JP2010094624A - 循環水系の運転制御装置、及び循環水系の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】循環水中の薬剤濃度を適正範囲に維持しつつ、循環水に注入された薬剤が即座に排水されて無駄に消費してしまうのを回避することができるようにする。
【解決手段】非排水期間Ｔ１、Ｔ３では、（ｂ）、（ｃ）に示すように、流量パルスが所定数発生する毎に薬剤が循環水に注入される。そして、（ａ）に示すように、電気伝導率が第１の所定値Ｅ１に達すると、（ｄ）に示すように、排水期間Ｔ２に突入する。この排水期間Ｔ２では、薬剤の注入を禁止する一方、補給水を給水して循環水を希釈し、かつ該循環水の一部をブロー水としてブロー管から排水する。そして、電気伝導率が第２の所定値Ｅ２に低下するとブロー水の排水を終了する。一方、排水期間Ｔ２の流量パルスを計数しておき、排水期間Ｔ２の経過後に流量パルスの計数値に応じた薬剤量を循環水に補充注入する。
【選択図】図４

Description

本発明は循環水系の運転制御装置、及び循環水系の運転方法に関し、より詳しくは薬剤が注入された循環水を使用して熱交換器等の被冷却装置を直接又は間接的に冷却する循環水系の運転制御装置、及び循環水系の運転方法に関する。

従来より、商業用ビルや各種工場などの空調設備では、冷却塔に供給された補給水を循環させて熱交換器等の被冷却装置を冷却するシステムが広く採用されている。

この種のシステムでは、補給水を循環させると、水分の蒸発によって循環水が濃縮され、循環水中には溶存塩類等が高濃度に含まれるようになる。そしてその結果、循環水の水質が悪化して藻類やスライムが発生し、通水性の悪化や冷却能力の低下を招くおそれがある。また、上記スライム等に起因してレジオネラ菌が繁殖し、繁殖したレジオネラ菌が飛散水に同伴されて大気中に散布されてしまうおそれがある。さらに、硬度成分やシリカの濃縮によってスケールが析出して被冷却装置に付着し、熱効率の低下を招くおそれがある。

そこで、非特許文献１に記載されているように、従来より、循環水中の溶存塩類等が過度に濃縮されないように、濃縮された循環水の一部を適宜系外に排水すると共に補給水を供給して循環水を希釈するブロー制御を行い、また防食剤や防スケール剤などの薬剤を循環水に注入し、冷却塔を運転することが行われている。

例えば、特許文献１には、循環水系への補給水量を測定する補給水量測定手段と、循環水の水質を測定する水質測定手段と、補給水量測定手段と水質測定手段からの情報をもとに水処理薬品の注入量を制御する制御手段と、水処理薬品注入制御手段からの情報をもとに水処理薬品を注入する水処理薬品注入手段とからなる循環水系における水処理薬品注入制御システムが提案されている。

この特許文献１では、循環水の濃縮倍率に応じた薬注量（水処理薬品注入量）を算出し、該薬注量を循環水に注入することにより、濃縮倍率が低いときは薬注量を増加させ、濃縮倍率が高くなると減少させ、これにより循環水中の薬剤濃度が適正範囲となるように制御している。すなわち、特許文献１では、濃縮倍率に応じて薬注量を補正することにより、循環水系の薬剤濃度を管理することができる。

また、特許文献２は、ボイラに関するものであるが、給水ライン中にパルス発振付き流量計を挿設し、パルス発振付き流量計のパルス発振部と電磁駆動薬注ポンプの駆動部とを信号線にて連結した薬品注入装置が提案されている。

ボイラに供給されるボイラ給水は、缶内で濃縮されるため、冷却塔と同様、ボイラ給水に薬剤を注入しながら運転しつつボイラ水を適宜ブローすることが行われている。そして、この特許文献２では、パルス発振付き流量計により給水量に比例したパルス信号（流量パルス）を発振し、該パルス信号にて電磁駆動薬注ポンプを駆動させることにより給水量に比例した量の薬剤を注入し、これによりボイラ給水中の薬剤濃度が一定となるようにしている。

図１１は、特許文献２の薬品注入装置を冷却塔等の循環水系に適用した場合の薬注タイミングとブロータイミングとの関係を示すタイムチャートである。

すなわち、パルス発振付き流量計からは、図１１（ｂ）に示すように、補給水量に応じた流量パルスが出力される。そして、図１１（ｃ）に示すように、所定流量パルス（例えば、５流量パルス）毎に電磁駆動薬注ポンプが駆動し、薬剤が所定パルス幅で循環水に間欠的に注入される。

一方、補給水を循環させると、該循環水は濃縮するため不純物濃度が高くなり、電気伝導率が上昇する。そして、図１１（ａ）に示すように、循環水の電気伝導率が第１の所定値ｅ１に達すると、図１１（ｄ）に示すように、循環水の一部は系外にブロー（排水）されると共に、補給水が冷却塔に強制的に供給され循環水は希釈される。そして、この循環水の希釈により濃縮倍率が低下し、電気伝導率は第２の所定値ｅ２に低下してブローが終了する。

