JP3163724U

JP3163724U - 循環水浄化装置

Info

Publication number: JP3163724U
Application number: JP2010005512U
Authority: JP
Inventors: 吉田　実; 実吉田; 郷黒宮; 茂紀山本
Original assignee: 株式会社Ｐ＆Ｃサービス
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: CN202214234U

Abstract

【課題】冷却塔等にスケール及びスライム等が付着しないようにすることができ、装置の設置及びメンテナンス等の取扱いが容易である循環水浄化装置を提供する。【解決手段】循環水浄化装置１は、複数の銅管１１と放射線を放射し、各銅管内に設けられるセラミック製の放射体と、各銅管の端部側に設けられる磁石と、内側に磁石を収め、各銅管の端部にネジ止めされているキャップと、各銅管の端部側に設けられ、各銅管のキャップを嵌合固定し、各銅管の間隔を空けて平行に配列させる台座１５と、を備える。【選択図】図１

Description

本考案は、冷却塔等にスケール及びスライム等が付着しないようにすることができ、装置の設置及びメンテナンス等の取扱いが容易である循環水浄化装置に関する。

冷却用の循環水の放熱等に用いられる開放型の冷却塔は、使用するにつれて水槽にスケール及びスライム等が付着して性能等が劣化するため、これらを除去する必要がある。このようなスケール等の対策として薬品を循環水に添加する他、銅材から溶出する銅イオンを用いる方法等がある。
また、銅イオンを用いる方法の例として、銅と所定組成のセラミック材を備え、銅及びセラミック材に循環水を接触させる浄化装置（特許文献１を参照。）が提案されている。

特開２００７−５０３６３号公報

しかし、特許文献１のような浄化装置は、浄化装置内に循環水を流す必要があるため、浄化装置に配管を接続する等の施工を行う必要があった。また、浄化装置内、特にセラミック材に循環水が接触するため、長期の使用によってこれら表面に各種付着物が形成されるが、これを洗浄するには浄化装置に接続した配管を取り外す工事を行う必要があり、冷却塔の運転を止める必要があるなどの問題があった。

本考案は、上記のような問題に鑑み、冷却塔等にスケール及びスライム等が付着しないようにすることができ、装置の設置及びメンテナンス等の取扱いが容易である循環水浄化装置を提供することを目的とする。

１．複数の銅管と、α線、β線、γ線、中性子線及びＸ線からなる群から選択される１以上の放射線を放射し、各前記銅管内に設けられるセラミック製の放射体と、各前記銅管の一方側及び他方側の端部側にそれぞれ設けられる磁石体と、内側に前記磁石体を収め、各前記銅管の一方側及び他方側の各端部にそれぞれネジ止めされるキャップと、各前記銅管の一方側及び他方側の各端部側にそれぞれ設けられ、各該銅管の前記キャップを嵌合固定し、各前記銅管をお互いの間隔を空けて平行に配列させる台座と、を備えることを特徴とする浄化装置。
２．各前記銅管は、傾斜となる角度で一列に配設される前記１．記載の浄化装置。
３．前記銅管は２、３又は４本である前記２．記載の浄化装置。
４．前記放射体は球形状、円柱形状又は円筒形状であり、直径が前記銅管の内径と同じであり、複数且つ前記銅管１１内の満たす数だけ備えられる前記３．記載の浄化装置。
５．前記放射体は球形状であり、直径が前記銅管の内径と同じであり、複数且つ前記銅管１１内の満たす数だけ備えられる前記３．記載の浄化装置。
６．前記銅管は、端部側の内周面に前記キャップと螺合するための雌ネジのねじ山を具備し、前記キャップは、周面に前記銅管と螺合するための雄ネジのねじ山を具備し、前記放射体と対向する側に前記磁石体を嵌め込むための窪みを具備し、外側が前記台座に形成されている窪みに嵌合されている前記４．又は前記５．記載の浄化装置。
７．各前記銅管は、該銅管の直径の０．２〜２倍の隙間を設けて配列されている前記６．記載の浄化装置。
８．冷却塔の水槽内に配設され、前記角度は６０〜８５°である前記７．記載の浄化装置。
９．前記キャップは左ネジで前記銅管とネジ止めされて、且つ前記キャップのネジのピッチが途中で変えられている前記８．記載の浄化装置。
１０．前記銅管の外周面に凹凸構造が形成されている前記６．乃至前記９．のいずれかに記載の浄化装置。
１１．前記銅管は２、３又は４本であり、各端部側の内周面に前記キャップと螺合するための雌ネジのねじ山を具備し、各前記銅管は上下方向に一列に配列し、且つ該列の方向が傾斜となる角度で配設され、前記放射体は球形状であり、直径が前記銅管の内径と同じであり、複数且つ前記銅管１１内の満たす数だけ備えられ、前記キャップは左ネジで前記銅管とネジ止めされて、且つ前記キャップのネジのピッチが途中で変えられており、周面に前記銅管と螺合するための雄ネジのねじ山を具備し、前記放射体と対向する側に前記磁石体を嵌め込んで挟持するための窪みを具備し、外側が前記台座に形成されている窪みに嵌合されている前記１．記載の浄化装置。
１２．各前記銅管は、該銅管の直径の０．２〜２倍の隙間を設けて配列され、冷却塔の水槽内に配設され、前記角度は６０〜８９°である前記１１．記載の浄化装置。

