JPH02197779A - 冷却装置における温度自動制御の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は主として蒸発式密閉冷却塔を前段に、複数台
の圧縮機による圧縮式チラーを後段に備えた水またはブ
ラインの冷却装置の水またはブラインの出口温度自動制
御の方法の改良に関する。

（従来の技術） 従来この種の冷却装置は前段の蒸発式密閉冷却塔とｆ＆
段の複数台の圧縮機による圧縮式チラーの能力調整は出
口に２箇の温度センサーを設け、前段および後段夫々に
自動調節器を備え、前者のインバーターなどによる能力
調整機構と後者の台数制御による能力調整機構を独立さ
せて前記自動調節器により出口温度自動制御を行うよう
にしている。

（発明が解決しようとする問題点） 〈従来の技術の問題点〉 上述の如く、従来のこの種の冷却装置には前段の蒸発式
密閉冷却塔と後段の複数台の圧縮機による圧縮式チラー
夫々に独立した温度制Ｏ１機構を備えているので、−組
の装置として使用するには各段の温度調整が相互干渉を
おこさぬために各段の設定温度を変えておかなければな
らなかった。即ち前段の能力調整によって起る最高温度
以下の温度と、後段の能力調整によって起る最低温度以
上の温度が重複しないように、前段の制御装置の設定温
度を高く、後段の制御装置の設定温度を低く設定しなけ
ればならなかった。その結果、装置全体の温度制御の巾
は広くなり精度の面から望ましくないし、設定を変更す
る場合には２つの自動調節器の設定をその相互関係を配
慮しつつ異った値に決定しなければならない不便さがあ
った。

く技術的課題〉 そこでこの発明はこの２本建での温度自動調整機能を１
つにまとめ、温度制御の巾を狭くし精度を向上し、１箇
の目標温度を設定すればよいようにした。而し乍ら前段
の蒸発式密閉冷却塔については送風機の回転数やプロペ
ラ角度を変えて風量を加減するかまたは散水ポンプの回
転数や散水管に設けた調節弁の開度を変化させて散水量
を加減するなどいずれも連続性のあるいわゆる比例制御
に適した能力制御１機能を有しており、他方後段の複数
台の圧縮機による圧縮式チラーは、圧縮機の運転台数の
変化による不連続性のいわゆる段階制御に適した能力制
御機能を有するため、これを１箇の調節器で制御するに
は難点があった。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は上述の如く、比例制御に適した連続性のある
能力制御機能を持つ前段の冷却器と段階制御に適した不
連続的な能力制ｆｉ１１機能をもつ後段の冷却器とを１
箇の自動調節器と１箇のセンサーにより制御しようとす
るものでかつ前段と後段の能力調整が重複し相互干渉を
起さぬように創成されたもので、即ちセンサーと自動調
節器には比例式でもなく段階式でもない三位方式または
フローティング式の信号を発信できるものを用い、冷却
装置全体の時定数を考慮して決定したサイクル時間を有
する繰返しタイマー機構を介して、前段の連続的制御機
能を有するインバーターまたは調節弁の開度調節装置に
対しては、前記サイクル時間内の一定時間のみについて
信号を送り、後段の段階制御機能を有する台数制御回路
に対しては前記サイクル時間毎に直接信号を送るように
して更に前段ならびに後段の制御が同時に重複して相互
干渉の起こらぬよう、回路的にインターロックを施すこ
とにより前記問題点を解決した。

（原理） この発明は１箇のセンサーと１箇の自動調節器からなる
三位方式またはフローティング式の調節装置を用いて、
連続性のある前段の冷却器の能力制御機構と他方段階的
な後段の冷却器の能力制御機構とを１設定値に就いて自
動制御しようとするのが狙いとするところであり、如何
にして三位置またはフローティングの信号を以て両者を
駆動せしめるかにかかっている。

