JPWO2020203319A1 - 電解槽及びその制御方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

複数の電解セルが積層されてなる積層体を格納した電解槽において、安全装置のロック機構の位置を自動的に調整することにより、積層体に加える押圧力を維持する。電解槽１は、電解セル１０が隔膜２０を介して複数積層されてなる積層体３０と、積層体３０の積層方向における一端側に配置された押圧板４０と、押圧板４０を移動させることにより積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータ５０と、アクチュエータ５０が作動しないときにロック機構６３が当接板６１に当接して押圧板４０の後退を阻止することにより押圧力を維持するように構成された安全装置６０と、積層体３０に作用する押圧力を維持するようにロック機構６３と当接板６１との間の距離を特定の範囲内に調整する制御装置８０と、を備える。

Description

本発明は、電解槽及びその制御方法並びにプログラムに関する。

従来より、食塩水等のアルカリ金属塩化物水溶液や水の電気分解（以下、「電解」と称する）を行うために、複数の電解セルが積層されてなる積層体を格納した電解槽が使用されている。現在においては、電解槽内の積層体を加圧機によって所定の圧力で積層方向に加圧することにより、電解セル内に充填された内容物（電解液等）の漏れを抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１２／１１４９１５号

ところで、特許文献１に記載されたような加圧機では、油圧アクチュエータ等によって押圧板を移動させることにより積層体に押圧力を加えているが、油圧アクチュエータが作動せずに押圧力が解除されたときは、温度変化等により電解セルが膨張すること等に起因して押圧板が後退するという事態が発生する。近年においては、かかる事態に備えて、所定の位置に固定される当接板と、押圧板とともに移動するロッドに取り付けられた（例えばロックナットを含む）ロック機構と、を有する安全装置を設けておき、押圧板がある程度後退した場合にロック機構が当接板に当接するようにして押圧板のそれ以上の後退を阻止することにより、押圧力を維持する技術が採用されている。

しかし、上記のような従来の安全装置においては、ロック機構の位置調整を自動で行うことができないことから、押圧力を維持するためにロック機構を手動で定期的に締め付ける作業を行う必要があり、その作業が煩雑となっていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複数の電解セルが積層されてなる積層体を格納した電解槽において、安全装置のロック機構の位置を自動的に調整することにより、積層体に加える押圧力を維持することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る電解槽は、陽極室及び陰極室を有する電解セルが隔膜を介して複数積層されてなる積層体と、積層体の積層方向における少なくとも一端側に配置された押圧板と、押圧板を移動させることにより積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータと、所定の位置に配置される当接板と、積層方向に延在するように押圧板に取り付けられ押圧板とともに当接板に対して相対的に移動するロッドと、ロッドに取り付けられたロック機構と、を有し、アクチュエータが作動しないときにロック機構が当接板に当接してロッド及び押圧板の後退を阻止することにより押圧力を維持するように構成された安全装置と、積層体に作用する押圧力を維持するようにロック機構と当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する制御装置と、を備えるものである。また、本発明に係る電解生成物の製造方法は、本電解槽に原料を供給し、電解を行うことにより、電解生成物を製造する方法である。

また、本発明に係る制御方法は、陽極室及び陰極室を有する電解セルが隔膜を介して複数積層されてなる積層体と、積層体の積層方向における少なくとも一端側に配置された押圧板と、押圧板を移動させることにより積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータと、所定の位置に配置される当接板と、積層方向に延在するように押圧板に取り付けられ押圧板とともに当接板に対して相対的に移動するロッドと、ロッドに取り付けられたロック機構と、を有し、アクチュエータが作動しないときにロック機構が当接板に当接してロッド及び押圧板の後退を阻止することにより押圧力を維持するように構成された安全装置と、を備える電解槽の制御方法であって、積層体に作用する押圧力を維持するように制御装置がロック機構と当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する制御工程を含むものである。

