JP2000126776A - 液体浄化用リアクタ― - Google Patents
液体浄化用リアクタ―Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 板状電極体の間に形成された一連の処理空間
に液体を流すことにより、電気化学手段を用いて該液体
から不純物を除去するリアクターの提供。 【解決手段】リアクターはユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、
バルブ手段８と、コントローラ７を有する。ユニット
は、板状電極体１、２の間に形成された複数の処理空間
と、複数の処理空間と空間的な繋がりを有する液体流路
６を有する。各板状電極体は電源に接続１６、１７され
ている。バルブ手段はコントローラからの出力コマンド
を受信し、液体流路の開閉を行うことにより、処理空間
内を流れる液体流の経路を調節する。これにより液体流
量および処理効果を調節する。
に液体を流すことにより、電気化学手段を用いて該液体
から不純物を除去するリアクターの提供。 【解決手段】リアクターはユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、
バルブ手段８と、コントローラ７を有する。ユニット
は、板状電極体１、２の間に形成された複数の処理空間
と、複数の処理空間と空間的な繋がりを有する液体流路
６を有する。各板状電極体は電源に接続１６、１７され
ている。バルブ手段はコントローラからの出力コマンド
を受信し、液体流路の開閉を行うことにより、処理空間
内を流れる液体流の経路を調節する。これにより液体流
量および処理効果を調節する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリアクターに関し、特に
電気化学手段により水などの液体から不純物を除去する
ための液体浄化用リアクターに関する。
電気化学手段により水などの液体から不純物を除去する
ための液体浄化用リアクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来廃水等の液体は、化学的処理や生物
的処理、沈殿作用により浄化されていた。通気装置内で
酸化処理が施され、微生物により重金属イオンや栄養塩
分が処理される。これらの処理は容易に実施できるが、
処理には長時間を要し、また大規模な施設が必要とされ
る。このためこれらの処理は、廃水に対しては頻繁に行
われるが、使用の目的で汲み上げられた真水や地表水に
対してはさほど行われない。廃水に対しては、膜濾過作
業を行うのが一般的となっている。例えば、逆浸透性を
利用して塩分を除去したり、微少濾過作用により微生物
を除去することが行われている。時には塩素殺菌や、紫
外線照射処理、オゾン処理も行われる。
的処理、沈殿作用により浄化されていた。通気装置内で
酸化処理が施され、微生物により重金属イオンや栄養塩
分が処理される。これらの処理は容易に実施できるが、
処理には長時間を要し、また大規模な施設が必要とされ
る。このためこれらの処理は、廃水に対しては頻繁に行
われるが、使用の目的で汲み上げられた真水や地表水に
対してはさほど行われない。廃水に対しては、膜濾過作
業を行うのが一般的となっている。例えば、逆浸透性を
利用して塩分を除去したり、微少濾過作用により微生物
を除去することが行われている。時には塩素殺菌や、紫
外線照射処理、オゾン処理も行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の施設は非常に複雑であり、また大きな運転圧力が必要
となることから、使用ポンプに多大な条件を課すことに
なる。これまで知られてきた通常の浄化施設は、ある特
定の不純物を除去する目的で建設されているため、他の
不純物を好適に除去できるように改装することは、複雑
且つ時間の浪費に繋がる。
の施設は非常に複雑であり、また大きな運転圧力が必要
となることから、使用ポンプに多大な条件を課すことに
なる。これまで知られてきた通常の浄化施設は、ある特
定の不純物を除去する目的で建設されているため、他の
不純物を好適に除去できるように改装することは、複雑
且つ時間の浪費に繋がる。
【０００４】今日では建設事業者は、自己の廃水がもた
らす汚染度に応じて課金を支払う必要があるため、これ
が事業運営費の相当部分を占めていたり、事業施設内に
おける大規模廃水処理施設建設の必要性から、新たなコ
スト産出を招いていた。
らす汚染度に応じて課金を支払う必要があるため、これ
が事業運営費の相当部分を占めていたり、事業施設内に
おける大規模廃水処理施設建設の必要性から、新たなコ
スト産出を招いていた。
【０００５】このため従来より、大きな運転圧力を伴う
大規模施設を必要とせず、浄化規制の変更にも容易に対
応できる装置或いはリアクターに対する要望があった。
大規模施設を必要とせず、浄化規制の変更にも容易に対
応できる装置或いはリアクターに対する要望があった。
【０００６】電気化学処理においては、電流が被処理液
に含まれるバクテリアに対し致命的効果を有することが
ある。また廃水中の有機物質に対する酸化／還元処理に
対し、機械的、触媒作用的、磁気的刺激を引き起こすこ
とも良く知られている。異種電気化学作用のリアクター
を使用することにより、上述した問題を解決できる可能
性がる。しかしながら、電気化学処理において使用可能
な既存の機器は、有機化合物や有機金属化合物の合成用
に開発されたものであり、廃水のような大容量の液体流
を処理するにはあまり適さない。単にこのような機器
を、上記使用目的のために改良するのは、不経済である
ことは今までにも証明されている。
に含まれるバクテリアに対し致命的効果を有することが
