(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明に係る自動制御システムは、複数の液体冷却器と、主制御装置と、これらの液体冷却器およびこの主制御装置にそれぞれ接続された複数の２次制御装置と、を備えている。この自動制御システムは、作動中の液体冷却器の数に基づいて変化する所定の高負荷限度パラメータおよび所定の低負荷限度パラメータを含むイギリス熱量単位（ＢＴＵ：Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｕｎｉｔ）表を記憶している。この主制御装置は、その時点で作動中の液体冷却器の実際の負荷を高負荷限度パラメータおよび／または低負荷限度パラメータと比較して、作動させるべき液体冷却器の適切な数を決定する。次いで、主制御装置は、その時点で作動中の液体冷却器の数を評価することによって、２次制御装置を介して液体冷却器の電源を投入したり切断したりしなければならないかを判断する。【選択図】　図２
2004132686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体冷却器の自動制御システムであって、
冷却液体を生成するための複数の液体冷却器と、
イギリス熱量単位（ＢＴＵ：Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｕｎｉｔ）表のデータに基づいて動作する主制御装置であって、前記主制御装置は冷却液体生成の実際の負荷をＢＴＵ表の負荷限度と比較して、作動させるべき液体冷却器の適切な数を決定するのであり、その時点で作動中の液体冷却器の数を、前記作動させるべき液体冷却器の適切な数と比較した後、前記主制御装置はこれに基づいて液体冷却器に対する電源投入、電源切断、または操作なしを命令する命令信号を出力するのである主制御装置と、
を備えているシステム。
【請求項２】
電源投入を命令している出力された命令信号が定常的な容量増加の必要性に対応しているのであって、誤ったノイズ信号によるものではないということの確認を可能にする電源投入遅延時間を、前記ＢＴＵ表が更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
電源切断を命令している出力された命令信号が定常的な容量減少に対応しているのであって、誤ったノイズ信号によるものではないということの確認を可能にする電源投入遅延時間を、前記ＢＴＵ表が更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
液体冷却器の制御方法であって、
冷却液体生成の実際の負荷を液体冷却器の所定の高負荷限度または低負荷限度と比較して、作動させるべき液体冷却器の適切な数を決定するステップと、
前記作動させるべき液体冷却器の適切な数を、その時点で作動中の液体冷却器の数と比較するステップと、
前記作動させるべき液体冷却器の適切な数が前記その時点で作動中の液体冷却器の数より大きい場合には、少なくとも１つの追加の液体冷却器の電源を投入するステップと、
前記作動させるべき液体冷却器の適切な数が前記その時点で作動中の液体冷却器の数より小さい場合には、その時点で作動中の少なくとも１つの液体冷却器の電源を切断するステップと、
前記作動させるべき液体冷却器の適切な数が前記その時点で作動中の液体冷却器の数に等しい場合には、その時点で作動中の液体冷却器を維持するステップと、
を備えている方法。
【請求項５】
前記作動させるべき液体冷却器の適切な数が前記その時点で作動中の液体冷却器の数より大きい場合には、電源投入遅延時間が経過した後に追加の液体冷却器の電源を投入するのであり、前記電源投入遅延時間は定常的な容量増加の必要性があるかどうかを確認するために利用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には液体冷却器の自動制御システムに関し、より詳しくはＢＴＵ表に基づいて液体冷却器を制御する自動制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体冷却装置（「液体冷却器」とも呼ばれる）は従来から低温条件での処理に使用されている。特に、この低温条件を比較的高精度で維持する必要がある場合には、液体冷却器のうちのいくつかが故障することによる望ましくない温度の変動を避けるために液体冷却器の自動制御システムが必要となる。
