JP7467519B2

JP7467519B2 - 電解槽

Info

Publication number: JP7467519B2
Application number: JP2022033651A
Authority: JP
Inventors: 秀成石丸; 裕史井上
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2024-04-15
Anticipated expiration: 2042-03-04
Also published as: JP2023128951A; TW202342824A; WO2023167134A1

Description

本発明は、電解槽、更に詳しくは、それに限定されるものではないが第４級アンモニウム塩水溶液を原料として水酸化第４級アンモニウム水溶液を製造するのに好適に使用することができる電解槽に関する。

下記特許文献１乃至４には、第４級アンモニウム塩水溶液を原料として水酸化第４級アンモニウム水溶液を製造する製造方法が開示されている。かような製造方法の実施には、陰極主壁部材とこの陰極主壁部材の内面に固定された陰極板と陽極主壁部材とこの陽極主壁部材の内面に固定された陽極板とを含む電解槽が使用される。陰極板と陽極板との間には少なくとも１個の陽イオン交換膜が配設されている。イオン交換膜に仕切られた各室には液の供給を行う流路が備えられており、電解槽の外表面のいずれかの箇所に液の給排口を設け、各室と接する開口部よりの液供給および液排水が行われる。例えば、陰極主壁部材には幅方向に間隔をおいて配置された複数個の上側開口から延びる複数個の上側流路及び幅方向に間隔をおいて配置された複数個の下側開口から延びる複数個の下側流路が配設されており、同様に陽極主壁部材には幅方向に間隔をおいて配置された複数個の上側開口から延びる複数個の上側流路及び幅方向に間隔をおいて配置された複数個の下側開口から延びる複数個の下側流路が配設されている。陰極板及び陽極板は矩形板形状であり、上記上側開口と上記下側開口との間の領域に配設されている。陰極板及び陽極板の上縁は上記上側開口の下方に位置し、陰極板及び陽極板の下縁は上記下側開口の上方に位置する。陰極主壁部材に配設されている下側流路及び上側流路を通して水酸化第４級アンモニウム水溶液が循環され、（更に詳しくは、水酸化第４級アンモニウム水溶液が陰極主壁部材に配設されている上側流路及び下側流路の一方を通して流入され他方を通して流出される）。また、陽極主壁部材に配設されている上側流路及び下側流路を通して例えば原料である第４級アンモニウム塩水溶液が循環される（更に詳しくは、例えば原料である第４級アンモニウム塩水溶液が陽極主壁部材に配設されている上側流路及び下側流路の一方を通して流入され他方を通して流出される）。

特開昭６２―１４２７９２号公報特公平８―１６２７４号公報特公平８―１９５３９号公報特開２００９―１３４７７号公報

而して、上述したとおりの従来の電解槽には、陰極板及び陽極板が、夫々、陰極主壁部材の上側開口と下側開口との間及び陽極主壁部材の上側開口と下側開口との間に配設されているため、陰極主壁部材及び陽極主壁部材の大きさに対して陰極板及び陽極板の大きさが制限され、電解槽の大きさに対する陰極板及び陽極板の相対的通電面積が制限され、電解効率が必ずしも充分ではない、という解決すべき問題が存在する。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、従来の電解槽と比べて、陰極主壁部材及び陽極主壁部材の大きさに対して陰極板及び陽極板が相対的に大きく、従って電解槽の大きさに対する陰極板及び陽極板の相対的通電面積が大きく電解効率が向上された、新規且つ改良された電解槽を提供することである。

本発明の他の技術的課題は、上記主たる技術的課題の達成に加えて、電解槽を連続作動させても、陰極主壁部材と陰極板との間に介在されたガスケット及び陽極主壁部材と陽極板との間に介在されたガスケットに起因して液体の流動が阻害されることがない、新規且つ改良された電解槽を提供することである。

本発明の更に他の技術的課題は、上記主たる技術的課題及び上記他の技術的課題に加えて、陰極板及び陽極板の電蝕及び腐食が効果的に回避される、新規且つ改良された電解槽を提供することである。

本発明の一局面によれば、上記主たる技術的課題を達成する電解槽として、
陰極主壁部材と、該陰極主壁部材の内面に固定された陰極板と、陽極主壁部材と、該陽極主壁部材の内面に固定された陽極板とを含み、該陰極板及び該陽極板での電気分解を利用する電解槽において、
該陰極主壁部材には、該内面の上端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の上側開口から延びる複数個の上側流路及び該内面の下端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の下側開口から延びる複数個の下側流路が配設されており、
該陽極主壁部材には、該内面の上端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の上側開口から延びる複数個の上側流路及び該内面の下端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の下側開口から延びる複数個の下側流路が配設されており、
該陰極板は該陰極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陰極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陰極板の上端部には該陰極主壁部材の該複数個の上側開口の各々に夫々整合する複数個の上側貫通開口が形成されており、該陰極板の下端部には該陰極主壁部材の該複数個の下側開口の各々に夫々整合する複数個の下側貫通開口が形成されており、
該陽極板は該陽極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陽極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陽極板の上端部には該陽極主壁部材の該複数個の上側開口の各々に夫々整合する複数個の上側貫通開口が形成されており、該陽極板の下端部には該陽極主壁部材の該複数個の下側開口の各々に夫々整合する複数個の下側貫通開口が形成されている、
ことを特徴とする電解槽が提供される。

