JP2001145889A

JP2001145889A - 水活性器とこれを用いた循環水冷却システム

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Publication number: JP2001145889A
Application number: JP35817699A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sadohara; 純一佐土原; Shoji Kawane; 劭志川根
Original assignee: KIRISHIMA DOBOKU KK
Current assignee: KIRISHIMA DOBOKU KK
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-05-29
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: JP3303208B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薬品を使うことなく水質を改善して、スケー
ル、スライム、腐食の障害を無くし、レジオネラ属菌の
繁殖を抑制できる水活性器とこれを用いた循環水冷却装
置を提供する。【解決手段】冷凍機の冷却塔に閉回路の配管を形成し、
この配管の途中に水活性器１を設置する。水活性器１の
内部には、流水パイプ１５を設けると共に、麦飯石１
８、１９、２４及び牡蠣殻２１を収納する。流水パイプ
１５と水活性器１の本体ケース１２を腐食し難い金属で
あるステンレス製とすることで、ステンレス表面と麦飯
石１８、１９、２４との相互作用による電離反応を促
し、水の界面活性効果を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、麦飯石を用いて水
質を活性化する水活性器とこれを用いた循環水冷却シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱交換器である冷凍機において
は、熱交換の媒体として比熱の大きい水が多く用いられ
る。この水は、冷凍機と冷却塔（水槽）の間を循環して
使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、循環水
を長期間熱交換しながら一部を蒸発させ続けると、水中
の溶存成分が残留して次第に濃縮してくる。そして、溶
存成分の濃縮化が進むと、ＰＨ、電気伝導率、カルシウ
ム硬度、酸消費量などの面で水質が劣化する。その結
果、配管内面にスケールが付着したり、あるいは大気中
の塵が水中に混入してスライムを発生させたりする。さ
らに、濃縮水によって金属表面が腐食して破壊されると
いう障害がおこる。また、水質の劣化に伴い藻類アメー
バが発生して、感染症の病原菌であるレジオネラ属菌が
繁殖しやすくなる。特に冷凍機においては、冷却循環水
の濃縮、劣化に起因して、熱交換率の低下、ポンプ圧の
上昇、機器類の寿命低下、外観の汚れなどの不具合を招
く。これを防止するためには、薬品を使用して水質を改
善することがあるが、この場合は多量の薬品を使用しな
ければならず、その環境面およびコスト管理面で多くの
問題がある。本発明は、上述の問題を解決するもので、
その目的は、水の濃縮、劣化によるスケール付着、スラ
イム障害、金属腐食を防止すると共に、レジオネラ属菌
の繁殖を抑制できる水活性器とこれを用いた循環水冷却
システムを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため本発明の水活性
器は、水が流通するケース本体を腐食し難い金属、好ま
しくはステンレスにより形成すると共に、該ケース本体
内に麦飯石を装填したことを特徴とする。また、本発明
では、熱交換機と水槽を配管で接続した循環水経路にお
いて、該水槽に両端が連結された水路を形成すると共
に、該水路の途中に上記水活性器を設置したことを特徴
とする。

【０００５】水活性器のケース本体は、それ自身が水の
流路となり、ケース本体の少なくとも内面は、腐食し難
い導電体である金属、好ましくはステンレスにより形成
する。特にケース本体内に複数本の流水パイプ（冷却水
パイプ）を設けるときは、流水パイプ自体もステンレス
により形成する。そして、ケース本体内の流入側と流出
側の少なくとも一側に、麦飯石を収納装填する。その場
合、流出側と流入側の双方に麦飯石を収納装填しても良
い。

【０００６】この麦飯石は、表１に示すように、主成分
であるシリカ、二酸化ナトリウム、アルミナ等を含み、
前記ナトリウムイオンはカルシウムイオン、マグネシウ
ムなどの陽イオンと交換され易いため、硬水を軟化させ
る作用がある。本発明では、１２００℃〜１４００℃、
好ましくは１３００℃程度で還元焼成した麦飯石（二次
加工品）を用いる。

【０００７】

【表１】

【０００８】本発明の水活性器は、冷凍機ないし空調機
などの熱交換機と冷却水を貯留した水槽とを配管接続し
た循環水冷却システムに適用される。すなわち、水槽の
上部と底部に、配管の上端と下端を連結することで、自
己還流用の閉じた水路を別途に形成する。そして、この
閉じた水路系に、給水ヘッダ、ラインポンプおよび水活
性器を通常直列に設置し、ラインポンプの運転によっ
て、水槽保有水を毎分２００リッター以上循環させる。

