纵型电解装置的制作方法

本发明涉及纵型电解装置。

本申请对在2018年11月16日在日本申请的日本特愿2018-215772号主张优先权，将其内容引用至此。

背景技术：

作为电解装置，已知有沿铅垂方向配置电解槽，即作为纵向配置以实现节省空间化的纵型电解装置(例如，参照专利文献1)。纵型电解装置在装置的组装时，通过将圆筒形状的外筒沿铅垂方向立起，从外筒的上方插入电极组件而形成。在该插入时，为了防止电极组件的损伤，利用电极支承框覆盖电极组件的周围来进行插入。而且，在该插入时，为了使电极组件在外筒的内侧不晃动，在电极支承框与外筒之间另行配置有加强件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-222594号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在以往的纵型电解装置中，加强件由于是以防止电极组件的晃动为目的而设置的，因此散布在外筒的内壁与电极支承框之间。因此，外筒的内壁与电极支承框之间能够沿铅垂方向形成流路。其结果是，利用纵型电解装置进行电解的对象的液体不仅在电极组件的内部流动，也有可能在外筒与电极支承框之间流动。即，有可能给电解的性能带来影响。

另外，加强件由于在装置的组装时设置在外筒与电极支承框之间，因此工序繁琐。

本发明提供一种能够简化纵型电解装置的组装工序，还能够良好地保持电解的性能的纵型电解装置。

用于解决课题的方案

本发明的纵型电解装置具有：圆筒形状的外筒；电极组件，其为收容于所述外筒的内部，并由多个电极板层叠而成的四棱柱形状的电极组件，所述层叠的方向配置为与所述外筒的中心轴垂直；一对第一支承框，它们在所述层叠的方向上夹着所述电极组件；以及一对第二支承框，它们在与所述层叠的方向垂直的方向上夹着所述一对第一支承框并与所述第一支承框固定，所述第一支承框具备：矩形状的第一板部，其与所述电极组件的所述中心轴的轴向上的长度对应；以及多个第一凸缘部，它们与所述第一板部一体形成，并沿所述轴向以规定间隔配置，所述第二支承框具备：矩形状的第二板部，其与所述电极组件的所述轴向上的长度对应；以及多个第二凸缘部，它们与所述第二板部一体形成，并沿所述轴向以所述规定间隔配置，在进行所述固定时，所述第一凸缘部与所述第二凸缘部组合而形成圆形的凸缘部，该圆形的凸缘部的直径与所述外筒的内径实质上相同且比该内径稍小，所述电极组件对于从所述外筒的所述轴向一侧导入且在所述一对第一支承框与所述一对第二支承框之间流通的液体进行电解。

根据这种结构，第一支承框的第一板部与第一凸缘部一体形成。因此，能够简化纵型电解装置的组装工序，能够减少制造成本。

另外，通过第一凸缘部与第二凸缘部形成直径与外筒的内径实质上相同且比该内径稍小的圆形的凸缘部。由此，在该组装工序时保护电极组件，并且能够防止组装后的电极组件晃动。

而且，通过第一凸缘部与第二凸缘部形成圆形的凸缘部，从而能够实质上防止在外筒的内壁与第一支承框或者第二支承框之间形成能够给电解的性能带来影响的液体的流路。由此，能够提高纵型电解装置的电解的性能。

在上述纵型电解装置中，也可以是，纵型电解装置具有弹性部，该弹性部设置于在所述外筒的所述轴向的比中央靠上方配置的所述凸缘部中的至少一个凸缘部，并埋入所述凸缘部与所述外筒的内周面之间。

根据这种结构，通过弹性部能够更有效地防止凸缘部与外筒之间的晃动。另外，通过弹性部填入凸缘部与外筒的间隙，能够进一步提高纵型电解装置的电解的性能。

上述纵型电解装置中，也可以是，所述弹性部具有开口，该开口在所述轴向上使所述弹性部的上方与下方连通。

根据这种结构，能够防止伴随电解产生的气体积存在纵型电解装置的内部，能够提高纵型电解装置的安全性。

上述纵型电解装置中，也可以是，所述开口是形成于所述弹性部的外周，且周向的宽度为8mm以上且12mm以下，径向的深度为2mm以上且4mm以下的尺寸的缺口。

根据这种结构，能够进一步提高电解的性能。除此之外，在根据由电极组件电解的液体的种类而产生例如氢气等气体的情况下，也能够向装置外部迅速排出。因此，能够提供性能更优异且安全性更高的纵型电解装置。

