(57)【要約】【課題】廃熱放出源の冷却とこの冷却に伴う廃熱の利用を効果的行うこと。  【解決手段】第一熱交換器２を有する廃熱放出源３と、第一熱交換器２と冷却媒体の循環ポンプ７を有する第一循環路６Ａで接続され第一熱交換器２で冷却媒体が得た熱をボイラ１０への給水へ与える第二熱交換器４と、第一熱交換器２と冷却媒体の循環ポンプ７を有する第二循環路６Ｂで接続され第一熱交換器２で冷却媒体が得た熱を冷却塔１８の循環冷却水へ与える第三熱交換器５と、第二熱交換器４と第三熱交換器５への冷却媒体の流れを調整する調整手段８と、第二熱交換器４へ冷却媒体を流し、第二熱交換器４での放熱だけでは第三熱交換器５へ冷却媒体を流す。    【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間接的熱交換により廃熱を第一冷却媒体に与える第一熱交換器を有する廃熱放出源と、前記第一熱交換器と第一冷却媒体の循環ポンプを有する第一循環路で接続され、前記第一熱交換器で第一冷却媒体が得た熱を間接熱交換により第一冷却媒体からボイラへの給水へ与える第二熱交換器と、
前記第一熱交換器と冷却媒体の循環ポンプを有する第二循環路で接続され、前記第一熱交換器で第一冷却媒体が得た熱を間接熱交換により冷却媒体から冷却塔の循環第二冷却媒体へ与える第三熱交換器と、
前記第二熱交換器と前記第三熱交換器への第一冷却媒体の流れを調整する調整手段と、
前記第二熱交換器へ第一冷却媒体を流し、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときに前記第三熱交換器へ第一冷却媒体を流すように前記調整手段を制御する制御器とを備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記第一循環路および前記第二循環路は、前記循環ポンプおよび前記調整手段を含む循環路を共有し、
前記調整手段は、前記第一熱交換器から流出する第一冷却媒体の前記第二熱交換器と前記第三熱交換器とに流れる量を制御する制御弁から構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記冷却塔が第二冷却媒体を冷却水とする開放型とされ、
前記冷却塔の冷却水へ薬注する薬注手段を備え、
前記制御器は、前記第二熱交換器における給水の上昇温度と給水流量とから前記第二熱交換器での第一廃熱放出量を求め、前記廃熱放出源の廃熱量と前記第一廃熱放出量とから前記第三熱交換器での第二廃熱放出量を求め、この第二廃熱放出量から冷却水の蒸発水量を求めて、この蒸発水量により前記薬注手段による薬注量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動空気圧縮機やチラーなどの冷却を行う冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のように、チラーの凝縮器の冷却に伴う廃熱は冷却塔にて大気中に放出される。この特許文献１の冷却システムによれば、廃熱が有効利用されることなく、無駄に放出される。
【０００３】
これに対して、チラーなどの廃熱放出源の冷却に伴う廃熱をボイラの給水予熱に有効利用することは、特許文献２にて知られている。しかしながら、特許文献１の冷却システムでは、ボイラの運転状況により、廃熱が給水予熱に利用できないので、廃熱放出源の冷却を効果的に行うことができないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平６−５５２７号公報
【特許文献２】特開２００９−９７７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、廃熱放出源の冷却とこの冷却に伴う廃熱の利用を効果的行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、間接的熱交換により廃熱を第一冷却媒体に与える第一熱交換器を有する廃熱放出源と、前記第一熱交換器と第一冷却媒体の循環ポンプを有する第一循環路で接続され、前記第一熱交換器で第一冷却媒体が得た熱を間接熱交換により第一冷却媒体からボイラへの給水へ与える第二熱交換器と、前記第一熱交換器と第一冷却媒体の循環ポンプを有する第二循環路で接続され、前記第一熱交換器で第一冷却媒体が得た熱を間接熱交換により第一冷却媒体から冷却塔の循環第二冷却媒体へ与える第三熱交換器と、前記第二熱交換器と前記第三熱交換器への第一冷却媒体の流れを調整する調整手段と、前記第二熱交換器へ第一冷却媒体を流し、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときに前記第三熱交換器へ第一冷却媒体を流すように前記調整手段を制御する制御器とを備えることを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、前記廃熱放出源の冷却に伴う廃熱は、前記ボイラの給水加熱に優先的に利用され、前記ボイラの給水加熱によって前記廃熱放出源の冷却が不足するときは、前記冷却塔により冷却されるので、廃熱の有効利用と前記廃熱放出源の冷却とを同時に効果的に行うことができるという効果を奏する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第一循環路および前記第二循環路は、前記循環ポンプおよび前記調整手段を含む循環路を共有し、前記調整手段は、前記第一熱交換器から流出する第一冷却媒体の前記第二熱交換器と前記第三熱交換器とに流れる量を制御する制御弁から構成されることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、前記第二熱交換器を含む循環路と前記第三熱交換器を含む循環路とを独立して構成するシステムと
比較して、第一冷却媒体の循環ポンプを一つとすることができるとともに、前記第一熱交換器の構成を簡素化できるという効果を奏する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記冷却塔が第二冷却媒体を冷却水とする開放型とされ、前記冷却塔の冷却水へ薬注する薬注手段を備え、前記制御器は、前記第二熱交換器における給水の上昇温度と給水流量とから前記第二熱交換器での第一廃熱放出量を求め、前記廃熱放出源の廃熱量と前記第一廃熱放出量とから前記第三熱交換器での第二廃熱放出量を求め、この第二廃熱放出量から冷却水の蒸発水量を求めて、この蒸発水量により前記薬注手段による薬注量を制御することを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による効果に加えて、前記第二廃熱放出量の変動に拘わらず前記冷却塔の冷却水中の薬剤濃度を適切に管理することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、廃熱放出源の冷却とこの冷却に伴う廃熱の利用を同時に効果的行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施例１の冷却システムの概略構成図である。
【図２】同実施例１の制御手順を説明するフローチャート図である。
【図３】同実施例１の他の制御手順を説明するフローチャート図である。
【図４】この発明の実施例２の冷却システムの要部の概略構成図である。
【図５】この発明の実施例３の冷却システムの要部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、電動空気圧縮機やチラーなどの冷却を行う冷却システムに実施される。
【００１５】
この実施の形態の冷却システムは、間接的熱交換により廃熱を第一冷却媒体に与える第一熱交換器を有する廃熱放出源を第二熱交換器および第三熱交換器を流れる第一冷却媒体により冷却する冷却システムである。
【００１６】
前記第二熱交換器は、第一冷却媒体の循環ポンプを有する第一循環路により前記第一熱交換器と接続され、前記第一熱交換器で第一冷却媒体が得た熱を間接熱交換により第一冷却媒体からボイラへの給水へ与えるものである。
【００１７】
前記第三熱交換器は、前記第一熱交換器と第一冷却媒体の循環ポンプを有する第二循環路により前記第二熱交換器と接続され、前記第一熱交換器で第一冷却媒体が得た熱を間接熱交換により第一冷却媒体から冷却塔の循環第二冷却媒体へ与えるものである。
【００１８】
そして、この冷却システムは、前記第二熱交換器と前記第三熱交換器への第一冷却媒体の流れを調整する調整手段を備える。この調整手段を制御器により制御して、前記第二熱交換器へ第一冷却媒体を流し、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときに前記第三熱交換器へ第一冷却媒体を流すように第一冷却媒体の流れを制御する。
【００１９】
この実施の形態の冷却システムによれば、第一冷却媒体を前記第二熱交換器へ流す，すなわち前記第二熱交換器へ優先的に循環させて流すので、前記廃熱放出源からの廃熱を前記冷却塔にて無駄に放出することが抑制される。
【００２０】
また、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときに前記第三熱交換器へ第一冷却媒体を流すように前記調整手段を制御するので、前記廃熱放出源の冷却に支障を来たすことがなく、前記廃熱放出源の冷却を効果的に行うことができる。このようにこの実施の形態の冷却システムによれば、前記廃熱放出源の冷却に伴い発生する廃熱をできるだけ無駄に放出せず、前記ボイラの給水予熱に有効に利用することができる。
