JPS6196093A - 複極隔膜式電解槽 - 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】 塩素およびアルカリ金属水瞭化物、例えば苛性ソーダお
よび苛性カリは、各国で多量に用いられる商品であり、
アルカリ金属塩化物水溶液の電気分解により殆んど独占
的に製造され、大きな部分が隔膜式電解槽を有する工場
で生産されている。

寸法安定性材料の構造物の出現で、所謂フィルタープレ
ス型が隔膜式電解槽に最も好ましいものとなっできた。

このタイプの電解槽は、片側にカソード構造物、他側に
アノード構造物を有し、一方の複連要素のアノード構造
物と直列で隣接する複極構造物のカソード構造物との間
に位置する隔膜を備えた複極分離壁よりなる縦型直列複
極要素より構成されている。電解機は、電源のそれぞれ
の極に直列接続した、両端にアノード端板およびカソー
ド端板も含んでいる。

複極壁は、多くの機能を発揮する。これは、各電極室の
端板として働き、複極要素の片側のカソードを他側のア
ノードおよび普通は複極壁と一体になっているフレーム
に電気的に接続し、電極室の周囲に密封表面を提供する
。一般に・電極は、平行で間隔を有する複極壁のそれぞ
れの表面にリプまたは接続子で支持されたスクリーン、
エクスパンドシートまたは他の多孔板よりなっている。

電極は、フレームの密封表面および電極間間隙と共平面
になっており、隔膜からの’ａｉの距離はフレームの密
封表面と隔膜との間に挿入した適当な厚さのガスケット
により決定される。

各複極要素のフレームは、電解液および電解生成拘引の
入口および出口を備え、各電解室へのおよびこれからの
電解液供給の外に電解生成物の回収が、電解槽の外部ま
たはフレームを適当に貫通する共軸孔で得られる内部ダ
クトである分配器の助けで平行状態で個別的に行われる
。

技術的および経済的観点から、内部または外部タイプの
分配器で平行供給する砥極室の最小の幅および高い電極
表面を特徴とする電解槽が好ましいことが確認されてい
る。第１の技術的考慮は、直列の多数の単位電解槽より
なる複極電解槽への電力供給であり、端末で数百ボルト
の供給電力電圧を必要とする。最近のシリコン整流器の
逆電圧限度を考慮すると、各整流器回路が直列の一定数
以上の電解槽に供給することはできない。したがって、
電極表面は整流回路のコストと電解槽の生産能力との比
に対しできるだけ大きいことが望ましい。

一方、コンパクト化および高価な構造物材料節減の必要
性を考慮すると、複極要素はできるだけ薄くして電極槽
の厚さまたは幅を最小に減少する必要がある。したがっ
て、最近の電解槽は電極表面２−以上および電解室の奥
行き数センチメーターで作られている。

種々の点では最適であるが、この電解槽の形状は、電解
槽の全表面にわたる操業の均一性に関し問題が生じ、こ
の問題は経済的理由から高電流密度で電解を行うことが
好ましいことからより深刻である。例えば、カチオン性
隔膜のような半透膜を備えた上記のタイプの電解槽で食
塩プラインを電気分解するときには、殆んど飽和したプ
ラインを一般に電解室の底部近くの入口を通して各アノ
−ド表面 した塩素ガスとともに、アノード室の頂部近くの出口を
通って電解槽を陥れ、マニホルドに集められ、塩素分離
後、飽和／精製工程に戻されるかまたは飽和／精製工程
からの新鮮な飽和プラインとともにアノード室に一部再
循環する。

ナトリウムイオンは隔膜を通ってカソード室に移動し、
カソードで水素の発生および苛性ソーダの形成が起きる
。カソード室には水または稀苛性ソーダ溶液を供給し、
水素ガスおよび濃苛性ソーダを回収する。アノード！重
層を通ってアノードの活性表面への塩化物イオンの拡散
移動に関する公知の動力学的問題は、通常アノード液に
おける塩化物イオンの高濃度およびアノード表面に沿っ
たアノードの激しい乱流即ち高い衝突速度で水の直接電
気分解の結果としての酸素発生を減少させるように指示
している。しかし、アノード室の奥行きに関してアノー
ドの高い表面延長のために、ポンプ容量の点でこのよう
なアノード液の高速かつ均一な循環速度を与えることは
困難かつ費用の掛ることで、実際上はアノード液はアノ
ード室内部で流れないでいる。’４ＫｉＭ速度の不足を
一部解消するのに、アノード室から取り出した消耗プラ
インの連続的再飽和ｉたは塩酸の添加の何れかにより、
アノード液の塩化物イオンの高濃度を維−持するのが普
通である。

しかし、実際上はこれでアノード表面全体の条件の均一
性を確保するのは困難であり、さらにプラインの飽和、
精製設備の能力を大きくするのでコスト高になる。アノ
ード液の濃度勾配←特にアノード液の塩化物イオンがよ
り消耗した場所）のためにも、酸素発生が生じる。この
ような副反応は、電流効率の損失を伴う外に、酸素が発
生したときにアノードの触媒活性を急速に失いアノード
の活性寿命に悪影響を有している。他方、カチオン交換
隔膜および従来の多孔性隔膜は、カソード側の苛性アル
カリ濃度に特に敏感である（後者の方が影響は少ない）
５このために、壁で規定される内部で隔膜と接触する苛
性アルカＩＪ　０度を維持し、かつ特に隔膜のカソード
側の全表面に沿って濃度勾配が生じるのを防止するのが
非常に望ましい。

この発明の目的は、縦型電極を１１ｍえた隔膜式複極電
解槽でハロゲン化物水溶液を電気分解して。

電解液に多くの循環運動を発生させかつ電極表面全体に
わたって均一に分布させる改良法を提供することである
。

この発明の別の目的は、電極箪内の電解液の内部循環を
発生させる手段を備えた縦型電極を有する新規な隔膜式
複極電解槽および新規な複極要素を提供することである
。

この発明の他の目的は、各複極要素の電極を、複極セパ
レーターを介して電気的に接続する改良法を提供するこ
とである。

この発明の上記および他の目的ならびに長所は、以下の
説明より明らかになる。

この発明の新規な複極隔膜式電解槽は、端部アノード要
素、端部カソード要素およびその主要次元が垂直平面に
列んでいる多数の複極要素を含みかつアノード室とカソ
ード室とを分離する複極壁および複極壁から一定の距離
に位置する平行な縦型多孔性電極よりなるハウジング；
アノードおよびカソードを分離する隔膜；および電極室
の幅全体に沿って分布しかつ複極壁から多孔性電極に延
びて壁の高さの大部にわたって延びる一連の縦型流通チ
ャンネルを形成する一連のバッフルよりなり、このバッ
フルは複極壁の平面に直角の垂直平面に関し交互に一方
向および他方向に傾斜しかつ相互に間隔を有して縦型流
通チャンネルを横方向に規定する２個のバックルの端部
で中断された成極表面対その流通部の比は、２個のバッ
フルの一方の端部と直列に隣接するバックルの端部とで
中断される電極表面対縦型流通チャンネルに直列に隣接
するチャンネルの流通部の比と異っている。

電極室の高さほぼ全体に延び、電極室の奥行きに実質上
等しい幅（即ち複極セパレーターと電極金属スクリーン
との距離に相当する）を有し、かつセパレーターおよび
電極表面に直角な垂直平面に関し交互に一方向および反
対方向に傾斜する一連のバッフルを設けることにより、
電解槽流通部全体が一連の縦方向流通チャンネルに分割
され、電極スクリーンに隣接するバックル端は′重層表
面全体を一連の部分に中断（または分割）する。２個の
バッフルで中断された電極表面の面積と対応する縦型チ
ャン坏ルの流通部との比を、２個のバッフルの一方およ
び隣接する他のバッフルで中断された電極面積と前のに
隣接する対応する縦型バッフルの流通部との比と相異さ
せることにより。

