二酸化鉛電極及びその製造方法
【課題】 電着層の密着強度を高めるとともに電気分解反応をより活性化し安定させることが可能な二酸化鉛電極を提供する。
【解決手段】 チタン等の不溶性金属からなる基材２２と、基材２２を穿孔して形成されるテーパー状の複数の皿孔２１と、皿孔２１が形成された基材２２の表面に二酸化鉛を電着してなる二酸化鉛層２３とを備え、皿孔２１は、基材２２の両面からそれぞれ内方向へ穿孔されて皿孔２１同士が連通していることを特徴とする。
【解決手段】 チタン等の不溶性金属からなる基材２２と、基材２２を穿孔して形成されるテーパー状の複数の皿孔２１と、皿孔２１が形成された基材２２の表面に二酸化鉛を電着してなる二酸化鉛層２３とを備え、皿孔２１は、基材２２の両面からそれぞれ内方向へ穿孔されて皿孔２１同士が連通していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解法による水処理に用いられる二酸化鉛電極及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造工場等において、鋳造工程等で発生する臭気成分を含むガスを無臭化する方策として、例えば、臭気物質を液中に溶解させて電気分解することにより臭気物質を分解して除去する電気分解による脱臭方法が提案されている（特許文献１参照。）。電気分解による脱臭方法は、水にプラスとマイナスの電極を浸漬して通電することで水の分解を行い、分解による副生成物で水中に溶解した有機成分等を分解除去して浄化脱臭するものである。
【０００３】
電気分解法による水処理における陽極の基材としては、不溶性金属（主にチタン）が一般的に使用されている。
【０００４】
電解質の種類や成分量に応じて基材へのコーティング層材質が選定されており、例えば、電解質が塩化ナトリウムであればコーティング材質は酸化イリジウムが一般的である。一方、電解質として硫酸ナトリウムや炭酸カルシウムなどを使用して電気分解反応により電解質からオゾンを発生させて汚染物質を分解する場合には二酸化鉛がコーティング材質として選定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二酸化鉛のコーティング技術手段は、電気分解による電着法のみであり、電着法ではコーティング層の基材への密着強度がメッキや溶射などの他のコーティング手段と比較して低く、短期間のうちにコーティング層に亀裂が入ったり剥離したりして陽極寿命が短いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、電着層の密着強度を高めるとともに電気分解反応をより活性化し安定させることが可能な二酸化鉛電極およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る二酸化鉛電極は、不溶性金属からなる電極基材と、前記電極基材を穿孔して形成されるテーパー状の複数の皿孔と、前記皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着してなる二酸化鉛層とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、複数の皿孔が電極を幾何学的表面とするので、電着層の密着強度を高めるとともに、皿孔がテーパー状となっていることで電極表面積を大きくなるので、電気分解反応をより活性化し安定させることができる二酸化鉛電極が実現される。
【００１０】
ここで、前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ内方向へ穿孔されて皿孔同士が連通しているとしてもよく、また、前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ反対側の面方向へ交互に穿孔されているとしてもよい。
【００１１】
これにより、さらに電極表面積を大きくすることができ、電気分解反応の活性化および安定化に資する二酸化鉛電極となる。
【００１２】
また、前記電極基材の表面に絶縁体からなる絶縁層を備え、前記絶縁層が前記電極基材を小面積に区分けするとするのが好ましい。
【００１３】
これにより、電着反応による電着層の残留応力を分散させて減ずることができるので、電着層の剥離や亀裂の発生を抑えることができ、耐久性に優れた二酸化鉛電極が実現される。
【００１４】
さらに、本発明は、不溶性金属からなる電極基材にテーパー状の複数の皿孔を穿孔して形成し、皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着して二酸化鉛層を形成することを特徴とする二酸化鉛電極の製造方法として実現することも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明に係る二酸化鉛電極によれば、電極基材にテーパー状の皿孔を複数穿孔してから二酸化鉛を電着して二酸化鉛のコーティング層を形成しているので、複数の皿孔によって電極の表面が幾何学的表面となって電着層の密着強度を向上させることができる。また、皿孔がテーパー状となっている分、電極表面積が大きくなるので、電気分解反応をより活性化し安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る二酸化鉛電極の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における一部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る二酸化鉛電極の平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における一部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る二酸化鉛電極の平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線における一部断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る二酸化鉛電極の平面図であり、図２はＡ−Ａ線における一部断面図である。
