JPS589740Y2 - 循環水の冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は各種工業の工程中に設けられる各種機器から排
出される温水を真空蒸発器を用いて冷却の上再使用する
冷却装置に関するもので温水の冷却が大気と非接触で温
水の蒸発伝熱及び蒸気の凝縮伝熱によって行なわれるこ
とを特徴とし小さな伝熱面積と小さな動力消費で冷却さ
れ然も発生蒸気は蒸発潜熱を奪って冷却作用を終った後
、回収され温水に混入の上再使用されるもので温水の濃
縮は起らず補給水も殆んど必要としない等優れた効果を
有するものである。

一般に海水を冷却水として容易に入手、使用出来る場合
には、熱交換器を含む取水口から排出口までの全機器を
耐海水性材料にて形成する必要があり、最近の特に海水
の汚染が深刻になっている現状では更に高級材料を用い
なければならず、極めて不経済である。

又、万一海水がプロセス側に混入した場合のプロセスの
被害は淡水の混入の場合に比べてはるかに重大であり、
逆にプロセス流体の冷却海水側への漏洩の場合、海水の
汚染の問題を生ずる。

上記の理由で淡水を冷却水として使用する事が好ましい
がその場合、淡水を一過式で使い捨てるのは不経済であ
るので循環経路で冷却し、循環再使用するのが普通であ
る。

温水の冷却方法としては所謂、間接冷却法と云われ、熱
交換器を設けて温水を空気又は別の冷却水で冷却する方
法があるが、この方法に於ては伝熱が液−気又は液−液
であるため、総括伝熱係数は小さく、大きな伝熱面積を
必要とする。

大伝熱面積を得るためにヒレ付き伝熱管等複雑な形状の
熱交換器を採用する場合が多いが、これらは維持管理（
清掃、腐食防止等）が困難な欠点がある。

又、総括伝熱係数を増加させるために、管内外の流速を
高めることも行われるが、この場合所要動力が増加する
欠点がある。

反面、この法は温水が大気と接触しない為温水の濃縮量
が少なく、補給水量も少量ですむ利点がある。

他の冷却方法として所謂、開放式直接冷却法と云われ、
温水を大気と接触させ蒸発させ、蒸発潜熱によって直接
冷却する方法が考えられる。

この方法では温水が大気と接触するため温水の蒸発量に
見合う補給水が必要であり、補給水によって系内に持ち
込まれる不揮発分は蒸発により濃縮され、スケールを生
威し易い、従って温水の一部のブローダウンとそれに相
当する補給水を必要とする欠点がある。

又、温水中の酸素濃度は常に飽和状態であり、接触する
材質を腐食し易く、更に、温水と接触する大気が酸性ガ
ス例えば亜硫酸ガス等や、粉塵、微生物等で汚染されて
いる場合、これが温水に移行し、腐蝕傾向を増大せしめ
、スラッジ量の増加、生物障害等の発生の原因となる欠
点がある。

これらの欠点に対して、スケール防止剤、腐食防止剤等
の薬品処理を行うことも出来るが高価な処理経費や管理
の繁雑さ等が問題であり、更に別途排水処理装置の設置
が必要となる場合もある。

又、他の冷却方法として、循環水系の熱交換器に別の循
環水を散布し、強制通風によって蒸発させる所謂、蒸発
冷却式もあるが、間接冷却法に比べて熱交換器の伝熱面
積を小さく出来る利点は有るが、別の循環水が大気と接
触するため、開放式直接冷却法と同様の欠点がある。

更に他の冷却法として、蒸気エジェクターを用いて真空
蒸発器の排気を行ない、低圧に保たれた真空蒸発器内で
温水を直接蒸発・冷却する方法も有るが、発生蒸気を凝
縮回収していないので、温水の凝縮補給が必要であり、
エジェクター駆動用蒸気も多量に必要である欠点がある
。

本考案は上記の如き従来方法の長短を勘案し、新規なる
温水の冷却装置を提供することを目的としており、温水
の冷却を真空に保った蒸発・凝縮器内での蒸発凝縮作用
によって行なわせるもので、大気と接触することもなく
、又、温水がら発生した蒸気は凝縮・冷却され回収され
、温度低下された温水に混合して再使用され、温水の濃
縮がないので補給水をほとんど必要とせず、従来のもの
の如き汚染大気との接触による障害も防止される。

温水中の酸素も抽気器により系外に排出されるので常に
極めて低濃度に保たれる。

従って、薬品処理が不要であり、温水の排出に際しても
特に処理を必要としない。

又、温水からの発生蒸気の大部分は凝縮器内で凝縮され
るので抽気器は循環水タンクの表面等から、温水中に漏
入する少量の非凝縮性ガス及び極めて少量の補給水によ
り持ち込まれる非凝縮性ガスとそれに附随する少量の蒸
気を抽気するだけであるので小容量のもので充分である
。

本考案装置に於ける伝熱は温水の蒸発による直接冷却と
真空下に於ける蒸気の凝縮伝熱であるので大きな総括伝
熱係数が得られ従って小さな伝熱面の凝縮器でよい。

又、従来のものの直接冷却法による冷却後の水温は大気
の湿球温度により又間接冷却法による場合は大気温度に
よって決まるに反して本考案装置に於ては日間、季間変
化共に変化の小さい海水温度によって決まるので、冷却
後の水温変化は少なく安定した温度に維持される。

