(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水のための入口及び出口を有する電解槽と、
前記電解槽内に互いに間隔をおいて配置され前記電解槽に水密に接する少なくとも一対の電極板であって各電極板に前記被処理水のための通路を規定する少なくとも１つの貫通孔が設けられている一対の電極板とを含み、
前記電解槽の入口の開口面積及び出口の開口面積がそれぞれ各電極板の貫通孔の開口面積以下であり、かつ、前記電解槽の入口の開口面積が前記出口の開口面積以下であり、
各電極板の貫通孔は、前記電解槽の入口の側において面取りが施され又は角丸にされた周縁を有する、
ことを特徴とする、電解装置。
【請求項２】
各電極板は前記電解槽の入口から出口に向けて凸状に湾曲している、
ことを特徴とする、請求項１に記載の電解装置。
【請求項３】
両電極板はこれらの相互間隔を変更可能であるように前記電解槽に取り付けられている、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電解装置。
【請求項４】
前記電解槽は、さらに、前記一対の電極板間において前記電解槽の内部に連通する開口と、該開口を開閉するためのバルブとを含む、
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水に電解作用を及ぼし、これにより電解水を生成し、あるいは被処理水中に存する物質を除去するための電解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解装置の使用により水道水、工業用水、地下水等を被処理水として生成された電解水が、例えば殺菌用水、洗浄用水等として利用され、また、例えば放電加工に使用された後の水を被処理水としてこれに含まれる金属スラッジを除去することが行われている。
【０００３】
後記特許文献１は、被処理水からの電解水の生成に用いられる電解装置を開示する。この電解装置は、被処理水の入口及びその出口が設けられた電解槽と、該電解槽内に互いに間隔をおいて配置され電解槽内に複数の室を規定する複数の電極板とを有し、各電極板は被処理水の通路を規定する複数の貫通孔が設けられている。この電解装置によれば、電解槽の入口を通して該電解槽の内部に導入された被処理水は、両電極板間の室及び各電極板の貫通孔を経る間における通電を通して電解処理を施され、これにより電解水に生成された被処理水が電解槽の出口を通してその外部に取り出される。この電解装置にあっては、各電極板に被処理水のための通路を規定する複数の貫通孔を設けることによる電極板に対する被処理水の接触機会の増大により、電解効率の向上が図られている。
【０００４】
また、後記特許文献２は、被処理水中からの物質の除去に適用される電解装置を開示する。この電解装置においてもまた被処理水の通過を許す貫通孔を有する複数の電極板が電解槽内に配置されているところ、各電極板の貫通孔は被処理水に対して流動抵抗を与える大きさを有するように設定されている。この電解装置にあっては、電極板の貫通孔の通過流量を制限することにより、電極板間の室における被処理水の滞留時間及び電極板に対する被処理水の接触時間を増大させ、電解効率のさらなる向上を図っている。
【０００５】
ところで、特許文献２に記載された電解装置における電極板の貫通孔は、これが有する被処理水に対する高い流動抵抗性のため、これを通過する被処理水の流れの上流側に高圧域を生じさせ、該高圧域では電流密度が増大することから、貫通孔の周囲にスケール（水の電気分解により被処理水中に発生するミネラルイオンと塩素イオンとの化合物である塩素化合物）が比較的厚く堆積する。このスケールは電気絶縁性を有するため、電解効率の低下をもたらす。
【０００６】
電極に付着したスケールは、特許文献１で述べられているように、電極板に印加される電圧の極性を反転させることにより、これを剥離することが可能である。しかし、貫通孔の周囲に厚く堆積したスケールを除去するには、電極板に対する印加電圧を非常に高いものに設定する必要があり、これには電解に要するコストの著しい増大を伴う。
【０００７】
