JP4287113B2

JP4287113B2 - Refrigerator control method and refrigeration apparatus

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Publication number: JP4287113B2
Application number: JP2002266474A
Authority: JP
Inventors: 徹也船津; 康夫高木; 一徳岩渕; 裕二中田; 君永内藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP2004101129A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調設備などに用いられ、冷却塔との間で冷却水を循環使用する冷凍機の制御方法およびその冷凍機を有する冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空調設備などに用いられる冷凍機は、冷却塔を有し、冷却塔から供給される冷却水により、冷媒蒸気の吸収熱を冷却したり凝縮器を冷却しながら冷水を製造し、この冷水を負荷である空調機に供給している。このような、所謂、吸収式冷凍機を用いた冷凍装置の、冷却水の制御に関する発明として、特開２０００−２８３５２７公報に記載されたものがある。
【０００３】
この発明では、吸収式冷凍機によって製造された冷水は冷水ポンプにより負荷である空調機に送られ、空調機との熱交換を経て吸収式冷凍機に戻ってくる。一方、冷却塔で冷却された冷却水は、冷却水ポンプにより吸収式冷凍機に送られ、吸収式冷凍機内での熱交換を経て冷却塔に戻ってくる。この冷却水の配管には、冷凍機入口の冷却水温度を検出する入口温度センサーと、冷却塔に向う冷凍機出口の冷却水温度を検出する出口温度センサーとを設け、これらの検出値を冷凍機制御装置に入力し、冷凍機の負荷状態に応じて冷却水ポンプに対する制御モードを切換え、制御出力を決定している。
【０００４】
このような、従来の冷凍装置では、例えば、空調負荷が大きく、冷凍機入口の冷却水温度が設定値を上回る場合は、冷凍機出口の冷却水温度との温度差が一定となるように、冷却水出入口温度差一定制御を行う。すなわち、入口温度センサーで検出された冷却水入口温度に出入口温度差設定値を加えた値を冷却水出口温度設定値とし、出口温度センサーの値をこの出口温度設定値に制御するため、例えば、ＰＩＤ制御によって冷却水ポンプの操作量を演算し、出力する。
【０００５】
逆に、負荷が小さく、冷却水入口温度が設定値以下の場合は、冷却水出口温度一定制御を行う。すなわち、出口温度センサーで検出された冷却水出口温度が設定値となるように、例えば、ＰＩＤ制御によって冷却水ポンプの操作量を決定し、出力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術では、冷却水流量の検出信号を冷凍機制御装置に入力していないため、冷却水流量は、冷却水の出入り口温度差や、冷却水ポンプの回転数等によって推定していた。このため、充分に冷却水流量を絞ることができず、本来、得られるべき省エネルギー量が充分に得られていない可能性があると共に、急激な冷却水流量の変動に対応できない可能性がある。
【０００７】
また、負荷状態に応じて制御モードを、冷却水出口温度一定制御と冷却水出入口温度差一定制御とに切換えているが、例えば、急激な冷却水入口温度低下や負荷減少に対しては、冷却水出口温度応答の遅れにより、設定値との偏差が大きくなる。このため、その間の冷却水量が大きく減少し、冷凍機の運転が不安定になる可能性がある。
【０００８】
また、このような現象を防ぐため、進み遅れなどの関数を追加した場合は、制御が複雑になり、制御設計が難しくなる。
【０００９】
本発明の目的は、冷却水の流量および温度の制御を改良することで、上記諸問題を解決した、信頼性が高く省エネルギーな冷凍機制御方法および冷凍装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による冷凍機制御方法は、冷却塔との間で冷却水ポンプにより冷却水を循環させる冷却水配管を有する冷凍機の制御方法であって、前記冷却塔に設けられた風冷用の冷却塔ファンおよび前記冷却水ポンプの消費動力変化率をそれぞれ求めておき、前記冷凍機から冷却塔に返送される冷却水の出口温度と、予め設定された出口温度設定値との偏差を求め、この偏差に基づき、出口温度を、前記出口温度設定値に維持するための冷却水ポンプ制御系および冷却塔ファン制御系に対し、前記冷却塔ファンおよび前記冷却水ポンプのうち消費動力変化率の少ない方の前記制御系における前記出口温度設定値を、本来の出口温度設定値より予め設定した値分低く設定し、出口温度上昇時は、前記消費動力変化率の少ない制御系を優先動作させ、出口温度下降時は、前記消費動力変化率の大きい制御系を優先動作させることを特徴とする。
【００１５】
