JPS61502688A - 部分的に組立てた電気化学槽 - 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】 部分的に組立てた電気化学槽 本発明は独特の方法で組立てた複数の部品からつくった電解ユニットに関する。

操作しうる組合せに配置した複数のこのユニットは電解槽中での塩素と苛性の製 造に特に有用である。

本明細誓で用いる“電解槽１とは少なくとも陽極区画室内に陽極をまた陰極区画 室内に陰極をもちかつ陽極区画室と陰極区画室はイオン交換活性な実質的に水不 浸透性膜によって分離されている様な組立体を意味する。

“電解ユニット１とは少なくとも平担な支持部によって分けられた２電極構成成 分を含む組立体を意味する。

電解ユニット中の電極構成成分は双極ユニットの場合には反対に荷電され又は単 極ユニットの場合は同じに荷電される。故に単極ユニットは陽極ユニット又は陰 極ユニットのいづれかである。

“電極構成成分１とは電極又は電流配分グリッド又は電流コレクタの様な電極と 組合った要素を意味する。

塩素と苛性は殆んど電解槽中でアルカリ金属塩化物水溶液から電解製造されてい る大規模な基本薬品である。

最近電解槽の電気抵抗を最小とするため電解槽の陽極陰極間隔を最小してより効 率的に電解槽を操業できる機種々の技術的開発が行なわれている。この進歩には 寸法的に安定な陽極、イオン交換膜、復極した電極、ゼロギヤツブ槽構成および 固体ポリマー電解膜の様なものがある。

塩素と苛性の製造に普通便われる電解槽には双極槽と単極槽の主要２型がある。

双枠嗜は各電気化学ユニットの両端のユニットを除いて片側が陽極としてまた反 対側が陰極として働らくｌ連の多数電気化学ユニットより成る。電解ユニットは イオン交換活性膜により筐閉分離されて′ｆＩｓ、屏槽又はＬ連の電解槽を形成 する。電気エネルギーは１連の双極槽の１端にある末端槽に入れられｌ連の槽を とおり他端の末端槽から出る。アルカリ金属ハロゲン化物溶液は陽極区画室に供 給されハロゲンガスが陽極から発生する。アルカリ今頃イオンはイオン交換活性 喚をとおり選択的に陰極区画室に送られそこでアルカリ金属水酸化物が生成され る。

単極電解槽は少なくとも２つの末端槽とその間に交互にある複数の陽極ユニット と陰極ユニットより成る。単極ユニットはイオン交換活性膜によって分けられて いるので複数の単極槽を形成する。各ユニットはユニットに電解液を供給する入 口とユニットから液とガスをとシ出す少なくとも１の出口をもっている。各ユニ ットは電気的に動力源に接続している。動力は１の単極ユニットに供給され１誓 りのユニットから出る。

新しい技術的進歩を利用して徨々の電解ユニットの設計が提案されている。しか しこれらの多くは非常に複雑であシ高価な材料使用を必要とする。容易に入手で きる安価な材料を使う簡単な電解ユニットが非常に望ましい。

本発明の目的はこの様な電解ユニットの提供にあるのである。

本発明は基本的には電解ユニットを形成するように接続した複数の部品からなる 電解ユニットの組立て方法にある。このユニットは実買上平坦であり、平坦な支 持部、支持部の周囲端につけたフレーム状フランジ部及び支持部の各側部から外 方向に突出した複数の突起からなる電流伝送要素（以後ＥＣＴＦ、と称する）を 含む。かくして形成したＦ、ＣＴＥの対向する（２つの）側部は、所望によシ、 部品の組立て完了の前、中又は後に平坦にされうる。次いで側部ライナーを組立 てたＥＣＴＥの少なくとも１の側部の少なくとも１部につける。本発明の電解ユ ニットは単極又は双極ユニットのいづれかとして用いうる。

フレーム状フランジ部は少なくとも１の構成成分からなり、平坦な支持部の外部 周囲端の少なくとも１部を密封的に受け入れまたそれについている内部表面を持 っている。

突起は少なくとも１の電極構成成分を、かたく支持するようにはなれていること が好ましい。電極の単位面積当シの突起の密度、その断面形状（円状、長手、リ プ状等）は広範囲で変えうる。

本発明は本発明を示す付図を参考としてよりよく電解されるであろう。各図にお ける同一番号は同一部品を示すものである。

第１図は本発明の電解ユニットの１態様の一部切除した透視図である。

第２図は第１図の！解ユニットの１態様のひろげた部分側面図である。

第３図は一連の電解槽を形成している運転位置にある複数電解槽の側断面図であ る。

第４図は複数の構成成分から成る側面ライナーをもつ電解ユニットの側断面図で ある。

第１図から第３図までに関して本発明はライナーのない電解ユニット１０又はラ イナーのある電解ユニット１１の１の構成成分として電流伝送要素（ＥＣＴＥ　 ）１４を用いる。ＥＣＴＥＩ　４はライナーを使うならば複数の突起１８と１８ Ａ１枠形フランジ部１６およびライナー冗又は２６Ａの支持体となるに十分な完 全構造を４つほぼ平坦な支持部１７よ構成る。ＥＣＴＥＩ４は通常電解槽に使わ れているライナー２６又は２６Ａおよび雑学成分３６．３６Ａ、４６又は４６Ａ よシも実質的によシどっしシとしまた強直である。