好ましくは、該陰極主壁部材の該上側開口及び該下側開口並びに該陰極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口は円形断面形状を有し、該陽極主壁部材の該上側開口及び該下側開口並びに該陽極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口は円形断面形状を有する。該陰極板及び該陽極板は矩形板から構成されているのが好都合である。該陰極主壁部材と該陰極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陰極主壁部材の該上側開口の各々と該陰極板の該上側貫通開口の各々とを連通する複数個の上側連通開口及び該陰極主壁部材の該下側開口の各々と該陰極板の該下側貫通開口の各々とを連通する複数個の下側連通開口が形成されており、該陽極主壁部材と該陽極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陽極主壁部材の該上側開口の各々と該陽極板の該上側貫通開口の各々とを連通する複数個の上側連通開口及び該陽極主壁部材の該下側開口の各々と該陽極板の該下側貫通開口の各々とを連通する複数個の下側連通開口が形成されているのが好適である。

本発明の他の局面によれば、上記他の技術的課題を達成する電解槽として、
陰極主壁部材と、該陰極主壁部材の内面に固定された陰極板と、陽極主壁部材と、該陽極主壁部材の内面に固定された陽極板とを含み、該陰極板及び該陽極板での電気分解を利用する電解槽において、
該陰極主壁部材には、該内面の上端部に位置する上側開口から延びる少なくとも１個の上側流路及び該内面の下端部に位置する下側開口から延びる少なくとも１個の下側流路が配設されており、
該陽極主壁部材には、該内面の上端部に位置する上側開口から延びる少なくとも１個の上側流路及び該内面の下端部に位置する下側開口から延びる少なくとも１個の下側流路が配設されており、
該陰極板は該陰極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陰極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陰極板の上端部には該陰極主壁部材の該上側開口に整合する少なくとも１個の上側貫通開口が形成されており、該陰極板の下端部には該陰極主壁部材の該下側開口に整合する少なくとも１個の下側貫通開口が形成されており、
該陽極板は該陽極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陽極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陽極板の上端部には該陽極主壁部材の該上側開口に整合する少なくとも１個の上側貫通開口が形成されており、該陽極板の下端部には該陽極主壁部材の該下側開口に整合する少なくとも１個の下側貫通開口が形成されており、
該陰極主壁部材と該陰極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陰極主壁部材の該上側開口と該陰極板の該上側貫通開口を連通する上側連通開口及び該陰極主壁部材の該下側開口と該陰極板の該下側貫通開口を連通する下側連通開口が形成されており、
該陽極主壁部材と該陽極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陽極主壁部材の該上側開口と該陽極板の該上側貫通開口を連通する上側連通開口及び該陽極主壁部材の該下側開口と該陽極板の該下側貫通開口を連通する下側連通開口が形成されている、
ことを特徴とする電解槽が提供される。

該上側開口、該上側貫通開口及び該上側連通開口並びに該下側開口、下側貫通開口及び下側連通開口は円形断面形状を有するのが好都合である。

本発明の上記更に他の技術的課題は、上記電解槽において、
該陰極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口並びに該陽極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口の各々には、該上側貫通開口及び該下側貫通開口の各々の内周面を覆うと共に、該陰極板及び該陽極板の裏面における該上側貫通開口及び該下側貫通開口の各々に隣接し且つ該ガスケットによって覆われていない部位を覆う被覆部材が付設されている、
形態によって達成される。

好ましくは、該被覆部材の各々は該上側貫通開口又は該下側貫通開口の各々に挿入される筒部と該筒部の後端から張り出すフランジ部とを有する。
該被覆部材の該筒部は円筒形状であり、該上側開口、該上側貫通開口及び該上側連通開口並びに該下側開口、下側貫通開口及び下側連通開口は円形断面形状であり、
該上側貫通開口及び該下側貫通開口の内径は夫々該上側開口及び該下側開口の内径よりも該被覆部材の該筒部の肉厚の２倍だけ大きく、該被覆部材の該筒部の内径は該上側開口及び該下側開口の内径と同一であり、
該筒部の長さは該陰極板及び該陽極板の厚さと同一であり、
該被覆部材の該フランジ部は円環形状であり、該フランジ部の外径は該上側連通開口及び該下側連通開口の内径と同一であり、
該フランジ部の厚さはガスケットの厚さと同一であるのが好適である。
該被覆部材の各々は合成樹脂から形成されているのが好都合である。

上記電解槽の好適使用形態においては、該陰極板と該陽極板との間には少なくとも１個の陽イオン交換膜が配置され、第４級アンモニウム塩水溶液を原料として水酸化第４級アンモニウム水溶液が製造される。

上記主たる技術的課題を達成する、本発明に従って構成された電解槽においては、陰極板及び陽極板の各々は陰極主壁部材及び陽極主壁部材に形成されている上側開口よりも上方から下側開口よりも下方まで連続して延びる形態であり、陰極板及び陽極板の各々に上側開口及び下側開口に整合する上側貫通開口及び下側貫通開口を形成されている故に、陰極板及び陽極板は夫々陰極主壁部材及び陽極主壁部材の内面の略全体に渡って延在し、従って電解槽の大きさに対する陰極板及び陽極板の相対的通電面積が大きく、電解効率が向上される。

