JPH05309393A - 電極式水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管路を流れる水を効率良くイオン化でき、し
かもスケール中に針状結晶が発生することを有効に防止
すること。 【構成】 電源回路３１から発振回路（極性反転回路）
３２およびその後段のドライブ回路３３に電圧を印加
し、このドライブ回路３３から水路中の対となる電極３
４，３５に１〜２０ｋＨｚの交流電流を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば水路中を流
れる水をイオン化することにより、水路ならびに水路の
延長上に接続された各種機器にスケールが付着すること
を防止するための水処理装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術としては、特開昭６
３−３９６９０号に記載の「液体のイオン化方法並びに
装置」が知られている。この装置では、アルミニウムの
管で水路を構成し、この水路の中心付近にアルミニウム
管と導通された炭素棒を設けるようにしている。

【０００３】これにより、アルミニウム管の中を水が流
れると、水路であるアルミニウム管が負極，炭素棒が正
極，水が電解液となって、ボルタの電池が形成され、起
電力が生じる。このため、アルミニウム管の中を通る水
はイオン化されて活性化された状態になることから、こ
の水に含まれるカルシウムやマグネシウム等は反応して
軟質のカルシウム化合物やマグネシウム化合物となって
流され、水路の管壁等に付着しにくくなる。

【０００４】ところで、このような装置では、アルミニ
ウム管と炭素棒とでボルタ電池を形成して起電力を発生
させるようにしているが、アルミニウム管の中を流れる
水の性質や温度により、発生する起電力がことなり、電
圧や流れる電流が不安定となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、外部からこの
電極間に一定の電流を流す方法も考えられるが、一対の
電極間に長時間一定の電圧を印加すると、少しづつ電解
質の析出が進行して、これにより生じた被覆の影響を受
けて、水路中を流れる水のイオン化の効率が低下すると
いう欠点がある。加えて、外部からこの電極に極性が変
化する電圧を印加した場合でも、その極性変化の周期に
よっては、発生するスケールの結晶形状に違いがあるこ
とが本発明者等により見出されている。

【０００６】図７は、アルミニウム管の中を流れるスケ
ールを電子顕微鏡により１５０倍に拡大した状態を概略
的に図示したものである。図中にあるスケールのうち、
針状結晶は、上記したような装置により、処理して、水
をイオン化しても、この水に含まれるカルシウムやマグ
ネシウム等は電極の極性反転の周期によってはかなりの
量が流水中に残存してしまうことが確認されている。

【０００７】このような残存する針状結晶は、その形状
が極端に細く、水路やこの水路に接続された各種機器の
内壁に付着しやすい。すなわち、このような内壁は微視
的にみれば多くの凹凸を呈しており、スケールの結晶形
状が針状で細いと、このような内壁の凹凸に入り込みや
すく、付着しやすい。あるいは、針状結晶の鋭利な先端
は、水路や機器内壁に突き刺さり易いとも考えられ、こ
のように針状結晶が一度付着すると、さらに成長してし
まう。そして、一度付着した針状結晶のスケールの層は
付着強度が強く落としにくいものになってしまうという
問題があった。

【０００８】この発明は、上記課題を解決しようとする
もので、管路を流れる水を効率良くイオン化でき、しか
もスケール中に針状結晶が発生することを有効に防止で
きる水処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、水路中に設けた対となる電極と、この電極間に
電圧を印加する電源と、上記対となる電極に印加する電
圧の極性を１〜２０ｋＨｚの周波数の範囲で周期的に反
転させるための極性反転回路とを備える電極式水処理装
置により、達成される。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、対となる電極間に印加され
る電圧は極性反転回路により電圧の極性を周期的に反転
させられるから、電極に付着物が付くことがない。しか
も、この極性反転の周期を５〜１５ｋＨｚの範囲で行う
ことにより、スケールとして針状結晶の発生が極めて有
効に防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面等に
基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。

【００１２】図１は、本発明に係る電極式水処理装置の
第１の実施例を示す概略断面図である。図において、電
極式水処理装置１０の管路は鋼管１１で形成されてい
る。この鋼管１１の両端にはユニオン継手１２，１３が
設けられ、電極式水処理装置１０を装着すべき流水管路
と接続できるようになっている。

