(57)【要約】【課題】アノードを構成する電極を劣化させることなく、電解モードにおいてカソードに付着したスケールを除去することを可能とする電解処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の電解処理装置１は、第１の主電極３及び第２の主電極４と、補助電極５と、これらの電極への通電を制御する制御手段Ｃとを備え、制御手段Ｃは、第１の主電極３をアノードとすると共に第２の主電極４をカソードとして被処理水を電気化学的に処理する電解モードと、第２の主電極４をアノードとすると共に補助電極５をカソードとして第２の主電極４に付着したスケールを除去する第２の主電極スケール除去モードと、補助電極５をアノードとすると共に第２の電極４をカソードとして補助電極５に付着したスケールを除去する補助電極スケール除去モードとを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の主電極と、補助電極と、
これらの電極への通電を制御する制御手段と、を備え、
前記第１の主電極は、カソードとして使用することで劣化する電極であり、  
前記制御手段は、
前記第１の主電極をアノードとすると共に前記第２の主電極をカソードとして被処理水を電気化学的に処理する電解モードと、
前記第２の主電極をアノードとすると共に前記補助電極をカソードとして第２の主電極に付着したスケールを除去する第２の主電極スケール除去モードと、
前記補助電極をアノードとすると共に前記第２の電極をカソードとして補助電極に付着したスケールを除去する補助電極スケール除去モードと、
を有することを特徴とする電解処理装置。
【請求項２】
前記第２の主電極スケール除去モードにおいて、前記第１の主電極には前記第２の主電極と比較して小さいアノード電流が流れていることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置。
【請求項３】
前記補助電極スケール除去モードにおいて、前記第１の主電極には前記補助電極と比較して小さいアノード電流が流れていることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置。
【請求項４】
前記第１の主電極と前記補助電極の間に前記第２の主電極が配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電解処理装置。
【請求項５】
前記補助電極は、前記第１及び第２の主電極より電解に寄与する面積が小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的手法により被処理水を電解処理する電解処理装置であって、特に、水道水を被処理水とした際に生じるカソード構成電極へスケール付着を効果的に除去することを可能とする電解処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水に少なくとも一対の電解用電極を浸漬し、これらの間に隔膜を設け、電極間に通電することによって、水を電気分解し、アルカリイオン水や酸性イオン水を生成するイオン水生成装置（例えば、特許文献１参照）がある。これ以外にも、被処理水として少なくとも塩化物イオンを含む水道水等を電気化学的手法により処理、例えば少なくとも一対の電極を浸漬し、電極間に通電することによって電解処理し、被処理水中に次亜塩素酸やオゾンなどを生成する電解処理装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
電解処理される水道水には、カルシウムイオンやマグネシウムイオンが含有されているため、電極間への通電により、カソードを構成する電極表面には、これらカルシウムやマグネシウムを主成分とするスケールが付着する。係るスケールの析出が成長すると、カソードを構成する電極表面がスケールにより覆われてしまい、電極として機能する面積が狭小となり、電解効率が低下する問題がある。更に、比較的電極間距離が近くなるように配置されている場合では、当該電極間に形成されるスケールの堆積により、被処理水の流路が閉塞され、電解水の生成が困難となる問題も生起する。
【０００４】
そこで、一般には、電解処理を一定時間行う毎に、電極の極性を切り換えることにより、カソードを構成する電極表面に付着したスケールの除去を行っている。
