(57)【要約】本発明は、水を処理する装置であって、ケーシングが設けられており、該ケーシングが、処理すべき水を案内するための導管領域を有しており、ケーシング内に少なくとも１つの第１の電極と、少なくとも１つの第２の電極とが収容されており、第１の電極および第２の電極に、交互にプラスおよびマイナスの極性が付与されており、ケーシング内に導電性の材料から成るばら物質が入れられている形式のものに関する。このような装置を持続的に高い効率で運転できるようにするために、本発明によれば、第１の電極および第２の電極が、互いに分離されていてかつ単数または複数の絶縁体によって電気的に互いに絶縁されている第１の電極室および第２の電極室内に収容されており、電極室がそれぞれ一様な顆粒から成るばら物質によって満たされており、絶縁体が、処理すべき水に対しては透過性であるが、ばら物質の顆粒に対しては非透過性であるようにする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を処理する装置であって、ケーシングが設けられており、該ケーシングが、処理すべき水を案内するための導管領域を有しており、ケーシング内に、少なくとも１つの第１の電極と、少なくとも１つの第２の電極とが収容されており、該第１の電極および該第２の電極に、交互にプラスおよびマイナスの極性が付与されており、ケーシング内に、導電性の材料から成るばら物質が入れられている形式のものにおいて、
第１の電極および第２の電極（２２．１，２２．２）が、互いに分離されていてかつ単数または複数の絶縁体（５０）によって電気的に互いに絶縁されている第１の電極室および第２の電極室（２１．１，２１．２）内に収容されており、該電極室（２１．１，２１．２）が、それぞれ一様な顆粒から成るばら物質によって満たされており、絶縁体（５０）が、処理すべき水に対しては透過性であるが、ばら物質の顆粒に対しては非透過性であることを特徴とする、水を処理する装置。
【請求項２】
ばら物質が、炭素顆粒から成る固定床電極である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
絶縁体（５０）が、隔壁として構成されていて、処理すべき水のためのふるい状の通流領域を有しており、該通流領域を形成する開口の開口幅が、ばら物質の粒子の粒子横断面の寸法よりも小さい、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
第１の電極および第２の電極（２２．１，２２．２）が、棒形に構成されていて、長手方向側のその全周にわたってばら物質によって包囲されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
ケーシング（２５）内に、導管区分（２０）が収容されており、該導管区分が、電極室（２１．１，２１．２）を収容している領域によって包囲されており、導管領域（２０）が、貫通部を介して、電極室（２１．１，２１．２）に空間的に接続されており、半径方向で見て導管区分（２０）とは反対の側で、電極室（２１．１，２１．２）が、液体透過性の周壁（２３）によって覆われており、ケーシング（２５）内で、１つの導管領域（２４）が周壁（２３）に接続している、請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
電極室（２１．１，２１．２）が、処理すべき水のほぼ流過方向に延在する絶縁体（５０）で、互いに分離されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
電極室（２１．１，２１．２）が、処理すべき水の流過方向に対して横方向に延在する絶縁体（５０）で、互いに分離されており、かつ電極室（２１．１，２１．２）が、流過方向で互いに前後に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
流過方向で見て、少なくとも１つの電極室（２１．１，２１．２）の後方に、酸化ゾーンが配置されており、該酸化ゾーンによって、対応配置された電極室（２１．１，２１．２）内または複数の電極室（２１．１，２１．２）内で処理された水が導かれている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
種々異なる極性の電極室（２１．１，２１．２）が、処理すべき水の、種々異なる体積流で通流されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの電極（２２．１，２２．２）の、陰極相および陽極相の極性持続時間が、種々異なって選択されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
