電気分解処理の異常検出方法、及び電気分解処理の異常検出装置、並びに水処理システム
【課題】ユーザが電気分解処理の異常を容易且つ迅速に知ることができるようにする。
【解決手段】定電圧制御で食塩水の電気分解を行う場合は、まず、電解中に電極ユニットに通電される電流値を電流計で測定する（Ｓ１）。 そして、電流値Ａが所定範囲内、すなわちＡ１≦Ａ≦Ａ２か否かを判断する。そしてその答が肯定（Ｙｅｓ）のときは正常な食塩水の電気分解処理を行うことができると判断し、ステップＳ３に進んで正常処理を行い、処理を終了する。一方、ステップＳ２の答が否定（Ｎｏ）、すなわち電流値Ａが、Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２のときは、食塩水の濃度が過度に低いか又は過度に高いため所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができないと判断し、ステップ４に進み警報ブザーや警報ランプで異常をユーザに報知し、処理を終了する。
【解決手段】定電圧制御で食塩水の電気分解を行う場合は、まず、電解中に電極ユニットに通電される電流値を電流計で測定する（Ｓ１）。 そして、電流値Ａが所定範囲内、すなわちＡ１≦Ａ≦Ａ２か否かを判断する。そしてその答が肯定（Ｙｅｓ）のときは正常な食塩水の電気分解処理を行うことができると判断し、ステップＳ３に進んで正常処理を行い、処理を終了する。一方、ステップＳ２の答が否定（Ｎｏ）、すなわち電流値Ａが、Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２のときは、食塩水の濃度が過度に低いか又は過度に高いため所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができないと判断し、ステップ４に進み警報ブザーや警報ランプで異常をユーザに報知し、処理を終了する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解処理の異常検出方法、及び電気分解処理の異常検出装置、並びに水処理システムに関し、より詳しくは定電流制御又は定電圧制御を行って塩水を電気分解する電気分解処理の異常検出方法、及び前記電気分解処理の異常検出装置、並びに前記電気分解処理により生成された塩素系水溶液を冷却系循環水に注入する水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、商業用ビルや各種工場などの空調設備では、冷却水を循環させて熱交換器等の被冷却装置を冷却する水処理システムが広く採用されている。
【０００３】
この種の水処理システムでは、冷却水を循環させているため、水分の蒸発によって循環水が濃縮され、循環水中には溶存塩類や栄養源が高濃度に含まれるようになる。そしてその結果、循環水の水質が悪化して藻類やスライムが発生し、通水性の悪化や冷却能力の低下を招くおそれがある。また、上記スライム等に起因してレジオネラ菌が繁殖し、繁殖したレジオネラ菌が蒸発水に同伴されて大気中に飛散されてしまうおそれがある。さらに、硬度成分やシリカの濃縮によってスケールが堆積して被冷却装置に付着し、熱効率の低下を招くおそれがある。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決する方策として、特許文献１では、開放循環冷却水系において、原水の一部を陽イオン交換樹脂で処理して得られる軟化水の一部を冷却水系に供給すると共に、軟化水の他の一部を用いて調製した食塩水を電気分解して次亜塩素酸ナトリウム（遊離残留塩素）を生成させ、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液（遊離残留塩素含有水）を冷却水系に添加するようにした冷却水の処理方法が提案されている。
【０００５】
この特許文献１では、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を冷却水系に連続的に注入して冷却水中の遊離残留塩素濃度を０．１〜１ｍｇＣｌ／Ｌの範囲に維持すると共に、冷却水中のカルシウム硬度を特定範囲に保持し、これにより冷却水系のスライムやスケールの発生を防止し、かつ金属の腐食を抑制している。
【０００６】
また、食塩水の電気分解処理については、塩水タンク内で食塩を軟化水に溶解させて食塩水を調製し、該調製された食塩水を電解槽に供給すると共に軟化水で希釈し、該希釈された食塩水を電気分解して所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を得ている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２１９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１のように塩水タンクで食塩水を調製する場合、食塩の塩水タンクへの供給は、通常、人手により塩水タンクに投入される。
【０００９】
したがって、食塩の塩水タンクへの投入を失念した場合は、希釈後の食塩水が目標濃度の範囲から外れ、所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができなくなる。このため、このような異常事態が生じた場合は極力迅速にユーザに知らせるようにするのが望ましい。
【００１０】
また、特許文献１のように、電解槽において食塩水を軟化水で希釈する場合、食塩水の希釈率は、通常、電解槽に設けた水位センサか、又は供給管に設けた流量センサで食塩水及び軟化水の各供給量を検知することにより管理している。
【００１１】
したがって、水位センサや流量センサが故障した場合は、希釈後の食塩水が目標濃度の範囲から外れ、所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成できなくなる。このため、このような異常事態が生じた場合は極力迅速にユーザに知らせるようにするのが望ましい。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、ユーザが電気分解処理の異常を容易且つ迅速に知ることができる電気分解処理の異常検出方法、及び電気分解処理の異常検出装置、及びこの異常検出装置を備えた水処理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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明に係る電気分解処理の異常検出方法は、電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出ステップと、前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、該異常判定ステップにより異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係る電気分解処理の異常検出方法は、電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、該異常判定ステップで異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴としている。
【００１５】
さらに、本発明に係る電気分解処理の異常検出装置は、電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出装置であって、前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出手段と、前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係る電気分解処理の異常検出装置は、電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分化処理の異常検出装置であって、前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る水処理システムは、補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を冷却する冷却塔と、塩水を貯留する塩水タンクと、該塩水タンクから供給される前記塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電解槽と、該電解槽で生成された塩素系水溶液を前記冷却塔に注入する注入手段とを備えた水処理システムにおいて、上記異常検出装置を具備していることを特徴としている。
【００１８】
さらに、本発明に係る水処理システムは、原水を軟水化して処理水を生成する少なくとも１台以上の軟水器を備え、前記補給水は前記軟水器で生成される前記処理水であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
