JP2006200849A - 冷却塔、冷却塔における循環水の冷却方法および冷却塔における循環水冷却用散布水の冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬剤を用いずに、冷却塔においてレジオネラ属菌が繁殖するのを効果的に抑制する。
【解決手段】 冷却塔１１０において、本体１４０の貯留部１４３から供給経路１４９を通じて供給される循環水は、軟水であり、冷却負荷装置１３０を冷却後、回収経路１５１のノズル１５２から貯留部１４３へ向けて散水される。散水された循環水は、ファン１４４の回転によりルーバ１４２から開口部１４１へ通過する外気に触れて冷却され、供給経路１４９を通じて冷却負荷装置１３０へ供給される。この際、循環水の一部は、通過する外気と共に本体１４０外へ飛散する。インバータ１４６によりモータ１４５を変速し、ファン１４４の回転速度を調整すると、循環水は、飛散が抑制されてＭアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率が高まる。これにより、循環水は、ｐＨが９以上に維持され、レジオネラ属菌の繁殖が抑制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷却塔および冷却塔における冷却方法、特に、冷却負荷装置を冷却する循環水を冷却するための冷却塔および当該冷却塔における循環水の冷却方法、並びに、冷却負荷装置を冷却する循環水を散布水により冷却するための冷却塔および当該冷却塔における散布水の冷却方法に関する。

商業ビルや工業プラントなどにおいて熱交換器等の冷却負荷装置を冷却するための冷却水は、節水を図る観点から、冷却塔で冷却しながら循環して用いられている。冷却塔は、一般に、開放式冷却塔と密閉式冷却塔との二種類に分類することができる。

開放式冷却塔は、上部に開口部を有しかつ底部に冷却負荷装置を冷却するための循環水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、ファンを回転駆動するためのモータと、貯留部から冷却負荷装置へ循環水を供給するための供給経路と、冷却負荷装置へ供給された循環水を本体へ回収するための回収経路とを備えている。回収経路の末端部は、本体内においてファンの下方に配置されており、貯留部へ向けて循環水を散水するための散水口を有している。

このような開放式冷却塔においては、本体の貯留部から供給経路を通じて冷却負荷装置へ循環水が供給され、この循環水は冷却負荷装置を冷却する。冷却負荷装置を冷却した循環水は、回収経路を流れ、本体内において、散水口から貯留部へ向けて散水される。この際、散水された循環水は、モータによるファンの回転駆動により発生する気流、すなわち、本体の通気孔から開口部へ通過する外気に触れて冷却される。冷却された循環水は、貯留部に貯留され、供給経路を通じて冷却負荷装置へ供給される。したがって、この冷却塔において、貯留部に貯留された循環水は、供給経路および回収経路を通じて本体と冷却負荷装置との間を循環することになる。

一方、密閉式冷却塔は、上部に開口部を有しかつ底部に散布水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、ファンを回転駆動するためのモータと、本体内と冷却負荷装置との間で冷却負荷装置を冷却するための循環水を循環させるための循環経路と、貯留部から延びかつ末端部が本体内においてファンの下方に配置された、散布水の移動経路とを備えている。移動経路の末端部は、貯留部へ向けて散布水を散水するための散水口を有している、

このような密閉式冷却塔においては、循環経路を循環する循環水により冷却負荷装置が冷却される。一方、本体の貯留部に貯留された散布水は、移動経路を流れ、本体内において散水口から貯留部へ向けて散水される。この際、散水された散布水は、モータによるファンの回転駆動により発生する気流、すなわち、本体の通気孔から開口部へ通過する外気に触れて冷却される。冷却された散布水は、循環経路に接触し、循環経路を冷却する。これにより、循環経路を循環する循環水が冷却される。循環経路を冷却した散布水は、貯留部に貯留され、移動経路を通じて散水口から連続的に散水される。したがって、散布水は、移動経路を通じて循環することになる。

上述のように、開放式冷却塔における循環水および密閉式冷却塔における散布水は、節水を図る観点から循環して用いられるため、配管等に付着した藻類の代謝産物等を栄養源とし、また、アメーバ等の原生動物に寄生して、レジオネラ属菌が繁殖する。循環水および散布水中で繁殖したレジオネラ属菌は、冷却塔において循環水および散布水の一部が気流と共に大気中に飛散するため、結果的にこれらの循環水および散布水と共に大気中に飛散し、呼吸を通じて人に感染するおそれがある。

このため、非特許文献１は、開放式冷却塔における上述の循環水および密閉式冷却塔における上述の散布水において、レジオネラ属菌が１０^２ＣＦＵ／１００ミリリットル以上検出された場合、その循環系の清掃、消毒を推奨し、また、清掃、消毒等の対策実施後において、循環水および散布水におけるレジオネラ属菌の検出数が１０ＣＦＵ／１００ミリリットル未満に維持されるよう推奨している。

ところで、冷却塔の循環水および散布水においてレジオネラ属菌が繁殖するのを抑制するための方法として、一般に、これらの水に対して次亜塩素酸等の塩素剤を添加する方法が知られている（非特許文献１）。この方法は、大腸菌群等の細菌類に対しては顕著な殺菌効果を発揮するが、レジオネラ属菌に対しては効果が小さい。これは、塩素剤の浸透しにくい生物皮膜やアメーバ中にレジオネラ属菌が存在し、レジオネラ属菌が塩素剤の影響を受けにくいためと理解されている。特に、シスト化状態のアメーバ中に存在するレジオネラ属菌は、塩素濃度が５０ｍｇ／リットルの環境においても耐性を示し、容易に死滅しないと言われている。

