TWI418518B - An electrode block and a fluid reforming device using the block - Google Patents

Description

電極區塊與使用有該區塊之流體改質處理裝置

本發明，係有關於以上水道水、包含有身為不純物之電解質物質或有機物的被污染之水(例如，作為船舶之壓載用水而被使用的包含有水生生物之海水、對於貝類等之海產物作了洗淨之含有細菌的洗淨水、牧場之包含有給予幼牛的牛乳等之脂肪或是有機物的洗淨排水)為首的各種流體(例如，中水、下水等)之改質處理裝置，更詳細而言，係有關於能夠將在工廠內作循環之空調用冷卻水(亦包含溫水)或供給至鍋爐的水、被供給至工廠之工業用水、水道水、室內之加濕用的水等之上水道水；中水道水(水洗廁所用水、產業廢水再生水、雨水等)；工業用排水或河川之水的下水道水；或是溫泉或24小時熱水澡缸的洗澡水或井水；硬水或軟水；且更進而能夠對作為養殖用而循環使用的包含有污物之海水或是被作反覆使用的油類等作改質的流體之流體改質處理裝置。

例如，身為先前技術例的其中之一之工廠內的空調用冷卻水，係被作循環使用，但是，於循環間，會混入垃圾或是塵埃等。其中，不溶性之物，係會在循環中藉由過濾器等而被過濾‧除去，但是，其中之水溶性物質，係會溶解至循環水中，特別是如同Ca或是Mg一般之物，會隨著時間的經過而被氧化，並在配管中作為積垢而析出‧堆積，並造成使配管或是幫浦類等之機器類堵塞的問題。又，各種的細菌(例如大腸菌或是退伍軍人菌、導致肺炎或是支氣管炎的呼吸器系統的細菌)亦會在循環水中繁殖，而此些係從空調口而被吹出至室內，並造成由於此些所導致的疾病(下痢或腹痛、肺炎)。除此之外，亦可列舉出壓載水所致之海洋污染(所謂壓載水，係指作為船舶之壓載而被使用之海水，當無積載的出航時，係在該出航地而將港的海水積載於壓載槽中，並在停靠港處將貨物作積載，並將與積載貨物等量之壓載水排出至船外，而，在此排出海水中，係包含有出航地之水生生物，並作為外來種生物而被散佈至停靠港處，而產生對於停靠港之生態系統造成影響的問題)、海產物之洗淨水所致的污染、包含有脂肪或是有機物之洗淨水所致之污染等。

同樣的，在24小時熱水澡缸或是都市型溫泉中，水道水或是溫泉亦係被作循環使用，而原本在水中(特別是溫泉水中)便有所包含之礦物質成分或是在入浴者之汗中所包含的電解質物質(Na之類的金屬離子)或是有機物、亦或是落下之細菌或是從入浴者所排出之細菌，係會繁殖，而有著使水質急速降低的問題。又，在作為養殖用而循環使用的海水中，亦同樣的，會由於在水槽中所飼養之魚的排泄物或是繁殖之細菌、混入之不純物等，而使水質逐漸的惡化，並亦有著使養殖魚之生存率降低的問題。

因此，在工廠排放水或是大型澡堂之洗澡水等的改質中，係進行有添加藥品(次氯酸或是過錳酸鉀一般之強力的殺菌劑(氧化劑))或是使用大規模之曝氣裝置等的處理，但是，此種處理方法，係有著高成本且成為需要大空間一般的問題點，而無法方便的使用。特別是，在如同都市型溫泉一般之在大型浴槽中作循環之熱水、或是在家庭用24小時熱水澡缸一般之設施、設備中，添加強力的殺菌劑(氧化劑)等一事係為不可能，且導入大型處理設備一事亦為困難。

作為代替大型處理設備而使用於此種用途中之裝置，係提供有如同在日本專利第2623204號，第2611080號、第2615308號中所記載一般的裝置，而成為在此些之設施、設備中亦可方便地作適用。經由此處理，水中之有機化合物的某一些係氣化並排出，另外一些係沈澱，上層之清澄流體係成為被作了殺菌之清淨水，而能夠作再利用。此事係已被實證。

然而，此種方式，由於係為在被設置於水中之交流施加電極處施加定電壓，並進行電性分解者，因此，依存於被處理水之性質，所通電之電流量係會變化，因此，係有必要進行配合於被處理水之性質的電流設定，或是配合於處理之進行程度而對該電流設定作改變。例如，在相當污濁的被處理水中，由於係含有多量之電解質，因此電流係易於流動，但是，隨著改質的進行，電解質係減少，而逐漸的變成難以流動電流，此時，必須要配合於處理而逐漸地使施加電壓上升，而使其成為流動有特定之電流量。又，當被處理水係為硬水的情況時，相較於軟水，由於係包含有多量之電解質，而容易通電，因此，係必須要配合於水質而對電流量作調整。如此這般，在先前技術之文獻記載中，由於係為定電壓方式，因此，係有必要進行配合於被處理水之電流調整。對於此事，若是施工現場僅有少許，則還不會造成問題，但是，當施工現場係遍佈全國各地的情況時，係必須要配合於設置狀況而個別地進行電流調整，在先前技術之設備中，於施工時係非常的耗費時間，而有著不適合於大量生產、廣域施工的問題。

進而，若是如上述一般，用以進行水質改質之電性分解繼續進行，則所產生之氧化物會逐漸的附著於電極表面，並漸漸地使通電狀態惡化，因此，係進行有用以將電極表面狀態保持為清淨之控制，故而，身為堆積˙附著物之產生的主要原因之Ca或Mg，係會溶解於水中，而此些在循環配管內會作為氧化物(積垢)而逐漸的堆積，並如前述一般地造成使配管或機器類堵塞的問題。

