JPH08502788A

JPH08502788A - 電解槽デザインおよびそのための電極

Info

Publication number: JPH08502788A
Application number: JP6511081A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．カウルフィールド，デビッド
Original assignee: オリンコーポレイション
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1996-03-26
Also published as: NZ257024A; AU5322894A; CA2148239A1; EP0666935A1; BR9307359A; US5322604A; AU672255B2; EP0666935A4; WO1994010359A1

Abstract

(57)【要約】電極（４，１０）、および電極が電極材料（８２，１４２）を少なくとも一方の側に取り付けた電極板（２２，１０６）を有する電解槽。電極板にヘッダー開口部（３８，４０，１３０，１３６）が設けられ、電極板の中心に向かって広がる複数のスロットを有する。電解槽は、全般的デザインのガスケット部材（８）によって膜または隔膜などのセパレーター（６）から間隔を置いてある電極（４，１０）を有する。電極（４，１０）、セパレーター（６）およびガスケット（８）は、陽極および陰極板（２２，１０６）のヘッダー開口部から放射状に広がっているスロット（４６，５４，１３２，１３８）と共に伸びて、陽極および陰極区画室（２００，２０２）およびヘッダー開口部（２０４，２０６，２０８，２１０）の間に流体連結を提供しているヘッダー開口部（２０４，２０６，２０８，２１０）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】電解槽デザインおよびそのための電極本発明は、総括的には電解槽に関し、更に詳細には電気分解用の単極電解槽デザインおよびそのための電極に関する。電解槽は周知であり、一般的には少なくとも１個の陽極（アノード）と陰極（カソード）とから成り、それぞれの陽極は電解槽を陽極室と陰極室とに分割する隔膜または膜などのセパレーターによって隣接する陰極から隔離されている。電解槽の諸構成部分には、陽極室および陰極室から電解質を出し入れする手段が備えられている。この供給手段は、特に複数の陽極室および陰極室を有する多室電解槽（multi-compartment cells）では、電解槽の個々の構成部分の開口部によって形成され且つ陽極および陰極室と連通しているヘッダー（header，母管）を有することができる。複数のヘッダーを備えて、陽極室への陽極液および陽極室からの陽極液、並びに陰極室への陰極液および陰極室からの陰極液を供給することができる。幾つかの電解槽のデザインでは、電極材料を取り付けた電極板から形成された電極が用いられている。多くの電気化学的工程では、電極板に用いられる材料とおよび／または電極材料は、白金、チタンおよびニオブなどの導電性金属から製造されている。これらの金属は、高価なだけでなく、精密な機械加工が困難である。出費をできるだけ少なくするには、これらの材料を効率的に使用することが重要である。また、複雑な機械加工をできるだけ少なくして、製造費用を低減することが望ましい。このことは、陽極および陰極室のそれぞれに陽極液および陰極液ヘッダーを通って電解質を供給する設備が作られていなければならない多室電解槽で電極を用いる場合には、特に本当である。上記の事柄を考慮すれば、本発明の目的は、簡略化したデザインの改良した電極を提供することである。本発明のもう一つの目的は、電極を電解槽中に組み立てるときに、簡略化したデザインの電極を設けて電解質室に電解質を供給する準備をすることである。本発明のもう一つの目的は、電極材料を取り付けに利用できる背面電極（back plate）の表面積をできるだけ大きくするヘッダーを備えた電極板を含む電極を提供することである。本発明の更にもう一つの目的は、改良した電解槽を提供することである。本発明のもう一つの目的は、普遍的なデザインを有する成分を用いる電解槽を提供することである。これらおよび他の本発明の目的は、少なくとも一方の側が電極板に取り付けられている電極材料を有する電極板を含むことができる電解槽で用いる電極を設けることによって達成される。電極ヘッダー開口部が、ヘッダーから電極板の内部に向かって放射状に伸びている複数のスロットを有する電極板に設けられている。電極材料が、この電極板の表面の一部を被覆している。本発明によって構築された電解槽は、陽極材料が取り付けられている陽極板と、陰極材料が取り付けられている陰極板と、セパレーターとを有することができる。陽極板と前記のセパレーターとの間、および陰極板とこのセパレーターとの間にはガスケット部材が設けられており、それぞれ陽極室および陰極室を形成している。陽極液ヘッダー開口部が前記の陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーター中に伸びており、陰極ヘッダーが前記の陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーター中に伸びている。