JPS609109B2 - 電解槽装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフィルタープレス型電解槽に使用するために好
適なシール部材に関する。

さらに詳しく述べると、本発明は電解槽のセパレータ部
村を損傷させないでシール部材を変形可能ならしめるた
めにシール部材とイオン選択性膜のようなセパレータ部
材の少くとも一つの対向面との間に使用される滑り部材
に関する。塩素およびアルカリ金属水酸化物を生成する
ための商業用電解槽は少くとも１８９２壬もこ遡及する
期間にわたって引続いて開発され且つ改良されてきた。

一般的には、クロールアルカリセルは次着したァスベス
トダィャフラムの型式かまたは流動水銀カソードの型式
になっている。過去数年間の間、ダイヤフラムセルまた
は水銀セルの両方に優る利点をもたらすイオン交換性を
有するセパレータを使用したセルの開発がなされてきた
。特に、ダイヤフラムセルにおいては現在の技術を利用
することが望ましいが、またこれらのさらに新しいセパ
レータ材料の要求条件を満たすセルデザィンを提供する
ことが必要である。デュポン社により「Ｎａｆｉｏｎ■
」という商標名で市販され且つ旭ガラス株式会社により
「Ｆ１ｅｍｉｏｎ■」という商標名で市販されているよ
うな好適なセパレータ材料は主としてシートの形態で入
手されるので、このようなセパレータを使用する最も一
般的に用いられるセルは「フィルタープレス」型式にな
っている。フィルタープレスセルは単極性または双極性
である電極構造を使用することができる。フィルタープ
レスセルにおいては、シート形態のセパレータがフレー
ム部材の側部の間に狭握されている。

通常、弾性体状ガスケットである使用されるシール部材
はセパレータを損傷させることなくフレーム部材とセパ
レータとの間に流体密シールを効果的に形成しなければ
ならない。組立中ならびに流体密シールを得る際に遭遇
する困難の一部は圧力がフレーム部材を経てフレームに
適用されるときに電極フレームを分離するために使用さ
れるガスケットが外方に変形し且つ拡大する事実にある
ことが判明した。ガスケットが外方に変形するので、ガ
スケツトに接触しているセパレ−夕は該セパレータが外
方に変形するガスケットの圧力により引張られるときに
延押する傾向がある。フィルタープレス膜電解槽の組立
において、隣接した電極フレーム上に用いられるガスケ
ットの下のセパレータすなわち膜のこの延伸によりフレ
ームを流体密セルの中に圧縮しようと試みるときに膜が
破断すなわち引き裂かれることが判明した。

この圧縮は代表的には電極フレームおよび分離用ガスケ
ットを共に圧縮するために手で適用するかまたは液圧ラ
ムまたはその他の型式の加圧装置を使用して適用するこ
とができる。膜のいかなる引裂きまたは破断も操作中の
電流効率を減少させ「電流の使用量を大幅に増大すると
ともにセルの電解操作効率を減少させる。

電流効率および／または電解操作効率の低下が大き過ぎ
ると、セル全体のコスト高な休止が必要になるとともに
、損傷した膜が新品と取り換えられる。セパレータとし
てイオン交換膜を使用するセルのためのガスケットおよ
びその他の適当な装置を含むシール部材は米国特許第４
０２６７８２号および同第４２０７１６５号明細書に記
載の装置を含んでいる。米国特許第４０２６７８２号は
シール部材が鞍合する凹部を備えたフレームを有する双
極性セルを教示している。これらの凹部の一方において
は、ダイヤフラムはパテまたは頃隙されたガスケットに
よりフレームの中にシールされる。このシール部材には
電極フレームの１個の一部分であるスベーサ部材を使用
する複雑なフレーム構造が必要である。このシール部村
には、電極フレームの間に異なる隙間を保つことが必要
である場合に単にシール部村を取り替えることにより電
極フレームの間の隙間を変更することができないという
不利点がある。米国特許第４１７５０２５号明細書には
、ガスケットが接合される少くとも一つの凹部を形成せ
しめたフィルタープレスフレームが記載されている。

この膜は再生中の膜の収縮のためにその再使用が阻止さ
れることがないようにフレームの端縁を越えて延びるよ
うなサイズに形成されている。隣接したフレームは互い
に対向ししかも異なるサイズの凹部を備えることができ
る。ガスケツトの間で膜をシールするために異なる硬度
を有するガスケットが使用される。この型式のシール部
材における電極フレームの間の隙間はガスケツトの高さ
および電極フレームに適用される圧縮量により完全に左
右される。従って「使用されるガスケットの厚さが変化
しまたは電極フレームに機械加工される凹部が変化する
ときに隣接したフレームの各紙の間の隙間を変更するこ
とができる。米国特許第４０２６７８２号および同第４
１７５０２５号各明細書に開示された型式のフレーム部
村に凹部を形成するさめに、機械加工のような操作を行
なわなければならない。

