JP2014087728A

JP2014087728A - 水処理調整システム

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Publication number: JP2014087728A
Application number: JP2012238148A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ukiana; 雄二浮穴
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-05-15

Abstract

【課題】簡易な構成で、補給水の補給量、循環水の排出量及び薬剤の投入量を調整することができる水処理調整システムを提供すること。
【解決手段】冷却塔１２０と、補給水ラインＬ１２０と、循環水Ｗ２を冷却塔１２０と被冷却装置１３１との間で循環させる循環水ラインＬ１１０と、ブロー手段１３６，１３８と、薬剤供給手段１３４と、循環水Ｗ２の温度を測定する温度測定部１５１、１５２と、循環水Ｗ２の温度に基づいて回転ファン１４４の回転速度が調整される送風手段１４３と、を備える水処理システム１に用いられ、送風手段１４３の負荷電力に基づいて、補給水ラインＬ１２０により供給される補給水Ｗ１の補給量、ブロー手段により排出される循環水Ｗ２の排水量又は供給される補給水Ｗ１の補給量、及び、薬剤供給手段１３４により循環水Ｗ２に供給される薬剤の投入量のうちのいずれか１つ以上を調整する調整制御部２０１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却塔と被冷却装置との間で循環水を循環させる水処理システムに用いられる水処理調整システムに関する。

商業ビル、工業プラント等においては、空調機や冷凍機に組み込まれた熱交換器等の被冷却装置（冷却負荷装置）を冷却するために、冷却水が用いられる。冷却水は、その節約を図る観点から、冷却塔で冷却しながら循環して用いられる（以下、循環する冷却水を適宜に「循環水」ともいう）。水処理システムにおいて、循環水は、循環水ラインを介して、冷却塔と被冷却装置との間を循環する。

循環水は、冷却塔で冷却される際にその一部が蒸発する。そのため、循環水を継続的に循環させると、循環水の濃縮度が徐々に高くなり、水質が悪化する。そこで、循環水の水質を改善するために、外部から定期的に新鮮な水（補給水）を補給水ラインにより補給すると共に、濃縮度の高い循環水の一部を外部に排出することにより循環水を希釈する、いわゆるブロー処理がブロー手段により実行される。また、循環水又は補給水に、スケール防止剤や防食剤等の薬剤を供給する処理（以下、「薬注処理」ともいう）も薬剤供給手段により実行される。

従来、水処理システムに用いられる水処理調整システムであって、電気伝導率計により測定された循環水の濃縮度に基づいて、薬注処理により供給される薬剤の投入量の調整を行う水処理調整システムが提案されている（特許文献１参照）。また、水処理システムに用いられる水処理調整システムにおいて、電気伝導率計により測定された循環水の濃縮度に基づいて、補給水ラインにより供給される補給水の補給量や、ブロー処理により排出される循環水の排出量又は供給される補給水の補給量が調整されることがある。

特開２００２−１５９９６２号公報

しかし、水処理システムに用いられる水処理調整システムにおいて、循環水の濃縮度を検出せずに、補給水ラインにより供給される補給水の補給量や、ブロー処理により排出される循環水の排出量又は供給される補給水の補給量や、薬注処理により供給される薬剤の投入量を調整することができれば、水処理調整システムの構成を簡易にすることができる。そのため、簡易な構成で、補給水ラインにより供給される補給水の補給量や、ブロー処理により排出される循環水の排出量又は供給される補給水の補給量や、薬注処理により供給される薬剤の投入量を調整することができる水処理調整システムが望まれる。

本発明は、簡易な構成で、補給水ラインにより供給される補給水の補給量、ブロー処理により排出される循環水の排出量又は供給される補給水の補給量、及び、薬注処理により供給される薬剤の投入量のうちのいずれか１つ以上を調整することができる水処理調整システムを提供することを目的とする。

本発明は、補給水が供給されると共に、当該補給水を循環水として冷却し、冷却した循環水を被冷却装置へ供給する冷却塔と、補給水を前記冷却塔へ供給する補給水ラインと、循環水を前記冷却塔と前記被冷却装置との間で循環させる循環水ラインと、補給水を前記冷却塔内に補給しながら、循環水の一部を前記冷却塔及び／又は前記循環水ラインから排出するブロー処理を実行可能なブロー手段と、補給水及び／又は循環水に薬剤を供給する薬剤供給処理を実行可能な薬剤供給手段と、循環水の温度を測定する温度測定部と、回転ファンを有し、前記冷却塔の内部へ外気を流入させると共に前記冷却塔の外部に外気を排出する送風手段であって、前記温度測定部により測定された循環水の温度の測定値に基づいて前記回転ファンの回転速度が調整される送風手段と、を備える水処理システムに用いられる水処理調整システムであって、前記送風手段の負荷電力を測定する負荷電力測定部と、前記負荷電力測定部により測定された前記送風手段の負荷電力に基づいて、前記補給水ラインにより供給される補給水の補給量、前記ブロー手段により排出される循環水の排水量又は供給される補給水の補給量、及び、前記薬剤供給手段により供給される薬剤の投入量のうちのいずれか１つ以上を調整する調整制御部と、を備える水処理調整システムに関する。

また、前記調整制御部は、前記薬剤供給手段により供給される薬剤の投入量を調整する薬剤供給制御部を備え、前記薬剤供給制御部は、前記負荷電力測定部により測定された前記送風手段の負荷電力が所定の電力よりも小さくなると薬剤の投入量を少なくするように前記薬剤供給手段を制御し、前記負荷電力測定部により測定された前記送風手段の負荷電力が所定の電力よりも大きくなると薬剤の投入量を多くするように前記薬剤供給手段を制御することが好ましい。