【特許文献１】特開平６−１６５９８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、電解水生成装置に用いられる電極として、種々の機能を奏する電極の開発が行われており、例えば、オゾン生成能力が高い性質を示す電極として、触媒として機能する表面層に酸化タンタルなどの誘電体を主成分として含む電極が開発されている。電解水生成装置では、この電極に正電位を印加し、他方に、不溶性金属により構成された電極に負電位を印加し、水道水などの被処理水の電気化学的な処理を行う。これにより、触媒機能を有する表面層が構成された電極、即ち、アノードにより、高効率にてオゾンが生成される。
【０００６】
しかし、係る場合において、これらを極性切り替えすることにより、カソードを構成していた不溶性電極のスケール除去を行うと、触媒機能を有する表面層が構成された電極がカソードとなるので、誘電体を主成分とされる表面層が破壊され、脆くなり、表面層の剥離が顕著となる。そのため、当該表面層が構成された電極の耐久性が著しく低下し、通常の電解時におけるオゾン生成機能が著しく低減されてしまう問題がある。
【０００７】
従って、当該電極をカソードとすることなく、電解時において他方の電極表面に付着したスケールを除去する必要がある。係る手法として、薬剤を用いた酸洗浄や物理的なスケール除去方法が考えられる。しかし、この場合、薬剤管理やシステムが複雑になる問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、アノードを構成する電極を劣化させることなく、電解モードにおいてカソードに付着したスケールを除去することを可能とする電解処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電解処理装置は、第１及び第２の主電極と、補助電極と、これらの電極への通電を制御する制御手段と、を備え、第１の主電極は、カソードとして使用することで劣化する電極であり、制御手段は、第１の主電極をアノードとすると共に第２の主電極をカソードとして被処理水を電気化学的に処理する電解モードと、第２の主電極をアノードとすると共に補助電極をカソードとして第２の主電極に付着したスケールを除去する第２の主電極スケール除去モードと、補助電極をアノードとすると共に第２の電極をカソードとして補助電極に付着したスケールを除去する補助電極スケール除去モードと、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の電解処理装置は、請求項１記載の発明において、前記第２の主電極スケール除去モードにおいて、第１の主電極には第２の主電極と比較して小さいアノード電流が流れていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の電解処理装置は、請求項１記載の発明において、補助電極スケール除去モードにおいて、第１の主電極には補助電極と比較して小さいアノード電流が流れていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の電解処理装置は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発明において、第１の主電極と補助電極の間に第２の主電極が配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の電解処理装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発明において、補助電極は、第１及び第２の主電極より電解に寄与する面積が小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電解処理装置によれば、アノードを構成する電極を劣化させることなく、電解モードにおいてカソードに付着したスケールを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の電解処理装置の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
＜実施例１＞
