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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】P2024049785
(43)【公開日】2024-04-10
(54)【発明の名称】電解槽
(51)【国際特許分類】
C25B 15/08 20060101AFI20240403BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20240403BHJP
【ＦＩ】
C25B15/08 302
C25B9/00 A
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022156233
(22)【出願日】2022-09-29
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-05-17
(71)【出願人】
【識別番号】592250414
【氏名又は名称】株式会社テックコーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100087398
【弁理士】
【氏名又は名称】水野 勝文
(74)【代理人】
【識別番号】100128783
【弁理士】
【氏名又は名称】井出 真
(74)【代理人】
【識別番号】100128473
【弁理士】
【氏名又は名称】須澤 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100160886
【弁理士】
【氏名又は名称】久松 洋輔
(72)【発明者】
【氏名】岡 力矢
【テーマコード（参考）】
4K021
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021BA02
4K021BC01
4K021CA01
4K021CA08
4K021CA09
4K021CA10
4K021EA05
(57)【要約】
【課題】電解液の旋回流によって電極上の気泡を良好に除去できる電解槽を提供する。
【解決手段】第１方向（Ｘ方向）に交互に、かつ第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）に沿う姿勢で設けられる陽極（２１）及び陰極（２２）と、陽極及び陰極を収容する槽本体（３）と、を備え、槽本体の第１方向における一端側には、電解液を第１方向に沿う軸（Ａ）の周りに旋回させながら槽本体内に供給し、槽本体内に第１方向の他端側に進む電解液の旋回流を発生させる供給機構（５）が設けられ、陽極及び陰極の第２方向における外周端と、槽本体の内周壁との間には、旋回流の経路となる隙間（Ｓ）がある電解槽（１）。
【選択図】図１
【解決手段】第１方向（Ｘ方向）に交互に、かつ第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）に沿う姿勢で設けられる陽極（２１）及び陰極（２２）と、陽極及び陰極を収容する槽本体（３）と、を備え、槽本体の第１方向における一端側には、電解液を第１方向に沿う軸（Ａ）の周りに旋回させながら槽本体内に供給し、槽本体内に第１方向の他端側に進む電解液の旋回流を発生させる供給機構（５）が設けられ、陽極及び陰極の第２方向における外周端と、槽本体の内周壁との間には、旋回流の経路となる隙間（Ｓ）がある電解槽（１）。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に並んで、かつ前記第１方向と直交する第２方向に沿う姿勢で設けられる陽極及び陰極と、
前記陽極及び前記陰極を収容する槽本体と、を備え、
前記槽本体の前記第１方向における一端側には、電解液を前記第１方向に沿う軸の周りに旋回させながら前記槽本体内に供給し、前記槽本体内に前記第１方向の他端側に進む前記電解液の旋回流を発生させる供給機構が設けられ、
前記陽極及び前記陰極の前記第２方向における外周端と、前記槽本体の内周壁との間には、前記旋回流の経路となる隙間があることを特徴とする電解槽。
前記陽極及び前記陰極を収容する槽本体と、を備え、
前記槽本体の前記第１方向における一端側には、電解液を前記第１方向に沿う軸の周りに旋回させながら前記槽本体内に供給し、前記槽本体内に前記第１方向の他端側に進む前記電解液の旋回流を発生させる供給機構が設けられ、
前記陽極及び前記陰極の前記第２方向における外周端と、前記槽本体の内周壁との間には、前記旋回流の経路となる隙間があることを特徴とする電解槽。
【請求項2】
請求項１に記載の電解槽において、
前記槽本体は、
前記陽極及び前記陰極を収容する柱状の内部空間を有する収容部と、
前記収容部の前記第１方向における一端側の開口を閉塞する前記供給機構とを備え、
前記供給機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の他端側に開いた第１ガイド溝部と、
前記第１ガイド溝部を構成する外側の内周壁に開口し、前記電解液を前記第１ガイド溝部内に供給することで前記旋回流を発生させる入口と、を備えることを特徴とする電解槽。
前記槽本体は、
前記陽極及び前記陰極を収容する柱状の内部空間を有する収容部と、
前記収容部の前記第１方向における一端側の開口を閉塞する前記供給機構とを備え、
前記供給機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の他端側に開いた第１ガイド溝部と、
前記第１ガイド溝部を構成する外側の内周壁に開口し、前記電解液を前記第１ガイド溝部内に供給することで前記旋回流を発生させる入口と、を備えることを特徴とする電解槽。
【請求項3】
請求項２に記載の電解槽において、
前記供給機構は、直線状に延びて前記入口に接続する前記電解液の供給路を備え、