上記電気分解処理の異常検出方法及び異常検出装置によれば、定電圧制御で電気分解を行う場合は、電気分解処理中の電流が所定範囲外のときに塩水濃度を異常と判定し、また、定電流制御で電気分解を行う場合は、電気分解処理に印加される電圧が所定範囲外のときに塩水濃度を異常と判定し、それぞれ電気分解処理の異常を報知しているので、塩水タンクへの食塩の投入忘れや、電解槽への塩水又は軟化水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の塩素系水溶液を生成できなくなったときは、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態に迅速に対処できると共に電解水の品質を担保することが可能となる。
【００２０】
また、上記水処理システムによれば、電気分解処理で異常が発生した場合にユーザは容易かつ迅速に異常事態を把握することができ、異常事態が冷却塔に波及するのを未然に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００２２】
図１は、本発明に係る電気分解処理の異常検出装置の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略構成図であって、電解槽１と塩水タンク２とが塩水供給管３を介して接続されている。
【００２３】
塩水タンク２は、食塩と食塩水とを仕切る仕切板（不図示）と該塩水タンク２内の水位を調整するフロート弁（不図示）とが内蔵されている。塩水タンク２には軟水化された高純度の処理水が貯留されると共に、人手により食塩が所定期間（例えば、３〜４日）毎に投入される。そして、食塩は処理水中で撹拌されて溶解し、これにより飽和食塩水が生成される。
【００２４】
電解槽１は、筒状に形成された電解槽本体４の側面に電極式の第１〜第３の水位センサ５ａ〜５ｃが配設されると共に、前記電解槽本体４内の下部には電極ユニット６が配設されている。
【００２５】
尚、各水位センサ５ａ〜５ｃは、それぞれ長さの異なる電極棒を電解槽本体４の上部から挿入する構成としてもよい。また、各水位センサ５ａ〜５ｃを圧力センサとし、電解槽本体４の下部に配設する構成としてもよい。各水位センサ５ａ〜５ｃを圧力センサで構成したときは、１つのセンサで連続的に水位を検出することができる。
【００２６】
電極ユニット６は、図２に示すように、チタン等で形成された一対の陰極７ａ、７ｂが白金等で形成された陽極８を挟んで対向状となるように並設されている。そして、陽極８は両面が有効電極面を形成し、一対の陰極７ａ、７ｂは、前記陽極８との対向面が有効電極面を形成している。
【００２７】
また、電極ユニット６は、図１に示すように、電源装置９と電気的に接続され、かつ電源ユニット６と電源装置９との間には通電時の電流値が計測可能となるように電流計１０が配設されている。
【００２８】
また、電解槽本体４に接続される前記塩水供給管３には第１のバルブ１１ａが介装されている。また、電解槽本体４には、第２のバルブ１１ｂが介装された処理水供給管１２が接続されており、該処理水供給管１２を介して軟水等の高純度の処理水が電解槽本体４に供給可能とされている。
【００２９】
また、電解槽本体４には電解水を送出する電解水送出管１３が接続されている。この電解水送出管１３には送出ポンプ１４が介装され、電気分解により生成された次亜塩素酸ナトリウム（塩素系水溶液）が冷却塔等の外部装置に向けて送出可能となるように構成されている。
【００３０】
さらに、電解槽本体４の上部には通気管１５が接続され、外気との通気が可能とされている。
【００３１】
そして、本第１の実施の形態では、以下のようにして電気分解処理が行われる。
【００３２】
まず、送出ポンプ１４の空運転を防止するために、該送出ポンプ１４に呼び水を供給する。
【００３３】
すなわち、第２のバルブ１１ｂを開弁し、処理水供給管１２からの処理水を電解槽本体４に供給する。そして、電解槽本体４内の水位が第１の水位センサ５ａの位置に到達すると、第２のバルブ１１ｂを閉弁する。次に、送出ポンプ１４を駆動し、電解槽本体４内の処理水を電解水送出管１３を通じて排水する。そして、電解水本体４内の水位が第３の水位センサ５ｃの位置まで低下した後、所定時間（例えば、１秒後）経過後に送出ポンプ１４を停止し、これにより電解槽本体４内の水位を第３の水位センサ５ｃよりも低レベルとする。次に、第２のバルブ１２ｂを再び開弁し、処理水供給管１２からの処理水を電解槽本体４に供給する。そして、電解槽本体４内の水位が第３の水位センサ５ｃの位置に到達すると、第２のバルブ１２ｂを閉弁し、これにより送出ポンプ１４内への呼び水を終了する。
【００３４】
このようにして送出ポンプ１４内への呼び水を終了すると、第１のバルブ１１ａを開弁し、塩水タンク２から電解槽本体４内に飽和食塩水を供給を開始する。、そして、飽和食塩水の水位が第２の水位センサ５ｂの位置に到達すると第１のバルブ１１ａを閉弁する。次に、第２のバルブ１１ｂを開弁し、処理水供給管１２からの処理水を電解槽本体４に供給する。そして、電解槽本体４の水位が第１の水位センサ５ａの位置に到達すると、第１のバルブ１１ａを閉弁する。これにより飽和食塩水を処理水で希釈した希釈食塩水が電解槽本体４内に貯留されることになる。
【００３５】
尚、希釈食塩水の濃度は、第１〜第３の水位センサ５ａ〜５ｃの取付位置を調整することにより制御される。圧力センサにより連続的に水位を検出する場合は、各水位センサ５ａ〜５ｃの取付位置に相当する水位を設定値として電解槽本体４内の水位を制御し、目標濃度の希釈食塩水を得ることになる。希釈食塩水の目標濃度が、好ましくは１〜３重量％に設定される。
【００３６】
次いで、電源装置９を駆動させて定電圧制御の下、電極ユニット６に通電し、化学反応式（１）〜（３）に示す反応を生じさせ、希釈食塩水（ＮａＣｌ）を電気分解し、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を生成する。
【００３７】
陽極側反応： ２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ− … （１）
陰極側反応： ２Ｎａ＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＮａＯＨ＋Ｈ２ … （２）
全反応： Ｃｌ２＋ＮａＯＨ→ＮａＣｌＯ＋ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ … （３）
このようにして生成された次亜塩素酸ナトリウムは、水中で溶解状態にあるが、希釈食塩水よりも比重が軽いため、電解槽本体４の上方に移動する。したがって、電極ユニット６の近傍では食塩水濃度が１〜３重量％の希釈食塩水が存在して電気分解が安定的に進行する。その結果、電気分解の開始から３〜６時間程度で遊離残留塩素濃度が６０００ｍｇＣｌ／Ｌ程度の高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成される。
【００３８】
そしてこの後、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、電解水送出管１３から冷却塔等の外部装置に向けて送出される。
【００３９】
すなわち、送出ポンプ１４を駆動すると、電解槽本体４内で生成した次亜塩素酸ナトリウム水溶液は電解水送出管１３を通じて冷却塔等の外部装置に向けて送出される。そして、電解槽本体４内の水位が第３の水位センサ５ｃの位置ま出低下すると、送出ポンプ１４を停止する。
【００４０】
ところで、上述したように電解槽本体４には、塩水タンク２からの飽和食塩水が供給され、処理水で希釈された希釈食塩水に対して電気分解処理がなされ、次亜塩素酸ナトリウムが生成される。
【００４１】
しかしながら、飽和食塩水を生成するのに必要な固形物としての食塩は、通常、人手により所定期間毎に塩水タンク２に投入される。したがって、食塩の投入忘れ等があった場合は、食塩水の電気分解処理を行うことができなくなり、必要濃度（例えば、上述の６０００ｍｇＣｌ／Ｌ）の次亜塩素酸ナトリウムを生成できなくなる。
【００４２】
また、電解槽本体４には、予め設定した量の飽和食塩水及び処理水が供給される。したがって、各水位センサ５ａ〜５ｃや各バルブ１１ａ、１１ｂが故障した場合は、予定した希釈率の食塩水が得られなくなり、上記必要濃度の次亜塩素酸ナトリウムを生成できなくなる。冷却塔に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する水処理システムでは、生成した次亜塩素酸ナトリウムの濃度が所定濃度未満の場合は、藻類、スライム及びレジオネラ菌の発生を抑制できなくなる。一方、生成した次亜塩素酸ナトリウムの濃度が所定濃度を超える場合は、冷却水の循環配管などを腐食させるおそれがある。
【００４３】
一方、定電圧制御の場合、塩水濃度と電解時の電流値との間には、図３に示すような関係がある。図中、横軸が電流値（Ａ）、縦軸が塩水濃度（重量％）である。
【００４４】