本発明による冷凍装置は、前記冷却塔に設けられ、前記冷却水を風冷する冷却塔ファンと、前記冷却水配管に設けられ、前記冷却水の流量を検出する冷却水流量センサーと、前記冷凍機から冷却塔に返送される冷却水の冷凍機出口温度を検出する出口温度センサーと、この出口温度センサーで検出された出口温度と、予め設定された出口温度設定値との偏差を求め、この偏差に基づき、出口温度を、前記出口温度設定値に維持するための冷却水ポンプ制御系および冷却塔ファン制御系と、予め求められた冷却塔ファンおよび前記冷却水ポンプの消費動力変化率に基づき、前記冷却塔ファンおよび前記冷却水ポンプのうち消費動力変化率の少ない方の前記制御系における前記出口温度設定値を、本来の出口温度設定値より予め設定した値減算し、出口温度上昇時は、前記消費動力変化率の少ない制御系を優先動作させ、出口温度下降時は、前記消費動力変化率の大きい制御系を優先動作させる優先指令手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
これらの発明では、冷却水流量値を入力し、出口温度一定制御により、冷却水流量を最適に制御し、しかも最低流量設定値を下回ることはないので、省エネルギー効果に優れ、安定した冷凍機の運転が可能となる。
【００２２】
また、冷却塔ファンおよび冷却水ポンプの消費動力変化率に基づき、出口温度上昇時は消費動力変化率の少ないほうを優先して制御し、出口温度下降時は消費動力変化率の大きい方を優先して制御するようにしたので、省エネルギー効果が一層向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による冷凍機制御方法及び冷凍装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、冷凍装置の全体構成を示している。図１において、１１は吸収式の冷凍機で、負荷である空調機１２との間には、冷水ポンプ１３を有する冷水配管１４が設けられ、空調機１２との間に冷水の循環経路を形成している。すなわち、冷凍機１１で製造された冷水は、冷水配管１４により空調機１２に供給され、空調機１２で熱交換後、冷水配管１４により冷凍機１１に返送され、冷凍機１１で再び冷却され、空調機１２に供給される。
【００２５】
１６は冷却塔で、冷凍機１１との間には、冷却水ポンプ１７を有する冷却水配管１８が設けられ、冷凍機１１との間に冷却水の循環経路を形成している。この冷却塔１６は、冷却水を風冷するための冷却塔ファン１９を有し、冷却水を冷却水配管１８により冷凍機１１に供給すると共に、冷凍機１１で熱交換され、冷却水配管１８により返送されてくる冷却水を冷却する。
【００２６】
冷却水配管１８には、冷却水の流量を検出する流量センサー２１が設けられている。また、冷却水配管１８の、冷凍機１１の出口部分には、冷却水の冷凍機出口温度を検出する出口温度センサー２２が設けられている。また、冷却水ポンプ１７は可変速タイプのもので、インバータなどによる速度制御装置２３を有する。
【００２７】
２５は冷凍機制御装置で、出口温度センサー２２によって検出された冷却水の冷凍機出口温度、および流量センサー２１によって検出された冷却水流量が、それぞれ入力される。そして、これら入力値および予め設定された設定値などを用いて所定の演算を行ない、冷凍機１１に対する冷却水流量を制御すべく、冷却水ポンプ１７の速度調整装置２３に制御信号を出力する。この演算機能については後述する。
【００２８】
図２は、吸収式冷凍機１１の内部構成を示している。図２において、２７は蒸発器、２８は吸収器で、同一槽内に区分して形成されている。蒸発器２７内には冷水配管１４が設けられ、また、この蒸発器２７の底部には冷媒ポンプ２９を有する配管３０の一端が連結している。この配管３０の他端は、蒸発器２７の上部に連結している。
【００２９】
吸収器２８の上部には、冷媒吸収用の吸収液を供給する配管３１が連結され、また、この吸収器２８の底部には、溶液ポンプ３２を有する配管３３が連結している。この配管３３は、吸収器２８内で冷媒を吸収して濃度が低下した稀溶液を流通させるもので、溶液熱交換器３４を通ったのち、一方は高温再生器３５に連結し、他方は低温再生器３６に連結している。前記吸収液供給用の配管３１の他端は、溶液熱交換器３４に連結している。
【００３０】
高温再生器３５は、図示しない熱源装置から供給された熱、例えば蒸気などを流通させる配管３７を有し、この配管３７によって供給される熱により、配管３３により送られてきた稀溶液を加熱し、高温の冷媒蒸気と濃溶液とに分離する。
【００３１】
分離された冷媒蒸気は、低温再生器３６との間に設けられた配管３８により排出され、濃溶液は溶液熱交換器３４との間に設けられた配管３９により排出される。
【００３２】
低温再生器３６は、凝縮器４０と同一槽内に形成されており、高温再生器３５からの配管３８は、低温再生器３６内をとおり、凝縮器４０内に達するよう配設されている。この低温再生器３６では、配管３３により送られてきた稀溶液を、配管３８を通る高温冷媒蒸気により加熱し、冷媒蒸気と濃溶液とに分離する。分離された濃溶液は、溶液熱交換器３４への配管３９ａにより排出される。また、分離された冷媒蒸気は、凝縮器４０内に流れ込む。
【００３３】
図１で示した、冷却塔１６からの冷却水配管１８は、冷凍機１１内の蒸発器２７および吸収器２８内を通った後、凝縮器４０を通り、冷凍機１１外に配管されている。また、凝縮器４０は、蒸発器２７への配管４１を有し、凝縮された液冷媒を蒸発器２７に送るように構成されている。
【００３４】
上記構成において、吸収式の冷凍機により製造された冷水は冷水ポンプ１３により空調機１２に送られ、空調機１２との熱交換を経て冷凍機１１に戻ってくる。
【００３５】
一方、冷却塔１６では、冷却塔ファン１９により供給される空気との熱交換により冷却水が冷却される。冷却された冷却水は、冷却水ポンプ１７により、冷凍機１１に送られ、冷凍機１１内での熱交換を経て冷却塔１６に戻ってくる。
