JP2005321136A - Refrigerating plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍装置に関し、特に、被冷却物への高精度な温度制御対策に係るものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and particularly relates to a highly accurate temperature control measure for an object to be cooled.
従来より、利用側との間で循環する空気やブラインなどの熱媒体を冷却する冷凍装置が、いわゆるチリングユニットとして知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a refrigeration apparatus that cools a heat medium such as air or brine that circulates with the user side is known as a so-called chilling unit (see, for example, Patent Document 1).
具体的に、上記冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次接続されてなる冷媒回路を備えている。この冷媒回路では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。そして、この冷媒回路の蒸発器と利用側である工作機械との間でブラインを循環させ、蒸発器でブラインを冷媒と熱交換させて所定温度に冷却し、そのブラインを工作機械へ供給している。 Specifically, the refrigeration apparatus includes a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected. In this refrigerant circuit, the refrigerant circulates to perform a refrigeration cycle. Then, the brine is circulated between the evaporator of the refrigerant circuit and the machine tool on the usage side, the brine is heat-exchanged with the refrigerant in the evaporator, cooled to a predetermined temperature, and the brine is supplied to the machine tool. Yes.
また、上記冷凍装置の凝縮器には、冷却水が循環する冷却水回路が接続されている。この冷却水回路は、冷却水が凝縮器で冷媒と熱交換して冷媒を凝縮させる。そして、この冷却水回路には、開度を制御することによって冷却水の流量調整を行う電動弁が設けられている。この冷凍装置では、電動弁を制御して凝縮器への冷却水の供給量を調整し、該凝縮器における熱交換量を調節している。
しかしながら、上述した従来の冷凍装置において、電動弁の制御を単純に行うと、工作機械へ供給するブラインの温度制御を高精度に行うことができないという問題があった。つまり、電動弁の開度を目標開度に一気に調整すると、凝縮器への冷却水の供給量が変動し、凝縮器の圧力が急激に変動する。つまり、冷凍サイクルにおける高圧側の圧力が急激に変動することになる。これにより、冷媒脈動が発生し、膨張弁の冷媒循環量が変動することになる。したがって、蒸発器の能力が不安定となり、ブラインの冷却温度を高精度に制御できないという問題が生じる。 However, in the above-described conventional refrigeration apparatus, there is a problem that temperature control of the brine supplied to the machine tool cannot be performed with high accuracy if the motor-operated valve is simply controlled. That is, when the opening degree of the motor-operated valve is adjusted at a stroke to the target opening degree, the amount of cooling water supplied to the condenser fluctuates and the condenser pressure fluctuates rapidly. That is, the pressure on the high pressure side in the refrigeration cycle varies rapidly. Thereby, refrigerant pulsation occurs, and the refrigerant circulation amount of the expansion valve fluctuates. Therefore, the capability of the evaporator becomes unstable, causing a problem that the cooling temperature of the brine cannot be controlled with high accuracy.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却水の供給量を調整して冷凍サイクルにおける高圧圧力を制御する冷凍装置において、その高圧圧力を急激に変動させないように冷却水の供給量を制御し、蒸発器における冷凍能力を高精度に制御することである。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to rapidly increase the high-pressure pressure in a refrigeration apparatus that controls the high-pressure pressure in the refrigeration cycle by adjusting the supply amount of cooling water. The amount of cooling water supplied is controlled so as not to fluctuate, and the refrigerating capacity of the evaporator is controlled with high accuracy.
具体的に、第１の発明は、圧縮機（32）と凝縮器（33）と膨張機構（34）と蒸発器（20）とが接続され、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（30）と、冷却水が流れ、該冷却水が上記凝縮器（33）で冷媒と熱交換して冷熱を供給する冷却系統（40）と、上記蒸発器（20）で冷媒と熱交換して冷却された熱媒体を利用側に供給する利用側系統（10）とを備えた冷凍装置を前提としている。そして、上記冷却系統（40）は、凝縮器（33）への冷却水の供給量を調節する流量調整弁（41）を備えている。一方、この冷凍装置は、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束するように上記流量調整弁（41）を制御する制御手段（50）を備えている。この制御手段（50）は、上記高圧圧力Ｐを目標収束速度Ｖｓに基づいて設定圧力Ｐｓに収束させる制御部（52）と、該制御部（52）の目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐと設定圧力Ｐｓとの偏差ｄＰに応じて変更する変更部（51）とを備えている。 Specifically, in the first invention, the compressor (32), the condenser (33), the expansion mechanism (34), and the evaporator (20) are connected, and the refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle. The refrigerant circuit (30), the cooling water flows, the cooling system (40) that exchanges heat with the refrigerant in the condenser (33) to supply cold heat, and the refrigerant (heat) in the evaporator (20). A refrigeration apparatus including a utilization side system (10) for supplying a heat medium cooled by replacement to the utilization side is assumed. The cooling system (40) includes a flow rate adjustment valve (41) that adjusts the amount of cooling water supplied to the condenser (33). On the other hand, this refrigeration apparatus includes control means (50) for controlling the flow rate adjusting valve (41) so that the high pressure P in the vapor compression refrigeration cycle converges to the set pressure Ps. This control means (50) sets the high pressure P to the set pressure Ps based on the target convergence speed Vs, and sets the target convergence speed Vs of the control section (52) to the high pressure P. A changing unit (51) that changes in accordance with the deviation dP from the pressure Ps.
