(57)【要約】【課題】所定量の薬液を安定して供給可能な薬液供給システムを提供する。【解決手段】冷凍機１と冷却塔２との間を循環する冷却水に薬液を供給するための薬液供給システムであって、冷却水が循環する配管３内に設けられ、冷却水の水流によって回転させられるプロペラ１２と、プロペラ１２の内部に設けられ、薬液が流れる流路１２ｃと、流路１２ｃ内の薬液が吐出される吐出口２２とを有し、プロペラ１２が回転することによって流路１２ｃ内の薬液に生じる遠心力によって、吐出口２２から配管３内に薬液を吐出させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と冷却塔との間を循環する冷却水に薬液を供給するための薬液供給システムであって、
前記冷却水が循環する配管内に設けられ、前記冷却水の水流によって回転させられるプロペラと、
前記プロペラの内部に設けられ、前記薬液が流れる流路と、
前記流路内の薬液が吐出される吐出口とを有し、
前記プロペラが回転することによって前記流路内の薬液に生じる遠心力によって、前記吐出口から前記配管内に薬液を吐出させることを特徴とする薬液供給システム。
【請求項２】
前記配管の管壁を貫通して前記配管内に挿入され、前記流路と連通する中空シャフトを有し、該中空シャフトの内部空間を通して薬液が前記流路に供給されることを特徴とする請求項１記載の薬液供給システム。
【請求項３】
前記プロペラが前記中空シャフトに回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の薬液供給システム。
【請求項４】
前記中空シャフトが前記配管に回転可能に取り付けられ、前記プロペラが前記中空シャフトに固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の薬液供給システム。
【請求項５】
前記プロペラが複数枚の羽を有し、それら羽の少なくとも２枚以上に前記吐出口および前記流路がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の薬液供給システム。
【請求項６】
前記流路の途中に液溜り部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の薬液供給システム。
【請求項７】
前記流路に供給される薬液が貯留されるタンクを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の薬液供給システム。
【請求項８】
前記タンクから前記流路への薬液の供給を制御する弁を有することを特徴とする請求項７記載の薬液供給システム。
【請求項９】
空調機と、冷凍機と、冷却塔と、前記冷凍機と前記冷却塔との間で冷却水を循環させるための配管およびポンプと、前記配管内に薬液を供給するための薬液供給システムとを有する空調システムであって、
前記薬液供給システムは、
前記配管内に設けられ、前記冷却水の水流によって回転させられるプロペラと、
前記プロペラの内部に設けられ、前記薬液が流れる流路と、
前記流路内の薬液が吐出される吐出口とを有し、
前記プロペラが回転することによって前記流路内の薬液に生じる遠心力によって、前記吐出口から前記配管内に薬液を吐出させることを特徴とする空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器と冷却塔との間を循環する冷却水に薬液を供給するための薬液供給システムと、該薬液供給システムを備えた空調システムとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機などの熱交換器での熱交換によって温度が上昇した冷却水は、冷却塔へ送られ（戻され）、熱交換によって温度が下げられる。具体的には、冷却塔に送られた冷却水は、該冷却塔において外気（空気）と接触する。その際、冷却水の一部が蒸発することにより残りの冷却水が冷却される。そこで、冷却水を効率的に冷却するため、冷却水を滴状にして表面積の大きな充填材に流すことによって、冷却水と外気との接触時間を長くすることが一般的である。また、冷却水と外気とを接触させる方法には、向流型（カウンターフロー方式）と直交流型（クロスフロー方式）とがある。前者では、落下する冷却水に対して外気が下から上へ向けて当てられ、後者では、落下する冷却水に対して外気が直角に当てられる。
【０００３】
何れにしても、冷却水の大部分は熱交換器と冷却塔との間を長期間に亘って循環するので、レジオネラ菌などの細菌の発生や繁殖を防止するために、次亜塩素酸ナトリウムなどの薬液が供給（注入）される。具体的には、ダイヤフラムポンプを用いて少量の液液（数cc/分）を冷却水が循環する配管内に供給している。しかし、圧力の高い配管内に少量の薬液を押し込むためポンプのエアー噛みにより供給不良が多発していた。また、結晶化した薬液成分がポンプ内や配管内に固着し、薬液の円滑な流れが阻害されることもあった。
【０００４】
なお、冷却水に薬液を注入するためのシステムではないが、上下水道設備や工業用水施設において液状の薬品を処理水に注入する技術が特許文献１に記載されており、同文献では薬品の固まりによる注入管の詰まりが問題点として指摘されている。具体的には、特許文献１には、次のような薬品攪拌装置が開示されている。すなわち、水道管に挿入された薬品注入管の先端部分を水道管と平行になるようにＬ字状に折り曲げると共に、その先端に羽根車を回転自在に取り付けた薬品攪拌装置が開示されている。薬品注入管の他端は、薬品貯蔵槽に接続されており、薬品は薬品ポンプによって薬品貯蔵槽から汲み出され、薬品注入管を介して水道管へ送られる。
