(57)【要約】【課題】触媒を含有した固形物の洗浄を簡単に行うことができる冷却水処理システムを提供する。【解決手段】触媒装置２内に冷却水を逆方向に通過させ、この冷却水を排水経路５から排出する逆洗手段を設けることにより、触媒装置２内に充填された固形物に捕捉された異物を外部へ排出することができる。これにより、固形物を取り出して洗浄する必要が無くなるため、触媒装置２のメンテナンス工数を削減することができる。【選択図】図４
2011050875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環使用される冷却水を処理するための冷却水処理システムであって、
冷却水を貯留した貯水槽に両端が接続された循環経路と、該循環経路に設けられた容器内に、触媒を含有した多数の固形物が空間を残して充填された触媒装置と、循環経路の冷却水を順方向に循環させて、触媒装置内に冷却水を順方向に通過させる順流手段と、触媒装置内に冷却水を逆方向に通過させ、この冷却水を循環経路から排出する逆洗手段とを備えた冷却水処理システム。
【請求項２】
循環経路の冷却水を順方向に圧送する順流ポンプと、触媒装置の順方向上流側及び順方向下流側の循環経路を連結する連結経路と、循環経路と連結経路との順方向上流側の接続部と触媒装置との間の循環経路に設けられた第１バルブと、循環経路と連結経路との順方向下流側の接続部よりも順方向下流側の循環経路に設けられた第２バルブと、第１バルブと触媒装置との間の循環経路に接続された排水経路とを備え、
第１バルブ及び第２バルブを開いた状態で順流ポンプを駆動することにより前記順流手段を構成すると共に、第１バルブ及び第２バルブを閉じた状態で順流ポンプを駆動し、循環経路内の冷却水を連結経路を介して触媒装置内を逆方向に通過させて排水経路から排出することにより前記逆洗手段を構成する請求項１記載の冷却水処理システム。
【請求項３】
循環経路に、循環経路内の冷却水を順方向及び逆方向の何れにも圧送可能な両方向ポンプを設け、両方向ポンプで冷却水を順方向に圧送することで前記順流手段を構成すると共に、両方向ポンプで冷却水を逆方向に圧送することで前記逆洗手段を構成する請求項１記載の冷却水処理システム。
【請求項４】
冷却塔の冷却水を処理するためのものである請求項１〜３の何れかに記載の冷却水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環使用される冷却水を処理するための冷却水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば冷却塔を備えた冷却設備のように冷却水を循環使用する設備では、同じ冷却水が長期間に亘って使用されるため、冷却水内に菌類等が繁殖してスライム化することがある。また、冷却塔では、冷却水の一部を蒸発させることにより冷却水の温度を低下させるため、蒸発により減少した冷却水を補充する必要があるが、このように冷却水の蒸発及び補充を繰り返すことにより冷却水が濃縮され、冷却水中の硬度成分が高くなりスケールが発生することがある。以上のような冷却水中におけるスライムやスケールの発生は、配管の詰まりを引き起こしたり、熱交換器の伝熱面に付着して伝熱効率を低下させたりする恐れがある。
【０００３】
上記のような不具合を回避するために、従来は、冷却水中に薬剤を投入することによりスライムやスケールの発生を防止していた。しかし、所定期間循環使用された冷却水は最終的に設備の外部に排出されるため、薬剤の種類及び濃度を規定範囲内で使用していたとしても、薬剤を含んだ冷却水を排出することにより外部環境を幾分かは汚染することとなる。また、薬剤を使用する場合、薬剤自体のコストがかかる上、薬剤の投入工程を要することにより工数増を招いていた。
【０００４】
