(57)【要約】【課題】熱交換器を有する冷却塔と大規模な空調・工業用冷却設備との間の循環水の冷却水系における熱交換器のスケール及びスライム付着防止とその水系の配管路防錆を、薬剤を使用しないで行う冷却塔維持制御システムを提供する。【解決手段】冷却設備と冷却塔を循環する冷却水をイオン化する電解槽に流入させ、自動的にそのｐＨ値を維持するように稼動させ、スライム付着防止と防錆を行わせる手段と、電極を用いたスケール除去及び電気殺菌によるスライム・藻菌類の抑制により、濃縮防止のための強制ブローや、薬剤使用を不要とする制御システムに備えることを特徴とする。【選択図】図１
2005351549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも熱交換器を有する冷却塔への循環水の冷却水系を備える空調・工業用冷却設備に於ける前記熱交換器のスライム発生・スケール付着防止と前記冷却水系の配管路防錆を行う冷却塔維持制御システムであって、
前記制御システムは、前記冷却塔の熱交換器上部側から冷却したい循環水を流入させる循環水流入管と、その熱交換器を降下し冷却された循環水を受ける冷却水貯水槽と、その貯水槽から冷却水を吸込む冷却水吸込み管及びポンプと、その冷却水を前記設備に戻す循環水回収管と、前記貯水槽の水位が許容範囲以下になれば降下する浮きにより水栓が開き補給水を自動的にその貯水槽に流入させるボールタップ（ＢＴ）機構及び補給水管とを備え、
さらに、その補給水管には水道メータと、その補給水量が単位立方メートル増加する毎にパルス信号を出力するパルス発生器と、冷却水を電解槽へ取り込むため循環水回収管又は補給水管に接続する第１の分岐管と、電解槽で処理されたイオン水を冷却水循環管路又は補給水管路に接続する第２の分岐管と、設定ｐＨ値のイオン水を生成する電解槽と、その電解槽を制御して前記補給水流入時に稼動させるコンピュータ制御装置と、前記第１の分岐管を経由して前記電解槽へ流入させる電解槽の入口パイプ部と、電解槽で生成されたイオン水を前記第２の分岐管へ循環させる出口パイプ部と、それら入口／出口パイプ部とそれぞれの第１及び第２の分岐間との間の循環水取込管／イオン水送出管に前記コンピュータ制御装置の制御信号により開閉される電子弁を備え、さらに、イオン水送出管上にはｐＨ計を少なくとも備え、
前記コンピュータ制御装置は、その装置の入力端子に接続されている前記パルス発生器からのパルス信号をインターフェイスを介してその入力端子から読込んだときには、その制御装置の出力端子に接続されている前記２個の電子弁にそれぞれ開信号を出力する電子弁開き手段を備え、第１の分岐管から冷却水の一部を電解槽に取り込むと共に、第２の分岐管からその生成イオン水を送出し、
また、前記電子弁への開信号が出力されてから、接続されている電子制御直流電源の制御へインターフェイスを介して予め定めた電圧値を出力させるデータを入力し、その直流電源出力端子に出力させる直流印加手段を備え、その出力端子へ接続する電解槽のイオン水生成用両電極へ所定直流電圧を印加して稼動させ、
また、前記電解槽稼動中は、前記入力端子に接続されている前記イオン水送出管のｐＨ計からのｐＨ値データをインターフェイス又はＡ／Ｄ変換器を介してその入力端子から読込み作業メモリー上で予め定めたｐＨ値と比較し、一致するように前記電圧値を調整する自動ｐＨ値維持手段とを備えることを特徴とする冷却塔維持制御システム。
【請求項２】
前記制御システムは、前記循環水取込管／イオン水送出管とそれぞれの第１及び第２の分岐管との間にバイパス用分岐管を備え、それら２個のバイパス用分岐管の間にはバイパス管及び水量調整弁を接続し、イオン水送出管上には水量センサーを備え、
前記コンピュータ制御装置が電解槽を稼動させる前に、前記電子弁開手段を実行した時に予め電解槽へ流入する水量を水量センサーにより前記水流調整弁を所定の水量に調整できることを特徴とする請求項１記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項３】
前記制御システムは、前記循環水取込管／イオン水送出管とそれぞれの第１及び第２の分岐管との間にバイパス用分岐管を備え、それら２個のバイパス用分岐管の間にはバイパス管及び水量調整弁を接続し、イオン水送出管上には水量センサーを備え、
前記コンピュータ制御装置は、さらに、前記電子弁開き手段により、前記循環水の一部が前記第１の分岐管より取り込まれたとき、同時にインターフェイスを介して接続されている前記水量調整弁の制御端子へ、弁の回転方向及び角度を符号化した指令データを装置の出力端子より出力する調整弁可動手段と、
前記水量センサーからの信号をその水量センサーに接続した入力端子からインターフェイスを介して作業メモリー上に読込む、電解槽に流入する水量読込み手段と、
予め定めた電解槽による処理水量と前記水量センサーの水量とを前記作業メモリー上で比較して、一致するように調整弁可動手段による指令データの変更を繰り返す水量調整手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項４】
前記電解槽は、負の棒状電極と、その中心軸にあわせた円筒状イオン交換隔膜と、その外側に電界溶液透過性またはメッシュ状の正の円筒状電極とを所定の間隔距離を維持し、前記電界溶液は前記隔膜の外側を満たし、
前記円筒状イオン交換隔膜の下側部に前記入口パイプ部が接続され、その隔膜の上側部に前記出口パイプ部が接続され、さらに、その隔膜の下側部にはスラッジ排出管が分岐され、その隔膜の上側部には気体を分離するためのガス抜きパイプを備えることを特徴とする請求項１記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項５】
