(57)【要約】【課題】  循環水を使用する設備における循環水及び設備について、高い防汚効果を長期間にわたって維持することができる防汚方法及び防汚装置を実現する。【解決手段】  防汚装置１０を循環水槽に貯留された循環水Ｗに浸漬するため、循環水Ｗにホウ砂１５を溶出させてシリカ１６とともに排出管２６及び供給管２７などの循環水Ｗが通水される経路内に輸送することができる。そして、循環水Ｗに分散された微細なシリカ１６が配管のスケールなどの汚れを浮き上がらせて除去するとともに、清浄な状態になった配管内面にホウ砂１５がコーティングされて、新たなスケールなどの汚れの付着を防止することができる。循環水Ｗに銀を含有するイオンを含んだ銀イオン水を添加するため、銀イオンの電着効果により電荷を補償してホウ砂１５の配管内面への付着力を大きくすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水に浸漬して設置され、循環水が通水される経路の汚れを防ぐ防汚装置であって、
板状のセラミックス基材と、
ホウ砂を主成分とし、シリカを含んだスラリーを前記セラミックス基材の表面にコーティングして熱処理を加えることにより形成されたガラス質材料にシリカが分散された水溶性の防汚層と、からなる防汚板を備え、
前記防汚層は、前記熱処理により表面からクラックが導入されていることを特徴とする防汚装置。
【請求項２】
前記シリカの粒度は、６０メッシュ以上１２０メッシュ以下であることを特徴とする請求項１に記載の防汚装置。
【請求項３】
前記セラミックス基材は、ペタライト質素地からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防汚装置。
【請求項４】
前記スラリーの前記セラミックス基材へのコーティングは、前記セラミックス基材を予熱した後に前記スラリー中に浸漬することにより行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の防汚装置。
【請求項５】
前記防汚板を複数個備え、当該複数の防汚板が所定の間隔で略平行に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の防汚装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の防汚装置を、循環水槽に貯留された循環水に浸漬するとともに、前記循環水に、銀を含有するイオンを含んだ銀イオン水を添加することを特徴とする循環水及び循環水を使用する設備の防汚方法。
【請求項７】
前記銀イオン水は、銀イオンの溶出体を電気分解することにより生成されたことを特徴とする請求項６に記載の循環水及び循環水を使用する設備の防汚方法。
【請求項８】
前記循環水を使用する設備は、冷却塔であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の循環水及び循環水を使用する設備の防汚方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、循環水を使用する設備における循環水及び循環水が通水される経路の防汚方法及び防汚装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、循環水を使用する設備、例えば、冷却塔では、循環水が通水される配管内部に、循環水中に含まれる石灰分や汚れなどが沈着してスケールが形成されることがあった。配管内部にスケールが形成されると循環水の循環が阻害され、熱交換効率の低下を招くことがあった。
また、循環水は外気に接触することにより冷却されるため、大気中の汚染物を取り込むので、配管内部に藻などの微生物の繁殖によりスライムやバイオフィルムなどが形成されたり、レジオネラ菌に代表される細菌が繁殖することがある。
スライムやバイオフィルムは、循環水の循環を阻害し、熱交換効率の低下を招くとともに、配管を腐食させることがある。また、レジオネラ菌は肺炎、結核を引き起こすおそれがある。
このように、循環水を使用する設備では、循環水及び配管などの設備の汚染をいかに防ぐか（以下、防汚という）が重要な課題である。
この課題を解決するために、例えば、特許文献１では、冷却塔の充填材の上方に、水冷式空調冷却機に配管された温水供給管の供給口を位置付け、温水供給管の供給口と充填材との間にトルマリン含有セラミック粒子を入れた冷却水流出孔を有する容器を装着して、温水供給管の供給口から放出される温められた冷却水を充填材内に落下させる前に当該容器内のトルマリン含有セラミック粒子間に通過させることにより、マイナスイオン効果を利用して冷却水を浄化する防汚技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４９９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の技術では、小径のセラミックス粒子を用いているため通水抵抗が大きく、藻類の繁殖や異物の混入などによりセラミックス粒子間の隙間が閉塞すると更に通水性が低下するので、防汚効果が低下するという問題があった。それに伴い、一定期間毎に浄化装置を清掃する必要があるという問題があった。
