(57)【要約】【課題】  ＲＯ膜の目詰まりを抑制し、これに伴い冷却塔に補給する新たな冷却水の流量の低下を防止し、そのためのポンプ出力の低減を図り運転効率の向上を実現するための大容量の変圧器の冷却水供給方法及び装置を提供する。【解決手段】  原水供給源から供給された原水に対し、逆浸透膜からなるＲＯ膜を通過させて冷却水を形成し、当該冷却水を用いて大容量の変圧器の冷却を行うための冷却水供給方法において、前記冷却水に対して殺菌作用を有し、かつ、前記ＲＯ膜に損傷を与える化合物の水溶液を、予め前記ＲＯ膜に対して通過させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水供給源から供給された原水に対し、逆浸透膜からなるＲＯ膜を通過させて冷却水を形成し、当該冷却水を用いて大容量の変圧器の冷却を行うための冷却水供給方法において、
前記冷却水に対して殺菌作用を有し、かつ、前記ＲＯ膜に損傷を与える化合物の水溶液を、予め前記ＲＯ膜に対して通過させることを特徴とする大容量の変圧器の冷却水供給方法。
【請求項２】
前記化合物は、塩素系無機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の大容量の変圧器の冷却水供給方法。
【請求項３】
前記ＲＯ膜に対する前記化合物の添加量を調整することにより、前記ＲＯ膜の損傷割合を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の大容量の変圧器の冷却水供給方法。
【請求項４】
前記塩素系無機化合物は、次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の大容量の変圧器の冷却水供給方法。
【請求項５】
原水供給源と、
当該原水供給源から供給された原水に対し、限外ろ過を行うためのろ過装置と、
当該ろ過装置を通過した原水を、逆浸透膜からなるＲＯ膜を通過させるＲＯ装置とを備えた大容量の変圧器を冷却するための冷却塔に対する大容量の変圧器の冷却水供給装置であって、
前記ＲＯ膜は、塩素系無機化合物水溶液を通して前処理されることを特徴とする大容量の変圧器の冷却水供給装置。
【請求項６】
前記塩素系無機化合物水溶液は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項５に記載の大容量の変圧器の冷却水供給装置。
【請求項７】
前記前処理されたＲＯ膜は、脱塩率が９５．０５％であることを特徴とする請求項５又は６に記載の冷却水供給装置。
【請求項８】
前記前処理は、0.167mg/lの次亜塩素酸ナトリウム水溶液が、2.4m3/hの流速で、９０日間、前記ＲＯ膜に通されることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の冷却水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却塔に供給される冷却水の大容量の変圧器の冷却水供給方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超高圧地下変電所等で使用している大容量の変圧器を冷やすために、冷却塔における冷却水との熱交換が利用されている。熱交換により温められた冷却水は、冷却塔で冷却される。熱交換の際、冷却水は蒸発して変圧器の熱を奪う。この冷却水の蒸発のため、冷却塔内の冷却水は濃縮される。濃縮されると、冷却水にスケール化が生じる。このスケールは水垢のことで、主に水道水に含まれるカルシウム分、シリカ分である。このようなスケール化が生じた冷却水を放置すると、冷却塔の腐食や、冷却効率の低下が生じることになる。
【０００３】
これを防止するため、冷却塔内の冷却水は、その導電率が計測され、所定の導電率より高い場合は冷却水を排水し、新たな冷却水が補給される。この新たな冷却水として、導電率の低いものを供給すれば、徐々に導電率が高くなる冷却水の交換間隔を長くすることができるが、水の使用量が増大してしまう。また、あまりにも導電率の低い冷却水を用いると、当該冷却水を長期にわたり使用することになるので、冷却水中に藻が発生する。藻の発生は、運転上好ましくない。
【０００４】
このため、冷却水の蒸発量や排水量をもとに最適な補給冷却水の水質を求めて、これを供給することとしている。このような冷却水を得るために、まず、薬品を使用することにより水質を変化させる方法が考えられるが、変圧器を冷却するような冷却水量の多い冷却塔には、薬品処理がコスト的に困難である。したがって、この所定水質の冷却水は、水道水等の原水に、汚れを除去するための物理ろ過を行うＵＦ（ウルトラフィルター）による処理を行い、この後ＲＯ膜（逆浸透膜）によりイオンを除去して形成される。