上記の発明では、凝縮器（33）で冷却水から冷熱を吸熱した冷媒が、蒸発器（20）にて利用側系統（10）の熱媒体（例えば、ブラインや空気）を冷却する。この利用側系統（10）では、冷却された熱媒体を利用側（例えば、半導体製造装置など）へ供給する。 In said invention, the refrigerant | coolant which absorbed the cold heat from the cooling water with the condenser (33) cools the heat medium (for example, brine and air) of a utilization side system | strain (10) in an evaporator (20). In the utilization side system (10), the cooled heat medium is supplied to the utilization side (for example, a semiconductor manufacturing apparatus).
ここで、外乱等により冷凍サイクルにおける高圧圧力Ｐ（凝縮器（33）の圧力）が変動した場合、制御手段（50）によって冷却系統（40）の流量調整弁（41）を制御することにより、高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束する。その際、高圧圧力Ｐは、設定圧力Ｐｓとの偏差ｄＰに対応した目標収束速度Ｖｓに基づいて速度を変化させながら収束する。したがって、上記目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐが急激に変動しない速度に設定すれば、冷凍サイクルにおける高低圧差の急激な変動が抑制され、冷媒回路（30）における冷媒脈動が生じなくなる。これにより、膨張機構（34）および蒸発器（20）における冷媒循環量の急激な変動が抑制され、蒸発器（20）の能力が安定する。 Here, when the high pressure P (pressure of the condenser (33)) in the refrigeration cycle fluctuates due to disturbance or the like, by controlling the flow rate adjustment valve (41) of the cooling system (40) by the control means (50), The high pressure P converges to the set pressure Ps. At that time, the high pressure P converges while changing the speed based on the target convergence speed Vs corresponding to the deviation dP from the set pressure Ps. Therefore, if the target convergence speed Vs is set to a speed at which the high pressure P does not rapidly change, rapid fluctuation of the high / low pressure difference in the refrigeration cycle is suppressed, and refrigerant pulsation in the refrigerant circuit (30) does not occur. Thereby, rapid fluctuations in the refrigerant circulation amount in the expansion mechanism (34) and the evaporator (20) are suppressed, and the ability of the evaporator (20) is stabilized.
さらに、本発明では、高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束して安定するまでの収束時間を考慮して目標収束速度Ｖｓを設定すれば、蒸発器（20）の能力を安定させつつ、制御時間をも調節できる。 Furthermore, in the present invention, if the target convergence speed Vs is set in consideration of the convergence time until the high pressure P converges to the set pressure Ps and stabilizes, the control time is maintained while stabilizing the capacity of the evaporator (20). Can also be adjusted.
また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記目標収束速度Ｖｓは、Ｖｓ＝定数ｋ×偏差ｄＰn（定数ｎ≧１）で定められる。 In a second aspect based on the first aspect, the target convergence speed Vs is determined by Vs = constant k × deviation dP n (constant n ≧ 1).
上記の発明では、例えば定数ｎ＝１の場合、図２に示すように、Ｖｓ＝定数ｋ×偏差ｄＰとなり、偏差ｄＰが小さくなるに従って目標収束速度Ｖｓが比例的に小さくなるように設定される。つまり、偏差ｄＰが大きいときは、高圧圧力Ｐが大きく収束し、偏差ｄＰが小さいときは、高圧圧力Ｐが小さく収束する。これにより、いわゆる高圧圧力Ｐのオーバーシュートおよびアンダーシュートが確実に防止される。 In the above invention, for example, when the constant n = 1, as shown in FIG. 2, Vs = constant k × deviation dP, and the target convergence speed Vs is set proportionally smaller as the deviation dP becomes smaller. . That is, when the deviation dP is large, the high pressure P converges greatly, and when the deviation dP is small, the high pressure P converges small. Thereby, the overshoot and undershoot of the so-called high pressure P are reliably prevented.
