JP2005147479A - 熱交換器及びその電気化学的制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、水質汚染の懸念が無く、熱交換部材に対する生物の付着を極力抑制し、長期間熱交換機能が維持し得る熱交換器及びその電気化学的制御方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 熱交換器の一部又は全部の熱交換部材が、酸化被膜を形成した基材からなり、これらを被防汚面となるよう作用極となし、前記熱交換部材と短絡しない位置に対極を通電可能なように配置すると共に、必要に応じて、作用極の電位が測定可能なように基準電極を配置し、作用極と生物との直接電子移動反応が発生するように作用極と対極との間に電位を印加する電源を設けたことを特徴とする熱交換器及びその電気化学的制御方法。
【選択図】 図１
【解決手段】 熱交換器の一部又は全部の熱交換部材が、酸化被膜を形成した基材からなり、これらを被防汚面となるよう作用極となし、前記熱交換部材と短絡しない位置に対極を通電可能なように配置すると共に、必要に応じて、作用極の電位が測定可能なように基準電極を配置し、作用極と生物との直接電子移動反応が発生するように作用極と対極との間に電位を印加する電源を設けたことを特徴とする熱交換器及びその電気化学的制御方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、酸化被膜を形成した熱交換部材に少なくとも生物との直接電子移動反応を発生できるように通電するための電源等を設けたことを特徴とする熱交換器及びその電気化学的制御方法に関する。
海水や淡水中には多くの生物が存在し、水中構造物表面に付着し、様々な問題を引き起こしている。熱交換器は、温度の異なる流体の熱的な接触によって熱エネルギーの交換を行う装置であり、流体を介して各種装置の冷却、加温を行うなど、流体の復水、気化などに広く用いられている。
たとえば、船舶においてはメインエンジンの冷却清水を海水などで冷やす清水冷却器、潤滑油を海水などで冷やす潤滑油冷却器として用いられている。
ところで、海水や淡水中には多くの生物が存在しているが、これらの生物が熱交換器内に付着した場合、流体の流量低下、熱伝導度の低下などによって熱交換機能が著しく低下するといった問題が発生する。
たとえば、船舶においてはメインエンジンの冷却清水を海水などで冷やす清水冷却器、潤滑油を海水などで冷やす潤滑油冷却器として用いられている。
ところで、海水や淡水中には多くの生物が存在しているが、これらの生物が熱交換器内に付着した場合、流体の流量低下、熱伝導度の低下などによって熱交換機能が著しく低下するといった問題が発生する。
海水や淡水に接している構造物表面への生物の一般的な付着機構は以下の通りである。まず付着性のグラム陰性菌が構造物表面に吸着して脂質に由来するスライム状物質を多量に分泌する。さらにグラム陰性菌は、このスライム層に集まって増殖し、微生物被膜を形成する。そして、海水中ではこの微生物被膜上に大型生物である藻類、貝類、フジツボ等の大型の生物が付着する。付着した大型生物が繁殖成長し、最終的に水中構造物表面を覆い尽くすことになる。
上記問題を解決して熱交換器の熱交換機能を維持するためには、殺菌性を有する化学物質を熱交換媒体である海水や淡水に注入して生物の付着を防いだり、生物が熱交換器内に付着してしまった場合には分解し、洗浄装置を使用したり、洗浄具を用い洗浄を行って熱交換器内から取り除く必要があった。
近年、有害物質を発生させないで電気化学的に水中構造物や海水や淡水に接しているものの表面などに付着する生物を制御する方法が提案されている。この電気化学的な生物の制御方法は、微生物との直接電気化学反応が確認されている所定電位以上の電位を微生物に印加すると、微生物内部の酸化還元物質の一つである補酵素Ａが不可逆的に酸化され、微生物の呼吸活性及び微生物膜の透過障壁の低下を誘発し、微生物を死滅させることが可能であるというものである（特公平６−９１８２１号公報：特許文献１参照）。また、特開平９−２４８５５４号公報（特許文献２参照）には、水中において、導電性基板に正電位を印加することにより、水中の微生物を前記導電性基板表面に吸着して殺菌する工程と、前記導電性基板にさらに高い正電位を印加することにより、前記導電性基板表面に吸着している微生物の細胞を破壊し、導電性基板に付着し殺菌された微生物やその分解物を脱離する工程とを行うことを特徴とする水中微生物の制御方法を要旨とする発明が記載されている。また、特許３１０５０２４号公報（特許文献３参照）には、水中において、導電性基板に正電位を印加することにより、水中の微生物を前記導電性基板表面に吸着して殺菌する工程（＋０〜１．５ＶｖｓＳＣＥ）と、前記導電性基板に負電位を印加することにより、前記導電性基板表面に吸着している殺菌された微生物を脱離する工程（−０〜−０．４ＶｖｓＳＣＥ）とを行うことを特徴とする水中微生物の制御方法を要旨とする発明が記載されている。また、特開２００１−１９８５７２号公報（特許文献４参照）には、水中において、導電性基板に電気分解の起こらない正電位を印加することにより、水中の微生物を前記導電性基板表面に吸着して殺菌する工程と、前記導電性基板に電気分解の起こる負電位を印加し、導電基板表面を還元すると共にアルカリ性物質を導電性基板表面に誘導し、前記導電性基板表面に吸着している殺菌された微生物やその分解物を脱離する工程とを行うことを特徴とする水中微生物の制御方法を要旨とする発明が記載されている。
さらに、近似した防汚方法としては、導電性基板に酸素を発生させて防汚する方法が、特公平１−４６５９５号公報（特許文献５参照）及び特開平１１−３０３０４１号公報（特許文献６参照）に開示されている。これらの方法では、塩素発生電位以下で酸素発生する電位を０．５５Ｖ〜１．１Ｖ程度とする範囲として制御している。
しかしながら、前記電気化学的防汚方法では、細胞と導電性基材とが直接接触したときに微生物の殺菌ができることを明らかにしているのに対して、上記近似した防汚方法では、ほぼ同電位にて発生する酸素が、導電性基材に接触しない微生物を殺菌し、防汚できること示す明確な証明がない。従って、導電性基材に微生物などが付着しないことに関して、上記近似した防汚方法は前記電気化学的防汚方法との概念的分離が難しい。
また、導電性塗膜被膜に正電位を印加し、次亜塩素酸イオンや塩素イオンを生成させる防汚方法が、特公平６−１５０６９号公報（特許文献７参照）及び特公平８−１４０３６号公報（特許文献８参照）に記載されている。これらは、海水電解装置による塩素注入方式による防汚効果を、被防汚面で直接塩素などを発生させることにより成しているものと考えられる。
しかしながら、前記電気化学的防汚方法では、細胞と導電性基材とが直接接触したときに微生物の殺菌ができることを明らかにしているのに対して、上記近似した防汚方法では、ほぼ同電位にて発生する酸素が、導電性基材に接触しない微生物を殺菌し、防汚できること示す明確な証明がない。従って、導電性基材に微生物などが付着しないことに関して、上記近似した防汚方法は前記電気化学的防汚方法との概念的分離が難しい。
また、導電性塗膜被膜に正電位を印加し、次亜塩素酸イオンや塩素イオンを生成させる防汚方法が、特公平６−１５０６９号公報（特許文献７参照）及び特公平８−１４０３６号公報（特許文献８参照）に記載されている。これらは、海水電解装置による塩素注入方式による防汚効果を、被防汚面で直接塩素などを発生させることにより成しているものと考えられる。
本発明は、水質汚染の懸念が無く、熱交換部材に対する生物の付着を極力抑制し、長期間熱交換機能が維持し得る電気化学的制御機能を有した熱交換器及びその電気化学的制御方法を提供することを課題とする。
本発明は、熱交換器の一部又は全部の熱交換部材が酸化被膜を形成した基材からなり、これらを被防汚面となるよう一方の電極となし、前記熱交換部材と短絡しない位置にもう一方の電極を通電可能なように配置し、前記２つの電極のうち陽極と生物との直接電子移動反応が発生する工程を少なくとも実施できるように、前記２つの電極との間に定電流通電する電源を設けたことを特徴とする熱交換器を第1の要旨とし、熱交換器の一部又は全部の熱交換部材が酸化被膜を形成した基材からなり、これらを被防汚面となるよう作用極となし、前記熱交換部材と短絡しない位置に対極を通電可能なように配置すると共に、作用極の電位が測定可能なように基準電極を配置し、作用極と生物との直接電子移動反応が発生する工程を少なくとも実施できるように、前記、作用極と対極との間に定電位を印加する電源を設けたことを特徴とする熱交換器を第２の要旨とする。また、前記酸化被膜が２種以上の酸化物から成ることを特徴とする熱交換器を第３の要旨とし、前記酸化被膜が形成された熱交換部材がチタン基材を酸化処理したものであることを特徴とする熱交換器を第４の要旨とし、前記酸化被膜が３００℃以上の温度で形成されたことを特徴とする熱交換器を第５の要旨とする。さらに、前記熱交換器において、少なくとも２０ｍＡ／ｍ２以上の電流密度で定電流制御することを特徴とする電気化学的制御方法を第６の要旨とし、前記熱交換器において、少なくとも＋０．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上の定電位にて定電位制御することを特徴とする電気化学的制御方法を第７の要旨とし、前記熱交換器において、定電流制御する電流が正負相互に変換することを特徴とする電気化学的制御方法を第８の要旨とし、前記熱交換器において、定電位制御する定電位が正負相互に変換することを特徴とする電気化学的制御方法を第９の要旨とする。
本発明に係る熱交換器は、酸化被膜を形成した基材からなる熱交換部材に、生物との直接電子移動反応が起こる電位を印加できるように電極及び電源を設け、熱交換部材に生物が付着することを抑制する効果と防汚機能を出力電圧又は出力電流の調節によって維持向上する効果を示し、長期間高い熱交換効率が維持されるものである。
熱交換器において、熱交換部材は、温度の異なる流体間において、熱エネルギーの交換を行うための伝熱媒体として機能するものであると共に、流体の流路を形成するものである。
複数の流体間で熱交換を行うためには、一体成型、或いは加工によって同一熱交換部材内に流路を複数設ける構成が採用できる。また、流路を単数形成した構成も採用できる。例えば、複数の流体を別々に流す方法や、熱交換部材ごと熱交換の対象となる流体中に浸漬する方法が挙げられる。更に、複数の熱交換部材を用いることもできる。この場合、複数の熱交換部材を熱的に結合すれば、熱交換部材間には温度差に応じた熱の移動が起こり熱交換が行われる。熱交換部材を熱的に結合させるには接着、溶接、螺合、接触など、どの方法を用いてもよい。熱交換部材間の密着性を高め、熱交換を効率よく行うために、熱交換部材間にシリコングリスなどを充填してもよいし、熱伝導性の良い樹脂、金属などを挟んでも良い。また、熱交換部材間の距離が離れている場合にはヒートパイプなどの伝熱媒体によって熱的に結合してもよい。
