(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易的に酸素を供給することができると同時に、内部温度を上昇させることができる下水管等の配管を提供する。【解決手段】内部に下水等の処理液が流通するとともに、保温性を有する配管（１）とした。この配管として、上記管壁上部に開口部（１１）を形成し、当該開口部に板状の固体電解質（２０）及びその両面に形成された電極（２２）により構成される電気化学セル（２）を組み込むとともに、上記電気化学セルを、上記電極間に電流を供給することにより発生する熱を上記配管に伝達可能に設け、かつ上記固体電解質を、上記配管外の酸素含有ガスから酸素を選択的に上記配管内に供給する酸素透過性基板又は上記配管内の水素含有ガスから水素を選択的に上記配管外に排出する水素透過性基板とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に下水等の処理液が流通するとともに、保温性を有する配管であって、上記管壁上部に開口部が形成され、当該開口部に板状の固体電解質及びその両面に形成された電極により構成される電気化学セルが組み込まれるとともに、上記電気化学セルは、上記電極間に電流を供給することにより発生する熱が上記配管に伝達可能に設けられ、かつ上記固体電解質は、上記配管外の酸素含有ガスから酸素を選択的に上記配管内に供給する酸素透過性基板又は上記配管内の水素含有ガスから水素を選択的に上記配管外に排出する水素透過性基板であることを特徴とする配管。
【請求項２】
上記電気化学セルは、上記配管の長手方向の端部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水管等の配管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下水管は、一般的に、硫黄酸化細菌や硫酸塩還元細菌を有する硫酸イオン含有水が流通しており、酸素濃度や温度の条件により、硫酸イオンが硫酸塩還元細菌によって硫化水素に還元され、この硫化水素による腐食の進行が問題になっていた。
このため、硫化水素の発生を抑制する方法の一つとして、例えば、特許文献１に示すように、酸素生成装置を用いた酸素供給法が知られている。
【０００３】
この酸素供給法によれば、酸素生成装置によって生成された酸素を下水管内に供給することによって、硫酸イオンの還元を抑制することができるため、硫化水素の発生を抑制することができる。
しかしながら、上記硫酸イオン含有水は、上記下水管内が低温の場合には、硫黄酸化細菌よりも硫酸塩還元細菌が活性化するため、硫酸塩還元細菌により還元され、硫化水素が発生してしまう。
【０００４】
このため、下水管は、別途、加熱装置を設ける必要があり、設備が大型化するという問題がある。また、複数本の下水管を接続し、下水道を構成する場合には、複数台の酸素生成装置を所定間隔毎に設置する必要があり、設備全体の制御が複雑化するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡易的に酸素を供給することができると同時に、内部温度を上昇させることができる下水管等の配管を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、内部に下水等の処理液が流通するとともに、保温性を有する配管であって、上記管壁上部に開口部が形成され、当該開口部に板状の固体電解質及びその両面に形成された電極により構成される電気化学セルが組み込まれるとともに、上記電気化学セルは、上記電極間に電流を供給することにより発生する熱が上記配管に伝達可能に設けられ、かつ上記固体電解質は、上記配管外の酸素含有ガスから酸素を選択的に上記配管内に供給する酸素透過性基板又は上記配管内の水素含有ガスから水素を選択的に上記配管外に排出する水素透過性基板であることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、保温性を有する配管としては、その素材又は構造によって保温性を有するものを意味するものであり、保温性を有する素材からなる配管や、好ましくは熱伝導性を有する素材からなるために保温性を有する配管等を含むものである。この保温性を有する素材からなる配管としては、例えば、ダクタイル鋳鉄管、ヒューム管、塩化ビニル管及びポリエチレン管がある。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の配管において、上記電気化学セルは、上記配管の長手方向の端部に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、固体電解質を酸素透過性基板として用いた場合には、この固体電解質の両面にそれぞれ形成された電極に電流を供給することによって、配管外の酸素含有ガスから酸素を選択的に上記配管内に供給すると同時に、電流供給により発生した熱によって配管を加熱することができる。また、固体電解質を水素透過性基板として用いた場合にも、同様に、上記電極に電流を供給すると同時に、配管内の水素含有ガスから水素を選択的に上記配管外に排出することができるとともに、電流供給により発生した熱によって配管を加熱することができる。