また、前記冷却塔は、循環水が流入する流入部と、循環水が流出する流出部とを有し、前記温度測定部は、前記流入部に流入する循環水の温度と前記流出部から流出する循環水の温度との差である水温差を測定し、前記回転ファンは、前記温度測定部により測定された前記水温差が所定の水温差よりも大きくなると回転速度が遅くなるように回転され、前記温度測定部により測定された前記水温差が所定の水温差よりも小さくなると回転速度が速くなるように回転されることが好ましい。

また、前記冷却塔は、循環水が流出する流出部を有し、前記温度測定部は、前記流出部から流出する循環水の温度を測定し、前記回転ファンは、前記温度測定部により測定された前記流出部から流出する循環水の温度が一定になるように回転されることが好ましい。

本発明によれば、簡易な構成で、補給水ラインにより供給される補給水の補給量、ブロー処理により排出される循環水の排出量又は供給される補給水の補給量、及び、薬注処理により供給される薬剤の投入量のうちのいずれか１つ以上を調整することができる水処理調整システムを提供することができる。

第１実施形態の水処理システム１及び水処理調整システム２を示す概略構成図である。第１実施形態の水処理調整システム２の制御に係る機能ブロック図である。本発明の水処理調整システム２の制御部２００においてファン１４４の制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。第２実施形態の水処理システム１Ａ及び水処理調整システム２を示す概略構成図である。第３実施形態の水処理システム１Ｂ及び水処理調整システム２を示す概略構成図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態の水処理調整システム２の概略構成について説明する。図１は、第１本実施形態の水処理システム１及び水処理調整システム２を示す概略構成図である。図２は、第１実施形態の水処理調整システム２の制御に係る機能ブロック図である。

図１に示すように、第１実施形態の水処理調整システム２は、水処理システム１に用いられるシステムである。第１実施形態の水処理調整システム２は、後述する調整制御部２０１と、後述する負荷電力測定部１４９とを備え、既存の水処理システム１に後から追加可能な構成である。水処理システム１は、空調機や冷凍機に組み込まれた熱交換器等の被冷却装置１３１を冷却するために、循環水Ｗ２（冷却水）を循環させるシステムである。循環水Ｗ２は、その節約を図る観点から、冷却塔１２０で冷却しながら循環して用いられる。本実施形態における冷却塔１２０は、いわゆる開放式冷却塔である。

本実施形態の水処理システム１は、主な構成として、冷却塔１２０と、被冷却装置１３１と、薬剤供給手段としての薬剤供給装置１３４と、循環水Ｗ２の水温を測定する温度測定部としての第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２と、システム制御装置１００と、を備える。また、水処理システム１は、主なラインとして、循環水ラインＬ１１０と、補給水ラインＬ１２０と、を備える。なお、「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、図１では、電気的な接続の経路を破線で示している。

冷却塔１２０は、補給水Ｗ１が供給されると共に、この補給水Ｗ１を循環水Ｗ２として被冷却装置１３１へ供給し、被冷却装置１３１から回収（返送）される循環水Ｗ２を冷却する設備である。冷却塔１２０は、塔本体１２１と、貯留部１２２と、を備える。また、冷却塔１２０は、循環水ラインＬ１１０と共に循環水系を構成する。

塔本体１２１は、冷却塔１２０の外郭を形成する筐体である。塔本体１２１は、散水部１４１、送風手段としての送風部１４３、上部開口部１４５、ルーバー１４６等からなる循環水冷却部１４０を有する。循環水Ｗ２は、循環水冷却部１４０により冷却され、貯留部１２２に落下する。塔本体１２１の下部には、貯留部１２２が設けられている。

貯留部１２２は、循環水冷却部４０で冷却された循環水Ｗ２を貯留する部位である。貯留部１２２は、塔本体１２１の下部に設けられている。貯留部１２２の底部には、循環水ラインＬ１１０の循環水供給ラインＬ１１１（後述）が接続されている。貯留部１２２に貯留された循環水Ｗ２は、循環水供給ラインＬ１１１を介して被冷却装置１３１へ供給される。貯留部１２２は、循環水供給ラインＬ１１１を介して循環水Ｗ２が流出するため、循環水Ｗ２が流出する流出部を構成する。なお、貯留部１２２には、後述するブロー手段としての流入口１３８が設けられている。

散水部１４１は、被冷却装置１３１を冷却する循環水Ｗ２を冷却するために、循環水Ｗ２を散布する部位である。散水部１４１は、循環水回収ラインＬ１１２を介して被冷却装置１３１から回収された循環水Ｗ２を、塔本体１２１の内部に散布（散水）する。

散水部１４１は、上部水槽１４２を備える。上部水槽１４２には、循環水ラインＬ１１０の循環水回収ラインＬ１１２が接続されている。上部水槽１４２は、循環水回収ラインＬ１１２を介して被冷却装置１３１から回収された循環水Ｗ２を貯留する。また、上部水槽１４２は、散水部１１２から散布される前の循環水Ｗ２を貯留する。上部水槽１４２は、循環水回収ラインＬ１１２を介して循環水Ｗ２が流入するため、循環水Ｗ２が流入する流入部を構成する。

ルーバー１４６は、塔本体１２１の内部へ外気（エア）を導入するための通気孔であり、塔本体１２１の外部と内部とを連通する。ルーバー１４６を介して、塔本体１２１の外部のエア（外気）は、塔本体１２１の内部へ流入することができる。

上部開口部１４５は、塔本体１２１の上部に形成された開口部であり、塔本体１２１の内部に位置するエアを塔本体１２１の外部に排出するために設けられる。

送風部１４３は、上部開口部１４５に配置されている。送風部１４３は、回転ファンとしてのファン１４４を有する。送風部１４３は、冷却塔１２０の内部へ外気を流入させると共に冷却塔１２０の外部に外気を排出する。送風部１４３においては、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２により測定された循環水Ｗ２の温度の測定値に基づいて、ファン１４４の回転速度が調整される。

ファン１４４の回転軸１４４ａは、上下方向に延びるように配置されている。ファン１４４は、ルーバー１４６から塔本体１２１の内部へ外気（エア）を流入させると共に、塔本体１２１の内部に位置するエアを、上部開口部１４５を介して塔本体１２１の外部に排出させるように、気流を発生させる。

