TW201903210A - 犧牲電極之安裝構造及備有此安裝構造之電解裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種犧牲電極之安裝構造，具備：第1配管，使電解液流通；第2配管，由絕緣材料形成，使電解液流通；筒狀的犧牲電極單元，以使電解液流通的方式，配置於第1配管與第2配管之間，設置有與電解液接觸的犧牲電極；第1管接頭，將第1配管與犧牲電極單元以液密且可任意裝卸的方式連結；以及第2管接頭，將第2配管與犧牲電極單元以液密且可任意裝卸的方式連結。

Description

犧牲電極之安裝構造及備有此安裝構造之電解裝置
本發明係關於一種犧牲電極(sacrificial electrode)之安裝構造、及備有此安裝構造之電解裝置。
在各種化學製品之製造裝置或水處理設備所使用的金屬製電解槽中，有形成下述電流電路之情形：流入電極的直流電流之一部分，經過電解槽之一部分或電解槽之附屬機器而返回電極。此一情況，有腐蝕電解槽或附屬機器之情形。
作為抑制此一腐蝕之方法，已知在電解液的供給流路或排出流路安裝犧牲電極之方法。
依電解槽之用途，而有犧牲電極在短期間損耗的情形。因此，有需要更換犧牲電極之情況。專利文獻1，揭露一種可更換的犧牲電極之安裝構造。該安裝構造中，於構成電解液的流路之主配管的內部形成內螺紋，使形成於犧牲電極之端部的外螺紋與該內螺紋螺合。 [習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：中國實用新案第202519349號公報
[本發明所欲解決的問題] 專利文獻1所揭露的上述犧牲電極之安裝構造中，由犧牲電極的外螺紋與主配管的內螺紋構成之螺合部，在電解液中露出。因此，電解液進入外螺紋與內螺紋的界面，此等螺紋件及其附近有腐蝕的可能。在外螺紋與內螺紋因腐蝕產物而彼此固接之情況，抑或在外螺紋或內螺紋受到侵蝕而未保留原形之情況中，犧牲電極的更換並不簡單。此外，專利文獻1所揭露的上述犧牲電極之安裝構造中，犧牲電極設置於構成電解液的流路之主配管內，故無法從外側目視確認犧牲電極的狀態。 [解決問題之技術手段]
本發明提供一種，可藉由目視方式簡單地確認犧牲電極的損耗狀況，且犧牲電極之更換簡單的犧牲電極之安裝構造、及備有此安裝構造之電解裝置。
本發明的犧牲電極之安裝構造，與電解液接觸，其具備：第1配管，使電解液流通；第2配管，由絕緣材料形成，使該電解液流通；筒狀的犧牲電極單元，以使該電解液流通的方式，配置於該第1配管與該第2配管之間，設置有與該電解液接觸的犧牲電極；第1管接頭，將該第1配管與該犧牲電極單元以液密且可任意裝卸的方式連結；以及第2管接頭，將該第2配管與該犧牲電極單元以液密且可任意裝卸的方式連結。
上述構造中，於筒狀的犧牲電極單元設置與電解液接觸的犧牲電極，在與電解槽連結之第1配管，藉由第1管接頭而以可任意裝卸的方式連結犧牲電極單元。此外，在第2配管，藉由第2管接頭而以可任意裝卸的方式連結犧牲電極單元。因此，在更換犧牲電極之情況，取下此等管接頭，將使用完畢的犧牲電極單元，從第1配管及第2配管分離而卸下後，將新的犧牲電極單元設置於第1配管與第2配管之間，藉由管接頭固定即可。如此地，使犧牲電極之更換簡單。第2配管由絕緣材料形成，不被電解液腐蝕，使犧牲電極之更換更為簡單。
較佳態樣為，該第2配管，係由可從外部目視確認該犧牲電極之材料構成。若依此一構造，則可從配管的外側，目視確認插入至第2配管之犧牲電極單元的狀態。亦即，可藉由目視方式簡單地確認犧牲電極的損耗狀況，故犧牲電極之更換計畫的規劃變得簡單，且可抑制犧牲電極之超過預期的損耗所造成之電解裝置的腐蝕或破損。
本發明之另一態樣中，該犧牲電極單元之整體為該犧牲電極。若依此一構造，則犧牲電極單元之整體係由犧牲電極材料構成，故能夠使犧牲電極單元的可作為犧牲電極作用之期間增長。如此地，可使犧牲電極單元之更換期間為長時間。
本發明之一態樣中，該第1配管可由導電性材料形成，可將該犧牲電極單元與該第1配管隔開。藉由將犧牲電極單元與第1配管隔開，即便犧牲電極單元因腐蝕而發生變形，仍簡單將其從第1配管卸下。
在此一情況，安裝構造，宜更具備由絕緣材料形成的間隔件，其係為該第1管接頭所包圍，夾設於該犧牲電極單元與該第1配管之間。藉由間隔件，確保犧牲電極單元與第1配管的間隔。
在由導電性材料形成該第1配管，將該犧牲電極單元與該第1配管隔開之情況，可將該犧牲電極單元與該第1配管，以由導電材料形成之導線電性連接。若依此一構造，則犧牲電極單元與第1配管係以由導電材料形成之導線電性連接，故流通於犧牲電極單元與第1配管之間的漏電流通過導線。因此，在測定漏電流時，測定流通於此一導線部分的電流即可。因此，可簡單地施行漏電流之測定。
該第1配管，宜由鈦或鈦合金形成。鈦或鈦合金，耐蝕性高，故可使犧牲電極之更換更為簡單。
較佳態樣為，該犧牲電極單元，具備軸部、及形成於該軸部的端部之往半徑方向外側伸出的凸緣部；該第1管接頭，具備筒狀的主壁部、及位於該主壁部之端部且往半徑方向內側突出的端壁部；於該主壁部之內周面形成內螺紋；於該第1配管之端部形成外螺紋；於該端壁部形成貫通孔；該犧牲電極單元之該軸部，插入至該端壁部之貫通孔；該犧牲電極單元之該凸緣部，配置於該主壁部之內部；該第1配管的端部之外螺紋，與該主壁部之該內螺紋螺合。在此一情況，藉由解除第1配管的端部與主壁部之螺合，而可將犧牲電極簡單地從第1配管卸下。
