JP2009014305A - チラー装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チラー装置10は、第1熱媒体が流れる一次回路11と、第1熱媒体とは異なる第2熱媒体を負荷Wに供給する負荷回路12と、第1熱媒体と第2熱媒体との間の熱交換を行なう熱交換器21と、を有している。一次回路には、第1熱媒体を循環させるコンプレッサ31(第1循環手段)が設けられている。負荷回路には、第2熱媒体を保有するタンク22が並列的に接続され、第2熱媒体を循環させるポンプ60(第2循環手段)が設けられている。タンクに保有される第2熱媒体の温度T4を、負荷に供給する第2熱媒体の温度よりも低い温度T1に保ち、第1〜第3バルブ51、52、53の開度を調整することにより、負荷に供給する第2熱媒体の温度を調整する。
【選択図】図1
Description
前記第1熱媒体とは異なる第2熱媒体を負荷に供給する負荷回路と、
前記第1熱媒体と前記第2熱媒体との間の熱交換を行なう熱交換器と、を有し、
前記一次回路は、
第1熱媒体を冷却する冷凍機と、
前記冷凍機と前記熱交換器との間を接続する循環配管系と、
前記循環配管系に配置されて前記第1熱媒体を循環させる第1循環手段と、を備え、
前記負荷回路は、
前記熱交換器の出口側から、前記負荷の入口側に至る第1配管系と、
前記負荷の出口側から、前記熱交換器の入口側に至る第2配管系と、
前記第2熱媒体を保有するタンクと、
前記第1配管系から分岐して、前記タンクの入口側に至る第3配管系と、
前記タンクの出口側から、前記第3配管系が前記第1配管系から分岐した位置よりも下流側の位置において前記第1配管系に合流する第4配管系と、
前記第2配管系から分岐して、前記第4配管系が前記第1配管系に合流した位置よりも下流側の位置において前記第1配管系に合流する第5配管系と、
前記第3配管系に配置される第1バルブと、
前記第1配管系における前記第3配管系の分岐点と前記第4配管系の合流点との間に配置される第2バルブと、
前記第5配管系に配置される第3バルブと、
前記第1配管系のうち前記第5配管系が前記第1配管系から分岐した位置よりも下流側の位置または前記第2配管系に配置されて前記第2熱媒体を循環させる第2循環手段と、
前記負荷に供給する前記第2熱媒体の温度を検出する供給温度センサと、
前記タンクに保有される前記第2熱媒体の温度を検出するタンク用センサと、
前記第1バルブ、前記第2バルブ、および前記第3バルブの開度の調整を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記第1バルブを閉じることによって、前記タンクに保有した前記第2熱媒体を前記熱交換器に導かないようにして、残余の前記第2熱媒体を前記熱交換器において冷却する運転を実施し、
前記コントローラはさらに、前記第1バルブ、前記第2バルブ、および前記第3バルブの開度を調整することによって、前記タンクに保有される前記第2熱媒体の温度を前記負荷に供給する前記第2熱媒体の温度よりも低い温度に保ちつつ、前記第1配管系を流下する前記第2熱媒体に前記第2配管系を流下する前記第2熱媒体の一部を混合することによって、前記負荷に供給する前記第2熱媒体の温度を、前記タンクに保有される前記第2熱媒体の温度よりも高く、かつ、前記第2配管系を流下する前記第2熱媒体の温度よりも低い温度に調整する運転を実施するチラー装置である。
図3は、チラー装置10の立ち上げ運転の初期における第2熱媒体の流れを示す図、図4は、チラー装置10の立ち上げ運転において、負荷Wに供給する第2熱媒体の温度T1の変化を、第3バルブ53の開度の変化、第1バルブ51の開度の変化、第2バルブ52の開度の変化、および、電気ヒータ90のオン−オフ作動の変化とともに示す図である。
この区間における第1〜第3バルブ51、52、53の開閉状態が図3に示される。閉状態のバルブは黒塗りによって示され、開状態のバルブは白抜きによって示されている。
