JP2018128211A - 冷凍システム - Google Patents

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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〜Tiを、出口温度検出手段により出口水温To〜To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。


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