JP3448837B2 - 鉄電解装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、熱交換器などの銅合
金製冷却管内面を海水による腐食から防止するための鉄
電解装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、臨海工業地帯の工場または船舶
等で使用する熱交換器等には腐食をもたらす海水が冷却
水として使用されており、この熱交換器等の銅合金製冷
却管内面を海水による腐食から防止する方法としては、
（ａ）硫酸第一鉄を海水などの冷却水中に添加して混合
することにより、銅合金製冷却管内面の腐食を防止する
方法、（ｂ）海水の冷却水路にバイパスを設け、このバ
イパスと電解槽を接続し、バイパスを通って電解槽内に
供給された海水の中で鉄イオン発生用の鉄板を電気分解
し、電解生成された鉄イオンを含む海水を冷却水として
使用することにより熱交換器等の銅合金製冷却管内面を
海水による腐食から防止する方法、などが知られてい
る。 【０００３】しかし、前記硫酸第一鉄を添加する方法
は、薬品の注入管理に人手を要するほか、硫酸第一鉄が
海洋に放出されて、付近の海水を汚濁するという問題が
あり、環境保護の観点から自主規制される方向にある。
したがって、前記（ｂ）の鉄電解装置を用いて電解鉄イ
オンを生成し、この電解鉄イオンの注入により冷却管内
面を防食する方法が広くおこなわれている。従来の鉄電
解装置の縦断面図を図２に、横断面図を図３に示す。 【０００４】図２および図３において１は内面をゴムラ
イニングした電解槽本体である。電解槽本体１の内部に
は、鉄電極保持枠としての断面コ字状の縦溝を有する一
対のＦＲＰなどの絶縁性合成樹脂板１９、１９′が、所
定間隔で対峙配置され、該電解槽本体１に絶縁性構造材
のフランジ２２、２３を介して固定されている。この溝
に平板状の鉄電極１８ａ、１８ｂ、…１８ｎの両端部が
嵌合されて取り付けられる。該鉄電極１８ａ、１８ｂ、
…１８ｎは、上端に並列に接続した２組の結線材２０、
２０′により直流電源装置１７に接続されている。 【０００５】バイパス管２１および海水入口ノズル１３
から電解槽本体１に流入した海水は鉄電極１８ａ、１８
ｂ、…１８ｎの間を通って海水出口ノズル１４およびバ
イパス管２１′に放出されるが、この際、鉄電極１８
ａ、１８ｂ、…１８ｎから電流を流すと該鉄電極の陽極
部表面から鉄イオン（Ｆｅ²⁺）が溶出し、鉄イオンを含
んだ海水が冷却用海水に混入し、熱交換器等の銅合金製
冷却管内面の腐食が防止される。 【０００６】上記鉄電極１８ａ、１８ｂ、…１８ｎに電
流を通じると海水の電解によってＣａＣＯ₃ やＭｇ（Ｏ
Ｈ）₂ 等からなるエレクトロコーティングが陰極部表面
に付着し、電解電気量の増大とともに堆積して海水の流
路を狭めるため、一定時間ごとに直流電源装置１７の極
性を反転させて陰極面に析出したエレクトロコーティン
グを強制的に脱落させている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかし、該鉄電極の周
囲が絶縁性合成樹脂板１９、１９′並びにフランジ２
２、２３等の電解槽内部の絶縁性構造材と接触している
部分ではエレクトロコーティングが陰極面に堆積した際
に一部が該絶縁性構造材にも付着する。この絶縁性構造
材に付着したエレクトロコーティングは、陰極表面に析
出したエレクトロコーティングのように強制的に脱落さ
せることができない。 【０００８】従って、鉄電解槽の開放時にこの絶縁性構
造材等に大量に付着したエレクトロコーティングを除去
しなければならないが、絶縁性合成樹脂板１９、１９′
および、槽内に固定のフランジ２２、２３については槽
内にアクセスしなければならず、清掃作業に多大な労力
