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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024166085
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】電解槽ユニット
(51)【国際特許分類】
C25B 15/08 20060101AFI20241121BHJP
C25B 1/04 20210101ALI20241121BHJP
C25B 1/34 20060101ALI20241121BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20241121BHJP
【ＦＩ】
C25B15/08 302
C25B1/04
C25B1/34
C25B9/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024045548
(22)【出願日】2024-03-21
(31)【優先権主張番号】P 2023082518
(32)【優先日】2023-05-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003182
【氏名又は名称】株式会社トクヤマ
(74)【代理人】
【識別番号】110003524
【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松井 仁司
(72)【発明者】
【氏名】梅林 良太
【テーマコード（参考）】
4K021
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021AA03
4K021BA02
4K021BA03
4K021CA01
4K021CA11
4K021DC01
4K021DC03
4K021DC15
(57)【要約】
【課題】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。
【解決手段】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とを区画する区画部材４０は、下板４２と、下板４２の上方に間隔を空けて配置された上板４６とを含む。下板４２および上板４６のそれぞれには、幅方向に間隔をおいて複数の開口４２ａ、４６ａが形成されている。陰極室１０と陰極側気液分離室３２とを区画する区画部材６４は、下板６６と、下板６６の上方に間隔を空けて配置された上板７０とを含む。下板６６および上板７０のそれぞれには、幅方向に間隔をおいて複数の開口６６ａ、７０ａが形成されている。
【選択図】図６
【解決手段】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とを区画する区画部材４０は、下板４２と、下板４２の上方に間隔を空けて配置された上板４６とを含む。下板４２および上板４６のそれぞれには、幅方向に間隔をおいて複数の開口４２ａ、４６ａが形成されている。陰極室１０と陰極側気液分離室３２とを区画する区画部材６４は、下板６６と、下板６６の上方に間隔を空けて配置された上板７０とを含む。下板６６および上板７０のそれぞれには、幅方向に間隔をおいて複数の開口６６ａ、７０ａが形成されている。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項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部材は、下板と、前記下板の上方に間隔を空けて配置された上板とを含み、
前記下板および前記上板のそれぞれには、前記電極室の幅方向に間隔をおいて複数の開口が形成されている電解槽ユニット。
前記電極室と前記気液分離室とを区画する区画部材は、下板と、前記下板の上方に間隔を空けて配置された上板とを含み、
前記下板および前記上板のそれぞれには、前記電極室の幅方向に間隔をおいて複数の開口が形成されている電解槽ユニット。
【請求項2】
前記区画部材は、さらに、前記下板と前記上板との間に配置された中間シートを含み、
前記中間シートは、前記電極室から前記気液分離室に向かう電解液の流れを許容する、請求項１に記載の電解槽ユニット。
前記中間シートは、前記電極室から前記気液分離室に向かう電解液の流れを許容する、請求項１に記載の電解槽ユニット。
【請求項3】
前記中間シートは網状である、請求項２に記載の電解槽ユニット。
【請求項4】
前記区画部材は、前記下板、前記中間シートおよび前記上板が下から順に積層された積層構造体である、請求項２に記載の電解槽ユニット。
【請求項5】
前記下板の開口および前記上板の開口は、前記幅方向において互い違いに配置されている、請求項１に記載の電解槽ユニット。
【請求項6】
前記上板の開口のサイズは、前記下板の開口のサイズよりも小さい、請求項１に記載の電解槽ユニット。
【請求項7】
前記上板の開口の数量は、前記下板の開口の数量よりも少ない、請求項１に記載の電解槽ユニット。
【請求項8】
前記中間シートは、前記電極室から前記気液分離室に向かう電解液の流れに対して抵抗を付与する、請求項１に記載の電解槽ユニット。
【請求項9】