上記他の技術的課題を達成する、本発明に従って構成された電解槽においては、上側連通開口は上側開口及び上側貫通開口より大きく、下側連通開口は下側開口及び下側貫通開口よりも大きく、それ故に電解槽の連続作動によりガスケットが膨張しても上側開口と上側貫通開口との連通及び下側開口と下側貫通との連通が阻害されることがない。

上記更に他の技術的課題を達成する、本発明に従って構成された電解槽においては、陰極板の上側貫通開口及び下側貫通開口並びに陽極板の上側貫通開口及び下側貫通開口の各々には、上側貫通開口及び下側貫通開口の各々の内周面を覆うと共に、陰極板及び陽極板の裏面における上側貫通開口及び下側貫通開口の各々に隣接し且つガスケットによって覆われていない部位を覆う被覆部材が付設されている故に、陰極板及び陽極板の電蝕及び腐食が効果的に回避される。

本発明に従って構成された電解槽の好適実施形態を示す簡略断面図。図１に示す電解槽における陰極主壁部材及び陰極板を示す、図１の線II－IIに沿った簡略断面図。図１に示す電解槽における陰極主壁部材上側開口、陰極板に形成されている上側貫通開口及びガスケットに形成されている上側連通開口を示す部分拡大断面図。陰極板（及び陽極板）の上側貫通開口に被覆部材が付設された変形例を示す部分拡大断面図。図４に示す被覆部材を示す斜面図。

以下、本発明に従って構成された電解槽の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳述する。

図１及び図２を参照して説明すると、本発明に従って構成された図示の電解槽は、陰極主壁部材４（図１）、陽極主壁部材６（図１）、陰極側上壁部材８、陽極側上壁部材１０、陰極側下壁部材１２、陽極側下壁部材１４、陰極側前壁部材１６（図２）、陽極側前壁部材（図示していない）、陰極側後壁部材１８（図２）及び陽極側後壁部材（図示していない）によって構成された、中空直方体形状のハウジング２を含んでいる。陰極主壁部材４、陽極主壁部材６、陰極側前壁部材１６、陽極側前壁部材、陰極側後壁部材１８及び陽極側後壁部材は実質上垂直に延在し、陰極側上壁部材８、陽極側上壁部材１０、陰極側下壁部材１２及び陽極側下壁部材１４は実質上水平に延在している。陰極側上壁部材８の基端面（図１において右端面）は、締結ねじ或いは接着剤の如き適宜の連結手段によって陰極主壁部材４の内面上端縁部に連結され、陰極側下壁部材１２の基端面（図１において右端面）は適宜の連結手段によって陰極主壁部材４の内面下端縁部に連結されている。同様に、陽極側上壁部材１０の基端面（図１において左端面）は、適宜の連結手段によって陽極主壁部材６の内面上端縁部に連結され、陽極側下壁部材１４の基端面（図１において左端面）は適宜の連結手段によって陽極主壁部材６の内面下端縁部に連結されている。陰極側前壁部材１６は陰極主壁部材４の前面に、陽極側前壁部材は陽極主壁部材６の前面に、適宜の連結手段によって連結され、陰極側後壁部材１８は陰極主壁部材４の後面に、陽極側後壁部材は陽極主壁部材６の後面に、適宜の連結手段によって連結されている。陰極側及び陽極側の各々の上壁部材８及び１０、下壁部材１２及び１４、並びに前壁部材１６及び後壁部材１８は、上記のとおり陰極主壁部材４又は陽極主壁部材６に連結することに代えて、これら壁部材をあらかじめ一体に形成して、陰極主壁部材４又は陽極主壁部材６に連結することもできる。また、陰極主壁部材４又は陽極主壁部材６に壁部を一体に形成することもできる。更に、上壁部材８及び１０、下壁部材１２及び１４、並びに前壁部材１６及び後壁部材１８を一体に形成した場合は、陰極主壁部材４又は陽極主壁部材６にシール部材を介在させて固定することもできる。シール部材としては、後述するガスケット３８を陰極板３２又は陽極板５６に対応するサイズから陰極主壁部材４又は陽極主壁部材６に対応するサイズまで延在させて、延長部を利用することもできる。陰極主壁部材４、陽極主壁部材６、陰極側上壁部材８、陽極側上壁部材１０、陰極側下壁部材１２、陽極側下壁部材１４、陰極側前壁部材１６、陽極側前壁部材、陰極側後壁部材１８及び陽極側後壁部材は、後述する開口及び流路を除いて中実ブロック乃至板形態でよく、ポリプロピレン及びポリエチレンの如きオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂並びにフッ素系樹脂の如き適宜の合成樹脂から形成することができる。陰極主壁部材４、陽極主壁部材６、陰極側上壁部材８、陽極側上壁部材１０、陰極側下壁部材１２、陽極側下壁部材１４、陰極側前壁部材１６、陽極側前壁部材、陰極側後壁部材１８及び陽極側後壁部材の相互連結部位間にはガスケットの如き適宜の密封部材（図示していない）を介在在させることができる。

