JPS63216990A - 電解槽の密封手段、電解槽アセンブリ、および電解槽密封方法 - Google Patents
電解槽の密封手段、電解槽アセンブリ、および電解槽密封方法Info
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- JPS63216990A JPS63216990A JP62043228A JP4322887A JPS63216990A JP S63216990 A JPS63216990 A JP S63216990A JP 62043228 A JP62043228 A JP 62043228A JP 4322887 A JP4322887 A JP 4322887A JP S63216990 A JPS63216990 A JP S63216990A
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Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
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。
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、電解槽の密封手段および電解槽を密封する方
法に関する。
法に関する。
電解槽は、種々の用途に、例えば塩化ナトリウムのよう
なアルカリ金属塩を電解して、ハロゲンおよびアルカリ
金属水酸化物例えば塩素および水酸化ナトリウムを製造
するために使用される。電解槽の典型的な構造は、−極
または二極の構造を包含する、フィルタープレス型電解
槽の構造である。二極の構造は、例えば米国特許第4,
108,742号および同第4,111.779号に記
載されている。
なアルカリ金属塩を電解して、ハロゲンおよびアルカリ
金属水酸化物例えば塩素および水酸化ナトリウムを製造
するために使用される。電解槽の典型的な構造は、−極
または二極の構造を包含する、フィルタープレス型電解
槽の構造である。二極の構造は、例えば米国特許第4,
108,742号および同第4,111.779号に記
載されている。
典型的には、電解槽とくにフィルタープレス型電解槽の
ための密封手段はこの分野において知られており、そし
て電解槽アセンブリーを形成するために2つの隣接する
電極フレーム部材の間に配置されたガスケットを含む。
ための密封手段はこの分野において知られており、そし
て電解槽アセンブリーを形成するために2つの隣接する
電極フレーム部材の間に配置されたガスケットを含む。
圧縮力を電解槽アセンブリー全体に加えて、構成要素を
一緒に絞って流体密な、すなわち、液密および気密の密
封を形成する。圧縮力は、典型的には、手動で加えられ
るか、あるいは液圧ラムまたは他の種類の圧力適用装置
を利用して加えて、電極フレーム部材およびガスケット
を一緒に圧縮することができる。圧縮すると、圧力がフ
レーム部材を介してフレームに加えられるとき、電解槽
を外方に変形および膨張する、すなわち、電解槽から「
にじみ出しくooze −out) Jするのは、慣用
のガスケット材料、例えばゴムまたはエラストマーにつ
いて普通である。ガスケットのにじみ出しにより生ずる
、電解槽フレーム部材間のギャップは、ことに加圧した
電解槽におけるガスまたは電解液の漏れを起こし、そし
て電解槽の運転停止を必要とする。さらに、セパレータ
ーを使用する電解槽において、ガスケットが外方に変形
するとき、ガスケントと接触するある種のセパレーター
は、外方に変形するガスケットの圧力下に引かれるとき
、伸長する傾向がある。ガスケットの変形によるセパレ
ーターの伸長は、典型的には平らな、薄いシート様膜で
あるセパレーターは、ガスケットおよびフレーム部材の
圧縮の間、破壊または引裂かれる傾向がある。
一緒に絞って流体密な、すなわち、液密および気密の密
封を形成する。圧縮力は、典型的には、手動で加えられ
るか、あるいは液圧ラムまたは他の種類の圧力適用装置
を利用して加えて、電極フレーム部材およびガスケット
を一緒に圧縮することができる。圧縮すると、圧力がフ
レーム部材を介してフレームに加えられるとき、電解槽
を外方に変形および膨張する、すなわち、電解槽から「
にじみ出しくooze −out) Jするのは、慣用
のガスケット材料、例えばゴムまたはエラストマーにつ
いて普通である。ガスケットのにじみ出しにより生ずる
、電解槽フレーム部材間のギャップは、ことに加圧した
電解槽におけるガスまたは電解液の漏れを起こし、そし
て電解槽の運転停止を必要とする。さらに、セパレータ
ーを使用する電解槽において、ガスケットが外方に変形
するとき、ガスケントと接触するある種のセパレーター
は、外方に変形するガスケットの圧力下に引かれるとき
、伸長する傾向がある。ガスケットの変形によるセパレ
ーターの伸長は、典型的には平らな、薄いシート様膜で
あるセパレーターは、ガスケットおよびフレーム部材の
圧縮の間、破壊または引裂かれる傾向がある。
電解槽中に使用される膜における引裂きまたは破壊は、
電解槽の運転の間の電流効率を減少させ、電流の使用を
大きく増加させ、同時に電解槽の電解運転効率を減少さ
せる。電流効率の低下および/または電解運転効率の低
下が大き過ぎると、電解槽全体の経費のかかる運転停止
を必要とすると同時に損傷した膜の1枚または2枚以上
の交換を必要とする。
電解槽の運転の間の電流効率を減少させ、電流の使用を
大きく増加させ、同時に電解槽の電解運転効率を減少さ
せる。電流効率の低下および/または電解運転効率の低
下が大き過ぎると、電解槽全体の経費のかかる運転停止
を必要とすると同時に損傷した膜の1枚または2枚以上
の交換を必要とする。
流体密な電解槽を達成するために、従来の密封手段は電
解液の漏れを防止するために電解槽のフレーム部材と膜
との間の界面に緊密性を得るために、大量の圧縮力を必
要とする。この圧縮力は、薄い比較的弱い膜を伸長また
は損傷するほど大き過ぎるようになる。こうして、膜の
機械的破損は従来使用された界面の密封アセンブリーの
機械的不適切性に寄与してきており、そして電解槽の平
らなシート様膜の使用寿命の予想はガスケットの特性お
よび密封の機構によって有意に影響を受けることが知ら
れてきた。膜の伸長または損傷を最小とし、こうして生
産の停止を最小とする密封手段を提供することによって
、膜の使用寿命を延長することが望ましい。さらに、こ
