JP6929320B2 - 電解装置及び電解方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解装置及び電解方法に関する。

従来の電解装置では、電解槽の長手方向の一端側の下部から電解液が供給され、他端側の上部から電解液が排液される下入れ上抜き方式と呼ばれる電解液の給排液が行われてきた。電解槽内の液組成及び添加剤濃度を均一に保つことは、例えば電気銅の品質及び電解成績を向上させるために重要な技術の一つであり、これまで色々な方法が検討されている。

例えば、特開２００７−２０４７７９号公報（特許文献１）には、電解槽の長手方向の一端側から電解液の上層部及び下層部へ電解液を給液し、反対側の端部側の液面上層部から排液する方法が提案されている。特開２０１５−２０９５５０号公報（特許文献２）には、電解槽の長手方向の一端の上部から電解液が側面に向けて給液され、他端の下部から排液される方法が提案されている。また、全く別の方法として、特開２０１４−１８９８５１号公報（特許文献３）及び特許第５２２７４０４号公報（特許文献４）には、電解槽の底や電解槽脇から電解液を給液する方法が提案されている。

特開２００７−２０４７７９号公報 特開２０１５−２０９５５０号公報 特開２０１４−１８９８５１号公報 特許第５２２７４０４号公報

しかしながら、電解が進むと電解槽内に液の濃度差が生まれ、電解槽底へいくほど比重の重い液が溜まる。給液口から給液された液は、電解槽底の液より比重が軽いため、特許文献１及び２に記載されるような下入れ上抜き方式の電解液の給排液を行った場合には、給液位置より下方に電解液や添加剤が供給されないデッドスペースが生じる。電解槽内に添加剤が供給されない領域が生じると電着物の表面が荒れる場合や、電解液が供給されないことによって液中の銅濃度が部分的に上昇して不動態化が起こりやすくなる場合がある。

特許文献３に記載された発明では、電解槽の下方且つカソードの側方から電解液を供給し、電解槽の上部の電解液排出口から電解液を排液することで、排液側の電解槽底部の銅濃度上昇を防ぐことはできる。しかしながら、給液側は、従来と同様に上方から供給されているため、給液側の電解槽下方には電解液が供給されないデッドスペースが生じ、電解槽内の混合状態を十分に改善できているとはいえない。

特許文献４に記載された発明では、電解槽の底及び電解槽脇から電解液を供給することにより、電解槽内の電解液の混合状態を改善することができる。しかしながら、特許文献４では、電解液を下方から上方へと強制的に対流させることにより、殿物の巻き上げなどによるカソードの汚染の問題が発生するおそれがある。

上記課題を鑑み、本開示は、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽内に給液される電解液の混合状態を改善することが可能な電解装置及び電解方法を提供する。

本発明の実施の形態に係る電解装置は一実施態様において、電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解装置であって、電解槽の長手方向に延びる第１の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の給液口を有する給液配管と、給液配管を内部に収容するように第１の側壁に沿って延び、複数の給液口から供給される電解液を貯留し、該電解液を上部からオーバーフローさせて電解槽内へ供給する樋部と、第１の側壁と対向する第２の側壁に沿って延び、樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備え、該排液口から電解槽内の電解液を排液する排液配管とを備える電解装置である。

本発明の実施の形態に係る電解方法は一実施態様において、電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解方法であって、電解槽の長手方向に延びる第１の側壁に沿って延び、電解槽内に電解液を供給する複数の給液口を備える給液配管に電解液を供給し、給液配管を内部に収容するように第１の側壁に沿って延びる樋部内に給液配管から供給された電解液を収容し、収容した電解液を樋部の上部からオーバーフローさせて電解槽内へ供給し、第１の側壁と対向する第２の側壁に沿って延び、樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備える排液配管から電解槽内の電解液を排液することを含む電解方法である。

本開示によれば、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽内に給液される電解液の混合状態を改善することが可能な電解装置及び電解方法が提供できる。

本発明の実施の形態に係る電解装置の上面概略図である。 本発明の実施の形態に係る電解装置を側面からみた場合の給液配管と排液配管との位置関係を示す概略図である。 排液ボックスと排液配管の電解槽内の配置位置を表す説明図である。 給液部と排液ボックスとを表す上面概略図である。 電解液が排液ボックスから給液部へと流れる様子を表す断面概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る電解装置及び電解方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の構造、配置及び手順等を下記のものに特定するものではない。