また、本発明に係るプログラムは、陽極室及び陰極室を有する電解セルが隔膜を介して複数積層されてなる積層体と、積層体の積層方向における少なくとも一端側に配置された押圧板と、押圧板を移動させることにより積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータと、所定の位置に配置される当接板と、積層方向に延在するように押圧板に取り付けられ押圧板とともに当接板に対して相対的に移動するロッドと、ロッドに取り付けられたロック機構と、を有し、アクチュエータが作動しないときにロック機構が当接板に当接してロッド及び押圧板の後退を阻止することにより押圧力を維持するように構成された安全装置と、を備える電解槽を制御する工程群をコンピュータに実行させるプログラムであって、工程群は、積層体に作用する押圧力を維持するように制御装置がロック機構と当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する制御工程を含むものである。

かかる構成及び方法を採用すると、アクチュエータが作動しないときに、安全装置のロック機構が当接板に当接してロッド及び押圧板の後退を阻止することにより押圧力を維持することができる。この際、温度変化等に起因して電解セルが膨張収縮した場合においても、制御装置がロック機構と当接板との間の距離を特定の範囲内に自動的に調整することにより、積層体に作用する押圧力を所定の値（例えば１０kg/cm²）以上に維持することができる。従って、アクチュエータが作動しない状態においても、人の手を加えることなく適切な押圧力を維持することができ、電解セルの内部に充填された液体の漏れを防ぐことが可能となる。なお、ロック機構は、ロックナットを含むことができる。

本発明に係る電解槽において、制御装置は、積層体に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持するようにロック機構及び／又は当接板の位置を調整することができる。また、本発明に係る電解槽の制御方法（プログラム）において、制御工程では、積層体に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持するように制御装置がロック機構及び／又は当接板の位置を調整することができる。

本発明に係る電解槽において、制御装置は、ロック機構と当接板との間の距離を、以下の式（１）：
Ｃ_ＭＡＸ(mm/cell)＝電解時のシール面圧（kg/cm²）×０．０１１−０．１０８ …（１）
で算出される１セル当たりの最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下に維持するように、ロック機構及び／又は当接板の位置を調整することができる。また、本発明に係る電解槽の制御方法（プログラム）において、制御工程では、ロック機構と当接板との間の距離を上記式（１）で算出される１セル当たりの最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下に維持するように、制御装置がロック機構及び／又は当接板の位置を調整することができる。

本発明に係る電解槽において、制御装置は、ロック機構と当接板との間の距離を７ｍｍ以下に維持するようにロック機構及び／又は当接板の位置を調整することができる。また、本発明に係る電解槽の制御方法（プログラム）において、制御工程では、ロック機構と当接板との間の距離を７ｍｍ以下に維持するように制御装置がロック機構及び／又は当接板の位置を調整することができる。

本発明に係る電解槽において、制御装置は、ロック機構及び／又は当接板を４．５mm/h以上の速度で移動させることができる。また、本発明に係る電解槽の制御方法（プログラム）において、制御工程では、制御装置がロック機構及び／又は当接板を４．５mm/h以上の速度で移動させることができる。

本発明に係る電解槽において、押圧板の移動に伴うロック機構の位置変化を検出するセンサをさらに備えることができる。かかる場合において、制御装置は、センサで検出したロック機構の位置変化に基づいて、積層体に作用する押圧力を維持するようにロック機構と当接板との間の距離を特定の範囲内に調整することができる。また、本発明に係る電解槽の制御方法（プログラム）において、押圧板の移動に伴うロック機構の位置変化をセンサで検出する検出工程をさらに含むことができる。かかる場合において、制御工程では、検出工程で検出したロック機構の位置変化に基づいて、積層体に作用する押圧力を維持するように制御装置がロック機構と当接板との間の距離を特定の範囲内に調整することができる。