【００１１】
また、配管は、保温性を有するため、上述のように加熱されることによって内部を高温雰囲気にすることができる。このため、処理水として、例えば、硫酸塩還元細菌と、高温雰囲気において硫酸塩還元細菌よりも活性化する硫黄酸化細菌とを有する硫酸イオン含有水が流通している場合、硫酸イオン含有水が硫酸塩還元細菌により還元されることを抑制できる。その結果、硫化水素の生成が抑制でき、腐食の進行を阻止することができる。
【００１２】
加えて、配管は、その内部に水素含有ガスが流通している場合であっても、上述のように水素を選択的に配管外に排出し、又は配管外の酸素含有ガスから酸素を選択的に配管内に供給することによって、酸化雰囲気を形成し、硫酸イオン含有水が硫酸塩還元細菌により還元されることを抑制できる。
【００１３】
さらには、複数本の配管を接続し、下水道を構成する場合にも、各電気化学セルの電極に電流を供給することによって、上述のように硫化水素の生成が抑制できるため、容易に設備全体を制御することができる。
【００１４】
特に、請求項２に記載の発明によれば、固体電解質及びその両面に形成された電極により構成される電気化学セルを配管の長手方向の端部に設けたため、配管内部を流通する硫酸イオン含有水等が滞留し、硫化水素の生成し易い配管接続部を直接的に加熱することができるとともに、酸化雰囲気にすることができる。その結果、配管の腐食を効率的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る配管の最良の形態の１つとしての下水管について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１６】
本実施形態の下水管（配管）１は、複数本を直列に接続することにより、下水道を構成している。
この下水管１は、熱伝導性を有するダクタイル鋳鉄からなり、断面円形状に形成されている。その長手方向の端部であって、かつ管壁上部に、矩形状の穴（開口部）１１が穿設されている。
【００１７】
この穴１１には、熱伝導性であって、かつ非導電性の素材からなるフランジ１２が設けられている。
このフランジ１２は、矩形状の穴１１に沿って配設された断面矩形状の筒部１２ａと、この筒部１２ａの外周上端部から外方に向けて突出する接続部１２ｂと、この筒部の外周下端部から内方に向けて突出する載置部１２ｃとが一体的に設けられることにより構成されている。そして、この接続部１２ｂが複数本（図中において１０本）のボルト１３によって下水管１の穴１１の周囲に固定されることにより、穴１１に設けられている。
【００１８】
また、上記載置部１２ｃには、板状の固体電解質２０及びその両面に形成された電極２２により構成される電気化学セル２が載置されている。この電気化学セル２は、その下水管１側の電極２２の外周部が載置部１２ｃに接するように配設されている。また、その外周を囲むようにして起動用ヒータ１４が設けられており、起動用ヒータ１４とともに載置部１２ｃに載置されている。
【００１９】
この電気化学セル２の固体電解質２０は、下水管１外の酸素含有ガスから酸素を選択的に下水管１内に供給する酸素透過性基板として用いられ、又は下水管１内の水素含有ガスから水素を選択的に下水管１外に排出する水素透過性基板として用いられている。
【００２０】
前者の場合には、電極２２として、固体電解質２０の下水管１の外側面にカソード電極が形成されるとともに、固体電解質２０の下水管１の内側面にアノード電極が形成されている。
ここで、例えば、固体電解質２０としてイットリア添加ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられるとともに、電極２２としてＬＳＣ：Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3が用いられている。或いは、固体電解質２０としてコバルト添加ランタンガレート（ＬＳＧＭＣ）が用いられるとともに、電極２２としてＳＳＣ：Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3が用いられている。
【００２１】
他方、後者の場合には、電極２２として、固体電解質２０の下水管１の外側面にアノード電極が形成されるとともに、固体電解質２０の下水管１の内側面にカソード電極が形成されている。