ファン１４４は、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２により測定された循環水Ｗ２の水温差が所定の水温差（設定温度差）よりも大きくなると回転速度が遅くなるように回転され、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２により測定された循環水Ｗ２の水温差が所定の水温差（設定温度差）よりも小さくなると回転速度が速くなるように回転される。

循環水Ｗ２の水温差が所定の水温差よりも大きくなるとファン１４４の回転速度が遅くなるように回転される理由について説明する。循環水Ｗ２の水温差が所定の水温差よりも大きくなると、循環水Ｗ２の放熱量が過大になっていると推測される。そのため、塔本体１２１の内部における通風量を減少させて循環水Ｗ２の蒸発損失量を増大させないために、ファン１４４の回転速度を遅くすることが必要となるためである。ここで、ファン１４４の回転速度を遅くすると、ファン１４４の負荷電力が小さくなる。つまり、循環水Ｗ２の放熱量が過大になっている場合には、ファン１４４の回転速度が遅くなるようにファン１４４が回転され、ファン１４４の負荷電力が小さくなる。

また、循環水Ｗ２の水温差が所定の水温差よりも小さくなるとファン１４４の回転速度が速くなるように回転される理由について説明する。循環水Ｗ２の水温差が所定の水温差よりも小さくなると、循環水Ｗ２の放熱量が過小になっていると推測される。そのため、塔本体１２１の内部における通風量を増大させて循環水Ｗ２の蒸発損失量を増大させるために、ファン１４４の回転速度を速くすることが必要となるためである。ここで、ファン１４４の回転速度を速くすると、ファン１４４の負荷電力が大きくなる。つまり、循環水Ｗ２の放熱量が過小になっている場合には、ファン１４４の回転速度が速くなるようにファン１４４が回転され、ファン１４４の負荷電力が大きくなる。

以上のように、ファン１４４の負荷電力が大きい場合には、ファン１４４の回転速度が速くなるようにファン１４４が回転されているため、循環水Ｗ２の蒸発損失量が多くなっている。また、ファン１４４の負荷電力が小さい場合には、ファン１４４の回転速度が遅くなるようにファン１４４が回転されているため、循環水Ｗ２の蒸発損失量が少なくなっている。このように、ファン１４４の負荷電力は、循環水Ｗ２の蒸発損失量と一定の関係を有している。

ファン駆動部１２９は、モータ及びモータの駆動周波数を制御するインバータ装置等からなり、ファン１４４を回転駆動する。ファン駆動部１４８は、ファン１４４の上方に配置されており、ファン１４４の回転軸１４４ａに連結されている。ファン駆動部１４８は、ファン１４４の回転駆動の開始又は停止、回転速度の調整（変速）などを行う。

ファン駆動部１４８には、負荷電力測定部１４９が設けられている。負荷電力測定部１４９は、送風部１４３の負荷電力を測定する。「負荷電力」とは、負荷が消費する電力の瞬間量である。負荷電力測定部１４９は、ファン１４４を駆動するファン駆動部１２９に流れる電流及びファン駆動部１２９に印加される電圧値に基づいて、送風部１４３の負荷電力を測定する。負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力値は、システム制御装置１００へ送信される。負荷電力測定部１４９は、水処理調整システム２の一部を構成する。

第１温度センサ１５１は、貯留部１２２の内部に配置され、貯留部１２２に貯留される循環水Ｗ２の水温を測定する。貯留部１２２は、前述の通り、冷却塔１２０における循環水Ｗ２が流出する流出部を構成する。

第２温度センサ１５２は、上部水槽１４２の内部に配置され、上部水槽１４２に貯留される循環水Ｗ２の水温を測定する。ここで、上部水槽１４２は、前述の通り、冷却塔１２０における循環水Ｗ２が流入する流入部を構成する。

第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２は、システム制御装置１００と電気的に接続されている。第１温度センサ１５１により測定される貯留部１２２に貯留された循環水Ｗ２の水温の値及び第２温度センサ１５２により測定される上部水槽１４２に貯留された循環水Ｗ２の水温の値は、システム制御装置１００へ送信される。

循環水ラインＬ１１０は、冷却塔１２０と被冷却装置１３１との間で循環水Ｗ２を循環させるラインである。循環水ラインＬ１１０は、循環水供給ラインＬ１１１と、循環水回収ラインＬ１１２と、を有する。

循環水供給ラインＬ１１１は、冷却塔１２０の貯留部１２２と被冷却装置１３１との間を接続する。貯留部１２２に貯留された循環水Ｗ２は、循環水供給ラインＬ１１１を介して被冷却装置１３１に供給される。

循環水供給ラインＬ１１１の途中には、循環水ポンプ１３２が設けられている。循環水ポンプ１３２は、循環水ラインＬ１１０（循環水供給ラインＬ１１１、循環水回収ラインＬ１１２）の上流側から下流側へ向けて、循環水Ｗ２を送り出すことができる。循環水ポンプ１３２は、システム制御装置１００と電気的に接続されている。循環水ポンプ１３２の運転（駆動及び停止）は、システム制御装置１００から出力される運転信号により制御される。

循環水回収ラインＬ１１２は、被冷却装置１３１と冷却塔１２０との間を接続するラインである。被冷却装置１３１において熱交換により加温された循環水Ｗ２は、循環水回収ラインＬ１１２を介して冷却塔１２０の循環水冷却部（不図示）に回収される。

被冷却装置１３１は、循環水Ｗ２による冷却が必要な熱交換器等の各種装置である。被冷却装置１３１は、例えば、各種の化学プラントのターボ冷凍機や吸収冷凍機、建築物の空調用冷却機、食品工場の冷水製造機や真空冷却機等である。

