JP2011163656A - 冷却塔の薬剤注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水用循環ポンプが駆動されて散水板上に冷却水が散水されていることを確実に検出し、以て薬注ポンプを確実に制御できるようにす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、底部に開設された散水孔から冷却すべき冷却水を前記充填材の隙間に流下させる散水板を備える冷却塔の薬剤注入装置であって、前記散水板上に載置され電気抵抗値の変化を検知する水位検知センサと、前記電気抵抗値の変化を受け薬注ポンプの駆動を制御する薬注ポンプ運転シグナルを生成し出力する制御装置と、前記薬注ポンプ運転シグナルに基づき駆動する薬注ポンプと、からなることを特徴とする冷却塔の薬剤注入装置の構成とした。さらに、前記センサ部を外部環境と連通する内部スペースを有するカバーに収納したことを特徴とする冷却塔の薬剤注入装置の構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却塔の冷却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水処理薬剤（以下、単に「薬剤」という。）を注入する冷却塔の薬剤注入装置に関するものである。

産業用や空調用等の開放循環冷却水系では、冷却水は冷凍機等の熱交換器で熱交換される。熱交換により温度が上昇した冷却水は、節水を図る観点から冷却塔で冷却されながら循環して用いられる。

冷却塔を使用している循環冷却水系では、冷却水を循環利用しているため蒸発により冷却水が濃縮する。そのため系内に腐食障害、スケール障害、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、冷却水に薬剤が注入される。その場合、冷却塔の近傍に設置された薬注装置により、冷却塔下部にある受水槽内の冷却水に薬剤を注入する方式が一般的である。

冷却水中に注入される薬剤は、冷却水中で常時一定濃度以上を維持しなければ十分な効果を発揮しない。一方、薬剤の冷却水への過剰注入は、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。

従って、薬剤を使用する場合には、使用目的に応じて最も効果的かつ経済的に冷却水に注入しなければならない。それ故、薬剤の注入方法としては、定まった時刻、或いは一定の時間経過毎に、一定量の薬剤を冷却水に注入するよう薬注ポンプを駆動させるタイマ制御方式が採用されることが多い。

しかしながら、タイマ制御方式では、冷却塔の運転状況と関係なく薬剤が冷却水に注入されてしまうことがある。即ち、タイマ制御方式で薬剤を冷却水に注入していると、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する。その場合には、必要な薬剤濃度を超えて過剰に薬剤が冷却水に注入されることとなる。

そのため、薬剤の注入方法としてタイマ制御方式を採用する場合には、薬注ポンプの駆動を、冷却塔の運転状況と連動させることが望ましい。具体的には、冷却塔が運転状態にある場合には、薬注ポンプはタイマ制御方式で駆動が制御され、冷却塔が停止状態にある場合には、定まった時刻になっても、或いは一定の時間が経過しても薬注ポンプは駆動させない制御をする方法である。

この方法の実施のため、従来は、冷却塔の運転信号を冷却水用循環ポンプのＯＮ／ＯＦＦ信号から取り出し、該ＯＮ／ＯＦＦ信号に連動させつつ薬注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ＯＮ／ＯＦＦ信号を薬注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、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冷却水の水位を検知し、該検知信号により薬注ポンプの駆動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に記載されている冷却塔の薬剤注入装置は、冷却水用循環ポンプが駆動しているときに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駆動しているときには薬注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しているときには薬注ポンプを運転させないように制御するものである。

特開２０００−３９２９４号公報 特開２００８−２４９３００号公報 特開２００８−２４９２７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている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駆動しているとき、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勢いよく散水されるので、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駆動されて散水板上に冷却水が散水されていることを確実に検出し、以て薬注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ものであり、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、上記課題を解決するため、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冷却水を前記充填材の隙間に流下させる散水板を備える冷却塔の薬剤注入装置であって、前記散水板上に載置され電気抵抗値の変化を検知する水位検知センサと、前記電気抵抗値の変化を受け薬注ポンプの駆動を制御する薬注ポンプ運転シグナルを生成し出力する制御装置と、前記薬注ポンプ運転シグナルに基づき駆動する薬注ポンプと、からなることを特徴とする冷却塔の薬剤注入装置の構成とした。

