WO2024127980A1 - 電解装置 - Google Patents

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WO2024127980A1
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chamber assembly
adhesive tape
cathode
peripheral flange
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仁司 松井
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株式会社トクヤマ
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    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing

Definitions

  • the present invention relates to electrolysis devices such as alkaline water electrolysis devices and salt electrolysis devices, and more specifically to a zero-gap electrolysis device in which multiple electrolysis cell units, each consisting of an anode chamber assembly and a cathode chamber assembly, are stacked and arranged horizontally with the required pressure applied.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose an electrolysis device generally referred to as a zero-gap type, in which a number of electrolysis cell units, each consisting of an anode chamber assembly and a cathode chamber assembly, are stacked horizontally with the required pressure applied.
  • the anode chamber assembly includes a partition wall, a peripheral flange extending along the periphery of the partition wall, and an anode
  • the cathode chamber assembly includes a partition wall, a peripheral flange extending along the periphery of the partition wall, and a cathode.
  • the anode chamber assembly and the cathode chamber assembly are configured such that a membrane (a diaphragm in the case of an alkaline water electrolysis device, and an ion exchange membrane in the case of a saline electrolysis device) is interposed between the mutually opposing surfaces of the two, more specifically, the peripheral portion of the membrane is interposed between the inner surface of the peripheral flange of the anode chamber assembly and the inner surface of the peripheral flange of the cathode chamber assembly, and pressed together with the required pressure applied to form an electrolysis cell unit.
  • a gasket is installed between the peripheral flange of the anode chamber assembly and the peripheral flange of the cathode chamber assembly.
  • a gasket having a rectangular frame shape corresponding to the peripheral flange of the anode chamber assembly and the peripheral flange of the cathode chamber assembly is held between the peripheral flange of the anode chamber assembly and the peripheral flange of the cathode chamber assembly.
  • a groove having a rectangular cross section is formed on the inner surface of the gasket, and the peripheral portions of the membrane and cathode are inserted into this groove.
  • the inner surface of the peripheral flange of the anode chamber assembly and the inner surface of the peripheral flange of the cathode chamber assembly are not flat but have a stepped shape, and a pair of gaskets are held between the inner surface of the peripheral flange of the anode chamber assembly and the inner surface of the peripheral flange of the cathode chamber assembly, holding the peripheral portion of the membrane between them.
  • a groove is formed on the inner surface of the peripheral flange of the anode chamber assembly, a gasket is housed in the groove, and a groove is also formed on the inner surface of the peripheral flange of the cathode chamber assembly, a gasket is housed in the groove, and the peripheral portion of the membrane is gripped between the gasket of the anode chamber assembly and the gasket of the cathode chamber assembly.
  • the electrolytic devices disclosed in the above Patent Documents 1 to 3 have problems to be solved, such as relatively high manufacturing costs due to the need to process the gasket itself to form a groove or to form the inner surfaces of the peripheral flange of the anode chamber assembly and the peripheral flange of the cathode chamber assembly into a shape with a groove or step, and a complicated manufacturing process due to the need to insert the peripheral portion of the membrane into the groove formed in the gasket as required or to position the gasket at a specified location in the groove or step formed on the inner surface of the peripheral flange of the anode chamber assembly and the peripheral flange of the cathode chamber assembly.
  • the present invention was made in consideration of the above facts, and its main technical objective is to provide a new and improved zero-gap electrolysis device that does not require special processing on the peripheral flange of the anode chamber assembly and the peripheral flange of the cathode chamber assembly, and the gasket, thereby reducing manufacturing costs, and that allows the placement of the gasket and membrane to be performed sufficiently easily and quickly without the need for complicated operations.
  • the inventors After extensive research, the inventors have discovered that the above-mentioned main technical objective can be achieved by attaching the gasket to the peripheral flange of the anode chamber assembly and/or the peripheral flange of the cathode chamber assembly by gluing, and by attaching the membrane to the gasket by adhesive tape.
  • an electrolysis apparatus that achieves the above-mentioned main technical object, comprising: A zero-gap type electrolysis apparatus in which a plurality of electrolytic cell units, each of which is composed of an anode chamber assembly and a cathode chamber assembly, are stacked and arranged in a lateral direction, the anode chamber assembly includes a partition wall, a peripheral flange extending along a periphery of the partition wall, a gasket extending along an inner surface of the peripheral flange, an anode, and a membrane;
  • the gasket has one surface bonded to the inner surface of the flange, The other surface of the gasket is in contact with one side of the peripheral edge of the film, and an adhesive tape is attached across the other surface of the gasket and the other side of the peripheral edge of the film.
  • An electrolysis device is provided.
  • the adhesive tape is attached over the entire circumferential direction of the other surface of the gasket and the periphery of the other surface of the membrane. It is preferable that the adhesive tape exists in the width direction from the inner periphery of the other surface of the gasket beyond the inner periphery of the gasket. It is preferable that the adhesive tape is attached over within 50%, particularly within 15 to 35%, of the total width of the other surface of the gasket in the width direction.
  • an additional adhesive tape is attached across the other surface of the gasket and the periphery of the anode, and the periphery of one surface of the membrane is stacked on the other surface of the gasket via the additional adhesive tape.
  • the cathode chamber assembly includes a partition wall, a peripheral flange extending along the peripheral edge of the partition wall, a gasket extending along the inner surface of the peripheral flange, and a cathode, one side of the gasket being bonded to the inner surface of the flange, and the other side of the gasket in the anode chamber assembly and the other side of the gasket in the cathode chamber assembly being pressed against each other. It is desirable that an adhesive tape is attached across the other side of the gasket in the cathode chamber assembly and the peripheral edge of one side of the cathode.
  • the adhesive tape in the cathode chamber assembly is attached over the entire circumferential direction of the other side of the gasket and the peripheral edge of one side of the cathode. It is preferable that the adhesive tape in the cathode chamber assembly exists from the inner periphery of the other side of the gasket beyond the inner periphery of the gasket in the width direction.
  • the adhesive tape in the cathode chamber assembly is preferably attached to within 50% of the total width of the other side of the gasket in the width direction, particularly within 15 to 35%. It is convenient for a cushion member and a current collector to be stacked in sequence on the other side of the cathode in the cathode chamber assembly.
  • an electrolysis apparatus for achieving the above-mentioned main technical object, comprising: A zero-gap type electrolysis apparatus in which a plurality of electrolytic cell units, each of which is composed of an anode chamber assembly and a cathode chamber assembly, are stacked and arranged in a lateral direction, the cathode chamber assembly includes a partition wall, a peripheral flange extending along a periphery of the partition wall, a gasket extending along an inner surface of the peripheral flange, a cathode, and a membrane;
  • the gasket has one surface bonded to the inner surface of the flange, The other surface of the gasket is in contact with one side of the peripheral edge of the film, and an adhesive tape is attached across the other surface of the gasket and the other side of the peripheral edge of the film.
  • An electrolysis device is provided.
  • the adhesive tape is attached over the entire circumferential direction of the other surface of the gasket and the peripheral edge of the other surface of the membrane. It is preferable that the adhesive tape exists in the width direction from the inner peripheral part of the other surface of the gasket beyond the inner peripheral edge of the gasket. It is preferable that the adhesive tape is attached over within 50%, particularly within 15 to 35%, of the total width of the other surface of the gasket in the width direction.
  • an additional adhesive tape is attached across the other surface of the gasket and the peripheral part of the cathode, and the peripheral part of one surface of the membrane is stacked on the other surface of the gasket via the additional adhesive tape.
  • the anode chamber assembly includes a partition wall, a peripheral flange extending along the peripheral edge of the partition wall, a gasket extending along the inner surface of the peripheral flange, and an anode, one side of the gasket being bonded to the inner surface of the flange, and the other side of the gasket in the cathode chamber assembly and the other side of the gasket in the anode chamber assembly being pressed against each other. It is preferable that an adhesive tape is attached across the other side of the gasket in the anode chamber assembly and the peripheral edge of one side of the anode.
