冷却塔の薬注装置とは?主な役割やメンテナンス方法を解説

冷却塔(クーリングタワー)の中の冷却水を管理する上で欠かせないのが、薬注装置です。

薬注装置には、具体的にどのような役割があるのでしょうか?
また、どのような構造や仕組みをしているのかも気になるところです。

ここでは、冷却塔(クーリングタワー)の薬注装置のメンテナンス方法を主に解説していきます。

冷却塔(クーリングタワー)とは

冷却塔(クーリングタワー)とは、身近な物で例えて言うと家の中のエアコンとつながっている室外機のような役目をする装置のこと。

さらに冷房に例えて簡単に説明すると、室内にこもっている熱を室外に放熱し、冷たい空気を室内に送り込むという役割の一部を担っています。
水の蒸発を利用することで水を冷却しているのです。

お風呂上がりに体に水滴がついた状態で扇風機の風を浴びると、ひんやりとしますよね。これは、体についた水滴が蒸発する時に、周囲の熱を奪っていくためです。

この原理のことを蒸発熱または気化熱といい、この原理が冷却等でも使われています。

冷却塔(クーリングタワー)の種類

冷却塔(クーリングタワー)には、主に2つの種類が存在します。

開放式冷却塔(クーリングタワー)

こちらは外気と水を直接接触させることで、水を冷却しています。
接触させることで冷却の効率はとても良くなりますし、冷却塔(クーリングタワー)もコンパクトになります。

このようにメリットがありますが、外気からの汚れや不純物が入り込みやすいというデメリットもあります。

密閉式冷却塔

こちらは銅管コイルの中を水が通るため、水と外気は接触せずに冷却を行います。

冷却効率においては開放式に劣りますが、管の中は外気からの影響を受けにくいので、メンテナンスしやすいというメリットがあります。

使用環境によってそれぞれどちらかを選定することになりますが、今回注目している薬注装置と密接に関係しているのが、開放式の方です。

薬注装置の役割

冷却塔(クーリングタワー)の構造は少し複雑ですが、冷却塔(クーリングタワー)の中の冷却水をいつも最適な状態に保つために必要なのが、薬注装置です。
ここでは薬注装置と呼んでおりますが、メーカーによって呼び名が違う場合もあります。

しかし基本的な薬注装置の役割は同じです。
冷却塔(クーリングタワー)の中には水が循環しており、その中でよく起こる障害を防止するために薬注装置があります。

スケール障害の防止

スケールとは、冷却水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分やシリカなどが、冷却塔(クーリングタワー)の水分蒸発や伝熱面の加熱によって析出することです。
特に冷却塔(クーリングタワー)の開放式で起こる場合が多く、反対に水の蒸発をさせない密閉式では起こりにくい障害と言えます。

もっと詳しく説明すると、スケール障害は水を循環して再利用する際に、蒸発することで冷却中の硬度成分が濃縮され、 飽和溶解度が超えてしまうことで発生するのです。

薬注装置を設置することにより、水質悪化を事前に予防することができるため、スケール障害も防止できます。

藻類・細菌の繁殖の防止

こちらも主に開放式の冷却塔で起こることですが、冷却水と外気が触れることで外気の微生物や砂ぼこりなどが入り込みやすくなります。
冷却水は微生物の生育にとって適した環境であるため、藻類や細菌が繁殖していくのです。

さらにこの微生物や藻類から分泌される粘性有機物が蓄積するとスライム化し、悪臭や健康被害を引き起こします。

薬注装置は、このように不純物が入り込むのを自動で感知して、水質の悪化による藻類・細菌の繁殖を起こしにくくするという役割もあります。

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薬注装置の仕組み

これまで薬注装置の役割を解説してきましたが、 具体的にどんな仕組みで水質を最適な状態に保ってるのでしょうか。
主な働きとしては自動ブロー装置や薬剤によって水質を管理しています。