【００３６】
冷凍機１１では、冷媒として水が用いられ、吸収液として臭化リチウム水溶液が用いられている。蒸発器２７内には、冷水管１４が配設されており、空調機１２で熱交換された比較的高温の冷水が流通している。この蒸発器２７内には、冷媒ポンプ２９により冷媒（水）が散布されており、その蒸発潜熱により冷水から熱を奪い、これを冷却する。
【００３７】
蒸発器２７内で蒸発した冷媒は、矢印イで示すように吸収器２８内に入り、配管３１から供給される吸収液（臭化リチウム水溶液）に吸収される。このとき発生する吸収熱は、冷却水配管１８を通る冷却水により冷却される。
【００３８】
吸収器２８内で冷媒を吸収して濃度が低下した稀溶液は、溶液ポンプ３２によって配管３３を通り、溶液熱交換器３４で熱交換され、比較的高温になった後、高温再生器３５および低温再生器３６に送られる。高温再生器３５に送られた稀溶液は、配管３７により供給される熱源により加熱され、高温の冷媒蒸気と濃溶液とに分離される。分離された高温の濃溶液は、配管３９により溶液熱交換器３４に送られ、前記稀溶液と熱交換される。また、高温の冷媒蒸気は、矢印ロで示すように、配管３８により低温再生器３６に熱源として送られる。
【００３９】
低温再生器３６に送られた稀溶液は、配管３８を通る高温の冷媒蒸気により加熱され、同様に高温の冷媒蒸気と濃溶液に分離される。分離された高温の濃溶液は、配管３９ａにより、高温再生器３５からの濃溶液と合流し、溶液熱交換器３４に送られ、前記稀溶液と熱交換される。熱交換後、比較的低温になった濃溶液は、配管３１により吸収液として吸収器２８に供給される。
【００４０】
一方、分離された高温の冷媒蒸気は、矢印ハで示すように、凝縮器４０内に流れ込み、配管３８によって送られてきた冷媒蒸気と共に、配管１８を通る冷却水により冷却され、凝縮して液冷媒になる。この液冷媒は、配管４１により蒸発器２７内に戻される。
【００４１】
ここで、空調機１２の負荷が増大し、冷水の流量が増加すると、蒸発器２７内で蒸発する冷媒蒸気の流量が増大し、吸収液によって吸収され、濃溶液と分離された後に、最終的に凝縮器４０内で凝縮される冷媒の量が増加する。このため、吸収器２８および凝縮器４０を冷却した、冷凍機１１の出口における冷却水の温度（以下、出口温度）が上昇する。
【００４２】
逆に、空調機１２の負荷が減少し、冷水の流量が減少すると、蒸発器２７内で蒸発する冷媒蒸気の流量が減少し、最終的に凝縮器４０内で凝縮される冷媒も減少し、冷却水の出口温度は低下する。
【００４３】
このように、冷却水は吸収器２８および凝縮器４０の温度を維持・管理するものであり、負荷の変動により冷却水の出口温度が変化しても、その変化に応じて冷却水量を変化させ、出口温度を一定に維持する必要がある。
【００４４】
そこで、出口温度を一定に維持するため、冷凍機制御装置２５を設け、冷却水配管１８の、冷凍機１１の出口部分に設けた出口温度センサー２２から出口温度を入力する。そして、出口温度が上昇を開始すると冷却水量を増加させ、出口温度が低下し始めると冷却水量を減少させるように、冷却水ポンプ１７を制御する。
【００４５】
この制御により、冷凍機１１の出口における冷却水の出口温度を、負荷によらず一定に制御することができる。
【００４６】
なお、負荷の減少が大きく、冷却水流量が予め設定した下限値に達した場合は、下限値以下とならないように、出口温度を一定にする制御から、冷却水流量を下限流量に保持する制御に切換える。
【００４７】
図３は、このような制御を行なう冷凍機制御装置２５の制御ロジックを示している。図３において、５０は冷却水流量指令値演算手段で、出口温度センサー２２で検出された出口温度と、予め設定された出口温度設定値との偏差を求め、この偏差から、ＰＩＤ（比例、微分、積分）演算などにより、冷却水流量指令値を求め、出力する。この冷却水指令値は、出口温度上昇時は冷却水流量を増加させ、出口温度下降時は冷却水量を低下させるためのものである。
【００４８】
５１は比較手段で、冷却水量指令値と予め設定された下限流量設定値とを入力し、これらのいずれか大きい方を出力する。５２は制御量演算手段で、比較手段５１から出力された冷却水量指令値又は下限流量設定値のいずれかが設定値として入力され、冷却水流量センサー２１で検出された冷却水の流量値がプロセス値として入力される。そして、前述したＰＩＤ演算などにより、この冷却水流量を設定値に維持するための制御量を求め、図１で示した速度制御装置２３に出力する。
【００４９】
上記構成において、出口温度センサー２２からの信号は、冷却水量指令値演算手段５０により出口温度設定値との偏差に応じてＰＩＤ演算により、冷却水流量指令値に変換される。この冷却水流量指令値は、比較手段５１で下限流量設定値と比較され、値の大きな方が後続の制御量演算手段５２に、冷却水流量の設定値として入力される。
【００５０】
この制御量演算装置５２には、冷却水流量センサー２１からの信号が入力され、冷却水流量の設定値との偏差に応じてＰＩＤ演算により制御量に変換される。この制御量は、冷却水ポンプ１７に対する回転数指令値として、インバータなどの速度制御装置２３に出力され、冷却水ポンプ１７の回転速度を制御し、冷却水流量を出口温度に見合った流量に制御する。
【００５１】
