特許 7108503 制御装置、熱源システム、ファン起動台数決定方法及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2022-07-20

(45)【発行日】2022-07-28

(54)【発明の名称】制御装置、熱源システム、ファン起動台数決定方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   F28F 27/00 20060101AFI20220721BHJP

【ＦＩ】

F28F27/00 501A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018170339

(22)【出願日】2018-09-12

(65)【公開番号】P2020041767

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】坂口 勝哉

(72)【発明者】

【氏名】二階堂 智

(72)【発明者】

【氏名】竹中 悠

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１５５９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０６３４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０６７２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２１９６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０４２５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５３５９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のファンが接続された冷却塔の制御装置であって、
冷却水の温度制御に影響する前記冷却塔の動作環境のパラメータがとる値の範囲と、前記ファンの数と、前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値と、に基づいて、
前記冷却塔の運転開始時における前記ファンの初期起動台数を決定する、
制御装置。

【請求項2】

前記パラメータがとる値の範囲を前記ファンの数で除算した値を運転点閾値とし、前記初期起動台数をＰとした場合、
前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値Ｑについて、
前記範囲の下限値＋運転点閾値×（Ｐ－１）≦Ｑ＜前記範囲の下限値＋運転点閾値×（Ｐ）、が成立する場合に前記初期起動台数をＰと決定する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記冷却水の供給先の冷凍機の入口における前記冷却水の温度であって、前記パラメータがとる値の上限値には所定の定格冷却水入口温度が設定され、前記パラメータがとる値の下限値には前記冷凍機において定められた前記冷凍機の入口側における前記冷却水の下限値が設定される、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記パラメータは、外気湿球温度であって、前記パラメータがとる値の上限値には、所定の高温時の外気湿球温度が設定され、前記パラメータがとる値の下限値には前記冷却水の供給先の冷凍機において定められた前記冷凍機の前記冷却水の入口側における前記冷却水の下限値から所定のアプローチ温度を減算した値が設定される、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。

【請求項5】

前記ファンは、固定速のファンである、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置。

【請求項6】

前記ファンを前記初期起動台数だけ起動して前記冷却塔の運転を開始した後は、
前記冷却水の目標温度と、前記冷却水の温度の計測値との偏差に基づくフィードバック制御により、前記ファンの起動台数を調整する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。

【請求項7】

複数のファンが接続された冷却塔と
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の制御装置と、
を含む熱源システム。

【請求項8】

複数のファンが接続された冷却塔の制御装置が、
冷却水の温度制御に影響する前記冷却塔の動作環境のパラメータがとる値の範囲と、前記ファンの数と、前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値と、に基づいて、前記冷却塔の運転開始時における前記ファンの初期起動台数を決定するステップ、
を有するファン起動台数決定方法。

【請求項9】

複数のファンが接続された冷却塔を制御するコンピュータを、
冷却水の温度制御に影響する前記冷却塔の動作環境のパラメータがとる値の範囲と、前記ファンの数と、前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値と、に基づいて、
前記冷却塔の運転開始時における前記ファンの初期起動台数を決定する手段、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却塔の制御装置、熱源システム、ファン起動台数決定方法及びプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

冷凍機に冷却水を供給する冷却塔には複数のファンが設けられているものがある。冷却水は、冷却塔のファンが送風した外気と熱交換して所望の温度に冷却され、冷凍機に供給される。冷却塔の運転を開始するときのファンの起動台数は、そのときの冷却水温度や外気条件等を考慮して適切に決定されることが望ましい。例えば、ファンの起動台数が少ない場合、冷却能力の不足により冷却水の温度が上昇する。反対にファンの起動台数が多い場合、余分なファンを駆動するための動力が必要になる。また、例えば、寒冷地での冬期には、冷却水温度の過度な低下により、冷凍機が起動できなくなる可能性がある。

【0003】

特許文献１、２にはファン等の起動台数を負荷に応じて決定する方法が開示されている。例えば、特許文献１には、負荷が低い場合は、冷却塔と冷凍機の間の配管における冷却水流路の往路と復路をつなぐバイパス管路のバイパス弁を全開とするとともにファンを停止させ、負荷が上昇するに伴い、バイパス弁を閉とするとともにファンの起動台数を増加する制御が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、複数の冷凍機に対して共通に接続された複数の冷却塔を備えた熱源システムにおける、適切な冷却塔の起動台数の制御方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第３３１３９３４号公報

