水処理装置
【課題】線状電極が、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない水処理装置を提供することを目的としている。
【解決手段】容器２内に、円筒状電極３とこの円筒状電極３の円筒内を臨むように配置された線状電極４ａとを有するとともに、円筒状電極３と線状電極４ａとの間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水Ｗを１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置１ａであって、線状電極４ａとしてステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼などからなち、中空部としての貫通孔４１を有するチューブを用い、貫通孔４１内に電極冷却装置６から絶縁油６１を供給して線状電極４ａを内側から冷却するようにした。
【解決手段】容器２内に、円筒状電極３とこの円筒状電極３の円筒内を臨むように配置された線状電極４ａとを有するとともに、円筒状電極３と線状電極４ａとの間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水Ｗを１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置１ａであって、線状電極４ａとしてステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼などからなち、中空部としての貫通孔４１を有するチューブを用い、貫通孔４１内に電極冷却装置６から絶縁油６１を供給して線状電極４ａを内側から冷却するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水、下水、排水等に含有される有機物、無機物、微生物を放電により発生するラジカル、オゾン等の活性種により分解処理する水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を放電によって発生するオゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種によって分解処理するようにした水処理装置が既に提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、この水処理装置は、円筒状電極と線状電極との間に、円柱状に長いストリーマ放電空間が形成され、この円柱状に長いストリーマ放電空間内に１５００μｍ以下と細かい粒径の水滴を供給するようにしたので、水滴が長い時間放電空間内に曝されるとともに、上記活性種に接触する被処理水の総表面積が大きくなる。
したがって、この水処理装置は、水滴中の有機物が上記活性種によって効率よく分解される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、先に提案された水処理装置は、上記のように処理性能に優れたものであるが、数〜十数時間連続して使用するだけで、正常な放電が行われなくなってしまうと問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の発明者がその原因について検討した結果、ストリーマ放電させる際に発生するスパークが以下のように影響していることがわかった。
（１）線状電極が、スパークの熱によって伸びて弛むため、線状電極と円筒状電極との間隔が一定せず、安定した放電が行われなくなり、さらに、伸びが大きいと線状電極と円筒状電極が短絡する。
（２）線状電極がスパークの熱によって溶融断線する。
【０００７】
したがって、本発明は、線状電極が、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の水処理装置（以下、「第１発明の水処理装置」は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、前記線状電極に中空部が設けられるとともに、この中空部に冷却液を供給して線状電極を内側から冷却する電極冷却装置を備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記第１発明の水処理装置において、線状電極に設けられる中空部の形状は、特に限定されず、螺旋状に設けられていてもよいし、線状電極内部に複数本の貫通孔を設けるようにしてもよいが、線状電極の生産性を考慮すると、線状電極の中心軸に沿う貫通孔とすることが好ましい。また、線状電極は、特に限定されないが、外径がφ１〜８mm、貫通孔の内径φ０．５〜７ｍｍとすることが好ましい。
できれば、上記数値範囲とする理由について記載を御願いします。
【００１０】
第１発明の水処理装置において用いられる電極冷却装置としては、特に限定されず、例えば、ビルの空調用等に用いられる公知のチラーユニットと同じ構造を備えたものを用いることができる。
中空部内に供給される冷却液としては、特に限定されないが、例えば、絶縁油や水が挙げられる。
冷却液として用いられる絶縁油としては、特に限定されないが、例えば、鉱油、アルキルベンゼン、ポリブデン、アルキルナフタレン、アルキルジフェニルアルカン、シリコーンオイル、および鉱油とアルキルベンゼンの混合物が挙げられる。
【００１１】
なお、冷却液として絶縁油が用いる場合、線状電極と接続する電極冷却装置の冷却液配管は、線状電極と電気的に絶縁された状態に接続するようにすれば、その材質が特に限定されるものではないが、冷却液として水を用いた場合、冷却水である水が線状電極内を流れる際に線状電極に直接接触すると高圧の電流が流れ出て危険であるため、中空部の内壁面を絶縁材で絶縁することが好ましい。
上記絶縁材としては、線状電極の熱に耐えることができれば特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂（商品名テフロン）が挙げられる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の水処理装置（以下、「第２発明の水処理装置」は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、線状電極の外径が０．５〜５ｍｍであることを特徴としている。
【００１３】
第２発明の水処理装置において、線状電極の外径は、０．５〜５ｍｍに限定されるが、その理由は、以下のとおりである。
すなわち、線状電極の外径が０．５ｍｍ未満となると、スパークの熱によって伸びて弛むため、線状電極と円筒状電極との間隔が一定せず、安定した放電が行われなくなったり、線状電極と円筒状電極とが短絡したり、線状電極が溶融したりする。一方、５ｍｍを超えると、放電を開始させるのに高い電圧が必要となり、エネルギー効率が悪くなる。
【００１４】
第２発明の水処理装置において、線状電極は、中実でもチューブ状のものでも構わない。
【００１５】
本発明（第１発明及び第２発明）に用いられる線状電極の材質としては、導電性があり耐食性、耐熱性に優れたものであれば、特に限定されないが、ステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼が好適である。
【００１６】
本発明において、ストリーマ放電空間に供給される水滴の粒径は、１５００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上１５００μｍ以下）に限定されるが、その理由は、粒径が大きくなりすぎると、ストリーマ放電空間のプラズマに接触する体積あたりの表面積が小さくなり、処理効率が悪くなるためである。
本発明において、水滴の粒径の測定方法は液浸法による。水滴はシリコーンオイルを満たしたシャーレに、シャーレの上部に設置した噴射ノズルの先端から水滴を噴霧し、噴射軸に対して垂直に置かれたシャーレにより採取した。採取した水滴は素早く撮像し、サイズ毎の粒径をカウントし、ザウター平均粒径を求め水滴の粒径とした。
【００１７】
本発明において、被処理水を水滴化して供給する手段（以下、「水滴供給手段」と記す）としては、被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴にして供給することができれば、特に限定されないが、例えば、噴射ノズルが好適である。
また、上記水滴供給手段としては、被処理水を蒸気化して供給する蒸気発生装置でも構わない。この蒸気発生装置としては、特に限定されず、加熱式、超音波式及びこれらを併用したものが挙げられる。