電極（２２．１，２２．２）が、ケーシング（２５）内に配置されている導管区分（２０）に対して少なくとも部分的に同心的に配置されており、導管区分（２０）を中心とするピッチ円上に配置されている電極（２２．１，２２．２）が、円周方向で互いに等間隔で分配されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
処理すべき水が、ケーシング（２５）内に入る前に磁気処理装置を通流するようになっている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、水を処理する装置であって、ケーシングが設けられており、該ケーシングが、処理すべき水を案内するための導管領域を有しており、ケーシング内に、少なくとも１つの第１の電極と、少なくとも１つの第２の電極とが収容されており、該第１の電極および該第２の電極に、交互にプラスおよびマイナスの極性が付与されており、ケーシング内に、導電性の材料から成るばら物質が入れられている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の装置は、国際公開第９８／１６４７７号パンフレットによって公知である。この装置は、水溶液内での石形成の減少もしくは阻止に役立つ。この場合、ケーシングが使用され、このケーシング内に、カートリッジが挿入されている。カートリッジは２つの電極を有しており、これらの電極は、それぞれ１つの電極室内に配置されている。電極の間の領域内には、双極電極が配置されており、この双極電極は、固定床として構成されている。固定床は、ばら物質によって形成されている。このばら物質は、一面では導電性の炭素粒子を、かつ他面では非導電性の絶縁粒子（例えば砂利体、ガラス体またはプラスチック体）を有している。非導電性の絶縁粒子は、炭素粒子を相互に絶縁するので、短絡形成が阻止されている。電極を介して、電圧が双極電極に印加される。この場合、個々の炭素粒子は、プラスのおよびマイナスの極性を得る。双極電極によって、処理すべき液体が導かれる。液体内に存在しているカルシウムは、方解石の形で、炭素粒子のマイナスの極性領域で析出される。この極性領域における方解石の堆積を阻止するために、電極は規則的に極性変化せしめられる。
【０００３】
この公知の配置では、双極電極の一様な混合、ひいては導電性および非導電性の粒子の一様な分配が重要である。しかしながら、実際の使用において判明したところでは、例えば輸送過程においてまたは部分的であっても運転使用中に、双極電極の分離が行われる。この場合、双極電極はその作用を失い、効率が著しく悪化する。
【０００４】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改良して、持続的に高い効率で運転され得るようなものを提供することである。
【０００５】
この課題は次のことによって、すなわち、第１の電極および第２の電極が、互いに分離されていてかつ単数または複数の絶縁体によって電気的に互いに絶縁されている第１の電極室および第２の電極室内に収容されており、該電極室が、それぞれ一様な顆粒から成るばら物質によって満たされており、絶縁体が、処理すべき水に対しては透過性であるが、ばら物質の顆粒に対しては非透過性であることによって、解決される。電極室内には、ただ１つの固定した極性が特定の時間範囲に対して存在する極性領域が形成される。単極の領域へのこの分割に従って、本発明による均質に構成されたばら物資を使用することができる。この場合、従来技術におけるような分離は、問題とならない。したがって、この特徴組み合わせに基づいて、確実な運転が保証され得る。
【０００６】
ばら物質は例えば炭素顆粒から、特に活性炭から成っていてよく、これは固定床の形で電極室内に入れられている。
【０００７】
本発明の有利な１実施態様によれば、絶縁体は隔壁として構成されていて、処理すべき水のためのふるい状の通流領域を有しており、この場合、通流領域を形成する開口の開口幅が、ばら物質の粒子の粒子横断面の寸法よりも小さい。
【０００８】
ばら物質内への、できるだけ大きな面の流動を達成できるようにするために、第１の電極および第２の電極が棒形に構成されていて、長手方向側のその全周にわたってばら物質によって包囲されていることが考えられていてよい。
【０００９】
本発明の可能な１実施態様は、ケーシング内に導管区分が収容されており、該導管区分が、電極室を収容している領域によって包囲されており、導管領域が貫通部を介して、電極室に空間的に接続されており、半径方向で見て導管区分とは反対の側で、電極室が液体透過性の周壁によって覆われており、ケーシング内で１つの導管領域が周壁に接続していることを特徴としていてよい。この場合、導管案内は、処理すべき水がまず中央の導管区分を通って供給され、次いで電極室と円周の導管領域とを通って流れるように、選択されていてよい。もっとも、逆の流動案内も考えられ得る。この形式の流動案内では、処理の際に生じる電気分解生成物の再混合が回避される。