第2バルブ52 100 %
第3バルブ53 0 %
電気ヒータ90 0 %
a区間においては、起動時に熱負荷を最大限に抑えるために、第1バルブ51および第3バルブ53を全閉とし、第2バルブ52を全開とし(図3参照)、熱交換器21において冷凍機30の最大能力で第2熱媒体を降温する。電気ヒータ90の出力は0%(ゼロ)である。第1バルブ51を閉じることによって、タンク22に保有した第2熱媒体を熱交換器21に導かないようにして、残余の第2熱媒体を熱交換器21において冷却する運転を実施できる。このため、装置の立ち上げ時に、必要量以上の第2熱媒体を冷却する必要がなく、装置の立ち上げが迅速なものとなる。
第1バルブ51 0 %
第2バルブ52 50 %
第3バルブ53 50 %
電気ヒータ90 0 %
b区間においては、第1バルブ51を全閉としたまま、第2バルブ52の開度を全開から50%まで徐々に絞り、第3バルブ53の開度を50%まで徐々に開く。
第1バルブ51 15 %
第2バルブ52 50 %(開度制御)
第3バルブ53 50 %(開度制御)
電気ヒータ90 出力制御(設定値に対して出力)
c区間においては、冷凍機30に余力が出てくるので、冷却された第2熱媒体をタンク22に流下させ、蓄冷する。つまり、第1バルブ51の開度を全閉から15%まで開き、電気ヒータ90の入口温度が設定温度よりもやや低い−2〜−5℃程度になるように、第2バルブ52および第3バルブ53の開度調整を行う。そして、電気ヒータ90によって、出力制御を行って昇温し、設定温度に温調する。
図5は、チラー装置10の温調運転における第2熱媒体の流れを示す図である。第1〜第3バルブ51、52、53の開閉状態が図に示されるが、三角状の黒塗りは、開度が調整されて開かれていることを示している。
第2バルブ52 50 %(開度制御)
第3バルブ53 50 %(開度制御)
電気ヒータ90 出力制御(設定値に対して出力)
温調運転においては、第1バルブ51の開度を15%に維持し、電気ヒータ90の入口温度が設定温度よりもやや低い−2〜−5℃程度になるように、第2バルブ52および第3バルブ53の開度調整を行う。そして、電気ヒータ90によって、出力制御を行って昇温し、設定温度に温調する。
図6は、チラー装置10の急冷却運転の初期における第2熱媒体の流れを示す図、図7は、チラー装置10の急冷却運転において、負荷Wに供給する第2熱媒体の温度T1の変化を、第3バルブ53の開度の変化、第1バルブ51の開度の変化、第2バルブ52の開度の変化、および、電気ヒータ90のオン−オフ作動の変化とともに示す図である。
この区間における第1〜第3バルブ51、52、53の開閉状態が図6に示される。閉状態のバルブは黒塗りによって示され、開状態のバルブは白抜きによって示されている。
第2バルブ52 0 %
第3バルブ53 0 %
電気ヒータ90 0 %
a区間においては、事前に冷却したタンク22内の第2熱媒体を第1配管系41に供給するために、第1バルブ51を全開とし、第2バルブ52および第3バルブ53を全閉とし(図6参照)、冷蓄熱分を放出して、第2熱媒体を急速に冷却する。電気ヒータ90の出力は0%(ゼロ)である。
第1バルブ51 50 %
第2バルブ52 0 %
第3バルブ53 50 %
電気ヒータ90 0 %
b区間においては、第2バルブ52を全閉としたまま、第1バルブ51の開度を全開から50%まで徐々に絞り、第3バルブ53の開度を50%まで徐々に開く。
第1バルブ51 50 %
第2バルブ52 0 %
第3バルブ53 50 %(開度制御)
電気ヒータ90 出力制御(設定値に対して出力)
c区間においては、電気ヒータ90の入口温度が設定温度よりもやや低い−2〜−5℃程度になるように、第3バルブ53の開度調整を行う。そして、電気ヒータ90によって、出力制御を行って昇温し、設定温度に温調する。
