JPS58189089A - 水中溶存酸素の脱酸素装置を有する機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水中溶存酸素の脱酸素装置を有する機器、
例えば冷却水に蒸留水やイオン交換水を使用する水冷電
気機器などの機器において、冷却水と接触する放熱体や
熱交換器材料などの腐食を軽減するために、冷却水中の
溶存酸素の除去に関するものである。

以下、この発明を水冷電気機器に用いる場合を例に説明
するが本発明の用途はもとよりこのような機器のみに限
定されるものでないことは勿論である。

サイリスタパルプなどの交直変換装置には、大電力用の
半導体素子が使用されるが、を刃用の大容量素子におい
ては、を極面から発生する単位面積当りの熱量が非常に
大きいため非常に熱密度の高い熱量を短時間のうちに除
去する必要がある。

このため半導体素子Ｖこ圧着した銅の冷却フィンに発生
熱量を導き、フィンを熱伝達率の高い水で冷却し、Ｉ７
ｉまった水を別の熱交換器に通して空気または水で冷却
する方式が採用されているが、交直変換装置においては
、直流の課市部を通して冷却水中に漏れ電流が流れると
、冷却水系に存在する金属材料は流電腐食によって腐食
するが、流電腐食による金属の腐食量は漏れ電流の大き
さに比例する。一方、ｓｔ′Ｌｔ流の大きさは、水の抵
抗に反比例するため、冷却水には蒸留水やイオン交換水
などの高度の絶縁性を有する水を使用し、漏れ電流を小
さくして腐食を防止することに従来主眼がおかれてきた
。しかし冷却水による金属の腐食は流゛１に腐食に加え
て冷却水系に存在する溶存酸素にもとすく腐食が生じる
ために、単に冷却水の絶縁性を高めるだけでは、腐食を
完全に防止できないことが長年の経験上目らかになった
。即ち冷却水が接触して熱交換が行われる交直変換装置
の放熱面や熱交換器の放熱面は、放熱を有効に行わせる
ために非常に広い表面積を有しておＶ％かつ前記の放熱
面は熱伝達率の大きい銅や黄銅などの金属でつくられて
いるため、冷却水中の溶存酸素の作用によって腐食され
る金属の総量は大きな値になる１例えば２５℃の水中で
は、水に対する飽和溶存酸素濃度は約８　ｐｐｍである
が％２５℃の水中における銅の腐食量は水中の溶存酸素
が８．６．４２　ｐｐｍのときに、（１４，α３３．α
２５．α１４１１１＆／ｄｍ”／　ｄａｙであり、銅の
腐食量と溶存酸素濃度の間には、明らかに高度の相関が
ある。腐食によって冷却水中に溶は込んた金属イオンは
、通常、冷却水の循環径路中に配設された。イオン交換
樹脂によって取除かれるが、冷却水中に溶出する金属イ
オンの量が多いと、イオン交換樹脂の寿命が非常に短く
なり、イオン交換樹脂の再製や取替えに非常に手間１要
するという欠点があった。このため、交直変換装置Ｗな
どのように流電腐食が問題にならない水冷機器において
ｔ／ｉ、冷却水中の溶存酸素上除去するために１通常、
匪硝酸ナトリウムやヒドラジノなどの脱酸素材を冷却水
中に共存させる方法が行われているけれども、これらの
脱酸素材は冷却水に溶解すると冷却水の電導度が高くな
るので、流電腐食が間鴎になるような冷却水系では、こ
れらの脱酸素材を使用することができない。

この発明は、水中の溶存酸：４を効果的に除去できる脱
酸素装置を水系に組み込むことによって。

機器の防食を有効に行わしめることを目的とするもので
ある。１： 以下１本発明の一実施例について詳細に説明する。

図は、本発明の一実施例における冷却水の循環系統図で
ある０図中（１）は、電力用大容盆半導体素子（詳細図
示せず）で構成された交直変換装置。

３）は交直変換装＠（υで発生する熱ｔｋ”除去するた
めの冷却水であって１図示されていない脱気器で沸騰と
域圧により予め１　ｐｐｍ以下に溶存酸素ｌ上下げたも
のが使用されている。（３）は冷却水（乃ｆ：循環させ
るためのポンプ、（４）は冷却水（２）の絶縁性を保持
するために冷却水（Ｑを精製するイオン交換装置ｓ　（
４ｍ獄イオン交換装置（４）に収納された陽イオン交換
樹脂、（４ｂ社附イオン交換樹脂である。（６）は冷却
水Ｑ）中の溶存酸素濃度を更に下げるための脱酸素装置
であって、脱酸素装置ｉ　ｆｉ＋の中には、予め１１１
　ｐｐｍ以下に脱酸素処理上行った５％亜硫酸ナトリウ
ム浴液を例えばＤＩＡＩＯＮＰＡ１８（商品名、三菱化
成工業（株）製陰イオン交換樹脂）に通じて亜硫酸イオ
ンを吸着させた陰イオン交換樹脂（５ａ）が充填されて
いる。（６）は交直変換装置（１）の熱ｊｉ七除去した
冷却水（匂を冷却するための熱交換器である。このよう
に構成された本発明による冷却水の循環系統においては
、冷却水中に溶は込んだ金属イオンや不純物イオンは、
イオン交換装置Ｗ＋４１によって従来通り除去されると
共に、冷却水中に存在する微量の溶存酸素り、脱酸素装
置内に充填された亜硫酸イオンを吸着させた陰イオン交
換樹脂と冷却水が接触することに、よって−５Ｏ，＋　
−；　０．→−８ｏ。