【文献】特許第５４０４１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１、２に記載の制御方法は、冷却塔の運転中における負荷に応じたファン等の台数制御である。しかし、冷却塔の起動時には負荷の大きさが不明なため、これらの制御を適用することはできない。また、特許文献２に記載の制御方法は、複数の冷凍機全体に対して複数の冷却塔を割り当てた統合型の冷却塔設備についての制御であって、一つの冷却塔を一つの冷凍機に対して割り当てた一対型の冷却塔設備には用いることができない。これまでに、冷却塔の運転開始時におけるファンの適切な起動台数を決定する方法は提供されていない。

【0007】

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる制御装置、熱源システム、ファン起動台数決定方法及びプログラム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】

【0008】

本発明の一態様によれば、複数のファンが接続された冷却塔の制御装置であって、前記制御装置は、冷却水の温度制御に影響する前記冷却塔の動作環境のパラメータがとる値の範囲と、前記ファンの数と、前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値と、に基づいて、前記冷却塔の運転開始時における前記ファンの初期起動台数を決定する。

【0009】

本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記パラメータがとる値の範囲を前記ファンの数で除算した値を運転点閾値とし、前記初期起動台数をＰとした場合、前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値Ｑについて、前記範囲の下限値＋運転点閾値×（Ｐ－１）≦Ｑ＜前記範囲の下限値＋運転点閾値×（Ｐ）が成立する場合に前記初期起動台数をＰと決定する。

【0010】

本発明の一態様によれば、前記パラメータは、前記冷却水の供給先の冷凍機の入口における前記冷却水の温度であって、前記パラメータがとる値の上限値には所定の定格冷却水入口温度が設定され、前記パラメータがとる値の下限値には前記冷凍機において定められた前記冷凍機の入口側における前記冷却水の下限値が設定される。

【0011】

本発明の一態様によれば、前記パラメータは、外気湿球温度であって、前記パラメータがとる値の上限値には、所定の高温時の外気湿球温度が設定され、前記パラメータがとる値の下限値には前記冷却水の供給先の冷凍機において定められた前記冷凍機の入口側における前記冷却水の下限値から所定のアプローチ温度を減算した値が設定される。

【0012】

本発明の一態様によれば、前記ファンは、固定速のファンである。

【0013】

本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記ファンを前記初期起動台数だけ起動して前記冷却塔の運転を開始した後は、前記冷却水の目標温度と、前記冷却水の温度の計測値との偏差に基づくフィードバック制御により、前記ファンの起動台数を調整する。

【0014】

本発明の一態様によれば、熱源システムは、複数のファンが接続された冷却塔と、上述の何れかに記載の制御装置と、を含む。

【0015】

本発明の一態様によれば、ファン起動台数決定方法は、複数のファンが接続された冷却塔の制御装置が冷却水の温度制御に影響する前記冷却塔の動作環境のパラメータがとる値の範囲と、前記ファンの数と、前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値と、に基づいて、前記冷却塔の運転開始時における前記ファンの初期起動台数を決定するステップ、を有する。

【0016】

本発明の一態様によれば、プログラムは、複数のファンが接続された冷却塔を制御するコンピュータを、冷却水の温度制御に影響する前記冷却塔の動作環境のパラメータがとる値の範囲と、前記ファンの数と、前記冷却塔の運転開始時における前記パラメータの値と、に基づいて、前記冷却塔の運転開始時における前記ファンの初期起動台数を決定する手段、として機能させる。

【発明の効果】

【0017】

上記の制御装置、熱源システム、ファン起動台数決定方法及びプログラムによれば、適切な冷却塔ファンの初期起動台数を決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第一実施形態および第二実施形態に係る熱源システムの構成例を示す図である。

【図2】第一実施形態におけるファンの初期起動台数を決定する処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】第一実施形態におけるファンの初期起動台数を決定する処理を説明する図である。

【図4】第一実施形態におけるファンの起動台数制御の一例を示すフローチャートである。

【図5】第二実施形態におけるファンの初期起動台数を決定する処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】第一実施形態および第二実施形態に係る熱源システムの他の構成例を示す図である。