ある。また廃水中の有機物質に対する酸化／還元処理に
対し、機械的、触媒作用的、磁気的刺激を引き起こすこ
とも良く知られている。異種電気化学作用のリアクター
を使用することにより、上述した問題を解決できる可能
性がる。しかしながら、電気化学処理において使用可能
な既存の機器は、有機化合物や有機金属化合物の合成用
に開発されたものであり、廃水のような大容量の液体流
を処理するにはあまり適さない。単にこのような機器
を、上記使用目的のために改良するのは、不経済である
ことは今までにも証明されている。
【０００７】そこで本発明は、浄化処理に適し、大量の
液体流や廃液パラメータに適応でき、既存の浄化装置に
対し容易に特定機能を付加できる装置或いはリアクター
を提供することを目的とする。
液体流や廃液パラメータに適応でき、既存の浄化装置に
対し容易に特定機能を付加できる装置或いはリアクター
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、相互に電気的に絶縁された一連の板状電
極体の間を、要素ガスへ分裂しない最低速度以上の速度
且つ該板状電極体の間を流れる電流との反応を妨げない
速度で、液体を通過させることにより電気化学手段を用
いて該液体から不純物を除去し、該板状電極体同士の電
気化学効果を高めるために該板状電極体は波型の形態を
有し及び又はエンボス加工によりレリーフパターンが形
成された表面を有するリアクターであり、該板状電極体
（１，２）の間へ流れ込む液体や該板状電極体の間の液
体の流れ方向を制御するために、一連の板状電極体のバ
ルブ手段（８）と該板状電極体に形成された孔（５，
６）とを備えた１個の又は相互に接続された２個以上の
ユニット（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と、該流入孔（３）付近に
配置され、該液体の導電性、含有有機物質、流れを検出
するセンサ（９，１０，１１）と、次の処理用に検出結
果をプロセッサ（７）へ伝達する手段（９'、１０'、１
１'）と、液体流を修正させ該ユニットを起動或いは停
止させるために、検出結果に基づいてプロセッサ（７）
からバルブ手段（８）へ出力コマンドを伝達する手段
（１３，１４，１５）とを有する制御システムを有する
リアクターを提供している。
に、本発明は、相互に電気的に絶縁された一連の板状電
極体の間を、要素ガスへ分裂しない最低速度以上の速度
且つ該板状電極体の間を流れる電流との反応を妨げない
速度で、液体を通過させることにより電気化学手段を用
いて該液体から不純物を除去し、該板状電極体同士の電
気化学効果を高めるために該板状電極体は波型の形態を
有し及び又はエンボス加工によりレリーフパターンが形
成された表面を有するリアクターであり、該板状電極体
（１，２）の間へ流れ込む液体や該板状電極体の間の液
体の流れ方向を制御するために、一連の板状電極体のバ
ルブ手段（８）と該板状電極体に形成された孔（５，
６）とを備えた１個の又は相互に接続された２個以上の
ユニット（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と、該流入孔（３）付近に
配置され、該液体の導電性、含有有機物質、流れを検出
するセンサ（９，１０，１１）と、次の処理用に検出結
果をプロセッサ（７）へ伝達する手段（９'、１０'、１
１'）と、液体流を修正させ該ユニットを起動或いは停
止させるために、検出結果に基づいてプロセッサ（７）
からバルブ手段（８）へ出力コマンドを伝達する手段
（１３，１４，１５）とを有する制御システムを有する
リアクターを提供している。
【０００９】ここで、一連の該板状電極体は、それぞれ
接続手段（１６，１７）を介して電源に接続されたカソ
ード板（１）とアノード板（２）が交互に積層された板
状電極体を有するのが好ましい。
接続手段（１６，１７）を介して電源に接続されたカソ
ード板（１）とアノード板（２）が交互に積層された板
状電極体を有するのが好ましい。
【００１０】また、隣接する該板状電極体（１，２）の
間に介在する電気絶縁体が、電気的絶縁性を有する防水
密封性ガスケット（１９）を有し、該ガスケット（１
９）は、該板状電極体（１，２）の周辺部及び該孔
（５）の周囲に形成された溝（２０）の内に備えられ、
一連の該板状電極体の間を流れる液流の制御手段及びマ
ニホルドとしての役割を果たすことが好ましい。
間に介在する電気絶縁体が、電気的絶縁性を有する防水
密封性ガスケット（１９）を有し、該ガスケット（１
９）は、該板状電極体（１，２）の周辺部及び該孔
（５）の周囲に形成された溝（２０）の内に備えられ、
一連の該板状電極体の間を流れる液流の制御手段及びマ
ニホルドとしての役割を果たすことが好ましい。
【００１１】更に、プロセッサ（７）が該板状電極体
（１，２）の間を流れる電流濃度を調整するための調整
手段を有するのが好ましい。
（１，２）の間を流れる電流濃度を調整するための調整
手段を有するのが好ましい。
【００１２】更に、該板状電極体（１，２）の少なくと
も幾つかの表面は、純金属を含む触媒合成物質によりコ
ーティングされているのが好ましい。
も幾つかの表面は、純金属を含む触媒合成物質によりコ
ーティングされているのが好ましい。
【００１３】更に、該板状電極体（１，２）の間に該液
体からの熱を回収する熱交換板（２１）が介在するのが
好ましい。
体からの熱を回収する熱交換板（２１）が介在するのが
好ましい。
【００１４】更に、液体状或いは気体状の分子及びイオ
ンを該液体から隔離する隔離膜（２２）が相互作用関係
にある該板状電極体（１，２）の間に介在するのが好ま
しい。
ンを該液体から隔離する隔離膜（２２）が相互作用関係
にある該板状電極体（１，２）の間に介在するのが好ま
しい。