これらの操作はフレームの生産コストの望ましくない増
大をもたらす。米国特許第４２０７１６５号明細書に開
示された装置は所望の隙間を確保するために隣接した電
極の間に固定されたスベーサ部材を使用している。

しかしながら、膜をシール部材またはスベーサ部材の間
に固定するこれらの方法のすべてはセルの組立または挿
作中の腰すなわちセパレー夕の引裂きを促進することに
なる。前述した問題は、本発明を包含した装置を設計す
る際に、フィルタープレス膜電解槽において、圧縮力が
適用されてセパレータ例えば膜を損傷させないでシール
部村例えばガスケットと隣接した電極フレーム部材との
間に流体密シールを形成するときにセルの組立ておよび
操作中にシ−ル部材を変形可能ならしめるために少くと
も１個のシール部材と隣接した電極フレームの間のセパ
レータ例えば膜の隣接面との間に滑り部材を設けること
により解決される。

本発明の一つの目的は簡単な構造のフレームを使用し且
つセパレータとフレーム部材との直接の接触を回避した
シール部材をフィルタープレスセルに設けることである
。

本発明の別の一つの目的はシール部材と苛性アルカリ溶
液のような電解液で湿潤しているセパレータの滑り易い
表面との間の望ましくない猪りを阻止するシール部材を
提供することである。

本発明のさらに一つの目的は使用される圧縮圧力の制御
に寄与するシール部材を提供することである。本発明の
さらに一つの目的はセルの組立および操作中にセパレー
タ部材例えば膜を引き裂いたりまたは破断することなく
シール部材を変形可能ならしめるためにシール部材と隣
接した電極フレ−ムの各組の膜の対向面との間に配置さ
せることができる滑り都村を提供することである。

本発明のさらに別の目的は隣接した電極フレ−ムの各組
の間に配置されるセパレータ部材例えば膜を損傷させな
いで隣接した電極フレームの間に流体密シールが得られ
ることを保証する比較的に簡単であり且つ低コストの方
法を提供することである。

本発明の一つの特徴は組立および操作中のセパレー夕例
えば膜の引裂きまたは破断を阻止するために隣接した電
極フレームの各組のセパレータ例えば膜の間のシール部
材の少くとも１個の周囲全体のまわりに滑り都材が設け
られていることである。

本発明の別の一つの特徴は滑り部材が「Ｔｅｆｌｏｎ■
」のようなフルオロカーボン材料の薄いストリップから
なることである。

本発明の一つの利点は滑り部材がセルの組立ておよび操
作中のセパレータ例えば膜の損傷を防止する比較的コス
トが低く且つ効果的な方法であることである。

本発明の別の一つの特徴はセルの組立中に滑り部材およ
びシール部材が容易に取りつけられることである。

本発明のさらに別の一つの特徴は滑り都村およびシール
部材がセパレータ例えば膜の一体性を保つように協動し
、一方セルの組立ておよび操作中に圧縮力が隣接した電
極フレームに適用されることである。

これらの目的およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、クランプ部材により共に保持される複数個の隣接して
配置された電極を有する電解槽において、クランプ部村
が電極フレームを共に押圧するときに少くとも第１シー
ル部村が外方に且つ滑り部材の一方の側に向って摺動し
うるように変形することができ且つ一方滑り都材の対向
側部およびセパレー夕の第１面が該セパレータの滑りま
たは引裂きを阻止するために所定位置に実質的に固定さ
れた状態に保たれるように少くとも第１シール部材と隣
接した電極フレームの各組のセパレー夕例えば膜の第１
面との間に挿入可能な都村を設けることにより達成され
且つ得られる。