陽極板には前記陽極板中に伸びており且つ前記陽極ヘッダーからこの陽極板の内部に放射状に伸びている複数のスロットがあり、前記陰極板には、前記陰極板中に伸びており且つ前記陽極ヘッダーからこの陰極板の内部に放射状に伸びている複数のスロットがある。下記の詳細な説明および添付の図面を参照することにより、本発明を更によく理解することができる。図１は、本発明に従って構築した多室電解槽の部分模式平面図であり、図２は、図１に示した電解槽の区画室を形成する各種構成部分の側面図であり、図３は、図１の線３−３に沿って取った図１の電解槽の断面図であり、図４は、図１の電解槽の線４−４に沿って取った断面図である。図１は、本発明に従って構築した電解槽の平面図を示す。図示した電解槽は、多室単極電解槽であり、様々な化学溶液の電気分解に用いることができる。本明細書に記載されるタイプの電解槽を用いることができる使用例は、１９９２年４月２８日発行の米国特許第５，１０８，５６０号明細書に記載されているような次亜塩素酸の水溶液の電気分解による塩素酸の生成である。本発明によって構築された電解槽のもう一つの使用例は、１９９１年８月２０日発行の米国特許第５，０４１，１９６号明細書に記載されているようなアルカリ金属亜塩素酸塩の希溶液からの二酸化塩素の生成である。使用する陽極および陰極材料の特定の種類によって、本発明は広汎な種類の電気化学的工程に適用されるようになるであろう。図１に示されるように、電解槽は多数の電解槽構成部分を水平に積み重ねることによって形成された複数の区画室を有している。電解槽構成部分は、一般的にはガスケット８によって膜または隔膜などのセパレーター６と間隔をおいた陽極４を有する。膜６の反対側には、別のガスケットによって膜６と間隔をおいた陰極１０がある。陰極１０は、ガスケット８によって第二の膜６から間隔をおいてある。図１に示されるように、陽極４および陰極１０が交互になっているものが、それぞれ多室電解槽を形成することが示されているように、両端のフレーム部材または隔壁１４および１６の間に水平に積み重ねられた関連しているガスケット８およびセパレーター６と共に３組ある。隔壁１４および１６は適当な手段（明快に示すために図示していない）によって互いに圧縮されており、電解槽が組み立てられた状態に固定されている。適当な絶縁材料（図示せず）が隔壁１４および１６と左のほとんどの陽極４および右のほとんどの陰極１０との間に設けられ、これらが隔壁から電気的に絶縁されている。総ての陽極４は適当なバス・ワーク（busswo rk）１８によって結合されて、陽極４は適当な電源の正の側に結合されている。同様に、適当なバス・ワーク２０が総ての陰極同±１０を結合して、陰極１０は適当な電源の負の側に結合されている。電源は、電解槽の操作中に、典型的な電流密度、例えば約１〜約１０、好ましくは約２〜約６ｋａ／ｍ２を用いることができるように設計すべきである。図２は、本発明の電解槽の各種構成部分のデザインを示している。陽極４は、一般的には長方形の陽極板２２を有している。陽極板２２の一方の側縁部２３の最上部および最下部には、片切込みがあり、組み立ての際に陽極板２２を電解槽の他の成分と整列させるのに用いる。陽極板２２の上部および下部の縁２８および３０の両切込み２６は、電極板２２の幅の一部を隔てて切込み２４から間隔を置いてある。切込み２６の中心を通過する線から電極板２２の右手側縁３２に伸びている陽極板の部分には、図２に示されるように、細長いつまみ部３４であって、一連の貫通孔３６が設けられているものが形成されている。貫通孔３６を有するつまみ部３４は、電解槽の他の要素の縁から外側に伸び、電気的バス・ワークを陽極板２２に結合してそこに正電流を供給するように設計されている。全く正反対になって向き合っている陽極液ヘッダー開口部３８および４０が陽極板２２に設けられており、形状は同じである。図２に示されるように、これらのヘッダー開口部３８および４０は三角形をしており、上部ヘッダー開口部３８は陽極板２２の側縁２３に本質的に平行に伸び且つ間隔を置いた三角形の一辺４２によって画定されている。第二の辺４４は、陽極板２２の上部縁２８に平行であり且つ所定の距離だけその縁２８から間隔を置いている。陽極板２２の厚みを完全に通って伸びている複数のスロット４６は、開口３２の縁４８から放射状に伸び、図示されているように陽極板２２の内部に向かって三角形の開口３８に垂直な方向でその開口の斜辺を画定している。下方の陽極液ヘッダー開口部４０は、開口３８が設けられている上部隅と対角の下部隅に配置されている。この開口部４０を画定している垂直辺５０は、この偏５０と切り込み２６の中心を通過する線との間の距離が辺２３と上部ヘッダー３８の辺４２との間の距離に実質的に等しくなるなるような距離だけ陽極板２２の外縁３２から間隔を置いている。底辺５２と陽極板２２の底縁３０との間の距離は、開口３８の上辺４４と陽極板２２の上縁２８との間の距離と同じである。上部のヘッダー開口部３８と同様に、陽極板２２の厚みを完全に通って伸びている複数のスロット５４は、縁５６から垂直に放射状に伸び、陽極板２２の内部に向かって三角形の開口５０の斜辺を画定している。上部の陰極液ヘッダー開口部６０が、陽極液ヘッダー開口部３８と反対側の上部隅に設けられている。陰極液ヘッダー６０は一般的には三角形であり、陽極板２２の上縁２８に平行に伸び且つ所定の距離だけこの上縁２８から間隔を置いている第一の辺６２によって画定されている。