JPH0824909B2 - 蒸発式冷却装置の再循環流体処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広く水処理方法、特に
蒸発式熱交換装置内の水再循環装置に水処理薬品を添加
する優れた蒸発式冷却装置の再循環流体処理法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】冷却塔、蒸発式複水器、閉回路蒸発式流
体冷却器、直接蒸発式冷却器、空気洗浄器及びガス洗浄
器等を含む蒸発式熱交換装置及び空気浄化装置は業界で
は公知である。

【０００３】蒸発式熱交換装置は通常、ある処理通路か
らの熱を大気中に放出してこの通路を冷却する構造を有
する。動作の際は、蒸発式熱交換装置ではある処理通路
から送られる加熱水を空気に接触させる。空気との接触
中に、熱移動と流水移動が同時に発生し、蒸発する水の
一部は空気中に包含される。水の蒸発に要するエネルギ
は蒸発しない水の顕熱から供給される。従って、蒸発し
ない水の温度は低下して冷却が行われる。次に、冷却さ
れた水は処理通路に循環され別の熱を取り入れる。加熱
された水は冷却のため、蒸発式熱交換装置に再循環で戻
される。

【０００４】蒸発式冷却装置を通って再循環される水
は、動作中に水中の不純物によって汚染される。これら
の汚染物質は種々の経路で再循環水に導入される。

【０００５】例えば、空気中の不純物は接触する再循環
水に洗い落される。これらの不純物は再循環水中に懸濁
され、時間の経過と共に蒸発式熱交換システム内の通路
を閉塞したり腐食の問題を起こす。

【０００６】また、蒸発された水に含まれる非溶解固体
は、蒸発過程間に循環水中に残留する。更に、補充水を
経て別の非溶解固体を蒸発式熱交換システムに導入し、
これが蒸発する水に補給される点にも問題がある。水の
蒸発と補給のため再循環水の非溶解固体レベルは急速に
非受容レベルに増加し、熱伝達表面の剥離と蒸発式熱交
換システムの部品の腐食を起こす恐れがある。

【０００７】最後に、冷却塔を通して送られる空気から
蒸発式熱交換システムに絶えず生物学的有機体が補充水
を通して加えられる。蒸発式冷却装置の高温で、湿気を
含みかつ酸素を富有する環境は、生物学的成長の主な生
息地になる。微生物学的成長は通常、藻、スライム及び
バクテリアである。これらの成長は熱伝達表面のよごれ
を生じ、動作効率が低下し、苛酷な使用状態ではシステ
ム内の通路を完全に閉鎖することがある。

【０００８】再循環水が蒸発式熱交換装置の動作中に汚
染する傾向があるため、再循環水を処理して受容できる
レベルにこの品質を維持することが必要である。一般に
この処理は数種の過程で行われる。

【０００９】通常、不溶解固体高含量の再循環水の一部
を放出し、これを新しい補充水で置換して再循環水中に
存在する不溶解固体のレベルを制御することができる。
簡単な放出と新しい水の補充では再循環水のさび落し及
び腐食傾向の制御が不充分である場合には、特殊のさび
及び腐食防止用水処理薬品を使用できる。微生物学的成
長を蒸発式冷却システム内で効果的に制御することは一
般に困難である。この種の蒸発式冷却システム内に存在
する変動条件によって微生物学的成長の制御が困難とな
る一因である。これは、蒸発式熱交換装置が快適な冷房
又は絶えず変化するる空気調和状態で動作する場合に特
に著しい。

【００１０】例えば、空気調和システムの空調動作は一
日の間で高温期間内に要求される。この時間内の負荷で
ある蒸発式冷却装置から排除すべき熱量は一般に最大で
ある。負荷が増加するにつれて再循環水の温度は上昇
し、冷却塔を通過する空気量も増加する。この期間内で
は、蒸発式冷却システム内の微生物学的成長速度と、シ
ステムに対する微生物学的有機物の添加速度は最高レベ
ルに達する。

【００１１】同様に外気温度が夕方降下して空調の必要
性が減少すると、蒸発式冷却装置に加わる負荷は減少
し、再循環水の温度も低下する。この期間内では微生物
学的成長率も微生物学的有機体の増加率も減少する。

【００１２】一般に、蒸発式熱交換システム内の微生物
学的成長は再循環水に対する殺菌剤の添加で制御され
る。蒸発式熱交換器の再循環水に対する殺菌剤の添加は
幾つかの方法で行われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】普通の方法は液体の殺
菌剤をドラム缶等の容器から直接再循環水システムにポ
ンプに送り込む方法である。一般に、この方法は、液体
殺菌剤の処定量を定時的に、通常、時間単位又は曜日単
位で添加する。場合により、システムに添加される殺菌
剤のポンプ添加量は再循環水中の測定殺菌剤濃度に応じ
て決定される。

