(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化槽と、第１電極および第２電極を有しその間に直流電圧が印加される少なくとも１つの電極対と、第１電極と第２電極との間に直流電圧を印加する電源回路とを備え、
前記電極対は、前記浄化槽内に設けられ、
前記電極対に含まれる第１および第２電極は、該第１電極と第２電極との間隔が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように設けられ、
第１電極は、表面に酸化チタン膜を有する金属チタンからなり、
前記酸化チタン膜は、前記金属チタンの表面の陽極酸化膜、または前記金属チタンの表面の熱酸化膜であり、
前記電源回路は、第１電極が陽極となり、第２電極が陰極となるように第１電極及び第２電極に直流電圧を印加するように設けられ、
前記電源回路により第１電極と第２電極とに直流電圧を印加することにより、陽極に活性種を発生させ被処理水を浄化することを特徴とする水浄化装置。
【請求項２】
前記浄化槽は、その内部に浄化対象の水の流路を備え、
前記電極対に含まれる第１および第２電極は、該第１電極と第２電極との間が前記流路となるように設けられた請求項１に記載の水浄化装置。
【請求項３】
前記第１および第２電極の少なくとも一方は、板状、ワイヤ形状またはロッド形状である請求項１または２に記載の水浄化装置。
【請求項４】
前記流路は、曲折した流路であり、
前記電極対は、複数であり、
１つの電極対に含まれる第１および第２電極は、前記流路を挟んで対向して設けられた請求項２に記載の水浄化装置。
【請求項５】
前記第１および第２電極は、それぞれ板状である請求項４に記載の水浄化装置。
【請求項６】
前記浄化槽は、前記流路を形成する複数の流路形成部材を備え、
前記第１電極または第２電極は、１つの流路形成部材の表面に膜として設けられた請求項４に記載の水浄化装置。
【請求項７】
前記流路は、複数の分岐点および複数の合流点を有する請求項６に記載の水浄化装置。
【請求項８】
前記流路形成部材は、短冊形状である請求項７に記載の水浄化装置。
【請求項９】
前記第１および第２電極のうち一方は、１つの流路形成部材の１つの面上に設けられ、他方は、前記１つの面の裏の面上に設けられた請求項８に記載の水浄化装置。
【請求項１０】
前記第１電極または第２電極は、１つの流路形成部材の１つの面上とその裏の面上の両方に設けられた請求項８に記載の水浄化装置。
【請求項１１】
前記流路形成部材は、短冊形状であり、
前記複数の流路形成部材は、縦方向に並列に間隔をおいて並べられた短冊形状の前記流路形成部材と、横方向に並列に間隔をおいて並べられた短冊形状の前記流路形成部材とが交互に積重された構造を有する請求項７〜１０のいずれか１つに記載の水浄化装置。
【請求項１２】
前記複数の流路形成部材は、前記流路形成部材を積重した方向からの平面視において、前記流路形成部材が隙間なく配置された構造を有する請求項１１に記載の水浄化装置。
【請求項１３】
前記浄化槽および前記複数の流路形成部材は、前記浄化槽の一部および前記流路形成部材を含む浄化ユニットが積重する構造を有する請求項６〜１２のいずれか１つに記載の水浄化装置。
【請求項１４】
前記電極対に含まれる第１および第２電極は、該第１電極と第２電極との間隔が０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下となるように設けられた請求項１〜１３のいずれか１つに記載の水浄化装置。
【請求項１５】
前記電源回路は、交流電圧を印加することができるまたは前記第１および第２電極に印加する電圧の極性を切り替えることができる請求項１〜１４のいずれか１つに記載の水浄化装置。
【請求項１６】
水槽と、第１電極および第２電極を有しその間に直流電圧が印加される少なくとも１つの電極対と、第１電極と第２電極との間に直流電圧を印加する電源回路とを備え、
前記電極対は、前記水槽内に設けられ、
前記電極対に含まれる第１および第２電極は、該第１電極と第２電極との間隔が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように設けられ、
第１電極は、表面に酸化チタン膜を有する金属チタンからなり、
前記酸化チタン膜は、前記金属チタンの表面の陽極酸化膜、または前記金属チタンの表面の熱酸化膜であり、
第２電極は、金属チタンからなり、
前記電源回路は、第１電極が陽極となり、第２電極が陰極となるように第１電極及び第２電極に直流電圧を印加するように設けられ、
前記電源回路により第１電極と第２電極とに直流電圧を印加することにより、陽極に活性種を発生させ消毒液を製造することを特徴とする消毒液製造装置。
【請求項１７】
前記水槽は、その内部に電気伝導率が１ｍＳ／ｍ以下の水を貯溜する又は流通させるように設けられ、
前記活性種は、少なくとも過酸化水素を含む請求項１６に記載の消毒液製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水浄化装置および消毒液製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄化されていない水には有機物や細菌などが含まれており、浄化水を得るためには、これらの有機物や細菌などを除去する必要がある。水中の有機物や細菌を除去する水の浄化は、一般的に水中に薬剤等の物質を拡散させることにより行われている。しかし、薬剤を水中に拡散させて水を浄化した場合、薬剤の一部が浄化した水中に残留してしまうという問題がある。また、薬剤を浄化する水中に投入し、浄化後、投入した薬剤を浄化水から除去するという処理が必要となるため、浄化装置が大型化し、浄化コストが上昇するという問題がある。