この制御ロジックによれば、演算手段５０で演算された冷却水流量指令値が下限流量設定値より小さいときは、比較手段５１により下限流量設定値が、冷却水流量の設定値として選択されるため、冷却水流量は常に下限流量以上を維持することができる。すなわち、負荷の減少が大きく、冷却水流量が予め設定した下限値に達すると、比較手段５１により、出口温度一定制御から、冷却水流量を下限流量に保持する制御に切換えるので、冷却水流量はどのような状態でも下限流量以上を維持し、安定な冷凍機運転が実現する。
【００５２】
図４で示す実施の形態は、冷却水ポンプ１７として、複数台の冷却水ポンプ１７ａ、１７ｂ（２台以上でも、勿論構わない）を並列に連結し、運転台数切換えにより冷却水流量制御を行っている。この場合、冷凍機制御装置２５ａの制御ロジックは、図５で示すように、制御量演算手段６２として、予め運転台数決定関数が設定され、比較手段５１から入力される冷却水流量の設定値（冷却水流量指令値又は下限流量設定値のいずれか）に対応して冷却水ポンプ１７ａ、１７ｂの運転台数を決定し、出力するものを用いる。
【００５３】
すなわち、この制御量演算手段６２から出力される制御量は、冷却水ポンプ１７ａ、１７ｂの運転台数であり、具体的には、これらを起動・停止させるオン・オフ信号である。
【００５４】
このように構成すると、冷凍機１１の出口温度に対応して、冷却水ポンプ１７ａ、１７ｂの運転台数が制御され、冷却水流量を出口温度に見合った流量に制御することができる。
【００５５】
図６で示す実施の形態は、冷却水ポンプ１７と直列に流量調整弁４３を連結し、一定回転数で運転される冷却ポンプ１７による冷却水の流量を、任意に調整できるように構成している。この場合の、冷凍機制御装置２５ｂの制御ロジックは、図３で示したものと基本的に同じであるが、演算手段５２で演算される制御量は流量調整弁４３の弁開度信号となり、その出力は流量調整弁４３に送られる。
【００５６】
このように構成すると、冷凍機１１の出口温度に対応して、流量調整弁４３の弁開度が制御され、冷却水流量を出口温度に見合った流量に制御することができる。
【００５７】
また、図６の流量調整弁４３に対し、下限流量を流通させるバイパス管４４を並列に連結すると、冷却水の下限流量を確保することができる。また、バイパス管４４で冷却水の下限流量が確保できるので、冷凍機制御装置２５ｂの制御ロジックとして、図３で示した比較器５１を省略し、演算手段５０で演算された冷却水流量指令値を、冷却水の設定値として直接、制御量演算手段５２に与えてもよい。
【００５８】
図７で示す実施の形態では、冷却塔１６に設けられた風冷用の冷却塔ファン１９の回転速度を制御するファン速度制御装置４５を新たに設けている。また、冷却水配管１８の冷凍機入口部分には、冷却水の冷凍機入口温度を検出する入口温度センサー４６を設けている。さらに、この冷却水配管１８の冷却塔１６近くには、バイパス弁４７を有するバイパス配管４８が、冷却塔１６をバイパスするように設けられている。
【００５９】
前記入口温度センサー４６の検出値は、出口温度センサー２２の検出値および流量センサー２１の検出値と共に、冷凍機制御装置２５ｃに入力される。また、冷却塔ファン１９の速度制御装置４５は、バイパス弁４７と共に、冷凍機制御装置２５ｃの出力によって制御される。
【００６０】
この実施の形態でも、吸収式の冷凍機により製造された冷水は冷水ポンプ１３により空調機１２に送られ、空調機１２との熱交換を経て冷凍機１１に戻ってくる。一方、冷却塔１６では、冷却塔ファン１９により供給される空気との熱交換により冷却水が冷却される。冷却された冷却水は、冷却水ポンプ１７により、冷凍機１１に送られ、冷凍機１１内での熱交換を経て冷却塔１６に戻ってくる。
【００６１】
冷凍機制御装置２７Ｃは、後述する図８の制御ロジックにより、冷凍機１１の出口温度制御を行う。この場合も、空調機１２の負荷が増大し、冷水の流量が増加すると、図２で示した蒸発器２７内で蒸発する冷媒蒸気の流量が増大し、最終的に凝縮器４０内で凝縮される冷媒液の量が増加する。このため、吸収器２８および凝縮器４０を冷却した、冷却水の出口温度が上昇する。逆に、空調機１２の負荷が減少し、冷水の流量が減少すると、蒸発器２７内で蒸発する冷媒蒸気の流量が減少し、最終的に凝縮器４０内で凝縮される冷媒液は減少し、冷却水の出口温度が低下する。
【００６２】
そこで、出口温度を一定に制御するため、出口温度センサー２２からの出口温度および流量センサー２１からの冷却水流量値を、冷凍機制御装置２５ｃに入力する。冷凍機制御装置２５ｃは、出口温度の変化に対し、これを一定に保つべく、冷却水ポンプ１７を制御して冷却水流量を変化させると共に、冷却塔ファン１９の回転速度を制御して冷却水の温度を制御する。
【００６３】
この制御に当って、冷凍機制御装置２５ｃは、冷却水ポンプ１７の消費動力変化率と冷却塔ファン１９の消費動力変化率とを予め求めておき、出口温度の上昇時には消費動力変化率の小さい方を優先して制御し、出口温度の下降時には、消費動力変化率の大きい方を優先して制御する。
【００６４】
例えば、冷却水ポンプ１７の方が消費動力変化率が小さい場合、出口温度が上昇し始めると、冷却水ポンプ１７を優先して制御し、冷却水を増加させる。そして冷却水水量が最大冷却水流量に到達したところで、冷却塔ファン１９の回転速度を高め、冷却用空気量を増大させるように制御する。逆に、出口温度が低下し始めた場合は、冷却塔ファン１９による冷却空気流量を優先して減少させる。そして、最低空気流量に到達したところで冷却水流量が減少するように制御する。
【００６５】