図１は本発明の電解処理装置の一例としての電解処理装置１の概略構成図、図２は図１の電解処理装置１の概略斜視図、図３は第１の主電極３の概略平断面図、図４は第１の主電極３の製造方法を示すフローチャート、図５は他の実施例としての電解処理装置１５の概略構成図、図６は電解モード時の状態を示す電解処理装置１の概略構成図、図７は第２の主電極のスケール除去モード時の状態を示す電解処理装置１の概略構成図、図１１は補助電極のスケール除去モード時の状態を示す電解処理装置１の概略構成図をそれぞれ示している。
【００１６】
本実施例における電解処理装置１は、被処理水としての例えば水道水が流通する水道配管に介設されるものであり、当該水道配管の流通方向に対し平行に延在して構成される処理槽２と、第１の主電極３と、第２の主電極４と、補助電極５と、制御部（制御手段）Ｃとから構成されている。
【００１７】
処理槽２は、長手方向に延在する矩形状の容体により構成されており、長手方向の両端部は、先細り形状とされると共に、その端部には、被処理水を流通させるための開口が形成されている。一方の開口には、被処理水の流入側水道管が接続される流入側継手６Ａが形成されており、他方の開口には、被処理水の流出側水道管が接続される流出側継手７Ａが形成されている。各継手６Ａ、７Ａにそれぞれの水道管が接続されることにより、処理槽２内に被処理水としての水道水が流通する構成とされる。
【００１８】
そして、長手方向に延在する処理槽２内の一方の壁面には、長手方向に延在して形成される第１の主電極３が配設されていると共に、他方の壁面には、同様に長手方向に延在して形成される第２の主電極４が配設されている。そして、これら第１の主電極３と第２の主電極４との間には、同様に長手方向に延在して形成される補助電極５が配設されている。なお、本実施例では、当該補助電極５は、第１の主電極３と第２の主電極４との間であって、これらの中間の位置よりも第２の主電極４側寄りに配置される。
【００１９】
本実施例における電解処理装置１では、第１の主電極３と第２の主電極４との電極間距離は、消費電力や温度上昇の観点から電圧を低く維持するため、極力狭いことが望ましいが、カソードを構成する電極（この場合第２の主電極４）におけるスケール付着による短絡を回避するため、例えば１乃至１０ｍｍ程度、ここでは、１０ｍｍ程度であるものとする。また、各電極３、４、５の厚さ寸法は、１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２０】
ここで、カソードとして使用することでオゾン生成能が低減する第１の主電極３について詳述する。第１の主電極３は、図３に示すように、基体１１と、当該基体１１の表面に形成される中間層１２と、当該中間層１２の表面に形成される表面層１３とから構成される。本実施例において、基体１１は、導電性材料として、例えば白金（Ｐｔ）若しくは、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）などのバルブ金属やこれらバルブ金属２種以上の合金、或いはシリコン（Ｓｉ）などにより構成される。特に、本実施例において用いられる基体１１は、表面が格別に平坦であることが好ましいことから、表面が平坦に処理されたシリコンを用いる。
【００２１】
中間層１２は、酸化し難い金属、例えば、白金、金（Ａｕ）、又は、導電性をもつ金属酸化物、例えば、酸化イリジウム、酸化パラジウム、又は、酸化ルテニウム、酸化物超伝導体など、若しくは、酸化しても導電性を有する金属として、白金族元素に含まれるルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、或いは、銀（Ａｇ）により構成される。尚、金属酸化物については、予め酸化物として中間層１２が構成されたものに限定されるものではなく、電解することにより酸化されて金属酸化物とされたものについても含むものとする。本実施例では、中間層１２は、白金により構成するものとする。尚、上記基体１１を白金にて構成する場合には、基体１１の表面も当然に白金にて構成されるため、当該中間層１２を格別に構成する必要はない。
【００２２】
また、触媒として機能する表面層１３は、前記中間層１２を被覆するように当該中間層１２と共に、誘電体により基体１１の表面に層状に形成され、この表面層１３は、所定厚み、本実施例では０より大きく２０００ｎｍ以下に構成される。尚、当該表面層１３の厚みは、更に好ましくは、１００ｎｍ未満の厚みとなるように形成されるものとする。
【００２３】
表面層１３を構成する誘電体としては、酸化チタン、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化ニオブなどが用いられる。