【００１０】
本発明による装置は、電極室が、処理すべき水のほぼ流過方向に延在する絶縁体で、互いに分離されていることを特徴としていてよい。この場合、個々の電極室は、処理すべき液体によって平行に通流されるようになっている。
【００１１】
個々の電極室を直列に接続して、電極室が、処理すべき水の流過方向に対して横方向に延在する絶縁体で互いに分離されており、かつ電極室が流過方向で互いに前後に配置されているようにすることも、可能である。
【００１２】
並列接続と直列接続との組み合わせも、同じく考えられ得る。
【００１３】
この場合、許容し得ない亜硝酸塩形成が水中で行われることを阻止するために、本発明による１実施態様では、流過方向で見て、少なくとも１つの電極室の後方に酸化ゾーンが配置されており、この酸化ゾーンによって、対応配置された電極室内または複数の電極室内で処理された水が導かれている。酸化ゾーンとしては、例えば炭素粒子から成る固定床電極が後置されていてよい。これはプラスの極性を有している。
【００１４】
運転間に、方解石の析出が、マイナスの極性が付与された電極室の領域内だけで行われる。できるだけ高い効率を達成するために、本発明による装置は、種々異なる極性の電極室が、処理すべき水の、種々異なる体積流で通流されるように構成されていてよい。選択的にまたは付加的に、少なくとも１つの電極の陰極相および陽極相の極性持続時間が異なって選択されていることが考えられていてよい。この場合、処理すべき水は、マイナスの極性の電極室内で、より長い滞在持続時間を有している。
【００１５】
電極室内で、できるだけ一様な電流密度を得るために、装置は、電極が、ケーシング内に配置されている導管区分に対して少なくとも部分的に同心的に配置されているように、かつ導管区分を中心とするピッチ円上に配置されている電極が、円周方向で互いに等間隔で分配されているように、構成されていてよい。改善された方解石結晶核形成を達成するために、付加的に、処理すべき水がケーシング内に入る前に磁気処理装置を通流するようになっていてよい。
【００１６】
次に本発明を図示の実施例によって詳細に説明する。
【００１７】
図１には、水を処理する装置が側面図および鉛直断面図で示されており、
図２には、図１による装置が水平断面図で示されており、
図３には、水を処理する装置の、図１および図２に対して変化せしめられた変化実施例が水平断面図で示されている。
【００１８】
図１には、水を処理する装置が示されている。この装置は、管状のケーシング２５を有している。管状のケーシング２５の底部領域は、支持体１０によって閉鎖されている。支持体１０は、フランジプレート１１を有しており、このフランジプレート１１は、ケーシング２５の下側端面に当接している。フランジプレート１１は、つば１２を形成しており、このつば１２上に、ケーシング２５の端面が座着している。つば１２の領域内には、シール１３が配置されている。このシール１３は、ケーシング２５の内室を、周囲に対してシールしている。支持体１０は、つば１２に接続している領域内では、段部１４を有している。この段部１４は、管状の周壁２３を収容するために役立つ。管状の周壁２３は、支持体１０の円筒形の突出部１５でセンタリングされ、かつ位置調整されている。突出部１５は、周壁２３によって包囲されている内室内に突入している。周壁２３の中央には、導管区分２０が配置されており、この導管区分２０は、管の形に形成されている。この導管区分２０は、その周壁に、多数の貫通部を有している。導管区分２０は、支持体１０の袋孔１８に保持されている。導管区分２０と周壁２３との間の領域には、図２が示すように、４つの電極２２．１，２２．２が配置されている。この場合、電極２２．１，２２．２は、導管区分２０に対して同心的に配置されていて、かつそれぞれ互いに９０°ずらされている。電極２２．１，２２．２を固定するために、支持体１０は、孔として形成された電極座１７を有している。電極２２．１，２２．２の接触は、接触ばね１９．２を介して行われる。この接触ばね１９．２は、電極座１７内に開口するねじ収容部１６内に挿入されている。ねじ収容部１６内には、接触エレメント１９．１がねじ込まれている。この接触エレメント１９．１は、一面では接触ばね１９．２を電極２２．１，２２．２に押圧していて、他面ではケーシング２５の外面で電流供給部に接続され得る。導体区分２０と周壁２３との間の残りの環状領域は、導電性の材料から成るばら物質で、例えば活性炭で充填されている。既述のように、導管区分２０は貫通部を備えていて、したがってふるい状に形成されている。周壁２３も同じくふるい状に形成されている。この場合、ふるいの開口は次のように、すなわち、ばら物質の粒子が周壁２３と導管区分２０との間の中間スペースを離れることができないが、隣接する領域の間の電気的な絶縁が保証されているように、寸法設計されている。
【００１９】
