クーリングタワーシステム
【課題】安全にクーリングタワー内を除菌することができるクーリングタワーシステムを提供する。
【解決手段】冷却水が循環する冷却水循環路（200）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて冷却水を冷却するクーリングタワー（100）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて前記クーリングタワー（100）にて冷却された冷却水を熱交換させる熱交換器（300）と、を備えるクーリングタワーシステムにおいて、前記冷却水を貯水する貯水タンク（61）と、前記貯水タンク（61）に貯水された冷却水の水中にてストリーマ放電を生起する電極対（64,65）と、前記電極対（64,65）に直流電圧を印加する電源部（70）と、を備える。ストリーマ放電によって冷却水中にて過酸化水素を生成して除菌を行う。
【解決手段】冷却水が循環する冷却水循環路（200）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて冷却水を冷却するクーリングタワー（100）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて前記クーリングタワー（100）にて冷却された冷却水を熱交換させる熱交換器（300）と、を備えるクーリングタワーシステムにおいて、前記冷却水を貯水する貯水タンク（61）と、前記貯水タンク（61）に貯水された冷却水の水中にてストリーマ放電を生起する電極対（64,65）と、前記電極対（64,65）に直流電圧を印加する電源部（70）と、を備える。ストリーマ放電によって冷却水中にて過酸化水素を生成して除菌を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーリングタワー内部の雑菌を除菌できるクーリングタワーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
クーリングタワーは、水等の熱媒体を大気と直接又は間接的に接触させて冷却する熱交換器の一種である。クーリングタワーは、ビル空調や地域冷暖房設備等において、冷凍機やコンプレッサー等で使用される冷却水を冷却し、冷却水を効率良く循環利用するために広く用いられている。
【０００３】
クーリングタワーにおける冷却水の冷却方式には、冷却水と外気（空気）とを直接接触させ、一部の冷却水の蒸発による気化熱を利用して残りの冷却水を冷却する開放式と、冷却水を熱交換器の管内に通し、管外側に外気と散布水を散水して冷却する密閉式と、がある。
【０００４】
主流である開放式は、クーリングタワーでの気化熱作用のため冷却水の一部が蒸発・飛散するため、蒸発・飛散した冷却水に相当する水を常に補給しつつ、冷凍機やコンプレッサー等の熱交換器とクーリングタワーとの間で冷却水を循環させている。
【０００５】
ここで、クーリングタワー内においては、例えばレジオネラ属菌、大腸菌等の雑菌が繁殖し易く、これらの雑菌の一部はタワー内で浮遊して、クーリングタワーの外に排出又は飛散されて周辺の環境を害することがあり、また、雑菌の一部は冷却水に混入することもある。
【０００６】
そこで、特許文献１には、クーリングタワー内に電解水生成器で生成された次亜塩素酸を含む混合電解水を噴霧して、噴霧した混合電解水でクーリングタワー内を霧化域にし、霧化された混合電解水によりクーリングタワー内に浮遊する雑菌を除去する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の技術では次亜塩素酸を含む電解水を用いて除菌を行っているため、有害な塩素ガスが発生しないように塩素濃度を制御する必要があり、制御が不十分である場合、周囲の環境や人体を害するおそれがあるという問題点を有している。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、安全にクーリングタワー内を除菌することができるクーリングタワーシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、冷却水が循環する冷却水循環路（200）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて冷却水を冷却するクーリングタワー（100）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて前記クーリングタワー（100）にて冷却された冷却水を熱交換させる熱交換器（300）と、を備えるクーリングタワーシステムであって、前記冷却水循環路（200）の冷却水を貯水する貯水タンク（61）と、前記貯水タンク（61）に貯水された冷却水の水中においてストリーマ放電を生起するための電極対（64,65）と、前記電極対（64,65）に直流電圧を印加してストリーマ放電を生起させる電源部（70）と、を有し、前記ストリーマ放電によって前記冷却水の水中に過酸化水素を生成するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
第１の発明では、ストリーマ放電によって冷却水中に発生した過酸化水素は、ストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を対流して水中で拡散され、水中に含まれる被処理成分を酸化分解して冷却水を浄化する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記貯水タンク（61）と、前記電極対（64,65）と、前記電源部（70）とが組み合わせられて水中放電ユニット（500）が設けられ、前記水中放電ユニット（500）が前記冷却水循環路（200）に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明では、前記貯水タンク（61）と、前記電極対（64,65）と、前記電源部（70）とが組み合わせられて水中放電ユニット（500）を構成しているため、既存のクーリングタワーシステムに設置しやすい。
【００１４】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記熱交換器（300）にて熱交換された冷却水が前記クーリングタワー（100）へ流出する前記冷却水循環路（200）に、前記貯水タンク（61）が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
過酸化水素の被処理成分との反応性は、反応温度が上昇することにより向上するところ、第３の発明では、前記熱交換器（300）にて熱交換した冷却水の温度が上昇しているため、過酸化水素による被処理成分の酸化分解を促進させることができる。
【００１６】
第４の発明は、第１乃至第３の何れかの発明において、上記貯水タンク（61）に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部（201,202）を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明では、イオン供給部（201,202）から銅イオンや鉄イオンが貯水タンク（61）へ供給される。過酸化水素を含む水中において、銅イオンや鉄イオンが共存する条件下では、いわゆるフェントン反応（Fenton反応）により、銅イオンや鉄イオンが触媒的に作用して、水酸化ラジカルが生成される。よって、貯水タンク（61）の水中では、水酸化ラジカルの生成量が増大し、有害物質の分解効率が向上する。
【００１８】
第５の発明は、第１乃至第４の何れかの発明において、前記電極対（64,65）のうち放電電極（64）は前記貯水タンク（61）の底部に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
第５の発明では、活性種や過酸化水素をストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を効率よく対流させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ストリーマ放電によって冷却水の水中にて過酸化水素を生成して除菌を行うため、発生するガスは酸素ガスであり、しかも次亜塩素酸等の添加物を含有させることなく、安全にクーリングタワー内を除菌することができる。
【００２１】
また、本発明では、直流電源（70）を用いてストリーマ放電を行っているので、例えばパルス電源と比較して、電源部の簡素化、低コスト化、小型化を図ることができる。また、パルス電源を用いると、放電に伴って水中で発生する衝撃波や騒音が大きくなってしまう。これに対し、直流電源（70）を用いると、このような衝撃波や騒音も低減できる。
