JPH08100286A - 複極型イオン交換膜電解槽 - Google Patents
複極型イオン交換膜電解槽Info
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- JPH08100286A JPH08100286A JP6259775A JP25977594A JPH08100286A JP H08100286 A JPH08100286 A JP H08100286A JP 6259775 A JP6259775 A JP 6259775A JP 25977594 A JP25977594 A JP 25977594A JP H08100286 A JPH08100286 A JP H08100286A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
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Abstract
(57)【要約】
【目的】極室内の圧力の変動、イオン交換膜の劣化、極
室内における電圧変動が生じにくい気液分離器を有す
る、複極型イオン交換膜電解槽を提供する。 【構成】陽極室枠と陰極室枠の極板より上の背板５、３
ａの上方部分が逆Ｕ字形になるようにそれぞれ外側に曲
げられ、その逆Ｕ字形部分内にＵ字形の樋状部材１０が
背板と間に通路１２となる隙間が設けられるように配置
固定され、逆Ｕ字形部分とＵ字形の樋状部材で区画され
る部分が気液分離室１１となっている。
室内における電圧変動が生じにくい気液分離器を有す
る、複極型イオン交換膜電解槽を提供する。 【構成】陽極室枠と陰極室枠の極板より上の背板５、３
ａの上方部分が逆Ｕ字形になるようにそれぞれ外側に曲
げられ、その逆Ｕ字形部分内にＵ字形の樋状部材１０が
背板と間に通路１２となる隙間が設けられるように配置
固定され、逆Ｕ字形部分とＵ字形の樋状部材で区画され
る部分が気液分離室１１となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複極型イオン交換膜電解
槽に関する。
槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン交換膜電解槽にはフィルタープレ
ス（締め付け）型の電解槽が多く用いられている。これ
は図４のようにイオン交換膜２０と室枠体２１とをガス
ケット２２（実際より厚めに描いてある）を介して交互
に多数配置して両側から油圧式プレス等で締め付けてな
るもので電解槽の形式は電気的な接続方法の相違から並
列接続形式の単極型電解槽と、直列接続形式の複極型電
解槽とに大別される。
ス（締め付け）型の電解槽が多く用いられている。これ
は図４のようにイオン交換膜２０と室枠体２１とをガス
ケット２２（実際より厚めに描いてある）を介して交互
に多数配置して両側から油圧式プレス等で締め付けてな
るもので電解槽の形式は電気的な接続方法の相違から並
列接続形式の単極型電解槽と、直列接続形式の複極型電
解槽とに大別される。
【０００３】図５のように複極型イオン交換膜電解槽の
場合室枠体２１は、陽極室枠３０と陰極室枠４０とを背
中合わせに配置結合してなり、陽極室３１を構成する陽
極室枠３０は背板３２と、これと間隔を置いてほぼ平行
に配置されたメッシュ状の陽極板３３とよりなり、背板
３２と陽極板３３との間には間隔を保持するために支持
部材３４が配置されている。各支持部材３４には、それ
を通じて極液が図５の左右方向に流通できるように複数
の孔が設けられている。
場合室枠体２１は、陽極室枠３０と陰極室枠４０とを背
中合わせに配置結合してなり、陽極室３１を構成する陽
極室枠３０は背板３２と、これと間隔を置いてほぼ平行
に配置されたメッシュ状の陽極板３３とよりなり、背板
３２と陽極板３３との間には間隔を保持するために支持
部材３４が配置されている。各支持部材３４には、それ
を通じて極液が図５の左右方向に流通できるように複数
の孔が設けられている。
【０００４】陰極室４１を構成する陰極室枠４０の構造
も陽極室枠３０と同じで、背板４２と、メッシュ状の陰
極板４３と、支持部材４４とよりなっている。なお背板
３２と背板４２は一体に結合されて複極電解槽用の隔壁
を構成している。背板３２及び４２の周縁部は、折曲げ
られて筒状体２４に固定されている。
も陽極室枠３０と同じで、背板４２と、メッシュ状の陰
極板４３と、支持部材４４とよりなっている。なお背板
３２と背板４２は一体に結合されて複極電解槽用の隔壁
を構成している。背板３２及び４２の周縁部は、折曲げ
られて筒状体２４に固定されている。
【０００５】室枠体２１を正面（ここでは陰極側）から
みると図６のようになる。２７は陰極液が導入される陰
極室枠４０側の導入口であり、２８は排出口である。陽
極室枠３０側にも同様に陽極液の導入口２７ａ及び排出
口２８ａが設けられている。
みると図６のようになる。２７は陰極液が導入される陰
極室枠４０側の導入口であり、２８は排出口である。陽
極室枠３０側にも同様に陽極液の導入口２７ａ及び排出
口２８ａが設けられている。
【０００６】塩化アルカリ電解槽の場合、陽極室３１内
では塩素ガスが発生し、また陰極室４１内では水素ガス
が発生し、ガスが液相中に混じった気液混相流が各極室
内を上昇し、各極室の上方に設けられた気液分離器２９
で気相と液相とに分離されてそれぞれ排出口２８、２８
ａから極室外に排出される。
では塩素ガスが発生し、また陰極室４１内では水素ガス
が発生し、ガスが液相中に混じった気液混相流が各極室
内を上昇し、各極室の上方に設けられた気液分離器２９
で気相と液相とに分離されてそれぞれ排出口２８、２８
ａから極室外に排出される。
【０００７】気液分離器としては、特開平４ー２８９１
８４に開示されているように極板より上の非通電部に気
液分離室を設け、この気液分離室の底部に穴を穿ち、極