【００２４】
また、表面層１３は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）等のペロブスカイト型酸化物に代表されるような２種類以上の金属元素を含む酸化物や、酸化チタンと酸化タンタルのように結晶構造が異なる２種類以上の酸化物の混合体であってもよく、この場合にもこれらの酸化物の他に上記貴金属又は貴金属酸化物を含むものも用いることができる。また、本実施例では、表面層１３は、誘電体により構成されているが、これに限定されるものではなく、当該誘電体を主成分として含むものであればよいものとする。
【００２５】
ここで酸化タンタルとは、結晶性のＴａＯ、Ｔａ2Ｏ5や、このような酸化物に多少の酸素欠損が生じたＴａＯ1-X、Ｔａ2Ｏ5-X、及び不定形（アモルファス状）のＴａＯX等、タンタルと酸素が化合した物質全般を示すものである。また酸化チタンとはＴｉＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、ＴｉＯｘ等、酸化タングステンとはＷＯ3、ＷＯｘ、酸化ハフニウムとはＨｆＯ2、ＨｆＯｘ、酸化ニオブとはＮｂ2Ｏ5、ＮｂＯｘ等を示すものである。尚、上記表面層１３を形成する誘電体としては、他に、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＯｘ、Ｎａ2Ｏ、ＮａＯｘ、ＭｇＯ、ＭｇＯｘ、ＳｉＯ2、ＳｉＯｘ、Ｋ2Ｏ、ＫＯｘ、ＣａＯ、ＣａＯｘ、Ｓｃ2Ｏ3、ＳｃＯｘ、Ｖ2Ｏ5、ＶＯｘ、ＣｒＯ2、ＣｒＯｘ、Ｍｎ3Ｏ4、ＭｎＯｘ、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯｘ、Ｃ
ｏＯ、ＣｏＯｘ、ＮｉＯ、ＮｉＯｘ、ＣｕＯ、ＣｕＯｘ、ＺｎＯ、ＺｎＯｘ、ＧａＯ、ＧａＯｘ、ＧｅＯ2、ＧｅＯｘ、Ｒｂ2Ｏ3、ＲｂＯｘ、ＳｒＯ、ＳｒＯｘ、Ｙ2Ｏ3、ＹＯｘ、ＺｒＯ2、ＺｒＯｘ、ＭｏＯ3、ＭｏＯｘ、Ｉｎ2Ｏ3、ＩｎＯｘ、ＳｎＯ2、ＳｎＯｘ、Ｓｂ2Ｏ5、ＳｂＯｘ、Ｃｓ2Ｏ5、ＣｓＯｘ、ＢａＯ、ＢａＯｘ、Ｌａ2Ｏ3、ＬａＯｘ、ＣｅＯ2、ＣｅＯｘ、ＰｒＯ2、ＰｒＯｘ、Ｎｄ2Ｏ3、ＮｄＯｘ、Ｐｍ2Ｏ3、ＰｍＯｘ、Ｓｍ2Ｏ3、ＳｍＯｘ、Ｅｕ2Ｏ3、ＥｕＯｘ、Ｇｄ2Ｏ3、ＧｄＯｘ、Ｔｂ2Ｏ3、ＴｂＯｘ、Ｄｙ2Ｏ3、ＤｙＯｘ、Ｈｏ2Ｏ3、ＨｏＯｘ、Ｅｒ2Ｏ3、ＥｒＯｘ、Ｔｍ2Ｏ3、ＴｍＯｘ、Ｙｂ2Ｏ3、ＹｂＯｘ、Ｌｕ2Ｏ3、ＬｕＯｘ、ＰｂＯ2、ＰｂＯｘ、Ｂｉ2Ｏ3、ＢｉＯｘ等が適用可能である。
【００２６】
次に、図４のフローチャートを参照して当該第１の主電極３の製造方法について説明する。基体１１としてシリコンを用いる。尚、この場合のシリコンは、不純物としてリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）等を導入し、導電率を高めたものが望ましい。当該シリコンは、表面が非常に平坦なものを用いる。
【００２７】
先ず初めに、ステップＳ１において前記シリコンの基体１１を５％のフッ酸により前処理を行い、当該シリコン基体１１の表面に形成された自然酸化膜の除去を行う。これにより、基体１１の表面をより平坦な状態とする。尚、当該前処理は行わなくてもよく、また、当該シリコン基体１１の表面にチタン酸化物やチタン窒化物を密着させて、後段における中間層１２を構成する白金との密着性の向上を図ってもよい。その後、ステップＳ２において純水にて基体１１の表面のリンスを行い、以降ステップＳ３において既存のスパッタ装置のチャンバー内に導入し、成膜を行う。
【００２８】
本実施例では、基体１１への中間層１２の形成は、ｒｆスパッタ法により実行する。本実施例では、中間層１２は、白金により構成するため、最初のターゲットとして中間層構成材であるＰｔ（８０ｍｍφ）を用い、ｒｆパワーを１００Ｗ、Ａｒガス圧を０．９Ｐａ、基体１１とターゲットとの間の距離を６０ｍｍとして、室温で２０分間成膜を実行する（ステップＳ３）。これにより、基体１１の表面には、厚さ１００ｎｍ程度の中間層１２が形成される。尚、本実施例では、中間層１２の成膜方法としてｒｆスパッタ法を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＣＶＤ法、蒸着法、イオンプレーティング法、メッキ法などであっても良いものとする。
