JP2019098280A - 閉塞型純水冷却循環方法及び閉塞型純水冷却循環システム並びにこれらに用いられる閉塞型純水冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率の上昇及びメンテナンス工数の削減ができる閉塞型純水冷却循環方法及び閉塞型純水冷却循環システム並びにこれらに用いられる閉塞型純水冷却装置を提供する。【解決手段】閉塞型純水冷却装置は、純水を製造する純水製造装置１２と、純水の温度管理を行う冷却装置１４と、菌の増殖抑制を行う滅菌剤及び腐食を抑える防錆剤を供給する薬液供給装置１３と、を備える。また、閉塞型純水冷却循環システムは、水を冷却する冷却塔ＣＴと、冷却塔ＣＴに接続され水を流すための冷却塔用配管ＣＰと、を備え、更に、冷却塔用配管ＣＰから水の供給を受けが循環するループを形成する循環配管１１と、水を純水化する純水製造装置１２と、水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加する薬液供給装置１３と、水を冷却する冷却装置１４と、水によって冷却される被冷却装置Ｍと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、閉塞型純水冷却循環方法及び閉塞型純水冷却循環システム並びにこれらに用いられる閉塞型純水冷却装置に関する。

工場等の建屋内において複数ある装置（被冷却装置）を稼働させる場合において、これら装置を冷却することは非常に重要である。

この冷却は一般的に冷却水を用いることが多く、この冷却水の供給にはいわゆる工業用水または冷却塔（クーリングタワー）とこれに接続される配管を用いることが多い。

この工業用水またはクーリングタワーの冷却水には有機物やカルシウムイオン、鉄イオン、シリカ等の不純物が多く存在しており、冷却水が配管内を循環する際、この不純物が配管内に析出することにより、配管を閉塞させる原因となっている。

そのため、工場などで使用される装置の冷却効率が落ちてしまうため定期的な冷却水配管のメンテナンスが必要となる。

ところで、このメンテナンスを軽減させるための技術として、例えば下記特許文献１には、この冷却水の不純物をろ過装置等によって除去する技術が検討されている。

特開２００１−３２１６１６号公報

しかしながら、上記技術で開示されるようなろ過装置を設ける場合であっても、十分なろ過及び冷却を行うには課題が残る。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、エネルギー効率の上昇及びメンテナンス工数の削減ができる閉塞型純水冷却循環方法及び閉塞型純水冷却循環システム並びにこれらに用いられる閉塞型純水冷却装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題について鋭意検討を行っていたところ、冷却塔から供給される開放型の循環システムとは別の閉鎖型循環システムを形成し、この閉鎖的循環システム内の冷却水から不純物を除去して純水化し、その純水の菌の発生や錆の発生を抑えることにより、冷却水配管内面の付着物の形成を抑えるため、よりエネルギー効率の良い冷却を可能にしてメンテナンス性の向上が可能であることに想到し、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明の一観点に係る閉塞型純水冷却装置は、純水を製造する純水製造装置と、純水の温度管理を行う冷却装置と、菌の増殖抑制を行う滅菌剤及び腐食を抑える防錆剤を供給する薬液供給装置と、を備える。

また、本発明の他の一観点に係る閉塞型純水冷却循環方法は、供給される水から純水を製造するステップ、純水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加するステップ、純水を冷却するステップ、純水によって被冷却装置を冷却するステップ、純水を循環させるステップ、を備える。

また、本発明の他の一観点に係る閉塞型純水冷却循環システムは、水を冷却する冷却塔と、冷却塔に接続され前記水を流すための冷却塔用配管と、を備え、更に、冷却塔用配管から前記水の供給を受け前記水が循環するループを形成する循環配管と、水を純水化する純水製造装置と、水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加する薬液供給装置と、水を冷却する冷却装置と、水によって冷却される被冷却装置と、を備える。なおここで、「閉鎖型純水冷却循環システム」の「閉鎖型」は、閉鎖型純水冷却装置を用いて閉ループを形成することができるという意味であって、その一部の構成、例えば冷却塔が開放型であっても、閉鎖型純水冷却循環システムと表現する。

以上、本発明によって、エネルギー効率の上昇及びメンテナンス工数の削減ができる閉塞型純水冷却循環方法及び閉塞型純水冷却循環システム並びにこれらに用いられる閉塞型純水冷却装置を提供することができる。