前記供給路の仮想延長線から、前記第１ガイド溝部を構成する内側の内周壁は離れていることを特徴とする電解槽。
前記供給機構は、直線状に延びて前記入口に接続する前記電解液の供給路を備え、
前記供給路の仮想延長線から、前記第１ガイド溝部を構成する内側の内周壁は離れていることを特徴とする電解槽。
【請求項4】
請求項３に記載の電解槽において、
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における他端側の開口を閉塞する第１排出機構を備え、
前記第１排出機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の一端側に開き、前記旋回流を受ける第２ガイド溝部と、
前記第２ガイド溝部を構成する外側の内周壁に前記旋回流の流れに沿って開口する前記旋回流の出口と、を備えることを特徴とする電解槽。
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における他端側の開口を閉塞する第１排出機構を備え、
前記第１排出機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の一端側に開き、前記旋回流を受ける第２ガイド溝部と、
前記第２ガイド溝部を構成する外側の内周壁に前記旋回流の流れに沿って開口する前記旋回流の出口と、を備えることを特徴とする電解槽。
【請求項5】
請求項２に記載の電解槽において、
前記陽極及び前記陰極の中心部には、前記旋回流の経路となる孔が空いていることを特徴とする電解槽。
前記陽極及び前記陰極の中心部には、前記旋回流の経路となる孔が空いていることを特徴とする電解槽。
【請求項6】
請求項５に記載の電解槽において、
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における他端側の開口を閉塞する第２排出機構を備え、
前記第２排出機構の前記第１方向の一端側の端面において、前記軸が通る位置には、前記旋回流の出口が開口することを特徴とする電解槽。
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における他端側の開口を閉塞する第２排出機構を備え、
前記第２排出機構の前記第１方向の一端側の端面において、前記軸が通る位置には、前記旋回流の出口が開口することを特徴とする電解槽。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の電解槽において、
前記陽極及び前記陰極は、それぞれ複数あり前記第１方向に交互に並ぶことを特徴とする電解槽。
前記陽極及び前記陰極は、それぞれ複数あり前記第１方向に交互に並ぶことを特徴とする電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電解槽に関する。
【背景技術】
【0002】
電気分解時に電極から生じる気泡が電極に付着すると、電極と電解液との接触面積が減少し、電解効率が低下する。そこで、電解液に流れを生じさせ、この電解液の流れによって電極上から気泡を除去する電解槽が開発されている（例えば特許文献１）。
【0003】
特許文献１では、円筒状の電解槽の中に、複数の電極が電解槽の軸方向と平行に設けられている。電解槽の上部側面から注入された海水は、旋回流となって電極間を通りながら下方へ進み、電極間で電気分解されながら電極上の気泡を除去する。そして、海水は、電解槽の下部側面から排出される。電極上から除去された気泡は、電解槽内を上昇し、電解槽内の上部から外部へ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】実開平４－１１０７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１では、電解槽の軸方向と平行な各電極によって、旋回流の周方向の進行が妨げられる。また、特許文献１では、径方向最外側の電極と電解槽の内周壁との間に絶縁スペーサが設けられており、この絶縁スペーサによって、径方向最外側の電極と電解槽の内周壁との隙間への旋回流の進行が妨げられる。これらの結果、特許文献１では、旋回流による電極上の気泡の除去効果が著しく低下してしまう。
【0006】
本発明は、電解液の旋回流によって電極上の気泡を良好に除去できる電解槽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】
本発明の要旨は、参照のために図面の符号を付して説明すると、以下のとおりである。
（１）第１方向（Ｘ方向）に並んで、かつ前記第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）に沿う姿勢で設けられる陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）と、
前記陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び前記陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）を収容する槽本体（３）と、を備え、
前記槽本体（３）の前記第１方向（Ｘ方向）における一端側には、電解液を前記第１方向（Ｘ方向）に沿う軸（Ａ）の周りに旋回させながら前記槽本体（３）内に供給し、前記槽本体（３）内に前記第１方向（Ｘ方向）の他端側に進む前記電解液の旋回流を発生させる供給機構（５）が設けられ、
前記陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び前記陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）の前記第２方向（Ｙ方向）における外周端と、前記槽本体（３）の内周壁との間には、前記旋回流の経路となる隙間（Ｓ）があることを特徴とする電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）。