【００１９】
本実施の形態に係る二酸化鉛電極１は、電気分解法による水処理で陽極として使用される板状の電極である。
【００２０】
二酸化鉛電極１は、チタン等の不溶性金属で構成される基材１２に、一方の面から他方の面に向かうテーパー状の皿孔１１を複数形成して、皿孔１１が形成された基材１２の表面に二酸化鉛を５００〜１０００μｍ厚で電着コーティングさせて二酸化鉛層１３を形成することにより構成されている。
【００２１】
二酸化鉛電極１の寸法を３００ｍｍ×２５０ｍｍとした場合には、大きい方の径が２１ｍｍφ、裏側となる小さい方の径が４ｍｍφ、テーパー角が１２０°として、１２０個程度の皿孔１１を形成することが可能である。
【００２２】
このように、基材１２に皿孔１１を複数形成してから二酸化鉛を電着して二酸化鉛層１３を形成することにより、複数の皿孔１１によって電極の表面が幾何学的表面となり、電着層の密着強度を高めることができるとともに、電極表面積がテーパー状にした分大きくなり、電気分解反応をより活性化し安定させることが可能となる。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態２に係る二酸化鉛電極の平面図であり、図４はＢ−Ｂ線における一部断面図である。
【００２４】
本実施の形態２に係る二酸化鉛電極２は、皿孔２１の形状と絶縁層２０を備えている点で、上記実施形態の二酸化鉛電極１と異なる。
【００２５】
二酸化鉛電極２における皿孔２１は、基材２２の両面からそれぞれ内方向に向かうテーパー状で、皿孔２１同士が連通するように形成されている。このように皿孔２１を穿孔することで、より電極表面積を大きくすることができ、電気分解反応をさらに活性化させることができる。
【００２６】
また、基材２２の表面を複数の小面積に区分けし、区分けとなる線に絶縁体からなる絶縁層２０を設けることにより、電着反応による電着層の残留応力を分散させて減ずることができ、電着層の剥離や亀裂の発生を抑えることを可能にしている。なお、絶縁層２０は、電着コーティング前に、コーティング面にマスキングを施して、アルミナセラミック等を溶射等により略々５００μｍの厚さで接着することによって形成される。
【００２７】
図５は、本発明の実施の形態３に係る二酸化鉛電極の平面図であり、図６はＣ−Ｃ線における一部断面図である。
【００２８】
本実施の形態３に係る二酸化鉛電極３は、皿孔３１の形状と絶縁層３０を備えている点で上記実施形態の二酸化鉛電極１と異なり、皿孔３１の形状の点で上記実施形態２の二酸化鉛電極２と異なる。なお、絶縁層３０の形成方法は上記実施の形態２と同様である。
【００２９】
この二酸化鉛電極３では、基材３２の両面からそれぞれ反対側の面に向かうテーパー状の皿孔３１が交互に削孔されて形成されている。このように皿孔３１を構成することによっても、より電極表面積を大きくすることができ、電気分解反応のさらなる活性化を実現することができる。
【００３０】
以上、本発明に係る二酸化鉛電極について、各実施の形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る二酸化鉛電極は、電気分解法による水処理の陽極として好適である。
【符号の説明】
【００３２】
１、２、３ 二酸化鉛電極
１１、２１、３１ 皿孔
１２、２２、３２ 基材
１３、２３、３３ 二酸化鉛層
２０、３０ 絶縁層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解法による水処理に用いられる二酸化鉛電極及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造工場等において、鋳造工程等で発生する臭気成分を含むガスを無臭化する方策として、例えば、臭気物質を液中に溶解させて電気分解することにより臭気物質を分解して除去する電気分解による脱臭方法が提案されている（特許文献１参照。）。電気分解による脱臭方法は、水にプラスとマイナスの電極を浸漬して通電することで水の分解を行い、分解による副生成物で水中に溶解した有機成分等を分解除去して浄化脱臭するものである。
【０００３】
電気分解法による水処理における陽極の基材としては、不溶性金属（主にチタン）が一般的に使用されている。
【０００４】