すなわち、この図３から明らかなように、定電圧制御の場合、塩水濃度が高くなると電解時の電流値も大きくなるが、塩水濃度が低いと溶媒である処理水の割合が多くなるため、電気伝導率が低くなって電極ユニット６に通電される電流値も小さくなる。そして、電流値Ａが所定値Ａ１（例えば、４Ａ）未満になると塩水濃度が所定濃度Ｄ１（例えば、１重量％）未満となり、必要濃度（例えば、６０００ｍｇＣｌ／Ｌ）の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を得ることができなくなる。一方、電流値Ａが所定値Ａ２（例えば、９Ａ）を超えると塩水濃度が所定濃度Ｄ２（例えば、３重量％）を超え、過剰濃度の次亜塩素酸ナトリウムが生成されてしまう。
【００４５】
そこで、本第１の実施の形態では、定電圧制御において電極ユニット６に通電される電流値Ａが所定範囲外（すなわち、Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２）のときは、電気分解処理に異常を来たしていると判断し、ユーザに報知するようにしている。
【００４６】
図４は定電圧制御時の異常検出ルーチンを示すフローチャートである。
【００４７】
すなわち、ステップＳ１では電気分解処理中に電極ユニット６に通電される電流値を電流計１０で測定する。
【００４８】
そして、ステップＳ２ではステップＳ１で測定された電流値Ａが所定範囲内、すなわちＡ１≦Ａ≦Ａ２か否かを判断する。そしてその答が肯定（Ｙｅｓ）のときは正常な食塩水の電気分解処理を行うことができると判断し、ステップＳ３に進んで正常処理を行い、処理を終了する。
【００４９】
一方、ステップＳ２の答が否定（Ｎｏ）、すなわち電流値Ａが、Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２のときは、食塩水の濃度が過度に低いか又は過度に高いため所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができないと判断し、ステップ４に進み警報ブザーや警報ランプで異常をユーザに報知し、処理を終了する。
【００５０】
このように本第１の実施の形態では、電気分解処理中の電流値Ａが所定範囲外（Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２）のときは、目標濃度の希釈食塩水が調製できていないと判断し、異常を報知している。したがって、食塩の塩水タンク２への投入忘れや、各水位センサ５ａ〜５ｃなどの故障による電解槽本体４への塩水又は処理水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成できなくなったときでも、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態に迅速に対処できると共に電解水の品質を担保することが可能となる。
【００５１】
図５は本発明の第２の実施の形態のシステム構成図である。
【００５２】
本第２の実施の形態では、電流計に代えて、電源装置２２と電極ユニット６との間には、印加電圧の計測が可能となるように電圧計１６を配設し、定電流制御時における電気分解処理の異常を検出している。
【００５３】
定電流制御の場合、塩水濃度と電解時の電圧値との間には、図６に示すような関係がある。横軸が電圧値（Ｖ）、縦軸が塩水濃度（重量％）である。
【００５４】
この図６から明らかなように、電気分解処理時の印加電圧は、塩水濃度が高い場合は小さいが、塩水濃度が低くなると大きくなる。そして、電圧値Ｖが所定値Ｖ１（例えば、８Ｖ）を超えると塩水濃度が所定濃度Ｄ１（例えば、１重量％）未満となり、必要濃度（例えば、６０００ｍｇＣｌ／Ｌ）の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を得ることができなくなる。一方、電圧値Ｖが所定値Ｖ２（例えば、４Ｖ）未満になると塩水濃度が所定濃度Ｄ２（例えば、３重量％）を超え、過剰濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成されてしまう。
【００５５】
そこで、本第２の実施の形態では、定電流制御において電極ユニット６に印加される電圧値Ｖが所定範囲外（すなわち、Ｖ＞Ｖ１、又はＶ＜Ｖ２）のときは、電気分解処理に異常を来たしていると判断し、ユーザに報知するようにしている。
【００５６】
図７は定電流制御時の異常検出ルーチンを示すフローチャートである。
【００５７】
すなわち、ステップＳ１１では電気分解処理中に電極ユニット６に印加される電圧値を電圧計１６で測定する。
【００５８】
そして、ステップＳ１２ではステップＳ１１で測定された電圧値Ｖが所定範囲内、すなわちＶ２≦Ｖ≦Ｖ１か否かを判断する。そしてその答が肯定（Ｙｅｓ）のときは正常な食塩水の電気分解処理を行うことができると判断し、ステップＳ１３に進んで正常処理を行い、処理を終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１２の答が否定（Ｎｏ）のとき、すなわち電圧値Ｖが、Ｖ＞Ｖ１、又はＶ＜Ｖ２のときは、食塩水の濃度が過度に低いか又は過度に高いため所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができないと判断し、ステップ１４に進み警報ブザーや警報ランプで異常をユーザに報知し、処理を終了する。
【００６０】
このように本第２の実施の形態では、電気分解処理中の電圧が所定範囲外のときは、目標濃度の希釈食塩水が調製できていないと判断し、異常を報知している。したがって、第１の実施の形態と同様、塩水タンクへの食塩の投入忘れや、各水位センサ５ａ〜５ｃなどの故障による電解槽本体４への塩水又は処理水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成できなくなったときでも、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態に迅速に対処できると共に電解水の品質を担保することが可能となる。
【００６１】
図８は上記異常検出装置を備えた水処理システムの一実施の形態を示すシステム構成図であって、本実施の形態では、定電圧制御で電気分解処理を行った場合にその異常が検出できるように構成されている。
【００６２】
以下、この水処理システムについて詳述する。
【００６３】
電解槽１及び塩水タンク２の下流側には軟水器１７が接続されている。
【００６４】
軟水器１７には原水供給管１８が接続されると共に、該原水供給管１８の管路中には送水ポンプ１９、送水バルブ２０、及び流量計２１が介装されている。さらに、軟水器１７には第１及び第２の補給管２３、２４が接続されている。
【００６５】
また、軟水器１７には排水管２５が接続されると共に、該排水管２５には排水バルブ２６が介装されている。
【００６６】
そして、軟水器１７にはナトリウム型の陽イオン交換樹脂（不図示）が内有されており、原水が原水供給管１８を介して供給されると、原水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分が、飽和食塩水に含有されるナトリウムイオンとイオン交換されて除去され、これにより原水は軟水化されて処理水となる。また、陽イオン交換樹脂の交換能力が飽和状態になると、塩水タンク２に貯留された飽和食塩水が塩水供給管２７を介して供給され、陽イオン交換樹脂の再生が行われる。尚、再生に使用された食塩水は排水管２５から排出される。
【００６７】
そして、軟水器１７で軟水化された処理水は処理水供給管２８を介して塩水タンク２に供給され、塩水タンク２では別途投入される食塩を処理水中に溶解させて飽和食塩水を生成する。
【００６８】
一方、電解槽１の上流側には開放式冷却塔２９が接続されている。
【００６９】
冷却塔本体３０は、上部に開口部３１が形成されると共に、該開口部３１にはファン３２が配設され、さらに側面には外気を導入する通気孔としてのルーバー３３が傾斜状に設けられている。
【００７０】
また、冷却塔本体３０の下部には循環水を貯留する貯留部３４が設けられると共に、該貯留部３４には循環水の水位を管理するボールタップ式給水栓（以下、「給水栓」という。）３５が配設されている。そして、この給水栓３５は、第１の補給管２３を介して軟水器１７に接続され、貯留部３４内の循環水の水位が低下すると、ボールタップが作動し、軟水器１７からの処理水が冷却塔本体３０に適宜補給されるように構成されている。
【００７１】
また、冷却塔本体３０の底部にはブロー管３６が接続され、該ブロー管３６にはブローバルブ３７が介装されている。そして、貯留部３４内の循環水は、必要に応じてブロー管３６から外部に排水される。
【００７２】
また、冷却塔本体３０の底部には循環パイプ３８が接続されると共に、該循環パイプ３８の先端は冷却塔本体３０の上部に位置するように配され、かつ前記先端には多数のノズル３９が装着されている。
【００７３】
さらに、循環パイプ３８の管路中には、循環水を冷却塔本体３０の上部に還流させる循環ポンプ４０と、循環水の電気伝導度を測定する電気伝導度測定装置４１と、循環水の温度を検出する温度検出装置４２と、熱交換器等の被冷却装置４３とが、配設されている。