【００２１】
ここで、「前記第二熱交換器へ第一冷却媒体を流し、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときに前記第三熱交換器へ第一冷却媒体を流す」ための循環路の構成は、つぎの第一実施形態と第二実施形態とを含むものである。  
【００２２】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の循環路の構成は、前記循環ポンプと、前記第一熱交換器から流出する第一冷却媒体の前記第二熱交換器と前記第三熱交換器とに流れる量を制御する前記調整手段としての制御弁とを備える循環路と、前記第一熱交換器の第一冷却媒体が流通する熱交換部と、を前記第一循環路と前記第二循環路とで共有するものである。以下、共有する循環路を共有循環路と称する。この共有循環路の下流側端部に、前記調整手段としての制御弁を備える。
【００２３】
前記第一実施形態における各熱交換器の接続態様は、つぎの二つの態様を含むものである。第一の接続態様は、前記第二熱交換器と前記第三熱交換器とが互いに並列の関係で接続されるものである。そして、前記第二熱交換器へ第一冷却媒体を優先的に流す場合は、前記制御弁により前記第二熱交換器へ流し、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときには、前記第二熱交換器へ流す第一冷却媒体の量を減らして、前記第三熱交換器へ直接流す第一冷却媒体の量を増加させるように構成する。
【００２４】
第二の接続態様は、前記第二熱交換器と前記第三熱交換器とが前記第一熱交換器に対して直列の関係で接続される。この第二の接続態様においては、前記第二熱交換器を前記第三熱交換器の下流側として、前記第一熱交換器と前記第三熱交換器との間に前記循環ポンプと前記調整手段としての前記制御弁とを設ける。そして、前記第二熱交換器へ第一冷却媒体を優先的に流す場合は、前記制御弁により前記第三熱交換器をバイパスして前記第二熱交換器へ流し、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときには、バイパスして流す第一冷却媒体の量を減らして、前記第三熱交換器へ直接流す第一冷却媒体の量を増加させるように構成する。
【００２５】
この第一実施形態における第一冷却媒体の流れは制御器により制御される。前記制御器は、予め記憶した制御手順により、前記制御弁を制御する。この制御弁の制御手順（第一冷却媒体流制御手順）は、前記第二熱交換器への第一冷却媒体の流れを優先し、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときに前記第三熱交換器へ第一冷却媒体を流すものである。
【００２６】
また、この第一実施形態の第一冷却媒体流制御手順を実行するために、好ましくは、前記第一熱交換器から流出する第一冷却媒体の温度を検出する温度センサにより、前記第一熱交換器による所期の冷却が行われるように前記制御弁を制御する。しかしながら、前記温度センサを設ける部位は、前記第一熱交換器から流出する第一冷却媒体以外の部位とすることができる。この部位は、前記第一熱交換器による所期の冷却が行われていることを検出できる部位である。前記廃熱放出源を電動空気圧縮機とする場合においては、オイルクーラーおよび／またはエアクーラーのオイル温度や空気温度を検出するように構成することができる。
【００２７】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の循環路の構成は、前記第二熱交換器を含む第一循環路と前記第三熱交換器を含む第二循環路とを独立して設け、前記第一循環路，前記第二循環路にそれぞれ前記調整手段としての第一循環ポンプ，第二循環ポンプを備えている。そして、前記制御器により、両循環ポンプの回転を制御することで、前記第二熱交換器に流れる第一冷却媒体の量と前記第三熱交換器に流れる第一冷却媒体の量を制御するように構成する。
【００２８】
この第二実施形態における制御器の制御手順（第一冷却媒体流制御手順）は、前記各循環ポンプの回転数を制御する手順である。前記第一循環ポンプを運転し、前記第二循環ポンプの運転を停止することで、前記第二熱交換器へ第一冷却媒体を流すことができる。また、前記第二熱交換器での放熱だけでは前記第一熱交換器による冷却が不足するときには、前記第二循環ポンプの運転を加えることで前記第三熱交換器へ第一冷却媒体を流すことができる。
