(57)【要約】  電解浄化槽から電極を取り外して電解浄化槽内のスケールを除去するという面倒な清掃作業をしなくて済む、できるだけ維持管理にコストのかからない、冷却水浄化方法とその装置を提供する。  対向する電極間に浄化処理すべき水を流し、該電極間に直流電圧を印加し、水中のイオンを負極側の電極に電解析出させて該水を浄化させる循環冷却水の浄化方法において、該電極としてチタンを使用し、該電極に事前に加熱処理で５ｎｍ〜１３０ｎｍの酸化被膜を付加して、印加する電圧を高めて、強制的に正極側の酸化被膜を絶縁破壊させる電流を流すようにした。
2008026462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記電極間に流す電流が、正極側の電極の単位面積（１ｍ２）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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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（１ｍ２）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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は水浄化方法とその装置、例えばオフィスや工場等の設備用冷却水、冷房に使用されている空気調和機の凝縮器とクーリングタワーとの間を循環している冷却水等に含まれているスケール成分を電気化学的に除去する水浄化方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は空調システムの説明図である。同図に示すように、空気調和機６４は冷媒ガスを圧縮する圧縮器（図示せず）と、圧縮されて発熱した冷媒ガスを冷却水により冷却して凝縮させる凝縮器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（図示せず）とを有している。【０００３】
凝縮器６６内を流れる冷媒ガスを冷却するために凝縮器６６は冷却槽７０内に設けられ、冷却槽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め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とを有しており、受水槽７４と冷却槽７０は供給配管７６により接続されている。【０００４】
塔本体７２内には冷却水と冷却風とが流れる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に冷却水を噴霧す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を介して冷却槽７０に接続され、冷却槽７０内の冷却水は供給配管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る。【０００５】
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を流れて受水槽７４に落下する。このように、クーリングタワー６８と冷却槽７０とこれらを接続する供給配管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れることになる。【０００６】
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の下部から空気が吸い上げられて流入し、この流入した空気が充填体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、冷却水の蒸発によって減少した冷却水を補充するために、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。【０００７】
ところで、クーリングタワー６８は上記のように冷却水の一部が蒸発する際に気化熱を失うことを利用して冷却水を冷却しているため、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の冷却水として使用される水道水や地下水にはカルシウムイオン、マグネシウムイオン、溶存シリカなどの陽イオン（スケール成分）が含まれている。しかも、蒸発により減少した冷却水には水道水や地下水がこれら陽イオンとともに絶えず補充されている。【０００８】
このため、冷却水に含まれているこれら陽イオンの濃度は次第に高くなる。具体的には、当初供給された水道水の電気伝導度１００〜２００μＳ／ｃｍが、数日から１週間で１０００μＳ／ｃｍ以上に上昇する。そして、この陽イオンは凝集してスケールとなり、凝縮器６６の熱交換面に付着して熱交換効率を低下させたり、冷却水を循環させている配管の内面に付着して冷却水の流通抵抗を高めるという問題を生じていた。【０００９】
また、冷却水中には藻類やレジオネラ菌等の雑菌が大量に繁殖し、この冷却水がこれらの雑菌とともにクーリングタワーから霧散し、クーリングタワーの周囲で活動をしている人たちの健康を阻害したり、地域住民の健康を阻害するという問題を生じていた。【００１０】
このため、冷却水に水道水や地下水を加えて希釈し、陽イオンの濃度を低下させ、スケールの発生を防止しようとする方策が採られていたが、そのようにすると水道水や地下水の値段が高いところでは冷却水の費用が嵩み、空気調和機の維持管理のコストが高くなるという不都合があった。【００１１】
このため、水道水や地下水を安価に入手できない事業所では、循却水に薬剤を添加し、冷却水の電気伝導度を制御し、凝縮器の熱交換面や配管の内面へのスケールの付着を防止する方法が採られているが、薬剤は定期的に冷却水に添加しなければならないので、この方法を採る場合もかなりの費用がかかっていた。【００１２】
しかも、冷却水中に薬剤を添加しても凝縮器の熱交換面や配管の内面へのスケールの固着は完全には避けられず、除去作業が必要になる期間は延びるものの、固着したスケールを除去する作業は必要であり、そのための手間と費用は仕方がなかった。【００１３】
また、藻類や雑菌の繁殖の問題については冷却水中に殺菌剤を添加する方策が採られていたが、長期的には藻類や雑菌の繁殖は避けられず、これがクーリングタワーから殺菌剤等と一緒に大気中に拡散し、大気汚染を生じさせるという問題があった。【００１４】
そこで、これらの問題を解消するために、例えば、電解浄化槽内に電極を対向させた電極ユニットを入れ、この電解浄化槽内に上記冷却水を導き、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の電極の表面にスケールとして析出させ、冷却水から陽イオンを除去させるタイプの浄化装置が種々提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２５９６９０号公報
