(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない動力で効率的に清水温度を制御することができ、省エネルギー化及びコストダウンを図ることができる冷却システム及び冷却方法を提供する。【解決手段】一次冷却水Ｗｓを供給する一次冷却水ポンプ３と、一次冷却水ポンプ３を駆動させる駆動用モータ４と、二次冷却水Ｗｃの温度を計測する供給側温度センサ５と、駆動用モータ４の駆動周波数を制御する制御ユニット６と、を有し、制御ユニット６は、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍと駆動用モータ４の駆動周波数とを対応付けた制御テーブル及び二次冷却水Ｗｃの制御目標値である設定温度を記憶する記憶部６１と、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍから駆動周波数を算出する制御部６２と、を備え、制御部６２は、計測温度Ｔｍに基づいて、テーブル制御とフィードバック制御と、を切り換え可能に構成されている。【選択図】図１
2012122371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される一次冷却水と閉回路を循環する二次冷却水とを熱交換し、前記二次冷却水により被冷却機器を冷却する冷却システムにおいて、
前記一次冷却水を供給する一次冷却水ポンプと、
該一次冷却水ポンプを駆動させる駆動用モータと、
前記被冷却機器に供給される前記二次冷却水の温度を計測する供給側温度センサと、
前記駆動用モータの駆動周波数を制御することによって前記一次冷却水ポンプにより供給される前記一次冷却水の流量を制御する制御ユニットと、を有し、
前記制御ユニットは、前記供給側温度センサの計測温度と前記駆動用モータの駆動周波数とを対応付けた制御テーブル及び前記二次冷却水の制御目標値である設定温度を記憶する記憶部と、前記供給側温度センサの計測温度から前記駆動周波数を算出する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記供給側温度センサの計測温度に基づいて、前記制御テーブルを用いたテーブル制御と、前記設定温度との偏差に基づいたフィードバック制御と、を切り換え可能に構成されている、
ことを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記供給側温度センサの計測温度が、前記設定温度以下の値である第一閾値より低い場合にテーブル制御を選択し、前記第一閾値より高い場合にフィードバック制御を選択する、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】
前記制御部は、前記供給側温度センサの計測温度が、前記設定温度以上の値である第二閾値より高い場合に前記駆動用モータを定格回転させる、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４】
前記制御部は、前記冷却システムの始動時又は再始動時に前記駆動用モータを一定時間に渡って定格回転させる、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５】
前記フィードバック制御は、比例制御、比例積分制御又は比例積分微分制御である、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６】
前記被冷却機器から排出された前記二次冷却水の温度を計測する排出側温度センサと、該排出側温度センサよりも下流の前記閉回路に配置された流路切換弁と、該流路切換弁に接続されるとともに前記被冷却機器から排出された前記二次冷却水を前記一次冷却水と熱交換させずに前記閉回路内をショートカットするバイパス流路と、を有し、前記制御部は、前記排出側温度センサの計測温度が前記設定温度よりも低い場合に、前記バイパス流路に前記二次冷却水を送流するように前記流路切換弁を制御する、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７】
前記制御テーブルは、前記一次冷却水の温度ごとに作成されている、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８】
前記制御ユニットは、前記制御部の出力に基づいて前記駆動用モータの前記駆動周波数を変更するインバータを有する、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９】
前記冷却システムは船舶に搭載され、前記一次冷却水は前記船舶に形成された取水口から取水される、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１０】
外部から供給される一次冷却水と閉回路を循環する二次冷却水とを熱交換し、前記一次冷却水の流量を制御することによって前記二次冷却水を設定温度に調整し、前記二次冷却水により被冷却機器を冷却する冷却方法において、