  • the adhesive tape in the anode chamber assembly is attached over the entire circumferential direction of the other side of the gasket and the peripheral edge of one side of the anode. It is preferable that the adhesive tape in the anode chamber assembly exists from the inner periphery of the other side of the gasket beyond the inner periphery of the gasket in the width direction.
  • the adhesive tape in the anode chamber assembly is preferably attached to within 50% of the total width of the other side of the gasket in the width direction, particularly within 15 to 35%. It is convenient for a cushion member and a current collector to be stacked in sequence on the other side of the cathode in the cathode chamber assembly.
  • the electrolytic device of the present invention does not require special processing on the peripheral flange of the anode chamber assembly and the peripheral flange of the cathode chamber assembly, and the gasket, which reduces manufacturing costs and allows the gasket and membrane to be positioned easily and quickly without the need for complicated operations.
  • FIG. 1 is a simplified schematic diagram illustrating an electrolysis device constructed in accordance with the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of an upper edge portion of an electrolytic cell unit in the electrolysis apparatus shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a top view of the peripheral flange and anode shown in FIG. 2 (gasket, membrane and adhesive tape omitted).
  • 3 is a schematic partial cross-sectional view of one widthwise edge of the electrolytic cell unit shown in FIG. 2 .
  • 3 is a schematic partial cross-sectional view of the lower edge of the electrolytic cell unit shown in FIG. 2 .
  • FIG. 3 is a simplified partial cross-sectional view for explaining a manner of assembling an anode chamber assembly in the electrolytic cell unit shown in FIG. 2 .
  • FIG. 1 is a simplified schematic diagram illustrating an electrolysis device constructed in accordance with the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of an upper edge portion of an electrolytic cell unit
  • FIG. 3 is a simplified side view for explaining a manner of assembling the anode chamber assembly in the electrolytic cell unit shown in FIG. 2 .
  • FIG. 3 is a simplified partial cross-sectional view for explaining a manner of assembling a cathode chamber assembly in the electrolytic cell unit shown in FIG. 2 .
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view showing a modified example of an anode chamber assembly.
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view showing a modified example of the cathode chamber assembly.
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view showing a modified example of the electrolytic cell unit.
  • FIG. 1 shows a simplified diagram of a preferred embodiment of an electrolytic device constructed according to the present invention.
  • the electrolytic device generally designated by the numeral 2
  • the electrolytic device is of a type known as a zero-gap type, and is constructed by stacking a number of electrolytic cell units 4 in a lateral direction.
  • the number of electrolytic cell units 4 are stacked by applying a required pressure using a clamping mechanism (not shown), which is preferably a hydraulic clamping mechanism, the configuration of which may be well known to those skilled in the art.
  • each electrolytic cell unit 4 is composed of an anode chamber assembly 6 and a cathode chamber assembly 8.
  • the components constituting the anode chamber assembly 6 (described below) and the components constituting the cathode chamber assembly 8 (described below) are actually in close contact with each other, but in Figure 2, the components are shown separated from each other for the sake of clarity (the same applies to Figures 4 to 11).
  • the anode chamber assembly 6 includes a partition wall 10 having a rectangular plate shape, and a peripheral flange 12 having an overall rectangular frame shape (in other words, a rectangular frame shape) that extends along the periphery of the partition wall 10.
  • the peripheral flange 12 has an outer peripheral wall 12a, an inner peripheral wall 12b, and an inner peripheral wall 12c.
  • the inner peripheral wall 12b has a lower portion that extends straight in the vertical direction in FIG. 2, an inclined portion that extends upward and slightly outward (to the right in FIG. 2), and an upper portion that extends straight in the vertical direction in FIG. 2.
  • Such a peripheral flange 12 is fixed to the partition wall 10 by an appropriate joining means (not shown) such as welding, adhesive, or fastening screws.
  • the partition wall 10 and the peripheral flange 12 can be formed from an appropriate conductive metal plate such as a nickel plate or a titanium plate.
  • An anode 14 is disposed on the inner peripheral side of the peripheral flange 12, and an anode chamber 16 is defined between the partition wall 10 and the anode 14.
  • the partition 10 has a number of ribs (not shown) fixed to it that protrude laterally (to the left in FIG. 2) from its inner surface, and the anode 14 is fixed to the tip of the rib (for a number of ribs known to those skilled in the art, see, for example, the descriptions in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2).
  • the anode 14 which may be of a known form, can be made of a so-called expanded metal or plain woven metal mesh made of a suitable conductive metal such as nickel or titanium.
  • the ribs can be made of a suitable conductive metal such as nickel or titanium.
  • the widthwise edge 12d of the peripheral flange 12 (the portion extending in the vertical direction at the right edge of the peripheral flange 12 in FIG. 3) and the widthwise edge 12e of the peripheral flange 12 (the portion extending in the vertical direction at the left edge of the peripheral flange 12 in FIG. 3) may be formed by appropriately bending the partition wall 10.
  • the partition wall 10 may include a rectangular main portion 10a, an inner peripheral portion 10b that protrudes from the end of the main portion 10a toward the anode 14, an extension portion 10c that extends from the protruding end of the inner peripheral portion 10b to the outer peripheral side of the electrolytic cell unit 4, and an outer peripheral portion 10d that extends from the extension end of the extension portion 10c toward the main portion 10a, and one widthwise side edge portion 12d of the peripheral flange 12 may have the inner peripheral portion 10b, extension portion 10c, and outer peripheral portion 10d of the partition wall 10.
  • the other widthwise side edge portion 12e of the peripheral flange 12 may also have the inner peripheral portion 10b, extension portion 10c, and outer peripheral portion 10d of the partition wall 10, similar to the widthwise side edge portion 12d.
  • the lower edge 12f of the peripheral flange 12 (the portion extending along the width direction of the peripheral flange 12 at the lower part of the peripheral flange 12 in FIG. 3) may also be formed by appropriately bending the partition wall 10, similar to the width direction one side edge 12d and the other side edge 12e of the peripheral flange 12.
  • the lower edge of the peripheral flange 12 may include the inner peripheral portion 10b, the extension portion 10c, and the outer peripheral portion 10d of the partition wall 10.
  • reinforcing materials may be installed to reinforce the widthwise edge 12d, the other edge 12e, and the lower edge 12f of the peripheral flange 12.
  • the widthwise edge 12d, the other edge 12e, and the lower edge 12f of the peripheral flange 12 do not have to be formed by bending the partition wall 10.
  • the gasket 18 which is preferably formed from an alkali-resistant elastomer such as natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), silicone rubber (SR), ethylene-propylene rubber (EPT), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), fluororubber (FR), isobutylene-isoprene rubber (IIR), urethane rubber (UR), or chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM), has a rectangular frame shape extending along the inner surface of the peripheral flange 12, and in the illustrated embodiment, has a vertically elongated rectangular cross-sectional shape, with one side (the right side in FIG.
  • NR natural rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CR chloroprene rubber
  • BR butadiene rubber
  • NBR acrylonitrile-but
  • the gasket 18 has a plurality of ridges 20 formed on the one side thereof, which are spaced apart in the width direction of the gasket 18 and extend in the circumferential direction of the gasket 18 (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2) (more on the ridges 20 later).
  • the ridges 20 are crushed by bonding the one side of the gasket 18 to the inner wall 12b of the peripheral flange 12.
  • the membrane 22 is composed of a diaphragm made of an ion-permeable material, and in the case of a salt electrolysis device, it is composed of an ion exchange membrane.
  • the adhesive tape 24 is preferably formed of an insulating synthetic resin film tape with excellent alkali resistance, particularly a polytetrafluoroethylene film tape, with an adhesive applied to one side.
  • This adhesive tape 24 is preferably attached over the entire circumferential direction of the other side of the gasket 18 and the other side peripheral portion of the membrane 22 (see also FIG. 7). If desired, the adhesive tape 24 can be applied only at a plurality of circumferentially spaced apart portions.
  • the adhesive tape 24 is preferably applied within 50% of the total width W of the gasket 18, particularly 15 to 35%, in the width direction (vertical direction in FIG. 2) of the adhesive tape 24 from the inner periphery (lower part in FIG. 2) of the gasket 18 beyond the inner periphery (lower edge in FIG.
