JP2001355938A - 冷水製造システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数台の冷凍機を直列に接続した冷水製造シス
テムにおいて、常時、負荷側機器等に所定温度の冷水を
確実に供給することができ、しかも、冷凍機群を構成す
る複数台の冷凍機の台数制御を簡単に行うことのできる
冷水製造システムを提供する。 【解決手段】電動ターボ冷凍機１１及び吸収式冷凍機１
２を、吸収式冷凍機１２が上流側となるように直列に接
続した冷凍機群１０を備えている。冷凍機群１０は、バ
イパス配管２３及び二方弁２４、２５によって、冷凍機
群１０から送出される冷水の温度が所定の冷水供給温度
を上回らないように、出口温度制御が行われている。各
冷凍機１１、１２は、それぞれの出口冷水温度が一定温
度になるように、容量制御を行うようになっており、双
方の冷凍機１１、１２の容量制御温度が同一温度で、冷
水供給温度より低い温度に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空調機等の負荷
側機器や蓄熱槽等に供給する所定温度の冷水を製造する
ための冷水製造システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空調機等の負荷側機器や蓄熱槽の
低温側に供給する所定温度の冷水を製造するための冷水
製造装置としては、例えば、負荷側機器や蓄熱槽の高温
側から供給される１７℃程度の比較的温度の高い冷水を
負荷側機器への供給温度または蓄熱温度である７℃まで
冷却することのできる、即ち、冷水製造装置における冷
水の出入口温度差を十分に確保することができる大温度
差チラーが開発されており、こういった大温度差チラー
を使用すると、負荷側機器に供給する冷水流量を小さく
することができるので、冷水の搬送動力を小さくした
り、配管径を小さくすることができるといった利点があ
る。

【０００３】しかしながら、こういった大温度差チラー
は汎用機ではなく特殊仕様であるため、イニシャルコス
トが高くなるという欠点があるので、汎用機である２台
の冷凍機を直列に接続することで、大温度差チラーを使
用した場合と同様の機能を発揮するような冷水製造シス
テムが採用されている。

【０００４】このように、２台の冷凍機を直列に接続す
る冷水製造システムを採用する場合は、エネルギコスト
の高い電力の使用量を抑えると共に、消費電力のピーク
カットを行うために、一方の冷凍機として電動式冷凍機
を、他方の冷凍機として非電動式冷凍機を使用するのが
一般的であり、通常は、図３に示すように、１０℃以下
の比較的温度の低い冷水を効率よく製造することのでき
る電動ターボ冷凍機５１及び１０℃以上の比較的温度の
高い冷水を効率よく製造することのできる非電動式の吸
収式冷凍機５２を使用し、非電動式の吸収式冷凍機５２
が上流側となるように、これら２台の冷凍機５１、５２
を直列に接続している。なお、同図における符号５３は
冷水搬送ポンプを示している。

【０００５】このように、直列に接続された電動ターボ
冷凍機５１及び吸収式冷凍機５２は、それぞれの出口冷
水温度が７℃及び１２℃になるように、容量制御を行う
ようになっており、電動ターボ冷凍機５１は定格で１２
℃の冷水を７℃に、吸収式冷凍機５２は定格で１７℃の
冷水を１２℃にそれぞれ冷却することができる能力を備
えたものが選定されている。

【０００６】また、こういった冷水製造システムでは、
同図に示すように、直列に接続された冷凍機５１、５２
からなる冷凍機群５０の冷水出口側配管６１と冷水入口
側配管６２とを接続するバイパス配管６３と、このバイ
パス配管６３と冷凍機群５０の冷水入口側配管６２との
接続部に設けられた合流三方弁６４とを備えており、冷
凍機群５０から送出される冷水と、負荷側機器や蓄熱槽
の高温側から送られてくる温度の高い冷水とを混合させ
ることによって、冷凍機群５０の冷水入口温度が常に１
７℃になるように、冷凍機群５０の入口温度制御が行わ
れているのが一般的である。

