JP2015143609A - 冷却塔の洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水圧の管理を必要とせず、設備を停止させずに充填材の洗浄を行うことができる冷却塔の洗浄装置を提供する。【解決手段】本発明に係る冷却塔の洗浄装置は、冷却塔の気液接触部に設けられた波板状充填材を洗浄する洗浄装置であって、回転軸の外周にブラシが設けられた回転ブラシと、回転ブラシから所定の間隔を置いて下方に配され、回転ブラシにより掻き取られた付着物を回収する回収手段とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却塔の気液接触部に設けられた波板状または網目状の充填材を洗浄する冷却塔の洗浄装置に関する。

工場、ビルなどのコンプレッサー、冷凍機で発生した廃熱は、熱交換器を介して冷却水などで冷却されている。熱交換器を通って熱交換が行われた冷却水は、冷却塔で空気と接触することで、放熱、冷却され、再度、熱交換器に送水されて循環する。冷却塔には、気液接触面積を大きくして熱交換効率を高めるために、波板状や網目状の充填材が配されている。波板状または網目状の充填材は、５０ｃｍ四方のブロックとして構成され、このブロックが冷却塔の気液接触部に鉛直方向及び水平方向に並べられる。

熱交換が行われた冷却水には塵埃や有機物が混じっているため、冷却水の循環が繰り返されると、このような塵埃や有機物などが充填材に付着し（以下、付着物という）、冷却塔内の冷却水の流れが滞り、熱交換効率が低下する。特に、波板状の充填材では、流路の隙間が３０ｍｍ程度と小さく構成されているため、付着物がヘドロのようにべっとりと付着しやすい。

このような問題に対し、特許文献１では、冷却塔のフィン（充填材）に対し、冷却水戻り温水と圧縮空気の混合ジェットを噴射して、フィンの洗浄を行う技術が提案されている。

また、特許文献２には、ノズル先端部に回転ブロックを有するノズルから、高圧の噴出水を回転させながら充填材に供給することで、充填材に付着する汚れを洗浄する技術が提案されている。

特許文献３には、循環水系を密閉回路とした密閉型冷却塔において、乾式冷却器フィンを回転ブラシにて自動で清掃する技術が提案されている。また、特許文献３には、回転ブラシを囲むボックス形の飛散防止用ブラシカバー装置を設け、ボックスの側面に吸引口を設けて、回転ブラシによって剥離された粉塵を吸引することが開示されている（明細書段落［００６７］など）。

特開平３−１６４６９６号公報 特開２００１−３４９６９３号公報 特開２００１−１５３５８９号公報

しかしながら、特許文献１及び２の技術では、適切に水圧を管理しなければ、洗浄時の水圧により充填材を破損してしまう可能性がある。また、特許文献１及び特許文献２の技術では、充填材から掻き落とした付着物を回収する方法について検討されておらず、洗浄後に、付着物が混入した水を排出して、清浄な水を冷却水として新たに供給する作業が必要となる。そのため、特許文献１及び２の技術では、冷却塔を稼動させたまま充填材の洗浄を行うことができない。

また、特許文献３の技術は、密閉式冷却塔の乾式冷却フィンの洗浄に適用されるが、乾式冷却フィンは、長さが８ｍｍ程度と短いので回転ブラシの長さを８ｍｍより僅かに長くすることで適用している。しかしながら、本発明が対象とする開放式冷却塔では、充填材（波板状若しくは網目状）のブロックの１辺が５０ｃｍ程度と大きいため、特許文献３の回転ブラシでは、内部まで清掃できず、適用することができない。

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、水圧の管理を必要とせず、設備を停止させずに充填材の洗浄を行うことができる冷却塔の洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］冷却塔の気液接触部に設けられた波板状または網目状の充填材を洗浄する洗浄装置であって、
回転軸の外周にブラシが設けられ、充填材に付着した付着物を掻き取る回転ブラシと、
回転ブラシから所定の間隔を置いて下方に配され、回転ブラシにより掻き取られた付着物を回収する回収手段とを有する冷却塔の洗浄装置。
［２］ 回収手段は、回転ブラシにより掻き取られた付着物を吸引する吸引機能を有する［１］に記載の冷却塔の洗浄装置。
［３］ 回収手段は、回転ブラシにより掻き取られた付着物を受ける受け皿である［１］または［２］に記載の冷却塔の洗浄装置。
［４］ 回転ブラシに設けられたブラシの隙間には、回転ブラシにより掻き取られた付着物を吸引する吸引部が設けられている請求項１乃至３のうちいずれかに記載の冷却塔の洗浄装置。