【００１５】更に、該板状電極体（１，２）の周辺に磁
気領域を形成して、該板状電極体（１，２）の両端で起
こる反応処理を刺激するための電磁石装置（２３，２
４）が、磁性体から成る多数の板状電極体（１，２）に
取付けられているのが好ましい。
気領域を形成して、該板状電極体（１，２）の両端で起
こる反応処理を刺激するための電磁石装置（２３，２
４）が、磁性体から成る多数の板状電極体（１，２）に
取付けられているのが好ましい。
【００１６】更に、一連の板状電極体（１，２）間で起
こる反応処理を刺激するために、流路（２６）内で超音
波を発生させるための超音波装置（２２，２９）が、一
連の該板状電極体（１，２）を貫いて長手方向に延びる
流路（２６）に取り付けられているのが好ましい。
こる反応処理を刺激するために、流路（２６）内で超音
波を発生させるための超音波装置（２２，２９）が、一
連の該板状電極体（１，２）を貫いて長手方向に延びる
流路（２６）に取り付けられているのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によるリアク
ターについて図１乃至図８に基づき説明する。
ターについて図１乃至図８に基づき説明する。
【００１８】図１は本発明によるリアクターユニットの
主要部分を示す。ユニットは、交互に積層された複数の
カソード板状電極体１及びアノード板状電極体２と、下
方液体流入孔３と、上方液体流出孔４とを有する。図に
示されるように、ユニットは従来の板熱交換機と良く類
似した形状を有する。しかしながら、熱交換板は一般的
に垂直方向に配置されるに対し、ユニットの板状電極板
は水平方向に配置されている点で異なる。このように、
板状電極体を水平方向に配置するのは、リアクター内の
被処理液中に発生した空気泡を、浄化処理を妨害しない
ように自然にシステム外へ放出させるためである。板状
熱交換機の場合と同様に、板状電極板は図示しない接続
ロッドにより層状に保持され、ユニットを形成する。
主要部分を示す。ユニットは、交互に積層された複数の
カソード板状電極体１及びアノード板状電極体２と、下
方液体流入孔３と、上方液体流出孔４とを有する。図に
示されるように、ユニットは従来の板熱交換機と良く類
似した形状を有する。しかしながら、熱交換板は一般的
に垂直方向に配置されるに対し、ユニットの板状電極板
は水平方向に配置されている点で異なる。このように、
板状電極体を水平方向に配置するのは、リアクター内の
被処理液中に発生した空気泡を、浄化処理を妨害しない
ように自然にシステム外へ放出させるためである。板状
熱交換機の場合と同様に、板状電極板は図示しない接続
ロッドにより層状に保持され、ユニットを形成する。
【００１９】図２は、上下に位置する一対のカソード電
極体１の上面とアノード電極体２の下面を示す。通常、
板状電極体の各端付近には、孔５，６が形成されてい
る。板状電極体が積層状態にあるとき、これらの孔はユ
ニットを貫く縦方向の流路を形成し、その長さはユニッ
トの高さと等しい。各電極体１，２の上面には、電極体
の周辺部、及び孔５の周囲に溝２０が形成されており、
各電極体の下面側でこれらと対応する位置には、リム２
０ａが形成されている。溝２０は、図４に示す防水性絶
縁ガスケット１９を保持するものである。板状電極板を
ユニット状に積層し図示せぬ接続手段により固定させる
と、溝２０内のガスケット１９は真上に位置する板状電
極板の底面に形成されたリム２０ａに対して押接し、圧
縮され、液的に密封状態になる。このような構成によ
り、電解液中の電極体により起こるうエッジ効果（電位
の集中）も確実に防止される。液体が外側のガスケット
内に密封保持されることで、予期せぬ処理反応の原因要
素を排除しているためである。
極体１の上面とアノード電極体２の下面を示す。通常、
板状電極体の各端付近には、孔５，６が形成されてい
る。板状電極体が積層状態にあるとき、これらの孔はユ
ニットを貫く縦方向の流路を形成し、その長さはユニッ
トの高さと等しい。各電極体１，２の上面には、電極体
の周辺部、及び孔５の周囲に溝２０が形成されており、
各電極体の下面側でこれらと対応する位置には、リム２
０ａが形成されている。溝２０は、図４に示す防水性絶
縁ガスケット１９を保持するものである。板状電極板を
ユニット状に積層し図示せぬ接続手段により固定させる
と、溝２０内のガスケット１９は真上に位置する板状電
極板の底面に形成されたリム２０ａに対して押接し、圧
縮され、液的に密封状態になる。このような構成によ
り、電解液中の電極体により起こるうエッジ効果（電位
の集中）も確実に防止される。液体が外側のガスケット
内に密封保持されることで、予期せぬ処理反応の原因要
素を排除しているためである。
【００２０】通常、板状電極体の各端部分には孔５，６
が形成されている。孔が積層状態に配置されることによ
り、積層の高さと同じ長さを有する縦方向の流路が形成
される。該流路と、各板状電極板１，２対の間に形成さ
れた処理空間との間には空間的な繋がりができる。しか
しながら、孔５の周囲がガスケット１９で塞がれると、
孔５により形成される流路は、ガスケット１９の外側に
形成される空間から遮断される。その結果、流路内の液
体流は処理空間を迂回して流れ、該流路はマニホルドの
役割を果たすようになる。また、図２において、板状電
極体１，２間に形成された処理空間における液体流の流
れは、供給／排出路としての孔６により決定される。
が形成されている。孔が積層状態に配置されることによ
り、積層の高さと同じ長さを有する縦方向の流路が形成
される。該流路と、各板状電極板１，２対の間に形成さ
れた処理空間との間には空間的な繋がりができる。しか
しながら、孔５の周囲がガスケット１９で塞がれると、
孔５により形成される流路は、ガスケット１９の外側に