本發明之另一態樣中，該第1管接頭，可具備：連接管，具有可撓性，且由絕緣材料形成，該第1配管及該犧牲電極單元以彼此隔著間隔的狀態插入其中；以及鎖緊具，配置於該連接管之周圍，使該連接管往半徑方向縮小並固定於該第1配管及該犧牲電極單元。在此一情況，藉由鎖緊具的操作，而可將犧牲電極簡單地從第1配管卸下。
較佳態樣為，該第2配管，由可撓性材料形成；於該第2配管，插入該犧牲電極單元。在此一情況，藉由將犧牲電極單元從第2配管抽出，而可將犧牲電極簡單地從第2配管卸下。
該第2管接頭可具備鎖緊具，其配置於該第2配管之周圍，使該第2配管往半徑方向縮小並固定於該犧牲電極單元。在此一情況，藉由鎖緊具的操作，而可將犧牲電極簡單地從第2配管卸下。
本發明之一態樣的電解裝置，具備施行對於該電解液之電解的電解槽，將該犧牲電極之安裝構造的該第1配管，與該電解槽連結或一體地設置。若依此一構造，則可實現簡單更換犧牲電極之電解裝置。
本發明之一態樣的電解裝置，具備：電解槽：施行對於該電解液之電解；以及複數條電解液通道，與該電解槽連接；於該電解液通道，設置1個以上的該犧牲電極之安裝構造。藉由在電解液通道，設置1個以上的該犧牲電極之安裝構造，而適當地保護電解槽，此外，如同後述地，在將歧管與電解槽以複數條電解液通道連結之情況，適當地保護電解槽與歧管。而藉由將本發明的犧牲電極之安裝構造應用於此等犧牲電極單元，而可簡單地更換犧牲電極。 [本發明之效果]
依照本發明，可提供一種，可藉由目視方式簡單地確認犧牲電極的損耗狀況且更換簡單的犧牲電極之安裝構造、及備有此安裝構造之電解裝置。
以下，參考附圖茲就本發明之實施形態詳細地說明。
圖1為，具備本實施形態的犧牲電極之安裝構造的電解裝置1之立體圖。電解裝置1，具備本體框2、及本體框2所支持的電解槽3。於電解槽3儲存電解液。電解槽3，具備內部設置有陽極之複數個陽極單元3A、及內部設置有陰極之複數個陰極單元3B。陽極單元3A與陰極單元3B交互並排，其等之內部空間彼此連通，電解液可在此等單元流通。
於本體框2的外側，設置電解液供給歧管4與電解液排出歧管5。電解液供給歧管4，藉由複數條電解液供給路(圖1中並未圖示)，而與電解槽3之單元3A、3B分別連接。電解液排出歧管5，藉由複數條電解液排出路(圖1中並未圖示)，而與電解槽3之單元3A、3B分別連接。
從外部對電解液供給歧管4供給電解液。供給至電解液供給歧管4的電解液，通過電解液供給路分別往電解槽3之單元3A、3B供給。在電解槽3中，藉由對電解液施加的電壓而施行電解。電解所使用的電解液，從各單元3A、3B分別通過電解液排出路而往電解液排出歧管5排出。排出至電解液排出歧管5的電解液，經由電解之產物的分離、冷卻，及因電解而消耗之物質的補充等各種處理後，再度往電解液供給歧管4供給。不僅電解槽3內的電解液，電解液供給歧管4及電解液排出歧管5內的電解液，亦含有因電解而產生之離子。
圖2為，將電解液供給歧管4與電解槽3連結的電解液供給路10之立體圖。圖2雖為了簡化而僅顯示1條電解液供給路10，但實際上對複數之單元3A、3B分別設置複數條電解液供給路10，各電解液供給路10具有相同的構造。
於各電解液供給路10，設置2個犧牲電極單元22。更具體而言，於電解液供給路10之電解槽3側的端部設置一個犧牲電極單元22，於電解液供給路10之電解液供給歧管4側的端部設置另一個犧牲電極單元22。在以複數條電解液供給路10連結電解液供給歧管4與電解槽3之情況，電流從電位高的構件朝向電位低的構件流通。例如，藉由供給的電解液，使電流從電解槽3內之陽極，朝向電解液供給路10、電解液供給歧管4流通。因此，不僅電解槽，亦應考慮電解液供給歧管4的腐蝕。在各個電解液供給路10中，將2個犧牲電極單元22設置於電解槽3側與電解液供給歧管4側，藉而適當地保護電解槽3與電解液供給歧管4。
更具體地說明電解液供給路10之構造。電解液供給歧管4的電解液供給口，藉由螺帽11而與管嘴(第1配管)14連結。此一實施形態，與電解液供給歧管4連結之配管為管嘴14。
管嘴14，藉由第1管接頭23而與犧牲電極單元22連結。犧牲電極單元22，藉由第2管接頭24而與配管(第2配管)13連結。配管13，係由透明或半透明之具有可撓性的絕緣材料形成，例如由全氟烷氧基樹脂(PFA)等形成。
進一步，配管13藉由另一第2管接頭24而與另一犧牲電極單元22連結。此一犧牲電極單元22，藉由另一第1管接頭23而與管嘴(第1配管)15連結。管嘴15，係與電解槽3連結或一體地設置之配管。
如此地，電解液供給路10，從電解液供給歧管4側起，依序具有：管嘴14、第1管接頭23、犧牲電極單元22、第2管接頭24、配管13、第2管接頭24、犧牲電極單元22、第1管接頭23及電解槽3側之管嘴15。在電解液供給路10中，對於2個犧牲電極單元22，將2個犧牲電極之安裝構造20設置於電解液供給路10。配管13，可視作由2個犧牲電極之安裝構造20共有。
圖3為沿著圖2的A－A線之剖面圖，顯示於電解槽3之電解液供給路10設置的犧牲電極之安裝構造20。圖3的犧牲電極之安裝構造20，為圖2的電解槽3側之安裝構造，包含管嘴15。圖2的電解液供給歧管4側之安裝構造20，基本上亦與其相同，僅有以管嘴14置換管嘴15的部分相異。
