JP6026077B2 - 冷却装置 - Google Patents
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Description
冷却装置100は、冷却塔2と、冷却塔2に接続され、冷却塔2で使用した冷却水を再び冷却塔2へ戻すための冷却水通路3L・3Rと、揚水ポンプ4L・4Rと、冷却水内において気体を超微細気泡として発生させる超微細気泡発生装置5L・5Rと、を備える。冷却装置100は、冷凍機、冷温水機、各種工程の熱交換器などで使用することにより温度の高くなった冷却媒体を冷却し、再び冷却媒体として熱交換器などで使用できるようにする装置である。
充填材11は、冷却塔2の中間部に設けられており、その内部に熱交換部としての多数の熱交換パイプ21と、この熱交換パイプ21の外部に取り付けられたルーバー22とを有している。熱交換パイプ21は銅などの金属で形成されており、熱交換パイプ21の中には、外気温度よりも高い温度の水など、熱交換されるべき冷却媒体が流れている。例えば、冷凍機(図示せず)からの冷水などである。冷却媒体は、熱交換パイプ21の中を通過する際に、散水部12L・12Rから散布された冷却水の気化熱で熱交換されて冷却される。また、ルーバー22は、間隔を開けて設けられた複数の板状部材から構成されており、複数の板状部材は外側に向かうにつれて上向きに傾斜している。ルーバー22の板状部材の間を外気が通過できるように形成されている。
冷却水通路3L・3Rは、冷却塔2で使用した冷却水を再び冷却塔2へ戻すための通路であり、冷却塔2の貯水部13及び散水部12L・12Rに接続されている。冷却水通路3L・3Rは、図3(a)(図3(a)には冷却水通路3Lのみ記載)に示すように複数の配管17で構成されており、各配管17の端部にはフランジ部17aが設けられている。配管17同士はフランジ部17aを重ねて螺子などで固定することにより連結されている。
冷却水通路3L・3Rの一端は、貯水部13の下面に接続されている。また冷却水通路3L・3Rの他端は、散水貯溜槽23L・23Rの上方に配置されており、冷却水通路3L・3Rの他端から散水貯溜槽23L・23R内へ冷却水が流下する。
超微細気泡発生装置5L・5Rは、図3及び図4(図3及び図4には超微細気泡発生装置5Lのみ記載)に示すように、気体を圧送するための気体圧送手段であるコンプレッサ31L・31Rと、圧送された気体を超微細気泡として冷却水内へ放出するための気泡発生媒体32L・32Rと、気体供給路33L・33Rと、を具備する。
また、超微細気泡発生装置5L・5Rは、図3(a)に示すように、冷却水通路3L・3Rの配管17・17と同径の配管35L・35Rを具備し、配管35L・35Rの内部に気泡発生媒体32L・32Rを配置し、配管35L・35Rの外部に、コンプレッサ31L・31Rを配置している。
配管35L・35Rの端部には取付部であるフランジ部35aが設けられており、両端のフランジ部35aを冷却水通路3L・3Rの配管17の端部に設けられたフランジ部17aと接続することにより、超微細気泡発生装置5L・5Rを冷却水通路3L・3Rの中途部に配置することができる。
超微細気泡発生装置5Lと超微細気泡発生装置5Rとは同様の構成であるので、以下では、超微細気泡発生装置5Lについて説明する。
コンプレッサ31Lから圧送された気体は気体供給路33Lを通り、気泡発生媒体32Lの内部空間32aへと圧送される。
また、気泡発生媒体32Lは、揚水ポンプ4L付近ではなく、揚水ポンプ4Lと一定以上の距離を開けて配置されている。このように配置することにより、揚水ポンプ4Lによって作り出された水圧の影響を軽減することができ、効率よく超微細気泡を発生することができる。
このように構成することにより、気泡発生媒体32Lを形成する高密度複合体は、軟性を持たない固体であるため膨張及び収縮による劣化がなく、無機質の素材であるため経時変化による腐蝕がないことから、超微細気泡発生装置5Lの損傷や劣化を防ぐことができる。
図4(a)に示すように、まず、前記超微細気泡が孔32bから発生し、その瞬間に、図4(b)に示すように、超微細気泡が放出されている表面部32cを冷却水が通過することによって気泡発生媒体32Lの表面部32cから離間させる。そして、図4(c)に示すように、表面部32cの超微細気泡は、後から発生する超微細気泡や周辺の孔32bから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液中へ移動する。
これにより、超微細気泡は、数十μm以下の直径を有しながら冷却水内に存在する。
冷却水通路3L・3Rから揚水ポンプ4L・4Rによって上方に揚水された冷却水は、冷却水通路3L・3Rの中途部に設けられた超微細気泡発生装置5L・5Rの気泡発生媒体32L・32Rの表面部32cに沿うように通過する。その際、超微細気泡発生装置5L・5Rから発生した超微細気泡が冷却水内へと圧送される。超微細気泡を含んだ冷却水は上方へと圧送される。
冷却水通路3L・3Rから揚水ポンプ4L・4Rによって上方に揚水された冷却水は、冷却用熱交換器6L・6R内の図示せぬパイプに流入する。冷却用熱交換器6L・6Rにおいて、温度の高い冷却媒体と温度の低い冷却水との間で熱交換が行われ、冷却媒体を冷却する。
