JP4121441B2 - 水処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、水処理装置に関し、特に、電解槽を備え、当該電解槽内に導入された被処理水に対して電解処理を施す水処理装置に関する。
従来より、電気化学的に水を処理する技術が開示されている。たとえば、特許文献１には、電気化学反応によって被処理水中の硝酸イオンおよび亜硝酸イオンを還元してアンモニアを生成し、当該アンモニアを窒素ガスに変えて被処理水から除去する水処理装置が開示されている。
このような水処理装置では、電解によって、カソード側で、次の式（１）に示す硝酸イオンの還元反応が生じ、アノード側で式（２）および式（３）に示す反応が生じる。
ＮＯ３ −＋６Ｈ２Ｏ＋８ｅ− ⇔ ＮＨ３＋９ＯＨ− （１）
２Ｃｌ− ⇔ Ｃｌ２↑＋２ｅ− （２）
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ ⇔ Ｈ＋＋Ｃｌ−＋ＨＣｌＯ （３）
そして、カソード側で生成したアンモニアとアノード側で生成した次亜塩素酸とが次の式（４）に示すように反応して、窒素ガスとなり、被処理水から除去される。
２ＮＨ３＋３ＨＣｌＯ → Ｎ２↑＋３ＨＣｌ＋３Ｈ２Ｏ （４）
なお、上記した式（２）に従って反応する塩化物イオンは、被処理水中にもともと含まれるものが利用されるが、そのような塩化物イオンから生成される次亜塩素酸の量が式（３）および式（４）において窒素化合物と反応するのに足りない場合には、電解槽に、塩化ナトリウム等の、被処理水中で塩化物イオンを供給する薬剤が投入されていた。
特開２００３−２２５６７２公報
しかしながら、従来の水処理装置では、上記した電解反応の最中に、電解槽内に堆積物が溜まり、電極表面が部分的に堆積物に覆われたり、堆積物により被処理水が電極近傍を通過することを阻害されたりすることにより、電解槽内において被処理水に対して十分に電解処理が施されない場合があった。
また、従来の水処理装置では、電解槽にオーバーフローが設けられており、バルブ等の故障により電解槽に過度の被処理水が導入されそうになった場合には、当該被処理水は電解槽において電解処理を施されることなく、水処理装置外に排出されていた。
つまり、従来の水処理装置では、種々の理由から、電解槽に導入された被処理水が、十分に電解処理を施されることなく、当該電解槽から排出される場合があった。
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、水処理装置において、電解槽に導入された被処理水に対して、より高い度合いで電解処理を施した後で、外部に排出するようにすることである。
本発明のある局面に従った水処理装置は、板状の電極と、
被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行な第１の方向の一方側であって、当該電極の主面に平行でありかつ当該第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
前記排水口は、前記電極に対して、前記第１の方向の他方側であって前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
前記電極は、主面が所定の方向に沿うように設置され、
前記電解槽は、前記電極の主面に対して前記所定の方向の一方側に形成された第１の開口と、当該電極の主面に対して前記所定の方向の他方側に形成された第２の開口とを形成され、
前記第１の開口と前記第２の開口とを前記電解槽外で直結させる循環用配管を含むことを特徴とする。
本発明のある局面に従うと、電極の下部の堆積物が、給水口から電解槽内に被処理水が導入される際に、当該被処理水によって、当該電極の第１の方向の一方側であって第２の方向の一方側から、当該電極の第１の方向の他方側であって第２の方向の他方側に流される。
さらに、電解槽内で被処理水に対して電解処理が行なわれている間、電解槽内の被処理水が、電解槽外に一度排出されるようにして循環される。つまり、電解槽内のすべての被処理水が、確実に循環され、電極近傍で電解処理を施されるようになる。なお、水処理装置では、電解槽内の被処理水は、第１の開口から第２の開口に向けて、つまり、所定の方向に沿って、循環されることになる。また、循環用配管は、第１の開口と第２の開口を直結させているため、電解槽内の被処理水が、他の装置に収容された溶液と混合させることがなく、したがって、電解槽内の被処理水は、循環されることによっては、電解処理の効果を低減されることはない。
また、本発明のある局面に従った水処理装置は、板状の電極と、
被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行でありかつ当該電極の主面に平行な第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
前記排水口は、前記電極に対して、前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
前記電極は、主面が所定の方向に沿うように設置され、
前記電解槽は、前記電極の主面に対して前記所定の方向の一方側に形成された第１の開口と、当該電極の主面に対して前記所定の方向の他方側に形成された第２の開口とを形成され、
前記第１の開口と前記第２の開口とを前記電解槽外で直結させる循環用配管を含むことを特徴とする。