【０００９】上記構成により、循環冷却水は、水分子が
細分化及び界面活性化され、カルシウム、シリカ等が水
路内の界面に析出してつくる結晶は付着性のない偏平状
の結晶となり、界面の水の還元性により、金属の不動態
化とその維持に寄与する。また、水活性器を循環させた
水を熱交換器に送ることによって、水路内に付着してい
たスケール等を溶解隔離して洗浄する。

【００１０】とくに、ケース本体をステンレス製とした
ことにより、ケース本体内を流通する水は、ケース本体
のステンレス表面に直接接触する。このため、広いステ
ンレス表面と麦飯石との複合的なイオン交換作用によ
り、水に対する電離反応が相乗的に促進される。したが
って、水活性器に麦飯石のみを装填した場合に比べて、
ヒドロキシルイオンの生成反応が著しく進み、水の界面
活性作用が高まって水の濃縮劣化が抑制される。その結
果、水路におけるスケール付着、スライム障害、配管腐
食及びレジオネラ属菌の繁殖が良好に抑制され薬品の使
用が不要になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面に
基づいて説明する。図１は実施例に係る水活性器の正面
断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３及び図４は
水活性器を設置した循環水冷却システムの構成図であ
る。

【００１２】

【実施例】図３において、１は、外部水道に接続された
冷却塔で、冷却塔１の給水部には水位センサー２が取り
付けられると共に、冷却塔１の下部には排水バルブ３が
設けられている。冷却塔１の側方には、それ自体で閉回
路をなす自己還流用の配管４が付設され、配管４の下端
と上端は、各々冷却塔１の底部と側部の適所に連結され
ている。この配管４の途中には、取外し自在な給水ヘッ
ダ５と水活性器６が順次設置されていると共に、給水ヘ
ッダ５と水活性器６の間には循環ポンプ７が設けられて
いる。この循環ポンプ７により、冷却塔１内の水は、配
管４を介して給水ヘッダ５と水活性器６を経て、再び冷
却塔１内に還流するようになっている。ここでは、循環
ポンプ７の駆動により、冷却塔１内の保有水を１分間に
２００リッター以上還流させることができるようになっ
ている。

【００１３】８は、熱交換器としての冷凍機で、冷凍機
８の流入部と冷却塔１の底部との間は配管９で接続さ
れ、配管９の途中には圧力ポンプ１０が設けられいる。
この圧力ポンプ１０により、冷却塔１内の水は、冷凍機
８側に強制給送できるようになっている。また、冷凍機
７の流出部と冷却塔１の上部との間は配管１１で接続さ
れ、冷凍機８で熱交換された水は、配管１１を介して冷
却塔１に戻るようになっている。

【００１４】次に、水活性器６の構造を説明する。図１
に示すように、水活性器６の本体ケース１２は上下に長
い円筒形に形成され、本体ケース１２の上部及び下部に
は、それぞれ流入口１３及び流出口１４が設けられてい
る。本体ケース１２の中間部には、ステンレス製の流水
パイプ１５が複数本設けられ、これらの流水パイプ１５
は、図２に示すように、本体ケース１２の内周面に沿う
ように円形に配列されている。流水パイプ１５の上端と
下端は、各々円形の固定部材１６、１７に取り付けら
れ、固定部材１６、１７は本体ケース１２内の所定位置
に脱着可能に装着固定されている。

【００１５】固定部材１６、１７の上側、下側には、そ
れぞれ麦飯石１８、１９が装填されていると共に、麦飯
石１９の下側には、空間部のオリフィス２０を介して牡
蠣殻２１が装填されている。この牡蠣殻２１はナトリウ
ム、カルシウムなどのミネラル成分を多く含み、水中に
ミネラル成分を溶出させるものである。さらに、牡蠣殻
２１の下側には、空間部のオリフィス２２を介して麦飯
石砂２３及び麦飯石２４が上下に装填されている。これ
ら麦飯石１８、１９、２４及び麦飯石砂２３は、温度約
１３００℃で木炭とともに還元焼成して作製されたもの
である。尚、本体ケース１２内に牡蠣殻２１と麦飯石砂
２３を装填することによって発生する水抵抗は、オリフ
ィス２０、２２に形成した上下間隔１５ｍｍ程度の空間
部によって調整される。

