(57)【要約】【課題】冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持する水質管理を、簡素及び簡便な設備により実現する。【解決手段】冷却塔１の排水管２１に設けられた自動排水弁２２を開閉してブローダウン量を制御して不純物濃度を許容値以下に維持するに際し、冷温水機１１の設定負荷時に設定流量で冷却水を循環させたときの冷温水機の冷却水の出入口温度差を基準出入口温度差ΔＴ＊とし、このときの冷却水の蒸発量に応じたブローダウン量を制御周期Ｔ１において排出するのに必要な自動排水弁２２の基準開時間Ｔ２＊を設定しておく。そして、制御周期ごとに冷温水機に循環供給される冷却水の出入口温度差ΔＴを求め、ΔＴ＊に対するΔＴの割合ＬをＴ２＊に乗じて自動排水弁の開時間Ｔ２を求め、求めた開時間Ｔ２に従って次の制御周期において自動排水弁２２の開時間を制御してブローダウン量を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷熱負荷から戻される高温の冷却水を空気中に散布し、水の蒸発潜熱により前記冷却水を冷却して水槽に貯留し、再び前記冷熱負荷に設定流量で循環供給する冷却塔の水質管理方法において、
前記水槽に連通された排水管に設けられた排水弁を開閉制御してブローダウン量を制御することにより、前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持するようにし、
前記ブローダウン量の制御は、前記冷熱負荷の設定負荷時において前記設定流量で冷却水を循環させたときの前記冷熱負荷の冷却水の出入口温度差を基準出入口温度差として求め、該基準出入口温度差のときの冷却水の蒸発量を求めて前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持すべく求めたブローダウン量を、設定された制御周期において排出するのに必要な前記排水弁の基準開時間を設定しておき、前記制御周期ごとに前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差を求め、前記基準出入口温度差に対する該冷却水の出入口温度差の割合を前記基準開時間に乗じて前記排水弁の開時間を求め、該求めた開時間に従って次の制御周期において前記排水弁の開時間を制御することを特徴とする冷却塔の水質管理方法。
【請求項２】
冷熱負荷から戻される高温の冷却水を空気中に散布し、水の蒸発潜熱により前記冷却水を冷却して水槽に貯留し、再び前記冷熱負荷に設定流量で循環供給する冷却塔の水質管理方法において、
前記水槽に連通された排水管に設けられた排水弁を開閉制御してブローダウン量を制御して、前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持するようにし、
前記ブローダウン量の制御は、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差をサンプリング周期ごとに求め、該出入口温度差を制御周期に対応する積算時間の間積算して出入口温度差の積算値を求め、前記冷熱負荷の基準負荷時に前記設定流量で冷却水を循環したときの前記出入口温度差を前記積算時間の間積算して得られる出入口温度差の積算値を基準として前記出入口温度差の積算値の割合を求め、前記基準積算値に対応させて定められた前記排水弁の開時間の基準開時間に前記割合を乗じて前記排水弁の開時間を求め、該開時間に従って次の制御周期における前記排水弁の開時間を制御することを特徴とする冷却塔の水質管理方法。
【請求項３】
頂部に開口を有するケーシングと、ケーシング内の上部に設けられた冷却水の散水ノズルと、ケーシングの底部に設けられて散水ノズルから散布される冷却水を受けて貯留する水槽と、ケーシングの頂部開口に設けられてケーシング内に空気を流通する送風機と、水槽内の冷却水を吸引して冷熱負荷に供給して散水ノズルに循環させる冷却水ポンプと、水槽の水位を設定範囲に保持するように補給水を供給する水位制御手段と、水位設定範囲の上限よりも高い水位に開口位置が設定されたオーバーフロー配管と、前記冷却水のブローダウン量を制御して前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持する水質管理手段とを備えてなる冷却塔において、
