(57)【要約】【課題】大型化等が可能な電解用電極を提供する。【解決手段】電極用導電体２０と基盤３０とを備え、電極用導電体２０を基盤３０上に並列して固着して電解用電極１０を構成する。基盤３０の形状に合わせて複数の導電体２０を敷き詰めて固着することが望ましく、さらに、導電体２０の厚さを、基盤３０上の部位により異なるようにすることができる。電極用導電体２０が導電性ダイヤモンドであることが望ましく、電解用電極１０は排水の電解処理に用いることができる。【効果】物理的な衝撃や圧力に損壊しにくく、大型化や種々の形状に作製が可能で、さらに電流密度の高い部位や強度を要する部位の導電体の厚さを厚くして電極用導電体の損壊を起き難くできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極用導電体と基盤とを備え、前記電極用導電体が前記基盤上に並列されて固着されていることを特徴とする電解用電極。
【請求項２】
前記基盤の平面形状に合わせ、前記電極用導電体が並列されていることを特徴とする請求項１に記載の電解用電極。
【請求項３】
前記電極用導電体の厚さを、前記基盤上の部位により異なるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電解用電極。
【請求項４】
前記電極用導電体が導電性ダイヤモンドであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電解用電極。
【請求項５】
前記基盤が導電性材料からなり、該基盤に導電性固着材によって前記電極用導電体が固着されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の電解用電極。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の前記電解用電極と該電極に通電する通電装置とを備えることを特徴とする排水用電解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水等を電解処理するために用いる電極および該電極を用いた排水用電解処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排水の電解処理に使用される電極の材質には金属が用いられていたが、近年、ホウ素をドープしたタイヤモイド多結晶体を電極として用いた電解処理が注目されている（例えば、非特許文献１参照。）。
ダイヤモンド多結晶体の電極は、ダイヤモンドの性質から化学的電気的に非常に安定しており、またその広い電位窓から多種の酸化剤を発生させることができるため、有機物分解に適している。このため、難分解性有機排水の処理等への適用が期待される。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｍ．Ａ．Ｒｏｄｒｉｇｏ  ｅｔ  ａｌ、”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ”、２００１年、Ｖｏｌｕｍｅ  １４８、Ｉｓｓｕｅ  ５、ｐ．Ｄ６０−ｐ．Ｄ６４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このダイヤモンド電極の製造法は、通常、ＣＶＤ（化学的膜形成）を用いた工法によるため、均一な品質のものを製造するためには、その形状を平板にする必要があり、また３次元形状には対応できない。また、ＣＶＤを用いて電極基盤表面上に結晶を成長させる方法では、大型の電極を製造することが困難であり、実用化への課題となっている。
また、当該ダイヤモンド電極は、その硬度ゆえに物理的な衝撃や圧力に非常に脆い。例えば、電解処理槽において当該ダイヤモンド電極を当該処理槽の相対する２つの内壁を構成するように使用すると、当該処理槽内から排水が漏れないようにダイヤモンド電極を当該処理槽の側壁に接して高い圧力で締め付ける必要があり、この締め付け力によって脆いダイヤモンド電極が破損してしまうことがある。さらに、ダイヤモンド電極は給電時にその部位によって電流密度が不均一になり、過剰な電流が流れる部位でダイヤモンド結晶の脱落が起きることがある。
【０００５】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、物理的な衝撃や圧力によっても破損し難く、また、大型化が可能で、さらに過剰電流による脱落に対応できる電解用電極および排水用電解処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の電解用電極のうち請求項１に記載の発明は、複数の電極用導電体と基盤とを備え、前記電極用導電体が前記基盤上に並列されて固着されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の電解用電極は、請求項１に記載の発明において、前記基盤の平面形状に合わせて、前記電極用導電体が並列されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の電解用電極は、請求項１または２に記載の発明において、前記電極用導電体の厚さを、前記基盤上の部位により異なるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の電解用電極は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記電極用導電体が導電性ダイヤモンドであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の電解用電極は、請求項１〜４に記載の発明において、前記基盤が導電性材料からなり、該基盤に導電性固着材によって前記電極用導電体が固着されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の排水用電解処理装置は、請求項１〜５に記載の前記電解用電極と該電極に通電する通電装置とを備えることを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明の電解用電極は、複数の電極用導電体を基盤上に並列して固着してあるので、基盤によって強度を得ることができ、物理的な衝撃や圧力によって当該電極用導電体が破損し難い。