JPH09138094A - 冷却塔給水方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補給水の補給量を節約し、冷却塔内の堆積汚
泥も排出可能にする。 【解決手段】 冷却塔１０の水槽２０内に堆積汚泥補集
升３８を設け、冷却水の冷却時に取り込んでしまう土砂
を補集する。また堆積汚泥補集升３８には、制御弁３６
により開閉される排出口３４が設けられている。さらに
水槽２０には、制御弁３２が設けられており、開閉によ
り水槽２０への給水が可能になっている。また制御弁３
２、３６には変換器３０が接続されており、変換器３０
は水質検出部２８からの値により制御弁３２、３６を操
作可能にしている。水質検出部２８は、冷却水中の導電
率を計測可能にしており、水質検出部２８に接続された
変換器３０は、この値から冷却水中の規定値範囲を判断
できるようになっている。このことより、冷却水中の濃
縮率が規定値範囲上限になった際には、変換器３０は制
御弁３２、３６を作動させ、土砂とともに冷却水の排
出、給水を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内空調等に用い
られる冷却塔の給水方法および装置に係り、特に冷却水
の濃縮率を導電率を用いて検出し、当該導電率の値をも
とに冷却水の排水、補給を行う方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内空調等に用いられている冷却
水の冷却方法としては、主に開放型再循環方式が用いら
れている。この開放型再循環方式とは、冷却塔にて冷却
水を冷却させ、室内側に送り込み、冷却水を冷却塔と室
内側との間で循環させる方式である。ここで冷却塔と
は、冷却水を周囲にある多量の空気と直接接触させて、
冷却水を空気中に一部蒸発させ、そのときの潜熱の移動
により冷却水の温度降下をさせるものである。また冷却
塔には、塔上部に送風機を設けて冷却塔内を強制通風さ
せており、上述した潜熱の移動を促進させている。

【０００３】しかし、この冷却水が周囲の空気と接触す
る際には、空気中のＮＯ_X、ＳＯ_X、ＣＯ_X、ＮａＣｌ、
砂等を取り込む。さらに冷却水の蒸発作用も加わること
から、冷却水中の塩類濃度は時間経過とともに高くな
る。これら冷却水中の塩類濃度が高くなる現象を濃縮現
象と呼び、冷却水中の濃縮率が高くなると空調設備に、
腐食障害、スケール障害、スライム障害といった障害が
発生することが知られている。

【０００４】腐食とは、主に電気化学的反応によって発
生し、主な障害としては、熱交換器等の腐食による漏水
がある。またスケールとは、冷却水中の溶解塩類が濃縮
されて溶解度以上になり、析出して固着したものであ
る。スケールは、主に炭酸カルシウムとシリカが主成分
であることから金属に比べ熱伝導率が小さくなってお
り、このことから主な障害としては、空調効率の低下、
熱交換器チューブの閉塞、スケールの付着による２次腐
食の発生などが挙げられる。さらにスライムとは、冷却
水内に繁殖した微生物群体に、大気中から混入するゴミ
等が混じり合って形成された軟汚質の汚濁物であり、主
な障害としては、熱交換器チューブの閉塞、およびスラ
イムの付着による２次腐食の発生などが挙げられる。ま
た冷却水中に砂等が混入すると空調装置内から抜けきら
ずに滞積するので、空調装置内の配管などで目詰まりが
発生し、その結果、空調装置の効率が低下する。このた
め混入する砂等に関しては、空調装置内で濾過を行い、
当該濾過部を適時交換することにより対処している。

【０００５】ところで冷却水中の濃縮率が高くなると、
上述したような障害が発生するため、空調装置では、冷
却水をあらかじめ設定した濃縮率の許容範囲上限を越え
るのを防いでいる。具体的には、まず冷却塔にて冷却水
の導電率を計測する。ここで導電率とは、冷却水中の電
流の流れ易さを数値化したものであり、冷却水中の塩類
濃度によって変動する数値である。そしてこの値を、冷
却水の濃縮率指標としてとらえることで、あらかじめ設
定した濃縮率許容範囲に冷却水の濃縮率が収まっている
かの判断を行う。ここで導電率の値から、冷却水の濃縮
率が許容範囲上限と判断すると、冷却水の一部を強制ブ
ローし、補給水を加える。そして補給水を加え続けるこ
とで冷却水中の濃縮率を低下させ、冷却水中の濃縮率を
許容範囲下限になるようにしている。これらの動作によ
り冷却水中の濃縮率は、常に一定の範囲内に収めること
ができ前述した障害等を防ぐことができる。また補給水
を加え続けることで発生する余剰水については、余剰水
排出口が設けられており、そこから冷却塔外部へと排出
する。