前記円筒状イオン交換隔膜は、粒状又は破砕されたセラミックに加熱した水溶性高分子材を混練し補強用布状繊維上に圧出成形した平板形材を、前記円筒状のパイプ内径にほぼ等しい円筒状の型材に捲きつけて乾燥させたセラミック混入樹脂バインダー層隔膜、又は粒状又は破砕されたセラミックに加熱した水溶性高分子材を混練し、円筒状型枠に注入して成形し乾燥させたセラミック混入樹脂バインダー層隔膜であることを特徴とする請求項４記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項６】
前記制御システムは、さらに、前記第１の分岐管に接続する冷却水回収管上に設けた第５の分岐管と、処理水流入管上に設けた第６の分岐管と、イオン水電解液中で対向する２電極に交互に極性の異なる直流電界を印加し、それらの電極にスケールを付着させて集めた後に剥落させ除去するスケール除去装置と、そのスケール除去装置への処理水を第５の分岐管から流入させる流入管と、スケールを除去した処理水を第６の分岐管へ流出させる流出管と、それら流入管及び流出管に設けた電子弁とを備え、
前記コンピュータ制御装置は、さらに、予め設定された時刻又は電解槽稼動中に接続された前記流入／流出管電子弁へ、インターフェイスを介してその出力端子から開信号を出力するスケール処理電子弁開手段を備え、前記スケール除去装置へ処理水を入れ、
また、インターフェイスを介して直流電圧の制御端子へ、予め定めた電圧値及びそれが所定時間毎に極性を変化されるデータを入力させ、その直流電源出力端子に接続された前記２電極へ前記電圧値を出力する所定電圧パターン印加手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項７】
前記スケール除去装置は所定の幅を有する２本の帯状の金属電極を「渦巻き状」に多重に捲いた構造であり、２本の金属電極はその前面及び後面も対向電極と所定の間隔で保持されることを特徴とする請求項６記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項８】
前記スケール除去装置は所定の面積の長方形の複数の金属板を、所定の間隔で保持し、それらの金属板を一つおきに接続して２電極を形成した構造であることを特徴とする請求項６記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項９】
前記スケール除去装置は、２枚の所定面積の金属板電極に挟まれ、その間に対向する極の１枚の金属板電極が配置された電極構造を単位として流入管と流出管を設けてユニットとし、前記冷却水の水量に応じて複数のユニットを並列に増設可能としたことを特徴とする請求項６記載の冷却塔維持制御システム。
【請求項１０】
前記冷却塔の上側覆部の中心領域に、２電極に極性の異なる直流電界を交互に印加し、それらの電極にスケールを付着させて剥離させ除去するスケール除去装置を配設し、
前記処理水流入管からの処理水を前記熱交換器へ流入降下させると共に前記スケール除去装置へも流入させ、その処理流出水を冷却塔下側冷却水受部へ排出させ、熱交換器を通った冷却水と共にポンプにより冷却水回収管へ回収させ冷却設備へ送り込むことを特徴とする請求項１記載の冷却塔維持制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも熱交換器を有する冷却塔と空調・工業用冷却設備との間の循環水の冷却水系において、冷却塔の維持を行うシステムに関する。詳しくは、冷却塔の熱交換器を通る循環水である開放水を電気分解して一定のｐＨ値を維持することにより、冷却塔の熱交換器のスケール付着防止と冷却水管路の防錆を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、少なくとも熱交換器を有する冷却塔の循環水の冷却水系の水処理では、腐食、スライムの発生、スケール付着などの循環水に起因する障害が発生していた。これらの障害は、ポンプ動力の増大、熱交換器の熱伝導係数の低下、管路の閉塞、管路や装置の腐食、循環水の漏れによる障害、装置内部へのスラッジの沈殿など、種々のトラブルが発生する原因となる。
【０００３】
これらの障害を防止するため、循環する冷却水に、防錆剤、スラッジ分散剤、スライム発生防止剤、殺菌剤、スケール防止剤などの水処理薬品薬剤を使用されてきた。しかし、その循環水に適量の薬品を添加する管理が難しいという問題があった。特許文献１には、特殊な水処理用薬品を加え、その濃度測定値に基づいて水処理用薬品の必要量を管理する方法が開示されている。
しかし、濃度の測定が行われても、冷却水の補給水量は、その気候変動により、日々大きく変動するため、その変動に追従して適切に補給することは難しかった。また、濃縮された冷却水を希釈して低濃度とするために大量の補給水が消費されていた。
【０００４】
また、水処理用の注入薬剤は高いカルシウム硬度となる濃度で維持されるためスケール付着が発生し易くなる問題があった。そのため、冷却塔本体及び周辺がカルシウム等のスケール成分で汚損され、それらの付着により充填剤の閉塞などが発生し、除去のための清掃が必要となっていた。このように、薬品使用では、その注入管理の労力と、添加する薬品の経費がかかる問題があった。さらに、薬剤が添加された冷却水の廃水は、有害物の排出や窒素やリンによる富栄養化などの問題を発生させていた。
【０００５】
また、特許文献２には、管路の防錆、循環水の腐敗、汚れの防止策として、炭素電極を＋極として電気分解することにより、炭素の微粉を析出させ、循環水に懸濁・分散した炭素粉末により管路の腐食と、液中の細菌、水垢、水藻の発生を防止する方法が開示されている。しかし、この懸濁液を、循環水に混合するための手間や、運搬経費がかかる問題があった。
【０００６】
また、本発明者たちが提案した特許文献３には、電気分解により作成されたアルカリイオン水を循環水に添加することにより、防錆、スケール防止、殺菌する方法、及び装置が開示されている。しかし、使用するアルカリイオン水は、工場で製造されたものを購入して使用するため、薬品同様に経費がかかり、さらに、冷却塔近傍の、屋上などに設けられた注入装置のタンク内のアルカリイオン水残量を管理し、補充しなければならず、アルカリイオン水の運搬も含めると、労力と費用がかかる問題があった。