【図7】第一実施形態および第二実施形態における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜熱源システムの構成＞
以下、第一実施形態および第二実施形態に係る熱源システムについて説明する。
図１は、第一実施形態および第二実施形態に係る熱源システムの構成例を示す図である。
冷却システム１は、制御装置１０、Ｎ台の冷却塔２０１～２０Ｎ、Ｎ台の冷却水ポンプ３０１～３０Ｎ、配管３１１ａ～３１Ｎａ、配管３１１ｂ～３１Ｎｂ、Ｎ台の冷凍機４０１～４０Ｎを備える。冷却塔２０１は４台のファン、ファン２１１ａ～ファン２１１ｄを備える。ファン２１１ａ～ファン２１１ｄは、冷却水の冷却に用いる外気を冷却塔内に導くためのファンである。
同様に冷却塔２０２は、ファン２１２ａ～ファン２１２ｄを備え、冷却塔２０Ｎは、ファン２１Ｎａ～ファン２１Ｎｄを備える。なお、ファン２１１ａ～ファン２１１ｄ、ファン２１２ａ～ファン２１２ｄ、ファン２１Ｎａ～ファン２１Ｎｄは何れも固定速のファンである。

【0020】

冷却システム１では、１台の冷却塔が、１台の冷凍機に対して冷却水を供給するように構成されている。例えば、冷凍機４０１と、配管３１１ａと、冷却塔２０１と、配管３１１ｂ等によって１つの冷却サブシステムが構成される。冷却塔２０１と冷凍機４０１とは、配管３１１ａ，３１１ｂで接続され、配管３１１ｂには冷却水ポンプ３０１が設けられている。冷却水は、この冷却サブシステム内を循環する。例えば、冷却水ポンプ３０１が駆動することにより、冷却塔２０１にて冷却された冷却水は、３１１ｂを介して冷却水ポンプ３０１へ吸引され、冷凍機４０１へ送出される。冷却水は、冷凍機４０１で利用されて昇温する。利用後の冷却水は配管３１１ａを介して冷却塔２０１へと戻される。制御装置１０は、冷却水ポンプ３０１の回転数を負荷の大きさなどに応じて制御する。これにより、循環する冷却水の流量が調節される。

【0021】

配管３１１ａ，３１１ｂには、配管３１１ａと配管３１１ｂを結ぶバイパス管路３２１が設けられる。バイパス管路３２１には、バイパス管路３２１を流れる冷却水の流量を調整するバイパス弁３３１が設けられている。制御装置１０がバイパス弁３３１の開度を調節することにより、冷凍機４０１から送られた利用後の冷却水の一部は、冷却塔２０１へ戻ることなく、冷却水ポンプ３０１における冷却水流れ方向の上流側へと送られる。

【0022】

また、配管３１１ａには、冷凍機４０１で利用した後の冷却水の温度を計測する温度センサ３４１が設けられる。温度センサ３４１が計測する温度を冷却水出口温度Ｔｏ１とよぶ。配管３１１ｂには、冷凍機４０１へ供給される冷却水の温度を計測する温度センサ３５１が設けられる。温度センサ３５１が計測する温度を冷却水入口温度Ｔｉ１とよぶ。温度センサ３４１，３５１は、計測した温度を制御装置１０へ出力する。
また、冷却システム１には、外気湿球温度を計測できる温湿度センサ３６１が設けられている。温湿度センサ３６１は、計測した外気湿球温度を制御装置１０へ出力する。

【0023】

図１に示すように冷凍機４０２に冷却水を供給する冷却塔２０２および冷凍機４０２を含む冷却サブシステムの構成、冷凍機４０Ｎに冷却水を供給する冷却塔２０Ｎおよび冷凍機４０Ｎを含む冷却サブシステムの構成は、上記説明した冷却塔２０１が冷凍機４０１へ冷却水を供給する冷却サブシステムの構成と同様である。

【0024】

なお、冷却塔２０２と冷凍機４０２の間に設けられた配管３１２ａ，３１２ｂについてもバイパス管路３２２が設けられ、バイパス管路３２２にはバイパス弁３３２が設けられている。また、配管３１Ｎａと配管３１Ｎｂを接続するバイパス管路３２Ｎが設けられ、バイパス管路３２Ｎには、バイパス弁３３Ｎが設けられている。また、配管３１２ａには冷却水出口温度Ｔｏ２を計測する温度センサ３４２、配管３１２ｂには冷却水入口温度Ｔｉ２を計測する温度センサ３５２が設けられる。配管３１Ｎａには冷却水出口温度ＴｏＮを計測する温度センサ３４Ｎ、配管３１Ｎｂには冷却水入口温度ＴｉＮを計測する温度センサ３５Ｎが設けられる。これらの各温度センサ３４２等は、計測した温度を制御装置１０へ出力する。

