特許 6408972 冷却塔制御システムおよび冷却塔制御方法

(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】6408972

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】冷却塔制御システムおよび冷却塔制御方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 27/00 20060101AFI20181004BHJP

【ＦＩ】

   F28F27/00 501A

   F28F27/00 501D

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-197750(P2015-197750)

(22)【出願日】2015年10月5日

(65)【公開番号】特開2017-72269(P2017-72269A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2017年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000109428

【氏名又は名称】日本エア・リキード株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金田 拓也

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−０６７２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１０１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０６３４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５５９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４９１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４７４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０６５８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５０５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０７９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−００２９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１５７４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９０８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４４６４４８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ２７／００

Ｆ２８Ｃ １／００

Ｅ０４Ｈ ５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器類との熱交換に使用される冷却水を温度コントロールする複数の冷却塔を制御する冷却塔制御システムであって、
冷却ファンと、前記冷却ファンを回転させる駆動源である回転駆動部と、前記機器類の熱交換部を通過した循環冷却水を前記冷却塔に供給する供給部と、前記冷却ファンによる送風によって冷却された循環冷却水を貯留する貯留部とを有する、複数の冷却塔と、
前記貯留部から前記循環冷却水を前記機器類の熱交換部に送り込む複数のポンプと、
前記貯留部と前記ポンプ、前記ポンプと前記機器類の熱交換部、前記熱交換部と前記冷却塔の供給部とをそれぞれつなぐ配管を有し、前記循環冷却水が流れる循環ラインと、
前記熱交換部よりも上流位置かつ前記貯留部よりも下流位置の前記循環ライン内の前記循環冷却水または前記貯留部内あるいは前記ポンプ内の前記循環冷却水の温度を計測する温度計測部と、
前記機器類の第１負荷の期間において、前記温度計測部で計測された温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが前記第１負荷に対応した第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように、それぞれの前記回転駆動部で前記冷却ファンの回転数を制御する第１負荷制御部と、
前記第１負荷よりも高負荷である第２負荷の期間において、前記温度計測部で計測された温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、前記第２負荷に対応した前記第１アプローチ温度ＡＰ１よりも低い値の第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように、それぞれの前記回転駆動部で前記冷却ファンの回転数を制御する第２負荷制御部と、を有する冷却塔制御システム。

【請求項2】

前記第１負荷制御部は、前記機器類の負荷が前記第１負荷から前記第２負荷へ切り替わる前に、前記第１アプローチ温度ＡＰ１から前記第２アプローチ温度ＡＰ２へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように制御し、次いで前記第１負荷制御部から前記第２負荷制御部が実行され、および／または、
前記第２負荷制御部は、前記機器類の負荷が前記第２負荷から前記第１負荷へ切り替わる前に、前記第２アプローチ温度ＡＰ２から前記第１アプローチ温度ＡＰ１へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように制御し、次いで前記第２負荷制御部から前記第１負荷制御部が実行される、請求項１に記載の冷却塔制御システム。

【請求項3】

前記複数の冷却塔の内、稼働中の冷却塔と非稼働中の冷却塔がある場合において、
前記第１負荷制御部および／または前記第２負荷制御部は、前記稼働中の冷却塔の冷却ファンのうち少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が上限閾値を超えた場合に、当該回転数が上限閾値を超える前における当該稼働中の冷却塔の冷却ファンの合計風量と、当該稼働中の冷却塔と新たに稼働される冷却塔の冷却ファンとの合計風量とが同じになるように設定し、および、当該回転数が上限閾値を超える前における当該稼働中の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該稼働中の冷却塔と当該新たに稼働される冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定する、請求項１または２に記載の冷却塔制御システム。

【請求項4】

前記複数の冷却塔の内、稼働中の冷却塔が２以上である場合において、
前記第１負荷制御部および／または前記第２負荷制御部は、前記稼働中の冷却塔の冷却ファンのうち少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が下限閾値未満になった場合に、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該稼働中の冷却塔の冷却ファンの合計風量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔の冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および当該回転数が下限閾値未満になる前における当該稼働中の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、かつ、当該稼働中の冷却塔のうちいずれか一つの冷却塔の冷却ファンの停止および循環冷却水の供給を停止する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却塔制御システム。

【請求項5】

前記外気湿球温度ＴＥ０が循環冷却水Ｗの最低温度の設定値よりも所定値以上低い場合に、前記循環冷却水Ｗの温度ＴＥ１が当該循環冷却水の最低温度の設定値になるように複数の冷却塔を制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却塔制御システム。

【請求項6】

機器類との熱交換に使用される冷却水を温度コントロールする複数の冷却塔を制御する冷却塔制御方法であって、
前記機器類の第１負荷の期間において、前記機器類との熱交換と前記冷却塔の貯留部との間のいずれかの位置における循環冷却水の温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、前記第１負荷に対応した第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように前記冷却塔の冷却ファンの回転数を制御する第１負荷制御工程と、
前記第１負荷よりも高負荷である第２負荷の期間において、前記機器類との熱交換と前記冷却塔の貯留部との間のいずれかの位置における循環冷却水の温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、前記第２負荷に対応した前記第１アプローチ温度ＡＰ１よりも低い値の第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように前記冷却塔の冷却ファンの回転数を制御する第２負荷制御工程と、含む冷却塔制御方法。

