JP2018128211A - 冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷変動に対する追従性を高め、省エネ化を図ることが可能な冷凍システムを提供する【解決手段】冷凍システム１０１は、１次側に設けられた冷凍装置１ａ〜１ｄと、冷凍装置からの冷媒を受ける上流側ヘッダ７と、２次側に設けられる負荷２０と、負荷２０からの冷媒を受ける下流側ヘッダ８と、下流側ヘッダ８内の冷媒を冷凍装置に戻す１次側ポンプ５ａ〜５ｄと、上流側ヘッダ７と下流側ヘッダ８とを接続するバイパス管１３と、上流側ヘッダ７内の冷媒の温度を上流側温度として検出する上流側温度検出手段１０と、下流側ヘッダ８内の冷媒の温度を下流側温度として検出する下流側温度検出手段１１と、バイパス管１３内の冷媒の温度をバイパス温度として検出するバイパス温度検出手段１２と、上流側温度、下流側温度、およびバイパス温度に基づいて、複数台の１次側ポンプを制御して１次側の冷媒の流量を制御するコントローラ１４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、１次側の冷凍装置により２次冷媒を冷却または加熱して２次側に設けられた負荷に供給する冷凍システムに関する。

１次側に並列に複数台設けられた冷凍機により、熱源水（例えば、水、ブライン或いは空気など）を冷却または加熱して、２次側に設けられた負荷に供給する冷凍システム、特に２次側の流量が負荷の増減に応じて可変する空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１に記載の冷凍システムは、往ヘッダ及び還水ヘッダを介して一次側を熱源とし、二次側を負荷とする空調装置である。当該空調装置では、熱源ポンプにより複数の熱源から創出された熱源水を往ヘッダに集束し、複数の負荷それぞれに熱源水を送給し、各負荷からの還流水を還ヘッダに集束し、各熱源に還流水を戻すように配管接続している。そして、往ヘッダと還ヘッダとの間にバランス管を接続し、往ヘッダ内の熱源水の温度を検出された温度に基づいて熱源の温度制御を行う制御手段が設けられている。往ヘッダ内の熱源水の温度を検出することにより、負荷が増え、二次側の還流水がバランス管を、還ヘッダから往ヘッダへと流れることを速やかに検出し、制御手段により熱源の温度制御を実行している。還ヘッダの入口における還流水の温度を検出する還流水一次温度検出手段と、還ヘッダの出口における還流水の温度を検出する還流水二次温度検出手段と、バランス管内の水温を検出するバランス管内水温検出手段とを設けている。制御手段は、熱源水温度検出手段、還流水一次温度検出手段、還流水二次温度検出手段及びバランス管内水温検出手段によって検出された温度を必要に応じて選択し、その選択された温度に基づいて熱源の温度制御及び熱源ポンプによる流量制御を行う。配管接続構造と要所への温度検出手段の配設とにより、負荷変動に伴う一次側と二次側との間の流量バランスの崩れを速やかに検出し、制御手段により熱源の温度制御と流量制御とを実行している。

特開２００６−１３２９１８号公報

しかしながら、上述の冷凍システムにおける制御では、負荷変動に伴う一次側と二次側との間の流量バランスの崩れをバランス管内の水温を検出するバランス管内水温検知手段によって、速やかに検出するが、流量制御は往ヘッダおよび還ヘッダ内の熱源水の温度に基づいて制御するため、往ヘッダおよび還ヘッダ内に温度変化が現れるまで、制御は実行されない。

