特許 6019491 冷凍システム、コントローラ、及び冷却塔

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019491

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】冷凍システム、コントローラ、及び冷却塔

(51)【国際特許分類】

   F25B 49/00 20060101AFI20161027BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20161027BHJP

   F25B 1/053 20060101ALI20161027BHJP

   F24F 11/02 20060101ALI20161027BHJP

   F28F 27/00 20060101ALI20161027BHJP

【ＦＩ】

   F25B49/00 Z

   F25B1/00 361D

   F25B1/00 399Y

   F25B1/053 A

   F24F11/02 102P

   F24F11/02 102L

   F28F27/00 501Z

【請求項の数】12

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-518688(P2015-518688)

(86)(22)【出願日】2014年7月15日

(86)【国際出願番号】JP2014068822

(87)【国際公開番号】WO2016009498

(87)【国際公開日】20160121

【審査請求日】2015年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】513072215

【氏名又は名称】株式会社インティ

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】特許業務法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 宏徳

(72)【発明者】

【氏名】山本 亨

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２０７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１９６１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１１３８５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２３７４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６３２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１２８０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１５６７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００，１／０５３，４９／００

Ｆ２４Ｆ １１／０２

Ｆ２８Ｆ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数台のターボ冷凍機と、各ターボ冷凍機に対応する複数台の冷却塔とを備え、対応するターボ冷凍機と冷却塔との間で冷却水を循環させるとともに、冷房負荷に応じて前記ターボ冷凍機の運転台数を可変させる冷凍システムにおいて、
一部の前記ターボ冷凍機の停止時に、前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を、他のターボ冷凍機に対応する冷却塔に、直列に接続する直列接続経路を備え、
前記直列接続経路の各冷却塔で前記冷却水の温度を低め、前記他のターボ冷凍機に供給する運転を行うことを特徴とする冷凍システム。

【請求項2】

前記一部のターボ冷凍機の停止時でも、前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を接続しない方が、前記直列接続経路によって前記冷却塔を接続した場合よりも前記他のターボ冷凍機のＣＯＰが高くなるときは、前記冷却塔を接続せずに前記他のターボ冷凍機を運転することを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム。

【請求項3】

前記一部のターボ冷凍機の停止時でも、前記冷却水の温度に基づいて前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を接続しない方が、前記冷却塔を接続した場合よりも前記他のターボ冷凍機のＣＯＰが高くなると判定するときは、前記冷却塔を接続せずに前記他のターボ冷凍機を運転することを特徴とする請求項２に記載の冷凍システム。

【請求項4】

前記ターボ冷凍機はインバータターボ冷凍機であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍システム。

【請求項5】

前記冷却塔の冷却能力を前記冷房負荷に合わせた冷却能力に調整して運転することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷凍システム。

【請求項6】

複数台のターボ冷凍機と、各ターボ冷凍機に対応する複数台の冷却塔とを備え、対応するターボ冷凍機と冷却塔との間で冷却水を循環させるとともに、冷房負荷に応じて前記ターボ冷凍機の運転台数を可変させる冷凍システムのコントローラにおいて、
前記冷凍システムが一部の前記ターボ冷凍機の停止時に、前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を、他のターボ冷凍機に対応する冷却塔に直列に接続する直列接続経路を備え、
前記直列接続経路の各冷却塔で前記冷却水の温度を低め、前記他のターボ冷凍機に供給する運転を行うことを特徴とするコントローラ。

【請求項7】

外気で冷却水を冷却する冷却塔において、
冷却塔内に導入した外気を上方に排出する送風機を備えるとともに、
前記送風機から吹き上げられて前記送風機の側方かつ空中で落下する飛散水を回収するように前記送風機に対し側方に開放するスペースを空けて前記冷却塔の上側角部に配置される上方に開口する箱体を有する、排気と共に排出される水分を回収する水回収装置を備えることを特徴とする冷却塔。

【請求項8】

前記水回収装置として、前記送風機の上側を覆う遮蔽部材を有することを特徴とする請求項７に記載の冷却塔。

【請求項9】

前記遮蔽部材と前記送風機との間の隙間を調整自在にしたことを特徴とする請求項８に記載の冷却塔。

【請求項10】

前記冷却塔の上側角部にて前記水分を補足する補足部材を有し、
前記補足部材が、前記箱体を有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の冷却塔。

【請求項11】

前記補足部材は、前記送風機から側方に離れる側に向かって斜め上方に延びる傾斜板部を有することを特徴とする請求項１０に記載の冷却塔。

【請求項12】

前記傾斜板部に沿って下方へ案内された水分を、前記冷却塔内に戻す水戻し部を有することを特徴とする請求項１１に記載の冷却塔。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却塔と冷凍機とを備える冷凍システム、コントローラ、及び冷却塔に関する。

【背景技術】

【0002】

事業所や工場の冷房等に使用する熱源システムには、複数台の冷凍機と、各冷凍機に対応する複数台の冷却塔とを備え、対応する冷凍機と冷却塔との間で冷却水を循環させる冷凍システムがある。冷凍機は、最大冷房時に対応するように冷凍機容量が設定され、複数台の冷凍機の合計容量が最大容量となっており、通常、冷凍機１台に対し冷却塔１台が設置されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

冷凍機が全台運転されるのは冷房負荷が大きな時期に限られており、中間期、及び冬期などの冷房負荷が相対的に小さい時期には、運転されない冷凍機及び冷却塔が現れる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−２６９７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、電力需給が逼迫した状況や環境悪化の懸念を背景として、様々なメーカーから高効率機器や省エネ機器が発表され、これら機器の導入や効率的運用を通じ、エネルギーを合理的に使用することが求められている。
一方、事業所や工場の冷房等に使用する熱源システムは、機器単体で動作するものが少なく、各機器が連係して動作する一連のシステムである。エネルギー管理者は、これら一連のシステムに対して常に合理的に運用することがもとめられるとともに、一連のシステムが更に高い効率で運用するための技術開発も積極的に進めてゆくことが求められる。
上記の冷却塔を用いた冷凍システムは、冷凍機と冷却塔が連係して動作する一連のシステムであり、この一連のシステムが常に合理的に運用されるとともに、更に高い効率で運用され、省エネルギーシステムを構成することが求められている。

【0006】

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、省エネルギー化に有利な冷凍システム、この冷凍システムに用いられるコントローラ、及び冷却塔を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するため、本発明は、複数台のターボ冷凍機と、各ターボ冷凍機に対応する複数台の冷却塔とを備え、対応するターボ冷凍機と冷却塔との間で冷却水を循環させるとともに、冷房負荷に応じて前記ターボ冷凍機の運転台数を可変させる冷凍システムにおいて、一部の前記ターボ冷凍機の停止時に、前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を、他のターボ冷凍機に対応する冷却塔に、直列に接続する直列接続経路を備え、前記直列接続経路の各冷却塔で前記冷却水の温度を低め、前記他のターボ冷凍機に供給する運転を行うことを特徴とする。