室内を上昇してきた気液混相流がそこから気液分離室内
に入るようにしたものがある。また特公昭６０ー４６１
９１に開示されているように通電部にＬ形の樋状体によ
り気液分離室を設け、気液混相流が極板側から気液分離
室内に入り排出されるようになされているものもある。
８４に開示されているように極板より上の非通電部に気
液分離室を設け、この気液分離室の底部に穴を穿ち、極
室内を上昇してきた気液混相流がそこから気液分離室内
に入るようにしたものがある。また特公昭６０ー４６１
９１に開示されているように通電部にＬ形の樋状体によ
り気液分離室を設け、気液混相流が極板側から気液分離
室内に入り排出されるようになされているものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】複極型イオン交換膜電
解槽では気液混相流の排出がスムースに行われないと、
極室内の上方にガスだまりが生じ、これは極室内に圧力
変動を生じさせ、電圧変動の原因にもなる。さらに極室
内での圧力変動により隣接するイオン交換膜が振動して
極板との接触をくり返してイオン交換膜の劣化を引き起
こす原因となる。従って気液分離器で気体と液体とを速
やかに分離して極室外に排出する必要があり、気液分離
器の性能は重要である。
解槽では気液混相流の排出がスムースに行われないと、
極室内の上方にガスだまりが生じ、これは極室内に圧力
変動を生じさせ、電圧変動の原因にもなる。さらに極室
内での圧力変動により隣接するイオン交換膜が振動して
極板との接触をくり返してイオン交換膜の劣化を引き起
こす原因となる。従って気液分離器で気体と液体とを速
やかに分離して極室外に排出する必要があり、気液分離
器の性能は重要である。
【０００９】上記した特開平４ー２８９１８４に開示さ
れるような非通電部に設けた気液分離器では、気液分離
室の底部に設けられた穴の付近にガスだまりが形成され
やすく、極室内の圧力の変動を生じさせ、イオン交換膜
の劣化、極室内における電圧変動を生じさせる。
れるような非通電部に設けた気液分離器では、気液分離
室の底部に設けられた穴の付近にガスだまりが形成され
やすく、極室内の圧力の変動を生じさせ、イオン交換膜
の劣化、極室内における電圧変動を生じさせる。
【００１０】また、上記した特公昭６０ー４６１９１に
開示のような通電部内に設けた気液分離器では、気液混
相流は極板と気液分離室との隙間を通って気液分離室内
に入るが、極板はメッシュ状である為、極板とイオン交
換膜との間にガスだまりが形成され、極室内の圧力の変
動、イオン交換膜の劣化、極室内における電圧変動の原
因となる。
開示のような通電部内に設けた気液分離器では、気液混
相流は極板と気液分離室との隙間を通って気液分離室内
に入るが、極板はメッシュ状である為、極板とイオン交
換膜との間にガスだまりが形成され、極室内の圧力の変
動、イオン交換膜の劣化、極室内における電圧変動の原
因となる。
【００１１】本発明は、極室内の圧力の変動、イオン交
換膜の劣化、極室内における電圧変動が生じにくい気液
分離器を有する、複極型イオン交換膜電解槽を提供する
ことを目的としている。
換膜の劣化、極室内における電圧変動が生じにくい気液
分離器を有する、複極型イオン交換膜電解槽を提供する
ことを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、それぞれ背
板とメッシュ状の極板とを間隔を置いてほぼ平行に配置
してなる陽極室枠と陰極室枠とをその背板を背中合わせ
にして結合してなる室枠体をイオン交換膜を挾んで複数
配置し締め付けてなる複極型イオン交換膜電解槽におい
て、各陽極室枠と陰極室枠の極板より上の背板の上方部
分が逆Ｕ字形になるようにそれぞれ外側に曲げられ、そ
の逆Ｕ字形部分内にＵ字形の樋状部材が背板と間に通路
となる隙間が設けられるように配置固定され、逆Ｕ字形
部分とＵ字形の樋状部材で区画される部分が気液分離室
となっているように構成されている。
板とメッシュ状の極板とを間隔を置いてほぼ平行に配置
してなる陽極室枠と陰極室枠とをその背板を背中合わせ
にして結合してなる室枠体をイオン交換膜を挾んで複数
配置し締め付けてなる複極型イオン交換膜電解槽におい
て、各陽極室枠と陰極室枠の極板より上の背板の上方部
分が逆Ｕ字形になるようにそれぞれ外側に曲げられ、そ
の逆Ｕ字形部分内にＵ字形の樋状部材が背板と間に通路
となる隙間が設けられるように配置固定され、逆Ｕ字形
部分とＵ字形の樋状部材で区画される部分が気液分離室
となっているように構成されている。
【００１３】また、Ｕ字形の樋状部材内に、所どころに
孔が穿たれている保持部材がほぼ水平に配置され、保持
部材より上の部分が気液分離室の気相室を構成し、保持
部材より下の部分が気液分離室の液相室を構成している
ように構成されている。
孔が穿たれている保持部材がほぼ水平に配置され、保持
部材より上の部分が気液分離室の気相室を構成し、保持
部材より下の部分が気液分離室の液相室を構成している
ように構成されている。
【００１４】またＵ字形の樋状部材と背板と間の通路の
幅が極室枠の幅の５〜２０％であるように構成されてい
る。
幅が極室枠の幅の５〜２０％であるように構成されてい
る。
【００１５】さらにＵ字形の樋状部材の通路側の上端の
気液分離室への入口の寸法が、気液分離室の高さの５〜
３０％であるように構成されている。
気液分離室への入口の寸法が、気液分離室の高さの５〜
３０％であるように構成されている。
【００１６】図１〜図３のように、本発明の複極型イオ
ン交換膜電解槽の室枠体１は陽極室枠２と陰極室枠３と
を背中合わせに配置し結合したものからなる。陽極室枠
２は背板５と、これとほぼ平行に配置されたメッシュ状
の陽極板６とよりなり、陽極側背板５と陽極板６との間
には間隔を保持するために支持部材７が配置されてい
る。支持部材７には所どころに極液を流通させる孔７ａ