実施形態に係る閉鎖型純水冷却循環システムの全体の概要を示す図である。 実施形態に係る閉鎖型循環冷却循環システムの全体の概要の他の例を示す図である。 実施形態に係る閉塞型純水冷却装置を導入したシステムの概要を示す図である。 実施形態に係る閉塞型純水冷却装置を導入したシステムの全体の他の概要を示す図である。 実施形態に係る閉塞型純水冷却装置の構造イメージを示す図である。 公知の水冷却システムの概要を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態に記載の例示にのみ限定されるわけではない。

図１は、本実施形態に係る閉鎖型純水冷却循環システム（以下「本システム」という）Ｓの概略を説明するための図である。本システムＳは、例えば建物Ｂにおける設備として使用されるものである。

本システムＳでは、一例として、水を冷却する冷却塔ＣＴと、冷却塔ＣＴに接続され水を流すための冷却塔用配管ＣＰと、を備え、更に、冷却塔用配管ＣＰから水Ｗの供給を受け水が循環するループＬを形成する循環配管１１と、水を純水化する純水製造装置１２と、水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加する薬液供給装置１３と、水を冷却する水冷却装置１４と、水によって冷却される被冷却装置Ｍと、を備える。

本システムＳでは、まず建物Ｂの冷却塔ＣＴに水を供給する。冷却塔ＣＴは、限定されるわけではなく、一般的な開放型冷却塔もしくは工業用水を用いることができる。一般的な開放型冷却塔は、水の蒸発による気化熱を利用して水を冷却することができるものである。

しかしながら、一般に開放型冷却塔ＣＴは、開放大気に水を触れさせることとなるため、上記有機物やカルシウムイオン等の不純物に接触するため、水中に不可避的に不純物を取り込んでしまう。

一方、開放型冷却塔ＣＴは冷却塔用配管ＣＰに接続されており、開放型冷却塔ＣＴに水を供給するとともに、冷却された水を接続される単数又は複数の被冷却装置側に供給する。なお、開放型冷却塔ＣＴは一般に建物の屋上に設置されることが一般的でもあるため、水圧が足りない場合、開放型冷却塔ＣＴの前段に送水ポンプを設けて開放型冷却塔ＣＴに供給するようにしてもよい。

また、本システムＳでは、冷却塔配管ＣＰから水Ｗの供給を受け、水が循環する閉鎖型のループＬが形成されており、このループＬは、細い内径部分を備えた循環配管１１と、水を純水化する純水製造装置１２と、水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加する薬液供給装置１３と、水を冷却する水冷却装置１４と、水によって冷却される被冷却装置Ｍと、を備える。また、本ループＬには更に、プレフィルター装置１５、循環ポンプ１６を備えている。なお、循環配管１１は、中に流れる水と熱交換できる程度に熱伝導性に優れた材質であることが好ましく、例えば銅、真鍮、炭素鋼等を採用することができるがこれに限定されない。

また、本システムＳにおいて、循環ループＬは一つであってもよいが、複数備えられていることが本システムの効果をより顕著とする観点から好ましい。それぞれの循環ループを閉じた状態（閉鎖型）とし、そのそれぞれにおいて純水化、冷却を行わせることで、より効率的な冷却が可能となり、配管内における付着物がほとんど生じないこととなる。具体的な原理については下記のとおりである。

また、本システムＳにおいて、循環ループＬは、限定されるわけではないが、開放型冷却塔用配管の上流側から、プレフィルター装置１５、純水製造装置１２、の順に配置されることが好ましい。なお薬液供給装置１３、水冷却装置１４、被冷却装置Ｍ、循環ポンプ１６の位置はいずれの位置であってもよい。

本システムＳでは、上流側からまず水Ｗに対しプレフィルター装置１５でろ過することで細かな不純物を除去する。プレフィルター装置１５としては、特に限定されるわけではないが、糸巻きフィルター、ＰＰフィルター等を例示することができる。

また、本システムＳでは、純水製造装置１２で水を純水化する。純水製造装置１２の構造は、純水化することができる限りにおいて限定されず、ＲＯ膜、イオン交換樹脂、中空糸膜等を例示することができる。

また本システムＳにおいて、純水製造装置１２にイオン交換樹脂を使用する場合、配管を詰まらせる原因となるイオンはカルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン等の陽イオンであることが多いため、陽イオン交換樹脂であることがより好ましい。

また本システムＳでは、薬液供給装置１３を備えており、純水に対し、滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれか、好ましくはその両方を供給する。純水は通常の水に含まれる塩素などのイオンを取り除くこととなるため、菌の繁殖や錆の発生が生じやすくなる。そのため、本システムＳでは純水化した後に滅菌剤及び防錆剤を添加することでこのおそれを防ぐ。なお薬液供給装置１３としては、滅菌剤等を添加することが可能である限りに限定されるわけではないが、例えば薬液ポンプなどを用いることが管理を容易にする観点から好ましい。

