JP3448545B2

JP3448545B2 - 急速酸化装置

Info

Publication number: JP3448545B2
Application number: JP2000119584A
Authority: JP
Inventors: 博一塩田; 剛太郎塩田; 正博塩田
Original assignee: 博一塩田
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2003-09-22
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2001300561A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水又は用水等を
酸化処理又は酸化滅菌するのに適した、急速酸化装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機物を含む排水や用水等を酸化
処理又は酸化滅菌するには、オゾン（Ｏ３）を曝気する
方法が提案され、実際には、一部地方自治体の商用水道
用水の滅菌にオゾン曝気が応用されている。

【０００３】しかし、上記のような従来のオゾン曝気
は、空気又は酸素を原料気体として使用し、この原料気
体を高電圧無声放電界と接触させるようになしているの
で、非常に大型のオゾナイザー（電源装置も大型なもの
が要求される）を必要とし、さらに、オゾン曝気装置も
大型の反応槽が必要とされ、装置が大型で高価となる問
題点を有している。また、この種の放電式のオゾナイザ
ーは数十キロボルトと言う高電圧を使用するのと、万が
一、製造したオゾン気体が漏れ出すと、人体にとって危
険であるので、安全性を確保する必要上、専門のオペレ
ータによる運転が要求されるという問題点を有してい
る。

【０００４】さらに、オゾンは強力な酸化力を有するこ
とはよく知られたことであるが、有機物を多量に含む排
水等を酸化処理しようとすると、多量のオゾンとの接触
が必要となり、酸化処理には、大型な装置で長い時間接
触反応させることが必要となる問題点を有している。さ
らに、高圧放電式によるオゾナイザーのオゾンは製造コ
ストが高く、大量にオゾンを消費する従来法はランニン
グコストも嵩むという問題点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
問題点に鑑みなされたもので、小型で安全な装置で、酸
化力が強く処理能力も高く、安価に運転できる急速酸化
装置を提供することを課題としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項１の本発明は、円筒状の紫外線ランプ１の周
面に、耐オゾン性を有したスペーサ２を螺旋状に巻き付
け、このスペーサ２の外側に、金，プラチナ，ニッケ
ル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金よりなるオ
ゾン生成触媒機能を有した金網状陽極電極３を巻き付
け、さらにこの金網状陽極電極３の外側に個体電解質膜
４を巻き付けて、紫外線ランプ１の外周面とスペーサ２
の間隙と個体電解質膜４とで螺旋状の流路５を形成し、
この流路５の一端を、酸化しようとする有機物等の物質
を水に溶解又は混合した原料水の流入口５ａと、他端を
流出口５ｂとなし、さらに、上記個体電解質膜４の外周
に金網状陰極電極６を巻き付け、個体電解質膜４の内面
側の金網状陽極電極３を直流電源１０の陽極に、個体電
解質膜４の外面側の金網状陰極電極６を該直流電源１０
の陰極に連結してなる技術的手段を講じたものである。

【０００７】それ故、本発明は円筒状の紫外線ランプ１
の外周に、スペーサ２・金網状陽極電極３・個体電解質
膜４・金網状陰極電極６を順次巻き付ける構成で、前記
請求項２の作用を呈する急速酸化装置を実現でき、しか
も、原料水の流路５がスペーサ２の径と巻き付けピッチ
とで決定される流路断面積となる作用を呈する。該流路
断面積は小さく（又は、薄く）設定することで、原料水
中に粒子成分を含んでいても紫外線が原料水の全体的に
照射される作用と、原料水の流速が早くなって電極部位
の洗浄作用とを呈することになる。

【０００８】なお、原料水は流路５に案内されて螺旋流
となり、この螺旋流の外周側に金網状陽極電極３が位置
するので、電気分解が最も発生する金網状陽極電極３と
個体電解質膜４とが接触する部位と接触していない部と
の境界部に強い水流が当たり大きな洗浄機能を呈するも
のである。

【０００９】次に、請求項２の発明は、円筒状の紫外線
ランプ１の周面に、耐オゾン性を有したスペーサ２を螺
旋状に巻き付け、このスペーサ２の外側に、金，プラチ
ナ，ニッケル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金
よりなるオゾン生成触媒機能を有した金網状電極３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・を、該紫外線ランプ１の長手方向に複
数に分断して巻き付け、さらにこの金網状電極３ａ，３
ｂ，３ｃ・・・の外側に個体電解質膜４を巻き付けて、
紫外線ランプ１の外周面とスペーサ２の間隙と個体電解
質膜４とで螺旋状の流路５を形成し、この流路５の一端
を、酸化しようとする有機物等の物質を水に溶解又は混
合した原料水の流入口５ａと、他端を流出口５ｂとな
し、さらに、上記個体電解質膜４の外周には前記金網状
陽極電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・と対向する複数の金網
状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を巻き付け、個体電解質
膜４の内面側の金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を交
互に直流電源１０の陽極と陰極とに連結し、個体電解質
膜４の外面側の金網状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を該
直流電源１０の内面側とは逆極に連結してなる技術的手
段を講じたものである。