のような漏れは安全性を危険にするので、ガスおよび電
解液の漏れの排除は望ましい。
解液の漏れを防止するために電解槽のフレーム部材と膜
との間の界面に緊密性を得るために、大量の圧縮力を必
要とする。この圧縮力は、薄い比較的弱い膜を伸長また
は損傷するほど大き過ぎるようになる。こうして、膜の
機械的破損は従来使用された界面の密封アセンブリーの
機械的不適切性に寄与してきており、そして電解槽の平
らなシート様膜の使用寿命の予想はガスケットの特性お
よび密封の機構によって有意に影響を受けることが知ら
れてきた。膜の伸長または損傷を最小とし、こうして生
産の停止を最小とする密封手段を提供することによって
、膜の使用寿命を延長することが望ましい。さらに、こ
のような漏れは安全性を危険にするので、ガスおよび電
解液の漏れの排除は望ましい。
したがって、本発明の1つの面は、電解槽の少なくとも
2つの隣接する電極フレームの間に介在できる実質的に
充実の部材を含んでなる電解槽用の密封手段にある。実
質的に充実の部材は、平行な側壁、略平らな表面と接触
できる略平らな上壁、および電解槽の少な(とも一方の
電極フレームと接触できる不均一な表面によって規定さ
れる底壁を有する。
2つの隣接する電極フレームの間に介在できる実質的に
充実の部材を含んでなる電解槽用の密封手段にある。実
質的に充実の部材は、平行な側壁、略平らな表面と接触
できる略平らな上壁、および電解槽の少な(とも一方の
電極フレームと接触できる不均一な表面によって規定さ
れる底壁を有する。
本発明の他の1つの面は、少な(とも2つの隣接する電
極フレームの間に介在する少なくとも第1密封手段を含
む電解槽アセンブリーであり、前記第1密封手段は実質
的に充実の部材を含み、前記部材は平行な側壁、略平ら
な表面と接触できる略平らな上壁および、電解槽の少な
くとも一方の電極フレームと接触できる不均一な表面に
よって規定される底壁を有する。
極フレームの間に介在する少なくとも第1密封手段を含
む電解槽アセンブリーであり、前記第1密封手段は実質
的に充実の部材を含み、前記部材は平行な側壁、略平ら
な表面と接触できる略平らな上壁および、電解槽の少な
くとも一方の電極フレームと接触できる不均一な表面に
よって規定される底壁を有する。
本発明のなお他の面は、セパレーターと第2密封手段を
含む上の電解槽アセンブリーであり、前記第2密封手段
は実質的に充実の部材を含んでなり、前記実質的に充実
の部材は平行な側壁、略平らな表面と接触できる略平ら
な上壁、および電解槽の少なくとも一方の電極フレーム
と接触できる不均一な表面によって規定される底壁を有
する。
含む上の電解槽アセンブリーであり、前記第2密封手段
は実質的に充実の部材を含んでなり、前記実質的に充実
の部材は平行な側壁、略平らな表面と接触できる略平ら
な上壁、および電解槽の少なくとも一方の電極フレーム
と接触できる不均一な表面によって規定される底壁を有
する。
本発明のさらに他の面は、上記の密封手段を使用する電
解槽を密封する方法である。
解槽を密封する方法である。
上記の発明は、本発明の好ましい実施態様を例示する図
面を参照することによってさらに理解できる。すべての
図面において、同一数値の表示は同一の構成要素を示す
ために使用されている。
面を参照することによってさらに理解できる。すべての
図面において、同一数値の表示は同一の構成要素を示す
ために使用されている。
全体的に参照数字(20)で識別されているフレーム形
密封手段は、第1図および第2図に示されている。密封
手段(20)の追加の実施態様は第3図〜第14図に示
されている。密封手段(20)は、この場合において、
額縁および長方形の形状であるが、他の形状、例えば正
方形または円形を使用できるので、それらに限定されな
い。密封手段(20)は実質的に充実の物体(21a)
含み、この実質的に充実の物体(21a)は、好ましく
は平行の略平らな側壁(21c)を有する上壁および底
壁(21b)と、平らでないあるいは不均一の表面によ
って規定される側壁(21d)とを有する。[実質的に
充実の物体(substantially 5olid
body)Jは、その物体が多孔質であるか、あるい
はその中の埋込まれた他の材料を含有できることを意味
する。不均一の表面は、この場合において、互いに平行
に走行する1系列゛のうね(22)またはみぞ(23)
の形態であることができる。第1図において、うね(2
2)またはみぞ(23)はフレーム形密封手段(20)
のかどにおいて丸くなっているが、これは本発明の目的
に対して必要ではない。第2図において、うね(22)
またはみぞ(23)は略三角形であるが、任意の断面形
を使用できる。例えば、第10図に示されているように
、うね(22)またはみぞ(23)は略長方形の断面で
あることができ、あるいは第11図に示されているよう
に、うね(22)またはみぞ(23)は略半円形の断面
であることができる。さらに、本発明の目的に対して必
要ではないが、密封手段(20)は、第2図に示されて
いにように、平らな側面部分(24)を含有することが
できる。第3図はこのような平らな側面部分をもたない
密封手段(20)を示す。
密封手段は、第1図および第2図に示されている。密封
手段(20)の追加の実施態様は第3図〜第14図に示
されている。密封手段(20)は、この場合において、
額縁および長方形の形状であるが、他の形状、例えば正
方形または円形を使用できるので、それらに限定されな
い。密封手段(20)は実質的に充実の物体(21a)
含み、この実質的に充実の物体(21a)は、好ましく
は平行の略平らな側壁(21c)を有する上壁および底
壁(21b)と、平らでないあるいは不均一の表面によ
って規定される側壁(21d)とを有する。[実質的に
充実の物体(substantially 5olid
body)Jは、その物体が多孔質であるか、あるい
はその中の埋込まれた他の材料を含有できることを意味
する。不均一の表面は、この場合において、互いに平行
に走行する1系列゛のうね(22)またはみぞ(23)
の形態であることができる。第1図において、うね(2
2)またはみぞ(23)はフレーム形密封手段(20)
のかどにおいて丸くなっているが、これは本発明の目的
に対して必要ではない。第2図において、うね(22)
またはみぞ(23)は略三角形であるが、任意の断面形
を使用できる。例えば、第10図に示されているように
、うね(22)またはみぞ(23)は略長方形の断面で
