(57)【要約】【課題】塩化ナトリウム水溶液の電気分解により、比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が効率的に製造できるようにする。【解決手段】次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置は、塩化ナトリウム水溶液を貯留可能な縦型円筒状の容器１７０と、当該容器１７０内に貯留された塩化ナトリウム水溶液を電気分解するための、陽極および陰極を含む電極群１８０とを備えている。電極群１８０は、容器１７０の下部に配置されている。容器１７０内に塩化ナトリウム水溶液を貯留して電極群１８０に電力を供給すると、塩化ナトリウム水溶液が電気分解され、次亜塩素酸ナトリウム水溶性が生成する。この次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、塩化ナトリウム水溶液に比べて比重が小さいため、容器１７０の上部に溜まる。【選択図】図２
2007203138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化ナトリウム水溶液の電気分解により次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造するための装置であって、
前記塩化ナトリウム水溶液を貯留可能な筒状の縦型容器と、
前記塩化ナトリウム水溶液を電気分解するための、陽極および陰極を含む電極群とを備え、
前記電極群は、前記縦型容器の下部に配置されている、
次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置。
【請求項２】
前記縦型容器は、前記塩化ナトリウム水溶液の補給路および前記塩化ナトリウム水溶液を希釈するための希釈水の供給路を下端部に有し、かつ、製造された前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液を排出するための排出路を上端部に有している、請求項１に記載の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置。
【請求項３】
塩化ナトリウム水溶液の電気分解により次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造するための方法であって、
筒状の縦型容器内に前記塩化ナトリウム水溶液を貯留する工程と、
前記縦型容器の下部に陽極および陰極を含む電極群を配置し、前記電極群に電力を供給する工程と、
を含む次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造方法。
【請求項４】
前記塩化ナトリウム水溶液の濃度を１〜３％、前記電極群に供給する前記電力を０．２〜０．５ｍＶ／ｍｍ２で０．５〜１．０ｍＡ／ｍｍ２、前記電極群に前記電力を供給する時間を３〜６時間にそれぞれ設定する、請求項３に記載の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置および製造方法、特に、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業ビルや工業プラントなどにおいて熱交換器等の冷却負荷装置を冷却するための冷却水は、節水を図る観点から、冷却塔で冷却しながら循環して用いられている。冷却塔は、一般に、開放式冷却塔と密閉式冷却塔との二種類に分類することができる。
【０００３】
開放式冷却塔は、上部に開口部を有しかつ底部に冷却負荷装置を冷却するための循環水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、貯留部から冷却負荷装置へ循環水を供給するための供給経路と、冷却負荷装置へ供給された循環水を本体へ回収するための回収経路とを備えている。回収経路の末端部は、本体内においてファンの下方に配置されており、貯留部へ向けて循環水を散水するための散水口を有している。
【０００４】
このような開放式冷却塔においては、本体の貯留部から供給経路を通じて冷却負荷装置へ循環水が供給され、この循環水は冷却負荷装置を冷却する。冷却負荷装置を冷却した循環水は、回収経路を流れ、本体内において、散水口から貯留部へ向けて散水される。この際、散水された循環水は、ファンにより発生する気流、すなわち、本体の通気孔から開口部へ通過する外気に触れて冷却される。冷却された循環水は、貯留部に貯留され、供給経路を通じて冷却負荷装置へ供給される。したがって、この冷却塔において、貯留部に貯留された循環水は、供給経路および回収経路を通じて本体と冷却負荷装置との間を循環することになる。
【０００５】
一方、密閉式冷却塔は、上部に開口部を有しかつ底部に散布水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、本体内と冷却負荷装置との間で冷却負荷装置を冷却するための循環水を循環させるための循環経路と、貯留部から延びかつ末端部が本体内においてファンの下方に配置された、散布水の移動経路とを備えている。移動経路の末端部は、貯留部へ向けて散布水を散水するための散水口を有している。
【０００６】