【００１０】それ故、本発明は上記請求項１の作用と共
に、電気分解で原料水中に酸素（Ｏ２）が発生する作用
を呈し、原料水と接する電極材質を選定することで発生
する酸素の一部をオゾン（Ｏ３）化する作用を呈する。
したがって、原料水中には発生した直後の酸素とオゾン
とが混入し、発生期の酸素は酸化力を有するとされるの
で、オゾンのみならず発生期の酸素による酸化が行われ
る作用を呈する。無論、発生したオゾンもより強力な酸
化力を有し原料水中の有機物等を酸化する作用を呈する
ものである。

【００１１】また、電気分解を生じている放電界と、有
機物等の酸化させようとする物質とが接触すると、電気
的なエネルギーで酸化させようとする物質が励起される
作用を呈するものと推考される。

【００１２】更に本発明は、紫外線照射による物質の励
起作用を呈する。酸素に紫外線を照射すると酸素は励起
され一部酸素がオゾン化することが知れれており、本発
明においても、当然電気分解で生じた酸素は励起され、
より酸化力の高いオゾンに変化する作用を呈し、この作
用は酸素が発生した直後の発生期にあるため効率的に高
い割合でオゾン化することが期待できる。

【００１３】なお、紫外線が電気分解の発生界面に照射
されると、この部位に電気分解による析出物の堆積が防
がれるという作用を呈することが実験の結果確認され
た。通常、水道水を電気分解すると陽極電極と固体電解
質膜との接触界面部位に炭酸ナトリウムや炭酸カルシウ
ムが析出・堆積（これら堆積物は、絶縁性を有し、電気
分解の進行を阻害する。）する現象が生ずる。しかし、
紫外線照射のもとではこの現象はほとんど生じないもの
であった。この堆積の防止作用は、原料水中の物質が、
前記した放電界のみで励起されるのではなく、紫外線照
射で電極より離れた広い部位で励起され、これら析出物
が析出される場所が平均化されるためと思料される。さ
らに加えて、本発明は、電気分解で酸素を発生させ、次
いで、電極の極性を反対にして電気分解で水素（Ｈ）を
発生させるので、この酸素と水素とが反応して過酸化水
素（Ｈ２Ｏ２）が生成され、この過酸化水素による酸化
作用をも呈する。

【００１４】なお、酸素、オゾン、過酸化水素による酸
化作用は紫外線照射のもとでは、単独での酸化に比べて
複数酸化が併行することで相乗的な酸化力を発揮するも
のであった。

【００１５】次に、請求項３の発明は、円筒状の紫外線
ランプ１の周面に、耐オゾン性を有したスペーサ２を螺
旋状に巻き付け、このスペーサ２の外側に、金，プラチ
ナ，ニッケル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金
よりなるオゾン生成触媒機能を有した金網状電極３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・を、該紫外線ランプ１の長手方向に複
数に分断して巻き付け、さらにこの金網状電極３ａ，３
ｂ，３ｃ・・・の外側に個体電解質膜４を巻き付けて、
紫外線ランプ１の外周面とスペーサ２の間隙と個体電解
質膜４とで螺旋状の流路５を形成し、この流路５の一端
を、酸化しようとする有機物等の物質を水に溶解又は混
合した原料水の流入口５ａと、他端を流出口５ｂとな
し、さらに、上記個体電解質膜４の外周には前記金網状
陽極電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・と対向する複数の金網
状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を巻き付け、さらに、そ
の外側にスペーサ２を螺旋状に巻き付けて、全体を筒状
ケース７内に収納し、該個体電解質膜４の外周側にも原
料水の螺旋状流路５を形成し、上記個体電解質膜４の内
面側の金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を交互に直流
電源１０の陽極と陰極とに連結し、個体電解質膜４の外
面側の金網状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を該直流電源
１０の内面側とは逆極に連結してなる技術的手段を講じ
たものである。

【００１６】それ故、本発明は、固体電解質膜４の内側
では、前記請求項２と同じ作用を呈するが、固体電解質
膜４の外側にも流路５が形成され、この固体電解質膜４
の外側の流路５を通過する原料水は紫外線は照射されな
いが、酸素とオゾンと過酸化水素とにより酸化される作
用を呈する。