また、循環水や散布水は、上述のように冷却塔から一部が飛散するが、飛散する循環水や散布水も次亜塩素酸等の塩素剤を含むため、環境汚染を引き起こす可能性がある。

厚生省生活衛生局企画課監修；財団法人ビル管理教育センター発行「新版 レジオネラ症防止指針（平成１５年５月 ５刷発行）」

本発明の目的は、薬剤を用いずに、冷却塔においてレジオネラ属菌が繁殖するのを効果的に抑制することにある。

本発明の第一の観点に係る冷却塔は、冷却負荷装置を冷却する循環水を冷却するための開放式冷却塔であり、循環水を供給するための循環水供給装置と、上部に開口部を有しかつ底部に循環水供給装置から供給される循環水を貯留するための貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、ファンを回転駆動するためのモータと、モータの回転速度を変速するためのインバータと、貯留部から冷却負荷装置へ循環水を供給するための供給経路と、冷却負荷装置へ供給された循環水を本体へ回収するための回収経路とを備えている。回収経路の末端部は、本体内においてファンの下方に配置されており、かつ、貯留部へ向けて循環水を散水するための散水口を有している。また、循環水供給装置は、貯留部に対して循環水として利用する軟水を供給する。

また、本発明に係る、冷却塔における循環水の冷却方法は、上部に開口部を有しかつ底部に冷却負荷装置を冷却する循環水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、ファンを回転駆動するためのモータと、モータの回転速度を変速するためのインバータと、貯留部から冷却負荷装置へ循環水を供給するための供給経路と、冷却負荷装置へ供給された循環水を本体へ回収するための回収経路とを備え、回収経路の末端部が、本体内においてファンの下方に配置されており、かつ、貯留部へ向けて循環水を散水するための散水口を有している開放式冷却塔において、循環水を冷却するための方法である。この冷却方法は、循環水として軟水を用い、かつ、インバータによりモータの回転速度を変速してファンの回転速度を調整することにより、通気孔から開口部へ通過する外気の通過量を調整しながら循環水のＭアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率を高めて循環水のｐＨを９以上に維持する工程を含んでいる。

上述の第一の観点に係る上述の冷却塔においては、循環水供給装置により、本体の貯留部に対して循環水が供給される。ここで供給される循環水は軟水である。貯留部に供給された循環水は、供給経路を通じて冷却負荷装置へ供給され、冷却負荷装置を冷却する。冷却負荷装置を冷却した循環水は、回収経路を流れ、本体内において、散水口から貯留部へ向けて散水される。この際、散水された循環水は、モータによるファンの回転駆動により発生する気流、すなわち、本体の通気孔から開口部へ通過する外気に触れて冷却される。冷却された循環水は、貯留部に貯留され、供給経路を通じて冷却負荷装置へ供給される。したがって、この冷却塔において、貯留部に貯留された循環水は、供給経路および回収経路を通じて本体と冷却負荷装置との間を循環することになる。

ここで、ファンを回転駆動するモータの回転速度は、インバータにより変速することができる。このため、ファンの回転速度は、冷却塔の運転環境気温や冷却塔において循環する循環水の温度等の運転負荷状態に応じ、インバータにより最適に制御することができる。具体的には、この冷却塔において、循環水を強力に冷却する必要がある高負荷状態下（例えば、気温が高い場合や循環水温度が高温の場合）においては、インバータによりファンを高速運転することができ、また、循環水を余り冷却する必要がない低負荷状態下（例えば、気温が低い場合や循環水温度が低温の場合）においては、インバータによりファンを低速運転することができる。

このため、この冷却塔は、運転負荷状態に応じて循環水を十分に冷却可能な範囲でインバータによりファンの回転速度を減速し、それにより本体の通気孔から開口部へ通過する外気量を調整すれば、従来の冷却塔に比べてファンの回転駆動に伴う循環水の飛散を抑制することができる。これにより、軟水である循環水は、Ｍアルカリ成分を基準とした濃縮倍率が高まりやすくなり、当該濃縮倍率が高まるに従ってＭアルカリ成分濃度が上昇してアルカリ性を呈するようになる。この結果、循環水は、ｐＨが９以上に維持され、塩素剤等の薬剤を添加しなくてもレジオネラ属菌の繁殖が効果的に抑制される。

本発明の第二の観点に係る冷却塔は、冷却負荷装置を冷却する循環水を散布水により冷却する密閉式冷却塔であり、散布水を供給するための散布水供給装置と、上部に開口部を有しかつ底部に散布水供給装置から供給される散布水を貯留するための貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、ファンを回転駆動するためのモータと、モータの回転速度を変速するためのインバータと、本体内と冷却負荷装置との間で循環水を循環させるための循環経路と、貯留部から延びかつ末端部が本体内においてファンの下方に配置された、散布水の移動経路とを備えている。移動経路の末端部は、貯留部へ向けて散布水を散水するための散水口を有している。また、散布水供給装置は、貯留部に対して散布水として利用する軟水を供給する。

