JPS589990A - 電解槽用カソ−ド組立体 - 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】 本発明は、電解槽用Ｏカソードに関し、さらに特定する
と、「グローブ指形式」として言及される形式より成り
％特に導電性が改善された電解槽用のカソードに関する
。

横断または非横断Ｏグローブ指形式Ｏカソードは、指が
槽〇−側から他側まで凰びているか、電解液の循環のた
め指Ｏ内端閘で電解液を通過させるかに依存するもので
あるが、こ０穏Ｏカソードが、アルカリ金属塩化物の電
解、とりわけ塩素および苛性ソーダＯＩＩ造に数十部間
使用されて来た。

これらのカソードは、檜の垂直壁、およびこの垂直１１
０１または複数Ｏも０の外側に取り付けられ、馬蹄形状
に折り曲けられた板または高導電性金属の数枚０１Ｎを
介して電流が供給される。この電流は、鍛小Ｏ抵抗を有
する部材により、槽Ｏ内側に、咎に電解において活性で
あり７ノードに相対卦カソード表面上に均質に分布され
得る。

また知っておかれたいことは、塩素工業において、「カ
ソード」という言葉は、正イオンの放電において能動的
な役割を演する電解槽Ｏ内部部材を指すだけでなく、檜
の垂直壁ないし包囲体およびカソードバンドな褐すこと
が多い。換言すれｄ。

負の電流源に接続される導線から、一般に他の櫂を介し
て電解液に電流を導く全組立体を指すことが多い。「カ
ソード組立体」という言葉は、以下この広い意味におけ
るカソードを指すＯに使用さ　　　゛れるもＯとし、し
たがって、「内部カソード」として言及され、かつ、槽
壁と接触する周囲室により形成され、鉄量と連通ずる矩
形断面の管状長状体すなわ′ち指を備える槽内部分と、
槽の垂直壁すなわち包囲体とカソードバンドにより形成
される外部部分を含むものである。　　　　　７内部カ
ソードは、穿孔金属よ゛り成り１％に鉄または鋼網より
成ることがきわめて多く、一般に夕゛イヤフラムを支持
し【いるが、こＯダづヤスラムは、フィルタとして働く
穿孔偵上に、カソードＯ内側・に生ずる部分真空により
このダイヤ７′：）ムの固形材料を含むスラリ゛を濾過
することにより付着される。長期に・わたりこの材料ｏ
４ｂ須部分を形成していたアスベスト繊維は、いまでは
、フッ素化樹脂が加えられ、あるいはそれ衣置き代えら
れてさえいる。−フッ素化樹脂は、付着後、焼結４によ
りダイヤフラムを・一体化するた、めある温度７例えば
約４００℃寸焼成を必・畳とすゐ゛、これら゛Ｏ電極が
大面積を有する場合、内部カソード−に・加わる圧力や
熱処理により発生される張力の・ため、変形が生じ、そ
れらの固有Ｏ平坦性や、それ自体０うちでまたはアノー
ドに関して活性面Ｏ平行性に減退が生じることが多い。

これらの種々Ｏ不利益を除くため、カソード指Ｏ内側に
波臘の鋼板の形式の強化用の部材を配置することが必要
であった。その上に内部カソードが構成されるこれらの
板は、ダイヤスラム、の付着中指が破砕されるのを防ぐ
。この形式の組立体は。

上に言及した困難性を完全には克服できない。さらに、
これら０部材と内部カソードＯ穿孔壁間Ｏ接触は１点接
触であり、酸化表面を介してなされることが多い。した
がって、これら一部材は、電流の伝導に実質的に役立た
ず、そして槽壁お、よびカソードの活性部分Ｏ電気およ
び機械的接続が、一本質的に周囲室の上下Ｏ穿孔壁を介
してなされるから一層そうなる。