【０００７】
このようなアルカリイオン水の補充の問題は、大型の冷却塔ではさらに大きな問題であった。すなわち、大型冷却塔では、その蒸発量も大量であり、アルカリイオン水の注入も大量となる。このため、アルカリイオン水による循環水の改善効果は望めるが、工場で製造したアルカリイオン水を用いる方法は、実施が難しい問題があった。
【０００８】
また、特許文献３では、冷却塔内に、スケール吸着用のベルト型電極、又は固定電極を設けることが提案されているが、冷却塔内のベルト型電極は、水中でスケール成分を付着させ、回転させることで付着スケールを系外に機械的に除去するものであったが、循環水の飛沫に晒されるため、高価な部材を用いる必要があり、また、装置が大型となる問題があった。一方、静止水中固定型の電極では、駆動部を必要としないものの、付着したスケールを定期的に除去するため、冷却塔内から持ち出さねばならず、運転停止と、付着するスケールの除去に手間がかかる問題があった。また、静止水中固定型の電極では、付着物が水中で剥落して循環水が汚れてしまう問題があった。
【０００９】
電極によりスケール成分を強制的に除去することは、スケール成分による循環水の濃縮障害を防止する上で効果的であり、また、電極管を流れる電流による殺菌、増殖抑制、藻類の発芽・増殖抑制効果があり望ましいが、運転を継続しながら、電極に付着させたスケールを取出す方法が確立されていない問題があった。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３５４８５６号公報（第２、３頁、第１図）
【特許文献２】特開平７−１５９０８２号公報（第２、３頁、第１図）
【特許文献３】特願２００３−０１６８８６号公報（第２、３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、少なくとも熱交換器を有する冷却塔への循環水の冷却系を備えた空調或いは工業用の大規模な冷却設備において、その熱交換器に付着しやすいスケールの付着防止と、前記冷却水系の配管路内の防錆と腐食防止を行う冷却塔維持制御システムの提供である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明の冷却塔維持制御システムは、  少なくとも熱交換器を有する冷却塔への循環水の冷却水系を備える空調・工業用冷却設備に於ける前記熱交換器のスライム発生・スケール付着防止と前記冷却水系の配管路防錆を行う冷却塔維持制御システムであって、
前記制御システムは、前記冷却塔の熱交換器上部側から冷却したい循環水を流入させる循環水流入管と、その熱交換器を降下し冷却された循環水を受ける冷却水貯水槽と、その貯水槽から冷却水を吸込む冷却水吸込み管及びポンプと、その冷却水を前記設備に戻す循環水回収管と、前記貯水槽の水位が許容範囲以下になれば降下する浮きにより水栓が開き補給水を自動的にその貯水槽に流入させるボールタップ（ＢＴ）機構及び補給水管とを備え、
さらに、その補給水管には水道メータと、その補給水量が単位立方メートル増加する毎にパルス信号を出力するパルス発生器と、冷却水を電解槽へ取り込むため循環水回収管又は補給水管に接続する第１の分岐管と、電解槽で処理されたイオン水を冷却水循環管路又は補給水管路に接続する第２の分岐管と、設定ｐＨ値のイオン水を生成する電解槽と、その電解槽を制御して前記補給水流入時に稼動させるコンピュータ制御装置と、前記第１の分岐管を経由して前記電解槽へ流入させる電解槽の入口パイプ部と、電解槽で生成されたイオン水を前記第２の分岐管へ循環させる出口パイプ部と、それら入口／出口パイプ部とそれぞれの第１及び第２の分岐間との間の循環水取込管／イオン水送出管に前記コンピュータ制御装置の制御信号により開閉される電子弁を備え、さらに、イオン水送出管上にはｐＨ計を少なくとも備え、
前記コンピュータ制御装置は、その装置の入力端子に接続されている前記パルス発生器からのパルス信号をインターフェイスを介してその入力端子から読込んだときには、その制御装置の出力端子に接続されている前記２個の電子弁にそれぞれ開信号を出力する電子弁開き手段を備え、第１の分岐管から冷却水の一部を電解槽に取り込むと共に、第２の分岐管からその生成イオン水を送出し、
また、前記電子弁への開信号が出力されてから、接続されている電子制御直流電源の制御へインターフェイスを介して予め定めた電圧値を出力させるデータを入力し、その直流電源出力端子に出力させる直流印加手段を備え、その出力端子へ接続する電解槽のイオン水生成用両電極へ所定直流電圧を印加して稼動させ、
また、前記電解槽稼動中は、前記入力端子に接続されている前記イオン水送出管のｐＨ計からのｐＨ値データをインターフェイス又はＡ／Ｄ変換器を介してその入力端子から読込み作業メモリー上で予め定めたｐＨ値と比較し、一致するように前記電圧値を調整する自動ｐＨ値維持手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、前記制御システムは、前記循環水取込管／イオン水送出管とそれぞれの第１及び第２の分岐管との間にバイパス用分岐管を備え、それら２個のバイパス用分岐管の間にはバイパス管及び水量調整弁を接続し、イオン水送出管上には水量センサーを備え、
前記コンピュータ制御装置が電解槽を稼動させる前に、前記電子弁開手段を実行した時に予め電解槽へ流入する水量を水量センサーにより前記水流調整弁を所定の水量に調整できることを特徴とする。
【００１４】
また、前記制御システムは、前記循環水取込管／イオン水送出管とそれぞれの第１及び第２の分岐管との間にバイパス用分岐管を備え、それら２個のバイパス用分岐管の間にはバイパス管及び水量調整弁を接続し、イオン水送出管上には水量センサーを備え、