【請求項7】

前記第１負荷制御工程は、前記機器類の負荷が前記第１負荷から前記第２負荷へ切り替わる前に、前記第１アプローチ温度ＡＰ１から前記第２アプローチ温度ＡＰ２へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように制御し、次いで前記第１負荷制御工程から前記第２負荷制御工程へ移行するように構成され、および／または、
前記第２負荷制御工程は、前記機器類の負荷が前記第２負荷から前記第１負荷へ切り替わる前に、前記第２アプローチ温度ＡＰ２から前記第１アプローチ温度ＡＰ１へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように制御し、次いで前記第２負荷制御工程から前記第１負荷制御工程へ移行するように構成される、請求項６に記載の冷却塔制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機器類との熱交換に使用される冷却水を温度コントロールする複数の冷却塔を制御する冷却塔制御システムおよびその冷却塔制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、複数の冷却塔(例えば３台)が設置され、この冷却塔で冷却された冷却水がポンプにより機器類の熱交換器へ供給され、そこでガス等と熱交換されて冷却塔に戻るシステムがある。低コストの夜間電力を使用するため機器類の負荷は夜間（例えば２２時〜翌８時）が高く、昼間（例えば８時〜２２時）は機器類の負荷は低い。冷却水を一定温度にするために、複数の冷却塔の冷却ファンをそれぞれ稼働して温度調整を行う。この複数の冷却ファンのすべてがインバータ制御され、機器類の負荷が低い場合(昼間)や外気温が低い場合などに回転数を落とすように制御している。回転数を落とすことで風量抑制および電力抑制を行う。しかしながら、インバータ制御の場合に、春秋時期において、冷却水温度を例えば２０℃でコントロールするとき、昼間に外気温度上昇でファン出力が１００％となっても水温を２０℃にコントロールできないことがある。一方、夜間は外気温度が下がるためファン出力が１００％以下で水温を２０℃にコントロールできる。すなわち、機器類の負荷が低い昼間でもファンを１００％の出力で運転しなければならない。また、夏時期において、冷却水温度を例えば１５℃でコントロールするとき、外気温が常に高い状態であるため水温を１５℃にコントロールすることができず、昼夜問わず常にファンを１００％の出力で運転しなければならない。すなわち、機器類の負荷が低い昼間であってもファンを１００％の出力で運転しなければならない。また、冬時期において、冷却水温度を例えば２５℃でコントロールするとき、外気温が低いので常に水温を２５℃にコントロールできる。機器類の負荷が低い昼間の場合には、３台のファンが閾値（最下限回転数）に達すると１台停止して２台の運転になり、２台のファンがさらに閾値に達すると１台停止して１台のみの運転に切り替わる。

【0003】

特許文献１には、冷却塔出口温度が設定温度になるように、複数の冷却塔のファンの回転数を制御することが記載されている。また、冷却塔出口温度が指定温度１（冷却塔強制終了の閾値であり、冷凍機により決定される冷却水温度の下限値に基づく温度）以下である状態が所定期間維持された場合に、冷却塔を１台停止させることが記載されている。また、冷却塔出口温度が指定温度２（冷却塔強制追加起動の閾値であり、外気湿球温度または外気乾球温度に任意のマージンを持たせた値）以上である状態が所定期間維持された場合に、冷却塔を1台追加することが記載されている。

【0004】

特許文献２には、熱源システム全体の効率向上の観点から、外気湿球温度とターボ冷凍機の部分負荷率に基づいて予め設定されている最適冷却塔容量関係を参照して冷却塔の運転台数を決定することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−２１０１７８号公報

【特許文献2】特開２０１０−２３６７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記インバータ制御では、春夏秋において、機器類の負荷が低い昼間でも３台のファンを１００％の出力で運転しなければならず、その結果電力消費量が高くなっている。

【0007】

上記特許文献１は、稼働台数を決めるために、冷却塔出口温度が指定温度１（冷凍機の冷却水温度の下限値に基づく温度）と指定温度２（外気湿球温度）の２つの異なるパラメータで判断している。また、特許文献２は、外気湿球温度とターボ冷凍機の部分負荷率と最適冷却塔容量関係から冷却塔の運転台数を判断している。従って、いずれも制御方法が複雑であり、より簡単に複数の冷却塔における冷却水の温度コントロールをしたいとの要求がある。

【0008】

また、機器類の負荷に応じて必要な冷却水量が異なるため、負荷に応じた冷却塔の運転台数を制御することが要求されている。特許文献２は冷凍機の部分負荷率を判断材料にしているものの上記のとおり判断条件が複雑である。また、上記特許文献１、２ともに、フィードバック制御を基本としているため、応答特性が遅く、極端な負荷変動時には一時的であっても高い水温上昇が生じてしまう。

【0009】

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであって、より簡単な方法で、機器類の負荷にも対応した冷却水の温度コントロールを可能とする複数の冷却塔を制御する冷却塔制御システムおよびその冷却塔制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、機器類との熱交換に使用される冷却水を温度コントロールする複数の冷却塔を制御する冷却塔制御システムであって、
冷却ファンと、前記冷却ファンを回転させる駆動源である回転駆動部と、前記機器類の熱交換部を通過した循環冷却水を前記冷却塔に供給する供給部と、前記冷却ファンによる送風によって冷却された循環冷却水を貯留する貯留部とを有する、複数の冷却塔と、
前記貯留部から前記循環冷却水を前記機器類の熱交換部に送り込む複数のポンプと、
前記貯留部と前記ポンプ、前記ポンプと前記機器類の熱交換部、前記熱交換部と前記冷却塔の供給部とをそれぞれつなぐ配管を有し、前記循環冷却水が流れる循環ラインと、
前記熱交換部よりも上流位置かつ前記貯留部よりも下流位置の前記循環ライン内の前記循環冷却水または前記貯留部内あるいは前記ポンプ内の前記循環冷却水の温度を計測する温度計測部と、
機器類の第１負荷期間において、前記温度計測部で計測された温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥ（ΔＴＥ＝ＡＢＳ（ＴＥ０−ＴＥ１））が、第１負荷に対応した第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように、それぞれの前記回転駆動部で前記冷却ファンの回転数を制御する第１負荷制御部と、
前記第１負荷よりも高負荷である機器類の第２負荷期間において、前記温度計測部で計測された温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、前記第２負荷に対応した前記第１アプローチ温度ＡＰ２よりも低い値の第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように、それぞれの前記回転駆動部で前記冷却ファンの回転数を制御する第２負荷制御部と、を有する。

【0011】

この構成によれば、熱交換部よりも上流位置の循環冷却水の温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、機器類の負荷（例えば、昼間の第１負荷＜夜間の第２負荷）に対応したアプローチ温度ＡＰ（第１アプローチ温度ＡＰ１＞第２アプローチ温度ＡＰ２）以内になるように、それぞれの冷却ファンの回転数を制御することで、上記特許文献１、２よりも簡単な方法で、機器類の負荷にも対応した冷却水の温度コントロールが可能になる。すなわち、昼間と夜間とで機器類の負荷が大きく変わる場合に、昼間と夜間とでアプローチ温度を変えることで、昼間と夜間のそれぞれの期間における冷却ファンの出力をほとんど変化なくコントロールでき、通常運転時において冷却ファンを好適にコントロールできる。