ＥＣＴＥＩ４は上記した要求を満足する種々の物質から製造できる。しかし物質 は鉄、ねづみ銑、可鍛鋳鉄、延性鋳鉄、鋼およびステンレス鋼の様な鉄金属、お よびニッケル、アルミニウム、モリブデン、銅、マグネシウム、鉛、各々の合金 及びそれらの合金等の他の金属からえらばれる。　１ ’Ｅ、ＣＴＢ１４は生成分が鉄である鉄金属から製造されな寸法のため延性鋳鉄 からＥＣＴＥＩ　２をつくると最もよい。

双極電解ユニットとして電解ユニット１０又は１１を使用する場合に突起１８と １８Ａは平坦な支持部１７に画直な方向にその物体（マス）又はその一部をとお し電気エネルギーを伝送するに十分な伝導性をもつ必要がある。電気伝導は突起 １８と１８Ａが相殺される場合を除いて平坦支持部１７の物体（マス）をとおし てよシもむしろ突起１８と１８Ａをとおしてなされるので、平坦支持部１７はそ の物体又はその一部をとおし電気エネルギーを伝送するに十分な伝導性をもたね ばならない。

電解ユニット１０又は１１が単極電解ユニットとして使われる場合、支持部１７ は実質的にその全物体をとおし電気エネルギーを伝送するに十分な伝導性である とよい。これは筑源からその支持部１７に電気接続をさせ平坦支持部１７と電気 的接触するＷａ酸成分種々の点に電気エネルギーを分配させる。

ＥＣＴＥＩ４が単極又は双極ユニットとして使われることに関係な（ＥＣＴＥは 金属の比抵抗とあまシ関係させる必要なく容易に入手できまた一般に安価な金属 から支持部１７金製造することができる。これは支持部１７の電気比抵抗を最少 とするに十分大きな断面積をもつ支持部の大きな物体と断面積のため可能である 。支持部１７が大断面積をもつ事実は従来の形態で使用できるよシも高比抵抗を もつ材料使用を可能にする。故に鉄、鋼、展性鋳鉄、ねづみ銑および可鍛鋳鉄の 様な鉄金賄が本発明の使用に全く適当する。詳述すれば鋼程度又Ｙ′ｉ鋼よシ高 い比抵抗をもつ金属が支持部門製造に経済的に使用できる。更に経済的に約１０ ミクロオーム−αよシ大きな比抵抗をもつ金属が使用できる。約５０ミクロオー ム−α程度又はそれより高い比抵抗をもつ金属が最も経済的に使用できる。

本発明の電解ユニツ）１０又は１１を単極ユニットとして使用したとき平坦支持 部１７は両側を接続する１又は２以上の並んだ通路があってもよい。通路は支持 部１７０片側から反対側に電解液又はガスをとおす。この通路は支持部の全容積 の約６０容ｔチ以上を占めてはなら力い。この孔は平坦支持部１７形成に金属の 使用量が少なくてよいのでより経済的である。また開孔は電解槽のある部分［流 を向ける空間となる。

複数の突起１８と１８Ａが平坦支持部１７０両側につけられる。この突起は最終 的に電解液区画室を成す領域中に平坦支持部１７から外側に一定寸法で突出てい る。

突起１８は直接電極３６．３６Ａ、４６又は４６Ａに、又は間接に側面ライナー をとおし電極に、いづれかで電気的に接続できる。突起１８と１８Ａ端はそれぞ れ幾何学的同一面にあシ実質的に固体であるとよい。しかし鋳造の結果として内 部空洞であってもよい。

突起１８と１８Ａは互いに平坦支持部１７を横切って背中合せ関係であってよい 。任意にこれらは支持部１７を横切って互いから埋合せられる。これらは互いか ら種々の他の断面形態にあってもよい。

突起１８と１８Ａは支持部１７に使われた金属と同じ金属で製造できる。任意に 突起は支持部１７をつくるに使われた金属とちがった金属でつくることもできる 。突起１８と１８Ａは鉄、ねずみ銑、展性鋳鉄、可鍛鋳鉄、鋼、スティンレス鋼 の様な鉄金属又はモリブデン、ニッケル、アルミニウム、銅、マグネシウム、鉛 、それぞれの合金及びこれらの合金からつくるとよい。突起は安定性、安価およ び入手容易な理由から展性鋳鉄からつくるとよシ好ましい。

突起１８と１８Ａはそれが電解槽中に使うに好ましい電極成分３６．３６Ａ、４ ６又は４６Ａをしつかり支えうる様に間隔をはなしているとよい。支持部１７の 各側止の突起間の間隔は一般に使われる特定電極要素の比電気抵抗による。よシ うすいおよび（又は）非常に抵抗性の電極要素においては突起の空間は小さいの で電気接触によシ密な多数点を与える。厚いおよび（又は）抵抗性小さい電極要 素においては突起の空間はより大きくてもよい。突起間空間は通常５乃至３０５ ＋であるがより小さい又はよシ大きい空間も全体の設計を考慮して使用できる。

突起１８と１８Ａは支持部１７に便利に溶接又は接着できる。又は図の９３の様 に支持部にねじ込んでもよい。

いづれにしても支持部１７と突起部との電気接触がよくなる様つけられればよい 。ライナーのない電解ユニット１０の場合又は１のライナーのみを使用した場合 にはたとえ突起は支持部１７にねじ込み又は接着されたとしても溶着されること が好ましい。ライナーのある電解ユニット１１の場合には突起は溶着されないが 仮づけ溶接されるとよい。

