(57)【要約】    【課題】  電極カバー等に付着したスケールを容易に回収できるようにすることを目的とする。    【解決手段】  スケール回収装置であって、被処理水を通過させる装置本体部と、装置本体部の取水側に接続された取水ホースと、装置本体部の排出側に接続された排水ホースと、装置本体部に接続され、電極部と取水ポンプ及び排水ポンプを制御する制御ユニットと、装置本体部の内壁に垂直に取付けられた支持板と、支持板に着脱可能に取付けられ、被処理水を取水ホースを介して装置本体部内に取水させる取水ポンプと、支持板に着脱可能に取付けられ、装置本体部から被処理水を排出ホースを介して排出させる排水ポンプと、支持板に着脱可能に取付けられる電極部と、電極部を保持する電極カバー保持部材の電極カバー保持板に設けたフックを介して取り付けられたスケール回収容器とを具備し、電極部の極性を反転させることにより、電極カバーに付着したスケールを剥離除去させる。【選択図】    図１
2006061844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の無機系物質を回収するためのスケール回収装置であって、
被処理水を通過させる装置本体部と、
前記装置本体部の取水側に接続された取水ホースと、
前記装置本体部の排出側に接続された排水ホースと、
前記装置本体部に接続され、電極部と取水ポンプ及び排水ポンプを制御する制御ユニットと、
前記装置本体部の内壁に垂直に取付けられた支持板と、
前記支持板に着脱可能に取付けられ、被処理水を前記取水ホースを介して前記装置本体部内に取水させる取水ポンプと、
前記支持板に着脱可能に取付けられ、前記装置本体部から被処理水を前記排出ホースを介して排出させる排水ポンプと、
前記支持板に着脱可能に取付けられる電極部と、
前記電極部を保持する電極カバー保持部材の電極カバー保持板に設けたフックを介して取り付けられたスケール回収容器とを具備し、
前記電極部の極性を反転させることにより、前記電極部の電極カバーに付着したスケールを剥離除去させることを特徴とするスケール回収装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、手動電極極性切替スイッチ及び／または前記電極部への通電時間を計測する計時手段と、前記電極部と前記取水ポンプ及び前記排水ポンプを制御する制御回路と、前記電極部の極性を切り替える極性切替回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載のスケール回収装置。
【請求項３】
前記極性切替回路は、前記計時手段により計測された電極部への通電時間が予め設定された所定時間に達しているときは、前記電極部の極性を反転し、同じく電極部への通電時間が予め設定された所定時間に達していないときは、前記電極部の極性の反転をしないことを特徴とする請求項２に記載のスケール回収装置。
【請求項４】
前記電極部は、亜鉛、マグネシウム合金、銅、鉄、ステンレス、チタン合金、アルミニウム合金、白金のいずれか一種又は二種以上からなる２つ以上の電極と、前記電極を覆う電極カバーを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスケール回収装置。
【請求項５】
前記電極カバー保持部材は、電極カバー保持板と、前記電極カバー保持板に設けられたフック支持具と、前記フック支持具に取り付けられたフックと、前記電極カバー保持板に固定され、前記電極カバーを挟持する電極カバー支持棒と、前記電極カバーと前記電極カバー支持棒を固定する電極カバー留め具とを備えることを特徴とする請求項１項に記載のスケール回収装置。
【請求項６】
前記スケール回収容器は、前記フックを介して前記電極カバー保持板に着脱可能に支持されることを特徴とする請求項１に記載のスケール回収装置。
【請求項７】
前記スケール回収容器は、上端を開口し、側面が網目を有するネットからなる有底の容器であることを特徴とする請求項１又は６に記載のスケール回収装置。
【請求項８】
前記スケール回収容器は、ネットの網目の大きさが１〜２５メッシュであることを特徴とする請求項１又は６又は７のいずれか１項に記載のスケール回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極カバー等に付着した無機系物質等のスケールを容易に回収できるようにしたスケール回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、貯留槽に貯留される工業用水等の被処理水を、電極と電極カバーからなる電極装置で電気分解させて、被処理水中の赤錆やシリカ・マグネシウム等の無機系化合物のスケールを主として電極カバー等に付着させて回収する光触媒水処理装置を先に提案している（特願２００３−１６９２０８号）。
【０００３】
しかしながら、この光触媒水処理装置は、電極カバー等に付着した赤錆やシリカ・マグネシウム等の無機系化合物のスケールを、人為的にスコップ等で剥離除去したり、または、電極カバーを塩酸、硫酸等の酸性溶液に浸漬して、電極カバーに付着している赤錆やスケールを軟化させて剥離除去させたりする必要があった。
【０００４】
一方、水系のスケールの防止方法として、電極に付着した硬度成分を、電極の極性を反転させて剥離させ、剥離した硬度成分を後段の回収除去手段で除去する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、処理した水の水質すなわちＰＨに変化を来さないようにする殺菌方法及び殺菌装置として、電源の極性を切り替えて電極の陽極と陰極を反転する方法と装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、無駄な逆電洗浄を行わないイオン水生成装置として、電解槽の使用時間や電極への通電時間を計測する計時手段を設けたイオン水生成装置が知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２５９６９０号公報