  • the cathode chamber assembly 8 like the anode chamber assembly 6 described above, includes a partition wall 26 having a rectangular plate shape, and a peripheral flange 28 having an overall rectangular frame shape (in other words, a rectangular frame shape) extending along the periphery of the partition wall 26.
  • the peripheral flange 28 in the illustrated embodiment has an outer peripheral wall 28a, an inner peripheral wall 28b, and an inner peripheral wall 28c.
  • the inner peripheral wall 28b has a lower portion extending straight in the vertical direction in FIG. 2, an inclined portion extending upward and slightly outward (to the left in FIG. 2), and an upper portion extending straight in the vertical direction in FIG. 2.
  • Such a peripheral flange 28 is fixed to the partition wall 26 by an appropriate joining means (not shown) such as welding, adhesive, or fastening screws.
  • the partition wall 26 and the peripheral flange 28 can be formed from an appropriate conductive metal plate such as a nickel plate.
  • a cathode 30, a cushion member 32, and a current collector 34 are sequentially stacked on the inner circumferential side of the peripheral flange 28, and a cathode chamber 36 is defined between the stacked cathode 30, cushion member 32, and current collector 34 and the partition wall 26.
  • a plurality of ribs protruding laterally (to the right in FIG.
  • the cushion member 32 is fixed at a plurality of positions by screwing fastening screws through the current collector 34 to the rib (or to an appropriate receiving member, which may be made of synthetic resin or metal and is fixed to the tip of the rib as necessary), and the cathode 30 is fixed at a plurality of positions by screwing fastening screws through the cushion member 32 and the current collector 34 to the rib (or the receiving member) (such a configuration will be described later).
  • the partition 26, the peripheral flange 28, and the ribs in the cathode chamber assembly 8 can be made of a suitable conductive metal such as nickel.
  • the cathode 30, which may be of a known form, can be made of a plain woven metal mesh or an expanded metal made of a suitable conductive metal such as nickel.
  • the cushion member 32 which may be of a known form, can be made of an elastic mat made of an assembly of metal wires made of a suitable conductive metal such as nickel, and the current collector 34, which may be of a known form, can be made of an expanded metal made of a suitable metal such as nickel.
  • the widthwise edge 28d (see FIG. 4) of the peripheral flange 28 of the cathode chamber assembly 8 and the widthwise edge of the peripheral flange 28 (not shown) may be formed by appropriately bending the partition wall 26 of the cathode chamber assembly 8.
  • the partition wall 26 may include a rectangular main portion 26a, an inner peripheral portion 26b that protrudes from the end of the main portion 26a toward the cathode 30, an extension portion 26c that extends from the protruding end of the inner peripheral portion 26b to the outer peripheral side of the electrolytic cell unit 4, and an outer peripheral portion 26d that extends from the extending end of the extension portion 26c toward the main portion 26a, and one widthwise side edge 28d of the peripheral flange 28 may have the inner peripheral portion 26b, extension portion 26c, and outer peripheral portion 26d of the partition wall 26.
  • the other widthwise side edge of the peripheral flange 28 may also have the inner peripheral portion 26b, extension portion 26c, and outer peripheral portion 26d of the partition wall 26, similar to the widthwise side edge 28d.
  • the lower edge 28f (see FIG. 5) of the peripheral flange 28 may also be formed by appropriately bending the partition wall 26, similar to the widthwise edge 28d and the other widthwise edge of the peripheral flange 28.
  • the lower edge 28f of the peripheral flange 28 may include the inner peripheral portion 26b, the extension portion 26c, and the outer peripheral portion 26d of the partition wall 26.
  • reinforcing materials may be installed to reinforce the widthwise edge 28d, the other edge, and the lower edge 28f of the peripheral flange 28.
  • the widthwise edge 28d, the other edge and the lower edge 28f of the peripheral flange 28 do not have to be formed by bending the partition wall 26.
  • the gasket 38 is preferably made of an alkali-resistant elastomer such as natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), silicone rubber (SR), ethylene-propylene rubber (EPT), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), fluororubber (FR), isobutylene-isoprene rubber (IIR), urethane rubber (UR), or chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM).
  • an alkali-resistant elastomer such as natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), silicone rubber (SR), ethylene-propylene rubber (EPT), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), fluororubber (
  • the gasket 38 has a rectangular frame shape extending along the inner surface of the peripheral flange 28 and has a vertically elongated rectangular cross-sectional shape.
  • One side of such a gasket 38 (the left side in FIG. 2) is adhered to the inner wall 28b of the peripheral flange 28 with an appropriate adhesive or double-sided adhesive tape.
  • the other surface of the gasket 38 (the right side in FIG. 2) has a plurality of ridges 40 that extend in the circumferential direction of the gasket 38 (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2) at intervals in the width direction of the gasket 38. It is advantageous for the gasket 18 in the anode chamber assembly 6 and the gasket 38 in the cathode chamber assembly 8 to have the same shape in order to reduce manufacturing costs by sharing components.
  • gasket 18 and gasket 38 are shown separated in FIG. 2, but in reality the other surface of gasket 18 (left side surface in FIG. 2) and the other surface of gasket 38 (right side surface in FIG. 2) are tightly contacted with each other at the required pressure, thereby sealing anode chamber 16 and cathode chamber 36. According to the inventors' experience, the tight contact between the other surface of gasket 18 and the other surface of gasket 38 locally crushes the multiple protrusions 40 formed on the other surface of gasket 38, thereby promoting tight contact between gasket 18 and gasket 38.
  • FIG. 6 a typical example of the assembly style of the anode chamber assembly 6 in the electrolytic cell unit 4 described above will be described.
  • the partition 10, the peripheral flange 12, and the anode 14 partially assembled as described above are laid on a suitable support surface (not shown) so that the outer surface of the partition 10 is positioned on the support surface.
  • adhesive 42 is applied over the entire straight lower outer surface of the inner wall 12b of the peripheral flange 12 and/or over the entire one side of the gasket 18.
  • FIG. 6(a) the partition 10, the peripheral flange 12, and the anode 14 partially assembled as described above are laid on a suitable support surface (not shown) so that the outer surface of the partition 10 is positioned on the support surface.
  • adhesive 42 is applied over the entire straight lower outer surface of the inner wall 12b of the peripheral flange 12 and/or over the entire one side of the gasket 18.
  • one side of the gasket 18 is pressed against the straight lower outer surface of the inner wall 12b of the peripheral flange 12, thus adhering the gasket 18 to the straight lower outer surface of the inner wall 12b of the peripheral flange 12.
  • the adhesive 42 can be applied not over the entire straight lower outer surface of the inner wall 12b of the peripheral flange 12 and/or over the entire one side of the gasket 18, but at multiple circumferentially spaced locations on the straight lower outer surface of the inner wall 12b of the peripheral flange 12 and/or at multiple circumferentially spaced locations on one side of the gasket 18.
  • the gasket 18 can be attached to the straight lower outer surface of the inner wall 12b of the peripheral flange 12 via a double-sided adhesive tape instead of the adhesive 42.
  • the peripheral edge of the membrane 22 is stacked on the inner periphery of the other side of the gasket 18.
  • the adhesive tape 24 is applied across the other side of the gasket 18 and the membrane 22.
  • the adhesive tape 24 can also be applied at multiple locations spaced apart in the circumferential direction. In this way, the anode chamber assembly 6 is assembled in the form shown in FIG. 2.
  • FIG. 8(a) a typical example of the assembly method of the cathode chamber assembly 8 in the electrolytic cell unit 4 as described above will be described.
  • the partition 26, peripheral flange 28, and current collector 34 partially assembled as described above are laid on a suitable support surface (not shown) so that the outer surface of the partition 26 is positioned on the support surface.
  • adhesive 44 is applied over the entire straight lower outer surface of the inner wall 28b of the peripheral flange 28 and/or over the entire one side of the gasket 38.
  • FIG. 8(a) the partition 26, peripheral flange 28, and current collector 34 partially assembled as described above are laid on a suitable support surface (not shown) so that the outer surface of the partition 26 is positioned on the support surface.