【００７４】
電気伝導度測定装置４１は、上述したように循環水の電気伝導度を測定し、循環水の濃縮率を管理する。具体的には、電気伝導度が所定値を超えると濃縮率が過度に大きくなったと判断し、希釈給水バルブ４４を開弁し、第２の補給管２４を介して軟水器１７からの処理水を冷却塔本体３０に供給し、循環水を希釈する。このように本実施の形態では、電気伝導度測定装置４１で循環水の電気伝導度を監視し、これにより循環水の濃縮率を管理している。
【００７５】
また、温度検出装置４２は、循環水の温度を検出し、モータ４５をインバータ制御する。具体的には、循環水の温度が高くなるとモータ４５の回転数を高くしてファン３２から冷却塔本体３０に供給される風量を増やし、冷却効果を増大させる。一方、循環水の温度が低い場合は、モータ４５の回転数を低くしてファン３２から冷却塔本体３０に供給される風量を減らし冷却効果を低減させると共に、電力消費を抑制する。このように本実施の形態では、温度検出装置４２の検出結果に応じてモータ２３をインバータ制御し、これによりルーバー３３から冷却塔本体２９内に供給される吸引風量、すなわちファン３２からの吐出風量を管理している。
【００７６】
そして、上記水処理システムは、不図示のシステム制御部を有し、該システム制御部によりシステム全体が制御されている。すなわち、システム制御部には、電気伝導度測定装置４１、温度検出装置４２、モータ４２の回転数をインバータ制御するインバータ装置、第１〜第３の水位センサ５ａ〜５ｃ、各ポンプ１４、１９、４０、流量計２１、各バルブ１１ａ、１１ｂ、２０、２６、３７、４４、電源装置９、及び電流計１０が電気的に接続され、これら各構成部材はシステム制御部により制御される。
【００７７】
このように構成された水処理システムは、以下のように運転駆動される。
【００７８】
まず、インバータを介してモータ４５を駆動させ、ファン３２を回転させる。そしてこれにより、矢印Ｂ方向からルーバー３３を介して冷却塔本体３０内部に外気が流入し、また、この外気は冷却塔本体３０の内部を循環して矢印Ｃに示すように、外部に排出される。
【００７９】
一方、送水ポンプ１９を駆動させ、送水バルブ２０を開弁させると、水道水や工業用水等の原水が流量計２１を通過し、軟水器１７に供給される。そして、該軟水器１７では、原水中の硬度成分が除去され、軟水化した処理水が生成される。
【００８０】
軟水器１７で生成された処理水は第１の補給管２３を介して冷却塔本体３０の貯留部３４に補給され、給水栓３５の閉栓により給水が停止するまで処理水が貯留部３４に補給される。そして、貯留部３４に貯留された処理水は、循環ポンプ４０の駆動により、循環水として循環パイプ３８を循環する。循環水は熱交換器等の被冷却装置４３を冷却すると共に、冷却塔本体３０の上部に送水されてノズル３９から吐水され、下方に落下する。その際、循環水に含まれる水分の一部は蒸発するが、残部の循環水は溶存塩類が残留した状態で濃縮されて貯留部３４に貯留される。そして、濃縮率の指標となる電気伝導度を電気伝導度検出装置４１で監視し、電気伝導度が基準値を超えると、希釈給水バルブ４４を開弁し、第２の補給管２４を介して軟水器１７から一定量の処理水を冷却塔本体３０に補給し、循環水を希釈する。
【００８１】
また、温度検出装置４２で温度を検出し、その検出結果に応じてモータ３２の回転数をインバータ制御し、これによりファン３２からの吐出風量を管理する。
【００８２】
一方、軟水器１７で生成された処理水の一部は塩水供給管２７を介して塩水タンク２に供給され、該塩水タンク２で飽和食塩水を生成する。
【００８３】
塩水タンク２からの飽和食塩水及び軟水器１７からの処理水が電解槽本体４に供給され、上述したように定電圧制御の下、電極ユニット６に通電され、希釈食塩水が電気分解処理されて次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成され、電解水送出管１３を介して循環パイプ３８に適宜次亜塩素酸ナトリウム水溶液を注入し、藻類、スライム及びレジオネラ菌の発生を抑制している。
【００８４】
そして、本実施の形態では、図４のフローチャートで詳述したように、電流計１０の計測結果により電流値Ａが所定範囲外のときは、目標濃度の希釈食塩水が調製できていないと判断し、警報ブザーや警報ランプで電気分解処理の異常をユーザに報知している。そしてこれにより、塩水タンク２への食塩の投入忘れや、各水位センサ５ａ〜５ｃなどの故障による電解槽本体４への塩水又は処理水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成できなくなったときでも、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態が冷却塔に波及するのを未然に防止することが可能となる。
【００８５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記水処理システムでは、希薄食塩水の電気分解処理を定電圧制御で行っているが、定電流制御の場合も図７のフローチャートに従い、電気分解処理の異常を容易かつ迅速に検出し、ユーザに報知することができる。
【００８６】
また、図８の水処理システムでは、開放式冷却塔を例示したが、密閉式冷却塔についても同様に適用できるのはいうまでもない。
【００８７】
また、上記実施の形態では１個の軟水器を使用した場合について説明したが、複数の軟水器を接続し、適宜軟水化処理を切替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る電気分解処理の異常検出装置の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略構成図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】定電圧制御時における塩水濃度と電解時の電流値との関係を示す図である。
【図４】定電圧制御時の異常検出ルーチンの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図５】本発明の電気分解処理の処理工程の第２の実施の形態を示す概略構成図である。
【図６】定電流制御時における塩水濃度と電解時の電圧値との関係を示す図である。
【図７】定電流制御時の異常検出ルーチンの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明の電気分解処理の異常検出装置を備えた水処理システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ 電解槽
２ 塩水タンク
６ 電極ユニット（電極）
９ 電源装置
１０ 電流計
１３ 電解水送出管（注入手段）
１６ 電圧計
１７ 軟水器
２２ 電源装置
２９ 冷却塔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解処理の異常検出方法、及び電気分解処理の異常検出装置、並びに水処理システムに関し、より詳しくは定電流制御又は定電圧制御を行って塩水を電気分解する電気分解処理の異常検出方法、及び前記電気分解処理の異常検出装置、並びに前記電気分解処理により生成された塩素系水溶液を冷却系循環水に注入する水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、商業用ビルや各種工場などの空調設備では、冷却水を循環させて熱交換器等の被冷却装置を冷却する水処理システムが広く採用されている。
【０００３】
この種の水処理システムでは、冷却水を循環させているため、水分の蒸発によって循環水が濃縮され、循環水中には溶存塩類や栄養源が高濃度に含まれるようになる。そしてその結果、循環水の水質が悪化して藻類やスライムが発生し、通水性の悪化や冷却能力の低下を招くおそれがある。また、上記スライム等に起因してレジオネラ菌が繁殖し、繁殖したレジオネラ菌が蒸発水に同伴されて大気中に飛散されてしまうおそれがある。さらに、硬度成分やシリカの濃縮によってスケールが堆積して被冷却装置に付着し、熱効率の低下を招くおそれがある。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決する方策として、特許文献１では、開放循環冷却水系において、原水の一部を陽イオン交換樹脂で処理して得られる軟化水の一部を冷却水系に供給すると共に、軟化水の他の一部を用いて調製した食塩水を電気分解して次亜塩素酸ナトリウム（遊離残留塩素）を生成させ、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液（遊離残留塩素含有水）を冷却水系に添加するようにした冷却水の処理方法が提案されている。
【０００５】