【００２９】
次に、中間層１２が形成された基体１１の表面に表面層１３を形成する。本実施例では、表面層１３は、タンタルにより構成するため、ターゲットを表面層構成材であるＴａに変更し、上記と同様の条件、即ち、ｒｆパワーを１００Ｗ、Ａｒガス圧を０．９Ｐａ、基体１１とターゲットとの間の距離を６０ｍｍとして、室温で２０分間成膜を実行する（ステップＳ４）。これにより、基体１１の中間層１２の表面には、表面層１３が形成される。
【００３０】
その後、当該中間層１２及び表面層１３が形成された基体１１は、ステップＳ５においてマッフル炉において６００℃、大気雰囲気中にて３０分、熱焼成（アニール）が実行され、第１の主電極３が得られる。これにより、中間層１２の表面に塗布された表面層１３を構成するタンタル金属は、均一に酸化される。なお、本実施例では、スパッタ法による中間層１２及び表面層１３の形成後、当該熱焼成が行われ、電極３表面の酸化処理を行っているが、当該電極３を電解に使用した際に、電極表面の酸化が行われるため、当該熱焼成を実行しなくても良いものとする。
【００３１】
上述した如く得られる第１の主電極３は、表面層１３は、すべて酸化されている。また、中間層１２は、基体１１のシリコンと、白金シリサイドを形成している。また、シリコンは、中間層１２までで止まっており、表面層１３の内部にまで拡散されていない。
【００３２】
また、同様に、中間層１２を構成する白金も表面層１３内部にまでは到達していない。他方、上記第２の主電極４は、板状の不溶性電極により構成され、本実施例では、白金−イリジウム系の電解用電極を用いる。これ以外にも、チタン基体表面に白金を焼成した不溶性電極や白金電極、カーボン電極などにより構成しても良いものとする。
【００３３】
また、補助電極５は、第２の主電極４と同様に不溶性電極により構成され、本実施例では、白金を用いる。同様に、これ以外にも、チタン基体表面に白金を焼成した不溶性電極や白金−イリジウム系の電解用電極、カーボン電極などにより構成しても良く、また、後述するような当該補助電極５と第２の主電極４との極性切換を行わない場合には、チタンにより構成しても良い。
【００３４】
そして、本実施例における補助電極５は、第１の主電極３側と第２の主電極４側との被処理水の流通を阻害しない構造とするため、所定の通水性を確保することができる板状に成形されたメッシュ形状とされている。なお、本実施例では、第１の主電極３と第２の主電極４との通電による被処理水の電解を妨げないような構成としてメッシュ形状を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、図５の他の実施例としての電解処理装置１５のように、補助電極１６を、複数、この場合２つの棒状、若しくは、線条のワイヤーにより構成したものや、板状の電極に複数の通水孔を形成したものなど、第１の主電極３や第２の主電極４と比較して電解に寄与する面積が小さいものであれば良い。
【００３５】
なお、本実施例では、第１の主電極３と第２の主電極５は板状の電極をしているが、これに限定されるものではない。例えば、メッシュ形状や、複数の棒状、若しくは、線条のワイヤーにより構成したものや、板状の電極に複数の通水孔を形成したものなどでも良く、この場合、電解時に電極表面に発生する気泡を効率的に除去することが可能である。
【００３６】
また、各電極３、４、５はそれぞれ図示しない固定具やスペーサなどを用いることにより、処理槽２に固定されているものとする。これにより、処理槽２内を流通する被処理水によって各電極３、４、５が不安定な状態となり、電極同士が接触する不都合を防止することができる。
【００３７】
そして、図６（図７、図１１）に示すように第１の主電極３は、第１の電源１７の正極と切替スイッチ２３を介して第２の電源１８の正極に接続されている。第２の主電極４は、切換スイッチ１９を介して第１の電源１７の負極と切換スイッチ１９を介して第２の電源１８の正極又は負極に接続されている。補助電極５（又は１６）は切換スイッチ２２を介して、第２の電源１８の正極又は負極に接続されている。また第１の電源１７に接続される第１の主電極３と、第２の主電極４との間には、両電極３，４間の電圧を検出するための電圧計２１が接続されている。
【００３８】
