WO2023233799A1 - 電解槽ユニット - Google Patents

Abstract

気液分離を促進することができる電解槽ユニットを提供する。電解槽ユニット２は、電極室４（陽極室８、陰極室１０）と、陽極室８の上方に配置された陽極側気液分離室３０と、陰極室１０の上方に配置された陰極側気液分離室３２とを備える。陽極室８と陽極側気液分離室３０とを区画する区画板４０には、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリット４２が形成され、陰極室１０と陰極側気液分離室３２とを区画する区画板５４には、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリット５６が形成されている。

Description

電解槽ユニット

　本発明は、食塩電解等のアルカリ金属塩化物水溶液の電解、あるいは、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の電解のいずれにも適用することができる電解槽ユニットに関する。

　下記特許文献１には、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生成するための複極式電解槽の構成要素である電解槽ユニットが開示されている。この電解槽ユニットは、電極室と、電極室の上方に配置された気液分離室とを備える。

　気液分離室は、電極室枠の電極板（陽極板ないし陰極板）より上の背板の上方部分が逆Ｕ字形になるように外側に曲げられ、その逆Ｕ字形部分内にＵ字形の樋状部材が背板との間に通路となる隙間が設けられるように配置され、逆Ｕ字形部分とＵ字形の樋状部材で区画されている。

　そして、上記電解槽ユニットによれば、電極室内を上昇してきた気液混相流が、気液分離室の側部に設けられた通路からサイホン現象により吸い上げられるように気液分離室に入るので、気液分離室の外側下部にガスだまりができにくく、また、気液混相流が狭い通路を通ることにより、小さい気泡が分散された気泡流となり気液分離がスムースに行なわれる旨が特許文献１に記載されている。

特開平８－１００２８６号公報

　しかしながら、小さすぎる気泡は液体から分離しがたいため、上記電解槽ユニットにおいては、気液分離性の点で改善の余地がある。気体と液体との分離が不十分である場合には、電解槽内の圧力変動による振動が生じやすくなり、このような振動に起因して膜（食塩電解等のアルカリ金属塩化物水溶液の電解の場合にはイオン交換膜、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の電解の場合には隔膜）が損傷するおそれがある。

　本発明の課題は、気液分離を促進することができる電解槽ユニットを提供することである。

　本発明によれば、上記課題を解決する以下の電解槽ユニットが提供される。すなわち、
「電極室と、前記電極室の上方に配置された気液分離室とを備える電解槽ユニットであって、
　前記電極室と前記気液分離室とを区画する区画板には、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリットが形成されている電解槽ユニット」が提供される。

　好ましくは、前記区画板の上方には付加板が設けられており、前記付加板には、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリットが形成されている。

　前記区画板のスリットおよび前記付加板のスリットは、幅方向において互い違いに配置されているのが望ましい。前記付加板のスリットの幅は、前記区画板のスリットの幅よりも小さいのが好適である。前記付加板のスリットの数量は、前記区画板のスリットの数量よりも少ないのが好都合である。

　前記区画板の上方には、互いに上下方向に間隔をおいて第１付加板および第２付加板が設けられており、前記第１付加板および前記第２付加板のそれぞれには、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリットが形成されていてもよい。

　前記区画板のスリットおよび前記第１付加板のスリットは、幅方向において互い違いに配置されているのが好適である。前記第１付加板のスリットの幅は、前記区画板のスリットの幅よりも小さいのがよい。前記第１付加板のスリットの数量は、前記区画板のスリットの数量よりも少ないのが望ましい。

　前記第１付加板のスリットおよび前記第２付加板のスリットは、幅方向において互い違いに配置され得る。前記第２付加板のスリットの幅は、前記第１付加板のスリットの幅よりも小さいのが好ましい。前記第２付加板のスリットの数量は、前記第１付加板のスリットの数量よりも少ないのが好適である。

　前記第１付加板および前記第２付加板は、前記気液分離室の側壁に沿って上下方向に延びる連結片によって連結されているのが好都合である。

　本発明の電解槽ユニットにおいては、電極室において生じた気泡が区画板のスリットを通過する際に、気泡の合体・分裂が生じて気泡のサイズ分布が狭まり、気液分離室において破裂しやすいサイズの気泡の割合が増加するので、気液分離を促進することができる。

本発明にしたがって構成された電解槽ユニットの第１実施形態の平面図。 図１におけるII－II線断面図。 クラッド板が介在されない場合における断面図（図２の断面に相当する断面）。 図２に示す気液分離室の拡大図。 図４におけるV方向矢視図。 本発明にしたがって構成された電解槽ユニットの第２実施形態の断面図。 （ａ）図６におけるVII－VII線の拡大断面図、（ｂ）付加板のスリットの幅が区画板のスリットの幅よりも小さい場合のVII－VII線断面図。 本発明にしたがって構成された電解槽ユニットの第３実施形態の断面図。 図８におけるIX－IX線の拡大断面図。 第１付加板のスリットの幅が区画板のスリットの幅よりも小さく、第２付加板のスリットの幅が第１付加板のスリットの幅よりも小さい場合のIX－IX線断面図。

（第１実施形態）
　まず、本発明の電解槽ユニットの第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（電解槽ユニット２）
　図１および図２を参照して説明すると、電解槽ユニット２は、液体の電気分解が行われる電極室４と、電気分解により生じた気体を電解液から分離させるための気液分離室６（図２参照）とを備える。

