JP2007178035A - 密閉式冷却塔設備 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の冷却塔を連結した密閉式冷却塔設備であってもセンサの清掃や感度調整、交換が容易で、メンテナンス性が高い、密閉式冷却塔設備を提供する。
【解決手段】複数の密閉式冷却塔が線状に隣接して配置され、かつ、これら隣接する密閉式冷却塔の散布水を受ける下部水槽が互いに連結されてなる密閉式冷却塔設備において、上記密閉式冷却塔設備の密閉式冷却塔外に散布水の一部を供給する散布水供給経路と、該散布水供給経路に散布水の濃縮率を検知する濃縮率検知手段としての濃縮率管理用センサとを、設けた密閉式冷却塔設備。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉式冷却水系を冷却するための密閉式冷却塔を複数連結してなる密閉式冷却塔設備に関する。

密閉式冷却塔を備えた密閉式冷却塔設備は、冷却塔の熱交換器と冷凍機内の熱交換器等との間を循環する密閉冷却水系を冷やすために用いられる。

このような密閉式冷却塔設備では、散布水が循環使用されている。すなわち、散布水は冷却塔頂付近の散布口から冷却塔内の熱交換器に向けて散布され、この熱交換器を介して密閉冷却水を冷却した後、冷却塔下部に設けられた下部水槽に受けられ、ポンプにより、再び冷却塔頂付近の散布口に供給される。

このような循環を行うと、散布水は徐々に蒸発により失われる。そのために水系に補給水が追加されるが、無機成分は徐々に濃縮されて、散布水中の塩濃度は上昇する。

ここで、冷却塔内や散布水循環水系の機器、配管などに腐食、スケール等の発生を防止するために、散布水中の塩濃度を濃度管理用センサでチェックし、所定の塩濃度以上となった場合にはブロー（一部の散布水の排水）を行うともに補給水の追加を行って、適切な塩濃度範囲となるよう調整する（特許文献１）。

ここで、このような密閉式冷却塔設備を、ビル、各種施設等で求められる冷却規模に合わせて大規模化を図る場合には、複数の冷却塔を一線上に並べ、かつ、密閉式冷却塔の散布水を受ける下部水槽同士を線状に連結させて一体化した設備が用いられる。

しかしながら、このような複数の冷却塔を連結した密閉式冷却塔設備では濃度管理用センサを中央の密閉式冷却塔の下部水槽に設置（いわゆる「投げ込み」設置）することが多く、センサのメンテナンスを行うために密閉式冷却塔設備内のセンサが設置された密閉式冷却塔へ作業者が立ち入る必要があり、その間、設備の運転を停止する必要がある上、狭く暗い密閉式冷却塔設備内での作業性が悪く、そのため、センサの清掃や感度調整、交換等のメンテナンス性が極めて低かった。
特開２００１−２３５２９７号公報

本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、複数の冷却塔を連結した密閉式冷却塔設備であってもセンサの清掃や感度調整、交換が容易で、メンテナンス性が高い、密閉式冷却塔設備を提供することを目的とする。

本発明の密閉式冷却塔設備は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、複数の密閉式冷却塔が線状に隣接して配置され、かつ、これら隣接する密閉式冷却塔の散布水を受ける下部水槽が互いに連結されてなる密閉式冷却塔設備において、上記密閉式冷却塔設備の密閉式冷却塔外に散布水の一部を供給する散布水供給経路と、該散布水供給経路に散布水の濃縮率を検知する濃縮率検知手段としての濃縮率管理用センサとを、設けたことを特徴とする。

また、本発明の密閉式冷却塔設備は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の密閉式冷却塔設備において、上記散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を、密閉式冷却塔に還流させる還流経路を有することを特徴とする。

また、本発明の密閉式冷却塔設備は、請求項３に記載の通り、請求項２に記載の密閉式冷却塔設備において、前記散布水供給経路の散布水取入口が、前記線状に配置されている密閉式冷却塔のうちの一方の端の密閉式冷却塔の下部水槽に設けられ、かつ、前記還流経路が、前記散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を他の端の密閉式冷却塔の下部水槽へ還流させるものであることを特徴とする。