また、特許文献１及び非特許文献１は、薬注タイミングとブロータイミングとの関係は記載されていないが、図１１と略同様、電気伝導率で規定される排水期間で循環水をブローし、薬剤は所定間隔毎に循環水に注入されているものと思われる。

特開２００２−１５９９６２号公報 特開昭５９−４８０６号公報 高田修一、川原孝七著「省エネルギー技術実践シリーズ 改訂２版クーリングタワー」、財団法人省エネルギーセンター、２００３年４月１６日、ｐ．８３〜９１

上述したように従来の循環系の運転制御装置では、薬注タイミングとブロータイミングとは連携することなく、電気伝導率で規定される排水期間ｔ中は、薬剤注入とは無関係にブロー制御が行われるのが一般的である。

このため、上記図１１に示すように、ブロータイミングと薬注タイミングとが時間的に重なり合い、ブローしている排水期間ｔ中にも薬剤注入が行われる可能性がある。

しかしながら、排水期間ｔ中に薬剤注入が行われると、注入された薬剤が系内を循環することなく、そのままブロー水（ブロー時に排水される循環水）と共に系外に排水されてしまい、その結果薬剤が無駄に消費されてしまうおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、循環水中の薬剤濃度を適正範囲に維持しつつ、循環水に注入された薬剤が即座に排水されて無駄に消費されてしまうのを回避することができる循環水系の運転制御装置、及び循環水系の運転方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る循環水系の運転制御装置は、補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を直接又は間接的に冷却する冷却塔と、前記循環水に薬剤を注入する薬剤注入手段と、前記循環水の水質を検出する水質検出手段と、該水質検出手段の検出結果に応じて前記循環水の一部を外部に排水する排水手段とを備えた循環水系の運転制御装置において、前記排水手段により前記循環水の一部を系外に排水する排水期間中は前記薬剤の注入を禁止する薬剤注入禁止手段と、前記補給水の流量を検出する流量検出手段と、前記流量検出手段の検出結果から前記排水期間中の補給水量を記憶する補給水量記憶手段と、該補給水量記憶手段で記憶された補給水量に応じた薬剤量を前記排水期間経過後に前記循環水に補充注入する補充注入手段とを有していることを特徴としている。

また、本発明の循環水系の運転制御装置は、前記補給水量記憶手段は、前記流量検出手段が発する流量パルスの計数値を記憶することを特徴としている。

さらに、本発明に係る循環水系の運転制御装置は、補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を直接又は間接的に冷却する冷却塔と、前記循環水に薬剤を注入する薬剤注入手段と、前記循環水の水質を検出する水質検出手段と、該水質検出手段の検出結果に応じて前記循環水の一部を系外に排水する排水手段とを備えた循環水系の運転制御装置において、前記排水手段により前記循環水の一部を外部に排水する排水期間を算出する排水期間算出手段と、前記排水期間中は前記薬剤の注入を禁止する薬剤注入禁止手段と、前記補給水の流量を定流量化する定流量化手段と、該定流量化手段の設定流量と前記排水期間算出手段の算出結果とに基づいて薬剤量を算出する薬剤量算出手段と、前記薬剤量算出手段により算出された薬剤量を前記排水期間経過後に前記循環水に補充注入する補充注入手段とを有していることを特徴としている。

また、本発明の循環水系の運転制御装置は、前記薬剤が前記循環水に注入されたときは、該薬剤の注入後、所定期間は前記循環水の系外への排水を禁止する排水禁止手段を有していることを特徴としている。

また、本発明に係る循環水系の運転方法は、補給水を冷却塔に供給し、該補給水を循環水に使用して被冷却装置を直接又は間接的に冷却すると共に、前記循環水に薬剤を注入しながら前記循環水の水質に応じて該循環水の一部を系外に排水する循環水系の運転方法において、前記循環水の一部を系外に排水する排水期間中は前記薬剤の注入を禁止すると共に、前記補給水の流量を検出し、該検出結果から前記排水期間中の補給水量を記憶し、前記排水期間経過後に前記記憶された補給水量に応じた薬剤量を前記循環水に補充注入することを特徴としている。

また、本発明の循環水系の運転方法は、流量パルスの計数値を前記補給水量として記憶することを特徴としている。

さらに、本発明に係る循環水系の運転方法は、補給水を冷却塔に供給し、該補給水を循環水に使用して被冷却装置を直接又は間接的に冷却すると共に、前記循環水に薬剤を注入しながら前記循環水の水質に応じて該循環水の一部を系外に排水する循環水系の運転方法において、前記循環水の一部を系外に排水する排水期間中は前記薬剤の注入を禁止すると共に、前記補給水の設定流量と前記排水期間とに基づいて薬剤量を算出し、前記排水期間経過後に前記薬剤量を前記循環水に補充注入することを特徴としている。

