(57)【要約】【課題】ボイラーの運転時においては、缶水が低アルカリ化及び高酸化還元電位化するのを防止してボイラー缶体を長期にわたって防錆及び清缶する。運転休止中においても缶水のアルカリ度及び酸化還元電位を一定に保って防錆及び清缶することを可能にする。【解決手段】供給された水を加熱して蒸気を発生させるボイラー装置におけるボイラー缶体の給水系に所定量の電気石担持体を収容した第１還元水生成手段を設けると共にボイラー缶体の排水側及び戻し側に接続される循環水路に圧送装置及び所定量の電気石担持体を収容した第２還元水生成手段を設ける。ボイラー装置の運転開始時及び運転時にはボイラー缶体内に供給する水を、第１還元水生成手段を通過させることにより電気石の電極作用により電気分解して高アルカリ度で、酸化還元電位が低いＯＨ−還元水に生成する。一方、ボイラー装置の運転停止時には圧送装置を駆動してボイラー缶体内の缶水を循環させることにより第２還元水生成手段を通過させて電気石の電極作用により電気分解して高アルカリ度状態及び低酸化還元電位状態を保つように水質管理する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラー缶体に供給された水を加熱して蒸気を発生させるボイラー装置において、該ボイラー缶体の給水系に所定量の電気石担持体を収容した第１還元水生成手段を設けると共にボイラー缶体の排水側及び戻し側に接続される循環水路に圧送装置及び所定量の電気石担持体を収容した第２還元水生成手段を設け、ボイラー装置の運転開始時及び運転時にはボイラー缶体内に供給する水を、第１還元水生成手段を通過させることにより電気石の電極作用により電解圧以下で電気分解して酸化還元電位が低いＯＨ−還元水に生成する一方、ボイラー装置の運転停止時には圧送装置を駆動してボイラー缶体内の缶水を循環させることにより第２還元水生成手段を通過させて電気石の電極作用により電解圧以下で電気分解して高アルカリ度状態及び低酸化還元電位状態を保つように水質管理するボイラー装置の缶水管理システム。
【請求項２】
請求項１において、第１及び第２還元水生成手段は、両端面及び外周面に多数の微小孔が形成された筒体内に電気石担持体を移動困難に充填したボイラー装置の缶水管理システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、電気石担持物は、平均粒径：２０μｍの鉄電気石をセラミックスにより担持して平均粒子径：３ｍｍとしたボイラー装置の缶水管理システム。
【請求項４】
請求項１において、第１還元水生成手段に供給される水は、軟水生成装置により含有されたカルシウム成分を除去したボイラー装置の缶水管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電気石の微粒子を含んだ電気石担持体を使用してボイラー缶水の水質を高アルカリ度状態及び低酸化還元電位化状態に保ってボイラー缶体を清缶及び防錆するボイラー装置の缶水管理システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
本出願人は、特許文献１に示すように熱源により熱交換器内を流通する加温水を加熱して温水或いは蒸気として吐出するボイラーにおいて、熱交換器の給水ラインに電気石粒状物集合体を加温水が流通可能に設け、電気石粒状物集合体に接触して流通する加温水を電気石の放電作用により電解圧以下の電気分解（本発明において、電気分解とは電解圧以下で水を電気分解することを言う）可能にした昇温システムを提案した。
【０００３】
上記した昇温システムにあっては、昇温作用をもたらす電気石担持体に関し、加温された復水の熱エネルギー及び衝突エネルギーにより発生する電気石担持体の電位差により復水を電気分解する際に、Ｈ＋イオンとＯＨ−イオンが発生し、その内のＯＨ−イオンが水に拡散すると共にＨ＋イオンから遊離してリッチな活性化状態になって界面活性作用を持つことが判明した。
【０００４】
この結果、熱交換器、給水ライン、吐出ライン、本体及び熱器具を流通する復水、温水、蒸気自体が界面活性作用を持って熱交換器、給水ライン、吐出ライン、本体及び熱器具にスケールを付着し難くしたり、防錆してボイラー缶体の耐久性を向上させると共に熱交換効率を向上させることができる。
【０００５】