本実施例における電解処理装置１は、制御部Ｃを備えている。図８は、制御部Ｃの電気ブロック図を示している。制御部Ｃは、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、入力側には、前記電圧計２１や当該電解処理装置１を操作するためのコントロールパネル２０が接続されている。他方、出力側には、第１の電源１７、第２の電源１８及び切換スイッチ１９等が接続されている。
【００３９】
以上の構成により、前記水道管への通水を開始し、処理槽２内に被処理水としての水道水が所定量以上満たされるように、流通させる。この状態で、コントロールパネル２０を操作し、電解モードを開始する。
【００４０】
（電解モード）
電解モードでは、制御部Ｃは、切換スイッチ１９を接点１９Ａ側に、切換スイッチ２２を接点２２Ａ側に接続すると共に、第１の電源１７をＯＮ、第２の電源１８をＯＦＦにする。これにより、電流密度一定にて、第１の主電極３には、正電位が印加され（アノード）、第２の主電極４には、負電位が印加される（カソード）（図６）。
【００４１】
通常、金属電極をオゾン発生用電極として使用した場合、アノードにおいて、フェルミ準位直上の空の準位が電解質から電子を受け取ることにより電極反応が生起する。本実施例では、正電位が印加されることでアノードを構成する第１の主電極３は、触媒として機能する表面層１３に上述したような誘電体が含まれていることから、フェルミ準位よりバンドギャップの半分程度高いエネルギーレベルにある伝導帯の底付近の空の準位が電解質から電子を受け取ることにより電極反応が生起し、例えば２０ｍＡ／ｃｍ2等の低いアノード電流であっても、高効率にてオゾンを発生させることができる。
【００４２】
ここで、図９は電解モード及び後述する第２の主電極スケール除去モードにおける第１の電源１７の電圧変化を示している。係る電解モードでは、被処理水として用いられる水道水には、カルシウムイオンやマグネシウムイオンが含まれていることから、カソードを構成する第２の主電極４の表面に、これらカルシウムやマグネシウムを主成分とするスケールが次第に析出していく。
【００４３】
このとき、電解モードでは、第１の電源１７を定電流制御としていることから、カソードを構成する第２の主電極４にスケールが付着していない状態では、被処理水の状態が変化しない限りほぼ電圧変化が生じない。しかし、スケールが付着していくに従い、電圧が上昇していく。
【００４４】
そのため、制御部Ｃは、電圧計２１により電解モードにおいて常時（若しくは、一定時間おきに）両電極３、４間の電圧を検出し、当該電圧が所定の電圧（限界電圧）に達した時点で、電解モードを終了し、第２の主電極スケール除去モードに移行する。なお、当該限界電圧は、カソードを構成する第２の主電極４表面に付着するスケールが所定量以上となり、予め設定される電解効率を下回るものと判断される電圧であるものとする。
【００４５】
（第２の主電極スケール除去モード）
第２の主電極スケール除去モードでは、制御部Ｃは、切換スイッチ１９を接点１９Ａから接点１９Ｂに切り換えると共に切換スイッチ２３をＯＮにし、第２の電源１８をＯＮ、第１の電源１７はＯＦＦとする。第２の電源１８より、第１の主電極３及び第２の主電極４に正電位が印加され（アノード）、補助電極５には、負電位が印加される（カソード）（図７）。
【００４６】
ここで、第１の主電極３をアノードにする理由は、もし第１の主電極３をアノードしないと、補助電極５と第２の主電極４の電場に巻き込まれる形で、第１の主電極３にカソード電流が流れるため、電極が劣化すると共にスケールが付着する問題を回避するためである。尚、第１の主電極には第２の主電極と比較して小さいアノード電流を流すのが良く、さらに好ましくは、第１の主電極３のアノード電流は0mA/cm2に近い値とするのが良いため、第１の主電極３と第２の電源１８の間には抵抗２４を介しても良い。
【００４７】
これにより、電解モードでカソードを構成していた第２の主電極４は、このスケール除去モードでは、アノードを構成することとなり、電解モードにおいて表面に付着したスケールは、溶解又は剥離されることにより、除去される。ここで本実施例では当該電極に、白金-イリジウム系電極を用いているため、被処理水が塩素を含む場合、スケール除去と同時に電解が行われるので、次亜塩素酸も発生する。なお、このスケール除去モードは、開始から所定時間が経過した後、第２の主電極４に付着したスケールが除去できたものとみなし、再び電解モードに復帰する。
【００４８】
