JP2007205591A

JP2007205591A - 冷却塔の運転方法

Info

Publication number: JP2007205591A
Application number: JP2006022012A
Authority: JP
Inventors: Masanori Takemoto; 真典竹本; Shinji Fujii; 慎二藤井; Kenji Matsunari; 健司松成
Original assignee: Miura Co Ltd; Miura Protec Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd; Miura Protec Co Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】冷却塔において、藻類の繁殖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、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、貯留部１４３に貯留された後、供給経路１４９を通じて冷却負荷装置１３０へ供給される。このような循環水に対し、ノズル１５２における循環水の遊離残留塩素濃度が少なくとも６時間を隔てて繰り返し２ｍｇ／リットル以上になるよう、次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０から次亜塩素酸ナトリウム水溶液を間欠的に注入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却塔の運転方法、特に、熱交換器等の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の運転方法に関する。

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、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、ファン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、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、ファン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、循環経路と接触し、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、循環して用いられるため、藻類が繁殖する。循環水や散布水（以下、これらをまとめて「冷却水」と云う場合がある）において繁殖した藻類は、各種経路の配管に付着したり散水口を目詰まりさせたりし、冷却水の円滑な循環を妨げて冷却塔の運転効率を損なう可能性がある。また、藻類は、冷却負荷装置の冷却水経路に付着すると、熱交換性能を阻害する可能性もある。さらに、配管等に付着した藻類の代謝産物等は、レジオネラ属菌の栄養源となるため、レジオネラ属菌の繁殖を促進する原因にもなり得る。そして、冷却水中で繁殖したレジオネラ属菌は、冷却水の一部が気流と共に大気中へ飛散するため、結果的にこれらの冷却水と共に大気中に拡散するおそれがある。このため、冷却塔においては、冷却水に次亜塩素酸イオンを存在させ、藻類の繁殖を抑制している。この場合、次亜塩素酸イオンは一般的な細菌類の繁殖を抑制する効果もあることから、細菌類の繁殖を抑制することもできる。

冷却水に次亜塩素酸イオンを存在させる方法として、冷却水に対して次亜塩素酸ナトリウム等の次亜塩素酸塩水溶液を注入する方法が知られている。また、冷却水は、水道水や工業用水などの原水が塩化物イオンを含むことから、その電気分解により次亜塩素酸イオンを生成させる方法も知られている（例えば、特許文献１〜３）。

特許文献１〜３に記載の方法は、循環中の冷却水を継続的に電気分解しているため、冷却水の次亜塩素酸イオン濃度は継続的に維持される。ところが、これらの方法は、冷却水中の次亜塩素酸イオン濃度が維持されているにもかかわらず、藻類の繁殖が抑制されにくい。

特開２００１−６２４５７公報特開２００３−２８５０６４公報特開２００３−２８５０６８公報

本発明の目的は、冷却塔において、藻類の繁殖を効果的に抑制することにある。

本発明に係る冷却塔の運転方法は、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、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冷却塔の運転方法に関するものである。この運転方法は、貯留部に貯留された循環水を供給経路、冷却負荷装置および回収経路の順に流通させ、散水口から連続的に散水する工程と、循環水に対し、散水口における循環水の遊離残留塩素濃度が少なくとも６時間を隔てて繰り返し２ｍｇ／リットル以上になるよう、塩素系水溶液を間欠的に注入する工程とを含んでいる。

このような冷却塔の運転方法において、本体の貯留部に貯留された循環水は、供給経路、冷却負荷装置および回収経路の順に流通させると冷却負荷装置を冷却する。そして、この循環水は、散水口から連続的に散水され、ファン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。そして、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、循環水に対し、上述のような所定の条件で間欠的に塩素系水溶液を注入すると、循環水の遊離残留塩素濃度が一時的に急激に高まり、その後徐々に低下する。したがって、循環水は、少なくとも６時間を隔てて、このような遊離残留塩素濃度の変化が繰り返し生じる。この結果、循環水や循環水がかかる本体の内壁面等において、藻類や菌類の繁殖が抑制される。