前記被冷却機器に供給される前記二次冷却水の温度に基づいて、前記二次冷却水の温度に対応した前記一次冷却水の流量を供給するテーブル制御と、前記設定温度との偏差により前記一次冷却水の流量を調整するフィードバック制御と、を切り換えながら前記被冷却機器を冷却する、ことを特徴とする冷却方法。
【請求項１１】
前記一次冷却水を供給する一次冷却水ポンプと、該一次冷却水ポンプを駆動させる駆動用モータと、を有する冷却システムに適用され、前記被冷却機器に供給される前記二次冷却水の温度が、前記設定温度以上の場合に前記駆動用モータを定格回転させるようにした、ことを特徴とする請求項１０に記載した冷却方法。
【請求項１２】
前記冷却システムの始動時又は再始動時に前記駆動用モータを一定時間に渡って定格回転させるようにした、ことを特徴とする請求項１１に記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、船舶等の輸送機器に搭載された各種機器を冷却する冷却システム及び冷却方法に関し、特に、省エネルギー化及びコストダウンに優れた冷却システム及び冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶等の輸送機器に搭載されたエンジン、発電機、エアコンプレッサ等といった各種機器を冷却するに際して、海から海水を取り込んで熱交換させ、熱を持った海水を海に返す冷却システムが採用されていた。しかし、このような冷却システムでは、冷却管が破損した場合に油が冷却用海水に混入して船外に流失する虞がある。また、海岸近傍に設置された工業用水の不十分なプラントに配置された機器類の冷却においても、冷却水として海水を使用する場合には、同様の問題が起こり得る。
【０００３】
そのため、近年においては、閉回路を循環する清水で各種機器の冷却を行い、閉回路内の清水を、船外から取り込んだ海水で熱交換する冷却システムが実用化されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このような冷却システムにおいては、冷却管が破損した場合でも、油が閉回路内に留まって船外へ流失しないという利点がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、冷却海水移送ポンプと、冷却海水移送ポンプ駆動モータと、駆動モータの回転数を制御するインバータ装置と、冷却清水循環配管と、清水バイパス配管と、清水バイパス配管を流れる清水の流量を調整する清水温度調整弁と、清水温度検出器と、調整弁制御装置と、を備え、インバータ装置は、清水温度調整弁の弁開度値と予め設定された弁開度目標値とに基づき操作回転数を演算し、操作回転数にて冷却海水移送ポンプ駆動モータの回転数を制御する冷却システムが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、船舶内に配置された冷却器に一次側冷却水として海水を供給する複数個の海水ポンプを、冷却器と各冷却機器との間に配置されて二次側冷却水として清水を供給する清水供給配管内の清水温度に基づき、選択駆動させることを特徴とする船舶における冷却運転方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７４４６９号公報
【特許文献２】特開平９−７９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された冷却システムでは、冷却清水を循環する閉回路（冷却清水循環配管）中に清水温度調整弁が装備されており、装置が高価になるという問題があった。また、冷却海水移送ポンプ駆動モータは、清水温度調整弁の弁開度値と予め設定された弁開度目標値とに基づいて演算される回転数に制御されていることから、常にモータを定格運転させる場合よりも船内電力の省エネルギー化を図ることが可能である。しかしながら、温度調整弁は、応答性は良好であるものの、温度を一定の温度に安定的に維持することが苦手であり、弁の開閉を頻繁に繰り返しながら温度調整する構成となっている。したがって、特許文献１に記載された冷却システムでは、冷却清水の温度制御の質が低くなってしまう、弁の開閉に応答して冷却海水移送ポンプ駆動モータの制御装置（インバータ装置）が反応することから制御が複雑かつ煩雑になってしまう、という問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された冷却システムでは、目標の清水温度になるように吐出容量が異なる複数台の海水ポンプを選択駆動させるため、複数台の海水ポンプが必要となり、装置が高価になってしまう、重量が増加してしまう、配置場所が必要になってしまう、という問題があった。