前記区画部材には、前記気液分離室内の電解液を回収して前記電極室に戻すための電解液回収手段が設けられている、請求項１に記載の電解槽ユニット。
【請求項10】
前記区画部材には回収穴が形成されており、前記電解液回収手段は、前記回収穴から流出した電解液を回収して前記電極室に戻す、請求項９に記載の電解槽ユニット。
【請求項11】
前記下板の開口および前記上板の開口は、前記電極室の奥行方向において電極側に配置され、前記回収穴は、前記奥行方向において前記電極の反対側に配置されている、請求項１０に記載の電解槽ユニット。
【請求項12】
前記電解液回収手段は、前記気液分離室内から回収した電解液を前記幅方向の一端側に送るための横管路と、前記幅方向の一端側に送られた電解液を下方に送るための縦管路とを有する、請求項９に記載の電解槽ユニット。
【請求項13】
前記電極室の下部には、原料液体の供給ノズルが設けられており、
前記電解液回収手段は、前記気液分離室内から回収した電解液を、前記電極室の下部に戻して前記供給ノズルから前記電極室に流入した原料液体と混合させる、請求項９に記載の電解槽ユニット。
前記電解液回収手段は、前記気液分離室内から回収した電解液を、前記電極室の下部に戻して前記供給ノズルから前記電極室に流入した原料液体と混合させる、請求項９に記載の電解槽ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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水溶液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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
気液分離室は、電極室枠の電極板（陽極ないし陰極）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。
【0004】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平８－１００２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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水溶液の電解の場合には隔膜）が損傷するおそれがある。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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部材は、下板と、前記下板の上方に間隔を空けて配置された上板とを含み、
前記下板および前記上板のそれぞれには、前記電極室の幅方向に間隔をおいて複数の開口が形成されている電解槽ユニット」が提供される。
「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部材は、下板と、前記下板の上方に間隔を空けて配置された上板とを含み、
前記下板および前記上板のそれぞれには、前記電極室の幅方向に間隔をおいて複数の開口が形成されている電解槽ユニット」が提供される。
【0009】
前記区画部材は、さらに、前記下板と前記上板との間に配置された中間シートを含み、前記中間シートは、前記電極室から前記気液分離室に向かう電解液の流れを許容し得る。前記中間シートは網状でよい。前記区画部材は、前記下板、前記中間シートおよび前記上板が下から順に積層された積層構造体であるのが好都合である。
【0010】
好ましくは、前記下板の開口および前記上板の開口は、前記幅方向において互い違いに配置されている。前記上板の開口のサイズは、前記下板の開口のサイズよりも小さいのが望ましい。前記上板の開口の数量は、前記下板の開口の数量よりも少ないのがよい。
【0011】
前記中間シートは、前記電極室から前記気液分離室に向かう電解液の流れに対して抵抗を付与するのが好適である。
【0012】
前記区画部材には、前記気液分離室内の電解液を回収して前記電極室に戻すための電解液回収手段が設けられているのが望ましい。
【0013】
前記区画部材には回収穴が形成されており、前記電解液回収手段は、前記回収穴から流出した電解液を回収して前記電極室に戻すのがよい。前記下板の開口および前記上板の開口は、前記電極室の奥行方向において電極側に配置され、前記回収穴は、前記奥行方向において前記電極の反対側に配置され得る。
【0014】
前記電解液回収手段は、前記気液分離室内から回収した電解液を前記幅方向の一端側に送るための横管路と、前記幅方向の一端側に送られた電解液を下方に送るための縦管路とを有するのが好都合である。
【0015】
前記電極室の下部には、原料液体の供給ノズルが設けられており、前記電解液回収手段は、前記気液分離室内から回収した電解液を、前記電極室の下部に戻して前記供給ノズルから前記電極室に流入した原料液体と混合させることができる。
【発明の効果】
【0016】
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部材を通過する際に、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。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の電解槽ユニットの好適実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0019】
