JPH04301090A - 新規なジャンパースイッチ手段及び方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数の電解槽のうちの
少なくとも１つの電解槽の電流を迂回させるための電気
ジャンパースイッチ手段、及びこれを用いて多数の電解
槽のうちの少なくとも１つの電解槽の電流を迂回させる
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩化ナトリウムの電気分解用のクロロー
アルカリフィルター−プレスタイプ膜電解槽のような電
解槽は、回路における一連の電解槽から１つの電解槽の
接続を断つと損害を受けやすい。損害の１つは、迂回電
解槽の陰極表面上の電気触媒的に活性な被覆に影響を及
ぼす。これは逆電流に起因する；バイパススイッチ接続
に最も近いセルに電流の流れがシフトした結果として、
迂回電解槽に隣接する電解槽の個々のセルに過剰電流が
通ると、また被害が生じる。

【０００３】これらの問題に対する解答のいくつかは例
えば、米国特許第４，５６１，９４９号及び第４，５８
９，９６６号で提案された。これらの特許はいづれも、
電流の一部又は全体の流れを電解槽のまわりに迂回させ
る短絡装置に関するものである。両特許とも、電流を断
つ電解槽のまわりの電流を、逆電流を生じることなく、
迂回電解槽に再び向ける方法を提供するものである。し
かしながら、どちらの特許も、前の隣接電解槽の複数の
セルから、次の隣接電解槽のセルへの電流の流れを均一
にする手段を提供するものではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電力
源に直列に接続された複数の電解槽、特に水溶液電気分
解用単極電解槽のうちの１つの電解槽を断つ装置を提供
することであり、この装置は、迂回電解槽に隣接する電
解槽の個々のセルを通る電流のシフトを防止し、そして
逆電流を避けることによって電解槽の損傷を防止するこ
とができるものである。

【０００５】本発明のさらに別の目的は、本発明のジャ
ンパースイッチ手段を用いることによって、多数の電解
槽のうちの１つの電解槽を迂回させるための改良法を提
供することである。

【０００６】本発明のこれらの及び他の目的そして利点
を、以下の詳細な説明で明らかにする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】電力源に直列に接続され
た複数の単極電解槽のうちの、個々の電解セルからなる
少なくとも１つの電解槽の電流を迂回させるための本発
明の電気ジャンパースイッチ手段は、該ジャンパースイ
ッチ手段が、迂回電解槽の前の電解槽の各個々のセルの
陽極接触点への接続に適した多数の延長アーム及び迂回
電解槽のすぐ後に続く電解槽の各個々のセルの陰極接触
点への接続に適した多数の延長アームを含むことを特徴
とし、上記の電気ジャンパースイッチ手段は、迂回電解
槽のすぐ前及び後の電解槽の隣接セルの電流をシフトさ
せることなく、迂回電解槽の個々のセルの電流の流れを
均一に減少させる抵抗手段を含む。

【０００８】図１及び２において、一般的な短絡スイッ
チは、短絡スイッチを母線６及び７に接続することによ
って、電解槽２を迂回するものである。この装置は、母
線６及び７における装置接触点に向かう電流の流れ（ｉ
）のシフトを防止しない。図２は、スイッチを閉じたと
きの電解槽２のすぐ前及び後の電解槽１及び３の電流を
示す。母線６及び７における電流の路がより短いため、
点線の電流ライン（ｉ）は、スイッチ接触点に最も近い
電解槽１及び３の電流の増加を示す。

【０００９】図３、４及び５は、複数の隣りあった電解
セル４及び５そして電解槽２を迂回させるオーバーヘッ
ドジャンパースイッチ手段８をそれぞれ含む、一連の単
極電解槽１、２及び３の上面図、正面（Ｘ−Ｘ部分）図
及び側面図である。ジャンパースイッチ手段８は、電解
槽１及び３に固定された支持手段９及び１０によって支
持され、そして多数の延長アーム１２によって、すぐ前
の電解槽１の各単極セル４の陽極接触点１１に接続され
る。ジャンパースイッチ手段８はまた、多数の延長アー
ム１３によって、すぐ後の電解槽３の各単極セル５の陰
極接触点１４に接続される。各対の延長アーム及び陰極
又は陽極接触点の間の接触抵抗を小さくするために、硬
質又は軟質いづれかの上記延長アームはそれらの下端に
、スプリングで取り付けたはさみを備えている。これら
のはさみは、ジャンパースイッチ手段８自体の重量によ
ってストリップ形の陽極又は陰極接触点をはさむように
してある。ジャンパースイッチ手段８はまた移動クレー
ンにつなぐ。このクレーンはジャンパースイッチ手段を
、工業用電気分解プラントのセル室の一連のいくつかの
電解槽における迂回電解槽のすぐ上に位置させるもので
ある。