本発明のこれらの利点は特に添付図面について記載した
以下の本発明の説明から明らかであるつ。

第１図は全体を符号１０で示したフィルタープレス膜電
解槽の側面斜視図である。

カソードフレーム部材１１およびアノードフレーム部村
１２は交互に配置され且つ全般的に垂直方向に向けられ
ている。カソードフレーム部材１１およびアノードフレ
ーム部材１２は垂直サイドフレーム部材１４，水平サイ
ドフレーム部材１５および中間垂直サイドフレーム部材
１６（この１個のみを図示した）により支持されている
。カソードフレーム部材１１およびアノードフレーム部
材１２を締付けて一連の縦付ボルト１８により固定する
。締付けボルト１８は垂直サイドフレーム部材１４およ
び水平サイドフレーム部材１５に固定された適当な装置
部材を通して挿入される。電解過程中の電極間の短絡を
阻止するために、締付ボルト１８はボルト絶縁体１７を
有している。締付ボルト１８はボルト絶縁体１７を通し
てカソードフレーム１１およびァノードフレーム１２の
領域に通される。電流が例えば外部の電源からアノード
母線およびアノード母線ナット（両方共図示せず）を通
って第３図のアノード導体樺１９の中に流れる。アノー
ド導体禅１９はその点から電流を対向アノ−ド面１３に
通す（第４図ないしダ５図を参照）。電流はセパレータ
部材である膜２０を通り且つ対向カソード面２１を通り
（第４図ないし第５図参照）且つカソード導体樺２２お
よびカソード母線ナット２４を通ってカソード母線２５
に流れ続ける。電流はカソード母線２５において電解槽
の外部に流れ続ける。いかに各々のアノードフレーム部
村１２およびカソードフレーム部材１１が膜により分離
されているかを例示するために第１図にはイオン選択性
膜２０を図解的に示してある。アノードフレーム部材１
２およびカソードフレーム部材１１の頂部から一連の流
体流れ導管が突出している。第１図および第３図は各々
のアノードフレーム部村１２の頂部から突出したアノー
ド上昇管２６およびアノード下降管すなわち陽極液戻り
管２８を示している。同様に、各々のカソードフレーム
部材１１の頂部から突出したカソード上昇管２９および
カソード下降管すなわち陰極液戻り管３０を示してある
。これらのアノード上昇管２６およびカソード上昇管２
９は一般に適当な電解液を随伴したガスとともに、すな
わち陽極液を塩素ガスとともにまたは陰極液を水素ガス
とともにフィルタープレス膜電解槽１０の頂部に装着さ
れた適当な分離装置に送るために使用される。陽極液分
離装置は第１図において全体を符号３１で示してあり、
一方陰極液分離装置は全体を符号３２で示してある。各
々の分離装置は分離装置サポート３３により電解槽１０
の頂部に支持されている。これらの分離装置の各々の中
で随伴したガスを適当なときに陽極液流体または陰極液
流体の液体から分離させることができ且つ適当な陰極液
分離装置カバ−３６または陽極液分離装置カバー３７に
固定されたカソードガス放出管３４またはアノードガス
放出管３５のいずれかを経て適当な分離装置から放出せ
しめられる。また、第１図には脱イオン水を陰極液分離
装置３２の中に送入する陰極液補給導管３８を部分的に
示してある。

脱イオン水は陰極液分離装置３２を通して電解槽１０の
中の各々のカソードフレ−ム部材１１に適当に供給され
る。陰極液導出管３９もまた部分的に図示してあり且つ
苛性アルカリをその適当な処理装置に移すことにより陰
極液分離装置３２の中の液体のレベルを制御する役目を
する。陽極液補給導管４川ま新鮮なブラィンを陽極液分
離装置３１の中に送入するものであり且つ第１図に最良
に示してある。

この新鮮なブラィンは陽極液分離装置３１から下降管２
８を経て各々のアノードフレーム部材１２の中に再循環
せしめられる存在する陽極液流体とともに各々のアノー
ドフレーム部材１２の中に適当に供給される。陽極液導
出管４１もまた図示してあり且つ陽極液分離装置３１か
ら消費されたブラインを再生のために移すことにより陽
極液分離装置３１の内部の陽極液流体の液体のしべを制
御する役目をする。また、第１図には好適な電極から電
解液を排出するために使用されるカソード底部マニホル
ド４２およびアノード底部マニホルド４４を示してある
。

マニホルド４２および４４は適当な電極から電極液を排
出するために使用される。フィルタープレス膜電解槽１
川まその中央構成部分の構造および機能が当業者によく
知られているので概要だけを記載してある。

フィルタープレス膜電解槽１０のさらに詳細な完全な説
明は１９８０年３月１０日に出願された米国特許出願第
１２８６８４号明細書に記載されている。この米国特許
出願の内容は該内容が本発明と合致しているかぎり以下
関連部分を参考のために特に記載してある。さらに第１
図について説明すると、全体を符号４５で示したスベー
サ部材はアノードフレーム部材１１およびァノードフレ
ーム部村１２の外側に適当に留められた状態で示してあ
る。