（電解装置）
本発明の実施の形態に係る電解装置は、図１に示すように、電解液を収容するための直方体状の電解槽１を備える。電解槽１のサイズとしては、例えば、電解槽１の長さ（長手方向Ｘの内径）が５２００〜５９００ｍｍ、幅（短手方向Ｙの内径）が１０９５〜１１１０ｍｍ、深さが１２７５〜１５１０ｍｍとなるように形成することができる。

電解槽１は、長手方向Ｘに平行な方向に延びる第１の側壁１１と、第１の側壁１１に対向する第２の側壁１２と、長手方向Ｘの一端において第１の側壁１１及び第２の側壁１２に垂直に延びる第３の側壁１３と、長手方向Ｘの他端において第１の側壁１１及び第２の側壁１２に垂直に延び、第３の側壁１３に対向する第４の側壁１４とを有する。

電解槽１の第１の側壁１１の上方には、電解槽１内に収容される電解液の液面もしくは液面近傍となる高さにおいて電解槽１の長手方向Ｘに沿って延びる給液配管２が配置されている。給液配管２は、電解槽１の第３の側壁１３の上方に配置された給液部２０に接続されている。給液部２０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す電解槽１の他に、電解槽１以外の他の電解槽に対しても電解液を給液することが可能な給液主管と、供給主管から給液配管２へ電解液を分岐させる分岐配管とを備えることができるが、この例に制限されないことは勿論である。

給液配管２は、電解液の供給流量を２０〜１００Ｌ／分となるように電解槽１内へ供給することが好ましい。電解液の供給流量が２０Ｌ／分未満では添加剤が電解槽１内に行き渡る前に分解してしまい、電着した金属の平滑性が損なわれる場合や、不動態化を起こす場合がある。電解液の供給流量は電解効率の面から高い方が好ましいが、電解液の供給流量が１００Ｌ／分を超えると、電解槽１内の殿物が巻き上げられてカソード板表面へ付着する場合がある。

本実施形態に係る電解装置では、供給流量を２０〜１００Ｌ／分とすることで、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽１内に給液される電解液の混合状態をより改善することができ、より効率の高い電解精製を実施することができる。なお、電解液の供給流量は、３０〜９０Ｌ／分とすることが好ましく、３０〜７０Ｌ／分とすることがより好ましく、５０〜７０Ｌ／分とすることが更に好ましい。

給液配管２の上部には、長手方向Ｘに沿って複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘが好ましくは等間隔に設けられている。複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘの数は特に限定されない。図２に示すように、樋部４は、電解槽１の第１の側壁１１の上方に配置され、給液配管２を内部に収容し、第１の側壁１１の長手方向に沿って延びている。

樋部４は、給液配管２の複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘから供給される電解液を貯留するために凹形状を有している。樋部４は、図１に示すように、第１の側壁１１上に固定され、第１の側壁１１の長手方向に沿って延びる第１の壁部４２と、第１の壁部４２と一定間隔を空けて対向する第２の壁部４３と、第１の壁部４２と第２の壁部４３とを支える複数の梁部４４と、図１からは見えない底面を備えることができる。

梁部４４は、第１の壁部４２と第２の壁部４２との間に一定間隔を空けて第１の壁部４２と第２の壁部４３とを支えることができる程度の間隔を有して複数個配置されていればよく、梁部４４の個数は特に限定されない。第１の壁部４２と第２の壁部４３との間の間隔は、電解槽１内に挿入される電極とぶつからない程度の間隔を有していれば特に限定されない。樋部４は、電解液に対して耐食性を有する材料、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、塩化ビニル、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等で形成されることができる。

樋部４の上方には、複数の開口部４１ａ、４１ｂ、４１ｘが形成されている。電解液が給液配管２の複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘから供給されて樋部４の内部に一時貯留される。樋部４の内部に貯留された電解液の一部は、開口部４１ａ、４１ｂ、４１ｘからオーバーフローして、電解槽１内へと流れる。

このように、給液配管２から給液された電解液が、樋部４の内部で一旦、貯留されてから電解槽１内へと供給されることによって、細長い給液配管２内で生じる差圧が樋部４内で均一化されるため、電解液を電解槽１全体に渡って偏りなく供給することができる。また、樋部４内において一端電解液が貯留されることにより、電解液及び添加剤の成分を電解槽１の長手方向に沿って均一化することができるため、電解槽内に給液される電解液の混合状態を総全体に渡り改善することが可能となる。また、電解液がオーバーフローによって電解槽１内へ供給されることにより、樋部４内から樋部４外へ電解液を抜き出して排出するためのポンプ等の動力が不要となり、装置の簡素化が図れる。

