JP2007107794A - 冷却塔の水質管理方法及びその水質管理方法を用いた冷却塔 - Google Patents

Abstract

【課題】 メンテナンス及び運転コストを軽減でき、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持する。
【解決手段】 冷熱負荷（１２）から戻される高温の冷却水を空気中に散布し（６）、水の蒸発潜熱により冷却水を冷却して再び冷熱負荷に循環供給する冷却塔（１）の水質管理方法において、冷却水の戻り温度（２１）と冷却水の供給温度（２０）との差及び冷却塔に流通される冷却水量に基づいて放熱量を求め（２２）、その放熱量を水の蒸発潜熱で賄うものとして冷却水の蒸発量を求め（２２）、求めた蒸発量に基づいて冷却水中の不純物濃度を求め（２２）、その不純物濃度を許容値以下に維持するように冷却塔への補給水量（１８）と冷却水のブローダウン量（１９）とを制御することにより、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷却塔の水質管理方法及びその水質管理方法を用いた冷却塔に係り、具体的には、カウンターフロー型及びクロスフロー型等の開放型冷却塔の水質管理技術に関する。

一般に、冷房装置や冷温水機などの冷熱が要求される冷熱負荷装置に低温の冷却水を供給し、冷熱負荷装置から戻ってくる高温の冷却水を大気中に散布して一部の冷却水を蒸発させ、その蒸発潜熱により低温の冷却水を再生して再び冷熱負荷装置に循環供給する開放型の冷却塔が広く用いられている。

このような開放型の冷却塔の循環冷却水は、放熱のために一部の冷却水が蒸発するため、冷却水に含まれる例えばシリカなどの不純物が濃縮される。濃縮された不純物が冷熱負荷装置の伝熱管等にスケールとなって付着すると、伝熱性能の悪化及び伝熱管等の腐食を引き起こすことがある。

このようなスケール付着を防止するため、一般に、循環冷却水の一部を定期的に排水（ブローダウン）して新たな冷却水を補給することにより、不純物の濃縮倍率を管理値以下に保持することが行われている。しかし、ブローダウン量を冷却塔の定格の循環冷却水量に合わせて一定量に設定すると、季節や時間によって冷熱負荷が少なく蒸発量が少ないにもかかわらず、必要以上に冷却水をブローダウンすることになり不経済である。

そこで、特許文献1に、冷却水の導電率を計測し、冷却水中の不純物の濃縮倍率が管理値を超えた場合に、冷却水をブローダウンすることが提案されている。これによれば、冷熱負荷に相関する蒸発量に合わせてブローダウン量を制御できるから、無駄に冷却水を棄てることがなくなり、運転コストを下げることができる。

特開昭４７−２４３９２号公報

しかしながら、特許文献1に記載された導電率計による水質管理方式の場合、ブローダウン量を減らすために水質管理値を厳しく設定すると、導電率計そのものに不純物のスケールが付着することがある。導電率計にスケールが付着すると、導電率が低い方に計測されてしまうため、ブローダウン量が減って、さらにスケールが付着しやすい状態になり、伝熱管にとっては好ましくない方向になる。したがって、水質管理値を安全側に設定するか、導電率計のメンテナンスを定期的に行なって、不純物濃度を許容値以下に安定に保持する必要がある。

一方、不純物スケールの付着を抑制する薬剤を冷却水中に注入して、不純物の許容濃縮倍率を高く（例えば、２倍）することが知られているが、薬剤費による運転コストの上昇という問題の他、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持するために、水質分析及び薬注管理を比較的短い周期で定期的に実施する必要があるという問題がある。

本発明は、メンテナンス及び運転コストを軽減でき、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、冷熱負荷から戻される高温の冷却水を空気中に散布し、水の蒸発潜熱により前記冷却水を冷却して再び前記冷熱負荷に循環供給する冷却塔の水質管理方法において、前記冷却塔における冷却水の蒸発量を求め、該蒸発量に基づいて前記冷却水中の不純物濃度を求め、該不純物濃度を許容値以下に維持するように前記冷却塔への補給水量と前記冷却水のブローダウン量とを制御することを特徴とする。