（２）（１）に記載の電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）において、
前記槽本体（３）は、
前記陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び前記陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）を収容する柱状の内部空間（Ｖ）を有する収容部（４）と、
前記収容部（４）の前記第１方向（Ｘ方向）における一端側の開口（４３１）を閉塞する前記供給機構（５）とを備え、
前記供給機構（５）は、
前記軸（Ａ）を中心とする円環状で前記第１方向（Ｘ方向）の他端側に開いた第１ガイド溝部（５５）と、
前記第１ガイド溝部（５５）を構成する外側の内周壁（５５２）に開口し、前記電解液を前記第１ガイド溝部（５５）内に供給することで前記旋回流を発生させる入口（５５５）と、を備えることを特徴とする電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）。
（３）（２）に記載の電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）において、
前記供給機構（５）は、直線状に延びて前記入口（５５５）に接続する前記電解液の供給路（５７）を備え、
前記供給路（５７）の仮想延長線（Ｋ１）から、前記第１ガイド溝部（５５）を構成する内側の内周壁（５５１）は離れていることを特徴とする電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）。
（４）（３）に記載の電解槽（１，１Ａ，１Ｃ）において、
前記槽本体（３）は、前記収容部（４）の前記第１方向（Ｘ方向）における他端側の開口（４４１）を閉塞する第１排出機構（６）を備え、
前記第１排出機構（６）は、
前記軸（Ａ）を中心とする円環状で前記第１方向（Ｘ方向）の一端側に開き、前記旋回流を受ける第２ガイド溝部（６５）と、
前記第２ガイド溝部（６５）を構成する外側の内周壁（６５２）に前記旋回流の流れに沿って開口する前記旋回流の出口（６５５）と、を備えることを特徴とする電解槽（１，１Ａ，１Ｃ）。
（５）（２）に記載の電解槽（１Ｂ，１Ｄ）において、
前記陽極（２１Ｂ，２１Ｄ）及び前記陰極（２２Ｂ，２２Ｄ）の中心部には、前記旋回流の経路となる孔（２１２，２２２）が空いていることを特徴とする電解槽（１Ｂ，１Ｄ）。
（６）（５）に記載の電解槽（１Ｂ，１Ｄ）において、
前記槽本体（３）は、前記収容部（４）の前記第１方向（Ｘ方向）における他端側の開口（４４１）を閉塞する第２排出機構（６Ｂ）を備え、
前記第２排出機構（６Ｂ）の前記第１方向（Ｘ方向）の一端側の端面（６４）において、前記軸（Ａ）が通る位置には、前記旋回流の出口（６８）が開口することを特徴とする電解槽（１Ｂ，１Ｄ）。
（７）（１）から（６）のいずれか一つに記載の電解槽（１Ｃ，１Ｄ）において、
前記陽極（２１Ｃ，２１Ｄ）及び前記陰極（２２Ｃ，２２Ｄ）は、それぞれ複数あり前記第１方向（Ｘ方向）に交互に並ぶことを特徴とする電解槽（１Ｃ，１Ｄ）。
（１）第１方向（Ｘ方向）に並んで、かつ前記第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）に沿う姿勢で設けられる陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）と、
前記陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び前記陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）を収容する槽本体（３）と、を備え、
前記槽本体（３）の前記第１方向（Ｘ方向）における一端側には、電解液を前記第１方向（Ｘ方向）に沿う軸（Ａ）の周りに旋回させながら前記槽本体（３）内に供給し、前記槽本体（３）内に前記第１方向（Ｘ方向）の他端側に進む前記電解液の旋回流を発生させる供給機構（５）が設けられ、
前記陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び前記陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）の前記第２方向（Ｙ方向）における外周端と、前記槽本体（３）の内周壁との間には、前記旋回流の経路となる隙間（Ｓ）があることを特徴とする電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）。
（２）（１）に記載の電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）において、
前記槽本体（３）は、
前記陽極（２１，２１Ａ～２１Ｄ）及び前記陰極（２２，２２Ａ～２２Ｄ）を収容する柱状の内部空間（Ｖ）を有する収容部（４）と、
前記収容部（４）の前記第１方向（Ｘ方向）における一端側の開口（４３１）を閉塞する前記供給機構（５）とを備え、
前記供給機構（５）は、
前記軸（Ａ）を中心とする円環状で前記第１方向（Ｘ方向）の他端側に開いた第１ガイド溝部（５５）と、
前記第１ガイド溝部（５５）を構成する外側の内周壁（５５２）に開口し、前記電解液を前記第１ガイド溝部（５５）内に供給することで前記旋回流を発生させる入口（５５５）と、を備えることを特徴とする電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）。