が穿たれている。一方、陰極室枠３も陰極側背板３ａ
と、陰極板３ｂと、支持部材３ｃとからなる。なお４は
ガスケット、１ａはイオン交換膜である。
ン交換膜電解槽の室枠体１は陽極室枠２と陰極室枠３と
を背中合わせに配置し結合したものからなる。陽極室枠
２は背板５と、これとほぼ平行に配置されたメッシュ状
の陽極板６とよりなり、陽極側背板５と陽極板６との間
には間隔を保持するために支持部材７が配置されてい
る。支持部材７には所どころに極液を流通させる孔７ａ
が穿たれている。一方、陰極室枠３も陰極側背板３ａ
と、陰極板３ｂと、支持部材３ｃとからなる。なお４は
ガスケット、１ａはイオン交換膜である。
【００１７】陽極室枠２の背板５と支持部材７は例えば
チタンやチタン合金からなり、陽極板６はチタン等の導
電性のメッシュ状板を基板としこれに酸化チタンや貴金
属の酸化物（例えば酸化ルテニウム、酸化イリジウム
等）をコーティングしてなる。一方、陰極室枠３の構造
も陽極室枠２と同じであるが、陰極板３ｂは耐アルカリ
性の例えば鉄、ニッケル、ステンレス等の導電性のメッ
シュ状板を基板としこれにラネーニッケルや貴金属をコ
ーティングしてなり、背板３ａ及び支持部材３ｃは例え
ば軟鋼、ニッケル、ステンレス等からなる。
チタンやチタン合金からなり、陽極板６はチタン等の導
電性のメッシュ状板を基板としこれに酸化チタンや貴金
属の酸化物（例えば酸化ルテニウム、酸化イリジウム
等）をコーティングしてなる。一方、陰極室枠３の構造
も陽極室枠２と同じであるが、陰極板３ｂは耐アルカリ
性の例えば鉄、ニッケル、ステンレス等の導電性のメッ
シュ状板を基板としこれにラネーニッケルや貴金属をコ
ーティングしてなり、背板３ａ及び支持部材３ｃは例え
ば軟鋼、ニッケル、ステンレス等からなる。
【００１８】電解槽において極板６、３ｂが存在する所
が通電部であり、気液分離器８は陽極室枠２、陰極室枠
３の上部の非通電部にそれぞれ設けられている。気液分
離器８は、陽極室枠２の背板５の上方部分を逆Ｕ字形に
なるように外側に曲げてその外枠９が構成され、その中
にＵ字形の樋状部材１０が配置されている。この外枠９
と樋状部材１０で区画される部分が気液分離室１１を構
成する。
が通電部であり、気液分離器８は陽極室枠２、陰極室枠
３の上部の非通電部にそれぞれ設けられている。気液分
離器８は、陽極室枠２の背板５の上方部分を逆Ｕ字形に
なるように外側に曲げてその外枠９が構成され、その中
にＵ字形の樋状部材１０が配置されている。この外枠９
と樋状部材１０で区画される部分が気液分離室１１を構
成する。
【００１９】気液分離器８の外枠９は内側部９ａ、上部
９ｂ、外側部９ｃから構成され、外枠９の外側部９ｃの
下端９ｄは、樋状部材１０の外側部１０ｂの下端付近で
点溶接などにより外側部１０ｂに固着されている。
９ｂ、外側部９ｃから構成され、外枠９の外側部９ｃの
下端９ｄは、樋状部材１０の外側部１０ｂの下端付近で
点溶接などにより外側部１０ｂに固着されている。
【００２０】なお、外枠９の外側部９ｃが樋状部材１０
の外側部１０ｂの上端付近までしかないときは、液漏れ
が生じないよう線状に厳重に溶接するなどする必要があ
り、これにより室枠に歪を生じさせる可能性がある。し
かし図のように外枠９の外側部９ｃが樋状部材１０の外
側部１０ｂの下端付近まで伸びていると、液漏れを心配
する必要がなく点溶接で済ませることができる。
の外側部１０ｂの上端付近までしかないときは、液漏れ
が生じないよう線状に厳重に溶接するなどする必要があ
り、これにより室枠に歪を生じさせる可能性がある。し
かし図のように外枠９の外側部９ｃが樋状部材１０の外
側部１０ｂの下端付近まで伸びていると、液漏れを心配
する必要がなく点溶接で済ませることができる。
【００２１】一方、樋状部材１０の内側部１０ａと外枠
９の内側部９ａとの間には気液混相流の通路１２となる
隙間が設けられている。通路１２には所どころにスペー
サ１３（図３）が配置され、この存在により陽極室枠２
と陰極室枠３からなる室枠体１が両側からガスケット４
を介してプレスされたときに隙間の間隔を保持する。樋
状部材１０及びスペーサ１３は例えば背板と同じ材質か
らなる。
９の内側部９ａとの間には気液混相流の通路１２となる
隙間が設けられている。通路１２には所どころにスペー
サ１３（図３）が配置され、この存在により陽極室枠２
と陰極室枠３からなる室枠体１が両側からガスケット４
を介してプレスされたときに隙間の間隔を保持する。樋
状部材１０及びスペーサ１３は例えば背板と同じ材質か
らなる。
【００２２】樋状部材１０の内側部１０ａは外側部１０
ｂより好ましくは高くなされ、樋状部材１０の内側部１
０ａの上端と外枠９の上部９ｂとの間には、通路１２を
通じて上昇してきた気液混相流が気液分離室へ入る入口
１４となる間隙が形成される。
ｂより好ましくは高くなされ、樋状部材１０の内側部１
０ａの上端と外枠９の上部９ｂとの間には、通路１２を
通じて上昇してきた気液混相流が気液分離室へ入る入口
１４となる間隙が形成される。
【００２３】樋状部材１０内のほぼ中頃にはほぼ水平に
保持部材１５が設けられ、保持部材１５には所どころに
孔１６が穿たれている。保持部材１５は両室枠が両側か
らプレスされたときに樋状部材１０の間隔を保持し、ま
た気液分離室１１内での気相と液相を分離する分離板の
役目をし、気液分離室１１内は保持部材１５より上の部
分１７が気相室、下の部分１８が液相室となる。
保持部材１５が設けられ、保持部材１５には所どころに
孔１６が穿たれている。保持部材１５は両室枠が両側か
らプレスされたときに樋状部材１０の間隔を保持し、ま
た気液分離室１１内での気相と液相を分離する分離板の
役目をし、気液分離室１１内は保持部材１５より上の部
分１７が気相室、下の部分１８が液相室となる。
【００２４】各極室枠２、３の大きさは正面（図６）か
ら見た場合、例えば横２４０ｃｍ、縦１２０ｃｍ、幅
（厚さ）２ｃｍ程度で、気液分離室１１の大きさは、外
