NAKANO TAKAYUKI (JP)
| JP2005013966A | 2005-01-20 | |||
| JPH0790665A | 1995-04-04 | |||
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| JPH0938668A | 1997-02-10 | |||
| JPH11114335A | 1999-04-27 |
| 対向する電極の間に被処理水を流した状態で直流電圧を印加して該電極の間に電流を流し、該被処理水中の陽イオンを負極側の電極の表面に析出させて該被処理水を浄化させる方法であって、対向する該電極はチタンからなり、該電極の表面には5nm~130nmの厚さの酸化被膜が予め加熱生成され、正極側の電極の表面の酸化被膜を絶縁破壊させ得る電圧を印加するに足る電流を該電極間に流すことを特徴とする水浄化方法。 |
| 前記電極間に印加する電圧の極性を所定時間毎に切り替えるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の水浄化方法。 |
| 前記電極間に流す電流を定電流としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の水浄化方法。 |
| 前記電極間に流す電流が、正極側の電極の単位面積(1m 2 )当たり0.1~20Aであることを特徴とする請求項3に記載の水浄化方法。 |
| 前記被処理水の電気伝導度が所定の値Aより高い場合は前記電極間を流れる電流を増加させ、前記被処理水の電気伝導度が所定の値Bより低い場合は前記電極間を流れる電流を減少させるようにし、該所定値Aと該所定値Bの関係はA≧Bになることを特徴とする請求項1又は2に記載の水浄化方法。 |
| 前記被処理水の電気伝導度の前記所定の値Aが100~3000μS/cm、前記所定値Bが100~3000μS/cmであることを特徴とする請求項5に記載の水浄化方法。 |
| 前記被処理水の酸化還元電位が所定の値Cより高い場合は前記電極間を流れる電流を増加させ、前記被処理水の酸化還元電位が所定の値Dより低い場合は前記電極間を流れる電流を減少させるようにし、該所定値Cと該所定値Dの関係はC≧Dになることを特徴とする請求項1又は2に記載の水浄化方法。 |
| 前記被処理水の酸化還元電位の前記所定の値Cが+100~-100mV、前記所定値Dが+100~-100mVであることを特徴とする請求項7に記載の水浄化方法。 |
| 浄化すべき被処理水を受け入れて排出する浄化槽と、該浄化槽内に設置されている1又は2以上の第一電極と、該浄化槽内に該第一電極と所定間隔をおいて設置されている1又は2以上の第二電極と、該第一電極と該第二電極の間に直流電圧を印加する直流電源装置とを備え、該第一電極及び該第二電極はいずれもチタンからなり、該第一電極又は該第二電極であって少なくとも正極側に接続されている電極には5nm~130nmの厚さの酸化被膜が予め加熱生成されており、該直流電源装置は該第一電極又は該第二電極であって正極側に接続されている電極の表面の酸化被膜を絶縁破壊によって剥離・除去させる電圧を出力する直流安定化電源であることを特徴とする循環水の浄化装置。 |
| 前記直流電源装置から前記該第一電極及び前記第二電極に印加されている電圧の極性を所定時間毎に切り替える極性切替装置を備えていることを特徴とする請求項9に記載の水浄化装置。 |
| 前記直流電源装置が、前記第一電極と前記第二電極の間に正極となるいずれか一方の電極の単位面積(1m 2 )当たり0.1~20Aの定電流を流す定電流電源装置であることを特徴とする請求項9又は10に記載の水浄化装置。 |
| 前記被処理水の電気伝導度を計測する電気伝導度計と、該電気伝導度計によって得られた電気伝導度が所定の値Aより高い場合は前記直流電源装置の出力電圧を高くして前記電極間を流れる電流を増加させ、該電気伝導度計によって得られた電気伝導度が所定の値Bより低い場合は前記直流電源装置の出力電圧を低くして前記電極間を流れる電流を減少させる、該所定値Aと該所定値Bの関係はA≧Bになるようにした電流制御装置を備えていることを特徴とする請求項9又は10に記載の水浄化装置。 |
| 前記被処理水の電気伝導度の前記所定の値Aが100~3000μS/cm、前記所定値Bが100~3000μS/cmであることを特徴とする請求項12に記載の水浄化装置。 |
