JP2541253Y2 - 金属―グラファイト接合体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電解装置における中間電極に使用される金
属−グラファイト接合体に関し、例えばマグネシウム製
造用電解装置で使用される中間双極電極に好適な金属−
グラファイト接合体に関する。

〔従来の技術〕

マグネシウムは一般に、塩化マグネシウム等を含む溶
融塩を電解することによって製造される。従来のマグネ
シウム製造用電解装置の構成を第４図に模式的に示す。

電解槽１に満たされた溶融塩２が電解されることによ
り、陰極である鉄板３の表面に溶融マグネシウムが電析
する。電析した溶融マグネシウムは鉄板３によく濡れて
付着し、液滴がある程度以上の大きさになると陰極から
離れる。陽極であるグラファイト板４の表面では塩素ガ
スが発生し、発生した塩素ガスは排気口５から排出され
る。

このようなマグネシウム製造用電解装置においては、
単位床面積当たりの生産量の増加や電力原単位の低減等
を図るために、鉄板３とグラファイト板４との間に中間
双極電極６が直立して配設される。この中間双極電極６
としては、鉄板61とグラファイト板62とが接合された接
合体が用いられており、その接合構造としては、鉄板を
グラファイト板にボルトで固定する、鉄板をグラファイ
ト板とを貼り合せる、鉄板をグラファイト板に埋め込ま
れたリブに係合させる、グラファイト板表面に鉄を電着
コーティングするといった構造が採用されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、ボルトによる固定では、鉄板の熱膨張率が
グラファイト板の熱膨張率より大きいため、操業中の加
熱された状態においては、鉄板がグラファイト板よりも
相対的に伸びるので、鉄板に圧縮応力が加わり、圧縮応
力が過大になって鉄板が変形した場合には、鉄板とグラ
ファイト板との間に隙間が生じる。その結果、隣接する
電極との電極間距離が一定に保てなくなったり、その隙
間に副生する塩素ガスが侵入して鉄板を腐食させるとい
った問題が生じる。また、グラファイト板には引張応力
が作用するので、その引張応力が過大になった場合はグ
ラファイト板が破損する。更には、電極全体の構造が複
雑になるといった問題もある。

貼り合せでも鉄板とグラファイト板との熱膨張率の差
に起因する問題がある。リブとの係合でも鉄板とグラフ
ァイト板との熱膨張率の差に起因する問題は解決され
ず、その他に製作費用が嵩むという問題もある。電着コ
ーティングでは熱膨張差による鉄板の変形やグラファイ
ト板の破損は生じないが、構造が複雑になり製作費用が
嵩む問題がある。

本考案は斯かる状況に鑑みなされたもので、外部から
加熱される状態で使用されるにもかかわらず熱膨張によ
る変形や破損が発生せず、しかも製作が容易な電解装置
における中間電極用金属−グラファイト接合体を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の中間電極用金属−グラファイト接合体は接着
されずに重合された金属板とグラファイト板とを有し、
その少なくとも一端面および該一端面を挟む二側端面の
各近傍において、相互に対向するように該金属板とグラ
ファイト板との相互対向面に端面に開口するほぞ状の溝
が形成されており、その各対向するほぞ状の溝に跨がっ
て端面よりキーが挿入されることにより、前記金属板と
グラファイト板とが接合されていることを特徴としてな
る。

本考案の別の中間電極用金属−グラファイト接合体
は、グラファイト板に複数の金属板が並列状に接合され
た金属−グラファイト接合体であって、一端に位置する
金属板とグラファイト板とは上記接合体の形態により相
互に接合され、他の金属板とグラファイト板とは、相対
向する二側端面近傍において、相互に対向するように相
互対向面に形成された端面開口のほぞ状の溝を有し、そ
の各対向するほぞ状の溝に跨がってキーが端面より挿入
されることにより、相互に接合されていることを特徴と
してなる。

〔作用〕

本考案の金属−グラファイト接合体では、該接合体の
少なくとも一端面と該一端面を挟む二側端面より、金属
板とグラファイト板とに跨がって各端面近傍に差し込ま
れた２方向の短いキーにより、金属板とグラファイト板
とが重合方向で接合保持される。