フランス国特許第２，２８７．５２！７号は１．切欠き
付き長手方向縁部を備え４直線状の板Ｏ形式のスペーサ
の使用を提案している。さらに詳這す条と。

この特許は、歯が方形状の断面を有するスペーサの使用
を推奨している。しかして、方形Ｏ＠面は、−１方は穿
孔板の直径より大きく、他方はそれよりも小さくされ、
そして歯Ｏピッチは、カソード部材Ｏ翰状構造体を形成
する穿孔ｌｉＯ穿孔のピッチと異なるピッチである（上
述の％許の１６頁１４行〜１７頁２行参照）。

本発明は、内部部分の組立、分解が容易であり。

加えられる可能性がある種々Ｏ処理中寮質的な変形を受
けることなく、電流に対して比較的低抵抗しか有せず、
さらに機械的および電気的な面Ｏ効率に加えて製造をか
なり容易にするスペーサを使用するカソード組立体に関
する。

本発＠Ｏカソード岨立体は、垂直包囲体を含み、該包囲
体の外側に電気的良導電体０＊属より成るカソードバン
ドが担持され、包囲体の内側に、実質的に矩形断面（そ
Ｏ長辺が垂直方向にある）を有し槽の内部に延びている
内部鴬長部と連通している周囲室が配置され、鉄量とそ
の鴬長部は、その壁が穿孔金属より成り、かつ％値記凰
長部内に水平に配置されかつ咳周囲室内に配置された垂
直平坦部材に固定された複数Ｏ平坦金属部材より補強さ
れており、そして前記倫直平坦部材が槽Ｏ垂直包囲体に
結合されて成るもＯである。

こ工で、「穿孔金属」なる表言は、不連続な金属表面を
指す（１１ｆ１！用される。特に、メツシュ。

穿孔金属板、伸展金属網および類似０製品に適用される
。

電解槽Ｏ包囲体は、はｙ低炭素鋼より成り、少なくとも
そ０１［に、そして多くの場合その３面にカソードバン
ドを担持しているが、該バンドはもつとも多くの場合鋼
板より形成される。周囲室は、外側は、この包囲体によ
り制限され、頂部および底部は穿孔金属壁により制限さ
れる。管状延長部は、そＯ内面０２面に嵌合され、そし
てこれら延長部０軸線は、檜の２壁に平行である。タイ
７ラムを担持する全内部カソードの好ましい材料は、穿
孔された鉄または鋼板である。

強化用部材は、このように、指または延長部の内側に、
内部カソードに使用される材料の剛性に依存する距離分
離された数枚の板を含む。明確にいうと、２水平平坦部
材間の距離がカソードの下端および上端間Ｏ距離０５〜
１５−となるような数Ｏ水平平坦部材が推奨されよう、
もちろん、この指示は、平坦部材の均一分布に基づくも
のであるが、２つの逐次の平坦部材間の距離は１例えば
±２０％変えることができる。平坦部材は、内部カソー
ドの壁にスポット溶接され、そして横断指が使用される
が非横断指が使用されるかして依存して、その両端また
は一端にて垂直位置にある平坦部材に溶接される。これ
らｏｔｉ直平坦部材Ｏ穐々の変更された配置については
、追って説明する。

また、追って詳細に説明されるように、これらの垂直平
坦部材と槽壁関Ｏ結合は、平坦部材を７ランジに溶接す
ることによりなされ得る。しかして、咳フランジそれ自
体は、垂直包囲体の上部および下部に固定され、一方は
カバーを受は入れることが意図され、他方は槽Ｏ底部に
載置されることが意図される一〇である。あるいは、上
記Ｏ結合は、好ましくは、一定Ｏ可撓性を有するように
構成されは父カノードパンドＯレベルで槽壁に結合され
たＳ字状または２字状鉄または鋼板によりなされるのが
よい。

平坦板Ｏ厚さは、槽中な通れる電流密度および使用され
る金属Ｏ性質１したがって選択され、実質的輯抗を示さ
ず、ジュール効果によるエネルギ損失を生じないように
なされる。

