TWI582361B - 用以調節來自冷卻水再循環系統之冷卻水之傳導性的系統及方法 - Google Patents

Description

用以調節來自冷卻水再循環系統之冷卻水之傳導性的系統及方法 發明領域

本發明係有關於用以調節來自冷卻水再循環系統之冷卻水之傳導性以從該冷卻水去除水垢的系統及方法。

發明背景

於熱量係藉熱交換器、冷氣機等去除的工商業大樓中，熱水係循環通過冷卻水塔冷卻及然後再循環利用。由於蒸發故水中溶解固體變濃縮。

極微溶鹽類諸如碳酸鈣及碳酸鎂可能開始沈積於管路上，同理，藻類及/或微生物可能繁殖，堵塞通道及熱交換器管，及減低傳熱效率。

試圖維持傳熱效率，傳統上使用化學品諸如，殺生物劑、防結垢劑及防蝕。如此需要廢棄大量含有毒化學品的水。

隨著生態及環保意識的增高及安全性考量，今日 強調與尋求替代的且永續的方法。

限制水垢沈積及微生物繁殖的一種晚近方法係 藉電解達成，其中一對電極用以將含在冷卻水的礦物質內容物沈積為沈澱水垢，及於預定時間間隔反轉電極極性以驅逐此水垢，藉此限制水垢的積聚。此外，於電解過程中產生的氯具有於該冷卻水的滅菌效果，如此許可控制藻類及/或微生物的繁殖。藉此方式，可限制水垢及微生物的附著而無需使用任何化學品，及可增加濃縮週期以減低水資源的浪費。

但當冷卻水的電導率超過一臨界值時，進行電解 處理的裝置無法工作，諸如由於水的強烈蒸發造成冷卻水硬度驟增的情況。為了處置此項問題，整個系統須停止，整個冷卻水須更換。如此將造成過度水資源的浪費及系統毀損，將導致系統重新起動的更大量能源浪費。此外，由於無法控制電導率的事實，水可能被過度或不足電解。過度電解可能因腐蝕而造成管路的洩漏。高安培數可能縮短電極壽命及造成不必要的電力浪費。另一方面，不足電解可能降低除垢效能。

本發明之一目的係改善前述問題中之至少一者。

發明概要

依據本發明之一個面向，提出一種用以在冷卻水循環通過其中以從該冷卻水去除水垢的一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中調節冷卻水的電導率之系統，包含： 可連結至該冷卻水再循環系統用以在該冷卻水上執行電解之一電解裝置，該電解裝置具有接納該冷卻水之一電解室，配置於該電解室內之一對電極，及在該對電極間施加一電壓之一電源；及連結至該電源之一控制器以：控制於該電解室內之該冷卻水的電解以呈水垢沈積冷卻水中之離子於該對電極中之一者的該表面上，及逐出沈積於其上的該水垢；監視該對電極間之一電壓值及一電流值；根據該等監視的電壓及電流值，計算該冷卻水之一電導率；及根據該計算得冷卻水的電導率，調節從該電解室之該冷卻水的排放量，藉此該水垢係與被排放的該冷卻水一起被去除，及被電解的該冷卻水係被導引回該冷卻水再循環系統之該再循環路徑用於循環。

較佳地，該控制器係包含一切換裝置以切換該對電極的該等極性用以逐出沈積於該對電極中之任一者的該表面上之該水垢。

較佳地，該切換裝置係包含一計時器以於一預定時間間隔交替地切換該對電極的該等極性。

較佳地，該控制器係進一步包含一電導率裝置以監視該對電極間之該電壓值及該電流值，根據該等監視的電壓及電流值，計算該冷卻水之該電導率。

較佳地，該電導率裝置係根據該計算得冷卻水的電導率，藉調節該冷卻水的排放時間而調節從該電解室之該冷卻水的排放量。

較佳地，當該計算得冷卻水的電導率超過電導率之一預定值時，該電導率裝置係增加該冷卻水的排放時間，及當該計算得冷卻水的電導率降至低於電導率之該預定值時，係減少該冷卻水的排放時間。

較佳地，該系統係進一步包含在該電解室之該底部的一排放出口以排放該水垢及該冷卻水。

較佳地，該系統係進一步包含經此該冷卻水流入該電解裝置之該電解室的一流入管線，及一流出管線，通過此管線該被電解的冷卻水從該電解室流出及流回該冷卻水再循環系統之該再循環路徑用於循環。

較佳地，該系統係進一步包含沿該流出管線設置的一電導率探針以調節施加用於該冷卻水的電解之電流。

較佳地，該電導率探針調節施加用於該冷卻水的電解之電流之方式係藉量測沿該流出管線之該冷卻水的一電導率，及提供該量測電導率之一輸入給該控制器以根據該量測電導率之該輸入而調節施加用於電解之電流。

較佳地，該控制器係進一步包含一自動化機構以接收該量測電導率之該輸入，及根據該量測電導率之該輸入而調節施加用於該冷卻水的電解之電流以防止過度或不足電解該冷卻水。

較佳地，當接收自該電導率探針的該量測電導率 之該輸入超過電導率之一預定值時，該自動化機構係增加施加用於該冷卻水的電解之電流，及當接收自該電導率探針的該量測電導率之該輸入降至低於電導率之該預定值時，係減少施加用於該冷卻水的電解之電流。

較佳地，該預定電導率值係於700至2500μS/cm之該範圍。

較佳地，該系統係進一步包含設置於該電解室內以量測該電解室內之一溫度的一溫度感測器。

較佳地，該冷卻水的電導率係為溫度補償至25℃。

依據本發明之一個面向，提出一種用以在冷卻水循環通過其中以從該冷卻水去除水垢的一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中調節冷卻水的電導率之方法，該方法包含下列步驟：將該冷卻水攝入具有配置於一電解室內的一對電極之一電解裝置的該電解室內；於該對電極間施加一電壓；控制於該電解室內之該冷卻水的電解以呈水垢沈積冷卻水中之離子於該對電極中之一者的該表面上，及逐出沈積於其上的該水垢；監視該對電極間之一電壓值及一電流值；根據該等監視的電壓及電流值，計算該冷卻水之一電導率；及根據該計算得冷卻水的電導率，調節從該電解室之 該冷卻水的排放量，藉此該水垢係與被排放的該冷卻水一起被去除，及被電解的該冷卻水係被導引回該冷卻水再循環系統之該再循環路徑用於循環。