ここで、図１０は、カソードに付着したスケールの除去方法として単なる極性切換を行った場合と、本願発明を用いた場合との第１の主電極３の耐久積算時間を示している。各電極の耐久性は、同一の被処理水を同一の条件にて電解処理した際におけるある一定の電解能力を下回った時点までの電解時間により比較する。使用する電極は、いずれも第１の主電極３をアノードとし、第２の主電極４をカソードとして電解処理する。極性切換を行った場合については、１０分おきに電解モードと、電極の極性を逆転させたスケール除去モードを実行する。いずれの場合も耐久積算時間は、実際の被処理水の電解モードにおける時間のみを積算したものであり、スケール除去モードの時間は含まないものとする。
【００４９】
これによると、第１の主電極３をカソードとして、他方の第２の主電極４に付着したスケール除去を行った場合には、誘電体を主成分とする表面層１３が早い段階で著しく破壊され、脆くなり、剥離を生じた。これに対し、第１の主電極３をアノードのみとして使用した場合には、当該カソードとしても使用される場合と比して、劣化の度合いが小さく、耐久性が向上していることが分かる。
【００５０】
従って、本実施例では、上記制御を行うことにより、電解モードにおけるアノードを構成する第１の主電極３及びカソードを構成する第２の主電極４を単に極性切り替えすることなく、第２の主電極スケール除去モードにおいて、カソードを構成していた第２の主電極４に付着したスケールを電気化学的に除去することが可能となる。そのため、格別なスケール除去剤などの薬剤を用いることなく、第２の主電極４に付着したスケールを除去することができ、電解モードにおいて継続して被処理水の電解効率の維持を図ることができる。
【００５１】
また、誘電体を主成分とする表面層１３が形成された第１の主電極３をアノードとしてのみ使用することから、カソードとして使用することによる著しい劣化を回避することが可能となり、当該電極３の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５２】
このように、本発明によれば、カソードとして使用されることにより劣化が著しくなる第１の主電極３を電解用電極として用いた場合であっても、補助電極５を用いることによって、効果的にカソードを構成する第２の主電極４のスケールを除去することが可能となり、簡単なシステムにて、オゾンを高効率にて発生させることができるという第１の主電極３の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５３】
また、第２の主電極４に付着したスケールを機械的に刮げ落とすなどの機構を不要とすることができるため、システムの簡略化を図ることができる。
【００５４】
更に、本実施例では、第１の主電極３と第２の主電極４との間に配置される補助電極５は、メッシュ形状とするなど電解に寄与する面積をこれら電極３、４よりも小さくなるように構成したことから、補助電極５が、主電極３、４間に配置されていても、当該補助電極５が電解モードにおける被処理水の電気化学的な処理の妨げとなる不都合を抑制することが可能となる。そのため、本実施例のように、比較的小型の装置であって、各電極間距離が狭い、具体的には、１乃至１０ｍｍ程度しか確保できない場合であっても、このように効果的な位置に、また、効果的な形状にて構成される補助電極５により、第１の主電極３をカソードとすることなく、効果的に第２の主電極４に付着したスケールを除去することが可能となる。
【００５５】
また、本実施例では、制御部Ｃは、上述したように第１の電源１７に接続される両主電極３、４間の電圧が所定の限界電圧に達した場合に、電解モードから第２の主電極スケール除去モードに移行する。そのため、的確にカソードを構成する第２の主電極４に付着したスケールの析出量に応じてモードを変更することが可能となる。従って、スケールの析出状況に応じた適切なモード切替が可能となり、効率的な電解処理を実現することができる。
【００５６】
（補助電極スケール除去モード）
第２の主電極スケール除去モードを行うことにより、カソードを構成する補助電極５にスケールが析出する。そのため、第２の主電極スケール除去モードの数回に一回、若しくは、第２の主電極スケール除去モードの終了前に、制御部Ｃは、切換スイッチ２３をＯＮにしたまま、切換スイッチ１９を接点１９Ｃ側に、切換スイッチ２２を接点２２Ｂ側に接続する。
【００５７】
