JP2004012000A - 冷却水処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2以上の冷却塔(2、4、6)に対して共用の浄化手段(ろ過器14)、循環手段(循環路16、18、20、ポンプ22)、切替手段(原水弁38、40、42、処理水弁44、46、48)等を備える。浄化手段は、2以上の冷却塔(2、4、6)に対して共用化され、循環手段は、冷却塔内の冷却水を浄化手段に導入し、浄化された冷却水を冷却塔へ返送する。また、切替手段は、循環手段を切り替えて、冷却塔毎に循環する冷却水を選択的に浄化手段へ循環させる。従って、2以上の冷却塔の冷却水を共用の浄化手段で浄化し、冷却水の浄化ないし清澄化を効率的に行い、設備コストや設置面積の低減を実現している。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2以上の冷却塔を備えた冷却水処理システムに係り、特に、冷却塔の冷却水の清澄化ないし浄化処理に関する。
【0002】
【従来の技術】
冷却水を溜める冷却塔には循環する冷却水を浄化するろ過器が冷却塔毎に設置されてきた。このため、冷却塔の設置数が増加すれば、ろ過器もそれに応じた設置数となり、その設置面積を必要としてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなろ過器の設置形態には、次のような問題点がある。
【0004】
第1に、冷却塔に対応してろ過器を設置すれば、それに対応する必要な設置面積の確保とともにコスト高を招来し、建築物の屋上面積によっては設置できないおそれがあった。
【0005】
第2に、ろ過器のろ材等の洗浄には、冷却塔側の冷却水が用いられるが、その保有水量が少ない小容量の冷却塔では冷却水不足を招来するおそれがある。
【0006】
第3に、小型の冷却塔に対してろ過器の処理能力が過大である場合、ろ過処理には問題はないが無駄である。冷却塔の容量に応じたろ過器を設計、施工することは、却ってコスト高になる。
【0007】
例えば、通常のろ過器のろ過通水の必要量は冷却水循環水量の2〜5%、冷却塔の循環水量は300m3 /h程度である。これに対し、ろ過器のろ過通水量は10m3 /hである。この場合、時間あたりの必要な処理量は6m3 /h程度で処理能力に余裕があり、この余裕が無駄となる。
【0008】
そこで、本発明は、2以上の冷却塔の冷却水の浄化処理の効率化を図った冷却水処理システムを提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決した手段を、請求項毎に実施の形態の説明に用いた符号を付して列挙すれば、次の通りである。
【0010】
請求項1に係る本発明の冷却水処理システムは、2以上の冷却塔(2、4、6)に対して設置され、前記冷却塔の冷却水(8、10、12)を浄化する共用の浄化手段(ろ過器14)と、前記冷却塔内の冷却水を前記浄化手段に導入し、浄化された冷却水を前記冷却塔へ返送する循環手段(循環路16、18、20、ポンプ22)と、この循環手段を切り替えて、前記冷却塔毎に循環する冷却水を選択的に前記浄化手段へ循環させる切替手段(原水弁38、40、42、処理水弁44、46、48)とを備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に係る本発明の冷却水処理システムは、前記浄化手段による冷却水の浄化時間が前記冷却塔毎に設定可能にしたことを特徴とする。
【0012】
請求項3に係る本発明の冷却水処理システムは、冷却水を多く蓄えている冷却塔を選定する選定手段(冷却塔選定部747)と、前記浄化手段の浄化能力が低下したとき、前記選定手段によって選定された冷却塔の冷却水を使用して再生又は逆洗処理を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【0013】
請求項4に係る本発明の冷却水処理システムは、前記浄化手段がろ過器(14)であることを特徴とする。
【0014】
このような冷却水処理システムによれば、2以上の冷却塔に対して共用の浄化手段を用いて冷却水の浄化が可能となり、効率的な浄化が行える。また、浄化手段の浄化能力の低下時には、冷却水量の多い冷却塔側の冷却水を洗浄水に用いて浄化手段の再生又は逆洗を行うので、冷却塔側の冷却水の欠乏も防止できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1ないし図3は本発明の冷却水処理システムの第1の実施の形態を示し、図1はその全体構成、図2はろ過器の構成、図3はシーケンサの構成例を示している。
【0016】
