JP2015003278A - Electrolysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水質を改良する電解デバイスに関する。 The present invention relates to an electrolytic device for improving water quality.
電気二重層を形成できる電極を備える電解デバイスを被処理水に浸漬させることにより、被処理水と電極との界面近傍において、水中のイオン等の溶解成分を整列、吸着させて被処理水中の溶解成分を減少させる水処理装置が知られている。このような水処理装置が備える電解デバイスとして、特許文献1に、通水可能な面状の電極及び通水性セパレータが積層され、積層方向に水を通す電解デバイスが提案されている。このような電解デバイスは、電極界面近傍に電気二重層を形成することにより、高価なイオン交換樹脂などを用いることなく、安価に水処理(溶解成分の除去)を行うことができる。 By immersing an electrolytic device equipped with an electrode capable of forming an electric double layer in the water to be treated, the dissolved components such as ions in the water are aligned and adsorbed in the vicinity of the interface between the water to be treated and the electrode to dissolve in the water to be treated. Water treatment devices that reduce components are known. As an electrolysis device provided in such a water treatment apparatus, Patent Document 1 proposes an electrolysis device in which a planar electrode capable of water flow and a water-permeable separator are laminated and water is passed in the laminating direction. In such an electrolytic device, by forming an electric double layer in the vicinity of the electrode interface, water treatment (removal of dissolved components) can be performed at low cost without using an expensive ion exchange resin or the like.
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、水流による電極間の圧力変動により、電極間の距離及び電位勾配が変動し、水処理の効率が不均一となる恐れがある。
本発明は、上記問題点を鑑み、水処理の効率のばらつきを低減することができる電解デバイスを提供することを目的とする。
However, in the technique described in Patent Document 1, the distance between the electrodes and the potential gradient vary due to the pressure variation between the electrodes due to the water flow, and the efficiency of the water treatment may be uneven.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electrolytic device that can reduce variation in the efficiency of water treatment.
上記目的を達成するために、本発明の態様は、面状の通水性セパレータと、通水性セパレータの両面側にそれぞれ配置され、それぞれ面状の一対の電極と、通水性セパレータと電極との間において、通水性セパレータと電極との間の距離を固定する固定部とを備える電解デバイスであることを要旨とする。 In order to achieve the above object, an aspect of the present invention is a planar water-permeable separator, disposed on both sides of the water-permeable separator, respectively, and a pair of planar electrodes, and between the water-permeable separator and the electrodes. The gist of the present invention is that the electrolytic device includes a fixing portion that fixes the distance between the water-permeable separator and the electrode.
本発明によれば、水処理の効率のばらつきを低減する電解デバイスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrolytic device which reduces the dispersion | variation in the efficiency of water treatment can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Further, the embodiment described below exemplifies an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.
(水処理装置)