[專利文獻1]日本專利第2623204號

[專利文獻2]日本專利第2611080號

[專利文獻3]日本專利第2615308號

因此，本發明，係為用以將此種細菌問題、設置場所之問題、以及特別是對於配管或機器堵塞之問題的消除以及在大量生產、廣域設置中之設置條件的調整等之各種問題一併解決所進行者，其目的，係以提供一種嶄新的流體改質處理裝置為其技術課題，該流體改質處理裝置，係可縮小設置場所，且不會有配管堵塞的情況，且亦能夠劃一性地進行現場調整，並且能夠將藥品之使用減少為0，或是就算使用藥品亦能夠將使用量減低為最小限度，又，亦能夠進行雜菌處理，而能夠對於以水為首之各種的流體而進行淨化‧改質(氧化還原電位之降低)。

「申請專利範圍第1項」，係為被浸漬於被改質處理用之流體中而使用的本發明之流體改質處理用的電極區塊(30)之實施例1(參考圖1(a)、(b))，其特徵為，具備有以下構成：(a)被設置在被改質處理用之流體中的1乃至複數對的交流施加電極(3a)、(3b)；和(b)以包圍前述交流施加電極(3a)、(3b)之外周的方式而配置、或是配置在交流施加電極(3a)、(3b)之間的接地電極(3d)；和(c)被連接於交流施加電極(3a)、(3b)，並對電極(3a)、(3b)之極性作切換的極性切換開關電路(2)；和(d)具備有檢測出流體處理中之在交流施加電極(3a)、(3b)間所流動的電流之電流檢測部(SR)，並將在該電流檢測部(SR)中所檢測出之電流値保持於一定的定電流電源(1)。

「申請專利範圍第2項」，係為本發明之上述電極區塊(30)的實施例2(參考圖1(c)、(d))，其特徵為，具備有以下構成：(a)以3枚為1組，並以使其中一者成為正極、另外一者成為負極、剩餘之一者成為接地極的方式來作切換，且至少前述1組以上係被設置在被改質處理用之流體中的交流施加電極(3a)、(3b)、(3c)；和(b)以包圍前述交流施加電極(3a)、(3b)(3c)之外周的方式而配置、或是配置在交流施加電極(3a)、(3b)、(3c)之內側的接地電極(3d)；和(c)被連接於前述交流施加電極(3a)、(3b)、(3c)，並對交流施加電極(3a)、(3b)、(3c)之極性作切換的極性切換開關電路(2)；和(d)具備有檢測出流體處理中之在電極間所流動的電流之電流檢測部(SR)，並將在該電流檢測部(SR)中所檢測出之電流値保持於一定的定電流電源(1)。

「申請專利範圍第3項」，係為將本發明之實施例1、2的電極區塊(30)收容在流體淨化用容器(10)中來作使用的情況(參考圖2～11)，其特徵為：(a)係在具備有將淨化前之流體作導入的導入口(14)以及使淨化後之流體流出的流出口(15)之流體淨化用容器(10)中，收容有如同申請專利範圍第1項或第2項中所記載之電極區塊(30)。

「申請專利範圍第4項」，係為對前述實施例2與其之變形例作了更進一步之限定，而以「將以3以上而成為1組並被彎折為ㄑ字形之交流施加電極(3a)、(3b)、(3c)，在同周圓上以點對稱來作配置」一事作為特徵，藉由對交流施加電極(3a)、(3b)、(3c)內的相鄰接之2個依序作選擇並通電，電極表面係被保持為清淨，而能夠長期間地保持電解性能。

「申請專利範圍第5項」，係有關於電極(3a)、(3b)、(3c)之構造，藉由「電極係藉由多孔質體而被形成」的特徵，而使容器(10)內之流體的流通順暢地進行，且與電極(3a)、(3b)、(3c)、(3d)間之接觸亦係順暢地被進行，而能夠維持高電解性能。

若藉由申請專利範圍第1項或第2項中所記載之本發明的電極區塊(30)，則流通狀態之被處理流體(在申請專利範圍第3項的情況時，係為在容器(10)內所流動之被處理流體)、或是在批次式處理中而被積存於容器(10)內之被處理流體(參考圖6)，係與身為非接地電極之交流施加電極(3a)(3b)、(3b)(3c)或是(3c)(3a)相接觸並被作電性分解，而溶存於流體中之不純物電解質(主要除了Ca以外，其他例如有Mg、Si)，係如同後述一般而在流體中被氧化，而該氧化物係會析出‧附著堆積於接地電極(3d)之表面。藉由此，特別是在如同空調用冷卻水一般之循環流體作循環的期間中而溶解的電解質不純物物質之在配管內所析出的量，係成為顯著的減少，而成為能夠將此事所致之配管堵塞消除或是顯著地延遲，並且，在批次式中之容器(10)的情況時，亦能夠對於胴體部(11)之內壁或其他處的析出作抑制。接地電極(3d)，係可依據其表面之髒污程度而適宜地作更換。

又，藉由前述電解，該當被處理流體之氧化還原電位係會降低，但是，藉由前述電性分解所產生的活性氧與活性氫的一部份，係會在被處理流體中成為溶存氧或溶存氫，並溶解於被處理流體中，而溶解於被處理流體中之此溶存氧，係會與被處理流體中之不純物電解質或有機物(包含有細菌)起氧化反應，並使該些成為無害。

另一方面，被處理流體中之活性氫，係會將在容器(10)之胴體部(11)的表面或是角隅(特別是，在被處理流體並不會循環之底部的角隅)處所附著形成的黏稠之有機附著物(蛋白脂質)作分解，而使容器(10)之內部成為清淨。而後，若是此黏稠之有機附著物被作了分解‧除去，則潛伏在前述有機附著物內或是有機附著物之裏側的細菌(特別是退伍軍人菌)，係藉由前述活性溶存氧而被分解並消滅。

