JPH0743445U - 電極式水改質装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通水管路壁面にスケールが析出付着するのを
抑制する。 【構成】 通水管に接続するハウジング４内に電極５，
６を間隔を介して対向配置する。この電極５，６に矩形
の反転極性電圧を印加する。電極５，６に矩形の極性反
転電圧を印加することで、水中に極性反転電流を流し、
水を活性化して溶解度を増し、スケールの析出をし難く
し、たとえスケールが発生してもそのスケールの結晶構
造を針状でなく球状化してスケールを破壊し易く、か
つ、水に溶け易くして通水管壁面にスケールが付着堆積
するのを抑制する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば、水管を通る水の改質を行う電極式水改質装置に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

周知のように、水中にはカルシウムやマグネシウム等の物質が含まれ、これら のカルシウムやマグネシウム等がスケールとして析出し、この析出したスケール が通水管の内壁面に付着成長し、水の流れが悪くなる等、様々な問題が生じる。

【０００３】 このようなスケール析出を防止するものとして、図６に示すような電極式水改 質装置が提案されている。この装置は、アルミニウム等の筒体１の内部に絶縁性 の固定板２を配置し、この固定板２の中心部に炭素棒３を取り付けたもので、筒 体１は給水管に介設され、筒体１内を通る水に、アルミニウムと炭素のイオン化 傾向の違いを利用してアルミニウムと炭素間に電流を流し、この電流エネルギー により通水する水を活性化して水の溶解度を増し、スケールの析出を防止しよう とするものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、イオン化傾向の違いによって生じる電流は非常に微弱であり、 水の活性化の効果の上ではまだ不十分であり、長期間使用すると、筒体１と炭素 棒３の電極面に汚れや酸化膜が付着し、水の活性化作用が弱められて、水の改質 効果が失われてしまうという問題があった。

【０００５】 本考案は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、 電極表面に汚れや酸化膜が着き難く、しかも、水に十分な活性化エネルギーを与 え、スケールの析出を長期に渡って防止することができる電極式水改質装置を提 供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、 本考案の電極式水改質装置は、通水可能にしたハウジング内に間隔を介して電極 を対向配置し、この電極に矩形の極性反転電圧を印加する極性反転駆動手段を設 けたことを特徴として構成されている。

【０００７】

【作用】

上記構成の本考案において、電極に矩形の極性反転電圧を印加することにより 、十分な電流エネルギーが通水する水に加えられ、水が活性化して溶解度が増し 、しかも、極性反転電圧が印加されることで、水中に流れる電流の向きが反転す るので、水中のイオンの偏在がなくなり、スケールが析出し難くなり、その上、 矩形の極性反転電圧が加えられることで、プラスからマイナスに、マイナスから プラスへの切り換わりがシャープとなり、これにより、たとえ、スケールが析出 しかかっても、極性が急激に反転するために、その極性反転に伴って行われるス ケールの急激な反転運動の慣性力により、スケールの分子と分子の結合が切れ、 スケールの発生メカニズムが破壊されて水中に溶ける結果、スケールの発生成長 を効果的に抑制できる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１には本考案に係る電極 式水改質装置の一実施例の構成が示されている。同図において、ステンレスから なる筒形状をしたハウジング４の内部に一対の電極５，６が間隔を介して対向配 置され、各電極５，６には棒状の導伝体７が接続固定されており、この導伝体７ は図示されていない絶縁部材を介してハウジング４に気密に取り付けられている 。各電極５，６の導伝体７は制御装置８に接続されており、この制御装置８に形 成される極性反転駆動手段によって電極５，６に矩形の極性反転電圧が印加され るようになっている。なお、ハウジング４の両端側は水管等に接続する接続部が 形成されている。

【０００９】 図２は極性反転駆動手段９の回路を示したもので、この極性反転駆動手段９は 電源回路10と、矩形パルス発振回路11とを有して構成されている。電源回路10は 商用電源の電源電圧を降圧し、必要に応じ直流電圧に変換して電圧を矩形パルス 発振回路11に加える。