本発明に係る冷却塔の洗浄装置によれば、水圧の管理を必要とせず、設備を停止させずに充填材の洗浄を行うことができる。

（ａ）は、本発明が適用される冷却塔全体の構成例を示す図であり、（ｂ）は、冷却塔の気液接触部に設けられた充填材を拡大して示した図である。 本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置の使用時の様子を示す斜視図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１（ａ）は、本発明が適用される冷却塔全体の構成例を示す図であり、図１（ｂ）は、冷却塔の気液接触部に設けられた充填材の一部を拡大して示した図である。

図１（ａ）に示すように、冷却塔の幅方向をＸ方向、長さ方向（奥行き方向）をＹ方向、高さ方向をＺ方向と定義する。

図１（ａ）に示すように、冷却塔１００には、中央の空間を挟んで、左右に気液接触部１が配置されている。気液接触部１には、後述する波板状の充填材１１がＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に並べて設置されている。

冷却塔１００の頭頂部には、中央の空間の真上に、ファン３が設けられている。ファン３が回転することで、冷却塔１００の外部の空気が、矢印方向に沿って冷却塔１００の内部に取り込まれる。取り込まれた空気は、左右の気液接触部１を通って、冷却塔１００の頭頂部からファン３を介して冷却塔１００の外へ排出される。

左右の気液接触部１の上からは、冷却水５が散水されている。例えば、冷却水５は、工場やビルに設置されたコンプレッサーや冷凍機（図示せず）で利用される冷媒を冷却する冷却水が昇温したものである。散水された冷却水５は、気液接触部１を略鉛直下方に流れる。気液接触部１は、波板状や網目状の充填材で構成されており、冷却水５はこの充填材の表面を伝わって落下する。この際ファン３によって冷却塔１００に取り込まれた空気と接触する。冷却水５と空気の接触により、両者の間で熱交換が行われ、さらに水の気化により冷却水が冷却される。

気液接触部１を通り抜けて冷却された冷却水５は、冷却塔１００の下方に設けられた冷却水５の回収部（図示せず）に回収される。回収された冷却水は、再び、冷却水が利用される設備に供給される。

気液接触部１は、図１（ｂ）に示すようなブロック状の充填材１１が積層されて構成されている。充填材１１の１つのブロックは、表面に凹凸が形成された波板が、Ｘ方向に間隔Ｗを有して複数並べられて構成されている。なお、充填材１１を構成する個々の波板についても符号１１を付して図示するものとする。１つの充填材１１のブロックの大きさは、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の長さがそれぞれ５０ｃｍ程度であり、この充填材１１が鉛直方向及び水平方向に並べられている。

冷却塔１００の中央の空間には、エリミネータ２が設けられている。エリミネータ２は、ＺＸ面に平面を有する複数の板状の部材が、Ｙ方向に所定の間隔を置いて並べられる。エリミネータ２は、冷却水５が空気の流れに乗って、ファン３を介して冷却塔１００の外部に流出するのを防止する。また、エリミネータ２は、外部から取り込まれる空気を冷却塔１００内に均一に流すための整流板として機能する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す正面図であり、図１（ｂ）の充填材をＹ方向から見たものの一部を拡大した図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す斜視図である。

本発明に係る冷却塔１００の洗浄装置は、回転ブラシ７と回収手段８を有している。

洗浄装置の回転ブラシ７と回収手段８は、充填材の隣接する波板１１の間に挿入される。充填材１１の隣接する波板の間隔Ｗは２ｃｍ程度である。そのため、回転ブラシ７及び回収手段８の外径も、波板の間隔Ｗ程度とすればよい。

回転ブラシ７の回転軸７１の外周には、ブラシ７２が設けられている。図２の例では、Ｙ方向に延びるブラシ７２が回転軸７１の周方向に所定の隙間を置いて設けられている。なお、ブラシ７２の配置は、図２及び３に限られず、どのように配置してもよい。充填材１１の洗浄時には、回転ブラシ７は、図示しない駆動装置により回転駆動される。回転ブラシ７は、図７に示すように、充填材１１の隣接する波板の間に挿入される。そして、駆動装置により矢印方向に回転することにより、両側の波板の付着物を掻き落とすように構成されている。