特に、空間や積載重量に制限のある船舶等の輸送機器においては、その分だけ、積荷の積載可能空間及び重量が減ってしまう可能性もあった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、少ない動力で効率的に清水温度を制御することができ、省エネルギー化及びコストダウンを図ることができる冷却システム及び冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、外部から供給される一次冷却水と閉回路を循環する二次冷却水とを熱交換し、前記二次冷却水により被冷却機器を冷却する冷却システムにおいて、前記一次冷却水を供給する一次冷却水ポンプと、該一次冷却水ポンプを駆動させる駆動用モータと、前記被冷却機器に供給される前記二次冷却水の温度を計測する供給側温度センサと、前記駆動用モータの駆動周波数を制御することによって前記一次冷却水ポンプにより供給される前記一次冷却水の流量を制御する制御ユニットと、を有し、前記制御ユニットは、前記供給側温度センサの計測温度と前記駆動用モータの駆動周波数とを対応付けた制御テーブル及び前記二次冷却水の制御目標値である設定温度を記憶する記憶部と、前記供給側温度センサの計測温度から前記駆動周波数を算出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記供給側温度センサの計測温度に基づいて、前記制御テーブルを用いたテーブル制御と、前記設定温度との偏差に基づいたフィードバック制御と、を切り換え可能に構成されている、ことを特徴とする冷却システムが提供される。
【００１１】
前記制御部は、前記供給側温度センサの計測温度が、前記設定温度以下の値である第一閾値より低い場合にテーブル制御を選択し、前記第一閾値より高い場合にフィードバック制御を選択するようにしてもよい。
【００１２】
前記制御部は、前記供給側温度センサの計測温度が、前記設定温度以上の値である第二閾値より高い場合に前記駆動用モータを定格回転させるようにしてもよい。
【００１３】
前記制御部は、前記冷却システムの始動時又は再始動時に前記駆動用モータを一定時間に渡って定格回転させるようにしてもよい。
【００１４】
前記フィードバック制御は、例えば、比例制御、比例積分制御又は比例積分微分制御である。
【００１５】
前記被冷却機器から排出された前記二次冷却水の温度を計測する排出側温度センサと、該排出側温度センサよりも下流の前記閉回路に配置された流路切換弁と、該流路切換弁に接続されるとともに前記被冷却機器から排出された前記二次冷却水を前記一次冷却水と熱交換させずに前記閉回路内をショートカットするバイパス流路と、を有し、前記制御部は、前記排出側温度センサの計測温度が前記設定温度よりも低い場合に、前記バイパス流路に前記二次冷却水を送流するように前記流路切換弁を制御するようにしてもよい。
【００１６】
前記制御テーブルは、前記一次冷却水の温度ごとに作成されていてもよい。また、前記制御ユニットは、前記制御部の出力に基づいて前記駆動用モータの前記駆動周波数を変更するインバータを有していてもよい。また、前記冷却システムは船舶に搭載され、前記一次冷却水は前記船舶に形成された取水口から取水されるように構成されていてもよい。
【００１７】
また、本発明によれば、外部から供給される一次冷却水と閉回路を循環する二次冷却水とを熱交換し、前記一次冷却水の流量を制御することによって前記二次冷却水を設定温度に調整し、前記二次冷却水により被冷却機器を冷却する冷却方法において、前記被冷却機器に供給される前記二次冷却水の温度に基づいて、前記二次冷却水の温度に対応した前記一次冷却水の流量を供給するテーブル制御と、前記設定温度との偏差により前記一次冷却水の流量を調整するフィードバック制御と、を切り換えながら前記被冷却機器を冷却する、ことを特徴とする冷却方法が提供される。
【００１８】
前記一次冷却水を供給する一次冷却水ポンプと、該一次冷却水ポンプを駆動させる駆動用モータと、を有する冷却システムに適用され、前記被冷却機器に供給される前記二次冷却水の温度が、前記設定温度以上の場合に前記駆動用モータを定格回転させるようにしてもよい。さらに、前記冷却システムの始動時又は再始動時に前記駆動用モータを一定時間に渡って定格回転させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明に係る冷却システム及び冷却方法によれば、温度調整弁を使用せずに二次冷却水の温度を制御するようにしたことにより、冷却システムの費用を削減することができるとともに、複雑かつ煩雑な制御を行う必要がない。また、本発明は、二次冷却水の温度に基づいてテーブル制御とフィードバック制御とを切り換えながら駆動用モータの駆動周波数を制御するようにしたことにより、駆動用モータを常に定格運転させる必要がなく、省エネルギー化を図ることができる。また、かかる制御を採用することにより、二次冷却水の温度をきめ細かく制御することができ、二次冷却水の温度制御の質を向上させることもできる。したがって、少ない動力で効率的に二次冷却水（清水）の温度を制御することができ、省エネルギー化及びコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る冷却システムの全体構成図である。
【図２】図１に示した冷却システムの制御方法の全体を説明するためのタイムチャートである。
【図３】図１に示した冷却システムの制御方法を説明するための図であり、（ａ）は再始動時のタイムチャート、（ｂ）は制御テーブルの一例、を示している。