【００１６】本実施例では、麦飯石１８、１９、２４と
して直径８ｍｍから１５ｍｍのボール状のものが用いら
れ、また、流水パイプ１５内には直径５ｍｍ程度の麦飯
石砂が詰め込まれている。上記麦飯石１８、１９、２４
と、牡蠣殻２１と、麦飯石２４と、流水パイプ１５との
容積割合は、５：２：１：２の比率に設定されている。

【００１７】次ぎに、本実施例の作用について説明す
る。先ず、冷却塔１内の水は配管９を介して冷凍機８に
送られ、冷凍機８に送られた水は熱交換の媒体として機
能する。そして、冷凍機８で熱交換された水は、配管１
１を介して冷却塔１内に戻る。

【００１８】一方、冷却塔１の保有水の一部は、循環ポ
ンプ７の駆動により、冷却塔１の底部から出て、配管７
を介しては給水ヘッダ５と水活性器６を通り、冷却塔１
の上部に戻る。冷却塔１内に戻った水の一部は、再び冷
却塔１の底部から出て、上記の配管７を循環し、以後こ
れを繰り返す。この繰返しにより、冷却塔１の保有水は
水活性器６を通過する毎にイオン化学的に水質が向上す
る。

【００１９】すなわち、配管７を循環する水は、水活性
器６内の麦飯石１８、１９、２４及び麦飯石砂２３を通
過することによって、電離反応が促進されてヒドロキシ
イオンを多く生じ、水の界面はＰＨ７．０〜８．０の弱
アルカリ性になる。このため、ヒドロキシルイオンの多
い水の界面では、カルシウム、シリカ等が析出して作る
結晶は、イオンの方向性で生ずる界面活性作用を受け
る。その結果、析出した結晶の形は付着性の少ない鱗片
状になり、これにより配管内壁にスケールが生成するこ
とが防止される。

【００２０】また、界面の水は還元性を示すことから、
金属の不動態化を維持し、固体の表面を洗浄する。さら
に、特殊セラミックである麦飯石１８、１９、２４自体
が遠赤外線放射を呈することから、レジオネラ属菌と共
生する藻類アメーバの発生を抑制する。したがって、薬
品を使わなくてもレジオネラ属菌の発生し難い環境が得
られる。

【００２１】本実施例の本体ケース１２及び流水パイプ
１５は、ステンレスにより作製されている。このため
に、永久微小電極（特殊セラミックの効果）の機能をな
す麦飯石１８、１９、２４によるイオン電離作用と、電
導性且つ耐腐食性のステンレスによるイオン誘導作用が
相まって、水に対して穏やかな界面活性作用を促進させ
る。すなわち、水の分子間で電離反応を促進させ、クラ
スターを小さく活性化させる。活性化された水はヒドロ
キシルイオンを多く造り界面活性作用を発揮する。

【００２２】因みに、冷却塔１に水活性器６を設置した
もので処理済みの冷却水Ｒ−９と、塩素系の薬品のみで
処理済みの冷却水Ｒ−１０について、半年間以上にわた
り水質を分析した。この水質分析方法はＪＩＳＫ０１
０１、ＪＩＳＢ８２２４に従って行った。その結果を図
５の表に示す。冷却水Ｒ−９は冷却水Ｒ−１０に比べ
て、電気伝導率、Ｃａ及びＭｇ硬度、酸消費量（ＰＨ
４．８）、イオン濃度のいずれについても、勝るとも劣
らない良好な結果が得られた。

【００２３】実際に、薬品処理済みの冷却水Ｒ−１０で
は、３か月間使用後に管内にスケール障害、スライム障
害、金属腐食が発生したが、本実施例による冷却水Ｒ−
９では、半年間以上使用してもスケール障害、スライム
障害、金属腐食は殆どみられなかった。特に、配管内面
に対する水の界面活性作用により、配管内の目詰まりが
防止され、顕著な洗浄効果が得られた。また、１か月間
使用後にレジオネラ属菌の発生状況を検査したところ、
冷却水Ｒ−９ではレジオネラ属菌の菌数が１×１０個未
満（ＣＵＦ／１００ｍｌ）と少なかったが、冷却水Ｒ−
１０では１×１０^２個以上（ＣＵＦ／１００ｍｌ）の
高い菌数が検査された。