この運転方法において用いられる塩素系水溶液は、例えば、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により調製された次亜塩素酸ナトリウム水溶液である。また、循環水は、例えば、飽和食塩水を用いたイオン交換法により硬度分を除去した軟水である。この場合、電気分解のために用いられる塩化ナトリウム水溶液は、例えば、当該飽和食塩水を希釈したものである。

また、この運転方法において、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により調製された次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いる場合、例えば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を間欠的に注入する間において塩化ナトリウム水溶液を電気分解し、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を調製する。

本発明の他の形態に係る冷却塔の運転方法は、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、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冷却塔の運転方法に関するものである。この運転方法は、循環経路において循環水を循環させながら、貯留部に貯留された散布水を移動経路へ流通させて散水口から連続的に散水するための工程と、散布水に対し、散水口における散布水の遊離残留塩素濃度が少なくとも６時間を隔てて繰り返し２ｍｇ／リットル以上になるよう、塩素系水溶液を間欠的に注入する工程とを含んでいる。

このような冷却塔の運転方法では、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、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、ファン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、散布水に対し、上述のような所定の条件で間欠的に塩素系水溶液を注入すると、散布水の遊離残留塩素濃度が一時的に急激に高まり、その後徐々に低下する。したがって、散布水は、少なくとも６時間を隔てて、このような遊離残留塩素濃度の変化が繰り返し生じる。この結果、散布水や散布水がかかる本体の内壁面等において、藻類や菌類の繁殖が抑制される。

本発明に係る冷却塔の運転方法は、循環水若しくは散布水に対し、上述のような所定の条件で間欠的に塩素系水溶液を注入しているため、藻類の繁殖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運転方法を適用可能な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および次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０を備えた冷却塔１１０並びに冷却負荷装置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。

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および給水経路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第一バルブ１２４を有している。軟水器１２２は、飽和食塩水を用いたイオン交換法により原水から硬度分を除去して軟水を得るためのものである。具体的には、軟水器１２２は、飽和食塩水タンク１２２ａとイオン交換樹脂（図示せず）とを備えており、原水供給路１２１からの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分を飽和食塩水に由来のナトリウムイオンとイオン交換して除去し、原水を軟水化するためのものである。給水経路１２３は、軟水器１２２で得られた軟水を冷却塔１１０の貯留部１４３へ供給するためのものである。

次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０は、貯留部１４３に貯留された循環水に対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液（塩素系水溶液の一例）を供給するためのものであり、図２に示すように、容器１７０と、容器１７０内に配置された電極群１８０とを主に備えている。容器１７０は、内部に食塩水を貯留するためのものであり、円筒状に形成されている。容器１７０の底部には、軟水器１２２の飽和食塩水タンク１２２ａから延びる、第二バルブ１７１ａを有する飽和食塩水補給路１７１と、給水経路１２３から分岐して延びる、第三バルブ１７２ａを有する軟水補給路１７２とが連絡している。また、容器１７０の底部からは、容器１７０内に貯留している食塩水等を排出するための、第四バルブ１７３ａを有するドレン経路１７３が延びている。さらに、容器１７０内の底部近傍には、容器１７０内の水位を判定するための第一センサ１７４が配置されている。

一方、容器１７０の上端部には、容器１７０の内外間で通気するための、第五バルブ１７５ａを有する通気路１７５と、容器１７０内で生成した次亜塩素酸塩水溶液を冷却塔１１０の貯留部１４３へ供給するための、第六バルブ１７６ａを有する供給路１７６とが設けられている。また、容器１７０内の上端部近傍には、容器１７０内の水位を判定するための第二センサ１７７が配置されている。

電極群１８０は、容器１７０内の下部であって第一センサ１７４の上部に配置されており、図３（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図）に示すように、平行に配置された三枚の板状電極を備えている。このうちの一枚は、白金等の材料を用いて形成された陽極１８１である。また、他の二枚は、チタン等の材料を用いて形成された陰極１８２ａ，１８２ｂであり、これらは、陽極１８１を挟んで配置されている。ここで、陽極１８１は、両面が有効な電極面となる。一方、陰極１８２ａ，１８２ｂは、それぞれ、陽極１８１と対向する片面のみが有効な電極面となる。このような電極群１８０には、定電流・定電圧装置１９０が接続されている。