【特許文献２】特開平４−１８９８２号公報
【特許文献３】特開昭６１−１８１５９１号公報
【特許文献４】特開昭５８−３５４００号公報
【特許文献５】特開２００１−１３７８９１号公報
【特許文献６】特開平９−１０３７９７号公報
【特許文献７】特開２００１−１３７８５８号公報
【特許文献８】特開平９−３８６６８号公報
【特許文献９】特開平１１−１１４３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、これらの浄化装置は、長期間運転していると負極側の電極の表面に析出したスケールが次第に厚く堆積し、電流が流れなくなり、冷却水を浄化する機能が低下してしまうので、スケールが一定レベル以上堆積した場合、サービスマンが負極側の電極を浄化装置から取り外し、この電極からスケールを物理的に除去しなければならず、浄化装置の維持管理が面倒で、コストがかかるという問題があった。【００１６】
この問題に対しては、負極側の電極と正極側の電極の極性を自動で定期的に逆転させて負極側の電極の表面に付着しているスケールを剥落させるようにした浄化装置も提案されているが、この浄化装置であっても、現実には、電極の表面に強固に固着したスケールは剥落せず、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、いずれは電流が流れなくなって、冷却水の浄化ができなくなってしまうので、結局はサービスマンが負極側の電極の表面に固着したスケールを剥離除去しなければならず、依然として浄化装置の維持管理が面倒で、コストがかかっていた。【００１７】
また、このタイプの浄化装置は、電極の材料としてＰｔ等の高価な貴金属材料を使用したり、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。【００１８】
この発明は、電解浄化槽から電極を取り外して電解浄化槽内のスケールを除去するという面倒な清掃作業をしなくて済む、できるだけ維持管理に手間のかからない、冷却水浄化方法とその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に係る水の浄化方法は、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ものである。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。【００２０】
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ようにしている。【００２１】
酸化被膜の厚さの下限を５ｎｍとしたのは、Ｔｉの表面に自然に生成される酸化被膜の厚さ以上の厚さの酸化被膜を生成させるという意味を有している。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、これ以上の厚さの場合が使用不能というわけではない。【００２２】
また、前記電極間に印加する電圧の極性は所定時間毎に切り替えるようにしてもよい。また、正極側の酸化被膜に抗して一定電流を流すことによって印加電圧を高めるようにしてもよい。前記電極間に流す電流は、正極側の電極の単位面積（１ｍ２）当たり０．１〜２０Ａが好ましい。電流が０．１Ａ／ｍ２未満では循環冷却水を十分に浄化できず、２０Ａ／ｍ２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。【００２３】
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、所定の値ＡとＢの関係はＡ≧Ｂになるようにしてもよい。前記水の電気伝導度の前記所定の値Ａは１００〜３０００μＳ／ｃｍ、前記所定の値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の関係はＡ≧Ｂになることが良い。【００２４】
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、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、前記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が好ましいが、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、この場合はＣとＤの関係はＣ≧Ｄになることが良い。【００２５】
また、この発明に係る水の浄化装置は、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。【００２６】
ここで、該第一電極及び該第二電極の材料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からなる。【００２７】
また、この水の浄化装置は、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更に備えていてもよい。【００２８】
また、この水の浄化装置は、前記直流電源装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電極の間に正極となるいずれか一方の電極の単位面積（１ｍ２）当たり０．１〜２０Ａの定電流を流す能力を備えているものが好ましい。【００２９】
また、この水の浄化装置は、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、該所定値Ａと該所定値Ｂの関係はＡ≧Ｂになるようにして前記電極間を流れる電流を減少させる電流制御装置を備えていてもよい。【００３０】
ここで、前記水の電気伝導度の前記所定の値Ａとして１００〜３０００μＳ／ｃｍ、前記所定値Ｂは１００〜３０００μＳ／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、前記所定値Ｂは７００〜８００μＳ／ｃｍであればより好ましい。【００３１】
また、この水の浄化装置は、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、該所定値Ｃと該所定値Ｄの関係はＣ≧Ｄになるようにして前記電極間を流れる電流を減少させる電流制御装置を備えていてもよい。【００３２】