したがって、第１の発明によれば、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束するように上記流量調整弁（41）を制御する制御手段（50）を備え、該制御手段（50）に、高圧圧力Ｐを目標収束速度Ｖｓに基づいて設定圧力Ｐｓに収束させる制御部（52）と、該制御部（52）の目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐと設定圧力Ｐｓとの偏差ｄＰに応じて変更する変更部（51）とを設けるようにしたので、目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐが急激に変動しない範囲で設定することにより、冷媒回路（30）における高低圧差の急激な変動を抑制でき、蒸発器（20）における冷媒循環量の急激変動を抑制できる。したがって、蒸発器（20）の能力を安定させることができるので、利用側へ供給する空気やブラインなどの熱媒体の温度を高精度に制御することができる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, the control means (50) is provided for controlling the flow rate adjusting valve (41) so that the high pressure P in the vapor compression refrigeration cycle converges to the set pressure Ps. 50), the control unit (52) for converging the high pressure P to the set pressure Ps based on the target convergence speed Vs, and the deviation of the target convergence speed Vs of the control unit (52) from the high pressure P and the set pressure Ps Since the changing unit (51) that changes in accordance with dP is provided, the target convergence speed Vs is set in a range in which the high pressure P does not fluctuate rapidly. The fluctuation can be suppressed, and the rapid fluctuation of the refrigerant circulation amount in the evaporator (20) can be suppressed. Therefore, since the capability of the evaporator (20) can be stabilized, the temperature of the heat medium such as air or brine supplied to the use side can be controlled with high accuracy.
また、上記の発明によれば、高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束して安定するまでの収束時間を考慮して目標収束速度Ｖｓを設定すれば、蒸発器（20）の能力を安定させつつ、制御時間をも調節できる。 Moreover, according to said invention, if the target convergence speed Vs is set in consideration of the convergence time until the high pressure P converges to the set pressure Ps and stabilizes, the ability of the evaporator (20) is stabilized. The control time can also be adjusted.
また、第２の発明によれば、目標収束速度ＶｓをＶｓ＝定数ｋ×偏差ｄＰn（定数ｎ≧１）で定め、偏差ｄＰが大きいときは、高圧圧力Ｐが大きく収束し、偏差ｄＰが小さいときは、高圧圧力Ｐが小さく収束するように目標収束速度Ｖｓを設定するようにしたので、いわゆる高圧圧力Ｐのオーバーシュートおよびアンダーシュートを確実に防止することができる。 According to the second invention, the target convergence speed Vs is determined by Vs = constant k × deviation dP n (constant n ≧ 1), and when the deviation dP is large, the high pressure P converges greatly, and the deviation dP is When the pressure is small, the target convergence speed Vs is set so that the high pressure P converges small, so that overshoot and undershoot of the high pressure P can be reliably prevented.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《発明の実施形態１》
本実施形態に係る空気調和装置は、本発明の冷凍装置を構成しており、温調された被処理空気を温度制御対象である半導体製造装置に供給し、この半導体製造装置の温度を一定に保持するためのものである。図１に示すように、上記空気調和装置（1）は、利用側系統（10）と冷媒回路（30）と冷却系統である冷却水回路（40）とを備えている。
Embodiment 1 of the Invention
The air conditioning apparatus according to the present embodiment constitutes the refrigeration apparatus of the present invention, supplies the temperature-controlled air to be processed to a semiconductor manufacturing apparatus that is a temperature control target, and keeps the temperature of the semiconductor manufacturing apparatus constant. It is for holding. As shown in FIG. 1, the said air conditioning apparatus (1) is provided with the utilization side system | strain (10), the refrigerant circuit (30), and the cooling water circuit (40) which is a cooling system.
上記利用側系統（10）は、横長のケーシング（10a）内に熱媒体である被処理空気が流通する空気通路（11）を備えている。このケーシング（10a）には、被処理空気が空気通路（11）に導入される流入口（12）と、空気通路（11）の被処理空気が温度制御対象に供給される流出口（13）とが形成されている。 The utilization side system (10) includes an air passage (11) through which air to be treated as a heat medium flows in a horizontally long casing (10a). The casing (10a) includes an inlet (12) through which the air to be treated is introduced into the air passage (11), and an outlet (13) through which the air to be treated in the air passage (11) is supplied to the temperature control target. And are formed.
上記空気通路（11）には、概ね上流側より順に、蒸発器（20）、ファン（21）、ヒータ（22）およびフィルタ（23）が配設されている。 In the air passage (11), an evaporator (20), a fan (21), a heater (22), and a filter (23) are arranged generally in order from the upstream side.
上記蒸発器（20）は、冷媒回路（30）に接続され、流入口（12）より導入された被処理空気が冷媒回路（30）の冷媒と熱交換して冷却される冷却器として機能するものである。そして、この蒸発器（20）は、例えばフィンコイル型熱交換器により構成されている。 The evaporator (20) is connected to the refrigerant circuit (30), and functions as a cooler that cools the air to be treated introduced from the inlet (12) by exchanging heat with the refrigerant in the refrigerant circuit (30). Is. And this evaporator (20) is comprised by the fin coil type heat exchanger, for example.
上記ファン（21）は、流入口（12）より空気通路（11）に被処理空気を吸引し、この被処理空気を流出口（13）より温度制御対象に供給するものである。 The fan (21) sucks air to be treated from the inlet (12) into the air passage (11) and supplies the air to be treated to the temperature control target from the outlet (13).
