JP5490599B2 - セラミックス電極の使用方法 - Google Patents
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Description
この発明は、セラミックス電極の製造方法に関するものである。
従来、液体の電気分解を利用した電解反応装置があった（特許文献１）。
この電解反応装置は液体を電気分解することにより液中に酸化作用を及ぼすようにしたもので、酸化分解による液体浄化機能・対象物洗浄機能・殺菌機能などを発揮せしめることにより、写真廃液などの各種廃液の浄化、食物その他種々のものの洗浄・殺菌、さらに病院や歯科医院などでの手指等の殺菌用水の製造などへの利用が考えられるものである。
そして、前記の電解反応装置は、電気分解のための電極板の必要面積や電気分解に要する電力を供給する電源・制御装置などを、処理対象の種類や規模等に適合させるように算定することにより設計・製作している。
ここで、前記電気分解のために板状のセラミックス電極を使用していたものの、電極板の製造の際の予備乾燥時や焼成時に不具合が発生して歩留まりがあまりよくないという問題があった。
特開平９−１５５３５７号公報
この電解反応装置は液体を電気分解することにより液中に酸化作用を及ぼすようにしたもので、酸化分解による液体浄化機能・対象物洗浄機能・殺菌機能などを発揮せしめることにより、写真廃液などの各種廃液の浄化、食物その他種々のものの洗浄・殺菌、さらに病院や歯科医院などでの手指等の殺菌用水の製造などへの利用が考えられるものである。
そして、前記の電解反応装置は、電気分解のための電極板の必要面積や電気分解に要する電力を供給する電源・制御装置などを、処理対象の種類や規模等に適合させるように算定することにより設計・製作している。
ここで、前記電気分解のために板状のセラミックス電極を使用していたものの、電極板の製造の際の予備乾燥時や焼成時に不具合が発生して歩留まりがあまりよくないという問題があった。
そこでこの発明は、従来よりも不具合が発生し難いセラミックス電極の製造方法を提供しようとするものである。
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(１)この発明のセラミックス電極の製造方法は、断面形状が略正方形となるように原料を成型するプレス工程と、前記の成型体を予備乾燥する予備乾燥工程と、前記の乾燥体を焼成する焼成工程を具備することを特徴とする。
この発明のセラミックス電極の製造方法では、プレス工程において断面形状が略正方形となるように原料を成型するようにしたので、各外周面から内周への距離を（板状電極の場合と比較して）より均等なものとすることができ、プレスクラックや構造クラックが発生し難いものとすることができる。
また、同様に予備乾燥工程において、成型体からの揮発成分の蒸発が（板状電極の場合と比較して）より均等なものとなり、ひびやクラックが発生し難いものとなる。
(１)この発明のセラミックス電極の製造方法は、断面形状が略正方形となるように原料を成型するプレス工程と、前記の成型体を予備乾燥する予備乾燥工程と、前記の乾燥体を焼成する焼成工程を具備することを特徴とする。
この発明のセラミックス電極の製造方法では、プレス工程において断面形状が略正方形となるように原料を成型するようにしたので、各外周面から内周への距離を（板状電極の場合と比較して）より均等なものとすることができ、プレスクラックや構造クラックが発生し難いものとすることができる。
また、同様に予備乾燥工程において、成型体からの揮発成分の蒸発が（板状電極の場合と比較して）より均等なものとなり、ひびやクラックが発生し難いものとなる。
さらに、同様に焼成工程において、乾燥体に対して外周面から（板状電極の場合と比較して）温度が全体的により均等に伝導するようになり、焼きムラが発生し難くなってひびやクラックが発生し難くなり、巣が入り難くなって材質をより均一に形成することができる。