スベーサ部材４５はカソードフレーム部材１１およびア
ノ−ドフレーム部材１２の各々の長手方向の部材すなわ
ち底部サイド部村から頂部サイド部材に沿って通常３列
に配置され、一方電極の頂部および底部に沿って通常２
列に隔直されるように電解槽１０のまわりに配置される
。第２図の拡大図解例示図はアウトリガーブロック４６
を備えたスベーサ部材４５を示している。アウトリガー
ブロツク４６は隣接したカソードフレーム部村１１およ
びア／ードフレーム部材１２のサイド部材に適当に固定
して留められている。アウトリガーブロツク４６は通常
電極フレームに接続されている。第２図に示したような
スベーサブロック４８は一部分が取り除かれ且つアウト
リガーブロツク４６の間に配置されている。第２図は略
図であるので、セパレータ部材例えば膜２０もシール部
材例えばガスケツトも示していない。これらの膜２０お
よびシール部材は隣接したカソードフレーム部材１１と
ァノードフレーム部材１２との間に配置されており、第
３図ないし第５図に最も明瞭に示してある。第４図およ
び第５図はいかにスベーサブロック４８が隣接した電極
フレームの隣接した対向側部を通る平面に沿ってアウト
リガーブロック４６により配置され且つ保持されている
かを示している。第３図はカソードフレーム部材１１お
よびアノードフレーム部材１２が１個のみを図示したア
ノード垂直フレーム部材４９およびカソード垂直フレー
ム部材５０をそれぞれ備えている状態を示している。

カソード垂直フレーム部材５０を相互に連結する部材は
全般的に水平方向のカソードフレーム部材５１である。
同様に、アノード垂直フレーム部材４９を相互に連結す
る部材は全般的に水平なアノードフレーム部材５２であ
り、その１個のみを図示してある。適当なカソードフレ
ーム部材およびアノードフレーム部材は組み立けられた
ときに全般的に平坦な対向した第１脚部および第２側部
を有するカソードフレーム部材１１およびアノードフレ
ーム部材１２をそれぞれ備えている。第４図はカソード
フレーム部村１１と、アノ−ドフレーム部材１２と、ス
ベーサ部材４５と、全体を符号５４で示したシール部村
例えばガスケツトと、滑り部材５３と、セパレータ部村
例えば膜２０の対向面との間の協動状態を示す。

第４図から理解されるように、セパレータ部村例えば膜
２川まカソード垂直フレーム部材５０およびァノード垂
直フレーム部材４９の隣接した脚部の間に配置されたガ
スケット５５および５６の間に配置されている。第４図
には全体を示していないが全般的に平坦な第１および第
２カソード電極面２１は２個のカソード垂直フレーム部
材５０の１個に留めた状態で示してある。カソード垂直
フレーム部材５０は水平フレーム部材５２と組み合わさ
れて全般的に平坦な対向した第１側部および第２側を形
成する。また、アノードフレーム部材１２には全般的に
平坦なアノード面１３が留められている。第４図から理
解されるように、全般的に平坦な第３アノード面１３が
ァノード垂直フレーム部材４９および全般的に水平なア
ノードフレーム部材５２により形成されたアノードフレ
ーム部材１２の全般的に平坦な第１側部上のァノード垂
直フレーム部材４９に留められている。シール部材例え
ばガスケット５５はフレーム部材５０１こおけるカソー
ドフレーム部材１１の第２側部５８と接触する第１の接
触可能な面と、セパレータ部材例えば膜２０の第１面と
接触する第２の接触可能な面とを有している。シール部
材例えばガスケット５６はその第１の接触可能な面に沿
って垂直フレーム部材４９における隣接したアノードフ
レーム部材１２の第１側部６０と接触し且つその第２の
接触可能な面に沿ってセパレータ部材例えば膜２０の対
向した第２面と接触する。ガスケット５５とセパレー夕
部材２０との間に滑り部材５３が配置されている。

滑り部材５３は「Ｔｅｆｌｏｎ■」として一般に知られ
ているポリフルオロテトラェチレンのようなフルオロカ
ーボン材料のストリップからなることが好ましい。同様
に、セパレータ部材２０の対向面とガスケット５６との
間に滑り部材５３の別のストリップが挿置されている。
滑り部材５３はシール部材すなわちガスケットに隣接し
た第１側部と、セパレータ部材例えは膜２０の適当な面
に隣接した対向した第２側部とを有している。両方のス
トリップはガスケット５５および５６がセルの組立て中
に使用される圧縮力を受けて外方に変形するときにガス
ケット５５および５６が該ストリップに沿って滑ること
ができるようにセパレータ部材２０とガスケット５５お
よび５６との間に潤滑されるような面を提供する。変形
中にガスケット５５および５６を滑り都材５３の表面に
沿って滑ることができるようにすることにより「セパレ
ータ部材２０の破断または引裂きが回避される。カソー
ド垂直フレーム部材５０および部分的に例示したァノー
ド垂直フレーム部村４９にはアウトリガーブロック４６
が溶接されている。