すなわち、本発明は、冷却水が蒸発して冷却水中の不純物が濃縮されて濃度が高くなることから、蒸発量を求めれば冷却水中の不純物の濃縮度合いを求めることができることに鑑みてなされたものである。このようにして不純物の濃度が求まれば、その濃度を許容値以下に維持するために必要な新たな冷却水の補給量を計算により求めることができる。そして、求めた量の新たな冷却水を補給することにより、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に低減でき、伝熱管等にスケールが付着することに伴う問題を回避することができる。特に、導電率計等の計測器や薬剤を用いないことから、メンテナンス及び運転コストを軽減でき、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持できる。

ここで、冷却水の蒸発量は、冷熱負荷から戻される冷却水の戻り温度と冷熱負荷に供給する冷却水の供給温度との差及び冷却塔に流通される冷却水量に基づいて放熱量を求め、求めた放熱量が冷却水の蒸発潜熱で賄われたものとして算出することができる。つまり、冷却水の戻り温度と供給温度との差は、基本的に、蒸発した冷却水の蒸発潜熱によって生じたものであり、かつ流通される冷却水量に相関する。そこで、戻り温度と供給温度を通常設けられる温度センサにより検出するとともに、冷却水量を例えば冷熱負荷の運転状態量に基づいて求めることにより、容易に冷却水の蒸発量を算出することができる。

ところで、蒸発量と同じ量の新たな冷却水だけを補給すると、新たな冷却水中に含まれる不純物のために不純物濃度が徐々に高くなるから、蒸発量以上の冷却水を補給しなければならない。そこで、不純物濃度の許容値を補給水中の不純物濃度のＦ倍とし、蒸発量をＶａとしたとき、補給水量ＶｑをＦ・Ｖａ／（Ｆ−１）を目標に制御し、ブローダウン量ＶｂをＶａ／（１−Ｆ）を目標に制御することにより、不純物濃度を許容値近傍に維持することができる。

また、本発明の水質管理方法を実施する水質管理手段を備えた冷却塔は、頂部に開口を有するケーシングと、該ケーシング内の上部に設けられた冷却水の散水ノズルと、前記ケーシングの底部に設けられた冷却水の水槽と、前記ケーシングの前記開口に設けられ該ケーシング内に空気を流通させる送風機と、前記水槽内の冷却水を吸引して冷熱負荷に供給して前記散水ノズルに循環させる冷却ポンプと、前記水槽の水位を設定範囲に保持するように補給水を供給する水位制御手段と、前記設定範囲の上限よりも高い水位に開口位置が設定されたオーバーフロー配管と、前記冷却水の水質を管理する水質管理手段とを備え、前記水質管理手段は、前記冷却塔における冷却水の蒸発量を求める蒸発量演算手段と、該蒸発量演算手段により求めた蒸発量に基づいて前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持するのに必要な冷却水の補給水量を求める補給水量演算手段と、該補給水量演算手段により求めた必要補給水量を冷却塔に補給する補給水供給手段とを有してなることを特徴とする。

この場合において、水質管理手段は、水位制御手段により補給される補給水量を検出する流量検出器と、この流量検出器により検出された補給水量を設定時間ごとに積算して補給水量積算値を求める補給水量積算手段と備えて構成することができる。そして、蒸発量演算手段は、蒸発量を前記設定時間ごとに積算して蒸発量積算値を求め、補給水量演算手段は、前記設定時間ごとに蒸発量積算値に基づいて不純物濃度を許容値以下に維持する必要補給水量を求め、その必要補給水量と補給水量積算手段により求めた補給水量積算値との差を補給水量とすることを特徴とすることができる。