このような密閉式冷却塔においては、循環経路を循環する循環水により冷却負荷装置が冷却される。一方、本体の貯留部に貯留された散布水は、移動経路を流れ、本体内において散水口から貯留部へ向けて散水される。この際、散水された散布水は、ファンにより発生する気流、すなわち、本体の通気孔から開口部へ通過する外気に触れて冷却される。冷却された散布水は、循環経路と接触し、循環経路を冷却する。これにより、循環経路を循環する循環水が冷却される。循環経路を冷却した散布水は、貯留部に貯留され、移動経路を通じて散水口から連続的に散水される。したがって、散布水は、移動経路を通じて循環することになる。
【０００７】
上述のように、開放式冷却塔における循環水および密閉式冷却塔における散布水は、循環して用いられるため、藻類が繁殖する。循環水や散布水（以下、これらをまとめて「冷却水」と云う場合がある）において繁殖した藻類は、各種経路の配管に付着したり散水口を目詰まりさせたりし、冷却水の円滑な循環を妨げて冷却塔の運転効率を損なう可能性がある。また、藻類は、冷却負荷装置の冷却水経路に付着すると、熱交換性能を阻害する可能性もある。さらに、配管等に付着した藻類の代謝産物等は、レジオネラ属菌の栄養源となるため、レジオネラ属菌の繁殖を促進する原因にもなり得る。そして、冷却水中で繁殖したレジオネラ属菌は、冷却水の一部が気流と共に大気中へ飛散するため、結果的にこれらの冷却水と共に大気中に拡散するおそれがある。このため、冷却塔においては、冷却水に次亜塩素酸イオンを存在させ、藻類の繁殖を抑制している。この場合、次亜塩素酸イオンは一般的な細菌類の繁殖を抑制する効果もあることから、細菌類の繁殖を抑制することもできる。
【０００８】
冷却水に次亜塩素酸イオンを存在させる方法として、循環中の冷却水の一部を電気分解する方法が知られている（特許文献１〜３）。しかし、この方法は、冷却水として用いる水道水や工業用水などの原水が微量の塩化物イオンを含むことに着目しているため、冷却水の電気分解により得られる次亜塩素酸イオン濃度に限界があり、藻類や菌類の繁殖を十分に抑制できない場合が多い。
【０００９】
一方、冷却水に対して次亜塩素酸イオンを供給可能な次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造することを目的として、特許文献４は、高濃度食塩水を希釈して得られた希食塩水（希塩化ナトリウム水溶液）を電気分解するための電気分解装置を開示している。この電気分解装置は、希塩化ナトリウム水溶液を貯留するための円筒状の槽（容器）と、槽の内面に配置された陰極と、槽内の中心部において縦方向に配置された柱状の陽極とを主に備えている。この電気分解装置では、陽極と陰極との間に電力を供給すると、貯留された希塩化ナトリウム水溶液が電気分解され、次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成する。
【００１０】
ところが、次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、希塩化ナトリウム水溶液よりも比重が小さいため、槽内の上部へ移行して溜まりやすい。この結果、電気分解中の槽内では、希塩化ナトリウム水溶液による下層と次亜塩素酸ナトリウム水溶液による上層との二層化が生じ、この上層に位置する陰極および陽極が希塩化ナトリウム水溶液の電気分解に関与しにくくなる。すなわち、陰極および陽極は、いずれも、次亜塩素酸ナトリウムの生成が進むに従い、希塩化ナトリウム水溶液の電気分解に寄与する面積（有効電極面積）が小さくなる。したがって、この電気分解装置は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成されるにしたがって希塩化ナトリウム水溶液の電気分解効率が低下し、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度を高めるのに限界がある。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−６２４５７公報
【特許文献２】特開２００３−２８５０６４公報
【特許文献３】特開２００３−２８５０６８公報
【特許文献４】特開２００５−２０６９２９公報
【００１２】
本発明の目的は、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により、比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を効率的に製造できるようにすることにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置は、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造するためのものであり、塩化ナトリウム水溶液を貯留可能な筒状の縦型容器と、塩化ナトリウム水溶液を電気分解するための、陽極および陰極を含む電極群とを備えており、電極群は、縦型容器の下部に配置されている。
【００１４】
