(57)【要約】【課題】吸収冷温水機の運転の良好な安定性を確保しつつ、動力コストを低減する。【解決手段】冷却水の冷温水機入口温度の高低に応じて冷却水の冷却塔のファンを発停する手順を有してなる吸収冷温水機の制御方法において、冷却水の冷温水機出口温度の制御目標を定格運転時の計画冷却水出口温度以下の、ある幅を持つ温度範囲とし、冷却水の冷温水機出口温度ＴＣＯを過去ｔｍ分間の冷却水出口温度の移動平均値とし、冷温水機出口温度ＴＣＯが予め設定した前記温度範囲未満の場合は冷却水流量を減少させ、冷温水機出口温度ＴＣＯが予め設定した前記温度範囲を超えている場合は冷却水流量を増加させ、冷温水機出口温度ＴＣＯが予め設定した前記温度範囲内にあるときは、そのときの冷却水流量を維持する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水の冷温水機入口温度の高低に応じて冷却水の冷却塔のファンを発停する手順を有してなる吸収冷温水機の制御方法であって、
吸収冷温水機の冷却水出口温度を検出し、その過去ｔｍ分間の移動平均値を算出して冷温水機出口温度ＴＣＯとし、この冷温水機出口温度ＴＣＯの制御基準値を定格運転時の計画冷却水出口温度以下の予め定めた温度範囲として設定し、算出した前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲を比較し、前記冷温水機出口温度ＴＣＯが前記温度範囲を超えたとき冷却水流量を増加させ、前記冷温水機出口温度ＴＣＯが前記温度範囲に達していないとき冷却水流量を減少させ、冷温水機出口温度ＴＣＯが予め設定した前記温度範囲内にあるときは、そのときの冷却水流量を維持することを特徴とする吸収冷温水機の冷却水流量制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の吸収冷温水機の冷却水流量制御方法において、冷却水流量の増減を、それぞれ予め定格最大流量に対して定めた割合で行うことを特徴とする吸収冷温水機の冷却水流量制御方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の吸収冷温水機の冷却水流量制御方法において、前記冷温水機出口温度ＴＣＯが前記温度範囲に達していないとき、そのときの冷却水流量が予め設定した最小流量（定格最大流量のＡ％）を超えているかどうかを判定し、Ａ％を超えているとき、冷却水流量を減少させ、Ａ％以下の時はそのときの冷却水流量を維持することを特徴とする吸収冷温水機の冷却水流量制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の吸収冷温水機の冷却水流量制御方法において、吸収冷温水機の高温再生器内の溶液温度ＴＧを検出し、検出された溶液温度ＴＧを予め定められた溶液温度の制御目標値Ｔ１と比較し、溶液温度ＴＧがこの制御目標値Ｔ１を超えているとき、前記冷温水機出口温度ＴＣＯの値に関わりなく、冷却水流量を定格最大流量に設定し、溶液温度ＴＧがこの制御目標値Ｔ１以下のとき、前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲の比較以降の手順を実行することを特徴とする吸収冷温水機の冷却水流量制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の吸収冷温水機の冷却水流量制御方法において、溶液温度ＴＧが制御目標値Ｔ１以下のとき、前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲を比較する前に、前回の流量変更からの経過時間と予め設定された時間ｔを比較し、経過時間が前記時間ｔを超えているとき、前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲の比較以降の手順を実行し、経過時間が前記時間ｔを超えていないとき、冷却水流量をそのままとすることを特徴とする吸収冷温水機の冷却水流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷温水機の冷却水流量制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷温水機においては、冷温水負荷の変動に対応して冷却水流量を変化させる冷却水変流量システムが採用されている。図２に、冷却水変流量システムの構成を示し、図４に冷却水変流量システムの従来の制御のフローチャートを示す。