アウトリガーブロック４６は適当な電極のフレームと同
じ厚さを有する全般的に長方形の部材として示してある
。アウトリガーブロツク４６の間にはスべーサブロック
４８が配置されている。スベーサブロック４８は隣接し
た電極フレームの間に均一な隙間を保証するために所定
の厚さを有するように選択される。スベーサブロック４
８は良好な絶縁性を有し且つ本質的に非圧縮性のもので
なければならない。スベーサブロック４８はこれらの特
性を有する任意の物質で構成することができるが、ミカ
ル夕（ｍｉｃａｎａ）が従釆好ましい物質であった。含
浸した木材または合浸していない好適な堅木もスベーサ
として使用することができる。充分な強度を有するプレ
キシガラスすらもスベーサとして使用することができる
。第５図に示した実施態様においては、使用されるシー
ル部材はカソード垂直フレーム部材６８およびアノード
垂直フレーム部材６９の榛型フレームの側部６５および
６６のそれぞれに対してガスケット６１および６２を使
用している。

ガスケット６１はガスケット６２よりもセパレータ部材
例えば膜２０‘こ隣接したより大きい接触可能な表面積
を有するように設計されている。セパレータ部材２０と
各々のガスケット６１および６２との間に滑り部材５３
の薄いストリップが挿入されている。セパレー夕部材例
えば膜２川ま圧縮中滑り部材５３とガスケット６１およ
び６２との間にシールされる。カソード垂直フレーム部
材６８および隣接したアノード垂直フレーム部材６９に
アウトリガーブ。ック４６が固定して留められている。
アウトリガーブロツク４６の間にスベーサブロツク４８
が配置されている。スベーサブロツク４８はセル１０が
圧縮された後に隣接した電極フレームの間に均一な隙間
を維持するために好適な所定の厚さを有するように選択
される。上記の説明において、滑り部材は好ましくはフ
ルオロカーボン材料の薄いストリップとして説明した。

これらのストリップとしては、一般的には約１０ミル（
０．２５４側）の厚さおよび約２５．４脚（１インチ）
の幅を有するものが従来使用されてきた。滑り部材のス
トリップは第４図および第５図に例示した態様でシール
部材５４とセパレータ部村例えば膜２０との間の各々の
電極フレームの周囲全体のまわりに延びている。また、
別の態様として、セパレータ部材２０の強度および表面
特性が許容する場合には、滑り部材の単一ストリップを
使用することができよう。例えば、セパレータ部材２０
が一つの狙い表面を有している場合には、単一の滑り易
いストリップのみが必要になる。また、ある状態の下で
は、滑り都材５３をポリプロピレンのような物質で構成
することができ、その決定の基準が使用される材料の平
滑性と、構成材料が接触する電解液流体に対する該構成
材料の耐性であることに留意すべきである。シール部材
５４としては、ネオプレン、ハイパロン、エチレンプロ
ピレンージエン（ＥＰＤＭ）ゴムまたはガム質ゴムのよ
うな弾性体さらなるガスケットが好適である。シール部
材５４の硬度は臨界的ではなく、且ついずれのガスケツ
トに対しても別個に任意の好適な硬度を選択することが
できる。これらのガスケットは該ガスケットがフレーム
部材の凹凸部を充填することができそれにより寸法公差
を減少可能ならしめて例えば金属性フレームの機械加工
を最小限にとどめて生産コストを低減させるような低い
硬度を有していることが好ましい。組立中、締付けボル
ト１８は電解槽１０の周囲のまわり‘こ個々に締め付け
られる。この締付けボルト１８の締め付けにより、個々
の電極フレームが共に保持される。任意の２個の隣接し
た電極の間で、カソードフレーム部村１１およびアノー
ドフレーム部材１２が共に押しつけられ、その結果シー
ル部材５４が圧縮される。カソードフレーム部材１１お
よびアノードフレ−ム部材１２の各々は電極フレームの
周囲全体のまわりに延びる個々のガスケットを有してい
るので、電極は個々のシール部材例えばガスケツト５４
および該ガスケットの間に挿入されるセパレータ部材例
えば膜２０‘こより分離される。滑り部材はシール部材
例えばガスケット５４と、所望通りに、セパレータ部材
例えば膜２０の片面または両面との間に挿入される。電
極の対向面はスベーサブロック４８の厚さにより確保さ
れる均一な隙間だけ分離せしめられる。電極は好適な締
切り力の適用により共に圧縮できるので、ガスケットは
隣俊した電極フレームの間に流体密シールを形成すると
ともに膜２０を両面に沿って固定していかなる望ましく
ない滑りをも回避するように変形する。隣接したカソー
ドフレーム部材１１およびアノードフレーム部材１２の
間の圧縮量は各々の電極フレームに固定して留められた
隣接したアウトリガーブロツク４６の間でプレスされる
スべ−サプロツク４８の厚さにより決定される。所望さ
れた圧縮が一たん達成されると、縦付ボルト１８がこの
圧縮を保持し且つ改良されたシール部材５４により形成
された流体密シールを保持するように固定される。滑り
都材５３のストリップはセパレータ部村例えば２０を引
き裂くことなくまたセパレータ部材例えば膜２０のいか
なる望ましくない滑りをも許容しないようにしてシール
部材例えばガスケツト５４を変形させる。スベーサブロ
ック４８が電極フレームの周囲のまわりに分布せしめら
れるので、均一な電極間隙間が得られる。任意の２個の
隣接したカソードフレーム部村１１およびアノードフレ
ーム部村１２の間に流体密シールが一たん形成されてそ
れによりスベーサブロツク４８が隣接したアウトリガー
ブ。ック４６を通して伝達される圧縮力を受けると、任
意の付加的な圧縮力は隣接したカソートフレーム部材１
１およびアノードフレーム部村１２の間に配置されたス
ベーサブロック４８により支えられる。第２シール部材
例えば第２ガスケットの盛り上り部分の幅は第１シール
部村例えば第１ガスケットのセパレー夕との接触面積よ
りも小さいセパレータとの接触面積が得られるように選
択される。

