JP3696137B2 - 電解槽ユニットの製造方法及び電解槽ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルカリ金属塩化物水溶液を電解して塩素とアルカリ金属水酸化物を生成するための複極式電解槽を構成する電解槽ユニットに関する。
また、この発明は、このような電解槽ユニットの製造に好適な溶接技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食塩水溶液等のアルカリ金属塩化物水溶液を、イオン交換膜法を用いて電解する複極式電解槽については、例えば特開昭51-43377号、特開昭58-71382号、特開昭62-96688号、特開平5-9770号、特開平9-95792号、特開平10-158875号、特開2000-26987号等、従来からいろいろなタイプのものが提案されている。
【０００３】
図２５は、これら従来の複極式電解槽に用いられてきた電解槽ユニットの典型例を示す概略断面図である。
従来の電解槽ユニット100は、平鍋状の陽極パン101と、陽極パン101の表面に配置された陽極リブ102と、陽極リブ102の端面に接続された陽極103からなる陽極室104を備えている。上記陽極パン101、陽極リブ102、及び陽極103は、それぞれ耐蝕性に優れたチタンより構成されている。
また、平鍋状の陰極パン105と、該陰極パン105の表面に配置された陰極リブ106と、陰極リブ106の端面に接続された陰極107からなる陰極室108を備えている。上記陰極パン105、陰極リブ106、及び陰極107は、それぞれ耐アルカリ性に優れたニッケルやステンレス、鉄、鉄−ニッケル合金等（以下「ニッケル等」）より構成されている。
【０００４】
陰極パン105の背面と陽極パン101の背面との間には、チタン層109とニッケル（あるいは鉄）層110とを爆発圧着させて形成したクラッド板111が配置され、チタン層109−陽極パン101間及びニッケル層110−陰極パン105間がそれぞれ溶接されている。
チタンとニッケル間を直接溶接することは困難であるため、このようなクラッド板111を間に介在させている。
陽極パン101の上部には、チタンよりなる断面Ｌ字型の仕切材112が配置され、陽極側気液分離室113が形成されている。この仕切材112の水平面には、陽極室104との間で液体及び気体の流通を確保するための開口部114が形成されている。
陰極パン105の上部にも、ニッケル等よりなる断面Ｌ字型の仕切材115が配置され、陰極側気液分離室116が形成されている。この仕切材115の水平面には、陰極室108との間で液体及び気体の流通を確保するための開口部118が形成されている。
陽極リブ102及び陰極リブ106には、共に液体及び気体の横方向への流通を確保するため、貫通孔119,120が形成されている。
【０００５】
陽極パン101及び陰極パン105の周縁部には、共に鉤状に折曲されたフランジ部121,122が形成されており、陽極側のフランジ部121と陰極側のフランジ部122との間の空間には、ステンレス等よりなる補強用のフレーム材123が装着されている。この際、各フランジ部121,122の先端辺がフレーム材123の溝に係合される。
図２５には上下２本のフレーム材123,123のみが図示されているが、実際には電解槽ユニット100の左右にも２本のフレーム材が装着されている。
上記フレーム材123の中、下端に配置されたものには陰極室と連通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔には液体供給用のノズル124が装着されている。また、図面には表れていないが、同フレーム材123には陽極室104と連通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔にも液体供給用のノズルが装着されている。
【０００６】
上記の構造を備えた電解槽ユニット100は、図２６に示すように、各ユニット100の陰極107と陽極103とが対向するように横方向に多数並列配置される。また、陽極103と陰極107との間には、陽極側シール材125、陽イオン交換膜126、及び陰極側シール材127が介装され、図示しないプレス機によって左右から加圧・固定される。
しかして、各電解槽ユニット100の陰極側ノズル124には純水が、また陽極側ノズルには精製塩水が供給され、陽極103−陰極107間に所定の直流電圧が印加されると、電解反応によって陽極室104には塩素ガスと希薄塩水が発生し、陰極室108には水素ガスと苛性ソーダの水溶液が発生する。
そして、陽極側及び陰極側の各気液分離室113,116に到達した電解生成物は、それぞれ図示しない排出ノズルを通じて外部に導出される。
このイオン交換膜法による食塩電解プロセスは、アスベストを用いた隔膜法や水銀法に比べて環境に与える悪影響が少ないという利点がある。
【０００７】
図２７〜図３２に従い、従来の電解槽ユニット100の製造工程について説明する。
まず、図２７に示すように、曲げ加工及び溶接によって形成された陰極パン105の表面105aに、複数本の陰極リブ106を図示しないジグを介して整列配置し、各陰極リブ106の張出部106aと陰極パンの表面105aとを直交スポット溶接機を用いて溶接する。
また、各陰極リブ106の下端部106bと陰極パン105の内壁面105bとの接触部分を、手作業でTig 溶接する。
【０００８】
つぎに、図２８に示すように、上記陰極パン105を裏返し、その背面105cに複数本のクラッド板111を一定の間隔をおいて整列配置し、直交スポット溶接機によって両者間を溶接する。その後、各クラッド板111間にラスメタルよりなる補強材128が配置され、Tig溶接によって陰極パンの背面105cに固定される。
この後、図２９に示すように、上記陰極パンの背面105cに陽極パン101の背面が重ねられる。この陽極パン101も、陰極パン105と同様、曲げ加工及び溶接によって形成され、陰極パンと同様の縦横寸法を備えている。
【０００９】
つぎに、図３０に示すように、陰極パン105と陽極パン101の鉤状フランジ部121,122間にフレーム材123が井桁状に順次挿入される。
また、各クラッド板111と陽極パン101の背面間が、スポット溶接機によって表面側から溶接される。
【００１０】
つぎに、図３１に示すように、陽極パン101の表面101aに複数本の陽極リブ102を図示しないジグを介して整列配置し、各陽極リブ102の張出部102aと陽極パン101とを直交スポット溶接機を用いて溶接する。
また、各陽極リブ102の下端部102bと陽極パン101の内壁面101bとの接触部分を、手作業でTig 溶接する。
【００１１】
つぎに、陽極パン101のフランジ部121に形成された切欠部129に、排出ボックス130をTig溶接する。排出ボックス130には、排出ノズル131が接続されている。
また、Ｌ字型の仕切材112を被せ、仕切材112の上端辺112aや左端辺112b、右端辺112cと陽極パン101のフランジ部121間をTig溶接すると共に、下端辺112dと陽極パンの表面101a間をTig溶接し、陽極側の気液分離室113を形成する。
この後、陽極パン101及び陰極パン105の結合体を裏返して陰極パンの表面105aを上に向け（図示省略）、陽極側と同様、フランジ部122の切欠部132に排出ボックス133及び排出ノズル134を溶接すると共に、Ｌ字型の仕切材115を溶接して陰極側の気液分離室116を形成する。
【００１２】
つぎに、図３２に示すように、下端フレーム材123の貫通孔に陰極側供給ノズル124及び陽極側供給ノズル135が取り付けられる。
また、陽極リブ102の端面に陽極103（チタン製の多孔板あるいは網状体）が被せられ、マルチスポット溶接機によって両者間が溶接される。
さらに、陰極リブ106の端面にも陰極107（ニッケル製の多孔板あるいは網状体）が被せられ、マルチスポット溶接機によって両者間が溶接され、以て電解槽ユニット100が完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の電解槽ユニット100の製造工程においては、溶接工程が極めて多く存在する。一般に、溶接工程が多くなればその分手間が掛かることは勿論、溶接不良に起因する液漏れの危険性が増加することとなる。
そして、電解槽ユニット100の用途からして、各溶接個所における液漏れは絶対に許されないのであるが、従来の製造方法では上記のように早い段階でフレーム材123を挿入して陽極パン101と陰極パン105とを一体化させてしまうため、溶接の不良個所を効果的に発見できないという問題があった。
すなわち、陽極側仕切材112の上端辺112a等と陽極パン101のフランジ部121間の溶接部、あるいは陰極側仕切材115の上端辺115a等と陰極パン105のフランジ部122間の溶接部にあっては、溶接欠陥による亀裂や穴が生じ易い個所であるにもかかわらず、溶接時には既にフレーム材123がフランジ部121，122間に挿入されているため内側からのチェックが全く不可能であり、表面からのチェックのみに頼らざるを得ないのが現状である。陽極リブの下端部102bと陽極パンの内壁面101b間の溶接に関しても、同様の問題が生じる。
【００１４】
また、従来の電解槽ユニット100の製造方法によれば、上記のように早い段階でフレーム材123を挿入して陽極パン101と陰極パン105とを一体化させ、そこに排出ボックス130,133や仕切材112,115といったパーツを組み付けていく方式であるため、完成するまでの間に一体化された陰極パン105及び陽極パン101を何度も裏返す必要があり、ハンドリングの点で問題があった。陽極パン101や陰極パン105は、厚さこそ１mm〜数mm程度と薄いけれども、縦横寸法がそれぞれ１.２ｍ×２.４ｍ、あるいはそれ以上にも及ぶため、双方合わせると相当な重量となる。
【００１５】
この発明は、従来の電解槽ユニットの製造工程における上記問題を解決するために案出されたものであり、電解槽ユニットそのものの構造や製造工程を改善することにより、溶接欠陥の発見の容易化や溶接個所の削減を実現すると共に、溶接方法及び溶接システムを工夫することにより、電解槽ユニットの製造効率を向上させることを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の電解槽ユニットの製造方法は、周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置し、第１のパンの表面と各リブ間を溶接する工程と、上記第１のパンの背面に複数のクラッド板を配置し、第１のパンの背面と各クラッド板の一面間を溶接する工程と、上第１のパンの背面と第２のパンの背面とを重ね合わせ、第２のパン背面と上記クラッド板の他面間を溶接する工程と、上記第２のパンの表面に複数の第２のリブを配置し、第２のパンの表面と各リブ間を溶接する工程と、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各 リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接を実行し、上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴としている。
上記第１のパン及び第２のパンの何れか一方が陽極パンに該当し、他方が陰極パンに対応する。
【００１７】
この製造方法によれば、第１のパン及び第２のパンのフランジ部間にフレーム材を装填する前に仕切材とフランジ部間の溶接が行われるため、溶接個所をフランジ部の裏側から確実に観察することがでる。この仕切材とフランジ部間の溶接は手作業によるTig溶接によって実現される場合が多く、作業者の技量によって精度にバラツキが生じ易いため、裏側から亀裂や穴の有無をチェックできることは品質維持のために極めて有効である。また、溶接不良が発見された場合にも、早い段階で対処できるため損失を最小限に抑えることができる。
従来は、パンにリブや仕切材を溶接していく過程でパンに歪みが生じないよう、早い段階でフレーム材を装填して電解槽ユニットの形状を安定化させることが重視されていた。しかしながら、フレーム材を装填しない状態でも、「逆歪み」や「冷やし金」といった対策を講じることによってパンの熱歪みを抑えることが十分可能であり（フレーム材の装填によって第１のパンと第２のパンを一体化してしまうと、他方のパンが邪魔となって逆歪みや冷やし金を施すことが困難となる）、それよりも早い段階で溶接不良を確実に検出できるメリットの方が大きいといえる。また、フレーム材が装填されるまでは、一枚のパン単位で移動や検査を実施できる利点がある。
しかも、仕切材は各リブによってパンの表面側に向けて固定されることとなるため、仕切材とパンの表面間の溶接を省略できることとなる。
【００１８】
請求項２に記載の電解槽ユニットの製造方法は、周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置すると共に、第１のパンの背面に複数のクラッド板を各リブと対応する位置に配置し、第１のパンの表面と各リブ間の溶接、及び第１のパンの背面とクラッド板の一面間の溶接を同時に実現する工程と、上記第１のパンの背面に第２のパンの背面を重ね合わせ、第２のパンの表面に複数の第２のリブを上記第１のパンの背面に溶接されたクラッド板と対応する位置に配置し、第２のパンの表面と各リブ間の溶接、及び第２のパンの背面とクラッド板の他面間の溶接を同時に実現する工程と、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接を実行し、上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴としている。
【００１９】
この製造方法によれば、第１のリブとクラッド板を第１のパンを挟んで対向するように位置決めすることで、第１のリブ−第１のパン−クラッド板間の溶接を同時に実現できる。また、第２のリブとクラッド板を第２のパンを挟んで対向するように位置決めすることで、第２のリブ−第２のパン−クラッド板間の溶接を同時に実現できる。このため、溶接工数を著しく低減できることとなる。
この場合の溶接方法としては、例えばコンデンサ式プロジェクション溶接が利用できる。
しかも、仕切材は各リブによってパンの表面側に向けて固定されることとなるため、仕切材とパンの表面間の溶接を省略できることとなる。
【００２０】
請求項３に記載の電解槽ユニットの製造方法は、周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置すると共に、第１のパンの背面に複数のクラッド板を各リブと対応する位置に配置し、上記第１のパンの背面に第２のパンの背面を重ね合わせ、第２のパンの表面に複数の第２のリブを上記クラッド板と対応する位置に配置し、上記第１のパンの表面と各リブ間の溶接、第１のパンの背面とクラッド板の一面間の溶接、第２のパンの背面とクラッド板の他面間の溶接、及び第２のパンの表面と各リブ間の溶接を同時に実現する工程と、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、また上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接及び第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴としている。
【００２１】
この製造方法によれば、第１のリブとクラッド板を第１のパンを挟んで対向するように位置決めすると共に、第２のリブとクラッド板も第２のパンを挟んで対向するように位置決めすることで、第１のリブ−第１のパン−クラッド板間の溶接と、第２のリブ−第２のパン−クラッド板間の溶接を同時に実現できる。このため、溶接工数をさらに低減することができる。
しかも、仕切材は各リブによってパンの表面側に向けて固定されることとなるため、仕切材とパンの表面間の溶接を省略できることとなる。
【００２２】
請求項４に記載の電解槽ユニットの製造方法は、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間に全てのフレーム材が装填される前に、第１のパンの背面と第２のパンの背面との間の空きスペースに補強材を挿入させることを特徴としている。
【００２３】
上記のように、この発明に係る電解槽ユニットの製造方法では、クラッド板を介して第１のパンと第２のパンとを溶接した後にフレーム材を装填するようにしており、フレーム材を装填する前でも第１のパンと第２のパンとの間がある程度安定化しているため、両パンの背面間のスペースに補強材を挿入することが可能となった。この補強材を挿入した後は、第１のパン及び第２のパンの周縁はフレーム材によって塞がれるため、特に固定手段を講じなくても補強材が脱落することはない。
これに対し従来は、第１のパンと第２のパン間を溶接する前にフレーム材を装填してしまうため、途中で補強材がずれないよう一方のパンの背面にTig溶接しておく必要があり、手間がかかることは勿論のこと、溶接欠陥に基づく液漏れの危険性があった。
【００２４】
請求項５に記載の電解槽ユニットの製造方法は、上記第１のパン及び第２のパンの表面にそれぞれ仕切材を配置する前に、各仕切材に排出ボックスを溶接しておくことを特徴としている。
上記のように、従来はフレーム材の装填によって両方のパンを一体化させた後に排出ボックスを各パンの表面に直接溶接し、その上から仕切材で蓋をする形であったため、排出ボックスとパンとの間の溶接不良を確認しようとしても、他方のパンが邪魔になって裏側からの検査を実施できないという問題があった。この部分の溶接不良を見逃せば、電解槽稼働時にパンの背面側へ液漏れが生じることとなる。
これに対し、上記のように排出ボックスを仕切材の側に溶接するようにすれば、仕切材をパンに溶接する前の小回りの効く段階で十分な検査を行うことができる。また、万一溶接不良が発見された場合でも、パンに溶接する前であるため、最小限の損失で済む。さらに、冷やし金をあてがうスペースも十分確保できるため、溶接時の熱歪みを十分抑えることもできる。
【００２５】
請求項６に記載の電解槽ユニットの製造方法は、上記フレーム材の中、電解槽ユニットの上端と下端に配置されるフレーム材に貫通孔をそれぞれ対応する位置に形成しておき、各フレーム材を上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間に装填させた後に、上記貫通孔から第１のパンの背面と第２のパンの背面との間の空きスペースにテンションロッドを挿通させ、該テンションロッドの上端部と上端フレーム材とを接合させると共に、該テンションロッドの下端部と下端フレーム材とを接合させることを特徴としている。
また、請求項７に記載の電解槽ユニットは、周縁にフランジ部が形成された第１のパンと、第１のパンの表面に電気的に接続された複数の第１のリブと、各リブに電気的に接続された第１の電極と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンと、第２のパンの表面に電気的に接続された複数の第２のリブと、各リブに電気的に接続された第２の電極とを備え、上記第１のパンの背面と第２のパンの背面との間がクラッド板を介して電気的に接続されると共に、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材が装填されて成る電解槽ユニットにおいて、上記フレーム材の中、電解槽ユニットの上端と下端に配置されるフレーム材にはそれぞれ対応する位置に貫通孔が形成されており、該貫通孔から陰極パンの背面と陽極パンの背面との間の空きスペースにテンションロッドが挿通されており、該テンションロッドの上端部と上端フレーム材とが接合されると共に、該テンションロッドの下端部と下端フレーム材とが接合されていることを特徴としている。