前記コンピュータ制御装置は、さらに、前記電子弁開き手段により、前記循環水の一部が前記第１の分岐管より取り込まれたとき、同時にインターフェイスを介して接続されている前記水量調整弁の制御端子へ、弁の回転方向及び角度を符号化した指令データを装置の出力端子より出力する調整弁可動手段と、
前記水量センサーからの信号をその水量センサーに接続した入力端子からインターフェイスを介して作業メモリー上に読込む、電解槽に流入する水量読込み手段と、
予め定めた電解槽による処理水量と前記水量センサーの水量とを前記作業メモリー上で比較して、一致するように調整弁可動手段による指令データの変更を繰り返す水量調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、前記電解槽は、負の棒状電極と、その中心軸にあわせた円筒状イオン交換隔膜と、その外側に電界溶液透過性またはメッシュ状の正の円筒状電極とを所定の間隔距離を維持し、前記電界溶液は前記隔膜の外側を満たし、
前記円筒状イオン交換隔膜の下側部に前記入口パイプ部が接続され、その隔膜の上側部に前記出口パイプ部が接続され、さらに、その隔膜の下側部にはスラッジ排出管が分岐され、その隔膜の上側部には気体を分離するためのガス抜きパイプを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、前記円筒状イオン交換隔膜は、粒状又は破砕されたセラミックに加熱した水溶性高分子材を混練し補強用布状繊維上に圧出成形した平板形材を、前記円筒状のパイプ内径にほぼ等しい円筒状の型材に捲きつけて乾燥させたセラミック混入樹脂バインダー層隔膜、又は粒状又は破砕されたセラミックに加熱した水溶性高分子材を混練し、円筒状型枠に注入して成形し乾燥させたセラミック混入樹脂バインダー層隔膜であることを特徴とする。
【００１７】
また、前記制御システムは、さらに、前記第１の分岐管に接続する冷却水回収管上に設けた第５の分岐管と、処理水流入管上に設けた第６の分岐管と、イオン水電解液中で対向する２電極に交互に極性の異なる直流電界を印加し、それらの負電極にスケールを付着させて集めた後に剥落させ除去するスケール除去装置と、そのスケール除去装置への処理水を第５の分岐管から流入させる流入管と、スケールを除去した処理水を第６の分岐管へ流出させる流出管と、それら流入管及び流出管に設けた電子弁とを備え、
前記コンピュータ制御装置は、さらに、予め設定された時刻又は電解槽稼動中に接続された前記流入／流出管電子弁へ、インターフェイスを介してその出力端子から開信号を出力するスケール処理電子弁開手段を備え、前記スケール除去装置へ処理水を入れ、
また、インターフェイスを介して直流電圧の制御端子へ、予め定めた電圧値及びそれが所定時間毎に極性を変化されるデータを入力させ、その直流電源出力端子に接続された前記２電極へ前記電圧値を出力する所定電圧パターン印加手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、前記スケール除去装置は所定の幅を有する２本の帯状の金属電極を「渦巻き状」に多重に捲いた構造であり、２本の金属電極はその前面及び後面も対向電極と所定の間隔で保持されることを特徴とする。
【００１９】
また、前記スケール除去装置は所定の面積の長方形の複数の金属板を、所定の間隔で保持し、それらの金属板を一つおきに接続して２電極を形成した構造であることを特徴とする。
【００２０】
また、前記冷却塔の上側覆部の中心領域に、２電極に極性の異なる直流電界を交互に印加し、それらの電極にスケールを付着させて剥離させ除去するスケール除去装置を配設し、
前記処理水流入管からの処理水を前記熱交換器へ流入降下させると共に前記スケール除去装置へも流入させ、その処理流出水を冷却塔下側冷却水受部へ排出させ、熱交換器を通った冷却水と共にポンプにより冷却水回収管へ回収させ冷却設備へ送り込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の冷却塔維持制御システムは、補給水が所定水量流入する毎に、自動的に、アルカリイオン水を生成し、冷却塔への循環水をイオン化する電解槽が稼動するので、冷却塔の熱交換器のスライム付着防止と冷却水管路内の防錆／防腐を同時に効果的に行うことができる。
【００２２】
また、イオン水が前記システムで自動的に生成されるので、イオン水の運搬注入などの作業手間が不要となり総合的に経済的となる。さらに、循環水が電解槽やスケール防止装置の電極間にさらされることにより、陽極（＋）電極に接触したレジオネラ菌などの菌類や、藻（スライム）の死滅・殺菌、発生の抑制がなされる。このため、従来循環水に投入されていた殺菌用薬剤の注入装置及び注入作業が不要となる。
【００２３】
また、同時に冷却塔への循環水を所定時間または電解槽稼動中に自動的にスケール除去装置へ流入させ、２電極への直流電界を一定周期で極性を変えて、それぞれの電極へスケールの付着と脱落を繰り返させるので、スケールの除去作業が自動化され、人手による作業時間を大幅に削減させることができる。これらは、前述の補給水自動化と相俟って大きな効果を呈することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の冷却塔維持制御システムの第１の実施例を示す。１は冷却塔維持制御システムを示し、１０は冷却塔或いはクーリングタワーと呼ばれるものであり、冷却設備２０の循環水を冷却する。１１は、その冷却塔１０の中にある中空円筒状の熱交換器である。この上部に処理水流入円環部１１ａがある。この例では熱伝導度の高い金属棒が垂直方向に所定の間隙を保って多数配置され、前記円環部１１ａからその間隙を水が降下する間に冷却される。なお、金属棒の代わりにメッシュ状金属板などを配置してもよい。
【００２６】
１２は、その熱交換器１１などの冷却塔上側覆部であり、１２ａは前記処理水流入円環部１１ａに流入するように設けられた冷却設備２０からの処理水流入管、１２ｂは熱交換器１１の金属棒などの金属を冷却するための空気が流入できるように間隙を設けた空気流入部である。