そこで、最近は、薬剤を投入する替わりに、触媒を用いて冷却水を処理する方法が提案されている。例えば特許文献１には、酸化チタン等の光触媒を含有した粒状の固形物を冷却水の循環経路に配置し、固形物の触媒に冷却水を接触させることにより冷却水中の有機物を分解処理する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４６４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、冷却水の循環経路に触媒を含有した粒状の固形物を配置した場合、冷却水に含まれるホコリや藻等の異物が固形物に捕捉されて堆積し、目詰まりが生じる恐れがあるため、固形物に堆積した異物を定期的に除去する必要がある。しかし従来は、固形物を取り出して手作業で固形物を洗浄していたため、手間がかかっていた。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、触媒を含有した固形物の洗浄を簡単に行うことができる冷却水処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、循環使用される冷却水を処理するための冷却水処理システムであって、冷却水を貯留した貯水槽に両端が接続された循環経路と、該循環経路に設けられた容器内に、触媒を含有した多数の固形物が空間を残して充填された触媒装置と、循環経路の冷却水を順方向に循環させて、触媒装置内に冷却水を順方向に通過させる順流手段と、触媒装置内に冷却水を逆方向に通過させ、この冷却水を循環経路から排出する逆洗手段とを備えた冷却水処理システムを提供するものである。
【０００９】
このように、本発明の冷却水処理システムでは、触媒装置内に冷却水を逆方向に通過させ、この冷却水を循環経路から排出する逆洗手段を設けることにより、固形物に捕捉された異物を外部へ排出することができる。このように逆洗手段を設けることにより、固形物を取り出して洗浄する必要が無くなるため、触媒装置のメンテナンス工数を削減することができる。また、触媒装置の容器内に固形物をめいっぱい充填すると、逆洗時に固形物の移動が全く許容されず、固形物間に侵入した異物が排出されにくくなる。そこで、容器内に空間を残して固形物を充填することで、逆洗時に容器内で固形物の移動が許容されるため、固形物間の異物をスムーズに排出することができる。
【００１０】
順流手段及び逆洗手段は適宜の構成を採用することができる。例えば、循環経路の冷却水を順方向に圧送する順流ポンプと、触媒装置の順方向上流側及び順方向下流側の循環経路を連結する連結経路と、循環経路と連結経路との順方向上流側の接続部と触媒装置との間の循環経路に設けられた第１バルブと、循環経路と連結経路との順方向下流側の接続部よりも順方向下流側の循環経路に設けられた第２バルブと、第１バルブと触媒装置との間の循環経路に接続された排水経路とを備え、第１バルブ及び第２バルブを開いた状態で順流ポンプを駆動することにより前記順流手段を構成すると共に、第１バルブ及び第２バルブを閉じた状態で順流ポンプを駆動し、循環経路内の冷却水を連結経路を介して触媒装置内を逆方向に通過させて排水経路から排出することにより前記逆洗手段を構成することができる。あるいは、循環経路に、循環経路内の冷却水を順方向及び逆方向の何れにも圧送可能な両方向ポンプを設け、両方向ポンプで冷却水を順方向に圧送することで前記順流手段を構成すると共に、両方向ポンプで冷却水を逆方向に圧送することで前記逆洗手段を構成することができる。
【００１１】
上記のような冷却水処理システムは、例えば冷却塔の冷却水を処理するシステムとして使用することができる。一般的に冷却塔は室外に設置されるため、冷却塔の水槽内には枯葉やゴミ等の異物が混入しやすい。このため、冷却塔に触媒装置を接続すると固形物に異物が堆積しやすく、固形物を洗浄する頻度が高まる。従って、上記のように逆洗手段を設けることにより固形物の洗浄工程を簡略化することが特に有効となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の冷却水処理システムによれば、固形物を容器から取り出すことなく洗浄することができるため、固形物の洗浄作業が簡略化され、メンテナンス工数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】冷却水処理システムの模式図である。
【図２】触媒装置の断面図である。
【図３】冷却水処理システムの冷却水処理工程（順流手段）を示す模式図である。
【図４】冷却水処理システムの逆洗工程（逆洗手段）を示す模式図である。
【図５】逆洗工程における触媒装置の断面図である。
【図６】他の例の冷却水処理システムの冷却水処理工程（順流手段）を示す模式図である。