本発明の実施の形態に係る電解デバイス20を備える水処理装置は、図1に示すように、ケース1と、電解槽2と、浄化部3と、電源部6と、三方弁7と、貯水タンク8と、吐水ポンプ9とを備える。電解槽2、浄化部3、電源部6、三方弁7、貯水タンク8及び吐水ポンプ9等は、ケース1の内部に収容される。
(Water treatment equipment)
As shown in FIG. 1, a water treatment apparatus including an
ケース1は、原水導入管11により外部から内部に原水が導入される。ケース1の外部に位置する原水導入管11の一端は、例えば、原水供給部である蛇口4に取り付けられた流路切替器5に接続される。ケース1の内部に位置する原水導入管11の他端は、浄化部3に接続される。流路切替器5は、ユーザの操作に応じて、蛇口4から流出する水道水を、原水として原水導入管11に供給する。原水導入管11は、供給された原水を浄化部3に導入する。なお、本発明の実施の形態に係る水処理装置が処理する原水は、水道水に限られるものではなく、例えば井戸水や溜め水などであってもよい。
In case 1, raw water is introduced from the outside into the inside through a raw
浄化部3は、流路の上流側に位置する活性炭収納部31と、下流側に位置する中空糸膜収納部32とを備える。活性炭収納部31は、内部に収納された活性炭を用いて、原水中から残留塩素やトリハロメタン等を除去する。中空糸膜収納部32は、活性炭収納部31を通過した水を濾過し、水の中から微細な固形不純物、活性炭収納部31から漏出した活性炭粒子等を除去する。
The
中空糸膜収納部32を通過して濾過された水は、中空糸膜収納部32の下流側に一端が接続された第1配水管12に流出する。第1配水管12は、他端が電解槽2に接続され、浄化部3から流入した水を電解槽2の内部に導入する。
The water filtered through the hollow fiber
電解槽2は、第1配水管12に接続された流入口21と、内部に収容され、流入口21から内部に流入する水を電解する電解デバイス20と、第2配水管13に接続された流出口22とを備える。電解デバイス20により電解された水は、第2配水管13から外部に流出する。
The
電解デバイス20は、図2に示すように、通水性を有する面状の通水性セパレータ27と、それぞれ面状であり、通水性セパレータ27の両面側に対向配置された少なくとも一対の電極である陽極板25及び陰極板26とを備える。電解デバイス20は、例えば、高さ14cm、幅10cm、厚さ0.1mmの薄板状に形成される。陽極板25及び陰極板26は、それぞれ、配線61,62を介して、電源部6により電圧を印加される。
As shown in FIG. 2, the
本発明の実施の形態おいて、電解デバイス20は、1つの通水性セパレータ27と、一対の陽極板25及び陰極板26とから構成される例を説明しているが、複数の通水性セパレータ27のそれぞれの間に、陽極板25及び陰極板26を互い違いに配置してもよい。
In the embodiment of the present invention, the example in which the
通水性セパレータ27は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等から形成され、繊維が立体的に編み込まれたクロスメッシュからなる薄膜である。通水性セパレータ27は、その他、不織布、紙等であってもよい。通水性セパレータ27は、陽極板25及び陰極板26に挟まれることにより、電解槽2に流入した水の流路となる。陽極板25及び陰極板26は、例えば、活性炭等を含む材料から形成された薄膜である。
The water-
電解デバイス20は、図3に示すように、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26とをそれぞれ接着する接着剤50を備える。接着剤50は、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間において、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間の距離を固定する固定部である。
As shown in FIG. 3, the
接着剤50は、陽極板25と陰極板26との間の電気伝導が確保されるように、通水性セパレータ27の両面において、それぞれ少なくとも一部を残すように略全面に形成される。例えば、図3において、接着剤50は、通水性セパレータ27を構成する繊維のうち、両面側の屈曲部において形成される。その他、接着剤50は、複数の線状に形成されたり、格子状に形成されたりしてもよい。
The adhesive 50 is formed on substantially the entire surface so as to leave at least a part on both surfaces of the water-
その他、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間の距離を固定する固定部は、陽極板25及び陰極板26のそれぞれ表面に形成され、通水性セパレータ27の繊維と引っかかるフック部であってもよい。陽極板25及び陰極板26のフック部は、例えば、陽極板25及び陰極板26の表面に形成された孔部、突起部等からなる。この場合、陽極板25及び陰極板26は、例えば、樹脂バインダーを混入する、樹脂基材の表面に活性炭を塗布する等により、表面に立体形状を有するように形成される。
In addition, the fixing part which fixes the distance between the water-
電解デバイス20は、流入口21から流入した水が通水性セパレータ27に進入し、電源部6により陽極板25及び陰極板26に電圧が印加されると、陽極板25及び陰極板26の界面近傍に電気二重層を形成する。これにより、電解デバイス20は、電解槽2に流入した水を電解し、イオン等の溶解成分を陽極板25及び陰極板26に付着させることにより水中から除去する。
In the