あることができ、あるいは第11図に示されているよう
に、うね(22)またはみぞ(23)は略半円形の断面
であることができる。さらに、本発明の目的に対して必
要ではないが、密封手段(20)は、第2図に示されて
いにように、平らな側面部分(24)を含有することが
できる。第3図はこのような平らな側面部分をもたない
密封手段(20)を示す。
概略的に側壁(21d)と表示されている不均一の表面
は、第4図〜第9図に図示されているように、複数の凸
形の形態であることができる。凸形の種々の形状および
大きさが可能である。しかしながら、凸形の均一な形状
および大きさを使用することが好ましい。例えば、凸形
はピラミッド形(第4図)、ダイヤモンド形(第6図)
またはハネカム形(第8図)であることができる。凸形
はうね(25)を提供し、そしてこのうね(25)は電
解槽のフレーム部材のガスケットの表面区域と接触し、
かつ密封のため密封手段と電解槽のフレーム部材のガス
ケットの表面区域との間の界面を提供できる。
は、第4図〜第9図に図示されているように、複数の凸
形の形態であることができる。凸形の種々の形状および
大きさが可能である。しかしながら、凸形の均一な形状
および大きさを使用することが好ましい。例えば、凸形
はピラミッド形(第4図)、ダイヤモンド形(第6図)
またはハネカム形(第8図)であることができる。凸形
はうね(25)を提供し、そしてこのうね(25)は電
解槽のフレーム部材のガスケットの表面区域と接触し、
かつ密封のため密封手段と電解槽のフレーム部材のガス
ケットの表面区域との間の界面を提供できる。
さらに、凸形は、有利には、偶発のガスまたは電解液の
漏れを捕捉できる相互に接続しないカップ様トラップを
提供する。さらに、凸形は、圧縮したとき、カップ様吸
引作用を提供し、そして垂直壁の密封表面のためのガス
ケット対フレームの取り付けのために適合する。
漏れを捕捉できる相互に接続しないカップ様トラップを
提供する。さらに、凸形は、圧縮したとき、カップ様吸
引作用を提供し、そして垂直壁の密封表面のためのガス
ケット対フレームの取り付けのために適合する。
密封手段(20)は任意の適当な材料から構成すること
ができる。例えば、密封手段をクロル−アルカリ電解槽
、例えば、アルカリ金属塩化物の水溶液のためのガスケ
ットとして使用するとき、ガスケットはゴムまたはエラ
ストマーの材料から作ることができる。好ましくは、ガ
スケットは、例えば、クロル−アルカリ電解槽の中に存
在する電解液および電解生成物と接触するとき、物理的
および化学的に安定である材料から作られる。塩素およ
びカセイ物質の生産において、ガスケットは、もちろん
、酸、ブライン、塩素、水素およびカセイ物質に対して
実質的に不活性でなくてはならない。さらに、ガスケッ
トは好ましくは非導電性である。さらに、ガスケットは
、それを圧縮した後、高い体積抵抗性およびすぐれた密
封性を有する材料から構成すべきである。本発明に従っ
て使用できる適当な材料の例は、次のものを包含するが
、これらに限定されない:ネオプレン、ブチルゴム、エ
チレン−プロピレンジエンモノマー(EPDM)、塩素
化ポリエチレン(CPE)およびポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)材料、例えば、ボアー−テックス[
GOR11!−TEX : Wル、ボアー・アンド・
アソシエーツ、インコーボレーテソド(Gore &^
5soctates。
ができる。例えば、密封手段をクロル−アルカリ電解槽
、例えば、アルカリ金属塩化物の水溶液のためのガスケ
ットとして使用するとき、ガスケットはゴムまたはエラ
ストマーの材料から作ることができる。好ましくは、ガ
スケットは、例えば、クロル−アルカリ電解槽の中に存
在する電解液および電解生成物と接触するとき、物理的
および化学的に安定である材料から作られる。塩素およ
びカセイ物質の生産において、ガスケットは、もちろん
、酸、ブライン、塩素、水素およびカセイ物質に対して
実質的に不活性でなくてはならない。さらに、ガスケッ
トは好ましくは非導電性である。さらに、ガスケットは
、それを圧縮した後、高い体積抵抗性およびすぐれた密
封性を有する材料から構成すべきである。本発明に従っ
て使用できる適当な材料の例は、次のものを包含するが
、これらに限定されない:ネオプレン、ブチルゴム、エ
チレン−プロピレンジエンモノマー(EPDM)、塩素
化ポリエチレン(CPE)およびポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)材料、例えば、ボアー−テックス[
GOR11!−TEX : Wル、ボアー・アンド・
アソシエーツ、インコーボレーテソド(Gore &^
5soctates。
Inc、)の商品名]、テフロン[Teflon :イ
ー・アイ・デュポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニ
ー(E、1. duPont de Nemours
& Company)の商品名]。これらの材料のジュ
ロメータ−は50〜80シツアーAの範囲であることが
できる。
ー・アイ・デュポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニ
ー(E、1. duPont de Nemours
& Company)の商品名]。これらの材料のジュ
ロメータ−は50〜80シツアーAの範囲であることが
できる。
第12図は本発明の他の好ましい実施態様を示し、ここ
で密封手段(20)は充実物体(21a)の中に埋込ま
れた強化または剛化材料(26)を含む。図示されてい
ないが、剛化材料は、必要に応じて、第1図〜第8図の
密封手段(20)の任意のものと一緒に使用することが
できる。剛化材料の目的は局所的圧縮を最小にし、しか
も4つの横の密封手段を伸長に対して剛化することがで
きる。剛化材料(26)は上記のガスケット材料に対し
て不活性である任意の材料、例えば、芳香族ポリアミド
繊維、例えば、ケブラー(Kevlar)、イー・アイ
・デュポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニー(E、
I。
で密封手段(20)は充実物体(21a)の中に埋込ま
れた強化または剛化材料(26)を含む。図示されてい
ないが、剛化材料は、必要に応じて、第1図〜第8図の
密封手段(20)の任意のものと一緒に使用することが