  • adhesive 44 is applied over the entire straight lower outer surface of the inner wall 28b of the peripheral flange 28 and/or over the entire one side of the gasket 38.
  • one side of the gasket 38 is pressed against the straight lower outer surface of the inner wall 28b of the peripheral flange 28, thus adhering the gasket 38 to the straight lower outer surface of the inner wall 28b of the peripheral flange 28.
  • the adhesive 44 can be applied not over the entire straight lower outer surface of the inner wall 28b of the peripheral flange 28 and/or over the entire one side of the gasket 38, but at a plurality of circumferentially spaced locations on the straight lower outer surface of the inner wall 28b of the peripheral flange 28 and/or at a plurality of circumferentially spaced locations on one side of the gasket 38.
  • the gasket 38 can be attached to the straight lower outer surface of the inner wall 28b of the peripheral flange 28 via a double-sided adhesive tape.
  • the cushion member 32 is placed on the current collector 34, and the fastening screws 46 are screwed into the rib (or receiving member) through the cushion member 32 and the current collector 34 at multiple locations to fix the cushion member 32.
  • the fastening screws 46 are preferably screwed into locations that avoid the four corners of the cathode chamber 36, where gas tends to stagnate, and where gas pockets tend to form at the upper edge of the cathode chamber 36.
  • the cathode 30 is placed on the cushion member 32, and the fastening screws 48 are screwed into the rib (or receiving member) through the cathode 30, the cushion member 32, and the current collector 34 at multiple locations to fix the cathode 30.
  • the cathode chamber assembly 8 is assembled as shown in FIG. 2.
  • the location where the fastening screw 46 is screwed it is advantageous for the location where the fastening screw 48 is screwed to be a location that avoids the four corners and the upper edge of the cathode chamber 36.
  • the anode chamber assembly 6 and the cathode chamber assembly 8 assembled as described above are then arranged with the gasket 18 of the anode chamber assembly 6 and the gasket 38 of the cathode chamber assembly facing each other as shown in FIG. 2, and pressed against each other with the required pressure, thus forming the electrolytic cell unit 4.
  • FIG. 9 illustrates a modified anode chamber assembly.
  • an additional adhesive tape 50 is attached across the inner periphery of the other side of the gasket 18 and the outer periphery of the anode 14.
  • the peripheral portion of one side of the membrane 22 is stacked on the other side of the gasket 18 via the additional adhesive tape 50.
  • An adhesive tape 24 is attached across the inner periphery of the other side of the gasket 18 and the outer periphery of the other side of the membrane 22.
  • the additional adhesive tape 50 is attached across the inner periphery of the other side of the gasket 18 and the outer periphery of the anode 14, and since the additional adhesive tape 50 exists between the outer periphery of the anode 14 and the membrane 22, the outer periphery of the anode 14 is prevented from acting on the outer periphery of the membrane 22 and damaging the outer periphery of the membrane 22.
  • Figure 10 shows a modified example of the cathode chamber assembly 8.
  • an additional adhesive tape 52 is attached across the inner periphery of the other side of the gasket 38 and the outer periphery of one side of the cathode 30.
  • the presence of the additional adhesive tape 52 across the inner periphery of the gasket 38 and the outer periphery of the cathode 30 more reliably prevents the outer periphery of the cathode 30 from acting on the outer periphery of the membrane 22 and damaging the outer periphery of the membrane 22.
  • FIG. 11 illustrates a modified example of the electrolytic cell unit 4.
  • the peripheral portion of one side (left side in FIG. 11) of the membrane 22 is abutted against the other side (right side in FIG. 11) of the gasket 38 of the cathode chamber assembly 8, not against the gasket 18 in the anode chamber assembly 6, and an adhesive tape 24 is attached across the other side of the gasket 38 and the peripheral portion of the other side (right side in FIG. 11) of the membrane 22.
  • the relationship between the gasket 38, membrane 22, and adhesive tape 24 in the modified example illustrated in FIG. 11 is substantially the same as the relationship between the gasket 18, membrane 22, and adhesive tape 24 in the embodiment illustrated in FIG.
  • a gasket 18 is adhered to the inner surface of the peripheral flange 12, i.e., the outer surface of the inner wall 12b.