また、ＣＶＤを用いて電極基盤表面上に結晶を成長させる製作方法では困難とされていた電極の大型化も、大型の基盤上に複数の電極用導電体を並列して固着することにより可能となる。特に電極用導電体を基盤に敷き詰めることによって効率よく大型の電極面積を得ることができる。なおこの電極では、電極として使用する際に、基盤における露出面（電解する処理水と接触する面）をできるだけ少なく、または露出面がないように電極用導電体を敷設するのが望ましい。
また、電解処理装置の構造により電極の形状を複雑にする必要がある場合でも、電解処理装置の構造に合わせて基盤の形状を変え、当該基盤上に複数の導電体を並列して固着すれば種々の形状の電極を作製することができる。さらに電解用電極の、電流密度の高い部位や強度を要する部位の電極用導電体の厚さを厚くし、導電体の損壊が起きないようにすることができる。この場合、個々の電極用導電体の厚さを変えることで電極の厚さに変化を持たせることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
本発明の一実施形態である電解用電極１０は、電極用導電体である４枚の矩形のダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄと、Ｐｔ（プラチナ）を素材とする矩形の基盤３０とを備えている。前記ダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄは、基盤３０上に並列配置して導電性ペースト２１により該基盤３０上に固着されている。並列されたダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄの周囲には、基盤３０の余部が位置しており、該余部上にシリコンのシール剤が固着されてシール部４０が設けられている。前記ダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄとシール部４０とはほぼ同じ厚さを有し、それぞれの上面とは面一になっており、上記電解用電極２０ａ〜２０ｄおよびシール部４０によって基盤３０の矩形表面が覆われている。
【００１４】
また、基盤３０には、側方に伸長する通電部３１が設けてあり、当該通電部３１は電流供給源（図示せず。）と接続可能とされている。電流供給源から供給される電流は、当該通電部３１から基盤３０本体へと流れ、導電性ペースト２１を通してダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄに伝えることができる。
【００１５】
上記電解用電極１０と、該電極１０と同一構成からなる電解用電極１１と前記基盤３０の外形寸法と同一の外形寸法を有する方形枠形状の電解槽５０とを用意する。前記電解用電極１０と電解用電極１１とは、互いのダイヤモンド多結晶体が相対するように、電解槽５０を挟んで電解槽５０の開口する両端に設置して、電解用電極１０、１１のシール部４０、４０をそれぞれ電解槽５０の壁部に当接させてシールし、さらに図示しない固定手段によって電解槽５０を挟んで両電解用電極１０、１１を締め付け固定する。また、電解槽５０の相対する一の側面には排水導入口５１ａと排水排出口５１ｂとが形成されている。また、電解用電極１０、１１の通電部３１、３１は、図示しない電流供給源に接続されて通電可能とされている。
上記により構成される電解処理装置１において、排水が漏れないように電解用電極１０、１１同士を強く締め付けても、該締め付け力は基盤３０に伝達されてダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄには直接伝わらないので、締め付けによってダイヤモンド多結晶体２０が破損することはない。
【００１６】
上記電解処理装置１では、排水導入口５１ａと排水排出口５１ｂとを通して排水を通液しつつ、電解用電極１０、１１に通電することによって、電解用電極１０、１１のそれぞれのダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄ、２０ａ〜２０ｄを通して排水の電解が効率よくなされる。
上記電極では、４枚のダイヤモンド多結晶体を並列しているので、一枚のダイヤモンド多結晶体では得ることができない電極面積を得ることができる。
また、上記実施形態では、４枚の矩形ダイヤモンド多結晶体２０を基盤３０上に固着するように構成したが、ダイヤモンド多結晶体の枚数は何枚でもよく、またダイヤモンド多結晶体の形状も基盤の形状に合わせて種々の形状とすることができる。
【００１７】