2以上の容量の異なる冷却塔2、4、6が設置されており、この実施の形態では、冷却塔2に冷却水8、冷却塔4に冷却水10、冷却塔6に冷却水12が蓄えられており、その冷却水量は冷却塔2が最も多く、冷却塔6が最も少ない。各冷却塔2、4、6の冷却水8、10、12は、管路3、5、7を通して図示しない冷却システムに循環している。
【0017】
これら冷却塔2、4、6に対して冷却水8、10、12の処理手段である共用の浄化手段として、冷却水8、10、12の汚れをろ過によって浄化するサイドフィルタ等のろ過器14が設置され、このろ過器14と各冷却塔2、4、6との間には、冷却塔2、4、6からろ過器14に各冷却水8、10、12を循環させる循環手段として第1〜第3の循環路16、18、20及びポンプ22が設置されている。即ち、各冷却塔2、4、6には、冷却水8、10、12を取り出す原水路24、26、28が設けられるとともに、処理水としての冷却水8、10、12を冷却塔2、4、6に戻す処理水路30、32、34が設けられ、原水路24、26、28と処理水路30、32、34との間には共通路36、37を介してろ過器14が設置され、共通路36側には冷却水8、10、12を圧送する手段としてポンプ22が設置されている。
【0018】
また、原水路24、26、28には、冷却塔2、4、6に対応し、その通水の切替手段として原水弁38、40、42が設置され、また、処理水路30、32、34には同様に、処理水としての冷却水8、10、12の切替手段として処理水弁44、46、48が設置されている。即ち、原水弁38と処理水弁44、原水弁40と処理水弁46、原水弁42と処理水弁48は、選択された一対が開かれ、他の2対が閉じられることで、冷却水8、10、12が個別にろ過器14に循環するように構成されている。
【0019】
ろ過器14は、例えば、図2に示すように、冷却水8、10、12を導く本体槽50を備えており、この本体槽50の内部には所定量のろ材52が装填されているとともに、その天井側にはろ材52から処理水である冷却水8、10、12を分離する集水ノズル54が設置され、その底面側にはモータ56によって回転する攪拌手段としての攪拌羽根58が設置されている。この本体槽50の底面部に形成された原水の取込口60には共通路36が連結され、この実施の形態では、ポンプ22と取込口60との間には、原水の取込みかその停止かを切り替える手段として流入弁62、ろ過器14の浄化機能を検出する手段として圧力スイッチ64が設置されている。また、取込口60から分岐して排水路66が形成され、この排水路66には排水弁68が設けられている。また、本体槽50の上部には集水ノズル54を通過した処理水としての冷却水8、10、12を取り出す取出口70が形成されており、この取出口70には共通路37が連結されているとともに、処理水を遮断する逆止弁72を介して外気に開放されている。なお、矢印Aは、原水としての冷却水8、10、12の流れ方向を示し、浄化処理中、ろ材52がその水圧で上方に押し上げられている。
【0020】
また、冷却水8、10、12の浄化処理、ろ過器14の洗浄処理等の各種制御を行う制御手段としてシーケンサ74が設置されており、このシーケンサ74は、例えば、記憶手段やプロセッサ等を備えたコンピュータで構成することができる。このシーケンサ74を機能的に記載すれば、例えば、図3に示すように、冷却塔2、4、6の能力又はそれに相当する数値を入力する数値入力手段としてキーボードや情報入力端末等で構成される数値入力部741、この数値入力部741からの入力に基づいて演算し、制御出力を発生する演算制御部742、原水弁38、40、42、処理水弁44、46、48を切り替えて駆動する駆動手段である弁切替駆動部743、ポンプ22を駆動するポンプ駆動部744等が備えられている。
【0021】
また、演算制御部742には、数値入力部741からの入力数値に基づき、冷却塔2、4、6毎にろ過器14に冷却水を循環させて浄化する浄化時間を演算する演算手段として浄化時間演算部745、この浄化時間演算部745によって得られた冷却塔2、4、6毎の浄化時間に基づき、原水弁38、40、42又は処理水弁44、46、48からなる切替手段の切替時間を制御する制御手段として切替時間制御部746、数値入力部741からの入力数値に基づき、冷却水を最も多く蓄えている冷却塔の選定手段として冷却塔選定部747が備えられている。
【0022】
そこで、このシーケンサ74には各冷却塔2、4、6の容量即ち、冷却水量に応じた浄化時間T1 、T2 、T3 が設定される。また、このシーケンサ74には、圧力スイッチ64の検出出力がろ過器14の浄化機能低下を表す検出情報として入力されている。また、浄化時間T1 、T2 、T3 は、最大浄化時間に合わせて例えば、T1 =T2 =T3 としてもよい。
【0023】