較佳地，該控制該冷卻水的電解之步驟係包含切換該對電極的該等極性用以逐出沈積於該對電極中之任一者的該表面上之該水垢。

較佳地，該控制該冷卻水的電解之步驟係進一步包含於一預定時間間隔交替地切換該對電極的該等極性。

較佳地，該調節該排放量之步驟係包含根據該計算得冷卻水的電導率而調節該冷卻水的排放時間。

較佳地，該調節該排放量之步驟係進一步包含當該計算得冷卻水的電導率超過電導率之一預定值時增加該冷卻水的排放時間，及當該計算得冷卻水的電導率降至低於電導率之該預定值時減少該冷卻水的排放時間之該步驟。

較佳地，該水垢係透過設在該電解室底部之一排放出口而與從該電解室排放的該冷卻水一起被去除。

較佳地，將該冷卻水攝入該電解室內之該步驟係透過一流入管線進行，及被電解的該冷卻水係透過一流出管線而從該電解室被導引回該冷卻水再循環系統之該再循環路徑用於循環。

較佳地，該方法係進一步包含調節施加用於該冷卻水的電解之電流。

較佳地，該施加用於該冷卻水的電解之電流之調 節方式係藉量測沿該流出管線之該冷卻水的一電導率，及提供該量測電導率之一輸入給該控制器以根據該量測電導率之該輸入而調節施加用於電解之電流。

較佳地，該方法係進一步包含接收該量測電導率 之該輸入，及根據該量測電導率之該輸入而調節施加用於該冷卻水的電解之電流以防止過度或不足電解該冷卻水。

較佳地，該方法係進一步包含當接收自該電導率 探針的該量測電導率之該輸入超過電導率之一預定值時增加施加用於該冷卻水的電解之電流，及當接收自該電導率探針的該量測電導率之該輸入降至低於電導率之該預定值時減少施加用於該冷卻水的電解之電流。

較佳地，該預定電導率值係於700至2500μS/cm 之該範圍。

較佳地，該方法係進一步包含量測在電解室內之 一溫度。

較佳地，該冷卻水的該電導率係為溫度補償至25 ℃。

所提出的該系統及方法具有下述優點，當該冷卻 水的電導率超過一臨界值時許可該系統連續地運轉，及可進一步省水及/或節電，防止管路洩漏及/或延長電極壽命。

本發明之其它面向及優點從後文詳細說明部分 之綜論對熟諳技藝人士將變得更為彰顯，該詳細說明部分係參考下列較佳實施例之示例說明圖式作說明。

10‧‧‧系統

12‧‧‧冷卻水再循環系統

14‧‧‧電解裝置

16‧‧‧熱交換器

18‧‧‧冷卻水塔

20-26、24a-c‧‧‧管路

28‧‧‧控制器

30‧‧‧流入管線

32‧‧‧流出管線

34‧‧‧排放管路

36‧‧‧電導率探針

38‧‧‧電解室

40a-b‧‧‧電極

41‧‧‧直流(DC)電源供應器

42‧‧‧錐形料斗

44‧‧‧輸出信號

46‧‧‧輸入

48‧‧‧輸出

50‧‧‧粗濾器

52‧‧‧流量計

54‧‧‧流量累加器

56、58‧‧‧離子或水垢

CW‧‧‧冷卻水

HS‧‧‧熱水流

P1-2‧‧‧泵浦

R1‧‧‧再循環路徑

R2‧‧‧旁通路徑

V1-3‧‧‧閥

V4-5‧‧‧隔離閥

現在將參考附圖描述本發明，僅供示例說明之用，附圖中：圖1A為用於一冷卻水再循環系統用以在冷卻水循環通過其中以從該冷卻水去除水垢的一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中調節冷卻水的電導率之系統的一示意說明圖。

圖1B為用於一冷卻水再循環系統用以在冷卻水循環通過其中以從該冷卻水去除水垢的一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中調節冷卻水的電導率之圖1A系統的另一示意說明圖。

圖2A為當來自該冷卻水再循環系統的該冷卻水塔之部分冷卻水係依據調節該冷卻水再循環系統的該冷卻水的電導率之一方法而被導入該系統之一電解裝置之一電解室時，圖1A之該系統的一示意說明圖。

圖2B為圖2A之該系統的一示意說明圖，顯示離子或水垢沈積於該電解裝置之第二電極表面上。

圖2C為圖2B之該系統的一示意說明圖，顯示於該等第一及第二電極的極性改變，及水垢沈積物係從該第二電極表面被驅逐。

圖2D為圖2C之該系統的一示意說明圖，顯示被逐出的水垢係收集於該電解室的該錐形料斗。

圖3A為依據調節該冷卻水再循環系統的該冷卻水的電導率之一方法，圖2A之該系統之一重複視圖。

圖3B為圖3A之該系統的一示意說明圖，顯示離子或水垢沈積於該電解裝置之第二電極表面上。

圖3C為圖3B之該系統的一示意說明圖，顯示於該等第一及第二電極的極性改變，及水垢沈積物係從該第二電極表面被驅逐。

圖3D為圖3C之該系統的一示意說明圖，顯示被逐出的水垢係收集於該電解室的該錐形料斗。

較佳實施例之詳細說明

依據本發明之一面向，描述用以在冷卻水循環通過其中以從該冷卻水去除水垢的一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中調節冷卻水的電導率之系統。該系統係用於冷卻水再循環系統。

