(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便に設置可能で、絶縁不良や接触不良等のない実用的な鉄イオン供給装置用槽型電解装置を提供する。【解決手段】略平行に離間配置したｎ枚の鉄電極板５，６と通電手段９とを締結部品で固定して１ユニットのカートリッジ電極の１ユニット以上を電解槽２に固定し、電解質水溶液に鉄イオンを溶出させる鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置１であって、ｎが３以上の整数であり、第（ｎ−１）鉄電極板の幅と前記第ｎ鉄電極板の幅との差の値の絶対値が広幅電極５の幅の１０％〜３０％とした鉄電解装置とする。【選択図】図１
2011195847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に離間配置した略長方形の第１鉄電極板〜第ｎ鉄電極板と、第１鉄電極板と電気的に接続した第１通電手段と第ｎ鉄電極板と電気的に接続した第２通電手段とを締結部品で固定して１ユニットのカートリッジ電極とし、当該カートリッジ電極の固定手段を内部に備える蓋付き容器である電解槽の当該固定手段に当該電極ユニットを固定して電解質水溶液を入れ、当該第１通電手段と当該第２通電手段に直流電源の出力端子を電気的に接続して直流電流を流して電解し、対向して隣接する当該鉄電極板の電極面から当該電解質水溶液に鉄イオンを溶出させる鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置であって、
前記ｎが３以上の整数であり、
前記第１鉄電極板〜第ｎ鉄電極板は、前記略長方形の底辺同士、両側辺同士及び頂辺同士が略平行であり、それぞれの鉄電極板の底辺の中央と頂辺の中央とを結ぶ線がそれぞれの鉄電極板が備える前記電極面に対して垂直な平面上にあり、
前記第（ｎ−１）鉄電極板の前記底辺の長さ（ＢＬｎ−１）と前記第ｎ鉄電極板の前記底辺の長さ（ＢＬｎ）との差の値の絶対値［｜（ＢＬｎ−１）−（ＢＬｎ）｜］が当該（ＢＬｎ−１）の１０％〜３０％であり、当該第（ｎ−１）鉄電極板の前記頂辺の長さ（ＴＬｎ−１）と当該第ｎ鉄電極板の前記頂辺の長さ（ＴＬｎ）との差の値の絶対値［｜（ＴＬｎ−１）−（ＴＬｎ）｜］が、当該（ＴＬｎ−１）の１０％〜３０％であることを特徴とする鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置。
【請求項２】
上記第（ｎ−１）鉄電極板の一方の側辺の端部と、当該第（ｎ−１）鉄電極板の一方の側辺側に対向する第ｎ鉄電極板の一方の側辺の端部との離間距離及び上記第（ｎ−１）鉄電極板の他方の側辺の端部と、当該第（ｎ−１）鉄電極板の他方の側辺側に対向する第ｎ鉄電極板の他方の側辺の端部との離間距離が、対向する第（ｎ−１）鉄電極板と第ｎ鉄電極板との電極間距離の１．５倍〜２．５倍である鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置。
【請求項３】
前記カートリッジ電極の前記固定手段が溝型遮蔽板であり、前記ｎ枚の鉄電極板のうち底辺及び頂辺が長い鉄電極板の少なくとも１枚の両側辺側を当該溝型遮蔽板に嵌合して当該カートリッジ電極を電解槽に固定したものである請求項１又は請求項２に記載の鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置。
【請求項４】
前記第１通電手段と前記第２通電手段とはそれぞれ第１通電端子と第２通電端子を備え、当該第１通電端子と当該第２通電端子とは前記蓋付き容器の蓋の外に延伸しているものである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置。
【請求項５】
前記第１通電手段が前記第１鉄電極板であり、前記第２通電手段が前記第ｎ鉄電極板である請求項１〜請求項４のいずれかに記載の鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置。
【請求項６】
前記直流電源が極性反転電源である請求項１〜請求項５のいずれかに記載の鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置。
【請求項７】