【００１８】
上記水滴供給手段として噴射ノズルを用いる場合、その噴角は、噴射ノズルから噴射される水滴の最外縁がストリーマ放電空間の最外縁に沿うように調整されていることが好ましい。
すなわち、ストリーマ放電空間の最外縁より外側まで広がるように水滴を噴射させても効率が落ちるとともに、容器の内壁面にぶつかり、大きな水滴となり内壁面に沿って流れ落ちて効率が悪くなるおそれがある。
なお、本発明において、上記噴角（噴霧角度）とは、ノズルからミスト状の水滴にされて噴射された水滴は、放物線を描きつつ落下するため、ノズルの噴射口から出た直後の被処理水ミストの広がり角度を意味する。
【００１９】
噴射ノズルに水滴の噴射方向は、特に限定されないが、例えば、ストリーマ放電空間の上から下側、ストリーマ放電空間の下側からストリーマ放電空間に向かって上側、ストリーマ放電空間の側方からストリーマ放電空間に向かって噴射される。
噴射ノズルの数は、特に限定されず、１つ以上備えていればよい。また、円筒状電極及び線状電極を２対以上備えるような場合は、噴射ノズルは２つ以上備えていてもよい。
【００２０】
本発明において用いられる円筒状電極の材質は、導電性があり耐食性、耐熱性に優れたものであれば、特に限定されないが、ステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼が好適である。
また、円筒状電極は、円筒状電極が上記水滴供給手段から供給される水滴が通過可能な大きさの多数の孔を壁面に備えていることが好ましく、金網やパンチングメタルを用いることができる。
【００２１】
円筒状電極の開孔率は、処理効率を考えると、５０％以上であることが好ましい。
孔の大きさは、円筒状電極が円筒形状を保持できるとともに、水滴供給手段から供給される水滴が通過可能であれば特に限定されないが、一般的には開口面積が０．０１ｍｍ2〜６２５ｍｍ2程度である。
【００２２】
本発明の水処理装置は、円筒状電極及び線状電極は、処理効率を考えると２対以上備えていることが好ましい。
また、上記のように、円筒状電極及び線状電極を複数対設けた場合、噴射ノズルの噴射軸方向は、各円筒状電極の中心軸とが平行になっていて、噴射ノズルの噴射軸から遠い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面が、前記噴射軸に近い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面に比べ、前記噴射ノズルから遠い位置に設けられている構成とすることが好ましい。
【００２３】
円筒状電極と線状電極との間に印加される充電電圧は、ストリーマ放電が起きる電圧であれば特に限定されない。
【００２４】
さらに、本発明の水処理装置においては、円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加する高圧電源や、ストリーマ放電空間を通過してきた水滴を受けて貯める貯水槽と、この貯水槽に貯められた水を被処理水として水滴供給手段に送るポンプとからなる被処理水循環構造を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
上記のように、第１発明の水処理装置は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、前記線状電極に中空部が設けられるとともに、この中空部に冷却液を供給して線状電極を内側から冷却する電極冷却装置を備えているので、線状電極が、冷却液によって内側から冷却されて低温に保たれ、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置は、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００２６】
また、第２の発明の水処理装置は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、線状電極の外径が０．５〜５ｍｍであるので、線状電極が、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置は、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００２７】
また、上記水滴供給手段として、噴射ノズルを用い、この噴射ノズルから噴射されるミスト状になった水滴の最外縁がストリーマ放電空間の最外縁に沿うように噴射ノズルの噴角を調整すれば、被処理水を円筒状電極の径に併せて効率的にストリーマ放電空間に供給することができ、より効率的に処理を行うことができる。
【００２８】
また、円筒状電極が水滴供給手段から供給された水滴が通過可能な大きさの多数の孔を壁面に備えていれば、円筒状電極の側方から被処理水の水滴を供給するようにしてもストリーマ放電空間内に水滴を供給することができる。
【００２９】
本発明の水処理装置は、より効率よく処理を行うために、円筒状電極及び線状電極を２対以上備えている構成としてもよい、
また、円筒状電極及び線状電極を２対以上、円筒状電極の中心軸を平行にして配置し、上記のように円筒状電極が水滴供給手段から供給された水滴が通過可能な大きさの多数の孔を壁面に備えている構成にすれば、円筒状電極の内側に一旦入った水滴が孔を介して外側に出て、隣接する円筒状電極内に入る。したがって、効率よく処理を行うことができる。
【００３０】
また、上記のように円筒状電極及び線状電極を２対以上備えている構成の場合、噴射ノズルの噴射軸方向と、各円筒状電極の中心軸とが平行になっていて、噴射ノズルの噴射軸から遠い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面が噴射軸に近い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面に比べ、噴射ノズルから遠い位置に設けられているように円筒状電極を配置すれば、ストリーマ放電空間へ無駄なく、被処理水ミストを供給することができ、より効率よく処理できる。
【００３１】
さらに、ストリーマ放電空間を通過した水滴を受けて貯める貯水槽と、この貯水槽に貯められた水を被処理水として水滴供給手段に送るポンプとからなる被処理水循環構造を備えていれば、被処理水中の有機物の分解率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１発明の水処理装置の第１の実施の形態の断面図である。
【図２】第１発明の水処理装置の第２の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図３】第１発明の水処理装置の第３の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図４】第１発明の水処理装置の第４の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図５】第１発明の水処理装置の第５の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図６】第１発明の水処理装置の第６の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図７】図６の水処理装置の円筒状電極と線状電極の配置を上面側から見て模式的にあらわした図である。
【図８】第２発明の水処理装置の第１の実施の形態の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、第１発明の水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。
【００３４】
図１に示すように、この水処理装置１ａは、容器２と、円筒状電極３と、線状電極４ａと、被処理水タンク５と、電極冷却装置６と、被処理水ポンプ７０と、噴射ノズルであるシャワーノズル７と、被処理水供給ホース７１と、高圧電源であるパルスパワー発生装置８と、被処理水タンク収容ボックス９とを備えている。
容器２は、例えば、アクリル樹脂等の絶縁材料で形成され、円筒状をした容器本体２１と、容器本体２１の下端を、通水孔２２ａ部分を除いて閉鎖するように設けられた下部蓋部２２と、容器本体２１の上端を、シャワーノズル設置孔２３ａ部分を除いて閉鎖するように設けられた上部蓋部２３とを備え、下部蓋部２２が被処理水タンク収容ボックス９の開口部９１を塞いだ状態で被処理水タンク収容ボックス９の開口部９１周縁に受けられている。