また、入口温度センサー４６は冷却水の入口温度を検出していて、上記冷却塔ファン１９の空気流量および冷却水流量共に下限流量に到達した後も冷却水温度が下がり、冷却水の入口温度が下限値に到達した場合は、冷却塔バイパス弁４７を開き、冷却水の冷凍機入口温度を下限温度に維持する。
【００６６】
このような制御を実現する冷凍機制御装置２５ｃの制御ロジックを、図８によって説明する。この制御ロジックは、出口温度の変化に応動する制御系として、冷却水ポンプ制御系７１と冷却塔ファン制御系７２との２つを有する。
【００６７】
冷却水ポンプ制御系７１は、図３で示したものとほぼ同じであり、出口温度センサー２２で検出された出口温度と、減算手段５７を介して入力される出口温度設定値との偏差を求め、この偏差に基づき、冷却水流量指令値をＰＩＤ演算などで求める演算手段５０を有する。この冷却水指令値は、出口温度上昇時は冷却水流量を増加させ、出口温度下降時は冷却水量を低下させるためのものである。
【００６８】
この冷却水流量指令値は、予め設定された下限流量設定値と共に比較手段５１に入力され、いずれか大きい方が選択され、出力される。比較手段５１から出力された冷却水流量指令値又は下限流量設定値のいずれかは、制御量演算手段５２に冷却水流量の設定値として入力され、冷却水流量センサー２１で検出された冷却水の流量値がプロセス値として入力される。そして、ＰＩＤ演算などにより、冷却水流量を設定値に維持するための制御量を求め、図７で示した速度制御装置２３に出力する。
【００６９】
また、冷却塔ファン制御系７２は、出口温度センサー２２で検出された出口温度と、減算手段５８を介して入力される出口温度設定値との偏差を求め、この偏差に基づき、冷却塔ファン１９に対する風量指令値をＰＩＤ演算などで求める演算手段５９を有する。この風量指令値は、比較手段６０に入力され、冷却塔ファン１９に対する下限回転数設定値と比較される。比較の結果、どちらか大きい方が選択され冷却塔ファン１９に対する回転数指令値として、図７で示したファン回転速度制御手段４５に出力される。
【００７０】
この結果、冷却塔ファン制御系７２は、冷却塔ファン１９による風量を、出口温度上昇時は増加させ、出口温度低下時は減少させる。
【００７１】
７３は優先指令手段で、予め求められた冷却塔ファン１９および冷却水ポンプ１７の消費動力変化率に基づき、前記出口温度上昇時は、消費動力変化率の少ない制御系を優先動作させ、出口温度下降時は、消費動力変化率の大きい制御系を優先動作させる。
【００７２】
この優先指令手段７３の具体的構成を説明する。５３は減算手段で、その＋側端子には冷却水ポンプ１７の消費動力変化率が設定され、−側端子には冷却塔ファン１９の消費動力変化率が設定されている。したがって、冷却水ポンプ１７の消費動力変化率が冷却塔ファン１９の消費動力変化率より大きい場合は＋信号が出力され、反対に冷却水ポンプ１７の消費動力変化率が冷却塔ファン１９の消費動力変化率より小さい場合は−信号が出力される。
【００７３】
５４はフラグ発生手段で、減算手段５３からの出力信号を入力し、それが＋信号の場合はフラグ１を発生し、−信号の場合はフラグ０を発生する。５５，５６は共に信号切換え手段で、信号０および信号１が入力され、上記フラグを入力し、そのフラグに応じて０，１いずれかの信号を出力する。すなわち、信号切換え手段５５は、フラグ０の場合は信号１を出力し、フラグ１の場合は信号０を出力する。また、信号切換え手段５６は、フラグ０の場合は信号０を出力し、フラグ１の場合は信号１を選択して出力する。
【００７４】
上記信号切換え手段５５の出力信号は出口温度設定値に対する減算手段５７に入力される。減算手段５７は、入力された信号値（０または１）により出口温度設定値を減算する。同様に、信号切換え手段５６の出力信号は出口温度設定値に対する減算手段５８に入力される。減算手段５８は、入力された信号値（０または１）により出口温度設置値を減算する。
【００７５】
これらの機能から、優先指令手段７３は、消費動力変化率の小さい制御系の出口温度設定値を、減算手段５７又は５８により、予め設定した値（上記例では信号値１）減算する。減算する値は、もちろん１に限らず、他の数値でもよい。
【００７６】
６１は冷却水の冷凍機入口温度に対する演算手段で、図７で示した入口温度センサー４６から入力される冷却水の入口温度と、予め設定された入口下限温度設定値との偏差を求め、ＰＩＤ演算などにより、冷却塔バイパス弁４７の開度指令値を求め、冷却塔バイパス弁４７に出力する。すなわち、冷却水の冷凍機入口温度が設定値以下に下がった場合は、この設定値との偏差に応じて冷却塔バイパス弁４７を開き、冷却水の一部をバイパスさせて入口温度を下限設定値に維持する。
【００７７】
上記構成において、例えば、冷却塔ファン１９より冷却水ポンプ１７の消費動力変化率が小さい場合は、減算手段５３の出力は−となりフラグ発生手段５４からフラグ０が発生する。このため、信号切換え手段５５は信号１を出力し、信号切換え手段５６は信号０を出力する。これらの出力信号は、対応する減算手段５７，５８に入力され、それぞれ出口温度設定値を減算する。この場合、減算手段５７に入力された信号が１のため、冷却水ポンプ制御系７１における出口温度設定値は１℃減算され、冷却塔ファン制御系７２における出口温度設定値より１℃低くなる。
【００７８】