また、特許文献２における電極板の貫通孔が被処理水に与える流動抵抗は、電解槽の出口からの電解水の排出圧力を低下させる。これは、電解水の排出圧力を該電解水の他の設備への供給のための供給圧力とする上で不利である。
【特許文献１】特開２００５−２７９５３７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７５３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、被処理水の通過を許す貫通孔を有する電極板を備える電解装置において、前記電極板の貫通孔の周囲へのスケールの堆積を抑制することにある。さらに、本発明の他の目的は、前記電解装置における電解槽の出口における電解水の排出圧力の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（請求項１に記載の発明の特徴）
請求項１に記載の発明は、被処理水のための入口及び出口を有する電解槽と、前記電解槽内に互いに間隔をおいて配置され前記電解槽に水密に接する少なくとも一対の電極板であって各電極板に前記被処理水のための通路を規定する少なくとも１つの貫通孔が設けられている一対の電極板とを含み、前記電解槽の入口の開口面積及び出口の開口面積がそれぞれ各電極板の貫通孔の開口面積以下であり、かつ、前記電解槽の入口の開口面積が前記出口の開口面積以下であり、各電極板の貫通孔が、前記電解槽の入口の側において面取りが施され又は角丸にされた周縁を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、電解槽内にその入口から被処理水を導入し、これをその出口から取り出すことにより、水道水や地下水、工業用水等からなる被処理水を電解水に生成し、あるいは例えば放電加工に使用された後の水からなる被処理水からこれに含まれる金属スラッジを除去することができる。
【００１１】
前記電解槽内に導入された被処理水は、正負の電圧がそれぞれ印加された両電極板に接しまたこれらの貫通孔を通過する間に電解処理を施される。被処理水に電解処理を施すための各電極板に設けられ前記被処理水の通路を規定する貫通孔は、前記従来の電解装置におけると同様、前記被処理水の各電極板に対する接触機会の増大を提供する。また、前記電解槽の入口の開口面積とその出口の開口面積とが、それぞれ、各電極板の貫通孔の開口面積に等しいか又はこれよりも小さく、かつ、前記入口の開口面積が前記出口の開口面積に等しいか又はこれより小さいものに設定されていることから、前記被処理水は、各電極板の貫通孔を通過するとき、前記貫通孔からの流量制限をほとんど受けない。このため、前記貫通孔の上流側において前記処理水が圧縮される現象及びこれに伴う電流密度の増大現象が発生することはなく、したがって、前記貫通孔の周囲へのスケールの過大な堆積及びこれに伴う電解効率の低下を回避することができる。なお、電解処理の伴って前記貫通孔の周囲に必然的に堆積するスケールは比較的薄く、電極板の極性を反転させることにより、容易に除去することができる。
【００１２】
また、前記電解槽の入口、出口及び各電極板の貫通孔の開口面積の大きさの関係を前記したように設定することにより、前記電解槽の入口における被処理水の導入圧力は、前記被処理水が各電極板の貫通孔を通過する際及び前記電解槽の出口を通過する際のいずれにおいても、ほとんど低下することなく維持される。このことから、本発明に係る前記電解装置による電解処理を受けた後の被処理水の前記電解槽から他の設備への移送、供給を、例えばポンプを使用することなしに、前記電解槽への被処理水の導入圧力を利用して行うことができる。さらに、電解装置が上下に向けて使用されるとき、面取りを施され又は角丸にされた前記電極板の貫通孔の下方側の周縁が、前記水素の気泡が前記貫通孔内に移動しやすいように作用する案内面をなす。
【００１３】