| 前記被処理水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計と、該酸化還元電位計によって得られた酸化還元電位が所定の値Cより高い場合は前記直流電源装置の出力電圧を高くして前記電極間を流れる電流を増加させ、該酸化還元電位計によって得られた酸化還元電位が所定の値Dより低い場合は前記直流電源装置の出力電圧を低くして前記電極間を流れる電流を減少させる、該所定値Cと該所定値DをC≧Dの関係とした電流制御装置を備えていることを特徴とする請求項9又は10に記載の水浄化装置。 |
| 前記被処理水の酸化還元電位の前記所定の値Cが+100~-100mV、前記所定値Dが+100~-100mVであることを特徴とする請求項14に記載の水浄化装置。 |
この発明は水浄化方法とその装置、例え オフィスや工場等の設備用冷却水、冷房に 用されている空気調和機の凝縮器とクーリ グタワーとの間を循環している冷却水等に まれているスケール成分を電気化学的に除 する水浄化方法とその装置に関するもので る。
図12は空調システムの説明図である。同 に示すように、空気調和機64は冷媒ガスを圧 縮する圧縮器(図示せず)と、圧縮されて発熱 た冷媒ガスを冷却水により冷却して凝縮さ る凝縮器66と、凝縮器66で凝縮して得られた 冷媒液を膨張弁を介して流入する蒸発器(図 せず)とを有している。
凝縮器66内を流れる冷媒ガスを冷却する めに凝縮器66は冷却槽70内に設けられ、冷却 70には冷却水がクーリングタワー68から供給 されている。冷却槽70に冷却水を供給するた のクーリングタワー68は、筒形の塔本体72と 、塔本体72の下部に設けられた受水槽74とを しており、受水槽74と冷却槽70は供給配管76 より接続されている。
塔本体72内には冷却水と冷却風とが流れ 多数の通路を有する充填体78が組み込まれて いる。塔本体72には充填体78に冷却水を噴霧 るためのスプレーノズル80が取り付けられて おり、スプレーノズル80は戻し配管82を介し 冷却槽70に接続され、冷却槽70内の冷却水は 給配管76に設けられた循環ポンプ84によりス プレーノズル80に供給されるようになってい 。
スプレーノズル80から充填体78に噴霧され た冷却水は充填体78に形成された多数の通路 流れて受水槽74に落下する。このように、 ーリングタワー68と冷却槽70とこれらを接続 る供給配管76と戻し配管82により水が循環す る冷却水路が形成されることになり、循環ポ ンプ84の駆動によりこの冷却水路内を水が流 ることになる。
塔本体72内の上方位置には送風機86が設け られ、送風機86によって、塔本体72の下部か 空気が吸い上げられて流入し、この流入し 空気が充填体78内の通路を冷却水に対して逆 流するように流れる。冷却水は逆流してきた 空気と直接接触して熱交換されるとともに一 部が蒸発し、冷却水は気化熱を失うことによ って更に冷却される。塔本体72には、冷却水 蒸発によって減少した冷却水を補充するた に、フロート88により開閉される補充配管90 を介して冷却水が補充される。
ところで、クーリングタワー68は上記の うに冷却水の一部が蒸発する際に気化熱を うことを利用して冷却水を冷却しているた 、冷却水はクーリングタワー68で常時蒸発し ている。そして、クーリングタワー68の冷却 として使用される水道水や地下水にはカル ウムイオン、マグネシウムイオン、溶存シ カなどの陽イオン(スケール成分)が含まれ いる。しかも、蒸発により減少した冷却水 は水道水や地下水がこれら陽イオンととも 絶えず補充されている。
このため、冷却水に含まれているこれら イオンの濃度は次第に高くなる。具体的に 、当初供給された水道水の電気伝導度100~200 μS/cmが、数日から1週間で1000μS/cm以上に上昇 る。そして、この陽イオンは凝集してスケ ルとなり、凝縮器66の熱交換面に付着して 交換効率を低下させたり、冷却水を循環さ ている配管の内面に付着して冷却水の流通 抗を高めるという問題を生じていた。
また、冷却水中には藻類やレジオネラ菌 の雑菌が大量に繁殖し、この冷却水がこれ の雑菌とともにクーリングタワーから霧散 、クーリングタワーの周囲で活動をしてい 人たちの健康を阻害したり、地域住民の健 を阻害するという問題を生じていた。