電解質の種類や成分量に応じて基材へのコーティング層材質が選定されており、例えば、電解質が塩化ナトリウムであればコーティング材質は酸化イリジウムが一般的である。一方、電解質として硫酸ナトリウムや炭酸カルシウムなどを使用して電気分解反応により電解質からオゾンを発生させて汚染物質を分解する場合には二酸化鉛がコーティング材質として選定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二酸化鉛のコーティング技術手段は、電気分解による電着法のみであり、電着法ではコーティング層の基材への密着強度がメッキや溶射などの他のコーティング手段と比較して低く、短期間のうちにコーティング層に亀裂が入ったり剥離したりして陽極寿命が短いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、電着層の密着強度を高めるとともに電気分解反応をより活性化し安定させることが可能な二酸化鉛電極およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る二酸化鉛電極は、不溶性金属からなる電極基材と、前記電極基材を穿孔して形成されるテーパー状の複数の皿孔と、前記皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着してなる二酸化鉛層とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、複数の皿孔が電極を幾何学的表面とするので、電着層の密着強度を高めるとともに、皿孔がテーパー状となっていることで電極表面積を大きくなるので、電気分解反応をより活性化し安定させることができる二酸化鉛電極が実現される。
【００１０】
ここで、前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ内方向へ穿孔されて皿孔同士が連通しているとしてもよく、また、前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ反対側の面方向へ交互に穿孔されているとしてもよい。
【００１１】
これにより、さらに電極表面積を大きくすることができ、電気分解反応の活性化および安定化に資する二酸化鉛電極となる。
【００１２】
また、前記電極基材の表面に絶縁体からなる絶縁層を備え、前記絶縁層が前記電極基材を小面積に区分けするとするのが好ましい。
【００１３】
これにより、電着反応による電着層の残留応力を分散させて減ずることができるので、電着層の剥離や亀裂の発生を抑えることができ、耐久性に優れた二酸化鉛電極が実現される。
【００１４】
さらに、本発明は、不溶性金属からなる電極基材にテーパー状の複数の皿孔を穿孔して形成し、皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着して二酸化鉛層を形成することを特徴とする二酸化鉛電極の製造方法として実現することも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明に係る二酸化鉛電極によれば、電極基材にテーパー状の皿孔を複数穿孔してから二酸化鉛を電着して二酸化鉛のコーティング層を形成しているので、複数の皿孔によって電極の表面が幾何学的表面となって電着層の密着強度を向上させることができる。また、皿孔がテーパー状となっている分、電極表面積が大きくなるので、電気分解反応をより活性化し安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る二酸化鉛電極の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における一部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る二酸化鉛電極の平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における一部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る二酸化鉛電極の平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線における一部断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る二酸化鉛電極の平面図であり、図２はＡ−Ａ線における一部断面図である。
【００１９】
本実施の形態に係る二酸化鉛電極１は、電気分解法による水処理で陽極として使用される板状の電極である。
【００２０】
二酸化鉛電極１は、チタン等の不溶性金属で構成される基材１２に、一方の面から他方の面に向かうテーパー状の皿孔１１を複数形成して、皿孔１１が形成された基材１２の表面に二酸化鉛を５００〜１０００μｍ厚で電着コーティングさせて二酸化鉛層１３を形成することにより構成されている。
【００２１】
二酸化鉛電極１の寸法を３００ｍｍ×２５０ｍｍとした場合には、大きい方の径が２１ｍｍφ、裏側となる小さい方の径が４ｍｍφ、テーパー角が１２０°として、１２０個程度の皿孔１１を形成することが可能である。
【００２２】
このように、基材１２に皿孔１１を複数形成してから二酸化鉛を電着して二酸化鉛層１３を形成することにより、複数の皿孔１１によって電極の表面が幾何学的表面となり、電着層の密着強度を高めることができるとともに、電極表面積がテーパー状にした分大きくなり、電気分解反応をより活性化し安定させることが可能となる。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態２に係る二酸化鉛電極の平面図であり、図４はＢ−Ｂ線における一部断面図である。
【００２４】
本実施の形態２に係る二酸化鉛電極２は、皿孔２１の形状と絶縁層２０を備えている点で、上記実施形態の二酸化鉛電極１と異なる。
【００２５】
