JP2003105598A

JP2003105598A - 電極装置

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Publication number: JP2003105598A
Application number: JP2001298417A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Yamamoto; 勝敏山本; Hitoshi Otaki; 均大瀧
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP4858666B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電解面積が大きく、化学的安定性及び耐久性に
優れ、製造の容易な電極装置を提供する。【解決手段】金属電極板１と、複数の平板状フェライト
電極板２とを含む。複数の平板状フェライト電極板２
は、金属電極板１の面上に配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極装置に関す
る。本発明は、化学溶液、特に、廃水処理や鍍金などの
用途に使用される電気分解反応用の電極装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】廃水処理や鍍金などの用途に使用される
電気分解反応用電極としては、フェライト電極板と、金
属電極とが知られている。

【０００３】このうち、フェライト電極板は、電解反応
時に電極に印加される電圧が、例えば２００Ｖ程度の高
電圧であっても、十分に耐えられるという点で、金属電
極よりも優れている。また、フェライト電極板は化学的
安定性に優れているという長所も有している。

【０００４】しかし、フェライト電極板はセラミック製
であることから、弾性に乏しく、特に薄い平板状の形態
を取る場合は、曲げ方向の力が加わると割れ易いという
性質があり、電解面積の大きな平板状の電極を形成する
ことが難しい。

【０００５】また、フェライト電極板は、成型した後に
焼成を行う工程を経て製造されるので、面積の大きな平
板状の形態を確保することは、コストの増加を招く。こ
のため、フェライト電極板単体で大面積の平板状電極を
形成することは、その取り扱いにおいても、コストの面
においても、様々な障害があった。

【０００６】そこで、フェライト電極板をパイプ状に形
成し、内部に導体を挿入した丸棒形状の形態の電極を並
べることで、見かけ上、平板状の電極面としての電解面
積を増大するなどの手法を採用していた。

【０００７】しかし、丸棒形状のフェライト電極板を並
べて使用する方法は、一定の面積を確保するために必要
となる電極数量が増加することから、コストの増加を招
く。また、丸棒を並べるだけの構造であるため、電極表
面の凹凸が大きくなり、極間距離が狭い場合には、平板
状とは言い難いなどの不具合があった。

【０００８】次に、金属電極においては、大きな電解面
積を必要とする用途に対しては、チタニウムなどの金属
板表面に貴金族のコーティングを行う等の手段を採用す
ることができる。

【０００９】しかし、コーティング層自体が薄く剥離し
やすいことに加え、廃水処理などの用途に使用した場
合、電極表面への付着現象が起きやすく、これによる電
解効率の低下や、不特定多数の化学物質が混在する溶液
中で使用することによる電極寿命の短縮など、多くの問
題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電解
面積の大きな電極装置を提供することである。

【００１１】本発明のもう１つの課題は、化学的安定性
及び耐久性に優れた電極装置を提供することである。

【００１２】本発明の更にもう一つの課題は、製造の容
易な電極装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る電極装置は、金属電極板と、複数の
平板状フェライト電極板とを含む。前記複数の平板状フ
ェライト電極板は、前記金属電極板の主面上に配列され
ている。

【００１４】本発明に係る電極装置において、金属電極
板の主面上に、複数のフェライト電極板を配列している
から、フェライト電極板の化学的安定性を利用し、化学
的安定性に優れた電極装置を実現できる。このため、電
着処理、塗装処理、電気メッキ処理、電漬処理、陽極酸
化処理、浄水処理等の広範な用途に対応し得る電極装置
が提供できることになる。

【００１５】また、本発明に係る電極装置は、金属電極
板と、複数の平板状フェライト電極板とを有し、複数の
フェライト電極板は金属電極板上に配列されるから、金
属電極板を大型化し、金属電極板の主面上に配列される
平板状フェライトの数を増加することにより、電解面積
の大きな電極装置を得ることができる。

【００１６】電解面積の大型化のために、金属電極板の
平面積を増大させた場合でも、平板状フェライト電極板
は、小面積でよく、その複数枚を、大型化された金属電
極板の主面に配列することにより、大面積の電極装置を
得ることができる。このため、個々の平板状フェライト
電極板の寸法を、フェライト焼成工程を経ても歪みが発
生しない限度で任意に設定できる。また、フェライト電
極板の割れ等も生じにくくなるので、電解面積の大きな
電極装置を、容易に製造することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る電極装置の斜
視図、図２は図１に示した電極装置の平面図、図３は図
１に示した電極装置の底面図、図４は図２の４ー４線に
沿った断面図、図５は図１乃至図４に示した電極装置の
組立構造を示す一部拡大側面図である。

