(57)【要約】【課題】円筒濾紙型土器の内側にシリカゲルを充填した構造物である電気浸透材と陽極を金属アルミニウムで構成した閉ループ式電気浸透流ポンプは稼時間の経過と共に駆動水の循環量が減ってきて停止してしまうものであった。この循環量が不変で半永久的に稼働する閉ループ式電気浸透流ポンプを作る事が課題であった。【解決手段】上記、駆動水の循環量が減少する原因は陽極のアルミニウムが酸化されて水酸化アルミニウムが生成し土器の表面に沈積し水路を閉塞する障害のためであった。従って、この障害を無くす方法を検討した結果陽極電極材に貴金属である金または白金を使用する事で解決できた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒濾紙型土器の内側にシリカゲルを充填した構造物である電気浸透材を用いて閉ループ式電気浸透流ポンプを構成する際、陽極電極材として貴金属である金または白金を使用する事を特徴とする閉ループ式電気浸透流ポンプの陽極電極材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は閉ループ式電気浸透流ポンプの陽極電極の材質に関する。詳しくは円筒濾紙型土器の内部にシリカゲルを充填した構造物である電気浸透材を用いて閉ループ式電気浸透流ポンプを構成する際、陽極電極の材質として貴金属である金又は白金を使用する事を特徴とする閉ループ式電気浸透流ポンプの陽極電極材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  駆動水が半永久的に循環する閉ループ式電気浸透流ポンプの開発に際し円筒濾紙型土器を電気浸透材に用いたものは特許文献１の明細書に見られるように駆動水の硬度をかなり低くする必要があり、その点水道水は硬度が高くて駆動水として使用できないものであった。水道水が使用できればかなり廉価な運転、維持が可能となる。従って硬度の高い水道水を使用できるポンプの開発を試みた。これは特許文献２の明細書に見られるように円筒濾紙型土器の内側にシリカゲルを充填した形式の電気浸透材が内部のシリカゲルが水流の方向に対して浮遊状態であるにも拘わらず高硬度の駆動水に対しても電気浸透の効果が得られ水頭を生じる。水頭は水頭ガイドを上がりノズルから滴下して元の駆動水に戻る。このノズルからの滴下量が駆動水の循環量となる。発明者はこの滴下量または循環量が半永久的に一定に保持されるポンプを製造する事が目的であった。【０００３】  しかしこのポンプは稼働時間の累積とともに循環量が減ってしまうものであった。その原因を調査したところ陽極で生成した水酸化アルミニウムが土器に付着し目詰まりさせる為である事が判明した。しかし、土器に付着した水酸化アルミニウムを取り除くと循環量は回復する事がわかり、水酸化アルミニウム生成の障害さえ取り除けば半永久的な閉ループ式電気浸透流ポンプができる可能性がある事が判明した。【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３８１４８
【特許文献２】特開２０１０−１０６８２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記、浸透材の目詰まりや変色等の障害を除去する事が課題となった。特許文献２の明細書に基づく閉ループ式電気浸透流ポンプは陽極電極材にアルミニウムを用いたものである。稼働により必然的に水の電気分解反応を伴う。ただし陽極では生成する酸素は全量、アルミニウムの酸化に費やされ酸素の発生はない。従って陽極では電気分解の酸素極である強い酸化雰囲気に晒されるため安定な汎用性の金属を特定する必要がある。この点、一般の二次電池の陽極電極材であるニッケル、鉛、銀等を試験した結果、酸化溶解され易くアルミニウムと同様な障害を起こすものであった。その他ステンレス、炭素も長期使用に堪えるものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の陽極電極材としては強力な酸化環境の中で耐酸化性のものとして標準単極電位が高い金属、いわゆる貴金属である白金又は金が適当なものであった。金メッキされた金属、白金メッキされた金属も金、白金と同様に安定したものであった。これらの金属によると必然的に行われる水の電気分解で陽極に酸素、陰極に水素が安定して生成する。またシリカゲルが充填された円筒濾紙型土器は該土器単独の電気浸透材より本発明の貴金属の陽極電極を用いると高硬度の鉱水に支障なく使用できる事が判明している。図１は本発明の貴金属を陽極電極材とした閉ループ式電気浸透流ポンプの模式図である。図１また特許文献２に示されている従来の閉ループ式電気浸透流ポンプの本発明の貴金属の電極に変えたものである。【０００７】  陰極電極は水の電気分解で水素を発生する還元雰囲気で使用するので多くの金属が使用できるが強度、廉価、汎用性の点から鉄、ニッケル、ステンレス等が選択されている。
【発明の効果】