ここで、冷却水ポンプ制御系７１および冷却塔ファン制御系７２には、それぞれ出口温度が入力されているが、消費動力変化率が小さい冷却水ポンプ制御系７１の出口温度設定値が、冷却塔ファン制御系より１℃低いため、出口温度上昇時には、出口温度設定値の低い冷却ポンプ制御系が先に偏差を生じ、出口温度を、その設定値に維持するべく冷却水ポンプ１７を制御する。
【００７９】
この動作により、冷却水の出口温度は１℃低い設定値に維持されるので、冷却塔ファン制御系７２は動作しない。しかし、出口温度が上昇を続け、冷却水流量が最大流量に達すると、これ以降、出口温度は、１℃低い設定値以上に上昇する。このため、冷却塔ファン制御系７２が動作し、冷却ポンプ制御系７１より１℃高い設定値を維持するように、冷却塔ファン１９の風量を増大させる回転数指令値をファン速度制御手段４５に出力する。
【００８０】
すなわち、優先指令手段７３は、出口温度上昇時、消費動力変化率の小さい冷却水ポンプ制御系７１の制御が優先するように指令する。
【００８１】
一方、出口温度下降時は、出口温度設定値が、冷却水ポンプ制御系７１より１℃高い冷却塔ファン制御系７２が先に偏差を生じる。冷却塔ファン制御系７２は、出口温度を、その設定値に維持するために、ファン回転速度制御手段４５に減速指令を出力し、冷却塔ファン１９の風量を減少させる。
【００８２】
この動作により、冷却水の出口温度は、冷却水ポンプ制御系７１より１℃高い設定値に維持されるので、冷却水ポンプ制御系７１は動作しない。しかし、出口温度が下降を続け、冷却塔ファン１９の回転速度が下限回転数設定値に到達すると、これ以降は出口温度を設定値に維持できなくなる。その後は、冷却水ポンプ制御系７１が動作し、冷却水流量を減少させるべく、ポンプ速度制御手段２３に減速指令を与え、冷却水ポンプ１９の運転量を減少させる。
【００８３】
すなわち、優先指令手段７３は、出口温度下降時は、消費動力変化率の大きい冷却塔ファン制御系７２の制御が優先するように指令する。
【００８４】
この実施の形態では、制御対象機器の消費動力変動率を予め求めておき、出口温度上昇時は消費動力変動率の小さい制御系を優先し、出口温度下降時は消費動力が大きい制御系を優先しているので、省エネルギー効果が一層向上する。
【００８５】
また、冷却水の冷凍機入口温度が、その下限温度設定値より低くなるときは、冷却塔バイパス弁４７が開くので、冷却水入口温度を、その下限温度設定値以上に維持することができる。
【００８６】
なお、図７において、冷却水ポンプ１７として可変速ポンプを用い、これをインバータなどによる速度制御装置２３によって制御していたが、これに代って図４で示したように、複数台の冷却水ポンプ１７ａ、１７ｂを並列に連結し、その運転台数により、冷却水流量を変化させるようにしてもよい。この場合、冷却水ポンプ制御系には、図５で示したような運転台数決定関数を有する演算手段を用いればよい。
【００８７】
また、上記いずれの実施形態においても出口温度センサー２２を用いているが、冷却水の冷凍機出口温度とは、図２で説明した凝縮器４０を冷却した冷却水温度を指しており、この出口温度センサー２２を、この凝縮器４０内の冷却水配管１８に設置すれば、より正確に冷却水の冷凍機出口温度を検出することができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷の変動に対して、冷却水の出口温度一定制御を確実に行うと共に、冷却水が予め設定した下限値に達すると、出口温度一定制御から、冷却水流量を下限流量に保持する制御に自動的に切換えるので、冷却水流量はどのような状態でも下限流量以上を維持し、安定な冷凍機運転が実現する。
【００８９】
また、出口温度一定制御を行う上で、制御対象の消費動力変動率に応じて優先制御を行えば、省エネルギー効果を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷凍装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】同上実施の形態に用いる吸収式冷凍機の内部構成を示す構成図である。
【図３】同上一実施の形態に用いる冷凍機制御装置の制御ロジックを示すブロック図である
【図４】本発明の他の実施の形態を示す構成図である。
【図５】図４で示した実施の形態に用いる制御ロジックを示すブロック図である。
【図６】本発明の流量調整弁を用いた実施の形態を示す構成図である。
【図７】本発明によるさらに他の実施の形態を示す構成図である。
【図８】図７で示した実施の形態で用いる制御ロジックを示すブロック図である。
【符号の説明】
１１冷凍機
１６冷却塔
１７冷却水ポンプ
１８冷却水配管
１９冷却塔ファン
２１流量計
２２出口温度センサー
２５冷凍機制御装置
２７蒸発器
２８吸収器
４０凝縮器
４３流量調整弁
４４バイパス管
４６入口温度センサー
４７冷却塔バイパス弁
５０冷却水流量指令値演算手段
５２制御量演算手段
７１冷却水ポンプ制御系
７２冷却塔ファン制御系
７３優先指令手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method for a refrigerator that is used in air conditioning equipment and the like and circulates and uses cooling water between cooling towers and a refrigeration apparatus having the refrigerator.