また、水を浄化する方法として、陽極と陰極との間に電圧を印加して水の浄化する方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３００５３７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９５３４６号公報
【特許文献３】特許第３６０８７３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電極間に電圧を印加して水の浄化を行う方法においては、被処理水に電流を流すために、被処理水が不純物を多く含む必要があるか、被処理水に電解質を加える必要があるかまたは電極間に高電圧を印加する必要がある。このため、不純物が少ない水は十分に浄化できない、または装置が大型化してしまうという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、不純物が少なく電解質を加えていない被処理水を、低い印加電圧で浄化することができる水浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、浄化槽と、第１電極および第２電極からなりその間に直流電圧が印加される少なくとも１つの電極対とを備え、前記電極対は、前記浄化槽内に設けられ、前記電極対に含まれる第１および第２電極は、間隔が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように設けられたことを特徴とする水浄化装置を提供する。
また、本発明の水浄化装置は、消毒液製造装置とすることもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、浄化槽内に設けられた電極対の電極間距離を５ｍｍ以下とすることにより、浄化槽内の被処理水に含まれる不純物が少ない場合でも被処理水に電解質を加えずに低電圧で電極間に電流を流すことができる。このため、第１電極の表面および第２電極の表面において活性種を発生させることができ、被処理水を浄化することができる。
本発明によれば、第１および第２電極の間隔を０．５ｍｍ以上とすることにより、第１電極と第２電極との間に固形物が詰まりリーク電流が流れることを抑制することができる。
また、本発明の発明者が行った実験により第１および第２電極の間隔を５ｍｍ以下とすることにより、不純物が少なく電解質を加えていない被処理水に浸漬した第１電極と第２電極との間に電流を流すことができ、被処理水を浄化することができることが確認された。
また、本発明によれば、電解質を添加することなく水を浄化することができるため、電解質が電極表面に析出することを抑制することができる。
さらに、本発明によれば、第１電極の表面または第２電極の表面において過酸化水素やオゾンなどの活性種を発生させることができるため、過酸化水素やオゾンなどの酸素系除菌消毒剤を含む消毒液を製造することができる。なお、過酸化水素またはオゾンを発生させることができることは、発明者が行った実験により確かめられた。なお、酸素系除菌消毒剤は、塩素系消毒剤に比べ残留性が少なく、有害な塩素系有機物の生成がない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態の水浄化装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の水浄化装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】図２の点線Ａ−Ａにおける水浄化装置の概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の水浄化装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】図４の点線Ｂ−Ｂにおける水浄化装置の概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の水浄化装置に含まれる処理水流路の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の水浄化装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】メチレンブルー水溶液電気分解実験２において測定した電流電圧曲線のグラフである。
【図９】メチレンブルー水溶液電気分解実験２におけるメチレンブルー溶液の透過率測定の結果を示すグラフである。
【図１０】メチレンブルー水溶液電気分解実験２におけるメチレンブルー溶液の透過率測定の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の水浄化装置は、浄化槽と、第１電極および第２電極からなりその間に直流電圧が印加される少なくとも１つの電極対とを備え、前記電極対は、前記浄化槽内に設けられ、前記電極対に含まれる第１および第２電極は、間隔が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように設けられたことを特徴とする。
なお、本発明の水浄化装置は、消毒液製造装置とすることもできる。
【０００９】
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、その内部に浄化対象の水の流路を備え、前記電極対に含まれる第１および第２電極は、その間が前記流路となるように設けられことが好ましい。
このような構成によれば、第１および第２電極間に電圧を印加することにより、流路を流れる被処理水を浄化することができる。
本発明の水浄化装置において、第１および第２電極は、それぞれワイヤ形状またはロッド形状であることが好ましい。