【特許文献２】特開平６−３４３９６７号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの方法は、電極の極性を反転させて電極に付着した硬度成分を剥離させる方法であった。そのため、硬度成分のスケールを除去し回収するためには、沈降槽や濾過器を設ける必要性があった。その結果、設備費が高くなってコストがかさむという欠点があった。
【０００８】
さらに、これらの設備を維持させるための人件費が高く、かつ人手不足等により、定期点検等のメンテナンスが容易となる設備が求められている。
【０００９】
本発明は、設備の維持及び定期点検が簡単で、手作業等でスケールを落とすメンテナンスが不要で、電極カバー等に付着した赤錆やカルシウム・マグネシウム等の無機系化合物のスケールを容易に回収できるようにしたスケール回収装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の発明の構成は、被処理水中の無機系物質を回収するためのスケール回収装置であって、
被処理水を通過させる装置本体部と、
前記装置本体部の取水側に接続された取水ホースと、
前記装置本体部の排出側に接続された排水ホースと、
前記装置本体部に接続され、電極部と取水ポンプ及び排水ポンプを制御する制御ユニットと、
前記装置本体部の内壁に垂直に取付けられた支持板と、
前記支持板に着脱可能に取付けられ、被処理水を前記取水ホースを介して前記装置本体部内に取水させる取水ポンプと、
前記支持板に着脱可能に取付けられ、前記装置本体部から被処理水を前記排出ホースを介して排出させる排水ポンプと、
前記支持板に着脱可能に取付けられる電極部と、
前記電極部を保持する電極カバー保持部材の電極カバー保持板に設けたフックを介して取り付けられたスケール回収容器とを具備し、
前記電極部の極性を反転させることにより、前記電極部の電極カバーに付着したスケールを剥離除去させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第二の発明の構成は、上記第一の発明の構成において、
前記制御ユニットは、手動電極極性切替スイッチ及び／または前記電極部への通電時間を計測する計時手段と、前記電極部と前記取水ポンプ及び前記排水ポンプを制御する制御回路と、前記電極部の極性を切り替える極性切替回路とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第三の発明の構成は、上記第二の発明の構成において、前記極性切替回路は、前記計時手段により計測された電極部への通電時間が予め設定された所定時間に達しているときは、前記電極部の極性を反転し、同じく電極部への通電時間が予め設定された所定時間に達していないときは、前記電極部の極性の反転をしないことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第四の発明の構成は、上記第一乃至第三のいずれか１の発明の構成において、前記電極部は、亜鉛、マグネシウム合金、銅、鉄、ステンレス、チタン合金、アルミニウム合金、白金のいずれか一種又は二種以上からなる２つ以上の電極と、前記電極を覆う電極カバーを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第五の発明の構成は、上記第一の構成において、前記電極カバー保持部材は、電極カバー保持板、前記電極カバー保持板に設けられたフック支持具と、前記フック支持具に取り付けられたフックと、前記電極カバー保持板に固定され、前記電極カバーを挟持する電極カバー支持棒と、前記電極カバーと前記電極カバー支持棒を固定する電極カバー留め具を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第六の発明の構成は、上記第一又は第六の発明の構成において、前記スケール回収容器は、前記フックを介して前記電極カバー保持板に着脱可能に支持されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第七の発明の構成は、上記第一又は第五又は第六の発明の構成において、前記スケール回収容器は、上端を開口し、側面が網目を有するネットからなる有底の容器であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第八の発明の構成は、上記第一又は第六又は第七のいずれかの発明の構成において、前記スケール回収容器は、ネットの網目の大きさが１〜２５メッシュであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電極カバー等に付着した赤錆やカルシウム・マグネシウム等の無機系化合物のスケールを容易に回収できるようにしたスケール回収装置を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（制御ユニットを除いたスケール回収装置の装置本体部の構成）
まず、図１を参照して、本発明を適用したスケール回収装置の装置本体部の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態である制御ユニットを除いたスケール回収装置１の装置本体部２の概略図であり、工業用循環水を被処理水１００として処理する場合を示している。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態のスケール回収装置１の装置本体部２は、前記装置本体部２の取水側に接続された取水ホース３と、前記装置本体部２の排出側に接続された排水ホース９と、前記装置本体部２の内壁に垂直に設けられた支持板５Ａ，５Ｂと、前記支持板５Ａに着脱可能に取付けられ、被処理水１００を取水ホース３を介して取水させるための取水ポンプ４と、前記支持板５Ｂに着脱可能に取付けられ、前記装置本体部２から被処理水１００を前記排出ホース９を介して排出させる排水ポンプ８と、被処理水１００を電気分解するための電極部６と、後述する前記電極カバー保持板６Ｆの下に設けられたフック６Ｊを介して取り付けられ、上端を開口した略円筒状をなし、電極カバーに付着したスケールを回収する有底のスケール回収容器７とを備えている。すなわち、このスケール回収装置１の装置本体部２では、電極部６と、取水ポンプ４と、排水ポンプ８が、装置本体部２の内壁に垂直に設けられた支持板５Ａ，５Ｂにそれぞれ着脱可能に取付けられ、配設された構造となっている。