突起はユニット組立前、組立中又は組立後機械加工した偏平面２８と２８Ａをも つ。この表面は中間クーポン３０．３０Ａ、３１又は３１Ａによってライナーに 又は電極成分に付着するに適している。

支持部１７の周囲縁のまわりに枠形フランジ部１６がある。それは突起を含めた 支持部１７の厚さよシ大きいか又は少なくも同じ厚さをもつ窓枠状構造をしてい る。

７う７９部１６は支持部１７の平面から突起１８と１８Ａ端が出ているよりも更 に出ているとよい。これは本発明の電解ユニット１０又は１１が互いに隣接して 運転状態に重ねられた時あるであろう電極構成成分３６．３６Ａ。

４６又は４６Ａの空間を与える。フランジ部の厚さは支持部１７の厚さよりも少 なくとも約２乃至６倍大きいとよい。更に支持部１７が約２０乃至２５ｍの厚さ であるときフランジ部厚さは約６０乃至７０ｍであると好ましい。フランジ部１ ６は単−又は一体的な絵画のフレーム状構造でもよくまたは複数部分を一体化し て床持部１７の周囲端のまわりに完成したフレーム状構造を形成してもよい。

フレーム状フランジ部は平坦な支持部用に用いた同じ金属から選んだ金属でつく ることができる。フランジ部の金属はまた平坦な支持部用に使った金属と異なる 金属でもよい。たとえば、平坦な支持部が鉄金属でつくられている場合にはフラ ンジ部は銅又は支持部用に好適に用いることのできる他のいづれか１つの金属で つくることができる。所望によシフランジ部を合成樹脂材料でつくってもよい。

ここに示す特性の合成樹脂材料に限定する意図はないが、好ましい材料を例示す ると、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロライド、塩素化ポリビニ ルクロライド、アクリロニトリル、ポリスチレン、ポリスルフォン、スチレンア クリロニトリル、ブタジェンおよびスチレンコポリマー、エポキシ、ビニルエス テル、ポリエステル、フルオロプラスチックスおよびそれらのコポリマーがある 。ポリプロピレンの様な樹脂質物質は高温において適当な完全構造に成形でき、 容易に入手でＩま九他の適当樹脂材料に比べ比較的安価であるのでフランジ部に 使用するに好ましい。

プラスチツクフランジ部はプラスチックの成形技術において当業者に知られた多 くの方法のいづれかでつくることができる。かかる成形方法には、たとえば射出 成形、圧縮成形、トランスファ成形及び注型がある。これらの方法の中では射出 成形が電気化学槽に用いるに適した強度を持つ構造物を満足に製造できることが 判っている。

７ランク部は突起１８と１８Ａが支持部１７につけられた後にその偏平端２８． ２８Ａとほぼ同一面にあるシーリング面１６Ａと１６Ｃをもつ。フランジ部が数 片よ構成るときはそれらは突起が支持部１７につけられる前又は後に支持部につ けられる。７ランク部が支持部につけられる前又は後に必要ならば支持部１７と 突起を機械で平らに加工することができる。

電解ユニットが双極ユニットとして使われるならば７ランク部１６は導電性の必 要はないので導電性材料でつくる必要はない。しかし電解ユニットが単極ユニッ トとして使われるならば周辺フランジ部は導電性であるとよい。７ランク部は一 連の運転ユニット系列中にある電解ユニット１０と１１に電気エネルギーを伝送 する便利な手段となる。７ランク部は電気的に非導電性材料でつくられうるしま た単極ユニット中へ及びそこから電気エネルギーを伝送するために平坦な支持部 に接続すべく７ランク部を通る電気伝導体用の通路を有しうる。

フランジ部１６が支持部１７と一体としてつくられないならば支持部に固定され るとよい。固着は電解ユニットの寸法安定性を確保し次のユニットの電極成分と の間の好ましい間隔を保つ。フランジ部は支持部に溶着されていると好ましい。

電解ユニットが双穫ユニットとして使われておシまたユニットがライナーをもた ないときは支持部の一方の側から他側に液体が流れるのを防ぐため支持部に７ラ ンク部を密閉溶着することが特に重要である。

複数の＠解ユニットｌＯと１１が運転状態に組合わされたときイオン交換活性膜 ２７と２７Ａは電解ユニット１０と１１の間にある。隔膜は双極又は単極いづれ の電解ユニット間にも使われる。いづれの場合も膜は１の電極区画室を隣りの電 極区画室から分離する。

本発明の使用に適する膜２７と２７Ａは多くのイオン交換活性サイトをもってい てもよい。例えばスルホン酸又はカルボン酸イオン父換活性サイトをもっていて もよい。任意に膜は２層膜であり他層中に１種のイオン交換活性サイトをもって いて本よい。膜は１［中の変形を防ぐため強化されていてもよく又は膜をとおし 導電性を最大とするため強化されなくてもよい。本発明の電解槽使用に適するイ オン交換活性膜は当業界でよく知られている。

本発明に関連して使用できる他の電極構成要素には電流コレクタ、スペーサー、 マツトレスその個当業者に公知の要素がある。ギャップ形態用部品又は固体ポリ マー電解膜も用いうる。また本発明のユニットはガス消費用電極（時に消極電極 といわれる）と共に使用するガス室に適している。ガス室は電解液区画室の他に 必要である。

本発明に使用できる槽要素は当業者に周知でもシ、例えば米国特許第４４５７． ８２３号、第４４５７．８１５号、第４４４４６２３号、第４３４Ｑ４５２号、 第４４４４６４１号、第４４４４６３９号、第４４５７．８２２号および第４４ ４ａ６６２号に開示されている。