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１３２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。

上述の冷却水循環システム１００は、その動作を制御するための制御装置１９５を備えている。制御装置１９５は、通常、コンピュータ装置であり、第一バルブ１２４、次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０の各バルブ１７１ａ，１７２ａ，１７３ａ，１７５ａ，１７６ａ、各センサ１７４，１７７および定電流・定電圧装置１９０並びにインバータ１４６等が連絡している。

次に、冷却水循環システム１００における冷却塔１１０の運転方法を説明する。
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、第一バルブ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」と云う）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。

上述のような冷却塔１１０の運転では、上述のような循環水の循環と並行して、次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０により次亜塩素酸ナトリウム水溶液を調製し、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液を貯留部１４３に貯留された循環水に対して注入する。

ここでは、先ず、第五バルブ１７５ａを開放状態に維持する。そして、第二バルブ１７１ａを開放し、飽和食塩水タンク１２２ａから容器１７０内に飽和食塩水を補給する。そして、容器１７０内に飽和食塩水が貯留され、その水位が第一センサ１７４の位置に到達したとき、第二バルブ１７１ａを閉鎖し、飽和食塩水の補給を停止する。次に、第三バルブ１７２ａを開放し、容器１７０内に給水経路１２３からの軟水を補給する。そして、容器１７０内の水位が第二センサ１７７の位置に到達したとき、第三バルブ１７２ａを閉鎖し、軟水の補給を停止する。これにより、容器１７０内においては、軟水により希釈された食塩水が貯留された状態になる（食塩水生成工程）。

因みに、飽和食塩水の希釈により生成する食塩水の濃度は、通常、１〜３重量％程度に設定するのが好ましい。この濃度の食塩水は、容器１７０の容量を考慮して第一センサ１７４および第二センサ１７７の取付け位置を調整すると、得ることができる。

次に、定電流・定電圧装置１９０を作動させ、電極群１８０に電力を供給する。ここでは、通常、０．２〜０．５ｍＶ／ｍｍ^２で０．５〜１．０ｍＡ／ｍｍ^２の電力を供給するのが好ましい。これにより、容器１７０内に貯留された食塩水が電気分解され、次のような反応により次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が生成する（電解工程）。

このようにして生成した次亜塩素酸ナトリウムは、水中にイオン状態で溶解した状態であるが、水よりも比重が小さいため、容器１７０内を上方へ移動する。このため、電極群１８０付近では、食塩水の濃度が維持され、上述のような電気分解が安定的に進行する。この結果、容器１７０内では、通常、電気分解開始から３〜６時間のうちに、上述のような１〜３重量％程度の濃度の食塩水から次亜塩素酸ナトリウム濃度が６，０００±３，０００ｍｇ／リットル程度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液が生成される。

次に、第五バルブ１７５ａを閉鎖した後、第三バルブ１７２ａおよび第六バルブ１７６ａを開放状態に設定する。これにより、容器１７０内へ給水経路１２３からの軟水が連続的に供給され、その供給圧により容器１７０内で生成した次亜塩素酸ナトリウム水溶液は供給路１７６内へ押し出されて冷却塔１１０の貯留部１４３へ一度に供給される（注入工程）。

次に、一定時間経過後、第三バルブ１７２ａおよび第六バルブ１７６ａを閉鎖し、容器１７０の洗浄工程を実施する。ここでは、第五バルブ１７５ａを開放状態に維持する。そして、第四バルブ１７３ａを開放すると、容器１７０内に残留している次亜塩素酸ナトリウム水溶液若しくは軟水が排出される。次に、第四バルブ１７３ａを閉鎖し、第三バルブ１７２ａを開放すると、容器１７０内へ軟水が補給され、この軟水により容器１７０が洗浄される。容器１７０内を洗浄した軟水は、第三バルブ１７２ａを閉鎖して第四バルブ１７３ａを開放すると排出される。