【００２２】
第２の発明によれば、水中放電ユニット（500）を構成しているため、既存のクーリングタワーシステムに設置しやすい。
【００２３】
第３の発明によれば、過酸化水素による被処理成分の酸化分解を更に促進させることができる。
【００２４】
第４の発明によれば、過酸化水素の存在下に鉄イオン又は銅イオンを供給することで、フェントン反応を利用して多量の水酸化ラジカルを発生できる。従って、この水酸化ラジカルを用いて水中の有害物質等を効果的に除去できる。
【００２５】
第５の発明によれば、活性種や過酸化水素を貯水タンク（61）内を効率よく対流させることにより的確に水中の有害物質等を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施形態１に係るクーリングタワーシステムの構成図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。
【図３】図３は、実施形態１に係る絶縁ケーシングの斜視図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。
【図５】図５は、実施形態２に係る水中放電ユニットの全体構成図である。
【図６】図６は、実施形態２に係る絶縁ケーシングの斜視図である。
【図７】図７は、実施形態３に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。
【図８】図８は、実施形態３に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。
【図９】図９は、実施形態３の変形例に係る絶縁ケーシングの蓋部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００２８】
《実施形態１》
図１は本発明の実施形態１におけるクーリングタワーシステム（900）の構成図である。クーリングタワーシステム（900）は、冷却水を循環させる冷却水循環路（200）と、冷却水循環路（200）に配設された例えば開放式のクーリングタワー（100）と、例えば冷凍機やコンプレッサー等の熱交換器（300）と、冷却水循環路（200）に配設された水中放電ユニット（500）と、を備える。
【００２９】
クーリングタワー（100）は、空冷システムを循環中に熱交換した冷却水を再び冷却する塔で、例えば建物の屋上等に設置される。
【００３０】
クーリングタワー（100）は、クーリングタワー（100）の内側底部に形成されて水平方向の断面積が冷却水循環路（200）の配管断面積より広く形成された分離部（104）と、クーリングタワー（100）の内周に配設され取り込んだ外気と接触する充填材（105）と、クーリングタワー（100）の中空内部の天井側に配設される送風機（103）と、一端がクーリングタワー（100）に接続され冷却水の一部が蒸発したことによる冷却水の不足分を補う補給水を供給する補給水供給路（106）と、銅イオンや銀イオン等を発生させる抗菌剤が充填され補給水供給路（106）に配設された抗菌剤充填部（107）と、補給水供給路（106）に配設され補給水の流量を調整する流量調整弁（108）と、を備えて構成される。
【００３１】
冷却水循環路（200）は、一端が熱交換器（300）に接続され他端がクーリングタワー（100）の上部側に接続されて冷却水をクーリングタワー（100）に流入させる往路流入路（201）と、クーリングタワー（100）から循環水としての冷却水を流出させる復路流出路（202）と、を備える。往路流入路（201）や復路流出路（202）の途中には冷却水中に溶融した不純物を除去するフィルターが必要に応じて設けられる。往路流入路（201）と復路流出路（202）とは、例えば銅管で構成されており、その内壁から銅イオンを生成することで、後述する貯水タンク（61）に銅イオンを供給するイオン供給部（201,202）を構成している。
【００３２】
往路流入路（201）には、循環水（冷却水循環路（200）を循環する冷却水）の流量を調整する流量調整弁（114）が配設される。更に、往路流入路（201）には、流量調整弁（114）とクーリングタワー（100）との間において、水中放電ユニット（500）が配設される。復路流出路（202）には、循環水の流量を調整する流量調整弁（110）と、冷却水循環路（200）内の循環水を循環させるポンプ（111）と、が配設される。
【００３３】
次に水中放電ユニット（500）の詳細構造について説明する。クーリングタワーシステム（900）は、水中放電ユニット（500）を備えている。水中放電ユニット（500）は、水中でのストリーマ放電によって水中に過酸化水素等の浄化成分を生成し、この浄化成分によって冷却水の浄化を行うものである。図２に示されるように、水中放電ユニット（500）は、貯水タンク（61）と放電ユニット（72）とを有している。
【００３４】
貯水タンク（61）は密閉型の容器状に形成され、往路流入路（201）の流入側流路（201a）及び流出側流路（201b）が接続されている。
【００３５】
放電ユニット（72）は、放電電極（64）及び対向電極（65）と、この電極対（64,65）に電圧を印加する電源部（70）と、放電電極（64）を内部に収容する絶縁ケーシング（71）とを備えている。
【００３６】
電極対（64,65）は、水中でストリーマ放電を生起するためのものである。電極対（64,65）の一方の電極である放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に配置されている。絶縁ケーシング（71）は貯水タンク（61）の底部に配置されている。そのため放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の底面を介して貯水タンク（61）の底部に配置されている。放電電極（64）を貯水タンク（61）の底部に配置することにより、後述するように発生した過酸化水素をストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を対流させて拡散を促進させるためである。放電電極（64）は、上下に扁平な板状に形成されている。放電電極（64）は、電源部（70）の正極側に接続されている。放電電極（64）は、例えばステンレス、銅等の導電性の金属材料で構成されている。電極対（64,65）の他方の電極である対向電極（65）は、絶縁ケーシング（71）の外部に配置されている。対向電極（65）は、放電電極（64）の上方に設けられている。対向電極（65）は、上下に扁平な板状であって、且つ上下に複数の貫通孔（66）を有するメッシュ形状ないしパンチングメタル形状に構成されている。対向電極（65）は、放電電極（64）と略平行に配設されている。対向電極（65）は、電源部（70）の負極側に接続されている。対向電極（65）は、例えばステンレス、真鍮等の導電性の金属材料で構成されている。
【００３７】
電源部（70）は、電極対（64,65）に所定の直流電圧を印加する直流電源で構成されている。即ち、電源部（70）は、電極対（64,65）に対して瞬時的に高電圧を繰り返し印加するようなパルス電源ではなく、電極対（64,65）に対して常に数キロボルトの直流電圧を印加する。電源部（70）のうち、対向電極（65）が接続される負極側は、アースと接続されている。また、電源部（70）には、電極対（64,65）の放電電力を一定に制御する定電力制御部が設けられている（図示省略）。
【００３８】
絶縁ケーシング（71）は、例えばセラミックス等の絶縁材料で構成されている。絶縁ケーシング（71）は、一面（上面）が開放された容器状のケース本体（72）と、該ケース本体（72）の上方の開放部を閉塞する板状の蓋部（73）とを有している。
【００３９】
ケース本体（72）は、角型筒状の側壁部（72a）と、該側壁部（72a）の底面を閉塞する底部（72b）とを有している。放電電極（64）は、底部（72b）の上側に敷設されている。絶縁ケーシング（71）では、蓋部（73）と底部（72b）との間の上下方向の距離が、放電電極（64）の厚さよりも長くなっている。つまり、放電電極（64）と蓋部（73）との間には、所定の間隔が確保されている。これにより、絶縁ケーシング（71）の内部では、放電電極（64）とケース本体（72）と蓋部（73）との間に空間（S）が形成される。
【００４０】