枠９の外側部９ｃの長さが例えば６０ｍｍ、上部９ｂの
幅が例えば２０ｍｍ程度である。樋状部材１０の内側部
１０ａの上端と外枠９の上部９ｂとの間の、入口１４と
なる間隙の寸法Ａは１０ｍｍ程度になされている。寸法
Ａは気液分離室１１の高さの５〜３０％が好ましく、更
に好ましくは１０〜２０％がよい。
ら見た場合、例えば横２４０ｃｍ、縦１２０ｃｍ、幅
（厚さ）２ｃｍ程度で、気液分離室１１の大きさは、外
枠９の外側部９ｃの長さが例えば６０ｍｍ、上部９ｂの
幅が例えば２０ｍｍ程度である。樋状部材１０の内側部
１０ａの上端と外枠９の上部９ｂとの間の、入口１４と
なる間隙の寸法Ａは１０ｍｍ程度になされている。寸法
Ａは気液分離室１１の高さの５〜３０％が好ましく、更
に好ましくは１０〜２０％がよい。
【００２５】また樋状部材１０の内側部１０ａと外側部
１０ｂの高さは、外側部１０ｂを高くして同じにしても
よいが、外側部１０ｂを低くした方が、保持部材１５を
樋状部材１０内に配置するときの作業がしやすい。通路
１２の幅は２ｍｍ程度になされている。通路１２の幅は
極室枠の幅の５〜２０％が好ましく、更に好ましくは７
〜１５％がよい。
１０ｂの高さは、外側部１０ｂを高くして同じにしても
よいが、外側部１０ｂを低くした方が、保持部材１５を
樋状部材１０内に配置するときの作業がしやすい。通路
１２の幅は２ｍｍ程度になされている。通路１２の幅は
極室枠の幅の５〜２０％が好ましく、更に好ましくは７
〜１５％がよい。
【００２６】本発明の複極型イオン交換膜電解槽におい
て、陽極室枠２内を上昇してきた気液混相流は、背板５
側の狭い通路１２をサイホン現象で上昇するが、その際
に気泡が液相中に小さく分散された気泡流の状態にな
り、入口１４から気液分離室１１の気相室１７に入る。
気相室１７に入った気泡流のうち液相はさらに保持部材
１５の孔１６を通って下の液相室１８に入る。このよう
に通路１２を上昇してきた気液混相流が先ず気液分離室
の気相室に入ることにより、気相と液相の分離が迅速に
行われる。気液分離室１１で分離された気相と液相は、
横方向（図２の前後方向、図６の左右方向）に移動して
排出口から排出される。このような動作は陰極室枠３側
でも同様である。
て、陽極室枠２内を上昇してきた気液混相流は、背板５
側の狭い通路１２をサイホン現象で上昇するが、その際
に気泡が液相中に小さく分散された気泡流の状態にな
り、入口１４から気液分離室１１の気相室１７に入る。
気相室１７に入った気泡流のうち液相はさらに保持部材
１５の孔１６を通って下の液相室１８に入る。このよう
に通路１２を上昇してきた気液混相流が先ず気液分離室
の気相室に入ることにより、気相と液相の分離が迅速に
行われる。気液分離室１１で分離された気相と液相は、
横方向（図２の前後方向、図６の左右方向）に移動して
排出口から排出される。このような動作は陰極室枠３側
でも同様である。
【００２７】なお背板５、３ａと気液分離器８とは別部
材で構成してもよい。しかし同一部材の方が溶接個所が
少なく加工は容易である。またＵ字形の樋状部材１０の
代わりにＵ字形の変形であるＬ字形部材を用いて気液分
離室１１と背板５、３ａ側の通路１２を形成するように
してもよい。
材で構成してもよい。しかし同一部材の方が溶接個所が
少なく加工は容易である。またＵ字形の樋状部材１０の
代わりにＵ字形の変形であるＬ字形部材を用いて気液分
離室１１と背板５、３ａ側の通路１２を形成するように
してもよい。
【００２８】
＜実施例１＞本発明の気液分離器を備えた陽、陰極室枠
からなる室枠体を用いた複極型イオン交換膜電解槽にて
電解試験を実施し、陽極室枠内の圧力変動値を測定し
た。各極室枠の極板の寸法は幅２４０ｃｍ、高さ１２０
ｃｍで、陽極板には板厚１．７ｍｍのチタンエキスパン
ドメッシュ、陰極板には板厚１．２ｍｍのニッケルパン
チドメッシュを用いた。陽極側背板には厚み１．２ｍｍ
のチタン板、支持部材には厚み２．０ｍｍ、幅３０ｍｍ
のチタン板を用いた。支持部材は縦方向に等間隔で２４
本背板と極板に溶接して固定した。また陰極側背板には
厚み１．２ｍｍのニッケル板、支持部材は厚み１．０ｍ
ｍ、幅３０ｍｍのニッケル板を用いた。支持部材は電解
面の縦方向に等間隔で２４本背板と極板に溶接して固定
した。
からなる室枠体を用いた複極型イオン交換膜電解槽にて
電解試験を実施し、陽極室枠内の圧力変動値を測定し
た。各極室枠の極板の寸法は幅２４０ｃｍ、高さ１２０
ｃｍで、陽極板には板厚１．７ｍｍのチタンエキスパン
ドメッシュ、陰極板には板厚１．２ｍｍのニッケルパン
チドメッシュを用いた。陽極側背板には厚み１．２ｍｍ
のチタン板、支持部材には厚み２．０ｍｍ、幅３０ｍｍ
のチタン板を用いた。支持部材は縦方向に等間隔で２４
本背板と極板に溶接して固定した。また陰極側背板には
厚み１．２ｍｍのニッケル板、支持部材は厚み１．０ｍ
ｍ、幅３０ｍｍのニッケル板を用いた。支持部材は電解
面の縦方向に等間隔で２４本背板と極板に溶接して固定
した。
【００２９】気液分離器部分の高さは６０ｍｍ、幅は３
０ｍｍ、入口１４の寸法Ａは１０ｍｍ、通路１２の幅は
２ｍｍである。通路１２を確保するために厚み２ｍｍ、
幅５ｍｍ、高さ５０ｍｍのスペーサ１３を２４か所等間
隔に配置した。
０ｍｍ、入口１４の寸法Ａは１０ｍｍ、通路１２の幅は
２ｍｍである。通路１２を確保するために厚み２ｍｍ、
幅５ｍｍ、高さ５０ｍｍのスペーサ１３を２４か所等間
隔に配置した。
【００３０】Ｕ字形の樋状部材内には、外枠９の上部か
ら２５ｍｍの箇所に水平に保持部材１５が固定されてい
る。保持部材１５には直径１２ｍｍの孔が等間隔に２４
個設けられている。
ら２５ｍｍの箇所に水平に保持部材１５が固定されてい
る。保持部材１５には直径１２ｍｍの孔が等間隔に２４
個設けられている。
【００３１】このような陽極室枠及び陰極室枠からなる
室枠体とイオン交換膜をガスケットを挾んで交互に並