【０００７】従って、このような冷水製造システムで
は、定常運転時においては、上流側に設置されている吸
収式冷凍機５２に、常時、１７℃の冷水が供給されるの
で、吸収式冷凍機５２によって１２℃の冷水が電動ター
ボ冷凍機５２に確実に供給され、電動ターボ冷凍機５１
によって７℃の冷水が確実に負荷側機器等に供給される
ことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような冷水製造システムでは、運転開始時において、
電動ターボ冷凍機５１は短時間で定格能力に到達する
が、吸収式冷凍機５２は定格能力に到達するまでにある
程度の時間を要するため、上述したように、合流三方弁
６４等を用いて冷凍機群５０の入口温度制御を行ってい
たのでは、システムの運転開始直後は、吸収式冷凍機５
２が１２℃の冷水を製造することができず、その結果、
電動ターボ冷凍機５１も７℃の冷水を負荷側機器や蓄熱
槽に供給することができないといった問題がある。

【０００９】また、上述したように、合流三方弁６４等
を用いた冷凍機群５０の入口温度制御を採用すると、各
冷凍機５１、５２に供給される冷却水の温度変化や各冷
凍機５１、５２の経年変化等によって、各冷凍機５１、
５２の定格能力が変動または低下した場合には、所定温
度の冷水を負荷側機器等に供給することができなくなる
といった問題もある。

【００１０】また、上述した冷水製造システムでは、２
台の冷凍機５１、５２の台数制御を行う場合において、
例えば、上流側に設置された吸収式冷凍機５２の運転を
停止しようとすると、負荷側機器等への冷水供給温度
（７℃）を確保するためには、冷凍機群５０の入口温度
制御を吸収式冷凍機５２の入口温度である１７℃から電
動ターボ冷凍機５１の入口温度である１２℃に設定変更
しなければならず、逆に、下流側に設置された電動ター
ボ冷凍機５１の運転を停止しようとすると、吸収式冷凍
機５２の容量制御温度を１２℃から７℃に設定変更しな
ければならないといった問題がある。

【００１１】さらに、冷凍機群５０の運転を停止した直
後の残留運転時には、各冷凍機５１、５２の能力が低下
することになるので、上述したように、冷凍機群５０の
入口温度制御を採用すると、所定温度の冷水を蓄熱槽等
に供給することができず、冷凍機５１、５２の残留運転
時に製造される冷水を有効に利用することができないと
いった問題もある。

【００１２】そこで、この発明の課題は、複数台の冷凍
機を直列に接続した冷水製造システムにおいて、常時、
負荷側機器等に所定温度の冷水を確実に供給することが
でき、しかも、冷凍機群を構成する複数台の冷凍機の台
数制御を簡単に行うことのできる冷水製造システムを提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記の課題
を解決するため、この発明は、送出される冷水の出口温
度がそれぞれ所定温度になるように容量制御を行う電動
式冷凍機及び非電動式冷凍機を、前記非電動式冷凍機が
上流側となるように、直列に接続した冷水製造システム
において、直列に接続された前記電動式冷凍機及び非電
動式冷凍機からなる冷凍機群から送出される冷水の温度
が所定の冷水供給温度になるように、前記冷凍機群から
送出される冷水の全部または一部を、前記冷凍機群の入
口側に戻すようにした冷凍機群の出口温度制御を採用
し、前記電動式冷凍機及び前記非電動式冷凍機の容量制
御温度を同一温度で、前記冷水供給温度より低い温度に
設定するようにしたのである。

【００１４】以上のように構成された冷水製造システム
では、冷凍機群から送出される冷水の全部または一部を
冷凍機群の入口側に戻すことによって、冷凍機群から送
出される冷水の温度が所定の冷水供給温度になるよう
に、冷凍機群の出口温度制御を採用しているので、冷凍
機群を構成している各冷凍機が十分な能力を発揮するこ
とができない運転開始時や残留運転時等であっても、所
定の冷水供給温度に冷却された冷水を確実に負荷側機器
等に供給することができる。

【００１５】しかも、この冷水製造システムでは、上述
したように、冷凍機群の出口温度制御を行うと共に、冷
凍機群を構成している電動式冷凍機及び非電動式冷凍機
の容量制御温度を同一温度で、冷水供給温度より低い温
度に設定しているので、冷凍機群を構成しているいずれ
かの冷凍機を停止させる場合でも、冷凍機群の入口温度
制御を行っている従来の冷水製造システムのように、冷
凍機群の入口温度の設定を変更したり、各冷凍機の容量
制御温度の設定を変更する必要がなく、冷凍機群を構成
する冷凍機の台数制御を簡単に行うことができると共
に、冷凍機群の出口温度制御と各冷凍機の容量制御とが
緩衝し合うことがなく、それぞれの冷水温度制御が確実
に行われる。

