KR20230037679A - 전해 장치 - Google Patents

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미츠비시 쥬코 칸쿄 카가쿠 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

원통의 측면 (2a) 에 도입구 (3) 및 배출구 (4) 를 구비한 외통 (2) 과, 제 1 베이스에 등간격으로 접속되고, 도입구 (3) 및 배출구 (4) 중 일방의 개구의 근방에 배치된 복수의 양극판과, 제 2 베이스에 등간격으로 접속되고, 또한, 도입구 (3) 및 배출구 (4) 중 타방의 개구의 근방에 배치된 복수의 음극판과, 복수의 양극판의 전부의 사이에 배치된 절연성의 복수의 양극측 스페이서 (20) 또는 복수의 음극판의 전부의 사이에 배치된 절연성의 복수의 음극측 스페이서 (30) 를 갖는다. 일방의 개구는, 복수의 양극판 또는 음극판 사이에 형성되는 간극으로부터 직경 방향 외측에 위치하고, 양극측 스페이서 (20) 또는 음극측 스페이서 (30) 는, 외통 (2) 의 중심축에 대해 경사진 경사면을 구비하고, 일방의 개구로부터 중심축 방향을 향하여, 또는, 중심축 방향에서 일방의 개구를 향하여, 피처리액의 흐름을 유도한다.

Description

전해 장치
본 발명은, 해수, 염수, 물, 또는 유기 합성용의 액체 등의 피처리액을 전기 분해하는 전해 장치에 관한 것이다.
해수, 염수, 물, 유기 합성용의 용액 등, 용도에 따라 다양한 액체 (피처리액) 를 전기 분해 (이하,「전해」라고 한다) 하는 장치를 전해 장치라고 한다. 전해 장치는, 피처리액을 전해하는 전해조와, 전해조에 피처리액을 도입하는 도입구와, 전해 후의 피처리액을 전해조로부터 배출하는 배출구를 구비한다. 전해 장치는, 연직 방향으로 세워서 배치되는 종형의 전해 장치 (이하,「종형 전해 장치」라고 한다) 와, 수평 방향으로 누워 또는 기울여서 배치되는 횡형의 전해 장치 (이하,「횡형 전해 장치」라고 한다) 로 대별된다. 전해조에는, 피처리액을 전해하는 복수의 전극판 (바이폴라식 또는 모노폴라식) 이 수납된다.
종래, 종형 전해 장치 및 횡형 전해 장치 중 어느 것에 있어서도, 스케일 등의 부착물이 전해조 내에 퇴적되지 않도록 연구가 이루어져 왔다.
예를 들어, 특허문헌 1 의 종형 전해 장치에서는, 가스 리프트 효과를 이용함으로써, 스케일 등의 부착물의 퇴적을 방지하고 있다. 특허문헌 2 의 종형 전해 장치에서는, 전극판이 수납된 전해조와 연결된 다른 조에 정류판을 배치하여, 전해조의 벽면 근방의 유속을 증가시킴으로써, 당해 부착물의 퇴적을 방지하고 있다. 또, 특허문헌 3 의 횡형 전해 장치에서는, 전해조를 경사지게 설치하여, 전해조의 내부를 흐르는 피처리액이 상승류가 되도록 함으로써, 당해 부착물의 퇴적을 방지하고 있다.
일본 공개특허공보 소50-79484호 일본 공개실용신안공보 소61-43266호 일본 공개실용신안공보 평3-30265호
그러나, 특허문헌 1 의 종형 전해 장치와 같이, 전해조의 길이 방향 (종형 전해 장치의 경우에는 높이 방향) 에 대해 수직 방향, 즉, 전해조의 측면에 도입구 및 배출구가 형성된 전해조에서는, 가스 리프트 효과를 이용한 경우에도, 도입구 또는 배출구에 대향하는 전해조의 벽면 근방에서 피처리액의 유속이 느려지기 때문에, 당해 벽면 근방에 스케일 등의 부착물이 퇴적되기 쉽다.
그래서, 특허문헌 1 의 종형 전해 장치에, 특허문헌 2 와 같은 정류판을 형성함으로써, 특허문헌 3 의 횡형 전해 장치와 마찬가지로, 당해 부착물의 퇴적 방지의 효과를 개선할 수 있다. 그러나, 특허문헌 2 에 있어서는 전극판이 수납된 전해조와는 다른 조에 정류판이 배치되는 점에서, 전해 장치가 대형화된다.
당해 대형화를 회피하기 위해서, 전해조의 내부에 정류판을 배치하는 것이 생각된다. 그러나, 복수의 전극판은 서로 밀집해서 배치된 전극 모듈로서 전해조에 수납되기 때문에, 당해 전극 모듈과 이간하여 정류판을 배치하면, 전해조를 종전보다 크게 하지 않을 수 없어, 결국, 전해 장치의 대형화를 회피할 수 없다.
본 발명은, 상기 서술한 과제를 감안하여 고안된 것으로서, 원통 형상의 전해조의 측면에 도입구 및 배출구가 배치된 종형 전해 장치 또는 횡형 전해 장치에 있어서, 스케일 등의 부착물의 퇴적을 억제하고, 또한, 소형화가 가능한 전해 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전해 장치는, 원통 형상으로 형성되고, 피처리액의 도입구와 배출구가 중심축 방향으로 서로 이격되어 각각 측면에 배치된 외통과, 상기 중심축 방향과 직교하는 적층 방향으로 등간격으로, 금속제 또한 판상의 제 1 극성 베이스에 접속되어 상기 외통의 내부에서 상기 중심축 방향으로 연장되고, 또한, 상기 도입구 및 상기 배출구 중 일방의 개구의 근방에 배치된 제 1 극성의 복수의 제 1 전극판과, 상기 적층 방향으로 등간격으로, 금속제 또한 판상의 제 2 극성 베이스에 접속되어 상기 외통의 내부에서 상기 중심축 방향으로 연장되고, 또한, 상기 도입구 및 상기 배출구 중 타방의 개구의 근방에 배치된 제 2 극성의 복수의 제 2 전극판과, 상기 복수의 제 1 전극판의 전부의 사이에 배치된 절연성의 복수의 제 1 전극측 스페이서를 갖는다. 상기 일방의 개구는, 상기 외통의 직경 방향 외측에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극판 사이에 형성되는 상기 적층 방향의 간극으로부터 상기 중심축 방향 및 상기 적층 방향에 직교하는 방향으로 위치하고, 상기 타방의 개구는, 상기 외통의 직경 방향 외측에 있어서, 상기 복수의 제 2 전극판 사이에 형성되는 상기 적층 방향의 간극으로부터 상기 중심축 방향 및 상기 적층 방향에 직교하는 방향으로 위치하고, 상기 복수의 제 1 전극측 스페이서는, 상기 중심축 방향으로부터 경사진 경사면을 구비하고, 상기 일방의 개구에서 상기 중심축 방향을 향하여, 또는, 상기 중심축 방향에서 상기 일방의 개구를 향하여, 상기 피처리액의 흐름을 유도하는 것이고, 상기 제 1 전극측 스페이서는, 이웃하는 2 개의 상기 제 1 전극판의 단부에 배치되어 상기 단부에 있어서의 상기 2 개의 제 1 전극판 사이의 간극을 실질적으로 모두 막고, 또한, 상기 2 개의 제 1 전극판 사이에 위치하는 제 2 극성의 전극판을 사이에 두고 고정시키는 제 1 스페이서를 구비한다.
본 발명의 전해 장치에 의하면, 제 1 전극측 스페이서가, 이웃하는 제 1 전극판끼리가 접촉하는 것을 방지하는 절연성의 스페이서로서의 본래의 기능에 더하여, 피처리액의 흐름을 유도하는 정류판으로서의 기능을 겸비한다. 따라서, 전해 장치를 소형화할 수 있고, 또한, 스케일 등의 부착물의 퇴적을 억제할 수 있다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 전해 장치 (바이폴라식) 를 나타내는 부분 단면도이다.
도 2 는, 도 1 의 A-A 화살표 단면도이다.