前記カートリッジ電極を２ユニット以上備えるものである請求項１〜請求項６のいずれかに記載の鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの火力発電プラントや原子力発電プラントでは、冷却水として海水を使用するため、その多くは海岸に立地している。また、発電プラントで使用されている復水器等の海水を使用する機器の冷却管には、伝熱性を重視し、耐食性や価格を勘案してアルミニウムを含む復水器用黄銅・白銅等の銅合金製冷却管を用いることが多い。しかし、アルミニウムを含む復水器用黄銅・白銅の配管は海水に対する耐食性に劣るため、海水による腐蝕から保護する必要がある。
【０００３】
これらアルミニウムを含む復水器用黄銅・白銅管で構成した冷却管の腐蝕を防止する手段として当初実施されていた手法は、冷却水として用いる海水中に硫酸第１鉄を添加し、第１鉄イオンを溶存させることによって保護被膜を形成する方法であった。
【０００４】
ところが、近年は、環境保全の観点から海水に対する環境規制が強化される傾向にあり、硫酸第１鉄の添加は制約を受ける傾向が強まっている。また、硫酸第１鉄自身が空気中で酸化されやすいため、注入時にその都度溶解させる必要がある等、硫酸第１鉄の保管はもとより、添加量や添加頻度の管理が煩雑である。
【０００５】
そこで、この硫酸第１鉄の添加に代わる手段として、冷却水である海水中に鉄電極を配置し、電気分解して第１鉄イオンを供給する鉄電解法も採用されている。この鉄電解法では、低電圧で鉄電極を最後まで有効に消耗させて使用することがランニングコストに大きく影響する。一方、鉄電極が消耗した段階では、消耗した鉄電極を新品の鉄電極と交換する作業が行われる。この鉄電極の交換作業では、消耗した鉄電極の支持強度を確保しておくこと等が、交換作業の安全性確保の点で極めて重要である。そして、鉄電解装置の設置方法としては、冷却水の流路内に直接設置する直接方式とバイパス方式のいずれかが採用されている。
【０００６】
ところが、特許文献１が開示する直接方式では、冷却水の流れを止めてメンテナンスすることは、発電プラントの停止に直結する。そのため、鉄電極の交換など、鉄電解装置のメンテナンスは、発電プラントが停止する定期修理の時期に実施することになるなど、鉄電解装置の管理上の制約が大きくなる。
【０００７】
従って、初期投資金額や運転コストが大きくなってもバイパス方式を選択する傾向が強まっている。バイパス方式では、図３に示す様に、冷却水ライン２０にバイパスライン３０を設け、冷却水２１を冷却水ポンプ２３で分取してストレーナ２４で異物を除去し、流量計２５で設定した流量を鉄電解装置１に供給する。鉄電解装置１では、（カートリッジ）電極１０に電気的に接続した直流電源２６を用い、定電流設定として電解し、第１鉄イオンを所定量含む冷却水を冷却水ラインに戻し、所定濃度で第１鉄イオンを含む第１鉄イオン含有冷却水としている。
【０００８】
そして、特許文献２には、バイパス方法を採用し、鉄電解装置運転中に電解槽内部にエレクトロコーティングが堆積せず、鉄陽極交換作業が容易で鉄電極の利用率が高い鉄電解装置を提供することを目的とし、電解槽内部に設置された鉄電極を、電解槽本体と絶縁して設置した基部と、基部に導通して固定した陽極と、基部に絶縁して鉄陽極の外周部に固定した陰極とから一体的に構成して、この内部構造材から隔離された構造に由ってエレクトロコーティングの内部構造材への付着の事態解消と交換作業の容易化と鉄電極表面利用率を高める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５５−６０１９４号公報
【特許文献２】特公平８−２０９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献２が開示する図１を参照すると、特許文献２の鉄電解装置は、積層した鉄電極を中央の棒心に勘合させ、電解装置の内部につり下げて陽極とし、鉄電極の周囲の同心円上に陰極を配置して、直流電解する構成を採用している。また、この構成では、鉄電極は常に陽極として機能する。さらに、鉄電解装置の運転中は、電解槽内の海水の流れなどの影響を受け、陽極と陰極との間には電流分布が生じるのが通常である。
【００１１】