このため、冷却水に水道水や地下水を加 て希釈し、陽イオンの濃度を低下させ、ス ールの発生を防止しようとする方策が採ら ていたが、そのようにすると水道水や地下 の値段が高いところでは冷却水の費用が嵩 、空気調和機の維持管理のコストが高くな という不都合があった。
このため、水道水や地下水を安価に入手 きない事業所では、循却水に薬剤を添加し 冷却水の電気伝導度を制御し、凝縮器の熱 換面や配管の内面へのスケールの付着を防 する方法が採られているが、薬剤は定期的 冷却水に添加しなければならないので、こ 方法を採る場合もかなりの費用がかかって た。
しかも、冷却水中に薬剤を添加しても凝 器の熱交換面や配管の内面へのスケールの 着は完全には避けられず、除去作業が必要 なる期間は延びるものの、固着したスケー を除去する作業は必要であり、そのための 間と費用は仕方がなかった。
また、藻類や雑菌の繁殖の問題について 冷却水中に殺菌剤を添加する方策が採られ いたが、長期的には藻類や雑菌の繁殖は避 られず、これがクーリングタワーから殺菌 等と一緒に大気中に拡散し、大気汚染を生 させるという問題があった。
そこで、これらの問題を解消するために、
えば、電解浄化槽内に電極を対向させた電
ユニットを入れ、この電解浄化槽内に上記
却水を導き、各電極に正負の電圧を印加し
冷却水中に含まれている陽イオンを負極側
電極の表面にスケールとして析出させ、冷
水から陽イオンを除去させるタイプの浄化
置が種々提案されている。
しかし、これらの浄化装置は、長期間運 していると負極側の電極の表面に析出した ケールが次第に厚く堆積し、電流が流れな なり、冷却水を浄化する機能が低下してし うので、スケールが一定レベル以上堆積し 場合、サービスマンが負極側の電極を浄化 置から取り外し、この電極からスケールを 理的に除去しなければならず、浄化装置の 持管理が面倒で、コストがかかるという問 があった。
この問題に対しては、負極側の電極と正 側の電極の極性を自動で定期的に逆転させ 負極側の電極の表面に付着しているスケー を剥落させるようにした浄化装置も提案さ ているが、この浄化装置であっても、現実 は、電極の表面に強固に固着したスケール 剥落せず、スケールの一部が電極上に残り 残ったスケールが次第に堆積し、いずれは 流が流れなくなって、冷却水の浄化ができ くなってしまうので、結局はサービスマン 負極側の電極の表面に固着したスケールを 離除去しなければならず、依然として浄化 置の維持管理が面倒で、コストがかかって た。
また、このタイプの浄化装置は、電極の 料としてPt等の高価な貴金属材料を使用し り、SUS、Fe等、すぐに消耗する金属を使用し ているので、装置が高価になったり、維持費 がかなり掛かるという問題もあった。
この発明は、電解浄化槽から電極を取り して電解浄化槽内のスケールを除去すると う面倒な清掃作業をしなくて済む、できる け維持管理に手間のかからない、冷却水浄 方法とその装置を提供することを目的とす 。
この発明に係る水の浄化方法は、対向す 電極の間に被処理水を流した状態で直流電 を印加して該電極の間に電流を流し、該被 理水中の陽イオンを負極側の電極の表面に 出させて該被処理水を浄化させるものであ 。ここで、電極の形状は板状、丸棒状、角 状等、任意の形状を採用することができる
また、対向する該電極はチタンからなり 該電極の表面には5nm~130nmの厚さの酸化被膜 予め加熱生成され、正極側の電極の表面の 化被膜を絶縁破壊させ得る電圧を印加する 足る電流を該電極間に流すようにしている
酸化被膜の厚さの下限を5nmとしたのは、T iの表面に自然に生成される酸化被膜の厚さ 上の厚さの酸化被膜を生成させるという意 を有している。酸化被膜の厚さの上限を130nm としたのは、通常の熱処理で得られる酸化被 膜の厚さの上限が130nmということであり、こ 以上の厚さの場合が使用不能というわけで ない。
また、前記電極間に印加する電圧の極性は 定時間毎に切り替えるようにしてもよい。 た、正極側の酸化被膜に抗して一定電流を すことによって印加電圧を高めるようにし もよい。前記電極間に流す電流は、正極側 電極の単位面積(1m 2 )当たり0.1~20Aが好ましい。電流が0.1A/m 2 未満では循環冷却水を十分に浄化できず、20A /m 2 を超えると電極が早く腐食して使えなくなる からである。