回収手段８は、回転ブラシ７の下方に所定の間隔を置いて設けられている。実施の形態１に係る洗浄装置では、回収手段８が、回転ブラシ７によって掻き取られた付着物を吸引する吸引機能を備えている。回収手段８は、例えば、円管の周方向に複数の孔を形成し、円管の一端から円管内の流体を吸引するように構成すればよい。回転ブラシ７と回収手段８が設置される前記所定の間隔としては、回転ブラシ７の下端と、回収手段８の上端との間隔が、波板の間隔Ｗの１倍〜１０倍程度とすることが望ましい。また、回転ブラシ７と回収手段８が所定の間隔を維持できるよう、両者の端部を所定の距離に固定したり、両者の間にスペーサーとなる部材を設置したりすることができる。

このように構成された冷却塔の洗浄装置では、冷却塔１００が稼動している状態で、回転ブラシ７を駆動装置により回転させ、かつ、回収手段８で吸引しながら、回転ブラシ７と回収手段８を、回転ブラシ７の回転軸方向（Ｙ方向）に移動させる。回転ブラシ７が回転しながらＹ方向に移動することで、充填材１１の波板の表面の付着物を掻き落とす。冷却塔１００が稼動している状態では、充填材１１に冷却水５が流れているため、この冷却水を洗浄液として利用し、充填材１１の表面の洗浄が行われる。回転ブラシ７によって掻き取られた付着物は、冷却塔１００に流れる冷却水５によって下方に流れる。回収手段８は、回転ブラシ７によって掻き落とされた付着物を吸引する。回収手段８によって吸引された付着物は、図示しない回収手段８の排出路を介して、充填材１１の外部に排出される。

回転ブラシ７及び回収手段８は、充填材１１の内部を、回転ブラシ７の回転軸方向（Ｙ方向）に所定の距離だけ移動しながら充填材１１の洗浄を行い、このＹ方向での洗浄が完了すると、Ｚ方向（上方または下方）に移動して、さらに、回転ブラシ７の回転軸方向（Ｙ方向）に移動しながら充填材１１の洗浄を行う。このように、冷却塔の洗浄装置では、回転ブラシ７及び回収手段８を、Ｙ方向及びＺ方向に交互に移動させながら、回転ブラシ７の両側の波板１１の洗浄を行う。

１つの隙間の両側の波板を洗浄した後は、Ｘ方向に移動して、他の隙間の両側の波板の洗浄を行う。そして、回転ブラシ７及び回収手段８を、Ｙ方向及びＺ方向に交互に移動させながら、次の隙間の両側の波板の洗浄を行う。このような、回転ブラシ７及び回収手段８のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向への移動は、充填材１１の外側に設けられた図示しない移動駆動装置によって自動で行うことが好ましいが手動で行っても良い。

回転ブラシ７は、一端に回転ブラシ７を回転駆動させる駆動装置が設置される。回転ブラシ７は、駆動端側が駆動装置によって支持され、駆動端側の反対側が自由端となる。回転ブラシ７が所定の長さ以上に長くなると、回転ブラシ７の回転が不安定になったり、破損したりする可能性がある。

そのため、回転ブラシ７の長さは、気液接触部１の全幅の約半分の長さとすることが好ましい。気液接触部１の全幅の約半分の長さとすることで、回転ブラシ７の回転を安定させたまま充填材１１の洗浄を行うことができる。例えば、気液接触部１の全幅の長さが３．０ｍｍ程度であれば、回転ブラシ７の長さを１．５ｍ程度とすることが好ましい。なお、回転ブラシ７は、気液接触部１の空気入り側および空気出側のいずれか一方、若しくは双方から挿入するようにして洗浄すればよい。

このように、本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置によれば、回転ブラシ７で波板の付着物を直接掻き落とすため、従来のように、高圧水を充填材１１に噴射させる場合のように、充填材１１を破損させないように、高圧水を適切な水圧に調整する必要がない。また、本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置によれば、従来のように高圧水を使用しないため、冷却塔１００に流れる冷却水の流れを止めずに、冷却塔１００を稼動したまま充填材１１の洗浄を行うことができる。

また、本発明の実施の形態１に係る冷却塔の洗浄装置によれば、回転ブラシ７で掻き落とされた付着物を、回収手段８によって吸引することにより、冷却塔１００内を流れる冷却水に、回転ブラシ７によって掻き取られた付着物が混入することを低減・防止することができる。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す斜視図である。実施の形態２に係る冷却塔の洗浄装置の正面図は、図２と略同様であるため図示を省略する。