また、本発明の密閉式冷却塔設備は、請求項４に記載の通り、請求項２または請求項３に記載の密閉式冷却塔設備において、前記下部水槽の水位が下がったときに補給水を供給して該水位を一定に保つ下部水槽水位維持手段を備えるとともに、前記散布水供給経路または還流経路に散布水を排水するための排水経路と、該排水経路を開閉する排水経路開閉手段とを有し、かつ、前記排水経路開閉手段が前記濃縮率検知手段により検知される散布水の濃縮率に応じて排水経路を開閉するものであることを特徴とする。

本発明の密閉式冷却塔設備によれば、複数の冷却塔を連結した密閉式冷却塔設備であってもセンサの清掃や感度調整、交換が容易で、メンテナンス性が極めて高い。

さらに、請求項２に記載の密閉式冷却塔設備によれば、上記効果に加え、散布水を無駄にすることがない。

さらに、請求項３に記載の密閉式冷却塔設備によれば、上記請求項２の効果に加え、複数の冷却塔のうち一部の冷却塔が稼働していないときであっても、常に安定した散布水の濃縮率管理が可能となる。

さらに、請求項４に記載の密閉式冷却塔設備によれば、次のような効果が得られる。
一般に、冷却塔循環水の濃縮率管理には、散布水の一部を排出（ブロー）した後に補給水を追加する方法と、補給水を強制的に追加して、下部水槽の散布水をオーバーフローさせる方法との２つの方法がある。

前者の方法では、散布水のブローは通常、下部水槽の散布水を排出するためのブロー配管に電磁弁を設置して行う。しかし、冷却塔は開放系であるため、下部水槽にはスラッジ（土砂等）が溜まりやすく、ブロー配管の電磁弁を詰まらせる等の障害が発生する。

このため、通常は後者の方法、すなわち、補給水ラインを分岐して電磁弁を設け、補給水を強制的に追加することにより、下部水槽の散布水をオーバーフローさせる方法が採られる。しかし、この場合、設計上の要求、あるいは、設置場所の制限により補給水ラインの設置位置とオーバーフロー管の設置位置とが近くなった場合、補給水ラインからの補給水の一部がオーバーフロー管からそのまま流れ出てしまうと云う無駄が生じる。

しかしながら請求項４に記載の密閉式冷却塔設備によれば、散布水が常に循環している散布水供給経路または還流経路から散布水の一部を排水するので、電磁弁が詰まることが防止されると共に、補給水の無駄が防止され、最小の補給水で最大の効果を得ることが可能となる。

本発明の密閉式冷却塔設備において、散布水の濃縮率管理用センサは、線状に連結された密閉式冷却塔を有する密閉式冷却塔設備の密閉式冷却塔外に、下部水槽からの散布水を供給する散布水供給経路に設ける必要がある。

センサの設置は、例えば、設置のための特別なセンサピットのようなものを散布水が供給される散布水供給経路に設けてもよく、また、例えば散布水が供給される配管内にセンサのセンシング部を差しこむようにしても良い。

散布水供給経路への散布水の供給は、高低差を用いてもよく、また、下部水槽から塔頂へ送られる散布水循環ライン（ポンプを有する）を分岐しても、あるいは、別途ポンプを設けて下部水槽から取り出しても良い。

散布水の濃縮率管理用センサにより測定後の散布水は、そのまま水系外に排出しても良いが、再び散布水系に戻すと無駄がないので望ましい。

ここで、散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を密閉式冷却塔に還流させる還流経路を、下部水槽から採取され、散布水として冷却塔頂へ循環される散布水循環ラインに接続しても良く（この際、散布水循環ラインのポンプの上流側配管に逆止弁を介して接続することで、散布水供給経路でのポンプを不要とすることができる）、また、下部水槽に戻しても良い。

散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を下部水槽に戻す場合には、例えば、前記散布水供給経路の散布水の取入口を前記線状に配置されている密閉式冷却塔のうちの一方の端の密閉式冷却塔の下部水槽に設け、かつ、還流経路が、散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を他の端の密閉式冷却塔の下部水槽へ還流させるよう設けることにより、接続されたの下部水槽の水全体が循環することとなり、このとき、これら複数の冷却塔のうちの一部の冷却塔が稼働していないときであっても、常に安定した散布水の濃縮率管理が可能となるので好ましい。