この特許文献１では、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を冷却水系に連続的に注入して冷却水中の遊離残留塩素濃度を０．１〜１ｍｇＣｌ／Ｌの範囲に維持すると共に、冷却水中のカルシウム硬度を特定範囲に保持し、これにより冷却水系のスライムやスケールの発生を防止し、かつ金属の腐食を抑制している。
【０００６】
また、食塩水の電気分解処理については、塩水タンク内で食塩を軟化水に溶解させて食塩水を調製し、該調製された食塩水を電解槽に供給すると共に軟化水で希釈し、該希釈された食塩水を電気分解して所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を得ている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２１９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１のように塩水タンクで食塩水を調製する場合、食塩の塩水タンクへの供給は、通常、人手により塩水タンクに投入される。
【０００９】
したがって、食塩の塩水タンクへの投入を失念した場合は、希釈後の食塩水が目標濃度の範囲から外れ、所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができなくなる。このため、このような異常事態が生じた場合は極力迅速にユーザに知らせるようにするのが望ましい。
【００１０】
また、特許文献１のように、電解槽において食塩水を軟化水で希釈する場合、食塩水の希釈率は、通常、電解槽に設けた水位センサか、又は供給管に設けた流量センサで食塩水及び軟化水の各供給量を検知することにより管理している。
【００１１】
したがって、水位センサや流量センサが故障した場合は、希釈後の食塩水が目標濃度の範囲から外れ、所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成できなくなる。このため、このような異常事態が生じた場合は極力迅速にユーザに知らせるようにするのが望ましい。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、ユーザが電気分解処理の異常を容易且つ迅速に知ることができる電気分解処理の異常検出方法、及び電気分解処理の異常検出装置、及びこの異常検出装置を備えた水処理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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明に係る電気分解処理の異常検出方法は、電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出ステップと、前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、該異常判定ステップにより異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係る電気分解処理の異常検出方法は、電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、該異常判定ステップで異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴としている。
【００１５】
さらに、本発明に係る電気分解処理の異常検出装置は、電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出装置であって、前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出手段と、前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係る電気分解処理の異常検出装置は、電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分化処理の異常検出装置であって、前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る水処理システムは、補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を冷却する冷却塔と、塩水を貯留する塩水タンクと、該塩水タンクから供給される前記塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電解槽と、該電解槽で生成された塩素系水溶液を前記冷却塔に注入する注入手段とを備えた水処理システムにおいて、上記異常検出装置を具備していることを特徴としている。
【００１８】
さらに、本発明に係る水処理システムは、原水を軟水化して処理水を生成する少なくとも１台以上の軟水器を備え、前記補給水は前記軟水器で生成される前記処理水であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
上記電気分解処理の異常検出方法及び異常検出装置によれば、定電圧制御で電気分解を行う場合は、電気分解処理中の電流が所定範囲外のときに塩水濃度を異常と判定し、また、定電流制御で電気分解を行う場合は、電気分解処理に印加される電圧が所定範囲外のときに塩水濃度を異常と判定し、それぞれ電気分解処理の異常を報知しているので、塩水タンクへの食塩の投入忘れや、電解槽への塩水又は軟化水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の塩素系水溶液を生成できなくなったときは、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態に迅速に対処できると共に電解水の品質を担保することが可能となる。
【００２０】
また、上記水処理システムによれば、電気分解処理で異常が発生した場合にユーザは容易かつ迅速に異常事態を把握することができ、異常事態が冷却塔に波及するのを未然に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００２２】
図１は、本発明に係る電気分解処理の異常検出装置の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略構成図であって、電解槽１と塩水タンク２とが塩水供給管３を介して接続されている。
【００２３】
塩水タンク２は、食塩と食塩水とを仕切る仕切板（不図示）と該塩水タンク２内の水位を調整するフロート弁（不図示）とが内蔵されている。塩水タンク２には軟水化された高純度の処理水が貯留されると共に、人手により食塩が所定期間（例えば、３〜４日）毎に投入される。そして、食塩は処理水中で撹拌されて溶解し、これにより飽和食塩水が生成される。
【００２４】
電解槽１は、筒状に形成された電解槽本体４の側面に電極式の第１〜第３の水位センサ５ａ〜５ｃが配設されると共に、前記電解槽本体４内の下部には電極ユニット６が配設されている。
【００２５】
尚、各水位センサ５ａ〜５ｃは、それぞれ長さの異なる電極棒を電解槽本体４の上部から挿入する構成としてもよい。また、各水位センサ５ａ〜５ｃを圧力センサとし、電解槽本体４の下部に配設する構成としてもよい。各水位センサ５ａ〜５ｃを圧力センサで構成したときは、１つのセンサで連続的に水位を検出することができる。
【００２６】
電極ユニット６は、図２に示すように、チタン等で形成された一対の陰極７ａ、７ｂが白金等で形成された陽極８を挟んで対向状となるように並設されている。そして、陽極８は両面が有効電極面を形成し、一対の陰極７ａ、７ｂは、前記陽極８との対向面が有効電極面を形成している。
【００２７】
また、電極ユニット６は、図１に示すように、電源装置９と電気的に接続され、かつ電源ユニット６と電源装置９との間には通電時の電流値が計測可能となるように電流計１０が配設されている。
【００２８】
また、電解槽本体４に接続される前記塩水供給管３には第１のバルブ１１ａが介装されている。また、電解槽本体４には、第２のバルブ１１ｂが介装された処理水供給管１２が接続されており、該処理水供給管１２を介して軟水等の高純度の処理水が電解槽本体４に供給可能とされている。
【００２９】
また、電解槽本体４には電解水を送出する電解水送出管１３が接続されている。この電解水送出管１３には送出ポンプ１４が介装され、電気分解により生成された次亜塩素酸ナトリウム（塩素系水溶液）が冷却塔等の外部装置に向けて送出可能となるように構成されている。
【００３０】
さらに、電解槽本体４の上部には通気管１５が接続され、外気との通気が可能とされている。
【００３１】
そして、本第１の実施の形態では、以下のようにして電気分解処理が行われる。
【００３２】
まず、送出ポンプ１４の空運転を防止するために、該送出ポンプ１４に呼び水を供給する。
【００３３】