被冷却装置１３１において、循環水流路の一方の端部には、循環水供給ラインＬ１１１の下流側の端部が接続されている。また、被冷却装置１３１において、循環水流路の他方の端部には、循環水回収ラインＬ１１２の上流側の端部が接続されている。

薬剤供給装置１３４は、循環水Ｗ２へ薬剤としてのスケール防止剤、防食剤、及び殺菌剤を供給する薬注処理を実行可能な装置である。薬剤供給装置１３４は、接続部Ｊ１において循環水供給ラインＬ１１１に接続されている。接続部Ｊ１は、循環水ポンプ１３２と被冷却装置１３１との間に配置されている。

スケール防止剤は、水中でのスケールの成長、或いは配管表面等へのスケールの堆積を防止するために用いられる薬品である。防食剤は、主に配管系等における全面腐食、或いはピッチング等の部分腐食の発生を抑制するために用いられる薬品である。殺菌剤は、水中における微生物の繁殖を抑制するために用いられる薬品であり、スライムコントロール剤とも呼ばれる。本実施形態では、スケール防止剤、防食剤、及び殺菌剤を総称して「薬剤」という。

スケール防止剤、防食剤、及び殺菌剤は、それぞれの薬剤タンク及び薬剤供給ポンプ（不図示）から循環水供給ラインＬ１１１に供給される。薬剤供給ポンプは、各薬剤タンクに貯留された薬剤を同時に循環水供給ラインＬ１１１へ送り出す設備である。

また、冷却塔１２０には、補給水ラインＬ１２０が接続されている。補給水ラインＬ１２０は、補給水Ｗ１を冷却塔１２０の貯留部１２２へ補給（供給）するラインである。補給水ラインＬ１２０の上流側は、水道水や工業用水等の補給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続された第１補給水ラインＬ１２１である。一方、補給水ラインＬ１２０の下流側は、分岐部Ｊ２において、第２補給水ラインＬ１２２及び第３補給水ラインＬ１２３に分岐している。分岐部Ｊ２は、補給水Ｗ１の供給源（不図示）と冷却塔１２０との間に配置されている。

第２補給水ラインＬ１２２の下流側の端部は、冷却塔１２０の塔本体１２１に接続されている。第２補給水ラインＬ１２２において、分岐部Ｊ２と冷却塔１２０との間には、補給水バルブ１３６が設けられている。

補給水バルブ１３６は、第２補給水ラインＬ１２２を開閉することにより、貯留部１２２に対して補給水Ｗ１を強制的に供給する給水設備である。補給水バルブ１３６は、システム制御装置１００と電気的に接続されている。補給水バルブ１３６における弁体の開閉は、システム制御装置１００からの駆動信号により制御される。

第３補給水ラインＬ１２３の下流側の端部は、冷却塔１２０の塔本体１２１に接続されている。第３補給水ラインＬ１２３の下流側の端部には、給水栓１３７が設けられている。給水栓１３７は、貯留部１２２に貯留される循環水Ｗ２の水位（すなわち、水量）を管理するボールタップ式の給水設備である。循環水Ｗ２の蒸発損失及び飛散損失により貯留部１２２の水位が低下すると、給水栓１３７のボールタップが作動し、第３補給水ラインＬ１２３を流通する補給水Ｗ１が貯留部１２２に補給される。

排水ラインＬ１３０は、貯留部１２２の内部に立設され、下方に延びている。排水ラインＬ１３０の上流側の端部は、循環水Ｗ２の流入口１３８を形成する。流入口１３８は、給水栓１３７の管理水位よりも上方に開口している。一方、排水ラインＬ１３０の下流側の端部は、貯留部１２２の外部に通じている。排水ラインＬ１３０は、後述するブロー処理において、補給水バルブ１３６が開状態となり補給水Ｗ１が強制的に供給された場合に、冷却塔１２０の貯留部１２２から溢れた循環水Ｗ２を、水処理システム１の系外に排出するラインである。

本実施形態において、補給水バルブ１３６及び流入口１３８は、補給水Ｗ１を冷却塔１２０に補給しながら、循環水Ｗ２の一部を冷却塔１２０から排出するブロー処理を実行可能なブロー手段を構成する。

次に、図２を参照して、本実施形態の水処理システム１及び水処理調整システム２の制御に係る機能について説明する。

システム制御装置１００は、本実施形態の水処理システム１における各部の動作を制御する。図２に示すように、システム制御装置１００は、例えば、ファン駆動部１２６、循環水ポンプ１３２、薬剤供給装置１３４及び補給水バルブ１３６に電気的に接続される。

また、システム制御装置１００は、水処理システム１の測定装置と電気的に接続され、これら測定装置から測定情報を受信する。例えば、システム制御装置１００は、負荷電力測定部１４９、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２と電気的に接続される。システム制御装置１００において、測定装置から受信した最新の測定情報は、適宜、メモリ３００に記憶される。

システム制御装置１００は、制御部２００と、メモリ３００と、を備える。制御部２００は、調整制御部２０１と、回転ファン制御部２０４と、温度測定部としての水温差算出部２０５と、を有する。制御部２００における調整制御部２０１、回転ファン制御部２０４及び水温差算出部２０５の機能は、ＣＰＵ及び内部メモリ含むマイクロプロセッサ（不図示）により実現される。

調整制御部２０１は、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力に基づいて、薬剤供給装置１３４により供給される薬剤の投入量を調整する。調整制御部２０１及び負荷電力測定部１４９は、水処理システム１に用いられる水処理調整システム２を構成する。

調整制御部２０１は、薬注制御部２０３を備える。薬注制御部２０３は、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力に基づいて、薬剤供給装置１３４により供給される薬剤の投入量を調整する。薬注制御部２０３は、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力と循環水Ｗ２の蒸発損失量とを関連付けて制御することができるため、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力に応じて薬剤の投入量を調整する。

