JP2644678B2

JP2644678B2 - チラーユニットの制御方法

Info

Publication number: JP2644678B2
Application number: JP6095257A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．ダフポール; ジー．マイケルセンキース
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: DE69414167D1; BR9401924A; FI942100A0; FI942100A; AU6190394A; EP0623863B1; EP0623863A2; CN1100242C; AU665330B2; CN1096870A; US5309727A; FI112118B; DE69414167T2; KR0138034B1; EP0623863A3; JPH0755271A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却した冷媒を、供給
経路と戻り経路とを共通に使用して複数のチラー（冷蔵
室）ユニットを同時に制御する方法に関し、さらに詳し
くは、それぞれ専用の制御ユニットを有する、複数のチ
ラーユニットの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
複数のチラーユニットの、共通の冷媒流通回路は、チラ
ーユニットに冷媒が同じ温度でほぼ同時に流入するよう
になっている。また、一般にチラーユニットは、通過し
た冷媒が同一温度を維持するように要求されている。こ
れは、それぞれのチラーユニットが、同時にコンプレッ
サを作動開始または停止させるためである。しかし、こ
のような操作では、むだな電力消費を招くと共に、とも
すると過度の電力消費を要求してしまう。さらに、冷媒
を冷却することが必要と検知すると冷媒を冷却するため
に、コンプレッサの循環を過度に行うことがある。これ
は、それぞれのチラーユニットは、特定のコンプレッサ
を有しており、コントロールユニットが、どこで問題が
生じたかにかかわらず、必要な要求温度に達するまで複
数のコンプレッサを作動させようとするためである。こ
のため、ときおり過大な稼働という反動を生じる結果と
なる。

【０００３】この発明が解決しようとする課題は、戻り
経路の冷媒温度を予め設定した温度に維持するような必
要があるときに、それぞれのチラーユニットを同時モニ
ターし、且つ制御する間、それぞれのコントロールユニ
ットに正常な制御機能を備えたコントロールシステムを
得るには、どのような手段を講じればよいかという点に
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のチラー
ユニットのそれぞれが、複数のコンプレッサ部を備え、
各チラーユニットにコントローラユニットが接続され、
該コントローラユニットによって該コンプレッサ部の増
減が選択的に行われるチラーユニットの制御方法であっ
て、前記コンプレッサ部の能力の要求限界値を前記コン
トローラユニットによって決定し、それぞれのチラーユ
ニットに接続されたコントローラユニットで稼働するコ
ンプレッサ部の数を変更すると共に、要求された冷媒温
度に到達しないときに、コンプレッサ能力の要求限界値
を変更し、さらに、戻り冷媒の温度が所定の値に達しな
いときに、コンプレッサ能力の要求限界値を変更するこ
とを、解決手段としている。

【０００５】

【作用】本発明においては、複数のチラーユニットのそ
れぞれが、複数のコンプレッサ部を備え、各チラーユニ
ットにコントローラユニットが接続され、該コントロー
ラユニットによって該コンプレッサ部の増減が選択的に
行われるチラーユニットの制御方法であって、前記コン
プレッサ部の能力の要求限界値を前記コントローラユニ
ットによって決定し、それぞれのチラーユニットに接続
されたコントローラユニットで稼働するコンプレッサ部
の数を変更すると共に、要求された冷媒温度に到達しな
いときに、コンプレッサ能力の要求限界値を変更し、さ
らに、戻り冷媒の温度が所定の値に達しないときに、コ
ンプレッサ能力の要求限界値を変更するものである。そ
れぞれのチラーユニットに随時要求限界値を設定したこ
とにより、システム全体に無理をあたえることを防止す
る作用を奏する。すなわち、それぞれのコントロールユ
ニットに、コンプレッサ能力を越えた稼働が要求された
ときに、コントロールユニットは要求範囲内でコンプレ
ッサ部の増減を行うための変更を受けるチラーユニット
を選択する。変更されるかどうかの決定は、冷却温度と
要求温度との間の誤差を含む各種の制御パラメータを算
出して行われる。それぞれのチラーユニットの要求範囲
は、前記誤差と誤差率の範囲を越えたときに変更され
る。この要求範囲の変更が正当と認められたときは、タ
イマは、コンプレッサ部の出力を所定の時間内に見いだ
すための、所定の値が設定される。また、所定の時間内
に出力の変更が見いだせない場合に、選択されたチラー
ユニットの変化が不適当とみなされる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係るチラーユニットの制御方
法の詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。

【０００７】まず、図１に示すように、複数のチラーユ
ニット１０，１２，１４は、冷媒の戻り経路１６と供給
経路１８とに連結されている。この冷媒は、冷却水であ
るが、他の冷媒を用いてもシステムを同様に作動させる
ことが可能である。また、それぞれのチラーユニット
は、例えば、チラーユニット１０においては符号２０，
２２，２４等で示すような専用のコンプレッサ部を備え
ている。そして、例えばチラーユニット１０のコンプレ
ッサ部では、コントローラユニット２６によりそれぞれ
作動され得るようになっている。同様に、チラーユニッ
ト１２のコンプレッサ部は、コントローラユニット２８
により作動され得るようになっており、また、チラーユ
ニット１４のコンプレッサ部は、コントローラユニット
３０により作動され得るようになっている。