また、本発明に係る、冷却塔における循環水冷却用散布水の冷却方法は、上部に開口部を有しかつ底部に冷却負荷装置を冷却する循環水を冷却するための散布水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、本体内において通気孔から開口部へ外気が通過するよう、本体内において気流を発生させるためのファンと、ファンを回転駆動するためのモータと、モータの回転速度を変速するためのインバータと、本体内と冷却負荷装置との間で循環水を循環させるための循環経路と、貯留部から延びかつ末端部が本体内においてファンの下方に配置された、散布水の移動経路とを備え、移動経路の末端部が、貯留部へ向けて散布水を散水するための散水口を有している密閉式冷却塔において、散布水を冷却するための方法である。この方法は、散布水として軟水を用い、かつ、インバータによりモータの回転速度を変速してファンの回転速度を調整することにより、通気孔から開口部へ通過する外気の通過量を調整しながら散布水のＭアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率を高め、散布水のｐＨを９以上に維持する工程を含んでいる。

上述の第二の観点に係る冷却塔においては、循環経路を循環する循環水により冷却負荷装置が冷却される。また、散布水供給装置により、本体の貯留部に対して散布水が供給される。ここで供給される散布水は軟水である。本体の貯留部に貯留された散布水は、移動経路を流れ、本体内において散水口から貯留部へ向けて散水される。この際、散水された散布水は、モータによるファンの回転駆動により発生する気流、すなわち、本体の通気孔から開口部へ通過する外気に触れて冷却される。冷却された散布水は、循環経路に接触し、循環経路を冷却する。これにより、循環経路を循環する循環水が冷却される。循環経路を冷却した散布水は、貯留部に貯留され、移動経路を通じて散水口から連続的に散水される。したがって、この冷却塔において、貯留部に貯留された散布水は、移動経路を通じて循環することになる。

ここで、ファンを回転駆動するモータの回転速度は、インバータにより変速することができる。このため、ファンの回転速度は、冷却塔の運転環境気温や冷却塔において循環する散布水の温度等の運転負荷状態に応じ、インバータにより最適に制御することができる。具体的には、この冷却塔において、散布水を強力に冷却する必要がある高負荷状態下（例えば、気温が高い場合や散布水温度が高温の場合）においては、インバータによりファンを高速運転することができ、また、散布水を余り冷却する必要がない低負荷状態下（例えば、気温が低い場合や散布水温度が低温の場合）においては、インバータによりファンを低速運転することができる。

このため、この冷却塔は、運転負荷状態に応じて散布水を十分に冷却可能な範囲でインバータによりファンの回転速度を減速し、それにより本体の通気孔から開口部へ通過する外気量を調整すれば、従来の冷却塔に比べてファンの回転駆動に伴う散布水の飛散を抑制することができる。これにより、軟水である散布水は、Ｍアルカリ成分を基準とした濃縮倍率が高まりやすくなり、当該濃縮倍率が高まるに従ってＭアルカリ成分濃度が上昇してアルカリ性を呈するようになる。この結果、散布水は、ｐＨが９以上に維持され、塩素剤等の薬剤を添加しなくてもレジオネラ属菌の繁殖が効果的に抑制される。

本発明の第一の観点に係る冷却塔は、ファンを回転駆動するためのモータの回転速度を変速するためのインバータを備えているため、軟水である循環水の飛散を抑制することができ、循環水のｐＨを９以上に維持することができる。この結果、この冷却塔においては、薬剤を用いずに、循環水においてレジオネラ属菌が繁殖するのを効果的に抑制することができる。

本発明に係る、冷却塔における循環水の冷却方法は、インバータによるファンの回転速度の調整により冷却負荷装置を冷却するための循環水のｐＨを９以上に維持しているため、薬剤を用いずに、循環水においてレジオネラ属菌が繁殖するのを効果的に抑制することができる。

本発明の第二の観点に係る冷却塔は、ファンを回転駆動するためのモータの回転速度を変速するためのインバータを備えているため、軟水である散布水の飛散を抑制することができ、散布水のｐＨを９以上に維持することができる。この結果、この冷却塔においては、薬剤を用いずに、散布水においてレジオネラ属菌が繁殖するのを効果的に抑制することができる。

本発明に係る、冷却塔における循環水冷却用散布水の冷却方法は、インバータによるファンの回転速度の調整により冷却負荷装置を冷却する循環水を冷却するための散布水のｐＨを９以上に維持しているため、薬剤を用いずに、散布水においてレジオネラ属菌が繁殖するのを効果的に抑制することができる。

第一の形態
図１を参照して、本発明に係る冷却塔の第一の形態を用いた冷却水循環システムを説明する。図１において、冷却水循環システム１００は、給水装置１２０（循環水供給装置の一例）を備えた冷却塔１１０および冷却負荷装置１３０を主に備えている。

冷却塔１１０は、冷却負荷装置１３０に対してそれを冷却するための循環水を供給するための開放式冷却塔であり、上部に開口部１４１を有する円筒型の本体１４０を備えている。本体１４０は、外気を導入するためのルーバ１４２（通気孔の一例）が側面に設けられており、また、循環水を貯留するための貯留部１４３を底部に有している。本体１４０の開口部１４１には、ファン１４４が水平に配置されている。ファン１４４は、ルーバ１４２から本体１４０内へ外気が流入するよう回転可能なものであり、モータ１４５により回転駆動される。ファン１４４を回転駆動するモータ１４５は、インバータ１４６と接続されている。インバータ１４６は、モータ１４５へ供給する電源周波数を無段階に変えてモータ１４５の回転速度を変速し、ファン１４４の回転速度を調整するためのものである。また、インバータ１４６は、その動作を制御するための制御装置１４７と接続されている。制御装置１４７は、温度センサ１４８を備えている。温度センサ１４８は、貯留部１４３内に配置されており、貯留部１４３内に貯留された循環水の温度を計測するためのものである。