図１及び図２と共に図３を参照して説明を続けると、上記陰極主壁部材４の内面（図１において右側面）の上端部には幅方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において左右方向）に等間隔をおいて複数個（図示の場合は３個）の上側開口２０（図１及び図３にそのうちの１個を夫々破線及び実線で図示している）が形成され、そして陰極主壁部材４には上側開口２０の各々から実質上水平に陰極主壁部材４を貫通して延びる複数個（図示の場合は３個）の上側流路２２（図１及び図３にそのうちの１個を夫々破線及び実線で図示している）が形成されている。同様に、上記陰極主壁部材４の内面（図１において右側面）の下端部には幅方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において左右方向）に等間隔をおいて複数個（図示の場合は３個）の下側開口２４（図１にそのうちの１個を破線で図示している）が形成され、そして陰極主壁部材４には下側開口２４の各々から実質上水平に陰極主壁部材４を貫通して延びる複数個（図示の場合は３個）の下側流路２６（図１にそのうちの１個を破線で図示している）が形成されている。上側開口２０及び下側開口２４は円形でよく、上側流路２２の横断面形状及び下側流路２６の横断面形状は上側開口２０及び下側開口２４の円形に合致した円形でよい。上側流路２２と下側流路２６とは、ハウジング２の外側に配設されている外側流路３１（図２にその一部を図示している）によって接続されており、外側流路３１には循環用ポンプ、製品貯蔵用タンク及び流動制御のための複数個の弁部材等も配設されている（外側流路及びこれに配設された上記のとおりの構成要素は当業者には周知であるので、これらについての詳細な説明は本明細書においては省略する）。

陰極主壁部材４の内面には陰極板３２が固定されている。陰極板３２は陰極主壁部材４に形成されている上記上側開口２０よりも上方から陰極主壁部材４に形成されている上記下側開口２４よりも下方まで連続して延在していることが重要である。図示の実施形態においては、陰極板３２はニッケルの如き適宜の導電性金属から形成された矩形板から構成されており、その上端面は上記陰極側上壁部材８の内面（即ち下面）に当接乃至近接し、その下端面は上記陰極側下壁部材１２の内面（即ち上面）に当接乃至近接し、その前側面は前壁部材１６の内面（即ち後面）に当接乃至近接し、その後側面は上記後壁部材１８の内面（即ち前面）に当接乃至近接している。陰極主壁部材４に対する陰極板３２の固定は、例えば陰極板３２の４角部において陰極板３２を通して締結ねじ（図示していない）を陰極主壁部材４に螺着することによって好都合に実施することができる。陰極板３２の上端部には幅方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において左右方向）に等間隔をおいて複数個（図示の場合は３個）の上側貫通開口３４が形成され、陰極板３２の下端部には幅方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において左右方向）に等間隔をおいて複数個（図示の場合は３個）の下側貫通開口３６が形成されている。陰極板３２に形成されている上側貫通開口３４の各々は陰極主壁部材４の上端部に形成されている上記上側開口２０の各々に夫々整合して位置していることが重要である。図示に実施形態においては、上側貫通開口３４の各々は上記上側開口２０の各々と同一形状（従って円形）で且つ同一寸法である。同様に、陰極板３２に形成されている下側貫通開口３６の各々は陰極主壁部材４の下端部に形成されている上記下側開口２４の各々に夫々整合して位置していることが重要である。図示の実施形態においては、下側貫通開口３６の各々は上記下側開口２４の各々と同一形状（従って円形）で且つ同一寸法である。上側貫通開口３４（及び上側開口２０）は陰極板３２の上端に近接して位置し、下側貫通開口３６（及び下側開口２４）は陰極板３２の下端に近接して位置するのが好ましい。

図示の実施形態においては、陰極主壁部材４に幅方向に等間隔をおいて複数個の上側開口２０及び下側開口２４を形成すると共に陰極板３２に幅方向に等間隔をおいて複数個の上側貫通開口３４及び下側貫通開口３６を形成しているが、所望ならば陰極主壁部材４に幅方向に細長く延在する１個の上側開口及び下側開口を形成すると共に陰極板３２に幅方向に細長く延在する１個の上側貫通開口及び下側貫通開口を形成することもできる。