上述纵型电解装置中，也可以是，所述第一支承框还具备第一肋，该第一肋与在所述轴向上相邻的所述第一凸缘部以及所述第一板部一体形成，所述第二支承框还具备第二肋，该第二肋与在所述轴向上相邻的所述第二凸缘部以及所述第二板部一体形成。

根据这种结构，能够防止第一支承框以及第二支承框的变形并且增加强度，能够更有效地保护电极组件。因而，能够提高纵型电解装置的电解的性能，并且能够提高安全性。

发明效果

根据本发明，能够提供在纵型电解装置的组装中可以简化工序，还可以良好地保持电解性能的纵型电解装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的纵型电解装置的铅垂方向的透视图。

图2是图1的纵型电解装置的电解槽主体的水平方向的透视图。

图3是本发明的实施方式的纵型电解装置的电极支承框(第一支承框以及第二支承框)的分解立体图。

图4是本发明的实施方式的纵型电解装置的弹性部的配置图。

图5是本发明的实施方式的纵型电解装置的弹性部的配置图。

图6是对弹性部的开口进行说明的放大图。

具体实施方式

本发明的纵型电解装置是对海水等进行电解的海洋生物附着防止装置(无机电解合成装置)、为了合成adca(偶氮二甲酰胺)等而对含尿素水等规定的液体进行电解的有机电解合成装置等，无论电解的对象的液体为何种液体，都能够使用。

参照附图详细地说明本发明的实施方式的纵型电解装置1。这里，示出将纵型电解装置1用于海洋生物附着防止装置的例子。因此，电解的对象的液体w作为海水(或者盐水)进行说明。当然在将纵型电解装置1用作例如有机电解合成装置的情况下，液体w为规定的液体。

图1是纵型电解装置的铅垂方向的透视图，且是能够观察后述的第一支承框23的表面整体的状态的透视图。图2是后述的电解槽主体2的水平方向的透视图。

需要说明的是，这里，以纵型电解装置1沿铅垂方向直立的配置、即以外筒7的中心轴成为铅垂的方式设置成纵向配置的情况为例进行说明。然而，并不限定于此，也可以是，在将上部盖10配置在比下部盖8靠上方的位置的同时，将纵型电解装置1设置为相对于铅垂方向倾斜规定角度的倾斜配置，进行液体w的电解(electrolysis)。例如，也可以是，在将纵型电解装置1以纵向配置组装之后，设置成倾斜配置，进行纵型电解装置1运转、即进行电解。在这里，该倾斜配置是指以纵型电解装置1的外筒7的中心轴成为相对于水平面具有倾斜的角度的方式倾斜地配置纵型电解装置的状态。因此，例如是也包含该中心轴相对于水平面倾斜几度的角度、例如仅倾斜5°左右的角度的配置、即实质上横向配置(实质上为水平配置)的概念。

换言之，本发明的“纵型电解装置”虽然命名为“纵型”，但是为设置成纵向配置或者倾斜配置(实质上横向配置)来进行液体w的电解的电解装置。

如图1所示，纵型电解装置1具有：下部盖8，其具备供海水(或者盐水)w导入的流入口9；上部盖10，其具备供海水(或者盐水)w排出的流出口11；以及电解槽主体2，其从铅垂方向(轴向da)被下部盖8和上部盖10夹着并连接。一对正极棒15a与配置在电解槽主体2的内部的后述的电极组件3的正极电连接。一对正极棒15a从上部盖10向铅垂方向的上方突出到纵型电解装置1的外部。另外，一对负极棒15b与电极组件3的负极电连接。一对负极棒15b从下部盖8向铅垂方向的下方突出到纵型电解装置1的外部。这些电极棒(正极棒15a、负极棒15b)成为用于将纵型电解装置1与外部的装置电连接的外部端子。

海水(或者盐水)w向纵型电解装置1的铅垂方向(轴向da)的下方、即下部盖8的流入口9流入。之后，海水(或者盐水)w在电解槽主体2的内部朝向上方流动，从纵型电解装置1的铅垂方向(轴向da)的上方、即上部盖10的流出口11流出。而且，在通过电解槽主体2的内部的期间，利用在电解槽主体2配置的后述的电极组件3对海水(或者盐水)w进行电解。

如图2所示，电解槽主体2具备中心轴沿铅垂方向(轴向da)延伸且两端开口的圆筒形状的外筒7、和在外筒7的内部收容的电极支承框(第一支承框23、第二支承框27)以及电极组件3。

