JPS6296688A - 複極式電解槽ユニツト - 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】 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ金属塩化物水溶液を電解して塩素と
アルカリ金属水酸化物を製造するための電解槽に関する
。更に詳しくは、陽極と陰極の間に陽イオン交換膜を備
えた、アルカリ金属塩化物水溶液の電解槽に関する。

従来の技術 食塩水溶液を電解するためのイオン交換脱法複極式電解
槽について従来より多数の電解槽が提案されている。例
えば隣接セルの電気接続をチタン−鉄爆発圧着板によっ
て行っている特開昭５１−４３３７７号、隣接セルの電
気接続をバネ性を有するコネクターで行っている特開昭
５３−１４９１７４号、電解槽材おｌにプラスチックを
用いて隣接セルの電気接続をボルトとナツトで打つ−（
いる特開昭５１−７２９７３号、隣接セルの接続をチタ
ン−銅−ステンレスを超音波溶接等で接合して行ってい
る特開昭５４−９００７９号がある。

λ更区簾火見走）点工杢皿皿貞 上記の従来の電解槽はイオン交換脱法食塩電解に適する
ように各種の改良がなされているのであるが、組立てが
複雑であったり、加工がしにくかったり、電解液のリー
クが生じやすかったり、あるいは高価であったりして、
いまだ十分満足できるものではない。

本発明の目的は組立、解体が簡単で溶接部が少なく電解
液のリークがなく、加工が簡単で安価でおるイオン交換
膜法複極式電解槽を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の構成は鉤型フランジ
部、周壁部および側壁部からなる陽極室用鍋状体と鉤型
フランジ部、周壁部および側壁部からなる陰極室用鍋状
体を２つ背中合わせに配置し、それぞれの鉤型フランジ
部と周壁部とにより形成される空間に棒状フレームを挿
入した電解槽ユニットである。

本発明の装置によって電解すべきアルカリ金属塩化物と
しては、例えば食塩、塩化カリウム、塩化リチウム等が
あり、工業上堰も重要なものは食塩である。

以下、本発明を食塩を例として説明するが、本発明は食
塩の電解のみに限定されるものではない。

本発明の電解槽ユニットは陽極室用鍋状体および陰極室
用鍋状体を２つ背中合せに配置し、それぞれの鉤型フラ
ンジ部と周壁部とにより形成される空間に棒状フレーム
を挿入して組立てるので組立、解体がきわめて簡単であ
る。また、それぞれの鍋状体の製作は１枚の板から製作
できるために、溶接部が非常に少ないので加工ひずみａ
３よび電解液のリークが少なく、しかもきわめて安価で
ある。

以下に図面を参照して本発明の電解槽ユニットを詳細に
説明するが、本発明の電解槽ユニットは、これらの図面
に示した装置のみに限定されるものではない。

第１図および第２図は本発明の電解槽の構成単位セルの
正面図とＡ−Ａ−線における断面図であり、第３図は鍋
状体の構成図であり、第４図は鉤型フランジ部分の詳細
図であり、第５図は鍋状体の加工図であり、第６図は棒
状フレームの斜視図を示し、第７図は本発明の複極式電
解槽の組立て図でおる。図中番号はそれぞれに対応して
あり同一番号のものは同一物を示し、１は棒状フレーム
、２は鍋状体、３は導電図リブ、４は電極である。

鍋状体２には導電用リブ３が溶接されており、導電用リ
ブ３には電極４が溶接されている。鍋状体２は第４図に
示したごとく、鉤型フランジ部７、周壁部８、側壁部９
より構成される。周壁部８及び側壁部９で構成される空
間１０は陰極室、または陰極室となる。

背中合せに組合けられた鉤型フランジ部７と周壁部８で
構成される空間２８に棒状フレーム１が挿入される。棒
状フレーム１には鉤型フランジ部の先端を接合する溝が
設けられている。

鉤型フランジ部７の鉤部３０の長さは、棒状フレームに
設けた溝２９にはめ込んだ時、外れな（プればよく、又
曲げ加工上必要な長さがあればよく２〜２０ｍｍ、好ま
しくは５〜１０ｍｍあればよい。

周壁部８の長さは陽極室、陰極室の室厚みになり一般に
１０ｍｍ〜１００ｍｍである。

側壁部９の高さは陽極室、陰極室の高さとなり一般に５
０ｃｍ〜２００ｃｍである。又側壁部の横幅は、陽極室
、陰極室の横幅となり一般に２０ｃｍ〜４００ｃｍであ
る。鍋状体２の厚みは、折り曲げ加工か出来、セル内圧
に耐え、かつ導電用リブを溶接し得る厚みであればよく
１〜３ｍｍ程度が好ましい。

導電用リブ３は、鍋状体２に溶接されており、電解液お
よび電解生成物の通路となる穴５が段（プられている。

導電用リブの厚みは、鍋状体２の周壁部８の長さ、シー
ル用ガスケット１６．１７の厚み、電極４の厚み等を考
慮して、膜−電極間隔が０またはＯ近辺になる様に調整
される。