べ、両側から鉄製の締め具で締め付けて複極型イオン交
換膜電解槽を組み立てた。なおイオン交換膜にはフレミ
オン膜Ｆ−８９３（旭硝子株式会社製）を使用した。
室枠体とイオン交換膜をガスケットを挾んで交互に並
べ、両側から鉄製の締め具で締め付けて複極型イオン交
換膜電解槽を組み立てた。なおイオン交換膜にはフレミ
オン膜Ｆ−８９３（旭硝子株式会社製）を使用した。
【００３２】陽極室には出口の食塩水濃度が２１０ｇ／
リットルになるよう３００ｇ／リットルの食塩水が室枠
下部の入口から供給され、陰極室には出口のカセイソー
ダの水溶液濃度が３２重量％になるよう希薄カセイソー
ダ水溶液を室枠下部の入口から供給した。
リットルになるよう３００ｇ／リットルの食塩水が室枠
下部の入口から供給され、陰極室には出口のカセイソー
ダの水溶液濃度が３２重量％になるよう希薄カセイソー
ダ水溶液を室枠下部の入口から供給した。
【００３３】電解温度９０℃、電流密度５ＫＡ／ｍ2 で
電解試験を行い圧力変動値を測定した。その結果を表１
に示す。６か月運転後解体し、イオン交換膜の観察及び
調査をしたが、外観上、膜強度とも全く異常なかった。
電解試験を行い圧力変動値を測定した。その結果を表１
に示す。６か月運転後解体し、イオン交換膜の観察及び
調査をしたが、外観上、膜強度とも全く異常なかった。
【００３４】
【００３５】＜実施例２＞電流密度を４ＫＡ／ｍ2 にし
た以外は実施例１と同じ条件で電解試験を行い圧力変動
値を測定した。その結果を表１に示す。６か月運転後解
体したが全く異常なかった。
た以外は実施例１と同じ条件で電解試験を行い圧力変動
値を測定した。その結果を表１に示す。６か月運転後解
体したが全く異常なかった。
【００３６】＜実施例３＞電流密度を３ＫＡ／ｍ2 にし
た以外は実施例１と同じ条件で電解試験を行い圧力変動
値を測定した。その結果を表１に示す。６か月運転後解
体したが全く異常なかった。
た以外は実施例１と同じ条件で電解試験を行い圧力変動
値を測定した。その結果を表１に示す。６か月運転後解
体したが全く異常なかった。
【００３７】＜比較例１＞極板の大きさが実施例１と同
じ複極型イオン交換膜電解槽とし、極板、背板、イオン
交換膜の材質も同じにした。ただし気液分離室は極板と
背板で構成される室枠内、即ち通電部内に作った。極板
と背板で構成される室枠の上方にＬ形部材を背板に固定
して気液分離室を作り、室枠内を上昇してきた気液混相
流はＬ形部材と極板との間の通路を通ってＬ形部材の上
方と室枠の上部との間の隙間からなる入口から気液分離
室内に入るようになされている。通路の幅は１０ｍｍ、
Ｌ形部材の高さは６０ｍｍ、入口の隙間の高さは１０ｍ
ｍとした。
じ複極型イオン交換膜電解槽とし、極板、背板、イオン
交換膜の材質も同じにした。ただし気液分離室は極板と
背板で構成される室枠内、即ち通電部内に作った。極板
と背板で構成される室枠の上方にＬ形部材を背板に固定
して気液分離室を作り、室枠内を上昇してきた気液混相
流はＬ形部材と極板との間の通路を通ってＬ形部材の上
方と室枠の上部との間の隙間からなる入口から気液分離
室内に入るようになされている。通路の幅は１０ｍｍ、
Ｌ形部材の高さは６０ｍｍ、入口の隙間の高さは１０ｍ
ｍとした。
【００３８】実施例１と同じ条件で電解試験を行い、圧
力変動値を測定した。その結果を表２に示す。３か月運
転後解体し、膜の観察及び調査を実施した。膜の上部は
ガスだまりにより白色化しており、膜強度も膜の中央部
及び下部に比べると明らかに低下していた。
力変動値を測定した。その結果を表２に示す。３か月運
転後解体し、膜の観察及び調査を実施した。膜の上部は
ガスだまりにより白色化しており、膜強度も膜の中央部
及び下部に比べると明らかに低下していた。
【００３９】
【００４０】＜比較例２＞電流密度を４ＫＡ／ｍ2 にし
た以外は比較例１と同じ条件で電解試験を行い、圧力変
動値を測定した。その結果を表２に示す。
た以外は比較例１と同じ条件で電解試験を行い、圧力変
動値を測定した。その結果を表２に示す。
【００４１】＜比較例３＞電流密度を３ＫＡ／ｍ2 にし
た以外は比較例１と同じ条件で電解試験を行い、圧力変
動値を測定した。その結果を表２に示す。
た以外は比較例１と同じ条件で電解試験を行い、圧力変
動値を測定した。その結果を表２に示す。
【００４２】表１及び表２の結果から、実施例１〜３の
本発明による複極イオン交換膜電解槽は、比較例１〜３
の電解槽に比べて、陽極室内圧力変動値が低く、イオン
交換膜に対する影響が少ないことがわかる。
本発明による複極イオン交換膜電解槽は、比較例１〜３
の電解槽に比べて、陽極室内圧力変動値が低く、イオン
交換膜に対する影響が少ないことがわかる。
【００４３】
【発明の効果】本発明では、極室内を上昇してきた気液
混相流は、気液分離室の側部に設けられた通路からサイ
ホン現象により吸い上げられるように気液分離室に入る
ので、気液分離室の外側下部にガスだまりが出来にく
い。また気液混相流が狭い通路を通ることにより、小さ
い気泡が分散された気泡流となり気液の分離がスムース
に行なわれ、迅速に排出できるので、極室内での圧力変
動や電圧変動がなく、４０Ａ／ｄｍ2 以上の高電流密度
で且つ高温運転でも安定した運転ができる。
混相流は、気液分離室の側部に設けられた通路からサイ
ホン現象により吸い上げられるように気液分離室に入る
ので、気液分離室の外側下部にガスだまりが出来にく
い。また気液混相流が狭い通路を通ることにより、小さ
い気泡が分散された気泡流となり気液の分離がスムース
に行なわれ、迅速に排出できるので、極室内での圧力変
動や電圧変動がなく、４０Ａ／ｄｍ2 以上の高電流密度
で且つ高温運転でも安定した運転ができる。
【００４４】本発明では気液分離器は電解槽の非通電部
に設けられ、気液分離室への通路は背板側に設けられて
いるので、メッシュ状の極板側、ことに極板とイオン交
換膜との間にガスだまりができないため、イオン交換膜