本体１４０の貯留部１４３からは、冷却負荷装置１３０へ向けて冷却水の供給経路１４９が延びている。供給経路１４９は、送水ポンプ１５０を有している。送水ポンプ１５０は、冷却塔１１０の貯留部１４３に貯留された循環水を冷却負荷装置１３０へ連続的に送り出すためのものである。

また、本体１４０内の上部であって、ファン１４４の下方には、冷却水の回収経路１５１が水平に配置されている。回収経路１５１の末端部は、本体１４０内において、本体１４０の底部へ向けて循環水を散水するための多数のノズル１５２（散水口の一例）を有している。また、回収経路１５１の他端は、冷却負荷装置１３０へ向けて延びている。

給水装置１２０は、冷却塔１１０に対し、循環水を供給するためのものであり、原水供給路１２１、軟水器１２２、給水経路１２３を主に備えている。原水供給路１２１は、一端が水道水や工業用水等の原水の供給源（図示せず）と接続されており、軟水器１２２に対して原水を供給するためのものである。この原水供給路１２１は、軟水器１２２に対する原水の供給量を制御するためのバルブ１２４を有している。軟水器１２２は、原水供給路１２１からの原水を軟水化するためのものである。具体的には、原水供給路１２１からの原水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの硬度分を除去し、原水を軟水とするためのものである。給水経路１２３は、軟水器１２２からの軟水を冷却塔１１０の貯留部１４３へ供給するためのものである。

冷却負荷装置１３０は、循環水による冷却が必要な熱交換器等の各種装置、例えば、各種の化学プラントのターボ冷凍機や吸収冷凍機、建築物の空調用冷却機、食品工場の冷水製造機や真空冷却機などであり、所要の冷却水流路（図示せず）を有している。この冷却水流路は、冷却水導入部１３１と冷却水排出部１３２とを有している。そして、冷却水導入部１３１には供給経路１４９の末端が接続されている。また、冷却水排出部１３１には、回収経路１５１の上記他端が接続されている。この結果、冷却水流路は、供給経路１４９および回収経路１５１と共に、冷却塔１１０の本体１４０と冷却負荷装置１３０との間で循環水を循環させるための循環経路を形成している。

次に、上述の冷却塔１１０の動作を説明する。
先ず、冷却塔１１０において、インバータ１４６によりモータ１４５を作動させ、ファン１４４を回転させる。この結果、図に矢印で示すようにルーバ１４２を通じて本体１４０内へ外気が流入する。この外気は、本体１４０内を通過し、開口部１４１から外部へ排出される。

また、バルブ１２４を操作して原水供給路１２１から軟水器１２２へ原水を供給すると、当該原水は軟水器１２２において硬度分が除去されて軟水となる。この軟水は、軟水器１２２から給水経路１２３を通じて冷却塔１１０の貯留部１４３へ供給され、貯留される。

貯留部１４３に貯留された軟水は、冷却負荷装置１３０を冷却するための循環水として冷却負荷装置１３０に対して供給される。ここでは、送水ポンプ１５０の動作により貯留部１４３の軟水（以下、循環水という）が供給経路１４９を通じて冷却負荷装置１３０の冷却水導入部１３１に対して連続的に供給される。冷却水導入部１３１に対して供給された循環水は、冷却負荷装置１３０の冷却水流路を通過して冷却負荷装置１３０を冷却し、冷却水排出部１３２から回収経路１５１へ排出される。

回収経路１５１へ排出された循環水は、冷却塔１１０の本体１４０内においてノズル１５２から散水され、図に点線で示すように本体１４０内で落下して貯留部１４３へ戻る。この際、本体１４０内で落下する循環水は、ファン１４４の回転により本体１４０内へ流入する外気に触れて冷却される。このように冷却されて貯留部１４３へ戻った循環水は、再び供給経路１４９を通じて冷却負荷装置１３０へ供給され、回収経路１５１を通じて貯留部１４３へ戻る。したがって、貯留部１４３に貯留された循環水は、冷却塔１１０の作動中、供給経路１４９、冷却負荷装置１３０の冷却水流路および回収経路１５１を循環して冷却負荷装置１３０を冷却する冷却水として機能する。

上述のような冷却塔１１０において、回収経路１５１から散水される循環水の冷却能力は、ファン１４４の回転速度により定まる。すなわち、ファン１４４を高速で回転させると、ルーバ１４２から本体１４０内へ流入する外気量が増加するため、冷却塔１１０において循環水の冷却能力は高まる。逆に、ファン１４４を低速で回転させると、ルーバ１４２から本体１４０内へ流入する外気量が減少するため、冷却塔１１０において循環水の冷却能力は弱まる。したがって、循環水をより強力に冷却する必要がある場合、例えば気温の高い夏季においては、ファン１４４を高速で回転するのが有利である。一方、循環水を強力に冷却する必要がない場合、例えば気温の低い冬季や夏季であっても夜間においては、省エネルギーの観点から、ファン１４４を低速で回転するのが有利である。