また、本システムＳにおいて、薬液供給装置１３によって添加される滅菌剤とは、菌を死滅させるだけでなく、菌の抑制を防止する効果のものも含まれる。滅菌剤の具体的な例としては、特に限定されるわけではないが、二酸化塩素であると、イオン化しにくくイオン交換樹脂によっても除去されず安定的に滅菌効果を維持できる観点から好ましい。

また、本システムＳにおいて、薬液供給装置１３によって添加される防錆剤としては、用いられる循環配管１１内部に錆を作ってしまうことを防止するための薬液である。防錆剤は、純水に添加し溶解させることができるこの限りにおいて限定されるわけではないが、例えばベンゾトリアゾール、アミン系防錆剤、アンモニウム系防錆剤を例示することができるがこれに限定されない。

また、本システムＳにおいて、水冷却装置１４としては、水を冷却することができる限りにおいて限定されるわけではなく、空冷式であっても、冷媒式であっても、電気式であってもよいが、空冷式であることがより簡便な構成を採用することができ好ましい。空冷式の場合は、空気との熱交換を、冷媒式の場合は冷媒との熱交換によって水を冷却することができるものであり、電気式の場合は電気を冷熱に変換するペルチェ素子等を用いて冷却することができるものであり、一般に市販されているものを使用することができる。また、既に被冷却装置などにおいて内蔵されている場合もあり、このような場合は省略可能である。

本システムＳにおいて、被冷却装置Ｍは、冷却の対象となる装置であり、用途に応じて様々な装置が対象となる。被冷却装置の例としては、限定されるわけではないが、例えば金型、成型機、コンプレッサー、ベアリングケース等を例示することができるがこれに限定されない。

また本システムＳの循環ループＬ内においては、更に、循環ポンプを備えている。循環ポンプの配置位置としては、特に限定されるわけではない。また、循環ポンプに関しては、冷却装置等一般に市販されているものに内蔵されている場合もあり、上記要素に既に内蔵されているものがあれば敢えて別に設ける必要はなく、省略可能である。なおこの点は、被冷却装置に冷却装置が内蔵されている場合も同様である。

また、本システムＳにおいて、循環ループＬは、開放型冷却塔用配管からの水の供給を制限するための供給配管部分Ｐ１に接続されており、更にこの供給配管部分Ｐ１に弁Ｖ１を備える構造となっていることが好ましい。この弁Ｖ１は、一度開放して循環ループＬ内に水を供給した後、この弁Ｖ１を閉じることで、閉ループとすることが可能となる。

また、本システムＳにおいて、循環ループＬから水を外部に排出する場合、上記供給配管部分Ｐ１の弁Ｖ１を開き、この供給配管部分Ｐ１から冷却塔用配管ＣＰのそのまま排出させてもよいが、例えば図２で示すように、開放型冷却塔用配管に水を排出させるための排出配管部分Ｐ２及び弁Ｖ２を備える構成としてもよい。このようにすることで、開放型冷却塔用配管に水を効率的に排出させることが可能となる。したがって、上記の記載から明らかなように、本システムＳの循環ループＬから水を外部に排出する構成としては多種多様な形態を採用可能であり限定されるわけではない。

ところで、本システムにおいては、上記各要素を循環ループ内に配置するものであるが、複数の要素をここに設ける場合、非常に煩雑になる恐れがある。また、既存の設備に導入しようとする場合、複雑な設計が必要となる。これに対し、本システムでは、下記に示す一体型の閉鎖型純水冷却装置を用いることで本システムを実現することが容易となる。この場合における本システムの概要及び構造のイメージ図を図３乃至５にそれぞれ示しておく。

具体的に説明すると、本実施形態に係る閉鎖型純水冷却装置１は、水の供給を受けるための水受給用配管Ｍ１と、水需給用配管に接続されるプレフィルター装置１５と、プレフィルター装置１５に接続される純水製造装置１２と、純水製造装置１２に接続される薬液供給装置と、薬液供給装置に接続される水冷却装置及び循環ポンプと、被冷却装置Ｍ側に接続するための水供給用配管Ｍ２を備えており、更に、循環ポンプと、プレフィルター装置１５、純水製造装置１２、薬液供給装置１３、水冷却装置、及び循環ポンプ１６を一体に収納する筐体１７と、を備える。なおこの閉鎖型純水冷却装置１は、プレフィルター装置、純水製造装置、薬液供給装置は筐体１７内の上部に、水冷却装置は筐体内の下部に配置している。