【0012】

「外気湿球温度」は、測定場所は特に制限されないが、例えば、冷却塔内、冷却塔外部、冷却塔近傍、冷却塔制御システムのいずれかの位置、冷却塔制御システムの近傍などで測定された外気湿球温度である。外気湿球温度は、例えば、湿度センサーで測定できる。
「第１負荷」＜「第２負荷」の関係であるが、例えば、第２負荷の１００としたときに第１負荷は５〜２０が例示される。
「第１アプローチ温度ＡＰ１」＞「第２アプローチ温度ＡＰ２」の関係であるが、例えば、アプローチ温度は、機器類の負荷や外気湿球温度に応じて設定される閾値であって、「第１アプローチ温度ＡＰ１」は例えば２〜７、好ましくは３〜５であり、「第２アプローチ温度ＡＰ２」は第１アプローチ温度ＡＰ１よりも高い値であり例えば３〜８、好ましくは５〜７である。第１アプローチ温度と第２アプローチ温度の差は、例えば０．５〜２．０の範囲である。

【0013】

上記発明の一実施形態として、
前記第１負荷制御部は、前記機器類の負荷が第１負荷から第２負荷へ切り替わる前（例えば、負荷切替タイミングの所定時間前）に、前記第１アプローチ温度ＡＰ１から前記第２アプローチ温度ＡＰ２へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように制御し、次いで第１負荷制御部から第２負荷制御部が実行される。

【0014】

この構成によれば、例えば、昼間の低負荷期間から夜間の高負荷期間に切り替わる前にアプローチ温度を下げることで、予め冷却ファンの回転数を上げ風量を大きくしておくことで水温上昇を効果的に抑制できる。これに対して従来のインバータ制御やフィードバック制御では、低負荷から高負荷に切り替わるタイミングにおいて水温が上がった後に冷却ファンの出力が上がるため一時的に水温の高い時間帯が存在していた。本構成では予めアプローチ温度を変えるフィードフォワード制御を採用することで水温の極端な温度勾配を生じさせることがない。

【0015】

上記発明の一実施形態として、
前記第２負荷制御部は、前記機器類の負荷が第２負荷から第１負荷へ切り替わる前（例えば、負荷切替タイミングの所定時間前）に、前記第２アプローチ温度ＡＰ２から前記１アプローチ温度ＡＰ１へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように制御し、次いで第２負荷制御部から第１負荷制御部が実行される。

【0016】

この構成によれば、例えば、夜間の高負荷期間から昼間の低負荷期間に切り替わる前にアプローチ温度を上げることで、予め冷却ファンの回転数を下げて必要以上に循環冷却水を冷却させることが無いので動力を抑制できる(省エネルギー化にできる)。

【0017】

上記「負荷切替タイミングの所定時間」は、外気湿球温度ＴＥ０に基づいて設定されてもよく、例えば１〜２０分の範囲が例示される。

【0018】

上記発明の一実施形態として、
前記第１および／または第２負荷制御部は、稼働中の冷却塔の冷却ファンのうち少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が上限閾値を超えた場合に、当該回転数が上限閾値を超える前における当該稼働中の冷却塔の冷却ファンの合計風量と、当該稼働中の冷却塔と新たに稼働される冷却塔の冷却ファンとの合計風量とが同じになるように設定し、および、当該回転数が上限閾値を超える前における当該稼働中の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該稼働中の冷却塔と新たに稼働される冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定する。複数の冷却塔または稼働中の冷却塔は２台以上であればよく制限されない。

【0019】

上記発明の一実施形態として、
前記第１および／または第２負荷制御部は、稼働中の冷却塔の冷却ファンのうち少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が下限閾値未満になった場合に、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該稼働中の冷却塔の冷却ファンの合計風量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔の冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および当該回転数が下限閾値未満になる前における当該稼働中の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、かつ、いずれか一つの冷却塔の冷却ファンの停止および循環冷却水の供給を停止する。複数の冷却塔または稼働中の冷却塔は２台以上であればよく制限されない。

【0020】

この構成によれば、例えば所定期間において水温一定で推移している場合に、外気湿球温度ＴＥ０が低下し、冷却ファンの回転数が下限閾値に低下したとき１台停止する。このとき、残りの冷却ファンで、１台停止する前の冷却ファンと同じ風量に設定する。停止した冷却ファンの冷却塔の供給部の仕切弁を閉じて循環冷却水を供給させないため、同じ水量に対し同じ風量を作用させるため冷却性能は同じであり、水温の変化は生じない。

【0021】

「上限閾値」は、例えば、１台の冷却ファンの風量となる動力が、同じ風量を実現する２台の冷却ファンの動力より大きくなるタイミングの回転数である。すなわち、１台で上限閾値を超える回転数で運転するよりも、２台で運転したほうが必要動力が小さく省エネルギー化になる。
「下限閾値」は、例えば、水を冷却するために必要な風量を実現する回転数である。例えば、２台の冷却ファンの合計風量を実現する動力が、同じ合計風量を実現する１台の冷却ファンの動力より大きくなるタイミングの回転数である。すなわち、２台で下限閾値未満の回転数で運転するよりも、１台で運転したほうが必要動力が小さく省エネルギー化になる。また、下限閾値は、回転駆動部が制御可能な最低保証回転数に基づいて設定されてもよい。風量は回転数の２乗に比例し、動力は回転数の３乗に比例することからも分かる。

【0022】

冷却塔を一つ増加させた場合に、増加前の風量合計と増加後の風量合計が同じであって、増加後の冷却ファンのそれぞれの風量が同じであることが好ましい。冷却塔を一つ減少させた場合に、減少前の風量合計と減少後の風量合計が同じであって、減少後の冷却ファンのそれぞれの風量が同じであることが好ましい。

【0023】

冷却塔を一つ増加させた場合に、増加前の循環冷却水の合計量と増加後の循環冷却水の合計量が同じであって、増加後の冷却塔のそれぞれに供給される循環冷却水の量が同じであることが好ましい。冷却塔を一つ減少させた場合に、減少前の循環冷却水の合計量と減少後の循環冷却水の合計量が同じであって、減少後の冷却塔のそれぞれに供給される循環冷却水の量が同じであることが好ましい。

【0024】

上記各供給部が備える仕切弁は、自動開閉弁であることが好ましい。第１、第２負荷制御部によって、自動開閉弁のON/OFFを制御することが好ましい。

【0025】

上記発明の一実施形態として、前記外気湿球温度ＴＥ０が循環冷却水Ｗの最低温度の設定値よりも所定値以上低い場合に、循環冷却水Ｗの温度ＴＥ１が当該循環冷却水の最低温度の設定値になるように複数の冷却塔を制御する。

【0026】

この構成によれば、例えば、夜間には外気湿球温度が極端に下がるため、循環冷却水をその最低温度の設定値での制御を外気湿球温度ではし難い。そのため、外気湿球温度が極端に低い場合には、最低温度の設定値になるような制御方法を採用する。