在本發明中，由於流體處理中之在交流施加電極間所流動的電流係保持為一定，因此，所處理之流體的種類係並不被限定。亦即是，相當污濁之流體、也就是污濁水或是硬水，由於不純物或礦物質之量係為多，因此係容易通電，而電性分解係容易進行，但是，隨著處理之進行，若是被處理流體之純度變高，則電流係逐漸的變成無法流通，而使電性分解無法進行，但是，只要設為定電流，則不依存於被處理流體之種類，而能夠恆常進行一定之電性分解所致的淨化。故而，由於如同先前技術例一般之配合於設置場所的電流調整係成為不必要，因此在大量生產、廣域設置上係為有利。除此之外，由於係使流體中之不純物(主要係為Ca)析出‧堆積於接地電極處並作除去，因此，係不會有前述不純物在配管或是幫浦一般之機器類內或是在容器內而堆積的情況。進而，由於係為電性分解所致之改質，因此，亦能夠將各種污染水、污濁水、壓載水等中的以細菌為首之有害有機物除去。

以下，依據圖示實施例，對本發明作詳述。圖1，係為將本發明之電極區塊(30)直接設置在被處理流體中並進行處理的情況，圖2～4，係為將本發明之電極區塊(30)作了內藏的流體改質處理裝置之設置例。圖1之情況，係為在養殖池或清淨塔之下部水槽或者是受水槽等之水槽類、船舶之壓載水槽、牛奶之脂肪分離槽一般的凹陷(70)處，而積存有被處理流體，為了將此被處理流體作淨化‧改質，而僅浸漬了本發明之電極區塊(30)。圖2之情況，係為對於身為被處理水之水源(70)的工廠廢水、水道水或是井水、中水槽等的改質例，改質淨水係被直接供給或是排出。流體改質處理裝置(A)，係被設置在配管(51)(52)之間，並藉由交流產生裝置(90)來在流體淨化用之容器(10)內部的電極處施加高頻交流電壓，而成為使一定之電流在被處理流體中流動。圖3，代表性而言，係為空調用循環配管系統，水係在空調機器(70)與被設置在屋外之冷卻塔(60)(或者是冷卻器)之間作循環，而在其之途中的配管(52)處，係被設置有本發明之流體改質處理裝置(A)。除此之外，係存在有浴槽(70)與身為熱源(60)之鍋爐的組合。圖4，係為24小時熱水澡缸或是都市型溫泉之例，澡缸(70)之熱水與藉由鍋爐(60)而被加熱之熱水，係經由熱交換器(80)而被作熱交換，而在澡缸(70)的配管(52)處，係被設置有本發明之流體改質處理裝置(A)。(53)係為鍋爐配管。另外，在如同圖2、3一般的情況中，亦可僅投入圖1中所示之電極區塊(30)而作使用。

以下，以身為本發明之代表例的於圖3中所示之例(工廠內之空調用冷卻水循環系統)為中心，來對本發明作說明。圖，係為本發明裝置(A)之容器(10)部分的剖面圖，在容器(10)內部，係成為收容有在本說明書中所揭示之各種的本發明電極區塊(30)。容器(10)，係藉由圓筒狀之胴體部(11)、和接續胴體部(11)之半球狀的底部(13)、以及上蓋(12)所構成。在胴體部(11)之上面開口外周處，係被設置有凸緣(11a)，在前述凸緣(11a)處，上蓋(12)之外周部分係藉由螺桿鎖合而被固定接著。而，在胴體部(11)之上部側面處，係被設置有通連於內部之配管構造的導入口(14)，於其之相反側的下部側面處，係被設置有通連於內部之配管構造的流出口(15)。

流體淨化用容器(10)，雖並未被特別限定，但是，係使用有樹脂、陶器、金屬(包含不鏽鋼)等之配合於用途而為最適當者。於此，係將使用有不鏽鋼者作為其之代表例來作說明。

在接續於胴體部(11)之底部(13)的中央最下部處，係被設置有排水配管(17)，在前述排水配管(17)處，係被設置有排水閥(17a)，並成為將積存在底部(13)處之堆積物(主要係為Ca、或是Ma或Si之氧化物亦或是其他之固形物)適時排出。在容器(10)之中段處，係以橫切過胴體部(11)內並交叉的方式而被配置有電極支持框(19)，其之端部，係藉由熔接而被固定在容器(10)之內周面處。進而，容器(10)之底部(13)，係被固定在支持腳(16)上。

本發明之最為簡單的電極關係，係如圖5、12中所示一般，本發明之流體改質處理裝置的電極區塊(30)，係由較容器(10)為更小之直徑的上下一對之藉由如同4氟化乙烯一般之化學性非反應性安定樹脂所形成的樹脂環(35)(36)、和於上下被安裝有該樹脂環(35)(36)之圓筒狀接地電極(3d)、和在圓筒狀接地電極(3d)內而相互平行地被對向配設之1對的平板狀之交流施加電極(3a)(3b)(亦可將交流施加電極(3a)(3b)…設置複數對)、和在上部樹脂環(35)處可裝著脫離地被嵌入之蓋(35a)所構成，在交流施加電極(3a)(3b)以及圓筒狀接地電極(3d)處，係分別被連接有導線(31a)(31b)(31d)，導線(31a)(31b)係以貫通前述蓋(35a)的方式而被設置。(圖6之情況中，係被設置在蓋(12)內。)於圖5中，係更進而在上‧下部樹脂環(35)(36)處被設至有將交流施加電極(3a)(3b)作固定之固定構件(37)(38)，而交流施加電極(3a)(3b)係被固定。