【００２２】
スケール回収装置１の装置本体部２は、被処理水１００を取水する取水ホース３と排出する排水ホース９を設けたステンレス製筺体で、取水ポンプ４及び排水ポンプ８と電極部６が内設されており、電極部６及び取水ポンプ４及び排水ポンプ８の電源コード２０は、後述する制御ユニット３０に接続され、不図示の制御盤は、制御ユニット３０前面に設けられている。
【００２３】
取水ポンプ４は、不図示のモータや回転羽根等を備えており、被処理水１００を取水ホース３を介して吸引し、装置本体部２の取水側へ流入させるように作動する。
【００２４】
取水ポンプ４は、上述の制御盤に設けられた流量制御用ボタン（図示せず）の操作により、モータの出力が調節されることで、被処理水１００の流量を制御して、取水ホース３を通して被処理水１００を装置本体部２へ流動させる。
【００２５】
排水ポンプ８は、不図示のモータや回転羽根等を備えており、装置本体部２内の被処理水１００を排水ホース９を介して吸引し、排出させるように作動する。
【００２６】
排水ポンプ８は、取水ポンプ４と同様に上述の制御盤に設けられた流量制御用ボタン（図示せず）の操作により、モータの出力が調節されることで、装置本体部２からの被処理水１００の流量を制御して、排水ホース９を通して被処理水１００を排出させる。
【００２７】
取水ポンプ４及び排水ポンプ８は、装置本体部２内に被処理水１００を給排水させるためのエネルギーを与えるものであればどのようなものでもよい。取水ポンプ４及び排水ポンプ８の性能は、電極の時間当たりの電気分解処理量、分解すべきスケールの種類、含有量等の条件により適宜決めればよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、取水ポンプ４及び排水ポンプ８を装置本体部２の内壁に垂直に設けられた支持板５Ａ，５Ｂに載置して取付けて使用したが、例えば、ネジとボルト等の締付けにより着脱可能に取付けてもよい。
【００２９】
このスケール回収装置１においては、図１に示すように、装置本体部２内に、取水ホース３と排水ホース９と電極部６と取水ポンプ４及び排水ポンプ８とがそれぞれ支持板５Ａ，５Ｂに取り付けられ、内設された構成となっている。ここでは、電極部６と取水ポンプ４及び排水ポンプ８が、それぞれ装置本体部２の内壁に垂直に設けられた同じ高さの支持板５Ａ，５Ｂに載置された構成となっている。
【００３０】
なお、支持板５Ａ，５Ｂは、電極部６と取水ポンプ４及び排水ポンプ８を載置もしくは保持できるものであればよく、形状は、任意の形状を選択でき、例えば中央が穴のあいた一体化した四角形状の板とし、あるいは中央が穴のあいた一体化した四角形状の板を２つに分割した板としてもよい。
【００３１】
また、上端を開口した略円筒状をなす有底のスケール回収容器７は、電極カバー保持板６Ｆの下にネジ等で固着されたフック支持具６Ｉを介したフック６Ｊに係合された構造となっている。スケール回収容器７は、上端を開口し、側面が網目を有するネットで、底部分は板状になっている有底の容器で、通水は、側面の網目を有するネットから行われる。
【００３２】
スケール回収容器７の材質としては、アクリル樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ樹脂、塩化ビニリデン樹脂、弗素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられるが、特に限定されない。
【００３３】
スケール回収容器７は、ネットの網目の大きさが１〜２５メッシュであるのが好ましい。ネットの網目の大きさが１メッシュより粗いと、径の小さなスケールがスケール回収容器７の網目を通過して回収できない。ネットの網目の大きさが２５メッシュより細かいと、スケールがスケール回収容器７の外側の網目に付着し、スケール回収容器７の網目を通過する被処理水１００の流れが悪くなり、水処理ができなくなる。
【００３４】
尚、スケール回収容器７の側面部を被処理水１００が流通し、スケールが透過しない程度の網目を設けたネットにして、また底部を板状にすることにより、スケール回収容器７を取り出す時点でスケール回収容器７内にある被処理水１００を除去し、スケール回収容器７内に凝縮沈澱したスケールを容易に回収することができる。
【００３５】
また、排水ホース９を介して被処理水１００を排出させる際に装置本体部２の底部に凝縮沈澱したスケールを排出させないように、排水ホース９の入口に細孔のメッシュが６０〜２００メッシュ程度のポリプロピレン繊維で形成された不織布のフィルタを設けてもよい。
【００３６】
次に、図２は、スケール回収装置における制御ユニット３０の制御ブロック図である。
【００３７】
（制御ユニットの構成）
図２に示すとおり、制御ユニット３０は、手動電極極性切替スイッチ及び／または計時手段である電極極性切替タイマと、電極部６の通電量、過電流保護の制御や電極極性反転の制御及び取水ポンプ４及び排水ポンプ８の電気系統の制御を行うための制御回路と、各電極と電極カバーに印加する電圧の極性を５０〜７０ｋＨｚの周波数の範囲で反転させるための極性切替回路とを有している。
【００３８】
この制御回路は、電極部６の電源スイッチの操作に応答して電気分解の開始及び停止を制御するが、電極極性切替タイマにより、各電極と電極カバーへの通電時間及び極性反転時間をそれぞれ計測する。
【００３９】
また、制御回路は、所定時間が経過する毎に、取水ポンプ４を稼働させて被処理水１００を所定量だけ取水ホース３を介して装置本体部２へ送り、装置本体部２内に被処理水１００を満たしている。