また、往ヘッダおよび還ヘッダ内に温度変化が現れるまでには時間がかかるため、負荷変動に対する追従性が悪く、不要な電力の消費を招いていた。

そこで本発明は、上記課題を解決する為に、負荷変動に対する追従性を高め、省エネ化を図ることが可能な冷凍システムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の一形態に係る冷凍システムは、１次側に設けられ、冷媒を加熱または冷却する１台または複数台の冷凍装置と、前記複数の冷凍装置から送られてくる冷媒を受ける上流側ヘッダと、２次側に設けられ、前記上流側ヘッダからの送られてくる冷媒を熱交換する負荷と、前記負荷において熱交換された冷媒を受ける下流側ヘッダと、前記１台または複数台の冷凍装置に対応して設けられ、前記下流側ヘッダ内の冷媒を前記１台または複数台の冷凍装置に戻す１台または複数台の１次側ポンプと、前記上流側ヘッダと前記下流側ヘッダとを接続するバイパス管と、前記上流側ヘッダに流れ込んだ後の冷媒の温度を上流側温度として検出する上流側温度検出手段と、前記下流側ヘッダに流れ込んだ後の冷媒の温度を下流側温度として検出する下流側温度検出手段と、前記バイパス管内の冷媒の温度をバイパス温度として検出するバイパス温度検出手段と、前記上流側温度、前記下流側温度、および前記バイパス温度に基づいて、前記１台または複数台の１次側ポンプを制御して前記１次側の冷媒の流量を制御する制御手段と、を備える。

本発明によれば、負荷変動に対する追従性を高め、省エネ化を図ることが可能な冷凍システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る冷凍システムの系統図を示す。 冷凍システムの制御処理のフローチャートを示す。

以下に本発明の実施形態に係る冷凍システム１０１は、２次冷媒（熱媒体）として水を利用し、水を冷却／加熱利用する場合を一例として説明するが、２次冷媒はこれに限定するものでなく、例えばブラインや空気などを冷却／加熱するものであってもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍システム１０１の系統図を示している。

図１において、一点鎖線に対してＡ側が１次側であり、Ｂ側が２次側である。冷凍システム１０１は、その１次側Ａに、複数台（本実施形態では４台）の冷凍装置１ａ〜１ｄと、１次側ポンプ５ａ〜５ｄとを備える。冷凍システム１０１は、その２次側Ｂに、上流側ヘッダ７と、２次側ポンプ６ａ〜６ｄと、中間ヘッダ９と、逃し弁１８と、負荷２０と、流量制御弁１７と、下流側ヘッダ８と、バイパス管１３と、コントローラ１４とを主に備える。なお、以下の説明では、熱源機１ａ〜１ｃおよびその他の構成の符号において数字の後に続くアルファベットにより各要素を区別する必要がない場合、そのアルファベットは省略することがある。

複数台の冷凍装置１は、並列に設けられている。１次側ポンプ５は、冷凍装置１に対する入り口側に設けられ、連続的に回転数を制御することにより、各冷凍装置１を流れる２次冷媒の流量を制御する。

各冷凍装置１は、１次冷媒を圧縮するための図示せぬ圧縮機を備え、この圧縮機は、連続的に運転容量を制御可能な構成である。また、各冷凍装置１は、１次冷媒と２次冷媒を熱交換させるための熱交換器２と、熱交換器２の入口側の２次冷媒の温度を検出する入口温度検出手段３（３ａ〜３ｄ）と、熱交換器２の出口側の２次冷媒の温度を検出する出口温度検出手段４（４ａ〜４ｄ）とを備える。

各冷凍装置１では、出口温度検出手段４で検出された温度が、所定の一定温度になるように圧縮機の容量（例えば回転数）が制御される。各冷凍装置１に流れる２次冷媒の流量を検出するために、本実施形態では、１次側ポンプ５の回転数に基づいて流量を算出する流量検出手段を備えている。例えば、コントローラ１４が流量検出手段としての機能を備え、１次側ポンプ５の回転数に基づいて流量を算出する。なお、流量検出手段としては各冷凍装置１に流出入する配管を流れる２次冷媒の量を直接流量計で測定するように構成してもよい。

上流側ヘッダ７は、冷凍装置１から送られてくる２次冷媒を受け取る。複数台の２次側ポンプ６は、上流側ヘッダ７の２次冷媒を中間ヘッダ９を介して負荷２０に圧送する。逃し弁１８は、中間ヘッダ９の圧力が上昇した際に２次冷媒を上流側ヘッダ７に逃すために設けられている。負荷２０では、空気と熱交換して、空気を冷却または加熱する。流量制御弁１７は、負荷２０に供給される２次冷媒の流量を調整するために、負荷２０の出口部分に設けられている。下流側ヘッダ８の２次冷媒は、各１次側ポンプ５により、各冷凍装置１に圧送される。

２次側Ｂを流れる２次冷媒の流量は、複数台の２次側ポンプ６の台数制御、あるいは少なくとも１台の２次側ポンプ６を回転数制御することにより制御される。２次側Ｂの２次側ポンプ６や流量制御弁１７などの制御は２次側に設けられた図示せぬ２次側コントローラにより制御される。