そして、例えば、固体電解質２０としてＳｒＣｅＯ3が用いられるとともに、電極２２としてＰｔ−ＺｒＯ2が用いられている。或いは、固体電解質２０としてＢａＺｒＣｅＧａＯ3が用いられるとともに、電極２２としてＰｔが用いられている。
【００２２】
そして、カソード電極、アノード電極間に直流電圧Ｖを印加することにより、およそ４００℃〜８００℃の温度下において、前者の場合には、固体電解質２０が酸素含有ガスから酸素のみを選択的にカソード電極側からアノード電極側に透過させる酸素透過性基板として作用するとともに、後者の場合には、水素含有ガスから水素のみを選択的にカソード電極側からアノード電極側に透過させる水素透過性基板として作用するようになっている。
【００２３】
そして、各下水管１は、穴１１が下流側に位置するように接続されることによって、下水道を構成している。
【００２４】
次いで、上述の下水管を用いて、硫黄酸化細菌及び硫酸塩還元細菌を有する硫酸塩や硫酸等の硫酸イオン含有水（処理水）を処理する場合の作用について、説明する。
【００２５】
まず、起動用ヒータ１４を作動させ、固体電解質２０を４００℃〜８００℃に加熱させ、次いで、電極２２間に直流電圧Ｖを印加する。すると、固体電解質２０を酸素透過性基板として用いた場合には、下水管１外の酸素含有ガスから選択的に酸素が下水管１内に供給されるとともに、電極２２に供給される電流によって下水管１が加熱される。また、固体電解質２０を水素透過性基板として用いた場合には、下水管１内の水素含有ガスから選択的に水素が下水管１外に排出されるとともに、電極２２に供給される電流によって下水管１が加熱される。
【００２６】
このため、硫酸イオン含有水は、下水管１の内部が高温雰囲気になることにより間接的に加熱されるとともに、下水管１の下流端部において固体電解質２０により直接的に加熱されつつ、下流側の下水管１に向けて流れる。その際、高温雰囲気において硫酸塩還元細菌よりも硫黄酸化細菌が活性化され、かつ下水管１内部の水素が排出され又は下水管１の内部に酸素が供給されて酸化雰囲気が形成されることにより、硫酸塩還元細菌による還元が抑制され、その結果、硫化水素の発生が抑制される。
【００２７】
上述の下水管によれば、固体電解質２０を酸素透過性基板として用いた場合には、この基板の両面に形成された電極２２に電流を供給することによって、下水管１外の酸素含有ガスから酸素を選択的に下水管１内に供給することができるとともに、電流供給により発生した熱によって下水管１を加熱することができる。また、固体電解質２０を水素透過性基板として用いた場合にも、この基板の両面に形成された電極２２間に電流を供給することによって、下水管１内の水素含有ガスから水素を選択的に下水管１外に排出することができるとともに、電流供給により発生した熱によって下水管１を加熱することができる。
【００２８】
そして、下水管１は、熱伝導性を有する素材によって構成されるとともに、熱伝導性を有するフランジ１２に電極２２が接しているため、その内部を高温雰囲気にすることができる。このため、処理水として、硫酸塩還元細菌と、高温雰囲気において硫酸塩還元細菌よりも活性化する硫黄酸化細菌とを有する硫酸イオン含有水が流通している場合に、硫酸イオン含有水が硫酸塩還元細菌により還元されることを抑制できる。その結果、硫化水素の生成が抑制でき、腐食の進行を阻止することができる。
【００２９】
また、その内部に、水素含有ガスが流通している場合であっても、上述のように水素を選択的に下水管１外に排出し、又は下水管１外の酸素含有ガスから酸素を選択的に下水管１内に供給することによって、酸化雰囲気を形成し、硫酸イオン含有水が硫酸塩還元細菌により還元されることを抑制できる。
【００３０】
特に、下水管１は、その下流端部に電気化学セル２を配設したため、上記電極２２に電流を供給することによって、硫酸イオン含有水が滞留し易い下水管１の接続部において直接的に硫酸イオン含有水を加熱することができる。加えて、下水管１の接続部に選択的に酸素を供給し、又は下水管１の接続部の水素含有ガスから水素を選択的に排出することができる。その結果、接続部における硫化水素の生成を抑制することによって、下水管１の腐食を効率的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る下水管１を示す縦断面模式図でって、固体電解質２を酸素透過性基板とした場合の断面模式図である。
【図２】図１の下水管１の平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    配管
２    電気化学セル
１１  穴（開口部）
２０  固体電解質
２２  電極
【図１】
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【図２】
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