具体的には、薬注制御部２０３は、負荷電力測定部１４９により測定されたファン１４４の負荷電力が所定の電力よりも大きくなると、循環水Ｗ２の蒸発損失量が多いと推測されて補給水ラインＬ１２０により供給される補給水Ｗ１の補給量が増加すると推定されるため、薬剤の投入量を多くするように薬剤供給装置１３４を制御する。また、薬注制御部２０３は、負荷電力測定部１４９により測定されたファン１４４の負荷電力が所定の電力よりも小さくなると、循環水Ｗ２の蒸発損失量が少ないと推測されて補給水ラインＬ１２０により供給される補給水Ｗ１の補給量が減少すると推定されるため、薬剤の投入量を少なくするように薬剤供給装置１３４を制御する。

詳細には、薬注制御部２０３は、ブロー処理が行われていないときに、補給水Ｗ１の流量に比例した量の薬剤（スケール防止剤及び防食剤）を、薬剤供給装置１３４から供給させる処理を実行する。本実施形態においては、ブロー処理が行われていないときには、循環水Ｗ２の蒸発損失により貯留部１２２の水位が低下すると、給水栓１３７のボールタップが作動し、第３補給水ラインＬ１２３を流通する補給水Ｗ１が貯留部１２２に補給される。そのため、循環水Ｗ２の蒸発損失量は、給水栓１３７により貯留部１２２に流入される補給水Ｗ１の補給水流量と等しい。

薬注制御においては、薬注制御部２０３は、所定時間毎に負荷電力のサンプル値を取得し、このサンプル値から補給水流量を推定し、この補給水流量の値に予め設定された流量当たりの薬注量を乗じて時間当たりの薬注量（投入量）を調整する。薬注量は、例えば、次の式により求められる。
薬注量［ｍＬ／ｈ］＝流量当たりの薬注量［ｍＬ／ｍ^３］×補給水流量［ｍ^３／ｈ］

薬注制御部２０３は、薬剤供給装置１３４において薬注処理を実行させるために、薬剤供給ポンプ（不図示）を駆動するためのパルス信号を薬剤供給装置１３４に出力する。

回転ファン制御部２０４は、ファン１４４の回転を開始又は停止させるように、ファン駆動部１４８を制御する。また、回転ファン制御部２０４は、ファン１４４の回転速度を調整するように、ファン駆動部１４８を制御する。ファン１４４の回転速度の調整には、例えば、ＰＩＤ演算によるフィードバック制御などが使用される。

水温差算出部２０５は、第１温度センサ１５１により測定された上部水槽１４２に流入する循環水Ｗ２の温度と、第２温度センサ１５２により測定された貯留部１２２から流出する循環水Ｗ２の温度との水温差を算出（測定）する。水温差算出部２０５により算出された循環水Ｗ２の水温差は、メモリ３００（後述）に順次記憶されていく。第１温度センサ１５１、第２温度センサ１５２及び水温差算出部２０５は、水処理調整システム２の温度測定部を構成する。

メモリ３００は、薬注制御部２０３による薬剤供給装置１３４の薬注量の制御のため、サンプリングした送風部１４３の負荷電力の値と補給水Ｗ１の補給水流量とを関連付けるデータテーブル（又は関数式）を記憶すると共に、流量当たりの薬注量の設定値を記憶する。また、メモリ３００は、回転ファン制御部２０４による送風部１４３の回転速度の制御のため、循環水Ｗ２の設定水温差（目標値）を記憶する。

次に、本実施形態の水処理調整システム２において、制御部２００により実行されるファン１４４の動作について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３は、本発明の水処理調整システム２の制御部２００においてファン１４４の制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

まず、本実施形態の水処理調整システム２において、制御部２００により実行されるファン１４４の動作について、図３を参照しながら説明する。図３に示すフローチャートの制御は、メモリ３００に記憶された制御プログラムに基づいて、制御部２００の回転ファン制御部２０４により実行される。また、図３に示すフローチャートの処理は、水処理調整システム２の運転中において、繰り返し実行される。

図３に示すように、ステップＳＴ１１において、回転ファン制御部２０４は、第１温度センサ１５１により測定された上部水槽１４２に流入する循環水Ｗ２の温度と、第２温度センサ１５２により測定された貯留部１２２から流出する循環水Ｗ２の温度との水温差を、逐次取得している。循環水Ｗ２の水温差は、水温差算出部２０５により算出される。

ステップＳＴ１２において、回転ファン制御部２０４は、所定時間毎に、循環水Ｗ２の測定水温差を取得し、この測定水温差が設定水温差（目標値）よりも大きくなっているか否かを判定する。循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも大きくなっていると判定された場合（ＹＥＳ）には、処理は、ステップＳＴ１３に進む。循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも大きくなっていないと判定された場合（ＮＯ）には、処理は、ステップＳＴ１４に進む。

ステップＳＴ１３において、回転ファン制御部２０４は、循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも大きくなっている場合には循環水Ｗ２の放熱量が過大となっており、ファン１４４による通風量を減少させるため、ファン１４４の回転速度を現在の制御量から所定量分だけ遅くするように、ファン駆動部１４８を制御する。そのため、ファン１４４の負荷電力は小さくなる。ここで、ファン１４４の負荷電力が小さくなる場合には、循環水Ｗ２の蒸発損失量は小さいと推測される。そして、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１１へリターンする）。

ステップＳＴ１２における循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも大きくなっていないと判定された場合（ＮＯ）におけるステップＳＴ１４において、回転ファン制御部２０４は、循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも小さくなっているか否かを判定する。循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも小さくなっていると判定された場合（ＹＥＳ）には、処理は、ステップＳＴ１５に進む。循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも小さくなっていないと判定された場合（ＮＯ）には、処理は、ステップＳＴ１１に戻る。