この実施の形態では、次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０による次亜塩素酸ナトリウム水溶液の調製を定期的に繰返し、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液を冷却塔１１０の貯留部１４３に貯留された循環水に対して間欠的に注入する。具体的には、ノズル１５２における循環水の遊離残留塩素濃度が少なくとも６時間（好ましくは６時間から１週間）を隔てて繰り返し２ｍｇ／リットル以上（好ましくは、２ｍｇ／リットル以上、１５ｍｇ／リットル以下）になるよう、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を間欠的に注入する。このような間欠的な注入方法は、通常、循環水の流量１ｍ^３／時間当りに対し、上述の電気分解により生成する濃度が６，０００±３，０００ｍｇ／リットルの次亜塩素酸ナトリウム水溶液０．５〜０．７リットル／時間を少なくとも６時間の間隔を設けて（好ましくは、６時間から１週間の間隔を設けて）間欠的に注入することで達成することができる。

循環水に対し、上述のような条件で間欠的に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を注入すると、循環水の遊離残留塩素濃度が一時的に急激に高まり、その後徐々に低下する。したがって、循環水は、少なくとも６時間を隔てて、このような遊離残留塩素濃度の変化が繰り返して生じる。これにより、循環水において、藻類や菌類の繁殖が抑制されることになる。この結果、冷却塔１１０は、循環水の円滑な循環が維持され、冷却負荷装置１３０の冷却効率が低下しにくくなり、また、藻類の繁殖が抑制されることの副次的効果としてレジオネラ属菌の繁殖が抑制されるため、環境へのレジオネラ属菌の拡散を起こしにくい。

因みに、上述のような間欠的な注入方法において、ノズル１５２における循環水の遊離残留塩素濃度が２ｍｇ／リットル未満にしかならない場合は、藻類や菌類の繁殖が十分に抑制されなくなる。逆に、１５ｍｇ／リットルを超える場合は、冷却塔１１０や冷却負荷装置１３０において、腐食が発生し易くなる可能性がある。

また、この冷却塔１１０においては、循環水が軟水であるため、冷却負荷装置１３０での熱交換効率を損なう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。

第二の形態
図４を参照して、本発明に係る冷却塔の運転方法の他の形態を適用可能な冷却水循環システムを説明する。図において、冷却水循環システム２００は、給水装置２２０および次亜塩素酸塩水溶液生成装置２７０を備えた冷却塔２１０並びに冷却負荷装置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。

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。さらに、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、第一の形態において説明した給水装置１２０と同様に構成されている（図４において、図１と同じ部分には同じ符号を付している）。

次亜塩素酸塩水溶液生成装置２７０は、貯留部２４３に貯留された散布水に対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液（塩素系水溶液の一例）を注入するためのものであり、第一の形態において説明した次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０と同様に構成されている（図４において、図１と同じ部分には同じ符号を付している）。

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２３２には循環経路２５０の他端が接続されている。

上述の冷却水循環システム２００は、その動作を制御するための制御装置２９５を備えている。制御装置２９５は、通常、コンピュータ装置であり、給水装置２２０および次亜塩素酸塩水溶液生成装置２７０の各バルブ、次亜塩素酸塩水溶液生成装置２７０の各センサ（図２の第一センサ１７４および第二センサ１７７）および定電流・定電圧装置（図２の定電流・定電圧装置１９０）並びにインバータ２４６等が連絡している。

次に、冷却水循環システム２００における冷却塔２１０の運転方法を説明する。
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、第一バルブ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２４３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。