【００１４】不都合にも自動殺菌剤添加装置は費用がか
さみ、適量の殺菌剤添加を行うためには人為的注意が必
要である。また、操作者は殺菌剤容器が空になった時に
は定期的に交換しなければならない。更に、殺菌剤薬品
を定期的に添加すると、生物学的成長が低い時には供給
過剰になり、生物学的成長が高い時には供給不足になり
勝ちである。

【００１５】蒸発式熱交換装置の再循環水への殺菌剤添
加の別の方法は、固体殺菌剤のベッドから再循環水の側
流に流す方法である。この側流が殺菌剤ベッドを流動す
る時は、殺菌剤の一部は水流中に溶解する。しかし再循
環水に含まれる粒状物質による殺菌剤ベッドでの目詰り
を防止するため、薬剤ベッドを通る側流を瀘過して粒状
物質をベッドに流入する前に除去することが必要であ
る。

【００１６】最後の薬剤添加方法は、蒸発式熱交換装置
に対して人為的に「手動投薬」又は「大量投与」する方
法である。通常この方法は小型のシステムで高価な自動
薬剤添加システムが使用できない場合に選択される。

【００１７】「手動投薬」法を使用する場合は、操作者
は手で大量の処理薬品を定期的に、通常週間当り１回か
２回の割合で再循環水システムに添加しなければならな
い。この方法は明かに桁外れの腐食、スケーリングと微
生物学的制御が可能であるが、システム内に発病性有機
体が存在する場合には、重大な健康上の危険を招来する
恐れがある。例えば、殺菌剤の大量投与間の時間が充分
に長く、システム内に存在する病原菌が迅速な生長率を
有する場合には、病原菌の菌数は殺菌剤の二回の投与間
に危険なレベルまで増大する。

【００１８】微生物学的制御法で起こる他の問題はシス
テム部品上の生体フィルムの蓄積と沈殿である。多くの
殺菌剤は水中に遊離する微生物有機体を攻撃するように
処方される。この種の殺菌剤は生体フィルムと沈殿内に
含まれる微生物生物体を制御するのに使用する場合は非
常に効果が低い。殺菌剤が生体フィルム内に侵入でき
ず、殺菌剤が再循環水の水層内又は生体フィルム表面の
反応で消費されるため、殺菌効果が低下する。

【００１９】上記の諸点を考慮すると、蒸発式熱交換シ
ステムでの前記問題の解決には、システム内の処理薬剤
に対する必要量に比例した量で処理薬剤を添加し、処理
薬剤を常時あるレベルに維持することが重要である。処
理薬剤はシステム内の薬剤濃度をほぼ一定に維持するよ
うに必要量に比例した量で添加すべきである。例えば、
適当な薬剤添加で微生物体の数が有効に制御できると共
に、最小量の添加が可能になる。また、微生物体の沈殿
と生物フィルムの有効な制御のため、低濃度でも殺菌剤
が常に存在することが必要である。

【００２０】本発明は、補充流体の流速に実質的に比例
する量で処理薬品を必要とする一定量の流体に補充流体
を供給する蒸発式冷却装置の再循環流体処理法を提供す
ることを目的とする。本発明を蒸発式熱交換システムに
適用すると、微生物有機体の生成を制御し、微生物で発
生する腐食とスケーリングを制限すると共に最適の化学
的使用法が得られる有効な装置が得られる。また、本発
明は最小の資本投下によって、人的保護を必要とせずに
長期間運転できる再循環流体処理装置を得ることができ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明による蒸発式冷却
装置の再循環流体処理法は、処理薬品（72）の収容装置
（42）を設ける過程と、一定量の流体を補充する新しい
補充流体を収容装置（42）に供給する過程と、入口（6
4）と出口（66）との間に補充流体が通過する通路（7
5）を収容装置（42）に設ける過程とを含む蒸発式冷却
装置の一定量の流体を処理する。この再循環流体処理法
は、入口（64）と出口（66）との間の通路（75）に第１
開口部（78）を設け、第１開口部（78）の下流の通路
（75）の一部に減少断面積区域（76）を形成し、二次流
動流を通路（75）から第１開口部（78）を直接通過させ
ることにより収容装置（42）を通過する補充流体を一次
流動流と二次流動流とに分割する過程と、二次流動流を
処理薬品（72）に接触させる過程と、二次流動流を処理
薬品（72）で飽和させる過程と、減少断面積区域（76）
内に第２開口部（80）を形成し、補充流体が通路（75）
を通過するとき、第１開口部（78）を通る二次流動流を
第２開口部（80）を経て通路（75）に誘導しかつ還流さ
せ、一次流動流と処理薬品（72）により飽和した二次流
動流とを混合し、処理薬品（72）の一定の濃度を有する
補充流体を生ずる過程と、減少断面積区域（76）の断面
積に対する通路（75）の断面積の比率に対応して一次流
動流と二次流動流との流量比を制御することにより、補
充流体の流速に実質的に比例する量で処理薬品（72）を
必要とする一定量の流体に補充流体を供給する過程とを
含む。