犧牲電極之安裝構造20，具備：管嘴15、配管13、筒狀的犧牲電極單元22、第1管接頭23、及第2管接頭24。第1管接頭23，將管嘴15與犧牲電極單元22以液密且可任意裝卸的方式連結。第2管接頭24，將配管13與犧牲電極單元22以液密且可任意裝卸的方式連結。
管嘴15，設置於電解槽3之各個單元3A、3B。管嘴15，例如由金屬形成，更詳而言之，由鈦或鈦合金等耐蝕性高的導電性材料形成。管嘴15，具備軸部15a及頭部15b，軸部15a與頭部15b一體地形成。軸部15a形成為圓筒狀，與電解槽3連接。亦即，電解槽3之內部與軸部15a之內部相通。
頭部15b，幾乎為圓筒，設置於軸部15a之與電解槽3為相反側的端部，具有較軸部15a之外徑更大的外徑。於頭部15b之外周面，形成外螺紋。
犧牲電極單元22，具備軸部22a、凸緣部22b及犧牲電極22c。軸部22a形成為圓筒狀，與管嘴15同軸地配置。軸部22a之外徑及內徑，與配管13之外徑及內徑幾乎相同。
凸緣部22b，從軸部22a之管嘴15側的端部往半徑方向外側伸出。軸部22a與凸緣部22b，由導電材料，例如由金屬一體地形成。凸緣部22b之外徑，較管嘴15之外徑略小。
圖3中，犧牲電極22c，為同軸插入至軸部22a之配管13側的端部之圓筒狀的構件。犧牲電極22c，以在電解時展現高耐久性的物質形成。例如為：(1)鉑系金屬(鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥)單體；(2)2種以上之鉑系金屬的合金；(3)鉑系金屬與其他金屬的合金；(4)以鉑系金屬與鈦・鉭等閥金屬為構成元素的混合氧化物或複合氧化物；(5)金屬鍶；(6)金屬鐵、金屬鎳；(7)金屬鉛、二氧化鉛；(8)矽；(9)金剛石或石墨；(10)氧化鋁、富鋁紅柱石、二氧化鋯等氧化物；(11)SiC等碳化物；(12)AlN等氮化物；(13)鈦、鉭、鋯等閥金屬單體。抑或，犧牲電極22c，亦可為在基板上形成有觸媒層者。此一情況，作為基板，可應用鈦、鋯、鋁、鉭、鈮、鐵、鎳、鉛之單體或合金，或使用碳、矽、陶瓷等。作為觸媒，可應用上述(1)～(12)所例示之具有觸媒功能的物質。犧牲電極22c，可為將由上述材質構成之板狀構件加工為圓筒狀者，亦可為從製造時形成為圓筒狀者。此一情況，如圖3所示地，犧牲電極22c本身成為電解液的流通路。
抑或，犧牲電極，亦可為將網格狀、沖孔金屬等具有孔的板狀構件加工為圓筒狀者。於將有孔構件作為犧牲電極使用之情況，將犧牲電極22c插入至未開孔之圓筒狀的支持構件(例如鈦等金屬製的筒、或管狀的樹脂)，而後插入至軸部22a。犧牲電極不必非得加工為圓筒狀，例如將板狀構件捲彎成剖面呈C字狀的狀態，或維持平板地插入至支持構件內即可。犧牲電極為金屬之情況，為了防止犧牲電極脫落，而亦可將支持構件與犧牲電極藉由熔接等方式結合。插入時，若犧牲電極的端部從支持構件的端部凸出，則如同後述地可從配管13之外側目視確認犧牲電極的狀態。
犧牲電極為金屬製之情況，亦可使用藉由熔接等方式將犧牲電極直接安裝於軸部22a的配管13側之前端者。此一情況，亦不必非得將犧牲電極加工為圓筒狀，將板狀構件以捲彎狀態或維持平板地安裝於軸部22a。
犧牲電極22c之材料，可與軸部22a及凸緣部22b之材料相同。亦即，犧牲電極單元22之整體可作為犧牲電極使用。此一情況，犧牲電極單元22之整體係由犧牲電極材料構成，故能夠使犧牲電極單元22的可作為犧牲電極作用之期間增長。
犧牲電極22c亦插入配管13的端部內。如此地，將犧牲電極單元22夾設於管嘴15與配管13之間。插入至配管13時，犧牲電極22c的與軸部22a為相反側之端部，位於較第2管接頭24之安裝位置更為裡側(與配管13之端部為相反側)。配管13係以透明或半透明的絕緣材料構成，故操作人員可從配管13之外側目視確認犧牲電極22c的狀態。 將管嘴15之內部、犧牲電極單元22的軸部22a之內部、犧牲電極22c之內部、及配管13之內部，作為電解液L的流路使用。
管嘴15與犧牲電極單元22，藉由第1管接頭23而以液密且可任意裝卸的方式連結。第1管接頭23可從外部操作。第1管接頭23之細節雖未限定，但可為下述例子。第1管接頭23之例為，具備：筒狀的主壁部23a、及位於主壁部23a之端部且往半徑方向內側突出的端壁部23b。於主壁部23a之內周面形成內螺紋。例如，第1管接頭23，為金屬製的蓋形螺帽。
與一般的袋型螺帽不同，於端壁部23b形成貫通孔23c。犧牲電極單元22的軸部22a，插入至貫通孔23c；犧牲電極單元22的凸緣部22b，配置於主壁部23a之內部。
主壁部23a之內周面的內螺紋，與形成於管嘴15之頭部15b的外螺紋螺合。如此地將第1管接頭23與管嘴15連結。
在管嘴15的頭部15b與犧牲電極單元22的凸緣部22b之間，夾設由絕緣材料(例如聚四氟乙烯)形成之環狀的間隔件21a。此外，在犧牲電極單元22的凸緣部22b與第1管接頭23的端壁部23b之間，亦夾設由絕緣材料(例如聚四氟乙烯)形成之環狀的間隔件21b。此等間隔件21a、21b，配置於第1管接頭23的主壁部23a之內部。犧牲電極單元22的軸部22a，插入間隔件21b之貫通孔。
若將第1管接頭23與管嘴15連結，則藉由管嘴15的頭部15b，將間隔件21a、犧牲電極單元22的凸緣部22b、及間隔件21b朝向第1管接頭23的端壁部23b抵緊。如此地，藉由第1管接頭23，將管嘴15與犧牲電極單元22液密地連結。