【００２９】
また、この第二実施の形態の第一冷却媒体流制御手順を実行するために、前記第一熱交換器による所期の冷却が行われていることを検出できる部位の温度を検出する温度センサにより、前記第一熱交換器による所期の冷却が行われるように前記各循環ポンプを制御する。前記部位は、前記廃熱放出源を電動空気圧縮機とする場合においては、オイルクーラーおよび／またはエアクーラーのオイル温度や空気温度を検出するように構成することができる。
【００３０】
＜実施形態の構成要素＞
ここで、この実施の形態の冷却システムの構成要素を説明する。前記廃熱放出源は、電動空気圧縮機やチラーなどとすることができる。前記ボイラは、給水を加熱して温水または蒸気を生成するものであれば、特定の構成のものに限定されない。また、前記冷却塔は、上部より水を落とし、大気と接触させて蒸発させることで、循環する水（循環冷却水）を冷却する開放型，または密閉された、第二冷却媒体が循環する熱交換器へ散水することにより熱交換を行う密閉型とすることができる。密閉型冷却塔の第二冷却媒体は、水以外の不凍液などの熱媒体とすることができる。
【００３１】
前記第一熱交換器は、間接的熱交換により廃熱を第一冷却媒体に与えるものであれば、特定の構成のものに限定されないものである。前記第一冷却媒体は、水を用いるが、水以外の媒体（不凍液や熱媒油など）とすることができる。
【００３２】
この第一熱交換器は、廃熱回収用熱交換器であって、前記廃熱放出源を電動空気圧縮機とする場合は、オイルクーラーおよび／またはエアクーラーである。これらのクーラーによる冷却に伴い生ずる廃熱が、第一冷却媒体へ与えられる。また、前記廃熱放出源をチラーとする場合は、凝縮器である。
【００３３】
前記第二熱交換器は、所謂給水予熱器と称されるもので、第一冷却媒体と前記ボイラへの給水とが間接的に熱交換するものであれば、特定の構成のものに限定されないものである。
【００３４】
前記第三熱交換器は、第一冷却媒体と前記冷却塔の第二冷却媒体とが間接的に熱交換するものであれば、特定の構成のものに限定されないものである。
【００３５】
前記制御弁は、好ましくは、前記第一熱交換器から流出する第一冷却媒体の前記第二熱交換器と前記第三熱交換器とに流れる量を制御する三方弁とするが、複数の弁により構成することができる。
【００３６】
＜冷却塔への薬注手段を備える実施の形態＞
この実施の形態の冷却システムにおいては、前記冷却塔を開放型とする場合、好ましくは、前記冷却塔の循環冷却水へ薬注する薬注手段を備える。そして、前記制御器は、前記弁制御手順に加えて、つぎの前記冷却塔の循環冷却水に対する薬注制御手順を行うように構成することができる。
【００３７】
この薬注制御手順は、つぎのステップを行うように構成することができる。すなわち、薬注制御手順は、前記廃熱放出源の廃熱量ＱＡを求める第一ステップと、前記第二熱交換器における給水の上昇温度ΔＴＢと給水流量ＷＢとから前記第二熱交換器での第一廃熱放出量ＱＢを求める第二ステップと、前記廃熱放出源の廃熱量ＱＡと前記第一廃熱放出量ＱＢとから前記第三熱交換器での第二廃熱放出量ＱＣを求める第三ステップと、この第二廃熱放出量ＱＣから循環冷却水の蒸発水量Ｅを求める第四ステップと、この蒸発水量Ｅにより前記薬注手段による薬注量Ｍを算出し、算出した薬注量Ｍを注入する制御する第五ステップとを含んで構成される。
【００３８】
以下、前記廃熱放出源を電動空気圧縮機とした場合の各ステップについて説明する。前記第一ステップの廃熱量ＱＡ（kcal/H）は、次式１で求めることができる。
ＱＡ＝α×Ｒ×Ｋ・・・式１
但し、α：電動空気圧縮機の運転負荷、Ｒ（kw/H）：電動空気圧縮機への定格電力、Ｋ（kcal/kw）：比例定数である、
【００３９】
なお、管理装置で電動空気圧縮機電力を集中管理している場合は、α×Ｒの実測値を使うことができる。
【００４０】
また、電動空気圧縮機の前記第一熱交換器における第一冷却媒体流量ＷＡ（kg/H）と温度上昇分ΔＴＡ（℃）が、集中管理されている場合は、次式２で代用することができる。
ＱＡ＝ＷＡ×ΔＴＡ・・・式２
【００４１】
前記第二ステップの第一廃熱放出量ＱＢ（kcal/H）は、次式３で求めることができる。
ＱＢ＝ＷＢ×ΔＴＢ×ＣＰ・・・式３
但し、ＷＢ（kg/H）：ボイラへの給水流量、ΔＴＢ（℃）：温度上昇分、ＣＰ（kcal/kg℃）：給水の比熱
【００４２】
ボイラへの給水流量ＷＢは、給水経路に設けた流量計により求めることができる。温度上昇分ΔＴＢは、前記第第二熱交換器の給水入口側と給水出口側とに温度センサを設けて、両センサの検出値の差分で求めることができる。
【００４３】