前記被処理水の電気伝導度が所定の値Aよ り高い場合は前記電極間を流れる電流を増加 させ、前記被処理水の電気伝導度が所定の値 Bより低い場合は前記電極間を流れる電流を 少させるようにし、所定の値AとBの関係はA Bになるようにしてもよい。前記水の電気伝 度の前記所定の値Aは100~3000μS/cm、前記所定 値Bは100~3000μS/cmが好ましいが、前記所定値A は700~800μS/cm、前記所定値Bは700~800μS/cmであれ ばより好ましい。また、この場合はAとBの関 はA≧Bになることが良い。
前記被処理水の酸化還元電位が所定の値C より高い場合は前記電極間を流れる電流を増 加させ、前記被処理水の酸化還元電位が所定 の値Dより低い場合は前記電極間を流れる電 を減少させるようにし、所定の値CとDの関係 はC≧Dになるようにしてもよい。ここで、前 被処理水の酸化還元電位の前記所定の値Cは +100~-100mV、前記所定値Dは+100~-100mVが好ましい 、前記所定値Cは-40~-60mV、前記所定値Dは-40~- 60mVであればより好ましい。また、この場合 CとDの関係はC≧Dになることが良い。
また、この発明に係る水の浄化装置は、 化すべき被処理水を受け入れて排出する浄 槽と、該浄化槽内に設置されている1又は2 上の第一電極と、該浄化槽内に該第一電極 所定間隔をおいて設置されている1又は2以上 の第二電極と、該第一電極と該第二電極の間 に直流電圧を印加する直流電源装置とを備え ている。ここで、電極の形状は板状、丸棒状 、角棒状等、任意の形状を採用することがで きる。
ここで、該第一電極及び該第二電極の材 はいずれもチタンからなり、該第一電極又 該第二電極であって少なくとも正極側に接 されている電極には5nm~130nmの厚さの酸化被 が予め加熱生成されており、該直流電源装 は該第一電極又は該第二電極であって正極 に接続されている電極の表面の酸化被膜を 縁破壊によって剥離・除去させる電圧を出 する直流安定化電源からなる。
また、この水の浄化装置は、前記直流電 装置から前記該第一電極及び前記第二電極 印加されている電圧の極性を所定時間毎に り替える極性切替装置を更に備えていても い。
また、この水の浄化装置は、前記直流電源 置として定電流電源装置を使用してもよい 定電流電源装置は前記第一電極と前記第二 極の間に正極となるいずれか一方の電極の 位面積(1m 2 )当たり0.1~20Aの定電流を流す能力を備えてい ものが好ましい。
また、この水の浄化装置は、前記被処理 の電気伝導度を計測する電気伝導度計と、 電気伝導度計によって得られた電気伝導度 所定の値Aより高い場合は前記直流電源装置 の出力電圧を高くして前記電極間を流れる電 流を増加させ、該電気伝導度計によって得ら れた電気伝導度が所定の値Bより低い場合は 記直流電源装置の出力電圧を低く、該所定 Aと該所定値Bの関係はA≧Bになるようにして 記電極間を流れる電流を減少させる電流制 装置を備えていてもよい。
ここで、前記水の電気伝導度の前記所定 値Aとして100~3000μS/cm、前記所定値Bは100~3000 S/cmが好ましく、AとBの関係はA≧Bになること が好ましいが、所定値Aは700~800μS/cm、前記所 値Bは700~800μS/cmであればより好ましい。
また、この水の浄化装置は、前記被処理 の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計 、該酸化還元電位計によって得られた酸化 元電位が所定の値Cより高い場合は前記直流 電源装置の出力電圧を高くして前記電極間を 流れる電流を増加させ、該酸化還元電位計に よって得られた酸化還元電位が所定の値Dよ 低い場合は前記直流電源装置の出力電圧を く、該所定値Cと該所定値Dの関係はC≧Dにな ようにして前記電極間を流れる電流を減少 せる電流制御装置を備えていてもよい。
ここで、前記被処理水の酸化還元電位の 記所定の値Cとしては+100~-100mV、前記所定値D は+100~-100mVが好ましいが、前記所定値Cは-40~-6 0mV、前記所定値Dは-40~-60mVがより好ましい。
