JPH02504653A - 電気化学槽に使用するための抗変動出口装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気化学槽に使用するための抗変動出口装置本発明は電気化学槽に使用するため の通気装置であって電気化学槽の内部からガスおよび電解質液を迅速かつ効率的 に除去して電気化学槽の内部の圧力変動を最小処するのに有用な通気装置に関す る。！＃に本発明は電気化学槽の電極室の上ｆｌＩＫ特別に設計されたダクトを 使用して内部の圧力変動を最小にしながら電極室からガスおよび液体を効率的に 除去することに関する。

イオン交換膜および薄くて触媒的に活性のある寸法安定性電極が出現する以前に は、はとんどの電気化学槽はそれ以後の新しい電気化学槽に比べてや−重かった 。それらはや−重かったので、多くの日常操業条件（新しい電気化学槽について も依然として存在する）は槽Ｐ３に問題を生せしめなかった。然しなから、最近 は主としてイオン交換膜および触媒的に活性のある寸法安定性を極の使用の結果 として、電気化学槽の設計に革命があった。

これらの開発は設計者が電極間の距離を最小にして槽操業電流密度を増大させ且 つ槽操業圧力を増大させ、然も同時に従来は電極間のや＼大きな空間をみたす流 体中を通る電流によって生ずる抵抗損失の結果として廃棄されていたエネルギを 保存することを可能にした。はとんどの現代の１気化字檜はイオン交換ｐｓＫ押 しつけた又は少なくともイオン交換膜に非常に接近させた電極を偏えている。こ のような密な設計は非常に良く作動し、且つ非常に効率的である。然しなから、 これらはイオン交換膜の及び触媒的に活性な寸法安定性！極のデリケートな性質 のために、旧来の重い電気化学槽よつも操業上の問題を長かに多く生せしめやす い。新設計の電気化学槽について遭遇する１つの問題は檜の内部からガスおよび 液を除去することによって生ずる槽自体の内側の圧力変動の間軸である。

コンパクトな電気化学槽はイオン交換膜または隔膜によってｌＩＩ極と陰極を分 離させており、電解質液を電解して広範な棟廟の化学薬品を製造するために商業 的に使用されている。この檜の多くはガス／［解質液を住じ、これらは檜から除 いてリサイクルまたは更なる処理を行なわなさればならない。たとえば、イオン 交換膜を備える電気化学槽はＮＧＣＩ水浴液を電解して槽の＠＆偽に水素と／Ｔ ’　ａ　Ｏ１ｉ溶液との侃金物を生じ檜の陽極＠に塩素と使用済み塩水との混合 物を庄じるように商業的に使用される。

電解のガス状生成物がそれらの生成後すぐに僧から除かれないと、槽内にガス・ ポケットを蓄積し、電解質液が電極部分に接触するのを妨げて不十分な操業をも たらす。この問題は電流密度と電極密度が増大するにつれて更に一者になる。電 極にａｍｍ液液存在しないとその電解部分は活性を失ない、槽の丼効単的な！Ｉ ｉＩ業がもたらされる。ガス・ポケットはてた％解ｊＪｊｉ液がイオン交換膜の 部分と接触するのを妨げる。電解質液がイオン交換膜の部分に存在しないと、そ の農は物理的および化学的な性質に有害な変化を受ける。これらの変化は非可逆 的であり、ＩＬＬに永久的な損傷な住ぜしめる。

別の更にｓ８な問題は、電気化学槽からのガス／液混合物の不適切な除去の結果 としての槽内のひどい圧力変動の発生である。ガスと液は槽の電極室の内部で又 は出入口で分離する傾向があり、しばしば出口ラインでの流体のスラッギングを もたらす。液およびガスのスラッジが出口ラインを流れる際に、それらのスラッ ジは出口ラインにひどい圧力変動を住せしめる。これらの圧力変動は出口ライン 中の′ｆＩＬ′ｆｔ檜の電極室に逆流させる。水柱約１００ｃｍ程度の高い圧力 変動が出口の内側および檜の電極室内側で御ｊ定された。これらの圧力変動は農 を曲けさせ、この曲げは膜の一部が′電解気液と接解していないという事実と組 み合わさって、しばしば族を亀裂または破損させる。亀裂のある又は破損したイ オン交換層はその室部する機能、すなわち実質的に水圧的に不浸透性を保持しな がらイオンを一方の電極室から他方の電極室に移動させるという機能、を果たさ ない。電気化学槽の！東中に膜の亀裂を修墳することは実用的でなく、また電気 化学僧の操業を停止して欠陥膜な取替えることは経済的でない。

