(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に絶縁膜を有する金属製の複数の長尺部材と、これらの長尺部材の後端部を平行状態で差込み保持する樹脂ブロックと、この樹脂ブロックを圧入する金属製のボスと、前記樹脂ブロックに差し込まれた各長尺部材の後端部を高圧電源に連結する接続手段と、前記ボスの後部の空間を埋めて前記長尺部材の後端部を絶縁状態で固定する充填樹脂とを備えてなることを特徴とする水の静電処理用電極。
【請求項２】
長尺部材の先端に保護キャップが取り付けられてなる請求項１に記載の水の静電処理用電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を循環又は供給或いは排出させるシステム、特には冷温水供給システムや冷暖房空調システムにて配管或いは熱交換器等に付着するスケールの発生を防止し、蓄積したスケールを分解排除するのに使用される水の静電処理用電極に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、物理的水処理方法の一つとして静電界式水処理が注目を集めており、その具体的な装置として、特公平７−１６６７６号公報に記載の静電処理用電極が知られている。すなわち、この電極は、これをタンク、配管等の内部に水と絶縁状態で設置し、高電圧をかけることによってスケールの発生を防止したり、蓄積したスケールを分解排除するようにしたものである。しかしながら、上記公報に記載されている静電処理用電極は、全体が１本のパイプ状であるため、配管の中にセットすると水の流路が狭くなるのでポンプに負担をかけるばかりか、水流を乱すので静電処理効果が十分に発揮できない恐れがある。また、水に触れる電極の表面積を大きくして効果を上げたり、構造を単純化してコストの低減化を図るといった改良すべき点もある。
【０００３】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水に触れる電極の表面積を大きくして静電処理の効果をより大きくし、また流体中の抵抗を少なくし且つ流体の流れを整流させて静電処理の効率を良くする効果を生じせしめ、さらには構造の簡単化も図った水の静電処理用電極を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る静電処理用電極は、表面に絶縁膜を有する金属製の複数の長尺部材と、これらの長尺部材の後端部を平行状態で差込み保持する樹脂ブロックと、この樹脂ブロックを圧入する金属製のボスと、前記樹脂ブロックに差し込まれた各長尺部材の後端部を高圧電源に連結する接続手段と、前記ボスの後部の空間を埋めて前記長尺部材の後端部を絶縁状態で固定する充填樹脂とを備えてなることを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の静電処理用電極は、上記したように、表面に絶縁膜を有する金属製の複数の長尺部材と、これらの長尺部材の後端部を平行状態で差込み保持する樹脂ブロックと、この樹脂ブロックを圧入する金属製のボスと、前記樹脂ブロックに差し込まれた各長尺部材の後端部を高圧電源に連結する接続手段と、前記ボスの後部の空間を埋めて前記長尺部材の後端部を絶縁状態で固定する充填樹脂とを備えた構成にしたものである。なお、前記樹脂ブロックを用いずに充填樹脂のみで長尺部材を金属製のボスに絶縁状態で固定してもよいことは言うまでもない。
【０００６】
長尺部材はアルミニウム合金、ステンレス等の電導性の良い金属で作製されるもので、その形状は平板状、パイプ状、棒状等のいずれであってもよい。この長尺部材の表面に樹脂フィルムを被覆するか、或いは樹脂をコーティングして絶縁膜を形成する。
【０００７】
長尺部材の先端には保護キャップを取り付けておくようにするとよい。この保護キャップは各長尺部材の先端にそれぞれ取り付けてもよいが、長尺部材の先端部分を互いに連結するようにして取り付けることにより、長尺部材の平行維持と振動防止、特に共振防止を図るようにするのが好ましい。
【０００８】
本発明の静電処理用電極では、絶縁膜を有する金属製の長尺部材を複数用いており、したがってその長尺部材の数を増加させることで従来のパイプ状電極よりその表面積を大きくすることができる。また、電極としての全体のサイズが従来のパイプ状のものと同じでも流体中の抵抗は大幅に減少することとなり、長尺部材を平行に配置することにより流体の流れを整流させ、静電処理効率を増大させる効果を生じる。また、構造的には複数の長尺部材を単にボスに対し樹脂ブロックを介して圧入するだけの簡単な構造になる。