【００２２】本発明の実施例では、二次流動流は、収容
装置（42）を通る補充流体の０.５〜２％である。沃素
を多数のビードの形で準備し、これらのビードを収容装
置（42）内のベッドとして配置してもよい。一定量の流
体は蒸発式熱交換装置の再循環流体であり、収容装置
（42）を通る補充流体は蒸発式熱交換装置の補充流体で
ある。

【００２３】本発明の実施例では、蒸発式熱交換装置に
使用する補充水を供給する管路内に収容装置（42）とし
てキャニスタが設置される。キャニスタは上部と底部と
を有し、底部には固体の処理薬品が充填される。キャニ
スタの上部は補充水の内部通路を有し、更に主流（一次
流動流）から小さい側流（二次流動流）が分割される。

【００２４】側流はキャニスタの底部を下方に向けら
れ、処理薬品の一部を溶解する。事実上、処理薬品を通
過すると、側流は飽和濃度に達する。飽和した側流はキ
ャニスタの上部を流れる主流と混合され、一定量の処理
薬品を含む補充水になる。

【００２５】蒸発式熱交換システムでは、システムに対
する補充水の割合は再循環水内の微生物制御に対する要
求にほぼ比例する。換言すれば、蒸発式熱交換システム
に対する補充水が高速のとき、システム内の制御に対す
る要求も高くなり、逆の場合は低くなる。従って、本発
明の補充水管路を通して蒸発式冷却装置に処理薬品を添
加することにより、再循環水システムに対する薬品添加
の割合は微生物スケール、その他の制御に対するシステ
ムに必要な処理薬品の最適使用量に対応することができ
る。

【００２６】補充水源を経て処理薬品を供給する別の利
点は、薬品が供給器に目詰まりを起こす危険がなく、瀘
過器を通る前に再循環水を瀘過するが必要なく、側流供
給装置によって薬品を供給できる点にある。従来の多く
の「ポット型」供給装置を使用するシステムでは再循環
水の一部は、ポット供給装置でシステムからポンプで吸
上げて再びシステムに戻した。不都合にも、再循環水中
の汚染物質はしばしば供給装置に目詰まりを起こして効
率を低下した。そのため従来のシステムでは供給装置に
達する前に、再循環水を瀘過して汚染物質を除去するこ
とが必要であった。本発明では再循環処理装置を通る補
充水は汚染物質を含まず清浄であるから、上記の問題は
発生しない。事実上、多くの蒸発式熱交換装置に使用す
る補充水は都市水道から得られる飲料水である。

【００２７】蒸発式熱交換システムで起こる腐食は通
常、重クロム酸カリウム又はポリホスホネート（polyph
osphonate）等の薬品の添加によって制御される。しか
し微生物が原因で発生する腐食は、生物学的沈殿の過程
に発生し、殺菌剤の添加によって制御される。スケーリ
ングは通常、蒸発式冷却システム内の水に硫酸水素ナト
リウムの添加によって制御される。しかしスケーリング
は生物学的沈殿物に関連することが多いから殺菌剤の添
加でも制御できる。

【００２８】

【作用】本発明では、補充流体を一次流動流と二次流動
流とに分割し、二次流動流を通路（75）から第１開口部
（78）を直接通過させて処理薬品（72）に接触・飽和さ
せた後、第２開口部（80）を経て通路（75）に誘導しか
つ還流させて一次流動流と混合することにより、処理薬
品（72）の一定の濃度を有する補充流体を生成すること
ができる。収容装置（42）の通路（75）に第１開口部
（78）と第２開口部（80）とを設けたため、補充流体を
完全に独立した２つの流動流、即ち一次流動流と二次流
動流とに分割できる。分割後は、一次流動流は処理薬品
（72）を全く含有しない純粋な補充流体の流動流のまま
である一方、二次流動流は処理薬品（72）により飽和さ
れた補充流体の流動流となる。また、第１開口部（78）
の下流の通路（75）の一部に減少断面積区域（76）を形
成し、減少断面積区域（76）内に第２開口部（80）を形
成することにより、減少断面積区域（76）ではベンチュ
リ効果によって補充流体の流速に対応した負圧が発生
し、発生した負圧により二次流動流が第２開口部（80）
を経て通路（75）に誘導される。ここで、純粋な補充流
体の一次流動流と処理薬品（72）により飽和した補充流
体の二次流動流とが混合され、処理薬品（72）の一定の
濃度を有する補充流体が生じる。