前記水質管理手段は、前記水槽に連通された排水管と、該排水管に設けられた電動又は電磁型の自動排水弁と、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差に基づいて、前記自動排水弁を開閉制御して前記冷却水のブローダウン量を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記冷熱負荷の設定負荷時において前記設定流量で冷却水を循環させたときの前記冷熱負荷の冷却水の出入口温度差を基準出入口温度差として求め、該基準出入口温度差のときの冷却水の蒸発量を求めて前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持すべく求めたブローダウン量を、設定された制御周期において排出するのに必要な前記自動排水弁の基準開時間を設定しておき、前記制御周期ごとに前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差を求め、前記基準出入口温度差に対する該冷却水の出入口温度差の割合を前記基準開時間に乗じて前記自動排水弁の開時間を求め、該求めた開時間に従って次の制御周期において前記自動排水弁の開時間を制御することを特徴とする冷却塔。
【請求項４】
頂部に開口を有するケーシングと、ケーシング内の上部に設けられた冷却水の散水ノズルと、ケーシングの底部に設けられて散水ノズルから散布される冷却水を受けて貯留する水槽と、ケーシングの頂部開口に設けられてケーシング内に空気を流通する送風機と、水槽内の冷却水を吸引して冷熱負荷に供給して散水ノズルに循環させる冷却水ポンプと、水槽の水位を設定範囲に保持するように補給水を供給する水位制御手段と、水位設定範囲の上限よりも高い水位に開口位置が設定されたオーバーフロー配管と、前記冷却水のブローダウン量を制御して前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持する水質管理手段とを備えてなる冷却塔において、
前記水質管理手段は、前記水槽に連通された排水管と、該排水管に設けられた電動又は電磁型の自動排水弁と、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差に基づいて、前記自動排水弁を開閉制御して前記冷却水のブローダウン量を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差をサンプリング周期ごとに求め、該出入口温度差を制御周期に対応する積算時間の間積算して出入口温度差の積算値を求め、前記冷熱負荷の基準負荷時に前記設定流量で冷却水を循環したときの前記出入口温度差を前記積算時間の間積算して得られる出入口温度差の積算値を基準として前記出入口温度差の積算値の割合を求め、前記基準積算値に対応させて定められた前記自動排水弁の開時間の基準開時間に前記割合を乗じて前記自動排水弁の開時間を求め、該開時間に従って次の制御周期における前記自動排水弁の開時間を制御することを特徴とする冷却塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却塔の水質管理方法及びその水質管理方法を用いた冷却塔に係り、具体的には、カウンターフロー型及びクロスフロー型等の開放型の冷却塔の水質管理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷房装置、冷温水機などの冷熱が要求される冷熱負荷に低温の冷却水を供給し、冷熱負荷から戻ってくる高温の冷却水を大気中で散布して一部の冷却水を蒸発させ、その蒸発潜熱により低温の冷却水を再生して再び冷熱負荷に循環供給する開放型の冷却塔が広く用いられている。
【０００３】
開放型の冷却塔は、例えば、頂部に開口を有するケーシングと、ケーシング内の上部に設けられた冷却水の散水ノズルと、ケーシングの底部に設けられて散水ノズルから散布される冷却水を受けて貯留する水槽と、ケーシングの頂部開口に設けられてケーシング内に空気を流通する送風機と、水槽内の冷却水を吸引して冷熱負荷に供給して散水ノズルに循環させる冷却水ポンプと、水槽の水位を設定範囲に保持するように補給水を供給する水位制御手段と、水位設定範囲の上限よりも高い水位に開口位置が設定されたオーバーフロー配管とを備えて構成される。
【０００４】
このような開放型の冷却塔の循環冷却水は、放熱のために一部の冷却水が蒸発することから、冷却水に含まれる不純物が濃縮される。濃縮された不純物が冷熱負荷の伝熱管等にスケールとなって付着すると、伝熱性能の悪化及び伝熱管等の腐食を引き起こすことがある。そこで、一般に、循環冷却水の一部を定期的に排水（ブローダウン）して新たな冷却水を補給することにより、不純物の濃縮倍率を希釈して管理値以下に保持することが行われている。しかし、定期的に排水するブローダウン量を一定量に設定すると、季節や時間によって冷熱負荷が少なくて蒸発量が少ないにもかかわらず、必要以上に冷却水をブローダウンすることになり不経済である。