本発明は、１気化学僧に使用するためのｌｌｌ１ｌＩＩ！Ｊ装置であって、スラ ッジ流から生ずる槽内の圧力変動ならびに電極室からのガスと液の不適切な除去 によって生ずる圧力変動を最小にしながら、橿の内部からガスおよび液な除去す るための通気装置を提供するものである。

本発明は、 （８）少なくとも１つの電極Ｎを形成するＸ辺７ランジであって、上部の実質的 に水平配置の７ランジ部分、下部の実質的に水平配意の７ランジ部分、および一 対の向き合った側面７ランジ部分をもつ周辺７ランジ：および（＆１　上部７ラ ンジ部分を通る、又は向き合った偽面フランジ部分の少な（とも１つを通る、又 は下部７ランジ部分を通る、そして電気化学槽の外部を電極室に接続する、少な くとも１つの出口； を備える垂直配置の電気化学槽ユニットに使用するための通気装置であって、 上部フランジ部分に隣接する電極室の頂部の少なくとも−Ｓにそってのびる細長 い中空通気装置から厄り、電極主に及び上記出口に流体流連通しており、その頂 部近くに通気装置の内部を電極室に接続する少なくとも１つの開口を備え、その 開口が通気装置の最大の内部断面積より小さいか又はこれに等しい合計断面積を もち、通気装置の寸法と形状が電極室から通気装置の開口に通る流体の流れ速度 の増大’に＃Ｅせしめるに適するものであることを特徴とする通気装置、にある 。

不発−はまた、 （ａｌ　　少なくとも１つの電極室を形成する崗辺フランジであって、上部の＊ 質的に水平配置の７ランジ部分、下部の！質的に水平配置のフランジ部分、およ び一対の向き合った側面フランジ部分をもつ周辺７ランジ；（＆ｌ　　上部の水 平配置の７ランジ部分を通る、又は向き合った側面７ランジ部分の少なくとも１ つを通る、又は下部フランジ部分を通る、そして電気化学槽の外部を電極室に接 続する、少なくとも１つの出口：および（ｃｌ　　上部の水平配置の７ランジ部 分に隣接する電極室の頂部の少なくとも一部を横切って配置された細長い中空ダ クトであって、電極に及び上記出口に流体流連通しており、その頂部近くにダク トの内部を電極室に接続する少なくとも１つの開口を備え、その開口がダクトの 最大の内部断面積より小さいか又はこれに等しい合計断面積をもち、通気装置の 寸法と形状が電極室から通気ａｍの開口に通る流体の流れ速度の増大な生せしめ るに遍するものであるダクト； を備えて成ることを待機とする電気化学僧ユニット、に関する。

本発明は添付の図面を参照することによって更に良く理解することができる。添 付の図面は本発明の好ましい具体例を説明するためのものであり、図面中の同一 の符号は同一の畳累を表わす。

第１図は不発明の通気装置を含む電気化学僧の平面図である。

第２因は第１＠の＠Ａ−Ａにそってとった第１図の電気化学槽の部分断面図であ る。

第３図は本発明の通気装置の１つの具体例である。

第１図および藁２図は平らな背板（１４）および背板が形成する電極１（１２， １２ｇ）の向き合った側面に配置されたイオン交換Ｍ（１５，１５６）をもつ型 の垂直配置電気化学僧エニン）（１１）を示す。電極（２，２ａ）はそれぞれの 電極室（１２，１２県）内に収納される。それぞれの電極室（１２，１２ｇ）は 周辺７ランジ（１）の上部の水平配置のフランジ部分（１Δ）を通る少なくとも １つの出口（５）Ｋ連通する。

本発明が有用である槽ユニットは（第１図および第２図に示す槽ユニットのよ５ Ｋ）はｙ長方形の形状をもつことかできるが、槽ユニットが長方形の形状をもつ ことはＷｊｋ界釣なことではない。むしろ、槽ユニットは丸い、楕円の、長円形 の、または次９！ｊｉＩ形の、または他の任意の所亘形体であることかできる。

然し、このような槽ユニットは望ましくは平らであり、僧を２つのＩＩＬｈＭ（ １２，１２ｇ）Ｋ分離する平らな背板なもつ。

本発明が有用である型の電気化学槽が二極式で操作されるとき、−極は平らな背 板（１４）の−面に配置され、陰極は平らな背板の他面に配置される。複叡のこ のよ５な槽ユニットは相互に隣接して配置され、１つの槽ユニットの４極はその ＠接する槽ユニットの陰極に′ｒｋする。

イオン交換ａ（１５’！たは１５ｇ　）はこの隣り合う陽極と陰極との間に配置 される。平らな背板（１４）とａ（１５）との間の区域はたとえば陽＆室であり 、ｉ！　（１５ｇ　）と平らな背板（１４）との閾の区域はたとえばＦＩｊｋ極 呈である。