また、ダイヤモンド多結晶体２０は、導電性ペースト２１により基盤３０上に固着されているものとしたが、導電性ペースト２１ではなく、導電性接着液、導電性接着シートまたは導電性両面粘着テープ等の導電性の固着材を用いてもよい。また、ダイヤモンド多結晶体同士の電気的接合を別に設ければ導電性を有さない固着材を用いることも可能である。
また、基盤３０をダイヤモンド多結晶体が係合して固着できる形状にして、固着材を用いずにダイヤモンド多結晶体を基盤に直接固着してもよい。このとき、基盤が導電性部材であれば基盤からダイヤモンド多結晶体に直接電流を流すことができるが、基盤が非導電性部材の場合には、ダイヤモンド多結晶体同士の電気的接合を別途設ければよい。
【００１８】
なお、ダイヤモンド多結晶体２０ａ〜２０ｄを流れる電流は、一方向（上記実施例の場合には通電部３１）から供給されるので、電流密度が不均一になりやすく、ダイヤモンド多結晶体の形状によっては部分的に過剰な電流が流れる場合がある。この過剰な電流が流れる部位ではダイヤモンド結晶の脱落が起こるおそれがある。そこで、当該部位のダイヤモンド多結晶体の膜厚を前もって厚くしておき、当該部位でダイヤモンド結晶の脱落を起こり難くするとともに、脱落が起きた場合でもダイヤモンド結晶の寿命を長くできるようにすることもできる。
また、この場合、ダイヤモンド多結晶体の膜厚を、固着する基盤の部位により異なるようにしてもよい。このようにすることにより、過剰な電流が流れる部位のダイヤモンド多結晶体の膜厚を厚くし、その他の部位では不要に厚くしないようにして製造コストのアップを抑えることができる。
【００１９】
なお、本実施形態では、電解用導電体をダイヤモンド多結晶体としたが、単結晶体やアモルファスの導電性ダイヤモンドでもよく、また、その他の排水処理に適する他の材質の導電体であればその他の材質のものを用いることもできる。ただし、排水の電解処理を効率よく行うという点で導電性ダイヤモンドが好適である。なお、電解用導電体には半導体の性質を有するものも含まれる。また、基盤３０はＰｔ（プラチナ）を素材とするものとしたが、その他の導電性の金属材料や導電性プラスチックなどを用いることもできる。なお、基盤に非導電性の材料を用いる場合には、電流供給源と電極用電導体を電気的に接続する手段を設ける。上記基盤としては、十分な強度を有し、電解槽の壁部としても使用可能な材料が望ましいが、本発明としては、電解用電極の脆さや強度不足を補える材料であればよい。好適には導電性を有するものである。
【００２０】
【実施例】
以下に図１に示す構成からなる本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。なお、本発明の実施例ではダイヤモンド多結晶体として５０×５０ｍｍの大きさの４枚の平板を用い、これらダイヤモンド結晶体を基盤に並列して１００×１００ｍｍの寸法を有する電極とした。一方、比較例として５０×５０ｍｍの寸法を有するダイヤモンド多結晶体を単独で用いた電極を用意した。電解処理槽での電解の条件は、電流密度０．２Ａ／ｃｍ２で、極間５ｍｍとし、有機物としてジメチルスルホキシドをＴＯＣ（全有機性炭素量）１０００ｍｇ／Ｌに調整したサンプル５００ｍｌを電解処理した。
実施例の電極と比較例の電極とを、それぞれ電解処理槽の電極に用いて上記サンプルを電解処理をしたところ、図４に示すグラフの結果が得られた。実施例の電極と比較例の電極とは、電極面積が異なるが、投入電流当たりの有機物分解率は同等となり、基盤にダイヤモンド多結晶体を並列して固着した実施例においても、有機物の分解能力が損なわれないことを確認できた。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明の電解用電極は、電極用導電体と基盤とを備え、前記電極用導電体が前記基盤上に並列されて固着されているので、物理的な衝撃や圧力によって電極用導電体が容易に損傷をうけることがない。また、前記基盤の形状に合わせ、複数の前記電極用導電体を並列するので、ＣＶＤを用いて電極基盤表面上に結晶を成長させる製作方法では困難とされていた電極の大型化も、容易に実現することができる。また、電解処理装置の構造により電解用電極の形状を複雑にする必要がある場合でも、電解処理装置の構造に合わせて基盤の形状を変え、この基盤上に電極用導電体を並列することにより、種々の形状の電極を作製することができる。さらに、前記導電体の厚さを、前記基盤上の部位により異なるようにすることができるので、電流密度の高い部位や強度を要する部位の前記導電体の厚さを厚くして、前記導電体の損壊が起きないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイヤモンド電極の一実施形態の概略を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示すダイヤモンド電極を用いた電解処理槽の概略を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例と比較例の電極により、排水処理したときの経過時間に対する有機物濃度を比較するグラフである。
【符号の説明】
１  電解処理槽
１０  ダイヤモンド電極
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  ダイヤモンド多結晶体
２１  導電性ペースト
３０  基盤
３１  通電部
４０  シール部
５０  電解槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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