【図４】本発明の第二実施形態に係る冷却システムの全体構成図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る冷却システムを説明するための図であり、（ａ）は全体構成図であり、（ｂ）は制御テーブルの一例、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の冷却システムに係る第一実施形態について、図１乃至図３を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る冷却システムの全体構成図である。図２は、図１に示した冷却システムの制御方法の全体を説明するためのタイムチャートである。図３は、図１に示した冷却システムの制御方法を説明するための図であり、（ａ）は再始動時のタイムチャート、（ｂ）は制御テーブルの一例、を示している。
【００２２】
本発明の第一実施形態に係る冷却システム１は、図１に示したように、外部から供給される一次冷却水Ｗｓと閉回路Ｒを循環する二次冷却水Ｗｃとを熱交換し、二次冷却水Ｗｃにより被冷却機器２を冷却する冷却システムであって、一次冷却水Ｗｓを供給する一次冷却水ポンプ３と、一次冷却水ポンプ３を駆動させる駆動用モータ４と、被冷却機器２に供給される二次冷却水Ｗｃの温度を計測する供給側温度センサ５と、駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒを制御することによって一次冷却水ポンプ３により供給される一次冷却水Ｗｓの流量を制御する制御ユニット６と、を有し、制御ユニット６は、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍと駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒとを対応付けた制御テーブル６１ａ及び二次冷却水Ｗｃの制御目標値である設定温度Ｔｓを記憶する記憶部６１と、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍから駆動周波数Ｆｒを算出する制御部６２と、を備え、制御部６２は、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍに基づいて、制御テーブル６１ａを用いたテーブル制御と、設定温度Ｔｓとの偏差に基づいたフィードバック制御と、を切り換え可能に構成されている。
【００２３】
前記冷却システム１は、一次冷却水ポンプ３により一次冷却水Ｗｓを汲み上げ、汲み取った一次冷却水Ｗｓを熱交換器７（例えば、プレート式熱交換器）に供給し、熱交換を終えた一次冷却水Ｗｓを系外に排出する一次冷却水流路Ｆを有する。また、閉回路Ｒには、二次冷却水Ｗｃを循環させる二次冷却水ポンプ８が配置されている。かかる冷却システム１は、例えば、船舶に搭載され、一次冷却水Ｗｓは、船舶に形成された取水口から取水される海水であり（船舶によっては湖水又は河水であってもよい）、二次冷却水Ｗｃは、閉回路Ｒ内に閉じ込められた清水である（冷却効果の高い又は所定の添加剤を加えた冷却液であってもよい）。なお、冷却システム１は、船舶に搭載されたものに限定されず、海岸、湖岸、河岸等の近傍に設置されたプラントに配置されたものであってもよい。
【００２４】
前記被冷却機器２は、冷却システム１が配備される船舶やプラント等に使用されているエンジン（主機）、発電機、エアコンプレッサ等の発熱し冷却を要する各種機器である。本発明では、これらの各種機器群を総称して被冷却機器２と表示している。実際には、閉回路Ｒは、各種機器に二次冷却水Ｗｃを供給できるように分岐している。
【００２５】
前記一次冷却水ポンプ３は、熱交換器７に一次冷却水Ｗｓを供給する機器である。図１では、海から海水を汲み上げて一次冷却水Ｗｓとして使用し、海に排出する場合を想定している。なお、一次冷却水ポンプ３は、冷却水タンク等に一次冷却水Ｗｓが貯水されている場合には、冷却水タンク等から熱交換器７に一次冷却水Ｗｓを供給する機器であってもよいし、一次冷却水Ｗｓとして冷却効果の高い又は所定の添加剤を加えた冷却液を循環させて使用する場合には、一次冷却水Ｗｓを循環させる機器であってもよい。かかる一次冷却水ポンプ３により、熱交換器７に供給される一次冷却水Ｗｓの流量を調整することができる。
【００２６】
前記駆動用モータ４は、一次冷却水ポンプ３の駆動源であり、一次冷却水ポンプ３の流量を制御する機器である。駆動用モータ４は、制御ユニット６により駆動周波数Ｆｒ（すなわち、回転数）が制御され、かかる回転数によって一次冷却水ポンプ３の流量が調整される。
【００２７】
前記供給側温度センサ５は、二次冷却水Ｗｃが熱交換器７から被冷却機器２に供給される閉回路Ｒの途中に配置された温度センサである。被冷却機器２に供給される二次冷却水Ｗｃの温度を計測することにより、二次冷却水Ｗｃが被冷却機器２の冷却に必要な所望の温度（設定温度Ｔｓ）に維持されているかを容易に確認することができる。供給側温度センサ５は、計測した温度を制御ユニット６に出力する。
【００２８】