ステップＳＴ１５において、回転ファン制御部２０４は、循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも小さくなっている場合には循環水Ｗ２の放熱量が過小となっており、ファン１４４による通風量を増大させるため、ファン１４４の回転速度を現在の制御量から所定量分だけ速くするように、ファン駆動部１４８を制御する。そのため、ファン１４４の負荷電力は大きくなる。ここで、ファン１４４の負荷電力が大きくなる場合には、循環水Ｗ２の蒸発損失量は大きいと推測される。そして、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１１へリターンする）。

ステップＳＴ１４における循環水Ｗ２の測定水温差が設定水温差よりも小さくなっていないと判定された場合（ＮＯ）には循環水Ｗ２の放熱量が適正となっているため、ファン１４４の回転速度は、現在の制御量に維持される。このように、回転ファン制御部２０４は、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１５の動作を繰り返すことにより、循環水Ｗ２の測定水温差と設定水温差との偏差をゼロに近付けるように、ファン１４４の回転速度を制御する。この結果、循環水Ｗ２の放熱量は、ほぼ一定に保たれる。

次に、本実施形態の水処理調整システム２において、薬注処理の制御について説明する。本実施形態の薬注処理の動作は、水処理調整システム２の運転中において、繰り返し実行される。

まず、薬注制御部２０３は、送風部１４３の負荷電力を所定の時間周期でサンプリングしている。メモリ３００は、サンプリングされた送風部１４３の負荷電力を逐次記憶している。

次に、薬注制御部２０３は、ブロー処理が行われていないときには、メモリ３００に記憶されたサンプリングされた最新の送風部１４３の負荷電力の値に基づいて、メモリ３００のデータテーブルを参照して、貯留部１２２に補給される補給水Ｗ１の補給水流量を推定する。本実施形態においては、ブロー処理が行われていないときに、循環水Ｗ２の蒸発損失により貯留部１２２の水位が低下すると、給水栓１３７のボールタップが作動し、第３補給水ラインＬ１２３を流通する補給水Ｗ１が貯留部１２２に補給される。そのため、循環水Ｗ２の蒸発損失量は、給水栓１３７により貯留部１２２に流入される補給水Ｗ１の補給水流量と等しくなる。

また、本実施形態においては、ファン１４４の負荷電力が大きい場合には、ファン１４４の回転速度が速くなるようにファン１４４が回転されているため、循環水Ｗ２の蒸発損失量が多くなっている。これにより、循環水Ｗ２の蒸発損失量分の補給水Ｗ１が貯留部１２２に補給されるため、補給水Ｗ１の補給水流量は多くなっている。また、ファン１４４の負荷電力が小さい場合には、ファン１４４の回転速度が遅くなるようにファン１４４が回転されているため、循環水Ｗ２の蒸発損失量が少なくなる。これにより、循環水Ｗ２の蒸発損失量分の補給水Ｗ１が貯留部１２２に補給されるため、補給水Ｗ１の補給水流量は少なくなっている。

そのため、薬注制御部２０３は、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力が大きくなると薬剤の投入量を多くするように薬剤供給装置１３４を制御し、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力が小さくなると薬剤の投入量を少なくするように薬剤供給装置１３４を制御する。具体的には、薬注制御部２０３は、送風部１４３の負荷電力に基づいて推定される補給水Ｗ１の補給水流量に、予め設定された流量当たりの薬注量を乗じて、時間当たりの薬注量を調整する。

薬注制御部２０３は、送風部１４３の負荷電力に基づく薬注量の薬注処理を実行させるために、薬剤供給ポンプ（不図示）を駆動するためのパルス信号を薬剤供給装置１３４に出力する。この結果、循環水Ｗ２には、調整された時間当たりの薬注量（投入量）で薬剤が供給される。

上述した本実施形態の水処理調整システム２によれば、例えば、以下のような効果を奏する。

本実施形態の水処理調整システム２は、水処理システム１に用いられる水処理調整システム２であって、送風部１４３の負荷電力を測定する負荷電力測定部１４９と、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力に基づいて、薬剤供給装置１３４により供給される薬剤の投入量を調整する調整制御部２０１と、を備える。

そのため、送風部１４３の負荷電力に基づいて、補給水Ｗ１の補給水流量を求め、この流量を利用して薬剤の流量比例薬注制御を実現することができる。従って、本実施形態の水処理調整システム２は、負荷電力測定部１４９を設けて送風部１４３の負荷電力を計測するだけの簡易な構成で、循環水Ｗ２に薬剤を過不足なく供給することができる。

本実施形態の水処理調整システム２においては、調整制御部２０１は、薬剤供給装置１３４により供給される薬剤の投入量を調整する薬注制御部２０３を備え、薬注制御部２０３は、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力が所定の電力よりも小さくなると薬剤の投入量を少なくするように薬剤供給装置１３４を制御し、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力が所定の電力よりも大きくなると薬剤の投入量を多くするように薬剤供給装置１３４を制御する。そのため、薬注処理において、送風部１４３の負荷電力に関連付けた簡易な制御により、薬剤の投入量を調整することができる。

本実施形態の水処理調整システム２においては、冷却塔１２０は、循環水Ｗ２が流入する上部水槽１４２（流入部）と、循環水Ｗ２が流出する貯留部１２２（流出部）とを有し、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２は、上部水槽１４２に流入する循環水Ｗ２の温度と貯留部１２２から流出する循環水Ｗ２の温度との差である水温差を測定し、ファン１４４は、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２により測定された水温差が所定の水温差よりも大きくなると回転速度が遅くなるように回転され、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２により測定された水温差が所定の水温差よりも小さくなると回転速度が速くなるように回転される。これにより、循環水Ｗ２の蒸発損失量に応じて、ファン１４４の負荷電力が変化する。従って、ファン１４４の負荷電力に関連付けた簡易な制御により、循環水Ｗ２の蒸発損失量から補給水Ｗ１の補給水流量を推定して、薬注処理における薬剤の投入量を調整することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図４により、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態については、主として、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態において、特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様な効果が奏される。