前記第三ステップの第二廃熱放出量ＱＣ（kcal/H）は、次式４で求めることができる。
ＱＣ＝ＱＡ−ＱＢ・・・式４
【００４４】
第四ステップの蒸発水量Ｅ（kg/H）は、次式５で求めることができる。
Ｅ＝ＱＣ／λ・・・式５
但し、λ（kcal/kg）：蒸発潜熱＝５８０
【００４５】
前記第四ステップの薬注量Ｍ（ml/kg）は、次式６で求めることができる。
Ｃ＝Ｍ×ρ／Ｅ×（Ｎ−１）・・・式６
但し、Ｃ（mg/kg）：循環冷却水中で維持すべき薬品濃度、Ｎ：濃縮倍率、ρ（g/ml）：薬品比重
【００４６】
Ｃとρは薬品の種類により決定され、水分析データにより微調整される。
薬注量Ｍは、電磁式ポンプにより薬注する場合、対応するパルス信号を送ることで、必要な薬注量Ｍに制御でき、注入不良を監視するために、薬注量Ｍを計測する。この薬注量Ｍの計測は、流量計によっても計測できる。また、薬品中の特定成分を計測できる計測器を設けることによっても計測できる。
【００４７】
また、濃縮倍率Ｎは、蒸発量Ｅを循環冷却水系の保有水量（一定の値）で割ることで計算できるが、循環冷却水の電気伝導度と補給水の電気伝導度の比率で求めることもできる。
【００４８】
さらに、前記廃熱放出源をチラーとした場合の各ステップも同様な考え方で薬注量Ｍなどを求めて、適切な薬注制御を行うことができる。しかしながら、特開平１１−２１１３８６号公報（参考文献）に記載の水処理薬剤の濃度演算方法によっても薬注制御を行うことができる。
【００４９】
参考文献の方法の概略はつぎの通りである。参考文献の方法は、冷凍機に冷却水を循環供給すると共にこの循環冷却水を冷却塔で冷却し、循環冷却水に注入量可変の水処理薬剤注入装置によって水処理薬剤を注入し、且つ循環冷却水に補給水を供給するようにした開放循環冷却水系における該循環冷却水中の水処理薬剤の濃度を演算する方法において、
(1)該水処理薬剤の注入量を計測する流量計と、
(2)補給水用の電気伝導度計と、
(3)循環冷却水用の電気伝導度計と、
(4)冷凍機の運転時間を計測する手段と
を設置し、水処理薬剤の合計添加量を(1)の流量計計測値から求め、循環冷却水の濃縮倍数を(2)の補給水の電気伝導度と(3)の循環冷却水の電気伝導度から求め、循環冷却水の蒸発水量を冷凍機の冷凍能力、冷凍機の運転負荷、および(4)の運転時間から求め、補給水量を上記濃縮倍数と上記蒸発水量とから求め、これらの値から循環冷却水中の水処理薬剤濃度を演算するものである。
【実施例１】
【００５０】
この発明の実施例１の冷却システムを図面に従い説明する。図１は、この発明の実施例１の冷却システム１の概略構成図であり、図２は、同実施例１の弁制御手順を説明するフローチャート図であり、図３は、同実施例１の薬注制御手順を説明するフローチャート図である。
【００５１】
（実施例１の構成）
図１を参照して、冷却システム１は、間接的熱交換により廃熱を第一冷却媒体に与える第一熱交換器２を有する廃熱放出源としての電動空気圧縮機３を第二熱交換器４および第三熱交換器５を流れる第一冷却媒体により冷却するシステムとして構成されている。電動空気圧縮機３には、オイルで冷却するオイル式と、空気で冷却するオイルレス式とがある。第一冷却媒体の流れは、図１の実線矢示で示す。
【００５２】
第一熱交換器２は、電動空気圧縮機３がオイルレス式の場合、空気が流れる第一熱交換部２Ａ１（電動空気圧縮機３がオイル式の場合、オイルが流れる第一熱交換部２Ａ２）と、第一冷却媒体が流れる第二熱交換部２Ｂとを備え、第一熱交換部２Ａ１（２Ａ２）と、第二熱交換部２Ｂとの間接的熱交換により空気またはオイルが保有する廃熱を第一冷却媒体に与えるものである。
【００５３】
この第二熱交換器４および第三熱交換器５とは、第二熱交換器４と第三熱交換器５とが互いに並列の関係となるように接続されている。すなわち、第一熱交換器２の第二熱交換
部２Ｂと第二熱交換器４の第一冷却媒体が流れる第二熱交換部４Ｂとは第一循環路６Ａで接続されている。また、第一熱交換器２の第二熱交換部２Ｂと第三熱交換器５の第一冷却媒体が流れる第二熱交換部５Ｂとは第二循環路６Ｂで接続されている。第一循環路６Ａと第二循環路６Ｂとは、第一循環ポンプ７および第一熱交換器２の第二熱交換部２Ｂを有する共有循環路６Ｃを共有している。第一冷却媒体は、この実施例１では水を用いている。
【００５４】
共有循環路６Ｃの端部には、第一熱交換器２から流出する第一冷却媒体の第二熱交換器４と第三熱交換器５とに流れる量を任意に調整可能な制御弁としての三方弁８を備えている。三方弁８の第一接続口８Ａ，第二接続口８Ｂ，第三接続口８Ｃは、それぞれ循環路６Ｃ，第一循環路６Ａ，第二循環路６Ｂと接続されている。
【００５５】