前述電極(3a)(3b)(3d)(後述之電極(3a)(3b(3c)(3d)亦為相同)係均為多孔質體，例如，係使用有金網或是衝孔金屬板或者是板條(lath)網狀者，又或是使用有平板狀體者，特別，在交流施加電極(3a)(3b)(後述之電極(3a)(3b(3c)亦為相同)處，係被施加有白金電鍍。又，在交流施加電極(3a)(3b)(後述之電極(3a)(3b(3c)亦為相同)的任一方之對向面處，係經由如同4氟化乙烯一般之化學性非反應性安定樹脂的固定構件(41)而被固定有矩形厚板狀之Mg塊(40)。若是對Mg塊(40)之固定方法的其中一例作展示，則係如同圖5之圓內的擴大圖(甲)所示一般，將該Mg塊之端部嵌入至被形成在固定構件(41)處的溝(41a)中，並在藉由絕緣管(41c)而對Mg塊(40)與電極(3a)(或是(3b)(3c))作了絕緣的狀態下，而進行小螺絲(41d)所致之固定。而，其他之固定方法，係如同併記之擴大圖(乙)所示一般，將該Mg塊從兩側來藉由如同4氟化乙烯一般之化學性非反應性安定樹脂的固定構件(41甲)(41乙)來作挾持，並與前述同樣的在藉由絕緣管(41c)而對Mg塊(40)與電極(3a)(或是(3b)(3c))作了絕緣的狀態下，而進行小螺絲(41d)所致之固定。另外，Mg塊(40)，係為當被處理流體之電解質溶存量為少的情況時而溶出，以促進初期之電性分解者。又，接地電極(3d)，為了避免電蝕，作為其材質，係使用有鈦或是不鏽鋼(例如板材、衝孔金屬板或是多孔質板)。如此這般所構成之電極區塊(30)，係成為被載置在容器(10)之電極支持框(19)上。

交流施加電極(3a)(3b)(後述之交流施加電極(3a)(3b(3c)亦為相同)，係如同圖12所示一般而被連接於極性切換開關電路(2)處，但是，接地電極(3d)係被接地(GND)。

圖12，係為圖中所示之實施例1的交流產生裝置(90)之具體控制電路的其中一例，圖15，係為該電路之定電流電源(1)的其中一例。首先，針對圖12之控制電路作說明。圖12之本發明的控制電路，係由震盪電路(6)、分周器(5)、動作設定電路(4)、閘極驅動電路(7a)(7b)、極性切換開關電路(2)以及定電流電源(1)所構成，震盪電路(6)以及動作設定電路(4)係被連接於分周器(5)。分周器(5)，係經由一對之閘極驅動電路(7a)(7b)而分別被連接於極性切換開關電路(2)之開關元件(W1)～(W4)的閘極處。於此，作為開關元件(W1)～(W4)，係使用有FET。此係為若是閘極電位為較源極電位更高，則將汲極-源極間作通電的FET。

前述開關元件(W1)～(W4)，係如同(W1，W2)、(W3，W4)一般的各2個地串聯連接而形成一對之切換電路部(2a)(2b)，進而，此二對之切換電路部(2a)(2b)係被作並聯連接，並構成極性切換開關電路(2)(=FET橋接電路)。亦即是，開關元件(W1)(W3)之源極係被連接於開關元件(W2)(W4)之汲極，並形成切換電路部(2a)(2b)，此切換電路部(2a)(2b)之開關元件(W)(W3)的汲極係被相連接，開關元件(W2)(W4)之源極係被相連接。而，各開關元件(W1)～(W4)之閘極，係被連接於閘極驅動電路(7a)(7b)。

而，從開關元件(W1)(W2)以及開關元件(W3)(W4)之連接點(P1)(P2)所導出的導線(31a)(31b)，係分別被連接於交流施加電極(3a)(3b)。又，直流定電流電源(1)之(+)極係被連接於開關元件(1)(3)之汲極，(-)極係被連接於開關元件(W2)(W4)之源極以及接地電極(3d)，並進而藉由導線(31d)而被接地(GND)。

在本實施例中，震盪電路(6)，係使用1.308MHz(不用說，當然亦可為此之外的頻率)的水晶震盪元件，並將此脈衝作為源震盪，而藉由被連接於此震盪電路(6)之分周器(5)來作分周，並合成閘極驅動電路用訊號。分周條件，係依據下述之動作設定電路(6)的設定。

動作設定電路(4)，係為用以配合於電極之規格而對電路驅動作設定者，藉由操作開關，來指定電極係為對應於2極2相驅動方式(圖12)或3極3相驅動方式(圖13、圖14)之模式，並設定分周器(5)之動作。亦即是，對施加於電極(3a)(3b)或是(3a)(3b)(3c)處之交流波形的正側與負側之波高値、波數、能率(duty)比(對稱或是非對稱)作指定。在本實施例中，交流波形之正側與負側的波高値、波數、能率比(對稱或是非對稱)，雖係為相對稱，但是，不用說，係並不被限定於此。

分周器(5)，係將由震盪電路(6)而來之脈衝作為基準訊號，並藉由從動作設定電路(4)而來之訊號來將此作分周，而產生閘極驅動電路用脈衝訊號。亦即是，首先，將從前述震盪電路(6)而來之基準訊號根據動作設定電路(4)之動作模式指令來作分周，並產生所需要之時機脈衝。藉由改變分周比，而能夠改變電極(3a)(3b)(或是當後述之3極驅動的情況時，係為(3a)(3b(3c))之極性變換週期(前述電極之+‧-切換週期)或是脈衝寬幅(電流之通電時間)。在圖5之實施例的情況時，由於交流電極(3a)(3b)係為2極2相驅動，因此，對於閘極驅動電路(7a)(7b)，係輸出相互反轉之脈衝。(在後述之身為3極驅動的交流電極(3a)(3b)(3c)的情況時，係為將相位偏移了120°之脈衝(不用說，亦可為此以外之相位，經由相位偏移，亦可得到相同之效果。此點，在說明書全體中，係為共通。)輸出至閘極驅動電路(7a)(7b)(7c)處。)