バイパス管１３は、上流側ヘッダ７と下流側ヘッダ８とを接続している。２次側Ｂを流れる２次冷媒の流量が、１次側Ａを流れる２次冷媒の流量よりも多いときには、バイパス管１３を介して、２次冷媒の一部が下流側ヘッダ８から上流側ヘッダ７側へ流れ、逆に１次側Ａを流れる２次冷媒の流量が、２次側Ｂを流れる２次冷媒の流量よりも多いときには、上流側ヘッダ７の２次冷媒の一部がバイパス管１３を介して下流側ヘッダ８に流れる。

また、冷凍システム１０１は、上流側温度検出手段（サーミスタ）１０と、下流側温度検出手段（サーミスタ）１１と、バイパス温度検出手段（サーミスタ）１２と、負荷入口温度検出手段１５と、負荷出口温度検出手段１６とを備える。

負荷入口温度検出手段１５は、負荷２０へ入る２次冷媒の入口温度を検出する。負荷出口温度検出手段１６は、負荷２０から出た２次冷媒の出口温度を検出する。これら温度検出手段１５、１６で検出された２次冷媒の温度差に応じて、２次側ポンプ６が制御され、温度差が設定値（所定の温度差）より大きければ負荷２０に供給される２次冷媒の流量を増加させ、温度差が設定値より小さければ負荷２０に供給される２次冷媒の流量を減少させるようにして、温度差が設定値に近づくように制御される。バイパス温度検出手段１２は、バイパス管１３内の２次冷媒の温度を検出する。

上流側温度検出手段１０は、上流側ヘッダ７内の２次冷媒の温度を検出する。バイパス管１３から上流側ヘッダ７へ２次冷媒が流入している場合には、上流側温度検出手段１０は、各冷凍装置１から流入する２次冷媒とバイパス管１３を介して流入する２次冷媒とが合流して混合した２次冷媒の温度を検出する。なお、上流側温度検出手段１０で検出される温度は、負荷入口温度検出手段１５で検出される温度と略同一となるので、負荷入口温度検出手段１５で代用することも可能である。

下流側温度検出手段１１は、下流側ヘッダ８内の２次冷媒の温度を検出する。バイパス管１３から下流側ヘッダ８へ２次冷媒が流入している場合には、下流側温度検出手段１１は、負荷２０から流入する２次冷媒とバイパス管１３を介して流入する２次冷媒とが合流して混合された２次冷媒の温度を検出する。なお、下流側温度検出手段１１で検出される温度は、入口温度検出手段３で検出される温度と略同一となるので、入口温度検出手段３で代用することも可能である。

上流側温度検出手段１０で検出される温度は、下流側ヘッダ８からバイパス管１３を介して上流側ヘッダ７へ流入する２次冷媒がない場合、複数台の冷凍装置１のうちの動作中の冷凍装置１の出口温度検出手段４で検出された温度の平均値と同じになる。即ち、本実施形態では、動作中の冷凍装置１の１次側ポンプ５の流量は同じになるように制御されるので、動作中の冷凍装置１の出口温度検出手段４で検出された温度の平均値は、動作中の冷凍装置１から流出して上流側ヘッダ７で混合した２次冷媒の温度と等しくなる。

負荷２０で空気を冷却する場合において、下流側ヘッダ８からバイパス管１３を介して上流側ヘッダ７へ流入する２次冷媒がある場合には、上流側温度検出手段１０で検出される温度は、複数台の冷凍装置１のうちの動作中の冷凍装置１における出口温度検出手段４で検出された温度の平均値よりも高くなる。その理由は、負荷２０において昇温された２次冷媒の一部が、下流側ヘッダ８からバイパス管１３を介して、上流側ヘッダ７に流入するためである。

一方、負荷２０で空気を加熱する場合において、下流側ヘッダ８からバイパス管１３を介して上流側ヘッダ７へ流入する２次冷媒がある場合には、上流側温度検出手段１０で検出される温度は、複数台の冷凍装置１のうちの動作中の冷凍装置１における出口温度検出手段４で検出された温度の平均値よりも低くなる。その理由は、負荷２０において冷却された２次冷媒の一部が、下流側ヘッダ８からバイパス管１３を介して、上流側ヘッダ７に流入するためである。