【００３５】
円筒状電極３は、例えば、ステンレス鋼製の１〜１００メッシュの厚さ０．３５ｍｍの網を円筒状に加工することによって得られ、外径が容器本体２１の内径より少し小さくなっている。
【００３６】
線状電極４ａは、例えば、図１に示すように、外径φ１〜５mmをしていて、内径φ０．５〜４ｍｍの貫通孔４１を備えたステンレスチューブで形成され、円筒状電極３の中心軸に沿うように設けられている。
【００３７】
電極冷却装置６は、冷却液タンク６１と、冷却液送り配管６２と、冷却液戻り配管６３と、冷却液ポンプ６４と、熱交換装置６５とを備えている。
冷却液タンク６１は、内壁面がＦＲＰ（繊維強化プラスチック）によってライニングされるとともに、冷却液としての絶縁油６６が貯留されている。
【００３８】
冷却液送り配管６２は、一端が冷却液タンク６１に接続され、他端が線状電極４ａの下端に電気的に絶縁された状態で接続され、冷却液ポンプ６４を介して貫通孔４１に冷却液タンク６１内の絶縁油６６を送り込むようになっている。
冷却液戻り配管６３は、一端が線状電極４ａの下端に冷却液送り配管６２と同様の接続方式で電気的に絶縁された状態で接続され、貫通孔４１を通った絶縁油６６を他端から冷却液タンク６１に戻すようになっている。
【００３９】
熱交換装置６５は、冷却液タンク６１内の絶縁油６６が設定温度（例えば、２０℃）以下になるように絶縁油６６を冷却できるようになっている。
【００４０】
すなわち、電極冷却装置６は、上記のように線状電極４ａと冷却液送り配管６２及び冷却液戻り配管６３が接続されて、冷却液タンク６１内で設定温度以下に保持された絶縁油６６を線状電極４ａ内の貫通孔４１に通して線状電極４ａを内側から冷却するようになっている。
【００４１】
被処理水タンク５は、下部蓋部２２の通水孔２２ａを下方から臨むように処理水タンク収容ボックス９内に収容されている。
被処理水ポンプ７０は、処理水タンク収容ボックス９内で被処理水タンク５に隣接して設けられ、被処理水タンク５内の被処理水Ｗを、被処理水供給ホース７１を介してシャワーノズル７に送るようになっている。
【００４２】
シャワーノズル７は、被処理水供給ホース７１を介して送られてきた被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴からなる被処理水ミストＭにして円筒状電極３の上部開口に向かって噴射するようになっている。
また、シャワーノズル７の噴角は、噴射される被処理水ミストＭの最大広がり部でストリーマ放電空間の最外縁である円筒状電極３の内壁面に沿うような角度に調整されている。
【００４３】
パルスパワー発生装置８は、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるように円筒状電極３及び線状電極４ａに接続され、円筒状電極３と線状電極４ａとの間にパルス状に高電圧を印加して円筒状電極３と線状電極４ａとの間でストリーマ放電を起こすようになっている。
【００４４】
この水処理装置１ａは、上記のようになっており、被処理水タンク５に有機物等を含む被処理水Ｗを仕込むとともに、パルスパワー発生装置８によって、円筒状電極３と線状電極４ａとの間に、高電圧をパルス状に印加し、円筒状電極３内に上下方向に円柱状となったストリーマ放電空間を形成する。
そして、被処理水ポンプ７０を駆動させて、被処理水タンク５内の被処理水Ｗを、ホース７１を介してシャワーノズル７に送り、円筒状電極３の上方から円筒状電極３の中心軸方向に向かって噴射することによって被処理水Ｗを循環しながら処理するようになっている。
【００４５】
すなわち、ストリーマ放電によって、オゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種がストリーマ放電空間内に発生し、シャワーノズル７から噴射された被処理水ミストＭ中の水滴が円筒状をしたストリーマ放電空間内を落下していく間にこれら活性種に接触し、各水滴中の有機物が効率よく酸化分解処理される。
しかも、電極冷却装置６を備え、冷却液である絶縁油６６を線状電極４ａ内に設けた貫通孔４１に通し、線状電極４ａを内側から冷却することができるので、線状電極４ａが低温に保たれ、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置は、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００４６】
図２は、第１発明の水処理装置の第２の実施の形態をあらわしている。
図２に示すように、この水処理装置１ｂは、同じサイズの円筒状電極３及び線状電極４ａが４対容器２内で水平方向に並ぶように配置されている。また、冷却液送り配管６２及び冷却液戻り配管６３は、それぞれ容器２内で４本の分岐配管６２ａあるいは分岐配管６３ａにそれぞれ分岐していて、４本の線状電極４ａがそれぞれ分岐配管６２ａ及び分岐配管６３ａに接続されている。
そして、この水処理装置１ｂは、上記した以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
なお、図２においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｂのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００４７】
図３は、第１発明の水処理装置の第３の実施の形態をあらわしている。
図３に示すように、この水処理装置１ｃは、シャワーノズル７が円筒状電極３の下方に設けられ、被処理水ミストを垂直上向き噴射するようにした以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。
なお、図３においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｃのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００４８】
この水処理装置１ｃによれば、被処理水ミストＭが、ストリーマ放電空間の下側からストリーマ放電空間に向かって噴射されるので、被処理水ミストＭ中の各水滴が一旦上昇した後、その重力により下降することにより、ストリーマ放電空間での滞留時間が増加し、より効率的に処理することができる。
【００４９】
図４は、第１発明の水処理装置の第４の実施の形態をあらわしている。
図４に示すように、この水処理装置１ｄは、シャワーノズル７を円筒状電極の側方に設け、被処理水ミストを円筒状電極３の側面から水平方向に噴射するようにした以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
なお、図４においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｄのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００５０】
図５は、第１発明の水処理装置の第５の実施の形態をあらわしている。
図５に示すように、この水処理装置１ｅは、シャワーノズル７の噴射軸Ｃに近い側の２本の円筒状電極３ａより、遠い側の２本の円筒状電極３ｂの中心軸方向の長さが短くなっているとともに、短い円筒状電極３ｂの上端面を長い円筒状電極３ａの上端面よりシャワーノズル７から離れた位置、すなわち、下方に位置するように配置し、シャワーノズル７から噴射された被処理水ミストＭの最外縁が短い円筒状電極３ｂ内に確実に納まるように調整した以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。
なお、図５においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｅのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００５１】
図６及び図７は、第１発明の水処理装置の第６の実施の形態をあらわしている。
図６及び図７に示すように、この水処理装置１ｆは、円筒状電極３及び線状電極４ａからなる電極対を６対備え、１つの電極対を線状電極４ａが容器本体２１の中心軸に一致するように配置し、他の５つの電極対をその周囲を放射状に囲むように同一円周上に等間隔で並ぶように配置した。