この製造装置において、縦型容器内に塩化ナトリウム水溶液を貯留し、電極群に電力を供給すると、塩化ナトリウム水溶液が電気分解され、次亜塩素酸ナトリウムが生成する。生成した次亜塩素酸ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液中に溶解した水溶液状態になるが、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、塩化ナトリウム水溶液に比べて比重が小さいため、縦型容器の上部へ移動して溜まる。この結果、次亜塩素酸ナトリウムの生成に伴い、縦型容器内において、次亜塩素酸ナトリウム水溶液による上層と塩化ナトリウム水溶液による下層との二層化が進行する。しかし、このような二層化が進行しても、電極群は、縦型容器の下部に配置されているため、その全体が下層の塩化ナトリウム水溶液の電気分解に関与し得る。すなわち、電極群は、塩化ナトリウム水溶液の電気分解に寄与する面積（有効電極面積）が減少しにくい。したがって、この製造装置は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の生成が進行しても、下層の塩化ナトリウム水溶液を引き続いて効率的に電気分解し、次亜塩素酸ナトリウムの製造を継続することができるため、上層の次亜塩素酸ナトリウム水溶液濃度を徐々に高めて比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造することができる。
【００１５】
この製造装置において、縦型容器は、例えば、塩化ナトリウム水溶液の補給路および塩化ナトリウム水溶液を希釈するための希釈水の供給路を下端部に有し、かつ、製造された次亜塩素酸ナトリウム水溶液を排出するための排出路を上端部に有している。
【００１６】
この場合、縦型容器に対し、補給路から塩化ナトリウム水溶液を補給し、また、供給路から希釈水を供給すると、縦型容器内において適当な濃度の塩化ナトリウム水溶液が調製される。そして、この塩化ナトリウム水溶液の電気分解により生成する次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、上述の通り、縦型容器の上部へ移動して溜まる。したがって、縦型容器に対し、供給路から希釈水を新たに供給すると、縦型容器の上部に溜まった次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、新たに供給された希釈水により排出路へ押し出され、縦型容器外へ排出される。
【００１７】
本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造方法は、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造するための方法であり、筒状の縦型容器内に塩化ナトリウム水溶液を貯留する工程と、縦型容器の下部に陽極および陰極を含む電極群を配置し、当該電極群に電力を供給する工程とを含んでいる。
【００１８】
この製造方法において、縦型容器内に塩化ナトリウム水溶液を貯留し、電極群に電力を供給すると、塩化ナトリウム水溶液が電気分解され、次亜塩素酸ナトリウムが生成する。生成した次亜塩素酸ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液中に溶解した水溶液状態になるが、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、塩化ナトリウム水溶液に比べて比重が小さいため、縦型容器の上部へ移動して溜まる。この結果、次亜塩素酸ナトリウムの生成に伴い、縦型容器内において、次亜塩素酸ナトリウム水溶液による上層と塩化ナトリウム水溶液による下層との二層化が進行する。しかし、このような二層化が進行しても、縦型容器の下部に電極群を配置しているため、電極群の全体が下層の塩化ナトリウム水溶液の電気分解に関与し得る。すなわち、電極群は、塩化ナトリウム水溶液の電気分解に寄与する面積（有効電極面積）が減少しにくい。したがって、この製造方法は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の生成が進行しても、下層の塩化ナトリウム水溶液を引き続いて効率的に電気分解し、次亜塩素酸ナトリウムの製造を継続することができるため、上層の次亜塩素酸ナトリウム水溶液濃度を徐々に高めて比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造することができる。
【００１９】
この製造方法では、例えば、塩化ナトリウム水溶液の濃度を１〜３％、電極群に供給する電力を０．２〜０．５ｍＶ／ｍｍ２で０．５〜１．０ｍＡ／ｍｍ２、電極群に電力を供給する時間を３〜６時間にそれぞれ設定するのが好ましい。この場合、縦型容器の上部において、６，０００±３，０００ｍｇ／リットル程度の濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置は、縦型容器の下部に電極群を配置しているため、縦型容器に貯留した塩化ナトリウム水溶液の電気分解により比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を効率的に製造することができる。
【００２１】
本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造方法は、縦型容器内に塩化ナトリウム水溶液を貯留し、縦型容器の下部に配置した電極群に電力を供給しているため、縦型容器に貯留した塩化ナトリウム水溶液の電気分解により比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を効率的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第一の形態
図１を参照して、本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置を用いた冷却水循環システムを説明する。図１において、冷却水循環システム１００は、給水装置１２０および次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０を備えた冷却塔１１０並びに冷却負荷装置１３０を主に備えている。