さらに図１に示されているように、ヘッド側で周壁２３上に、載着体３０が差し嵌められている。このために載着体３０は、段部３３を有している。この段部３３は、周壁２３の端面を収容している。さらに、載着体３０は、電極座３４を有している。この電極座３４は、袋孔状に形成されていて、この中には電極２２．１，２２．２の端部が収容されている。載着体３０は、中央を導管区分３６によって貫通されている。この導管区分３６は、拡大された座３５内に開口する。この座３５には、導管区分２０が端部側で収容されている。載着体３０は、導管区分２０とは逆の側の領域に、ショルダ３１を有している。このショルダ３１には、シール３２を介して、カバー４０がシールされて保持されている。カバー４０は、外側室４１を包囲している。この外側室４１は、ケーシング２５と周壁２３との間に形成されている導管領域２４に、空間的に接続されている。さらに、カバー４０は、内側室４２を有している。この内側室４２は、載着体３０の導管区分３６に、空間的に接続されている。
【００２０】
装置を組み付けるためには、まず、支持体１０をケーシング２５内に挿入して、適当な形式で耐圧的に固定する。次いで、ケーシング２５の上側から、周壁２３、電極２２．１，２２．２、および導管区分２０を支持体１０に固定する。次いで、ばら物質を入れることができる。次に、載着体３０を、カバー側でケーシング２５内に挿入する。今や、ケーシング２５の開放している上側を、カバー４０で閉鎖することができる。
【００２１】
図１に示されているように、カバー４０は、環状のフランジ４３を有している。このフランジ４３は、シール４４を間に挟みながら、ケーシング２５の、半径方向で外向きの縁部３７に載設されている。カバー４０をケーシング２５に結合するために、ねじリング４５が使用されている。このねじリング４５は、雌ねじ山４７で、カバー４０の雄ねじ山に螺合され得る。この場合、縁部３７の下側に当接する、ねじリング４５のストッパ４６によって、螺合運動が制限される。
【００２２】
図２に示されているように、導管区分２０と周壁２３との間の中間スペースは、４つの電極室２１．１，２１．２に分割されている。これらの電極室２１．１，２１．２内には、それぞれ１つの電極２２．１，２２．２が配置されている。電極室２１．１，２１．２の分割は、隔壁状に構成されている絶縁体５０によって行われる。これらの絶縁体５０は、液状の媒体、特に水溶液に対しては透過性である。しかしながら、ばら物質の顆粒に対しては、絶縁体５０は非透過性である。絶縁体５０は、その半径方向の端部で、周壁２３もしくは導管区分２０の座５１内に固定されている。この座５１は、一面では絶縁体５０のずれを阻止し、かつ他面では確実に、個々の電極室２１．１，２１．２の間の導電性の接続を阻止する。
【００２３】
図１および図２に示されている装置で処理すべき水は、運転中に、カバー４０の内側室４２を介して供給される。次いで、水は導管区分３６を介して導管区分２０に流れ込む。次いで、導管区分２０の周壁２３が、水によって半径方向で通流される。次いで、水は電極室２１．１，２１．２内に達する。それぞれ隣接する電極室２１．１，２１．２は、種々異なる極性を有している。これに応じて、電極２２．１はプラスの電気を帯びていてよく、電極２２．２はマイナスの電気を帯びていてよい。次いで、マイナスの極性が付与された電極室２１．２の領域内で、処理すべき水からの方解石分離が行われる。この場合、方解石は、ばら物質の個々の炭素粒子に堆積する。ある程度の時間の後に、極性変換が行われる。これにより、電極２２．１にマイナスの極性が、電極２２．２にプラスの極性が付与される。次いで、炭素粒子における方解石堆積物は、極性転換に基づいてはがされ、結晶核状に洗い流される。処理された水は、電極室２１．１，２１．２を、半径方向で周壁２３を通って出る。そこで水は導管領域２４に流れ込み、次いで、カバー４０の外側室４１を介して、水道管網に供給され得る。このような流過方向はもちろん逆にすることもできる。これにより、処理すべき水は、まず外側室４１に供給される。次いで、水は装置を、内側室４２を介して出る。
【００２４】
図１および図２に示されている本発明の変化実施例では、電極室２１．１，２１．２は、並列に通流される。電極室２１．１，２１．２を直列接続することも可能である。このような配置は、図３に示されている。図３では、半径方向に配置された絶縁体５０の代わりに、リング形の絶縁体５０が使用されている。このリング形の絶縁体５０は、導管区分２０および周壁２３に対して同心的に配置されている。この形式で、リング形に構成された２つの電極室２１．１，２１．２が形成される。個々の電極室２１．１，２１．２内には、それぞれ４つの電極２２．１，２２．２が配置されている。図１に示した構成と同様に、個々の電極が、やはり互いに９０°ずらして配置されている。電極２２．１，２２．２のこの配置に基づいて、最適で一様な電流密度が、個々の電極室２１．１，２１．２内で達成される。