【０００５】
しかしながら、このＲＯ膜は目詰まりを生じやすく、目詰まりが生じると流量が低下し、ポンプ出力も大きくなって運転効率が悪くなる。このため、定期的な薬品洗浄が必要となり、メンテナンス費用がかかる。
【０００６】
一方、冷却塔への補給水を少なくして、かつ冷却水のスケール成分濃度を低く維持し、スケール生成を防止するための冷却装置が特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１０５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の冷却装置は、使用後のスケール化が発生している冷却水を再利用するためのブロー処理にＲＯ膜を用いている。このため、ＲＯ膜に目詰まりが生じやすく、やはり定期的なＲＯ膜のメンテナンスが必要であり、その間隔が短いものである。
【０００９】
この発明は上記従来技術を考慮したものであって、ＲＯ膜の目詰まりを抑制し、これに伴い冷却塔に補給する新たな冷却水の流量の低下を防止し、そのためのポンプ出力の低減を図り運転効率の向上を実現するための大容量の変圧器の冷却水供給方法及び装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するため、本願出願人は、冷却水の水質を故意に悪くしたら、つまり、除去すべきイオンの量を多くしたら、ＲＯ膜の目詰まりはどうなるのだろうかと考え、次亜塩素酸ナトリウムを添加してみたところ、冷却水に藻が生えることなく、ＲＯ膜の目詰まりも減少することを見出した。
【００１１】
これは、次亜塩素酸ナトリウムを添加したことにより、ＲＯ膜が次亜塩素酸ナトリウムと反応して、化学的損傷をおこし、ＲＯ膜に穴が生じたためである。つまり、次亜塩素酸ナトリウムは、その殺菌作用により藻の発生を低減させるとともに、ＲＯ膜と化学的に反応して、反応した部分が穴となったため、ＲＯ膜を冷却水が通過しやすくなったからである。
【００１２】
そこで、本願出願人は、ＲＯ膜に開口を設けた後に、原水を通過させて冷却水を形成することを創作した。さらに、この次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加量を調整することにより、ＲＯ膜を通過するイオン量を調整することができ、所望の水質の冷却水を得ることができるものとした。この結果、ＲＯ膜の目詰まりも抑制でき、さらに冷却水の流量の低下を防止でき、ポンプ出力も低減させることができた。したがって、冷却水のメンテナンスを減少させることもできた。そして、具体的に、以下の発明を創作するに至った。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、原水供給源から供給された原水に対し、逆浸透膜からなるＲＯ膜を通過させて冷却水を形成し、当該冷却水を用いて大容量の変圧器の冷却を行うための冷却水供給方法において、前記冷却水に対して殺菌作用を有し、かつ、前記ＲＯ膜に損傷を与える化合物の水溶液を、予め前記ＲＯ膜に対して通過させることを特徴とする大容量の変圧器の冷却水供給方法を提供する。
【００１４】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記化合物は、塩素系無機化合物であることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記ＲＯ膜に対する前記化合物の添加量を調整することにより、前記ＲＯ膜の損傷割合を調整することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４の発明では、請求項２又は３の発明において、前記塩素系無機化合物は、次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴としている。
【００１７】
さらに、請求項５の発明では、原水供給源と、当該原水供給源から供給された原水に対し、限外ろ過を行うためのろ過装置と、当該ろ過装置を通過した原水を、逆浸透膜からなるＲＯ膜を通過させるＲＯ装置とを備えた大容量の変圧器を冷却するための冷却塔に対する大容量の変圧器の冷却水供給装置であって、前記ＲＯ膜は、塩素系無機化合物水溶液を通して前処理されることを特徴とする大容量の変圧器の冷却水供給装置を提供する。
【００１８】
