縦型電解装置および電極板

【課題】縦型電解装置から電極セル全体を取り出すことなく、定期点検で容易に陽極表面の膜厚を測定することができる縦型電解装置およびそれに用いる電極板を提供する。
【解決手段】縦型電解装置１０内において固定された複数の電極板のうち、点検口５０からアクセス可能な位置に点検用の電極板２０を少なくとも１枚配置する。この点検用の電極板の陽極部２１は、陽極部本体２４と、この陽極部本体２４に着脱可能なサンプル部２７とを備えている。陽極部本体２４またはサンプル部２７の一方には、着脱が行われる縁部分にスリットが形成されており、陽極部本体またはサンプル部の他方には、着脱が行われる縁部分に、スリット内に嵌る差し込み部が形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水などの塩化物イオン含有水を電気分解するための縦型電解装置およびそれに用いる電極板に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水を多量に使用する火力発電所や、原子力発電所、海水淡水化プラント、化学プラントなどにおいて、取水口や配管、復水器、各種冷却器などの海水と接する部分に、藻類や貝類が付着繁殖するという問題がある。この問題を解決するために天然の海水をそのまま電気分解して次亜塩素酸ソーダを生成させ、取水口中に注入することにより、効果的に海洋生物の付着を抑制するようにした装置が開発されている。例えば、特許文献１には、このような装置として、二極電極方式の縦型電解装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５８６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような次亜塩素酸ソーダ生成の電気分解に用いられる電極として、陰極には、例えば、チタンなどが用いられ、陽極には、例えば、白金等の金属でコーティングされたチタンが用いられる。電気分解を長期間にわたって行うと、陽極では、チタン表面のコーティング層が消耗して膜厚が薄くなり、塩素発生効率が低下する可能性があることから、陽極表面の膜厚を測定する定期点検を行う必要がある。
【０００５】
しかしながら、縦型電解装置は、設置スペースを狭くできるという利点がある一方で、定期点検で陽極表面の膜厚を測定するためには、縦型電解装置の頂部の蓋を開放して、装置内部から数メートルの長さの電極セル全体を取り出すという大掛かりな作業が必要になるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、縦型電解装置から電極セル全体を取り出すことなく、定期点検で容易に陽極表面の膜厚を測定することができる縦型電解装置およびそれに用いる電極板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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、その一態様として、縦型電解装置であって、塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、前記外筒内において固定された複数の電極板と、前記複数の電極板のうち、少なくとも１枚の電極板にアクセス可能な点検口とを備えており、前記少なくとも１枚の電極板の陽極部は、陽極部本体と、この陽極部本体に着脱可能なサンプル部とを備えており、前記陽極部本体または前記サンプル部の一方には、着脱が行われる縁部分においてスリットが形成されており、前記陽極部本体または前記サンプル部の他方には、着脱が行われる縁部分において、前記スリット内に嵌る差し込み部が形成されている。
【０００８】
また、本発明は、別の態様として、塩化物イオン含有水を電気分解するための電極板であって、この電極板の陽極部は、陽極部本体と、この陽極部本体に着脱可能なサンプル部とを備えており、前記陽極部本体または前記サンプル部の一部には、着脱が行われる縁部分においてスリットが形成されており、前記陽極部本体または前記サンプル部の他方には、着脱が行われる縁部分において、前記スリットに嵌る差し込み部が形成されている。
【０００９】
本発明に係る縦型電解装置は、別の態様として、塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、前記外筒内において固定された複数の電極板と、前記複数の電極板のうち、少なくとも１枚の電極板の上下に位置する、前記少なくとも１枚の電極板を着脱可能に挟み込む一対のスペーサとを備えている。