電解槽の幅に関係なく槽内の電解液全体に有効な電解液
の多数の循環運動を発生する。事実問題として、ガス発
生は隔膜と実質上接触しているスクリーン電極表面のど
こででも起き、ガスの泡はスクリーン電極を通って解放
され電解液中を上昇する。バッフルは、２個のバッフル
の端部で中断すれた電極表面から発生した泡の流れを付
勢してバッフルにより横方向に規定された縦型チャンネ
ル中に含まれる電解液内部を上昇させるのに有効である
。

もし、中断された電極表面の大部分が小さな流通部に対
応し、かつ直列で隣接するチャンネルではこの逆の関係
であれば、前者のチャンネルでのガスの泡の密度は高い
が、これに隣接する後者のチャンネルではガス泡の密度
は極めて低くなる。

したがって、上昇するガス泡と液体との粘性相互作用力
の大きさの差のために、第１のチャンネル中の電解液は
上向きに引張られ隣接するチャンネルに含まれる電解液
では下向き運動となる。したかって、電解槽内部の全電
解液が関与する電極表面の大きさに関係なく、最大限の
循環運動が発生する。

バッフルは電解液および電解生成物に抵抗性の任意の不
活性材料よりなっているが、多孔性電極構造物への電流
伝達兼支持手段とし働くものが好ましい。

第１図は、食塩ブラインの電気分解に通した複極隔膜電
解槽を一連の要素の２個の複極要素を示し、第２図はそ
の拡大図であり、各複極要素は二元金属好ましくは爆発
接合および／またはラミ坏−ションで得たものの複極壁
または区画１よりなっている。この二元金属は、厚さ約
７〜１５謳の鋼板または他の適当なカソード材料１ａお
よび厚さ約１〜２．５鶴のチタンまたは他のバルブメタ
ル板１ｂよりなっている。矩形フレームは、厚さ約２〜
１５Ｍの溶接鋼棒２で作られている。アノード室を規定
するフレーム表面は、複極壁のチタンまたはバルブメタ
ル板１ｂに密封溶接したチタンまたは他のバルブメタル
板２ｂで被うする。

好ましくは厚さ１．５〜３Ｍの範囲のチタン板の台形チ
ャンネル３は、チャンネルの底辺に穿孔したスロットま
たは孔を介してチタン板１ｂに溶接する。チャンネルは
、フレームの内側表面から一定の距離（数センチメート
ル、好ましくは少なくとも３ｃｎ１以上）で終っている
アノード室の高さの殆んど全部にわたって縦方向に延び
ている。チャンネルは、アノード室の幅全体で相互に一
定の距離で均一に取付けられている。

アノードは、例えばＵＳＰ３７１１３８５、ＵＳＰ　３
７７８３０７　　記載の抵抗性、非受働態化材料の層で
適当に被覆したチタンまたは他のパルプメタルのスクリ
ーンまたはエクスパンドシート４で構成されている。適
当なアノード用被覆は、白金族金属酸化物、非貴金属の
専電性混合酸化物例工ばペロブスキー石、スピネル等よ
りなっている。

スクリー・ンまたはエクスパンドシートは、共平面のチ
ャンネル３の端部に溶接するが、後述のように溶接しな
くてもよい。

アノード室Ａの奥行きに応じて、台形チャンネル３の斜
辺３ａおよび３ｂの傾斜および各チャンネル間の距離Ｂ
は、チャンネルの斜辺３ａ、３ｂの２つの端部により中
断されたアノード表面部（第１図でＣで示しである）と
チャンネルの流通部分との比は、２個の隣接するチャン
ネルの２つの斜辺３ａ、３ｂで中断されるアノード表面
部（第１図でＤで示しである）と２個の隣接チャンネル
の同じ２つの斜辺３ａ　、３ｂにより規定される流通部
分との比とは異っている。

この２つの比の一方が大きいことが重要なのでなく、こ
れらの値が相互に異っているのが重要なのである。この
具体例では、２個の比の一方は他方の１．５〜８倍であ
り１例えば約１ｍのチャンネル高さでは、一方の３〜５
倍であるのが好ましい。

第１．２図に示した具体例によれば、アノード部分Ｃ／
チャンネル３の流通部分の比は、アノード部分Ｄ／２個
の隣接チャンネル３の間の流通部の比の３倍である。

複極要素のアノード例については説明した通りであり、
好ましくは厚さ１，５〜３ｉｍの範囲を有しかつ鋼、ニ
ッケルまたはその他の苛性アルカリ、水素抵抗性材料の
板よりなる台形チャンネル５を。

好ましくは対応するアノードチャンネルの直接反対側で
、複極要素の鋼板１ａに溶接する。この場合、台形チャ
ンネル５は、フレームの内側表面から３ｃｒｎで終るカ
ソード室の高さの殆んど全部にわたって縦方向に延びて
いる。カソードは、鋼、ニッケルまたはその他の苛性ア
ルカリ、水素抵抗性材料のスクリーンまたはエクスパン
ドシート６で構成されている。必ずしも必要ではないが
、スクリーンマタはエクスパンドシートのカソードは、
台形チャンネル５の斜辺の共平面端部に溶接する。

アノード側について述べたように、中断されたカソード
表面部と対応する流通部との比は、１．５と８との間で
変化する係数で異っている。例えば、高さ約１ｍのカソ
ード室では３〜５の係数がより好ましい。

複極要素は、２個の単極端部アノード要素およびカソー
ド要素の間を結合ロッドまたは油圧または空気圧ジヤツ
キにより組立てて高容量の電解槽を形成する。

第１図に示すように、隔膜７は複極要素のアノードスク
リーンと直列で隣接する複極要素のカソードスクリーン
との間に位置し、好ましくはカチオン透過性膜で、ガス
および液体の水力学的流れに対し不透過性である。適当
な隔膜の一つのタイプは、１０分の数ミリメータの厚さ
のテトラフルオロエチレン／バーフルオロスルホニルエ
トキシビニルエーテル共重合体の薄膜よりなりシュポン
社製のナフィオンである。適当なガスケット８を、フレ
ーム２の密封表面と隔膜７との間に設ける。

電解槽の組立て後、アノードスクリーン４とカソードス
クリーン６の両者は隔膜７の大部分と接触するのが好ま
しいが、一般に２賜以下のある距離で隔膜表面より離れ
ていてもよい。アノードおよびカソードの両者は、隔膜
のそれぞれの側に。

例えば熱プレスにより、結合、埋没した導電性、電気化
学抵抗性材料粒子の多孔性層よりなっていてもよい。こ
の場合、多孔性アノードおよびカソードスクリーン４，
６は、それぞれ隔膜表面に結合した電極用の電流分配器
および集電器として作用する。電極および各電流分配器
および集電器との電気的接触は、結合した電極を有する
隔膜表面に対し１００〜１ｏｏｏＰ／−ｉの範囲で圧力
を加えるアノードおよびカソードスクリーン４，６の機
械的圧力により与えられかつ維持される。

電解槽を組立てるときに隔膜７に対しアノードおよびカ
ソードスクリーン４，６を加圧する場合には、チャンネ
ル３，５の共平面端部に溶接する必要はなく、単にその
上に載置するのが好ましい。