すなわち、第２のバルブ１１ｂを開弁し、処理水供給管１２からの処理水を電解槽本体４に供給する。そして、電解槽本体４内の水位が第１の水位センサ５ａの位置に到達すると、第２のバルブ１１ｂを閉弁する。次に、送出ポンプ１４を駆動し、電解槽本体４内の処理水を電解水送出管１３を通じて排水する。そして、電解水本体４内の水位が第３の水位センサ５ｃの位置まで低下した後、所定時間（例えば、１秒後）経過後に送出ポンプ１４を停止し、これにより電解槽本体４内の水位を第３の水位センサ５ｃよりも低レベルとする。次に、第２のバルブ１２ｂを再び開弁し、処理水供給管１２からの処理水を電解槽本体４に供給する。そして、電解槽本体４内の水位が第３の水位センサ５ｃの位置に到達すると、第２のバルブ１２ｂを閉弁し、これにより送出ポンプ１４内への呼び水を終了する。
【００３４】
このようにして送出ポンプ１４内への呼び水を終了すると、第１のバルブ１１ａを開弁し、塩水タンク２から電解槽本体４内に飽和食塩水を供給を開始する。、そして、飽和食塩水の水位が第２の水位センサ５ｂの位置に到達すると第１のバルブ１１ａを閉弁する。次に、第２のバルブ１１ｂを開弁し、処理水供給管１２からの処理水を電解槽本体４に供給する。そして、電解槽本体４の水位が第１の水位センサ５ａの位置に到達すると、第１のバルブ１１ａを閉弁する。これにより飽和食塩水を処理水で希釈した希釈食塩水が電解槽本体４内に貯留されることになる。
【００３５】
尚、希釈食塩水の濃度は、第１〜第３の水位センサ５ａ〜５ｃの取付位置を調整することにより制御される。圧力センサにより連続的に水位を検出する場合は、各水位センサ５ａ〜５ｃの取付位置に相当する水位を設定値として電解槽本体４内の水位を制御し、目標濃度の希釈食塩水を得ることになる。希釈食塩水の目標濃度が、好ましくは１〜３重量％に設定される。
【００３６】
次いで、電源装置９を駆動させて定電圧制御の下、電極ユニット６に通電し、化学反応式（１）〜（３）に示す反応を生じさせ、希釈食塩水（ＮａＣｌ）を電気分解し、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を生成する。
【００３７】
陽極側反応： ２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ− … （１）
陰極側反応： ２Ｎａ＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＮａＯＨ＋Ｈ２ … （２）
全反応： Ｃｌ２＋ＮａＯＨ→ＮａＣｌＯ＋ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ … （３）
このようにして生成された次亜塩素酸ナトリウムは、水中で溶解状態にあるが、希釈食塩水よりも比重が軽いため、電解槽本体４の上方に移動する。したがって、電極ユニット６の近傍では食塩水濃度が１〜３重量％の希釈食塩水が存在して電気分解が安定的に進行する。その結果、電気分解の開始から３〜６時間程度で遊離残留塩素濃度が６０００ｍｇＣｌ／Ｌ程度の高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成される。
【００３８】
そしてこの後、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、電解水送出管１３から冷却塔等の外部装置に向けて送出される。
【００３９】
すなわち、送出ポンプ１４を駆動すると、電解槽本体４内で生成した次亜塩素酸ナトリウム水溶液は電解水送出管１３を通じて冷却塔等の外部装置に向けて送出される。そして、電解槽本体４内の水位が第３の水位センサ５ｃの位置ま出低下すると、送出ポンプ１４を停止する。
【００４０】
ところで、上述したように電解槽本体４には、塩水タンク２からの飽和食塩水が供給され、処理水で希釈された希釈食塩水に対して電気分解処理がなされ、次亜塩素酸ナトリウムが生成される。
【００４１】
しかしながら、飽和食塩水を生成するのに必要な固形物としての食塩は、通常、人手により所定期間毎に塩水タンク２に投入される。したがって、食塩の投入忘れ等があった場合は、食塩水の電気分解処理を行うことができなくなり、必要濃度（例えば、上述の６０００ｍｇＣｌ／Ｌ）の次亜塩素酸ナトリウムを生成できなくなる。
【００４２】
また、電解槽本体４には、予め設定した量の飽和食塩水及び処理水が供給される。したがって、各水位センサ５ａ〜５ｃや各バルブ１１ａ、１１ｂが故障した場合は、予定した希釈率の食塩水が得られなくなり、上記必要濃度の次亜塩素酸ナトリウムを生成できなくなる。冷却塔に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する水処理システムでは、生成した次亜塩素酸ナトリウムの濃度が所定濃度未満の場合は、藻類、スライム及びレジオネラ菌の発生を抑制できなくなる。一方、生成した次亜塩素酸ナトリウムの濃度が所定濃度を超える場合は、冷却水の循環配管などを腐食させるおそれがある。
【００４３】
一方、定電圧制御の場合、塩水濃度と電解時の電流値との間には、図３に示すような関係がある。図中、横軸が電流値（Ａ）、縦軸が塩水濃度（重量％）である。
【００４４】
すなわち、この図３から明らかなように、定電圧制御の場合、塩水濃度が高くなると電解時の電流値も大きくなるが、塩水濃度が低いと溶媒である処理水の割合が多くなるため、電気伝導率が低くなって電極ユニット６に通電される電流値も小さくなる。そして、電流値Ａが所定値Ａ１（例えば、４Ａ）未満になると塩水濃度が所定濃度Ｄ１（例えば、１重量％）未満となり、必要濃度（例えば、６０００ｍｇＣｌ／Ｌ）の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を得ることができなくなる。一方、電流値Ａが所定値Ａ２（例えば、９Ａ）を超えると塩水濃度が所定濃度Ｄ２（例えば、３重量％）を超え、過剰濃度の次亜塩素酸ナトリウムが生成されてしまう。
【００４５】
そこで、本第１の実施の形態では、定電圧制御において電極ユニット６に通電される電流値Ａが所定範囲外（すなわち、Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２）のときは、電気分解処理に異常を来たしていると判断し、ユーザに報知するようにしている。
【００４６】
図４は定電圧制御時の異常検出ルーチンを示すフローチャートである。
【００４７】
すなわち、ステップＳ１では電気分解処理中に電極ユニット６に通電される電流値を電流計１０で測定する。
【００４８】
そして、ステップＳ２ではステップＳ１で測定された電流値Ａが所定範囲内、すなわちＡ１≦Ａ≦Ａ２か否かを判断する。そしてその答が肯定（Ｙｅｓ）のときは正常な食塩水の電気分解処理を行うことができると判断し、ステップＳ３に進んで正常処理を行い、処理を終了する。
【００４９】
一方、ステップＳ２の答が否定（Ｎｏ）、すなわち電流値Ａが、Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２のときは、食塩水の濃度が過度に低いか又は過度に高いため所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができないと判断し、ステップ４に進み警報ブザーや警報ランプで異常をユーザに報知し、処理を終了する。
【００５０】
このように本第１の実施の形態では、電気分解処理中の電流値Ａが所定範囲外（Ａ＜Ａ１、又はＡ＞Ａ２）のときは、目標濃度の希釈食塩水が調製できていないと判断し、異常を報知している。したがって、食塩の塩水タンク２への投入忘れや、各水位センサ５ａ〜５ｃなどの故障による電解槽本体４への塩水又は処理水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成できなくなったときでも、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態に迅速に対処できると共に電解水の品質を担保することが可能となる。
【００５１】
図５は本発明の第２の実施の形態のシステム構成図である。
【００５２】
本第２の実施の形態では、電流計に代えて、電源装置２２と電極ユニット６との間には、印加電圧の計測が可能となるように電圧計１６を配設し、定電流制御時における電気分解処理の異常を検出している。
【００５３】
定電流制御の場合、塩水濃度と電解時の電圧値との間には、図６に示すような関係がある。横軸が電圧値（Ｖ）、縦軸が塩水濃度（重量％）である。
【００５４】
この図６から明らかなように、電気分解処理時の印加電圧は、塩水濃度が高い場合は小さいが、塩水濃度が低くなると大きくなる。そして、電圧値Ｖが所定値Ｖ１（例えば、８Ｖ）を超えると塩水濃度が所定濃度Ｄ１（例えば、１重量％）未満となり、必要濃度（例えば、６０００ｍｇＣｌ／Ｌ）の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を得ることができなくなる。一方、電圧値Ｖが所定値Ｖ２（例えば、４Ｖ）未満になると塩水濃度が所定濃度Ｄ２（例えば、３重量％）を超え、過剰濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成されてしまう。
【００５５】