【０００３】
図１には、従来技術において公知の液体冷却器の自動制御システムを簡略模式図で示してある。この公知の自動制御システム１０は、デカップリング（ｄｅ−ｃｏｕｐｌｉｎｇ：脱結合）パイプ１０８を介して相互に接続された１次ループ１２および２次ループ１４を備えている。液体冷却器１０２から送出された冷却液体は冷却液体パイプ１０６を通って複数の制御バルブ１１２および２次ポンプ１１４に移動し、冷却液体出口を通して供給される。使用後の冷却液体は液体入口を通り、冷却液体パイプ１０６を通って１次ポンプ１０４に戻る。しかし、この使用済み液体の一部分はパイプ１０８を通って制御バルブ１１２に流れ、冷却液体出口での冷却液体の温度を上昇させる。
【０００４】
パイプ１０６を通って流れる液体の温度を検出するための複数の温度センサ１１０が、冷却液体パイプ１０６に沿って取付けてある。これにより、如何なる異常な温度変化も検出できるので、その時点で作動中の液体冷却器の負荷（出力）を上げたり、必要ならば追加の液体冷却器を起動したりするという適切な決定ができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような制御システムの従来の動作は循環中の液体の温度の検出に基づいている。したがって、いくつもの温度センサを取付けることが必要であり、装置のコストを増加させている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の１つの観点では、その時点で作動中の液体冷却器の実際の負荷とその液体冷却器の許容負荷限度との比較に基づいて、液体冷却器の電源を投入するか切断するかを判断する液体冷却器自動制御システムを提供する。
【０００７】
上述の目的やその他の目的を達するために、本発明に係る自動制御システムは、複数の液体冷却器と、主制御装置と、これらの液体冷却器およびこの主制御装置にそれぞれ接続された複数の２次制御装置と、を備えている。この自動制御システムは、作動中の液体冷却器の数に基づいて変化する所定の高負荷限度パラメータおよび所定の低負荷限度パラメータを含むイギリス熱量単位（ＢＴＵ：Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｕｎｉｔ）表を記憶している。この主制御装置は、その時点で作動中の液体冷却器の実際の負荷を高負荷限度パラメータまたは低負荷限度パラメータと比較して、作動させるべき液体冷却器の適切な数を決定する。次いで、主制御装置は、その時点で作動中の液体冷却器の数を評価することによって、液体冷却器の電源を投入したり切断したりしなければならないかを判断する。上述の目的を達するために、液体冷却器と主制御装置との間に複数の２次制御装置がそれぞれ接続されている。液体冷却器の電源を投入したり切断したりするに場合には、主制御装置が、対応する命令信号を２次制御装置に送り、２次制御装置が、適切な液体冷却器および液体冷却器に付随する機器の電源を投入したり切断したりする。
【０００８】
本発明の一実施例では、主制御装置は、相互間で制御が正しく代替切替えできる複数の制御ユニットを備えている。これによって、１つの制御ユニットが誤動作した場合でも液体冷却器の制御が適切に維持される。
【０００９】
本発明によれば、電源投入遅延時間および電源切断遅延時間がＢＴＵ表に更に設定されている。電源投入遅延時間とは、電源投入すべき液体冷却器が実際に電源投入されるまでの遅延時間である。この遅延時間中には、出力された電源投入命令信号が実際に容量増加の必要性に対応しており誤ったノイズ信号ではないということの確認が行える。これによって、意図しない電源投入動作が防止できる。電源切断遅延時間とは、電源切断すべき液体冷却器が実際に電源切断されるまでの遅延時間であり、誤った電源切断動作が防止できる。