開口６０を画定する第二の辺６４は、側縁３２に平行に伸びており且つその側縁から内側に間隔を置いている。陰極液へッダー開口部６０を画定する縁部６６は、三角形の開口部の斜辺を形成している。上方の陰極液ヘッダー開口部６０と形状が同じである下方の陰極液ヘッダー開口部６８は、陽極板中を、陰極液へッダー開口部６０と対角線上に向き合った下方左手隅に伸びている。このヘッダー開口部６８も同様に三角形の形状であり、陽極板２２の側縁２３に平行であり且つ切込み２６の中心を通過する垂直線からヘッダー開口部６０の辺６４の距離に等しい距離だけ側縁２３から間隔を置いている。水平辺７２は電極板２２の縁３０に平行に伸び且つ上縁２８から上部ヘッダー６０の辺６２の距離に等しい距離だけ縁３０から間隔を置いている。開口部６８は、三角形の開口部の斜辺を形成する縁部７４によって更に画定されている。上部および下部の陰極液ヘッダー開口部６０および６８は、陽極板２２を電解槽中で組み立てるときには、それぞれその中にガスケットインサート７６を配置するのに適している。ガスケットインサート７６は、外側の三角形の外縁７８が開口部６０および６２を画定する三角形表面に一致する。ガスケットインサート７６は、電解槽の他の要素と整列させるときには三角形のヘッダー開口部８０も有し、陰極液ヘッダーを画定している。ガスケットインサート７６の厚みは、陽極板２２の厚みと同じであるかまたはこれより若干大きい。陽極板２２は、その平坦な辺の少なくとも一方に適当な陽極材料８２（図３および４を参照されたい）を結合させるのに適している。陽極材料８２は、図２で破線８４によって表される縦断面形状を有する。図示されているように、陽極材料の縦外縁８６および８８は、陽極板２２の縦外縁２３および３２に全般的に平行であり且つこれから間隔を置いている。上縁は、上方の陽極液ヘッダー開口部３８の対角線を形成する縁４８に平行に伸びており、第二の部分９２は上方の陰極液ヘッダー開口部６０の対角縁６６に平行に伸びている。陽極板２２の上縁２８に平行な小さな直線状の縁部９４が、陽極材料のこれらの２つの上部縁部９０および９２を結合している。同様に、陽極材料８２の底縁は、下方の陽極液ヘッダー４０の対角縁部５６および下方の陰極液ヘッダー開口部６８にそれぞれ平行に伸び且つこれらから間隔を置いている。陽極板２２の底部３０に平行な直線部１００はこれら２つの部分９６および９８を結合している。それぞれ陽極液ヘッダー開口部３８および４０から放射状に伸びているスロット４６および５４は、それぞれのヘッダー開口部の縁４８または５６から陽極材料８２の縁を画定している線９０または９２を通り過ぎて陽極板２２の内側に伸びていることに留意すべきである。従って、陽極材料８２は、陽極板２２のスロット４６および５６のそれぞれと一部分が重なり合っている。陰極１０は、外形が陽極板２２と同じ長方形の陰極板１０６を有する。陰極板１０６は、図示されているように上およびした右手隅に上部および下部片切込み１０８と、上縁１１２および下縁１１４の両方に両切込み１１０を有し、整列されるようになっている。図２に示されるように切込み１１０の中点を通過する垂線から左に水平外側に伸びている陰極板１０６の一部は、陽極板２２においてバス・ワークを陰極１０に結合して陰極板１０６に負の電流を供給するようにしたものと同様な開口部１１８を有するつまみ部１１６を後生している。そのつまみ部１１６は、組み立てるとき陽極板２２のつまみ部と反対方向の電解槽の他の成分から伸びている。陰極板１０６の三角形の上部陽極液ヘッダー開口部１２０は、つまみ部１０６に隣接する陰極板の上部に配置されている。陰極板１００の陽極液ヘッダー開口部１２０は、板を積層するとき陽極板２２の陽極液ヘッダー開口部３８と水平に整列され且つ同軸になるように配置される。しかしながら、開口部１２０は陽極板２２の開口部３８より大きいので、電解槽を組み立てるとき開口部に配設されるガスケットインサート１２２を収容することができる。ガスケットインサート１２２は、開口部１２０を画定している三角形の周囲表面に一致する外周表面１２４を有する。ガスケット１２２は、陽極板２２の開口部と大きさおよび形状が一致している三角形のへッダー開口部１２６も有する。ガスケットインサート１２２は、厚みが陰極板１２６の厚みと同じであるかまたは若干大きい。陰極板１０６は、形状が三角形の下部陽極液ヘッダー開口部１２８も有しており、積層したとき陽極板２２の下部陽極液へッダー開口部４０と水平で同軸に整列されるように配置される。上部陽極液ヘッダー開口部１２０と同様に、下部開口部１２８は陽極板２２の開口部４０に関して拡大されて、ガスケット１２２を開口部１２８に挿入して、板を組み立てるとき陽極板２２の下部陽極液ヘッダー開口部６８と整列して形成された三角形の開口部１２６を有するガスケット１１６を収容する。上部の三角形の形状の陰極液ヘッダー開口部１３０は、片切込み１０８を有する陰極板１０６の上隅に隣接して配置される。しかし、この開口部１３０は陽極板６０の陰極液ヘッダー開口部６０よりも小さく、陽極板２２の陰極ヘッダー開口部６０に配設された三角形の形状を有するガスケット７６の開口部８０と実質的に同じ大きさであり且つ電解槽を組み立てるときこれと整列するような形状を有し且つ配置されている。複数のスロット１３２が陰極板１３２の厚みを通って伸び、開口部１３０の縁１３４から放射状に伸びており、板１０６の中央に向かって三角形の開口部に垂直な方向でこの斜辺を画定している。