ここで、通常一般的な板状の電極形状からすると、このような「厚肉の角柱状」の電極では電解装置が肥大化することとなるので、常識的には到底考えられないものである。
ここで、通常一般的な板状の電極形状からすると、このような「厚肉の角柱状」の電極では電解装置が肥大化することとなるので、常識的には到底考えられないものである。
（２）このセラミックス電極は、金属酸化物とバインダー剤とから公知の方法で原料粉末を形成することができる。前記原料粉末の粒子径を小さくすると（例えば10nm程度）、粉末粒子相互間の間隙の容積が減少して密度が向上することになり焼成時の収縮率を低下させることとなる。また、このセラミックス電極のL/D（長さ/径の比）が10以下となるように設定すると、クラックやひびがより発生し難くなる。
（３）このセラミックス電極は断面形状が略正方形である角柱状に形成されるので、円柱状に形成した電極の場合と異なり、液面と接する界面（接液面）がフラットとなり、電流を均等に流すことができることとなる。
（４）このセラミックス電極は、外部の制御機器への導電手段を内装するための貫通穴（断面形状は円形状や略正多角形状が好ましく、その位置は外周面からの距離がほぼ等しくすることが好ましい）を有すると共に、前記導電手段は電極への付勢部分（いわゆるパンタグラフ方式）を有することとすることができる。そして、貫通穴について角柱の対角線のところで通電するようにすると、外周までの距離がより均一化され電流の通り易さの均等化を図ることができる。
（５）セラミックス電極を板状に形成すると、使用時に角部の周辺領域は貫通穴内の導電手段との接触位置からの距離が長く電気の導通が悪くなるという不具合があるが、この角柱状のセラミックス電極によると導電手段からの電気伝導性をより均等化することができる。
（６）このセラミックス電極は白金電極等と比較して電気抵抗が高いので、電流が水にじんわり通っていくことによりラジカルが発生し易くなっている。これは、セラミックス電極板で電気をホールドしコンデンスしていることに起因するものと考えられる。
（７）上記のようにして製造した角柱型のセラミックス電極の使用状態は次の通りである。
セラミックス電極複数個を連接して使用するようにした。このセラミックス電極の相互間には弾性体を介在させると共に、電極の貫通穴の中央にはパンタグラフ方式の導電手段を全体の長さにわたって挿通している。電気分解を行う使用時に連接したセラミックス電極は、それぞれが前記導電手段と電気的な導通状態となった。ここで、セラミックス電極が50℃程度まで昇温して若干熱膨張したが、前記弾性体がその膨張分を吸収した。
このセラミックス電極によると、使用時に電極の破損が発生したときはその不良電極のみを交換することができ、全体的に大きな電極板を交換する場合と比較しコストダウンが図れるという利点を有する。
セラミックス電極複数個を連接して使用するようにした。このセラミックス電極の相互間には弾性体を介在させると共に、電極の貫通穴の中央にはパンタグラフ方式の導電手段を全体の長さにわたって挿通している。電気分解を行う使用時に連接したセラミックス電極は、それぞれが前記導電手段と電気的な導通状態となった。ここで、セラミックス電極が50℃程度まで昇温して若干熱膨張したが、前記弾性体がその膨張分を吸収した。
このセラミックス電極によると、使用時に電極の破損が発生したときはその不良電極のみを交換することができ、全体的に大きな電極板を交換する場合と比較しコストダウンが図れるという利点を有する。
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
ひびやクラックが発生し難くなるので、従来よりも不具合が発生し難いセラミックス電極の製造方法を提供することができる。
ひびやクラックが発生し難くなるので、従来よりも不具合が発生し難いセラミックス電極の製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
この実施形態のセラミックス電極１の製造方法は、断面形状が略正方形となるように原料を成型するプレス工程と、前記の成型体を予備乾燥する予備乾燥工程と、前記の乾燥体を焼成する焼成工程を具備するようにしている。
