(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放式循環冷却水系のブローダウン流路に、（1）1個以上の３方自動開閉弁、あるいは２個以上の２方自動開閉弁を並列に組み合わせ、あるいは1個以上の３方自動開閉弁と１個以上の２方自動開閉弁を並列に組み合わせて設置し、（2）該３方自動開閉弁および／あるいは該２方自動開閉弁からの２個以上の出口側配管に、それぞれ流量が異なるように設定した定流量弁を設置し、（３）循環水流路に検知部を持つ水質測定装置を設置し、（４）水質測定装置からの信号を受けた制御装置により定流量弁の開閉を制御することよりなる循環冷却水系の水質制御方法。
【請求項２】
さらに（５）制御装置からの信号によりブローダウン水量に応じた水処理剤を循環冷却水系に添加することからなる請求項1記載の循環冷却水系の水質制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は循環冷却水系における水質制御方法に関するものであり、具体的には循環冷却水系の水質が管理範囲内に維持するようにブローダウン量を自動的に制御する水質制御方法に関するものである。またブローダウン量の制御と同時に循環冷却水中における腐食防止剤、スケール防止剤、分散剤、微生物コントロール剤等の水処理剤濃度を管理範囲内に維持できるように制御する循環冷却水系の水質制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷水塔を有する開放式循環冷却水系では、水の一部を蒸発させているので水中の溶解成分は濃縮されていく。水中の溶解固形分は濃縮によりその溶解度を超えると析出してスケールとなり、熱交換器の伝熱障害や伝熱管や配管の閉塞を引き起こす原因となる。また塩素イオンや硫酸イオンはその濃度が増加すると水と接する金属部分に腐食を起こす原因となる。このため、開放式循環冷却水系では、水中の溶解成分濃度が所定範囲内に維持されるようにブローダウンを実施する必要がある。
【０００３】
開放式循環冷却水系では金属の腐食を防止するために腐食防止剤を、溶解固形分がスケールとなるのを抑えるスケール防止剤や分散剤を、水中の微生物により発生するスライムの発生を抑える殺微生物剤など各種の水処理剤を添加し障害を抑えているが、これらの水処理剤は循環水中に所定濃度が維持されていなければ十分な効果を示さない。
【０００４】
循環冷却水系における水質制御、水処理剤注入量制御を高精度化して冷却水系の障害を抑え、さらに省力化する方法がいろいろ提唱されている。例えば、冷却水系への補給水に対する循環冷却水の濃縮度が一定範囲内となるように、冷却水の循環量、冷却塔における冷却水保有量、冷却塔からの蒸発水量、冷却塔からの飛散水量、冷却水ブロー量及び吸収冷温水機・吸収冷凍機の負荷条件から、冷却水のブロー間隔及びブロー時間を演算して、冷却水のブロー弁の開度を制御する方法〔特開平１１−６３７１５号公報〕が提案されているが、この方法は制御装置が複雑で高価となる。
【０００５】
そこで、一定量のベースブローダウン水量を確保するバルブ制御と、循環水の電気伝導度あるいはｐＨ値を基準に所望のブローダウン水量に調節するバルブ制御とを併用し、水量調節バルブの開閉度合を制御して一定量のベースブローダウン水量を確保することにより冷却水の水質管理を行うことを特徴とする冷却水の水質管理方法〔特開平５−６８９６１号公報〕、冷却水の一定量を常にブローするための定流量ブロー弁、冷却水の電気伝導度を測定する電気伝導度計、該電気伝導度計の測定結果に応じて弁の開閉を行う電気伝導度連動ブロー弁、前記定流量ブロー弁及び電気伝導度連動ブロー弁の各々のブロー水