【０００５】
そこで、特許文献１には、冷却水の導電率を計測して冷却水中の不純物の濃度を求め、不純物の濃縮倍率が管理値を超えないように冷却水をブローダウンすることが提案されている。しかし、冷却水の導電率によりブローダウン量を制御する方式によれば、特許文献２に記載されているように、導電率計にスケールが付着すると誤差が生ずる。そのため、導電率計のセンサ部の清掃を定期的（例えば、３か月に１回程度）に行なって、不純物濃度を許容値以下に安定に保持する必要があり、センサ部のメンテナンスに手間がかかる。また、高価な導電率計を定期的に交換する必要がある。
【０００６】
そこで、特許文献２では、冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差及び冷却水の循環流量を計測して、それらの積により循環冷却水の放熱量を求め、その放熱量を水の蒸発潜熱で除して冷却水の蒸発量を求めている。そして、求めた蒸発量に基づいて不純物の濃縮倍率を管理値以下に保持するのに必要なブローダウン量を求め、冷却塔の水槽に連通された排水管に設けられた流量検出器で検出される流量がブローダウン量に一致するように、排水管に設けられた流量制御弁を制御することが提案されている。これによれば、冷熱負荷に相関する蒸発量に合わせてブローダウン量を自動的に制御できるから、冷却水を無駄に棄てることがなくなり、運転コストを下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭４７−２４３９２号公報
【特許文献２】特開昭６３−２４３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献２に記載の冷却塔の水質管理方法によれば、導電率計にスケールが付着することに伴う計測誤差を回避するためのセンサ部の定期的な清掃、交換などの問題は解決できる。また、冷却水の蒸発量に応じてブローダウン量を制御しているから、必要以上に冷却水をブローダウンすることがない。
【０００９】
しかし、特許文献２では、蒸発量に比例する循環冷却水の放熱量を求めるために、循環冷却水の流量を検出していることから、また、循環冷却水の蒸発量に応じて流量制御弁によりブローダウン量を制御していることから、循環冷却水の流量検出器及び流量制御弁を設けなければならず、設備費用が高くなるだけでなく、それらのメンテナンス費用も必要になる。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持する水質管理を、簡素及び簡便な設備により実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様は、冷熱負荷から戻される高温の冷却水を空気中に散布して水槽に貯留し、水の蒸発潜熱により前記冷却水を冷却して、再び前記冷熱負荷に設定流量で循環供給する冷却塔の水質管理方法において、前記水槽に連通された排水管に設けられた排水弁を開閉制御してブローダウン量を制御することにより、前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持するようにすることを前提構成とする。
【００１２】
特に、前記ブローダウン量の制御は、前記冷熱負荷の設定負荷時において前記設定流量で冷却水を循環させたときの前記冷熱負荷の冷却水の出入口温度差を基準出入口温度差として求め、該基準出入口温度差のときの冷却水の蒸発量を求めて前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持すべく求めたブローダウン量を、設定された制御周期において排出するのに必要な前記排水弁の基準開時間を設定しておき、前記制御周期ごとに前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差を求め、前記基準出入口温度差に対する該冷却水の出入口温度差の割合を前記基準開時間に乗じて前記排水弁の開時間を求め、該求めた開時間に従って次の制御周期において前記排水弁の開時間を制御することを特徴とする。
【００１３】