外筒7例如是金属制或者强化塑料制的管。电极支承框4具备由电绝缘性的材料形成的、例如强化塑料制的一对第一支承框23与一对第二支承框27。对于电极支承框4，使用图3在后详细叙述。

电极组件3是多个矩形状的电极板18层叠而成的四棱柱形状的电极组件。电极板18是在一张电极板形成有阳极(正极)与阴极(负极)这两者的双极型的电极板。需要说明的是，这里，将双极型的电极板作为例子举出，但并不限定于此，也可以使用在一张电极板仅形成有阳极或者阴极中的一方的单级型的电极板。无论是哪种类型的电极板，都是以阳极与阴极交替相对的方式朝向层叠方向dl依次层叠电极板。使海水(或者盐水)w沿上述中心轴方向流动而进行电解。因此，层叠方向dl为水平方向，处于与上述中心轴垂直，换言之与轴向da垂直的位置关系。

如图2所示，多个电极板18由环状间隔件21隔开规定的间隔并相互平行地配置，以避免电气短路。在本发明的实施方式中，将这种多个电极板18由环状间隔件21隔开规定的间隔并相互平行的配置作为层叠电极板18的状态来进行处理。

而且，电极组件3在层叠方向dl上被一对第一支承框23夹着。电极组件3通过由塑料等电绝缘性的材料形成的螺栓22a与螺母22b被固定于一对第一支承框23。另外，在水平面内，一对第一支承框23被一对第二支承框27从与层叠方向dl垂直的方向夹入。通过由塑料等电绝缘性的材料形成的螺栓32固定第一支承框23和第二支承框27。具体而言，插入到在第二支承框27的第二板部28形成的贯通孔的螺栓32紧固于在第一支承框23的第一板部24的端面形成的螺孔24a。由此，第一支承框23和第二支承框27被固定。

由此，在水平面内，电极组件3的周围从铅垂方向的上方到下方全部被电极支承框4覆盖。因此，在将固定于电极支承框4的电极组件3向外筒7插入时，不用担心电极板18与外筒7的内壁接触而可能产生的损伤，能够容易地进行插入、组装作业。

图3是电极支承框4的分解立体图。第一支承框23具备：矩形状的第一板部24，其与外筒7的中心轴的轴向da上的电极组件3的长度对应；板状的多个第一凸缘部25，它们与第一板部24一体形成，并沿着轴向da以规定间隔配置；以及板状的第一肋26，其与该多个第一凸缘部25中的、相邻的两个第一凸缘部25和第一板部24一体形成。需要说明的是，第一板部24的水平方向的长度(宽度方向的长度)与电极组件3的水平方向的长度(宽度方向的长度)对应。

第一凸缘部25以第一凸缘部25的主面与外筒7的中心轴以及第一板部24的主面正交的方式配置于第一板部24的外侧的面(与配置有电极组件3的第一板部24的面相反一侧的面)。第一凸缘部25的外形是由沿着第一板部24的主面的第一边33、与第一边33正交的一对第二边34、以及形成凸缘部14的外周的第一缘35构成的外形。第一板部24和第一凸缘部25例如通过粘接形成为一体。

第一肋26以第一肋26的主面与第一板部24的主面以及第一凸缘部25的主面正交的方式配置。第一肋26例如通过粘接与第一板部24以及第一凸缘部25形成为一体。需要说明的是，在图1、图2、图3中，在相邻的第一凸缘部25之间形成两个第一肋26。然而，第一肋26并不限定于此，可以根据设计，有时仅形成一个，有时形成三个以上。

通过设置第一肋26，能够防止第一支承框23变形，且增加第一支承框23的强度。第一肋26形成得越多，越能够增加第一支承框23的强度，能够更有效地保护电极组件3。但是，由于第一肋26形成得越多，制造成本越增加，因此鉴于成本效益，形成适当数量的第一肋26。

另外，第一凸缘部25以及第一肋26例如能够设为与第一板部24相同的材质以及厚度的板状构件。在该情况下，由于能够使用与第一板部24相同的材质以及厚度的构件，因此能够减少制造成本。

需要说明的是，在设计上，即使没有第一肋26也不发生第一支承框23的变形，另外，即使没有第一肋26也能够保持第一支承框23的强度的情况下，不需要在第一支承框23形成第一肋26。在该情况下，在第一支承框23形成的第一肋26的数量为“0”。

第二支承框27具备：矩形状的第二板部28，其与外筒7的中心轴的轴向da上的电极组件3的长度对应；板状的多个第二凸缘部29，它们与第二板部28一体形成，并沿着轴向da以规定间隔配置；以及板状的第二肋30，其与该多个第二凸缘部29中的、相邻的两个第二凸缘部29和第二板部28一体形成。需要说明的是，第二板部28的水平方向的长度(宽度方向的长度)与电极组件3的层叠方向dl的长度(水平方向且宽度方向的长度)对应。