（請求項２に記載の発明の特徴）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成要素を備えた上で、各電極板が前記電解槽の入口から出口に向けて凸状に湾曲していることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、電解装置は、通常、前記電解槽の出口及び入口がそれぞれ上下に位置するように配置され、使用に供されるところ、各電極板が前記入口から出口に向けて、すなわち上方に向けて凸状に湾曲する形状を有することから、電解時に被処理水中に生じ、浮力により上昇し、前記電極板に当たる水素等の気泡の全部又は一部を前記電極板の貫通孔に向けて案内することができる。これにより、前記電極板の表面下への前記気泡の滞留とこれに伴う前記気泡による前記電極板の表面の被覆とによる前記電極板に対する前記被処理水の接触機会の低減を防止し、電解効率の低下を軽減することができる。
【００１５】
（請求項３に記載の発明の特徴）
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の構成要素を備えた上で、両電極板がこれらの相互間隔を変更可能であるように前記電解槽に取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、両電極板の相互間隔の変更を通して、電解処理中における被処理水の温度変化、被処理水中におけるわずかな成分比率の差、被処理水の流速の変化等に起因して被処理水中に生じる電流値の変化を抑制し、これを一定に保つことができる。
【００１７】
（請求項４に記載の発明の特徴）
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記電解槽が、さらに、前記一対の電極板間において前記電解槽の内部に連通する開口と、該開口を開閉するためのバルブとを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、電解装置がその電解槽を横向きにして使用されるときに電気分解される被処理水中に発生し、上昇する前記気泡が前記電解槽の上部に貯まり、これによって被処理水に対する電圧の印加の機会が失われないように、前記バルブの操作により前記開口を通して前記気泡を前記電解槽の外部に排出することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被処理水の通過を許す貫通孔を有する電極板を備える電解装置において、前記電極板の貫通孔の周囲へのスケールの堆積を抑制することができる。また、前記電解装置における電解槽の出口における電解水の排出圧力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照すると、上下に向けて配置された本発明に係る電解装置の一例が全体に符号１で示されている。電解装置１は、電解槽３と、該電解槽内に上下に互いに間隔をおいて配置された一対の平行な電極板５とを備える。各電極板５は、複数の貫通孔６を有する。
【００２１】
電解槽３は、上下方向に伸びる両端閉鎖の筒状の容器、図示の例では円筒状の容器からなり、電解装置１により電解処理を施される被処理水のための入口７及び出口９を備える。入口７及び出口９はそれぞれ前記容器の閉鎖両端（下端及び上端）に設けられている。図示の例では、前記容器の閉鎖両端にこれと同軸に一対の円筒状部材１１，１３がそれぞれ取り付けられており、これらの両円筒状部材１１，１３がそれぞれ入口７及び出口９を規定する。被処理水は、下方の入口７を通して電解槽３の内部に導入することができ（矢印１５参照）、また、上方の出口９を通して、電解槽３内で電解処理を施された後の被処理水を電解槽３の外部に出すことができる（矢印１７参照）。電解槽３内に導入された被処理水は、電解槽３内への導入水圧をもって、両電極板５のそれぞれの貫通孔６を経て流れる。
【００２２】
被処理水の電解処理は、被処理水が電解槽３内をその入口７からその出口９に向けて流動する間、より詳細には、両電極板５間及びこれらの電極板５の貫通孔６内を流動する間に行われる。被処理水の電解処理のために両電極板５にそれぞれ正負の電圧が印加される。電解装置１による電解処理により、例えば水道水、地下水、工業用水等からなる被処理水を電解水に生成することができ、また、例えば放電加工に使用された後の水からなる被処理水からこれに含まれる金属スラッジを除去することができる。
【００２３】
両電極板５は、それぞれ、例えばチタニウム製の円板の表面に白金メッキを施した後、酸化イリジウム処理を施してなる。これによれば、電圧の印加に伴う前記チタニウム製の円板の印加による酸化を防止し、被処理水中を流れる電流の値の低下を防止することができる。