樋部４の開口部４１ａ、４１ｂ、・・・４１ｘの高さが電解液の液面に対して高すぎると、樋部４からオーバーフローした電解液が電解液の液面と衝突して気泡が発生し、電解に影響を及ぼす場合がある。一方、樋部４の開口部４１ａ、４１ｂ、・・・４１ｘの高さが電解液の液面よりも低いと、電解槽１内の電解液が樋部４側へと流れ込み、給液が円滑に進まない場合がある。樋部４の開口部４１ａ、４１ｂ、・・・４１ｘの高さは、電解液の液面から４００ｍｍ以内の高さ、より好ましくは２００ｍｍ以内の高さ、さらに好ましくは５０ｍｍ以内の高さに配置されることが好ましい。

電解槽１の深さ方向に沿った樋部４の幅は、給液配管２の管径や電解槽１の装置規模に応じて適宜変更することができる。図１の例では、深さ方向に沿った樋部４の幅は５０〜１００ｍｍとする例が示されているが、樋部４に供給された電解液の圧の偏りをより均一化するために、樋部４の深さ方向に沿った樋部４の幅を１００ｍｍよりも大きくしてもよい。

図２に示すように、給液配管２の下方には、第１の側壁１１上に固定され、給液部２０から給液された電解液を電解槽１の長手方向に沿って上流側から下流側へと供給する補助配管５が設けられている。補助配管５は、電解槽１の長手方向中央部に配置された供給部５１、５２を介して給液配管２の長手方向中央部に接続されている。給液部２０から給液された電解液は、補助配管５の供給部５１、５２を介して給液配管２内に流入するようになっている。

給液配管２へ供給される電解液は、給液部２０に近い電解槽１の第３の側壁１３側にある排液口３１ａ側から多く流出し、第４の側壁１４側にある排液口３１ｘへ進むほど電解液が十分に流出しない場合がある。図２に示すように、補助配管５を介して給液配管２の長手方向中央部からも電解液が供給されることにより、給液配管２の長手方向中央部にも十分に電解液が供給されることとなるため、電解槽１全体に渡ってより均一に電解液を供給することができる。

更に、最も電解液の供給量が少なくなる給液口２１ｘが設けられた給液配管２の長手方向下流側の先端部には、第１の側壁１１上において補助配管５の更に下方に固定され、第１の側壁１１の長手方向に延び、先端部が給液配管２の先端部に接続された補助配管６が配置される。補助配管６の先端部には供給部６１が設けられており、供給部６１を介して給液部２０から供給された電解液が補助配管６の先端部に供給される。これにより、補助配管６を介して給液配管２の長手方向先端部からも電解液が供給されることとなるため、電解槽１全体に渡ってより均一に電解液を供給することができる。

電解槽１の第４の側壁１４側上方には、電解槽１内の電解液を電解槽１外へ排出するための排液部３０及び排液部３０に接続された排液ボックス３２が設けられている。排液ボックス３２には、図３に示すように、複数の排液配管３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ接続されている。排液配管３ａ、３ｂ、３ｃは、図２に示すように、給液配管２よりも下方に配置され、第２の側壁１２上に固定されて第２の側壁１２に沿って延び、互いに間隔を空けて電解槽１の長手方向に沿って配置された複数の排液口３１ａ〜３１ｘを備える。

図２の例では、電解槽１の上流側、即ち、給液部２０に近い側の電解槽１内の電解液を排液可能な排液口３１ａ、３１ｂ、３１ｃを備える排液配管３ａと、電解槽１の中央付近の電解液を排液可能な排液口３１ｄ、３１ｅ、３１ｆを備える排液配管３ｂと、電解槽１の排液ボックス３２に近い側の電解液を排液可能な排液口３１ｇ、３１ｘを備える排液配管３ｃの３本の配管が上下に離間してそれぞれ配置される。しかしながら、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの配置は図２の配置に限定されないことは勿論である。

例えば、配管の長さが一番長い排液配管３ａを、電解槽１の底部に最も近い位置に配置し、配管の長さが最も短い排液配管３ｃを、３つの排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの中で最も上部となるように配置することも可能であることは勿論である。