圖1A及1B顯示一種用於冷卻水再循環系統12的系統10用以從該冷卻水(圖中未顯示)去除水垢以在一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中調節冷卻水的電導率。該冷卻水係以CW指示於圖1A。該冷卻水再循環系統12係包含一熱交換器16、一冷卻水塔18、一泵浦P1、一閥V1、及管路20、22、24、26。該再循環路徑R1為環圈形式且係由熱交換器16、冷卻水塔18及連結熱交換器16至冷卻水塔18的管路24形成。

管路20的一端係連結至熱交換器16的一部分，係用以接納熱水流，圖1A指示為HS及用以導引熱水流至熱交換器16用於冷卻目的。管路20的另一端係連結至熱水流來 源(圖中未顯示)，諸如致冷設備、工廠的生產現場、空調機、任何工商業大樓的需要去除熱量部分等。

管路22亦同，其末端中之一者係連結至熱交換器 16的一部分。但熱交換器16的此一部分係與管路20的一端所連結的熱交換器16該部分位置相對。管路22的另一端係連結至該來源的一部分，於該處已冷卻的熱水流係回送至該部分(圖中未顯示)。此一組態許可管路22接納藉熱交換器16所冷卻的熱水流，及導引該已冷卻的熱水流返回該來源的合宜部分。

熱交換器16藉傳送來自熱水流的熱至另一介質 而冷卻該熱水流，該另一介質於此一實施例中係稱作為冷卻水，圖1A指示為CW。該二介質可分開而從不混合，或可直接接觸。於此一實施例中，該熱水流及該冷卻水係藉熱交換器16中的管子(圖中未顯示)分開。

冷卻水係經由管路的第一部分24a通過熱交換器16。在熱交換器16內部，來自熱水流的熱係傳送至冷卻水。現在攜載來自熱水流的熱之冷卻水係經由管路的第二部分24b被導引至冷卻水塔18用以冷卻或移除已被傳送其上的熱。在通過冷卻水塔18且被冷卻後，該冷卻水係經由管路的第三部分24c送出冷卻水塔18，及透過泵浦P1被泵送回管路的第一部分24a及導引回熱交換器16。

該冷卻水於冷卻水塔18冷卻期間，進行蒸發，造成存在於該冷卻水中的溶解固體、離子及/或極微溶鹽類諸如碳酸鈣被濃縮。為了彌補經由蒸發的水損失，新鮮水經 由閥V1藉管路26進給至冷卻水塔18。閥V1可為浮動操作閥等，用以確保在再循環路徑R1中循環的冷卻水體積隨時保持固定。

雖然新鮮水經由閥V1藉管路26進給至冷卻水塔 18以彌補經由蒸發的水損失，但現在已濃縮的極微溶鹽類諸如碳酸鈣及存在於水的離子諸如鈣及鎂將形成冷卻水中的水垢而在各自接納該冷卻水的管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18上形成沈積物，藻類及/或微生物也可能繁殖及促成管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18內部通道的堵塞。又復，管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18上的沈積物將助長藻類及/或微生物的進一步生長，然後則將造成管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18內部通道的進一步堵塞，如此減低熱水流與冷水間之傳熱效率。 當管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18中的通道太過堵塞而實質上減少或妨礙冷卻水流流經其中之情況下，管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18將須藉使用危險有害化學品清潔或過早更換。

如前文說明，系統10係用於冷卻水再循環系統12 用以調節在冷卻水再循環系統12的再循環路徑R1中之該冷卻水的電導率而從該冷卻水去除水垢，其至少將減輕在管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18上形成沈積物或水垢的問題。參考圖1A及1B，系統10包含一電解裝置14、一控制器28、一泵浦P2、一閥V2、一閥V3、一流入管線30、一流出管線32、一排放管路34、一電導率探針36及一溫度 感測器(圖中未顯示)。該流入管線30及該流出管線32典型地係呈管路形式。

該電解裝置14包含一電解室38、一對電極亦即一 第一電極40a及一第二電極40b、及一電源諸如呈直流(DC)電源供應器41形式。該電解室38係用以接納該冷卻水及罩住該第一及第二電極40a、40b，其各自係連結至DC電源供應器41。該DC電源供應器41係用以在該第一電極40a與該第二電極40b間施加電壓以進行該冷卻水的電解。

電解室38包含在該電解室38底部之一錐形料斗 42，該料斗係用以儲存或保有已經從電解室38被移除以供隨後排放或廢棄的水垢。該水垢係連同該冷卻水透過閥V3通過排放管路34而被排放。該排放管路34係連結至在電解室38底部的該錐形料斗42。須瞭解該電解裝置14可具有多於一對前述電極40a、40b。

系統10係透過泵浦P2通過流入管線30及透過閥 V2通過流出管線32而連結至冷卻水再循環系統12。更明確言之，流入管線30的一端係連結至該冷卻水再循環系統12的冷卻水塔18之一部分，而流入管線30的另一端係連結至該電解室38的一部分。同理，該流出管線32的一端係連結至該冷卻水再循環系統12的冷卻水塔18之一部分，而流出管線32的另一端係連結至該電解室38的一部分。該電解室38為氣密式，電解過程期間產生的氣體只能經由連結至該電解室38的的該流出管線32而離開電解室38。

流入管線30係用以供給來自冷卻水塔18的冷卻 水進入電解裝置14的電解室38用於電解，流出管線32係用以回送已在電解室38被電解的該冷卻水至冷卻水塔18，及就此回送至冷卻水再循環系統12的再循環路徑R1供循環利用。流入管線30、電解室38及流出管線32形成或組成一旁通路徑R2。控制器28係連結至DC電源供應器41，係用以控制電解室38內的冷卻水的電解，用以沈積冷卻水中的離子成為在該對電極40a、40b中之一者的表面上的水垢(圖中未顯示)，及用以驅逐沈積其上的水垢，監視該對電極40a、40b間之電壓值及電流值，根據監測的電壓及電流值計算冷卻水的電導率，及根據計算得之冷卻水的電導率而調節從該電解室38的冷卻水之排放量及/或施加用於冷卻水的電解的電流。所施加的電流或施加電流又稱安培數。