この場合において、蒸発量演算手段は、冷却水ポンプが運転開始してから設定時間内（例えば、２０秒以上）は、蒸発量の積算を停止することが好ましい。冷却水ポンプの起動直後は、冷却水温度が変動し、信頼性に欠けるためである。

また、水位制御手段は、ボールタップ式自動弁を用いることができる。また、これに代えて、水槽の水位を検出する水位センサと、補給水配管に設けられ水位センサにより検出された水位に応じて開閉される電磁弁とを備えて構成することができる。

さらに、オーバーフロー配管は、開口位置を水槽水位の設定範囲の上限よりも、少なくとも冷却水ポンプを停止したときのシステム戻り水の水高を加えた水位に設定することが好ましい。

本発明によれば、メンテナンス及び運転コストを軽減でき、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容範囲内に安定に保持できる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に本発明の水質管理方法が適用されてなる一実施形態の冷却塔と冷熱負荷を含む冷却水系統構成図を示し、図２に本実施形態の水質管理手順のフローチャートを示す。

図１に示すように、冷却塔１は、筒状のケーシング２を備え、ケーシング２の下部の側面に空気流入口３が形成され、底部に冷却水の水槽４が設けられている。また、空気流入口３の位置よりも上方のケーシング２内に充填材５が収容され、充填材５の上方に、冷却水の散水ノズル６が配設されている。また、ケーシング２の頂部に開口７が設けられ、その開口７に送風機８が設けられている。水槽４の底部近傍に冷却ポンプ９の吸引口が連通され、冷却ポンプ９の吐出口は、冷却水の供給配管１０を介して冷温水機１１に設けられた冷熱負荷である熱交換器の伝熱コイル１２の一端に連結されている。伝熱コイル１２の他端は冷却水の戻り配管１３を介して冷却塔１の散水ノズル６に連結されている。

水槽４には、給水配管１４が挿入され、その先端に水位制御手段であるボールタップ式自動弁１５が設けられ、後述するように、水槽４の水位を設定範囲に保持するようになっている。また、給水配管１４から分岐して電磁弁１６を備えた補給水配管１７が水槽４の上部に挿入して設けられている。補給水配管１７の分岐部の上流側の給水配管１４には、給水量を計測する流量検出器１８が設けられている。通常、補給水には水道水が用いられるから、流量検出器１８は水道メータを適用することができる。さらに、水槽４には、水槽４の上端から冷却水が周囲に溢れ出ないように、図示しない排水溝に連通されたオーバーフロー配管１９が設けられている。オーバーフロー配管１９の上端開口は、水槽４の水位の設定範囲の上限よりも高い位置に設定されている。

一方、冷却水の供給配管１０と伝熱コイル１２との接続部に、冷却水入口温度を検出する温度センサ２０が設けられ、冷却水の戻り配管１３と伝熱コイル１２との接続部に、冷却水出口温度を検出する温度センサ２１が設けられている。冷温水機１１には、冷却水ポンプ９と電磁弁１６を制御する制御盤２２が設けられ流量検出器１８と温度センサ２０，２１の検出信号が入力されるようになっている。制御盤２２には、流量検出器１８と温度センサ２０，２１の検出信号に基づいて冷却水の水質を管理する本発明の特徴に係る水質管理手段が組み込まれている。つまり、水質管理手段は、冷却塔１における冷却水の蒸発量を求める蒸発量演算手段と、この蒸発量演算手段により求めた蒸発量に基づいて冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持するのに必要な冷却水の補給水量を求める補給水量演算手段と、この補給水量演算手段により求めた必要補給水量に基づいて、電磁弁１６を開閉制御して冷却塔１の水槽４に冷却水を補給する補給水供給手段とを有して構成されている。