また、請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記塩素系無機化合物水溶液は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液であることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７の発明では、請求項５又は６の発明において、前記前処理されたＲＯ膜は、脱塩率が９５．０５％であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項８の発明では、請求項５〜７のいずれかの発明において、前記前処理は、0.167mg/lの次亜塩素酸ナトリウム水溶液が、2.4m3/hの流速で、９０日間、前記ＲＯ膜に通されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、冷却水に対して殺菌作用を有し、かつ、ＲＯ膜に損傷を与える化合物を予め前記ＲＯ膜に対して通過させるため、大容量の変圧器の冷却水として供給される冷却水は、殺菌作用が備わり、さらに損傷のないＲＯ膜に比べて多くのイオンが通過することになる。したがって、その殺菌作用から冷却水に藻が生えることを抑制でき、さらに、ＲＯ膜の目詰まりを抑制し、冷却水の流量の低下を防止でき、ポンプ出力も低減させることができる。さらに、メンテナンスの不要期間を長くすることができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、化合物は、塩素系無機化合物であるため、確実にＲＯ膜に損傷を与えることができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、ＲＯ膜に対する化合物の添加量を調整して、ＲＯ膜の損傷割合を調整するので、ＲＯ膜を通過するイオン量を調整することができ、所望の水質の冷却水を得ることができる。この添加量の調整は、化合物の質量に対する濃度や添加時間、あるいは添加日数等で調整することができる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、次亜塩素酸ナトリウムを用いてＲＯ膜に損傷を与えるため、確実にＲＯ膜に化学損傷をおこさせてＲＯ膜に開口を設けることができる。
【００２５】
請求項５の発明によれば、ＲＯ膜に対して塩素系無機化合物水溶液を通して前処理を行った後、当該ＲＯ膜を、大容量の変圧器の冷却塔に供給するための冷却水供給装置に用いる。このため、塩素系無機化合物により化学損傷を起こし、開口部を有することになる。このため、この開口部のＲＯ膜に対する開口率を変化させることにより、ＲＯ膜を通過するイオン量を調整することができ、所望の水質の冷却水を得ることができる。この前処理により、ＲＯ膜の目詰まりを抑制することができる。したがって、冷却水の流量の低下を防止でき、ポンプ出力も低減させることができる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、次亜塩素酸ナトリウムを用いてＲＯ膜に損傷を与えるため、確実にＲＯ膜に化学損傷をおこさせてＲＯ膜に開口を設けることができる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、通常のＲＯ膜の脱塩率が９９．１５％であるのに対し、次亜塩素酸ナトリウムにより前処理を施すことにより、脱塩率が４．１％減少することになる。このため、前処理を施さないＲＯ膜と同じ流量を得たい場合、脱塩率の低下分だけＲＯ膜が開口しているので、ポンプ出力を低減することができる。
【００２８】
請求項８の発明によれば、簡単な方法で、前処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
この発明は、原水供給源から供給された原水に対し、逆浸透膜からなるＲＯ膜を通過させて冷却水を形成する際に前記冷却水に対して殺菌作用を有し、かつ、前記ＲＯ膜に損傷を与える化合物の水溶液を、予め前記ＲＯ膜に対して通過させ、ＲＯ膜の目詰まりを抑制し、冷却水の流量の低下を防止でき、ポンプ出力も低減させ、冷却水の藻の発生を抑制することができる大容量の変圧器の冷却水供給方法及び装置である。
【実施例】
【００３０】
図１はこの発明に係る冷却水供給装置の概略図である。
【００３１】
図示したように、この発明に係る冷却水供給装置１は、原水貯槽２と、活性炭ろ過装置３と、ＵＦ装置４と、ろ過水貯槽５と、ＲＯ装置６で構成される。原水貯槽２には、水道水等の原水が貯められる。この原水貯槽２内の原水は、ポンプ１０により活性炭ろ過装置３に送水される。活性炭ろ過装置３は、ろ材に活性炭を用いたものであり、活性炭層を有するものである。原水をこの活性炭ろ過装置３に通すことにより、原水中に含まれる残留塩素が取り除かれる。この活性炭ろ過槽３は、定期的に水を逆から流す逆洗浄が行われる。