図４は、第２実施形態の水処理システム１Ａ及び水処理調整システム２を示す概略構成図である。第２実施形態の水処理システム１Ａは、図４に示すように、第２補給水ラインＬ１２２に定流量弁１５５が設けられている点について、第１実施形態とは主に異なる。

第２実施形態の水処理調整システム２は、ブロー処理を行う際に、第２補給水ラインＬ１２２に設けられる補給水バルブ１３６を制御することにより補給水Ｗ１を強制的に貯留部１２２に流入させるように構成されている。調整制御部２０１（図２参照）は、ブロー処理として、循環水Ｗ２の排水及び補給水Ｗ１の補給を同時に（又は連続して）実施する。

第２実施形態の水処理システム１Ａにおいては、第２補給水ラインＬ１２２には、定流量弁１５５が設けられている。定流量弁１５５は、ブロー処理中において、第２補給水ラインＬ１２２に流通される補給水Ｗ１の補給水流量を一定に保つことができる。

第２実施形態の水処理調整システム２においては、調整制御部２０１は、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力に基づいて、流入口１３８（ブロー手段）により排出される循環水Ｗ２の排水量又は補給水バルブ１３６（ブロー手段）の開閉により供給される補給水Ｗ１の補給量を調整する。具体的には、調整制御部２０１は、所定時間毎に負荷電力のサンプル値を取得し、このサンプル値から補給水流量（＝蒸発損失量）を推定し、補給水流量の値と濃縮倍率（設定値）からブロー損失量を求める。そして、調整制御部２０１は、このブロー損失量となるように、定期的に補給水バルブ１３６が開状態になるように制御して排水量を調整する。例えば、ブロー損失量が１ｍ^３／ｈで定流量弁の設定が１００Ｌ／分である場合には、１時間のうち補給水バルブ１３６を１０分間開状態になるように補給水バルブ１３６を制御する。

ここで、ブロー損失量は、循環水Ｗ２の濃縮倍率と蒸発損失量を用いて、次の式により求めることができる。
ブロー損失量［ｍ^３／ｈ］＝蒸発損失量［ｍ^３／ｈ］／（濃縮倍率−１）
濃縮倍率は、補給水Ｗ１の電気伝導率に対する循環水Ｗ２の電気伝導率（ブロー処理により管理する上限値）により、次の式により計算される。濃縮倍率は、例えば、循環水Ｗ２中でシリカスケールの発生しないシリカ濃度の上限値を考慮して設定される。
濃縮倍率＝循環水の電気伝導率／補給水の電気伝導率

なお、第２実施形態においては、ブロー処理の終了後に、補給水バルブ１３６の開状態の時間（すなわち、ブロー処理中の補給水Ｗ１の補給量）に比例して薬注動作を実行させることにより、ブロー処理により排出された薬剤を補うことができる。なお、ブロー処理中は、薬注動作はインターロックしておき、供給された薬剤が利用されずに排出されることを防止する。

以上のように構成される第２実施形態の水処理調整システム２においては、送風部１４３の負荷電力に基づいて、流入口１３８（ブロー手段）により排出される循環水Ｗ２の排水量又は補給水バルブ１３６（ブロー手段）により供給される補給水Ｗ１の補給量を調整することができる。従って、第２実施形態の水処理調整システム２は、負荷電力測定部１４９を設けて送風部１４３の負荷電力を計測するだけの簡易な構成で、ブロー処理における循環水Ｗ２の排水量又は補給水Ｗ１の補給量を調整することができる。

＜第３実施形態＞
次に、図５により、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態については、主として、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第３実施形態において、特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。また、第３実施形態においても、第１実施形態と同様な効果が奏される。

図５は、第３実施形態の水処理システム１Ｂ及び水処理調整システム２を示す概略構成図である。第３実施形態の水処理システム１Ｂは、図５に示すように、第３補給水ラインＬ１２３及び給水栓１３７が設けられていない点、第２補給水ラインＬ１２２に定流量弁１５５が設けられている点について、第１実施形態とは主に異なる。

第３実施形態の水処理システム１Ｂにおいては、補給水ラインＬ１２０は、第１補給水ラインＬ１２１と、第２補給水ラインＬ１２２と、を備える。第１補給水ラインＬ１２１と第２補給水ラインＬ１２２との間には、補給水バルブ１３６が設けられている。第１補給水ラインＬ１２１の上流側は、水道水や工業用水等の補給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。第１補給水ラインＬ１２１の下流側の端部は、補給水バルブ１３６に接続されている。

第２補給水ラインＬ１２２の上流側の端部は、補給水バルブ１３６に接続されている。
第２補給水ラインＬ１２２の下流側の端部は、冷却塔１２０の塔本体１２１に接続されている。第２補給水ラインＬ１２２には、定流量弁１５５が設けられている。定流量弁１５５は、第２補給水ラインＬ１２２に流通される補給水Ｗ１の補給水流量を一定に保つことができる。

第３実施形態の水処理調整システム２においては、調整制御部２０１（図２参照）は、負荷電力測定部１４９により測定された送風部１４３の負荷電力に基づいて、補給水ラインＬ１２０により供給される補給水Ｗ１の補給量を調整する。具体的には、所定時間毎に負荷電力のサンプル値を取得し、このサンプル値から補給水流量（＝蒸発損失量）を推定する。そして、この蒸発損失量に見合う補給水Ｗ１が供給されるように、補給水バルブ１３６を断続的に開状態になるようにして、補給水Ｗ１の時間当たりの補給量を調整する。例えば、蒸発損失量が５ｍ^３／ｈで定流量弁の設定が１００Ｌ／分である場合には、１時間のうち補給水バルブ１３６を５０分間開状態になるように補給水バルブ１３６を制御する。

ここでは、補給水バルブ１３６を開状態にするのに同期して薬注動作を実行させることにより、実質的には、補給水Ｗ１の流量に比例した量の薬剤を供給することができる。なお、第３実施形態の補給水Ｗ１を供給する制御と第２実施形態のブロー処理による制御とを組み合わせて実行することも可能である。