【0025】

以下、冷却塔２０１と冷凍機４０１を含む冷却サブシステムにおける制御を例に説明を行うが、他の冷却サブシステムについても同様である。なお、冷却塔２０１に接続されたファン２１１ａ～２１１ｄを総称してファン２１１と記載する場合がある。

【0026】

制御装置１０は、冷却塔２０１や冷却水ポンプ３０１、バイパス弁３３１の動作を制御する。例えば、制御装置１０は、冷却塔２０１～冷却塔２０Ｎの各々の起動、停止を制御する。また、制御装置１０は、冷却塔２０１が備えるファン２１１ａ～２１１ｄのうちの何台を起動するかを決定し、決定した台数のファン２１１を起動する。特に本実施形態では、制御装置１０は、冷却塔２０１の運転開始時に何台のファン２１１を起動するかを決定する。

【0027】

制御装置１０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）やマイコン等のコンピュータで構成される。制御装置１０は、センサ情報取得部１１と、初期起動台数決定部１２と、ファン制御部１３と、記憶部１４と、を備える。制御装置１０は、この他にも種々の機能を有していてもよいが、ファン２１１の運転台数制御に関係のない機能についての説明は省略する。

【0028】

センサ情報取得部１１は、温度センサ３４１，３５１、温湿度センサ３６１から、各センサが計測した計測値を取得する。
初期起動台数決定部１２は、冷却塔２０１の運転開始時に起動するファン２１１の台数（以下、初期起動台数とよぶ。）を決定する。具体的には、初期起動台数決定部１２は、冷却塔２０１の動作環境のパラメータのうち冷却水の温度制御に影響する所定のパラメータがとる値の範囲と、冷却塔２０１に接続されたファン２１１の数と、冷却塔２０１の起動時における当該パラメータの値に基づいて、ファン２１１の初期起動台数を決定する。後に説明するように冷却水の温度制御に影響するパラメータとは、例えば、冷却水の温度や、冷却システム１を運転する場所の外気湿球温度である。

【0029】

ファン２１１は固定速ファンであるから、ファン２１１の起動台数が多い程、冷却能力は高くなる。例えば、冷却水の温度が高ければ、目標温度の冷却水を供給するためには比較的多くのファン２１１の起動が必要であり、冷却水の温度が低ければ、比較的少ない起動台数でよい。外気湿球温度の場合、目標温度の冷却水を供給するためには、外気湿球温度が高ければ比較的多くのファン２１１の起動が必要であり、外気湿球温度が低ければ比較的少ない台数のファン２１１を起動するだけでよい。

【0030】

ファン制御部１３は、ファン２１１の起動停止を制御する。例えば、ファン制御部１３は、冷却塔２０１の運転開始時に初期起動台数決定部１２が決定した初期起動台数だけファン２１１を起動する。
記憶部１４は、各種閾値など種々の情報を記憶する。

【0031】

＜第一実施形態＞
次に第一実施形態におけるファン２１１の初期起動台数の決定方法について説明する。
図２は、第一実施形態におけるファンの初期起動台数を決定する処理の一例を示すフローチャートである。
例えば、冷凍機４０１に冷却水の供給を開始するために冷却塔２０１の運転を開始する場面であるとする。
また、冷凍機４０１には、定格の冷却水入口温度Ｔ１が設定され、温度センサ３４１が計測する冷却水入口温度Ｔｉ１が所定の目標温度Ｔαとなるよう制御される。また、冷凍機４０１の冷凍サイクルを正常に運転するために冷却水入口温度Ｔｉ１には下限値ＴＬが設定されている。これら定格の冷却水入口温度Ｔ１および冷却水入口温度下限値ＴＬは記憶部１４に予め登録されている。制御装置１０は、冷却水入口温度Ｔｉ１が目標温度Ｔαとなるように冷却塔２０１のファン２１１ａ～２１１ｄの起動・停止制御を行う。
また、センサ情報取得部１１は、温度センサ３４１、３５１から所定の時間間隔で各センサが計測した冷却水の温度を取得し、取得した時刻と共に記憶部１４に記録する。

【0032】

まず、初期起動台数決定部１２は、冷却水温度の範囲を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、初期起動台数決定部１２は、冷却水温度の上限値Ｔｍａｘと下限値Ｔｍｉｎの差を算出し、算出した差を冷却水温度の範囲とする。ここで、冷却水温度の上限値Ｔｍａｘを、冷凍機４０１の定格の冷却水入口温度Ｔ１とする。また、冷却水温度の下限値Ｔｍｉｎを、冷凍機４０１の冷却水入口温度下限値ＴＬとする。初期起動台数決定部１２は、記憶部１４から、定格の冷却水入口温度Ｔ１と冷却水入口温度下限値ＴＬを読み出して、冷却水入口温度Ｔ１（上限値Ｔｍａｘ）から冷却水入口温度下限値ＴＬ（下限値Ｔｍｉｎ）を減じて、冷却水温度の範囲を算出する。