도 3 은, 도 1 의 전해 장치의 일부를 분해하여 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 도 1 의 전해 장치의 전극 모듈의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5 는, 스페이서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6(a) 는, 제 1 스페이서의 XZ 평면도이고, 도 6(b) 는, 이웃하는 2 개의 양극판 또는 음극판 사이에 배치되는 제 1 스페이서를 Z 방향에서 본 도면이고, 도 6(c) 및 도 6(d) 는, 적층된 복수의 양극판의 양단에 형성되는 제 1 스페이서를 Z 방향에서 본 도면이다.
도 7 은, 제 2 스페이서를 분해하여 나타내는 도면이다.
도 8 은, 변형예에 관련된 전해 장치 (모노폴라식) 의 전극 모듈의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 도 1 내지 도 8 을 참조하여, 실시형태 및 변형예의 전해 장치에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시형태 및 변형예는 어디까지나 예시에 지나지 않고, 명시하지 않는 여러 가지의 변형이나 기술의 적용을 배제하려는 의도는 없다.
실시형태 및 변형예에서 나타내는 각 구성은, 그들의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다. 또, 당해 각 구성은, 본 발명의 필수적인 구성 요건을 제외하고, 필요에 따라 취사 선택할 수 있거나, 혹은 적절히 조합할 수 있다.
실시형태 및 변형예의 전해 장치에서는, 전해조에 원통 형상의 외통을 사용한다. 그리고, 피처리액을 외통의 내부에 도입하는 도입구와, 전해한 피처리액을 외통의 내부로부터 배출하는 배출구가, 당해 외통의 측면에 배치된다. 구체적으로는, 도입구와 배출구는, 외통의 중심축의 방향 (이하,「중심축 방향」또는「전해조의 길이 방향」이라고 한다) 으로 서로 이격되어 배치되고, 또한, 중심축 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향 (즉, 외통의 측면) 으로 배치된다.
실시형태 및 변형예의 전해 장치는, 외통의 중심축이 실질적으로 연직 방향이 되는 종형이어도 되고, 외통의 중심축이 실질적으로 수평 방향이 되는 횡형이어도 된다.
또한, 여기서 말하는「실질적으로 연직 방향」이란, 연직 방향뿐만 아니라, 수평 방향으로부터 45 도 이상 기울어진 방향을 포함한다. 또,「실질적으로 수평 방향」이란, 수평 방향뿐만 아니라, 수평 방향으로부터 45 도 미만 기울어진 방향을 포함한다. 종형, 횡형 중 어느 전해조에 있어서도, 전해조의 내부를 흐르는 피처리액이 상승류가 되도록 설계되는 것이 바람직하다.
먼저, 이하에, 도 1 내지 도 7 을 사용하여 실시형태의 전해 장치를 설명한다. 실시형태에서는, 일례로서 바이폴라식 횡형 전해 장치를 나타낸다. 그 후, 도 8 을 사용하여 변형예의 전해 장치를 설명한다. 변형예에서는, 일례로서 모노폴라식 횡형 전해 장치를 나타낸다.
또한, 도면에 있어서는, 설명의 간편을 위하여, 적절히, X 축, Y 축, Z 축에 의한 직교 좌표계를 사용하여 설명한다. 또, 도 1 내지 도 5 에 있어서는, 각각 적절히 간략화하여 작도하고 있기 때문에, 각각의 도면에 있어서 전극판 (양극판, 음극판, 바이폴라식 전극판) 의 장 수가 상이한 등 경미한 상이점이 있지만, 모두 동일한 전해 장치의 설명을 실시하기 위한 도면이다.
[1. 실시형태의 전해 장치 (1) 의 전체 구성]
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 전해 장치 (1) 는, 원통 형상으로 형성된 전해조의 외통 (2) 의 중심축이 X 축에 일치하도록 배치된 바이폴라식 횡형 전해 장치이다. X 축은 수평 방향 (연직 방향에 수직인 방향) 으로 배치되어도 되는데, 후술하는 배출구 (4) 가 도입구 (3) 보다 상방이 되도록, 수평 방향으로부터 소정 각도 (예를 들어, 5 도 정도) 기울여서 배치되는 것이 바람직하다.
외통 (2) 의 측면 (2a) 에는, X 축 방향으로 서로 이격된 2 개의 개구가 형성된다. 도면 중 좌측의 개구는, 전해 후의 피처리액을 외통 (2) 으로부터 배출하기 위한 배출구 (4) 이고, 도면 중 우측의 개구는, 피처리액을 외통 (2) 내에 도입하기 위한 도입구 (3) 이다. 또한, 도 2 의 파선 화살표는 피처리액의 흐름을 나타낸다.
여기에서는, 도입구 (3) 와 배출구 (4) 가 외통 (2) 의 둘레 방향으로 서로 180 도 어긋나게 배치되는 예를 나타낸다. 구체적으로는, 도입구 (3) 가 Z 축의 마이너스 (-) 방향을 향하여 개구되고, 배출구 (4) 가 Z 축의 플러스 (＋) 방향을 향하여 개구되어 있다. Z 축은, 외통 (2) 의 중심축 (X 축) 에 수직이다.
또한, 전해조는, 외통 (2) 과 외통 (2) 의 양단을 밀폐하는 후술하는 플랜지 (15N 및 15P) 를 포함하여 구성된다.
전해 장치 (1) 는 금속제의 양극 통전판 (11P) 에 금속제의 제 1 베이스 (13P) 를 개재하여 전기적으로 접속된 복수의 양극판 (12P) 과, 금속제의 음극 통전판 (11N) 에 금속제의 제 2 베이스 (13N) 를 개재하여 전기적으로 접속된 복수의 음극판 (12N) 을 갖는다.
양극판 (12P) 및 음극판 (12N) 은, 모두 XZ 평면에 있어서 직사각형이고, 외통 (2) 의 내부에서 X 축 방향으로 연장되고, X 축 및 Z 축의 쌍방에 직교하는 Y 축 방향으로 등간격으로, 각각 적층 (병설) 된다. 양극판 (12P) 은, 도입구 (3) 및 배출구 (4) 중 일방의 개구 (여기에서는, 배출구 (4)) 의 근방에 배치되고, 음극판 (12N) 은, 도입구 (3) 및 배출구 (4) 중 타방의 개구 (여기에서는, 도입구 (3)) 의 근방에 배치된다.
전해 장치 (1) 에서는, L 형으로 굴곡 형성된 양극 통전판 (11P) 과 양극 통전판 (11P) 이 고정되는 YZ 평면에 있어서 직사각형의 제 1 베이스 (13P) 와, 제 1 베이스 (13P) 에 고정되는 복수의 양극판 (12P) 에 의해, 양극 통전 블록 (10P) 이 구성된다.
동일하게, L 형으로 굴곡 형성된 음극 통전판 (11N) 과 음극 통전판 (11N) 이 고정되는 YZ 평면에 있어서 직사각형의 제 2 베이스 (13N) 와, 제 2 베이스 (13N) 에 고정되는 복수의 음극판 (12N) 에 의해, 음극 통전 블록 (10N) 이 구성된다.
또한, 제 1 베이스 (13P) 와 제 2 베이스 (13N) 에는, 후술하는 바와 같이, 외통 (2) 의 양단을 밀폐하는 플랜지 (15N, 15P) 에, 각각을 고정시키기 위한 용식 볼트 (53) 가, 각각의 네 모퉁이에 미리 설치되어 있다.
양극 통전 블록 (10P) 및 음극 통전 블록 (10N) 은, 외통 (2) 의 양단에 각각 장착된다. 여기에서는, 외통 (2) 의 양단 중, 배출구 (4) 측의 단부에 양극 통전 블록 (10P) 이 배치되고, 도입구 (3) 측의 단부에 음극 통전 블록 (10N) 이 배치된다.
도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 외통 (2) 의 내부에는, 전극 모듈 (5) 과 이것을 지지하는 전극 지지 프레임 (50) 이 배치된다. 전극 모듈 (5) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 베이스 (13P) 에 접속된 양극판 (12P) 및 제 2 베이스 (13N) 에 접속된 음극판 (12N) 을 포함하고, 복수의 직사각형상의 전극판 (40) 이 적층되어 사각 기둥 형상으로 형성된 것이다.