【図７】他の例の冷却水処理システムの逆洗工程（逆洗手段）を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、冷却塔１０を備えた冷却設備Ａに、本発明の一実施形態に係る冷却水処理システム１００を適用した状態を模式的に示している。冷却設備Ａは、熱交換器２０と、熱交換器２０を流通させる媒体（冷却水）を冷却する冷却塔１０と、熱交換器２０と冷却塔１０とを接続する配管３０と、配管３０内の冷却水を圧送する駆動ポンプ４０とを備え、駆動ポンプ４０で配管３０内の冷却水を圧送することにより、熱交換器２０と冷却塔１０との間で冷却水が循環する。すなわち、熱交換器２０を通過することにより温度上昇した冷却水が、冷却塔１０の上部から内部に供給されて冷却される。詳しくは、冷却塔１０の上部に設けられたファン１２を回転させ、冷却塔１０の側部の吸気口（図示省略）から上部のファン１２に向けて空気の流れを生じさせることにより（図１の点線矢印参照）、冷却塔１０の内部に供給された冷却水の一部を蒸発させる。このときの蒸発熱により冷却水が冷却され、この冷却水が冷却塔１０の下部に設けられた貯水槽１１に貯留される。こうして貯水槽１１に貯留された低温の冷却水が、配管３０を介して再び熱交換器２０に供給される。
【００１６】
冷却水処理システム１００は、貯水槽１１に両端が接続された循環経路１と、循環経路１に設けられた触媒装置２とを備える。また、冷却水処理システム１００には、循環経路１の冷却水を順方向（図１では時計回り方向）に循環させて、触媒装置２内に冷却水を順方向に（図１では上から下へ）通過させる順流手段が設けられる。本実施形態では、循環経路１に順流ポンプ３が設けられ、この順流ポンプ３で循環経路１内の冷却水を順方向に循環させることで、順流手段が構成される（図３の点線矢印参照）。尚、以下の説明において、上流側・下流側とは、循環経路１を順方向に流れる冷却水の上流側・下流側のことを言うものとする。
【００１７】
また、冷却水処理システム１００には、触媒装置２内に冷却水を逆方向に（図１では下から上へ）通過させ、この冷却水を循環経路１から排出する逆洗手段が設けられる。本実施形態では、触媒装置２の上流側及び下流側の循環経路１を連結する連結経路４が設けられると共に、循環経路１と連結経路４との上流側の接続部Ｐ１と触媒装置２との間に排水経路５が接続される。順流ポンプ３で冷却水を圧送し、連結経路４を介して触媒装置２内を逆方向に冷却水を通過させ、この冷却水を排水経路５から排出することで、逆洗手段が構成される（図４の点線矢印参照）。
【００１８】
さらに、冷却水処理システム１００には、順流ポンプ３のみで触媒装置２内に冷却水を順方向及び逆方向の何れの方向にも通過させるために、循環経路１、連結経路４、及び排水経路５の適宜の箇所にバルブが設けられる。本実施形態では、循環経路１のうち、排水経路５との接続部Ｐ２と連結経路４との上流側接続部Ｐ１との間に第１バルブ６ａが設けられ、連結経路４との下流側接続部Ｐ３の下流側に第２バルブ６ｂが設けられる。また、連結経路４の上流側端部付近及び下流側端部付近には、それぞれ第３バルブ６ｃ及び第４バルブ６ｄが設けられる。さらに、排水経路５の循環経路１側端部付近に第５バルブ６ｅが設けられる。本実施形態では、これらの第１バルブ６ａ〜第５バルブ６ｅを適宜開閉した状態で順流ポンプ３を駆動することにより、順流手段及び逆洗手段が構成される（詳細は後述する）。尚、連結経路４には、必ずしも上記のようにバルブを２箇所（第３バルブ６ｃ及び第４バルブ６ｄ）に設ける必要は無く、バルブを１箇所のみに設けてもよい。
【００１９】
触媒装置２は、図２に示すように、循環経路１に設けられた容器２ａと、容器２ａの内部に充填された多数の粒状の固形物２ｂとを有する。図示例では、容器２ａが柱状（例えば円柱状）を成し、その長手方向を上下方向として配置されている。容器２ａの上下端部には、容器２ａの内部空間を循環経路１と連通するための孔２ａ１・２ａ２が設けられる。尚、容器２ａの内部空間の上端部及び下端部には、孔２ａ１・２ａ２から固形物２ｂが排出されることを防止するために、固形物２ｂの直径よりも小さい通孔を有する通孔部材（例えば網体等、図示省略）を設けてもよい。
【００２０】
固形物２ｂは触媒を含有し、例えば光触媒、具体的には酸化チタンを含有する。触媒として光触媒を用いる場合、容器２ａは外部に設けた光源からの光（自然光でも良い）が固形物２ｂの光触媒に照射されるように、少なくとも一部を光が透過可能な材質（例えばガラス）で形成される。また、各固形物２ｂの大きさが大きすぎると、固形物２ｂと冷却水との接触面積が小さくなり、触媒による十分な分解作用が得られない恐れがある。一方、各固形物２ｂの大きさが小さすぎると、固形物２ｂ間の隙間が小さくなるため容器２ａ内部を通過する冷却水の流動抵抗が大きくなり、順流ポンプ３の負荷が過大となる。このため、固形物２ｂの大きさはこれらの不具合の生じない範囲とすることが望ましい。