ここで、水槽４の水位を設定範囲に保持する水位制御手段であるボールタップ式自動弁１５の構成について、図３に示した模式図を参照して説明する。オーバーフロー配管１９の上端開口の位置ＯＦＬは、水槽４の上端縁の位置ＭＬよりも若干の余裕を持たせた低い位置に設定される。一方、冷却水ポンプ９を停止したとき、散水ノズル６、冷却水の戻り配管１３及び伝熱コイル１２等に残っている冷却水が、システム戻り水として水槽４に流下して、水槽４の水位が停止時水位ＳＤＬまで上昇する。そこで、オーバーフロー配管１９の上端開口の位置ＯＦＬは、停止時水位ＳＤＬよりも余裕を持った高い位置に設定される。また、停止時の水位上昇分を見込んで通常運転時の上限水位ＨＬが設定され、通常運転時の下限水位ＬＬは冷却ポンプ９が空気を吸い込むことがない水位に設定される。そして、ボールタップ式自動弁１５は、水槽４内の水位に応じてボールが上下方向に揺動し、水位が下限水位ＬＬに達したときに図示していない弁体を開き、上限水位ＨＬに達したときに弁体を閉じるように構成されている。このように構成されることから、ボールタップ式自動弁１５の働きによって、冷却塔１の運転状態に応じて、水槽４の運転水位ＯＬは、下限水位ＬＬと上限水位ＨＬとの設定範囲内に保持されるようになっている。

次に、上記のように構成される本実施形態の冷却塔１の制御盤２２における水質管理手段の構成を動作とともに説明する。まず、本実施形態の冷却水の水質管理方法の原理について説明する。本発明は、冷却塔１における放熱量から蒸発量を求め、蒸発量に基づいて冷却水中の不純物の濃縮度合い（濃縮倍率）を求め、不純物の濃度を許容値以下にするために必要な新たな冷却水の補給量とブローダウン量とを計算により求めることを特徴とする。そこで、計算に関係する蒸発量等の因子を下記のとおり定義する。なお、本実施例の水質管理制御は、設定時間（例えば、３０分）ごとの積算値に基づいて行うものとする。

放熱量の積算値 ：ΣＱ
必要補給水量 ：Ｖｑ
蒸発量 ：Ｖａ
排水量（ブローダウン量）：Ｖｂ
補給水中の不純物濃度 ：ｃ
不純物の許容濃縮倍率 ：Ｆ
水の蒸発潜熱 ：Ｑｓ（例えば、６００ｋｃａｌ／Ｌ）
補給水の積算値 ：ΣＶ
ボールタップ式自動弁１５又は電磁弁１６を介して補給される補給水により冷却水に入ってくる不純物量はｃ・Ｖｑであり、排水により冷却水から出てゆく不純物量はｃ・Ｆ・Ｖｂである。不純物量の入出がつりあう条件は、ｃ・Ｖｑ＝ｃ・Ｆ・Ｖｂであるから、次式（１）が成立する。

Ｖｂ＝Ｖｑ／Ｆ （１）
また、給水の入出の収支から、次式（２）が成立する。

Ｖｑ＝Ｖａ＋Ｖｂ （２）
冷却塔における放熱は、全て水の蒸発潜熱Ｑｓによるものとすると、次式（３）が成立する。

Ｖａ＝ΣＱ／Ｑｓ （３）
上記の式（１）〜（３）より、必要補給水量Ｖｑは、次式（４）のようになる。

Ｖｑ＝ΣＱ＋Ｖｑ／Ｆ
（１−Ｆ）Ｖｑ＝Ｆ・ΣＱ／Ｑｓ
Ｖｑ＝Ｆ・ΣＱ／（（１−Ｆ）Ｑｓ） （４）
また、ブローダウン量である排水量Ｖｂは、次式（５）のようになる。

Ｖｂ＝ΣＱ／（（Ｆ−１）Ｑｓ） （５）
したがって、設定時間ごとに必要補給水量Ｖｑを演算し、その設定時間内における実際の補給水量の積算値ΣＶとを比較し、次式（６）が成立するように、電磁弁１６を開いて冷却水を補給することにより、冷却水中の不純物の濃縮倍率を許容値Ｆ以下に保持することができる。