締付は圧力が、チャンネルの端部と電極スクリーンとの
良好な電気的接触を与えるに充分でおる。

さらに、溶接点のないことは、チャンネル３，５の斜辺
を拘束しないので、構造物はある程度の弾性を有して、
チャンネルの斜辺は僅かに彎曲できてアノードおよびカ
ソードスゲリーン間の平面性および平行性の小量の変動
に対し一定の限度内で補償する。したがって、アノード
チャンネル３のバッフル３ａおよび３ｂとカソードチャ
ンネル５の斜辺であるバッフルは、水力学的手段として
作用する一方、所望数の複極要素の組立てにより得られ
る電解槽の電極に対する電流分配手段である。

第３図はこの発明の電解槽の別の具体例を示し、同じ機
能を達する部品は第１．２図と同じ符号を用いた。この
具体例ではチャンネルは一連のＶ断面チャンネルを複極
隔壁１の両側に溶接して構成し、第１，２図と異なりス
クリーン電極との電気的接触は、■断面チャンネルの頂
点で行われている。各自由端部に沿って複極隔壁の表面
に溶接したチャンネルで与えられる接触点の剛性は、電
極スクリーンのチャンネル頂点への電気溶接を容易にし
、この構造は電極４，６を隔膜７と間隔を持たせかつ電
極をチャンネルに溶接する場合に好ましい。

この場合でも、チャンネルの２個の端部で中断された電
極表面部とその流通部との比は、２個の隣接チャンネル
間の電極表面部とその間の流通部との比とは異っている
。第３図の場合には、チャンネルの２個の端部により中
断される電極表面部は実質上ゼロに等しいので、２つの
比が異なるという必須要件を満たしている。第３図より
明らかなように、一連の個々のチャンネルの代りに、適
当なコルゲートシートを複極隔壁の表面に溶接して各種
の流通チャンネル・が形成できる。

第４図は、第１図の複極要素の４−４に沿った断面であ
る。アノード室の底部にはアノード液人口９を設け、廃
アノード液およびアノードガス用出口１０をフレーム上
部に設ける。同様に、カソード室には、水または稲荷性
アルカリ用人口１１と濃苛性アルカリおよび水素用出口
１２とを設ける。

電解槽の操業中、電気分解電流はアノード端部要素から
、各複極要素を通って１個の単位槽のカソードスクリー
ンから、カソードリプ、複極セパレーター、アノードリ
プ、隣接単位槽のアノードスクリーンを通して順次にこ
れを繰返してカソード端部要素に流れる。塩素ガスは細
かい泡の形状でアノードで発生し、アノードスクリーン
のメツシュを通ってからアノード室内部のプライン中を
上昇する。溶媒和したナトリウムイオンは、隔膜を通っ
て移動してカソード表面に達し、そこで水のカソードリ
プにより発生した水酸化物イオンと結合して苛性ソーダ
を形成する。細かい泡の形でカソード発生水素は、カソ
ードスクリーンのメツシュを通過してカソード室のカソ
ード液を通って、上昇する。

第１，２図を参照すると、符号Ｃのセグメントに対応す
るアノード表面で発生した塩素の量は、付勢されてチャ
ンネル３の部分を通って上昇し。

一方符号りのセグメントに対応するアノード表面で発生
した塩素の量は、付勢されて２個の隣接するチャンネル
３の壁３ａおよび３ｂで規定される流通チャンネル部を
通って上昇する。２つの場合、塩素量（即ちアノード表
面）と流通部との比が異なり、特に最初の方が後者より
も大きいので、チャンネル３内部のアノード液はそのガ
ス泡の高密度のために上向きに押され、この上向き運動
はガス泡密度の低いチャンネル外部の電解液の下向き運
動を誘発する。したがって、互に隣接している多くの循
環運動がアノード室の全幅に沿って発生し、アノード液
全体の連続循環を生じる。入口９を通るアノード室底部
で供給される濃厚ブラインは、直ちに循環されて濃度勾
配は起きず、より均一な操業がアノード表面全体にわた
って確実に行われる。

大部分の塩素ガス泡は、頂部の出口１０（第４図）を通
って底部で供給した濃厚プラインの容量に相当する廃ア
ノード液とともにアノード室を離れる。水素の泡は、カ
ソード液で実質上同じ効果を発揮する。カソード室の底
部で入口１１（第４図）を通って供給される水または稲
荷性ソーダは、直ちに循環して濃度勾配ができるのを防
止しかつカソード表面全体にわたって適当な苛性ソーダ
濃度を確保する。さらに、カソードスクリーン６に沿っ
た高いカソード液速度は、カソード表面で形成した強ア
ルカリ性フィルムをより急速に稀釈するのに有効である
。

第５図は、各複極要素のカソードとアノードとの間の電
気的接続を、複極セパレーターおよび垂直面に関し傾斜
したバッフルを介して行ったこの発明の方法を示してい
る。第５図は、次のようにして組立てた、この発明の複
極要素の拡大断面図である。

鋼製または他の適当なカソード材料板には、相互に平行
、等距離にあり、板の高さの大部分に延びかつ上端およ
び下端から数センチメートルで終っている。一連の溝Ｉ
Ｃが設けである。二元金属板（チタン厚さ１〜２１１Ｉ
ｋ、銅または高導電柱、水素移動抵抗性の他の金属厚さ
４〜Ｉｏｎ）から、好ましくは幅１〜３ｃｒｎ、溝ＩＣ
の長さと同じのストリップ１ｄを切り取る。１個または
それ以上のネジ付銅ステムを、二元金属ストリップ１ａ
の上に均一な間隔で溶接する。

次いでストリップを溝ＩＣの中に挿入し、ネジ付銅ステ
ムを溝ＩＣの底部に貫通した孔１ｆに通す。鋼製または
他の適当なカソード材料製の袋ナツトＩＰを、ネジ付銅
ステムＩＣに螺合する。ガスケットまたは好ましくは第
５図に示すような溶接部１ｈが、水密密封を与える。チ
タンまたは他のパルプメタルの薄板１ｂを、板１ａの表
面に取付ける。チタン板には、二元金属ストリップ１ｄ
と係合する一連の孔またはスリットを設けるのが好まし
く、チャンネル３には板１ｄの孔またはスリットと共軸
の孔またげスリットを設ける。

溶接孔またはスリットと対応して、チャンネル３および
板１ｂの両者を単一操作でＴｉ　−Ｏｕ二元金属ストリ
ップ１ｄのチタン側に溶接する。カソード側では、チャ
ンネル５を袋ナツト１ｇに溶接する。複極要素は、必要
な入口および出口を有するフレーム２、チタン板１ｂに
密封溶接したチタンクラツディング２ｂおよびアノード
スクリーン４とカソードスクリーン６とにより完成する
。

電流は、カソードスクリーン６から傾斜カソードリプ５
、ナラ）１ｇ１ネジ付銅ステム１ｅを通り、二元金属ス
トリップ１ｄの銅棒によりチタンチャンネル３およびチ
タン板１ｂを二元金属ストリップ１ｄのチタン側に接合
する一連の溶接点を経てチタンチャンネル３の壁を形成
する傾斜アノードリプに分配する。第５図に示した組立
物は、パルプメタル／鋼製の高価な二元金属板を用いる
よりは卓越した利点を有している。

コストを非常に低減する有効かつ最少量の二元金属（パ
ルプメタル／銅）しか必要としない。さらに、アノード
チャンネル３の溶接は、二元金属ストリップのパルプメ
タル側に行われるので、好ましくは１騙以下の厚さの極
めて薄いチタンまたは他のパルプメタル板が、アノード
クラツディング板１ｂとして用いられる。二元金属板を
用いるとき、チタンまたは他のパルプメタルの厚さは、
パルプメタルクラツディングを損傷することなくアノー
ドチャンネル３の溶接ができるのに充分でなければなら
ないので、パルプメタルの厚さは少なくとも１賜好まし
くは１．５１ＪＩ以上である。この発明の組立物の利点
は、用いるパルプメタルの量が少ないことで立証できる
。