由絕緣材料形成的間隔件21a，係為了確保由導電性材料形成的管嘴15、與由導電性材料形成的犧牲電極單元22之間的間隔而設置。藉由將犧牲電極單元22與管嘴15隔開，即便犧牲電極單元22因腐蝕而發生變形，仍簡單將其從管嘴15卸下。
基於此一理由，在第1管接頭23係由導電材料形成之情況，以使犧牲電極單元22的凸緣部22b不與第1管接頭23的主壁部23a之內周面接觸的方式，將凸緣部22b之外徑設計為較主壁部23a之內徑更小。
由絕緣材料形成的間隔件21b，在第1管接頭23係由導電材料形成之情況，係為了確保第1管接頭23的端壁部23b、與由導電材料形成的犧牲電極單元22之間的間隔而設置。藉由將犧牲電極單元22與第1管接頭23的端壁部23b隔開，而防止電流從管嘴15經由第1管接頭23往犧牲電極單元22流通，即便犧牲電極單元22因腐蝕而發生變形，仍簡單將其從管接頭23卸下。
然則，在第1管接頭23係由絕緣材料形成之情況，間隔件21b並非為必要。在此一情況，犧牲電極單元22與第1管接頭23接觸亦可，可使犧牲電極單元22的凸緣部22b接觸而抵緊第1管接頭23的端壁部23b。
犧牲電極單元22與配管13，藉由第2管接頭24而以液密且可任意裝卸的方式連結。第2管接頭24可從外部操作。第2管接頭24之細節雖未限定，但可為下述例子。如同上述，犧牲電極單元22的犧牲電極22c，插入至由可撓性材料形成的配管13之端部。第2管接頭24之例為，具備鎖緊具，配置於由可撓性材料形成的配管 13之周圍，使配管13的端部往半徑方向縮小並固定於犧牲電極22c。
第2管接頭24之例為，具有：連接管24a、配置於連接管24a之兩端的內側之2個套圈24b與24c、配置於連接管24a之兩端的外側之2個螺帽24d與24e。連接管24a及套圈24b、24c，由絕緣材料，例如由聚四氟乙烯形成。螺帽24d、24e，由絕緣材料，例如由全氟烷氧基樹脂(PFA)形成。
連接管24a之內周面中，兩端具有較其他部分更大的內徑，兩端分別插入係管件之套圈24b、24c。此外，於連接管24a之兩端，形成外螺紋，分別與2個螺帽24d、24e螺合。
套圈24b與螺帽24d，配置於犧牲電極單元22的軸部22a之周圍。藉由將螺帽24d扣接於連接管24a的端部，而使其內側的套圈24b往半徑方向縮小並固定於軸部22a。
套圈24c與螺帽24e，配置於犧牲電極22c與配管13的重疊部分之周圍。藉由將螺帽24e扣接於連接管24a的端部，而使其內側的套圈24c往半徑方向縮小並固定於配管13。同時，使配管13的端部往半徑方向縮小並固定於犧牲電極22c。如此地，藉由第2管接頭24，將配管13與犧牲電極單元22液密地連結。連接管24a、套圈24c及螺帽24e，可視作將配管13的端部固定於犧牲電極22c之鎖緊具。
於此犧牲電極之安裝構造20，設置用於將犧牲電極單元22與管嘴14及管嘴15之間電性連接的機構。下述說明中，雖以具備管嘴15的犧牲電極之安裝構造20為例，但具備管嘴14的犧牲電極之安裝構造20亦相同，因應必要而將管嘴15替換為管嘴14。具體而言，於管嘴15的軸部15a之外周面，接合由金屬板構成的導線安裝部25。於犧牲電極單元22的軸部22a之外周面，同樣地，亦接合導線安裝部26。將由導電材料形成的導線27之兩端，接合於此等導線安裝部25、26。
流通於犧牲電極單元22與管嘴15之間的漏電流，通過導線27。因此，在測定漏電流時，測定流通於該導線27的電流即可。因此，可簡單地施行漏電流之測定。
圖4為，將電解液排出歧管5與電解槽3連結的電解液排出路30之立體圖。圖4雖為了簡化而僅顯示1條電解液排出路30，但實際上為了電解槽3之複數個單元3A、3B設置複數條電解液排出路30，各電解液排出路30具有相同的構造。
於各電解液排出路30，設置2個犧牲電極單元42。更具體而言，於電解液排出路30之電解槽3側的端部設置一個犧牲電極單元42，於電解液排出路30之電解液排出歧管5側的端部設置另一個犧牲電極單元42。在以複數條電解液排出路30連結電解液排出歧管5與電解槽3之情況，電流從電位高的構件朝向電位低的構件流通。例如，藉由排出的電解液，而產生從電解槽3內之陽極，通過電解液排出路30、電解液排出歧管5的電流通路。因此，不僅電解槽，亦應考慮電解液排出歧管5的腐蝕。在各個電解液排出路30中，將2個犧牲電極單元42設置於電解槽3側與電解液排出歧管5側，藉而適當地保護電解槽3與電解液排出歧管5。
更具體地說明電解液排出路30之構成。電解液排出歧管5的電解液排出口，藉由螺帽31而與管嘴(第1配管)34連結。此一實施形態，與電解液排出歧管5連結之配管為管嘴34。
管嘴34，藉由第1管接頭43而與犧牲電極單元42連結。犧牲電極單元42，藉由第2管接頭44而與配管(第2配管)33連結。配管33，係由透明或半透明之具有可撓性的絕緣材料形成，例如由全氟烷氧基樹脂(PFA)等形成。
進一步，配管33藉由另一第2管接頭44而與另一犧牲電極單元42連結。此一犧牲電極單元42，藉由另一第1管接頭43而與管嘴(第1配管)35連結。管嘴35，係與電解槽3連結或一體地設置之配管。
如此地，電解液排出路30，從電解液排出歧管5側起，依序具有：管嘴34、第1管接頭43、犧牲電極單元42、第2管接頭44、配管33、第2管接頭44、犧牲電極單元42、第1管接頭43及電解槽3側之管嘴35。在電解液排出路30中，對於2個犧牲電極單元42，將2個犧牲電極之安裝構造40設置於電解液排出路30。配管33，可視作由2個犧牲電極之安裝構造40共有。
