JP2011089697A

JP2011089697A - 冷却塔の薬剤注入装置

Info

Publication number: JP2011089697A
Application number: JP2009243176A
Authority: JP
Inventors: Tatsugo Umehara; 龍吾梅原
Original assignee: Aquas Corp
Current assignee: Aquas Corp
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: JP5517558B2

Abstract

【課題】冷却水用循環ポンプが運転されて散水板上に冷却水が供給されているのを確実に検出し、以て、冷却水用循環ポンプが運転しているときには薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせ、冷却水用循環ポンプが停止するときには薬剤注入用ポンプを運転させないよう確実に制御できる冷却塔の薬剤注入装置を提供する。
【解決手段】冷却塔の充填材上に設けられ、底に開設された散水孔から冷却すべき循環水を充填材の隙間に流下させる散水板１５と、散水板１５に供給された循環水を検知し、該検知信号により制御される薬剤注入用ポンプを備える冷却塔の薬剤注入装置において、散水板１５に供給される循環水の流れを検知して検知信号を出力する水流検知センサ２５を備える冷却塔の薬剤注入装置。
【選択図】図１

Description

本発明は冷却塔の薬剤注入装置に関するものであり、特に、冷却塔の循環水にスケール防止剤、防錆剤、スライムコントロール剤等の薬剤を注入する冷却塔の薬剤注入装置に関するものである。

従来、産業用や空調用等の開放循環冷却水系では、冷凍機等の熱交換器で熱交換により温度が上昇した水を冷却して循環使用するために、冷却塔が広く使用されている。

該冷却塔を使用する開放循環冷却水系では、水を循環利用しているため、蒸発による水の濃縮が生じ、スケール障害、腐食障害、スライム障害が発生しやすい。これらの障害を防止するためにスケール防止剤、防錆剤、スライムコントロール剤等の水処理薬剤（以下、「薬剤」という）が冷却水系に添加される。この薬剤添加では、冷却塔の近傍に設置された専用の薬剤注入装置により、冷却塔の下部にある受水槽に薬剤を注入する方式を採用するのが一般的である。

これらの薬剤の添加では、常時一定濃度以上を維持しなければ薬剤として十分な効果を発揮しない。それ故、薬剤注入装置による薬剤の注入方法としては、定まった時刻に、もしくは一定の時間経過毎に、一定量の薬剤を注入するタイマ制御方式が採られる場合が多い。

しかし、タイマ制御方式で薬剤を注入する場合に、冷却塔の運転状況と関係なくタイマ制御方式で薬剤を注入していると、冷却塔が運転を停止している時にも薬剤を注入する事態が発生し、その場合には、必要な薬剤濃度を超えて過剰に薬剤を注入することとなるが、薬剤の過剰注入は、経済的に無駄であると共に、返って弊害をもたらすこともある。

そのため、薬剤の注入運転としてタイマ制御方式を採用する場合には、薬剤注入用ポンプの運転を、冷却塔の冷却水用循環ポンプの運転状況と連動させるのが望ましい。具体的には、冷却塔の冷却水用循環ポンプが運転状態にある場合には、薬剤注入用ポンプについてタイマ制御方式による制御運転を行い、冷却塔の冷却水用循環ポンプが停止状態にある場合には薬剤注入用ポンプを運転させないというものである。

これを実現のため、従来は、冷却塔の運転信号を冷却水用循環ポンプのオン−オフ信号から取り出し、該オン−オフ信号に連動させつつ薬剤注入用ポンプのタイマ制御方式による制御運転を行っていた。

しかしながら、一般的に、冷却塔はビルや建家の屋上に設置されその近傍に薬剤注入用ポンプを備えた薬剤注入装置が配置されている場合が多く、一方、冷却水を循環輸送する冷却水用循環ポンプは中央や地下の機械室に配置されている場合が多い。それ故、冷却水用循環ポンプのオン−オフ信号を薬剤注入用ポンプの制御盤まで送信しようとすると、階数の離れた中央や地下の機械室から屋上まで配線を引くことが必要となり、配線が長くなるとともに、配線途中に障害が現れる場合が多く、多大の費用と手間を要することとなる。