【0027】

上記発明の一実施形態として、例えば、前記複数の冷却塔が２塔である場合または前記複数の冷却塔のうち２塔のみが稼働可能な場合において、
前記第１および／または第２負荷制御部は、第１の冷却塔において冷却ファンが回転し循環冷却水が供給されており、第２の冷却塔の冷却ファンの回転および循環冷却水の供給が停止している場合に、当該第１の冷却塔の冷却ファンの回転数が上限閾値を超えたら、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１の冷却塔の冷却ファンの風量と、第１、第２の冷却塔の冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の量と、第１、第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、および／または、
前記第１および／または第２負荷制御部は、第１、第２の冷却塔において冷却ファンが回転し循環冷却水が供給されている場合に、当該第１、第２の冷却塔の冷却ファンのうちいずれか一方または両方の回転数が下限閾値未満になったら、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２の冷却塔の冷却ファンの合計風量と、第１の冷却塔の冷却ファンの風量とが同じくなるように設定し、および当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の量と、第１の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、かつ、第２の冷却塔の冷却ファンの回転および循環冷却水の供給を停止する。

【0028】

上記発明の一実施形態として、例えば、前記複数の冷却塔が３塔である場合または前記複数の冷却塔のうち３塔のみが稼働可能な場合において、
前記第１および／または第２負荷制御部は、第１の冷却塔において冷却ファンが回転し循環冷却水が供給されており、第２、第３の冷却塔の冷却ファンの回転および循環冷却水の供給が停止している場合に、当該第１の冷却塔の冷却ファンの回転数が上限閾値を超えたら、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１の冷却塔の冷却ファンの風量と、第１、第２の冷却塔の冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の量と、第１、第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、および／または、
前記第１および／または第２負荷制御部は、第１、第２の冷却塔において冷却ファンが回転し循環冷却水が供給されており、第３の冷却塔の冷却ファンの回転および循環冷却水の供給が停止している場合に、前記第１、第２の冷却塔の冷却ファンのうち少なくともいずれか一方または両方の回転数が上限閾値を超えたら、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１、第２の冷却塔の冷却ファンの合計風量と、第１、第２、第３の冷却塔の冷却ファンの合計風量とが同じくなるように設定し、および、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１、第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、第１、第２、第３の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、および／または、
前記第１および／または第２負荷制御部は、第１、第２、第３の冷却塔において冷却ファンが回転し循環冷却水が供給されている場合に、当該第１、第２、第３の冷却塔の冷却ファンのうち少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が下限閾値未満になったら、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２、第３の冷却塔の冷却ファンの合計風量と、第１、第２の冷却塔の冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２、第３の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、第１、第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、かつ、第３の冷却塔の冷却ファンの停止および循環冷却水の供給を停止し、および／または、
前記第１および／または第２負荷制御部は、第１、第２の冷却塔において冷却ファンが回転し循環冷却水が供給されており、第３の冷却塔の冷却ファンの回転および循環冷却水の供給が停止している場合に、前記第１、第２の冷却塔の冷却ファンのうちいずれか一方または両方の回転数が下限閾値未満になったら、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２の冷却塔のファンの合計風量と、第１の冷却塔の冷却ファンの風量とが同じになるように設定し、および当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、第１の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、かつ、第２の冷却塔の冷却ファンの回転および循環冷却水の供給を停止する。

【0029】

上記「第１、第２の冷却塔の冷却ファンの合計風量」において、第１の冷却塔の冷却ファンの風量と第２の冷却塔の冷却ファンの風量の設定比は１：１が好ましい。装置の個体差や誤差などの影響で実際の回転数、風量が厳密に同じでなくともその目的に含まれることはいうまでもない。
上記「第１、第２、第３の冷却塔の冷却ファンの合計風量」において、第１の冷却塔の冷却ファンの風量と第２の冷却塔の冷却ファンの風量と第３の冷却塔の冷却ファンの風量の設定比は１：１：１が好ましい。装置の固体差や誤差などの影響で実際の回転数、風量が厳密に同じでなくともその目的に含まれることはいうまでもない。

【0030】

上記「第１、第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量」において、第１の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水量と第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水量との設定比は１：１が好ましい。それぞれの供給部の仕切り弁を開放しても、個体差や誤差などの影響で実際の供給量が厳密に同じでなくともその目的に含まれることはいうまでもない。
上記「第１、第２、第３の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水の合計量」において、第１の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水量と第２の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水量と第３の冷却塔の供給部から供給される循環冷却水量との設定比は１：１：１が好ましい。それぞれの供給部の仕切り弁を開放しても、個体差や誤差などの影響で実際の供給量が厳密に同じでなくともその目的に含まれることはいうまでもない。

【0031】

他の発明は、機器類との熱交換に使用される冷却水を温度コントロールする複数の冷却塔を制御する冷却塔制御方法であって、
機器類の第１負荷期間において、前記機器類との熱交換と前記冷却塔の貯留部との間のいずれかの位置における循環冷却水の温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、前記第１負荷に対応した第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように前記冷却ファンの回転数を制御する第１負荷制御工程と、
前記第１負荷よりも高負荷である第２負荷期間において、前記機器類との熱交換と前記冷却塔の貯留部との間のいずれかの位置における循環冷却水の温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、前記第２負荷に対応した前記第１アプローチ温度ＡＰ２よりも低い値の第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように前記冷却ファンの回転数を制御する第２負荷制御工程と、含む。

【0032】

上記発明の一実施形態として、
前記第１負荷制御工程は、前記機器類の負荷が前記第１負荷から前記第２負荷へ切り替わる前に、前記第１アプローチ温度ＡＰ１から前記第２アプローチ温度ＡＰ２へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように制御し、次いで第１負荷制御工程から第２負荷制御工程へ移行するように構成され、および／または、
前記第２負荷制御工程は、前記機器類の負荷が前記第２負荷から前記第１負荷へ切り替わる前に、前記第２アプローチ温度ＡＰ２から前記１アプローチ温度ＡＰ１へ切り替えて、前記差の絶対値ΔＴＥが前記第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように制御し、次いで第２負荷制御工程から第１負荷制御工程へ移行するように構成される。

【0033】

上記発明の一実施形態として、前記外気湿球温度が所定値未満である場合に、前記第１および／または第２負荷制御工程は、前記複数の冷却塔のうち稼働可能な冷却塔の数を制限する。

