JPH03213931A - 冷暖房装置における冷却水補給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地域冷暖房もしくは超高層ビル等における大
規模熱源用冷却塔に通用される冷却水補給システム、よ
り詳しくは冷却水補給用のい加圧タンクを具備する冷却
水補給システムに関する。

〔従来の技術〕

年間を通し、しかも２４時間態勢にて空気調和を行う地
域冷暖房、超高層ビルやその他のビルにおいては、気化
した冷却媒体を凝縮するために高所に設置された冷却塔
に常時冷却水を供給している。

冷却塔に冷却水を供給するシステムを第３図により説明
すると、符号１は冷却水２を充填させた冷却水槽で、そ
の内部に設けられた塵埃除去用のフィルター３を端部に
具備する導管が冷却水補給ポンプ４に接続され、ポンプ
４は交流電源１１に接続された駆動用モータ９に軸結合
され、さらにポンプ４は導管５、停止弁６を介して図示
しない冷却塔の冷却水排出孔と同一高ヘッドＨに配管さ
れた導管１０に連接される一方、ポンプ４の冷却水吐出
側にはブロー弁８を具備する戻り管７が分岐され、その
管端は冷却水槽１内に臨むように接続されている。

そして、モータ９の駆動により回転されたポンプ４は水
槽１から冷却水を汲み上げるとともに、ブロー弁８の開
度調整により水槽ｌへの戻り流量を制御して送出流量を
制御し、冷却水２を導管５、弁６を介して高ヘッドＨ迄
押し上げ、導管１０を介して冷却塔に冷却水を連続送水
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように、この種の冷暖房装置は年間を通して運
転をするものであるが、夏期には深夜、冬季には１日中
、中間季には深夜から朝方にかけて空調負荷が僅少とな
る時間帯があるため、冷却塔に冷却水を常時補給しなく
とも空気調和は何ら支障無く行われるにも拘わらず、ポ
ンプを連続駆動し続けるように構成されたシステムであ
るため、無駄な電力を消費し、ランニングコストが嵩む
といった問題がある。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、空気調和の軽度負荷時には冷却水
補給ポンプ駆動時に蓄積した冷却水を加圧タンクから冷
却塔に補給し、もってポンプの無駄な駆動を無くして省
エネルギー化を図るとともに、ランニングコストを低減
し得る冷暖房装置における冷却水補給システムを提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴とするところは、冷却水槽から冷却水を冷
却水補給ポンプにより汲み上げ、高ヘッドＨに位置する
冷却水補給用導管を介して冷却塔に送水する冷暖房装置
における冷却水補給システムにおいて、高ヘッドＨに位
置する冷却水補給用導管に加圧タンクを接続するととも
に、通常の空調負荷時には冷却水補給ポンプにより冷却
水を加圧タンクに蓄積するとともに冷却塔に供給する一
方、軽度空調負荷時には加圧タンクのみから冷却水を供
給するように構成した点にある。

〔作用〕

通常の空調負荷時には、冷却水補給ポンプの駆動により
冷却塔に冷却水を送水するとともに、加圧タンクに蓄積
しておき、空調負荷の軽度負荷時には、高ヘッドに位置
する加圧タンクのみから自然流下方式にて冷却塔に冷却
水を補給する。

また、室外温度センサの出力と可変基準信号発生手段の
出力信号との対比から軽負荷の有無を判断し、軽負荷時
には常閉信号を開とする制御信号を出力してポンプと軸
着されたモータの駆動を停止し、加圧タンクに予め蓄積
された冷却水を補給する。加圧タンク内の冷却水の減少
有と判定すると、常閉接点を閉止する制御信号がタイマ
を介して出力され、これにより閉たなると、ポンプが駆
動されて加圧タンクに冷却水が補給される。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の冷却水補給システムの構成図を示す。

図中符号１乃至１１は第３図で説明したものと同一構成
、同一機能を有するものであるから、その説明は省略す
る。

高ヘッドＨに位置するように配設された導管ＩＯには、
ベローズ１３を介しその一方の空間側にポンプ４の送水
圧とバランスする気圧を有する圧力気体が充填されると
ともに、その他方の空間側には上記気体の圧力とバラン
スする迄冷却水２をほぼ満タン状態に充填され、補給ポ
ンプ４の運転停止時にはその位置エネルギーを利用し、
自然流下方式にて冷却塔に冷却水を補給する隔膜型加圧
タンク１２が接続され、この加圧ポンプ１２の下方側壁
には、例えば抵抗変化型の液面センサ１４が設けられて
いる。また、モータ９と交流を源１１との間には常閉接
点２３と常開接点２２とからなるモータ駆動制御回路が
接続されている。なお、符号１５はポンプ４の駆動停止
時に、加圧タンク１２から流下する冷却水２がポンプ４
側に逆流するのを阻止するチエツク弁である。