図１と共に図３を参照して説明を続けると、図示の実施形態においては、陰極主壁部材４と陰極板３２との間にはガスケット３８が介在されているのが好適であり、ガスケット３８によって陰極板３２を陰極主壁部材４に安定して固定することができ、そしてまた陰極主壁部材４と陰極板３２との界面への液体の浸透による腐食等を防止することができる。このガスケット３８は陰極板３２と実質上同一寸法の矩形板でよく（前述した如くガスケット３８を陰極主壁部材４に対応した大きさにすることもできる）、適宜のエラストマ、例えばシリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、軟質塩化ビニル、ブチルゴム、ブタジエンゴム又はフッ素ゴムから形成することができる。陰極主壁部材４と陰極板３２との間にガスケット３８を介在させる場合には、陰極板３２の４角部において陰極板３２と共にガスケット３８を通して締結ねじ（図示していない）を陰極主壁部材４に螺着することができる。ガスケット３８の上端部には、陰極板３２に形成されている上側貫通開口３４の各々と陰極主壁部材４に形成されている上側開口２０の各々とを連通する複数個（図示の場合は３個の上側連通開口４０が形成され、ガスケット３８の下端部には、陰極板３２に形成されている下側貫通開口３６の各々と陰極主壁部材４に形成されている下側開口２４の各々とを連通する複数個（図示の場合は３個）の下側連通開口４２が形成されている。図３を参照することによって明確に理解される如く、ガスケット３８に形成される上側連通開口４０及び下側連通開口４２は、上側貫通開口３４及び上側開口２０並びに下側貫通開口３６及び下側開口２４よりも大きいことが望ましい。後述する実施例から理解されるとおり、ガスケット３８に形成される上側連通開口４０及び下側連通開口４２が上側貫通開口３４及び上側開口２０並びに下側貫通開口３６及び下側開口２４と実質上同一寸法である場合には、電解槽を連続して作動させると、ガスケット３８が幾分膨張されて上側連通開口４０及び下側連通開口４２が縮小及び変位され、これに起因して上側貫通開口３４と上側開口２０との連通並びに下側貫通開口３６と下側開口２４との連通が不充分になる或いは毀損されてしまう傾向がある。上側連通開口４０及び下側連通開口４２は、上側貫通開口３４及び上側開口２０並びに下側貫通開口３６及び下側開口２４の直径よりも所定長さ大きい直径を有する円形でよい。上側連通開口４０及び下側連通開口４２の各々は、必ずしも上側貫通開口３４及び上側開口２０並びに下側貫通開口３６及び下側開口２４の各々と同心である必要はなく偏心させることもできる。上側連通開口４０及び下側連通開口４２の直径並びに上側貫通開口３４及び上側開口２０並びに下側貫通開口３６及び下側開口２４に対する偏心度合いは、電解槽の連続的作動によるガスケット３８の膨張及び変位に基いて実験的に設定することができる。ガスケット３８に形成される上側連通開口４０及び下側連通開口４２を大きくする程、連通が不充分になる或いは毀損される可能性は低くなるが、後述する如く陰極板３２の裏面に液が触れる面積が増大することで、電蝕乃至腐食が発生し、液中に混入する電極金属が増加してしまう。このため、ガスケット３８に形成される上側連通開口４０及び下側連通開口４２としての好ましいサイズは、上側貫通開口３４及び上側開口２０並びに下側貫通開口３６及び下側開口２４のサイズの＋３０ｍｍ以下、好ましくは＋２０ｍｍ以下、より好ましくは＋１０ｍｍ以下である。また、ガスケット３８に膨張しにくい材質を用いれば、上側連通開口４０及び下側連通開口４２のサイズが上側貫通開口３４及び上側開口２０並びに下側貫通開口３６及び下側開口２４のサイズに近い場合でも連通が不充分になる或いは毀損される可能性は低くなる。そのため、ガスケット３８に使用する材質としては、線膨張係数が好ましくは３×１０^－４（１／℃）以下、より好ましくは１．５×１０^－４（１／℃）以下、最も好ましくは１×１０^－４（１／℃）以下である。

図示の実施形態においては、陽極主壁部材６は上述した陰極主壁部材４と実質上同一である。更に詳しくは、陰極主壁部材４と陽極主壁部材６とは両者間を図１において紙面に垂直に延びる仮想面を対称面とする面対称をなす。従って、陽極主壁部材６には、上側開口４４、上側流路４６、下側開口４８及び下側流路５０が配設されている。説明の重複を避けるため、上側開口４４、上側流路４６、下側開口４８及び下側流路５０の詳細な説明は省略する。上側流路４６と下側流路５０とはハウジング２の外側に配設されている外側流路（図示していない）によって接続されており、外側流路には循環用ポンプ、原料貯蔵用タンク及び流動制御のための複数個の弁部材等も配設されている（外側流路及びこれに配設された上記のとおりの構成要素は当業者には周知であるので、これらについての詳細な説明は本明細書においては省略する）。

陽極主壁部材６の内面には陽極板５６が固定されている。図示の実施形態において、陽極板５６は、陽極に適した適宜の導電性金属、例えば表面に酸化インジウムをメッキしたチタン、から形成されている点を除き、上述した陰極板３２と実質上同一である。更に詳しくは、陰極板３２と陽極板５６とは両者間を図１において紙面に垂直に延びる仮想面を対称面とする面対称をなす。従って、陽極板５６は陽極主壁部材６に形成されている上記上側開口４４よりも上方から陽極主壁部材６に形成されている上記下側開口４８よりも下方まで連続して延在する矩形状である。そして、陽極板５６には、陽極主壁部材６に形成されている上側開口４４及び下側開口４８に夫々に整合して位置する上側貫通開口５８及び下側貫通開口６０が形成されている。説明の重複を避けるために、陽極板５６の詳細な説明は省略する。

図示の実施形態においては、陽極主壁部材６と陽極板５６との間にもガスケット６２が介在されている。このガスケット６２も、陰極主壁部材４と陰極板３２との間に介在されているガスケット３８と実質上同一である。更に詳しくは、ガスケット３８とガスケット６２とは両者間を図１において紙面に垂直に延びる仮想面を対称面とする面対称をなす。従って、ガスケット６２には、陽極主壁部材６に形成されている上側開口４４と陽極板５６に形成されている上側貫通開口５８を連通する上側連通開口６４と共に陽極主壁部材６に形成されている下側開口４８と陽極板５６に形成されている下側貫通開口６０を連通する下側連通開口６６が形成されている。説明の重複を避けるために、ガスケット６２並びに上側連通開口６４及び下側連通開口６６の詳細については説明を省略する。

