JPH0156149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ 本発明は、特に塩素、アルカリ次亜塩素酸塩な
らびに塩素酸塩の電解製造用電解槽、ならびに該
電解槽の製造方法、特にアノード電位を有する電
解タンクの外殻部分に導体レールを取付ける方法
に関する。

≪従来の技術とその問題点≫ 今日、貴金属またはその酸化物で被覆したチタ
ン陽極はしばしば塩素、アルカリ次亜塩素酸塩お
よび塩素酸塩の生産のために使用される。これら
の陽極はまた、たびたび、たとえば電解タンクの
壁を通過するガスケツト付スクリユージヨイント
によつて、導体レールに接続されている。この型
式のジヨイント若しくは類似のジヨイント、たと
えばフランジジヨイントはまた、チタン以外の金
属からなる部分の導体レールへの取付に用いられ
る。その一例としてチタン管／銅心電極腕があ
り、このものにおいて、銅心はそれを縫合するこ
とにより陽極自体に取付けられ、かつその他端に
おいてはスクリユージヨイントにより電解タンク
の壁ならびに導体レールに取付けられる。全ての
スクリユージヨイントは接触面に遷移抵抗を生
じ、それによりエネルギーを損失するという欠点
を有している。また、電解タンクの内側における
スクリユージヨイントは、電解液がジヨイント中
へ侵入し、特に異なつた材料を互いに取付けてあ
る場合は腐食を生じ、かつスクリユージヨイント
に使用されるガスケツトは実際には非常に多くの
保守操作を必要とするという欠点を有している。
更にチタン製スクリユージヨイントは長くかつ不
完全な導電性チタン電流路をもたらすことにな
る。

アルミニウム導体レールはスクリユージヨイン
ト無しで直接チタン電極の端部に接続されて来
た。アルミニウム塊が槽の外殻部を通過する電極
の腕として鋳造され、かつこのアルミニウム塊の
一部分は、たとえば英国特許第1127484号明細書
に記載されるようにスクリユージヨイントによつ
てアルミニウム導体レールに取付けられている。
それにより、チタン電流路は比較的長く、かつチ
タンの不完全な電気的導電性の故にエネルギーの
損失を生ずる。更に電極の長い腕は多量のチタン
を必要とする。アルミニウムの電極リブの端部を
鋳造するのは、しかしながら厄介な作業工程であ
る。

また、導体レールおよびチタン陽極間のジヨイ
ントは、電極をボルトによつて電解タンク内側に
配置した陽極支え部に取付けることによつても為
される。これらの支え部は１段階でチタン外殻部
に抵抗溶接すればよく、この外殻部は、英国特許
第1125493号明細書に記載されるように、そしア
ルミニウムの厚さが３mmを超えなければ、アルミ
ニウム導体に抵抗溶接することができる。この構
造は主として次の点、すなわち大電流および高電
流密度が用いられる場合のように導体レールが厚
い場合には適用不可能であるという点に弱点を有
している。薄いアルミニウム板が用いられる場合
には、アルミニウム表面層が別個の結合手段によ
つてアルミニウム電流導体に取付けられねばなら
ない。同じことが、前記特許中に述べられている
チタンをアルミニウムで被覆するその他の方法、
たとえば爆発溶接（explosive welding）につい
ても云える。この場合、入口、たとえばパイプブ
ロツクを造ることは複雑となり、更にこのような
構造は高価なものとなる。

ドイツ国特許公開第2603626号明細書には、ア
ルミニウム導体レールをチタン電解タンクの外殻
部に取付けるためのもう一種類の解決方法が開示
されている。この場合は銅、アルミニウム、スチ
ールまたはチタン製ほぞが摩擦若しくはコンデン
サー−放電ボルト溶接によりチタン外殻部に取付
けられる。次いでアルミニウムほぞを導体レール
中の穴に埋込みかつ該レールに溶接する。この構
造は、チタンの不充分な導電性の故に、電流を電
解タンク中に導くのに数多くの前記アルミニウム
ほぞが必要であるという欠点を有している。