【００４０】
さらに、制御回路は、所定時間が経過する毎に、排水ポンプ８を稼働させて被処理水１００を所定量だけ排水ホース９を介して、水処理された被処理水を戻している。
【００４１】
制御ユニット３０に電源を投入した（コンセントにプラグを差し込んだ）後、制御盤に設けられた主電源スイッチをオンにすることで、電圧印加手段である高周波交流電圧発生装置（不図示）と取水ポンプ４及び排水ポンプ８の各電源スイッチがそれぞれオンできるようになっている。
【００４２】
また、制御ユニット３０には、手動電極極性切替スイッチ及び／または電極部への通電時間及び極性反転時間を計測する計時手段、すなわち電極極性切替タイマが制御盤に設けられている。
【００４３】
そして、前記手動電極極性切替スイッチ及び／または前記計時手段により計測された電極部への通電時間が予め設定された所定時間に達しているときは、前記電極部の極性を反転し、同じく電極部への通電時間が予め設定された所定時間に達していないときは、前記電極部の極性を反転しない極性切替回路と、前記電極部に印加する電圧を５０〜７０ｋＨｚの周波数の範囲で反転させるための制御回路とを備えている。
【００４４】
さらに、制御ユニット３０は、取水ポンプ４及び排水ポンプ８に供給する交流電源出力を調整可能であり、取水ポンプ４及び排水ポンプ８の出力を調整するためのインバータ制御手段を備えている。
【００４５】
制御ユニット３０には、取水ポンプ４及び排水ポンプ８を稼働させるための電源スイッチがそれぞれ制御盤に設けられているが、取水ポンプ及び排水ポンプへの稼働時間を計測する計時手段すなわち、タイマがそれぞれ制御盤に設けられていてもよい。
【００４６】
（電極部の詳細）
次に、図３と図４を参照して、電極部６の構成について詳細に説明する。ここで、図３は、スケール回収装置１における電極部６の概略正面図である。図４は、スケール回収装置１における電極部６の概略底面図である。
【００４７】
図３に示すように、電極部６の外側は、電極カバー６Ｄと、電極カバー保持板６Ｆ、電極カバー支持棒６Ｇ、電極カバー留め具６Ｈとで構成され、電極カバー６Ｄは、電極カバー保持板６Ｆに固着された２本の電極カバー支持棒６Ｇで挟持され、電極カバー留め具６Ｈでネジを介して固定されている。フック６Ｊは、電極カバー保持板６Ｆの下にネジ等で固着されたフック支持具６Ｉに係合され、ネジ等で揺動される構造になっている。また、電極部６の内側には、電源コード２０を介して後述する３本の電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃが縦方向に配設されている。
【００４８】
詳細には、電極カバー６Ｄは、全体が略円筒体状で、かつ水を流通させるための多数のパンチングされた貫通穴が等間隔に設けられている。また、電極カバー６Ｄは、各電極がその長手方向に覆われるようにカバーされる。このため、電極カバー６Ｄは、少なくともその表面が電極とは絶縁される絶縁物質からなり、材質としては、例えば、合成樹脂が好適に用いられる。
【００４９】
但し、電極カバー６Ｄは、電極とは導通させないように接地することで、この電極カバー６Ｄ自身が陰極の働きをなし、これによりスケールを回収して、電極に付着するスケールを減少させる機能が得られる。従って、この場合には、電極カバー６Ｄの材質としては、金属を用いることが好ましく、より好適には、防錆性に優れたステンレスやチタン等が用いられる。なお、電極カバー６Ｄの材質を金属とする場合には、カバー表面の電極と絶縁を要する箇所に塗料を塗る等により、適宜絶縁層を形成させておけばよい。
【００５０】
電極カバー６Ｄは、各電極について、その配置を固定して、ぶつかり衝撃による破損等から保護する機能を有するとともに、各電極への赤錆やカルシウム・マグネシウム等の無機系化合物のスケールの付着を防止する機能も備えている。
【００５１】
また、電極カバー保持部材６Ｅは、１つの略円盤状の電極カバー保持板６Ｆと、２本の円柱状の電極カバー支持棒６Ｇと、電極カバー留め具６Ｈで構成され、前記電極カバー保持板６Ｆで電極カバー６Ｄの上端を、２本の円柱状の電極カバー支持棒６Ｇと電極カバー留め具６Ｈで電極カバー６Ｄの両側を挟持固定している。装置本体部２に電極部６を設置する場合、この電極カバー保持部材６Ｅの略円盤状の電極カバー保持板６Ｆにより、装置本体部２の支持板５Ａ，５Ｂに掛止される。そして、ネジとボルト等の締付けすることにより、電極カバー保持部材６Ｅの略円盤状の電極カバー保持板６Ｆが支持板５Ａ，５Ｂに着脱可能に取付けられ、電極部６が移動しないように固定されている。
【００５２】
次に、図４に示すとおり、電極カバー６Ｄの内側に３本の第１の電極６Ａ，第２の電極６Ｂ，第３の電極６Ｃの幅が径方向に１２０°の等角度に３本の電極がそれぞれ配設され、２本の円柱状の電極カバー支持棒６Ｇと電極カバー留め具６Ｈがそれぞれ対向して電極カバー６Ｄの両側を挟持固定している。また、フック６Ｊは、２本の円柱状の電極カバー支持棒６Ｇの位置と重ならないように２つのフック支持具６Ｉに取り付けられ、配置されている。
【００５３】
電極部６は、前記３本の第１の電極６Ａ，第２の電極６Ｂ，第３の電極６Ｃと、前記電極を覆う電極カバー６Ｄとから構成されている。また、電極カバー保持部材６Ｅは、電極カバー保持板６Ｆと、前記電極カバー保持板６Ｆに設けられたフック支持具６Ｉと、前記フック支持具６Ｉに取り付けられたフック６Ｊと、前記電極カバー保持板６Ｆに固定され、前記電極カバー６Ｄを挟持する電極カバー支持棒６Ｇと、前記電極カバー６Ｄと前記電極カバー支持棒６Ｇを固定する電極カバー留め具６Ｈを備えている。また、３本の第１の電極６Ａ，第２の電極６Ｂ，第３の電極６Ｃと電極カバー６Ｄは、相互に近接した状態で、電極カバー保持部材６Ｅの略円盤状の電極カバー保持板６Ｆに着脱可能に取付けられる。
【００５４】