また、一部の鉄電極の消耗が大きくなって陽極形状が変わると、電流が陽極の特定部位に集中し、鉄電極の消耗を平均化してゆくのが通常である。特定部位で電流密度が大きくなってしまうと、陽極酸化現象等も見られるようになり、陽極酸化被膜が形成された部位では所期の第１鉄イオンの溶出が抑制される傾向が現れる。すると、他の部位における鉄電極の消耗が加速され、鉄電極面内における消耗度合いのバラツキが大きくなる。その結果、最も消耗量の大きい鉄電極を基準として鉄電極ユニットの全体を交換することになる。即ち、まだ十分に機能できる鉄電極も同時に交換する必要が生じ、長時間鉄電極を連続使用して使用効率を良好することが困難な鉄電解装置である。
【００１２】
さらに、直流電流出力を接続する両極間の位置が大きく離れているため、ショートなどの心配がないとして、冷却水中に浸漬される部分に鉄電極と直流電源とを電気的に接続する部位を設け、接続箇所は樹脂で封止している。ところが、これらの装置は長期間連続使用するものであるため、接続箇所が海水中に没するように設置した場合には、海水自身の腐食性と、海水が含むバクテリアなど種々の夾雑物の活動の影響を受け、封止樹脂の養生に不備がある部分などで膨潤や剥離等が発生しやすい。その結果、接続部位では海水による腐蝕が進行しやすくなり、接続箇所で導通不良を引き起こす場合がある。係る場合にも、長時間の連続運転を基本とすれば、鉄電極ユニットの全体を交換する必要が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、鋭意研究の結果本件発明者等は、以下に示す、簡便に設置可能で、電極の設置に要するコストや時間を大幅に軽減することができ、絶縁不良や接触不良等のない実用的な鉄イオン供給装置用槽型電解装置に想到したのである。
【００１４】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置：  本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置は、略平行に離間配置した略長方形の第１鉄電極板〜第ｎ鉄電極板と、第１鉄電極板と電気的に接続した第１通電手段と第ｎ鉄電極板と電気的に接続した第２通電手段とを締結部品で固定して１ユニットのカートリッジ電極とし、カートリッジ電極の固定手段を内部に備える蓋付き容器である電解槽の固定手段に電極ユニットを固定して電解質水溶液を入れ、第１通電手段と第２通電手段に直流電源の出力端子を電気的に接続して直流電流を流して電解し、対向して隣接する鉄電極板の電極面から電解質水溶液に鉄イオンを溶出させる鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置であって、上記ｎは３以上の整数であり、第１鉄電極板〜第ｎ鉄電極板は、略長方形の底辺同士、両側辺同士及び頂辺同士が略平行であり、それぞれの鉄電極板の底辺の中央と頂辺の中央とを結ぶ線がそれぞれの鉄電極板が備える電極面に対して垂直な平面上にあり、第（ｎ−１）鉄電極板の底辺の長さ（ＢＬｎ−１）と第ｎ鉄電極板の底辺の長さ（ＢＬｎ）との差の値の絶対値［｜（ＢＬｎ−１）−（ＢＬｎ）｜］が（ＢＬｎ−１）の１０％〜３０％であり、第（ｎ−１）鉄電極板の頂辺の長さ（ＴＬｎ−１）と第ｎ鉄電極板の頂辺の長さ（ＴＬｎ）との差の値の絶対値［｜（ＴＬｎ−１）−（ＴＬｎ）｜］が、（ＴＬｎ−１）の１０％〜３０％であることを特徴としている。
【００１５】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置においては、上記第（ｎ−１）鉄電極板の一方の側辺の端部と、当該第（ｎ−１）鉄電極板の一方の側辺側に対向する第ｎ鉄電極板の一方の側辺の端部との離間距離及び上記第（ｎ−１）鉄電極板の他方の側辺の端部と、当該第（ｎ−１）鉄電極板の他方の側辺側に対向する第ｎ鉄電極板の他方の側辺の端部との離間距離が、対向する第（ｎ−１）鉄電極板と第ｎ鉄電極板との電極間距離の１．５倍〜２．５倍であることも好ましい。
【００１６】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置においては、前記カートリッジ電極の前記固定手段が溝型遮蔽板であり、前記ｎ枚の鉄電極板のうち底辺及び頂辺が長い鉄電極板の少なくとも１枚の両側辺側を当該溝型遮蔽板に嵌合して当該カートリッジ電極を電解槽に固定したものであることも好ましい。