他方、ＲＡＭ２０及びＲＯＭ２１を具備する中央処理袋
ｆ１９　（以下、ＣＰＵと言う）には、冬季、夏季、中
間季において所望の任意室内温度に設定可能とするとと
もに、これに対応する電圧を発生する可変基準電圧源１
７と室淋温度センサ１６とからの出力電圧とを比較し、
その偏差信号を絶対値となして出力する比較回路１８と
、液面センサ１４とが接続される一方、後述するように
ＣＰＵＩ　９からの液面低下検出信号Ｓ、を入力され、
加圧タンク１２に冷却水を満タン状態に充填し得るポン
プ４の駆動時間の間、常開接点２２を閉止可能とする時
間幅を有する制御！信号を出力するタイマ２４が接続さ
れている。

このＲＯＭ２１には、補給用加圧タンク１２の液面が液
面センサ１４の取り付は位置より下方に低下した場合に
高抵抗となり、この抵抗値とＲＡＭ２０に記憶させた高
抵抗値を有するように設定した信号と比較し、液面セン
サ１４の出力信号がこの高抵抗値信号の値と一致を検出
した時にのみ常開接点２２を閉しる信号Ｓ１を出力し、
また比較回路１８の偏差出力がＲＡＭ２０に記憶させた
空調負荷が軽度負荷を示す値に設定した基準信号と比較
し、偏差出力が軽度負荷を示す値に一致した時のみ常閉
接点２３を開く信号Ｓ２を出力するように構成された制
御プログラムが記憶されている。

このように構成した冷却水補給システムの作用を第２図
に示すフローチャートを参照しながら説明する。スター
ト時においては、常閉接点２３が閉、常開接点２２が開
とし、プロー弁８を最小バイパス量となるように開度設
定しておく。従って、モータ９により冷却水補給用ポン
プ４が駆動され（ステップ２１）、冷却塔に冷却水が送
水されるとともに、補給水加圧タンク１２に冷却水２を
満タン状態に蓄積する。

次に、空調負荷が軽度負荷になったとすると、可変基準
電圧ａ１７の出力信号と室外温度センサ１６の出力信号
との偏差出力を絶対値となして比較回路１８から出力さ
れ、この値がＲＡＭ２０に記憶させた軽度負荷基準信号
の値と一致すると、軽度負荷状態と判定されると（ステ
ップ２２）、常閉接点２３を開とする信号Ｓ２が出力さ
れ、これにより常閉接点２３が開かれ（ステップ２３）
、モータ９が停止してポンプ４の駆動を停止する。

これにより、補給水加圧タンク１２からのみ導管１０を
介して冷却塔に冷却水が補給される（ステップ２４）。

軽度空調負荷の継続時間が長時間に及ぶ場合には、加圧
タンク１２から補給される冷却水が減少し、液面が液面
センサ１４のレベル以下に低下し、高抵抗状態となり、
この値がＲＡＭ２０に記憶させた液面低下検出用の基準
値と一致すると、液面低下有りを判定しくステップ２５
）、出力信号Ｓ、をタイマ２５に入力し、タイマ２５は
加圧タンク１２を満タン状態となし得るようにポンプ４
を駆動させるに必要な時間幅を有する信号を出力し、こ
れを常開接点２２に印加して閉止する（ステップ２６）
。これにより、モータ９を駆動し、ポンプ４を駆動して
冷却水槽１からの冷却水２を冷却塔に送水するとともに
（ステップ２７）、加圧タンク１２が満タン状態となる
迄冷却水の蓄積を行う（ステップ２８）。そして、タイ
マ２４からの所定時間持続する信号が消失すると、常開
接点２２が開放復帰しくステップ２９）、モータ９は停
止してステップ２３に戻り、再び補給水加圧タンク１２
からのみ冷却水を補給する。

なお、ステップ２２において、軽負荷状態でないと判定
されると、ステップ２１に戻ることは言う迄もない。

次に、補給水加圧タンク１２を設けた場合の電力消費量
と節約された電力費の試算例を示す。

年間を通じて２４時間運転中に冷却水補給ポンプを最低
５分間停止させてもよい軽度の空調負荷発生時間が存在
するので、これを本出願人が建設したＡビル、Ｂビルに
ついて試算した結果を以下の表に示す。

