(57)【要約】【課題】  構成がコンパクトであって、電極寿命も長く安価に構成でき、被処理液体に有用有機成分や有用生物を残留させつつ処理を行なうことも容易であり、飲料用途などにも好適に使用できる水処理装置を提供する。【解決手段】  水処理装置１は、水系被処理液体Ｗを収容する処理容器２と、放電電極３とを有する。放電電極３は、処理容器２内の水系被処理液体Ｗ中に配置される絶縁体からなる電極ケース６と、電極ケース６により水系被処理液体Ｗから隔離された状態で、該電極ケース６内に配置され、一端が電気的に開放となり、他端が交流高電圧電源７に接続される主電極４と、電界集中を生じさせるための尖鋭部を主電極４の周囲に分散形成するために、主電極４の周囲にこれと接して配置される副電極５とを備える。放電電極３を交流高電圧電源７に接続することにより、該放電電極３から高圧交流電界ＡＥＦを発生させ、該高圧交流電界ＡＥＦを電極ケース６の絶縁性壁部を介して水系被処理液体Ｗに印加する。【選択図】      図１
2005131463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水系被処理液体を収容する処理容器と、
前記処理容器内の前記水系被処理液体中に配置される絶縁体からなる電極ケースと、前記電極ケースにより前記水系被処理液体から隔離された状態で、該電極ケース内に配置され、一端が電気的に開放となり、他端が交流高電圧電源に接続される主電極と、電界集中を生じさせるための尖鋭部を前記主電極の周囲に分散形成するために、前記主電極の周囲にこれと接して配置される副電極とを備えた放電電極と、
を備え、前記放電電極を前記交流高電圧電源に接続することにより、該放電電極から高圧交流電界を発生させ、該高圧交流電界を前記電極ケースの絶縁性壁部を介して前記水系被処理液体に印加することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記副電極を、金属線材の集積体で形成した請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記主電極を金属棒にて形成する一方、前記金属線材を束ねた集積体を、前記主電極の外周面上に設定された一定の巻き付け経路に沿って、断続的に前記主電極との接点が生ずるように巻き付ける形で、前記副電極を形成した請求項２記載の水処理装置。
【請求項４】
前記交流高電圧を１０００Ｖ以上１００００Ｖ以下の範囲で調整する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記交流高電圧の周波数を１０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下に設定する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記処理容器に上部に前記水系被処理液体の導入口と排出口とを設け、前記処理容器の内部において前記排出口よりも下方に、前記水系被処理液体の滞留空間を形成した請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記処理容器内に透液性壁部を有するミネラル溶出源容器が設けられ、該透液性壁部を介して、前記ミネラル溶出源容器内に配置されたミネラル溶出源と前記水系被処理液体とを接触させ、該ミネラル溶出源からのミネラル成分が溶出した前記水系被処理液体を飲料用として用いるようにした請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記処理容器が水棲動物の飼育容器に兼用され、該飼育容器内に満たされた前記水系被処理液体としての飼育用水中で水棲動物の飼育を行なうようにした請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記処理容器中の前記水系被処理液体中に、飲料を収容した絶縁材料からなる二次容器を浸漬し、該二次容器内の飲料に、前記水系被処理液体を介して前記放電電極からの高圧交流電界を印加するようにした請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００１−２７６８３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３０５６号公報