電極部６の各電極は、例えば、亜鉛、マグネシウム合金、銅、鉄、ステンレス、チタン合金、アルミニウム合金、白金が使用される。酸化還元電位を低下させる電極としては、これらいずれの金属を用いた場合でも酸化還元電位の低下は見られるが、特にチタン合金に白金鍍金を施したものが、より顕著である。また、電極の形状は、板状、棒状、円筒状のいずれであってもよく、電極の数は、２つ以上あってもよい。
【００５５】
次に、図５の容器は、一実施例のスケール回収容器７を表わした概略斜視図であり、上端を開口し、側面が網目を有するネットで、底部分は板状になっている有底の容器である。
【００５６】
さらに、図６は、スケール回収装置における制御ユニットの電気回路図を示しており、２は装置本体部、１００は被処理水、６Ａ，６Ｂ，６Ｃは被処理水中に配置した第１、第２、第３の電極、これらは、装置本体部２に図示のように配置されている。６Ｄは電極カバーで、３本の電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃを覆うようにカバーしている。
【００５７】
３５は１０Ｖ〜５０Ｖの交流電源、３６Ａ，３６Ｂは交流電源３５に可変抵抗３７を介してそれぞれ接続されていて、該交流電源３５から高周波の交流に変換して第１、第２の電極６Ａ，６Ｂに交互に与える第１、第２の高周波スイッチである。これら第１、第２の高周波スイッチ３６Ａ，３６Ｂは、トランジスタ３８Ａ，３９Ａと３８Ｂ，３９Ｂとにより構成されている。４０は第１、第２の電極間に接続されているコンデンサである。
【００５８】
４１は第１、第２の高周波スイッチ３６Ａ，３６Ｂに抵抗４２Ａ，４２Ｂを介して高周波の切替指令を与える回路よりなる高周波切換指令回路、４３は５０ＫＨｚ〜７０ＫＨＺの高周波信号を発生する高周波発振器である。
【００５９】
４３Ａ，４３Ｂは、第１、第２の高周波スイッチ３６Ａ，３６Ｂのトランジスタ３８Ａ，３９Ａとトランジスタ３８Ｂ，３９Ｂとの各ベースを低周期で交互に接地する切換えを行う接地用トランジスタ４３Ａ，４３Ｂのエミッタとアース間に共通の可変抵抗４５を介して接続されるダイオードである。
【００６０】
４６は高周波発振器４３の５０ＫＨｚ〜７０ＫＨｚの高周波信号を、例えば、１／２14分周して低周波信号を形成して抵抗４７Ａ，４７Ｂを介して各接地用トランジスタ４３Ａ，４３Ｂのベースに与えるフリップフロップ回路よりなる低周波信号発生器である。
【００６１】
５０は高周波発振器４３の５０ＫＨｚ〜７０ＫＨｚの高周波信号を、例えば、１／２14に分周して低周波切替指令を抵抗５１Ａ，５１Ｂを介して低周波スイッチ５３Ａ，５３Ｂに与える低周波切替指令回路である。５２Ａ，５２Ｂはトランジスタよりなる極性切替スイッチ１０１，１０２のコレクタを直流電源のプラス側に接続してスイッチオフ時に第３の電極又は電極カバー６Ｃ，６Ｄを正電位に保持させる抵抗である。１０１，１０２は第３の電極６Ｃ，電極カバー６Ｄを交互に低周期で接地するための極性切替スイッチである。
【００６２】
第１の、第２の電極６Ａ，６Ｂに波高値が周期的に非対称な高周波交流を印加する。
【００６３】
一方、極性切替スイッチ１０１，１０２には、低周波切替指令回路５０で低周波信号を与え、これら極性切替スイッチ１０１，１０２を低周波で交互にオンとし、これにより第３の電極６Ｃ又は電極カバー６Ｄを交互に接地する。オフとなった方の電極６Ｃ又は電極カバー６Ｄは、抵抗５２Ａ又は５２Ｂを介してプラス電位に保持する。
【００６４】
このようにすると、波高値が周期的に非対称な高周波交流が印加されている第１、第２の電極６Ａ、６Ｂから直流が第３の電極６Ｃ又は電極カバー６Ｄに交互に流れることになる。
【００６５】
また、非接地となる方の電極カバー６Ｄをプラス電位にすると、電極面に対するカルシウム等のスケールの付着を防止することができ、メンテナンスが容易となる。
【００６６】
この場合には、オア回路から広幅のパルスと狭幅のパルスが隣接した信号が得られ、狭幅のパルスはタイマで定められる時間毎に抜かれ、これが第１、第２の高周波スイッチ３６Ａ，３６Ｂで一定の時間毎にプラス側の波数とマイナス側の波数がアンバランスな高周波交流が形成され、第１、第２の電極６Ａ、６Ｂに印加される。この場合、交流波形の波高値は可変抵抗４５で設定される。また、プラス側又はマイナス側に波数が少なく出る波形のタイミングは、可変抵抗４５で設定される。
【００６７】
このように一定時間毎にプラス側の波数とマイナス側の波数がアンバランスな高周波交流を第１、第２の電極６Ａ、６Ｂに印加しても同様な効果を得ることができる。
【００６８】
なお、第３の電極６Ｃ、電極カバー６Ｄを設けて低周期で交互に接地し、非接地の電極６Ｃ又は電極カバー６Ｄを正電位に保持させることができる。
【００６９】
また、上記実施例では、第１、第２の電極６Ａ、６Ｂに高周波の交流を印加する場合について説明したが、これら第１、第２の電極６Ａ、６Ｂには低周波の交流を印加しても同様の効果を得ることができる。しかしながら、交流を印加して使用するときには、周波数が高い方が人体に感電することがないので好ましい。
【００７０】
ここで、交流電源３５は、その出力電圧値を、上述の制御盤に設けられた流量用ボリュームの操作により、被処理水の種類や用途等に応じて、１０Ｖ〜５０Ｖの範囲で選択して調整できるようになっている。
【００７１】
次に、図７は、本発明の実施形態であるスケール回収装置１を工場内の冷却塔１０にホースを挿入して接続して配置された構成を示す概略図である。
【００７２】
（スケール回収装置を冷却塔に配置した構成）
図７に示すとおり、本実施形態のスケール回収装置１は、工場内に設置された工業用循環水を冷却するための冷却塔１０に配置された構成となっている。すなわち、本実施形態では、被処理水１００を循環させる不図示の工場用循環経路が設けられており、この循環経路の間に冷却塔１０が設けられている。そして、被処理水１００は、この循環経路内を循環させて工業用水用の循環水として使用されるものであり、循環経路から接続された取入管１１を介して冷却塔１０に一旦貯留される。
【００７３】
本実施の形態のスケール回収装置１は、この冷却塔１０に取り込まれた構成とすることで、冷却塔１０の循環経路に設けられ、冷却塔１０に貯留された被処理水１００を、無機系物質を分解するための後述の電気分解処理を施す。