【0033】

次に初期起動台数決定部１２は、ファンの初期起動台数を決定するための閾値を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、（１）まず、初期起動台数決定部１２は、ステップＳ１１で算出した冷却水温度の範囲を冷却塔２０１に接続されているファン２１１の数で除算する（式Ａ）。
ファン運転点閾値ΔＴ［℃／点］ ＝ （Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ）／運転開始する冷却塔２０１に接続されたファン２１１の数 ・・・・（Ａ）

【0034】

（２）次に初期起動台数決定部１２は、下限値Ｔｍｉｎにファン運転点閾値ΔＴを段階的に加算して、ファンの初期起動台数に対応する閾値を算出する。例えば、冷却塔２０１には、ファン２１１ａ～２１１ｄの４台であるから、各閾値は、起動すべきファンの数に応じて以下のようにして定められる。
閾値Ｔ０ ＝ 下限値Ｔｍｉｎ
閾値Ｔ１ ＝ 下限値Ｔｍｉｎ ＋ ファン運転点閾値ΔＴ×（２－１）
閾値Ｔ２ ＝ 下限値Ｔｍｉｎ ＋ ファン運転点閾値ΔＴ×（３－１）
閾値Ｔ３ ＝ 下限値Ｔｍｉｎ ＋ ファン運転点閾値ΔＴ×（４－１）
閾値Ｔ４ ＝ 上限値Ｔｍａｘ
初期起動台数決定部１２は、閾値Ｔ０～Ｔ４を記憶部に記録する。

【0035】

ここで、図３を用いて閾値Ｔ０～Ｔ３とファン２１１の初期起動台数との関係を説明する。図３は、第一実施形態におけるファンの初期起動台数を決定する処理を説明する図である。
図３に示すグラフの縦軸はファン２１１の初期起動台数を示し、横軸は冷却水入口温度を示す。グラフＬ１は、冷却水入口温度Ｔｉ１と初期起動台数の関係を示す。具体的には、グラフＬ１にて、冷却水入口温度Ｔｉ１の範囲とファン２１１の初期起動台数とが対応付けられている。例えば、グラフＬ１に基づくと、冷却水入口温度Ｔｉ１の値がＴａ℃であればファン２１１の初期起動台数は１台、Ｔｂ℃であれば２台、Ｔｃ℃であれば３台、Ｔｄ℃であれば４台のようになる。つまり、本例では、冷却水入口温度Ｔｉとファン２１１の初期起動台数の関係は以下のようになる。
閾値Ｔ０≦ 冷却水入口温度Ｔｉ＜閾値Ｔ１のとき、１台
閾値Ｔ１≦ 冷却水入口温度Ｔｉ＜閾値Ｔ２のとき、２台
閾値Ｔ２≦ 冷却水入口温度Ｔｉ＜閾値Ｔ３のとき、３台
閾値Ｔ３≦ 冷却水入口温度Ｔｉ≦閾値Ｔ４のとき、４台

【0036】

各初期起動台数に対応する閾値を算出すると、次に初期起動台数決定部１２は、冷却塔２０１の運転開始時における冷却水入口温度Ｔｉを取得する（ステップＳ１３）。初期起動台数決定部１２は、センサ情報取得部１１から、温度センサ３４１が冷却塔２０１の運転開始時に計測した冷却水入口温度Ｔｉ１を取得する。

【0037】

次に初期起動台数決定部１２は、ステップＳ１３で取得した冷却塔２０１の運転開始時の冷却水入口温度Ｔｉ１と、ステップＳ１２で算出した閾値に基づいて、ファン２１１の初期起動台数を決定する。初期起動台数決定部１２は、図３を用いて説明したように、冷却水入口温度Ｔｉ１と、閾値Ｔ０～Ｔ４に基づいて、ファン２１１の初期起動台数を決定する（ステップＳ１４）。ファン制御部１３は、初期起動台数決定部１２が決定した台数のファン２１１を起動する。
このように本実施形態によれば、冷却水入口温度がとりうる値の範囲と冷却塔２０１に接続されたファン２１１の台数と、冷却塔運転開始時の冷却水入口温度とに基づいて、冷却塔ファンの初期起動台数を決定することができる。これにより、冷却塔の初期起動時から冷却能力に過不足が発生することを防ぐことができる。