また、本発明に従った水処理装置では、前記電解槽は、所定の貯水槽から被処理水を給水され、前記給水口と前記所定の貯水槽とを接続する給水用配管と、前記給水用配管を介して前記電解槽へ被処理水を送るための給水用ポンプと、前記給水用配管を開閉する給水用バルブと、前記電解槽内の被処理水を、前記循環用配管との間で循環させる循環用ポンプと、前記排水口に接続された排水用配管と、前記排水用配管を開閉する排水用バルブと、前記給水用ポンプ、前記給水用バルブ、前記循環用ポンプ、および、前記排水用バルブの動作、ならびに、前記電極への給電態様を制御する制御手段とをさらに含むことが好ましい。
これにより、水処理装置は、貯水槽に貯留された被処理水の電解処理について、総合的な処理が可能となる。
また、本発明に従った水処理装置では、前記電極は、複数の板体から構成され、前記複数の板体は、前記電解槽内の、前記所定の方向と交わる特定の方向の一方側から他方側にわたって並べられるように、設置されていることが好ましい。
これにより、電解槽内では、電極が、被処理水が循環される方向と交わる方向について一方側から他方側にわたって設置されていることになるため、循環される被処理水が、複数の板体から構成される電極のいずれかの板体近傍を流れることになる。つまり、被処理水が電極近傍で電解処理を施される確率を高めることができる。
また、本発明に従った水処理装置では、前記電極は、前記所定の方向に、複数、並べられて設けられていることが好ましい。
これにより、電解槽内では、電極が、被処理水が循環される方向について複数並べられていることになる。したがって、電解槽内を循環される被処理水がより多くの電極の近傍を通過することになるため、被処理水が電極近傍で電解処理を施される確率を高めることができる。
また、本発明に従った水処理装置では、前記電解槽は、前記電解槽内で被処理水が循環される場合に、当該電解槽における下流側の底面にホッパ形状を有し、前記排水口は、前記底部のホッパ形状の開口であることが好ましい。
これにより、電解槽内で電解処理中等に生じた堆積物を、被処理水の循環についての下流側に形成されたホッパ形状の部分に電解反応を阻害しないように蓄積させておくことができる。
また、本発明のある局面に従った水処理装置は、板状の電極と、
被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行な第１の方向の一方側であって、当該電極の主面に平行でありかつ当該第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
前記排水口は、前記電極に対して、前記第１の方向の他方側であって前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
前記電極は、第１の電極と、当該第１の電極に対して前記第１の方向に並べられた第２の電極とを含み、
前記給水口は、前記第１の方向について、前記第１の電極と前記第２の電極の間に形成されていることを特徴とする。
これにより、第１の方向について並べられた電極に対して、給水の際、同じ条件で被処理水を流すことができる。また、排水の際に電極表面にスケール等が付着していても、当該スケールを、給水口からの給水によって、当該電極表面から洗い流すことができる。
また、本発明のある局面に従った水処理装置は、板状の電極と、
被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行でありかつ当該電極の主面に平行な第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
前記排水口は、前記電極に対して、前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
前記電極は、第１の電極と、当該第１の電極に対して前記第１の方向に並べられた第２の電極とを含み、
前記給水口は、前記第１の方向について、前記第１の電極と前記第２の電極の間に形成されていることを特徴とする。
本発明によると、電極の下部の堆積物を、給水口からの被処理水の給水によって、電極近傍から除去できる。これにより、当該堆積物が電極における電解を阻害することを回避できるため、電解槽における被処理水に対する電解効率の向上を図ることができる。したがって、水処理装置において、電解槽に導入された被処理水に対して、より高い度合いで電解処理を施した後で、外部に排出することができる。
また、本発明によると、電極の下部の堆積物を被処理水の流れにより除去する構成が備えられることから、電極の下部と電解槽の底面との間に、ある程度の部材を配置することが可能となる。これにより、電解槽の底面に、電極を下方から支持するための部材を配置することが可能となり、電極を、当該電解槽の蓋でのみ支持する必要がなくなる。したがって、電解槽の蓋の構造を容易にすることができる。
さらに、本発明によると、電解槽内の被処理水が全体的に電極近傍に到達して電解処理を施されることが可能となるため、水処理装置において、電解槽に導入された被処理水に対して、より高い度合いで電解処理を施した後で、外部に排出することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態である水処理装置に含まれる電解槽の、縦断面を模式的に示す図である。また、図２は、図１の電解槽のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視断面図であり、図３は、図１の電解槽の平面図である。以下、図１〜図３を参照して、電解槽の構成を説明する。本実施の形態の水処理装置は、当該水処理装置の外部に設けられた貯蔵槽に収容される被処理水等、当該水処理装置の外部から被処理水を導入され、当該被処理水に対して電解処理を施すものである。
電解槽１０は、被処理水を収容して、当該被処理水に対して電解処理を施すものであり、蓋１１により、上部を覆われている。図３では、蓋１１が一部破断されて記載されている。