【００２６】
電解槽の稼働時には、原料液や電解生成物の重量によって下向きの荷重が生じるため、従来は上記のように各リブの下端部をパンの内壁面にTig溶接して電解槽ユニットが湾曲変形することを防いでいた。しかしながら、多数のリブをパンの内壁面に手作業で溶接すること自体大きな手間であり、しかも溶接個所は原料液等と直接接する部分であるため、万一溶接不良が生じた場合には液漏れに直結することとなる。
これに対し、上記のようにテンションロッドを第１のパンと第２のパンの背面間に挿通させ、その上端部及び下端部をそれぞれを上端フレーム材及び下端フレーム材に固定するようにすれば、下端フレーム材に掛かる荷重を上端フレーム材でもって支えることが可能となり、個々のリブとパンの内壁面間を溶接する必要がなくなる。しかも、テンションロッドは原料液等と接することのない場所に配置されているため、例え上端フレーム材や下端フレーム材との接合個所で溶接不良等が生じたとしても、液漏れに発展する危険性は一切ない。
【００２７】
請求項８に記載の電解槽ユニットは、第１のパンと、第１のパンの表面に電気的に接続された複数の第１のリブと、各リブに電気的に接続された第１の電極と、第２のパンと、第２のパンの表面に電気的に接続された複数の第２のリブと、各リブに電気的に接続された第２の電極とを備え、上記第１のパンの背面と第２のパンの背面との間がクラッド板を介して電気的に接続されて成る電解槽ユニットにおいて、第１の金属板に設けられた複数の切り込み部分を折り曲げ加工することによって上記第１のリブが形成されていると共に、同金属板の残りの部分に複数の貫通孔を穿設することによって上記第１の電極が第１のリブと一体的に形成されており、第２の金属板に設けられた複数の切り込み部分を折り曲げ加工することによって上記第２のリブが形成されていると共に、同金属板の残りの部分に複数の貫通孔を穿設することによって上記第２の電極が第２のリブと一体的に形成されていることを特徴としている。
この結果、各リブと電極間を溶接する工程を省略できる利点が生じる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る複極式電解槽ユニット10を示す概略断面である。
この電解槽ユニット10は、平鍋状の陽極パン11と、陽極パン11の表面に配置された陽極リブ12と、陽極リブ12の端面に接続された陽極13から構成される陽極室14を備えている。上記陽極パン11、陽極リブ12、及び陽極13は、それぞれ耐蝕性に優れたチタンより構成されている。
また、平鍋状の陰極パン15と、陰極パン15の表面に配置された陰極リブ16と、陰極リブ16の端面に接続された陰極17から構成される陰極室18を備えている。上記陰極パン15、陰極リブ16、及び陰極17は、それぞれ耐アルカリ性に優れたニッケル等より構成されている。
陰極パン15の背面と陽極パン11の背面との間には、チタン層とニッケル層とを爆発圧着あるいはロール圧延によって接合させたクラッド板43が配置され、チタン層43ｂ−陽極パン11間及びニッケル層43ａ−陰極パン15間がそれぞれ溶接されている。
【００２９】
陽極パン11の上部には、チタンよりなる断面Ｌ字型の仕切材19が配置され、陽極側気液分離室20が形成されている。
この仕切材19の水平面21には、陽極室14との間で液体及び気体の流通を確保するためのスリット22が形成されている。このスリット22には、陽極リブ12の先端突出部12ａが嵌合されている。
また、仕切材19の水平面21には気液分離板23が溶接されている。
【００３０】
陰極パン15の上部にも、ニッケル等よりなる断面Ｌ字型の仕切材24が配置され、陰極側気液分離室25が形成されている。この仕切材24の水平面26には、陰極室18との間で液体及び気体の流通を確保するためのスリット27が形成されている。また、このスリット27には、陰極リブ16の先端突出部16ａが嵌合されている。
陽極リブ12及び陰極リブ16には、共に液体及び気体の横方向への流通を確保するため、切欠開口部28，29が形成されている。
【００３１】
陽極パン11及び陰極パン15の周縁部には、共に鉤状に折曲されたフランジ部30，31が形成されており、陽極側のフランジ部30と陰極側のフランジ部31との間の空間には、ステンレス等よりなる補強用のフレーム材32が装填されている。この装填に際しては、各フランジ部30，31の先端辺がフレーム材32の溝に係合される。
図１には上下２本のフレーム材32，32のみが図示されているが、実際には電解槽ユニット10の左右にも２本のフレーム材が装着されている。
上記フレーム材32の中、下端に配置されたものには陰極室18と連通する貫通孔33が形成されており、当該貫通孔33には原料供給用のノズル34が装着されている。
また、図面には表れていないが、同フレーム材32には陽極室14と連通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔にも原料供給用のノズルが装着されている。
さらに、上端及び下端に位置するフレーム材32には、それぞれテンションロッド挿通用の貫通孔が形成されているのであるが、詳細は後述する。
【００３２】
つぎに、図２〜図８に従い、上記電解槽ユニット10の製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、断面Ｌ字形の陰極側仕切材24の一端部に切欠部35を設け、ここにニッケル製の排出ボックス36をTig溶接によって接続すると共に、排出ボックス36の先端開口部36ａにニッケル製の排出ノズル37を取り付けて陰極側の気液分離ユニット38を形成する。この排出ボックス36は、気液分離室25内に溜まった液体や気体を外部に取り出すために取り付けられるものであり、仕切材24に気密に接合される必要がある。
上記仕切材24には、予め折曲線に沿って複数のスリット27が等間隔で形成されている。
【００３３】
また、図３に示すように、断面Ｌ字形の陽極側仕切材19の一端部に上記と同様の切欠部を設け、ここにチタン製の排出ボックス39をTig溶接によって接続すると共に、排出ボックス39の先端開口部にチタン製の排出ノズル40を取り付けることにより、陽極側の気液分離ユニット41が形成される。
上記仕切材19には、予め折曲線に沿って複数のスリット22が等間隔で形成されている。
この陽極側気液分離ユニット41の水平面21には、上記の気液分離板23が溶接される。この気液分離板23は、チタン製の板材23ａとラスメタル23ｂを接合させて成る。
【００３４】
つぎに、図４に示すように、ニッケル板を所定の形状に切り出した後、必要な曲げ加工あるいはプレス加工を施し、三方の隅部にTig溶接を施すことにより、周縁に鉤状に屈曲したフランジ部31を備えた平鍋状の陰極パン15が形成される。
この陰極パン15の寸法としては、例えば横２.４ｍ、縦１.２ｍ、深さ３cmに設定される。
フランジ部31の一辺には、切欠部42が形成されている。
【００３５】
上記陰極パン15の表面には、まず陰極側の気液分離ユニット38が接合される。この際、気液分離ユニット38の排出ボックス36が切欠部42から外に突出するように位置決めされる。
そして、仕切材24の上端辺24ａ及び左端辺24ｂと陰極パン15の上端フランジ部31ａ及び左端フランジ部31ｂとの間が、Tig溶接される。この際、仕切材24の下端辺24ｃは陰極パン15の表面15ａに溶接されることなく、単に接するままにしておかれる。
この溶接後に、陰極パン15の上端フランジ部31ａ及び左端フランジ部31ｂを裏側からチェックすることにより、溶接による亀裂や穴の存在を検出することが可能となる。
【００３６】
つぎに、陰極パン15の背面15ｂ側に複数本のクラッド板43を一定の間隔で配置すると共に、表面15ａ側にはクラッド板43と同数の陰極リブ16を一定の間隔で配置し、陰極リブ16のパン接触部16ｂと陰極パンの表面15ａ間、及び陰極パンの背面15ｂとクラッド板43のニッケル層43ａ間が、いわゆるコンデンサ式プロジェクション溶接によって接合される。
図５は、このコンデンサ式プロジェクション溶接の工程を示す拡大図であり、整列ジグ44を介して陰極パンの背面15ｂにクラッド板43が位置決め配置されると共に、表面15ａ側に陰極リブ16が位置決め配置されている様子が描かれている。
【００３７】
各陰極リブのパン接触部16ｂには、予めプレス加工によって陰極パンの表面15ａ側に突出する突起部（プロジェクション）45が形成されている。また、各突起部45とクラッド板のニッケル層43ａとが、間に陰極パン15の隔壁を挟んで対向する位置に配置されている。クラッド板のチタン層43ｂには、下部電極46ｂの先端面が当接している。
この状態において、コンデンサ式溶接機の上部電極46ａを下降させ、所定の圧力で陰極リブのパン接触部16ｂを加圧しつつ通電すると、突起部45と陰極パン間の接触抵抗に基づくジュール熱と加圧力とによって突起部45が瞬間的に溶融し、陰極リブのパン接触部16ｂ−陰極パンの表面15ａ間の溶接が完了する。同時に、クラッド板のニッケル層43ａ−陰極パンの背面15ｂ間も、接触抵抗に基づく発熱によって融着される。
【００３８】
一般的な交流式スポット溶接機が昇圧トランスを利用してある一定の通電時間中に高電圧を発生させて溶接を可能とするのに対し、コンデンサ式溶接機は一旦コンデンサに蓄積させた大電流を瞬間的に流す仕組みを備えており、極めて短時間で局所的に溶接材料を発熱させることができ、効率的な溶接を可能とするものである。
さらに、分流（既に溶接が完了し電気抵抗が低くなっている部分を通じて電流が漏れてしまい、効果的な抵抗溶接を阻害する現象）が起こりにくく安定した電流が流れるため、溶接品質が均一化するという特性を備えている。
また、上記のように溶接対象材に予め突起部を形成しておき、溶接時の発熱と先端がフラットな電極の加圧力とによって突起を潰すことで溶接を実現する方式を「プロジェクション溶接」という。
【００３９】
このプロジェクション溶接をコンデンサ式溶接機を用いて実行することにより、上記のように一回の溶接動作によって「陰極リブのパン接触部16ｂ−陰極パンの表面15ａ間の溶接」と、「陰極パンの背面15ｂ−クラッド板のニッケル層43ａ間の溶接」を同時に完了させることが可能となる。
また、発熱が局所的に、しかも瞬時に生じるため、他の部分への熱的影響が少なく、陰極パン15の熱歪みを最小限に抑えることができる利点や、分流の影響が少ないため比較的狭いピッチでの多点溶接が可能となる利点もある。
【００４０】
従来からの交流型スポット溶接によっても、多層同時溶接自体は不可能ではなかった。
しかしながら、陰極リブのパン接触部16ｂ、陰極パン15、クラッド板43はそれぞれ厚さが異なっており、これらを同時に溶接するためには溶接電流を一定の時間流す必要がある。そして、この一定の時間流す溶接電流によって生じる熱影響で陰極パン15が激しく歪むこととなり、溶接後に大幅な修正工程を設ける必要があるため、現実には採用困難であった。
【００４１】
また、クラッド板43の材質と陰極パン15の材質とが同じ場合にはともかく、クラッド板43側が鉄で陰極パン15がニッケルの場合には、大電圧印加に起因する溶け込み過多によって品質が劣化するという問題も生じる。
すなわち、図６の拡大図に示すように、大電圧を印加して「クラッド板111の鉄層111ａ−陰極パン105」間のスポット溶接と「陰極パン105−陰極リブ106」間のスポット溶接を行うと、クラッド板111の鉄γが陰極パン105内に深く入り込み、陰極パン105の厚さが薄い場合にはその一部が表面にまで析出する現象が起こる。この鉄が陰極室108内の強アルカリ環境に接して腐食し、液漏れの原因となる。
もちろん、上記のように耐アルカリ性に優れたニッケル層110を備えたクラッド板111を用いれば、溶け込み過多による耐久性の低下という問題はクリアできるが、コスト面を考慮すれば鉄層111ａを備えたクラッド板111を利用したいという要請が現実に存在している。
【００４２】
これに対し、上記のようにコンデンサ式の溶接機を用いると共に、陰極リブのパン接触部16ｂに突起部45を形成しておくことにより、上記の問題は解消される。
すなわち、突起部45に加圧力及び大きな溶接電流を瞬時に流すことにより、板厚の大きく異なる陰極リブ16−陰極パン15間を確実に接合できる。
また、コンデンサに充電する電圧を比較的低く抑えた結果、図７に示すように、クラッド板43の鉄層111ｃの溶け込み量を低く抑えることが可能となる。
【００４３】
因みに、上記陰極パン15の隔壁の厚さを１.０mm、陰極リブのパン接触部16ｂの厚さを１.５mm、クラッド板43の鉄層の厚さを3.3mmとした場合に、電極間圧力：500〜1000ｋｇｆ、電圧：200〜500Ｖ、電流：30〜60ｋＡに設定して溶接したところ、各溶接点毎に約600kgという母材強度以上の引張り強度を確保することができ、電解槽ユニットとして十分な接合強度を実現している。
【００４４】
上記突起部45の形状としては、円形の他、楕円形、小判形、矩形状であってもよい。円形の場合、例えば直径が３mm、高さが０.８mmに形成される。
陰極リブの各パン接触部16ｂに形成される突起部45の数については特に限定はないが、例えば10mmの間隔をおいて２個の突起を形成することが望ましい。
【００４５】
上記した陰極リブ16−陰極パン15−クラッド板43間の溶接完了を以て、陰極側モジュールαが形成される。
なお、陰極リブ16を陰極パンの表面15ａに配置する際には、陰極リブ16の先端突出部16ａが気液分離ユニット38のスリット27内に挿入され、スリット27の内面に当接される（図１参照）。そして、この状態で陰極リブ16が陰極パン15に溶接・固定されるため、気液分離ユニット38は多数の陰極リブ16によって陰極パンの表面15ａ方向に押さえ付けられる形となる。このため、上記のように仕切材の下端辺24ｃが陰極パンの表面15ａに溶接されていなくとも十分な強度を確保できる。
また、陰極リブ16の後端部16ｃと陰極パン15の内壁面15ｃとの間は溶接されることなく一定の隙間が形成されているのであるが、これが意味するところについては後述する。
【００４６】
つぎに、図８に示すように、チタン板を所定の形状に切り出した後、必要な曲げ加工を施し、三方の隅部にTig溶接を施すことにより、周縁に鉤状に屈曲したフランジ部30を備えた平鍋状の陽極パン11が形成される。
この陽極パン11の寸法としては、例えば横２.４ｍ、縦１.２ｍ、深さ３cmに設定される。
また、フランジ部30の一辺には、切欠部が形成されている。
【００４７】
上記陽極パン11の表面11ａに、図３に示した陽極側気液分離ユニット41を接合させることによって、陽極側モジュールβが形成される。
この際、気液分離ユニットの排出ボックス39が切欠部から外に突出するように位置決めされる。
そして、仕切材19の上端辺19ａ及び左端辺19ｂと陽極パン11の上端フランジ部30ａ及び左端フランジ部30ｂとの間が、Tig溶接される。この際、仕切材19の下端辺19ｃは陽極パンの表面11ａに溶接されることなく、単に接するままにしておかれる。
この溶接後に、陽極パン11の上端フランジ部30ａ及び左端フランジ部30ｂを裏側からチェックすることにより、溶接による亀裂や穴の存在を検出することが可能となる。
【００４８】
つぎに、陽極側モジュールβと陰極側モジュールαとを合体させる。まず、図示の通り陰極側モジュールαを裏返し、陰極パンの背面15ｂに陽極パンの背面11ｂを重ね合わせる。
そして、陽極パンの表面11ａにクラッド板43と同数の陽極リブ12を一定の間隔で配置し、陽極リブのパン接触部12ｂと陽極パンの表面11ａ間、及び陽極パンの背面11ｂとクラッド板のチタン層43ｂ間が、上記と同様のコンデンサ式プロジェクション溶接によって接合される。
【００４９】
図９は、このコンデンサ式プロジェクション溶接の工程を示す拡大図であり、整列ジグ44を介して陽極パンの表面11ａに陽極リブ12が位置決め配置されている様子が描かれている。
各陽極リブのパン接触部12ｂには、予めプレス加工によって陽極パンの表面11ａ側に突出する突起部45が形成されている。また、各突起部45とクラッド板のチタン層43ｂとが、間に陽極パン11の隔壁を挟んで対向する位置に配置されている。陰極リブのパン接触部16ｂには、下部電極46ｂの先端面が当接している。
この状態において、コンデンサ式溶接機の上部電極46ａを下降させ、所定の圧力で加圧しつつ通電すると、突起部45が瞬間的に溶融して陽極リブのパン接触部12ｂ−陽極パンの表面11ａ間の溶接が完了すると同時に、クラッド板43のチタン層43ｂ−陽極パンの背面11ｂ間の溶接も一度に完了する。
【００５０】
なお、陽極リブ12を陽極パンの表面11ａに配置する際には、陽極リブの先端突出部12ａが気液分離ユニット41のスリット22内に挿通され、スリット22の内面に当接される（図１参照）。そして、この状態で陽極リブ12が陽極パン11に溶接・固定されるため、気液分離ユニット41は多数の陽極リブ12によって陽極パン11の表面方向に押さえ付けられる形となる。このため、上記のように仕切材の下端辺19ｃが陽極パンの表面11ａに溶接されていなくとも十分な強度を確保できる。
また、陽極リブの後端部12ｃと陽極パン11の内壁面11ｃとの間は、上記した陰極側と同様、溶接されることなく一定の隙間が形成されている。
【００５１】
つぎに、図１０に示すように、陰極パン15の背面と陽極パン11の背面間に、ラスメタル等よりなる複数本の補強材47が装填される。すなわち、陰極パン15の背面と陽極パン11の背面間には、クラッド板43が配置されていない部分（各クラッド板43間の間隙）にスペースが存在している。
そこで、このスペースに対して、クラッド板43とほぼ同じ厚さを備えた補強材47が、上方あるいは下方からスライド挿入される。
ただし、全てのスペースに対して補強材47が装填されるのではなく、後述のテンションロッド装填用に幾つかの空きスペースが残される。
【００５２】
つぎに、図示の通り、陽極パン11及び陰極パン15の鉤状フランジ部30，31間に、４本の棒状フレーム材32が井桁状に順次挿通され、陰極側モジュールαと陽極側モジュールβ間が強固に接合される。
４本のフレーム材32の中、上端フレーム材32ａと下端フレーム材32ｂには、図１１に示すように、テンションロッド48挿通用の貫通孔49が２個所ずつ形成されている。
そして、フレーム材32の装填後に２本のテンションロッド48が上端フレーム材32ａの貫通孔49から挿入され（図１０）、各テンションロッド48の下端部48ａが下端フレーム材32ｂを貫通して外部に導出される。また、このテンションロッド48の上端部48ｂは、上端フレーム材32ａの外部に突出したまま残される。そして、各テンションロッドの上端部48ｂ及び下端部48ａは、Tig溶接によってそれぞれ上端フレーム材32ａ及び下端フレーム材32ｂと接合される。
このテンションロッド48は、クラッド板43や補強材47とほぼ等しい厚さを備えたステンレス等の金属製角材よりなり、陰極パン15及び陽極パン11の背面間における上記空きスペース（クラッド板43及び補強材47が配置されていない個所）に挿入される。
【００５３】
従来は、陰極パン15と陽極パン11との間をクラッド板43を介して接合する前にフレーム材32を装填していたため、このフレーム材32の装填時に補強材47がズレ落ちないように固定する必要から、個々の補強材47を陰極パンの背面15ｂにTig溶接していた。
これに対し、上記のようにフレーム材32の装填に先立って陰極パンの背面15ｂと陽極パンの背面11ｂ間をクラッド板43を介して溶接するようにした結果、陰極パンの背面15ｂと陽極パンの背面11ｂとの間に形成された狭いスペースに補強材47を挿入させることが構造上可能となり、溶接の手間が省けることとなった。
