(57)【要約】【課題】  大がかりな設備を必要とせず、既存の設備にも容易に採用できる、スケール発生を防止可能なクーリングタワーシステムを提供する。【解決手段】  本発明は、クーリングタワーを備える冷却水循環路におけるクーリングタワーシステムにおいて、冷却水循環路には冷却水を活性水にする活性水生成装置１が配置され、活性水生成装置１は、内部に活性水を生成する処理空間１１を有した活水容器２と、下方に形成された導入部５と、上方に形成された排出部６と、処理空間１１内に装入された複数のセラミックス系粒子３１と、を備え、処理空間１１内に導入部５から冷却水を導入し、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１を流動させた後、排出部６から活性水を排出する。【選択図】  図３
2015055468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーリングタワーを備える冷却水循環路におけるクーリングタワーシステムにおいて、
前記冷却水循環路には冷却水を活性水にする活性水生成装置が配置され、
該活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した活水容器と、下方に形成された導入部と、上方に形成された排出部と、前記処理空間内に装入された複数のセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に前記導入部から前記冷却水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、前記排出部から活性水を排出することを特徴とするクーリングタワーシステム。
【請求項２】
前記導入部及び前記排出部は、管状に形成され、端部にねじ山が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクーリングタワーシステム。
【請求項３】
前記導入部及び前記排出部は、管状に形成され、外面における中心軸を中心とした対称位置に平面部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクーリングタワーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールが充填剤や配管に固着することを防止可能なクーリングタワーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
クーリングタワーとは、ビル等の冷暖房設備において、冷凍機やコンデンサ（凝縮器）等で使用されて高温となった冷却水を外気等に触れさせることで熱を放出させ、冷却水として再利用（循環利用）するのに用いられる装置である。一般に建物の屋上など屋外に設置されている。
【０００３】
クーリングタワーにおける冷却水の冷却方式は、高温となった冷却水を、ポリ塩化ビニル等の充填剤を通過させることで外気と直接接触させ、冷却水の一部が気化することによる気化熱を利用して残りの冷却水を冷却するというものである。気化により大気に放出されることによる減少した冷却水は、外部から水を補給することで補う。冷却水としては、水道水や工業用水、地下水等が用いられるが、この冷却水には、カルシウムやマグネシウム等の硬度成分が溶解している。クーリングタワーや熱交換器内で冷却水が循環すると、この冷却水に溶解している硬度成分が配管や熱交換器に固着してスケール（炭酸カルシウム）が発生し、熱交換率の低下や配管が塞がれるなどの不具合を生じることがある。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１には、冷却設備と冷却塔を循環する冷却水をイオン化する電解槽に流入させ、自動的にそのｐＨ値を維持するように稼動させ、スライム付着防止と防錆を行わせる手段と、電極を用いたスケール除去及び電気殺菌によるスライム・藻菌類の抑制により、濃縮防止のための強制ブローや、薬剤使用を不要とする制御システムの提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５１５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術では、循環する冷却水をイオン化する電界槽を設ける必要があるため、大がかりな設備を必要としていた。このため、既存のクーリングタワーシステムに組み込むのが困難であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、大がかりな設備を必要とせず、既存の設備にも容易に採用できる、スケール発生を防止可能なクーリングタワーシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、クーリングタワーを備える冷却水循環路におけるクーリングタワーシステムにおいて、前記冷却水循環路には冷却水を活性水にする活性水生成装置が配置され、該活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した活水容器と、下方に形成された導入部と、上方に形成された排出部と、前記処理空間内に装入された複数のセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に前記導入部から前記冷却水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、前記排出部から活性水を排出することを特徴とする。