【００２７】
１３は、熱交換器１１を通過して冷却された水を貯める冷却塔下側の冷却水受部（貯水槽）であり、１３ａはその冷却水受部１３（貯水槽）の冷却水を後述するポンプ１９により吸上げ冷却設備２０へ回収する冷却水回収管である。
【００２８】
１４は、高温空気または蒸気排出ファン装置であり、モータでファンを回転させ流入水の熱によって温度上昇した熱交換器１１が熱する周辺空気を吸上げて外部へ排出するものである。
【００２９】
図１に破線矢印で示したのは、ファン装置１４による空気の対流の流れを示し、実線で示した矢印は循環水の水流の降下する方向を示す。
【００３０】
１５は、ボールタップ（ＢＴ）機構であり、水位に従って降下する浮き１５ｂにより、所定水位以下では水栓が開き補給水管１５ａより補給水が冷却水受部１３に流入する。
【００３１】
１６は、水道メータであり循環水が蒸発して減少し、水位が低下した量を補給する時の補給水量を計測するメータである。さらに水道メータ１６には１ｍ３増量するごとにパルス信号を発生させるパルス信号発生器及びその出力端子１６ａが設けられている。
【００３２】
１９は循環水用ポンプであり、その吸込管１９ａは、冷却水回収管１３ａより冷却水を吸込み、その排出管１９ｂは冷却水を冷却設備２０側の冷却水回収管１３ａへ送り込む。
【００３３】
２１、２２は、それぞれポンプ１９の前後の排出管１９ｂ、吸込管１９ａに接続して設けた第１の分岐管（循環水取込分岐管）、第２の分岐管（イオン水送出分岐管）である。
【００３４】
４０は電解槽を示し、４０ａは上蓋、４０ｂは電解液を示す。この電解槽４０は、冷却設備２０と冷却塔１０間の循環水アルカリイオン化装置である。
【００３５】
電解槽４０は円筒状イオン交換隔膜４４の円筒中心軸に沿って中心棒電極（負極）４３を所定の間隙を保持するように設け、またその隔膜４４の外側には所定の間隙を保持するように円筒状電極（正極）４５を設ける。
【００３６】
円筒状隔膜４４は、粒状または破砕されたセラミックに、過熱した水溶性高分子材を混練し、補強用布状繊維上に圧出成形した平板形材を、前記円筒状のパイプの径にほぼ等しい円筒状の型材に捲きつけて乾燥させたセラミック混入樹脂バインダー層隔膜である。
【００３７】
この製造法の隔膜の特徴は、軸方向に長い円筒状で、且つ、補強用布状繊維により中心軸に垂直な、径方向の水圧などの外力に対応できる構造となる。円筒状隔膜４４の製造法は、粒状又は破砕されたセラミックに加熱した水溶性高分子材を混練し、円筒状型枠に注入して成形し乾燥させたセラミック混入樹脂バインダー層隔膜としてもよい。
【００３８】
この隔膜４４の円筒部の下側部は、入口パイプ部４４ａに接続され、その入口パイプ部４４ａは循環水取込管４１に接続し、電解槽上蓋４０ａを通って第１の分岐管２１へ接続する。
【００３９】
一方隔膜４４の円筒部の上側部は、電解槽上蓋４０ａを通って出口パイプ部４４ｂに接続され、その出口パイプ部４４ｂはイオン水送出管４２に接続し、さらに第２の分岐管２２へ接続する。なお、出口パイプ部４４ｂにはガス抜きパイプ４４ｃが設けられている。
【００４０】
さらに、第１の分岐管２１と循環水取込管４１との間には第３の分岐管２３、電子制御により開閉する電子弁４１ａを備える。
【００４１】
一方、第２の分岐管２２とイオン水送出管４２との間には第４の分岐管２４、電子弁４２ａ、水量センサー４２ｂ、ｐＨ計４２ｃを少なくとも備える。
【００４２】
なお、４４ｄはスラッジ排出管、４４ｅはスラッジを排出するための排出弁である。
【００４３】
第３の分岐管２３と第４の分岐管２４の間には、バイパス管２５と、任意の回転角度と方向を制御する信号を受け、弁を指定の開度と方向へ回転させる水量調整弁２５ａを設ける。
【００４４】
図２に示すコンピュータ制御装置５０は、本システム１の冷却塔１０内にある熱交換器１１に付着するスケール付着防止及び冷却設備２０との冷却水系配管路防錆を自動的に行う制御装置である。
【００４５】
ここで、コンピュータ制御装置５０は、記憶装置５０ｌ、入力装置５０ｍ、表示装置５０ｎ、インターフェイス部Ｉ／Ｆを介して外部からのデータ信号を読込む入力端子部５０ｈ、ｉ、ｊと、外部へ制御信号を出力する出力端子部５０ｐ、ｑ、ｒと、インターフェイス部Ｉ／Ｆを介して直流電圧を５０ｘ、５０ｙ端子から任意の極性の電圧値として出力する電子制御直流電源３０と、それらを内部バスにより制御するコンピュータ処理ユニットＣＰＵとから構成される。
【００４６】
次に、第１実施例の冷却塔維持制御システム１の動作について説明する。
【００４７】
（ａ）コンピュータ制御装置５０のＣＰＵリセット直後では、電子弁４１ａ、４２ａには閉信号が端子５０ｐ、５０ｑより送られ、弁が閉じた状態にする。また、水量調整弁２５ａは水量がゼロとなるように弁が回転し、閉じた状態とする。一方、入力端子５０ｈ、ｉ、ｊはそれぞれ水道メータ１６のパルス信号発生器の出力端子１６ａからのパルス信号、水量センサー４２ｂからのデータ信号、ｐＨ計４２ｃからのデータ信号を読取る状態にする。さらに、電子制御直流電源３０へはいつでも所定の直流電圧と極性を出力端子５０ｘ、５０ｙから出力させる状態にある。（初期状態）
【００４８】
（ｂ）以上の初期状態において、循環水が次第に減り、冷却水受部１３の冷却水が減って水位が下がり、浮き１５ｂが降下して水栓が開き補給水が流入されると、水道メータ１６のパルス信号発生器出力端子１６ａより水量が１ｍ３増量する毎にパルス信号が出力される。
【００４９】
コンピュータ制御装置５０のＣＰＵは、接続している入力端子５０ｈより入力されたパルス信号をＩ／Ｆを介してバスから作業メモリー上に読込む。
【００５０】
次にＣＰＵは、水道メータ１６の発信器のパルス信号が入力されると、バスからＩ／Ｆを介して出力端子５０ｐ、５０ｑに接続されている電子弁４１ａ、４２ａへ開信号を送る。（電子弁開き手段）
【００５１】