本発明の密閉式冷却塔設備では、散布水の濃縮率管理用センサによって計測される散布水の濃縮率情報を元に、濃縮率が予め定めた既定値以上（あるいは、この既定値超）の場合にはこの既定値未満（あるいは、この既定値以下）となるように制御する。

散布水の濃縮率は通常、散布水の電気伝導率を測定することによって調べることができる。散布水の電気伝導率が高くなると冷却塔設備の機器や配管にスケールが付着して熱交換効率が低下したり、あるいは、機器・配管に腐食が発生するため、散布水の電気伝導率が既定値以下、あるいは既定値未満になるよう管理する。

本発明で用いられる濃縮率管理用センサとしては、メンテナンスが容易で、簡便であり、かつ、充分な精度が得られるので、通常は、電気伝導率計を用いるが、
その他、塩化物イオンセンサ等の、散布水の濃縮率を調べることができる一般的な分析機器を用いてもよい。

濃縮率の管理は、通常、ブロー（部分的な排水）を行った後に補給水を追加する、あるいは、補給水を追加して散布水をオーバーフローさせて行う。

散布水の濃縮率管理は上記センサからの出力データを元に手動で行っても良いが、濃縮率管理用センサからの測定データを元に、既定値と比較して電磁弁等を制御するコントローラを備え、このコントローラによって行っても良い。

このようなコントローラは、例えば、マイクロコンピュータＣＰＵ、データの取り入れや制御信号の送出を行う入力ポート及び出力ポート、上記既定値や制御プログラム等が予め書き込まれた書き出し専用メモリＲＯＭ等を備えて構成させることができる。

以下、本発明の密閉式冷却塔設備の例Ａ及びＡ’について、図面を示して説明する。

図１に示す密閉式冷却塔設備Ａでは３つの密閉式冷却塔Ａ１〜Ａ３が線状に隣接して配置されている（図では冷却塔内熱交換器は省略してある）。それぞれの塔頂には、散布水の蒸発を促進させ冷却効率を向上させるためのファンＡ１１〜Ａ３１が設置され、それぞれの塔底には散布水を受ける下部水槽Ａ１２〜Ａ３２が設けられている。隣接する密閉式冷却塔の下部水槽は互いに連結されている。

これら密閉式冷却塔Ａ１〜Ａ３には、それぞれの下部水槽Ａ１２〜Ａ３２に設けられた散布水取入口から散布水をポンプＡ１４〜Ａ３４によって、それぞれの塔頂付近に供給する散布水循環ラインＡ１３〜Ａ３３が備えられている。図示しない制御機器によって、この密閉式冷却塔設備に要求される能力（季節、時間、天候、休日等の様々な要因によって変動する）に応じて、これら密閉式冷却塔Ａ１〜Ａ３は単独で、あるいは、２台あるいは３台同時に運転するようにコントロールされている。

この例では、線状に隣接されている密閉式冷却塔Ａ１〜Ａ３のうちの一方の端の密閉式冷却塔である密閉式冷却塔Ａ３の下部水槽Ａ３２の底部には水中ポンプＢが設置され、水中ポンプＢとこの水中ポンプＢに接続された配管Ｃ（この例では濃縮率管理用センサＤより上流側の配管は散布水供給経路であり、濃縮率管理用センサＤより下流側の配管は還流経路である）により下部水槽Ａ３２の散布水は密閉式冷却塔設備の密閉式冷却塔外に設けられた濃縮率管理用センサ（この例では電気伝導率計のセンサ部）Ｄへ供給されるようになっている。

この例ではセンサＤが設けられた配管Ｃに供給された散布水は、さらに配管Ｃにより、線状にそれぞれ隣接設置されている密閉式冷却塔Ａ１〜Ａ３のうちの他の端の密閉式冷却塔である密閉式冷却塔Ａ１の下部水槽Ａ１２へ供給される。このように散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を下部水槽Ａ１２に供給可能として、散布水を循環させることにより、これら複数の冷却塔Ａ１〜Ａ３のうちの一部の冷却塔が稼働していないときであっても散布水が部分的に滞留することがなく、常に循環流動しているために安定した散布水の濃縮率管理が可能となる。