【００５４】
すなわち、図１１からも明らかなように、各補強材47の左右にはクラッド板43やテンションロッド48が配置されており、また上下には最終的にフレーム32が材が配置されることとなるため、溶接によって強固に固定しておかなくても極端な位置ズレは生じない。
そもそも、この補強材47は陰極パン15と陽極パン11の表面に加わる圧力によって両者が変形することを防止するために配置されるものであるため、電解槽の稼働時には加圧状態となり、位置ズレが生じるおそれはない。
なお、必ずしも上記のように各補強材47の挿入が完了してから全てのフレーム材32を装填する必要はなく、予め幾つかのフレーム材32を装填しておき、上端側あるいは下端側から補強材47を挿入した後に残りのフレーム材32を装填するようにしてもよい。
【００５５】
上記テンションロッド48によって、下端フレーム材32ｂは上端フレーム材32ａの方向に吊り上げられるため、電解槽稼働時に陰極室18内及び陽極室14内に原料液が供給され、その重みで下方向に荷重が掛かっても、下端フレーム材32ｂが湾曲変形することを有効に防止できる。
従来は、陰極リブの下端部や陽極リブの下端部を陰極パンや陽極パンの内壁面にTig溶接することにより、この荷重を陰極リブや陽極リブによって吊り上げる構造となっていた。このため、溶接個所が非常に多くなって製造に手間取ることはもちろんであるが、より深刻な問題は溶接不良による液漏れの危険性であった。
これに対し、上記のようにテンションロッド48を用いることによって陰極リブの下端部16ｃや陽極リブの下端部12ｃと陰極パンの内壁面15ｃや陽極パンの内壁面11ｃとを溶接する必要がなくなり、溶接個所を大幅に低減できるのみならず、溶接不良に基づく液漏れの可能性を完全に払拭することが可能となる。
すなわち、図１２に示すように、テンションロッド48は電解槽ユニット10の構造上、液体が全く流入することのない陰極パンの背面15ｂと陽極パン11の背面11ｂ間に介装されている。このため、例えテンションロッド48の上端部48ｂ及び下端部48ａの溶接個所に不具合があっても、液漏れとは無縁でいられるのである。
なお、テンションロッド48の本数は特に２本に限定されるものではなく、電解槽ユニット10の大きさやテンションロッド48の材質、厚さ等に応じて増減できる。
【００５６】
最後に、図１３に示すように、陰極リブ16の端面にニッケル製のエキスパンドメタルからなる陰極17を溶接すると共に、陽極リブ12の端面にチタン製のエキスパンドメタルからなる陽極13を溶接し、また下端フレーム材32ｂの貫通孔に陰極側のノズル34及び陽極側のノズル50を接続することで、電解槽ユニット10が完成する。
【００５７】
上記にあっては、「陰極リブ16−陰極パン15−クラッド板43（ニッケル層43ａ）」間の溶接（３層同時溶接）と、「陽極リブ12−陽極パン11−クラッド板43（チタン層43ｂ）」間の溶接（３層同時溶接）とを別個に行う例について説明したが、コンデンサ式プロジェクション溶接法を用いることにより、一度に「陰極リブ16−陰極パン15−クラッド板43−陽極パン11−陽極リブ12」間の溶接（５層同時溶接）を行うこともできる。
【００５８】
すなわち、図１４に示すように、整列ジグ44を介して陰極パンの表面15ａに陰極リブ16を、陽極パンの表面11ａに陽極リブ12を、陰極パン15と陽極パン11との間にクラッド板43を整列配置しておく。
もちろん、陰極リブのパン接触部16ｂ、クラッド板43、陽極リブのパン接触部12ｂは、間に陰極パン15及び陽極パン11を挟んで対応する位置に配置されている。
また、陰極リブのパン接触部16ｂ、陽極リブのパン接触12ｂには、それぞれプレス加工によって突起部45が形成されている。図示は省略したが、場合によってはクラッド板43側にも突起部を形成しておく。陽極リブのパン接触部12ｂには、下部電極46ｂの先端面が当接している。
【００５９】
この状態において、コンデンサ式溶接機の上部電極46ａを下降させ、所定の圧力で陰極リブのパン接触部16ｂを加圧しつつ通電すると、各突起部45が瞬間的に溶融し、陰極リブのパン接触部16ｂ−陰極パンの表面15ａ間、陰極パンの背面15ｂ−クラッド板のニッケル層43ａ間、クラッド板のチタン層43ｂ−陽極パンの背面11ｂ間、陽極パンの表面11ａ−陽極リブのパン接触部12ｂ間の溶接が一度に完了する。
【００６０】
以下、５層同時溶接の実施例を示す。
［実施例１］
(1) 陰極リブの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.8mm
突起部の直径→7.0mm
(2) 陰極パンの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.0mm
(3) クラッド板の構成
材質→ニッケル層＋チタン層
ニッケル層の厚さ→1.0mm
チタン層の厚さ→1.0mm
(4) 陽極パンの構成
材質→チタン
厚さ→1.0mm
(5) 陽極リブの構成
材質→チタン
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり０個
(6) 溶接条件
溶接電圧→360Ｖ
加圧力→440kg
トランス比→30：１
(7) 溶接後の引張り強度
504〜647kg
【００６１】
［実施例２］
(1) 陰極リブの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.8mm
突起部の直径→7.0mm
(2) 陰極パンの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.0mm
(3) クラッド板の構成
材質→ステンレス層（SUS316）＋チタン層
ステンレス層の厚さ→3.0mm
チタン層の厚さ→0.5mm
(4) 陽極パンの構成
材質→チタン
厚さ→1.0mm
(5) 陽極リブの構成
材質→チタン
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.3mm
突起部の直径→7.0mm
(6) 溶接条件
溶接電圧→400Ｖ
加圧力→440kg
トランス比→30：１
(7) 溶接後の引張り強度
584〜871kg
【００６２】
［実施例３］
(1) 陰極リブの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.8mm
突起部の直径→7.0mm
(2) 陰極パンの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.0mm
(3) クラッド板の構成
材質→鉄層＋チタン層
鉄層の厚さ→3.3mm
チタン層の厚さ→0.7mm
(4) 陽極パンの構成
材質→チタン
厚さ→1.0mm
(5) 陽極リブの構成
材質→チタン
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.3mm
突起部の直径→7.0mm
(6) 溶接条件
溶接電圧→440Ｖ
加圧力→440kg
トランス比→30：１
(7) 溶接後の引張り強度
760〜1066kg
【００６３】
以上の通り、実施例１〜実施例３の何れによっても母材強度以上の引張り強度が達成されており、電解槽ユニットとして十分な接合強度が実現できる。
【００６４】
つぎに、この実施形態において用いられる陰極リブ16及び陽極リブ12の形状について詳しく説明する。
陰極リブ16や陽極リブ12は、陰極17と陰極パン15との間、あるいは陽極13と陽極パン11との間に一定の空間を形成するために配置されるものであり、少なくとも電極との接触部と、パンの表面との接触部と、両接触部間に一定の距離を確保するためのスペーサ部とを備える必要がある。また、原料液や電解生成物の横方向への流通を確保するため、スペーサ部には適当な開口部を確保する必要がある。さらには、スポット溶接機を用いた自動溶接を可能とするため、パンとの接触部は一定の面積を備えたフランジ状に形成されることが望ましい。
【００６５】
以上を考慮した結果、従来のリブ60は、図１５に示すように、直線上の電極触部61と、所定の高さを備えた板状のスペーサ部62を備えており、このスペーサ部62の一辺側を点線に沿って折り曲げることでフランジ状のパン接触部63を形成していた。また、スペーサ部62に開口部64を穿設することで液体や気体の流通路を形成していた。
【００６６】
これに対し、この発明に係る電解槽ユニット10のリブ65（陰極リブ16及び陽極リブ12）は、図１６に示すように、直線上の電極接触部66と、この電極接触部66から櫛歯状に突出した多数のスペーサ部67を備えており、各スペーサ部67の先端側を点線に沿って折り曲げることでフランジ状のパン接触部68が形成される構造となっている。また、スペーサ部67を櫛歯状としたため、各パン接触部68をパンの表面に固定した際には、各スペーサ部67，67間の間隙によって気液の流通路が自然に形成されることとなる。
【００６７】
このリブ65の最大の特徴は、上記のようにスペーサ部67を櫛歯状となしたため、原料板70から極めて効率的に切り出すことが可能となる点である。すなわち、図１６からも明らかなように、一つのリブ65を原料板70から切り出すと、自然に他のリブ65が形成されることとなり、無駄なく原料板70を利用できることとなる。スペーサ部67の横幅と間隙を等しい寸法としておけば、一方のリブ65を切り出すことで、他方のリブ65をほぼ同じ形状で切り出すことが可能となる。
これに対し従来のリブ60は、原料板70から必要な高さ分切り出した後、開口部64を切除して気液流通路を形成するため、多くのカッティング工程を要するのみならず、当該開口部64のから切り出した部分は完全な端材となっていた。
図１５及び図１６の対比より明らかなように、同じ高さを備えたリブを同じ面積の原料板70から切り出す場合、櫛歯状リブ65であれば４枚が確保できるところ、従来構造のリブ60では２枚が限度となる。
【００６８】
また、この櫛歯状リブを採用することにより、溶接時の分流をさらに低減することが可能となる。
元々コンデンサ式溶接機にあっては通電時間が短くて済むため分流が生じ難いという特性があるが、櫛歯状電極の場合には隣の溶接点までの導電距離が必然的に長くなるため、抵抗値の低い溶接完了部からの電流のリーク（分流）が生じ難くなる。
このため、リブ接触部間のピッチを狭めて溶接ポイントを増やすことで、リブ全体の接合強度を稼ぐことも容易となる。
【００６９】
上記にあっては、電極とリブを別部材として形成しておき、製造工程の最終段階で両者間を溶接する例を説明したが、初めから両者を一体形成しておくことで、さらに製造工程を簡素化することができる。
図１７はその一例を示すものであり、チタンやニッケル等からなる金属板71の表面に多数の「コ字」形状（長方形の３辺に相当する形状）の切り込みを形成し、各切り込み部分72を第１の点線73（長方形の残りの辺に相当）で略垂直方向に折り曲げると共に、第２の点線74で水平方向に折り曲げることにより、図１８に示すように、スペーサ部75及びフランジ状のパン接触部76を備えたリブ78が形成される。
また、金属板71の残りの部分には多数の貫通孔79を穿設することで、電極部80が形成されている。
なお、切り込みの形状は上記に限定されるものではなく、例えば「Ｕ字」形状や「Ｖ字」形状であってもよい。
【００７０】
上記パン接触部76には、予めプレス加工によって突起部45が形成されており、上記切り込み部分72を折り曲げることによって生じた開口部81から溶接電極を導入することにより、上記したコンデンサ式プロジェクション溶接によってパン接触部76とパンの表面15ａ間の溶接、及びパンの背面15ｂとクラッド板43間の溶接を一度に実現することができる。
上記切り込み部分間に所定の間隙82を設けておけば、各スペーサ部75，75間に気液の横方向への流通路83を確保することができる。
【００７１】
つぎに、図１９〜図２２に従い、上記したコンデンサ式プロジェクション溶接を効率的に実現するための溶接システムについて説明する。
まず、この溶接システム84は、図１９に示すように対向配置された一対のコンデンサ式溶接機85ａ，85ｂを備えている。
各溶接機85ａ，85ｂは、柱部86と、この柱部86の上端部から水平に張り出された上腕部87と、下端部から水平に張り出された下腕部88と、上腕部87の先端側に設けられた上部電極89と、下腕部88の先端側に設けられた下部電極90とを備えている。
【００７２】
上部電極89の後端部にはエアシリンダ91が接続されており、図示しないコンプレッサから圧縮空気の供給を受けることで、上部電極89の上下動が実現される。エアシリンダ91の代わりに、サーボモータの駆動力によって上部電極89を上下動させることもできる。
また、下部電極90の後端部には上下動ユニット92が設けられており、内部のサーボモータ及びボールネジの駆動によって下部電極90の上下動が実現される。
上部電極89及び下部電極90には、それぞれ導電路93，94を介して図示しないコンデンサに接続されている。また、各導電路93，94は、上部電極89及び下部電極90の上下動に対応して変形する伸縮部95，96を備えている。
【００７３】
図２０に示すように、各溶接機85ａ，85ｂの間にはＸＹステージ97が配置されており、このＸＹステージ97は、図示しないサーボモータ及びボールネジの駆動力により、レール98に沿って支持枠部99をＸＹ方向に移動自在となされている。
上記溶接機85ａ，85ｂ及びＸＹステージ97は、ＣＰＵ、メモリ、入出力部を備えた制御装置140からの指令に基づき、その動作が制御される。
【００７４】
上記ＸＹステージ97の支持枠99内に溶接対象となるパン（陽極パン11あるいは陰極パン15）が装着され、リブ（陽極リブ12あるいは陰極リブ16）及びクラッド板43との同時溶接が行われるのであるが、この際、図２１に示すように、パン142を一対のマガジン144ａ，144ｂによって上下から挟み込むことにより、逆歪みが掛けられる。
すなわち、上部マガジン144ａは所定の間隔を隔てて櫛歯状に配置された複数の当接板146を備えており、各当接板146の高さが左右の端部から中心に向けて漸減するように設定されている。また、下部マガジン144ｂも所定の間隔を隔てて櫛歯状に配置された複数の当接板146を備えており、各当接板146の高さが左右の端部から中心に向けて漸増するように設定されている。
【００７５】
このような構成を備えた上部マガジン144ａ及び下部マガジン144ｂの間にパン142を配置し、上下から挟み込んだ状態で両マガジン144ａ，144ｂ間を固定すると、各当接板146の頂面によってパン142の表面（リブ148，148間）及び背面（クラッド板150，150間）が押圧され、図２２に示すように、弓なりに湾曲変形する。
図示の便宜上、図２２においてはパン142と、パン142の表面に配置されたリブ148及び背面に配置されたクラッド板150のみが描かれており、ジグの記載が省略されているが、実際には図５に記載したのと同様のジグ44によってリブ148及びクラッド板149は所定のピッチで配置・固定されている。また、各リブ148には予め突起部が形成されている。各当接板146には、当該ジグ44を避けるための切欠部も形成されている（図示省略）。
【００７６】
以下に、上記溶接システム84を用いた溶接手順について説明する。
まず、各溶接機85ａ，85ｂ及びＸＹステージ97の動作を制御するためのプログラムが、制御装置140のメモリ内に格納される。このプログラムの設定項目としては、各リブ148，148間のピッチや溶接ポイント間のピッチ（突起部間のピッチ）に関する情報や、印加電圧値等が該当する。
つぎに、ＸＹステージ97の支持枠部99に上下マガジン144ａ，144ｂによって挟持されたパン142が装着される。
この時点でオペレータが始動スイッチをＯＮすると、ＸＹステージ97が必要方向に必要量移動し、各溶接機85ａ，85ｂの上部電極89及び下部電極90をパン142上の基準点に位置決めする。このＸＹステージ97が移動する間、下部電極90は上下動ユニット92の駆動によって最下端位置に降下されているため、下部マガジン144ｂの当接板146やジグ等に引っ掛かることはない。
【００７７】
上記基準点に到達した時点で下部電極90が上昇を開始し、クラッド板150に接触した時点で停止する。上記パン142には微弱な電圧が印加されており、下部電極90の接触によって導通した事実を検出することで、下部電極90がクラッド板150に到達したことを制御装置140が認識する。
つぎに、制御装置140部からの駆動指令に基づいて上部電極89が下降し、所定の圧力で突起部を加圧すると同時に、図示しないコンデンサに充電された直流電圧が瞬時に印加される。
この結果、リブ148とパン142間が溶接されると同時に、パン142とクラッド板150間の溶接も完了する。
【００７８】
つぎに、上部電極89が上昇すると共に下部電極90が下降した後、ＸＹステージ97の支持枠部99が必要方向に必要量移動し、上部電極89及び下部電極90間に次の溶接ポイントを配置させる。そして、上記と同様の要領で当該溶接ポイントに対する溶接を完了させる。
制御装置140は、メモリ内に予め設定された溶接ポイントのピッチに従ってＸＹステージ97を駆動させ、最後の溶接ポイントに対する溶接が完了した時点で、ＸＹステージ97を原点位置に移動させ、溶接動作を終了する。
【００７９】
上記のように、パン142には予め両マガジン144ａ，144ｂの当接板146によって逆歪みが掛けられているため、溶接過程における熱歪みが効果的に相殺されることとなる。
したがって、溶接完了後にマガジン144ａ，144ｂを開いてパン142を取り出した際には、歪みがほとんど存在しない状態となされており、熱歪みの修正工程を省略することが可能となる。
なお、溶接過程で生じる熱歪みの程度は、溶接ポイントの数やパン142やリブ148の材質、厚さ、印加電圧値等によって変動するため、個々の溶接対象に応じて逆歪みの程度も最適のものに調整する必要がある。具体的には、マガジン144ａ，144ｂに属する当接板146の高さの変化パターンを変更することで、パン142の湾曲度や湾曲方向を最適化することが該当する。
【００８０】
上記マガジン144ａ，144ｂは、高さが中心に向かって漸増ないしは漸減する複数の当接板146を備えており、各当接板146がリブ148やクラッド板150と平行するように配置されていたが、他のマガジンを用いてパン142に逆歪みを掛けてもよい。
図２３はその一例を示しており、上部マガジン152ａは、各リブ148と直交する方向に配置された当接板154ａを備えている（図２３においては１枚の当接板154ａのみが描写されているが、実際には所定の間隔をおいて複数枚の当接板154ａが配置されている）。また、各当接板154ａの高さは、それぞれ左右両端から中心に向かって漸減するように構成されている。さらに、各当接板154ａは、リブ148を避けるための切欠部156を備えている。
これに対し下部マガジン152ｂは、各クラッド板150と直交する方向に配置された複数の当接板154ｂを備えている。また、各当接板154ｂの高さは、それぞれ左右両端から中心に向かって漸増するように構成されている。さらに、各当接板154ｂは、リブ148を避けるための切欠部156を備えている。
このような当接板154ａ，154ｂを備えた両マガジン152ａ，152ｂによって上下からパン142を押圧すると、各当接板154ａ，154ｂの先端部がパン142の表面に当接し、これを湾曲させる。
【００８１】
上記においては、マガジン144ａ，144ｂや152ａ，152ｂによってパン142を長手方向に湾曲させる例を説明したが、逆歪みの方向はこれに限定されるものではない。