【0034】

上記発明の一実施形態として、冷却塔制御方法は、さらに、
稼働中の冷却塔（ｉ）の冷却ファンの少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が上限閾値を超えた場合に、当該上限閾値を超えた場合の前における当該稼働中の冷却塔（ｉ）の冷却ファンの合計風量と、新たに稼働させた一つの冷却塔と当該稼働中の冷却塔（ｉ＋１）との冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および、当該上限閾値を超えた場合の前における当該稼働中の冷却塔（ｉ）の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該新たに稼働させた一つの冷却塔と当該稼働中の冷却塔（ｉ＋１）との供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定する稼働数増加工程と、および／または、
稼働中の冷却塔（ｉ）の冷却ファンのうち少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が下限閾値未満になった場合に、当該下限閾値未満になった場合の前における稼働中の冷却塔（ｉ）のファンの合計風量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔（ｉ−１）の冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および当該下限閾値未満になった場合の前における稼働中の冷却塔（ｉ）の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔（ｉ−１）の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、かつ、いずれか一つの冷却塔の冷却ファンの停止および循環冷却水の供給を停止する稼働数減少工程と、を含む。

【0035】

「機器類」は、例えば、空気分離装置、Ｎ_２液化器、酸素プラントなどが挙げられる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】冷却塔制御システムの構成例を示す図である。

【図2】通常コントロール時の水温−冷却ファン稼働状況を示す図である。グラフの左目盛りは温度であり、右目盛りは負荷を示す。

【図3】負荷変動時の水温−冷却ファン稼働状況を示す図である。グラフの左目盛りは温度であり、右目盛りは負荷を示す。

【図4】冷却ファンの停止制御を示す図である。グラフの左目盛りは温度であり、右目盛りは負荷を示す。

【図5】冬季における冷却塔の稼働状態の一例を示す図である。グラフの左目盛りは温度であり、右目盛りは負荷を示す。

【発明を実施するための形態】

【0037】

（冷却塔制御システム）
冷却塔制御システム１について図を参照しながら説明する。本実施形態では、3塔の冷却塔と、３台の供給ポンプを有して構成されているが、本発明はこれに制限されない。

【0038】

第１冷却塔１１は、第1冷却ファン１１ａと、第１冷却ファン１１ａを回転させる駆動源である第１モータＭ１（回転駆動部に相当する）と、機器類の熱交換部５０を通過した循環冷却水Ｗを第１冷却塔１１に供給す第１供給部（１１ｂ、１１ｃ）と、第１冷却ファン１１ａによる送風によって冷却された循環冷却水Ｗを貯留する貯留部１４とを有する。第１供給部は、第１配管Ｌ３１と、第１配管Ｌ３１に設けられる第１仕切弁１１ｂと、第１配管Ｌ３１の先端側であって冷却塔内に設けられる複数のノズル１１ｃを有する。

【0039】

第２冷却塔１２は、第２冷却ファン１２ａと、第２冷却ファン１２ａを回転させる駆動源である第２モータＭ２（回転駆動部に相当する）と、機器類の熱交換部５０を通過した循環冷却水Ｗを第２冷却塔１２に供給する第２供給部（１２ｂ、１２ｃ）と、第２冷却ファン１２ａによる送風によって冷却された循環冷却水Ｗを貯留する貯留部１４とを有する。第２供給部は、第２配管Ｌ３２と、第２配管Ｌ３２に設けられる第２仕切弁１２ｂと、第２配管Ｌ３２の先端側であって冷却塔内に設けられる複数のノズル１２ｃを有する。

【0040】

第３冷却塔１３は、第３冷却ファン１３ａと、第３冷却ファン１３ａを回転させる駆動源である第３モータＭ３（回転駆動部に相当する）と、機器類の熱交換部５０を通過した循環冷却水Ｗを第３冷却塔１３に供給する第３供給部（１３ｂ、１３ｃ）と、第３冷却ファン１３ａによる送風によって冷却された循環冷却水Ｗを貯留する貯留部１４とを有する。第３供給部は、第３配管Ｌ３３と、第３配管Ｌ３３に設けられる第３仕切弁１３ｂと、第３配管Ｌ３３の先端側であって冷却塔内に設けられる複数のノズル１３ｃを有する。

【0041】

本実施形態において、貯留部１４は、第１、第２、第３冷却塔１１、１２、１３で共用している構成である。なお、この構成制限されず、貯留部が冷却塔ごとに設けられていてもよい。この場合、それぞれの貯留部から供給ポンプに送られる前に循環冷却水Ｗが配管内で合流するか、バッファ槽（いずれかの貯留部がバッファ槽を兼ねても良い）を設けてこのバッファ槽で循環冷却水Ｗを合流させるように構成してもよい。

【0042】

第１、第２、第３供給ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、貯留部１４から循環冷却水Ｗを機器類の熱交換部５０に送り込む。制御部２０は、機器類の負荷に応じてあるいは冷却塔の稼働台数に応じてポンプ稼働台数を制限する制御を行うことができる。制御部２０は、例えば、高負荷時には、供給ポンプを３台稼働させ、低負荷時には供給ポンプを１または２台稼働させることができる。

【0043】

循環ラインは、貯留部１４と第１〜第３供給ポンプＰ１〜Ｐ３との間に配置され、かつ第１〜第３供給ポンプＰ１〜Ｐ３と機器類の熱交換部５０との間に配置される供給配管Ｌ１と、当該熱交換部５０と第１〜第３冷却塔１１〜１３の第１〜第３供給部との間に配置される戻り配管Ｌ２を有し、それら配管Ｌ１、Ｌ２に循環冷却水Ｗが流れる。戻り配管Ｌ２は、第１配管Ｌ３１、第２配管Ｌ３２、第３配管Ｌ３３へ分岐する。

【0044】

温度計測部３１は、熱交換部５０よりも上流位置でかつ貯留部１４よりも下流位置の供給配管Ｌ１の内の循環冷却水Ｗの水温を計測する。本実施形態では供給ポンプよりも下流で熱交換部５０よりも上流側の位置の供給配管Ｌ１を流れる循環冷却水Ｗの水温が計測される。温度計測部３１は、リアルタイムに計測する方が好ましいが、所定のタイミングで間欠的に計測してもよい。温度計測部３１は、計測された温度ＴＥ１のデータを制御部２０へ送る。

【0045】

湿球温度計測部３０は、外気湿球温度ＴＥ０を計測する。湿球温度計測部３０は、リアルタイムに計測する方が好ましいが、温度計測部３１と同じ所定のタイミングで間欠的に計測してもよい。湿球温度計測部３０は、計測された外気湿球温度ＴＥ０のデータを制御部２０へ送る。湿球温度計測部３０は、本システムが設置される場所のいずれかに設置される。なお、湿球温度計測部３０は、熱源、多湿源などの外乱の影響が受けにくい場所に設置されることが好ましい。