複数の流体間で熱交換を行うためには、一体成型、或いは加工によって同一熱交換部材内に流路を複数設ける構成が採用できる。また、流路を単数形成した構成も採用できる。例えば、複数の流体を別々に流す方法や、熱交換部材ごと熱交換の対象となる流体中に浸漬する方法が挙げられる。更に、複数の熱交換部材を用いることもできる。この場合、複数の熱交換部材を熱的に結合すれば、熱交換部材間には温度差に応じた熱の移動が起こり熱交換が行われる。熱交換部材を熱的に結合させるには接着、溶接、螺合、接触など、どの方法を用いてもよい。熱交換部材間の密着性を高め、熱交換を効率よく行うために、熱交換部材間にシリコングリスなどを充填してもよいし、熱伝導性の良い樹脂、金属などを挟んでも良い。また、熱交換部材間の距離が離れている場合にはヒートパイプなどの伝熱媒体によって熱的に結合してもよい。
本発明で用いる熱交換部材は、熱伝導性を有すると共に、その表面の一部又は全部が導電性を有する必要がある。少なくとも防汚面たる導電性基材表面の一部又は全部の水中に浸漬している部分の表面が導電性であり、通電可能であることが必要である。これは、熱交換部材を作用極又は陽極として機能させる必要があるためである。
導電性基材の形状は特に限定されるものではなく、水生生物を効率よく吸着して直接または間接的に接触し、定電流通電時には定電流を任意に設定し通電できるもの、または電位を付与でき、電気化学的に水が分解され水素、酸素や塩素などが発生する程度の負電位もしくは正電位を印加する工程を実施できるものであればよい。
導電性基材の形状は特に限定されるものではなく、水生生物を効率よく吸着して直接または間接的に接触し、定電流通電時には定電流を任意に設定し通電できるもの、または電位を付与でき、電気化学的に水が分解され水素、酸素や塩素などが発生する程度の負電位もしくは正電位を印加する工程を実施できるものであればよい。
本発明の熱交換部材は、さらにその一部又は全部が酸化被膜を形成した基材から成ることが必要である。熱交換器の熱交換管板に使用する導電性基材としては、チタン製の多管式熱交換器や平板（プレート）型熱交換器のチタン基盤を大気中で加熱酸化により酸化被膜を被覆したものが例示される。
このときの酸化被膜形成条件の例としてはチタン板（ＪＩＳ２種相当）の加熱酸化を１０分間行うと酸化被膜厚さは３００℃で約０．０１０μｍ、４００℃で約０．０１５μｍ、５００℃で約０．０２５μｍ、６００℃で約０．０４０μｍ、７００℃で約０．１１０μｍの酸化被膜が形成される。同様にチタン板（ＪＩＳ２種相当）を電解酸化で１０分間行うと６Ｖで約０．０１３μｍ、１０Ｖで約０．０２０μｍ、３０Ｖで約０．０６０μｍ、５０Ｖで約０．１００μｍ、８０Ｖで約０．１２０μｍの酸化被膜が形成される。
チタンを３００℃以上の高温で加熱処理することによって形成された酸化被膜被覆チタンを熱交換部材とした場合には、出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化がなく、電極としての安定性及び耐久性が高く、さらには電気化学的反応性も高く優れた防汚効果を示し、特に好ましい。
このときの酸化被膜形成条件の例としてはチタン板（ＪＩＳ２種相当）の加熱酸化を１０分間行うと酸化被膜厚さは３００℃で約０．０１０μｍ、４００℃で約０．０１５μｍ、５００℃で約０．０２５μｍ、６００℃で約０．０４０μｍ、７００℃で約０．１１０μｍの酸化被膜が形成される。同様にチタン板（ＪＩＳ２種相当）を電解酸化で１０分間行うと６Ｖで約０．０１３μｍ、１０Ｖで約０．０２０μｍ、３０Ｖで約０．０６０μｍ、５０Ｖで約０．１００μｍ、８０Ｖで約０．１２０μｍの酸化被膜が形成される。
チタンを３００℃以上の高温で加熱処理することによって形成された酸化被膜被覆チタンを熱交換部材とした場合には、出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化がなく、電極としての安定性及び耐久性が高く、さらには電気化学的反応性も高く優れた防汚効果を示し、特に好ましい。
また、チタンを加熱処理する際、白金、イリジウム、タンタル等を同時に加熱処理することによって、熱交換部材表面に２種以上の酸化物を含む酸化被膜を任意の場所に形成することができる。この場合、電気化学反応の速度を各種酸化物の導電性によって制御できるため、熱交換部材に対する電気化学的制御による生物の付着防止効果の均一性を高めるために有効であるので好ましい。この酸化被膜は、２種以上の酸化物が混合状態で形成されていてもよいし、異なる領域に形成されていてもよい。
熱交換部材である一部又は全部が酸化被膜を形成した導電性基材の基盤としては、金属などの導電性材料であってもよいし、樹脂、無機材料などの非導電性材料であってもよい。樹脂、無機材料などの非導電性材料製基盤を用いる場合、その表面にメッキ、溶射などで防汚用の被膜を形成して導電性を付与して導電性基材とすればよい。熱交換部材として熱交換器の構造及び機能を維持するものであれば、特に限定されない。
導電性材料製基盤としては、鉄、銅、亜鉛、マグネシウム、ステンレス、金の他、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウムなどの白金族及びそれらの合金や酸化物、チタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属酸化物及び酸化マンガン、酸化コバルト、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物やそれらの合金を単一金属酸化物、複合金属酸化物や複合金属酸化物として用いることが好ましい。特に、耐食性に優れたチタン、タンタル、ニオブ等のバルブ金属が好ましい。
導電性材料製基盤が電気化学的に溶解や腐食する材料、例えば、鉄やアルミニウム、銅、亜鉛、マグネシウムおよびそれらの合金、ステンレス等の金属材料からなる場合では、この導電性材料製基盤とその表面に形成された酸化被膜を含む導電性の層との間に、絶縁性樹脂塗膜層や絶縁性樹脂フィルム層、アルミナ、チタニア酸化ケイ素などの絶縁無機物層、またはチタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属などを設けておくことが好ましい。これらの材料からなる層は１種または２種以上多層として形成されてあってもよい。
導電性材料製基盤として金属を用いる場合、酸化被膜被覆方法としては加熱酸化、陽極酸化や両酸化方法の併用等の方法により導電性材料製基盤表面に酸化被膜を形成することができる。さらに、金属酸化物の微粒子をスパッタリング、イオンプレーティング、溶射で被覆や積層して用いることもできる。被覆や積層する際には、導電性基材の母材との密着性を高める等の考慮が必要である。
酸化被膜を構成する酸化物材料の例としては、鉄、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス、白金、タンタル、ニオブ、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、及びそれらの合金の酸化物などが挙げられる。特に、耐食性に優れたチタン、タンタル、ニオブ等のバルブ金属酸化物やルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム等の白金属酸化物が好ましい。また、形成方法によっては２種類以上の酸化物の一部が含まれたり、さらにはこれらの金属酸化物が２種以上混合されたりしてもよく、特に限定はされない。
これらの材料から成る酸化被膜は０．０１μｍ以上の厚さの膜であればよく、最大の厚さは特に限定しないが、酸化被膜の形成方法や使用目的により適宜設定すればよい。
これらの材料から成る酸化被膜は０．０１μｍ以上の厚さの膜であればよく、最大の厚さは特に限定しないが、酸化被膜の形成方法や使用目的により適宜設定すればよい。
導電性基材の基盤として、樹脂、無機材料などの非導電性材料製基盤を用いる場合、金属酸化物の導電性微粒子を材料に充填し、基材を形成することにより導電性を付与し用いてもよい。
金属酸化物の導電性微粒子の例としては、チタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属酸化物、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、及びそれらの合金の酸化物、及び酸化マンガン、酸化コバルト、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物の微粒子が挙げられる。
金属酸化物の導電性微粒子の例としては、チタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属酸化物、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、及びそれらの合金の酸化物、及び酸化マンガン、酸化コバルト、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物の微粒子が挙げられる。
また、上記金属酸化物の導電性微粒子をバインダー樹脂に充填、分散させた導電性組成物を、前記非導電性材料製基盤表面に被覆して導電性を付与してもよい。また、導電性シートを形成して非導電性基盤上に接着剤を介して積層したり、塗装したりするなどして形成してもよい。
バインダー樹脂の例としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル−ウレタン樹脂、ポリエステル−ウレタン樹脂、シリコン−ウレタン樹脂、シリコン−アクリル樹脂、エポキシ樹脂や、熱硬化型のメラミン−アルキッド樹脂、メラミン−アクリル樹脂、メラミン−ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂、または天然ゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ニトリルブチレンゴム、ポリエチレンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリプロピレンエラストマー等のゴム弾性材料が挙げられる。
バインダー樹脂の例としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル−ウレタン樹脂、ポリエステル−ウレタン樹脂、シリコン−ウレタン樹脂、シリコン−アクリル樹脂、エポキシ樹脂や、熱硬化型のメラミン−アルキッド樹脂、メラミン−アクリル樹脂、メラミン−ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂、または天然ゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ニトリルブチレンゴム、ポリエチレンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリプロピレンエラストマー等のゴム弾性材料が挙げられる。