電極４には、エキスパンデッドメタル、有孔平板、棒状
、網状等の多孔性電極が何んら制限なく使用できる。

棒状フレーム１は、単位セル当り上下左右の４本必要で
ある。上下の棒状フレームにはノズル孔２５が設（プら
れている。溝部２９は鉤型フランジ部７の鉤部３０が嵌
合する。上下の棒状フレーム１の長さは、側壁部９の横
幅に鉤型フランジ部７のシート面幅の片方を加えた長さ
である。又左右の棒状フレームの長さは側壁部９の高さ
に鉤型フランジ部７のシート面幅の片方を加えた長さで
ある。

棒状フレーム１の断面形状は鉤型フランジ部７、周壁部
８で構成される空間２８と同一である。また、棒状フレ
ーム１の周囲はゴムライニング、エポキシ系樹脂等で保
護されていることが電気絶縁上あるいは防食上好ましい
。

鍋状体２および導電性リブ３を製作するための材料は、
電解条件下で耐食性があればよく、例えば陽極室用鍋状
体にはチタンおよびチタン合金が、また、陽極室用鍋状
体には鉄、ニッケル、ステンレスおよびそれらの合金が
使用できる。

陽極材料としては、通常の塩化アルカリ金属水溶液の電
解に使用されるものでよい。すなわち、チタン、ジルコ
ニウム、タンタル、ニオブおよびそれらの合金を基材と
し、その表面に、酸化ルテニウム等の白金属金属酸化物
を主体とした陽極活性物を被覆した電極が使用される。

開極材料としては、鉄、ニッケル、およびそれらの合金
をそのまま、または、その表面に、ラネーニッケル、ロ
ダンニッケル、酸化ニッケル等の陰極活性物を被覆して
用いられる。

棒状フレーム１の材料は、鉄、ステンレス等の金属の他
、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の
プラスチックが何の制限もなく使用されるが、金属製で
あれば電解槽の強度向上の点から好ましい。又、その断
面は、中実でも中空でも何の制限なく使用されるが、中
実であれば棒状の強度上好ましい。

鍋状体２の製作方法は、例えば第５図に示したごとく、
予め１枚の板のコーナー４隅を折り曲げ加工のあと鋼状
になる様に切欠いておき、鉤型フランジ部７および周壁
部を、第５図に示した点線部を折曲げ成形する。従って
溶接部はコーナー４隅のみとなり、従来と比べて溶接個
所が非常に少なくなり、ひずみも少ないので加工性が向
上するのが本発明の一つの効果である。

また、導電用リブ３の電極取付部、鉤型フランジ部のシ
ー１〜幅は、従来の方法では組立後機械加工していたの
でおるが、本発明によると、精度よく加工できるので機
械加工が不必要になり、安価にできるのも特徴である。

次に上述した本発明の電解槽ユニットの組立方法は、陽
極室用鍋状体と陰極室用鍋状体を背中合ぜに配置する。

これら２つの鍋状体は、例えば接合部６で溶接により一
体化されていてもよく、又一体化されていなくもよいが
、溶接により一体化した方が電気抵抗が小さいので好ま
しい。一体化する溶接方法は、直接超音波溶接法で溶接
してもよいし、チタと鉄の爆発圧着板をはさんで、スポ
ット溶接してもよい。

次に、鉤型フランジ部７と周壁部８の間に出来た空間に
、棒状フレーム１を、例えば上部、右側部、下部、左側
部の順に差し込んで組立てる。組立て後、下部に電解液
供給ノズル１２、上部に電解液排出ノズル１３を棒状フ
レームのノズル孔２５に差し込み、鍋状体２の周壁部８
に設けた孔２６とシール溶接を行う。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はこの実施例にの
み限定されるものではない。

実施例 ５ケの単位セルおよび２ケの電流リード仮２２を付けた
セルを用いて、第７図に示した複極式電解槽を組立てた
。

電解槽ユニット２４は、横幅が２４００ｍｍ、高さが１
２００ｍｍ、厚さが５４．５ｍｍ、鋳型フランジ部シー
ト面の幅が２１＋ｎｍであり、中央部に高さ２６ｍｍ。

厚み５ｍｍの補強用リブ１１を有する。補強用リブ１１
には直径８ｍｍの孔が１０ケ電解液および電解生成物の
通路用に設けられている。陽極室用鍋状体、導電用リブ
等の材料はチタンで、陰極室用鍋状体、導電用リブ等は
ステンレス鋼で製作した。