【0046】

制御部２０は、第１メモリ２３を有し、湿球温度計測部３０から送られた外気湿球温度ＴＥ０のデータと、温度計測部３１から送られた温度ＴＥ１のデータを記憶する。ここで、第１メモリ２３は一時的に記憶する構成でもよく、所定期間記憶する構成でもよい。制御部２０は、第２メモリ２４を有する。第２メモリ２４は、機器類の第１負荷の期間、第２負荷（＞第１負荷）の期間のデータを記憶している。期間のデータは、例えば、月、日、時を有するデータであって、[第１負荷：９月２３日８時以後〜２２時未満]、[第２負荷：９月２３日２２時以後〜２４時 ９月２４日０時〜８時未満]など、あるいは、[第１負荷：８時以後〜２２時未満]、[第２負荷：２２時以後〜翌８時未満]などが例示される。この期間のデータは、不図示の入力部で入力されてあるいは通信部で受信されて第２メモリ２４に記憶されたものでもよく、不図示の機器類の制御部から送られてきたデータを第２メモリ２４で記憶されたものでもよい。また、第２メモリ２４は、第１アプローチ温度ＡＰ１、第２アプローチ温度ＡＰ２を記憶している。第１アプローチ温度ＡＰ１、第２アプローチ温度ＡＰ２は例えば季節、日月、負荷範囲（１００％〜２０％）の程度に対応した値を有している。制御部２０はＣＰＵ（又はＭＰＵ）などのハードウエア、回路、ファームウエア、ソフトウエアプログラムを記憶するメモリなどを有していてもよい。

【0047】

制御部２０は、第１負荷制御部２１と、第２負荷制御部２２を有する。第１負荷制御部２１は、温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥ（ΔＴＥ＝ＡＢＳ（ＴＥ０−ＴＥ１））が、機器類の第１負荷に対応した第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように、第１〜第３モータＭ１〜Ｍ３で第１〜第３冷却ファン１１ａ〜１３ａの回転数を制御する。第１負荷制御部２１は、例えば季節、日月、負荷範囲（１００％〜２０％）の程度に対応した値を選択できる。本実施形態では、第１アプローチ温度ＡＰ１は例えば「６℃」である。

【0048】

第２負荷制御部２２は、温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、機器類の第２負荷（＞第１負荷）に対応した第２アプローチ温度ＡＰ２（＜第１アプローチ温度ＡＰ１）以内になるように、第１〜第３モータＭ１〜Ｍ３で第１〜第３冷却ファン１１ａ〜１３ａの回転数を制御する。第２負荷制御部２２は、例えば季節、日月、負荷範囲（１００％〜２０％）の程度に対応した値を選択できる。本実施形態では、第２アプローチ温度ＡＰ２は例えば「４℃」である。

【0049】

図２に通常コントロール時の水温−冷却ファン稼働状況を示す。図２において、第１負荷（低負荷）期間は８時以後〜２２時未満までであり、第２負荷（高負荷）期間は２２時以後から翌日８時未満までである。第２負荷を１００％としたときに第１負荷は１８％である。第１負荷期間と第２負荷期間ではアプローチ温度を切り替えており、第１負荷期間および第２負荷期間に渡り、第１〜第３冷却ファン１１ａ〜１３ａの風力はほとんど変化しない。

【0050】

また、第１負荷制御部２１は、第１負荷から第２負荷へ切り替わる前、例えば、負荷切替タイミングの所定時間前に、第１アプローチ温度ＡＰ１から第２アプローチ温度ＡＰ２へ切り替えて、差の絶対値ΔＴＥが第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように制御し、次いで第１負荷制御部２１から第２負荷制御部２２が実行される。図３に負荷変動時の水温−冷却ファン稼働状況を示す。図３（ａ）は、本実施形態の状態を示す。昼間の低負荷期間から夜間の高負荷期間に切り替わる前にアプローチ温度を下げることで、予め冷却ファンの回転数を上げ風量を大きくしておき、切り換え時の応答遅れによる水温上昇を抑制できる。これに対して従来のインバータ制御やフィードバック制御の例を図３（ｂ）に示す。低負荷から高負荷に切り替わるタイミングにおいて水温が上がった後に冷却ファンの出力が上がるため一時的に水温の高い時間帯が存在する。本実施形態では予めアプローチ温度を変えるフィードフォワード制御を採用することで極端な水温変化を生じさせることがない。

【0051】

また、第２負荷制御部２２は、機器類の負荷が第２負荷から第１負荷へ切り替わる前、例えば、負荷切替タイミングの所定時間前に、第２アプローチ温度ＡＰ２から第１アプローチ温度ＡＰ１へ切り替えて、差の絶対値ΔＴＥが第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように制御し、次いで第２負荷制御部２２から第１負荷制御部２１が実行されるように構成してもよい。

【0052】

（冷却塔の稼働数を増加する方法）
また、第１冷却塔１１のみが稼働している場合において、第１および／または第２負荷制御部２１，２２は、第１冷却塔１１の第１冷却ファン１１ａの回転数が上限閾値を超えたら、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１冷却塔１１の第１冷却ファン１１ａの風量と、第１、第２冷却塔１１、１２の第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量とが同じになるように設定する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１、第２モータＭ１，Ｍ２に指令してファン回転数を設定し風量を制御する。第１冷却ファン１１ａの風量（回転数）と第２冷却ファン１２ａの風量（回転数）の設定比は１：１が好ましい。そして、第１および／または第２負荷制御部２１，２２は、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１冷却塔１１の第１供給部から供給される循環冷却水Ｗの量と、第１、第２冷却塔１１，１２の第１、第２供給部から供給される循環冷却水Ｗの合計量とが同じになるように設定する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１、第２仕切弁１１ｂ、１２ｂを制御する。第１供給部から供給される循環冷却水量と第２供給部から供給される循環冷却水量との設定比は１：１が好ましい。

【0053】

また、第１、第２冷却塔１１、１２のみが稼働している場合において、第１および／または第２負荷制御部２１，２２は、第１、第２冷却塔１１，１２の第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの両方の回転数が上限閾値を超えたら、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量と、第１、第２、第３冷却塔１１、１２、１３の第１、第２、第３冷却ファン１１ａ、１２ａ、１３ａの合計風量とが同じくなるように設定する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１、第２、第３モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３に指令してファン回転数を設定し風量を制御する。第１冷却ファン１１ａの風量（回転数）と第２冷却ファン１２ａの風量（回転数）と第３冷却ファン１３ａの風量（回転数）の設定比は１：１：１が好ましい。そして、第１および／または第２負荷制御部２１，２２は、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１、第２供給部から供給される循環冷却水Ｗの合計量と、第１、第２、第３供給部から供給される循環冷却水Ｗの合計量とが同じになるように設定する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１〜第３仕切弁１１ｂ、１２ｂ、１３ｂを制御する。第１供給部から供給される循環冷却水量と第２供給部から供給される循環冷却水量と第３供給部から供給される循環冷却水量との設定比は１：１：１が好ましい。