本考案の循環水浄化装置によれば、冷却塔の水槽等に沈めて使用することで銅管から溶出する銅イオンによって、スケールの生成の抑制や生じたスケールの剥離、並びにスライムの生成抑制や生じたスケールを沈降させたりすることができる。また、本浄化装置を水槽等に沈めるだけで、銅管の外周面表面が循環水に晒されて銅イオンが溶出するため、配管等に本浄化装置を接続する等の施工を行う必要がなく、メンテナンス時も水槽から本浄化装置を引き上げて銅管の外周面等を清掃するだけで良く、取扱いが容易である。
更に、台座に銅管を設けているため、銅管の全外周面を循環水に晒すことが容易であり、本浄化装置を水槽等に沈めるだけで本浄化装置の効果を十分に得ることができる。また、セラミック製の放射体から発せられる放射線によって銅管から溶出する銅イオンの量が増加し、且つ放射線と銅管及び循環水等との反応によって生じる各種イオン（マイナスイオンを含む）等によって、スケール及びスライムの生成抑制等の効果を、銅管のみに比べて高めることができる。また、銅管の両端に設けた磁石体によって銅イオンの溶出量等を高め、スケール及びスライムの生成抑制等の効果を更に高めることができる。更に、キャップによって、放射体や磁石体が銅管から容易に脱落しないように固定することができる。

また、銅管が傾斜した角度で一列に配列されている場合は、循環水が各銅管のいずれかの近辺を通過する領域を上下方向に広く確保して効率よく銅イオン等を供給し、スケール及びスライムの生成抑制等の効果を高めることができる。更に、冷却塔の水槽内を流れる循環水は通常下方から排出されるために、斜め方向に流れている箇所もあるため、銅管を垂直に並べずに、傾斜した状態で配設することによって、より効率よく銅イオン等を供給することができ、スケール及びスライムの生成抑制等の効果を高めることができる。

また、銅管の本数が２、３又は４本とする場合は、本浄化装置の大きさを冷却塔の水槽等に収めることに十分な大きさとすることができる。
更に、放射体が球形状等である場合は、銅管の内周に放射体の全周がより密接しやすくなることで、銅管からの銅イオン等の溶出量を増大させることができる。
また、磁石体がキャップの内壁面の窪みに嵌め込まれ、キャップの外側が台座の窪みに嵌合されている場合は、磁石体及びキャップの結合、並びにキャップ及び台座の結合を強固にし、本浄化装置が容易に分解しないようにすることができる。
更に、本浄化装置が冷却塔の水槽内に配設され、上下方向の角度が６０〜８９°である場合は、冷却塔の水槽内を流れる循環水の方向に近い向きで銅管を配列することができ、銅イオン等の溶出範囲を拡げることができる。
また、キャップが左ネジでネジ止めされて、且つキャップのネジのピッチが途中で変えられている場合は、左回しでキャップを回すとネジ山やネジ溝が破損してキャップを外すことが困難になるため、銅管から磁石体や放射体が脱落しないようにするために適する。
更に、外周面に凹凸構造が形成されている場合は、外周面の表面積が増えることにより銅イオンの溶出量をより増やすことができる。