上記の金属酸化物の導電性微粒子の他に、生物の細胞と電極との電子移動反応を促進する作用を有する特定の化合物を添加してもよい。すなわち、微生物と電極との電子移動を媒介する電子メディエータを導電性材料と共に使用することによって、より効率的に水生生物の殺菌を行うことができる。電子メディエータの例としては、フェロセン、フェロセンモノカルボン酸、フェロセンジカルボン酸または、〔（トリメチルアミン）メチル〕フェロセン等のフェロセンおよびその誘導体、Ｈ４Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｎａ４Ｆｅ（ＣＮ）６等のフェロシアン類、２，６−ジクロロフェノールインドール、フェナンジンメトサルフェート、ベンゾキノン、フタロシアニン、ブリリアントクレジルブルー、カロシアニン、レゾルシン、チオニン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ジスルフォネイティド・チオニン、ニューメチレンブルー、トブシンブルーＯ、サフラニン−Ｏ、２，６−ジクロロフェノールインドフェノール、ベンジルビオロゲン、アリザリンブリリアントブルー、フェノシアジノン、フェナジンエトサルフェート等が挙げられる。
この様な電子メディエータを担持した導電性基材としてはフェロセン修飾電極を挙げることができる。ちなみに、フェロセン修飾カーボン電極を用いて、海洋付着細菌ビブリオ・アルギノリチクスからの酸化ピーク電流を確認すると、０．３ＶｖｓＳＣＥにてピーク電流が確認され、０．４ＶｖｓＳＣＥで殺菌することができる。
この様な電子メディエータを担持した導電性基材としてはフェロセン修飾電極を挙げることができる。ちなみに、フェロセン修飾カーボン電極を用いて、海洋付着細菌ビブリオ・アルギノリチクスからの酸化ピーク電流を確認すると、０．３ＶｖｓＳＣＥにてピーク電流が確認され、０．４ＶｖｓＳＣＥで殺菌することができる。
また、抗菌性を有する材料を添加してもよい。抗菌性を有する物質は、無機物に属するものと有機物に属するものとがある。
無機物としては、銀、銅、ニッケル、亜鉛、鉛、ゲルマニウム等の金属およびこれらの酸化物、酸素酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、有機キレート化合物などが挙げられる。
有機物としては、２−（４−チアゾリル）−ベンズイミダゾール、４，５，６，７−テトラクロル−２−トリフルオロメチルベンズイミダゾール、１０，１０’−オキシスフェノキシアルシン、トリメトキシシリル−プロピルオクタデシルアンモニウムクロライド、２−Ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛などが挙げられる。
無機物としては、銀、銅、ニッケル、亜鉛、鉛、ゲルマニウム等の金属およびこれらの酸化物、酸素酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、有機キレート化合物などが挙げられる。
有機物としては、２−（４−チアゾリル）−ベンズイミダゾール、４，５，６，７−テトラクロル−２−トリフルオロメチルベンズイミダゾール、１０，１０’−オキシスフェノキシアルシン、トリメトキシシリル−プロピルオクタデシルアンモニウムクロライド、２−Ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛などが挙げられる。
本発明の熱交換器は、上記導電性基材と接触しないように対極が設置されている。対極基材は金属、樹脂、無機材料からなり、熱交換部材としての構造を維持する機能を有するものであれば特に限定されない。導電性材料を用いても良いし、非導電性材料を用い、その表面にメッキ、溶射などで防汚用の被膜を形成して導電性を付与しても良い。また、被防汚面の物性や形状により適宜選択することができる。
さらに、電解セルを形成する電極配置として、作用極に対し対極の設置位置は限定されない。
さらに、電解セルを形成する電極配置として、作用極に対し対極の設置位置は限定されない。
上記、導電性基材と対極とはリード線により電源装置に接続されている。この電源装置は、導電性基材と対極との間に直流を通電する装置であって、極性が変換できる機能を有しているものである。
ポテンショスタット又はガルバノスタットを用いて導電性基材に定電位の印加や定電流を流すこともできる。使用できるポテンショスタット、ガルバノスタットとしては、導電性基材に、予め定められた電位を印加できるものや、定電流を流すことのできるものであれば特に限定されない。特に、直流電源装置に電圧の制御または電流の制御およびそのタイミングの制御手段を付加したもので実施することが好ましい。
ポテンショスタット又はガルバノスタットを用いて導電性基材に定電位の印加や定電流を流すこともできる。使用できるポテンショスタット、ガルバノスタットとしては、導電性基材に、予め定められた電位を印加できるものや、定電流を流すことのできるものであれば特に限定されない。特に、直流電源装置に電圧の制御または電流の制御およびそのタイミングの制御手段を付加したもので実施することが好ましい。
上記構成以外、必要に応じて参照極を用いることもできる。参照極は、電気化学反応が進む導電性基材の電位を測るときに基準とするものであって、参照極と導電性基材の電位差を計測し、電源によって導電性基材の電位を適正に補正するものである。
従って、予め通電状態において参照極と導電性基材の電位差を計測しておけば、防汚のための通電条件を知ることができるので、熱交換器内に参照極を常設しなくてもよい。
参照極は、参照電極表面で電極反応が可逆で電解液中のある化学種とＮｅｒｎｓｔの平衡電位式に従って応答し、その電位は時間に対して安定で、微少電流が流れてもすぐ最初の電位に戻り、温度変化も一定の温度になれば一定の電位を出すもの、といったものを用いる。例えば水素電極（ＮＨＥ、ＲＨＥ、白金黒電極）、カロメル電極（ＳＣＥ）、銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）、硫酸第一水銀電極、酸化水銀電極などが挙げられる。参照極の設置は、作用極の近傍が好ましい。なお、本発明において、参照電極を使用する場合、熱交換部材を電気化学的計測系で呼称される作用極とし、この作用極に対する電極を対極とする。
従って、予め通電状態において参照極と導電性基材の電位差を計測しておけば、防汚のための通電条件を知ることができるので、熱交換器内に参照極を常設しなくてもよい。
参照極は、参照電極表面で電極反応が可逆で電解液中のある化学種とＮｅｒｎｓｔの平衡電位式に従って応答し、その電位は時間に対して安定で、微少電流が流れてもすぐ最初の電位に戻り、温度変化も一定の温度になれば一定の電位を出すもの、といったものを用いる。例えば水素電極（ＮＨＥ、ＲＨＥ、白金黒電極）、カロメル電極（ＳＣＥ）、銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）、硫酸第一水銀電極、酸化水銀電極などが挙げられる。参照極の設置は、作用極の近傍が好ましい。なお、本発明において、参照電極を使用する場合、熱交換部材を電気化学的計測系で呼称される作用極とし、この作用極に対する電極を対極とする。
本発明により利用できる電解液は、特に限定されない。例えば、海水、河川の水、湖沼の水、水道水、飲料水、または各種緩衝液などが挙げられる。また、対象となる生物も、それらの水中に存在する生物であれば特に限定されるものではない。
次に制御条件について説明する。
定電流の制御条件は以下の通りである。
定電流による防汚効果の発現には、２０ｍＡ／ｍ２以上の電流密度が有効で、防汚面積により適宜通電量を調節することが好ましい。また、被防汚体の防汚面の材質や形状及び防汚面の維持状態の目的により適宜電流密度の設定を変更することができる。一般的には、２０ｍＡ／ｍ２から１０００ｍＡ／ｍ２程度でよい。好ましくは、微生物との直接反応を利用して、防汚効果の発現を期待する場合には、５０ｍＡ／ｍ２から５００ｍＡ／ｍ２が好ましく、被防汚体の防汚面に付着した有機物等を除去することを目的とする場合には、１００ｍＡ／ｍ２から８００ｍＡ／ｍ２程度とすることが好ましい。また、それぞれの通電時間は、目的によってそれぞれ適宜選択して制御することができる。また、被防汚体の防汚面が酸化状態になり、出力電圧が高くなるような場合は、設定する電流を正負相互に、任意の時間制御することによって、導電性基材を還元し出力電圧を低い状態に保つことができる。ただし、負の電流を定電流で流す時間が長いと防汚効果の低下を招くことがあるので、使用する導電性材料により適宜設定することが好ましい。負電流の電流密度についても、電極材料により防汚効果と導電材料の還元化とにより適宜選択し使用することが好ましい。
定電流の制御条件は以下の通りである。
定電流による防汚効果の発現には、２０ｍＡ／ｍ２以上の電流密度が有効で、防汚面積により適宜通電量を調節することが好ましい。また、被防汚体の防汚面の材質や形状及び防汚面の維持状態の目的により適宜電流密度の設定を変更することができる。一般的には、２０ｍＡ／ｍ２から１０００ｍＡ／ｍ２程度でよい。好ましくは、微生物との直接反応を利用して、防汚効果の発現を期待する場合には、５０ｍＡ／ｍ２から５００ｍＡ／ｍ２が好ましく、被防汚体の防汚面に付着した有機物等を除去することを目的とする場合には、１００ｍＡ／ｍ２から８００ｍＡ／ｍ２程度とすることが好ましい。また、それぞれの通電時間は、目的によってそれぞれ適宜選択して制御することができる。また、被防汚体の防汚面が酸化状態になり、出力電圧が高くなるような場合は、設定する電流を正負相互に、任意の時間制御することによって、導電性基材を還元し出力電圧を低い状態に保つことができる。ただし、負の電流を定電流で流す時間が長いと防汚効果の低下を招くことがあるので、使用する導電性材料により適宜設定することが好ましい。負電流の電流密度についても、電極材料により防汚効果と導電材料の還元化とにより適宜選択し使用することが好ましい。
さらに、本発明は定電位制御も用いることが可能である。定電位の制御条件は以下の通りである。
微生物を含む水中において、熱交換部材である導電性基材に正電位を印加すると、導電性基材表面に付着した微生物は電気化学的に殺菌される。印加する正電位は、被防汚導電性基材により適宜選択すれば良く、好ましい電位は、＋０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上、より好ましくは＋０．８Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上である。印加する電位が＋０Ｖｖｓ．ＳＣＥ未満では微生物を殺菌することができない。また、＋１．５Ｖｖｓ．ＳＣＥを越えた電位を長時間印加すると、導電性基材の劣化が起きたり、基材の組成物によっては水が電気化学的に分解され、水素や酸素が生成することがあるので熱交換部材の種類により適宜選択することが必要である。さらに、上記正電位を印加してなる殺菌工程の後、印加した正電位を、負電位に変更すると導電性基材に付着した生物、その他の細胞、殺菌された生物の細胞および／またはその破壊物や有機物を脱離することができる。印加する負電位は、適宜選択すればよい。上記正電位を印加してなる殺菌工程と、負電位を印加してなる脱離工程とは周期的に変化させるが、周期、即ち、正電位及び負電位の維持時間は、本装置を取り付ける環境に応じて宜設定すれば良い。