【0008】

また本発明は、上記冷凍システムにおいて、前記一部のターボ冷凍機の停止時でも、前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を接続しない方が、前記直列接続経路によって前記冷却塔を接続した場合よりも前記他のターボ冷凍機のＣＯＰが高くなるときは、前記冷却塔を接続せずに前記他のターボ冷凍機を運転することを特徴とする。

【0009】

また本発明は、上記冷凍システムにおいて、前記一部のターボ冷凍機の停止時でも、前記冷却水の温度に基づいて前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を接続しない方が、前記冷却塔を接続した場合よりも前記他のターボ冷凍機のＣＯＰが高くなると判定するときは、前記冷却塔を接続せずに前記他のターボ冷凍機を運転することを特徴とする。

【0010】

また本発明は、上記冷凍システムにおいて、前記ターボ冷凍機はインバータターボ冷凍機であることを特徴とする。

【0011】

また本発明は、上記冷凍システムにおいて、前記冷却塔の冷却能力を前記冷房負荷に合わせた冷却能力に調整して運転することを特徴とする。

【0012】

また本発明は、複数台のターボ冷凍機と、各ターボ冷凍機に対応する複数台の冷却塔とを備え、対応するターボ冷凍機と冷却塔との間で冷却水を循環させるとともに、冷房負荷に応じて前記ターボ冷凍機の運転台数を可変させる冷凍システムのコントローラにおいて、前記冷凍システムが一部の前記ターボ冷凍機の停止時に、前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を、他のターボ冷凍機に対応する冷却塔に直列に接続する直列接続経路を備え、前記直列接続経路の各冷却塔で前記冷却水の温度を低め、前記他のターボ冷凍機に供給する運転を行うことを特徴とする。

【0013】

また本発明は、外気で冷却水を冷却する冷却塔において、冷却塔内に導入した外気を上方に排出する送風機を備えるとともに、前記送風機から吹き上げられて前記送風機の側方かつ空中で落下する飛散水を回収するように前記送風機に対し側方に開放するスペースを空けて前記冷却塔の上側角部に配置される上方に開口する箱体を有する、排気と共に排出される水分を回収する水回収装置を備えることを特徴とする。

【0014】

また本発明は、上記冷却塔において、前記水回収装置として、前記送風機の上側を覆う遮蔽部材を有することを特徴とする。

【0015】

また本発明は、上記冷却塔において、前記遮蔽部材と前記送風機との間の隙間を調整自在にしたことを特徴とする。

【0016】

また本発明は、上記冷却塔において、前記冷却塔の上側角部にて前記水分を補足する補足部材を有し、前記補足部材が、前記箱体を有することを特徴とする。

【0017】

また本発明は、上記冷却塔において、前記補足部材は、前記送風機から側方に離れる側に向かって斜め上方に延びる傾斜板部を有することを特徴とする。

【0018】

また本発明は、上記冷却塔において、前記傾斜板部に沿って下方へ案内された水分を、前記冷却塔内に戻す水戻し部を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明では、複数台のターボ冷凍機と、各ターボ冷凍機に対応する複数台の冷却塔とを備え、対応するターボ冷凍機と冷却塔との間で冷却水を循環させるとともに、冷房負荷に応じて前記ターボ冷凍機の運転台数を可変させる構成の下、一部の前記ターボ冷凍機の停止時に、前記一部のターボ冷凍機に対応する冷却塔を、他のターボ冷凍機に対応する冷却塔に接続して運転するため、運転するターボ冷凍機への冷却水の温度を下げることができ、ターボ冷凍機のＣＯＰを高めやすくなる。これにより、ターボ冷凍機の消費電力を下げやすくなり、省エネルギー化に有利となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は本実施形態に係る冷凍システムの構成を示した図である。

【図2】図２はインバータターボ冷凍機の性能特性の例を示した図である。

【図3】図３は冷却塔の直列運転制御のフローチャートを示した図である。

【図4】図４は冷却塔の仕様の例を示した図である。

【図5】図５はシミュレーションの結果を示した図である。

【図6】図６は直列運転実施期間における冷却塔の冷却水出口温度を外気湿球温度とともに示した図である。

【図7】図７は直列運転が可能であるが直列運転を実施しなかった時期の冷却水出口温度の時刻別計測値を外気湿球温度とともに示した図である。

【図8】図８は直列運転時の各冷却塔の入口・出口温度の温度推移を示した図である。

【図9】図９は冷却塔を側方から見た図である。

【図10】図１０は遮蔽部材の設置高さの説明に供する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る冷凍システム１の構成を示した図である。
この冷凍システム１は、空調機１１と、水冷式の熱源機である複数台（本構成では２台）のインバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂと、空調機１１とインバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂとの間で冷水を循環する循環回路１３と、冷凍システム１の各部の運転を制御するコントローラ２１とを備えている。
空調機１１は、冷水と冷房負荷である被空気調和室の空気とを熱交換することによって冷房を行う装置である。

【0022】

インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂは、インバータ式のターボ冷凍機、インバータ制御ターボ冷凍機、又はインバータ対応ターボ冷凍機とも称する冷凍機であり、循環回路１３に並列に設けられ、コントローラ２１の制御の下、冷房負荷に応じて冷水を冷却する。循環回路１３には、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂ毎に１次ポンプ１４Ａ，１４Ｂが設けられるとともに、２次ポンプ１５が設けられ、これらポンプ１４Ａ，１４Ｂ，１５の運転により冷水が循環する。なお、図１中、符号１６は往一次ヘッダ、符号１７は往二次ヘッダ、符号１８は還ヘッダであり、符号１９はバイパス管であり，バイパス管１９は、往一次ヘッダ１６と還ヘッダ１８を連結するように設けられる。

【0023】

コントローラ２１は、制御プログラムなどの各種データを記憶するメモリや、制御プログラムを読み出して実行するＣＰＵなどを備えたコンピュータ構成を具備し、制御プログラムに従って各種処理を行う。例えば、コントローラ２１は、冷房負荷に応じて、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂの運転台数や運転能力を制御する。また、コントローラ２１は、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂの運転状況などに応じて各ポンプ１４Ａ，１４Ｂ，１５の運転制御および冷却塔３１Ａ，３１Ｂの単独運転、直列運転を切り替えるバルブ（制御弁４１Ｃ）の制御も行う。