【０００８】  閉ループ式電気浸透流ポンプに本発明の貴金属製陽極を使用する事によりシリカゲルを充填した円筒濾紙型土器の電気浸透材としての性能がきわめて高度に、また明瞭に出された。本発明の貴金属電極を用いる方法により半永久稼働が可能な閉ループ式電気浸透流ポンプが可能となった。シリカゲルが充填された円筒濾紙型土器と貴金属電極の組合せで高硬度の鉱水も支障なく使用できる事が判明した。本発明の貴金属を陽極に使用した閉ループ式電気浸透流ポンプを稼働してみると長時間運転後も駆動水の循環量が減少しない事が示された。ただし、必然的な水の電気分解反応に対応するため当然稼働途中に水の補給が必要であるが蒸留水等の補給を続けると半永久稼働が可能なポンプであった。これらを使用した本発明の貴金属を使用したポンプは長時間の稼働後も循環量が一定であることを示し半永久稼働が可能なポンプである事が判明した。水の電解に伴う陽極の酸素、陰極の水素の採取は装置の構造上、両生成ガスが混合しないよう容易にできて安全である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  閉ループ式電気浸透流ポンプは元来の電気浸透材の性質を利用したものである。発明の実施に当たりその製造が容易でなければならない。円筒濾紙型土器の形状に拘るとなかなか進まない。従って市販の土器製の植木鉢を用いて組み立てると容易にその性質が判明し電気浸透流の効果が得られる。第三者が容易に作れるのが最良の形態である。本発明の閉ループ式電気浸透流ポンプに用いる貴金属の電極とは板状、線状等任意な形の金、又は白金である。また金メッキされた金属板、白金メッキされた金属板も有効である。次に陽極電極材を本発明の金を使用した場合と、白金を使用した場合の実施例を示すが陰極電極の材質、駆動電圧，駆動水の使用方法、円筒濾紙型土器として市販の植木鉢を使用した事、電気浸透材の形状、大きさ等は本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００１０】  まず、陽極電極に金を用いた閉ループ式電気浸透流ポンプを組み立てた。組立図を図１に示す。電気浸透材には市販の素焼き鉢４号（（株）京橋園芸製、江戸川区）を選定した。鉢底穴は塞ぐ。素焼き鉢に外径１２．８ｃｍφ、１２ｃｍＨ、のプラスチック製水頭ガイドを接着した。水頭ガイドの接着点から高さ６ｃｍの点に内径４ｍｍφのノズルをつけた。土器にシリカゲル（「富士シリカゲルＩＤタイプ８０メッシュ」（株）富士シリシア製）、１８０ｇ  を充填した。土器の中央に幅５ｍｍ，長さ約２５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのニッケル板を土器の底まで挿入して陰極電極とした。図１において符号Ｎｏ１０に示す位置に１ｍｍφｘ１００ｍｍＬの金線を入れ陽極電極とした。駆動水に東京日野市水道水（井戸水、鉱水半々、硬度約５９ｍｇ／ｌ）を土器に満たしさらに水頭ガイドのノズル出口まで満たし陰極、陽極間に直流１２０Ｖを印加した。電流は４ｍＡであった。約５分後、ノズルから安定した滴下が始まった。ノズルの平均水頭は６ｃｍとした。ノズルからの１滴は０．０５ｍｌであった。約８秒ごとに１滴滴下した。この滴下が２６日間連続した。この滴下はさらに運転継続する余裕を持って中止した。稼働途中の補給水には市販の精製水を用いた。
【実施例２】
【００１１】  次に、陽極電極に白金を用いた閉ループ式電気浸透流ポンプを組み立てた。組立図を図１に示す。電気浸透材に市販の素焼き鉢３号を用いて上記実施例１と同様に組み立てた。土器にシリカゲル１００ｇを充填した。土器の中央に上記と同様なニッケル板を陰極電極として設置した。また上記と同様であるが陽極電極は市販のチタンに白金メッキを施した電極（（有）ターナープロセス製、大阪市）を用いた。駆動水は東京都日野市水道水を用いた。印加電圧は１２０Ｖで稼働させた。電流は８ｍＡ、平均水頭は５ｃｍで約７秒ごとに１滴滴下した。この状態で４０日間連続稼働した。稼働途中の補給水には市販の「純水」（Ｒ０（逆浸透）水、赤穂化成社製、兵庫県赤穂市）を用いた。
【産業上の利用可能性】
【００１２】  一般に碗型の土器にシリカゲルを充填したものを電気浸透材にして電気浸透流ポンプを構成すれば容易に高硬度の水道水や鉱水を使用できるポンプは製造できるがこれに本発明の貴金属製陽極を用いれば半永久的に稼働する閉ループ式電気浸透流ポンプとすることができる。さらに土器の壁の肉厚を薄くすれば循環量をかなり大きくする事が出来る。そのため駆動水は循環され他の装置の冷却、注水等に幅広く用いられる。さらに、該装置は必然的に水の電気分解が行われる。これにより陰極でアルカリ水、陽極で酸性水を採取する事が出来る。一般家庭で発電用の水素や健康維持用の酸素が容易に得られる。電気浸透流ポンプが主流の考えに対しては電力ロスと見られる水の電気分解は水素や酸素のガスの形で回収される。この作業の際、駆動水に電解質等は加えていないので水の交換が容易である。さらに、陽極用の貴金属は永久的に不滅であり貴金属の保管中の有効利用としては最高の投資行為となる。これらにより産業上の利用可能性は極めて大きいと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の貴金属製陽極を用いて閉ループ式電気浸透流ポンプを構成するために必要な周辺機器を含めて組み立てた全体の閉ループ式電気浸透流ポンプの模式図である。
【符号の説明】
【００１４】  １  円筒濾紙型土器
２  シリカゲル充填層
３  陰極電極
４  駆動水水頭
５  水頭ガイド（不導体）
６  駆動水容器内水面
７  ノズル
８  駆動水
９  容器（不導体）
１０  陽極貴金属電極
【図１】
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