微生物を含む水中において、熱交換部材である導電性基材に正電位を印加すると、導電性基材表面に付着した微生物は電気化学的に殺菌される。印加する正電位は、被防汚導電性基材により適宜選択すれば良く、好ましい電位は、＋０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上、より好ましくは＋０．８Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上である。印加する電位が＋０Ｖｖｓ．ＳＣＥ未満では微生物を殺菌することができない。また、＋１．５Ｖｖｓ．ＳＣＥを越えた電位を長時間印加すると、導電性基材の劣化が起きたり、基材の組成物によっては水が電気化学的に分解され、水素や酸素が生成することがあるので熱交換部材の種類により適宜選択することが必要である。さらに、上記正電位を印加してなる殺菌工程の後、印加した正電位を、負電位に変更すると導電性基材に付着した生物、その他の細胞、殺菌された生物の細胞および／またはその破壊物や有機物を脱離することができる。印加する負電位は、適宜選択すればよい。上記正電位を印加してなる殺菌工程と、負電位を印加してなる脱離工程とは周期的に変化させるが、周期、即ち、正電位及び負電位の維持時間は、本装置を取り付ける環境に応じて宜設定すれば良い。
また、経時的に使用すると上記制御方法のみでは除去しきれない水生生物、その一部の細胞、殺菌された水生生物の細胞および／またはその破壊物、有機物などのスケールの付着が生じる。熱交換部材である導電性基材の劣化との関連もあるが、電気化学的に水が分解され水素、酸素や塩素などが発生する程度の負電位もしくは正電位を導電性基材に印加することもできる。
電解液から電気化学的に生成物が発生する負電位は、−１．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上、好ましくは−２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上であり、この値での電位の印加を周期的もしくは不定期的に所定の時間で行うことによって、前記水生生物、その一部の細胞、殺菌された水生生物の細胞および／またはその破壊物、有機物やスケールを効果的に洗浄することができる。
電解液から電気化学的に生成物が発生する負電位は、−１．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上、好ましくは−２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上であり、この値での電位の印加を周期的もしくは不定期的に所定の時間で行うことによって、前記水生生物、その一部の細胞、殺菌された水生生物の細胞および／またはその破壊物、有機物やスケールを効果的に洗浄することができる。
また、電解液中から電気化学的に生成物が発生する正電位とは、水や海水の分解にともない酸素や塩素の発生する電位であり、＋１．５Ｖｖｓ．ＳＣＥを越えた電位により、明確に確認される。
これらの高い電位を長時間印加すると水や海水が電気分解して塩素や未知の物質を発生する可能性が高く、また、導電性基材の劣化が起こることがあるので、長期に渡って安定的に防汚効果を維持し、水や海水中への電解生成物質による汚染を最小限に抑制するためには、不適切な場合がある。しかしながら、長期間の防汚を目的とした本発明においては、被防汚面となる導電性基材表面に各種電位印加を行っても排除できない殺菌された微生物、有機物及びスケールが付着することがあり、これらを導電性基材の交換などのコスト無く、再活性化させて長期間の防汚効果を再現させるためには、必要最小限の塩素化合物及びラジカル発生機能を制御することが好ましい。
導電性基材に、電解液中から電気化学的に生成物が発生する負電位が印加されているとき、電解液の分解により導電性基材表面では水素が発生し、この水素によって導電性基材表面の付着物が除去される。また、導電性基材近傍はアルカリ性を示す雰囲気となり、除去しきれない水生生物、その一部の細胞、殺菌された水生生物の細胞および／またはその破壊物などのスケールと呼ばれる有機物が分解される。これら、除去及び溶解によって、導電性基材表面は洗浄されることになる。
これらの高い電位を長時間印加すると水や海水が電気分解して塩素や未知の物質を発生する可能性が高く、また、導電性基材の劣化が起こることがあるので、長期に渡って安定的に防汚効果を維持し、水や海水中への電解生成物質による汚染を最小限に抑制するためには、不適切な場合がある。しかしながら、長期間の防汚を目的とした本発明においては、被防汚面となる導電性基材表面に各種電位印加を行っても排除できない殺菌された微生物、有機物及びスケールが付着することがあり、これらを導電性基材の交換などのコスト無く、再活性化させて長期間の防汚効果を再現させるためには、必要最小限の塩素化合物及びラジカル発生機能を制御することが好ましい。
導電性基材に、電解液中から電気化学的に生成物が発生する負電位が印加されているとき、電解液の分解により導電性基材表面では水素が発生し、この水素によって導電性基材表面の付着物が除去される。また、導電性基材近傍はアルカリ性を示す雰囲気となり、除去しきれない水生生物、その一部の細胞、殺菌された水生生物の細胞および／またはその破壊物などのスケールと呼ばれる有機物が分解される。これら、除去及び溶解によって、導電性基材表面は洗浄されることになる。
上記の洗浄工程において、電解液中から電気化学的に生成物が発生する正電位もしくは負電位を印加する時間は、導電性基材の耐久性、導電性基材表面に直接または間接的に接触する水生生物の付着量によって適宜選択することができる。
ちなみに、導電性基材表面の電気化学的特性として、塩素過電圧が酸素過電圧より低い場合には、塩素化合物の生成が起こり、逆であれば酸素が先に発生する現象が確認できる。塩素発生基材としては、貴金属及びその酸化物などが挙げられる。酸素発生基材としては、バルブ金属やその酸化物及び酸化コバルトなどが挙げられる。
電解液中から電気化学的に生成物が発生する正電位を印加する時間は、導電性基材の特性によって適宜選択することができる。一般的には導電性基材の耐久性、導電性基材表面に直接または間接的に接触する水生生物の付着量によって異なるが、導電性基材の劣化及び水や海水の電解物質による汚染を最小限とするための設定を行うことが好ましい。その点を考慮すると一ヶ月あたり０．５〜２４時間程度の印加がより好ましい。また、上記殺菌工程の設定時間と比較して、１０分の１〜一万分の１程度の時間に設置して運用することも可能である。
ちなみに、導電性基材表面の電気化学的特性として、塩素過電圧が酸素過電圧より低い場合には、塩素化合物の生成が起こり、逆であれば酸素が先に発生する現象が確認できる。塩素発生基材としては、貴金属及びその酸化物などが挙げられる。酸素発生基材としては、バルブ金属やその酸化物及び酸化コバルトなどが挙げられる。
電解液中から電気化学的に生成物が発生する正電位を印加する時間は、導電性基材の特性によって適宜選択することができる。一般的には導電性基材の耐久性、導電性基材表面に直接または間接的に接触する水生生物の付着量によって異なるが、導電性基材の劣化及び水や海水の電解物質による汚染を最小限とするための設定を行うことが好ましい。その点を考慮すると一ヶ月あたり０．５〜２４時間程度の印加がより好ましい。また、上記殺菌工程の設定時間と比較して、１０分の１〜一万分の１程度の時間に設置して運用することも可能である。
本発明において化学物質による水や海水の汚染を最小限となし、且つ、長期に渡り防汚効果を維持するため、上記殺菌工程、脱離工程、洗浄（還元・分解）工程の各工程は、印加電位及び印加時間を適宜設定したうえで、状況に応じて任意の順序及び頻度で周期的に適用することができる。
また、定電流の制御時に上記の脱離工程、洗浄（還元・分解）工程を適宜選択し、状況に応じて任意の順序及び頻度で周期的に適用することができる。
また、定電流の制御時に上記の脱離工程、洗浄（還元・分解）工程を適宜選択し、状況に応じて任意の順序及び頻度で周期的に適用することができる。
以下の実施例中図１〜９は、装置図面が煩雑にならないよう単純な構成を模式的に表現したものである。本発明は、以下の実施例に限定されるものでなく、本発明の技術範囲において、種々の変形例を含むものである。また、各実施例において、同じ構成については同じ参照符号を付けた。
以下、実施例１〜７及び比較例１〜３における熱交換部材として使用する導電性基材であるチタン管については、下記による酸化被膜被覆を行った。
導電性基材の調整
チタン管をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、水洗し乾燥した。更に３００℃の大気中で１０分間焼成した。
導電性基材の調整
チタン管をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、水洗し乾燥した。更に３００℃の大気中で１０分間焼成した。
実施例１
図１は実施例１の構成図である。
参照符号１はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、低温流体側（冷却側：海水側）熱交換部材である。これら、熱交換部材１及び２を１８００ｍｍにわたり平行に溶接したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を陽極となした。
熱交換部材２と対になる陰極３は、鉄棒材（φ１０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、塩化ビニール製支持材によって海水側流路の入口に設けたトラップ７内に設置した。
電源４は、熱交換部材２と陰極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、本実施例に係る熱交換器を室内に配置し、熱交換部材２に以下に示す条件で通電しながら３０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：陽極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
図１は実施例１の構成図である。