  • Such a configuration in the anode chamber assembly 6 is substantially the same as the corresponding configuration in the cathode chamber assembly 8 in the electrolytic cell unit 4 shown in FIG. 2.
  • the modified version of the cathode chamber assembly 8 as shown in FIG. 10 can also be applied to the anode chamber assembly 6 shown in FIG. 11.
  • Electrolysis device 4 Electrolytic cell unit 6: Anode chamber assembly 8: Cathode chamber assembly 10: Partition wall 12: Peripheral flange 12a: Outer wall of peripheral flange 12b: Inner wall of peripheral flange 12c: Inner wall of peripheral flange 14: Anode 16: Anode chamber 18: Gasket 20: Ridge 22: Membrane 24: Adhesive tape 26: Partition wall 28: Peripheral flange 28a: Outer wall of peripheral flange 28b: Inner wall of peripheral flange 28c: Inner wall of peripheral flange 30: Cathode 32: Cushion member 34: Current collector 36: Cathode chamber 38: Gasket 40: Ridge 42: Adhesive 44: Adhesive 46: Fastening screw 48: Fastening screw 50: Additional adhesive tape 52: Additional adhesive tape

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Abstract

陽極室組立体の周縁フランジ及び陰極室組立体の周縁フランジ並びにガスケットに特別な加工を加える必要が無く、それ故に製造コストを低減することができ、そしてまた煩雑な操作を必要とすることなくガスケット及び膜の配置を充分容易且つ迅速に遂行することができるゼロギャップ型電解装置を提供する。ゼロキャップ型電解装置においては、陽極室組立体と陰極室組立体とから構成されている複数個の電解槽ユニットが横方向に積み重ね配列されている。陽極室組立体（陰極室組立体）は、隔壁、隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、陽極（陰極）及び膜を含む。ガスケットは片面がフランジの内面に接着されている。ガスケットの他面には膜の片面周縁部が当接され、ガスケットの他面と膜の他面周縁部に跨って貼着テープが貼着されている。

Description

電解装置
　本発明は、アルカリ水電解装置及び食塩電解装置の如き電解装置、更に詳しくは陽極室組立体と陰極室組立体とから構成されている複数個の電解槽ユニットが所要圧力を加えて横方向に積み重ね配列されているゼロギャップ型電解装置に関する。
　下記特許文献１乃至３には、陽極室組立体と陰極室組立体とから構成されている複数個の電解槽ユニットが所要圧力を加えて横方向に積み重ね配列されている形態の、一般にゼロギャップ型と称される電解装置が開示されている。かような電解装置においては、陽極室組立体は隔壁、隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ及び陽極を備え、陰極室組立体は隔壁、隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ及び陰極を備えている。陽極室組立体と陰極室組立体とは両者の相互に対向する面間に膜（アルカリ水電解装置の場合には隔膜、食塩電解装置の場合にはイオン交換膜）を介在させて、更に詳しくは膜の周縁部を陽極室組立体の周縁フランジの内面と陰極室組立体の周縁フランジの内面との間に介在させて、所要圧力を加えて押し付け、電解槽ユニットが構成されている。電解槽ユニット内から周囲に気体及び液体が漏出するのを確実に防止するために、陽極室組立体の周縁フランジと陰極室組立体の周縁フランジとの間にはガスケットが装備されている。
　下記特許文献１に開示されている電解装置においては、陽極室組立体の周縁フランジ及び陰極室組立体の周縁フランジに対応した矩形枠形状であるガスケットを陽極室組立体の周縁フランジ及び陰極室組立体の周縁フランジ間に把持している。ガスケットにはその内周面に横断面形状が矩形である溝が形成されており、この溝内に膜及び陰極の周縁部が挿入されている。下記特許文献２に開示されている電解装置においては、陽極室組立体の周縁フランジの内面及び陰極室組立体の周縁フランジの内面を平坦ではなく段差を有する形態にして、陽極室組立体の周縁フランジの内面と陰極室組立体の周縁フランジの内面との間に、両者間に膜の周縁部を把持した一対のガスケットを把持している。下記特許文献３に開示されている電解装置においては、陽極室組立体の周縁フランジの内面に溝を形成し、かかる溝にガスケットを収容すると共に、陰極室組立体の周縁フランジの内面にも溝を形成し、かかる溝にガスケットを収容し、そして陽極室組立体のガスケットと陰極室組立体のガスケットとの間に膜の周縁部を把持している。
特許第６５５９３８３号公報 特開２０１９－９９８４５公報 特開２０２１－１９５５９６号公報
　而して、上記特許文献１乃至３に開示されている電解装置には、ガスケット自体に加工を加えて溝を形成することが必要或いは陽極室組立体の周縁フランジ及び陰極室組立体の周縁フランジの内面を溝又は段差を有する形態にすることが必要であることに起因して製造コストが比較的高価であり、そしてまたガスケットに形成された溝に膜の周縁部を所要とおりに挿入することが必要或いは陽極室組立体の周縁フランジ及び陰極室組立体の周縁フランジの内面に形成されている溝又は段差の所定部位にガスケットを位置付けることが必要であることに起因して製作工程が煩雑である、という解決すべき問題が存在する。
　本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、陽極室組立体の周縁フランジ及び陰極室組立体の周縁フランジ並びにガスケットに特別な加工を加える必要が無く、それ故に製造コストを低減することができ、そしてまた煩雑な操作を必要とすることなくガスケット及び膜の配置を充分容易且つ迅速に遂行することができる、新規且つ改良されたゼロギャップ型電解装置を提供することである。
　本発明者等は、鋭意検討の結果、陽極室組立体の周縁フランジに対するガスケットの装着及び／又は陰極室組立体の周縁フランジに対するガスケットの装着を接着によって遂行し、ガスケットに対する膜の装着を貼着テープによって遂行することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
　即ち、本発明の一局面によれば、上記主たる技術的課題を達成する電解装置として、
　陽極室組立体と陰極室組立体とから構成されている複数個の電解槽ユニットが横方向に積み重ね配列されているゼロギャップ型電解装置において、
　該陽極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、陽極及び膜を含み、
　該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、
　該ガスケットの他面には該膜の片面周縁部が当接されており、該ガスケットの該他面と該膜の他面周縁部に跨って貼着テープが貼着されている、
　ことを特徴とする電解装置が提供される。
　好ましくは、該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該膜の該他面周縁の周方向全体に渡って貼着されている。該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在しているのが好適である。該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内、特に１５乃至３５％以内、に貼着されているのが好ましい。好適形態においては、該ガスケットの該他面と該陽極の周縁部に跨って付加貼着テープが貼着されており、該膜の該片面周縁部は該付加貼着テープを介して該ガスケットの該他面に積み重ねられている。好ましくは、該陰極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、及び陰極を含み、該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、該陽極室組立体における該ガスケットの該他面と該陰極室組立体の該ガスケットの他面とが相互に圧接される。該陰極室組立体における該ガスケットの該他面と該陰極の片面周縁部に跨って貼着テープが貼着されているのが望ましい。該陰極室組立体における該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該陰極の該片面周縁の周方向全体に渡って貼着されているのが好適である。該陰極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在しているのが好適である。該陰極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内、特に１５乃至３５％以内、に貼着されているのが好ましい。該陰極室組立体における該陰極の他面には順次にクッション部材及び集電体が積み重ねられているのが好都合である。
　本発明の他の局面によれば、上記主たる技術的課題を達成する電解装置として、
　陽極室組立体と陰極室組立体とから構成されている複数個の電解槽ユニットが横方向に積み重ね配列されているゼロギャップ型電解装置において、