上記ヒータ（22）は、蒸発器（20）で冷却された被処理空気を加熱して温調するためのものである。このヒータ（22）は、空気通路（11）の流通断面に亘って配置形成されている。 The heater (22) is for heating and adjusting the temperature of the air to be treated cooled by the evaporator (20). The heater (22) is arranged and formed over the flow cross section of the air passage (11).
上記フィルタ（23）は、ヒータ（22）で温調された被処理空気中の塵埃を捕集するためのものである。このフィルタ（23）は、例えば、ＵＬＰＡフィルタ（ultra low penetration airfilter）などで構成され、被処理空気中の微細な粉塵までも捕集可能となっている。 The said filter (23) is for collecting the dust in the to-be-processed air temperature-controlled by the heater (22). The filter (23) is configured by, for example, an ULPA filter (ultra low penetration airfilter), and can collect even fine dust in the air to be treated.
また、上記ヒータ（22）とフィルタ（23）との間には第１空気温度センサ（2a）が、上記フィルタ（23）の下流側には第２空気温度センサ（2b）がそれぞれ配置されている。上記第１空気温度センサ（2a）は、ヒータ（22）によって温調された被処理空気の温度を検出し、上記第２空気温度センサ（2b）は、フィルタ（23）通過後の被処理空気の温度を検出する。そして、これら空気温度センサ（2a,2b）の検出温度に基づいてヒータ（22）の能力が調整される。なお、上記空気温度センサ（2a,2b）は、例えば白金（Ｐｔ）材料からなる測温抵抗体で構成されている。 A first air temperature sensor (2a) is disposed between the heater (22) and the filter (23), and a second air temperature sensor (2b) is disposed downstream of the filter (23). Yes. The first air temperature sensor (2a) detects the temperature of the air to be treated, which is temperature-controlled by the heater (22), and the second air temperature sensor (2b) is the air to be treated after passing through the filter (23). Detect the temperature. And the capability of a heater (22) is adjusted based on the detected temperature of these air temperature sensors (2a, 2b). The air temperature sensors (2a, 2b) are constituted by a resistance temperature detector made of, for example, platinum (Pt) material.
上記冷媒回路（30）は、上記蒸発器（20）、アキュムレータ（31）、圧縮機（32）、凝縮器（33）および膨張機構である膨張弁（34）が順に配管接続されて閉回路に形成され、冷媒が充填されている。この冷媒回路（30）は、充填された冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。 In the refrigerant circuit (30), the evaporator (20), the accumulator (31), the compressor (32), the condenser (33), and the expansion valve (34) as an expansion mechanism are connected in order to form a closed circuit. Formed and filled with refrigerant. The refrigerant circuit (30) is configured to perform a vapor compression refrigeration cycle by circulating the filled refrigerant.
上記圧縮機（32）は、例えば、全密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成されている。この圧縮機（32）は、電動機がインバータ制御されて容量が段階的又は連続的に可変となる可変容量圧縮機である。 The compressor (32) is constituted by, for example, a hermetic high-pressure dome type scroll compressor. The compressor (32) is a variable capacity compressor whose capacity is variable stepwise or continuously by inverter control of the electric motor.
上記凝縮器（33）は、いわゆるプレート式熱交換器により構成されている。この凝縮器（33）には、圧縮機（32）で圧縮された高温高圧の冷媒が流れる冷媒通路（33a）と、冷却水が流れる冷却水通路（33b）とが形成されている。そして、この凝縮器（33）は、冷媒通路（33a）の冷媒が冷却水通路（33b）の冷却水と熱交換して凝縮するように構成されている。 The condenser (33) is a so-called plate heat exchanger. The condenser (33) is formed with a refrigerant passage (33a) through which high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor (32) flows, and a cooling water passage (33b) through which cooling water flows. The condenser (33) is configured such that the refrigerant in the refrigerant passage (33a) exchanges heat with the cooling water in the cooling water passage (33b) and condenses.
上記冷媒回路（30）には、ガス冷媒導入管（36）が設けられている。このガス冷媒導入管（36）の一端は、圧縮機（32）の吐出配管に接続され、他端は、圧縮機（32）の吸入側であるアキュムレータ（31）の上流側配管に接続されている。そして、上記ガス冷媒導入管（36）には、上述の膨張弁により構成された導入弁（35）が設けられている。 The refrigerant circuit (30) is provided with a gas refrigerant introduction pipe (36). One end of the gas refrigerant introduction pipe (36) is connected to the discharge pipe of the compressor (32), and the other end is connected to the upstream pipe of the accumulator (31) which is the suction side of the compressor (32). Yes. The gas refrigerant introduction pipe (36) is provided with an introduction valve (35) constituted by the expansion valve described above.