同様にして、槽ユニットが単極式で操作されるときは、（１）陽極が平らな背板 （１４）のそれぞれの面に配置されるか、あるいは（２）陰極が平らな背板（１ ４）のそれぞれの面に配置されて、それぞれのユニットが陽極ユニットになるか 、あるいは陽極ユニットになる。操業に際して、陽極ユニットは陰極ユニットに 隣接して配置され、１つのユニットの陽極が隣り合せのユニットの陰極に面する 。

イオン交換！！ｘ（１５または１５ａ）は１つのユニットの隣り合わせの陽極と 別のユニットの陰極との間に配置される。この場合、膜（１５または１５ａ〕と 平らな背板（１４）との間の区域は場合により陽ｉ室であるか、または陰極室で ある。ある種の単極槽ユニットは平らな背板（１４）をもたない。平らな背板が あったとしたら、その両面に同じ化学薬品が存在するためである。

不発明の装置は平らな背板なしＫＷ！ユニット中で均等に良く作動する。このよ うな場合、通気装置は上部の水平配置の７ランジ部分（ＩＢ）ｒｃ隣接し′″Ｃ Ｃ配筺る。通気装置（８）はＫｆｆｌ（２，２Ａ）と平らな背板（１４）との間 の、あるいは（平らな背板が存在しない場合）電極室のそれぞれの面に配置され る電極と電極との間の、空間の実質的な部分を占有するような寸法をもつ。電極 と電極との間の壁間の＊質的部分を占有することによって、を極室から除去され るべきガスと電解質液は過気装ｆｉｔ　（８）のまわりを且つ通気装＊　（８） 中の開口（１３）Ｋ向って通る際にその流速を増大させなければならない。ガス ／を解質液の混合物の流速の増大な生ぜしめるこの設計は、気泡が合体し、ガス ・ポケットが！極室内に生成するのを防ぐのに役立つ。

本発明の装置は次の２つの主要な理由により作動するものと考えられる。第１Ｋ 、小さい気泡は自然に垂直に上昇するが、本発明の装置なしでは、これらの気泡 はガス／を解質液の出口の方に水平に移動するに違いない。

横方向に移動する際に、これらの気泡は垂直に上昇する気泡Ｋ１１ｉｉ突する。

この衝突は大きな気泡を生成させる。

大きな気泡は更に速（上昇して出口（５）に到達する前に檜の頂部に到達する。

本発明の通気装置の使用により出口（５）を多数の出口に単に分割することによ って、すべての気泡は垂直に上昇し、項方向の流れなしに檜から取出される。従 って気泡の全体の大きさは比較的小さいま＼であり、槽中での大きな気泡または ガス・ポケットの生成は実質的に減少せしめらｎる。第２Ｋ、不発明の通気装置 は小さい気泡の集合が′ｌ！ｉＬ解区域に慈影響を及ぽ丁ことを防ぐ実用的手段 を与える。小さい気泡は槽中を垂直に上昇し、槽区域から除去され、次いで集ま って通気装置１１に入る。不発明の通気装置はガス状生成管を檜の出口（５）Ｋ はこぶ導管としても役又つ。

槽ユニツ）　（１１）が二極式で操作されるか単極式で操作されるかにかかわり な（、槽（１５または１５ａ）と平らな背板（１４〕との間の区域は以後はＸ極 室と呼び、第２図では符号１２．１２ａで表わされる。

本発明が！＃に有用である種類の電気化学槽ユニットはたとえば米国特許第４， ４８８．９４６号、同第４．５６８゜４３４号、同第４，５６０，４５２号、同 第４，５１８．１１４号および４，６０２，９８４号に記載されているユニット である。

本発明の記述の便宜上、唯−伝のｔ極ＮＫついて以下に記述する。然し、本発明 の通気装置は、平らな背板が与えられているときは２つのｔ極室のうちのいづれ か１つ又は双方に配置することができ、あるいはまた、平らな背板なもたない檜 の場合には２つのｉ極の間に意中に配置することができる。

通気装置（８）は電極室（１２）および出口（５）と流体流連通しており、上部 の水平配置の周辺フランジｉｂ分（１，（）の内１Ｂ縁Ｋｒｓ接して電極室（１ ２）中に配置される。通気装置は好ましくは（必すしも必要ではないが）上部の 水平配意の周辺７ランジ部分（ＩＢ〕の上地内部縁には輩対応する上部の表面形 状をもつ。