すなわち、溶接時に実際に生じる熱歪みの方向に応じて、パン142の短手方向に湾曲させたり、長手方向及び短手方向に対して同時に湾曲させることもできる。この場合には、パン142の中央部が浮き上がるような構造の当接板を備えたマガジンを用意する必要がある。
また、リブ148及びクラッド板150に上下から専用の当接板を圧接させることで、パン142のみならずリブ148及びクラッド板150をも同時に湾曲させてもよい。
さらには、マガジンやジグの構造を工夫することにより、リブ148−パン142−クラッド板150の３層同時接合の場合のみならず、第１のリブ−第１のパン−クラッド板−第２のパン−第２のリブの５層同時接合に対してもこの溶接システム84は適用可能である。
【００８２】
上記のように、この溶接システム84にあっては、交流スポット溶接機に比べて熱歪みの少ないコンデンサ式の溶接機85ａ，85ｂを用いており、しかも各パン142にマガジン144ａ，144ｂ（あるいはマガジン152ａ，152ｂ）を用いて逆歪みを予め掛けておくことで溶接後の熱歪みを最小限に抑えることができる。
さらに、上部電極89内に冷却水を流通させ、上部電極89を溶接後も溶接ポイントに暫く接触させておくことで、熱歪みを積極的に低減することもできる。
【００８３】
図２４は上部電極89及びこれを支持する電極棒158の内部構造を示す断面図であり、上部電極89及び電極棒158の内部には空洞部160が設けられており、冷却水供給管162が挿通されている。
この冷却水供給管162の先端部は、上部電極89の先端部付近で開口している。また、Ｌ字型に折曲された後端部は、電極棒158に設けられた導入孔164を介して外部に取り出されている。
導入孔164の下方には排出孔166が設けられており、該排出孔166には排水管168が挿通されている。
【００８４】
しかして、外部に設けられた冷却機170から循環パイプを介して供給された冷却水は、供給管162を介して上部電極89の先端部に放出され、供給管162と空洞部160との隙間を通って排水管166から外部に取り出される。
この外部に取り出された冷却水は、冷却機170において再冷却された後、上部電極89内に供給される。
【００８５】
冷却機170から供給される冷却水は、例えば摂氏１〜５度に冷却されている。
この場合、各溶接ポイントにおける溶接が完了した後、一定時間（例えば２秒間）上部電極89と溶接ポイントとの接触状態を維持しておくことにより、冷却効果をより高めることが可能となる。
【００８６】
この溶接システム84にあっては、上記のように対向配置された２台の溶接機85ａ，85ｂを備えているため極めて効率的に溶接処理を行うことが可能となっているが、４台あるいは６台の溶接機を用いることでさらなる効率化を図ることもできる。
反対に、１台の溶接機でこの溶接システムを構築することで、構成の簡素化及びコストダウンを図ることも当然に可能である。
【００８７】
【発明の効果】
この発明に係る電解槽ユニットの製造方法によれば、第１のパン及び第２のパンのフランジ部間にフレーム材を装填する前に、仕切材とフランジ部間の溶接が行われるため、溶接個所をフランジ部の裏側から確実に観察することがでる。このため、溶接欠陥に基づく液漏れの発生を有効に防止できる利点を備える。
また、第１のパン及び第２のパンに対する主なパーツの取り付けが完了した最終段階に至って初めてフレーム材が装填されてパンの一体化が行われるため、電解槽ユニットの製造に係る大部分の工程では一枚のパン単位で移動や検査を行うことが可能となり、製造効率を大幅に向上させることができる。
さらに、第１のリブ−第１のパン−クラッド板の一面間の溶接を同時に実現すると共に、第２のリブ−第２のパン−クラッド板の他面間の溶接を同時に実現する工法を採用することにより、あるいは第１のリブ−第１のパン−クラッド板−第２のパン−第２のリブ間の溶接を同時に実現する工法を採用することにより、溶接工数を大幅に低減でき、その分製造効率の向上を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る複極式電解槽ユニットを示す概略断面である。
【図２】 陰極側気液分離ユニットの製造工程を示す斜視図である。
【図３】 陽極側気液分離ユニットの製造工程を示す斜視図である。
【図４】 陰極パンの表面に陰極側気液分離ユニット及び陰極リブを配置させると共に、背面側にクラッド板を配置させる様子を示す斜視図である。
【図５】 陰極リブと陰極パンの表面間、及び陰極パンの背面とクラッド板のニッケル層間を接合する様子を示す拡大部分断面図である。
【図６】 交流型スポット溶接による大電圧印加に起因して、クラッド板側金属の溶け込み過多が生じる様子を示す拡大断面図である。
【図７】 コンデンサ式のプロジェクション溶接を用いることにより、クラッド板側金属の溶け込み量が抑制される様子を示す拡大断面図である。
【図８】 陽極パンの表面に陽極側気液分離ユニット及び陽極リブを配置させると共に、背面側を陰極パンの背面に重ね合わせる様子を示す斜視図である。
【図９】 陽極リブと陽極パンの表面間、及び陽極パンの背面とクラッド板のチタン層間を接合する様子を示す拡大部分断面図である。
【図１０】 陰極パンの背面と陽極パンの背面間に補強材を装填した後、両パンのフランジ部間に棒状フレーム材を井桁状に順次挿通し、その後に上端フレーム材及び下端フレーム材間にテンションロッドを貫通させる様子を示す平面図である。
【図１１】 陰極パンの背面上におけるクラッド板、補強材、及びテンションロッドの位置関係を示す部分断面図である。
【図１２】 陰極パン及び陽極パンの背面間におけるテンションロッドの位置関係を示す概略断面図である。
【図１３】 陰極リブの端面に陰極を配置させる様子を示す平面図である。
【図１４】 陰極リブ−陰極パン−クラッド板−陽極パン−陽極リブ間を接合する様子を示す拡大部分断面図である。
【図１５】 従来のリブの構造を示す平面図である。
【図１６】 この発明に係る電解槽ユニットのリブの構造を示す平面図である。
【図１７】 電極とリブを一体形成した例を示す平面図である。
【図１８】 電極とリブを一体形成した例を示す拡大部分断面図である。
【図１９】 この発明に係る溶接システムの全体構成を示す概念図である。
【図２０】 一対の溶接機の間にＸＹステージが配置されている状態を示す平面図である。
【図２１】 パンの上下両面に一対のマガジンを配置させた状態を示す断面図である。
【図２２】 一対のマガジンでパンの上下両面を挟み込んで湾曲させた状態を示す断面図である。
【図２３】 パンの上下両面に他のマガジンを配置させた状態を示す断面図である。
【図２４】 溶接機の上部電極及びこれを支持する電極棒の内部構造を示す断面図である。
【図２５】 従来の電解槽ユニットを示す概略断面図である。
【図２６】 従来の電解槽ユニットの使用例を示す概略断面図である。
【図２７】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図２８】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図２９】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図３０】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図３１】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図３２】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【符号の説明】
10 複極式電解槽ユニット
11 陽極パン
11ａ 陽極パンの表面
11ｂ 陽極パンの背面
12 陽極リブ
12ａ 陽極リブの先端突出部
13 陽極
14 陽極室
15 陰極パン
15ａ 陰極パンの表面
15ｂ 陰極パンの背面
16 陰極リブ
16ａ 陰極リブの先端突出部
16ｂ 陰極リブのパン接触部
17 陰極
18 陰極室
19 仕切材
19ａ 仕切材の上端辺
19ｂ 仕切材の左端辺
19ｃ 仕切材の下端辺
20 陽極側気液分離室
22 スリット
24 仕切材
24ａ 仕切材の上端辺
24ｂ 仕切材の左端辺
24ｃ 仕切材の下端辺
25 陰極側気液分離室
27 スリット
28 切欠開口部
29 切欠開口部
30 陽極側のフランジ部
30ａ 陽極パンの上端フランジ部
30ｂ 陽極パンの左端フランジ部
31 陰極側のフランジ部
31ａ 陰極パンの上端フランジ部
31ｂ 陰極パンの左端フランジ部
32 フレーム材
32ａ 上端フレーム材
32ｂ 下端フレーム材
34 陰極側のノズル
36 排出ボックス
37 排出ノズル
38 気液分離ユニット
39 排出ボックス
40 排出ノズル
41 陽極側の気液分離ユニット
42 切欠部
43 クラッド板
43ａ クラッド板のニッケル層
43ｂ クラッド板のチタン層
44 整列ジグ
45 突起部（プロジェクション）
46ａ コンデンサ式溶接機の電極
46ｂ コンデンサ式溶接機の電極
47 補強材
48 テンションロッド
49 貫通孔
48ａ テンションロッドの下端部
50 陽極側のノズル
46ａ 電極
46ｂ 電極
61 電極触部
62 スペーサ部
63 パン接触部
64 開口部
65 リブ
66 電極接触部
67 スペーサ部
68 パン接触部
70 原料板
71 金属板
72 切り込み部分
73 第１の点線
74 第２の点線
75 スペーサ部
76 パン接触部
78 リブ
79 貫通孔
80 電極部
81 開口部
82 間隙
83 流通路
84 溶接システム
85ａ，85ｂ コンデンサ式溶接機
86 柱部
89 上部電極
90 下部電極
92 上下動ユニット
97 ＸＹステージ
140 制御装置
142 パン
144ａ，144ｂ マガジン
146 当接板
148 リブ
150 クラッド板
152ａ 上部マガジン
154ａ 当接板
152ｂ 下部マガジン
154ｂ 当接板
156 切欠部
158 電極棒
160 空洞部
162 冷却水供給管
164 導入孔
166 排出孔
168 排水管
170 冷却機
α 陰極側モジュール
β 陽極側モジュール
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルカリ金属塩化物水溶液を電解して塩素とアルカリ金属水酸化物を生成するための複極式電解槽を構成する電解槽ユニットに関する。
また、この発明は、このような電解槽ユニットの製造に好適な溶接技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食塩水溶液等のアルカリ金属塩化物水溶液を、イオン交換膜法を用いて電解する複極式電解槽については、例えば特開昭51-43377号、特開昭58-71382号、特開昭62-96688号、特開平5-9770号、特開平9-95792号、特開平10-158875号、特開2000-26987号等、従来からいろいろなタイプのものが提案されている。
【０００３】
図２５は、これら従来の複極式電解槽に用いられてきた電解槽ユニットの典型例を示す概略断面図である。
従来の電解槽ユニット100は、平鍋状の陽極パン101と、陽極パン101の表面に配置された陽極リブ102と、陽極リブ102の端面に接続された陽極103からなる陽極室104を備えている。上記陽極パン101、陽極リブ102、及び陽極103は、それぞれ耐蝕性に優れたチタンより構成されている。
また、平鍋状の陰極パン105と、該陰極パン105の表面に配置された陰極リブ106と、陰極リブ106の端面に接続された陰極107からなる陰極室108を備えている。上記陰極パン105、陰極リブ106、及び陰極107は、それぞれ耐アルカリ性に優れたニッケルやステンレス、鉄、鉄−ニッケル合金等（以下「ニッケル等」）より構成されている。
【０００４】
陰極パン105の背面と陽極パン101の背面との間には、チタン層109とニッケル（あるいは鉄）層110とを爆発圧着させて形成したクラッド板111が配置され、チタン層109−陽極パン101間及びニッケル層110−陰極パン105間がそれぞれ溶接されている。
チタンとニッケル間を直接溶接することは困難であるため、このようなクラッド板111を間に介在させている。
陽極パン101の上部には、チタンよりなる断面Ｌ字型の仕切材112が配置され、陽極側気液分離室113が形成されている。この仕切材112の水平面には、陽極室104との間で液体及び気体の流通を確保するための開口部114が形成されている。
陰極パン105の上部にも、ニッケル等よりなる断面Ｌ字型の仕切材115が配置され、陰極側気液分離室116が形成されている。この仕切材115の水平面には、陰極室108との間で液体及び気体の流通を確保するための開口部118が形成されている。
陽極リブ102及び陰極リブ106には、共に液体及び気体の横方向への流通を確保するため、貫通孔119,120が形成されている。
【０００５】
陽極パン101及び陰極パン105の周縁部には、共に鉤状に折曲されたフランジ部121,122が形成されており、陽極側のフランジ部121と陰極側のフランジ部122との間の空間には、ステンレス等よりなる補強用のフレーム材123が装着されている。この際、各フランジ部121,122の先端辺がフレーム材123の溝に係合される。
図２５には上下２本のフレーム材123,123のみが図示されているが、実際には電解槽ユニット100の左右にも２本のフレーム材が装着されている。
上記フレーム材123の中、下端に配置されたものには陰極室と連通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔には液体供給用のノズル124が装着されている。また、図面には表れていないが、同フレーム材123には陽極室104と連通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔にも液体供給用のノズルが装着されている。
【０００６】
上記の構造を備えた電解槽ユニット100は、図２６に示すように、各ユニット100の陰極107と陽極103とが対向するように横方向に多数並列配置される。また、陽極103と陰極107との間には、陽極側シール材125、陽イオン交換膜126、及び陰極側シール材127が介装され、図示しないプレス機によって左右から加圧・固定される。
しかして、各電解槽ユニット100の陰極側ノズル124には純水が、また陽極側ノズルには精製塩水が供給され、陽極103−陰極107間に所定の直流電圧が印加されると、電解反応によって陽極室104には塩素ガスと希薄塩水が発生し、陰極室108には水素ガスと苛性ソーダの水溶液が発生する。
そして、陽極側及び陰極側の各気液分離室113,116に到達した電解生成物は、それぞれ図示しない排出ノズルを通じて外部に導出される。
このイオン交換膜法による食塩電解プロセスは、アスベストを用いた隔膜法や水銀法に比べて環境に与える悪影響が少ないという利点がある。
【０００７】
図２７〜図３２に従い、従来の電解槽ユニット100の製造工程について説明する。
まず、図２７に示すように、曲げ加工及び溶接によって形成された陰極パン105の表面105aに、複数本の陰極リブ106を図示しないジグを介して整列配置し、各陰極リブ106の張出部106aと陰極パンの表面105aとを直交スポット溶接機を用いて溶接する。
また、各陰極リブ106の下端部106bと陰極パン105の内壁面105bとの接触部分を、手作業でTig 溶接する。
【０００８】
つぎに、図２８に示すように、上記陰極パン105を裏返し、その背面105cに複数本のクラッド板111を一定の間隔をおいて整列配置し、直交スポット溶接機によって両者間を溶接する。その後、各クラッド板111間にラスメタルよりなる補強材128が配置され、Tig溶接によって陰極パンの背面105cに固定される。
この後、図２９に示すように、上記陰極パンの背面105cに陽極パン101の背面が重ねられる。この陽極パン101も、陰極パン105と同様、曲げ加工及び溶接によって形成され、陰極パンと同様の縦横寸法を備えている。
【０００９】
つぎに、図３０に示すように、陰極パン105と陽極パン101の鉤状フランジ部121,122間にフレーム材123が井桁状に順次挿入される。
また、各クラッド板111と陽極パン101の背面間が、スポット溶接機によって表面側から溶接される。
【００１０】
つぎに、図３１に示すように、陽極パン101の表面101aに複数本の陽極リブ102を図示しないジグを介して整列配置し、各陽極リブ102の張出部102aと陽極パン101とを直交スポット溶接機を用いて溶接する。
また、各陽極リブ102の下端部102bと陽極パン101の内壁面101bとの接触部分を、手作業でTig 溶接する。
【００１１】
つぎに、陽極パン101のフランジ部121に形成された切欠部129に、排出ボックス130をTig溶接する。排出ボックス130には、排出ノズル131が接続されている。
また、Ｌ字型の仕切材112を被せ、仕切材112の上端辺112aや左端辺112b、右端辺112cと陽極パン101のフランジ部121間をTig溶接すると共に、下端辺112dと陽極パンの表面101a間をTig溶接し、陽極側の気液分離室113を形成する。
この後、陽極パン101及び陰極パン105の結合体を裏返して陰極パンの表面105aを上に向け（図示省略）、陽極側と同様、フランジ部122の切欠部132に排出ボックス133及び排出ノズル134を溶接すると共に、Ｌ字型の仕切材115を溶接して陰極側の気液分離室116を形成する。
【００１２】
つぎに、図３２に示すように、下端フレーム材123の貫通孔に陰極側供給ノズル124及び陽極側供給ノズル135が取り付けられる。
また、陽極リブ102の端面に陽極103（チタン製の多孔板あるいは網状体）が被せられ、マルチスポット溶接機によって両者間が溶接される。
さらに、陰極リブ106の端面にも陰極107（ニッケル製の多孔板あるいは網状体）が被せられ、マルチスポット溶接機によって両者間が溶接され、以て電解槽ユニット100が完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の電解槽ユニット100の製造工程においては、溶接工程が極めて多く存在する。一般に、溶接工程が多くなればその分手間が掛かることは勿論、溶接不良に起因する液漏れの危険性が増加することとなる。
そして、電解槽ユニット100の用途からして、各溶接個所における液漏れは絶対に許されないのであるが、従来の製造方法では上記のように早い段階でフレーム材123を挿入して陽極パン101と陰極パン105とを一体化させてしまうため、溶接の不良個所を効果的に発見できないという問題があった。
すなわち、陽極側仕切材112の上端辺112a等と陽極パン101のフランジ部121間の溶接部、あるいは陰極側仕切材115の上端辺115a等と陰極パン105のフランジ部122間の溶接部にあっては、溶接欠陥による亀裂や穴が生じ易い個所であるにもかかわらず、溶接時には既にフレーム材123がフランジ部121，122間に挿入されているため内側からのチェックが全く不可能であり、表面からのチェックのみに頼らざるを得ないのが現状である。陽極リブの下端部102bと陽極パンの内壁面101b間の溶接に関しても、同様の問題が生じる。
【００１４】
また、従来の電解槽ユニット100の製造方法によれば、上記のように早い段階でフレーム材123を挿入して陽極パン101と陰極パン105とを一体化させ、そこに排出ボックス130,133や仕切材112,115といったパーツを組み付けていく方式であるため、完成するまでの間に一体化された陰極パン105及び陽極パン101を何度も裏返す必要があり、ハンドリングの点で問題があった。陽極パン101や陰極パン105は、厚さこそ１mm〜数mm程度と薄いけれども、縦横寸法がそれぞれ１.２ｍ×２.４ｍ、あるいはそれ以上にも及ぶため、双方合わせると相当な重量となる。