電解槽１０へは、上記した貯蔵槽から、給水管１２を介して、被処理水が導入される。電解槽１０には、給水管１２の先端に接続され、前後方向に並んだ、３つの給水口１２Ａ〜１２Ｃが設けられている。
蓋１１には、１２個の支持具２５１〜２６２が取付けられている。電解槽１０には、複数の電極が収容されており、支持具２５１〜２６２は、それぞれ、１０枚ずつの板状の電極の上端を支持している。特に図２に示されるように、支持具２５１には、２つの電極群２０１，２０２が支持されている。電極群２０１は、板状の電極１０１〜１０５の５枚の電極からなり、電極群２０２は、板状の電極１０６〜１１０の５枚の電極からなる。同様に、電極群２０３〜２１２も、電極１１１〜１６０の中の５枚の電極からなる。そして、支持具２５２は、電極群２０３，２０４を支持し、支持具２５３は、電極群２０５，２０６を支持し、支持具２５４は、電極群２０７，２０８を支持し、支持具２５５は、電極群２０９，２１０を支持し、支持具２５６は、電極群２１１，２１２を支持する。なお、電極群２０１〜２１２では、それぞれ、５枚の電極が、カソード電極、アノード電極、カソード電極、アノード電極、カソード電極の順に並べられている。つまり、たとえば、電極群２０１であれば、電極１０１，１０３，１０５は、カソード電極とされ、電極１０２，１０４は、アノード電極とされる。
電極群２０１〜２１２に含まれる電極は、それぞれ、電解槽１０の底部の設けられた支持部材３０１〜３１２によって、その下端を支持されている。支持部材３０１〜３１２は、それぞれ、たとえば樹脂によって構成され、それぞれ、電極群２０１〜２１２の５枚の電極を差し込まれる切込みが形成されている。電極１０１〜１６０は、それぞれ、支持部材３０１〜３１２に形成された切込みに、その下端を差し込まれることにより、支持部材３０１〜３１２によって、下方から、隣接する他の電極との間で一定の間隔を保つように、支持される。
上記したように、蓋１１には、１２個の支持具２５１〜２６３が取付けられ、また、支持具２５１〜２５６には合計６０枚の電極が取付けられている。支持具２５６，２５７，２５８，２５９，２６０，２６１，２６２にも、支持具２５１〜２５６と同様に、それぞれ、電極群２１３，２１４、電極群２１５，２１６、電極群２１７，２１８、電極群２１９，２２０、電極群２２１，２２２、電極群２２３，２２４の電極が取付けられている。つまり、電解槽１０内には、１２０枚の電極が設置されていることになる。電極群２１３〜２２４は、電極群２０１〜２１２と同様に、それぞれ５枚の電極からなる。
特に図１を参照して、電極１０１，１０２，１６１，１６２は、それぞれ、上記した１２０枚の電極に含まれる。そして、電極１０１，１０２，１６１，１６２は、それぞれ、端子１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂ，１６２Ａ，１６２Ｂの中の２つの端子を介して、所定の電源に接続されている。
電解槽１０の右側壁には、前後方向に並んだ３個の給水口１３Ａ〜１３Ｃが設けられている。また、電解槽１０の左側壁には、前後方向に並んだ３個の排水口１５Ａ〜１５Ｃが設けられている。さらに、電解槽１０の底部には、その４隅に、ホッパ部１０Ａ〜１０Ｄとして、ホッパ形状が形成されており、当該ホッパ形状の底の開口部分には、排水口１４Ａ〜１４Ｄが設けられている。なお、ホッパ形状とは、上方に広がる円錐面の上端と下端を水平面で切り取ったような形状を意味し、下端（底）は、開口となっている。つまり、電解槽１０の壁面においてホッパ形状が形成されることにより、当該壁面の一部がくぼむようになる。したがって、ホッパ形状を形成された部分に、電解槽１０における電解処理において生じたスケール等の堆積物を電解槽１０全体に拡散させることなく蓄積させることができる。また、本実施の形態の電解槽１０では、ホッパ形状の底に開口が形成されているため、当該開口が開状態とされることにより、当該ホッパ形状に蓄積された堆積物を速やかに電解槽１０外へ導くことができる。
なお、ホッパ部１０Ａ〜１０Ｄは、電極１０１〜１６１を含む電解槽１０内の各電極の真下を避けて、つまり、各電極とは垂直方向について重ならないように、配置されている。これにより、電解槽１０内において、各電極と電解槽１０の底面との隙間をより小さいものとすることができる。したがって、電解槽１０内の被処理水が、より確実に電極の近くに位置し、電極近傍で電解処理を施されやすくなるとともに、電極の下方において不純物の堆積を回避することができる。
電解槽１０では、給水口１２Ａ〜１２Ｃが１２０枚の電極よりも上方にかつ内側に設けられ、また、１２０枚の各電極が垂直面を主面とするように設置されている。このため、給水口１２Ａ〜１２Ｃから被処理水が供給されると、１２０枚の各電極の主面が、被処理水の流れにより洗い流され、それに加え、効率良く各電極の下部まで導かれて、各電極の下方に溜まった堆積物が、被処理水の流れによりホッパ部１０Ａ〜１０Ｄまで運ばれる。
また、電解槽１０では、１２０枚の電極は、６０枚ずつ、図１に示された奥行き方向（図２では左右方向）に並べられ、給水口１２Ａ〜１２Ｃも同様に図１の奥行き方向に並べられている。これにより、各電極に対して、なるべく同様に、給水口１２Ａ〜１２Ｃを介して供給される被処理水の流れについての影響を受けさせることができる。
また、電解槽１０では、１２０枚の電極に電力が供給され被処理水に対する電解処理が行なわれている際には、給水口１２Ａ〜１２Ｃからの被処理水の供給が停止され、そして、排水口１５Ａ〜１５Ｃから電解槽１０外に被処理水が排出され、さらに、給水口１３Ａ〜１３Ｃを介して電解槽１０内に被処理水が戻される。つまり、電解処理中には、電解槽１０内の被処理水は、排水口１５Ａ〜１５Ｃおよび給水口１３Ａ〜１３Ｃを介して、電解槽１０の外部を通されて、電解槽１０内を循環される。なお、給水口１３Ａ〜１３Ｃが電解槽１０の右側壁に設けられ、排水口１５Ａ〜１５Ｃが電解槽１０の左側壁に設けられていることにより、電解槽１０内では、被処理水が循環される方向が、１２０枚の各電極の主面に沿う方向とされる。