（電極室４）
　図２に示すとおり、電極室４は、第１材料から形成された陽極室８と、第２材料から形成された陰極室１０とを含む。図示の実施形態においては、陽極室８と陰極室１０とは、第１材料の層１２ａおよび炭素鋼１２ｂを有するクラッド板１２を介して接続されている。アルカリ金属塩化物水溶液の電解に適用される場合には、たとえば、第１材料はチタン（Ｔｉ）、第２材料はニッケル（Ｎｉ）でよい。また、アルカリ金属水酸化物の電解に適用される場合には、第１・第２材料は同一でよく、たとえばニッケル（Ｎｉ）が採用され得るとともに、クラッド板１２は不要である。

（陽極室８）
　図２に示すとおり、第１材料製（たとえば、チタン製）の陽極室８は、陽極板１４と、陽極板１４と間隔をおいて配置された第１隔壁１６と、陽極板１４と第１隔壁１６との間に配置された複数の第１リブ１８とを含む。

（陽極板１４）
　矩形状の陽極板１４には、図示していないが、多数の開口が設けられている。開口の形状は任意であり、たとえば、菱形状、扁平な扇形状、スリット状などが挙げられる。多数の開口は千鳥状に配置され得る。

（第１隔壁１６）
　第１隔壁１６は、図２に矢印Ｄで示す奥行方向（Ｄ方向）において、陽極板１４と間隔をおいて配置されている。図２に示すとおり、第１隔壁１６は、図２に矢印Ｖで示す上下方向（Ｖ方向）に延びる主部１６ａと、主部１６ａの下端から陽極板１４に向かって奥行方向に延びる底面部１６ｂと、底面部１６ｂの先端から下方に延びるフランジ部１６ｃと、フランジ部１６ｃの下端から主部１６ａ側に向かって奥行方向に突出する突出部１６ｄとを有する。

　図示していないが、第１隔壁１６の幅方向（図１に矢印Ｗで示す方向）両側部分にも、主部１６ａの幅方向端部から陽極板１４に向かって奥行方向に延びる側面部と、側面部の先端から幅方向外側に延びるフランジ部と、フランジ部の外側端部から主部１６ａ側に向かって奥行方向に突出する突出部とが設けられている。

（第１リブ１８）
　図１に示すとおり、第１リブ１８は、幅方向に間隔をおいて複数個設けられている。それぞれの第１リブ１８は、上下方向（Ｖ方向）に沿って延びている。図２を参照して説明すると、第１リブ１８は、陽極板１４から第１隔壁１６に向かって奥行方向に延びる主部１８ａと、主部１８ａの第１隔壁１６側の端部から幅方向に突出する複数の接合片１８ｂとを有する。

　主部１８ａの陽極板１４側の端部は陽極板１４に接合され、各接合片１８ｂは第１隔壁１６の主部１６ａに接合されている。図２を参照することによって理解されるとおり、主部１８ａの第１隔壁１６側の端部には、上下方向に間隔をおいて複数の切り欠き１８ｃが設けられている。切り欠き１８ｃは、隣接する接合片１８ｂ同士の間に位置している。複数の切り欠き１８ｃにより、陽極室８内において、液体および気体の幅方向への流通が確保されている。

（陰極室１０）
　図２に示すとおり、第２材料製（たとえば、ニッケル製）の陰極室１０は、集電体２０と、集電体２０と間隔をおいて配置された第２隔壁２２と、集電体２０と第２隔壁２２との間に配置された複数の第２リブ２４とを含む。

（集電体２０）
　矩形状の集電体２０には、陽極板１４と同様に、多数の開口（図示していない。）が設けられている。開口の形状は任意であり、たとえば、菱形状、扁平な扇形状、スリット状などが採用され得る。多数の開口の配置は千鳥状でよい。

　多数の電解槽ユニット２が奥行方向に並べられ、かつ奥行方向両側からプレスされて電解槽が組み立てられる際、集電体２０の外面には、金属製のクッション材２６を介して陰極板２８が装着される。

（第２隔壁２２）
　第２隔壁２２は、奥行方向（Ｄ方向）において、集電体２０と間隔をおいて配置されている。図２に示すとおり、第２隔壁２２は、第１隔壁１６と同様に、上下方向（Ｖ方向）に延びる主部２２ａと、主部２２ａの下端から集電体２０に向かって奥行方向に延びる底面部２２ｂと、底面部２２ｂの先端から下方に延びるフランジ部２２ｃと、フランジ部２２ｃの下端から主部２２ａ側に向かって奥行方向に突出する突出部２２ｄとを有する。

　図示していないが、第２隔壁２２の幅方向（Ｗ方向）両側部分にも、主部２２ａの幅方向端部から集電体２０に向かって奥行方向に延びる側面部と、側面部の先端から幅方向外側に延びるフランジ部と、フランジ部の外側端部から主部２２ａ側に向かって奥行方向に突出する突出部とが設けられている。

（第２リブ２４）
　第２リブ２４は、第１リブ１８と同じように、幅方向に間隔をおいて複数個設けられており、上下方向（Ｖ方向）に沿って延びている。複数の第２リブ２４は、幅方向において、複数の第１リブ１８の位置に対応する位置に配置されている。第２リブ２４は、集電体２０から第２隔壁２２に向かって奥行方向に延びる主部２４ａと、主部２４ａの第２隔壁２２側の端部から幅方向に突出する複数の接合片２４ｂとを有する。

　主部２４ａの集電体２０側の端部は集電体２０に接合され、各接合片２４ｂは第２隔壁２２の主部２２ａに接合されている。図２を参照することによって理解されるとおり、主部２４ａの第２隔壁２２の端部には、上下方向に間隔をおいて複数の切り欠き２４ｃが設けられている。切り欠き２４ｃは、隣接する接合片２４ｂ同士の間に位置している。複数の切り欠き２４ｃにより、陰極室１０内において、液体および気体の幅方向への流通が確保されている。