【００１３】鋼管１１内にはステンレス材等で形成され
た２枚の導体板１４，１５が対向するように配置されて
いる。この導体板１４，１５の中央付近には、貫通孔が
形成され、それぞれ導電材料で形成された電極接続部１
６，１７が外側からはめこまれている。

【００１４】この電極接続部１６，１７は一端が塞がれ
た有底円筒形に形成され、開口されたボス部には、それ
ぞれ棒状の電極１８，１９の一端側が鋼管１１の外側か
ら装着できるようになっている。これにより、各電極１
８，１９はそれぞれ電極接続部１６，１７を介して導体
板１４，１５と電気的に接続されている。さらに、これ
らの電極１８，１９の他端側には、図示しない給電用リ
ード線が接続されるようになっている。このように、電
気式水処理装置１０では電極棒１８および導体板１４
と、電極棒１９および導体板１５が対となる電極を構成
している。

【００１５】第１に実施例は以上のように構成されてお
り、流水水路に接続されることにより、後述するように
各電極棒１８，１９に所定の電圧の交流電流を流すこと
によって、導体板１１，１５の間を流れる水をイオン化
し、スケール中に針状結晶が成長することを有効に防止
できる。

【００１６】図２は、この発明の電極式水処理装置の第
２の実施例を示している。この電極式水処理装置２０の
図１の実施例と同一の符号を付した箇所は同様の構成で
あるから、詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明す
る。

【００１７】この実施例の電極式水処理装置２０は、図
１の実施例と比較して管径の大きな鋼管２１を備えてお
り、比較的太い管径の水路に接続される。鋼管２１の両
端にはフランジ２２，２３が形成されており、電極式水
処理装置２０を装着すべき流水管路と接続できるように
なっている。

【００１８】鋼管１１内にはステンレス材等で形成され
た２枚の導体板１４，１５が対向するように配置されて
おり、各導体板１４，１５の両端側にそれぞれ二つの電
極棒２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂが装着されてい
る。電極棒２８ａ，２８ｂは導体板１４と電気的に接続
されている。また電極棒２９ａ，２９ｂは導体板１５と
電気的に接続されている。したがって、電極棒２８ａ，
２８ｂ及び導体板１４と、電極棒２９ａ，２９ｂ及び導
体板１５とが対となる電極を構成している。これらの各
電極棒の導体板に対する固定方法は第１の実施例とこと
なり、電極側に形成されたボスに各導体板を介して内側
からボルトを装着することにより行われている。

【００１９】第２の実施例は以上のように構成されてい
るから、管径の大きな水路に接続して効率よく流水のイ
オン化を行うことができる。

【００２０】図３は図１および図２の電極式水処理装置
の対となる電極に電流を流すための電気回路を示すブロ
ック図である。

【００２１】電源回路３１は、発振回路３２とこの発振
回路３２の後段のドライブ回路３３にそれぞれ電流を供
給する。発振回路３２は周波数を調整して所定の交流電
圧をドライブ回路３３に与える。ドライブ回路３３は所
定の電圧，電流に調整して電極に加える。この発振回路
３２とドライブ回路３３とで極性反転回路３６を構成し
ている。

【００２２】対となる電極のそれぞれの極性を固定する
と、水に含まれている電解質によって、陰極となった電
極の表面に電解質が析出してしまう。そこで、この電極
の極性を反転してやれば、先に付着した皮膜等が溶出す
る。このように、対となる電極の極性を周期的に反転さ
せて電流を流す時間を極性を反転させる前と後で等しく
すれば、この極性反転により溶出した物質は水とともに
ながされることになる。

【００２３】ドライブ回路は発振回路３２からの交流電
流と電圧の出力を調整し、対となる各電極３４，３５に
電圧を印加する。ここで、各電極に印加される電圧は、
高いほど流水のイオン化を促進するとも考えられる。し
かし、一方ではこの電圧が高いと水の電気分解を促進す
ることになり、水から多量の気体水素が分離される。こ
の水素の泡は流水管路やこの流水管路に接続されたたと
えば熱交換器（図示せず）等に悪影響を与える結果とも
なる。