本考案装置に於ける冷却水として海水を使用する実施例
に於て耐海水性材料の使用を必要とするのは凝縮器系だ
けであり、その使用量も少量で足りる。

又、仮りに凝縮器がら温水側に海水が漏洩しても温水又
は凝縮水の電気伝導度等の変化を検出して直ちにこれに
対応することができる。

逆に、海水側圧力に対して、温水側の圧力は負になって
いるので、温水側から海水側への漏洩は起こらず、海水
汚染の可能性はない。

次の本考案装置の１実施例の詳細を図によって具体的に
説明する。

図に於て３は１段の真空蒸発器３を示して居り、一つの
プロセス熱交換器７がらの排出温水を冷却する例を示し
ているが、真空蒸発器３の段数は適用する系の所望の冷
却温度によって決定されるものであり、例えば、多数の
プロセス熱交換器７に対して多段の真空蒸発器３を並列
又は直列に配置する実施例も可能である。

既に述べた如く、図中７は工業工程中に設置されたプロ
セス熱交換器を示しており、ここで冷却媒体として使用
された後、排水される温水は高水位循環タンク１を経て
循環導管の１部を形成する蒸発器人口管２より温水温度
の飽和蒸気圧以下の圧力に保持されている真空蒸発器３
内に供給される。

真空蒸発器３内で温水の１部は蒸発し、その際、蒸発潜
熱を奪われ残余の温水は直接冷却されて循環導管の１部
を形成する蒸発器出口管４を経て低水位循環タンク５に
戻る。

一方、真空蒸発器３に於て温水から蒸発した蒸気は、凝
縮器１２に於て冷却水導入管１６より供給される冷却水
により間接的に冷却され、凝縮潜熱を冷却水に与えて凝
縮する。

換言すれば、蒸気は一種の熱媒体として作用する。

凝縮水は凝縮器１２の下部に設置された凝縮水受樋８に
落下し集められて凝縮水出口管９より取り出され、低水
位循環タンク５で真空蒸発器３からの温度低下された温
水に混入される。

冷却水は海面１０より冷却水ポンプ１１により冷却水導
入管１６を通して凝縮器１２に送られ、真空蒸発器３で
発生した蒸気を冷却凝縮し、自身は凝縮潜熱を奪って昇
温し冷却水排水管１７を通して海面１０に排出される。

導入管１８を通して供給される補給水と高水位循環タン
ク１と低水位循環タンク５から循環水系内に持ち込まれ
る非凝縮性ガスは真空蒸発器３内での蒸発に伴って放出
されるので、凝縮器１２から抽気器１３によって系外に
排出し真空蒸発器３内の圧力を一定に維持する。

従って温水中の溶存ガスは低い水準に保たれる。

又、抽気器１３は蒸気エジェクター、機械式′真空ポン
プ等の種々の型式のものを使用することができる。

凝縮性蒸気は既に凝縮しているので抽気器１３は、歩容
量のものでよい。

導入管１８より導入される補給水量は抽気器１３により
糸外へ排出される未凝縮の蒸気量に相当する分だけでよ
〈従来の開放式直接冷却法等に比べて少量で足りる。

図に於て導入管１８を通して供給される補給水と共に系
内に持ち込まれる非凝縮性ガスを予め除去するための脱
気器１４及びそれに用いる抽気器１５が示されているが
、本考案にとり不可欠なものではない。

尚、高水位循環タンク１と低水位循環タンク５との液面
差は真空蒸発器系の圧力損失だけでよい。

本考案装置を適用し、温水を３段の真空蒸発器３を用い
て冷却した実施例に於て下表に示す結果を得た。

例えば、２２．６℃の温水は、７．１℃冷却され１５．
５℃に、４５．０℃の温水は１１℃冷却され３４．０℃
で冷却された。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の１実施例を示す系統図である。 尚、図中の主要部の符号は次の通りである。 １・・・・・・高水位循環タンク、２・・・・・・蒸発
器入口管、３・・・・・・真空蒸発器、４・・・・・・
蒸発器出口管、５・・・・・・低水位循環タンク、７・
・・・・・プロセス用熱交換器、８・・・・・・凝縮水
受樋、９・・・・・・凝縮水出口管、１０・・・・・・
海面、１１・・・・・・冷却水ポンプ、１２・・・・・
・凝縮器、１３・・・・・・抽気器、１４・・・・・・
脱気器、１５・・・・・・抽気器、１６・・・・・・冷
却水導入管、１７・・・・・・冷却水排水管、１８・・
・・・・導入管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高水位循環タンク、該高水位循環タンクより低い位置に
   設けられた低水位循環タンク、及び該高水位循環タンク
   と該低水位循環タンクとの間に設けられた凝縮器を内蔵
   した真空蒸発器から構成される循環水の冷却装置におい
   て該高水位循環タンクと該真空蒸発器とを管を介して連
   結し、該真空蒸発器と該低水位循環タンクとを管を介し
   て連結し、且つ、該真空蒸発器に内蔵された凝縮器にて
   生成された生成凝縮水を該真空蒸発器より排出された温
   度低下した温水に該低水位循環タンク内に於いて混入せ
   しめることを特徴とする循環水の冷却装置。