三位置あるいはフローティングの信号とは設定点に対し
、計測値が一定の巾を持った上限値と、反対に同一また
は異った巾を持った下限値に達すると夫々正、負の信号
を発信し、三位方式にては設定点に究めて近い範囲の巾
に計測値が入った場合には中立の信号を発信するもので
、フローティング式にてはこの中立の信号の発信を特に
行わないものをいう。三位方式について正・中立・負の
三種類の信号、フローティング式については正・負の信
号が発信され中立の位置ではいづれの信号も発信されな
い。この発明においては三位方式の自動調節器を使用す
る場合も、中立の信号を使うことなしに、正・負の信号
のみを使用し、いずれの信号も無い場合を中立と考える
ため結局フローティング式と実質的に変わるところはな
い、ここに得られる正・負あるいはいずれでもないとい
う三種類の状態を夫々の前段・後段の冷却器の能力調節
機構に与えることによって能力を調整し、総合的な冷却
装置の出口における水またはブラインの温度の自動制御
を行う。すなわち前段についてはこの信号を受ける側の
能力調整ＴＩ４構が連続性をもったインバーターまたは
流量調節弁の開度調整機構であるから、前記三種類の状
態値を直接受は入れることは不可能で、ここに冷却系に
最も都合のよい時定数をもったサイクル時間を有する繰
返し動作のタイマー回路を設け、該サイクル時間のうち
限られた適度な時間についてのみ正・負の信号を入れる
かあるいは入れないかという操作を行わしめる、いいか
えれば連続的制御機構をあるサイクル時間毎にその中の
限定された時間のみ信号を与えることによってフローテ
ィング制御に置き換えた。また後段についてもこの信号
を受ける側の能力調整機構が連続性を持たない台数制御
すなわち段階的制御であるから前記三種類の状態値を直
接受は入れることは不可能で、やはり前述と同じ時定数
をもったサイクル時間を有する繰返し動作のタイマー回
路を設け、該サイクル時間毎に、正・負の信号を入れる
かあるいは入れないかという操作を行って運転台数の増
・減か現状維持を指示する、いいかえれば段階制御機構
にあるサイクル時間毎に信号を送ってフローティング制
御に置き換えるようにした。更にここに挙げる組合せの
冷却装置の性質からいって、すなわち、前段の蒸発式密
閉冷却塔は送風機により吸引・排出する外気に蒸発する
散水の蒸発潜熱を用いて冷却を行う安価なランニングコ
ストで済む冷却器と後段の動力を使って、圧縮式冷凍機
で直接冷却する高価なランニングコストを要する冷却器
とを組合せた冷却装置の性質からいって、前段が全負荷
稼動したのちに更に必要があれば後段が駆動する。

また後段が全停止したのち更に能力を減する必要があれ
ば前段の能力調整を行うということがおのづと要求され
るので、前段の連続性をもったインバーターが最高回転
数になるがあるいは散水流量の調節弁が最大開度になる
がを回路的に確認した上で初めて後段の圧縮機が起動す
るようまた後段の圧縮機が全停止したのを回路的に確認
した上で初めて前段のインバーターが最高回転数より減
じるかあるいは散水流量の調節弁が最大開度より閉じて
くるように相互にインターロックを施し、これによって
同時に前段ならびに後段の冷却器の能力ｉｌｌが行われ
て相互干渉が起るような不都合を完全に解決した。

更に前段の冷却器の能力調整機構が前述の連続性を持つ
能力調整機能を有するものでなく、例えば送風機の電動
機の極数変換や、散水ポンプを複数台として台数制御を
行う場合、あるいは２位置動作の複数の散水弁を用いる
場合などのように連続性を持たない段階制御である場合
には、前段についても後段と同じ方法で、前記のサイク
ル時間毎に正・負の信号を入れるかあるいは入れないが
という操作を行って段数を進めるか減じるがあるいは現
状維持を指示するようにした。

（実施例） 以下図面を参照してこの発明の一実施例について説明す
ると次の通りである。

すなわち図面に記す符号１は前段の蒸発式密閏冷却塔で
、送風ｆｉｌｌ散水ポンプ３、冷却コ・ｆル４、散水ノ
ズル５、散水調節弁６、散水槽７などを収納し、符号８
は後段の複数台の圧縮機９による圧縮式チラーを示し、
水冷却器１０、放熱部１１などを収納している。符号に
は該冷却装置の出口管１３に設けられた温度センサーで
三位方式またはフローティング式の自動調節器１４に配
線１５で接続され、該自動温度調節器１４からは配線１
６を経て繰り返しタイマー回路１７に、更に配線１８．
１９を経て相互インターロック回路２０に、更にそれか
ら光配線２１．２２を経て夫々前段の冷却器の能力調整
機構２３と後段の能力調整機構２４とに接続されている
６前段の能力調整機構２３は蒸発式密閏冷却塔１の送風
機２、あるいは散水ポンプ３、あるいは散水調節弁６に
夫々連絡を持ち能力調整を行うことができ。