ここで、本発明の原理について説明する。冷却塔における冷却水の蒸発量は、冷却水の放熱量に比例する。その放熱量Ｑは、次式（１）に示すように、冷熱負荷の出口温度Ｔｏ（冷却塔の入口温度）と冷熱負荷の入口温度Ｔｉ（冷却塔の出口温度)の出入口温度差ΔＴ（＝Ｔｏ−Ｔｉ）と冷却水の循環流量Ｖとの積を、水の蒸発潜熱Ｑｓで除した値になる。
Ｑ＝ΔＴ・Ｖ／Ｑｓ              （１）
ここで、循環流量Ｖを可変しないで一定の設定流量Ｖ＊（例えば、冷却水ポンプの定格流量又は冷熱負荷の定格負荷時の流量）で循環させる冷却塔が多い。この場合、循環流量Ｖ＊は定数であり、蒸発潜熱Ｑｓは元々定数であるから、放熱量Ｑは冷却水の出入口温度差ΔＴにのみ比例することになる。
【００１４】
そこで、本発明は、冷却水を設定流量で循環する冷却塔の場合には、冷却水の出入口温度差ΔＴを検出し、その出入口温度差ΔＴに比例させて冷却水のブローダウン量を制御すれば、冷却水の流量検出器が不要になることに着目してなされたものである。しかし、ブローダウン量を制御するには、一般に流量制御弁が必要になるので、設備費及びメンテナンスの費用がかかる。
【００１５】
そこで、本発明は、冷熱負荷は、一般に、急激に変動することは少なく、また、短時間の変動も少ないことから、ブローダウン量制御の応答速度はそれほど高いものが要求されないことに鑑み、ブローダウン量の制御を排水弁の開時間を制御することにより行うことを特徴とする。すなわち、冷却水の循環流量が設定流量に保持されているから、蒸発量Ｖｂに相関する放熱量Ｑは冷却水の出入口温度差ΔＴにのみ比例し、必要なブローダウン量Ｖｂも出入口温度差ΔＴにのみ比例する。したがって、冷熱負荷の設定負荷（例えば、定格負荷）時において設定流量（例えば、冷却水ポンプの定格流量）で冷却水を循環させ、任意の制御周期Ｔ１（例えば、３０分）に対応する時間における冷熱負荷の冷却水の出入口温度差（必要に応じて時間平均値）を基準出入口温度差ΔＴ＊とし、この基準出入口温度差ΔＴ＊のときの冷却水の蒸発量を求めて冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持する基準ブローダウン量Ｖｂ＊を求める。さらに、基準ブローダウン量Ｖｂ＊を設定された制御周期Ｔ１において排出するのに必要な排水弁の開時間Ｔ２を基準開時間Ｔ２＊として設定しておく。
【００１６】
このようにして、基準出入口温度差ΔＴ＊と基準開時間Ｔ２＊を設定しておき、任意の制御周期Ｔ１ごとに冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差ΔＴを求め、基準出入口温度差ΔＴ＊に対する出入口温度差ΔＴの割合ΔＴ／ΔＴ＊を基準開時間Ｔ２＊に乗じて排水弁の開時間Ｔ２を求める。この求めた開時間Ｔ２に従って次の制御周期において排水弁の開時間Ｔ２を制御すれば、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持することができる。これにより、冷却水の流量検出器及び流量制御弁を用いずに、簡素及び簡便な設備により冷却塔の水質管理を実現することができる。なお、この場合、蒸発量に相当する出入口温度差ΔＴを求めた制御周期に対し、その蒸発量に基づいて排水弁の開時間Ｔ２を制御してブローダウンする制御周期が１制御周期分遅れるが、連続運転している場合には問題なることはない。
【００１７】
本発明の第２の態様は、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差をサンプリング周期ごとに求め、該出入口温度差を制御周期に対応する積算時間の間積算して出入口温度差の積算値を求め、前記冷熱負荷の基準負荷時に前記設定流量で冷却水を循環したときの前記出入口温度差を前記積算時間の間積算して得られる出入口温度差の積算値を基準として前記出入口温度差の積算値の割合を求め、前記基準積算値に対応させて定められた前記排水弁の開時間の基準開時間に前記割合を乗じて前記排水弁の開時間を求め、該開時間に従って次の制御周期における前記排水弁の開時間を制御することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１及び第２の態様において、前記制御周期ないし積算時間は、前記基準開時間以上に設定されてなることを特徴とする。また、前記排水管は、前記水槽に代えて、前記空気中に散布される冷却水の一部を受ける前記水槽の水面より上方に設置されたドレンパンに連通された構成とすることができる。
【００１９】