また、上記冷媒回路（30）は、アキュムレータ（31）の上流側に設けられた圧縮機（32）の吸入温度センサ（3a）および吸入圧力センサ（3b）と、圧縮機（32）の吐出配管に設けられた圧縮機（32）の吐出温度センサ（3c）および吐出圧力センサ（3d）とを備えている。この吐出圧力センサ（3d）の検出圧力は、凝縮器（33）の圧力を表している。 The refrigerant circuit (30) includes a suction temperature sensor (3a) and a suction pressure sensor (3b) of the compressor (32) provided on the upstream side of the accumulator (31), and a discharge pipe of the compressor (32). And a discharge temperature sensor (3c) and a discharge pressure sensor (3d) of the compressor (32) provided in the compressor. The detected pressure of the discharge pressure sensor (3d) represents the pressure of the condenser (33).
上記冷却水回路（40）は、凝縮器（33）の冷却水通路（33b）に接続されている。この冷却水回路（40）では、冷却塔（図示せず）より送られた冷却媒体である冷却水が冷却水通路（33b）へ流れて冷媒と熱交換し、再び冷却塔へ戻る循環を繰り返す。この冷却水回路（40）は、凝縮器（33）における冷却水の循環量を調整する流量調整弁としての電動弁（41）を備えている。この電動弁（41）は、冷却水通路（33b）よりも下流側に設けられている。この電動弁（41）は、例えば凝縮器（33）における冷却水の循環量が不足している場合において開度を大きくし、循環量が過剰な場合において開度を小さくする。また、上記冷却水通路（33b）の上流側には、冷却水の温度を検出する水温センサ（4a）が設けられている。 The cooling water circuit (40) is connected to the cooling water passage (33b) of the condenser (33). In this cooling water circuit (40), cooling water, which is a cooling medium sent from a cooling tower (not shown), flows into the cooling water passage (33b), exchanges heat with the refrigerant, and repeats circulation to return to the cooling tower again. . The cooling water circuit (40) includes an electric valve (41) as a flow rate adjusting valve that adjusts the circulation amount of the cooling water in the condenser (33). The motor-operated valve (41) is provided on the downstream side of the cooling water passage (33b). The motor-operated valve (41) increases the opening when the circulating amount of cooling water in the condenser (33) is insufficient, for example, and decreases the opening when the circulating amount is excessive. A water temperature sensor (4a) for detecting the temperature of the cooling water is provided on the upstream side of the cooling water passage (33b).
上記空気調和装置（1）は、コントローラ（50）を備えている。このコントローラ（50）には、制御部（52）と変更部（51）とが設けられている。このコントローラ（50）は、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束するように電動弁（41）を開度制御する制御手段を構成している。上記高圧圧力Ｐは、吐出圧力センサ（3d）の検出圧力であり、設定圧力Ｐｓは、圧力Ｐの予め設定された目標圧力である。 The air conditioner (1) includes a controller (50). The controller (50) is provided with a control unit (52) and a changing unit (51). The controller (50) constitutes control means for controlling the opening degree of the motor-operated valve (41) so that the high pressure P in the vapor compression refrigeration cycle converges to the set pressure Ps. The high pressure P is a detected pressure of the discharge pressure sensor (3d), and the set pressure Ps is a preset target pressure of the pressure P.
上記制御部（52）は、高圧圧力Ｐを目標収束速度Ｖｓに基づいて設定圧力Ｐｓに収束させるように構成されている。上記変更部（51）は、上記制御部（52）の目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐと設定圧力Ｐｓとの偏差ｄＰに応じて変更するように構成されている。つまり、上記目標収束速度Ｖｓは、偏差ｄＰごとに予め入力設定されている。具体的に、この目標収束速度Ｖｓは、Ｖｓ＝定数ｋ×偏差ｄＰnで定められ、定数ｎ＝１に設定されている。つまり、Ｖｓ＝定数ｋ×偏差ｄＰとなり、図２に示すように、偏差ｄＰが小さくなるに従って目標収束速度Ｖｓも比例的に小さくなるように設定される。そして、この目標収束速度Ｖｓは、高圧圧力Ｐが急激に変動しない範囲で設定されている。また、この目標収束速度Ｖｓは、高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束して安定するまでの収束時間が極端に遅くならない範囲で設定されている（例えば、図中に示す破線を参照）。つまり、この目標収束速度Ｖｓの設定により、収束時間を調節できる。例えば、収束時間を短くしたい場合は、高圧圧力Ｐが急激な変動を起こさない程度に図中の目標収束速度Ｖｓ線の傾きを大きくする方向に設定すればよく、また収束時間をゆっくりさせたい場合は、図中の目標収束速度Ｖｓ線の傾きを小さくする方向に設定すればよい。 The control unit (52) is configured to converge the high pressure P to the set pressure Ps based on the target convergence speed Vs. The change unit (51) is configured to change the target convergence speed Vs of the control unit (52) according to a deviation dP between the high pressure P and the set pressure Ps. That is, the target convergence speed Vs is set in advance for each deviation dP. Specifically, the target convergence speed Vs is determined by Vs = constant k × deviation dP n , and is set to a constant n = 1. That is, Vs = constant k × deviation dP, and as shown in FIG. 2, the target convergence speed Vs is set to be proportionally smaller as the deviation dP is smaller. The target convergence speed Vs is set in a range in which the high pressure P does not change rapidly. The target convergence speed Vs is set in a range in which the convergence time until the high pressure P converges to the set pressure Ps and stabilizes is not extremely slow (for example, refer to the broken line shown in the figure). That is, the convergence time can be adjusted by setting the target convergence speed Vs. For example, when it is desired to shorten the convergence time, it is sufficient to set the inclination of the target convergence speed Vs line in the figure so that the high pressure P does not change rapidly, and when it is desired to slow down the convergence time. May be set in a direction to decrease the slope of the target convergence speed Vs line in the figure.