本発明によれば、複数の電解セルが積層されてなる積層体を格納した電解槽において、安全装置のロック機構の位置を自動的に調整することにより、積層体に加える押圧力を維持することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電解槽の構成を説明するための簡略化した構成図である。 本発明の実施形態に係る電解槽の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る電解槽の電解セルの断面図である。 図３に示す電解セルが２つ直列に接続された状態を示す断面図である。 図４に示す２つの電解セルの間に配置されるガスケットを説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る電解槽の安全装置の構成を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る電解槽の制御装置等の構成を説明するための説明図である。 電解時のシール面圧と１セル当たりの最大クリアランスとの相関関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る電解槽の制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれらに限定されるものではない。

まず、図１〜図８を用いて、本発明の実施形態に係る電解槽１の構成について説明する。本実施形態に係る電解槽１は、図１に示すように、複数の電解セル１０が隔膜２０を介して積層されてなる積層体３０を備えている。

積層体３０を構成する電解セル１０は、図３に示すように、陽極室１１と、陰極室１２と、陽極室１１及び陰極室１２の間に設置された隔壁１３と、陽極室１１に設置された陽極１１ａと、陰極室１２に設置された陰極１２ａと、を有している。陰極室１２は、集電体１２ｂと、集電体１２ｂを支持する支持体１２ｃと、金属弾性体１２ｄと、を更に有する。金属弾性体１２ｄは、集電体１２ｂ及び陰極１２ａの間に設置されている。支持体１２ｃは、集電体１２ｂ及び隔壁１３の間に設置されている。集電体１２ｂは、金属弾性体１２ｄを介して、陰極１２ａと電気的に接続されている。隔壁１３は、支持体１２ｃを介して、集電体１２ｂと電気的に接続されている。したがって、隔壁１３、支持体１２ｃ、集電体１２ｂ、金属弾性体１２ｄ及び陰極１２ａは電気的に接続されている。陰極１２ａの表面全体は還元反応のための触媒層で被覆されていることが好ましい。また、電気的接続の形態は、隔壁１３と支持体１２ｃ、支持体１２ｃと集電体１２ｂ、集電体１２ｂと金属弾性体１２ｄがそれぞれ直接取り付けられ、金属弾性体１２ｄ上に陰極１２ａが積層される形態であってもよい。これらの各構成部材を互いに直接取り付ける方法として、溶接等があげられる。

図４は、電解槽１内において隣接する２つの電解セル１０の断面図である。図４に示すように、電解セル１０、隔膜（イオン交換膜）２０、電解セル１０がこの順序で直列に並べられている。電解槽１内において隣接する２つの電解セル１０のうち一方の電解セル１０の陽極室１１と他方の電解セル１０の陰極室１２との間に隔膜２０が配置されている。すなわち、電解セル１０の陽極室１１と、これに隣接する電解セル１０の陰極室１２と、は隔膜２０で隔てられる。

図１及び図２に示すように、電解槽１は、隔膜２０を介して直列に接続された複数の電解セル１０を電解槽フレーム２で支持する形で構成される。すなわち、本実施形態における電解槽１は、直列に配置された複数の電解セル１０と、隣接する電解セル１０の間に配置された隔膜２０と、これらを支持する電解槽フレーム２と、を備える複極式電解槽である。図２に示すように、電解槽１は、隔膜２０を介して複数の電解セル１０を直列に配置し、加圧機の押圧板４０（後述）によって加圧されて連結されることにより組み立てられる。電解槽フレーム２の構成は、各部材を支持できると共に連結できるものである限り特に限定されず、種々の態様を採用することができる。

また、図１及び図２に示すように、電解槽１は、電源に接続される陽極端子３と陰極端子４とを備えている。電解槽１内で直列に連結された複数の電解セル１０のうち最も端に位置する電解セル１０の陽極１１ａは、陽極端子３に電気的に接続される。電解槽１内で直列に連結された複数の電解セル１０のうち陽極端子３の反対側の端に位置する電解セル１０の陰極１２ａは、陰極端子４に電気的に接続される。電解時の電流は、陽極端子３側から、各電解セル１０の陽極及び陰極を経由して、陰極端子４へ向かって流れる。なお、連結した電解セル１０の両端には、陽極室のみを有する電解セル（陽極ターミナルセル）と、陰極室のみを有する電解セル（陰極ターミナルセル）と、を各々配置してもよい。この場合、その一端に配置された陽極ターミナルセルに陽極端子３が接続され、他の端に配置された陰極ターミナルセルに陰極端子４が接続される。