通気装置（８）はその頂部近くに通気装置（８）の内部を電極！（１２）Ｋ接続 する少なくとも１つの開口（１３）をもつ。開口（１３）の断面積の合計は好ま しくは出口の断面績より小さいか又はこれに等しい。また、通気装置（８１の断 面積は好ましくは出口の断面積に等しいか又はこれより大きい。これらの一般的 な関係に従わないと、気泡は合体して僧門に大きな気泡を形成する。

好ましくは、通気装置（８）の端部は閉鎖されているが、通気装置（８）はその 端部が開放されているときでさえ合理的に艮（作動する。これは出口（５）から 最も遠りＩｌ！ｉｌｒしている通気装置　（８）の端部が開放されているときｉ ｃ％に真実である。

好ましくは％通気装置（８）は通気装置（８）とその隣り合わせの電極（２）と の間に空間を与えるように寸法づけられ配置される。槽ユニツ）　（１１）の操 業中、通気装置（８）とｔ極（２）との間の壁間は電解質液とガスで満たされ、 槽ユニット（１１）内のｔ極表面の完全な使用が行なわれる。

操業中の１に極意（１２）のガス状および液状の内容物は考慮下にある槽ユニッ トのａ頌に応じて変わる。たとえば、塩素・アルカリ電解槽ユニットにおいては 、陽極電＆室（１２）は塩化ナトリウム水溶液と塩素を含み、陰極電極室（１２ Δ）は水酸化ナトリウム水浴液と塩素を含む。

通気装置（８）は好ましくに実質的に中空であるが、たとえば光てん物質で少な （とも部分的に充てんされていてもよい。また、通気ｌｉ置はその内部に溝、羽 根または他の流れ方向側２ｍ装置をもっていてもよい。

通気装置（８）は電極室内の条件に対して少なくともや＼耐性のある任意の材料 から作ることができる。たとえば、塩素・アルカリ檜ユニットにおい工、通気装 置（８）はたとえば鉄、鋼、ステンレス鋼、ニッケル、鉛、モリブデン、コバル ト、バルブ＊属、およびこれらの＊鵬を主要成分として含む合金から好都合に作 ることができる。

塩素・アルカリ槽ユニットの場合、アルカリ環境中でのその化学的安定性のため にニッケルを陰極室中に使用するのが好ましい。

陽極室用には、通気装置（８）はたとえばチタン、タンタル、ジルコニウム、タ ングステン、またはフィルム形成性（バルブ）＊属〔陽極液によって実質的に影 響を受けない金属〕、またはこれらの金属を主要成分として含む合金から好都合 に作ることができる。通気装置（８）はまた、テフロン（デュボ／の商標：化学 名ポリテトラフルオロエチレン）または人１引け（ペンウォルト・コーポレーシ ョンの商ｍ：化学名ポリビニリデン）を含有するポリマー材料から作ることもで きる。塩素−アルカリ槽ユニットの場合、湿潤塩素および塩水におけるその化学 的安定性のためにチタンｙｔ陽極意中に使用するのか好ましい。

通気装置（８）は周辺７ランジ部分（ｌΔ）Ｋ物理的に接触してもよく、あるい は単に周辺７ランジの近くに存在していてもよい。概して、通気装置は好ましく は周辺７ランジ（ＩＡ）の内面に接触しているか、あるいは該表面から約２．５ 　ｃｘ以内にある。任意に、通気装置（８）の黴は周辺７ランジ部分および／ま たは平らな宵板によって少なくとも部分的く形成されていてもよい。侠言すれば 。

通気装置（８）の上部は周辺７ランジ（ｌΔ）の内面であることができる。

通気装置（８）は好ましくは電極室の距離の少なくとも５０％にわたって電極室 の頂部を横切ってのびている。

然しなから特に好ましいのは、第１図に示すような電極室（１２）の頂部の実質 的に全長にわたってのびている通気装置である。この通気装置（８ンは丸い、卵 形の、または長方形を包含するはとんど任意の断面形状なとることができる。

通気製置（８）は出口（５）Ｋ向って傾斜していてもよく、あるいは実質的に水 平位ｔＫｋｔ書してあってもよい。然し、好ましくは通気装置ｔ　（８）は出口 （５）から離れて傾斜していない。このような傾斜は１１Ｌｓ質ｆｌｉによる通 気装置（８）の少なくとも部分的な閉１Ｋをもたらし、通気装置（８）からガス および電解質液を容易でスラングのない状態で除去することを可能くしない。ま た、このような横斜はガスおよび電ｓ５＆液を通気ａ＆　（８）のすべての開口 には侵入させない。それらの若干は電ｍｗ液によって閉基されるからである。象 も好ましくは、通気製置（８）は実質的に水平に配置される。