또한, 도 4 에서는, 전극 모듈 (5) 중, 양극 통전판 (11P), 음극 통전판 (11N) 을 생략함과 함께, 이해를 용이하게 하기 위하여, 각 구성을 간략화한 도면으로 하고 있고, 후술하는 스페이서 (20, 30) 의 Y 축 방향의 길이를 실제보다 크게 표현하고 있다. 또, 먼저 서술한 바와 같이, 도 1, 도 3, 도 4 모두, 각각 간략화한 도면으로 하고 있고, 각각의 도면에서 전극판의 장 수가 상이한 등 경미한 상이점이 있지만, 모두 동일한 전해 장치 (1) 의 설명을 실시하기 위한 도면이다. 전극 모듈 (5) 에 배치되는 전극판의 장 수는, 설계에 따라, 수십 장에서 수백 장으로 설정된다.
도 4 에서는, 각 전극판 (12P, 12N, 40) 에 있어서, 양극성이 되는 지점을 얇은 도트 모양으로 나타내고, 음극성이 되는 지점을 진한 도트 모양으로 나타낸다.
여기에서는, 전해 장치 (1) 는 바이폴라식의 전해 장치이기 때문에, 전극판 (40) 은, 바이폴라식의 전극판이다. 즉, 한 장의 전극판 (40) 에 양극성의 양극부 (40P) 와 음극성의 음극부 (40N) 의 양방이 형성된다. 후술하는 변형예와 같이, 모노폴라식의 전해 장치로 하는 경우에는, 1 장의 전극판에 양극성만 또는 음극성만이 나타나는 모노폴라식의 전극판을 사용한다. 바이폴라식, 모노폴라식의 어느 전극판이어도, 양극성의 지점과 음극성의 지점이 교대로 마주 보고 적층의 방향 (Y 축 방향) 으로 대향 배치된다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 전해 장치 (1) 로 피처리액의 전해를 실시할 때, 전극 모듈 (5) 은, 양극 통전판 (11P) 및 음극 통전판 (11N) 을 개재하여 전원 장치 (6) 에 전기적으로 접속된다. 구체적으로는, 양극 통전판 (11P) 에 전원 장치 (6) 의 정전위 (플러스 전위) 가 인가되고, 음극 통전판 (11N) 에 부전위 (마이너스 전위) 가 인가됨으로써, 전극 모듈 (5) 의 각 전극판 (12P, 12N, 40) 에 양극성 또는 음극성 중 소정의 극성이 나타난다. 구체적으로는, 양극판 (12P) 은 양극성이 되고, 음극판 (12N) 은 음극성이 된다. 또, 전극판 (40) 의 반은 양극성의 양극부 (40P) 가 되고, 다른 반은 음극성의 음극부 (40N) 가 된다.
전극 지지 프레임 (50) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 적층의 방향 (Y 축 방향) 에서 전극 모듈 (5) 을 사이에 두는 1 쌍의 제 1 지지 프레임 (51) 과, X 축 및 적층의 방향의 쌍방에 수직인 방향 (즉, Z 축 방향) 에서 1 쌍의 제 1 지지 프레임 (51) 을 사이에 두고 제 1 지지 프레임 (51) 과 고정되는 1 쌍의 제 2 지지 프레임 (52) 을 갖는다.
1 쌍의 제 1 지지 프레임 (51) 은, 적층의 방향 (Y 축 방향) 으로 연장되는 복수의 볼트 (43) (도 4 의 파선) 에 의해, 양극판 (12P), 음극판 (12N), 전극판 (40) 을 사이에 둔 상태로, 서로 고정된다. 1 쌍의 제 2 지지 프레임 (52) 은, 제 1 지지 프레임 (51) 의 단면 (XY 평면) 에 맞닿고, 나사 (44) (도 5 참조) 에 의해 제 1 지지 프레임 (51) 에 고정된다. 이와 같이, 전극 지지 프레임 (50) 은, 사각 기둥 형상의 전극 모듈 (5) 을 사방으로부터 가압함으로써, 전극 모듈 (5) 을 지지하고, 전극 모듈 (5) 의 변형을 방지한다.
각 제 1 지지 프레임 (51) 은, 전극 모듈 (5) 의 X 축 방향의 길이에 대응하는 직사각형상의 제 1 판부 (51a) 와, 제 1 판부 (51a) 에 일체 형성되고, X 축 방향으로 소정 간격으로 배치된 복수의 제 1 플랜지부 (51b) 를 구비한다.
제 2 지지 프레임 (52) 은, 전극 모듈 (5) 의 X 축 방향의 길이에 대응하는 직사각형상의 제 2 판부 (52a) 와, 제 2 판부 (52a) 에 일체 형성되고, X 축 방향으로 소정 간격으로 배치된 복수의 제 2 플랜지부 (52b) 를 구비한다.
제 1 지지 프레임 (51) 및 제 2 지지 프레임 (52) 이 서로 고정된 상태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 플랜지부 (51b) 와 제 2 플랜지부 (52b) 가 조합되어, 외통 (2) 의 내경과 대략 동일 또는 약간 작은 외경을 갖는 원형의 플랜지부 (50b) 가 형성된다.
전극 지지 프레임 (50) 의 플랜지부 (50b) 가 외통 (2) 의 내주면에 대략 접촉하여 배치됨으로써, 외통 (2) 의 내부에서의 전극 모듈 (5) 의「덜컹거림」를 방지할 수 있다.
또, 전극 지지 프레임 (50) 의 플랜지부 (50b) 가 외통 (2) 의 내주면과 전극 지지 프레임 (50) 사이의 간극을 실질적으로 봉하므로, 전극 지지 프레임 (50) 으로 둘러싸인 내부, 즉 전극 모듈 (5) 에 피처리액을 확실하게 도입할 수 있고, 효과적으로 전해를 실시할 수 있다.
또한, 여기에서는, 도 2 또는 도 3 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 제 2 지지 프레임 (52) 중, 상방의 제 2 지지 프레임 (52) 에는, 배출구 (4) 에 대응하는 위치에 개구 (52c) 가 형성되고, 하방의 제 2 지지 프레임 (52) 에는, 도입구 (3) 에 대응하는 위치에 개구 (52d) 가 형성된다. 단, 외통 (2) 에 배치되는 도입구 (3) 와 배출구 (4) 의 위치에 따라, 1 쌍의 제 2 지지 프레임 (52) 중, 일방의 제 2 지지 프레임 (52) 에만 개구 (52c) 및 개구 (52d) 가 형성되는 경우도 있을 수 있다. 예를 들어, 도입구 (3) 와 배출구 (4) 가 외통 (2) 의 둘레 방향에서 보아 동위치에 배치되는 경우, 1 쌍의 제 2 지지 프레임 (52) 중, 일방의 제 2 지지 프레임 (52) 에만 개구 (52c) 및 개구 (52d) 가 형성된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 양극 통전 블록 (10P) 및 음극 통전 블록 (10N) 을 포함하는 전극 모듈 (5) 은, 전극 지지 프레임 (50) 으로 고박된 후, 외통 (2) 의 내부에 삽입된다.
그리고, 외통 (2) 의 일단면에는 외통 (2) 과 내경이 대략 동일 직경의 원환 형상의 개스킷 (16) 이 배치된다. 또, 제 1 베이스 (13P) 와 외형이 대략 동형이고, 중앙에 직사각형의 개구가 형성되며, 또한, 당해 개구의 4 개의 모서리부 근방에 각각 관통공 (18) 이 형성된 직사각형의 개스킷 (17) 이 배치된다.
또, 중앙에 개스킷 (17) 의 개구와 대략 동형의 직사각형의 개구 (15a) 가 형성된 플랜지 (15P) 가 배치된다. 플랜지 (15P) 의 개구 (15a) 의 4 개의 모서리부 근방에는 각각 관통공 (15b) 이 형성되어 있다.