【００２４】図４は他の実施例を示すもので、図３と同
じ構成要素にはそれと同じ符号を付してその説明を省略
する。この実施例の特徴は、冷却塔１と冷凍機８を接続
する配管９、１０の途中に（中間）水槽２５を設けた循
環水装置に、図１の水活性器６を適用したものである。
すなわち、水槽２５の側方に閉回路をなす自己循環用の
配管４を付設し、この配管４の途中に、給水ヘッダ５、
循環ポンプ７及び水活性器６を順次設置したものであ
る。これにより、水槽２５内の水は、給水ヘッダ５と水
活性器６を経て、再び水槽２５内に還流し、水槽２５の
保有水は１分間に２００リッター以上循環される。

【００２５】この実施例においても、上記水槽２５の保
有水は、水活性器６内の麦飯石を通過する際にヒドロキ
シイオンを多く生じるので、水の界面はＰＨ７．０〜
８．０の弱アルカリ性になる。そのため、界面活性効果
により水質劣化が防止され、配管水路系でのスケール付
着やスライム沈殿による障害が解消する。また、金属成
分の不動態化を維持して固体表面を洗浄するので、レジ
オネラ属菌の発生が未然に抑制される。

【００２６】上記両実施例では、水槽の保有水を１分間
に２００リッター以上循環させている。これにより、冷
却循環水の濃縮による劣化が防止され、水路系の洗浄効
果により熱交換率が従来に比べて大幅に向上する。ま
た、冷却循環水に含まれる不純物は給水ヘッダーに沈殿
する。この給水ヘッダーは取り外しが自由であるため
に、給水ヘッダーの洗浄を容易に行うことができる。

【００２７】尚、本発明は上記実施例に限定されない。
例えば、上記実施例では本体ケースを円筒直管状とした
が、本体ケースはＴ字状やＹ字状でもよく、この場合、
本体ケースの流入口及び流出口の数は複数でも差し支え
ない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ケース本
体を腐食し難い金属であるステンレスで形成すると共
に、ケース本体内に麦飯石を装填したことにより、ステ
ンレスと麦飯石との相互作用により電離反応を促進させ
ることができるので、水の界面活性効果が著しく高くな
り、薬品を使わなくとも水質の劣化を抑制できる。した
がって、配管水路系におけるスケール付着、スライム障
害及び金属の腐食を良好に防止することができる。ま
た、レジオネラ属菌の発生し易い環境を未然に抑制し得
るので、循環水経路における衛生環境が向上するという
優れた効果がある。さらに、熱交換器に水活性器を適用
した場合には、熱交換率を向上させポンプ圧の上昇を防
止すると共に、機器類の寿命を延ばし外観の汚れを防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水活性器の一部正面断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】水活性器を設置した一実施例を示す循環水冷却
システムの構成図である。

【図４】循環水冷却システムの他の実施例を示す構成図
である。

【図５】経時的な水質分析の結果を示す表である。

【符号の説明】

１冷却塔（水槽）２水位センサー３排水バルブ４配管５給水ヘッダ６水活性器７循環ポンプ（ラインポンプ）８冷凍機（熱交換機）９配管１０圧力ポンプ１１配管１２本体ケース１３流入口１４流出口１５流水パイプ１６固定部材１７固定部材１８麦飯石１９麦飯石２０オリフィス２１牡蠣殻２２オリフィス２３麦飯石砂２４麦飯石２５水槽（中間水槽）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ａ６１Ｌ 2/00 Ａ６１Ｌ 2/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水が流通するケース本体を腐食し難い金属
により形成すると共に、該ケース本体内に麦飯石を装填
したことを特徴とする水活性器。
【請求項２】ケース本体をステンレスにより形成したこ
とを特徴とする請求項１記載の水活性器。
【請求項３】熱交換器と水槽とを配管で接続した循環水
経路に、該水槽に両端が連結された水路を形成すると共
に、該水路の途中に請求項１記載又は請求項２記載の水
活性器を設置したことを特徴とする循環水冷却システ
ム。