量に応じて冷却水系に水処理薬剤を供給する手段とを備えてなる冷却水系の自動ブロー薬注装置〔特許第２９９１０６０号公報〕が提案されたが、これらの方法は一定量のベースブローダウンと水質制御ブローダウンを併用しているため、水質や運転条件が一定の変動範囲内であれば水質を安定に維持できるが、その範囲を出て水質や運転条件が大きく変動した場合の対応を困難にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡単な装置を用いて循環冷却水系における水質を安定に維持し、、水質や運転条件の変動に対して迅速に対応が可能であり、水処理剤注入量を精度よく制御することができ、さらに省力化する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明者らは循環冷却水系における水質安定化について鋭意検討した結果、ブローダウンを流量の異なる２態様以上に分け、水質が基準値を越えたときブローダウン流量の多い方に、基準値を下回ったときブローダウン流量の少ない方にと切り替えつつ運転することで水質変動を少なくすることができることを見出し本発明をなすに至った。
【０００８】
すなわち本発明請求項１は、開放式循環冷却水系のブローダウン流路に、（1）1個以上の３方自動開閉弁、あるいは２個以上の２方自動開閉弁を並列に組み合わせ、あるいは1個以上の３方自動開閉弁と１個以上の２方自動開閉弁を並列に組み合わせて設置し、（2）該３方自動開閉弁および／あるいは該２方自動開閉弁からの２個以上の出口側配管に、それぞれ流量が異なるように設定した定流量弁を設置し、（３）循環水流路に検知部を持つ水質測定装置を設置し、（４）水質測定装置からの信号を受けた制御装置により定流量弁の開閉を制御することよりなる循環冷却水系の水質制御方法であり、本発明請求項２は、さらに（５）制御装置からの信号によりブローダウン水量に応じた水処理剤を循環冷却水系に添加することからなる循環冷却水系の水質制御方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明に用いる３方自動開閉弁や２方自動開閉弁は、制御装置からの出力信号をもとに弁を自動的に開閉できるもので、電磁弁や空気駆動弁が使用できる。本発明では３方自動開閉弁と２方自動開閉弁のいずれも使用できるが、２方自動開閉弁を使用する場合は少なくとも２個以上を設置するか、あるいは３方自動開閉弁と２方自動開閉弁を併用する必要がある。２個以上の自動開閉弁を用いるときはそれらは並列に設置する。３方自動開閉弁は１個、あるいは２方自動開閉弁は２個設置すれば本発明の最低の目的は達せられるが、好ましくは３方自動開閉弁１個と２方自動開閉弁１個、あるいは２方自動開閉弁３個設置して、ブローダウン流路を３通りにすることである。これより多く設置することは何ら制限するものではないが、設備費が多く要り、操作も面倒になるに加え、設置数に見合う利益が少ないことが多い。
【００１１】
３方自動開閉弁および／あるいは２方自動開閉弁からの出口側配管にはそれぞれ定流量弁を設置する。定流量弁は、開閉バルブの開度を一定とした定流量弁でよいが、開度を調整できるものであってもよい。
【００１２】
３方自動開閉弁および／あるいは２方自動開閉弁からの複数の定流量弁はそれぞれ流量を異なるように設定する。それらの流量比は適宜決められ、一律に決められるものではないが、目安として、ブローダウン流路が２つの場合は高流量配管には低流量配管の１.２〜５倍流れるようにし、ブローダウン流路が３つの場合は高流量配管には低流量配管の３．５〜５倍、中流量配管には低流量配管の１.２〜３倍流れるようにする。
【００１３】