本発明の通気装置（８）はその頂沸近くに通気装置（８）を″ＩＩＬ極室（１２ ）Ｋ接続するための少なくとも１つの開口をもたなければならない。この関口（ １３）は単一のスリットであってもよく、あるいは−１ｌ数のスリットであって もよい。同様に、開口（１３）は株々の形状の１個以上の孔であってもよい。￥ ｆに便利で加工しやすい開口（１３）は通気装置（８）の実質的に全長にわたっ て配置された複数の孔である。任意に、通気製置は結合または焼結させた多孔質 金属粒子から作ることもできる。

通気装置（８）午の開口（１３）の断面積と数は檜の操業中に通気装置（８）か ら出口（５）に流れるガスと電解質液の童と物性、ならびに槽の圧力、ｉｓｃ＊ および偕中の流体の伽環率に応じて変わる。然し、一般的にいって、開口（１３ ）は出口を通る流速よりも大きい開口流通ガスおよびＩＩＬ％’］液流速を与え るような方法のものであるべきである。たとえば、僧のｍｓから檜の頂１１１に 流れる流速が約０．３インチ／秒（０，７５（１ｍｌ／抄）である槽において、 開口は約３０インチ／秒（７５σ／秒）より大きい流速を住せしめる寸法である べきである。一般的にいって。

開口の断面積（合計）は０．２１１１１１”〜２００ｍ”である。文に好ましく は、開口は３ｍ”〜５０簡１の断面積をもつ。

最も好ましくは、開口は＋１９７　ｍ１〜２０ｆｉ’の断面２ｊ［をもつ。

通気装置（８）から出口（５）を通るガスと電解質液の速匿は、抵抗がそれほど 大きくなくて出口（５）へのガスと電解質液を実質的に阻止しない限り、本発明 の成功性の操業にとって重要ではない。この速度は好ましくは出口（５）の流速 に等しいか又はそれより小さい。

通風装置（８）の開口の２ｉ類と設計の臀に好ましい態様は通気装置（８）のＩ ｋ部近＜Ｋ通風装置（８）の実質的全長にわたって配置されている１１数の間隔 をおいた開口であることがわかった。

複数の孔を開口（１３）として使用するとき、これらの孔の間隔は特に重要では ないことがわかった。然し、若干の大きな孔寸法のＳにおいては、最適に多くの 孔が出口（５）から最も遠く離れた通気装置の端部に配置されることがわかった 。ある場合には不均一な間隔の孔をもつことが望ましい。それは、電気化学僧内 のガス状生成物の生産速度が槽の長さにそって一定であり、生成するガスは直装 上方に流れるけれども、これらの孔め１つを通る流れの駆動力〔（孔付近の槽圧 力）−（孔付近の通気装置内側の圧力）〕は通気装置内側の圧力が僧の最も遠い 端Ｓにおいて高いため、檜の最も遠い端部において他の端ｓ（出口ノズル近い） よりも小さいからである。単一孔の流れの駆動力は通気装置の最も遠い；Ａ＠に おいて小さいので、そしてすべての孔は等しいので、通気装置の最も遠いＪｉｉ ｉｉｉ部１ｃおけるそれぞれの孔を通る流れは小さくなる。通気装置の象も遠い 端部（出口ノズルから最も遠い端ｓ）Ｋ多くの孔を作ることによって、与えられ た長さのｌｉＫついて通気ｔｉ−ｔｌｉＫ入る合計の流れは増大する。

通気装置の一足の兼さに入る合計の流れは、槽の長さの任意の部分（通風装置の この一定の長さに相当する）にそって生産されるガスのすべてがこれらの孔から 通気装置に流れるように適切なものでなければならない。僧のこの長さく通気装 置の与えられた長さに相当する）において生産されるガス状生成物のすべてがこ れらの孔から通気装置中［ｆｉれないと、このガスは電極室の頂ｓＫ垂厘に流れ 、久いで電気室の頂部にそって然し通気装置の外側を水平に流れる傾向がある。

を極室の頂部を撫切るこの水平のカス流はガス・ポケットを生成させ、このガス ・ポケットは膜と接触しくそれによってイオン伝導の膜の部分を効果的に不活性 化し〕そして電極と接触する（それによって電解反応の電極の部分を効果的に不 活性化する）。檜の頂部にそったこの水平ガス流はまた電極室（１２）の頂部近 くで仮動作用ン失せしめ、この波動作用によって電極室（１２）の内側で圧力変 動が起ることがある。