개스킷 (17) 에 형성된 4 개의 관통공 (18) 의 위치와, 플랜지 (15P) 에 형성된 4 개의 관통공 (15b) 의 위치는, 제 1 베이스 (13P) 에 형성된 4 개의 용식 볼트 (53) 의 위치에 각각 대응하고 있다.
그래서, 먼저, 제 1 베이스 (13P) 의 4 개의 용식 볼트 (53) 의 각각에 개스킷 (17) 의 4 개의 관통공 (18) 이 각각 삽입 통과되고, 그 후, 4 개의 용식 볼트 (53) 의 각각에 플랜지 (15P) 의 4 개의 관통공 (15b) 이 각각 삽입 통과된다. 그리고, 도시하지 않은 너트가 용식 볼트 (53) 에 끼워 넣어지고, 제 1 베이스 (13P) 와 플랜지 (15P) 가, 개스킷 (17) 을 사이에 두고 기밀하게 고정된다.
그리고, 다음으로, 플랜지 (15P) 와 외통 (2) 이, 개스킷 (16) 을 사이에 두고, 도시하지 않은 볼트와 너트로 기밀하게 고정된다.
외통 (2) 의 일단에는, 양극 통전판 (11P) 을 보호하기 위해, 양극 통전판 (11P) 을 덮는 양극 단자 박스 (14P) 가 플랜지 (15P) 에 고정된다.
또한, 제 1 베이스 (13P) 와 제 2 베이스 (13N) 는 동일한 형상, 또, 플랜지 (15P) 와 플랜지 (15N) 는 동일 형상이다. 따라서, 외통 (2) 의 타단면에 있어서도 동일하게, 제 2 베이스 (13N) 와 플랜지 (15N), 그리고, 플랜지 (15N) 와 외통 (2) 이, 각각 도시하지 않은 개스킷 (개스킷 (16, 17) 에 대응) 을 사이에 두고 기밀하게 고정된다. 또, 음극 통전판 (11N) 을 보호하기 위해, 음극 통전판 (11N) 을 덮는 음극 단자 박스 (14N) 가 플랜지 (15N) 에 고정된다.
[2. 전해 장치 (1) 의 스페이서 구성]
도 4 에 나타내는 바와 같이, 복수의 양극판 (12P) 의 수는 짝수이다. 따라서, 전해 장치 (1) 는, 양극측 스페이서 (20) 로서, 복수의 양극판 (12P) 중 이웃하는 2 개의 양극판 (12P) 의 전부의 사이에 배치되는 양극측 제 1 스페이서 (21) 와, 복수의 양극판 (12P) 중 양단에 위치하는 양극판 (12P) 과 그것에 가장 근접하는 제 1 판부 (51a) 사이에, 각각 양극측 제 1 스페이서 (21A, 21B) 를 구비한다. 또, 전해 장치 (1) 는, 양극측 스페이서 (20) 로서, 양극판 (12P) 의 내부 (예를 들어, 중앙부) 에 형성된 관통공을 통하여, 이 관통공을 양측으로부터 사이에 두고 끼워 맞춤으로써 일체화되는 양극측 제 2 스페이서 (22) 를 구비한다.
양극측 제 1 스페이서 (21, 21A, 21B) 는, 양극판 (12P) 의 제 1 베이스 (13P) 측의 단부에 각각 배치되고, 이 단부에 있어서의 2 개의 양극판 (12P) 사이, 또는, 이 단부에 있어서의 양극판 (12P) 과 제 1 판부 (51a) 사이의 Y 축 방향 또한 Z 축 방향의 간극을 실질적으로 모두 막는다.
또, 양극측 제 2 스페이서 (22) 는, 양극측 제 2 스페이서 (22) 가 고정된 양극판 (12P) 과 당해 양극판 (12P) 에 이웃하는 2 개의 전극판 (40) 사이의 Y 축 방향의 간극을 실질적으로 모두 막는다. 단, 후술하는 바와 같이, XZ 평면에 있어서, 양극측 제 2 스페이서 (22) 의 치수는 양극판 (12P) 의 치수보다 작기 때문에, 양극측 제 2 스페이서 (22) 가 고정되는 양극판 (12P) 과 그것에 이웃하는 2 개의 전극판 (40) 사이의 간극을 X 축 방향에서 보았을 때, 양극측 제 2 스페이서 (22) 가 없는 지점의 간극 (양극측 제 2 스페이서 (22) 의 Z 축 방향의 양단 근방) 은 막혀 있지 않아, 피처리액이 흐를 수 있다.
한편, 복수의 음극판 (12N) 의 수는 홀수이다. 따라서, 전해 장치 (1) 는, 음극측 스페이서 (30) 로서, 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 의 제 2 베이스 (13N) 측의 단부에 배치되고, 이 단부에 있어서의 당해 2 개의 음극판 (12N) 의 전부의 사이의 Y 축 방향 또한 Z 축 방향의 간극을 실질적으로 모두 막는 음극측 제 1 스페이서 (31) 와, 당해 2 개의 음극판 (12N) 사이에 배치되는 전극판 (40) 의 내부 (예를 들어, 양극부) 에 형성된 관통공을 통하여, 이 관통공을 양측으로부터 사이에 두고 끼워 맞춤으로써 일체화되는 음극측 제 2 스페이서 (32) 를 구비한다.
음극측 제 2 스페이서 (32) 는, 음극측 제 2 스페이서 (32) 가 고정된 전극판 (40) 과 당해 전극판 (40) 에 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 사이의 Y 축 방향의 간극을 실질적으로 모두 막는다. 단, 후술하는 바와 같이, XZ 평면에 있어서, 음극측 제 2 스페이서 (32) 의 치수는 전극판 (40) 의 치수보다 작기 때문에, 음극측 제 2 스페이서 (32) 가 고정되는 전극판 (40) 과 그것에 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 사이의 간극을 X 축 방향에서 보았을 때, 음극측 제 2 스페이서 (32) 가 없는 지점의 간극 (음극측 제 2 스페이서 (32) 의 Z 축 방향의 양단 근방) 은 막혀 있지 않아, 피처리액이 흐를 수 있다.
또한, 먼저 서술한「간극을 실질적으로 모두 막는다」란, 이웃하는 2 개의 전극판 사이, 또는, 전극판과 전극 지지 프레임 (50) 사이의 간극을 완전하게 막는 것 외에, 당해 간극에 미소한 공간이 잔류한 상태에서 막는 것도 포함하는 개념이다. 「간극을 실질적으로 모두 막으」므로, 어느 스페이서도, 피처리액을 원활하게 유도할 수 있다.
양극측 스페이서 (20) 는, 이웃하는 2 개의 양극판 (12P) 과 접하여 배치되어도 되고, 또, 음극측 스페이서 (30) 는, 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 과 접하여 배치되어도 된다.
양극측 스페이서 (20) 및 음극측 스페이서 (30) 는, 절연성이 높은 재료 (예를 들어, 고무나 플라스틱 수지) 로 형성된다.
복수의 양극측 스페이서 (20) 는, 외통 (2) 의 중심축 (X 축) 에 대해 경사진 경사면을 구비하고 있고, 일방의 개구 (예를 들어, 도입구 (3)) 에서 X 축 방향을 향하여, 또는, X 축 방향에서 일방의 개구 (예를 들어, 배출구 (4)) 를 향하여, 피처리액의 흐름을 유도한다. 요컨대, 양극측 스페이서 (20) 는, 이웃하는 2 개의 양극판 (12P) 이 서로 접촉하여 전기적으로 단락하지 않도록 하는 본래의 기능에 더하여, 정류판으로서의 기능을 가진다.
상기「일방의 개구」가 배출구 (4) 인 경우, 양극측 스페이서 (20) 는, 도 2 에 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, X 축 방향에서 배출구 (4) 를 향하여, 피처리액의 흐름을 유도한다. 배출구 (4) 는, 복수의 양극판 (12P) 의 사이에 형성되는 간극으로부터 직경 방향 외측에 위치한다. 도 2 에서는, 양극측 스페이서 (20) 에 의해 피처리액의 흐름 방향이 대략 90 도 변경된 앞에, 배출구 (4) 가 위치한다.