下流側温度検出手段１１で検出される温度は、上流側ヘッダ７からバイパス管１３を介して下流側ヘッダ８へ流入する２次冷媒がない場合、複数台の冷凍装置１のうちの動作中の冷凍装置１の入口温度検出手段３で検出された温度の平均値と同じになる。即ち、本実施形態では、動作中の冷凍装置１の１次側ポンプ５の流量は同じになるように制御されるので、動作中の冷凍装置１の入口温度検出手段３で検出された温度の平均値は、下流側ヘッダ８中の２次冷媒の温度と等しくなる。

また、上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へバイパス管１３を介して流入する２次冷媒がない場合、冷凍装置１の入口温度検出手段３で検出された温度は、負荷出口温度検出手段１６で検出された温度と略等しくなる。負荷出口側の温度は所定温度（設定温度）になるように制御されるから、入口温度検出手段３で検出された温度は所定温度（設定温度）とも略等しくなる。

負荷２０で空気を冷却する場合において、上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へバイパス管１３を介して流入する２次冷媒がある場合には、入口温度検出手段３で検出された温度は、負荷出口温度検出手段１６で検出された温度あるいは所定温度（設定温度）よりも低くなる。その理由は、冷凍装置１で冷却された温度の低い２次冷媒の一部が、上流側ヘッダ７からバイパス管１３を介して下流側ヘッダ８に流入し、負荷２０により昇温されている２次冷媒と混合されるためである。

負荷２０で空気を加熱する場合において、上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へバイパス管１３を介して流入する２次冷媒がある場合には、入口温度検出手段３で検出された温度は、負荷出口温度検出手段１６で検出された温度あるいは所定温度（設定温度）よりも高くなる。その理由は、冷凍装置１で昇温された温度の高い２次冷媒の一部が、上流側ヘッダ７からバイパス管１３を介して下流側ヘッダ８に流入し、負荷２０により冷却されている２次冷媒と混合されるためである。

上流側温度検出手段１０で検出された温度と、バイパス温度検出手段１２で検出された温度とを比較し、下流側温度検出手段１１で検出された温度と、バイパス温度検出手段１２で検出された温度とを比較すれば、バイパス管１３においてどちらの方向に２次冷媒が流れているかを知ることができる。コントローラ（制御手段）１４は、バイパス管１３における２次冷媒の流れる方向に基づき、１次側を流れる２次冷媒の流量を制御する。

また、コントローラ１４は、上流側温度検出手段１０、下流側温度検出手段１１、バイパス温度検出手段１２、冷凍装置１の出口温度検出手段４、入口温度検出手段３からの検出値に基づいて、１次側Ａに設けられた冷凍装置１および１次側ポンプ５を制御する。なお、２次側Ｂに設けられている２次側ポンプ６や流量制御弁１７などは、前述したように、図示せぬ２次側コントローラで制御される。

次に、冷凍システム１０１においてコントローラ１４により実行される制御処理について説明する。制御処理に関するプログラムは、コントローラ１４のＲＯＭに記憶され、コントローラ１４のＣＰＵに読みだされ、冷凍システム１０１の稼働中は常に実行される。

図２は、冷凍システム１０１の制御処理のフローチャートを示している。

コントローラ１４は、予め設定されている負荷２０の入口温度：Ｔａ、出口温度Ｔｂ、１次側ポンプ５の最大流量Ｕｍａｘ、最少流量Ｕｍｉｎ、制御定数Ｖ、Ｗを取得する（Ｓ１０１）。

コントローラ１４は、入口温度検出手段３により入口水温Ｔｉ_１〜Ｔｉ_４を、出口温度検出手段により出口水温Ｔｏ_１〜Ｔｏ_４を、上流側温度検出手段１０より上流側水温（上流側温度）Ｔｓを、下流側温度検出手段１１より下流側水温（下流側温度）Ｔｒを、バイパス温度検出手段１２によりバイパス水温（バイパス温度）Ｔｘを、動作中の１次側ポンプ５が流している２次冷媒の流量である１次側流量Ｕを検出する(Ｓ１０２)。