この発明によれば、チタンからなる電極 表面に熱処理によって5nm~130nmの厚さの酸化 膜が予め形成されているので、電極間に流 電流を多くして電極間に印加される電圧を め、被処理水を浄化する能力を高めること でき、従って、装置の小型化を図ることが きるという効果がある。
また、この発明によれば、正極側の電極 表面にある酸化被膜が強制的に絶縁破壊さ 、スケール成分を除去するのに必要な量の 流が、酸化被膜に抗して水中を流れるので 水中のスケール成分が効率良く除去され、 が所望の電気伝導率の範囲で維持されると う効果がある。
また、この発明によれば、該電極の表面 は5nm~130nmの厚さの酸化被膜が予め加熱生成 れており、この酸化被膜は強固で耐食性が いルチル型およびアナターゼ型の結晶から るので、酸化被膜を予め加熱生成させてな 電極と違い、強制的に絶縁破壊される量が なくてすみ、従って、消耗していく電極の 命が延びるという効果がある。
また、この発明によれば、電極に印加さ ている電圧の極性を所定時間毎に切り替え 極性切替装置を備えている場合、電極の表 に付着生成したスケース成分が作業者の除 作業によることなくメンテフリーで除去さ るので、保守管理費用が少なくて済むとい 効果がある。
また、この発明によれば、電極に印加さ ている電圧の極性を所定時間毎に切り替え 場合、対向する電極の一方の側だけを消耗 せることなく、対向する両方の電極を同じ うに消耗させるので、高価なチタンを有効 使用することができるという効果がある。
また、この発明によれば、水の電気伝導 が所定の値Aより高くなった時に前記電極間 を流れる電流を増加させると、正極側の電極 表面の酸化被膜が強制的に絶縁破壊され、ス ケール成分を除去するのに必要な量の電流が 、陽極酸化被膜の生成に抗して水中を流れ、 水中のスケール成分が効率良く除去され、ま た、水の電気伝導度が所定の値Bより低くな た時に前記電極間を流れる電流を減少させ と、電極の消耗が抑制されるという効果が る。
また、この発明によれば、前記水の酸化 元電位が所定の値Cより高くなった時に前記 電極間を流れる電流を増加させると、正極側 の電極表面の酸化被膜が強制的に絶縁破壊さ れ、スケール成分を除去するのに必要な量の 電流が、酸化被膜に抗して水中を流れ、水中 のスケール成分が効率良く除去され、また、 水の酸化還元電位が所定の値Dより低くなっ 時に前記電極間を流れる電流を減少させる 、電極の消耗が抑制されるという効果があ 。
10 浄化装置
12 電解浄化槽
14 電極ユニット
16 直流電源装置
18 底部
20 給水ポンプ
22 給水口
24 第一電極
26 第二電極
28 側部
30 オーバーフロー仕切り
32 流出口
34 電気伝導度計
36 フロートスイッチ
38 警報装置
40 警報ランプ
42 警報ブザー
44 タンク
46 流出配管
48 ポンプ
50 フロートスイッチ
52 排出口
54 排出装置
56 排出バルブ
58 排出用タイマー
60 濾過部
64 空気調和機
66 凝縮器
68 クーリングタワー
70 冷却槽
72 塔本体
74 受水槽
76 供給配管
78 充填体
80 スプレーノズル
82 配管
84 循環ポンプ
86 送風機
88 フロート
90 補充配管
図1はこの発明の一実施の形態に係るクー リングタワー冷却水の浄化装置の説明図、図 2は図1の浄化装置に使用されている電極ユニ トの説明図である。
これらの図において、10は浄化装置であ 、浄化装置10は電解浄化槽12と、電解浄化槽1 2の中に収容された電極ユニット14と、電極ユ ニット14に直流電流を供給する直流電源装置1 6とを備えている。
電解浄化槽12は箱状の容器からなり、電 浄化槽12の底部18で電解浄化槽12の側部に近 位置には後述するクーリングタワー68の受水 槽74から給水ポンプ20を介して抜いた循環冷 水(被処理水)を受け入れる給水口22が設けら ている。電解浄化槽12及び給水ポンプ20の大 きさ(容量)はクーリングタワー68の大きさ(容 )に応じて作られている。
電極ユニット14は、図2に示す様に、複数 の第一電極24と複数枚の第二電極26とからな り、第一電極24と第二電極26は所定間隔をお て交互に平行に配置されている。第一電極24 及び第二電極26はチタン板からなり、第一電 24及び第二電極26の表面には5nm~130nmの厚さの 酸化被膜が予め加熱生成されている。電極ユ ニット14の大きさは対象となるクーリングタ ー68の大きさ(容量)に応じて作られる。