【００１０】図６は、図３、４及び５の具体例の絵入り
の図である。

【００１１】図７は、ジャンパースイッチ手段８が、電
解槽の下に位置し、そして電解槽の各列のすぐ下に位置
するレールに沿って移動する運搬車によって支持される
、本発明の第２の具体例の同様な絵入りの図である。

【００１２】残りの部材は関連数字と同様に変わらない
。

【００１３】電流は、すぐ前の電解槽１の単極セル４か
ら、接触点１１及び多数の延長アーム１２を通って、ジ
ャンパースイッチ８に送られる。次に、電流は、電流の
流れを調整するジャンパースイッチ８の抵抗手段を通っ
て、多数の延長アーム１３及びすぐ後の電解槽３の単極
セル５の接触点１４へ流れる。しだいに単極セル４から
同じ量の電流が取り出され、そして同じ量の電流が単極
セル５に供給される：このようにして、前記の電流のシ
フトに伴う問題は完全に解消される。

【００１４】図８、９及び１０は、本発明のジャンパー
スイッチの内部回路部品用の予想される３つの配列を示
す図である。

【００１５】さらに詳しく述べると、図８は、延長アー
ム１２及び１３を、断面積が電解槽をつなぐ母線の１つ
（前図の数字６及び７）よりもずっと大きい母線１５及
び１６に接続することができることを示している。この
極めて大きくした断面積は、迂回電解槽のすぐ前及び後
の電解槽の隣接する個々のセルの電流が実際に有為にシ
フトするのを防ぐ。ジャンパースイッチ手段８はまた、
２つのスイッチユニット１７及び１８そして抵抗手段１
９を備えている：延長アーム１２及び１３を陽極及び陰
極接触点（図３−７の１１及び１４）につないだら、ス
イッチユニット１７を閉じ、総電流の一部を抵抗手段１
９を通して迂回させる。迂回電解槽にまだ供給される残
りのより少ない電流は、電解槽で決められた条件で働く
ことができ、そのためその後の短絡配列における逆電流
が防止される。スイッチユニット１７を閉じた後の適当
な時間の後、スイッチユニット１８も閉じて、実際に重
要な逆電流を電解槽自体に通過させることなく、電解槽
の完全な迂回を行うことができる。

【００１６】別の電気回路部品については図９で説明す
る：ここでは、母線を二次ユニット２０、２１及び２２
、２３にそれぞれ分け、これらに延長アーム１２及び１
３を接続する。互いに電気絶縁された各二次ユニットに
は、図８のジャンパースイッチについて上で記載したよ
うに働くスイッチユニット（それぞれ２４、２５及び２
７、２８）及び抵抗手段（２６、２９）を取り付ける。

【００１７】母線を二次ユニットに分けることによって
、複雑な電気回路部品を加えることを犠牲にして大きく
て重い金属を繰り返し用いることなく、上記の電流のシ
フトを避けることができる。

【００１８】図１０は、陽極及び陰極延長アーム１２、
１３の各対を、モジュール配列中のそれ自体のスイッチ
ユニット（３０、３１）及び抵抗手段（３２）に接続す
る極端な場合の図９の回路部品を説明する図である。図
９及び１０に記載のスイッチユニット及び抵抗手段を並
列に用いると、スイッチは同時に作動する（例えば図９
：２４及び２７、そして２５及び２８）。