槽壁に結合するため０部材の厚さは、約５〜６譚より成
る。

電解液の自由な循環を可能にするため１種々Ｏ補強部材
に穿孔を設けることが必要である。これら部材Ｏ全領域
に関する穿孔部分Ｏ面積Ｏ割合は。

好ましくは１０〜ＳＯ＠Ｏ間である。これらＯ垂直平坦
部材はまた。内部カソードと同じ形式の穿孔金属より構
成し得る。

カッ７ドバンドは、−４に銅より成り、そＯ断面および
形状は、塩素工業において周知Ｏよ５に。

ジュール幼木による実質的な、電流損失が避けられ。

同時←電流Ｏ均一な分布が補助されるようになされるも
Ｏであるが、以下に例示されるように１種々の方法で製
造され電解槽に嵌合され得る。好ましくは、電解槽ｏｈ
直壁または垂直壁部分は、爆発法によりカソードバンド
または該バンド部材に取り付けられるＯがよい。

以下１図面を参照して本発勇を好ましい具体例について
説明する。

第１図には、電解槽が示されており、電解槽の垂直壁ま
たは包囲体１は、−そＯ上部および下部に７ランジ２を
具備し【おり、そし″Ｃ垂直壁にカソードバンド３が取
り付けられている。槽Ｏ内側においては、胸囲室４（そ
Ｏ上部が示されている）が、指５（やはりそＯ上部が示
されている）とともに、檜のカソード室を形成している
。　化５０間には、檜の組立中空間６が形成され、こＯ
中にアソードが檜の底部に固定されて収容される。アソ
ードは図には示されていない０周囲ｆｉ４と連通するオ
リフィス７は、カソードに形成されるガスＯ放出を可能
にする。

カソード指５および周囲＠４ｔ）９部は、第２図にも示
されている。こ０図には、水平位置にあってカソード指
Ｏ内儒および両端にて垂直平坦部材９に固定された平坦
な金属部材８が示されている。

しかして、平坦金属部材８は、図において墨点により表
わされるスポット溶接により固定されており、垂直平坦
部材９自体は、可撓性部材またはペロー１０により槽壁
１に固定されている。内部カソードの諸要素は第３図に
示され°ている。水平平坦部材８は、それらの端部にお
いてカソード室の両側に配置された。垂直な平坦部材９
．および対応する指５に溶接される。

第４図および、第５図には類似の具体例が図示されてい
る。しかしながら、垂直平坦部材は、内部カソードＯ穿
孔金属の折曲げ部により形成されている。しかして、折
曲は部９ａで折り返されている。折り返えされた穿孔金
属に代えて中実の山形材も使用できよ５゜垂直平坦部材
により支持される水平平坦部材は、主としてカソード指
間の空間に対向している。

第６図および第７図の具体例には、内部部分が前０もの
より剛性なカソードが示されている。垂直平坦部材９は
、槽Ｏ内部に向って突出する７ランジ２に突合せ溶接さ
れている。

第８図には、カソードバンド３を具備する槽壁Ｉ　Ｃ）
９＠１ｉｉ１図が示されている。槽壁〇一部が爆発法に
よりカソードバンド３に取り付けられ、そしてこの部分
が、線１ｂに沿って槽壁の相補部分に溶接される。この
カソードバンドは、第９図に示されるように５つの平面
部材から構成してもよいし、館１０図に示されるように
２つの直角部材から構成してもよい。一方が直角部材で
他方が平向部材の２部材により構成してもよく、また馬
蹄形状０単二〇部材から構成してもよい。

ついで、楕Ｏ垂直壁が、第９図または第１０図に示され
るように互に溶接される。いずれ０場合も、溶接は同じ
形式０４１１８間でなされる。膨張０間魅を避けるため
に、バンドが槽壁に接触しない点において鋼板をバンド
に取り付けることは有用であろう。第１０図において、
槽壁側部の延長部１ｄがこＯように取り付けられている
が、独立の板も使用できる。