また、循環路６Ｃには、第一熱交換器２から流出する第一冷却媒体の温度を検出する第一温度センサ９を備えている。
【００５６】
第二熱交換器４は、ボイラ１０へ給水が流れる第一熱交換部４Ａと、第一冷却媒体が流れる第二熱交換部４Ｂとを備え、第一熱交換部４Ａと第二熱交換部４Ｂとの間接的熱交換により、第一熱交換器２で第一冷却媒体が得た熱によりでボイラ１０への給水を加熱する。第二熱交換部４Ｂは、給水タンク１１とボイラ１０との間の給水経路１２に設けている。この給水経路１２には、給水ポンプ１３，第一熱交換器２の入口側給水温度を検出する第二度センサ１４，第一熱交換器２の出口側給水温度を検出する第三温度センサ１５，給水流量を検出する給水流量計１６を備えている。ボイラ１０には、ボイラ制御器１７を備え、ボイラの負荷に応じて燃焼や給水ポンプ１３の運転などを制御する。給水の流れは、図１の破線矢示で示す。
【００５７】
第三熱交換器５は、開放型の冷却塔１８の循環冷却水が流れる第一熱交換部５Ａと、第一冷却媒体が流れる第二熱交換部５Ｂとを備え、第一熱交換部５Ａと第二熱交換部５Ｂの間接的熱交換により、第一熱交換器２で第一冷却媒体が得た熱を循環冷却水へ放熱する。第二熱交換部５Ｂは、冷却塔１８の冷却水循環路１９に設けている。この冷却水循環路１９には、第二循環ポンプ２０と、腐食障害，スケール障害，スライム障害を防止するための各種水処理剤を循環冷却水へ注入する薬注手段としての薬注装置２１とを備えている。循環冷却水の流れは、図１の一点鎖線矢示で示す。
【００５８】
符号２２は、システム制御器で、第一温度センサ９，第二温度センサ１４，第三温度センサ１５，給水流量計１６などから信号を入力し、予め記憶した制御手順により、第一循環ポンプ７，第二循環ポンプ２０，三方弁８，薬注装置２１などを制御する。システム制御器２２による制御手順は、三方弁８の制御による第一冷却媒体の分流制御である第一冷却媒体流制御手順と、薬注装置２１を制御する薬注制御手順とを含んでいる。
【００５９】
前記第一冷却媒体流制御手順は、第二熱交換器４へ第一冷却媒体を流し、第二熱交換器４での放熱だけでは第一熱交換器２による冷却が不足するとき，すなわち第二熱交換器４での第一冷却媒体の放熱量より第一熱交換器２での第一冷却媒体の吸熱量が多いとき、第三熱交換器５へ第一冷却媒体を流すように三方弁８を制御する手順である。この弁制御手順を図２に示す。
【００６０】
前記薬注制御手順は、図３に示すように、電動空気圧縮機３の廃熱量ＱＡを求める第一ステップ（Ｓ１１）と、第二熱交換器４における給水の上昇温度△ＴＢと給水流量ＷＢとから第二熱交換器４での第一廃熱放出量ＱＢを求める第二ステップ（Ｓ１２）と、電動空気圧縮機３の廃熱量ＱＡと第一廃熱放出量ＱＢとから第三熱交換器５での第二廃熱放出量ＱＣを求める第三ステップ（Ｓ１３）と、第二廃熱放出量ＱＣから循環冷却水の蒸発水量Ｅを求める第四ステップ（Ｓ１４）と、蒸発水量Ｅにより薬注装置２１による薬注量Ｍを
算出し、注入量を制御する第四ステップ（Ｓ１５）とを含んで構成される。
【００６１】
そして、廃熱量ＱＡ（kcal/H）は、次式１で求める。
ＱＡ＝α×Ｒ×Ｋ・・・式１
但し、α：電動空気圧縮機３の運転負荷、Ｒ（kw/H）：電動空気圧縮機３への定格電力、Ｋ（kcal/kw）：比例定数である、
【００６２】
運転負荷αは、季節変動に応じて調整する。夏季は１．０〜０．９、中間は０．７〜０．８、冬季は０．５〜０．６である。比例定数Ｋは、電動空気圧縮機３への投入電力から圧縮空気に蓄えられたエネルギーを差し引いた廃熱分から計算する。
【００６３】
第一廃熱放出量ＱＢ（kcal/H）は、次式３で求める。
ＱＢ＝ＷＢ×ΔＴＢ×ＣＰ・・・式３
但し、ＷＢ（kg/H）：ボイラ１０への給水流量（kg/H）、ΔＴＢ：温度上昇分、ＣＰ（kcal/kg℃）：給水の比熱
【００６４】
給水流量ＷＢは、給水経路１２に設けた給水流量計１６により求める。温度上昇分ΔＴＢは、第一温度センサ１４と第二温度センサ１５との検出値の差分で求める。
【００６５】
第二廃熱放出量ＱＣ（kcal/H）は、次式４で求める。
ＱＣ＝ＱＡ−ＱＢ・・・式４
【００６６】
蒸発水量Ｅ（kg/H）は、次式５で求める。
Ｅ＝ＱＣ／λ・・・式５
但し、λ（kcal/kg）：蒸発潜熱＝５８０
【００６７】
薬注量Ｍ（ml/kg）は、次式６で求める。
Ｃ＝Ｍ×ρ／Ｅ×（Ｎ−１）・・・式６
但し、Ｃ（mg/kg）：循環冷却水中で維持すべき薬品濃度、Ｎ：濃縮倍率、ρ（g/ml）：薬品比重
【００６８】
Ｃとρは薬品の種類により決定され、水分析データにより微調整する。
【００６９】
薬注量Ｍは、この実施例１の薬注装置２１を電磁式ポンプ（図示省略）により薬注するように構成しており、薬注量Ｍに対応したパルス信号を送ることで、必要な薬注量Ｍに制御する。