【0024】

図１に示すように、冷凍システム１には、各インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂに対応する複数台（本構成では２台）の冷却塔３１Ａ，３１Ｂと、対応するインバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂと冷却塔３１Ａ，３１Ｂとの間で独立して冷却水を循環させる複数（本構成では２つ）の冷却水回路３２Ａ，３２Ｂとが設けられる。
冷却塔３１Ａ，３１Ｂは、充填材４０（後述する図９）を内部に備える冷却塔本体３５Ａ，３５Ｂと、冷却塔本体３５Ａ，３５Ｂの上部に設けられ、充填材４０中に外気を通風させる送風機３６Ａ，３６Ｂとを備え、冷却塔本体３５Ａ，３５Ｂの上部より水を落とし、充填材４０を介して大気と接触させて蒸発させることで水を冷却する開放型冷却塔に形成されている。なお、図１中、符号３７Ａ，３７Ｂは、冷却水回路３２Ａ，３２Ｂにて加温された冷却水を充填材４０に供給する上部水槽である。

【0025】

同図１に示すように、１台のインバータターボ冷凍機１２Ａには、１台の冷却塔３１Ａが配管接続され、インバータターボ冷凍機１２Ａと冷却塔３１Ａとの間を冷却水が循環するように、冷却水回路３２Ａが形成される。また、他の１台のインバータターボ冷凍機１２Ｂには、他の１台の冷却塔３１Ｂが配管接続され、インバータターボ冷凍機１２Ｂと冷却塔３１Ｂとの間を冷却水が循環するように、冷却水回路３２Ｂが形成される。
インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂと冷却塔３１Ａ，３１Ｂとの間には、冷却水ポンプ３３Ａ，３３Ｂが設けられ、これら冷却水ポンプ３３Ａ，３３Ｂの運転により冷却水回路３２Ａ，３２Ｂを冷却水がそれぞれ循環する。

【0026】

コントローラ２１は、夏季などの冷房負荷が相対的に大きな時期には、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂを全台運転する。このとき、冷却水ポンプ３３Ａ，３３Ｂも運転し、各冷却水回路３２Ａ，３２Ｂ毎に独立して冷却水を循環させる。一方、中間期、及び冬期などの冷房負荷が相対的に小さい時期には、コントローラ２１は、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂの全台運転を行わず、一方のインバータターボ冷凍機１２Ａの運転だけ、或いは、全てのインバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂを運転せずに、いずれかの冷却塔３１Ａ，３１Ｂのフリークーリングを行い、不図示の熱交換器を通じて冷水供給を行う。

【0027】

以下の説明において、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂ、冷却塔３１Ａ，３１Ｂ、冷却水回路３２Ａ，３２Ｂ、冷却塔本体３５Ａ，３５Ｂ、送風機３６Ａ，３６Ｂ、及び上部水槽３７Ａ，３７Ｂを特に区別して説明する必要がない場合は、インバータターボ冷凍機１２、冷却塔３１、冷却水回路３２、冷却塔本体３５、送風機３６、及び上部水槽３７と表記する。
また、ある冷却水回路３２に設けられているインバータターボ冷凍機１２を運転し、その冷却水回路３２内の冷却水が、当該回路３２に設けられている冷却塔３１だけを循環している運転状態を「冷却塔３１の単独運転」と言う。

【0028】

従来の冷凍システムでは、インバータターボ冷凍機を全台運転しない場合、運転しているインバータターボ冷凍機に対応する冷却塔の単独運転が行われ、運転していないインバータターボ冷凍機に対応する冷却塔は運転されない。
これに対し、本実施形態の冷凍システム１では、冷却塔３１Ａと冷却塔３１Ｂとを直列に連結する直列接続経路４１（直列接続用第１配管４１Ａ、直列接続用第２配管４１Ｂ、制御弁４１Ｃ）と、一方の冷却塔３１Ｂから他方の冷却塔３１Ａへの移送ポンプ４２とを備えている。そして、一方のインバータターボ冷凍機１２Ａの運転が行われ、他方のインバータターボ冷凍機１２Ｂが運転停止される場合に、制御弁４１Ｃを閉から開へと切り換え、移送ポンプ４２を運転することにより、運転される一台のインバータターボ冷凍機１２Ａに対して複数の冷却塔３１Ａ，３１Ｂを直列に接続し、冷却水ポンプ３３Ａから吐出された冷却水を冷凍機１２Ｂ、冷却塔３１Ｂ、冷却塔３１Ａの順で流す。
このように冷却塔３１Ａ，３１Ｂを直列接続した運転状態を、「冷却塔３１の直列運転」と言う。この場合、冷却水を冷却塔３１Ａ，３１Ｂでそれぞれ冷却するため、実質的に、冷却塔３１の冷却面積、及び冷却風量が大きくなり、冷却水温度が湿球温度近くまで下がることを期待できる。

【0029】

冷却水温度が下がることにより、インバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰ（Coefficient Of Performance、成績係数、効率とも言う）が向上し、インバータターボ冷凍機１２Ａのエネルギー消費量を削減することが可能になる。特に、インバータターボ冷凍機は、インバータターボ冷凍機以外の冷凍機（例えば、吸収式冷凍機）と比べて、冷却水の下限値温度が低く、また、冷却水温度の低下によるＣＯＰの向上率も大きいことから、使用エネルギーである電力の削減量が大きくなり、省エネルギー化に有利である。例えば、吸収式冷凍機は、約２０℃よりも低い温度範囲ではＣＯＰがほぼ変わらない性能特性であり、インバータターボ冷凍機と比べて冷却水温度の低下によるＣＯＰの向上率が小さい、と予想される。
移送ポンプ４２は、冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転を行うための補助動力であり、冷却水ポンプ３３Ａ，３３Ｂよりも小さい能力のポンプが使用される。

【0030】

図２は、インバータターボ冷凍機１２Ａの性能特性の例を示した図である。この図に示すように、インバータターボ冷凍機１２Ａは、冷却水温度（冷却水入口温度に相当）が低いほど、高いＣＯＰが期待でき、例えば冷却水温度が２０℃程度まで下がると、値１０以上のＣＯＰが期待でき、１２℃程度まで下がると、値２０以上のＣＯＰが期待できる。
また、ＣＯＰはインバータターボ冷凍機１２Ａの負荷率によっても変動する。このインバータターボ冷凍機１２Ａは６．０ＧＪ／ｈの冷凍能力を有しており、冷却水温度が１２℃の場合、負荷率３０％（冷水熱量１．８ＧＪ／ｈ）近傍にピークを有する性能特性となり、冷却水温度が２０℃の場合、負荷率５０％（冷水熱量３．０ＧＪ／ｈ）近傍にピークを有する性能特性となる。

