(57)【要約】【課題】水道管などの水が一過的に通過する配管内に設置しても、高い静電処理効率を実現することができる水の静電処理用電極を提供する。【解決手段】乱流発生形状を有する水の静電処理用電極；乱流発生形状が、長尺部材と該部材の表面上の１または２以上の凸部によって形成されていることを特徴とする、前記の静電処理用電極；凸部が、球面形状である、前記の静電処理用電極；凸部が、長尺部材の表面上に巻き付けられたひも状物によって形成されていることを特徴とする、前記の静電処理用電極；乱流発生形状が、球体によって形成されていることを特徴とする、前記の静電処理用電極；および被処理水が流れる配管、該配管に設置される乱流発生形状を有する水の静電処理用電極、該電極を印加するための電源装置を含む、水の静電処理システムに関する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乱流発生形状を有する水の静電処理用電極。
【請求項２】
乱流発生形状が、長尺部材と該部材の表面上の１または２以上の凸部によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の静電処理用電極。
【請求項３】
凸部が、球面形状である、請求項２に記載の静電処理用電極。
【請求項４】
凸部が、長尺部材の表面上に巻き付けられたひも状物によって形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の静電処理用電極。
【請求項５】
乱流発生形状が、球体によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の静電処理用電極。
【請求項６】
被処理水が流れる配管、該配管に設置される乱流発生形状を有する水の静電処理用電極、該電極を印加するための電源装置を含む、水の静電処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の静電処理用電極およびそれを含むシステムに関する。より詳細には、配管内の錆やスケールの除去のみならず、飲料用としても優れているアルカリイオン水生成のための水の静電処理用電極およびそれを含むシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、水分子は分子集団（クラスター）を構成している。この分子集団を静電界処理すると、より小さな分子集団になり、いわゆるアルカリイオン水になる。アルカリイオン水については、種々の効果が知られており、特に、配管内の錆やスケールの除去、藻類やカビ等の発生の抑制において効果的であることが知られている。また、飲料用としても健康増進に役立つとされ、広く親しまれている。このアルカリイオン水を生成する物理的水処理方法の一つとして、静電界式処理があり、それに用いる電極について種々の検討がなされている。
【０００３】
例えば、貯蔵タンク内に水と絶縁状態になるように設置し、高電圧を印加することによって、貯蔵タンク内およびその内部に設けられたパイプに静電界を生ぜしめ、水を静電処理することが可能となる電極が検討された（特許文献１参照）。また、配管内に設置可能で、流体を移送するポンプに負担をかけなくて済むように水流を乱さないようにした電極や、電極の表面積を大きくして水との接触面積を大きくするために複数の長尺部材を平行状態となるように備えた電極などが考えられた（特許文献２参照）。さらに、このような複数の長尺部材を電極に用いた場合に、部材同士が互いに干渉しあうことを防ぐために、部材間にアースされた絶縁被覆金属板を備えた電極も検討されてきた（特許文献４参照）。
【０００４】
一方、処理効率を上げるために、電極を水流に対して垂直に配置するための電極や複数の電極部材を水中で回転させる電極なども考えられてきたが（特許文献５参照）、いずれも満足できる水処理効率を得ることはできず、また、装置が大型化するなど配管内への設置も困難であった。
他にも、製造コストの低減を図って、絶縁膜を有する長尺部材を樹脂ブロックで保持する電極（特許文献３参照）なども知られている。
【０００５】
しかしながら上記の電極は、決して十分な処理能力を有するものではなく、とりわけ処理能力が求められる配管内で設置される電極に置いては、到底実用に供するものではなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特公平７−１６６７６号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３５３６４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２３５３６５号公報
【特許文献４】
特開２０００−３１７４６０号公報
【特許文献５】
特開２００２−１３６９７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、高い静電処理能力を有する水の静電処理用電極およびそれを含む静電処理システム、とりわけ水道管などの水が一過的に通過する配管内に設置される電極においても、高い処理効率を実現することができる水の静電処理用電極およびそれを含む静電処理システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、電極自体が水の乱流を起こすことを可能にする形状を備えることで、高効率の静電処理が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