閘極驅動電路(7a)(7b)，係將從分周器(5)而來之訊號改變為切換電路部(2a)(2b)之開關元件(W1)(W2)、(W3)(W4)的閘極訊號。當如前述一般之2極2相驅動方式的情況時，係產生反轉了180°之2個的脈衝，並以特定之時機而輸出至構成切換電路部(2a)(2b)的開關元件(W1)(W2)、(W3)(W4)的閘極處。(不用說，反轉脈衝，係並不需要為前述之180°，而亦可為其以外之相位，經由相位偏移，亦能夠得到相同之效果。此點，與前述同樣的，在說明書全體中係為共通。)

定電流電源(1)，係為如圖15中所示一般。亦即是，係包含有：整流電路(1a)，係被連接於商用電源(S)處之二極體橋接構成的整流電路；和電晶體(T1)，係為在整流電路(1a)之輸出端子處被連接有其之一次側的其中一方之端子；和截斷(chopping)元件(Tr1)，其之集極係被連接於該電晶體(T1)之另外一方的端子處，而其之射極係被連接於前述整流電路(1a)之輸入端子處；和電容器(C1)，其係被設置在整流電路(1a)之輸出‧輸入端子之間；和前述截斷元件(Tr1)驅動用的驅動電路(DV)，其係被連接於截斷元件(Tr1)之基極處；和脈衝寬幅控制電路(PWC)，係對驅動電路(DV)作截斷控制；和平滑電路(H1)，係藉由被設置在電晶體(T1)之2次側的(+)線側的二極體(Do1)和被設置在同2次側(+)(-)線間的平滑電容器(C2)所構成；和分壓電阻(R1)(R2)，係被設置在前述2次側(+)(-)線間，前述分壓電阻(R1)(R2)之連接點(P3)，係被連接於電壓控制用比較器(OP2)之輸入端子處，而在身為電壓控制用比較器(OP2)之另外的輸入端子之基準電位輸入端子處，係被連接有施加電壓基準電位輸出部(V2)。而，電壓控制用比較器(OP2)之輸出端子，係被連接於脈衝寬幅控制電路(PWC)處。前述施加電壓基準電位輸出部(V2)，係使用有可變電阻器，並成為能夠因應於需要而對被施加於電極(3a)(3b((或是後述之電極(3a)(3b)(3c))處之最高電壓作調整。

又，電流檢測部(SR)之輸出電壓係經由放大器(Z1)而被連接於電流控制用比較器(OP1)之輸入端子處，在身為其他之輸入端子的基準電位輸入端子處，係被連接有電流控制用基準電位輸出部(V1)。而，電流控制用比較器(OP1)之輸出端子，亦係被連接於脈衝寬幅控制電路(PWC)處。電流控制用基準電位輸出部(V1)亦與前述同樣的而使用有可變電阻器，並成為能夠因應於必要而對基準電壓(亦即是，電極間電流)作調整。此些之基準電位輸出部(V1)(V2)，係被設置於動作設定電路(4)處，並成為能夠因應於必要而被作業者所操作。定電流電源(1)之輸入‧輸出端子(-)(+)，係被連接於極性變換切換電路(2)處，並成為恆常地將特定之定電流供給至電極(3a)(3b)(或是後述之電極(3a)(3b)(3c))處。在圖12之實施例中，係為電極(3a)(3b)。(在圖1之3極式中，係為電極(3a)(3b)(3c))。

接著，對於圖5之實施例(2極式)的作用，以圖3之空調用冷卻水配管系統為例來作說明。另外，雖亦使用有圖8之實施例(3極式)，但是，對於此，係於後再述。容器(10)，係被安裝在連接空調機器(70)與冷卻塔(60)的配管(52)處，並在身為容器本體之胴體部(11)內而使水流通。若是將本裝置開啟，則係藉由在動作設定電路(4)中所設定之週期來從分周器(5)而對於閘極驅動電路(7a)(7b)輸出偏移了180°相位之閘極驅動訊號。亦即是，若是在其中一方之閘極驅動電路(7a)處被輸入有閘極驅動訊號，則係由該閘極驅動電路(7a)而對開關元件(W1)之閘極而輸出訊號，而開關元件(W1)係成為導通。在成對之另外一方的開關元件(W2)處，係並未被輸出有訊號，而成為斷路。其結果，電流係從開關元件(W1)而通過連接點(P1)並流動至電極(3a)處。

在另外一方之閘極驅動電路(7b)處，係被輸出有作了180°之相位偏移的閘極驅動訊號，訊號係被輸出至開關元件(W4)之閘極處，而開關元件(W4)係成為導通。而後，與此成對之開關元件(W3)，係並未被輸出有訊號，而成為斷路，其結果，電流係從電極(3a)而流動至電極(3b)，並從連接點(P)而通過開關元件(W4)並回到定電流電源(1)之負極。

