JPH09103796A - 電場印加水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環水系で発生するスケールを有効に防止
する。 【解決手段】 電気化学ポテンシャルの異なる異種の電
極４ａ、４ｂを対向配置し、該電極間に第１の外部抵抗
体５と並列に、一部を水通路に浸漬した可溶導電体６を
介して第１の抵抗体よりも抵抗値の小さい第２の外部抵
抗体８を接続した電場印加水処理装置。 【効果】 稼働初期に電場の作用を強めて初期にスケ
ールを効果的に防止でき、その後は電流値を低くして電
極の消耗を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却用循環水路や
ボイラ等の循環水系において水路管の内壁等に付着して
種々のトラブルを引き起こすスケールの発生を防止する
電場印加水処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷却用の循環水路やボイラ等の循環水系
では、長時間の使用によってスケールが徐々に発生し、
これが水路の内壁面に付着する等して種々のトラブルを
引き起こす。例えば、循環水系の配管等に組み込まれて
いる熱交換器内の伝熱面や配管に付着し、熱交換効率の
低下や配管の閉塞、錆の発生等を引き起こす。このた
め、水処理装置によって循環水に電場や磁場を作用させ
てスケールの発生を未然に防止する方法が開発されてい
る。

【０００３】具体的には、水通路を挟むようにして電気
化学ポテンシャルの異なる電極を対向設置し、この電極
間の水路に電場を印加したり（特開昭６３−３９６９０
号公報等）、対向設置した電極と永久磁石とを併用し、
これら電極による電場と永久磁石による磁場の力を作用
させたりする方法が提案されている（特開平５−５７２
８６号公報等）。循環水に含まれるスケール成分は、上
記のようにして電場や磁場の作用を受けるとスケールに
なる代わりに結晶として成長し、循環水とともに浮遊状
態で移動する。この結晶は、循環水系にあるタンクの底
部等にスラッジとして堆積するので、これを回収するこ
とによってスケールの発生が防止される。なお、本願発
明者達の研究により、電場の印加に際し電極間に外部抵
抗体を接続して電極間に微弱電流を流すのが有効であ
り、これにさらに磁場の力を併用するのがより望ましい
ことが判明している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな循環水系の装置に水処理装置を設置した初期には、
スラッジとなるべき結晶が十分に形成されておらず、有
効な効果が出現するまでに相当の期間を必要とする。ま
た、既存の循環水系には、稼働後に相当期間を経て水処
理装置を取り付ける場合も少なくなく、このような場
合、循環水系には相当の量のスケール成分が蓄積してお
り、定常的な水処理ではスケールの防止を有効に図るこ
とは困難である。これらに対する対応策としては、電極
間に接続する外部抵抗値を下げ電極間に流れる電流量を
増大させることにより、その作用を高めることが有効と
考えられる。しかし、このように電流値を上げると、電
極の溶出が早期に進行し、装置の耐用期間が大幅に短縮
されるという問題がある。

【０００５】本発明は上記事情を背景としてなされたも
のであり、稼働初期に大きな電流値を流し、その後は定
常的な電流値に抑えることによって、電極の耐用期間を
十分に確保した上で、稼働初期の作用を高めてスケール
の発生をより効率的、かつ確実に防止する電場印加水処
理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電場印加水処理装置のうち第１の発明は、
水通路に面し、かつこれを挟むように、互いに電気化学
ポテンシャルの異なる異種の電極が対向配置され、該電
極間に外部抵抗体が接続された電場印加水処理装置にお
いて、前記電極間に、上記第１の外部抵抗体と並列に、
少なくとも一部が水通路に浸漬された可溶導電体を介し
て第２の外部抵抗体が接続されており、前記第２の抵抗
体は第１の抵抗体より電気抵抗率が小さいことを特徴と
する。第２の発明の電場印加水処理装置は、第１の発明
において、水通路を挟み、かつ前記電極の対向方向と交
差する方向に、互いに異極の磁極を対向設置したことを
特徴とする。

【０００７】なお、本発明に用いられる電極は、互いに
電気化学ポテンシャルが異なることにより相対的に卑と
貴になる導電性のものが用いられる。したがって、その
材質や組み合わせが特定のものに限定されるものではな
い。例えば、卑の電極としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｐｂ
等を使用することができ、貴の電極としては、炭素、Ｐ
ｔ、ステンレス鋼等を使用することができる。この電極
に接続される第１の抵抗体と第２の抵抗体は、電極間に
流す電流値を目標として定める。その際には循環水の電
気伝導度や電極の電気化学ポテンシャル差等が考慮され
る。また、この際には第２の抵抗体に接続する可溶導電
体の溶出速度（断線に至る時間）も考慮される。