【００１０】 矩形パルス発振回路11は図３の（ａ）に示すような矩形のプラスとマイナスが 反転するパルス電圧を作り出し、電極５，６に極性の反転した電圧を印加する。

【００１１】 極性反転電圧を電極５と電極６に印加するということは、例えば、電極５の極 性が正のとき電極６の極性を負とし、次に、電極５，６の極性を切り換えて、前 記とは逆に電極５の極性を負とし、電極６の極性を正とし、その後また、電極５ の極性と電極６の極性とを反転させるといったように、電極５，６の極性を周期 的に反転切り換えさせながら電圧を印加することであり、そうすると、電極５， ６間に流れる電流は図３の（ａ）に示すように、時間ｔに対して周期的に変化す る矩形のパルス電流となる。

【００１２】 ところで、水に電流を流すと、水に電流のエネルギーが与えられて、水分子の 集団が細分化して活性化するために、スケールが含まれている水に電流を流すと 、スケールが水に溶け易くなると考えられ、さらに、流す電流を極性反転電流と すると、水中のプラスイオンとマイナスイオンの偏在がなくなり、スケールの成 長がし難くなると考えられる。

【００１３】 しかも、その極性反転電流が、図３の（ａ）に示したような矩形状のパルス電 流として与えられるために、対向した電極の極性反転切り換えが瞬間的に急激に 行われることにより、スケールが電極の極性反転切り換えにより反転するときの 瞬発的な慣性エネルギーにより、スケールの分子と分子の結合が切れることによ り、スケールが非常に小さくなって水中に溶けるために、スケールの発生がより 効果的に抑制されると考えられる。本出願人が水道等のビーカの水中に一対の電 極を対向配置し、電極間に矩形状の極性反転電流を流して水中に浸漬した試料表 面へのスケールの発生を検出する実験を行ったところ、スケールの発生が完全に 抑制されたことが確認されている。表１と図４はこの実験結果を示したものであ る。表１は、矩形波電圧の周波数と電圧を変えてスケールの析出状況を調べた結 果を示したもので、表中、二重丸の印は極めて良好、丸の印は良好、−印は効果 がない場合を示している。

【００１４】

【表１】

【００１５】 この表から分かるように、印加電圧と周波数の組み合わせによって、スケール 発生防止の効果に顕著な差異が認められ、特に、効果のある二重丸の印の条件を 選んで極性反転電圧を電極５，６に印加することにより、スケール析出防止の顕 著な効果が期待できる。

【００１６】 図４は矩形波による極性反転電圧を印加することによる効果を示したもので、 同図の（ａ）は水中に電流を流さない場合の試料表面の顕微鏡写真を、同図の（ ｂ）は電極間に図３の（ｂ）に示すような正弦波形の極性反転電圧を印加したと きの試料表面の顕微鏡写真を、同図の（ｃ）は電極間に図３の（ａ）に示す矩形 波の極性反転電圧を印加した本実施例の場合の試料表面の顕微鏡写真をそれぞれ 模写した図である。これらの図から分かるように、通電処理を行わない同図の（ ａ）では、針状をしたスケールが析出していることが分かる。この種の針状のス ケールは堅く、壁面の裂け目や凹部に突き刺さり、この針状のスケールが核とな ってスケールがどんどん析出成長していくために、スケール析出による悪影響が 顕著なものとなる。

【００１７】 電極５，６間に正弦波形の極性反転電圧を印加した場合は、通電による水の活 性化作用と、極性反転電圧を加えることによる水中イオンの偏在化防止効果とが 相俟って、スケール発生の防止効果が確認されるが、また、針状のスケールの発 生が見られ、スケール発生防止の効果はまだ十分とは言えない。

【００１８】 これに対し、本実施例の場合は、同図の（ｃ）に示すように、針状スケールの 発生はほとんど見られず、スケールの析出量も少く、析出したスケールも球状の 結晶構造のものがほとんどである。このような球状のスケールは、壁面への付着 力が弱く、かつ、スケールの分子と分子の結合力も弱いために、すぐに破壊して 水中に飛散して水中に溶けるので、スケールが大きく成長するということもなく なり、極めて良好なスケールの析出防止効果が得られる。この顕著な効果は、矩 形波形の極性反転電圧を加える効果が顕著なためと考えられる。