を要するという問題点があった。一方、この鉄電極１８
ａ、１８ｂ、…１８ｎは上述の如く電解槽上部につり上
げた後に絶縁性合成樹脂板１９、１９′の縦溝に挿入し
て取り付けるが、該鉄電極はかなりの重量があるため該
鉄電極の角が絶縁性合成樹脂板１９、１９′に衝突する
と該絶縁性合成樹脂板が破損する恐れがある。 【０００９】また、該鉄電極は絶縁性合成樹脂板１９、
１９′の縦溝を支持部としているため、該鉄電極の寸法
と該絶縁性合成樹脂板の間隔および縦溝の寸法はガタつ
き防止のためにほぼ同一に構成されている。従って、鉄
電極の交換作業は正確かつ慎重に行わなければならず多
大な労力と時間を要していた。更に、鉄電極１８ａ、１
８ｂ、…１８ｎの周囲が絶縁性合成樹脂板１９、１９′
等の絶縁性構造物で被われるため、露出率が低くこの部
分を鉄電極として使用することができず利用率が低くな
るという欠点があった。 【００１０】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、電解槽内における電極の支持構造を改善して、
電解槽の内部構造材へのエレクトロコーティングの付着
解消、鉄電極交換作業の簡易化、鉄電極の利用率向上化
を達成した鉄電解装置を提供することを目的としてい
る。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の鉄電解装置においては、金属製の電解槽本
体と、該電解槽本体内部に設置された鉄電極と、該鉄電
極に直流電流を供給する直流電源装置とから基本的に構
成される鉄電解装置であって、該鉄電極を、該電解槽本
体と絶縁して設置した基部と、該基部に導通して固定し
た鉄陽極と、該基部に絶縁して該鉄陽極の外周部に固定
した陰極とから一体的に構成したものである。 【００１２】前記鉄電極は、基部が電解槽本体に絶縁し
て固定される台座と該台座から電解槽本体内面側に立設
した不溶性金属製の芯棒とから構成され、該鉄陽極が該
不溶性金属製の芯棒に嵌合する中心孔を有する鉄陽極で
あり、該鉄陽極の外周部に配置した陰極が棒状であると
すると良い。 【００１３】 【作用】陰極部が電解槽の内部構造材と接触しない構造
であることにより該陰極部にエレクトロコーティングが
堆積しても電解槽の内部構造材へのエレクトロコーティ
ングの付着を回避することができ、電解槽内部の清掃作
業が容易になる。台座を電解槽と絶縁して設置し、該台
座に立設した不溶性金属製の芯棒に嵌合する中心孔を有
する陽極部を導通して固定し、陰極部を該台座に絶縁し
て該陽極部の外周部に固定して一体構造としているの
で、鉄電極の交換作業が容易である。 【００１４】また、鉄電極の周囲を絶縁性合成樹脂板等
で覆っているため、鉄電極表面の未利用部分が少なくな
る。 【００１５】 【実施例】本発明の鉄電解装置について、その作用およ
び構成を図にもとづいて説明する。図１は、この発明の
一態様を示す鉄電解装置の縦断面図である。図に示され
る電解槽１本体は、内面にゴムライニングを施した鋼材
からなり、該電解槽１本体の上部には、同じく内面にゴ
ムライニングを施した鋼材からなる蓋２がボルト・ナッ
トで固定されている。また、蓋２には鉄電極取付用の座
３が設けられている。 【００１６】４は、フランジ４ａを有する台座であり、
該台座４は座３の孔に嵌め込まれ、ボルト・ナット等で
座３と絶縁して固定してある。５は、台座４に一方端を
螺着したチタン、ステンレス鋼、ニオブなどの鉄よりも
貴な金属製の芯棒である。６は、中心穴を芯棒５に嵌合
して固定した鉄陽極であって、図示例にあっては軸線方
向において複数に分割した分割片６ａを積層状に重ね合
わせている。なお、台座４は、直流電源装置１７からの
電流を芯棒５に通じ、鉄陽極６への給電ターミナルとな
る。鉄陽極６の蓋２に臨む端面には、鉄陽極６の外径よ