【０００８】また、それぞれのコントローラユニット２
６，２８，３０は、それぞれのチラーユニット１０，１
２，１４を部分的に（個別に）制御し得るように、図中
１８ａ，１８ｂ，１８ｃで示すライン（配管）内の冷却
水の温度を検出するようになっている。この部分的なコ
ントロールは、冷却水を所望の供給温度にするために、
コンプレッサの稼働を活発にしたり不活発にしたりす
る、周知の各種制御方法を用いることができる。さら
に、それぞれのコントローラユニット２６，２８，３０
は、母線３４を介してシステムコントローラ３２に接続
されている。このシステムコントローラ３２は、母線３
４を介して各コントローラユニット２６，２８，３０か
ら、例えばチラーの状態，ユニットの能力や使用可能な
能力等のローカルデータが入力されるようになってい
る。また、システムコントローラ３２は、チラーのシス
テム全体に関するユーザーインターフェイス３６からの
情報をも入力されるようになっている。この情報は、シ
ステムにおけるチラーユニットの数，冷却水や冷媒の設
定温度，システム全体の要求限界及び各コントローラユ
ニットに適用させる、戻りの冷却水の制御温度の下限値
等とを含む。また、システムコントローラ３２は、コン
トローラユニット２６，２８，３０の特定のアドレス，
有効能力や、制御コンプレッサ部の数等を含む、ユーザ
ーインターフェイス３６からの各コントローラユニット
２６，２８，３０についての情報も入力される。そし
て、システムコントローラ３２は、最終的に供給側セン
サ３８で検出された供給冷却水温度の情報と、戻り側セ
ンサ４０で検出された戻り冷却水温度の情報とが入力さ
れるようになっている。

【０００９】システムコントローラ３２にプログラムさ
れた操作は、図２のフローチャートに示す通りである。
そのプログラムは、充分なメモリ容量と、プログラム操
作を実行させるための処理演算機能を備えたコンピュー
タに内蔵されている。このプログラム操作は、ステップ
（サブルーチン）４４から始まるようになっている。こ
のステップ４４というのは、ユーザーインターフェイス
３６に入っている情報を読み取り、後に用いられる、幾
つかの変数の値を初期設定する。

【００１０】次に、通常のプログラムの流れは、ステッ
プ４６に進み、コントローラユニット２６，２８，３０
から制御データを引き出し、実際に運転するチラー運転
数を算出する。その後、初期の要求限界と戻り冷却水の
制御温度が各コントローラユニット２６，２８，３０に
伝達される（ステップ４８）。各コントローラユニット
２６，２８，３０に与えられた、この初期の要求限界
は、冷却水の制御温度になるような多数のコンプレッサ
部の作動が禁止されるようになっている。チラーユニッ
ト１０，１２，１４は、それにも拘わらず、それぞれの
要求限界内であうるあいだは、それぞれの戻り冷却水の
温度を制御温度に保持しようとする。次に、ステップ５
０は、作動しているチラーユニットが一つよりも多いか
を単に判定する。この判定によって、もしも作動してい
るチラーユニットが一つより少ない場合は、プログラム
のステップ４６に戻るように設定されている。これは、
それぞれ冷却水の要求温度を維持するコントローラユニ
ットのもとでチラーユニットが操作されることを許容す
る。

【００１１】また、ステップ５０において作動している
チラーユニットの数が１より多い場合、プログラムは、
ステップ５２に進む。このステップ５２では、供給側セ
ンサ３８から供給冷却水の温度を読み取り、戻り側セン
サ４０からの戻り冷却水の温度を読み取り、しかもいく
つかののパラメータを算出するというステップである。
その後、プログラムはステップ５４に移り、チラーユニ
ットが以前にステップされたチラー能力の変更に応答し
たかどうかを算出する。もし、変化がないときは、ステ
ップ５６に移り、そのステップに従いステップ４６に戻
る。

【００１２】システムの変化が保留されている場合は、
プログラムはステップ５８へ進み、そして、戻り冷却水
温度が設定温度より低いかを判断する。もし、この戻り
冷却水温度がこの設定温度より低くなれば、ステップ６
０に進み、以下の各パラメータ、即ち、ＮＥＸＴＣＨＬ
Ｒ、ＮＥＸＴＡＤＤ、ＮＥＸＴＤＲＯＰ等を０に設定す
る。そして、ＣＡＰＲＡＴＩＯを−１．１に設定する。
さらに、ステップ６０、６２に進む。そして、ステップ
５８に示すように、戻り側センサ４０が戻り冷却水が基
準値より低いことを検出しない場合は、ステップ６４に
進む。そこで、チラーの増減を決定する。

【００１３】システムに変化がある場合は、プログラム
はステップ５８へ進む。このステップ５８は、コンプレ
ッサ部を追加又は減少させべきチラーユニットを選択す
る。これは、下記にステップ５８について説明するよう
に、いくつかの各チラーユニットの状態を検出して決定
される。チラーユニットが変化していることを検出する
と、プログラムは、可変の能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩ
Ｏ）を算出するステップ６０へ進む。その後、いずれに
しても、プログラムはステップ６２へ進む。そして、も
し決定された能力比率によって変更が定められたなら
ば、選択されたチラーユニットの要求限界は変化する。
このプログラムは、いったん始動した後は、ステップ４
６〜ステップ６２を回るループ制御を実行する。この工
程は、１５秒ごとに繰り返されている。

【００１４】図３に示すように、これらの工程は、図２
に示したステップ４４の構成を示している。この手順
は、図３に示すようにステップ６６から始まる。このス
テップ６６においては、まず、チラーユニットの数（Ｎ
ＣＨＩＬ），冷却水の設定温度（ＣＨＷＳＰＴ），要
求限界（ＤＬＭ），戻り冷却水の最小制御温度（ＭＩＮ
ＬＣＨＷ）をユーザーインターフェイス３６から読み取
る。図１では、３つのチラーユニット１０，１２，１４
があるため、上記チラーユニットの数（ＮＣＨＩＬ）
は３になる。このシステムにおける冷却水の設定温度
（ＣＨＷＳＰＴ）は、チラーユニット１０，１２，１４
によって冷却された後に達成された温度にセットされ
る。そして、この温度は、冷却水の供給側センサ３８に
よって検知される。そして、システムにおける要求限界
（ＤＬＭ）とは、コントローラユニット２６，２８，３
０によって作動されるそれぞれのチラーユニットにおけ
るコンプレッサの能力の最大割合（百分率）である。ま
た、戻り冷却水の最小制御温度（ＭＩＮＬＣＨＷ）は、
各チラーユニットに戻る冷却水に許容されるほぼ最小値
（華氏温度）である。