【００１６】また、この冷水製造システムでは、上流側
に設置されている非電動式冷凍機の容量制御温度が、下
流側に設置されている電動式冷凍機の容量制御温度と同
一温度に設定されているので、負荷側の要求熱量が非電
動式冷凍機の定格能力を下回るまでは、非電動式冷凍機
が最大能力で運転することになる。従って、下流側に設
置されている電動式冷凍機は、非電動式冷凍機によって
処理することができない熱量分を処理すればよいので、
定格能力以下で運転する時間が長くなり、エネルギコス
トの高い電力の消費量を最小限に抑えることができると
いう効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態について図面を
参照して説明する。図１に示すように、この冷水製造シ
ステム１は、電動ターボ冷凍機１１及び非電動式の吸収
式冷凍機１２を、吸収式冷凍機１２が上流側となるよう
に、直列に接続したものであり、負荷側機器や蓄熱槽等
から送られてくる温度の高い冷水が、上流側に設置され
た冷水搬送ポンプ１３によって、電動ターボ冷凍機１１
及び吸収式冷凍機１２からなる冷凍機群１０に搬送さ
れ、この冷凍機群１０によって所定の冷水供給温度に冷
却された状態で負荷側機器等に供給されるようになって
いる。

【００１８】冷凍機群１０の冷水出口側配管２１と冷水
入口側配管２２とは、図１に示すように、バイパス配管
２３によって接続されていると共に、冷水出口側配管２
１におけるバイパス配管２３の接続部分の下流側及びバ
イパス配管２３には、それぞれ逆動作する二方弁２４、
２５が設置されており、冷凍機群１０から送出される冷
水の温度が所定の冷水供給温度（例えば、７℃）以上に
なるような場合は、二方弁２５を開くことによって、冷
凍機群１０から送出される冷水の一部または全部をバイ
パス配管２３を介して冷凍機群１０の冷水入口側に戻す
ことで、冷凍機群１０の出口冷水温度が所定の冷水供給
温度を上回らないようになっている。

【００１９】また、冷凍機群１０を構成している電動タ
ーボ冷凍機１１及び吸収式冷凍機１２は、それぞれの出
口冷水温度が一定温度になるように、容量制御を行うよ
うになっており、双方の冷凍機１１、１２の容量制御温
度が同一温度で、冷水供給温度より低い温度（例えば、
６℃）に設定されている。

【００２０】以上のように構成された冷水製造システム
１では、冷凍機群１０から送出される冷水の全部または
一部を冷凍機群１０の入口側に戻すことによって、冷凍
機群１０から送出される冷水の温度が所定の冷水供給温
度になるように、冷凍機群１０の出口温度制御を行って
いるので、例えば、運転開始直後であるため、いずれか
一方または双方の冷凍機１１、１２が定格能力に到達し
ていない場合や、経年変化、冷却水の温度変動等によっ
て冷凍機１１、１２の定格能力を維持することができな
くなったような場合でも、所定の冷水供給温度以上の冷
水が負荷側機器等に供給されることがない。

【００２１】また、この冷水製造システム１の運転を停
止すると、冷凍機１１、１２が冷却能力を抑えた状態で
残留運転を行うことになるが、こういった残留運転時に
おいても、所定の冷水供給温度の冷水を確実に製造する
ことができるので、残留運転時に製造される冷水を蓄熱
槽に供給する等、有効利用を図ることができるという効
果もある。

【００２２】また、この冷水製造システム１では、上述
したように、冷凍機群１０の出口温度制御を行うと共
に、電動ターボ冷凍機１１及び吸収式冷凍機１２の容量
制御温度を同一温度に設定しているので、電動ターボ冷
凍機１１及び吸収式冷凍機１２のいずれを発停させる場
合であっても、冷凍機群１０の出口制御温度や各冷凍機
１１、１２の容量制御温度の設定を変更する必要がな
く、２台の冷凍機１１、１２の台数制御を簡単に行うこ
とができると共に、各冷凍機１１、１２の発停を自由に
行うことができるという利点がある。