この冷却水8、10、12の浄化処理を例えば、図4のフローチャートを参照して説明すると、今、全ての冷却塔2、4、6が運転状態にあるものとすれば、例えば、ステップS1では、冷却塔2の冷却水8の浄化処理が選択され、このとき、ポンプ22を運転するとともに、原水弁38及び処理水弁44を開状態、他の原水弁40、42及び処理水弁46、48を閉状態に制御することにより、循環路16及び共通路36、37を通して冷却水8のみがろ過器14に循環する。この冷却水8の浄化処理は、ステップS2に示すように、冷却塔2の冷却水量に応じた所定の浄化時間T1 だけ継続的に行われる。
【0024】
この冷却塔2の冷却水8の浄化処理が完了すると、ステップS3に移行し、冷却塔4の冷却水10の浄化処理が選択される。このとき、原水弁40及び処理水弁46を開状態、他の原水弁38、42及び処理水弁44、48を閉状態に制御することにより、循環路18及び共通路36、37を通して冷却水10のみがろ過器14を循環する。この浄化処理は、ステップS4に示すように、冷却塔4の冷却水量に応じた所定の浄化時間T2 だけ継続的に行われる。
【0025】
また、この冷却塔4の冷却水10の浄化処理が完了すると、ステップS5に移行し、冷却塔6の冷却水12の浄化処理が選択される。このとき、原水弁42及び処理水弁48を開状態、他の原水弁38、40及び処理水弁44、46を閉状態に制御することにより、循環路20及び共通路36、37を通して冷却水12のみがろ過器14を循環する。この浄化処理は、ステップS6に示すように、冷却塔6の冷却水量に応じた所定の浄化時間T3 だけ継続的に行われる。
【0026】
そして、この冷却塔6の冷却水12の浄化処理が完了すると、ステップS1に戻り、ステップS1〜S6の処理が繰り返され、各冷却塔2、4、6の容量に応じた冷却水8、10、12の浄化処理が効率的に行われることになる。
【0027】
ここで、通常のろ過器を想定すると、例えば、ろ過通水の必要量は冷却水循環水量の2〜5%、冷却塔の循環水量は300m3 /h程度であり、これに対し、ろ過器のろ過通水量は10m3 /hであるので、時間あたりの必要な処理量は6m3 /h程度で処理能力に余裕があり、この余裕が無駄となっていたが、4m3 /h程度の冷却塔を増設しても、現状のろ過器を用いてその冷却水のろ過が可能である。
【0028】
そして、このような冷却水浄化処理において、例えば、図5のフローチャートに示すように、ステップS11の冷却水浄化処理中に、ステップS12のように、圧力スイッチ64がON状態になると、原水側の圧力が上昇したことを表す。即ち、ろ材52の目詰まりが発生し、ろ過器14のろ過ないし浄化機能が低下したことになる。この場合、ステップS13に移行し、ろ過器14の再生又は洗浄処理を行う。
【0029】
このろ過器14の洗浄処理は、例えば、図6のフローチャートに示すように、ステップS21で冷却塔2側の冷却水8を浄化中か否かを判定する。これは、冷却塔2は最大容量であることから、その冷却水8を用いてろ過器14のろ材52を洗浄するためである。即ち、他の冷却塔4、6の冷却水10、12の浄化が行われている場合には、冷却塔2の冷却水8の浄化が到来するまで、ステップS21で待機することになる。
【0030】
冷却塔2の冷却水8の浄化処理中である場合には、ステップS22に移行し、原水弁38、処理水弁44及び流入弁62を閉止すると同時に、ポンプ22の運転を停止する。この場合、他の冷却塔4、6は運転が停止しているので、各原水弁40、42、処理水弁46、48は閉止状態にある。このように、原水弁38、処理水弁44及び流入弁62を閉止し、ポンプ22の運転を停止すると、本体槽50内に冷却水8が閉じ込められた状態となる。
【0031】
ステップS23では、この状態でモータ56を運転し、図7の矢印Bで示すように、攪拌羽根58を回転させると、本体槽50内に閉じ込められた冷却水8中でろ材52が浮遊状態になって攪拌され、ろ材52に付着していた夾雑物が冷却水8中にろ材52から離脱することになる。ステップS24では、所定時間T4 が経過するまで、この攪拌処理を持続させ、所定時間T4 が経過したとき、ステップS25に移行して排水弁68を開くと、図8に示すように、逆止弁72を介して矢印Cで示す空気が本体槽50内に進入するので、懸濁した冷却水8とともに夾雑物が本体槽50から排水路66に排出される。ステップS26で排水弁68は所定時間T5 だけ開状態に維持し、夾雑物で懸濁した冷却水8が本体槽50から確実に排出され、ろ材52は清浄化する。
【0032】
ステップS27では、所定時間T5 の経過後、排水弁68を閉じ、流入弁62を開いた後、図5のステップS11に戻り、冷却水8、10、12の浄化処理を続行することになる。
【0033】