복수의 음극측 스페이서 (30) 는, 외통 (2) 의 중심축 (X 축) 에 대해 경사진 경사면을 구비하고 있고, X 축 방향에서 타방의 개구 (예를 들어, 배출구 (4)) 를 향하여, 또는, 타방의 개구 (예를 들어, 도입구 (3)) 에서 X 축 방향을 향하여, 피처리액의 흐름을 유도한다. 요컨대, 음극측 스페이서 (30) 도, 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 이 서로 접촉하여 전기적으로 단락하지 않도록 하는 본래의 기능에 더하여, 정류판으로서의 기능을 가진다.
상기「타방의 개구」가 도입구 (3) 인 경우, 음극측 스페이서 (30) 는, 도 2 에 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 도입구 (3) 에서 X 축 방향을 향하여, 피처리액의 흐름을 유도한다. 도입구 (3) 는, 복수의 음극판 (12N) 사이에 형성되는 간극으로부터 직경 방향 외측에 위치한다. 도 2 에서는, 도입구 (3) 로부터 도입된 피처리액의 흐름 방향이, 음극측 스페이서 (30) 에 의해 대략 90 도 변경된다.
전해 장치 (1) 에서는, 도입구 (3) 와 배출구 (4) 가 외통 (2) 의 둘레 방향으로 180 도 어긋나 형성되어 있는 점에서, 음극측 스페이서 (30) 의 경사면과 양극측 스페이서 (20) 의 경사면은, 중심축 (X 축) 에 대해 약 45 도의 각도로 경사져 있다.
그럼, 양극측 스페이서 (20) 의 양극측 제 1 스페이서 (21, 21A, 21B), 및 음극측 스페이서 (30) 의 음극측 제 1 스페이서 (31) 의 형상에 대하여, 상세히 서술한다. 이들은, 도 2, 도 4 에 나타내는 바와 같이 서로의 배치는 상이하지만, 도 6(a) 의 XZ 평면을 Y 축 방향에서 본 도면에 나타내는 바와 같이, 모두 동일한 형상이다.
도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 양극측 제 1 스페이서 (21, 21A, 21B), 및 음극측 제 1 스페이서 (31) 는, Y 축 방향에서 봤을 때, 양극판 (12P) 또는 음극판 (12N) 의 Z 축 방향의 길이와 동등한 치수를 갖는 직사각형 부분과, 당해 직사각형 부분에 있어서의 하나의 모서리로부터 X 축 방향으로 돌출된 대략 직각 삼각형 부분을 구비한다. 대략 직각 삼각형 부분의 직각의 지점은, 직사각형 부분의 모서리에 접속하고 있고, 직사각형 부분과 대략 직각 삼각형 부분은 일체 형성되어 있다.
대략 직각 삼각형 부분의 사변에 상당하는 경사면 (231) 은, 양극측 스페이서 (20) 및 음극측 스페이서 (30) 의 경사면의 하나가 된다. 또한, 당해 경사면 (231) 은, 여기에서는 직선상의 경사면으로 하고 있지만, 보다 원활하게 피처리액의 흐름을 유도하기 위해, 상기 직사각형 부분을 향하여 오목한 원호상의 경사면으로 해도 된다.
도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 양극측 제 1 스페이서 (21, 21A, 21B), 및 음극측 스페이서 (30) 의 음극측 제 1 스페이서 (31) 의 직사각형 부분에는, Z 축 방향으로 이격된 복수의 관통공 (232) 이 형성된다. 여기에서는, 일례로서 이들의 스페이서에, 2 개의 관통공 (232) 이 형성된다.
양극판 (12P) 및 음극판 (12N) 에는, 이들 스페이서의 각 관통공 (232) 에 대응하는 위치에 관통공 (도시 생략) 이 형성된다. 그리고, 이들 스페이서는, 당해 관통공 (232) 에 대응하는 수 ㎜ 직경의 관통 볼트 (도시 생략) 로 대응하는 전극판과 함께 1 쌍의 제 1 판부 (51a) 에 고박된다.
도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 양극측 제 1 스페이서 (21) 와 음극측 제 1 스페이서 (31) 의 대략 직각 삼각형 부분에 있어서의 Y 축 방향의 중앙부에는, Z 축 방향으로 관통한 오목상의 절결부 (233) 가 형성된다. 양극측 제 1 스페이서 (21) 의 절결부 (233) 는, 이웃하는 2 개의 양극판 (12P) 사이에 배치되는 전극판 (40) 의 음극부 (40N) 를 사이에 두고 고정한다. 또, 음극측 제 1 스페이서 (31) 의 절결부 (233) 는, 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 사이에 배치되는 전극판 (40) 의 양극부 (40P) 를 사이에 두고 고정한다.
도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 양극측 제 1 스페이서 (21A) 의 XY 평면에 있어서의 우측 상방의 단부에는, Y 축 방향으로 패인 단상부 (段狀部) (234) 가 형성된다. 전극 모듈 (5) 에서 적층 방향의 양단에 위치하는 전극판 (40) 의 편방, 예를 들어, 도 4 에서 가장 상방에 위치하는 전극판 (40) 의 음극부 (40N) 가, 양극측 제 1 스페이서 (21A) 의 단상부 (234) 의 오목부에 배치된다. 그리고, 양극측 제 1 스페이서 (21A) 의 단상부 (234) 와 제 1 판부 (51a) 로, 전극판 (40) 의 음극부 (40N) 를 사이에 두고 고정한다.
또, 도 6(d) 에 나타내는 바와 같이, 양극측 제 1 스페이서 (21B) 의 XY 평면에 있어서의 우측 하방의 단부에는, Y 축 방향으로 패인 단상부 (235) 가 형성된다. 전극 모듈 (5) 에서 적층 방향의 양단에 위치하는 전극판 (40) 의 편방, 예를 들어, 도 4 에서 가장 하방에 위치하는 전극판 (40) 의 음극부 (40N) 가, 양극측 제 1 스페이서 (21B) 의 단상부 (235) 의 오목부에 배치된다. 그리고, 양극측 제 1 스페이서 (21B) 의 단상부 (235) 와 제 1 판부 (51a) 로, 전극판 (40) 의 음극부 (40N) 를 사이에 두고 고정한다.
다음으로, 양극측 스페이서 (20) 의 양극측 제 2 스페이서 (22), 및 음극측 스페이서 (30) 의 음극측 제 2 스페이서 (32) 의 형상에 대하여, 상세히 서술한다. 이들은, 도 2, 도 4 에 나타내는 바와 같이 서로의 배치는 상이하지만, 도 7 에 각각의 분해도를 나타내는 바와 같이, 모두 동일한 형상이다. 이들 제 2 스페이서 (22, 32) 의 길이는, 양극판 (12P) 또는 음극판 (12N) 의 Z 축 방향의 길이보다 짧고, 당해 Z 축 방향의 길이의 약 절반 정도의 치수가 바람직하다.
양극측 제 2 스페이서 (22) 는, 양단에 볼록부 (236) 를 구비한 판상의 스페이서편 (22A) 과 양단에 직경이 수 ㎜ 의 오목부 (237) 를 구비한 판상의 스페이서편 (22B) 으로 구성된다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 스페이서편 (22B) 의 오목부 (237) 는, 스페이서편 (22B) 의 판상의 지점으로부터 돌출되어 있다. 그리고, 구체적으로는, 스페이서편 (22A) 의 2 개의 볼록부 (236) 와 스페이서편 (22B) 의 2 개의 오목부 (237) 가 서로 끼워 맞춰짐으로써 (리벳 고정됨으로써) 일체가 되어, 장방형상 (또는 직선상) 또한 판상의 양극측 제 2 스페이서 (22) 가 형성된다.