ＥＣＴＥ又は平坦な支持部を一体的につくる好ましい方法は溶融金属を砂型鋳造 する、好ましくは溶融鉄金属を鋳造するものである。ＥＣＴＥ又は支持部をつく る他の方法には型鋳造、粉末金属プレス及び焼結、熱間等静圧圧縮成型、熱間鍛 造及び冷間鍛造がある。

またＥＣＴＥ又は平坦支持部１７の製造において支持部の一体成形でインサート 、チル及び中子を用いることを含む金属成形技術の更用も本発明の範囲に入る。

事実、特定の金属のチルを特定位置に用いるとよシ均一な鋳造ができるだけでな くよりすぐれた電気伝導性を持つＥＣＴＢが同時に得られるという篤くべき結果 が得られる。もちろん、こうした後でチルはインサートに挿入される。

定義をはつきシさせておくと、こ、こては、金属構造体成形でのチル、インサー ト及び中子の意味をと＼では当業者が一般的に使用しているこれらの用語と同じ であるものとしておく。それらの主たる目的はモールド（ｎ型）中の特定の場所 の溶融金属の冷却速度を調節することである。溶融金属の冷却を調節することに 依り金属収縮がより正確に調節され、それで不完全区及び欠陥を減少させること で部品々質を向上させるができる。チルは鋳物の一体部品となることもならぬこ ともあり、魅しである場合にはインサートと同様な作用をすることもある。

インサートはモールド中に置かれて、・鋳形物の機能の一助を果す；部品の形成 に役立つ；又は仕上物品の機能部品となるものである。それら（インサート）は 形成完了後も程度は変るがその同一性を保している。他の適切な材料も使用し得 るが、インサートは通常金属製である。

ある場合にはインサートはチルの役をすることがある。

中子はモールド中に置かれ、鋳形物の望ましからざる領域から金属を無くする役 目をするものである。中子は望ましからざる金属を無くする様にモールドを形成 することが非実用的であるか又は不可能な鋳型で使用される。

典型的な例は鋳造金属物体の内部空洞をつくり出すのに使用される中子である。

ある場合には中子はチルとしても働らく。

インサートに変えて支持部の電気伝導度を向上させる特に有用なチルは平らな支 持部分に対して横方向にそして突起に合体する様に配置される。好ましいインサ ート又はチルはその周囲に形成される支持部の金属の主要部を持つ固体金属から つくられる。

循環性を改良するために単極槽ユニツト中の支持部を貫通する開口を有すること が好ましい。かかる開口は、隣接する電解液区画室からの陽極液又は陰極液の混 合を防ぐために支持部がその側部の１方に少なくとも１のライナーを有する限り 双極槽ユニットにおいてさして欠点とはならない。

ライナー２６又は２６Ａは１つの部片でできていてもまた２以上の部片でできて いてもよい。ライナー２６は１つの部片即ちワンピースライナーとして示してあ り、ライナー２６Ａは複数の部片からなるものとして示しである。ワンピースラ イナーはもれのおそれが最小でアシ液体を支持部と接触させるので好ましい。ラ イナーは実質上完全に水弁浸透性であるに足る厚さをもつことが好ましい。

ワンピース側部ライナーはそりを最小とする様その中に最小のストレスをもって つくることが好ましい。ライナー中のストレスを避けるには４８２乃至７０４℃ の高温でライナーをプレス中で高熱成形してできる。ライナーを望む形にプレス する前にこの高温にライナー金属と金属プレスを加熱する。ライナーを加熱プレ スに入れまた室温まで冷す際ストレス生成を防ぐ様計画したサイクルで冷却する 。

塩素−アルカリ陰極区画室に用いるに適したライナー２６又は２６Ａは鉄金属、 ニッケル、スティンレス鋼、クロム、モネルおよびそれらの合金からえらばれた ものがよい。塩素−アルカリ陽極区画室使用に適したライナーハチタン、バナジ ウム、タンタル、コロンビウム、ノ・フニウム、ジルコニウムおよびそれらの合 金からえらばれたものがよい。

ライナーは突起１８と１８Ａを持つＥＣＴＥの支持部１７だけと一緒にのびてい てもよくまたＥＣＴＥの長さ及び幅の全体にわたって一緒にのびていてもよい。

ライナーを突起１８と１８Ａの偏平端２８．２８Ａに溶接するとよい。任意にラ イナーは突起の偏平端にばかりでなく両者が互いに接触する他の場所においても 溶着できる。コンデンサー放１！溶接法はライナーを突起１８と１８Ａに溶接す るに使うよい溶接法である。

膜２７又は２７Ａとフランジ部１６上のシーリング面１６Ａ又は１６Ｃの間の液 体密閉目的にはライナー２６又は２６Ａを皿形につくりオフセットリップ４２又 は４２Ａがその周辺に伸びている様にするとよい。リップ４２と４２Ａはシーリ ング面１６Ａと１６Ｃにぴったり合う。膜２７又は２７Ａの周辺部はライナーの リップＣに対しびったシ合いまた周辺ガスケット４４は膜２７又は２７Ａの周辺 部の反対側にびったシ合う。一連の電解ユニットにおいてガスケット４４はライ ナー２６Ａのリップ４２に対しぴったり合いまたライナーのないときはシーリン グ面１６Ｃにびったシ合う。