また、本発明の循環水系の運転方法は、前記薬剤を前記循環水に注入したときは、該薬剤の注入後、所定期間は前記循環水の系外への排水を禁止することを特徴としている。

上記循環水系の運転制御装置及び循環水系の運転方法によれば、排水期間中は薬剤の注入を禁止する一方で、該排水期間中の補給水量（流量パルスの計数値）を記憶し、前記排水期間中の補給水量に応じた薬剤量を排水期間経過後に循環水に補充注入するので、注入したばかりの薬剤がブロー水と共に排水されるのを回避しつつ、循環水の薬剤濃度を適正範囲に維持することが可能となる。そしてこれにより薬剤が無駄に消費されるのを防ぐことができる。

また、排水期間中は薬剤の注入を禁止する一方で、前記排水期間と補給水の設定流量から前記排水期間中の補給水量を算出し、さらに該補給水量に応じた薬剤量を算出して該薬剤量を排水期間経過後に循環水に補充注入するので、上述と同様、注入したばかりの薬剤がブロー水と共に排水されるのを回避しつつ、循環水の薬剤濃度を適正範囲に維持することが可能となり、薬剤が無駄に消費されるのを防ぐことができる。

このように本発明によれば、薬剤注入とブロー制御とが時間的に重なり合わないように薬剤注入とブロー制御とを連携させて運転制御し、かつブロー制御後に所要量の薬剤を補填するので、薬剤濃度を適正濃度に維持しつつ、薬剤が無駄に消費されるのを回避することができ、使用薬剤量の最適化を図ることが可能となる。

また、薬剤を循環水に注入したときは、該薬剤の注入後、所定期間は循環水の系外への排水を禁止するので、注入された薬剤が即座に系外に排水されるのをより一層効果的に防止することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。

図１は、本発明に係る循環水系としての開放式冷却塔（以下、単に「冷却塔」という。）の運転制御装置について、第１の実施の形態を示すシステム構成図である。

冷却塔１は、冷却塔本体２が、上部に開口部３を有すると共に、該開口部３にはファン４が配設され、かつ側面には外気を導入する通気孔としてのルーバー５が傾斜状に設けられている。

また、冷却塔本体２の下部には循環水となる補給水を貯留する貯留部６が設けられると共に、該貯留部６には循環水の一部をブロー水としてオーバーフローを利用して系外に排水するブロー管７が設けられている。

冷却塔本体２の下部には貯留部６内の水位を管理するボールタップ式給水栓（以下、「給水栓」という。）９が配されている。そして、該給水栓９には補給水ライン１０が接続されると共に、該補給水ライン１０には流量計１１が介装され、補給水が循環水として貯留部６に給水されるように構成されている。また、流量計１１は、補給水量に応じたパルス信号（以下、「流量パルス」という。）を発し、後述する制御部に送信する。

また、流量計１１の下流側には強制給水ライン１２が給水ライン１０から分岐して設けられている。該強制給水ライン１２には電動弁１３が介装されており、給水栓９により給水停止状態にあるときであっても強制給水ライン１２から補給水が貯留部６に給水されることにより、循環水の一部がブロー管７をオーバーフローするように構成され、循環水の希釈及び排水が可能とされている。すなわち、強制給水ライン１２、電動弁１３及びブロー管７は、強制給水による排水手段として機能するように構成されている。

尚、補給水の種類は特に限定されるものではなく、水道水、井戸水、地下水、工業用水等の原水を使用することができる。また、これらの原水をイオン交換樹脂等で処理し、軟水や脱塩水とした処理水を補給水に使用することもできる。

また、貯留部６には、電気伝導率センサ（水質検出手段）１４が挿設され、循環水の電気伝導率を検出する。そして、電気伝導率が過度に大きくなると、電動弁１３が開弁し、強制給水ライン１２から貯留部６へ強制的に補給水を給水することにより、循環水の一部はブロー管７をオーバーフローして系外に排水されると共に、循環水が希釈される。

このようにして循環水の濃縮倍率を低下させることができ、これにより循環水の濃縮倍率が管理される。

また、冷却塔本体２には薬注装置１５が取り付けられている。この薬注装置１５は薬剤（不図示）が貯留されると共に薬注ポンプ１６ａが内蔵された薬注装置本体１６と、薬注ポンプ１６ａに接続されて貯留部６に挿設されたノズル１７とを有している。そして、薬注ポンプ１６ａは、流量計１１が発する流量パルスに応じ所定パルス幅で間欠的に駆動し、これにより必要に応じて薬剤が循環水に注入される。

尚、薬注装置本体１６に貯留される薬剤としては、防食・防スケール剤、又は防食・防スケール・殺菌の各作用を奏するマルチ剤を使用することができる。ここで、防食・防スケール剤としては、ポリマレイン酸やポリアクリル酸を主成分とした高分子ポリマー、ベンゾトリアゾールやトリルトリアゾールを主成分としたアゾール類、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）や２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸（ＰＢＴＣ）を主成分としたホスホン酸類を挙げることができる。また、マルチ剤としては、上述した防食・防スケール剤に加えイソチアゾリン化合物やブロノポール等の殺菌剤を混合したものを挙げることができる。