従つて、本発明の目的は、電源の一方の極に接
続された導体レールと電極との間の電流路がなる
べく短かく、かつ遷移抵抗が出来るだけ低い電解
槽及びその製造方法を提供することにある。

≪課題を解決するための手段≫ 本発明によれば、電気的に絶縁され少くとも一
方がチタン製である２つの外殻部からなる電解質
用のタンクと、前記タンク内にほぼ等間隔で配さ
れ交互に前記各外殻部の内面に取付けられるとと
もに少くとも一方がチタン製である数個の板状電
極と、前記板状電極を電流源に接続するための部
材とを含み、前記部材のうち少くともチタン電極
を電流源の一極に接続する部材は、前記チタン外
殻部に取付けられるアルミニウムまたは銅製の導
体レールからなる電解槽において、前記導体レー
ルが前記チタン外殻部に、アルミニウムを溶加材
としてガスアーク溶接により直接、または前記チ
タン外殻部の表面にガスアーク溶接により形成さ
れたアルミニウム層を介して、取付けられている
ことを特徴とするものである。

また、本発明に係る上記電解槽の製造方法は、
電解質用のタンクを形成する電気的に絶縁され少
くとも一方がチタン製である外殻部の内面に数個
の板状電極をほぼ等間隔で交互に取付け、前記板
状電極を電流源に接続する工程を含み、少くとも
前記電流源の一極をチタン外殻部に取付けられた
チタン電極に接続する工程が、アルミニウムまた
は銅製の導体レールを前記チタン外殻部に取付け
ることによつて行う電解層の製造方法において、
前記導体レールを前記チタン外殻部にアルミニウ
ムを溶加材として直接ガスアーク溶接するか、ま
たは前記チタン外殻部上にアルミニウム層をガス
アーク溶接により形成し、しかる後該アルミニウ
ム層を介して前記導体レールを前記チタン外殻部
に取付けてなることを特徴とするものである。こ
の後者の場合には、導体レールは通常の方法、例
えば溶接やスクリユージヨイントなどの手段で取
付けられ得る。

尚、本明細書で言う「外殻部」とは、電解質を
収容するためのタンク、及び該タンクの開口を閉
塞するための蓋体の両者を総称したものであり、
電解槽の外縁を画成するという意味で「外殻部」
と称する。

≪作用≫ 本発明の電解槽によれば、遷移抵抗は除去さ
れ、かつ短いチタン電流路が達成され、また一方
で陽極を互いに等間隔をもつて配向させることが
でき、他方で電流の供給と有利に関連させること
が可能となる。

本発明方法によれば、導体レールがガスアーク
溶接、好ましくはミグ若しくはテイグ溶接により
チタン外殻部に溶接される。溶接試験棒に対して
行われた引張り試験において、溶接ジヨイントの
強度はアルミニウムの強度に等しいか、略等しい
ことが観察された。抵抗測定により、溶接ジヨイ
ントの遷移抵抗が零となることが観察され、また
合計抵抗はチタンおよびアルミニウム棒の抵抗の
和である。従つて、ガスアーク溶接により、チタ
ンおよびアルミニウム間には遷移抵抗零を有する
接触面の得られることが理解できる。アルミニウ
ム導体レールを本発明により溶接すれば、アルミ
ニウムおよびチタン間に大きな接触面が得られ
る。

≪実施例≫ 以下に添付図面を参照しながら本発明の実施例
を説明する。

第１図に示した電解槽において、参照符号１は
電解質を収容するタチン製のタンクを示し、２は
そのチタン製蓋体である（以下これらの両方また
は一方を「外殻部」と称することがある。）チタ
ン外殻部２はタンク１から電気的に絶縁されてい
る。数個の隣接したくさび型のアルミニウム導体
レール４によつて、外殻部２は電流源の陽極電位
に接続されており、また数個の板状チタン電極３
が互いに平行に隣り合つて外殻部の導体レール４
と反対側に、かつ導体レール４を横切る方向で取
付けられている。さらに電流源の陰極電位に接続
された導体レール６が電解タンク１の下方部中に
延在しており、数個の板状陰極５がこれらのレー
ルに取付けられていて、これらの陰極は電解質中
で陽極３から一定の距離をもつて離間し、かつ上
下方向では該陽極とオーバラツプしている。また
導体レールは、電極が取付けられる壁によつて
は、第１図に示されたのとは異なる方法で配置す
ることも可能である。