【０００３】
図示のコントローラーには、冷却水の冷温水機入口温度ＴＣＩ、冷温水機出口温度ＴＣＯ及び高温再生器（ＨＧＥ）内の溶液温度ＴＧを示す信号が入力され、冷却水の冷温水機出口温度ＴＣＯが目標温度Ｔとなるようにインバータにより冷却水ポンプの回転数を制御し、冷却水流量を変化させる。また、図４に示すように、高温再生器内の溶液温度ＴＧが予め設定された上限温度Ｔ１を超えて上昇した場合には、冷却水の流量を定格最大流量（１００％流量）に戻す保護制御が行われる。
【０００４】
吸収式冷凍機の冷却水の冷温水機出口温度に基いて冷却水流量を変化させる制御方法については、例えば、特開平８−１５９５９６号公報、特開２００１−６６０１１号公報に示された例がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記変流量制御と独立して、図５に示すように、冷温水機の制御として、冷却水の冷温水機入口温度に基いて冷却塔ファンのモータを発停させ、冷却水温度が下がりすぎることを防止している。すなわち、冷却水の冷温水機入口温度が予め設定された温度Ｔ２まで低下すると冷却塔ファンが停止され、冷却塔ファンが停止されると、冷却水の冷温水機入口温度は次第に上昇する。これに伴なって冷却水の冷温水機出口温度も上昇する。冷却水の冷温水機出口温度が予め設定された制御目標温度Ｔを超えると、前記変流量制御により、冷却水ポンプの回転数が上昇し、冷却水流量が増加する。また、冷却水の冷温水機入口温度が予め設定された温度Ｔ３を超えると、冷却塔ファンが起動され、冷却水の冷温水機入口温度は低下し始める。
【０００６】
このように、冷却塔ファンの発停に伴なう冷却水温度の変動により、冷却水流量が安定しない。
【０００７】
図６に、上記従来の制御における、冷却水の冷温水機入口温度、冷温水機出口温度及び冷却水流量の変動例を示す。図示のように、冷却水出口温度の変動に伴なって冷却水流量が変動し、冷却水流量を変動させることで、冷却水の冷温水機出口温度の変動幅を抑制している。この結果、冷却水流量の増加が生じ、冷却水ポンプの動力コストが嵩むという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、吸収冷温水機の運転の良好な安定性を確保しつつ、動力コストを低減するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、冷却水の冷温水機入口温度の高低に応じて冷却水の冷却塔のファンを発停する手順を有してなる吸収冷温水機の制御方法であって、冷却水の冷温水機出口温度ＴＣＯを過去ｔｍ分間の移動平均値とし、冷温水機出口温度ＴＣＯが予め設定した目標温度範囲未満の場合は冷却水流量を減少させ、冷温水機出口温度ＴＣＯが予め設定した目標温度範囲を超えている場合は冷却水流量を増加させ、冷温水機出口温度ＴＣＯが予め設定した目標温度範囲内にあるときは、そのときの冷却水流量を維持することを特徴とする。前記目標温度範囲は、定格運転時の計画冷却水出口温度以下の、ある幅を持つ温度範囲とする。
【００１０】
上記のように制御することにより、冷却塔ファンの発停に起因する冷却水温度変動による冷却水流量の変動を低減することが可能になる。したがって、冷却水流量を増加させる回数が少なくなり、運転の良好な安定性を確保しつつ、動力コストを低減する効果がある。
【００１１】
冷却水量の増減の割合は、定格流量の何％分を増減するかを予め設定しておくのが望ましい。
【００１２】
また、前記冷温水機出口温度ＴＣＯが前記温度範囲に達していないときは、そのときの冷却水流量が予め設定した最小流量（定格最大流量のＡ％）を超えているかどうかを判定し、Ａ％を超えているとき、冷却水流量を減少させ、Ａ％以下の時はそのときの冷却水流量を維持するのが望ましい。
【００１３】