塩水の電解を行なう場合、各陽極室１１には塩水（原料）が供給され、陰極室１２には純水又は低濃度の水酸化ナトリウム水溶液（原料）が供給される。各液体は、図示していない電解液供給管から、図示していない電解液供給ホースを経由して、各電解セル１０に供給される。また、電解液及び電解による生成物は、図示していない電解液回収管より回収される。電解において、塩水中のナトリウムイオンは、一方の電解セル１０の陽極室１１から、隔膜２０を通過して、隣の電解セル１０の陰極室１２へ移動する。よって、電解中の電流は、電解セル１０が直列に連結された方向（積層方向）に沿って流れることになる。すなわち、電流は、隔膜２０を介して陽極室１１から陰極室１２に向かって流れる。塩水の電解に伴い、陽極１１ａ側で塩素ガスが生成し、陰極１２ａ側で水酸化ナトリウム（溶質）と水素ガスが生成する。生成された塩素ガス、水酸化ナトリウム及び水素ガスは、本発明における電解生成物に相当するものである。

なお、本実施形態においては、図５に示すように、陽極室１１を構成する枠体表面に陽極側ガスケット１４を配置し、陰極室１２を構成する枠体表面に陰極側ガスケット１５を配置している。１つの電解セル１０が備える陽極側ガスケット１４と、これに隣接する電解セル１０の陰極側ガスケット１５と、が隔膜２０を挟持するように、電解セル１０同士が接続される。これらのガスケットにより、隔膜２０を介して複数の電解セル１０を直列に接続する際に、接続箇所に気密性を付与することができる。

ガスケット１４・１５は、電解セル１０と隔膜２０との間をシールするように機能するものである。ガスケット１４・１５の具体例としては、中央に開口部が形成された額縁状のゴム製シート等が挙げられる。ガスケット１４・１５には、腐食性の電解液や生成するガス等に対して耐性を有し、長期間使用できることが求められる。そこで、耐薬品性や硬度の点から、通常、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭゴム）の加硫品や過酸化物架橋品等がガスケット１４・１５として用いられる。また、必要に応じて液体に接する領域（接液部）をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂で被覆したガスケットを用いることもできる。これらガスケット１４・１５は、電解液の流れを妨げないように、それぞれ開口部を有していればよく、その形状は特に限定されない。例えば、陽極室１１を構成する陽極室枠又は陰極室１２を構成する陰極室枠の各開口部の周縁に沿って、額縁状のガスケット１４・１５が接着剤等で貼り付けられる。そして、例えば隔膜２０を介して２体の電解セル１０を接続する場合（図４参照）、隔膜２０を介してガスケット１４・１５を貼り付けた各電解セル１０を締め付ければよい。これにより、電解液や、電解により生成されたアルカリ金属水酸化物、塩素ガス、水素ガス等の電解生成物が電解セル１０の外部に漏れることを抑制することができる。

また、本実施形態に係る電解槽１は、図２に示すように、積層体３０に押圧力を加える押圧板４０と、押圧板４０を移動させることにより積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータ５０と、を備えている。押圧板４０は、加圧機の一部であり、図１及び図２に示すように、積層体３０の積層方向における陽極端子３側に配置されて、積層体３０を陰極端子４側に押圧するという機能を果たすものである。アクチュエータ５０は、押圧板４０を移動させることにより積層方向に沿った押圧力を発生させるように機能する。本実施形態においては、アクチュエータ５０として、油圧によって作動する油圧式シリンダを採用している。