３方自動開閉弁を１個用いたときは、ブローダウンは「低流量」と「高流量」の２通りとなり、２方自動開閉弁を２個用いたときは、「両方閉じてブローダウンの停止」、「低流量」、「高流量」、「低流量＋高流量」の４通りに切り替えができ調整の幅がより広くなる。
【００１４】
また、３方自動開閉弁および／あるいは２方自動開閉弁の開閉動作にタイマーを組み込み、水質測定値に応じて自動開閉弁が「開」（ＯＮ）の時間と「閉」（ＯＦＦ）の時間を任意に変化させることにより、流量を段階的に変化させる（いわゆる時間比例制御とする）こともできる。例えば、「開」としたときの流量をRとすると、「開」５秒−「閉」２５秒とすると流量は｛５／３０｝Rであり、 「開」１０秒−「閉」２０秒とすると流量は｛１０／３０｝Rであり、「開」１５秒−「閉」１５秒とすると流量は｛１５／３０｝Rとなる。
【００１５】
水質測定装置は、検知部を循環水流路内に置き、補給水に含まれている成分についての循環水中における濃度を自動的に測定し、その測定信号を制御装置に送るものである。測定項目は、電気伝導度、比抵抗、ｐH、カルシウムイオン、塩素イオン、シリカ、ナトリウムイオン、アルカリ度等任意に選ばれるが、好ましくは電気伝導度である。
【００１６】
制御装置は、水質測定装置からの信号を受け、該循環水の水質を一定の範囲に維持するように各自動開閉弁の開閉を制御する。このとき各自動開閉弁への出力時間を積算して出力積算時間と定流量弁で設定した流量からブローダウン水量を算出することができる。
【００１７】
また制御装置は、水処理剤の注入ポンプも制御することができる。すなわち、循環水中における各種水処理剤の適正濃度を別途定めておき、制御装置で算出したブローダウン水量を考慮して各水処理剤を適正濃度範囲に維持するように水処理剤の注入ポンプを制御する。なお、本発明における「水処理剤」は特に限定するものではないが、循環冷却水系における配管、熱交換器等の金属の腐食防止剤、スケール防止剤、分散剤、微生物コントロール剤等がある。
【００１８】
本発明方法は、一定量のベースブローダウン水量を確保しさらにバルブ制御によるブローダウンを組み合せた冷却水の水質管理方法に比べて、ブローダウン量を広範囲かつ任意に制御できる利点がある。
【００１９】
一定量のベースブローダウン水量を確保しバルブ制御によるブローダウンを組み合せた方法では、ブローダウン水量は次式で示される。
【数１】
0004518525.tif 000002
ベースブローダウン水量を大きくすると、循環水の濃縮度が急激に低下してブローダウンを減少させる必要が生じた場合に対応不可能であり、逆にベースブローダウン水量を小さくすると、水質のバラツキが大きくなるなど、制御不可能なベースブローダウン水量により制御幅が大きく制限される。
【００２０】
一方、本発明方法における1個の３方自動開閉弁を設け、２つの出口側配管にそれぞれ定流量弁を設置した場合、ブローダウン量は次式で示される。
【数２】
0004518525.tif 000003
【００２１】
また２個の２方自動開閉弁を設け、２つの出口側配管にそれぞれ定流量弁を設置した場合、ブローダウン量は次式で示される。
【数３】
0004518525.tif 000004
【００２２】
このように、一定量のベースブローダウン水量を確保しバルブ制御によるブローダウンを組み合せた方法に比べ、1個の３方自動開閉弁を設けて２つの出口の流量を変える方法、さらに２個の２方自動開閉弁を設けて出口の流量を変える方法は、ブローダウン量を広範囲かつ任意に制御
でき、制御の精度は向上する。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２４】
〔実施例１〕