【００１７】次に請求項４の発明は、円筒状の紫外線ラ
ンプ１の周面に、耐オゾン性を有したスペーサ２を螺旋
状に巻き付け、このスペーサ２の外側に、金，プラチ
ナ，ニッケル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金
よりなるオゾン生成触媒機能を有した金網状電極３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・を、該紫外線ランプ１の長手方向に複
数に分断して巻き付け、さらにこの金網状電極３ａ，３
ｂ，３ｃ・・・の外側に個体電解質膜４を巻き付けて、
紫外線ランプ１の外周面とスペーサ２の間隙と個体電解
質膜４とで螺旋状の流路５を形成し、この流路５の一端
を、酸化しようとする有機物等の物質を水に溶解又は混
合した原料水の流入口５ａと、他端を流出口５ｂとな
し、さらに、上記個体電解質膜４の外周には前記金網状
陽極電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・と対向する複数の金網
状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を巻き付け、さらに、そ
の外側にスペーサ２を螺旋状に巻き付けて、全体を筒状
ケース７内に収納し、該個体電解質膜４の外周側にも原
料水の螺旋状流路５を形成し、上記個体電解質膜４の内
面側の金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を交互に直流
電源１０の陽極と陰極とに連結し、個体電解質膜４の外
面側の金網状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を該直流電源
１０の内面側とは逆極に連結し、上記流路５，５の流入
口５ａ、５ａには原料水圧送流路５ｃ，５ｃを連結して
なる技術的手段を講じたものである。

【００１８】それ故、本発明は上記請求項３の作用に加
え、原料水を圧送する流路５ｃ，５ｃを設けたので、流
路５，５を流れる原料水の流量乃至電気分解発生部位の
清浄力を適宜調整できる作用を呈するものである。

【００１９】

【実施例】次に本発明の第１の実施例を詳細に説明す
る。先ず、本発明は、酸化しようとする有機物等の物質
を、水に溶解又は混合して原料水となす。本発明が酸化
しようする物質は、主として有機物、実施例としてはト
イレ排水等の非常に多量の有機物が混入する水溶液を想
定し、この原料水中の有機物を酸化分解し、透明化し、
さらに、大腸菌を始めとする病原菌やウイルスを酸化滅
菌して、放流しても自然界に負担を与えないようにする
ものであるが、無論その他の物質の酸化に使用してもよ
い。

【００２０】また、本発明は酸化しようとする物質を水
に溶解又は混合するとしたが、ダイオキシンを含む排水
等のあらかじめ溶解している物質を酸化処理する場合
は、該溶解液を原料吸いとすればよく、上記とは別の実
施例として、医療機器の滅菌（細菌等の酸化滅菌）に
は、医療機器を水槽に漬け、該水槽の水を循環すること
で、該医療機器乃至該医療機器に付着した細菌等が同じ
水系に混入したものと見做すものである。

【００２１】そして、本発明は、上記原料水を、個体電
解質膜４の一面に沿わせて流過させる。該個体電解質膜
４は、従来公知なイオン交換樹脂膜が使用できる。この
個体電解質膜４の一面（両面でも可）に沿わせて所定の
厚み、所定の流量で原料水が一端側より他端側に流れる
ようになせばよい。なお、本実施例では該固体電解質膜
４にナフィオン（商標名）製の厚み１５０ミクロンのイ
オン交換膜を使用した。

【００２２】そして、該個体電解質膜４の一面を陽極面
側となして、金，プラチナ，ニッケル，チタンのいずれ
か又はこれらを含む合金よりなるオゾン生成触媒機能を
有した金網状陽極電極３を重ねてある。金網状陽極電極
３と個体電解質膜４とを重ねると、金網の各構成線は波
状に折れ曲がっているので、両者が接触する部位と、順
次離れる部位とが生じ、さらに、金網の目部位は金網を
構成する金属がないので開口状態となり固体電解質膜４
が露出することになる。すなわち、金網状陽極電極３と
固体電解質膜４とは複雑で各種の接触状態が、非常に多
くの場所で形成されるものである。

【００２３】そして、該個体電解質膜４の他面を陰極面
側となして、同じく金網状陰極電極６を重ね、該金網状
陽極電極３と金網状陰極電極６との間に電圧を印加し
て、上記流過中の原料水を電気分解して、この電気分解
で発生した直後の発生期の酸素（Ｏ２）とオゾン（Ｏ
３）とで酸化を行うようになしている。