本発明の第１の態様の水質管理方法を実施する冷却塔は、頂部に開口を有するケーシングと、ケーシング内の上部に設けられた冷却水の散水ノズルと、散水ノズルから散布される冷却水を受けて貯留するケーシングの底部に設けられた水槽と、ケーシング内に空気を流通するケーシングの頂部開口に設けられた送風機と、水槽内の冷却水を吸引して冷熱負荷に供給して散水ノズルに循環させる冷却水ポンプと、水槽の水位を設定範囲に保持するように補給水を供給する水位制御手段と、水位設定範囲の上限よりも高い水位に開口位置が設定されたオーバーフロー配管と、前記冷却水のブローダウン量を制御して前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持する水質管理手段とを備えてなる冷却塔を対象とする。
【００２０】
このような冷却塔において、前記水質管理手段は、前記水槽に連通された排水管と、該排水管に設けられた電動又は電磁型の自動排水弁と、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差に基づいて、前記自動排水弁を開閉制御して前記冷却水のブローダウン量を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記冷熱負荷の設定負荷時において前記設定流量で冷却水を循環させたときの前記冷熱負荷の冷却水の出入口温度差を基準出入口温度差とし、該基準出入口温度差のときの冷却水の蒸発量を求めて前記冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持する基準ブローダウン量を求め、該基準ブローダウン量を設定された制御周期において排出するのに必要な前記自動排水弁の基準開時間を設定しておき、前記制御周期ごとに前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差を求め、前記基準出入口温度差に対する該冷却水の出入口温度差の割合を前記基準開時間に乗じて前記自動排水弁の開時間を求め、該求めた開時間に従って次の制御周期において前記自動排水弁の開時間を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第２の態様の水質管理方法を実施する冷却塔の前記水質管理手段は、前記水槽に連通された排水管と、該排水管に設けられた電動又は電磁型の自動排水弁と、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差に基づいて、前記自動排水弁を開閉制御して前記冷却水のブローダウン量を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差をサンプリング周期ごとに求め、該出入口温度差を制御周期に対応する積算時間の間積算して出入口温度差の積算値を求め、前記冷熱負荷の基準負荷時に前記設定流量で冷却水を循環したときの前記出入口温度差を前記積算時間の間積算して得られる出入口温度差の積算値を基準として前記出入口温度差の積算値の割合を求め、前記基準積算値に対応させて定められた前記自動排水弁の開時間の基準開時間に前記割合を乗じて前記自動排水弁の開時間を求め、該開時間に従って次の制御周期における前記自動排水弁の開時間を制御することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の第１と第２の態様の水質管理方法を実施する冷却塔の前記排水管は、前記水槽に代えて、前記空気中に散布される冷却水の一部を受ける前記水槽の水面より上方に設置されたドレンパンに連通されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持する水質管理を、簡素及び簡便な設備により実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の水質管理方法を適用してなる一実施形態の冷却塔と冷熱負荷を含む冷却水系統構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態の水質管理手順のフローチャートである。
【図３】ブローダウン量に対応する自動排水弁の開時間の求め方を説明する線図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の水質管理手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に本発明の水質管理方法を適用してなる一実施形態の冷却塔と冷熱負荷を含む冷却水系統構成図を示し、図２に本実施形態の水質管理手順のフローチャートを示す。
【００２６】