貯留部６には循環パイプ１８が接続されると共に、該循環パイプ１８の先端はファン４の下方に位置するように配され、かつ前記先端には多数のノズル１９が装着されている。

さらに、循環パイプ１８の管路中には、循環水を冷却塔本体２の上部に還流させる循環ポンプ２０と、循環水の温度を検出する温度センサ２１と、熱交換器等の被冷却装置２２とが配設されている。

温度センサ２１は、循環水の温度を検出し、ファン４を駆動するモータ２３をインバータ制御する。具体的には、循環水の温度が高くなるとモータ２３の回転数を高くしてルーバー５から冷却塔本体２に供給される風量を増やし、冷却効果を増大させる。一方、循環水の温度が低い場合は、モータ２３の回転数を低くしてファン４から冷却塔本体２に供給される風量を減らし冷却効果を低減させると共に、電力消費を抑制する。

このように本実施の形態では、温度センサ２１の検出結果に応じてモータ２３をインバータ制御し、これにより冷却塔本体２内に供給される吸引風量、すなわちファン４からの吐出風量を管理している。

図２は、第１の実施の形態に係る冷却塔の制御系を示すブロック構成図である。

すなわち、制御部２４は、制御対象となる構成部材との間でインターフェース動作を司る入出力部２５と、所定の演算プログラム等が格納されたＲＯＭ２６と、演算結果を記憶したりワークエリアとして使用されるＲＡＭ２７と、システム全体の制御を司るＣＰＵ２８とを備えている。

そして、流量計１１、電気伝導率センサ１４及び温度センサ２１からの出力信号が入出力部２５に入力され、また制御部２４からの出力信号が薬注ポンプ１６ａ、電動弁１３及び循環ポンプ２０に入力される。さらに、入出力部２５にはインバータ装置２９が電気的に接続されて該インバータ装置２９との間で信号の授受を行い、モータ２３の電源周波数を制御し、モータ２３の回転数を変更する。

このように構成された冷却塔は、以下のように運転制御される。

図１において、まず、モータ２３の駆動によりファン４が回転する。そしてこれにより、矢印Ａ方向からルーバー５を介して冷却塔本体２内部に外気が流入し、また、この外気は冷却塔本体２の内部を循環して矢印Ｂに示すように、外部に排出される。

そして、補給水が給水ライン１０から給水栓９により給水が停止するまで冷却塔本体２に連続的に供給され、貯留部６に貯留される。これと並行して流量計１１は補給水の通過に伴って流量パルスを発し、該流量パルスが制御部２４に送信される。そして、流量パルスを受信した制御部２４は、所定流量パルス（例えば、５パルス）毎に薬注ポンプ１６ａに駆動信号を送信する。この駆動信号を受信した薬注ポンプ１６ａは、所定パルス幅でもってノズル１７から薬剤を吐出し、薬剤濃度が適正範囲となるように補給水に間欠的に注入する。

貯留部６に貯留された補給水は、循環ポンプ２０の駆動により、循環水として循環パイプ１８を循環し、被冷却装置２２を冷却する。

一方、電気伝導率センサ１４は循環水の電気伝導率を常時監視し、電気伝導率が第１の所定値Ｅ１を超えると循環水は過度に濃縮されたと判断し、電動弁１３を開弁してブロー制御を開始する。すなわち、強制給水ライン１２を介して補給水を強制的に給水して循環水を希釈しつつ、循環水の一部をブロー管７からオーバーフローさせて排水する。そして、電気伝導率が第２の所定値Ｅ２に低下すると、電動弁１３を開弁して補給水の強制的な給水を停止し、ブロー制御を終了する。

そして、本第１の実施の形態では、制御部２４が、循環水の一部を系外に排水する排水期間中は薬剤の注入を禁止する薬剤注入禁止手段と、前記排水期間中の補給水量（流量パルス計数値）を記憶する補給水量記憶手段と、該補給水量記憶手段で記憶された補給水量に応じた薬剤量を前記排水期間経過後に前記循環水に補充注入する補充注入手段とを有している。

図３は、第１の実施の形態に係る冷却塔の運転制御手順を示すフローチャートであって、本プログラムは冷却塔の運転により起動し、その停止により終了する。

ステップＳ１では、薬注制御を行う。まず、補給水を補給水ライン１０から貯留部６に給水すると共に、流量計１１は補給水量に応じた流量パルスを発し、制御部２４に送信する。そして、制御部２４は、所定流量パルス（例えば、５流量パルス）毎に薬注ポンプ１６ａに駆動信号を送信し、薬注装置本体１６に貯留された薬剤をノズル１７から所定パルス幅で循環水に注入する。また、給水栓９により補給水が停止状態になると、流量計１１は流量パルスを発しないため薬剤注入は停止する。