上述のような冷却塔２１０の運転では、上述のような散布水の循環と並行して、次亜塩素酸塩水溶液生成装置２７０による次亜塩素酸ナトリウム水溶液の調製を定期的に繰り返し、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液を冷却塔２１０の貯留部２４３に貯留された散布水に対して間欠的に注入する。具体的には、ノズル２６１における散布水の遊離残留塩素濃度が少なくとも６時間（好ましくは６時間から１週間）を隔てて繰り返し２ｍｇ／リットル以上（好ましくは、２ｍｇ／リットル以上、１５ｍｇ／リットル以下）になるよう、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を間欠的に注入する。このような間欠的な注入方法は、通常、散布水の流量１ｍ^３／時間当りに対し、上述の電気分解により生成する濃度が６，０００±３，０００ｍｇ／リットルの次亜塩素酸ナトリウム水溶液０．５〜０．７リットル／時間を少なくとも６時間の間隔を設けて（好ましくは、６時間から１週間の間隔を設けて）間欠的に注入することで達成することができる。

散布水に対し、上述のような条件で間欠的に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を注入すると、散布水の遊離残留塩素濃度が一時的に急激に高まり、その後徐々に低下する。したがって、散布水は、少なくとも６時間を隔てて、このような遊離残留塩素濃度の変化が繰り返して生じる。これにより、散布水において、藻類や菌類の繁殖が抑制されることになる。この結果、冷却塔２１０は、散布水の円滑な循環が維持され、冷却負荷装置２３０の冷却効率が低下しにくくなり、また、藻類の繁殖が抑制されることの副次的効果としてレジオネラ属菌の繁殖が抑制されるため、環境へのレジオネラ属菌の拡散を起こしにくい。

因みに、上述のような間欠的な注入方法において、ノズル２６１における散布水の遊離残留塩素濃度が２ｍｇ／リットル未満にしかならない場合は、藻類や菌類の繁殖が十分に抑制されなくなる。逆に、１５ｍｇ／リットルを超える場合は、冷却塔２１０において、腐食が発生し易くなる可能性がある。

また、この冷却塔２１０においては、散布水が軟水であるため、移動経路２６０等での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。

［他の実施の形態］
（１）上述の各形態においては、次亜塩素酸塩水溶液生成装置１６０、２７０で製造した次亜塩素酸ナトリウム水溶液を貯留部１４３、２４３内の循環水若しくは散布水に対して注入しているが、循環水および散布水に対し、予め調製した次亜塩素酸ナトリウム水溶液を既述のような間欠的な方法で注入した場合も本発明を同様に実施することができる。

（２）上述の他の実施の形態（１）は、塩素系水溶液として次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いているが、次亜塩素酸ナトリウム水溶液以外の塩素系水溶液を用いた場合も同様に実施することができる。ここで利用可能な塩素系水溶液は、循環水若しくは散布水の遊離残留塩素濃度を高めることができるもの、例えば、次亜塩素水溶液や過塩素水溶液等である。

（３）上述の各実施の形態では、貯留部１４３、２４３に貯留された循環水若しくは散布水に対して塩素系水溶液を注入したが、塩素系水溶液は、第一の形態においては供給経路１４９内の循環水に、また、第二の形態においては移動経路２６０内の散布水に対して注入してもよい。

［検証例］
検証例１
ＳＣＤ培地を２０ｍｇ添加した１００ミリリットルの軟水（以下、「試験水」と云う）を５００ミリリットルの三角フラスコに加え、これを３５℃の恒温槽内に配置して保温した。次に、試験水に対し、濃度が５５０ｍｇ／リットルの次亜塩素酸ナトリウム水溶液１．８ミリリットルを一度に加え、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の投入直後と６時間経過後の試験水における遊離残留塩素濃度および従属栄養細菌数を次のようにして調べた。結果を図５に示す。

（遊離残留塩素濃度）
ＪＩＳＫ０１０２（１９９８）に規定された工場排水試験方法に基づいて測定した。

（従属栄養細菌数）
試験水を１０ミリリットル採水し、これに対して２．５ｇ／リットルのチオ硫酸ナトリウム水溶液０．１ミリリットルを加えて中和した。これにより遊離残留塩素の殺菌作用を停止させ、平板表面塗抹法により試験水１００ミリリットル当りの従属栄養細菌数を測定した。従属栄養細菌数が多いほど、試験水は藻類の繁殖に適した状態にある。