上記昇温システムに使用する電気石担持体の詳細に付いては、特許文献２に記載されているため、その詳細な説明に付いては、省略する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２６４５０５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平６−２６８２８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したボイラー装置にあっては、運転開始時にボイラー缶体内に水を供給する際には、給水ライン中に設けた水を還元水生成手段における電気石担持体の電気石が持つ電極作用により電解圧以下で電気分解してＯＨ−還元水に生成すると共に蒸発に伴って缶水が減少した場合には、同様に補充される水を還元水生成手段によりＯＨ−還元水に生成することにより缶水中のＯＨ−還元水濃度をほぼ一定に保って缶体の錆発生及び缶水の蒸発に伴う高アルカリ度状態を保ってスケールの付着を有効に防止している。
【０００９】
しかし、工場のボイラー設備にあっては、多くの場合、非常時に備えて少なくとも２基のボイラー装置を設置し、交互に運転しているのが実情である。このことは、例えば２基のボイラー装置の内、１基は休止していることになるが、休止中のボイラー缶体内に溜まっている缶水にあっては、ＯＨ−が徐々に電気的に中和して減少して酸化還元電位が高くなっている。
【００１０】
このため、缶水中の酸化還元電位が高くなることにより缶体の金属成分が溶出し易くなって錆が発生したり、缶水中のアルカリ度が低下してカルシウム濃度が高くなることによりスケールが発生し易くなっていた。
【００１１】
この結果、休止中のボイラー缶体においては、錆が発生して耐久性が悪くなったり、スケールが付着して熱交換効率が悪くなる問題を有していた。これを防止するため、休止中にボイラー装置にあっては、ボイラー缶体に投入される清缶剤を増量して防錆及びスケールの付着を防止する必要があり、このための作業に手間がかかると共に清缶剤のコストが増大する問題を生じている。
【００１２】
本発明は、上記した従来の欠点を解決するために発明されたもので、その課題とする処は、ボイラーの運転時においては、缶水が低アルカリ化及び高酸化還元電位化するのを防止してボイラー缶体を長期にわたって防錆及び清缶することができるボイラー装置の缶水管理システムを提供することにある。
【００１３】
本発明の他の課題は、運転休止中においても缶水のアルカリ度及び酸化還元電位を一定に保って防錆及び清缶することを可能にするボイラー装置の缶水管理システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボイラー缶体に供給された水を加熱して蒸気を発生させるボイラー装置において、該ボイラー缶体の給水系に所定量の電気石担持体を収容した第１還元水生成手段を設けると共にボイラー缶体の排水口及びリターン口を接続する循環水路に圧送装置及び所定量の電気石担持体を収容した第２還元水生成手段を設ける。そしてボイラー装置の運転開始時及び運転時にはボイラー缶体内に供給する水を、第１還元水生成手段を通過させることにより電気石の電極作用により電気分解して高アルカリ度で、酸化還元電位が低いＯＨ−還元水に生成する。一方、ボイラー装置の運転停止時には圧送装置を駆動してボイラー缶体内の缶水を循環させることにより第２還元水生成手段を通過させて電気石の電極作用により電気分解して高アルカリ度状態及び低酸化還元電位状態を保つように水質管理することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施形態】
以下に実施形態を示す図に従って本発明を説明する。
先ず、本発明が適用されるボイラーシステムの概略を説明すると、図１及び図２において、ボイラー装置１のボイラー缶体３は、例えばステンレス素材により形成され、その給水側には加熱管（図示せず）に原水を供給する給水ライン５が接続され、給水ライン５の配管途中には第１還元水生成手段７が取付けられる。
【００１６】
第１還元水生成手段７は給水ライン５途中の配管５ａに着脱可能に装着される収容カートリッジ８により構成され、該収容カートリッジ８はボイラー缶体３と同様にステンレス素材で、両端面及び外周面に後述する電気石担持体８ａより小さい径の多数の孔８ｂが形成され、大量の電気石担持体８ａが抜け出さないようにして水のみを流通させるように構成される。