また、特に図２および図３から理解されるように、１２０枚の電極は、電解槽１０の奥行き方向について、つまり、循環される際の被処理水の進行方向に交わる方向について、一方側から他方側について全体的にわたって配置されている。電極がこのように配置されていることにより、給水口１３Ａ〜１３Ｃから導入され排水口１５Ａ〜１５Ｃから排出される被処理水が、１２０枚の電極のいずれかの近傍を通ることができる。
また、電解槽１０では、電極は、左右方向について、つまり、循環される被処理水の進行方向について、複数並べられている。これにより、電解槽１０内の被処理水は、給水口１３Ａ〜１３Ｃから導入され排水口１５Ａ〜１５Ｃから排出されるまでに、たとえば、電極１０１近傍を通った後に電極１６１近傍を通る、といったように、複数の電極の近傍を通ることになる。これにより、電解槽１０は、より確実に、被処理水に対して電解処理を行なうことができる構成を有している。
図４は、図１〜図３に示した電解槽１０を含む水処理装置の構成を模式的に示す図である。なお、図４中の矢印は、被処理水または気体が流れる配管、および、その内部で被処理水または気体が流れる方向を示している。
図４を参照して、電解槽１０へは、ポンプ３１によって、所定の水槽から給水口１２Ａ〜１２Ｃに被処理水が送られる。なお、ポンプ３１が被処理水を送る配管は、モータバルブ３０によって、その開閉が制御される。
電解槽１０内には、上記したように、１２０枚の電極が収容され、各電極は、電源４１に接続されている。そして、当該電極に電力が供給されることにより、電解槽１０内では、上記したような式（１）〜（４）に示したような反応が生ずる。なお、式（２）および（３）に示した反応を促進するために、電解槽１０内に、適宜、被処理水中に塩化物イオンを供給する化合物が供給されても良い。
給水口１３Ａ〜１３Ｃと、排水口１５Ａ〜１５Ｃとは、電解槽１０外において、適宜配管３３で接続されており、配管３３内の被処理水は、ポンプ３４により駆動される。なお、当該配管３３は、バルブ３３Ａ，３５によって開閉が可能であり、また、配管３３内の被処理水の流量は、流量計３６によって検出される。また、配管３３は、分岐しており、一方は、上記したように給水口１３Ａ〜１３Ｃに接続され、他方は、バルブ３７を介して、排水口１４Ａ〜１４Ｃに接続されている。バルブ３７は、電解槽１０内で電解処理が行なわれている際には閉状態とされる。バルブ３７が閉状態とされているとき、配管３３は、排水口１４Ａ〜１４Ｃと給水口１３Ａ〜１３Ｃを直結させていることになる。
電解槽１０には、排気口１６が設けられており、当該排気口１６を介して、電解槽１０内で発生した気体等が、電解槽１０外へ排出される。なお、当該気体等の排出は、ブロアモータ３２によって、促進される。
また、排水口１４Ａ〜１４Ｄは、それぞれ、バルブ３８を介して、モータバルブ３９に接続されている。バルブ３８およびモータバルブ３９が開状態とされると、電解槽１０内の被処理水は、排水口１４Ａ〜１４Ｄを介して、ドレンへと排出される。
図４に示された水処理装置には、図示は省略しているが、当該水処理装置の動作を全体的に制御する制御回路が備えられている。図５は、当該制御回路の実行する電解処理のフローチャートである。以下に、図５を参照しつつ、水処理装置の動作内容を説明する。
まず、Ｓ１で、給水用のモータバルブ３０が開状態とされ、次に、Ｓ２で、給水用のポンプ３１がＯＮされる。これにより、電解槽１０には、給水管１２を介して、被処理水が導入される。
次に、Ｓ３で、電解槽１０内の水位が予め定められた規定の水位に達したか否かが判断される。このようなＳ３の処理は、電解槽１０に当該電解槽１０内の水位を検出する水位センサ（図１〜図４では図示せず）が備えられ、当該水位センサの検出出力に基づいて、上記した制御回路が判断することにより、なされる。そして、上記した規定の水位にまだ達していないと判断されている間は、Ｓ２およびＳ３の処理が繰返され、達したと判断されると、Ｓ４に処理が進められる。
Ｓ４では、給水用のモータバルブ３０が閉状態とされる。
そして、Ｓ５で、給水用のポンプ３１がＯＦＦされる。
次に、Ｓ６で、電解槽１０内の被処理水の循環用のポンプ３４がＯＮされる。これにより、電解槽１０内に導入された被処理水は、排出口１５Ａ〜１５Ｃから排出された後、再度、給水口１３Ａ〜１３Ｃを介して電解槽１０内に戻される。これにより、電解槽１０内の被処理水は、当該電解槽１０内の被処理水以外と混合されることなく、電解槽１０内と配管３３との間で循環されることになる。
次に、Ｓ７で、電解槽１０内の上記した１２０枚の電極への給電が開始されることにより、電解槽１０における電解がＯＮされる。
そして、Ｓ８で、Ｓ７で電解がＯＮされてから、予め定められた電解時間（電解を行なわれることが必要とされる時間）が経過したか否かが判断される。このような判断は、たとえば、上記した制御回路が、Ｓ７で電解を開始したときに所定のタイマをＯＮし、当該タイマの計時する時間が予め定められた電解時間に達したかいなかを判断することにより、なされる。そして、電解時間が経過したと判断されると、Ｓ９に処理が進められる。
Ｓ９では、電解槽１０内の電極への給電が停止されることにより、電解槽１０における電解がＯＦＦされる。
そして、Ｓ１０で、循環用のポンプ３４がＯＦＦされた後、Ｓ１１で、排水用のモータバルブ３９が開状態とされる。モータバルブ３９が開状態とされることにより、電解槽１０内の被処理水は、当該モータバルブ３９を介して、ドレンへと送られる。