以上の電子弁開き手段により、第１の分岐管２１よりポンプ１９の排出水の一部を電解槽４０に取込み、一方電解槽４０で生成されたイオン水を第２の分岐管２２からポンプ１９へ吸込ませる。
【００５２】
（ｃ）次に、ＣＰＵは、前述の電子弁４１ａ、４２ａへ開信号が出力された直後に、Ｉ／Ｆを介して電子制御直流電源３０の制御部へ予め定めた電圧値及び極性を出力させるデータを入力し、その電子制御ＤＣ電源の出力端子５０ｘ、５０ｙへ出力させる。（直流印加手段）
【００５３】
以上の直流印加手段により、その出力端子５０ｘ、５０ｙに接続する電解槽４０のイオン水生成用の負と正の電極４３、４５へ所定の直流電圧を印加して電解槽４０を稼動状態とする。
【００５４】
（ｄ）次に、ＣＰＵは、前述の電解槽稼動状態中には、入力端子５０ｉに接続されている出口パイプ部４４ｂにつながるイオン水送出管４２上のｐＨ計４２ｃのｐＨ値データ出力端子より、そのｐＨ値をＩ／ＦまたはＡＤ変換器等を介して入力端子５０ｉとバス接続し作業メモリー上に読み込み、予め目標値として定めたｐＨ値と現在のｐＨ値を比較し、一致するまで繰り返す。一致するまでの繰り返しで、ｐＨ値の単位時間あたりの増加率が所定値より低い場合は、前記直流印加手段により直流電圧値を増加させて電解槽を稼動させる。一致したならば、最初の電圧値に戻す調整を行い、以上の手順を繰り返す。（自動ｐＨ値維持手段）
【００５５】
以上の各手段により、補給水が循環水に逐次補給されている間は、循環水には生成されたイオン水が流入されて、熱交換器へのスケール付着防止と冷却水系配管路防錆がなされることとなる。
【００５６】
ここで、冷却水受部１３の水位が元の正常の水位に戻れば、水栓が閉じ、パルス信号発生器出力端子１６ａからパルス信号が出されなくなる。
【００５７】
ＣＰＵは、一定時間以上パルス信号の入力信号がなければ、自動的にリセットされ、最初の初期状態に電子弁４１ａ、４２ａを戻し、電解槽４０への印加電圧がゼロとなり電解槽４０は休止状態となる。つまり、電子弁４１ａ，４２ａに対して閉信号を出し、その弁を閉じることにより電解槽４０と冷却設備２０への循環水路系は完全に分離される。
【００５８】
尚、最初の初期状態（ａ）において、水道メータ１６からのパルス信号により電子弁開き手段の手順に従って電子弁４１ａ、４２ａが開き冷却水の一部が分岐管２１から流入するが、この流入水が必要以上に多量のときは（冷却設備２０の規模が大きな場合など）電解槽４０の効率が下がるので、バイパス管２５に設けた水量調整弁２５ａを閉の状態から少しずつ開の方向へ回転させ、バイパス管２５へバイパス帰還水流を流して電解槽４０の循環水取込管４１への流入を少なくしながら最適の水流を水量センサー４２ｂをみながら必要最小限にするように調整する。
【００５９】
前記初期状態における電解槽４０への流水量の環境設定は、以下に示すように自動的にコンピュータ制御装置５０を使用してその流水量調整を行っても良い。
【００６０】
（イ）先ず、ＣＰＵは前記電子弁開き手段により循環水の一部が第１の分岐管２１より取り込まれたとき、同時にＩ／Ｆを介して接続されているバイパス管２５上の水量調節弁２５ａの制御端子へ、弁の回転方向及び角度を符号化した指令データをＩ／Ｆを介してコンピュータ制御装置５０の出力端子より出力する。（調整弁可動手段）
【００６１】
（ロ）一方、ＣＰＵは、イオン水送出管４２上にある水量センサー４２ｂの水量データ信号を入力端子５０ｊで受けて、Ｉ／Ｆを介してＣＰＵの作業メモリー上に読込む。（電解槽に流入する水量読み込み手段）
【００６２】
（ハ）その作業メモリー上で予め定めた効果的な必要最小限の処理水量と、読込んだ現在の水量を一致またはそれ以下になるように前記水量調整弁２５ａの制御端子へ調整指令データを送り、所定水量となるように弁２５ａの調整を繰り返す。（水量調整手段）
【００６３】
以上のように、前に述べた（ｂ）の電子弁開き手段の代わりに（イ）、（ロ）、（ハ）の各手段を行えば自動的に最適水量で電解槽４０を稼動させることができる。
【００６４】
以後は、前に述べた（ｃ）、（ｄ）における各手段を順次実行させればよい。
【００６５】
図３は、第２の実施例を示す構成図である。この実施例では補給水管１５ａに設けられた第１の分岐管（補給水取込分岐管）２１ａから循環水取込管４１に接続する補給水管１７と、イオン送水管４２に接続され冷却塔下側の冷却水受部１３に開口するイオン水補給管１８が設けられている。
【００６６】
第１の実施例では、冷却水回収管１３ａから冷却水を電解槽４０に流し込み改質させていたが、この第２の実施例では、補給水の一部を予め電解槽４０に流し込み、改質してから補給する実施の形態である。
【００６７】
この実施例は、補給水中のスケール成分が多い場合、及び、冷却塔への熱負荷が大きく冷却水の濃縮速度が早い場合に適しており、補給水を予め改質してから冷却塔に補充することで、スケール濃縮を抑制する効果を呈する。
【００６８】
冷却水受部１３の水位が下がり、ボールタップ機構１５が働き、補給水が供給されると、その水流を検知した水道メータ１６のパルス発生器１６ａの信号により、コンピュータ制御装置５０が出力端子５０ｐ、５０ｑに接続されている電子弁４１ａ、４２ａへ開信号を送り、第１の分岐管（補給水取込分岐管）２１ａから補給水管１７と循環水取込管４１を介して補給水の一部を電解槽４０へ取り込み、電解槽４０で生成されたイオン水をイオン水補給管１８を介して冷却水受部１３へ、補給する。
【００６９】
尚、図１と同符号の番号は、同機能を示すので、説明を省略する。また、その他の電解槽の稼動制御は、第１の実施例と同様に行う。
【００７０】
図４は本発明の第３の実施例の冷却塔維持制御システム２の構成を示す図である。ここで、図１と同番号の符号は同じ機能としてその説明は省略する。
【００７１】