以上により、高圧圧力Ｐは、図３に示すように、急激に変動することなく、割と緩やかな収束状態を示す。ここで、例えば、ある偏差ｄＰ時に、高圧圧力Ｐの実際の変化速度がその偏差ｄＰに対応する目標収束速度Ｖｓよりも極端に小さくなった場合（図中のａ方向）には、高圧圧力Ｐの変化速度を増大させるように電動弁（41）の開度制御を行う。これにより、高圧圧力Ｐのオーバーシュートを抑制できる。また、逆に、高圧圧力Ｐの実際の変化速度がその偏差ｄＰに対応する目標収束速度Ｖｓよりも大きくなった場合（図中のｃ方向）には、高圧圧力Ｐの変化速度を低下させるように電動弁（41）の開度制御を行う。これにより、高圧圧力Ｐのアンダーシュートを抑制できる。また、高圧圧力Ｐの実際の変化速度がその偏差ｄＰに対応する目標収束速度Ｖｓよりも少し小さくなった場合（図中のｂ方向）には、高圧圧力Ｐの変化速度を少し増大させるように電動弁（41）の開度制御を行う。これにより、予め設定した収束時間を確保することができる。なお、高圧圧力Ｐを設定圧力Ｐｓより低い状態から収束させる場合（図中の下側の破線におけるｄ，ｅおよびｆ方向）においても、同様に電動弁（41）の開度制御を行うことにより、高圧圧力Ｐのオーバーシュート等を抑制することができる。 As described above, the high pressure P does not change rapidly as shown in FIG. Here, for example, when the actual change speed of the high pressure P becomes extremely smaller than the target convergence speed Vs corresponding to the deviation dP at a certain deviation dP (a direction in the figure), the high pressure P The opening degree of the motor-operated valve (41) is controlled so as to increase the change speed of the motor. Thereby, the overshoot of the high pressure P can be suppressed. Conversely, when the actual change speed of the high pressure P becomes larger than the target convergence speed Vs corresponding to the deviation dP (direction c in the figure), the change speed of the high pressure P is decreased. The opening of the motor-operated valve (41) is controlled. Thereby, the undershoot of the high pressure P can be suppressed. When the actual change speed of the high pressure P is slightly smaller than the target convergence speed Vs corresponding to the deviation dP (direction b in the figure), the change speed of the high pressure P is slightly increased. The opening degree of the motorized valve (41) is controlled. Thereby, a preset convergence time can be ensured. In the case where the high pressure P is converged from a state lower than the set pressure Ps (directions d, e and f in the lower broken line in the figure), the opening degree of the motor-operated valve (41) is similarly controlled. Further, overshoot of the high pressure P can be suppressed.
−運転動作−
次に、本実施形態に係る空気調和装置（1）の運転動作について説明する。
-Driving action-
Next, the operation of the air conditioner (1) according to this embodiment will be described.
この空気調和装置（1）の運転時には、ファン（21）が起動し、被処理空気がケーシング（10a）の流入口（12）より空気通路（11）へ吸引される。一方、上記冷媒回路（30）では、圧縮機（32）が起動し、冷媒が冷媒回路（30）内を循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。 During the operation of the air conditioner (1), the fan (21) is activated and the air to be treated is sucked into the air passage (11) from the inlet (12) of the casing (10a). On the other hand, in the refrigerant circuit (30), the compressor (32) is activated, and the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (30) to perform a vapor compression refrigeration cycle.
具体的に、上記冷媒回路（30）では、圧縮機（32）から吐出されたガス冷媒が凝縮器（33）で冷却水と熱交換して凝縮し、膨張弁（34）で減圧された後、蒸発器（20）で空気通路（11）の被処理空気と熱交換して蒸発し、再び圧縮機（32）に戻る。この蒸発器（20）を流通する被処理空気は、冷媒により吸熱されて所定温度に冷却される。この蒸発器（20）を通過した被処理空気は、ヒータ（22）で所定温度に温調される。そして、この被処理空気は、フィルタ（23）によって塵埃が捕集された後、流出口より温度制御対象に供給される。 Specifically, in the refrigerant circuit (30), after the gas refrigerant discharged from the compressor (32) is condensed by exchanging heat with cooling water in the condenser (33) and decompressed by the expansion valve (34). The evaporator (20) evaporates by exchanging heat with the air to be treated in the air passage (11) and returns to the compressor (32) again. The air to be processed flowing through the evaporator (20) is absorbed by the refrigerant and cooled to a predetermined temperature. The air to be processed that has passed through the evaporator (20) is adjusted to a predetermined temperature by the heater (22). Then, after the dust is collected by the filter (23), the air to be treated is supplied from the outlet to the temperature control target.