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薬剤には、スケール防止のものや腐食防止、スライム防止など、目的に応じたものが存在します。
さらに、その自動ブロー装置のほかにも様々なパーツが合わさることで、冷却塔(クーリングタワー)の冷却水を管理しています。

製品にもよりますが、中には太陽光発電パネルと組み合わせる蓄電池タイプのもの、タイマーが内蔵されているもの、アルカリ電池で動作する小規模向けのものまで様々です。

つまり、用途によって様々な仕組みの薬注装置が存在するのです。

薬注装置の構造

薬注装置は、様々なパーツが組み合わさっています。
水質管理を行う上で欠かせないパーツばかりです。

それぞれのパーツがどんな働きをするのかを合わせて、構造を解説していきます。

自動ブロー装置

自動ブロー装置とは、伝導率という電気の通りやすさを計測することで、水の汚れ具合を判断する装置のことです。
物質を含まない水には反応しませんが、水の不純物が増えることにより電気が通りやすくなるという性質を利用しています。

自動で感知した後は、電動ブローバルブを自動で開閉することで新しい水を冷却塔(クーリングタワー)に給水してくれるため、冷却水をきれいな状態で常に保てるようにしてくれるのです。

電動ブローバルブ

電動ブローバルブは、先ほど解説した自動ブロー装置に連動してブローを自動で行うためのパーツです。
自動ブロー装置から信号が送られることで開閉し、新しい冷却水の供給が行われます。

パルス発信式流量計

補給される水の量を計測し、パルス信号を薬注ポンプへと発信する役割があります。
電動ブロー装置による補給水の量に合わせて薬注ポンプが動くため、冷却水での薬剤濃度は常に一定を保たれます。

薬注ポンプ

薬注ポンプとは、冷却水を処理するための薬品を冷却水に添加するための装置です。

冷却水に添加する薬品は多すぎても濃すぎてもいけません。
補給される水の量に対して適切な薬品量を添加してくれるのが、薬注ポンプの役割です。

注入方法にも種類があり、給水比例注入式やタイマー注入方式があります。

給水比例注入式

給水比例注入式は、給水量をパルス発信式流量計で計算して、パルス信号によって薬注ポンプを作動させる方法です。
給水された分しか薬品を使わないため、無駄に薬品を使いすぎるのを防げます。

タイマー注入方式

タイマー式は、時間を設定しておくことで決まった時間に薬品を注入できる方法です。

たとえば、〇時間に〇分間注入するなど細かく設定も可能です。ただし、この場合は薬品の濃度が高くなる可能性があったり、季節によって水の蒸発する量が変わるため、こまめにタイマーの設定変更が必要になります。

薬剤タンク

薬剤タンクは名前の通り、水処理を行う際に利用する薬品を入れておくタンクのこと。
タンクにも様々な大きさがありますが、 月間の薬剤使用量を計算した上で必要な大きさのタンクを設置することが大切です。

導電率の方式

薬注ポンプの中には導電率コントローラーが搭載されているものも多くあります。
その際にいくつかの方式がありますので、ここで説明していきます。

導電率とは、水溶液の性質を知る上で重要な指標のこと。

自動ブロー装置の項でも触れましたが、『液体中の電気の流れやすさ』を示す指標です。
水は様々な物質を溶かす性質があり、その溶け込んだ物質によって電気が流れやすくなります。

種類としては、『2電極方式』や『4電極方式』があり、電極表面の汚れや分極の影響を受けにくい4電極方式の方が優れています。
一方、2電極方式の場合、導電率が高くなればなるほど分極の影響で誤差が出やすくなるでしょう。

そのほかに、『電磁誘導方式』というものがあります。
こちらは電磁誘導によって電極表面の汚れ・分極の影響が少ないですが、導電率セルが大きくなるため、少量の水の測定には不向きです。

まとめ

冷却水の様々な問題は、薬注装置の設置によって未然に防ぐこともできます。
冷却塔(クーリングタワー)を問題なく安全に利用できるように、日頃からメンテナンスをきちんと行っておきましょう。

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