【００１５】
この発明は、従来の電解槽ユニットの製造工程における上記問題を解決するために案出されたものであり、電解槽ユニットそのものの構造や製造工程を改善することにより、溶接欠陥の発見の容易化や溶接個所の削減を実現すると共に、溶接方法及び溶接システムを工夫することにより、電解槽ユニットの製造効率を向上させることを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の電解槽ユニットの製造方法は、周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置し、第１のパンの表面と各リブ間を溶接する工程と、上記第１のパンの背面に複数のクラッド板を配置し、第１のパンの背面と各クラッド板の一面間を溶接する工程と、上第１のパンの背面と第２のパンの背面とを重ね合わせ、第２のパン背面と上記クラッド板の他面間を溶接する工程と、上記第２のパンの表面に複数の第２のリブを配置し、第２のパンの表面と各リブ間を溶接する工程と、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各 リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接を実行し、上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴としている。
上記第１のパン及び第２のパンの何れか一方が陽極パンに該当し、他方が陰極パンに対応する。
【００１７】
この製造方法によれば、第１のパン及び第２のパンのフランジ部間にフレーム材を装填する前に仕切材とフランジ部間の溶接が行われるため、溶接個所をフランジ部の裏側から確実に観察することがでる。この仕切材とフランジ部間の溶接は手作業によるTig溶接によって実現される場合が多く、作業者の技量によって精度にバラツキが生じ易いため、裏側から亀裂や穴の有無をチェックできることは品質維持のために極めて有効である。また、溶接不良が発見された場合にも、早い段階で対処できるため損失を最小限に抑えることができる。
従来は、パンにリブや仕切材を溶接していく過程でパンに歪みが生じないよう、早い段階でフレーム材を装填して電解槽ユニットの形状を安定化させることが重視されていた。しかしながら、フレーム材を装填しない状態でも、「逆歪み」や「冷やし金」といった対策を講じることによってパンの熱歪みを抑えることが十分可能であり（フレーム材の装填によって第１のパンと第２のパンを一体化してしまうと、他方のパンが邪魔となって逆歪みや冷やし金を施すことが困難となる）、それよりも早い段階で溶接不良を確実に検出できるメリットの方が大きいといえる。また、フレーム材が装填されるまでは、一枚のパン単位で移動や検査を実施できる利点がある。
しかも、仕切材は各リブによってパンの表面側に向けて固定されることとなるため、仕切材とパンの表面間の溶接を省略できることとなる。
【００１８】
請求項２に記載の電解槽ユニットの製造方法は、周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置すると共に、第１のパンの背面に複数のクラッド板を各リブと対応する位置に配置し、第１のパンの表面と各リブ間の溶接、及び第１のパンの背面とクラッド板の一面間の溶接を同時に実現する工程と、上記第１のパンの背面に第２のパンの背面を重ね合わせ、第２のパンの表面に複数の第２のリブを上記第１のパンの背面に溶接されたクラッド板と対応する位置に配置し、第２のパンの表面と各リブ間の溶接、及び第２のパンの背面とクラッド板の他面間の溶接を同時に実現する工程と、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接を実行し、上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴としている。
【００１９】
この製造方法によれば、第１のリブとクラッド板を第１のパンを挟んで対向するように位置決めすることで、第１のリブ−第１のパン−クラッド板間の溶接を同時に実現できる。また、第２のリブとクラッド板を第２のパンを挟んで対向するように位置決めすることで、第２のリブ−第２のパン−クラッド板間の溶接を同時に実現できる。このため、溶接工数を著しく低減できることとなる。
この場合の溶接方法としては、例えばコンデンサ式プロジェクション溶接が利用できる。
しかも、仕切材は各リブによってパンの表面側に向けて固定されることとなるため、仕切材とパンの表面間の溶接を省略できることとなる。
【００２０】
請求項３に記載の電解槽ユニットの製造方法は、周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置すると共に、第１のパンの背面に複数のクラッド板を各リブと対応する位置に配置し、上記第１のパンの背面に第２のパンの背面を重ね合わせ、第２のパンの表面に複数の第２のリブを上記クラッド板と対応する位置に配置し、上記第１のパンの表面と各リブ間の溶接、第１のパンの背面とクラッド板の一面間の溶接、第２のパンの背面とクラッド板の他面間の溶接、及び第２のパンの表面と各リブ間の溶接を同時に実現する工程と、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、また上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接及び第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴としている。
【００２１】
この製造方法によれば、第１のリブとクラッド板を第１のパンを挟んで対向するように位置決めすると共に、第２のリブとクラッド板も第２のパンを挟んで対向するように位置決めすることで、第１のリブ−第１のパン−クラッド板間の溶接と、第２のリブ−第２のパン−クラッド板間の溶接を同時に実現できる。このため、溶接工数をさらに低減することができる。
しかも、仕切材は各リブによってパンの表面側に向けて固定されることとなるため、仕切材とパンの表面間の溶接を省略できることとなる。
【００２２】
請求項４に記載の電解槽ユニットの製造方法は、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間に全てのフレーム材が装填される前に、第１のパンの背面と第２のパンの背面との間の空きスペースに補強材を挿入させることを特徴としている。
【００２３】
上記のように、この発明に係る電解槽ユニットの製造方法では、クラッド板を介して第１のパンと第２のパンとを溶接した後にフレーム材を装填するようにしており、フレーム材を装填する前でも第１のパンと第２のパンとの間がある程度安定化しているため、両パンの背面間のスペースに補強材を挿入することが可能となった。この補強材を挿入した後は、第１のパン及び第２のパンの周縁はフレーム材によって塞がれるため、特に固定手段を講じなくても補強材が脱落することはない。
これに対し従来は、第１のパンと第２のパン間を溶接する前にフレーム材を装填してしまうため、途中で補強材がずれないよう一方のパンの背面にTig溶接しておく必要があり、手間がかかることは勿論のこと、溶接欠陥に基づく液漏れの危険性があった。
【００２４】
請求項５に記載の電解槽ユニットの製造方法は、上記第１のパン及び第２のパンの表面にそれぞれ仕切材を配置する前に、各仕切材に排出ボックスを溶接しておくことを特徴としている。
上記のように、従来はフレーム材の装填によって両方のパンを一体化させた後に排出ボックスを各パンの表面に直接溶接し、その上から仕切材で蓋をする形であったため、排出ボックスとパンとの間の溶接不良を確認しようとしても、他方のパンが邪魔になって裏側からの検査を実施できないという問題があった。この部分の溶接不良を見逃せば、電解槽稼働時にパンの背面側へ液漏れが生じることとなる。
これに対し、上記のように排出ボックスを仕切材の側に溶接するようにすれば、仕切材をパンに溶接する前の小回りの効く段階で十分な検査を行うことができる。また、万一溶接不良が発見された場合でも、パンに溶接する前であるため、最小限の損失で済む。さらに、冷やし金をあてがうスペースも十分確保できるため、溶接時の熱歪みを十分抑えることもできる。
【００２５】
請求項６に記載の電解槽ユニットの製造方法は、上記フレーム材の中、電解槽ユニットの上端と下端に配置されるフレーム材に貫通孔をそれぞれ対応する位置に形成しておき、各フレーム材を上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間に装填させた後に、上記貫通孔から第１のパンの背面と第２のパンの背面との間の空きスペースにテンションロッドを挿通させ、該テンションロッドの上端部と上端フレーム材とを接合させると共に、該テンションロッドの下端部と下端フレーム材とを接合させることを特徴としている。
また、請求項７に記載の電解槽ユニットは、周縁にフランジ部が形成された第１のパンと、第１のパンの表面に電気的に接続された複数の第１のリブと、各リブに電気的に接続された第１の電極と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンと、第２のパンの表面に電気的に接続された複数の第２のリブと、各リブに電気的に接続された第２の電極とを備え、上記第１のパンの背面と第２のパンの背面との間がクラッド板を介して電気的に接続されると共に、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材が装填されて成る電解槽ユニットにおいて、上記フレーム材の中、電解槽ユニットの上端と下端に配置されるフレーム材にはそれぞれ対応する位置に貫通孔が形成されており、該貫通孔から陰極パンの背面と陽極パンの背面との間の空きスペースにテンションロッドが挿通されており、該テンションロッドの上端部と上端フレーム材とが接合されると共に、該テンションロッドの下端部と下端フレーム材とが接合されていることを特徴としている。
【００２６】
電解槽の稼働時には、原料液や電解生成物の重量によって下向きの荷重が生じるため、従来は上記のように各リブの下端部をパンの内壁面にTig溶接して電解槽ユニットが湾曲変形することを防いでいた。しかしながら、多数のリブをパンの内壁面に手作業で溶接すること自体大きな手間であり、しかも溶接個所は原料液等と直接接する部分であるため、万一溶接不良が生じた場合には液漏れに直結することとなる。
これに対し、上記のようにテンションロッドを第１のパンと第２のパンの背面間に挿通させ、その上端部及び下端部をそれぞれを上端フレーム材及び下端フレーム材に固定するようにすれば、下端フレーム材に掛かる荷重を上端フレーム材でもって支えることが可能となり、個々のリブとパンの内壁面間を溶接する必要がなくなる。しかも、テンションロッドは原料液等と接することのない場所に配置されているため、例え上端フレーム材や下端フレーム材との接合個所で溶接不良等が生じたとしても、液漏れに発展する危険性は一切ない。
【００２７】
請求項８に記載の電解槽ユニットは、第１のパンと、第１のパンの表面に電気的に接続された複数の第１のリブと、各リブに電気的に接続された第１の電極と、第２のパンと、第２のパンの表面に電気的に接続された複数の第２のリブと、各リブに電気的に接続された第２の電極とを備え、上記第１のパンの背面と第２のパンの背面との間がクラッド板を介して電気的に接続されて成る電解槽ユニットにおいて、第１の金属板に設けられた複数の切り込み部分を折り曲げ加工することによって上記第１のリブが形成されていると共に、同金属板の残りの部分に複数の貫通孔を穿設することによって上記第１の電極が第１のリブと一体的に形成されており、第２の金属板に設けられた複数の切り込み部分を折り曲げ加工することによって上記第２のリブが形成されていると共に、同金属板の残りの部分に複数の貫通孔を穿設することによって上記第２の電極が第２のリブと一体的に形成されていることを特徴としている。
この結果、各リブと電極間を溶接する工程を省略できる利点が生じる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る複極式電解槽ユニット10を示す概略断面である。
この電解槽ユニット10は、平鍋状の陽極パン11と、陽極パン11の表面に配置された陽極リブ12と、陽極リブ12の端面に接続された陽極13から構成される陽極室14を備えている。上記陽極パン11、陽極リブ12、及び陽極13は、それぞれ耐蝕性に優れたチタンより構成されている。
また、平鍋状の陰極パン15と、陰極パン15の表面に配置された陰極リブ16と、陰極リブ16の端面に接続された陰極17から構成される陰極室18を備えている。上記陰極パン15、陰極リブ16、及び陰極17は、それぞれ耐アルカリ性に優れたニッケル等より構成されている。
陰極パン15の背面と陽極パン11の背面との間には、チタン層とニッケル層とを爆発圧着あるいはロール圧延によって接合させたクラッド板43が配置され、チタン層43ｂ−陽極パン11間及びニッケル層43ａ−陰極パン15間がそれぞれ溶接されている。
【００２９】
陽極パン11の上部には、チタンよりなる断面Ｌ字型の仕切材19が配置され、陽極側気液分離室20が形成されている。
この仕切材19の水平面21には、陽極室14との間で液体及び気体の流通を確保するためのスリット22が形成されている。このスリット22には、陽極リブ12の先端突出部12ａが嵌合されている。
また、仕切材19の水平面21には気液分離板23が溶接されている。
【００３０】
陰極パン15の上部にも、ニッケル等よりなる断面Ｌ字型の仕切材24が配置され、陰極側気液分離室25が形成されている。この仕切材24の水平面26には、陰極室18との間で液体及び気体の流通を確保するためのスリット27が形成されている。また、このスリット27には、陰極リブ16の先端突出部16ａが嵌合されている。
陽極リブ12及び陰極リブ16には、共に液体及び気体の横方向への流通を確保するため、切欠開口部28，29が形成されている。
【００３１】
陽極パン11及び陰極パン15の周縁部には、共に鉤状に折曲されたフランジ部30，31が形成されており、陽極側のフランジ部30と陰極側のフランジ部31との間の空間には、ステンレス等よりなる補強用のフレーム材32が装填されている。この装填に際しては、各フランジ部30，31の先端辺がフレーム材32の溝に係合される。
図１には上下２本のフレーム材32，32のみが図示されているが、実際には電解槽ユニット10の左右にも２本のフレーム材が装着されている。
上記フレーム材32の中、下端に配置されたものには陰極室18と連通する貫通孔33が形成されており、当該貫通孔33には原料供給用のノズル34が装着されている。
また、図面には表れていないが、同フレーム材32には陽極室14と連通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔にも原料供給用のノズルが装着されている。
さらに、上端及び下端に位置するフレーム材32には、それぞれテンションロッド挿通用の貫通孔が形成されているのであるが、詳細は後述する。
【００３２】
つぎに、図２〜図８に従い、上記電解槽ユニット10の製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、断面Ｌ字形の陰極側仕切材24の一端部に切欠部35を設け、ここにニッケル製の排出ボックス36をTig溶接によって接続すると共に、排出ボックス36の先端開口部36ａにニッケル製の排出ノズル37を取り付けて陰極側の気液分離ユニット38を形成する。この排出ボックス36は、気液分離室25内に溜まった液体や気体を外部に取り出すために取り付けられるものであり、仕切材24に気密に接合される必要がある。
上記仕切材24には、予め折曲線に沿って複数のスリット27が等間隔で形成されている。
【００３３】
また、図３に示すように、断面Ｌ字形の陽極側仕切材19の一端部に上記と同様の切欠部を設け、ここにチタン製の排出ボックス39をTig溶接によって接続すると共に、排出ボックス39の先端開口部にチタン製の排出ノズル40を取り付けることにより、陽極側の気液分離ユニット41が形成される。
上記仕切材19には、予め折曲線に沿って複数のスリット22が等間隔で形成されている。
この陽極側気液分離ユニット41の水平面21には、上記の気液分離板23が溶接される。この気液分離板23は、チタン製の板材23ａとラスメタル23ｂを接合させて成る。
【００３４】
つぎに、図４に示すように、ニッケル板を所定の形状に切り出した後、必要な曲げ加工あるいはプレス加工を施し、三方の隅部にTig溶接を施すことにより、周縁に鉤状に屈曲したフランジ部31を備えた平鍋状の陰極パン15が形成される。
この陰極パン15の寸法としては、例えば横２.４ｍ、縦１.２ｍ、深さ３cmに設定される。
フランジ部31の一辺には、切欠部42が形成されている。
【００３５】
上記陰極パン15の表面には、まず陰極側の気液分離ユニット38が接合される。この際、気液分離ユニット38の排出ボックス36が切欠部42から外に突出するように位置決めされる。
そして、仕切材24の上端辺24ａ及び左端辺24ｂと陰極パン15の上端フランジ部31ａ及び左端フランジ部31ｂとの間が、Tig溶接される。この際、仕切材24の下端辺24ｃは陰極パン15の表面15ａに溶接されることなく、単に接するままにしておかれる。
この溶接後に、陰極パン15の上端フランジ部31ａ及び左端フランジ部31ｂを裏側からチェックすることにより、溶接による亀裂や穴の存在を検出することが可能となる。
【００３６】
つぎに、陰極パン15の背面15ｂ側に複数本のクラッド板43を一定の間隔で配置すると共に、表面15ａ側にはクラッド板43と同数の陰極リブ16を一定の間隔で配置し、陰極リブ16のパン接触部16ｂと陰極パンの表面15ａ間、及び陰極パンの背面15ｂとクラッド板43のニッケル層43ａ間が、いわゆるコンデンサ式プロジェクション溶接によって接合される。
図５は、このコンデンサ式プロジェクション溶接の工程を示す拡大図であり、整列ジグ44を介して陰極パンの背面15ｂにクラッド板43が位置決め配置されると共に、表面15ａ側に陰極リブ16が位置決め配置されている様子が描かれている。
【００３７】
各陰極リブのパン接触部16ｂには、予めプレス加工によって陰極パンの表面15ａ側に突出する突起部（プロジェクション）45が形成されている。また、各突起部45とクラッド板のニッケル層43ａとが、間に陰極パン15の隔壁を挟んで対向する位置に配置されている。クラッド板のチタン層43ｂには、下部電極46ｂの先端面が当接している。
この状態において、コンデンサ式溶接機の上部電極46ａを下降させ、所定の圧力で陰極リブのパン接触部16ｂを加圧しつつ通電すると、突起部45と陰極パン間の接触抵抗に基づくジュール熱と加圧力とによって突起部45が瞬間的に溶融し、陰極リブのパン接触部16ｂ−陰極パンの表面15ａ間の溶接が完了する。同時に、クラッド板のニッケル層43ａ−陰極パンの背面15ｂ間も、接触抵抗に基づく発熱によって融着される。
【００３８】
一般的な交流式スポット溶接機が昇圧トランスを利用してある一定の通電時間中に高電圧を発生させて溶接を可能とするのに対し、コンデンサ式溶接機は一旦コンデンサに蓄積させた大電流を瞬間的に流す仕組みを備えており、極めて短時間で局所的に溶接材料を発熱させることができ、効率的な溶接を可能とするものである。