コントローラ１４は、負荷２０を冷却している場合、バイパス水温Ｔｘから制御定数Ｖを引いた値が、上流側水温Ｔｓより大きいか否か判定する（Ｓ１０３）。すなわち、Ｔｘ−Ｖ＞Ｔｓの条件が満たされているか否かが判定される。ここで、制御定数Ｖは、水温のバラツキを考慮して設定された値であり、その値の大小によって、後の制御（Ｓ１０４〜Ｓ１０６）に入りやすくしたり遅くしたりすることができる。例えば、負荷２０を冷却しており下流側ヘッダ８から上流側ヘッダ７へ２次冷媒が流入している場合、下流側ヘッダ８内の２次冷媒のほうが上流側ヘッダ７内の２次冷媒よりも高温のため、単純にバイパス水温Ｔｘと上流側水温Ｔｓを比較してしまうと、容易にＴｘ＞Ｔｓの条件が成立してしまい、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の流量増加制御を実行することになる。このようにすぐに流量増加制御に移行するのを防止するため、制御定数Ｖをバイパス水温Ｔｘから引くことにより、下流側ヘッダ８から上流側ヘッダ７へ２次冷媒の流量がある程度増加しないと流量増加制御に移行しないようにすることができる。

バイパス水温Ｔｘから制御定数Ｖを引いた値が、上流側水温Ｔｓより大きい場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、コントローラ１４は、検出した１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最大流量Ｕｍａｘと等しいか否か判定する（Ｓ１０４）。１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最大流量Ｕｍａｘと等しい場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、コントローラ１４は、１次側ポンプ５および冷凍装置１の運転台数を増段する（Ｓ１０５）。すなわち、停止中の１次側ポンプ５および冷凍装置１を動作させる。１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最大流量Ｕｍａｘと等しくない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、すなわち１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最大流量Ｕｍａｘより少ない場合、コントローラ１４は、作動中の１次側ポンプ５の流量を増量させる（Ｓ１０６）。ステップＳ１０５またはステップＳ１０６の後、コントローラ１４は、効果待ちの時間が経過したか否かを判定し（Ｓ１１２）、当該時間経過後にステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２〜Ｓ１１２の処理を繰り返す。

負荷２０を冷却しているときは、上流側ヘッダ７よりも下流側ヘッダ８の方が高温になる。２次側Ｂを流れる２次冷媒の流量が、１次側Ａを流れる２次冷媒の流量よりも多いときには、バイパス管１３を介して、２次冷媒の一部が下流側ヘッダ８から上流側ヘッダ７へ流れる。このため、バイパス水温Ｔｘが上流側水温Ｔｓよりも大きくなる。１次側ポンプ５の運転台数を増段させ、または１次側ポンプ５の流量を増量させることにより、１次側Ａの流量を増加させる。

負荷２０を冷却している場合において、バイパス水温Ｔｘから制御定数Ｖを引いた値が、上流側水温Ｔｓ以下の場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、コントローラ１４は、バイパス水温Ｔｘに制御定数Ｗを加えた値が、下流側水温Ｔｒより小さいか否か判定する（Ｓ１０７）。すなわち、Ｔｘ＋Ｗ＜Ｔｒの条件が満たされているか否かが判定される。ここで、制御定数Ｗは、水温のバラツキを考慮して設定された値であり、その値の大小によって、後の制御（Ｓ１０８〜Ｓ１１０）に入りやすくしたり遅くしたりすることができる。例えば、負荷２０を冷却しており上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へ２次冷媒が流入している場合において、上流側ヘッダ７内の２次冷媒のほうが下流側ヘッダ８内の２次冷媒よりも低温のため、単純にバイパス水温Ｔｘと下流側水温Ｔｒを比較してしまうと、容易にＴｘ＜Ｔｒの条件が成立してしまい、ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０の流量減少制御を実行することになる。このようにすぐに流量減少制御に移行するのを防止するため、制御定数Ｗをバイパス水温Ｔｘに加えることにより、上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へ２次冷媒の流量がある程度増加しないと流量増加制御に移行しないようにすることができる。

バイパス水温Ｔｘに制御定数Ｗを加えた値が、下流側水温Ｔｒより小さい場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、コントローラ１４は、検出した１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最少流量Ｕｍｉｎと等しいか否か判定する（Ｓ１０８）。１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最少流量Ｕｍｉｎと等しい場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、コントローラ１４は、動作中の１次側ポンプ５および冷凍装置１の一部を停止させて運転台数を減段する（Ｓ１０９）。１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最少流量Ｕｍｉｎと等しくない場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、すなわち１次側流量Ｕが１次側ポンプ５の最少流量Ｕｍｉｎより多い場合、コントローラ１４は、作動中の１次側ポンプ５の流量を減量させる（Ｓ１１０）。その後、コントローラ１４は、効果待ちの時間が経過したか否かを判定し（Ｓ１１２）、当該時間経過後にステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２〜１１２の処理を繰り返す。