控制器28包含一切換裝置(圖中未顯示)用以切 換或反轉該等第一及第二電極40a、40b的極性用以驅逐沈積在該對電極40a、40b中之任一者的該表面上的水垢。已驅逐的水垢然後儲存或保有於電解室38的錐形料斗42用以隨後透過閥V3通過排放管路34而從電解室38排放或廢棄。 該切換裝置包含一計時器(圖中未顯示)用以於預定時間間隔交替地切換該對電極40a、40b的極性。舉例言之，若該預定時間間隔係設定為90分鐘，則每90分鐘該計時器將使得該對電極40a、40b的極性切換。

控制器28進一步包含一電導率裝置(圖中未顯示) 用以監視與調節冷卻水的電導率，經由監視該對電極40a、40b間之電壓值及電流值，根據監測的電壓及電流值計算冷 卻水的電導率，及根據計算得之冷卻水的電導率而調節從該電解室38的冷卻水之排放量。更明確言之，在電解期間，電導率裝置於一預定時間間隔典型為約1-3小時，監視該等第一及第二電極40a、40b間之電壓值及電流值，及根據監測的電壓及電流值運算或計算冷卻水的電導率。須瞭解用以監視該對電極40a、40b間之電壓值及電流值之該預定時間間隔並不限於典型的1-3小時，取決於冷卻水的電解時間可改變。

電導率裝置根據計算得冷卻水的電導率而調節 冷卻水的排放期間，當計算得冷卻水的電導率超過電導率之一預定值時，藉增加冷卻水從電解室38之排放時間；當計算得冷卻水的電導率降至低於該預定電導率值時，藉縮短冷卻水從電解室38之排放時間。換言之，取決於藉電導率裝置求出的計算得冷卻水的電導率，控制器28的電導率裝置將應答該計算電導率，提供一輸出信號44，開啟該閥V3歷經一時間週期，用以經由排放管路34排放在電解室38中的冷卻水。應答於高電導率計算值，該閥V3之開啟時間將較長；而應答於低電導率計算值，該閥V3之開啟時間將較短。於非期望的電導率電湧超過該預定電導率值之情況下，該閥V3將維持開啟直至電導率值降至低於該預定值為止。該預定電導率值可設定於700至2500μS/cm之範圍。

使用此一電導率裝置，無需設置一分開儀錶即能 夠監視與調節水的電導率或硬度。此外，於該電導率裝置可設定預定電導率值以監測該等第一及第二電極40a、40b 之狀況，諸如電極40a、40b的磨耗及撕裂。如此，當該電導率裝置偵測得此一預定電導率值時，可發送一輸出信號警示該系統10的操作員須清潔或更換電極40a、40b。

如前文描述，該系統10包含一電導率探針36。如 圖1B所示，該電導率探針36係沿流出管線32設在該閥V2與該電解室38間。電導率探針36係用以控制閥V2，調節或控制施加用於冷卻水的電解之電流，及提供一輸入46給控制器28。即便沒有電導率探針36，系統10仍可用於冷卻水再循環系統12，用以調節在冷卻水再循環系統12的再循環路徑R1中的冷卻水的電導率，用以從該冷卻水去除水垢，系統10較佳地係包含電導率探針36，原因在於能夠調節施加用於冷卻水的電解之電流，以防止過度或不足電解該冷卻水。

電導率探針36調節施加用於冷卻水的電解之電 流，藉量測沿流出管線32之冷卻水的電導率及提供量測電導率的輸入46給控制器28，用以根據該量測電導率的輸入46而調節施加用於電解的電流。該電導率探針36可包含感測器等用以量測沿流出管線32之冷卻水的電導率。藉電導率探針36量測冷卻水的電導率可連續地進行。

控制器28進一步包含一自動化機構(圖中未顯示) 以接收該量測電導率的輸入46，及根據接收自該電導率探針36的該量測電導率的輸入46而調節施加用於該冷卻水的電解之電流。該控制器28之該自動化機構係藉提供一輸出48給DC電源供應器41而調節施加用於該冷卻水的電解之 電流，當接收自該電導率探針36的該量測電導率的輸入46超過一預定電導率值時，增高施加用於冷卻水的電解之電流；或當接收自該電導率探針36的該量測電導率的輸入46降至低於該預定電導率值時，減少施加用於冷卻水的電解之電流。該預定電導率值可設定於700至2500μS/cm之範圍。

藉此方式，該冷卻水的電導率能夠容易地調節落 入於期望範圍內而不會過度地或不足地電解該冷卻水。此點為較佳原因在於過度電解可能造成管路洩漏尤其當管路老舊時，而不足電解可能導致水垢沈積於冷卻水再循環系統12的管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18中。因此，藉由施加用於電解之電流的調節，系統10的操作效能、操作成本、及該等電極40a、40b的壽命可被最佳化。

基於該系統10對冷卻水的電解處理，增加了離子 及/或極微溶鹽類於該冷卻水中的溶解度，及可能致使已經沈積在或沈澱在管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18上或內的既有水垢移除。此種冷卻水的電解處理也防止水垢再度沈積在管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18上。在冷卻水再循環系統12內的冷卻水的電導率初步將增高，原因在於任何既有水垢被溶解，及隨後，藉排放部分正在被電解的冷卻水而維持於某個平衡電導率值範圍，諸如於700至2500μS/cm之範圍。

但欲排放的已電解冷卻水量與被電解的冷卻水 之溶解能力間必有一平衡。過度排放將減低被電解的冷卻 水之溶解能力，而不足排放將造成該冷卻水之電導率增高至一非期望程度。此項平衡係藉前文描述的根據該計算得冷卻水的電導率而調節從該電解室38之冷卻水排放量達成。