参照符号１はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、低温流体側（冷却側：海水側）熱交換部材である。これら、熱交換部材１及び２を１８００ｍｍにわたり平行に溶接したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を陽極となした。
熱交換部材２と対になる陰極３は、鉄棒材（φ１０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、塩化ビニール製支持材によって海水側流路の入口に設けたトラップ７内に設置した。
電源４は、熱交換部材２と陰極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、本実施例に係る熱交換器を室内に配置し、熱交換部材２に以下に示す条件で通電しながら３０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：陽極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
実施例２
図２は実施例２の構成図である。
参照符号１はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、低温流体側（冷却側：海水側）熱交換部材である。これら、熱交換部材１及び２を１８００ｍｍにわたり平行に溶接したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となした。
熱交換部材２と対になる対極３は、鉄棒材（φ１０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、塩化ビニール製支持材によって海水側流路の入口に設けたトラップ７内に設置した。
電源４は、熱交換部材２と対極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
熱交換部材２の表面電位は、海水側流路の出口に設けたトラップ８内に基準電極５を浸漬し、熱交換部材２との電位差を電圧計６によって測定した。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、本実施例に係る熱交換器を室内に配置し、熱交換部材２に以下に示す条件で電位を印加しながら３０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
印加条件：下記殺菌工程と脱離工程とを繰り返す。
殺菌工程：２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ、９０分
脱離工程：−０．６Ｖｖｓ．ＳＣＥ、４５分
図２は実施例２の構成図である。
参照符号１はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、低温流体側（冷却側：海水側）熱交換部材である。これら、熱交換部材１及び２を１８００ｍｍにわたり平行に溶接したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となした。
熱交換部材２と対になる対極３は、鉄棒材（φ１０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、塩化ビニール製支持材によって海水側流路の入口に設けたトラップ７内に設置した。
電源４は、熱交換部材２と対極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
熱交換部材２の表面電位は、海水側流路の出口に設けたトラップ８内に基準電極５を浸漬し、熱交換部材２との電位差を電圧計６によって測定した。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、本実施例に係る熱交換器を室内に配置し、熱交換部材２に以下に示す条件で電位を印加しながら３０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
印加条件：下記殺菌工程と脱離工程とを繰り返す。
殺菌工程：２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ、９０分
脱離工程：−０．６Ｖｖｓ．ＳＣＥ、４５分
実施例３
図３は実施例３の構成図である。
参照符号１はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、低温流体側（冷却側：海水側）熱交換部材である。これら、熱交換部材１及び２を１８００ｍｍにわたり平行に溶接したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となした。
熱交換部材２と対になる対極３は、鉄板材（厚さ５ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ）を用い流路外の海水１０中に設置した。
電源４は、熱交換部材２と対極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
熱交換部材２の表面電位は、海水１０に基準電極５を浸漬し、熱交換部材２との電位差を電圧計６によって測定した。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、本実施例に係る熱交換器を室内に配置し、熱交換部材２に以下に示す条件で通電しながら６０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
図３は実施例３の構成図である。
参照符号１はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる、低温流体側（冷却側：海水側）熱交換部材である。これら、熱交換部材１及び２を１８００ｍｍにわたり平行に溶接したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となした。
熱交換部材２と対になる対極３は、鉄板材（厚さ５ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ）を用い流路外の海水１０中に設置した。
電源４は、熱交換部材２と対極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
熱交換部材２の表面電位は、海水１０に基準電極５を浸漬し、熱交換部材２との電位差を電圧計６によって測定した。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、本実施例に係る熱交換器を室内に配置し、熱交換部材２に以下に示す条件で通電しながら６０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
実施例４
実施例２に記載した熱交換器を用い、熱交換部材２に通電せずに６０日間海水を通水した後、以下の条件で通電して２０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
洗浄（アルカリ雰囲気形成）工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
なお、本実施例における熱交換器は、通電せずに６０日間海水を通水した後、熱交換効率の低下が見られたが、通電を行うことによって、熱交換効率が回復した。
実施例２に記載した熱交換器を用い、熱交換部材２に通電せずに６０日間海水を通水した後、以下の条件で通電して２０日間海水を通水した後、熱交換部材１側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
洗浄（アルカリ雰囲気形成）工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
なお、本実施例における熱交換器は、通電せずに６０日間海水を通水した後、熱交換効率の低下が見られたが、通電を行うことによって、熱交換効率が回復した。
実施例５
図４は実施例５の構成図である。
参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号１１は、海水１０を汲入・排出し、温度を２５℃に設定した恒温槽である。この熱交換部材２を恒温槽１１内に浸漬したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となした。
熱交換部材２と対になる対極３は、鉄棒材（φ１０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、塩化ビニール製支持材によって恒温槽１１内に熱交換部材２と接触しない位置に設置した。
電源４は、熱交換部材２と対極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
熱交換部材２の表面電位は、恒温槽１１内に基準電極５を浸漬し、熱交換部材２との電位差として電圧計６によって測定した。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、熱交換部材２に以下に示す条件で通電しながら６０日間恒温槽１１内に通水せずに浸漬した後、熱交換部材２に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
図４は実施例５の構成図である。
参照符号２はチタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ１０ｍｍ×流路長さ２０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）からなる高温流体側（被冷却側）熱交換部材であり、参照符号１１は、海水１０を汲入・排出し、温度を２５℃に設定した恒温槽である。この熱交換部材２を恒温槽１１内に浸漬したものを熱交換器とした。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となした。
熱交換部材２と対になる対極３は、鉄棒材（φ１０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、塩化ビニール製支持材によって恒温槽１１内に熱交換部材２と接触しない位置に設置した。
電源４は、熱交換部材２と対極３に通電可能なように接続され、出力電圧、電流を可変させることによって制御条件を変えることができるものである。
熱交換部材２の表面電位は、恒温槽１１内に基準電極５を浸漬し、熱交換部材２との電位差として電圧計６によって測定した。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、熱交換部材２に以下に示す条件で通電しながら６０日間恒温槽１１内に通水せずに浸漬した後、熱交換部材２に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