ΣＶ≧Ｖｑ （６）
ここで、実際の補給水量の積算値ΣＶは、流量検出器１８に水道メータを用いた場合は、水道メータから発信されるパルス数をカウントし、設定時間ごとに１パルス当りの流量を乗じて求める。また、許容濃縮倍率Ｆは、補給水の水質分析結果から得られる不純物濃度ｃと、循環冷却水の基準許容濃度との比率により設定する。

また、冷却水の放熱量の積算値ΣＱは、次式（７）により求めることができる。同式において、ＣＴiは温度センサ２０により検出された伝熱コイル１２の冷却水入口温度（冷却水の供給温度）、ＣＴoは温度センサ２１により検出された伝熱コイル１２の冷却水出口温度（冷却水の戻り温度）である。また、温度補正値Ｋは、温度センサ２０、２１相互のばらつきによる温度計測誤差を補正するものであり、工場の出荷検査又は試運転において、それらの温度センサ２０、２１が設けられら部位の温度が同一になる条件の基に温度を実測し、例えば、ＣＴi−ＣＴo＝Ｋを求めて制御盤２２に記憶しておく。

（ＣＴo−ＣＴｉ＋Ｋ≦０のとき）
ΣＱ＝ΣＱ
（ＣＴo−ＣＴｉ＋Ｋ＞０のとき）
ΣＱ＝ΣＱ＋（ＣＴo−ＣＴｉ＋Ｋ）×ｗ×ｔ （７）
ここで、ｗは、循環冷却水量（Ｌ／ｍｉｎ）であり、例えば、冷熱負荷の機種ごとに異なる値であり、ｔは、冷熱負荷容量の計測時間間隔（演算周期：ｍｉｎ）である。

このようにして求めた放熱量の積算値ΣＱに基づいて、許容濃縮倍率Ｆ以下に保持するために必要な補給水量Ｖｑを前記式（４）により求める。なお、真夏などの気温が高い場合は、自然蒸発量を無視できなくなる場合があるから、水質分析を行って許容濃縮倍率Ｆの基準値との差がある場合は、補給水量の補正値Ｒを求めて、式（４）の補給水量Ｖｑを補正した次式（８）を用いることが望ましい。

Ｖｑ＝Ｆ・ΣＱ／（（１−Ｆ）Ｑｓ）×Ｒ （８）
このようにして求めた必要な補給水量Ｖｑと、流量検出器１８の検出出力に基づいて求めた実際の補給水量の積算値ΣＶとを比較し、Ｖｑ＞ΣＶであれば、給水が必要と判断して、その差（Ｖｑ−ΣＶ）を求め、その差（Ｖｑ−ΣＶ）がゼロになるまで、電磁弁１６を開いて冷却水を補給する。冷却水が補給されることにより、水槽４の水位が上昇し、濃縮された不純物を含む冷却水の一部がオーバーフロー配管１９を介して排水され、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に抑えることができる。一方、Ｖｑ≦ΣＶであれば、冷却水の補給は不要と判断する。

このような原理に基づいて、制御盤２２の水質管理手段で実行する処理を、図2に示したフローチャートに沿って説明する。図２のフローチャートは、周期的に実行する。まず、ステップＳ１で、メモリに記憶されている補給水量の積算値ΣＶと放熱量の積算値ΣＱを現在の値に書き換えてリセットする。次いで、ステップＳ２において、冷却水ポンプが運転中か否かを判断し、運転中でなければステップＳ６に進んで電磁弁１６を閉じて、あるいは閉じていることを確認してステップＳ２に戻る。