このように濃縮率管理センサＤを密閉式冷却塔外に配置することにより、そのメンテナンス性が著しく向上する。

なお、配管ＣにはバルブＣ１〜Ｃ３及びバイパス路Ｃ４が設けられており、センサＤのメンテナンス、交換等が密閉式冷却塔設備を止めることなく、かつ、容易にできるようになっている。

冷却塔Ａ３には、補給水部Ｅが付属しており、そのフロート弁Ｅ１により連結された下部水槽Ａ１２〜Ａ３２の散布水の水位が下がったときには、自動的に補給水が供給されて下部水槽の水位を一定に保つことができるようようになっている。

また、この密閉式冷却塔設備のメンテナンス等の必要に応じて散布水を全排水するときなどで下部水槽水位維持手段である上記フロート弁Ｅ１による自動給水をキャンセルするための手動バルブＥ２、補給水を手動で追加するための手動バルブＥ３、及び、濃縮率管理用センサＤによって測定された測定データから、散布水の濃縮率が規定値よりも高い値となったときに、コントローラＥ４により制御されて下部水槽Ａ３２へ補給水の補給を行うとともに、冷却塔Ａ１の下部水槽Ａ１２に設けられたオーバーフロー部Ｆから散布水をオーバーフローさせて、散布の濃縮率を規定の範囲にするための自動バルブＥ５が設けられている。また、コントローラＥ４は上記補給水の補給開始後、補給水の補給により散布水の濃縮率が所定の範囲（例えば上記規定値以下）になったときには、自動バルブＥ５を閉めて下部水槽Ａ３２へ補給水の補給を停止する。

このような密閉式冷却塔設備によれば、下部水槽からの散布水が供給される経路に設けられた濃縮率管理用センサの出力により散布水の濃縮率を自動的に管理することができる。

上記の図１に示した密閉式冷却塔設備Ａでは線状に配置されている密閉式冷却塔のうちの一方の端の密閉式冷却塔Ａ３に自動バルブＥ５が設けられ、他の端の密閉式冷却塔Ａ１の下部水槽Ａ１２にオーバーフロー部Ｆが設けられているため、自動バルブＥ５がコントローラＥ４により制御されて開かれて補給水が密閉式冷却塔Ａ３の下部水槽Ａ３２に供給された場合であっても、連結された下部水槽Ａ１２〜Ａ３２の散布水は補給水と効率的に交換される。

しかし、配管の都合や、スペースの制限により、これら補給水の供給部とオーバーフロー部との距離を大きくできない場合があり、中でも補給水の供給部とオーバーフロー部とが同じ冷却塔に設けざるを得ない場合もしばしばあり、その場合には補給水を有効に利用することができず、その結果、濃縮倍率を所定の範囲に保つために多量の補給水が必要となる。

ここで、図２に示した、３つの密閉式冷却塔Ａ１’〜Ａ３’が線状に隣接して配置され、これら隣接する密閉式冷却塔の散布水を受ける下部水槽Ａ１２’〜Ａ３２’が互いに連結されてなる本発明に係る密閉式冷却塔設備Ａ’では、下部水槽の水位が下がったときに補給水を供給して水位を一定に保つ下部水槽水位維持手段としてフロート弁Ｅ１’を、線状に配置されている密閉式冷却塔Ａ１’〜Ａ３’のうちの他方の端の密閉式冷却塔Ａ３’に備えるとともに、一方の端の密閉式冷却塔Ａ１’の下部水槽Ａ１２’の底部に設けられた水中ポンプＢから供給される散布水を濃縮率管理用センサＤ’に供給すると共に他方の端の密閉式冷却塔Ａ３’に還流する配管Ｃ’（この例では濃縮率管理用センサＤ’より上流側は散布水供給経路であり、濃縮率管理用センサＤ’より下流側は還流経路である）の還流経路に散布水を排水するための排水経路Ｃ５’と、この排水経路Ｃ５’を開閉する排水経路開閉手段（この例では電磁弁Ｃ６’とコントロール部Ｅ４’とから構成される）とを有し、かつ、排水経路開閉手段は濃縮率検知手段である濃縮率管理用センサＤ’により検知される散布水の濃縮率に応じて、すなわち、適切な濃縮率範囲となるように、排水経路Ｃ５’を開閉するものであるので、供給された補給水がそのまま排出されてしまうことが予防されて、補給水を最も効果的に用いることができる。