【００１７】
そして第１還元水生成手段７は水が電気石担持体８ａ間を流通する際に、含有された電気石の電極作用により原水を電解圧以下で電気分解してＯＨ−濃度が高く、酸化還元電位の低いＯＨ−還元水を生成する。これによりボイラー缶体３の加熱管内に対し、ＯＨ−還元水の濃度が高い水を供給する。
【００１８】
尚、第１還元水生成手段７の給水口側には軟水生成装置（図示せず）を設け、供給される原水中のカルシウム成分を除去して軟水化させる。また、ボイラー缶体３に溜められた缶水は熱源（図示せず）により加熱されて所望の圧力及び温度の蒸気を発生させる。
【００１９】
ボイラー缶体３の吐水側には蒸気吐出ライン９が接続され、該蒸気吐出ライン９は高温化及び高圧化した蒸気を工場内の各種加熱器具（図示せず）に供給して各加熱器具の熱源として使用している。上記したボイラー装置１は従来公知の貫流形ボイラーであり、その詳細な構造に付いては説明を省略する。
【００２０】
ボイラー缶体３の排水側及び戻し側には循環ライン１１が接続され、該循環ライン１１の系路には圧送部材としてのポンプ１３及び第２還元水生成手段１５が直列に接続されている。ポンプ１３はボイラー缶体３内に溜まった缶水を所望の流速で排水してボイラー缶体３内に戻すことにより強制循環させる。
【００２１】
また、第２還元水生成手段１５は上記した第１還元水生成手段７と同様に、循環ライン１１途中の配管１１ａに対して着脱可能に装着される収容カードッジ１７により構成される。該収容カートリッジ１７は上記した収容カートリッジ８と同様にステンレス素材により形成され、両端面及び外周面に、電気石担持体１７ａより小さい径の多数の孔１７ｂが形成され、収容された電気石担持体１７ａが抜け出すのを規制しながら缶水のみを通過させる。
【００２２】
そして第２還元水生成手段１５はポンプ１３の駆動に伴って流通する缶水を、電気石担持体１７ａに含まれた電気石の電極作用により電解圧以下で電気分解してＯＨ−濃度が高く、酸化還元電位が低いＯＨ−還元水に生成する。
【００２３】
上記した収容カートリッジ８及び１７内に収容される電気石担持体８ａ・１７ａは以下の組成からなる。
【００２４】
鉄電気石        平均粒径  ２０μｍ      １０％
シリカ          平均粒径  １０μｍ      ７０％
酸化アルミナ    平均粒径  １０μｍ      １０％
ガラスフリット  平均粒径  ２０μｍ      １０％
約８５０℃、３時間焼成により上記成分を熱溶結して平均粒径３ｍｍに造粒したものである。尚、上記した組成は、好ましい例を示すもので、完全な絶縁物ではなく、電気石の電子を放出可能な半導体になる組成であればよい。
【００２５】
上記した電気石担持体は、電気石の電極（アノード及びカソード）の双方が表面に露出していることはなく、一方が表面側に位置し、かつ露出している電極は担持体により覆われている確率が高い。このような電気石担持体を水中に投入したとき、水に対してカソードから電子が供給されて反応させた後にアノードに受け取られて電気石結晶内にてカソード側へ移動して循環する電子の流れを作り、電気石自体が持つ電極エネルギーは減衰することなく、ほぼ一定に保たれる。
【００２６】
これにより電気石担持体は、その電極作用により表面を流通する水を電解圧以下で電気分解してＯＨ−還元水に生成させる。
【００２７】
尚、給水ライン５及び循環ライン１１には流路開閉バルブ１９・２１が夫々設けられ、これら流路開閉バルブ１９・２１はボイラー制御盤２３からの信号により開閉作動し、給水ライン５にあってはボイラー缶体３に対して原水を供給遮断、また循環ライン１１にあってはボイラー缶体３に溜められた缶水を循環可能にさせる。
【００２８】
次に、ボイラー装置におけるボイラー缶水の水質管理方法を説明する。
先ず、ボイラー缶体３内に水を給水する際には、ボイラー制御盤２３の操作により流路開閉バルブ１９を開放作動して給水ライン５を介して原水をボイラー缶体３内に供給する。その際、給水ライン５内を流通する水は、第１還元水生成手段７内の電気石担持体８ａ相互間を通過する際に、電気石の電極作用により電解圧以下で電気分解されてＯＨ−濃度が高く、酸化還元電位の低いＯＨ−還元水を生成させる。これによりボイラー缶水は、ＯＨ−還元水濃度が高い水になる。