従って本発明は、乱流発生形状を有する水の静電処理用電極に関する。
さらに本発明は、乱流発生形状が、長尺部材と該部材の表面上の１または２以上の凸部によって形成されていることを特徴とする、前記の静電処理用電極に関する。
また本発明は、凸部が、球面形状である、前記の静電処理用電極に関する。
さらに本発明は、凸部が、長尺部材の表面上に巻き付けられたひも状物によって形成されていることを特徴とする、前記の静電処理用電極に関する。
また本発明は、乱流発生形状が、球体によって形成されていることを特徴とする、前記の静電処理用電極に関する。
さらに本発明は、被処理水が流れる配管、該配管に設置される乱流発生形状を有する水の静電処理用電極、該電極を印加するための電源装置を含む、水の静電処理システムに関する。
【００１０】
本発明は、上記の構成を採用することにより、電極表面で水の乱流が生じ、電極に接する水量が増え、さらに乱流を起こしつつも本来の水流にはあまり影響を与えることなく、配管内に設置可能に使用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の水の静電処理用電極は、乱流発生形状を有することを特徴とする。本明細書でいう乱流発生形状とは、電極が有する形状で、電極が配管内に設置された場合でも、電極に接する水に乱流を生じさせることが可能であれば特に限定されない。大掛かりな乱流発生装置等は電極の設置自体が困難となるため特に必要とせず、例えば、電極表面に凹凸形状、特に凸部が備えられていれば十分である。
【００１２】
微細な視点からみれば、従来の電極は、棒状、パイプ状または平板状であったため、電極表面２０は平らであり、静電処理された水クラスター２１はなだらかに電極表面２０をすべるように移動するだけであった。特に、水が整流であれば、既に静電処理された水クラスター２１が、他の水クラスターと電極表面２０との接触を阻害する結果となり、水の静電処理効率が十分に高めることができなかった（図５）。
しかし、本発明の電極は、棒状、パイプ状、平板状等を基本構造の表面に凹部および／または凸部が存在する構造であるため、電極表面が凹凸形状により連続平面ではなく、電極表面２０をすべるように移動する静電処理された水クラスター２１が、凸部（または凹部）２２により電極表面２０から離脱し、未処理の水クラスター２１が電極表面２０に流れ込むことを可能にする（図３および４）。また、凸部が球面形状であるものは、本来の水流への影響が少ない点で好ましい。
【００１３】
このように、電極の長尺部材の形状は、乱流を生じ、静電処理された水クラスターが電極表面から離脱するような形状であれば、如何なる形状も含む。また、このような凹凸形状としては、例えば、凸部が球面である形状、突起状に表面の一部が凸である形状、表面の一部が帯状に隆起して凸部の輪が立体的に形成されている形状、前記基本構造にひも状物をらせんに巻き付けてなる形状、これらの形状の凸部と凹部が逆転した形状などを含むものもあげられる。本来の水流への影響が少ないという観点から、凸部が球面である形状、および棒状、パイプ状、平板状等を基本構造に絶縁材質のひも状物をらせんに巻き付けてなる形状が好ましい。このような凹凸形状によって、乱流発生以外の効果として、電極表面積が増大されることによる静電処理効率の増大も期待できる。また、凸部が球面である形状の場合および基本構造に絶縁材質のひも状物をらせんに巻き付けてなる形状の場合、製造コストも安く、水もスパイラル状に流れ電極表面における流速があがり、好ましい。
【００１４】
本発明の乱流発生形状は、基本構造の中心からの距離を用いて示すことができる。
即ち、棒状、パイプ状、平板状等を基本構造の中心部から、凸部でない基本構造の表面までの距離をｍとし、凸部表面の中心部から最も離れた距離をｎとすると、ｍ：ｎ＝１：１．１〜１：２、好ましくは、１：１．２〜１：１．３である。
また、電極自体が、乱流発生を可能にする形状であれば、本発明の電極に含まれる。例えば、球体、ラグビーボール様の紡錘形体、楕円を長径または短径を中心に回転させた楕円回転体などの形状の電極もまた、乱流を生じさせつつ、本来の水流にあまり影響を与えないため利用可能である。
【００１５】
以下に、図１に示す本発明の水の静電処理用電極の一態様に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。
図１に示す本発明の電極１は、円柱構造を基本構造として、球面形状を備えた電極である。即ち、導電性のパイプ１０の所々に導電性の球１１が組み合せられた構造を有する長尺部材を絶縁膜１２で被覆し、水の静電処理部分とする。該長尺部材は、一端が、例えば、ねじ１４で一体となることが可能である接続手段１３を介して、高圧ケーブル２と接続される。さらに該長尺部材は絶縁ブロック１５に差込み保持される。このとき長尺部材が絶縁ブロック１５内をかろうじて摺動可能な程度に、長尺部材と絶縁ブロック１５との間にごくわずかな空間が予め設けられていて、接続手段１３を長尺部材内に差し込むことにより該空間がなくなる、いわゆる圧入密着によって長尺部材を差込み保持することができる。