電極ユニット14の第一電極24は直流電源装置 16の正極側の出力端子に接続され、第二電極2 6は直流電源装置16の負極側の出力端子に接続 されている。直流電源装置16は第一電極24の 面積(1m 2 )当たり0.1~20A程度の電流を流すことができる 流安定化電源からなる。
電解浄化槽12の側部28と電極ユニット14と 間で、給水口22の反対側になる場所には2枚 平行なオーバーフロー仕切り30が上下に若 ずれた状態で略垂直に所定間隔をおいて設 されている。電解浄化槽12の側部28で、オー ーフロー仕切り30が設けられている側の上 置には浄化された冷却水を流出させる流出 32が設けられている。
電解浄化槽12の側部28とオーバーフロー仕 切り30との間で、流出口32の近くには被処理 の電気伝導率を測定する電気伝導度計34が設 置され、電気伝導度計34は警報装置38に接続 れ、水の電気伝導率が所定値以上になった 合に警報ランプ40が点灯するか、警報ブザー 42が鳴るようになっている。
電解浄化槽12の上部にはフロートスイッ 36が設置され、フロートスイッチ36は受けタ ク44の濾過部60にスケールが蓄積し、それが 処理水流れの抵抗となり電解浄化槽12からの 出を阻害した場合に警報ランプ40が点灯し 警報ブザー42が鳴る。
電解浄化槽12の下方には電解浄化槽12で浄 化した水を一時的に蓄える受けタンク44が設 られ、流出口32は流出配管46を介して受けタ ンク44につながっている。
受けタンク44の近傍には浄化した受けタ ク44の水をクーリングタワー68に戻す戻しポ プ48が設置され、受けタンク44の中には受け 入れた水が所定高さ以上になると戻しポンプ 48を作動させて受けタンク44内の水をクーリ グタワー68に戻すフロートスイッチ50が設け れている。
電解浄化槽12の底部18の中央付近には剥離 したスケールを排出させる排出口52が設けら 、電解浄化槽12の底部18は排出口52に向けて くなるように傾斜し、その傾斜角は25度~35 の範囲にある。
電解浄化槽12の底部18の裏側で、排出口52 設けられている部位には排出装置54が下方 向けて設けられている。排出装置54は開閉装 置である排出バルブ56を備え、排出バルブ56 排出用タイマー58によって開閉のタイミング 及び時間が制御されている。
排出装置54の出側は別の配管に接続され ことなく開放状態になっており、排出装置54 の直下で受けタンク44の上には水とともに排 されたスケールを分離する濾過部60が設け れている。
排出装置54の排出能力は、電解浄化槽12に 水が所定高さまで入れられていて排出バルブ 56が全開状態になったときに排出される水の 大流量が30リットル/分以上となるようにな ている。
次に、このクーリングタワー冷却水の浄 装置の動作について、図3及び図4を参照し がら説明する。ここで、図3は図1の浄化装置 を組み込んだ空調システムの説明図、図4は の発明の一実施の形態に係るクーリングタ ー冷却水の浄化装置の制御機構の説明図で る。
まず、給水ポンプ20を作動させると、ク リングタワー68の受水槽74内の冷却水が吸い され、この吸い出された循環冷却水が電解 化槽12の給水口22から電解浄化槽12の内部に 給される。
供給された冷却水は電極ユニット14を浸 し、オーバーフロー仕切り30を通り、流出口 32から電解浄化槽12の外部に溢れ、受けタン 44に入る。
受けタンク44のフロートスイッチ50は所定 の高さでスイッチが入るように設定してあり 、受けタンク44の冷却水の量が設定高さにな とフロートスイッチ50が入り、戻しポンプ48 が作動し、受けタンク44に入った冷却水は戻 ポンプ48によってクーリングタワー68の受水 槽74に戻される。
電解浄化槽12内に冷却水が満たされた状 で直流電源装置16をオンにすると、第一電極 24に正電圧が印加され、第二電極26に負電圧 印加され、循環冷却水中に含まれているカ シウムイオン、マグネシウムイオン等の陽 オンや溶存シリカは第二電極26に引き寄せら れ、第二電極26の表面で還元され、第二電極2 6の表面又は表面近傍にスケールとして析出 、冷却水中のこれらの陽イオンは次第に減 する。