本発明は主としてチタン電流路をなるべく短く
し、かつ遷移抵抗をなるべく低くせんがために、
導体レール４をチタン外殻部２へ取付ける構造に
関するものである。アルミニウム導体レール４の
くさび型形状は陰極スチール製導体レール６の不
充分な電気的導電度を補償し、それにより電流の
均一な分布をもたらすものである。もし、陰極の
基体材料がチタンであれば、本発明はまた、陰極
側にも陽極側と同様に適用可能である。

第２図は、導体レール４がチタン外殻部２に直
接溶接された構造を詳細に示し、これにより遷移
抵抗を有しない簡易かつ安価な構造が提供され、
また外殻部２の内表面上のチタン陽極３への電流
の均一な分布が確実となる。同図において、導体
レール４はアルミニウムを溶加材として用いるガ
スアーク溶接により外殻部２の表面に取付けられ
ている。

尚、上記実施例では導体レール４をアルミニウ
ムで形成したが、銅製の導体レールも同様に使用
できる。その場合には、特にミグまたはテイグ溶
接が望ましい。

また、図示は省略したが、本発明の他の実施例
では、チタン外殻部２の少くとも上面にガスアー
ク溶接によつてアルミニウムの層を形成し、この
アルミニウム層に導体レール４を通常の方法、例
えば溶接やスクリユージヨイントなどにより取付
ける。このようにアルミニウムを介して導体レー
ル４を取付けた構造においても、アルミニウムと
アルミニウムの間の遷移抵抗は低いので、無視で
きる程度の遷移抵抗を有する接触表面を得ること
ができる。

第３図及び第４図はチタン外殻部２内面への陽
極３の取付けの一例を示している。図示したよう
に、陽極３用の数個の支え部７（または各陽極用
の１個の連続支え部でも良い）が、互いに或る距
離をもつてミグまたはテイグ溶接によりタンクに
溶接されている。もし、陽極３が外殻部２に取付
けられ、かつ陽極３及び外殻部２間にガス流動及
び溶液流動用の〓間を残さねばならない場合は、
数個の分離した支え部７を各陽極３について使用
するのが好ましい。支え部７はチタンからなり、
それらの端部の一方にはノツチが形成されてい
て、これらのノツチは同一の陽極３を支持する他
の支え部７のノツチと平行している。外殻部２に
垂直なノツチ壁８は陽極案内として作用し、そし
て陽極をノツチの他の壁９に取付けるための溶接
は反対側から行われる。このようにして陽極３は
正確に適所に装着することができ、かつ互いに、
及び陰極に対して精密に位置させることができ
る。そして陽極３を置換する場合は、溶接ジヨイ
ントを削り取ることにより支え部７から容易かつ
早急に取り外すことができ、その後新しい陽極３
を同一の場所に取付けることができる。蓋し、ノ
ツチの案内面８は陽極３の置換に関連して加工さ
れないからである。

もし、陽極３への電流の供給が電解タンクの底
壁または側壁から行われるときは、陽極３は連続
的な板であつてよい。他方、もし電流が電解タン
ク１の外殻部ないしカバー２を介して供給される
場合には、ガスの除去並びに溶液の流動は、連続
的ではなくて一定の間隔を有する複数の陽極支え
部７からなる陽極支え手段を備え得ることで、確
実にすることができる。

塩素酸塩の電解製造において、チタン電極はま
た陰極としても使用できる。但し、それらの陰極
は発生期の状態で陰極に生成される水素がチタン
水素化物を形成するので、急速に消耗するであろ
う。