【0038】

次に冷却塔２０１を例に運転中のファン２１１の起動停止制御について説明する。
図４は、第一実施形態におけるファンの起動台数制御の一例を示すフローチャートである。
前提として、図２で説明した処理によって決定された初期起動台数のファン２１１を起動して、冷却塔２０１の運転が開始されたとする。
まず、ファン制御部１３は、センサ情報取得部１１から温度センサ３４１が計測した現在の冷却水入口温度Ｔｉ１を取得する（ステップＳ２１）。
次にファン制御部１３は、冷却水入口温度の目標温度ＴαとステップＳ２１で取得した現在の冷却水入口温度Ｔｉ１の偏差を算出する（ステップＳ２２）。次にファン制御部１３は、ステップＳ２２で算出した偏差に基づいて、ファン２１１の起動台数を制御する（ステップＳ２３）。例えば、偏差が所定の許容範囲内であれば、ファン制御部１３は、現在の起動台数を維持する。例えば、現在の冷却水入口温度Ｔｉ１が目標温度Ｔαよりも許容範囲を超えて高ければ、ファン制御部１３は、ファン２１１の起動台数を１台増やす。反対に現在の冷却水入口温度Ｔｉ１が目標温度Ｔαに比べて許容範囲を超えて低ければ、ファン制御部１３は、ファン２１１の起動台数を１台減らして運転する。
冷却塔２０１の運転中、ファン制御部１３は、ステップＳ２１～ステップＳ２３の処理を所定の制御周期で繰り返す。ステップＳ２２～ステップＳ２３の処理には、例えば、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御を用いることができる。

【0039】

このようなフィードバック制御により、冷却水入口温度Ｔｉ１の値を速やかに目標温度Ｔαとなるように制御し、最適なファン起動台数で運転を行うことができる。図４に例示するファンの起動台数制御は、効率よくかつ速やかに冷却水入口温度Ｔｉ１を目標温度Ｔαにすることができる制御であるが、初期起動台数の精度が低いと、冷却水入口温度Ｔｉ１を目標温度Ｔαに制御するまでに時間が掛かり、ファン２１１の無駄な発停を招く可能性がある。図２、図３で説明した初期起動台数の決定処理によれば、適切な台数のファン２１１を起動することができるので、起動後のフィードバック制御と合わせて、効率よく冷却塔２０１およびファン２１１の運転を行うことができる。

【0040】

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、冷却水入口温度に基づいて、ファン２１１の初期起動台数を決定した。第二実施形態では、外気湿球温度に基づいて、ファンの初期起動台数を決定する。
図５は、第二実施形態におけるファンの初期起動台数を決定する処理の一例を示すフローチャートである。
図２の場合と同様に冷却塔２０１の運転を開始する場面であるとする。また、記憶部１４には、外気湿球温度の上限値Ｗｍａｘおよび下限値Ｗｍｉｎが登録されている。外気湿球温度の上限値Ｗｍａｘには、例えば、冷却システム１が運転する場所での夏期などの最も高い時期に計測された外気湿球温度、あるいは冷却塔２０１の設計時に設定された上限値を設定する。外気湿球温度の下限値Ｗｍｉｎには、冷却水入口温度下限値ＴＬから冷却塔アプローチ温度を引いた値を設定する。冷却塔アプローチ温度は、冷却水出口温度（例えば、所定の下限値）と外気湿球温度（例えば、上記の上限値）との差を示す。
センサ情報取得部１１は、温湿度センサ３６１から所定の時間間隔で、温湿度センサ３６１が計測した外気湿球温度Ｗｉを取得し、取得した時刻と共に記憶部１４に記録する。

【0041】

まず、初期起動台数決定部１２は、外気湿球温度の範囲を算出する（ステップＳ３１）。具体的には、初期起動台数決定部１２は、記憶部１４から外気湿球温度の上限値Ｗｍａｘと下限値Ｗｍｉｎを読み出してこれらの差（Ｗｍａｘ－Ｗｍｉｎ）を算出し、算出した値を外気湿球温度の範囲とする。