の反応が生成して、冷却水中の溶存酸素は硫酸イオンと
して固定され陰イオン交換樹１１旨（５鳳）に吸着され
ることによって冷却水中から取除かれる。

本発明の具体的実施例における試験結果について、更に
詳細に説明するならば、約５−の表面積をもった熱交換
部（銅製）を有する水冷機器において、電導度ｌμ８々
以下、溶存酸素濃度１　ｐｐｍ以下に処理した冷却水５
００ｔ　　を使用し、イオン交換装置として陽イオン交
換樹脂２ｔと陰イオン交換樹脂１ｔを混合したものを使
用すると共に、脱酸素材として亜硫酸イオンを吸着させ
たボーフス型陰イオン交換樹脂２ｔを使用して、前記の
水冷却器を３力月間運転したのちに、イオン交換装置の
陽イオン交換樹脂に吸着された銅イオンの址と、冷却水
中の溶存酸素濃度七測定したところ、陽イオン交換樹脂
に吸着された銅イオンの総量は、ｌｔ以下、冷却水の溶
存ｌｖ素濃度は１　ｐｐｍ以下であった。一方、同じ条
件において、従来の方法によって＠記の水冷機器を３力
月間運転したのちにイオン交換装置Ｒの陽イオン交換樹
脂に吸着され丸鋼イオンの量と、冷却水中の溶存酸素濃
度を測定したところ、陽イオン交換樹脂に吸着された銅
イオンの総量は、３５ｔ、冷却水の溶存酸素濃度は。

６８　ｐｐｍであった。

なお、実用の大型の交直変換装置のような水冷機器にお
いては、通常イオン交換装置として、陽イオン交換樹脂
例えば１０を程度と陰イオン交換樹脂５を程度を混合し
たものが便用されているが、この場合のイオン交換樹脂
の寿命は、約１−Ｌ！ｉ年であり、約１年毎にイオン交
換樹脂の更新ｔ−必要としていたが１本発明による水冷
却器ｑ防食方法においては、熱交換器等に使用されてい
る金−材料の腐食を数１０分のｌ以下に軽減できるので
、。

同じ容量のイオン交換装置の場合には、長年月無保守で
運転することが可能である等の効果を有している。

なお上記実施例では、亜硫酸イオンを用いる場合につい
て詣明したが必らずしもこれに限定されるものではなく
１例えば亜硫酸イオンなど一般に亜酸化イオンであれば
同様の効果を期待することができる。また亜酸化イオン
は陰イオン交換樹脂に吸着させる場合について説明した
が、これに限定されるものではなく１例えば他の担体に
保持させるなどしても差支えない、さらに、水冷機器の
みならず水上用いて加熱する機器にも適用できるもので
ある。また、脱酸素装置の配設位置も特に図示のものに
限定されるものではない。

以上説明した通り１本発明によれば、水の経路に水中の
酸素と反応する亜酸化イオン源と、これらの反応生成物
である陰イオンを吸着する陰イオン交換樹脂と＃：＆！
設することにより機器の防食をより小さくすることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は１本発明の実施例における水冷機器の冷却水の循環
系統図である。 図において、（２は冷却水、（４）はイオン交換装置、
（５）は脱酸素装置、（５ｍ）は亜酸化イオンを吸着さ
せた陰イオン交換樹脂である。 代理人　葛野信− ト　イｊ″、補　正　＋’ｉ’　（自発）５７．１１　
　４ 昭和　　ｆ］　　月　　１１ ２　錆明の′？１１称 水中溶存酸素の脱酸素装置を有する機器）　　ン＋Ｉｉ
＋ｌ　　を１−る台 ８　祢（６ｒｌｌ）　　・、菱市機株式会社代表者片１
１１ｆ−八部 １代理人 ５　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の掴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却または加熱用の水を通流する機器において、
   前記水の通流路中に、水中の溶存酸素と反応する能酸化
   イオン源と、前記溶存酸素と亜酸化イオンから生成する
   陰イオンを吸着する陰イオン交換樹脂とを配設したこと
   １特徴とする水中溶存酸素の脱酸素装置ｔｔ−有する機
   器。
2. （２）曲酸化イオンは亜硫酸イオンであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の機器。
3. （３）亜硫酸イオンは陰イオン交換樹脂に吸着されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の機器。