本閉鎖型純水冷却装置によると、一体型となっているため、既存の設備に容易に接続可能である。また、一体型となっているため、メンテナンスが容易となる。具体的には、筐体上部に開閉可能な扉を設け、この扉内の空間に上記フィルター装置、純水製造装置、薬液供給装置のカートリッジを取り換え可能となるよう又は薬液供給装置のタンクＴ１、Ｔ２に薬液を充填及び補充可能となるよう配置し、定期的にこれらを取り換える又は薬液を充填する（例えば一方のタンクＴ１に滅菌剤を他方のタンクＴ２に防錆剤を充填する）ことでメンテナンスが可能となる。また、水冷却装置を一体化させる場合、装置の下部に空気取り込み口を設け、この近傍に冷却装置を設け、この空気取り込み口から空気を導入することにより水を空冷することも可能となる。なお、図５の例では、薬液供給装置のタンクＴ１、Ｔ２は、扉内の空間に備えられているが、薬液供給装置本体は筐体内に設けられて配管に接続され、適宜薬液を配管内に供給する。

上記の通り、本システムＳによると、純水製造装置で純水化し、その後薬液を注入した後冷却し、被冷却装置にこれを供給することで安定的に被冷却装置を冷却することができる。特に本システムでは、この被冷却装置から出た水は再びフィルター装置、純水製造装置、冷却装置を通ることとなるため、循環ループ内に不純物が入り込むことはない。なお公知の冷却システムＳの例について図６に示しておく。本図の例によると、開放型の冷却塔を使用するため、大気中の不純物を取り込むこととなり、配管内にこの不純物が析出することで、上述した課題を発生させてしまう。しかしながら、本システムＳではこのおそれがない。また、各被冷却装置毎に閉鎖した系を形成することができるため、メンテナンスを行う場合でも、すべての装置を停止させる必要がない。

なお、本システムＳでは、一例として、水を冷却する冷却塔ＣＴと、冷却塔ＣＴに接続され水を流すための冷却塔用配管ＣＰと、を備えた例を提供しているが、本システムＳではこれに限られず、工業用水を直接用いて循環ループに接続するシステムとすることも可能ではある。

（水冷却方法）
また、上記の記載から明らかなように、本システムによると、効率的な閉塞型純水冷却循環方法を提供することができる。具体的には、（Ａ）供給される水から純水を製造するステップ、（Ｂ）純水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加するステップ、（Ｃ）純水を冷却するステップ、（Ｄ）純水によって被冷却装置を冷却するステップ、（Ｅ）純水を循環させるステップ、を備える。

また、この場合において、循環させる結果形成される循環ループに供給される水は、冷却塔から供給される水又は工業用水でも構わない。

以上、本発明によって、エネルギー効率の上昇及びメンテナンス工数の削減ができる閉塞型純水冷却循環方法及び閉塞型純水冷却循環システム並びにこれらに用いられる閉塞型純水冷却装置を提供することができる。

本発明は、閉塞型純水冷却循環方法及び閉塞型純水冷却循環システム並びにこれらに用いられる閉塞型純水冷却装置として産業上の利用可能である。

Claims (6)

1. 純水を製造する純水製造装置と、
   前記純水の温度管理を行う冷却装置と、
   菌の増殖抑制を行う滅菌剤及び腐食を抑える防錆剤を供給する薬液供給装置と、を備える閉塞型純水冷却装置。
2. プレフィルター装置を備える請求項１記載の閉塞型純水冷却装置。
3. 前記冷却装置は、空冷式チラー、電気式チラー及び冷媒式チラーの少なくともいずれかである請求項１記載の閉塞型純水冷却装置。
4. 供給される水から純水を製造するステップ、
   前記純水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加するステップ、
   前記純水を冷却するステップ、
   前記純水によって被冷却装置を冷却するステップ、
   前記純水を循環させるステップ、を備える閉塞型純水冷却循環方法。
5. 前記供給される水は、冷却塔から供給される水又は工業用水である請求項４記載の閉塞型純水冷却循環方法。
6. 大気開放型である水を冷却する冷却塔と、
   前記冷却塔に接続され前記水を流すための冷却塔用配管と、を備え、更に、
   前記冷却塔用配管から前記水の供給を受け前記水が循環するループを形成する循環配管と、前記水を純水化する純水製造装置と、前記水に滅菌剤及び防錆剤の少なくともいずれかを添加する薬液供給装置と、前記水を冷却する冷却装置と、前記水によって冷却される被冷却装置と、を備える閉塞型純水冷却循環システム。