【００２３】
冷却塔１１０は、冷却負荷装置１３０に対してそれを冷却するための循環水を供給する開放式冷却塔であり、上部に開口部１４１を有する円筒型の本体１４０を備えている。本体１４０は、外気を導入するためのルーバ１４２が側面に設けられており、また、循環水を貯留するための貯留部１４３を底部に有している。本体１４０の開口部１４１には、ファン１４４が水平に配置されている。ファン１４４は、ルーバ１４２から本体１４０内へ外気が流入するよう回転可能なものであり、モータ１４５により回転駆動される。ファン１４４を回転駆動するモータ１４５は、インバータ１４６と接続されている。インバータ１４６は、モータ１４５へ供給する電源周波数を無段階に変えてモータ１４５の回転速度を変速し、ファン１４４の回転速度を調整するためのものである。
【００２４】
本体１４０の貯留部１４３からは、冷却負荷装置１３０へ向けて冷却水の供給経路１４９が延びている。供給経路１４９は、送水ポンプ１５０を有している。送水ポンプ１５０は、冷却塔１１０の貯留部１４３に貯留された循環水を冷却負荷装置１３０へ連続的に送り出すためのものである。
【００２５】
また、本体１４０内の上部であって、ファン１４４の下方には、冷却水の回収経路１５１が水平に配置されている。回収経路１５１の末端部は、本体１４０内において、本体１４０の底部へ向けて循環水を散水するための多数のノズル１５２（散水口の一例）を有している。また、回収経路１５１の他端は、冷却負荷装置１３０へ向けて延びている。
【００２６】
給水装置１２０は、冷却塔１１０に対し、循環水を供給するためのものであり、原水供給路１２１、軟水器１２２および給水経路１２３を主に備えている。原水供給路１２１は、一端が水道水や工業用水等の原水の供給源（図示せず）と接続されており、軟水器１２２に対して原水を供給するためのものである。この原水供給路１２１は、軟水器１２２に対する原水の供給量を制御するための第一バルブ１２４を有している。軟水器１２２は、飽和食塩水を用いたイオン交換法により原水から硬度分を除去して軟水を得るためのものである。具体的には、軟水器１２２は、飽和食塩水タンク１２２ａとイオン交換樹脂（図示せず）とを備えており、原水供給路１２１からの原水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度分を飽和食塩水に由来のナトリウムイオンとイオン交換して除去し、原水を軟水化するためのものである。給水経路１２３は、軟水器１２２で得られた軟水を冷却塔１１０の貯留部１４３へ供給するためのものである。
【００２７】
次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０は、貯留部１４３に貯留された循環水に対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給するためのものであり、図２に示すように、容器１７０と、容器１７０内に配置された電極群１８０とを主に備えている。容器１７０は、内部に食塩水（塩化ナトリウム水溶液）を貯留するためのものであり、縦型の円筒状に形成されている。容器１７０の底部には、軟水器１２２の飽和食塩水タンク１２２ａから延びる、第二バルブ１７１ａを有する飽和食塩水補給路１７１（補給路の一例）と、給水経路１２３から分岐して延びる、第三バルブ１７２ａを有する軟水補給路１７２（供給路の一例）とが連絡している。また、容器１７０の底部からは、容器１７０内に貯留している食塩水等を排出するための、第四バルブ１７３ａを有するドレン経路１７３が延びている。さらに、容器１７０内の底部近傍には、容器１７０内の水位を判定するための第一センサ１７４が配置されている。
【００２８】
一方、容器１７０の上端部には、容器１７０の内外間で通気するための、第五バルブ１７５ａを有する通気路１７５と、容器１７０内で生成した次亜塩素酸ナトリウム水溶液を冷却塔１１０の貯留部１４３へ供給するための、第六バルブ１７６ａを有する供給路１７６（排出路の一例）とが設けられている。また、容器１７０内の上端部近傍には、容器１７０内の水位を判定するための第二センサ１７７が配置されている。
【００２９】
電極群１８０は、容器１７０内の下部（好ましくは容器１７０の内部の高さの１／３以下、より好ましくは同高さの１／５以下の位置）であって第一センサ１７４の上部に配置されており、図３（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図）に示すように、平行に配置された三枚の板状電極を備えている。このうちの一枚は、白金等の材料を用いて形成された陽極１８１である。また、他の二枚は、チタン等の材料を用いて形成された陰極１８２ａ，１８２ｂであり、これらは、陽極１８１を挟んで配置されている。ここで、陽極１８１は、両面が有効な電極面となる。一方、陰極１８２ａ，１８２ｂは、それぞれ、陽極１８１と対向する片面のみが有効な電極面となる。このような電極群１８０には、定電流・定電圧装置１９０が接続されている。
【００３０】