また、冷却液送り配管６２及び冷却液戻り配管６３は、それぞれ容器２内で６本の分岐配管６２ａあるいは分岐配管６３ａに分岐していて、６本の線状電極４ａがそれぞれ分岐配管６２ａ及び分岐配管６３ａに接続されている。
そして、この水処理装置１ｆは、上記した以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。
なお、図６においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｆのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００５２】
図８は、第２発明の水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。
図８に示すように、この水処理装置１ｇは、線状電極４ｂがその外径が０．５〜５ｍｍのステンレス鋼、タングステン鋼、あるいは、チタン鋼製の中実の棒材で形成されていて、電極冷却装置６を備えていない以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
この水処理装置１ｇは、上記のように、外径が０．５〜５ｍｍであるので、線状電極４ｂが、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置１ｇは、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００５３】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、パルスパワー発生装置を備えていたが、パルスパワー発生装置は市販のものを別途容易するようにしても構わない。
上記第６の実施の形態の水処理装では、１つの電極対の周囲を５つの電極対で囲む２重構造であったが、さらに外側に多くの電極対を３重、４重に配置するようにしても構わないし、第５の実施の形態の水処理装置のように容器本体の外側に配置された円筒状電極の上端面の位置を内側に配置された円筒状電極の上端面より下方に設けるようにしても構わない。
【００５４】
上記の実施の形態では、冷却液送り配管を線状電極の下端に接続するようにしていたが、冷却送り配管を線状電極の上端に接続するようにしても構わない。また、１つの容器内に線状電極及び円筒状電極を複数対備えている場合、冷却液送り配管を１本の線状電極の下端あるいは上端に接続し、冷却液戻り配管を他の1本の線状電極の下端あるいは上端に接続するとともに、隣接する線状電極の線状電極の上端同士または下端同士を例えばＵ字形をした連結管を介して接続して、１つの線状電極の貫通孔を下端から上端（上端から下端）に向かって通った冷却液が連結管を介して連結されたつぎの線状電極の上端から下端（下端から上端）に向かって方向を変えてつぎつぎに流れていくようにしても構わない。
【００５５】
以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と対比させて説明する。
【００５６】
（実施例１）
図１に示す水処理装置１ａを用い、以下の実験条件で脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
〔実験条件〕
被処理水量：１５リットル
被処理水の噴射速度（循環速度）：１２〜１５Ｌ/分
充電電圧：２５ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極のメッシュ：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率７９．５％、平織金網
円筒状電極の内径：３９．５ｍｍ
円筒状電極の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水ミストの水滴粒径：７５０〜９７０μm
シャワーノズルの噴角：３０°
シャワーノズルから円筒状電極までの距離：被処理水ミストの最外縁が最外部に位置する円筒状電極外縁の上端になるように調整した。
線状電極：外径１mm、内径０．５ｍｍ、長さ５００mmのタングステン鋼製チューブ
冷却液：絶縁油（シリコーンオイル）
冷却液設定温度：２０℃
貫通孔内冷却液流速：３L/min
（脱色性評価）
上記の実験条件で精製水にインジゴカルミンが２０ppmの濃度で含まれる被処理水を水処理し、インジゴカルミンの分解完了時間を調べた。
なお、分解完了時間は、紫外可視分光光度計（島津製作所社製商品名ＵＶｍｉｎｉ−１２４０）を用いて６１０ｎｍでの被処理水の吸光度を調べ、吸光度が０になった時間を分解完了時間とした。
（耐熱性評価）
図１に示す水処理装置１ａを用い、スパークが発生しやすい状態にするため、精製水にMgSO4が１００ppmの濃度で含まれる水溶液を被処理水として用い、上記の実験条件で４８時間連続処理して、線状電極が伸びて弛むあるいは溶融する時間を測定した。
【００５７】
（実施例２）
線状電極として、外径３．０５mm、内径１．９９ｍｍ、長さ５００mmのステンレス鋼製チューブを使用した以外は、実施例１と同様にして脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
【００５８】
（実施例３）
図８に示す水処理装置１ｇを用い、以下の実験条件で実施例１，２と同様の脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
〔実験条件〕
被処理水量：１５リットル
被処理水の噴射速度（循環速度）：１２〜１５Ｌ/分
充電電圧：２５ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極のメッシュ：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率７９．５％、平織金網
円筒状電極の内径：３９．５ｍｍ
円筒状電極の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水ミストの水滴粒径：７５０〜９７０μm
シャワーノズルの噴角：３０°
シャワーノズルから円筒状電極までの距離：被処理水ミストの最外縁が最外部に位置する円筒状電極外縁の上端になるように調整した。
線状電極：外径１mm、長さ５００mmのステンレス鋼製中実棒材
【００５９】
（比較例１）
線状電極として、外径０．２８mm、長さ５００mmのステンレス鋼製中実棒材を使用した以外は、実施例３と同様にして脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
（比較例２）
線状電極として、外径０．４mm、長さ５００mmのチタン鋼製中実棒材を使用した以外は、実施例３と同様にして脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
【００６０】
上記実施例１〜３及び比較例１，２で評価した脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価の結果を表１に示す。表１中、脱色性評価の単位は、時間である。
【００６１】
【表１】
【００６２】
上記表１から、本発明の水処理装置のようにすれば有機物が短時間で効率よく分解処理でき、かつストリーマ放電空間にスパークが発生しても、線状電極が伸びたり、溶融したりせず、長時間連続して水処理を行えることがよくわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の水処理装置は、特に限定されないが、例えば、有機物を含む排水の浄化、汚染水の殺菌などに用いることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ水処理装置
２ 容器
２１ 容器本体
３，３ａ，３ｂ 円筒状電極
４ａ，４ｂ 線状電極
４１ 貫通孔（中空部）
５ 被処理水タンク
６ 電極冷却装置
６１ 冷却液タンク
６２ 冷却液送り配管
６３ 冷却液戻り配管
６４ 冷却液ポンプ
６５ 熱交換装置
６６ 絶縁油（冷却液）
７ シャワーノズル（噴射ノズル）
８ パルスパワー発生装置（高圧電源）
Ｗ 被処理水