（クラッド板１２）
　クラッド板１２は、幅方向に間隔をおいて複数個設けられており、上下方向に沿って延びている。クラッド板１２は、第１隔壁１６の裏面と第２隔壁２２の裏面との間であって、第１リブ１８の接合片１８ｂと第２リブ２４の接合片２４ｂとに対応する位置に配置されている。

　図示の実施形態のクラッド板１２は、第１材料の層１２ａ（たとえばチタン層）と、炭素鋼１２ｂとが爆発圧着により接合された二層構造の板材である。第１材料の層１２ａは、第１材料製の第１隔壁１６の裏面に接合され、炭素鋼１２ｂは、第２材料製の第２隔壁２２の裏面に接合されている。

　上記のとおり、電解槽ユニット２がアルカリ金属水酸化物の電解に適用される場合には、第１・第２材料は同一でよく、たとえばニッケル（Ｎｉ）が採用され得るとともに、クラッド板１２は不要である。クラッド板１２が介在されない場合、陽極室８と陰極室１０とが直接的に接続される。具体的には、第１隔壁１６の主部１６ａと第２隔壁２２の主部２２ａとが接合され得る。

　あるいは、クラッド板１２が介在されない場合、第２隔壁２２の主部２２ａが設けられていなくてもよい。すなわち、図３に示すように、陽極室８と陰極室１０とが第１隔壁１６の主部１６ａによって仕切られていてもよい。このとき、第２隔壁２２の主部２２ａは設けられないが、第１隔壁１６の下部には、第２隔壁２２の底面部２２ｂ、フランジ部２２ｃおよび突出部２２ｄに相当する部材が接続される（図３参照）。また、図示していないが、第１隔壁１６の幅方向両側部分には、第２隔壁２２の側面部、フランジ部および突出部に相当する部材が接続される。

　なお、クラッド板１２が介在されない場合には、図３に示す形態とは反対に、第１隔壁１６の主部１６ａが設けられておらず、陽極室８と陰極室１０とが第２隔壁２２の主部２２ａによって仕切られていてもよい。このとき、第１隔壁１６の主部１６ａは設けられないが、第２隔壁２２の下部には、第１隔壁１６の底面部１６ｂ、フランジ部１６ｃおよび突出部１６ｄに相当する部材が接続される。また、第２隔壁２２の幅方向両側部分に、第１隔壁１６の側面部、フランジ部および突出部に相当する部材が接続される。

　以下、クラッド板１２が介在される場合について説明するが、クラッド板１２および第２隔壁２２の主部２２ａが設けられない形態（たとえば図３に示す形態）の場合には、第２隔壁２２を第１隔壁１６と読み替えるものとする。また、クラッド板１２および第１隔壁１６の主部１６ａが設けられない形態（図示していない。）の場合には、第１隔壁１６を第２隔壁２２と読み替えるものとする。

（気液分離室６）
　気液分離室６は、陽極室８の上方に配置された陽極側気液分離室３０と、陰極室１０の上方に配置された陰極側気液分離室３２とを有する。陽極側気液分離室３０は、チタンなどの第１材料から形成され、陰極側気液分離室３２は、ニッケルなどの第２材料から形成されている。

（陽極側気液分離室３０）
　図２および図４を参照して説明すると、陽極側気液分離室３０は、第１隔壁１６の上端側部分と、第１材料製の第１フランジ部材３４とによって形成されている。第１フランジ部材３４は、第１隔壁１６の上端から奥行方向に延びる天面板３６と、天面板３６の先端から下方に延びる側壁３８と、側壁３８の下端から第１隔壁１６に向かって奥行方向に延びる区画板４０とを含む。なお、図示していないが、天面板３６の基端（第１隔壁１６側の端部）には、上方に突出する突出片が設けられていてもよい。

（スリット４２）
　区画板４０は、陽極室８と陽極側気液分離室３０とを区画している。図５に示すとおり、区画板４０には、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて奥行方向（Ｄ方向）に延びる複数のスリット４２が形成されている。複数のスリット４２によって、陽極室８から気液分離室３０への液体および気体の流通が確保されている。

（縦仕切り板４４）
　図４に示すように、区画板４０の上面には、側壁３８側と第１隔壁１６側とに陽極側気液分離室３０を奥行方向に分割する縦仕切り板４４が設置されており、複数のスリット４２は、縦仕切り板４４と側壁３８との間に設けられている。縦仕切り板４４の上端は天面板３６の下面よりも低く、縦仕切り板４４を越えて、気液分離室３０内の液体および気体が移動可能になっている。縦仕切り板４４の上端は、横仕切り板４５によって側壁３８に連結されており、横仕切り板４５には、液体および気体の移動を許容するための複数の開口４５ａが形成されている。

（排出ノズル４６）
　図示していないが、天面板３６の幅方向両端部は、第１隔壁１６の側面部によって閉塞されている。第１隔壁１６の側面部の一方には、陽極側気液分離室３０から液体および気体を排出するための排出ノズル４６（図１参照）が付設されている。

（陰極側気液分離室３２）
　図４に示すとおり、陰極側気液分離室３２は、第２隔壁２２の上端側部分と、第２材料製の第２フランジ部材４８とによって形成されている。第２フランジ部材４８は、第２隔壁２２の上端から奥行方向に延びる天面板５０と、天面板５０の先端から下方に延びる側壁５２と、側壁５２の下端から第２隔壁２２に向かって奥行方向に延びる区画板５４とを含む。なお、図示していないが、天面板５０の基端（第２隔壁２２側の端部）には、上方に突出する突出片が設けられていてもよい。