このような観点から、従来には、冷却塔の散水板の底部にフロートセンサを取り付け、該フロートセンサによって循環水の水位を検知し、該検知信号により薬剤注入用ポンプの動作を制御する薬剤注入装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特許文献１に記載される冷却塔の薬剤注入装置は、冷却水用循環ポンプが運転しているときは、散水板上に水が溜まりフロートが浮き、冷却水用循環ポンプが停止すると散水板上に水が無くなってフロートが落ちる動きをフロートセンサの信号として取り出し、冷却水用循環ポンプが運転しているときには薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせ、冷却水用循環ポンプが停止するときには薬剤注入用ポンプを運転させないように制御するものである。

特許第３６７５１８０号公報。

しかしながら、従来のフロートセンサを使用した薬剤注入装置では、冷却水用循環ポンプが運転しているとき、冷却水は散水板上における中央の吐出口から周囲に水平方向に散水されるので、散水板上では水は水平方向の水流となる。このため、センサのフロートが上下方向スライド自在に保持されているスライド部材に対して横(水平方向)から強く押し付けられて浮き上がらず、しばしば作動不良を発生するという問題点があった。

そこで、冷却水用循環ポンプが運転されて散水板上に冷却水が注入されているのを確実に検出し、以て薬剤注入用ポンプを確実に制御できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、冷却塔の充填材上に設けられ、底部に開設された散水孔から冷却すべき循環水を前記充填材の隙間に流させる散水板と、該散水板に供給された前記循環水を検知し、該検知信号により制御される薬剤注入用ポンプを備える冷却塔の薬剤注入装置において、前記散水板に供給される循環水の流れを検知して前記検知信号を出力する水流検知センサを備えることを特徴とする冷却塔の薬剤注入装置を提供する。

この構成によれば、冷却水用循環ポンプが運転されて、循環水が散水板上に注入されて散水されると、該散水板上で該循環水が中央の吐出口から周囲に水平方向に向かう流れを生成する。この流れを水流検知センサが検知した場合には薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせ、検知していない状態では薬剤注入用ポンプを運転させないように制御する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、上記水流検知センサが、オン・オフ切り換え可能なスイッチと、該スイッチのオン・オフ切り換えを制御するアクチュエータとを備え、該アクチュエータは、下端部を上記循環水の水流内に浸漬して水流方向回動自在に取り付けられ、該回動により前記スイッチの切り換え制御を行う冷却塔の薬剤注入装置を提供する。

この構成によれば、冷却水用循環ポンプが運転されて、中央の吐出口から周囲に水平方向に向かう循環水の流れが散水板上に生成されると、該循環水の流れによりアクチュエータが水流方向に回動されてスイッチをオンからオフ、または、オフからオンに切り換え、この切り換えられた信号により、冷却水用循環ポンプが運転している状態か停止している状態かを判断し、その判断に基づいて薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせるか、もしくは薬剤注入用ポンプを運転させないように制御する。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の構成において、上記水流検知センサが、前記循環水の水流内に先端部を順次浸漬させて回転する複数の羽根を有した水車と、該水車と一体に回転して電力を生成する発電機とを備える冷却塔の薬剤注入装置を提供する。

この構成によれば、冷却水用循環ポンプが運転されて、中央の吐出口から周囲に水平方向に向かう循環水の流れが散水板上に生成されると、該循環水の流れに従って水車が回転すると同時に発電機から電力が生成される。したがって、この発電機から出力される電力により、冷却水用循環ポンプが運転している状態か停止している状態かを判断し、その判断に基づいて薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせるか、もしくは薬剤注入用ポンプを運転させないように制御する。

請求項１記載の発明は、冷却水用循環ポンプの運転により生成される循環水の流れを水流検知センサが検知した場合には薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせ、検知していない状態では薬剤注入用ポンプを運転させないように制御するので、散水板上における循環水の状況によって薬剤注入用ポンプの駆動・停止を確実に制御することができることになり、信頼性の向上が図れる。

請求項２記載の発明は、上記循環水の流れによるアクチュエータの回動操作でスイッチのオン・オフを切り換え、該スイッチの切り換え信号により、冷却水用循環ポンプが運転している状態か停止している状態かを判断し、その判断に基づいて薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせるか、もしくは薬剤注入用ポンプを運転させないように制御するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、構造の簡略化と信頼性の向上が図れる。