このセラミックス電極１は、外部の制御機器（図示せず）への導電手段（図示せず）を内装するための軸心方向の貫通穴２（断面形状は円形状で、その位置は外周面からの距離がほぼ等しい中央部）を有すると共に、前記導電手段は電極への付勢部分（図示せず）を有するようにしている。そして、貫通穴２について角柱の対角線のところで、導電手段はパンタグラフ方式により電極の内周面に突っ張って通電するようにしている。
この実施形態のセラミックス電極１の製造方法は、断面形状が略正方形となるように原料を成型するプレス工程と、前記の成型体を予備乾燥する予備乾燥工程と、前記の乾燥体を焼成する焼成工程を具備するようにしている。
このセラミックス電極１は、外部の制御機器（図示せず）への導電手段（図示せず）を内装するための軸心方向の貫通穴２（断面形状は円形状で、その位置は外周面からの距離がほぼ等しい中央部）を有すると共に、前記導電手段は電極への付勢部分（図示せず）を有するようにしている。そして、貫通穴２について角柱の対角線のところで、導電手段はパンタグラフ方式により電極の内周面に突っ張って通電するようにしている。
またこのセラミックス電極１は、金属酸化物とバインダー剤とから公知の方法で原料粉末（粒子径10nm程度）を形成した。そして、プレス工程で100トン/ｃｍ２プレス機を用いて24ｍｍ×24ｍｍの断面で軸心方向の長さが60ｍｍとなるように成型し（セラミックス電極１のL/D（長さ/径の比）≒2＜10、中央に直径13.8ｍｍの貫通穴）、これを天日で予備乾燥し、さらに焼成工程において1400℃で焼成した。すると、焼成時に収縮して20ｍｍ×20ｍｍの断面で軸心方向の長さが50ｍｍ（直径11.5ｍｍの貫通穴）のセラミックス電極１が得られた。
ここで、通常一般的な板状の電極形状からすると、このような厚肉の角柱状の電極ではこれを内装した電解装置が全体的に肥大化することとなるので、常識的には到底考えられないものである。
ここで、通常一般的な板状の電極形状からすると、このような厚肉の角柱状の電極ではこれを内装した電解装置が全体的に肥大化することとなるので、常識的には到底考えられないものである。
次に、この実施形態のセラミックス電極の製造方法の使用状態を説明する。
このセラミックス電極の製造方法では、プレス工程において断面形状が略正方形となるように原料を成型するようにしたので、各外周面から内周への距離を（板状電極の場合と比較して）より均等なものとすることができ、プレスクラックや構造クラックが発生し難いものとすることができる。また、同様に予備乾燥工程において、成型体からの揮発成分の蒸発が（板状電極の場合と比較して）より均等なものとなり、ひびやクラックが発生し難いものとなる。さらに、同様に焼成工程において、乾燥体に対して外周面から（板状電極の場合と比較して）温度が全体的により均等に伝導するようになり、焼きムラが発生し難くなってひびやクラックが発生し難くなり、巣が入り難くなって材質をより均一に形成することができる。すなわち、ひびやクラックが発生し難くなるので、従来よりも不具合が発生し難いという利点を有する。
このセラミックス電極の製造方法では、プレス工程において断面形状が略正方形となるように原料を成型するようにしたので、各外周面から内周への距離を（板状電極の場合と比較して）より均等なものとすることができ、プレスクラックや構造クラックが発生し難いものとすることができる。また、同様に予備乾燥工程において、成型体からの揮発成分の蒸発が（板状電極の場合と比較して）より均等なものとなり、ひびやクラックが発生し難いものとなる。さらに、同様に焼成工程において、乾燥体に対して外周面から（板状電極の場合と比較して）温度が全体的により均等に伝導するようになり、焼きムラが発生し難くなってひびやクラックが発生し難くなり、巣が入り難くなって材質をより均一に形成することができる。すなわち、ひびやクラックが発生し難くなるので、従来よりも不具合が発生し難いという利点を有する。