【００２５】
図３に示した変化実施例では、処理すべき水は、導管区分２０を介して流れ込み、ここで半径方向に、導管区分２０の周壁２３を通って、第１の電極室２１．２内に達する。次いで、水は液体透過性の絶縁体５０を通流し、第２の電極室２１．１内に達する。水はここから、図１および図２に示した構成と同様に、周壁２３を通って導管領域２４内に達する。
【００２６】
ただ念のためにここで述べておくと、図３に示した装置は、図１および図２に示した装置とほぼ同じである。電極２２．１，２２．２および電極室２１．１，２１．２が、異なって配置されているだけである。
【００２７】
電極室２１．２内では、電極２２．２には、まずマイナスの極性が付与されていてよい。これに応じて、電極室２１．２内に保持されているばら物資内で、方解石分離が行われる。この場合、水は第２の電極室２１．１を通流し、周壁２３を通って流出する。ある程度の時間が経過した後に、極性変換が行われる。この場合、電極２２．２にプラスの極性が、電極２２．１にマイナスの極性が付与される。方解石分離は、今や電極室２１．１のばら物質内で行われる。電極室２１．２のばら物質内の炭素粒子に堆積した方解石は、この極性状態でははがされ、処理すべき水と一緒に洗い流される。ある程度の時間が経過した後で、次いで、再び極性変換が行われる。
【００２８】
本発明により、３０秒よりも長い周期持続時間での極性変換が良好な効率をもたらすことが明らかになった。より少ない時間を維持する場合には、装置の有効性ひいては効率が減少する。
【００２９】
この理由から、極性変換プロセスを制御する切り替え電子装置を使用すると有利であることも判明した。この場合、周期的な水取り出しの場合に、個々の通流時間が加えられる。所定の、全体の間隔持続時間（例えば３０秒の）が経過した後に初めて、極性変換が行われる。
【００３０】
装置の運転を最適化するためには、量・通流測定器を使用することができる。この量・通流測定器は、通流する処理すべき水の量を、連続的にまたは時間間隔をおいて検出する。この場合、処理電流の強さは、この検出された値に応じて調節される。量・通流測定器は、選択的にあるいは付加的に、整備時点を表示するために使用することもできる。ある程度の水量が検出されると直ちに、顆粒・ばら物質の交換を要求する信号が発せられる。
【００３１】
磨耗状態を確定できるようにするために、顆粒・ばら物質の導電性を測定する測定ユニットが装置内に組み入れられていてよい。
【００３２】
本発明による装置の構成は、２つまたはそれ以上の電極の群（２２．１，２２．２）が形成されるように、行われていてもよい。まず、ただ１つの群が、この群が老化に起因してかつ／または出力に起因してもはや充分に機能し得なくなるまで、運転される。次いで、第２の群に切り替えられるか、もしくは第２の群が付加的に接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
水を処理する装置の、側面図および鉛直断面図である。
【図２】
図１による装置の水平断面図である。
【図３】
水を処理する装置の、図１および図２に対して変化せしめられた変化実施例の水平断面図である。
【符号の説明】
１０　支持体、　１１　フランジプレート、　１２　つば、　１３　シール、　１４　段部、　１５　突出部、　１６　ねじ収容部、　１７　電極座、　１８　袋孔、　１９．１　接触エレメント、　１９．２　接触ばね、　２０　導管区分、　２１．１　電極室、　２１．２　電極室、　２２．１　電極、　２２．２　電極、　２３　周壁、　２４　導管領域、　２５　ケーシング、　３０　載置体、　３１　ショルダ、　３２　シール、　３３　段部、　３４　電極座、　３５　座、　３６　導管区分、　３７　縁部、　４０　カバー、　４１　外側室、　４２　内側室、　４３　フランジ、　４４　シール、　４５　ねじリング、　４６　ストッパ、　４７　雌ねじ山、　５０　絶縁体、　５１　座
【国際公開パンフレット】
2004501749.tif 000002
2004501749.tif 000003
2004501749.tif 000004
2004501749.tif 000005
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2004501749.tif 000007
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2004501749.tif 000015
2004501749.tif 000016
2004501749.tif 000017
2004501749.tif 000018
2004501749.tif 000019
【国際調査報告】
2004501749.tif 000020
2004501749.tif 000021
2004501749.tif 000022
2004501749.tif 000023