できる。剛化材料の目的は局所的圧縮を最小にし、しか
も4つの横の密封手段を伸長に対して剛化することがで
きる。剛化材料(26)は上記のガスケット材料に対し
て不活性である任意の材料、例えば、芳香族ポリアミド
繊維、例えば、ケブラー(Kevlar)、イー・アイ
・デュポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニー(E、
I。
duPont de Nemours & Compa
ny )の商品名、ポリエステル、ナイロンまたは布は
くであることができる。剛化材料(26)は、また、金
属例えばチタンのスクリーンであることができる。剛化
材料(26)は、断面で見て、任意の形状または形態で
あることができる。好ましくは、布はく材料を充実物体
(21a)中に埋込む。
ny )の商品名、ポリエステル、ナイロンまたは布は
くであることができる。剛化材料(26)は、また、金
属例えばチタンのスクリーンであることができる。剛化
材料(26)は、断面で見て、任意の形状または形態で
あることができる。好ましくは、布はく材料を充実物体
(21a)中に埋込む。
本発明の他の実施態様は第13図に示されており、ここ
で密封手段(20)は二層の構成であり、そして界面(
33)においてよく知られた手段例えば接着剤により互
いに取り付けられた第1Ji(31)および第2層り3
2)を含む。第1層および第2層の材料は、密封手段(
20)について前述した材料から選択することができる
。第171!(31)および第2層(32)は、それぞ
れ、同一または異なる硬度をもつ同一または異なる材料
から作ることができる。例えば、第1層(31)は40
のショアーA硬度をもつCPEから作ることができ、そ
して第2層(32)は80のショアーA硬度をもつEP
DMから作ることができる。
で密封手段(20)は二層の構成であり、そして界面(
33)においてよく知られた手段例えば接着剤により互
いに取り付けられた第1Ji(31)および第2層り3
2)を含む。第1層および第2層の材料は、密封手段(
20)について前述した材料から選択することができる
。第171!(31)および第2層(32)は、それぞ
れ、同一または異なる硬度をもつ同一または異なる材料
から作ることができる。例えば、第1層(31)は40
のショアーA硬度をもつCPEから作ることができ、そ
して第2層(32)は80のショアーA硬度をもつEP
DMから作ることができる。
本発明のさらに他の実施態様は第14図に示されている
。第14図において、背部(41)と前部(42)とを
有する密封手段(20)が示されており、これらの部分
は底部(43)で接続されいて、スペーサーフレーム(
45)を受取ることのできるスロット(44)を形成す
る。前部(42)は前述のような任意の断面形状のうね
(22)およびみぞ(23)を含有することができる。
。第14図において、背部(41)と前部(42)とを
有する密封手段(20)が示されており、これらの部分
は底部(43)で接続されいて、スペーサーフレーム(
45)を受取ることのできるスロット(44)を形成す
る。前部(42)は前述のような任意の断面形状のうね
(22)およびみぞ(23)を含有することができる。
背部(41)は前部(42)より薄いものであることが
できる。スペーサーフレーム(45)はスロット(44
)中に位置する。スペーサーフレーム(45)をスロッ
ト(44)の中に入れることにより、密封手段はさらに
支持手段を有することができ、この支持手段はフレーム
アセンブリーの非平行または厚さを原因とする密封手段
に対する過度の圧縮を最小にする。スペーサーフレーム
(45)は好ましくはくさび形であるが、任意の所望の
形状であることができる。スロット(44)は、また、
スペーサーフレーム(45)を収容する任意の形状であ
ることができ、そしてスペーサーフレーム(45)はポ
リ塩化ビニルポリマー、キナール(Kynar) 、お
よび密封を得るために必要な剛性を提供できる他のプラ
スチックから作ることができる。
できる。スペーサーフレーム(45)はスロット(44
)中に位置する。スペーサーフレーム(45)をスロッ
ト(44)の中に入れることにより、密封手段はさらに
支持手段を有することができ、この支持手段はフレーム
アセンブリーの非平行または厚さを原因とする密封手段
に対する過度の圧縮を最小にする。スペーサーフレーム
(45)は好ましくはくさび形であるが、任意の所望の
形状であることができる。スロット(44)は、また、
スペーサーフレーム(45)を収容する任意の形状であ
ることができ、そしてスペーサーフレーム(45)はポ
リ塩化ビニルポリマー、キナール(Kynar) 、お
よび密封を得るために必要な剛性を提供できる他のプラ
スチックから作ることができる。
1つの好ましい用途において、密封手段(2o)をセパ
レーターを使用しない電解槽、例えば、第15図および
第16図に図示する塩素酸塩の生産に使用する電解槽に
おいて使用することができ、ここで密封手段(20)は
2つの電極フレーム部材(51)および(52)の間に
介在する。密封手段(2o)は、セパレーターを使用し
ないで、1対の隣接するフィルタープレスのフレーム(
51)および(52)の間に介在する0例示の目的で、
フレーム(51)は以後アノード(陽極)フレーム(5
1)と呼び、そしてフレーム(52)を以後カソード(
陰極)フレーム(52)と呼ぶ。
レーターを使用しない電解槽、例えば、第15図および
第16図に図示する塩素酸塩の生産に使用する電解槽に
おいて使用することができ、ここで密封手段(20)は
2つの電極フレーム部材(51)および(52)の間に
介在する。密封手段(2o)は、セパレーターを使用し
ないで、1対の隣接するフィルタープレスのフレーム(
51)および(52)の間に介在する0例示の目的で、
フレーム(51)は以後アノード(陽極)フレーム(5
1)と呼び、そしてフレーム(52)を以後カソード(
陰極)フレーム(52)と呼ぶ。
典型的には、アノードフレームおよびカソードフレーム
は、アノードおよびカソードが構造体の反対の面または
側に取り付けられかつ構造体を通して接続されるように
構成される。この場合において、電解槽アセンブリーは
、典型的には一極または二極であることができるフィル
タープレス型電解槽である。例示のみを目的として、本
発明を二極のフィルタープレス型電解槽を参照して説明
する0本発明の密封手段は10例えば、米国特許第4.