（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。
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。
【0020】
（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とはクラッド板１２を介して接続されている。クラッド板１２は、第１材料の層１２ａおよび炭素鋼１２ｂを有する。
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とはクラッド板１２を介して接続されている。クラッド板１２は、第１材料の層１２ａおよび炭素鋼１２ｂを有する。
【0021】
第１・第２材料については、電解槽ユニット２が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。一方、電解槽ユニット２がアルカリ金属水酸化物水溶液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、第１・第２材料として、たとえばニッケル（Ｎｉ）が採用され得る。なお、第１・第２材料が同一の場合には、クラッド板１２は不要である。
【0022】
（陽極室８）
図２に示すとおり、陽極室８は、陽極１４と、陽極１４と間隔をおいて配置された第１隔壁１６と、陽極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。
図２に示すとおり、陽極室８は、陽極１４と、陽極１４と間隔をおいて配置された第１隔壁１６と、陽極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。
【0023】
（陽極１４）
矩形板状の陽極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。
矩形板状の陽極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。
【0024】
（第１隔壁１６）
第１隔壁１６は、図２に矢印Ｄで示す電極室４の奥行方向（Ｄ方向）において、陽極１４と間隔をおいて配置されている。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。
第１隔壁１６は、図２に矢印Ｄで示す電極室４の奥行方向（Ｄ方向）において、陽極１４と間隔をおいて配置されている。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。
【0025】
図示していないが、第１隔壁１６の幅方向（図１に矢印Ｗで示す電極室４の幅方向）両側部分にも、主部１６ａの幅方向端部から陽極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。
【0026】
（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。陽極１４側の主部１８ａの端部は陽極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。陽極１４側の主部１８ａの端部は陽極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。
【0027】
図２に示すとおり、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。
【0028】
（陰極室１０）
図２に示すとおり、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。
図２に示すとおり、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。
【0029】
（集電体２０）
矩形板状の集電体２０には、陽極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。
矩形板状の集電体２０には、陽極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。
【0030】
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２８が装着される。
【0031】
（第２隔壁２２）
図２に示すとおり、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。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２に示すとおり、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。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。
【0032】
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。
