JP6507060B2 - 液面高さ調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、液面高さ調節装置に関する。詳しくは、電解槽に貯留された電解液の液面高さを簡便に調節できる液面高さ調節装置に関する。

鉱石から還元された金属の純度（品位）を高める操作として、電気化学反応を利用する電解精錬が用いられている。

電解精錬では、電解液を貯留する電解槽に、アノードおよびカソードを装入し、これらを電解液を介して導通させ所定の条件で電流を印加することにより、アノードから溶解した金属イオンのうち、所望の金属イオンをカソードに析出させてより純度の高い金属を得る。たとえば、銅の電解精錬では、純度が９９．５％程度の粗銅をアノードとし、純銅（９９．９９％）をカソードとして、電解液としての硫酸銅溶液にこれらを浸漬して電流を印加することにより、アノードが溶出した銅イオンがカソードに析出して純銅が得られる。

このような電解精錬では、電解処理後に使用済み電解液を排出する、あるいは、均一な電解精錬を行うために、電解液の液面高さを変化させる必要がある。そこで、電解槽には電解液の液面を調節するための装置が設置されている。

たとえば、特許文献１には、銀電解用の液面自動制御装置が開示されている。この液面自動制御装置は、高さの異なる２つの排液口を電解槽に設置し、低地側の排液口に通じる弁を自動で開閉することにより液面を自動的に調節する機構を備えている。

特開２０００−１４４４７６号公報

しかしながら、電解液の液面を調節するにあたり、液面の高さを常時変更する必要がなければ、特許文献１に開示されている装置は複雑であり、コスト、メンテナンス等に問題が生じることがある。そこで、液面の高さを常時変更する必要がない場合において、液面高さ調節装置を複雑化せずに、液面高さを任意の高さに保つには、たとえば、図２Ａおよび図２Ｂに示す液面高さ調節装置１００を用いることができる。

図２Ａおよび図２Ｂに示す液面高さ調節装置１００では、電解液６０を排出するための開口部５１の周辺において、電解槽５０の内部に、凹型に板３を設置して、当該板３と電解槽５０の側壁との間に隙間が形成されるようにしている。そして、この隙間に、排出口１に流入する電解液６０の量を調節するための板２を挿入して、電解液６０の液面高さを調節している。液面の高さは、電解液の量を調節する板２の高さを変更する、あるいは、当該板２を所定の枚数用いることにより任意の値とすることができる。

ところが、電解槽には、電解処理時にアノード、カソード、あるいはこれらを収納するバスケット等が装入および引揚される。そのため、電解槽の側壁との間に隙間を形成するために、電解槽の内側に板状の部材を設置すると、装入および引揚の際に、アノード、カソード、バスケット等が、電解槽の内部に設置された板状の部材に接触することがある。

このような接触の衝撃が大きいと、板状の部材が破損することがあり、液面高さ調節装置に異常をきたし、電解液の液面高さの適切な管理ができなくなるという問題があった。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされ、簡便な装置でありながら、液面の高さを任意の高さで保持でき、しかも、電解槽内部に装入あるいは引揚される装置との接触を防止できる液面高さ調節装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の第１の態様は、
電解液の排出を行うための開口部を有する電解槽に設置される液面高さ調節装置であって、
前記開口部と前記開口部周辺の前記電解槽の側壁とを覆うように設置され、前記開口部から排出された電解液が流入する排出口と、
前記開口部の少なくとも一部を覆うことにより前記排出口内に流入する電解液の量を調節する板状の調節部材と、
前記調節部材を所定の位置で支持する支持部材と、を有し、
前記支持部材は、前記排出口の内部であって、かつ前記電解槽の側壁の外側に配置され、
前記支持部材の上部端面が、前記排出口側が前記電解槽側よりも高くなるように斜めに切断されていることを特徴とする液面高さ調節装置である。

上記の第１の態様において、前記支持部材が一対の柱状部材として構成されており、各柱状部材には、前記調節部材の端部を挿入するための溝が形成されており、前記溝が対向するように前記柱状部材が配置されることが好ましい。