これにより、第２の主電極４には負電位が印加され（カソード）、補助電極５には正電位が印加されるので（アノード）、表面に付着したスケールを除去することが可能となる（図１１）。
【００５８】
本モードでも第１の主電極３をアノードにしている。もし第１の主電極３をアノードしないと、補助電極５と第２の主電極４の電場に巻き込まれる形で、第１の主電極３にカソード電流が流れるため、電極が劣化すると共にスケールが付着する問題を回避するためである。尚、第１の主電極には補助電極と比較して小さいアノード電流を流すのが良く、さらに好ましくは、第１の主電極３のアノード電流は0mA/cm2に近い値とするのが良いため、第１の主電極３と第２の電源１８の間には抵抗２４を介しても良い。
【００５９】
これにより、格別に補助電極５に付着したスケールを除去する作業を行うことなく、効果的に補助電極５に付着したスケールをも除去することが可能となり、効率的に第２の主電極４に付着したスケールを除去することが可能となる。
＜実施例２＞
実施例２の電解処理装置１について、実施例１と異なる点について説明し、実施例１と同様な構成については適宜説明を省略する。
【００６０】
実施例１では、補助電極は第１の主電極と第２の主電極の間に配置されていたが、実施例２では、第１の主電極と補助電極の間に第２の主電極が配置されている点が異なる。図１２は電解モード時の状態を示す、図１３は第２の主電極のスケール除去モード時の状態を示す、図１４は補助電極のスケール除去モード時の状態を示す電解処理装置１の概略構成図をそれぞれ示している。
【００６１】
実施例１と異なり、主たる電流の流れる電極間に電極が介在しないため、電極間を狭めることができるので水の抵抗を少なくすることが可能となり、電解又はスケール除去に必要な電力を下げることができる。
【００６２】
ここで主たる電流の流れる電極とは、図１２の電解モードの場合、第１の主電極と第２の主電極であり、補助電極には電流は流れていない。また図１３の第２の主電極スケール除去モードの場合、第２の主電極と補助電極であり、第１の主電極は、補助電極５と第２の主電極４の電場に巻き込まれる形で、第１の主電極３にカソード電流が流れないよう、第２の主電極と比較して非常に小さいアノード電流が流れているだけであり、図１４の補助電極スケール除去モードの場合も同様に、第１の主電極３にカソード電流が流れないよう、補助電極と比較して非常に小さいアノード電流が流れているだけである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の電解処理装置の一例としての電解処理装置の概略構成図である。
【図２】図１の電解処理装置の概略斜視図である。
【図３】第１の主電極の概略平断面図である。
【図４】第１の主電極の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】他の実施例としての電解処理装置の概略構成図である。
【図６】電解モード時の状態を示す電解処理装置の概略構成図である。
【図７】第２の主電極のスケール除去モード時の状態を示す電解処理装置の概略構成図である。
【図８】制御部の電気ブロック図である。
【図９】電解モード及び第２の主電極スケール除去モードにおけるおける第１の電源の電圧変化を示す図である。
【図１０】実験結果を示す図である。
【図１１】補助電極スケール除去モード時の状態を示す電解処理装置の概略構成図である。
【図１２】実施例２の電解モード時の状態を示す電解処理装置の概略構成図である。
【図１３】実施例２の第２の主電極スケール除去モード時の状態を示す電解処理装置の概略構成図である。
【図１４】実施例２の補助電極スケール除去モード時の状態を示す電解処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｃ    制御部（制御手段）
１、１５  電解処理装置
２    処理槽
３    第１の主電極
４    第２の主電極
５    補助電極
６Ａ  流入側継手
７Ａ  流出側継手
１３  表面層
１７、１８  電源
１９、２２、２３、２５、２６、２７  切換スイッチ
２０  コントロールパネル
２１  電圧計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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