【００１９】 つまり、矩形波とすることで、極性反転が急激に行われ、この極性反転時のス ケールの急激な反転慣性エネルギーにより、スケールの分子間結合が切れて、水 に溶け易くなり、析出し難くなる効果がさらに増すことによって生じるものと考 えられる。なお、電極５，６の極性反転により、スケールが反転運動を起こす理 由は、例えば、スケールの表面側にプラスの電荷部分とマイナスの電荷部分の存 在が想定され、プラスの電荷部分はマイナス側の電極、例えば電極５側に向こう とし、次に極性反転により、電極６側がマイナス極になると、今度は電極６側に 向こうとし、この極性反転の繰り返しにより、スケールはその向きを瞬間的に変 えようとするため、その瞬間的な反転運動の慣性力を受けて、分子と分子の結合 が切断されて、スケールが水に溶け易くなり、成長し難くなるものと考えられ、 正弦波形の極性反転電圧を加えた場合に比べ、より顕著な効果が得られたものと 考えられる。

【００２０】 前述の如く、本実施例によれば、スケールの析出成長を防止でき、たとえ、ス ケールが発生しても、そのスケールは溶け易く破壊し易いので、水に再び溶けた り、水中に浮遊して外部に排出されるので、水管等の壁面にスケールが付着堆積 するのを効果的に抑制することができるという今までにない優れた効果を得るこ とができる。

【００２１】 なお、本考案は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り 得る。例えば、上記実施例では、本実施例の装置を給水管に介設する使用例で説 明したが、本実施例の装置は水の改質が要求される様々な用途に使用できるもの であり、例えば、各種のタンク内等に装着し、タンク内の水の改質を行うことが できる。このように、水が収容されるタンク等に浸漬して使用する場合等には、 図５に示すように、ハウジング４に流通孔12を設け、電極配置領域に水を流通し 易くする構成にしたりして、ハウジング４の形態を任意に可変設計できる。

【００２２】 さらに、上記実施例では電源回路10に商用電源を接続したが、商用電源の代わ ーに電池を電源として用いてもよい。

【００２３】 また、本実施例では電極５，６とハウジング４はステンレスを用いて形成した が、これら電極５，６およびハウジング４の材料はステンレスに限定されるもの ではなく、他の材料を用いて構成することができる。これらハウジング４および 電極５，６は水回り部分に使用されるので、水に対する耐蝕性を備えた材料によ り構成することが望ましい。

【００２４】

【考案の効果】

本考案によれば、通水可能にしたハウジング内の対向電極に極性反転電圧を印 加して、水中に極性反転電流を流すようにしたので、水を活性化する十分なエネ ルギーが供給される結果、水の溶解度が増し、水中に含まれるマグネシウムやカ ルシウム等の物質が溶け易くなり、しかも、極性反転電流が流れることで、水中 にイオンの偏在がなくなり、そのため、スケールが析出し難くなり、しかも、本 考案では矩形の極性反転電圧が印加することで、たとえ、スケールが析出したと しても、そのスケールはその極性反転時に行われる急激な反転運動によって、ス ケールの分子と分子の結合が破壊されることで、スケールが水に溶け易くなり、 水に溶けないで残ったスケールが生じても、その結晶構造は針状にならずに球状 化し、壁面への付着力が弱い上に、スケール自体の分子と分子の結合力も弱いた めに、すぐに壊れて水に溶けたり、水中に浮遊して外部へ排出されるので、通水 壁面へのスケール堆積による悪影響を効果的に防止することができ、今までにな い極めて画期的な効果を奏することができる。

【００２５】 また、対向電極間に極性反転電流が流れることで、電極の表面に析出物が付着 して、電極としての機能が損なわれるということもなく、長期に渡って前記優れ た効果を維持することができる。

【００２６】 さらに、対向電極に極性反転電圧が印加されることで、直流電圧を電極間に印 加したときに生じる電気分解によるガス発生もなく、使い勝手上も極めて優れた ものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る電極式水改質装置の一実施例を示
す構成説明図である。

【図２】同実施例の装置における極性反転駆動手段のブ
ロック図である。

【図３】本実施例で使用する矩形の極性反転電圧波形を
正弦波形との比較の上で示す波形説明図である。

【図４】本実施例の装置の効果確認の実験結果を他の条
件の実験結果と比較状態で示すスケール析出結晶構造の
顕微鏡写真の模式図である。

【図５】本考案の他の実施例を示す説明図である。

【図６】従来の電極式水改質装置の説明図である。

【符号の説明】

４ ハウジング ５，６ 電極 ９ 極性反転駆動手段 11 矩形パルス発振回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 通水可能にしたハウジング内に間隔を介
   して電極を対向配置し、この電極に矩形の極性反転電圧
   を印加する極性反転駆動手段を設けたことを特徴とする
   電極式水改質装置。