108,742号および同第4.111.779号に記
載されている、フィルタープレス型電解槽において有用
であろう。
は、アノードおよびカソードが構造体の反対の面または
側に取り付けられかつ構造体を通して接続されるように
構成される。この場合において、電解槽アセンブリーは
、典型的には一極または二極であることができるフィル
タープレス型電解槽である。例示のみを目的として、本
発明を二極のフィルタープレス型電解槽を参照して説明
する0本発明の密封手段は10例えば、米国特許第4.
108,742号および同第4.111.779号に記
載されている、フィルタープレス型電解槽において有用
であろう。
より好ましい用途において、本発明の密封手段はセパレ
ーターをもつ電解槽、例えば、塩素およびアルカリ金属
水酸化物の生産に使用するクロル−アルカリ電解槽にお
いて使用することができる。
ーターをもつ電解槽、例えば、塩素およびアルカリ金属
水酸化物の生産に使用するクロル−アルカリ電解槽にお
いて使用することができる。
第17図および第18図を参照すると、セパレーター(
60)およびフレーム(51)と(52)との間に位置
する2つの密封手段(20)を有するクロル−アルカリ
電解槽が示されている。セパレーター(60)は2つの
密封手段(20)の間に介在し、一方セパレータ−(6
0)を含む2つの密封手段(20)は、それぞれ、フレ
ーム(51)および(52)の横の面(53)および(
54)の間に介在する。各密封手段のみぞを有する側壁
は、それぞれ、電極フレーム(51)および(52)の
横の面(53)および(54)に接触し、そして密封手
段の平らな側壁(21c)はセパレーター(60)と接
触する。
60)およびフレーム(51)と(52)との間に位置
する2つの密封手段(20)を有するクロル−アルカリ
電解槽が示されている。セパレーター(60)は2つの
密封手段(20)の間に介在し、一方セパレータ−(6
0)を含む2つの密封手段(20)は、それぞれ、フレ
ーム(51)および(52)の横の面(53)および(
54)の間に介在する。各密封手段のみぞを有する側壁
は、それぞれ、電極フレーム(51)および(52)の
横の面(53)および(54)に接触し、そして密封手
段の平らな側壁(21c)はセパレーター(60)と接
触する。
密封手段(20)の対の各々上壁および底壁(21b)
は、密封手段の平らな側面の表面の間に介在するセパレ
ーター(60)と互いに対向して本質的に面する。
は、密封手段の平らな側面の表面の間に介在するセパレ
ーター(60)と互いに対向して本質的に面する。
2つの密封手段(20)は第17図および第18図に図
示されているが、本発明のセパレーターと、それぞれ、
フレーム(51)または(52)の間にただ1つの密封
手段を使用することは本発明の範囲内である。
示されているが、本発明のセパレーターと、それぞれ、
フレーム(51)または(52)の間にただ1つの密封
手段を使用することは本発明の範囲内である。
本発明において使用するセパレーター(60)はダイヤ
プラムまたは膜であることができる。フィルタープレス
型電解槽においてイオン交換膜は、本発明においてとく
に有用である。好ましくは、電解液の流体力学的流れお
よび電解の間に生成するガス生成物の通過に対して実質
的に不透過性であるイオン交換膜を使用する。
プラムまたは膜であることができる。フィルタープレス
型電解槽においてイオン交換膜は、本発明においてとく
に有用である。好ましくは、電解液の流体力学的流れお
よび電解の間に生成するガス生成物の通過に対して実質
的に不透過性であるイオン交換膜を使用する。
フレーム(51)および(52)の構成材料は、電解液
および電解生成物による腐食に対して抵抗性であるいか
なる材料であることもできる。フレーム(51)および
(52)は、典型的な電解槽において使用する任意の形
状、例えば、長方形のバー、CまたはU字状のみぞ、円
筒形の管、楕円形の管、ならびにI字形または8字形で
あることができる。好ましくは、フレーム部材の断面の
形状は1字形である。
および電解生成物による腐食に対して抵抗性であるいか
なる材料であることもできる。フレーム(51)および
(52)は、典型的な電解槽において使用する任意の形
状、例えば、長方形のバー、CまたはU字状のみぞ、円
筒形の管、楕円形の管、ならびにI字形または8字形で
あることができる。好ましくは、フレーム部材の断面の
形状は1字形である。
隣接するフレーム部材(51)および(52)の間の流
体密の密封を実現するために、1対の密封手段(20)
を電解槽のフレーム(51)および(52)の間に介在
させ、こうしてうね(22)が、それぞれ、フレーム(
51)および(52)の横方向の面(53)および(5
4)を接触点においてのみ支持するようにする。膜(6
0)は密封手段(20)の平らな表面(21c)の間に
介在し、かつそれらと接触する。圧縮力を、例えば液圧
ラムを使用して、電解槽のフレームに加えて、密封手段
を膜と一緒に圧縮する。圧縮すると、うね(22)はわ
ずかに変形する(これは第18図に示されていない)。
体密の密封を実現するために、1対の密封手段(20)
を電解槽のフレーム(51)および(52)の間に介在
させ、こうしてうね(22)が、それぞれ、フレーム(
51)および(52)の横方向の面(53)および(5
4)を接触点においてのみ支持するようにする。膜(6
0)は密封手段(20)の平らな表面(21c)の間に
介在し、かつそれらと接触する。圧縮力を、例えば液圧
ラムを使用して、電解槽のフレームに加えて、密封手段
を膜と一緒に圧縮する。圧縮すると、うね(22)はわ
ずかに変形する(これは第18図に示されていない)。
公称圧縮応力は、通常345〜13.800kPaの範
囲であることができる。好ましくは、345〜4100
kPa 、より好ましくは、345〜1400kPaで
ある。しかしながら、所望の接合の緊密性を得るために
要する最低の応力は材料の耐久性にとって望ましい。
囲であることができる。好ましくは、345〜4100
kPa 、より好ましくは、345〜1400kPaで
ある。しかしながら、所望の接合の緊密性を得るために