【０００３】
従来、被処理排水に交流高電圧を印加し、有機物や微生物を除去する水質浄化用の水処理装置が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の水処理装置は、以下のような種々の問題を有する。
(1)被処理排水が電極と接触する構成になっているので電極が腐食しやすく、また、腐食防止のため耐食性金属で電極を構成するのはコストアップにつながる。
(2) ２００００Ｖもの高電圧を１．６〜２０ＧＨｚといったマイクロ波帯周波数にて印加する上、メッシュ状の電極で広範囲に高周波高電圧を印加しようとするため、装置が大掛かりに過ぎ、多目的普及用の装置を構成することができない。
(3)上記のような高圧・高周波により、有機物や微生物を完全除去しようとするあまり、被処理液体に有用有機成分や有用生物を残留させつつ処理を行なう、といったことが難しい。
【０００５】
本発明の課題は、構成がコンパクトであって、電極寿命も長く安価に構成でき、被処理液体に有用有機成分や有用生物を残留させつつ処理を行なうことも容易であり、飲料用途などにも好適に使用できる水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するための、本発明の水処理装置は、
水系被処理液体を収容する処理容器と、
処理容器内の水系被処理液体中に配置される絶縁体からなる電極ケースと、電極ケースにより水系被処理液体から隔離された状態で、該電極ケース内に配置され、一端が電気的に開放となり、他端が交流高電圧電源に接続される主電極と、電界集中を生じさせるための尖鋭部を主電極の周囲に分散形成するために、主電極の周囲にこれと接して配置される副電極とを備えた放電電極と、
を備え、放電電極を交流高電圧電源に接続することにより、該放電電極から高圧交流電界を発生させ、該高圧交流電界を電極ケースの絶縁性壁部を介して水系被処理液体に印加することを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の水処理装置によると、放電電極が絶縁体（例えば、ガラスやセラミックである：プラスチックでもよい）からなる電極ケース内に収容され、該電極ケースとともに水系被処理液体中に配置されるので、放電電極と液体とが直接接触せず、電極腐食が進みにくい。また、ＣｕやＡｌなどの安価で導電性の良好な電極材料を使用しても長寿命を確保できる。さらに、放電電極が、交流高電圧電源に接続される主電極と、電界集中を生じさせるための尖鋭部を主電極の周囲に分散形成するために、主電極の周囲にこれと接して配置される副電極とを備えているので、極端な高圧・高周波を印加しなくとも、副電極が形成する多数の尖鋭部では電界集中して電界強度が高められ、水分子やイオンの凝集ないし会合の解消や運動活性化を、被処理液体中にて局所的かつ分散形態で促進することができる。その結果、装置を大型化することなく、交流高電圧印加特有の処理を被処理液体に対し効率的に行なうことができる。また、電圧の低減と低周波化により、被処理液体に有用有機成分や有用生物（例えば好気性腐植形成微生物などの有用微生物）を残留させたい場合も、それらの過度の分解や死滅を効果的に抑制でき、水処理の用途を大幅に拡大することができる。なお、電極ケースは絶縁体（誘電体）なので、放電電極からの交流電界も容易に透過し、その外側の被処理液体に問題なく印加できる。また、放電電極が電極ケース内に収容されるので、尖鋭部が腐食等により鈍り、放電効率が短期のうちに低下する、といった不具合も生じにくい。
【０００８】