形成される空間から遮断される。その結果、流路内の液
体流は処理空間を迂回して流れ、該流路はマニホルドの
役割を果たすようになる。また、図２において、板状電
極体１，２間に形成された処理空間における液体流の流
れは、供給／排出路としての孔６により決定される。
【００２１】図３は波形に形成された板１，２を示す。
これは、処理空間内を流れる液体を継続的且つより好適
に撹拌するための乱流を増大させるのに好ましい形態で
ある。エンボス加工を施すことにより電極体表面にレリ
ーフパターンを形成しても良い。このような電極体を用
いることにより、電極体に伴う溶媒和電子 (solvatedel
ectron)、基やイオンの「雲」の中へ液体流が継続的に
導かれる。また、各板状電極体１，２における処理反応
範囲が拡大する。図に示されるように、一連の板状電極
体は、カソード電極体１とアノード電極体２が交互に積
層されたものであり、各電極体は図示しない電源に接続
されている。
これは、処理空間内を流れる液体を継続的且つより好適
に撹拌するための乱流を増大させるのに好ましい形態で
ある。エンボス加工を施すことにより電極体表面にレリ
ーフパターンを形成しても良い。このような電極体を用
いることにより、電極体に伴う溶媒和電子 (solvatedel
ectron)、基やイオンの「雲」の中へ液体流が継続的に
導かれる。また、各板状電極体１，２における処理反応
範囲が拡大する。図に示されるように、一連の板状電極
体は、カソード電極体１とアノード電極体２が交互に積
層されたものであり、各電極体は図示しない電源に接続
されている。
【００２２】図４は各電極体１，２間でガスケット１９
が密接された状態を示す拡大断面図である。ガスケット
１９は、電極体が積層される前に、溝２０の中へ接着固
定される。この電極体を積層し接続ロッドによりこれを
締め付け圧縮すると、各ガスケット１９の上部分が真上
に位置するリム２０ａと当接し、圧縮力により固定され
る。
が密接された状態を示す拡大断面図である。ガスケット
１９は、電極体が積層される前に、溝２０の中へ接着固
定される。この電極体を積層し接続ロッドによりこれを
締め付け圧縮すると、各ガスケット１９の上部分が真上
に位置するリム２０ａと当接し、圧縮力により固定され
る。
【００２３】本発明による実施の形態におけるリアクタ
ーを図５に示す。リアクターは相互に接続されたユニッ
ト或いは積層構造体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、液体流入孔３
と、液体流出孔４とを有する。各ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは、カソード電極体１とアノード電極体２からなる電
極体対が積層されたものである。また、各ユニットＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは、液体流路６と液体流路５を有する。液体
流路６は電極体の間に形成された処理空間と空間的繋が
りを有する。一方液体流路５は該処理空間から遮断され
ており、液体を迂回させるマニホルドとしての役割を果
たす。電極体は、ライン１６，１７により図示しない電
源に接続されている。各ユニットの下方部には、周知の
自動制御バルブ手段８が配置されており、これによりユ
ニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内を流れる液体流が誘導、変更さ
れる。リアクターは更に、ライン９'、１０'、１１'を
介してセンサ９，１０，１１に接続されたプロセッサ７
を有する。センサ９，１０，１１は流入孔３上に搭載さ
れ、リアクター内に流入する液体の導電性、含有有機物
質、流れ（体積）を検出する。プロセッサ７により検出
結果の処理が行われると、出力データがプロセッサから
ライン１２，１３，１４，１５を介してバルブ手段８へ
コマンドとして送信される。すると、バルブ手段８は検
出結果に応じてユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内の液体の流れ
を誘導、変更させる。
ーを図５に示す。リアクターは相互に接続されたユニッ
ト或いは積層構造体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、液体流入孔３
と、液体流出孔４とを有する。各ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは、カソード電極体１とアノード電極体２からなる電
極体対が積層されたものである。また、各ユニットＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは、液体流路６と液体流路５を有する。液体
流路６は電極体の間に形成された処理空間と空間的繋が
りを有する。一方液体流路５は該処理空間から遮断され
ており、液体を迂回させるマニホルドとしての役割を果
たす。電極体は、ライン１６，１７により図示しない電
源に接続されている。各ユニットの下方部には、周知の
自動制御バルブ手段８が配置されており、これによりユ
ニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内を流れる液体流が誘導、変更さ
れる。リアクターは更に、ライン９'、１０'、１１'を
介してセンサ９，１０，１１に接続されたプロセッサ７
を有する。センサ９，１０，１１は流入孔３上に搭載さ
れ、リアクター内に流入する液体の導電性、含有有機物
質、流れ（体積）を検出する。プロセッサ７により検出
結果の処理が行われると、出力データがプロセッサから
ライン１２，１３，１４，１５を介してバルブ手段８へ
コマンドとして送信される。すると、バルブ手段８は検