要する最低の応力は材料の耐久性にとって望ましい。
従来の密封手段より優れた本発明の密封手段の1つの利
点は、うねおよびみぞをもたない密封手段よりはうねお
よびみぞを有する密封手段を使用して、界面密封をより
低い公称圧縮応力で得ることができるということである
。結局、より低い圧縮荷重が膜上に存在し、そしてガス
ケット材料の固有のにじみ出しは有意に減少する。にじ
み出しが減少するので、膜の引裂きまたは破壊は、また
、電解槽フレーム部材による密封手段および膜の圧縮の
間に減少し、こうして膜の期待する使用寿命は増加する
。
点は、うねおよびみぞをもたない密封手段よりはうねお
よびみぞを有する密封手段を使用して、界面密封をより
低い公称圧縮応力で得ることができるということである
。結局、より低い圧縮荷重が膜上に存在し、そしてガス
ケット材料の固有のにじみ出しは有意に減少する。にじ
み出しが減少するので、膜の引裂きまたは破壊は、また
、電解槽フレーム部材による密封手段および膜の圧縮の
間に減少し、こうして膜の期待する使用寿命は増加する
。
次に、実施例により本発明を説明する。
2つの電解槽のフレームから成り、空気および熱水の供
給バイブ接続を有する5QcmX5Qc+aの試験電解
槽を使用して、345kPaの電解槽圧力までのガスケ
ットの「密封性」を試験する。
給バイブ接続を有する5QcmX5Qc+aの試験電解
槽を使用して、345kPaの電解槽圧力までのガスケ
ットの「密封性」を試験する。
tNIOフレームのフランジ付き表面を清浄にした後、
ガスケットをゴム接着剤でフランジに接着する。次いで
、膜を試験様電解槽のフレームにテープで止める。その
周辺のまわりにしわが発生しないように注意する。次い
で、このアセンブリーを液圧ブレス試験機械内に配置し
、そして緊密に絞って、密封表面の均一なシーテイング
(seatfng)について検査するためにちょうど十
分にアセンブリーを保持する。
ガスケットをゴム接着剤でフランジに接着する。次いで
、膜を試験様電解槽のフレームにテープで止める。その
周辺のまわりにしわが発生しないように注意する。次い
で、このアセンブリーを液圧ブレス試験機械内に配置し
、そして緊密に絞って、密封表面の均一なシーテイング
(seatfng)について検査するためにちょうど十
分にアセンブリーを保持する。
次いで、アセンブリーをほぼ345kPaのガスケット
荷重に絞り、そして約20分間保持する。次いで、荷重
をほぼ170kPaに緩和し、そして約10分間保持す
る。次いで、荷重をほぼ510kPaに増加する。次い
で、電解槽に水道水を充填し、そして水を循環させる。
荷重に絞り、そして約20分間保持する。次いで、荷重
をほぼ170kPaに緩和し、そして約10分間保持す
る。次いで、荷重をほぼ510kPaに増加する。次い
で、電解槽に水道水を充填し、そして水を循環させる。
膜の湿潤または水の漏れが観察されたとき、この手順を
再び開始する。電解槽の全周囲が適切に密封されている
とき、ガスケットの荷重を約103kPaの増分でほぼ
7600kPaに増加する。各増分を20分間保持した
後、荷重を次の増分に増加する。次いで、ガスケットの
荷重をその高い値の半分に減少する。この方法はガスケ
ットアセンブリーの「予備コンディショニング」として
知られている。循環水の温度を11℃/30分の増分で
93.3℃に増分的に上昇させ、そして電解槽の内圧[
空気パジング(air−padding)コを34kP
a / 25分の増分でほぼ170kPaに上昇させる
。
再び開始する。電解槽の全周囲が適切に密封されている
とき、ガスケットの荷重を約103kPaの増分でほぼ
7600kPaに増加する。各増分を20分間保持した
後、荷重を次の増分に増加する。次いで、ガスケットの
荷重をその高い値の半分に減少する。この方法はガスケ
ットアセンブリーの「予備コンディショニング」として
知られている。循環水の温度を11℃/30分の増分で
93.3℃に増分的に上昇させ、そして電解槽の内圧[
空気パジング(air−padding)コを34kP
a / 25分の増分でほぼ170kPaに上昇させる
。
上記の試験条件に到達した後、それらを最小100連続
時間の間維持する。空気の漏れを数回の1/2時間の間
隔で空気圧を測定することによって計算し、その間温度
を実質的に一定に維持する。
時間の間維持する。空気の漏れを数回の1/2時間の間
隔で空気圧を測定することによって計算し、その間温度
を実質的に一定に維持する。
こうして、1日当りの比例配分した空気の損失を計算し
た。
た。
この試験が完結した時、電解槽アセンブリー′を分解す
る。ガスゲットを永久的変形について検査し、そして膜
を薄化および/または引裂きについて検査する。
る。ガスゲットを永久的変形について検査し、そして膜
を薄化および/または引裂きについて検査する。
尖血■上
上記の一般的手順に従って、第11図および第12図に
示す断面が三角形の複数のうねおよびみぞを有する1対
のガスケット(以下、のこ歯形ガスケットと称する)を
試験する。のこ歯形ガスケットは、シールマスター・コ
ーポレーション(Sealmaster Corpor
ation ニオバイオ州ゲント)から入手したHDP
Mゴムから作った。のこ歯形ガスケットの大きさは63
aaX63anX3.1m麿であった。試験した膜はナ
フィオン(Nafion) 321であった。140時
間にわたって電解槽のフレームを207kPaに維持し
、そして循環水を93℃に維持した。
示す断面が三角形の複数のうねおよびみぞを有する1対
のガスケット(以下、のこ歯形ガスケットと称する)を
試験する。のこ歯形ガスケットは、シールマスター・コ
ーポレーション(Sealmaster Corpor
ation ニオバイオ州ゲント)から入手したHDP
Mゴムから作った。のこ歯形ガスケットの大きさは63
aaX63anX3.1m麿であった。試験した膜はナ
フィオン(Nafion) 321であった。140時
間にわたって電解槽のフレームを207kPaに維持し
、そして循環水を93℃に維持した。
ガスケットの荷重は約480kPaであった。試験期間