検証例２
検証例１で用いたものと同じ試験水を調製し、これを３５℃の恒温槽内に配置して保温した。次に、試験水に対し、実施例で用いたものと同じ次亜塩素酸ナトリウム水溶液１．８ミリリットルを６回に分けて（すなわち、０．３ミリリットルずつ）１時間毎に加え、各回の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の投入直後および６時間経過後の試験水における遊離残留塩素濃度および従属栄養細菌数を検証例１と同様にして調べた。結果を図６に示す。

図５によると、検証例１では、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加から６時間後において、遊離残留塩素濃度が当初の３．８ｍｇ／リットル程度から０．４ｍｇ／リットル程度まで大幅に低下しているにもかかわらず、従属栄養細菌数は当初の４５，０００ＣＦＵ／ミリリットルから約１／１００の４６０ＣＦＵ／ミリリットルまで大幅に低下している。一方、図６によると、検証例２では、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の最初の添加から６時間後において、遊離残留塩素濃度が当初の０．６ｍｇ／ミリリットル程度から０．９ｍｇ／リットル程度まで増加しているにもかかわらず、従属栄養細菌数は当初の４５，０００ＣＦＵ／ミリリットルから約１／１０の４，２００ＣＦＵ／ミリリットルまでしか低下していない。この結果によると、検証例１は、検証例２よりも、試験水における藻類の繁殖をより効果的に抑制可能である。

本発明の第一の実施の形態に係る冷却塔の運転方法を実施可能な冷却水循環システムの概略図。前記冷却水循環システムにおいて用いられる次亜塩素酸塩水溶液生成装置の断面概略図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面概略図。本発明の第二の実施の形態に係る冷却塔の運転方法を実施可能な冷却水循環システムの概略図。検証例１の結果を示すグラフ。検証例２の結果を示すグラフ。

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
１４９供給経路
１５１回収経路
１５２、２６１ノズル
１６０、２７０次亜塩素酸塩水溶液生成装置
２５０循環経路
２６０移動経路

Claims

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の運転方法であって、
前記貯留部に貯留された前記循環水を前記供給経路、前記冷却負荷装置および前記回収経路の順に流通させ、前記散水口から連続的に散水する工程と、
前記循環水に対し、前記散水口における前記循環水の遊離残留塩素濃度が少なくとも６時間を隔てて繰り返し２ｍｇ／リットル以上になるよう、塩素系水溶液を間欠的に注入する工程と、
を含む冷却塔の運転方法。
前記塩素系水溶液は、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により調製された次亜塩素酸ナトリウム水溶液である、請求項１に記載の冷却塔の運転方法。
前記循環水は、飽和食塩水を用いたイオン交換法により硬度分を除去した軟水である、請求項２に記載の冷却塔の運転方法。
前記塩化ナトリウム水溶液が前記飽和食塩水を希釈したものである、請求項３に記載の冷却塔の運転方法。
前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液を間欠的に注入する間において前記塩化ナトリウム水溶液を電気分解し、前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液を調製する、請求項２から４のいずれかに記載の冷却塔の運転方法。
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の運転方法であって、
前記循環経路において前記循環水を循環させながら、前記貯留部に貯留された前記散布水を前記移動経路へ流通させて前記散水口から連続的に散水するための工程と、
前記散布水に対し、前記散水口における前記散布水の遊離残留塩素濃度が少なくとも６時間を隔てて繰り返し２ｍｇ／リットル以上になるよう、塩素系水溶液を間欠的に注入する工程と、
を含む冷却塔の運転方法。
前記塩素系水溶液は、塩化ナトリウム水溶液の電気分解により調製された次亜塩素酸ナトリウム水溶液である、請求項６に記載の冷却塔の運転方法。
前記循環水は、飽和食塩水を用いたイオン交換法により硬度分を除去した軟水である、請求項７に記載の冷却塔の運転方法。
前記塩化ナトリウム水溶液が前記飽和食塩水を希釈したものである、請求項８に記載の冷却塔の運転方法。
前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液を間欠的に注入する間において前記塩化ナトリウム水溶液を電気分解し、前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液を調製する、請求項７から９のいずれかに記載の冷却塔の運転方法。