WO1992020979A1 - Systeme et procede pour refroidir un appareil - Google Patents

Description

明細書

装置冷却システム及び方法

技術分野

本発明は、 例えばクリーンルームの装置冷却システムに係わり、 特にメンテナ ンスが容易な装置冷却システム及び方法に関する。 背景技術

クリーンルームの空調に要する電力を最少とし、 クリーンルームの運転コスト を少なくするにはあらゆる装置からの発熱を装置直近で除去することが重要であ る。 通常装置冷却システムシステムの概要は、 図 4に示す通り、 市水貯水槽 1、 循環ポンプ 2、 ストレーナ一 8、 熱交換器 7および配管で構成され、 2 0〜2 5 °C程度の巿水を用 、て装置から熱の除去を行つている。

し力、し、 市水中には様々な物質が溶解または分散しているため、 市水を冷却水 として用いた場合次のような問題点が生じる。 例えば、 市水に含まれる砂、 ゴ ミ、 シリ力等の懸濁濁物質は配管内に堆積し、 配管を閉塞させてしまうことがあ る。 従って、 冷却水中の懸濁物質を除去するため、 ユースポイントの上流にスト レーナ一 8等を取り付けてはいるが、 懸濁物質を全て除去することはできず、 ス トレーナ一を通り抜けた微小の懸濁物質が配管内に徐々に堆積し、 最終的には配 管の閉塞に至るという 題がある。

一方、 市水中には C aイオン等も溶解しており、 ユースポイントで加熱されて 難溶性の炭酸カルシウムが生成し、 配管面に析出付着することがある。 また溶解 しているシリカ成分も徐々に析出し配管内面に付着する。 この結果、 冷却効率が 著しく低下し、 また送水抵抗が上昇するという問題がある。

市水を装置冷却システムに用いると以上述べたような問題があり、 これを解決 するために、 巿水の代わりに析出物質を完全に除去した純水を用いた検討を行つ た。 しかし、 この場合には、 ゴミ等の堆積や溶解物質の析出等による弊害はなく なったものの、 装置冷却システム内部に新たにバクテリア類が発生.増殖すると いう問題が起こった。 発生したバクテリアは、 上記懸濁物質や析出物質と同様、 配管内部や熱交換器に付着し、 熱交換効率の低下と共に、 配管系の送水抵抗の上 昇、最終的には配管系の閉塞といった障害をもたらした。

以上のような状況に鑑み、本発明は、装置冷却水に懸濁物質及び析出物質を除 去した純水を用い、且つバクテリアの発生を抑えて、 冷却効率が高く、 メンテナ ンス力容易な装置冷却システムを提供することを目的とする。 発明の開示

本発明の第 1の要旨は、純水を保持する貯水槽と、前記貯水槽より純水を導き 出し再び前記貯水槽に戻す配管と、前記配管内に純水を流すためのポンプと、 を 少なくとも有する装置冷却システムにおいて、前記純水中にオゾンを注入するた めの手段を設けたことを特徴とする装置冷却システムに存在する。

本発明の第 2の要旨は、純水を循環させて装置を冷却する装置冷却方法におい て、 前記純水として、 オゾンを含んだ純水を用いることを特徴とする装置冷却方 法に存在する。

以下に図を用いて本発明の装置冷却方法及びシステムを説明する。 図 1は本発 明のシステム構成の 1例を示す概念図である。

図中 1は純水の貯水槽 1であり、純水装置 （図示せず） と貯水槽 Iを連結する 配管 9を介して、純水装置から純水が供給される。貯水槽 1の純水は揮環ポンプ 2により加圧され給水配管 3を通ってユースボイント 4である各装置冷却部に送 水される。各装置冷却部に送水された純水は、装置で発生した熱を回収し、戻り 配管 5を通り熱交換器 7に送られ、熱交換器 7において、装置から回収した熱を 出する。熱交換器 7の下流において、戻り配管 5にはオゾン注入装置 6が接続 されており、 オゾン注入装置 6からオゾンの注入受けた後、純水は貯水槽 1に戻 される。 また、 システム運転開始時のゴミゃバクテリアの死骸を除去するため に上記配管にフィルタ一を設けてもよい。