そして、Ｓ１２において、電解槽１０内の水位が排水が完了したと考えられる水位（排水水位）になったか否かの判断がなされる。Ｓ１２における判断は、電解槽１０に備えられた水位センサの検出出力に基づいて上記した制御回路が判断することにより、なされる。そして、電解槽１０の水位が排水水位になったと判断されると、Ｓ１３で、モータバルブ３９が閉状態とされた後、処理がＳ１に戻されて、再度、新たな被処理水が電解槽１０に導入され、電解処理が行なわれる。
以上、図１〜図５を参照して説明した本実施の形態では、特許請求の範囲における、第１の方向の一例として図１に示した電解槽１０における左右方向が挙げられ、第２の方向の一例として同じく図１の電解槽１０における上下方向が挙げられ、第３の方向として同じく図１の電解槽１０における奥行き方向が挙げられ、所定の方向の一例として同じく図１の電解槽１０における左右方向が挙げられ、特定の方向の一例として同じく図１の電解槽１０における奥行き方向が挙げられているが、これは、例示であって、可能な限り、変更されても良いものである。
また、本実施の形態の水処理装置は、図４に示したように、図１等に示した電解槽１０に、ポンプ３１，３４およびモータバルブ３０，３９等の構成要素がセットされたものを挙げたが、水処理装置は、電解槽１０のみを備え、他の構成要素は外部の装置に備えられても良い。
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態である水処理装置に含まれる電解槽の、縦断面を模式的に示す図である。また、図７は、図６の電解槽のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う矢視断面図であり、図８は、図６の電解槽の平面図である。
本実施の形態の電解槽２０は、上記した第１の実施の形態の電解槽１０と、いくつかの共通の構成を有する。
電解槽２０は、電解槽１０と同様に、蓋１１で上部を覆われ、支持具２５１〜２６３および支持部材３０１〜３１２に支持された、１２０枚の電極を、電解槽１０における配列と同様の配列で、収容している。この１２０枚の電極には、電極１０１〜１６２が含まれる。そして、この１２０枚の電極は、それぞれ、第１の実施の形態と同様に、端子１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂ，１６２Ａ，１６２Ｂを含む端子を介して、所定の電源（後述する電源４１）また、電解槽２０には、右側面に給水口１３Ａ〜１３Ｃが設けられ、左側面に排水口１５Ａ〜１５Ｃが設けられている。電解槽２０でも、電解槽１０と同様に、収容された被処理水が、排水口１５Ａ〜１５Ｃから排出され、配管３３を介して、給水口１３Ａ〜１３Ｃから導入されることにより、当該電解槽２０と配管３３との間で循環される。
一方、電解槽２０は、電解槽１０が底面の４隅にホッパ部１０Ａ〜１０Ｄを設けられていたのに対し、上記のような被処理水の循環についての下流側（排水口１５Ａ〜１５Ｃ）寄りの２隅にのみ、ホッパ部１０Ａ，１０Ｂを設けられている。そして、ホッパ部１０Ａ，１０Ｂの開口部として、排出口１４Ａ，１４Ｂが設けられている。
また、電解槽２０には、電解槽１０に設けられていた給水口１２Ａ〜１２Ｃが設けられていない。そして、電解槽２０には、後述するように、給水口１３Ａ〜１３Ｃを介して、被処理水が導入される。つまり、本実施の形態の電解槽２０では、給水口１３Ａ〜１３Ｃは、外部からの被処理水の給水および電解槽２０における被処理水の循環に用いられる。
また、電解槽２０は、上記した被処理水が循環される方向の下流側、つまり、図６の右側ほど、その底面が低くなるように、形成されている。なお、図６では、参考のため、水平位置を示す二点破線Ｒが示されている。これにより、電解槽２０と配管３３との間で被処理水が循環された場合、被処理水中に存在する浮遊物等が、循環の際の下流側に設けられているホッパ部１０Ａ，１０Ｂに、効率良く集められ、当該浮遊物等が電解槽２０内に継続的に浮遊して電極表面における電解反応を阻害することを回避できる。
図９は、図６〜図８に示した電解槽２０を含む、本実施の形態の水処理装置の構成を模式的に示す図である。
図９を参照して、本実施の形態の水処理装置では、電解槽２０に被処理水を給水するポンプ３１は、図４に示した第１の実施の形態の水処理装置においてポンプ３１が電解槽１０の給水口１２Ａ〜１２Ｃに接続されていたのに対し、給水口１３Ａ〜１３Ｃに、三方弁４０を介して、接続される。つまり、本実施の形態の水処理装置では、外部の貯水槽から、モータバルブ３０、ポンプ３１、三方弁４０、および、給水口１３Ａ〜１３Ｃを介して、電解槽２０に被処理水が供給される。
また、図９に示された水処理装置では、図４に示した第１の実施の形態の水処理装置と同様に、電解槽２０内の被処理水は、ポンプ３４により、排出口１５Ａ〜１５Ｃを介して排出された後、バルブ３５、流量計３６を介して、給水口１３Ａ〜１３Ｃから電解槽２０内に戻される。つまり、電解槽２０内の被処理水は、一度、電解槽２０の外を通されるようにして、循環される。なお、三方弁４０は、ポンプ３１から送られる被処理水を給水口１３Ａ〜１３Ｃに送る状態と、ポンプ３４から送られる被処理水を給水口１３Ａ〜１３Ｃに送る状態とを取ることができる。そして、三方弁４０は、電解槽２０内に被処理水が供給される際には前者の状態を取るように、電解槽２０内の被処理水が循環される際には後者の状態を取るように、図示せぬ制御回路によって状態を制御される。
電解槽２０内には、上記したように、１２０枚の電極が収容され、各電極は、電源４１に接続されている。そして、当該電極に電力が供給されることにより、電解槽２０内では、上記したような式（１）〜（４）に示したような反応が生ずる。なお、式（２）および（３）に示した反応を促進するために、電解槽２０内に、適宜、被処理水中に塩化物イオンを供給する化合物が供給されても良い。