また、前記水位検知センサが、一対の電極を有するセンサ部と、前記センサ部を固定する固定部と、前記固定部に取り付けられるとともに外部環境と連通する内部スペースに前記センサ部を収納するカバーと、からなることを特徴とする前記記載の冷却塔の薬剤注入装置の構成とした。

さらに、前記水位検知センサに、温度センサを設けたことを特徴とする前記何れかに記載の冷却塔の薬剤注入制御装置の構成とした。

本発明は、上記構成であるから次の効果を発揮する。第１に、散水板１２ｄ上に電気抵抗値の変化を検知する水位検知センサを載置したことで、循環ポンプと制御装置とを長い配線で接続する等の面倒がなく、簡易かつ低廉で、信頼性の高い冷却塔の運転情報を得て、冷却水に適切に薬剤を注入することができることとなる。即ち、該水位検知センサによれば、水位が無いときはほぼ無限大の電気抵抗値を示し、センサ部の電極が冷却水に浸かると冷却水の電気抵抗値が検出される。冷却水の一般的な電気抵抗値より大きな電気抵抗値を水位の有無の判断基準値にしておけば、その基準値より小さいか大きいかで、簡易に散水板１２ｄ上の水位の有無を判定できることとなる。

第２に、センサ部をカバー内に収納した水位検知センサを採用することで、センサ部が衝突、落下による破損、破壊から保護されることは勿論のこと、散水板など金属などの導体にセンサ部が接触し、短絡することによる水位の誤検知を防止することができる。さらに、センサ部を単に測定場所に設置したときには、散水板上で繁殖する藻、微生物、有機物、泥などが原因のスライムやスラッジにセンサ部が接触したり埋もれてしまう場合があるが、カバーはそれを防止することができ、センサ部の電極がどうにか浸かる程度の低水位であっても正確に散水板上の冷却水の有無を検知できる。

さらに、温度センサを備えることで、それにより得られた温度情報を、特許文献２に開示されている冷却塔の運転負荷に応じた薬剤の注入方法における冷却水の温度測定値の１データとして利用できる。また、本水位検知センサは、電気抵抗値を測定するものであるが、電気抵抗値と電気伝導率とは逆数の関係にあるので、本センサをそのまま冷却水の電気伝導率測定に利用することができ、その際、温度情報は電気伝導率の値の温度補正用として利用することもできる。

本発明である冷却塔の薬剤注入装置を用いた冷却塔の運転制御の模式図である。 本発明に用いられる水位検知センサの一実施形態の部分透視模式図である。 本発明に用いられる水位検知センサのセンサ部の他の実施形態の部分透視模式図である。

以下に、添付図面に基づいて、本発明である冷却塔の薬剤注入装置について詳細に説明する。

図１は、本発明である冷却塔の薬剤注入装置を用いた冷却塔の運転制御の模式図であり、図１の開放循環冷却水系１１は、標準的な冷却塔１２の散水槽１２ｃの散水板１２ｄ上に図２の水位検知センサ１を載置したときの冷却塔１２の運転制御方法を表している。

冷却塔の薬剤注入装置１９は、冷却塔１２の充填材１２ｆ上に設けられ底部に開設された散水孔から冷却すべき冷却水１５ａを充填材１２ｆの隙間に流下させる散水板１２ｄを備える冷却塔１２の薬剤注入装置であって、散水板１２ｄ上に載置され電気抵抗値の変化を検知する水位検知センサ１と、電気抵抗値の変化を受け薬注ポンプの駆動を制御する薬注ポンプ運転シグナル１３ａを生成し出力する制御装置１３と、前記薬注ポンプ運転シグナル１３ａに基づき駆動する薬注ポンプ１４ｃとからなる。

循環ポンプ１５ｄが駆動しているときは、冷却水１５ａが散水板１２ｄ上に注入され、散水板１２ｄ上に水位が保たれる状態となる。一方、循環ポンプ１５ｄの駆動が停止すると、散水板１２ｄ上での散水が無くなり水位も消滅する。

制御装置１３には、電気抵抗値測定機能が内蔵されており、水位検知センサ１を介して得られる電気抵抗値シグナル１ａの値の大きさを判断して、散水板１２ｄ上に水位が保たれている状態であるか、水位の無い状態であるかを検知することができる。