負荷２０を冷却しているときは、上流側ヘッダ７よりも下流側ヘッダ８の方が高温になる。１次側Ａを流れる２次冷媒の流量が、２次側Ｂを流れる２次冷媒の流量よりも多いときには、バイパス管１３を介して、２次冷媒の一部が上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へ流れる。このため、バイパス水温Ｔｘが下流側水温Ｔｒよりも低くなる。１次側ポンプ５の運転台数を減段させ、または１次側ポンプ５の流量を減量させることにより、１次側Ａの流量を減少させる。

バイパス水温Ｔｘに制御定数Ｗを加えた値が、下流側水温Ｔｒより小さい場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、コントローラ１４は、現状の１次側ポンプ５の流量を保持する（Ｓ１１１）。その後、コントローラ１４は、効果待ちの時間が経過したか否かを判定し（Ｓ１１２）、当該時間経過後にステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２〜１１２の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１０３において、負荷２０を加熱している場合、コントローラ１４は、バイパス水温Ｔｘに制御定数Ｖを加えた値が、上流側水温Ｔｓより小さいか否か判定する（Ｓ１０３）。すなわち、Ｔｘ＋Ｖ＜Ｔｓの条件が満たされているか否かが判定される。上記と同様に制御定数Ｖは、水温のバラツキを考慮して設定された値であり、その値の大小によって、後の制御（Ｓ１０４〜Ｓ１０６）に入りやすくしたり遅くしたりする。例えば、負荷２０を加熱しており下流側ヘッダ８から上流側ヘッダ７へ２次冷媒が流入している場合において、下流側ヘッダ８内の２次冷媒のほうが上流側ヘッダ７内の２次冷媒よりも低温のため、単純にバイパス水温Ｔｘと上流側水温Ｔｓを比較してしまうと、容易にＴｘ＜Ｔｓの条件が成立してしまい、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の流量増加制御を実行することになる。このようにすぐに流量増加制御に移行するのを防止するため、制御定数Ｖをバイパス水温Ｔｘに加えることにより、下流側ヘッダ８から上流側ヘッダ７へ２次冷媒の流量がある程度増加しないと流量増加制御に移行しないようにすることができる。

負荷２０を加熱している場合において、バイパス水温Ｔｘから制御定数Ｖを引いた値が、上流側水温Ｔｓ以下の場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、コントローラ１４は、バイパス水温Ｔｘから制御定数Ｗを引いた値が、下流側水温Ｔｒより小さいか否か判定する（Ｓ１０７）。すなわち、Ｔｘ−Ｗ＞Ｔｒの条件が満たされているか否かが判定される。上記と同様に制御定数Ｗは、水温のバラツキを考慮して設定された値であり、その値の大小によって、後の制御（Ｓ１０８〜Ｓ１１０）に入りやすくしたり遅くしたりする。例えば、負荷２０を加熱しており上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へ２次冷媒が流入している場合において、上流側ヘッダ７内の２次冷媒のほうが下流側ヘッダ８内の２次冷媒よりも高温のため、単純にバイパス水温Ｔｘと下流側水温Ｔｒを比較してしまうと、容易にＴｘ＞Ｔｒの条件が成立してしまい、ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０の流量減少制御を実行することになる。このようにすぐに流量減少制御に移行するのを防止するため、制御定数Ｗをバイパス水温Ｔｘから引くことにより、上流側ヘッダ７から下流側ヘッダ８へ２次冷媒の流量がある程度増加しないと流量増加制御に移行しないようにすることができる。

以上のように、本実施形態に係る冷凍システム１０１では、コントローラ１４は、上流側水温Ｔｓ、下流側水温Ｔｒ、およびバイパス水温Ｔｘに基づいて、複数台の１次側ポンプ５を制御して１次側Ａの２次冷媒の流量を制御する。