以上の装置冷却システムに用いられる部材の材質は、 ゴミゃ装置の熱等により 析出する物質を冷却水に溶出しないもので 1 0 k g c m²程度の圧力に耐え得 るものが好ましく、例えばステンレス、硬質塩化ビニル、 ポリエチレンライニン グ鍀鉄管等が用いられる。

貯水槽 1は、 一般に容器、 冷却水入口、 出口、 純水供給口、 及び水位計からな り、 容器中の水位が低下した場合には配管 9を介し純水装置から純水が補給さ れ、 水位は一定に保たれる。

循環ポンプ 2は、 冷却水を 5 k g, c m²程度以上に加圧できるものならいず れの方式のポンプでもよく、 例えば渦卷型ポンプ等が用いられる。

熱交換器 7は、 バクテリアの混入を防ぐために密閉型のものが望ましく、 例え ばプレート型熱交換器等が用いられる。

本発明で用いられるオゾン注入装置 6は、 オゾン発生部とオゾン注入部から構 成される。 オゾン発生法としては、 例えば、 無声放電法、 光化学反応法、 電解 法、 放射線照射法、 高周波電解法等いずれの方法を用いてもよい。 また、 オゾン 注入法はオゾン発生部で発生したオゾンを冷却水に注入できるものであれば 、ず れの方法でもよく、 例えば、 ェゼクタ一、気泡塔、 ロータリーアトマイザ一、気 泡攪拌槽等を用 ヽた方法があげられる。

装置冷却システムにおけるオゾン注入装置 6の設置位置は、 冷却水配管系のど こに設けてもよ 、が、 バクテリアが最も発生しゃす 、貯水槽の直前に設けるのが 好ましく、 1力所に限らず、 2力所以上としてもよい。 また、 オゾン注入は常時 注入してもよくあるいは間欠的に注入してもよい。

本発明の冷却水中のオゾン濃度は、 数 p p bでも殺菌効果はみられるが、 パク テリアの発生を完全に防止するには、 冷却水系のどの場所においても 5 0 p p b あるいはそれ以上の濃度とするのが好ましい。 また上限は、 冷却システムの腐食 の観点から 1 p p mが好ましい。

オゾンは純水中においても自己分解により濃度が経時的に減少する。 従って、 冷却水系の配管長が長く、 注入点から最も遠い場所でオゾン濃度 5 0 p p bを維 持し、 かつ注入点での濃度を 1 p p m以下とするためには、 オゾン注入点を 1力 所でなく数力所に分けることが好ましい。

また本発明で用いられる純水とは、 比抵抗が 1 ΜΩ · c m以上で、 懸濁物質や 熱により析出するイオンや化合物等を殆ど含まない水である。 この純水は、 例え ば巿水を逆浸透装置に通した後、 ィォン交換塔で処理することにより得られる。 作用

以上述べたように冷却水配管系に、 オゾン注入装置を設け、 冷却水中のオゾン 濃度を常に 5 0 p p b以上に保つことにより、種々のバクテリアの発生を防止す ることができ、初期の高 tヽ冷却効率を維持することが可能となる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の装置冷却システムを示す概念図。 図 2は冷却水中のオゾン濃度 とパクテリァ数の関係を示すグラフ。 図 3はオゾン注入装置の構成を示す概念 図。 図 4は従来の装置冷却システムを示す概念図。