後におけるのこ歯形ガスケットおよび膜の視的観察は、
許容しうる量の伸長をもつ多少の圧力のしるしを示し、
そして膜は引裂きまたは破壊の徴候を示さなかった。
後におけるのこ歯形ガスケットおよび膜の視的観察は、
許容しうる量の伸長をもつ多少の圧力のしるしを示し、
そして膜は引裂きまたは破壊の徴候を示さなかった。
第1図は、本発明のフレーム形密封手段の斜視図である
。 第2図は、第1図の線2−2に沿って取った断面図であ
る。 第3図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段の断面図である。 第4図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段のかどの部分の正面図である。 第5図は、第4図の線5−5に沿って取った断面図であ
る。 第6図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段のかどの部分の正面図である。 第7図は、第6図の線7−7に沿って取った断面図であ
る。 第8図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段のかどの部分の正面図である。 第9図は、第8図の19−9に沿って取った断面図であ
る。 第10図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密
封手段の断面図である。 第11図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密
封手段の断面図である。 第12図は、本発明の密封手段の他の実施態様である内
部に強化材料をもつ密封手段の断面図である。 第13図は、本発明の密封手段の他の実施態様である二
層構造をもつ密封手段の断面図である。 第14図は、本発明の密封手段の他の実施態様であるス
ペーサ一部材をもつ密封手段の断面図および分解図であ
る。 第15図は、隣接するフィルタープレス電解槽のフレー
ムおよび本発明の密封手段の1つの実施態様を示す、電
解槽のアセンブリーのかどの部分の斜視図である。 第16図は、第15図の電解槽のアセンブリーの一部分
の断面図である。 第17図は、隣接するフィルタープレス電解槽のフレー
ム、膜、および本発明の他の実施態様を示す、電解槽の
アセンブリーのかどの部分切断斜視図である。 第18図は、第17図の電解槽のアセンブリーの一部分
の断面図である。 20・・・フレーム形密封手段;21a・・・実質的に
充実の物体; 21 b・・・上壁および底壁;21C
・・・略平らな側壁;21d・・・不均一な側壁;22
.25・・・うね;23・・・みぞ;24・・・平らな
側面の部分;26・・・強化または剛化材料;31・・
・第1層;32・・・第2層;33・・・界面;35・
・・横方向の面;41・・・背部;42・・・前部;4
3・・・底部;44・・・スロット;45・・・スペー
スフレーム;51.52・・・電極フレーム部材;53
.54・・・横の面;60・・・セパレーター。 以下余白 FIG、2 FIG、3FIG
、6 FIG、7FIG、
8 FIG、9FI G、IO
FI G、l I FIG、12 FIG、16
。 第2図は、第1図の線2−2に沿って取った断面図であ
る。 第3図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段の断面図である。 第4図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段のかどの部分の正面図である。 第5図は、第4図の線5−5に沿って取った断面図であ
る。 第6図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段のかどの部分の正面図である。 第7図は、第6図の線7−7に沿って取った断面図であ
る。 第8図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密封
手段のかどの部分の正面図である。 第9図は、第8図の19−9に沿って取った断面図であ
る。 第10図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密
封手段の断面図である。 第11図は、本発明の密封手段の他の実施態様である密
封手段の断面図である。 第12図は、本発明の密封手段の他の実施態様である内
部に強化材料をもつ密封手段の断面図である。 第13図は、本発明の密封手段の他の実施態様である二
層構造をもつ密封手段の断面図である。 第14図は、本発明の密封手段の他の実施態様であるス
ペーサ一部材をもつ密封手段の断面図および分解図であ
る。 第15図は、隣接するフィルタープレス電解槽のフレー
ムおよび本発明の密封手段の1つの実施態様を示す、電
解槽のアセンブリーのかどの部分の斜視図である。 第16図は、第15図の電解槽のアセンブリーの一部分
の断面図である。 第17図は、隣接するフィルタープレス電解槽のフレー
ム、膜、および本発明の他の実施態様を示す、電解槽の
アセンブリーのかどの部分切断斜視図である。 第18図は、第17図の電解槽のアセンブリーの一部分
の断面図である。 20・・・フレーム形密封手段;21a・・・実質的に
充実の物体; 21 b・・・上壁および底壁;21C
・・・略平らな側壁;21d・・・不均一な側壁;22
.25・・・うね;23・・・みぞ;24・・・平らな
側面の部分;26・・・強化または剛化材料;31・・
・第1層;32・・・第2層;33・・・界面;35・
・・横方向の面;41・・・背部;42・・・前部;4
3・・・底部;44・・・スロット;45・・・スペー
スフレーム;51.52・・・電極フレーム部材;53
.54・・・横の面;60・・・セパレーター。 以下余白 FIG、2 FIG、3FIG
、6 FIG、7FIG、
8 FIG、9FI G、IO
FI G、l I FIG、12 FIG、16
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電解槽の少なくとも2つの隣接する電極フレームの
