JP2515142Y2 - 電解槽用ガスケット - Google Patents

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
スケットであって、可撓性であり且つフレームの形態で
あるガスケットにおいて、前記ガスケットがその表面で
あって電解槽に取り付けられた際にアノード又はカソー
ドあるいは別のガスケットと向かい合って接触する表面
に(on or in a surface)、複数の突起及び／又は凹みを
有すること、前記複数の突起及び／又は凹みのそれぞれ
が前記のアノード又はカソードあるいは別のガスケット
の表面の対応する複数の凹み及び／又は突起それぞれに
挿着及び／又は嵌合されるものであること並びに前記複
数の突起及び／又は凹みが該ガスケットのフレームの周
囲に一定の間隔で配置されてい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／又はカソードの表面の対応する凹み及び／又は
突起に挿着及び／又は嵌合される。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／又は突起に挿着及び／又は嵌合される。

【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(inor on one surface o
r 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／又は突起に挿着及び／又は嵌合される
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、凹みは突起と嵌合する形状を有
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
形状に対応して該突起と嵌合するように形成されるもの
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
の対応する凹みに挿着又は嵌合される。

【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、２cm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挿着又は嵌合される対応する凹
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) (56)参考文献 特開 昭53−146272（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−51440（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【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
   製のガスケットであって、可撓性であり且つフレームの
   形態であるガスケットにおいて、前記ガスケットがその
   表面であって電解槽に取り付けられた際にアノード又は
   カソードあるいは別のガスケットと向かい合って接触す
   る表面に、複数の突起及び／又は凹みを有するものであ
   ること、前記複数の突起及び／又は凹みのそれぞれが前
   記のアノード又はカソードあるいは別のガスケットの表
   面の対応する複数の凹み及び／又は突起それぞれに挿着
   及び／又は嵌合されるものであること並びに前記複数の
   突起及び／又は凹みが該ガスケットのフレームの周囲に
   一定の間隔で配置されていることを特徴とする電解槽用
   ガスケット。