【００２９】また、減少断面積区域（76）の断面積に対
する通路（75）の断面積の比率を適宜設定することによ
り一次流動流と二次流動流との流量比を制御することが
できるため、処理薬品（72）を所望濃度で混合した補充
流体が得られる。更に、減少断面積区域（76）では、補
充流体の流速に実質的に比例する量で処理薬品（72）を
必要とする一定量の流体に補充流体を供給することが可
能となる。

【００３０】殺菌剤の選択は本発明では重要である。純
粋な沃素は、比較的低い環境的に受容できる濃度で使用
すると微生物学的有機体を制御するのに有効であるから
好適である。また、純粋な沃素は水中で低い溶解度を有
する。この特性のため収容装置（42）の底部を流れる二
次流動流（側流）は沃素飽和濃度に達することができ
る。しかし沃素、塩素及び臭素を含む化合物も前記殺菌
剤と同様に利用できる。二次流動流が沃素で飽和する
と、二次流動流中の沃素濃度は一定になる。従って二次
流動流が主流の補充水に流入されると、補充水流中の沃
素濃度もほぼ一定になる。

【００３１】二次流動流に関連する本発明の沃素の使用
により殺菌剤の過度の溶解を防止でき、システム中の生
物学的成長率が小さい場合の浪費を防止する。一度、二
次流動流が飽和濃度に達すると、余分の沃素は溶解しな
い。システムが補充水を必要とせずに、二次流動流が沃
素に接触する期間がかなり長い場合に、殺菌剤の浪費を
防止することは重要である。

【００３２】殺菌剤の使用量も調整でき、所定のシステ
ムに対する殺菌剤の量も計算できる。事実上、容器内で
の固体殺菌剤の保持量を正確に測定できれば、全動作期
間中、継続する充分量の沃素を供給することができる。

【００３３】本発明の方法は、自動的供給方法である。
蒸発式冷却装置に補充水を加える方法は、補充水に対し
て絶えず変化する要求によって自動的に制御しなければ
ならない。従って、補充水源に殺菌薬品を添加すること
によって、本発明は既存の自動制御システムを利用す
る。このため供給装置と自動制御装置の二重の装置の使
用を回避でき、殺菌処理システムの初期コストを最小に
することができる。また補充水に対する殺菌剤は静的構
成によって添加されるから、維持すべき機械部品数は少
数である。

【００３４】システム内に殺菌剤をほぼ一定割合で供給
する装置は低価格で得られ、本発明は殺菌剤制御の緩慢
供給法に対する優れた改善となる。このため、緩慢に殺
菌剤を供給するシステムに発生する高濃度の発病性有機
体により引き起こされる健康上の危険を防止することが
できる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明による蒸発式冷却装置の再循環
流体処理法の実施例を図１〜図４について説明する。

【００３６】図１は本発明による蒸発式冷却装置の再循
環流体処理法を適用した蒸発式冷却塔１０の正面断面図
を示す。図１に蒸発式冷却塔１０を示すが、本発明は蒸
発式凝縮器、閉回路冷却器、直接蒸発式冷却器等の任意
の蒸発式冷却装置に利用できる。また、強制通風逆流冷
却塔として蒸発式冷却塔１０を示すが、本発明は誘導通
風型逆流、直交流、自然通風型双曲線冷却塔のような他
の型式の冷却塔にも利用できる。

【００３７】蒸発式冷却塔１０は外側ケーシング１２及
び補集溜め１４を有する。遠心型又は図示のようなかご
型又軸流型ファン等のファン２０がケーシング１２に設
けられる。蒸発式冷却塔１０は通常、多数のプラスチッ
ク又は金属シートで構成される流動粒子分離器１８を含
み、流動粒子分離器１８を通って蒸発式冷却塔１０の外
側に流動する水粒が捕捉される。

【００３８】再循環水スプレーヘッダ３２はケーシング
１２を通して蒸発式冷却塔１０に連絡される。スプレー
ヘッダ３２は通常、亜鉛めっき鋼管又はポリ塩化ビニル
（ＰＶＣ）の配管で構成される。オリフィスノズル３４
がスプレーヘッダ３２に取付けられ、オリフィスノズル
３４はポリプロピレン等のプラスチック材料で作られる
が他の類似のプラスチック材料も使用できる。