図１を参照することによって明確に理解されるとおり、図示の実施形態においては、陰極板３２と陽極板５６との間にはカチオン交換膜６８が配設されている。それ自体は周知の形態でよいカチオン交換膜６８は矩形板形状であり、その上端縁部は陰極側上壁部材８と陽極側上壁部材１０の間に把持され、その下端縁部は陰極側下壁部材１２と陽極側下壁部材１４との間に把持され、陰極主壁部材４及び陽極主壁部材６の前面側縁部は陰極側前壁部材１６と陽極側前壁部材の間に把持され、陰極主壁部材４及び陽極主壁部材６の後面側縁部は陰極側後壁部材１８と陽極側後壁部材との間に把持されている。カチオン交換膜６８と陰極側上壁部材８及び陽極側上壁部材１０、陰極側下壁部材１２及び陽極側下壁部材１４、陰極側前壁部材１６と陽極側前壁部材、並びに陰極側後壁部材１８と陽極側後壁部材の各々との間には適宜のシール部材（図示していない）を介在させることができる。

上述したとおりの電解槽においては、陰極板３２とカチオン交換膜６８との間に陰極室乃至製品室７０が規定され、陽極板５６とカチオン交換膜６８との間に陽極室即ち原料室７２が規定されている。そして、当初は希釈化された水酸化第４級アンモニウム水溶液（又は純水）が製品室７０を通して循環され、更に詳しくは陰極主壁部材４に形成されている下側流路２６と上側流路２２との一方を通して製品室７０に流入され他方を通して製品室７０から流出される。同時に、第４級アンモニウム塩水溶液が原料室７２を通して循環され、更に詳しくは陽極主壁部材６に形成されている下側流路５０と上側流路４６との一方を通して原料室７２に流入され他方を通して流出される。陰極板３２と陽極板５６との間には電解電圧が印加される。かくして、製品室７０を循環する水酸化第４級アンモニウム水溶液の濃度が漸次増大される。かような電解作用は当業者には周知であるので、その詳細な説明は本明細書においては省略する。而して、本発明に従って構成された電解槽においては、陰極板３２及び陽極板５６の各々は陰極主壁部材４及び陽極主壁部材６に形成されている上側開口２０及び４４よりも上方から下側開口２４及び４８よりも下方まで連続して延びる形態であり、陰極板３２及び陽極板５６の各々に上側開口２０及び４４並びに下側開口２４及び４８に整合する上側貫通開口３４及び５８並びに下側貫通開口３６及び６０が形成されている故に、陰極板３２及び陽極板５６は夫々陰極主壁部材４及び陽極主壁部材６の内面の略全体に渡って延在し、従って電解槽の大きさに対する陰極板３２及び陽極板５６の相対的通電面積が大きく、かくして向上された電解効率によって電解が遂行される。

図４には、本発明に従って構成された電解槽の上述した好適実施形態の変形例が図示されている。図４に図示する変形例においては、陰極板３２の上側貫通開口３４（及び下側貫通開口３６）の内周面と共に陰極板３２の裏面（図４において右面）における上側貫通開口３４（及び下側貫通開口３６）の各々に隣接し且つガスケット３８によって覆われていない部位を覆う被覆部材７４が陰極板３２に付設されている。図４には陰極板３２の１個の上側貫通開口３４とこの上側貫通開口３４に付設された１個の被覆部材７４が図示されている。図４と共に図５を参照することによって明確に理解される如く、図示の被覆部材７４は、上側貫通開口３４に挿入される円筒形状の筒部７６とこの筒部７６の後端（図４において右端）から張り出す円環形状のフランジ部７８とを有する。被覆部材７４の各々は、電気絶縁性、耐熱性、及び循環される水酸化第４級アンモニウム水溶液に対する耐性に優れ、且つ熱膨張係数が小さい合成樹脂、例えば及びポリプロピレン又はポリエチレンの如くオレフィン系樹脂或いはペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の如きフッ素系樹脂である合成樹脂から形成されているのが好ましい。

図４に図示する変形例においては、陰極板３２に形成されている上側貫通開口３４の内径は、被覆部材７４の筒部７６の肉厚の２倍だけ陰極主壁部材４に形成されている上側開口２０の内径よりも大きく設定されている。そして、被覆部材７４の筒部７６の外径は上側貫通開口３４の内径と同一であり、被覆部材７４の筒部７６の内径は上側流路２２の内径と同一である。被覆部材７４の筒部７６の長さは陰極板３２の厚さと同一である。被覆部材７４のフランジ部７８の外径はガスケット３８に形成されている上側連通開口４０の内径と同一であり、被覆部材７４のフランジ部７８の厚さはガスケット３８の厚さと同一である。ガスケット３８の伸縮性が高く、陰極板３２を陰極主壁部材４に固定する際にガスケット３８が押し潰されて厚みが薄くなる場合は、被覆部材７４のフランジ部７８の厚さをガスケット３８が薄くなった時の厚みに合わせるのが好都合である。陰極板３２及びガスケット３８を陰極主壁部材４に固定するのに先立って、図４に図示する如く、被覆部材７４の筒部７６は陰極板３２の裏面（図４において右面）側から上側貫通開口３４内に挿入されフランジ部７８の前面（図４において左面）が陰極板３２の裏面に当接され、かくして被覆部材７４の筒部７６が陰極板３２に形成されている上側貫通開口３４の内周面を覆い、被覆部材７４のフランジ部７８が陰極板３２の裏面におけるガスケット３８によって覆われていない部分を覆う。