以上のように構成される第３実施形態の水処理調整システム２においては、送風部１４３の負荷電力に基づいて、補給水ラインＬ１により供給される補給水Ｗ１の補給量を調整することができる。従って、第３実施形態の水処理調整システム２は、負荷電力測定部１４９を設けて送風部１４３の負荷電力を計測するだけの簡易な構成で、補給水ラインＬ１により供給される補給水Ｗ１の補給量を調整することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。例えば、前記実施形態においては、薬剤を循環水供給ラインＬ１１１に供給する例について説明した。しかし、薬剤を循環水Ｗ２へ供給することができれば、薬剤を供給する位置はこの例に限定されない。例えば、薬剤を貯留部１２２又は循環水回収ラインＬ１１２に供給してもよい。また、薬剤を補給水Ｗ１に供給してもよいし、補給水Ｗ１及び循環水Ｗ２の両方に供給してもよい。

前記実施形態においては、ブロー処理として、循環水Ｗ２の一部を冷却塔１２０から系外に排出する例について説明した。この例に限らず、ブロー処理として、循環水Ｗ２の一部を循環水ラインＬ１１０から系外に排出してもよい。また、ブロー処理として、循環水Ｗ２の一部を冷却塔１２０及び循環水ラインＬ１１０の両方から系外に排出してもよい。

前記実施形態においては、ファン１４４は、第１温度センサ１５１及び第２温度センサ１５２により測定された循環水Ｗの水温差により回転速度が調整されているが、これに制限されない。ファン１４４は、第１温度センサ１５１により測定された貯留部１２２から流出する循環水Ｗ２の温度が一定になるように回転速度が調整されていてもよい。この場合には、ファン１４４は、貯留部１２２から流出する循環水Ｗ２の温度が上がると回転速度が速くなるように調整され、循環水Ｗ２の温度が下がると回転速度が遅くなるように調整される。

前記実施形態においては、補給水バルブ１３６、流入口１３８（ブロー手段）を、循環水Ｗ２の一部を冷却塔１２０から排出するブロー処理を実行可能に構成したが、これに制限されず、循環水Ｗ２の一部を循環水ラインＬ１１０から排出するブロー処理を実行可能に構成してもよい。

前記実施形態においては、冷却塔１２０を開放式冷却塔として構成した例について示した。この例に限らず、冷却塔１２０を密閉式冷却塔として構成してもよい。

１水処理システム
２水処理調整システム
１２０冷却塔
１２２貯留部（流出部）
１３１被冷却装置
１３４薬剤供給装置（薬剤供給手段）
１３６補給水バルブ（ブロー手段）
１３８流入口（ブロー手段）
１４２上部水槽（流入部）
１４３送風手段（送風部）
１４４ファン（回転ファン）
１４９負荷電力測定部
１５１第１温度センサ（温度測定部）
１５２第２温度センサ（温度測定部）
２０２調整制御部
２０３薬注制御部（薬剤供給制御部）
２０５水温差算出部（温度測定部）
Ｌ１１０循環水ライン
Ｌ１２０補給水ライン
Ｌ１３０排水ライン
Ｗ１補給水
Ｗ２循環水

Claims

補給水が供給されると共に、当該補給水を循環水として冷却し、冷却した循環水を被冷却装置へ供給する冷却塔と、
補給水を前記冷却塔へ供給する補給水ラインと、
循環水を前記冷却塔と前記被冷却装置との間で循環させる循環水ラインと、
補給水を前記冷却塔内に補給しながら、循環水の一部を前記冷却塔及び／又は前記循環水ラインから排出するブロー処理を実行可能なブロー手段と、
補給水及び／又は循環水に薬剤を供給する薬剤供給処理を実行可能な薬剤供給手段と、
循環水の温度を測定する温度測定部と、
回転ファンを有し、前記冷却塔の内部へ外気を流入させると共に前記冷却塔の外部に外気を排出する送風手段であって、前記温度測定部により測定された循環水の温度の測定値に基づいて前記回転ファンの回転速度が調整される送風手段と、を備える水処理システムに用いられる水処理調整システムであって、
前記送風手段の負荷電力を測定する負荷電力測定部と、
前記負荷電力測定部により測定された前記送風手段の負荷電力に基づいて、前記補給水ラインにより供給される補給水の補給量、前記ブロー手段により排出される循環水の排水量又は供給される補給水の補給量、及び、前記薬剤供給手段により供給される薬剤の投入量のうちのいずれか１つ以上を調整する調整制御部と、
を備える水処理調整システム。
前記調整制御部は、前記薬剤供給手段により供給される薬剤の投入量を調整する薬剤供給制御部を備え、
前記薬剤供給制御部は、前記負荷電力測定部により測定された前記送風手段の負荷電力が所定の電力よりも小さくなると薬剤の投入量を少なくするように前記薬剤供給手段を制御し、前記負荷電力測定部により測定された前記送風手段の負荷電力が所定の電力よりも大きくなると薬剤の投入量を多くするように前記薬剤供給手段を制御する
請求項１に記載の水処理調整システム。
前記冷却塔は、循環水が流入する流入部と、循環水が流出する流出部とを有し、
前記温度測定部は、前記流入部に流入する循環水の温度と前記流出部から流出する循環水の温度との差である水温差を測定し、
前記回転ファンは、前記温度測定部により測定された前記水温差が所定の水温差よりも大きくなると回転速度が遅くなるように回転され、前記温度測定部により測定された前記水温差が所定の水温差よりも小さくなると回転速度が速くなるように回転される
請求項１又は２に記載の水処理調整システム。
前記冷却塔は、循環水が流出する流出部を有し、
前記温度測定部は、前記流出部から流出する循環水の温度を測定し、
前記回転ファンは、前記温度測定部により測定された前記流出部から流出する循環水の温度が一定になるように回転される
請求項１又は２に記載の水処理調整システム。