【０００９】
【実施例】
図１は静電処理用電極の取り付け状態の一例を示す説明図、図２は電極を配管に取り付けるためのソケットの斜視図である。
【００１０】
図１において、配管１は建物やプラントに使用される冷温水供給システム又は冷暖房空調システムにおいて冷水又は温水が通る管であり、静電処理用電極２はその配管１のエルボー部に溶接されたソケット５に取り付けられている。ここでは電極２を配管１に対し正確に且つ簡単に施工できるようにするため、図２に示すようにイボ５ａを溶接した所定長さのソケット５を特別に作製している。このソケット５は先端湾曲部分を配管１の取付箇所に当てがって配管１に正確な孔の位置をマーキングしてから孔を開けることができ、またイボ５ａにより所定の深さを維持して溶接作業ができるようにしたものであり、しかも電極２が螺合して丁度所定の向きとなる位置で締まるように加工してある。なお、配管１は金属製の管からなり、正電極である静電処理用電極２に対するアース電極の役目を果たしている。
【００１１】
上記の取付け状態で安全装置付きの高圧電源装置３にＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ単相の電力をインプットすると、この交流電力が高圧の直流（例えば、１００００Ｖ、１ｍＡ）に変換され、高圧ケーブル４を通って電極２に正の高電圧が印加される。この高電圧により水中に静電界が形成され、水に含まれる有機・無機の溶解分子と陽イオンと陰イオンは夫々周囲を水分子に包まれて流れる。そして、陽イオンは負に帯電した管壁に引き寄せられるが吸着する程の力は働かず、陰イオンは反撥されて管壁に寄り付かないので、正負イオンは分離され、スケールの発生は防止される。陰イオンも全く同様に正電極に吸着されることなく流れ去り、陽イオンは反撥されるので正負イオンは分離される。したがって、電界が存在する限りスケールの発生は未然に防止される。また、管壁に吸着したスケールは、電界により微弱な電気分解の作用を受けて徐々に分解され排除されていく。通説に言われるような正電極から自由電子が水中に放出されるなどと言うことはない。静電界は流れが整流であり、正電極の表面積が大きい程有効である。
【００１２】
図３〜図５は静電処理用電極の第１実施例を示すもので、図３は電極の側面図、図４は電極の正面図、図５は電極の断面図である。なお、図５では図３と直角な方向での断面を示している。
【００１３】
この実施例の静電処理用電極は、３枚の帯状の金属板１０と、これら金属板１０を平行状態で且つ等間隔で差込み保持する樹脂ブロック１１と、この樹脂ブロック１１を圧入する金属製のボス１２と、樹脂ブロック１１に差し込まれた各金属板１０の後端部を１本の高圧ケーブル４に連結する接続手段１３としての連結材１３ａ及び接続線１３ｂと、ボス１２の後部の空間を埋めて各金属板１０の後端部を絶縁状態で固定する充填樹脂１４とを備えている。
【００１４】
金属板１０はアルミニウム合金、ステンレス等の電導性の良い金属で作製されている。本実施例では３枚の金属板１０のうち中央の１枚を外側のものより厚くしており、これにより固有振動数を外側と変えて全体の共振を防ぐようにしている。これら金属板１０には、接続手段１３の取付け箇所を除いて角部を面取りした上で表面に絶縁膜１０ａを設けてある。この絶縁膜１０ａは、絶縁破壊電圧が高く、比誘電率が低く、耐候性及び耐水・熱水性が良好で、且つヒートシール可能な材料、例えばパーフルオロエチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂を主とした熱可塑性樹脂で作製したチューブを使用し、このチューブを金属板１０に被せた状態で熱収縮させて被覆することで形成する。実験的には１０ｋＶの高電圧と言えども電流が１ｍＡ程度であれば絶縁膜１０ａは０．１ｍｍ厚の被膜で足りるが、実用上の強度を考慮すると厚さは０．４〜０．５ｍｍが望ましい。熱収縮させた後、絶縁膜１０ａの先端をヒートシールして閉じてから、エポキシ樹脂（ＥＰ）等の接着剤１０ｃにより保護キャップ１０ｂを先端に取り付け、ボルト１０ｄとナット１０ｅにより各金属板１０をそれらの先端部分で互いに連結する。保護キャップ１０ｂは耐候性、耐水・熱水性のある接着可能な樹脂、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の樹脂で作製する。或いはステンレス又は真鍮等の金属で作製してもよい。