【００２４】上記金網状陽極電極３と金網状陰極電極６
とに、開口率５０％の１０ｃｍ平方の金網（５５メッシ
ュの白金（Ｐｔ）製）を使用し、直流電源を１５ボルト
としたところ、１５アンペアの電流が流れた。そこに毎
分２リットルの純水を流過させたところ１５．０ｐｐｍ
のオゾン水が得られた。なお、溶存酸素濃度は２５ｐｐ
ｍ以上の測定結果を得たが、これは飽和酸素濃度を越え
ており、混入した微細気泡酸素又は溶存したオゾンが測
定結果に影響を与えたものと推定される。

【００２５】なお、上記でオゾン生成能力を測定するた
めに純水を使用したが、これは有機物を含む水を使用す
ると、発生したオゾンが有機物を分解するために消費さ
れ正確な測定が不可能となるためであるが、電気分解を
安定的に行うには成分が不特定な原料水を直接電気分解
するという使用例はその報告例がない。しかし、本発明
は、敢えて有機物を含む原料水を直接電気分解するもの
で、このようになすことで、発生した直後の発生期の酸
素を酸化剤として利用できるものであるとともに、酸化
しようとする物質をも放電界で励起するものである。

【００２６】次に第２の実施例について説明する。本発
明は、酸化しようとする有機物等の物質を，水に溶解又
は混合して原料水となし、上記原料水を個体電解質膜４
の一面に沿わせて流過させ、該個体電解質膜４の一面を
陽極面側となして、金，プラチナ，ニッケル，チタンの
いずれか又はこれらを含む合金よりなるオゾン生成触媒
機能を有した金網状陽極電極３を重ね、該個体電解質膜
４の他面を陰極面側となして、同じく金網状陰極電極６
を重ね、該金網状陽極電極３と金網状陰極電極６との間
に電圧を印加して、上記流過中の原料水を電気分解し
て、この電気分解で発生した直後の発生期の酸素（Ｏ
２）とオゾン（Ｏ３）とで酸化を行うようになしてある
のは第１の実施例と同じである。

【００２７】そして、本発明は、さらに、上記陽極電極
面には１８４．９及び２５３．７ｎｍ（ナノメートル）
の波長の紫外線を照射するようになしている。この紫外
線は１８４．９及び２５３．７ｎｍの波長は有機物を最
も分解しやすいとされる波長とされているが、実際に紫
外線で有機物が分解される作用は非常に緩和なもので、
本発明では紫外線が有機物を直接分解する機能はほとん
ど期待していない。しかし、紫外線が酸素、オゾンを励
起して、この酸素、オゾンが酸化機能をより効率的に発
揮することと、酸化される物質も励起され酸化され易く
なることを利用するものである。

【００２８】なお、前述もしたが、この紫外線照射で金
網状陽極電極３に析出物が堆積することが防止されるこ
とが実験上確認された。この正確な理由は、現在解析中
であるが、電気分解で発生する酸素が紫外線で励起され
一部はオゾン化して強力な酸化力を発揮して、不純物の
体積が抑止されることはその要因の一つであることに誤
りはないと思われるし、また、紫外線の励起作用で析出
物質が原料水の全体部分で均一に析出して原料水と共に
流出して堆積が生じないことに起因するものであろうと
思われる。

【００２９】次に、第３の実施例について説明する。本
発明は、酸化しようとする有機物等の物質を，水に溶解
又は混合して原料水となし、上記原料水を個体電解質膜
４の一面に沿わせて流過させ、該個体電解質膜４の一面
に、金，白金，ニッケルのいずれか又はこれらを含む合
金よりなるオゾン生成触媒機能を有した金網状電極３
ａ，３ｂ，３ｃ・・・を、該原料水の流過方向に複数に
分断して並べて重ねてある。すなわち、第１および第２
の実施例の発明では、連続した単一の金網状陽極電極３
を固体電解質膜４の一面に重ねたが、本発明では金網状
電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・として原料水の流れ方向に
複数に分断して、後記するように、交互に陽極と陰極と
に連結して通電するようになしている。

【００３０】そして、上記個体電解質膜４の他面には、
上記金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・と対向して、同
じく複数に分断された金網状陰極電極６ａ，６ｂ，６ｃ
・・・を重ね、上記個体電解質膜４の一面側の金網電極
３ａ，３ｂ，３ｃ・・・は、原料水の流過方向に交互に
直流電源１０の陰極と陽極とに連結し、他面側の金網電
極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・には、直流電源１０の一面側
とは逆極にそれぞれ連結してある。