Ｍ 被処理水ミスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水、下水、排水等に含有される有機物、無機物、微生物を放電により発生するラジカル、オゾン等の活性種により分解処理する水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を放電によって発生するオゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種によって分解処理するようにした水処理装置が既に提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、この水処理装置は、円筒状電極と線状電極との間に、円柱状に長いストリーマ放電空間が形成され、この円柱状に長いストリーマ放電空間内に１５００μｍ以下と細かい粒径の水滴を供給するようにしたので、水滴が長い時間放電空間内に曝されるとともに、上記活性種に接触する被処理水の総表面積が大きくなる。
したがって、この水処理装置は、水滴中の有機物が上記活性種によって効率よく分解される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、先に提案された水処理装置は、上記のように処理性能に優れたものであるが、数〜十数時間連続して使用するだけで、正常な放電が行われなくなってしまうと問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の発明者がその原因について検討した結果、ストリーマ放電させる際に発生するスパークが以下のように影響していることがわかった。
（１）線状電極が、スパークの熱によって伸びて弛むため、線状電極と円筒状電極との間隔が一定せず、安定した放電が行われなくなり、さらに、伸びが大きいと線状電極と円筒状電極が短絡する。
（２）線状電極がスパークの熱によって溶融断線する。
【０００７】
したがって、本発明は、線状電極が、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の水処理装置（以下、「第１発明の水処理装置」は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、前記線状電極に中空部が設けられるとともに、この中空部に冷却液を供給して線状電極を内側から冷却する電極冷却装置を備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記第１発明の水処理装置において、線状電極に設けられる中空部の形状は、特に限定されず、螺旋状に設けられていてもよいし、線状電極内部に複数本の貫通孔を設けるようにしてもよいが、線状電極の生産性を考慮すると、線状電極の中心軸に沿う貫通孔とすることが好ましい。また、線状電極は、特に限定されないが、外径がφ１〜８mm、貫通孔の内径φ０．５〜７ｍｍとすることが好ましい。
できれば、上記数値範囲とする理由について記載を御願いします。
【００１０】
第１発明の水処理装置において用いられる電極冷却装置としては、特に限定されず、例えば、ビルの空調用等に用いられる公知のチラーユニットと同じ構造を備えたものを用いることができる。
中空部内に供給される冷却液としては、特に限定されないが、例えば、絶縁油や水が挙げられる。
冷却液として用いられる絶縁油としては、特に限定されないが、例えば、鉱油、アルキルベンゼン、ポリブデン、アルキルナフタレン、アルキルジフェニルアルカン、シリコーンオイル、および鉱油とアルキルベンゼンの混合物が挙げられる。
【００１１】
なお、冷却液として絶縁油が用いる場合、線状電極と接続する電極冷却装置の冷却液配管は、線状電極と電気的に絶縁された状態に接続するようにすれば、その材質が特に限定されるものではないが、冷却液として水を用いた場合、冷却水である水が線状電極内を流れる際に線状電極に直接接触すると高圧の電流が流れ出て危険であるため、中空部の内壁面を絶縁材で絶縁することが好ましい。
上記絶縁材としては、線状電極の熱に耐えることができれば特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂（商品名テフロン）が挙げられる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の水処理装置（以下、「第２発明の水処理装置」は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、線状電極の外径が０．５〜５ｍｍであることを特徴としている。
【００１３】
第２発明の水処理装置において、線状電極の外径は、０．５〜５ｍｍに限定されるが、その理由は、以下のとおりである。
すなわち、線状電極の外径が０．５ｍｍ未満となると、スパークの熱によって伸びて弛むため、線状電極と円筒状電極との間隔が一定せず、安定した放電が行われなくなったり、線状電極と円筒状電極とが短絡したり、線状電極が溶融したりする。一方、５ｍｍを超えると、放電を開始させるのに高い電圧が必要となり、エネルギー効率が悪くなる。
【００１４】
第２発明の水処理装置において、線状電極は、中実でもチューブ状のものでも構わない。
【００１５】
本発明（第１発明及び第２発明）に用いられる線状電極の材質としては、導電性があり耐食性、耐熱性に優れたものであれば、特に限定されないが、ステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼が好適である。
【００１６】
本発明において、ストリーマ放電空間に供給される水滴の粒径は、１５００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上１５００μｍ以下）に限定されるが、その理由は、粒径が大きくなりすぎると、ストリーマ放電空間のプラズマに接触する体積あたりの表面積が小さくなり、処理効率が悪くなるためである。
本発明において、水滴の粒径の測定方法は液浸法による。水滴はシリコーンオイルを満たしたシャーレに、シャーレの上部に設置した噴射ノズルの先端から水滴を噴霧し、噴射軸に対して垂直に置かれたシャーレにより採取した。採取した水滴は素早く撮像し、サイズ毎の粒径をカウントし、ザウター平均粒径を求め水滴の粒径とした。
【００１７】
本発明において、被処理水を水滴化して供給する手段（以下、「水滴供給手段」と記す）としては、被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴にして供給することができれば、特に限定されないが、例えば、噴射ノズルが好適である。
また、上記水滴供給手段としては、被処理水を蒸気化して供給する蒸気発生装置でも構わない。この蒸気発生装置としては、特に限定されず、加熱式、超音波式及びこれらを併用したものが挙げられる。
【００１８】
上記水滴供給手段として噴射ノズルを用いる場合、その噴角は、噴射ノズルから噴射される水滴の最外縁がストリーマ放電空間の最外縁に沿うように調整されていることが好ましい。
すなわち、ストリーマ放電空間の最外縁より外側まで広がるように水滴を噴射させても効率が落ちるとともに、容器の内壁面にぶつかり、大きな水滴となり内壁面に沿って流れ落ちて効率が悪くなるおそれがある。
なお、本発明において、上記噴角（噴霧角度）とは、ノズルからミスト状の水滴にされて噴射された水滴は、放物線を描きつつ落下するため、ノズルの噴射口から出た直後の被処理水ミストの広がり角度を意味する。
【００１９】
噴射ノズルに水滴の噴射方向は、特に限定されないが、例えば、ストリーマ放電空間の上から下側、ストリーマ放電空間の下側からストリーマ放電空間に向かって上側、ストリーマ放電空間の側方からストリーマ放電空間に向かって噴射される。
噴射ノズルの数は、特に限定されず、１つ以上備えていればよい。また、円筒状電極及び線状電極を２対以上備えるような場合は、噴射ノズルは２つ以上備えていてもよい。
【００２０】
本発明において用いられる円筒状電極の材質は、導電性があり耐食性、耐熱性に優れたものであれば、特に限定されないが、ステンレス鋼、タングステン鋼、チタン鋼が好適である。
また、円筒状電極は、円筒状電極が上記水滴供給手段から供給される水滴が通過可能な大きさの多数の孔を壁面に備えていることが好ましく、金網やパンチングメタルを用いることができる。
【００２１】
円筒状電極の開孔率は、処理効率を考えると、５０％以上であることが好ましい。
孔の大きさは、円筒状電極が円筒形状を保持できるとともに、水滴供給手段から供給される水滴が通過可能であれば特に限定されないが、一般的には開口面積が０．０１ｍｍ2〜６２５ｍｍ2程度である。
【００２２】
本発明の水処理装置は、円筒状電極及び線状電極は、処理効率を考えると２対以上備えていることが好ましい。