ここで、前記被処理水の酸化還元電位の前記所定の値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〜−６０ｍＶ、前記所定値Ｄは−４０〜−６０ｍＶがより好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、チタンからなる電極の表面に熱処理によって５ｎｍ〜１３０ｎｍの厚さの酸化被膜が予め形成されているので、電極間に流す電流を多くして電極間に印加される電圧を高め、被処理水を浄化する能力を高めることができ、従って、装置の小型化を図ることができるという効果がある。【００３４】
また、この発明によれば、正極側の電極の表面にある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るので、水中のスケール成分が効率良く除去され、水が所望の電気伝導率の範囲で維持されるという効果がある。【００３５】
また、この発明によれば、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ており、この酸化被膜は強固で耐食性が高いルチル型およびアナターゼ型の結晶からなるので、酸化被膜を予め加熱生成させてない電極と違い、強制的に絶縁破壊される量が少なくてすみ、従って、消耗していく電極の寿命が延びるという効果がある。【００３６】
また、この発明によれば、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場合、電極の表面に付着生成したスケース成分が作業者の除去作業によることなくメンテフリーで除去されるので、保守管理費用が少なくて済むという効果がある。【００３７】
また、この発明によれば、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場合、対向する電極の一方の側だけを消耗させることなく、対向する両方の電極を同じように消耗させるので、高価なチタンを有効に使用することができるという効果がある。【００３８】
また、この発明によれば、水の電気伝導度が所定の値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より低くなった時に前記電極間を流れる電流を減少させると、電極の消耗が抑制されるという効果がある。【００３９】
また、この発明によれば、前記水の酸化還元電位が所定の値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より低くなった時に前記電極間を流れる電流を減少させると、電極の消耗が抑制されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】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水の浄化装置の説明図である。
【図２】図２は図１の浄化装置に使用されている電極ユニットの説明図である。
【図３】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である。
【図４】図４はこの発明の一実施の形態に係るクーリングタワー水の浄化装置の制御機構の説明図である。
【図５】図５は酸化被膜の有無と、電極間に印加された電圧との関係を示すグラフである。
【図６】図６は酸化被膜付加厚さの違いによる電極消耗率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は酸化被膜厚さ・電流密度の違いによる電気伝導率（ＣＯＮＤ）減少率の推移を示すグラフである。
【図８】図８は電極の間隔の違いと電圧の推移との関係を示すグラフである。
【図９】図９は電極の間隔の違いと電気伝導率（ＣＯＮＤ）低減率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は酸化被膜の厚さの違いと電圧の推移との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は酸化被膜の厚さの違いと電気伝導率（ＣＯＮＤ）低減率との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は空調システムの説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
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
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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ットの説明図である。【００４３】
これらの図において、１０は浄化装置であり、浄化装置１０は電解浄化槽１２と、電解浄化槽１２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１６とを備えている。【００４４】
電解浄化槽１２は箱状の容器からなり、電解浄化槽１２の底部１８で電解浄化槽１２の側部に近い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却水（被処理水）を受け入れる給水口２２が設けられている。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（容量）に応じて作られている。【００４５】
電極ユニット１４は、図２に示す様に、複数枚の第一電極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は所定間隔をおい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、第一電極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ワー６８の大きさ（容量）に応じて作られる。【００４６】
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２６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の表面積（１ｍ２）当たり０．１〜２０Ａ程度の電流を流すことができる直流安定化電源からなる。【００４７】
電解浄化槽１２の側部２８と電極ユニット１４との間で、給水口２２の反対側になる場所には２枚の平行なオーバーフロー仕切り３０が上下に若干ずれた状態で略垂直に所定間隔をおいて設置されている。電解浄化槽１２の側部２８で、オーバーフロー仕切り３０が設けられている側の上位置には浄化された冷却水を流出させる流出口３２が設けられている。【００４８】
