主ブスバーのふくらみ部は連続しており、それ
らの上には絶縁ブラケットはない。連続もしくは一体化と言う用語は、電極を配
置するために材料を切り欠くことはしないこと、および材料が槽の長さにわたっ
て本質的に同じ強さであることを意味している。電極支持ラグも切り欠きされて
いない。

【００１０】 高い方の電極の支持要素は主ブスバーの上であって、当該主ブスバーのふくら
み部の間に置く。この支持要素は電位平衡バーであることが最も好ましく、主ブ
スバーから絶縁材によって絶縁する。このバーおよび絶縁材は共にそれぞれの長
さ全体にわたって一定の断面を有する。このバーは主ブスバーの高い方のふくら
み部と同じ高さにあって、主ブスバー上には無い高い方の電極の支持ラグの間に
電気的接続を形成する。

【００１１】 電位平衡バーであることが同様に好ましい低い方の電極支持要素は主ブスバー
の外側に置かれ、槽の縁に沿った主ブスバーの高い方のふくらみ部の隣であって
絶縁材の上に置かれる。このバーおよび絶縁材は共にそれぞれの長さ全体にわた
って一定な断面を有する。このバーは主ブスバーの低い方のふくらみ部と同じ高
さにあり、主ブスバー上には無い低い方の電極の支持ラグ間に電気的接触を形成
する。この電位平衡バーの下の絶縁体を、主ブスバーと槽の側壁との間にある絶
縁体と一体化してもよい。

【００１２】 従来技術に比して、本発明に示すブスバーの方法は少なくとも次の利点を提供
する。 − 絶縁プロファイルばかりでなく、主ブスバーと電位平衡バーの両方とも切欠
きが無く、一定不変の断面を有し、それによって電極の分布を、ブスバーに接触
する必要なしに自由に変えることができる。 − 洗浄すべきすべての面が連続しており、１つの材料からなるため、ブスバー
の機械洗浄が簡単である。ブスバー構造物を洗浄のために分解する必要がない。
− ブスバー構造物が丈夫で、長持ちする。 − 電位平衡バーによって、各電極に電気回路との２つの接点が設けられる。一
つの電極が主ブスバーと接触し、主ブスバーが平均よりも劣っている場合、並列
に並んだ電極が、電位平衡バーによって電流の分配を均一にして、さらに均一な
電流の分配を得る。 − 電極を常に真直にすることができる。 − たとえ電極をタンクの中へ、ブスバーに対して左右方向および長手方向に正
しい場所に注意深く降さない場合でも、電気接点および絶縁体が常に正しく生成
される。ブスバーの熱膨張によって問題は生じない。

【００１３】 添付の図面において本発明を更に正確に説明する。

【００１４】 図１によれば、陽極および陰極は電解槽Ａの中へ、同様に槽Ｂの中へすでに降
されており、同図にはそれらの支持用ラグのみが見える。同図において、最前部
の陽極１は、背後にある陰極２よりも低く下にある。一般の場合のように、陽極
と陰極が槽内に交互に置かれる。陽極および陰極は共に支持用ラグ３および４に
より、電解槽の側壁５に置かれた本発明のブスバー構造物へ支持される。側壁と
は、それが１つ、あるいはそれ以上の隣接部品から成るかどうかを問わず、２つ
の隣接するタンク間の側壁を意味する。

【００１５】 図２は、主ブスバー６が、側壁５上にある絶縁板７の上にどのように置かれる
かを更に正確に示す。主ブスバーの下に絶縁板を用いることは不可欠ではないが
、実用的配慮として推奨される。この主ブスバーは側壁の上に丁度槽の長さに沿
って延びている。主ブスバーの下面は水平であり、上面の中央部も同じようにす
ることができるが、そのバーの両縁には異なる高さの２つの連続したふくらみ部
もしくは隆起部が立ち上がって、縦長に上方へ突き出ている。それらのふくらみ
部をさまざまな形にすることができるが、例えば半円形の断面を有するふくらみ
部が適する。図２の場合、槽Ａ内の陽極の支持用ラグ３は低い方のふくらみ部８
上に配され、槽Ｂ内の陰極の支持用ラグ４は高い方のふくらみ部９の上に配され
ている。切り欠きをしないで、電極の支持用ラグの下縁部を連続にする。これら
のふくらみ部に適した高さの差は通常５〜15mmであり、実用上の理由で、陽極が
低い方の電極になるように選ばれることが多い。低い方のふくらみ部を槽の縁へ
近付けて、高い方のふくらみ部を側壁の中央部の付近に配すると都合がよい。

【００１６】 連続した絶縁プロファイル10は主ブスバーのふくらみ部８および９の間にブス
バーの全長にわたって配され、かつそのプロファイルの上には槽Ａの陰極の支持
要素11が配される。その支持要素はこの場合導電性電位平衡バーである。槽Ａの
他方の側の陰極の支持用ラグ（図示しない）は次の槽の主ブスバーの高い方のふ
くらみ部上に支持されているため、電位平衡バー11の上部は主ブスバーの上方の
ふくらみ部と同じ高さにされており、陰極がそれぞれの支持用ラグ４上で水平に
なる。