出ロノズルＶＣ回って通気＠ｔにそって移動するとき、通気＠重を通る水平ガス 流はそれぞれの孔を通る流れがこの水平流に加わるので増大する。通気装置は好 ましくは一足の＃面Ｓ［をもつので、流速も水平流が増大するにつｎて増大する 。この流速の増大はこれに河応して通気製置内側の圧力を減少させる。この水平 流によって生ずる摩擦による圧力低下も存在する。そｎ故、通気製置内側の圧力 にその長さにそってｂロノズルに岡って減少する。これはそれぞｎの孔を辿る流 れの駆動力′ｌｔ出ロノズＡ／に近づくにつれ瑠スさせる。それは債の′に極室 の圧力かはドー足であるのに対して、通気装置の圧力は減少するからである。そ れ故、そｎぞれの孔を透る流ｎは通気装置の出口遷都近くで大きくなり、孔の数 は小さくなる。

通気装置（８）の珠作垣論は完全には理解されていないけれども、通気装置は電 極ｊ！（１２）の圧力変動ン像下さぜるのＫＮ＜はど良くその性能な釆丁ことが 発見された。

通気装置（８）は１種のダンパーとして働き、出口（５）を去るガス／１解気液 の混合物によって生ずる圧力変姫が電極室（１２）中の圧力に悪影響を及ぼすの を抑ｔＦＩＪ″ｆろ。

更に、電極室（１２）中の通気装置の存在は通気装置（８）と電極（２）との間 の区域中のガスとｘ％５ｉｉ液の容積を最小にする。これはガス／電解５ｉｉ液 の混合物に、電極室（１２）の残部にあろガヌ／ＫＭ貴液の混合物の見掛は流速 よりも笑質的に大きい見損は流速ｔもたせる。ガス／電解質液の混合物の増大し た見掛は流速はｔ解質液からのガスの分離を最小にし、気泡を電解５ｉ！液中に 分散した状態に保つのを助ける。ガスとｔ解質液は電極室（１２）の中では分離 しないが、通気装置の中では分離するので、ｔａ室（１２）内でのスラップの生 成は最小になる。

本発明を使用する僧ユニツ）　（１１）の操作において、禾反応電解５ｊ准は１ つ以上の入口から槽ユニットに導入される。この入口は通常、１１Ｌ極室（１２ ）の低部に配置される。電流が！解５ｊ猷を通過して電解を生ぜしめる。電解は 樵々の生成物を製造するが、それらの生成物は循ユニットの種類に応じて変わる 。不発明は、ガスが生産され、ガス／電解質液が偕ユニットから除去される槽ユ ニットにおいて有用である。槽ユニツト中で生じるガスはｔ解質液１ｃまざって 混合物を形成する。ガスは電解質液より小さい■匿をもち、槽ユニットの頂部に 上昇する。

ガスが上昇するとき、ガスは電解質液を−ＩＩＫにこぶ。

混合物力Ｓ上昇するとき、販従合物は通気層＊　（８）に遭遇し、この−Ａ気装 置では流体の流速がｔ極呈（１２）の残部のｖＬ速よりも大きい。この地点で、 ガス／　ＩＩ　％５ｊｉ液の混合管は通気装置（８）の下部のまわりを通り、通 気装置（８）の上ｓＶｃある開口（１３）Ｋ向う。容積の大部分は通気装置（８ ）Ｋ占有されるため槽ユニットのこの部分の容積はあまり大きくないので、混合 物の流速は増大する。混合物は次いで通気装置（８）の上部の開口（１３）を通 る。ガス／電解質液が開口（１３）に入るとき、混合物の流速は開口（１３）を 通過する際に再び増大する。

通気装置（８）に入った後、ガスと電解質液は通常、通気装置（８）の内部で分 離して、通気装置（８）の底部に電解質液に冨む流れを形成し、そして通気装置 （８）の上部にガスに冨む流れを形成する。電解質液とガスは次いで出口（５） Ｋ向って流れる。ガスと電解Ｘ液が出口を出たとき、それらは収集区域にはこば れる。ガスと電解質液は通気装置（８）中で分離するので、スラッグ流がこの点 で起ワうる。スラング流は圧力変動を生せしめ、この圧力変動が通気装置（８ン 中にくまなく移される。このようにして発生した圧力変動は通気装置中Ｋｙ＠− に分布され、電極室（１２）から開口（１３）を通って逃気装置ｌＩＫ入る際の ガスと電解質液が及はす圧力を克服するのに十分ではない。従って、電気！（１ ２）中でのスラツプの形成は顕著に漸小化される。