図8は、チラー装置10の急加熱運転の初期における第2熱媒体の流れを示す図、図9は、チラー装置10の急加熱運転において、負荷Wに供給する第2熱媒体の温度T1の変化を、第3バルブ53の開度の変化、第1バルブ51の開度の変化、第2バルブ52の開度の変化、および、電気ヒータ90のオン−オフ作動の変化とともに示す図である。
この区間における第1〜第3バルブ51、52、53の開閉状態が図8に示される。閉状態のバルブは黒塗りによって示され、開状態のバルブは白抜きによって示されている。
第2バルブ52 0 %
第3バルブ53 100 %
電気ヒータ90 100 %
a区間においては、熱交換器21をバイパスして第2熱媒体を循環させるために、第1バルブ51および第2バルブ52を全閉とし、第3バルブ53を全開とする(図8参照)。電気ヒータ90の出力を100%にして、負荷Wに供給する第2熱媒体の温度T1を昇温する。冷凍機30の運転は継続し、熱交換器21およびタンク22の第2熱媒体の冷却を行う。
第1バルブ51 0 %
第2バルブ52 50 %
第3バルブ53 50 %
電気ヒータ90 出力制御(設定値に対して出力)
b区間においては、第1バルブ51を全閉としたまま、第2バルブ52の開度を50%まで徐々に開き、第3バルブ53の開度を全開から50%まで徐々に絞る。
第1バルブ51 15 %
第2バルブ52 50 %(開度制御)
第3バルブ53 50 %(開度制御)
電気ヒータ90 出力制御(設定値に対して出力)
c区間においては、第1バルブ51の開度を全閉から15%まで開き、電気ヒータ90の入口温度が設定温度よりもやや低い−2〜−5℃程度になるように、第2バルブ52および第3バルブ53の開度調整を行う。そして、電気ヒータ90によって、出力制御を行って昇温し、設定温度に温調する。
10a チラー装置、
11 一次回路、
12 負荷回路、
21 熱交換器、
22 タンク、
22a 熱交換器としても機能するタンク、
23 循環配管系、
24 分岐配管系、
30 冷凍機、
31 コンプレッサ(第1循環手段)、
41 第1配管系、
42 第2配管系、
43 第3配管系、
44 第4配管系、
45 第5配管系、
51 第1バルブ、
52 第2バルブ、
53 第3バルブ、
54 第4バルブ、
55 第5バルブ、
60 ポンプ(第2循環手段)、
71 第1センサ(供給温度センサ)、
72 第2センサ、
73 第3センサ、
74 第4センサ(タンク用センサ)、
80 コントローラ、
90 電気ヒータ(加熱部)、
W 負荷。
Claims (6)
- 第1熱媒体が流れる一次回路(11)と、
前記第1熱媒体とは異なる第2熱媒体を負荷(W)に供給する負荷回路(12)と、
前記第1熱媒体と前記第2熱媒体との間の熱交換を行なう熱交換器(21)と、を有し、
前記一次回路(11)は、
第1熱媒体を冷却する冷凍機(30)と、
前記冷凍機(30)と前記熱交換器(21)との間を接続する循環配管系と、
前記循環配管系に配置されて前記第1熱媒体を循環させる第1循環手段(31)と、を備え、
前記負荷回路(12)は、
前記熱交換器(21)の出口側から、前記負荷(W)の入口側に至る第1配管系(41)と、
前記負荷(W)の出口側から、前記熱交換器(21)の入口側に至る第2配管系(42)と、
前記第2熱媒体を保有するタンク(22)と、
前記第1配管系(41)から分岐して、前記タンク(22)の入口側に至る第3配管系(43)と、
前記タンク(22)の出口側から、前記第3配管系(43)が前記第1配管系(41)から分岐した位置よりも下流側の位置において前記第1配管系(41)に合流する第4配管系(44)と、
前記第2配管系(42)から分岐して、前記第4配管系(44)が前記第1配管系(41)に合流した位置よりも下流側の位置において前記第1配管系(41)に合流する第5配管系(45)と、
前記第3配管系(43)に配置される第1バルブ(51)と、
前記第1配管系(41)における前記第3配管系(43)の分岐点と前記第4配管系(44)の合流点との間に配置される第2バルブ(52)と、
前記第5配管系(45)に配置される第3バルブ(53)と、