別の優れた利点は、を流は実質上複極上ノくレータ−を
経て銅により伝達されるので、抵抗損失を最低にできる
ことである。銅は原子状水素透過性材料として知られて
いる鋼のカソード表面からアノードクラツディングおよ
びアノードチャンネルを構成するチタンへの原子状水素
の拡散に対するバリヤーとして作用している。銅バリヤ
ーの厚さは、二元金属のパルプメタル側のアノードチャ
ンネルの溶接点でパルプメタルに水素が実際上移動しな
いようにするに充分な厚さ以上とし、原子状水素とパル
プメタルとの結合による脆化を避ける。

さもなければ、二元金属ストリップ１ｄを溝ＩＣに永久
的にハンダ付けして銅ステムを鋼板を貫通させる。この
場合、電流は高導電性二元金属により鋼板に分配され、
カソードリブは鋼板のカソード側に直接溶接できる（第
１〜４図）。

第６ａ図は、アノード側から見たこの発明の複極要素の
斜面図である。この図でも、第１〜５図と同一部品は同
一符号である。フレーム２の内側表面、複極要素のバル
ブメタルクラッド表面１ｂおよびアノードメツシュ構造
物４により規定されるアノード室は、複極セパレーター
の他側のカソード室から完全に分離されている。バルブ
メタルチャンネル３の傾斜壁で示されるアノードバッフ
ルは、アノード室を一連の縦型流通チャンネルに分画し
、その内部では各流通チャンネルに沿って上昇するガス
の交互に異なる割合の結果として、矢印で示す循環運動
が発生する。

第６Ｂ図は、この発明の別の具体例の複極要素のアノー
ド側からの斜面図で、バッフルは複極セパレーター表面
に直角の垂直面に関し交互に一方向および他の方向に傾
斜し、他の方向では横方向の代りに長手方向に傾斜して
いる。換言すれば、バッフルは複極セパレーターの表面
から直角に延びているが、セパレーター表面に直角の垂
直面に関し交互に一方向および他方向に傾斜している。

このようにして、縦型流通チャンネルは上向き方向に沿
って交互に増大および減少する矩形部分を有することに
なる。この場合、チャンネルを横方向に規定するバッフ
ルにより中断されるガスは、隣接するチャンネルの流通
面積と異なる流通面積を流れるように付勢されて２個の
隣接するチャンネルでは異なるガス泡密度になる。この
ことにより、高いガス泡密度を有するチャンネル内の電
解液の上向き運動を発生し、同時に隣接するチャンネル
では電解液の下向き運動が起きる。

アノードバッフル３は、複極セパレーターからその両表
面に直角の方向でアノードスクリーン４に向って延び、
両表面に直角の垂直平面に関し交互に長手方向で一方向
および他方向に傾斜している。したがって、一連の交互
に上向きに増大または減少する縦型流通チャンネルが、
電解室の幅全体に沿って作られる。例えば、縦型チャン
ネル又は上向きに減少する部分を有するが、隣接チャン
ネルＹは上向きに増大する部分になっている。アノード
スクリーン４で発生したガスは、スクリーンのメツシュ
を通過しその上昇中にバッフルで中断される。ある高さ
で２個のチャンネルの各流通部を考えると、チャンネル
Ｘ内部の電解液では高いガス泡密度が存在し、一方チヤ
ンネルＹではその電極面積、即ち中断されるガスの量は
チャンネルＸよジも少量であるので、より低いガス泡密
度が観察される。したがって、チャンネルＸ内の電解液
は上向きに駆動されるが、チャンネルＹでは対応する量
の電解液が下向きに寄び戻される。このようにして、第
６Ｂ図で矢印で示したように、循環運動が発生する。

第７図はこの発明の電解槽の正面図で、電解槽は第１〜
６Ｂ図で示した複極要素のものと類似の単一アノード室
およびアノード構造物よりなり電源の電極に接続したア
ノード端部要素１３を含んでいる。一定数の複極要素１
４が直列に電気的に接続した多数の電解槽単位を形成し
、電解槽は電源の一極に接続したカソード端部要素で完
成する。

カソード端部要素は、単一カソード室および最後の複極
要素のアノードと共働するカソードよりなっている。フ
ィルタープレス型電解槽は、タイロッド、または図に示
すように水力または空力ジヤツキ１７により締付は板１
６の助けで組立てる。

次の実施例でこの発明の好ましい具体例を説明するが、
この発明はこれらの具体例に限定されるものではない。

実施例１ 第１図に示した形状を有するこの発明の電解槽は、次の
特性を有していた： アノード室の奥行き　　　　　　　　　　２ｃＩｎカソ
ード室の奥行き　　　　　　　　　　　２ｍ電解室の高
さ　　　　　　　　　　　１００σｉｉ解室ノｇ　　　
　　　　　　　　　　ｉ　５　ｏｃｍチャンネル３，５
の縦方向延長　　　　　　　４０ｃ１ｎ中断された電極
面積と２個の隣接する チャンネルの流通部面積との比それぞ れの比　　　　　　　　　　　　　　　　　　３．５２
個の複極要素をアノード端部要素およびカソード端部要
素の間に挿入して、３個の単位電解槽装置を構成した。

隔膜は、シュボン社製のナフィオン２２７タイプカチオ
ン性隔膜よりなっていた。

食塩３００　ｆ／Ｒを含みＨＣ’ｌでｐＨ３，５に酸性
化したブラインを、アノード室底部に供給し、アノード
液の外部循環は行わなかった。水は、カソード室底部に
供給した。操業条件は、次の通りであった： 温　　　度　　　　　　　　　　　　　　　　　　９０
℃電流密度　　　　　　　　　　　　２５００Ａ／ｍ’
アノード室出口のアノード液濃度　　　　１６０ｙ／！
１力ソード室出口のカソード液濃度　　　　　　２０％
摺電圧は３．９ｖで、カソード電流効率は９３％であっ
た。

実施例２．（参考例） 対照として、実施例１の電解槽と同じ特性のものを用い
たが、縦型チャンネルの代りにセパレータ一平面に直角
で実施例１のチャンネル形成用板の２倍の厚さの多数の
垂直リプを存在させた。この場合も、ナフィオン２２７
タイプカチオン性隔膜を複極要素の間に取り付けた。同
一操業条件で、摺電圧は４．１ｖであったがカソード直
流効率は８８チに過ぎなかった。

アノード室に供給した濃厚ブラインの流速を増加させ、
実施例１の電圧および電流効率を再現するための努力と
してアノード室を離れるアノード液を徐々に高濃度にし
た。結果は次の表に示しである。

２２０　　　　　　　　　　４．１　　　　　　　８８
２５０　　　　　　　　　　４．０　　　　　　　８９
２８０　　　　　　　　　　３．９　　　　　　　９１
廃アノード液の濃度が２８０　ｐ／ｆｌになるように流
速を維持しながら、カソード室から取出したカソード液
の一部を循環パイプにより槽底部に連続的に循環させ、
檜から連続的に取出すカソード液の濃度をＮａＯＨ２０
ｗｔ％の一定に維持した。循環ポンプの能力を変えて循
環割合を徐々に増加させた。結果を次の表に示す。