また、セラミックス粒子が循環水中のカルシウムなどにより固着したり、セラミックス粒子同士がこすれて摩耗して容器から流出したりすることがあった。
【０００４】
そこで、この発明では、循環水を使用する設備における循環水及び設備について、高い防汚効果を長期間にわたって維持することができる防汚方法及び防汚装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、循環水に浸漬して設置され、循環水が通水される経路の汚れを防ぐ防汚装置であって、板状のセラミックス基材と、ホウ砂を主成分とし、シリカを含んだスラリーを前記セラミックス基材の表面にコーティングして熱処理を加えることにより形成されたガラス質材料にシリカが分散された水溶性の防汚層とを備え、前記防汚層は、前記熱処理により表面からクラックが導入されている、という技術的手段を用いる。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、防汚装置を循環水に浸漬することにより、水溶性の防汚層から循環水にホウ砂を溶出させて、シリカとともに、循環水が通水される配管などの経路内に輸送することができる。
循環水に分散された微細なシリカは、配管のスケールなどの汚れと配管内面の間にもぐり込み、汚れを浮き上がらせて除去することができる。そして、清浄な状態になった配管内面にホウ砂がコーティングされて、新たなスケールなどの汚れの付着を防止することができる。
また、低膨張のセラミックス基材を用いることにより、防汚層との熱膨張差を小さくすることができるので、防汚層がセラミックス基材から剥離することを防止することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の防汚装置において、前記スラリー中のシリカの粒度は、６０メッシュ以上１２０メッシュ以下である、という技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項２に記載の発明のように、スラリーに粒度が６０メッシュ以上１２０メッシュ以下であるシリカを用いると、シリカを防汚層中でホウ砂に溶解することなく残存させることができるとともに、粒径が小さいので高い防汚効果を得ることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の防汚装置において、前記セラミックス基材は、ペタライト質素地からなる、という技術的手段を用いる。
【００１０】
請求項３に記載の発明のように、セラミックス基材としてペタライト質素地を用いると、防汚層との熱膨張差を更に小さくすることができるので、防汚層がセラミックス基材から剥離することを確実に防止することができ、好適である。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の防汚装置において、前記スラリーの前記セラミックス基材へのコーティングは、前記セラミックス基材を予熱した後に前記スラリー中に浸漬することにより行う、という技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、スラリーのセラミックス基材へのコーティングは、セラミックス基材を予熱した後にスラリー中に浸漬することにより行うため、厚い防汚層を形成することができるので、長期間にわたって防汚効果を維持することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の防汚装置において、前記防汚板を複数個備え、当該複数の防汚板が所定の間隔で略平行に配置されている、という技術的手段を用いる。
【００１４】
請求項５に記載の発明のように、複数個の防汚板を所定の間隔で略平行に配置することにより、防汚装置に対する循環水の良好な通水性を確保することができるので、高い防汚効果を長期間にわたり維持することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、循環水及び循環水を使用する設備の防汚方法において、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の防汚装置を、循環水槽に貯留された循環水に浸漬するとともに、前記循環水に、銀を含有するイオンを含んだ銀イオン水を添加する、という技術的手段を用いる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、防汚装置を循環水槽に貯留された循環水に浸漬するため、循環水にホウ砂を溶出させて、シリカとともに、循環水が通水される配管などの経路内に輸送することができる。
循環水に分散された微細なシリカは、配管のスケールなどの汚れと配管内面の間にもぐり込み、汚れを浮き上がらせて除去することができる。そして、清浄な状態になった配管内面にホウ砂がコーティングされて、新たなスケールなどの汚れの付着を防止することができる。