【００３１】すなわち、原料水は流過するにしたがっ
て、陽極側による電気分解と陰極側による電気分解とが
交互に繰り返されることになる。先ず原料水が電気分解
されると陽極電極側では酸素が発生する。次に、発生し
た酸素は原料水と共に流れて、次に陰極電極部位で電気
分解され水素が発生する。この発生した酸素が次に発生
する水素と接触するまでに長い時間はかからないので、
共に発生期の酸素と発生期の水素とが接触して、さらに
はオゾンも介在する雰囲気中で過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）
が発生し、酸化力を強めることになる。陽極電極と陰極
電極を共に一対あて（計４組の電極）を固体電解質膜４
の両面に配したものを使用し、電極金網の総面積は前記
と同じ１０平方センチで電圧および電流も同じとした
が、酸化力は第２の実施例の方法に比較して約３０％以
上向上した。

【００３２】次に、第４の実施例について説明する。本
発明は、上記急速酸化方法を簡易・小型な装置で実現す
るもので、本発明では円筒状の紫外線ランプ１を使用し
ている。紫外線ランプは種々の形状のものが用意されて
いるが、最近は直筒状形状のものが一般的で、本発明で
は、この円筒状の紫外線ランプ１を使用している。な
お、図では、該紫外線ランプ１の電源端子部を省略して
あるが、無論、電源端子が連結（通常図上下に一対の端
子が突出する）され電源が供給されるようになしてあ
る。

【００３３】そして、上記紫外線ランプ１の周面に、耐
オゾン性を有したスペーサ２を螺旋状に巻き付け、この
スペーサ２の外側に、金，プラチナ，ニッケル，チタン
のいずれか又はこれらを含む合金よりなるオゾン生成触
媒機能を有した金網状陽極電極３を巻き付け、さらにこ
の金網状陽極電極３の外側に個体電解質膜４を巻き付け
てている。このスペーサ２は耐オゾン性合成樹脂等が使
用でき、可曲性を有するものが望ましく、実施例として
は３ｍｍ角又は直径３ｍｍの断面円形の線状のテフロン
（商標）樹脂を使用し、これを紫外線ランプ１の外面に
３ｍｍの間隔を有するピッチで螺旋状に巻き付けてな
る。

【００３４】したがって、上記紫外線ランプ１の外周面
と、スペーサ２の間隙と、個体電解質膜４とで螺旋状の
流路５が形成され、この流路５の一端を、酸化しようと
する有機物等の物質を水に溶解又は混合した原料水の流
入口５ａとし、他端を流出口５ｂとなしている。すなわ
ち、本発明では流入口５ａと流出口５ｂとを連結する螺
旋状の流路５内を原料水が流過するようになしてある。
但し、本発明で特徴的なことは、原料水は上記流路５内
を全量が流過するのではないことで、この点は後で説明
する。

【００３５】そして、本発明は、上記個体電解質膜４の
外周に金網状陰極電極６を巻き付け、個体電解質膜４の
内面側の金網状陽極電極３を直流電源１０の陽極に、個
体電解質膜４の外面側の金網状陰極電極６を該直流電源
１０の陰極に連結してなる。したがって、上記金網状陽
極電極３と金網状陰極電極６とは固体電解質膜４を挟ん
で近接するので、両者の間に電流が流れることにより、
低い電圧でも原料水を激しく電気分解する。

【００３６】上記電気分解は、金網状陽極電極３が固体
電解質膜１と接触する部位と接触していない部位との境
界部位で集中して発生し、陽極側に酸素が発生するのは
無論であるが、一部発生した酸素はオゾン化される。こ
の電気分解によるオゾン生成を効果的に得るには、第一
に電極の材質を選定することで、経験上ニッケル、プラ
チナ、金等がオゾン生成効率が高いとされている。次
に、オゾン生成効率を高めるには、電解発生部位の総量
を増やすこと（効率的に電気分解を発生させること）
で、金網状の電極を使用することで固体電解質膜４との
接触部位と非接触部位との数が多数得られ、また、前記
したが金網を構成する線部が波形に折れ曲がるので、固
体電解質膜４に接触した部位から順次離れる部位が存在
し、この接触した部位から順次離れる部位に、電気分解
が誘引されて、広い面積で電気分解を生ずる現象が得ら
れれる。

【００３７】さらに、オゾン生成効率を高めるには、電
気分解で発生したオゾンをオゾン発生部位より直ちに別
の場所に移動することである。本発明で、原料水の流路
５を設けたが、原料水の一部はこの流路５以外に金網状
陽極電極３および金網状陰極電極６内を金網の面方向に
も流れる。すなわち、金網の目を原料水が通過するのは
無論であるが、金網の面方向には金網を構成する線をく
ぐって、順次隣の網目に原料水が流入するという、複雑
な流路が形成され、原料水が金網の面方向にも流過する
ことになる。そして、この金網の面方向の複雑な流路を
原料水が流過すると、微小な渦流が多数発生し、発生し
たオゾンはその渦流による攪拌作用で、発生部位より直
ちに離れ、電界の影響で生成されたオゾンが酸素に分解
される確率が低下して、結果としてオゾン生成効率が高
まる。また、この渦流は放電部位の冷却機能をも有し、
この原料水による冷却もオゾン生成効率を向上するもの
とされている。