【００２４】
両電極板５は、それぞれ、電解槽３内にこれと同軸に上下に配置されかつこれらの周面において電解槽３の内壁に水密に接している。これにより、両電極板５間と、下方の電極板５と電解槽３の下端との間と、上方の電極板５と電解槽３の上端との間とに、それぞれ、３つの室１９が形成されている。電極板５の数量は、３以上とすることができる。また、電極板５に設けられる貫通孔６の数量は、１以上とすることができる。さらに、貫通孔６の電極板５上における形成位置は任意に定めることができる。
【００２５】
本発明において、電解槽３の入口７の開口面積(Si)と、その出口９の開口面積(So)と、各電極板５の複数の貫通孔６の開口面積の総和(Se)とは、次に示す大小関係を有する（なお、符号Seは、図面の簡略化のため、一つの貫通孔６について代表的に付した。）。
【００２６】
すなわち、電解槽３の入口７の開口面積(Si)及び電解槽３の出口９の開口面積(So)が、それぞれ、各電極板５の複数の貫通孔６の開口面積の総和(Se)以下であり（Si,So≦Se）、かつ、電解槽３の入口７の開口面積(Si)が電解槽３の出口９の開口面積(So)以下である(Si≦So)。図示の例では、電解槽３の入口７の開口面積(Si)及び電解槽３の出口９の開口面積(So)が、それぞれ、各電極板５の複数の貫通孔６の開口面積の総和(Se)より小さく（Si,So＜Se）、かつ、電解槽３の入口７の開口面積(Si)と電解槽３の出口９の開口面積(So)とが互いに等しく（Si＝So）あるように設定されている。
【００２７】
電解槽３の入口７の開口面積(Si)及び電解槽３の出口９の開口面積(So)のそれぞれを各電極板５の複数の貫通孔６の開口面積の総和(Se)以下（Si,So≦Se）に設定すると、各電極板５の全ての貫通孔６を通過し得る被処理水の流量を、入口７及び出口９のそれぞれにおける被処理水の流量以上とすることができ、これにより、各電極板５の貫通孔６の被処理水に対する流動抵抗を極めて小さいものとすることができる。また、電解槽３の入口７の開口面積(Si)を電解槽３の出口９の開口面積(So)以下(Si≦So)に設定すると、出口９を通過し得る被処理水の流量を入口７における流量以上とすることができ、これにより出口９における被処理水に対する流動抵抗を極めて小さいものとすることができる。
【００２８】
その結果、電解槽３内における被処理水の流動方向でみたときの各電極板５の上流側における被処理水の局部的な圧力上昇及びこれに伴う電流密度の増大はほとんど生じない。このため、各電極板５の貫通孔６の周囲への過大なスケールの発生、堆積の防止を図ることができる。
【００２９】
また、前記流動抵抗の著しい低減を可能とした結果、被処理水の各電極板５の貫通孔６及び出口９における通過に伴う圧力損失が最小限に抑えられ、被処理水の電解槽３への供給圧力（入口７における水圧）と、電解槽３からの放出圧力（出口９における水圧）との差をより小さいものとすることができる。これにより、電解処理を経た後の被処理水を、電解処理前における電解槽３への前記供給圧力（例えば水道圧）にほぼ相当する圧力を以て、電解装置１から他の設備（例えばシャワーのノズル）や場所（例えば高所）に供給し、移送等することができる。また、前記供給、移送等のためのポンプの使用を不要とすることができる。
【００３０】
ところで、被処理水の前記電解処理に伴い、室１９内において水素等からなる多数の気泡が発生する。これらの気泡はこれらに働く浮力により被処理水中を上昇し、その一部が各電極板５に接して各電極板５下に留まり、また、残りの一部は各電極板５の貫通孔６を経て、最終的に出口９から電解槽３の外部に放出される。電極板５の表面に接し、これを被覆する前記一部の気泡は、電極板５に対する被処理水の接触を妨げ、電解効率の低下を生じさせる。
【００３１】
このような事態への対処のため、各電極板５を、平板からなるものとする図１に示す例に代えて、図２に示すように、電解槽３の入口７から出口９に向けて凸状に湾曲するドーム形の湾曲板からなるものとすることができる。これによれば、電極板５の湾曲した表面（下面）に滞留する前記一部の気泡を電極板５の湾曲面に沿ってその貫通孔６に導くことができる。
【００３２】