このような構成によれば、実質的に平行に配置した第１電極と第２電極との間を前記流路とすることができる。また、このような第１電極および第２電極からなる電極対を多数並べることにより、水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。また、第１電極および第２電極の表面積を大きくすることができ、水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。また、第１電極と第２電極を実質的に平行に配置することにより、電極間隔が狭くなる部分が生じるのを抑制することができ、電流が局所的に流れるのを抑制することができる。また、第１電極および第２電極に高い直線性を有するものを用いることにより、第１電極と第２電極の間隔を実質的に一定にすることができ、特定箇所に電流が集中するのを抑制することができる。
【００１０】
本発明の水浄化装置において、前記流路は、曲折した流路であり、前記電極対は、複数であり、１つの電極対に含まれる第１および第２電極は、前記流路を挟んで対向して設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、流路を流れる被処理水を浄化することができ、流路が曲折した流路とすることにより、被処理水が第１電極または第２電極に接触または近づく確率を高くすることができ、被処理水を効率よく浄化することができる。
本発明の水浄化装置において、第１および第２電極は、それぞれ板状であることが好ましい。
このような構成によれば、板状の第１電極および第２電極を並べることにより、前記流路を形成することができる。
【００１１】
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽は、前記流路を形成する複数の流路形成部材を備え、第１電極または第２電極は、１つの流路形成部材の表面に膜として設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、流路形成部材を並べることにより前記流路を形成することができ、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、前記流路を流れる被処理水を浄化することができる。また、第１電極と第２電極とを膜として設けるため、少ない電極材料で第１電極および第２電極を形成することができる。また、第１電極または第２電極を平坦度の高い流路形成部材の上に膜として設けることができ、第１電極または第２電極の表面を平坦にすることができる。このことにより、第１電極または第２電極の平坦性、均一性を向上させることができる。また、第１電極と第２電極の平行性も向上させることができ、特定箇所に電流が集中するのを抑制することができる。
本発明の水浄化装置において、前記流路は、複数の分岐点および複数の合流点を有することが好ましい。
このような構成によれば、前記流路を流れる被処理水が電極に接触または近づく確率を高くすることができ、水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。
【００１２】
本発明の水浄化装置において、前記流路形成部材は、短冊形状であることが好ましい。
このような構成によれば、短冊形状の流路形成部材を並べることにより、前記流路を形成することができる。また、容易に、第１電極と第２電極の間隔が一定になるように設けることができる。
本発明の水浄化装置において、第１および第２電極のうち一方は、１つの流路形成部材の１つの面上に設けられ、他方は、前記１つの面の裏の面上に設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、流路形成部材を間隔をおいて積重させ、隣接する２つの流路形成部材に含まれる第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、前記流路を流れる被処理水を浄化することができる。
【００１３】
本発明の水浄化装置において、第１電極または第２電極は、１つの流路形成部材の１つの面上とその裏の面上の両方に設けられたことが好ましい。
このような構成によれば、流路形成部材を間隔をおいて積重させ、隣接する２つの流路形成部材に含まれる第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、前記流路を流れる被処理水を浄化することができる。
本発明の水浄化装置において、前記流路形成部材は、短冊形状であり、前記複数の流路形成部材は、縦方向に並列に間隔をおいて並べられた短冊形状の前記流路形成部材と、横方向に並列に間隔をおいて並べられた短冊形状の前記流路形成部材とが交互に積重された構造を有することが好ましい。
このような構成によれば、複数の分岐点および複数の合流点を有する前記流路を形成することができ、前記流路を流れる被処理水が第１電極又は第２電極に接触又は近づく確率を高くすることができる。このことにより、水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。また、第１電極と第２電極を実質的に平行に設置することができ、特定箇所に電流が集中することを抑制することができる。
【００１４】
本発明の水浄化装置において、前記複数の流路形成部材は、前記流路形成部材を積重した方向からの平面視において、前記流路形成部材が隙間なく配置された構造を有することが好ましい。
このような構成によれば、前記流路を流れる被処理水が第１電極又は第２電極に接触又は近づく確率を高くすることができる。このことにより、水浄化装置の浄化能力を高くすることができる。
本発明の水浄化装置において、前記浄化槽および前記複数の流路形成部材は、前記浄化槽の一部および前記流路形成部材を含む浄化ユニットが積重する構造を有することが好ましい。
このような構成によれば、水浄化装置を構成する浄化ユニットの数を調整することにより、水浄化装置の浄化能力を変更することができる。
本発明の水浄化装置において、第１電極が陽極となるように第１および第２電極に直流電圧を印加できる電源回路をさらに備えることが好ましく、第１電極は、白金からなることが好ましい。