【0033】
（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。集電体２０側の主部２４ａ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。
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。集電体２０側の主部２４ａ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。
【0034】
図２に示すとおり、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。
【0035】
（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。
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。
【0036】
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。
【0037】
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水溶液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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
（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。
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。
【0044】
【0045】
第１フランジ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部材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。
【0046】
（区画部材４０）
区画部材４０は、陽極室８と陽極側気液分離室３０とを区画する部材である。区画部材４０は、下板４２と、下板４２の上方に間隔を空けて配置された上板４６とを含む。図示の実施形態の区画部材４０は、さらに、下板４２と上板４６との間に配置された中間シート４４を含んでいる。ただし、区画部材４０は、中間シート４４を含んでいなくてもよい。
区画部材４０は、陽極室８と陽極側気液分離室３０とを区画する部材である。区画部材４０は、下板４２と、下板４２の上方に間隔を空けて配置された上板４６とを含む。図示の実施形態の区画部材４０は、さらに、下板４２と上板４６との間に配置された中間シート４４を含んでいる。ただし、区画部材４０は、中間シート４４を含んでいなくてもよい。
【0047】
図４に示す区画部材４０は、下板４２、中間シート４４および上板４６が下から順に積層された積層構造体であるが、下板４２、中間シート４４および上板４６は、互いに上下方向に間隔をおいて設けられていてもよい。なお、下板４２、中間シート４４および上板４６は、いずれも矩形状である。
【0048】
図示の実施形態の上板４６は、第１フランジ３４の天面板３６および側壁３８とともに一体的に形成されている。すなわち、ひとつの板材が折り曲げられることにより、天面板３６、側壁３８、上板４６が形成されている。そして、上板４６の下面に中間シート４４が接合され、中間シート４４の下面に下板４２が接合されている。
【0049】
図４に示すとおり、奥行方向（Ｄ方向）において、上板４６は、側壁３８の下端から第１隔壁１６まで延びている。他方、下板４２および中間シート４４の奥行方向寸法は、上板４６の奥行方向寸法よりも短い。
【0050】
なお、下板４２が、第１フランジ３４の天面板３６および側壁３８とともに一体的に形成されていてもよい。この場合には、図５に示すように、奥行方向において下板４２が側壁３８の下端から第１隔壁１６まで延びることになる。また、図５に示す形態では、上板４６および中間シート４４の奥行方向寸法が、下板４２の奥行方向寸法よりも短い。
【0051】
図６を参照して説明すると、下板４２には、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて複数の開口４２ａが形成されている。上板４６にも、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて複数の開口４６ａが形成されている。
【0052】
開口４２ａ、４６ａの形状は、図示の実施形態では円形状であるが、矩形状などの他の形状であってもよい。図４および図６を参照することによって理解されるとおり、下板４２の開口４２ａおよび上板４６の開口４６ａは、奥行方向（Ｄ方向）において陽極１４側に配置されている。
【0053】
また、下板４２の開口４２ａおよび上板４６の開口４６ａについては、下記（ａ）から（ｃ）までの条件のうち、１個以上の条件を充足するのが好ましい。
【0054】
（ａ）下板４２の開口４２ａおよび上板４６の開口４６ａは、幅方向において互い違いに
配置されていること（図６、図７参照）。
（ｂ）上板４６の開口４６ａのサイズは、下板４２の開口４２ａのサイズよりも小さいこ
と（図８参照）。