次に、ステップＳ２ではブロー制御を開始するか否かを判断する。そして、その答が否定（Ｎｏ）、すなわちブロー制御を行わない場合は、ステップＳ１に戻り、上述した薬剤制御を続行する。具体的には、電気伝導率センサ１４で検出される循環水の電気伝導率によりブロー制御を開始するか否かを判断する。そして、電気伝導率が第１の所定値Ｅ１未満の場合は不純物濃度も低く、循環水の濃縮倍率も低いためステップＳ２の答は否定（Ｎｏ）となり、ブロー制御は行わず、薬剤制御を実行する。

一方、電気伝導率が第１の所定値Ｅ１を超えると、不純物濃度も高く循環水の濃縮倍率も高いため、ステップＳ２の答が肯定（Ｙｅｓ）となってブロー制御を開始する。すなわち、この場合はステップＳ３で薬剤注入を禁止し、ブローを実行する。具体的には、薬注ポンプ１６ａを停止して薬剤の注入を中断し、電動弁１３を開弁して強制給水ライン１２から補給水を貯留部６に給水して循環水を希釈しつつ、循環水の一部をブロー管７からオーバーフローさせて系外に排水する。また、これと同時に流量計１１が発する流量パルスの計数を開始し、順次ＲＡＭ２７に記憶してゆく。

次いで、ステップＳ４ではブロー制御を終了するか否かを判断する。そして、電気伝導率センサ１４で検出される電気伝導率が第２の所定値Ｅ２（＜Ｅ１）まで低下していない場合はブロー制御を実行する必要があることからステップＳ４の答は否定（Ｎｏ）となる。

一方、電気伝導率が第２の所定値Ｅ２未満になった場合は濃縮倍率が十分に低下しているため、ステップＳ４の答は肯定（Ｙｅｓ）となり、ブロー制御を終了する。

ステップＳ４の答が肯定（Ｙｅｓ）となってブロー制御が終了したと判断されると、ステップＳ５で流量パルスの計数を終了し、続くステップＳ６で、流量パルスの計数値、すなわち排水期間中の補給水量に応じた薬剤量を循環水に補充注入する。例えば、ステップＳ１の薬剤制御で５流量パルス毎に１回の薬剤注入を行う場合、ステップＳ３で計数された流量パルスの総数が１０個のときは、所定パルス幅で連続的に２回分の薬剤量を循環水に補充注入する。

そしてその後はステップＳ１に戻り、上述した薬注制御を行なう。

図４は、薬注タイミングとブロータイミングとの関係を示すタイムチャートであり、図中、Ｔ２が電動弁１３を開弁してブロー制御を行っている排水期間であり、Ｔ１、Ｔ３がブロー制御を行わずに薬注制御を行っている非排水期間である。

非排水期間Ｔ１、Ｔ３では、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、流量計１１が流量パルスを発すると、所定流量パルス、例えば５流量パルス毎に薬剤が所定パルス幅で流量パルスの発生に略同期して循環水に注入される。つまり、非排水期間Ｔ１、Ｔ３では、補給水量に比例した薬剤量が循環水に注入され、薬注制御が実行される。

その後、時間の経過と共に循環水の濃縮倍率が高くなって不純物濃度が高くなると、電気伝導率が上昇する。そして、図４（ａ）に示すように、電気伝導率が第１の所定値Ｅ１に達すると、図４（ｄ）に示すように、排水期間Ｔ２に突入する。この排水期間Ｔ２では、薬剤の注入を禁止する一方、補給水を強制給水ライン１２から貯留部６に給水して循環水を希釈し、かつ該循環水の一部をブロー水としてブロー管７から排水する。そして、電気伝導率が第２の所定値Ｅ２に低下するとブロー水の排水を終了する。

一方、排水期間Ｔ２中の流量パルスの計数値がＲＡＭ２７に記憶されていることから、排水期間Ｔ２が終了すると薬注ポンプ１６ａが駆動し、流量パルスの計数値、すなわち排水期間Ｔ２中の補給水量に応じた薬剤量が循環水に補充注入される。すなわち、上述したように、例えば、薬剤制御時に５流量パルス毎に薬注ポンプ１６ａをパルス駆動させて薬注を行なっている場合、排水期間Ｔ２中に１０個の流量パルスを計数したときは、排水期間Ｔ２終了後に２回連続的に薬注ポンプ１６ａを所定パルス幅で駆動させ、循環水に薬剤を補充注入する。

このように本第１の実施の形態では、排水期間Ｔ２中は薬剤の注入を禁止する一方で、前記排水期間Ｔ２中の流量パルスを計数して記憶し、排水期間Ｔ２の経過後に排水期間Ｔ２中の流量パルスの計数値に応じた薬剤を循環水に補充注入するので、注入したばかりの薬剤がブロー水と共に排水されることもなく、薬剤が無駄に消費されるのを回避することができ、しかも循環水の薬剤濃度を常に適正範囲に維持することが可能となる。

すなわち、本第１の実施の形態では、薬剤注入とブロー制御とが時間的に重なり合わないように薬剤注入とブロー制御とを連携させて運転制御し、かつブロー制御後に所要量の薬剤を補填するので、薬剤濃度を適正濃度に維持しつつ、薬剤が無駄に消費されるのを回避することができ、使用薬剤量の最適化を図ることが可能となる。