また、前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲の比較を行う前に、吸収冷温水機の高温再生器内の溶液温度ＴＧを検出し、検出された溶液温度ＴＧを予め定められた溶液温度の制御目標値Ｔ１と比較し、検出した溶液温度ＴＧが前記温度Ｔ１を超えているときは、冷温水機出口温度ＴＣＯの値に関わりなく、冷却水流量を定格最大流量に設定し、検出した溶液温度ＴＧが前記温度Ｔ１以下のときは、前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲の比較以降の手順を実行するのが望ましい。
【００１４】
さらに、溶液温度ＴＧが制御目標値Ｔ１以下のとき、前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲を比較する前に、前回の流量変更からの経過時間と予め設定された時間ｔを比較し、経過時間が前記時間ｔ以上のとき、前記冷温水機出口温度ＴＣＯと前記温度範囲の比較以降の手順を実行し、経過時間が前記時間ｔ未満のとき、冷却水流量をそのままとするのが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図２に本発明が適用される吸収冷温水装置の全体構成を示し、図１に、本発明の実施の形態に係る冷却水流量制御のフローチャートを示す。図示のフローチャートは、吸収冷温水機の冷房運転時の冷却水流量制御（冷却水変流量制御）の制御手順を示している。
【００１７】
図２に示す吸収冷温水装置は、高温再生器ＨＧＥ２を内装した吸収冷温水機１と、この吸収冷温水機の冷却水出口に接続された冷却水戻り管路１１と、この冷却水戻り管路１１の下流端に冷却水入り口を接続して配置され、ファンモータＭ３で駆動されるファンを備えた冷却塔４と、この冷却塔４の冷却水出口と前記吸収冷温水機１の冷却水入口を接続し、インバータ６で回転数制御される冷却水ポンプ７を介装した冷却水入り側管路１２と、前記冷却水戻り管路１１の吸収冷温水機の冷却水出口位置における冷却水温度（冷温水機出口温度ＴＣＯ）を検出して出力する温度センサ８と、前記冷却水入り側管路１２の吸収冷温水機の冷却水入口位置における冷却水温度（冷温水機入口温度ＴＣｉ）を検出して出力する温度センサ９と、前記高温再生器２内の溶液温度ＴＧを検出して出力する温度センサ１０と、これら温度センサ８，９，１０に接続され、これら温度センサの出力に基いて前記インバータ６及び前記ファンモータＭ３を制御するコントローラ５と、を含んで構成されている。
【００１８】
前記各温度センサは、１分間隔で検出値を出力し、コントローラ５のメモリに格納される。各温度センサは連続的にアナログ信号を出力し、コントローラ５が１分間隔でサンプリングしてそのデータをコントローラのメモリに格納する構成でもよい。
【００１９】
なお、前記コントローラ５は、高温再生器２内の溶液温度ＴＧが予め設定された上限温度Ｔ１を超えて上昇した場合には、冷温水機出口温度ＴＣＯの値に関係なく、冷却水の流量を定格最大流量（１００％流量）に戻す制御を行うように構成されている。前記コントローラ５は、また、冷却水の冷温水機出口温度と無関係に、冷却水の冷温水機入口温度が予め設定された温度Ｔ２まで低下すると冷却塔ファンを停止し、冷却水の冷温水機入口温度が予め設定された温度Ｔ３を超えると、冷却塔ファンを起動するように構成されている。
【００２０】
上記構成の装置に本発明を適用した場合の制御手順の例を図１を参照して説明する。なお、図１に▲１▼で示した手順１は、手順の繰り返しを表示するためので、特定の動作を意味するものではない。
【００２１】
冷房運転中、コントローラは所定の時間間隔（本実施の形態では、１分間隔）で、入力される高温再生器内の溶液温度ＴＧを予め設定された上限温度Ｔ１と比較し、いずれが大きいかを判定する（手順２）。つまり、図１に示す制御サイクルは１分間隔で実行される。
【００２２】
検出された溶液温度ＴＧが予め設定された上限温度Ｔ１よりも大きい場合、手順３に進み、コントローラは、保護制御として、インバータを介して冷却水ポンプの回転数を冷却水流量が定格最大流量（１００％流量）になる回転数に設定する。冷却水ポンプの回転数が設定されたら、手順１に戻り、上記手順を繰り返す。