【００２９】
そしてボイラー缶体３内に上記した缶水を溜めた状態で加熱して所望の温度及び圧力の蒸気を発生させた場合であっても、ボイラー缶体３の鉄分溶出を抑えて錆の発生を抑えることができる。また、ボイラー缶体３内に給水されるＯＨ−還元水自体、低アルカリであるが、蒸気化に伴って缶水が濃縮されることにより高アルカリ度化して含有されたカルシウムの凝集によるスケールの発生を抑えることができる。
【００３０】
上記したボイラー運転に伴ってボイラー缶体３内の缶水が所定量まで減少すると、ボイラー制御盤２３により流路開閉バルブ１９を開放制御して減少した缶水分の水をボイラー缶体３内に補給させる。その際に補給される水も、上記と同様に第１還元水生成手段７を通過して供給されるため、缶水をＯＨ−濃度が高く、酸化還元電位の低い所望のＯＨ−還元水濃度に保つことができる。また、缶水の高アルカリ度状態をも保ってスケールの発生を抑えることができる。
【００３１】
これによりボイラー運転中においては、ボイラー缶体３内に溜められた缶水のＯＨ−還元水濃度をほぼ一定に保ってボイラー缶体３の鉄分溶出による錆発生や蒸発に伴って缶水が濃縮されることによる高アルカリ度化状態を保ってカルシウムの凝集によるスケール発生を抑制することができる。
【００３２】
一方、ボイラー制御盤２３を操作してボイラー装置の運転を停止させると、流路開閉バルブ２１を開放作動させると共にポンプ１３を駆動してボイラー缶体３内に溜まっている缶水を排水側から戻し側へ戻るように強制循環させる。
【００３３】
その際、循環ライン１１を流通する缶水を、循環ライン１１に設けられた第２還元水生成手段１５の収容カートリッジ１７に収容された電気石担持体１７ａに通過させることにより電気石の電極作用により電気分解してＯＨ−濃度が高く、酸化還元電位が低いＯＨ−還元水に生成させる。
【００３４】
これにより運転停止時においても、缶水のアルカリ度及び酸化還元電位をほぼ一定に保ってボイラー缶体３の鉄分が溶出することによる錆の発生や、缶水が低アルカリ化することによるカルシウムの凝集を抑えてスケールの発生及び付着を防止することができる。
【００３５】
【実施例】
第１還元水生成手段
電気石担持体の量：５ｋｇ
ボイラー缶体に対する給水量：２ｍ３／Ｈ
第２還元水生成手段
ボイラー缶体に溜まっている缶水量：０．５ｍ３
電気石担持体の量：１００ｇ
ボイラー缶体に対する循環水量：０．０９ｍ３／Ｈ
【００３６】
上記した第１及び第２還元水生成手段を使用して缶水をＯＨ−還元水化する前と後、約１ヵ月後及び約３ヵ月後における缶水の水質比較例を表１にそれぞれ示す。
【００３７】
【表１】
2004162949.tif 000003
また、表２に第１還元水生成手段によりＯＨ−還元水化された水質をそれぞれ示す。
【００３８】
【表２】
2004162949.tif 000004
【００３９】
上記の結果から、缶水を高アルカリに保つことができると共に鉄分の含有量が徐々に低下した。この事実は、ボイラー缶からの鉄分溶出が少なくなり、錆の発生が減少したことを示している。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、ボイラーの運転時においては、缶水が低アルカリ化及び高酸化還元電位化するのを防止してボイラー缶体を長期にわたって防錆及び清缶することができる、また、運転休止中においても、缶水のアルカリ度及び酸化還元電位を一定に保って防錆及び清缶することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボイラー装置の缶水管理システムの概略を示す説明図である。
【図２】第１及び第２還元水生成手段の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
１−ボイラ装置、３−ボイラー缶体、５−給水ライン、７−第１還元水生成手段、８ａ−電気石担持体、１１−循環ライン、１３−圧送部材としてのポンプ、１５−第２還元水生成手段、１７ａ−電気石担持体
【図１】
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【図２】
2004162949.tif 000006