接合体が外部から加熱されると、金属板がより多く周
囲に膨張するが、金属板が膨張する方向にキーおよびほ
ぞ状の溝が設けられているので、グラファイト板に対す
る金属板のスライドにより、その膨張が吸収される。従
って、金属板に過大な圧縮応力が掛かるのが阻止され、
その変形が防止される。また、グラファイト板に過大な
引張応力が掛かる惧れがないので、その破損が防止され
る。

キーを当該接合体の一端面と該一端面を挟む二側端面
に差し込む場合には、二側端面に差し込むキーにより、
キーの差し込まれていない端面側への金属板の伸びを阻
止することができる。

本考案の別の金属−グラファイト接合体では、一端に
位置する金属板と同様に、他の金属板もキーによりグラ
ファイト板に接合保持されると共に、そのキーに沿って
他の金属板の膨張が両側に逃げるので、他の金属板にも
変形が生じず、グラファイト板を破損させる惧れもな
い。また、そのキーにより、一端に位置する金属板から
離れる方向へ他の金属板が伸びるのを阻止することがで
きる。

〔実施例〕

以下に本考案の金属−グラファイト接合体の実施例を
図面を参照して説明する。

本考案の金属−グラファイト接合体は、第１図に示す
ように、接着されずに相互に対向して重合された金属板
10とグラファイト板20とを備えている。金属板10側の相
互対向面には、該金属板10の上端面中央部の二箇所に開
口する溝11が形成されている。グラファイト板20側の相
互対向面にも、該グラファイト板20の上端面中央部の二
箇所に開口する溝21が形成されており、金属板10に形成
された溝11と、グラファイト板20に形成された溝21と
は、相互に対向している。同様の相互に対向する溝11,2
1は、当該接合体下部の両側端部各二箇所に対称的に設
けられている。

金属板10側の相互対向面に形成された個々の溝11は、
第２図に示すように、端面近傍に該端面に対して直角に
形成され、全長に亘って等しい形状で相互対向面に向か
ってテーパ状に挟められたほぞ状をしている。グラファ
イト板20側の相互対向面に形成された個々の溝21も金属
板10に形成された個々の溝11と等しい形状になってい
る。そして、金属板10とグラファイト板20とが重合され
ることにより、対向する溝11,21が合体して下端面を除
く各端面に金属板10とグラファイト板20に跨がった穴30
が形成されている。

各穴30には、キー40が挿入されており、キー40の長さ
は溝11,21の全長に等しく、断面形状は穴30の断面形状
よりも僅かに小さい相似形になっている。従って、この
キー40によって金属板10とグラファイト板20とが重合方
向で結合保持される。キー40の材質としては金属板と同
種のものが適切である。

上記構造の金属−グラファイト接合体では、キー40に
よる金属板10とグラファイト板20との結合が当該接合体
の上端部と下部の左右両側とにおいて行われるので、金
属板10とグラファイト板20とは重合方向で強固に接合さ
れる。

金属−グラファイト接合体が外部から加熱されると、
グラファイト板20よりも金属板10の方が周囲により多く
膨張するが、金属板10の上端面と左右両端面に向けて溝
11,21とキー40とが設けられているので、金属板10の膨
張に伴って該金属板10がグラファイト板20に対して下端
部を起点に上方へスライドし、かつ幅方向中央部を起点
に両側へスライドする。その結果、金属板10に過大な圧
縮応力が掛かるのが阻止され、その変形が防止される。
また、グラファイト20に過大な引張応力が掛かる惧れが
なく、その破損が防止される。

従って、このような金属−グラファイト接合体をマグ
ネシウム製造用電解装置における中間双極電極として使
用すれば、鉄板の変形が防止されるので、電極間距離が
一定に保たれると共に、塩素ガスが鉄板とグラファイト
板との間に侵入することによる鉄板の腐食も防止され
る。

なお、両端面のキーが下端面近くに位置するのは、中
間双極電極が直立した状態で使用されるため、金属板10
の膨張を下方に逃がせないからである。なお、金属板10
が四方に伸びても差し支えない場合は、四端面にキー40
を差し込んでもよい。