【００２１】
ところで、容器２ａの内部に固形物２ｂを充填する際、容器２ａ内に固形物２ｂをめいっぱい充填すると、固形物２ｂが容器２ａの内部で全く移動できないため、充填された固形物２ｂの集合体Ｂの内部（固形物２ｂ間の隙間）まで侵入した異物を十分に洗浄することができない。従って、固形物２ｂは、図２に示すように、容器２ａの内部に空間Ｓを残して充填する必要がある。空間Ｓの大きさは、逆洗時に固形物２ｂがその場で振動や回転等の微小運動できる程度であれば足り、例えば容器２ａの内部空間の１５％以上の容積を確保すればよい。また、空間Ｓが大きすぎると、触媒装置２が大型化して設備スペースが拡大するため、なるべく小さい方が好ましく、例えば容器２ａの内部空間の２５％以下に抑えることが好ましい。
【００２２】
次に、上記構成の冷却水処理システム１００による冷却水の処理方法を説明する。この冷却水処理方法では、冷却水を触媒装置２の内部で順方向に通過させ、触媒と接触させた冷却水を貯水槽１１に戻す冷却水処理工程（順流手段）と、冷却水を触媒装置２の内部で逆方向に通過させて固形物２ｂを洗浄する逆洗工程（逆洗手段）とに分けて行われる。
【００２３】
冷却水処理工程では、図３に示すように、第１バルブ６ａ及び第２バルブ６ｂを開いた状態（図３に白抜きで示す）とし、第３バルブ６ｃ・第４バルブ６ｄ・第５バルブ６ｅを閉じた状態（図３に黒塗りで示す）とする。この状態で、順流ポンプ３により冷却水を圧送すると、図３に点線矢印で示すように、冷却水が循環経路１を順方向に循環し、触媒装置２の内部を順方向に（上から下に）通過する。以上の一連の動作により順流手段が構成される。これにより、触媒装置２の内部に充填された固形物２ｂの触媒に冷却水が接触し、触媒の分解作用により冷却水中にスライムやスケールが発生する事態を防止できる。
【００２４】
逆洗工程では、図４に示すように、第１バルブ６ａ及び第２バルブ６ｂを閉じた状態（図４に黒塗りで示す）とし、第３バルブ６ｃ〜第５バルブ６ｅを開いた状態（図４に白抜きで示す）とする。この状態で、順流ポンプ３により冷却水を圧送すると、図４に点線矢印で示すように、冷却水が連結経路４を流れ、触媒装置２の内部を逆方向に（下から上に）通過する。以上の一連の動作により逆洗手段が構成される。そして、触媒装置２の内部を通過した冷却水は、排水経路５を介して循環経路１から排出される。これにより、固形物２ｂに付着した異物を冷却水と共に外部に排出することができる。
【００２５】
このように、連結経路４を設けることで、一つの順流ポンプ３により順流手段及び逆洗手段の双方を構成することができるため、冷却水処理システムの簡略化が図られる。
【００２６】
ここで、逆洗工程における触媒装置２の内部の状態を、図５を用いて詳しく説明する。尚、図５では、個々の固形物２ｂの図示を省略し、固形物２ｂの集合体Ｂを示している。
【００２７】
逆洗工程直前の触媒装置２は、図５に示すように、固形物の集合体Ｂの上部には主に比較的大きな異物Ｗ（例えば枯葉やゴミ等）が堆積し、固形物の集合体Ｂの内部には主に細かい異物（図示省略）が侵入している。この状態で、触媒装置２の下方から冷却水を内部に供給すると、固形物の集合体Ｂのうち、下部領域Ｂ１と上部領域Ｂ２とで固形物が異なる挙動を示す。具体的には、下部領域Ｂ１では固形物が水流によって緩やかに対流し（図中の矢印参照）、あるいは対流しないまでも固形物の相対位置が移動する。これに対し、上部領域Ｂ２では固形物同士の相対位置が変わらずにその場で振動や回転等の微小運動をする。上記のように、容器２ａ内に空間Ｓを残して固形物が充填されることにより、下部領域Ｂ１における固形物の対流や、上部領域Ｂ２における固形物の微小運動が許容される。
【００２８】