このような構成によれば、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、被処理水を浄化することができる。
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１６】
水浄化装置又は消毒液製造装置の構成
図１、２、４、７は本発明の一実施形態の水浄化装置又は消毒液製造装置の構成を示す概略断面図である。また、図３は、図２の点線Ａ−Ａにおける水浄化装置又は消毒液製造装置の概略断面図であり、図５は、図４の点線Ｂ−Ｂにおける水浄化装置又は消毒液製造装置の概略断面図である。
本実施形態の水浄化装置２３又は消毒液製造装置は、浄化槽１（水槽）と、第１電極３および第２電極４からなりその間に直流電圧が印加される少なくとも１つの電極対５とを備え、電極対５は、浄化槽１（水槽）内に設けられ、電極対５に含まれる第１および第２電極３、４は、間隔が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように設けられたことを特徴とする。
以下、本実施形態の水浄化装置２３又は消毒液製造装置について説明する。
【００１７】
１．浄化槽（水槽）
浄化槽１は、被処理水を浄化するための水槽である。また、本実施形態の水浄化装置２３が消毒液製造装置となる場合、浄化槽１は消毒液を製造する水槽となる。浄化槽１は、被処理水を溜めるまたは流すことができれば特に限定されない。浄化槽１は、例えば、金属製、樹脂製、強化プラスチック製、ガラス製、陶器製である。
浄化槽１は、その内部に第１電極３および第２電極４からなる電極対５を備える。
【００１８】
浄化槽１は、流入口１８および排出口１９を有することができる。このことにより、未浄化の被処理水を流入口１８から浄化槽１内に流入させることができ、浄化した被処理水を排出口１９から排出することができる。なお、浄化槽１（水槽）において消毒液を製造する場合、被処理水を流入口１８から水槽内に流入させることができ、排出口１９から過酸化水素またはオゾンなどの酸素系除菌消毒剤を含む消毒液を排出することができる。
また、図１のように流入口１８から浄化槽１内に被処理水を流入させる前に不純物を取り除けるように、フィルター１６を設けてもよい。フィルター１６は孔径の異なる複数の種類から成っていてもよい。例えば、ＭＦ膜やＵＦ膜、ＲＯ膜等を使用することができる。このことにより、水浄化装置２３の浄化能を向上させることができる。被処理水に含まれる固形物が第１電極３と第２電極４との間に詰まり、第１電極３と第２電極４との間にリーク電流が流れることを防止することができる。
フィルター１６のメッシュサイズは、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることが好ましい。このことにより、メッシュサイズを０．４ｍｍ以下とすることにより、第１電極と第２電極との間に詰まるような固形物をフィルター１６により除去することができ、メッシュサイズを０．１ｍｍ以上とすることにより、フィルターが詰まり浄化槽１への被処理水の流入が滞ることを抑制することができる。
【００１９】
なお、フィルター１６は、浄化槽１の流入口１８に連通する膜ろ過装置に含まれてもよい。このことにより、フィルター１６により不純物が取り除かれた被処理水を浄化槽１に流入させることができ、第１電極３と第２電極４との間にリーク電流が流れることを防止することができる。
また、浄化槽１（水槽）において消毒液を製造する場合、フィルター１６に精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いることにより、被処理水に含まれる微粒子や菌体などを除去することができる。このことにより、浄化された被処理水を浄化槽１に供給することができ、第１および第２電極に電圧を印加することにより浄化された被処理水中に過酸化水素やオゾンなどの酸素系除菌消毒剤を生成することができる。このことにより、酸素系除菌消毒液を製造することができる。
浄化槽１（水槽）は、その内部に電気伝導率が１ｍＳ／ｍ以下の水を貯溜する又は流通させるように設けられてもよい。このことにより、過酸化水素やオゾンなどの酸素系除菌消毒剤を含む酸素系除菌消毒液を製造することができる。
なお、水の電気伝導率は、水が２５℃である場合の電気伝導率とする。
【００２０】
浄化槽１は、図１のようにその内壁上に第１電極３または第２電極４を有することができる。このことにより、浄化槽１の内壁により流路９を形成することができる。
また、浄化槽１は、図７のように、浄化ユニット２６が積重することにより形成されてもよい。この場合、隣接する２つの浄化ユニット２６間にシール部材２８を設けることにより、被処理水が漏れるのを防止することができる。隣接する２つの浄化ユニット２６は、接続部材２９により、接続することができる。
【００２１】
２．第１電極、第２電極、流路形成部材、電源回路
電極対５は、浄化槽１内に設けられ、電極対５を構成する第１電極３および第２電極４は、間隔（電極間最短距離）が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように設けられる。また、第１電極３と第２電極４との間隔は、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。このことにより、被処理水に含まれる不純物が少ない場合や被処理水が浄化された水である場合でも被処理水に電解質を加えずに低電圧で電極間に電流を流すことができる。このため、第１電極３の表面および第２電極４の表面において活性種を発生させることができ、被処理水を浄化することができる又は被処理水から消毒液を製造することができる。第１電極３および第２電極４のうち、陽極となる方において、Ｏ2、Ｈ2Ｏ2、ＯＨラジカル、Ｏ3、Ｏなどの酸化活性種が発生すると考えられる。これらの活性種により、被処理水に含まれる有機物を酸化することができ、被処理水を浄化することができる。また、陽極において発生する過酸化水素、オゾンなどの活性種は酸素系除菌消毒剤となるため、これらの活性種を被処理水中に発生させることにより消毒液を製造することができる。また、陽極において発生する活性種は、塩素系除菌消毒剤に比べ残留性が少なく、有害な塩素系有機物を生成しないという利点を有する。