ライナー２６．２６Ａがチタンでつくられ、ＥＣＴＥが鉄金属でつくられている 場合はそれらは抵抗溶接又はキャパシター放電溶接によって接続されうる。抵抗 又はキャパシター放電溶接は通常ウェーファー又はクーポンといわれる金属中間 体を介して突起１８．１８Ａの平坦端部２８．２８Ａにライナーを溶接すること により間接的に行なわれる。バナジウムはチタン及び鉄金属との溶接に接する金 属の１つである。溶接に適するとは１の溶接性金属が他の溶接性金属と両金属の 溶接部上に延展性のある固溶体をつくることをいう。チタンと鉄金属は通常バナ ジウムとは相溶性でない。それ故、バナジウムウェーファー３０，３０Ａが鉄金 属突起１８．１８人とチタンライナー２６．２６Ａの間の中間金属として使われ それらの溶接を行ないライナーと突起との間の電気的接続を形成すると共にライ ナー２６．２６Ａ用の機械的支持部材となる。

好ましくは、第２の金属中間体又はウェー７７−３１．３１Ａがウェーファー３ ０．３０Ａとライナー２６．２６Ａの間に配される。唯一つのウェーファーを用 いると塩素と苛性を生ずる電解槽の操作中にライナーと接している腐食性材料が チタン−バナジウム溶接部に浸透し溶接部を腐食する可能性があることが判明し たことから、第２のウェーファーが好まれる。腐食性材料はまたｇｃＴＥの本体 に浸透しそれを腐食する。厚いライナーを使うよりも腐食性材料がＥＣＴＥに浸 透する可能性を最小にするに足る厚さの第２のウェー７７−３１．３１人を挿入 する方がより経済的である。

複数の電解ユニット１０．１１を操作しうる組合せに積層した際電解槽への反応 剤の導入用にノズルｃ図示せず）を各電解ユニットに存在させることが好ましい 。種々のデザインと構成をとシうるが、好ましいデザインは次のとおシである。

複数の金属ノズルを、たとえば焼流暑 し鋳造によってつくる。鋳造したノズルを次に機檄処理して所望のサイズにする 。多数のスロットをノズルを受け入れる複数の所望位置に機械処理して各７ラン ク部１６につくる。スロットはスロットに挿入するノズルの厚さに相当するサイ ズを持ち、電解槽の要素を最終的に組立てる際密封状態を保つようにする。ライ ナー２６又は２６Ａをつかう場合は、ノズルの周シに合うように、たとえば溶接 によって切る。ライナーとノズルの組合せ品を次に１１１解槽に置き、ライナー キャップ３２又は３２Ａを突起１Ｂ、１８Ａに溶接する。

複数の電解ユニツ）１０，１１を互に隣接して組立てる時にはガスケット４４を ユニット間に配することが好ましい。ガスケットは１）密封、２）電気絶縁性及 び電極ギャップのセツティングという３つの主な機能を持つ。用いうる好適なガ スケット４４材料としては、たとえばエチレンプロピレンジェンターポリマー、 塩素化ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシ樹 脂、又はゴム等の種々のものがある。唯一つのの両側にもガスケットを用いうる 。

ＩＣＴＥＫｇＡ接して又はライナーを用いる場合にはライナー２６又は２６Ａに 隣接して、電極構成要素３６．３６Ａ、４６又は４６Ａがつけられるか又はライ ナー又はＥＣＴＥ１４に対して圧接される。好ましくは電極構成要素は支持部１ ７と一緒に延びフランジ部１６をこえない。そうでないと隣接する電解ユニット １０，１１を操作しうるよう組合せた際それらを密封するのが困難になる。

用いうる電極構成要素は実質上平坦な有孔構造を有することが好ましく、条孔買 金属板、穴あけ板又は金属線織物等でつくられうる。所望により、電極構成成分 は電極と接する電流コレクタ又は電植でありうる。電極は所望によりその表面に 触媒的に活性な被膜を有しうる。電極構成成分は突起に又はライナーを用いる場 合はライナーに溶接されうる。好ましくは、電極構成成分を溶接することが電気 的接触がよい点で望ましい。

電極構成成分３６．３６Ａ、４６、又は４６Ａは好ましくは支持部１７の方に向 けて内側にまたイオン交換活性膜２７．２７Ａから離れる方向に端部がわん曲し ていることが望ましい。これは電極構成成分の鋭端部がイオン交換活性膜と接し てそれをやふくことを防ぐ。

電解ユニツ）１０．１１は種々の要素を使って櫨々の方法でつくることができる 。、ＥＣＴＥｌ４をつくる際に用いる基本要素の各々、即ち平坦支持部１７、周 囲（末端）フランジ部１６及び突起１８．１８Ａは複数の部品から構成されうる 。たとえば、支持部１７は複数の組合せｆｃ部品からつくることができる。同時 に１フランジ部１６も複数の組合せた部品からつくることができる。同様に、突 起は支持部を通す単一部品ユニットからなっていてもまた支持部を通すのではな くその１の表面又は対向する表面に単にとシつけてあってもよい。

基本要素は最初突起１８．１８Ａを支持部１７にとりつけ次いでフランジ部１６ を支持部１７の周囲端にとりつけることによって組立てうる。別の順序では、フ ランジ部を最初支持部につけ次いで突起をつける。

本発明の電解ユニットを組立てる他の方法として、基本要素を（たとえば注型に より）補助的組立体とし、次いで残存要素を補助的組立体にとりつける方法があ る。

たとえば、突起１８．１８Ａの少なくとも１部を有する一体化した支持部１７を 、注型等によってつくる。突起の残部（もしあれば）とフランジ部１６ｔ−次い でとりつける。また突起１８．１８Ａの少なくとも１部を有する支持部１７を注 型でつくることもできる。そしてフランジ部をつけ、突起１８．１８Ａをつける 。