≪発明の効果≫ 上述の通り、本発明に係る電解槽及びその製造
方法によれば、チタン電流路を可及的に短くかつ
遷移抵抗を実質的に無視できる程度に小さくでき
るので、エネルギー損失を少なくして効率を向上
させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電解槽を示す
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿つた部分
断面図、第３図は本発明の他の実施例に係る電解
槽の斜視断面図、第４図は第３図の電解槽の部分
断面図である。 １，２……外殻部、３，５……電極、４，６…
…導体レール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気的に絶縁され少くとも一方２がチタン製
   である２つの外殻部１，２からなる電解質用のタ
   ンクと、前記タンク内にほぼ等間隔で配され交互
   に前記各外殻部の内面に取付けられるとともに少
   くとも一方３がチタン製である数個の板状電極
   ３，５と、前記板状電極を電流源に接続するため
   の部材とを含み、前記部材のうち少くともチタン
   電極３を電流源の一極に接続する部材は、前記チ
   タン外殻部２に取付けられるアルミニウムまたは
   銅製の導体レール４からなる電解槽において： 前記導体レール４が前記チタン外殻部２に、ア
   ルミニウムを溶加材としてガスアーク溶接により
   直接取付けられていることを特徴とする電解槽。 ２ 前記導体レール４が前記チタン電極３と略直
   交して配されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の電解槽。 ３ 電気的に絶縁され少くとも一方２がチタン製
   である２つの外殻部１，２からなる電解質用のタ
   ンクと、前記タンク内にほぼ等間隔で配され交互
   に前記各外殻部の内面に取付けられるとともに少
   くとも一方３がチタン製である数個の板状電極
   ３，５と、前記板状電極を電流源に接続するため
   の部材とを含み、前記部材のうち少くともチタン
   電極３を電流源の一極に接続する部材は、前記チ
   タン外殻部２に取付けられるアルミニウムまたは
   銅製の導体レール４からなる電解槽において： 前記チタン外殻部２はその表面にガスアーク溶
   接により形成されたアルミニウム層を有し、前記
   導体レール４は該アルミニウム層を介して前記チ
   タン外殻部２に取付けられていることを特徴とす
   る電解槽。 ４ 前記導体レール４が前記チタン電極３と略直
   交して配されることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項に記載の電解槽。 ５ 電解質用のタンクを形成する電気的に絶縁さ
   れ少くとも一方２がチタン製である外殻部１，２
   の内面に数個の板状電極３，５をほぼ等間隔で交
   互に取付け、前記板状電極を電流源に接続する工
   程を含み、少くとも前記電流源の一極をチタン外
   殻部２に取付けられたチタン電極３に接続する工
   程が、アルミニウムまたは銅製の導体レール４を
   前記チタン外殻部２に取付けることによつて行う
   電解槽の製造方法において： 前記導体レール４を前記チタン外殻部２にアル
   ミニウムを溶加材として直接ガスアーク溶接して
   なることを特徴とする電解槽の製造方法。 ６ 前記ガスアーク溶接がミグまたはテイグ溶接
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載の電解槽の製造方法。 ７ 前記導体レール４を前記チタン電極３と略直
   交するように配してなることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項または第６項に記載の電解槽の製
   造方法。 ８ 電解質用のタンクを形成する電気的に絶縁さ
   れ少くとも一方２がチタン製である外殻部１，２
   の内面に数個の板状電極３，５をほぼ等間隔で交
   互に取付け、前記板状電極を電流源に接続する工
   程を含み、少くとも前記電流源の一極をチタン外
   殻部２に取付けられたチタン電極３に接続する工
   程が、アルミニウムまたは銅製の導体レール４を
   前記チタン外殻部２に取付けることによつて行う
   電解槽の製造方法において： 前記チタン外殻部２上にアルミニウム層をガス
   アーク溶接により形成し、しかる後該アルミニウ
   ム層を介して前記導体レール４を前記チタン外殻
   部２に取付けてなることを特徴とする電解槽の製
   造方法。 ９ 前記ガスアーク溶接がミグまたはテイグ溶接
   であることを特徴とする特許請求の範囲第８項に
   記載の電解槽の製造方法。 １０ 前記導体レール４を前記チタン電極３と略
   直交するように配してなることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項または第９項に記載の電解槽の
   製造方法。