陽極板25側に付着する溶解成分としては、例えば、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオンのようなアニオン成分、親水基としてカルボン酸、スルホン酸構造を持つアニオン系の界面活性剤などがある。陰極板26側に付着する溶解成分としては、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、金属イオンなどのカチオン成分、親水基としてアミン塩と第4級アンモニウム塩構造を持つアニオン系の界面活性剤などがある。
Examples of the dissolved component adhering to the
図1では、便宜上、電解槽2と電解デバイス20との間に隙間が形成されたものを示しているが、実際には、隙間は設けられておらず、流入口21に導入された水は、電解デバイス20を通過した後に流出口22から流出するようになっている。
In FIG. 1, for the sake of convenience, a gap is formed between the
電解によって溶解成分が除去された水は、電解槽2の流出口22から第2配水管13に流出し、三方弁7、第3配水管14を通過して貯水タンク8に貯留されるようになっている。貯水タンク8に貯留された水は、吐水ポンプ9により、第4配水管16に流出され、第5配水管17を通過し、ケース1の外部に引き出された吐水管10から外部に吐出される。
The water from which the dissolved components have been removed by electrolysis flows out from the
貯水タンク8の上流側に配置された三方弁7は、第2配水管13及び第3配水管14に加え、排水管15が接続されている。排水管15は、電解槽2のメンテナンス時に使用される。電解槽2の陽極板25及び陰極板26は、溶解成分が付着し続けると次第に飽和状態に達し、溶解成分が除去されなくなる。このような場合、例えば、陽極板25と陰極板26との間に印加されていた電圧を停止し、電解槽2内に通水させる。これにより、水が陽極板25及び陰極板26に付着した溶解成分を第2配水管13に流出させ、三方弁7を排水管15側に切り替えることで、排水管15を通過させて排水口18からケース1の外部に排出させることができる。
The three-
一般に、図4に示すように、薄膜状の陽極板25及び陰極板26に挟まれた通水性セパレータ27を水が通る場合、陽極板25及び陰極板26の間の水圧変動により、陽極板25及び陰極板26の間の距離が変動してしまう恐れがある。陽極板25及び陰極板26の間の距離が変動すると、電極間の電位勾配が変動し、電極間の位置により電解処理の効率が変化してしまう。
In general, as shown in FIG. 4, when water passes through a water-
本発明の実施の形態に係る電解デバイス20は、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間の距離を固定する固定部である接着剤50を備えることにより、電極間の水圧変動による、電極間の距離変動及び電解処理の効率のばらつきを低減できる。
The
また、電解デバイス20は、図5に示すように、電解槽2の内部において、セル51に収納されるようにしてもよい。セル51は、概略として矩形平板状であり、例えば樹脂からなる。セル51は、2枚の平板により電解デバイス20を面で挟み込むことにより、電解デバイス20を内部に収納し、4辺近傍において、複数のネジ52により締結されて固定される。この場合、電解デバイス20の周縁部では、水圧変動により電極間の距離が広がりにくくなっているが、電極間の中央部分についてはネジ52より距離が遠いため、セル51が電解デバイス20を面で抑える力が不十分になっている。
Moreover, you may make it the
この場合も同様に、電解デバイス20は、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間の距離を固定する固定部である接着剤50を備えることにより、電極間の水圧変動による、電極間の距離変動及び電解処理の効率の変化を低減できる。
Similarly, in this case, the
−第1変形例−
上述の実施の形態において、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間の距離を固定する固定部を接着剤50として説明したが、固定部は通水性及び導電性を有するシート状の部材を含むようにしてもよい。
-First modification-
In the above-described embodiment, the fixing portion that fixes the distance between the water-
本発明の実施の形態の第1変形例に係る電解デバイス20aは、図6に示すように、通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間の距離を固定する固定部が接着剤50と、導電性シート53とから構成される点で上述の実施の形態と異なる。
As shown in FIG. 6, the
導電性シート53は、陽極板25及び陰極板26の、それぞれ通水性セパレータ27側の対向する面に一対に形成される。導電性シート53と通水性セパレータ27とは、接着剤50によって、互いに接着される。接着剤50は、陽極板25と陰極板26との間の電気伝導が確保されるように、通水性セパレータ27の両面において、それぞれ少なくとも一部を残すように略全面に形成される。
The
導電性シート53は、例えば、通水性を有する不織布等であることができる。この場合、導電性シート53の孔径や材質を調整することにより、通水性セパレータ27を流れる水の量を調整し、水圧を低減することができる。また、水圧の低減が不十分の場合には通水性セパレータ27と導電性シート53を接着することで、さらに電極の膨らみを低減し電極間距離が広がってしまうことによる水処理の効率を安定化することができる。
The
−第2変形例−
第1変形例における導電性シート53は、その他、イオン交換性膜であってもよい。この場合、導電性シート53は、陽極板25及び陰極板26の表面に溶解成分を付着させるために、自身が抵抗にならない条件下で、陽極板25及び陰極板26に効率よく電圧を印加される。このとき、陰極板26側として用いる側には陽イオンを電極表面に集めるために陽イオン交換膜を用い、陽極板25側として用いる側には陰イオンを電極表面に集めるために陰イオン交換膜を用いる。
-Second modification-
In addition, the