請求項３記載の発明は、上記循環水の流れによる水車の回転に連動して発電機が回転され、該発電機からから出力される電力により、冷却水用循環ポンプが運転している状態か停止している状態かを判断し、その判断に基づいて薬剤注入用ポンプに所定の制御運転を行わせるか、もしくは薬剤注入用ポンプを運転させないように制御するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、構造の簡略化と信頼性が向上する。

本発明の一実施形態として示す冷却塔の平面図。同上冷却塔を図１のＡ−Ａ線に沿って断面して示す概略全体構成図。同上冷却塔における水流検知センサの一実施例を一部を破断して示す斜視図。図３のＢ−Ｂ線矢視断面図。同上冷却塔における水流検知センサの他実施例を一部を破断して示す概略構成斜視図。

本発明は、冷却水用循環ポンプが運転されて散水板上に冷却水が供給されているのを確実に検出し、以て薬剤注入用ポンプを確実に制御できるようにするという目的を達成するために、冷却塔の充填材上に設けられ、底部に開設された散水孔から冷却すべき循環水を前記充填材の隙間に流下させる散水板と、該散水板に供給された前記循環水を検知し、該検知信号により制御される薬剤注入用ポンプを備える冷却塔の薬剤注入装置において、前記散水板に供給される循環水の流れを検知して前記検知信号を出力する水流検知センサを備えることにより実現した。

以下、本発明の冷却塔の薬剤注入装置について、好適な実施例を添付図面を参照して説明する。

図１及び図２において、冷却塔１０は、左右の２方向から中央のエア室１１に外気を吸い込む冷却塔であり、通常はビル等の建物の屋上に冷却水の循環供給用として設けられている。該冷却塔１０のエア室１１は、上下方向に延び、該エア室１１の上部には排気口１２を設け、該排気口１２に排風機１３が取り付けられている。該排気口１２の左右両側には、底部に多数の散水孔１４,１４…を有する皿状の散水板１５,１５が設けてあり、各散水板１５,１５の下には、充填材１６が配置してある。また、該充填材１６の外側には外気の取入口としてルーバー１７が設けてある。

前記各散水板１５,１５は、ガラス繊維強化ポリエステル製で上部貯水槽を兼ね、前後中央部には冷却水用循環ポンプＰで送水された水の吐出口を循環ライン１８に配置してある。そして、冷凍機１９で加温された水は、冷却水用循環ポンプＰで循環ライン１８に送水され、循環ライン１８に設けられている吐出口１８ａ,１８ａから散水板１５,１５上に吹き出され、これが該散水板１５,１５上で水平方向に拡がる。

該散水板１５,１５上で拡がった水は、該散水板１５,１５から散水孔１４,１４…を通って充填材１６,１６上に散水され、その後、該充填材１６,１６の隙間を流下して、冷却塔１０の下部に設けた受水槽２０に集められる。

一方、エア室１１の上部の排気口１２に設けてある排風機１３を運転すると、外気はルーバー１７から充填材１６の隙間を横切ってエア室１１に流入し、該エア室１１を上昇して排気口１２から排出される。

このように冷却塔１０では、充填材１６の隙間を横切る外気と該充填材１６の隙間を流下する水が直交状態で接触することによって、水の一部が蒸発しその気化熱により水が冷却されることになる。そして、冷却された水は下部の受水槽２０に集まり、該受水槽２０から冷凍機１９に供給されて冷却を行う。また、冷却を行うことにより加温された水は再び冷却塔１０の散水板１５,１５に供給されて循環する。

なお、冷却塔の運転中、循環ライン１８の吐出口１８ａから各散水板１５,１５上に吐出される水は、該吐出口１８ａから周囲に水平方向に向かう流れ５０(以下、「水流５０」という)を生成しながら散水板１５,１５上に拡がってほぼ一定の水位（例えば約３ｃｍ程度）で溜る。なお、該散水板１５,１５上に溜るほぼ一定の循環水の水位は冷却水用循環ポンプＰの水量に応じてほぼ一定となるよう定められている。

一方、冷却塔の運転が停止して水が循環しなくなると、吐出口１８ａからの水の供給が停止し、散水板１５,１５上に溜っていた水は散水孔１４,１４…を通って充填材１６に流れ落ちて水位が下がり水流も消滅する。