如前文描述，該系統10也包含溫度感測器(圖中 未顯示)。該溫度感測器係設在電解室38內，用以量測電解室38內之溫度。若測得的溫度係非25℃，則該冷卻水的電導率將為溫度補償至25℃。

此外，如圖1B所示，該系統10可進一步包含一 粗濾器50、一流量計52、一流量累加器54、及隔離閥V4、V5。粗濾器50係沿流入管線30設在冷卻水塔18與泵浦P2間，且係用以粗濾通過該流入管線30的冷卻水。粗濾器50係用作為過濾器，以保有存在於該冷卻水中的至少部分較大粒子或固體，使得流至泵浦P2的冷卻水係不含或含有較少此等粒子或固體。

流量計52也係沿流入管線30設置，但係設在泵浦 P2與電解室38間。流量計52係用以量測被進給或供給電解室38的水流速率。

流量累加器54係沿排放管路34設置且係位在該 電解室38的錐形料斗42與閥V3間。該流量累加器54係用以運算或計算透過閥V3經由排放管路34排放的冷卻水體積之累加量或總量。

隔離閥V4係設在沿流入管線30的冷卻水塔18與 粗濾器50間。隔離閥V5也係沿流入管線30設置，但係位在 泵浦P2與流量計52間。隔離閥V4、V5係用以隔離旁通路徑R2的某個區段，以協助從該冷卻水再循環系統12移除整個系統10或系統10的某些部件，諸如用於系統10的維修或系統10的某些部件的更換而無需中止冷卻水再循環系統12的操作。

系統10當連結至冷卻水再循環系統12時的操作 容後詳述。首先，當冷卻水離開冷卻水塔18時，現在循環通過冷卻水塔18的部分冷卻水係藉泵浦P2的作動，經由流入管線30而被導引至或供給電解裝置14的電解室38。循環通過冷卻水塔18的冷卻水之剩餘部分係被導引至或供給管路24用以在再循環路徑R1中循環。

於電解室38中，直流電壓係藉控制器28控制而施 加於第一電極40a與第二電極40b間用以電解接納於其中的冷卻水。在此電解處理期間(後文稱作為電解步驟)，冷卻水中所含離子諸如鈣及鎂離子逐漸地沈積在第一電極40a或第二電極40b之表面上成為水垢，取決於哪個電極為陰極而定。藉此離子從冷卻水被去除。電解步驟係進行歷經一預定時間，諸如1至3小時，於該步驟期間，閥V2係開啟以經由流出管線32回送已電解的冷卻水至冷卻水塔18，及閥V3為關閉。在整個電解步驟期間，來自冷卻水塔18的冷卻水係一直地或連續地經由流入管線30而供給電解室38，而來自電解室38的冷卻水係一直地或連續地經由流出管線32而回送至冷卻水塔18。經由流出管線32而回送至冷卻水塔18的該冷卻水重新加入再循環路徑R1以供於該冷卻水再循環 系統12內循環。電解步驟的預定時間並非只限於1至3小時，而可取決於冷卻水的品質或硬度改變。舉例言之，若該冷卻水含有高量礦物質含量，則比起該冷卻水含有較低量礦物質含量，電解步驟將進行較短時間。

在電解步驟期間，也產生氣體諸如氫、氧及二氧 化碳。此等氣體係以藉冷卻水塔18導入的空氣稀釋，且係經由流出管線32而從該系統10釋放與排放入大氣。

在經歷該電解步驟的預定時間之後，第一電極 40a與第二電極40b的極性被切換或反轉(後文稱作為極性反轉步驟)。換言之，若第二電極40b初步為陰極及第一電極40a初步為陽極，則在極性反轉步驟的極性反轉之後，第二電極40b現在將變成陽極而第一電極40a現在將變成陰極。

於該極性反轉步驟中，泵浦P2被停止而中止來自 冷卻水塔18的冷卻水供給旁通路徑R2的電解室38，及閥V2及V3為關閉。然後控制器28的切換裝置控制來自DC電源供應器41的一電壓以反轉或切換第一電極40a與第二電極40b的極性。以前述實施例為例，於該處第一電極40a初步為陽極及第二電極40b初步為陰極，於該極性反轉步驟中，第一電極40a與第二電極40b現在分別被設定為陰極及陽極。沈積在初始陰極上的該水垢從該表面被驅逐而收集在設在電解室38底部的錐形料斗42。該極性反轉步驟進行短時間，諸如半分鐘至1分鐘。

在進行該極性反轉步驟之後，已逐出的水垢及該 冷卻水透過該閥V3經由排放管路34而從電解室38排放(後文稱作排放步驟)。於該排放步驟中，泵浦P2被啟動，閥V3開啟及閥V2關閉。結果，被逐出的水垢連同在電解室38的該冷卻水係從系統10排放及去除，而來自冷卻水塔的冷卻水連續地供給電解室38。閥V3的開啟時間係取決於藉控制器28的電導率裝置求出的計算得冷卻水的電導率。應答高電導率計算值，閥V3的開啟時間將較長；而應答低電導率計算值，閥V3的開啟時間將較短。典型排放步驟之時間為約1至10分鐘。但非僅限於此一範圍，而可依據計算得冷卻水的電導率改變。

於進行排放步驟之後，進行如前述的電解步驟歷 經預定時間，現在於電解步驟中，閥V2為開啟而閥V3為關閉。於電解步驟期間，泵浦P2維持啟動。泵浦P2關閉的唯一時間係在極性反轉步驟。在電解步驟之後，進行極性反轉步驟，接著進行排放步驟。此等三個步驟係以下述順序連續地重複：電解步驟、極性反轉步驟、排放步驟。