[0002]
[Prior art]
In general, a refrigerator used in an air conditioner or the like has a cooling tower, and the cooling water supplied from the cooling tower produces cold water while cooling the absorption heat of the refrigerant vapor or cooling the condenser. Is supplied to the air conditioner that is the load. As an invention relating to the control of cooling water in such a so-called refrigeration apparatus using an absorption chiller, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-283527.
[0003]
In this invention, the cold water produced by the absorption chiller is sent to the load air conditioner by the chilled water pump, and returns to the absorption chiller through heat exchange with the air conditioner. On the other hand, the cooling water cooled by the cooling tower is sent to the absorption chiller by the cooling water pump, and returns to the cooling tower through heat exchange in the absorption chiller. The cooling water pipe is provided with an inlet temperature sensor for detecting the cooling water temperature at the refrigerator inlet and an outlet temperature sensor for detecting the cooling water temperature at the refrigerator outlet toward the cooling tower. This is input to the machine control device, and the control mode for the cooling water pump is switched according to the load state of the refrigerator to determine the control output.
[0004]
In such a conventional refrigeration apparatus, for example, when the air conditioning load is large and the cooling water temperature at the refrigerator inlet exceeds the set value, the temperature difference from the cooling water temperature at the refrigerator outlet is constant, Cooling water inlet / outlet temperature difference constant control is performed. That is, the value obtained by adding the inlet / outlet temperature difference setting value to the cooling water inlet temperature detected by the inlet temperature sensor is set as the cooling water outlet temperature setting value, and the value of the outlet temperature sensor is controlled to this outlet temperature setting value. The operation amount of the cooling water pump is calculated and output by PID control.
[0005]
Conversely, when the load is small and the cooling water inlet temperature is equal to or lower than the set value, the cooling water outlet temperature constant control is performed. That is, the operation amount of the cooling water pump is determined and output by, for example, PID control so that the cooling water outlet temperature detected by the outlet temperature sensor becomes a set value.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional technique, since the detection signal of the cooling water flow rate is not input to the refrigerator control device, the cooling water flow rate is estimated based on the temperature difference between the inlet and outlet of the cooling water, the number of rotations of the cooling water pump, and the like. . For this reason, the cooling water flow rate cannot be sufficiently reduced, and the energy saving amount that should be originally obtained may not be sufficiently obtained, and it may not be possible to cope with a sudden fluctuation in the cooling water flow rate.
[0007]
In addition, the control mode is switched between constant cooling water outlet temperature control and constant cooling water inlet / outlet temperature difference control according to the load state. Due to the delay in the water outlet temperature response, the deviation from the set value increases. For this reason, the amount of cooling water during that time may be greatly reduced, and the operation of the refrigerator may become unstable.
[0008]
Further, when a function such as advance / delay is added to prevent such a phenomenon, the control becomes complicated and the control design becomes difficult.
[0009]
An object of the present invention is to provide a highly reliable and energy-saving refrigerator control method and refrigeration apparatus that solve the above problems by improving the control of the flow rate and temperature of cooling water.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The refrigerator control method according to the present invention includes: A method for controlling a refrigerator having a cooling water pipe for circulating cooling water with a cooling water pump between the cooling tower and a cooling tower fan for cooling air provided in the cooling tower and consumption of the cooling water pump The power change rate is obtained, and the deviation between the outlet temperature of the cooling water returned from the refrigerator to the cooling tower and the preset outlet temperature setting value is obtained. In contrast to the cooling water pump control system and the cooling tower fan control system for maintaining the outlet temperature set value, the outlet temperature setting in the control system having the smaller rate of change in power consumption of the cooling tower fan and the cooling water pump. The value is set lower than the original outlet temperature set value by a preset value. When the outlet temperature rises, the control system with a low rate of change in power consumption is preferentially operated, and when the outlet temperature falls, the power consumption changes. The rate of large control system to preferentially operate It is characterized by that.
[0015]
Book The refrigeration apparatus according to the invention is provided in the cooling tower, the cooling tower fan that winds the cooling water, the cooling water flow sensor that is provided in the cooling water pipe and detects the flow rate of the cooling water, and the refrigerator The deviation between the outlet temperature sensor that detects the refrigerator outlet temperature of the cooling water returned to the cooling tower from the outlet, the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor, and the preset outlet temperature setting value is obtained, and this deviation is obtained. Based on the cooling water pump control system and the cooling tower fan control system for maintaining the outlet temperature at the outlet temperature set value, and the consumption power change rate of the cooling tower fan and the cooling water pump determined in advance. Subtracting a preset value from the original outlet temperature setting value, the outlet temperature setting value in the control system of the cooling tower fan and the cooling water pump with the smaller power consumption change rate, At mouth temperature rise, less control system of the power consumption rate of change is prioritized operation, when the outlet temperature descent, and a priority instruction means for preferentially operating the larger control system of the power consumption rate of change It is characterized by .
[0021]
In these inventions, the cooling water flow rate value is input, the cooling water flow rate is optimally controlled by the constant outlet temperature control, and it does not fall below the minimum flow rate setting value. Driving is possible.