すなわち、散水板１２ｄ上に水位が保たれている状態では、水位検知センサ１を介して通電し、電気抵抗値シグナル１ａは冷却水１５ａの電気抵抗値を示す。一方、散水板１２ｄ上に水位が無い状態では、水位検知センサ１を介して通電することができず、電気抵抗値シグナル１ａは無限大を示す。

従って、電気抵抗値シグナル１ａが所定の電気抵抗値を示している状態では、制御装置１３は薬注ポンプ１４ｃに所定の制御運転を行わせる。一方、電気抵抗値シグナル１ａが無限大を示している状態では、制御装置１３は薬注ポンプ１４ｃを駆動させないように制御する。

図２は、本発明に用いられる水位検知センサの一実施形態の部分透視模式図である。水位検知センサ１は、センサ部２と、固定部３と、カバー４からなる。

センサ部２は、電気抵抗値測定用の一対の電極であり、第１電極５、第２電極６が離隔設置されている。第１電極５は導線５ａを第２電極６は導線６ａを介して、図１に示すように制御装置１３内の回路に接続する。そして、各導線５ａ、６ａは、纏めてシールド線２ａにより被覆され絶縁、防水されている。

固定部３は、センサ部２を固定するとともに、シールド線２ａとセンサ部２の接続部を内部に位置させ前記接続部の防水を確保する。

カバー４は、一端が開放した筒状で固定部３に取り付けられるとともに外部環境と連通する内部スペース４ａにセンサ部２を収納する。また、図２に示すようにスペース４ａに連通する先端部の孔の他に、カバー４側壁に複数の孔４ｂが穿設されている。カバー４に複数の孔４ｂを穿設することで、確実に冷却水１５ａの水位を感知し、カバー４内に残存し、排出されなかった冷却水１５ａによる誤検知を低減することができる。

また、カバー４を設けることにより、センサ部２が衝突、落下による破損、破壊から保護されることは勿論のこと、散水板１２ｄなど金属などの導体にセンサ部２が接触し、短絡することによる水位の誤検知を防止することができる。さらに、センサ部２を単に測定場所に設置したときには、散水板１２ｄ上で繁殖する藻、微生物、有機物、泥などが原因のスライムやスラッジにセンサ部２が接触したり埋もれてしまう場合があるが、カバーはそれを防止することができ、センサ部２の電極がどうにか浸かる程度の低水位であっても正確に散水板１２ｄ上の冷却水１５ａの有無を検知できる。

このような水位検知センサ１により、第１、第２電極５、６間の電気抵抗値の変化を検出することができることとなる。即ち、水位検知センサ１のセンサ部２が冷却水１５ａに浸かっていないときは、第１、第２電極５、６間は通電することがないので、電気抵抗値は無限大を示す。他方、センサ部２が冷却水１５ａに浸漬されているとき、即ち、散水槽１２ｃに水位が発生・上昇すると、第１、第２電極５、６が冷却水１５ａを介して通電することにより、電気抵抗値が無限大から冷却水１５ａの電気抵抗値に変化し、冷却水１５ａの存在を検知できることとなる。よって、水位検知センサ１は、散水板１２ｄ上での冷却水１５ａの水位の存在の有無を知る水位センサとなる。

また、第１、第２電極５、６により冷却水１５ａの電気抵抗値を測定することができると、電気抵抗値の逆数を算出することにより、冷却水１５ａの電気伝導率を把握することができる。それ故、水位検知センサ１を用いて冷却水１５ａの電気伝導率を把握することにより、特許文献３に開示されているような冷却水の濃縮度管理も可能となる。

図３は、本発明に用いられる水位検知センサのセンサ部の他の実施形態の部分透視模式図である。図３に示すように、他の実施形態のセンサ部２０は、実施例１のセンサ部２に、温度センサ７を加えたものである。

温度センサ７は、第１電極５と離間隣接して温度検出素子のサーミスタ７ｂを接続して配設される。そして温度センサ７は、２本の導線７ａ、７ｃを介して、制御装置１３内の回路に接続される。導線７ａ、７ｃも導線５ａ、６ａと一括してシールド線２ａで被覆される。