【００１７】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置においては、前記第１通電手段と前記第２通電手段とはそれぞれ第１通電端子と第２通電端子を備え、当該第１通電端子と当該第２通電端子とは前記蓋付き容器の蓋の外に延伸しているものであることも好ましい。
【００１８】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置においては、前記第１通電手段が前記第１鉄電極板であり、前記第２通電手段が前記第ｎ鉄電極板であることも好ましい。
【００１９】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置においては、前記直流電源が極性反転電源であることも好ましい。
【００２０】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置においては、前記カートリッジ電極を２ユニット以上備えるものであることも好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置は、鉄電極をカートリッジ電極としているため、電解槽への設置が簡便であり、鉄電極の入れ替え時間を短縮できる。さらに、設置した鉄電極を有効に活用できるため、ランニングコストも大幅に軽減することができる。また、鉄電極板を複数平行配置し、鉄電極板自身を電解槽内に設けた溝型の遮蔽板に嵌合させるため、電解槽と接続するための多数のボルト等も不要であり、固定ボルト等に起因する電解槽の絶縁不良も回避できる。さらに、通電端子が上記電解槽の蓋部から突出させることにより、浸液部分で通電端子と直流電源出力端子とを接続する必要もなく、電気的な接続部が汚染することによる導通不良や、発熱による絶縁部分の溶解等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】鉄電解装置の全体と、カートリッジ電極の収納状態を示す図である。
【図２】１ユニットのカートリッジ電極の構成を示す正面図及び立面図である。
【図３】バイパス方式を採用した鉄電解装置の概略配置図である。
【図４】特許文献２が開示する鉄電解装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置の形態：  本件発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置は、略平行に離間配置した略長方形の第１鉄電極板〜第ｎ鉄電極板と、第１鉄電極板側に配置した第１通電手段と第ｎ鉄電極板側に配置した第２通電手段とを１ユニットのカートリッジ電極とし、電解槽内に収納している。鉄電解装置の全体と、カートリッジ電極の収納状態の一例を図１に示す。図１は、鉄電解装置全体の外観形状（中心線左側）、内部の電極配置（中心線右側）とＡ−Ａ断面における鉄電極板の配置を示している。
【００２４】
図１のＡ−Ａ断面からわかるように、カートリッジ電極１０は、広幅電極５と狭幅電極６とを交互に９枚平行配置した構成を備えており、２枚の広幅電極５の両側端を電解槽（胴）２が備える固定手段（溝型遮蔽板）４に嵌合している。そして、この構成例では、少なくとも両端に配置した狭幅電極６に通電端子を固定して通電手段９としている。
【００２５】
上述した鉄電極板は、市場で入手可能な鋼板を所定サイズに切断して使用することができる。この時、切断端面を面取りしておけば、エッジ電流が流れにくくなり、作業上の安全性も向上するため好ましい。また、電解の進行にともなって発生するスライム量を抑制するために、電解条件を勘案し、リンなどの合金成分を含む鋼板を用いることもできる。また、電解槽の形状や材質については特段の制約はなく、内周面が海水に対する耐食性を備えていればよい。従って、ＳＳ製の蓋付き容器に海水の導入口と排出口やカートリッジ電極の固定手段などを付加し、内周面にゴムライニングや樹脂コーティングを施したものを用いることができる。
【００２６】
電解装置で用いる鉄電極がカートリッジ電極であれば、電解槽からの着脱が容易であり、作業時間が短縮できると同時に、安全面でも好ましい。そして、係るカートリッジ電極を構成するために締結手段を用いている。この締結手段は、絶縁性と所定の機械強度を備える材料を用い、鉄電極板のサイズと枚数を勘案し、実際の仕様に最適な形状のカートリッジ電極となるように設計する。具体的には、所定の形状を備える樹脂加工品などで鉄電極板の底辺側と長辺側とを固定し、必要に応じ、スペーサーを介して電極面を貫通する様にボルトで固定する等の手段を用いることができる。