実施例６
実施例５において、熱交換部材２を通電せずに６０日間恒温槽に通水せずに浸漬した後、更に、以下の条件で通電して２０日間恒温槽に浸漬した後、熱交換部材２側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
アルカリ雰囲気形成工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
なお、本実施例における熱交換器は、通電せずに６０日間恒温槽に浸漬した後、熱交換効率の低下が見られたが、通電を行うことによって、熱交換効率が回復した。
実施例５において、熱交換部材２を通電せずに６０日間恒温槽に通水せずに浸漬した後、更に、以下の条件で通電して２０日間恒温槽に浸漬した後、熱交換部材２側に４２℃の清水を通水し、流出する清水の温度計測を行った。
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
アルカリ雰囲気形成工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
なお、本実施例における熱交換器は、通電せずに６０日間恒温槽に浸漬した後、熱交換効率の低下が見られたが、通電を行うことによって、熱交換効率が回復した。
実施例７
図５は実施例７の構成図である。
参照符号２は、チタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ８ｍｍ×流路長さ４０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）を螺旋状に成形した熱交換部材である。熱交換部材２の一端は、熱交換部材２内を通す海水１０を入れる吸水側の保温容器１５内に配置され、他端は排水側の容器１６に配置されている。
参照符号１２は、冷却用清水１３を入れる保温容器であり、この容器１２内に前記熱交換部材２を浸漬して熱交換を行う。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となし、ポテンショスタット１９に接続する。このポテンショスタット１９は、排水側の容器１６内の海水１０中に浸漬した基準電極５と接続されている。熱交換部材２と対になる対極３は、鉄材（厚さ５ｍｍ×５０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、排水側の容器１６内の海水中に浸漬されポテンショスタットと接続されている。
本実施例において、熱交換は以下のようにして行われる。
保温容器１２に取り付けた温度調節器１４により冷却用清水１３を一定温度に保つと共に、吸水側の保温容器１５に取り付けた温度調節器１４により容器１５内の海水１０を一定温度に保っている。容器１５中の海水１０は、ポンプ９を介して熱交換部材２を通って容器１６に移送され、最終的に排水口１７から排水されるが、このとき、熱交換部材内の海水と冷却用清水１３との間で熱交換が行われる。
蛇口１８は、熱交換後の流体を必要に応じて排出して温度計測を行うためのものである。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、以下に示す条件で通電しながら６０日間海水を通水した後、熱交換部材２から流出する海水の温度計測を行った。
海水温度：３０℃
冷却用清水温度：１８℃
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
図５は実施例７の構成図である。
参照符号２は、チタン溶接管（ＪＩＳ−Ｈ４６３１外形φ８ｍｍ×流路長さ４０００ｍｍ厚さ０．５ｍｍ）を螺旋状に成形した熱交換部材である。熱交換部材２の一端は、熱交換部材２内を通す海水１０を入れる吸水側の保温容器１５内に配置され、他端は排水側の容器１６に配置されている。
参照符号１２は、冷却用清水１３を入れる保温容器であり、この容器１２内に前記熱交換部材２を浸漬して熱交換を行う。本実施例においては、熱交換部材２を作用極となし、ポテンショスタット１９に接続する。このポテンショスタット１９は、排水側の容器１６内の海水１０中に浸漬した基準電極５と接続されている。熱交換部材２と対になる対極３は、鉄材（厚さ５ｍｍ×５０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、排水側の容器１６内の海水中に浸漬されポテンショスタットと接続されている。
本実施例において、熱交換は以下のようにして行われる。
保温容器１２に取り付けた温度調節器１４により冷却用清水１３を一定温度に保つと共に、吸水側の保温容器１５に取り付けた温度調節器１４により容器１５内の海水１０を一定温度に保っている。容器１５中の海水１０は、ポンプ９を介して熱交換部材２を通って容器１６に移送され、最終的に排水口１７から排水されるが、このとき、熱交換部材内の海水と冷却用清水１３との間で熱交換が行われる。
蛇口１８は、熱交換後の流体を必要に応じて排出して温度計測を行うためのものである。
防汚効果及び熱交換効率を確認するために、以下に示す条件で通電しながら６０日間海水を通水した後、熱交換部材２から流出する海水の温度計測を行った。
海水温度：３０℃
冷却用清水温度：１８℃
制御条件：作用極（熱交換部材２）に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
比較例１
実施例１において通電せずに３０日間海水を通水したものを比較例１とした。
実施例１において通電せずに３０日間海水を通水したものを比較例１とした。
比較例２
実施例２において通電せずに３０日間海水を通水したものを比較例２とした。
実施例２において通電せずに３０日間海水を通水したものを比較例２とした。
比較例３
実施例５において通電せずに６０日間海水を通水したものを比較例３とした。
実施例５において通電せずに６０日間海水を通水したものを比較例３とした。
上記実施例１〜７及び比較例１〜３の試験結果を表１に示す。
表１の結果より、本発明の熱交換器及びその制御方法は防汚効果を有し、熱交換効率が低下しないことを確認した。
表１の結果より、本発明の熱交換器及びその制御方法は防汚効果を有し、熱交換効率が低下しないことを確認した。
実施例８
図６は実施例８の側面から見た構成図であり、図７は正面から見た構成図である。
市販のプレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ、アルファ・ラバル（株）製）４セット分（前記４セットとは、図６に図示したものが４つ有るという意味）の液流通路を構成するチタンプレート基材２２は以下の条件で表面処理した熱交換部材である。
熱交換部材の作成（酸化被膜被覆チタンプレート基材の作成）
プレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ）用チタンプレート（ＪＩＳ２種相当、ｔ０．５ｍｍ×ｗ２４．６ｍｍ×Ｌ７４．８ｍｍ）をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、水洗し乾燥した。更に各セットに対して同一加熱酸化処理温度で１０分間焼成し、酸化被膜被覆チタンプレート基材を作成した。４セットの酸化処理温度は、３００，４００，５００，６００，７００℃で行った。
上記酸化被膜を被覆した熱交換器用チタンプレート基材２２を酸化被膜形成条件毎に各７枚用い、これらと対になる対極３は、円筒状の白金メッシュ（φ４０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、熱交換器内冷却用海水循環側の出入口に各１個合計２個設置した。また、参照極５は銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）（ＥＣＡＧ−１６Ａ２３０、大機エンジアリング（株）製）を用い、熱交換器内海水循環側の出口に設置した。この同酸化被膜形成条件毎に電源４を設置した４セットの熱交換器を用いて以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：チタンプレート基材２２に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
図６は実施例８の側面から見た構成図であり、図７は正面から見た構成図である。
市販のプレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ、アルファ・ラバル（株）製）４セット分（前記４セットとは、図６に図示したものが４つ有るという意味）の液流通路を構成するチタンプレート基材２２は以下の条件で表面処理した熱交換部材である。
熱交換部材の作成（酸化被膜被覆チタンプレート基材の作成）
プレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ）用チタンプレート（ＪＩＳ２種相当、ｔ０．５ｍｍ×ｗ２４．６ｍｍ×Ｌ７４．８ｍｍ）をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、水洗し乾燥した。更に各セットに対して同一加熱酸化処理温度で１０分間焼成し、酸化被膜被覆チタンプレート基材を作成した。４セットの酸化処理温度は、３００，４００，５００，６００，７００℃で行った。
上記酸化被膜を被覆した熱交換器用チタンプレート基材２２を酸化被膜形成条件毎に各７枚用い、これらと対になる対極３は、円筒状の白金メッシュ（φ４０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、熱交換器内冷却用海水循環側の出入口に各１個合計２個設置した。また、参照極５は銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）（ＥＣＡＧ−１６Ａ２３０、大機エンジアリング（株）製）を用い、熱交換器内海水循環側の出口に設置した。この同酸化被膜形成条件毎に電源４を設置した４セットの熱交換器を用いて以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：チタンプレート基材２２に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例９
実施例８記載の４セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に電位を印加して試験を行った。
印加条件：下記殺菌工程と脱離工程を繰り返す。
殺菌工程：２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ、９０分
脱離工程：−０．６Ｖｖｓ．ＳＣＥ、４５分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例８記載の４セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に電位を印加して試験を行った。