ただし、印加電圧を一定にしておくと、 電圧が印加されている第一電極24の表面は 化被膜の絶縁抵抗により、電流が流れ難く り、上記スケール成分の除去も次第に低調 なるので、印加電圧を上げて酸化被膜を絶 破壊させ、電極から酸化被膜を剥離させ、 流が流れ易くなるようにしてある。
そして、このような電気分解による循環 の浄化が継続すると、循環冷却水中に含ま ているカルシウムイオン、マグネシウムイ ン等の陽イオンや溶存シリカは第二電極26 表面又は表面近傍にスケールとして析出し 電解浄化槽12の底部18に泥状の物質として次 に溜まってくる。
次に、排出用タイマー58に予め作動時間 保持時間が設定してあり、予め設定した作 時間が経過した後、排出用タイマー58により 排出バルブ56が開かれ、電解浄化槽12内の循 冷却水は底部18に堆積していたスケールとと もに排出装置54を通って排出される。
排出された水中のスケールは濾過部60で 過されて除かれ、水は受けタンク44に入る。 予め設定した保持時間が経過すると排出バル ブ56が閉じられ、電解浄化槽12内に再び水が まりだす。濾過部60に残されたスケールはあ る程度溜まった時点で順次搬出除去されるこ とになる。
なお、電解浄化槽12の流出口の近くに設 されていた電気伝導度計34は循環冷却水の電 気伝導率を常時計測しており、水の電気伝導 率が設定値以上になった場合は、警報装置38 作動し、警報ランプ40が点灯し、警報ブザ 42が鳴る。
電解浄化槽12の上部のフロートスイッチ36 は、受けタンク44の濾過部60にスケールが蓄 しそれが処理水流れの抵抗となることを監 しており、抵抗が所定値以上になった場合 水位が上昇しフロートスイッチ36が感知し、 警報ランプ40が点灯し、警報ブザー42が鳴る
120冷凍トンのクーリングタワーの水を循 経路中から抜き取り、これを本発明装置に して浄化し、浄化後、循環経路中に戻した
本発明装置の電極ユニット14としては、 300mm×高さ600mm×厚さ1mmのチタン板に、事前に 500℃で30分間加熱処理し、酸化被膜を25nm付加 した36枚を、各18枚、24mmピッチで対向させた のを使用した。また、直流電源装置16は直 安定化電源装置を使用し、直流電源装置16か ら電極ユニット14へは12Aの一定電流を供給し 。
該電極に印加される電圧は、図5に示すよ うに、3Vから次第に上昇し、24Vに達し、その 24V~27Vの間を繰り返し行き来した。加熱処理 しないチタン板のそれと比較したところ、9V い電圧で推移した。これは酸化被膜の絶縁 抗によると推測される。
また、チタン板を600℃で20分間加熱処理 て50nm酸化被膜を付加させ、同様の試験を行 電極消耗量の比較を行った。25nm付加および 50nm付加させた場合、図6に示すように、加熱 理しないチタン板と比較すると、24時間稼 後のそれぞれの実験前と比較した電極の消 重量百分率は、加熱処理しないチタン板の0. 78%に比べ、それぞれ0.53%と0.32%の消耗で済み 電極の長寿命化が期待できる。
このときの水の導電率は、当初1000μS/cmで あったが、次第に低下し、700~850μS/cmで安定 た。また、酸化還元電位も、当初470mVであっ たが、次第に低下し、-60mVで安定した。なお 電解槽の底部には泥状の物質が沈積し、こ を分析したところ、シリカ、カルシウム、 グネシウムを主成分としたものであった。
電極ユニットに流す電流の密度を2A/m 2 ,4A/m 2 と、2通りに変え、実施例1と同様の実験をし ところ、24時間あたり循環冷却水の導電率(C OND)は図7に示す通りの低減率(減少率)(%)を示 た。この実験から、電流密度を大きくする 、水の導電率(COND)をより低減(減少)させるこ とがわかる。
なお、導電率(COND)の低減率(減少率)(%)と 、100-{(COND(A)/COND(B)}×100で表わされる値であ 。ここで、COND(A)は実験開始から単位時間後( 24hr)の導電率であり、COND(B)は実験開始時の原 水の導電率である。
実施例1の条件で1週間連続稼働させた後 正負の極性を逆転させて運転させたところ 約6時間で正極(前は負極であった)の表面に 着していたスケールは剥離し、電解槽の底 に沈積した。