【００１５】そして、次のステップ６８は、ユーザーイ
ンターフェイス３６から、各コントローラユニット２
６，２８，３０のいくつかの値を読み出す。このいくつ
かの読み出しとは、各コントローラユニットに対応する
チラーユニットの番地、即ちチラーアドレス（ＣＨＬＲ
ＡＤＤＲ）と、チラーユニットの冷却実効率（ＣＨＬＣ
ＡＰ）と、個々のコントローラユニットにおけるコンプ
レッサ部数（ＮＵＭＳＴＥＰ）とを読み出すことであ
る。

【００１６】その次のステップ７０は、図２に示したプ
ログラムに利用される各変数を初期化する。これらの変
数は、冷却水の設定温度（ＣＨＷＳＰＴ）と等しく設定
された冷却水供給温度（ＣＨＷＳＴＥＭＰ）を含む。そ
して、下記の変数、即ち、誤差（ＥＲＲＯＲ），ＥＲＲ
ＳＵＭ，能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ），次期減少量
（ＮＥＸＴＤＲＯＰ），次期増加量（ＮＥＸＴＡＤ
Ｄ），ユニット能力（ＵＮＩＴＣＡＰ_０）及び次チラー
（ＮＥＸＴＣＨＬＲ）は、“０”に設定される。

【００１７】ここで、図４に示すように、現在稼働して
いるチラーユニットの数の演算手順から出発する。この
手順は、まず、ステップ７２でチラーユニットの稼働ユ
ニット数（ＮＲＵＮ）を“０”に設定することから始
める。そして、ステップ７４で制御ループに入り、次
に、ステップ７６で１〜Ｎ番目のチラーユニットの冷却
状態値（ＣＨＬＳＴ_ＣＨＬＲ）と、チラーユニットに
与えられたチラー能力の割合（ＵＮＩＴＣＡ
Ｐ_ＣＨＬＲ）と、コンプレッサ利用効率（ＡＶＡＩＬＣ
ＡＰ_ＣＨＬＲ）とが読み出される。このようなチラーユ
ニットの値をうまく読み出せない場合は、ステップ７８
とステップ８０との２回のステップでこれらの値を読み
出す試みが行われる。これら３回にわたる読み出しがで
きない場合、そのチラーユニットの冷却状態値（ＣＨＬ
ＳＴ_ＣＨＬＲ）は、コンプレッサ不良（ＣＯＭＦＡＩ
Ｌ）とされ、チラーユニットのチラー能力の割合（ＵＮ
ＩＴＣＡＰ_ＣＨＬＲ）と、チラーユニットの利用効率
（ＡＶＡＩＬＣＡＰ_ＣＨＬＲ）は、ステップ８２で
“０”に設定される。それぞれのチラーユニットの冷却
状態値（ＣＨＬＳＴ_ＣＨＬＲ）をステップ８４でうまく
読み出すことができ、そのチラーユニットの状態が“Ｏ
Ｎ”か“再スタート“であるときは、ステップ８６で稼
働ユニット数（ＮＲＵＮ）が１つ増加するようになっ
ている。これは、最後のステップ８８に表した手順によ
って、稼働するチラーユニットの数を備えた稼働ユニッ
ト数（ＮＲＵＮ）の値が蓄えられる結果となる。

【００１８】それぞれのチラーユニットの要求限界と戻
り冷却水の制御温度を伝える手順は、図５に示す通りで
ある。この手順は、図２のステップ４８に相当する。ま
ず、この手順は、１からＮまで増加する下記の変数（Ｃ
ＨＬＲ）を決定することから始まる。この変数は、以下
に説明する方式によって取り扱われるチラーユニットに
与えられた一定のパラメータを決定する。もし、ステッ
プ９２において、チラーユニットの稼働ユニット数（Ｎ
ＲＵＮ）が１又はそれよりも少ない場合は、ステップ
９４で各チラーユニットの有効要求限界（ＣＨＬＤＬ
Ｍ_ＣＨＬＲ）、システムの要求限界（ＤＬＭ）と等しく
設定され、また、各チラーユニットの戻り冷却水の制御
温度（ＬＣＷＣＴＬＰＴ_ＣＨＬＲ）は、冷却水の設定温
度（ＣＨＷＳＰＴ）に等しくなるように設定される。こ
れらの値は、引き続きステップ９６でそれぞれのチラー
ユニットのコントローラユニットに書き込まれる。

【００１９】一方、稼働しているチラーユニットが１よ
り多い場合は、ステップ９２からステップ９８へ移る。
このステップ９８では、各チラーユニットの戻り冷却水
の制御温度（ＬＣＷＣＴＬＰＴ_ＣＨＬＲ）を、戻り冷却
水の最小制御温度（ＭＩＮＬＣＨＨＷ）に等しくなるよ
うに設定する。この戻り冷却水の最小制御温度（ＭＩＮ
ＬＣＨＷ）は、冷却水の設定温度（ＣＨＷＳＰＴ）と実
質上異なる。この点に関しては、戻り冷却水の最小制御
温度（ＭＩＮＬＣＨＷ）は、チラーユニットに初期設定
した有効要求限界（ＣＨＬＤＬＭ_ＣＨＬＲ）では到達
できない、より低い値に操作されている。各チラーユニ
ットの、低い戻り冷却水の最小制御温度（ＭＩＮＬＣＨ
Ｗ）と有効要求限界（ＣＨＬＤＬＭ_ＣＨＬＲ）とのこ
のような組み合わせは、システムコントローラ３２が以
下に説明する方式でコンプレッサの稼働の増加又は削減
を管理することを、許容する。