（スリット５６）
　区画板５４は、陰極室１０と陰極側気液分離室３２とを区画している。区画板５４には、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリット５６が形成されている。複数のスリット５６によって、陰極室１０から気液分離室３２への液体および気体の流通が確保されている。

（縦仕切り板５８）
　区画板５４の上面には、側壁５２側と第２隔壁２２側とに陰極側気液分離室３２を奥行方向に分割する縦仕切り板５８が接合されており、複数のスリット５６は、縦仕切り板５８と側壁５２との間に設けられている。縦仕切り板５８の上端は天面板５０の下面よりも低く、縦仕切り板５８を越えて、気液分離室３２内の液体および気体が移動可能になっている。縦仕切り板５８の上端は、横仕切り板５９によって側壁５２に連結されており、横仕切り板５９には、液体および気体の移動を許容するための複数の開口５９ａが形成されている。

（排出ノズル６０）
　図示していないが、天面板５０の幅方向両端部は、第２隔壁２２の側面部によって閉塞されている。第２隔壁２２の側面部の一方には、陰極側気液分離室３２から液体および気体を排出するための排出ノズル６０（図１参照）が付設されている。

（下部フレーム６２）
　図２に示すように、電解槽ユニット２の下部には、中空の断面角形の下部フレーム６２が設けられている。下部フレーム６２は、ステンレス鋼等の適宜の金属材料から形成され得る。下部フレーム６２には、上下方向に貫通する２個の貫通穴（図示していない。）が設けられている。

（供給ノズル６４、６６）
　下部フレーム６２の一方の貫通穴には、陽極室８に原料液体を供給するための供給ノズル６４（図１および図２参照）が装着されている。また、下部フレーム６２の他方の貫通穴には、陰極室１０に原料液体を供給するための供給ノズル６６（図１参照）が装着されている。なお、図示していないが、電解槽ユニット２の幅方向両側端部には、サイドフレームが設けられている。

（電解槽）
　電解槽を組み立てる際は、上述の電解槽ユニット２を多数準備し、陽極板１４と陰極板２８とが向かい合うように多数の電解槽ユニット２を奥行方向に並べるとともに、陽極板１４と陰極板２８との間にイオン交換膜または隔膜（図示していない。）を配置する。そして、油圧プレス装置などによって奥行方向両側から多数の電解槽ユニット２をプレスする。また、供給ノズル６４、６６および排出ノズル４６、６０にホースなどの流路部材を接続する。

（電気分解）
　電解槽において電気分解を行う際は、供給ノズル６４を介して陽極室８に原料液体を供給するとともに、供給ノズル６６を介して陰極室１０に原料液体を供給する。そして、陽極板１４および陰極板２８に電圧を印可すると、陽極室８および陰極室１０において、気体が発生し、多数の気泡を含む電解液が生成される。

　生成された気泡含有電解液は、陽極室８からは陽極側気液分離室３０へと上昇し、また、陰極室１０からは陰極側気液分離室３２へと上昇する。そして、気泡含有電解液が区画板４０、５４のスリット４２、５６を通過する際には、気泡の合体・分裂が生じる。区画板４０、５４には、スリット４２、５６が多数形成されているものの、区画板４０、５４によって気泡の上昇が一時的に阻害されるため、気泡同士の衝突や、区画板４０、５４と気泡との衝突により、気泡の合体・分裂が生じる。

　なお、陽極室８ないし陰極室１０において気泡が上昇する際にも、気泡同士の衝突が起こり、気泡の合体・分裂が生じるが、区画板４０、５４のスリット４２、５６においては、陽極室８ないし陰極室１０において気泡が上昇する際よりも激しく気泡同士が衝突するとともに、気泡が区画板４０、５４に衝突するため、気泡の合体・分裂が促進される。

　陽極室８および陰極室１０においては、大小さまざまなサイズの気泡が発生する。このような気泡群が区画板４０、５４のスリット４２、５６を通過する際には、気液分離性の悪化につながる比較的小さな気泡は他の気泡と合体する。また、破裂するとイオン交換膜または隔膜の損傷につながる圧力変動を引き起こす比較的大きな気泡は、小さな気泡へと分裂する。このようにして、比較的小さい気泡および比較的大きな気泡が減り、気泡のサイズ分布が狭まるので、破裂しやすく、かつ破裂してもイオン交換膜または隔膜の損傷につながる圧力変動を引き起こさないサイズの気泡の割合が増加する。

　したがって、区画板４０、５４のスリット４２、５６を通過し、陽極側・陰極側の気液分離室３０、３２に流入した気泡含有電解液にあっては、破裂しやすいサイズの気泡の割合が増加しているので、気液分離室３０、３２において気液分離が促進される。そして、気液分離室３０、３２に流入した気泡含有電解液は、気体と液体とに分離されて排出ノズル４６、６０から排出される。

　以上のとおりであり、電解槽ユニット２においては、陽極室８および陰極室１０において生じた気泡が区画板４０、５４のスリット４２、５６を通過する際に、気泡の合体・分裂が生じて気泡のサイズ分布が狭まり、破裂しやすいサイズの気泡の割合が増加するので、気液分離を促進することができる。

（第２実施形態）
　次に、本発明の電解槽ユニットの第２実施形態について、図６および図７を参照しつつ説明する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の符号を付し説明を省略する。

（陽極側の付加板７０）
　図６に示すとおり、第２実施形態の電解槽ユニット６８においては、陽極室８と気液分離室３０とを区画する区画板４０の上方に第１材料製（たとえば、チタン製）の付加板７０が設けられている。付加板７０の奥行方向片側端部は側壁３８に接し、付加板７０の奥行方向他側端部は第１隔壁１６に接している。