図４において６０は、冷却設備２０と冷却塔との間を循環する水のスケールを除去するスケール除去装置である。このスケール除去装置６０は、スケールを除去したい処理水の中に正負を対向して印加できる２電極を設け、その２電極ヘ直流電圧を印加し、スケールを電極へ付着させ、さらに、２電極ヘ印加する電圧の極性を所定時間毎に変え、電極へ付着させたスケールが剥離するようにしたスケール除去装置である。したがって２電極は、なるべく広い面積で対向するような構造となっている。
【００７２】
その２電極の端子を６０ｘ、６０ｙで示している。それら端子は電子制御直流電源３０の出力端子５０ｚ、５０ｗに接続される。
【００７３】
２７は第５の分岐管、２８は第６の分岐管であり、それぞれスケール除去装置６０への流入管６１、流出管６２ヘ接続され、それぞれに電子弁６１ａ，６２ａを設ける。また、スケール除去装置６０の下側部にはスケールを排出するための電子弁６０ａを設ける。
【００７４】
以上の電子弁６０ａ、６１ａ，６２ａはそれぞれコンピュータ制御装置５０の出力端子５０ｕ、５０ｓ、５０ｔに接続され制御される。
【００７５】
７０は、スケールの沈殿槽であり、電解槽４０の入口パイプ部４４ａに蓄積したスケールを排出弁４４ｅを開いて排出したスケールを収集し、また、スケール除去装置６０の排出弁６０ａを開いて排出したスケールを収集し、そのスケールを沈殿させるものである。図にはその代表的な構造を示している。
【００７６】
次に、第２の実施例の冷却塔維持制御システム２の動作について説明する。
【００７７】
コンピュータ制御装置５０のＣＰＵリセット直後では、図１の制御システム１の初期状態（ａ）に加えて、さらに、電子弁６１ａ、６２ａは、コンピュータ制御装置５０の出力端子５０ｓ、５０ｔに接続され、ＣＰＵはＩ／Ｆを介して出力端子５０ｓ、５０ｔから電子弁６１ａ、６２ａへ閉信号を送り、閉じられている。尚、排出弁６０ａも閉じられている。
【００７８】
ここで、図４の制御システム３は、図１の制御システム１と同様に、補給水が補給されている状態では、電子弁開き手段（ｂ）と、直流印加手段（ｃ）と、自動ｐＨ値維持手段（ｄ）が少なくとも実行される。
【００７９】
第３の実施例の制御システム３は、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各手段にさらに加えて以下の手段が循環水の処理を実行する。
【００８０】
（ｅ）コンピュータ制御装置５０のＣＰＵは予め設定されたスケール除去装置６０を稼動させる時刻または電解槽４０が稼動されている時間中に、流入／流出管６１、６２に設けた電子弁６１ａ、６２ａへＩ／Ｆを介してその装置５０の出力端子５０ｓ、５０ｔから開信号を送る。（スケール処理電子弁開手段）
【００８１】
この手段（ｅ）により、スケール除去装置６０へ第５の分岐管２７より処理水を流入させ、第６の分岐管２８からその水を回収する。
【００８２】
（ｆ）ＣＰＵはＩ／Ｆを介して、装置５０に制御されている電子制御直流電源３０の制御部へデータ指令信号を送る。そのデータ指令信号は予め定めた直流印加電圧値及びその極性を変える繰り返し時間とを符号化したデータを制御部へ送り、その電子制御直流電源３０の出力端子５０ｚ、５０ｗから前記データの直流電圧値と極性の繰り返しの出力を行う。
【００８３】
この出力は接続されているスケール除去装置６０の２電極端子６０ｘ、６０ｙへ印加される。（所定電圧パターン印加手段）
【００８４】
この手段（ｆ）によりスケール除去装置６０に流入中の処理水のスケールが電極に付着すると共に剥離され沈殿する。
【００８５】
ここで、電解槽４０の稼動が休止したり、或いは予め定めた所定時間を超えたときは、ＣＰＵは、スケール除去装置６０への印加電圧を中止するようにＩ／Ｆを介して電子制御直流電源３０の制御部へ指令信号を送り、出力端子５０ｚ、５０ｗへの印加をゼロとする。同時にＣＰＵはＩ／Ｆを介して出力端子５０ｓ、５０ｔよりそれに接続する電子弁６１ａ、６２ａへ閉信号を送る。
【００８６】
以上のスケール除去装置６０に対するリセットにより、冷却設備２０と冷却塔１０との間の循環水とは分離される。
【００８７】
ここで、排出弁６０ａの弁を開き、スケールなどを沈殿槽７０へ移す作業を行う。
【００８８】
次に、スケール除去装置６０の２電極部の詳細な構造を図４、図５に示す。前述したように２電極はなるべく広い面積で、所定間隙を維持し対向するような構造とする。
【００８９】
図５はサイクロン電極形のスケール除去装置の構造を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図５のスケール除去装置６０は、２電極をそれぞれＡ電極、Ｂ電極とした場合、ＡＢ電極を渦巻き形に一定幅に捲いて対抗させた構造である。
【００９０】
スケール除去装置６０の流入管６１から流入した処理したい水は、本体側面から流入し、螺旋状に回転しながら、印加されたＡＢ電極間で電極表面にスケールを付着させ、スケールが除去された流入水は上側の流出管６２から排出される。電極から剥離したスケールは下方へ降下し蓄積される。
【００９１】
図６は多層平面形のスケール除去装置の構造を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ−Ｘ断面図である。図６のスケール除去装置６０は、交互に配置されたＡ電極群とＢ電極群をそれぞれ接続して２電極とする多層平面形構造である。
【００９２】
この場合は、各電極は修理／保守を容易にするため、それぞれ取り出し可能な構造としてあり、さらに、流入水が各電極間に平均して流れ込むように整流用パンチングプレートＰが入口と出口に設けてもよいが、パンチングプレートＰは入口だけとし、出口側は越流防止トラップＱを設けて、水流を降下させ、スケールをも降下させるようにした構造とする。
【００９３】
またその整流用パンチングプレートＰと入／出流管の間のスケールも容易に取除ける構造とするために、下側にスケール取出可動板６０ｂがある。
【００９４】
図５、図６に示したスケール除去装置を用いれば、大規模な冷却設備に適合できるよう大面積の電極の間に処理水を流し、単位時間あたりの処理効率を向上させることができる。
【００９５】