尚、薬注タイミングとブロータイミングとが時間的に重なり合わないようにする方法としては、ブロータイミングを電気伝導率で制御する一方、薬注タイミングをタイマで制御することも可能である。この場合、薬注タイミングとブロータイミングとが時間的に重なり合うのを回避するためには、例えば、（ｉ）薬剤注入を優先させ、ブロー制御する排水期間の開始をタイマで所定時間だけ遅延させる方法、或いは（ii）ブロー制御を優先させ、ブローが終了した後、薬剤注入を行う方法が考えられる。

しかしながら、上記（ｉ）の方法は、ブロー制御を遅延させるためのタイマが別途必要になる他、ブロー制御を遅延させているため、循環水の濃縮が促進され、スケールの生成や腐食等の不具合を早期に招くおそれがある。また、上記（ii）の方法は、ブロータイミングを薬剤注入に優先させるためのタイマが別途必要になる他、薬注タイミングと重なり合わないように電気伝導率が第１の所定値Ｅ１に達していなくてもブロー制御を行わなければならず、したがって濃縮倍率が未だ低い段階で循環水の一部が排水されることとなり、水が無駄に排水されるおそれがある。さらに、（ｉ）、（ii）のいずれの方法も、薬剤注入をタイマで制御しているため、補給水の流量が変動すると循環水中の薬注濃度にバラツキが生じるおそれがあり、循環水中の薬剤濃度を適正範囲に維持するのが困難になるおそれがある。

これに対し本第１の実施の形態では、流量計１１が発する流量パルスに応じて薬剤を注入しており、しかも、排水期間Ｔ２経過後に所要量の薬剤を補充注入しているので、薬剤が無駄に消費されたり、循環水が無駄に排水されることもなく、循環水中の薬剤濃度が常に適正範囲に維持することができ、配管の腐食やスケールの発生を効果的に防止することが可能となる。

図５は、本発明に係る循環水系としての冷却塔の運転制御装置について、第２の実施の形態を示すシステム構成図である。

第１の実施の形態に係る冷却塔では、補給水ライン１０に流量計１１が介装されていたが、第２の実施の形態に係る冷却塔では、強制給水ライン１２に定流量弁８（定流量化手段）が介装されている。

図６は、第２の実施の形態に係る冷却塔の制御系を示すブロック構成図である。該第２の実施の形態では、ＣＰＵ２８′に内蔵されたタイマ２８ａ′によりブロー制御中の排水期間Ｔ２を計時し、該排水期間Ｔ２と定流量弁８の設定流量から排水期間Ｔ２中の補給水量を算出し、排水期間中に給水された補給水量に応じた薬剤量を排水期間経過後に注入している。

図７は、第２の実施の形態に係る冷却塔の運転制御手段を示すフローチャートであって、本プログラムは、第１の実施の形態と同様、冷却塔の運転により起動し、その停止により終了する。

ステップＳ１１では、薬注制御を行う。まず、補給水を補給水ライン１０から貯留部６に給水する。そして、制御部２４は、補給水量に比例した薬剤量が注入されるように一定時間間隔（例えば３０分）毎に薬注ポンプ１６ａに駆動信号を送信し、薬注装置本体１６に貯留された薬剤をノズル１７から所定のパルス幅で循環水に注入する。

薬注制御を行う際の補給水量は、下記数式（１）（２）より蒸発損失量Ｅ及び飛散損失量Ｗを算出し、これら蒸発損失量Ｅ及び飛散損失量Ｗの合計値（Ｅ＋Ｗ）から推定する。

Ｅ＝Ｒ×（ｔ１−ｔ２）／λ ・・・（１）
Ｗ＝Ｒ×０．００１ ・・・（２）
ここで、Ｒは循環水量（ｋｇ／ｈ）、ｔ１は循環水入口温度（℃）、ｔ２は循環水出口温度（℃）、λは蒸発潜熱（ｋｃａｌ／ｋｇ）である。

例えば、蒸発損失量Ｅは、循環水入口温度ｔ１が３０℃、循環水出口温度ｔ２が２５℃のとき、水の蒸発潜熱を５８０ｋｃａｌ／ｋｇ（３０℃）とすると、循環水量Ｒのおよそ０．８６％となる。また、飛散損失量Ｗは、通常は循環水量Ｒの０．１％程度である。

そして、この推定された補給水量に基づき、薬注ポンプ１６ａに駆動信号を送信する時間間隔、及び薬剤を注入するパルス幅を予め制御部２４に設定しておく。

次に、ステップＳ１２ではブロー制御を開始するか否かを判断する。そして、その答が否定（Ｎｏ）の場合はステップＳ１１に戻る一方、その答が肯定（Ｙｅｓ）の場合は、ステップＳ１３に進み、薬剤の注入を禁止し、電動弁１３を開弁してブローを実行する。また、これと同時にタイマ２８ａ′により排水期間の計時を開始し、ＲＡＭ２７に記憶する。