（スリット７２）
　図７に示すとおり、付加板７０には、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて奥行方向（Ｄ方向）に延びる複数のスリット７２が形成されている。複数のスリット７２は、区画板４０のスリット４２の上方に位置する。区画板４０のスリット４２および付加板７０のスリット７２については、下記（ａ）から（ｃ）までのうち１個以上の条件を充足するのが好ましい。
（ａ）区画板４０のスリット４２および付加板７０のスリット７２は、幅方
　　　向において互い違いに配置されていること（図７（ａ）、図７（ｂ）
　　　参照）。
（ｂ）付加板７０のスリット７２の幅Ｗ２は、区画板４０のスリット４２の
　　　幅Ｗ１よりも小さいこと（Ｗ２＜Ｗ１、図７（ｂ）参照）。
（ｃ）付加板７０のスリット７２の数量は、区画板４０のスリット４２の数
　　　量よりも少ないこと。

（仕切り片７４）
　図６を参照して説明すると、区画板４０と付加板７０との間には、側壁３８側と第１隔壁１６側とに陽極側気液分離室３０を奥行方向に分割する第１材料製の仕切り片７４が設けられている。仕切り片７４の下端は区画板４０に接合ないし嵌合され、仕切り片７４の上端は付加板７０に接合ないし嵌合されている。仕切り片７４と側壁３８との間に、区画板４０のスリット４２および付加板７０のスリット７２が位置している。

（縦仕切り板７６）
　付加板７０の上面（仕切り片７４の直上）には、側壁３８側と第１隔壁１６側とに気液分離室３０を奥行方向に分割する第１材料製の縦仕切り板７６が接合ないし嵌合されている。縦仕切り板７６の上端は天面板３６の下面よりも低く、縦仕切り板７６を越えて、気液分離室３０内の液体および気体が移動可能になっている。縦仕切り板７６の上端は、横仕切り板７７によって側壁３８に連結されており、横仕切り板７７には、液体および気体の移動を許容するための複数の開口７７ａが形成されている。

　付加板７０には、気液分離室３０内の液体および気体の移動を許容する複数の貫通穴７８が設けられている。貫通穴７８は、縦仕切り板７６と第１隔壁１６との間に位置する。

（陰極側の付加板８０）
　陰極室１０と気液分離室３２とを区画する区画板５４の上方には、第２材料製（たとえば、ニッケル製）の付加板８０が設けられている。付加板８０の奥行方向片側端部は側壁５２に接し、付加板８０の奥行方向他側端部は第２隔壁２２に接している。

（付加板８０のスリット）
　図示していないが、付加板８０にも、陽極側の付加板７０と同様に、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリットが形成されている。複数のスリットは、区画板５４のスリット５６の上方に位置する。区画板５４のスリット５６および付加板８０のスリットについても、下記（ｄ）から（ｆ）までのうち、１個以上の条件を充足するのが好ましい。
（ｄ）区画板５４のスリット５６および付加板８０のスリットは、幅方向に
　　　おいて互い違いに配置されていること。
（ｅ）付加板８０のスリットの幅は、区画板５４のスリット５６の幅よりも
　　　小さいこと。
（ｆ）付加板８０のスリットの数量は、区画板５４のスリット５６の数量よ
　　　りも少ないこと。

（仕切り片８２）
　区画板５４と付加板８０との間には、側壁５２側と第２隔壁２２側とに陰極側気液分離室３２を奥行方向に分割する第２材料製の仕切り片８２が設けられている。仕切り片８２の下端は区画板５４に接合ないし嵌合され、仕切り片８２の上端は付加板８０に接合ないし嵌合されている。仕切り片８２と側壁５２との間に、区画板５４のスリット５６および付加板８０のスリットが位置している。

（縦仕切り板８４）
　付加板８０の上面（仕切り片８２の直上）には、側壁５２側と第２隔壁２２側とに気液分離室３２を奥行方向に分割する第２材料製の縦仕切り板８４が接合ないし嵌合されている。縦仕切り板８４の上端は天面板５０の下面よりも低く、縦仕切り板８４を越えて、気液分離室３２内の液体および気体が移動可能になっている。縦仕切り板８４の上端は、横仕切り板８５によって側壁５２に連結されており、横仕切り板８５には、液体および気体の移動を許容するための複数の開口８５ａが形成されている。

（貫通穴８６）
　付加板８０には、陽極側の付加板７０と同じように、気液分離室３２内の液体および気体の移動を許容する複数の貫通穴８６が設けられている。貫通穴８６は、縦仕切り板８４と第２隔壁２２との間に位置する。

　第２実施形態においても、気泡含有電解液が陽極室８から陽極側気液分離室３０へ上昇するとともに、陰極室１０からも気泡含有電解液が陰極側気液分離室３２へ上昇する。そして、気泡含有電解液が区画板４０、５４のスリット４２、５６を通過する際に、気泡の合体・分裂が生じるとともに、付加板７０のスリット７２および付加板８０のスリットを通過する際にも、気泡の合体・分裂が生じる。したがって、第２実施形態においては、第１実施形態よりも気泡の合体・分裂が促進されるので、気液分離性が向上する。

　また、第２実施形態のように、陽極側の区画板４０のスリット４２および付加板７０のスリット７２が幅方向において互い違いに配置され（図７参照）、陰極側の区画板５４のスリット５６および付加板８０のスリットが幅方向において互い違いに配置されていると（上記条件（ａ）・（ｄ）が充足されていると）、気泡の合体・分裂が一層促進される。