また、上記のように、円筒状電極及び線状電極を複数対設けた場合、噴射ノズルの噴射軸方向は、各円筒状電極の中心軸とが平行になっていて、噴射ノズルの噴射軸から遠い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面が、前記噴射軸に近い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面に比べ、前記噴射ノズルから遠い位置に設けられている構成とすることが好ましい。
【００２３】
円筒状電極と線状電極との間に印加される充電電圧は、ストリーマ放電が起きる電圧であれば特に限定されない。
【００２４】
さらに、本発明の水処理装置においては、円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加する高圧電源や、ストリーマ放電空間を通過してきた水滴を受けて貯める貯水槽と、この貯水槽に貯められた水を被処理水として水滴供給手段に送るポンプとからなる被処理水循環構造を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
上記のように、第１発明の水処理装置は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、前記線状電極に中空部が設けられるとともに、この中空部に冷却液を供給して線状電極を内側から冷却する電極冷却装置を備えているので、線状電極が、冷却液によって内側から冷却されて低温に保たれ、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置は、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００２６】
また、第２の発明の水処理装置は、容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、線状電極の外径が０．５〜５ｍｍであるので、線状電極が、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置は、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００２７】
また、上記水滴供給手段として、噴射ノズルを用い、この噴射ノズルから噴射されるミスト状になった水滴の最外縁がストリーマ放電空間の最外縁に沿うように噴射ノズルの噴角を調整すれば、被処理水を円筒状電極の径に併せて効率的にストリーマ放電空間に供給することができ、より効率的に処理を行うことができる。
【００２８】
また、円筒状電極が水滴供給手段から供給された水滴が通過可能な大きさの多数の孔を壁面に備えていれば、円筒状電極の側方から被処理水の水滴を供給するようにしてもストリーマ放電空間内に水滴を供給することができる。
【００２９】
本発明の水処理装置は、より効率よく処理を行うために、円筒状電極及び線状電極を２対以上備えている構成としてもよい、
また、円筒状電極及び線状電極を２対以上、円筒状電極の中心軸を平行にして配置し、上記のように円筒状電極が水滴供給手段から供給された水滴が通過可能な大きさの多数の孔を壁面に備えている構成にすれば、円筒状電極の内側に一旦入った水滴が孔を介して外側に出て、隣接する円筒状電極内に入る。したがって、効率よく処理を行うことができる。
【００３０】
また、上記のように円筒状電極及び線状電極を２対以上備えている構成の場合、噴射ノズルの噴射軸方向と、各円筒状電極の中心軸とが平行になっていて、噴射ノズルの噴射軸から遠い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面が噴射軸に近い位置に配置された円筒状電極の噴射ノズル側端面に比べ、噴射ノズルから遠い位置に設けられているように円筒状電極を配置すれば、ストリーマ放電空間へ無駄なく、被処理水ミストを供給することができ、より効率よく処理できる。
【００３１】
さらに、ストリーマ放電空間を通過した水滴を受けて貯める貯水槽と、この貯水槽に貯められた水を被処理水として水滴供給手段に送るポンプとからなる被処理水循環構造を備えていれば、被処理水中の有機物の分解率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１発明の水処理装置の第１の実施の形態の断面図である。
【図２】第１発明の水処理装置の第２の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図３】第１発明の水処理装置の第３の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図４】第１発明の水処理装置の第４の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図５】第１発明の水処理装置の第５の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図６】第１発明の水処理装置の第６の実施の形態を模式的にあらわした図である。
【図７】図６の水処理装置の円筒状電極と線状電極の配置を上面側から見て模式的にあらわした図である。
【図８】第２発明の水処理装置の第１の実施の形態の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、第１発明の水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。
【００３４】
図１に示すように、この水処理装置１ａは、容器２と、円筒状電極３と、線状電極４ａと、被処理水タンク５と、電極冷却装置６と、被処理水ポンプ７０と、噴射ノズルであるシャワーノズル７と、被処理水供給ホース７１と、高圧電源であるパルスパワー発生装置８と、被処理水タンク収容ボックス９とを備えている。
容器２は、例えば、アクリル樹脂等の絶縁材料で形成され、円筒状をした容器本体２１と、容器本体２１の下端を、通水孔２２ａ部分を除いて閉鎖するように設けられた下部蓋部２２と、容器本体２１の上端を、シャワーノズル設置孔２３ａ部分を除いて閉鎖するように設けられた上部蓋部２３とを備え、下部蓋部２２が被処理水タンク収容ボックス９の開口部９１を塞いだ状態で被処理水タンク収容ボックス９の開口部９１周縁に受けられている。
【００３５】
円筒状電極３は、例えば、ステンレス鋼製の１〜１００メッシュの厚さ０．３５ｍｍの網を円筒状に加工することによって得られ、外径が容器本体２１の内径より少し小さくなっている。
【００３６】
線状電極４ａは、例えば、図１に示すように、外径φ１〜５mmをしていて、内径φ０．５〜４ｍｍの貫通孔４１を備えたステンレスチューブで形成され、円筒状電極３の中心軸に沿うように設けられている。
【００３７】
電極冷却装置６は、冷却液タンク６１と、冷却液送り配管６２と、冷却液戻り配管６３と、冷却液ポンプ６４と、熱交換装置６５とを備えている。
冷却液タンク６１は、内壁面がＦＲＰ（繊維強化プラスチック）によってライニングされるとともに、冷却液としての絶縁油６６が貯留されている。
【００３８】
冷却液送り配管６２は、一端が冷却液タンク６１に接続され、他端が線状電極４ａの下端に電気的に絶縁された状態で接続され、冷却液ポンプ６４を介して貫通孔４１に冷却液タンク６１内の絶縁油６６を送り込むようになっている。
冷却液戻り配管６３は、一端が線状電極４ａの下端に冷却液送り配管６２と同様の接続方式で電気的に絶縁された状態で接続され、貫通孔４１を通った絶縁油６６を他端から冷却液タンク６１に戻すようになっている。
【００３９】
熱交換装置６５は、冷却液タンク６１内の絶縁油６６が設定温度（例えば、２０℃）以下になるように絶縁油６６を冷却できるようになっている。
【００４０】
すなわち、電極冷却装置６は、上記のように線状電極４ａと冷却液送り配管６２及び冷却液戻り配管６３が接続されて、冷却液タンク６１内で設定温度以下に保持された絶縁油６６を線状電極４ａ内の貫通孔４１に通して線状電極４ａを内側から冷却するようになっている。
【００４１】
被処理水タンク５は、下部蓋部２２の通水孔２２ａを下方から臨むように処理水タンク収容ボックス９内に収容されている。
被処理水ポンプ７０は、処理水タンク収容ボックス９内で被処理水タンク５に隣接して設けられ、被処理水タンク５内の被処理水Ｗを、被処理水供給ホース７１を介してシャワーノズル７に送るようになっている。
【００４２】