通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間は、導電性シート53として、通水性セパレータ27よりも剛性の高いイオン交換膜を使用する場合、更に電極間の距離変動を低減することができる。また、導電性シート53は、通水性が低く、陽極板25及び陰極板26に漏れ出す水の量を低減できるため、水圧変動を低減でき、水処理の効率を安定化することができる。
When an ion exchange membrane having a rigidity higher than that of the water-
−第3変形例−
本発明の実施の形態の第1変形例に係る電解デバイス20bは、図7に示すように、それぞれ複数の通水性セパレータ27と、陽極板25及び陰極板26とが、直方体状のハウジング54により一体に保持される点で上述の実施の形態と異なる。
-Third modification-
As shown in FIG. 7, an
通水性セパレータ27と、陽極板25及び陰極板26とは、陽極板25及び陰極板26が交互に配置されるように、互い違いに配置される。通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26との間は、接着剤50が形成されてもよく、接着剤50及び導電性シート53が形成されてもよい。
The water-
ハウジング54は、積層された通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26とのうち、最も外側となる両面側に、それぞれ陽極板25、陰極板26とが配置されるように通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26とを保持する。ハウジング54は、両面側に配置された陽極板25及び陰極板26を露出させる。露出された陽極板25及び陰極板26は、それぞれ表面に、導電性を有する膨張黒鉛、金属板等からなる給電板が形成される。
The
ハウジング54は、陽極板25及び陰極板26を露出させない対向する2面に、電解槽2に装填されるためのガイド溝55を有する。電解槽2は、内壁にガイド溝55に対応するガイド56を有し、内部にハウジング54を装填する。電解槽2は、ハウジング54により露出された陽極板25及び陰極板26にそれぞれ対応する一対の給電部を内壁に備える。一対の給電部は、例えば、導電性を有する膨張黒鉛、金属板等からなり、それぞれ配線61,62に電気的に接続される。
The
それぞれ通水性セパレータ27と、陽極板25及び陰極板26は、互いに平行に配置され、電解槽2の内部において、電極間に多段の電位勾配を有する直列構造の電解デバイス20bを構成する。
The water-
ハウジング54は、複数の通水性セパレータ27と陽極板25及び陰極板26とを一体に保持できるので、容易に積層枚数の増減を行うことができる。よって、電解デバイス20bは、被処理水に応じて電解処理能力を容易に調整することができる。
Since the
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、既に述べた実施の形態おいて、接着剤50は、通水性セパレータ27の略全面でなく、一部のみに形成されるようにしてもよい。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
For example, in the embodiment already described, the adhesive 50 may be formed not on the substantially entire surface of the water-
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
20,20a,20b 電解デバイス
25 陽極板(電極)
26 陰極板(電極)
27 通水性セパレータ
50 接着剤(固定部)
53 導電性シート(固定部)
54 ハウジング
20, 20a, 20b
26 Cathode plate (electrode)
27 Water-
53 Conductive sheet (fixed part)
54 Housing
Claims (4)
前記通水性セパレータの両面側にそれぞれ配置され、それぞれ面状の一対の電極と、
前記通水性セパレータと前記電極との間において、前記通水性セパレータと前記電極との間の距離を固定する固定部と
を備えることを特徴とする電解デバイス。 A planar water-permeable separator;
A pair of electrodes each disposed on both sides of the water-permeable separator,
An electrolysis device comprising: a fixing portion that fixes a distance between the water-permeable separator and the electrode between the water-permeable separator and the electrode.
Priority Applications (1)
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JP2013128185A JP2015003278A (en) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Electrolysis device |
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JP2013128185A JP2015003278A (en) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Electrolysis device |
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JP2013128185A Pending JP2015003278A (en) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Electrolysis device |
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