図２及び図３に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）には、該蓋部（73）を厚さ方向に貫通する１つの開口（74）が形成されている。この開口（74）により、放電電極（64）と対向電極（65）との間の電界の形成が許容されている。蓋部（73）の開口（74）の内径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
以上のように、絶縁ケーシング（71）は、電極対（64,65）のうちの一方の電極（放電電極（64））のみを内部に収容し、且つ電極対（64,65）の間の電流経路の電流密度を上昇させる電流密度集中部を成す開口（74）を有する絶縁部材を構成している。
【００４２】
加えて、絶縁ケーシング（71）の開口（74）内では、電流経路の電流密度が集中することで、水がジュール熱によって気化して気泡（B）が形成される。つまり、絶縁ケーシング（71）の開口（74）は、該開口（74）に気相部を成す気泡（B）を形成する気相形成部として機能する。
【００４３】
以上のように構成された本実施形態に係るクーリングタワーシステム（900）について、以下その使用態様を説明する。
【００４４】
流量調整弁（110）及び（114）を開弁して、ポンプ（111）を駆動させて冷却水循環路（200）に冷却水を循環させる。冷却水は、往路流入路（201）と復路流出路（202）とを通じてクーリングタワー（100）と熱交換器（300）との間を循環する。即ち、クーリングタワー（100）と熱交換器（300）との間を循環する冷却水は、往路流入路（201）からクーリングタワー（100）内に流入し、内部を通過中に冷却された後、復路流出路（202）内に排出されて熱交換器（300）側に送られる。循環水の一部がクーリングタワー（100）で蒸発する気化熱を利用して残りの循環水が冷却されるので、蒸発による循環水の不足分を補給水供給路（106）からクーリングタワー（100）に供給する。これにより、熱交換器（300）で使用される冷却水（循環水）をクーリングタワー（100）で冷却し、冷却水を効率良く循環利用することができる。
【００４５】
本実施形態のクーリングタワーシステム（900）では、水中放電ユニット（500）が運転されることで、冷却水循環路（200）を流れる水の浄化がなされる。このような水中放電ユニット（500）による水の浄化動作について詳細に説明する。
【００４６】
水中放電ユニット（500）の運転の開始時には、図２に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の直流電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、電極対（64,65）の間に電界が形成される。この際、放電電極（64）の周囲は、絶縁ケーシング（71）で覆われている。このため、電極対（64,65）の間での漏れ電流が抑制されとともに、開口（74）内の電流経路の電流密度が集中した状態となる。
【００４７】
開口（74）内の電流密度が上昇すると、開口（74）内のジュール熱が大きくなる。その結果、絶縁ケーシング（71）では、開口（74）の近傍において、水の気化が促進されて気泡（B）が形成される。この気泡（B）は、図４に示すように、開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、対向電極（65）に導通する負極側の水と、正極側の放電電極（64）との間に気泡（B）が介在する。従って、この状態では、気泡（B）が、放電電極（64）と対向電極（65）との間での水を介した導電を阻止する抵抗として機能する。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の漏れ電流が抑制され、電極対（64,65）間では、所望とする電位差が保たれることになる。すると、気泡（B）内では、絶縁破壊に伴いストリーマ放電が発生する。
【００４８】
以上のようにして、気泡（B）でストリーマ放電が行われると、貯水タンク（61）内の水中では、水酸化ラジカル等の活性種や過酸化水素等が生成される。水酸化ラジカル等の活性種や過酸化水素は、ストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を対流する。これにより、水中での活性種や過酸化水素の拡散が促される。また、気泡（B）でストリーマ放電が行われると、このストリーマ放電に伴ってこの気泡（B）でイオン風を生成し易くなる。よって、貯水タンク（61）内では、このイオン風を利用して、活性種や過酸化水素の拡散効果を更に向上できる。
【００４９】
また、過酸化水素の被処理成分との反応性は、反応温度が上昇することにより向上するが、本実施形態においては水中放電ユニット（500）は熱交換器（300）にて熱交換した温度が上昇した冷却水が流れる往路流入路（201）に設けられているため、過酸化水素による被処理成分の酸化分解が促進される。
【００５０】
また、上述したように、貯水タンク（61）には、往路流入路（201）及び復路流出路（202）から析出した銅イオンが供給される。過酸化水素と銅イオンの存在下では、フェントン反応により、銅イオンが触媒的に作用して水酸化ラジカルの生成が促進される。これにより、水酸化ラジカルによる水の浄化効率が向上する。加えて、銅イオンは菌の繁殖を抑制する効果があるため、水中での殺菌作用も高くなる。
【００５１】
以上のようにして、水中に拡散した水酸化ラジカル等の活性種は、水中に含まれる被処理成分（例えばアンモニア等）を酸化分解して水の浄化に利用される。また、水中に拡散した過酸化水素は、水の殺菌に利用される。これにより、本実施形態のクーリングタワーシステム（900）では、冷却水の清浄度が保たれる。
【００５２】
《実施形態２》
上述の実施形態１では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に１つの開口（74）が形成されている。しかしながら、例えば図５及び図６に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。この変形例では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）が、略正方形板状に形成され、この蓋部（73）に複数の開口（74）が等間隔を置きながら碁盤目状に配列されている。一方、放電電極（64）及び対向電極（65）は、全ての開口（74）に跨るような正方形板状に形成されている。
【００５３】
この変形例においても、各開口（74）が、電界密度集中部、及び気相形成部として機能する。これにより、電源部（70）から電極対（64,65）に直流電圧が印加されると、各開口（74）の電流密度が上昇し、各開口（74）で気泡（B）が形成される。その結果、各気泡（B）でそれぞれストリーマ放電が生起され、水酸化ラジカル等の活性種や、過酸化水素が生成される。
【００５４】
《実施形態３》
実施形態３に係るクーリングタワーシステム（900）は、上述した実施形態１と放電ユニット（72）の構成が異なるものである。以下には、上記実施形態１と異なる点を主として説明する。
【００５５】
図７に示すように、実施形態３の放電ユニット（72）は、貯水タンク（61）の外側から内部に向かって挿入されて固定される、いわゆるフランジユニット式に構成されている。また、実施形態３の放電ユニット（72）は、放電電極（64）と対向電極（65）と絶縁ケーシング（71）とが一体的に組立てられている。
【００５６】
実施形態３の絶縁ケーシング（71）は、大略の外形が円筒状に形成されている。絶縁ケーシング（71）は、ケース本体（72）と蓋部（73）とを有している。
【００５７】
実施形態３のケース本体（72）は、例えばガラス質又は樹脂製の絶縁材料で構成されている。ケース本体（72）は、円筒状の基部（76）と、該基部（76）から貯水タンク（61）側に向かって突出する筒状壁部（77）と、該筒状壁部（77）の外縁部から更に貯水タンク（61）側に向かって突出する環状凸部（78）とを有している。また、ケース本体（72）には、環状凸部（78）の先端側に先端筒部（79）が一体に形成されている。基部（76）の軸心部には、円柱状の挿入口（76a）が軸方向に延びて貫通形成されている。筒状壁部（77）の内側には、挿入口（76a）と同軸となり、且つ挿入口（76a）よりも大径となる円柱状の空間（S）が形成されている。
【００５８】
実施形態３の蓋部（73）は、略円板状に形成されて環状凸部（78）の内側に嵌合している。蓋部（73）は、例えばセラミックス材料で構成されている。蓋部（73）の軸心には、実施形態１と同様、蓋部（73）を上下に貫通する円形状の１つの開口（74）が形成されている。
【００５９】