【００７４】
ここで、図７に示すように、スケール回収装置１は、冷却塔１０の外部に配置され、取水ホース３と装置本体部２と排水ホース９と、装置本体部２に電源コード２０を介して接続された制御ユニット３０とにより構成される。
【００７５】
取水ホース３と排水ホース９の材質としては、例えば、塩化ビニール、ポリブデン、ポリエステル、ポリプロピレン、マープレン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリオレフィン、ナイロン、クロロプレン、ネオプレン、シリコン、フッ素ゴム等が使用可能であるが、特に伸縮性のある塩化ビニールが好適に使用される。
【００７６】
図７の矢印で示すとおり、まず冷却塔１０内の被処理水１００は、冷却塔１０に挿入された取水ホース３を介して取水され、装置本体部２内に供給される。所定時間、スケール回収装置１で電気分解によって水処理された被処理水１００は、排出ホース９を介して冷却塔１０内に戻され、冷却塔１０の排出管１２を介して再び循環水として使用される。さらに、循環経路内に供給された被処理水１００は、工業用水として所定の期間使用、循環された後に、取入管１１を介して冷却塔１０に貯留され、同様にスケール回収装置１で水処理された後に排出管１２を介して循環経路内に戻される。
【００７７】
また、図７ではスケール回収装置１を、工場内に設置された工業用循環水を冷却するための冷却塔１０の外部に設置した例を示したが、本発明は、これに限定されず、例えば、工業用排水・下水排水の前処理として、上水貯水タンクのメンテナンス等、水を貯留しているあらゆる箇所で、無機系化合物回収の目的で使用できる。
【００７８】
さらに、図７に示すように電極部６と取水ポンプ４及び排水ポンプ８の電源コード２０は、それぞれ制御ユニット３０に接続されており、電極部６の通電量、過電流保護の制御や電極極性反転の制御及び取水ポンプ４及び排水ポンプ８の電気系統の制御を行うための制御回路を有しており、制御盤に設けられた各電源スイッチをオンすることで、電極部６と取水ポンプ４と排水ポンプ８とが稼働するようになっている。電源は、電極部６と取水ポンプ４と排水ポンプ８とにそれぞれ交流電源を供給し、装置稼働時に、少なくとも電極部６に交流電源を供給する。
【００７９】
本実施の形態では、装置本体部２と制御ユニット３０とを、上述のように別体とすることにより、スケール回収装置１の小型軽量化が図られ、これにより、低コスト化が図られる。
【００８０】
次に、電極部６による被処理水１００の処理の原理について説明する。
【００８１】
スケール回収装置１においては、第１の電極６Ａ，第２の電極６Ｂ，第３の電極６Ｃと電極カバー６Ｄからなる電極部６の大部分が浸漬し、装置本体部２内の支持板５Ａ，５Ｂより下の位置まで装置本体部２内に被処理水１００を取水して、これらの第１の電極６Ａと第２の電極６Ｂの端子間に外部電源の高周波交流電流を用いて１０Ｖ〜５０Ｖの電圧を加えると、被処理水１００に対する電気分解が始まり、マイナス側の電極にプラスの電子が引き寄せられる。
【００８２】
そして、電圧印加後数分で被処理水１００中に微細な気泡が発生して第３の電極６Ｃ側に電解された水が生成される。スケール回収装置１では、この微細な気泡が装置本体部２内に付着している赤錆やスケール等に衝突することで、付着物を剥離させる効果（エロージョン的効果）と凝縮沈澱させる効果が得られる。
【００８３】
また、スケール回収装置１の電極部６における電気分解処理によれば、電極への金属の赤錆の発生を防止することができ、カルシウム・マグネシウム等のスケールを溶解剥離及び凝縮沈澱させる効果が得られる。
【００８４】
さらに、スケール回収装置１によれば、薬品を使用しないので、低コストの設備で被処理水１００を改質することができる。
【００８５】
そのうえ、スケール回収装置１の電極部６により、被処理水１００を長時間にわたって電気分解処理することで、電極間に供給される被処理水１００中に含有するカルシウム、マグネシウム、シリカ、カリウム、ナトリウム等を主成分とするスケールが凝縮沈澱する。そして、長時間の電気分解処理を行った場合には、時間の経過に伴い、被処理水１００の濁度が安定して透明になる。
【００８６】
総じて、このスケール回収装置１では、電気分解による無機化合物処理として、以下の効果が得られる。
（１）イオン解離促進、沈降促進による無機化合物結晶化（スケール）の防止。すなわち、カルシウム・マグネシウム等のスケールによるホース閉塞の抑制、沈降促進による被処理水の軟水化の効果が得られる。
（２）酸化・還元剤生成による補助的効果。
（３）スケール結晶化防止作用により、電極にスケール皮膜が形成されることが防止され、結果として電極の長寿化が図られる。
【００８７】
（スケール回収装置全体の動作等）
以下、被処理水の処理時におけるスケール回収装置１全体の動作及びこれに伴う被処理水の変化等について説明する。
【００８８】
まず、動作前の初期時では、冷却塔１０内に取水ホース３と排水ホース９が挿入され、装置本体部２が冷却塔１０に接続された状態となっている。この状態から上述の制御ユニット３０の各電源部スイッチをオンにすると、電極部６と取水ポンプ４と排水ポンプ８とがそれぞれ稼働を開始する。
【００８９】
そして、タイマ等により予め設定された所定時間取水ポンプ４を稼働させて、冷却塔１０内の被処理水１００は、冷却塔１０から吸引され、取水ホース３を通って装置本体部２の取水側へ取水されるように流動する。
【００９０】
また、前記手動電極極性切替スイッチ及び／または前記計時手段により、電極部６は、通電時間が予め設定された所定時間、３本の電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃと電極カバー６Ｄに１０Ｖ〜５０Ｖの電圧を通電させることにより、被処理水１００の電気分解を開始する。
【００９１】
このようにして、所定時間まで電極部６を通電させると、被処理水１００中に含まれる無機系物質すなわち、スケールは、電極カバー６Ｄに付着される。