圖5為沿著圖4的B－B線之剖面圖，顯示於電解槽3之電解液排出路設置的犧牲電極之安裝構造40。圖5的犧牲電極之安裝構造40，為圖4的電解槽3側之安裝構造，包含管嘴35。圖4的電解液排出歧管5側之安裝構造40，基本上亦與其相同，僅有以管嘴34置換管嘴35的部分相異。
犧牲電極之安裝構造40，具備：管嘴35、配管33、筒狀的犧牲電極單元42、第1管接頭43、及第2管接頭44。第1管接頭43，將管嘴35與犧牲電極單元42以液密且可任意裝卸的方式連結。第2管接頭44，將配管33與犧牲電極單元42以液密且可任意裝卸的方式連結。
管嘴35，設置於電解槽3之各個單元3A、3B。管嘴35，例如由金屬形成，更詳而言之，由鈦或鈦合金等耐蝕性高的導電性材料形成。管嘴35形成為圓筒狀，與電解槽3連接。亦即，電解槽3之內部與管嘴35之內部相通。
犧牲電極單元42，具備軸部本體42a及犧牲電極42c。軸部本體42a，形成為圓筒狀，與管嘴35同軸地配置。軸部本體42a之外徑及內徑，與管嘴35之外徑及內徑幾乎相同。軸部本體42a之外徑，與配管33之內徑幾乎相同。軸部本體42a，例如係以鈦等金屬製的筒或管狀的樹脂製作。軸部本體42a插入至配管33內。
犧牲電極42c，為同軸插入至軸部本體42a之配管33側的端部之構件。犧牲電極42c，以在電解時展現高耐久性的物質形成。具體而言，採用與犧牲電極22c相同的材料(上述(1)～(13)的材料)。抑或，犧牲電極42c，與犧牲電極22c同樣地，亦可為在基板上形成有觸媒層者。 犧牲電極42c，可為將由上述材質構成之板狀構件加工為圓筒狀者，亦可為從製造時形成為圓筒狀者。抑或，犧牲電極42c，可為將網格狀、沖孔金屬等具有孔的板狀構件捲彎而加工為圓筒狀或C字狀者。此外，犧牲電極42c亦可為平板。在犧牲電極42c為金屬之情況，為了防止犧牲電極脫落，將支持構件與犧牲電極藉由熔接等方式結合亦可。插入時，若犧牲電極42c的端部從軸部本體42a的端部凸出，則如同後述地可從配管33之外側目視確認犧牲電極的狀態。
犧牲電極為金屬製之場合，亦可將在軸部本體42a的配管33側之前端以熔接等方式直接安裝犧牲電極者作為犧牲電極單元42使用。此一情況，亦不必非得將犧牲電極加工為圓筒狀，將板狀構件以捲彎狀態或維持平板地安裝於軸部本體42a。
抑或，省略軸部本體42a，使犧牲電極42c本身構成犧牲電極單元42亦可。此一情況，若將犧牲電極42c加工為圓筒狀，則可使其液密，且亦作為電解液的流路作用。
犧牲電極42c之材料，與軸部本體42a之材料不同。亦即，犧牲電極單元42中之配管33側的端部為犧牲電極42c，其他部分由與犧牲電極42c之材料不同的金屬形成。
然則，犧牲電極42c之材料，亦可與軸部本體42a之材料相同。亦即，犧牲電極單元42之整體可作為犧牲電極使用。此一情況，犧牲電極單元42之整體由犧牲電極材料構成，故能夠使犧牲電極單元42的可作為犧牲電極作用之期間增長。
犧牲電極42c，插入至配管33的端部內。如此地，將犧牲電極單元42夾設於管嘴35與配管33之間。插入至配管33時，犧牲電極42c之端部，位於較第2管接頭44之安裝位置更為裡側(與配管33之端部為相反側)。配管33係以透明或半透明的絕緣材料構成，故操作人員可從配管33之外側目視確認犧牲電極42c的狀態。 將管嘴35之內部、犧牲電極單元42的軸部本體42a之內部、犧牲電極42c之內部、及配管33之內部，作為電解液L的流路使用。
管嘴35與犧牲電極單元42，藉由第1管接頭43而以液密且可任意裝卸的方式連結。第1管接頭43可從外部操作。第1管接頭43之細節雖未限定，但可為下述例子。第1管接頭43之例為，具備連接管41與鎖緊具48。連接管41，具有可撓性，且由絕緣材料形成。將管嘴35的端部、及犧牲電極單元42之軸部本體42a的端部，以彼此隔著間隔的狀態，插入至連接管41之內部。鎖緊具48，配置於連接管41之周圍，使連接管41往半徑方向縮小，將其固定於管嘴35及軸部本體42a。
在連接管41係由柔軟的材料形成，且管嘴35的端部插入至連接管41之狀態下足夠牢固地固定的情況，鎖緊具48並非為必須。
如圖4所示，鎖緊具48，具備：環狀構件48a，沿著連接管41之全周而包圍；以及鎖定機構48b，以使環狀構件48a的連接管41之周圍的長度收縮之狀態保持。鎖定機構48b，例如可為使用螺絲或其他扣件的機構。
如圖5所示，於連接管41與管嘴35的重疊部分之周圍，配置鎖緊具48。於連接管41與犧牲電極單元42的重疊部分之周圍，亦配置鎖緊具48。藉由使圖4所示之環狀構件48a的連接管41之周圍的長度收縮，而使連接管41往半徑方向縮小，固定於管嘴35及軸部本體42a。如此地，藉由第1管接頭43，將犧牲電極單元42與管嘴35液密地連結。
犧牲電極單元42與配管33，藉由第2管接頭44而以液密且可任意裝卸的方式連結。第2管接頭44可從外部操作。第2管接頭44之細節雖未限定，但可為下述例子。如同上述，犧牲電極單元42，插入至由可撓性材料形成的配管33之端部。第2管接頭44之例為，具備鎖緊具49A。第2管接頭44，配置於由可撓性材料形成的配管33之周圍，使配管33的端部往半徑方向縮小並固定於犧牲電極單元42。