【０００８】上記可溶導電体は、相当の期間の経過によ
って特別な保守や操作をすることなく浸漬部で断絶する
ものであり、浸漬部の厚さを小さくしたり、卑の電極
（例えばＡｌ）よりも電気化学ポテンシャルが高く優先
的に溶出する材料、例えばＺｎやＦｅで構成したりする
ことによって断絶に至る期間を調整することができる。
なお、可溶導電体として卑の電極よりも電気化学ポテン
シャルの高い材料を用いれば、稼働初期に、卑となる電
極の溶出をできるだけ小さくできるという効果がある。
また、可溶導電体として殺菌性のあるＡｇ等を利用すれ
ば、殺菌効果を得るなどの付随的な効果を得ることも可
能である。また、その配置箇所は卑の電極側とするのが
望ましく、電極に直接または他の導電材を介して接続さ
れる。さらに、循環水への浸漬部位や浸漬量も上記断絶
を考慮して定めるのが望ましい。なお、可溶導電体は、
電極の一部または全部を覆うように配置してもよく、電
極を覆うことによりこの電極の溶出を抑えることができ
る。

【０００９】また、上記電極に加え、水通路を挟んで対
極となる磁極を配置するのが望ましい。この磁極は、電
極の対向方向と交差する方向に対向配置することによ
り、磁場の作用および水流によるホール電位が生じ、電
極間電場と同方向または逆方向に誘起電流を生じさせ
て、電場の強さを相乗的または相殺的に変えることがで
きる。また、磁極または電極は、対となるものを単数で
設置する他に、複数設置してもよく、複数設置に際して
は水通路に対し並列または直列に設置することができ
る。また、これら磁極または電極は通常は管路に設けら
れるが、本発明ではその設置箇所は特に限定されない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基づき説明する。冷却用循環水が流れる配管１
の内部に水処理装置２が配置されており、該水処理装置
２の縦壁は、厚さ方向に着磁した板状の永久磁石３…３
で構成されている。永久磁石３、３は、対向する永久磁
石と対向面が互いに異極になるように配置されており、
この実施例では図示（図２）左方磁石の内面がＳ極、右
方磁石の内面がＮ極になっている。また、水処理装置２
の横壁には、表面が水流路に露出するように電極が埋設
されており、上側に配置した下向き電極はアルミニウム
電極４ａで構成され、下側に配置した上向き電極は炭素
電極４ｂで構成されている。両電極は外部において、第
１の外部抵抗体５を介して連結されている。

【００１１】また、上記アルミニウム電極４ａの近傍に
は電極４ａと同材質の可溶導電体６が配管１内で露出す
るように配置されており、その中央部は断絶可能なよう
に細径部６ａとしてある。上記可溶導電体６の一端は、
水処理装置２の本体内に埋設した導電材７を介して電極
４ａに電気的に接続されており、他端には第２の外部抵
抗体８（抵抗値：第１の外部抵抗体抵抗値の１／１０）
が接続されている。外部抵抗体８の他端は、さらに外部
において炭素電極４ｂに接続されている。

【００１２】上記水処理装置２を設置して配管１内に循
環水を流したところ、アルミニウム電極４ａと炭素電極
４ｂとの電気化学的ポテンシャルの相違から、アルミニ
ウム電極４ａをアノード、炭素電極４ｂをカソードとし
て両電極間に微弱電流が流れ、電場が生じた。また、永
久磁石３、３間には磁場が生じ、水流によるホール効果
によって上記電極間電場と同方向に誘起電流が生じ、相
乗効果によって電極間に印加される電場の強さを高め
た。なお、水処理装置２の稼働初期には、アルミニウム
電極４ａと炭素電極４ｂとの間には抵抗値の大きな第１
の外部抵抗体５と抵抗値の小さな第２の外部抵抗体８と
が並列に接続されており、両電極４ａ、４ｂ間の抵抗値
は第１の外部抵抗体５よりも小さなものとなっている。
この結果、アルミニウム電極４ａと炭素電極４ｂとの間
には、通常時（第１の外部抵抗体のみ接続）に比べて大
きな電流が流れ（約１０倍）、通常時よりも大きな電場
の作用が得られた。これら電場の作用によって循環水中
のスケール成分は効果的に結晶の核になり、循環水中で
結晶として成長し、予定された箇所（タンクの底部）で
スラッジとして堆積した。