【００１０】
本発明に係る縦型電解装置は、更に別の態様として、塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、前記外筒内において固定された複数の電極板と、前記複数の電極板のうち、少なくとも１枚の電極板にアクセス可能な点検口と、前記少なくとも１枚の電極板の上下に位置する、前記少なくとも１枚の電極板を着脱可能に挟み込む一対のスペーサとを備えており、前記少なくとも１枚の電極板は、固定された電極板本体と、この電極板本体と絶縁体を介しており、前記スペーサに対して着脱可能なサンプル部とを備えている。
【００１１】
本発明に係る縦型電解装置は、更にまた別の態様として、塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、前記外筒内において、電極支持枠に固定された複数の電極板とを備えており、前記複数の電極板のうち、前記電極支持枠の表面に直接固定される電極板には、前記電極板の中心軸に対して非対称な位置において、位置決め用の穴が形成されており、前記電極支持枠の表面には、前記位置決め用の穴に嵌る位置決め用の突起が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、電極板の一部分であるサンプル部または１枚の電極板が容易に抜き取れるので、縦型電解装置から電極セル全体を取り出さずに、陽極表面の膜厚を測定できる縦型電解装置およびそれに用いる電極板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る縦型電解装置の一実施の形態を示す断面正面図である。
【図２】図１の縦型電解装置のII−II線に沿った断面平面図である。
【図３】図１の縦型電解装置において、多数配設する電極板のうち、点検用電極板のみを示した断面側面図である。
【図４】図３の縦型電解装置の断面正面図である。
【図５】図３の点検用電極板の陽極本体部を示す側面図である。
【図６】図５の陽極本体部のVI−VI線に沿った断面平面図である。
【図７】図３の点検用電極板のサンプル部を示す側面図である。
【図８】図７のサンプル部のVIII−VIII線に沿った断面平面図である。
【図９】本発明に係る点検用電極板の別の実施形態を示す断面正面図である。
【図１０】図３の縦型電解装置において、点検用電極板の付近を拡大して示す断面側面図である。
【図１１】本発明に係る縦型電解装置の別の実施形態を示す模式図である。
【図１２】図１１の縦型電解装置において、点検用電極板の付近を拡大して示す側面図である。
【図１３】図１１の縦型電解装置に用いる鞘型スペーサを示す斜視図である。
【図１４】本発明に係る縦型電解装置の更に別の実施形態であって、多数配設する電極板のうち、点検用電極板のみを示した断面側面図である。
【図１５】図１４の縦型電解装置の断面正面図である。
【図１６】図１４の縦型電解装置に用いる点検用電極板を示す側面図である。
【図１７】図１６の点検用電極板のサンプル部を示す側面図である。
【図１８】本発明に係る縦型電解装置の更にまた別の実施形態であって、電極板および電極支持枠を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る縦型電解装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１、図２に示すように、本実施の形態においては、縦型電解装置１０は、円筒形の外筒１１と、その鉛直方向の上下端にそれぞれ位置する上部蓋１１ａ及び下部蓋１１ｂとを備えており、これにより所定の耐圧強度を有する筒体を形成している。下部蓋１１ｂには、電解対象水である海水等の塩化物イオン含有水を導入するための流入口１６が設けられ、上部蓋１１ａには、電解水を排出するための流出口１７が設けられている。
【００１６】
なお、電解対象水である塩化物イオン含有水としては、海水の他、潅水、工場排水、し尿、下水を用いることができる。工場排水やし尿を用いる際、塩化物イオン濃度が低い場合には、食塩を添加することができる。
【００１７】