冷却ポンプが運転中の場合は、ステップＳ３に進んで、前回の補給から設定時間である３０分以上が経過したか否かを判断し、経過していなければステップＳ６に進み、経過していればステップＳ４に進む。ステップＳ４では、必要な補給水量Ｖｑと、実際の補給水量の積算値ΣＶとを比較し、Ｖｑ＞ΣＶであれば、給水が必要と判断してステップＳ５に進み電磁弁１６を開いて、ステップＳ４に戻る。一方、Ｖｑ≦ΣＶであれば、冷却水の補給は不要と判断して、ステップＳ１に戻る。

図４に、図２のステップＳ１における補給水量の積算値ΣＶと放熱量の積算値ΣＱを現在の値に書き換えてリセットする処理の詳細な処理手順のフローチャートを示す。図４の処理は、所定の演算周期ごとに実行する。まず、ステップＳ１１において冷温水機１１が運転中か否かを判断し、運転している場合はステップＳ１２に進んで補給水量の積算値ΣＶを積算してメモリに記憶する。次いで、ステップＳ１３に進んで冷却水ポンプが運転中で、かつ起動後、設定時間（例えば、２０秒）以上経過しているか否かを判断する。この判断が肯定（Ｙ）であれば、ステップＳ１４に進んで、設定積算時間（例えば、３０分）を計数するＴ１（タイマ）のカウントを進め、放熱量の積算値ΣＱの積算を実行してメモリに記憶する。一方、ステップＳ１１の判断が否定（Ｎ）であれば、ステップＳ１５に進んで、補給水量の積算値ΣＶの積算を停止し、さらにステップＳ１６に進んで、Ｔ１（タイマ）のカウントを一時停止するとともに、放熱量の積算値ΣＱの積算を一時停止する。また、ステップＳ１３の判断が否定（Ｎ）であれば、ステップＳ１６に進んで、Ｔ１（タイマ）のカウントを一時停止するとともに、放熱量の積算値ΣＱの積算を一時停止する。

以上説明したように、本実施形態によれば、冷却水の戻り温度と冷却水の供給温度との差及び冷却塔１に流通される冷却水量に基づいて放熱量を求め、求めた放熱量が冷却水の蒸発潜熱で賄われたものとして冷却塔１における冷却水の蒸発量を求めて、冷却水中の不純物の濃縮倍率が許容値以下に維持するために必要な新たな冷却水の補給量を計算により求め、求めた量の新たな冷却水を補給するようにしていることから、伝熱管等にスケールが付着することに伴う問題を回避することができる。特に、導電率計等の計測器や薬剤を用いないことから、メンテナンス及び運転コストを軽減でき、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持できる。

具体的には、不純物濃度の許容値を補給水中の不純物濃度のＦ倍とし、蒸発量をＶａとしたとき、補給水量ＶｑをＦ・Ｖａ／（Ｆ−１）を目標に制御し、ブローダウン量ＶｂをＶａ／（１−Ｆ）を目標に制御していることから、不純物濃度を許容値近傍に維持することができる。

また、冷却水ポンプが運転開始してから設定時間内（例えば、２０秒以上）は、蒸発量の積算を停止するようにしているから、冷却水ポンプの起動直後の冷却水温度の変動を排除することができ、蒸発量の積算値の信頼性を向上できる。
（実施形態２）
図５に、本発明の水質管理方法が適用されてなる他の実施形態の冷却塔と冷熱負荷を含む冷却水系統構成図を示す。本実施形態が、図１の実施形態と相違する点は、水位制御手段であるボールタップ式自動弁１５に代えて、水槽４の水位を検出する水位センサ３１と、補給水配管１７に設けられ水位センサ３１により検出された水位に応じて開閉される電磁弁１６とを備えて構成したことにある。その他の構成は、図１の実施形態と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、水位センサ３１は３芯式のレベルスイッチであり、図３で説明したように、水槽４の水位が下限水位ＬＬ以下に達したときにオフ信号を、上限水位ＨＬ以上に達したときにオン信号を、制御盤２２に出力するようになっている。制御盤は、水槽４の水位が下限水位ＬＬ以下に達したときに電磁弁１６を開き、上限水位ＨＬに達したときに電磁弁１６を閉じるように構成されている。その結果、水槽４の水位は、下限水位ＬＬと上限水位ＨＬとの設定範囲内に保持されるようになっている。