また、通常の場合、冷却塔１０を設置した建物の屋上には、該冷却塔１０の傍に、薬剤タンク２１と、該薬剤タンク２１中の薬剤（スケール防止剤、防錆剤、スライムコントロール剤等）を受水槽２０内に注入する薬剤注入ポンプ２２と、給液管２３からなる薬剤注入装置２４が設けてある。

該薬剤注入装置２４は、冷却塔の運転中、薬剤注入ポンプＰの動作を制御するものであり、本実施例では散水板１５,１５上を中央の吐出口から周囲に水平に拡がりながら流れる循環水の水流５０を利用して薬剤注入ポンプ２２の駆動を制御するために、片側の散水板１５内は該循環水の水流５０を検知する水流検知センサ２５が設けてある。なお、該水流検知センサ２５は、左右の散水板１５,１５の両方に各々設けてもよい。

図３及び図４は水流検知センサ２５の一実施例を示すもので、図３は一部を破断して示す水流検知センサの斜視図、図４は図３のＢ−Ｂ線概略断面図である。図３及び図４において、水流検知センサ２５は、リードスイッチ２６と、取付板２７及び枢軸２８を介して該リードスイッチ２６に中間部分が回動自在に取り付けられているアクチュエータ２９とを備えている。

前記リードスイッチ２６は、散水板１５上に固定されている支持板３０に取り付けられている。なお、支持板３０の前後面は開口している。一方、アクチュエータ２９は、枢軸２８を支点として支持板３０の前後開口方向に回動可能にして取り付けられており、上端部には永久磁石３１を設け、下端部にはパドル板３２が取り付けられている。なお、該アクチュエータ２９は、枢軸２８を境にして上側部分よりも下側部分の方が重くなるように、重心を下側部分に設定して形成されており、下側部分を常に下側にして振り子状に回動する。

このように構成された水流検知センサ２５は、該アクチュエータ２９の永久磁石３１がリードスイッチ２９と対応し、かつ、パドル板３２が前記水流５０とほぼ直角に交差するようにして、該パドル板３２の一部を水中に浸漬させた状態で散水板１５上に取り付けられている。

そして、水流検知センサ２５は、冷却塔の運転が停止し、水が循環していないときは、アクチュエータ２９が図３及び図４に実線で示すようにリードスイッチ２６とほぼ平行に垂下して永久磁石３１が該リードスイッチ２６に接近し、該リードスイッチ２６は磁気吸引力によってオン（図４に点線で示す状態）となりその状態を保持する。

一方、冷却塔の運転が開始されて、循環ライン１８の吐出口１８ａから水が各散水板１５,１５上に供給され、該各散水板１５,１５上に水流５０が作られると、パドル板３１が該水流５０を受ける。これにより、アクチュエータ２５が図４に二点鎖線で示すように水流方向に回転し、永久磁石３１がリードスイッチ２６から大きく離れて磁気吸引力が弱まると、リードの弾性により接点が復旧し回路が開いて、該リードスイッチ２６はオンからオフ(図４に二点鎖線で示す)の状態に切り換えられる。

薬剤注入装置２４では、リードスイッチ２６がオンの時(冷却塔の運転停止時)には、薬剤注入装置２４の制御盤（図示せず）において薬剤注入ポンプ２２が運転しないように電気的回路（例えばインターロック）を形成する。反対に、リードスイッチ２６がオフの時(冷却塔の運転時)には、薬剤注入装置２４の制御盤（図示せず）において薬剤注入ポンプ２２が所定のタイマ方式による制御運転を行うように電気的回路を形成する。

なお、リードスイッチ２６は、冷却塔の運転停止時（永久磁石３１がリードスイッチ２６に接近した時）にオフ、冷却塔の運転時（永久磁石３１がリードスイッチ２６から離れた時）にオン、となるように切り換わる特殊タイプのリードスイッチを使用したり、永久磁石３１とリードスイッチ２６の位置関係を変更することも可能である。

したがって、図３及び図４に示す該水流検知センサ２５を使用した薬剤注入装置２４では、散水板１５上に生成される一定方向の水流を水流検知センサ２５が検知して該薬剤注入装置２４の薬剤注入ポンプ２２の駆動を目的通りに制御することが可能となる。