【0031】

つまり、例示したインバータターボ冷凍機１２Ａは、冷却水が低くなるほど、ＣＯＰのピークは、負荷率が低い側に変動する。なお、このインバータターボ冷凍機１２Ａには公知のインバータターボ冷凍機を用いることができ、性能特性が上記と異なっても良い。また、本実施形態では、複数のインバータターボ冷凍機１２Ａ、１２Ｂが同じ仕様であり、複数の冷却塔３１Ａ，３１Ｂについても同じ仕様である。但し、これに限らず、仕様を異ならせても良い。

【0032】

冷却水温度は、冷却塔３１の性能（充填材４０の特性、冷却水量、水量）と外気エンタルピ、及び冷却熱量から算出可能である。一方、冷却熱量からインバータターボ冷凍機１２の負荷率も算出可能であることから、インバータターボ冷凍機１２の部分負荷特性と冷却水温度から、最もインバータターボ冷凍機１２のＣＯＰが高くなる運転状態を計算によって求めることができる。
そこで、コントローラ２１は、インバータターボ冷凍機１２の性能特性（部分負荷特性と冷却水温度との関係）を示すデータとして、冷却水温度・負荷率・冷水製造温度・ＣＯＰの対応関係を記述したデータＤ１（後述する図３参照）をメモリに予め記憶し、所定の制御プログラムを実行することにより、上記「冷却塔３１の直列運転」を制御する直列運転制御を行う。

【0033】

図３は、冷却塔３１の直列運転制御のフローチャートを示している。
コントローラ２１は、外気温度、及び湿度のデータを不図示のセンサを介して取得するとともに（ステップＳ１１）、冷房負荷に対応する冷水需要データを取得する（ステップＳ１２）。また、コントローラ２１は、外気温度、及び湿度のデータと冷水需要データとから、「冷却塔３１Ａの単独運転」時の冷却水温度と、「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」時の冷却水温度とを計算により求める（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１３で求める冷却水温度は、インバータターボ冷凍機１２Ａに供給される冷却水温度、つまり、冷却塔３１Ａの冷却水出口温度ＴＡＯに相当する温度である。

【0034】

コントローラ２１は、冷水需要データに基づいて、インバータターボ冷凍機１２の必要運転台数を算出し（ステップＳ１４）、この算出結果に基づいて、「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」が可能か否か判定し（ステップＳ１５）、不可の場合に「冷却塔３１Ａの単独運転」を行う（ステップＳ１６）。例えば、夏季に相当する冷房負荷（冷水需要）が高い時期の場合、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２Ｂを全台運転するので、ステップＳ１５では「冷却塔３１の直列運転」が不可と判定される。
また、冬期に相当する冷房負荷（冷水需要）が極めて小さい時期の場合、「冷却塔３１の直列運転」を行うと冷却水温度が過度に低くなってしまうため、ステップＳ１５では「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」が不可と判定される。
すなわち、中間期に相当する冷房負荷の場合に、「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」が可能と判定される。この場合、ステップＳ１７の処理に移行し、コントローラ２１は、運転対象のインバータターボ冷凍機１２Ａの負荷率を算出する（ステップＳ１７）。

【0035】

次いで、コントローラ２１は、インバータターボ冷凍機１２Ａの性能特性から予め得た冷却水温度・負荷率・冷水製造温度・ＣＯＰの対応関係を記述したデータＤ１を参照し、ステップＳ１３，Ｓ１７で求めた冷却水温度、及び負荷率に基づいて、「冷却塔３１Ａの単独運転」時のＣＯＰと、「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」時のＣＯＰとを求める（ステップＳ１８）。
ここで、上記データＤ１は、冷水製造温度別に冷却水温度・負荷率・ＣＯＰの対応関係を記述した２次元のテーブルデータでも良いし、冷却水温度・負荷率・冷水製造温度・ＣＯＰの対応関係を記述した４次元のテーブルデータも良い。また、テーブルデータに限らず、冷水製造温度、冷却水温度、及び負荷率から、ＣＯＰを算出可能な予め定めた算出式のデータでも良い。また、上記のステップＳ１３，Ｓ１４などの各種算出処理は公知の処理を広く適用可能である。

【0036】

続いて、コントローラ２１は、ステップＳ１８で得たＣＯＰの判定を行う（ステップＳ１９）。この場合、コントローラ２１は、両ＣＯＰの大小を判定し、「冷却塔３１Ａの単独運転」時のＣＯＰが、「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」時のＣＯＰよりも大の場合には、「冷却塔３１Ａの単独運転」を実施させる（ステップＳ２０）。一方、小の場合、コントローラ２１は、「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」を実施させる（ステップＳ２１）。つまりコントローラ２１は、単独運転、及び直列運転のうち、ＣＯＰが高い方を選択して運転を行う。

【0037】

なお、図３中、ステップＳ２２の処理は、冷却塔３１が３台以上存在する場合に実行される処理である。このステップＳ２２では、コントローラ２１は、冷却塔３１の直列運転の方が単独運転の場合よりもＣＯＰが高くなる場合、直列運転する冷却塔３１の運転台数が何台の場合に、最もＣＯＰが高くなるか否かを求める処理を行う。そして、コントローラ２１は、最もＣＯＰが高くなる運転台数で冷却塔３１を直列運転する。これによって、運転対象のインバータターボ冷凍機１２のＣＯＰを効率良く高めることができる。

【0038】

また、図３に示す制御フローは、所定の割り込み周期で繰り返し実施される。このため、冷却塔３１を直列運転した場合でも、その後に、ステップＳ１９の判定で、「冷却塔３１Ａの単独運転」時のＣＯＰが、「冷却塔３１Ａ，３１Ｂの直列運転」時のＣＯＰよりも大と判定されると、冷却塔３１の単独運転に切り替えられる。これによって、冷房負荷に応じてインバータターボ冷凍機１２の運転台数が制御されるとともに、ＣＯＰが高くなるように冷却塔３１の単独運転／直列運転が切り換え制御される。この結果、冷却塔の単独運転しか行わない従来構成と比べて、更に高い効率で運用可能になる。

【0039】

続いて、直列運転による冷却水温度を評価するための冷却塔３１のシミュレーションの結果を説明する。図４は冷却塔３１の仕様を示し、図５はシミュレーションの結果を示している。図５中、符号ＴＢＩは、冷却塔３１Ｂの冷却水入口温度を示し、符号ＴＢＯは、冷却塔３１Ｂの冷却水出口温度を示し、符号ＴＡＩは、冷却塔３１Ａの冷却水入口温度を示し、符号ＴＡＯは、冷却塔３１Ａの冷却水出口温度を示している。
シミュレーションの結果、外気湿球温度２７℃（外気温度３２℃、相対湿度６０％）、冷却熱量５ＧＪ／ｈ、初期冷却水温度３７℃の条件では、１台運転時（単独運転時）の冷却水出口温度ＴＡＯは３２℃であるが、直列運転時は３２℃の冷却水を更に冷却することから冷却水出口温度ＴＡＯは２７．３℃と、ほぼ湿球温度にまで下がる、という結果が得られた。