また、本実施形態に係る電解槽１は、図６に示すように、アクチュエータ５０が作動しないときに積層体３０に作用する押圧力を維持するように構成された安全装置６０を備えている。安全装置６０は、所定の位置に配置（固定）される当接板６１と、積層体３０の積層方向に延在するように押圧板４０に取り付けられ押圧板４０とともに当接板６１に対して相対的に移動するロッド６２と、ロッド６２に取り付けられたロック機構６３と、を有している。電解槽１の通常運転時においては、アクチュエータ５０が作動することにより、押圧板４０によって積層体３０に対して所定の押圧力を加えることができる。一方、アクチュエータ５０に動力源が供給されないこと等に起因してアクチュエータ５０が作動しない場合には、温度変化等により電解セル１０が膨張すること等に起因して押圧板４０が後退するという事態が発生し得るが、そのような事態が発生しても、図６に示すように安全装置６０のロック機構６３が当接板６１に当接し、ロッド６２及び押圧板４０の後退を阻止することにより、積層体３０に作用する押圧力を維持することが可能となる。ロック機構６３は、ロックナット等を有している。

ここで、温度変化等により電解セル１０が収縮した場合には、押圧板４０とロッド６２とロック機構６３とが当接板６１とは反対方向に移動し、ロック機構６３と当接板６１との間に間隙が生じる場合がある。かかる状況においては、アクチュエータ５０の非作動時に積層体３０に作用する押圧力が低下し、電解液や電解生成物の漏れが発生する場合がある。このような事態を防ぐため、従来は、作業者がロック機構６３を締め付けて当接板６１側に移動させる作業を定期的に行っていた。しかし、かかる作業は煩雑であるため、ロック機構６３を自動的に締め付ける（ロック機構６３の位置を自動調整する）技術が待望されていた。

そこで、本実施形態に係る電解槽１は、安全装置６０のロック機構６３の位置を自動調整する機構を設けている。すなわち、電解槽１は、図７に示すように、押圧板４０の移動に伴うロック機構６３の位置変化を検出するセンサ７０と、センサ７０で検出したロック機構６３の位置変化に基づいて、積層体３０に作用する押圧力を維持するようにロック機構６３の位置を調整する制御装置８０と、を備えている。この時、積層体３０に作用する押圧力を維持するためには、ロック機構６３と当接板６１との間の距離を特定の範囲内に調整することが必要である。なお、ロック機構６３の位置調整だけでなく、押圧板４０や特定のセルやアクチュエータのストロークの位置変化に基づいて、ロック機構６３と当接板６１との間の距離を調整してもよい。

センサ７０としては、例えば、ロック機構６３を挟むように配置された一対の発光素子及び受光素子を有し、発光素子からロック機構６３に向けて照射した光を受光素子で受光することにより、ロック機構６３の位置変化を検出する構成を採用することができるが、特にそのような構成に限定されるものではなく、ロック機構６３の位置変化を検出することができるものであればよい。

制御装置８０は、各種プログラム及び各種データを記録するメモリやＣＰＵ等を有するコンピュータを備えている。本実施形態における制御装置８０は、センサ７０から送られたロック機構６３の位置変化に関する情報を受信し、受信した情報に基づいて制御信号を生成してモータ９０に出力し、モータ９０を駆動してチェーン９１を介してロックナット６３をロッド６２に対して移動させてロック機構６３の位置を調整することにより、積層体３０に作用する押圧力を維持するように機能するものである。

本実施形態における制御装置８０は、積層体３０に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持するように、ロック機構６３の位置を調整する。また本実施形態に係る制御装置８０は、ロック機構６３と当接板６１との間の距離を、以下の式（１）：
Ｃ_ＭＡＸ(mm/cell)＝電解時のシール面圧（kg/cm²）×０．０１１−０．１０８ …（１）
で算出されるＣ_ＭＡＸ（１セル当たりの最大クリアランス）以下に維持するようにロック機構６３の位置を調整する。図８のグラフは、電解時のシール面圧（kg/cm²）と、１セル当たりの最大クリアランス（リークするクリアランス）(mm/cell)と、の相関関係を示すグラフであり、電解時のシール面圧を横軸（ｘ軸）に、１セル当たりの最大クリアランスを縦軸（ｙ軸）に、それぞれ採った場合における測定結果をプロットしたものである。式（１）は、図８のグラフに基づいて算出した近似式に相当する。