（３）（２）に記載の電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）において、
前記供給機構（５）は、直線状に延びて前記入口（５５５）に接続する前記電解液の供給路（５７）を備え、
前記供給路（５７）の仮想延長線（Ｋ１）から、前記第１ガイド溝部（５５）を構成する内側の内周壁（５５１）は離れていることを特徴とする電解槽（１，１Ａ～１Ｄ）。
（４）（３）に記載の電解槽（１，１Ａ，１Ｃ）において、
前記槽本体（３）は、前記収容部（４）の前記第１方向（Ｘ方向）における他端側の開口（４４１）を閉塞する第１排出機構（６）を備え、
前記第１排出機構（６）は、
前記軸（Ａ）を中心とする円環状で前記第１方向（Ｘ方向）の一端側に開き、前記旋回流を受ける第２ガイド溝部（６５）と、
前記第２ガイド溝部（６５）を構成する外側の内周壁（６５２）に前記旋回流の流れに沿って開口する前記旋回流の出口（６５５）と、を備えることを特徴とする電解槽（１，１Ａ，１Ｃ）。
（５）（２）に記載の電解槽（１Ｂ，１Ｄ）において、
前記陽極（２１Ｂ，２１Ｄ）及び前記陰極（２２Ｂ，２２Ｄ）の中心部には、前記旋回流の経路となる孔（２１２，２２２）が空いていることを特徴とする電解槽（１Ｂ，１Ｄ）。
（６）（５）に記載の電解槽（１Ｂ，１Ｄ）において、
前記槽本体（３）は、前記収容部（４）の前記第１方向（Ｘ方向）における他端側の開口（４４１）を閉塞する第２排出機構（６Ｂ）を備え、
前記第２排出機構（６Ｂ）の前記第１方向（Ｘ方向）の一端側の端面（６４）において、前記軸（Ａ）が通る位置には、前記旋回流の出口（６８）が開口することを特徴とする電解槽（１Ｂ，１Ｄ）。
（７）（１）から（６）のいずれか一つに記載の電解槽（１Ｃ，１Ｄ）において、
前記陽極（２１Ｃ，２１Ｄ）及び前記陰極（２２Ｃ，２２Ｄ）は、それぞれ複数あり前記第１方向（Ｘ方向）に交互に並ぶことを特徴とする電解槽（１Ｃ，１Ｄ）。
【発明の効果】
【0008】
本発明では、陽極及び陰極が、旋回流の進行方向である第１方向に直交する第２方向に沿って設けられ、かつ、それらの外周端と槽本体の内周壁との間には、旋回流の経路となる隙間があるので、従来に比べて旋回流を円滑に流すことができ、電極上の気泡を良好に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
陽極２１及び陰極２２は、円板状であり、Ｘ方向（第１方向）に並んで、かつＸ方向と直交するＹ方向（第２方向）に沿う姿勢で設けられる。＋Ｘ方向側を図１（Ａ）の右側とし、－Ｘ方向側を図１（Ａ）の左側とする。＋Ｙ方向側を図１（Ａ）の上側とし、－Ｙ方向側を図１（Ａ）の下側とする。－Ｘ方向側から陽極２１、陰極２２の順で並ぶものとする。陽極２１は、外端部に保持部材９２が接続し、保持部材９２に保持される。陰極２２は、外端部に保持部材９３が接続し、保持部材９３に保持される。
【0012】
保持部材９２，９３は、Ｘ方向に延び、後述するガイド溝部５５の底面５５３を貫通する。保持部材９２，９３は、導電性を有し、直流電源９１に電気的に接続する。陽極２１の外端部には、陰極２２の保持部材９３を通す孔２１１が形成されている（図１（Ｂ）も参照）。孔２１１に替え、陽極２１の外周縁で開放する切り欠きが形成されていてもよい。保持部材９２，９３は、適宜の形状、配置を取り得、また、複数設けられてもよい。図２に示すように、保持部材９２Ａ，９３Ａは、陽極２１または陰極２２の側面等に接続してＹ方向に延び、後述する収容部４の内周壁を貫通してもよい。
【0013】
図１に戻り、槽本体３は、陽極２１及び陰極２２を収容する。槽本体３は、収容部４、入口側フランジ５（供給機構）、出口側フランジ６（第１排出機構）を備える。
【0014】
収容部４は、円筒状の部材のＸ方向両端に矩形状のフランジ４１，４２が設けられた形状をしている。収容部４は、陽極２１及び陰極２２をＸ方向に並ぶように収容する円柱状の内部空間Ｖを有する。陽極２１及び陰極２２は、中心軸が収容部４の円筒部分の中心軸Ａと一致するように設置される。以下、中心軸Ａを単に軸Ａと記載する場合がある。
【0015】
陽極２１及び陰極２２のＹ方向における外周端と収容部４の内周壁との間には、旋回流の経路となる隙間Ｓがある。収容部４のＸ方向の両端面４３，４４（図１(Ａ)の下側に記載）には、内部空間Ｖによる円状の開口４３１，４４１（図１(Ａ)の下側に記載）が形成される。開口４３１は入口側フランジ５に、開口４４１は出口側フランジ６に閉塞される。フランジ４１には孔４１１（図１(Ａ)の下側に記載）が、フランジ４２には孔４２１（図１(Ａ)の下側に記載）がそれぞれ軸Ａを中心とする周方向に沿って複数形成される。
【0016】
入口側フランジ５は、槽本体３の－Ｘ方向側に設けられる。入口側フランジ５は、電解液を、Ｘ方向に沿う軸Ａの周りに旋回させながら槽本体３内に供給し、槽本体３内に＋Ｘ方向に進む電解液の旋回流を発生させる。
【0017】
入口側フランジ５は、外形がフランジ４１の外形と重なる矩形の板状であり（図３参照）、複数の孔５１（図１(Ａ)の下側に記載）が軸Ａを中心とする周方向に沿って形成される。入口側フランジ５は、この各孔５１及びフランジ４１の各孔４１１を挿通する不図示のボルト－ナット等の締結具により、収容部４に締結される。入口側フランジ５と収容部４の間には、円環状のシール部材５２（図１(Ａ)の下側に記載）が設けられる。
【0018】
出口側フランジ６は、槽本体３の＋Ｘ方向側に設けられる。出口側フランジ６は、入口側フランジ５と基本構成が共通しており、外形がフランジ４２の外形と重なる矩形の板状である。出口側フランジ６には、複数の孔６１（図１(Ａ)の下側に記載）が軸Ａを中心とする周方向に沿って形成される。出口側フランジ６は、この各孔６１及びフランジ４２の各孔４２１を挿通する不図示のボルト－ナット等の締結具により、収容部４に締結される。出口側フランジ６と収容部４の間には、円環状のシール部材６２（図１(Ａ)の下側に記載）が設けられる。