下部の陰極液ヘッダー開口部１３６が、上部開口部１３０を含む隅に対角線上で向き合った陰極板１０６の下部隅に隣接して設けられている。下部開口部１３６は、上部の開口部１３０と大きさおよび形状が同じである。開口部１３６は、板を電解槽中で組み立てるとき、これが陽極板２２における下部陰極液開口部６８に設けたガスケット７６の開口部と整列するように配置されている。上部の陰極液開口部１３０の場合と同様に、下部の陰極液ヘッダー開口部１３６は、板１０６の厚みを通して伸びて且つ三角形の開口部１３６の斜辺を画定している開口部１３４の縁１４０に垂直に図示されているように板１０６の中央に向かって内側に放射状に広がっている複数のスロット１３８を有する。陰極板１０６は、図３および４に示されているように、この陰極板に陰極材料１４２を取り付けるのに適している。陰極材料１４２は、陰極板１０６に取り付けるとき、図２の破線１４４によって示される形状の外周を有する。陰極材料１４２は、陽極材料８４と縦断面の外周が実質的に同じである。外周は、陰極板１０６のそれぞれ外側縁１５０および１５２に平行に伸び且つ間隔を置いている縦側縁１４６および１４８によって画定されている。上縁は、三角形の開口部の斜辺を画定する陽極液ヘッダー開口部１２０の縁部１５６と平行であり且つこれから間隔を置いている第一の縁部１５４によって画定される。第二の上縁部１５８は、上部の陰極液ヘッダー開口部１３０の斜辺を形成する縁部１３４と平行に伸び且つこれから間隔を置いている。２個の上方の縁部１５４および１５８は、陰極板１０６の上縁１１２に平行な直線状の縁部１８０によって結合されている。同様に、陰極材料１４２の底縁は、下部の三角形の陽極液ヘッダー開口部１２８の斜線を画定する縁部１６４と平行に伸び且つこれから間隔を置いている第一の底縁部１６２と、下部の陰極液ヘッダー開口部１３６の斜辺を形成する縁部１４０に平行に伸び且つこれから間隔を置いている第二の下部縁部１６６とによって画定される。陰極板１０６の底縁１１４に平行な直線状の縁部１６８は、図示されているように２つの縁部１６２および１６６と結合している。図２に示されるように、上方の陰極液ヘッダー開口部１３０から伸びているスロット１３２並びに下方の陰極液開口部１３６から伸びているスロット１３８は、それぞれの開口部の斜辺の縁部１３４または１４０から陰極材料の縁部の内側である点まで伸びて、陰極材料１４２が、図示されているように、スロット１３２および１３８の内端の一部と重なるようになっている。全般的なガスケットのデザインが設けられて、このデザインのガスケット８を陰極板２２または陽極板１０６のいずれとも用いることができるようになっている。ガスケット８は通常は長方形であり、陽極および陰極板２２および１０６の高さと同じ高さである。ガスケット６の幅は片切込みを有する陽極板２２の縁２３から切込み２６の中心を通る垂直に伸びている線までの距離と等しい。ガスケット８は、図示されているように、その隅のそれぞれに片切込み１７０を有して、整列するようになっている。ガスケットのヘッダー開口部のパターンは、各種のヘッダー開口部が陽極板２２および陰極板１１６の対応するヘッダー開口部と整列するようになっている。これに関して、陽極板２２の陽極液ヘッダー開口部３８と同じ形状の陽極液および大きさを有する上方の陽極液ヘッダー開口部１７２が、ガスケットに設けられている。従って、陽極液へッダー開口部１７２は形状が三角形であり、陽極板２２の陽極液ヘッダー開口部４２および陰極板１０６の陽極液ヘッダー開口部１２０におけるガスケットインサート１２２の開口部１２６と整列するようにガスケット８に配置されている。底部の陽極液へッダー開口部１７４は、上方の陽極液ヘッダー開口部１７２と対角線上に向き合ってガスケット８に設けられている。開口部１７４は、これを電解槽中で組み立てるとき、陽極板２２の下部の陽極液開口部４０および陰極板１０６の下部陽極液開口部１２５におけるガスケットインサート１２２の開口部１２６と整列するようにガスケット８に配置されている。ガスケット８は、上部および下部陰極液ヘッダー開口部１７６および１７８も有している。これらの開口部は、陰極板１０６における上部および下部陰極液ヘッダー開口部１３０および１３６と同じ大きさおよび三角形の形状である。陰極液ヘッダー開口部１７６および１７８は、電解槽中で組み立てるとき陰極板１０６中のそれぞれの開口部１３０および１３６、および陽極板２２の陰極液ヘッダー開口部６０および６８に配置したガスケットインサート７６の開口部８０と整列するようにガスケット８に配置されている。ガスケット８の中心には、陽極材料８２の周囲の形状に対応する形状のガスケットを通る開口部１８０が設けられている。従って、ガスケット８は陽極板２２または陰極板１０６に対して配置することができ、陽極材料８４または陰極材料１４２はガスケットの開口部１８０に伸び且つ電解槽を組み立てるときその縁１８２によって取り巻かれることになる。ガスケット自身は、組み立てるとき陽極板または陰極板の表面とシーリングかみ合い（sealing engagement）の状態になる。膜６は一般的には長方形であり、外形はガスケット８の外形と同じであり、その隅のそれぞれには整列用切込み１８４が設けられている。ガスケット８と同様に、膜６は、上部の三角形の陽極液ヘッダー開口部１８６、下部の陽極液ヘッダー開口部１８８、上部の三角形の陰極液ヘッダー開口部１９０および下部の三角形の陰極液ヘッダー開口部１６２を有する。