【０００５】
特許文献１によれば、水道管内を流れる処理水によって回転させられる羽根車によって、挿薬品注入管の先端開口部から水道管内に流出する薬品が処理水と効果的に混合されるので、薬品の使用量を減らすことができると共に、挿薬品注入管の詰まりが防止される、とのことである。
【特許文献１】特開平１１−５０７８号公報（段落[0013]、[0020]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１記載の薬品攪拌装置でも薬品（薬液）の注入にポンプを用いているので、ポンプ内で結晶化した薬液成分の固着による不具合を回避することはできない。また、薬液成分の結晶化は、薬液が冷却水と接する場所、すなわち、温度差や濃度差が大きな場所で発生する。特許文献１記載の薬品攪拌装置では、薬品注入管の先端開口部がその場所に相当する。従って、先端開口部の先に設けられた羽根車によって薬液と処理水とを混合しても先端開口部における薬品成分の結晶化を効果的に防止することは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、所定量の薬液を安定して供給可能な薬液供給システムと、該システムを備えた空調システムとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の薬液供給システムは、熱交換器と冷却塔との間を循環する冷却水に薬液を供給するための薬液供給システムであって、冷却水が循環する配管内に設けられ、冷却水の水流によって回転させられるプロペラと、プロペラの内部に設けられ、薬液が流れる流路と、流路内の薬液が吐出される吐出口とを有し、プロペラが回転することによって流路内の薬液に生じる遠心力によって、吐出口から配管内に薬液を吐出させることを特徴とする。また、本発明の空調システムは、上記特徴を有する薬液供給システムを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所定量の薬液を安定して供給可能な薬液供給システムと、該システムを備えた空調システムとが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の薬液供給システムの実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態の薬液供給システムを採用した空調システムの概略を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示されている空調システムは、空調機（不図示）と、熱交換器である冷凍機１と、冷却塔２と、冷凍機１と冷却塔２との間で冷却水を循環させるための流路（配管３）およびポンプ４とを含み、薬液供給システム１０は、主に配管３上に設けられている。図１に示す空調システムの配管３のサイズ（内径）は300A（378mm）、冷却水の流速は1.5m/s、冷却水の圧力は0.3MPaである。
【００１２】
図２に示すように、薬液供給システム１０は、配管３に挿入された中空シャフト１１と、中空シャフト１１の一端に回転可能に取り付けられたプロペラ１２と、薬液が貯留される薬液タンク１３と、薬液タンク１３に貯留されている薬液をプロペラ１２に設けられている吐出口２２へ導く薬液流路と、薬液流路の途中に設けられた電磁弁１４とを有する。
【００１３】
図３（ａ）に示すように、中空シャフト１１は、配管３の管壁を貫通しており、一端（先端）は配管３の内側に位置し、他端（後端）は配管３の外側に位置している。また、中空シャフト１１の先端寄りの部分は、配管３内に設けられた支持部材１５によって支持されている。一方、中空シャフト１１の後端寄りの部分（配管３を貫通している部分）は、配管３に溶接されている。
【００１４】
図３（ｂ）に示すように、中空シャフト１１の内部には、該シャフト１１を軸線方向に貫通する貫通穴１１ａが形成されており、その貫通穴１１ａによって薬液流路の一部が形成されている。尚、薬液流路の詳細については後述する。
【００１５】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、プロペラ１２は、一体に形成されたボス１２ａと４枚の羽１２ｂとを有する。ボス１２ａは円形であり、４枚の羽１２ｂはボス１２ａの周囲に等間隔（９０度間隔）で設けられている。プロペラ１２の内部には、各羽１２ｂごとに分岐した流路（分岐流路１２ｃ）が形成されている。具体的には、図５に示すように、ボス１２ａの底面には凹部２０が形成されており、該凹部２０の底面には、薬液が供給される供給口２１が開設されている。一方、各羽１２ｂの先端には、薬液が吐出される吐出口２２が開設されている。そして、ボス１２ａおよび各羽１２ｂの内部には、供給口２１と吐出口２２とを繋ぐ分岐流路１２ｃがそれぞれ形成されている。さらに、各分岐流路１２ｃの途中（羽１２ｂの内部）には、液溜り部２３が形成されている。
【００１６】