また、循環水に銀を含有するイオンを含んだ銀イオン水を添加するため、銀イオンの電着効果により電荷を補償してホウ砂の配管内面への付着力を大きくすることができる。
また、銀イオンは、銀または銀化合物としてホウ砂とともに配管内面にコーティングされるため、銀の抗菌作用により、スライムやバイオフィルムの形成も防止することができる。
ここで、銀イオン水に含まれる銀を含有するイオンは、銀単体のイオン以外に、酸化物イオンや錯イオンでもよい。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の循環水及び循環水を使用する設備の防汚方法において、前記銀イオン水は、銀イオンの溶出体を電気分解することにより生成された、という技術的手段を用いる。
【００１８】
請求項７に記載の発明のように、銀イオン水として、銀イオンの溶出体を電気分解することにより生成されたものを用いると、イオンが安定であるため好適である。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、請求項６または請求項７に記載の循環水及び循環水を使用する設備の防汚方法において、前記循環水を使用する設備は、冷却塔である、という技術的手段を用いる。
【００２０】
請求項８に記載の発明のように、冷却塔は、循環水が外気と接する機会が多く汚染されやすいので、本発明の防汚方法を好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明に係る防汚方法及び防汚装置の実施形態について、図を参照して説明する。
図１は、防汚装置の説明図である。図１（Ａ）は、防汚装置の斜視図であり、図１（Ｂ）は、防汚装置の防汚板の断面説明図である。図２は、防汚装置を備えた冷却塔の断面説明図である。
なお、各図では、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。
【００２２】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、防汚装置１０は、セラミックス基材１３に防汚効果を有する成分を含んだ水溶性の釉薬を焼き付けた防汚層１４が形成された防汚板１１を枠部１２によりほぼ等間隔に並べて構成されている。本実施形態では、５枚の防汚板１１が２〜３ｃｍ間隔で略平行に配置されている。このように配置することにより、防汚装置１０に対する循環水の良好な通水性を確保することができる。
【００２３】
セラミックス基材１３は、熱膨張係数の小さい、例えば、熱膨張係数が０．７ｐｐｍ程度のペタライト質素地からなるセラミックスにより、厚さ１ｃｍの角板状に形成されている。セラミックス基材１３の一方の表面は、波状に加工されており、表面積が大きくなるように形成されている。
【００２４】
セラミックス基材１３の表面には、ホウ砂１５を主成分とするガラス質材料の中に、微細なシリカ１６が分散された厚さ約２ｍｍの防汚層１４が形成されている。防汚層１４には、後述する工程により、表面から微細なクラック１７が導入されている。
【００２５】
防汚層１４は、下記の工程によりセラミックス基材１３の表面に形成される。
まず、平均粒径をサブミクロンオーダーに調整したホウ砂（四ホウ酸ナトリウム）と酸化亜鉛と粘土とを重量比で８：１：１で混合した原料Ａと、溶融シリカからなる原料Ｂとを重量比で２：１の割合で混合し、水中に分散させてスラリーを作製する。ここで、溶融シリカは、粒径が大きすぎると防汚効果が低下し、小さすぎると防汚層１４中でホウ砂に溶解してしまうため、粒度を６０〜１２０メッシュに調整することが好ましい。
【００２６】
次に、セラミックス基材１３を２５０℃に予熱した後に、上述のスラリーに浸漬して表面をスラリーでコーティングした後に乾燥させる。続いて、表面がスラリーでコーティングされたセラミックス基材１３に熱処理を行い、防汚層１４を形成する。セラミックス基材１３の予熱を行うことにより、防汚層１４を、磁器などの釉薬層よりも厚い厚さ２ｍｍに形成することができる。防汚層１４の厚さは、防汚装置１０の使用条件に合わせて適当な厚さに変更することができる。
【００２７】
熱処理条件は、最高温度８００℃に対し、昇温及び降温をそれぞれ２時間で行う急速加熱・冷却条件である。また、溶融したホウ砂１５の発泡を防止するために、最高温度８００℃ではほとんど保持しない。
ここで、セラミックス基材１３は熱膨張係数が小さいため、防汚層１４との熱膨張差を小さくすることができるので、防汚層１４がセラミックス基材１３から剥離することを防止することができる。
【００２８】
上述のような急速な加熱・冷却を行うことにより、シリカ１６がホウ砂１５中に融解することを抑制することができるので、微細なシリカ１６がガラス状のホウ砂１５中に分散された防汚層１４を形成することができる。ここで、シリカ１６の一部は、少量のトリジマイト及びクリストバライトとして晶出する。