음극측 제 2 스페이서 (32) 는, 양단에 볼록부 (236) 를 구비한 판상의 스페이서편 (32A) 과 양단에 직경이 수 ㎜ 의 오목부 (237) 를 구비한 판상의 스페이서편 (32B) 으로 구성된다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 스페이서편 (32B) 의 오목부 (237) 는, 스페이서편 (32B) 의 판상의 지점으로부터 돌출되어 있다. 그리고, 구체적으로는, 스페이서편 (32A) 의 2 개의 볼록부 (236) 와 스페이서편 (32B) 의 2 개의 오목부 (237) 가 서로 끼워 맞춰짐으로써 (리벳 고정됨으로써) 일체가 되어, 장방형상 (또는 직선상) 또한 판상의 음극측 제 2 스페이서 (32) 가 형성된다.
양극측 제 2 스페이서 (22) 는, 양극판 (12P) 의 내부에 형성된 2 개의 관통공 (도시 생략. 단, 오목부 (237) 와 동등한 미소한 관통공) 에, 양극판 (12P) 의 일방의 면으로부터 스페이서편 (22B) 의 2 개의 오목부 (237) 를 삽입 통과시키고, 양극판 (12P) 의 타방의 면으로부터 스페이서편 (22A) 의 2 개의 볼록부 (236) 를 대응하는 당해 오목부 (237) 에 끼워 맞춤으로써, 양극판 (12P) 에 고정된다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 양극측 제 2 스페이서 (22) 는, 그 중심이 외통 (2) 의 Z 축 방향의 중앙이고, 또한, 당해 중심이, 개구 (52c) 의 X 축 방향의 중심과 동등한 위치에 배치된다.
도 5 의 백색 화살표는 피처리액의 흐름의 일례를 나타내는데, 피처리액이 X 축을 따라 흘렀을 때, X 축 방향 (중심축 방향) 으로부터 경사진 경사면, 즉, 양극측 제 1 스페이서 (21) 의 경사면 (231) 과 양극측 제 2 스페이서 (22) 의 경사면 (238) 에 의해, 배출구 (4) 를 향하여 피처리액의 흐름을 효과적으로 유도한다. 또한, 당해 경사면 (238) 은, 여기에서는 직선상의 형상으로 하고 있지만, 보다 원활하게 피처리액의 흐름을 유도하기 위해, 배출구 (4) 를 향하여 오목한 원호상의 형상으로 해도 된다.
즉, 양극측 제 2 스페이서 (22) 는, 피처리액의 흐름을 분류하여 양극측 제 1 스페이서 (21) 에 직접적으로 충돌하는 피처리액의 흐름을 줄이고, 또한, 양극측 제 1 스페이서 (21) 가 정류한 피처리액의 흐름이 저해되는 것을 방지하기 위해, 양극측 제 1 스페이서 (21) 와 양극측 제 2 스페이서 (22) 의 2 개의 스페이서가 양극판 (12P) 근방에 배치됨으로써, 양극측 제 1 스페이서 (21) 만이 배치되는 경우에 비하여, 양극판 (12P) 근방에 있어서의 스케일 등의 부착물의 퇴적을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 설계에 따라, 양극측 스페이서 (20) 로서, 양극측 제 2 스페이서 (22) 를 배치하지 않고, 양극측 제 1 스페이서 (21) 만을 배치하는 구성으로 해도 된다.
음극측 제 2 스페이서 (32) 는, 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 사이에 배치되는 전극판 (40) 의 내부에 형성된 2 개의 관통공 (도시 생략. 단, 오목부 (237) 와 동등한 미소한 관통공) 에, 당해 전극판 (40) 의 일방의 면으로부터 스페이서편 (32B) 의 2 개의 오목부 (237) 를 삽입 통과시키고, 당해 전극판 (40) 의 타방의 면으로부터 스페이서편 (32A) 의 2 개의 볼록부 (236) 를 대응하는 당해 오목부 (237) 에 끼워 맞춤으로써, 당해 전극판 (40) 에 고정된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 음극측 제 2 스페이서 (32) 는, 그 중심이 외통 (2) 의 Z 축 방향의 중앙이고, 또한, 당해 중심이, 개구 (52d) 의 X 축 방향의 중심과 동등한 위치에 배치된다.
피처리액이 도입구 (3) 로부터 도입되었을 때, X 축 방향 (중심축 방향) 으로부터 경사진 경사면, 즉, 음극측 제 1 스페이서 (31) 의 경사면 (231) 과 음극측 제 2 스페이서 (32) 의 경사면 (238) 에 의해, X 축 방향을 향하여 피처리액의 흐름을 효과적으로 유도한다. 또한, 당해 경사면 (238) 은, 여기에서는 직선상의 형상으로 하고 있지만, 보다 원활하게 피처리액의 흐름을 유도하기 위해, 마이너스 (-) X 축 방향을 향하여 오목한 원호상의 형상으로 해도 된다.
즉, 음극측 제 2 스페이서 (32) 는, 피처리액의 흐름을 분류하여 음극측 제 1 스페이서 (31) 에 직접적으로 충돌하는 피처리액의 흐름을 줄이고, 또한, 음극측 제 1 스페이서 (31) 가 정류한 피처리액의 흐름이 저해되는 것을 방지하기 위해, 음극측 제 1 스페이서 (31) 와 음극측 제 2 스페이서 (32) 의 2 개의 스페이서가 음극판 (12N) 근방에 배치됨으로써, 음극측 제 1 스페이서 (31) 만이 배치되는 경우에 비하여, 음극판 (12N) 근방에 있어서의 스케일 등의 부착물의 퇴적을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 설계에 따라, 음극측 스페이서 (30) 로서, 음극측 제 2 스페이서 (32) 를 배치하지 않고, 음극측 제 1 스페이서 (31) 만을 배치하는 구성으로 해도 된다.
또한, 전해 장치 (1) 는, 도 4 에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 복수의 바이폴라식 전극판 (40) 이 서로 접촉하지 않도록, 복수의 구상 또는 Y 축 방향으로 가늘고 긴 럭비볼상의 절연성의 스페이서 (33) 를 구비해도 된다. 스페이서 (33) 의 XZ 평면에 있어서의 치수는, 전극판 (40) 의 XZ 평면에 있어서의 치수에 비하여, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 먼저 서술한 바와 같이, 도 4 에서는, 이해를 용이하게 하기 위해 간략화한 도면를 나타내는 형편상, 스페이서 (33) 의 Y 축 방향의 길이가 실제보다 크게 표현되어 있다.
스페이서 (33) 는, 양극측 제 2 스페이서 (22) 및 음극측 제 2 스페이서 (32) 와 마찬가지로, 양단에 볼록부를 구비한 반구상 또는 반럭비볼상의 스페이서편과, 양단에 직경이 수 ㎜ 의 오목부 (양극측 제 2 스페이서 (22) 및 음극측 제 2 스페이서 (32) 와 마찬가지로, 돌출되어 있다) 를 구비한 반구상 또는 반럭비볼상의 스페이서편으로 구성된다.
스페이서 (33) 는, 전극판 (40) 의 내부에 형성된 2 개의 관통공 (도시 생략. 단, 당해 오목부와 동등한 미소한 관통공) 에, 전극판 (40) 의 일방의 면으로부터 일방의 스페이서편의 2 개의 오목부를 삽입 통과시키고, 전극판 (40) 의 타방의 면으로부터 타방의 스페이서편의 2 개의 볼록부를 대응하는 당해 오목부에 끼워 맞춤으로써, 전극판 (40) 에 고정된다.
또한, 스페이서 (33) 는, 볼트 (43) 에 관통되는 중공 원 기둥상의 형상으로 해도 된다. 이 경우, 스페이서 (33) 는, 전극판 (40) 의 양극부 (40P) 와 Y 축 방향으로 마주보는 음극부 (40N) 에 끼워지고, 볼트 (43) 로 체결되어 고정된다.
[3. 전해 장치 (1) 의 사용예]
본 실시형태의 전해 장치 (1) 에서는, 양극측 스페이서 (20) 및 음극측 스페이서 (30) 가, 적층되는 전극판끼리의 접촉을 방지하는 절연성 스페이서로서의 기능에 더하여, 스케일 등의 부착물의 퇴적을 효과적으로 억제하는 정류판으로서의 기능을 겸비한다. 따라서, 전해 장치 (1) 는, 소형화가 가능하고, 또한, 메인터넌스의 빈도를 저감시킬 수 있기 때문에, 장기 운전이 가능하다.