【００３８】なお、この金網の面方向に流れる原料水は
金網状陰極電極６側も同じで、図３実施例では、固体電
解質膜４と金網状陰極電極６の外側に嵌着したケース７
との間を極微量の原料水が流過するものである。

【００３９】次に、第５の実施例について説明する。本
発明は、円筒状の紫外線ランプ１の周面に、耐オゾン性
を有したスペーサ２を螺旋状に巻き付けてあるのは請求
項４と同じである。そして、本発明は、上記スペーサ２
の外側に、金，プラチナ，ニッケル，チタンのいずれか
又はこれらを含む合金よりなるオゾン生成触媒機能を有
した金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を、該紫外線ラ
ンプ１の長手方向に複数に分断して巻き付けてある。各
金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・は機械的に分断され
ていることは無論電気的にも分断され、紫外線ランプ１
の周方向には全周に渡って巻き付けてあるが、該紫外線
ランプ１の長手方向（軸方向）には複数が夫々別個に設
けてある。

【００４０】そして、上記金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ
・・・の外側に個体電解質膜４を巻き付けて、紫外線ラ
ンプ１の外周面とスペーサ２の間隙と個体電解質膜４と
で螺旋状の流路５を形成し、この流路５の一端を、酸化
しようとする有機物等の物質を水に溶解又は混合した原
料水の流入口５ａと、他端を流出口５ｂとなしてあるの
は上記請求項４と同じである。なお、この固体電解質膜
４は一枚のものを各金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・
に渡って巻き付ければよい。

【００４１】さらに、上記個体電解質膜４の外周には前
記金網状陽極電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・と対向する複
数の金網状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を巻き付け、個
体電解質膜４の内面側の金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・
・・を交互に直流電源１０の陽極と陰極とに連結し、個
体電解質膜４の外面側の金網状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・
・・を該直流電源１０の内面側とは逆極に連結してな
る。すなわち、本発明は原料水が流れる方向に交互に陽
極側の電気分解と陰極側の電気分とが交互に生ずるよう
になしてある。このような、交互の電気分解で過酸化水
素が生成されることは古くから知られたことであるが、
本発明ではオゾンを積極的に発生させる雰囲気中で、過
酸化水素をも生成するようになしてある。すなわち、オ
ゾン生成機能を有する触媒電極が過酸化水素生成にも有
効なものであった。

【００４２】次に、第６の実施例について説明する。本
発明は、円筒状の紫外線ランプ１の周面に、耐オゾン性
を有したスペーサ２を螺旋状に巻き付け、このスペーサ
２の外側に、金，プラチナ，ニッケル，チタンのいずれ
か又はこれらを含む合金よりなるオゾン生成触媒機能を
有した金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を、該紫外線
ランプ１の長手方向に複数に分断して巻き付け、さらに
この金網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・の外側に個体電
解質膜４を巻き付けて、紫外線ランプ１の外周面とスペ
ーサ２の間隙と個体電解質膜４とで螺旋状の流路５を形
成し、この流路５の一端を、酸化しようとする有機物等
の物質を水に溶解又は混合した原料水の流入口５ａと、
他端を流出口５ｂとなし、さらに、上記個体電解質膜４
の外周には前記金網状陽極電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・
と対向する複数の金網状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を
巻き付けてなるのは、前記請求項５と同じである。

【００４３】本発明は、前記金網状電極６ａ，６ｂ，６
ｃ・・・のさらに外側にスペーサ２を螺旋状に巻き付け
て、全体を筒状ケース７内に収納し、該個体電解質膜４
の外周側にも原料水の螺旋状流路５を形成してある。す
なわち、本発明では、固体電解質膜４の内周面側と外周
面側とに流路５を夫々設け、原料水は両流路５，５内を
硫化するようになして、固体電解質膜４の外側で発生す
る電気分解をも無駄なく利用できるようになしてある。

【００４４】そして、上記個体電解質膜４の内面側の金
網状電極３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を交互に直流電源１０
の陽極と陰極とに連結し、個体電解質膜４の外面側の金
網状電極６ａ，６ｂ，６ｃ・・・を該直流電源１０の内
面側とは逆極に連結してなるは請求項５と同じである。