そこで、本第２の実施の形態では、定電流制御において電極ユニット６に印加される電圧値Ｖが所定範囲外（すなわち、Ｖ＞Ｖ１、又はＶ＜Ｖ２）のときは、電気分解処理に異常を来たしていると判断し、ユーザに報知するようにしている。
【００５６】
図７は定電流制御時の異常検出ルーチンを示すフローチャートである。
【００５７】
すなわち、ステップＳ１１では電気分解処理中に電極ユニット６に印加される電圧値を電圧計１６で測定する。
【００５８】
そして、ステップＳ１２ではステップＳ１１で測定された電圧値Ｖが所定範囲内、すなわちＶ２≦Ｖ≦Ｖ１か否かを判断する。そしてその答が肯定（Ｙｅｓ）のときは正常な食塩水の電気分解処理を行うことができると判断し、ステップＳ１３に進んで正常処理を行い、処理を終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１２の答が否定（Ｎｏ）のとき、すなわち電圧値Ｖが、Ｖ＞Ｖ１、又はＶ＜Ｖ２のときは、食塩水の濃度が過度に低いか又は過度に高いため所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成することができないと判断し、ステップ１４に進み警報ブザーや警報ランプで異常をユーザに報知し、処理を終了する。
【００６０】
このように本第２の実施の形態では、電気分解処理中の電圧が所定範囲外のときは、目標濃度の希釈食塩水が調製できていないと判断し、異常を報知している。したがって、第１の実施の形態と同様、塩水タンクへの食塩の投入忘れや、各水位センサ５ａ〜５ｃなどの故障による電解槽本体４への塩水又は処理水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成できなくなったときでも、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態に迅速に対処できると共に電解水の品質を担保することが可能となる。
【００６１】
図８は上記異常検出装置を備えた水処理システムの一実施の形態を示すシステム構成図であって、本実施の形態では、定電圧制御で電気分解処理を行った場合にその異常が検出できるように構成されている。
【００６２】
以下、この水処理システムについて詳述する。
【００６３】
電解槽１及び塩水タンク２の下流側には軟水器１７が接続されている。
【００６４】
軟水器１７には原水供給管１８が接続されると共に、該原水供給管１８の管路中には送水ポンプ１９、送水バルブ２０、及び流量計２１が介装されている。さらに、軟水器１７には第１及び第２の補給管２３、２４が接続されている。
【００６５】
また、軟水器１７には排水管２５が接続されると共に、該排水管２５には排水バルブ２６が介装されている。
【００６６】
そして、軟水器１７にはナトリウム型の陽イオン交換樹脂（不図示）が内有されており、原水が原水供給管１８を介して供給されると、原水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分が、飽和食塩水に含有されるナトリウムイオンとイオン交換されて除去され、これにより原水は軟水化されて処理水となる。また、陽イオン交換樹脂の交換能力が飽和状態になると、塩水タンク２に貯留された飽和食塩水が塩水供給管２７を介して供給され、陽イオン交換樹脂の再生が行われる。尚、再生に使用された食塩水は排水管２５から排出される。
【００６７】
そして、軟水器１７で軟水化された処理水は処理水供給管２８を介して塩水タンク２に供給され、塩水タンク２では別途投入される食塩を処理水中に溶解させて飽和食塩水を生成する。
【００６８】
一方、電解槽１の上流側には開放式冷却塔２９が接続されている。
【００６９】
冷却塔本体３０は、上部に開口部３１が形成されると共に、該開口部３１にはファン３２が配設され、さらに側面には外気を導入する通気孔としてのルーバー３３が傾斜状に設けられている。
【００７０】
また、冷却塔本体３０の下部には循環水を貯留する貯留部３４が設けられると共に、該貯留部３４には循環水の水位を管理するボールタップ式給水栓（以下、「給水栓」という。）３５が配設されている。そして、この給水栓３５は、第１の補給管２３を介して軟水器１７に接続され、貯留部３４内の循環水の水位が低下すると、ボールタップが作動し、軟水器１７からの処理水が冷却塔本体３０に適宜補給されるように構成されている。
【００７１】
また、冷却塔本体３０の底部にはブロー管３６が接続され、該ブロー管３６にはブローバルブ３７が介装されている。そして、貯留部３４内の循環水は、必要に応じてブロー管３６から外部に排水される。
【００７２】
また、冷却塔本体３０の底部には循環パイプ３８が接続されると共に、該循環パイプ３８の先端は冷却塔本体３０の上部に位置するように配され、かつ前記先端には多数のノズル３９が装着されている。
【００７３】
さらに、循環パイプ３８の管路中には、循環水を冷却塔本体３０の上部に還流させる循環ポンプ４０と、循環水の電気伝導度を測定する電気伝導度測定装置４１と、循環水の温度を検出する温度検出装置４２と、熱交換器等の被冷却装置４３とが、配設されている。
【００７４】
電気伝導度測定装置４１は、上述したように循環水の電気伝導度を測定し、循環水の濃縮率を管理する。具体的には、電気伝導度が所定値を超えると濃縮率が過度に大きくなったと判断し、希釈給水バルブ４４を開弁し、第２の補給管２４を介して軟水器１７からの処理水を冷却塔本体３０に供給し、循環水を希釈する。このように本実施の形態では、電気伝導度測定装置４１で循環水の電気伝導度を監視し、これにより循環水の濃縮率を管理している。
【００７５】
また、温度検出装置４２は、循環水の温度を検出し、モータ４５をインバータ制御する。具体的には、循環水の温度が高くなるとモータ４５の回転数を高くしてファン３２から冷却塔本体３０に供給される風量を増やし、冷却効果を増大させる。一方、循環水の温度が低い場合は、モータ４５の回転数を低くしてファン３２から冷却塔本体３０に供給される風量を減らし冷却効果を低減させると共に、電力消費を抑制する。このように本実施の形態では、温度検出装置４２の検出結果に応じてモータ２３をインバータ制御し、これによりルーバー３３から冷却塔本体２９内に供給される吸引風量、すなわちファン３２からの吐出風量を管理している。
【００７６】
そして、上記水処理システムは、不図示のシステム制御部を有し、該システム制御部によりシステム全体が制御されている。すなわち、システム制御部には、電気伝導度測定装置４１、温度検出装置４２、モータ４２の回転数をインバータ制御するインバータ装置、第１〜第３の水位センサ５ａ〜５ｃ、各ポンプ１４、１９、４０、流量計２１、各バルブ１１ａ、１１ｂ、２０、２６、３７、４４、電源装置９、及び電流計１０が電気的に接続され、これら各構成部材はシステム制御部により制御される。
【００７７】
このように構成された水処理システムは、以下のように運転駆動される。
【００７８】
まず、インバータを介してモータ４５を駆動させ、ファン３２を回転させる。そしてこれにより、矢印Ｂ方向からルーバー３３を介して冷却塔本体３０内部に外気が流入し、また、この外気は冷却塔本体３０の内部を循環して矢印Ｃに示すように、外部に排出される。
【００７９】
一方、送水ポンプ１９を駆動させ、送水バルブ２０を開弁させると、水道水や工業用水等の原水が流量計２１を通過し、軟水器１７に供給される。そして、該軟水器１７では、原水中の硬度成分が除去され、軟水化した処理水が生成される。
【００８０】
軟水器１７で生成された処理水は第１の補給管２３を介して冷却塔本体３０の貯留部３４に補給され、給水栓３５の閉栓により給水が停止するまで処理水が貯留部３４に補給される。そして、貯留部３４に貯留された処理水は、循環ポンプ４０の駆動により、循環水として循環パイプ３８を循環する。循環水は熱交換器等の被冷却装置４３を冷却すると共に、冷却塔本体３０の上部に送水されてノズル３９から吐水され、下方に落下する。その際、循環水に含まれる水分の一部は蒸発するが、残部の循環水は溶存塩類が残留した状態で濃縮されて貯留部３４に貯留される。そして、濃縮率の指標となる電気伝導度を電気伝導度検出装置４１で監視し、電気伝導度が基準値を超えると、希釈給水バルブ４４を開弁し、第２の補給管２４を介して軟水器１７から一定量の処理水を冷却塔本体３０に補給し、循環水を希釈する。
【００８１】
また、温度検出装置４２で温度を検出し、その検出結果に応じてモータ３２の回転数をインバータ制御し、これによりファン３２からの吐出風量を管理する。
【００８２】
一方、軟水器１７で生成された処理水の一部は塩水供給管２７を介して塩水タンク２に供給され、該塩水タンク２で飽和食塩水を生成する。
【００８３】
塩水タンク２からの飽和食塩水及び軟水器１７からの処理水が電解槽本体４に供給され、上述したように定電圧制御の下、電極ユニット６に通電され、希釈食塩水が電気分解処理されて次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成され、電解水送出管１３を介して循環パイプ３８に適宜次亜塩素酸ナトリウム水溶液を注入し、藻類、スライム及びレジオネラ菌の発生を抑制している。