このとき、容器２ａ内で固形物を激しく攪拌すると、固形物同士、あるいは固形物と容器２ａとが激しく衝突するため、固形物に含有された触媒が損傷し、触媒による分解能力が低下する恐れがある。そこで、触媒を含有した固形物の逆洗においては、固形物を激しく攪拌するのではなく、比較的緩やかな水圧で冷却水を逆流させることが好ましい。また、固形物を激しく攪拌すると、上部領域Ｂ２に堆積した異物Ｗが下方に移動し、かえって外部へ排出されにくくなる恐れがあるため、上記のように、上部領域Ｂ２において固形物同士の相対的な位置が変わらないように逆洗することで、固形物の上部領域Ｂ２に堆積した異物Ｗをそのまま循環経路１の外部へ排出することが可能となる。尚、「固形物同士の相対的な位置が変わらない」とは、各固形物がその場で振動したり回転したりする微小運動をも排除する趣旨ではなく、むしろこれらのような固形物の定位置での微小運動を生じさせた方が固形物に付着した異物を剥離しやすくなるため好ましい。また、本実施形態のように、固形物に含有された触媒が光触媒である場合、固形物をその場で回転させることにより光が照射される面が更新されるため、光触媒による分解能力の低下が抑えられる。
【００２９】
また、比較的異物の侵入が少ない下部領域Ｂ１の固形物を相対位置を移動させることで、冷却水が流通しやすい場所の固形物と流通しにくい場所の固形物とが混合される。これにより、冷却水との接触が比較的多いために触媒の表面に僅かなスケールが付着した固形物を、冷却水との接触が比較的少なく、表面に触媒が良好に露出した固形物と入れ替えることができ、触媒の分解機能の低下を抑えることができる。
【００３０】
こうして、逆洗工程により触媒装置２内の固形物２ｂを洗浄できたら、再び冷却水処理工程を行う。これらの工程を繰り返すことで、固形物２ｂを取り出して洗浄するような面倒な作業を要することなく、簡単な方法で触媒による良好な分解機能を長期間に亘って維持することができる。
【００３１】
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上記の実施形態と同様の構成及び機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
上記の実施形態では、連結経路４を設けることにより触媒装置２内に冷却水を逆方向に通過させ、逆洗手段を構成しているが、これに限らず、例えば図６に示すように、循環経路１内の冷却水を順方向及び逆方向に何れにも圧送可能な両方向ポンプ７を設けることで、逆洗手段を構成してもよい。具体的には、循環経路１に両方向ポンプ７を設けると共に、触媒装置２の上流側の循環経路１に第６バルブ８ａを設ける。この第６バルブ８ａと触媒装置２の間の循環経路１に排水経路５を接続し、排水経路５に第７バルブ８ｂを設ける。
【００３３】
冷却水処理工程では、図６に示すように、第６バルブ８ａを開いた状態（図６に白抜きで示す）、第７バルブ８ｂを閉じた状態（図６に黒塗りで示す）とし、この状態で両方向ポンプ７により循環経路１内の冷却水を順方向に循環させて順流手段が構成される。
【００３４】
逆洗工程では、図７に示すように、第６バルブ８ａを閉じた状態（図７に黒塗りで示す）、第７バルブ８ｂを開いた状態（図７に白抜きで示す）とし、この状態で両方向ポンプ７により循環経路１内の冷却水を逆方向に循環させ、この冷却水が排水経路５から排出されることにより、逆洗手段が構成される。
【００３５】
このように、両方向ポンプ７を設けることで、図３及び図４に示すような連結経路４が不要となるため、冷却水の配管経路を簡略化することができる。
【００３６】
以上の実施形態では、光触媒として酸化チタンが使用されているが、これに限らず、他の光触媒を用いても良い。また、光触媒に限らず、冷却水のスライムやスケールの発生を防止するための分解機能を有する他の触媒を用いても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１００ 冷却水処理システム
１     循環経路
２     触媒装置
２ａ   容器
２ｂ   固形物
３     順流ポンプ
４     連結経路
５     排水経路
６ａ〜６ｅ    バルブ
７     両方向ポンプ
８ａ・８ｂ    バルブ
１０   冷却塔
１１   貯水槽
１２   ファン
２０   熱交換器
３０   配管
４０   駆動ポンプ
Ａ     冷却設備
Ｂ     固形物の集合体
Ｓ     空間
Ｗ     異物
【図１】
2011050875.tif 000003
【図２】
2011050875.tif 000004
【図３】
2011050875.tif 000005
【図４】
2011050875.tif 000006
【図５】
2011050875.tif 000007
【図６】
2011050875.tif 000008
【図７】
2011050875.tif 000009