出結果に応じてユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内の液体の流れ
を誘導、変更させる。
【００２４】プロセッサ７は、各電極体対間を流れる電
流を調整する図示しない手段を備えてもよい。
流を調整する図示しない手段を備えてもよい。
【００２５】廃水から除去される対象物質に応じて、様
々な種類の純金属含有触媒合成物により、電極体表面を
コーティングしてもよい。適切なコーティング物質とし
ては、ステンレススチールやグラファイト、プラチナ、
二酸化鉛等の薄膜が挙げられる。
々な種類の純金属含有触媒合成物により、電極体表面を
コーティングしてもよい。適切なコーティング物質とし
ては、ステンレススチールやグラファイト、プラチナ、
二酸化鉛等の薄膜が挙げられる。
【００２６】図６に、ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける
バルブ手段８の動作原理を示す。図６の（ａ）及び
（ｂ）の右側部分には、カソード電極体１に対しては記
号−が、アノード電極体に対しては記号＋を付してあ
る。密封性絶縁ガスケット１９は、各電極体１，２の両
端に示され、電極体の周辺部外側を液体が漏れ出るのを
防止している。バルブ１８ａ乃至１８ｈは、液体流路６
内に配置されている。該液体流路６は電極体間の処理空
間と空間的に繋がっている。バルブ１８a乃至１８ｈ
は、各ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの下方に配置されたバル
ブ体８により、周知の方法により機械的、電気的、液圧
的に制御される。バルブ体８は、図５に示すプロセッサ
７からの電気コマンドを受信する。図６の（ａ）（ｂ）
は２つの異なるバルブ状態を示す。図６（ａ）では、流
入孔３から流入した液体は、液体流路６を介してユニッ
トのユニット内全体を充満する。図中左側の液体流路６
の上方部は、バルブ１８ａにより閉鎖され、それと平行
して延びる右側の液体流路６の下方は、バルブ１８ｈに
より閉鎖され、残りのバルブ１８ｂ乃至１８ｇは全て開
放されていることから、全ての液体は、左側液体流路６
から右側液体流路６へ水平に移動し、右側液体流路６の
上方の流出孔４より流出する。ユニット内全体で液体流
が起こるが、液体がカソード電極体／アノード電極体の
間を通過するのは一度だけである。
バルブ手段８の動作原理を示す。図６の（ａ）及び
（ｂ）の右側部分には、カソード電極体１に対しては記
号−が、アノード電極体に対しては記号＋を付してあ
る。密封性絶縁ガスケット１９は、各電極体１，２の両
端に示され、電極体の周辺部外側を液体が漏れ出るのを
防止している。バルブ１８ａ乃至１８ｈは、液体流路６
内に配置されている。該液体流路６は電極体間の処理空
間と空間的に繋がっている。バルブ１８a乃至１８ｈ
は、各ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの下方に配置されたバル
ブ体８により、周知の方法により機械的、電気的、液圧
的に制御される。バルブ体８は、図５に示すプロセッサ
７からの電気コマンドを受信する。図６の（ａ）（ｂ）
は２つの異なるバルブ状態を示す。図６（ａ）では、流
入孔３から流入した液体は、液体流路６を介してユニッ
トのユニット内全体を充満する。図中左側の液体流路６
の上方部は、バルブ１８ａにより閉鎖され、それと平行
して延びる右側の液体流路６の下方は、バルブ１８ｈに
より閉鎖され、残りのバルブ１８ｂ乃至１８ｇは全て開
放されていることから、全ての液体は、左側液体流路６
から右側液体流路６へ水平に移動し、右側液体流路６の
上方の流出孔４より流出する。ユニット内全体で液体流
が起こるが、液体がカソード電極体／アノード電極体の
間を通過するのは一度だけである。
【００２７】図６（ｂ）では、バルブ１８ｂ乃至１８ｈ
が閉鎖され、左側液体流路６のバルブ１８ａのみが開放
されている。このため流入孔３より流入した液体は、ユ
ニット内を水平方向に一度通過するごとに方向転換しな
がら、カソード電極体１／アノード電極体２の間に形成
された処理空間を６回通過（６回の蛇行）することにな
る。これによりユニットの処理効果が６倍に高められ
る。しかしながら、液体流（容積）は反比例して１／６
に減少する。
が閉鎖され、左側液体流路６のバルブ１８ａのみが開放
されている。このため流入孔３より流入した液体は、ユ
ニット内を水平方向に一度通過するごとに方向転換しな
がら、カソード電極体１／アノード電極体２の間に形成
された処理空間を６回通過（６回の蛇行）することにな
る。これによりユニットの処理効果が６倍に高められ
る。しかしながら、液体流（容積）は反比例して１／６
に減少する。
【００２８】図７に本発明における第２の実施の形態を
示す。図７では、カソード電極体１，１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄとアノード電極体２，２ａ，２ｂ，２ｃとが交
互に積層され、電極対２ａ，１ｂの間及び電極対２ｂ，
１ｃの間にはそれぞれ熱交換板２１，２１ａが介在して
いる。これにより、処理中における電極体間の温度をよ
り好適に制御することができる。また処理中に発生した
熱を回収し、本発明が使用される施設内で回収熱を活用
することが可能となる。
示す。図７では、カソード電極体１，１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄとアノード電極体２，２ａ，２ｂ，２ｃとが交
互に積層され、電極対２ａ，１ｂの間及び電極対２ｂ，
１ｃの間にはそれぞれ熱交換板２１，２１ａが介在して
いる。これにより、処理中における電極体間の温度をよ