【0042】

次に初期起動台数決定部１２は、ファンの初期起動台数を決定するための閾値を算出する（ステップＳ３２）。具体的には、（１）まず、初期起動台数決定部１２は、ステップＳ３１で算出した外気湿球温度がとる値の範囲を冷却塔２０１に接続されているファンの数で除算する（式Ｂ）。
ファン運転点閾値ΔＷ［℃ＷＢ／点］ ＝ （Ｗｍａｘ－Ｗｍｉｎ）／運転開始する冷却塔２０１に接続されたファン２１１の数 ・・・・（Ｂ）

【0043】

（２）次に初期起動台数決定部１２は、下限値Ｗｍｉｎにファン運転点閾値ΔＷを段階的に加算して、ファンの初期起動台数に対応する閾値を算出する。例えば、冷却塔２０１には、ファン２１１ａ～２１１ｄの４台であるから、各閾値は、起動すべきファンの数に応じて以下のようにして定められる。
閾値Ｗ０ ＝ 下限値Ｗｍｉｎ
閾値Ｗ１ ＝ 下限値Ｗｍｉｎ ＋ ファン運転点閾値ΔＷ×（２－１）
閾値Ｗ２ ＝ 下限値Ｗｍｉｎ ＋ ファン運転点閾値ΔＷ×（３－１）
閾値Ｗ３ ＝ 下限値Ｗｍｉｎ ＋ ファン運転点閾値ΔＷ×（４－１）
閾値Ｗ４ ＝ 上限値Ｗｍａｘ
初期起動台数決定部１２は、閾値Ｗ０～Ｗ４を記憶部に記録する。

【0044】

第一実施形態と同様にして、温湿度センサ３６１が計測する外気湿球温度Ｗｉとファン起動運転台数の関係は以下のようになる。
閾値Ｗ０≦ 外気湿球温度Ｗｉ ＜閾値Ｗ１のとき、１台
閾値Ｗ１≦ 外気湿球温度Ｗｉ ＜閾値Ｗ２のとき、２台
閾値Ｗ２≦ 外気湿球温度Ｗｉ ＜閾値Ｗ３のとき、３台
閾値Ｗ３≦ 外気湿球温度Ｗｉ ≦閾値Ｗ４のとき、４台

【0045】

各初期起動台数に対応する閾値を算出すると、次に初期起動台数決定部１２は、冷却塔２０１の運転開始時における外気湿球温度Ｗｉを取得する（ステップＳ３３）。初期起動台数決定部１２は、センサ情報取得部１１から、温湿度センサ３６１が冷却塔２０１の運転開始時に計測した外気湿球温度Ｗｉを取得する。

【0046】

次に初期起動台数決定部１２は、ステップＳ３３で取得した冷却塔２０１の運転開始時の外気湿球温度Ｗｉと、ステップＳ３２で算出した初期起動台数に対応する閾値に基づいて、第一実施形態の図３を用いて説明した処理と同様にして、ファン２１１の初期起動台数を決定する（ステップＳ３４）。ファン制御部１３は、初期起動台数決定部１２が決定した台数のファン２１１を起動する。
このように本実施形態によれば、冷却塔運転開始時に例えば冷却塔２０１や冷凍機４０１の付近で計測された外気湿球温度Ｗｉに基づいて、ファン２１１の初期起動台数を決定することができる。

【0047】

また、第一実施形態および第二実施形態のファンの初期起動台数の決定方法は、図１に例示するような一対型の冷却システム１だけではなく、図６に例示する統合型の冷却システム２に適用することも可能である。
図６は、第一実施形態および第二実施形態に係る熱源システムの他の構成例を示す図である。
冷却システム２は、制御装置１０ａ、冷却塔２１～２３、冷却水ポンプ３１～３Ｎ、冷凍機４１～４Ｎ、ヘッダ６１、ヘッダ６２を備える。冷却塔２１は、ファン２１ａ～ファン２１ｄを備える。冷却塔２２はファン２２ａ～ファン２２ｄを備え、冷却塔２３はファン２３ａ～ファン２３ｄを備える。なお、ファン２１ａ～２１ｄ、ファン２２ａ～２２ｄ、ファン２３ａ～ファン２３ｄは何れも固定速のファンである。