また、急速な冷却により、α−β変態による体積変化が急速に生じるため、防汚層１４に多数の微細なクラック１７を導入することができる。
【００２９】
次に、防汚装置１０を用いた防汚方法について、循環水を気化熱により冷却する冷却塔の配管等の防汚に適用する場合を例に説明する。冷却塔は、循環水が外気と接する機会が多く汚染されやすいので、本発明の防汚方法を好適に用いることができる。
【００３０】
図２に示すように、冷却塔２０には、通水性を有する充填材、例えば、波形の樹脂シートを巻いて、形成された充填材を備えた充填層２１が設けられている。充填層２１の側壁には、外気を吸入するためのルーバー２２が設けられている。
【００３１】
充填層２１の上方には、充填層２１の上部に循環水を散水する散水槽２３が設けられている。散水槽２３の上方には、冷却塔２０内の空気を上方に排気する排気ファン２４が設けられている。充填層２１の下方には、充填層２１内を流下した循環水Ｗを貯留する循環水槽２５が設けられている。
【００３２】
防汚装置１０は、循環水槽２５の内部に、貯留された循環水Ｗに浸漬された状態で配置されている。循環水槽２５には、貯留された循環水Ｗをビルの空調装置などの熱交換器３０に送水する排出管２６が接続されており、熱交換器３０には、熱交換された循環水Ｗを散水槽２３に送水する供給管２７が接続されている。
ここで、防汚装置１０は、排出管２６近傍など、循環水Ｗの流速が速い位置に配置することが好ましい。
【００３３】
循環水槽２５に貯留された循環水Ｗには、銀を含有するイオンを含んだ水（以下、銀イオン水という）が添加されている。銀イオン水は、銀イオンの溶出体を電気分解することにより生成されるものを用いている。このように生成された銀イオン水はイオンが安定であるため好適に用いることができる。銀イオン水は、循環水Ｗ中に含まれる銀の濃度が５０ｐｐｂ以上になるように濃度及び添加量が調整されている。ここで、銀イオンは、銀単体のイオン以外に、酸化物イオンや錯イオンでもよい。
【００３４】
冷却塔２０は、以下に示すように作動して循環水Ｗを冷却する。
循環水槽２５に貯留された循環水Ｗは、排出管２６を経由してビルの空調装置などの熱交換器３０に送水され、この熱交換器３０により熱交換される。熱交換された循環水Ｗは供給管２７を経由して散水槽２３に送水され、充填層２１の上部より散水される。充填層２１の上部より散水された循環水Ｗは、充填層２１を構成する充填材を伝って流下する。
【００３５】
充填層２１の内部には、排気ファン２４の作動により冷却塔２０の内部の空気が上方に排気されることにより、ルーバー２２から外気が流入する。
流入した外気は、充填材を伝って流下する循環水Ｗと接触し、気化熱により循環水Ｗを冷却しつつ上方に吸気され、排気ファン２４にて冷却塔２０の外部に排気される。
充填層２１を流下し、冷却された循環水Ｗは、充填層２１の下部から循環水槽２５に流下し、循環される。
【００３６】
循環水槽２５に流下し循環される循環水Ｗに防汚装置１０が曝されると、防汚層１４から水溶性のホウ砂１５が循環水Ｗ中に溶出する。
ここで、防汚層１４に多数の微細なクラック１７が導入されているため、ホウ砂１５の溶出量を増大させることができるとともに、ホウ砂１５の溶出に伴い、ホウ砂１５中に分散されているナノサイズのシリカ１６が水中に分散して、排出管２６及び供給管２７などの配管中を輸送される。
【００３７】
循環水Ｗ中に分散されたシリカ１６は、配管のスケールなどの汚れと配管内面の間にもぐり込み、汚れを浮き上がらせて除去する。また、シリカ１６はスケールなどの汚れをこすり落とす研磨剤としても作用する。
そして、清浄な状態になった配管内面にホウ砂１５がコーティングされて、新たなスケールなどの汚れの付着を防止する。
【００３８】
ここで、循環水Ｗには、銀イオン水が用いられているため、銀イオンの電着効果により電荷を補償してホウ砂１５の付着力を大きくすることができる。
また、銀イオンは、銀または銀化合物としてホウ砂１５とともに配管内面にコーティングされるため、銀の抗菌作用により、スライムやバイオフィルムの形成も防止することができる。
【００３９】
高い防汚効果を得るためには、循環水Ｗ中の水素ホウ酸イオン濃度を２０ｐｐｍ以上になるようにホウ砂１５の溶出速度を制御し、かつ、循環水Ｗ中の銀イオン濃度を５０ｐｐｂ以上にすることが好ましい。
また、銀イオン濃度を５０ｐｐｂ以上にすると、レジオネラ菌などの殺菌効果も奏することができるので、循環水Ｗにレジオネラ菌などが繁殖することを防止できる。
【００４０】
ホウ砂１５の溶出速度は、原料中のホウ砂の量、防汚層１４中のクラック１７の量、防汚層１４の表面積、防汚装置１０に対する循環水Ｗの流速などの諸因子により制御することができる。
例えば、スラリーの調合組成や熱処理条件により、原料中のホウ砂の量やクラック１７の量を増大させることにより、ホウ砂１５の溶出速度を増大させることができる。
【００４１】
防汚装置１０は、防汚板１１を枠部１２によりほぼ等間隔に略平行に並べて構成されているため、セラミックス粒子などに比べて通水性を高くすることができ、ホウ砂１５の溶出速度を保持することができる。これにより、高い防汚効果を長期間にわたり維持することができる。