【００２０】ステップ１００，１０２，１０４では、い
くつかの制御パラメータを判定することを行っている。
これらのパラメータは、能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩ
Ｏ）、次期減少量（ＮＥＸＴＤＲＯＰ）及び下記の１〜
Ｎの変数（ＣＨＬＲ）である。図３に示したステップ７
０では、能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）と次期減少量
（ＮＥＸＴＤＲＯＰ）が“０”に設定されている。他
方、１〜Ｎの変数（ＣＨＬＲ）は、図１に示した３つの
チラーユニット１０，１２，１４の１〜３の値がとられ
る。また、これは、それぞれの番号のチラーユニット
が、各チラーユニットの有効要求限界（ＣＨＬＤＬＭ
_ＣＨＬＲ）がチラー能力の割合（ＵＮＩＴＣＡＰ
_ＣＨＬＲ）に等しいと認めるステップ１０６に移る結果
となる。特に、ステップ１０６で定義される有効要求限
界（ＣＨＬＤＬＭ_ＣＨＬＲ）と、ステップ９８で定義
される戻り冷却水の制御温度とは、ステップ９６でコン
トローラユニットに書き込まれる。そして、すべてのコ
ントローラユニットがステップ９６で定義された有効要
求限界と戻り冷却水の制御温度が得られるまで、ステッ
プ１０８までの手順が繰り返される。

【００２１】図６には、ステップ５２のパラメータを算
出する方法の詳細が示されている。冷却水供給温度（Ｃ
ＨＷＳＴＥＭＰ）の値は、ステップ１１０で前の冷却水
供給温度（ＰＲＶＣＨＷＳ）として蓄えられる。冷却
水供給温度（ＣＨＷＳ）は、次に供給側センサ３８で検
出され、新しい冷却水供給温度（ＣＨＷＳＴＥＭＰ）の
値として、ステップ１１２とステップ１１４で蓄えられ
る。冷却水供給温度の平均値（ＡＶＧＣＨＷＳ）は、
次のステップ１１６において、ステップ１１４での冷却
水供給温度（ＣＨＷＳＴＥＭＰ）と、ステップ１１０で
の前の冷却水供給温度（ＰＲＶＣＨＷＳ）との平均で
算出される。そして、次に手順は、ステップ１１８に進
む。このステップ１１８では、現在の誤差（ＥＲＲＯ
Ｒ）を前の誤差（ＰＲＶＥＲＲＯＲ）と等しいものとし
て蓄積する。次に、ステップ１２０に進み、冷却水の供
給温度の平均値（ＡＶＧＣＨＷＳ）と冷却水の設定温
度（ＣＨＷＳＰＴ）との差を求める。ここで、冷却水の
設定温度（ＣＨＷＳＰＴ）は、ユーザーインタフェイス
３６で提供された、前記ステップ６６パラメータの一つ
である。次に、ステップ１２２で誤差率を算出する。こ
の誤差率は、ステップ１２０で差を求めた誤差と、ステ
ップ１１８の前の誤差との差に４を掛けて算出する。こ
の“４”の意味は、図２に示したプログラム全体が１５
秒毎に繰り返しているため、この差に４を掛けることに
より、１分毎に誤差率が効果的に得られることにある。
次に、ステップ１２４において、全チラーが使用された
場合の現在の能力（ＣＵＲＣＡＰ）を求める。この現
在の能力は、冷却実効率（ＣＨＬＣＡＰ）とチラー能力
の割合とを掛けて、１００で割った数の総和で得られ
る。この場合、ステップ４６で示されるそれぞれのチラ
ーの状態はオンまたは再スタートの状態である。このよ
うなステップ１２４で求めたそれぞれのチラー総和によ
って、現在の能力（ＣＵＲＣＡＰ）の値が求められ
る。

【００２２】図６に示した手順は、ステップ１２６に進
み、そして戻り冷却水温度（ＣＨＷＲＴ）を戻り側セン
サ４０によって検出する。次に、ステップ１２８におい
て変数（ＲＩＳＥＫＷ）を算出する。なお、この変数
は、ステップ１２８に示したように、ステップ１２６に
おいて戻り側センサ４０で検出された戻り冷却水温度
（ＣＨＷＲＴ）と、ステップ１１６で算出された冷却水
の供給温度の平均値（ＡＶＧＣＨＷＳ）との差を、ス
テップ１２４で求められた現在の能力（ＣＵＲＣＡＰ）
で割ることで求めることができる。この計算結果は、華
氏温度／ｋＷの温度エネルギーで表される。この計算結
果は、それぞれの冷却能力がどの程度達成されている
か、を知る目安となる。

【００２３】そして、手順はステップ１３０に進み、こ
のステップ１３０では、ステップ１２２で算出された誤
差率（ＥＲＲＯＲＲＡＴＥ）に３を掛けたものに、ス
テップ１２０で算出された誤差（ＥＲＲＯＲ）を加え、
これを２で割り、さらに前の誤差の総和を加えて、現在
の誤差の総和を算出する。この演算は、ステップ７０で
初めに誤差を０に設定して以来の３回の誤差率の平均値
を算出するものである。このステップでは、前の誤差の
総和に関する手順を継続的に実行することにより、最終
的には積分又は総和を求めることができる。

【００２４】次に、図７は、図２のシステムの変更（変
化）を算出するステップ５４の詳細を示している。この
手順は、ステップ１３４及びステップ１３６から始ま
る。ステップ１３４は、能力比率が１より大きいか又は
等しいかどうかを判定し、一方ステップ１３６では、能
力比率が−１より小さいかを判定する。もし、能力比率
（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）がこれらの間の値の場合、ステッ
プ１３８に移り、前の能力の割合（ＯＬＤＣＡＰ
_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）とコンプッレッサ能力の割合（ＵＮ
ＩＴＣＡＰ_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）とを等しく設定する。こ
れは、ステップ７６においてかくチラーユニットに任意
に与えられたチラー能力の割合（ＵＮＩＴＣＡＰ
_ＣＨＬＲ）に関連している。特に、ステップ１３８にお
いて初めに選択されたチラー能力の割合（ＵＮＩＴＣＡ
Ｐ_ＣＨＬＲ）は、次のチラーの変数（ＮＥＸＴＣＨＬ
Ｒ）によって定義される。この架空のチラーのチラー能
力の割合は、ステップ７０で０と定義されたＵＮＩＴＣ
ＡＰ_０である。