【００４５】次に第７の実施例について説明する。本発
明は、上記実施例６の構成に加えて、流路５，５の流入
口５ａ、５ａには原料水圧送流路５ｃ，５ｃを連結した
ものである。すなわち、原料水を所定の流量、流速で供
送できるようになしたもので、この種の装置で、原料水
圧送流路５ｃ，５ｃを連結するのは常套手段であるが、
本発明での原料水圧送流路５ｃ，５ｃは、以下の二つの
特徴を有している。

【００４６】上記原料水圧送流路５ｃ，５ｃの第一の特
徴は、原料水に所定の流速を確保して電解部位に不純物
が堆積しないようにするためのもので、一定以上の原料
水の流速を保つことで電極が常に清浄化されるようにな
している。

【００４７】そして、上記のように流速を早く設定する
ならば、有機物等が発生直後の酸素、オゾン、過酸化水
素と接触する時間も当然短くなり、充分な酸化ができな
いことも想定される。そこで、この原料水圧送流路５
ｃ，５ｃは循環用の原料水圧送流路５ｃ，５ｃを含むも
ので、充分な酸化がワンパスで不可能な場合は、原料水
を本発明装置を介して循環して酸化を促進するようにな
すものである。

【００４８】

【発明の効果】本発明急速酸化装置は、中心に紫外線ラ
ンプ１を使用して同心状にスぺーサ２と金網状陽極電極
３と固体電解質幕４と金網状陰極電極６とを巻き付けて
なるので、非常に簡易な構成でコンパクトに製造できる
ものである。そして、原料水の流路は、紫外線ランプ１
に沿って細い螺旋状に構成されているので、原料水全体
に効率的に紫外線が照射できると共に、原料水の螺旋流
が遠心方向に位置した金網状電極に衝突して該電極が洗
浄され、常に安定した電気分解が生ずる急速酸化装置を
提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に利用される装置例の一部断面正面図で
ある。