【００２７】
また、上記ｎが３以上の整数である。一般的な電解操作では電解質溶液中に陽極と陰極とを対向配置して直流電源を接続し、陽極と陰極との間で電解反応を進行させる。しかし、３枚以上の鉄電極板を平行配置したカートリッジ電極を用い、両側に配置した第１鉄電極板を第１通電手段として用い、第ｎ鉄電極板を第２通電手段として用いて直流電源の出力を接続すれば、各鉄電極板間の電位差に応じた電解反応が進行する。ここで、第１鉄電極板と第ｎ鉄電極板を除く第２鉄電極板〜第（ｎ−１）鉄電極板等の直流電源と直接接続していない鉄電極板は、以下、「ダミー鉄電極板」と称する。
【００２８】
上述の配置を３枚の鉄電極板を配置した場合を例として具体的に説明する。係る場合、第１鉄電極板を陽極とすれば第２鉄電極板が陰極となり、第２鉄電極板が第３鉄電極板に対して陽極となって第３電極板が陰極となる電解反応が進行する。即ち、ダミー鉄電極版である第２鉄電極板は、直流電源と直接電気的に接続しなくても、陽極又は陰極として機能するため、本件発明に係る鉄電解装置を用いると、通電手段の間に配置したダミー鉄電極板からも第１鉄イオンを補給することができる。
【００２９】
上述では、鉄電極板を３枚用いたカートリッジ電極について説明した。一方、図１では、鉄電極板を９枚平行配置した例を示している。この構成では、両端側にのみ通電手段を設けると、通電手段間の極間電圧が大きくなる場合がある。すると、直流電源の定格電圧を大きくせざるを得ず、機器コストが増大する。係る場合には、第５鉄電極板を共通の通電手段とし、第１鉄電極板〜第５鉄電極板を第１カートリッジ電極、第５鉄電極板〜第９鉄電極板を第２カートリッジ電極として２台の直流電源を用いて電解を行えば、定格電圧が低い直流電源を用いることができるためより好ましい。
【００３０】
しかしながら、上述のような構成を取ったとしても、電気伝導度が比較的小さな電解質溶液、例えば海水中で所期量の第１鉄イオンを溶出させるためには、比較的高電圧で電解する必要がある。すると、鉄電極板を近接して配置した場合、対向する２枚の鉄電極板に鋭角の突起が存在すると、避雷針効果が発揮される。従って、対向する鉄電極板の両方に鋭角の突起が存在すると、避雷針効果が相乗することにより、エッジに電流が集中する傾向が大きくなる。その結果、エッジ間に大電流が流れ、対向する鉄電極面の間では安定した電解が行われなくなる。係る避雷針効果を避けるためには、対向する鉄電極板の端部間隔を広くするのが有効である。ところが、端部間隔を広くするために鉄電極版間を広くすると、用いる直流電源の定格電圧をさらに高くする必要があるのと同時に、必然的に電解槽も大きくなり、さらなるコストアップの要因となる。
【００３１】
そこで、本件発明では、第１鉄電極板〜第ｎ鉄電極板は、略長方形の底辺同士、両側辺同士及び頂辺同士が略平行であり、それぞれの鉄電極板の底辺の中央と頂辺の中央とを結ぶ線がそれぞれの鉄電極板が備える電極面に対して垂直な平面上に存在するように鉄電極板を配置する。係る配置をすれば、対向する鉄電極板同士の側面は略平行になり、特異な端面形状を備えていない限り、避雷針効果等によるショート現象などが発生することはない。
【００３２】
さらに、本件発明では、第（ｎ−１）鉄電極板の底辺の長さ（ＢＬｎ−１）と第ｎ鉄電極板の底辺の長さ（ＢＬｎ）との差の値の絶対値［｜（ＢＬｎ−１）−（ＢＬｎ）｜］を（ＢＬｎ−１）の１０％〜３０％とし、第（ｎ−１）鉄電極板の頂辺の長さ（ＴＬｎ−１）と第ｎ鉄電極板の頂辺の長さ（ＴＬｎ）との差の値の絶対値［｜（ＴＬｎ−１）−（ＴＬｎ）｜］を、（ＴＬｎ−１）の１０％〜３０％とする。以下、底辺の長さと長辺の長さを総称して、単に「電極幅」と称する。
【００３３】
上述の設定とすれば、図１に示す様に、カートリッジ電極は、広い電極幅を備える鉄電極板（以下、「広幅電極」と称する。）と狭い電極幅を備える鉄電極板（以下、「狭幅電極」と称する。）とが交互に配置された構造となる。このように隣接する鉄電極板の電極幅が異なれば、狭幅電極の端部が最も近接するのは、平面加工された、広幅電極の電極面になる。その結果、避雷針効果の相乗効果が回避され、電極間では安定した電解が可能になる。しかし、広幅電極と狭幅電極との幅の差が１０％未満では、片側の端部間のずれが５％である。その結果、鉄電極板の側面形状の直線性や、配置する際の鉄電極板の位置ずれの影響を受け、局部的に避雷針効果が相乗的に発揮される場合があるため好ましくない。