これらの開口部１８６、１８８、１９０および１９２のそれぞれは、膜におけるそれぞれ対応するヘッダー開口部１９２、１７４、１７６および１７８と同じ大きさおよび形状を有する。膜６におけるそれぞれのヘッダー開口部１８６、１８８、１８０および１９２は、ガスケット８における対応する開口部１７２、１７４、１７６および１７８と同じ相対的位置をガスケット６において有し、膜のそれぞれヘッダー開口部はガスケット８のそれぞれのヘッダー開口部と共に整列するようになる。図３および４は、組み立てて多室電解槽とした図２の構成部分を示している。各種の構成部分は、図３に示されるように図の左手側に配置された陽極板２２と共に水平に積み重なっている。この特定の陽極板はフレーム部材１４に隣接して配置されているので、陽極板２２の一方の側だけに陽極材料８２が取り付けられている。ガスケット９は陽極板に対して配置され、陽極材料８２はガスケット８の中心の開口部中に伸びている。膜６はガスケット８に対して配置されている。ガスケット８の厚みによって、膜６からの陽極板２２の間隔並びに膜６からの陽極材料８２の間隔が決まる。ガスケット８は、膜６と陰極板１０６との間の膜６の他方の側に設けられる。陰極板１０６は、その両側に取付けられた陰極材料１４２を有する。該陰極材料は、該陰極板の一方の側から膜６の方に向かっているガスケット８中の開口部１８０の中へと広がっている。陰極板１０６の他方の側の陰極材料もまた、膜６の方に向かっているガスケット８中の開口部１８０の中へと広がっている。膜８と陰極板１０６の間のガスケット６の厚みによって、膜６からの陰極材料１４２の間隔が決まる。隣接している陽極板２２は、その平坦な表面の両側から膜６に面したガスケット８を通って伸びている陽極材料８２を有する。この配置は、図３に示されているように右端の陰極がフレーム部材１６に対して配置され、図示されているようにフレーム部材と向き合っているその側部から左に伸びている陰極材料１４２だけを有する。それぞれ末端電極板１４および１６に対して配置されている最も外側の陽極板および陰極板を除き、陽極および陰極はそれぞれの電線導板のいずれかの側に電極材料を有する。それぞれのこのような陽極は、そのいずれの側にも陽極室２００を有する。同様に、それぞれのこのような陰極板は、そのいずれかの側に陰極室２００を有する複数のこのような区画室を積み重ねて、可能と思われるできるだけ多くの区画室を有する多室電解槽を設けることができる。図３に示されるように、各種構成部分の下部の陰極液開口部が整列して、下部の陰極液ヘッダー２０４を形成し、これから陰極液が各種陰極液室へと内側へ向かって流れる。下部の陰極液ヘッダー２０４と結合している陰極板１０６のスロット１３８によって、陰極液が陰極板１１６のいずれの側の陰極室２０２へも流れることができることが判るであろう。また、図３に示されるように、各種成分の上部陽極液開口部同士が整列して、上部の陽極液ヘッダー２０６を形成する。陽極板２２のスロット４６は各種陽極室２００と結合して、陽極液が陽極室２００からヘッダー２０６に流れるようになっている。図４に示されるように、各種構成部分の上部陰極液開口部は、水平に並んで上部陰極液ヘッダー２０８を形成する。陰極液板１０６のスロット１３２は陰極板１０６のいずれかの側の陰極液室２０２と連通して、陰極液を陰極液室から上部の陰極液ヘッダー２０４へと流れるようになっている。同様に、各種構成部分の下部陽極液開口部は総て整列して、電解槽中を伸びている下部の陽極液ヘッダー２１０を形成する。陽極液板２２のスロットは陽極室２００と連通して、陽極液が下部の陽極液ヘッダー２１０から陽極室２００へと流れるようになっている。陽極板２２の陰極液開口部３８および６８のガスケットインサート７６によって、陰極液が陽極板２２または陽極材料８２と接触するのを防止している。同様に、陰極板１０６の陽極液開口部１２０および１２８のガスケットインサート１２２によって、陽極液が陰極板１０６および陰極材料１４２と接触するのを防止している。電解槽を組み立てるときそれぞれの陽極または陰極ヘッダー開口部から伸びているスロットの一部はガスケットで被覆されるので、スロット４６および１３２の幅はこのそれぞれの陽極および陰極板２２および１０６の幅より小さくして、電解槽を組み立てるときヘッダーから陽極または陰極室への流体の流れを遮断するほどガスケット材料がスロット中に流入しないようにすべきである。ガスケット８は板に対して組み立てるときには、ヘッダー開口部に隣接するスロットの一部しか被覆されず、スロットの内部の先端部分は被覆されないままになっているので、電解質はそのそれぞれの室に流入することができる。また、陽極および陰極材料８４および１４２は釣り合った電極板２２および１０２並びにヘッダー開口部の縁から間隔を置いているので、ガスケットは陽極室および陰極室の縁を効果的にシールすることができる。例として、各種構成部分を用いる特定の電気化学的工程によっては、陽極板２２に取り付けた陽極材料８４は多孔性であり、例えば陽極液が３次元総てを流れることができる構造体のコーティングしたワイヤークロスまたはエキスパンデド・メッシュ（expanded mesh）または繊維から形成されているものであることかできる。陽極構造に用いることができる材料としては、白金または白金族の金属、二酸化鉛および二酸化鉛でコーティングした金属基材が挙げられる。