図１に示すように、冷却塔１は、筒状のケーシング２を備え、ケーシング２の下部の側面に空気流入口３が形成され、底部に冷却水の水槽４が設けられている。また、空気流入口３の位置よりも上方のケーシング２内に充填材５が収容され、充填材５の上方に、冷却水の散水ノズル６が配設されている。また、ケーシング２の頂部に開口７が設けられ、その開口７に送風機８が設けられている。水槽４の底部近傍に冷却水ポンプ９の吸引口が連通され、冷却水ポンプ９の吐出口は、冷却水の供給配管１０を介して冷温水機１１に設けられた冷熱負荷である熱交換器の伝熱コイル１２の一端に連結されている。伝熱コイル１２の他端は冷却水の戻り配管１３を介して冷却塔１の散水ノズル６に連結されている。
【００２７】
水槽４には、給水配管１４が挿入され、その先端に水位制御手段であるボールタップ式自動弁１５が設けられている。ボールタップ式自動弁１５は、周知のように、水槽４の水位が下限値より下がると弁が開かれて給水し、水位が上限値になると弁を閉じて給水を停止することにより、水槽４の水位を設定範囲に保持するようになっている。給水配管１４には例えば水道水などの補給水１６が供給されるようになっている。さらに、水槽４には、水槽４の上端から冷却水が周囲に溢れ出ないように、図示しない排水溝１７に開口されたオーバーフロー配管１９が設けられている。オーバーフロー配管１９の上端開口は、水槽４の水位の設定範囲の上限よりも高い位置に設定されている。
【００２８】
また、水槽４の水面より上方にドレンパン２０が設置され、ドレンパン２０の底部にブローダウン用の排水管２１が接続されている。排水管２１には電動弁又は電磁弁からなる自動排水弁２２が介装され、排水管２１の先はオーバーフロー配管１９と合流して図示しない排水溝１７に開口されている。ドレンパン２０は、上面が開口された皿状の容器であり、散水ノズル６から散布されて充填材５を流下した冷却水の一部を受けて、ブローダウン用冷却水として貯留できるようになっている。しかし、本発明は、ドレンパン２０を設けず、排水管２１を水槽４の底部に連通させて設けることができる。
【００２９】
一方、冷却水の供給配管１０と伝熱コイル１２との接続部に、冷温水機１１への冷却水入口温度を検出する温度センサ２３が設けられ、冷却水の戻り配管１３と伝熱コイル１２との接続部に、冷温水機１１からの冷却水出口温度を検出する温度センサ２４が設けられている。冷温水機１１には、冷却水ポンプ９と自動排水弁２２の開閉を制御する制御盤２５が設けられている。制御盤２５には温度センサ２３、２４の検出信号が入力されるようになっている。ここで、制御盤２５は、冷温水機１１の制御を行うものであるが、本実施の形態では温度センサ２３、２４の検出信号に基づいて冷却水の水質を管理する水質管理手段が組み込まれている。
【００３０】
次に、上記のように構成される本実施形態の冷却塔１の制御盤２５における水質管理手段の構成を動作とともに、図２のフローチャートを参照しながら説明する。まず、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持するブローダウン量の求め方を説明する。以下で説明する式中の記号の意味は次のとおりである。
冷熱負荷の出入口温度差：ΔＴ
放熱量：Ｑ
蒸発量：Ｖａ
補給水量：Ｖｑ
ブローダウン量（排水量）：Ｖｂ
補給水中の不純物濃度：ｃ
不純物の許容濃縮倍率：Ｆ
水の蒸発潜熱：Ｑｓ（例えば、６００ｋｃａｌ／Ｌ）
ここで、補給水１６により冷却水に入ってくる不純物量はｃ・Ｖｑであり、ブローダウンにより冷却水から出て行く不純物量はｃ・Ｆ・Ｖｂである。不純物量の入出がつりあう条件は、ｃ・Ｖｑ＝ｃ・Ｆ・Ｖｂであるから、次式（２）が成立する。
Ｖｂ＝Ｖｑ／Ｆ    （２）
また、給水の入出の収支から、次式（３）が成立する。
Ｖｑ＝Ｖａ＋Ｖｂ    （３）
冷却塔１における放熱量Ｑは、全て水の蒸発潜熱Ｑｓによるものとすると、蒸発量Ｖａは次式（４）になる。
Ｖａ＝Ｑ／Ｑｓ    （４）
ここで、式（２）〜（４）から、不純物の許容濃縮倍率Ｆを維持するのに必要なブローダウン量Ｖｂは次式（５）により得られる。
Ｖｂ＝Ｑ／（（Ｆ−１）Ｑｓ）    （５）
次に、冷却水の循環流量を設定流量Ｖ＊に保持すると、放熱量Ｑは、次式（６）で表すことができる。
Ｑ＝ΔＴ・Ｖ＊／Ｑｓ    （６）
したがって、式（５）は、次式（７）で表せる。
Ｖｂ＝ΔＴ・Ｖ＊／（（Ｆ−１）Ｑｓ２）    （７）
式（７）において、ΔＴ以外は定数であるから、比例定数Ｋを用いると式（８）で表せる。
Ｖｂ＝Ｋ・ΔＴ    （８）