本考案について、本考案による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述によって更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
本考案の浄化装置の外観を示す斜視図である。本考案の浄化装置を冷却塔内に配設した状態を説明するための模式断面図である。銅管内の構成を説明するための模式断面図である。台座を説明するための側面図である。銅管が台座と嵌合している部位を説明するための部分断面図である。他の形状の放射体を説明するための模式図である。

以下、図１〜６を参照しながら循環水浄化装置を詳しく説明する。
ここで示される事項は例示的なもの及び本考案の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本考案の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本考案の根本的な理解のために必要である程度以上に本考案の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本考案の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

本考案の循環水浄化装置は、図１に例示するように、複数の銅管１１と、各前記銅管の両端側を支持し各銅管の間隔を空けて平行に配列させる台座１５と、を備える。また、各銅管１１は、図３に示すように、銅管１１内に設けられるセラミック製の放射体１２と、銅管１１の両側にそれぞれ設けられるキャップ１４と、各キャップ１４の内側に収められ、銅管の端部側に位置する磁石体１３と、を備える。
本循環水浄化装置は、冷却塔等の開放系の装置が含まれる循環水の循環経路内の水槽内に載置等して用いることができる。特に、冷却塔内の水槽に配設することができる。

前記「銅管」は、その外周面の表面が循環水と接触して銅イオンを溶出し、且つ放射体を管内に設けるためのものであり、その断面形状は特に問わない。この例として断面形状が円形、楕円形及び多角形等の銅管を挙げることができる。また、銅管の長さ及び管径は、冷却塔等の水槽内に本浄化装置を配設可能な範囲とすることができる。更に、銅管の外周面の表面形状は平滑であってもよいし、凹凸構造を設けて表面積を増やし、銅イオンを溶出しやすくしても良い。この凹凸構造は、溝や山を多数具備する形状であれば良く、格子状や剣山状等の規則的な形状としてもよいし、サンドブラスト等の粗面加工により不規則な形状を得ても良い。
本浄化装置に設けられる銅管の数は２本以上が好ましく、通常２〜４本とすることができる。また、５本以上でも良い。このように複数本とするのは、各銅管内に設けられる磁石体の磁界や放射体から発せられる放射線等が、各銅管間で干渉して銅イオン等の溶出量を増やすことができるからである。

前記「放射体」は、銅管内に収めることができる大きさであって、α線、β線、γ線、中性子線及びＸ線からなる群から選択される１以上の放射線を発するセラミックであればよく、その組成を任意に選択することができる。
放射体を備えることによって、放射される放射線によって銅管の銅イオンの溶出量が増え、放射線と銅管及び循環水等との反応によって生じる各種イオン（マイナスイオンも含む）等によって、スケール及びスライムの生成抑制等の効果を、銅管のみに比べて高めることができる。
このような放射体の材質として、セシウム、ネオジム及びランタン等の放射性元素、並びにジルコン等の放射性鉱物等を含むセラミックを挙げることができる。また、放射体は、銅管の内径と同じ大きさ、即ち銅管内に支障なく挿入することができ、且つ銅管の内周の全周と略接触することができる大きさの固形物が好ましい。このような大きさの固形物とするのは、粉体等よりも銅イオン等の溶出量が大きくなるからである。また、放射体の銅管の長さ方向の大きさは、銅管に収まる大きさであればよく、特に限定しない。
更に、放射体の形状は、銅管の形状に応じて任意に選択することができ、例えば、銅管が丸管である場合、内周の全周にわたって接触可能な形状である径の球体形状（例えば図６の放射体１２を参照。）、円柱体形状（例えば図６の放射体１２ａを参照。）、円筒体形状（例えば図６の放射体１２ｂを参照。）等を挙げることができる。更に、円柱体形状及び円筒体形状の周面形状は、図６の放射体１２ａ及び放射体１２ｂに例示する平坦な形状に限られず、ネジ山が設けられている円柱体（例えば図６の放射体１２ｃを参照。）及び円筒体（図示せず）等、任意の凹凸形状を具備していても良い。また、銅管が、角管である場合は、その形状を備えた角柱体及び角筒体等を挙げることができる。
更に、放射体の数は、任意に選択することができるが、銅管を満たすだけ、即ち入れられるだけの数とすることで、放射する放射線量を大きくすることができる。