【００１８】図示実施例の電極装置は、金属電極板１
と、複数のフェライト電極板２とを含む。金属電極板１
は、板あつ方向において対向する２つの主面１１、１２
を有する。フェライト電極板２は、金属電極板１の対向
する２つの主面１１、１２の少なくとも１主面に配列さ
れている。実施例では、フェライト電極板２は、主面１
１、１２の両面に配列されている。

【００１９】実施例に示された、金属電極板１は複数の
取付孔１００を有し、フェライト電極板２は複数の取付
孔２００を有する。取付孔１００、２００の数量及び設
置位置は、相互に一致している。図１乃至図５に図示す
るように、フェライト電極板２は、ビス４及びナット５
を使用して金属電極板１に搭載されている。

【００２０】金属電極板１は延長部３を含み、延長部３
は鉤状部３０を有する。鉤状部３０は金属電極板１を電
解液等の溶液を満たしたタンクや電解処理槽に吊り下
げ、または、装着する際に用いられる。

【００２１】本発明では、フェライト電極板２のそれぞ
れは平板形状であり、その複数枚を、金属電極板１の面
１１、１２上に配列する構成を採用するので、焼成工程
を経ても歪みが発生しない限度で、個々のフェライト電
極板２の寸法を任意に、且、容易に設定することができ
る。

【００２２】本発明に係る電極装置において、金属電極
板１の主面１１、１２上に、複数のフェライト電極板２
を配列しているから、フェライト電極板２の化学的安定
性を利用し、化学的安定性に優れた電極装置を実現でき
る。このため、電着処理、塗装処理、電気メッキ処理、
電漬処理、陽極酸化処理、浄水処理等の広範な用途に対
応し得る電極装置が提供できることになる。

【００２３】また、本発明に係る電極装置は、金属電極
板１と、複数のフェライト電極板２とを有し、複数のフ
ェライト電極板２は金属電極板１上に配列されるから、
金属電極板１を大型化し、それに合わせて、フェライト
電極板２の数を増加することにより、電解面積の大きな
電極装置を得ることができる。

【００２４】電解面積の大型化のために、金属電極板１
の平面積を増大させた場合でも、フェライト電極板２
は、小面積でよい。このため、個々のフェライト電極板
２の寸法を、フェライト焼成工程を経ても歪みが発生し
ない限度で任意に設定できる。また、フェライト電極板
２の割れ等も生じにくくなる。このため、電解面積の大
きな電極装置を、容易に製造することができる。

【００２５】実施例に示す電極装置を組立てるには、図
５に示すように、金属電極板１に設けた取付孔１００及
びフェライト電極板２に設けた取付孔２００に対し、例
えばビス４を通し、ビス４にナット５を結合させて、金
属電極板１上にフェライト電極板２を締め付ければよ
い。

【００２６】フェライト電極板２は、一般にフェライト
と呼ばれる材料の中から、用途に応じて、任意に選択し
て用いることができる。

【００２７】一般に、フェライト電極板２は、例えばＦ
ｅ₂Ｏ₃換算で５３〜９５モル％の酸化鉄と、ＭＯ換算
（但し、ＭはＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ）で
４７〜５モル％の酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化コ
バルト、酸化マグネシウム、酸化亜鉛からなる、スピネ
ル結晶構造を持つフェライト焼結体である。これらは、
優れた耐食性、電気伝導率、スポーリング強度等を有す
る。このような構造を持つフェライト電極板２は、例え
ば次のように製造することができる。

【００２８】まず、Ｆｅ₂Ｏ₃ ５５〜７５モル％と前記
のＭＯに換算して４５〜２５モル％の金属酸化物、例え
ば酸化ニッケル又は酸化マグネシウムとを、ボールミル
中で十分に混合したのち、空気中で８００〜１４００℃
において１〜３時間加熱し、冷却し、粉砕して微粉末と
する。

【００２９】その際、原料のＦｅ₂Ｏ₃の代わりにＦｅ₂
Ｏ₃に換算して５５〜７５モル％に相当するＦｅとＦｅ₂
Ｏ₃との混合物や、これらとＦｅ₂Ｏ₃との混合物を用い
ることもできる。また、金属酸化物の代わりに、加熱に
よってこれらの酸化物に変化しうる化合物、例えば炭酸
塩、水酸化物又は、シュウ酸塩を用いることもできる。