【００７０】
また、濃縮倍率Ｎは、循環冷却水の電気伝導度を測定する第一電気伝導度センサ（図示省略）と補給水の電気伝導度を測定する第二電気伝導度センサ（図示省略）とを備え、測定した循環冷却水の電気伝導度と補給水の電気伝導度との比率で求めるように構成している。なお、濃縮倍率Ｎは、水分析データにより、冷却塩化物イオン濃度と補給水の塩化物イオン濃度との比率により求めることができる。
【００７１】
（実施例１の動作：第一冷却媒体流制御）
つぎに、実施例１の動作を図２および図３に基づき説明する。今、電動空気圧縮機３が運転され、第一熱交換器２の第一熱交換部２Ａ１（または２Ａ２）にて、空気（またはオイル）を冷却する必要が生じているとする。なお、システムの運転スイッチ（図示省略）を操作して、第一循環ポンプ７および第二循環ポンプ２０を駆動しておくものとする。
【００７２】
制御器２２は、処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮは、単にＳＮと称する。）
で、第一熱交換器２から流出する第一冷却媒体，すなわち第一循環ポンプ７の吐出量の全量を第二熱交換器４側へ流すように、三方弁８を制御して、Ｓ２へ移行する。
【００７３】
Ｓ３では、第一温度センサ９の検出値Ｔが、設定値Ｔ０＋ΔＴ（ディファレンシャル）を超えたかどうかを判定する。なお、設定値Ｔ０は、第一熱交換器２にて空気（またはオイル）を所定の温度に冷却できているかどうかを判定する基準値であり、設定値Ｔ０〜Ｔ０+ΔＴの範囲であれば所期の冷却が実現されているものとしている。
【００７４】
第二熱交換４での第一冷却媒体の放熱量，すなわち第一廃熱放出量ＱＢは、ボイラ１０の運転に伴う給水ポンプ１３の運転時間，すなわち第二熱交換器４の給水流量ＷＢに依存している。廃熱量ＱＡ＜第一廃熱放出量ＱＢとすると、第一温度センサ９の検出値Ｔは下降し、廃熱量ＱＡ＞第一廃熱放出量ＱＢとすると、第一温度センサ９の検出値Ｔは上昇する。
【００７５】
今、廃熱量ＱＡ＞第一廃熱放出量ＱＢの状態となり、第一温度センサ９の検出値が上昇し、設定値Ｔ０＋ΔＴ（ディファレンシャル）を超え、Ｓ２でＹＥＳが判定されると、Ｓ３へ移行する。Ｓ３では、Ｔ−Ｔ０の値に応じて、第一冷却媒体の第二熱交換器２側への分流量を減らして、第三熱交換器５側への分流量を増加させ、Ｓ４へ移行する。このＳ３の処理により、第三熱交換器５での放熱により、第一熱交換器２から流出する第一冷却媒体の温度が低下する。
【００７６】
Ｓ４では、第一温度センサ９の検出値Ｔが設定値Ｔ０以下かどうかを判定する。Ｓ４でＹＥＳが判定されると、Ｓ１へ戻り、ＮＯが判定されるとＳ３の処理を継続する。
【００７７】
こうして、ボイラ１０の運転状況の変化による第二熱交換器４での第一廃熱放出量ＱＢの変動に拘わらず、第一熱交換器２から流出する第一冷却媒体の温度がＴ０〜Ｔ０＋ΔＴの範囲に保持される。その結果、電動空気圧縮機３の初期の冷却を行うことができる。また、電動空気圧縮機３の廃熱量ＱＡは、優先的に第二熱交換器４にてボイラの給水予熱に有効に利用されるので、節エネルギーを実現することができる。
【００７８】
（実施例１の動作：薬注制御）
つぎに、この実施例１の薬注制御を図３に基づき説明する。まず、Ｓ１１において、電動空気圧縮機３の廃熱量ＱＡを式１に基づき求める。ついで、Ｓ１２において、第二熱交換器４における給水の上昇温度△ＴＢと給水流量ＷＢとから式２に基づき第二熱交換器４での第一廃熱放出量ＱＢを求める。
【００７９】
そして、Ｓ１２において、電動空気圧縮機３の廃熱量ＱＡと第一廃熱放出量ＱＢとから式３に基づき第三熱交換器５での第二廃熱放出量ＱＣを求め、Ｓ１３において、第二廃熱放出量ＱＣから式４に基づき循環冷却水の蒸発水量Ｅを求める。
【００８０】
さらに、Ｓ１５において、蒸発水量Ｅにより式５に基づき薬注装置２１による薬注量Ｍを算出し、算出した注入量となるように薬注装置２１を制御する。
【００８１】
こうして、ボイラ１０の運転状況の変化による第二熱交換器４での第一廃熱放出量ＱＢの変動に拘わらず、冷却塔１８の循環冷却水の薬剤濃度を適正な値に維持することができる。
【実施例２】
【００８２】
この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、第一〜第三熱交換器２，４，５の接続態様を図４に示すように構成することができる。図４は、第一〜第三熱交換器２，
４，５の接続態様のみ抽出したものであり、第一〜第三熱交換器２，４，５の接続態様以外は、図１の実施例１と同様である。また、図２，図３の制御手順も同様に実施される。以下の実施例２の説明では、実施例１と異なる部分のみ説明し、その他は説明を省略している。