また、図９に示された水処理装置では、排気口１６を介して、電解槽２０内の気体が外部に排出される。なお、当該気体の排出は、ブロアモータ３２によって促進される。
そして、図９に示された水処理装置では、電解処理が終了すると、モータバルブ３９が開状態とされることにより、電解槽２０内の被処理水が、バルブ３８を介して、ドレンへと排出される。
上記した三方弁４０の状態を制御する制御回路は、図９に示された水処理装置の他の構成要素の動作をも制御することができる。図１０は、当該制御回路の実行する電解処理のフローチャートである。以下に、図１０を参照しつつ、水処理装置の動作内容を説明する。
まず、ＳＡ１で、三方弁４０が、給水用のポンプ３１と電解槽２０との間で被処理水を通せるような状態とされる。そして、ＳＡ２で、給水用のモータバルブ３０が開状態とされ、次に、ＳＡ３で、給水用のポンプ３１がＯＮされる。これにより、電解槽２０には、給水口１３Ａ〜１３Ｃを介して、被処理水が導入される。
次に、ＳＡ４で、電解槽２０内の水位が予め定められた規定の水位に達したか否かが判断される。このようなＳＡ４の処理は、電解槽２０に当該電解槽２０内の水位を検出する水位センサ（図６〜図９では図示せず）が備えられ、当該水位センサの検出出力に基づいて、上記した制御回路が判断することにより、なされる。そして、上記した規定の水位にまだ達していないと判断されている間は、ＳＡ３およびＳＡ４の処理が繰返され、達したと判断されると、ＳＡ５に処理が進められる。
ＳＡ５では、給水用のモータバルブ３０が閉状態とされる。そして、ＳＡ６で、給水用のポンプ３１がＯＦＦされる。
次に、ＳＡ７で、三方弁４０が、循環用のポンプ３４と電解槽２０との間で被処理水を通せるような状態とされる。
次に、ＳＡ８で、循環用のポンプ３４がＯＮされる。これにより、電解槽２０内に導入された被処理水は、排出口１５Ａ〜１５Ｃから排出された後、再度、給水口１３Ａ〜１３Ｃを介して電解槽２０内に戻される。
次に、ＳＡ９で、電解槽２０内の上記した１２０枚の電極への給電が開始されることにより、電解槽２０における電解がＯＮされる。
そして、ＳＡ１０で、ＳＡ９で電解がＯＮされてから、予め定められた電解時間（電解を行なわれることが必要とされる時間）が経過したか否かが判断される。このような判断は、たとえば、上記した制御回路が、ＳＡ９で電解を開始したときに所定のタイマをＯＮし、当該タイマの計時する時間が予め定められた電解時間に達したかいなかを判断することにより、なされる。そして、電解時間が経過したと判断されると、ＳＡ１１に処理が進められる。
ＳＡ１１では、電解槽２０内の電極への給電が停止されることにより、電解槽２０における電解がＯＦＦされる。
そして、ＳＡ１２で、循環用のポンプ３４がＯＦＦされた後、ＳＡ１３で、排水用のモータバルブ３９が開状態とされる。モータバルブ３９が開状態とされることにより、電解槽２０内の被処理水は、当該モータバルブ３９を介して、ドレンへと送られる。
そして、ＳＡ１４において、電解槽２０内の水位が排水が完了したと考えられる水位（排水水位）になったか否かの判断がなされる。ＳＡ１４における判断は、電解槽２０に備えられた水位センサの検出出力に基づいて上記した制御回路が判断することにより、なされる。そして、電解槽２０の水位が排水水位になったと判断されると、ＳＡ１５で、モータバルブ３９が閉状態とされた後、処理がＳＡ１に戻されて、再度、新たな被処理水が電解槽２０に導入され、電解処理が行なわれる。
［第３の実施の形態］
図１１は、本発明の第３の実施の形態の水処理装置および当該水処理装置において電解処理された被処理水を消費する装置の構成を模式的に示す図である。
図１１を参照して、本実施の形態では、水道水または地下水配管から水処理装置５に被処理水が導入される。水処理装置５では、導入された被処理水は電解処理を施される。そして、水処理装置５よって電解処理を施された被処理水は、既存の水利用システム４００に導入される。なお、水処理装置５には、図示を省略したが、当該水処理装置５に含まれるポンプ、バルブ、モータバルブ、および、水位センサ等の各種部材に対して、状態を認識したり動作を制御するための制御回路が備えられている。
水処理装置５では、水槽５０が備えられている。図１２は、水槽５０の構成を詳細に説明するための図である。
図１２をさらに参照して、水槽５０は、給水口５０１，５０２，５０８，５１１、排気口５０４、オーバフロー排水口５０６、および、排水口５０７，５０９，５１２を含む。なお、水槽５０は、オーバフロー板５１を備え、当該オーバフロー板５１により、その内部を、電解槽５０Ａと貯蔵槽５０Ｂとに区切られている。水槽５０内の気体は、排気口５０４を介して、ブロアモータ７３に促進されることにより、適宜、外部へと排出される。
水道水または地下水配管から送られる被処理水は、バルブ６１を通った後、モータバルブ６２、モータバルブ６３、または、バルブ６５の備えられた配管へと分岐して送られる。
水槽５０内では、モータバルブ６３，バルブ６５を介して外部から給水された被処理水は、それぞれ、給水口５０２，５０１を介して、電解槽５０Ａに導入される。電解槽５０Ａ内には、電極対５５０が備えられており、当該電極対５５０に電源８１から電力が供給されることにより、電解槽５０Ａ内では、上記した式（１）〜式（４）に従った電解反応が生じる。本実施の形態のように、被処理水として水道水または地下水配管からの水に対して電解処理を施すような水処理装置では、特に式（３）において生ずる次亜塩素酸による被処理水の消毒が、被処理水に対する電解処理の主な内容となる。なお、本実施の形態では、特に式（２）および式（３）の反応を促進するために、ポンプ６４が適宜駆動されて、薬剤供給槽８０から、電解槽５０Ａに、給水口５０２を介して、塩化ナトリウム水溶液等の水溶液中に塩化物イオンを供給する薬剤が適宜供給される。