【００１６】
上記のとおり、長尺部材と絶縁ブロック１５の一体化は特別な部材を用意することなく可能であり、また、接続手段１３の端部より高圧電源に接続するだけの簡単な構造のため、電極の製造コストの低減が可能である。さらに、ガラスもしくはセラミックスを使用し、合成樹脂の接着剤を使用しない構造（例えば、圧入密着を用いる）にすることによって、絶縁性能の増大も図ることができる。また、前記長尺部材を絶縁ブロックと同一材質のものでコーテングし一体型としてもよいことはいうまでもない。
絶縁ブロックと一体化された長尺部材は、パッキン１６を挟んでフランジ３と、取り付けねじ１７を用いて一体化される。該フランジ３は、配管内に電極を設置する場合に、電極が配管内に入り込まないように、通常、配管の外径と同じか、または配管の外径よりも大きいものが用いられる。
【００１７】
本発明の電極の各部材の材料は、水を循環、供給または排出させるシステムにおける通常の使用であれば、特に限定されず、従来から用いられているものを利用することが可能であるが、電極の設置場所等により、適宜選択することも可能で、例えば、高温・高圧水供給システムなど過酷な条件下での使用において、部材によっては合成樹脂を用い得ないものがあるが、そのような場合は、適宜、材料を限定することになる。
【００１８】
本発明の長尺部材を構成するパイプ１０などの基本構造部材および球１１などの凹凸形状部材の材質は、導電性があれば、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、真ちゅう、銅、銅合金等の金属があげられる。特に、高電圧に耐え得るもので、導電性の高い、アルミニウム合金、ステンレス、銅、銅合金が好ましい。また長尺部材の基本構造は、パイプ状、球状、平板状，棒状等のいずれであってもよい。この長尺部材の表面に絶縁樹脂フィルムを被覆するか、あるいは絶縁材をコーティングして絶縁膜を形成する。また、前記長尺部材を被覆している絶縁膜は前記長尺部材がパイプ状である場合、先端において閉塞するように使用するのが好ましい。
【００１９】
本発明に用いられる絶縁膜１２は、絶縁可能な電圧が高く、比誘電率が低ければ、特に限定されない。耐水性、耐熱水性および耐候性の観点から、例えば、ガラス、石英などの金属分を含まないガラス、セラミックス、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂等で絶縁膜１２を形成することができる。フッ素樹脂を用いる場合は、原料粉末を焼付コーティングすることによって、絶縁膜を形成するのが望ましい。絶縁膜１２による長尺部材の被覆は、処理対象となる水と接する部分が絶縁されているように行われれば足りる。特に、耐薬品性に良好で、印加電圧が２０ｋＶ、２ｍＡ程度の絶縁が確保されればよい。
【００２０】
本発明に用いられる接続手段１３は、長尺部材と高圧ケーブルとを接続するものであり、高電圧に耐えることができ、導電性があれば、特に限定されない。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、銅、真ちゅうなどの銅合金等の金属があげられる。
本発明に用いられる絶縁ブロック１５は、特に限定されないが、耐水性、熱水性および耐候性の観点から、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、シリコン樹脂（ＳＩ）等が用いられる。また、これら合成樹脂では耐えられない高温高圧下での使用においては、ガラス、セラミックスなどが用いられ得る。
【００２１】
本発明に用いられるパッキン１６は、通常用いられているものでよく、例えば、合成樹脂、合成皮革など、スプリングの硬さＨＳ−７０±５程度の硬さが確保されればよい。
本発明に用いられるフランジ３は、配管と電極を一体化する際に、配管と直に接するため、典型的には、金属製のものが用いられる。
【００２２】
図２に本発明の水の静電処理用システムの一態様を示す。
本発明のシステムは、被処理水が流れる配管５、該配管５に設置される乱流発生形状を有する水の静電処理用電極１、該電極１を印加するための電源装置４を含む。
図中、水流は、図面上方から左方向への流れであっても、その逆であってもよく、電極に対していかなる方向であっても、電極表面で乱流が生じるので問題ない。また、電極の設置は、この態様に限定されるものではなく、例えば、同一配管内に複数の電極を配置してもよく、また、貯水タンクなどのタンク内に設置してもよい。なお、設置方法については常法による。
配管内の水を静電処理するために、設置した電極に、１０ｋＶ（電極への電流：１ｍｍＡ程度）〜３０ｋＶ（電極への電流：５ｍｍＡ程度）の高電圧を印加することが望ましい。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明の水の静電処理用電極の実施例を挙げるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１