【0019】
図３は、入口側フランジ５の斜視図である。
入口側フランジ５の＋Ｘ方向側の端面５４には、シール部材５２が挿入される溝５２１があり、溝５２１の内側にガイド溝部５５（第１ガイド溝部）が形成されている。ガイド溝部５５は、収容部４の中心軸Ａを中心とする円環状で＋Ｘ方向側に開いた溝である。ガイド溝部５５は、軸Ａに対して径方向内側の内周壁５５１と、軸Ａに対して径方向外側の内周壁５５２と、底面５５３とを含む。外側の内周壁５５２の内径は、本実施形態では、収容部４の内径とほぼ同一である。本実施形態では、ガイド溝部５５における軸Ａを中心とする径方向の幅は、収容部４の内径の四分の一以下である。
入口側フランジ５の＋Ｘ方向側の端面５４には、シール部材５２が挿入される溝５２１があり、溝５２１の内側にガイド溝部５５（第１ガイド溝部）が形成されている。ガイド溝部５５は、収容部４の中心軸Ａを中心とする円環状で＋Ｘ方向側に開いた溝である。ガイド溝部５５は、軸Ａに対して径方向内側の内周壁５５１と、軸Ａに対して径方向外側の内周壁５５２と、底面５５３とを含む。外側の内周壁５５２の内径は、本実施形態では、収容部４の内径とほぼ同一である。本実施形態では、ガイド溝部５５における軸Ａを中心とする径方向の幅は、収容部４の内径の四分の一以下である。
【0020】
ガイド溝部５５の内側には、上記内側の内周壁５５１を有して頂面が端面５４と同一平面に配置される円柱状部５５４が形成されている。本実施形態では、内周壁５５１，５５２は、底面５５３に直交するものとするが、底面５５３との間にＲが付けられていてもよいし、底面５５３側が狭くなるように傾斜していてもよい。
【0021】
外側の内周壁５５２には、電解液である水の槽本体３への入口５５５が開口する。入口５５５は、水をガイド溝部５５内に供給することで槽本体３内に旋回流を発生させる。電解液として水以外のものを利用してもよい。
【0022】
図４（Ａ）は、入口側フランジ５の構成及び作用を説明するための模式的な平面図である。
入口側フランジ５の側面５６には、水を入口側フランジ５内に供給する配管９４が接続する。入口側フランジ５内には、配管９４と入口５５５とを繋ぐ供給路５７が形成されている。入口５５５からガイド溝部５５内に供給される水は、ガイド溝部５５により軸Ａの周りを旋回する。
入口側フランジ５の側面５６には、水を入口側フランジ５内に供給する配管９４が接続する。入口側フランジ５内には、配管９４と入口５５５とを繋ぐ供給路５７が形成されている。入口５５５からガイド溝部５５内に供給される水は、ガイド溝部５５により軸Ａの周りを旋回する。
【0023】
本実施形態では、供給路５７の仮想延長線Ｋ１（図４（Ａ）では供給路５７の仮想延長線Ｋ１の左側の部分のみを図示）から、内側の内周壁５５１は離れている。これにより、供給路５７から入口５５５を介してガイド溝部５５内に供給される水は、直接外側の内周壁５５２に当たり軸Ａの周りを旋回することとなる。従って、本実施形態では、入口５５５から供給される水が、内側の内周壁５５１に当たってその勢いが削がれる事が防止される。このように、入口５５５に接続する通路部分である供給路５７は、直線状で、かつその仮想延長線Ｋ１から、内側の内周壁５５１が離れていることが好ましい。また、そのような供給路５７が入口側フランジ５の側面５６まで直線状に延びることは、供給路５７全体を形成しやすいという利点がある。
【0024】
図１（Ａ）に戻り、ガイド溝部５５により軸Ａの周りを旋回する水は、後述する出口６５５から水が排出されることによる負圧によって、＋Ｘ方向に進み、旋回流となる。旋回流は、旋回しながら陽極２１と陰極２２の間を通るとともに、陽極２１及び陰極２２の外周端と収容部４の内周壁の隙間Ｓを通って＋Ｘ方向に進み、出口側フランジ６に向かう。この際、旋回流は、陽極２１及び陰極２２の間で電気分解されつつ、陽極２１及び陰極２２の表面に付着する気泡を除去する。除去された気泡は、旋回流の遠心力により収容部４の内周壁側に寄り、該内周壁に沿って出口側フランジ６側に流される。
【0025】
本実施形態では、陽極２１及び陰極２２は、旋回流の進行方向（＋Ｘ方向）に直交するＹ方向に沿って設けられているので、旋回流の周方向の進行を妨げない。また、陽極２１及び陰極２２の外周端と収容部４の内周壁の間には、隙間Ｓが形成されているので、旋回流を収容部４内において出口側フランジ６側に向けて円滑に流すことができ、陽極２１及び陰極２２上の気泡を良好に除去できる。従って、本実施形態では、電気分解の効率を良好に維持できる。
【0026】
本実施形態では、保持部材９２，９３は、Ｘ方向に延び、かつ陽極２１及び陰極２２の径方向内側に位置するので、旋回流に対する抵抗を小さくできる。
【0027】
図４(Ｂ)は、出口側フランジ６の構成及び作用を説明するための模式的な平面図である。
出口側フランジ６は、ガイド溝部６５、側面６６、例えば排出路６７ａ、配管９５ａ、排出路６７ａ及び配管９５ａに繋がる出口６５５を備える。これらの要素６５、６６、６７ａ、９５ａ、６５５は、入口側フランジ５のガイド溝部５５、側面５６、供給路５７、配管９４、入口５５５と同様の構成を有する。図４(Ｂ)では、水の排出経路として、上記の排出路６７ａと配管９５ａのほか、排出路６７ｂと配管９５ｂ、及び排出路６７ｃと配管９５ｃを描いているが、これら３つの排出経路のうち、いずれか一つの排出経路の出口６５５のみが開口し、他の２つの排出経路の出口６５５はパテ等により塞がれている。本実施形態では、排出路６７ｂと配管９５ｂ、及び排出路６７ｃと配管９５ｃの出口６５５は塞がれているものとする。このように、本実施形態では、ガイド溝部６５に繋がる複数の排出経路が形成されており、電解槽１の要求性能に応じて、適宜の排出経路の出口６５５を塞ぐことができるので、出口側フランジ６の利便性が良い。