好適な金属基材としては、特にチタンおよびニオブなどのバルブ金属（valve metals）が挙げられる。電線導板は、チタンまたはニオブなどの耐電解質性の好適な導電性材料、または白金族の金属、基材上にコーティングした白金族の金属またはチタンまたはニオブなどのバルブ金属などの材料から製造することができる。陽極材料は、スポット溶接などの任意の好適な手段によって陽極板に取り付けることができる。陰極板は、例えば、ハステロイ（Hastelloy）^R材料などの適当な耐性を有するステンレス鋼合金、白金族金属または白金族金属を鍍金した金属から製造することができる。陰極材料は適当な材料から製造したメッシュタイプの構造体であり、例えば粗い（６ワイヤー／インチ）内部メッシュ層上に提案された外部の１００メッシュスクリーン層支持体を有するハステロイ（Hastelloy）^RＣ−２２構造から作られ、陰極板にスポット溶接されたものであることができる。セパレーター６の材料は特定の電気化学的工程によって変化するが、一般的にはカチオン交換膜から成ることができる。このような膜はカチオンの押込めまたは交換をできる固定したアニオン性基を含むことが周知であり、外部供給源らのアニオンを除外する。この膜を製造するのに用いることができる樹脂としては、フッ化炭素、ビニル化合物、ポリオレフィン、炭化水素およびそれらのコポリマーなどが挙げられる。好適な膜の一例は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏｍｐａｎｙからナフィオン（Nafion）^Rの商品名で発売されているカチオン透過性のフッ化ポリマーを基材とする膜である。ガスケット８およびガスケットインサート７６および１２２を形成するガスケット材料は、耐酸化性ゴムまたは可塑性エラストマー材料であることができる。好適な材料としては、ビトロン（Vitron）^Rの商標で発売されているＥＰＤＭの酔うなゴムタイプ材料などが挙げられる。ガスケット材料の他の好適なタイプのものとしては、ポリエチレンおよびポリプロピレンから製造された柔軟な独立気泡タイプのものが挙げられる。電極板の厚みは通常は約１ｍｍ〜約２５ｍｍであり、操作および設置費用の総額をできるだけ少なくするようになっている。電極要素の幅は、通常は約１０００ｍｍ以下の幅である。長さ対幅の比率が約１．５：１〜約８：１、好ましくは２：１〜約４：１であるのが望ましいことが判った。前記の配置では、多室電解槽のそれぞれのユニット電解槽には、構成部分の数が最小数で済む。特定のガスケットデザインでは、単一のダイで総ての室に対するガスケットを製造することができ、ガスケットの厚みにより電解槽の区画室の厚みが決まる。これにより、多種多様な陽極および陰極デザインをそれぞれの電極板に取り付けることができる。また、前記のデザインでは、電極板は、所定の深さでチャンネルを金属板に付けるよりは水流機械加工によって金属板ストックを介して切片を形成することによって作製するので、機械加工は少なくなる。電解槽は、レーザー切断または電子線切断によって作製することもできる。好ましい形態のヘッダー開口部は前記のように三角形の形状をしており、電極材料を取り付けるのに利用できる有効面積が最大になっているが、他の形状を開口部に用いることもできる。例えば、ヘッダー開口部は円形をしており、スロットがその外周から電極板の内部に放射状に広がるようにすることができる。整列の目的で各種の電解槽区画室に設けた切込みの代替物としては、それぞれ電解槽区画室の底縁にＶ型の切込みを設けることもできる。また、陽極および陰極板に、電解槽を組み立てるときガスケットおよび膜の上縁を越えて垂直上方に伸びる垂直方向の伸張部を設けることもできる。垂直伸張部は、電解槽を組み立てるとき、電極板に垂直に伸びガスケットおよび膜の中心を通過する垂直平面にある縦中心線上に貫通孔を有することができる。これらの孔に棒を通して、組み立ての際に整列を容易にすることができる。孔のいずれかの孔の垂直伸張部には間隔を置いたスロットを設けて、組み立てた電解槽を吊り上げる手段を提供することもできる。本発明を特定の態様について説明してきたが、本明細書に開示した発明の概念から離反することなく多くの改変、改質および変更を行うことができることは明らかである。従って、本発明の精神および広汎な範囲内にある総ての改変、改質および変更を包含するものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年９月１２日【補正内容】請求の範囲１．電解槽に用いる電極において、少なくとも一方の側に電極材料（８２，１４２）を取り付けた電極板（２２，１０６）と、前記電極板の電解質ヘッダー開口部（３８，４０，１３０，１３６）と、前記ヘッダー開口部から電極板の内部に向かって放射状に広がっている前記電極板の複数のスロット（４６，５４，１３２，１３８）とから成り、前記電極材料が前記電極板の表面の一部を被覆することを特徴とする、上記電極。２．電極板が通常は長方形である、請求の範囲第１項に記載の電極。３．スロットの幅が電極板の厚みより小さい、請求の範囲第１項に記載の電極。４．ヘッダー開口部が通常は長方形である、請求の範囲第１項に記載の電極。５．電極板が電流を結合するためのつまみ部（３４，１１６）を有する、請求の範囲第１項に記載の電極。６．電極材料が電極板の両側にある、請求の範囲第１項に記載の電極。