り好適に制御することができる。また処理中に発生した
熱を回収し、本発明が使用される施設内で回収熱を活用
することが可能となる。
【００２９】図８に本発明における第３の実施の形態を
示す。図８では、膜２２が各電極対の間に介在してい
る。膜２２には周知の半透過膜が使用できる。これは処
理中における気体や液体の分子やイオンを分離するもの
である。多くの場合はその後、気体を遊離させ、特定の
電極に接続された膜の上方で作り出された真空状態によ
り、発生した気体が除去される。また膜を使用すること
により、浄化処理の対象物質に応じて、分子と特定のイ
オンのみを通過させるように制御することもできる。
示す。図８では、膜２２が各電極対の間に介在してい
る。膜２２には周知の半透過膜が使用できる。これは処
理中における気体や液体の分子やイオンを分離するもの
である。多くの場合はその後、気体を遊離させ、特定の
電極に接続された膜の上方で作り出された真空状態によ
り、発生した気体が除去される。また膜を使用すること
により、浄化処理の対象物質に応じて、分子と特定のイ
オンのみを通過させるように制御することもできる。
【００３０】図９に本発明における第４の実施の形態を
示す。図９に示す電極体１は、電極体の両側で行われる
処理における磁気的刺激用のものである。変形ラミネー
ションのような磁気導電性物質からなる電極片２３，２
４が、図示しない巻き線と共に電磁石を形成し、特定の
ステンレススチール等の磁気物質から成る電極体１の端
に固定される。周知の方法で電磁石２３，２４に通電す
ると、処理空間に磁気領域が形成され、これが処理反応
を刺激する。
示す。図９に示す電極体１は、電極体の両側で行われる
処理における磁気的刺激用のものである。変形ラミネー
ションのような磁気導電性物質からなる電極片２３，２
４が、図示しない巻き線と共に電磁石を形成し、特定の
ステンレススチール等の磁気物質から成る電極体１の端
に固定される。周知の方法で電磁石２３，２４に通電す
ると、処理空間に磁気領域が形成され、これが処理反応
を刺激する。
【００３１】図１０に本発明における第５の実施の形態
を示す。図１０には、ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内での処
理反応に対する超音波刺激用の超音波装置を示す。図中
２６で示されるのは、図５における孔６により形成され
た縦長の流路である。該流路２６はユニットを貫通し、
処理空間と空間的に繋がっている。流路２６には、被処
理水を流入する流入パイプ２７と、被処理水を排出する
流出パイプ２８が設けられている。超音波変換器２５
は、ロッド２９に搭載され、流路２６に固定されてい
る。ロッド２９の長さは、刺激の発生対象となる処理空
間を形成するユニットの高さに対応する。超音波変換器
２５が起動すると、被処理液内の音速が高速であること
に加え、音速があまり低下しないことから、超音波が流
路６に亘って拡散し、その後処理空間へ届く。これによ
り処理空間における処理反応が刺激される。棒状の超音
波装置２５，２９は、該装置が搭載状態にあっても、液
体がパイプ２６，２７，２８を通過できる大きさを有す
るように設計されている。
を示す。図１０には、ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内での処
理反応に対する超音波刺激用の超音波装置を示す。図中
２６で示されるのは、図５における孔６により形成され
た縦長の流路である。該流路２６はユニットを貫通し、
処理空間と空間的に繋がっている。流路２６には、被処
理水を流入する流入パイプ２７と、被処理水を排出する
流出パイプ２８が設けられている。超音波変換器２５
は、ロッド２９に搭載され、流路２６に固定されてい
る。ロッド２９の長さは、刺激の発生対象となる処理空
間を形成するユニットの高さに対応する。超音波変換器
２５が起動すると、被処理液内の音速が高速であること
に加え、音速があまり低下しないことから、超音波が流
路６に亘って拡散し、その後処理空間へ届く。これによ
り処理空間における処理反応が刺激される。棒状の超音
波装置２５，２９は、該装置が搭載状態にあっても、液
体がパイプ２６，２７，２８を通過できる大きさを有す
るように設計されている。
【００３２】次に、本発明におけるリアクター、特に図
５に示されるリアクターの機能を簡単に説明する。４つ
のユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは等しい大きさに形成され、
各ユニットには１３の電極処理空間が形成されている。
被処理液は各処理空間を４００ｍｌ／ｈの速さで通過す
る。従って、全てのユニットが平行且つ同一の流れ方向
に作用場合、各ユニットを通過する液流は５．２Ｌ／ｈ
であり、従って、全４ユニットを通過する液流は２０．
８Ｌ／ｈとなる。この場合、最大液流と最小物理効果が
得られる。一方、液体がユニットＡ，Ｂ内を同一方向に
平行に流れ、その後方向転換し、ユニットＣ，Ｄ内を平
行且つ反対方向に流れると、通過液体量は半減し１０．
４Ｌ／ｈになるが、効果は２倍になる。つまり、２つの
連続ユニットの液体流となる。
５に示されるリアクターの機能を簡単に説明する。４つ
のユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは等しい大きさに形成され、
各ユニットには１３の電極処理空間が形成されている。
被処理液は各処理空間を４００ｍｌ／ｈの速さで通過す
る。従って、全てのユニットが平行且つ同一の流れ方向
に作用場合、各ユニットを通過する液流は５．２Ｌ／ｈ
であり、従って、全４ユニットを通過する液流は２０．
８Ｌ／ｈとなる。この場合、最大液流と最小物理効果が
得られる。一方、液体がユニットＡ，Ｂ内を同一方向に