【００３９】スプレーヘッダ３２の下方には熱伝達媒体
１６が配置される。熱伝達媒体は通常、多数の薄いプラ
スチックシートで作られ、この上を再循環水が通過す
る。熱伝達媒体１６は、空気と再循環水との間の熱伝達
表面面積を最大にしかつ蒸発式冷却塔１０を通る空気流
の圧力低下を最小にするものである。

【００４０】管路２９によって循環用ポンプ２８に連結
される吸引スクリーン４０が溜め１４内に設けられる。
吸引スクリーン４０は、溜め１４から排出されるごみを
除去するため、通常亜鉛めっき鋼又はステンレス鋼等の
金属製スクリーンで構成される。循環用ポンプ２８は再
循環水の冷却を必要とする処理通路に還流する管路３０
に連結される。

【００４１】放出管４６は蒸発式冷却塔１０の溜め１４
から図示しないドレンまで伸び出す。放出管４６は再循
環水の一部を除去して、システム内に溶存される固体の
レベルを制御する目的がある。弁４８が溜め１４から供
給される再循環水の量を制御するため放出管４６内に設
けられる。通常、弁４８は管路３０内に通常配置された
導電率プローブ５２によって再循環水の導電率を測定す
る導電率計５０に連結される。再循環水中に溶存する固
体が増加すると、再循環水の電気伝導度も増加する。再
循環水の伝導度が所定のレベルに達すると、導電率計５
０は弁４８に信号を送ってこれを開放し、再循環水の一
部を溜め１４に放出する。前記自動放出システムを本発
明に利用することも好適であるが、手動放出法によって
再循環水の溶存固体のレベルを制御することも可能であ
る。

【００４２】蒸発と放出のためシステムから失われる水
を補給するため、蒸発式冷却システムに余分の水を添加
する要求の結果、通常、補充水制御装置が使用される。
図１の補充水制御装置をフロート球即ち浮球３６と機械
式弁３８として示すが、電子式レベル制御装置と弁等の
他の補充水制御装置も使用できる。

【００４３】浮球３６は補充水源管路４４に連結された
機械式弁３８に連結される。本発明では、管路４４内に
は固体殺菌剤が充填されたキャニスタ（収容装置）４２
が配置される。

【００４４】図２はキャニスタ４２の拡大図を示す。通
常、キャニスタ４２は上部ハウジング６０と底部容器６
２で構成される。底部容器６２と上部ハウジング６０は
通常、ねじ溝７０で連結できるが他の連結方法も使用で
きる。キャニスタ４２は通常、ポリプロピレンのモール
ド成形で作るが、他のプラスチック材料を使用できる。

【００４５】図３に示す底部容器６２は通常、上部制止
用スクリーン６８と底部制止用スクリーン６９とを有
し、上部制止用スクリーン６８、底部制止用スクリーン
６９は固体殺菌剤７２の保持に使用される。上部制止用
スクリーン６８と底部制止用スクリーン６９には通常水
を流通させるが、殺菌剤７２を底部容器６２内に保持す
る薄くて孔のあいた多孔性プラスチック又は金属製シー
トで、これらは水を通過させるが殺菌剤７２を底部容器
６２内に保持する。

【００４６】最初底部容器６２は完全に殺菌剤で充填さ
れる。水が底部容器６２を通過する時、殺菌剤７２は消
耗され、殺菌剤のレベル面は図のように低下する。好適
実施例では殺菌剤７２は球状、粒子状であるが他の形態
でもよい。

【００４７】上部制止用スクリーン６８のメッシュサイ
ズ、即ち網目の大きさは本発明の適正動作にとって重要
である。一般に、殺菌剤７２を容器６２内に保持するよ
うに網目の大きさを充分に小さくしなければならない。
反対に、この網目の大きさは水は最小の抵抗で通過でき
る大きさでなければならない。また、この網目の大きさ
は非常に小さい殺菌剤を充分に通過させる大きさで、キ
ャニスタ４２の動作間は流動化でき、殺菌剤７２の大き
さが上部制止用スクリーン６８の網目を通過しない大き
さのとき、上部制止用スクリーン６８の網目は殺菌剤の
通過を阻止する大きさであることが望ましい。

【００４８】本発明の好適実施例では、処理薬剤即ち殺
菌剤７２は水の密度よりも充分大きい密度を有する。従
って水が殺菌剤７２のベッドを上方に流動すると、殺菌
剤７２の大部分は容器６２の底部に残留する。しかし、
殺菌剤７２が溶解すると、殺菌剤ビードは小さくなり、
ベッドを通る水流で生成される殺菌剤粒子の一部に加わ
る抗力が粒子に加わる重力よりも大きくなる。この時点
に達すると、殺菌剤粒子は流動化し容器６２の上部に移
動される。上部制止用スクリーン６８の網目の大きさは
十分に大きく、殺菌剤粒子を通過させて補充水の主流に
流入させる。好適実施例では、上部制止用スクリーン６
８の網目の大きさは０.５ｍｍ（０.０２０インチ）であ
る。