　該陰極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、陰極及び膜を含み、
　該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、
　該ガスケットの他面には該膜の片面周縁部が当接されており、該ガスケットの該他面と該膜の他面周縁部に跨って貼着テープが貼着されている、
　ことを特徴とする電解装置が提供される。
　好ましくは、該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該膜の該他面周縁の周方向全体に渡って貼着されている。該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在しているのが好適である。該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内、特に１５乃至３５％以内、に貼着されているのが好ましい。好適形態においては、該ガスケットの該他面と該陰極の周縁部に跨って付加貼着テープが貼着されており、該膜の該片面周縁部は該付加貼着テープを介して該ガスケットの該他面に積み重ねられている。好ましくは、該陽極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、及び陽極を含み、該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、該陰極室組立体における該ガスケットの該他面と該陽極室組立体の該ガスケットの他面とが相互に圧接される。該陽極室組立体における該ガスケットの該他面と該陽極の片面周縁部に跨って貼着テープが貼着されているのが好適である。該陽極室組立体における該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該陽極の該片面周縁の周方向全体に渡って貼着されているのが好ましい。該陽極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在しているのが好適である。該陽極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内、特に１５乃至３５％以内、に貼着されているのが好ましい。該陰極室組立体における該陰極の他面には順次にクッション部材及び集電体が積み重ねられているのが好都合である。
　本発明の電解装置によれば、陽極室組立体の周縁フランジ及び陰極室組立体の周縁フランジ並びにガスケットに特別な加工を加える必要が無く、それ故に製造コストを低減することができ、そしてまた煩雑な操作を必要とすることなくガスケット及び膜の配置を充分容易且つ迅速に遂行することができる。
本発明に従って構成された電解装置を示す簡略図。 図１に示す電解装置における電解槽ユニットの上縁部の模式的部分断面図。 図２に示す周縁フランジおよび陽極の平面図（ガスケット、膜および貼着テープは省略）。 図２に示す電解槽ユニットの幅方向片側縁部の模式的部分断面図。 図２に示す電解槽ユニットの下縁部の模式的部分断面図。 図２に示す電解槽ユニットにおける陽極室組立体の組立様式を説明するための簡略部分断面図。 図２に示す電解槽ユニットにおける陽極室組立体の組立様式を説明するための簡略側面図。 図２に示す電解槽ユニットにおける陰極室組立体の組立様式を説明するための簡略部分断面図。 陽極室組立体の変形例を示す模式的部分断面図。 陰極室組立体の変形例を示す模式的部分断面図。 電解槽ユニットの変形例を示す模式的部分断面図。
　以下、本発明に従って構成された電解装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳述する。
　図１には、本発明に従って構成された電解装置の好適実施形態が簡略に示されている。全体を番号２で示す電解装置は、ゼロギャップ型と称される形態であり、複数個の電解槽ユニット４を横方向に積み重ね配列して構成されている。複数個の電解槽ユニット４は、それ自体は当業者には周知の構成でよい流体圧式締付機構であるのが好都合である締付機構（図示していない）によって所要圧力を加えて積み重ねられている。
　電解槽ユニット４の上縁部の断面を図示している図２を参照して説明すると、電解槽ユニット４の各々は、陽極室組立体６と陰極室組立体８とから構成されている。陽極室組立体６を構成する後述するとおりの構成要素及び陰極室組立体８を構成する後述するとおりの構成要素は、実際は相互に密接されているが、図２においては、構成要素を明確に図示するために便宜上構成要素を互いに離隔して図示している（図４乃至図１１においても同様）。
　陽極室組立体６は矩形板形状である隔壁１０、及びこの隔壁１０の周縁に沿って延在する全体として矩形枠形状（換言すれば矩形額縁形状）である周縁フランジ１２を含んでいる。図示の実施形態における周縁フランジ１２は外周壁１２ａ、内面壁１２ｂ及び内周壁１２ｃを有する。内面壁１２ｂは図２において上下方向に真直に延びる下部、図２において上方に向かって幾分外側（図２において右側）に傾斜して延びる傾斜部、及び図２において上下方向に真直に延びる上部を有する。かような周縁フランジ１２は溶接、接着剤又は締結ねじの如き適宜の接合手段（図示していない）によって隔壁１０に固定されている。隔壁１０及び周縁フランジ１２はニッケル板又はチタン板の如き適宜の導電性金属板から形成することができる。周縁フランジ１２の内周側には陽極１４が配設されており、隔壁１０と陽極１４との間に陽極室１６が規定されている。隔壁１０にはその内面から横方向（図２において左方向）に突出する複数個のリブ（図示していない）が固定されており、陽極１４はかかるリブの先端に固定されている（当業者には周知である複数個のリブについては、例えば上記特許文献１及び２の記載を参照されたい）。それ自体は周知の形態でよい陽極１４はニッケル又はチタンの如き適宜の導電性金属から形成された所謂エキスパンドメタル或いは平織金属網から構成することができる。リブはニッケル又はチタンの如き適宜の導電性金属から形成することができる。
　周縁フランジ１２の幅方向片側縁部１２ｄ（図３において、周縁フランジ１２の右側縁部において上下方向に沿って延びる部分）と、周縁フランジ１２の幅方向他側縁部１２ｅ（図３において、周縁フランジ１２の左側縁部において上下方向に沿って延びる部分）は、隔壁１０が適宜屈曲されて形成されていてもよい。
　すなわち、図４に示すように、隔壁１０が、矩形状の主部１０ａと、主部１０ａの端部から陽極１４に向かって突出する内周部１０ｂと、内周部１０ｂの突出端から電解槽ユニット４の外周側に延びる延出部１０ｃと、延出部１０ｃの延出端から主部１０ａ側に向かって延びる外周部１０ｄとを含み、周縁フランジ１２の幅方向片側縁部１２ｄが、隔壁１０の内周部１０ｂ、延出部１０ｃおよび外周部１０ｄを有する構成であってもよい。周縁フランジ１２の幅方向他側縁部１２ｅについても、幅方向片側縁部１２ｄと同様に、隔壁１０の内周部１０ｂ、延出部１０ｃおよび外周部１０ｄを有する構成でよい。
　また、周縁フランジ１２の下縁部１２ｆ（図３において、周縁フランジ１２の下部において周縁フランジ１２の幅方向に沿って延びる部分）も、周縁フランジ１２の幅方向片側縁部１２ｄ・他側縁部１２ｅと同様に、隔壁１０が適宜屈曲されて形成されていてもよい。具体的には、図５に示すとおり、周縁フランジ１２の下縁部が、隔壁１０の内周部１０ｂ、延出部１０ｃおよび外周部１０ｄを備え得る。
　図４および図５に示すように、隔壁１０が屈曲されて周縁フランジ１２が形成される場合には、周縁フランジ１２の幅方向片側縁部１２ｄ・他側縁部１２ｅおよび下縁部１２ｆを補強する補強材（図示していない。）が設置され得る。
　なお、図示の実施形態とは異なり、周縁フランジ１２の幅方向片側縁部１２ｄ・他側縁部１２ｅおよび下縁部１２ｆは、隔壁１０が屈曲されて形成されていなくてもよい。
　本発明の電解装置２においては、上記周縁フランジ１２の内面（即ち内面壁１２ｂの外面）にガスケット１８が接着されていることが重要である。天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＳＲ）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＴ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、イソブチレン－イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＵＲ）、又はクロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）の如き耐アルカリ性を有するエラストマーから形成されているのが好都合であるガスケット１８は、周縁フランジ１２の内面に沿って延在する矩形枠形状であり、図示の実施形態においては、縦方向に細長い長方形状の横断面形状を有し、その片面（図２において右側面）が周縁フランジ１２の内面壁１２ｂの外面（図２において左側面）に適宜の接着剤或いは両面接着テープによって接着されている。図示の実施形態においては、ガスケット１８の上記片面には、ガスケット１８の幅方向に間隔をおいてガスケット１８の周方向（図２において紙面に垂直な方向）に延在する複数個の突条２０が形成されている（かかる複数個の突条２０については後に更に言及する）。ガスケット１８の上記片面を周縁フランジ１２の内面壁１２ｂに接着することによって突条２０は押し潰されている。
　更に、本発明の電解装置２においては、上記ガスケット１８の他面（図２において左側面）には、陽極１４よりも幾分大きい矩形状である膜２２の片面（図２において右側面）周縁部が当接されており、そしてガスケット１８の他面（図２において左側面）と膜２２の他面（図２において左側面）周縁部に跨って貼着テープ２４が貼着されており、かくして膜２２が所要位置に配設されていることが重要である。膜２２は、アルカリ水電解装置の場合にはイオン透過性材料から形成された隔膜から構成され、食塩電解装置の場合にはイオン交換膜から構成される。貼着テープ２４は、片面に接着剤が塗布されている耐アルカリ性に優れた絶縁性合成樹脂フィルム製テープ、特にポリテトラフルオロエチレンフィルム製テープ、から形成されているのが好適である。この貼着テープ２４は、ガスケット１８の上記他面及び膜２２の上記他面周縁部の周方向全体に渡って貼着されているのが好適である（図７も参照されたい）。所望ならば、周方向に間隔をおいて周方向に延在する複数個の部位においてのみ貼着テープ２４を貼着することもできる。貼着テープ２４は、貼着テープ２４の幅方向（図２において上下方向）において、ガスケット１８の内周部（図２において下方部）からガスケット１８の内周縁（図２において下端縁）を超えて存在し、ガスケット１８の全幅Ｗの５０％以内、殊に１５乃至３５％以内、に貼着されているのが好ましい。ガスケット１８の全幅Ｗの５０％を超えて貼着テープ２４を貼着すると、ガスケット１８が後述する陰極室組立体のガスケットと密接されて陽極室１６及び後述する陰極室を密封する作用が毀損される虞がある。