縦型電解装置１０の外筒１１内には、ＰＶＣ等のプラスチック製の電気絶縁物で構成された四角筒構造の電極支持枠１２が設けられている。電極支持枠１２は、図２に示すように第１および第２の支持枠１２ａ、１２ｂを四角形状に枠組みして構成される。電極支持枠１２の内部には、複数の二極電極板１８が所定の間隙を隔てて平行に、かつ多段に配設されている。具体的には、複数の二極電極板１８は、環状スペーサ１５を介して平行に重ね合せられ、かつ絶縁性の通しボルト１３によって貫通支持されて電極支持枠１２内に固定される。これにより、多数の二極電極板１８が電極支持枠１２に固定された電極セルが形成される。
【００１８】
図３、図４に示すように、縦型電解装置１０の外筒１１には、定期点検などのために、外側点検口４０が装置の下方部に設置されている。この外側点検口４０は、外筒１１から水平に延びる円筒状の枠部４１と、それを密閉する蓋部４２で構成される。また、この外側点検口４０と同じく装置の下方部において、電極支持枠１２にも、内側点検口５０が設置されている。
【００１９】
電極支持枠１２内に配設された多数の二極電極板１８のうち、図３、図４に示すように、縦型電解装置１０の下方部に点検用の二極電極板２０が配置される。陽極部２１としては、白金等の金属や金属酸化物でコーティングされたチタン材を用いることが好ましい。コーティング層は白金金属がより好ましい。また、陰極部２２には、チタン、鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金などを用いることが好ましく、チタンがより好ましい。
【００２０】
点検用の二極電極板２０は、陰極部２２に、通しボルト１３が貫通する通し穴２３が形成されている。また、陽極部２１は、陽極本体部２４と、陽極本体部２４から着脱可能なサンプル部２７とで構成されている。サンプル部２７の寸法は、特に限定されないが、外側点検口４０および内側点検口５０から搬出することができる大きさが好ましく、例えば、一辺を３０〜６０ｍｍにすることができる。
【００２１】
陽極本体部２４は、図５、図６に示すように、サンプル部２７が着脱する縁部２５において、縁部２５から突出する差し込み部２６が形成されている。この差し込み部２６の厚さは、陽極本体部２４の厚さの１／４から１／２の範囲が好ましく、約１／３がより好ましい。差し込み部２６は、縁部２５の中央に位置することが好ましい。差し込み部２６の長さは、例えば、４〜６ｍｍの範囲が好ましい。
【００２２】
サンプル部２７は、図７、図８に示すように、陽極本体部２４が着脱する縁部２９において、スリット２８が形成されている。このスリット２８の幅は、差し込み部２６が密着するように、差し込み部２６の厚さに合わせて、サンプル部２７の厚さの１／４から１／２の範囲が好ましく、約１／３がより好ましい。スリット２８は、縁部２９の中央に位置することが好ましい。スリット２８の深さは、差し込み部２６の長さに合わせ、例えば、３〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００２３】
差し込み部２６とスリット２８がより密着するように、差し込み部２６の形状は、先端側が細いテーパー状にすることが好ましく、スリット２８の形状は、この差し込み部２６の形状に合わせて、奥側の幅が狭いテーパー状にすることが好ましい。特に奥側の差し込み部２６とスリット２８を本形状にすることが望ましい。
【００２４】
なお、図５〜図８に示した例では、陽極本体部２４の縁部２５に差し込み部２６を設け、サンプル部２７の縁部２９にスリット２８を設け、陽極本体部２４の縁部２５とサンプル部２７の縁部２９とが接触するまで、スリット２８内に差し込み部２６を嵌め込むことで、サンプル部２７を陽極本体部２４に装着するという構成にしたが、本発明はこの構成に限定されず、図９に示すように、別の実施形態として、陽極部２１ａは、スリット２８ａを設けた陽極本体部２４ａと、差し込み部２６ａを設けたサンプル部２７ａとで構成することもできる。
【００２５】
点検用の二極電極板２０は、図１０に示すように、サンプル部２７が内側点検口５０の内側正面に位置するように配置することが好ましい。内側点検口５０は、電極支持枠１２を貫通する点検窓５３と、この点検窓５３を密閉する蓋部５１と、蓋部５１を電極支持枠１２とで主に構成されている。蓋部５１は、サンプル部２７が陽極本体部２４から抜け落ちるのを防止するため、図１０に示すように、蓋部５１の内側表面が、サンプル部２７を抑えるように、点検窓５３の内部まで突出する形状にすることが好ましい。
【００２６】