（ｃ）上板４６の開口４６ａの数量は、下板４２の開口４２ａの数量よりも少ないこと（
図示していない）。
配置されていること（図６、図７参照）。
（ｂ）上板４６の開口４６ａのサイズは、下板４２の開口４２ａのサイズよりも小さいこ
と（図８参照）。
（ｃ）上板４６の開口４６ａの数量は、下板４２の開口４２ａの数量よりも少ないこと（
図示していない）。
【0055】
中間シート４４は、陽極室８から陽極側気液分離室３０に向かう電解液の流れを許容するようになっている。たとえば、エキスパンドメタルなどの網状シートから中間シート４４が形成され得る。
【0056】
（第１電解液回収手段４８）
図１および図４に示すとおり、図示の実施形態の区画部材４０には、陽極側気液分離室３０内の電解液を回収して陽極室８に戻すための第１電解液回収手段４８が設けられている。また、区画部材４０には、幅方向に間隔をおいて複数の回収穴５０が形成されている（図４ないし図６参照）。複数の回収穴５０は、図４に示す形態では上板４６に形成され、図５に示す形態では下板４２に形成されている。また、複数の回収穴５０は、奥行方向において陽極１４の反対側に配置されている。
図１および図４に示すとおり、図示の実施形態の区画部材４０には、陽極側気液分離室３０内の電解液を回収して陽極室８に戻すための第１電解液回収手段４８が設けられている。また、区画部材４０には、幅方向に間隔をおいて複数の回収穴５０が形成されている（図４ないし図６参照）。複数の回収穴５０は、図４に示す形態では上板４６に形成され、図５に示す形態では下板４２に形成されている。また、複数の回収穴５０は、奥行方向において陽極１４の反対側に配置されている。
【0057】
図１および図９に示すように、第１電解液回収手段４８は、陽極側気液分離室３０内から回収した電解液を幅方向の一端側（図１における左側）に送るための横管路５２と、幅方向の一端側に送られた電解液を下方に送るための縦管路５４とを有する。なお、第１電解液回収手段４８の横管路５２および縦管路５４は、第１隔壁１６に接していてもよく、離れていてもよい。
【0058】
横管路５２は、幅方向（Ｗ方向）に延びるチャンネル状の部材であり、横管路５２の上面は開放されている。そして、図４に示すとおり、横管路５２は、複数の回収穴５０の下方に位置づけられて、区画部材４０の下面に接続されている。
【0059】
図９に示すように、縦管路５４は、上下方向（Ｖ方向）に延びる管状部材の部材である。縦管路５４の入口５４ａは、縦管路５４の上端に設けられていて、横管路５２につながっている。縦管路５４の出口５４ｂは、縦管路５４の下端に設けられている。図１に示すように、出口５４ｂは、後述する第１供給ノズル８４の上方に配置されている。
【0060】
第１電解液回収手段４８においては、複数の回収穴５０を通って陽極側気液分離室３０から流出した電解液を横管路５２で回収する。そして、第１電解液回収手段４８は、回収した電解液を、縦管路５４の出口５４ｂから陽極室８の下部に戻し、第１供給ノズル８４から陽極室８に流入した原料液体と混合させる。
【0061】
原料液体濃度の高い所では、電解による膜のダメージが比較的大きくなってしまうところ、回収された電解液と原料液体とが混合されることにより、陽極室８内における原料液体濃度の不均一性が緩和されるため、膜の局所的な損傷が防止され得る。
【0062】
（第１排出ノズル５６）
図示していないが、陽極側気液分離室３０の幅方向両側端部には、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第１排出ノズル５６（図１参照）が付設されている。
図示していないが、陽極側気液分離室３０の幅方向両側端部には、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第１排出ノズル５６（図１参照）が付設されている。
【0063】
【0064】
第２フランジ５８は、第２隔壁２２の上端から奥行方向に延びる天面板６０と、天面板６０の先端から下方に延びる側壁６２と、側壁６２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部材６４とを含む。なお、図示していないが、天面板６０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。
【0065】
（区画部材６４）
区画部材６４は、陰極室１０と陰極側気液分離室３２とを区画する部材である。区画部材６４は、下板６６と、下板６６の上方に間隔を空けて配置された上板７０とを含む。図示の実施形態の区画部材６４は、さらに、下板６６と上板７０との間に配置された中間シート６８を含んでいる。ただし、区画部材６４は、中間シート６８を含んでいなくてもよい。
区画部材６４は、陰極室１０と陰極側気液分離室３２とを区画する部材である。区画部材６４は、下板６６と、下板６６の上方に間隔を空けて配置された上板７０とを含む。図示の実施形態の区画部材６４は、さらに、下板６６と上板７０との間に配置された中間シート６８を含んでいる。ただし、区画部材６４は、中間シート６８を含んでいなくてもよい。
【0066】
図４に示す区画部材６４は、下板６６、中間シート６８および上板７０が下から順に積層された積層構造体であるが、下板６６、中間シート６８および上板７０は、互いに上下方向に間隔をおいて設けられていてもよい。なお、下板６６、中間シート６８および上板７０は、いずれも矩形状である。