上記凝縮器（33）へ供給される冷却水は、冷却水回路（40）の電動弁（41）により流量調整されている。つまり、凝縮器（33）における熱交換量が所定量となるように冷却水の供給量が調整されている。ここで、凝縮器（33）における熱交換量が外乱等により変動し、吐出圧力センサ（3d）の検出圧力Ｐが変動した場合、コントローラ（50）が検出圧力Ｐを設定圧力Ｐｓに収束させるように電動弁（41）を開度制御する。その際、検出圧力Ｐは、図３に示すように、急激に変動することなく、緩やかに設定圧力Ｐｓに確実に収束する。これにより、冷媒回路（30）における高低圧差が急激に変動することはないので、冷媒脈動を抑制できる。したがって、上記膨張弁（34）および蒸発器（20）における冷媒循環量の急激な変動を抑制できるので、蒸発器（20）の能力を確実に安定させることができる。この結果、利用側へ供給する被処理空気の温度を高精度に制御することができる。 The flow rate of the cooling water supplied to the condenser (33) is adjusted by an electric valve (41) of the cooling water circuit (40). That is, the supply amount of the cooling water is adjusted so that the heat exchange amount in the condenser (33) becomes a predetermined amount. Here, when the heat exchange amount in the condenser (33) fluctuates due to disturbance or the like, and the detected pressure P of the discharge pressure sensor (3d) fluctuates, the controller (50) converges the detected pressure P to the set pressure Ps. The opening of the motorized valve (41) is controlled. At that time, as shown in FIG. 3, the detected pressure P does not rapidly change and reliably converges to the set pressure Ps gently. Thereby, since the high / low pressure difference in the refrigerant circuit (30) does not fluctuate rapidly, refrigerant pulsation can be suppressed. Therefore, since rapid fluctuations in the refrigerant circulation amount in the expansion valve (34) and the evaporator (20) can be suppressed, the capacity of the evaporator (20) can be reliably stabilized. As a result, the temperature of the air to be processed supplied to the user side can be controlled with high accuracy.
また、上記検出圧力Ｐが収束する途中において、オーバーシュートおよびアンダーシュートが生じないように検出圧力Ｐの収束速度が調節されるので、一層高精度な制御が可能となる。また、この検出圧力Ｐの収束速度が制御されているので、検出圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束するまでの収束時間を予め設定した時間通りにすることができる。 Further, since the convergence speed of the detected pressure P is adjusted so that overshoot and undershoot do not occur during the convergence of the detected pressure P, control with higher accuracy is possible. Further, since the convergence speed of the detected pressure P is controlled, the convergence time until the detected pressure P converges to the set pressure Ps can be set to a preset time.
−実施形態の効果−
以上のように、本実施形態１によれば、コントローラ（50）に高圧圧力Ｐを目標収束速度Ｖｓに基づいて設定圧力Ｐｓに収束させる制御部（52）と、該制御部（52）の目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐと設定圧力Ｐｓとの偏差ｄＰに応じて変更する変更部（51）とを設けるようにしたので、目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐが急激に変動しない範囲で設定することにより、冷媒回路（30）における高低圧差の急激な変動を抑制でき、蒸発器（20）における冷媒循環量の急激変動を抑制することができる。したがって、上記蒸発器（20）の能力を安定させることができるので、利用側へ供給する空気の温度を高精度に制御することができる。
-Effect of the embodiment-
As described above, according to the first embodiment, the controller (52) causes the controller (50) to converge the high pressure P to the set pressure Ps based on the target convergence speed Vs, and the target of the controller (52). Since the changing portion (51) for changing the convergence speed Vs according to the deviation dP between the high pressure P and the set pressure Ps is provided, the target convergence speed Vs is set within a range in which the high pressure P does not change rapidly. By this, the rapid fluctuation | variation of the high-low pressure difference in a refrigerant circuit (30) can be suppressed, and the sudden fluctuation | variation of the refrigerant | coolant circulation amount in an evaporator (20) can be suppressed. Therefore, since the capability of the evaporator (20) can be stabilized, the temperature of the air supplied to the use side can be controlled with high accuracy.
また、上記高圧圧力Ｐがオーバーシュートおよびアンダーシュートが生じないように、また高圧圧力Ｐの予め設定した収束時間を守るように収束させることができるので、一層高精度な制御が可能となる。 Further, since the high pressure P can be converged so that overshoot and undershoot do not occur and the preset convergence time of the high pressure P is kept, control with higher accuracy is possible.