【０００９】
また、前記活性水生成装置における前記導入部及び前記排出部は、管状に形成され、端部にねじ山が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記活性水生成装置における前記導入部及び前記排出部は、管状に形成され、外面における中心軸を中心とした対称位置に平面部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大がかりな設備を必要とせず、既存の設備にも容易に採用できる、スケール発生を防止可能なクーリングタワーシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るクーリングタワーシステムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る活性水生成装置の側面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】（ａ）は、上記活性水生成装置の底面図であり、（ｂ）は、平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の実施形態に係るクーリングタワーシステムの機能ブロック図である。
【００１４】
本発明のクーリングタワーシステム１００は、図１に示すように、クーリングタワー１０１と、熱交換器１０５と、活性水生成装置１を備える。クーリングタワー１０１と熱交換器１０５は、低温冷却水用配管１１１によって接続され、低温冷却水用配管１１１にはポンプ１０７が配置されている。熱交換器１０５と活性水生成装置１、及び、活性水生成装置１とクーリングタワー１０１は、高温冷却水用配管１１５によって接続されている。また、クーリングタワー１０１には、気化した冷却水に相当する水を補充する水源１２０が補充管１１７を介して接続されている。なお、クーリングタワー１０１，低温冷却水用配管１１１、熱交換器１０５、高温冷却水用配管１１５、活性水生成装置１で冷却水循環路１１０を形成している。
【００１５】
クーリングタワー１０１は、中空で略円筒形状のタワー容器１５１を備える。タワー容器１５１は、側面の上方にルーバーなどの外気取込口１６１が形成され、上端近傍に排気口１６３が形成され、下端近傍には低温冷却水用配管１１１が接続される排水口１６５が形成され、排水口１６５よりも上方に補充管１１７が接続される流入口１６７が形成されている。また、クーリングタワー１０１は、タワー容器１５１の内側における外気取込口１６１の近傍に配置された充填剤１７１と、排気口１６３の近傍に配置されたファン１７３と、を備える。充填剤１７１の上方には、高温冷却水用配管１１５の端部が位置しており、高温の冷却水が充填剤１７１に流れ込むように形成されている。
【００１６】
このクーリングタワーシステム１００では、タワー容器１５１の下方に溜まった冷却水が排水口１６５から低温冷却水用配管１１１に流れ、ポンプ１０７によって熱交換器１０５に送られる。そして、熱交換器１０５に送られた冷却水は、熱交換器１０５に接続されている図示しない熱源と熱交換を行う（熱を奪う）ことで高温となり、高温冷却水用配管１１５へと流れる。そして、高温冷却水用配管１１５へと流れた水は、活性水生成装置１を介してクーリングタワー１０１の充填剤１７１に排出される。
【００１７】
クーリングタワー１０１の内部では、ファン１７３によって外気が外気取込口１６１取り込まれており、外気取込口１６１から取り込まれた外気は、充填剤１７１の中を流れて排気口１６３から外部に排出される。充填剤１７１の内側では、外気が下方から上方に向かって流れ、充填剤１７１の上方から排出された高温の冷却水が下方に向かって流れている。充填剤１７１の内側で外気と冷却水が接触すると冷却水の一部が気化し、この気化熱によって冷却水の温度が下がり、低温となった冷却水がタワー容器１５１の底部に溜まることとなる。
【００１８】
気化した冷却水は、外気と共に排気口１６３から外部に排出される。減少した冷却水は、水源１２０から減少した水の量に相当する水がタワー容器１５１内部に流れ込むため、冷却水が不足することはない。なお、水源１２０は、水道水や工業用水、地下水、雨水などを用いることができ特に限定されるものではない。
【００１９】
このように本実施形態におけるクーリングタワーシステム１００では、高温冷却水用配管１１５に活性水生成装置１を配置しているため、充填剤１７１を流れる冷却水が活性水となり、充填剤にスケールが固着することを防止できる。また、タワー容器１５１の底部に溜まった水も活性水であるため（正確には活性水と通常の水とが混合した水）、タワー容器１５１の内部にスケールが固着することを防止でき、活性水の消臭効果によってクーリングタワー１０１から生じる臭いを抑えることもできる。さらに、クーリングタワー１０１から排出される水も活性水であるため、熱交換器１０５や各種配管にスケールが固着することを防止でき、熱交換率の低下、配管が塞がれるといった問題が生じることを防止できる。
【００２０】