また、制御装置８０は、センサ７０で検出したロック機構６３の位置変化に基づき、ロック機構６３と当接板６１との間の距離を７ｍｍ以下に維持するようにロック機構６３の位置を調整することが好ましい。ロック機構６３と当接板６１との間の距離が大きくなるほど、アクチュエータの非作動時におけるガスケット１４・１５（図５参照）の厚さが増大し、シール圧が低下して、電解セル１０の内部に充填された液体が漏れる可能性が生じるが、本願の発明者の実験によれば、ロック機構６３と当接板６１との間の距離を７ｍｍ以下に維持することにより、積層体３０に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持することができ、電解セル１０の内部に充填された液体の漏れを防止することができることが明らかとなっている。

なお、本実施形態においては、積層体３０に作用する押圧力の最低値を「１０kg/cm²」に設定したが、積層体３０に作用する押圧力の最大値は、電解槽１の規模や仕様、ガスケット１４・１５の仕様や使用期間、等を考慮して適宜（例えば７０kg/cm²程度に）設定することができる。また、本実施形態における制御装置８０は、ガスケット１４・１５のクリープ（押圧力により徐々に厚さが減少すること）の速度等を考慮して、ロック機構６３を４．５mm/h以上の速度で移動させるように機能する。

次に、図９のフローチャートを用いて、本実施形態に係る電解槽１の制御方法について説明する。

作業者は、電解槽１のアクチュエータ５０の作動を停止させた場合においても、安全装置６０、センサ７０及び制御装置８０の作動状態を維持する。そして、温度変化等に起因した押圧板４０の移動に伴うロック機構６３の位置変化をセンサ７０で検出する（検出工程：Ｓ１）。次いで、検出工程Ｓ１で検出したロック機構６３の位置変化に基づいて、積層体３０に作用する押圧力を維持するように制御装置８０がロック機構６３の位置を調整する（制御工程：Ｓ２）。制御工程Ｓ２では、制御装置８０がロック機構６３を４．５mm/h以上の速度で移動させるようにしている。

例えば、アクチュエータ５０の作動を停止させた時点におけるロック機構６３と当接板６１との間の距離が１０ｍｍであったのに対し、電解セル１０の膨張によりロック機構６３が当接板６１側に４ｍｍ移動した結果、ロック機構６３と当接板６１との間の距離が６ｍｍになったことをセンサ７０で検出した場合には、制御装置８０は、ロック機構６３と当接板６１との間の距離が式（１）に示す最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下である場合はロック機構６３の移動は不要であると判断し、ロック機構６３の位置調整を行わない。一方、その後、電解セル１０の収縮によりロック機構６３が当接板６１とは反対方向に３ｍｍ移動した結果、ロック機構６３と当接板６１との間の距離が最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以上になったことをセンサ７０で検出した場合には、制御装置８０は、ロック機構６３と当接板６１との間の距離が最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下となるまでロック機構６３を当接板６１側に移動させて積層体３０に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持する。

なお、制御装置８０は、ロック機構６３と当接板６１との間の距離が最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下である場合においても、積層体３０に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持するようにロック機構６３の位置調整を行うこともできる。すなわち、０〜Ｃ_ＭＡＸの範囲内でロック機構６３と当接板６１との間の距離の目標値（目標距離）を設定しておき、実際の距離がその目標距離になるように制御装置８０がロック機構６３の位置を調整することができる。例えば、ロック機構６３と当接板６１との間の距離の目標値（目標距離）を４ｍｍと設定しておき、センサ７０で検出した距離が３．５ｍｍである場合に、制御装置８０がロックナット６３と当接板６１との間の距離を０．５ｍｍ分増加させるような制御信号をモータ９０に出力して、ロック機構６３を移動させることができる。