【００１５】
樹脂ブロック１１は耐候性、耐水・熱水性のあるエンジニアリングプラスチック、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、シリコン樹脂（ＳＩ）等から作製され、絶縁膜１０ａを被覆した各金属板１０が丁度入って隙間の生じない寸法で貫通孔が３つ開けられている。そして、その貫通孔にそれぞれ３枚の金属板１０を差し込んだ後、連結材１３ａにより後端部を固定して電気的に連結するとともに接続線１３ｂを取り付けておく。
【００１６】
ボス１２はステンレス、真鍮等の金属又はエンジニアリングプラスチック、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等で作製される中空のもので、外周にテーパー状のネジ部１２ａと六角状のネジ頭部１２ｂを設けてある。そして、配管１のエルボー部に電気溶接等により取り付けられたソケット５から電極の金属板１０の部分を挿入し、ネジ部１２ａをソケット５内面の雄ネジに螺合して電極を固定するようになっている。この場合、ネジ部１２ａの周りにシールテープを巻き付けておいてソケット５内にネジ部１２ａをねじ込んで行き、電極をソケット５に対してシール状態で且つ所定の向きになるように固定する。なお、位置決めのため、ボス１２の頭部１２ｂに適宜の目印を設けておくようにするとよい。
【００１７】
樹脂ブロック１１はボス１２の内径より僅かに大きな外径の挿入部分１１ａとその後側に径の大きなキャップ部分１１ｂを有している。したがって、ボス１２に挿入部分１１ａを所定の向きで押し込むことにより、キャップ部分１１ｂがボス１２の先端に当接した状態で樹脂ブロック１１がボス１２にしっかりと嵌入する。なお、樹脂ブロック１１はボス１２に埋込ネジ１１ｃで抜け出さないよう固定するとよい。また、ボス１２には、その先端に樹脂ブロック１１を差し込む際にテーパー切拡げ部１２ｃが形成されており、樹脂ブロック１１の挿入を容易にしている。さらにボス１２は予め熱しておくと挿入しやすく、冷えると収縮して樹脂ブロック１１をしっかりと固定する。
【００１８】
このように樹脂ブロック１１をボス１２に圧入するだけで金属板１０をボス１２から突き出た状態で取り付けることができる。その結果として、構造が簡単で使用部品も少なく、製作工程も大幅に単純化され、生産コストが低減されることになる。
【００１９】
金属板１０の付いた樹脂ブロック１１をボス１２に嵌入固定した後、エポキシ樹脂（ＥＰ）等の充填樹脂１４をボス１２の後から注型して、各金属板１０の後端部を接続手段１３と共に絶縁状態で確実に固定する。そして、連結材１３ａに取り付けた接続線１３ｂの他端を高圧コネクター１５に取り付け、これをネジ１６によりボス１２に固定する。なお、図５において１２ｄは充填樹脂１４が外れないようにするために設けた切拡げ部である。
【００２０】
図６〜図８は静電処理用電極の第２実施例を示すもので、図６は電極の側面図、図７は電極の正面図、図８は電極の断面図である。なお、図８では図６と直角な方向での断面を示している。
【００２１】
この実施例の静電処理用電極は、８本の金属パイプ２０と、これら金属パイプ２０を平行状態で且つ等間隔で差込み保持する樹脂ブロック２１と、この樹脂ブロック２１を圧入する金属製のボス２２と、樹脂ブロック２１に差し込まれた各金属パイプ２０の後端部を１本の高圧ケーブル４に連結する接続手段２３としての連結材２３ａ及び接続材２３ｂと、ボス２２の後部の空間を埋めて金属パイプ２０の後端部を絶縁状態で固定する充填樹脂２４とを備えている。
【００２２】
金属パイプ２０は前記の金属板１０と同様の材料、すなわちアルミニウム合金、ステンレス等の電導性の良い金属で作製される。そして、金属パイプ２０は表面に絶縁膜（図示せず）を設けるとともに、各金属パイプ２０をその先端で互いに連結するようにリング状の保護キャップ２０ａを取り付けてある。絶縁膜は前記と同様な材料からなるチューブを使用し、金属パイプ２０の先端に保護キャップ２０ａと同じ樹脂製の栓２０ｂを差し込んでから、該チューブを金属パイプ２０に被せた状態で熱収縮させることで形成する。熱収縮させた後、先端をヒートシールするか接着してから、前記と同様の材料からなる保護キャップ２０ａを金属パイプ２０にエポキシ樹脂（ＥＰ）からなる接着剤を介して被せて互いに連結する。