また、冷却塔１１０において、回収経路１５１から散水される循環水の歩留まりも、ファン１４４の回転速度により定まる。すなわち、ファン１４４を高速で回転させると、ルーバ１４２から本体１４０内へ流入する外気量が増加するため、回収経路１５１から散水される循環水は外気と共に開口部１４１から本体１４０外へ飛散しやすくなり、循環水の歩留まりは低下する。逆に、ファン１４４を低速で回転させると、ルーバ１４２から本体１４０内へ流入する外気量が減少するため、回収経路１５１から散水される循環水は開口部１４１から本体１４０外へ飛散しにくくなり、循環水の歩留まりは高まる。

そこで、制御装置１４７は、冷却塔１１０の運転負荷状態、具体的には温度センサ１４８により計測される循環水の温度に基づいてインバータ１４６を制御し、モータ１４５の回転速度を変速してファン１４４の回転速度を調整する。具体的には、温度センサ１４８により計測される循環水温度が高温の場合は、インバータ１４６によりモータ１４５を高速回転させ、ファン１４４の回転速度を速くする。また、温度センサ１４８により計測される循環水温度が低温の場合は、インバータ１４６によりモータ１４５を低速回転させ、ファン１４４の回転速度を遅くする。これにより、冷却塔１１０は、その運転負荷状態に応じて循環水を十分に冷却することができ、ファン１４４の回転駆動に要するエネルギーの省力化を図ることができる。また、冷却塔１１０をこのように運転すれば、ルーバ１４２から本体１４０内へ流入する外気量を冷却塔１１０の運転負荷状態に応じて制御することができるため、外気と共に本体１４０から循環水が過剰に飛散するのを抑制することができる。この結果、循環水の節約を図ることができ、給水装置１２０から本体１４０へ補給する軟水量の抑制を図ることができる。

ところで、従来の開放式冷却塔において、循環水として軟水を用いる場合、この循環水は、上述のように冷却塔内へ流入する外気と共に一部が飛散するため、Ｍアルカリ成分濃度を基準とした場合に徐々に濃縮される。すなわち、循環水において、Ｍアルカリ成分濃度が上昇する。このため、循環水は、Ｍアルカリ成分濃度の上昇に伴ってアルカリ側へ移行し、ｐＨが一定以上、例えば９以上に設定される筈である。

ところが、従来の開放式冷却塔においては、冷却塔内へ流入する外気と共に飛散する循環水もＭアルカリ成分を含むため、循環水の飛散量が多いと循環水におけるＭアルカリ成分の絶対量が減少する。このため、循環水は、Ｍアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率が一定以上に高まらず、Ｍアルカリ成分濃度が一定以上に上昇しにくくなる。したがって、従来の開放式冷却塔において、循環水は、実質的に、中和性アミン系などの薬剤を添加しない限り、アルカリ性に、特にｐＨが９以上に設定されにくい。

これに対し、この実施の形態の冷却塔１１０は、上述の通り、インバータ１４６によりファン１４４の回転速度を調整することができ、それにより本体１４０から外気と共に循環水が過剰に飛散するのを抑制することができるため、冷却塔１１０の運転負荷状態に応じて循環水を十分に冷却可能な範囲でファン１４４の回転速度を減速すれば、循環水におけるＭアルカリ成分の喪失を抑制することができる。このため、冷却塔１１０における循環水は、貯留部１４３等からの自然蒸発分により、Ｍアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率が高まり、Ｍアルカリ成分濃度が上昇しやすくなる。

そこで、冷却塔１１０の運転中においては、インバータ１４６によりモータ１４５の回転速度を変速してファン１４４の回転速度を調整し、これによりルーバ１４２から開口部１４１へ通過する外気の通過量を調整しながら循環水のＭアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率を高め、循環水のｐＨを９以上、好ましくは９．２以上に維持する。この結果、冷却塔１１０は、次亜塩素酸のような薬剤を添加しなくても、循環水におけるレジオネラ属菌の繁殖を効果的に抑制することができる。また、冷却塔１１０は、循環水のｐＨをこのように維持することにより、本体１４０、供給経路１４９および回収経路１５１等の配管などの腐食を併せて抑制することができる。

さらに、この冷却塔１１０においては、循環水が軟水であるため、スケールの生成を併せて効果的に抑制することができる。

なお、この実施の形態では、冷却塔１１０の運転負荷状態を検知するために、温度センセ１４８を貯留部１４３内に配置し、貯留部１４３内に貯留された循環水の温度を計測するようにしているが、温度センサ１４８を供給経路１４９内に配置して供給経路１４９内を流れる循環水の温度を計測し、その結果に基づいてインバータ１４６を制御するように変更することもできる。また、温度センサ１４８により冷却塔１１０の設置環境温度（気温）を計測し、その結果に基づいてインバータ１４６を制御するように設定した場合も本発明を同様に実施することができる。

第二の形態
図２を参照して、本発明に係る冷却塔の第二の形態を用いた冷却水循環システムを説明する。図２において、冷却水循環システム２００は、冷却塔２１０、給水装置２２０（散布水供給装置の一例）、冷却負荷装置２３０を主に備えている。