図５は水流検知センサ２５の他の実施例を示す概略構成斜視図である。図５において、水流検知センサ４５は、散水板１５上に取り付けられている前後１対の取付板３３,３３と、該１対の取付板３３,３３で回転可能に支持されている回転軸３４と、外周面に複数個(本実施例では８個)の羽根３５ａを等間隔に設けて該回転軸３４上に一体回転可能に取り付けられている水車３５と、該回転軸３４と一体に回転する回転子(図示せず)を有して取付板３３に取り付けられている発電機３６と、該発電機３６で生成される電流の電圧を安定化するための電圧安定器３７と、該電圧安定器３７で安定化された後の電力を蓄える充電池３８と、該発電機３５から発生する電流を検知して水流５０の有無の信号を出力する発電判別回路３９を備えている。

そして、ここでの水流検知センサ４５は、水車３５の羽根３５ａが前記水流５０とほぼ直角に交差する状態にして、該羽根３５ａの一部を水中に浸漬して設置されている。

そして、水流検知センサ４５は、冷却塔の運転が停止し、水が循環していないとき、水車３５は回転軸３４及び発電機３６と共に停止し、発電機３６からの電流の発生も停止している。この電流停止状態は発電判別回路３９より出力される信号から検知され、この信号が薬剤注入装置２４に送られる。これにより、薬剤注入装置２４では、電源と薬剤注入ポンプ２２のモータの間の電気接続を断って該薬剤注入ポンプ２２を停止する。

一方、冷却塔の運転が開始されて、循環ライン１８の吐出口１８ａから水が各散水板１５,１５上に供給されて水流５０が作られると、水車３５の羽根３５ａが水流５０を受け、該水車３５と回転軸３４,発電機３６の回転子が一体に回転する。これにより、発電機３６から電流が発生する。この電流の発生は、発電判別回路３９で検知され、この信号が薬剤注入装置２４に送られる。これにより、薬剤注入装置２４では、電源と薬剤注入ポンプ２２のモータとの間の電気接続を図り、該薬剤注入ポンプ２２を駆動する。

したがって、図５に示す水流検知センサ４５を使用した薬剤注入装置２４でも、冷却水用循環ポンプＰにより形成される散水板１５上における一定方向の水流を水流検知センサ４５が検知して該薬剤注入装置２４の薬剤注入ポンプ２２の駆動を目的通りに制御することが可能となる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明はビル等の建物の屋上に冷却水の循環供給用として設けられている冷却塔に適用した場合について説明したが、建物の屋上以外に設置される冷却塔の薬剤注入装置にも応用できる。

１０冷却塔
１１エア室
１２排気口
１３排風機
１４散水孔
１５散水板
１６充填材
１７ルーバー
１８循環ライン
１８ａ吐出口
１９冷凍機
２０受水槽
２１薬品タンク
２２薬剤注入ポンプ
２３給液管
２４薬剤注入装置
２５水流検知センサ
２６リードスイッチ
２７取付板
２８枢軸
２９アクチュエータ
３０支持板
３１永久磁石
３２パドル板
３３取付板
３４回転軸
３５水車
３５ａ羽根
３６発電機
３７電圧安定器
３８充電池
３９発電判別回路
４５水流検知センサ
５０水流
Ｐ冷却水用循環ポンプ

Claims

冷却塔の充填材上に設けられ、底部に開設された散水孔から冷却すべき循環水を前記充填材の隙間に流下させる散水板と、該散水板に供給された前記循環水を検知し、該検知信号により制御される薬剤注入用ポンプを備える冷却塔の薬剤注入装置において、
前記散水板に供給される循環水の流れを検知して前記検知信号を出力する水流検知センサを備えることを特徴とする冷却塔の薬剤注入装置。
上記水流検知センサが、オン・オフ切り換え可能なスイッチと、該スイッチのオン・オフ切り換えを制御するアクチュエータとを備え、該アクチュエータは、下端部を上記循環水の水流内に浸漬して水流方向回動自在に取り付けられ、該回動により前記スイッチの切り換え制御を行うことを特徴とする請求項１記載の冷却塔の薬剤注入装置。
上記水流検知センサが、前記循環水の水流内に先端部を順次浸漬させて回転する複数の羽根を有した水車と、該水車と一体に回転して電力を生成する発電機を備えることを特徴とする請求項１記載の冷却塔の薬剤注入装置。