【００２５】そして、ステップ１３４を参照するに、能
力比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）が１より大きく又は等しい
場合は、能力の増加は保留される。これは、以下に詳細
に説明される。ここで、手順は、ステップ１４０に進
む。ここで、コンプレッサ部の増加が実際に選択され
た、次のチラーのチラー能力（ＵＮＩＴＣＡＰ
_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）が判定される。この判定とは、次の
チラーの能力（ＵＮＩＴＣＡＰ_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）が、
前のチラーの能力（ＯＬＤＣＡＰ_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）に
２を加えたものより大きいかどうか、が判定される。こ
の能力は、２％〜５０％の増加が可能である。ここで、
チラー能力（ＵＮＩＴＣＡＰ_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）が、実
際に２％増加した場合、ステップ１４２において次のチ
ラーの変数（ＮＥＸＴＣＨＬＲ）が、最後の増加（ＬＡ
ＳＴＡＤＤ）として蓄積される。次のステップ１４４で
は、以下に説明するように、変更タイマの変数（ＣＨＧ
ＴＩＭＥＲ）に従ってステップ１３０で算出した誤差の
総和（ＥＲＲＯＲＳＵＭ）を０に設定する。変更タイ
マの変数は、時間が随時増加するクロックである。次の
チラーの変数（ＮＥＸＴＣＨＬＲ）によって定義され
た、チラーの要求限界（ＣＨＬＤＬＭ
_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）は、チラー能力（ＵＮＩＴＣＡＰ
_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）と等しくなるように設定される。最
後に、変化保留変数（ＣＨＮＧＰＮＤＧ）は、誤り（Ｆ
ＬＡＳＥ）に設定される。そして、この手順は、ステッ
プ１３８に移り、チラーに定義されたチラー能力の割合
（ＵＮＩＴＣＡＰ_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）が前の能力と等し
くなるように設定する。

【００２６】次に、前記ステップ１４０において、も
し、チラー能力の割合（ＵＮＩＴＣＡＰ_{ＮＸＴＣＨＲ}）
の変化が保留されているならば、変更タイマの変数（Ｃ
ＨＧＴＩＭＥＲ）が１２０より大きいかどうかをステッ
プ１４６で判定する。チラー能力の割合（ＵＮＩＴＣＡ
Ｐ_{ＮＥＸＴＨＬＲ}）の変化は、１２０秒の期間を上回る
ことが許容されている。変更タイマが１２０秒の期間を
満了しない場合は、ステップ１４７に進む。そして、変
化保留変数（ＣＨＧＰＮＤＧ）を正しい（ＴＲＵＥ）と
みなす。そして、ステップ１４８において、１５秒の遅
延を実行する。この１５秒の遅延に引き続いて、前のチ
ラー能力の演算を行うステップ１３８に移る。

【００２７】図２に示したように、ステップ５４を出た
後は、ステップ５６で変化が保留状態かどうかが判定さ
れる。もし、変化保留変数（ＣＨＧＰＮＤＧ）が正しい
（ＴＲＵＥ）と設定された場合は、プログラムはステッ
プ４６にもどる。そして、ステップ４６からステップ５
２を介したプログラムの実行は、図７の手順に相当す
る。これは、ステップ１４６において変更タイマが満了
するまで、又はステップ１４０においてチラー能力の割
合が増加するまで、続けられる。そして、チラー能力の
割合が、満了するまでは、ステップ１４９で適性が選択
され、ステップ１３８に至るまえのステップ１５０で変
化保留変数（ＣＨＮＧＰＮＤＧ）が誤り（ＦＬＡＳＥ）
と判定される。図２のステップ５６においては、変化保
留変数（ＣＨＮＧＰＮＤＧ）が誤りである場合、プログ
ラムは変化保留変数の実行をもはや行わずにステップ４
６に戻る。

【００２８】また、図７のステップ１３４に示したよう
に、もし、能力比率が１より大きいか又は等しい場合、
プログラムはステップ１３６に移る。そして、が−１よ
りも小さいか又は等しい能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）
を決定する。次のチラーの変数（ＮＥＸＴＣＨＬＲ）に
よって決定される能力の減少と違って、前記決定が“Ｙ
ＥＳ”と判定された場合、ステップ１５２、ステップ１
５４及びステップ１４４に移り、前記したステップ１４
０とステップ１４２と同様の方式で処理か行われる。上
記した能力の減少が既に発生した場合、ステップ１４
６，１４９，１５０は、前記した変化保留変数（ＣＨＧ
ＰＮＤＧ）の状態を、適当に利用する。

【００２９】次に、図８は、図２に示したプログラムの
一部を表している。示されているプログラムは、チラー
のコンプレッサ部を削減させるのみならず、次のチラー
のコンプレッサ部を追加させる処理を行う。これに関し
て、次期増加量（ＮＥＸＴＡＤＤ）と次期減少量（ＮＥ
ＸＴＤＲＯＰ）は、ステップ１６０で０に初期設定され
る。そして、ステップ１６２に進み、次のチラーはコン
プレッサ部が増加（追加）されたものと認定する。これ
は、ステップ１６４で、状態がオンである最初のチラー
を確認することと、ステップ１６６でコンプレッサ利用
効率が１００％であるかを判定することで達成される。
次に、ステップ１６８において、最後の増加量（ＬＡＳ
ＴＡＤＤ）と最後の減少量（ＬＡＳＴＤＲＯＰ）とによ
り、チラー能力を増加させることを決定する。ここで
は、最終の変更命令の実行が失敗である場合に、ステッ
プ１７０で不適当と認定されたいくつかのチラーは最終
的に排除される。これは、前記ステップ１４９の処理と
近似している。ステップ１６４〜ステップ１７０の判定
を通過した最初のチラーは、次のチラーにコンプレッサ
部を増加させるように、ステップ１７２で決定される。
そして、ここでは次期増加量（ＮＥＸＴＡＤＤ）にチラ
ーの数（ＣＨＬＲ）として蓄積される。