りも大きくした陰極取付板７を密接してあり、該陰極取
付板７は、台座４を貫通したリード線その他の手段で直
流電源装置１７の負極側に接続される。 【００１７】なお、陰極取付板７は該リード線および後
述の陰極１２との導通のため軟鋼の平板とし、かつ、鉄
電極６および台座４と絶縁するため全面を絶縁性被覆で
覆ってある。一方、鉄陽極６の蓋２側と反対側の端面に
は、同様に鉄陽極６自体の外径よりも大きくして電流遮
断機能を持たせた部材としての電流遮蔽板８を密接させ
てある。芯棒５の先端はネジ加工されており、ワッシャ
ー９、ナット１０を螺合せしめて、上述部材を圧接止め
する。 【００１８】また、必要に応じ、ナット１０の上にはキ
ャップ１１を被せる。１２は鉄陽極６の周囲に配置する
陰極取付板７の外周部に取り付けられる陰極であり、そ
の一端を陰極取付板７に固着し、他端は電流遮蔽板８の
孔に嵌め込んでいる。陰極１２は、鉄陽極６の溶解を均
一にするために陰極取付板８の同心円上に等間隔で複数
配置することが望ましい。 【００１９】なお、１３は海水入口ノズル、１４は海水
出口ノズル、１５は電解の際に発生する水素ガス、酸素
ガスおよび塩素ガス等を排出するガス抜き、１６はドレ
ンパイプである。電解槽本体１内の海水の水位を所定の
レベルに保った後、直流電源装置１７の直流出力回路を
起動し鉄陽極６と陰極１２に直流電圧を印加すると、海
水を介して鉄陽極６から陰極１２へ電流が流れ、同時に
鉄陽極６表面から鉄イオン（Ｆｅ ²⁺) が溶出する。 【００２０】一方、陰極１２の表面には海水の電解によ
ってエレクトロコーティングが析出するが、本発明の鉄
電解装置の陰極の表面積は陽極の表面積に比して小さい
ために陰極電流密度が大きく、例えば、陰極電流密度を
１Ａ／ｄｍ³ 以上とすればエレクトロコーティングの生
長は抑制されるので、陽極と陰極の表面積がほぼ等しい
従来の鉄イオン発生装置のように定期的に陽極と陰極の
極性を反転する手段を設ける必要がない。 【００２１】また、陰極１２は電解槽本体１内面および
蓋２内面から離れているので、陰極１２の表面に析出し
たエレクトロコーティングが該電解槽本体１および蓋２
内面に付着して堆積することがない。鉄陽極の取り外し
は、芯棒４の先端に螺合したナット１０、ワッシャー
９、電流遮蔽板８を順に取り外した後、分割片６ａを上
から順次取り外せばよい。 【００２２】なお、図には電解槽の蓋２に鉄電極を一組
取り付けた例を示したが、鉄電極の数は任意であり、ま
た座３および鉄電極は電解槽本体１に取り付けてもよ
い。具体例を述べる。幅１００cm、長さ８０cm、高さ９
０cmの電解槽にＪＩＳ５Ｋｇ１５０Ａフランジを５ケ所
設置し、これらのフランジに図１に示した台座４、芯棒
５、鉄陽極６、陰極１２、陰極取付板７、電流遮蔽板８
およびナット１０により構成した鉄電極を取り付けた。 【００２３】各鉄陽極６は、直径１２０mm、厚さ２０mm
の分割片６ａを４枚重ね合わせたものを用いた。陰極１
２は直径５mmの鋼棒を用い、鉄陽極の溶解状態と陰極本
数の関係を調べるため、各鉄電極の陰極の本数を６本、
８本、１２本、１６本および２４本としてそれぞれ鉄陽
極６の外周の同心円上に均等間隔で配置した。 【００２４】直流電源装置１７の正極を台座４に接続
し、負極を陰極取付板７に接続してこの発明の鉄電解装
置を作成した。電解槽に海水を、電解槽内に於ける流速
が０．４ｍ／ secとなるように供給し、鉄電極１組当た
り約３Ａの電流を３０日間流しエレクトロコーティング
の付着堆積の有無を調べた。鉄電極１組当たり３Ａの電
流を陰極電流密度に換算すると、陰極本数が８本の場合
は３Ａ／ｄｍ² 、１６本の場合は１．５Ａ／ｄｍ² 、２
４本の場合は１Ａ／ｄｍ² となる。 【００２５】試験の結果、電解槽内面にはエレクトロコ