さらに、分流（既に溶接が完了し電気抵抗が低くなっている部分を通じて電流が漏れてしまい、効果的な抵抗溶接を阻害する現象）が起こりにくく安定した電流が流れるため、溶接品質が均一化するという特性を備えている。
また、上記のように溶接対象材に予め突起部を形成しておき、溶接時の発熱と先端がフラットな電極の加圧力とによって突起を潰すことで溶接を実現する方式を「プロジェクション溶接」という。
【００３９】
このプロジェクション溶接をコンデンサ式溶接機を用いて実行することにより、上記のように一回の溶接動作によって「陰極リブのパン接触部16ｂ−陰極パンの表面15ａ間の溶接」と、「陰極パンの背面15ｂ−クラッド板のニッケル層43ａ間の溶接」を同時に完了させることが可能となる。
また、発熱が局所的に、しかも瞬時に生じるため、他の部分への熱的影響が少なく、陰極パン15の熱歪みを最小限に抑えることができる利点や、分流の影響が少ないため比較的狭いピッチでの多点溶接が可能となる利点もある。
【００４０】
従来からの交流型スポット溶接によっても、多層同時溶接自体は不可能ではなかった。
しかしながら、陰極リブのパン接触部16ｂ、陰極パン15、クラッド板43はそれぞれ厚さが異なっており、これらを同時に溶接するためには溶接電流を一定の時間流す必要がある。そして、この一定の時間流す溶接電流によって生じる熱影響で陰極パン15が激しく歪むこととなり、溶接後に大幅な修正工程を設ける必要があるため、現実には採用困難であった。
【００４１】
また、クラッド板43の材質と陰極パン15の材質とが同じ場合にはともかく、クラッド板43側が鉄で陰極パン15がニッケルの場合には、大電圧印加に起因する溶け込み過多によって品質が劣化するという問題も生じる。
すなわち、図６の拡大図に示すように、大電圧を印加して「クラッド板111の鉄層111ａ−陰極パン105」間のスポット溶接と「陰極パン105−陰極リブ106」間のスポット溶接を行うと、クラッド板111の鉄γが陰極パン105内に深く入り込み、陰極パン105の厚さが薄い場合にはその一部が表面にまで析出する現象が起こる。この鉄が陰極室108内の強アルカリ環境に接して腐食し、液漏れの原因となる。
もちろん、上記のように耐アルカリ性に優れたニッケル層110を備えたクラッド板111を用いれば、溶け込み過多による耐久性の低下という問題はクリアできるが、コスト面を考慮すれば鉄層111ａを備えたクラッド板111を利用したいという要請が現実に存在している。
【００４２】
これに対し、上記のようにコンデンサ式の溶接機を用いると共に、陰極リブのパン接触部16ｂに突起部45を形成しておくことにより、上記の問題は解消される。
すなわち、突起部45に加圧力及び大きな溶接電流を瞬時に流すことにより、板厚の大きく異なる陰極リブ16−陰極パン15間を確実に接合できる。
また、コンデンサに充電する電圧を比較的低く抑えた結果、図７に示すように、クラッド板43の鉄層111ｃの溶け込み量を低く抑えることが可能となる。
【００４３】
因みに、上記陰極パン15の隔壁の厚さを１.０mm、陰極リブのパン接触部16ｂの厚さを１.５mm、クラッド板43の鉄層の厚さを3.3mmとした場合に、電極間圧力：500〜1000ｋｇｆ、電圧：200〜500Ｖ、電流：30〜60ｋＡに設定して溶接したところ、各溶接点毎に約600kgという母材強度以上の引張り強度を確保することができ、電解槽ユニットとして十分な接合強度を実現している。
【００４４】
上記突起部45の形状としては、円形の他、楕円形、小判形、矩形状であってもよい。円形の場合、例えば直径が３mm、高さが０.８mmに形成される。
陰極リブの各パン接触部16ｂに形成される突起部45の数については特に限定はないが、例えば10mmの間隔をおいて２個の突起を形成することが望ましい。
【００４５】
上記した陰極リブ16−陰極パン15−クラッド板43間の溶接完了を以て、陰極側モジュールαが形成される。
なお、陰極リブ16を陰極パンの表面15ａに配置する際には、陰極リブ16の先端突出部16ａが気液分離ユニット38のスリット27内に挿入され、スリット27の内面に当接される（図１参照）。そして、この状態で陰極リブ16が陰極パン15に溶接・固定されるため、気液分離ユニット38は多数の陰極リブ16によって陰極パンの表面15ａ方向に押さえ付けられる形となる。このため、上記のように仕切材の下端辺24ｃが陰極パンの表面15ａに溶接されていなくとも十分な強度を確保できる。
また、陰極リブ16の後端部16ｃと陰極パン15の内壁面15ｃとの間は溶接されることなく一定の隙間が形成されているのであるが、これが意味するところについては後述する。
【００４６】
つぎに、図８に示すように、チタン板を所定の形状に切り出した後、必要な曲げ加工を施し、三方の隅部にTig溶接を施すことにより、周縁に鉤状に屈曲したフランジ部30を備えた平鍋状の陽極パン11が形成される。
この陽極パン11の寸法としては、例えば横２.４ｍ、縦１.２ｍ、深さ３cmに設定される。
また、フランジ部30の一辺には、切欠部が形成されている。
【００４７】
上記陽極パン11の表面11ａに、図３に示した陽極側気液分離ユニット41を接合させることによって、陽極側モジュールβが形成される。
この際、気液分離ユニットの排出ボックス39が切欠部から外に突出するように位置決めされる。
そして、仕切材19の上端辺19ａ及び左端辺19ｂと陽極パン11の上端フランジ部30ａ及び左端フランジ部30ｂとの間が、Tig溶接される。この際、仕切材19の下端辺19ｃは陽極パンの表面11ａに溶接されることなく、単に接するままにしておかれる。
この溶接後に、陽極パン11の上端フランジ部30ａ及び左端フランジ部30ｂを裏側からチェックすることにより、溶接による亀裂や穴の存在を検出することが可能となる。
【００４８】
つぎに、陽極側モジュールβと陰極側モジュールαとを合体させる。まず、図示の通り陰極側モジュールαを裏返し、陰極パンの背面15ｂに陽極パンの背面11ｂを重ね合わせる。
そして、陽極パンの表面11ａにクラッド板43と同数の陽極リブ12を一定の間隔で配置し、陽極リブのパン接触部12ｂと陽極パンの表面11ａ間、及び陽極パンの背面11ｂとクラッド板のチタン層43ｂ間が、上記と同様のコンデンサ式プロジェクション溶接によって接合される。
【００４９】
図９は、このコンデンサ式プロジェクション溶接の工程を示す拡大図であり、整列ジグ44を介して陽極パンの表面11ａに陽極リブ12が位置決め配置されている様子が描かれている。
各陽極リブのパン接触部12ｂには、予めプレス加工によって陽極パンの表面11ａ側に突出する突起部45が形成されている。また、各突起部45とクラッド板のチタン層43ｂとが、間に陽極パン11の隔壁を挟んで対向する位置に配置されている。陰極リブのパン接触部16ｂには、下部電極46ｂの先端面が当接している。
この状態において、コンデンサ式溶接機の上部電極46ａを下降させ、所定の圧力で加圧しつつ通電すると、突起部45が瞬間的に溶融して陽極リブのパン接触部12ｂ−陽極パンの表面11ａ間の溶接が完了すると同時に、クラッド板43のチタン層43ｂ−陽極パンの背面11ｂ間の溶接も一度に完了する。
【００５０】
なお、陽極リブ12を陽極パンの表面11ａに配置する際には、陽極リブの先端突出部12ａが気液分離ユニット41のスリット22内に挿通され、スリット22の内面に当接される（図１参照）。そして、この状態で陽極リブ12が陽極パン11に溶接・固定されるため、気液分離ユニット41は多数の陽極リブ12によって陽極パン11の表面方向に押さえ付けられる形となる。このため、上記のように仕切材の下端辺19ｃが陽極パンの表面11ａに溶接されていなくとも十分な強度を確保できる。
また、陽極リブの後端部12ｃと陽極パン11の内壁面11ｃとの間は、上記した陰極側と同様、溶接されることなく一定の隙間が形成されている。
【００５１】
つぎに、図１０に示すように、陰極パン15の背面と陽極パン11の背面間に、ラスメタル等よりなる複数本の補強材47が装填される。すなわち、陰極パン15の背面と陽極パン11の背面間には、クラッド板43が配置されていない部分（各クラッド板43間の間隙）にスペースが存在している。
そこで、このスペースに対して、クラッド板43とほぼ同じ厚さを備えた補強材47が、上方あるいは下方からスライド挿入される。
ただし、全てのスペースに対して補強材47が装填されるのではなく、後述のテンションロッド装填用に幾つかの空きスペースが残される。
【００５２】
つぎに、図示の通り、陽極パン11及び陰極パン15の鉤状フランジ部30，31間に、４本の棒状フレーム材32が井桁状に順次挿通され、陰極側モジュールαと陽極側モジュールβ間が強固に接合される。
４本のフレーム材32の中、上端フレーム材32ａと下端フレーム材32ｂには、図１１に示すように、テンションロッド48挿通用の貫通孔49が２個所ずつ形成されている。
そして、フレーム材32の装填後に２本のテンションロッド48が上端フレーム材32ａの貫通孔49から挿入され（図１０）、各テンションロッド48の下端部48ａが下端フレーム材32ｂを貫通して外部に導出される。また、このテンションロッド48の上端部48ｂは、上端フレーム材32ａの外部に突出したまま残される。そして、各テンションロッドの上端部48ｂ及び下端部48ａは、Tig溶接によってそれぞれ上端フレーム材32ａ及び下端フレーム材32ｂと接合される。
このテンションロッド48は、クラッド板43や補強材47とほぼ等しい厚さを備えたステンレス等の金属製角材よりなり、陰極パン15及び陽極パン11の背面間における上記空きスペース（クラッド板43及び補強材47が配置されていない個所）に挿入される。
【００５３】
従来は、陰極パン15と陽極パン11との間をクラッド板43を介して接合する前にフレーム材32を装填していたため、このフレーム材32の装填時に補強材47がズレ落ちないように固定する必要から、個々の補強材47を陰極パンの背面15ｂにTig溶接していた。
これに対し、上記のようにフレーム材32の装填に先立って陰極パンの背面15ｂと陽極パンの背面11ｂ間をクラッド板43を介して溶接するようにした結果、陰極パンの背面15ｂと陽極パンの背面11ｂとの間に形成された狭いスペースに補強材47を挿入させることが構造上可能となり、溶接の手間が省けることとなった。
【００５４】
すなわち、図１１からも明らかなように、各補強材47の左右にはクラッド板43やテンションロッド48が配置されており、また上下には最終的にフレーム32が材が配置されることとなるため、溶接によって強固に固定しておかなくても極端な位置ズレは生じない。
そもそも、この補強材47は陰極パン15と陽極パン11の表面に加わる圧力によって両者が変形することを防止するために配置されるものであるため、電解槽の稼働時には加圧状態となり、位置ズレが生じるおそれはない。
なお、必ずしも上記のように各補強材47の挿入が完了してから全てのフレーム材32を装填する必要はなく、予め幾つかのフレーム材32を装填しておき、上端側あるいは下端側から補強材47を挿入した後に残りのフレーム材32を装填するようにしてもよい。
【００５５】
上記テンションロッド48によって、下端フレーム材32ｂは上端フレーム材32ａの方向に吊り上げられるため、電解槽稼働時に陰極室18内及び陽極室14内に原料液が供給され、その重みで下方向に荷重が掛かっても、下端フレーム材32ｂが湾曲変形することを有効に防止できる。
従来は、陰極リブの下端部や陽極リブの下端部を陰極パンや陽極パンの内壁面にTig溶接することにより、この荷重を陰極リブや陽極リブによって吊り上げる構造となっていた。このため、溶接個所が非常に多くなって製造に手間取ることはもちろんであるが、より深刻な問題は溶接不良による液漏れの危険性であった。
これに対し、上記のようにテンションロッド48を用いることによって陰極リブの下端部16ｃや陽極リブの下端部12ｃと陰極パンの内壁面15ｃや陽極パンの内壁面11ｃとを溶接する必要がなくなり、溶接個所を大幅に低減できるのみならず、溶接不良に基づく液漏れの可能性を完全に払拭することが可能となる。
すなわち、図１２に示すように、テンションロッド48は電解槽ユニット10の構造上、液体が全く流入することのない陰極パンの背面15ｂと陽極パン11の背面11ｂ間に介装されている。このため、例えテンションロッド48の上端部48ｂ及び下端部48ａの溶接個所に不具合があっても、液漏れとは無縁でいられるのである。
なお、テンションロッド48の本数は特に２本に限定されるものではなく、電解槽ユニット10の大きさやテンションロッド48の材質、厚さ等に応じて増減できる。
【００５６】
最後に、図１３に示すように、陰極リブ16の端面にニッケル製のエキスパンドメタルからなる陰極17を溶接すると共に、陽極リブ12の端面にチタン製のエキスパンドメタルからなる陽極13を溶接し、また下端フレーム材32ｂの貫通孔に陰極側のノズル34及び陽極側のノズル50を接続することで、電解槽ユニット10が完成する。
【００５７】
上記にあっては、「陰極リブ16−陰極パン15−クラッド板43（ニッケル層43ａ）」間の溶接（３層同時溶接）と、「陽極リブ12−陽極パン11−クラッド板43（チタン層43ｂ）」間の溶接（３層同時溶接）とを別個に行う例について説明したが、コンデンサ式プロジェクション溶接法を用いることにより、一度に「陰極リブ16−陰極パン15−クラッド板43−陽極パン11−陽極リブ12」間の溶接（５層同時溶接）を行うこともできる。
【００５８】
すなわち、図１４に示すように、整列ジグ44を介して陰極パンの表面15ａに陰極リブ16を、陽極パンの表面11ａに陽極リブ12を、陰極パン15と陽極パン11との間にクラッド板43を整列配置しておく。
もちろん、陰極リブのパン接触部16ｂ、クラッド板43、陽極リブのパン接触部12ｂは、間に陰極パン15及び陽極パン11を挟んで対応する位置に配置されている。
また、陰極リブのパン接触部16ｂ、陽極リブのパン接触12ｂには、それぞれプレス加工によって突起部45が形成されている。図示は省略したが、場合によってはクラッド板43側にも突起部を形成しておく。陽極リブのパン接触部12ｂには、下部電極46ｂの先端面が当接している。
【００５９】
この状態において、コンデンサ式溶接機の上部電極46ａを下降させ、所定の圧力で陰極リブのパン接触部16ｂを加圧しつつ通電すると、各突起部45が瞬間的に溶融し、陰極リブのパン接触部16ｂ−陰極パンの表面15ａ間、陰極パンの背面15ｂ−クラッド板のニッケル層43ａ間、クラッド板のチタン層43ｂ−陽極パンの背面11ｂ間、陽極パンの表面11ａ−陽極リブのパン接触部12ｂ間の溶接が一度に完了する。
【００６０】
以下、５層同時溶接の実施例を示す。
［実施例１］
(1) 陰極リブの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.8mm
突起部の直径→7.0mm
(2) 陰極パンの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.0mm
(3) クラッド板の構成
材質→ニッケル層＋チタン層
ニッケル層の厚さ→1.0mm
チタン層の厚さ→1.0mm
(4) 陽極パンの構成
材質→チタン
厚さ→1.0mm
(5) 陽極リブの構成
材質→チタン
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり０個
(6) 溶接条件
溶接電圧→360Ｖ
加圧力→440kg
トランス比→30：１
(7) 溶接後の引張り強度
504〜647kg
【００６１】
［実施例２］
(1) 陰極リブの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.8mm
突起部の直径→7.0mm
(2) 陰極パンの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.0mm
(3) クラッド板の構成
材質→ステンレス層（SUS316）＋チタン層
ステンレス層の厚さ→3.0mm
チタン層の厚さ→0.5mm
(4) 陽極パンの構成
材質→チタン
厚さ→1.0mm
(5) 陽極リブの構成
材質→チタン
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.3mm
突起部の直径→7.0mm
(6) 溶接条件
溶接電圧→400Ｖ
加圧力→440kg
トランス比→30：１
(7) 溶接後の引張り強度
584〜871kg
【００６２】
［実施例３］
(1) 陰極リブの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.8mm
突起部の直径→7.0mm
(2) 陰極パンの構成
材質→ニッケル
厚さ→1.0mm
(3) クラッド板の構成
材質→鉄層＋チタン層
鉄層の厚さ→3.3mm
チタン層の厚さ→0.7mm
(4) 陽極パンの構成
材質→チタン
厚さ→1.0mm
(5) 陽極リブの構成
材質→チタン
厚さ→1.5mm
突起部の数→１パン接触部当たり１個
突起部の高さ→0.3mm
突起部の直径→7.0mm
(6) 溶接条件
溶接電圧→440Ｖ
加圧力→440kg
トランス比→30：１
(7) 溶接後の引張り強度
760〜1066kg
【００６３】
以上の通り、実施例１〜実施例３の何れによっても母材強度以上の引張り強度が達成されており、電解槽ユニットとして十分な接合強度が実現できる。
【００６４】
つぎに、この実施形態において用いられる陰極リブ16及び陽極リブ12の形状について詳しく説明する。
陰極リブ16や陽極リブ12は、陰極17と陰極パン15との間、あるいは陽極13と陽極パン11との間に一定の空間を形成するために配置されるものであり、少なくとも電極との接触部と、パンの表面との接触部と、両接触部間に一定の距離を確保するためのスペーサ部とを備える必要がある。また、原料液や電解生成物の横方向への流通を確保するため、スペーサ部には適当な開口部を確保する必要がある。さらには、スポット溶接機を用いた自動溶接を可能とするため、パンとの接触部は一定の面積を備えたフランジ状に形成されることが望ましい。
【００６５】
以上を考慮した結果、従来のリブ60は、図１５に示すように、直線上の電極触部61と、所定の高さを備えた板状のスペーサ部62を備えており、このスペーサ部62の一辺側を点線に沿って折り曲げることでフランジ状のパン接触部63を形成していた。また、スペーサ部62に開口部64を穿設することで液体や気体の流通路を形成していた。
【００６６】
これに対し、この発明に係る電解槽ユニット10のリブ65（陰極リブ16及び陽極リブ12）は、図１６に示すように、直線上の電極接触部66と、この電極接触部66から櫛歯状に突出した多数のスペーサ部67を備えており、各スペーサ部67の先端側を点線に沿って折り曲げることでフランジ状のパン接触部68が形成される構造となっている。また、スペーサ部67を櫛歯状としたため、各パン接触部68をパンの表面に固定した際には、各スペーサ部67，67間の間隙によって気液の流通路が自然に形成されることとなる。
【００６７】
このリブ65の最大の特徴は、上記のようにスペーサ部67を櫛歯状となしたため、原料板70から極めて効率的に切り出すことが可能となる点である。すなわち、図１６からも明らかなように、一つのリブ65を原料板70から切り出すと、自然に他のリブ65が形成されることとなり、無駄なく原料板70を利用できることとなる。スペーサ部67の横幅と間隙を等しい寸法としておけば、一方のリブ65を切り出すことで、他方のリブ65をほぼ同じ形状で切り出すことが可能となる。