【００３０】次に、このようにして得た微粉末を加圧成
形、押し出し成形、射出成形、流し込み成形などにより
所定の形状に成形し、焼成温度１１００〜１４００℃で
２〜１２時間焼成した後、徐冷して所望のフェライト電
極板２を得るものである。

【００３１】金属電極板１は、好ましくは、バルブ金
属、例えばチタニウムなどを用いる。更に好ましくは、
バルブ金属でなる金属電極板１の表面に貴金族、例えば
白金のコーティング層を施した構造とする。この場合、
通常の金属電極で用いられているコーティング層よりも
薄い極薄コーティング層でも十分に効果がある。コーテ
ィング層の存在は、フェライト電極板２を直に金属電極
板１の表面に貼り付た場合の接触抵抗を下げる効果とな
り、電流値が大きい場合の発熱や、これに伴うフェライ
ト電極板２の破損を防止することに結びつく。また、コ
ーティング層は、連続運転時に生じやすいチタニウム表
面に形成される酸化物被膜による導通不良を解消するの
にも有効である。

【００３２】金属電極板１として使用できる金属として
は、導電性を持つことが重要であるため、特に限定しな
くてもよいが、電解反応により消耗や変質する金属を用
いる場合、特にバルブ金属以外の金属を使用する場合、
さらにバルブ金属の場合でも、高い電圧を印加する場合
などには、被覆等の処理を施し電解液に触れぬよう金属
電極板１を被覆する必要がある。

【００３３】フェライト電極板２と金属電極板１の接合
方法としては、ビス４、ナット５等を用いた機械的結合
の他、接着剤による接着、またはそれらを組み合わせな
ど、自由な方法を取ることができる。これらの方法の
内、接着による方法では、さらに接着剤に導電性を持た
せた導電性の接着剤を用いることは有効である。但し、
導電性の接着剤は接着剤に含まれる導電性物質が電解に
より溶出するため、電解液と接触しないような対策を必
要する。

【００３４】図６は導電性接着剤による接着と、ビス及
びナットによる機械的結合との組み合わせに係る結合構
造を取る場合の具体例を示している。図６において、図
５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一
の参照符号を付し、重複説明は省略する。フェライト電
極板２は、金属電極板１の主面１１、１２に導電性接着
剤１１０、１２０によって接着され、且、ビス４及びナ
ット５によって機械的に結合されている。

【００３５】導電性接着剤１１０、１２０については、
発泡性の導電性接着剤が、特に有効である。発泡性の導
電性接着剤によれば、弾性を持つ金属電極板１と、弾性
に乏しく、比較的脆いフェライト電極板２との間で、衝
撃を吸収する効果を期待することができ、フェライト電
極板２の強度を改善する上で有効である。

【００３６】図７は本発明に係る電極装置をメッキ用電
極として用いた使用態様を示す図である。図示では、メ
ッキ槽７は、メッキ液８で満たされている。電極装置６
１、６２と、被メッキ物９には、電源装置１０が接続さ
れている。本発明に係る電極装置は、メッキの他、電着
処理、塗装処理、電漬処理、陽極酸化処理、浄水処理等
広範な用途で活用することができる。

【００３７】次に、本発明に係る電極装置について、実
施例を挙げて具体例について説明する。

【００３８】＜実施例１＞まず、個々のフェライト電極
板２を１００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍの大きさとし
た。フェライト電極板２としてはニッケルフェライトを
使用した。

【００３９】金属電極板１としてチタニウムを用い、そ
の表面に白金のコーティング層を設けた。チタニウムの
板の表面に、白金のコーティングを施す場合、その方法
に多種の方法があるが、本実施例では、白金を含む溶液
をチタニウム表面に塗布し、その後３５０℃から６００
℃の温度で焼成し、コーティング膜を形成した。

【００４０】このようにして得られた金属電極板１にフ
ェライト電極板２を貼り付けるにあたり、図６に示した
ように、発泡性導電接着剤１１０、１２０と、ビス４及
びナット５とを用いた。導電性接着剤１１０、１２０が
電解液に触れないよう、全体をパッキンを用いてシール
する構造とした。