３方自動開閉弁を１個用いた制御装置の系統図を図１に示した。循環冷却水系の循環水配管１から分岐した配管に３方自動開閉弁ＳＶ１を取り付け、ＳＶ１の一つの出口配管には定流量弁ＣＶ１ａを、他の出口配管には定流量弁ＣＶ1ｂを取り付けた。ＣＶ１ａおよびＣＶ1ｂは、それぞれ流量Ｒ１ａ、Ｒ1ｂに設定し、Ｒ１ａをＲ1ｂよりも大きくなるようにした。ＣＶ１ａ、ＣＶ1ｂから出た水はブローダウンとして系外に排出した。一方、循環水配管１を流れる循環水中に電気伝導度セル２と電気伝導度計３を設置し、それぞれの出力信号を制御装置４に入力し、制御装置４からの制御出力をＳＶ１に送った。制御装置４において電気伝導度の入力値が設定値よりも高い場合は、ＣＶ1ａ側が「開」、ＣＶ1ｂ側が「閉」となりＲ１ａに相当するブローダウンが排出され、電気伝導度の入力値が設定値よりも低い場合は、ＣＶ1ａ側が「閉」、ＣＶ1ｂ側が「開」となりＲ1ｂに相当するブローダウンが排出されるようにした。
【００２５】
〔実施例２〕
実施例1の制御装置にさらに水処理剤注入の制御を組み込んだ場合の系統図を図２に示した。制御装置４からの制御出力を３方自動開閉弁ＳＶ１とともに処理剤注入ポンプＰ１ａとＰ１ｂに送り、制御装置４において電気伝導度の入力値が設定値よりも高い場合は、定流量弁ＣＶ1ａ側が「開」、ＣＶ1ｂ側が「閉」となり流量Ｒ１ａに相当するブローダウンが排出されるとともに、Ｐ１ａが作動してＲ１ａに相当する処理剤が処理剤タンク５より循環水系に注入されるようにした。一方、電気伝導度の入力値が設定値よりも低い場合は、ＣＶ1ａ側を「閉」、ＣＶ1ｂ側を「開」となりＲ1ｂに相当するブローダウンが排出されるとともに、Ｐ１ｂが作動してＲ１ｂに相当する処理剤を処理剤タンク５より循環水系に注入されるようにした。
【００２６】
〔実施例３〕
２個の２方自動開閉弁を用いた制御装置御装置の系統図を図３に示した。循環水配管１から分岐した配管に２方自動開閉弁ＳＶ２を取り付け、また別途循環水配管１から分岐した配管に２方自動開閉弁ＳＶ３を取り付け、ＳＶ２、ＳＶ３の出口配管にそれぞれ定流量弁ＣＶ２、ＣＶ３を取り付けた。ＣＶ２、ＣＶ３は、それぞれ流量Ｒ２、Ｒ３に設定し、Ｒ２をＲ３よりも大きくなるようにした。ＣＶ２、ＣＶ３から出た水はブローダウンとして系外に排出した。一方、循環水配管１を流れる循環水中に電気伝導度セル２を置き電気伝導度計３で測定して、その出力信号を制御装置４に入力し、制御装置４からの制御出力をＳＶ２とＳＶ３に出力してその開閉を制御した。
【００２７】
電気伝導度の設定値を上限値（Ｈ）、中心値（Ｎ）、下限値（Ｌ）として、電気伝導度の指示値とＳＶ２、ＳＶ３の開閉状態、ブロー量の一例を表１に示す。
【表１】
0004518525.tif 000005
【００２８】
電気伝導度の指示値をＨ＝１１５０μＳ/ｃｍ、Ｎ＝１０００μＳ/ｃｍ、Ｌ＝１０５０μＳ/ｃｍに設定し、Ｒ２＝２０ｍ3/ｈ、Ｒ３＝２０ｍ3/ｈとすることにより循環水の電気伝導度の変動係数を５％以下に維持できた。一方、特開平５−６８９６１号公報にあるように一定量のベースブローダウン水量を確保するバルブ制御と、循環水の電気伝導度を基準に所望のブローダウン水量に調節するバルブ制御を併用する方法において、一定量のベースブローダウン水量が２０ｍ3/ｈ、循環水の電気伝導度を基準に所望のブローダウン水量に調節するバルブ制御を０〜２０ｍ3/ｈとしたときの電気伝導度の変動係数は５〜１０％であった。
【００２９】
〔実施例４〕