전해 장치 (1) 는, 피처리액의 종류에 따라, 전해에 의해 생성되는 생성물이 상이하지만, 예를 들어, 피처리액을 해수나 염수로 한 경우에는, 생성물은 차아염소산나트륨 (차아염소산소다) 이 된다.
따라서, 소형화 가능하고 또한 장기 운전이 가능한 전해 장치 (1) 는, 본년, 세계적으로 유행하고 있는 신형 코로나 바이러스의 소독에 유효한 차아염소산나트륨 생성 장치로서 유용하다.
일반적으로, 시판되고 있는 차아염소산나트륨은, 물로 희석하여 소독액으로서 사용하기 때문에 불편하다. 그러나, 전해 장치 (1) 에 의하면, 인체에 영향이 적은 안전한 농도이고 또한 약효가 있는 농도로서 후생 노동성이 추천하는 농도 (0.05 ％, 500 mg/L) 의 차아염소산나트륨을 직접적으로 생성할 수 있다. 즉, 전해 장치 (1) 가 생성하는 차아염소산나트륨은, 물에 의한 희석이 불필요해지므로, 신형 코로나 바이러스에 한정하지 않고, 그 밖의 바이러스나 세균 등의 소독을 위해, 다량으로 플랜트나 공도에 산포하는 경우, 특히 유용하다.
전해 장치 (1) 에 의한 차아염소산나트륨의 생성 원리를 나타낸다. 피처리액은, 해수 또는 염수이다.
양극 : 2Cl－ → Cl2＋2e
음극 : 2H2O+2e → 2OH－+H2
2Na＋+2OH－ → 2NaOH
양극 (양극판 (12P), 전극판 (40) 의 양극부 (40P)) 에서 발생한 염소 (Cl2) 는, 음극 (음극판 (12N), 전극판 (40) 의 음극부 (40N)) 에서 발생한 수산화나트륨 (NaOH) 과 전해조 내에서 이하와 같이 반응하여, 차아염소산나트륨 (NaClO) 을 생성한다.
Cl2+2NaOH → NaClO+NaCl+H2O
전해 장치 (1) 는, 예를 들어, 전류 밀도를 5 A/d㎡ (암페어/평방 데시미터) 로 설정하고, 저렴한 야간 전력을 사용하여 약 12 시간 전해함으로써, 피처리액에 포함되는 저농도의 염소 이온 (100 mg/L ∼ 2000 mg/L) 을 모두, 신형 코로나 바이러스 대책으로 후생 노동성 추천의 농도 (0.05 ％, 500 mg/L) 또한 약 1 톤의 차아염소산나트륨 (100 mg/L ∼ 2000 mg/L) 으로 변환할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 전해 장치 (1) 를 소형 트럭의 짐받이에 설치하고, 소독액 산포 예정일 전날의 야간에 전해 장치 (1) 를 운전하면, 당해 예정일 당일의 일중에, 넓은 스페이스인 소각로의 플랫폼이나 공도 등에, 후생 노동성 추천의 농도의 차아염소산나트륨 소독액을 산포할 수 있다.
[4. 변형예]
도 8 에, 실시형태의 전해 장치 (1) 의 전극 모듈 (5) 을, 모노폴라식으로 한 경우의 전극 모듈 (5') 을 나타낸다. 도 8 은, 도 4 에 대응하는 모식도이다. 도 8 에 나타내는 모노폴라식의 전극 모듈 (5') 은, 도 4 에 나타내는 바이폴라식의 전극 모듈 (5) 에 배치되는 전극판 (40) 이 존재하지 않는 점이 크게 상이하다.
도 8 에서는, 도 4 와 마찬가지로, 양극의 부분을 얇은 도트 모양으로 나타내고, 음극의 부분을 진한 도트 모양으로 나타낸다.
또, 도 8 에서는, 도 4 와 동일한 구성에 대해서는 동일 번호를 붙이고, 효과를 포함하여 설명을 생략한다.
모노폴라식의 전극 모듈 (5') 에서는, 복수의 음극판 (12N) 중, 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 사이에 양극판 (12P) 이 배치된다. 따라서, 음극측 제 1 스페이서 (31) 의 절결부 (233) 는, 양극판 (12P) 을 사이에 두고 고정한다.
또, 양극측 제 1 스페이서 (21) 의 절결부 (233) 는, 음극판 (12N) 을 사이에 두고 고정한다.
또한 모노폴라식의 전극 모듈 (5') 에서는, 바이폴라식의 전극 모듈 (5) 의 전극판 (40) 이 존재하지 않기 때문에, 음극측 제 2 스페이서 (32) 는, 이웃하는 2 개의 음극판 (12N) 사이에 배치되는 양극판 (12P) 의 내부에 형성된 2 개의 관통공 (도시 생략. 단, 오목부 (237) 와 동등한 미소한 관통공) 에, 당해 양극판 (12P) 의 일방의 면으로부터 스페이서편 (32B) 의 2 개의 오목부 (237) 를 삽입 통과시키고, 당해 양극판 (12P) 의 타방의 면으로부터 스페이서편 (32A) 의 2 개의 볼록부 (236) 를 대응하는 당해 오목부 (237) 에 끼워 맞춤으로써, 당해 양극판 (12P) 에 고정된다. 즉, 양극판 (12P) 에는, 양극측 제 2 스페이서 (22) 와 음극측 제 2 스페이서 (32) 가 고정된다.
또, 전극 모듈 (5) 과 마찬가지로, 전극 모듈 (5') 에 스페이서 (33) 를 배치해도 된다. 단, 스페이서 (33) 는, 양극판 (12P) 에 고정된다. 구체적으로는, 양극판 (12P) 의 내부 (예를 들어, 중앙부) 에 형성된 2 개의 관통공 (도시 생략) 에, 양극판 (12P) 의 일방의 면으로부터 스페이서 (33) 의 일방의 스페이서편의 2 개의 오목부를 삽입 통과시키고, 당해 양극판 (12P) 의 타방의 면으로부터 스페이서 (33) 의 타방의 스페이서편의 2 개의 볼록부를 대응하는 당해 오목부에 끼워 맞춤으로써, 양극판 (12P) 에 고정된다.
이상과 같이, 본 실시형태 및 변형예의 전해 장치에서는, 도입구 (3) 와 배출구 (4) 의 근방에, 각각 음극측 스페이서 (30) 와 양극측 스페이서 (20) 가 형성된다. 그러나, 설계에 따라, 도입구 (3) 와 배출구 (4) 의 어느 일방에만, 양극측 스페이서 (20) 또는 음극측 스페이서 (30) 의 어느 일방만을 배치해도 된다.
예를 들어, 본 실시형태 및 변형예의 전해 장치에 있어서, 양극측 스페이서 (20) 만을 배치하고, 배출구 (4) 근방에서 피처리액의 흐름을 정류해도 되고, 음극측 스페이서 (30) 만을 배치하고, 도입구 (3) 근방에서 피처리액의 흐름을 정류해도 된다.
또, 본 실시형태 및 변형예의 전해 장치는, 도입구 (3) 근방에 음극 통전 블록 (10N) 이 형성되고, 배출구 (4) 근방에 양극 통전 블록 (10P) 이 형성되어 있지만, 도입구 (3) 근방에 양극 통전 블록 (10P) 이 형성되고, 배출구 (4) 근방에 음극 통전 블록 (10N) 이 형성되어도 된다. 이 경우에도, 양극 통전판 (11P) 에 전원 장치 (6) 의 정전위 (플러스 전위) 가 인가되고, 음극 통전판 (11N) 에 부전위 (마이너스 전위) 가 인가된다. 그리고, 이 경우에, 양극측 스페이서 (20) 는, 일방의 개구 (도입구 (3)) 에서 중심축 방향 (X 축 방향) 을 향하여, 피처리액의 흐름을 유도하고, 음극측 스페이서 (30) 는, 중심축 방향 (X 축 방향) 에서 타방의 개구 (배출구 (4)) 를 향하여, 피처리액의 흐름을 유도하게 된다.