シャワーノズル７は、被処理水供給ホース７１を介して送られてきた被処理水を粒径が１５００μｍ以下の水滴からなる被処理水ミストＭにして円筒状電極３の上部開口に向かって噴射するようになっている。
また、シャワーノズル７の噴角は、噴射される被処理水ミストＭの最大広がり部でストリーマ放電空間の最外縁である円筒状電極３の内壁面に沿うような角度に調整されている。
【００４３】
パルスパワー発生装置８は、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるように円筒状電極３及び線状電極４ａに接続され、円筒状電極３と線状電極４ａとの間にパルス状に高電圧を印加して円筒状電極３と線状電極４ａとの間でストリーマ放電を起こすようになっている。
【００４４】
この水処理装置１ａは、上記のようになっており、被処理水タンク５に有機物等を含む被処理水Ｗを仕込むとともに、パルスパワー発生装置８によって、円筒状電極３と線状電極４ａとの間に、高電圧をパルス状に印加し、円筒状電極３内に上下方向に円柱状となったストリーマ放電空間を形成する。
そして、被処理水ポンプ７０を駆動させて、被処理水タンク５内の被処理水Ｗを、ホース７１を介してシャワーノズル７に送り、円筒状電極３の上方から円筒状電極３の中心軸方向に向かって噴射することによって被処理水Ｗを循環しながら処理するようになっている。
【００４５】
すなわち、ストリーマ放電によって、オゾン、ＯＨラジカル、Ｏラジカル等の活性種がストリーマ放電空間内に発生し、シャワーノズル７から噴射された被処理水ミストＭ中の水滴が円筒状をしたストリーマ放電空間内を落下していく間にこれら活性種に接触し、各水滴中の有機物が効率よく酸化分解処理される。
しかも、電極冷却装置６を備え、冷却液である絶縁油６６を線状電極４ａ内に設けた貫通孔４１に通し、線状電極４ａを内側から冷却することができるので、線状電極４ａが低温に保たれ、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置は、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００４６】
図２は、第１発明の水処理装置の第２の実施の形態をあらわしている。
図２に示すように、この水処理装置１ｂは、同じサイズの円筒状電極３及び線状電極４ａが４対容器２内で水平方向に並ぶように配置されている。また、冷却液送り配管６２及び冷却液戻り配管６３は、それぞれ容器２内で４本の分岐配管６２ａあるいは分岐配管６３ａにそれぞれ分岐していて、４本の線状電極４ａがそれぞれ分岐配管６２ａ及び分岐配管６３ａに接続されている。
そして、この水処理装置１ｂは、上記した以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
なお、図２においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｂのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００４７】
図３は、第１発明の水処理装置の第３の実施の形態をあらわしている。
図３に示すように、この水処理装置１ｃは、シャワーノズル７が円筒状電極３の下方に設けられ、被処理水ミストを垂直上向き噴射するようにした以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。
なお、図３においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｃのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００４８】
この水処理装置１ｃによれば、被処理水ミストＭが、ストリーマ放電空間の下側からストリーマ放電空間に向かって噴射されるので、被処理水ミストＭ中の各水滴が一旦上昇した後、その重力により下降することにより、ストリーマ放電空間での滞留時間が増加し、より効率的に処理することができる。
【００４９】
図４は、第１発明の水処理装置の第４の実施の形態をあらわしている。
図４に示すように、この水処理装置１ｄは、シャワーノズル７を円筒状電極の側方に設け、被処理水ミストを円筒状電極３の側面から水平方向に噴射するようにした以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
なお、図４においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｄのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００５０】
図５は、第１発明の水処理装置の第５の実施の形態をあらわしている。
図５に示すように、この水処理装置１ｅは、シャワーノズル７の噴射軸Ｃに近い側の２本の円筒状電極３ａより、遠い側の２本の円筒状電極３ｂの中心軸方向の長さが短くなっているとともに、短い円筒状電極３ｂの上端面を長い円筒状電極３ａの上端面よりシャワーノズル７から離れた位置、すなわち、下方に位置するように配置し、シャワーノズル７から噴射された被処理水ミストＭの最外縁が短い円筒状電極３ｂ内に確実に納まるように調整した以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。
なお、図５においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｅのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００５１】
図６及び図７は、第１発明の水処理装置の第６の実施の形態をあらわしている。
図６及び図７に示すように、この水処理装置１ｆは、円筒状電極３及び線状電極４ａからなる電極対を６対備え、１つの電極対を線状電極４ａが容器本体２１の中心軸に一致するように配置し、他の５つの電極対をその周囲を放射状に囲むように同一円周上に等間隔で並ぶように配置した。
また、冷却液送り配管６２及び冷却液戻り配管６３は、それぞれ容器２内で６本の分岐配管６２ａあるいは分岐配管６３ａに分岐していて、６本の線状電極４ａがそれぞれ分岐配管６２ａ及び分岐配管６３ａに接続されている。
そして、この水処理装置１ｆは、上記した以外は、上記水処理装置１ｂと同様になっている。
なお、図６においては、パルスパワー発生装置８の図示を省略しているが、この水処理装置１ｆのおいても、円筒状電極３が陰極、線状電極４ａが陽極となるようにパルスパワー発生装置８と接続されている。
【００５２】
図８は、第２発明の水処理装置の第１の実施の形態をあらわしている。
図８に示すように、この水処理装置１ｇは、線状電極４ｂがその外径が０．５〜５ｍｍのステンレス鋼、タングステン鋼、あるいは、チタン鋼製の中実の棒材で形成されていて、電極冷却装置６を備えていない以外は、上記水処理装置１ａと同様になっている。
この水処理装置１ｇは、上記のように、外径が０．５〜５ｍｍであるので、線状電極４ｂが、スパークが原因で伸びたり溶融したりすることがない。
したがって、この水処理装置１ｇは、被処理水中の有機物などを効率よく分解処理することができるとともに、長時間その処理能力を持続できる。
【００５３】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、パルスパワー発生装置を備えていたが、パルスパワー発生装置は市販のものを別途容易するようにしても構わない。
上記第６の実施の形態の水処理装では、１つの電極対の周囲を５つの電極対で囲む２重構造であったが、さらに外側に多くの電極対を３重、４重に配置するようにしても構わないし、第５の実施の形態の水処理装置のように容器本体の外側に配置された円筒状電極の上端面の位置を内側に配置された円筒状電極の上端面より下方に設けるようにしても構わない。
【００５４】
上記の実施の形態では、冷却液送り配管を線状電極の下端に接続するようにしていたが、冷却送り配管を線状電極の上端に接続するようにしても構わない。また、１つの容器内に線状電極及び円筒状電極を複数対備えている場合、冷却液送り配管を１本の線状電極の下端あるいは上端に接続し、冷却液戻り配管を他の1本の線状電極の下端あるいは上端に接続するとともに、隣接する線状電極の線状電極の上端同士または下端同士を例えばＵ字形をした連結管を介して接続して、１つの線状電極の貫通孔を下端から上端（上端から下端）に向かって通った冷却液が連結管を介して連結されたつぎの線状電極の上端から下端（下端から上端）に向かって方向を変えてつぎつぎに流れていくようにしても構わない。