ーティングの付着は殆ど観察されなかったが、通電開始
後５日目にエレクトロコーティングが陰極１２の根元部
と先端部に付着しているのが観察され、時間の経過とと
もに陰極１２を中心に凸状に生長した。このため、該陰
極１２の根元部と先端部を絶縁処理して通電を継続した
ところ、この部分へのエレクトロコーティングの付着は
観察されなくなった。 【００２６】また、陰極１２が８本以上の場合は鉄陽極
はほぼ均一な円板状に溶解していたことから、陰極本数
を８本以上とすることが望ましいことが判った。 【００２７】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。 （１）鉄陽極は電解槽に固定した台座から突出した芯棒
に嵌合した着脱容易なもののため、該鉄陽極の交換作業
が容易である。 （２）鉄陽極が電解槽内面と離れているため、陽極交換
作業中に鉄電極が衝突して、電解槽内面のゴムライニン
グ等を傷つけることがない。 （３）電極を支持し、槽内に支持用の内部構造材を突設
不要とするものであるため、電解槽内面および電解槽内
部の構造材にエレクトロコーティングが付着して蓄積す
ることが少なく、かつ該陰極の表面積が陽極の表面積に
比して小さいため、該陰極に析出したエレクトロコーテ
ィングが堆積することもない。 （４）従って、電解槽内部および陰極に付着したエレク
トロコーティングを除去する労力が軽減され、長期にわ
たって安定した鉄電解装置の運転を維持できる。 （５）鉄陽極の周囲の同心円上均等間隔に配置する陰極
を８か所以上とすれば鉄陽極は均一な円板状に溶解する
ので、該鉄陽極の未利用部分が少なくなり鉄電極の利用
率が向上する。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の鉄電解装置の縦断面図である。 【図２】従来の鉄電解装置の縦断面図である。 【図３】従来の鉄電解装置の横断面図である。 【符号の説明】 １ 電解槽本体 ２ 蓋 ３ 座 ４ 台座 ４ａ フランジ ５ 芯棒 ６ 鉄陽極 ６ａ 分割片 ７ 陰極取付板 ８ 電流遮蔽板 ９ ワッシャー １０ ナット １１ キャップ １２ 陰極 １３ 海水入口ノズル １４ 海水出口ノズル １５ ガス抜き １６ ドレンパイプ １７ 直流電源装置 １８ａ、１８ｂ、１８ｎ 平板状鉄電極 １９、１９′ 絶縁性合成樹脂板 ２０、２０′ 結線材 ２１、２１′ バイパス管 ２２ フランジ ２３ フランジ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 金属製の電解槽１本体と、該電解槽１本
   体内部に設置された鉄陽極６と陰極１２とを対峙させて
   成る鉄電極と、該鉄電極に直流電流を供給する直流電源
   装置１７とから構成される鉄電解装置であって、上記の
   鉄電極は、該電解槽１の本体１または／および蓋２に絶
   縁して嵌め込み固定され、且つ、直流電源装置１７の正
   極からの電源に接続される台座４と、当該台座４から電
   解槽１の中央に立設の鉄よりも貴な金属製の芯棒５と、
   当該芯棒５に中心穴を嵌合して組み付けられる鉄陽極６
   と、該鉄陽極６が本体１または／および蓋２に臨む端面
   に密配設の鉄陽極６の外径よりも大なる径の全面絶縁被
   覆の陰極取付板７と、該陰極取付板７と反対側の端面に
   密配設の該鉄陽極６の外径よりも大なる径の電流遮蔽板
   ８と、一端が該陰極取付板７に固着導通され、他端が該
   電流遮蔽板８の孔に嵌め込まれて該陰極取付板７と電流
   遮蔽板８との間に挟着される鉄陽極６外周同心円上等間
   隔複数配置の棒状の陰極１２と、直流電源装置１７の負
   極からの電線に接続される台座４を貫通の導電体とから
   成るとしたことを特徴とする鉄電解装置。