陽極室用鍋状体は、厚みが１．０ｍｍで、陰極室用鍋状
体は、厚みが１．５１１ｍでプレス曲げ加工により鋼状
に成形されていて、２つの鍋状体の間にはチタン−鉄の
爆発圧着板２３が、それぞれの鍋状体とスポット溶接に
て接合されてあり、また、棒状フレーム１が鋳型フラン
ジ部７と周壁部８の間に生じる空間に差し込まれている
。差し込み方法はイゲタ状に一辺づつ挿入して組立て、
コーナ一部はボルト締めにて固定した。鍋状体２には、
導電リブ３が１２ｃｍ間隔で、陽極用導電リブと陰極用
導電リブが同じ位置になる様に溶接されている。

陽極用導電リブは高さが２８ｍｍ、幅が５ｍｍ　、陰極
用導電リブは高さが２８ｍｍ、幅が５ｍｍである。

これら導電用リブ３にも、電解液および電解生成物の通
路用に直径８ｍｍの孔５が１０ｇＭ設けられている。

陽極は厚さ１ｍｍのチタン板に１．５ｍｍの孔を２．５
ｍｍのピッチで千鳥状にあけ、その表面にルテニウム、
イリジウム、チタンおよびシルコニ・クムを成分とする
含酸系固溶体を被覆することにより製作した。

陰極は厚さ１ｍｍのステンレス鋼板に１．５Ｉｎｌｌｌ
の孔を２．５ｍｍピッチで千鳥状にあけ、その表面にニ
ッケル酸化物を被覆することにより製作した。

電流リード板２２には厚さ４ｍｍの銅板を用いた。陰極
室ガスケット１６は厚さ１．５ｍｍのエチレン／プロピ
レンゴム製であり、陰極室ガスケット１７は厚さ２．５
ｍｍのエチレン／プロピレンゴムで製作した。それらの
形状は、鋳型フランジ部７のシート面幅と同一寸法の額
縁状である。

陽イオン交換膜の製作工程を説明すると、テトラフロロ
エチレンとパークロロ−４，７−シオキシー５−メチル
−８−ノネンスルホニルフルオライドとを共重合して、
当量重量１３００の重合体く重合体１）および当量重量
１１３０の重合体（重合体２）を得た。

これらの小合体を加熱成型して、それぞれの厚さが３５
μ（重合体１）と１００μ（重合体２）の２層積層物と
し、更にテフロン（商品４名＞Ｓ布を重合体２の面より
真空積層法により埋め込んだ。この積層物を【プん化し
て得たスルホン酸型陽イオン交換膜の重合体１の面だ１
プを還元処理してカルボン酸基に変換した。

陽イオン交換膜のカルボン酸層が陰極側になるようにし
て第７図に示した電解槽を組み立て、陽極室には、出口
の食塩濃度が１７５（１／１になるように３１０（１／
　Ｉの食塩水を供給し、陰極室には、出口のカセイソー
ダ濃度が３０重儀％になるように稀薄カセイソーダ水溶
液を供給し、電解ｍ度９０’Ｃ１電流密度４０Ａ　／　
ｄｍ　２で電解した。電流効率は９６．０％、摺電圧は
１８．６であった。

発明の詳細 な説明したように本発明の電解槽ユニットの効果を要約
すると下記のとおりである。

１）組立て、解体が簡単である。

２）溶接部が少なく、液リークがない。

３）加工が簡単で安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電解槽を構成する陰極室ユニットおよ
び陰極室ユニットの組立て後の正面図、 第２図は第１図のＡ−Ａ−線における断面図、 第３図は鍋状体の構成図、 第４図は鋳型フランジ部分の詳細図、 第５図は鍋状体の加工状態の説明図、 第６図は棒状フレームの斜視図、 第７図は本発明のユニットを用いた複極式電解槽の組立
図である。 １・・・棒状フレーム、２・・・鍋状体、３・・・導電
用リア、４・・・電極、５・・・孔、６・・・接合部、
７・・・鋳型フランジ部、８・・・周壁部、９・・・側
壁部、１０・・・極室、１１・・・補強用リブ、１２・
・・供給ノズル、１３・・・排出ノズル、１４・・・コ
ーナ一部、１５・・・陽イオン交換膜、１６．１７・・
・ガスケット、１８・・・陽極室ユニット、１９・・・
陽極室ユニット、２０・・・締結体、２１・・・接続部
、２２・・・リード板、２３・・・熾看板、２４・・・
複極式電解槽ユニット、２５・・・棒状フレームノズル
孔、 ２６・・・周壁部ノズル孔、２７・・・端枠、２８・・
・フレーム空間、２９・・・溝部、３０・・・鉤部。 特許出願人　旭化成工業株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　　　　　宏 オ　１図 第２図　　　　　牙３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉤型フランジ部、周壁部および側壁部からなる陽
   極室用鍋状体と鉤型フランジ部、周壁部および側壁部か
   らなる陰極室用鍋状体を２つ背中合わせに配置し、それ
   ぞれの鉤型フランジ部と周壁部とにより形成される空間
   に棒状フレームを挿入した事を特徴とする複極式電解槽
   ユニット。
2. （２）鍋状体を一枚の板から製作してなる特許請求の範
   囲第（１）項に記載の電解槽。