実施例３の制御装置にさらに水処理剤注入の制御を組み込んだ場合の系統図を図４に示した。制御装置４からの制御出力が２方自動開閉弁ＳＶ２に出力されると同時に処理剤注入ポンプＰ２に出力され、ＳＶ２が「開」となり流量Ｒ２に相当するブローダウンが排出されるとともに、Ｐ２が作動してＲ２に相当する処理剤が処理剤タンク５より循環水系に注入され、同様に制御装置４からの制御出力が２方自動開閉弁ＳＶ３に出力されたとき同時に処理剤注入ポンプＰ３に出力され、ＳＶ３が「開」となり流量Ｒ３に相当するブローダウンが排出されるとともに処理剤注入ポンプＰ３が作動してＲ３に相当する処理剤が処理剤タンク５より循環水系に注入されるようにした。
【００３０】
〔実施例５〕
1個の３方自動開閉弁と1個の２方自動開閉弁を用いた制御装置御装置の系統図を図５に示した。循環水配管１から分岐した配管に２方自動開閉弁ＳＶ４を取り付け、別途循環水配管１から分岐した配管に３方自動開閉弁ＳＶ５を取り付け、ＳＶ４の出口配管に定流量弁ＣＶ４を、ＳＶ５の一方の出口配管には定流量弁ＣＶ５ａ、もう一方の出口配管に定流量弁ＣＶ５ｂを取り付けた。ＣＶ４、ＣＶ５ａ、ＣＶ５ｂは、それぞれ流量Ｒ４、Ｒ５ａ、Ｒ５ｂに設定し、Ｒ４＞Ｒ５ａ＞Ｒ５ｂとなるようにした。ＣＶ４、ＣＶ５ａ、ＣＶ５ｂから出た水はブローダウンとして系外に排出した。一方、循環水配管１を流れる循環水中に電気伝導度セル２を置き電気伝導度計３で測定して、その出力信号を制御装置４に入力し、制御装置４からの制御出力をＳＶ２とＳＶ３に出力してその開閉を制御した。一方、循環水配管１を流れる循環水中に電気伝導度セル２を置き電気伝導度計３で測定して、その出力信号を制御装置４に入力し、制御装置４からの制御出力をＳＶ４とＳＶ５に出力してその開閉を制御した。
【００３１】
電気伝導度の設定値を上限値（Ｈ）、中心値（Ｎ）、下限値（Ｌ）として、電気伝導度の指示値とＳＶ４、ＳＶ５の開閉状態、ブロー量の一例を表２に示す。
【表２】
0004518525.tif 000006
【００３２】
【発明の効果】
本発明方法により、安価で簡便な装置を用いて循環冷却水系の水質や水処理剤注入量を安定に維持でき、かつ水質や運転条件の変動に対しても迅速に対応が可能となる。また、水処理剤注入制御の高精度化が可能となり、腐食、スケール、微生物障害などの各種水処理障害の予防が達成でき、また省力化が可能となり、循環冷却水系の安定運転に寄与するところが多い。
【図面の簡単な説明】
【図１】３方自動開閉弁を１個用いた制御装置の系統図である。
【図２】図1の制御装置にさらに水処理剤注入の制御を組み込んだ場合の系統図である。
【図３】２個の２方自動開閉弁を用いた制御装置御装置の系統図である。
【図４】図３の制御装置にさらに水処理剤注入の制御を組み込んだ場合の系統図である。
【図５】  1個の３方自動開閉弁と1個の２方自動開閉弁を用いた制御装置御装置の系統図である。
【符号の説明】
１  循環水配管
２  電気伝導度検知部
３  電気伝導度計
４  制御装置
５  水処理剤タンク
ＳＶ１、ＳＶ５  ３方自動開閉弁
ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４  ２方自動開閉弁
ＣＶ１ａ、ＣＶ１ｂ、ＣＶ２、ＣＶ３、ＣＶ４、ＣＶ５ａ、ＣＶ５ｂ  定流量弁
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ａ、Ｒ５ｂ  流量
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２、Ｐ３  水処理剤注入ポンプ
【図１】
0004518525.tif 000007
【図２】
0004518525.tif 000008
【図３】
0004518525.tif 000009
【図４】
0004518525.tif 000010
【図５】
0004518525.tif 000011