【００３２】
活性炭ろ過槽３を通過した原水は、ＵＦ装置４内に流入する。ＵＦ装置４には、ＵＦ（ウルトラフィルター）が備わり、原水中の浮遊物質を取り除くものである。すなわち、ＵＦ装置４は、原水に対して限外ろ過を施すものである。このＵＦ装置４も、活性炭ろ過槽３と同様に、定期的に逆洗浄が行われる。ＵＦ装置４を通過した原水は、ろ過水貯槽５に貯められる。
【００３３】
ろ過水貯槽５内の原水は、ポンプ１１によりＲＯ装置６に圧送される。ＲＯ装置６には、ＲＯ膜（逆浸透膜）が備わり、この浸透圧より高い圧力で送水された原水は、脱イオン水となる。このＲＯ装置６に備わるＲＯ膜に対して、前処理が行われる。この前処理については、後述する。
【００３４】
ＲＯ装置６を通過した冷却水は、導電率計測装置９により、導電率を計測される。この導電率が、演算やシミュレーションにより求めた、冷却塔８に供給するのに最適なものであれば、マット水槽７に貯められる。所定導電率でない場合には、戻り通路１２からろ過水貯槽５に戻され、再びＲＯ装置６により脱イオン化処理が施される。マット水槽７に貯められた冷却水は、冷却塔８内の水位が低下した場合や、冷却水の導電率が高くなった場合に、冷却塔８に適宜補給される。この冷却塔８により、大容量の変圧器１８（図３参照）を冷却する。
【００３５】
上記ＲＯ膜の前処理について、以下説明する。
【００３６】
通常のＲＯ膜を通せば、その高い脱塩能力のため、通過する冷却水は導電率がかなり低いものとなる。しかし、上述したように、導電率が低すぎても藻の発生が懸念されるため、ある程度導電率を高くする必要がある。このため、ＲＯ膜の開口率を変化させて、任意の水質を得ることができるようにした。具体的な方法として、塩素系無機化合物を添加した水道水を予めＲＯ膜に流している。これによりＲＯ膜が化学損傷を起こし、開口部を有することになる。塩素系無機化合物の添加量を調整することにより、ＲＯ膜の開口率を変化させることができる。したがって、ＲＯ膜を通過するイオン量を調整することができ、所望の水質の冷却水を得ることができる。
【００３７】
このような前処理を施すことにより、目詰まりを抑制でき、ＲＯ膜の寿命を長期化することができる。したがって、冷却水の流量の低下を防止でき、上記ポンプ１１のポンプ出力も低減させることができる。すなわち、この発明に係る大容量の変圧器の冷却水供給方法は、冷却塔への冷却水の供給前に、予めＲＯ膜に対して損傷を起こさせることである。これにより、ＲＯ膜に関するメンテナンスの不要期間を長くすることができる。
【００３８】
以上より、前処理を施すためには、ＲＯ膜に化学損傷（酸化）を起こさせるものであり、さらに冷却水の藻の発生を抑えるという点で、殺菌作用を有するものが好ましいといえる。この点で、塩素系無機化合物としては、次亜塩素酸ナトリウムが好ましいが、このような作用を有する化学薬品（化合物）であれば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液に限られることはない。
【００３９】
上記のような作用を有するものとしては、クロラミン、Ｎクロロイソシアヌル酸塩、二酸化塩素がある。これらについてのＲＯ膜に対する化学損傷は、濃度とｐＨにより変化する。
【００４０】
ｐＨの管理が不要であり、殺菌効果が大きく、コスト面や取り扱いの容易性の面から考慮すると、やはり上述した次亜塩素酸ナトリウムを用いることが好適ではある。
【００４１】
次亜塩素酸ナトリウムの水道水への添加は、添加日数等によりその添加量を変更して調整することができるが、0.167mg/lの次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、2.4m3/hの流速で、９０日間、ＲＯ膜に通すことが好ましい。なお、この前処理を施すと、脱塩率が９９．１５％から９５．０５％に低減する。
【００４２】
本願出願人は、このような前処理行ったＲＯ膜と、前処理を行わなかったＲＯ膜の流量（ｌ／分）とポンプ出力（％）を比較して実験した。ＲＯ膜を冷却水供給装置に適用して、使用から９日後では、３０（ｌ／分）の流量を維持するのに、前処理を行わなかったＲＯ膜のポンプ出力は７５．３％に対し、前処理後のＲＯ膜では６６．２％であった。４９日後では、同じ流量で、前処理を行わなかったＲＯ膜のポンプ出力は８３．４％に対し、前処理後のＲＯ膜では７３．０％であった。いずれも、前処理を施したＲＯ膜のほうが、少ないポンプ出力であり、電力の節約に寄与している。また、１０４日後にいずれのポンプ出力も１００％としたところ、前処理を行わなかったＲＯ膜では、２０．０（ｌ／分）の流量しか得られなかったのに対し、前処理を行ったＲＯ膜では、２９．１（ｌ／分）の流量が得られ、やはり前処理を行ったほうが、少ないポンプ出力で大きな流量を流すことができることがわかる。