須瞭解系統10可從冷卻水再循環系統12去除或脫離而成為孤立系統。較佳地，如前文描述，當需要對系統10或系統10的某些部件，諸如電解裝置14及該對電極40a、40b進行維修時，該系統10或系統10的某些部件可從冷卻水再循環系統12移開。在此維修期間，冷卻水再循環系統12可繼續操作而無需關閉整個冷卻水再循環系統12。

該系統10藉根據計算得冷卻水的電導率而調節來自電解室38之冷卻水的排放量及施加用於冷卻水電解之 電流而調節電導率。如此具有實質上延長該等第一及第二電極40a、40b之壽命的優勢，在習知電解系統中該等第一及第二電極40a、40b典型地消耗極其快速而需頻繁更換。 藉冷卻水的電解減低氧化還原電位值減慢了管路24及熱交換器16的管之腐蝕速率。

又復，系統10能夠連續操作即便冷卻水的電導率 超過一臨界值亦復如此，諸如一種情況於該處藉冷卻水塔18中的水之強烈蒸發或出乎意外的蒸發湧浪，造成冷卻水的溶解固體、離子及/或極微溶鹽類或硬度驟增。造成此等強烈蒸發或出乎意外的蒸發湧浪之實施例包括於來源諸如工廠的生產現場之溫度設定改變、天候條件的改變諸如乾/濕球溫度等。

於此種情況下，習知系統將須停止，及在此種系 統能夠再度恢復工作之前，冷卻水須被改變。較佳地，該系統10能夠調整在冷卻水再循環系統12的再循環路徑R2中冷卻水的電導率以從冷卻水去除水垢，且能連續地運作即便冷卻水的電導率超過一臨界值亦復如此，協助省水及省電，使得該系統10成為可永續的及環境友善的系統。更明確言之，在控制器28之電導率裝置設定一預定電導率值。 若該電導率裝置偵測得冷卻水的電導率超過此一預定值，則指示單獨電解裝置14無法因應該情況，及將自動地作動或開啟閥V3以從電解室38經由排放管路34排放部分冷卻水。同時，冷卻水再循環系統12的閥V1將開啟以經由管路26進給或供給新鮮水至冷卻水塔18。該預定電導率值可設 定於700-2500μS/cm之範圍。

依據本發明之另一面向，參照圖2A至2D及圖3A 至3D，描述一種調節在冷卻水再循環系統12的再循環路徑R1中之冷卻水的電導率以從冷卻水去除水垢之方法。

圖2A為當冷卻水導入或供給旁通路徑R2的電解 室38時系統10之示意說明圖。該方法包含來自冷卻水塔18的冷卻水流入電解室38之步驟。冷卻水係藉助於泵浦P2而經由流入管線30導引至電解室38。

冷卻水泵送入電解室38之後，進行施加電壓於該 對電極40a、40b間之步驟以電解冷卻水。於此一步驟，閥V2為開啟，而閥V3為關閉或閉閤。於施加電壓之步驟之後，進行由控制器28控制的電解室38內冷卻水的電解之控制步驟，以沈積冷卻水中離子在第一電極40a或第二電極40b表面上成為水垢。於此一具體實施例中，施加電壓使得第一電極40a帶正電作為陽極，及第二電極40b帶負電作為陰極。圖2B顯示離子或水垢56沈積於作為陰極的第二電極40b表面上。典型地造成結垢的離子亦即存在於冷卻水中的鈣及鎂離子。藉此方式電解該冷卻水，此等存在的離子因而從該冷卻水被去除，而不使用可能有害環境的傳統化學品。

取決於冷卻水的品質或硬度，許可冷卻水的電解 繼續一預定時間間隔或期間，例如約1至3小時，及在此期間，水垢56逐漸地沈積於第二電極40b表面上。然後已電解的冷卻水透過開啟的閥V2，經由流出管線32或又稱回送管 路32，導引或回送至冷卻水塔18。閥V2的開閤係藉電導率探針36控制。

於冷卻水的電解期間，進行該對電極40a、40b 間之電壓值及電流值的監控步驟，接著為根據該監測得的電壓及電流值而計算冷卻水的電導率之步驟。監控步驟及計算步驟皆係藉控制器28之電導率裝置執行。

一旦冷卻水的電解之預定時間間隔或期間已 到，藉控制器28的切換裝置切換該對電極40a、40b之極性的步驟進行歷約半分鐘或一分鐘的預定時間。換言之，陰極(第二電極40b)與陽極(第一電極40a)的極性反轉。控制器28的切換裝置控制來自DC電源供應器41的一電壓，及一DC電壓施加至該等第一及第二電極40a、40b以分別地設定第一電極40a及第二電極40b為陰極及陽極，如圖2C所示。利用此種極性反轉，第二電極40b現在變成陽極，帶正電，如此許可沈積於第二電極40b表面上的水垢56從其上被驅逐。在此種極性反轉期間，閥V2及V3關閉，及泵浦P2自動關掉以停止來自冷卻水塔18的冷卻水供給電解室38。

如圖2D所示，從第二電極40b被驅逐的水垢56收 集於錐形料斗42，以供隨後從電解室38排放。在水垢56被驅逐後，進行根據計算得冷卻水的電導率而調節來自電解室38的冷卻水之排放量之步驟。排放量之調節係藉控制器28之電導率裝置進行。調節排放量之步驟包含根據計算得冷卻水的電導率而調節冷卻水之排放時間。該電導率裝置根據計算得冷卻水的電導率而調節冷卻水之排放時間係藉 當該計算得冷卻水的電導率超過一預定電導率值時延長來自電解室38的冷卻水之排放時間，及當該計算得冷卻水的電導率降至低於該預定電導率值時縮短來自電解室38的冷卻水之排放時間。

在電極40a、40b之極性反轉的預定期間已屆時之 後，泵浦P2啟動用以供給來自冷卻水塔18的冷卻水入電解室38，及根據計算得冷卻水的電導率，閥V3開啟歷經一預定期間以經由排放管路34排放水垢56連同電解室38內的冷卻水。整個預定排放期間，閥V2為關閉。