【００２４】そこで、流水のイオン化効率を一定以上に
保ち、かつ水素の発生を極力押さえる電圧の設定を行わ
なければならない。

【００２５】一方、対となる電極に印加される交流電流
の周波数は、スケールの結晶形状を決定することが本発
明者等の実験により確認されている。

【００２６】すなわち、流水に電極式処理装置による処
理を行わない場合には、前述したように図６に示すよう
な針状結晶が多数存在する。そして、処理をおこなって
も１ｋＨｚ以下の交流電流を流した場合には、スケール
の量に変動はあってもその結晶形状の上では無処理の場
合と同様に針状結晶を呈するスケールがかなり残ること
が本発明者等の実験で確認されている。

【００２７】このようにして、本発明者等は、対となる
電極に１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの交流電流を流すことによ
り、スケールの結晶形状が変化することを見出したもの
であり、図４は１ｋＨｚの場合、図５は１０ｋＨｚの場
合のスケールの結晶形状を表す電子顕微鏡写真を概略的
に図示したものである。

【００２８】図示するように、各結晶は比較的大きな不
定形の結晶を形成しており、流水中のカルシウム，マグ
ネシウム，ナトリウム等がこのような形状で結晶化する
ことが確認されている。この結晶は大きくて、しかも鋭
利な箇所がないから、管路やこの管路に接続された各種
機器の壁等の微細な凹凸に入り込みにくいので付着しに
くいものと考えられ、また付着しても容易に流される。
なお、このときの対となる電極へ印加される電圧として
は２Ｖないし５Ｖが試みられており、いずれの場合にも
有害な水素の気泡の発生は見られなかった。

【００２９】これに対して、図６に示すものは、同様の
条件で対となる電極に２１ｋＨｚの交流電流を流した場
合のスケールの電子顕微鏡写真を概略的に図示したもの
である。この場合には、スケール中に針状結晶の成長が
かなり見られる。したがって、対となる電極にながされ
るべき交流電流としては、１ｋＨｚ以上，２０ｋＨｚ以
下のものが適していることが確認できる。

【００３０】なお、水路は図示の形状の鋼管に限らず、
断面Ｕ字状のもの等種々の形状のものが採用できる。

【００３１】また、上述の実施例では水路（管路）とし
ての水配管とこれに接続される熱交換器等のスケールの
付着防止について述べたが、本水処理装置の用途はこれ
に限られない。たとえば、配管としては温水配管，上記
配管等の管壁へのスケール付着を防止できる。また、種
々の熱交換器のほか、たとえば車両用洗浄機等、流水中
のスケールの付着を防止すべき種々の機器，設備に好適
に利用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、冷
水や温水の流路である管路を流れる水を効率良くイオン
化でき、特に、スケール中に針状結晶が発生することを
有効に防止できる。このため、管路の壁や、これに接続
される種々の機器の内壁等にスケールが付着することを
有効に回避できる電極式水処理装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電極式水処理装置の第１の実施例
を示す概略断面図である。

【図２】本発明に係る電極式水処理装置の第２の実施例
を示す概略断面図である。

【図３】図１及び図２の水処理装置において対となる電
極に電流を流すための電気回路の一例を示すブロック図
である。

【図４】電極式水処理装置の対となる電極に１ｋＨｚの
交流電流を流して水処理したときの電子顕微鏡写真を示
す概略図である。

【図５】電極式水処理装置の対となる電極に１０ｋＨｚ
の交流電流を流して水処理したときの電子顕微鏡写真を
示す概略図である。

【図６】電極式水処理装置の対となる電極に２１ｋＨｚ
の交流電流を流して水処理したときの電子顕微鏡写真を
示す概略図である。

【図７】無処理状態の流水中のスケールの状態を示す電
子顕微鏡写真の概略図である。

【符号の説明】

１０，２０ 電極式水処理装置 １１，２１ 鋼管 １４，１５ 導電板 １８，１９，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ
電極棒 ３１ 電源回路 ３２ 極性反転回路（発振回路） ３４，３５ 対となる電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水路中に設けた対となる電極と、 上記電極間に電圧を印加する電源と、 上記対となる電極に印加する電圧の極性を１〜２０ｋＨ
   ｚの周波数の範囲で周期的に反転させるための極性反転
   回路とを備えることを特徴とする、電極式水処理装置。