次いで、ステップＳ１４ではブロー制御を終了するか否かを判断する。そして、その答が否定（Ｎｏ）のときはブロー制御の終了を待機する一方、その答が肯定（Ｙｅｓ）になると、ステップＳ１５に進み、排水期間の計時を終了して該排水期間を算出し、続くステップＳ１６では排水期間の経時値に定流量弁８の設定流量値を乗じて排水期間の補給水量を求め、該補給水量に応じた薬剤量を算出する。そして、ステップＳ１７ではステップＳ１６で算出された薬剤量を補給水に補充注入する。そしてその後はステップＳ１１に戻り、上述した薬注制御を行う。尚、ステップＳ１２、Ｓ１４におけるブロー制御の開始及び終了は、第１の実施の形態と同様に、電気伝導率センサ１４で検出される電気伝導率に基づいて判断される。

図８は、第２の実施の形態における薬注タイミングとブロータイミングとの関係を示すタイムチャートであり、第１の実施の形態（図４）と同様、Ｔ２がブロー制御を行っている排水期間であり、Ｔ１、Ｔ３がブロー制御を行わずに薬注制御を行っている非排水期間である。

非排水期間Ｔ１、Ｔ３では、図８（ｂ）に示すように、一定時間間隔、例えば３０分毎に薬剤が所定パルス幅で循環水に注入される。

そして、時間の経過と共に循環水の濃縮倍率が高くなって電気伝導率が上昇し、図８（ａ）に示すように、電気伝導率が第１の所定値Ｅ１に達すると、図８（ｃ）に示すように、排水期間Ｔ２となる。この排水期間Ｔ２では、薬剤の注入を禁止する一方、補給水を強制給水ライン１２から貯留部６に給水して循環水を希釈し、かつ該循環水の一部をブロー管７からブローする。一方、排水期間Ｔ２に突入するとタイマ２８ａ′が計時を開始し、ブローの終了により排水期間Ｔ２が算出される。そして排水期間Ｔ２に定流量弁８の設定流量値を乗じて排水期間Ｔ２中の補給水量を求め、該補給水量に応じた薬剤量が算出し、ブロー制御の終了する排水期間Ｔ２の経過後、前記補給水量に応じた薬剤量を一括して循環水に補充注入する。

このように本第２の実施の形態では、排水期間Ｔ２と補給水の設定流量から前記排水期間Ｔ２中の補給水量を算出し、さらに該補給水量に応じた薬剤量を算出して該薬剤量を排水期間の経過後に補給水に補充注入するので、第１の実施の形態と同様、注入したばかりの薬剤がブロー水と共に排水されることもなく、薬剤が無駄に消費されるのを回避することができ、しかも循環水の薬剤濃度を常に適正範囲に維持することが可能となる。

すなわち、本第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、薬剤注入とブロー制御とが時間的に重なり合わないように薬剤注入とブロー制御とを連携させて運転制御し、かつブロー制御後に所要量の薬剤を補填するので、薬剤濃度を適正濃度に維持しつつ、薬剤が無駄に消費されるのを回避することができ、使用薬剤量の最適化を図ることが可能となる。

図９は、第３の実施の形態を示すフローチャートであって、図１に示した冷却塔における運転制御手段の他の例を示すものである。この第３の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した図３のフローチャートに加え、ステップＳ２１、Ｓ２２が追加されている。

すなわち、この第３の実施の形態では、ステップＳ１で薬注制御を行った後、ステップＳ２１で薬注後所定期間ΔＴが経過したか否かを判断する。ここで、所定時間ΔＴは、注入された薬剤が直ちにブロー管７に流入するのを回避でき、しかも、ブロータイミングの遅延により電気伝導率が第１の所定値Ｅ１を超えても濃縮が過度に促進されないような所定時間、例えば３０分に設定される。そして、その答が否定（Ｎｏ）、すなわち、薬注直後の場合はステップＳ２２に進み、ブロー制御を禁止して前記所定時間ΔＴが経過するのを待機する。そして、薬注後所定時間ΔＴが経過すると、ステップＳ２１の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合となって、ステップＳ２に進み、以降、第１の実施の形態と同様の処理を行う。

図１０は、上記第３の実施の形態における薬注タイミングとブロータイミングとの関係を示すタイムチャートである。

すなわち、非排水期間Ｔ１では薬注制御が行われるが、薬注が行われた後は所定期間ΔＴだけ強制的にブローを禁止し、所定期間ΔＴが経過した後にブロー制御の可能状態とし、電気伝導率が第１の所定値Ｅ１を超えているときは、ブロー制御を行う。

このように第３の実施の形態では、薬注後所定期間ΔＴはブロー制御を禁止し、その後、ブロー制御を可能としているので、注入された薬剤が即座に循環水と共に系外に排水されるのを防止することができ、薬剤が無駄に消費されるのを回避することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、開放式冷却塔に限らず密閉式冷却塔にも適用可能なものである。