【0067】
図示の実施形態の上板７０は、第２フランジ５８の天面板６０および側壁６２とともに一体的に形成されている。すなわち、ひとつの板材が折り曲げられることにより、天面板６０、側壁６２、上板７０が形成されている。そして、上板７０の下面に中間シート６８が接合され、中間シート６８の下面に下板６６が接合されている。
【0068】
図４に示すとおり、奥行方向（Ｄ方向）において、上板７０は、側壁６２の下端から第２隔壁２２まで延びている。他方、下板６６および中間シート６８の奥行方向寸法は、上板７０の奥行方向寸法よりも短い。
【0069】
なお、下板６６が、第２フランジ５８の天面板６０および側壁６２とともに一体的に形成されていてもよい。この場合には、図５に示すように、奥行方向において下板６６が側壁６２の下端から第２隔壁２２まで延びることになる。また、図５に示す形態では、上板７０および中間シート６８の奥行方向寸法が、下板６６の奥行方向寸法よりも短い。
【0070】
図１０を参照して説明すると、下板６６には、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて複数の開口６６ａが形成されている。上板７０にも、幅方向（Ｗ方向）に間隔をおいて複数の開口７０ａが形成されている。
【0071】
開口６６ａ、７０ａの形状は、図示の実施形態では円形状であるが、矩形状などの他の形状であってもよい。図４および図１０を参照することによって理解されるとおり、下板６６の開口６６ａおよび上板７０の開口７０ａは、奥行方向（Ｄ方向）において陰極２８側に配置されている。
【0072】
また、下板６６の開口６６ａおよび上板７０の開口７０ａについては、下記（ｄ）から（ｆ）までの条件のうち、１個以上の条件を充足するのが好ましい。
【0073】
（ｄ）下板６６の開口６６ａおよび上板７０の開口７０ａは、幅方向において互い違いに
配置されていること（図１０参照）。
（ｅ）上板７０の開口７０ａのサイズは、下板６６の開口６６ａのサイズよりも小さいこ
と（図示していない）。
（ｆ）上板７０の開口７０ａの数量は、下板６６の開口６６ａの数量よりも少ないこと（
図示していない）。
配置されていること（図１０参照）。
（ｅ）上板７０の開口７０ａのサイズは、下板６６の開口６６ａのサイズよりも小さいこ
と（図示していない）。
（ｆ）上板７０の開口７０ａの数量は、下板６６の開口６６ａの数量よりも少ないこと（
図示していない）。
【0074】
中間シート６８は、陰極室１０から陰極側気液分離室３２に向かう電解液の流れを許容するようになっている。たとえば、エキスパンドメタルなどの網状シートから中間シート６８が形成され得る。
【0075】
（第２電解液回収手段７２）
図４に示すとおり、図示の実施形態の区画部材６４には、陰極側気液分離室３２内の電解液を回収して陰極室１０に戻すための第２電解液回収手段７２が設けられている。また、区画部材６４には、幅方向に間隔をおいて複数の回収穴７４が形成されている（図４、図５および図１０参照）。複数の回収穴７４は、図４に示す形態では上板７０に形成され、図５に示す形態では下板６６に形成されている。また、複数の回収穴７４は、奥行方向において陰極２８の反対側に配置されている。
図４に示すとおり、図示の実施形態の区画部材６４には、陰極側気液分離室３２内の電解液を回収して陰極室１０に戻すための第２電解液回収手段７２が設けられている。また、区画部材６４には、幅方向に間隔をおいて複数の回収穴７４が形成されている（図４、図５および図１０参照）。複数の回収穴７４は、図４に示す形態では上板７０に形成され、図５に示す形態では下板６６に形成されている。また、複数の回収穴７４は、奥行方向において陰極２８の反対側に配置されている。
【0076】
図１１に示すように、第２電解液回収手段７２は、陰極側気液分離室３２内から回収した電解液を幅方向の一端側に送るための横管路７６と、幅方向の一端側に送られた電解液を下方に送るための縦管路７８とを有する。なお、第２電解液回収手段７２の横管路７６および縦管路７８は、第２隔壁２２に接していてもよく、離れていてもよい。
【0077】
横管路７６は、幅方向（Ｗ方向）に延びるチャンネル状の部材であり、横管路７６の上面は開放されている。そして、図４に示すとおり、横管路７６は、複数の回収穴７４の下方に位置づけられて、区画部材６４の下面に接続されている。
【0078】
図１１に示すように、縦管路７８は、上下方向（Ｖ方向）に延びる管状部材の部材である。縦管路７８の入口７８ａは、縦管路７８の上端に設けられていて、横管路７６につながっている。縦管路７８の出口７８ｂは、縦管路７８の下端に設けられている。図示していないが、出口７８ｂは、後述する第２供給ノズル８６の上方に配置されている。
【0079】
第２電解液回収手段７２においては、複数の回収穴７４を通って陰極側気液分離室３２から流出した電解液を横管路７６で回収する。そして、第２電解液回収手段７２は、回収した電解液を、縦管路７８の出口７８ｂから陰極室１０の下部に戻し、第２供給ノズル８６から陰極室１０に流入した原料液体と混合させる。これによって、陰極室１０内における原料液体濃度の不均一性が緩和されるため、膜の局所的な損傷が防止され得る。