間に介在するようにした実質的に充実の部材を含む電解
槽の密封手段であって、前記実質的に充実の部材は上壁
および底壁、略平らな表面と接触するようにした略平ら
な側壁、および少なくとも1つの電極フレームと接触す
るようにした不均一な表面によって規定された側壁を含
むことを特徴とする、前記密封手段。 2、前記不均一な表面が、略三角形、長方形または半球
の断面をもつ1連のうねである特許請求の範囲第1項記
載の密封手段。 3、前記実質的に充実の部材が、その中に埋込まれた剛
化材料を含む特許請求の範囲第1項または第2項記載の
密封手段。 4、前記剛化材料が、合成樹脂材料、金属のシートまた
はスクリーンあるいは布はく材料である特許請求の範囲
第3項記載の密封手段。 5、前記合成樹脂材料を、エチレンプロピレンジエンお
よび塩素化ポリエチレンから成る群より選択する特許請
求の範囲第4項記載の密封手段。 6、前記不均一な表面が、略ピラミッド、ダイヤモンド
またはハネカムの形状の複数の凸形である特許請求の範
囲第1項記載の密封手段。 7、少なくとも2つの隣接する電極フレームの間に介在
した少なくとも第1密封手段を含む電解槽アセンブリー
であって、前記第1密封手段は実質的に充実の部材を含
み、前記実質的に充実の部材は上壁および底壁、一方の
電極フレームと接触する略平らな側壁、および他方の電
極フレームと接触する不均一な表面によって規定された
側壁を含むことを特徴とする、前記電解槽アセンブリー
。 8、第1密封手段と第1電極フレームとの間に介在する
セパレーターシートを含み、第1密封手段の平らな側壁
は前記セパレーターの第1側面に接触しており、そして
第1密封手段の不均一な側壁は第2電極フレームと接触
している特許請求の範囲第7項記載の電解槽アセンブリ
ー。 9、セパレーターと第1電極フレームとの間に介在する
第2密封手段を含み、前記第2密封手段は実質的に充実
の部材を含み、前記実質的に充実の部材は平行な上壁お
よび底壁、セパレーターの第2側面と接触する略平らな
側壁、および第1電極フレームと接触する不均一な表面
によって規定された側壁を含む特許請求の範囲第8項記
載の電解槽アセンブリー。 10、アノードフレーム、カソードフレーム、前記アノ
ードフレームと前記カソードフレームとの間に介在する
セパレーター、前記アノードフレームと前記セパレータ
ーとの間に介在する第1密封手段(ここで、前記第1密
封手段は実質的に充実の部材を含み、前記実質的に充実
の部材は上壁および底壁、セパレーターの一方の側面と
接触する略平らな側壁、および前記アノードフレームの
略平らな側面と接触する不均一な表面によって規定され
た側壁を含むものとする)、および前記カソードフレー
ムとセパレーターとの間に介在する第2密封手段(ここ
で前記第2密封手段は実質的に充実の部材を含み、前記
実質的に充実の部材は上壁および底壁、セパレーターの
他方の側面と接触する略平らな側壁、および前記カソー
ドフレームの略平らな側面と接触する不均一な表面によ
って規定された側壁を含むものとする)を含む特許請求
の範囲第7項記載の電解槽アセンブリー。 11、電解槽の少なくとも2つの隣接する電極フレーム
の間に少なくとも第1密封手段を介在させ、そして前記
フレームに圧縮力を加えることを含んでなる電解槽密封
方法であって、前記第1密封手段は実質的に充実の部材
を含み、前記実質的に充実の部材は上壁および底壁、一
方の電極フレームと接触する略平らな側壁、および他方
の電極フレームと接触する不均一な表面によって規定さ
れた側壁を含むことを特徴とする、前記電解槽密封方法
。 12、第1密封手段と第1電極フレームとの間にセパレ
ーターシートを介在させる工程を含み、第1密封手段の
側壁は前記セパレーターの一方の側と接触し、そして第
1密封手段の側壁は第2電極フレームと接触している特
許請求の範囲第11項記載の方法。 13、前記セパレーターと第1電極フレームとの間に第
2密封手段を介在させる工程を含み、前記第2密封手段
は実質的に充実の部材を含み、前記実質的に充実の部材
は上壁および底壁、セパレーターの他方の側面と接触す
る略平らな側壁、および前記第1電極フレームと接触す
る不均一な表面によって規定された側壁を含む特許請求
の範囲第12項記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62043228A JPS63216990A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 電解槽の密封手段、電解槽アセンブリ、および電解槽密封方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62043228A JPS63216990A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 電解槽の密封手段、電解槽アセンブリ、および電解槽密封方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63216990A true JPS63216990A (ja) | 1988-09-09 |
Family
ID=12658055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62043228A Pending JPS63216990A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 電解槽の密封手段、電解槽アセンブリ、および電解槽密封方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63216990A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1987
- 1987-02-27 JP JP62043228A patent/JPS63216990A/ja active Pending
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