上記第３の実施の形態では、第１の実施の形態に対して薬注直後のブロー制御を禁止しているが、第２の実施の形態に対しても同様に薬注直後のブロー制御を禁止するように構成するのも好ましい。

本発明に係る循環水系としての冷却塔の運転制御装置の一実施の形態（第１の実施の形態）を示すシステム構成図である。 上記第１の実施の形態のブロック構成図である。 運転制御装置の制御手順の第１の実施の形態を示すフローチャートである。 上記第１の実施の形態のタイムチャートである。 冷却塔の運転制御装置の第２の実施の形態を示すシステム構成図である。 上記第２の実施の形態のブロック構成図である。 運転制御装置の制御手順の第２の実施の形態を示すフローチャートである。 上記第２の実施の形態のタイムチャートである。 運転制御装置の制御手順の第３の実施の形態を示すフローチャートである。 上記第３の実施の形態のタイムチャートである。 従来の循環水系の運転制御装置のタイムチャートである。

符号の説明

１ 冷却塔（循環水系）
７ ブロー管（排水手段）
８ 定流量弁（定流量化手段）
１１ 流量計（流量検出手段）
１２ 強制給水ライン（排水手段）
１３ 電動弁（排水手段）
１４ 電気伝電率センサ（水質検出手段）
２４ 制御部（薬剤注入禁止手段、補給水量記憶手段、補充注入手段、排水期間算出手段、薬剤量算出手段、排水禁止手段）

Claims (8)

1. 補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を直接又は間接的に冷却する冷却塔と、前記循環水に薬剤を注入する薬剤注入手段と、前記循環水の水質を検出する水質検出手段と、該水質検出手段の検出結果に応じて前記循環水の一部を外部に排水する排水手段とを備えた循環水系の運転制御装置において、
   前記排水手段により前記循環水の一部を系外に排水する排水期間中は前記薬剤の注入を禁止する薬剤注入禁止手段と、前記補給水の流量を検出する流量検出手段と、前記流量検出手段の検出結果から前記排水期間中の補給水量を記憶する補給水量記憶手段と、該補給水量記憶手段で記憶された補給水量に応じた薬剤量を前記排水期間経過後に前記循環水に補充注入する補充注入手段とを有していることを特徴とする循環水系の運転制御装置。
2. 前記補給水量記憶手段は、前記流量検出手段が発する流量パルスの計数値を記憶することを特徴とする請求項１記載の循環水系の運転制御装置。
3. 補給水が供給されると共に該補給水を循環水として被冷却装置を直接又は間接的に冷却する冷却塔と、前記循環水に薬剤を注入する薬剤注入手段と、前記循環水の水質を検出する水質検出手段と、該水質検出手段の検出結果に応じて前記循環水の一部を系外に排水する排水手段とを備えた循環水系の運転制御装置において、
   前記排水手段により前記循環水の一部を外部に排水する排水期間を算出する排水期間算出手段と、前記排水期間中は前記薬剤の注入を禁止する薬剤注入禁止手段と、前記補給水の流量を定流量化する定流量化手段と、該定流量化設定手段の設定流量と前記排水期間算出手段の算出結果とに基づいて薬剤量を算出する薬剤量算出手段と、前記薬剤量算出手段により算出された薬剤量を前記排水期間経過後に前記循環水に補充注入する補充注入手段とを有していることを特徴とする循環水系の運転制御装置。
4. 前記薬剤が前記循環水に注入されたときは、該薬剤の注入後、所定期間は前記循環水の系外への排水を禁止する排水禁止手段を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の循環水系の運転制御装置。
5. 補給水を冷却塔に供給し、該補給水を循環水に使用して被冷却装置を直接又は間接的に冷却すると共に、前記循環水に薬剤を注入しながら前記循環水の水質に応じて該循環水の一部を系外に排水する循環水系の運転方法において、
   前記循環水の一部を系外に排水する排水期間中は前記薬剤の注入を禁止すると共に、前記補給水の流量を検出し、該検出結果から前記排水期間中の補給水量を記憶し、前記排水期間経過後に前記記憶された補給水量に応じた薬剤量を前記循環水に補充注入することを特徴とする循環水系の運転方法。
6. 流量パルスの計数値を前記補給水量として記憶することを特徴とする請求項５記載の循環水系の運転方法。
7. 補給水を冷却塔に供給し、該補給水を循環水に使用して被冷却装置を直接又は間接的に冷却すると共に、前記循環水に薬剤を注入しながら前記循環水の水質に応じて該循環水の一部を系外に排水する循環水系の運転方法において、
   前記循環水の一部を系外に排水する排水期間中は前記薬剤の注入を禁止すると共に、前記補給水の設定流量と前記排水期間とに基づいて薬剤量を算出し、前記排水期間経過後に前記薬剤量を前記循環水に補充注入することを特徴とする循環水系の運転方法。
8. 前記薬剤を前記循環水に注入したときは、該薬剤の注入後、所定期間は前記循環水の系外への排水を禁止することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の循環水系の運転方法。

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