JPH0140279B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷却塔内への強制通風量を自動制御
する冷却塔において、起動時に最小負荷状態で起
動せしめた冷却塔に関する。

本出願人は、安価な誘導電動機と安価なベルト
可変径プーリ変速機とを組み合わせた冷却塔用送
風装置を提案して来た。しかし、この場合には、
変速機の減速比が小さい状態すなわち送風機の高
速回転時に停止させると、通常は送風用の主電動
機が停止される結果、ベルト変速機のベルトは可
変径プーリの高速状態の位置のままで停止される
ことになる。しかるに高速状態で記憶されること
になると、次の再起動時には、送風機が高速回転
すなわち重負荷状態からの起動が不可避である。

特に送風機では動力が回転数の三乗に比例する
ため、高速状態では起動時にベルトに加わる衝撃
は著しく大きくなる。

これを避けるには、スターデルタ起動機、リア
クトル起動機などの高価な付帯設備が不可欠であ
る。さもなければ、頻繁なベルト変換作業が必要
となる欠点があつた。

本発明は、このような欠点に鑑み、起動時には
常に軽負荷で始動し、起動時に消費電力を軽減す
ると共にベルトだけでなくキー溝、スプライン軸
その他軸受類などの打撃をも低減して機器の寿命
を長期化させることにより各種保守作業も著しく
軽減させた省エネルギ型の冷却塔を提供するもの
である。

この発明の冷却塔では、送風機の主電動機から
フアンへの動力伝達機構中にベルトおよび可変径
プーリから成る変速機を備えると共に、冷却温度
に応じて前記変速機の増・減速比を制御するパイ
ロツト制御部へ増速指令または減速指令信号を出
力する温度制御部を備えた冷却塔において、前記
送風機の停止信号が給供されたときに、前記パイ
ロツト制御部へ前記変速機を最減速状態にするた
めの強制減速指令信号を出力する強制起動制御回
路を設けたことを特徴とするものである。

その結果、通常送風機では、所要動力Ｐがフア
ン回転数Ｎの三乗に比例するため、最低速状態で
停止させることにより、次の起動の際には最小動
力から起動させることができ、ベルト、軸受等に
加わる起動衝撃は著しく軽減され、保守頻度も減
少し、送風機の寿命が長期化し、経済的にも有利
となるものである。

以下図面と共に本発明の一実施例の冷却塔を詳
述する。第１図は本発明の計装例を示した冷却塔
の送風量の自動制御概要図を示している。図中、
１０は冷却塔の塔体で空気吸込口１１が空気を導
入し、吐出口１２より排出する。ベル・マウス状
塔壁１３内には充填１４が装填され散水器１５に
より冷却すべき水すなわち冷却水が導入され、槽
１６より冷却された冷却水が出口より送出され
る。一方、空気吐出口１２には、動力伝達装置
Ａ、主誘導電動機Ｂおよび送風フアンＣからなる
変速機２０がその中央に設置され、主電動機Ｂに
は三相交流電源５０より接点５２および給電線５
１からなる動力回路を経て電力を供給し、また、
ベルト変速機２０には調節器１７より出力制御信
号線４９が結線されている。調節器１７は後述す
るように送風フアンＣの回転数を比例制御するた
めのもので冷却水温度を自動調節する。１８は冷
却水出口の乾燥温度を検出する温度検出器で、ま
た１９は冷却塔吸込口空気の湿球温度を検出する
ための温度検出器で水槽内の水を補助タンク１
６′に導入し、吸込口１１の空気流を利用して導
入空気の湿球温度を検出している。なお、温度検
出器１９は、湿球温度だけでなく冷却水入口の乾
球温度を検出しても良いが、これは熱放出源とし
て冷凍機等の種類によつて区別すれば、最適制御
条件を与えることができる。また湿球温度検出器
１９は、実質的同じ制御信号として知られている
エンタルピ検出器であつても良い。

一方、調節器１７は、後に詳述する様に三相給
電線５１を制御するための信号をリレー接点５２
に与えるとともに、信号線４９を介して動力伝達
装置Ａにも信号を与えている。