かかる構成によれば、負荷２０側での流量の変動に対してすぐに変化が現れるバイパス水温Ｔｘを検出し、上流側水温Ｔｓおよび下流側水温Ｔｒと比較するので、負荷２０側での流量の変動を早期に検出することができ、当該検出結果に基づき、１次側ポンプ５を制御して１次側Ａの２次冷媒の流量を制御することができる。よって、負荷変動に対する追従性を高めることができ、１次側ポンプ５の動力を低減することができ、冷凍システム１０１の省エネ化を図ることができる。

また、コントローラ１４は、冷却した冷媒により負荷２０を冷却する場合において、上流側水温Ｔｓがバイパス水温Ｔｘよりも低い場合、１次側ポンプ５により１次側Ａの冷媒の流量を増大させ、加熱した冷媒により負荷２０を加熱する場合において、上流側水温Ｔｓがバイパス水温Ｔｘよりも高い場合、１次側ポンプ５により１次側Ａの冷媒の流量を増大させる。このため、２次側Ｂを流れる２次冷媒の流量が、１次側Ａを流れる２次冷媒の流量よりも多くなった場合であっても、１次側Ａおよび２次側Ｂにおける２次冷媒の流量バランスを早期に所望の状態に戻すことができる。

また、コントローラ１４は、動作中の１次側ポンプ５の流量がその最大流量と等しい場合には、停止中の冷凍装置１および１次側ポンプ５を動作させて、１次側Ａの冷媒の流量を増大させ、動作中の１次側ポンプ５の流量がその最大流量よりも少ない場合には、動作中の１次側ポンプ５の流量を増加させて、１次側Ａの冷媒の流量を増大させる。このように、動作中の１次側ポンプ５の流量が最大流量のときのみ、冷凍装置１および１次側ポンプ５の動作台数を増加させるので、冷凍装置１および１次側ポンプ５の動作台数の増加を抑制することができ、冷凍システム１０１の省エネ化を図ることができる。

また、コントローラ１４は、冷却した冷媒により負荷２０を冷却する場合において、下流側水温Ｔｒがバイパス水温Ｔｘよりも高い場合、１次側ポンプ５により１次側Ａの冷媒の流量を減少させ、加熱した冷媒により負荷２０を加熱する場合において、下流側水温Ｔｒがバイパス水温Ｔｘよりも低い場合、１次側ポンプ５により１次側Ａの冷媒の流量を減少させる。このため、１次側Ａを流れる２次冷媒の流量が、２次側Ｂを流れる２次冷媒の流量よりも多くなった場合であっても、１次側Ａおよび２次側Ｂにおける２次冷媒の流量バランスを早期に所望の状態に戻すことができる。

コントローラ１４は、動作中の１次側ポンプ５の流量がその最少流量と等しい場合には、動作中の冷凍装置１および１次側ポンプ５の一部を停止させて、１次側Ａの冷媒の流量を減少させ、動作中の１次側ポンプ５の流量がその最少流量よりも多い場合には、動作中の１次側ポンプ５の流量を減少させて、１次側Ａの冷媒の流量を減少させる。このように、動作中の１次側ポンプ５の流量が最少流量のときは、動作中の冷凍装置１および１次側ポンプ５の一部を停止させるので、冷凍システム１０１の省エネ化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、上記の実施形態における冷凍システム１０１は、複数台の冷凍装置１および１次側ポンプ５を備えていたが、冷凍装置１および１次側ポンプ５は、１台であってもよい。この場合、図２の制御処理のフローチャートにおいて、ステップＳ１０５、Ｓ１０８における運転台数の増減は行われず、ステップＳ１０６、１１０の流量の増減のみ行う。また、図２のステップＳ１０３、１０７における制御定数Ｖ、Ｗは、必要に応じて変更してもよく、制御定数Ｖ、Ｗを用いなくてもよい

また、上記の実施形態において、温度検出手段はサーミスタを用いたが、
また、上述してきた実施の形態において、温度検知用サーミスタを用いて温度を検知しているが、別の方法を用いて温度を検出してもよい。また、上記の実施形態において、各１次側ポンプ５の流量を等しくし、流量の増減も等しくするように構成したが、各１次側ポンプ５の流量が異なり、流量の増減も異なるように構成してもよい。この場合、１次側ポンプ５の流量を総合的に判断することで、同様に適用することができる。