【図２】別の装置例縦断面図である。

【図３】さらに別の実施例縦断面図である。

【符号の説明】

１紫外線ランプ２スペーサ３金網状陽極電極３ａ金網状電極３ｂ金網状電極３ｃ金網状電極４固体電解質膜５流路５ａ流入口５ｂ流出口５ｃ原料水圧送流路６金網状陰極電極６ａ金網状電極６ｂ金網状電極６ｃ金網状電極７ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/32 Ｃ０２Ｆ 1/32 1/46 1/46 Ｚ 1/50 ５３１ 1/50 ５３１Ｑ５３１Ｒ５４０５４０Ｂ５５０５５０Ｄ５５０Ｌ５６０５６０Ｃ５６０Ｆ 1/78 1/78 Ｃ２５Ｂ 1/00 Ｃ２５Ｂ 1/10 1/10 15/00 ３０２Ｚ 1/13 Ｃ０１Ｂ 13/10 Ｄ 9/00 Ｃ２５Ｂ 1/00 Ｚ 15/00 ３０２Ｆ // Ｃ０１Ｂ 13/10 9/00 Ａ (56)参考文献特開昭61−249589（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−114393（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−11643（ＪＰ，Ａ) 特開平11−300360（ＪＰ，Ａ) 特開平３−155818（ＪＰ，Ａ) 特開平３−26389（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/72 - 1/78 C02F 1/32 C02F 1/46 C01B 13/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の紫外線ランプ（１）の周面に、
耐オゾン性を有したスペーサ（２）を螺旋状に巻き付
け、このスペーサ（２）の外側に、金，プラチナ，ニッ
ケル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金よりなる
オゾン生成触媒機能を有した金網状陽極電極（３）を巻
き付け、さらにこの金網状陽極電極（３）の外側に個体
電解質膜（４）を巻き付けて、紫外線ランプ（１）の外
周面とスペーサ（２）の間隙と個体電解質膜（４）とで
螺旋状の流路（５）を形成し、この流路（５）の一端
を、酸化しようとする有機物等の物質を水に溶解又は混
合した原料水の流入口（５ａ）と、他端を流出口（５
ｂ）となし、さらに、上記個体電解質膜（４）の外周に金網状陰極電
極（６）を巻き付け、個体電解質膜（４）の内面側の金
網状陽極電極（３）を直流電源（１０）の陽極に、個体
電解質膜（４）の外面側の金網状陰極電極（６）を該直
流電源（１０）の陰極に連結してなる急速酸化装置。
【請求項２】円筒状の紫外線ランプ（１）の周面に、
耐オゾン性を有したスペーサ（２）を螺旋状に巻き付
け、このスペーサ（２）の外側に、金，プラチナ，ニッ
ケル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金よりなる
オゾン生成触媒機能を有した金網状電極（３ａ，３ｂ，
３ｃ・・・）を、該紫外線ランプ（１）の長手方向に複
数に分断して巻き付け、さらにこの金網状電極（３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・）の外側に個体電解質膜（４）を巻き
付けて、紫外線ランプ（１）の外周面とスペーサ（２）
の間隙と個体電解質膜（４）とで螺旋状の流路（５）を
形成し、この流路（５）の一端を、酸化しようとする有
機物等の物質を水に溶解又は混合した原料水の流入口
（５ａ）と、他端を流出口（５ｂ）となし、さらに、上記個体電解質膜４の外周には前記金網状陽極
電極（３ａ，３ｂ，３ｃ・・・）と対向する複数の金網
状電極（６ａ，６ｂ，６ｃ・・・）を巻き付け、個体電
解質膜（４）の内面側の金網状電極（３ａ，３ｂ，３ｃ
・・・）を交互に直流電源（１０）の陽極と陰極とに連
結し、個体電解質膜（４）の外面側の金網状電極（６
ａ，６ｂ，６ｃ・・・）を該直流電源（１０）の内面側
とは逆極に連結してなる急速酸化装置。
【請求項３】円筒状の紫外線ランプ（１）の周面に、
耐オゾン性を有したスペーサ（２）を螺旋状に巻き付
け、このスペーサ（２）の外側に、金，プラチナ，ニッ
ケル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金よりなる
オゾン生成触媒機能を有した金網状電極（３ａ，３ｂ，
３ｃ・・・）を、該紫外線ランプ（１）の長手方向に複
数に分断して巻き付け、さらにこの金網状電極（３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・）の外側に個体電解質膜（４）を巻き
付けて、紫外線ランプ（１）の外周面とスペーサ（２）
の間隙と個体電解質膜（４）とで螺旋状の流路（５）を
形成し、この流路（５）の一端を、酸化しようとする有
機物等の物質を水に溶解又は混合した原料水の流入口
（５ａ）と、他端を流出口（５ｂ）となし、さらに、上記個体電解質膜（４）の外周には前記金網状
陽極電極（３ａ，３ｂ，３ｃ・・・）と対向する複数の
金網状電極（６ａ，６ｂ，６ｃ・・・）を巻き付け、さ
らに、その外側にスペーサ（２）を螺旋状に巻き付け
て、全体を筒状ケース（７）内に収納し、該個体電解質
膜（４）の外周側にも原料水の螺旋状流路（５）を形成
し、上記個体電解質膜（４）の内面側の金網状電極（３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・）を交互に直流電源（１０）の陽極と
陰極とに連結し、個体電解質膜（４）の外面側の金網状
電極（６ａ，６ｂ，６ｃ・・・）を該直流電源（１０）
の内面側とは逆極に連結してなる急速酸化装置。
【請求項４】円筒状の紫外線ランプ（１）の周面に、
耐オゾン性を有したスペーサ（２）を螺旋状に巻き付
け、このスペーサ（２）の外側に、金，プラチナ，ニッ
ケル，チタンのいずれか又はこれらを含む合金よりなる
オゾン生成触媒機能を有した金網状電極（３ａ，３ｂ，
３ｃ・・・）を、該紫外線ランプ（１）の長手方向に複
数に分断して巻き付け、さらにこの金網状電極（３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・）の外側に個体電解質膜（４）を巻き
付けて、紫外線ランプ（１）の外周面とスペーサ（２）
の間隙と個体電解質膜（４）とで螺旋状の流路（５）を
形成し、この流路（５）の一端を、酸化しようとする有
機物等の物質を水に溶解又は混合した原料水の流入口
（５ａ）と、他端を流出口（５ｂ）となし、さらに、上記個体電解質膜４の外周には前記金網状陽極
電極（３ａ，３ｂ，３ｃ・・・）と対向する複数の金網
状電極（６ａ，６ｂ，６ｃ・・・）を巻き付け、さら
に、その外側にスペーサ（２）を螺旋状に巻き付けて、
全体を筒状ケース（７）内に収納し、該個体電解質膜
（４）の外周側にも原料水の螺旋状流路（５）を形成
し、上記個体電解質膜（４）の内面側の金網状電極（３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・）を交互に直流電源（１０）の陽極と
陰極とに連結し、個体電解質膜（４）の外面側の金網状
電極（６ａ，６ｂ，６ｃ・・・）を該直流電源（１０）
の内面側とは逆極に連結し、上記流路（５，５）の流入口（５ａ、５ａ）には原料水
圧送流路（５ｃ，５ｃ）を連結してなる急速酸化装置。