【００１７】 図２からもわかるように、主ブスバー６は槽の縁の全幅にわたって延びてはい
ないが、その縁の部分は絶縁板７によってのみ覆われている。槽Ｂの陽極の支持
要素12は、この場合も電位平衡バーであるが、最も有利には主ブスバーの外側に
ある絶縁板の一部の上に配され、このようにして支持要素が、主ブスバーに支持
されていない陽極支持用ラグを接続する。この支持要素が陽極の他方の端部の支
持用ラグ３を主ブスバー上の支持用ラグと同じ高さにまで上げるような高さに支
持要素は設置される。いずれの電位平衡バー上にも絶縁材は配されていない。そ
れらのバーは望ましくは１つの材料、例えば断面が円形もしくは三角形の棒で作
られる。

【００１８】 電極、すなわち陽極もしくは陰極のいずれに関しても支持要素として電位平衡
バーを用いたくない場合は、そのバーを同様に作った絶縁材のプロファイルに替
え、もしくは電極の支持用ラグを正しい高さに保つように直接その絶縁材を成形
することができる。しかしその場合、上述の利点のうちのいくつかが失われる。

【００１９】 上述のように、主ブスバーは槽の側壁の全幅にわたって延びてはいないが、側
壁の幅の半分よりも幾分長い。電極支持要素の両方を、主ブスバーの電極支持要
素に対応するふくらみ部と同様に側壁の中心線からほぼ同じ距離に設置すること
が最善である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるブスバー構造物を有する電解槽の断面図である。

【図２】 ブスバー構造物の更に詳細な図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キビスト、 トゥオモ フィンランド共和国 エフアイエヌ− 02420 キルッコヌンミ、 ヒルサランテ ィエ 259 (72)発明者 マルッティラ、 トム フィンランド共和国 エフアイエヌ− 02400 キルッコヌンミ、 フマルヤルベ ンティエ ５ Ｆターム(参考） 4K058 DD09 FA15

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽のそれぞれの側壁(5)の上に配置され、金属の電解回
   収に使われる直列接続型の電解槽のブスバー構造物において、 前記槽の主ブスバー(6)は該槽の長手方向に、連続したふくらみ部(8、9)を複数
   有し、それらのふくらみ部の高さは異なり、一方の槽内の陽極の非切欠き支持用
   ラグ(4)を一方のふくらみ部で支持し、隣接する槽の陰極の非切欠きラグ(3)を他
   方のふくらみ部で支持するようにし、 該ブスバー構造物は、絶縁された連続する支持要素(11、12) を前記槽の長手方
   向に、かつ前記主ブスバーから絶縁して有し、主ブスバー上にはない電極の支持
   用ラグの端部を、主ブスバー上に支持されている当該電極の端部と同じ高さに支
   持するようにしていることを特徴とするブスバー構造物。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のブスバー構造物において、連続する絶縁体
   プロファイル(10)は、前記主ブスバーのふくらみ部(8、9) の間に配されているこ
   とを特徴とするブスバー構造物。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のブスバー構造物において、前記電極の一方
   の支持要素(11)を、前記主ブスバー(6)の前記ふくらみ部(8、9) 間にある前記絶
   縁体プロファイルの上に配し、該支持要素(11)は、前記主ブスバーの高い方のふ
   くらみ部(9)と本質的に同じ高さにあることを特徴とするブスバー構造物。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のブスバー構造物において、前記主ブスバー
   は、前記槽の側壁(5)の幅の一部分の上にのみ広がることを特徴とするブスバー
   構造物。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のブスバー構造物において、前記側壁の幅の
   少なくとも一部は、連続する絶縁材(7)で覆われることを特徴とするブスバー構
   造物。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のブスバー構造物において、前記連続する絶
   縁材(7)を前記槽(5)の側壁上へ配し、その上に前記主ブスバーを配することを特
   徴とするブスバー構造物。
7. 【請求項７】 請求項４に記載のブスバー構造物において、前記電極支持要
   素(12)の他方は、前記主ブスバーの外側の前記絶縁材料(7)の上に配され、前記
   支持要素(12)は、前記主ブスバーの低い方のふくらみ部(8)と同じ高さであるこ
   とを特徴とするブスバー構造物。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のブスバー構造物において、前記支持要素(1
   1、12) は、導電性材料で作られた電位平衡バーであることを特徴とするブスバー
   構造物。
9. 【請求項９】 請求項１に記載のブスバー構造物において、前記支持要素(1
   1、12) は、絶縁材で作られていることを特徴とするブスバー構造物。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載のブスバー構造物において、同じ高さに位
    置する前記主ブスバーの低い方の前記ふくらみ部(8)および前記支持要素(12)は
    、前記槽の壁の縁の近くに配置されることを特徴とするブスバー構造物。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載のブスバー構造物において、同じ高さに位
    置する前記主ブスバーのふくらみ部および前記支持要素は、前記側壁の中央部か
    らほぼ同じ距離に配置されることを特徴とするブスバー構造物。