【００２２】
また、第１電極３および第２電極４のうち、陰極となる方において、Ｈ2やＨなどの還元活性種が発生すると考えられる。これらの活性種によっても被処理水を浄化することができると考えられる。
これらの活性種には、第１電極３または第２電極４の表面を離れて被処理水中に存在することができる活性種もあるが、主に第１電極３または第２電極４の表面に存在する活性種もあると考えられる。第１電極３または第２電極４の表面に存在する活性種は高い活性を有すると考えられるため、被処理水が第１電極３又は第２電極４の表面に接触しやすくすることまたは近づきやすくすることにより、被処理水を効率よく浄化することができる。
また、過酸化水素やオゾンなどの第１電極３または第２電極４の表面を離れて被処理水中に存在することができる活性種を被処理水中に多く生成することにより、除菌能力の高い消毒液を製造することができる。
【００２３】
第１電極３および第２電極４の材料は、被処理水中で電極として機能する材料であれば特に限定されないが、例えば、白金、ステンレス、金属チタン、金属ニッケル、金属鉄、カーボン、SrTiO3、TiO2、酸化鉄、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）などである。また、第１電極３、第２電極４は、金属チタンに酸化チタン被膜が形成された電極であってもよい。酸化チタン被膜は、例えば、陽極酸化膜、熱酸化膜である。電極表面に酸化被膜を形成することにより、電極表面を安定化することができ、安定して活性種を生成することができる。
なお、電極の材料に金属を用いる場合、その表面に不動態皮膜である酸化物膜が形成されていてもよい。
第１電極３と第２電極４は、これらの間に電源回路７により直流電圧が印加されるように設けられる。例えば、第１電極３と電源回路７とを配線１２で接続し、第２電極４と電源回路７とを配線１２で接続することができる。また、浄化槽１内に複数の電極対５が設けられる場合、これらの電極対５は、並列接続されてもよい。電源回路７は、第１電極３と第２電極４との間に直流電圧を印加できるものであれば特に限定されないが、直流電圧を出力できるものであってもよく、交流電圧を出力するもので配線中に整流ダイオードを備えるものであってもよい。
【００２４】
電源回路７は、第１電極３が陽極となるように第１電極３および第２電極４に直流電圧を印加できるように設けられてもよく、第１電極３は白金からなってもよい。電源回路７により第１電極３と第２電極４とに直流電圧を印加することにより、被処理水を浄化することができる。
電源回路７は、太陽電池を備えてもよい。電源回路７が太陽電池を備えることにより、太陽電池の光起電力を第１電極３および第２電極４に供給することができる。このことにより、太陽光エネルギーを利用して、水を浄化すること又は消毒液を製造することが可能になる。
【００２５】
また、電源回路７は、時々第１電極３と第２電極４との間に流れる電流が逆方向になるように電圧印加方法を変えることができる。このことにより、第１電極３および第２電極４の付着物を脱離させることができ、第１電極３および第２電極４を長持ちさせることができる。
また、第１電極３と第２電極４との間に印加する印加極性を定期的に切り替えることにより、陽極と陰極を切り替えることができる。このことにより、電極対５の寿命を延ばすことができる。特に、第１電極３と第２電極４とが共にチタンを主成分とする電極である場合に好ましい。
また、電源回路７は、時々第１電極３と第２電極４との間に交流電圧を流すことができる。このことにより、第１電極３および第２電極４の付着物を脱離させることができ、第１電極３および第２電極４を長持ちさせることができる。
また、電源回路７は、図１のように第１電極３または第２電極４の一方の端部と配線により接続してもよく、図３のように２つの端部とそれぞれ配線により接続してもよい。特に、第１電極３または第２電極４の形状がワイヤ形状またはロッド形状の場合、その両端に電源回路７が配線により接続することにより、第１電極３または第２電極４の一部が劣化した場合でも、その劣化した部分から先の部分に電気が供給されなくなることを防止することができる。
【００２６】
第１電極３および第２電極４からなる電極対５は浄化槽１内に複数設けられてもよく、第１電極３と第２電極４は、交互に並ぶように配置されてもよい。
第１電極３および第２電極４の形状は、特に限定されないが、例えば、ワイヤ形状、ロッド形状、板状、膜状である。
第１電極３および第２電極４は、例えば、図２、３に示したように、ワイヤ形状またはロッド形状を有し、第１電極３に最近接する電極が第２電極４となるように配置され、断面がマトリックス状となるように設けられてもよい。このことにより、第１電極３と第２電極４との間を被処理水が流れる流路９とすることができ、被処理水が第１電極３または第２電極４に接触または近づきやすくすることができる。このことにより、被処理水を効率よく浄化することができ、水浄化装置２３の浄化能力を高くすることができる。
また、第１電極３または第２電極４は、高い直線性を有してもよい。このことにより、第１電極３と第２電極４を実質的に平行に配置することができ、電極間距離が狭くなる部分が生じることを抑制することができる。このことにより、電流が局所的に流れるのを抑制することができる。
【００２７】