さらに、この盛り上り部分の幅はガスケット圧縮圧力お
よびガスケットフレーム面構成力を所望通りに制御可能
となるように選択される。これらの圧力を制御すること
により、ガスケツト材料の永久圧縮歪およびフレーム部
材の曲げまたは振りが最小限にとどめられる。第５図に
示した新規のシール部村の実施態様は電解槽がより高い
圧縮圧力を用いている場合に特に好適である。ガスケッ
トの盛り上り部分の幅はガスケットの圧縮およびフレー
ム面構成力を所望通りに制御するために特に選択されて
いる。

盛り上り部分の幅はフレーム部材の構造上の強度を超過
しないように充分に狭く形成されている。フレーム部材
の直線状の長さ２５．４側（１インチ）あたりの該フレ
ーム部材に作用する力Ｆｉは次式により与えられる。Ｆ
ｉ＝Ｐ×Ｗ 式中、Ｐは盛り上り部分のガスケット圧力且つＷは圧縮
力を受けている盛り上り部分の拡がった幅とする。

拡がった幅Ｗは次式により与えられる。

Ｗ＝ｗ÷（１一ｃ） 式中、ｗは盛り上り部分の当初の幅且つｃは小数で表わ
される圧縮率である。

この圧縮率ｃはガスケット材料の如何によりシールを保
証するために充分に高く選択され且つ０．０５なし、し
０．５５の範囲とすることができ、また０．２ないし０
．４の範囲とすることが好ましい。本発明はの電解槽に
は液圧透過性セパレータまたは液圧不透過性セパレータ
を使用することができる。

イオン交換性を有し且つ電解液の流体力学的な流れおよ
び電解槽の中で生成されたガス生成物の通過に対して不
透過性である不活性の可凝性セパレータが使用されるこ
とが好ましい。複数個の懸垂スルホン酸基またはカルボ
ン酸基またはスルホン酸基およびカルボン酸基の混合物
を有しているフルオロカ−ボン重合体からなっているよ
うな腸イオン交換膜が好適に使用されている。「スルホ
ン酸基」および「カルボン酸基」なる用語は加水分解の
ような過程により適宜酸基に変換されるかまたは酸基か
ら変換されるスルホン酸の塩類またはカルボン酸の塩類
をも包含することを意味している。陽イオン交換性を有
する好適な腰材料の一例はポリフルオロオレフインとス
ルホン化パーフルオ。ビニルェーテルとの共重合体から
なるパーフルオロスルホン酸樹脂膜である。パーフルオ
ロスルホン酸樹脂の当量は約９００力）ら約１６００ま
でであり、また約１１００力）ら約１５００までである
ことが好ましい。パーフルオロスルホン酸樹脂はポリフ
ルオロオレフィン布により支持することができる。デュ
ポン社により「Ｎａｆｉｏｎ■」という商標名で市販さ
れている合成膜はこの腰の好適な一例である。好適な膜
の第２の例はイオン交換基としてカルボン酸基を使用し
た陽イオン交換膜である。