冷却負荷装置１３０は、循環水による冷却が必要な熱交換器等の各種装置、例えば、各種の化学プラントのターボ冷凍機や吸収冷凍機、建築物の空調用冷却機、食品工場の冷水製造機や真空冷却機などであり、所要の冷却水流路（図示せず）を有している。この冷却水流路は、冷却水導入部１３１と冷却水排出部１３２とを有している。そして、冷却水導入部１３１には供給経路１４９の末端が接続されている。また、冷却水排出部１３２には、回収経路１５１の上記他端が接続されている。この結果、冷却水流路は、供給経路１４９および回収経路１５１と共に、冷却塔１１０の本体１４０と冷却負荷装置１３０との間で循環水を循環させるための循環経路を形成している。
【００３１】
上述の冷却水循環システム１００は、その動作を制御するための制御装置１９５を備えている。制御装置１９５は、通常、コンピュータ装置であり、第一バルブ１２４、次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０の各バルブ１７１ａ，１７２ａ，１７３ａ，１７５ａ，１７６ａ、各センサ１７４，１７７および定電流・定電圧装置１９０並びにインバータ１４６等が連絡している。
【００３２】
次に、次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０による次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造方法に触れながら、冷却水循環システム１００の動作を説明する。
先ず、冷却塔１１０において、インバータ１４６によりモータ１４５を作動させ、ファン１４４を回転させる。この結果、図に矢印で示すようにルーバ１４２を通じて本体１４０内へ外気が流入する。この外気は、本体１４０内を通過し、開口部１４１から外部へ排出される。
【００３３】
また、第一バルブ１２４を操作して原水供給路１２１から軟水器１２２へ原水を供給すると、当該原水は軟水器１２２において硬度分が除去されて軟水となる。この軟水は、軟水器１２２から給水経路１２３を通じて冷却塔１１０の貯留部１４３へ供給され、貯留される。
【００３４】
貯留部１４３に貯留された軟水は、冷却負荷装置１３０を冷却するための循環水として冷却負荷装置１３０に対して供給される。ここでは、送水ポンプ１５０の動作により貯留部１４３の軟水（以下、「循環水」と云う）が供給経路１４９を通じて冷却負荷装置１３０の冷却水導入部１３１に対して連続的に供給される。冷却水導入部１３１に対して供給された循環水は、冷却負荷装置１３０の冷却水流路を通過して冷却負荷装置１３０を冷却し、冷却水排出部１３２から回収経路１５１へ排出される。
【００３５】
回収経路１５１へ排出された循環水は、冷却塔１１０の本体１４０内においてノズル１５２から散水され、図に点線で示すように本体１４０内で落下して貯留部１４３へ戻る。この際、本体１４０内で落下する循環水は、ファン１４４の回転により本体１４０内へ流入する外気に触れて冷却される。このように冷却されて貯留部１４３へ戻った循環水は、再び供給経路１４９を通じて冷却負荷装置１３０へ供給され、回収経路１５１を通じて貯留部１４３へ戻る。したがって、貯留部１４３に貯留された循環水は、冷却塔１１０の作動中、供給経路１４９、冷却負荷装置１３０の冷却水流路および回収経路１５１を循環して冷却負荷装置１３０を冷却する冷却水として機能する。
【００３６】
上述のような冷却塔１１０において、回収経路１５１から散水される循環水の冷却能力は、ファン１４４の回転速度により定まる。すなわち、ファン１４４を高速で回転させると、ルーバ１４２から本体１４０内へ流入する外気量が増加するため、冷却塔１１０において循環水の冷却能力は高まる。逆に、ファン１４４を低速で回転させると、ルーバ１４２から本体１４０内へ流入する外気量が減少するため、冷却塔１１０において循環水の冷却能力は弱まる。したがって、循環水をより強力に冷却する必要がある場合、例えば気温の高い夏季においては、ファン１４４を高速で回転するのが有利である。一方、循環水を強力に冷却する必要がない場合、例えば気温の低い冬季や夏季であっても夜間においては、省エネルギーの観点から、ファン１４４を低速で回転するのが有利である。
【００３７】
上述のような冷却塔１１０の運転では、上述のような循環水の循環と並行して、次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０により次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造し、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液を貯留部１４３に貯留された循環水に対して注入する。
【００３８】
ここでは、先ず、第五バルブ１７５ａを開放状態に維持する。そして、第二バルブ１７１ａを開放し、飽和食塩水タンク１２２ａから容器１７０内へ飽和食塩水を補給する。そして、容器１７０内に飽和食塩水が貯留され、その水位が第一センサ１７４の位置に到達したとき、第二バルブ１７１ａを閉鎖し、飽和食塩水の補給を停止する。次に、第三バルブ１７２ａを開放し、容器１７０内に給水経路１２３からの軟水を補給する。そして、容器１７０内の水位が第二センサ１７７の位置に到達したとき、第三バルブ１７２ａを閉鎖し、軟水の補給を停止する。これにより、容器１７０内においては、軟水により希釈された食塩水（希食塩水）が貯留された状態になる（食塩水生成工程）。
【００３９】
因みに、飽和食塩水の希釈により生成する食塩水の濃度は、通常、１〜３重量％程度に設定するのが好ましい。この濃度の食塩水は、容器１７０の容量を考慮して第一センサ１７４および第二センサ１７７の取付け位置を調整すると、得ることができる。
【００４０】