　さらに、付加板７０のスリット７２の幅Ｗ２が区画板４０のスリット４２の幅Ｗ１よりも小さく、付加板８０のスリットの幅が区画板５４のスリット５６の幅よりも小さいと（上記条件（ｂ）・（ｅ）が充足されると）、あるいは、付加板７０のスリット７２の数量が区画板４０のスリット４２の数量よりも少なく、付加板８０のスリットの数量が区画板５４のスリット５６の数量よりも少ないと（上記条件（ｃ）・（ｆ）が充足されると）、より効果的に気泡の合体・分裂が促進される。

（第３実施形態）
　次に、図８および図９を参照して本発明の電解槽ユニットの第３実施形態を説明する。なお、第３実施形態においても、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の符号を付し説明を省略する。

（陽極側の第１付加板９０、第２付加板９２）
　図８に示すように、第３実施形態の電解槽ユニット８８においては、陽極室８と気液分離室３０とを区画する区画板４０の上方に、互いに上下方向に間隔をおいて第１付加板９０および第２付加板９２が設けられている。第１・第２付加板９０、９２は、第１材料製（たとえば、チタン製）である。

（連結片９４）
　図示の実施形態では、第１付加板９０の奥行方向片側端部および第２付加板９２の奥行方向片側端部は、気液分離室３０の側壁３８に沿って上下方向に延びる第１材料製の連結片９４によって連結されている。連結片９４は側壁３８に接し、第１・第２付加板９０、９２の奥行方向他側端部は第１隔壁１６に接している。なお、図８を参照することによって理解されるとおり、第３実施形態の側壁３８は、連結片９４が設けられる部分が外側に若干突出している。突出部分を符号３８ａで示す。

（スリット９６、９８）
　図９に示すとおり、第１・第２付加板９０、９２のそれぞれには、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて奥行方向（Ｄ方向）に延びる複数のスリット９６、９８が形成されている。スリット９６、９８は、区画板４０のスリット４２の上方に位置する。区画板４０のスリット４２および第１付加板９０のスリット９６については、下記（ｇ）から（ｉ）までのうち１個以上の条件を充足するのが好ましい。
（ｇ）区画板４０のスリット４２および第１付加板９０のスリット９６は、
　　　幅方向において互い違いに配置されていること（図９、図１０参照）
　　　。
（ｈ）第１付加板９０のスリット９６の幅Ｗ２は、区画板４０のスリット
　　　４２の幅Ｗ１よりも小さいこと（Ｗ２＜Ｗ１、図１０参照）。
（ｉ）第１付加板９０のスリット９６の数量は、区画板４０のスリット４２
　　　の数量よりも少ないこと。

　また、第１付加板９０のスリット９６および第２付加板９２のスリット９８についても、下記（ｊ）から（ｌ）までのうち１個以上の条件を充足するのが好ましい。
（ｊ）第１付加板９０のスリット９６および第２付加板９２のスリット９８
　　　は、幅方向において互い違いに配置されていること（図９、図１０参
　　　照）。
（ｋ）第２付加板９２のスリット９８の幅Ｗ３は、第１付加板９０のスリッ
　　　ト９６の幅Ｗ２よりも小さいこと（Ｗ３＜Ｗ２、図１０参照）。
（ｌ）第２付加板９２のスリット９８の数量は、第１付加板９０のスリット
　　　９６の数量よりも少ないこと。

（仕切り片１００）
　図示の実施形態においては、図８に示すとおり、区画板４０と第１付加板９０との間には、側壁３８側と第１隔壁１６側とに気液分離室３０を奥行方向に分割する第１材料製の仕切り片１００が設けられている。仕切り片１００の下端は区画板４０に接合ないし嵌合され、仕切り片１００の上端は第１付加板９０に接合ないし嵌合されている。仕切り片１００と側壁３８との間に、区画板４０のスリット４２および第１付加板９０のスリット９６が位置している。

　ただし、下記（１）から（４）までの条件が充足される場合には、仕切り片１００が設けられていなくてもよい。
（１）区画板４０と側壁３８の突出部分３８ａとの間の曲げ部分Ｒ１の少な
　　　くとも一部までスリット４２が延びていること。
（２）第１付加板９０と連結片９４との間の曲げ部分Ｒ２の少なくとも一部
　　　までスリット９６が延びていること。
（３）曲げ部分Ｒ１の曲げ半径が、曲げ部分Ｒ２の曲げ半径よりも小さいこ
　　　と。
（４）曲げ部分Ｒ１と曲げ部分Ｒ２との間の隙間よりも、区画板４０の平坦
　　　部と第１付加板９０の平坦部との間の隙間が小さく、区画板４０の平
　　　坦部と第１付加板９０の平坦部との間における気液の流通がほとんど
　　　なく、曲げ部分Ｒ１と曲げ部分Ｒ２との隙間を気液が流通すること。

（第１縦仕切り板１０２）
　第１付加板９０と第２付加板９２との間（仕切り片１００の直上）には、側壁３８側と第１隔壁１６側とに気液分離室３０を奥行方向に分割する第１材料製の縦仕切り板１０２が設けられている。第１縦仕切り板１０２の下端は第１付加板９０に接合ないし嵌合され、第１縦仕切り板１０２の上端は第２付加板９２に接合ないし嵌合されている。第１縦仕切り板１０２と側壁３８との間に、第２付加板９２のスリット９８が位置している。