なお、薬剤供給槽８０における薬剤の濃度を一定にするために、電磁弁６２が適宜開状態とされて、薬剤供給槽８０に、適宜、水道水または地下水配管から送られる被処理水が導入される。
電解槽５０Ａ内の被処理水の水位が、オーバフロー板５１の上端を上回った場合には、上回った分の被処理水は、オーバフロー板１１を越えて、貯蔵槽５０Ｂへと導入される。
モータバルブ６３およびバルブ６５を開状態とされて、外部から電解槽５０Ａ内に所定量の被処理水が導入されると、モータバルブ６３およびバルブ６５は閉状態とされ、電極対５５０に電力が供給されて、電解槽５０Ａ内で電解処理が行なわれる。なお、電解処理が行なわれている間、ポンプ７０が駆動され、モータバルブ６８が開状態にされ、さらに、モータバルブ６９が閉状態とされることにより、電解槽５０Ａ内の被処理水が、一旦電解槽５０Ａ外を通されつつ循環される。
予め定められた時間だけ（または、電解槽５０Ａ内の被処理水の所定の化合物の濃度が所定の濃度となるまで）電解処理が行なわれると、モータバルブ６８およびバルブ７１が閉状態とされ、モータバルブ６９が開状態とされることにより、電解槽５０Ａ内の被処理水が貯蔵槽５０Ｂに導入される。
電解槽５０Ａにおいて電解処理を施された後、貯蔵槽５０Ｂに導入された被処理水は、バルブ６７を開状態とされ、ポンプ６６を駆動されることにより、水利用システム４００へと送られる。
水利用システム４００では、プールまたは浴槽によって構成される槽４０１、槽４０１に設けられた排水口４０１Ａ、排水口４０１Ａから排出された被処理水をろ過する砂ろ過装置４０３、排水口４０１Ａから砂ろ過装置４０３への被処理水の流れを促進するためのポンプ４０２、砂ろ過装置４０３と槽４０１との間に備えられた熱交換器４０４、槽４０１内の被処理水に次亜塩素酸等の薬剤を供給するための薬剤供給槽４０５、および、薬剤供給槽４０５内の薬剤を槽４０１に送るポンプ４０６が備えられている。
水処理装置５から送られた被処理水は、槽４０１に導入される。槽４０１内の被処理水は、ポンプ４０２が適宜駆動されることにより、砂ろ過装置４０３に送られた後、熱交換器４０４で温度を調節され、薬剤供給槽４０５からポンプ４０６によって送られる薬剤と混合された後、槽４０１に戻される。
水処理装置５において、貯蔵槽５０Ｂ内の被処理水の水位が、オーバフロー排出口５０６の高さ位置に到達すると、貯蔵槽５０Ｂ内の被処理水は、オーバフロー排出口５０６を介して、ドレンへと排出される。
なお、水処理装置５では、電解槽５０Ａおよび貯水槽５０Ｂには、それぞれの水位を検出する水位センサ５０３，５０５が備えられている。バルブ６５等の不具合により、電解槽５０Ａ内の被処理水の水位が通常よりも高くなった場合、その旨が、水位センサ５０３に検出されると、この場合、貯蔵槽５０Ｂ内の被処理水は、バルブ７２を開状態とされて、ドレンへと排出される。このような場合の貯蔵槽５０Ｂ内の被処理水は、電解槽５０Ａから、電解処理を十分になされることなく、オーバフロー板５１を越えて貯蔵槽５０Ｂに送られてきた被処理水だからである。
また、水処理装置５において、貯蔵槽５０Ｂ内の被処理水が水利用システム４００に送られないのにも拘わらず、電解槽５０Ａから貯蔵槽５０Ｂ内へと、電解処理後の被処理水が導入されることにより貯蔵槽５０Ｂの水位が所定の値を越えたと判断された場合にも、同様に、バルブ７２が開状態とされて、貯蔵槽５０Ｂ内の被処理水がドレンへと排出される。
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。また、各実施の形態は、可能な限り、単独でも組合せても、実施可能であると考えられる。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第１の実施の形態である水処理装置に含まれる電解槽の、縦断面を模式的に示す図である。 図１の電解槽のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視断面図である。 図１の電解槽の平面図である。 図１の電解槽を含む水処理装置の構成を模式的に示す図である。 図４の水処理装置に含まれる制御回路の実行する電解処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態である水処理装置に含まれる電解槽の、縦断面を模式的に示す図である。 図６の電解槽のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う矢視断面図である。 図６の電解槽の平面図である。 図６の電解槽を含む水処理装置の構成を模式的に示す図である。 図９の水処理装置に含まれる制御回路の実行する電解処理のフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態の水処理装置および当該水処理装置において電解処理された被処理水を消費する装置の構成を模式的に示す図である。 図１１の水槽の構成を詳細に説明するための図である。
符号の説明
１０，２０，５０Ａ 電解槽、１０Ａ〜１０Ｄ ホッパ部、１１ 蓋、１２ 給水管、１２Ａ〜１２Ｃ，１３Ａ〜１３Ｃ 給水口、１４Ａ〜１４Ｄ，１５Ａ〜１５Ｃ 排水口、１６ 排気口、３０，３９，６２，６３，６８，６９ モータバルブ、３１，３４ ポンプ、３２ ブロアモータ、３３ 配管、３３Ａ，３５，３７，３８，６１，６５，６７，７１，７２ バルブ、４０ 三方弁、４１，８１ 電源、５０ 水槽、５０Ｂ 貯蔵槽、５１ オーバフロー板、８０ 薬剤供給槽、１０１〜１６２ 電極、１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂ，１６２Ａ，１６２Ｂ 端子、２５１〜２５６ 支持具、３０１〜３１２ 支持部材、４００ 水利用システム、５５０ 電極対。