前記制御ユニット６は、駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒを制御することによって一次冷却水ポンプ３の吐出量（一次冷却水Ｗｓの流量）を制御する機器である。制御ユニット６は、図１に示したように、記憶部６１及び制御部６２に加え、制御部６２の出力に基づいて駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒを変更するインバータ６３を有していてもよい。インバータ６３は、直流電力から交流電力を電気的に生成（逆変換）する電源回路であり、制御部６２等と組み合わされてインバータ装置を構成し、必要な時に必要な分だけの流量を供給できるように駆動用モータ４の駆動を調節することにより、省エネルギー効果を向上させることができる。
【００２９】
前記制御部６２は、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍに基づいて適切な制御方法を選択し、駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒを算出する部分である。図１に示したように、制御部６２は、図３（ｂ）に示したような制御テーブル６１ａを用いたテーブル制御と、計測温度Ｔｍと設定温度Ｔｓとの偏差に基づいたＰＩ制御と、ある条件で駆動用モータ４を定格回転させる定格運転と、に切り替え可能に構成されている。
【００３０】
テーブル制御は、図３（ｂ）に示したように、計測温度Ｔｍに対して一義的に駆動周波数Ｆｒを決定する制御テーブル６１ａを使用して、駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒを制御する。なお、図３（ｂ）に示した制御テーブル６１ａは、単なる一例であり、かかる形式及び数値に限定されるものではない。
【００３１】
ＰＩ制御（比例積分制御）は、フィードバック制御の単なる一例である。一般に、比例制御（Ｐ制御）は、偏差（設定温度Ｔｓと計測温度Ｔｍとの差分）に比例させて操作量を変更する制御である。また、積分制御（Ｉ制御）は、偏差の積分値に比例して操作量を変更する制御であり、比例制御（Ｐ制御）における定常偏差を解消することができる。さらに、微分制御（Ｄ制御）は、偏差の変化率に比例して操作量を変更する制御であり、積分制御（Ｉ制御）よりも応答速度を早くすることができる。したがって、冷却システム１の規模や用途に応じて、フィードバック制御として、比例制御（Ｐ制御）、比例積分制御（ＰＩ制御）又は比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）を任意に選択して使用することができる。
【００３２】
定格運転は、駆動用モータ４の能力を１００％発揮できる状態で回転（定格回転）させるように駆動用モータ４を制御する。従来の一般的な船舶の冷却システム１では、この定格運転のみによって駆動用モータ４を作動させていた。本発明は、基本的に、テーブル制御とフィードバック制御とを組み合わせることによって、効率よく、二次冷却水Ｗｃの温度が設定温度を維持するように制御するものである。ただし、冷却システム１の始動時又は再始動時や二次冷却水Ｗｃの温度が設定温度を超えた高温になった時等の場合には、駆動用モータ４を定格回転させた方が好ましい。
【００３３】
前記記憶部６１は、制御部６２の処理に必要なデータ類を記憶しておく部分である。記憶部６１には、例えば、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍと駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒとを対応付けた制御テーブル６１ａ、二次冷却水Ｗｃの制御目標値である設定温度Ｔｓ、フィードバック制御で使用されるプログラム等が記憶される。記憶部６１には、計測温度Ｔｍや駆動周波数Ｆｒの履歴を記憶させるようにしてもよい。かかる履歴を記憶させることにより、故障の発見、故障の原因究明、制御テーブル６１ａやプログラムの改良等に役立てることができる。
【００３４】
上述した本発明に冷却システム１によれば、外部から供給される一次冷却水Ｗｓと閉回路Ｒを循環する二次冷却水Ｗｃとを熱交換し、一次冷却水Ｗｓの流量を制御することによって二次冷却水Ｗｃを設定温度Ｔｓに調整し、二次冷却水Ｗｃにより被冷却機器２を冷却する冷却方法において、被冷却機器２に供給される二次冷却水Ｗｃの温度に基づいて、二次冷却水Ｗｃの温度に対応した一次冷却水Ｗｓの流量を供給するテーブル制御と、設定温度Ｔｓとの偏差により一次冷却水Ｗｓの流量を調整するフィードバック制御と、を切り換えながら被冷却機器２を冷却するようにすることができる。
【００３５】
ここで、図２のタイムチャートを参照しつつ、図１に示した冷却システム１の作用及び冷却方法について詳細に説明する。図２の上図は、駆動周波数Ｆｒ［Ｈｚ］を示すタイムチャートであり、図２の下図は、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍ［℃］を示すタイムチャートである。
【００３６】