カッー′ドの内部部分は１次０よ５−Ｇｍｍ成する〇が
有利である。まず、水平平坦部材をカソード化の内部に
溶接し、ついでこれら０水平平坦部材な垂直平坦部材に
固定する。ついで、回縁性結合部材を槽の内壁に固定し
、内部部分を箱内に導入し。

垂直平坦部材な可撓性部材に溶接し、そして最後に２周
囲室の上下壁を檜の垂直壁０７ランジすなわち頂部に溶
接する。強化部材および垂直壁間〇結合部材の可撓性は
１組立体の迅速かつ精確な調節を可能にする。

もし必要ならば、カソードの内部部分は箱から分離でき
る。その場合の動作は、まず１周囲室の穿孔部材を切断
し１次いで垂直平坦部および可撓性結合部材間０溶接を
切断することにより行なわれる。

以下の例は、単に本発明の例示の目的で掲げるものであ
る。

比軟例 高さ７６０■、長さ１８００ａ＋ａ、幅ｔ６００ｍ。

そして垂直壁が１０．厚の鋼より作られた電解槽Ｏ垂直
３側面に、厚さ５９ｍ、幅４６０ｍ０鋼製のカソードバ
ンドを支持させる。底部′およびカバーはポリエステル
より成る。こ０槽は、横断グロ−プ指形式として言及さ
れる構造をもつ内部カソードを含む。これらＯ指は１箱
に溶接された波状金属板補強材により強化される。これ
らＯ指は。

２０本あり、　２−５ｍ厚の穿孔鉄板により形成され。

そして孔は、ＡＭの直径を有し、５間離間されている。

孔に対応する面積の割合は３２チである。

指それ自体は、２２ｗｍ０全厚を有し、互に５７ｍの空
間で離間され、そしてこの空間にアノードが収容されて
いる。アノードは白金合金で被徨され。

５７ｍｍの平均厚を有するチタンメツシュより成る。

メツシュ孔に対応する面積０割合は、２１％±５慢であ
る。

３００ｆ／Ｌの塩化ナトリクム溶液の電解を。

この電解槽で２５ム７４ｍ＊　０電流で実施した。電解
槽の安定化後記録された電位差は、指０１１部と中点間
で５５ｍＶ、指Ｏ端部と箱間で９０ｍＶ。

すなわち１２５ｍＶＣ）全電圧−ｙであった。

本発明Ｏ実施例 同じ電解槽に、Ｓｍの直径を有し５■離間された孔を有
するＬ　５　Ｍ厚Ｏ穿孔鉄板より成る類似Ｏ形状のカソ
ードを包含させる。穿孔金属板の孔に対応する面積の割
合は５２１）である。このカソード指は、単位指当り６
枚Ｏ平坦部材の割合で４謔厚Ｏ鉄製Ｏ水平平坦部材によ
り強化される。これらＯ平坦部材は、その全長にわたり
穿孔され（穿孔直径１０ｍ、孔に対応する面積の割合１
５％）％そしてカソードを形成する穿孔板に溶接するこ
とを可能にするため縁部が面取りされる。さらに。

これら部材は、指の両端にて、垂直平坦部材（第３図Ｏ
参照番号９）に溶接され、そしてこの垂直平坦部材は、
部材１０により槽壁に結合される（第２図および第３図
）。この電解槽を、比較例と同様に５００　ｆ　／　ｔ
　Ｏ塩化ナナトリウム溶液電解に使用した。安定後の電
圧降下は、指Ｏ端部と中点間において４０ｍＶ、指と箱
間にお−＜５０ｍＶ、ｌ、たがって全電圧降下は９０ｍ
Ｖであった。