　図２を参照して説明を続けると、陰極室組立体８も、上述した陽極室組立体６と同様に、矩形板形状である隔壁２６、及びこの隔壁２６の周縁に沿って延在する全体として矩形枠形状（換言すれば矩形額縁形状）である周縁フランジ２８を含んでいる。図示の実施形態における周縁フランジ２８は外周壁２８ａ、内面壁２８ｂ及び内周壁２８ｃを有する。内面壁２８ｂは図２において上下方向に真直に延びる下部、図２において上方に向かって幾分外側（図２において左側）に傾斜して延びる傾斜部、及び図２において上下方向に真直に延びる上部を有する。かような周縁フランジ２８は溶接、接着剤又は締結ねじの如き適宜の接合手段（図示していない）によって隔壁２６に固定されている。隔壁２６及び周縁フランジ２８はニッケル板の如き適宜の導電性金属板から形成することができる。周縁フランジ２８の内周側には、陰極３０、クッション部材３２及び集電体３４が順次に積み重ね配列されており、積み重ね配列された陰極３０、クッション部材３２及び集電体３４と隔壁２６との間に陰極室３６が規定されている。積み重ね配列された陰極３０、クッション部材３２及び集電体３４について更に詳述すると、隔壁２６にはその内面から横方向（図２において右方向）に突出する複数個のリブ（図示していない）が固定されており、集電体３４はリブの先端に固定されている。クッション部材３２は複数個の部位において集電体３４を通してリブに（或いは必要に応じてリブの先端部に固定された合成樹脂製又は金属製でよい適宜の受部材）に締結ねじを螺着することによって固定され、陰極３０は複数個の部位においてクッション部材３２及び集電体３４を通してリブ（又は上記受部材）に締結ねじを螺着することによって固定されている（かような構成については後に更に言及する）。陰極室組立体８における隔壁２６、周縁フランジ２８、及びリブはニッケルの如く適宜の導電性金属から形成することができる。それ自体は周知の形態でよい陰極３０はニッケルの如き適宜の導電性金属から形成された平織金属網或いはエキスパンドメタルから構成することができる。それ自体は周知の形態でよいクッション部材３２は、例えばニッケルの如き適宜の導電性金属から形成された金属線の集合体から構成された弾性マットから構成することができ、同様にそれ自体は周知の形態でよい集電体３４は、例えばニッケルの如き適宜の金属から形成されたエキスパンドメタルから構成することができる。
　陰極室組立体８の周縁フランジ２８の幅方向片側縁部２８ｄ（図４参照）と、周縁フランジ２８の幅方向他側縁部（図示していない。）は、陰極室組立体８の隔壁２６が適宜屈曲されて形成されていてもよい。
　すなわち、図４に示すように、隔壁２６が、矩形状の主部２６ａと、主部２６ａの端部から陰極３０に向かって突出する内周部２６ｂと、内周部２６ｂの突出端から電解槽ユニット４の外周側に延びる延出部２６ｃと、延出部２６ｃの延出端から主部２６ａ側に向かって延びる外周部２６ｄとを含み、周縁フランジ２８の幅方向片側縁部２８ｄが、隔壁２６の内周部２６ｂ、延出部２６ｃおよび外周部２６ｄを有する構成であってもよい。周縁フランジ２８の幅方向他側縁部についても、幅方向片側縁部２８ｄと同様に、隔壁２６の内周部２６ｂ、延出部２６ｃおよび外周部２６ｄを有する構成でよい。
　また、周縁フランジ２８の下縁部２８ｆ（図５参照）も、周縁フランジ２８の幅方向片側縁部２８ｄ・他側縁部と同様に、隔壁２６が適宜屈曲されて形成されていてもよい。具体的には、図５に示すとおり、周縁フランジ２８の下縁部２８ｆが、隔壁２６の内周部２６ｂ、延出部２６ｃおよび外周部２６ｄを備え得る。
　図４および図５に示すように、隔壁２６が屈曲されて周縁フランジ２８が形成される場合には、周縁フランジ２８の幅方向片側縁部２８ｄ・他側縁部および下縁部２８ｆを補強する補強材（図示していない。）が設置され得る。
　なお、図示の実施形態とは異なり、周縁フランジ２８の幅方向片側縁部２８ｄ・他側縁部および下縁部２８ｆは、隔壁２６が屈曲されて形成されていなくてもよい。
　本発明に従って構成された電解装置２においては、上記周縁フランジ２８の内面にガスケット３８が接着されていることが重要である。上記陽極室組立体６におけるガスケット１８と同様に、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＳＲ）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＴ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、イソブチレン－イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＵＲ）、又はクロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）の如き耐アルカリ性を有するエラストマーから形成されているのが好都合であるガスケット３８は、周縁フランジ２８の内面に沿って延在する矩形枠形状であり、縦方向に細長い長方形状の横断面形状を有する。かようなガスケット３８の片面（図２において左側面）が周縁フランジ２８の内面壁２８ｂに適宜の接着剤或いは両面接着テープによって接着されている。図示の実施形態においては、ガスケット３８の他面（図２において右側面）には、ガスケット３８の幅方向に間隔をおいてガスケット３８の周方向（図２において紙面に垂直な方向）に延在する複数個の突条４０が形成されている。上記陽極室組立体６におけるガスケット１８と陰極室組立体８におけるガスケット３８とは、構成部品の共通化によって製造コストを低減するために、同一形態であるのが好都合である。
　図２においては便宜上ガスケット１８とガスケット３８とは離隔して図示されているが、実際上はガスケット１８の上記他面（図２において左側面）とガスケット３８の上記他面（図２において右側面）とは所要圧力で密接され、これによって陽極室１６及び陰極室３６が密閉される。本発明者等の経験によれば、ガスケット１８の上記他面とガスケット３８の上記他面との密接によってガスケット３８の上記他面に形成されている複数個の突条４０が局部的に圧し潰され、これによってガスケット１８とガスケット３８との間の密接が助長される。
　次に、図６を参照して、上述した電解槽ユニット４における陽極室組立体６の組立様式の典型例について説明する。最初に、図６（ａ）に図示するとおり、上述したとおりにして部分的に組み立てられた隔壁１０、周縁フランジ１２及び陽極１４を、適宜の支持面（図示していない）上に、隔壁１０の外面が支持面上に位置するように横臥させる。そして、周縁フランジ１２の内面壁１２ｂにおける真直に延在する下部外面の全体に渡って及び／又はガスケット１８の片面の全体に渡って、接着剤４２を塗布する。次いで、図６（ｂ）に図示する如く、ガスケット１８の片面を周縁フランジ１２の内面壁１２ｂにおける真直に延在する下部外面に押し付け、かくして周縁フランジ１２の内面壁１２ｂにおける真直に延在する下部外面にガスケット１８を接着する。所望ならば、周縁フランジ１２の内面壁１２ｂにおける真直に延在する下部外面の全体に渡って及び／又はガスケット１８の片面の全体に渡ってではなくて、周縁フランジ１２の内面壁１２ｂにおける真直に延在する下部外面における周方向に間隔をおいた複数個の部位において及び／又はガスケット１８の片面における周方向に間隔をおいた複数個の部位において、接着剤４２を塗布することもできる。また、接着剤４２に代えて両面接着テープを介して、周縁フランジ１２の内面壁１２ｂにおける真直に延在する下部外面にガスケット１８を接着することもできる。
　次に、図６（ｃ）に図示する如く、膜２２の周縁部をガスケット１８の他面内周部上に積み重ねる。しかる後に、図６（ｄ）に図示するとおり、ガスケット１８の他面と膜２２とに跨って貼着テープ２４を貼着する。図７に図示する如く、貼着テープ２４は周方向全体に渡って貼着する、即ち図７において上縁部、両側縁部及び下縁部の夫々においてそれらの全長に渡って貼着する、のが好都合である。所望ならば、周方向に間隔をおいた複数個の部位において貼着テープ２４を貼着することもできる。かくして、図２に図示するとおりの形態の陽極室組立体６を組み立てる。
　図８を参照して、上述したとおりの電解槽ユニット４における陰極室組立体８の組立様式の典型例を説明すると、最初に、図８（ａ）に図示するとおり、上述したとおりにして部分的に組み立てられた隔壁２６、周縁フランジ２８及び集電体３４を、適宜の支持面（図示していない）上に、隔壁２６の外面が支持面上に位置するように横臥させる。そして、周縁フランジ２８の内面壁２８ｂにおける真直に延在する下部外面の全体に渡って及び／又はガスケット３８の片面の全体に渡って、接着剤４４を塗布する。次いで、図８（ｂ）に図示するとおり、ガスケット３８の片面を周縁フランジ２８の内面壁２８ｂにおける真直に延在する下部外面に押し付け、かくして周縁フランジ２８の内面壁２８ｂにおける真直に延在する下部外面にガスケット３８を接着する。上述した陽極室組立体６の組立の場合と同様に、所望ならば、周縁フランジ２８の内面壁２８ｂにおける真直に延在する下部外面の全体に渡って及び／又はガスケット３８の片面の全体に渡ってではなくて、周縁フランジ２８の内面壁２８ｂにおける真直に延在する下部外面における周方向に間隔をおいた複数個の部位において及び／又はガスケット３８の片面の周方向における間隔をおいた複数個の部位において、接着剤４４を塗布することもできる。また、接着剤４４に代えて両面接着テープを介して、周縁フランジ２８の内面壁２８ｂにおける真直に延在する下部外面にガスケット３８を接着することもできる。
　次に、図８（ｃ）に図示するとおり、集電体３４上にクッション部材３２を載置し、複数個の部位においてクッション部材３２及び集電体３４を通して、リブ（又は受部材）に締結ねじ４６を螺着してクッション部材３２を固定する。締結ねじ４６を螺着する部位は、陰極室３６の４個の角部においてはガスが滞留する傾向があり、そしてまた陰極室３６の上端縁部にはガスポケットが形成される傾向があるので、これらの部位を避けた部位であるのが好都合である。次いで、図８（ｄ）に図示する如く、クッション部材３２上に陰極３０を載置し、複数個の部位において陰極３０、クッション部材３２及び集電体３４を通して締結ねじ４８をリブ（又は受部材）に螺着して陰極３０を固定する。かくして、図２に図示するとおりの陰極室組立体８を組み立てる。締結ねじ４８を螺着する部位も、締結ねじ４６を螺着する部位と同様に、陰極室３６の４個の角部及び上端縁部を避けた部位であるのが好都合である。