次に、 する。

夏期 冬期 各季節の稼動日数を以下のとおりに設定３力月×２２日
／月＝　６６日 ５カ月Ｘ２２日／月＝１１０日 中間Ｍ　４力月×２２日／月＝　８８日従って、年間を
通じての合計稼動日数は２６４日となる。

（消費電力の算出） 消費電力Ｗは以下の式により算出する。

Ｗ＝ＰＸＫＸ　（稼動日数）・・・　（１）ここで、Ｐ
はポンプの駆動電力で３７ＫＷ、には、管路等の摩擦に
よる送水流量の減少分を補償するために、３７ＫＷより
も１割り程度多くの電力を必要とするが、これに必要な
電力補正係数で、ここでは１１０．９とする。

１）加圧タンク１２を使用しない場合の消費電力は　Ｗ
ｒ　＝３７ＫＷｘ　１１０．９Ｘ２４時間×２６４日＃
２６０．５００　ＫＷｈ／年２）加圧タンクを用いた場
合の消費電力は、Ａビルの場合 Ｗ、＝３７ＫＷＸ１１０．９Ｘ２４時間×（２４−１，
３）Ｘ６６日十Ｃ２４−１４）Ｘ１１０日＋（２４−８
，８）ｘ８８日　Ｒ１６１，８００ＫＷｈ／年となり、
Ｗｒ　　　Ｗｚ　＃９８．７００ＫＷｈ／年の電力を節
約したこととなる。

Ｂビルの場合 Ｗｚ　＝３７ＫＷｈｘ１１０．９ｘ　　（２４３゜９）
Ｘ６６日＋（２４−８，７）ＸＩ　ｔｏＢ十（２４−６
，１）ｘ８８日　＝１８８．５００ＫＷｈ／年となり、
ｗ、−Ｗ、＝７２．０ＯＯＫＷｈ／年の電力を消費した
こととなる。

３〉電力費の節減 Ａビルの場合 ９８．７００　ＫＷｈ／年ｘ１７円／ＫＷｈ＝１．６７
７．９００円／年 Ｂビルの場合 ７２．０００　ＫＷｈ／年×１７円／ＫＷｈ＝１．２２
４．０００円／年 と算出され、上記の電力費がそれぞれ節約することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によると、冷却水補給ポンプに
より冷却水槽から冷却水を汲み上げ、高ヘッドＨに位置
する冷却水補給用導管を介して冷却塔に送水する冷暖房
装置における冷却水補給システムにおいて、冷却水補給
用導管に接続された加圧タンクを備え、通常の空調負荷
時には冷却水補給ポンプにより冷却水を加圧タンクに蓄
積するとともに冷却塔に冷却水を送水する一方、軽度空
調負荷時には加圧タンクのみから冷却水を冷却塔に補給
するように構成したので、空気調和の軽度負荷時には、
冷却水補給ポンプを駆動することなく、加圧ポンプに蓄
積した冷却水のみを冷却塔に補給することが出来、この
ため軽負荷時にポンプを休止させても空気調和作業に何
らの支障を与えることがなく、ポンプの無駄な駆動を皆
無にして省エネルギー化を図ることが可能になり、これ
によりランニングコストを低減し得る優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステムの一実施例の構成図、第２図
は本発明の実施例のフローチャート、第３図は従来のシ
ステムの構成図である。 １・・冷却水槽、２・・冷却水、３・・塵埃除去用フィ
ルタ、４・・ポンプ、８・・流量制御弁、９・・モータ
、１０高ヘッドＨに配設した導管、１１・・交ｆＬｉＪ
　Ｒ１１２・・隔膜型加圧ポンプ、１３・・ベローズ、
１４・・液面センサ、１５・・チエツク弁、１Ｇ・・室
外温度センサ、１７・・可変基準電圧源、１８・・比較
回路、１９・・ＣＰＵ、２２・・常開接点、２３・・常
閉接点、２４・・タイマ 出　　願　　人　清水建設株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　冷却水補給ポンプにより冷却水槽から冷却水を汲み上
   げ、高ヘッドＨに位置する冷却水補給用導管を介して冷
   却塔に送水する冷暖房装置における冷却水補給システム
   において、上記冷却水補給用導管に接続された加圧タン
   クを備え、通常の空調負荷時には上記冷却水補給ポンプ
   により冷却水を加圧タンクに蓄積するとともに冷却塔に
   送水する一方、軽度空調負荷時には上記加圧タンクのみ
   から冷却水を冷却塔に補給するように構成したことを特
   徴とする冷暖房装置における冷却水補給システム。