放電電極（64）は、軸直角断面が円形状となる縦長の棒状の電極で構成されている。放電電極（64）は、基部（76）の挿入口（76a）に嵌合している。これにより、放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に収容されている。実施形態３では、放電電極（64）のうち貯水タンク（61）とは反対側の端部が、貯水タンク（61）の外部に露出される状態となる。このため、貯水タンク（61）の外部に配置される電源部（70）と、放電電極（64）とを電気配線によって容易に接続することができる。
【００６０】
放電電極（64）のうち貯水タンク（61）側の端部（64a）は、絶縁ケーシング（71）の内部の空間（S）に臨んでいる。なお、図７に示す例では、放電電極（64）の端部（64a）が、挿入口（76a）の開口面よりも上側（貯水タンク（61）側）に突出しているが、この端部（64a）の先端面を挿入口（76a）の開口面と略面一としてもよいし、端部（64a）を挿入口（76a）の開口面よりも下側に陥没させてもよい。また、放電電極（64）は、実施形態１と同様、開口（74）を有する蓋部（73）との間に所定の間隔が確保されている。
【００６１】
対向電極（65）は、円筒状の電極本体（65a）と、該電極本体（65a）から径方向外方へ突出する鍔部（65b）とを有している。電極本体（65a）は、絶縁ケーシング（71）のケース本体（72）に外嵌している。鍔部（65b）は、貯水タンク（61）の壁部に固定されて放電ユニット（72）を保持する固定部を構成している。放電ユニット（72）が貯水タンク（61）に固定された状態では、対向電極（65）の電極本体（65a）の一部が浸水された状態となる。
【００６２】
対向電極（65）は、電極本体（65a）よりも小径の内側筒部（65c）と、該内側筒部（65c）と電極本体（65a）との間に亘って形成される連接部（65d）とを有している。内側筒部（65c）及び連接部（65d）は、貯水タンク（61）内の水中に浸漬している。内側筒部（65c）は、その内部に円柱空間（67）を形成している。内側筒部（65c）の軸方向の一端は、蓋部（73）と当接して該蓋部（73）を保持する保持部を構成している。また、電極本体（65a）と内側筒部（65c）と連接部（65d）の間には、ケース本体（72）の先端筒部（79）が内嵌している。内側筒部（65c）の軸方向の他端側には、円柱空間（67）を覆うようにメッシュ状の漏電防止材（68）が設けられている。この漏電防止材（68）は、対向電極（65）と接触することで、実質的にアースされている。これにより、漏電防止材（68）は、貯水タンク（61）の内部の空間（水中）のうち、円柱空間（67）の内側から外側への漏電を防止している。
【００６３】
対向電極（65）は、電極本体（65a）の一部が貯水タンク（61）の外部に露出される状態となる。このため、電源部（70）と対向電極（65）とを電気配線によって容易に接続することができる。
【００６４】
実施形態３のクーリングタワーシステム（900）においても、水中放電ユニット（500）が運転されることで、冷却水循環路（200）を流れる水の浄化がなされる。
【００６５】
水中放電ユニット（500）の運転の開始時には、図７に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の直流電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、開口（74）の内部の電流密度が上昇していく。
【００６６】
図７に示す状態から、電極対（64,65）へ更に直流電圧が継続して印加されると、開口（74）内の水が気化されて気泡（B）が形成される（図８を参照）。この状態では、気泡（B）が開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、円柱空間（67）内の負極側の水と、放電電極（64）との間に気泡（B）の抵抗が付与される。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の電位差が保たれ、気泡（B）でストリーマ放電が発生する。その結果、水中では、水酸化ラジカルや過酸化水素を生成され、これらの成分が冷却水の浄化に利用される。
【００６７】
なお、上記実施形態３では、円板状の蓋部（73）の軸心に１つの開口（74）を形成しているが、この蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。図９に示す例では、蓋部（73）の軸心を中心とする仮想ピッチ円上に、５つの開口（74）が等間隔置きに配列されている。このように蓋部（73）に複数の開口（74）を形成することで、各開口（74）の近傍でそれぞれストリーマ放電を生起させることができる。
【００６８】
《その他の実施形態》
上述の実施形態においては、水中放電ユニット（500）は往路流入路（201）に配設されたが、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されることはなく、復路流出路（202）に配設することも可能である。
【００６９】
上述した各実施形態の電源部（70）には、ストリーマ放電の放電電力を一定に制御する定電力制御部を用いている。しかしながら、定電力制御部に代えて、ストリーマ放電時の放電電流を一定に制御する定電流制御部を設けることもできる。この定電流制御を行うと、洗浄水の導電率によらず放電が安定するため、スパークの発生も未然に回避できる。
【００７０】
また、上述した各実施形態では、電源部（70）の正極に放電電極（64）を接続し、電源部（70）の負極に対向電極（65）を接続している。しかしながら、電源部（70）の負極に放電電極（64）を接続し、電源部（70）の正極に対向電極（65）を接続することで、電極対（64,65）の間で、いわゆるマイナス放電を行うようにしてもよい。
【００７１】
また、上述した各実施形態では、冷却水循環路（200）を銅管とすることで、銅イオンのイオン供給部としている。しかしながら、イオン供給部としては、例えば鉄イオンを生成する鉄製の配管を用いることもできる。鉄イオンも銅イオンと同様、過酸化水素の存在下でフェントン反応を促進させるため、水酸化ラジカルの生成量を増大できる。また、例えば銅片や鉄片を貯水タンク（61）内に浸漬することで、これらをイオン供給部とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上説明したように、本発明は、雑菌が除去された冷却水を得ることができるクーリングタワーシステムについて有用である。
【符号の説明】
【００７３】
61 貯水タンク
64 放電電極
65 対向電極
66 貫通孔
70 電源部
71 絶縁ケーシング
72 放電ユニット
73 蓋部
74 開口
100 クーリングタワー
104 分離部
105 充填材
106 補給水供給路
107 抗菌剤充填部
108 流量調整弁
111 ポンプ
114 流量調整弁
200 冷却水循環路
201 往路流入路
202 復路流出路
300 熱交換器
500 水中放電ユニット
900 クーリングタワーシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーリングタワー内部の雑菌を除菌できるクーリングタワーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
クーリングタワーは、水等の熱媒体を大気と直接又は間接的に接触させて冷却する熱交換器の一種である。クーリングタワーは、ビル空調や地域冷暖房設備等において、冷凍機やコンプレッサー等で使用される冷却水を冷却し、冷却水を効率良く循環利用するために広く用いられている。
【０００３】
クーリングタワーにおける冷却水の冷却方式には、冷却水と外気（空気）とを直接接触させ、一部の冷却水の蒸発による気化熱を利用して残りの冷却水を冷却する開放式と、冷却水を熱交換器の管内に通し、管外側に外気と散布水を散水して冷却する密閉式と、がある。
【０００４】
主流である開放式は、クーリングタワーでの気化熱作用のため冷却水の一部が蒸発・飛散するため、蒸発・飛散した冷却水に相当する水を常に補給しつつ、冷凍機やコンプレッサー等の熱交換器とクーリングタワーとの間で冷却水を循環させている。
【０００５】
ここで、クーリングタワー内においては、例えばレジオネラ属菌、大腸菌等の雑菌が繁殖し易く、これらの雑菌の一部はタワー内で浮遊して、クーリングタワーの外に排出又は飛散されて周辺の環境を害することがあり、また、雑菌の一部は冷却水に混入することもある。
【０００６】