２　　　　　　　３．９　　　　　　　　　９１５　　
　　　　　　３．９　　　　　　　　　９２１０　　　
　　　　３．９　　　　　　　　　９２実施例１および
２の操業データーの比較は、この発明の利点を明らかに
している。この発明と類似の結果は、ポンプ設備による
非常な高コストを伴う手段および特にブラインの再飽和
、精製用の大容量の設備によってのみ得ることができた
。

したがって、縦型電極を設けた複極隔膜型電解槽での食
塩プライ／の電気分解法は、実質上電解液が充満した電
極室で電気分解の実施；電解槽の奥行きに実質上対応す
る幅を有し分離壁の平面に直角な垂直方向に関し交互に
一方向および他方向に傾斜し相互に間隔のある一連のバ
ッフルで電解室をその殆んど全高さに延びる一連の縦型
流通チャンネルに分割し、縦型流通チャンネルを規定す
る２個のバックルの端で中断される電極表面（即ちガス
の量）とその流通部との比を上記の２個のバックルの一
方の端部および直列で隣接するバッフルの端部で中断さ
れる電極表面（即ちガスα１と前者のチャンネルに直列
で隣接するチャンネルの流通部との比と異ならせ；アノ
ード室底部に濃厚ブラインをそしてカソード室底部に水
または好ましくは稲荷性ソーダを供給して電解室に含ま
れる全電解液に多くの循環運動を起させ；この循環運動
は隣接チャンネル間のガス泡の密度差により電解槽の幅
全体に沿って分布させることよりなっている。

当業者に明らかなように、効率的な循環運動を縦型電極
を備えた複極隔膜式電解槽の電極室で発生させるこの発
明の方法は、例えば水、塩酸、リチウムまたは苛性カリ
の電気分解のようにガス発生の起きる他の電気分解法に
も有効である。バッフルは、プラスチック材料で作りか
つ電極への電流分配を電極面に直角の垂直金属リプまた
は他の形状の分配器で行う既存の電解槽に取付けること
もできる。