　上述したとおりにして組み立てられた陽極室組立体６と陰極室組立体８とは、図２に図示する如く、陽極室組立体６のガスケット１８と陰極室組立体のガスケット３８を相互に対向させて配置され、相互に所要圧力で押し付けられ、かくして電解槽ユニット４が構成される。
　図９は陽極室組立体の変形例を図示している。この変形例においては、ガスケット１８の上記他面の内周部と陽極１４の外周縁部とに跨って付加貼着テープ５０が貼着されている。膜２２の片面周縁部は付加貼着テープ５０を介してガスケット１８の上記他面に積み重ねられている。そして、ガスケット１８の他面の内周部と膜２２の他面外周部に跨って貼着テープ２４が貼着されている。かかる変形例においては、ガスケット１８の上記他面の内周部と陽極１４の外周縁部とに跨って付加貼着テープ５０が貼着されており、陽極１４の外周縁部と膜２２との間に付加貼着テープ５０が存在する故に、陽極１４の外周縁が膜２２の外周縁部に作用して膜２２の外周縁が損傷されることが防止される。
　図１０には陰極室組立体８の変形例が図示されている。この変形例においては、ガスケット３８の上記他面の内周部と陰極３０の片面外周縁部とに跨って付加貼着テープ５２が貼着されている。図１０に図示する変形例においては、ガスケット３８の内周縁部と陰極３０の外周縁部とに跨って付加貼着テープ５２が存在する故に、陰極３０の外周縁が膜２２の外周縁部に作用して膜２２の外周縁が損傷されることが一層確実に防止される。
　図１１は、電解槽ユニット４の変形例を図示している。図１１に図示する変形例においては、陽極室組立体６におけるガスケット１８ではなく、陰極室組立体８のガスケット３８の上記他面（図１１において右側面）に膜２２の片面（図１１において左側面）周縁部が当接されており、そしてガスケット３８の上記他面と膜２２の他面（図１１において右側面）周縁部に跨って貼着テープ２４が貼着されている。図１１に図示する変形例におけるガスケット３８、膜２２及び貼着テープ２４の相互関係は、図２に図示する実施形態におけるガスケット１８、膜２２及び貼着テープ２４の相互関係と実質上同一であるので、説明の重複をさけるため図１１に図示する変形例におけるガスケット３８、膜２２及び貼着テープ２４の相互関係についての詳細な説明は省略する。所望ならば、陽極室組立体６の図９に図示するとおりの変形例を、図１１に図示する変形例における陰極室組立体８に適用することもできる。
　図１１に図示する電解槽ユニット４における陽極室組立体６においては、周縁フランジ１２の内面、即ち内面壁１２ｂの外面にガスケット１８が接着されている。陽極室組立体６におけるかような構成は、図２に図示する電解槽ユニット４における陰極室組立体８における対応する構成と実質上同一である。所望ならば、陰極室組立体８の図１０に図示するとおりの変形例を、図１１に図示する陽極室組立体６に適用することもできる。
　　　　２：電解装置
　　　　４：電解槽ユニット
　　　　６：陽極室組立体
　　　　８：陰極室組立体
　　　１０：隔壁
　　　１２：周縁フランジ
　　１２ａ：周縁フランジの外周壁
　　１２ｂ：周縁フランジの内面壁
　　１２ｃ：周縁フランジの内周壁
　　　１４：陽極
　　　１６：陽極室
　　　１８：ガスケット
　　　２０：突条
　　　２２：膜
　　　２４：貼着テープ
　　　２６：隔壁
　　　２８：周縁フランジ
　　２８ａ：周縁フランジの外周壁
　　２８ｂ：周縁フランジの内面壁
　　２８ｃ：周縁フランジの内周壁
　　　３０：陰極
　　　３２：クッション部材
　　　３４：集電体
　　　３６：陰極室
　　　３８：ガスケット
　　　４０：突条
　　　４２：接着剤
　　　４４：接着剤
　　　４６：締結ねじ
　　　４８：締結ねじ
　　　５０：付加貼着テープ
　　　５２：付加貼着テープ
 

Claims (26)

  1. 　陽極室組立体と陰極室組立体とから構成されている複数個の電解槽ユニットが横方向に積み重ね配列されているゼロギャップ型電解装置において、
    　該陽極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、陽極及び膜を含み、
    　該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、
    　該ガスケットの他面には該膜の片面周縁部が当接されており、該ガスケットの該他面と該膜の他面周縁部に跨って貼着テープが貼着されている、
    　ことを特徴とする電解装置。
  2. 　該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該膜の該他面周縁の周方向全体に渡って貼着されている、請求項１記載の電解装置。
  3. 　該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在している、請求項１記載の電解装置。
  4. 　該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内に貼着されている、請求項３記載の電解装置。
  5. 　該貼着テープは該ガスケットの該他面の全幅の１５乃至３５％以内に貼着されている、請求項４記載の電解装置。
  6. 　該ガスケットの該他面と該陽極の周縁部に跨って付加貼着テープが貼着されており、該膜の該片面周縁部は該付加貼着テープを介して該ガスケットの該他面に積み重ねられている、請求項１記載の電解装置。
  7. 　該陰極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、及び陰極を含み、
    　該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、
    　該陽極室組立体における該ガスケットの該他面と該陰極室組立体の該ガスケットの他面とが相互に圧接される、
    　請求項１記載の電解装置。
  8. 　該陰極室組立体における該ガスケットの該他面と該陰極の片面周縁部に跨って貼着テープが貼着されている、請求項７記載の電解装置。
  9. 　該陰極室組立体における該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該陰極の該片面周縁の周方向全体に渡って貼着されている、請求項８記載の電解装置。
  10. 　該陰極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在している、請求項８記載の電解装置。
  11. 　該陰極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内に貼着されている、請求項１０記載の電解装置。
  12. 　該陰極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の１５乃至３５％以内に貼着されている、請求項１１記載の電解装置。
  13. 　該陰極室組立体における該陰極の他面には順次にクッション部材及び集電体が積み重ねられている、請求項７記載の電解装置。
  14. 　陽極室組立体と陰極室組立体とから構成されている複数個の電解槽ユニットが横方向に積み重ね配列されているゼロギャップ型電解装置において、
    　該陰極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、陰極及び膜を含み、
    　該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、
    　該ガスケットの他面には該膜の片面周縁部が当接されており、該ガスケットの該他面と該膜の他面周縁部に跨って貼着テープが貼着されている、
    　ことを特徴とする電解装置。
  15. 　該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該膜の該他面周縁の周方向全体に渡って貼着されている、請求項１４記載の電解装置。
  16. 　該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在している、請求項１４記載の電解装置。
  17. 　該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内に貼着されている、請求項１６記載の電解装置。
  18. 　該貼着テープは該ガスケットの該他面の全幅の１５乃至３５％以内に貼着されている、請求項１７記載の電解装置。
  19. 　該ガスケットの該他面と該陰極の周縁部に跨って付加貼着テープが貼着されており、該膜の該片面周縁部は該付加貼着テープを介して該ガスケットの該他面に積み重ねられている、請求項１４記載の電解装置。
  20. 　該陽極室組立体は、隔壁、該隔壁の周縁に沿って延在する周縁フランジ、該周縁フランジの内面に沿って延在するガスケット、及び陽極を含み、
    　該ガスケットは片面が該フランジの該内面に接着されており、
    　該陰極室組立体における該ガスケットの該他面と該陽極室組立体の該ガスケットの他面とが相互に圧接される、
    　請求項１４記載の電解装置。
  21. 　該陽極室組立体における該ガスケットの該他面と該陽極の片面周縁部に跨って貼着テープが貼着されている、請求項２０記載の電解装置。
  22. 　該陽極室組立体における該貼着テープは該ガスケットの該他面及び該陽極の該片面周縁の周方向全体に渡って貼着されている、請求項２１記載の電解装置。
  23. 　該陽極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面における内周部から該ガスケットの内周縁を超えて存在している、請求項２１記載の電解装置。
  24. 　該陽極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の５０％以内に貼着されている、請求項２３記載の電解装置。
  25. 　該陽極室組立体における該貼着テープは幅方向において該ガスケットの該他面の全幅の１５乃至３５％以内に貼着されている、請求項２４記載の電解装置。
  26. 　該陰極室組立体における該陰極の他面には順次にクッション部材及び集電体が積み重ねられている、請求項１４記載の電解装置。
     
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