【０００６】また前述した冷却水中の濃縮率の管理以外
に、冷却水中に水処理薬品を投入して、腐食、スケー
ル、スライムの発生を抑えることが知られている。具体
的には、腐食防止については、重合リン酸塩系のものを
用い、スケール防止については、合成高分子電解質のポ
リマやホスホン酸を用いる。またスライム防止について
は、冷却水中に塩素剤を投入させ殺菌処理を行わせるこ
とが知られている。

【０００７】また冷却塔内では、冷却水の量が蒸発や飛
散などにより僅かづつ減少していく。冷却水の量が不足
すると空調装置の冷却効率が低下するので、空調装置で
は冷却水の量が許容範囲下限に達したら、冷却水を補充
する必要がある。このため冷却塔内の水槽には水量を検
知するフロートを浮かべておき、このフロートの浮かび
高さが許容範囲下限に達すると、外部より補給水を加え
るように構成し、不足した冷却水の補充を行えるように
なっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冷却水の濃縮
率が許容値下限となるように、強制ブローを連続して行
い、冷却水の濃縮率を低下させようとしても補給水の一
部は余剰水となって冷却塔外部へと排出されてしまうこ
とから、冷却水の濃縮率の低下には大量の補給水が必要
であった。このことから補給水使用によるコストの高騰
という問題が発生した。

【０００９】また冷却塔は、冷却水が空気と接触する
際、空気中から取り込んでしまう砂等を濾過することに
より採取していたため、この濾過部を適時交換する際に
空調装置を停止させねばならず、そのため空調設備の使
用制限等の問題が発生していた。

【００１０】本発明では上記従来の問題点に着目し、第
１としては、濃縮率の高い冷却水を冷却塔外部に積極的
に排出させることにより、補給水の損失水量を抑え、コ
ストの低減を図ることを目的とする。また第２として
は、空気中から取り込んでしまう砂等を冷却塔から排出
させることにより濾過部交換による空調装置の運転制限
を無くすことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を発生させるた
めに本発明に係る冷却塔給水方法は、冷却塔内の水槽部
における水の導電率等の水質指標を検出し、この水質指
標の検出値が許容範囲を越えた場合に前記水槽部の底部
から堆積汚泥とともに排水させ、その減水量分を給水手
段により補給させて水置換を行うこととした。

【００１２】また本発明に係る冷却塔給水装置は、制御
弁の開閉により作動され冷却塔内の水槽部へ給水を可能
とする給水手段と、制御弁の開閉により作動され水槽部
の底部から堆積汚泥とともに排水可能とする排水手段と
を設け、水槽部内の水の導電率等の水質指標を検出する
水質センサを設け、この水質センサからの検出信号を入
力し設定値との比較により前記排水手段および給水手段
の開閉制御弁を駆動操作出力して排水および補給による
水置換を行わせる制御手段を設けることとした。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、水槽部の底部からは濃縮率
の高い冷却水を排出し、排出によって不足した冷却水
は、補給水によって補充するため、冷却塔外へ排出する
補充水の量を低減させることができる。このことから空
調装置のランニングコストを抑えつつ、効率良く水槽内
の濃縮率を許容範囲下限にすることが可能となる。さら
に水槽底部から冷却水だけでなく堆積汚泥をも排出可能
にしたことから空調装置における濾過部が不要となり、
濾過部交換による使用制限を無くすことが可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る冷却塔給水
方式および装置の具体的実施例を図面を参照して詳細に
説明する。図１は実施例の係る冷却塔給水装置の構造説
明図である。この実施例の係る冷却塔１０は、図示しな
い室内空調等を行う空調設備の一部として構成される。
冷却塔１０は、主に屋上などといった屋外に設置され、
室内に設けた空調設備とは、導入管１２、供給管１４を
介して接続されている。冷却塔１０は、室内冷房を行っ
た後の冷却水を導入管１２より取り込み、冷却塔内で冷
却水を冷却させる。そして冷却を行った冷却水を供給管
１４を用いて空調設備に再び供給している。