以上説明した実施形態に係る電解槽１においては、アクチュエータ５０が作動しないときに、安全装置６０のロック機構６３が当接板６１に当接してロッド６２及び押圧板４０の後退を阻止することにより押圧力を維持することができる。この際、温度変化等に起因して電解セル１０が膨張収縮した場合においても、制御装置８０がロック機構６３の位置を自動的に調整することにより、積層体３０に作用する押圧力を所定の値（１０kg/cm²）以上に維持することができる。従って、アクチュエータ５０が作動しない状態においても、人の手を加えることなく適切な押圧力を維持することができ、電解セル１０の内部に充填された液体の漏れを防ぐことが可能となる。

なお、以上の実施形態においては、安全装置６０の当接板６１を所定の位置に固定する一方、「ロック機構６３」を移動させることにより積層体３０に作用する押圧力を維持するようにした例を示したが、「当接板６１」を移動可能に構成し、ロック機構６３を移動させることに代えて（又はロック機構６３を移動させることに加えて）「当接板６１」の位置を調整することにより積層体３０に作用する押圧力を維持することもできる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…電解槽
１０…電解セル
１１…陽極室
１２…陰極室
２０…隔膜
３０…積層体
４０…押圧板
５０…アクチュエータ
６０…安全装置
６１…当接板
６２…ロッド
６３…ロック機構
７０…センサ
８０…制御装置
Ｓ１…検出工程
Ｓ２…制御工程

Claims (22)