【００２３】また、この冷水製造システム１では、上流
側に非電動式の吸収式冷凍機１２が設置されており、し
かも、吸収式冷凍機１２の容量制御温度が、下流側に設
置されている電動ターボ冷凍機１１の容量制御温度と同
一温度に設定されているので、電動ターボ冷凍機１１及
び吸収式冷凍機１２の双方が同時に運転している場合、
即ち、負荷側機器等の要求熱量が吸収式冷凍機１２の定
格能力を上回っている場合は、吸収式冷凍機１２が常に
最大能力で運転することになる。このため、下流側に設
置されている電動ターボ冷凍機１１は、容量制御が働い
てほとんど定格能力以下で運転することになり、エネル
ギコストの高い電力の消費量を最小限に抑えることがで
きる。

【００２４】また、この冷水製造システム１では、各冷
凍機１１、１２の容量制御温度を冷凍機群１０の出口制
御温度より低く設定しているので、冷凍機群１０の出口
温度制御と各冷凍機１１、１２の容量制御とが相互に緩
衝し合うことがなく、それぞれの冷水温度制御を確実に
行うことができる。

【００２５】なお、この実施形態では、直列に接続され
た２台の冷凍機１１、１２からなる１組の冷凍機群１０
を備えた冷水製造システム１について説明したが、本発
明の冷水製造システムはこれに限定されるものではな
く、例えば、図２に示すように、同様の冷凍機群１０を
２組または３組以上並列に設置することも可能である。

【００２６】このように、２組以上の冷凍機群１０を並
列に設置した冷水製造システム２では、冷凍機群１０単
位で冷凍機１１、１２の発停を行うことができるだけで
なく、各冷凍機群１０における、消費エネルギコストの
高い電動ターボ冷凍機１１の運転のみを停止することも
可能となるので、さらに、冷凍機１１、１２の発停に自
由度を持たせることができるという効果がある。

【００２７】また、上述した冷水製造システム１では、
２つの二方弁２４、２５を用いて、冷凍機群１０の出口
温度制御を行っているが、図２に示す冷水製造システム
２のように、合流三方弁２６を用いて各冷凍機群１０の
出口温度制御を行うことも可能である。

【００２８】また、上述した各実施形態では、冷凍機群
１０を電動ターボ冷凍機１１及び吸収式冷凍機１２の２
台の冷凍機によって構成しているが、これに限定される
ものではなく、３台以上の冷凍機を直列に接続すること
によって冷凍機群を構成することも可能である。ただ
し、３台以上の冷凍機を直列に接続する場合であって
も、非電動式冷凍機と電動式冷凍機の２種類の冷凍機を
使用し、非電動式冷凍機を電動式冷凍機の上流側に設置
しなければならないことはいうまでもない。

【００２９】また、上述した実施形態では、電動式冷凍
機として電動ターボ冷凍機を使用し、非電動式冷凍機と
して吸収式冷凍機を使用しているが、これに限定される
ものではなく、種々の冷凍機を使用することができるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる冷水製造システムの一実施形
態を示す概略構成図である。

【図２】この発明にかかる冷水製造システムの他の実施
形態を示す概略構成図である。

【図３】従来の冷水製造システムを示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１、２ 冷水製造システム １０ 冷凍機群 １１ 電動ターボ冷凍機 １２ 吸収式冷凍機 １３ 冷水搬送ポンプ ２１ 冷水出口側配管 ２２ 冷水入口側配管 ２３ バイパス配管 ２４、２５ 二方弁 ２６ 合流三方弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送出される冷水の出口温度がそれぞれ所
   定温度になるように容量制御を行う電動式冷凍機及び非
   電動式冷凍機を、前記非電動式冷凍機が上流側となるよ
   うに、直列に接続した冷水製造システムにおいて、 直列に接続された前記電動式冷凍機及び非電動式冷凍機
   からなる冷凍機群から送出される冷水の温度が所定の冷
   水供給温度になるように、前記冷凍機群から送出される
   冷水の全部または一部を、前記冷凍機群の入口側に戻す
   ようにした冷凍機群の出口温度制御を採用し、 前記電動式冷凍機及び前記非電動式冷凍機の容量制御温
   度を同一温度で、前記冷水供給温度より低い温度に設定
   するようにしたことを特徴とする冷水製造システム。