出口側フランジ６は、ガイド溝部６５、側面６６、例えば排出路６７ａ、配管９５ａ、排出路６７ａ及び配管９５ａに繋がる出口６５５を備える。これらの要素６５、６６、６７ａ、９５ａ、６５５は、入口側フランジ５のガイド溝部５５、側面５６、供給路５７、配管９４、入口５５５と同様の構成を有する。図４(Ｂ)では、水の排出経路として、上記の排出路６７ａと配管９５ａのほか、排出路６７ｂと配管９５ｂ、及び排出路６７ｃと配管９５ｃを描いているが、これら３つの排出経路のうち、いずれか一つの排出経路の出口６５５のみが開口し、他の２つの排出経路の出口６５５はパテ等により塞がれている。本実施形態では、排出路６７ｂと配管９５ｂ、及び排出路６７ｃと配管９５ｃの出口６５５は塞がれているものとする。このように、本実施形態では、ガイド溝部６５に繋がる複数の排出経路が形成されており、電解槽１の要求性能に応じて、適宜の排出経路の出口６５５を塞ぐことができるので、出口側フランジ６の利便性が良い。
【0028】
ガイド溝部６５は、入口側フランジ５のガイド溝部５５とＸ方向に対称であり、軸Ａに対して径方向内側の内周壁６５１と、径方向外側の内周壁６５２と、底面６５３とを含む。ガイド溝部６５は、軸Ａを中心とする円環状で－Ｘ方向側に開いた溝であり、旋回流を受ける。ガイド溝部６５の外側の内周壁６５２には、旋回流の出口６５５が、旋回流の流れに沿って開口する。「出口６５５が旋回流の流れに沿って開口する」とは、出口６５５が、旋回流の流れ方向（図４(Ｂ)において時計回り）において、その流れを妨げない方向に開口することを意味する。これらの特徴は入口５５５も同様に有する。
【0029】
旋回流は、除去した気泡と共にガイド溝部６５内に進んだ後、ガイド溝部６５にガイドされて旋回しながら出口６５５内に進み、例えば、排出路６７ａ及び配管９５ａを介して電解槽１の外部へ排出される。あるいは、旋回流を、排出路６７ｂ及び配管９５ｂ、若しくは排出路６７ｃ及び配管９５ｃを介して電解槽１の外部へ排出してもよい。
【0030】
排出路６７ａは、直線状に出口６５５に接続し、排出路６７ａの仮想延長線Ｋ２（図４（Ｂ）では排出路６７ａの仮想延長線Ｋ２の右側の部分のみを図示）から、内側の内周壁６５１は離れている。これにより、外側の内周壁６５１に沿って勢いよく流れ、出口６５５から排出路６７ａに導入される水に対する排出路６７ａの抵抗を抑えることができる。排出路６７ａが出口側フランジ６の側面６６まで直線状に延びることは、排出路６７ａ全体を形成しやすいという利点もある。他の排出路６７ｂ、６７ｃも同様の構成を有する。
【0031】
入口側フランジ５及び出口側フランジ６の少なくとも一方は、収容部４と一体でもよいところ、本実施形態では、入口側フランジ５及び出口側フランジ６を収容部４に着脱可能にしたので、収容部４内に陽極２１及び陰極２２を設置しやすく、また、電解槽１のメンテナンスも容易である。
【0032】
本実施形態では、収容部４の内周壁と陽極２１及び陰極２２の外周端との隙間Ｓを旋回流の経路とし、旋回流の旋回半径を大きくした。そのため、本実施形態では、陽極２１及び陰極２２間における旋回流の遠心力を大きくでき、陽極２１及び陰極２２上の気泡の泡切れを良好にできる。
【0033】
本実施形態では、出口側フランジ６及び入口側フランジ５は、ガイド溝部５５，６５を有する共通の部材に供給路５７または排出路６７ａ～６７ｃが形成されたものであり、基本構成が共通しているので、電解槽１の構成を簡素にできる。
【0034】
（第２実施形態）
図５（Ａ）は、電解槽１Ｂの断面図、図５（Ｂ）は、陽極２１Ｂの平面図である。図６（Ａ）は入口側フランジ５の構成及び作用を、図６（Ｂ）は出口側フランジ６Ｂの構成及び作用を説明するための模式的な平面図である。図６（Ｂ）では、ガイド溝部６５及び出口６８に着色している。
図５（Ａ）は、電解槽１Ｂの断面図、図５（Ｂ）は、陽極２１Ｂの平面図である。図６（Ａ）は入口側フランジ５の構成及び作用を、図６（Ｂ）は出口側フランジ６Ｂの構成及び作用を説明するための模式的な平面図である。図６（Ｂ）では、ガイド溝部６５及び出口６８に着色している。
【0035】
電解槽１Ｂにおいて、第１実施形態の電解槽１と異なる点は、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂの一部の構成と、出口側フランジ６Ｂ（第２排出機構）の一部の構成である。以下では、第１実施形態と異なるそれらの構成について説明し、電解槽１Ｂのその他の構成は、電解槽１と同様であるので、その説明を省略もしくは簡略化する。
【0036】
本実施形態でも、入口５５５からガイド溝部５５内に供給される水により、収容部４内に旋回流が生じる。陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂの中心部には、旋回流の経路となる中央孔２１２，２２２が空いている。旋回流は、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂの間を旋回しながら電気分解され、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂ上から気泡を除去する。そして、旋回流は、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂの外周端と収容部４の内周壁との隙間Ｓ及び中央孔２１２，２２２を通って出口側フランジ６Ｂに至る。旋回流は、中央孔２１２，２２２を通る際に旋回速度を速める。
【0037】
本実施形態では、旋回流が中央孔２１２，２２２を通ることにより旋回中心の圧力が低くなるので、除去した気泡が旋回中心に集まる。従って、除去した気泡は、旋回流が出口側フランジ６Ｂ側に進む際に、隙間Ｓよりも中央孔２１２，２２２を通る。