1. 陽極室及び陰極室を有する電解セルが隔膜を介して複数積層されてなる積層体と、
   前記積層体の積層方向における少なくとも一端側に配置された押圧板と、
   前記押圧板を移動させることにより前記積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータと、
   所定の位置に配置される当接板と、前記積層方向に延在するように前記押圧板に取り付けられ前記押圧板とともに前記当接板に対して相対的に移動するロッドと、前記ロッドに取り付けられたロック機構と、を有し、前記アクチュエータが作動しないときに前記ロック機構が前記当接板に当接して前記ロッド及び前記押圧板の後退を阻止することにより前記押圧力を維持するように構成された安全装置と、
   前記積層体に作用する押圧力を維持するように前記ロック機構と前記当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する制御装置と、
   を備える、電解槽。
2. 前記制御装置は、前記積層体に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持するように前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項１に記載の電解槽。
3. 前記制御装置は、前記ロック機構と前記当接板との間の距離を、以下の式（１）：
   Ｃ_ＭＡＸ(mm/cell)＝電解時のシール面圧（kg/cm²）×０．０１１−０．１０８ …（１）
   で算出される１セル当たりの最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下に維持するように、前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項１又は２に記載の電解槽。
4. 前記制御装置は、前記ロック機構と前記当接板との間の距離を７ｍｍ以下に維持するように前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項１から３の何れか一項に記載の電解槽。
5. 前記制御装置は、前記ロック機構及び／又は前記当接板を４．５mm/h以上の速度で移動させる、請求項１から４の何れか一項に記載の電解槽。
6. 前記ロック機構は、ロックナットを含む、請求項１から５の何れか一項に記載の電解槽。
7. 前記押圧板の移動に伴う前記ロック機構の位置変化を検出するセンサを備え、
   前記制御装置は、前記センサで検出した前記ロック機構の位置変化に基づいて、前記積層体に作用する押圧力を維持するように前記ロック機構と前記当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する、請求項１から６の何れか一項に記載の電解槽。
8. 陽極室及び陰極室を有する電解セルが隔膜を介して複数積層されてなる積層体と、
   前記積層体の積層方向における少なくとも一端側に配置された押圧板と、
   前記押圧板を移動させることにより前記積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータと、
   所定の位置に配置される当接板と、前記積層方向に延在するように前記押圧板に取り付けられ前記押圧板とともに前記当接板に対して相対的に移動するロッドと、前記ロッドに取り付けられたロック機構と、を有し、前記アクチュエータが作動しないときに前記ロック機構が前記当接板に当接して前記ロッド及び前記押圧板の後退を阻止することにより前記押圧力を維持するように構成された安全装置と、
   を備える電解槽の制御方法であって、
   前記積層体に作用する押圧力を維持するように制御装置が前記ロック機構と前記当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する制御工程を含む、電解槽の制御方法。
9. 前記制御工程では、前記積層体に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持するように前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項８に記載の電解槽の制御方法。
10. 前記制御工程では、前記ロック機構と前記当接板との間の距離を、以下の式（１）：
    Ｃ_ＭＡＸ(mm/cell)＝電解時のシール面圧（kg/cm²）×０．０１１−０．１０８ …（１）
    で算出される１セル当たりの最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下に維持するように、前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項８又は９に記載の電解槽の制御方法。
11. 前記制御工程では、前記ロック機構と前記当接板との間の距離を７ｍｍ以下に維持するように前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項８から１０の何れか一項に記載の電解槽の制御方法。
12. 前記制御工程では、前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板を４．５mm/h以上の速度で移動させる、請求項８から１１の何れか一項に記載の電解槽の制御方法。
13. 前記ロック機構は、ロックナットを含む、請求項８から１２の何れか一項に記載の電解槽の制御方法。
14. 前記押圧板の移動に伴う前記ロック機構の位置変化をセンサで検出する検出工程をさらに含み、
    前記制御工程では、前記検出工程で検出した前記ロック機構の位置変化に基づいて、前記積層体に作用する押圧力を維持するように前記制御装置が前記ロック機構と前記当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する、請求項８から１３の何れか一項に記載の電解槽の制御方法。
15. 陽極室及び陰極室を有する電解セルが隔膜を介して複数積層されてなる積層体と、
    前記積層体の積層方向における少なくとも一端側に配置された押圧板と、
    前記押圧板を移動させることにより前記積層方向に沿った押圧力を発生させるアクチュエータと、
    所定の位置に配置される当接板と、前記積層方向に延在するように前記押圧板に取り付けられ前記押圧板とともに前記当接板に対して相対的に移動するロッドと、前記ロッドに取り付けられたロック機構と、を有し、前記アクチュエータが作動しないときに前記ロック機構が前記当接板に当接して前記ロッド及び前記押圧板の後退を阻止することにより前記押圧力を維持するように構成された安全装置と、
    を備える電解槽を制御する工程群をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記工程群は、
    前記積層体に作用する押圧力を維持するように制御装置が前記ロック機構と前記当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する制御工程を含む、プログラム。
16. 前記制御工程では、前記積層体に作用する押圧力を１０kg/cm²以上に維持するように前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項１５に記載のプログラム。
17. 前記制御工程では、前記ロック機構と前記当接板との間の距離を、以下の式（１）：
    Ｃ_ＭＡＸ(mm/cell)＝電解時のシール面圧（kg/cm²）×０．０１１−０．１０８ …（１）
    で算出される１セル当たりの最大クリアランスＣ_ＭＡＸ以下に維持するように、前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項１５又は１６に記載のプログラム。
18. 前記制御工程では、前記ロック機構と前記当接板との間の距離を７ｍｍ以下に維持するように前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板の位置を調整する、請求項１５から１７の何れか一項に記載のプログラム。
19. 前記制御工程では、前記制御装置が前記ロック機構及び／又は前記当接板を４．５mm/h以上の速度で移動させる、請求項１５から１８の何れか一項に記載のプログラム。
20. 前記ロック機構は、ロックナットを含む、請求項１５から１９の何れか一項に記載のプログラム。
21. 前記工程群は、前記押圧板の移動に伴う前記ロック機構の位置変化をセンサで検出する検出工程をさらに含み、
    前記制御工程では、前記検出工程で検出した前記ロック機構の位置変化に基づいて、前記積層体に作用する押圧力を維持するように前記制御装置が前記ロック機構と前記当接板との間の距離を特定の範囲内に調整する、請求項１５から２０の何れか一項に記載のプログラム。
22. 請求項１から７の何れか一項に記載の電解槽に原料を供給し、電解を行うことにより、電解生成物を製造する方法。

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