排液配管３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれ排液ボックス３２に接続された一端側とは反対側の先端部に排液口３１ａ〜３１ｘがそれぞれ設けられている。図２に示すように排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの先端部に選択的に排液口３１ａ〜３１ｘが設けられることによって、一本の排液配管の全体に渡って排液口を均一に設ける場合に比べて、排液口３１ａ〜３１ｘが形成される領域の電解槽１の長手方向に沿った長さをそれぞれ短くすることができるため、圧力損失を小さくでき、排液口３１ａ〜３１ｘが配置された各領域の電解液をより効率的に排液しやすくなる。これにより、電解槽１の長手方向の排液ムラが生じにくくなる。

なお、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれ最も先端部にある例えば排液口３１ａ、３１ｄ、３１ｇは排液ボックス３２から最も遠い位置にあるため、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃ内を流れる電解液の抵抗や圧力損失等により、十分に排液されない場合がある。図２に示すように、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの排液口３１ａ〜３１ｘの先端部、即ち、排液口３１ｃと排液口３１ｄ、排液口３１ｆと排液口３１ｇとが互いに上下に重なるように配置されることによって、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの先端部においても十分に排液が行われるように構成することができる。これにより、電解槽１の長手方向の排液ムラを生じにくくすることができる。

排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの管径は、給液配管２及び補助配管５、６の管径よりも大きくなるように構成されることが好ましい。給液配管２及び補助配管５、６の管径は同一であっても異なっていても構わない。排液配管３ａ、３ｂ、３ｃ側の管径を給液配管２の管径よりも大きくすることによって、排液ボックス３２から電解液のヘッド圧差を利用して電解液を電解槽１外へ排出させる際に、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの圧力損失の影響をより小さくすることができる。これにより、より円滑に給液配管２内に吸い上げられた電解液を電解槽１の外へ排出しやすくできる。

排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの管径は、給液配管２及び補助配管５、６の管径よりも１．５倍以上、より好ましくは２倍以上、更に好ましくは４倍以上大きくすることができる。

排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの高さは、底部に近づけすぎると電解槽１の底部の殿物などを巻き込んで排液口３１ａ〜３１ｘの詰まり或いは不具合等を生じさせる場合がある。排液口３１ａ〜３１ｘは、例えば、電解槽１内に収容される電極の下端部を起点に、上方に１００ｍｍ、下方に３００ｍｍの範囲に配置されることが好ましく、より好ましくは上方に１００ｍｍ、下方に１００ｍｍの範囲に配置される。

給液配管２が備える給液口２１ａ、２１ａ、２１ｃ・・・２１ｘの開口面積よりも排液配管３ａ、３ｂ、３ｃが備える排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの開口面積が大きくなるように形成されていることが好ましい。排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの開口面積を大きくとることによって、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃ内の電解液を電解槽１外へ排出させる際の圧力損失の影響をより小さくすることができる。

以下に限定されるものではないが、排液口３１ａ〜３１ｘの各開口面積を給液口２１ａ〜２１ｘの各開口面積に対して１〜４００倍、より典型的には１００〜２００倍大きくすることができる。これにより、排液口３１ａ〜３１ｘから電解槽１内の電解液を効率よく排液することができる。給液口２１ａ〜２１ｘ及び排液口３１ａ〜３１ｘの形状、穴径（スリット径）及び間隔は、電解槽１の大きさ等に応じて適宜調整することができる。

図２に示すように、電解槽１の第４の側壁１４側には、電解液を電解槽１外へ排液する排液部３０が配置されている。排液部３０には排液ボックス３２が接続されている。

図４に示すように、排液部３０には、電解槽１内の電解液を排出するための排出口３００が設けられている。図５に示すように、排出口３００の下方には、電解液を電解槽１外へ排出するために排出口３００に接続された排出配管３０１が設けられている。

排液ボックス３２は、図５に示す電解液の液面ＬＳよりも下方となる底面３２ａを備える。底面３２ａには、図４に示すように、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの出口３Ａ、３Ｂ、３Ｃがそれぞれ接続されている。電解槽１から排液配管３ａ、３ｂ、３ｃ内に排液された電解液は、電解液の液面ＬＳと排液ボックス３２内の電解液の液面ｌｓの高さの差Ｈにより汲み上げされる。