以圍繞電極(3a)(3b)的方式而被配置之接地電極(3d)，係恆常被作接地，且前述電極之負極(3b)亦係被接地，因此，兩者係成為同電位，從正極電極(3a)亦對於接地電極(3d)而流動有電流。此狀態，係僅持續在動作設定電路(4)之計時器(T)中所設定之時間，若是經過了設定時間，則從閘極驅動電路(7a)(7b)之對於開關元件(W1)～(W4)的訊號係反轉，並使電流之方向逆轉。亦即是，閘極驅動電路(7b)之訊號係輸入至開關元件(W3)處，而並不輸入至開關元件(W4)處。如此一來，從定電流電源(1)而來之電流，係從開關元件(w3)而通過連接點(P2)並流動至之前係身為負極之極性被作了切換的電極(3b→3a)處。另一方面，閘極驅動電路(7a)之訊號係輸入至開關元件(W2)處，而並不輸入至開關元件(W1)處。其結果，之前係身為正極電極(3a)之電極，係被切換至負極，電流係從電極(3b→3a)而流動至電極(3a→3b)，並從連接點(P1)而通過開關元件(W2)並回到定電流電源(1)。又，與前述同樣的，從電極(3b→3a)而來之電流的一部份，係亦流動至接地電極(3d)。將此種操作，配合於動作設定電路(4)之極性切換週期，而進行電極(3a)(3b)之切換，並進行流體之電性分解。

藉由前述電性分解，流體中之電解質係配合於電性分解而在(-)側之電極以及接地電極(3d)處析出，但是，由於電極(3a)(b)係被高速地作切換，因此，在電極表面所析出之析出物，係當電極成為(+)側時而脫離，其結果，係僅會在接地電極(3d)處堆積，而不會在電極(3a)(3b)處堆積。故而，係能夠涵蓋長期間的連續地持續進行電性分解，直到由於堆積物而使得電流無法在接地電極(3d)側流動為止。若是在接地電極(3d)處堆積了特定量之堆積物，則停止本裝置，並對接地電極(3d)作交換。

如前述一般，係對於包含有電解質之流體作電性分解，但是，依存於流體之不同，其之含有電解質量會相異，或是由於電性分解之進行而使含有電解質量減少，並使流體內所流動之電流量改變。此種電流量之變化，係如同前面所述一般，在本裝置之大量生產‧廣區域設置中，會成為問題。因此，在定電流電源(1)處，係藉由電流檢測部(SR)，而檢測出在電極(3a)(3b)間所流動之電流量，並使其成為恆常流動有一定之電流。

亦即是，在電極(3a)(3b)間所流動之電流的檢測，係藉由電流檢測部(SR)來進行。在藉由電阻所形成之電流檢測部(SR)處，若是流動有在電極(3a)(3b)間所流動之電流，則會產生電壓(以下，稱為感測電壓)，在將此藉由放大器(Z1)(若是感測電壓係為充分大，則放大器係為不必要)而作了放大後，輸入至電流控制用比較器(OP1)之輸入端子處，並與電流控制用基準電壓輸出部(V1)之電位作比較。當兩者係為同電位的情況時，係成為在電極(3a)(3b)間而流動有藉由動作設定電路(4)所設定之電流量。

然而，當從電流檢測部(SR)而來之輸入至電流控制用比較器(OP1)的輸入端子中之電位為較電流控制用基準電壓輸出部(V1)之電位更低的情況時，則係判斷在電極(3a)(3b)間所流動之電流量為較動作設定電路(4)所設定之電流量更低，而從電流控制用比較器(OP1)之輸出來將電流量增加訊號輸入至脈衝寬幅控制電路(PWC)中。

脈衝寬幅控制電路(PWC)係接收此訊號，並對於驅動電路(DV)而以為了將截斷元件(Tr1)的導通時間變長而將其之脈衝寬幅增長的方式來下指令。藉由此，截斷元件(Tr1)之導通時間係變長，在電晶體(T1)之一次側處所流動的電流係增加。若是在電晶體(T1)之一次側所流動的電流增加，則在電晶體(T1)之二次側所流動的電流亦與此成比例地而增加，此電流增加操作係被進行，直到如前述一般而成為與電流控制用基準電壓輸出部(V1)之基準電位相等為止。

當流體在容器(10)內以一定之速度而流動的情況時，電解質量係不會有大的變動，但是，當其為批次式而在容器(10)內之流體並不流動的情況時，隨著電解之進行，電解質量係減少，而電流係逐漸地變成難以流動，電晶體(T1)之二次側的電位係伴隨於此而逐漸變高。若是將電晶體(T1)之二次側的電位設為(Vcc)，則施加在電壓控制用比較器(OP2)之電壓控制用輸入端子處的分壓電位(Vs)，係成為[Vcc×R2/(R1+R2)]，並被與施加電壓基準電位輸出部(V2)的基準電壓作比較，電壓上升訊號，係被送至脈衝寬幅控制電路(PWC)處，並使電流流動更多，直到施加在電壓控制用輸入端子處的電位(Vs)成為與施加電壓基準電位輸出部(V2)的基準電壓相等為止。但是。係無法使施加在電壓控制用輸入端子處之電位(Vs)超過施加電壓基準電位輸出部(V2)的基準電壓。

相反的，當流體內之電解質量過剩的情況時，在電極(3a)(3b)間所流動之電流係成為過剩，從電流檢測部(SR)而來之輸入至電流控制用比較器(OP1)的輸入端子中之電位，係成為較電流控制用基準電壓輸出部(V1)之電位更高，輸入至脈衝寬幅控制電路(PWC)處之電流控制用比較器(OP1)的輸出，係成為電流量減少訊號。

脈衝寬幅控制電路(PWC)係接收此訊號，並對於驅動電路(DV)而以為了將截斷元件(Tr1)的導通時間變短而將其之脈衝寬幅縮短的方式來下指令。藉由此，截斷元件(Tr1)之導通時間係變短，在電晶體(T1)之一次側處所流動的電流係減少。若是在電晶體(T1)之一次側所流動的電流減少，則在電晶體(T1)之二次側所流動的電流亦與此成比例地而減少，與前述同樣的，此電流減少操作係被進行，直到成為與電流控制用基準電壓輸出部(V1)之基準電位相等為止。同時，電晶體(T1)之二次側的電位，係伴隨於此而逐漸地變低，電壓降低訊號係被送至脈衝寬幅控制電路(PWC)處，並使電流難以流動。