この発明の装置および方法の種々の変更は、この発明の
精神に反することなく行うことができる。

本発明ではスクリーン状アノード、陽イオン交換膜およ
びスクリーン状カソードを接触させて設置することによ
り、電解槽の電流密度を一定に保ち、隔膜を破壊するお
それのある隔膜に加わる機械的および電気的応力を軽減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の好ましい具体例の複極隔膜式電解
槽の２個の複極要素の平面図である。 第２図は、第１図の上部の拡大図である。 第３図は、この発明の他の具体例の複極隔膜式電解槽の
複極要素の部分平面図である。 第４図は、第１図４−４に沿った縦断面図である。 第５図は、この発明のさらに別の具体例の複極隔膜式電
極槽の複極要素の拡大部分平面図である。 第６Ａ図および第６Ｂ図は、それぞれこの発明の電解槽
の複極要素のアノード側からの針面図である。 第７図はこの発明の組立てと複極電解槽の側面図である
。 特許　出　願人　　オロンジオ・ド・ノラ・イムビアン
チ・エレットロキミシ・ソシエタ・ベル・ アジオニ （外３名） 図、＋１１の１１°・：ｉ＋１’：、、ｌ−海、：なし
）　　　　　　第２　図第３図 第４図 第５図 第６Ａ図 第７図 手　　続　　補　　正　　書 １．事件の表示 昭和ｒ１年特許願第　　７．ｒｃ６７　　号２、発明の
名称 アル１＋’）’ＺＡ＃ｈハ０γ°°ン花ｑ１（×Ｚ表つ
党月竿方ニメ、６、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　ｆｒ、　　　オｒ２／し°甘　ド・　ノラ・イらＣ
７／す・シレ、トＯキミン８゛）〉エタ・ヤル′アシ″
’−ｔ＝ ４、代　理　人 タイプした明ｍ３ 手続補正書（方式） 昭和１年　ノ１月ｌｂ日 特許庁長官志　　賀　　　　学　殿　　　　　１β龜１
、事件の表示 昭和ゴ年　Ｖブつ）　願第　７「１６１　　号３、補正
をする者 事件との関係　　出　願　人 住所 ｆ、　　４〜　　オリ、７＃１−　ノジ　イ乙化°ア／
９　工（７ド＋＞４ミ〉・／レエタ　Ａ′ル　アープ； ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和げ年　７０月３０日（発送
日）６、補正の対象 手　　続　　補　　正　　書 昭和６０年３月−り日 ２、発明の名称 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　オロンジオ・ド・ノラ・イムピアンチ・エレ
ットロキミン・ソシェタ・イル・アジオニ４４代　理　
人 ６、補正の内容 （１）　　明細書を別紙の如く全文補正します。 （２）図面の第１図と第２図を別紙の如く補正します。 （３）図面の第３図、第４図、第５図及び第６Ａ図な削
除します。 （４）図面の第６Ｂ図を第３図とし、第７図を第４図と
します。 （５）新たな第５図を提出します。 明　　　　　細　　　　　書 ■、〔発明の久称〕 複離隔膜式電解槽 ２、特許請求の範囲〕 アノード、カソードおよび複極壁からなる複極式隔膜式
電解槽において、その複極壁はアノード室とカソード室
を分離しており、前記複極壁の１面に離れて多孔性アノ
ードが設けられており、そして前記複極壁の他の面に離
れて多孔性力ンードが設けられており、アノードおよび
カソード３を分離する隔膜が設けられており、アノード
“室またはカンード室の少なくとも１方の室内に一連の
複数のバッフルを設け、前記バッフルは、前記複極壁の
上端および下端を除いて該複極壁のほぼ全高にわたり上
下方向に関して交互に相反する方向に傾斜するように上
下方向に延びており、前記バッフルは該複極壁からアノ
−ｒ又はカソードへ延びており、それによって２つの隣
接バッフル、カソード又はアノードおよび複極壁によっ
て縦型流通チャンネルが形成され、各チャンネルは、高
さに沿つて均一な断面を有しないことからなる電解槽。 ３、発明の詳細な説明〕 塩素およびアルカリ金属水酸化物、例えば苛性フープお
よび苛性カリは、各国で多量に用いられる商品であり、
アルカリ金属塩化物水溶液の電気分解により殆んど独占
的に製造され、大きな部分が隔膜式電解槽を有する工場
で生産されている。 寸法安定性材料の構造物の出現で所謂フィルタープレス
型が隔膜式電解槽に最も好ましいものとなってきた。 このタイプの電解槽は、片側にカンート′構造物、他側
にアノード構造物を有し、一方の複連要素のアノード構
造物と直列で隣接する複極構造物のカンート１構造物と
の間に位置する隔膜を備えた複極分離壁よりなる縦型直
列複筒要素より構成されている。電解槽は、電源のそれ
ぞれの極に直列接続した、両端にアノード端板およびカ
ソード端板も含んでいる。 複極壁は、多くの機能を発揮する。これは、各電匣室の
端板として働き、複極要素の片側のカソードを他側のア
ノードおよび普通は複極壁と一体になっているフレーム
に電気的に接続し、電極室の周囲に密封表面を提供する
。一般に電極は、平行で間隔を有する複極壁のそれぞれ
の表面にリブまたは接続子で支持されたスクリーン、エ
クスパンド′シートまたは他の多孔板よりなっている。 電極は、フレームの密封表面および電極間間隙と共平面
になっており、隔膜からの電極の距離はフレームの密封
表面と隔膜との間に挿入した適当な厚さのガスケットに
より決定される。 各複極要素のフレームは、電解液および電解生成物別の
入口および出口を備え、各電解室へのおよびこれからの
電解液供給の外に電解生成物の回収が、電解槽の外部ま
たはフレームを適当に貫通する共軸孔で得られる内部ダ
クトである分配器の助けで平行状態で個別的に行われる
。 技術的および経済的観点から、内部または外部タイプの
分配器で平行供給する電極室の最小の幅および高い電極
表面を特徴とする電解槽が好ましいことが確認されてい
る。第１の技術的考慮は、直列の多数の単位電解槽より
なる複連電解槽への電力供給であり、端末で数百ボルト
の供給電力電圧を必要とする。最近のシリコン整流器の
逆電圧限度を考慮すると、各整流器回路が直列の一定数
以上の電解槽に供給することはできない。したがって、
電極表面は整流回路のコストと電解槽の生産能力との比
に対しできるだけ大きいことが望ましい。 一方、コンパクト化および高価な構造物材料節減の必要
性を考慮すると、複極呼素はできるだけ薄くして電極槽
の厚さまたは幅を最小に減少する必要がある。したがっ
て、最近の電解槽は電極表面２　ｍ２以上および電解室
の奥行き数センチメーターで作られている。 種々の点では最適であるが、この電解槽の形状は、電解
槽の全表面にわたる操業の吻−性に関し問題が生じ、こ
の問題は経済的理由から高電流密度で電解を行うことが
好ましいことからより深刻である。例えば、カチオン註
隔膜のような半透膜を備えた上記のタイプの電解槽で食
塩ブライ／を電気分解するときには、殆んど飽和したブ
ラインを一般に電解室の底部近くの入口を通して各アノ
ード室に供給する。廃ブライ／はアノード９で発生した
塩素ガスとともに、アノード室の頂部近（の出口を通っ
て電解槽を離れ、マニホルＰに集められ、塩素分離後、
飽和／精製工程に戻されるかまたは飽和／精製工程から
の新鮮な飽和ブラインとともにアノード“室に一部再循
環する。 ナトリウムイオンは隔膜を通ってカソード４室に移動し
、カン−Ｆで水素の発生および苛性ソーダの形成が起き
る。カソード室には水または稲荷性ソーダ溶液を供給し
、水素ガスおよび濃苛性ソーダを回収する。アノードに
重層を通ってアノードの活性表面への塩化物イオンの拡
散移動に関する公知の動力学的問題は、通常アノード１
液における塩化物イオンの高濃度およびアノード表面に
沿ったアノード９の激しい乱流即ち高い衝突速度で水の
直接電気分解の結果としての酸素発生を減少させるよう
に指示している。しかし、アノード室の奥行きに関して
アノードの高い表面延長のために、ポンプ容重の点でこ
のようなアノード液の高速かつ均一な循環速度を与える
ことは困雉かつ費用の掛ることで、実際上はアノード液
はアノード室内部で流れないでいる。循環速度の不足を
一部解消するのに、アノード室から取り出した消耗ブラ
インの連続的再飽和または塩酸の添加の何れかにより、
アノード液の塩化物イオンの高濃度を維持するのが普通
である。 しかし、実際上はこれでアノード表面全体の条件の均一
性を確保するのは困難であり、さらにプライ（イ）飽和
、精製設備の能力を大きくするのでコスト高になる。ア
ノード液の濃度勾配（特にアノード液の塩化物イオンが
より消耗した場所）のためにも、酸素発生が生じる。こ
のような副反応は、電流効率の損失を伴う外に、酸素が
発生したときにアノードの触媒活性を急速に失いアノー
ドの活性寿命に悪影響を有している。他方、カチオン交
換隔膜および従来の多孔性隔膜は、カソード側の苛性ア
ルカリ濃度に特に敏感である。（後者の方が影響は少な
い）。このために、壁で規定される内部で隔膜と接触す
る苛性アルカリ濃度を維持し、かつ特に隔膜のカソード