排液部３０と排液配管３ａ、３ｂ、３ｃとの間に排液ボックス３２が配置されることにより、ポンプ等の動力を使用せず、且つ電解槽１の底部に沈積する殿物の巻き込みを抑制しながら、電解槽１の下方から電解液を電解槽１の外部へ抜き出すことができる。

排液ボックス３２の電解液と接する側の側壁３２ｂの上端部の高さは、電解槽１内の電解液の液面ＬＳに対して数ｍｍ〜数十ｍｍ上方となるように配置されている。排液ボックス３２は、電解槽１内に収容された電解液と接する側の側壁３２ｂに、電解槽１内の電解液中の異物を排液ボックス３２へ送るための切り欠き部３３を備えることが好ましい。この切り欠き部３３は、図４に示すように、電解槽１の上方側から下方側に向かってその開口幅ＡＷが小さくなるような形状を有している。切り欠き部３３の形状としては、Ｖ字形状、Ｕ字形状、台形形状等の種々の形状を取り得るが、具体的な形状は特に限定されない。

電解槽１内には、電解を行うにつれて電解液の液面ＬＳにゴミ等の異物が溜まる場合がある。この異物が電解槽１内に留まると、電解に悪影響を与える恐れがある。本発明の実施の形態に係る電解装置によれば、電解槽１の電解液の液面ＬＳ付近にたまるゴミなどの異物を含む電解液を切り欠き部３３からオーバーフローさせて排出することができるため、電解槽１内の電解液の液面ＬＳ付近のゴミの滞留を抑制することができる。

図４及び図５に示すように、排液ボックス３２と排液部３０との間には、排液ボックス３２から排液部３０へと流れる電解液を堰き止めるように配置された調整板３５が配置されている。調整板３５が配置されることにより、排液配管３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を介して排液ボックス３２内に回収された電解液が、調整板３５の上端からオーバーフローして排液部３０へと流れる。

例えば、大きさの異なる調整板３５を配置することにより、調整板３５の排液ボックス３２の底面３２ａからの高さｈを変更することが可能である。調整板３５の高さｈを変更することにより、電解槽１内の電解液の液面ＬＳと排液ボックス３２内の電解液の液面ｌｓとの高さの差Ｈを調整することができる。これにより、電解槽１内の電解液の液面ＬＳとの電解液の液面ｌｓとの高さの差Ｈによるヘッド圧差を調整して、どのような給液量であっても電解槽１内の電解液の液面ＬＳの高さを一定に保つことができる。

更に、排液ボックス３２には、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの出口３Ａ、３Ｂ、３Ｃが接続された底面３２ａを複数の領域に分割するための分割壁３７が排液ボックス３２に設けられていることが好ましい。分割壁３７を配置せずとも各出口３Ａ、３Ｂ、３Ｃからそれぞれ排出される電解液の量を把握することは可能であるが、排液ボックス３２に分割壁３７が配置されることにより、各出口３Ａ、３Ｂ、３Ｃからそれぞれ排出される電解液の量を目視により把握しやすくできる。

電解装置は、図１〜図５に不図示の電解液の環流機構が設けられている。環流機構は、電解槽１の排液部３０から排出された電解液にニカワやチオ尿素等の添加剤を追加するとともに、必要な成分調整と温度調整を行い、調整後の電解液を給液配管２から電解槽１内へと環流する。電解装置には不図示の給電機構が設けられている。給電機構は、電解槽１内の長手方向に沿って交互に配置されるアノード板とカソード板とを含む電極の間に直流電流を印加する電源装置と配線とを備えている。

アノード板及びカソード板の構成は特に限定されない。アノード板は電解精製もしくは電解採取を行う際の陽極となり、粗金属製の板材で構成される。カソード板は電解精製もしくは電解採取を行う際の陰極となり、導電性に優れた板状の金属で構成される。

電解槽１内の電解液の混合状態を改善するために種々の検討が行われてきたが、電解槽１内の長手方向の一端側から長手方向の他端側へと電解液を流す従来の下入れ上抜き方式の電解装置では電解液供給方向上流側と下流側で電解液中の銅などの金属イオン濃度及び添加物の濃度に偏りが生じるとともに、電解が進むにつれて電解槽１の上部から底部へいくほど金属イオン濃度が高くなる傾向にあった。