【0040】

直列運転時の実運転時期である中間期に相当する湿球温度１８℃、冷却熱量３．３ＧＪ／ｈ、初期冷却水温度２４℃の条件では、１台運転時の冷却水出口温度ＴＡＯは２０．８℃であるが、直列運転時は１９．４℃まで下がる、という結果が得られた。
ちなみに、冷却塔３１を並列に運転した場合には、冷却水量が半分となるため、充填剤４０への冷却水の流下を均一化させるのは困難であり、冷却効率が低下することが懸念される。

【0041】

さらに、冷却水温度の低減効果の検証を、２０１３年３月１３日から２０１３年１０月４日（４９３６時間/期間）において実施した。検証期間中においては外気比エンタルピが３５ｋＪ／ｋｇＤＡ以下の日はフリークーリングを実施しており、冷却塔３１の直列運転を実施した日はフリークーリング実施期間以外の冷却塔３１Ａが一台運転となる４月〜６月を対象とした。実際に直列運転を行った期間は４月８日〜４月１９日、４月２１日〜４月２９日、５月６日〜５月２８日の合計７６４時間である。

【0042】

図６は、直列運転実施期間における冷却塔３１Ａの冷却水出口温度ＴＡＯを外気湿球温度とともに示した図である。また、図７は、比較対象として直列運転が可能であるが直列運転を実施しなかった時期の冷却水出口温度ＴＡＯの時刻別計測値を外気湿球温度とともに示した図である。
直列運転を実施した場合（図６）、冷却水温度（ＴＡＯ）がほぼ外気湿球温度まで下がっており、直列運転を行わなかった場合（図７）と比較しても直列運転による冷却水温度の低減効果が高いことが分かる。

【0043】

図８は、直列運転時の各冷却塔３１の入口・出口温度ＴＢＩ，ＴＢＯ，ＴＡＩ，ＴＡＯの温度推移を示した図である。なお、図８は、５月１６日１８時の外気温度１７．８℃、湿度１００％、湿球温度１７．８℃、冷却熱量３．３ＧＪ／ｈの条件で実際に計測したものであり、その温度推移を図中「直列運転計測値」で示している。
図８に示すように、２３．６℃の冷却水入口温度ＴＢＩは、冷却塔３１Ｂにより２１．４℃に冷却され、冷却塔３１Ａにより更に冷却され、冷却水出口温度ＴＡＯは２０．１℃となっている。また、図８には、シミュレーションで求めた各冷却塔３１の入口・出口温度ＴＢＩ，ＴＢＯ，ＴＡＩ，ＴＡＯの温度推移を「直列運転計算値」として併記している。この図に示すように、冷却水温度の推移はほぼシミュレーションと同じ結果が得られた。

【0044】

以上説明したように、本実施形態によれば、冷凍システム１のコントローラ２１は、一部のインバータターボ冷凍機１２Ｂの停止時に、停止しているインバータターボ冷凍機１２Ｂ（一部の冷凍機）に対応する冷却塔３１Ｂを、運転対象のインバータターボ冷凍機１２Ａ（他の冷凍機）に対応する冷却塔３１Ａに接続して運転するので、運転するインバータターボ冷凍機１２Ａへの冷却水の温度を下げることができ、インバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰを高めやすくなる。これにより、インバータターボ冷凍機１２Ａの消費電力を下げやすくなり、省エネルギー化に有利となる。
しかも、冷却塔３１Ａ，３１Ｂを直列に接続するので、並列に接続する場合に生じる可能性がある、各冷却塔３１Ａ，３１Ｂへの冷却水供給量のアンバランスを解消でき、冷却塔３１Ａ，３１Ｂでの冷却効率の低下を抑えることができる。なお、冷却塔３１を並列に接続しても、各冷却塔３１での冷却効率の低下への悪影響が小さい場合には、並列に接続しても良い。

【0045】

なお、この冷凍システム１の冷凍機は、インバータターボ冷凍機１２に限らず、通常のターボ冷凍機、吸収式冷凍機、スクリュウ式チラー、又は水熱源小型ヒートポンプユニットなどのインバータターボ冷凍機１２以外の冷凍機でも良い。インバータターボ冷凍機１２以外の冷凍機でも、冷却塔３１の直列運転により冷却水温度を低下させることで、ＣＯＰを向上させ、冷却塔３１の単独運転しか行わない構成と比べて省エネルギー化を図ることができる場合があるからである。すなわち、省エネルギー化が可能な範囲で、冷凍システム１の冷凍機には公知の水冷式冷凍機を広く適用可能である。

【0046】

また、本実施形態では、インバータターボ冷凍機１２Ｂの停止時でも、停止しているインバータターボ冷凍機１２Ｂに対応する冷却塔３１Ｂを接続しない方が、その冷却塔３１Ｂを接続した場合よりも運転対象のインバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰが高くなるときは、冷却塔３１Ｂを接続せずに運転対象のインバータターボ冷凍機１２Ａを運転するので、冷却塔３１Ｂを接続したにも係わらずＣＯＰが低くなってしまう事態を避けることができ、省エネルギー化により有利となる。
しかも、冷却塔３１Ｂを接続しないで運転したときのインバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰと、冷却塔３１Ｂを接続して運転した場合のインバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰとを求め、ＣＯＰが高い方で運転するので、確実にＣＯＰが高い運転を選択できる。

【0047】

また、本実施形態では、冷凍システム１の冷凍機にインバータターボ冷凍機１２Ａを用いるため、吸収式冷凍機などのインバータターボ冷凍機以外の冷凍機を用いる場合と比べて、冷却水の下限値温度が低く、また、冷却水温度の低下によるＣＯＰの向上率が大きくなり、その結果、省エネルギー化により有利である。

【0048】

これらにより、本実施形態では、インバータターボ冷凍機１２などの冷凍機に、より高効率な機器や省エネの機器を適用することにより、冷却塔３１を接続して冷凍機のＣＯＰを高めた運転機会を増やし、冷凍システム１全体のより合理的な運用が可能になるとともに、効率良く省エネルギー化を図ることができる。

【0049】

さらに、本実施形態の冷凍システム１において、冷却塔３１Ａ，３１Ｂを接続した場合に、互いに接続された冷却塔３１Ａ，３１Ｂの冷却能力を、冷房負荷に合わせた冷却能力に調整して運転するようにしても良い。このようにすれば、冷房負荷と冷却塔３１の冷却能力とをバランスさせることができる。冷却塔３１の能力を調整する方法には、送風機３６の回転数を調整して風量を増減させるなどの公知の方法を適用すれば良い。この調整により、冷却塔３１Ａ，３１Ｂの冷却能力を十分に確保しながら、送風機３６の回転数を下げて電力消費を低減することができる。
なお、インバータターボ冷凍機１２などの冷凍機はモータなどからの発熱があるため、この発熱を考慮すれば、冷却塔３１の冷却能力を、冷房負荷と冷凍機の発熱量との合計値に対応する能力に調整することが好ましい。