そこで、特許文献１には、クーリングタワー内に電解水生成器で生成された次亜塩素酸を含む混合電解水を噴霧して、噴霧した混合電解水でクーリングタワー内を霧化域にし、霧化された混合電解水によりクーリングタワー内に浮遊する雑菌を除去する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の技術では次亜塩素酸を含む電解水を用いて除菌を行っているため、有害な塩素ガスが発生しないように塩素濃度を制御する必要があり、制御が不十分である場合、周囲の環境や人体を害するおそれがあるという問題点を有している。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、安全にクーリングタワー内を除菌することができるクーリングタワーシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、冷却水が循環する冷却水循環路（200）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて冷却水を冷却するクーリングタワー（100）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて前記クーリングタワー（100）にて冷却された冷却水を熱交換させる熱交換器（300）と、を備えるクーリングタワーシステムであって、前記冷却水循環路（200）の冷却水を貯水する貯水タンク（61）と、前記貯水タンク（61）に貯水された冷却水の水中においてストリーマ放電を生起するための電極対（64,65）と、前記電極対（64,65）に直流電圧を印加してストリーマ放電を生起させる電源部（70）と、を有し、前記ストリーマ放電によって前記冷却水の水中に過酸化水素を生成するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
第１の発明では、ストリーマ放電によって冷却水中に発生した過酸化水素は、ストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を対流して水中で拡散され、水中に含まれる被処理成分を酸化分解して冷却水を浄化する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記貯水タンク（61）と、前記電極対（64,65）と、前記電源部（70）とが組み合わせられて水中放電ユニット（500）が設けられ、前記水中放電ユニット（500）が前記冷却水循環路（200）に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明では、前記貯水タンク（61）と、前記電極対（64,65）と、前記電源部（70）とが組み合わせられて水中放電ユニット（500）を構成しているため、既存のクーリングタワーシステムに設置しやすい。
【００１４】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記熱交換器（300）にて熱交換された冷却水が前記クーリングタワー（100）へ流出する前記冷却水循環路（200）に、前記貯水タンク（61）が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
過酸化水素の被処理成分との反応性は、反応温度が上昇することにより向上するところ、第３の発明では、前記熱交換器（300）にて熱交換した冷却水の温度が上昇しているため、過酸化水素による被処理成分の酸化分解を促進させることができる。
【００１６】
第４の発明は、第１乃至第３の何れかの発明において、上記貯水タンク（61）に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部（201,202）を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明では、イオン供給部（201,202）から銅イオンや鉄イオンが貯水タンク（61）へ供給される。過酸化水素を含む水中において、銅イオンや鉄イオンが共存する条件下では、いわゆるフェントン反応（Fenton反応）により、銅イオンや鉄イオンが触媒的に作用して、水酸化ラジカルが生成される。よって、貯水タンク（61）の水中では、水酸化ラジカルの生成量が増大し、有害物質の分解効率が向上する。
【００１８】
第５の発明は、第１乃至第４の何れかの発明において、前記電極対（64,65）のうち放電電極（64）は前記貯水タンク（61）の底部に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
第５の発明では、活性種や過酸化水素をストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を効率よく対流させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ストリーマ放電によって冷却水の水中にて過酸化水素を生成して除菌を行うため、発生するガスは酸素ガスであり、しかも次亜塩素酸等の添加物を含有させることなく、安全にクーリングタワー内を除菌することができる。
【００２１】
また、本発明では、直流電源（70）を用いてストリーマ放電を行っているので、例えばパルス電源と比較して、電源部の簡素化、低コスト化、小型化を図ることができる。また、パルス電源を用いると、放電に伴って水中で発生する衝撃波や騒音が大きくなってしまう。これに対し、直流電源（70）を用いると、このような衝撃波や騒音も低減できる。
【００２２】
第２の発明によれば、水中放電ユニット（500）を構成しているため、既存のクーリングタワーシステムに設置しやすい。
【００２３】
第３の発明によれば、過酸化水素による被処理成分の酸化分解を更に促進させることができる。
【００２４】
第４の発明によれば、過酸化水素の存在下に鉄イオン又は銅イオンを供給することで、フェントン反応を利用して多量の水酸化ラジカルを発生できる。従って、この水酸化ラジカルを用いて水中の有害物質等を効果的に除去できる。
【００２５】
第５の発明によれば、活性種や過酸化水素を貯水タンク（61）内を効率よく対流させることにより的確に水中の有害物質等を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施形態１に係るクーリングタワーシステムの構成図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。
【図３】図３は、実施形態１に係る絶縁ケーシングの斜視図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。
【図５】図５は、実施形態２に係る水中放電ユニットの全体構成図である。
【図６】図６は、実施形態２に係る絶縁ケーシングの斜視図である。
【図７】図７は、実施形態３に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。
【図８】図８は、実施形態３に係る水中放電ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。
【図９】図９は、実施形態３の変形例に係る絶縁ケーシングの蓋部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００２８】
《実施形態１》
図１は本発明の実施形態１におけるクーリングタワーシステム（900）の構成図である。クーリングタワーシステム（900）は、冷却水を循環させる冷却水循環路（200）と、冷却水循環路（200）に配設された例えば開放式のクーリングタワー（100）と、例えば冷凍機やコンプレッサー等の熱交換器（300）と、冷却水循環路（200）に配設された水中放電ユニット（500）と、を備える。
【００２９】
クーリングタワー（100）は、空冷システムを循環中に熱交換した冷却水を再び冷却する塔で、例えば建物の屋上等に設置される。
【００３０】
クーリングタワー（100）は、クーリングタワー（100）の内側底部に形成されて水平方向の断面積が冷却水循環路（200）の配管断面積より広く形成された分離部（104）と、クーリングタワー（100）の内周に配設され取り込んだ外気と接触する充填材（105）と、クーリングタワー（100）の中空内部の天井側に配設される送風機（103）と、一端がクーリングタワー（100）に接続され冷却水の一部が蒸発したことによる冷却水の不足分を補う補給水を供給する補給水供給路（106）と、銅イオンや銀イオン等を発生させる抗菌剤が充填され補給水供給路（106）に配設された抗菌剤充填部（107）と、補給水供給路（106）に配設され補給水の流量を調整する流量調整弁（108）と、を備えて構成される。