Claims (8)

  1. 板状の電極と、
    被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
    前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
    前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行な第１の方向の一方側であって、当該電極の主面に平行でありかつ当該第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
    前記排水口は、前記電極に対して、前記第１の方向の他方側であって前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
    前記電極は、主面が所定の方向に沿うように設置され、
    前記電解槽は、前記電極の主面に対して前記所定の方向の一方側に形成された第１の開口と、当該電極の主面に対して前記所定の方向の他方側に形成された第２の開口とを形成され、
    前記第１の開口と前記第２の開口とを前記電解槽外で直結させる循環用配管を含む、水処理装置。
  2. 板状の電極と、
    被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
    前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
    前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行でありかつ当該電極の主面に平行な第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
    前記排水口は、前記電極に対して、前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
    前記電極は、主面が所定の方向に沿うように設置され、
    前記電解槽は、前記電極の主面に対して前記所定の方向の一方側に形成された第１の開口と、当該電極の主面に対して前記所定の方向の他方側に形成された第２の開口とを形成され、
    前記第１の開口と前記第２の開口とを前記電解槽外で直結させる循環用配管を含む、水処理装置。
  3. 前記電解槽は、所定の貯水槽から被処理水を給水され、
    前記給水口と前記所定の貯水槽とを接続する給水用配管と、
    前記給水用配管を介して前記電解槽へ被処理水を送るための給水用ポンプと、
    前記給水用配管を開閉する給水用バルブと、
    前記電解槽内の被処理水を、前記循環用配管との間で循環させる循環用ポンプと、
    前記排水口に接続された排水用配管と、
    前記排水用配管を開閉する排水用バルブと、
    前記給水用ポンプ、前記給水用バルブ、前記循環用ポンプ、および、前記排水用バルブの動作、ならびに、前記電極への給電態様を制御する制御手段とをさらに含む、請求項１に記載の水処理装置。
  4. 前記電極は、主面が前記所定の方向に沿うように前記電解槽内に設置される、複数の板体から構成され、
    前記複数の板体は、前記電解槽内の、前記所定の方向と交わる特定の方向の一方側から他方側にわたって並べられるように、設置されている、請求項１に記載の水処理装置。
  5. 前記電極は、前記所定の方向に、複数、並べられて設けられている、請求項１に記載の水処理装置。
  6. 前記電解槽は、前記電解槽内で被処理水が循環される場合に、当該電解槽における下流側の底面にホッパ形状を有し、
    前記排水口は、前記底部のホッパ形状の開口である、請求項１に記載の水処理装置。
  7. 板状の電極と、
    被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
    前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
    前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行な第１の方向の一方側であって、当該電極の主面に平行でありかつ当該第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
    前記排水口は、前記電極に対して、前記第１の方向の他方側であって前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
    前記電極は、第１の電極と、当該第１の電極に対して前記第１の方向に並べられた第２の電極とを含み、
    前記給水口は、前記第１の方向について、前記第１の電極と前記第２の電極の間に形成されている、水処理装置。
  8. 板状の電極と、
    被処理水および前記電極を収容する電解槽とを含み、
    前記電解槽は、外部から送られる被処理水を当該電解槽内に導入するための給水口と、当該電解槽から被処理水を排出するための排水口とを形成され、
    前記給水口は、前記電極に対して、当該電極の主面に平行でありかつ当該電極の主面に平行な第１の方向と交わる第２の方向の一方側に形成され、
    前記排水口は、前記電極に対して、前記第２の方向の他方側に形成され、さらに、
    前記電極は、第１の電極と、当該第１の電極に対して前記第１の方向に並べられた第２の電極とを含み、
    前記給水口は、前記第１の方向について、前記第１の電極と前記第２の電極の間に形成されている、水処理装置。
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