これに対し従来のリブ60は、原料板70から必要な高さ分切り出した後、開口部64を切除して気液流通路を形成するため、多くのカッティング工程を要するのみならず、当該開口部64のから切り出した部分は完全な端材となっていた。
図１５及び図１６の対比より明らかなように、同じ高さを備えたリブを同じ面積の原料板70から切り出す場合、櫛歯状リブ65であれば４枚が確保できるところ、従来構造のリブ60では２枚が限度となる。
【００６８】
また、この櫛歯状リブを採用することにより、溶接時の分流をさらに低減することが可能となる。
元々コンデンサ式溶接機にあっては通電時間が短くて済むため分流が生じ難いという特性があるが、櫛歯状電極の場合には隣の溶接点までの導電距離が必然的に長くなるため、抵抗値の低い溶接完了部からの電流のリーク（分流）が生じ難くなる。
このため、リブ接触部間のピッチを狭めて溶接ポイントを増やすことで、リブ全体の接合強度を稼ぐことも容易となる。
【００６９】
上記にあっては、電極とリブを別部材として形成しておき、製造工程の最終段階で両者間を溶接する例を説明したが、初めから両者を一体形成しておくことで、さらに製造工程を簡素化することができる。
図１７はその一例を示すものであり、チタンやニッケル等からなる金属板71の表面に多数の「コ字」形状（長方形の３辺に相当する形状）の切り込みを形成し、各切り込み部分72を第１の点線73（長方形の残りの辺に相当）で略垂直方向に折り曲げると共に、第２の点線74で水平方向に折り曲げることにより、図１８に示すように、スペーサ部75及びフランジ状のパン接触部76を備えたリブ78が形成される。
また、金属板71の残りの部分には多数の貫通孔79を穿設することで、電極部80が形成されている。
なお、切り込みの形状は上記に限定されるものではなく、例えば「Ｕ字」形状や「Ｖ字」形状であってもよい。
【００７０】
上記パン接触部76には、予めプレス加工によって突起部45が形成されており、上記切り込み部分72を折り曲げることによって生じた開口部81から溶接電極を導入することにより、上記したコンデンサ式プロジェクション溶接によってパン接触部76とパンの表面15ａ間の溶接、及びパンの背面15ｂとクラッド板43間の溶接を一度に実現することができる。
上記切り込み部分間に所定の間隙82を設けておけば、各スペーサ部75，75間に気液の横方向への流通路83を確保することができる。
【００７１】
つぎに、図１９〜図２２に従い、上記したコンデンサ式プロジェクション溶接を効率的に実現するための溶接システムについて説明する。
まず、この溶接システム84は、図１９に示すように対向配置された一対のコンデンサ式溶接機85ａ，85ｂを備えている。
各溶接機85ａ，85ｂは、柱部86と、この柱部86の上端部から水平に張り出された上腕部87と、下端部から水平に張り出された下腕部88と、上腕部87の先端側に設けられた上部電極89と、下腕部88の先端側に設けられた下部電極90とを備えている。
【００７２】
上部電極89の後端部にはエアシリンダ91が接続されており、図示しないコンプレッサから圧縮空気の供給を受けることで、上部電極89の上下動が実現される。エアシリンダ91の代わりに、サーボモータの駆動力によって上部電極89を上下動させることもできる。
また、下部電極90の後端部には上下動ユニット92が設けられており、内部のサーボモータ及びボールネジの駆動によって下部電極90の上下動が実現される。
上部電極89及び下部電極90には、それぞれ導電路93，94を介して図示しないコンデンサに接続されている。また、各導電路93，94は、上部電極89及び下部電極90の上下動に対応して変形する伸縮部95，96を備えている。
【００７３】
図２０に示すように、各溶接機85ａ，85ｂの間にはＸＹステージ97が配置されており、このＸＹステージ97は、図示しないサーボモータ及びボールネジの駆動力により、レール98に沿って支持枠部99をＸＹ方向に移動自在となされている。
上記溶接機85ａ，85ｂ及びＸＹステージ97は、ＣＰＵ、メモリ、入出力部を備えた制御装置140からの指令に基づき、その動作が制御される。
【００７４】
上記ＸＹステージ97の支持枠99内に溶接対象となるパン（陽極パン11あるいは陰極パン15）が装着され、リブ（陽極リブ12あるいは陰極リブ16）及びクラッド板43との同時溶接が行われるのであるが、この際、図２１に示すように、パン142を一対のマガジン144ａ，144ｂによって上下から挟み込むことにより、逆歪みが掛けられる。
すなわち、上部マガジン144ａは所定の間隔を隔てて櫛歯状に配置された複数の当接板146を備えており、各当接板146の高さが左右の端部から中心に向けて漸減するように設定されている。また、下部マガジン144ｂも所定の間隔を隔てて櫛歯状に配置された複数の当接板146を備えており、各当接板146の高さが左右の端部から中心に向けて漸増するように設定されている。
【００７５】
このような構成を備えた上部マガジン144ａ及び下部マガジン144ｂの間にパン142を配置し、上下から挟み込んだ状態で両マガジン144ａ，144ｂ間を固定すると、各当接板146の頂面によってパン142の表面（リブ148，148間）及び背面（クラッド板150，150間）が押圧され、図２２に示すように、弓なりに湾曲変形する。
図示の便宜上、図２２においてはパン142と、パン142の表面に配置されたリブ148及び背面に配置されたクラッド板150のみが描かれており、ジグの記載が省略されているが、実際には図５に記載したのと同様のジグ44によってリブ148及びクラッド板149は所定のピッチで配置・固定されている。また、各リブ148には予め突起部が形成されている。各当接板146には、当該ジグ44を避けるための切欠部も形成されている（図示省略）。
【００７６】
以下に、上記溶接システム84を用いた溶接手順について説明する。
まず、各溶接機85ａ，85ｂ及びＸＹステージ97の動作を制御するためのプログラムが、制御装置140のメモリ内に格納される。このプログラムの設定項目としては、各リブ148，148間のピッチや溶接ポイント間のピッチ（突起部間のピッチ）に関する情報や、印加電圧値等が該当する。
つぎに、ＸＹステージ97の支持枠部99に上下マガジン144ａ，144ｂによって挟持されたパン142が装着される。
この時点でオペレータが始動スイッチをＯＮすると、ＸＹステージ97が必要方向に必要量移動し、各溶接機85ａ，85ｂの上部電極89及び下部電極90をパン142上の基準点に位置決めする。このＸＹステージ97が移動する間、下部電極90は上下動ユニット92の駆動によって最下端位置に降下されているため、下部マガジン144ｂの当接板146やジグ等に引っ掛かることはない。
【００７７】
上記基準点に到達した時点で下部電極90が上昇を開始し、クラッド板150に接触した時点で停止する。上記パン142には微弱な電圧が印加されており、下部電極90の接触によって導通した事実を検出することで、下部電極90がクラッド板150に到達したことを制御装置140が認識する。
つぎに、制御装置140部からの駆動指令に基づいて上部電極89が下降し、所定の圧力で突起部を加圧すると同時に、図示しないコンデンサに充電された直流電圧が瞬時に印加される。
この結果、リブ148とパン142間が溶接されると同時に、パン142とクラッド板150間の溶接も完了する。
【００７８】
つぎに、上部電極89が上昇すると共に下部電極90が下降した後、ＸＹステージ97の支持枠部99が必要方向に必要量移動し、上部電極89及び下部電極90間に次の溶接ポイントを配置させる。そして、上記と同様の要領で当該溶接ポイントに対する溶接を完了させる。
制御装置140は、メモリ内に予め設定された溶接ポイントのピッチに従ってＸＹステージ97を駆動させ、最後の溶接ポイントに対する溶接が完了した時点で、ＸＹステージ97を原点位置に移動させ、溶接動作を終了する。
【００７９】
上記のように、パン142には予め両マガジン144ａ，144ｂの当接板146によって逆歪みが掛けられているため、溶接過程における熱歪みが効果的に相殺されることとなる。
したがって、溶接完了後にマガジン144ａ，144ｂを開いてパン142を取り出した際には、歪みがほとんど存在しない状態となされており、熱歪みの修正工程を省略することが可能となる。
なお、溶接過程で生じる熱歪みの程度は、溶接ポイントの数やパン142やリブ148の材質、厚さ、印加電圧値等によって変動するため、個々の溶接対象に応じて逆歪みの程度も最適のものに調整する必要がある。具体的には、マガジン144ａ，144ｂに属する当接板146の高さの変化パターンを変更することで、パン142の湾曲度や湾曲方向を最適化することが該当する。
【００８０】
上記マガジン144ａ，144ｂは、高さが中心に向かって漸増ないしは漸減する複数の当接板146を備えており、各当接板146がリブ148やクラッド板150と平行するように配置されていたが、他のマガジンを用いてパン142に逆歪みを掛けてもよい。
図２３はその一例を示しており、上部マガジン152ａは、各リブ148と直交する方向に配置された当接板154ａを備えている（図２３においては１枚の当接板154ａのみが描写されているが、実際には所定の間隔をおいて複数枚の当接板154ａが配置されている）。また、各当接板154ａの高さは、それぞれ左右両端から中心に向かって漸減するように構成されている。さらに、各当接板154ａは、リブ148を避けるための切欠部156を備えている。
これに対し下部マガジン152ｂは、各クラッド板150と直交する方向に配置された複数の当接板154ｂを備えている。また、各当接板154ｂの高さは、それぞれ左右両端から中心に向かって漸増するように構成されている。さらに、各当接板154ｂは、リブ148を避けるための切欠部156を備えている。
このような当接板154ａ，154ｂを備えた両マガジン152ａ，152ｂによって上下からパン142を押圧すると、各当接板154ａ，154ｂの先端部がパン142の表面に当接し、これを湾曲させる。
【００８１】
上記においては、マガジン144ａ，144ｂや152ａ，152ｂによってパン142を長手方向に湾曲させる例を説明したが、逆歪みの方向はこれに限定されるものではない。
すなわち、溶接時に実際に生じる熱歪みの方向に応じて、パン142の短手方向に湾曲させたり、長手方向及び短手方向に対して同時に湾曲させることもできる。この場合には、パン142の中央部が浮き上がるような構造の当接板を備えたマガジンを用意する必要がある。
また、リブ148及びクラッド板150に上下から専用の当接板を圧接させることで、パン142のみならずリブ148及びクラッド板150をも同時に湾曲させてもよい。
さらには、マガジンやジグの構造を工夫することにより、リブ148−パン142−クラッド板150の３層同時接合の場合のみならず、第１のリブ−第１のパン−クラッド板−第２のパン−第２のリブの５層同時接合に対してもこの溶接システム84は適用可能である。
【００８２】
上記のように、この溶接システム84にあっては、交流スポット溶接機に比べて熱歪みの少ないコンデンサ式の溶接機85ａ，85ｂを用いており、しかも各パン142にマガジン144ａ，144ｂ（あるいはマガジン152ａ，152ｂ）を用いて逆歪みを予め掛けておくことで溶接後の熱歪みを最小限に抑えることができる。
さらに、上部電極89内に冷却水を流通させ、上部電極89を溶接後も溶接ポイントに暫く接触させておくことで、熱歪みを積極的に低減することもできる。
【００８３】
図２４は上部電極89及びこれを支持する電極棒158の内部構造を示す断面図であり、上部電極89及び電極棒158の内部には空洞部160が設けられており、冷却水供給管162が挿通されている。
この冷却水供給管162の先端部は、上部電極89の先端部付近で開口している。また、Ｌ字型に折曲された後端部は、電極棒158に設けられた導入孔164を介して外部に取り出されている。
導入孔164の下方には排出孔166が設けられており、該排出孔166には排水管168が挿通されている。
【００８４】
しかして、外部に設けられた冷却機170から循環パイプを介して供給された冷却水は、供給管162を介して上部電極89の先端部に放出され、供給管162と空洞部160との隙間を通って排水管166から外部に取り出される。
この外部に取り出された冷却水は、冷却機170において再冷却された後、上部電極89内に供給される。
【００８５】
冷却機170から供給される冷却水は、例えば摂氏１〜５度に冷却されている。
この場合、各溶接ポイントにおける溶接が完了した後、一定時間（例えば２秒間）上部電極89と溶接ポイントとの接触状態を維持しておくことにより、冷却効果をより高めることが可能となる。
【００８６】
この溶接システム84にあっては、上記のように対向配置された２台の溶接機85ａ，85ｂを備えているため極めて効率的に溶接処理を行うことが可能となっているが、４台あるいは６台の溶接機を用いることでさらなる効率化を図ることもできる。
反対に、１台の溶接機でこの溶接システムを構築することで、構成の簡素化及びコストダウンを図ることも当然に可能である。
【００８７】
【発明の効果】
この発明に係る電解槽ユニットの製造方法によれば、第１のパン及び第２のパンのフランジ部間にフレーム材を装填する前に、仕切材とフランジ部間の溶接が行われるため、溶接個所をフランジ部の裏側から確実に観察することがでる。このため、溶接欠陥に基づく液漏れの発生を有効に防止できる利点を備える。
また、第１のパン及び第２のパンに対する主なパーツの取り付けが完了した最終段階に至って初めてフレーム材が装填されてパンの一体化が行われるため、電解槽ユニットの製造に係る大部分の工程では一枚のパン単位で移動や検査を行うことが可能となり、製造効率を大幅に向上させることができる。
さらに、第１のリブ−第１のパン−クラッド板の一面間の溶接を同時に実現すると共に、第２のリブ−第２のパン−クラッド板の他面間の溶接を同時に実現する工法を採用することにより、あるいは第１のリブ−第１のパン−クラッド板−第２のパン−第２のリブ間の溶接を同時に実現する工法を採用することにより、溶接工数を大幅に低減でき、その分製造効率の向上を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る複極式電解槽ユニットを示す概略断面である。
【図２】 陰極側気液分離ユニットの製造工程を示す斜視図である。
【図３】 陽極側気液分離ユニットの製造工程を示す斜視図である。
【図４】 陰極パンの表面に陰極側気液分離ユニット及び陰極リブを配置させると共に、背面側にクラッド板を配置させる様子を示す斜視図である。
【図５】 陰極リブと陰極パンの表面間、及び陰極パンの背面とクラッド板のニッケル層間を接合する様子を示す拡大部分断面図である。
【図６】 交流型スポット溶接による大電圧印加に起因して、クラッド板側金属の溶け込み過多が生じる様子を示す拡大断面図である。
【図７】 コンデンサ式のプロジェクション溶接を用いることにより、クラッド板側金属の溶け込み量が抑制される様子を示す拡大断面図である。
【図８】 陽極パンの表面に陽極側気液分離ユニット及び陽極リブを配置させると共に、背面側を陰極パンの背面に重ね合わせる様子を示す斜視図である。
【図９】 陽極リブと陽極パンの表面間、及び陽極パンの背面とクラッド板のチタン層間を接合する様子を示す拡大部分断面図である。
【図１０】 陰極パンの背面と陽極パンの背面間に補強材を装填した後、両パンのフランジ部間に棒状フレーム材を井桁状に順次挿通し、その後に上端フレーム材及び下端フレーム材間にテンションロッドを貫通させる様子を示す平面図である。
【図１１】 陰極パンの背面上におけるクラッド板、補強材、及びテンションロッドの位置関係を示す部分断面図である。
【図１２】 陰極パン及び陽極パンの背面間におけるテンションロッドの位置関係を示す概略断面図である。
【図１３】 陰極リブの端面に陰極を配置させる様子を示す平面図である。
【図１４】 陰極リブ−陰極パン−クラッド板−陽極パン−陽極リブ間を接合する様子を示す拡大部分断面図である。
【図１５】 従来のリブの構造を示す平面図である。
【図１６】 この発明に係る電解槽ユニットのリブの構造を示す平面図である。
【図１７】 電極とリブを一体形成した例を示す平面図である。
【図１８】 電極とリブを一体形成した例を示す拡大部分断面図である。
【図１９】 この発明に係る溶接システムの全体構成を示す概念図である。
【図２０】 一対の溶接機の間にＸＹステージが配置されている状態を示す平面図である。
【図２１】 パンの上下両面に一対のマガジンを配置させた状態を示す断面図である。
【図２２】 一対のマガジンでパンの上下両面を挟み込んで湾曲させた状態を示す断面図である。
【図２３】 パンの上下両面に他のマガジンを配置させた状態を示す断面図である。
【図２４】 溶接機の上部電極及びこれを支持する電極棒の内部構造を示す断面図である。
【図２５】 従来の電解槽ユニットを示す概略断面図である。
【図２６】 従来の電解槽ユニットの使用例を示す概略断面図である。
【図２７】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図２８】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図２９】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図３０】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図３１】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図３２】 従来の電解槽ユニットの製造工程を示す平面図である。
【符号の説明】
10 複極式電解槽ユニット
11 陽極パン
11ａ 陽極パンの表面
11ｂ 陽極パンの背面
12 陽極リブ
12ａ 陽極リブの先端突出部
13 陽極
14 陽極室
15 陰極パン
15ａ 陰極パンの表面
15ｂ 陰極パンの背面
16 陰極リブ
16ａ 陰極リブの先端突出部
16ｂ 陰極リブのパン接触部
17 陰極
18 陰極室
19 仕切材
19ａ 仕切材の上端辺
19ｂ 仕切材の左端辺
19ｃ 仕切材の下端辺
20 陽極側気液分離室
22 スリット
24 仕切材
24ａ 仕切材の上端辺
24ｂ 仕切材の左端辺
24ｃ 仕切材の下端辺
25 陰極側気液分離室
27 スリット
28 切欠開口部
29 切欠開口部
30 陽極側のフランジ部
30ａ 陽極パンの上端フランジ部
30ｂ 陽極パンの左端フランジ部
31 陰極側のフランジ部
31ａ 陰極パンの上端フランジ部
31ｂ 陰極パンの左端フランジ部
32 フレーム材
32ａ 上端フレーム材
32ｂ 下端フレーム材
34 陰極側のノズル
36 排出ボックス
37 排出ノズル
38 気液分離ユニット
39 排出ボックス
40 排出ノズル
41 陽極側の気液分離ユニット
42 切欠部
43 クラッド板
43ａ クラッド板のニッケル層
43ｂ クラッド板のチタン層
44 整列ジグ
45 突起部（プロジェクション）
46ａ コンデンサ式溶接機の電極
46ｂ コンデンサ式溶接機の電極
47 補強材
48 テンションロッド
49 貫通孔
48ａ テンションロッドの下端部
50 陽極側のノズル
46ａ 電極
46ｂ 電極
61 電極触部
62 スペーサ部
63 パン接触部
64 開口部
65 リブ
66 電極接触部
67 スペーサ部
68 パン接触部
70 原料板
71 金属板
72 切り込み部分
73 第１の点線
74 第２の点線
75 スペーサ部
76 パン接触部
78 リブ
79 貫通孔
80 電極部
81 開口部
82 間隙
83 流通路
84 溶接システム