本発明の長尺部材に球面形状を有する電極として、長尺部材の径（２０φ）と球面形状の球の径（２５φ）の比が、１：１．２５である銅合金製の電極（図６：電極の長さ４５０ｍｍ）を用いて、水道水の水処理を行ない、本発明の水の静電処理用電極の処理効率と、従来から用いられている電極の処理効率を比較した。なお、従来の電極として、長尺部材からなる電極（比較例１）（図８、径：３０φ、長さ：４５０ｍｍ、ステンレス製）を用いた。
【００２４】
また、実験条件は、次のとおりである。
（実験条件）
被処理水：一般水道水（基準ｐＨ＝７．０１）
被処理水の流速：３００Ｌ／分（ステンレス水中ポンプを使用）
被処理水量：６５Ｌ
電極に印加した電圧：１０ｋＶ、１ｍＡ
処理効率の測定方法：ＢＴＢ法および電子ｐＨ計を用いて測定
【００２５】
結果を図９に示す。
実施例１の電極は、比較例１の電極に比べ、短時間で、水道水を所期の目的のアルカリイオン水（ｐＨ＝７．０３〜７．０６）に処理することができた。特に、比較的強くアルカリ（ｐＨ＝７．０６）に処理する場合、比較例１の電極では、３５分要しているのに対し、実施例１の電極は、わずか１３分で水処理することができた。
【００２６】
実施例２
本発明の球体の電極として、球の径が２５φであるステンレス製の電極（図７）を用いて、水道水の水処理を行ない、本発明の水の静電処理用電極の処理効率を測定した。配管として、球体の電極と略同心になるように１２０φの球型の配管を用い、電極をプラスに印加し、配管をアースした。
また、実験条件は、次のとおりである。
（実験条件）
被処理水：一般水道水（基準ｐＨ＝７．０１）
被処理水の流速：１５Ｌ／分（プラスチック水中ポンプを使用）
被処理水量：２０Ｌ
電極に印加した電圧：１０ｋＶ、１ｍＡ
処理効率の測定方法：ＢＴＢ法および電子ｐＨ計を用いて測定
【００２７】
実施例２の電極を用いると、水道水を、４０秒でｐＨ７．０４まで処理でき、１分１５秒でｐＨ７．０６まで処理できた。
即ち、実施例２の態様は、極めて短時間で水道水を所期の目的のアルカリイオン水（ｐＨ＝７．０３〜７．０６）に処理することができた。特に、比較的強くアルカリ（ｐＨ＝７．０６）に処理する場合、１分１５秒しか要さず、効率よく水の静電界処理が行なわれたことが示された。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の水の静電処理用電極は、実施例１の結果からわかるように、従来の電極に比べ、短時間で水道水をアルカリイオン水に処理することができ、静電処理が効率よく行われた。これは、電極表面に水に乱流を生じさせる構造を備えていたからと考えられる。また、本発明の電極は、本来の水流に影響をほとんど与えないため、例えば、水道管などの通常の配管内に設置した場合、水の一過的な通過において、多くの水を効率よく静電処理することができるので、特別な貯水タンクを用いることなしに、家庭の水道水をアルカリイオン水に処理することができる。
また、貯水タンクまたは貯水タンクにバイパスのように併設されたパイプ内に電極を設置して水を静電処理する場合も、水の循環させるエネルギーを低減できる。
さらに、従来のの電極は、絶縁破壊を防ぐために、合成樹脂を必要以上に介在させたりする結果、全体的に温度や圧力の変化に対応できないという欠点があったが、本発明の電極は、構造の簡単化および各部材の材質を選択することによって、高温、高圧下においての絶縁性能増大を図り、安全な温冷水の静電処理用電極として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極の一態様を示す断面図である。
【図２】本発明のシステムの一態様を示す模式図である。
【図３】本発明の電極の電極表面における水クラスターの移動の一態様を示す模式図である。
【図４】本発明の電極の電極表面における水クラスターの移動の一態様を示す模式図である。
【図５】従来の電極の電極表面における水クラスターの移動を示す模式図である。
【図６】本発明の電極の一態様（実施例１）を示す模式図である。
【図７】本発明の電極の一態様（実施例２）を示す模式図である。
【図８】従来の電極の一態様（比較例１）を示す模式図である。
【図９】本発明の電極（実施例１）と従来の電極（比較例１）の水道水の静電処理効率を比較したグラフである。
【符号の説明】
１  電極
２  高圧ケーブル
３  フランジ
４  高圧電源装置
５  配管
１０  導電性パイプ
１１  導電性球
１２  絶縁膜
１３  接続手段
１４  ねじ
１５  絶縁ブロック
１６  パッキン
１７  取り付けねじ
２０  電極表面
２１  水クラスター
２２  凸部または凹部
【図１】
2004290916.tif 000003
【図２】
2004290916.tif 000004
【図３】
2004290916.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004290916.tif 000007
【図６】
2004290916.tif 000008
【図７】
2004290916.tif 000009
【図８】
2004290916.tif 000010
【図９】
2004290916.tif 000011