このように、冷却水量の多い冷却塔2側の冷却水8を用いてろ過器14の洗浄、即ち、ろ材52の洗浄を行うので、冷却塔2側の冷却処理に何らの影響を及ぼすことがなく、冷却水の欠乏等の不都合を回避することができる。
【0034】
次に、冷却塔2、4、6を選択的又は間欠的に運転する場合があるが、このような不規則な冷却塔2、4、6の運転形態に対応した冷却水浄化について説明する。例えば、図9に示すように、ステップS31で冷却塔2が運転中であるか否かを判定し、運転中であれば、ステップS32に移行してその冷却水8の浄化処理を実行する。その運転の完了又は、ステップS31で冷却塔2が運転中でなければ、ステップS33に移行し、冷却塔4が運転中であるか否かを判定し、運転中であれば、ステップS34に移行してその冷却水10の浄化処理を実行する。その運転の完了又は、ステップS33で冷却塔4が運転中でなければ、ステップS35に移行し、冷却塔6が運転中であるか否かを判定し、運転中であれば、ステップS36に移行してその冷却水12の浄化処理を実行する。その運転の完了又は、ステップS35で冷却塔6が運転中でなければ、ステップS31に戻る。
【0035】
このような処理を行えば、冷却塔2、4、6の選択的又は間欠的等の不規則な運転形態に対応して冷却水8、10、12の浄化処理を行うことができ、例えば、冷却塔2、4が休止中である場合には、冷却塔6の冷却水12のみの浄化処理を行うことができ、効率的な冷却水の浄化処理を実現することができる。
【0036】
次に、図10は本発明の冷却水処理システムの第2の実施の形態を示している。この実施の形態では、シーケンサ74に動作設定部78を設け、冷却塔2、4、6の運転に対応した設定スイッチ782、784、786を設けており、これらの設定スイッチ782、784、786の選択によって、冷却塔2、4、6のそれぞれについて冷却水浄化を実行する/しないを選択可能に構成してもよい。
【0037】
このように構成すれば、例えば、図11のフローチャートに示すように、ステップS41では、設定スイッチ782がONに切り替えられているか否かを判定し、ON状態であれば、ステップS42に移行し、冷却塔2の冷却水8の浄化処理を実行する。ステップS41で設定スイッチ782がOFF、又は冷却塔2の冷却水8の浄化処理が完了した場合には、ステップS43に移行し、設定スイッチ784がONに切り替えられているか否かを判定し、ON状態であれば、ステップS44に移行し、冷却塔4の冷却水10の浄化処理を実行する。また、ステップS43で設定スイッチ784がOFF、又は冷却塔4の冷却水10の浄化処理が完了した場合には、ステップS45に移行し、設定スイッチ786がONに切り替えられているか否かを判定し、ON状態であれば、ステップS46に移行し、冷却塔6の冷却水12の浄化処理を実行する。そして、ステップS45で設定スイッチ786がOFF、又は冷却塔6の冷却水12の浄化処理が完了した場合には、ステップS41に移行する。
【0038】
このような冷却塔2、4、6の選択的又は間欠的等の不規則な運転形態に対応して設定スイッチ782、784、786の選択的な切替えによって冷却塔2、4、6の冷却水8、10、12の浄化処理を行うことができ、効率的な冷却水浄化処理を実現することができる。
【0039】
また、第1及び第2の実施の形態では、ろ過器14のろ材52の洗浄を冷却塔2の冷却水8を用いて洗浄する場合について説明したが、例えば、図12に示すように、取出口70側に逆洗用の洗浄水80を取り込む洗浄水路82を分岐して形成し、この洗浄水路82に流入弁84を設置してもよい。
【0040】
このようにすれば、圧力スイッチ64がろ材52の目詰まり、浄化機能の低下による圧力を検出したとき、流入弁62を閉止するとともに、処理水弁44を閉止した後、流入弁84及び排水弁68を開き、外部水源から洗浄水80を洗浄水路82を通して本体槽50内に流し込み、排水路66から流し出すことにより、ろ材52は浄化処理とは逆方向に流れる洗浄水80でろ材52に付着している夾雑物を取り除くことができる。このような逆洗処理によっても、ろ過器14を清浄化でき、冷却塔2、4、6の冷却水8、10、12の欠乏を防止することができる。
【0041】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、シーケンサ74に代えて機械的又は電気的なタイマーで切り替えて冷却塔2、4、6毎に冷却水8、10、12の浄化処理を行うようにしてもよい。その場合、タイマー設定は各冷却塔2、4、6毎に設定できるようにし、循環水量に比例して制御してもよい。また、処理対象である冷却塔2、4、6の中、不規則運転をするものがあった場合、インターロックもしくは設定スイッチによりその冷却塔の処理をスキップできるようにしてもよい。
【0042】