次に、定電流・定電圧装置１９０を作動させ、電極群１８０に電力を供給する。ここでは、通常、０．２〜０．５ｍＶ／ｍｍ２で０．５〜１．０ｍＡ／ｍｍ２の電流を通電するのが好ましい。これにより、容器１７０内に貯留された食塩水が電気分解され、次のような反応により次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が生成する（電解工程）。
【００４１】
【化１】
2007203138.tif 000003
【００４２】
このようにして生成した次亜塩素酸ナトリウムは、食塩水中にイオン状態で溶解した水溶液状態になるが、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、食塩水よりも比重が小さいため、容器１７０内を上方へ移動し、容器１７０の上部に溜まる。この結果、次亜塩素酸ナトリウムの生成に伴い、容器１７０内において、次亜塩素酸ナトリウム水溶液による上層と食塩水による下層との二層化が進行する。しかし、このような二層化が進行しても、電極群１８０は、容器１７０の下部に配置されているため、上層の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の影響を受けにくく、その全体が下層の食塩水の電気分解に関与し得る。すなわち、電極群１８０は、食塩水の電気分解に寄与する面積（有効電極面積）が減少しにくい。この結果、上層の次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、下層の食塩水の電気分解により生成する次亜塩素酸ナトリウムにより次亜塩素酸ナトリウム濃度が徐々に高まり、通常、電気分解開始から３〜６時間のうちに、濃度が６，０００±３，０００ｍｇ／リットル程度の比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液となる。
【００４３】
次に、第五バルブ１７５ａを閉鎖した後、第三バルブ１７２ａおよび第六バルブ１７６ａを開放状態に設定する。これにより、容器１７０内へ給水経路１２３からの軟水が連続的に供給され、その供給圧により、容器１７０内で生成した次亜塩素酸ナトリウム水溶液は供給路１７６内へ押し出されて冷却塔１１０の貯留部１４３へ一度に供給される（注入工程）。
【００４４】
次に、一定時間経過後、第三バルブ１７２ａおよび第六バルブ１７６ａを閉鎖し、容器１７０の洗浄工程を実施する。ここでは、第五バルブ１７５ａを開放状態に維持する。そして、第四バルブ１７３ａを開放すると、容器１７０内に残留している次亜塩素酸ナトリウム水溶液若しくは軟水が排出される。次に、第四バルブ１７３ａを閉鎖し、第三バルブ１７２ａを開放すると、容器１７０は、軟水が補給され、この軟水により洗浄される。容器１７０内を洗浄した軟水は、第三バルブ１７２ａを閉鎖して第四バルブ１７３ａを開放すると排出される。
【００４５】
この冷却水循環システム１００では、次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０による次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造を定期的に繰り返し、冷却塔１１０の貯留部１４３に貯留された循環水に対して生成した次亜塩素酸ナトリウム水溶液を一定の時間毎に間欠的に注入することができる。
【００４６】
循環水に対し、間欠的に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を注入すると、冷却水の遊離残留塩素濃度が一時的に急激に高まり、その後徐々に低下する。したがって、循環水は、一定の時間毎にこのような遊離残留塩素濃度の変化が繰り返して生じる。これにより、循環水において、藻類や菌類の繁殖が抑制されることになる。この結果、冷却塔１１０は、循環水の円滑な循環が維持され、冷却負荷装置１３０の冷却効率が低下しにくくなり、また、藻類の繁殖が抑制されることの副次的効果としてレジオネラ属菌の繁殖が抑制されるため、環境へのレジオネラ属菌の拡散を起こしにくい。
【００４７】
さらに、この冷却塔１１０においては、循環水が軟水であるため、冷却負荷装置１３０での熱交換効率を損なうスケールの生成を併せて効果的に抑制することができる。
【００４８】
第二の形態
図４を参照して、本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置を用いた他の冷却水循環システムを説明する。図において、冷却水循環システム２００は、給水装置２２０および次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置２７０を備えた冷却塔２１０並びに冷却負荷装置２３０を主に備えている。
【００４９】
冷却塔２１０は、冷却負荷装置２３０に対してそれを冷却するための循環水を供給する密閉式冷却塔であり、上部に開口部２４１を有する円筒型の本体２４０、循環水の循環経路２５０および循環水を冷却するための散布水の移動経路２６０を主に備えている。
【００５０】
本体２４０は、外気を導入するためのルーバ２４２が側面に設けられており、また、循環水を冷却する散布水を貯留するための貯留部２４３を底部に有している。本体２４０の開口部２４１には、ファン２４４が水平に配置されている。ファン２４４は、ルーバ２４２から本体２４０内へ外気が流入するよう回転可能なものであり、モータ２４５により回転駆動される。ファン２４４を回転駆動するモータ２４５は、インバータ２４６と接続されている。インバータ２４６は、モータ２４５へ供給する電源周波数を無段階に変えてモータ２４５の回転速度を変速し、ファン２４４の回転速度を調整するためのものである。