【００５５】
以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と対比させて説明する。
【００５６】
（実施例１）
図１に示す水処理装置１ａを用い、以下の実験条件で脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
〔実験条件〕
被処理水量：１５リットル
被処理水の噴射速度（循環速度）：１２〜１５Ｌ/分
充電電圧：２５ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極のメッシュ：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率７９．５％、平織金網
円筒状電極の内径：３９．５ｍｍ
円筒状電極の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水ミストの水滴粒径：７５０〜９７０μm
シャワーノズルの噴角：３０°
シャワーノズルから円筒状電極までの距離：被処理水ミストの最外縁が最外部に位置する円筒状電極外縁の上端になるように調整した。
線状電極：外径１mm、内径０．５ｍｍ、長さ５００mmのタングステン鋼製チューブ
冷却液：絶縁油（シリコーンオイル）
冷却液設定温度：２０℃
貫通孔内冷却液流速：３L/min
（脱色性評価）
上記の実験条件で精製水にインジゴカルミンが２０ppmの濃度で含まれる被処理水を水処理し、インジゴカルミンの分解完了時間を調べた。
なお、分解完了時間は、紫外可視分光光度計（島津製作所社製商品名ＵＶｍｉｎｉ−１２４０）を用いて６１０ｎｍでの被処理水の吸光度を調べ、吸光度が０になった時間を分解完了時間とした。
（耐熱性評価）
図１に示す水処理装置１ａを用い、スパークが発生しやすい状態にするため、精製水にMgSO4が１００ppmの濃度で含まれる水溶液を被処理水として用い、上記の実験条件で４８時間連続処理して、線状電極が伸びて弛むあるいは溶融する時間を測定した。
【００５７】
（実施例２）
線状電極として、外径３．０５mm、内径１．９９ｍｍ、長さ５００mmのステンレス鋼製チューブを使用した以外は、実施例１と同様にして脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
【００５８】
（実施例３）
図８に示す水処理装置１ｇを用い、以下の実験条件で実施例１，２と同様の脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
〔実験条件〕
被処理水量：１５リットル
被処理水の噴射速度（循環速度）：１２〜１５Ｌ/分
充電電圧：２５ｋV
放電回数：１００回/秒
円筒状電極のメッシュ：２．５メッシュ、線径１．１ｍｍ、開孔率７９．５％、平織金網
円筒状電極の内径：３９．５ｍｍ
円筒状電極の長さ（中心軸方向の長さ）：３００ｍｍ
被処理水ミストの水滴粒径：７５０〜９７０μm
シャワーノズルの噴角：３０°
シャワーノズルから円筒状電極までの距離：被処理水ミストの最外縁が最外部に位置する円筒状電極外縁の上端になるように調整した。
線状電極：外径１mm、長さ５００mmのステンレス鋼製中実棒材
【００５９】
（比較例１）
線状電極として、外径０．２８mm、長さ５００mmのステンレス鋼製中実棒材を使用した以外は、実施例３と同様にして脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
（比較例２）
線状電極として、外径０．４mm、長さ５００mmのチタン鋼製中実棒材を使用した以外は、実施例３と同様にして脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価を実施した。
【００６０】
上記実施例１〜３及び比較例１，２で評価した脱色性評価及び線状電極の耐熱性評価の結果を表１に示す。表１中、脱色性評価の単位は、時間である。
【００６１】
【表１】
【００６２】
上記表１から、本発明の水処理装置のようにすれば有機物が短時間で効率よく分解処理でき、かつストリーマ放電空間にスパークが発生しても、線状電極が伸びたり、溶融したりせず、長時間連続して水処理を行えることがよくわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の水処理装置は、特に限定されないが、例えば、有機物を含む排水の浄化、汚染水の殺菌などに用いることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ水処理装置
２ 容器
２１ 容器本体
３，３ａ，３ｂ 円筒状電極
４ａ，４ｂ 線状電極
４１ 貫通孔（中空部）
５ 被処理水タンク
６ 電極冷却装置
６１ 冷却液タンク
６２ 冷却液送り配管
６３ 冷却液戻り配管
６４ 冷却液ポンプ
６５ 熱交換装置
６６ 絶縁油（冷却液）
７ シャワーノズル（噴射ノズル）
８ パルスパワー発生装置（高圧電源）
Ｗ 被処理水
Ｍ 被処理水ミスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、
前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、
前記線状電極に中空部が設けられるとともに、この中空部に冷却液を供給して線状電極を内側から冷却する電極冷却装置を備えていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
上記中空部が線状電極の中心軸に沿って設けられた貫通孔である請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
冷却液が絶縁油または水である請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、
前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、
前記線状電極の外径が０．５〜５ｍｍであることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
線状電極が、ステンレス鋼、タングステン鋼及びチタン鋼のいずれか１種から形成されている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１】
容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、
前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、
前記線状電極に中空部が設けられるとともに、この中空部に冷却液を供給して線状電極を内側から冷却する電極冷却装置を備えていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
上記中空部が線状電極の中心軸に沿って設けられた貫通孔である請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
冷却液が絶縁油または水である請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
容器内に、円筒状電極とこの円筒状電極の円筒内を臨むように配置された線状電極とを少なくともなくとも１対有するとともに、
前記円筒状電極と線状電極との間に高電圧を印加することによって生じるストリーマ放電空間内に被処理水を１５００μｍ以下の水滴として供給し、水滴中の被処理物を分解処理するようにした水処理装置であって、
前記線状電極の外径が０．５〜５ｍｍであることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
線状電極が、ステンレス鋼、タングステン鋼及びチタン鋼のいずれか１種から形成されている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１３０８７２（Ｐ２０１２−１３０８７２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５６４７（Ｐ２０１０−２８５６４７）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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