また、上記実施の形態では、3基の容量の異なる冷却塔2、4、6を例に取って説明したが、本発明は、同容量の複数の冷却塔を設置した場合にも適用することができる。
【0043】
また、上記実施の形態では、3基の冷却塔2、4、6に対して共用のろ過器14を設置した場合を例に取って説明したが、本発明は、複数の冷却塔の冷却水の浄化処理を共用のろ過器で担当させるものであり、例えば、10基の冷却塔に対して2基のろ過器を併設して浄化処理を行うことを排除するものではない。
【0044】
また、シーケンサ74に設定される浄化時間等、浄化制御を冷却塔2、4、6側の制御に連動させて冷却水8、10、12の浄化を行うようにしてもよい。
【0045】
また、前記実施の形態では、浄化手段としてろ過器を用いたが、中和剤等の薬剤を用いて冷却水を浄化させる浄化器をろ過器に代えて使用してもよく、このような浄化器を併設してもよい。より効果的な浄化処理が可能であり、冷却水を清澄化できる。
【0046】
なお、前記実施の形態から把握可能な技術的思想を効果とともに次に列挙する。
【0047】
制御手段であるシーケンサ74については、冷却塔の能力又はそれに相当する数値を入力する数値入力手段と、該数値入力手段で得られる数値に基づき、前記冷却塔毎に浄化時間を演算する演算手段と、この演算手段によって得られた前記冷却塔毎に浄化時間に基づき、切替手段の切替時間を制御する切替時間制御手段とを備えた構成としてもよい。このような構成とすれば、数値入力手段からの数値入力又は冷却塔の能力に応じて冷却塔毎に浄化時間を設定し、切替手段の切替時間を任意に制御することができる。
【0048】
また、切替手段については、冷却塔の運転に応じて循環手段を切り替え、運転中の冷却塔から冷却水を浄化手段に循環させてもよい。このようにすれば、冷却塔の運転時間に応じて浄化手段の浄化を効率的に行うことができる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
a 2以上の冷却塔に用いられる冷却水の浄化ないし清澄化を効率的に行うことができる。
b 2以上の冷却塔に対して冷却塔より少ない共用の浄化手段を設置してシステムを構成することができ、設備コスト及び設置面積の低減を図ることができる。例えば、大容量の浄化手段を設置しておけば、冷却塔を増設しても、浄化手段の増設を必要とすることなく、システムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷却水処理システムの第1の実施の形態を示す図である。
【図2】ろ過器の一例を示す図である。
【図3】シーケンサの構成例を示す図である。
【図4】冷却水の浄化処理を示すフローチャートである。
【図5】冷却水の浄化処理を示すフローチャートである。
【図6】図5に示すフローチャート中の浄化処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図7】ろ過器のろ材の洗浄処理を示す図である。
【図8】ろ材の洗浄後の排水処理を示す図である。
【図9】冷却水の他の浄化処理を示すフローチャートである。
【図10】本発明の冷却水処理システムの第2の実施の形態を示す図である。
【図11】冷却水の浄化処理を示すフローチャートである。
【図12】ろ過器のろ材の他の洗浄処理を示す図である。
【符号の説明】
2、4、6 冷却塔
8、10、12 冷却水
14 ろ過器(浄化手段)
16 18、20 循環路(循環手段)
22 ポンプ(循環手段)
38、40、42 原水弁(切替手段)
44、46、48 処理水弁(切替手段)
74 シーケンサ
747 冷却塔選定部(選定手段)
Claims (4)
- 2以上の冷却塔に対して設置され、前記冷却塔の冷却水を浄化する共用の浄化手段と、
前記冷却塔内の冷却水を前記浄化手段に導入し、浄化された冷却水を前記冷却塔へ返送する循環手段と、
この循環手段を切り替えて、前記冷却塔毎に循環する冷却水を選択的に前記浄化手段へ循環させる切替手段と、
を備えたことを特徴とする冷却水処理システム。 - 前記浄化手段による冷却水の浄化時間は、前記冷却塔毎に設定可能にしたことを特徴とする請求項1記載の冷却水処理システム。
- 冷却水を多く蓄えている冷却塔を選定する選定手段と、
前記浄化手段の浄化能力が低下したとき、前記選定手段によって選定された冷却塔の冷却水を使用して再生又は逆洗処理を行う手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の冷却水処理システム。 - 前記浄化手段がろ過器であることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の冷却水処理システム。
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