本発明の実施の形態２に係る冷却塔の洗浄装置の特徴は、実施の形態１の構成に加えて、さらに、回転ブラシ７の周方向に隣接するブラシ７２の間に、吸引部７３が設けられている点にある。

図４の例では、実施の形態１において、回転軸７１の周方向に等間隔に設けられたブラシ７２の１つが、吸引部７３に置き換えられている。ただし、回転ブラシ７の吸引部７３の数や配置は任意に設計することができる。例えば、ブラシ７２と吸引部７３とを周方向に交互に配するように構成してもよい。この場合には、回転軸７１を、中空の円筒形状とする。そして、吸引部７３に、回転軸７１の円筒に貫通する複数の孔を形成し、回転軸７１の長手方向の一端から吸引を行う。これにより、吸引部７３の孔を介して回転軸７１内に、付着物を含む冷却水を回収し、充填材１１の外部に排出する。なお、実施の形態２の洗浄方法では、実施の形態１と同様の方法とし、さらに、回転ブラシ７の吸引部７３によって吸引を行うものとする。

このように、回転ブラシ７にも吸引部７３を設けることで、冷却塔１００内を流れる冷却水に、回転ブラシ７によって掻き取られた付着物が混入することをさらに低減・防止することができる。

［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す正面図であり、図６は、本発明の実施の形態３に係る冷却塔の洗浄装置の構成を示す斜視図である。

実施の形態３の特徴は、回転ブラシ７によって掻き取られた付着物を回収する回収手段が、上面が凹状に形成された受け皿９によって構成されている点にある。

回転ブラシ７の下方には、所定の間隔を置いて、受け皿９が設けられている。受け皿９は、例えば、Ｙ方向に傾斜を有するように設置されている。これにより、冷却水５によって運ばれた付着物が、受け皿９の下方端部に設けられた排出路を介して、充填材１１の外部に排出される。

実施の形態３に係る洗浄装置では、回収手段を受け皿９として構成することで、実施の形態１及び２のような吸引機能を設ける必要がないため、簡易な設備として構成することができる。

なお、本発明は、上記の説明に限られず、種々の設計変更を行うことができる。例えば、実施の形態１乃至３では、１つの回転ブラシ７に対し、１つの回収手段８又は９が設けられているが、Ｚ方向に複数の回転ブラシ７を並べて配置し、最下段の回転ブラシ７の下方に、１つの回収手段８又は９を設けるように構成してもよい。

また、回転ブラシ７と、回収手段（回収手段８又は受け皿９）を、Ｚ方向に交互に並べて配置してもよい。

さらに、回転ブラシ７の上方に外部から水の供給を行う手段を設けてもよく、回転ブラシ７から水を供給する機構を設けてもよい。この供給水は回転ブラシ７によって掻き取られた付着物が冷却水５によって運ばれるのを補助するために流すものであって、高圧水を供給する必要はない。

実施の形態１乃至３は、組み合わせて実施してもよい。例えば、実施の形態１と３を組み合わせて、実施の形態３に係る受け皿９に、吸引機能を設けるように構成してもよい。また、実施の形態２と３を組み合わせて、実施の形態３に係る回転ブラシ７に吸引部を設けるように構成してもよい。

１ 気液接触部
２ エリミネータ
３ ファン
５ 冷却水
７ 回転ブラシ
７１ 回転軸
７２ ブラシ
７３ 吸引部
８ 回収手段
９ 受け皿
１１ 充填材
１００ 冷却塔

Claims (4)

1. 冷却塔の気液接触部に設けられた波板状または網目状の充填材を洗浄する洗浄装置であって、
   回転軸の外周にブラシが設けられ、充填材に付着した付着物を掻き取る回転ブラシと、
   回転ブラシから所定の間隔を置いて下方に配され、回転ブラシにより掻き取られた付着物を回収する回収手段とを有する冷却塔の洗浄装置。
2. 回収手段は、回転ブラシにより掻き取られた付着物を吸引する吸引機能を有する請求項１に記載の冷却塔の洗浄装置。
3. 回収手段は、回転ブラシにより掻き取られた付着物を受ける受け皿である請求項１または２に記載の冷却塔の洗浄装置。
4. 回転ブラシに設けられたブラシの隙間には、回転ブラシにより掻き取られた付着物を吸引する吸引部が設けられている請求項１乃至３のうちいずれかに記載の冷却塔の洗浄装置。

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