따라서, 특허청구의 범위에 있어서는, 제 1 극성의 제 1 전극판은, 양극성의 양극판 또는 음극성의 음극판 중 어느 일방을 의미한다. 또, 제 2 극성의 제 2 전극판은, 제 1 극성의 제 1 전극판과는 반대 극성의 전극판을 의미한다. 따라서, 제 1 극성의 제 1 전극판이, 양극성의 양극판인 경우에는, 제 2 극성의 제 2 전극판은 음극성의 음극판이고, 제 1 극성 베이스는 실시형태 또는 변형예에 있어서의 제 1 베이스, 제 2 극성 베이스는 실시형태 또는 변형예에 있어서의 제 2 베이스, 제 1 전극측 스페이서와 제 2 전극측 스페이서는 각각 실시형태 또는 변형예에 있어서의 양극측 스페이서와 음극측 스페이서를 의미한다. 또, 제 1 극성의 제 1 전극판이, 음극성의 음극판인 경우에는, 제 2 극성의 제 2 전극판은 양극성의 양극판이고, 제 1 극성 베이스는 상기 제 2 베이스, 제 2 극성 베이스는 상기 제 1 베이스, 제 1 전극측 스페이서와 제 2 전극측 스페이서는 각각 실시형태 또는 변형예에 있어서의 음극측 스페이서와 양극측 스페이서를 의미한다.
1 : 전해 장치
2 : 외통
2a : 측면
3 : 도입구
4 : 배출구
5, 5' : 전극 모듈
6 : 전원 장치
10P : 양극 통전 블록
10N : 음극 통전 블록
11P : 양극 통전판
11N : 음극 통전판
12P : 양극판
12N : 음극판
13P : 제 1 베이스
13N : 제 2 베이스
14P : 양극 단자 박스
14N : 음극 단자 박스
15a : 개구
15b : 관통공
15N, 15P : 플랜지
16 : 개스킷
17 : 개스킷
18 : 관통공
20 : 양극측 스페이서
21, 21A, 21B : 양극측 제 1 스페이서
22 : 양극측 제 2 스페이서
22A : 스페이서편
22B : 스페이서편
30 : 음극측 스페이서
31 : 음극측 제 1 스페이서
32 : 음극측 제 2 스페이서
32A : 스페이서편
32B : 스페이서편
33 : 구형 스페이서
40 : 전극판
40P : 양극부 (양극성의 부위)
40N : 음극부 (음극성의 부위)
43 : 볼트
44 : 나사 (나사)
50 : 전극 지지 프레임
50b : 원형의 플랜지부
51 : 제 1 지지 프레임
51a : 제 1 판부
51b : 제 1 플랜지부
52 : 제 2 지지 프레임
52a : 제 2 판부
52b : 제 2 플랜지부
52c : 개구
52d : 개구
53 : 용식볼트
231 : 경사면
232 : 관통공
233 : 절결부
234 : 단상부
235 : 단상부
236 : 볼록부
237 : 오목부
238 : 경사면

Claims (4)

  1. 원통 형상으로 형성되고, 피처리액의 도입구와 배출구가 중심축 방향으로 서로 이격되어 각각 측면에 배치된 외통과,
    상기 중심축 방향과 직교하는 적층 방향으로 등간격으로, 금속제 또한 판상의 제 1 극성 베이스에 접속되어 상기 외통의 내부에서 상기 중심축 방향으로 연장되고, 또한, 상기 도입구 및 상기 배출구 중 일방의 개구의 근방에 배치된 제 1 극성의 복수의 제 1 전극판과,
    상기 적층 방향으로 등간격으로, 금속제 또한 판상의 제 2 극성 베이스에 접속되어 상기 외통의 내부에서 상기 중심축 방향으로 연장되고, 또한, 상기 도입구 및 상기 배출구 중 타방의 개구의 근방에 배치된 제 2 극성의 복수의 제 2 전극판과,
    상기 복수의 제 1 전극판의 전부의 사이에 배치된 절연성의 복수의 제 1 전극측 스페이서를 갖고,
    상기 일방의 개구는, 상기 외통의 직경 방향 외측에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극판 사이에 형성되는 상기 적층 방향의 간극으로부터 상기 중심축 방향 및 상기 적층 방향에 직교하는 방향으로 위치하고,
    상기 타방의 개구는, 상기 외통의 직경 방향 외측에 있어서, 상기 복수의 제 2 전극판 사이에 형성되는 상기 적층 방향의 간극으로부터 상기 중심축 방향 및 상기 적층 방향에 직교하는 상기 방향으로 위치하고,
    상기 복수의 제 1 전극측 스페이서는, 상기 중심축 방향으로부터 경사진 경사면을 구비하고, 상기 일방의 개구에서 상기 중심축 방향을 향하여, 또는, 상기 중심축 방향에서 상기 일방의 개구를 향하여, 상기 피처리액의 흐름을 유도하는 것이고,
    상기 제 1 전극측 스페이서는, 이웃하는 2 개의 상기 제 1 전극판의 단부에 배치되어 상기 단부에 있어서의 상기 2 개의 제 1 전극판 사이의 간극을 실질적으로 모두 막고, 또한, 상기 2 개의 제 1 전극판 사이에 위치하는 제 2 극성의 전극판을 사이에 두고 고정시키는 제 1 스페이서를 구비하는 전해 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극측 스페이서는, 상기 제 1 전극판 또는 상기 제 2 극성의 전극판에 형성된 관통공을 통하여, 상기 관통공을 양측으로부터 사이에 두고 끼워 맞춤으로써 일체화되고, 상기 피처리액의 흐름을 분류하는 제 2 스페이서를 추가로 구비하는 전해 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 전극판의 전부의 사이에 배치된 절연성의 복수의 제 2 전극측 스페이서를 추가로 갖고,
    상기 일방의 개구는, 상기 배출구이고,
    상기 타방의 개구는, 상기 도입구이고,
    상기 복수의 제 2 전극측 스페이서는, 상기 중심축 방향으로부터 경사진 경사면을 구비하고, 상기 도입구에서 상기 중심축 방향을 향하여 상기 피처리액의 흐름을 유도하고,
    상기 제 1 스페이서 및 상기 제 2 스페이서는, 상기 중심축 방향에서 상기 배출구를 향하여, 상기 피처리액의 흐름을 유도하는 전해 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판 및 상기 제 2 전극판을 포함하고, 복수의 전극판이 적층되어 사각 기둥 형상으로 형성되고, 상기 적층의 방향이 상기 중심축 방향에 대해 직교하여 배치되는 전극 모듈과,
    상기 적층의 방향에서 상기 전극 모듈을 사이에 두는 1 쌍의 제 1 지지 프레임과,
    상기 중심축 방향 및 상기 적층의 방향의 쌍방에 수직인 방향에서 상기 1 쌍의 제 1 지지 프레임을 사이에 두고 상기 제 1 지지 프레임과 고정되는 1 쌍의 제 2 지지 프레임을 추가로 갖고,
    상기 제 1 지지 프레임은,
    상기 전극 모듈의 상기 중심축 방향의 길이에 대응하는 직사각형상의 제 1 판부와,
    상기 제 1 판부에 일체 형성되고, 상기 중심축 방향으로 소정 간격으로 배치된 복수의 제 1 플랜지부를 구비하고,
    상기 제 2 지지 프레임은,
    상기 전극 모듈의 상기 중심축 방향의 길이에 대응하는 직사각형상의 제 2 판부와,
    상기 제 2 판부에 일체 형성되고, 상기 중심축 방향으로 상기 소정 간격으로 배치된 복수의 제 2 플랜지부를 구비하고,
    상기 제 1 지지 프레임 및 상기 제 2 지지 프레임이 고정된 상태에서는, 상기 제 1 플랜지부와 상기 제 2 플랜지부가 조합되어 상기 외통의 내경과 대략 동일 또는 약간 작은 외경을 갖는 원형의 플랜지부가 형성되는 전해 장치.
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