JP2008157490A - 冷凍機の運転制御装置および冷凍機の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】状況に応じて冷凍機の運転状態を適切に選択できる冷凍機の運転制御装置および運転制御方法を提供する。
【解決手段】 演算手段２１は、運転対象となる冷凍装置の組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率の演算結果を与える。選択手段２２は、演算手段２１により算出された、その時の負荷熱量における上記効率が最大となるパターンを、上記の組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択する。切替制御手段２３は、選択手段２２による上記パターンの切り換えの過渡期における冷凍装置群Ｆの運転状況を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御装置および運転制御方法に関する。

複数の冷凍機の運転状態を制御する方法として、冷凍機の運転台数を最小化する制御方式が知られている。必要最小限の運転台数を設定することにより、冷凍機、冷凍塔、冷却水ポンプなどの補機の運転時間の短縮を図るものである（特許文献１等参照）。
特開２００６−１７７５６８号公報

しかし、必要最小限度の運転台数となるように制御しても、その時々の冷凍システム全体としての効率が最大にならない場合や、運転コストが最小とならない場合がある。とくに、異種の冷凍機や異容量の冷凍機が混在する場合には、運転機の組み合わせパターンを考慮しなくてはならず、単なる台数制御を適用することができない。また、同一の冷凍機を使用していても、その台数が多くなれば、運転台数を最小化する制御は、効率や運転コストの点での最良状態を導かない。

本発明の目的は、状況に応じて冷凍機の運転状態を適切に選択できる冷凍機の運転制御装置および運転制御方法を提供することにある。

本発明の冷凍機の運転制御装置は、複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御装置において、前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率の演算結果を与える演算手段と、前記演算手段により算出された、その時の負荷熱量における前記効率が最大となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。
この冷凍機の運転制御装置によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率を算出し、その時の負荷熱量における効率が最大となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、効率を最大化することができる。

各前記冷凍機に供給される冷却水の冷却水温度を計測する温度計測手段を備え、前記演算手段は、前記温度計測手段により得られる前記冷却水温度および当該冷却水温度における各冷凍機の負荷−効率特性を用いて、前記効率を算出してもよい。

本発明の冷凍機の運転制御装置は、複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御装置において、前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を与える演算手段と、前記演算手段により算出された、その時の負荷熱量における前記コストが最小となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。
この冷凍機の運転制御装置によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を算出し、その時の負荷熱量におけるコストが最小となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、コストを最小化することができる。

各前記冷凍機に供給される冷却水の冷却水温度を計測する温度計測手段を備え、前記演算手段は、前記温度計測手段により得られる前記冷却水温度および当該冷却水温度における各冷凍機の負荷−効率特性を用いて、前記コストを算出してもよい。

前記選択手段による前記パターンの切り換えの過渡期における冷凍機の運転状況を制御する切替制御手段を備えてもよい。

本発明の冷凍機の運転制御方法は、複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御方法において、前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率の演算結果を与えるステップと、前記演算結果を与えるステップにより算出された、その時の負荷熱量における前記効率が最大となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するステップと、を備えることを特徴とする。
この冷凍機の運転制御方法によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率を算出し、その時の負荷熱量における効率が最大となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、効率を最大化することができる。

本発明の冷凍機の運転制御方法は、複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御方法において、前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を与えるステップと、前記演算結果を与えるステップにより算出された、その時の負荷熱量における前記コストが最小となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するステップと、を備えることを特徴とする。
この冷凍機の運転制御方法によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を算出し、その時の負荷熱量におけるコストが最小となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、コストを最小化することができる。

本発明の冷凍機の運転制御装置によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率を算出し、その時の負荷熱量における効率が最大となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、効率を最大化することができる。

本発明の冷凍機の運転制御装置によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を算出し、その時の負荷熱量におけるコストが最小となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、コストを最小化することができる。

本発明の冷凍機の運転制御方法によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率を算出し、その時の負荷熱量における効率が最大となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、効率を最大化することができる。

本発明の冷凍機の運転制御方法によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を算出し、その時の負荷熱量におけるコストが最小となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、コストを最小化することができる。

以下、図１および図２を参照して、本発明による冷凍機の運転制御装置の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の運転制御装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の運転制御装置は、冷水を供給する第１装置Ｆ１〜第ｎ装置Ｆｎからなる冷凍装置群Ｆと、需要側還り冷水を受けて冷凍装置群Ｆに与える冷水還ヘッダー１７と、冷凍装置群Ｆからの冷水を受けて需要側に供給する冷水往ヘッダー１８と、使用する第１装置Ｆ１〜第ｎ装置Ｆｎを切り替えるための情報処理を実行する情報処理部２と、を備える。