【００１９】本発明を正しく理解するために、抵抗率は
、単位長さ及び単位断面積を有する材料の一部の向かい
合った平行な面間の直流（ｄ．ｃ．）抵抗であると理解
すべきである。材料の抵抗率は材料の電気抵抗を決定し
、抵抗は次式によって計算される： Ｒ＝ｐＬ／Ａ　　　　（１） （式中、 Ｒ＝抵抗（マイクロオーム） ｐ＝抵抗率（マイクロオーム・センチメーター）Ｌ＝長
さ（ｃｍ） Ａ＝断面積（ｃｍ２） である）。

【００２０】 　　いくつかの金属の抵抗率の例を以下に示す：　　　
　　　　　金属　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　抵抗率（マイクロオーム・ｃｍ）　　
　　アルミニウム　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２．６５５　　　　銅　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１．６７３　　　　鋳鉄　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７５−９８　
　　　鉛　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　２０．６５　　　　マグネ
シウム　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　４．４６　　　　ニッケル　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６．８４
　　　　鋼　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１１−４５　　図１の数
字６及び７で示す母線の電圧降下を、一般的な短絡回路
スイッチを用いて電解槽２を迂回させる図１の配置につ
いて計算することができ、以下の式によって得られる： Ｖ＝０．５ＲＩ　　　　（２） （式中、Ｒは式（１）の通りであり、Ｉは電解槽を通過
する総電流である）。

【００２１】総電流が６０．０００アンペア、長さＬが
２００ｃｍそして断面積Ａが１００ｃｍ２であるとする
と、母線に沿った電圧降下は０．１ボルトになる。

【００２２】このため、従来の短絡装置を母線６及び７
の一端につなぐと、図２で説明したようなジャンパース
イッチ接触点に最も近いこれらのセルで電流のシフトが
生じるのである。米国特許第４，５６１，９４９号及び
第４，５８９，９６６号におけるように、スイッチ装置
を母線６及び７につないで用いることを教示した従来技
術では、電解槽は、電流の流れの過度のシフトを避ける
ために、２、３の単極セルに限られていた。

【００２３】明らかなように、電気抵抗は以下のように
することにより最小にすることができる：（１）電流路
の長さを短くする；（２）母線の厚さを厚くする。

【００２４】どちらの場合においても、従来技術は実際
的な問題によって制限される。従って、従来技術では電
流のある程度のシフトは常に経験するであろう。

【００２５】本発明のジャンパースイッチ手段では、電
流のシフトを生じることなく、いかなる数の個々のセル
ユニットからなる電解槽からも、電流を均一に送ること
ができる。

【００２６】実際に、電流は、通常の操作の際に電解槽
を電気的に接続する母線を通過することなく、電解槽の
個々のセルから延長アームを通して本発明のジャンパー
スイッチ手段に直接供給される。さらに、本発明のジャ
ンパースイッチの内部回路部品は、延長アームに沿って
流れる総電流の分配量が同じになるよう設計されている
。これは、図８、９、１０のいづれかの設計を用いるこ
とによって行うことができる。これらの設計では、内部
母線は、５０ｍＶ未満のオーム降下となるような大きさ
にした特大の内部母線であるか、あるいは二次ユニット
に分かれ、それぞれにスイッチ及び抵抗手段、各延長ア
ーム用の個々のスイッチ及び抵抗手段が取り付けられた
内部母線になっている。この後者の配置は、電流によっ
て発生する熱をうまく調整することができるという別の
利点を有する。

【００２７】一般的なジャンパースイッチでは、迂回電
解槽は、わきを通ってジャンパースイッチの上に持ち上
げることによって除いておかなければならず、これは労
働者にとって危険な状態になる。電解槽は重く、そして
労働者の頭上にあり、クロロアルカリ電解液中に３２％
の苛性及び塩素化ブラインが含まれることがある電解液
が労働者の上に漏れ落ちてくる可能性もある。ジャンパ
ースイッチはまた、迂回電解槽の出入り口を閉鎖する。 本発明のジャンパースイッチを迂回電解槽の上又は下に
配置することによって、これらの問題は避けられ、電解
槽は地面のレベルに保ち、一般的なフォークリフト運搬
車で取り除いてもよい。電解槽が労働者の上に落下した
り、電解槽の入り口が開くような危険性はない。