セラミックス電極を板状に形成すると、使用時に角部の周辺領域は貫通穴２内の導電手段との接触位置からの距離が長く電気の導通が悪くなるという不具合があるが、この角柱状のセラミックス電極１によると導電手段からの電気伝導性をより均等化することができるという利点を有する。
このセラミックス電極１は断面形状が略正方形である角柱状に形成されるので、円柱状に形成した電極の場合と異なり、液面と接する界面（接液面）がフラットとなり、電流を均等に流すことができることとなるという利点を有する。
このセラミックス電極１は断面形状が略正方形である角柱状に形成されるので、円柱状に形成した電極の場合と異なり、液面と接する界面（接液面）がフラットとなり、電流を均等に流すことができることとなるという利点を有する。
このセラミックス電極１は白金電極等と比較して電気抵抗が高いので、電流が水にじんわり通っていくことによりラジカルが発生し易くなっているという利点を有する。これは、セラミックス電極板で電気をホールドしコンデンスしていることに起因するものと考えられる。
原料粉末の粒子径を小さくしたので（10nm程度）、粉末粒子相互間の間隙の容積が減少して密度が向上して焼成時の収縮率を低下させることができた。また、このセラミックス電極１のL/D（長さ/径の比）が10以下（約２）となるように設定したので、クラックやひびがより発生し難くなった。さらに、既述の導電手段は電極への付勢部分（いわゆるパンタグラフ方式）を有し、貫通穴２について角柱の対角線のところで通電するようにしたので、外周までの距離がより均一化され電流の通り易さの均等化を図ることができた。
上記のようにして製造した角柱型のセラミックス電極の使用状態は次の通りである。
図２に示すように、セラミックス電極１複数個を連接して使用するようにした。このセラミックス電極１の相互間には弾性体３を介在させると共に、電極の貫通穴２の中央にはパンタグラフ方式の導電手段を全体の長さにわたって挿通している。電気分解を行う使用時に連接したセラミックス電極１は、それぞれが前記導電手段と電気的な導通状態となった。ここで、セラミックス電極１が50℃程度まで昇温して若干熱膨張したが、前記弾性体３がその膨張分を吸収した。
このセラミックス電極１によると、使用時に電極の破損が発生したときはその不良電極のみを交換することができ、全体的に大きな電極板を交換する場合と比較しコストダウンが図れるという利点を有する。
図２に示すように、セラミックス電極１複数個を連接して使用するようにした。このセラミックス電極１の相互間には弾性体３を介在させると共に、電極の貫通穴２の中央にはパンタグラフ方式の導電手段を全体の長さにわたって挿通している。電気分解を行う使用時に連接したセラミックス電極１は、それぞれが前記導電手段と電気的な導通状態となった。ここで、セラミックス電極１が50℃程度まで昇温して若干熱膨張したが、前記弾性体３がその膨張分を吸収した。
このセラミックス電極１によると、使用時に電極の破損が発生したときはその不良電極のみを交換することができ、全体的に大きな電極板を交換する場合と比較しコストダウンが図れるという利点を有する。
ひびやクラックが発生し難く従来よりも不具合が発生し難いことによって、種々のセラミックス電極の製造の用途に適用することができる。
１ セラミックス電極
Claims (1)
- 断面形状が略正方形となるように原料を成型するプレス工程と、前記の成型体を予備乾燥する予備乾燥工程と、前記の乾燥体を焼成する焼成工程とからセラミックス電極を製造し、前記電極には外周面からの距離がほぼ等しい中央部に断面形状が円形状である貫通穴が存在し、該貫通穴の中央にはパンタグラフ方式の導電手段を全体の長さにわたって挿通し、前記セラミックス電極の相互間には弾性体を介在させて前記セラミックス電極を複数個連接すると共に、電気分解を行う使用時に前記連接したセラミックス電極は、それぞれが前記導電手段と電気的な導通状態となるようにしたことを特徴とするセラミックス電極の使用方法。
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