なお、上記排水経路Ｃ５’は配管Ｃ’の濃縮率管理用センサの下流側の配管を分岐して設けてあるが、このように構成することにより、濃縮率管理用センサＤ’には分岐位置の高さによらず、密閉式冷却塔Ａ１’の下部水槽Ａ１２’の水が水中ポンプＢ’によって確実に供給される。

ここで、従来の冷却塔設備（循環水路を有しない）では、下部水槽から、オーバーフロー以外の方法で排水、及び、その排水管の開閉制御を行うと、下部水槽底部に滞留しているスラッジ等の異物により、配管の詰まりや弁の開閉不良が生じやすく、そのために実用に不安があった。しかし、本発明に係る密閉式冷却塔設備Ａ’では常に水が循環しているのでこのような不都合が発生しない。なお、排水経路Ｃ５’の配管Ｃ’からの分岐を配管Ｃ’の上方から行うようにすることがさらに好ましい。

なお、本発明に係る密閉式冷却塔設備Ａ’は上記の相違点以外は本発明に係る密閉式冷却塔設備Ａと同様の構成、機能を有する。

本発明の密閉式冷却塔設備によれば、密閉式冷却塔設備のセンサの清掃や感度調整、交換が容易で、メンテナンス性が高いので、密閉式冷却塔設備として広く用いることができる。

本発明の密閉式冷却塔設備の一例Ａを示すモデル図である。 本発明の密閉式冷却塔設備の一例Ａ’を示すモデル図である。

符号の説明

Ａ 密閉式冷却塔設備
Ａ１〜Ａ３ 密閉式冷却塔
Ａ１１〜Ａ３１ ファン
Ａ１２〜Ａ３２ 下部水槽
Ａ１３〜Ａ３３ 散布水循環ライン
Ａ１４〜Ａ３４ ポンプ
Ｂ 水中ポンプ
Ｃ 配管（散布水供給経路および循環経路）
Ｃ１〜Ｃ３ バルブ
Ｃ４ バイパス路
Ｄ 濃縮率管理用センサ
Ｅ１ フロート弁
Ｅ２、Ｅ３ 手動バルブ
Ｅ４ コントローラ
Ｅ５ 自動バルブ
Ｆ オーバーフロー部

Claims (4)

1. 複数の密閉式冷却塔が線状に隣接して配置され、かつ、これら隣接する密閉式冷却塔の散布水を受ける下部水槽が互いに連結されてなる密閉式冷却塔設備において、
   上記密閉式冷却塔設備の密閉式冷却塔外に散布水の一部を供給する散布水供給経路と、
   該散布水供給経路に散布水の濃縮率を検知する濃縮率検知手段としての濃縮率管理用センサとを、
   設けたことを特徴とする密閉式冷却塔設備。
2. 上記散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を、密閉式冷却塔に還流させる還流経路を有することを特徴とする請求項１に記載の密閉式冷却塔設備。
3. 前記散布水供給経路の散布水の取入口が、前記線状に配置されている密閉式冷却塔のうちの一方の端の密閉式冷却塔の下部水槽に設けられ、かつ、
   前記還流経路が、前記散布水供給経路の濃縮率管理用センサ下流側の水を他の端の密閉式冷却塔の下部水槽へ還流させるものであることを特徴とする請求項２に記載の密閉式冷却塔設備。
4. 前記下部水槽の水位が下がったときに補給水を供給して該水位を一定に保つ下部水槽水位維持手段を備えるとともに、
   前記散布水供給経路または還流経路に散布水を排水するための排水経路と、該排水経路を開閉する排水経路開閉手段とを有し、かつ、
   前記排水経路開閉手段が前記濃縮率検知手段により検知される散布水の濃縮率に応じて排水経路を開閉するものである
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の密閉式冷却塔設備。

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