【0054】

（冷却塔の稼働数を減少する方法）
また、第１、第２、第３冷却塔１１、１２、１３が稼働している場合において、第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、第１、第２、第３冷却ファン１１ａ、１２ａ、１３ａのすべての回転数が下限閾値未満になったら、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２、第３冷却ファン１１ａ、１２ａ、１３ａの合計風量と、第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量とが同じになるように設定し、第３冷却ファン１３ａの回転を停止する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１、第２モータＭ１、Ｍ２に指令してファン回転数を設定し風量を制御し、第３モータＭ３を停止する。第１冷却ファン１１ａの風量と第２冷却ファン１２ａの風量の設定比は１：１が好ましい。そして、第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２、第３供給部から供給される循環冷却水Ｗの合計量と、第１、第２供給部から供給される循環冷却水Ｗの合計量とが同じになるように設定し、第３供給部への循環冷却水Ｗの供給を停止する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１〜第２自動開閉仕切弁１１ｂ、１２ｂを制御し、かつ第３仕切弁１３ｂを閉じる指令をする。第１供給部から供給される循環冷却水量と第２供給部から供給される循環冷却水量との設定比は１：１が好ましい。

【0055】

また、第１、第２冷却塔１１、１２のみが稼働している場合において、第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの両方の回転数が下限閾値未満になったら、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量と、第１冷却ファン１１ａの風量とが同じになるように設定し、第２冷却ファンの回転を停止する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１モータＭ１に指令してファン回転数を設定し風量を制御し、第２モータＭ２を停止する。そして、第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２供給部から供給される循環冷却水Ｗの合計量と、第１供給部から供給される循環冷却水Ｗの量とが同じになるように設定し、かつ、第供給部への循環冷却水Ｗの供給を停止する。本実施形態では、第１および／または第２負荷制御部２１，２２が、第１自動開閉仕切弁１１ｂを制御し、かつ第２自動開閉仕切弁１２ｂを閉じる指令をする。

【0056】

図４は冷却ファンの停止制御を示す。図４（ａ）は本実施形態の停止状態を示す。図４（ａ）において、下限閾値が３３％である。各冷却ファンの回転数は同じ設定である。１５：００時点で３台の冷却ファンが稼働していたが、すべての冷却ファンの回転数が下限閾値３３％を下回った１５：２８時点で第３冷却ファンが停止し、次いで、２台の冷却ファンの回転数が下限閾値３３％を下回った１６：０７時点で第２冷却ファンが停止している。１台停止する際に、残りの冷却ファンで風量を１台停止前の風量と同じに調整していることで、循環冷却水Ｗの温度は一定に推移している。これに対して従来のインバータ制御やフィードバック制御の例を図４（ｂ）に示す。冷却ファンが３台から２台になるとき、２台から１台になるときに、冷却ファンの出力調整を行わずに単純に停止するため水温の上昇が起こる。なお、ここで下限閾値を３３％としているがこれに制限されない。

【0057】

（冬季における制御方法）
第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、外気湿球温度ＴＥ０が循環冷却水の最低温度の設定値よりも所定値以上低い場合に、循環冷却水Ｗの温度ＴＥ１が当該循環冷却水の最低温度の設定値になるように、複数の冷却塔を制御する。ここで「冷却水の最低温度」は、予め設定され、制御部のメモリ（例えば第２メモリ２４）に保存されており、例えば、１２℃に設定できる。「所定値」は、例えばアプローチ温度である。冬季の場合、この最低温度の設定値よりも外気湿球温度ＴＥ０が大幅に低くなる時間帯（例えば夜間）がある。このような場合に、差の絶対値ΔＴＥとアプローチ温度とによる制御がし難くなる。そのため、第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、外気湿球温度ＴＥ０が最低温度の設定値である場合（または外気湿球温度ＴＥ０が最低温度の設定値よりも所定値以上低い場合）に、循環冷却水Ｗの温度ＴＥ１が最低温度の設定値になるように、第１、第２、第３冷却ファン１１ａ、１２ａ、１３ａを制御する。
この場合においても、第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、第１、第２、第３冷却ファン１１ａ、１２ａ、１３ａのすべての回転数が下限閾値未満になったら、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２、第３冷却ファン１１ａ、１２ａ、１３ａの合計風量と、第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量とが同じになるように設定し、第３冷却ファン１３ａの回転を停止する。さらに、第１および／または第２負荷制御部２１、２２は、第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの両方の回転数が下限閾値未満になったら、当該回転数が下限閾値未満になる前における当該第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量と、第１冷却ファン１１ａの風量とが同じになるように設定し、第２冷却ファンの回転を停止する。
また、第１冷却塔１１のみが稼働している場合において、第１および／または第２負荷制御部２１，２２は、第１冷却塔１１の第１冷却ファン１１ａの回転数が上限閾値を超えたら、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１冷却塔１１の第１冷却ファン１１ａの風量と、第１、第２冷却塔１１、１２の第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量とが同じになるように設定する。さらに、第１、第２冷却塔１１、１２のみが稼働している場合において、第１および／または第２負荷制御部２１，２２は、第１、第２冷却塔１１，１２の第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの両方の回転数が上限閾値を超えたら、当該回転数が上限閾値を超える前における当該第１、第２冷却ファン１１ａ、１２ａの合計風量と、第１、第２、第３冷却塔１１、１２、１３の第１、第２、第３冷却ファン１１ａ、１２ａ、１３ａの合計風量とが同じくなるように設定する。
そして、冬季においても、外気湿球温度ＴＥ０が最低温度の設定値との差が小さい（例えば、アプローチ温度範囲内）場合には、上記記載の通り、差の絶対値ΔＴＥとアプローチ温度とによる制御を行う。例えば、日中において差の絶対値ΔＴＥとアプローチ温度とによる制御を行うように切り替える。
以上の通り、冬季などにおいて、夜間には外気湿球温度が極端に下がるため、循環冷却水をその最低温度の設定値での制御を外気湿球温度ではし難い。そのため、外気湿球温度が極端に低い場合には、最低温度の設定値になるような制御方法を採用している。