（第２縦仕切り板１０４）
　第２付加板９２の上面（第１縦仕切り板１０２の直上）には、側壁３８側と第１隔壁１６側とに気液分離室３０を奥行方向に分割する第１材料製の第２縦仕切り板１０４が接合ないし嵌合されている。第２縦仕切り板１０４の上端は天面板３６の下面よりも低く、第２縦仕切り板１０４を越えて、気液分離室３０内の液体および気体が移動可能になっている。第２縦仕切り板１０４の上端は、横仕切り板１０５によって側壁３８に連結されており、横仕切り板１０５には、液体および気体の移動を許容するための複数の開口１０５ａが形成されている。

　第１・第２付加板９０、９２には、気液分離室３０内の液体および気体の移動を許容する複数の貫通穴１０６、１０８が設けられており、貫通穴１０６、１０８は、第１・第２縦仕切り板１０２、１０４と第１隔壁１６との間に配置されている。なお、第１付加板９０には、貫通穴１０６が設けられていなくてもよい。

（陰極側の第１付加板１１０、第２付加板１１２）
　陰極室１０と気液分離室３２とを区画する区画板５４の上方には、互いに上下方向に間隔をおいて第１付加板１１０および第２付加板１１２が設けられている。第１・第２付加板１１０、１１２は、第２材料製（たとえば、ニッケル製）である。

（連結片１１４）
　図示の実施形態では、第１付加板１１０の奥行方向片側端部および第２付加板１１２の奥行方向片側端部は、気液分離室３２の側壁５２に沿って上下方向に延びる第２材料製の連結片１１４によって連結されている。連結片１１４は側壁５２に接し、第１・第２付加板１１０、１１２の奥行方向他側端部は第２隔壁２２に接している。なお、側壁５２は、連結片１１４が設けられる部分が外側に若干突出している。突出部分を符号５２ａで示す。

（スリット）
　図示していないが、第１付加板１１０には、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて奥行方向（Ｄ方向）に延びる複数のスリットが形成されている。また、第２付加板１１２にも、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて奥行方向（Ｄ方向）に延びる複数のスリット１１８（図８参照）が形成されている。

　第１付加板１１０のスリットおよび第２付加板１１２のスリット１１８は、区画板５４のスリット５６の上方に位置する。区画板５４のスリット５６および第１付加板１１０のスリットについては、下記（ｍ）から（ｏ）までのうち１個以上の条件を充足するのが好ましい。
（ｍ）区画板５４のスリット５６および第１付加板１１０のスリットは、幅
　　　方向において互い違いに配置されていること。
（ｎ）第１付加板１１０のスリットの幅は、区画板５４のスリット５６の幅
　　　よりも小さいこと。
（ｏ）第１付加板１１０のスリットの数量は、区画板５４のスリット５６の
　　　数量よりも少ないこと。

　また、第１付加板１１０のスリットおよび第２付加板１１２のスリット１１８についても、下記（ｐ）から（ｒ）までのうち１個以上の条件を充足するのが好ましい。
（ｐ）第１付加板１１０のスリットおよび第２付加板１１２のスリット１１
　　　８は、幅方向において互い違いに配置されていること。
（ｑ）第２付加板１１２のスリット１１８の幅は、第１付加板１１０のスリ
　　　ットの幅よりも小さいこと。
（ｒ）第２付加板１１２のスリット１１８の数量は、第１付加板１１０のス
　　　リットの数量よりも少ないこと。

（仕切り片１２０）
　区画板５４と第１付加板１１０との間には、側壁５２側と第２隔壁２２側とに気液分離室３２を奥行方向に分割する第２材料製の仕切り片１２０が設けられている。仕切り片１２０の下端は区画板５４に接合ないし嵌合され、仕切り片１２０の上端は第１付加板１１０に接合ないし嵌合されている。仕切り片１２０と側壁５２との間に、区画板５４のスリット５６および第１付加板１１０のスリットが位置している。なお、仕切り片１２０は、上記（１）から（４）までに相当する条件が充足される場合には、設けられていなくてもよい。

（第１縦仕切り板１２２）
　第１付加板１１０と第２付加板１１２との間（仕切り片１２０の直上）には、側壁５２側と第２隔壁２２側とに気液分離室３２を奥行方向に分割する第２材料製の縦仕切り板１２２が設けられている。第１縦仕切り板１２２の下端は第１付加板１１０に接合ないし嵌合され、第１縦仕切り板１２２の上端は第２付加板１１２に接合ないし嵌合されている。第１縦仕切り板１２２と側壁５２との間に、第２付加板１１２のスリット１１８が位置している。

（第２縦仕切り板１２４）
　第２付加板１１２の上面（第１縦仕切り板１２２の直上）には、側壁５２側と第２隔壁２２側と気液分離室３２を奥行方向に分割する第２材料製の第２縦仕切り板１２４が接合ないし嵌合されている。第２縦仕切り板１２４の上端は天面板５０の下面よりも低く、第２縦仕切り板１２４を越えて、気液分離室３２内の液体および気体が移動可能になっている。第２縦仕切り板１２４の上端は、横仕切り板１２５によって側壁５２に連結されており、横仕切り板１２５には、液体および気体の移動を許容するための複数の開口１２５ａが形成されている。

　第１・第２付加板１１０、１１２には、気液分離室３２内の液体および気体の移動を許容する複数の貫通穴１２６、１２８が設けられており、貫通穴１２６、１２８は、第１・第２縦仕切り板１２２、１２４と第２隔壁２２との間に配置されている。なお、第１付加板１１０には、貫通穴１２６が設けられていなくてもよい。

　第３実施形態においても、気泡含有電解液が陽極室８から陽極側気液分離室３０へ上昇するとともに、陰極室１０からも気泡含有電解液が陰極側気液分離室３２へ上昇する。そして、気泡含有電解液が区画板４０、５４のスリット４２、５６を通過する際に、気泡の合体・分裂が生じる。