また後段の能力調整機構２４は複数台の圧縮機９による
圧縮式チラー８の圧縮機９に夫々連絡を持ち運転台数の
調整を行うことができるのは当然である。冷却水を必要
とするシステム２５から水は戻り管２６を経て前段の冷
却器すなわち蒸発式密閏冷却塔１に至り、冷却コイル４
を通過する際に、散水槽７に溜っている水を散水ポンプ
３の作動により散水調節弁６、散水ノズル５などからな
る散水装置により冷却コイル４の外面に散水せしめ、送
風機２によって該冷却コイル４の周囲に多量の外気が吸
引・通過・排出されるので前記散水が外気中に蒸発し、
冷却コイル４内を通過する冷却水は散水の蒸発潜熱を奪
われて冷却される。更に連絡配線２７を経て後段の冷却
器すなわち複数台の圧縮機９による圧縮式チラー８に至
り、圧縮機つと放熱部１１などの作動により、水冷却器
１０を通過する際に更に冷却されて所定の温度となり出
口管１３を経てシステム２５に往く。

冷却装置を運転して水を循環させ自動調節器１４にて出
口管１３における所要の冷却水温度例えば２５℃を設定
する。この自動調節器１４の調整中は仮に土１°Ｃとし
、センサー１２が設定温度２５℃より１℃以上高い２６
℃以上かこれに究めて近い温度を感じている場合は正の
信号を、また２５℃より１℃以上低い２４℃以下かこれ
に究めて近い温度を感じている場合は負の信号を発し、
その中間の温度を感じている場合はいずれの信号も発し
ない６システム２５における熱負荷があり、出口管１３
におけるセンサー１２で２６℃以上の温度を感じると配
線１５を経てその状況が自動調節器１４に伝わりここで
正の信号が発信され配線１６を経て繰り返しタイマー回
路１７に伝えられ、定められたサイクル時間のうちの一
定の限られた時間のみの間欠的な短い正の信号となり、
配線１８を経て相互インターロック回路２０に至り、起
動した直後でまだ前段の能力調整機構２３が全開状態に
なっていないので従って後段の圧縮Ｍ１９も全停止して
いるから、配線２１を経て前記間欠的な正の信号は前段
の能力調整機構２３に与えられ、その結果、サイクル時
間毎に徐々に送風機２の風量が増し、あるいは散水量が
増して前段の藩発式密閉冷却塔１の冷却能力が増加する
７ある時点で出口管１３における冷却水の温度が下がり
、上限温度２６℃より設定温度２５℃に近くなったこと
をセンサー１２が感じれば自動調節器１４は正の信号を
発信しなくなるので、この状態でバランスする。

再び負荷が増すか、外気の温度が上昇するかして、水温
が上限温度２６℃に達すれば、再び正の信号が間欠的に
前段の能力調整ＦＲ構２３に送られ、遂に該前段の能力
調整機ｆｌＩ２３は全開状態となり、従って前段の蒸発
式密閉冷却塔は全負荷運転となる６その後なおも負荷が
増大して上限温度２６℃以上の状態が継続すれば、上述
の説明により前段の能力調整機構２３が全開状態となっ
たために相互インターロック回路２０が動作し、圧縮機
起動のインターロックが解除されて、自動調節器１４に
よる正の信号が配線１６、繰り返しタイマー回路１７を
経て、サイクル時間毎に配線１９、インターロック回路
２０、配線２２を経て後段の能力調整機構２４に与えら
れることとなり、その結果圧縮機９が１台、２台とサイ
クル時間毎に運転台数を増して行き、この状態は出口管
１３内の冷却水の温度が低下し、上装置２６℃よりも設
定温度２５℃近くとなりバランスするまで進められる。