【００４９】底部容器６２内に設けられる管７４は、底
部容器６２の上辺から下方に伸び、底部容器６２の中心
を通って底部制止用スクリーン６９を貫通する。管７４
の目的は、上部ハウジング６０から流体流を底部容器６
２の底部まで流動させることである。

【００５０】底部容器６２と上部ハウジング６０を連結
する際、ガスケット８４を上部ハウジング６０に連結し
水密シールを形成する。ガスケット８４は好適にはエチ
レンプロピレンジモノマーゴム又はシリコーンゴム製で
あるが他のゴム材料でもよい。図２で示すようにガスケ
ット８４は補充水が薬剤ベッドをバイパスして第１開口
部７８から直接チャンバ８２に漏洩することを防止する
目的がある。

【００５１】図４に示すように、上部ハウジング６０に
は補充水が流入する入口６４と、上部ハウジング６０を
出て補充水源供給管に戻る出口６６とを有する。ベンチ
ュリ７６が入口６４と出口６６との間の上部ハウジング
６０内の流通路に設けられる。ベンチュリ７６の目的は
上部ハウジング内の水流を加速して補充水の二次流動流
（側流）を発生し、この側流を底部容器６２内に含まれ
る殺菌剤７２に接触させることである。

【００５２】通常、ベンチュリ７６は、図示のように滑
らかで円形の入口と出口とを有する。図示の配置はベン
チュリ７６を通る水流の乱流を最小にするため好適であ
る。しかし同様の効果は、滑らかなベンチュリ７６を使
用する代わりに、オリフィス板又は他の流動制限装置を
使用しても得られる。

【００５３】図２に戻り、補充水の側流の発生について
説明する。ベンチュリ７６の直前の上部ハウジング６０
内に第１開口部（側流入口）７８を配置することによっ
て、主流（一次流動流）から分割された補充水の側流が
得られる。第２開口部（側流出口）８０がベンチュリ７
６内に設けられる。補充水が上部ハウジング６０に流入
すると、この流量の大部分（一次流動流）はベンチュリ
７６と出口６６を通る。しかし補充水が上部ハウジング
６０を流動する際、低い静圧区域がこの内部とベンチュ
リ７６の下流に発生する。従って第２開口部８０の位置
の側流の静圧は第１開口部７８の位置の水の静圧よりも
小さい。

【００５４】この静圧差のため、補充水流の一小部分は
主流から分かれ、第１開口部７８に圧入される。第１開
口部７８を通る側流は、管７４を流下し、殺菌剤７２を
通り、更にチャンバ８２と第２開口部８０を通過する。
第２開口部８０を通る側流は主流と結合し再び主流と混
合する。

【００５５】本発明の好適実施例では、底部容器６２に
使用される殺菌剤は小球状の純粋な沃素である。小球状
の純粋な沃素は幾つかの理由で好適である。第一の理由
は純粋な沃素は３００ｍｇ／ｌの比較的低い冷水に対す
る溶解度を有する。この低溶解度と殺菌剤７２に対する
側流の比較的長い接触時間とのため側流は一定の純粋な
沃素飽和濃度に達する。好適には再循環水中の沃素濃度
は０.１〜０.５ｐｐｍであるべきである。再循環水に添
加した補充水が約３.０ｐｐｍの沃素濃度を有すると、
再循環水中の沃素のレベルは０.１〜０.５ｐｐｍの範囲
となることが判明した。従って補充水流に３.０ｐｐｍ
の沃素濃度を得るためには、側流はキャニスタ４２を通
る全補充水流の約１％となることが必要である。一定の
３００ｐｐｍの沃素濃度を有する側流が主補充水流に再
混合すると、得られる混合物は一定の約３ｍｇ／ｌの沃
素濃度を有するであろう。しかし種々の沃素濃度が得ら
れ、場合によっては側流の容積を変えることが適当であ
る。

【００５６】沃素の低溶解度は過剰の沃素が溶解され
て、補充水の添加が必要でない時期での沃素の浪費が防
止できる。このような時期では、側流は底部容器６２内
の殺菌剤との接触を継続する。しかし純粋な沃素の低溶
解度のため側流中に溶解する少量の沃素は側流を飽和す
るのに必要な量である。一度この飽和レベルに達する
と、余分の沃素は溶解しない。この特徴のため底部容器
６２内の沃素の供給は長時間継続する。事実上、底部容
器６２内に収容した場合に沃素が全動作期間継続する量
を計算することができる。