【0080】
（第２排出ノズル８０）
図示していないが、陰極側気液分離室３２の幅方向両側端部は、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第２排出ノズル８０（図１参照）が付設されている。
図示していないが、陰極側気液分離室３２の幅方向両側端部は、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第２排出ノズル８０（図１参照）が付設されている。
【0081】
（下部フレーム８２）
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８２が設けられている。下部フレーム８２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８２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。
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８２が設けられている。下部フレーム８２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８２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。
【0082】
（第１供給ノズル８４、第２供給ノズル８６）
下部フレーム８２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第１供給ノズル８４（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８２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第２供給ノズル８６（図１参照）が装着されている。
下部フレーム８２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第１供給ノズル８４（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８２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第２供給ノズル８６（図１参照）が装着されている。
【0083】
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。幅方向片側のサイドフレームの下部に貫通穴が形成され、この貫通穴に第１供給ノズル８４が装着されていてもよい。また、幅方向他側のサイドフレームの下部に貫通穴が形成され、この貫通穴に第２供給ノズル８６が装着されていてもよい。すなわち、供給ノズルの位置は、電極室４の下部であれば、電極室４の底面であっても、電極室４の側面の下部であってもよい。
【0084】
（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１４と陰極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１４と陰極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、第１・第２供給ノズル８４、８６および第１・第２排出ノズル５６、８０に、ホースなどの流路部材を接続する。
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１４と陰極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１４と陰極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、第１・第２供給ノズル８４、８６および第１・第２排出ノズル５６、８０に、ホースなどの流路部材を接続する。
【0085】
（電気分解）
電解槽において電気分解を行う際は、第１供給ノズル８４を介して陽極室８に原料液体を供給する。また、第２供給ノズル８６を介して陰極室１０に原料液体を供給する。そして、陽極１４および陰極２８に電圧を印可する。そうすると、陽極１４および陰極２８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。
電解槽において電気分解を行う際は、第１供給ノズル８４を介して陽極室８に原料液体を供給する。また、第２供給ノズル８６を介して陰極室１０に原料液体を供給する。そして、陽極１４および陰極２８に電圧を印可する。そうすると、陽極１４および陰極２８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。
【0086】
上記のとおり、図示の実施形態では、下板４２の開口４２ａが奥行方向において陽極１４側に配置され、また、下板６６の開口６６ａが奥行方向において陰極２８側に配置されている。このため、陽極１４において発生した気体は、区画部材４０の下板４２の開口４２ａに向かって円滑に上昇していく。同じように、陰極２８において発生した気体は、区画部材６４の下板６６の開口６６ａに向かって円滑に上昇していく。
【0087】