平行に流れ、その後方向転換し、ユニットＣ，Ｄ内を平
行且つ反対方向に流れると、通過液体量は半減し１０．
４Ｌ／ｈになるが、効果は２倍になる。つまり、２つの
連続ユニットの液体流となる。
【００３３】また液体が、各ユニットの通過ごとに方向
転換しながら、４つの連続ユニットを継続的に流れる
と、液体はユニットＡ，Ｃでは一方向に、ユニットＢ．
Ｄではそれとは逆方向に流れることになり、リアクター
を流れる液体量は最小になる。つまり、単一ユニットを
通過するのと等しい５．２Ｌ／ｈとなる。しかし、液体
が同一形態を有する処理空間を４回通過することになる
ため、得られる効果は最大となる。
転換しながら、４つの連続ユニットを継続的に流れる
と、液体はユニットＡ，Ｃでは一方向に、ユニットＢ．
Ｄではそれとは逆方向に流れることになり、リアクター
を流れる液体量は最小になる。つまり、単一ユニットを
通過するのと等しい５．２Ｌ／ｈとなる。しかし、液体
が同一形態を有する処理空間を４回通過することになる
ため、得られる効果は最大となる。
【００３４】上記液流制御に加え、プロセッサにより電
流濃度を調節することによっても、処理効果を調節する
ことが可能である。もしリアクターへ供給される液体流
が減少し、処理効果を維持したまま少量の処理を行う必
要が発生した場合、バルブ手段の図示しない流出孔から
被処理液を排出するだけで、液体体積を必要レベルまで
減少させることができる。
流濃度を調節することによっても、処理効果を調節する
ことが可能である。もしリアクターへ供給される液体流
が減少し、処理効果を維持したまま少量の処理を行う必
要が発生した場合、バルブ手段の図示しない流出孔から
被処理液を排出するだけで、液体体積を必要レベルまで
減少させることができる。
【００３５】上述したように、本発明によるリアクター
は非常に汎用性に富み、基本原理に基づき不適当な条件
を伴うことなく所望の液体浄化処理に適応できる。
は非常に汎用性に富み、基本原理に基づき不適当な条件
を伴うことなく所望の液体浄化処理に適応できる。
【００３６】本発明によるリアクターは上述した実施の
形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種
々の変形や改良が可能である。
形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種
々の変形や改良が可能である。
【００３７】
【発明の効果】請求項１記載の液体浄化用リアクターに
よれば、大量の液体流や廃液パラメータに適応でき、既
存の浄化装置に対して容易に特定機能を付加することが
でき、所望のリアクターが実現できる。特に、下水シス
テムに廃液を流す前の事前処理を行うための廃水浄化シ
ステムに備えられた既存の熱交換設備に、本発明による
リアクターを付加させることができる。また、リアクタ
ーが比較的小さな大きさを有し、簡単な建設で済むこと
から、該リアクターは画期的な廃液浄化手段を提供する
ことができる。
よれば、大量の液体流や廃液パラメータに適応でき、既
存の浄化装置に対して容易に特定機能を付加することが
でき、所望のリアクターが実現できる。特に、下水シス
テムに廃液を流す前の事前処理を行うための廃水浄化シ
ステムに備えられた既存の熱交換設備に、本発明による
リアクターを付加させることができる。また、リアクタ
ーが比較的小さな大きさを有し、簡単な建設で済むこと
から、該リアクターは画期的な廃液浄化手段を提供する
ことができる。
【００３８】請求項２記載の液体浄化用リアクターによ
れば、各カソード板とアノード板の間に処理空間が形成
される。
れば、各カソード板とアノード板の間に処理空間が形成
される。
【００３９】請求項３記載の液体浄化用リアクターによ
れば、標準化された板状電極体を用いて液流の変更を簡
素化、高速化、効率的に行うことができる。
れば、標準化された板状電極体を用いて液流の変更を簡
素化、高速化、効率的に行うことができる。
【００４０】請求項４記載の液体浄化用リアクターによ
れば、電流濃度を調節することにより、本発明における
リアクターの処理効率を調節することが可能となる。
れば、電流濃度を調節することにより、本発明における
リアクターの処理効率を調節することが可能となる。
【００４１】請求項５記載の液体浄化用リアクターによ
れば、リアクターの処理能力を向上させることができ
る。
れば、リアクターの処理能力を向上させることができ
る。
【００４２】請求項６記載の液体浄化用リアクターによ
れば、処理中の温度制御をより好適に行い、被処理液か
らの熱を回収することができる。
れば、処理中の温度制御をより好適に行い、被処理液か
らの熱を回収することができる。
【００４３】請求項７記載の液体浄化用リアクターによ
れば、処理中における気体や液体の分子やイオンを分離
することができる。
れば、処理中における気体や液体の分子やイオンを分離
することができる。
【００４４】請求項８記載の液体浄化用リアクターによ
れば、電極体の間に形成された処理空間に磁気領域が形
成され、処理空間で起こる処理反応が刺激される。
れば、電極体の間に形成された処理空間に磁気領域が形
成され、処理空間で起こる処理反応が刺激される。
【００４５】請求項９記載の液体浄化用リアクターによ
れば、該ユニットの処理空間で行われる処理反応が刺激
され、処理能力が向上する。また、処理空間で起こる電
気化学反応により気体が発生し、もし該気体が蓄積する
と、気体量が増え続ける。その結果、処理中の発生気体
が液体に溶け込む。超音波を使用することにより気体泡
が刺激され、膨張し、内側に破裂し、その結果気体が溶
液に戻る。また、超音波アクチュエーターを接続するこ
とにより、処理中に電極板を洗浄できる効果が得られ
る。