一旦預定排放期間已屆，現在重複如前述之電解處理，但第一電極40a現為陰極及第二電極40b現為陽極。圖3A至3D顯示類似圖2A至2D所示步驟之步驟。唯一差異在於因第一電極40a現為陰極，帶負電，故離子或水垢的沈積現在係在第一電極40a而非第二電極40b表面上。

圖3A為當冷卻水係借助於泵浦P2，經由流入管線30而導入或供給旁通路徑R2的電解室38時系統10之示意說明圖。同理，許可冷卻水的電解持續一預定時間間隔，在此週期期間，水垢58漸進地沈積於第一電極40a之表面上，如圖3B所示。一旦該預定時間間隔已屆，陰極(第一電極40a)及陽極(第二電極40b)係藉該控制器28之切換裝置反轉。於該極性反轉期間，該泵浦P2被關掉以停止供給來自冷卻水塔18的冷卻水給電解室38，及閥V2及V3皆被關閉。憑藉此種極性反轉，第一電極40a現在變成陽極，帶正電，如此許可沈積在第一電極40a之表面上的水垢58被逐出，如 圖3C所示。從第一電極40a被逐出的水垢58係收集在錐形料斗42，且係透過閥V3，經由排放管路34連同電解室38內的冷卻水一起從電解室38排放，如圖3D所示。如前文描述，閥V3係根據計算得冷卻水的電導率而被開啟歷經一預定期間。在該閥V3之開啟期間，閥V2維持關閉，但泵浦P2啟動以供給來自冷卻水塔18的冷卻水給電解室38。

水垢移除的整個程序或也稱去垢處理係在預定 時間間隔，藉重複前述各步驟或極性反轉週期而達成或完成。結果，存在於冷卻水中的溶解固體、離子及/或極微溶鹽類包括礦物質從冷卻水中被移除，藉此減低其硬度，防止水垢在管路24、熱交換器16的管子及冷卻水塔18形成。

此外，於電解處理期間產生具有消毒作用的氯。 所製造的氯將存在於電解水中，因而防止藻類及/或微生物在開放性再循環冷卻水系統12中繁殖。因此，可實質上減少因藻類及/或微生物造成的生物淤積，而無需使用危險有害的化學品。

於電解室38內之冷卻水電解期間，也能進行施加 用以電解的電流調節以防止冷卻水的過度或不足電解。調節施加用於該冷卻水的電解之電流步驟係基於由電導率探針36進行，量測該流出管線32沿線之冷卻水的電導率，及提供電導率測量值之輸入；及由控制器28的自動化機構進行，接收該電導率測量值之輸入，及根據該電導率測量值之輸入而調節施加用於電解之電流。控制器28的自動化機構調節施加用於該冷卻水的電解之電流之方式係經由提供 一輸出給DC電源供應器41，當接收自電導率探針36的該電導率測量值之輸入超過一預定電導率值時，增加施加用於冷卻水的電解之電流；或當接收自電導率探針36的該電導率測量值之輸入降至低於該預定電導率值時，減少施加用於冷卻水的電解之電流。該預定電導率值可設定於700至2500μS/cm之範圍。

該方法也包含測量電解室38內部之溫度之一步 驟。若測得的溫度係非25℃，則該冷卻水的電導率將為溫度補償至25℃。

熟諳技藝人士顯然易知多項修正。舉例言之，藉 調節冷卻水之排放流速而非藉調節冷卻水之排放時間，電導率裝置能夠調節冷卻水之排放量。

電導率裝置也能藉調節泵浦P2之流速而調節冷 卻水之流入量。此點為優異原因在於此種調節藉節省操作泵浦P2的動力而有助於節電。

替代將該預定電導率值設定於700至2500μS/cm 之範圍的一特定值，該預定電導率值可包含一下限及一上限。舉例言之，該下限可設定於700μS/cm之電導率值，而該上限可設定於2500μS/cm之電導率值。須瞭解該下限及該上限並非分別地限於700μS/cm及2500μS/cm之電導率值。該下限及該上限可設定於任何電導率值，只要該值係在700μS/cm至2500μS/cm之範圍內即可。

雖然為求瞭解清晰之目的，前文本發明已經舉例說明以若干細節及參照一或多個實施例作描述，但熟諳技 藝人士鑑於本文教示顯然易知，不背離如隨附之申請專利範圍各項描述之本發明之精髓或範圍，可做出某些變化、變異及修正。

進一步須瞭解雖然本發明涵蓋個別實施例，但也 含括所討論之實施例的組合。舉例言之，於一個實施例中討論的特徵並不與於另一個實施例中討論的特徵互斥，而可組合以形成進一步額外本發明之實施例。

10‧‧‧系統

14‧‧‧電解裝置

28‧‧‧控制器

30‧‧‧流入管線

32‧‧‧流出管線

34‧‧‧排放管路

38‧‧‧電解室

40a-b‧‧‧電極

41‧‧‧直流(DC)電源供應器

42‧‧‧錐形料斗

P2‧‧‧泵浦

V2-3‧‧‧閥

R2‧‧‧旁通路徑

Claims (24)