副電極は、例えば金属線材の集積体で形成することができる。線材は断面積が小さく、かつ、線材の末端や折れ曲がり部を利用して尖鋭部を簡単かつランダムに形成することができる。特に、ＣｕやＡｌ、ステンレス鋼などの細線（断面径：０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下）は効果が高く、しかも電極ケースにより保護されていれば、腐食劣化も心配する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る水処理装置を模式的に示すものである。該水処理装置１は、水系被処理液体Ｗを収容する処理容器２と、該被処理液体Ｗ中に配置される放電電極３とを備える。放電電極３は、処理容器２内の水系被処理液体Ｗ中に配置される絶縁体（ガラス又はセラミック製である）からなる電極ケース６と、電極ケース６により水系被処理液体から隔離された状態で、該電極ケース６内に配置され、一端が電気的に開放となり、他端が交流高電圧電源７に接続される主電極４と、電界集中を生じさせるための尖鋭部を主電極４の周囲に分散形成するために、主電極４の周囲にこれと接して配置される副電極５とを備える。放電電極３は、交流高電圧電源７に接続することにより高圧交流電界ＡＥＦを発生し、電極ケース２の絶縁性壁部を介して水系被処理液体Ｗにこれを印加する。
【００１０】
交流高電圧電源７は商用交流電源９とトランス８とを有し、電源電圧を一定の昇圧比で昇圧して放電電極３に印加する。なお、商用交流電源９とトランス８との間に周波数変換用のインバータを設けてもよい。
【００１１】
図２に示すように、放電電極３は、主電極４を例えばＣｕ製の金属棒にて形成する一方、副電極５は、Ｃｕ線などの金属線材５Ｗを束ねた集積体を、主電極４の外周面上に設定された一定の巻き付け経路（本実施形態ではらせん状の経路である）に沿って、断続的に主電極４との接点が生ずるように巻き付ける形で形成している。また、電極ケース６は、主電極４を、これに巻き付けられた副電極５とともに覆うチューブ状（筒状）に形成されている。該構造は、複数の細い金属線材５Ｗ（線径０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下）をねじり等により束ね、接点が断続的に生ずるように、不定形無作為に線材を折れ変形させながら主電極４の外周面に緩く巻きつけることにより形成でき、線材の折れ変形を主電極４の長手方向と周方向にランダムに多数生じさせることができる。これにより、主電極４の周囲には、折れ変形部や、ささくれだった線材端部などにより先鋭部５ｔが多数一様に分散形成される。放電電極３に極端な高圧・高周波を印加しなくとも、副電極５が形成する多数の尖鋭部５ｔでは電界集中して電界強度が高められ、水分子やイオンの凝集ないし会合の解消や運動活性化を、被処理液体Ｗ中にて局所的かつ分散形態で促進することができる。その結果、装置を大型化することなく、交流高電圧印加特有の処理を被処理液体Ｗに対し効率的に行なうことができる。
【００１２】
本実施形態では、処理容器２は例えば金属製タンクであり、水系被処理液体Ｗは水道水や井戸水などの飲料用水である。飲料用水に上記のような交流高電圧を印加することにより、水分子の運動が活性化し、凝集した水イオンのクラスターが解消されるので、処理済の水を飲んだときの口当たりが柔らかくなり、臭い成分（特に消毒用の溶存塩素）の蒸散等も促進されて、飲み心地がよくなる。また、水のイオン化も促進されると考えられ、上記の効果がさらに高められている可能性がある。さらに、この水を使用してお茶やコーヒーなど淹れると、当然、不快臭のない味のよいものが得られ、水分子の活性化により芳香やカテキンなどの有用成分の抽出効果も高められる。
【００１３】
交流高電圧電源７にて放電電極３に印加する交流高電圧は、例えば１０００Ｖ以上１００００Ｖ以下の範囲で調整される。１０００Ｖ未満では電圧印加による上記効果が乏しく、１００００Ｖを超えると装置が大型化し、また、有用成分の分解などの好ましくない現象も起こりうる。また、交流高電圧の周波数は、同様の理由により、１０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下に設定するのがよい。本実施形態で採用している条件は、電圧が１８００Ｖ、周波数は６０Ｈｚ（つまり、商用交流の周波数）である。
【００１４】