【００３０】次に、図９のステップ１７４に示すよう
に、コンプレッサ部を減少させる次のチラーを決定する
目的で、コントローラユニットの連続する判定が定義さ
れる。ステップ１７６は、チラーがオンの状態であるか
を判定し、ステップ１７８ではチラーのコンプレッサ利
用効率（ＡＶＡＩＬＣＡＰ_ＣＨＬＲ）が０より大きいか
どうかが判定される。また、ステップ１８０では、要求
に従ってチラーの能力が減少したかどうかを判定してい
る。もし、ステップ１８２で最終の命令の実行が失敗し
たため、チラーが、ステップ１４９で以前に不適当と判
定された場合、チラーは、除外される。これらの条件を
連続して通過した最初のチラーは、ステップ１８４で、
次期減少量（ＮＥＸＴＤＲＯＰ）がチラー数（ＣＨＬ
Ｒ）と等しく設定される。

【００３１】次に、図１０は、図２に示した、能力比率
を演算するステップの詳細を示している。このプログラ
ムは、ステップ１８６から始まる。このステップでは、
コンプレッサ部の増加又は減少するための次のチラーを
選択するために、前のステップ５８の従う。ステップ１
８６において、誤差（ＥＲＲＯＲ）が１より小さいかど
うかが判定される。ここで用いられる変数は、前記ステ
ップ１２０（図６）で算出されたものあり、冷却水の供
給温度の平均値（ＡＶＧＣＨＷＳ）と冷却水の設定温
度（ＣＨＷＳＰＴ）との差が反映される。もし、誤差
（ＥＲＲＯＲ）の値が０より下回る場合、ステップ１８
８において、次のチラーの変数（ＮＥＸＴＣＨＬＲ）に
包含された次期減少量（ＮＥＸＴＤＲＯＰ）により、次
のチラーのコンプレッサ部の減少が決定される。一方、
誤差が０より大きいか又は等しい場合は、ステップ１９
０で、次のチラー数に相当する、次のチラーのコンプレ
ッサ部を増加させるための変数、即ち次期増加量（ＮＥ
ＸＴＡＤＤ）を決定する。ステップ１８８又は１９０の
いずれかで決定された後、ステップ１９２に進み、この
指定されたチラーユニットの規模が決定される。この演
算は、次のチラーの冷却実効率をコンプレッサ部数で割
ることにより達成される。この演算は、ステップ６８で
蓄積された、チラーの能力（ＣＨＬＣＡＰ）と、指定さ
れたチラーのコンプレッサ部の数（ＮＵＭＳＴＥＰ）
とを知っていることが前提となる。そして、コンプレッ
サ部の規模（ＳＴＡＧＳＩＺＥ）の単位は、ｋＷ／コン
プレッサ部で表される。

【００３２】次に、ステップ１９４で、それぞれのチラ
ーに認められた限界の積分値（ＩＮＴＬＩＭ）を演算
する。この演算は、コンプレッサ部の規模に４と変数
（ＲＩＳＥＫＷ）を掛けてたものに、１０を加えて行
う。この変数（ＲＩＺＥＫＷ）は、前記したステップ
１２８に示したように、検出された戻り冷却水温度（Ｃ
ＨＷＲＴ）と、冷却水の供給温度の平均値（ＡＶＧＣ
ＨＷＳ）との差を、現在の能力（ＣＵＲＣＡＰ）で割
ることで求めることができるのと、同様である。この演
算の値は、華氏温度／チラー能力で表される。なお、ス
テップ１９４においては、コンプレッサ部の規模と変数
（ＲＩＺＥＫＷ）はコンプレッサ部当たりの華氏温度
の度数を表している。

【００３３】次に、ステップ１９６に進み、このステッ
プでは、ステップ１８６からステップ１９４までの連続
処理が４回行われたかを判断する。もし、そうでない場
合は、ステップ２００に移り、能力比率（ＣＡＰＲＡＴ
ＩＯ）は０に設定される。また、上記４回の処理が行わ
れた場合は、ステップ２００において能力比率（ＣＡＰ
ＲＡＴＩＯ）は、誤差の総和（ＥＲＲＯＲＳＵＭ）を
限界の積分値（ＩＮＴＬＩＭ）で割った値に設定され
る。なお、誤差の総和（ＥＲＲＯＲＳＵＭ）の演算
は、上記したステップ１３０でのシステムパラメータの
演算が適用される。これは、不可欠な誤差の計算値であ
り、この計算値は、現在の誤差の総和の計算と、前の誤
差の総和の計算とからなり、この値は、華氏温度の度数
で表される。また、限界の積分値（ＩＮＴＬＩＭ）
は、華氏温度／コンプレッサ部数で表される。さらに、
能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）は、華氏温度の度数を、
コンプレッサ部で生じる華氏温度の度数で割ったもので
ある。コンプレッサ部数は、もし１を加え又は１を引く
場合には、増加される。