また、清掃の頻度も少なくすることができるとともに、防汚板１１が板状に形成されているため、容易に清掃を行うことができる。
【００４２】
防汚装置１０が防汚効果を発現可能な期間は、防汚層１４の残存期間、つまり、防汚層１４の溶出速度と厚さによって決定される。本実施形態では、防汚層１４は厚さ２ｍｍに形成されており、例えば、約２年間使用することができる。
防汚層１４が消失または残り少なくなった場合には、セラミックス基材１３に再度防汚層１４を形成することにより、繰り返し用いることができる。
【００４３】
（変更例）
本実施形態では、セラミックス基材１３としてペタライト質素地からなるセラミックスを用いたが、これに限定されるものではない。熱膨張係数が小さい材料ならば、例えば、ムライト、コーディエライトなどを使うことができる。
【００４４】
本実施形態では、セラミックス基材１３をスラリーに浸漬してスラリーのコーティングを行ったが、これに限定されるものではない。例えば、スラリーの吹きつけによりセラミックス基材１３へのスラリーのコーティングを行ってもよい。
【００４５】
本実施形態では、防汚装置１０において、防汚板１１を平行に配置する形態を示したが、これに限定されるものではない。セラミックス基材１３の間における通水性が確保されていれば、セラミックス基材１３の枚数、配置は使用条件に合わせて任意に変更することができる。また、セラミックス基材１３は板状に形成されていれば、形状は任意である。
【００４６】
循環水槽２５にスクリューなどの撹拌手段を設けてもよい。これにより、防汚装置１０に対する循環水Ｗの流速を制御することができるので、防汚層１４の溶出速度を制御することができる。
【００４７】
［最良の形態の効果］
（１）本発明に係る防汚装置１０及び防汚方法によれば、防汚装置１０を循環水槽に貯留された循環水Ｗに浸漬するため、循環水Ｗにホウ砂１５を溶出させて、シリカ１６とともに、循環水Ｗが通水される排出管２６及び供給管２７などの経路内に輸送することができる。
循環水Ｗに分散された微細なシリカ１６は、配管のスケールなどの汚れと配管内面の間にもぐり込み、汚れを浮き上がらせて除去することができる。そして、清浄な状態になった配管内面にホウ砂１５がコーティングされて、新たなスケールなどの汚れの付着を防止することができる。
更に、有害な薬剤を使用していないため、循環水を排水とする場合に処理が容易である。
【００４８】
（２）循環水Ｗに銀を含有するイオンを含んだ銀イオン水を添加するため、銀イオンの電着効果により電荷を補償してホウ砂１５の配管内面への付着力を大きくすることができる。
また、銀イオンは、銀または銀化合物としてホウ砂１５とともに配管内面にコーティングされるため、銀の抗菌作用により、スライムやバイオフィルムの形成も防止することができる。銀イオン水として、銀イオンの溶出体を電気分解することにより生成されたものを用いると、イオンが安定であるため好適である。
【００４９】
（３）低膨張のペタライト質素地からなるセラミックス基材１３を用いているため、防汚層１４との熱膨張差を小さくすることができるので、防汚層１４がセラミックス基材１３から剥離することを防止することができる。
【００５０】
（４）スラリーに粒度が６０メッシュ以上１２０メッシュ以下であるシリカ１６を用いているため、シリカ１６を防汚層１４中のホウ砂１５に溶解することなく残存させることができるとともに、粒径が小さいので高い防汚効果を得ることができる。
【００５１】
（５）スラリーのセラミックス基材１３へのコーティングは、セラミックス基材１３を予熱した後にスラリー中に浸漬することにより行うため、厚い防汚層１４を形成することができるので、長期間にわたって防汚効果を維持することができる。
【００５２】
［その他の実施形態］
（１）本実施形態では、冷却塔として、直交式の冷却塔２０を用いたが、これに限定されるものではなく、循環水を貯留する循環水槽を備えたものであれば、例えば、密閉式の冷却塔を用いることもできる。
【００５３】
（２）本発明は、冷却塔２０以外にも、循環水を用いる設備、用途に適用することができる。例えば、防汚装置１０を、浴槽、プール、温泉施設、貯水タンクなどの防汚処理を必要とする設備に使用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】防汚装置の説明図である。図１（Ａ）は、防汚装置の斜視図であり、図１（Ｂ）は、防汚装置の防汚板の断面説明図である。
【図２】防汚装置を備えた冷却塔の断面説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    防汚装置
１１    防汚板
１３    セラミックス基材
１４    防汚層
１５    ホウ砂
１６    シリカ
１７    クラック
２０    冷却塔
２５    循環水槽
【図１】
2008259929.tif 000003
【図２】
2008259929.tif 000004