二酸化鉛電極２における皿孔２１は、基材２２の両面からそれぞれ内方向に向かうテーパー状で、皿孔２１同士が連通するように形成されている。このように皿孔２１を穿孔することで、より電極表面積を大きくすることができ、電気分解反応をさらに活性化させることができる。
【００２６】
また、基材２２の表面を複数の小面積に区分けし、区分けとなる線に絶縁体からなる絶縁層２０を設けることにより、電着反応による電着層の残留応力を分散させて減ずることができ、電着層の剥離や亀裂の発生を抑えることを可能にしている。なお、絶縁層２０は、電着コーティング前に、コーティング面にマスキングを施して、アルミナセラミック等を溶射等により略々５００μｍの厚さで接着することによって形成される。
【００２７】
図５は、本発明の実施の形態３に係る二酸化鉛電極の平面図であり、図６はＣ−Ｃ線における一部断面図である。
【００２８】
本実施の形態３に係る二酸化鉛電極３は、皿孔３１の形状と絶縁層３０を備えている点で上記実施形態の二酸化鉛電極１と異なり、皿孔３１の形状の点で上記実施形態２の二酸化鉛電極２と異なる。なお、絶縁層３０の形成方法は上記実施の形態２と同様である。
【００２９】
この二酸化鉛電極３では、基材３２の両面からそれぞれ反対側の面に向かうテーパー状の皿孔３１が交互に削孔されて形成されている。このように皿孔３１を構成することによっても、より電極表面積を大きくすることができ、電気分解反応のさらなる活性化を実現することができる。
【００３０】
以上、本発明に係る二酸化鉛電極について、各実施の形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る二酸化鉛電極は、電気分解法による水処理の陽極として好適である。
【符号の説明】
【００３２】
１、２、３ 二酸化鉛電極
１１、２１、３１ 皿孔
１２、２２、３２ 基材
１３、２３、３３ 二酸化鉛層
２０、３０ 絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不溶性金属からなる電極基材と、
前記電極基材を穿孔して形成されるテーパー状の複数の皿孔と、
前記皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着してなる二酸化鉛層とを備える
ことを特徴とする二酸化鉛電極。
【請求項２】
前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ内方向へ穿孔されて皿孔同士が連通している
ことを特徴とする請求項１記載の二酸化鉛電極。
【請求項３】
前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ反対側の面方向へ交互に穿孔されている
ことを特徴とする請求項１記載の二酸化鉛電極。
【請求項４】
前記電極基材の表面に絶縁体からなる絶縁層を備え、
前記絶縁層が前記電極基材を小面積に区分けする
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二酸化鉛電極。
【請求項５】
不溶性金属からなる電極基材にテーパー状の複数の皿孔を穿孔して形成し、皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着して二酸化鉛層を形成する
ことを特徴とする二酸化鉛の製造方法。
【請求項１】
不溶性金属からなる電極基材と、
前記電極基材を穿孔して形成されるテーパー状の複数の皿孔と、
前記皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着してなる二酸化鉛層とを備える
ことを特徴とする二酸化鉛電極。
【請求項２】
前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ内方向へ穿孔されて皿孔同士が連通している
ことを特徴とする請求項１記載の二酸化鉛電極。
【請求項３】
前記皿孔は、前記電極基材の両面からそれぞれ反対側の面方向へ交互に穿孔されている
ことを特徴とする請求項１記載の二酸化鉛電極。
【請求項４】
前記電極基材の表面に絶縁体からなる絶縁層を備え、
前記絶縁層が前記電極基材を小面積に区分けする
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二酸化鉛電極。
【請求項５】
不溶性金属からなる電極基材にテーパー状の複数の皿孔を穿孔して形成し、皿孔が形成された電極基材の表面に二酸化鉛を電着して二酸化鉛層を形成する
ことを特徴とする二酸化鉛の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３１３５５（Ｐ２０１１−２３１３５５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１００７６３（Ｐ２０１０−１００７６３）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００２２５０２７）特殊電極株式会社 (26)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００２２５０２７）特殊電極株式会社 (26)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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