【００４３】
この実験結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
図２は使用水量と濃縮倍率の関係を示すグラフ図である。横軸は濃縮倍率、縦軸は使用水量を示す。なお、濃縮倍率とは、交換すべきと定めた導電率の値を供給冷却水の導電率の値で割ったものである。したがって、濃縮倍率が高いと、供給される冷却水の導電率は低い。
【００４６】
図示したように、濃縮倍率が高く（導電率が低く）なれば、使用水量、すなわち原水量が減少するため、節水となる。しかし、所定の濃縮倍率（図のＴ点）より高くなると、使用水量はそれほど変わらないことが分かる。上述したように、あまり低い導電率の冷却水は、藻の発生が懸念される。したがって、少ない水量で、かつ藻の発生を抑えることができる冷却水としては、Ｔ点における冷却水が最適な水質であるといえる。
【００４７】
通常のＲＯ膜を用いて原水処理をした場合、このＴ点より高い濃縮倍率の冷却水が得られる。したがって、上記前処理を施すことにより、濃縮倍率をＴ点まで下げて、節水を図り、ポンプ出力の低減を図ることができる。この最適な水質基準は、使用する冷却塔での冷却水蒸発量等により、変化するものであり、演算やシミュレーション等により求めることができる。
【００４８】
図３はこの発明に係る冷却水供給装置の一部を示す概略図である。
【００４９】
上記のような前処理を行われたＲＯ膜をＲＯ装置６に配設して、水道水又は地下水等の原水を通過させる。ＲＯ装置６を通過した所定導電率の冷却水は、マット水槽７に溜められる。冷却水は、ここからポンプ１３により補給水槽１４に送水される。この補給水槽１４から、冷却水が補給水として冷却塔８の下部に備わる貯水槽１５に補給される。貯水槽１５内の冷却水は、ポンプ１６により冷却塔８の上部の散水管１７から散水される。
【００５０】
大容量の変圧器である冷却対象物１８には、往きと還りの冷水配管１９，２０が冷却塔８内を通って配設される。この冷水配管１９，２０内の冷水が、冷却塔８内でモータ２１により回転するファン２２により冷やされた冷却水と熱交換される。すなわち、冷却対象物１８を冷却して温められた冷水は、往き冷水配管１９を通って冷却塔８内に入り、冷却水と熱交換されて冷やされた後、還り冷水配管２０を通って冷却対象物１８を再び冷却する。
【００５１】
冷却塔８内での熱交換により、冷却水が蒸発して電導度が高くなったときは、貯水槽１５から排水される。
【００５２】
一方、最適な水質の冷却水を得る方法として、上記方法以外に、前処理を施さないＲＯ膜を通過した冷却水に、原水をブレンドする方法がある。すなわち、原水供給源と、当該原水供給源から供給された原水に対し、限外ろ過を行うためのろ過装置と、当該ろ過装置を通過した原水を、逆浸透膜からなるＲＯ膜を通過させるＲＯ装置とを備えた冷却塔に対する冷却水供給装置であって、前記ＲＯ装置を通過した冷却水に、前記原水供給源から原水が供給されてブレンド水を形成するものである。
【００５３】
このような方法によっても、通常のＲＯ膜を通過した冷却水よりも導電率を低減させることができ、同様の効果を得ることができる。また、原水を混ぜるだけの簡単な構成で、所望の水質の冷却水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明に係る冷却水供給装置の概略図である。
【図２】導電率と濃縮倍率の関係を示すグラフ図である。
【図３】この発明に係る冷却水供給装置の一部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：冷却水供給装置、２：原水貯槽、３：活性炭ろ過装置、４：ＵＦ装置、５：ろ過水貯槽、６：ＲＯ装置、７：マット水槽、８：冷却塔、９：導電率計測装置、１０：ポンプ、１１：ポンプ、１２：戻り通路、１３：ポンプ、１４：補給水槽、１５：貯水槽、１６：ポンプ、１７：散水管、１８：冷却対象物、１９：往き冷水配管、２０：還り冷水配管、２１：モータ、２２：ファン
【図１】
2008218679.tif 000004
【図２】
2008218679.tif 000005
【図３】
2008218679.tif 000006