第３図は本考案の別の金属−グラファイト接合体の斜
視図である。

この金属−グラファイト接合体では、２枚の金属板10
a,10bが１枚のグラファイト板20に対して上下方向に若
干の隙間Ｇをあけて重合されており、上側の金属板10a
と下側の金属板10bとの対向面は、グラファイト板20に
対して傾斜して接触時に摺り合せが生じるようになって
いる。グラファイト板20と上側に位置する金属板10aと
は、前述の実施例で説明した接合体と同様の形態で接合
されている。グラファイト板20の下端部および下側に位
置する金属板10b下部の両側端面には、上側に位置する
金属板10aの場合と同様に、溝11,21が合体した穴30が２
個ずつ設けられている。そして、これら各穴30にもグラ
ファイト板20と金属板10とに跨がってキー40が挿入され
ている。

このような金属−グラファイト接合体が加熱された場
合には、下側の金属板10bの両側への伸びがグラファイ
ト板20とのスライドにより許容される。また、その上下
方向の熱膨張は、接合体下部の左右両側端面に挿入され
たキー40により、下方への伸びが阻止されて上方への伸
びとなって現れる。そして、この金属板10bの上方への
伸びは、上側の金属板10aと下側の金属板10bとの間に設
けられた隙間Ｇによって吸収され、この隙間Ｇによって
吸収しきれずに上側の金属板10aと下側の金属板10bとが
接触した場合にも、両者の対向面が摺り合せになってい
るので、上下方向の滑りが生じ、金属板10がグラファイ
ト20から大きく離れるということはない。

〔考案の効果〕

以上に説明したように、本考案の中間電極用金属−グ
ラファイト接合体は、金属板が熱膨張の方向に滑り、膨
張による歪が蓄積されないので、金属板に変形が生じ
ず、グラファイト板が破損する惧れもない。また、構造
が簡単で、製作に手数がからない上に、接合に高度な技
術も必要としないので、製作費がすこぶる安価である。
そして、例えば、マグネシウム製造用電解装置の中間双
極電極として使用した場合には、鉄板の変形が防止され
ることにより、電極間距離が一定に保たれ、鉄板とグラ
ファイトとの間に塩素ガスが侵入することによる鉄板の
腐食も防止され、グラファイト板の破損も無論防止され
る。また、電極の構造を簡素化し、メンテナンスの簡略
化、製作コストの低減等も達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の金属−グラファイト接合体の一例を示
す斜視図、第２図はその接合構造を拡大して示した斜視
図、第３図は本考案の別の金属−グラファイト接合体の
斜視図、第４図はマグネシウム製造用電解装置の模式図
である。 10:金属板、11:溝、20:グラファイト板、21:溝、30:
穴、40:キー。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電解装置における中間電極に使用される金
   属板とグラファイト板の接合体であって、接着されずに
   重合された金属板とグラファイト板とを有し、その少な
   くとも一端面及び該一端面を挟む二側端面の各近傍にお
   いて、相互に対向するように該金属板とグラファイト板
   との相互対向面に端面に開口するほぞ状の溝が形成され
   ており、その各対向するほぞ状の溝に跨がって端面より
   キーが挿入されることにより、前記金属板とグラファイ
   ト板とが接合されていることを特徴とする金属−グラフ
   ァイト接合体。
2. 【請求項２】電解装置における中間電極に使用される金
   属板とグラファイト板の接合体であって、且つグラファ
   イト板に複数の金属板が並列状に接合された金属−グラ
   ファイト接合体であり、一端に位置する金属板とグラフ
   ァイト板とは請求項１に記載の接合体の形態により相互
   に接合され、他の金属板とグラファイト板とは、相対向
   する二側端面近傍において、相互に対向するように相互
   対向面に形成された端面開口のほぞ状の溝を有し、その
   各対向するほぞ状の溝に跨がってキーが端面より挿入さ
   れることにより、相互に接合されていることを特徴とす
   る金属−グラファイト接合体。