【0048】

冷却システム２では、複数の冷却塔２１～２３が、複数の冷凍機４１～４Ｎに対して冷却水を供給するように構成されている。例えば、冷却塔２１～２３から冷却水を供給する配管はヘッダ６２に接続されていて、冷却塔２１～２３が冷却した冷却水は、ヘッダ６２に集約される。冷却水ポンプ３１～３Ｎは、ヘッダ６２から冷却水を吸い込み、それぞれ冷凍機４１～４Ｎへ吐出する。冷凍機４１～４Ｎにて外部負荷へ提供する冷水と熱交換した冷却水は、冷凍機４１～４Ｎから送り出され、ヘッダ６１へと至る。ヘッダ６１で集約された利用後の冷却水は、冷却塔２１～２３へと送られ、再び冷却される。なお、冷凍機４１へ供給される冷却水が通る往き配管と還り配管には、往き配管と還り配管を結ぶバイパス管路が設けられ、バイパス管路にはバイパス弁５１が設けられる。冷凍機４２および冷凍機４Ｎの往き配管と還り配管についても同様にバイパス管路が設けられ、それぞれのバイパス管路にはバイパス弁５２，５Ｎが設けられる。制御装置１０ａは、冷却塔２１～２３のうち、冷凍機４１～４Ｎが要求する負荷に見合った台数の冷却塔を起動し運転する。制御装置１０ａは、第一実施形態又は第二実施形態で説明した制御装置１０が有する機能を備えている。そして、例えば、冷却塔２１を運転開始する場合、制御装置１０ａは、ファン２１ａ～２１ｄのうち必要な台数（第一実施形態又は第二実施形態の方法で算出した初期起動台数）だけ起動する。そして、その後は、例えば、図４に例示するフィードバック制御により、ファン２１ａ～２１ｄの数を調整する。

【0049】

第一実施形態および第二実施形態によれば、図１に例示する一対型の冷却システムおよび図６に例示する統合型の冷却システムが備える冷却塔について、冷却塔の運転開始時における適切なファンの初期起動台数を決定することができる。時間をかければ所定の制御により、冷却塔の運転中に適切なファンの運転台数に整定することができる。しかし、冷却塔の運転開始時におけるファンの初期起動台数が不適切であれば、冷却能力に不足が生じ必要な冷却能力が得られなかったり、冷却能力が過多な場合には、無駄なエネルギーを必要としたり、冷却水温度が下がりすぎると冷凍機が起動できないなどの不具合が生じる可能性がある。第一実施形態および第二実施形態によれば、冷却塔の運転開始時から適切な台数のファンを起動することができるので、不具合の発生やエネルギーの浪費を防ぐことができる。
また、冷却塔２０１に接続にされたファンの数は様々であるが、式Ａ、式Ｂに示すように冷却塔２０１に接続されたファン２１１の台数で除算した運転点閾値を用いるので、第一実施形態および第二実施形態のファン起動台数決定方法は、任意の台数のファンを備える冷却塔２０１に対して適用することができる。

【0050】

図７は、第一実施形態および第二実施形態における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の制御装置１０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。

【0051】

なお、制御装置１０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。なお、制御装置１０は、複数のコンピュータ９００によって構成されていても良い。

【0052】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0053】

例えば、第一実施形態と第二実施形態の両方の方法でファン２１１の初期起動台数を算出し、それぞれの初期起動台数の加重平均を、最終的な初期起動台数としてもよい。
また、１台の冷却塔に接続されたファンの数は４台に限らない。２～３台でも良いし、５台以上でもよい。また、ファン初期起動台数で運転を開始した後のファンの起動台数の制御は、図４に示すフィードバック制御に限らない。他の制御方法の場合でも、本実施形態の初期起動台数の決定方法は有効である。
冷却システム１、２は熱源システムの一例である。

【符号の説明】

【0054】

１、２・・・冷却システム
１０、１０ａ・・・制御装置
１１・・・センサ情報取得部
１２・・・初期起動台数決定部
１３・・・ファン制御部
１４・・・記憶部
２１、２２、２３、２０１、２０２、２０Ｎ・・・冷却塔
３１、３２、３Ｎ、３０１、３０２、３０１Ｎ・・・冷却水ポンプ
３１１ａ～３１Ｎａ、３１１ｂ～３１Ｎｂ・・・配管
４１～４Ｎ、４０１～４０１Ｎ・・・冷凍機
２１ａ～２１ｄ、２２ａ～２２ｄ、２３ａ～２３ｄ・・・ファン
２１１ａ～２１１ｄ、２１２ａ～２１２ｄ、２１Ｎａ～２１Ｎｄ・・・ファン
５１、５２、５Ｎ、３３１、３３２、３３Ｎ・・・バイパス弁
３２１、３２２、３２Ｎ・・・バイパス管路
３４１、３５１、３４２、３５２、３４Ｎ、３５Ｎ・・・温度センサ
３６１・・・温湿度センサ
６１、６２・・・ヘッダ
９００・・・コンピュータ
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】