【0058】

図５は冬季における冷却塔の稼働状態の一例を示す。図５において、外気湿球温度が低い夜間では、第１冷ファンが稼働しているが、外気湿球温度が上がってきて、8時において第2冷却ファンが稼働し、9時を過ぎて第3冷却ファンが稼働している。２０時を過ぎて、外気湿球温度が下がってきたときに第３冷却ファンが停止し、次いで、２２時に第２冷却ファンが停止する。

【0059】

（供給ポンプの稼働台数に基づく冷却塔台数の制御）
制御部２０は、供給ポンプの稼働台数によって、冷却塔の稼働台数を制御する。例えば、供給ポンプが２台稼働している場合に、循環冷却水の全量を冷却塔１台（または供給ポンプ台数よりも少ない台数）で処理できないことがある。その理由の一つとして、冷却塔の供給部の最大供給量以上（流量以上）に、冷却水を供給することができず、冷却塔上部から溢れることがある。このような事態を回避すべく、制御部２０は、供給ポンプ台数と同じ台数の冷却塔の供給部を少なくとも稼働させるように制御する。例えば、供給ポンプ２台稼働の場合、冷却ファンが１台しか稼働していなくとも、２台あるいは２台以上の供給部の仕切弁を開いた状態に制御する。また、供給ポンプ１台稼働で冷却ファンも１台稼働している場合に、さらに供給ポンプが１台稼働した場合には、停止している冷却塔の供給部の仕切弁を開くように制御する。一実施形態として、供給ポンプ３台稼働に対して冷却塔３台の仕切り弁が開いた状態であり、供給ポンプ２台稼働に対して冷却塔２台の仕切り弁が開いた状態であり、供給ポンプ１台稼働に対して冷却塔１台の仕切り弁が開いた状態である。

【0060】

また、冷却塔制御システム１または第１〜第３冷却塔１１〜１３が、貯留部１４に補充水を補充する供給ラインを有していてもよい。

【0061】

（制御方法）
機器類との熱交換に使用される冷却水を温度コントロールする複数の冷却塔を制御する冷却塔制御方法であって、
機器類の第１負荷期間において、機器類との熱交換と第１〜第３冷却塔１１〜１３の貯留部１４との間のいずれかの位置における循環冷却水の温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、第１負荷に対応した第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように第１〜第３冷却ファン１１ａ〜１３ａの回転数を制御する第１負荷制御工程と、
第１負荷よりも高負荷である第２負荷期間において、機器類との熱交換と第１〜第３冷却塔１１〜１３の貯留部１４との間のいずれかの位置における循環冷却水Ｗの温度ＴＥ１と外気湿球温度ＴＥ０との差の絶対値ΔＴＥが、第２負荷に対応した第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように第１〜第３冷却ファン１１ａ〜１３ａの回転数を制御する第２負荷制御工程と、含む。

【0062】

第１負荷制御工程は、機器類の負荷が第１負荷から第２負荷へ切り替わる前に、第１アプローチ温度ＡＰ１から第２アプローチ温度ＡＰ２へ切り替えて、差の絶対値ΔＴＥが第２アプローチ温度ＡＰ２以内になるように制御し、次いで第１負荷制御工程から第２負荷制御工程へ移行するように構成される。第２負荷制御工程は、機器類の負荷が第２負荷から第１負荷へ切り替わる前に、第２アプローチ温度ＡＰ２から第１アプローチ温度ＡＰ１へ切り替えて、差の絶対値ΔＴＥが第１アプローチ温度ＡＰ１以内になるように制御し、次いで第２負荷制御工程から第１負荷制御工程へ移行するように構成される。

【0063】

第１および／または第２負荷制御工程は、前記外気湿球温度ＴＥ０が循環冷却水Ｗの最低温度の設定値よりも所定値以上低い場合に、循環冷却水Ｗの温度ＴＥ１が当該循環冷却水の最低温度の設定値になるように複数の冷却塔を制御する。

【0064】

冷却塔制御方法は、稼働中の冷却塔（ｉ）の冷却ファンの少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が上限閾値を超えた場合に、当該上限閾値を超えた場合の前における当該稼働中の冷却塔（ｉ）の冷却ファンの合計風量と、新たに稼働させた一つの冷却塔と当該稼働中の冷却塔（ｉ＋１）との冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および、当該上限閾値を超えた場合の前における当該稼働中の冷却塔（ｉ）の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該新たに稼働させた一つの冷却塔と当該稼働中の冷却塔（ｉ＋１）との供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定する稼働数増加工程を含む。

【0065】

冷却塔制御方法は、稼働中の冷却塔（ｉ）の冷却ファンのうち少なくともいずれか一つまたはすべての回転数が下限閾値未満になった場合に、当該下限閾値未満になった場合の前における稼働中の冷却塔（ｉ）のファンの合計風量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔（ｉ−１）の冷却ファンの合計風量とが同じになるように設定し、および当該下限閾値未満になった場合の前における稼働中の冷却塔（ｉ）の供給部から供給される循環冷却水の合計量と、当該稼働中の冷却塔の数より一つ少なく稼働させる冷却塔（ｉ−１）の供給部から供給される循環冷却水の合計量とが同じになるように設定し、かつ、いずれか一つの冷却塔の冷却ファンの停止および循環冷却水の供給を停止する稼働数減少工程を含む。

【0066】

（別実施形態）
本実施形態において、制御部２０は、戻り配管Ｌ２を流れる循環冷却水Ｗの温度ＴＥ２を計測する温度計３２から、計測された温度ＴＥ２を受けとり、第１メモリ２３に記憶してもよい。

【0067】

本実施形態において、「第１、第２、第３」は、任意の指定を示し、いずれかを絶対的に特定するものではなく、例えば、第１負荷期間における「第１〜第３」が、第２負荷期間における「第１〜第３」に完全に一致していなくてもよく、第１負荷期間において「第１」が第２負荷期間において「第２」または「第３」であってもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ 冷却塔制御システム
１１ 第１冷却塔
１１ａ 第１冷却ファン
１１ｂ 第１仕切弁
１２ 第２冷却塔
１２ａ 第２冷却ファン
１２ｂ 第２仕切弁
１３ 第３冷却塔
１３ａ 第３冷却ファン
１３ｂ 第３仕切弁
１４ 貯留部
２０ 制御部
２１ 第１負荷制御部
２２ 第２負荷制御部
２３ 第１メモリ
２４ 第２メモリ
３０ 湿球温度測定部
３１ 温度測定部
５０ 熱交換器
Ｌ１ 供給配管
Ｌ２ 戻り配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】