【００３１】
冷却水循環路（200）は、一端が熱交換器（300）に接続され他端がクーリングタワー（100）の上部側に接続されて冷却水をクーリングタワー（100）に流入させる往路流入路（201）と、クーリングタワー（100）から循環水としての冷却水を流出させる復路流出路（202）と、を備える。往路流入路（201）や復路流出路（202）の途中には冷却水中に溶融した不純物を除去するフィルターが必要に応じて設けられる。往路流入路（201）と復路流出路（202）とは、例えば銅管で構成されており、その内壁から銅イオンを生成することで、後述する貯水タンク（61）に銅イオンを供給するイオン供給部（201,202）を構成している。
【００３２】
往路流入路（201）には、循環水（冷却水循環路（200）を循環する冷却水）の流量を調整する流量調整弁（114）が配設される。更に、往路流入路（201）には、流量調整弁（114）とクーリングタワー（100）との間において、水中放電ユニット（500）が配設される。復路流出路（202）には、循環水の流量を調整する流量調整弁（110）と、冷却水循環路（200）内の循環水を循環させるポンプ（111）と、が配設される。
【００３３】
次に水中放電ユニット（500）の詳細構造について説明する。クーリングタワーシステム（900）は、水中放電ユニット（500）を備えている。水中放電ユニット（500）は、水中でのストリーマ放電によって水中に過酸化水素等の浄化成分を生成し、この浄化成分によって冷却水の浄化を行うものである。図２に示されるように、水中放電ユニット（500）は、貯水タンク（61）と放電ユニット（72）とを有している。
【００３４】
貯水タンク（61）は密閉型の容器状に形成され、往路流入路（201）の流入側流路（201a）及び流出側流路（201b）が接続されている。
【００３５】
放電ユニット（72）は、放電電極（64）及び対向電極（65）と、この電極対（64,65）に電圧を印加する電源部（70）と、放電電極（64）を内部に収容する絶縁ケーシング（71）とを備えている。
【００３６】
電極対（64,65）は、水中でストリーマ放電を生起するためのものである。電極対（64,65）の一方の電極である放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に配置されている。絶縁ケーシング（71）は貯水タンク（61）の底部に配置されている。そのため放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の底面を介して貯水タンク（61）の底部に配置されている。放電電極（64）を貯水タンク（61）の底部に配置することにより、後述するように発生した過酸化水素をストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を対流させて拡散を促進させるためである。放電電極（64）は、上下に扁平な板状に形成されている。放電電極（64）は、電源部（70）の正極側に接続されている。放電電極（64）は、例えばステンレス、銅等の導電性の金属材料で構成されている。電極対（64,65）の他方の電極である対向電極（65）は、絶縁ケーシング（71）の外部に配置されている。対向電極（65）は、放電電極（64）の上方に設けられている。対向電極（65）は、上下に扁平な板状であって、且つ上下に複数の貫通孔（66）を有するメッシュ形状ないしパンチングメタル形状に構成されている。対向電極（65）は、放電電極（64）と略平行に配設されている。対向電極（65）は、電源部（70）の負極側に接続されている。対向電極（65）は、例えばステンレス、真鍮等の導電性の金属材料で構成されている。
【００３７】
電源部（70）は、電極対（64,65）に所定の直流電圧を印加する直流電源で構成されている。即ち、電源部（70）は、電極対（64,65）に対して瞬時的に高電圧を繰り返し印加するようなパルス電源ではなく、電極対（64,65）に対して常に数キロボルトの直流電圧を印加する。電源部（70）のうち、対向電極（65）が接続される負極側は、アースと接続されている。また、電源部（70）には、電極対（64,65）の放電電力を一定に制御する定電力制御部が設けられている（図示省略）。
【００３８】
絶縁ケーシング（71）は、例えばセラミックス等の絶縁材料で構成されている。絶縁ケーシング（71）は、一面（上面）が開放された容器状のケース本体（72）と、該ケース本体（72）の上方の開放部を閉塞する板状の蓋部（73）とを有している。
【００３９】
ケース本体（72）は、角型筒状の側壁部（72a）と、該側壁部（72a）の底面を閉塞する底部（72b）とを有している。放電電極（64）は、底部（72b）の上側に敷設されている。絶縁ケーシング（71）では、蓋部（73）と底部（72b）との間の上下方向の距離が、放電電極（64）の厚さよりも長くなっている。つまり、放電電極（64）と蓋部（73）との間には、所定の間隔が確保されている。これにより、絶縁ケーシング（71）の内部では、放電電極（64）とケース本体（72）と蓋部（73）との間に空間（S）が形成される。
【００４０】
図２及び図３に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）には、該蓋部（73）を厚さ方向に貫通する１つの開口（74）が形成されている。この開口（74）により、放電電極（64）と対向電極（65）との間の電界の形成が許容されている。蓋部（73）の開口（74）の内径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
以上のように、絶縁ケーシング（71）は、電極対（64,65）のうちの一方の電極（放電電極（64））のみを内部に収容し、且つ電極対（64,65）の間の電流経路の電流密度を上昇させる電流密度集中部を成す開口（74）を有する絶縁部材を構成している。
【００４２】
加えて、絶縁ケーシング（71）の開口（74）内では、電流経路の電流密度が集中することで、水がジュール熱によって気化して気泡（B）が形成される。つまり、絶縁ケーシング（71）の開口（74）は、該開口（74）に気相部を成す気泡（B）を形成する気相形成部として機能する。
【００４３】
以上のように構成された本実施形態に係るクーリングタワーシステム（900）について、以下その使用態様を説明する。
【００４４】
流量調整弁（110）及び（114）を開弁して、ポンプ（111）を駆動させて冷却水循環路（200）に冷却水を循環させる。冷却水は、往路流入路（201）と復路流出路（202）とを通じてクーリングタワー（100）と熱交換器（300）との間を循環する。即ち、クーリングタワー（100）と熱交換器（300）との間を循環する冷却水は、往路流入路（201）からクーリングタワー（100）内に流入し、内部を通過中に冷却された後、復路流出路（202）内に排出されて熱交換器（300）側に送られる。循環水の一部がクーリングタワー（100）で蒸発する気化熱を利用して残りの循環水が冷却されるので、蒸発による循環水の不足分を補給水供給路（106）からクーリングタワー（100）に供給する。これにより、熱交換器（300）で使用される冷却水（循環水）をクーリングタワー（100）で冷却し、冷却水を効率良く循環利用することができる。
【００４５】
本実施形態のクーリングタワーシステム（900）では、水中放電ユニット（500）が運転されることで、冷却水循環路（200）を流れる水の浄化がなされる。このような水中放電ユニット（500）による水の浄化動作について詳細に説明する。
【００４６】
水中放電ユニット（500）の運転の開始時には、図２に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の直流電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、電極対（64,65）の間に電界が形成される。この際、放電電極（64）の周囲は、絶縁ケーシング（71）で覆われている。このため、電極対（64,65）の間での漏れ電流が抑制されとともに、開口（74）内の電流経路の電流密度が集中した状態となる。
【００４７】