【００２８】本発明のジャンパースイッチ手段では、電
解槽をつなぐ母線は、電解槽間を電流が流れるように設
計してあり、従来のスイッチ手段による電解槽の個々の
セルにおける電流のシフトを最小にするものではないの
で、銅を４０％まで節約することになる。また、総電流
を各延長アーム毎に少ない量に分ける事実を考慮すると
、延長アームに沿った電圧降下は無視でき、各アームと
関連した陽極又は陰極接触点との間の接続は、多量の総
電流を通す従来のスイッチ手段に必要とされるボルト締
めタイプではなく、摩擦タイプ（例えば、前述のような
スプリングで取り付けたはさみ）のものでもよい。従来
のボルト締めには時間がかかり、労働者が操作中の電解
槽の間により長い時間いる必要があり、危険である。

【００２９】本発明のジャンパースイッチ手段の別の利
点は、迂回電解槽におけるセルの数に制限がないことで
ある。

【００３０】本発明の精神又は範囲を逸脱することなく
、本発明の装置及び方法を様々に変更することができる
。本発明が特許請求の範囲にのみ限定されることは無論
のことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】

【図２】従来の一般的な短絡スイッチ及びその電流の流
れを示す図である。

【図３】

【図４】

【図５】オーバーヘッドジャンパースイッチ手段からな
る本発明の１つの具体例を、それぞれ上面図、正面（Ｘ
−Ｘ部分）図及び側面図で説明する図である。

【図６】図３、４及び５の具体例の絵入りの図である。

【図７】電解槽の下に位置するジャンパースイッチ手段
の本発明の第２の具体例の絵入りの図である。

【図８】

【図９】

【図１０】迂回電解槽のすぐ前及び後の電解槽の隣接セ
ルの電流のシフトを避けるための、本発明のジャンパー
スイッチの内部回路部品の３つの例を示す図である。

【符号の説明】 １、２、３　　　　　　　　　　電解槽４、５　　　　
　　　　　　　　　　電解セル６、７、１５、１６　　
母線

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電力源に直列に接続された複数の単極
   電解槽のうちの、個々の電解セルからなる少なくとも１
   つの電解槽の、電流を迂回させるための電気ジャンパー
   スイッチ手段であって、該ジャンパースイッチ手段が、
   迂回電解槽の前の電解槽の各個々のセルの陽極接触点へ
   の接続に適した多数の延長アーム及び迂回電解槽のすぐ
   後に続く電解槽の各個々のセルの陰極接触点への接続に
   適した多数の延長アームを含むことを特徴とする、上記
   の電気ジャンパースイッチ手段。
2. 【請求項２】　　該ジャンパースイッチ手段が少なくと
   も内部母線、スイッチ、及び迂回電解槽のすぐ前及び後
   の電解槽の隣接セルの電流をシフトすることなく、迂回
   電解槽の個々のセルの電流の流れを均一に減少させる抵
   抗手段を含む、請求項１の電気ジャンパースイッチ手段
   。
3. 【請求項３】　　該母線を、５０ｍＶ未満のオーム降下
   となるような大きさにする、請求項２の電気ジャンパー
   スイッチ手段。
4. 【請求項４】　　該母線を二次ユニットに分ける、請求
   項２の電気ジャンパースイッチ手段。
5. 【請求項５】　　各対の延長アームが、それ自体のスイ
   ッチ及び抵抗手段を、モジュール配列内に有する、請求
   項２の電気ジャンパースイッチ手段。
6. 【請求項６】　　延長アームと陽極又は陰極接触点との
   間の接続が、摩擦タイプの接続である、請求項１の電気
   ジャンパースイッチ手段。
7. 【請求項７】　　延長アームが硬質のものである、請求
   項１の電気ジャンパースイッチ手段。
8. 【請求項８】　　延長アームが軟質のものである、請求
   項１の電気ジャンパースイッチ手段。
9. 【請求項９】　　電力源に連続的に接続された多数の単
   極電解槽のうちの１つの電解槽を電気的に迂回させる方
   法において、改良点が、請求項１−８のジャンパースイ
   ッチ手段を用いることである上記の方法。
10. 【請求項１０】　　該電気ジャンパースイッチ手段を迂
    回電解槽の上に配置する、請求項９の方法。
11. 【請求項１１】　　該電気ジャンパースイッチ手段を迂
    回電解槽の下に配置する、請求項９の方法。