側の全表面に沿って濃度勾配が生じるのを防止するのが
非常に望ましい。 この発明の目的は、縦型電極を備えた隔膜式複重電解槽
でハロゲン化物水溶液を電気分解して、電解液に多くの
循環運動を発生させかつ電極表面全体にわたって均一に
分布させる改良法を提供することである。 この発明の別の目的は、電極室内の電解液の内部循環を
発生させる手段を備えた縦型電極を有する新規な隔膜式
復権電解槽および新規な複極要素を提供することである
。 この発明の他の目的は、各複極要素の電極を、複極セパ
レーターを介して電気的に接続する改良法を提供するこ
とである。 この発明の上記および他の目的ならびに長所は、以下の
説明より明らかになる。 本発明は、アノード、カソードおよび複極壁からなる複
極式隔膜式電解槽において、その復極壁はアノード９富
とカソード１室を分離１．ており一前記複極壁の１面に
離れて多孔性アノードが設けられており、そして前記複
極壁の他の面に離れて多孔性カソードが設けられており
、アノードおよびカソードを分離する隔膜が設けられて
おり、アノード室またはカソード室の少なくとも１方の
室内九一連の複数のバッフルを設け、前記バックルは、
前記複極壁の上端および下端を除いて該複極壁のほぼ全
高にわたり上下方向に関して交互に相反する方向に傾斜
するように上下方向に延びており、前記バッフルは該複
極壁からアノード又はカソード９へと延びており、それ
によって２つの隣接バッフル、カソード又はアノードお
よび複極壁によって縦型流通チャンネルが形成され、各
チャンネルは、高さに沿って均一な断面を有しないこと
からなる電解槽に関する。。 すなわち本発明のバッフルは、前記隔膜から一方又は両
方の電極まで該室内を横切って延び、バックルの上端お
よび下端を除いて該複極壁のほぼ全高にわたり上下方向
に延びる高さを有する。それによって該バッフルを設け
た電解室で対流が生する。これを第５図を使って説明す
る。本発明においてそのバッフルは底面に対し直角な垂
直平面を基準として一方向および反対方向に傾斜してい
る。この場合複極面から見て、２つの異なった形、状を
有する縦型流通チャンネルが交互に形成される。第５図
はこの状態を示す複極壁側から見た正面図である。この
場合もＰの流通チャンネルを構成する電極面の底辺の長
さとＨの流通チャンネルを構成する底辺の長さとは異な
る。Ｐの縦型流通チャンネルは台形平面を有しＨの縦型
流通チャンネルは逆台形平面を有する。従ってＰのチャ
ンネルの下半分ではＨのチャンネルの下半分よりも塩素
ガス又は水素ガスが多（発生し、そのためＰの流通チャ
ンネルでは上昇流が生じ、Ｈの流通チャンネルでは下降
流が生じ、その結果、電解室全体にわたって電解液の攪
拌が生ずる。したがって、電解槽内部の全電解液が関与
する電極表面の大きさに関係なく、最大限の循環運動が
発生する。 バッフルは電解液および電解生成物に抵抗性の任意の不
活性材料よりなっているが、多孔性電極構造物への電流
伝達兼支持手段とし働（ものが好ましい。 第１図は、食塩プラインの電気分解に適した複極隔膜電
解槽を一連の要素の２個の複極要素を示し、第２図はそ
の拡大図であり、各複極要素は二元金属好ましくは爆発
接合および／またはラミネーションで得たものの複極壁
または区画１よりなっている。この二元金属は、厚さ約
７〜１５屡の鋼板または他の適当なカノード材料１ａお
よび厚さ約１〜２．５ＩＩＩＩのチタンまたは他のパル
プメタル板１ｂよりなっている。矩形フレームは、厚さ
約２〜１５眉の溶接鋼棒２で作られている。アノード室
を規定するフレーム表面は、複極壁のチタンまたはパル
プメタル板１ｂＫ密封溶接したチタンまたは他のノミル
ブメタル板２ｂで被覆する。 好ましくは厚さ１．５〜３ｍの範囲のチタン板のバッフ
ル３は、チタン板１ｂに溶接するっバッフルは、フレー
ムの内側表面から一定の距離（数センチメートル、好ま
しくは少な（とも３ｃｒｒＬ以上）で終っているアノー
ド室の高さの殆んど全部にわたって縦方向に延びている
。バッフルは、アノード室の幅全体で相互に一定の距離
で均一に取付けられている。 アノードは、例えばＴＪｓｐ　３７１１３８５、ＵＳＰ
３７７８３０７記載の抵抗性、非受働態化材料の層で適
当に被覆したチタンまたは他のバルブメタルのスクリー
ンまたはエクスパンドシート４で構成されている。適当
なアノード用被覆は、白金族金属酸化物、非貴金属の導
電性混合酸化物例えばはロブスキー石、スピネル等より
なっている。スクリーンまたはエクスパンド９シートは
、共平面のバッフル３の端部に溶接するが、後述のよう
に溶接しなくてもよい。 複極要素のアノード側については説明した通りであり、
好ましくは厚さ１．５〜３鵡の範囲を有しかつ鋼、ニッ
ケルまたはその他の苛性アルカリ、水素抵抗性材料の板
よりなるバッフル５を、好ましくは対応するアノード“
側バックルの直接反対側で、複極要素の鋼板１ａに溶接
する。この場合、バッフル５は、フレームの内側表面か
ら３．ｆ＃るカソード“室の高さの殆んど全部にわたっ
て縦方向に延びている。カソード′は、鋼、ニッケルー
ｆ　タはその他の苛性アルカリ、水素抵抗性材料のスク
リーンまたはエクスパンドシート６で構成されている。 必ずしも必要ではないが、スクリーンまたはエクスパン
ド１シートのカソード９は、台形チャンネル５の併送の
共平面端部に溶接する。 複極要素は、２個の単極端部アノード要素およびカソー
ド要素の間を結合ロット“または油圧または空気圧ジヤ
ツキにより組立てて高専゛敬の電解槽を形成する。 第１図に示すように、隔膜７は複極要素のアノードスク
リーンと庵列で隣接する複極要素のカン−トスクリーン
との間に位置し、好ましくはカチオン透過性膜で、ガス
および液体の水力学的流れに対し不透過性である。適当
な隔膜の一つのタイプは、１０分の数ミリメータの厚さ
のテトラフルオロエチレン／パーフルオロスルホニルエ
トキシビニルエーテル共重合体の薄膜よりなりシュポン
社製のナフィオンである。つ布当なガスケット８を、フ
レーム２の密封表面と隔膜７どの間に設ける。 電解槽の組立て後、アノード１スクリーン４とカソード
１スクリーン６０両者は隔膜７０大部分と接触するのが
好ましいが、一般に”ｌｔｒｒｍ以下のある距離で隔膜
表面より離れていてもよい。アノードおよびカソード９
の両者は、隔膜のそれぞれの側に、例えば熱プレスによ
り、結合、埋没した導電性、電気化学抵抗性材料戊子の
多孔性層よりなっていてもよい。この場合、多孔性アノ
ードおよびカソードスクリーン４，６は、それぞれ隔膜
表面に結合した電極用の電流分配器および集電器として
作用する。電極および各電流分配器および集電器との電
気的接触は、結合した電極を有する隔膜表面に対し１０
０〜１０００１ＦＡｃ＋ａ２の範囲で圧力を加えるアノ
ード９およびカソード９スクリーン４，６の機械的圧力
により与えられかつ維持される。 電解槽を組立てるときに隔膜７に対しアノードおよびカ
ン−トスクリーン４，６を加圧する場合には、バッフル
３，５の共平面端部に溶接する必要はなく、単にその上
に載置するのが好ましい。 締付は圧力が、チャンネルの端部と電極スクリーンとの
良好な電気的接触を与えるに充分である。 さらに、溶接点のないことは、／９ツフル３，５の斜辺
を拘束しないので、構造物はある程度の弾性を有して、
バックルの斜辺は僅かに彎曲できてアノードおよびカソ
ードスクリーン間の平面性および平行性の小量の変動に
対し一定の限度内で補償する。したがって、アノード側
バッフル３のノくツフル３ａおよび３ｂとカソード側バ
ッフル５の斜辺であるバックルは、水力学的手段として
作用する一方、所望数の複極要素の組立てにより得られ
る電解槽の電極に対する電流分配手段である。 第４図を参照すると、符号Ｓのセグメントに対応するア
ノード表面で発生した塩素の量は、付勢されてバッフル
３０部分を通って上昇し、一方符号りのセグメントに対
応するアノード表面で発生した塩素の量は、付勢されて
２個の隣接するバッフル３の壁３ａおよび３ｂで規定さ
れる流通バッフル部を通って上昇する。２つの場合、塩
素量（即ちアノード′表面）と流通部との比が異なり、
特に最初の方が後者よりも大きいので、バッフル３内部
のアノード液はそのガス泡の高密度のために上向きに押
され、この上向き運動はガス泡密度の低いバックル外部
の電解液の下向き運動を誘発する。したがって、互に隣
接している多くの循環運動がアノード室の全幅に沿って
発生し、アノービ液全体の連続循環を生じる。入口９を
通るアノード１室底部で供給される濃厚ブラインは、直
ちに循環されて濃度勾配は起きず、より均一な操業がア
ノード表面全体にわたって確実に行われる。 大部分の塩素ガス泡は、頂部の出口１０（第４図）を通
って底部で供給した濃厚ブラインの容量に相当する廃ア
ノード液とともにアノード１室を離れる。 水素の泡は、カソード液で実質上同じ効果を発揮する。 カンード室の底部で入口１１（第４図）を通って供給さ
れる水または稲荷性ソーダは、直ちに循環して濃度勾配