本発明によれば、簡便な装置でありながら、液面の高さを任意の高さで保持でき、しかも、電解槽内部に装入あるいは引揚される装置との接触を防止できる液面高さ調節装置を提供することができる。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係る液面高さ調節装置を、電解槽に貯留された電解液側から見た概略正面図である。 図１Ｂは、本発明の一実施形態に係る液面高さ調節装置を、図１ＡのIB側から見た概略平面図である。 図１Ｃは、本発明の一実施形態に係る液面高さ調節装置において、溝が形成された柱状部材の上部端面が斜めに切断されていることを示す断面図である。 図２Ａは、従来技術に係る液面高さ調節装置を、電解槽に貯留された電解液側から見た概略正面図である。 図２Ｂは、従来技術に係る液面高さ調節装置を、図２ＡのIIB側から見た概略平面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．液面高さ調節装置の構成等
２．液面高さ調節装置の使用方法
３．本実施形態の効果
４．変形例

（１．液面高さ調節装置の構成等）
本実施形態に係る液面高さ調節装置１０は、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、電解槽５０に貯留された電解液６０を外部に排出するための排出口１と、電解液６０の液面高さを調節するための板状の調節部材２と、調節部材２を支持する支持部材としての一対の柱状部材３と、を有している。この液面高さ調節装置１０は、電解槽５０の開口部５１とその周辺部とを覆うように設置されており、開口部５１から当該装置の排出口１に流入する電解液６０の量を調節部材２が調節することにより、電解槽５０内部の電解液６０の液面高さを任意の高さに設定することができる。以下、各構成要素について説明する。

（排出口）
排出口１は、開口部５１およびその周辺部を覆うように設けられており、本実施形態では、略直方体形状を有する箱状の筐体からなる。後述する調節部材２の着脱を容易とするために、排出口１の上部は、蓋が設置されていてもよいし、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、開放されていてもよい。排出口１は、電解槽５０の側壁に対して一辺が略垂直に接合された底面部１ａと、当該底面部１ａの残りの三辺から立ち上がった側板部１ｂと、から構成されている。そして、電解槽５０の開口部５１から排出された電解液６０を排出口１の内部に一旦貯留し、底面部１ａに形成されている排液パイプ４を通じて、電解液６０を外部に排出する。

（調節部材）
調節部材２は、本実施形態では、板状の部材として構成されている。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、この調節部材は、柱状部材３の溝３ａに対して、挿入されることにより、開口部５１を覆うことができ、電解液６０が開口部５１からオーバーフローする量を調節することができる。したがって、調節部材２の高さを所定の値とすることにより、電解液６０の液面の高さを任意の高さに保持することができる。また、所定の高さの調節部材２を複数枚用いても、電解液６０の液面の高さを任意の高さに保持することができる。

調節部材２の材質は、電解液６０に対して耐性を有し、かつ電解液６０から受ける圧力に耐えられる材質であれば特に制限されない。本実施形態では、調節部材２はポリ塩化ビニルから構成される。

（支持部材）
支持部材は、排出口１の内部に設けられており、本実施形態では、支持部材としての一対の柱状部材３が電解槽５０の側壁部と、排出口１の底面部１ａと、に固定されている。一対の柱状部材３には、図１Ｂに示すように、長手方向（鉛直方向）に沿って溝３ａが形成されており、この溝同士が対向するように一対の柱状部材３が配置されている。溝３ａの幅（図１Ｂのｗ１）は、調節部材２の厚みtよりも若干大きく形成されている。また、一方の柱状部材３に形成された溝３ａの底部と、他方の柱状部材３に形成された溝３ａの底部と、の間隔（図１Ｂのｗ２）は、調節部材２を両方の溝３ａに挿入した際に、調節部材２が溝３ａから逸脱しないように、調節部材２の幅ｗよりも若干広くなっている。したがって、調節部材２を、柱状部材３の溝３ａの両方に挿入することにより、調節部材２が柱状部材３および排出口１の底面部１ａに接して、開口部５１の全部あるいは一部を覆うことができ、調節部材２の上部からオーバーフローして排出され排出口１に流入する電解液６０の量を調節することができる。

この一対の柱状部材３は、排出口１の内部に設置されている。すなわち、一対の柱状部材３は、図２Ｂに示すような電解槽５０の内部側（電解液側）ではなく、電解槽５０の外部側に設けられている。したがって、電解槽５０内部にアノード、カソード、バスケット等が装入および引揚された場合であっても、これらは柱状部材３に接触しないため、液面高さ調節装置１０の破損を防止することができる。

また、本実施形態では、図１Ｃに示すように、一対の柱状部材３は、排出口１側の辺が電解槽５０側の辺よりも高くなるように、上部が斜めに切断された端面を有している。このようにすることにより、調節部材２を、柱状部材３の溝３ａに容易に挿入することができる。