【００８３】
図４を参照して、実施例２の冷却システムは、第二熱交換器４と第三熱交換器５とが第一熱交換器２に対して直列の関係で接続されている。そして、第二熱交換器４を第三熱交換器５の下流側として、第一熱交換器２と第三熱交換器５との間の循環路６Ｃに循環ポンプ７と三方弁８とを設けている。三方弁８の第一接続口８Ａは、循環路６Ｃと接続され、第二接続口８Ｂは、第二循環路６Ｂの第三熱交換器５と接続され，第三接続口８Ｃは、第三熱交換器５をバイパスするように、第二熱交換器４と第三熱交換器５の間の循環路と接続されている。
【００８４】
この実施例２においては、第二熱交換器４へ第一冷却媒体を優先的に流す場合は、三方弁８により第三熱交換器５をバイパスして第二熱交換器４へ流す。そして、第二熱交換器４での放熱だけでは第一熱交換器２による冷却が不足するときには、第三接続口８Ｃから第三熱交換器５をバイパスして流す第一冷却媒体の量を減らして、第三熱交換器５へ直接流す第一冷却媒体の量を増加させる。第三熱交換器５を流れた第一冷却媒体は、第二熱交換器４を流れるが、特に問題はない。
【実施例３】
【００８５】
次に、この発明の実施例３を図５に基づき説明する。図５は、第一〜第三熱交換器を含む循環路の構成部分のみ抽出したものであり、循環路の構成以外は、図１の実施例１と同様である。また、図３の制御手順も同様に実施される。以下の実施例３の説明では、実施例１と異なる部分のみ説明し、その他は説明を省略している。
【００８６】
この実施例３は、第二熱交換器４を含む第一循環路６Ａと、第三熱交換器５を含む第二循環路６Ｂとを独立して設けている。そして、第一循環路６Ａ，第二循環路６Ｂに、それぞれ第一循環ポンプ７１，第二循環ポンプ７２を備えている。さらに、両循環ポンプ７１，７２の回転を制御することで、第二熱交換器４に流れる第一冷却媒体の量と第三熱交換器５に流れる第一冷却媒体の量を制御するように構成している。
【００８７】
この実施例３における制御器２２の制御手順（第一冷却媒体流制御手順）は、各循環ポンプ７１，７２の回転数を制御する手順である。すなわち、第一循環ポンプ７１を運転し、第二循環ポンプ７２の運転を停止することで、第二熱交換器４のみへ第一冷却媒体を流す。また、第二熱交換器４での放熱だけでは第一熱交換器２による冷却が不足するときには、第二循環ポンプ７２の運転を加えることで第三熱交換器５へ第一冷却媒体を流し、第一熱交換器２での冷却を促進する。
【００８８】
この実施例３の第一冷却媒体流制御手順を実行するために、第一熱交換器２による所期の冷却が行われていることを検出できる部位の温度を検出するように温度センサ（図示省略）を設けている。そして、第一熱交換器２による所期の冷却が行われるように、前記温度センサの検出値に基づき、各循環ポンプ７１，７２を制御する。前記温度センサによる検出部位は、電動空気圧縮機３のオイルクーラーまたはエアクーラーのオイル温度または空気温度を検出するように構成している。
【００８９】
この実施例３は、第一熱交換器２に二つの第二熱交換部２Ｂ１，２Ｂ２を必要とするので、第一熱交換器２の構成が複雑となるとともに、二つの循環ポンプ７１、７２を必要とするので、実施例１および実施例２と比較して、構成が複雑となる。
【００９０】
また、この発明は、前記実施例１〜３に限定されるものではなく、前記実施例１〜３では、廃熱放出源を電動空気圧縮機３としているが、電動空気圧縮機３以外のチラーなどとすることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１                    冷却システム
２                    第一熱交換器
３                    電動空気圧縮機（廃熱放出源）
４                    第二熱交換器
５                    第三熱交換器
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ      循環路
８                    三方弁（調整手段）
１０                    ボイラ
２２                    システム制御器（制御器）
【図１】
2012154524.tif 000003
【図２】
2012154524.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012154524.tif 000006
【図５】
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