【００４１】導電性接着剤を硬化させるため加熱処理を
行うが、この温度は１５０℃前後であるため、パッキン
やビスはこの温度に充分耐えるものを選定する必要があ
る。

【００４２】ビス４については、耐薬品性、耐熱性を持
つ樹脂、もしくは金属電極板１と同じものを使用する
か、十分に被覆する必要がある。

【００４３】また、パッキンにも同様に耐薬品性と耐熱
性が要求されるため、最適な素材、例えばフッ素系ゴム
などを選定する必要がある。フェライト電極板２は、金
属電極板１の一面に８枚貼り付け、８ｄｍ²の電解面積
とした。金属電極板１の大きさは２００ｍｍ×４００ｍ
ｍ×２ｍｍとした。

【００４４】＜実施例２＞導電性接着剤を省略した。他
は、実施例１と同じ条件とした。

【００４５】＜実施例３＞発泡性導電性樹脂に代えて、
発泡性ではない導電性接着剤を用いた。他は、実施例１
と同じ条件とした。

【００４６】＜電解試験＞上述した実施例１〜３につい
て、電解試験を行った。実施例１〜３の電極装置を電解
液中に置いて陽極として用い、陰極に金属電極を配置し
て電解試験を行った。電解試験条件、確認項目及び結果
は次の通りである。

【００４７】１．電解条件電解液；２０％Ｈ₂ＳＯ₄溶液電流密度；５Ａ／ｄｍ²、２０Ａ／ｄｍ² 電解時間；５００Ｈｒ２．確認項目（ａ）電極の消耗状況（ｂ）試験前後の導通抵抗（ｃ）強度試験（ｄ）曲げ試験曲げ試験に当っては、４００ｍｍ方向の両端を固定し
て、中央部に加重した。加重は１ｋｇ、２ｋｇ、３ｋｇ
の３種とした。曲げ試験の確認項目フェライト電極板２の破損状況試験前後の導通特性

【００４８】３．試験結果（ａ）電解試験電極の消耗状態５Ａ／ｄｍ²：実施例１〜３の全てに消耗が見られない２０Ａ／ｄｍ²：実施例２のみ、局部的に消耗試験前後の導通抵抗５Ａ／ｄｍ²：実施例１〜３の全てに変化無し２０Ａ／ｄｍ²：実施例２のみ、局部的に抵抗の変化あ
り（ｂ）強度試験フェライト電極板２の破損状況１ｋｇ：実施例１〜３の全て変化無し２ｋｇ：実施例１〜３の全て変化無し３ｋｇ：実施例２のフェライト電極板２にクラック発生試験前後の導通特性１ｋｇ：実施例１〜３の全て変化無し２ｋｇ：実施例１〜３の全て変化無し３ｋｇ：実施例３に導通特性の変化あり導電性接着剤に剥離が見られた試験結果を総括するに、フェライト電極板２は平均的に
消耗しており、電流の局部的集中が見られなかったこと
から、十分な電気的接合を得られていることが解った。

【００４９】また、接着剤の劣化など導通不良に起因す
る悪影響も見られず、シール方法に問題がないことも確
認できた。

【００５０】電解試験前後の導通抵抗にも、２０Ａ／ｄ
ｍ²、及び、３ｋｇ加重の場合を除けば、変化はなく、
安定した電解反応を確保できることが判明した。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）電解面積の大きな電極装置を提供することができ
る。（ｂ）化学的安定性及び耐久性に優れた電極装置を提供
することができる。（ｃ）製造の容易な電極装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電極装置の斜視図である。

【図２】図１に示した電極装置の平面図である。

【図３】図１に示した電極装置の底面図である。

【図４】図２の４ー４線に沿った断面図である。

【図５】図１乃至図４に示した電極装置の組立構造を示
す一部拡大側面図である。

【図６】本発明に係る電極装置の別の組立構造を示す一
部拡大側面図である。

【図７】本発明に係る電極装置の使用態様を示す図であ
る。

【符号の説明】

１金属電極板１１、１２金属電極板の主面１００、２００取付孔２フェライト電極板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属電極板と、複数の平板状フェライト
電極板とを含む電極装置であって、前記複数の平板状フ
ェライト電極板は、前記金属電極板の面上に配列されて
いる電極装置。
【請求項２】請求項１に記載された電極装置であっ
て、前記フェライト電極板と前記金属電極との間に、発
泡性導電性接着層を有する電極装置。
【請求項３】請求項１に記載された電極装置であっ
て、前記金属電極板は、バブル金属からなる電極装置。
【請求項４】請求項３に記載された電極装置であっ
て、前記金属電極板は、表面に白金族の層を有する電極
装置。