【００２３】
検出された溶液温度ＴＧが予め設定された上限温度Ｔ１以下の場合、手順４に進み、コントローラは、前回冷却水流量が変更されてからの経過時間が、予め設定されているｔ分以上かどうかを判定する。経過時間が、予め設定されているｔ分以上になっていない場合、手順５に進み、冷却水流量はそのままとして手順１に戻り、上記手順を繰り返す。手順４におけるｔ分は、制御キャンセル時間ともいうべきもので、冷却水温度変化の応答遅れにより、流量変動信号が連続して発信されるのを避けるために設定される。どのくらいに長さに設定するかは、冷却水系統の保有水量によって判断すればよいが、本実施の形態では１５分に設定した。
【００２４】
経過時間が、予め設定されているｔ分以上になっている場合、手順６に進み、冷温水機出口温度ＴＣＯを、予め設定されている目標温度範囲Ｔ４〜Ｔ５（Ｔ４＜Ｔ５）と比較する。Ｔ４、Ｔ５は次の方針によって設定した。Ｔ４は機器設計上の定格運転時における冷却水入口温度以下の任意の温度、Ｔ５は同様に定格運転時における冷却水出口温度以下の任意の温度とした。例えば、本実施の形態では、定格運転時における冷却水入口温度３２℃に対してＴ４は３２℃、定格運転時における冷却水出口温度３７．５℃に対してＴ５は３４℃に設定した。
【００２５】
本制御は、低負荷運転、あるいは低外気温等で冷却水温度が低くなり冷却水流量が設計流量（定格最大流量＝１００％）を下回っても機器運転に悪影響がない状態において、冷却水流量を低減させるものである。このため、定格（設計）条件にさらに若干の余裕をとった条件下で作動するように、Ｔ４、Ｔ５を設定する。
【００２６】
コントローラは、冷却水の冷温水機出口温度の過去ｔｍ分間の移動平均値を冷温水機出口温度ＴＣＯとする。本実施の形態では、ｔｍ分を１５分とし、過去１５分間の１分ごとの検出値、すなわち１５点の検出値の平均を冷温水機出口温度ＴＣＯとする。温度検出間隔は１分ごとなので、この冷温水機出口温度ＴＣＯも、１分ごとに算出される。
【００２７】
手順６での比較の結果、Ｔ４≦ＴＣＯ≦Ｔ５、すなわち、ＴＣＯの値が目標温度範囲内と判定された場合、手順７に進み、冷却水流量はそのままとして手順１に戻り、上記手順を繰り返す。
【００２８】
比較の結果、Ｔ５＜ＴＣＯ、すなわち、ＴＣＯの値が目標温度範囲を超えていると判定された場合、手順８に進み、コントローラは、冷却水流量が予め設定された割合（定格最大流量のＸ％、本実施の形態では１０％）増加するように、インバータを介して冷却水ポンプの回転数を増加させる。冷却水ポンプの回転数が設定されたら、手順１に戻り、上記手順を繰り返す。
【００２９】
比較の結果、ＴＣＯ＜Ｔ４、すなわち、ＴＣＯの値が目標温度範囲に達していないと判定された場合、手順９に進み、コントローラは、その時点での冷却水流量が予め設定した最小流量（本実施の形態では定格最大流量の５０％）を超えているかどうかを、そのときの回転数（インバータへの指示信号もしくは図示されていない回転数発信機の信号）に基いて判定する。冷却水流量が定格流量の５０％以下の場合、冷却水流量はそのままとして手順１に戻り、上記手順を繰り返す。冷却水流量が定格流量の５０％を超えている場合、手順１０に進み、コントローラは、冷却水流量が予め設定された割合（定格最大流量のＸ％）減少するように、インバータを介して冷却水ポンプの回転数を減少させる。冷却水ポンプの回転数が設定されたら、手順１に戻り、上記手順を繰り返す。
【００３０】
なお、本実施の形態では、流量制御範囲が定格最大流量の５０〜１００％であり、Ｘ％刻みで流量を減少させていくので、最低でも（５０＋Ｘ）％の流量がないと、それからＸ％減少させることができない。したがって、上述のように、冷却水流量が定格流量の５０％を超えているかどうかを判断し、５０％を超えているのが確認されてから、流量減少の処理を行う。
【００３１】
流量が５０＋α（０＜α＜Ｘ）％のときにＸ％の流量減少処理を行った場合、自動的にα％の流量減少処理を行うようにコントローラを構成しておけばよい。
【００３２】