また、上記の実施形態では、上流側水温（上流側温度）Ｔｓとして、上流側温度検出手段１０で検出した温度を用いたが、負荷入口温度検出手段１５で検出した温度を用いてもよい。この場合、負荷入口温度検出手段１５は上流側温度検出手段に相当する。下流側水温（下流側温度）Ｔｒとして、下流側温度検出手段１１で検出した温度を用いたが、入口温度検出手段３で検出した温度を用いてもよい。この場合、入口温度検出手段３は、下流側温度検出手段に相当する。

１ａ〜１ｄ…冷凍装置、２ａ〜２ｄ…熱交換器、３ａ〜３ｄ…入口温度検出手段、４ａ〜４ｄ…出口温度検出手段、５ａ〜５ｄ…１次側ポンプ、６ａ〜６ｄ…２次側ポンプ、７…上流側ヘッダ、８…下流側ヘッダ、１０…上流側温度検出手段、１１…下流側温度検出手段、１２…バイパス温度検出手段、１３…バイパス管、１４…コントローラ、２０…負荷

Claims (7)

1. １次側に設けられ、冷媒を加熱または冷却する１台または複数台の冷凍装置と、
   前記複数の冷凍装置から送られてくる冷媒を受ける上流側ヘッダと、
   ２次側に設けられ、前記上流側ヘッダからの送られてくる冷媒を熱交換する負荷と、
   前記負荷において熱交換された冷媒を受ける下流側ヘッダと、
   前記１台または複数台の冷凍装置に対応して設けられ、前記下流側ヘッダ内の冷媒を前記１台または複数台の冷凍装置に戻す１台または複数台の１次側ポンプと、
   前記上流側ヘッダと前記下流側ヘッダとを接続するバイパス管と、
   前記上流側ヘッダに流れ込んだ後の冷媒の温度を上流側温度として検出する上流側温度検出手段と、
   前記下流側ヘッダに流れ込んだ後の冷媒の温度を下流側温度として検出する下流側温度検出手段と、
   前記バイパス管内の冷媒の温度をバイパス温度として検出するバイパス温度検出手段と、
   前記上流側温度、前記下流側温度、および前記バイパス温度に基づいて、前記１台または複数台の１次側ポンプを制御して前記１次側の冷媒の流量を制御する制御手段と、を備える冷凍システム。
2. 前記制御手段は、冷却した冷媒により前記負荷を冷却する場合において、
   前記上流側温度が前記バイパス温度よりも低い場合、前記１次側ポンプにより前記１次側の冷媒の流量を増大させる、請求項１に記載の冷凍システム。
3. 前記制御手段は、加熱した冷媒により前記負荷を加熱する場合において、
   前記上流側温度が前記バイパス温度よりも高い場合、前記１次側ポンプにより前記１次側の冷媒の流量を増大させる、請求項１または請求項２に記載の冷凍システム。
4. 前記制御手段は、
   動作中の前記１次側ポンプの流量がその最大流量と等しい場合には、停止中の前記冷凍装置および前記１次側ポンプを動作させて、前記１次側の冷媒の流量を増大させ、
   動作中の前記１次側ポンプの流量がその最大流量よりも少ない場合には、動作中の前記１次側ポンプの流量を増加させて、前記１次側の冷媒の流量を増大させる、請求項２または請求項３に記載の冷凍システム。
5. 前記制御手段は、冷却した冷媒により前記負荷を冷却する場合において、
   前記下流側温度が前記バイパス温度よりも高い場合、前記１次側ポンプにより前記１次側の冷媒の流量を減少させる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷凍システム。
6. 前記制御手段は、加熱した冷媒により前記負荷を加熱する場合において、
   前記下流側温度が前記バイパス温度よりも低い場合、前記１次側ポンプにより前記１次側の冷媒の流量を減少させる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍システム。
7. 前記制御手段は、
   動作中の前記１次側ポンプの流量がその最少流量と等しい場合には、動作中の前記冷凍装置および前記１次側ポンプの一部を停止させて、前記１次側の冷媒の流量を減少させ、
   動作中の前記１次側ポンプの流量がその最少流量よりも多い場合には、動作中の前記１次側ポンプの流量を減少させて、前記１次側の冷媒の流量を減少させる、請求項５または請求項６に記載の冷凍システム。
   
   
   

Images