在配管33係由柔軟的材料形成，且犧牲電極單元42的端部插入至配管33之狀態下足夠牢固地固定的情況，鎖緊具49A並非為必須。
鎖緊具49A，與第1管接頭43之鎖緊具48同樣地，具備如圖4所示之鎖定機構49b與環狀構件49a。環狀構件49a，沿著配管33之全周而包圍。鎖定機構49b，以使環狀構件49a的配管33之周圍的長度收縮之狀態保持。鎖定機構49b，例如可為使用螺絲或其他扣件的機構。
如圖5所示，於配管33與犧牲電極單元42的重疊部分之周圍，配置鎖緊具48。藉由使圖4所示之環狀構件49a的配管33之周圍的長度收縮，而使配管33往半徑方向縮小，固定於犧牲電極單元42。如此地，藉由第2管接頭44，將犧牲電極單元42與配管33液密地連結。
於此犧牲電極之安裝構造40，設置有用於將犧牲電極單元42，與管嘴34及管嘴35之間電性連接的機構。下述說明中，雖以具備管嘴35的犧牲電極之安裝構造40為例，但具備管嘴34的犧牲電極之安裝構造40亦相同，因應必要而將管嘴35替換為管嘴34。具體而言，於管嘴35之外周面，接合由金屬板構成的導線安裝部45。於犧牲電極單元42的軸部本體42a之外周面，同樣地，亦接合導線安裝部46。將由導電材料形成的導線47之兩端，接合於此等導線安裝部45、46。
流通於犧牲電極單元42與管嘴35之間的漏電流，通過導線47。因此，在測定漏電流時，測定流通於該導線47的電流即可。因此，可簡單地施行漏電流之測定。
另，本發明中，作為電解液供給路中的犧牲電極之安裝構造，亦可使用圖4、5的構造取代圖2、3的構造。同樣地，作為電解液排出路中的犧牲電極之安裝構造，亦可使用圖2、3的構造取代圖4、5的構造。
接著，利用圖2及圖3，對於電解槽3之電解液供給側的犧牲電極之安裝構造20中的犧牲電極22c之更換方法予以說明。下述說明中，雖以具備管嘴15的犧牲電極之安裝構造20為例，但具備管嘴14的犧牲電極之安裝構造20其犧牲電極22c之更換方法亦相同，因應必要而將管嘴15替換為管嘴14。
配管13，係由可從外部目視確認犧牲電極之材料構成，故可藉由目視方式確認設置於配管13內部之犧牲電極22c的損耗狀況。例如，在操作人員所進行之目視確認中判斷為必須更換犧牲電極22c的情況，停止電解裝置1之運作後，如同下述地更換犧牲電極單元22。
首先，操作人員使第2管接頭24之螺帽24d、24e，對連接管24a往轉鬆的方向旋轉，而解除套圈24b、24c所產生之鎖定。而後，將配管13與犧牲電極單元22分離。藉由以連接管24a、套圈24c及螺帽24e所構成之鎖緊具的操作，而可將犧牲電極單元22簡單地從配管13卸下。
接著，操作人員從導線安裝部26將導線27拆離。進一步，使第1管接頭23旋轉，而解除主壁部23a之內周面的內螺紋與管嘴15的頭部15b之外周面的外螺紋所產生之螺合。而後，將管嘴15與犧牲電極單元22分離。藉由解除位於管嘴15端部的頭部15b與主壁部23a之螺合，而可將犧牲電極單元22簡單地從管嘴15卸下。如此地，將使用完畢的犧牲電極單元22、第1管接頭23、第2管接頭24及導線安裝部26，與配管13及管嘴15分離。
之後，將新的犧牲電極單元22之軸部22a，插入至間隔件21b之貫通孔及第1管接頭23之貫通孔23c，於軸部22a裝設導線安裝部26。進一步，於軸部22a裝設第2管接頭24的套圈24b及螺帽24d。
之後，將間隔件21a夾入管嘴15的頭部15b與犧牲電極單元22的凸緣部22b之間，旋轉第1管接頭23。亦即，使主壁部23a之內周面的內螺紋與管嘴15的頭部15b之外周面的外螺紋嚙合，在頭部15b與端壁部23b之間，堅固地夾緊間隔件21a、凸緣部22b及間隔件21b。如此地，藉由第1管接頭23，將管嘴15與犧牲電極單元22連結。
進一步，於配管13之端部裝設第2管接頭24的套圈24c及螺帽24e。而後，使第2管接頭24的連接管24a之一端部與螺帽24d螺合，藉由螺帽24d的旋轉而將套圈24b固定於犧牲電極單元22。此外，使第2管接頭24的連接管24a之另一端部與螺帽24e螺合，藉由螺帽24e的旋轉而將套圈24c固定於配管13。如此地，藉由第2管接頭24將配管13與犧牲電極單元22連結。最後，於導線安裝部26連接導線27。
接著，使用圖4及圖5，對於電解槽3之電解液排出側的犧牲電極之安裝構造40中的犧牲電極42c之更換方法予以說明。下述說明中，雖以具備管嘴35的犧牲電極之安裝構造40為例，但具有管嘴34的犧牲電極之安裝構造20其犧牲電極22c之更換方法亦相同，因應必要而將管嘴35替換為管嘴34。
配管33，係由可從外部目視確認犧牲電極之材料構成，故可藉由目視方式確認設置於配管33內部之犧牲電極42c的損耗狀況。例如，在此目視確認中判斷為必須更換犧牲電極42c的情況，停止電解裝置1之運作後，如同下述地更換犧牲電極單元42。 在測定流通於犧牲電極單元42與管嘴35之間的導線47之漏電流的情況，可從漏電流與犧牲電極之有效電解面積獲得電流密度。若預先取得關於取決於電流密度之犧牲電極42c的損耗速度之資料，則可從量測到之漏電流判定犧牲電極的損耗度。
首先，操作人員，操作第1管接頭43的鎖緊具48中之設置於連接管41與犧牲電極單元42的重疊部分之鎖緊具48A的鎖定機構48b，解除鎖緊具48A之扣接。此外，操作第2管接頭44之鎖緊具49A的鎖定機構49b，解除鎖緊具49A之扣接。