【００１０】
上述の、液体冷却器に付随する機器には、冷却液体ポンプと、液体再循環ポンプと、制御バルブとが含まれている。
【００１１】
上述の一般的説明および以下の詳細説明は両方とも例示的なものであり、請求範囲で規定される本発明の、より詳しい説明を行うためのものであることを了解されたい。
【００１２】
添付図面は、本発明の、より詳しい理解を助けるために添付されているのであり、本明細書に含まれ、その一部分を構成する。これらの図面には本発明の実施例を示してあり、記述と共に用いられ、本発明の原理が説明されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して以下で行う本発明の実施例および個別例の詳細な説明は、例示的なものであって制限するためのものではない。また、以下の説明においては、可能な限り、同じ参照符号は類似の要素および部分を示すものとする。ただし、そうではない旨を図面に記した場合はその限りでない。
【００１４】
図２には、本発明の一実施例に係る液体冷却器の自動制御システムの模式的ブロック図を示してある。本発明の主要な観点は、ＢＴＵ表（図３に示したようなもの）から与えられるデータに従って主制御装置２０が動作して複数の液体冷却装置２６（以下では、「液体冷却器」とも称する）の動作を制御することである。主制御装置２０は、冷却液体生成の実際の負荷をＢＴＵ表にある高（および／または低）負荷限度と比較して、作動させるべき液体冷却器２６の適切な数を決定する。最後に、主制御装置２０は、液体冷却器２６の電源を投入するか切断するかという命令信号を出力して、冷却液体生成の実際の負荷が最適に保たれるようにする。その時点で作動中の液体冷却器の数が、作動させるべき液体冷却器の適切な数に等しい場合には、液体冷却器の電源の投入や切断を行わない。
【００１５】
主制御装置２０は、制御を正しく代替処理できる複数の制御ユニット２０２を備えている。したがって、その時点で正しく制御を行っていた１つの制御ユニット２０２に誤動作が発生した場合には、自動制御システムが制御を別の制御ユニット２０２に移す。これらの制御ユニット２０２は、例えば、プログラム可能な論理回路である。命令信号はモジュラバス２２を通って２次制御装置２４に達し、これによって、この２次制御装置が液体冷却器２６および付随機器２８の電源を実際に投入したり切断したりする。機器２８には、少なくとも、供給ポンプ２８２と、液体再循環ポンプ２８４と、制御バルブ２８６とが含まれており、これらはそれぞれ液体冷却器２６に接続されている。
【００１６】
図３には、本発明の一実施例に係る自動制御システムで使用するＢＴＵ表の一例を示してある。このＢＴＵ表では、第１行に液体冷却器の数が示してある。第２行には、液体冷却器の数に対応する積算容量が示してある。「高負荷限度」とは、この限度を越えると、少なくとももう１つの液体冷却器の電源を投入して液体冷却器が最適動作できるようにしなければならない冷却液体生成の負荷限度のことである。「電源投入遅延時間」とは、電源投入すべき液体冷却器が実際に電源投入されるまでの遅延時間である。この遅延時間中には、出力された電源投入命令信号が定常的な容量増加の必要性に対応しており誤ったノイズ信号ではないということの確認操作が行える。これによって、意図しない電源投入動作が防止できる。「低負荷限度」とは、この限度を下回ると、少なくとも１つの液体冷却器の電源を切断しなければならない冷却液体生成の負荷限度のことである。「電源切断遅延時間」とは、電源切断すべき液体冷却器が実際に電源切断されるまでの遅延時間である。電源投入遅延時間の役割と同様に、この電源切断遅延時間中には、定常的な容量減少があることの確認操作が行える。これによって、意図しない誤った電源切断動作が防止できる。
【００１７】