【００５１】
循環経路２５０は、本体２４０内と冷却負荷装置２３０との間において、冷却負荷装置２３０を冷却するための循環水を循環するためのものであり、内部に循環水が充填されている。また、循環経路２５０は、本体２４０内において散布水との接触面積を確保するために蛇行しており、両端部が冷却負荷装置２３０へ延びている。さらに、循環経路２５０は、冷却水を循環させるための第一ポンプ２５１を有している。
【００５２】
移動経路２６０は、貯留部２４３から本体２４０外へ延びており、末端部が本体２４０内においてファン２４４の下方に水平に配置されている。また、移動経路２６０の末端部は、本体２４０の底部へ向けて散布水を散水するための多数のノズル２６１（散水口の一例）を有している。また、移動経路２６０は、貯留部２４３に貯留された散布水をノズル２６１へ供給するための第二ポンプ２６２を有している。
【００５３】
給水装置２２０は、冷却塔２１０に対し、散布水を供給するためのものであり、第一の形態において説明した給水装置１２０と同様に構成されている（図４において、図１と同じ部分には同じ符号を付している）。
【００５４】
次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置２７０は、貯留部２４３に貯留された散布水に対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液を注入するためのものであり、第一の形態において説明した次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０と同様に構成されている（図４において、図１と同じ部分には同じ符号を付している）。
【００５５】
冷却負荷装置２３０は、循環水による冷却が必要な各種装置であって第一の形態における冷却負荷装置１３０と同様のものであり、所要の冷却水流路（図示せず）を有している。この冷却水流路は、冷却水導入部２３１と冷却水排出部２３２とを有している。そして、冷却水導入部２３１には循環経路２５０の一端が接続されている。また、冷却水排出部２３２には循環経路２５０の他端が接続されている。
【００５６】
上述の冷却水循環システム２００は、その動作を制御するための制御装置２９５を備えている。制御装置２９５は、通常、コンピュータ装置であり、給水装置２２０および次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置２７０の各バルブ、次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置２７０の各センサ（図２の第一センサ１７４および第二センサ１７７）および定電流・定電圧装置（図２の定電流・定電圧装置１９０）並びにインバータ２４６等が連絡している。
【００５７】
次に、冷却水循環システム２００における冷却塔２１０の運転方法を説明する。
先ず、冷却塔２１０において、インバータ２４６によりモータ２４５を作動させ、ファン２４４を回転させる。この結果、図に矢印で示すようにルーバ２４２を通じて本体２４０内へ外気が流入する。この外気は、本体２４０内を通過し、開口部２４１から外部へ排出される。
【００５８】
また、循環経路２５０において第一ポンプ２５１を作動すると、循環経路２５０内において循環水が循環する。この循環水は、冷却負荷装置２３０の冷却水流路を流れ、冷却負荷装置２３０を冷却する。
【００５９】
また、第一バルブ１２４を操作して原水供給路１２１から軟水器１２２へ原水を供給すると、当該原水は軟水器１２２において硬度分が除去されて軟水となる。この軟水は、軟水器１２２から給水経路１２３を通じて冷却塔２１０の貯留部２４３へ供給され、貯留される。
【００６０】
貯留部２４３に貯留された軟水は、循環経路２５０を循環する循環水を冷却するための散布水として、第二ポンプ２６２の動作により移動経路２６０内へ連続的に供給される。そして、移動経路２６０内へ供給された散布水は、本体２４０内においてノズル２６１から散水され、図に点線で示すように本体２４０内で落下して貯留部２４３へ戻る。この際、本体２４０内で落下する散布水は、ファン２４４の回転により本体２４０内へ流入する外気に触れて冷却される。そして、冷却された散布水は、循環経路２５０と接触し、循環経路２５０および循環経路２５０内を循環する循環水を冷却する。貯留部２４３へ戻った散布水は、再び移動経路２６０を通じてノズル２６１から散水され、貯留部２４３へ戻る。したがって、貯留部２４３に貯留された散布水は、冷却塔２１０の作動中、移動経路２６０を循環することになる。
【００６１】
上述のような冷却塔２１０において、散布水による循環水の冷却能力は、ファン２４４の回転速度により定まる。すなわち、ファン２４４を高速で回転させると、ルーバ２４２から本体２４０内へ流入する外気量が増加するため散布水が強力に冷却され、散布水による循環水の冷却能力は高まる。逆に、ファン２４４を低速で回転させると、ルーバ２４２から本体２４０内へ流入する外気量が減少するため、散布水による循環水の冷却能力は弱まる。したがって、循環水をより強力に冷却する必要がある場合（すなわち、散布水をより強力に冷却する必要がある場合）、例えば気温の高い夏季においては、ファン２４４を高速で回転するのが有利である。一方、循環水を強力に冷却する必要がない場合（すなわち、散布水を強力に冷却する必要がない場合）、例えば気温の低い冬季や夏季であっても夜間においては、省エネルギーの観点から、ファン２４４を低速で回転するのが有利である。