【0038】
出口側フランジ６Ｂは、収容部４の＋Ｘ方向側の開口４４１を閉塞する。出口側フランジ６Ｂの－Ｘ方向の端面６４には、ガイド溝部６５が形成されるとともに、軸Ａが通る位置（円柱状部６５４の頂面）に旋回流の出口６８が開口する。出口６８は、本実施形態では、Ｘ方向に延び、出口側フランジ６Ｂを貫通する。出口６８の径は、本実施形態では、中央孔２１２，２２２の径と同一または略同一であるものとするが、適宜の大きさでよい。旋回流は、除去した気泡と共に、出口６８内に進み、電解槽１Ｂの外部に排出される。
【0039】
本実施形態でも、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂは、旋回流の進行方向（＋Ｘ方向）に直交するＹ方向に沿って設けられ、かつ、それらの外周端と収容部４の内周壁の間に隙間Ｓが形成されている。そのため、旋回流を収容部４内において出口側フランジ６Ｂ側に向けて円滑に流すことができ、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂ上の気泡を良好に除去できる。また、本実施形態では、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂ上から除去した気泡の多くが中央孔２１２，２２２を通って出口側フランジ６Ｂ側に進むので、気泡を円滑に出口６８から排出できる。本実施形態でも、陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂの保持部材９２，９３は、Ｘ方向に延び、かつ陽極２１Ｂ及び陰極２２Ｂの径方向内側に位置するので、旋回流に対する抵抗を小さくできる。以上により、本実施形態でも、電気分解の効率を良好に維持できる。
【0040】
出口側フランジ６Ｂを、第１実施形態の出口側フランジ６の出口６５５を塞ぎ、中央に出口６８を貫通させることで実現できるので、２つの出口側フランジ６，６Ｂの製作を容易にできる。
【0041】
（第３実施形態）
図７は、電解槽１Ｃの断面図である。
電解槽１Ｃは、電解槽１において、陽極２１Ｃ及び陰極２２Ｃをそれぞれ複数、Ｘ方向に間隔を空けて交互に設置したものである。陽極２１Ｃの保持部材９２Ｃ及び陰極２２Ｃの保持部材９３Ｃは、１つのみ図示しているが、複数設けられてもよい。保持部材９２Ｃ，９３Ｃは、Ｘ方向に直線状に延び、不図示の直流電源９１（図１）に接続される。陽極２１Ｃの外端部には、陰極２２Ｃの保持部材９３Ｃを通す孔２１１が形成される。陰極２２Ｃの外端部には、陽極２１Ｃの保持部材９２Ｃを通す孔２２１が形成される。電解槽１Ｃのその他の構成は、電解槽１と同様である。
図７は、電解槽１Ｃの断面図である。
電解槽１Ｃは、電解槽１において、陽極２１Ｃ及び陰極２２Ｃをそれぞれ複数、Ｘ方向に間隔を空けて交互に設置したものである。陽極２１Ｃの保持部材９２Ｃ及び陰極２２Ｃの保持部材９３Ｃは、１つのみ図示しているが、複数設けられてもよい。保持部材９２Ｃ，９３Ｃは、Ｘ方向に直線状に延び、不図示の直流電源９１（図１）に接続される。陽極２１Ｃの外端部には、陰極２２Ｃの保持部材９３Ｃを通す孔２１１が形成される。陰極２２Ｃの外端部には、陽極２１Ｃの保持部材９２Ｃを通す孔２２１が形成される。電解槽１Ｃのその他の構成は、電解槽１と同様である。
【0042】
（第４実施形態）
図８は、電解槽１Ｄの断面図である。
電解槽１Ｄは、第２実施形態の電解槽１Ｂにおいて、陽極２１Ｄ及び陰極２２Ｄをそれぞれ複数、Ｘ方向に間隔を空けて交互に設置したものである。陽極２１Ｄ及び陰極２２Ｄには、旋回流が通る中央孔２１２，２２２が中央に形成される。陽極２１Ｄ及び陰極２２Ｄは、第３実施形態と同様、不図示の保持部材９２Ｃ，９３Ｃにより保持されて直流電源９１に接続されるとともに、保持部材９２Ｃ，９３Ｃを通す不図示の孔２１１，２２１が形成される。電解槽１Ｄのその他の構成は、電解槽１Ｂと同様である。
図８は、電解槽１Ｄの断面図である。
電解槽１Ｄは、第２実施形態の電解槽１Ｂにおいて、陽極２１Ｄ及び陰極２２Ｄをそれぞれ複数、Ｘ方向に間隔を空けて交互に設置したものである。陽極２１Ｄ及び陰極２２Ｄには、旋回流が通る中央孔２１２，２２２が中央に形成される。陽極２１Ｄ及び陰極２２Ｄは、第３実施形態と同様、不図示の保持部材９２Ｃ，９３Ｃにより保持されて直流電源９１に接続されるとともに、保持部材９２Ｃ，９３Ｃを通す不図示の孔２１１，２２１が形成される。電解槽１Ｄのその他の構成は、電解槽１Ｂと同様である。
【0043】
（変形例）
ガイド溝部５５，６５は、軸Ａから径方向外側に向かう、または軸Ａから径方向外側かつ＋Ｘ方向側にも向かう螺旋状であってもよく、電解液を軸Ａの周りに旋回させる適宜の形状を取り得る。入口側フランジ５（供給機構）及び出口側フランジ６（第１排出機構）は、収容部４の中心軸Ａからずれた軸の周りに電解液を旋回させてもよい。
ガイド溝部５５，６５は、軸Ａから径方向外側に向かう、または軸Ａから径方向外側かつ＋Ｘ方向側にも向かう螺旋状であってもよく、電解液を軸Ａの周りに旋回させる適宜の形状を取り得る。入口側フランジ５（供給機構）及び出口側フランジ６（第１排出機構）は、収容部４の中心軸Ａからずれた軸の周りに電解液を旋回させてもよい。
【0044】
本発明は、その特徴から逸脱することなく、実施形態で実施できる。実施形態、変形例、効果は単なる例示であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。実施形態及び変形例の特徴、構造は、追加でき、また代替の構成を得るために様々な方法で組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0045】