つまり、ブローダウン量Ｖｂは、冷却水の出入口温度差ΔＴに比例して制御すればよいから、冷却水の流量検出器が不要になることがわかる。
【００３１】
ここで、ブローダウン量Ｖｂを制御するには、一般に流量制御弁が必要になるので好ましくない。そこで、本実施の形態では、冷温水機１１の冷熱負荷は、一般に、急激に変動することは少なく、また、短時間の変動も少ないことから、ブローダウン量の制御は高い応答速度が要求されないことに鑑み、ブローダウン量Ｖｂの制御を一定の制御周期において自動排水弁２２の開時間を制御することにより行うことを特徴とする。
【００３２】
すなわち、任意の制御周期（例えば、３０分）において、冷却水の出入口温度差ΔＴの変動が小さい場合は、制御周期Ｔ１ごとに冷温水機１１の冷熱負荷に循環供給される冷却水の出入口温度差ΔＴを求めて、必要なブローダウン量（排水量）Ｖｂを求めることができる。ここで、出入口温度差ΔＴが変動しているときは、例えば、制御周期における出入口温度差ΔＴの時間平均値を用いることが好ましい。
【００３３】
次に、本実施の形態の特徴について説明する。冷温水機１１の設定負荷時において設定流量Ｖ＊で冷却水を循環させたときの冷却水の出入口温度差ΔＴを基準出入口温度差ΔＴ＊とする。設定負荷は、例えば冷温水機１１の冷熱負荷の定格負荷を採用できるが、本発明はこれに限らず、定格負荷内の任意の負荷を設定することができる。上記の基準出入口温度差ΔＴ＊は、設計段階あるいは試運転などにおいて予め求めることができる。この基準出入口温度差ΔＴ＊のときの冷却水の蒸発量Ｖａを計算により求めて、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に維持する基準ブローダウン量Ｖｂ＊を、前式（７）により求める。
【００３４】
次に、自動排水弁２２を開いて基準ブローダウン量Ｖｂ＊を排出するのに要する弁の開時間を、基準開時間Ｔ２＊として設定する。このときの排水圧力は、ドレンパン２０内の水面高さ（静水頭）であるから、少なくともドレンパン２０と排水管２１を合わせた容積は、基準ブローダウン量Ｖｂ＊以上、好ましくは基準ブローダウン量Ｖｂ＊に合わせることが好ましい。また、ドレンパン２０と排水管２１を合わせた容積の調整が必要なときは、ドレンパン２０の開口面積を調整可能な蓋体を設け、落下してくる冷却水の受け入れ量を調整することが好ましい。なお、ドレンパン２０を設けず、水槽４の底部に排水管２１を接続した場合、排水圧力は水槽４の水面高さ（静水頭）であるが、水面は設定範囲内に保持されているので、多少の誤差を考慮して基準開時間Ｔ２＊を余裕を持って設定する。
【００３５】
このように、設定流量Ｖ＊における基準出入口温度差ΔＴ＊と、その場合の基準ブローダウン量Ｖｂ＊を排出するのに要する自動排水弁２２の基準開時間Ｔ２＊とを、例えばメモリに記憶させて設定しておく。これにより、任意の制御周期Ｔ１における出入口温度差ΔＴを求めれば、その時のブローダウン量を排出するのに要する自動排水弁２２の開時間Ｔ２は、次式（９）により求めることができる。
Ｔ２＝Ｔ２＊・ΔＴ／ΔＴ＊    （９）
式（９）の関係の一例を図３に示す。そして、任意の制御周期Ｔ１において求めた開時間Ｔ２に従って、自動排水弁２２を開制御することにより、必要なブローダウン量Ｖｂを排出することができる。その結果、本実施の形態によれば、ブローダウン量を制御する流量制御弁が不要になる。
【００３６】
ここで、図２のフローチャートを参照して、本実施の形態のブローダウン量の制御を詳細に説明する。図２において、今回の制御周期（周期Ｔ１）がスタートすると、初期化処理として前回の制御周期で求めた出入口温度差ΔＴの演算値をリセットするとともに、制御周期Ｔ１のタイマをリセットする（Ｓ１）。次に、冷却水ポンプ９が運転中か否かを判断し（Ｓ２）、停止していればΔＴのサンプリングを停止して（Ｓ１１）、Ｓ６に進む。一方、冷却水ポンプ９が運転中であればサンプリング周期Ｔ０（＜Ｔ１）毎に出入口温度差ΔＴ（＝Ｔｏ−Ｔｉ）をサンプリングする。次いで、前回の制御周期で設定した自動排水弁２２の開時間Ｔ２が満了したか否かを判断し（Ｓ４）、満了していれば自動排水弁２２を閉じてブローダウンを完了し（Ｓ１２）、満了していなければ自動排水弁２２の開を維持する（Ｓ５）。そして、今回の制御周期Ｔ１が満了したか否か判断し（Ｓ６）、満了していなければ、Ｓ３に戻って処理を繰り返す。今回の制御周期Ｔ１が満了していれば、ΔＴのサンプリングを終了して、今回の制御周期の出入口温度差ΔＴの演算値を求める（Ｓ７）。このΔＴの演算は、今回の制御周期に複数回サンプリングしたΔＴの変動が許容範囲内であれば代表的なΔＴのサンプリング値を採用する。また、変動が許容範囲を超えていれば、複数回サンプリングしたΔＴの平均値を求めてΔＴの演算値とすることができる。