電解ユニツ）１０．１１をできるだけ平坦にするために組立てた、又は部分的に 組立てたＥＣＴＥの平面を平らにする処理をしてもよい。特にＥＣＴＥをＥＣＴ Ｅ構成成分の組立ての各工程のいづれか１つ又はそれ以上で平坦化することは好 ましい。たとえば、すべての突起を支持部の１方の側部にとシつけた後に；突起 の１部だけを支持部にとシつけた後に；突起の１部又は全部を支持部にとシつけ た後ではあるがフランジ部をと９つける前に；又はすべての突起とフランジ部を とりつけた後に、平坦化しうる。

ＥＣＴＥは研摩ベルトによる研摩や機械ミリング等の公知の種々の方法で平坦化 しうる。

２つのｔ解ユニツ）１０，１１を操作しうる組合せにおいて互いにマツチさせた とき、もれ数が最小になるようＥＣＴＥを十分平坦化することが好ましい。塩素 −アルカリ電解槽として用いる際には、全体を通じ平坦さの偏差値が約０．４　 ｍｓ以下になることが好ましい。

支持部への突起１８．１８Ａのとりつけは種々の方法で行ないうる。たとえば、 支持部１７を注型して固体ユニットとし、厚さ方向に穴を開けるか又は厚さ方向 に部分的に穴を開ける。突起を通し両側から支持部の穴にねじ込む。所望により 、突起をその長さの半分だけ通し、次いで支持部に半分通してもよい。突起の端 部を支持部にとりつける前に機械処理して平らにすることが好ましい。

突起は溶接によってもと９つけることができる。突起と支持部１７を溶接相溶性 のある金属でつくることが好ましい。２つの金属が溶接相溶性でなｈ場合には、 両金属と溶接相溶性のある中間金属ウェーファーを２つの金属間に挿入しうる。

溶接熱による支持部１７のそりが最小であるようゆつ〈シ突起を溶接することが 好ましい。　。

所望によシ、腐食しうるｉ１′極と接するＥＣＴＥの領域だけにライナーを設け うる。所望によシ、支持部１７の１方側だけ又は両側にライナーを配しうる。ラ イナー２６又は２６Ａは１の部品からなるものでも複数の部品を接着したもので もよい。しかしそれは実／Ｘ！、ＬＩ：完全に水弁浸透性の構造のものであるべ きである。ライナー２６又は２６Ａは支持部１７と一緒に延びていてもよくまた ＥＣＴＥｌ　４の全体の長さ及び幅と一緒に延びていてもよい。

電極構成成分３６．３６Ａ、４６又は４６Ａは支持部１７と一緒に延びておりフ ランジ部１７はこえない。そうでないと、隣接する電解ユニットを操作しうるよ う組合せ九とき密封するのが困難となる。

支持部をつくる特に好ましい方法は予め突起を受け入れる穴を開けた支持部を支 持する平坦な道具を用いる方法である。複数の突起を同じ長さに切シ、各突起の 中央にねじれを設ける。ねじれのない端部は異なる直径をもつ。１方の端部は他 方の端部より直径が小さく支持部に開けた穴よシ小さい直径を持つ。突起の小さ い方の端部を穴に入れ突起のねじれ部が穴のねじ部と接するまで通す。突起が前 記平坦道具（ワークピース）Ｋ触れるまで突起を支持部のねじ穴にねじ込む。か くしてすべての突起を支持部から同じ長さにそろえることが容易となる。

例１ １２２ｍＸ２４４ｚの双極性、平板フィルタープレス型イオン交換膜電解槽を次 のようにしてつくった。

厚さ１．２７　ｃｍの１２２ｃｒｎＸ２４４ｃｍ鋼製板に、直径５Ｕの穴を平方 パターン中１１６個有するように、穴開けしタップした。この鋼製板をＥＣＴＥ の支持部に使い、・その周囲端に厚さ１９勧、幅７０ｍの低炭素鋼製かくぶち型 フランジ部を溶接した。複数の２５ｍねじ山つき鋼製ロッドを１１６個の穴の各 々にしっかりとねじ込んだ。

−極側にする予定の側に各ロッドの端部を機うようにバナジウムウェハーを置き 、次いでチタンカップをロッドとバナジウムウェハーを横うように置いた。カッ プをバナジウムウェハーを介して１１６個の各々に溶接した。

Ｋｆｆｌにする予定の−ｊに、ニッケルカップを１１６個の穴の各々を譲うよう に・歳きそれに溶接した。ニッケルは鋼に比較的容易に溶接できるので、陰極側 に中間ウェハーを置く必要はなかった。バナジウムウェハーは約０．１３Ｕの厚 さを待っていた。キャップの厚さは約０．９　ｍだった。騙食の保護のために、 陽極区画室を０．９　ｊＪ厚のチタンライナーで内張すした。これは４つの周囲 側部すべて上のＵ−４Ｍチタン側部カバーに溶接した平坦なチタンシートからつ くられたものである。チタンライナーはコネクタロッド上に付合するように支持 部上の穴と同心的な１１６の穴を持っている。チタンライナーをコネクタ上のチ タンキャップに溶接した。陰極区画室を１，５ｕ厚のニッケルライナーで内張す した。これは周囲側部上のＵ−字型ニッケル側部カバーに溶接した平坦なニッケ ルシートからできたものである。ニッケルライナーもコネクタロッド上に付合す るように支持部上の穴と同心円的な１１６の穴を持っている。ニッケルライナー を各ニッケルキャップの周りに溶接した。