負荷が減少し、または外気温度が低下して、出口管１３
内の冷却水の温度が下限値２４℃以下の温度をセンサー
１２が感すると、上記の全く反対の作動をし、先ず後段
の能力調整機構２４に負の信号がサイクル時間毎に与え
られ、圧縮機９の運転台数が漸次減少して全停止となり
、引続いてインターロック回路２０がこれを受けて作動
し、負の信号は、サイクル時間毎の限られた時間のみ前
段の能力調整機［２３に与えられ、前段の冷却器の冷却
能力が徐々に減じるようになる。いつの場合でも出口管
１３内の冷却水の温度が設定温度２５℃附近になれば正
の信号も負の信号も発せられなくなり、前段の能力調整
機構２３も後段の能力調整機構２４も現状維持で停止し
、自動調節機能はバランスすることは勿論である。

本発明は上述の如くに連続性を持つ前段の冷却器すなわ
ち蒸発式密閉冷却塔１の能力調整機構２３と、連続性を
もたない後段の冷却器すなわち複数台の圧縮機９による
圧縮式チラー８の段階的な能力調整機構２４とを、繰り
返しタイマー回路１７と相互インターロック回路２０を
介し１箇のセンサー１２と１箇の自動調節器１４により
、統一性をもって一組の冷却装置の出口水温の温度自動
調節装置として制御することを実現した。なお前段の能
力調整機構２３が連続性を有する場合には後段の圧縮機
９の起動停止によって一時的に生ずる出口水温の急激な
変化を緩和するためインターロック回路２０に拘らず圧
縮１１９の起動停止によって生ずる前記温度変化を打ち
消すような能力調整を予見して前段の能力調整１！横２
３に行わしめて、前記急激な温度変化を回避することも
可能である。更に前段の冷却装置すなわち蒸発式密閉冷
却塔が連続性のある能力制御機能ではなく、送風機の電
動機の極数変換機２８や複数の散水ポンプ３の台数制御
や複数の散水調節弁６の筒数開閉制御のような段階的制
御機能を持った能力調整機構２３′であっても、その場
合には後段の能力調整機構２４と同様に対処すればよい
ことは勿論である。なおインバーターなどによる回転数
制御あるいは散水流量調節弁の開度制御のように通常連
続性のあるものをフローティング動作に合致させるため
に予め段階的に動作するように手を加えたものなどもこ
の実施例の応用例として考えられる。

［発明の効果］ この発明は以上のように構成したから、前段に蒸発式密
閉冷却塔と後段に複数の圧縮機による圧縮式チラーを組
合せた水またはブラインの冷却装置において従来両者を
１箇のセンサーと１箇の自動調節器によって統一性をも
って温度自動制御を行うことが困難なために、夫々独立
した２箇の自動調節機構を備え、両者の能力調整が重複
して相互干渉を起すことのないように２箇の温度調整範
囲が重複しないよう互いに設定点をずらすなどの処置が
必要であったり、そのため組合せ装置としての温度調節
中が広くなり精度が粗になってしまうなどの不都合があ
ったものを、前記のような手段で解決を計り、１箇のセ
ンサーと１箇の自動調節器によって統一性を以て温度自
動調節を可能にしたので、目標の所定温度そのものに簡
単に設定することができ精度のよい自動制御をしがち前
段と後段の冷却器の能力調整の相互干渉を起すことなく
実現できるなど大きな改良を計ることができる６

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すものであり、第１図は前
段の冷却器の能力調整に送風機の風量制御を応用した例
、第２図は前段の冷却器の能力調整に散水ポンプの水量
制御を応用した例、第３図は前段の冷却器の能力調整に
散水弁の開度調節を応用した例、第４図は前段の冷却器
の能力調整に送風機用電動機の極数変換を応用した例、
第５図は前段の冷却器の能力調整に複数台の散水ポンプ
の台数制御を応用した例、第６図は前段の冷却器の能力
調整に複数筒の散水調節弁の開田筒数制御を応用した例
を夫々示すものである。 １・・・前段の冷却器すなわち蒸発式密閏冷却塔２・・
・送風機　　　　　　３・・・散水ボン１４・・・冷却
コイル　　　　５・・・散水ノズル６・−・散水調節弁
　　　　７・・・散水槽８・・・後段の冷却器すなわち
複数台の圧縮機による圧縮式チラー ９・・・圧縮ｆｉ　　　　　　　１０・・・水冷却器１
１・・・放熱部　　　　　　１２・・・温度センサー１
３・・・冷却水出口管　　　１４・・・自動調節器１５
・・・配線　　　　　　　１６・・・配線１７・・・繰
り返しタイマー回路 １８・・・配線　　　　　　　１９・・・配線２０・・
・相互インターロック回路 ２１・−・配線　　　　　　　２２・・・配線２３・・
・前段の能力調整Ｆｅ２横（連続性のもの）２３′・・
・前段の能力調整機構（段階的のもの）２４・・・後段
の能力調整機構 ２５・・・冷却水を必要とするシステム２６・・・戻り
管　　　　　　２７・・・連絡配管２８・・・極数変＃
ＩＡ機構