７．電極材料がスロットの一部に重なり合っている、請求の範囲第１項に記載の電極。８．電解槽に用いる電極において、電極板（２２，１０６）と、前記電極板の少なくとも一方の側の電極材料（８２，１４２）と、前記電極板の一つの隅に隣接する前記電極板の第１陽極液ヘッダー開口部（３８，１２０）と、前記第１陽極液ヘッダー開口部と対角線上で向き合っている隅に隣接する前記電極板の第２陽極液開口部（４０，１２８）と前記陽極液ヘッダー開口部の一つに向き合った隅の前記電極板の第１陰極液ヘッダー開口部（６０，１３０）と、前記第１陰極液ヘッダー開口部と対角線上で向き合っている隅に隣接する前記電極板の第２陰極液開口部（６８，１３６）とから成り、前記電極板（３８，４０；１３０，１３６）における複数のスロットが、前記陰極液ヘッダー開口部または前記陽極液ヘッダー開口部のいずれかから電極板の内部に向かって放射状に広がり、前記電極材料が前記電極板の表面の一部を被覆していることを特徴とする、上記電極。９．ヘッダー開口部と関連したスロットを持たない前記ヘッダー開口部にガスケットを設け、前記ガスケット（７６，１２２）がこれを通る開口部を有し、厚みが電極板の厚みと少なくとも同じである、請求の範囲第８項に記載の電極。 10．ヘッダー開口部のそれぞれの形状が三角形であり、三角形の辺を画定する開口部の縁が電極板のそれぞれ側部に平行である、請求の範囲第８項に記載の電極。 11．スロットの幅が電極板の厚みより小さい、請求の範囲第８項に記載の電極。 12．電極板の一方の縁に電流を結合するためのつまみ部（３４，１１６）を有する、請求の範囲第８項に記載の電極。 13．つまみ部から間隔を置いた電極板の隅に整列用切込みが付けられており、前記電極板の上および下縁に前記つまみ部の開始を画定する切込みが付けられている、請求の範囲第１２項に記載の電極。 14．陽極材料（８２）を取り付けた陽極板（４）と、陰極材料（１４２）を取り付けた陰極板（１０）と、セパレーター（６）と、前記陽極板と前記セパレーターとの間および前記陰極板と前記セパレーターとの間に設けられてそれぞれ陽極室（２００）および陰極室（２０２）を形成するガスケット部材（８）と、前記陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーター中に伸びている陽極液ヘッダー（２０６，２１０）と前記陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーター中に伸びている陰極液ヘッダー（２０４，２０８）とを有し、前記陽極板がこの中を伸びて、前記陽極ヘッダーから前記陽極板の内部に向かって放射状に広がる複数のスロット（４６，５４）を有し、前記陰極板がこの中を伸びて、前記陰極ヘッダーから前記陰極板の内部に向かって放射状に広がるスロット（４６，５４）を有することを特徴とする、上記電解槽。 15．陽極板のスロットが、陽極材料がスロットの一部と重なり合っている点まで陽極ヘッダーから伸び、陰極板のスロットが、陰極材料がスロットの一部と重なり合っている点まで陰極ヘッダーから伸びている、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 16．電解槽が、互いに重なり合って多室電解槽を形成する複数の陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーターを含んで成り、前記陽極板の少なくとも一つはその両側に陽極材料を有し、前記陰極板の少なくとも一つはその両側に陰極材料を有する、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 17．ヘッダー開口部の形状が三角形である、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 18．陽極板が前記ガスケットから電解槽の外側に伸びる一つの縁に沿ってつまみ部（３４）を有し、陰極板が前記ガスケットから前記陽極板のつまみ部とは反対の方向で外側に伸びるつまみ部（３４）を有する、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 19．陽極の電線導板の陰極ヘッダー開口部にガスケットインサート（７６）を設け、前記陽極板の前記陰極ヘッダー開口部にガスケットインサート（１２４）が配置され、前記ガスケットインサートの厚みがそれぞれの電極板の厚みと少なくとも同じである、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 20．陽極板と膜との間の前記ガスケット部材に開口部（１８０）があり、その中に陽極材料が伸びており、ガスケットは陽極板と共にシール配置されており、スロットの内端を暴露し、前記陰極板の間の前記ガスケット部材に開口部（１８０）があり、この中に陰極材料が伸びており、ガスケットは陰極板とシールかみ合いしてスロットの内端を暴露している、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．電解槽に用いる電極において、少なくとも一方の側に電極材料（８２，１４２）を取り付けた電極板（２２，１０６）と、前記電極板の電解質ヘッダー開口部（３８，４０，１３０，１３６）と、前記ヘッダー開口部から電極板の内部に向かって放射状に広がっている複数のスロット（４６，５４，１３２，１３８）とから成り、前記電極材料が前記電極板の表面の一部を被覆することを特徴とする、上記電極。