冷却水流量増減の単位Ｘ％の設定に当っては、次の点を考慮して設定した。
【００３３】
まず、変動量が大きすぎる場合、制御が安定しない。変動量が小さすぎる場合、制御は安定するが、流量減少が遅く、省エネルギ効果が少なくなる。また、流量増加が必要な場合にも応答が遅く、ＴＧによる保護制御が働いてしまう。本実施の形態ではこれらの点を考慮してＸ％を１０％に設定したが、プラントの大きさや特性に応じて、設定するのが望ましい。
【００３４】
図３に、横軸に経過時間を、縦軸に冷却水温度と冷却水流量をとって、上記変流量制御を適用した場合の冷却水流量と冷却水温度の変化の状態を、模式的に示した。
【００３５】
図示されているように、冷却水入口温度Ｔ３で冷却塔ファンが起動され、それに伴なって冷却水入口温度及び冷却水出口温度が低下し始める。冷却塔ファンの運転により冷却水入口温度がＴ２に低下すると冷却塔ファンが停止され、それに伴なって冷却水入口温度及び冷却水出口温度が上昇し始めている。
【００３６】
図では、冷却水出口温度がＴ５を超えて上昇しているが、冷却水流量は一定のままとなっている。これは、Ｔ５と比較する冷温水機出口温度ＴＣＯとして過去１５分間の移動平均値を採用しているため、冷温水機出口温度ＴＣＯはＴ５を超えていないためである。一方、冷温水機出口温度ＴＣＯがＴ５を超える前に、冷却水入口温度が次第に上昇してＴ３に達し、冷却塔ファンが起動される。この結果、冷却水入口温度および冷却水出口温度は低下し始め、冷温水機出口温度ＴＣＯも低下する。すなわち、冷却水出口温度が上昇、低下する間、冷温水機出口温度ＴＣＯはＴ５を超えることがなく、冷却水流量の増加は指示されない。したがって、冷却水流量の増加がない分、動力コストが節約される。
【００３７】
冷却塔ファンの発停により生じる冷却水出口温度の変動幅自体は図６に示す従来技術に比べて大きくなっている。しかし、冷却水の冷温水機出口温度の基準温度（制御目標値）を、上側制御温度Ｔ５と下側制御温度Ｔ４の間という幅を持った温度範囲として設定し、冷却水出口温度の過去ｔｍ分間（本実施の形態では１５分間）の移動平均値を、制御入力となる冷温水機出口温度ＴＣＯとして用いるとともに、上側制御温度Ｔ５を定格運転時の冷却水出口温度計画値より低く設定することで、冷却水系には余裕がある。したがって、機器に影響がない温度範囲で冷却水温度が変動はするものの、冷却水量を低めで安定させ、ポンプ動力コストが低減される効果がある。
【００３８】
本実施の形態によれば、上述のように、冷却水出口温度の過去ｔｍ分間の移動平均値を、制御入力に用いる冷却水出口温度ＴＣＯとすることで、冷却塔ファンの発停により生じる冷却水温度変動に起因する冷却水流量の変動を抑制することができ、吸収冷温水機の運転の良好な安定性を確保しつつ冷却水量を低めで安定させ、ポンプ動力コストを低減することが可能になった。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却水流量を低めで安定させ、吸収冷温水機の運転の良好な安定性を確保しつつ動力コストを低減することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却水流量制御方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明が適用される吸収冷温水装置の全体構成を示す系統図である。
【図３】本発明の実施の形態における冷却水温度と冷却水流量の変動の例を示す概念図である。
【図４】従来技術に係る冷却水流量制御方法を示すフローチャートである。
【図５】冷却塔ファンの制御を示す概念図である。
【図６】従来技術における冷却水温度と冷却水流量の変動の例を示す概念図である。
【符号の説明】
１　吸収冷温水機
２　高温再生器
３　ファンモータ
４　冷却塔
５　コントローラ
６　インバータ
７　冷却水ポンプ
８　温度センサ
９　温度センサ
１０　温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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