【００３４】図１１のステップ２０２においては、能力
比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）が１より大きいか、又は等し
いときにステップ２０４に進むようになっている。そし
て、このステップ２０４において、コンプレッサ部に次
期の増加量を加えるために、以前に定義された、チラー
の有効要求限界（ＣＨＬＤＬＭ_{ＮＥＸＴＡＤＤ}）を演
算する。また、このチラーは、図８に示したステップ１
７２において、次期増加量（ＮＥＸＴＡＤＤ）によって
決定される。このチラーに決定された要求限界は、チラ
ー能力（ＵＮＩＴＣＡＰ_{ＮＸＴＡＤＤ}）に増量分を加え
たものとと等しい。この増量分は、２００をコンプレッ
サ部数（ＮＵＭＳＴＥＰ）で割ったものである。な
お、２００という数は、コンプレッサ部の規模の２回の
平均値率である（２００／ＮＵＭＳＴＥＰ）から選択
される。これは、コンプレッサ部に大きい冷却力が加え
られたことを許容する。一旦新しい要求限界が決定され
ると、ステップ２０６に移り、変更タイマ変数（ＣＨＧ
ＴＩＭＥＲ）で示されるタイマクロックを変更する。そ
して、最後のステップ２０８に移る。このステップ２０
８は、図１１に示す最後の手順の前に充分な時間が経過
することを決定するために必要なディレイを決定する。
これは、図２に示した１５秒間を幾度も実行することが
許容されている。図１１に全体を示した、図２のステッ
プ６２は、稼働チラーの新しい数を繰り返し算出する。
そして、プログラムは、要求限界と制御温度状態をステ
ップ４８にアドレスする。また、図５は、図２のステッ
プ４８の全体の詳細を示している。能力比率（ＣＡＰＲ
ＡＴＩＯ）が１より大きいので、ステップ１０４は、コ
ンプレッサ部を増加させるための決定したとき、開始さ
れる。ステップ２０４で算出されたチラーの要求限界
は、次に、ステップ９６でそのチラーのコントローラユ
ニットに書き込まれる。この時点で、コントローラユニ
ットは、チラーユニットにコンプレッサ能力の増加が正
当であると認める。また、図２のステップ５４は、シス
テムに変化があったかどうかをチェックしている。これ
は、図７のステップ１４０でチラー能力の次期の増加が
設定されたかどうかを、判定している。また、ステップ
１９０で次期増加量（ＮＥＸＴＡＤＤ）が設定されたこ
とがステップ１４０で判定され、ステップ９６で同じチ
ラーの要求限界が増加される。タイマの時間が満了する
前にシステムに変化が生じたときは、プログラムはステ
ップ１４２に移り、最後の増加量を決定する。そして、
ステップ１４４において、誤差の総和（ＥＲＲＳＵ
Ｍ）、有効要求限界（ＣＨＬＤＬ
Ｍ_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}）、変更タイマ変数（ＣＨＧＴＩＭ
ＥＲ）及び変化保留変数（ＣＨＧＰＮＤＧ）などのパラ
メータをリセットする。また、前の能力の割合（ＯＬＤ
ＣＡＰ）は、ステップ５８においてコンプレッサ部の
増加を行う次のチラーを選択する前に、ステップ１３８
で新しい値にする。図２のステッププログラムは、ステ
ップ６２で適切に選択された能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩ
Ｏ）が要求以上に大きく変化するまで、選択されたチラ
ーの要求限界が増加し続ける。

【００３５】図１１に示したように、特にステップ２１
０において、能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）が−１より
小さいか、等しい場合に、ステップ２１２に進み、コン
プレッサ部を削減するために、チラーの要求限界を演算
する。この要求限界は、（ＵＮＩＴＣＡ
Ｐ_{ＮＸＴＣＨＲ}）は、チラー能力（ＵＮＩＴＣＡＰ
_{ＮＥＸＤＲＯＰ}）から、定数５０をコンプレッサ部数で
割ったものを、引いた値と見なされる。この５０という
数は、コンプレッサ部の規模の平均値１．５倍に相当す
る５０／ＮＵＭＳＴＥＰ_{ＮＥＸＴＤＲＯＰ}の率から選
ばれる。決定されたコンプレッサ部の最も小さい能力１
つのコンプレッサ部のみ削減されものと認められる。

【００３６】つぎに、ステップ２０８の処理を行う。こ
の処理は、図２のステップ４８の最後の遅延タイマによ
る処理である。ステップ１００は、ステップ９６におい
て書き込まれた要求限界を算出している。要求限界が、
それぞれのコントローラユニットに書き込まれると、プ
ログラムはステップ５０を介してステップ５２，５４に
移る。そして、ステップ５２において、能力比率は−
１．１に設定され、ＮＥＸＴＤＤＲＯＰは０に設定され
る。このステップのつぎに、ステップ１３６、１５１、
１３８での処理が施される。ステップ６０において、変
数ＮＥＸＴＣＨＬＲは、０に設定される。また変数ＵＮ
ＩＴＣＡＰ_{ＮＥＸＴＣＨＬＲ}は、ＵＮＩＴＣＡＰ_０にな
り、ステップ７０で０に設定される。これは、古い能力
の変数であるＯＬＤＣＡＰ_０も０に設定される。ステッ
プ１３８の演算は、能力比率とＯＬＤＣＡＰを用いる。
さらに、戻り冷却水の温度が冷却水設定温度より低い場
合は、ステップ５８に移る。その後、ステップ５８、６
０を通りステップ２１４に移る。

【００３７】ステップ２０８では、ステップ４８のうち
のステップ１０２により、開始された結果により、ステ
ップ９６で定義された要求限界が書き込まれる前に、遅
延手段としてのタイマを変更する。ステップ５４のうち
のステップ１５２によって、チラーに決定される前に、
チラー能力を減少させる。ステップ１４６で決定され、
ステップ２０６で設定されたタイマの時間内に、チラー
能力の変更が生じる。上記したように、所定の時間内に
チラー能力の変化があった場合、ステップ１５４によっ
て最後の減少が指示される。そして、ステップ１４４に
おいて、誤差の総和（ＥＲＲＳＵＭ）、有効要求限界
（ＣＨＬＤＬＭ）、変更タイマ変数（ＣＨＧＴＩＭ
ＥＲ）及び、変化保留変数（ＣＨＧＰＮＤＧ）がリセッ
トされる。図２のプログラムは、図１１に示したステッ
プ６２によって、能力比率（ＣＡＰＲＡＴＩＯ）が適当
な要求限界の範囲内で要求限界を減少させ続ける。

【００３８】このようにして、本発明に係るチラーユニ
ットの制御方法が終了する。本発明においては、上記実
施例に用いた変数、定数等に限定されるものではない。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、チラーユニットが過剰に稼働することなく、
無駄のない冷却効果を奏する。また、個々のチラーユニ
ットに応じてコンプレッサ部が無理のない稼働を行うこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図。