接著，操作人員從導線安裝部46將導線47拆離。進一步，將犧牲電極單元42與管嘴35分離，亦將犧牲電極單元42與配管33分離。藉由第1管接頭43之鎖緊具48的操作，而可將犧牲電極單元42簡單地從管嘴35卸下。此外，藉由第2管接頭44之鎖緊具49A的操作，而可將犧牲電極單元42簡單地從配管33卸下。如此地，將使用完畢的犧牲電極單元42及導線安裝部46，與配管33及連接管41分離。
之後，將新的犧牲電極單元42之一端部插入至連接管41，並將新的犧牲電極單元42之另一端部插入至配管33。而後，操作設置於連接管41與犧牲電極單元42的重疊部分之鎖緊具48A與鎖緊具49A其各自的鎖定機構48b與49b。藉此，以鎖緊具48A將犧牲電極單元42與管嘴35連結，以鎖緊具49A將犧牲電極單元42與配管33連結。最後，將導線47連接於導線安裝部46。
如從自上述說明可清楚明瞭，依照此一實施形態，藉由利用將配管與犧牲電極單元22、42以可任意裝卸的方式連結之第1管接頭23、43及第2管接頭24、44，而使犧牲電極單元22、42，及犧牲電極22c、42c之更換簡單。配管13、33由絕緣材料形成，不被電解液腐蝕，使犧牲電極單元22、42之更換更為簡單。
依照此一實施形態，第1管接頭23或43，藉由來自外部的操作，將管嘴15(或管嘴14)或35(或管嘴34)與犧牲電極單元22或42連結，並藉由來自外部的操作，解除此連結。第2管接頭24或44，藉由來自外部的操作，將配管13或33與犧牲電極單元22或42連結，並藉由來自外部的操作，解除此連結。因此，可抑制電解液L所造成之管接頭23、24、43、44之腐蝕帶來的劣化，及伴隨於此的管接頭23、24、43、44之操作性的降低，藉此，使犧牲電極22c、42c之更換簡單。
依照此一實施形態，配管13、33，係由透明或半透明之材料形成，故可從配管13、33的外側，目視確認插入至配管13、33之犧牲電極22c、42c的狀態。亦即，可藉由目視方式簡單地確認犧牲電極22c、42c的損耗狀況，故犧牲電極22c、42c之更換計畫的規劃變得簡單。此外，可抑制犧牲電極22c、42c之超過預期的裝置1的腐蝕或破損。
圖6，顯示本發明之變形例的犧牲電極之安裝構造60。犧牲電極之安裝構造60，為設置於電解液供給路10的犧牲電極之安裝構造20的變形。
在此犧牲電極之安裝構造60中，並未設置導線安裝部25、26及導線27。此外，並未設置間隔件21a、21b，管嘴15的頭部15b之端面直接接觸犧牲電極單元22的凸緣部22b之端面，凸緣部22b直接接觸第1管接頭23之端壁部23b。
此一變形例中，犧牲電極單元22與由導電材料形成之管嘴15接觸。然則，因接觸界面為平面，故即便界面及其附近腐蝕，仍簡單將犧牲電極單元22從管嘴15卸下。
此一變形例中，第1管接頭23宜由絕緣材料形成。藉由將第1管接頭23由絕緣材料形成，即便犧牲電極單元22腐蝕，仍簡單將犧牲電極單元22從管嘴15卸下。
亦可與此一變形例同樣地，在圖5所示的犧牲電極之安裝構造40中，不設置導線安裝部45、46及導線47，而使犧牲電極單元42之端面直接接觸管嘴35之端面。此一情況接觸界面亦為平面，故即便界面及其附近腐蝕，仍簡單將犧牲電極單元42從管嘴35卸下。
圖6所示的變形例中，犧牲電極22c，為與軸部22a中之配管13側的端部同軸接合之圓筒狀的構件。犧牲電極22c之外徑及內徑，與軸部22a之外徑及內徑幾乎相同。犧牲電極22c之長度較軸部22a之長度更短。
此一變形例中，設置第2管接頭64以取代第2管接頭24。第2管接頭64，為內周面形成有內螺紋的螺帽。於配管13的端部之外周面，以與第2管接頭64的內螺紋嚙合之方式形成外螺紋。
將包含犧牲電極22c之犧牲電極單元22的端部，插入至配管13的端部。第2管接頭64，配置於配管13的端部之周圍，藉由使第2管接頭64的內螺紋與配管13的外螺紋嚙合，而使配管13的端部往半徑方向縮小並固定於犧牲電極單元22。亦即，第2管接頭64作為鎖緊具而作用。
以上，雖說明本發明之實施形態及變形例，但上述說明並未限制本發明，在本發明之技術範圍內，可思及包含構成要素之削除、追加、置換的各種變形例。
例如，上述實施形態及變形例中，於電解液供給側設置圖3或圖6所示的犧牲電極之安裝構造20或60，於電解液排出側設置圖5所示的犧牲電極之安裝構造40。然則，可於電解液供給側設置犧牲電極之安裝構造40，亦可於電解液排出側設置犧牲電極之安裝構造20或60。
上述實施形態中，在電解液供給側與排出側雙方設置犧牲電極之安裝構造，但亦可僅在電解液供給側或電解液排出側設置犧牲電極之安裝構造。
上述實施形態及變形例中，在各個電解液通道設置2個犧牲電極之安裝構造20、40或60。具體而言，將各電解液通道的一個犧牲電極之安裝構造20、40或60的第1配管15或35，與電解槽3連結或一體地設置；將各電解液通道的另一個犧牲電極之安裝構造20、40或60的第1配管14或34，與歧管4或5連結或一體地設置。然則，在各電解液通道中，亦可僅將1個犧牲電極之安裝構造20、40或60，設置於電解槽3側或歧管4或5側。
上述實施形態及變形例中，如圖3及圖6所示，管嘴15、犧牲電極單元22及配管13呈直線狀，彼此同軸。此外，如圖5所示，管嘴35、犧牲電極單元42及配管33呈直線狀，彼此同軸。然則，上述構件中之任一或全部亦可部分地彎曲，亦可使上述構件之任一對其他構件偏心。尤其是，上述實施形態及變形例中，配管13與33、及連接管41，係由可撓性材料形成，故實際上可部分地彎曲。