第二凸缘部29以第二凸缘部29的主面与外筒7的中心轴以及第二板部28的主面正交的方式配置于第二板部28的外侧的面(与配置有电极组件3的第二板部28的面相反一侧的面)。第二凸缘部29的外形是由沿着第二板部28的主面并且与第一凸缘部25的第二边34相接的第三边36、和形成凸缘部14的外周的第二缘37构成的外形。第二板部28和第二凸缘部29例如通过粘接形成为一体。

第二肋30以第二肋30的主面与第二板部28的主面以及第二凸缘部29的主面正交的方式配置。第二肋30例如通过粘接与第二板部28以及第二凸缘部29形成为一体。需要说明的是，在图1、图2、图3中，在相邻的第二凸缘部29之间形成两个第二肋30。然而，第二肋30并不限定于此，可以根据设计，有时仅形成一个，有时形成三个以上。

通过设置第二肋30，能够防止第二支承框27的变形，且增加第二支承框27的强度。第二肋30形成得越多，越能够增加第二支承框27的强度，能够更有效地保护电极组件3。但是，由于第二肋30形成得越多，制造成本越增加，因此鉴于成本效益，形成适当数量的第二肋30。

另外，第二凸缘部29以及第二肋30例如能够设为与第二板部28相同的材质以及厚度的板状构件。在该情况下，由于能够使用与第二板部28相同的材质以及厚度的构件，因此能够减少制造成本。

需要说明的是，在设计上，即使没有第二肋30也不发生第二支承框27的变形，另外，即使没有第二肋30也能够保持第二支承框27的强度的情况下，不需要在第二支承框27形成第二肋30。在该情况下，在第二支承框27形成的第二肋30的数量为“0”。

在形成电极支承框4时，即在第一支承框23与第二支承框27相互固定时，第一凸缘部25与第二凸缘部29分别为上述的外形。因此，通过相互组合，自动地形成圆形的凸缘部14，该圆形的凸缘部14的直径与外筒7的内径(外筒7的内壁(内周面)的直径)实质上相同，且直径比外筒7的内径稍小。

该凸缘部14与如现有技术那样在纵型电解装置的组装时在外筒与电极支承框之间另行设置的加强件不同，从最初与电极支承框一体形成。因此，组装工序变得简易。

另外，该凸缘部14形成为直径与外筒7的内壁的直径(外筒7的内径)实质上相同的圆形形状。因此，能够防止电极组件3在外筒7的内部晃动。

并且，该凸缘部14实质上封堵该凸缘部所配置的位置处的外筒7与电极支承框4的水平方向的间隙，成为阻碍海水(或者盐水)w的流路形成的挡板。因此，海水(或者盐水)w难以在该间隙流动。换言之，能够实质上防止该间隙的流路形成。由此，从下部盖8的流入口9流入的海水(或者盐水)w实质上全部在由电极支承框4包围的电极组件3的内部通过。其结果是，通过电极组件3高效地进行电解。即，能够提高纵型电解装置1的电解的性能。

如图1所示，在多个凸缘部14(第一支承框23与第二支承框27组合而形成的部位)中的、铅垂方向上最上侧的凸缘部14设置有填入凸缘部14与外筒7的内壁(内周面)之间的弹性部19。如图4以及图5所示，弹性部19是如下的圆形板状(或者圆形的片状)的形状，即，其外径比凸缘部14的外径大，且直径与外筒7的内壁(内周面)的直径(内径)相同或者比该内径稍大(弹性部19与外筒7的内壁稍微接触的程度的直径)。在弹性部19的中央附近形成有贯通孔39。贯通孔39形成为弹性部19与电极支承框4在水平方向上不相干扰那样的形状，以便能够使弹性部19容易地贯穿被电极支承框4覆盖的电极组件3。弹性部19由合成橡胶等弹性材料形成。

在组装纵型电解装置1时，固定于电极支承框4的电极组件3从沿着铅垂方向竖立的外筒7的上方插入。然而，弹性部19设置在位于最上方的凸缘部14，因此能够容易进行该插入的作业。另外，弹性部19弹性变形，在配置有弹性部19的水平面内，能够实质上与外筒7的内壁整体(实质上与内周面的整周)紧贴。因而，在配置有弹性部19的水平面内，弹性部19填入凸缘部14与外筒7的内周面之间。因此，能够更有效地防止在前述的外筒7与电极支承框4的间隙形成能够给电解的性能带来影响的程度的流路。