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の近くには被処理水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に接続され、水の電気伝導率が所定値以上になった場合に警報ランプ４０が点灯するか、警報ブザー４２が鳴るようになっている。【００４９】
電解浄化槽１２の上部にはフロートスイッチ３６が設置され、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からの排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。【００５０】
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が設けられ、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。【００５１】
受けタンク４４の近傍には浄化した受けタンク４４の水をクーリングタワー６８に戻す戻しポンプ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内の水をクーリングタワー６８に戻すフロートスイッチ５０が設けられている。【００５２】
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が設けられ、電解浄化槽１２の底部１８は排出口５２に向けて低くなるように傾斜し、その傾斜角は２５度〜３５度の範囲にある。【００５３】
電解浄化槽１２の底部１８の裏側で、排出口５２が設けられている部位には排出装置５４が下方に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は排出用タイマー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。【００５４】
排出装置５４の出側は別の配管に接続される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出されたスケールを分離する濾過部６０が設けられている。【００５５】
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最大流量が３０リットル／分以上となるようになっている。【００５６】
次に、このクーリングタワー冷却水の浄化装置の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。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制御機構の説明図である。【００５７】
まず、給水ポンプ２０を作動させると、クーリングタワー６８の受水槽７４内の冷却水が吸い出され、この吸い出された循環冷却水が電解浄化槽１２の給水口２２から電解浄化槽１２の内部に供給される。【００５８】
供給された冷却水は電極ユニット１４を浸漬し、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、受けタンク４４に入る。【００５９】
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る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しポンプ４８によってクーリングタワー６８の受水槽７４に戻される。【００６０】
電解浄化槽１２内に冷却水が満たされた状態で直流電源装置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に負電圧が印加され、循環冷却水中に含まれているカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イ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２６の表面又は表面近傍にスケールとして析出し、冷却水中のこれらの陽イオンは次第に減少する。【００６１】
ただし、印加電圧を一定にしておくと、正電圧が印加されている第一電極２４の表面は酸化被膜の絶縁抵抗により、電流が流れ難くなり、上記スケール成分の除去も次第に低調になるので、印加電圧を上げて酸化被膜を絶縁破壊させ、電極から酸化被膜を剥離させ、電流が流れ易くなるようにしてある。【００６２】
そして、このような電気分解による循環水の浄化が継続すると、循環冷却水中に含まれているカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イオンや溶存シリカは第二電極２６の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第に溜まってくる。【００６３】
次に、排出用タイマー５８に予め作動時間と保持時間が設定してあり、予め設定した作動時間が経過した後、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内の循環冷却水は底部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。【００６４】
排出された水中のスケールは濾過部６０で濾過されて除かれ、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内に再び水が溜まりだす。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。【００６５】
なお、電解浄化槽１２の流出口の近くに設置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が作動し、警報ランプ４０が点灯し、警報ブザー４２が鳴る。【００６６】
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にスケールが蓄積しそれが処理水流れの抵抗となることを監視しており、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。
【実施例１】
【００６７】
１２０冷凍トンのクーリングタワーの水を循環経路中から抜き取り、これを本発明装置に通して浄化し、浄化後、循環経路中に戻した。【００６８】
本発明装置の電極ユニット１４としては、幅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ものを使用した。また、直流電源装置１６は直流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た。【００６９】