陽極は１．６Ｈ厚で、４０ｆｙ開放の、α６５ｍ（ＳＷＤ）ｘＬ３ｗ（ＬＷＤ） のダイアモンドパターンを持つ膨張チタンメツシュである。陽極は陽極側上のコ ネクタの上にあるチタンギャップに抵抗溶接した。

陰極はチタンメツシュと同じ特性のニッケルメツシュでつくった。陰極は陰型側 上のコネクタの上にあるニッケルキャップに抵抗溶接した。

１３ｍｍ直径のチタンパイプをブライ／入口用の陽極区画室の底左部にて穴をフ 出してチタンライナーに溶接した。

別の１９ｕ＋ｆｆｆ径のパイプをプラインと塩素ガス出口用の陽極区画室の上圧 部にて穴を通してチタンライナーに溶接した。同様に、ニッケルパイプを陰極液 の入口及び出口用の陰極区画室に溶接した。

陽極メツシュがチタン側部ガスケットフランジよシ約０、４　ｍ下に、また陰極 メツシュがニッケル側部ガスケットフランジより約０．９Ｈ下にくるように槽を つくった。

約１．３Ｈの圧縮厚さを有する発泡ポリテトラフルオロエチレンガスケットを膜 と陰極ガスケットフランジの間に設け、膜と陽極ガスケットフランジの間にはガ スケットを設けず、名目の電極間ギャップは約２．５ｕだった。

例２ ４つの電流伝送要素を名目６１ｙＩＩ×６１ｃｒＲの単極電解装置用に鋳造した 。

すべての電流伝送要素はＡＳＴＭ　Ａ　５３６、ＧＲＤ　６５−４５−１２の延 展性鉄を鋳造したもので鋳造時の寸法は同じである。仕上げした鋳造物を調べた ところ構造的にしつかりしておシ、表面欠損はなかった。１次寸法は次のとおり ；名目６１ｃＩＮＸ６１ｃＩｎの外側寸法、２５Ｉ厚さの支持部、支持部の各個 に位置しず互に直接対向しているそれぞれ２．５譚の直径を持つ１６の突起、槽 構造物の周囲に６．４　ｃｍの厚さで設けたＺ５ｍ幅の密封部材域。機械処理し た領域には密封部材表面（両側平行）と各突起の上端（各側共単一平面状にまた 対向する側と平行に）がある。

陰極槽の槽構造の各側に０．９ｕ厚の保護ニッケルライナーを設けた。ライナー を槽構造体にスポット溶接する前にニッケルでつくった入口及び出口ノズルをラ イナーに予備溶接した。最終組立体は各突起位置にてライナーに触媒的に被検し たニッケル電極がスポット溶接されている。

突起の端部の平面間の距離は単極陰極槽で５．８副であり、これをＥＣＴＥ厚み といいうる。１のニッケル電極構成成分から他のニッケル′ｔＪＬａｎ成、成分 の外側までの、全体の槽の厚さは６．９　ｃｍである。従って、ＥＣＴＥ厚みは 全体の厚みの９２％である。

陰極ターミナル槽は、保護ニッケルライナーが一方の側には必要ないこと及びニ ッケル電極も必要ないことを除き陰極槽と同じである。

ｍ＠槽は槽構造物の各側に０．９龍厚の保護チタンライナーを有する。チタンで つくられた入口及び出口ノズルはライナーを槽構造物にスポット溶接する前にラ イナーに予備溶接した。最終的組立体はバナジウム金属の中間体を介して各突起 位置にてライナーにチタン電極がスポット溶接されている。陽極はルテニウムと チタンの混合酸化物の触媒層で被覆した。