第１電極３および第２電極４は、例えば、図４、５に示したように、短冊形状（板状）であり、縦方向に第１電極３が間隔をおいて並べられ、横方向に第２電極４が間隔をおいて並べられ、並べられた複数の第１電極３と並べられた複数の第２電極４とが交互に積重されてもよい。このことにより、第１電極３と第２電極４との間隔を一定にしやすくなり、第１電極３と第２電極４との間に局所的な電流が流れることを抑制することができる。
また、第１電極３と第２電極４との間を被処理水が流れる流路９とすることができ、流路９を流れる被処理水が第１または第２電極３、４に接触または近づきやすくなり、浄化効率を高くすることができる。
【００２８】
また、第１電極３および第２電極４は、図４、５に示したように、第１および第２電極３、４を積重した方向からの平面視において、第１電極３および第２電極４が隙間なく配置された構造を有してもよい。このことにより、被処理水が流れる流路を、複数の分岐点と合流点を有する流路とすることができ、被処理水が第１電極３または第２電極４に接触または近づく確率を高くすることができる。
図６は、図４、５に示したような水浄化装置２３が有する流路９を説明するための説明図である。流入口１８から浄化槽１内に流入した被処理水は、第２電極４の間を流れ、第１電極３にぶつかり流れが分岐する。この分岐した流れは第１電極３と第２電極４との間を流れ、他の流れと合流し第１電極３の間を流れ第２電極４にぶつかる。このような流れを繰り返し、排出口１９から被処理水が排出される。水浄化装置２３がこのような曲折した流路９を有することにより、被処理水が第１電極３または第２電極４に接触または近づく確率を高くすることができ、水浄化装置２３の水浄化能力を高くすることができる。
【００２９】
第１電極３または第２電極４は、例えば、図１、７に示したように、流路形成部材１０の上に膜として形成されてもよい。このような第１電極３または第２電極４は、たとえばめっき、スパッタリングまたはＣＶＤ法により流路形成部材１０の上に膜として形成することができる。このように、第１電極３または第２電極４を膜とすることにより、第１電極３または第２電極４の材料コストを低減することができる。
流路形成部材１０は、その上に第１電極３または第２電極４を形成することができれば特に限定されないが、例えば、金属製、樹脂製、強化プラスチック製、ガラス製、陶器製である。また、流路形成部材１０は、高い平坦度の表面を有してもよい。この表面上に第１電極３または第２電極４を膜として設けることにより、第１電極３または第２電極４が平坦度の高い表面を有することができる。このことにより、第１電極３または第２電極４の平坦性、均一性を向上させることができる。また、第１電極３と第２電極４の平行性も向上させることができ、特定箇所に電流が集中するのを抑制することができる。
流路形成部材１０の形状は、例えば、板状または短冊形状である。この場合、例えば、図７に示した水浄化装置２３に含まれる第１電極３および第２電極４のように、第１電極３および第２電極４のうちどちらか一方が、流路形成部材１０の両主要面上に設けられてもよい。又、例えば、図１に示した水浄化装置２３に含まれる第１電極３および第２電極４のように、第１電極３および第２電極４のうち一方が流路形成部材１０の１つの主要面上に設けられ、他方が流路形成部材１０のもう１つの主要面上に設けられてもよい。
【００３０】
流路形成部材１０は、例えば、図１のように板状であり、間隔をおいて積重するように配置されてもよい。また、流路形成部材１０は端部に開口を有してもよい。このことにより、積重された流路形成部材１０のそれぞれの隙間を流路９とすることができ、流路９を流れる被処理水が第１電極３および第２電極４に接触または近づく確率を高くすることができる。このことにより、水浄化装置２３の浄化能力を高くすることができる。
【００３１】
流路形成部材１０は、例えば図７のように、短冊形状（板状）であり、縦方向に流路形成部材１０が間隔をおいて並べられ、横方向に流路形成部材１０が間隔をおいて並べられ、縦方向に並べられた複数の流路形成部材１０と横方向に並べられた複数の流路形成部材１０とが交互に積重されてもよい。このことにより、第１電極３と第２電極４との間隔を一定にしやすくなり、第１電極３と第２電極４との間に局所的な電流が流れることを抑制することができる。また、流路形成部材１０の隙間を被処理水が流れる流路９とすることができ、流路９を流れる被処理水が第１または第２電極３、４に接触または近づきやすくなり、浄化効率を高くすることができる。
【００３２】
また、流路形成部材１０は、図７に示したように、第１および第２電極３、４を積重した方向からの平面視において、流路形成部材１０が隙間なく配置された構造を有してもよい。このことにより、被処理水が流れる流路を、複数の分岐点と合流点を有する流路とすることができ、被処理水が第１電極３または第２電極４に接触または近づく確率を高くすることができる。
また、図７に示した水浄化装置２３において、流入口１８から浄化槽１内に流入した被処理水は、流路形成部材１０の間を流れ、第１電極３にぶつかり流れが分岐する。この分岐した流れは第１電極３と第２電極４との間を流れ、他の流れと合流し流路形成部材１０の間を流れ第２電極４にぶつかる。このような流れを繰り返し、排出口１９から被処理水が排出される。水浄化装置２３がこのような曲折した流路９を有することにより、被処理水が第１電極３または第２電極４に接触または近づく確率を高くすることができ、水浄化装置２３の水浄化能力を高くすることができる。
【００３３】
また、複数の流路形成部材１０は、図７に示すように、浄化ユニット２６に含まれてもよい。浄化ユニット２６は、例えば、浄化槽１となる枠部分と、枠の中に並列に配置された流路形成部材１０を含むことができる。縦方向に並んだ流路形成部材１０と、横方向に並んだ流路形成部材１０とが交互に積重するように、浄化ユニット２６を積重することにより水浄化装置２３を形成することができる。このような構成により、積層する浄化ユニット２６の数を変えることにより水浄化装置２３の浄化能を変更することができる。つまり要求される浄化能に応じて、水浄化装置２３の浄化能を変えることができる。