冷却塔２１０は、冷却負荷装置２３０に対してそれを冷却するための循環水を供給する密閉式冷却塔であり、上部に開口部２４１を有する円筒型の本体２４０、循環水の循環経路２５０および循環水を冷却するための散布水の移動経路２６０を主に備えている。

本体２４０は、外気を導入するためのルーバ２４２（通気孔の一例）が側面に設けられており、また、循環水を冷却する散布水を貯留するための貯留部２４３を底部に有している。本体２４０の開口部２４１には、ファン２４４が水平に配置されている。ファン２４４は、ルーバ２４２から本体２４０内へ外気が流入するよう回転可能なものであり、モータ２４５により回転駆動される。ファン２４４を回転駆動するモータ２４５は、インバータ２４６と接続されている。インバータ２４６は、モータ２４５へ供給する電源周波数を無段階に変えてモータ２４５の回転速度を変速し、ファン２４４の回転速度を調整するためのものである。また、インバータ２４６は、その動作を制御するための制御装置２４７と接続されている。制御装置２４７は、温度センサ２４８を備えている。温度センサ２４８は、貯留部２４３内に配置されており、貯留部２４３内に貯留された散布水の温度を計測するためのものである。

循環経路２５０は、本体２４０内と冷却負荷装置２３０との間において、冷却負荷装置２３０を冷却するための循環水を循環するためのものであり、内部に循環水が充填されている。また、循環経路２５０は、本体２４０内において散布水との接触面積を確保するために蛇行しており、両端部が冷却負荷装置２３０へ延びている。また、循環経路２５０は、冷却水を循環させるための第一ポンプ２５１を有している。

移動経路２６０は、貯留部２４３から本体２４０外へ延びており、末端部が本体２４０内においてファン２４４の下方に水平に配置されている。また、移動経路２６０の末端部は、本体２４０の底部へ向けて散布水を散水するための多数のノズル２６１（散水口の一例）を有している。また、移動経路２６０は、貯留部２４３に貯留された散布水をノズル２６１へ供給するための第二ポンプ２６２を有している。

給水装置２２０は、冷却塔２１０に対し、散布水を供給するためのものであり、原水供給路２２１、軟水器２２２、給水経路２２３を主に備えている。原水供給路２２１は、一端が水道水や工業用水等の原水の供給源（図示せず）と接続されており、軟水器２２２に対して原水を供給するためのものである。この原水供給路２２１は、軟水器２２２に対する原水の供給量を制御するためのバルブ２２４を有している。軟水器２２２は、原水供給路２２１からの原水を軟水化するためのものである。具体的には、原水供給路２２１からの原水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの硬度分を除去し、原水を軟水とするためのものである。給水経路２２３は、軟水器２２２からの軟水を冷却塔２１０の貯留部２４３へ供給するためのものである。

冷却負荷装置２３０は、循環水による冷却が必要な各種装置であって第一の形態における冷却負荷装置１３０と同様のものであり、所要の冷却水流路（図示せず）を有している。この冷却水流路は、冷却水導入部２３１と冷却水排出部２３２とを有している。そして、冷却水導入部２３１には循環経路２５０の一端が接続されている。また、冷却水排出部２３１には循環経路２５０の他端が接続されている。

次に、上述の冷却塔２１０の動作を説明する。
先ず、冷却塔２１０において、インバータ２４６によりモータ２４５を作動させ、ファン２４４を回転させる。この結果、図に矢印で示すようにルーバ２４２を通じて本体２４０内へ外気が流入する。この外気は、本体２４０内を通過し、開口部２４１から外部へ排出される。

また、循環経路２５０において第一ポンプ２５１を作動すると、循環経路２５０内において循環水が循環する。この循環水は、冷却負荷装置２３０の冷却水流路を流れ、冷却負荷装置２３０を冷却する。

また、バルブ２２４を操作して原水供給路２２１から軟水器２２２へ原水を供給すると、当該原水は軟水器２２２において硬度分が除去されて軟水となる。この軟水は、軟水器２２２から給水経路２２３を通じて冷却塔２１０の貯留部２４３へ供給され、貯留される。

貯留部２４３に貯留された軟水は、循環経路２５０を循環する循環水を冷却するための散布水として、第二ポンプ２６２の動作により移動経路２６０内へ連続的に供給される。そして、移動経路２６０内へ供給された散布水は、本体２４０内においてノズル２６１から散水され、図に点線で示すように本体２４０内で落下して貯留部２４３へ戻る。この際、本体２４０内で落下する散布水は、ファン２４４の回転により本体２４０内へ流入する外気に触れて冷却される。そして、冷却された散布水は、循環経路２５０と接触し、循環経路２５０および循環経路２５０内を循環する循環水を冷却する。貯留部２４３へ戻った散布水は、再び移動経路２６０を通じてノズル２６１から散水され、貯留部２４３へ戻る。したがって、貯留部１４３に貯留された散布水は、冷却塔２１０の作動中、移動経路２６０を循環することになる。