前記「磁石体」は、放射体から発せられる放射線によって銅管から溶出する銅イオンの量を増やすために設けられており、各銅管の両方の端部側にそれぞれ１つずつ配置される。また、図３に示すように、磁石体１３は、キャップ１４の銅管１２と螺合したときに放射体１２と対向する部位に設けられた窪み１４１に嵌め込まれて挟持される。磁石体の向きはＮ極側が銅管中央に向くように配置すると好ましい。
前記「キャップ」は、銅管から磁石体や放射体が脱落しないようにするために設けられており、各銅管の両方の端部側にそれぞれ１つずつネジ止めされる。また、図５に示すように、キャップ１４の外側が台座１５に設けられる窪み１５１に嵌合することで銅管１１を固定することができる。このようなキャップは通常雄ネジである。更に、通常の右ネジと逆向きである左ネジであり、且つネジのピッチを途中で変えることができる。左回しでキャップを回すとネジ山やネジ溝が破損してキャップを外すことが困難になるため、銅管から磁石体や放射体が脱落しないようにするために適する。

前記「台座」は、キャップ１４と嵌合することにより銅管１１を支持し、循環水が銅管の周りを通過しやすく、且つ銅イオン等が広い範囲の循環水に供給されるように空隙を設ける。また、複数の銅管を所定の空隙を設けて配列することで、銅イオンを効率よく供給することができる。
このような台座の材質は任意に選択することができ、樹脂及び金属等を例示することができる。また、台座の形状は任意に選択することができ、図４に示す台形状の他、三角形状及び長方形状等を挙げることができる。また、一対の台座が互いに接続されていても良い。
また、台座は図４に示すように、本浄化装置を側面方向から見たときに、銅管１１が上下方向であって垂直から少し傾斜した角度θの直線上に一列に配列されている。更に、銅管１１同士の間隔は任意に選択することができるが、例えば銅管の径の０．２〜２倍の隙間ができるように配設することができる。
循環水が常に水平方向３１に対して流れるのであれば各銅管１１を垂直方向に並べることで、広い範囲の循環水に対して溶出させることができるが、実際は図２に示すように、上方の熱交換器２２から循環水が滴下して、底から排水される水槽２３の底に沈めて使用するため、上から下への斜め方向３２へ流れる循環水もある。このため、各銅管１１を垂直方向に配設すると、水平方向３１に流れる循環水に対しては最も広範囲に銅イオンを供給できるが、斜め方向３２に対しては銅管１１の配列が大きく傾くため、銅イオンの供給範囲が水平方向３１に比べて著しく狭くなってしまう。そこで、図４に示すように、４０〜８９°（好ましくは５５〜８５°、特に好ましくは６０〜８５°とすることができる。）の角度θで一列に配列することにより、水平方向及び垂直方向に流れる循環水のどちらに対しても、銅管１１の列が直交に近い向きで向き合うため、各銅管１１と循環水が広い範囲で接触し、銅イオンを広い範囲で溶出させることができる。

本浄化装置を複数水槽に設ける場合、その並べ方を任意に選択することができる。例えば、浄化装置を銅管の長さ方向に並べて設けることで、広い範囲に銅イオン等を供給することができる。また、浄化装置を前後方向に並べて設けることで、循環水が続いて浄化装置を通過しやすくなり、より濃度の高い銅イオン等を供給することができる。更に、浄化装置を銅管の長さ方向、且つ前後方向に並べて設けてもよい。