図１に示すように、第１装置Ｆ１は、冷凍機１１と、冷凍機１１に冷却水を供給する冷凍塔１２と、冷却水を循環させるためのポンプ１３と、冷却水の温度を計測するための温度計測器１４と、需要側の冷水を循環させるためのポンプ１５と、を具備する。他の装置Ｆ２〜Ｆｎも基本的に同等の構成をとるが、各冷凍装置（第１装置Ｆ１〜第ｎ装置Ｆｎ）として、異種の冷凍装置や異容量の冷凍装置が混在していてもよい。

また、情報処理部２は、運転対象となる冷凍装置の組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率の演算結果を与える演算手段２１と、演算手段２１により算出された、その時の負荷熱量における上記効率が最大となるパターンを、上記の組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択する選択手段２２と、選択手段２２による上記パターンの切り換えの過渡期における冷凍装置群Ｆの運転状況を制御する切替制御手段２３と、を構成する。

図２は、上記組み合わせパターンを定義するためのテーブル群を例示する図であり、図２（ａ）は、グループＡ，Ｂ，Ｃがそれぞれ属する装置群を定義するテーブルを示している。図２（ａ）に示す例では、第１装置〜第ｋ装置が「グループＡ」を、第（ｋ＋１）装置〜第ｍ装置が「グループＢ」を、第（ｍ＋１）装置〜第ｎ装置が「グループＣ」を、それぞれ構成している。

また、図２（ｂ）は、組み合わせパターンをグループＡ，Ｂ，Ｃを用いて定義するテーブルを示している。図２（ｂ）の例では、「パターン１」は、「グループＡ」のみを動作させるパターンを、「パターン２」は、「グループＡ」および「グループＢ」を動作させるパターンを、「パターン３」は、「グループＡ」、「グループＢ」および「グループＣ」を動作させるパターンを、「パターン４」は、「グループＢ」のみを動作させるパターンを、「パターン５」は、「グループＢ」および「グループＣ」を動作させるパターンを、「パターン６」は、「グループＣ」のみを動作させるパターンを、それぞれ示している。

各グループあるいは各組み合わせパターンに含まれる冷凍装置として、異種の冷凍装置や異容量の冷凍装置が混在していてもよいし、同一種、同一容量の冷凍装置によってグループまたは組み合わせパターンが構成されていてもよい。単一の冷凍装置によりグループまたは組み合わせパターンが構成されてもよい。

図２に示すテーブルは、ユーザの入力操作に従って情報処理装置２の選択手段２２に格納される。

次に、本実施形態の運転制御装置において、運転対象となる冷凍装置の組み合わせパターンを選択する動作について説明する。

情報処理部２の演算手段２１には、入力パラメータが与えられる。入力パラメータには、各冷凍装置（第１装置Ｆ１〜第ｎ装置Ｆｎ）の冷凍機の負荷−ＣＯＰ（効率）特性が含まれる。ＣＯＰ（Coefficient of Performance）は一定の消費電力当たりの冷暖房能力を表し、この値が大きいほど、エネルギー以降率が良いといえる。負荷−ＣＯＰ（効率）特性は冷却水温度によって変化するため、負荷−ＣＯＰ（効率）特性は、冷却水温度と対応付けられた複数の特性曲線として与えられ、演算手段２１に登録される。

また、入力パラメータには、各冷凍機の定格値が含まれる。冷凍機がターボ冷凍機の場合には、定格消費電力量および定格出力熱量が与えられる。冷凍機が蒸気吸収式冷凍機の場合には、定格消費蒸気量および定格出力熱量が与えられる。

さらに、演算手段２１には、冷凍装置群Ｆにより賄うべき負荷熱量、または負荷熱量を求めるのに必要なデータが与えられる。図１の例では、負荷熱量を求めるのに必要なデータとして、需要側送り冷水の供給量が流量計２５ａ、２５ｂ、２５ｃにより計測され、その計測値等が演算手段２１に与えられている。

また、図１に示すように、演算手段２１には、各冷凍装置（第１装置Ｆ１〜第ｎ装置Ｆｎ）の温度計測器（温度計測器１４など）で計測された冷却水温度（冷凍機に与えられる冷却水の温度）がリアルタイムに与えられる。

次に、演算手段２１では、与えられたデータに基づいて、負荷熱量をリアルタイムに算出する。また、算出された負荷熱量を前提として、上記組み合わせパターンのそれぞれについて全体の効率を演算する。このとき、演算手段２１では、演算時に与えられる冷却水温度に対応する負荷−ＣＯＰ（効率）特性に基づいて、個々の冷凍装置（第１装置Ｆ１〜第ｎ装置Ｆｎ）の効率が算出され、これらの効率に基づいて各組み合わせパターンにおける全体の効率が求められる。

次に、選択手段２２は、演算手段２１の演算結果に基づいて、上記負荷熱量を満たし、かつ全体の効率が最大となる組み合わせパターンを選択する。さらに、選択手段２２は、選択された組み合わせパターンに従って、各冷凍装置（第１装置Ｆ１〜第ｎ装置Ｆｎ）の冷凍機を動作／非動作を制御する。例えば、「パターン１」が選択された場合、「グループＡ」に属する第１装置Ｆ１〜第ｋ装置Ｆｋの冷凍機を動作状態とし、他の第（ｋ＋１）装置Ｆ（ｋ＋１）〜第ｎ装置Ｆｎを非動作状態とする。