【００３７】
次に、図示していないメモリ等に格納されている冷却水の基準出入口温度差ΔＴ＊を読み出し、ΔＴ＊に対する今回の制御周期Ｔ１で求めた出入口温度差ΔＴの割合Ｌ（％）を求める（Ｓ８）。そして、メモリ等に格納されている自動排水弁２２の基準開時間Ｔ２＊を読み出し、基準開時間Ｔ２＊にＬを乗じて今回の制御周期に対するブローダウン量Ｖｂを排出するのに必要な自動排水弁２２の開時間Ｔ２を求める（Ｓ９）。次いで、自動排水弁２２に開時間Ｔ２をセットして、自動排水弁２２を開き、Ｓ１に戻って引き続き次回の制御周期の処理を実行する。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持する水質管理を、冷却水の流量計及びブローダウンの流量制御弁を用いることなく、簡素及び簡便な設備により実現することができる。
【００３９】
（実施形態２）
図４に本発明の水質管理方法を適用してなる他の実施形態の水質管理手順のフローチャートを示す。本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、制御盤２５の水質管理手段の構成にあることから、冷却塔及び冷温水機の系統構成は図１を参照して説明する。
【００４０】
図４に示すように、本実施の形態の水質管理手順が、実施の形態１の水質管理手順と異なる点は、実施の形態１では制御周期Ｔ１内における出入口温度差ΔＴの変動が小さい場合を例に示したが、本実施の形態は制御周期Ｔ１内における出入口温度差ΔＴの変動が比較的大きい場合にも適用できる。すなわち、図４において、ΔＴの積算値及び制御周期Ｔ１（積算時間）を初期化する（Ｓ２１）。次いで、冷却水ポンプ９が運転中であれば（Ｓ２２）、サンプリング周期Ｔ０（＜Ｔ２）毎にΔＴを積算する（Ｓ２３）。次に、前回の制御周期Ｔ１で設定した自動排水弁２２の開時間Ｔ２が満了しているか否か判断する（Ｓ２４）。満了していれば、自動排水弁２２を閉じてブローダウンを終了する（Ｓ３２）。Ｓ２４の判断で、開時間Ｔ２が満了していなければ、自動排水弁２２の開を継続するとともに、開時間Ｔ２からサンプリング周期Ｔ０を差し引いて新たなＴ２とする（Ｓ２５）。次に、制御周期Ｔ１が満了したか否か判断する（Ｓ２６）。満了していなければ、Ｓ２３に戻って処理を繰り返す。
【００４１】
Ｓ２６の判断で、制御周期Ｔ１が満了していれば、ΔＴの積算を終了する（Ｓ２７）。次に、冷却水の基準出入口温度差ΔＴを制御周期Ｔ１の間積分してメモリ等に格納されている積算値ΣΔＴ＊を読み出し、積算値ΣΔＴ＊に対する今回の制御周期Ｔ１で求めた出入口温度差ΔＴの積算値ΣΔＴの割合Ｌ（％）を求める（Ｓ２８）。そして、メモリ等に格納されている自動排水弁２２の基準開時間Ｔ２＊を読み出し、基準開時間Ｔ２＊にＬを乗じて今回の制御周期に対するブローダウン量Ｖｂを排出するのに必要な自動排水弁２２の開時間Ｔ２を求める（Ｓ２９）。次いで、自動排水弁２２に開時間Ｔ２をセットして、自動排水弁２２を開き、Ｓ２１に戻って引き続き次回の制御周期の処理を実行する。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、冷却塔の冷却水中の不純物濃度を許容値以下に安定に保持する水質管理を、冷却水の流量計及びブローダウンの流量制御弁を用いることなく、簡素及び簡便な設備により実現することができる。特に、本実施の形態は、出入口温度差ΔＴの積算値ΣΔＴに基づいてブローダウン量を制御していることから、実施の形態１に比べて出入口温度差ΔＴが比較的変動する冷熱負荷に対しても、冷却水中の不純物濃度を許容値以下に精度よく安定に保持することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  冷却塔
２  ケーシング
４  水槽
６  散水ノズル
８  送風機
９  冷却水ポンプ
１１  冷温水機
１２  伝熱コイル
１５  ボールタップ式自動弁
１９  オーバーフロー配管
２０  ドレンパン
２１  排水管
２２  自動排水弁
２３  温度センサ
２４  温度センサ
２５  制御盤
【図１】
2011137599.tif 000003
【図２】
2011137599.tif 000004
【図３】
2011137599.tif 000005
【図４】
2011137599.tif 000006