が劣化する可能性がすくない。
に設けられ、気液分離室への通路は背板側に設けられて
いるので、メッシュ状の極板側、ことに極板とイオン交
換膜との間にガスだまりができないため、イオン交換膜
が劣化する可能性がすくない。
【００４５】本発明では、極室枠の背板の上方部分が逆
Ｕ字形になるように外側に曲げられ、その中に気液分離
室となるＵ字形の樋状部材が背板と間に通路となる隙間
が設けられるように固定されて気液分離器を構成してい
るので、溶接個所を少なくでき、製造が容易でしかも、
高い剛性の室枠が得られる。
Ｕ字形になるように外側に曲げられ、その中に気液分離
室となるＵ字形の樋状部材が背板と間に通路となる隙間
が設けられるように固定されて気液分離器を構成してい
るので、溶接個所を少なくでき、製造が容易でしかも、
高い剛性の室枠が得られる。
【００４６】更に本発明では、気液分離室内中ほどに、
所どころに孔が穿たれている保持部材がその長手方向に
伸びるように配置され、気液分離室の保持部材より上の
部分が気相室を構成し、保持部材より下の部分が液相室
を構成しているので、気液分離室が両側からプレスされ
てもつぶれることがなく、しかも保持部材により気相室
と液相室とを構成するので、極室外への排出がスムース
に行なわれ、極室内での圧力変動を小さくできる。また
通路を上昇してきた気泡流は、気液分離室の先ず気相室
に入るので、気相と液相の分離が効率よく行われる。
所どころに孔が穿たれている保持部材がその長手方向に
伸びるように配置され、気液分離室の保持部材より上の
部分が気相室を構成し、保持部材より下の部分が液相室
を構成しているので、気液分離室が両側からプレスされ
てもつぶれることがなく、しかも保持部材により気相室
と液相室とを構成するので、極室外への排出がスムース
に行なわれ、極室内での圧力変動を小さくできる。また
通路を上昇してきた気泡流は、気液分離室の先ず気相室
に入るので、気相と液相の分離が効率よく行われる。
【図１】本発明による複極型イオン交換膜電解槽の一部
の縦断面図。
の縦断面図。
【図２】本発明による複極型イオン交換膜電解槽の気液
分離器付近の縦断面を示す図。
分離器付近の縦断面を示す図。
【図３】気液分離器付近を一部破断して示す斜視図。
【図４】複極型イオン交換膜電解槽を側面から見た概略
縦断面図。
縦断面図。
【図５】図４のＢーＢ線による一部横断面図。
【図６】室枠体の正面図。
１ 室枠体 １ａ イオン交換膜 ２ 陽極室枠 ３ 陰極室枠 ３ａ 陰極側背板 ３ｂ 陰極板 ３ｃ 支持部材 ４ ガスケット ５ 陽極側背板 ６ 陽極板 ７ 支持部材 ７ａ 孔 ８ 気液分離器 ９ 外枠 ９ａ 内側部 ９ｂ 上部 ９ｃ 外側部 ９ｄ 下端 １０ 樋状部材 １０ａ 内側部 １０ｂ 外側部 １１ 気液分離室 １２ 通路 １３ スペーサ １４ 入口 １５ 保持部材 １６ 孔 １７ 気相室 １８ 液相室
Claims (4)
- 【請求項１】それぞれ背板とメッシュ状の極板とを間隔
を置いてほぼ平行に配置してなる陽極室枠と陰極室枠と
をその背板を背中合わせにして結合してなる室枠体をイ
オン交換膜を挾んで複数配置し締め付けてなる複極型イ
オン交換膜電解槽において、各陽極室枠と陰極室枠の極
板より上の背板の上方部分が逆Ｕ字形になるようにそれ
ぞれ外側に曲げられ、その逆Ｕ字形部分内にＵ字形の樋
状部材が背板と間に通路となる隙間が設けられるように
配置固定され、逆Ｕ字形部分とＵ字形の樋状部材で区画
される部分が気液分離室となっていることを特徴とする
複極型イオン交換膜電解槽。 - 【請求項２】Ｕ字形の樋状部材内に、所どころに孔が穿
たれている保持部材がほぼ水平に配置され、保持部材よ
り上の部分が気液分離室の気相室を構成し、保持部材よ
り下の部分が気液分離室の液相室を構成していることを
特徴とする請求項１に記載の複極型イオン交換膜電解
槽。 - 【請求項３】Ｕ字形の樋状部材と背板と間の通路の幅が
極室枠の幅の５〜２０％であることを特徴とする請求項
１又は２に記載の複極型イオン交換膜電解槽。 - 【請求項４】Ｕ字形の樋状部材の通路側の上端の気液分
離室への入口の寸法が、気液分離室の高さの５〜３０％
であることを特徴とする請求項１〜３のいづれか１つに
記載の複極型イオン交換膜電解槽。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25977594A JP3555197B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 複極型イオン交換膜電解槽 |
| US08/530,623 US5571390A (en) | 1994-09-30 | 1995-09-20 | Bipolar ion exchange membrane electrolytic cell |
| DE69501993T DE69501993T2 (de) | 1994-09-30 | 1995-09-25 | Bipolare Elektrolysezelle mit Ionenaustauschermembran |
| EP95115062A EP0704556B1 (en) | 1994-09-30 | 1995-09-25 | Bipolar type ion exchange membrane electrolytic cell |
| CN95116046A CN1080775C (zh) | 1994-09-30 | 1995-09-29 | 双极型离子交换膜电解池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25977594A JP3555197B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 複極型イオン交換膜電解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08100286A true JPH08100286A (ja) | 1996-04-16 |