また、切替制御手段２３は、組み合わせパターンの切り換えに際して必要な負荷熱量を継続的に確保するため、新たに起動させるべき第１装置Ｆ１〜第ｋ装置Ｆｋの冷凍機が通常の動作状態に移行した後、停止させるべき第１装置Ｆ１〜第ｋ装置Ｆｋの冷凍機を停止させる。また、急激な負荷の変動によりパターンの切り換え時に負荷熱量を賄えなくなる場合には、切替制御手段２３により、運転対象外の装置を一時的に増段運転の対象に割り当てるようにしてもよい。

本実施形態の冷凍機の運転制御装置では、上記の動作を常時繰り返すことにより、効率が最大となる組み合わせパターンがリアルタイムに選択されることになる。このため、実質的に、常時効率を最大化することができる。

上記実施形態では、効率の最大化を図る場合を示したが、ランニングコストを最小化する組み合わせパターンを選択するようにしてもよい。この場合には、例えば、消費電力量（円／ｋＷｈ）や消費蒸気量（円／Ｔｏｎ）に対する燃料単価等を入力パラメータとして演算手段２１に与えることができる。演算手段２１では、入力パラメータを用いて、上記組み合わせパターンのそれぞれについて全体の燃料コスト等を演算する。このとき、演算時に与えられる冷却水温度に対応する負荷−ＣＯＰ（効率）特性に基づいて、冷却水温度に対応する負荷熱量とコストの関係が演算される。他の演算手順については、効率を最大化する場合と同様とすることができる。演算手段２２は最もコストが低くなる組み合わせパターンを選択する。

このような演算、制御を常時繰り返すことにより、コストが最小となる組み合わせパターンがリアルタイムに選択されることになる。このため、状況に応じて常にランニングコストを最小化することができる。

以上説明したように、本発明の冷凍機の運転制御装置によれば、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率を算出し、その時の負荷熱量における効率が最大となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、効率を最大化することができる。また、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を算出し、その時の負荷熱量におけるコストが最小となるパターンを、上記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するので、常時、コストを最小化することができる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御装置および運転制御方法に対し、広く適用することができる。

一実施形態の運転制御装置の構成を示すブロック図。 組み合わせパターンを定義するためのテーブル群を例示する図であり、（ａ）は、グループが属する装置群を定義するテーブルを示す図、（ｂ）は、組み合わせパターンを、グループを用いて定義するテーブルを示す図。

符号の説明

１１ 冷凍機
２１ 演算手段
２２ 選択手段
２３ 切替制御手段
Ｆ１〜Ｆｎ 冷凍装置

Claims (7)

1. 複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御装置において、
   前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率の演算結果を与える演算手段と、
   前記演算手段により算出された、その時の負荷熱量における前記効率が最大となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択する選択手段と、
   を備えることを特徴とする冷凍機の運転制御装置。
2. 各前記冷凍機に供給される冷却水の冷却水温度を計測する温度計測手段を備え、
   前記演算手段は、前記温度計測手段により得られる前記冷却水温度および当該冷却水温度における各冷凍機の負荷−効率特性を用いて、前記効率を算出することを特徴とする請求項１に記載の冷凍機の運転制御装置。
3. 複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御装置において、
   前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を与える演算手段と、
   前記演算手段により算出された、その時の負荷熱量における前記コストが最小となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択する選択手段と、
   を備えることを特徴とする冷凍機の運転制御装置。
4. 各前記冷凍機に供給される冷却水の冷却水温度を計測する温度計測手段を備え、
   前記演算手段は、前記温度計測手段により得られる前記冷却水温度および当該冷却水温度における各冷凍機の負荷−効率特性を用いて、前記コストを算出することを特徴とする請求項３に記載の冷凍機の運転制御装置。
5. 前記選択手段による前記パターンの切り換えの過渡期における冷凍機の運転状況を制御する切替制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍機の運転制御装置。
6. 複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御方法において、
   前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対する効率の演算結果を与えるステップと、
   前記演算結果を与えるステップにより算出された、その時の負荷熱量における前記効率が最大となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するステップと、
   を備えることを特徴とする冷凍機の運転制御方法。
7. 複数の冷凍機の運転状態を制御する冷凍機の運転制御方法において、
   前記複数の冷凍機の中から、運転対象となる冷凍機を組み合わせた組み合わせパターンごとに、負荷熱量に対するコストの演算結果を与えるステップと、
   前記演算結果を与えるステップにより算出された、その時の負荷熱量における前記コストが最小となるパターンを、前記組み合わせパターンの中からリアルタイムに選択するステップと、
   を備えることを特徴とする冷凍機の運転制御方法。

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