本発明の実施の形態に係る電解装置によれば、電解槽１の幅（Ｙ）方向、即ち、電解槽１の第１の側壁１１側から第２の側壁１２側へと電解液を供給するように構成するとともに、給液配管２の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘの設置位置を、排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘよりも相対的に上方となるように構成した、いわゆる、「横入れ上入れ下抜き方式」を採用する。その結果、電解槽１の底部の銅イオン濃度などの金属イオン濃度の上昇を効果的に抑制できるとともに、電解液中に含まれる種々の添加剤の濃度分布を電解槽１内全体でより均一化することができる。

さらに、電解槽１において上方から下方へと電解液を流すことにより、殿物の巻き上げの恐れも少なくなる。そのため、電解液の供給流量を大きくしても殿物の巻き上げを抑制しながら電解液の混合状態を改善することができ、電着物の電着効率も従来に比べて改善させることができる。さらに、電着物の表面性状に影響を及ぼすニカワなどの添加物を電解槽全体にわたって均一に行き渡らせることができるため、電解槽１全体において品質の揃った電着物が得られる。

（電解方法）
本発明の実施の形態に係る電解装置を用いて電解液を電気分解することにより、複数のカソード板に銅などの金属を電着させることができる。以下においては、本発明の実施の形態に係る電解装置を用いて電気分解する例として粗銅を精錬する場合について説明する。

まず、例えば純度が９９ｍａｓｓ％程度の粗銅の板材をアノード板とし、純度が９９.９９ｍａｓｓ％程度の銅の板材又はステンレス板をカソード板として、複数のアノード板と複数のカソード板とを交互に板厚方向に間隔を空けて、電極板の下端が電解槽１の底面から所定の間隔が空くように且つ電極板の側面が樋部４と接触しないように電解槽１内に配置する。

給液部２０内に配置された給液主管に接続された給液配管２が備える複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘから硫酸銅及び硫酸の混合水溶液にニカワやチオ尿素などの添加剤を添加した電解液を供給する。更に、補助配管５及び補助配管６から給液配管２の長手方向中央部及び先端部に電解液を供給する。給液配管２及び補助配管５、６により供給された電解液は樋部４内に貯留される。そして、樋部４内に貯留された電解液を樋部４の上部の開口部４１ａ、４１ｂ・・・４１ｘからオーバーフローさせて電解槽１内へ供給する。一方、排液ボックス３２及び排液部３０に接続された排液配管３ａ、３ｂ、３ｃの複数の排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘから電解槽１内の電解液を排液し、不図示の環流機構によって、電解液を循環させる。

給電機構を用いてアノード板とカソード板との間に直流電流を印加し、アノード板の銅を電解液中にイオンとして溶出させてカソード板へ電着させる。電解液は上述のようにして電解槽１の第１の側壁１１にある樋部４の上方から電解液を電解槽１内へ供給し、第１の側壁１１と対向する電解槽１の第２の側壁１２の下方で電解液を排液配管３ａ、３ｂ、３ｃ内へ排液させるようにして液流を発生させる。

排液配管３ａ、３ｂ、３ｃ内へ排液された電解液は、排液ボックス３２により汲み上げられて、排液部３０を介して排液される。電解槽１内の電解液の上層に浮遊するゴミなどの異物は、排液ボックス３２が備える切り欠き部３３から越流により排液ボックス３２内へ収容され、電解槽１の外部へ排出される。

本発明の実施の形態に係る電解方法によれば、電解槽１の短手方向Ｙの一端から短手方向Ｙの他端側へ、且つ上方から下方へ向けて電解槽１の長手方向Ｘに沿った複数箇所から電解液を流すことにより、電解槽１の長手方向Ｘの一端側から他端側へと電解液を流す従来の方式と比べて、電解槽１内の電解液の混合状態をより良好にすることができる。

特に、本発明の実施の形態に係る電解方法によれば、電解槽１下部の銅イオンなどの金属イオン濃度の上昇を抑制し、金属イオンを液中により均一に分散できるため、高い電流密度又は不純物濃度の高い材料をアノード板に用いて電解精製を実施した場合の不動態化現象をより効率的に抑制することが可能となる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。

給液配管２及び排液配管３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ備える給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの位置は、電解槽１内に浸漬されるアノード板及びカソード板が配置される位置との関係で調整することができる。例えば、給液配管２に設けられた複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液配管３ａ、３ｂ、３ｃに設けられた複数の排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘを、それぞれアノード板とカソード板との間に設けられた隙間に面するように設け、電解液をアノード板とカソード板との空間に供給するように構成することができる。このようにしてアノード板及びカソード板の表面に液流を発生させることにより、高い電流密度又は不純物濃度の高い材料をアノード板に用いて電解精製を実施した場合の不動態化現象をより効率的に抑制することが可能となる。