このような構成によれば、先ず、海水などの塩化物イオン含有水は、流入口１６から縦型電解装置１０の外筒１１内に入り、電極支持枠１２内の二極電極板１８間を通過する際、電気分解される。これにより次亜塩素酸ソーダが生成し、この次亜塩素酸ソーダを含む水が、流出口１７から排出される。縦型電解装置１０の定期点検の際は、塩化物イオン含有水の流入を止めるともに、内部の塩化物イオン含有水を全て排出する。そして、外側点検口４０の蓋部４２および内側点検口５０の蓋部５１を開き、点検用の二極電極板２０からサンプル部２７を抜き取る。
【００２７】
電気分解を長期間にわたって行うと、陽極部２１では、チタン表面のコーティング層が消耗することから、この抜き取ったサンプル部２７の表面の膜厚を測定することで、このコーティング層の消耗を判断することができる。コーティング層の消耗は、縦型電解装置１０の下方部が激しい傾向があることから、縦型電解装置１０の下方部に配置した点検用の二極電極板２０の膜厚を測定することで、多数の二極電極板１８が電極支持枠１２に固定された電極セル全体を縦型電解装置１０から取り出すことなく、縦型電解装置１０の全体の二極電極板１８のコーティング層の消耗を把握することができる。なお、図４では、点検用の二極電極板２０を一枚のみ示したが、複数の点検用の二極電極板２０を取り付けることもできる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
本発明に係る縦型電解装置の別の実施形態について説明する。図１１に示すように、縦型電解装置１００は、第１の実施の形態の図１と同様に多数の二極電極板１３０が配設されているが、本実施の形態では、点検用の二極電極板１２０が縦型電解装置１００の上方部に設置されており、好ましくは、最上段に設置されている。通常の二極電極板１３０は、上述の実施形態と同様に、陰極部１３１と陽極部１３２から構成されている。
【００２９】
図１２、図１３に示すように、点検用の二極電極板１２０も、陰極部１２１と陽極部１２２から構成されているが、点検用の二極電極板１２０は、その上下に、鞘型スペーサ１１０が配設されている。鞘型スペーサ１１０の縁部１１１には、点検用の二極電極板１２０が挿入できる幅のスリット１１２が形成されている。この鞘型スペーサ１１０は、ＰＶＣなどのプラスチックの絶縁性の材料で構成されている。定期点検の際に、この上下の鞘型スペーサ１１０間から、点検用の二極電極板１２０を抜き取ることで、上述したように、陽極表面のコーティング層の消耗を測定することができる。
【００３０】
なお、点検用の二極電極板１２０は縦型電解装置１００の上方部に設置されていることから、電極セル全体を装置から取り出すことなく、点検用の二極電極板１２０を抜き取ることができる。また、鞘型スペーサ１１０は、縦型電解装置１００の上方部に設置されているので、縦型電解装置１００の強度構造に対する影響も非常に少ない。
【００３１】
（第３の実施の形態）
本発明に係る縦型電解装置の更に別の実施形態について説明する。図１４、図１５に示すように、本実施の形態の縦型電解装置２００では、第１の実施の形態の図３、図４と同様に、点検用の二極電極板２２０が縦型電解装置２００の下方部に配設されているが、この点検用の二極電極板２２０は、図１６、図１７に示すように、サンプル部２２５が、二極電極板の上端から下端まで延びており、陽極部２２１と陰極部２２２の点検口側の一部を備えた構成となっている。
【００３２】
サンプル部２２５と二極電極板本体部２２４との間には、ＰＶＣなどのプラスチック製の絶縁部２２８が形成されている。この絶縁部２２８は、図１７に示すように、サンプル部２２５側に固定されている。電極支持枠に固定するための通し穴２２３は、二極電極板本体部２２４側に形成されている。サンプル部２２５の上下には、それぞれ鞘型スペーサ（図示省略）が配設されている。鞘型スペーサの構成は、図１３に示した構成と同じである。この上下の鞘型スペーサ間から、サンプル部２２５を抜き取ることで、上述したように、陽極表面の皮膜の劣化を測定することができる。
【００３３】
なお、点検用の二極電極板２２０のサンプル部２２５は、図１〜図９の実施の形態とは異なり、上下方向に長いことから、図１４、図１５に示すように、外側点検口２４０および内側点検口２５０も、これに合わせて上下方向に長い構成にする必要がある。
【００３４】
（第４の実施の形態）