本実施形態では、処理容器２内に透液性壁部（例えば網やパンチングメタルで構成されている）を有するミネラル溶出源容器１０が設けられており、ミネラル溶出源容器１０内に、麦飯石や医王石などの鉱物（又はその合成体）などで構成されたミネラル溶出源１１が収容されている。水系被処理液体Ｗは、該透液性壁部を介してミネラル溶出源１１と接触し、該ミネラル溶出源１１からのミネラル成分が溶出するので、これを飲料水ＷＰとして利用する。本発明の装置により、分子運動やイオン化などが活性化された水系被処理液体Ｗと接触することでミネラル溶出源１１からのミネラル成分の溶出が促進され、味や健康効果の高い飲料水（ミネラルウォーター）を効果的に得ることができる。
【００１５】
本実施形態では、処理容器２の上部に水系被処理液体Ｗの導入口ＩＮと排出口ＯＵＴとを設け、処理容器２の内部において排出口ＯＵＴよりも下方に、水系被処理液体Ｗの滞留空間ＳＰを形成している。これにより、水系被処理液体Ｗに対する放電電極３からの交流高電圧の印加処理時間（ひいては、ミネラル溶出源１１との接触時間も）を長くでき、上記の効果をより高めることができる。また、放電電極３は処理容器２内において、下端側が上記滞留空間ＳＰにまたがるように立設されており、該滞留空間ＳＰでの電圧印加効率が高められている。さらに、放電電極３の上端側はミネラル溶出源容器１０内に進入する形で配置され、該容器１０内のミネラル溶出源１１への電圧印加効果、ひいてはミネラル成分の溶出促進効果も良好である。
【００１６】
以下、本発明の装置の他の応用例について説明する。まず、図３に示す装置５０のように、処理容器５１を水棲動物の飼育容器に兼用し、該飼育容器（水槽）５１内に満たされた水系被処理液体としての飼育用水Ｗ中で、魚（金魚や錦鯉）などの水棲動物Ｆの飼育を行なうこともできる。放電電極３からの交流電界ＡＥＦの印加により、飼育用水Ｗの分子運動等が適度に活性化し、水垢成分や汚れ成分も徐々に分解されるので、飼育容器５１の壁面への水垢付着が生じにくく、藻や水ゴケなどの繁殖も抑制できる。その結果、飼育容器５１内の飼育用水Ｗを長期間にわたって清潔に保つことができる。また、上記のごとく、交流電界ＡＥＦの電圧や周波数が過度に高くないため、好気性の有用微生物（例えば腐植形成微生物など）などの死滅も抑制でき、飼育用水Ｗ内の水棲動物Ｆへの悪影響もほとんどない。
【００１７】
一方、図４に示す水処理装置１００のように、処理容器１０１中の水系被処理液体Ｗ中に、飲料ＡＬを収容した絶縁材料からなる二次容器ＬＢ（ここでは、アルコール飲料のガラスボトルである）を浸漬し、該二次容器ＬＢ内の飲料ＡＬに、水系被処理液体Ｗを介して放電電極３からの高圧交流電界ＡＥＦを印加することもできる。高圧交流電界ＡＥＦは、電極ケース３のみならず、絶縁体の二次容器ＬＢも透過して、容器内の飲料ＡＬにも問題なく印加できる。これにより、飲料ＡＬの味や香りを改善することができる。例えば、飲料ＡＬが酒類（ウィスキー、ワイン、日本酒など）の場合、水分子との極性結合や水クラスター内への閉じ込めにより放散が抑制されていた有機芳香成分分子が、高圧交流電界ＡＥＦの印加により活性化し、その放散促進により芳香を増すことができるとともに、凝集した水イオンのクラスター解消等により、口当たりもまろやとなって高級感が高められる。また、清涼飲料水も場合も香りや口当たりの改善効果が顕著である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の水処理装置の一例を模式的に示す図。
【図２】放電電極の具体的な構成例を示す説明図。
【図３】図１の装置の別の応用例を示す模式図。
【図４】図１の装置のさらに別の応用例を示す模式図。
【符号の説明】
【００１９】
１，５０，１００  水処理装置
Ｗ  水系被処理液体
２  処理容器
ＩＮ  導入口
ＯＵＴ  排出口
ＳＰ  滞留空間
３  放電電極
４  主電極
５  副電極
６  電極ケース
７  交流高電圧電源
１０  ミネラル溶出源容器
１１  ミネラル溶出源
Ｆ  水棲動物
ＬＢ  二次容器
【図１】
2005131463.tif 000003
【図２】
2005131463.tif 000004
【図３】
2005131463.tif 000005
【図４】
2005131463.tif 000006