　さらに、第１付加板９０のスリット９６および第１付加板１１０のスリットを通過する際にも気泡の合体・分裂が生じるとともに、第２付加板９２、１１２のスリット９８、１１８を通過する際にも気泡の合体・分裂が生じる。したがって、第３実施形態においては、第１・第２実施形態よりも気泡の合体・分裂が促進されるので、気液分離性が向上する。

　また、図９に示すように、陽極側の区画板４０のスリット４２および第１付加板９０のスリット９６、第１付加板９０のスリット９６および第２付加板９２のスリット９８が幅方向において互い違いに配置され、陰極側においても、区画板５４のスリット５６および第１付加板１１０のスリット、第１付加板１１０のスリットおよび第２付加板１１２のスリット１１８が幅方向において互い違いに配置されていると（上記条件（ｇ）・（ｊ）・（ｍ）・（ｐ）が充足されていると）、気泡の合体・分裂が一層促進される。さらに、スリット同士の幅に係る上記条件（ｈ）・（ｋ）・（ｎ）・（ｑ）、あるいは、スリット同士の数量に係る上記条件（ｉ）・（ｌ）・（ｏ）・（ｒ）が充足されている場合には、より効果的に気泡の合体・分裂が促進される。

　ところで、多数の電解槽ユニット８８を奥行方向に並べて奥行方向両側からプレスする際は、第１フランジ部材３４と第２フランジ部材４８とがガスケット（図示していない。）を介して互いに押し付けられる。具体的には、側壁３８の突出部分３８ａと側壁５２の突出部分５２ａとがガスケットを介して押し合うことになる。

　上述したとおり、第３実施形態においては、陽極側の第１・第２付加板９０、９２が気液分離室３０の側壁３８に沿って上下方向に延びる連結片９４によって連結され、陰極側においても、第１・第２付加板１１０、１１２が気液分離室３２の側壁５２に沿って上下方向に延びる連結片１１４によって連結されている。

　このため、第１フランジ部材３４は、第１・第２付加板９０、９２および連結片９４によって補強され、第２フランジ部材４８も、第１・第２付加板１１０、１１２および連結片１１４によって補強されるので、第１・第２フランジ部材３４、４８の肉厚を薄くしてコストを低減することができる。また、第１・第２フランジ部材３４、４８の肉厚を薄くしても、第１フランジ部材３４と第２フランジ部材４８との面圧低下を防止することができる。

　　　２：電解槽ユニット（第１実施形態）
　　　４：電極室
　　　６：気液分離室
　　　８：陽極室
　　１０：陰極室
　　３０：陽極側気液分離室
　　３２：陰極側気液分離室
　　３８：側壁（陽極側）
　　４０：区画板（陽極側）
　　４２：スリット（陽極側）
　　５２：側壁（陰極側）
　　５４：区画板（陰極側）
　　５６：スリット（陰極側）
　　６８：電解槽ユニット（第２実施形態）
　　７０：付加板（陽極側）
　　７２：スリット
　　８０：付加板（陰極側）
　　８８：電解槽ユニット（第３実施形態）
　　９０：第１付加板（陽極側）
　　９２：第２付加板（陽極側）
　　９４：連結片
　　９６：スリット（第１付加板）
　　９８：スリット（第２付加板）
　１１０：第１付加板（陰極側）
　１１２：第２付加板（陰極側）
　１１４：連結片
　１１８：スリット（第２付加板）

Claims (13)

1. 　電極室と、前記電極室の上方に配置された気液分離室とを備える電解槽ユニットであって、
   　前記電極室と前記気液分離室とを区画する区画板には、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリットが形成されている電解槽ユニット。
2. 　前記区画板の上方には付加板が設けられており、前記付加板には、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリットが形成されている、請求項１に記載の電解槽ユニット。
3. 　前記区画板のスリットおよび前記付加板のスリットは、幅方向において互い違いに配置されている、請求項２に記載の電解槽ユニット。
4. 　前記付加板のスリットの幅は、前記区画板のスリットの幅よりも小さい、請求項２に記載の電解槽ユニット。
5. 　前記付加板のスリットの数量は、前記区画板のスリットの数量よりも少ない、請求項２に記載の電解槽ユニット。
6. 　前記区画板の上方には、互いに上下方向に間隔をおいて第１付加板および第２付加板が設けられており、
   　前記第１付加板および前記第２付加板のそれぞれには、幅方向に間隔をおいて奥行方向に延びる複数のスリットが形成されている、請求項１に記載の電解槽ユニット。
7. 　前記区画板のスリットおよび前記第１付加板のスリットは、幅方向において互い違いに配置されている、請求項６に記載の電解槽ユニット。
8. 　前記第１付加板のスリットの幅は、前記区画板のスリットの幅よりも小さい、請求項６に記載の電解槽ユニット。
9. 　前記第１付加板のスリットの数量は、前記区画板のスリットの数量よりも少ない、請求項６に記載の電解槽ユニット。
10. 　前記第１付加板のスリットおよび前記第２付加板のスリットは、幅方向において互い違いに配置されている、請求項６に記載の電解槽ユニット。
11. 　前記第２付加板のスリットの幅は、前記第１付加板のスリットの幅よりも小さい、請求項６に記載の電解槽ユニット。
12. 　前記第２付加板のスリットの数量は、前記第１付加板のスリットの数量よりも少ない、請求項６に記載の電解槽ユニット。
13. 　前記第１付加板および前記第２付加板は、前記気液分離室の側壁に沿って上下方向に延びる連結片によって連結されている、請求項６に記載の電解槽ユニット。
     

Images