【００３４】
メチレンブルー水溶液電気分解実験１
第１電極３と第２電極４の材料適性を調べるためにメチレンブルー分解実験を行った。
本実験では、まず、水道水中に武藤化学（株）製のメチレン青原液を添加し、約１０ｍｇ／ｌのメチレンブルー水溶液を調製した。
このメチレンブルー水溶液に表１に示した陽極と陰極とを浸漬し、陽極と陰極との間に直流電圧を印加することにより、メチレンブルー水溶液が透明になるかどうかを調べた。
【００３５】
【表１】
0005909506.tif 000002
【００３６】
表１のうち、陽極にPt、陰極にSrTiO3単結晶を用いた場合、陽極にPt、陰極にTiO2単結晶を用いた場合および陽極にPt、陰極にPtを用いた場合においてメチレンブルー水溶液が透明になることが確認された。他の電極を用いた場合、陽極と陰極との間に電流が流れなかったり、電極が腐食したりした。
このことにより、陽極にPtを用いることにより、メチレンブルーを分解できることが確認された。
【００３７】
メチレンブルー水溶液電気分解実験２
次に、陽極および陰極にＰｔ線を用い、メチレンブルー水溶液の電気分解実験を行った。
本実験では、まず、純水中に武藤化学（株）製のメチレン青原液を添加し、約１０ｍｇ／ｌのメチレンブルー水溶液を調製した。
Pt線からなる陽極および陰極をこの純水を用いて調製したメチレンブルー水溶液に浸漬し、電極間距離を１ｍｍ、５ｍｍまたは１０ｍｍとし、電流電圧特性を調べた。
この測定結果を図８に示す。図８から、電極間距離が１０ｍｍの場合では、陽極と陰極との間に１００Ｖの電圧を印加しても電流が０．４５ｍＡ程度しか流れなかったのに対し、電極間距離を５ｍｍの場合では、陽極と陰極との間に１００Ｖの電圧を印加したとき約０．７５ｍＡの電流が流れ、電極間距離を１ｍｍの場合では、陽極と陰極との間に１００Ｖの電圧を印加したとき約２．１４ｍＡの電流が流れた。このことにより、電極間距離を５ｍｍ以下とすることにより、陽極と陰極との間に電流を流すことができることが確認された。
【００３８】
次に、Pt線からなる陽極および陰極をこの純水を用いて調製したメチレンブルー水溶液に浸漬し、電極間距離を１ｍｍ、５ｍｍまたは１０ｍｍとした場合に、陽極と陰極に２５Ｖまたは１００Ｖの電圧を印加し、メチレンブルー水溶液の電気分解実験を行った。また、電圧印加時間は、３０分、６０分、１２０分としてそれぞれ電気分解実験を行った。これらの電気分解実験後のメチレンブルー水溶液の透過率を島津製作所製Multi Spec-1500を用いて測定した。
図９に陽極と陰極との間に１００Ｖの電圧を印加して３０分、６０分、１２０分それぞれ電気分解実験を行った後のメチレンブルー水溶液の波長６６４ｎｍの光の透過率のグラフを示す。
図９に示したグラフから、電極間距離を１０ｍｍとした場合メチレンブルーの電気分解反応は６０分後はほとんど進まず頭打ちとなる傾向にあるが、電極間距離を５ｍｍ以下とした場合メチレンブルーの電気分解反応は６０分後でも進んでいることがわかる。また、電極間距離を狭くするとメチレンブルーの電気分解反応はより起こりやすくなることがわかる。
【００３９】
図１０に陽極と陰極との間に２５Ｖの電圧を印加して３０分、６０分、１２０分それぞれ電気分解実験を行った後のメチレンブルー水溶液の波長６６４ｎｍの光の透過率のグラフを示す。
図１０に示したグラフから電極間距離を１０ｍｍとした場合メチレンブルーの電気分解反応はほとんど進まず頭打ちとなる傾向が顕著になっているが、電極間距離を５ｍｍ以下とした場合ではメチレンブルーの電気分解反応が進んでいることがわかる。これは印加電圧が２５Ｖ以下の低電圧でも、電極間距離が５ｍｍ以下であれば水の浄化が可能であることを示している。特に、電極間距離を１ｍｍとした場合では更に低電圧での分解浄化効果が顕著であることがわかる。
【００４０】
活性種測定実験１
次に、活性種（オゾンまたは過酸化水素）の生成を確認するために活性種測定実験を行った。活性種の生成確認は、発色試薬により測定した（株式会社共立理化学研究所製パックテストを使用）。
まず、溶質としてNaClとHClとを含む水にステンレスからなる電極対を浸漬し、電極対に電圧を印加した。この場合、電極溶出が生じ電極表面が腐食した。
次に、溶質としてNaClを含む水に金属チタンからなる電極対を浸漬し、電極対に電圧を印加した。その後、電極対を浸漬した水に含まれる活性種を発色試薬により測定した。しかし、活性種の生成は確認できなかった。
次に、溶質としてNaClとHClとを含む水に金属チタンからなる電極対を浸漬し、電極対に電圧を印加した。その後、電極対を浸漬した水に含まれる活性種を発色試薬により測定した。この測定では、活性種の生成が確認された。従って、酸（HCl）の存在によって活性種の生成が促進できることがわかった。
次に、金属チタンからなる電極対を極間距離を狭くして純水に浸漬し、電極対に電圧を印加した。その後、電極対を浸漬した水に含まれる活性種を発色試薬により測定した。この測定では、活性種の生成が確認された。従って、電極対に電圧を印加すると純水から活性種が生成できることがわかった。
【００４１】
活性種測定実験２
次に、陽極と陰極の材料適性を調べるために活性種測定実験を行った。
本実験では、純水中に表２に示した陽極と陰極（電極対）を浸漬し、陽極と陰極との間に直流電圧を１０分間印加した。その後、電極対を浸漬した水に含まれる活性種（オゾンまたは過酸化水素）を発色試薬により測定した。このような活性種測定実験を表２に示した１８種類の電極対について行った。
【００４２】
【表２】
0005909506.tif 000003
【００４３】
表２に示した電極のうち、SUSはステンレスの電極であり、酸化チタン（陽極酸化）は金属チタンの表面に陽極酸化により酸化被膜を形成した電極であり、酸化チタン（熱酸化）は金属チタンの表面に熱酸化により酸化被膜を形成した電極である。