計測温度Ｔｍのタイムチャートに示したように、制御部６２は、設定温度Ｔｓの他に、設定温度Ｔｓ以下の値である第一閾値Ｔ１と、設定温度Ｔｓ以上の値である第二閾値Ｔ２と、を有している。そして、制御部６２は、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１を超えたか否か、第二閾値Ｔ２を超えたか否か、を判断することにより、テーブル制御、ＰＩ制御及び定格運転を切り換えて、効率よく駆動用モータ４を作動させる。具体的には、以下のとおりである。
【００３７】
冷却システム１は、時間ｔ１に始動されたものとする。例えば、冷却システム１が船舶に搭載されたものである場合には、港に停泊していた船舶が出港する場合に相当する。この冷却システム１の始動時間ｔ１は、エンジン（主機）の始動と同時であってもよいし、エンジン（主機）を始動させる前後の時間であってもよい。冷却システム１が停止していた場合、二次冷却水Ｗｃの温度は低い温度になっていることが多い。したがって、速やかに二次冷却水Ｗｃの温度を設定温度Ｔｓに上昇させる必要がある。
【００３８】
時間ｔ１から時間ｔ２までの区間Ａでは、制御部６２は、駆動用モータ４を一定時間（時間ｔ２−時間ｔ１）に渡って定格回転させる。かかる処理により、閉回路Ｒ内の二次冷却水Ｗｃの温度を均一にして、熱溜りを除去することができ、制御の質を向上させることができる。この駆動用モータ４の定格運転は、例えば、１０〜１５分程度継続される。この定格運転の継続時間は、試験的又は経験的に所定の一定時間に固定してもよいし、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍが均一な温度となるまで（一定時間同じ数値を示すまで）のように設定してもよい。
【００３９】
時間ｔ２に到達すると、制御部６２は定格運転からテーブル制御に切り換える。均一になった二次冷却水Ｗｃの温度を速やかに設定温度Ｔｓに接近させるためである。そして、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１に達すると（時間ｔ３）、制御部６２はテーブル制御からＰＩ制御に切り換える。設定温度Ｔｓに接近した二次冷却水Ｗｃの温度が、設定温度Ｔｓを超えないように、かつ、設定温度Ｔｓに漸近するように、きめ細かい制御が必要になるためである。第一閾値Ｔ１は、例えば、設定温度Ｔｓよりも０．５〜１℃程度低い範囲内に設定される。具体的には、設定温度Ｔｓが３８℃の場合には、第一閾値Ｔ１は３７〜３７．５℃の範囲内に、好ましくは３７℃に設定される。
【００４０】
今、時間ｔ４よりも手前のある時間において、エンジン（主機）の負荷が急激に低下した場合を想定する。この場合、被冷却機器２の発熱量が急激に低下するため、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍは急激に低下する。そして、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１に達すると（時間ｔ４）、制御部６２はＰＩ制御からテーブル制御に切り換える。第一閾値Ｔ１よりも低下した二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍは、再びテーブル制御によって、速やかに設定温度Ｔｓに接近される。
【００４１】
そして、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍが再び第一閾値Ｔ１に達すると（時間ｔ５）、制御部６２はテーブル制御からＰＩ制御に切り換える。
【００４２】
今、時間ｔ６よりも手前のある時間において、エンジン（主機）の負荷が急激に増加した場合を想定する。この場合、被冷却機器２の発熱量が急激に増加するため、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍは急激に上昇する。そして、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍが第二閾値Ｔ２に達すると（時間ｔ６）、制御部６２はＰＩ制御から定格運転に切り換える。二次冷却水Ｗｃの温度が高くなり過ぎると、被冷却機器２の冷却が不十分となりオーバーヒートしてしまう場合がある。そこで、直ちに二次冷却水Ｗｃの温度を低下させるために、駆動用モータ４を定格回転させている。第二閾値Ｔ２は、例えば、設定温度Ｔｓよりも０．５〜２℃程度高い範囲内に設定される。具体的には、設定温度Ｔｓが３８℃の場合には、第二閾値Ｔ２は３８．５〜４０．０℃の範囲内、好ましくは３９℃に設定される。なお、第二閾値Ｔ２は、設定温度Ｔｓと同じ値に設定されてもよいが、この場合、定格運転とＰＩ制御とを頻繁に繰り返すおそれがあるため、上述した範囲内に設定することが好ましい。
【００４３】
そして、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１に達すると（時間ｔ７）、制御部６２は定格運転からＰＩ制御に切り換える。このとき、計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１よりも低くなった場合には、定格運転からＰＩ制御に切り換える前に、一旦、テーブル制御を挟むようにしてもよい。瞬間的に第一閾値Ｔ１を超えた場合にテーブル制御とＰＩ制御とを切り換える場合には、制御が煩雑になる場合もあるため、第一閾値Ｔ１を超えた状態（低い方から高い方に超える場合と高い方から低い方に超える場合とがある）が一定時間経過した場合にテーブル制御とＰＩ制御とを切り換えるようにしてもよい。