１，１Ａ～１Ｄ…電解槽、３…槽本体、４…収容部、５…入口側フランジ（供給機構）、６…出口側フランジ（第１排出機構）、６Ｂ…出口側フランジ（第２排出機構）、２１，２１Ａ～２１Ｄ…陽極、２２，２２Ａ～２２Ｄ…陰極、５５…ガイド溝部（第１ガイド溝部）、５７…供給路、６５…ガイド溝部（第２ガイド溝部）、６８…出口、２１２，２２２…中央孔（孔）、４３１…開口、４４１…開口、５５１…内側の内周壁、５５２…外側の内周壁、５５５…入口、６５２…外側の内周壁、Ｋ１…仮想延長線、Ｓ…隙間、Ｖ…内部空間、Ｘ方向…第１方向、Ｙ方向…第２方向。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に並んで、かつ前記第１方向と直交する第２方向に沿う姿勢で設けられる陽極及び陰極と、
前記陽極及び前記陰極を収容する槽本体と、を備え、
前記槽本体において、前記陽極及び前記陰極のうち最も前記第１方向における一方側に位置するものよりも前記第１方向の前記一方側には、電解液を前記第１方向に沿う軸の周りに旋回させながら前記槽本体内に供給し、前記槽本体内に前記第１方向の他方側に進む前記電解液の旋回流を発生させる供給機構が設けられ、
前記陽極及び前記陰極の前記第２方向における外周端と、前記槽本体の内周壁との間には、前記旋回流の経路となる隙間があることを特徴とする電解槽。
前記陽極及び前記陰極を収容する槽本体と、を備え、
前記槽本体において、前記陽極及び前記陰極のうち最も前記第１方向における一方側に位置するものよりも前記第１方向の前記一方側には、電解液を前記第１方向に沿う軸の周りに旋回させながら前記槽本体内に供給し、前記槽本体内に前記第１方向の他方側に進む前記電解液の旋回流を発生させる供給機構が設けられ、
前記陽極及び前記陰極の前記第２方向における外周端と、前記槽本体の内周壁との間には、前記旋回流の経路となる隙間があることを特徴とする電解槽。
【請求項2】
請求項１に記載の電解槽において、
前記槽本体は、
前記陽極及び前記陰極を収容する柱状の内部空間を有する収容部と、
前記収容部の前記第１方向における前記一方側の開口を閉塞する前記供給機構とを備え、
前記供給機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の前記他方側に開いた第１ガイド溝部と、
前記第１ガイド溝部を構成する外側の内周壁に開口し、前記電解液を前記第１ガイド溝部内に供給することで前記旋回流を発生させる入口と、を備えることを特徴とする電解槽。
前記槽本体は、
前記陽極及び前記陰極を収容する柱状の内部空間を有する収容部と、
前記収容部の前記第１方向における前記一方側の開口を閉塞する前記供給機構とを備え、
前記供給機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の前記他方側に開いた第１ガイド溝部と、
前記第１ガイド溝部を構成する外側の内周壁に開口し、前記電解液を前記第１ガイド溝部内に供給することで前記旋回流を発生させる入口と、を備えることを特徴とする電解槽。
【請求項3】
請求項２に記載の電解槽において、
前記供給機構は、直線状に延びて前記入口に接続する前記電解液の供給路を備え、
前記供給路の仮想延長線から、前記第１ガイド溝部を構成する内側の内周壁は離れていることを特徴とする電解槽。
前記供給機構は、直線状に延びて前記入口に接続する前記電解液の供給路を備え、
前記供給路の仮想延長線から、前記第１ガイド溝部を構成する内側の内周壁は離れていることを特徴とする電解槽。
【請求項4】
請求項３に記載の電解槽において、
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における前記他方側の開口を閉塞する第１排出機構を備え、
前記第１排出機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の前記一方側に開き、前記旋回流を受ける第２ガイド溝部と、
前記第２ガイド溝部を構成する外側の内周壁に前記旋回流の流れに沿って開口する前記旋回流の出口と、を備えることを特徴とする電解槽。
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における前記他方側の開口を閉塞する第１排出機構を備え、
前記第１排出機構は、
前記軸を中心とする円環状で前記第１方向の前記一方側に開き、前記旋回流を受ける第２ガイド溝部と、
前記第２ガイド溝部を構成する外側の内周壁に前記旋回流の流れに沿って開口する前記旋回流の出口と、を備えることを特徴とする電解槽。
【請求項5】
請求項２に記載の電解槽において、
前記陽極及び前記陰極の中心部には、前記旋回流の経路となる孔が空いていることを特徴とする電解槽。
前記陽極及び前記陰極の中心部には、前記旋回流の経路となる孔が空いていることを特徴とする電解槽。
【請求項6】
請求項５に記載の電解槽において、
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における前記他方側の開口を閉塞する第２排出機構を備え、
前記第２排出機構の前記第１方向の前記一方側の端面において、前記軸が通る位置には、前記旋回流の出口が開口することを特徴とする電解槽。
前記槽本体は、前記収容部の前記第１方向における前記他方側の開口を閉塞する第２排出機構を備え、
前記第２排出機構の前記第１方向の前記一方側の端面において、前記軸が通る位置には、前記旋回流の出口が開口することを特徴とする電解槽。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の電解槽において、
前記陽極及び前記陰極は、それぞれ複数あり前記第１方向に交互に並ぶことを特徴とする電解槽。
前記陽極及び前記陰極は、それぞれ複数あり前記第１方向に交互に並ぶことを特徴とする電解槽。