金属チタンの表面に陽極酸化により酸化被膜を形成した電極（酸化チタン（陽極酸化））は、陽極、陰極共に金属チタンからなる電極対を純水中に浸漬し、陽極側の金属チタンの表面が少し白くなるまで１００Ｖの電圧を印加することにより製造した。
金属チタンの表面に熱酸化により酸化被膜を形成した電極（酸化チタン（熱酸化））は、金属チタンを大気中において約６００℃〜７００℃に加熱し、３０分保持した後、自然冷却することにより形成した。
【００４４】
表２には発色試薬により測定した活性種生成の有無および活性種生成量を示している。×を示した電極対は、活性種の生成が確認できなかった電極対である。△、○、◎を示した電極対は、活性種の生成が確認できた電極対である。また、△を示した電極対は活性種の生成量が少なく、◎を示した電極対は活性種の生成量が多い。○を示した電極対は、◎を示した電極対よりも活性種の生成量が少なく、△を示した電極対よりも活性種の生成量が多い電極対である。
また、表２には、消費電力量あたりの活性種生成量を△、○、◎で示している。消費電力量は、陽極と陰極との間に直流電圧を１０分間印加することにより消費される電力量である。
これらの記号は、表３でも同様である。
【００４５】
表２に示したように、陽極に酸化ニッケル、ＳＵＳ、金属ニッケル、カーボンを用いると活性種が生成されにくく、陽極に金属チタン、ダイヤモンドライクカーボン、酸化チタン（陽極酸化）、酸化チタン（熱酸化）、酸化鉄を用いると活性種が生成されやすいことがわかった。
このことから、陽極は、少なくとも表面がチタン、炭素、鉄またはこれらの元素を含む材料からなることが好ましい。
また、陽極は、チタン系材料からなることが好ましい。ダイヤモンドライクカーボンまたは酸化鉄からなる陽極でも、活性種は生成するが、チタン系材料からなる陽極のほうがコストを低くすることができ好ましい。
【００４６】
表２に示したように、陰極には、金属チタン、酸化鉄、ＳＵＳ、酸化ニッケル、金属ニッケル、ダイヤモンドライクカーボン、酸化鉄、カーボン（炭素棒）を使用できることがわかった。
このことから、陰極は、少なくとも表面がチタン、鉄、ニッケル、炭素またはそれらの酸化物を主成分とする材料からなることが好ましい。
また、陰極に炭素棒を用いるとコストを低くすることができ、好ましいが消費電力量が増大する傾向にあった。
また、陰極に金属チタンを用いると、コストを低くすることができ、かつ、消費電力量あたりの活性種生成効率を高くすることができ、好ましい。
さらに、陽極および陰極の両方をチタンを主成分とする電極（例えば、金属チタン、酸化チタン（陽極酸化又は熱酸化））とすると、活性種生成効率が高いため好ましい。
なお、酸化鉄および酸化ニッケルは形状を保つため焼結体を用いる。
【００４７】
また、陽極に金属チタンを用い陽極と陰極との間に電圧を印加すると、陽極と陰極との間に流れる電流量が不安定であり、多くの場合、電圧を印加し続けると電流量は徐々に減少する傾向にあった。電流量が電圧印加直後に比べて半分程度となる場合もあった。これは、陽極表面において陽極酸化が進むためと考えられる。
また、陽極に酸化チタン（陽極酸化）を用い、陽極と陰極との間に電圧を印加すると、陽極と陰極との間に流れる電流量は不安定であった。これは、電圧印加により陽極酸化膜が成長する反応が進行するためと考えられる。
また、陽極に酸化チタン（熱酸化）を用い陽極と陰極との間に電圧を印加すると、電流量は非常に安定していた。また、陽極に用いた酸化チタン（熱酸化）の実験前後の表面変化もほとんどなかった。
【００４８】
活性種測定実験３
次に、陽極と陰極との間隔（極間最短距離）を変えて活性種測定実験を行った。実験方法は、活性種測定実験２と同じであり、陽極と陰極の材料は、測定結果と共に表３に示す。
【００４９】
【表３】
0005909506.tif 000004
【００５０】
陽極に酸化チタン（陽極酸化）を陰極に金属チタンを用いた電極対による実験では、極間最短距離を１ｍｍとすることにより、活性種生成量、消費電力あたりの活性種生成量共に多いことがわかった。また、極間最短距離を広くすると、活性種生成量は減少するが、消費電力量あたりの活性種生成量は極間最短距離を１１ｍｍ、１７ｍｍとすると多いことがわかった。
陽極に酸化チタン（熱酸化）を陰極に金属チタンを用いた電極対による実験では、極間最短距離を１ｍｍとすることにより、活性種生成量、消費電力量あたりの活性種生成量共に多いことがわかった。なお、この場合の消費電力量あたりの活性種生成量は、陽極に酸化チタン（陽極酸化）を用い極間最短距離を１ｍｍとして実験した場合に比べ、約１．５倍であった。
また、極間最短距離を広くすると、活性種生成量は減少するが、消費電力量あたりの活性種生成量は極間最短距離を６ｍｍ、１０ｍｍとすると多いことがわかった。
【符号の説明】
【００５１】
１： 浄化槽（水槽）    ３：第１電極    ４：第２電極    ５：電極対    ７：電源回路    ９：処理水流路    １０：流路形成部材    １２：配線    １５：導水管    １６：フィルター    １８：流入口    １９：排出口    ２３：水浄化装置（消毒液製造装置）    ２６：浄化ユニット    ２８：シール部材    ２９：接続部材
【図１】
0005909506.tif 000005
【図２】
0005909506.tif 000006
【図３】
0005909506.tif 000007
【図４】
0005909506.tif 000008
【図５】
0005909506.tif 000009
【図６】
0005909506.tif 000010
【図７】
0005909506.tif 000011
【図８】
0005909506.tif 000012
【図９】
0005909506.tif 000013
【図１０】
0005909506.tif 000014