如以上一般，進行流體之電性分解所致的改質，亦即是，使流體內所含有之電解質不純物在接地電極(3d)處析出，並抑制其在流體所進行循環之配管內析出。而後，由於前述電解係藉由定電流控制而進行，因此，就算是流體內之電解質含有量的多寡或是電解質含有量有所改變，均係將在電極(3a)(3b)間所流動之電流設為一定，因此，不論是何種之流體(水、海水或油)，均能夠以1個的電流設定來作對應，而成為能夠以同樣的裝置來對於全國之處理現場作對應。並且，能夠與電性分解所致之改質並行地，而將流體內之不純物亦在接地電極處作析出‧堆積，並將其除去，而能夠消除或是大幅地減少配管系統之堵塞，並能夠將維修性大幅地提昇。

圖1，係為如同前述一般地而在像是魚之養殖池或是冷卻塔之下部水槽(70)一般的場所中來僅將電極區塊(30)浸漬在養殖池(70)內的流體中之情況，在電極區塊(30)內，係被設置有交流施加電極(3a)(3b)(或者是交流施加電極(3a)(3b)(3c))、以及接地電極(3d)。於前者之情況，在交流施加電極(3a)(3b)之間，係被設置有接地電極(3d)，並成為在此接地電極(3d)處而使不純物析出‧堆積，而只要對此接地電極(3d)作交換即可。在後者之多極(3a)(3b)(3c)的情況時，將其之周圍作包圍的多孔質筒體(不用說，亦可並非為多孔質筒體，而為中間實心體或是平板)、或者是被設置在其之中心處的多孔質筒體(不用說，亦可並非為多孔質筒體，而為中間實心體或是平板)，係為接地電極(3d)。圖1之圓內的右側之圖面，係為使用有多孔質筒體的例子。另外，關於多極(3a)(3b)(3c)之情況的驅動之說明，係於後述。2極驅動的情況，係如同前述一般，於該情況，圖1之圓內的(c)，係為將電極(3a)(3b)(3c)作圍繞之構件(K)。不用說，當後述之多極(3a)(3b)(3c)之情況時，圍繞前述電極(3a)(3b)(3c)之構件，係成為接地電極(3d)。故而，在後者的情況中，圖中的符號係並非為(K)，而是(3d)。

圖2，係為例如被使用在工廠排水或是壓載海水、海產物洗淨污水、含有脂肪之污水等的淨化中之情況，而為如同圖7～9中所示一般之因應於用途而設置電極區塊(30)的情況。所使用之電極區塊(30)的種類，係如圖1中所示一般。又，圖4，係為如同部市型溫泉或是24小時熱水澡缸一般者，而為將澡缸(70)與鍋爐(60)藉由熱交換器(80)來作連接者。

圖6，係為藉由批次式來對被處理流體進行處理的情況，例如，係作為家庭用之淨水器而被使用。在構造上，係為與圖5之情況相同，在蓋(12)內，係被支持有交流施加電極(3a)(3b)(或，雖未圖示，交流施加電極(3a)(3b)(3c))。又，在蓋(12)之中央，係垂下有支持棒(12a)，於其之下端，係被架設有接地棒(39a)，並被連接於圓筒型接地電極(3d)。進而，此接地棒(39a)，係與被嵌入至下側之樹脂環(36)中的下面接地電極(3d1)而一同地在支持棒(12a)的下端處被作小螺絲固定。

接著，針對圖8～11之多極的情況作說明。與實施例1相同的部分，係記載相同之符號，並援用實施例1之說明，而於此省略該說明。另外，圖10、11，係為在圓筒狀之接地電極(3d)內配置了1組之ㄑ字狀的交流施加電極(3a)(3b)(3c)的例子，圖8，係為其他之實施例(使用有平行平板之電極(3a)(3b)(3c)的例子)。另外，圖8，若是將中央之電極設為接地電極(3d)，則係成為將圓筒型接地電極(3d)與中央之平板接地電極(3d)作了併用的2極2相驅動方式。

以下，針對圖8、10、11以及圖13作說明。圖8之情況，係如同前述一般，為使用有平行平板之電極(3a)(3b)(3c)的例子，圖10、11，係為使用有ㄑ字狀之電極(3a)(3b)(3c)的例子。實施例2之交流施加電極(3a)(3b)(3c)係為3枚1組，並成為以其中一者係為正極，另外一者係為負極，而剩餘之一者係成為接地極的方式來作切換，此些之交流施加電極(3a)(3b)(3c)，係與實施例1同樣的，被收容在圓筒狀之接地電極(3d)內。於此情況，從對應於該施加電極(3a)(3b)(3c)之分周器(5)，而被導出有3個的閘極驅動電路(7a)(7b)(7c)，並分別被連接於將交流施加電極(3a)(3b)(3c)之極性作切換的極性切換開關電路(2)之開關元件(W1)～(W6)的閘極處。

而後，以120°之相位，閘極驅動訊號係從分周器(5)而被輸出至3個的閘極驅動電路(7a)(7b)(7c)處，並以經由如同實施例1所記載一般之計時器(T)所設定的時機，來使3個的交流施加電極(3a)(3b)(3c)內之2個成對而進行交流施加，而剩餘的1個，係被接地。由於係如此這般而以特定之時機來對交流施加電極(3a)(3b)(3c)的組作切換，因此，交流施加電極(3a)(3b)(3c)係恆常地被保持為清淨，而不純物係在恆常被設為接地之接地電極(3d)處析出˙堆積，與前述同樣的，能夠防止由於配管內之不純物析出˙堆積所致的堵塞。