【００１５】冷却塔１０の上部には、導入管１２より接
続された散水部１６が設けられており、当該散水部１６
は、導入管１２から導入された冷却水を、冷却塔１０上
部に散水させることが可能となっている。また散水部１
６下方には、充填材１８が設けられており、散水部１６
より散水された冷却水は、充填材１８に浸透し、さら

【００１６】充填材１８の下方には、水槽２０が設けら
れており、充填材１８を通過した冷却水が水滴１９とな
り、水槽２０に溜められるようになっている。また水槽
２０内には、空調設備に使用する冷却水の量を検出する
フロート２２が設けられている。冷却水の量を検出する
方法としては、フロート２２を水槽２０内の冷却水の中
で浮かび上がらせ、フロート２２の浮かび高さにから水
槽２０内の常用水面２４高さを検出し、空調設備に使用
している冷却水の量を求めている。そしてフロート２２
の浮かび高さから、常用水面２４の水位が許容範囲下限
にあると判断すると、冷却水を補充するように補充水
が、給水口２６より水槽２０に給水されるようになって
いる。

【００１７】水槽２０には、冷却水中の導電率を検出す
る水質検出部２８が設けられている。水質検出部２８は
複数の電極部で構成されており、当該電極部を水槽２０
内に配置することにより電極間に挟まれる冷却水の導電
率を検出できるようになっている。また水質検出部２８
には、変換器３０が接続されており、当該変換器３０に
て、水質検出部２８で検出した導電率の値を、冷却水の
濃縮率指標としてとらえ、あらかじめ設定した濃縮率の
許容範囲内に冷却水の濃縮率が収まっているかの判断が
行えるようになっている。

【００１８】さらに変換器３０には、変換器３０からの
信号により開閉が可能な制御弁が接続されている。一方
は水槽２０に補給水を供給可能にする制御弁３２で、他
方は、水槽２０の底部に設けた排出口３４から冷却水を
排出可能にする制御弁３６である。排出口３４は、水槽
２０底部の堆積汚泥補集升３８に取り付けられており、
堆積汚泥補集升３８に溜まった堆積汚泥４０も冷却水と
ともに水槽２０外部へ排出可能としている。また変換器
３０はフロート２２とも接続されており、フロート２２
の浮かび高さを表す信号を変換器３０が読みとることが
できるようになっている。

【００１９】変換器３０が水質検出部２８からの導電率
の値を受け取り、冷却水の濃縮率が許容範囲上限にある
と判断した場合、変換器３０は一定時間制御弁３６を開
き、冷却水を排出させる。そして一定時間が経過した
後、制御弁３６を閉じ冷却水の排出を止めた後、今度は
制御弁３２を開き、補給水を入れ冷却水を補充させる。
このように変換器３０は水質検出部２８からの信号をも
とに、制御弁３２、３６を操作できるため上述した手順
以外にも、例えば制御弁３２、３６を同時に開き、冷却
水の排出と補給水の補充とを同時におこなわせたりする
こともできる。また冷却水の総水量と濃縮率の値から冷
却水を排出する水量をあらかじめ計算によって求めてお
き、その排水量になるまで制御弁３６を開いておく。そ
してフロート２２からの信号により目標の水量が排出さ
れたと判断すると制御弁３６を閉じる。そして今度は制
御弁３２を開き、排出によって減少した冷却水に補給水
を補充する。このように変換器３０の制御手順および方
法を変更することで、補給水を排出することなく有効に
冷却水を希釈することも可能となる。

【００２０】また水槽２０には、余剰水排出口４２が設
けられている。当該余剰排水口４２とは、開口部分が逆
円錐状になっており、開口面の高さが常用水面２４の許
容範囲上限になるよう設置されている。そして冷却水の
常用水面２４高さが、許容範囲上限を越えようとした際
には、余剰水排出口４２から水槽２０外へ冷却水が排出
し、許容範囲上限を越えることを防いでいる。