本発明者等の経験によれば、陰極板３２の上側貫通開口３４及び下側貫通開口３６の各々に被覆部材７４が付設されていない場合、電解槽を連続的に作動すると、図４に二点鎖線８０で示す如く、陰極板３２の上側貫通開口３４及び下側貫通開口３６の内周面並びに陰極板３２の裏面におけるガスケット３８に覆われていない部位が電蝕乃至腐食されてしまう傾向がある。しかしながら、陰極板３２の上側貫通開口３４及び下側貫通開口３６の各々に被覆部材７４を付設すると、陰極板３２の電蝕乃至腐食を効果的に回避することができる。

陰極板３２の上側貫通開口３４に関して被覆部材７４を説明したが、陰極板３２の下側貫通開口３６並びに陽極板５６の上側貫通開口５８及び下側貫通開口６０の各々にも被覆部材７４を付設することができる。

実施例１乃至６
図１乃至３に図示するとおりの形態の電解槽、及び図１乃至３に図示するとおりの形態の電解槽に図４及び５に図示するとおりの被覆部材を付加した電解槽を作成して作動し、陰極板と陰極主壁部材との間に介在されているガスケットに形成されている上側及び下側連通開口の状態及び製品中の混入金属（ニッケル）濃度を検出した。その結果を表１に示す。

表１における連通開口状態における、「はみだしなし」は連通開口閉塞率が１０％未満であったことを意味し、「はみだしあり」は連通開口閉塞率が１０％以上で完全閉塞未満であったことを意味し、「閉塞」は連通開口が閉塞し製品が流動しないことを意味する。
電解槽の構成要素の詳細及び作動状態は、次のとおりである。
作動時間：３０日間
陰極：ニッケル板（厚さ２ｍｍ、表面積１ｍ×１ｍ）
陽極：表面に酸化インジウムをメッキしたチタン板（厚さ２ｍｍ、
表面積１ｍ×１ｍ）
陰極板の貫通開口数：上側貫通開口（出口）１０個、下側貫通開口（入口）１０個
陽極板の貫通開口数：上側貫通開口（出口）１０個、下側貫通開口（入口）１０個
カチオン交換膜：ケマーズ社（ＣｈｅｍｏｕｒｓＣｏｍｐａｎｙ）から製品名
「Ｎ３２４」として販売されている交換膜（厚さ１ｍｍ）
原料：塩化テトラメチルアンモニウム水溶液
製品：水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液
流路横断面形状：陰極主壁部材及び陽極主壁部材の上側及び下側開口並びに上側
流路及び下側流路、陰極板及び陽極板の上側及び下側貫通開口
の横断面は全て直径１０ｍｍの円形
被覆部材：ポリプロピレン製で、筒部外径１０ｍｍ、筒部内径８ｍｍ、筒
部長さ２ｍｍ、フランジ部外径１６ｍｍ、フランジ部厚さ１
ｍｍ
電流：１０００Ａ（１０Ａ／ｄｍ^２）
作動温度：７０℃
電解槽組み立て時温度：２０℃

本発明の好適実施形態を図示している添付図面を参照して詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは多言を要しない。例えば、図示の実施形態においては、陰極板３２と陽極板５６との間に１個のカチオン交換膜６８が配設されているが、陰極板３２と陽極板５６との間に複数個の交換膜（カチオン交換膜及びアニオン交換膜）が配設されている電解槽にも本発明を適用することができる。

２：電解槽のハウジング
４：陰極主壁部材
６：陽極主壁部材
８：陰極側上壁部材
１０：陽極側上壁部材
１２：陰極側下壁部材
１４：陽極側下壁部材
１６：陰極側前壁部材
１８：陰極側後壁部材
２０：上側開口
２２：上側流路
２４：下側開口
２６：下側流路
３１：外側流路
３２：陰極板
３４：上側貫通開口
３６：下側貫通開口
３８：:ガスケット
４０：上側連通開口
４２：下側連通開口
４４：上側開口
４６：上側流路
４８：下側開口
５０：下側流路
５６：陽極板
５８：上側貫通開口
６０：下側貫通開口
６２：ガスケット
６４：上側連通開口
６６：下側連通開口
６８：カチオン交換膜
７０：製品室（陰極室）
７２：原料室（陽極室）
７４：被覆部材
７６：筒部
７８：フランジ部
８０：電蝕乃至腐食状態