印加条件：下記殺菌工程と脱離工程を繰り返す。
殺菌工程：２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ、９０分
脱離工程：−０．６Ｖｖｓ．ＳＣＥ、４５分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例１０
実施例８記載の４セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：チタンプレート基材２２に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
洗浄（アルカリ雰囲気形成）工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例８記載の４セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：チタンプレート基材２２に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
洗浄（アルカリ雰囲気形成）工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
比較例４
実施例８記載の熱交換器に酸化処理を行わないチタンプレート基材２２を用い、実施例８〜１０のそれぞれと同様の制御条件でチタンプレート基材２２に通電して３系統分試験を行った。
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例８記載の熱交換器に酸化処理を行わないチタンプレート基材２２を用い、実施例８〜１０のそれぞれと同様の制御条件でチタンプレート基材２２に通電して３系統分試験を行った。
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で１２ヶ月間試験を実施し、熱交換器の熱交換性能及び出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の経時変化を測定した。さらに熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
比較例５
実施例８記載の４セットの熱交換器を用い、通電せずに、冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例８記載の４セットの熱交換器を用い、通電せずに、冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
上記実施例８〜１０及び比較例４、５の試験結果を表２〜４に示す。尚、比較例４では、実施例８〜１０のそれぞれと同様な３つの制御条件で試験を実施しているが、結果はどの制御条件でも同じであったため、表２〜４では１つにまとめて記載した。
表２の結果より、本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は熱交換効率が低下しないことを確認した。また、表３の結果より、特に酸化被膜を形成した熱交換器用チタンプレート基材の場合は、出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の変化がなく、安定な電極であり経時的な耐久性が高いことが確認できた。さらに表４の結果より本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は防汚効果を有することを確認した。
表２の結果より、本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は熱交換効率が低下しないことを確認した。また、表３の結果より、特に酸化被膜を形成した熱交換器用チタンプレート基材の場合は、出力電圧（チタンプレート基材２２と対極３間の電圧）の変化がなく、安定な電極であり経時的な耐久性が高いことが確認できた。さらに表４の結果より本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は防汚効果を有することを確認した。
実施例１１
図６は実施例１１の側面から見た構成図であり、図７は正面から見た構成図である。
市販のプレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ、アルファ・ラバル（株）製）２セット分（前記２セットとは、図６に図示したものが２つ有るという意味）の液流通路を構成するチタンプレート基材２２は以下の条件で表面処理した熱交換部材である。
熱交換部材の作成（酸化被膜被覆チタンプレート基材の作成）
プレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ）用チタンプレート（ＪＩＳ２種相当、ｔ０．５ｍｍ×ｗ２４．６ｍｍ×Ｌ７４．８ｍｍ）をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、１２０℃の６０重量％硫酸水溶液中で３分間処理した。次いでチタンプレートを硫酸水溶液から取り出し、窒素雰囲気中で冷水を噴霧し急冷した。更に２０℃の０．３重量％ＨＦ水溶液に２分間浸漬した後、水洗した。
水洗後チタンプレートの中心を帯状（図８参照）または円状(図９参照)に残しシーリングした後、Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ２）２を硫酸溶液に溶解して白金含有量５ｇ／リットル、ｐＨ約２、５０℃に調整した状態の白金メッキ液中で１５ｍＡ／ｃｍ２で約５０秒間のメッキを行って、Ｐｔを分散析出させた。分散被覆量は１ｇ／ｍ３であった。また、このときのチタンプレート上へのＰｔ被覆率は約４０％であった。
このようにして、Ｐｔを分散被覆したチタンプレートを４０℃の大気中で１時間加熱処理した。
次いで、シーリングを除去した後、塩化イリジウム酸のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶液を混合し、Ｉｒ１３．０ｇ／リットル及びＴａ５０．０ｇ／リットル（金属換算）を含有する塗布液を調製し、マイクロピペットで１ｃｍ２当たり２．７マイクロリットル秤量し、それを上記の様にして作製したＰｔを分散被覆したチタンプレート上に塗布した後、室温で３０分間真空乾燥させ、更に５００℃の大気中で１０分間焼成した。この工程を２回繰り返した。
最後に、塩化イリジウム酸のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶液を混合し、Ｉｒ５０．０ｇ／リットル及びＴａ２０．０ｇ／リットル（金属換算）を含有する塗布液を調製した後、この塗布液を用いて前記と同様の工程を８回繰り返した。
こうして、シーリングを施さなかった部分にはチタン酸化被膜上にタンタルやイリジウム等の複合酸化物が点在した酸化被膜を有し、シーリングを施していた部分にはチタン酸化被膜を有した熱交換器用チタンプレート基材が得られた。
上記帯状又は円状に処理を行った熱交換器用チタンプレート基材２２を帯状又は円状処理条件毎各７枚用い、これらと対になる対極３は、円筒状の白金メッシュ（φ４０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、熱交換器内冷却用海水循環側の出入口に各１個合計２個設置した。また、参照極５は銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）（ＥＣＡＧ−１６Ａ２３０、大機エンジアリング（株）製）を用い、熱交換器内海水循環側の出口に設置した。各セット毎に電源４を設置した２セットの熱交換器を用いて以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：熱交換部材２２に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
図６は実施例１１の側面から見た構成図であり、図７は正面から見た構成図である。
市販のプレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ、アルファ・ラバル（株）製）２セット分（前記２セットとは、図６に図示したものが２つ有るという意味）の液流通路を構成するチタンプレート基材２２は以下の条件で表面処理した熱交換部材である。
熱交換部材の作成（酸化被膜被覆チタンプレート基材の作成）
プレート式熱交換器（Ｍ６−ＭＦＭＬ）用チタンプレート（ＪＩＳ２種相当、ｔ０．５ｍｍ×ｗ２４．６ｍｍ×Ｌ７４．８ｍｍ）をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、１２０℃の６０重量％硫酸水溶液中で３分間処理した。次いでチタンプレートを硫酸水溶液から取り出し、窒素雰囲気中で冷水を噴霧し急冷した。更に２０℃の０．３重量％ＨＦ水溶液に２分間浸漬した後、水洗した。
水洗後チタンプレートの中心を帯状（図８参照）または円状(図９参照)に残しシーリングした後、Ｐｔ（ＮＨ３）２（ＮＯ２）２を硫酸溶液に溶解して白金含有量５ｇ／リットル、ｐＨ約２、５０℃に調整した状態の白金メッキ液中で１５ｍＡ／ｃｍ２で約５０秒間のメッキを行って、Ｐｔを分散析出させた。分散被覆量は１ｇ／ｍ３であった。また、このときのチタンプレート上へのＰｔ被覆率は約４０％であった。
このようにして、Ｐｔを分散被覆したチタンプレートを４０℃の大気中で１時間加熱処理した。
次いで、シーリングを除去した後、塩化イリジウム酸のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶液を混合し、Ｉｒ１３．０ｇ／リットル及びＴａ５０．０ｇ／リットル（金属換算）を含有する塗布液を調製し、マイクロピペットで１ｃｍ２当たり２．７マイクロリットル秤量し、それを上記の様にして作製したＰｔを分散被覆したチタンプレート上に塗布した後、室温で３０分間真空乾燥させ、更に５００℃の大気中で１０分間焼成した。この工程を２回繰り返した。
最後に、塩化イリジウム酸のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶液を混合し、Ｉｒ５０．０ｇ／リットル及びＴａ２０．０ｇ／リットル（金属換算）を含有する塗布液を調製した後、この塗布液を用いて前記と同様の工程を８回繰り返した。
こうして、シーリングを施さなかった部分にはチタン酸化被膜上にタンタルやイリジウム等の複合酸化物が点在した酸化被膜を有し、シーリングを施していた部分にはチタン酸化被膜を有した熱交換器用チタンプレート基材が得られた。