電気化学僧が加圧下で操作されるならば、スラッギングはなお一層ひどい問題で あると思われる。それ故、本発明は加圧槽中で特に有用である。

通気装置にそった圧力変動は開口（１３）中の流量変化を生せしめる。通気装置 内側の圧力変化は開口（１３）を通る流量変化に転換される。従って、通気装置 内側の圧力変化は電極室中を形成し、そして通気装置（８）の上部にガスに冨む 流れを形成する。を解質液とガスは次いで出口（８）　Ｋ向って流れる。ガスと Ｉ！！ＭＩＸ液が出口を出たとき、そｎらは収集区域にはこばれる。ガスと１解 ｊＪｉＬ′ＷＬは通気装置（８）中で分離するので、スラング流がこの点で起９ うる。スラッグ流は圧力変動を住ぜしめ、この圧力ｆｗＪが通気装置（８）中に く１なく移される。このようにして発生した圧力変動は通気層ｆｌｌｌ”Ｐに均 一に分布され、電極室（１２）から開口（１３）を違って通気装置に入る際のガ スと１１８質液が及ぼす圧力を克服するのに十分ではない、従って％電気呈（１ ２）中でのスラツプの形成は顕著に最小化される。

電気化学僧が加圧下で！！Ｒ作ざｎるならば、スラッギングはなお一層ひどい問 題であると思われる。それ故、本発明は加圧槽中で特に有用である。

通気層＊にそった圧力変動は開口（！３）中の流量変化な庄ぜしめる。通気層ｆ ｊ１内側の圧力変化は開口（１３）を通る流量変化に転換される。従って、通気 製置内側の圧力変化は電極室中の通気装置の外側の圧力変化には転換されない。

圧力波が通気装置を下降する際、該圧力波の高圧部分くおいて（圧力波のピーク 近くで）、開口（１３）に入るａｔは減少する。圧力波の低圧部分において（圧 力波の谷の近くで〕、開口（１３）Ｋ入る流量は増大する。

開口（１３）のすべてを通して通気装置に入る全流量は経時的にほとんど一定で あるが、それぞれの孔を通る流れは経時的にたえず変化する。出口（５）付近で の開口（１３）を通る時間平均の流れは、出口（５）から遠く離れている開口（ １３）ｖ通る時間平均の流れよりも蓬かに大きい。

適切に作動する通気装置について、孔から孔への時間平均の流れのこの変動は好 ましくは、主として液流のｆＩＩＪである。通気装置が均一な横方向の孔間隔を もつならば、孔から孔への流れの変動のすべては液流の変動であるか、あるい＆ ｉ電極室内側の水平ガス流がもたらす変動であるに違いない。

長かに大きな時間平均流量なもつ出口近付の開口（１３）はまた、是かに大きな 経時流量変化をもつ。通気装置の内側の圧力変動は出口（５）の附近で迄かに大 きいからである。それ故、これらのｆｉｌ童は、流れの変化による圧力変化を吸 収するために、流量が敢為であることを必要とする点で頂度最島である。

通気装置中で圧力変動な生せしめる２つの妨１！源かこの系に存在する。第１に 、通気装置を横切る水平の二相の流れは、流れが出口付近の通気装＃ＩＫにそっ て増大するに際しスラッグ流を発生さゼる。このスラング流は圧力変動を生せし めることができる。第２Ｋ、出口（５）の垂直な二相の流れもスラング流であり 、このスラッグ流は更に大きな圧力変動を住せしめる。これら２つの妨杏源は複 雑に相互作用して通気装置の内＊に空間的な及び時間的な圧力変動を作る。然し 、これらの妨沓源の双方は檜の出口付近で発生するので、圧力変動は欅の出口（ ５）付近でｉｌ高になる体向がある。然し、檜の出口（５）付近では、通気装置 中の時間平均の圧力は最低である。それ故、本発明の通気装置を用いれば、通気 装置の内側の圧力が変化しつつありながら、電極室中の通気装置の外側で一定の 圧力を保つことが可能である。

通気１ｉｅｆの内側の圧力変動が大きい出口付近では、電極室中の通気装置の外 傷の圧力変化を避けるために開口（１３）を通る流れの大きな変化が必要である 。またこの系において、これは開口（１３）を通る時間平均の流れがｉ＆高にな る点である。そこでは通気！！筺中の平均圧力が最低だからである。それ故、電 極室中の通気製置の外側に一足圧力を保つならば、通気装置中の流れの駆動力は ここで最高である。

圧力パルスのエネルギーは開口（１３）を通る流れを変化させることによって消 費される。パルスのポテンシャル−エネルギーの若干は開口（１３）を通る流れ （波力波の高圧部分）を遅くするか、あるいは開口（１３）を通る流れ（波力波 の低圧部分）を増大させるのに使用される。

第３図は不発明のもう１つの具体例を示す。それはプレー）　（３８，４８）に よって形成される通気製置（８）を示す。プレート（４８）はまた電極！（１２ ）中に存在する電解ａＳから背板（１４）を保護する皿もしくは内張つとしても 役立つ。この図４ｉまた出口（５）、開口（１３）および電極（２）も示す。