【００２１】このように構成された冷却塔１０には、冷
却水を効率良く冷却させる目的から、散水部１６上部に
送風機４４を設けている。また冷却塔１０の外縁を形成
するケース４６側部には、冷却用の空気を取り入れるた
めの空気吸引口４８が設けられている。ここで送風機４
４を稼働させ、空気吸引口４８より取り入れた空気を充
填材１８を経由して送風機４４より排出させるようにす
ると、冷却塔１０内には、空気の流れ５０が発生する。
この空気の流れ５０の作用により、冷却塔１０内を移動
する冷却水に多量の空気を接触させることができるの
で、冷却水を効率良く冷却することが可能となる。

【００２２】ここで上記実施例に係る冷却塔を室内空調
を行う空調設備の一部として動作させた例を説明する。

【００２３】図示しない室内の空調設備より冷却作用を
終了させた冷却水が、導入管１２を伝わり、冷却塔１０
に導入される。そして冷却水は、導入管１２の先端部に
接続された散水部１６より散水し、冷却塔１０の上部に
設けられている充填材１８に浸透していく。

【００２４】充填材１８を通過した冷却水は、充填材１
８より水滴１９となり、水槽２０へと落下する。このと
き冷却塔１０最上部に備え付けてある送風機が稼働して
いることで、冷却塔１０内の空気の流れ５０が、水滴１
９の落下方向と対面することとなり、水滴１９および充
填材１８内に含まれる冷却水には、より多くの空気が接
触し冷却が行われる。そして空気と接触することによっ
て冷却された冷却水は、供給管１４によって再び室内の
空調設備に送られる。

【００２５】しかし冷却水の冷却を行わせていると、冷
却水の蒸発による潜熱の移動が発生するので、上述した
ような冷却循環を行っていると冷却水が不足してくる。
また冷却水が充填材１８から落下する際にも、冷却水は
水槽に溜まらず周囲に飛散することもあるので、このこ
とからも空調設備に使用する冷却水は不足してくる。こ
のため適時水槽２０に補給水を加えて、冷却水の量を規
定範囲内に収めておく補水作業が必要となってくる。

【００２６】図２は、水槽２０における冷却水の水位変
動状況説明図である。

【００２７】前述したように水槽２０内の常用水面２４
高さが変動すると、水槽２０内に設けたフロート２２の
浮かび高さも常用水面２４の変動に応じて変化する。そ
して冷却水の蒸発および飛散等により、常用水面２４高
さが規定範囲下限に達すると、その水量をフロート２
２が検出し、給水口２６より水槽２０に補給水を補給す
る。そして補給水の補給により、水槽２０の常用水面２
４高さが規定範囲上限に達すると、同様にフロート２
２が水量を検出し、補給水の補給を停止させる。この補
給水の補給と補給停止とを繰り返して行うことにより、
常用水面２４高さは、常に規定範囲内に収まり、安定し
た冷却水を確保することができる。

【００２８】しかし冷却水を冷却する際には空気と接触
させることから、冷却水は、空気中の塩類成分等や砂等
などを取り込んでいく。このため、冷却水中の濃縮率が
高くなり、腐食障害、スケール障害、スライム障害とい
った障害が発生する可能性がある。また砂等などを取り
込むことによって冷却塔内で滞積し土砂となり、空調設
備内で目詰まりが起きる可能性があることから、冷却水
中の濃縮率が規定範囲を越えないように、また空調設備
内で目詰まりが発生しないように、適時整備作業を行う
ことが必要となってくる。