【図２】本実施例の基本制御系を示すフローチャート。

【図３】本実施例の部分制御系を示すフローチャート。

【図４】本実施例の部分制御系を示すフローチャート。

【図５】本実施例の部分制御系を示すフローチャート。

【図６】本実施例の部分制御系を示すフローチャート。

【図７】本実施例の部分制御系を示すフローチャート。

【図８】本実施例の基本制御系を示すフローチャート。

【図９】本実施例の部分制御系を示すフローチャート。

【図１０】本実施例の部分制御系を示すフローチャー
ト。

【図１１】本実施例の部分制御系を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１０，１２，１４…チラーユニット１６…戻り経路１８…供給経路２０，２２，２４…コンプレッサ部２６，２８，３０…コントローラユニット３２…システムコントローラ３６…ユーザーインターフェイス３８…供給側センサ４０…戻り側センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のチラーユニットのそれぞれが、複
数のコンプレッサ部を備え、各チラーユニットにコント
ローラユニットが接続され、該コントローラユニットに
よって該コンプレッサ部の増減が選択的に行われるチラ
ーユニットの制御方法であって、前記コンプレッサ部の能力の要求限界値を前記コントロ
ーラユニットによって決定するステップと、それぞれのチラーユニットに接続されたコントローラユ
ニットで稼働されるすべてのコンプレッサ能力総量では
要求された冷媒温度に到達しない場合には、複数あるチ
ラーユニットのうちの一つのコンプレッサ能力の要求限
界値を変更させるものであって、この変更が前記チラー
ユニットのコントローラユニットに前記それぞれのチラ
ーユニットにおけるコンプレッサ部の数を変更させるス
テップによってなされ、さらに、戻り冷媒の温度が所定の基準値未満の場合については、
複数あるすべてのチラーユニットのコンプレッサ能力の
要求限界値を変更させるステップと、を有していること
を特徴とするチラーユニットの制御方法。
【請求項２】前記冷媒の戻り温度が所定の前記基準値
よりも低い場合に、複数あるすべてのチラーユニットの
前記コンプレッサ能力の要求限界値の変更するステップ
に対応して、それぞれのチラーユニットの稼働するコン
プレッサ部の数を減少させるステップを有することを特
徴とする請求項１記載のチラーユニットの制御方法。
【請求項３】前記すべてのチラーユニットのコンプレ
ッサ能力の複数の要求限界値の変更は、現在使用されているそれぞれのチラーユニットのコンプ
レッサ能力の合計を演算するステップと、それぞれのチラーユニットの算出された要求限界値をそ
れぞれのチラーユニットのコンプレッサ能力の合計から
減算して、それぞれのチラーユニットについての新たな
要求限界値を得るステップと、を有する請求項１記載の
チラーユニットの制御方法。
【請求項４】すべてのチラーユニットの複数の前記コ
ンプレッサ能力の要求限界値の変更は、現在稼働されているチラーユニットのコンプレッサ能力
から減算させるべきコンプレッサ能力を算出させるステ
ップであって、その計算値がそのチラーユニットのコン
プレッサ部の最小部数より大きくなるようにすることを
請求項３記載のチラーユニットの制御方法。
【請求項５】前記戻り冷媒温度を少なくとも前記基準
値と等しくするまでコンプレッサ能力の要求限界を変化
させるステップを有する請求項１記載のチラーユニット
の制御方法。
【請求項６】前記戻り冷媒温度が前記基準値より低い
ときは、一つのチラーユニットのコンプレッサの要求限
界値を変更するステップを機能させないようにするステ
ップをさらに有する請求項１記載のチラーユニットの制
御方法。
【請求項７】前記コントローラユニットにより作動さ
れるすべてのチラーユニットの総コンプレッサ能力につ
いて増減すべき値のコンプレッサ部を決定するステップ
と、起動されている前記個々のチラーユニットすべての総コ
ンプレッサ能力についてコンプレッサ部を増減させるか
否かを判断する前記ステップに応答して、一つのチラー
ユニットのコンプレッサ能力についての前記要求限界の
変化を開始させるステップと、を有する請求項１記載の
チラーユニットの制御方法。
【請求項８】要求限界値を変更させる前記チラーユニ
ットを同定するステップと、前記チラーユニットの新たな要求限界値を演算するステ
ップと、その同定されたチラーユニットについて、前記要求限界
値をコントローラユニットに伝達するステップと、を有
する請求項７記載のチラーユニットの制御方法。
【請求項９】前記要求限界を変化させる前記チラーユ
ニットを同定するステップは、要求コンプレッサ部を増加させるべき次のチラーユニッ
トを決定するステップと、コンプレッサ部を減少させるべき次のチラーユニットを
決定するステップと、要求温度より戻り冷媒温度が高い
場合には、前記要求限界を変化させるべき前記チラーユ
ニットに対し、コンプレッサ部の増加をさせる次のチラ
ーユニットを同定するステップと、要求温度より戻り冷媒温度が低い場合には、前記要求限
界を変化させるべき前記チラーユニットにコンプレッサ
部を減少させる次のチラーユニットを同定するステップ
と、を有することを特徴とする請求項８記載のチラーユ
ニットの制御方法。
【請求項１０】前記同定されたチラーユニットに新た
な要求限界を算出させるステップは、同定された前記チラーユニットに現在用いられているコ
ンプレッサ能力を得るステップと、前記コンプレッサ部を増加させる場合には、前記チラー
ユニットに現在用いられているコンプレッサ能力総量に
その同定されたチラーユニットについて算出されたコン
プレッサ能力量を加えるステップと、前記コンプレッサ部を減少させる場合には、前記チラー
ユニットに現在用いられているコンプレッサ能力総量か
らその同定されたチラーユニットについて算出されたコ
ンプレッサ能力量を減少させるステップと、を有するこ
とを特徴とする請求項９に記載の方法。