その後、この状態で1週間連続稼働させた ところ、当初の稼働の場合と同じように負極 の表面にスケールが固着した。そして、正負 の極性を交互に切り替えて運転したところ、 スケールが効率良く剥離して電解浄化槽12の 部に沈積した。
電流制御装置を用い、実施例1.の条件下 おいて、電気伝導度計34によって得られた電 気伝導度の高低に応じて直流電源装置16から 極ユニット14に供給される電流の量を増減 せた。すなわち、電気伝導度が1000μS/cmを超 た場合、電流を100%増加させ、電気伝導度が 700μS/cm未満になった場合、電流をもとに戻し た。その結果、100%増加させたときは1040μS/cm 690μS/cmとなり、もとの戻したときは690μS/cm 810μS/cmに増加した。この結果から、電極ユ ット14に供給する一定電流を増減すること より、目的とする性能を制御できることが かる。
すなわち、この実験では、水中のスケー 成分が効率良く除去され、また、電気伝導 が許容範囲に入っている場合に無用な電流 流さなくて済むので、電力代が節約される ともに、電極の無用な腐食・消耗が防止さ た。
実施例4.と同様に、水の酸化還元電位を 測する酸化還元電位計と、電流制御装置を い、酸化還元電位計によって得られた酸化 元電位の高低に応じて直流電源装置16から電 極ユニット14に供給される電流の量を増加さ た。すなわち、酸化還元電位が200mVを超え 場合、電流を100%増加させた。その結果、100% 増加させたときは280mVが-60mVに減少した。こ 結果から、電極ユニット14に供給する一定電 流を増減することにより、目的とする性能を 制御できることがわかる。
すなわち、この実験では、水中のスケー 成分が効率良く除去され、また、酸化還元 位が許容範囲に入って居る場合に無用な電 を流さなくて済むので、電力代が節約され とともに、電極の無用な腐食が防止された
電極の間隔を25mm,50mm,75mmと変え、その他 実施例1の条件で通電し、被処理水を電解浄 し、時間の経過に対する電極間の印加電圧 推移及び被処理水の電気伝導度(COND)の低減 (%)を調べたところ、電極間の印加電圧は図8 に示す通り推移し、被処理水の電気伝導度(CO ND)は図9に示す通り低減した。
これらの結果から、実施例1の条件で電極 間の間隔のみを変えた場合、電極の間隔が大 きいほど電極間に印加される電圧が高くなり 、電極間に印加される電圧が高いほど被処理 水の電気伝導率(COND)の低減率が高くなること がわかる。つまり、この装置の浄化能力を高 めるためには、装置を大きくして電極の間隔 を広くし、電極間に印加される電圧を高くす る必要があることがわかる。
次に、表面に酸化被膜を加熱生成させた タン板からなる電極(酸化被膜の厚さは25nm 50nm)と、表面に酸化被膜を加熱生成させてな いチタン板からなる電極を使用し、電極の間 隔を25mmとし、その他は実施例1の条件で通電 て被処理水を浄化し、時間の経過に対する 極間の印加電圧の推移を調べたところ、電 間の印加電圧は図10に示す通り推移した。
この結果から、酸化被膜を予め熱生成さ た電極を使用した場合の方が、酸化被膜を め熱生成させてない電極を使用した場合よ 電極間に印加される電圧が高く推移し、熱 成させた酸化被膜の厚さが厚いほど電極間 印加される電圧が高く推移することがわか
次に、電極を表1に示す通りの条件とし、 その他は実施例1の条件で被処理水を浄化し 電気伝導率(COND)の低減率(%)を調べたところ 11に示す通りであった。
この結果から、酸化被膜を加熱生成させ ない電極を使用して電極の間隔を50mmとした 場合と、酸化被膜を予め熱生成させた電極を 使用して電極の間隔を25mmとした場合とは、 ぼ同様の電気伝導率(COND)低減能力があるこ がわかる。すなわち、装置の大きさを2倍に なくても、電極の表面に酸化被膜を予め熱 成させておけば、従来同様の装置サイズで 理能力を倍増せることが可能であることが かる。
この発明はクーリングタワー水の浄化の ならず、チラー用の循環水、冷温水器用の 環水、ボイラーの補給水、ヒートポンプ式 湯器の補給水、電気温水器の補給水、ガス 油給湯の補給水、射出成型機等の金型冷却 の水、加湿器、誘導加熱炉等の電気加熱シ テムに使用される水、純水製造装置に供給 れる水(原水)、24時間風呂の水、プールの水 、人工池の水等の浄化にも適用できる。