開口（74）内の電流密度が上昇すると、開口（74）内のジュール熱が大きくなる。その結果、絶縁ケーシング（71）では、開口（74）の近傍において、水の気化が促進されて気泡（B）が形成される。この気泡（B）は、図４に示すように、開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、対向電極（65）に導通する負極側の水と、正極側の放電電極（64）との間に気泡（B）が介在する。従って、この状態では、気泡（B）が、放電電極（64）と対向電極（65）との間での水を介した導電を阻止する抵抗として機能する。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の漏れ電流が抑制され、電極対（64,65）間では、所望とする電位差が保たれることになる。すると、気泡（B）内では、絶縁破壊に伴いストリーマ放電が発生する。
【００４８】
以上のようにして、気泡（B）でストリーマ放電が行われると、貯水タンク（61）内の水中では、水酸化ラジカル等の活性種や過酸化水素等が生成される。水酸化ラジカル等の活性種や過酸化水素は、ストリーマ放電に伴う熱によって貯水タンク（61）内を対流する。これにより、水中での活性種や過酸化水素の拡散が促される。また、気泡（B）でストリーマ放電が行われると、このストリーマ放電に伴ってこの気泡（B）でイオン風を生成し易くなる。よって、貯水タンク（61）内では、このイオン風を利用して、活性種や過酸化水素の拡散効果を更に向上できる。
【００４９】
また、過酸化水素の被処理成分との反応性は、反応温度が上昇することにより向上するが、本実施形態においては水中放電ユニット（500）は熱交換器（300）にて熱交換した温度が上昇した冷却水が流れる往路流入路（201）に設けられているため、過酸化水素による被処理成分の酸化分解が促進される。
【００５０】
また、上述したように、貯水タンク（61）には、往路流入路（201）及び復路流出路（202）から析出した銅イオンが供給される。過酸化水素と銅イオンの存在下では、フェントン反応により、銅イオンが触媒的に作用して水酸化ラジカルの生成が促進される。これにより、水酸化ラジカルによる水の浄化効率が向上する。加えて、銅イオンは菌の繁殖を抑制する効果があるため、水中での殺菌作用も高くなる。
【００５１】
以上のようにして、水中に拡散した水酸化ラジカル等の活性種は、水中に含まれる被処理成分（例えばアンモニア等）を酸化分解して水の浄化に利用される。また、水中に拡散した過酸化水素は、水の殺菌に利用される。これにより、本実施形態のクーリングタワーシステム（900）では、冷却水の清浄度が保たれる。
【００５２】
《実施形態２》
上述の実施形態１では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に１つの開口（74）が形成されている。しかしながら、例えば図５及び図６に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。この変形例では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）が、略正方形板状に形成され、この蓋部（73）に複数の開口（74）が等間隔を置きながら碁盤目状に配列されている。一方、放電電極（64）及び対向電極（65）は、全ての開口（74）に跨るような正方形板状に形成されている。
【００５３】
この変形例においても、各開口（74）が、電界密度集中部、及び気相形成部として機能する。これにより、電源部（70）から電極対（64,65）に直流電圧が印加されると、各開口（74）の電流密度が上昇し、各開口（74）で気泡（B）が形成される。その結果、各気泡（B）でそれぞれストリーマ放電が生起され、水酸化ラジカル等の活性種や、過酸化水素が生成される。
【００５４】
《実施形態３》
実施形態３に係るクーリングタワーシステム（900）は、上述した実施形態１と放電ユニット（72）の構成が異なるものである。以下には、上記実施形態１と異なる点を主として説明する。
【００５５】
図７に示すように、実施形態３の放電ユニット（72）は、貯水タンク（61）の外側から内部に向かって挿入されて固定される、いわゆるフランジユニット式に構成されている。また、実施形態３の放電ユニット（72）は、放電電極（64）と対向電極（65）と絶縁ケーシング（71）とが一体的に組立てられている。
【００５６】
実施形態３の絶縁ケーシング（71）は、大略の外形が円筒状に形成されている。絶縁ケーシング（71）は、ケース本体（72）と蓋部（73）とを有している。
【００５７】
実施形態３のケース本体（72）は、例えばガラス質又は樹脂製の絶縁材料で構成されている。ケース本体（72）は、円筒状の基部（76）と、該基部（76）から貯水タンク（61）側に向かって突出する筒状壁部（77）と、該筒状壁部（77）の外縁部から更に貯水タンク（61）側に向かって突出する環状凸部（78）とを有している。また、ケース本体（72）には、環状凸部（78）の先端側に先端筒部（79）が一体に形成されている。基部（76）の軸心部には、円柱状の挿入口（76a）が軸方向に延びて貫通形成されている。筒状壁部（77）の内側には、挿入口（76a）と同軸となり、且つ挿入口（76a）よりも大径となる円柱状の空間（S）が形成されている。
【００５８】
実施形態３の蓋部（73）は、略円板状に形成されて環状凸部（78）の内側に嵌合している。蓋部（73）は、例えばセラミックス材料で構成されている。蓋部（73）の軸心には、実施形態１と同様、蓋部（73）を上下に貫通する円形状の１つの開口（74）が形成されている。
【００５９】
放電電極（64）は、軸直角断面が円形状となる縦長の棒状の電極で構成されている。放電電極（64）は、基部（76）の挿入口（76a）に嵌合している。これにより、放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に収容されている。実施形態３では、放電電極（64）のうち貯水タンク（61）とは反対側の端部が、貯水タンク（61）の外部に露出される状態となる。このため、貯水タンク（61）の外部に配置される電源部（70）と、放電電極（64）とを電気配線によって容易に接続することができる。
【００６０】
放電電極（64）のうち貯水タンク（61）側の端部（64a）は、絶縁ケーシング（71）の内部の空間（S）に臨んでいる。なお、図７に示す例では、放電電極（64）の端部（64a）が、挿入口（76a）の開口面よりも上側（貯水タンク（61）側）に突出しているが、この端部（64a）の先端面を挿入口（76a）の開口面と略面一としてもよいし、端部（64a）を挿入口（76a）の開口面よりも下側に陥没させてもよい。また、放電電極（64）は、実施形態１と同様、開口（74）を有する蓋部（73）との間に所定の間隔が確保されている。
【００６１】
対向電極（65）は、円筒状の電極本体（65a）と、該電極本体（65a）から径方向外方へ突出する鍔部（65b）とを有している。電極本体（65a）は、絶縁ケーシング（71）のケース本体（72）に外嵌している。鍔部（65b）は、貯水タンク（61）の壁部に固定されて放電ユニット（72）を保持する固定部を構成している。放電ユニット（72）が貯水タンク（61）に固定された状態では、対向電極（65）の電極本体（65a）の一部が浸水された状態となる。
【００６２】
対向電極（65）は、電極本体（65a）よりも小径の内側筒部（65c）と、該内側筒部（65c）と電極本体（65a）との間に亘って形成される連接部（65d）とを有している。内側筒部（65c）及び連接部（65d）は、貯水タンク（61）内の水中に浸漬している。内側筒部（65c）は、その内部に円柱空間（67）を形成している。内側筒部（65c）の軸方向の一端は、蓋部（73）と当接して該蓋部（73）を保持する保持部を構成している。また、電極本体（65a）と内側筒部（65c）と連接部（65d）の間には、ケース本体（72）の先端筒部（79）が内嵌している。内側筒部（65c）の軸方向の他端側には、円柱空間（67）を覆うようにメッシュ状の漏電防止材（68）が設けられている。この漏電防止材（68）は、対向電極（65）と接触することで、実質的にアースされている。これにより、漏電防止材（68）は、貯水タンク（61）の内部の空間（水中）のうち、円柱空間（67）の内側から外側への漏電を防止している。
【００６３】
対向電極（65）は、電極本体（65a）の一部が貯水タンク（61）の外部に露出される状態となる。このため、電源部（70）と対向電極（65）とを電気配線によって容易に接続することができる。
【００６４】
実施形態３のクーリングタワーシステム（900）においても、水中放電ユニット（500）が運転されることで、冷却水循環路（200）を流れる水の浄化がなされる。
【００６５】
水中放電ユニット（500）の運転の開始時には、図７に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の直流電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、開口（74）の内部の電流密度が上昇していく。