【００３４】
一方、広幅電極と狭幅電極との幅の差を３０％以上としても、避雷針効果の抑制効果はすでに飽和に達しており、電解面積を徒に狭くするだけである。その結果、電解面積が狭幅電極の面積基準となるため、通電可能な電解電流、即ち第１鉄イオンの溶出量が制約されることになる。その結果、狭幅電極自身を大きく設計するなどの対応が必要となり、設備コストとランニングコストが上昇することになるため好ましくない。なお、ここでは鉄電極板の側辺の長さ（以下、「電極高さ」と称する。）については触れていないが、電極板として使用する以上、電極高さについても電極幅と同様の仕様とするのが好ましい。しかし、カートリッジ電極を構成する締結部品が絶縁体であり、鉄電極板の底辺側と長辺側に配置して締結するのが一般的であることを考えると、避雷針効果を避ける目的で電極高さに特段の制約を設ける必要はない。しかし、塩化ビニル樹脂など、表面汚染によって絶縁性能が低下する可能性が大きな絶縁体を用いる場合には、使用環境や使用期間を考慮して設計する必要がある。
【００３５】
また、上記第（ｎ−１）鉄電極板の一方の側辺の端部と、当該第（ｎ−１）鉄電極板の一方の側辺側に対向する第ｎ鉄電極板の一方の側辺の端部との離間距離及び上記第（ｎ−１）鉄電極板の他方の側辺の端部と、当該第（ｎ−１）鉄電極板の他方の側辺側に対向する第ｎ鉄電極板の他方の側辺の端部との離間距離を、対向する第（ｎ−１）鉄電極板と第ｎ鉄電極板との電極間距離の１．５倍〜２．５倍とする。上述したように、隣接配置する鉄電極板の幅に違いがあれば、電極端部における避雷針効果は低減できる。また、電極間を狭くすれば電圧が低下し、避雷針効果の発現も少なくなる。ところが、鉄電極板の端部は、直線上に加工してあったとしても、その後のハンドリングなどで突起が形成されることもある。係る場合、この突起にエッジ電流が集中することになる。しかし、目視で明らかに確認できる突起は修復することを考えると、端部同士の離間距離を電極間距離の１．５倍とすれば、対向する鉄電極の端部間に大電流が流れることはない。
【００３６】
一方、端部同士の離間距離を電極間距離の２．５倍としても避雷針効果の抑制効果はすでに飽和に達しており、電解面積を徒に狭くするだけであるため好ましくない。なお、ここまで述べてきた鉄電極板の配置は、電極間距離を２０ｍｍ〜５０ｍｍとした場合を想定しており、電極間距離をさらに狭くする場合には、上述した数値の上限を超える設定が必要になる場合があることを断っておく。さらに断っておくが、上述の鉄電極板の端面は、電極面に対してほぼ直角になるよう切断していることを前提としているため、例えば、極間距離以上に厚い鉄電極板を用い、端面を上述した条件を満足するように、鉄電極板の片面側から他面側に向かってテーパー仕上げすれば、同じ電極幅の鉄電極板を平行配置しても、本件発明と同様の効果が得られる場合がある。
【００３７】
さらに、カートリッジ電極の固定手段には溝型遮蔽板を用い、ｎ枚の鉄電極板のうち広幅電極の少なくとも１枚の両側辺側を溝型遮蔽板に嵌合してカートリッジ電極を電解槽に固定する。従来技術で採用されているように、鉄電極を一体化しても、つり下げ方式などを採用して電解槽内に設置すると、鉄電極板の消耗度合いの影響などを受けて電解質溶液の流れ方が変動し、陽極と陰極との間における電流密度分布のバラツキは、次第に大きくなる。その結果、陽極酸化などによって、鉄電極表面に酸化鉄膜が形成されると、金属鉄の溶出が制約を受けることになる。しかし、広幅電極の両側辺側を溝型遮蔽板に嵌合してカートリッジ電極を電解槽に固定すれば、カートリッジ電極が冷却水に対する整流板の機能を果たす。
【００３８】
その結果、隣接する鉄電極板間における導電性溶液の流れの変動は、主に極間距離の変動にのみ起因して発生することになり、対向配置された電極面内における電流密度分布のバラツキが抑制される。即ち、安定した電解が可能であり、鉄電極板が限界近くまで消耗するまでの連続運転が可能になる。この整流効果を重視するのであれば、鉄電極板の幅は広幅と狭幅との２種類に固定せず、電解槽の断面形状に沿うような幅分布を持たせるようにすることもできる。係る場合、電極面積を勘案して複数の直流電源を用いて定電流電解を行うことになるが、省スペース効果も達成できるためより好ましい。