陽極ターミナル槽は、保護チタンライナーが一方の側には必要ないこと及びチタ ン電極も必要ないことを除き陽極槽と同じである。

ＦＩＧ、／ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ 手続補正書（方式） 昭和６１年９月１７日 特許庁長官　黒　１）明　雄　宋 ｌ事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８５１０２４８６ ２発明の名称 部分的に組立てた電気化学槽 ３補正をずろ者 事件との関係　特許出願人 名称　ザ　ダウ　ケミカル　カンパニー氏名　弁理士　（７１７５）　斉　藤　 武　彦５補正命令の日付 昭和６１年９月２日 ６、補正の対象 ７、補正の内容 国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．平坦な支持部、フレーム状のフランジ部、及び支持部の各側部から外方向に 突き出ている複数の突起を有する実質上平坦な電流伝送要素からなり、該フラン ジ部が少なくとも１の構成成分で構成されていると共に支持部の全外周端を密封 状で受け入れる内部表面を有する、電解槽に用いるに適する電解ユニツトの製法 であつて、（ａ）支持部と、フランジ部の少なくとも１の構成成分との１体化し た補助的組立体をつくり； （ｂ）支持部にフランジ部の残存構成成分をつけて支持部の少なくとも１方の測 用のフランジ部を完成させ；（ｃ）フランジ部と残存突起からなる群に残存して いる要素を支持部の反対側につけることによつて電解ユニツトの組立体を完成し ； （ｄ）支持部の少なくとも１の側部の少なくとも１部及び、任意に、フランジ部 を、１又はそれ以上の構成成分からなる金属ライナーで覆い；そして （ｅ）該金属ライナーを金属ライナーと接している突起の少なくとも１部につけ る、諸工程からなることを特徴とする電解ユニツトの製法。
2. ２．平坦な支持部、フレーム状のフランジ部、及び支持部の対向する側部から外 方向に突き出ている被数の突起を有する実質上平坦な電流伝送要素からなり、該 フランジ部が少なくとも１の構成成分で構成されていると共に支持部の全外周端 を密封状で受け入れる内部表面を有する、電解槽に用いるに適する電解ユニツト の製法であつて、 （ａ）支持部と突起の少なくとも１部との１体化した補助的組立体をつくり； （ｂ）所望により、いづれかの残存突起とフランジ部を支持部につけることによ つて伝送要素の組立体を完成させ；（ｃ）支持部の少なくとも１の側部の少なく とも１部及び、任意に、フランジ部を、１又はそれ以上の構成成分からなる金属 ライナーで覆い；そして （ｄ）該金属ライナーを金属ライナーと接している突起の少なくとも１部につけ る、諸工程からなることを特徴とする電解ユニツトの製法。
3. ３．平坦な支持部、フレーム状のフランジ部、及び支持部の対向する側部から外 方向に突き出ている複数の突起を有する実質上平坦な電流伝送要素からなり、該 フランジ部が少なくとも１の構成成分で構成されていると共に支持部の全外周端 を密封状で受け入れる内部表面を有する、電解槽に用いるに適する電解ユニツト の製法であつて、 （ａ）支持部とフランジ部の少なくとも１部との１体化した補助的組立体をつく り； （ｂ）フランジ部の残存構成成分及び残存突起をつけて伝送要素の少なくとも１ の側部用の伝送要素を完成させ；（ｃ）支持部の少なくとも１の側部の少なくと も１部及び、任意に、伝送要素のフランジ部を、１又はそれ以上の構成成分から なる金属ライナーで覆い；そして（ｄ）該金属ライナーをライナーと接している 突起の少なくとも１部につける、諸工程からなることを特徴とする電解ユニツト の製法。
4. ４．平坦な支持部、フレーム状のフランジ部、及び支持部の対向する側部から外 方向に突き出ている複数の突起を有する実質上平坦な電流伝送要素からなり、該 フランジ部が少なくとも１の構成成分で構成されていると共に支持部の全外周端 を密封状で受け入れる内部表面を有する、電解槽に用いるに適する電解ユニツト の製法であつて、 （ａ）支持部の１部分、フランジ部の少なくとも１の構成成分及び突起の少なく とも１部の１体化した補助的組立体をつくり： （ｂ）支持部の残り部分、フランジ部の少なくとも１の構成成分及び突起の少な くとも１部の１体化した平坦な補助的組立体をつくり； （ｃ）（ａ）と（ｂ）の工程でつくつた構成成分をつなぎ合わせ；（ｄ）フラン ジ部の残存成分と残存突起をつけて伝送要素の少なくとも１の側部用の伝送要素 を完成させ；（ｅ）支持部の少なくとも１の側部の少なくとも１部及び、任意に 、フランジ部を、１又はそれ以上の構成成分からなる金層ライナーで覆い；そし て （ｆ）該金属ライナーをライナーと接している突起の少なくとも１部につける、 諸工程からなることを特徴とする電解ユニツトの製法。
5. ５．金属ライナーに少なくとも１の電解構成成分をつける工程を含む請求の範囲 第１項〜第４項のいづれか１項記載の方法。
6. ６．少なくとも部分的に組立てた構造体を機械処理し部分的に組立てた構造体に 平坦表面を付与する請求の範囲第１項〜第４項のいづれか１項記載の方法。
7. ７．フランジ部が溶接又は拡散結合によつて平坦な支持部につけられている請求 の範囲第１項〜第４項のいづれか１項記載の方法。
8. ８．支持部及び突起に平坦表面を付与する前にすべての突起が支持部につけられ る請求の範囲第１項〜第４項のいづれか１項記載の方法。
9. ９．平坦な支持部の各側部がライナーで被覆されている請求の範囲第１項〜第４ 項のいづれか１項記載の方法。
10. １０．ライナーが溶接又は拡散結合によつて突起の少なくとも１部の端につけら れている請求の範囲第１項〜第４項のいづれか１項記載の方法。
11. １１．支持部、突起及びフランジ部が鉄金属、ニツケル、アルミニウム、モリブ デン、銅、マグネシウム、鉛、各々の合金及びそれらの合金、から選ばれた少な くとも１の金属からつくられている請求の範囲第１項〜第４項のいづれか１項記 載の方法。
12. １２．該支持部とフランジ部の少なくとも１部分が金属でつくられ且つ単一ユニ ツトとして成形されており、そして電気コネクタがフランジ部に接続されている 請求の範囲第１項〜第１１項のいづれか１項記載の方法。
13. １３．該支持部が金属でつくられており、該フランジ部の少なくとも１部が合成 樹脂材料でつくられており、そして電気コネクタが支持部に接続されている請求 の範囲第１項〜第１１項のいづれか１項記載の方法。
14. １４．フランジ部の１部が金属でつくられており、フランジ部の残部が合成樹脂 材料でつくられており、そして電気コネクタが少なくとも１の金属フランジ部又 は支持部につけられている請求の範囲第１項〜第１１項のいづれか１項記載の方 法。
15. １５．フランジ部が支持部の厚さより少なくとも約２倍厚い厚さを有する請求の 範囲第１項〜策１４項のいづれか１項記載の方法。