【００１３】上記の状態が継続されるとアルミニウム電
極４ａおよび可溶導電体６は徐々に溶出し、遂には、可
溶導電体６の細径部６ａが断絶した（稼働後約１ヶ
月）。この結果、アルミニウム電極４ａと炭素電極４ｂ
とは、抵抗値の大きな第１の外部抵抗体５でのみ接続さ
れた状態になり、両電極間には稼働初期の電流よりも小
電流の通常時の微弱な電流が流れた。この微弱な電流に
よっても作用は弱まるものの必要な電場の作用が得られ
ており、引き続きスケール成分の結晶化、スラッジ化が
行われた。この通常時の微弱な電流ではアルミニウム電
極４ａの溶出は小さく、長期間の使用が可能になる（稼
働後約６ヶ月）。

【００１４】次に、他の実施形態を添付図面に基づき説
明する。配管１０に設けられた水処理装置１２は、上記
実施の形態と同様に、永久磁石３、３とアルミニウム電
極４ａおよび炭素電極４ｂとで構成されており、アルミ
ニウム電極４ａと炭素電極４ｂとは上記と同様に第１の
外部抵抗体５で接続されている。ただし、上記アルミニ
ウム電極４ａは、水通路には面しているものの露出して
おらず、その表面にはＺｎからなる可溶導電体１５が直
接、薄板状に被覆されている。この被覆によって、電極
４ａと可溶導電体１５とは電気的に接続された状態にあ
る。また、可溶導電体１５の一端には前記実施形態と同
じ第２の外部抵抗体８が接続されており、該外部抵抗体
８の他端は電極４ｂに接続されている。

【００１５】上記水処理装置１２を設置した配管１０
に、前記と同様に循環水を流したところ、アルミニウム
電極４ａは可溶導電体１５で覆われているため、先ず、
可溶導電体１５と炭素電極４ｂとの電気化学的ポテンシ
ャルの相違から可溶導電体１５をアノード、炭素電極４
ｂをカソードとして両者間に電流が流れた。この可溶導
電体１５と炭素電極４ｂとは抵抗値の低い第２の外部抵
抗体８で接続されており、通常時よりも大きな電流が流
れ、より大きな作用でスケール成分の結晶化およびスラ
ッジ化が行われた。これが継続することにより、可溶導
電体１５は循環水中に徐々に溶出し、遂には、可溶導電
体１５とアルミニウム電極４ａとの接触が解かれる。こ
の結果、アルミニウム電極４ａは、炭素電極４ｂと抵抗
値の高い第１の抵抗体でのみ接続された状態になり、両
電極間には稼働初期の電流よりも小電流の通常時の微弱
電流が流れ、アルミニウム電極の溶出が少なくなり長期
に亘ってスケールの発生が防止された。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電場印加
水処理装置は、水通路に面し、かつこれを挟むように、
互いに電気化学ポテンシャルの異なる異種の電極が対向
配置され、該電極間に外部抵抗体が接続された電場印加
水処理装置において、前記電極間に、上記第１の外部抵
抗体と並列に、少なくとも一部が水通路に浸漬された可
溶導電体を介して第２の外部抵抗体が接続されており、
前記第２の抵抗体は第１の抵抗体より小さな電気抵抗率
を有するので、稼働初期により大きな電流が流れて電場
の作用が増し、スケール発生の防止をより効果的に行う
ことができる。その後は可溶導電体が断絶して電極間に
流れる電流が小さくなるので、電極の消耗が小さくな
り、耐用期間を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を正面図である。

【図２】 同じく縦断面図である。

【図３】 本発明の他の実施形態を縦断面図である。

【符号の説明】

１ 配管 ２ 水処理装置 ３ 永久磁石 ４ａ アルミニウム電極 ４ｂ 炭素電極 ５ 第１の外部抵抗体 ６ 可溶導電体 ６ａ 細径部 ８ 第２の外部抵抗体 １０ 配管 １２ 水処理装置 １５ 可溶導電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真下 徹 千葉県四街道市鷹の台１丁目３番 株式会 社日本製鋼所内 (72)発明者 小田 吉昭 東京都府中市日鋼町１番１ 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 松田 正一 東京都府中市日鋼町１番１ 株式会社日本 製鋼所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水通路に面し、かつこれを挟むように、
   互いに電気化学ポテンシャルの異なる異種の電極が対向
   配置され、該電極間に外部抵抗体が接続された電場印加
   水処理装置において、前記電極間に、上記第１の外部抵
   抗体と並列に、少なくとも一部が水通路に浸漬された可
   溶導電体を介して第２の外部抵抗体が接続されており、
   前記第２の抵抗体は、第１の抵抗体より電気抵抗率が小
   さいことを特徴とする電場印加水処理装置
2. 【請求項２】 水通路を挟み、かつ前記電極の対向方向
   と交差する方向に、互いに異極の磁極を対向設置したこ
   とを特徴とする請求項１記載の電場印加水処理装置