【0050】

また、本実施形態の冷凍システム１において、インバータターボ冷凍機１２Ｂの停止時でも、冷却水の温度(例えば、インバータターボ冷凍機１２Ｂの冷却水入口温度）に基づいて、インバータターボ冷凍機１２Ｂに対応する冷却塔３１Ｂを接続しない方が、冷却塔３１Ｂを接続した場合よりも他のインバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰが高くなると判定するときは、冷却塔３１Ｂを接続せずに他のインバータターボ冷凍機１２Ａを運転するようにしても良い。
例えば、冷却塔３１Ｂを接続しない方が冷却塔３１Ｂを接続した場合よりも他のインバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰが高くなるときの冷却水の温度範囲が所定の低い温度範囲に存在した場合に、その温度範囲の上限値を所定値として記憶し、冷却水温度が所定値以下のときに、冷却塔３１Ｂを接続せずに他のインバータターボ冷凍機１２Ａを運転する。この構成によれば、冷却水温度に基づいてＣＯＰが高い運転を選択することができ、また、上記所定値をインバータターボ冷凍機１２Ａの性能特性に応じて調整することで、様々な性能特性への対応自由度を確保できる。

【0051】

なお、本実施形態では、冷却塔３１Ｂを接続しない場合のインバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰと、冷却塔３１Ｂを接続した場合のインバータターボ冷凍機１２ＡのＣＯＰとを直接求め、ＣＯＰが高い方で運転する場合を説明したが、ＣＯＰを直接求める方法に限定されず、要は、ＣＯＰが高い運転を判別する判別処理を広く適用可能である。
例えば、冷却塔３１の単独運転でも外気条件（外気温度、湿度）から、冷房負荷（冷水需要）に対応する低い冷却水温度が得られることが明らかな場合には、複数台のインバータターボ冷凍機１２を運転して冷房負荷の分担を図ることによって負荷率を下げＣＯＰの高い負荷率で運用した方が電力量を小さくすることを想定できる。このため、外気条件が、冷却塔３１Ａ，３１Ｂの単独運転でも、インバータターボ冷凍機１２Ａ，１２ＢのＣＯＰが高い温度範囲（２０℃以下、１２℃以下など）の場合には、冷却塔３１Ａ，３１Ｂ同士を接続せず、複数台のインバータターボ冷凍機１２Ａ，１２ＢをＣＯＰの高い負荷率でそれぞれ運転するようにし、上記温度範囲外の場合に冷却塔３１Ａ，３１Ｂ同士を接続して直列運転するようにしても良い。

【0052】

次に、冷却塔３１の構造を説明する。
この種の冷却塔３１においては、運転中に自然蒸発とキャリーオーバによる水の損失が常に発生している。ここで、自然蒸発した水分は、飽和水蒸気に近い水蒸気となり、送風機２６の通風によって放出される。また、キャリーオーバは、送風機３６の通風によって運び去られる微少水滴のことであり、飛散水とも称する。
大気中の空気条件や冷却水温度に拘わらず、空気中に放出される蒸発量、及びキャリーオーバ量は具体的に把握されていないのが現状である。ある技術資料によれば、その数値は、循環水量の０．０５％と示されたものがある。この循環水量の損失を低減できれば、冷却塔への補給水の低減を図ることができ、冷却水の濃縮や汚染による導電率の上昇を防止することなどが可能になる。

【0053】

循環水の損失を低減することを目的として、特開２００３−１７２５８６号公報には、冷却塔の排気口から排気される空気は、筒状のミスト捕集ダクトの内面に向けて変流板に案内されて吹き付けられ、捕集ダクトの内面に結露を発生させ、結露水を回収する構成が開示されている。しかしながら、この構成は機外静圧が高くなり、風量が減少し冷却能力が低下する、といった制約が生じる。
そこで、本実施形態では、送風機３６に対し側方に開放するスペースを空けて配置することで、機外静圧の上昇を抑えつつ循環水の損失を低減可能な冷却塔３１の水回収装置５１を設けるようにしている。

【0054】

図９は、冷却塔３１を側方から見た図である。
冷却塔本体３５は、内部が空洞の矩形箱形状に形成され、内部に上部水槽３７（図１）から流下した冷却水を外気と直接接触させることにより冷却する充填材４０を備え、上部に上方に向けて開口する排気口５３を備えている。
排気口５３内には、送風機３６が配置されており、この送風機３６の駆動により、冷却塔本体３５の側面に設けられた吸気口５４から外気（図９中、符号ＧＫを付して示す）が導入され、内部に導入された外気ＧＫが上方に向けて排気される。この排気された外気ＧＫには、自然蒸発による水蒸気Ｗ１（図９に黒丸で示す）とキャリーオーバによる水滴Ｗ３（図９に、水蒸気Ｗ１よりも大きい黒丸で示す）とからなる水分が含まれている。

【0055】

この冷却塔本体３５には、上記水回収装置５１として、送風機３６の上側に設けられた遮蔽部材５５（アクティブスクリーン）と、排気口５３に対して側方に設けられた補足部材６０（ミストキャッチャー）とを備えている。

【0056】

（遮蔽部材５５について）
遮蔽部材５５は、図９に示すように、送風機３６との間に鉛直方向の隙間ｈ１を空けて配置されることで、送風機３６に対し側方に開放するスペースＳＰを空けて配置される。
この遮蔽部材５５は、送風機３６の上方を、隙間ｈ１を空けて覆う板状部材で形成される。このため、排気口５３から吹き上げられる水分中の水蒸気Ｗ１が遮蔽部材５５に付着する。遮蔽部材５５は外気で冷却されるため、遮蔽部材５５に付着した水蒸気Ｗ１は結露し、水分同士が集合してある程度大きな塊の水滴Ｗ２（図９に楕円の黒丸で示す）になると、自重により遮蔽部材５５から落下する。この落下した水滴Ｗ２を冷却塔３１内に戻すことで、冷却水を回収することができる。