【００９２】
（手動切替スイッチの場合）
制御ユニット３０に設けられた手動電極極性切替スイッチにより、制御回路を介して、次の極性切替回路で第２の電極６Ｂに正極性電圧を印加する。ここで、正極性とは、第２の電極６Ｂを陽極とし、第１の電極６Ａを陰極とすることをいう。
【００９３】
一方、第３の電極６Ｃ側には、陽イオンであるカルシウムイオン、マグネシウムイオンが吸引され、カルシウム、マグネシウム等の酸化物であるスケールが第３の電極６Ｃに付着する。この負極性の電圧を継続して印加させることにより、電極カバー６Ｄには、スケールが堆積する。
【００９４】
（電極極性切替タイマの場合）
制御ユニット３０に設けられた電極極性切替タイマにより、電極の負極性電圧印加時間をセットし、この時間に亘ってリレー回路ＲＬを介して、電極極性切替スイッチ１０１が接点１０１Ｂと、また、電極極性切替スイッチ１０２が接点１０２Ｂと接続した場合、第２の電極６Ｂに負極性電圧を印加させて通常の運転状態になる。
【００９５】
そして、所定の負極性電圧印加時間が経過したときは、正極性電圧印加時間を電極極性切替タイマでセットし、この時間に亘ってリレー回路ＲＬを介して、電極極性切替スイッチ１０１が接点１０１Ａと、また、電極極性切替スイッチ１０２が接点１０２Ａと接続した場合は、第３の電極６Ｃと電極カバー６Ｄに正極性電圧を印加させる。ここで、正極性とは、第３の電極６Ｃと電極カバー６Ｄを陽極にすることをいい、これにより、電極カバー６Ｄに堆積したスケールが徐々に剥離される。
【００９６】
（スケールの剥離）
かくして、電極カバー６Ｄに付着したスケールを以下のように剥離させる。
【００９７】
スケール回収装置１においては、電極部６の電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃと電極カバー６Ｄに５０〜７０ｋＨｚ高周波の交流電流の極性を反転させて、マイナス側の第１の電極６Ａをプラス電圧にすることにより、スケールの剥離を行うことができるようにする。
【００９８】
また、電気化学反応により発生する気泡の衝突によって、装置本体部２の電極カバー６Ｄ等に付着している赤錆やカルシウム・マグネシウム等の無機系化合物のスケールが溶解し、剥離される。そして、溶解、剥離された無機系化合物のスケールは、電極カバー保持板６Ｆの下にネジ等で固着されたフック支持具６Ｉに係合されたフック６Ｊを介して支持されたスケール回収容器７内に凝縮沈澱される。
【００９９】
メンテナンス時には、最初に、電極部６への通電を遮断して、取水ポンプ４を停止させ、被処理水１００の供給を止めて、排水ポンプ８のみを稼働させてスケール回収容器７内の被処理水１００を排出させる。次に、スケール回収装置１からスケール回収容器７を取り出し、スケール回収容器７をそのまま廃棄若しくはスケール回収容器７中に溜った被処理水１００を抜き取り、スケール回収容器７に堆積したスケールを手作業の清掃により除去する。
【０１００】
以上のように正極性電圧印加と逆極性電圧印加を交互に繰り返して運転を継続する。
【０１０１】
また、スケール回収装置１においては、取水ポンプ４で被処理水１００を強制的に吸引することにより、図７の矢印で示すように、冷却塔１０内の被処理水１００を、取水ホース３を通って装置本体部２内に取水し、装置本体部２から排水ホース９を通って、再び冷却塔１０内に送り戻される。さらに、被処理水１００は、冷却塔１０の排出管１２を通って工場循環経路内に供給され、工業用用水として使用され、使用された被処理水１００は、取入管１１を介して冷却塔１０内に環流される。
【０１０２】
被処理水１００は、工場稼働中においてはこの工場循環経路内を循環する。また、工場循環経路内に被処理水１００が供給されない場合でも、冷却塔１０と装置本体部２間の循環経路内で水処理することは可能である。
【０１０３】
そして、被処理水が工場循環経路内を循環する間に、スケール回収装置１は、一旦貯留された冷却塔１０内の被処理水１００の無機系物質を分解して除去させる。
【０１０４】
かくして、装置本体部２で処理された被処理水１００は、再び冷却塔１０に環流され、装置本体部２が稼働している間は、繰り返し上記経路を循環し、上述した電気分解処理が継続して行われる。そして、被処理水１００は、このような処理がなされることで、容易に固液分離が行われることとなり、再利用に当たっては装置本体部２の上澄み水を用いることが可能となる。
【０１０５】
水処理を行う他の分野においても、スケール回収装置１は、薬品を用いないので、水中の無機化合物及び汚染物質をより効果的に浄化することができる。
【０１０６】
本実施の形態のスケール回収装置１によれば、手動電極極性切替スイッチ及び／または計時手段であるタイマにより電極の極性を反転させることで、電極カバー６Ｄに付着した赤錆やスケールがスケール回収容器７内に剥離沈澱するので、電極による電気分解反応の性能を長期間に亘り維持することが可能となる。
【０１０７】
また、スケール回収装置１によれば、スケール回収容器７内に沈澱又は堆積した無機系物質については、スケール回収装置１からスケール回収容器７を取り出し、時々清掃して除去すれば足りるので、保守も容易となる。
【０１０８】
さらには、スケール回収装置１によれば、薬品または洗浄剤による有毒な副生物を生成することがないので、装置の使用寿命が長く、保守点検箇所が少なくて済む。
【０１０９】
また、スケール回収装置１によれば、薬品または洗浄剤を必要としないので、薬品処理させる反応槽等が不要となり、また、制御ユニット３０を別体としたので、スケール回収装置１の小型軽量化が図られ、これにより、低コスト化が図られる。さらに、装置本体部２と制御ユニット３０を一体化することも可能である。
【０１１０】
この実施の形態では、スケール回収装置１で処理する被処理水１００を、工業用循環水としたが、スケール回収装置１で処理できる被処理水１００は、この他にも、例えば、工業用排水、産業用排水、各種の上水及び下水、土壌及び地下水、池、プール、生活排水等が挙げられる。