ができるのを防止しかつカッーＶ表面全体にわたって適
当な苛性ノーダ濃度を確保する。さらに、カソードスク
リーン６に沿った強アルカリ性フィルムをより急速に種
水するのに有効である。 第３図は、この発明の具体例の複極要素のアノービ側か
らの斜面図で、バッフルは複極壁の上下方向に関して交
互に相反する方向に傾斜している。 換言すれば、バッフルは複極壁の表面から直角に延びて
いるが、複極壁表面に直角の垂直面に関し交互に一方向
および他方向に傾斜している。この場合、第３図に示す
ように各バックルは複極壁に直角又は実質上直角であっ
ても良いが、そのバックルはアノード又はカソードから
複極壁への方向に関して傾斜してアノード４又はカソー
ドから複極壁の方向に延びていても良い。このようにし
て、縦型流通チャ／ネルは上向き方向に沿って交互に増
大および減少する矩形部分を有することになる。 この場合、チャンネルを横方向に規定するバッフルによ
り中断されるガスは、隣接するチャンネルの流通面積と
異なる流通面積を流れるように付勢されて２個の隣接す
るチャンネルでは異なるガス冷惚Ｉ午１＋ｒす、敷　ン
ハンレＩｆｆ計ｈ　宜Ｉ、−１７１に惚穿を有するチャ
ンネル内の電解液の上向き運動を発生し、同時に隣接す
るチャンネルでは電解液の下向き運動が起きる。 アノード側ノ９ツフル３は、複極壁からその両表面に直
角の方向でアノードスクリーン４に向って延び、両表面
に直角の垂直平面に関し交互に長手方向で一方向および
他方向に傾斜している。したがって、一連の交互に上向
きに増大または減少する縦型流通チャンネルが、電解室
の幅全体に沿って作られる。例えば、縦型チャンネルＸ
は上向きに減少する部分を有するが、隣接チャンネルＹ
は上向きに増大する部分になっている。アノードスクリ
ーン４で発生したガスは、スクリーンのメツシュを通過
しその上昇中にバッフルで中断される。 ある高さで２＠のチャンネルの各流通部を考えると、チ
ャンネルＸ内部の電解液では高いガス泡密度が存在し、
一方チヤンネルＹではその電極面積、即ち中断されるガ
スの量はチャンネルＸよりも少量であるので、より低い
ガス泡密度が観察される。 したがって、チャンネルＸ内の電解液は上向きに駆動さ
れるが、チャンネルＹでは対応する量の電解液が下向き
に寄び戻される。このようにして、第３図で矢印で示し
たように、循環運動が発生する。 第４図はこの発明の電解槽の正面図で、電解槽は複極要
素のものと類似の単一アノード室およびアノード構造物
よりなり電源の子種に接続したアノード端部要素１３を
含んでいる。一定数の複極要素１４が直列に電気的に接
続した多数の電解槽単位を形成し、電解槽は電源の一極
に接続したカソード端部要素で完成する。カソード端部
要素は、単一カン−Ｆ室および最後の複極要素のアノ−
Ｐと共働するカソード１よりなっている。フィルタープ
レス型電解槽は、タイロッド９、または図に示すように
水力または空力ジヤツキ１７により締付は板］６の助け
で組立てる。 次の実施例でこの発明の好ましい具体例を説明するが、
この発明はこれらの具体例に限定されるものではない。 実施例　ｌ 第２図に示され装置を使用して以下の実験を行なった。 電解槽の特性 アノード室の奥行き　　　　　　　　　　　２ＣＩｒＬ
カソード室の奥行き　　　　　　　　　　　２ｃｒｌＬ
電解室の高さ　　　　　　　　　　　　１００ｃＩｒＬ
電解室の幅　　　　　　　　　　　　　１５０ｃＩｒＬ
チヤンネルの縦方向の延長高さ　　　　　　９０ｃｒｒ
Ｌ垂直方向に関してバックルの傾斜角　　　　　　１５
゜隣接しているバッフルの距離は狭い方の上端間（狭い
方の下端間）の距離はｌｏｃｍであり、広い方の下端間
（広い方の上端間）の距離は４０ＣｒｒＬであった。 ２個の複極要素をアノード端部要素およびカソード端部
要素の間に挿入して、３個の単位電解槽装置を構成した
。隔膜は、シュポン社製のナフィオン２２７タイプカチ
オン性隔膜よりなっていた。 食塩３００　Ｖｌを含みＨＣＩでｐＨ３，５に酸性化し
たブラインを、アノード室底部に供給し、アノード液＾
Ｌ１．Ｉ＋ｆ１７−−慣１−＋／、−！１ｊ−Ｌ−＾ｊ
−−ノＩ々−−１ノ一１４旬ラーヒ部に供給した。操業
条件は、次の通りであった：温　　　度　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　９０℃電流密度　　　　　　
　　　　　２５００Ａ／／ｍ２アノード室出口のアノー
ド１液濃度　　　１６０　’１−７１カソード′室出口
のカンーｒ液濃度　　　　　　２０％摺電圧は４．Ｏｖ
で、カソード電流効率は９２％であった。 参考例　１ 対照として、実施例１の電解槽と同じ特性のものを用い
たが、縦型チャンネルの代りにセ・ξレータ一平面に直
角で実施例１０チヤンネル形成用板の２倍の厚さの多数
の垂直リブを存在させた。この場合も、ナフィオン２２
７タイプカチオン性隔膜を複極要素の間に取り付けた。 同一操業条件で、摺電圧は４．１ｖであったがカソード
電流効率は８８％に過ぎなかった。 アノード室に供給した濃厚ブラインの流速を増加させ、
実施例１の電圧および電流効率を再現するための努力と
してアノード室を離れるアノード液を徐々に高濃度にし
た。結果は次の表に示してある。 ２２０　　　　　　　　４．１　　　　８８２５０　　
　　　　　　４．０　　　　８９２８０　　　　　　　
　３．９　　　　９１廃アノード液の濃度が２８０　Ｐ
／ｌになるように流速を維持しながら、〃ソード室から
取出したカソード液の一部を循環パイプにより槽底部に
連続的に循環させ、槽から連続的に取出すカソード液の
濃度をＮａＯＨ２０ｗｔ％　の一定に維持した。循環ポ
ンプの能力を変えて循環割合を徐々に増加させた。 結果を次の表に示す。 ２　　　　　　３．９　　　　　９１ ５　　　　　３．９　　　　　　９２ １０　　　　　３．９　　　　　　９２実施例１および
参考例１の操業データーの比較は、この発明の利点を明
らかにしている。この発明と類似の結果は、ポンプ設備
による非常な高コストを伴う手段および特にブラインの
再飽和、精製用の大容量の設備によってのみ得ることが
できた。 したがって、縦型電極を設けた複極隔膜型電解槽での食
塩ブラインの電気分解法は、実質上電解液が充満した電
極室で電気分解の実施；電解槽の奥行きに実質上対応す
る幅を有し分離壁の平面に直角な垂直方向に関し交互に
一方向および他方向に傾斜し相互に間隔のある一連のバ
ッフルで電解室をその殆んど全高さに延びる一連の縦型
流通チャンネルに分割し、縦型流通チャンネルを規定す
る２個のバックルの端で中断される電極表面（即ちガス
の量）とその流通部との比を上記の２個のバッフルの一
方の端部および直列で隣接するバッフルの端部で中断さ
れる電極表面（即ちガスの量）と前者のチャンネルに直
列で隣接するチャ／ネルの流通部との比と異ならせ；ア
ノード室底部に濃厚ブラインをそしてカソード室底部に
水または好ましくは稲荷性ソーダを供給して電解室に含
まれる全電解液に多くの循環運動を起させ；この循環運
動は隣接チャンネル間のガス泡の密度差により電解槽の
幅全体に沿って分布させることよりなっている。 当業者に明らかなように、効率的な循環運動を縦型電極
を備えた複極隔膜式電解槽の電極室で発生させるこの発
明の方法は、例えば水、塩酸、リチウムまたは苛性カリ
の電気分解のようにガス発生の起きる他の電気分解法に
も有効である。バックルは、プラスチック材料で作りか
つ電極への電流分配を電極面に直角の垂直金属リブまた
は他の形状の分配器で行う既存の電解槽に取付けること
もできる。 この発明の装置および方法の種々の変更は、この発明の
精神に反することなく行うことができる。 本発明ではスクリーン状アノード、陽イオン交換膜およ
びスクリーン状カノードを接触させて設置することによ
り、電解槽の電流密度を一定に保ち、隔膜を破壊するお
それのある隔膜に加わる機械的および電気的応力を軽減
することができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は、この発明の好ましい具体例の複極隔膜式電解
槽の２個の複極要素の平面図である。 第２図は、第１図の上部の拡大図である。 第３図は、この発明の電解槽の複極要素のアノード側か
らの斜面図である。 第４図はこの発明の組立てと複極電解槽の側面図である
。 第５図は第３図に示される態様の複極壁から見たバッフ
ルの形状を示す正面図である。 繊２図 第八図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 陽イオン交換膜によりカソード室とアノード室とを分離
   してなる電解槽において、スクリーン状のアノードおよ
   びスクリーン状のカソードをその陽イオン交換膜に接触
   させて設置し、アノード室にアルカリ金属ハロゲン化物
   水溶液を導入し、カソード室に水または電解質を導入し
   て電解することからなるアルカリ金属ハロゲン化物水溶
   液の電解方法。