電解槽の始動に続く数時間または３０月の動作時間後の
いずれにおいても認め得るほどＯ変化は観察されなかっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は横断指を備える形式のカソードＯ斜視図、第２
図、第５図および第７図は電解槽〇一部の断面図、第３
図、第４図および第６図は第２図。 第５図および第７図にそれぞれ示される部分Ｏ断片的評
細斜視図、第８図は電解槽のカソードバンドを備える外
壁０ＩＩＩＩｉｆ１図、第９および１０図はこのカソー
ドバンド０質形を示す電解槽の概略図である。 １：垂直壁または包囲体 ２：７ランジ ３：カソードバンド ５：指 ６：空間 ７：オリフィス　　　　　　　− ８：水平平坦部材 ９：垂直平坦部材 １０：可撓性部材 ＦｔＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ Ｆ　Ｉ　Ｇ、１０ 手続補正書（方式） 昭和５７年　８月１８日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 事件の表示　昭和５７年　特願第５８４０２　　号発明
の名称　　電解槽用カソード組立体補正をする者 事件との関係　　　　　　　　　　　特許出願人名　称
　　クロエ・シミ 代理人 〒１０３ 住　所　　東京都中央区日本橋３丁目１３番１１号油脂
工業会館同 住　所　　　　　　　　　　同　　　　　」−補正の対
象 補正の内容　　別紙の通り 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）導電性金属の垂直包囲体を含み、骸包茜体Ｏ内側
   に、実質的に方形断面を有し、穿孔金属より成り、かり
   槽内に鷺びる内部延長部と連通している周囲室が配置さ
   れるカソード組立体におい′ｃ、前記室および延長部が
   、該気長部Ｏ内側に水平に配置されかつ前記室内に配置
   される垂直平坦部材に固定される二連Ｏ平坦金属部材に
   より強化され、そして前記垂直平坦部材が榴Ｏ垂直包囲
   体に結合されたことを特徴とするカソード組立体。 （２）　　特許請求の範囲第゛１１項記載４．．ｏにお
   いて。 水平平坦部材が穿孔されているカソード組立体。 （５）　　特許請求の範囲第２項記載０４．Ｃ１におい
   て。 穿孔された水平平坦部材Ｏ孔に対応する内積Ｏ割合が、
   １０・〜ＳＯ＠であるカソード組立体。 （４）　　特許請求の範囲第１項記載０４，０において
   、水平平坦部材が実質的に均一に分布されたカンー戸組
   立体。 （５）　　特許請求の範囲第４項記載ＯもＯにおいて。 水平平坦部材の数が、２枚Ｏ逐次の平坦部材間Ｏ距離が
   力たドＯ上下端間Ｏ距離０５〜１５嗟となるような数に
   設定され、たカソード組立体。 （６）　　特許請求の範囲第１項記載ＯもＯにおいて、
   垂直平坦部材が、少なくとも部分的に、槽Ｏ内部延長部
   に相対して配置されており、それらが水平平坦部材に央
   合せ溶接されているカソード組立体。 （７）　　特許請求の範囲第１項記載の４．０において
   。 前記垂直平坦部材が、少な（とも部分的に、内部延長部
   間−〇空間に相対しており、水平平坦部材が一前記垂直
   平坦部材の＠面に溶接されているカソード組立体。 （８）　　特許請求の範囲第１１項記載ｏ４．．ｏにお
   いて。 前記垂直平坦部材および槽Ｏ垂直包囲体間の結合部材が
   ｑｍ性金属より成るカソード組立体。 （９）　　特許請求の範囲第１項記載０４，０において
   。 前記垂直平坦部材と垂直包囲体間Ｏ結合が、ｌ！質的に
   カソードバンドに相対し【なされ、カソードバンドが檜
   の垂直包囲体Ｏ外側に取り付けられたカソード組立体。 （１０）特許請求の範囲第１項記載ｅ４．Ｏにおい【。 垂直平坦部材が、その１１１部にて槽ｅｆ＊ｌ包囲体Ｏ
   上縁および下縁に溶接され、＃垂直包囲体にカソードバ
   ンドが取り付けられたカソード組立体。