すなわち、図６に示すように、水位センサ３１のオン・オフ状態を判断し（ステップＳ２１）、水位が下限水位ＬＬ以下に低下して水位センサ３１がオフしたときは、電磁弁１６を開いて給水し（ステップＳ２２）、その給水によって水位が上昇して上限水位ＨＬに達し、水位センサ３１がオンしたときは、電磁弁１６を閉じて給水を停止する。

水位センサ３１がオンしたときは、ステップＳ２３に進み、冷却水ポンプが運転開始してから設定時間（例えば、２０秒）以上経過したか否かを判断する。この判断が肯定（Ｙ）の場合は、ステップＳ２４に進み、Ｔ１（タイマ）カウンタが設定積算時間（例えば、３０分）を超えているか否か判断する。この判断が肯定（Ｙ）の場合は、ステップＳ２５に進んで、必要な補給水量Ｖｑと、実際の補給水量の積算値ΣＶとを比較し、Ｖｑ＞ΣＶで給水が必要と判断した場合は、ステップＳ２６に進み電磁弁１６を開いてステップＳ２５に戻る。一方、ステップＳ２５の判断で、Ｖｑ≦ΣＶで冷却水の補給は不要と判断した場合は、ステップＳ２７に進んで、Ｔ１（タイマ）カウンタ、補給水量の積算値ΣＶと放熱量の積算値ΣＱをゼロにする。そして、ステップＳ２８に進んで、電磁弁１６を閉じる。また、ステップＳ２３とステップＳ２４における判断が、否定（Ｎ）のときは、ステップＳ２８に進んで、電磁弁１６を閉じて終了する。

本実施形態によれば、図１の実施形態１の水質管理と同様の効果を奏することができる。

なお、上記の実施形態１、２のいずれの場合でも、冷熱負荷が不要なとき（例えば、冷温水機１１が暖房モード運転のとき）は、電磁弁１６を閉じて給水をしないようにしていることは言うまでもない。また、冷温水機１１が暖房モード運転から冷房モード運転に切り替えられたときは、電磁弁１６を開いて所定の水位ＨＬまで水張りを行うことは、従来と同様である。この場合、実施形態１のボールタップ自動弁１５で水張りする場合、水位が上限水位ＨＬに近づくにつれて弁開度が自動的に絞られるから、水張りに時間がかかる。これに対し、実施形態２の場合は、水位センサ３１がオンするまで電磁弁１６を全開にすることができるから、水張り時間を短縮できる。

本発明の水質管理方法が適用されてなる一実施形態の冷却塔と冷熱負荷を含む冷却水系統構成図である。 本発明の水質管理方法の一実施形態の処理手順を示すフローチャートである。 水槽の水位制御を説明する模式図である。 補給水量の積算値ΣＶと放熱量の積算値ΣＱを現在の値に書き換え処理手順を示すフローチャートである。 本発明の水質管理方法が適用されてなる他の実施形態の冷却塔と冷熱負荷を含む冷却水系統構成図である。 図５の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 冷却塔
４ 水槽
６ 散水ノズル
８ 送風機
９ 冷却水ポンプ
１０ 供給配管
１１ 冷温水機
１２ 伝熱コイル
１３ 戻り配管
１４ 給水配管
１５ ボールタップ式自動弁
１６ 電磁弁
１７ 補給水管
１８ 流量検出器
１９ オーバーフロー配管
２０、２１ 温度センサ
２２ 制御盤

Claims (9)