次に、図２〜図４を参照して、本発明の一実施例に係る液体冷却器の自動制御システムの動作を説明する。まず、冷却液体生成の実際の負荷をＢＴＵ表の高（および／または低）負荷限度と比較して、作動させるべき液体冷却器２６の適切な数を決定する。この液体冷却器２６の適切な数を、その時点で作動中の液体冷却器２６の数と比較し、液体冷却器の電源を投入したり切断したりしなければならないかを判断する。起動時に、主制御装置２０が自動制御システムの状態のチェックを行い（ステップＳ１０２）、各液体冷却器２６のそれまでの使用時間に基づいてそれらの電源投入順序を設定する（ステップＳ１０４）。次いで、液体冷却器２６および付随機器２８に電力を供給する（ステップＳ１０６）。選択された液体冷却器２６のそれぞれに対して電力が正常に供給された場合には、既に設定されている電源投入順序が確認されたことになり、液体冷却器２６が実際に起動される（ステップＳ１０８）。そうでない場合には、ステップＳ１０４を再実行して液体冷却器の新たな電源投入順序を設定する。
【００１８】
この間に、主制御装置２０は、作動させるべき液体冷却器２６の適切な数をＢＴＵ表に基づいて決定し（ステップＳ１１０）、モジュラバス２２を通して液体冷却器２６および付随機器２８への命令信号を出力する（ステップＳ１１２）。次いで、自動制御システムがポンプ２８２に電力を供給する（ステップＳ１１４）。命令信号を受信（ステップＳ１１６）すると、２次制御装置２４が液体冷却器２６および付随機器２８を起動する（ステップＳ１１８）。液体冷却器２６の作動中には、動作している液体冷却器２６の各々の動作状態と使用時間とを自動制御システムが継続的に記録する（ステップＳ１２０）。液体冷却器２６および付随機器２８の状態はモジュラバス２２を通して主制御装置２０にフィードバックされる。
【００１９】
液体冷却器２６が誤動作した場合には、主制御装置２０が手動制御モードに切替わる（ステップＳ１２２）。そうして、２次制御装置２４は主制御装置２０を通して手動で制御され（ステップＳ１２４）、１つ以上の液体冷却器２６および付随機器２８を起動する（ステップＳ１２６）。上述のように、液体冷却器２６および付随機器２８の状態は同様にモジュラバス２２を通して主制御装置２０にフィードバックされる（ステップＳ１２８）。
【００２０】
図５の状態図には、本発明の一実施例に係る主制御装置の入力状態とシステム制御状態とが示してある。図５において、符号３０は主制御装置であり、符号３２は入力状態を示し、符号３６はシステム制御を示す。液体冷却器および付随機器の状態を含む入力状態３２からの状態およびパラメータは主制御装置３０に送られ、これによって、主制御装置が、システム制御３６に示してある様々の制御動作を行う。冷却液体生成の実際の需要とＢＴＵ表のパラメータとに基づいて、主制御装置３０が自動制御システムの動作を制御する。
【００２１】
入力状態３２において、電源状態３２０はこのシステムにおける電力供給の状態を示している。液体冷却器状態３２２は液体冷却器の作動状態を主制御装置３０に継続的に知らせている。冷却液体温度３２４が３分間より長く所定の限度を越えた場合には、自動制御システムが冷却液体塔および液体冷却器の第１の組を起動する。入力状態３２は、また、ポンプ状態３２６と、冷却塔状態３２８と、ＢＴＵおよび電力計３３０と、液体冷却器機器状態３３２と、外気温３３４と、ＰＤＴ３３６と、制御ネットワークシステム状態３３８と、センサ３４０とを含んでいる。
【００２２】
システム制御３６は、液体処理システム制御３６０と、５℃電源投入／切断システム制御３６２と、冷却塔ろ過システム制御３６４と、冷却塔制御３６６と、２次冷却液体ポンプ制御３６８と、冷却液体負荷管理システム制御３７０と、中温／高温液体システム制御３７２と、９℃電源投入／切断システム制御３７４と、配管（ｐｌｕｍｂｉｎｇ）システム制御３７６とを含んでいる。
【００２３】
図６には、本発明の一実施例に係る２次冷却液体ポンプの制御過程の模式的フロー図を示してある。主制御装置は、２次冷却液体ポンプ／液体冷却ユニットの比に基づいて、起動させたり停止させたりしなければならない２次冷却液体ポンプの数を決定し、これに基づいて命令信号を送る（ステップＳ２０２）。次いで、自動制御システムが２次冷却液体ポンプに電力を供給し（ステップＳ２０４）、２次冷却液体ポンプを起動する。２次冷却液体ポンプを停止させなければならない場合には、より長期に渡って作動してきたポンプを最初に停止させる（ステップＳ２０６）。