第２図ａ乃至ｂは、冷却塔用に設計された密閉
型動力伝達装置Ａの縦および横断面図をそれぞれ
示している。

同図中、１は、電動機などの動力源と連結され
る入力回転軸、２は中間回転軸、３は送風フアン
などの負荷が連結される出力回転軸で、それぞれ
蓋体２２によつて密閉された枠体２１の内に設置
されている。さらに入力軸１には、固定および摺
動プーリ６ａおよび６ｂからなる駆動プーリ装置
６が、また中間軸２の一端には、同様の固定およ
び摺動プーリ７ａおよび７ｂからなる従動プーリ
装置７があり、両プーリ装置６，７間にベルト４
が巻掛けされる。一方、出力回転軸３には大径プ
ーリ８が、中間軸２の他端に小径プーリ９が装着
され、両プーリ間には３本のＶベルト５が巻掛け
されている。中間軸２は固定保持体２３によつて
支承されている。保持体２３は三本の固定腕２３
ａ，２３ｂおよび２３ｃを有し、そのそれぞれが
枠体２１から植立する立脚柱２４ａ，２４ｂおよ
び２４ｃ上に配置され、そこに埋め込んだスタツ
ドボルトおよびナツトによつて固定される。ま
た、この保持体２３は、ボルト２６ａ，２６ｂお
よび２７によつて突起片２４ｄ，２４ｅの円弧壁
２５ａ，２５ｂ上を摺動し、ベルト５の伸びを補
償することができる。一方、従動プーリ７の上方
には遠心ブロワ３０があり、プーリ７ｂのバネ部
に羽根車３１、渦巻状カバー３２がある。なお、
この遠心ブロワ３０は、入力軸１の動力を利用し
てもよく、また独自した電動機付ブロワを内壁に
設置しても良い。

また、駆動側プーリ装置６には、両プーリ間に
操作ネジ棒３５がベアリングを介して設置され、
その突出開放端にスプロケツト３６が設置されて
いる。このネジ棒３５の回転によつて案内ガイド
３７が上下し、これに伴つて摺動プーリも上下す
る。

第２図ｂに於いては、このスプロケツト３６に
伝達部材すなわちチエーン３８がパイロツトモー
タ制御部４０と連結する様子を示している。この
パイロツトモータ制御部４０の制御に基づき、ベ
ルト４は、駆動側および従動側プーリ装置６，７
間をシフトして変速比を変化させている。

第３図は第１図に示す温度調節器１７の回路構
成図である。この温度調節器は主電動機Ｂを駆動
する動力回路５６と、温度調節制御回路６０と、
増減速指令回路７４，７５と、パイロツトモータ
制御部４０と、強制起動制御回路９０とで構成さ
れている。温度調節制御回路６０は乾球および湿
球温度検出器１８および１９を有するブリツジ回
路６１があり、さらにその内部にリバーシブル・
パイロツト電動機８１の軸８２からサーボ伝達機
構８３を介して連結されているフイードバツク・
ポテンシヨメータを有している。ブリツジ回路６
１はここではアプローチ制御を行うため、冷却水
出口の乾球温度と大気湿球温度との差信号によつ
て送風フアンの回転数を制御している。すなわち
アプローチが大きいときには回転数を低減し、小
さいときには回転数を増大するような動作を行わ
せるための信号を送出する。なお、冷却水入口の
乾球温度と大気湿球温度との差信号で制御する所
謂レンジ制御によつても前述と同様の動作を行わ
せることができる。

増幅器６２および６３は、それぞれポテンシヨ
メータの変化量および温度差信号の変化量をそれ
ぞれ増幅しており、さらに増幅器６４は両変化量
の比較を行い、さらにフイルタ回路６５を介して
演算増幅器６６および不感帯回路６７によつて不
感帯の設定を行つている。この増幅器６６の出力
は増速および減速指令回路７４および７５を有し
ている。この指令回路７４および７５は、それぞ
れトランジスタ６８および６９、リレー７０およ
び７１を有し、トランス５５より直流電源回路よ
り電源供給されている。さらに増速指令回路７４
ではトランジスタ６８に他のリレー常閉接点７２
が直列に、また減速指令回路７５ではトランジス
タ６９に他のリレー常開接点７３が並列に接続さ
れている。