1. 一種用以調節在一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中冷卻水的電導率之系統，冷卻水係循環通過其中以從該冷卻水去除水垢，該系統包含：可連結至該冷卻水再循環系統用以在該冷卻水上執行電解之一電解裝置，該電解裝置具有接納該冷卻水之一電解室、配置於該電解室內之一對電極、及在該對電極間施加一電壓之一電源；及連結至該電源之一控制器，用以：控制於該電解室內之該冷卻水的電解，用以將該冷卻水中之離子沈積為於該對電極中之一者的表面上的水垢，及逐出沈積於其上的該水垢；監視該對電極間之一電壓值及一電流值；根據所監視的該電壓值及該電流值，計算該冷卻水之一電導率；及根據所計算的該冷卻水的該電導率，調節來自該電解室之該冷卻水的一排放量，藉此該水垢係與所排放的該冷卻水一起被去除，及經電解的該冷卻水係被導引回該冷卻水再循環系統之該再循環路徑以循環，其中該系統進一步包含一流入管線，該冷卻水經此流入該電解裝置之該電解室；及一流出管線，經電解的該冷卻水經此從該電解室流出並回到該冷卻水再循環系統之該再循環路徑以循環；及沿該流 出管線設置的一電導率探針，用以調節施加用於該冷卻水的電解之電流。
2. 如請求項1之系統，其中該電導率探針調節施加用於該冷卻水的電解之電流，其係藉由量測沿該流出管線之該冷卻水的一電導率，及提供所量測電導率之一輸入給該控制器供根據所量測電導率之該輸入而調節施加用於電解之電流。
3. 如請求項2之系統，其中該控制器係進一步包含一自動化機構以接收所量測電導率之該輸入，及根據所量測電導率之該輸入而調節施加用於該冷卻水的電解之電流以防止過度或不足電解該冷卻水。
4. 如請求項3之系統，其中當接收自該電導率探針的所量測電導率之該輸入超過電導率之一預定值時，該自動化機構增加施加用於該冷卻水的電解之電流；及當接收自該電導率探針的該量測電導率之該輸入降至低於電導率之該預定值時，減少施加用於該冷卻水的電解之電流。
5. 如請求項1之系統，其中該控制器係包含一切換裝置以切換該對電極的極性來逐出沈積於該對電極中之任一者的該表面上之該水垢。
6. 如請求項5之系統，其中該切換裝置係包含一計時器以於一預定時間間隔交替地切換該對電極的該等極性。
7. 如請求項1之系統，其中該控制器係進一步包含一電導率裝置以監視該對電極間之該電壓值及該電流值，並根 據所監視的該電壓及該電流值，計算該冷卻水之該電導率。
8. 如請求項7之系統，其中該電導率裝置係根據所計算之該冷卻水的電導率，藉由調節該冷卻水的排放期間而調節來自該電解室之該冷卻水的該排放量。
9. 如請求項8之系統，其中當所計算之該冷卻水的該電導率超過電導率之一預定值時，該電導率裝置增加該冷卻水的排放期間；及當該計算得冷卻水的電導率降至低於電導率之該預定值時，減少該冷卻水的排放期間。
10. 如請求項1之系統，其中該系統係進一步包含在該電解室之該底部的一排放出口以排放該水垢及該冷卻水。
11. 如請求項4或9之系統，其中電導率之該預定值之範圍係700至2500μS/cm。
12. 如請求項1之系統，其中該系統係進一步包含設置於該電解室內以量測該電解室內之一溫度的一溫度感測器。
13. 如請求項12之系統，其中該冷卻水的電導率係為溫度補償至25℃。
14. 一種用以調節在一冷卻水再循環系統之一再循環路徑中冷卻水的電導率之方法，其中冷卻水係循環通過該系統以該冷卻水去除水垢，該方法係包含下列步驟：將該冷卻水攝入具有配置於一電解室內的一對電極之一電解裝置的該電解室內；於該對電極間施加一電壓；控制於該電解室內之該冷卻水的電解以沈積該冷 卻水中之離子為水垢於該對電極中之一者的表面上，及逐出沈積於其上的該水垢；監視該對電極間之一電壓值及一電流值；根據所監視的該電壓及該電流值，計算該冷卻水之一電導率；及根據所計算之該冷卻水的電導率，調節來自該電解室之該冷卻水的排放量，藉此該水垢係與所排放的該冷卻水一起被去除，及經電解的該冷卻水係被導引回該冷卻水再循環系統之該再循環路徑來循環，其中將該冷卻水攝入該電解室內之該步驟係透過一流入管線進行，且經電解的該冷卻水係透過一流出管線而從該電解室被導引回該冷卻水再循環系統之該再循環路徑來循環，該方法進一步包含調節施加用於該冷卻水的電解之電流，藉由量測沿該流出管線之該冷卻水的一電導率，及提供所量測電導率之一輸入來根據所量測電導率之該輸入而調節施加用於電解之電流。
15. 如請求項14之方法，其係進一步包含接收所量測電導率之該輸入，及根據所量測電導率之該輸入而調節施加用於該冷卻水的電解之電流，以防止過度或不足電解該冷卻水。
16. 如請求項15之方法，其係進一步包含當接收自該電導率探針的該量測電導率之該輸入超過電導率之一預定值時，增加施加用於該冷卻水的電解之電流；及當接收自該電導率探針的該量測電導率之該輸入降至低於電導 率之該預定值時，減少施加用於該冷卻水的電解之電流。
17. 如請求項14之方法，其中控制該冷卻水的電解之步驟係包含切換該對電極的極性用以逐出沈積於該對電極中之任一者的該表面上之該水垢。
18. 如請求項17之方法，其中控制該冷卻水的電解之步驟係進一步包含於一預定時間間隔交替地切換該對電極的極性。
19. 如請求項14之方法，其中調節排放量之步驟係包含根據經計算之該冷卻水的電導率而調節該冷卻水的排放期間。
20. 如請求項19之方法，其中調節排放量之步驟係進一步包含當該計算得冷卻水的電導率超過電導率之一預定值時，增加該冷卻水的排放時間；及當該計算得冷卻水的電導率降至低於電導率之該預定值時，減少該冷卻水的排放時間之步驟。
21. 如請求項14之方法，其中該水垢係透過設置在該電解室底部之一排放出口而與從該電解室排放的該冷卻水一起被去除。
22. 如請求項16之方法，其中電導率之該預定值之範圍係700至2500μS/cm。
23. 如請求項14之方法，其係進一步包含量測在該電解室內之一溫度。
24. 如請求項23之方法，其中該冷卻水的該電導率係為溫度 補償至25℃。