ＦＩＧ、１ ウεＣ１へ仏 ＦＩＧ、３

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）少なくとも１つの電極室を形放する周辺フランジであつて、上部り実 質的に水平配置のフランジ部分、下部の実質的に水平配置のフランジ部分、およ び一対の向き合つた側面フランジ部分をもつ周辺フランジ；および（ｂ）上部フ ランジ部分を通る、又は向き合つた側面フランジ部分り少なくとも１つを通る、 又は下部フランジ部分を通る、そして電気化学槽の外部を電極室に接続する、少 なくとも１つの出口； を備える垂直配置の電気化学槽ユニツトに使用するための通気装置であつて、 上部フランジ部分に隣接する電極室の頂部の少なくとも一部にそつてのびる細長 い中空通気装置から成り、電極室に及び上記出口に流体流連通しており、そり頂 部近くに通気装置の内部を電極室に接続する少なくとも１つの開口を備え、その 開口が通気装置の最大の内部断面積より小さいか又はこれに等しい合計断面積を もち、通気装置の寸法と形状が電極室から通気装置の開口に通る流体の流れ速度 の増大を生ぜしめるに適するもりであることを特徴とする通気装置。
2. ２．通気装置が充てん物質で少なくとも部分的に満たされている請求の範囲第１ 項記載の通気装置。
3. ３．通気装置が流れ方向制御装置をもつ請求の範囲第１項記載の通気装置。
4. ４．流れ方向制御装置か通気装置の内側表面に取付けた溝または羽振から成る請 求の範囲第３項記載の通気装置。
5. ５．通気装置の壁が周辺フランジ部分によって少なくとも部分的に形成されてい る請求の範囲第１項記載り通気装置。
6. ６．通気装置り壁が平らな背板によつて少なくとも部分的に形成されている請求 の範囲第１項記載の通気装置。
7. ７．通気装置が電極室の距離の少なくとも５０％にわたつて電極室の頂部を横切 つてのびている請求の範囲第１項記載の通気装置。
8. ８．通気装置が出口に向つて傾斜している請求の範囲第１項記載の通気装置。
9. ９．開口のそれぞれが０．２ｍｍ２〜２００ｍｍ２の断面積をもつ請求の範囲第 １項記載の通気装置。
10. １０．（ａ）少なくとも１つの電極室を形成する周辺フランジであって、上部の 実質的に水平配置のフランジ部分、下部の実質的に水平配置のフランジ部分、お よび一対の向き合つた側面フランジ部分をもつ周辺フランジ；（ｂ）上部の水平 配置のフランジ部分を通る、又は向き合つた側面フランジ部分の少なくとも１つ を通る、又は下部フランジ部分を通る、そして電気化学槽の外部を電極室に接続 する、少なくとも１つの出口；および（ｃ）上部の水平配置のフランジ部分に隣 接する電極室の頂部の少なくとも一部を横切つて配置された細長い中空ダクトで あつて、電極に及び上記出口に流体流連通しており、その頂部近くにダクトの内 部を電極室に接続する少なくとも１つの開口を備え，その開口がダクトの最大の 内部断面積より小さいか又はこれん等しい合計断面積をもち、通気装置の寸法と 形状が電極室から通気装置の開口に通る流体の流れ速度の増大を生ぜしめるに適 するものであるダクト； を備えて成ることを特徴とする電気化学槽ユニツト。
11. １１．通気装置が充てん物質で少なくとも部分的に満たされている請求の範囲第 １０項記載の電気化学槽。
12. １２．通気装置か流れ方向制御装置をもつ請求の範囲第１０項記載の電気化学槽 。
13. １３．流れ方向制御装置か通気装置の内側表面に取付けた溝または羽根から成る 請求の範囲第１２項記載の電気化学槽。
14. １４．通気装置の壁が周辺フランジ部分によつて少なくとも部分的に形成されて いる請求の範囲第１０項記載の電気化学槽。
15. １５．通気装置の壁か平らな背板によつて少なくとも部分的に形成されている請 求の範囲第１０項記載の電気化学槽。
16. １６．通気装置が電極室の距離の少なくとも５０％にわたつて電極室の頂部を横 切つてのびている請求の範囲第１０項記載の電気化学槽。
17. １７．通気装置が出口に向つて傾斜している請求の範囲第１０項記載の電気化学 槽。
18. １８．開口のそれぞれが０．２ｍｍ２〜２００ｍｍ２の断面積をもつ請求の範囲 第１０項記載の電気化学槽。