Claims

陰極主壁部材と、該陰極主壁部材の内面に固定された陰極板と、陽極主壁部材と、該陽極主壁部材の内面に固定された陽極板とを含み、該陰極板及び該陽極板での電気分解を利用する電解槽において、
該陰極主壁部材には、該内面の上端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の上側開口から延びる複数個の上側流路及び該内面の下端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の下側開口から延びる複数個の下側流路が配設されており、
該陽極主壁部材には、該内面の上端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の上側開口から延びる複数個の上側流路及び該内面の下端部に幅方向に間隔をおいて配置された複数個の下側開口から延びる複数個の下側流路が配設されており、
該陰極板は該陰極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陰極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陰極板の上端部には該陰極主壁部材の該複数個の上側開口の各々に夫々整合する複数個の上側貫通開口が形成されており、該陰極板の下端部には該陰極主壁部材の該複数個の下側開口の各々に夫々整合する複数個の下側貫通開口が形成されており、
該陽極板は該陽極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陽極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陽極板の上端部には該陽極主壁部材の該複数個の上側開口の各々に夫々整合する複数個の上側貫通開口が形成されており、該陽極板の下端部には該陽極主壁部材の該複数個の下側開口の各々に夫々整合する複数個の下側貫通開口が形成されている、
ことを特徴とする電解槽。
該陰極主壁部材の該上側開口及び該下側開口並びに該陰極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口は円形断面形状を有し、
該陽極主壁部材の該上側開口及び該下側開口並びに該陽極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口は円形断面形状を有する、
請求項１記載の電解槽。
該陰極板及び該陽極板は矩形板から構成されている、請求項１又は２記載の電解槽。
該陰極主壁部材と該陰極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陰極主壁部材の該上側開口の各々と該陰極板の該上側貫通開口の各々とを連通する複数個の上側連通開口及び該陰極主壁部材の該下側開口の各々と該陰極板の該下側貫通開口の各々とを連通する複数個の下側連通開口が形成されており、
該陽極主壁部材と該陽極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陽極主壁部材の該上側開口の各々と該陽極板の該上側貫通開口の各々とを連通する複数個の上側連通開口及び該陽極主壁部材の該下側開口の各々と該陽極板の該下側貫通開口の各々とを連通する複数個の下側連通開口が形成されている、
請求項１から３までのいずれかに記載の電解槽。
陰極主壁部材と、該陰極主壁部材の内面に固定された陰極板と、陽極主壁部材と、該陽極主壁部材の内面に固定された陽極板とを含み、該陰極板及び該陽極板での電気分解を利用する電解槽において、
該陰極主壁部材には、該内面の上端部に位置する上側開口から延びる少なくとも１個の上側流路及び該内面の下端部に位置する下側開口から延びる少なくとも１個の下側流路が配設されており、
該陽極主壁部材には、該内面の上端部に位置する上側開口から延びる少なくとも１個の上側流路及び該内面の下端部に位置する下側開口から延びる少なくとも１個の下側流路が配設されており、
該陰極板は該陰極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陰極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陰極板の上端部には該陰極主壁部材の該上側開口に整合する少なくとも１個の上側貫通開口が形成されており、該陰極板の下端部には該陰極主壁部材の該下側開口に整合する少なくとも１個の下側貫通開口が形成されており、
該陽極板は該陽極主壁部材の該上側開口よりも上方から該陽極主壁部材の該下側開口よりも下方まで連続して延在し、
該陽極板の上端部には該陽極主壁部材の該上側開口に整合する少なくとも１個の上側貫通開口が形成されており、該陽極板の下端部には該陽極主壁部材の該下側開口に整合する少なくとも１個の下側貫通開口が形成されており、
該陰極主壁部材と該陰極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陰極主壁部材の該上側開口と該陰極板の該上側貫通開口を連通する上側連通開口及び該陰極主壁部材の該下側開口と該陰極板の該下側貫通開口を連通する下側連通開口が形成されており、
該陽極主壁部材と該陽極板との間にガスケットが介在されており、該ガスケットには該陽極主壁部材の該上側開口と該陽極板の該上側貫通開口を連通する上側連通開口及び該陽極主壁部材の該下側開口と該陽極板の該下側貫通開口を連通する下側連通開口が形成されている、
ことを特徴とする電解槽。
該上側連通開口は該上側開口及び該上側貫通開口より大きく、該下側連通開口は該下側開口及び該下側貫通開口よりも大きい、
請求項４又は５記載の電解槽。
該上側開口、該上側貫通開口及び該上側連通開口並びに該下側開口、該下側貫通開口及び該下側連通開口は円形断面形状を有する、
請求項６記載の電解槽。
該陰極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口並びに該陽極板の該上側貫通開口及び該下側貫通開口の各々には、該上側貫通開口及び該下側貫通開口の各々の内周面を覆うと共に、該陰極板及び該陽極板の裏面における該上側貫通開口及び該下側貫通開口の各々に隣接し且つ該ガスケットによって覆われていない部位を覆う被覆部材が付設されている、
請求項６又は７記載の電解槽。
該被覆部材の各々は該上側貫通開口又は該下側貫通開口の各々に挿入される筒部と該筒部の後端から張り出すフランジ部とを有する、
請求項８記載の電解槽。
該被覆部材の該筒部は円筒形状であり、該上側開口、該上側貫通開口及び該上側連通開口並びに該下側開口、下側貫通開口及び下側連通開口は円形断面形状であり、
該上側貫通開口及び該下側貫通開口の内径は夫々該上側開口及び該下側開口の内径よりも該被覆部材の該筒部の肉厚の２倍だけ大きく、該被覆部材の該筒部の内径は該上側開口及び該下側開口の内径と同一であり、
該筒部の長さは該陰極板及び該陽極板の厚さと同一であり、
該被覆部材の該フランジ部は円環形状であり、該フランジ部の外径は該上側連通開口及び該下側連通開口の内径と同一であり、
該フランジ部の厚さはガスケットの厚さと同一である、
請求項９記載の電解槽。
該被覆部材の各々は合成樹脂から形成されている、
請求項８から１０までのいずれかに記載の電解槽。