【００２３】
樹脂ブロック２１は前記の樹脂ブロック１１と同様な材料で作製されたもので、絶縁膜を被覆した各金属パイプ２０が丁度入って隙間を生じない寸法で貫通孔が８つ開けられてある。そして、その貫通孔にそれぞれ８本の金属パイプ２０を差し込んだ後で連結材２３ａにより後端部を固定して電気的に連結するとともに連結材２３ａにケーブル４の先端を取り付けておく。
【００２４】
ボス２２は前記のボス１２と同様の材料からなり、外周にテーパー状のネジ部２２ａと六角状のネジ頭部２２ｂが設けてある。そして、配管１のエルボー部に電気溶接等により取り付けられたソケット５から電極の金属パイプ２０の部分を挿入し、ネジ部２２ａをソケット５内面の雄ネジに螺合して電極を固定するようになっている。
【００２５】
樹脂ブロック２１は前記の樹脂ブロック１１より軸方向に大きいが、この樹脂ブロック１１と同じように、ボス２２の内径より僅かに大きな外径の挿入部分２１ａとその後側に径の大きなキャップ部分２１ｂを有している。したがって、ボス２２に挿入部分２１ａを所定の向きで押し込むことにより、キャップ部分２１ｂがボス２２の先端に当接した状態で樹脂ブロック２１がボス２２にしっかりと嵌入する点は同じである。また、ボス２２には、その先端にテーパー状の切拡げ部２２ｃが形成されており、樹脂ブロック２１の挿入を容易にしている。
【００２６】
金属パイプ２０の付いた樹脂ブロック２１をボス２２に嵌入固定した後、エポキシ樹脂（ＥＰ）等の充填樹脂２４を充填して各金属パイプ２０の後端部を連結材２３ａと共に絶縁状態で固定する。また、２５はゴムブッシュ、２６はケーシングであり、これらを用いてネジ２７により高圧ケーブル４を挟持してボス２２に固定している。なお、図８において２２ｄは充填樹脂２４が樹脂ブロック２１と金属パイプ２０を介して一体となり外れないようにするために設けたテーパー状の切拡げ部である。
【００２７】
なお、２つの実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の事項内で適宜設計変更をしてもよいことは言うまでもない。例えば、上記の電極では長尺部材として金属板や金属パイプを使用したが、金属棒を使用しても構わないし、実施例の金属板や金属パイプを変形した形状のものでも構わない。また、ピアノ線等を導線としたフラットケーブル状のものを絶縁膜付きの長尺部材として使用することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の静電処理用電極によれば、使用する長尺部材の数を多くすることにより全体の表面積を増加させることができるので、静電処理の効果を大きくすることができる。また、長尺部材の流体中における抵抗は従来のパイプ状のものに比べて大幅に少ないので、流体を移送するポンプに負担をかけなくて済み、小径の配管に対しても大型の電極が設置可能となる。さらに、長尺部材を流体の流れと平行にすることによって流体の流れを整流化させる結果、電極の水処理性能が良くなる。そして、長尺部材を樹脂で挟持するだけの簡単な構造のため生産コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静電処理用電極の取付け状態の一例を示す説明図である。
【図２】電極を配管に取り付けるためのソケットの斜視図である。
【図３】静電処理用電極の第１実施例を示す側面図である。
【図４】同じく正面図である。
【図５】図３に示す静電処理用電極の断面図である。
【図６】静電処理用電極の第２実施例を示す側面図である。
【図７】同じく正面図である。
【図８】図６に示す静電処理用電極の断面図である。
【符号の説明】
１  配管
２  静電処理用電極
３  高圧電源装置
４  高圧ケーブル
５  ソケット
１０  金属板
１０ａ  絶縁膜
１１  樹脂ブロック
１２  ボス
１３  接続手段
１４  充填樹脂
１５  コネクター
１６  取り付けネジ
２０  金属パイプ
２１  樹脂ブロック
２２  ボス
２３  接続手段
２４  充填樹脂
２５  ゴムブッシュ
２６  ケーシング
２７  ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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