1. 冷熱負荷から戻される高温の冷却水を空気中に散布し、水の蒸発潜熱により前記冷却水を冷却して再び前記冷熱負荷に循環供給する冷却塔の水質管理方法において、前記冷却塔における冷却水の蒸発量を求め、該蒸発量に基づいて前記冷却水中の不純物濃度を求め、該不純物濃度を許容値以下に維持するように前記冷却塔への補給水量と前記冷却水のブローダウン量とを制御することを特徴とする冷却塔の水質管理方法。
2. 前記冷却水の蒸発量は、前記冷熱負荷から戻される冷却水の戻り温度と前記冷熱負荷に供給する冷却水の供給温度との差及び前記冷却塔に流通される冷却水量に基づいて放熱量を求め、該放熱量を冷却水の蒸発潜熱で賄うものとして算出することを特徴とする請求項1に記載の冷却塔の水質管理方法。
3. 不純物濃度の許容値を前記補給水中の不純物濃度のＦ倍とし、前記蒸発量をＶａとしたとき、前記補給水量ＶｑをＦ・Ｖａ／（Ｆ−１）を目標に制御し、前記ブローダウン量ＶｂをＶａ／（１−Ｆ）を目標に制御することを特徴とする請求項1に記載の冷却塔の水質管理方法。
4. 頂部に開口を有するケーシングと、該ケーシング内の上部に設けられた冷却水の散水ノズルと、前記ケーシングの底部に設けられた冷却水の水槽と、前記ケーシングの前記開口に設けられ該ケーシング内に空気を流通させる送風機と、前記水槽内の冷却水を吸引して冷熱負荷に供給して前記散水ノズルに循環させる冷却ポンプと、前記水槽の水位を設定範囲に保持するように補給水を供給する水位制御手段と、前記設定範囲の上限よりも高い水位に開口位置が設定されたオーバーフロー配管と、前記冷却水の水質を管理する水質管理手段とを備えてなる冷却塔において、
   前記水質管理手段は、前記冷却塔における冷却水の蒸発量を求める蒸発量演算手段と、該蒸発量演算手段により求めた蒸発量に基づいて前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持するのに必要な冷却水の補給水量を求める補給水量演算手段と、該補給水量演算手段により求めた必要補給水量を冷却塔に補給する補給水供給手段とを有してなることを特徴とする冷却塔。
5. 前記水質管理手段は、前記水位制御手段により補給される前記補給水量を検出する流量検出器と、該流量検出器により検出された補給水量を設定時間ごとに積算して補給水量積算値（ΣＶ）を求める補給水量積算手段と備え、
   前記蒸発量演算手段は、前記蒸発量を前記設定時間ごとに積算して蒸発量積算値（ΣＱ／Ｑｓ）を求め、
   前記補給水量演算手段は、前記設定時間ごとに前記蒸発量積算値に基づいて前記不純物濃度を許容値以下に維持する前記必要補給水量（Ｖｑ）を求め、該必要補給水量と前記補給水量積算手段により求めた補給水量積算値（ΣＶ）との差を前記補給水量とすることを特徴とする請求項４に記載の冷却塔。
6. 前記蒸発量演算手段は、前記冷却水ポンプが運転開始してから設定時間内は、前記蒸発量の積算を停止することを特徴とする請求項５に記載の冷却塔。
7. 前記水位制御手段は、ボールタップ式自動弁であることを特徴とする請求項４に記載の冷却塔。
8. 前記水位制御手段は、前記水槽の水位を検出する水位センサ（３１）と、補給水配管に設けられ前記水位センサにより検出された水位に応じて開閉される電磁弁とを備えてなることを特徴とする請求項４に記載の冷却塔。
9. 前記オーバーフロー配管は、前記開口位置を前記設定範囲の上限よりも、少なくとも前記冷却水ポンプを停止したときのシステム戻り水の水高を加えた水位に設定されてなることを特徴とする請求項４に記載の冷却塔。

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