前記第1配管系(41)のうち前記第5配管系(45)が前記第1配管系(41)から分岐した位置よりも下流側の位置または前記第2配管系(42)に配置されて前記第2熱媒体を循環させる第2循環手段(60)と、
前記負荷(W)に供給する前記第2熱媒体の温度(T1)を検出する供給温度センサ(71)と、
前記タンク(22)に保有される前記第2熱媒体の温度(T4)を検出するタンク用センサ(74)と、
前記第1バルブ(51)、前記第2バルブ(52)、および前記第3バルブ(53)の開度の調整を制御するコントローラ(80)と、を備え、
前記コントローラ(80)は、前記第1バルブ(51)を閉じることによって、前記タンク(22)に保有した前記第2熱媒体を前記熱交換器(21)に導かないようにして、残余の前記第2熱媒体を前記熱交換器(21)において冷却する運転を実施し、
前記コントローラ(80)はさらに、前記第1バルブ(51)、前記第2バルブ(52)、および前記第3バルブ(53)の開度を調整することによって、前記タンク(22)に保有される前記第2熱媒体の温度(T4)を前記負荷(W)に供給する前記第2熱媒体の温度(T1)よりも低い温度に保ちつつ、前記第1配管系(41)を流下する前記第2熱媒体に前記第2配管系(42)を流下する前記第2熱媒体の一部を混合することによって、前記負荷(W)に供給する前記第2熱媒体の温度(T1)を、前記タンク(22)に保有される前記第2熱媒体の温度(T4)よりも高く、かつ、前記第2配管系(42)を流下する前記第2熱媒体の温度よりも低い温度に調整する運転を実施するチラー装置。 - 前記一次回路(11)は、さらに、
前記熱交換器(21)から出た前記第1熱媒体を前記タンク(22)に流下させるとともに前記タンク(22)に保有される前記第2熱媒体と熱交換した前記第1熱媒体を前記冷凍機(30)に戻す分岐配管系と、
前記分岐配管系に配置され前記熱交換器(21)から出た前記第1熱媒体を前記タンク(22)に流下させる第4バルブ(54)と、を有し、
前記タンク(22)を、前記第1熱媒体と前記第2熱媒体との間で熱交換を行なう熱交換器として機能させることが自在な請求項1に記載のチラー装置。 - 前記負荷(W)に供給する前記第2熱媒体の温度(T1)を目標とする温度に維持する温調運転において、前記コントローラ(80)は、前記第1バルブ(51)の開度を固定し、前記第2バルブ(52)および前記第3バルブ(53)の開度を増減調整する請求項1または請求項2に記載のチラー装置。
- 前記負荷(W)に供給する前記第2熱媒体の温度(T1)を急速に降温する急冷却運転において、前記コントローラ(80)は、前記第1バルブ(51)の開度を全開とし、前記第2バルブ(52)および前記第3バルブ(53)の開度を全閉とする請求項1または請求項2に記載のチラー装置。
- 前記負荷回路(12)は、
前記第1配管系(41)に配置され前記第2熱媒体を加熱する加熱部(90)をさらに有し、
前記コントローラ(80)は、前記加熱部(90)の作動を制御することによって、前記負荷(W)に供給する前記第2熱媒体の温度(T1)を、目標とする温度まで昇温する請求項1または請求項2に記載のチラー装置。 - 前記負荷(W)に供給する前記第2熱媒体の温度(T1)を急速に昇温する急加熱運転において、前記コントローラ(80)は、前記第1バルブ(51)および前記第2バルブ(52)の開度を全閉とし、前記第3バルブ(53)の開度を全開とし、前記加熱部(90)を作動する請求項5に記載のチラー装置。
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JP2018100780A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | ステップサイエンス株式会社 | 温調用熱媒体の温度制御方法、及びその方法を用いた温調用熱媒体の供給装置 |
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