【0057】

より具体的に説明すると、この遮蔽部材５５は、送風機３６の排気口５３の上方領域ＡＲ１をその周囲領域ＡＲ２を含めて水平に配置される平板部５５Ａと、平板部５５Ａの外周縁から下方に突出するエッジ部５５Ｂとを一体に備えており、ステンレスなどの金属製のパンチングメタルで形成される。
この構成によれば、遮蔽部材５５が送風機３６の上方領域ＡＲ１をその周囲領域ＡＲ２を含めて覆うので、送風機３６の排気によって上方に吹き上げられた水蒸気Ｗ１を可及的に遮蔽部材５５に付着させることができ、水滴化し易くなる。また、平板部５５Ａに付着した水分は外気ＧＫの側方への流れによってエッジ部５５Ｂへ向かって流れるので、エッジ部５５Ｂで効率良く集合させ、エッジ部５５Ｂから水滴Ｗ２を集中的に落下させることができる。

【0058】

エッジ部５５Ｂの下方には、冷却水回路３２Ａ，３２Ｂにて加温された冷却水が供給される上部水槽３７が設けられている。このため、エッジ部５５Ｂから落下した水滴Ｗ２は、上部水槽３７を経由して充填材４０に供給される。これにより、自然蒸発による水蒸気を効率良く回収することができる。また、上部水槽３７を利用するので、遮蔽部材５５専用の水分回収部を設けずに、冷却水を回収でき、部品点数の増大を抑えることもできる。
なお、キャリーオーバによる水滴Ｗ３も遮蔽部材５５に付着した場合には、遮蔽部材５５から落下することで回収可能である。

【0059】

遮蔽部材５５と送風機３６との間の隙間ｈ１により、送風機３６からの外気ＧＫは最も吐出抵抗が低い側方（スペースＳＰ）に向かって流れ、図９に示すように、送風機３６からの外気ＧＫが冷却塔本体３５の上方から左右に向けて円滑に流れる。これにより、送風機３６の吐出抵抗となる機外静圧の上昇を抑制でき、冷却能力を下げずに所望の風量を確保できる。

【0060】

また、遮蔽部材５５をパンチングメタルで形成したため、遮蔽部材５５によって外気ＧＫの干渉現象が発生して、冷却塔３１の側面に設けられた吸気口５４に気流が回り込み、いわゆるショートカットが発生してしまうことを抑制することができる。
なお、遮蔽部材５５には、パンチングメタルに限らず、エキスパンドメタルなどの多孔を有する他の素材を適用しても良いし、また、気流の回り込みなどが問題とならない場合は孔無しの素材を適用しても良い。また、材質も金属材に限定されず、耐候性を有する樹脂などを適用しても良い。

【0061】

（遮蔽部材５５の設置高さについて）
遮蔽部材５５の設置高さ（隙間ｈ１に相当）の候補として、雨水と、送風機３６によって上方に吹き上げられる水蒸気Ｗ１などの水分（以下、水分Ｗ１と表記する）とが運動エネルギーで相殺される位置が好ましい。
図１０に示すように、雨水にはＭｒ・ｇの力が作用し、水分Ｗ１にはＭｗ・αの力が作用する。ここで、値Ｍｒは雨水の質量、値ｇは重力加速度、値Ｍｗは水分Ｗ１の質量、値αは水分Ｗ１の推力加速度である。
遮蔽部材５５の位置が、雨水と水分Ｗ１の圧力が均衡であると仮定し、重力加速度ｇと推力加速度αとが等しくなる位置を検討する。吐出風量を値ｕを二乗した値が推力加速度αに比例すると考え、ｇ＝αの式に、α＝ｕ２を代入することで、ｕ＝ｇ０．５という条件が得られる。
ｇに９．８［ｍ／ｓｅｃ２］を代入することで、ｕ＝３．１３［ｍ／ｓｅｃ２］が得られる。すなわち、排気口５３からｕ＝３．１３［ｍ／ｓｅｃ２］の近辺になるように設置高さ（隙間ｈ１に相当）を設定することで、遮蔽部材５５に作用する雨水、及び水分Ｗ１の影響を相殺できる。

【0062】

なお、遮蔽部材５５の設置高さは、上記の高さに限定する必要はない。また、遮蔽部材５５の設置高さを固定する構成に限らず、手動、若しくは自動で遮蔽部材５５の高さを変更する高さ変更機構を設けるようにしても良い。
高さ変更機構を設けた構造にすれば、例えば、冷却水の回収率を向上させたい場合に、遮蔽部材５５を送風機３６に近づけた高さに調整し、機外静圧を下げて風量を増大させたい場合に、遮蔽部材５５を送風機３６から離れた高さに調整することができる。また、例えば、降雨時に、上述したｕ＝３．１３［ｍ／ｓｅｃ２］の近辺になるように設置高さを調整する、といったことも可能である。
さらに、冷却塔３１周囲の風速が予め定めた強風範囲のときは降雪時には、遮蔽部材５５の高さを低くする、といったように、気候条件に応じた調整も可能である。
この高さ変更機構には、板材の高さを手動、若しくは自動で変更可能にする公知の機構を適用すれば良い。

【0063】

このように、送風機３６の上側を覆う遮蔽部材５５を設けたため、送風機３６の排気を側方に抜くスペースＳＰを空けつつ、上方に吹き上げられる水分Ｗ１を回収することができる。従って、従来の送風機の排出側を塞ぐミスト捕集ダクトを用いた構成と比較して、機外静圧の上昇を抑え、排気抵抗を低減し、十分な風量を確保することができる。このようにして、機外静圧の上昇を抑え、且つ、循環水の損失を低減することができる。この結果、補給水の低減を図ることができ、節水や水資源の確保に寄与し、省エネルギー化に有利となる。

【0064】

また、遮蔽部材５５を、パンチングメタルなどを用いて多孔を有する構造にすれば、送風機３６の排気の干渉を発生させて冷却塔３１の側面に気流が回り込むことを抑制することができる。
また、遮蔽部材５５の高さ変更機構を設けるようにすれば、遮蔽部材５５と送風機３６との間の隙間ｈ１を調整可能にでき、これによって、遮蔽部材５５による回収率や機外静圧（風量）などを容易に調整することが可能になる。

【0065】

（補足部材６０について）
補足部材６０は、冷却塔本体３５の長手方向（図９における紙面左右方向）の両端に各々設置されることで、送風機３６に対し側方に開放するスペースＳＰを空けて配置される。
この補足部材６０は、排気された外気ＧＫによって側方に運ばれた水分を補足する部材であり、各補足部材６０は同一構造に形成されている。

【0066】

補足部材６０は、送風機３６の側方に間隔を空けて配置される補足本体部６１と、補足本体部６１の下部に連なり、補足本体部６１内の水を冷却塔３１内に戻す水戻し部６２とを備えている。
補足本体部６１は、送風機３６から側方に離れる側に向かって斜め上方に延びる傾斜板部６１Ａと、傾斜板部６１Ａと一体となって上方に開口する箱体を形成する上方開口箱部６１Ｂとを備えている。上方開口箱部６１Ｂは、冷却塔本体３５の長手方向両端に位置する上側角部に不図示の締結部材を用いて固定され、冷却塔本体３５の短手方向（図９における紙面奥行方向）に渡って連続する。なお、補足本体部６１は、金属製の板材で形成されている。