（電解槽）
本実施形態では、電解槽５０は、電気化学反応による金属の析出を生じさせる電解液６０を貯留している。電解液６０は、精錬を行う金属の種類に応じて決定すればよい。たとえば、銅の電解精錬を行う場合には、硫酸銅溶液が例示される。

（２．液面高さ調節装置の使用方法）
本実施形態に係る液面高さ調節装置１０を使用する方法について、詳細に説明する。

上述したように、電解槽５０の外側の側壁には、開口部５１を覆うように液面高さ調節装置１０の排出口１が設置されており、排出口１の内部に一対の柱状部材３が設けられている。この柱状部材３には溝３ａ（スリット）が形成されており、この溝３ａの底部と底部との間隔ｗ２が、調節部材２の幅ｗよりも若干大きい程度の間隔となるように柱状部材３が配置されている。したがって、調節部材２を溝３ａに挿入することにより、調節部材２の両端の動きが、溝３ａにより規制されるため、調節部材２が溝３ａから逸脱せず、かつ当該部材２と、柱状部材３および排出口１の底面部１ａと、の隙間をなくすことができる。したがって、電解液６０は、調節部材２の上部からオーバーフローした量しか排出されない。その結果、電解液６０の液面高さを所定の位置とすることができる。

柱状部材３は、排出口１の内側に設置されているため、電解槽５０内部にバスケットが装入・引揚されても、柱状部材３に接触する可能性はない。したがって、柱状部材の破損、ひいては液面高さ調節装置１０の破損を効果的に防止することができる。

電解液６０の液面高さを変更する場合には、所望の液面高さに対応する高さを有する調節部材２を、溝に挿入すればよい。また、複数枚の調節部材２を用いて所望の液面高さを実現してもよい。

（３．本実施形態の効果）
上記の実施形態では、電解液の液面高さを調節するための調節部材を挿入するための隙間は、排出口の内側に設置された柱状部材により形成されている。すなわち、調節部材を含め、液面高さを調節するために必要な部材は全て、排出口の内側、すなわち、電解槽の外側に存在している。

したがって、電解槽の内部に、アノード、カソード、バスケット等が装入あるいは引揚された場合であっても、隙間を形成するための部材と接触することはない。よって、これらの部材が接触により破損することはないので、液面高さ調節装置を長期間安定して稼働させることができる。

しかも、この液面高さ調節装置は、上述したように、簡便な構成を有しているため、コスト、メンテナンスの手間等を削減することができる。さらに、調節部材の高さを適宜設定する、あるいは、所定の高さを有する調節部材を複数枚用いることにより、電解液の液面高さを任意の高さに設定することができる。

また、一対の柱状部材は、その上部端面が、排出口側が電解槽側よりも高くなるように斜めに切断されている。このようにすることにより、液面高さ調節部材を、一対の柱状部材に形成された溝に容易に挿入することができる。

（４．変形例）
上記の実施形態では、液面高さ調節部材を支持する部材として、一対の柱状部材を用いているが、液面高さ調節部材および当該液面高さ調節部材を挿入する隙間を形成するための部材が、電解槽の側壁の外側に設置されている構成であれば特に制限されない。

たとえば、一対の柱状部材ではなく、板状部材を断面形状がＬ字形となるように組み合わされた部材を一対作製し、当該部材の長手方向の一方の辺を電解槽の側壁に固定することにより、液面高さ調節部材を挿入するための隙間を形成してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。

１０…液面高さ調節装置
１…排出口
２…調節部材
３…柱状部材
３ａ…溝
５０…電解槽
５１…開口部
６０…電解液

Claims (2)

1. 電解液の排出を行うための開口部を有する電解槽に設置される液面高さ調節装置であって、
   前記開口部と前記開口部周辺の前記電解槽の側壁とを覆うように設置され、前記開口部から排出された電解液が流入する排出口と、
   前記開口部の少なくとも一部を覆うことにより前記排出口内に流入する電解液の量を調節する板状の調節部材と、
   前記調節部材を所定の位置で支持する支持部材と、を有し、
   前記支持部材は、前記排出口の内部であって、かつ前記電解槽の側壁の外側に配置され、
   前記支持部材の上部端面が、前記排出口側が前記電解槽側よりも高くなるように斜めに切断されていることを特徴とする液面高さ調節装置。
2. 前記支持部材が一対の柱状部材として構成されており、各柱状部材には、前記調節部材の端部を挿入するための溝が形成されており、前記溝が対向するように前記柱状部材が配置されることを特徴とする請求項１に記載の液面高さ調節装置。

Images