【００４４】
その後、エンジン（主機）の急激な負荷変動がなければ、図２に示したように、ＰＩ制御によって二次冷却水Ｗｃの温度が設定温度Ｔｓに近接した値に維持される。
【００４５】
かかる制御によって、区間Ａ（時間ｔ１〜時間ｔ２）及び区間Ｆ（時間ｔ６〜時間ｔ７）では定格運転、区間Ｂ（時間ｔ２〜時間ｔ３）及び区間Ｄ（時間ｔ４〜時間ｔ５）ではテーブル制御、区間Ｃ（時間ｔ３〜時間ｔ４）、区間Ｅ（時間ｔ５〜時間ｔ６）及び区間Ｇ（時間ｔ７以降）ではＰＩ制御により、駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒが制御されている。駆動周波数Ｆｒのタイムチャートによれば、定格回転（駆動周波数：６０Ｈｚ）している時間はほんの僅かであり、ほとんどの時間において、約半分程度の駆動周波数で駆動用モータ４を運転することができ、省エネルギー化を効果的に図ることができる。
【００４６】
上述したように、図１に示した冷却システム１では、制御部６２は、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍが、設定温度Ｔｓ以下の値である第一閾値Ｔ１より低い場合にテーブル制御を選択し、第一閾値Ｔ１より高い場合にフィードバック制御（例えば、ＰＩ制御）を選択するように構成されている。また、制御部６２は、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍが、設定温度Ｔｓ以上の値である第二閾値Ｔ２より高い場合に駆動用モータ４を定格回転させるように構成されている。かかる構成により、テーブル制御、フィードバック制御及び定格運転を効果的に切り換えることができ、二次冷却水Ｗｃの温度をきめ細かく制御することができ、二次冷却水Ｗｃの温度制御の質を向上させることが、少ない動力で効率的に二次冷却水Ｗｃの温度を制御することができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４７】
また、上述した冷却方法では、一次冷却水Ｗｓを供給する一次冷却水ポンプ３と、一次冷却水ポンプ３を駆動させる駆動用モータ４と、を有する冷却システム１に適用される場合には、被冷却機器２に供給される二次冷却水Ｗｃの温度が、設定温度Ｔｓ（図２の説明では第二閾値Ｔ２）以上の場合に駆動用モータ４を定格回転させるようにしている。かかる冷却方法により、設定温度Ｔｓを超えた二次冷却水Ｗｃの温度を急激に低下させることができ、被冷却機器２のオーバーヒートを抑制することができる。
【００４８】
さらに、上述した冷却方法では、冷却システム１の始動時に駆動用モータ４を一定時間に渡って定格回転させるようにしたことにより、閉回路Ｒ内の二次冷却水Ｗｃの温度を均一にして、熱溜りを除去することができ、制御の質を向上させることができる。
【００４９】
次に、冷却システム１を搭載した船舶等が停電（ブラックアウト）した場合、すなわち、冷却システム１が何らかの原因により作動しなくなった場合の作用について、図３（ａ）を参照しつつ説明する。
【００５０】
今、図３（ａ）に示した計測温度Ｔｍのタイムチャートのように、時間ｔ８よりも手前のある時間において、冷却システム１がブラックアウトした場合を想定する。この場合、冷却システム１は作動していないため、二次冷却水Ｗｃは冷却されず、被冷却機器２の残存発熱量により、二次冷却水Ｗｃは設定温度Ｔｓよりも高くなっている場合が考えられる。そこで、冷却システム１の通電が復帰したら（予備電源による通電の場合も含む）、直ちに駆動用モータ４を定格運転する。
【００５１】
具体的には、制御部６２は、冷却システム１の再始動時に駆動用モータ４を一定時間に渡って定格回転させる。一定期間は、例えば、区間Ｈ（時間ｔ８〜時間ｔ９）の間であり、冷却システム１の始動時と同様に、１０〜１５分程度に設定される。勿論、定格運転の継続時間は、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍが均一な温度となるまで（一定時間同じ数値を示すまで）のように設定してもよい。かかる処理により、閉回路Ｒ内の二次冷却水Ｗｃの温度を均一にして、熱溜りを除去することができ、制御の質を向上させることができる。
【００５２】
そして、時間ｔ９に到達した際に、図３（ａ）に示したように、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１より低い場合に、制御部６２は定格運転からテーブル制御に切り換える。このとき、供給側温度センサ５の計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１より高い場合には、定格運転からＰＩ制御に切り換えるようにしてもよい。
【００５３】
その後、二次冷却水Ｗｃの計測温度Ｔｍが第一閾値Ｔ１に達すると（時間ｔ１０）、制御部６２はテーブル制御からＰＩ制御に切り換える。かかる制御によって、区間Ｈ（時間ｔ８〜時間ｔ９）では定格運転、区間Ｉ（時間ｔ９〜時間ｔ１０）ではテーブル制御、区間Ｊ（時間ｔ１０以降）ではＰＩ制御により、駆動用モータ４の駆動周波数Ｆｒが制御されている。