冷却用熱交換器6L・6R内において熱交換を終えた温度の高い冷却水は、冷却水通路3L・3Rの中途部に設けられた超微細気泡発生装置5L・5Rの気泡発生媒体32L・32Rの表面部32cに沿うように通過する。その際、超微細気泡発生装置5L・5Rから発生した超微細気泡が冷却水内へと圧送される。超微細気泡を含んだ冷却水は上方へと圧送される。
冷却塔2、冷却水通路3L・3R、及び気泡発生媒体32L・32Rにスケールやスライムなどが付着した場合には、揚水ポンプ4L・4Rの駆動を停止することにより、冷却水の循環を止めて冷却塔2、冷却水通路3L・3R、及び気泡発生媒体32L・32Rを乾燥させて洗浄する。
揚水ポンプ4L・4Rの駆動を停止した場合、冷却水通路3L・3R内の水は、貯水部13の水面と同じ高さhになるまで貯水部13側へ逆流する。その結果、冷却水通路3L・3R内の冷却水の水面は、図5に示すように、貯水部13の水面と同じ高さhで保たれる。気泡発生媒体32L・32Rは、貯水部13よりも上方に設けられているため、気泡発生媒体32L・32R周辺の冷却水及び水面よりも上方の冷却水通路3L・3R内の冷却水は無くなる。また、冷却水通路3L・3Rも貯水部13の水面より上方部分の水は無くなる。このため、気泡発生媒体32L・32R及び冷却水通路3L・3Rについて容易にメンテナンスを行うことが可能となる。
また、図6に示すように、気泡発生媒体32L・32Rを流線形に形成することも可能である。気泡発生媒体32L・32Rの形状以外の構成は第一実施形態と同様であるから説明を省略する。
なお、気泡発生媒体32L・32Rの形状は、冷却水の水流を乱さない形状であれば、本実施形態に限定するものではなく、例えば、卵型に形成することも可能である。
このように構成することにより、冷却水に気体を超微細気泡として混入することで、気液界面が増加して蒸発効率が向上し、冷却塔2内の充填材11を効率よく冷却することができる。そして、充填材11の熱交換パイプ21内を流れる冷却媒体が冷却される。
このように構成することにより、超微細気泡が冷却水通路3L・3R内で消滅することが少なくなり、気液界面が増加して蒸発効率が更に向上し、冷却塔2内の充填材11を効率よく冷却することができる。また、気泡発生媒体32L・32Rが貯水部13よりも上方にあることで、運転停止時には気泡発生媒体32L・32Rが冷却水と接触せず、メンテナンスが容易となるので、メンテナンスコストを抑制することができる。
このように構成することにより、冷却水の水流により、超微細気泡が発生した瞬間に気泡発生媒体32L・32Rから離間することで、合体して大きな気泡になることを防ぐことができるため、水流発生装置などを用意する必要が無く、少ない電力消費で稼動させることができ、コストを削減することができる。したがって、コストを増加させることなく、冷却塔2内の充填材11を効率よく冷却することができる。
このように構成することにより、冷却水の水流が気泡発生媒体32L・32Rに沿って流れることにより、超微細気泡が発生した瞬間に気泡発生媒体32L・32Rから離間することで、合体して大きな気泡になることを防ぐことができるため、水流発生装置などを用意する必要が無く、コストを削減することができる。したがって、コストを増加させることなく、冷却塔2内の充填材11を効率よく冷却することができる。
このように構成することにより、既存の冷却水通路3L・3Rに後付けで取り付けることができ、冷却装置100全体を交換する必要がなく、コストを削減することができる。
3L・3R 冷却水通路
5L・5R 超微細気泡発生装置
11 充填材
12L・12R 散水部
13 貯水部
17 配管
17a フランジ部
31L・31R コンプレッサ
32L・32R 気泡発生媒体
32b 孔
35L・35R 配管
35a フランジ部
Claims (4)
- 充填材と、前記充填材の上方に設けられた冷却水をかけるための散水部と、前記充填材の下方に設けられた貯水部と、を有する冷却塔と、前記冷却塔の貯水部及び散水部に接続され、前記冷却塔で使用した冷却水を再び冷却塔へ戻すための冷却水通路と、前記冷却水内において気体を超微細気泡として発生させる超微細気泡発生装置と、を備え、前記超微細気泡発生装置は、前記冷却水通路内部に配置され、前記冷却水通路内部において超微細気泡を発生させる気泡発生媒体と、気体圧送手段と、を有し、前記気泡発生媒体は、高密度複合体で形成されており、前記高密度複合体は導電体であって、固体組織がイオン結合による分子構造であり、炭素系の素材で構成され、直径数μm以下の細かな孔を多数有し、
前記気泡発生媒体は、前記冷却水通路の内部に設けられ、前記散水部側の出口近傍であって貯水部よりも上方に設けられた、冷却装置。 - 前記気泡発生媒体は、冷却水の水流と平行な方向が長手方向となる柱状に形成された、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記気泡発生媒体は、冷却水の水流を乱さない流線形に形成された、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記気泡発生媒体は、取付部を介して冷却水通路内に着脱可能に固設される、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の冷却装置。
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