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、その後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高い電圧で推移した。これは酸化被膜の絶縁抵抗によると推測される。【００７０】
また、チタン板を６００℃で２０分間加熱処理して５０ｎｍ酸化被膜を付加させ、同様の試験を行い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、加熱処理しないチタン板と比較すると、２４時間稼動後のそれぞれの実験前と比較した電極の消耗重量百分率は、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。【００７１】
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で安定した。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、これを分析したところ、シリカ、カルシウム、マグネシウムを主成分としたものであった。
【実施例２】
【００７２】
電極ユニットに流す電流の密度を２Ａ／ｍ２，４Ａ／ｍ２と、２通りに変え、実施例１と同様の実験をしたところ、２４時間あたり循環冷却水の導電率(COND)は図７に示す通りの低減率（減少率）（％）を示した。この実験から、電流密度を大きくすると、水の導電率(COND)をより低減（減少）させることがわかる。【００７３】
なお、導電率(COND)の低減率（減少率）（％）とは、100−{(COND(A)／COND(B)}×100で表わされる値である。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３】
【００７４】
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）の表面に固着していたスケールは剥離し、電解槽の底部に沈積した。【００７５】
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の底部に沈積した。
【実施例４】
【００７６】
電流制御装置を用い、実施例１．の条件下において、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から電極ユニット１４に供給される電流の量を増減させた。すなわち、電気伝導度が１０００μＳ／ｃｍを超えた場合、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が６９０μＳ／ｃｍとなり、もとの戻したときは６９０μＳ／ｃｍが８１０μＳ／ｃｍに増加した。この結果から、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。【００７７】
すなわち、この実験では、水中のスケール成分が効率良く除去され、また、電気伝導度が許容範囲に入っている場合に無用な電流を流さなくて済むので、電力代が節約されるとともに、電極の無用な腐食・消耗が防止された。
【実施例５】
【００７８】
実施例４．と同様に、水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計と、電流制御装置を用い、酸化還元電位計によって得られた酸化還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せた。すなわち、酸化還元電位が２００ｍＶを超えた場合、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。この結果から、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。【００７９】
すなわち、この実験では、水中のスケール成分が効率良く除去され、また、酸化還元電位が許容範囲に入って居る場合に無用な電流を流さなくて済むので、電力代が節約されるとともに、電極の無用な腐食が防止された。
【実施例６】
【００８０】
電極の間隔を２５ｍｍ，５０ｍｍ，７５ｍｍと変え、その他は実施例１の条件で通電し、被処理水を電解浄化し、時間の経過に対する電極間の印加電圧の推移及び被処理水の電気伝導度（ＣＯＮＤ）の低減率（％）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（ＣＯＮＤ）は図９に示す通り低減した。【００８１】
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。【００８２】
次に、表面に酸化被膜を加熱生成させたチタン板からなる電極（酸化被膜の厚さは２５ｎｍと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の条件で通電して被処理水を浄化し、時間の経過に対する電極間の印加電圧の推移を調べたところ、電極間の印加電圧は図１０に示す通り推移した。【００８３】
この結果から、酸化被膜を予め熱生成させた電極を使用した場合の方が、酸化被膜を予め熱生成させてない電極を使用した場合より電極間に印加される電圧が高く推移し、熱生成させた酸化被膜の厚さが厚いほど電極間に印加される電圧が高く推移することがわかる【００８４】
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（％）を調べたところ図１１に示す通りであった。【００８５】
【表１】
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【００８６】
この結果から、酸化被膜を加熱生成させて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、ほぼ同様の電気伝導率（ＣＯＮＤ）低減能力があることがわかる。すなわち、装置の大きさを２倍にしなくても、電極の表面に酸化被膜を予め熱生成させておけば、従来同様の装置サイズで処理能力を倍増せることが可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
この発明はクーリングタワー水の浄化のみならず、チラー用の循環水、冷温水器用の循環水、ボイラーの補給水、ヒートポンプ式給湯器の補給水、電気温水器の補給水、ガス石油給湯の補給水、射出成型機等の金型冷却用の水、加湿器、誘導加熱炉等の電気加熱システムに使用される水、純水製造装置に供給される水（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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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