【００５７】上記の小球状の純粋な沃素が好適であるが
他の酸化性殺菌剤、例えば塩素又は臭素の化合物及び他
の有機又は無機の殺菌剤で水に対する溶解度の低いもの
は本発明に使用できよう。しかしこれらの代替殺菌剤の
溶解度の程度は、本発明の全予想特性を実現すべきか否
かを考慮すべきである。

【００５８】本発明は小規模から中規模、即ち約３５０
〜４００トンの蒸発式冷却装置を使用するシステムに最
も有用であると予想される。この程度の規模の装置に使
用すると、合理的な大きさのキャニスタ内で全動作期間
中継続する充分量の沃素を供給することが可能である。
小規模及び中規模のシステムは、自動的薬品供給装置を
設置する高コストのため、無処理のまま残したり、緩慢
供給法を使用して処理される。このため本発明は前記シ
ステムを低コストで処理をする優れた手段となる。

【００５９】代表的な応用では、冷却１トン当り４５ｇ
（０.１ポンド）の沃素を全期間に蒸発式冷却装置に供
給することが必要であると見積られる。この沃素量は蒸
発式冷却装置が約５サイクルの濃度で動作するものと仮
定して計算している。勿論、蒸発式冷却装置が５サイク
ル以外の濃度で動作され、動作期間が上記見積よりも長
く又は短かい場合、全期間の継続に必要な沃素量は変わ
ってこよう。

【００６０】本発明で使用するキャニスタは通常直径が
約７.６〜２０.３ｃｍ（３〜８インチ）で長さは約１
５.２〜９１ｃｍ（６〜３６インチ）である。この大き
さのキャニスタを使用すると、通路は通常、約１.６〜
２.５４ｃｍ（０.６３〜１.０インチ）の直径となろ
う。

【００６１】本発明の上記好適実施例で主流の約１％に
等しい側流を生成するためには、ベンチュリ７６の横断
流動面積が通路７５の横断流動面積の約５０％に等しい
ことが必要である。一般に第１開口部７８は大型で側流
流動に対して微小の拘束を与える。しかし第２開口部８
０の大きさはベンチュリ７６の大きさに対して制御しか
つ合致し、過度の側流流動を防止するため充分な拘束を
加えなければならない。例えば、直径１.５ｃｍ（０.５
９インチ）のベンチュリを使用すると、第２開口部８０
の直径は約０.２ｃｍ必要であろう。しかしベンチュリ
の大きさと側流出口の大きさは他の組合せが使用できよ
う。

【００６２】本発明の重要な特徴は、殺菌剤がシステム
内の生物学的要求に比例して蒸発式冷却装置に添加され
ることである。図１に示すように、この特徴はキャニス
タ４２内に含まれる殺菌剤が補充水供給源４４を経て添
加して達成される。

【００６３】業界では、蒸発式冷却装置内の微生物学的
有機体の生長率は再循環水温度の増加とともに通常増大
することが公知である。多くの蒸発式冷却システムで
は、再循環水の温度は、装置に加わる負荷又は装置から
排除すべき熱量が増加するにつれて上昇する。

【００６４】業界では、蒸発式冷却装置に加わる負荷が
増大するにつれて、装置から蒸発すべき水の量も必然的
に増加して所要の冷却を行うことも公知である。また、
溶解固体のレベルをほぼ一定レベルに維持するために
は、蒸発率が増加するにつれて冷却塔の放出率を増大す
ることが必要である。高負荷時の増大した蒸発及び増大
した放出率によるシステムからの水の損失の増加のた
め、これに応じてシステム内に充分の水を維持するため
装置に対する補充水量を増加することが必要である。

【００６５】システムに添加される補充水量は蒸発式冷
却装置に加わる負荷にほぼ比例し、システムに加わる負
荷は蒸発式冷却装置内の微生物学的成長率にほぼ比例す
るため、蒸発式冷却システムに加えられる補充水添加率
はシステム内の微生物学的成長率にほぼ比例すると断言
できよう。

【００６６】本発明はこの関係を利用して、自動的に、
高価な自動薬品供給装置及び日常の作業員の注意を必要
とせず、蒸発式冷却システム内の微生物制御の必要に比
例して殺菌剤を添加する生物学的水処理法を提供するも
のである。この方法によれば、多くのシステムに存在す
る薬品浪費を最小にすることができ、時間ベースで殺菌
剤を添加する従来のシステムより優れた利点が得られ
る。

【００６７】例えば、冷房又は空気調和に使用される蒸
発式冷却装置では装置動作時の１０％以下の最大性能で
動作している。従って従来の時間ベースの自動殺菌剤供
給システムでは、殺菌剤添加率は最大生物学的成長率に
基づいて設定されるから、従来のシステムでは時間の約
９０％殺菌剤を過剰供給することとなろう。