本発明に係る縦型電解装置の更にまた別の実施形態について説明する。図１８に示すように、本実施の形態の二極電極板３２０は、陰極部３２１と陽極部３２２から構成されているが、陽極部３２２または好ましくは陰極部３２１に、少なくとも１つの位置決め用の穴３３０が形成されている。この位置決め用の穴３３０は、二極電極板３２０の中心軸線３３１以外であれば、特に限定されない。この二極電極板３２０は、電極支持枠３１２の表面に直接設置されるものであり、よって、塩化物イオン含有水が流通する一方の表面にしか、陽極部３２２にコーティング層が形成されていない。
【００３５】
電極支持枠３１２の表面には、二極電極板３２０が正しい位置に設置される場合に、その位置決め用の穴３３０が嵌るように、位置決め用の突起３１３が配置されている。よって、二極電極板３２０の表裏面が反対の状態では、電極支持枠３１２に正しい位置で設置できないことから、二極電極板３２０が表裏反対に取り付けられるのを防止することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０縦型電解装置
１１外筒
１２電極支持枠
１３通しボルト
１５環状スペーサ
１６流入口
１７流出口
１８二極電極板
２０点検用の二極電極板
２１陽極部
２２陰極部
２３通し穴
２４陽極本体部
２５陽極本体部の縁部
２６差し込み部
２７サンプル部
２８スリット
２９サンプル部の縁部
４０外側点検口
４１枠部
４２蓋部
５０内側点検口
５１蓋部
５２止めボルト
５３点検窓
１００縦型電解装置
１１０鞘型スペーサ
１１１鞘型スペーサの縁部
１１２スリット
１２０点検用の二極電極板
１２１陰極部
１２２陽極部
１３０二次電極板
１３１陰極部
１３２陽極部
２００縦型電解装置
２２０点検用の二極電極板
２２１陽極部
２２２陰極部
２２３通し穴
２２４二極電極板本体部
２２５サンプル部
２２８絶縁部
２４０外側点検口
２５０内側点検口
３１２電極支持枠
３１３位置決め用の突起
３２０二極電極板
３２１陰極部
３２２陽極部
３３０位置決め用の穴
３３１中心軸線

【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、
前記外筒内において固定された複数の電極板と、
前記複数の電極板のうち、少なくとも１枚の電極板にアクセス可能な点検口と
を備えた縦型電解装置であって、前記少なくとも１枚の電極板の陽極部が、陽極部本体と、この陽極部本体に着脱可能なサンプル部とを備えており、前記陽極部本体または前記サンプル部の一方には、着脱が行われる縁部分においてスリットが形成されており、前記陽極部本体または前記サンプル部の他方には、着脱が行われる縁部分において、前記スリット内に嵌る差し込み部が形成されている縦型電解装置。
【請求項２】
塩化物イオン含有水を電気分解するための電極板であって、この電極板の陽極部が、陽極部本体と、この陽極部本体に着脱可能なサンプル部とを備えており、前記陽極部本体または前記サンプル部の一部には、着脱が行われる縁部分においてスリットが形成されており、前記陽極部本体または前記サンプル部の他方には、着脱が行われる縁部分において、前記スリットに嵌る差し込み部が形成されている電極板。
【請求項３】
塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、
前記外筒内において固定された複数の電極板と、
前記複数の電極板のうち、少なくとも１枚の電極板の上下に位置する、前記少なくとも１枚の電極板を着脱可能に挟み込む一対のスペーサと
を備えた縦型電解装置。
【請求項４】
塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、
前記外筒内において固定された複数の電極板と、
前記複数の電極板のうち、少なくとも１枚の電極板にアクセス可能な点検口と、
前記少なくとも１枚の電極板の上下に位置する、前記少なくとも１枚の電極板を着脱可能に挟み込む一対のスペーサと
を備えた縦型電解装置であって、前記少なくとも１枚の電極板が、固定された電極板本体と、この電極板本体と絶縁体を介しており、前記スペーサに対して着脱可能なサンプル部とを備えている縦型電解装置。
【請求項５】
塩化物イオン含有水がその内部を垂直方向に流通する外筒と、
前記外筒内において、電極支持枠に固定された複数の電極板と
を備えた縦型電解装置であって、前記複数の電極板のうち、前記電極支持枠の表面に直接固定される電極板には、前記電極板の中心軸に対して非対称な位置において、位置決め用の穴が形成されており、前記電極支持枠の表面には、前記位置決め用の穴に嵌る位置決め用の突起が形成されている縦型電解装置。

【図１】