さらに、図３に示すように、湾曲した電極板５の貫通孔６の一方の周縁２１、すなわち被処理水の流動方向で見て上流側（図３で見て下側）に位置する周縁２１を角丸に形成することができる。これによれば、周縁２１が角張っている場合と比べて、電極板５の前記下面から貫通孔６への移動をより円滑にすることができる。角丸の周縁２１に代えて、面取りが施された周縁（図示せず）とすることができる。また、前記角丸又は面取りが施された周縁を有する貫通孔６は、図１に示すような平板からなる電極板５に設けることが可能である。
【００３３】
図４に示すように、両電極板５について、これらの相互間隔が変更可能であるものとすることができる。図４に示す例においては、各電極板５として、図２及び図３に示すと同様、全体に円形の平面形状を有する湾曲板からなるものが用いられている。両電極板５を収容する電解槽３は、互いに連通するように上下に直列に連なる２つの中空の球状部２３からなる。両電極板５は、両球状部２３内に、図２に示すと同様に上に向けて凸状を呈するように配置されている。各電極板５は、各球状部２３に支持され各球状部２３の中心及び各電極板５の中心の双方を経て水平に伸びる軸部材２５に、該軸部材と共に回転可能であるように取り付けられている。各電極板５は、各球状部２３の内壁面である球面の一部に、例えばシールリング（図示せず）を介して水密にかつ滑動可能に接している。
【００３４】
両電極板５の相互間隔の変更は、両軸部材２５をこれらの軸線の周りに同じ角度を同じ方向へそれぞれ回転させることにより行うことができる。例えば、図示の（ａ）の状態から両軸部材２５を手動で又は動力を用いて３０度だけ回転させて図示の（ｂ）の状態にすると、両電極板５の相互間隔が約２０％減少する。両電極板５の相互間隔を任意に変更することにより、電解処理中における被処理水の温度変化、被処理水中におけるわずかな成分比率の差、被処理水の流速の変化等に起因して被処理水中に生じる電流値の変化を抑制し、これをほぼ一定に維持することができる。
【００３５】
再び図１を参照すると、電解装置１は、電解槽３に開口２７とこれを開閉するためのバルブ２９とを設けることにより、電解装置１を水平状態にしての使用、すなわち電解槽３及びその出入口７，９を通る軸線が水平となる状態での使用を可能とすることができる。
【００３６】
開口２７は、両電極板５間に位置するように設けられ、両電極板５間の室１９の内部とその外部とに連通している。開口２７は、電解装置１を水平状態にして使用するとき、上方に向けられる。これによれば、バルブ２９を操作することにより、室１９内において被処理水中に発生し、上昇する気泡を開口２７を通して室１９外に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】電解装置の一例の概略的な斜視図である。
【図２】他の例に係る電解装置の簡略的な断面図である。
【図３】電極板の一例の断面図である。
【図４】他の例に係る電解装置の断面図であって、（ａ）は両電極板が回転操作される前の状態を表し、（ｂ）は両電極板が回転操作された後の状態を表す。
【符号の説明】
【００３８】
１  電解装置
３  電解槽
５  電極板
６  貫通孔
７  入口
９  出口
１９  室
２１  貫通孔の周縁
２７  開口
２９  バルブ
【要約】
【課題】被処理水の通過を許す貫通孔を有する電極板を備える電解装置において、電極板の貫通孔の周囲へのスケールの堆積を抑制すること、及び電解装置における電解槽の出口における電解水の排出圧力の低下を抑制すること。
【解決手段】電解装置は、被処理水のための入口及び出口を有する電解槽と、電解槽内に互いに間隔をおいて配置され電解槽に水密に接する少なくとも１対の電極板であって被処理水のための通路を規定する少なくとも１つの貫通孔が設けられた電極板とを有する。電解槽の入口の開口面積及び出口の開口面積はそれぞれ各電極板の貫通孔の開口面積以下であり、かつ、電解槽の入口の開口面積が前記出口の開口面積以下である。
【選択図】図１【図１】
0004237815.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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