【0067】

本実施形態では、冷却塔本体３５の上面に、作業員などが把持する金属製の手摺り６４が設けられ、この手摺り６４と補足本体部６１との間を架橋する架橋部材６５が設けられている。この架橋部材６５は、直角三角形状の金属プレートで形成され、金属プレートの一辺が手摺りに接合され、他の辺（下辺）が補足本体部６１の上縁に接合される。この架橋部材６５により、手摺り６４と補足本体部６１との連結強度を向上することができ、補足本体部６１の支持強度を高めることができる。

【0068】

傾斜板部６１Ａは、冷却塔本体３５の短手方向（図９における紙面奥行方向）に渡って延在し、排気口５３からの外気ＧＫの流れによって、側方に流れる水分（主にキャリーオーバによる水滴Ｗ３であるが、上部水槽３７に回収されなかった水分Ｗ１、水滴Ｗ２を含む）を、この傾斜板部６１Ａの傾斜に沿って下方へ案内する。この場合、傾斜板部６１Ａに接触した水分は、集合して大きな水滴となり、傾斜板部６１Ａの傾斜に沿って下方へ流れる。
この傾斜板部６１Ａの角度θ１（水平方向からの角度）は、側方に流れる水分を補足し易い角度に設定すれば良く、本実施形態では４５°に設定しているが、これに限らない。上記水分のうち、特にキャリーオーバによる水滴Ｗ３は、外気ＧＫの流れによって側方に流れるだけでなく、排気口５３から離れる程、重力の影響により下方に流れやすくなるため、補足され易い。

【0069】

また、この傾斜板部６１Ａを含む上方開口箱部６１Ｂは、遮蔽部材５５、及び上部水槽３７よりも側方外側に配置されている。このため、遮蔽部材５５よりも側方外側の水分を回収することができる。これによって、上方開口箱部６１Ｂは、上記遮蔽部材５５を用いても回収できなかった水分を積極的に補足することができる。
なお、上方開口箱部６１Ｂの開口位置（開口幅ｄ１など）は、水分Ｗ３などの水分の実際の流れに合わせて、或いは、設定した目標回収率などに応じて適宜に選定すれば良い。

【0070】

また、図９に示すように、傾斜板部６１Ａは、冷却塔本体３５よりも側方に張り出すため、排気された外気ＧＫが、冷却塔本体３５側面の吸気口５４に回り込むことを抑制することができる。つまり、傾斜板部６１Ａは、ショートカット抑制部材としても機能する。
しかも、傾斜板部６１Ａが上記のように傾斜することで、冷却塔本体３５側面の吸気口５４への吸気が妨げられず、補足本体部６１を設けても吸気効率への影響を抑えることができる。

【0071】

また、傾斜板部６１Ａが上記のように傾斜することで、傾斜板部６１Ａに代えて水平の板部を配置した場合と比べて、回収率を同様にしつつ冷却塔３１の幅の増大を抑え、コンパクト化を図ることができる。

【0072】

水戻し部６２は、補足本体部６１の下部から下方に延出する縦樋に形成され、補足本体部６１の下部から落下する水を冷却塔本体３５内に戻す。より具体的には、補足本体部６１の下部には、内部の水を排出する排出部６６が設けられており、水戻し部６２は、上記排出部６６から排出される水を、充填材４０から落下した水が溜まる水溜まり部に排出する。
これにより、補足本体部６１で補足された水を冷却水として回収することができる。なお、この水戻し部６２は、ステンレス板などの金属材で形成しても良いし、ホースなどの配管部材で形成しても良い。また、降雨時には、雨水が上方開口箱部６１Ｂ内に入るので、雨水も冷却水として回収することができる。

【0073】

このように、送風機３６の側方にて排気と共に排出される水分を補足する補足部材６０を設けたため、送風機３６の排気を側方に抜くスペースＳＰを空けつつ、排気とともに排出される水分を効率良く回収することができる。従って、機外静圧の上昇を抑え、且つ、循環水の損失を低減することができる。この結果、補給水の低減を図ることができ、節水や水資源の確保に寄与し、省エネルギー化に有利となる。
しかも、この補足部材６０により、上記遮蔽部材５５を用いても回収できなかった水分（特にキャリーオーバによる水滴Ｗ３）を積極的に補足できるので、冷却水の回収率を効果的に向上させることができる。

【0074】

また、補足部材６０は、送風機３６から側方に離れる側に向かって斜め上方に延びる傾斜板部６１Ａを有するため、排気によって側方に流れる水分を回収可能にしつつ補足部材６０のコンパクト化を図ることができる。
また、傾斜板部６１Ａに沿って下方へ案内された水分を、冷却塔３１内に戻す水戻し部６２を有するので、補足した水分を円滑に冷却塔３１内に戻すことができる。
また、補足部材６０を、冷却塔３１に設けられる手摺り６４に固定するため、補足部材６０の支持強度を確保し易く、強風や積雪に対応し易くなる。

【0075】

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、水回収装置５１として、遮蔽部材５５と補足部材６０の両方を設ける場合を説明したが、いずれか一方を設けるようにしても良い。また、上述した実施形態では、直列運転制御を行うための制御プログラムを、冷却塔３１のコントローラ２１に予め記憶しておく場合を説明したが、この制御プログラムを、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体などのコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納し、コンピュータが記録媒体からこの制御プログラムを読み取って実行しても良い。また、この制御プログラムを通信ネットワーク上の配信サーバーなどからダウンロードしても良い。
また、上述した実施形態では、図１に示す冷凍システム１に本発明を適用する場合を説明したが、これに限らず、冷凍機の運転台数を可変させることによって運転されない冷却塔が現れる公知の冷凍システムに本発明を広く適用可能である。

【符号の説明】

【0076】

１ 冷凍システム
１１ 空調機
１２，１２Ａ，１２Ｂ インバータターボ冷凍機
１３ 循環回路
１４Ａ，１４Ｂ １次ポンプ
１５ ２次ポンプ
２１ コントローラ
３１，３１Ａ，３１Ｂ 冷却塔
３２，３２Ａ，３２Ｂ 冷却水回路
３３Ａ，３３Ｂ 冷却水ポンプ
３５，３５Ａ，３５Ｂ 冷却塔本体
３６，３６Ａ，３６Ｂ 送風機
４０ 充填材
４１ 直列接続経路
４２ 移送ポンプ
５１ 水回収装置
５５ 遮蔽部材
６０ 補足部材
６１Ａ 傾斜板部
６２ 水戻し部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】