これらの膜は例えば乾燥樹脂について０．５一４．仇ｈ
Ｅｑ／ｇのイオン交換能力を有している。このような膜
は例えば米国特許第４１３８３７３号明細書に記載され
ているように弗素化オレフィンをフルオロビニルカルボ
ン酸化合物と英重合させることにより製造することがで
きる。カルボキシル基をそのイオン交換基として有する
上記イオン交換膜を製造する第２の方法は旭ガラス株式
会社による侍開昭５１一１２６３９８号公報に記載され
ている方法である。この方法は弗素化オレフィン単量体
とカルボキシル基またはカルボキシル基に変換しうるそ
の他の重合可能な基を含む単量体とを直接に共重合させ
ることを含んでいる。カルボン酸型腸イオン交換膜は旭
ガラス株式会社から「Ｆ１ｅｍｉｏｎ■」という商標名
で市販されている。フレーム部材は長方形の棒、Ｃ字形
またはＵ字形チャンネル、円筒形チューブ、楕円形チュ
ーフならびに１字形またはＨ字形の形状に形成すること
ができる。フレーム部材は第４図に示したようにＣ字形
チャンネルの形状を有していることが好ましい。フレー
ム部材の構成材料としては、電解液および電解生成物に
よる腐食に耐える任意の材料を使用することができる。

例えば、鉄、鋼、不銭鋼、ニッケル、チタンまたはこれ
らの金属の合金のような金属を使用することができる。
また、同様に、ポリプロピレン、ボリブチレン、ポリテ
トラフルオロェチレン、ＦＥＰおよびクロレンド酸をベ
ースとしたポリエステルのようなプラスチック材料を使
用することができる。しかしながら、電極フレーム部材
はアウトリガーブロック４６を該電極フレームに固定し
て留めることができるような好適な材料で構成しなけれ
ばならない。例えば、もしもアノード垂直フレーム部材
４９および全般的に水平なフレーム部材５２がチタンで
構成されているとすれば、チタンで構成されたアウトリ
ガーブロツク４６が使用される。もしもカソード垂直フ
レーム部材５０および全般的に水平なフレーム部材５１
がニッケルで構成されているとすれば、アウトリガーブ
ロツク４６はニッケルまたは鋼で構成することができる
。また、アウトリガーフロック４６を締付ボルト１８の
近くの適当な電極に取りつけるのが一般的に望ましいこ
とにも留意すべきである。本発明の電解槽は例えばガス
ケット圧縮圧力がガスケットフレーム面構成力とともに
制御されるような多数の固有の利点を提供する。

効果的な流体密シールが得られるとともにガスケットの
滑りまたは引裂けまたは膜に対するその他の損傷が阻止
される。本発明の付加的な利点はセル組立公差が改善さ
れ且つコストが低減されることである。本発明のさらに
一つの利点は低い圧縮圧力を使用できそれにより小さい
圧縮装置を使用できる点にある。本発明の原理を図示し
且つ前述したように取り入れた好ましい構造について説
明したが、本発明がこのように記載した特定の詳細事項
に限定されるべきではなくしかも事実上本発明のより広
い態様の実施にあたり大幅に異なる装置を使用できるこ
とを理解すべきである。本発明の範囲はこの開示した内
容を読めば当業者が思いつく細部、材料ならびに部品の
構成に関するすべての明らかな変更を包含するように意
図してある。