需要说明的是，这里示出弹性部19设置于在铅垂方向上位于最上方的凸缘部14的例子，但可以根据设计，在外筒7的铅垂方向的至少比中央靠上方的凸缘部14设置弹性部19。当假设在外筒7的铅垂方向的比中央靠下方配置有弹性部19的情况下，弹性部19与外筒7的内壁接触而成为电阻体。因此，可能无法顺畅地进行上述插入的作业。然而，在外筒7的铅垂方向的比中央靠上方的凸缘部14设置弹性部19，因此能够大幅度降低上述插入的作业的困难性。

另外，可以根据设计，在外筒7的铅垂方向的至少比中央靠上方的多个凸缘部14设置弹性部19。通过在多个凸缘部14设置弹性部19，进一步防止电极组件3在外筒7的内部晃动。另外，进一步提高上述挡板的功能，作为结果是能够进一步提高纵型电解装置1的电解的性能。

如图5所示，弹性部19被夹在凸缘部14与板状的固定板40之间，从而设置且固定于凸缘部14。凸缘部14和固定板40例如能够通过未图示的螺栓固定。固定板40只要能够以实质上均等的按压力将弹性部19固定于凸缘部14的整体即可，可以是仅一个部件，也可以是多个部件，另外，能够形成为圆形、半圆形等任意的形状。

如图6所示，弹性部19具有在铅垂方向(外筒7的中心轴的轴向)上使弹性部19的上方与下方连通的开口41。开口41形成于弹性部19的外周。开口41是如下尺寸的缺口，即，周向的宽度wi为8mm以上且12mm以下，径向的深度d为2mm以上且4mm以下。开口41以均等间隔例如设置在弹性部19的四处。

在将纵型电解装置1用作无机电解合成装置、有机电解合成装置的情况下，通过电极组件3的电解可能产生可燃性或易燃性的气体(氢、氧等)。凸缘部14和弹性部19实质上全部封堵该凸缘部所配置的位置处的外筒7与电极支承框4的水平方向的间隙。其结果是，充分地发挥阻碍液体w的流路形成的挡板的功能，因此液体w实质上几乎不在该间隙流动。但是，在将纵型电解装置1设置为纵向配置的情况或者设置为倾斜配置的情况中的任一个情况下，该气体也在其浮力的作用下朝向上部盖10向上方移动，能够通过开口41。

即，能够在使存在于外筒7与电极支承框4之间的空间的气体提前向上方移动的同时，从上部盖10的流出口11安全地排出。因而，能够防止在纵型电解装置1的内部积存该气体而可能产生的不良情况(纵型电解装置1的变形、着火等)。即，能够提高纵型电解装置1的安全性。

需要说明的是，开口41优选将周向的宽度wi设为约10mm，径向的深度d设为约3mm。通过该微小尺寸的开口41，能够充分地排出氢、氧等气体。

这里，开口41作为在弹性部19的外周形成的缺口进行了说明，只要凸缘部14和弹性部19能够充分地发挥上述挡板的功能，开口41也可以为形成于弹性部19的贯通孔。另外，开口41的数量也不局限于四处，可以形成三处以下或者五处以上。

以上，参照附图详细叙述了本发明的实施方式，但具体结构并不限定于该实施方式，也包含在不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。

例如，第一板部24与第一凸缘部25、第一凸缘部25与第一板部24与第一肋26、第二板部28与第二凸缘部29、第二凸缘部29与第二板部28与第二肋30等形成为一体的构件可以具有容易固定的凹凸部，另外也可以通过螺钉等不同的构件形成为一体，另外还可以在由模框成形的阶段将各个构件形成为一体。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供在纵型电解装置的组装中可以简化工序，还可以良好地保持电解性能的纵型电解装置。

附图标记说明：

1纵型电解装置

2电解槽主体

3电极组件

4电极支承框

7外筒

8下部盖

9流入口

10上部盖

11流出口

14凸缘部

15a正极棒(+电极)

15b负极棒(-电极)

18电极板

19弹性部

21环状间隔件

22a螺栓

22b螺母

23第一支承框

24第一板部

24a螺孔

25第一凸缘部

26第一肋

27第二支承框

28第二板部

29第二凸缘部

30第二肋

32螺栓

33第一边

34第二边

35第一缘

36第三边

37第二缘

39贯通孔

40固定板

41开口

da轴向

dl层叠方向

w液体。