図７は、ユニット組立て型スケール除去装置の説明図で、（ａ）はユニットの断面図、（ｂ）は３ユニット組立て斜視図、（ｃ）は中心電極への電圧印加の説明図である。
【００９６】
スケール除去ユニットは図７（ａ）に示すように、中心電極６０ｘを挟むように両側に対向する電極６０ｙを設け、スケールを中心電極６０ｘに効率的に付着させ易い構造とする。スケール除去装置をユニットとすることにより、冷却設備２０が大型の場合は、そのユニットをｎ列並列に設けて処理能力を適切にさせることができる。
【００９７】
図７（ｂ）は、スケール除去ユニットを３列並列に組み立てた実施の形態を示す図である。ここで、流入管６１、流出管６２は、それぞれ一つの総流入管、総流出管にまとめて配管する。
【００９８】
図７（ｃ）に示すように、中心電極６０ｘには、負電圧を印加して、スケールを吸着付着させ、一定時間ごとに、極性を反転させ、両側の電極６０ｙを負極、として中心電極６０ｘに正電圧を印加して付着したスケールを剥離、落下させて効率的に回収するものである。
【００９９】
図８は、スケール除去装置内蔵型冷却塔の構造を示す図である。ここで、図１、図４と同符号は同一機能を有するのでその説明は省略し、スケール除去装置内蔵型冷却塔１０の動作を説明する。
【０１００】
処理水流入管１２ａより流入した処理水は、熱交換器１１に流入すると共に、中心空隙に配設されたスケール除去装置６０の流入管６１から装置６０へ流入する。
【０１０１】
その処理水は流出管６２から冷却塔下側冷却水受部１３ヘ排出される。電極ＡＢへはその端子６０ｘ、６０ｙに直流電圧が印加される。直流電圧の印加は、コンピュータ制御装置５０により図７（ｃ）で説明したように極性が交互に転換され、スケールの除去と回収がなされる。尚、図では電極への接続配線を並列とした例を示したが、両端の電極を直流電源の端子に接続し、その間の隣り合う複数の電極を直列に接続してもよい。
【０１０２】
回収されたスケールは、開閉弁６０ａを開くことで排出される。なお、電極Ａ、Ｂの構成は図５、図６のいずれの実施の形態を適用してもよい。図８の実施の形態では、処理水流入管１２ａより流入した処理水を流入管６１から装置６０に流入させたが、冷却水槽１３内にポンプを備えて、流入管６１に直接冷却水を流入させることで、循環水の循環・停止にかかわりなくスケール除去できる方式としてもよい（図示せず）。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施例の冷却塔維持制御システム１の構成を示す図である。
【図２】本発明のコンピュータ制御装置５０の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例の冷却塔維持制御システム２の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例の冷却塔維持制御システム３の構成を示す図である。
【図５】サイクロン電極形のスケール除去装置の構造を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】多層平面形のスケール除去装置の構造を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図７】ユニット組立て型スケール除去装置の説明図で，（ａ）はユニットの断面図、（ｂ）は３ユニット組立て斜視図、（ｃ）は中心電極への電圧印加の説明図である。
【図８】スケール除去装置内蔵型冷却塔の構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１    冷却塔維持制御システム
２    冷却塔維持制御システム
１０    冷却塔
１１    熱交換器
１１ａ  処理水流入円環部
１２    冷却塔上側覆部
１２ａ  処理水流入管
１２ｂ  空気流入部
１３    冷却塔下側冷却水受部
１３ａ  冷却水回収管
１４    高温空気排出ファン装置
１５    ボールタップ（ＢＴ）機構
１５ａ  補給水管
１６    水道メータ
１６ａ  パルス信号発生器及びその出力端子
１７    補給水管
１８    イオン水補給管
１９    循環水用ポンプ
２０    空調・工業用冷却設備
２１    第１の分岐管（循環水取込分岐管）
２１ａ  第１の分岐管（補給水取込分岐管）
２２    第２の分岐管（イオン水排出分岐管）
２３    第３の分岐管
２４    第４の分岐管
２５    バイパス管
２５ａ  水量調整弁
２７    第５の分岐管
２８    第６の分岐管
３０    電子制御直流電源
４０    電解槽（循環水アルカリイオン化装置）
４０ａ  上蓋
４０ｂ  電解液
４１    循環水取込管
４１ａ  電子弁
４２    イオン水送出管
４２ａ  電子弁
４２ｂ  水量センサー
４２ｃ  ｐＨ計
４３    中心棒電極（負極）
４４    円筒状イオン交換隔膜
４４ａ  隔膜に接続する入口パイプ部
４４ｂ  隔膜に接続する出口パイプ部
４４ｃ  ガス抜きパイプ
４４ｄ  スラッジ排出管
４４ｅ  排出弁
４５    円筒状電極（正極）
５０    コンピュータ制御装置
５０ｈ  水道メータ１６のパルス信号１６ａからの入力端子
５０ｐ、５０ｑ  電子弁４１ａ、４１ｂへの制御端子の出力端子
５０ｘ、５０ｙ  電解槽中心電極４３、円筒状電極４５への出力端子
５０ｚ、５０ｗ  スケール除去装置への出力端子
６０    スケール除去装置
６０ａ  排出弁
６０ｂ  スケール取出可動板
６０ｘ、６０ｙ  電極端子
６１    流入管
６１ａ  電子弁
６２    流出管
６２ａ  電子弁
７０    沈殿槽
【図１】
2005351549.tif 000003
【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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