上記帯状又は円状に処理を行った熱交換器用チタンプレート基材２２を帯状又は円状処理条件毎各７枚用い、これらと対になる対極３は、円筒状の白金メッシュ（φ４０ｍｍ×２００ｍｍ）を用い、熱交換器内冷却用海水循環側の出入口に各１個合計２個設置した。また、参照極５は銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）（ＥＣＡＧ−１６Ａ２３０、大機エンジアリング（株）製）を用い、熱交換器内海水循環側の出口に設置した。各セット毎に電源４を設置した２セットの熱交換器を用いて以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：熱交換部材２２に２００ｍＡ／ｍ２を常時通電した。
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例１２
実施例１１記載の２セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に電位を印加して試験を行った。
印加条件：下記殺菌工程と脱離工程を繰り返す。
殺菌工程：２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ、９０分
脱離工程：−０．６Ｖｖｓ．ＳＣＥ、４５分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例１１記載の２セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に電位を印加して試験を行った。
印加条件：下記殺菌工程と脱離工程を繰り返す。
殺菌工程：２．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ、９０分
脱離工程：−０．６Ｖｖｓ．ＳＣＥ、４５分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例１３
実施例１１記載の２セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：通電条件：導電性基材に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
洗浄（アルカリ雰囲気形成）工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例１１記載の２セットの熱交換器を用い、以下の条件でチタンプレート基材２２に通電して試験を行った。
制御条件：通電条件：導電性基材に２００ｍＡ／ｍ２を１０日間常時通電後、アルカリ雰囲気形成工程を行う。これを１パターンとして繰り返す。
洗浄（アルカリ雰囲気形成）工程：−１．４Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１２０分
冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
比較例６
実施例１１記載の２セットの熱交換器を用い、通電せずに、冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
実施例１１記載の２セットの熱交換器を用い、通電せずに、冷却用の海水は実海水を用い取水パイプ２０ａ側から排水パイプ２０ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流し、清水側に温水（４２℃）を取水パイプ２１ａ側から排水パイプ２１ｂ側へ循環ポンプで流量１．５ｔ／ｈｒを流した。
この方法で６ヶ月間行い熱交換器の熱交換性能と熱交換器用チタンプレート基材２２に付着した生物の付着量を評価した。
上記実施例１１〜１３及び比較例６の試験結果を表５，６に示す。
表５の結果より、本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は熱交換効率が低下しないことを確認した。また、表６の結果より本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は防汚効果を有することを確認した。
表５の結果より、本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は熱交換効率が低下しないことを確認した。また、表６の結果より本発明の熱交換器及びその電気化学的制御方法は防汚効果を有することを確認した。
１、２ 熱交換部材
３ 対極
４ 電源
５ 基準電極
６ 電圧計
７、８ トラップ
９ ポンプ
１０ 海水
１１ 恒温槽
１２、１５ 保温容器
１３ 冷却用清水
１４ 温度調節器
１６ 容器
１７ 排水口
１８ 蛇口
１９ ポテンショスタット
２０ａ 冷却用海水取水パイプ
２０ｂ 冷却用海水排出パイプ
２１ａ 清水取水パイプ
２１ｂ 清水排水パイプ
２２ 熱交換器用チタンプレート基材
２３ チタンプレート基材２２の処理部
３ 対極
４ 電源
５ 基準電極
６ 電圧計
７、８ トラップ
９ ポンプ
１０ 海水
１１ 恒温槽
１２、１５ 保温容器
１３ 冷却用清水
１４ 温度調節器
１６ 容器
１７ 排水口
１８ 蛇口
１９ ポテンショスタット
２０ａ 冷却用海水取水パイプ
２０ｂ 冷却用海水排出パイプ
２１ａ 清水取水パイプ
２１ｂ 清水排水パイプ
２２ 熱交換器用チタンプレート基材
２３ チタンプレート基材２２の処理部
Claims (9)
- 熱交換器の一部又は全部の熱交換部材が酸化被膜を形成した基材からなり、これらを被防汚面となるよう一方の電極となし、前記熱交換部材と短絡しない位置にもう一方の電極を通電可能なように配置し、前記２つの電極のうち陽極と生物との直接電子移動反応が発生する工程を少なくとも実施できるように、前記２つの電極との間に定電流通電する電源を設けたことを特徴とする熱交換器。
- 熱交換器の一部又は全部の熱交換部材が酸化被膜を形成した基材からなり、これらを被防汚面となるよう作用極となし、前記熱交換部材と短絡しない位置に対極を通電可能なように配置すると共に、作用極の電位が測定可能なように基準電極を配置し、作用極と生物との直接電子移動反応が発生する工程を少なくとも実施できるように、前記、作用極と対極との間に定電位を印加する電源を設けたことを特徴とする熱交換器。
- 前記酸化被膜が２種以上の酸化物から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
- 前記酸化被膜が形成された熱交換部材がチタン基材を酸化処理したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
- 前記酸化被膜が３００℃以上の温度で形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
- 請求項１又は請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の熱交換器において、少なくとも２０ｍＡ／ｍ２以上の電流密度で定電流制御することを特徴とする電気化学的制御方法。
- 請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の熱交換器において、少なくとも＋０．０Ｖｖｓ．ＳＣＥ以上の定電位にて定電位制御することを特徴とする電気化学的制御方法。
- 請求項１又は請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の熱交換器において、定電流制御する電流が正負相互に変換することを特徴とする電気化学的制御方法。
- 請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の熱交換器において、定電位制御する定電位が正負相互に変換することを特徴とする電気化学的制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003384305A JP2005147479A (ja) | 2003-11-13 | 2003-11-13 | 熱交換器及びその電気化学的制御方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003384305A JP2005147479A (ja) | 2003-11-13 | 2003-11-13 | 熱交換器及びその電気化学的制御方法 |
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|---|---|
| JP2005147479A true JP2005147479A (ja) | 2005-06-09 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005147479A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013521123A (ja) * | 2010-03-10 | 2013-06-10 | ウエテンド テクノロジーズ オサケユキチュア | 処理液流れの中に種々の流れを混合するための方法及び装置 |
| FR3123976A1 (fr) * | 2021-06-14 | 2022-12-16 | IFP Energies Nouvelles | Dispositif de détermination d’une variation de performances thermiques d’un échangeur de chaleur |
-
2003
- 2003-11-13 JP JP2003384305A patent/JP2005147479A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013521123A (ja) * | 2010-03-10 | 2013-06-10 | ウエテンド テクノロジーズ オサケユキチュア | 処理液流れの中に種々の流れを混合するための方法及び装置 |
| US9339774B2 (en) | 2010-03-10 | 2016-05-17 | Wetend Technologies Oy | Method and apparatus for mixing various flows into a process liquid flow |
| FR3123976A1 (fr) * | 2021-06-14 | 2022-12-16 | IFP Energies Nouvelles | Dispositif de détermination d’une variation de performances thermiques d’un échangeur de chaleur |
| EP4105639A1 (fr) * | 2021-06-14 | 2022-12-21 | IFP Energies nouvelles | Dispositif de determination d'une variation de performances thermiques d'un echangeur de chaleur |
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