| JP3555197B2 JP3555197B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=17338804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25977594A Expired - Lifetime JP3555197B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 複極型イオン交換膜電解槽 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5571390A (ja) |
| EP (1) | EP0704556B1 (ja) |
| JP (1) | JP3555197B2 (ja) |
| CN (1) | CN1080775C (ja) |
| DE (1) | DE69501993T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000039365A1 (fr) * | 1998-12-25 | 2000-07-06 | Asahi Glass Company, Limited | Bain electrolytique a membrane d'echange ionique a poles multiples |
| JP2006503985A (ja) * | 2002-10-23 | 2006-02-02 | ウデノラ・テクノロジーズ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ | 内部トラフを有する電解槽 |
| US7323090B2 (en) | 2002-11-27 | 2008-01-29 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Bipolar zero-gap type electrolytic cell |
| JP2008520828A (ja) * | 2004-11-19 | 2008-06-19 | ウデノラ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 単一壁を備える電解槽用二極性板 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2911381B2 (ja) * | 1995-03-01 | 1999-06-23 | 神鋼パンテツク株式会社 | 水素・酸素発生装置 |
| AU8212298A (en) * | 1997-06-03 | 1998-12-21 | De Nora S.P.A. | Ion exchange membrane bipolar electrolyzer |
| DE19740673C2 (de) * | 1997-09-16 | 2001-10-31 | Krupp Uhde Gmbh | Elektrolyseapparat |
| JPH11106977A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-20 | Asahi Glass Co Ltd | 複極型イオン交換膜電解槽 |
| US20040108204A1 (en) | 1999-05-10 | 2004-06-10 | Ineos Chlor Limited | Gasket with curved configuration at peripheral edge |
| US6761808B1 (en) | 1999-05-10 | 2004-07-13 | Ineos Chlor Limited | Electrode structure |
| GB9910714D0 (en) | 1999-05-10 | 1999-07-07 | Ici Plc | Bipolar electrolyser |
| CN1242098C (zh) * | 1999-08-27 | 2006-02-15 | 旭化成株式会社 | 用于碱金属氯化物水溶液电解槽的单元槽 |
| JP3696137B2 (ja) * | 2000-09-08 | 2005-09-14 | 株式会社藤田ワークス | 電解槽ユニットの製造方法及び電解槽ユニット |
| ITMI20020416A1 (it) * | 2002-03-01 | 2003-09-01 | De Nora Elettrodi Spa | Anodo per cella elettrolitica a diaframma |
| JP4324638B2 (ja) | 2007-05-11 | 2009-09-02 | 原田正則 | 陥入爪の矯正装置 |
| PT3286356T (pt) | 2015-04-20 | 2019-06-21 | Ineos Tech Sa | Montagem de elétrodo, eletrolisador e utilização de estruturas de elétrodo |
| WO2016201428A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Spraying Systems Co. | High volume water electrolyzing system and method of using |
| JP6244599B2 (ja) * | 2016-04-01 | 2017-12-13 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 有機電解合成装置及び有機電解合成方法 |