冷却水温度をもとに理論補給水量を求め、該理論補給水量に比例する量の薬剤を冷却水に注入する薬剤の注入方法が特許文献２に開示されているが、水位検知センサ１を実施例１の冷却塔１２に使用した場合には、散水槽１２ｃにて、冷却水１５ａの温度を温度センサ７で測定することで、測定した冷却水１５ａの温度測定値を、該特許文献２に開示されている注入方法を実施する際の温度測定値の１データとして利用することができる。

また、前記水位検知センサ１を用いて冷却水１５ａの電気伝導率を把握する際に、該測定した冷却水１５ａの温度測定値により、電気伝導率の値の温度補正が可能となる。

本発明である冷却塔の薬剤注入装置は、図２に示す水位検知センサ１を用いることにより、開放循環冷却水系において、センサ部が衝突、落下による破損、破壊から保護されることは勿論のこと、散水板など金属などの導体にセンサ部が接触し、短絡することによる水位の誤検知を防止することができ、さらに、センサ部を単に測定場所に設置したときには、散水板上で繁殖する藻、微生物、有機物、泥などが原因のスライムやスラッジにセンサ部が接触したり埋もれてしまう場合があるが、カバー４はそれを防止することができ、センサ部の電極がどうにか浸かる程度の低水位であっても、散水板上の冷却水の有無を正確に検知できるので、冷却水用循環ポンプが駆動されて散水板上に冷却水が散水されていることを確実に検出し、以て薬注ポンプを確実に制御することが可能となる。

また、水位検知センサによって連続的に電気抵抗値を測定することができ、電気抵抗値の逆数を算出することにより電気伝導率の変化も把握することができるので、電気伝導率が設定された基準レベルを超えると強制的に補給水１６ａを冷却水１５ａに供給するという制御が可能になるので、冷却水の濃縮度管理にも簡易に活用することができる。

さらに、センサ部２０を有する水位検知センサによって冷却水の温度を測定することができるので、測定した冷却水の温度測定値を、冷却塔の運転負荷に応じた薬剤の注入方法を実施する際の温度測定値の１データとして利用することができる。

１ 水位検知センサ
１ａ 電気抵抗値シグナル
２ センサ部
２ａ シールド線
３ 固定部
４ カバー
４ａ スペース
４ｂ 孔
５ 第１電極
５ａ 導線
６ 第２電極
６ａ 導線
７ 温度センサ
７ａ 導線
７ｂ サーミスタ
７ｃ 導線
１１ 開放循環冷却水系
１２ 冷却塔
１２ｂ 受水槽
１２ｃ 散水槽
１２ｄ 散水板
１２ｅ ルーバー
１２ｆ 充填材
１２ｇ ファン
１２ｈ モータ
１２ｉ ブロー水
１２ｊ ブロー配管
１２ｋ ブロー弁
１２ｍ オーバーフロー水
１２ｎ オーバーフロー配管
１３ 制御装置
１３ａ 薬注ポンプ運転シグナル
１３ｄ 強制補給シグナル
１４ 薬注装置
１４ａ 薬剤
１４ｂ タンク
１４ｃ 薬注ポンプ
１５ 循環ライン
１５ａ 冷却水
１５ｂ 冷却水往配管
１５ｃ 冷却水還配管
１５ｄ 循環ポンプ
１５ｅ 熱交換器
１６ 補給ライン
１６ａ 補給水
１６ｂ 補給配管
１６ｃ ボールタップ
１６ｄ 強制補給水
１６ｅ 強制補給配管
１６ｆ 強制補給弁
１９ 冷却塔の薬剤注入装置
２０ センサ部

Claims (3)

1. 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冷却水を前記充填材の隙間に流下させる散水板を備える冷却塔の薬剤注入装置であって、
   前記散水板上に載置され電気抵抗値の変化を検知する水位検知センサと、前記電気抵抗値の変化を受け薬注ポンプの駆動を制御する薬注ポンプ運転シグナルを生成し出力する制御装置と、前記薬注ポンプ運転シグナルに基づき駆動する薬注ポンプと、からなることを特徴とする冷却塔の薬剤注入装置。
2. 前記水位検知センサが、一対の電極を有するセンサ部と、前記センサ部を固定する固定部と、前記固定部に取り付けられるとともに外部環境と連通する内部スペースに前記センサ部を収納するカバーと、からな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。
3. 前記水位検知センサに、温度センサを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却塔の薬剤注入装置。

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