陽極室８で生成された気泡含有電解液は、図７に示すように、区画部材４０の下板４２の開口４２ａを通過した後、中間シート４４および上板４６の開口４６ａを順に通って、陽極側気液分離室３０へと上昇する。
【0088】
同様に、陰極室１０で生成された気泡含有電解液も、区画部材６４の下板６６の開口６６ａを通過した後、中間シート６８および上板７０の開口７０ａを順に通って、陰極側気液分離室３２へと上昇する。
【0089】
気泡含有電解液が区画部材４０、６４を通過する際には、下板４２、６６、中間シート４４、６８、上板４６、７０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、区画部材４０、６４と気泡との衝突により、気泡の合体・分裂が生じる。
【0090】
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、区画部材４０、６４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、気泡が区画部材４０、６４に衝突するため、気泡の合体・分裂が促進される。
【0091】
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部材４０、６４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。
【0092】
したがって、区画部材４０、６４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。
【0093】
図７に示すように、陽極１４側の下板４２の開口４２ａおよび上板４６の開口４６ａが幅方向において互い違いに配置されていると（すなわち、上記条件（ａ）が充足されていると）、気泡の合体・分裂が一層促進され、気液分離性が向上する。また、陰極２８側の下板６６の開口６６ａおよび上板７０の開口７０ａが幅方向において互い違いに配置されている場合にも、上記同様に気液分離性が向上する。
【0094】
上板４６の開口４６ａのサイズが、下板４２の開口４２ａのサイズよりも小さく、上板７０の開口７０ａのサイズが、下板６６の開口６６ａのサイズよりも小さい場合（上記条件（ｂ）・（ｅ）が充足される場合）においても、気泡の合体・分裂が一層促進され、気液分離性が向上する。
【0095】
さらに、上板４６の開口４６ａの数量が、下板４２の開口４２ａの数量よりも少なく、上板７０の開口７０ａの数量が、下板６６の開口６６ａの数量よりも少ない場合（上記条件（ｃ）・（ｆ）が充足される場合）においても、気液分離性が向上する。
【0096】
中間シート４４、６８が、電極室４（陽極室８・陰極室１０）から気液分離室６（陽極側気液分離室３０・陰極側気液分離室３２）に向かう電解液の流れに対して抵抗を付与するようになっていると、中間シート４４、６８を電解液が通過する際に、気泡の合体・分裂がより一層促進され得る。
【0097】
たとえば、中間シート４４、６８がエキスパンドメタルから構成されている場合には、中間シート４４、６８によって、上昇する電解液の流れが奥行方向ないし幅方向に向かって局所的に変わるため、電解液の流れに対して抵抗が付与され得る。
【0098】
そして、気液分離室３０、３２に流入した気泡含有電解液は、気体と液体に分離されて第１・第２排出ノズル５６、８０から排出される。ただし、陽極側気液分離室３０に流入した電解液の一部は、複数の回収穴５０から流出し、第１電解液回収手段４８によって陽極室８に戻される。同様に、陰極側気液分離室３２に流入した電解液の一部は、複数の回収穴７４から流出し、第２電解液回収手段７２によって陰極室１０に戻される。
【0099】
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部材４０、６４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。
【符号の説明】
【0100】
２：電解槽ユニット
４：電極室
６：気液分離室
８：陽極室
１０：陰極室
１４：陽極
２８：陰極
３０：陽極側気液分離室
３２：陰極側気液分離室
３８：側壁
４０：区画部材（陽極側）
４２：下板
４２ａ：開口
４４：中間シート
４６：上板
４６ａ：開口
４８：電解液回収手段（陽極側）
５０：回収穴
５２：横管路
５４：縦管路
６２：側壁
６４：区画部材（陰極側）
６６：下板
６６ａ：開口
６８：中間シート
７０：上板
７０ａ：開口
７２：電解液回収手段（陰極側）
７４：回収穴
７６：横管路
７８：縦管路
８４：供給ノズル（陽極側）
８６：供給ノズル（陰極側）
４：電極室
６：気液分離室
８：陽極室
１０：陰極室
１４：陽極
２８：陰極
３０：陽極側気液分離室
３２：陰極側気液分離室
３８：側壁
４０：区画部材（陽極側）
４２：下板
４２ａ：開口
４４：中間シート
４６：上板
４６ａ：開口
４８：電解液回収手段（陽極側）
５０：回収穴
５２：横管路
５４：縦管路
６２：側壁
６４：区画部材（陰極側）
６６：下板
６６ａ：開口
６８：中間シート
７０：上板
７０ａ：開口
７２：電解液回収手段（陰極側）
７４：回収穴
７６：横管路
７８：縦管路
８４：供給ノズル（陽極側）
８６：供給ノズル（陰極側）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】