【００２９】図３は、水槽２０における冷却水の濃縮率
変動状況説明図であり、図４は導電率の変化により、水
槽２０内の冷却水を入れ換える動作説明図である。

【００３０】これらの図に示す冷却水の導電率とは、水
質検出部２８が冷却水中で検出したものであり、濃縮率
の変動に比例して変化するものである。ここで冷却水中
の導電率が上昇し、規定範囲上限であるに達すると、
水質検出部２８からの値を基に判断を行う変換器３０は
制御弁３６を開き、排出口３８より冷却水を排出する。
このとき排出口３８は、冷却水を冷却させる際に取り込
んでしまった土砂を収集しておく堆積汚泥補集升３８に
取り付けられていることから、排出の際には、冷却水と
ともに土砂も冷却塔１０外部へ排出される。そして一定
時間が経過したのち、変換器３０は制御弁３６を閉じ排
出を停止させる。その後は、制御弁３２を開き、排出に
よって減少した量の冷却水を補充する。しかしこの補給
水補充中にも変換器３０は、水質検出部からの導電率を
監視しており、この導電率が規定範囲下限であるに達
しなければ、常用水面２４高さが規定値上限に達してい
ようとも停止すること無く、補給水の補給を継続する。
常用水面２４高さを越えて補給水の補給を行うと、余剰
水排出口４２から冷却水が流れだし、冷却塔１０外部へ
排出される。しかし補給水の補充を継続することにより
冷却水の濃縮率は除々に低下し、それに応じて電気伝導
率も低下する。この作業を継続して行うと、やがて冷却
水の導電率は、規定範囲下限であるに達する。そして
このとき変換器３０は、制御弁３２を閉じ、補給水の補
充作業を停止させる。

【００３１】また前述したように変換器３０の制御手段
および方法を変更することで、上述した方法よりもさら
に補給水を有効に活用することも可能である。

【００３２】以上説明したように水質検出部からの導電
率を基に冷却水と土砂とを適時排出し、また冷却水に補
給水を補充する。このようにして冷却水中の濃縮率管理
を行うことにより、冷却水中の濃縮率は常に規定範囲内
に収まり、安定した濃縮率を保つことができる。さらに
冷却塔１０内に入り込んだ土砂も適時排出可能であるこ
とから、空調装置の濾過部交換作業が不要となり、交換
にかかるコストや運転制限等の障害を削減させることが
できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
槽部の底部からは濃縮率の高い冷却水を排出し、排出に
よって不足した冷却水は、補給水によって補充するた
め、冷却塔外へ排出する補充水の量を低減させることが
できる。このことから空調装置のランニングコストを抑
えつつ、効率良く水槽内の濃縮率を許容範囲下限にする
ことが可能となる。さらに水槽底部から冷却水だけでな
く堆積汚泥をも排出可能にしたことから空調装置におけ
る濾過部が不要となり、濾過部交換による使用制限を無
くすことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る冷却塔への給水装置の構造説明図
である。

【図２】実施例における冷却水の水位変動状況説明図で
ある。

【図３】実施例における冷却水の濃縮率変動状況説明図
である。

【図４】実施例における導電率変化にて冷却水を入れ換
える動作説明図である。

【符号の説明】

１０ 冷却塔 １２ 導入管 １４ 供給管 １６ 散水部 １８ 充填材 １９ 水滴 ２０ 水槽 ２２ フロート ２４ 常用水面 ２６ 給水口 ２８ 水質検出部 ３０ 変換器 ３２ 制御弁 ３４ 排出口 ３６ 制御弁 ３８ 堆積汚泥補集升 ４０ 堆積汚泥 ４２ 余剰水排出口 ４４ 送風機 ４６ ケース ４８ 空気吸込口 ５０ 空気の流れ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却塔内の水槽部における水の電気導電
   率等の水質指標を検出し、この水質指標の検出値が許容
   範囲を越えた場合に前記水槽部へ給水手段により補給さ
   せて水置換を行う冷却塔給水方法において、水質指標の
   検出値が許容範囲を越えた場合に前記水槽部の底部から
   堆積汚泥とともに排水させ、その減水量分を給水手段に
   より補給させて水置換を行うことを特徴とする冷却塔給
   水方法。
2. 【請求項２】 制御弁の開閉により作動され冷却塔内の
   水槽部へ給水を可能とする給水手段と、制御弁の開閉に
   より作動され水槽部の底部から堆積汚泥とともに排水可
   能とする排水手段とを設け、水槽部内の水の導電率等の
   水質指標を検出する水質センサを設け、この水質センサ
   からの検出信号を入力し設定値との比較により前記排水
   手段および給水手段の開閉制御弁を駆動操作出力して排
   水および補給による水置換を行わせる制御手段を設けた
   ことを特徴とする冷却塔給水装置。
3. 【請求項３】 前記水槽部の底部には汚泥補集升を設
   け、前記排水手段の排出口は前記汚泥補集升に配置する
   ことを特徴とする請求項２に記載の冷却塔給水装置。