上述のような冷却塔２１０において、散布水による循環水の冷却能力は、ファン２４４の回転速度により定まる。すなわち、ファン２４４を高速で回転させると、ルーバ２４２から本体２４０内へ流入する外気量が増加するため散布水が強力に冷却され、散布水による循環水の冷却能力は高まる。逆に、ファン２４４を低速で回転させると、ルーバ２４２から本体２４０内へ流入する外気量が減少するため、散布水は穏やかに冷却され、散布水による循環水の冷却能力は弱まる。したがって、循環水をより強力に冷却する必要がある場合（すなわち、散布水をより強力に冷却する必要がある場合）、例えば気温の高い夏季においては、ファン２４４を高速で回転するのが有利である。一方、循環水を強力に冷却する必要がない場合（すなわち、散布水を強力に冷却する必要がない場合）、例えば気温の低い冬季や夏季であっても夜間においては、省エネルギーの観点から、ファン２４４を低速で回転するのが有利である。

また、冷却塔２１０において、移動経路２６０のノズル２６１から散水される散布水の歩留まりも、ファン２４４の回転速度により定まる。すなわち、ファン２４４を高速で回転させると、ルーバ２４２から本体２４０内へ流入する外気量が増加するため、ノズル２６１から散水される散布水は外気と共に開口部２４１から本体２４０外へ飛散しやすくなり、散布水の歩留まりは低下する。逆に、ファン２４４を低速で回転させると、ルーバ２４２から本体２４０内へ流入する外気量が減少するため、ノズル２６１から散水される散布水は開口部２４１から本体２４０外へ飛散しにくくなり、散布水の歩留まりは高まる。

そこで、制御装置２４７は、冷却塔２１０の運転負荷状態、具体的には温度センサ２４８により計測される散布水の温度に基づいてインバータ２４６を制御し、モータ２４５の回転速度を変速してファン２４４の回転速度を調整する。具体的には、温度センサ２４８により計測される散布水温度が高温の場合は、インバータ２４６によりモータ２４５を高速回転させ、ファン２４４の回転速度を速くする。また、温度センサ２４８により計測される散布水温度が低温の場合は、インバータ２４６によりモータ２４５を低速回転させ、ファン２４４の回転速度を遅くする。これにより、冷却塔２１０は、その運転負荷状態に応じて散布水を十分に冷却することができ、ファン２４４の回転駆動に要するエネルギーの省力化を図ることができる。また、冷却塔２１０をこのように運転すれば、ルーバ２４２から本体２４０内へ流入する外気量を冷却塔２１０の運転負荷状態に応じて制御することができるため、外気と共に本体２４０から散布水が過剰に飛散するのを抑制することができる。この結果、散布水の節約を図ることができ、給水装置２２０から本体２４０へ供給する軟水量の抑制を図ることができる。

また、冷却塔２１０において、散布水は、上述のように冷却塔２１０内へ流入する外気と共に一部が飛散するため、Ｍアルカリ成分濃度を基準とした場合に徐々に濃縮される。すなわち、散布水において、Ｍアルカリ成分濃度が上昇する。しかも、冷却塔２１０においては、インバータ２４６によりファン２４４の回転速度を調整することができ、それにより本体２４０から外気と共に散布水が過剰に飛散するのを抑制することができるため、冷却塔２１０の運転負荷状態に応じて散布水を十分に冷却可能な範囲でファン２４４の回転速度を減速すれば、散布水におけるＭアルカリ成分の喪失を抑制することができる。このため、冷却塔２１０において循環する散布水は、貯留部２４３等からの自然蒸発分により、Ｍアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率が高まる。すなわち、冷却塔２１０は、従来の密閉式冷却塔に比べて散布水の濃縮倍率を高めることができ、Ｍアルカリ成分濃度が上昇しやすくなる。

そこで、冷却塔２１０の運転中においては、インバータ２４６によりモータ２４５の回転速度を変速してファン２４４の回転速度を調整し、これによりルーバ２４２から開口部２４１へ通過する外気の通過量を調整しながら散布水のＭアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率を高め、散布水のｐＨを９以上、好ましくは９．２以上に維持する。この結果、冷却塔２１０は、次亜塩素酸のような薬剤を添加しなくても、散布水におけるレジオネラ属菌の繁殖を効果的に抑制することができる。また、冷却塔２１０は、散布水のｐＨをこのように維持することにより、本体２４０および移動経路２６０等の配管などの腐食を併せて抑制することができる。

さらに、この冷却塔２１０においては、散布水が軟水であるため、スケールの生成を併せて効果的に抑制することができる。

なお、この実施の形態では、冷却塔２１０の運転負荷状態を検知するために、温度センセ２４８を貯留部２４３内に配置し、貯留部２４３内に貯留された散布水の温度を計測するようにしているが、温度センサ２４８を移動経路２６０内に配置して移動経路２６０内を流れる散布水の温度を計測し、その結果に基づいてインバータ２４６を制御するように変更することもできる。また、温度センサ２４８により冷却塔２１０の設置環境温度（気温）を計測し、その結果に基づいてインバータ２４６を制御するように設定した場合も本発明を同様に実施することができる。

比較例
ｐＨを７に調整した軟水にレジオネラ属菌を３，２００個接種し、３６℃で３日間放置した。そして、接種時、２日経過時および３日経過時の各時点において、この軟水０．１ミリリットルをシステイン含有ＢＣＹＥα寒天培地に塗布して３６℃で７日間培養し、レジオネラ属菌数を調べた。レジオネラ属菌数は、培地に形成された集落数に基づいて調べた。結果を表１に示す。