次に、活性水生成装置１について述べる。図２は、本発明の実施形態に係る活性水生成装置１の側面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４（ａ）は、活性水生成装置１の底面図、図４（ｂ）は、平面図である。なお、以下の説明において図２における上方が上（ＵＰ）、下方が下（ＬＯ）として述べる。
【００２１】
活性水生成装置１は、図２及び図３に示すように、活水容器２の内部にセラミックス系粒子が装入されており、活水容器２の内部に下方から水を導入し、活水容器２の内部でセラミックス系粒子を流動させた後に上方から水を排出することにより活性水を得る装置である。
【００２２】
活水容器２は、上下に延在する中空の本体部３と、本体部３の上方に取り付けられた蓋部４とを備える。活水容器２の下端には、水を活水容器２内に導入する管状に形成された導入部５が溶着されている。また、活水容器２の上端には、活性水を排出する管状に形成された排出部６が溶着されている。本体部３、蓋部４、導入部５、排出部６は、防錆加工された金属性部材により構成されている。
【００２３】
本体部３は、上方を開口とし、下方に導入部５の流路に連続する開口を備えた略円筒形状であり、内側に処理空間１１となる空間を有している。また、本体部３の上端縁には内側に突出するフランジ部１３を備え、このフランジ部１３に蓋部４が載置され、螺子１５によって蓋部４が固着されている。本体部３と蓋部４との間には、Ｏリング１７が配置されおり、Ｏリング１７によって本体部３と蓋部４、すなわち、活水容器２は、水密とされている。蓋部４は、中心に排出部６の流路と連続する開口を備えた環状体である。
【００２４】
導入部５は、図３及び図４（ａ）に示すように、本体部３に溶着される環状の基部５ａと、基部５ａから下方に延在する円筒部５ｂと、からなる。基部５ａと円筒部５ｂの夫々の中心の開口は連続しており、導入路５ｃを構成している。また、導入路５ｃの下端部分にはねじ山が形成されて雌ねじ部５ｄとされている。そして、基部５ａの外面における中心軸に対して対称の位置には、平面状に形成された平面部５ｅが形成されている。この平面部５ｅは、活性水生成装置１を雌ねじ部５ｄで配管に螺着するときに、スパナなどの治具と係合させるために形成されており、活性水生成装置１を配管に容易に取り付けることができるように形成しているものである。
【００２５】
排出部６は、図３及び図４（ｂ）に示すように、蓋部４に溶着される環状の基部６ａと、基部６ａから上方に延在する円筒部６ｂと、からなる。基部６ａと円筒部６ｂの夫々の中心の開口は連続しており、排出路６ｃを構成している。また、排出路６ｃの上端部分にはねじ山が形成されて雌ねじ部６ｄとされている。そして、基部６ａの外面における中心軸に対して対称の位置には、平面状に形成された平面部６ｅが形成されている。
【００２６】
活水容器２（本体部３）の内側であって下端近傍には下仕切り板２１（導入側仕切り板）が固着されている。また、活水容器２（蓋部４）の内側であって上端近傍には上仕切り板２２（排出側仕切り板）が固着されている。すなわち、活水容器２の内側には、下仕切り板２１と上仕切り板２２で囲まれた空間が形成されており、当該空間が処理空間１１とされる。この処理空間１１内には、粒径が８ｍｍのセラミックス系粒子３１が装入されている。
【００２７】
下仕切り板２１は、水は通し、セラミックス系粒子３１は通ることができない大きさの小孔が複数形成されている。また、上仕切り板２２も同様に、水は通し、セラミックス系粒子３１は通ることができない小孔が複数形成されている。この下仕切り板２１及び上仕切り板２２は、水が通り、セラミックス系粒子３１が通らない小孔が複数形成されているものであれば特に限定されず、例えば金属製の網などであってもよい。
【００２８】
このように本実施形態における活性水生成装置１は、中空で略円柱形状の活水容器２を備え、下方に導入部５を備え、上方に排出部６を備え、内部に下仕切り板２１及び上仕切り板２２が配置され、この上仕切り板２１と下仕切り板２２との間に処理空間１１を有し、処理空間１１内に複数のセラミックス系粒子３１が装入されてなる。
【００２９】
なお、セラミックス系粒子３１は、主成分としてケイ素とアルミニウムを有し、これらの主成分に加えてアルカリ金属やアルカリ土類金属が含有された酸化物系の鉱石からなる。例えば、長石類や雲母類、花崗岩などの鉱石があげられる。長石類としては、曹長石（ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）、灰長石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）、雲母類としては、金雲母（ＫＭｇ３［（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０］（ＯＨ）２）、白雲母（ＫＡｌ２［（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０］（ＯＨ）２）などがあるがこれらに限定されるものではない。
【００３０】
そして、活性水生成装置１は、下方の導入部５から水を内部に導入すると、水が下仕切り板２１を通過して処理空間１１内に流れ込み、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１を流動させた後に上仕切り板２２に流れ、上仕切り板２２を通過して排出部６から排出されて活性水を得る。