| CN106835185B (zh) * | 2017-04-07 | 2018-07-10 | 河北华普化工设备科技有限公司 | 过硫酸盐电解生产装置 |
| US11444304B1 (en) * | 2021-06-01 | 2022-09-13 | Verdagy, Inc. | Anode and/or cathode pan assemblies in an electrochemical cell, and methods to use and manufacture thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6046191B2 (ja) * | 1979-12-19 | 1985-10-15 | 東ソー株式会社 | 縦型電解槽 |
| JPH0674513B2 (ja) * | 1985-10-23 | 1994-09-21 | 旭化成工業株式会社 | 複極式電解槽ユニツト |
| JP2589776B2 (ja) * | 1988-07-05 | 1997-03-12 | 日本発条株式会社 | 高温接合用装置 |
| DE3938160A1 (de) * | 1989-11-16 | 1991-05-23 | Peroxid Chemie Gmbh | Elektrolysezelle zur herstellung von peroxo- und perhalogenatverbindungen |
| DE69220526T2 (de) * | 1991-03-18 | 1998-02-05 | Asahi Chemical Ind | Bipolare filterpressenartige Elektrolysezelle |
| JPH05195275A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-08-03 | Hoechst Ag | 電解装置 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP25977594A patent/JP3555197B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-09-20 US US08/530,623 patent/US5571390A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-25 EP EP95115062A patent/EP0704556B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-25 DE DE69501993T patent/DE69501993T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-29 CN CN95116046A patent/CN1080775C/zh not_active Expired - Fee Related
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| WO2000039365A1 (fr) * | 1998-12-25 | 2000-07-06 | Asahi Glass Company, Limited | Bain electrolytique a membrane d'echange ionique a poles multiples |
| US6495006B1 (en) | 1998-12-25 | 2002-12-17 | Asahi Glass Company, Limited | Bipolar ion exchange membrane electrolytic cell |
| JP2006503985A (ja) * | 2002-10-23 | 2006-02-02 | ウデノラ・テクノロジーズ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ | 内部トラフを有する電解槽 |
| US7323090B2 (en) | 2002-11-27 | 2008-01-29 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Bipolar zero-gap type electrolytic cell |
| EP2039806A1 (en) | 2002-11-27 | 2009-03-25 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Bipolar, zero-gap type electrolytic cell |
| JP2008520828A (ja) * | 2004-11-19 | 2008-06-19 | ウデノラ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 単一壁を備える電解槽用二極性板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69501993T2 (de) | 1998-12-10 |
| EP0704556A1 (en) | 1996-04-03 |
| US5571390A (en) | 1996-11-05 |
| CN1128410A (zh) | 1996-08-07 |
| EP0704556B1 (en) | 1998-04-08 |
| CN1080775C (zh) | 2002-03-13 |
| DE69501993D1 (de) | 1998-05-14 |
| JP3555197B2 (ja) | 2004-08-18 |
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