【実施例】
【０１１１】
次に、実験例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【０１１２】
本実験では、被処理水１００として、カルシウムイオン濃度が２００ｍｇ／Ｌの工業用循環水（上水）を使用し、冷却塔１０として、１０トンの開放型冷却塔を使用し、冷却塔内の水温が１８〜１９℃の状態でスケール回収を実施した。また、この実験では、電極部６について、電極カバー６Ｄの材質については、ステンレスとし、また、電極カバー６Ｄの形状については、直径８ｍｍのパンチングの穴を設けた直径１３ｃｍの円筒体として、３本の電極の材質については、チタン合金に白金鍍金した金属とし、また、電極の形状については、幅４ｃｍ、長さ１５〜１６ｃｍの板状エキスパンドとして、各電極に５０〜７０ｋＨｚ高周波の交流電圧で電流値１．４Ａを印加して７日間スケール回収を行った。取水ポンプ４と排水ポンプ８としては、いずれも日立製作所製でインバータ制御の出力０．７５ｋｗポンプを使用した。
【０１１３】
次に、水処理を完了した後、電極カバー６Ｄに付着したスケールを回収させるために取水ポンプ４と排水ポンプ８を停止させて、装置本体部２内に被処理水１００を給排水させないようにした。
【０１１４】
そして、電極の極性を反転させて、電極カバー６Ｄに付着したスケールを剥離除去させる作業を行った。
【０１１５】
図８は、このような構成のスケール回収装置（以下、本実験装置という。）で電流値１．４Ａの条件で４８時間にわたり電極部６の極性を反転させるとともに、電極カバー６Ｄに付着したスケールを電極の通電時間とともにスケールの剥離率の変化を示すグラフである。
【０１１６】
図８から分かるように、本実験装置によれば、電極の極性を反転開始から１２時間後までに、急速にスケールが溶解して、１２時間後には、電極カバー６Ｄに付着していたスケールの７４％が剥離し、その後、１２時間から４８時間までの間は、徐々に剥離した。最終的には、電極カバー６Ｄに付着していたスケールの９３％を剥離させることができた。
【０１１７】
また、本実験で得られた被処理水１００は、酸化還元電位が低いため、被処理水自体の電子結合が強くなり、他の物質を酸化させにくく、生体反応に良い水となった。
【０１１８】
さらに、本実験装置によれば、水自身を活性化させ、水本来の持つ洗浄能力を高める効果が認められた。ここで、洗浄能力とは、水が物質を溶かす能力であり、洗浄能力が高いほど水の中に汚れ成分が溶け込んでいる時間が長い、ということである。
【０１１９】
加えて、本実験装置によれば、電極部６による極性反転処理を行うことで、カルシウム・マグネシウムがスケール回収容器７内に沈澱・堆積されるので、これらが電極カバー６Ｄに付着することがなくなった。これにより、従来の水処理方法において、電極カバー６Ｄに付着して除去できなかった赤錆やカルシウム・マグネシウム等の無機系化合物のスケールを、ほぼ完全に除去することができ、極めて効果的に水処理することが可能となった。
【０１２０】
また、これにより、赤錆やカルシウム・マグネシウム等の無機系化合物のスケールが装置本体部２のスケール回収容器７内に沈澱していることが確認され、装置本体部２からスケール回収容器７を簡単に取り出すことができ、このスケール回収容器７内に沈澱したスケールを容易に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の制御ユニットを除いたスケール回収装置の装置本体部の概略図である。
【図２】本発明のスケール回収装置における制御ユニットの制御ブロック図である。
【図３】本発明のスケール回収装置における電極部の概略正面図である。
【図４】本発明のスケール回収装置における電極部の概略底面図である。
【図５】本発明のスケール回収装置におけるスケール回収容器の概略斜視図である。
【図６】本発明のスケール回収装置における制御ユニットの電気回路図である。
【図７】本発明の実施形態であるスケール回収装置を工場内の冷却塔に配置された構成を示す概略図である。
【図８】電極カバーに付着したスケールを電極の通電時間とともにスケールの剥離率の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２２】
１  ………スケール回収装置
２  ………装置本体部
３  ………取水ホース
４  ………取水ポンプ
５Ａ，５Ｂ  ………支持板
６  ………電極部
６Ａ  ………第１の電極
６Ｂ  ………第２の電極
６Ｃ  ………第３の電極
６Ｄ  ………電極カバー
６Ｅ  ………電極カバー保持部材
６Ｆ  ………電極カバー保持板
６Ｇ  ………電極カバー支持棒
６Ｈ  ………電極カバー留め具
６Ｉ  ………フック支持具
６Ｊ  ………フック
７  ………スケール回収容器
８  ………排水ポンプ
９  ………排水ホース
１０  ………冷却塔
１１  ………取入管
１２  ………排出管
２０  ………電源コード
３０  ………制御ユニット
３６Ａ，３６Ｂ  ………第１，第２の高周波スイッチ
４０  ………高周波切換指令回路
４２  ………高周波発振器
４３Ａ，４３Ｂ  ………接地用トランジスタ
４４Ａ，４４Ｂ  ………ダイオード
４５  ………可変抵抗
４６  ………低周波信号発生器
４９Ａ，４９Ｂ  ………低周波スイッチ
５０  ………低周波切替指令回路
５２Ａ，５２Ｂ  ………抵抗
６０  ………極性切替回路
１００  ………被処理水
１０１，１０２  ………極性切替スイッチ
【図１】
2006061844.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006061844.tif 000005
【図４】
2006061844.tif 000006
【図５】
2006061844.tif 000007
【図６】
2006061844.tif 000008
【図７】
2006061844.tif 000009
【図８】
2006061844.tif 000010