【００５４】
このように、図１に示した冷却システム１によれば、システムがブラックアウトした場合であっても、直ちに二次冷却水Ｗｃの温度を冷却して設定温度Ｔｓ以下にすることができ、その後、テーブル制御及びＰＩ制御（フィードバック制御）を組み合わせて駆動用モータ４を制御することにより、円滑に通常の制御に復帰させることができる。
【００５５】
次に、本発明の第二実施形態に係る冷却システム１０１について説明する。ここで、図４は、本発明の第二実施形態に係る冷却システムの全体構成図である。なお、第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５６】
図４に示した第二実施形態に係る冷却システム１０１は、被冷却機器２から排出された二次冷却水Ｗｃの温度を計測する排出側温度センサ９と、排出側温度センサ９よりも下流の閉回路Ｒに配置された流路切換弁１０と、流路切換弁１０に接続されるとともに被冷却機器２から排出された二次冷却水Ｗｃを一次冷却水Ｗｓと熱交換させずに閉回路Ｒ内をショートカットするバイパス流路１１と、を有し、制御部６２は、排出側温度センサ９の計測温度Ｔｎが設定温度Ｔｓよりも低い場合に、バイパス流路１１に二次冷却水Ｗｃを送流するように流路切換弁１０を制御するようにしたものである。
【００５７】
例えば、冷却システム１０１を船舶に搭載した場合において、長時間停泊した場合、冬季に運航する場合、寒冷地域を運航する場合等のように、二次冷却水Ｗｃの排出側温度センサ９の計測温度Ｔｎが設定温度Ｔｓよりも低い場合には、二次冷却水Ｗｃを一次冷却水Ｗｓで冷却（熱交換）する必要がないことから、流路切換弁１０及びバイパス流路１１により、熱交換器７をバイパスさせることによって、駆動用モータ４を駆動させずに二次冷却水Ｗｃを循環させることができ、より少ない動力で被冷却機器２を冷却したり、二次冷却水Ｗｃの温度を均一にしたり、することができ、さらに省エネルギー化を図ることができる。
【００５８】
次に、本発明の第三実施形態に係る冷却システム２０１について説明する。ここで、図５は、本発明の第三実施形態に係る冷却システムを説明するための図であり、（ａ）は全体構成図であり、（ｂ）は制御テーブルの一例、を示している。なお、第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５９】
図５（ａ）に示した第二実施形態に係る冷却システム２０１は、一次冷却水流路Ｆに一次冷却水温度センサ１２を配置して、一次冷却水Ｗｓの温度を計測し、制御ユニット６の記憶部６１に記憶された制御テーブル６１ａを、図５（ｂ）に示したように、一次冷却水Ｗｓの温度ごとに作成したものである。
【００６０】
図５（ｂ）に示した制御テーブル６１ａでは、一次冷却水計測温度Ｔｆが２０〜３２℃の範囲（一部省略）となるように作成されているが、単なる一例であり、かかる数値に限定されるものではない。
【００６１】
また、図５（ａ）において、一次冷却水流路Ｆに一次冷却水温度センサ１２を配置した場合について説明したが、冷却システム２０１以外の利用目的のために、既に一次冷却水Ｗｓの計測温度Ｔｆが入手されている場合には、新たに一次冷却水温度センサ１２を配置する必要はなく、他の制御ユニットからデータを取得するようにすればよい。
【００６２】
このように、一次冷却水Ｗｓの温度に応じて使用する制御テーブル６１ａを変更することにより、より精密なテーブル制御を行うことができる。
【００６３】
上述した第一実施形態〜第三実施形態に係る冷却システムでは、テーブル制御及びフィードバック制御を組み合わせるとともにインバータ６３を使用して駆動用モータ４を制御するようにしたことにより、常時、駆動用モータ４を定格回転させていた従来の船舶と比較して、格段の省エネルギー化を図ることができる。
【００６４】
例えば、回転数８９０ｒｐｍ、駆動周波数６０Ｈｚの駆動用モータをある一定時間だけ定格運転した場合には、２８３８ｋＷｈのエネルギーを消費するが、本発明の冷却システムを使用し、設定温度Ｔｓを３６℃に設定して同じ時間だけ運転した場合には、３２６ｋＷｈのエネルギー消費で済ますことができ、約８８．５％の省エネルギー化を図ることができる。また、かかる電力削減により、燃料に使用量も削減することができる。
【００６５】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６６】
１，１０１，２０１  冷却システム
２  被冷却機器
３  一次冷却水ポンプ
４  駆動用モータ
５  供給側温度センサ
６  制御ユニット
９  排出側温度センサ
１０  流路切換弁
１１  バイパス流路
６１  記憶部
６１ａ  制御テーブル
６２  制御部
６３  インバータ
【図１】
2012122371.tif 000003
【図２】
2012122371.tif 000004
【図３】
2012122371.tif 000005
【図４】
2012122371.tif 000006
【図５】
2012122371.tif 000007