【００８４】
そして、本実施の形態では、図４のフローチャートで詳述したように、電流計１０の計測結果により電流値Ａが所定範囲外のときは、目標濃度の希釈食塩水が調製できていないと判断し、警報ブザーや警報ランプで電気分解処理の異常をユーザに報知している。そしてこれにより、塩水タンク２への食塩の投入忘れや、各水位センサ５ａ〜５ｃなどの故障による電解槽本体４への塩水又は処理水の供給不足等、電気分解処理時に塩水濃度が目標濃度の範囲から外れて所望濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成できなくなったときでも、ユーザは容易かつ迅速に電気分解処理の異常を把握することができ、異常事態が冷却塔に波及するのを未然に防止することが可能となる。
【００８５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記水処理システムでは、希薄食塩水の電気分解処理を定電圧制御で行っているが、定電流制御の場合も図７のフローチャートに従い、電気分解処理の異常を容易かつ迅速に検出し、ユーザに報知することができる。
【００８６】
また、図８の水処理システムでは、開放式冷却塔を例示したが、密閉式冷却塔についても同様に適用できるのはいうまでもない。
【００８７】
また、上記実施の形態では１個の軟水器を使用した場合について説明したが、複数の軟水器を接続し、適宜軟水化処理を切替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る電気分解処理の異常検出装置の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略構成図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】定電圧制御時における塩水濃度と電解時の電流値との関係を示す図である。
【図４】定電圧制御時の異常検出ルーチンの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図５】本発明の電気分解処理の処理工程の第２の実施の形態を示す概略構成図である。
【図６】定電流制御時における塩水濃度と電解時の電圧値との関係を示す図である。
【図７】定電流制御時の異常検出ルーチンの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明の電気分解処理の異常検出装置を備えた水処理システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ 電解槽
２ 塩水タンク
６ 電極ユニット（電極）
９ 電源装置
１０ 電流計
１３ 電解水送出管（注入手段）
１６ 電圧計
１７ 軟水器
２２ 電源装置
２９ 冷却塔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、
前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出ステップと、
前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、
該異常判定ステップにより異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴とする電気分解処理の異常検出方法。
【請求項２】
電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、
前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、該異常判定ステップで異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴とする電気分解処理の異常検出方法。
【請求項３】
電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出装置であって、
前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出手段と、前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴とする電気分解処理の異常検出装置。
【請求項４】
電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分化処理の異常検出装置であって、
前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴とする電気分解処理の異常検出装置。
【請求項５】
補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を冷却する冷却塔と、塩水を貯留する塩水タンクと、該塩水タンクから供給される前記塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電解槽と、該電解槽で生成された塩素系水溶液を前記冷却塔に注入する注入手段とを備えた水処理システムにおいて、
請求項３又は請求項４記載の異常検出装置を具備していることを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
原水を軟水化して処理水を生成する少なくとも１台以上の軟水器を備え、
前記補給水は前記軟水器で生成される前記処理水であることを特徴とする請求項５記載の水処理システム。
【請求項１】
電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、
前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出ステップと、
前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、
該異常判定ステップにより異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴とする電気分解処理の異常検出方法。
【請求項２】
電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出方法であって、
前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定ステップと、該異常判定ステップで異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知ステップとを含むことを特徴とする電気分解処理の異常検出方法。
【請求項３】
電極間に一定電圧を印加し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分解処理の異常検出装置であって、
前記電気分解処理中に前記電極に通電される電流を検出する電流検出手段と、前記電流が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴とする電気分解処理の異常検出装置。
【請求項４】
電極に一定電流を通電し、塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電気分化処理の異常検出装置であって、
前記電気分解処理中に前記電極間に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧が所定範囲外のときは塩水濃度を異常と判定する異常判定手段と、該異常判定手段で異常と判定されたときは当該異常を報知する異常報知手段とを有していることを特徴とする電気分解処理の異常検出装置。
【請求項５】
補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を冷却する冷却塔と、塩水を貯留する塩水タンクと、該塩水タンクから供給される前記塩水を電気分解して塩素系水溶液を生成する電解槽と、該電解槽で生成された塩素系水溶液を前記冷却塔に注入する注入手段とを備えた水処理システムにおいて、
請求項３又は請求項４記載の異常検出装置を具備していることを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
原水を軟水化して処理水を生成する少なくとも１台以上の軟水器を備え、
前記補給水は前記軟水器で生成される前記処理水であることを特徴とする請求項５記載の水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２８６８（Ｐ２００９−２２８６８Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８８０００（Ｐ２００７−１８８０００）
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
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