【００２４】
主制御装置からの命令信号を受信すると、各制御バルブがそれぞれの２次冷却液体ポンプの起動と速度とを制御する（ステップＳ２０８）。２次冷却液体ポンプの作動状態が主制御装置にフィードバックされる（ステップＳ２１０）。次いで、２次冷却液体ポンプシステムの電源投入／切断制御システムが起動され、電源投入／切断制御システムの状態が自動的にチェックされ、このチェックの結果が主制御装置に送られる（ステップＳ２１２）。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から分かるように、本発明は以下の長所を有する。
【００２６】
（１）自動制御システムが、冷却液体生成における実際の負荷をＢＴＵ表の所定の高負荷限度または低負荷限度と比較することにより、作動させるべき液体冷却器の適切な数を決定する。次いで、自動制御システムは実際に作動中の液体冷却器の数に基づいて、追加の液体冷却器の電源を投入したり、その時点で動作中の液体冷却器の電源を切断したりしなければならないかを判断する。
【００２７】
（２）本発明によれば、ＢＴＵ表を用いて冷却液体生成の負荷制御を行うので、液体冷却器の最適動作が可能となる。
【００２８】
（３）本発明に係る主制御装置は複数の制御ユニットを備えており、これらの間で制御が正しく代替切替えできる。したがって、いくつかの制御ユニットが誤動作した場合でもシステム全体の制御が保証される。
【００２９】
上述した本発明の構成の様々な部分に対して様々な修正や変更を行うことによって別の構成を得ることを、本明細書に記載した本発明の範囲および精神から乖離することなく行い得ることは当業者には明らかである。したがって、上述の実施例および個別例は、本発明を実施するための具体的な方法を例示したに過ぎず、したがって、以下の請求範囲に規定する本発明の着想の範囲内に含まれる変更や修正を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術において公知の液体冷却器の自動制御システムの簡略模式図である。
【図２】本発明の一実施例に係る液体冷却器の自動制御システムの全体構造の模式図である。
【図３】本発明の一実施例に係る自動制御システムで使用するＢＴＵ表の模式図である。
【図４】本発明の一実施例に係る自動制御システムの制御動作のフロー図である。
【図５】本発明の一実施例に係る自動制御システムの状態図である。
【図６】本発明の一実施例に係る２次冷却液体ポンプシステムの制御動作のフロー図である。
【符号の説明】
１０　　　自動制御システム
１２　　　１次ループ
１４　　　２次ループ
２０　　　主制御装置
２２　　　モジュラバス
２４　　　次制御装置
２６　　　液体冷却装置
２８　　　付随機器
３０　　　主制御装置
３２　　　入力状態
３６　　　システム制御
１０２　液体冷却器
１０４　次ポンプ
１０６　冷却液体パイプ
１０８　パイプ
１１０　温度センサ
１１２　制御バルブ
１１４　次ポンプ
２０２　制御ユニット
２８２　供給ポンプ
２８４　液体再循環ポンプ
２８６　制御バルブ
３２０　電源状態
３２２　液体冷却器状態
３２４　冷却液体温度
３２６　ポンプ状態
３２８　冷却塔状態
３３０　電力計
３３２　液体冷却器機器状態
３３４　外気温
３３８　制御ネットワークシステム状態
３４０　センサ
３６０　液体処理システム制御
３６２　切断システム制御
３６４　過システム制御
３６６　冷却塔制御
３６８　次冷却液体ポンプ制御
３７０　冷却液体負荷管理システム制御
３７２　高温液体システム制御
３７４　切断システム制御
３７６　システム制御
【図１】
2004132686.tif 000003
【図２】
2004132686.tif 000004
【図３】
2004132686.tif 000005
【図４】
2004132686.tif 000006
【図５】
2004132686.tif 000007
【図６】
2004132686.tif 000008