【００６６】
図７に示す状態から、電極対（64,65）へ更に直流電圧が継続して印加されると、開口（74）内の水が気化されて気泡（B）が形成される（図８を参照）。この状態では、気泡（B）が開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、円柱空間（67）内の負極側の水と、放電電極（64）との間に気泡（B）の抵抗が付与される。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の電位差が保たれ、気泡（B）でストリーマ放電が発生する。その結果、水中では、水酸化ラジカルや過酸化水素を生成され、これらの成分が冷却水の浄化に利用される。
【００６７】
なお、上記実施形態３では、円板状の蓋部（73）の軸心に１つの開口（74）を形成しているが、この蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。図９に示す例では、蓋部（73）の軸心を中心とする仮想ピッチ円上に、５つの開口（74）が等間隔置きに配列されている。このように蓋部（73）に複数の開口（74）を形成することで、各開口（74）の近傍でそれぞれストリーマ放電を生起させることができる。
【００６８】
《その他の実施形態》
上述の実施形態においては、水中放電ユニット（500）は往路流入路（201）に配設されたが、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されることはなく、復路流出路（202）に配設することも可能である。
【００６９】
上述した各実施形態の電源部（70）には、ストリーマ放電の放電電力を一定に制御する定電力制御部を用いている。しかしながら、定電力制御部に代えて、ストリーマ放電時の放電電流を一定に制御する定電流制御部を設けることもできる。この定電流制御を行うと、洗浄水の導電率によらず放電が安定するため、スパークの発生も未然に回避できる。
【００７０】
また、上述した各実施形態では、電源部（70）の正極に放電電極（64）を接続し、電源部（70）の負極に対向電極（65）を接続している。しかしながら、電源部（70）の負極に放電電極（64）を接続し、電源部（70）の正極に対向電極（65）を接続することで、電極対（64,65）の間で、いわゆるマイナス放電を行うようにしてもよい。
【００７１】
また、上述した各実施形態では、冷却水循環路（200）を銅管とすることで、銅イオンのイオン供給部としている。しかしながら、イオン供給部としては、例えば鉄イオンを生成する鉄製の配管を用いることもできる。鉄イオンも銅イオンと同様、過酸化水素の存在下でフェントン反応を促進させるため、水酸化ラジカルの生成量を増大できる。また、例えば銅片や鉄片を貯水タンク（61）内に浸漬することで、これらをイオン供給部とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上説明したように、本発明は、雑菌が除去された冷却水を得ることができるクーリングタワーシステムについて有用である。
【符号の説明】
【００７３】
61 貯水タンク
64 放電電極
65 対向電極
66 貫通孔
70 電源部
71 絶縁ケーシング
72 放電ユニット
73 蓋部
74 開口
100 クーリングタワー
104 分離部
105 充填材
106 補給水供給路
107 抗菌剤充填部
108 流量調整弁
111 ポンプ
114 流量調整弁
200 冷却水循環路
201 往路流入路
202 復路流出路
300 熱交換器
500 水中放電ユニット
900 クーリングタワーシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水が循環する冷却水循環路（200）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて冷却水を冷却するクーリングタワー（100）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて前記クーリングタワー（100）にて冷却された冷却水を熱交換させる熱交換器（300）と、を備えるクーリングタワーシステムであって、
前記冷却水循環路（200）の冷却水を貯水する貯水タンク（61）と、
前記貯水タンク（61）に貯水された冷却水の水中においてストリーマ放電を生起するための電極対（64,65）と、
前記電極対（64,65）に直流電圧を印加してストリーマ放電を生起させる電源部（70）と、を有し、前記ストリーマ放電によって前記冷却水の水中に過酸化水素を生成するようにしたことを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記貯水タンク（61）と、前記電極対（64,65）と、前記電源部（70）とが組み合わせられて水中放電ユニット（500）が設けられ、前記水中放電ユニット（500）が前記冷却水循環路（200）に設けられていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記熱交換器（300）にて熱交換された冷却水が前記クーリングタワー（100）へ流出する前記冷却水循環路（200）に、前記貯水タンク（61）が設けられていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
上記貯水タンク（61）に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部（201,202）が設けられていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
前記電極対（64,65）のうち放電電極（64）は前記貯水タンク（61）の底部に配置されていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項１】
冷却水が循環する冷却水循環路（200）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて冷却水を冷却するクーリングタワー（100）と、前記冷却水循環路（200）に配設されて前記クーリングタワー（100）にて冷却された冷却水を熱交換させる熱交換器（300）と、を備えるクーリングタワーシステムであって、
前記冷却水循環路（200）の冷却水を貯水する貯水タンク（61）と、
前記貯水タンク（61）に貯水された冷却水の水中においてストリーマ放電を生起するための電極対（64,65）と、
前記電極対（64,65）に直流電圧を印加してストリーマ放電を生起させる電源部（70）と、を有し、前記ストリーマ放電によって前記冷却水の水中に過酸化水素を生成するようにしたことを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記貯水タンク（61）と、前記電極対（64,65）と、前記電源部（70）とが組み合わせられて水中放電ユニット（500）が設けられ、前記水中放電ユニット（500）が前記冷却水循環路（200）に設けられていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記熱交換器（300）にて熱交換された冷却水が前記クーリングタワー（100）へ流出する前記冷却水循環路（200）に、前記貯水タンク（61）が設けられていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
上記貯水タンク（61）に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部（201,202）が設けられていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
前記電極対（64,65）のうち放電電極（64）は前記貯水タンク（61）の底部に配置されていることを特徴とするクーリングタワーシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−７７９２０（Ｐ２０１２−７７９２０Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２０４２８（Ｐ２０１０−２２０４２８）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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