各構件之材料，若不脫離本發明的範圍，亦可由上述材料以外之材料形成。
1‧‧‧電解裝置
2‧‧‧本體框
3‧‧‧電解槽
3A‧‧‧陽極單元
3B‧‧‧陰極單元
4‧‧‧電解液供給歧管
5‧‧‧電解液排出歧管
10‧‧‧電解液供給路
13、33‧‧‧配管(第2配管)
14、15、34、35‧‧‧管嘴(第1配管)
15a‧‧‧軸部
15b‧‧‧頭部
20、40、60‧‧‧犧牲電極之安裝構造
21a、21b‧‧‧間隔件
22、42‧‧‧犧牲電極單元
22a‧‧‧軸部
22b‧‧‧凸緣部
22c、42c‧‧‧犧牲電極
23、43‧‧‧第1管接頭
23a‧‧‧主壁部
23b‧‧‧端壁部
23c‧‧‧貫通孔
24、44、64‧‧‧第2管接頭
24a‧‧‧連接管
24b、24c‧‧‧套圈
11、24d、24e、31‧‧‧螺帽
25、26、45、46‧‧‧導線安裝部
27、47‧‧‧導線
30‧‧‧電解液排出路
41‧‧‧連接管
42a‧‧‧軸部本體
48、48A、49A‧‧‧鎖緊具
48a、49a‧‧‧環狀構件
48b、49b‧‧‧鎖定機構
L‧‧‧電解液
[圖1]係具備本發明之實施形態的犧牲電極之安裝構造的電解裝置之立體圖。 [圖2]係該電解裝置的電解液供給路之立體圖。 [圖3]係該電解裝置之設置於電解液供給路的犧牲電極之安裝構造的剖面圖。 [圖4]係該電解裝置的電解液排出路之立體圖。 [圖5]係該電解裝置之設置於電解液排出路的犧牲電極之安裝構造的剖面圖。 [圖6]係具備本發明之變形例的犧牲電極之安裝構造的電解裝置之立體圖。

Claims (13)

  1. 一種犧牲電極之安裝構造，該犧牲電極與電解液接觸，該安裝構造具備： 第1配管，供電解液流過； 第2配管，由絕緣材料形成，供該電解液流過； 筒狀的犧牲電極單元，配置於該第1配管與該第2配管之間，供該電解液流過，設置有與該電解液接觸的犧牲電極； 第1管接頭，將該第1配管與該犧牲電極單元以液密且可任意裝卸的方式連結；以及 第2管接頭，將該第2配管與該犧牲電極單元以液密且可任意裝卸的方式連結。
  2. 如申請專利範圍第1項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該第2配管，係由可從外部目視確認該犧牲電極之材料構成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該犧牲電極單元之整體，為該犧牲電極。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該第1配管係由導電性材料形成，且將該犧牲電極單元與該第1配管隔開。
  5. 如申請專利範圍第4項之犧牲電極之安裝構造，其中， 更具備間隔件，其係由該第1管接頭所包圍，夾設於該犧牲電極單元與該第1配管之間，由絕緣材料形成。
  6. 如申請專利範圍第4項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該犧牲電極單元與該第1配管，係以由導電材料形成之導線電性連接。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該第1配管，係由鈦或鈦合金形成。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該犧牲電極單元，具備軸部、及形成於該軸部之端部且往半徑方向外側伸出的凸緣部； 該第1管接頭，具備筒狀的主壁部、及位於該主壁部之端部且往半徑方向內側突出的端壁部； 於該主壁部之內周面形成內螺紋； 於該第1配管之端部形成外螺紋； 於該端壁部形成貫通孔； 該犧牲電極單元之該軸部，插入至該端壁部之貫通孔； 該犧牲電極單元之該凸緣部，配置於該主壁部之內部； 該第1配管的端部之外螺紋，與該主壁部之該內螺紋螺合。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該第1管接頭，具備： 連接管，具有可撓性，且由絕緣材料形成，該第1配管與該犧牲電極單元以彼此隔著間隔的狀態插入該連接管中；以及 鎖緊具，配置於該連接管之周圍，使該連接管往半徑方向縮小而固定於該第1配管及該犧牲電極單元。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該第2配管，係由可撓性材料形成； 該犧牲電極單元之一部分，插入於該第2配管。
  11. 如申請專利範圍第10項之犧牲電極之安裝構造，其中， 該第2管接頭具備鎖緊具，其配置於該第2配管之周圍，使該第2配管往半徑方向縮小而固定於該犧牲電極單元。
  12. 一種電解裝置，具備施行對於該電解液之電解的電解槽，將如申請專利範圍第1至10項中任一項的犧牲電極之安裝構造中的該第1配管，與該電解槽連結或一體地設置。
  13. 一種電解裝置，具備： 電解槽，施行對於該電解液之電解；以及 複數條電解液通道，與該電解槽連接； 於該電解液通道，設置1個以上之如申請專利範圍第1至10項中任一項的犧牲電極之安裝構造。
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