【図面の簡単な説明】

第１図はァノード、カソード、陽極液分離装置、陰極液
分離装置および電極フレームの各組の間のスベーサ部材
の配置を例示するために適当部分を破断して示した単極
一性フィルターブレース膜電解槽の斜視図であり、第２
図は２個の隣接した電極フレームの間に部分的に挿入さ
れるように配置されたスベーサ部材の拡大図であり、第
３図は電極間シール部村を備えた本発明の新規の滑り都
材を使用した１対の隣接した電極フレームの正面斜視図
であり、第４図はセパレータ部村（膜）を損傷しない流
体密シールを得るために使用できる一つの型式のシール
部材とともに本発明に用いられる滑り易い部材を示す、
第３図の電極フレームを４一４線に沿って切断した拡大
部分断面図であり、そして第５図は榛形フレームと、セ
パレータ部材（腰）を損傷しない流体密シールを得るた
めに使用し得る別の型式のシール部材を備えた本発明に
使用される滑り易い材料の部分断面図である。 １０・・・電解槽、１１・・・カソードフレーム部材、
１２・・・アノードフレーム部材、１３・・・第３アノ
−ド面、１４・・・垂直サイドフレーム部材、１５・・
・水平サイドフレーム部材、１６・・・中間垂直サイド
フレーム部材、２０・・・セパレータ部材（膜）、２１
・・・第２カソード面、４５・・・スベーサ部材、４６
・・・アウトリガーブｏツク、４８…スベーサブロツク
、４９・・・アノード垂直フレーム部材、５０・・・カ
ソード垂直フレーム部材、５１・・・カソード水平フレ
ーム部材、５２…アノード水平フレーム部材、５３…滑
り部材、５４・・・シール部材（ガスケット）、５５，
５６…第１および第２シール部材（ガスケット）、５８
…第２側部、６０…第１側部、６１，６２・・・シール
部村（ガスケット）、６８・・・カソード垂直フレーム
部村、６９・・・アノード垂直フレーム部材。 Ｊに初鷹‐次 ＪこれＧ−２ ＪＦＺ協‐３ 川雌‐傘 比舵・Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の隣接して配置された電極を有し且つ電解液
   流体が収納される電解槽装置において、ａ 平坦な第１
   カソード面２１および平坦な第２カソード面２１がそれ
   ぞれ接続される平坦な第１側部５８およびこの第１側部
   に対向した平坦な第２側部５８をそれぞれ有する複数個
   のカソードフレーム部材１１と、ｂ 平坦な第３アノー
   ド面１３および平坦な第４アノード面１３がそれぞれ接
   続される平坦な第１側部６０およびこの第１側部に対向
   した平坦な第２側部６０をそれぞれ有する複数個のアノ
   ードフレーム部材１２と、ｃ 前記カソードフレーム部
   材１１と前記アノードフレーム部材１２とを分離するた
   めのセパレータ部材２０と、ｄ 前記カソードフレーム
   部材１１の第２側部５８に接触し且つ前記セパレータ部
   材２０の１側面に隣接する第１シール部材５５と、ｅ
   前記アノードフレーム部材１２の第１側部６０に接触し
   且つ前記セパレータ部材２０の他側面に隣接する第２シ
   ール部材５６と、ｆ 前記カソードフレーム部材１１と
   前記第１シール部材５５との間および前記アノードフレ
   ーム部材１２と前記第２シール部材５６との間に流体密
   シールを形成するために、前記両フレーム部材を前記両
   シール部材および前記セパレータ部材に対して押圧する
   ためのクランプ部材１８と、ｇ 前記クランプ部材１８
   が前記両フレーム部材を押圧するとき、前記シール部材
   が外方に摺動し得るように変形可能にするとともに、前
   記セパレータ部材２０を所定位置に固定して、前記セパ
   レータ部材２０の好ましくない滑りまたは引裂きを阻止
   する、前記両シール部材と前記セパレータ部材２０との
   間に挿入された滑り部材５３とを少なくとも備えている
   ことを特徴とする電解槽装置。 ２ カソードフレーム部材１１およびアノードフレーム
   部材１２が第１平面と第２平面との間に配置される所定
   の厚さのスペーサ部材４５を有しそれにより該スペーサ
   部材４５の所定の厚さに等しい均一な間隙を形成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電解槽装置
   。 ３ 滑り部材５３がさらにフルオロカーボン材料のスト
   リツプからなることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項記載の電解槽装置。 ４ 第１シール部材５５および第２シール部材５６が等
   しい幅を有していることを特徴とする、特許請求の範囲
   第３項記載の電解槽装置。 ５ 第１シール部材５５および第２シール部材５６が等
   しくない幅を有していることを特徴とする、特許請求の
   範囲第３項記載の電解槽装置。 ６ ストリツプがさらにポリフルオロテトラエチレンか
   らなることを特徴とする、特許請求の範囲第２項記載の
   電解槽装置。 ７ 第１側部および対向した第２側部を有する第２滑り
   部材５３が前記第２シール部材５６と前記セパレータ部
   材２０の第２面との間に挿入可能でありそれによりクラ
   ンプ部材１８がフレーム部材を共に押圧したときに第２
   シール部材５６が外方に且つ滑り部材５３の第１側部に
   対して摺動し得るように変形することができ、一方前記
   第２滑り部材５３の対向した第２側部および前記セパレ
   ータ部材２０の第２面が所定位置に実質的に固耐された
   状態に保たれることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項記載の電解槽装置。 ８ 第１シール部材５５および第２シール部材５６がガ
   スケツトであることを特徴とする、特許請求の範囲第４
   項、第５項または第７項記載の電解槽装置。 ９ セパレータ部材２０が液圧透過性であることを特徴
   とする、特許請求の範囲第８項記載の電解槽装置。 １０ セパレータ部材２０が液圧不透過選択性膜である
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第８項記載の電解槽
   装置。