【００３１】
活性水が生成されるメカニズムについて述べる。セラミックス表面は界面流動電位により負に帯電しており、見掛け上はその内部は正となっているため、ペルチェ効果によりセラミックス表面には余剰の正荷電が存在することとなる。この余剰正荷電が水に作用することで水が正に帯電する。また、セラミックス系粒子３１が装入された処理空間１１内に水が導入されると、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１が流動する。セラミックス系粒子３１が流動すると、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１同士が摩擦や衝突する。セラミックス系粒子３１同士が摩擦や衝突すると粒子の表面に熱が生じ、粒子の表面と中央の温度差によって熱移動が生じる。セラミックス系粒子３１に接触した水はこれによって陽に帯電する。これらの効果により、処理空間１１を通過した水は活性水となる。
【００３２】
なお、セラミックス系粒子３１の粒径について上述した実施形態では、直径８ｍｍとしているが、実験上での最適な数値を例示したものであり、これに限定されるものではない。活水容器２に流れ込む水の流速が速ければ粒径を大きくし、流速が小さければ粒径を小さくすればよい。また、流速が変化する場合には、小径の粒子と大径の粒子を混合させてもよい。
【００３３】
以下、本実施形態の効果について述べる。本実施形態におけるクーリングシステム１００では、冷却水循環路に冷却水を活性水にする活性水生成装置１が配置されている。この活性水生成装置１は、内部に活性水を生成する処理空間１１を有した活水容器２と、下方に形成された導入部５と、上方に形成された排出部６と、処理空間１１内に装入された複数のセラミックス系粒子３１と、を備える。そして、活性水生成装置１は、処理空間１１内に導入部５から冷却水を導入し、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１を流動させた後、排出部６から活性水を排出する構成となっている。
【００３４】
このような構成とすることにより、本実施形態におけるクーリングシステム１００は、冷却水が活性水となるため、冷却水循環路に配置されたあらゆる機器や配管にスケールが固着することを防止でき、該機器や配管のメンテナンス頻度を下げることができる。また、クーリングタワー１０１から悪臭が発生することを防止できる。また、活性水生成装置１を既存のクーリングシステムにおける配管に取り付けるだけでよいため、大がかりな作業をせずに容易にスケール固着を防止できるクーリングシステムを提供できることとなる。
【００３５】
また、本実施形態におけるクーリングシステム１００に使用する活性水生成装置１は、導入部５及び排出部６の内面端部にねじ山が形成されることにより雌ねじ部５ｄ、６ｄを備えている。これにより、端部が雄ねじ部となっている配管に容易に螺着することができ、活性水生成装置１を容易に取り付けることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態におけるクーリングシステム１００に使用する活性水生成装置１は、導入部５及び排出部６の外面における中心軸を中心とした対称位置に平面部５ｅ、６ｅが形成されている。これにより、活性水生成装置１を配管に螺着するときに、スパナなどの治具と活性水生成装置１が係合するため、作業を容易に行えることとなる。
【００３７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本質を変更しない限り、あらゆる設計変更が可能である。例えば、活性水生成装置１は、下方から水を導入し、上方から排出する状況であればクーリングシステム１００の冷却水循環路におけるいずれの場所に設置してもよい。また、導入部５や排出部６の雌ねじ部５ｄ、６ｄは、外面にねじ山を形成することで雄ねじ部としてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  活性水生成装置
２  容器
３  本体部
４  蓋部
５  導入部
５ａ  基部５ａ
５ｂ  円筒部
５ｃ  導入路
５ｄ  雌ねじ部
５ｅ  平面部
６  排出部
６ａ  基部
６ｂ  円筒部
６ｃ  排出路
６ｄ  雌ねじ部
６ｅ  平面部
１１  処理空間
１３  フランジ部
１５  螺子
１７  Ｏリング
２１  下仕切り板
２２  上仕切り板
３１  セラミックス系粒子
１００  クーリングタワーシステム
１０１  クーリングタワー
１０５  熱交換器
１０７  ポンプ
１１０  冷却水循環路
１１１  低温冷却水用配管
１１５  高温冷却水用配管
１１７  補充管
１２０  水源
１５１  タワー容器
１６１  外気取込口
１６３  排気口
１６５  排水口
１６７  流入口
１７１  充填剤
１７３  ファン
【図１】
2015055468.tif 000003
【図２】
2015055468.tif 000004
【図３】
2015055468.tif 000005
【図４】
2015055468.tif 000006