【００６２】
上述のような冷却塔２１０の運転では、上述のような散布水の循環と並行して、次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置２７０による次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造を定期的に繰り返し、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液を冷却塔２１０の貯留部２４３に貯留された散布水に対して間欠的に注入する。ここで、次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置２７０による次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造方法および当該次亜塩素酸ナトリウム水溶液の散布水に対する注入方法は、第一の形態の場合と同じである。
【００６３】
散布水に対し、上述のような条件で間欠的に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を注入すると、散布水の遊離残留塩素濃度が一時的に急激に高まり、その後徐々に低下する。したがって、散布水は、一定時間毎にこのような遊離残留塩素濃度の変化が繰り返して生じる。これにより、散布水において、藻類や菌類の繁殖が抑制されることになる。この結果、冷却塔２１０は、散布水の円滑な循環が維持され、冷却負荷装置２３０の冷却効率が低下しにくくなり、また、藻類の繁殖が抑制されることの副次的効果としてレジオネラ属菌の繁殖が抑制されるため、環境へのレジオネラ属菌の拡散を起こしにくい。
【００６４】
さらに、この冷却塔２１０においては、散布水が軟水であるため、移動経路２６０等でのスケールの生成を併せて効果的に抑制することができる。
【００６５】
他の実施の形態
上述の各実施の形態に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０、２７０では、平行に配置された三枚の板状電極からなる電極群１８０を用いているが、電極群は、陽極と陰極とを含むものであれば、他の形態のものを用いることもできる。例えば、電極群は、陽極および陰極が同心円状の環状に配置されたものであってもよい。この場合、電極群は、容器１７０内の下部において、水平に設置される。
【実施例】
【００６６】
上述の実施の形態において説明した次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置１６０を試作した。ここで、容器１７０は、内径を１１０ｍｍ、高さを５８０ｍｍに設定し、容量を５．５リットルとした。この容器１７０の内部において、底部から高さ１１０ｍｍの位置に電極群１８０を配置した。電極群１８０においては、白金を用いて形成された１枚の陽極１８１（サイズ＝５０ｍｍ×１３０ｍｍ×２ｍｍ、有効電極面積（両面の合計面積）＝１３，０００ｍｍ２）と、チタンを用いて形成された２枚の陰極１８２ａ，１８２ｂ（それぞれ、サイズ＝５０ｍｍ×１３０ｍｍ×２ｍｍ、有効電極面積（片面の面積）＝６，５００ｍｍ２）とを用いた。
【００６７】
容器１７０内に所定濃度の食塩水（塩化ナトリウム水溶液）を５．５リットル貯留し、電極群１８０に対して０．３８ｍＶ／ｍｍ２、０．５４ｍＡ／ｍｍ２の電力を供給して食塩水を６時間電気分解した。そして、これにより生成した、容器１７０内の上部に溜まった２５０ミリリットルの次亜塩素酸ナトリウム水溶液を採取し、その遊離残留塩素濃度をＪＩＳ  Ｋ０１０２（１９９８）に規定の工場排水試験法により測定した。結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
2007203138.tif 000004
【００６９】
表１によると、濃度が１〜３重量％の食塩水より、冷却塔の循環水や散布水への適用に適した比較的高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が得られていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置の一形態を用いた冷却水循環システムの概略図。
【図２】前記一形態に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置の断面概略図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面概略図。
【図４】本発明に係る次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造装置の一形態を用いた他の冷却水循環システムの概略図。
【符号の説明】
【００７１】
１６０、２７０  次亜塩素酸ナトリウム水溶液製造装置
１７０  容器
１８０  電極群
１８１  陽極
１８２ａ，１８２ｂ  陰極
１７１  飽和食塩水補給路
１７２  軟水補給路
１７６  供給路
【図１】
2007203138.tif 000005
【図２】
2007203138.tif 000006
【図３】
2007203138.tif 000007
【図４】
2007203138.tif 000008