（１）放射線量の測定
本浄化装置に具備する放射体及び磁石体による銅管からの銅イオン溶出量の違いを見るため、始めに放射体及び磁石体の有無による放射線量の違いを調べた。
本実施例に用いた循環水浄化装置は、図１及び４に示すように長さが約３００ｍｍである２本の銅管１１を高さ約１５０ｍｍで樹脂製の台座１５に設けたものを用いた。また、図３及び５に示すように銅管１１には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ等の他、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ等を含み、球状であるセラミック製放射体１２を９個収め、窪み１４１に磁石体１３を収めた２つのキャップ１４によって両端が閉じられている。更に、キャップ１４はいずれも逆ネジが切られており、途中でピッチが変化している。また、図４に示すように、銅管１１を配列した角度θは約７５°である。

計測対象は、[1]キャップ１４を両端に設けた１本の銅管１１、[2]１つの放射体１２、[3]放射体１２を詰めてキャップ１４を両端に設けた１本の銅管１１、[4]図３に示す放射体１２及び磁石体１３と詰めてキャップ１４を両端に設けた１本の銅管１１、の４種類とした、これらを空気中で載置した状態で、ガイガー・カウンター（RADEX社製RD1503）で放射線の計測を行った。また、[1]、[3]及び[4]については銅管１１の周面の左端、中央及び右端の３点をそれぞれ５回計測し、得られた１５の計測値の平均値を測定値とした。更に[2]については５回計測して、その平均値を測定値とした。

表１に示すように、放射線量が、[3]銅管＋放射体の０．６５μｓｖ／ｈに比べて、[4]銅管＋放射体＋磁石体の０．８３μｓｖ／ｈの方が、１８μｓｖ／ｈだけ大きくなっており、磁石体１３によって放射線量が増大することがわかる。

（２）銅イオン溶出量の測定
次いで、放射体及び磁石体の有無、即ち放射線量の違いによる銅管１１からの銅イオン溶出量の違いを測定した。
（１）放射線量の測定と同様に[1]銅管１１、[2]放射体１２、[3]放射体１２及び銅管１１、[4]放射体１２、磁石体１３及び銅管１１の組合せを、それぞれ水道水で満たした水槽中に浸漬して、そのまま１時間放置し、その後、溶出した銅イオンを吸光光度計（HANNA社製HI 93702）によって計測した。また、測定はそれぞれ５回行い、その平均値を測定値とした。

表２に示すように、銅イオン溶出量は、銅管１１のみの０．１５ｍｇ／Ｌよりも銅管内に放射体１２を備えた方が０．１７ｍｇ／Ｌと大きくなったことがわかる。また、磁石体１３を設けることにより銅イオンの溶出量が更に０．２８ｍｇ／Ｌと大きくなっていることがわかる。
このことから、銅管１１内に放射体１２及び磁石体１３を設けて、表１に示すように放射線量を照射すると、表２に示すように、銅イオンの溶出量が増大することがわかる。また、銅イオン濃度がスケール及びスライムの除去に影響を与えることは周知であり、本浄化装置が銅管１１のみを用いた場合よりもスケール及びスライムの除去等の効果が高まることが容易に想定できる。

（３）冷却塔内設置による試験
更に、図１に示す本実施例の浄化装置を、図２に示すように長期に渡り稼働している冷却塔２内の下部水槽２３に配設し、試験を行った。試験に用いた冷却塔２は、上側の給水管２１から給水される循環水が熱交換器２２内を滴下することによって冷却されて下部水槽２３に集水され、下部水槽２３中の循環水が底部の排水管２４から冷却対象の装置に供給することができる。また、水槽２３内のフィン等にはスケールが付着しており、壁面等には鉄錆が形成されていた。更に、水面にはスライムが生じていた。
図２に示すように、清掃した冷却塔２の下部水槽２３内に本浄化装置１を５台載置して通常運転を行い、ｐＨ、電気伝導率、塩分、全溶存固形物量（TDL、total dissolved solids）について計測を行った。また、本浄化装置１は、銅管１１の列が下部水槽２３の水流に対して垂直に近くなる向きとなるように載置した。試験を行った結果を表３に示す。