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）前段に蒸発式密閉冷却塔を後段に複数台の圧縮機に
   よる圧縮式チラーを備えた水またはブラインなどの冷却
   装置における水またはブラインの出口温度自動制御につ
   いて、該出口管に温度センサーを設けて、設定温度と上
   限温度、下限温度を検出できる三位置式またはフローテ
   ィング式の自動調節器と連絡して入力信号を与え、前記
   蒸発式密閉冷却塔に関しては、送風機または散水ポンプ
   の回転制御を行うインバーターにて能力調整を行うに際
   し、前記自動調節器の三位置またはフローティングの出
   力信号を冷却設備の時定数に鑑みて決定された一定のサ
   イクル時間の中で限られた時間のみ前記インバーターに
   伝えることによって温度自動制御を行い、圧縮式チラー
   に関しては、圧縮機の台数制御によって能力調整を行う
   に際し、同様に前記自動調節器の三位置またはフローテ
   ィングの出力信号を一定のサイクル時間毎に前記圧縮機
   の台数制御機構または台数制御回路に伝えることによつ
   て温度自動制御を行い、且つ原則的に両者の能力調整が
   重複するのを防止するために前記蒸発式密閉冷却塔の送
   風機または散水ポンプが前記能力調整を行うインバータ
   ーによって最大限かこれに近い定められた能力を発揮し
   ている事を電気回路的に確認をしたのちでなければ圧縮
   機が運転せぬように、更に圧縮機が全数停止していなけ
   れば、インバーターが能力減の方向に調整をせぬように
   相互にインターロックを施すことによつて、前記出口管
   に設けた１箇の温度センサーとこれに連絡した１箇の自
   動調節器によって、連続的に前記蒸発式密閉冷却塔と前
   記複数台の圧縮機による圧縮機チラーを備えた前記水ま
   たはブラインなどの冷却装置の２つの能力調整機能を操
   作して、水またはブラインの出口温度を自動調節するよ
   うにしたことを特徴とする冷却装置における温度自動制
   御の方法。 ２）前記冷却装置の蒸発式密閉冷却塔の能力調整に関し
   て、送風機または散水ポンプの回転制御を行うインバー
   ターに替って、送風機のプロペラ角度変換制御、または
   散水管に散水量調整弁を設け、前記自動調節器の出力信
   号を前記と同様に該送風機にプロペラ角度変換制御機構
   または散水量調整弁に伝えるようにした前記冷却装置に
   おける温度自動制御の方法。 ３）前記第１項の冷却装置の蒸発式密閉冷却塔の能力調
   整に関して送風機または散水ポンプの回転制御を行うイ
   ンバーターに替って、送風機を極数変換形電動機を用い
   るなどの方法によって段階制御を行うかまたは、散水ポ
   ンプを複数台とするかまたは散水量調整弁を複数設け開
   閉することによって散水量の段階制御を行うようにし、
   前記自動調節器の出力信号を冷却設備の時定数に鑑みて
   決定された一定のサイクル時間毎に前記送風機または散
   水量の段階制御機構または段階制御回路に伝えるように
   した第１項記載の温度自動制御の方法。 ４）前記第１項ならびに第２項に記載した圧縮機の台数
   制御によって圧縮機が起動あるいは停止した時に生ずる
   水またはブラインの出口温度の急激な変化を緩和するた
   め、圧縮機が起動あるいは停止する動作を前記第１項記
   載のインバーターまたは第２項のインバーターに替る能
   力制御機構に信号として与え、前記急激な温度変化を打
   ち消すように前記能力制御機構を一時的に動作せしめて
   後、一定時間内に徐々に以前の制御状態に戻すことによ
   つて、前記水またはブラインの出口温度調整を改善した
   第１項ならびに第２項記載の温度自動制御の方法。