電解槽１内に収容されるアノード板とカソード板との間の空間には、給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘがそれぞれ１箇所ずつ配置されるだけでなく、アノード板とカソード板との間の空間の広さに対応して給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘが空間内に複数配置されるようにしてもよい。また、電解液、特に添加剤の混合状態が悪化しやすい電解槽１の長手方向中央側から排液側の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの個数を電解槽１の長手方向中央側から給液側の個数よりも多くするようにしてもよい。

給液配管２及び排液配管３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ備える給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの各開口面積は、基本的には長手方向Ｘに沿ってそれぞれ等しい大きさとなる例を示しているが、電解槽１の長手方向Ｘ上流側と下流側で異なる開口面積を有していてもよい。給液配管２及び排液配管３ａ、３ｂ、３ｃは複数の配管又は一の配管が長手方向に沿って枝状に分岐した配管を用いることができる。排液配管３ａ、３ｂ、３ｃは複数本でなく１本で構成することも可能である。また、給液配管２を複数からなる配管で構成してもよいことは勿論である。

このように、本発明は上記の開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって表されるものであり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲において変形し具体化し得る。

１…電解槽
２…給液配管
３（３ａ、３ｂ、３ｃ）…排液配管
４…樋部
５…補助配管
６…補助配管
１１…第１の側壁
１２…第２の側壁
１３…第３の側壁
１４…第４の側壁
２０…給液部
２１ａ〜２１ｘ…給液口
３０…排液部
３１ａ〜３１ｘ…排液口
３２…排液ボックス
３２…壁部
３２ａ…底面
３２ｂ…側壁
３３…切り欠き部
３５…調整板
３７…分割壁
４１ａ〜４１ｘ…開口部
４２…第１の壁部
４３…第２の壁部
４４…梁部
５１、５２、６１…供給部
３００…排出口
３０１…排出配管

Claims (9)

1. 電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解装置であって、
   前記電解槽の長手方向に延びる第１の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の給液口を有する給液配管と、
   前記給液配管を内部に収容するように前記第１の側壁に沿って延び、前記複数の給液口から供給される電解液を貯留し、該電解液をオーバーフローさせて前記電解槽内へ供給する樋部と、
   前記第１の側壁と対向する第２の側壁に沿って延び、前記樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備え、該排液口から前記電解槽内の電解液を排液する排液配管と
   を備えることを特徴とする電解装置。
2. 前記給液配管の長手方向中央部に接続され、前記給液配管に電解液を供給する補助配管を更に備える請求項１に記載の電解装置。
3. 前記給液配管の長手方向下流側の先端部に接続され、前記排液配管に電解液を供給する補助配管を更に備える請求項１又は２に記載の電解装置。
4. 前記樋部が、前記電解液をオーバーフローさせるための開口部を備え、前記開口部が前記電解液の液面から５０ｍｍ以内となる高さに配置されていることを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解装置。
5. 前記電解液の液面よりも下方となる底面を備え、該底面に前記排液配管の出口が接続されており、前記排液配管内の電解液を汲み上げ可能な排液ボックスを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解装置。
6. 前記排液ボックスが、前記電解槽内の電解液と接する側の側壁に、前記電解槽内の電解液中の異物を前記排液ボックスへ送るための切り欠き部を備えることを特徴とする請求項５に記載の電解装置。
7. 前記排液ボックス内の前記電解液を前記電解槽の外へと排出する排液部を備え、
   前記排液ボックスと前記排液部との間に配置され、前記排液ボックス内の電解液の液面の高さと前記電解槽内の電解液の液面の高さの差を調整する調整板を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の電解装置。
8. 排液配管が少なくとも２本以上の配管を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電解装置。
9. 電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解方法であって、
   前記電解槽の長手方向に延びる第１の側壁に沿って延び、前記電解槽内に電解液を供給する複数の給液口を備える給液配管に電解液を供給し、
   前記給液配管を内部に収容し、前記第１の側壁に沿って延びる樋部内に前記給液配管から供給された電解液を貯留し、貯留した電解液を前記樋部の上部からオーバーフローさせて前記電解槽内へ供給し、
   前記第１の側壁と対向する第２の側壁に沿って延び、前記樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備える排液配管から前記電解槽内の電解液を排液すること
   を含む電解方法。

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