実施例１
軟水のｐＨを９に調整した点を除いて比較例と同様に操作し、レジオネラ属菌数を調べた。結果を表１に示す。

実施例２
軟水のｐＨを１０に調整した点を除いて比較例と同様に操作し、レジオネラ属菌数を調べた。結果を表１に示す。

表１によると、比較例の場合はレジオネラ属菌数が接種時に比べて増加しているが、実施例１および実施例２の場合は接種時に比べてレジオネラ属菌数が減少していることがわかる。この結果より、軟水のｐＨを９．０以上に維持すれば、レジオネラ属菌の繁殖を効果的に抑制可能なことがわかる。

本発明の第一の実施の形態に係る冷却塔を採用した冷却水循環システムの概略図。 本発明の第二の実施の形態に係る冷却塔を採用した冷却水循環システムの概略図。

符号の説明

１１０、２１０ 冷却塔
１２０、２２０ 給水装置
１３０、２３０ 冷却負荷装置
１４０、２４０ 本体
１４１、２４１ 開口部
１４２、２４２ ルーバ
１４３、２４３ 貯留部
１４４、２４４ ファン
１４５、２４５ モータ
１４６、２４６ インバータ
１４９ 供給経路
１５１ 回収経路
１５２、２６１ ノズル
２５０ 循環経路
２６０ 移動経路

Claims (4)

1. 冷却負荷装置を冷却する循環水を冷却するための冷却塔であって、
   前記循環水を供給するための循環水供給装置と、
   上部に開口部を有しかつ底部に前記循環水供給装置から供給される前記循環水を貯留するための貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、
   前記本体内において前記通気孔から前記開口部へ外気が通過するよう、前記本体内において気流を発生させるためのファンと、
   前記ファンを回転駆動するためのモータと、
   前記モータの回転速度を変速するためのインバータと、
   前記貯留部から前記冷却負荷装置へ前記循環水を供給するための供給経路と、
   前記冷却負荷装置へ供給された前記循環水を前記本体へ回収するための回収経路とを備え、
   前記回収経路の末端部は、前記本体内において前記ファンの下方に配置されており、かつ、前記貯留部へ向けて前記循環水を散水するための散水口を有しており、
   前記循環水供給装置は、前記貯留部に対して前記循環水として利用する軟水を供給する、
   冷却塔。
2. 上部に開口部を有しかつ底部に冷却負荷装置を冷却する循環水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、前記本体内において前記通気孔から前記開口部へ外気が通過するよう、前記本体内において気流を発生させるためのファンと、前記ファンを回転駆動するためのモータと、前記モータの回転速度を変速するためのインバータと、前記貯留部から前記冷却負荷装置へ前記循環水を供給するための供給経路と、前記冷却負荷装置へ供給された前記循環水を前記本体へ回収するための回収経路とを備え、前記回収経路の末端部が、前記本体内において前記ファンの下方に配置されており、かつ、前記貯留部へ向けて前記循環水を散水するための散水口を有している冷却塔において、前記循環水を冷却するための方法であって、
   前記循環水として軟水を用い、かつ、前記インバータにより前記モータの回転速度を変速して前記ファンの回転速度を調整することにより、前記通気孔から前記開口部へ通過する前記外気の通過量を調整しながら前記循環水のＭアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率を高めて前記循環水のｐＨを９以上に維持する工程を含む、
   冷却塔における循環水の冷却方法。
3. 冷却負荷装置を冷却する循環水を散布水により冷却するための冷却塔であって、
   前記散布水を供給するための散布水供給装置と、
   上部に開口部を有しかつ底部に前記散布水供給装置から供給される前記散布水を貯留するための貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、
   前記本体内において前記通気孔から前記開口部へ外気が通過するよう、前記本体内において気流を発生させるためのファンと、
   前記ファンを回転駆動するためのモータと、
   前記モータの回転速度を変速するためのインバータと、
   前記本体内と前記冷却負荷装置との間で前記循環水を循環させるための循環経路と、
   前記貯留部から延びかつ末端部が前記本体内において前記ファンの下方に配置された、前記散布水の移動経路とを備え、
   前記移動経路の前記末端部は、前記貯留部へ向けて前記散布水を散水するための散水口を有しており、
   前記散布水供給装置は、前記貯留部に対して前記散布水として利用する軟水を供給する、
   冷却塔。
4. 上部に開口部を有しかつ底部に冷却負荷装置を冷却する循環水を冷却するための散布水の貯留部を有する、側面に通気孔を有する筒型の本体と、前記本体内において前記通気孔から前記開口部へ外気が通過するよう、前記本体内において気流を発生させるためのファンと、前記ファンを回転駆動するためのモータと、前記モータの回転速度を変速するためのインバータと、前記本体内と前記冷却負荷装置との間で前記循環水を循環させるための循環経路と、前記貯留部から延びかつ末端部が前記本体内において前記ファンの下方に配置された、前記散布水の移動経路とを備え、前記移動経路の前記末端部が、前記貯留部へ向けて前記散布水を散水するための散水口を有している冷却塔において、前記散布水を冷却するための方法であって、
   前記散布水として軟水を用い、かつ、前記インバータにより前記モータの回転速度を変速して前記ファンの回転速度を調整することにより、前記通気孔から前記開口部へ通過する前記外気の通過量を調整しながら前記散布水のＭアルカリ成分濃度を基準とした濃縮倍率を高めて前記散布水のｐＨを９以上に維持する工程を含む、
   冷却塔における循環水冷却用散布水の冷却方法。
   

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