【００６８】他方、上記従来システムの時間ベース殺菌
剤添加が平均的生物学的成長率に基づく添加で行われれ
ば、従来のシステムは装置に加わる負荷が小さく、再循
環水の温度が低い時には殺菌剤を過剰供給して浪費する
こととなろう。同様に従来のシステムは負荷が大きくか
つ再循環水の温度が高い時には殺菌剤の供給が不足する
であろう。システム内に有害な病原菌が存在すれば、こ
の供給不足の状態はシステム内の有害病原菌の濃度を極
めて危険なレベルまで増大させる恐れがある。

【００６９】

【発明の効果】蒸発式冷却装置の再循環流体処理システ
ム中の流体の補充水に有効な殺菌剤濃度を維持し、自動
的に最適使用量の殺菌剤を供給して、流体の生物学的成
長を阻止する特徴を発揮する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による蒸発式冷却装置の再循環流体処
理法を使用する冷却塔の正面断面図

【図２】 殺菌剤を収容するキャニスタの断面図

【図３】 キャニスタの底部の断面図

【図４】 キャニスタの上部の断面図

【符号の説明】

１０．．．蒸発式冷却塔、 １８．．．流動粒子分離
器、 ２８．．．循環用ポンプ、 ３２．．．スプレー
ヘッダ、 ３４．．．オリフィスノズル、 ４０．．．
吸引スクリーン、 ４２．．．キャニスタ（収容装
置）、 ５０．．．導電率計、 ７２．．．殺菌剤（処
理薬品）、 ７６．．．ベンチュリ（減少断面積区
域）、 ７８．．．第１開口部、 ８０．．．第２開口
部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１ Ｌ ５４０ Ｅ ５５０ Ｂ Ｃ 1/76 Ａ Ｆ２８Ｃ 1/00 (72)発明者 ダニエル・エイチ・ポープ アメリカ合衆国78626 テキサス州ジョー ジタウン、ベリー・クリーク・ドライブ 30609 (56)参考文献 特開 昭61−293596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−98320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−39282（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−77687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−11691（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−505060（ＪＰ，Ａ) 実公 昭36−26550（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理薬品（72）の収容装置（42）を設け
   る過程と、 一定量の流体を補充する新しい補充流体を収容装置（4
   2）に供給する過程と、入口（64）と出口（66）との間
   に補充流体が通過する通路（75）を収容装置（42）に設
   ける過程とを含む蒸発式冷却装置の一定量の流体を処理
   する再循環流体処理法において、 入口（64）と出口（66）との間の通路（75）に第１開口
   部（78）を設け、第１開口部（78）の下流の通路（75）
   の一部に減少断面積区域（76）を形成し、二次流動流を
   通路（75）から第１開口部（78）を直接通過させること
   により収容装置（42）を通過する補充流体を一次流動流
   と二次流動流とに分割する過程と、 二次流動流を処理薬品（72）に接触させる過程と、 二次流動流を処理薬品（72）で飽和させる過程と、 減少断面積区域（76）内に第２開口部（80）を形成し、
   補充流体が通路（75）を通過するとき、第１開口部（7
   8）を通る二次流動流を第２開口部（80）を経て通路（7
   5）に誘導しかつ還流させ、一次流動流と処理薬品（7
   2）により飽和した二次流動流とを混合し、処理薬品（7
   2）の一定の濃度を有する補充流体を生ずる過程と、 減少断面積区域（76）の断面積に対する通路（75）の断
   面積の比率に対応して一次流動流と二次流動流との流量
   比を制御することにより、補充流体の流速に実質的に比
   例する量で処理薬品（72）を必要とする一定量の流体に
   補充流体を供給する過程とを含むことを特徴とする蒸発
   式冷却装置の再循環流体処理法。
2. 【請求項２】 二次流動流は、収容装置（42）を通る補
   充流体の０.５〜２％である請求項１に記載の蒸発式冷
   却装置の再循環流体処理法。
3. 【請求項３】 沃素を多数のビードの形で準備し、これ
   らのビードを収容装置（42）内のベッドとして配置する
   過程を含む請求項１に記載の蒸発式冷却装置の再循環流
   体処理法。
4. 【請求項４】 一定量の流体は蒸発式熱交換装置の再循
   環流体である請求項１に記載の蒸発式冷却装置の再循環
   流体処理法。
5. 【請求項５】 収容装置（42）を通る補充流体は蒸発式
   熱交換装置の補充流体である請求項４に記載の蒸発式冷
   却装置の再循環流体処理法。