《その他の実施形態》
上記実施形態では、利用側へ供給する熱媒体を空気とする空気調和装置について説明したが、本発明は、熱媒体をブラインや純水としたいわゆるチリングユニットなどに適用してもよい。
<< Other Embodiments >>
In the above embodiment, the air conditioner using air as the heat medium supplied to the use side has been described. However, the present invention may be applied to a so-called chilling unit in which the heat medium is brine or pure water.
また、上記実施形態では、目標収束速度Ｖｓの設定式における定数ｎの値を１としたが、１より大きい値としてもよい。その場合、圧力の偏差ｄＰが小さいときと大きいときとの目標収束速度Ｖｓの速度差がさらに大きくなる。つまり、偏差ｄＰが著しく大きいときは、高圧圧力Ｐが一層早い速度で収束する。これにより、例えば、高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓより大幅にずれる傾向にある装置において、収束時間を早くすることができる。 In the above embodiment, the value of the constant n in the setting equation for the target convergence speed Vs is 1, but it may be a value larger than 1. In this case, the speed difference of the target convergence speed Vs between when the pressure deviation dP is small and large is further increased. That is, when the deviation dP is extremely large, the high pressure P converges at a faster speed. Thereby, for example, in a device in which the high pressure P tends to deviate significantly from the set pressure Ps, the convergence time can be shortened.
以上説明したように、本発明は、半導体製造装置などの被冷却物に対して高精度な温度制御が必要な冷凍装置として有用である。 As described above, the present invention is useful as a refrigeration apparatus that requires highly accurate temperature control for an object to be cooled such as a semiconductor manufacturing apparatus.
1 空気調和装置（冷凍装置）
10 利用側系統
20 蒸発器
32 圧縮機
33 凝縮器
34 膨張弁（膨張機構）
40 冷却水回路（冷却系統）
50 コントローラ（制御手段）
51 設定部
52 制御部
1 Air conditioner (refrigeration equipment)
10 User system
20 Evaporator
32 Compressor
33 Condenser
34 Expansion valve (expansion mechanism)
40 Cooling water circuit (cooling system)
50 controller (control means)
51 Setting section
52 Control unit
Claims (2)
冷却水が流れ、該冷却水が上記凝縮器（33）で冷媒と熱交換して冷熱を供給する冷却系統（40）と、
上記蒸発器（20）で冷媒と熱交換して冷却された熱媒体を利用側に供給する利用側系統（10）とを備えた冷凍装置であって、
上記冷却系統（40）は、凝縮器（33）への冷却水の供給量を調節する流量調整弁（41）を備える一方、
上記蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける高圧圧力Ｐが設定圧力Ｐｓに収束するように上記流量調整弁（41）を制御する制御手段（50）を備え、
該制御手段（50）は、上記高圧圧力Ｐを目標収束速度Ｖｓに基づいて設定圧力Ｐｓに収束させる制御部（52）と、該制御部（52）の目標収束速度Ｖｓを高圧圧力Ｐと設定圧力Ｐｓとの偏差ｄＰに応じて変更する変更部（51）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。 A refrigerant circuit (30) in which a compressor (32), a condenser (33), an expansion mechanism (34), and an evaporator (20) are connected, and the refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle;
A cooling system (40) in which cooling water flows, and the cooling water exchanges heat with the refrigerant in the condenser (33) to supply cold heat;
A refrigeration apparatus comprising a utilization side system (10) for supplying a heat medium cooled by exchanging heat with a refrigerant in the evaporator (20) to the utilization side,
While the cooling system (40) includes a flow rate adjustment valve (41) for adjusting the amount of cooling water supplied to the condenser (33),
Control means (50) for controlling the flow rate adjustment valve (41) so that the high pressure P in the vapor compression refrigeration cycle converges to a set pressure Ps;
The control means (50) sets the high pressure P to the set pressure Ps based on the target convergence speed Vs, and sets the target convergence speed Vs of the control section (52) to the high pressure P. A refrigeration apparatus comprising: a changing unit (51) that changes in accordance with a deviation dP from the pressure Ps.
上記目標収束速度Ｖｓは、Ｖｓ＝定数ｋ×偏差ｄＰn（定数ｎ≧１）で定められる
ことを特徴とする冷凍装置。
In claim 1,
The target convergence speed Vs is determined by Vs = constant k × deviation dP n (constant n ≧ 1).
Priority Applications (1)
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| JP2004138884A JP2005321136A (en) | 2004-05-07 | 2004-05-07 | Refrigerating plant |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012237494A (en) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Hoshizaki Electric Co Ltd | Refrigerating device |
| JP2018031483A (en) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | オリオン機械株式会社 | Hydrogen gas cooling device |
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2004
- 2004-05-07 JP JP2004138884A patent/JP2005321136A/en active Pending
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