85ａ，85ｂ コンデンサ式溶接機
86 柱部
89 上部電極
90 下部電極
92 上下動ユニット
97 ＸＹステージ
140 制御装置
142 パン
144ａ，144ｂ マガジン
146 当接板
148 リブ
150 クラッド板
152ａ 上部マガジン
154ａ 当接板
152ｂ 下部マガジン
154ｂ 当接板
156 切欠部
158 電極棒
160 空洞部
162 冷却水供給管
164 導入孔
166 排出孔
168 排水管
170 冷却機
α 陰極側モジュール
β 陽極側モジュール
Claims (8)
- 周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、
周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、
上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置し、第１のパンの表面と各リブ間を溶接する工程と、
上記第１のパンの背面に複数のクラッド板を配置し、第１のパンの背面と各クラッド板の一面間を溶接する工程と、
上第１のパンの背面と第２のパンの背面とを重ね合わせ、第２のパン背面と上記クラッド板の他面間を溶接する工程と、
上記第２のパンの表面に複数の第２のリブを配置し、第２のパンの表面と各リブ間を溶接する工程と、
上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、
上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接を実行し、上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴とする電解槽ユニットの製造方法。 - 周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、
周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、
上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置すると共に、第１のパンの背面に複数のクラッド板を各リブと対応する位置に配置し、第１のパンの表面と各リブ間の溶接、及び第１のパンの背面とクラッド板の一面間の溶接を同時に実現する工程と、
上記第１のパンの背面に第２のパンの背面を重ね合わせ、第２のパンの表面に複数の第２のリブを上記第１のパンの背面に溶接されたクラッド板と対応する位置に配置し、第２のパンの表面と各リブ間の溶接、及び第２のパンの背面とクラッド板の他面間の溶接を同時に実現する工程と、
上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、
上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接を実行し、上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴とする電解槽ユニットの製造方法。 - 周縁にフランジ部が形成された第１のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第１のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、
周縁にフランジ部が形成された第２のパンの表面に仕切材を配置し、該仕切材の少なくとも一部を第２のパンのフランジ部に溶接して気液分離室を形成する工程と、
上記第１のパンの表面に複数の第１のリブを配置すると共に、第１のパンの背面に複数のクラッド板を各リブと対応する位置に配置し、上記第１のパンの背面に第２のパンの背面を重ね合わせ、第２のパンの表面に複数の第２のリブを上記クラッド板と対応する位置に配置し、上記第１のパンの表面と各リブ間の溶接、第１のパンの背面とクラッド板の一面間の溶接、第２のパンの背面とクラッド板の他面間の溶接、及び第２のパンの表面と各リブ間の溶接を同時に実現する工程と、
上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材を装填する工程とを備えた電解槽ユニットの製造方法であって、
上記第１のパンの表面に第１のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、また上記第２のパンの表面に第２のリブを配置させる際には各リブの先端部を上記仕切材に予め形成された複数の開口部に嵌合させ、その後第１のパンの表面と各リブ間の溶接及び第２のパンの表面と各リブ間の溶接を実行することを特徴とする電解槽ユニットの製造方法。 - 上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間に全てのフレーム材が装填される前に、第１のパンの背面と第２のパンの背面との間の空きスペースに補強材を挿入させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電解槽ユニットの製造方法。
- 上記第１のパン及び第２のパンの表面にそれぞれ仕切材を配置する前に、各仕切材に排出ボックスを溶接しておくことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電解槽ユニットの製造方法。
- 上記フレーム材の中、電解槽ユニットの上端と下端に配置されるフレーム材には、それぞれ対応する位置に貫通孔を形成しておき、
各フレーム材を上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間に装填させた後に、上記貫通孔から第１のパンの背面と第２のパンの背面との間の空きスペースにテンションロッドを挿通させ、該テンションロッドの上端部と上端フレーム材とを接合させると共に、該テンションロッドの下端部と下端フレーム材とを接合させることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の電解槽ユニットの製造方法。 - 周縁にフランジ部が形成された第１のパンと、第１のパンの表面に電気的に接続された複数の第１のリブと、各リブに電気的に接続された第１の電極と、周縁にフランジ部が形成された第２のパンと、第２のパンの表面に電気的に接続された複数の第２のリブと、各リブに電気的に接続された第２の電極とを備え、上記第１のパンの背面と第２のパンの背面との間がクラッド板を介して電気的に接続されると共に、上記第１のパンのフランジ部と第２のパンのフランジ部との間に形成される空間にフレーム材が装填されて成る電解槽ユニットにおいて、
上記フレーム材の中、電解槽ユニットの上端と下端に配置されるフレーム材にはそれぞれ対応する位置に貫通孔が形成されており、
該貫通孔から陰極パンの背面と陽極パンの背面との間の空きスペースにテンションロッドが挿通されており、
該テンションロッドの上端部と上端フレーム材とが接合されると共に、該テンションロッドの下端部と下端フレーム材とが接合されていることを特徴とする電解槽ユニット。 - 第１のパンと、第１のパンの表面に電気的に接続された複数の第１のリブと、各リブに電気的に接続された第１の電極と、第２のパンと、第２のパンの表面に電気的に接続された複数の第２のリブと、各リブに電気的に接続された第２の電極とを備え、上記第１のパンの背面と第２のパンの背面との間がクラッド板を介して電気的に接続されて成る電解槽ユニットにおいて、
第１の金属板に設けられた複数の切り込み部分を折り曲げ加工することによって上記第１のリブが形成されていると共に、同金属板の残りの部分に複数の貫通孔を穿設することによって上記第１の電極が形成されており、
第２の金属板に設けられた複数の切り込み部分を折り曲げ加工することによって上記第２のリブが形成されていると共に、同金属板の残りの部分に複数の貫通孔を穿設することによって上記第２の電極が形成されていることを特徴とする電解槽ユニット。
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| CN102069276A (zh) * | 2010-12-20 | 2011-05-25 | 苏州竞立制氢设备有限公司 | 水电解槽极板焊接设备 |
| JP5839825B2 (ja) * | 2011-04-19 | 2016-01-06 | 日本発條株式会社 | プロジェクション溶接装置、プロジェクション溶接方法、及びプロジェクション溶接構造 |
| ITMI20111070A1 (it) * | 2011-06-14 | 2012-12-15 | Uhdenora Spa | Componente di sostituzione per flange di elettrolizzatori |
| JP6026221B2 (ja) * | 2012-10-23 | 2016-11-16 | デノラ・ペルメレック株式会社 | プロジェクション溶接方法、およびイオン交換膜電解槽の製造方法 |
| CN104476056A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-04-01 | 蚌埠通达汽车零部件有限公司 | 汽车油箱与固定法兰的凸点焊接方法 |
| CN104511695A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-15 | 中色十二冶金建设有限公司 | 一种电解槽槽体立向焊缝的焊接方法及设备 |
| CN105127572B (zh) * | 2015-10-13 | 2017-04-12 | 常州信息职业技术学院 | 自动化上料、装夹的管件内加强筋焊接设备及其实现方法 |
| CN105414785B (zh) * | 2015-12-09 | 2017-12-26 | 江苏科技大学 | 一种船用低速柴油机机架制造方法 |
| US10807648B2 (en) * | 2016-01-22 | 2020-10-20 | Futaba Industrial Co., Ltd. | Frame |
| WO2017205676A1 (en) | 2016-05-26 | 2017-11-30 | Calera Corporation | Anode assembly, contact strips, electrochemical cell, and methods to use and manufacture thereof |
| KR102122171B1 (ko) * | 2020-03-19 | 2020-06-11 | 천기욱 | 선박 평형수 처리 시스템에 사용되는 일렉트로챔버모듈의 제조 방법 |
| US11444304B1 (en) * | 2021-06-01 | 2022-09-13 | Verdagy, Inc. | Anode and/or cathode pan assemblies in an electrochemical cell, and methods to use and manufacture thereof |
| WO2023181809A1 (ja) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | 株式会社トクヤマ | 電解槽ユニットの製造方法および電解槽ユニット |
| WO2023233799A1 (ja) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | 株式会社トクヤマ | 電解槽ユニット |
| JP7364828B1 (ja) * | 2022-05-31 | 2023-10-18 | 株式会社トクヤマ | 電解槽ユニット |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10A (en) * | 1836-08-10 | Gtttlslto andi | ||
| US58A (en) * | 1836-10-19 | |||
| US62A (en) * | 1836-10-20 | Cooking-stove | ||
| US64A (en) * | 1836-10-20 | John blaokmab | ||
| US9A (en) * | 1836-08-10 | Thomas blanchard | ||
| US26A (en) * | 1836-09-20 | Machine for manufacturing silver spoons | ||
| US5A (en) * | 1836-08-10 | Thomas blancharjq | ||
| US2000A (en) * | 1841-03-12 | Improvement in the manufacture of starch | ||
| US51A (en) * | 1836-10-11 | Endless-slide-chain-carriage sawmill | ||
| US3A (en) * | 1836-08-11 | Thomas blanchard | ||
| US876585A (en) * | 1907-06-08 | 1908-01-14 | Samuel Franklin Phillips | Wheel for wheelbarrows. |
| JPS5232866B2 (ja) | 1974-10-09 | 1977-08-24 | ||
| US4059216A (en) * | 1975-12-15 | 1977-11-22 | Diamond Shamrock Corporation | Metal laminate strip construction of bipolar electrode backplates |
| US4108752A (en) * | 1977-05-31 | 1978-08-22 | Diamond Shamrock Corporation | Electrolytic cell bank having spring loaded intercell connectors |
| JPS5488849A (en) | 1977-12-26 | 1979-07-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and apparatus for straightening welding distortion of thin sheet |
| FI58656C (fi) * | 1978-06-06 | 1981-03-10 | Finnish Chemicals Oy | Elektrolyscell och saett att framstaella densamma |
| JPS5871382A (ja) | 1981-10-21 | 1983-04-28 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | 電解槽 |
| IT1200403B (it) * | 1985-03-07 | 1989-01-18 | Oronzio De Nora Impianti | Celle elettrolitiche mono e bipolari e relative strutture elettrodiche |
| JPH0674513B2 (ja) | 1985-10-23 | 1994-09-21 | 旭化成工業株式会社 | 複極式電解槽ユニツト |
| JPS648287A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-12 | Asahi Chemical Ind | Bipolar system electrolytic cell unit |
| JPH0535499Y2 (ja) | 1987-06-30 | 1993-09-08 | ||
| JPH043726Y2 (ja) | 1988-07-28 | 1992-02-05 | ||
| JPH02179365A (ja) | 1988-12-28 | 1990-07-12 | Tsutomu Maeda | 電線止め金具及びその固着方法 |
| JP3080383B2 (ja) * | 1990-02-28 | 2000-08-28 | クロリンエンジニアズ株式会社 | 電解槽およびその製造方法 |
| JPH07115224B2 (ja) | 1991-03-15 | 1995-12-13 | 株式会社巴技研 | 補剛材付きワークの溶接方法 |
| EP0505899B1 (en) * | 1991-03-18 | 1997-06-25 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | A bipolar, filter press type electrolytic cell |
| DE69213362T2 (de) | 1991-06-26 | 1997-02-13 | Chlorine Eng Corp Ltd | Elektrolyseur und Herstellung davon |
| JP3204322B2 (ja) | 1991-07-04 | 2001-09-04 | 旭化成株式会社 | 塩化アルカリの電解方法 |
| JPH06292974A (ja) | 1993-04-08 | 1994-10-21 | Nikko Electron Kk | パッケージ熔接方法及びその装置 |
| JP3555197B2 (ja) * | 1994-09-30 | 2004-08-18 | 旭硝子株式会社 | 複極型イオン交換膜電解槽 |
| JP3373961B2 (ja) | 1994-12-14 | 2003-02-04 | 株式会社アツミテック | 溶接方法及び溶接装置 |
| JP3588784B2 (ja) | 1995-01-20 | 2004-11-17 | マツダ株式会社 | スポット溶接装置用冷却水供給システム |
| JPH0995792A (ja) | 1995-10-03 | 1997-04-08 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 複極式電解槽ユニット |
| JP3434122B2 (ja) | 1996-05-28 | 2003-08-04 | ダイハツ工業株式会社 | シーム溶接線自動倣い装置 |
| JP3568369B2 (ja) | 1997-07-22 | 2004-09-22 | オリジン電気株式会社 | 被溶接物の溶接方法 |
| JPH1158023A (ja) | 1997-08-15 | 1999-03-02 | Origin Electric Co Ltd | 抵抗溶接方法及びその装置 |
| JP3229266B2 (ja) | 1998-01-12 | 2001-11-19 | 旭化成株式会社 | 複極式フィルタープレス型電解槽 |
| JP3752833B2 (ja) | 1998-03-31 | 2006-03-08 | マツダ株式会社 | 金属部材の接合方法 |
| JP2000026987A (ja) | 1998-07-13 | 2000-01-25 | Asahi Eng Co Ltd | 複極式電解槽 |
| JP2000225472A (ja) | 1999-02-04 | 2000-08-15 | Toyota Motor Corp | シーム溶接装置 |
-
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