【００３９】
また、第１通電手段と第２通電手段とはそれぞれ第１通電端子と第２通電端子を備え、第１通電端子と第２通電端子とは蓋付き容器の蓋の外に延伸させる。上述したように、封止樹脂がほぼ１００％の特性を発揮するには、長時間の養生が必要である。しかし、現場施工に与えられる時間は短く、使用可能レベルまでの養生を済ませたところで運転を開始することになる。従って、封止樹脂の特性には不備があると考えるのが妥当である。しかし、通電端子を通電手段に接続したカートリッジを予め作成しておけば、通電端子と通電手段との接続部分を封止した樹脂には、長期間の養生期間を与えることができる。さらに、養生後の樹脂の状態確認も容易であり、鉄電解装置に組み込んで運転開始後にこの接続部位に導通不良などの異常が発生することがなくなる。さらに、通電端子部分が蓋付き容器の蓋の外に延伸していれば、直流電源の出力配線と接続した後には、絶縁テープで被覆した上で、さらに外気の出入りがないような密閉容器に収納することも容易である。
【００４０】
そして、第１通電手段に前記第１鉄電極板を用い、第２通電手段に前記第ｎ鉄電極板を用いることができる。上述した図１の鉄電極板の配置であれば、通電手段を陰極とし、例えばＴｉ板などの不溶性陰極を使用することもできる。しかし、後述する極性反転電源などを用いる場合もあることを想定すると、鉄電極板を通電手段とし、鉄電極板に通電端子を直接固定すれば、通電手段からも第１鉄イオンを供給することが可能になるため好ましい。
【００４１】
さらに、前記直流電源には極性反転電源を用いる。極性反転電源を用いれば、たとえ上述した陽極酸化現象が発生したとしても、極性反転すれば酸化被膜が還元されるため、大きな悪影響を及ぼすことがなくなる。また、鉄電極板の表面が一定レベルの清浄度に保たれるため、安定した電解が可能になる。この場合、上述したダミー鉄電極版は、その両面から第１鉄イオンが溶出する。従って、通電手段に第１鉄電極板と第ｎ鉄電極板を用いた構成で鉄電解装置の運転時間を長くするためには、ダミー鉄電極板の厚さは第１鉄電極板と第ｎ鉄電極板の厚さの略２倍としておくのが好ましい。
【００４２】
また、前記カートリッジ電極を２ユニット以上組み合わせて用いることもできる。上述したように、１ユニットあたりに配置できる鉄電極板の枚数によって、接続すべき直流電源の定格電圧は異なってくる。そして、ある定格電圧を超えると、直流電源の機器サイズが大きくなって、納期も長期間になる傾向がある。さらに、これら高電圧対応の直流電源は価格も割高である。しかし、１ユニットあたりの鉄電極板の枚数を、使用期限時点でも直流電源の定格電流を超えないように設定し、所期の第１鉄イオン量の発生を可能とするように複数ユニットを組み合わせて用いた鉄電解装置とすれば、市場での調達が容易な部材のみで構成することが可能になり、受注から施工までの納期も短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る鉄電解装置は、カートリッジ電極を用いるため、現場施工に要するコスト及び時間を一層軽減することができる。また、カートリッジ電極を電解槽内の溝型の遮蔽板に嵌合させて固定するため、固定用の多数のボルトも不要であり、これらボルトに起因する絶縁不良も回避できる。さらに、通電端子が電解槽の蓋の外に延伸しているため、海水に浸漬する部分での通電端子の接続が不要であり、接続部における導通不良が生じない。従って、本発明に係る鉄イオン供給装置用槽型鉄電解装置は、海水を使用する熱交換器等の腐蝕防止に限らず、腐食性を備える電解質溶液への金属イオンの溶出操作に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  槽型鉄電解装置
２  電解槽（胴）
３  電解槽（蓋）
４  固定手段（溝型遮蔽板）
５  広幅電極
６  狭幅電極
７  支持ボルト
８  通電端子
９  通電手段
１０  カートリッジ電極
２０  冷却水配管
２１  冷却水
２２  第１鉄イオン含有冷却水
２３  冷却水供給ポンプ
２４  ストレーナ
２５  流量計
２６  直流電源
３０  バイパスライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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