２．電極板が通常は長方形である、請求の範囲第１項に記載の電極。３．スロットの幅が前記電極板の厚みより小さい、請求の範囲第１項に記載の電極。４．ヘッダー開口部が通常は長方形である、請求の範囲第１項に記載の電極。５．電極板が電流を結合するためのつまみ部（３４，１１６）を有する、請求の範囲第１項に記載の電極。６．電極材料が電極板の両側にある、請求の範囲第１項に記載の電極。７．電極材料がスロットの一部に重なり合っている、請求の範囲第１項に記載の電極。８．電解槽に用いる電極において、電極板（２２，１０６）と、前記電極板の少なくとも一方の側の電極材料（８２，１４２）と、前記電極板の一つの隅に隣接する第１陽極液ヘッダー開口部（３８，１２０）と、前記第１陽極液ヘッダー開口部と対角線上で向き合っている隅に隣接する第２陽極液開口部（４０，１２８）と前記陽極液ヘッダー開口部の一つに向き合った隅の第１陰極液ヘッダー開口部（６０，１３０）と、前記第１陰極液ヘッダー開口部と対角線上で向き合っている隅に隣接する第２陰極液開口部（６８，１３６）とから成り、前記陰極液開口部または前記陽極液開口部の前記対（３８，４０；１３０，１３６）の一方が、そのそれぞれのヘッダー開口部から電極板の内部に向かって放射状に広がるスロット（４６，５４；１３２，１３８）を有し、前記電極材料が前記電極板の表面の一部を被覆していることを特徴とする、上記電極。９．ヘッダー開口部と関連したスロットを持たない前記ヘッダー開口部にガスケットを設け、前記ガスケット（７６，１２２）がこれを通る開口部を有し、厚みが前記電極板の厚みと少なくとも同じである、請求の範囲第８項に記載の電極。 10．ヘッダー開口部のそれぞれの形状が三角形であり、三角形の辺を画定する開口部の縁が電極板のそれぞれ側部に平行である、請求の範囲第８項に記載の電極。 11．スロットの幅が電極板の厚みより小さい、請求の範囲第８項に記載の電極。 12．電極板の一方の縁に電流を結合するためのつまみ部（３４，１１６）を有する、請求の範囲第８項に記載の電極。 13．つまみ部から間隔を置いた電極板の隅に整列用切込みが付けられており、前記電極板の上および下縁に前記つまみ部の開始を画定する切込みが付けられている、請求の範囲第１２項に記載の電極。 14．陽極材料（８２）を取り付けた陽極板（４）と、陰極材料（１４２）を取り付けた陰極板（１０）と、セパレーター（６）と、前記陽極板と前記セパレーターとの間および前記陰極板と前記セパレーターとの間に設けられてそれぞれ陽極室（２００）および陰極室（２０２）を形成するガスケット部材（８）と、前記陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーター中に伸びている陽極液ヘッダー（２０６，２１０）と前記陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーター中に伸びている陰極液ヘッダー（２０４，２０８）とを有し、前記陽極板がこの中を伸びて、前記陽極ヘッダーから前記陽極板の内部に向かって放射状に広がる複数のスロット（４６，５４）を有し、前記陰極板がこの中を伸びて、前記陰極ヘッダーから前記陰極板の内部に向かって放射状に広がるスロット（４６，５４）を有することを特徴とする、電解槽。 15．陽極板のスロットが、陽極材料がスロットの一部と重なり合っている点まで陽極ヘッダーから伸び、陰極板のスロットが、陰極材料がスロットの一部と重なり合っている点まで陰極ヘッダーから伸びている、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 16．電解槽が、互いに重なり合って多室電解槽を形成する複数の陽極板、陰極板、ガスケットおよびセパレーターを含んで成り、前記陽極板の少なくとも一つはその両側に陽極材料を有し、前記陰極板の少なくとも一つはその両側に陰極材料を有する、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 17．ヘッダー開口部の形状が三角形である、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 18．陽極板がガスケットから電解槽の外側に伸びる一つの縁に沿ってつまみ部（３４）を有し、陰極板が前記ガスケットから前記陽極板のつまみ部とは反対の方向で外側に伸びるつまみ部（３４）を有する、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 19．陽極の電線導板の陰極ヘッダー開口部にガスケットインサート（７６）を設け、前記陽極板の前記陰極ヘッダー開口部にガスケットインサート（１２４）が配置され、前記ガスケットインサートの厚みがそれぞれの電極板の厚みと少なくとも同じである、請求の範囲第１４項に記載の電解槽。 20．陽極板と膜との間のガスケット部材に開口部（１８０）があり、その中に陽極材料が伸びており、ガスケットは陽極板と共にシール配置されており、スロットの内端を暴露し、陰極板の間のガスケット部材に開口部（１８０）があり、この中に陰極材料が伸びており、ガスケットは陰極板とシールかみ合いしてスロットの内端を暴露している、請求の範囲第１３項に記載の電解槽。