一方、パイロツトモータ制御部４０は、リレー
７０および７１の接点７６および７７を有し、リ
バーシブル・パイロツト電動機８１の回転方向を
指令している。８４は導線８５および８６から給
電される端子である。リバーシブル・パイロツト
電動機８１の回転軸８２は、第２図ｂに示す様に
チエーン伝達体３８を介してプーリ装置と連動し
ており、さらにハイ・リミツト・スイツチ７９お
よびロー・リミツト・スイツチ７８をそれぞれ駆
動できるもので、可変変速範囲の両端にて停止さ
せるものである。

一方、９０は強制起動制御回路であつて起動ス
イツチ９２、停止スイツチ９３および三つのリレ
ー１Ｒ，２Ｒおよび電磁開閉器３Ｒで構成され
る。リレー１Ｒはリレーコイル８７と二つの常開
接点１Ｒ１および１Ｒ２を、またリレー２Ｒはリ
レーコイル８８と二つの常開接点２Ｒ１および２
Ｒ２と二つの常閉接点２Ｒ３および２Ｒ４を有
し、さらに電磁開閉器３Ｒはコイル８９と四つの
常開接点３Ｒ１，３Ｒ２，３Ｒ３および３Ｒ４を
持つている。また、接点３Ｒ２は三相給電線５１
を制御するため三つの接点から成り、接点５３は
温度調節制御回路６０および増減速指令回路７
４，７５への供電制御用の両切スイツチを構成し
ている。５０は三相電源で、５４は主ブレーカで
ある。９１は給電線５１に設けた過電流防止用サ
ーマルブロテクタの接点である。

次に本発明の動作を第２図Ａ，Ｂおよび第３図
に従つて説明する。第３図に於いて、起動スイツ
チ９２を押圧すると、接点２Ｒ３、プロテクタ９
１、を経て電磁開閉器３Ｒを付勢する。すると接
点３Ｒ１の閉成で自己保持し、接点３Ｒ２の閉成
で主電動機Ｂが励磁され、接点３Ｒ３を介して温
度調節制御回路６０に供電し、パイロツトモータ
制御部４０への供電がインタロツク接点３Ｒ４の
閉成により開始される。このときリレー２Ｒはま
だ消勢されているが、リレー１Ｒは付勢され、接
点１Ｒ２を閉成し、温度調節制御回路６０が比例
制御範囲で動作している限り、ロー・リミツト・
スイツチ７８およびハイ・リミツト・スイツチ７
９は閉成された状態で、正常制御運転を行う。

すなわち、第１図に示す冷却水温度（出口）が
比較的高いときは、回路６０はリレー７０を作動
し、接点７６を反転して、リバーシブル・パイロ
ツト電動機８１を増速する方向に働く。これによ
つて第２図ｂのチエーン伝達体３８が作動し、摺
動プーリ６ｂが移動し、ベルト４との接触周円半
径を変化させ、変速機を増速する方向に働く。従
つてこのとき中間軸２を経て、出力軸３は次第に
回転数を増す。逆に、リレー７１の接点７７を付
勢するとリバーシブル・パイロツト電動機８１
は、変速機を減速する方向に制御し、上述とは逆
に、出力軸３は次第に回転数を減ずる。この動作
は、冷却水の温度の変化によつて常時行われ、し
かもアプローチ制御では、大気の湿球温度の変化
にも対応し、湿球温度が低いときは冷却塔の冷却
効率が上昇するため、送風フアンＣの回転数はそ
れだけ軽減される。