於圖10、圖11的情況時，前述交流施加電極(3a)(3b)(3c)，係與實施例1同樣的，將如同衝孔金屬板或是延伸金屬一般之多孔質板狀體彎曲成橫剖面ㄑ字狀，並以使相鄰接之交流施加電極(3a)(3b)(3c)的板狀部分(3a1)(3b1)(3c1)分別相對向的方式而作配置，而將其之周圍全體以接地電極(3d)來作圍繞。而後，經由絕緣構件，板狀部分(3a1)(3b1)(3c1)係被作小螺絲固定。而，前述板狀部分(3a1)(3b1)(3c1)間的距離、以及板狀部分(3a1)(3b1)(3c1)與接地電極(3d)間的距離(Ha)～(Hf)，係被設置為等距離。又如圖10之虛線所示一般，代替以圍繞交流施加電極(3a)(3b)(3c)的方式而作包覆的接地電極(3d)，亦可在交流施加電極(3a)(3b)(3c)的中央，設置接地電極(3d)的筒體(不用說，亦可為中間實心多孔質體)。在圖11之圓筒型接地電極(3d)(不限於圓筒形，只要是接地電極(3d)均係如此)的表面上，係可見到有不純析出物(g)的堆積。

另外，在本發明中，由於係使用有定電流電源(1)，因此，就算是交流施加電極(3a)(3b)(3c)彼此間的距離、以及此些與接地電極(3d)間的距離(Ha)～(Hf)係並非為相同，在電極間亦係成為流動有定電流，就算是將電極設為3極，亦能夠簡單地作設定。換言之，亦能夠將電極設為3極以上，又，亦可將3極以上之電極設為1組，並將此作複數組之組合，而配置在1個的接地電極(3d)內。藉由此種設定，能夠作成更為大型之裝置。又，關於圖面，圖5、7～10之通水方向，係並不被限定於圖中之方向，而亦有在反方向上流動的情況。

1．．．定電流電源

2．．．切換開關電路

3a，3b，3c．．．交流施加電極

3d．．．接地電極

10．．．容器

14．．．導入口

15．．．流出口

51．．．往路循環配管

52．．．返路循環配管

60．．．鍋爐

70．．．浴槽

80．．．熱交換器

SR．．．電流檢測部

[圖1]將本裝置適用在養殖池等中之情況的模式圖。

[圖2]將本裝置適用在工廠排水處理等中之情況的模式圖。

[圖3]將本裝置適用在空調用冷卻水配管系等中之情況的模式圖。

[圖4]將本裝置適用在24小時熱水澡缸等中之情況的模式圖。

[圖5]本裝置之第1實施例的連續式處理用之容器部分的剖面圖。

[圖6]本裝置之第1實施例的批次式容器之剖面圖。

[圖7]本裝置之平行平板型電極使用例的剖面圖。

[圖8]圖7的剖面圖。

[圖9]本裝置之配管連接型容器的剖面圖。

[圖10]本裝置之實施例2的一部份重要部分切缺立體圖。

[圖11]圖10的橫剖面圖。

[圖12]本裝置之實施例1的區塊圖。

[圖13]本裝置之實施例2的區塊圖。

[圖14]本裝置之實施例2的變形例之區塊圖。

[圖15]本裝置之定電流電源的區塊圖。

3a、3b、3c．．．交流施加電極

3d．．．接地電極

10．．．容器

11．．．胴體部

11a．．．凸緣

12．．．蓋

14．．．導入口

15．．．流出口

19．．．電極支持框

30．．．電極區塊

31a．．．導線

31b．．．導線

31d．．．導線

35．．．樹脂環

35a．．．蓋

36．．．樹脂環

37．．．固定構件

38．．．固定構件

40．．．Mg塊

41．．．固定構件

41a．．．溝

41c．．．絕緣管

41d．．．小螺絲

41甲．．．固定構件

41乙．．．固定構件

60．．．鍋爐

70．．．浴槽

80．．．熱交換器

Claims (5)

1. 一種電極區塊，其特徵為，具備有以下構成：(a)被設置在被改質處理用之流體中的1乃至複數對的交流施加電極；和(b)以包圍前述交流施加電極之外周的方式而配置、或是配置在交流施加電極之間的接地電極；和(c)被連接於交流施加電極，並對電極之極性作切換的極性切換開關電路；和(d)具備有檢測出流體處理中之在交流施加電極間所流動的電流之電流檢測部，並將在該電流檢測部中所檢測出之電流値保持於一定的定電流電源。
2. 一種電極區塊，其特徵為，具備有以下構成：(a)以3枚為1組，並以使其中一者成為正極、另外一者成為負極、剩餘之一者成為接地極的方式來作切換，且至少前述1組以上係被設置在被改質處理用之流體中的交流施加電極；和(b)以包圍前述交流施加電極之外周的方式而配置、或是配置在交流施加電極之內側的接地電極；和(c)被連接於前述交流施加電極，並對交流施加電極之極性作切換的極性切換開關電路；和(d)具備有檢測出流體處理中之在電極間所流動的電流之電流檢測部，並將在該電流檢測部中所檢測出之電流値保持於一定的定電流電源。
3. 一種流體改質處理裝置，其特徵為：係在具備有將淨化前之流體作導入的導入口以及使淨化後之流體流出的流出口之流體淨化用容器中，收容有如同申請專利範圍第1項或第2項中所記載之電極區塊。
4. 如申請專利範圍第3項所記載之流體改質處理裝置，其中，係將以3以上而成為1組並被彎折為ㄑ字形之交流施加電極，在同周圓上以點對稱來作配置。
5. 如申請專利範圍第3項或第4項中所記載之流體改質處理裝置，其中，電極係藉由多孔質體而被形成。