上記構造を有するプロペラ１２は、中空シャフト１１の先端に回転可能に取り付けられている。具体的には、中空シャフト１１の先端はボス１２ａの凹部２０内に挿入されており、対向する中空シャフト１１の外周面と凹部２０の内周面との間にベアリング２４が配置されている。これにより、プロペラ１２は、中空シャフト１１の外周面上を該シャフト１１の軸回りに回転可能である。さらに、凹部２０内に挿入された中空シャフト１１の先端面は、凹部２０の底面に突き当てられ、中空シャフト１１の貫通穴１１ａが底面に開設されている供給口２１と連通している。また、中空シャフト１１の先端面と凹部２０の底面との間にはＯリング２５が配置され、突き合わせ部分からの液漏れが防止されている。
【００１７】
再び図２を参照すると、配管３の外側に引き出されている中空シャフト１１の後端は、供給用配管３０を介して薬液タンク１３に接続されている。具体的には、図３に示すように、中空シャフト１１の貫通穴１１ａの端部には内周面に雌ネジが形成された呼び口１１ｂが形成されており、この呼び口１１ｃに供給用配管３０の外周面端部に形成されている雄ネジ（図示）が螺合されることによって、供給用配管３０と中空シャフト１１の貫通穴１１ａとが連通している。もちろん、中空シャフト１１の呼び口１１ｃに雄ネジを形成し、供給用配管３０の外周面端部に雌ネジを形成してもよい。尚、既述の電磁弁１４は供給用配管３０の途中に設けられている（図２）。
【００１８】
以上の説明から明らかなように、供給用配管３０、中空シャフト１１（貫通穴１１ａ）および分岐流路１２ｃによって、薬液タンク１３から各プロペラ１２の吐出口２２に至る薬液流路が形成されている。
【００１９】
次に、本実施形態の薬液供給システム１０の動作について説明する。ポンプ４（図１）が駆動されると、配管３内を流れる冷却水の水流によりプロペラ１２が回転する。すると、遠心力によって各プロペラ１２の液溜り部２３（図５）にある薬液が吐出口２２から吐出される。また、吐出口２２からの薬液の吐出量に応じた量の薬液が薬液流路を介して薬液タンク１３から汲み出されて供給される。
【００２０】
ここで、薬液が冷却水と接する場所はプロペラ１２（羽１２ｂ）の先端に設けられている吐出口２２である。この吐出口２２は、プロペラ１２の回転に伴って冷却水中を常時移動している。よって、吐出口２２およびその近傍において薬液成分が結晶化することは少なく、仮に結晶化が発生したとしても、薬液の流れを阻害する程度の大きさに成長する前に洗い流される。また、薬液の供給にポンプその他の機構を用いていないので、エアー噛みによる供給不良や供給不能が発生することもない。
【００２１】
これまでの説明から、プロペラ１２が回転することによって生まれる遠心力により液溜り部２３内の薬液に作用する圧力が配管３内の冷却水の圧力よりも高くなると、吐出口２２から薬液が吐出されることは明らかである。そして、遠心力により液溜り部２３内の薬液に作用する圧力は、液溜り部２３内の薬液の重量に依存する。そこで、配管３内の冷却水の圧力が高い場合には液溜り部２３の容積を大きくし、冷却水の圧力が低い場合には液溜り部２３の容積を小さくすることが望ましく、冷却水の圧力がさらに低い場合には液溜り部２３を形成しなくてもよい。
【００２２】
本実施形態では、供給用配管３０、中空シャフト１１（貫通穴１１ａ）および分岐流路１２ｃによって薬液流路が形成されている。しかし、薬液流路の構成は特定の構成に限定されるものではない。例えば、中空シャフト１１を延長し、該シャフト１１を直接薬液タンク１３に接続することによって供給用配管３０を省略することもできる。
【００２３】
電磁弁１４を開放するタイミングは、ポンプ４の駆動開始前でもよく、駆動開始と同時でもよく、駆動開始後であってもよい。さらには、ポンプ４の駆動中に必要に応じて電磁弁１４を開閉してもよい。電磁弁１４の開閉によって、薬液供給の有無、供給タイミング、供給量などを適宜調整することも可能である。
【００２４】
本実施形態では、固定された中空シャフト１１にプロペラ１２が回転可能に取り付けられている。しかし、中空シャフト１１を配管３に回転可能に取り付け、プロペラ１２を中空シャフト１１に固定してもよい。この場合、中空シャフト１１と供給用配管３０との接続にユニバーサルジョイントを採用するなど、適宜設計を変更する。
【００２５】
配管３内を流れる冷却水の水量や流速などに応じて、プロペラ１２の羽１２ｂの枚数、形状、水流に対する角度などを変更することによって、得られる遠心力を調整することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の薬液供給システムを採用した空調システムの一例を示すブロック図である。
【図２】図１の薬液供給システムの構造を示す模式図である。
【図３】（ａ）は中空シャフトの配管への取付け構造を示す一部断面の模式図であり、（ｂ）は中空シャフトの構造を示す模式的断面図である。
【図４】プロペラを示す模式図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】プロペラの中空シャフトへの取付け構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  冷凍機
２  冷却塔
３  配管
４  ポンプ
１０  薬液供給システム
１１  中空シャフト
１１ａ  貫通穴
１１ｂ  呼び口
１２  プロペラ
１２ａ  ボス
１２ｂ  羽
１２ｃ  分岐流路
１３  薬液タンク
１４  電磁弁
２０  凹部
２１  供給口
２２  吐出口
２３  液溜り部
２４  ベアリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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