次に、停止スイツチ９３を押圧すると、接点３
Ｒ１およびスイツチ９３を経てリレー２Ｒが作動
し、接点２Ｒ１で自己保持し、接点２Ｒ３が開成
する。さらに接点２Ｒ２はトランジスタ６９を短
絡するためリレー７１が付勢され、一方接点２Ｒ
４が開成するのでリレー７０はインターロツクさ
れる。このとき、電磁開閉器３Ｒは付勢され、主
電動機Ｂは回転を持続している。従つて強制起動
制御回路９０の働きによつてパイロツトモータ制
御部４０は、変速機を強制的に減速状態に移項し
始め、ついには、ロー・リミツト・スイツチ７８
を開放してしまう。このためリバーシブル・パイ
ロツト電動機８１は停止し、リレー１Ｒは消勢
し、接点３Ｒ１，１Ｒ１、およびプロテクタ９１
を経て励磁されていたリレー３Ｒが消勢される。
これによつて主電動機Ｂは回転を停止し、温度調
節制御回路６０への供電も接点３Ｒ３によつて停
止される。

このとき、第２図ａで見ると、ベルト４は最も
減速比の大きい状態となつているので、従動側プ
ーリ７の最外周付近で挟持された状態で停止する
ことになる。このことは、蓋２２の取り外しによ
つてベルト４および５の交換保守が極めて容易に
なることも意味している。さらに再び起動スイツ
チ９２によつて起動する際は、必ず、最も低速状
態すなわち軽負荷状態から起動するので主電動機
Ｂの消費電力が軽減されるだけでなく、リアクト
ル起動機などの補助機器が不用になる利点もあ
る。また再起動時には、ロー・リミツト・スイツ
チ７８が開成しても、温度調節制御回路６０の動
作によつて増速指令回路７４が先に動作するの
で、その後ロー・リミツト・スイツチ７８は閉成
され正常動作に移り得るので、定常の比例動作の
制御運転中に全く支障が生じない。

以上のように本発明によれば、慣性モーメント
が大きい送風フアンの回転数を制御するのに、ベ
ルトおよび可変径プーリからなる変速機に変速制
御用のパイロツトモータ制御部を組み付け、これ
を温度調節制御回路と連結して制御する系に強制
起動制御回路を設け、送風フアン停止時に強制的
に減速指令出力を与え、変速機が最減速状態に至
るまでの所定期間の間供給し最低速状態で停止さ
せたもので、これにより次の起動時には最小動力
で起動させることができる。

すなわち通常送風機ではその所要動力Ｐがフア
ン回転数の三乗に比例するため最低速状態からの
起動操作によると、ベルト、軸受等に加わる衝撃
は著しく軽減される。しかも変速機として可変径
プーリを使用すると、プーリ円板がベルトをスプ
リングにより挟み込む構造であるため、高速状態
ではベルトへの加圧力が大きく、この状態で起動
を掛けると、この加圧力が原因でベルトが回転軸
のまわりを巻き込むためベルトに損傷を加えやす
くなるが、最低速状態から起動させるとベルトへ
の加圧力が小さいのに併せてベルト張力が小さい
ので、ベルトに加わる悪影響が全く解消される。
このためベルトの寿命も長期化するだけでなく、
ベルト交換等の保守頻度も著しく軽減される利点
があり、特に冷却塔のように高所でしかも危険場
所での保守作業にはその価値は大きい。

また、冷却塔を完全自動で制御すると、不用意
に発停動作頻度が極めて多くなるが、この際にも
ベルトの受ける消耗が少なく自動制御系用の端末
操作として工業的価値は甚大なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例冷却塔の概要図を示
し、第２図ａおよびｂは同冷却塔に使用される動
力伝達装置の縦および横断面図をそれぞれ示し、
さらに第３図は第１図に示す調節器の部分回路接
続図を示す。 図中、１０……冷却塔、１７……調節器、２０
……送風装置、Ａ……動力伝達装置、Ｂ……主電
動機、Ｃ……送風フアン、４０……パイロツトモ
ータ制御部、６０……温度調節制御回路、９０…
…強制起動制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 送風機の主電動機からフアンへの動力伝達機
   構中にベルトおよび可変径プーリから成る変速機
   を備えると共に、冷却温度に応じて前記変速機の
   増・減速比を制御するパイロツト制御部へ増速指
   令または減速指令信号を出力する温度調節部を備
   えた冷却塔において、前記送風機の停止信号が給
   供されたときに、前記パイロツト制御部へ前記変
   速機を最減速状態にするための強制減速指令信号
   を出力する強制起動制御回路を設けたことを特徴
   とする冷却塔。