(符号の説明）

1 貯水槽、

2 循環ポンプ、

3 耠水配管、 -

4 ユースボイント （装置） 、

5 戻し配管、

6 オゾン注入装置、

7 熱交換器、

8 ストレーナ一

9 純水 （市水） 供給配管。

1 0 無声放 ¾ オゾン発生器、

I 1 ェゼクタ一。 発明を実施するための最良の形態

以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限 定されないことはいうまでもない。

図 1に示した構成の装置冷却システムを用い、本発明のバクテリア発生防止効 果を調べた。

冷却水として用いた純水は、巿水を逆浸透装置、 イオン交換塔及び限外ろ過装 置を用いて順に処理して作製した。 得られた純水の比抵抗は 3 ΜΩ · c mであつ オゾン注入装置 6として、 図 3に示す無声放電型オゾン発生器 1 0とェゼク ター 1 1からなる装置を用い、 これを熱交換器 7と貯水槽 1の間の配管に取り付 けた。 空気の無声放電により発生させたオゾンと空気の混合ガスを図 3に示すよ うにェゼクタ一 1 1のノズル部で吸引し、 冷却水中に種々の濃度のオゾンを溶解 させた。 また、 オゾンと一緒に吸引された空気はスロート部の下流で外部に放出 した。 循環冷却水中のオゾン濃度は、 オゾン発生器 1 0のオゾン発生量を調節す ることにより制御した。

貯水槽 1出口で冷却水をサンプリングし、 冷却水中のオゾン濃度の測定及びバ クテリア数の計測を行った。 ここで、 オゾン濃度の測定には、 オービスフェアー 製オゾン計 2 7 5 0 1を用いた。 またバクテリアの計数は、 1 1の冷却水を 0. 4 5 mメンブランフィルターでろ過してフィルターを培養液に浸し、 3 5 °Cの インキュベータ中に 2 4時間放置後、 発生したコロニー数を計数して行った。 得られた結果を図 2に示す。 図は、 オゾン注入前と注入開始後の冷却水中のバ クテリア数の経時変化を示す。 オゾン注入前のバクテリア量は 6 0 C F UZ 1 (C F U：コロニー形成単位） 程度冷却水中に存在したが、 オゾン注入によりバ クテリア数は急激に減少し、 オゾン濃度が高いほど速く減少した。 2 0 p p bの 濃度では、 バクテリア数は減少するが、 完全に除去することはできず、 2 0 C F U/ 1でほぼ一定となった。 5 0 p p b以上のオゾン濃度では、 オゾン 注入により急激に減少し、 注入開始 2時間後には生菌数が完全にゼロになった。 このことは 5 0 p p b以上のオゾンを注入すれば、 冷却水中のバクテリァ類の発 生を完全に防止できることを示した。

次に種々の生菌に対するオゾンの殺菌効果を調べるために、 表 1に示した生菌 について、 1 0分間でこれら生菌の 9 9 %を殺菌するオゾン濃度を求めた。 結果 を表 1の第 2欄に示す。 表 1

Cgg： 1 0分間で 9 9 %殺菌するのに必要な濃度 表 1は、ノ<クテリアの種類によって、 オゾン殺菌する場合必要な濃度が異なつ ていることを示しており、 最も高いオゾン濃度を必要とした Mycobacterium tuberculosisでもオゾン濃度が 5 O p p bあれば、十分な殺菌効果が得られる こと力、'分力、つた。

以上の結果は、冷却水中のオゾン濃度を常に 5 0 p p bになるようにオゾンを 注入すれば、ノ 'クテリアの発生を完全に防止でき、 またもし外部から混入したと してもすぐに殺菌し得るため、ノ<クテリァの増殖による冷却水配管系の熱交換効 率の低下や圧力損失の増大を防ぐことが可能なことを示した。 産業上の利用可能性

本発明により、 システム内においてバクテリアの発生を防止できるため、配管 系の熱交換効率の低下、 送水抵抗の上昇および配管系の閉塞といつた障害を防止 することが可能となる。 その結果、 高い冷却効率を安定して維持できる装置冷却 システムを提供することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 純水を保持する貯水槽と、 前記貯水槽より純水を導き出し再び前記貯水槽 に戻す配管と、前記配管内に純水を流すためのポンプと、 を少なくとも有する装 置冷却システムにおいて、前記純水中にォゾンを注入するための手段を設けたこ とを特徵とする装置冷却システム。

2. 純水を循環させて装置を冷却する装置冷却方法において、 前記純水とし て、オゾンを含んだ純水を用いることを特徴とする装置冷却方法。

3. 前記純水中のオゾン濃度を 5 0 p p b以上とすることを特徴とする請求項 2記載の装置冷却方法。