れば、該ユニットの処理空間で行われる処理反応が刺激
され、処理能力が向上する。また、処理空間で起こる電
気化学反応により気体が発生し、もし該気体が蓄積する
と、気体量が増え続ける。その結果、処理中の発生気体
が液体に溶け込む。超音波を使用することにより気体泡
が刺激され、膨張し、内側に破裂し、その結果気体が溶
液に戻る。また、超音波アクチュエーターを接続するこ
とにより、処理中に電極板を洗浄できる効果が得られ
る。
【図１】本発明の実施の形態による下方流入孔と上方流
出孔とを有する板状電気化学反応電極体ユニットを示す
透視図。
出孔とを有する板状電気化学反応電極体ユニットを示す
透視図。
【図２】一対の板状電極体の上面及び下面を示す平面
図。
図。
【図３】波形に形成されたアノード板及びカソード板に
より形成されたプロセス路を示す模式図。
より形成されたプロセス路を示す模式図。
【図４】電極間に設けられた絶縁性密封ガスケットを示
す断面図。
す断面図。
【図５】バルブ手段とプロセッサと複数の板状電極体か
らなる４つの相互接続ユニットからなる本発明によるリ
アクターを示す分解斜視図。
らなる４つの相互接続ユニットからなる本発明によるリ
アクターを示す分解斜視図。
【図６】バルブ手段の配置位置を示す概略断面図であ
り、（ａ）はバルブ開閉状態の一例、（ｂ）はバルブ開
閉状態の他の例を示す図。
り、（ａ）はバルブ開閉状態の一例、（ｂ）はバルブ開
閉状態の他の例を示す図。
【図７】熱交換板を間に介在させた板状電極体を示す模
式図。
式図。
【図８】隔離膜の板状電極体間における配置位置を示す
模式図。
模式図。
【図９】板状電極体に固定された電磁石を示す平面図。
【図１０】ユニットを貫く流路に配置された超音波装置
を示す概略図。
を示す概略図。
１ カソード板状電極体 ２ アノード板状電極体 ３ 流入孔 ４ 流出孔 ５、６ 孔 ７ コントローラ ８ バルブ手段 １９ ガスケット ２０ 溝 ２０ａ リム ２１ 熱交換板 ２２ 隔離膜 ２３、２４ 電磁石 ２５ 超音波変換器
Claims (9)
- 【請求項１】 相互に電気的に絶縁された一連の板状電
極体の間を、要素ガスへ分裂しない最低速度以上の速度
且つ該板状電極体の間を流れる電流との反応を妨げない
速度で、液体を通過させることにより、電気化学手段を
用いて該液体から不純物を除去し、該板状電極体同士の
電気化学効果を高めるために該板状電極体は波型の形態
を有し及び／又はエンボス加工によりレリーフパターン
が形成された表面を有するリアクターであり、該板状電
極体の間へ流れ込む液体や該板状電極体の間の液体の流
れ方向を制御するために、一連の板状電極体のバルブ手
段と該板状電極体に形成された孔とを備えた１個の又は
相互に接続された２個以上のユニットと、該流入孔付近
に配置され、該液体の導電性、含有有機物質、流れを検
出するセンサと、次の処理用に検出結果をプロセッサへ
伝達する手段と、液体流を修正させ該ユニットを起動或
いは停止させるために、検出結果に基づいてプロセッサ
からバルブ手段へ出力コマンドを伝達する手段とを有す
る制御システムを有することを特徴とするリアクター。 - 【請求項２】 一連の該板状電極体は、それぞれ接続手
段を介して電源に接続されたカソード板とアノード板が
交互に積層された板状電極体を有することを特徴とする
請求項１記載のリアクター。 - 【請求項３】 隣接する該板状電極体の間に介在する電
気絶縁体が、電気的絶縁性を有する防水密封性ガスケッ
トにより構成され、該ガスケットは、該板状電極体の周
辺部及び該孔の周囲に形成された溝の内に備えられ、一
連の該板状電極体の間を流れる液流の制御手段及びマニ
ホールドとしての役割を果たすことを特徴とする請求項
１或いは２記載のリアクター。 - 【請求項４】 該プロセッサが、該板状電極体の間を流
れる電流濃度を調整するための調整手段を有することを
特徴とする請求項３記載のリアクター。 - 【請求項５】 該板状電極体の少なくとも幾つかの表面
は、純金属を含む触媒合成物質によりコーティングされ
ていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載
のリアクター。 - 【請求項６】 該板状電極体の間に該液体からの熱を回
収する熱交換板が介在することを特徴とする請求項１乃
至３の何れか或いは請求項５に記載のリアクター。 - 【請求項７】 液体状或いは気体状の分子及びイオンを
該液体から隔離する隔離膜が相互作用関係にある該板状
電極体の間に介在することを特徴とする請求項１乃至６
の何れかに記載のリアクター。 - 【請求項８】 該板状電極体の周辺に磁気領域を形成し
て、該板状電極体の両端で起こる反応処理を刺激するた
めの電磁石装置が、磁性体から成る多数の板状電極体に
取付けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何
れかに記載のリアクター。 - 【請求項９】 一連の板状電極体間で起こる反応処理を
刺激するために、流路内で超音波を発生させるための超
音波装置が、一連の該板状電極体を貫いて長手方向に延
びる流路に取り付けられていることを特徴とする請求項
１或いは請求項２に記載のリアクター。
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1999
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2001
- 2001-09-10 US US09/949,905 patent/US6652733B2/en not_active Expired - Fee Related
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