表３に示すように、経過日数が増えると共に伝導率、塩分、ＴＤＳが増加していくのがわかった。また、１８日後には下部水槽２３に形成されていた鉄錆が剥離した状態となり、下部水槽２３中の循環水を攪拌することで分離できることがわかった。また、スライムの増加が起きず、１８日後には殆どのスライムが下部水槽２３の底部に沈降していることが確認できた。
更に、冷却塔２のフィン等に付着したスケールが約３ヶ月後にはブラシによる清掃によって除去可能になっていることが確認することができた。
このように、本浄化装置１は、銅イオン等の溶出によってスケールの生成抑制及び剥離、並びにスライムの生成抑制及び沈降の効果を備えていることが確認できた。また、放射体１２及び磁石体１３により銅管１１をそのまま用いた場合より銅イオンを多く溶出させることができるのを確認することができた。

１；浄化装置、１１；銅管、１２；放射体、１３；磁石体、１４；キャップ、１４１；窪み、１５；台座、１５２；窪み、２；冷却塔、２３；下部水槽。

Claims

複数の銅管と、
α線、β線、γ線、中性子線及びＸ線からなる群から選択される１以上の放射線を放射し、各前記銅管内に設けられるセラミック製の放射体と、
各前記銅管の一方側及び他方側の端部側にそれぞれ設けられる磁石体と、
内側に前記磁石体を収め、各前記銅管の一方側及び他方側の各端部にそれぞれネジ止めされるキャップと、
各前記銅管の一方側及び他方側の各端部側にそれぞれ設けられ、各該銅管の前記キャップを嵌合固定し、各前記銅管をお互いの間隔を空けて平行に配列させる台座と、を備えることを特徴とする浄化装置。
各前記銅管は、傾斜となる角度で一列に配設される請求項１記載の浄化装置。
前記銅管は２、３又は４本である請求項２記載の浄化装置。
前記放射体は球形状、円柱形状又は円筒形状であり、直径が前記銅管の内径と同じであり、複数且つ前記銅管１１内の満たす数だけ備えられる請求項３記載の浄化装置。
前記放射体は球形状であり、直径が前記銅管の内径と同じであり、複数且つ前記銅管１１内の満たす数だけ備えられる請求項３記載の浄化装置。
前記銅管は、端部側の内周面に前記キャップと螺合するための雌ネジのねじ山を具備し、
前記キャップは、周面に前記銅管と螺合するための雄ネジのねじ山を具備し、前記放射体と対向する側に前記磁石体を嵌め込むための窪みを具備し、外側が前記台座に形成されている窪みに嵌合されている請求項４又は５記載の浄化装置。
各前記銅管は、該銅管の直径の０．２〜２倍の隙間を設けて配列されている請求項６記載の浄化装置。
冷却塔の水槽内に配設され、前記角度は６０〜８５°である請求項７記載の浄化装置。
前記キャップは左ネジで前記銅管とネジ止めされて、且つ前記キャップのネジのピッチが途中で変えられている請求項８記載の浄化装置。
前記銅管の外周面に凹凸構造が形成されている請求項６乃至９のいずれか１項に記載の浄化装置。
前記銅管は２、３又は４本であり、各端部側の内周面に前記キャップと螺合するための雌ネジのねじ山を具備し、各前記銅管は上下方向に一列に配列し、且つ該列の方向が傾斜となる角度で配設され、
前記放射体は球形状であり、直径が前記銅管の内径と同じであり、複数且つ前記銅管１１内の満たす数だけ備えられ、
前記キャップは左ネジで前記銅管とネジ止めされて、且つ前記キャップのネジのピッチが途中で変えられており、周面に前記銅管と螺合するための雄ネジのねじ山を具備し、前記放射体と対向する側に前記磁石体を嵌め込んで挟持するための窪みを具備し、外側が前記台座に形成されている窪みに嵌合されている請求項１記載の浄化装置。
各前記銅管は、該銅管の直径の０．２〜２倍の隙間を設けて配列され、
冷却塔の水槽内に配設され、前記角度は６０〜８９°である請求項１１記載の浄化装置。