[0022]
Also, based on the rate of change in power consumption of the cooling tower fan and cooling water pump, priority is given to the smaller rate of change in power consumption when the outlet temperature rises, and the higher rate of power consumption change takes priority when the outlet temperature falls. Therefore, the energy saving effect is further improved.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a refrigerator control method and a refrigerator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 shows the overall configuration of the refrigeration apparatus. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an absorption refrigerator, and a chilled water pipe 14 having a chilled water pump 13 is provided between the load and an air conditioner 12, and a chilled water circulation path is formed with the air conditioner 12. is doing. That is, the cold water produced by the refrigerator 11 is supplied to the air conditioner 12 by the cold water pipe 14, and after heat exchange by the air conditioner 12, is returned to the refrigerator 11 by the cold water pipe 14 and cooled again by the refrigerator 11. Supplied to the air conditioner 12.
[0025]
Reference numeral 16 denotes a cooling tower. A cooling water pipe 18 having a cooling water pump 17 is provided between the cooling tower 11 and the cooling water circulation path. The cooling tower 16 has a cooling tower fan 19 for cooling the cooling water by air, supplies the cooling water to the refrigerator 11 through the cooling water pipe 18, exchanges heat in the refrigerator 11, and supplies the cooling water pipe 18. The cooling water returned by is cooled.
[0026]
The cooling water pipe 18 is provided with a flow rate sensor 21 that detects the flow rate of the cooling water. In addition, an outlet temperature sensor 22 that detects the outlet temperature of the cooling water refrigerator is provided at the outlet of the refrigerator 11 in the cooling water pipe 18. The cooling water pump 17 is of a variable speed type and has a speed control device 23 such as an inverter.
[0027]
Reference numeral 25 denotes a refrigerator control device, to which the coolant outlet temperature detected by the outlet temperature sensor 22 and the coolant flow rate detected by the flow sensor 21 are input. Then, a predetermined calculation is performed using these input values and preset setting values, and a control signal is output to the speed adjusting device 23 of the cooling water pump 17 in order to control the cooling water flow rate to the refrigerator 11. This calculation function will be described later.
[0028]
FIG. 2 shows the internal configuration of the absorption refrigerator 11. In FIG. 2, 27 is an evaporator and 28 is an absorber, which are formed separately in the same tank. A cold water pipe 14 is provided in the evaporator 27, and one end of a pipe 30 having a refrigerant pump 29 is connected to the bottom of the evaporator 27. The other end of the pipe 30 is connected to the upper part of the evaporator 27.
[0029]
A pipe 31 for supplying an absorbing liquid for absorbing refrigerant is connected to the upper part of the absorber 28, and a pipe 33 having a solution pump 32 is connected to the bottom of the absorber 28. This pipe 33 circulates a rare solution having a reduced concentration by absorbing the refrigerant in the absorber 28. After passing through the solution heat exchanger 34, one is connected to the high temperature regenerator 35 and the other is a low temperature. The regenerator 36 is connected. The other end of the absorption liquid supply pipe 31 is connected to a solution heat exchanger 34.
[0030]
The high-temperature regenerator 35 has a pipe 37 through which heat supplied from a heat source device (not shown) such as steam is circulated, and the rare solution sent through the pipe 33 is heated by the heat supplied through the pipe 37. Separated into high-temperature refrigerant vapor and concentrated solution.
[0031]
The separated refrigerant vapor is discharged through a pipe 38 provided between the refrigerant regenerator 36 and the concentrated solution is discharged through a pipe 39 provided between the solution heat exchanger 34.
[0032]
The low temperature regenerator 36 is formed in the same tank as the condenser 40, and a pipe 38 from the high temperature regenerator 35 is arranged so as to reach the condenser 40 through the low temperature regenerator 36. In this low temperature regenerator 36, the rare solution sent through the pipe 33 is heated by the high-temperature refrigerant vapor passing through the pipe 38, and separated into refrigerant vapor and concentrated solution. The separated concentrated solution is discharged through a pipe 39a to the solution heat exchanger 34. Further, the separated refrigerant vapor flows into the condenser 40.
[0033]
The cooling water pipe 18 from the cooling tower 16 shown in FIG. 1 passes through the evaporator 27 and the absorber 28 in the refrigerator 11, passes through the condenser 40, and is piped outside the refrigerator 11. . The condenser 40 has a pipe 41 to the evaporator 27, and is configured to send the condensed liquid refrigerant to the evaporator 27.
[0034]
In the above configuration, the cold water produced by the absorption refrigerator is sent to the air conditioner 12 by the cold water pump 13 and returns to the refrigerator 11 through heat exchange with the air conditioner 12.
[0035]
On the other hand, in the cooling tower 16, the cooling water is cooled by heat exchange with the air supplied by the cooling tower fan 19. The cooled cooling water is sent to the refrigerator 11 by the cooling water pump 17 and returns to the cooling tower 16 through heat exchange in the refrigerator 11.
[0036]
In the refrigerator 11, water is used as a refrigerant, and an aqueous lithium bromide solution is used as an absorbing solution. A cold water pipe 14 is disposed in the evaporator 27, and relatively high-temperature cold water that has been heat-exchanged by the air conditioner 12 circulates. In the evaporator 27, refrigerant (water) is sprayed by a refrigerant pump 29, and heat is taken from the cold water by the latent heat of evaporation to cool it.
[0037]
The refrigerant evaporated in the evaporator 27 enters the absorber 28 as indicated by an arrow A, and is absorbed by the absorption liquid (lithium bromide aqueous solution) supplied from the pipe 31. The absorbed heat generated at this time is cooled by the cooling water passing through the cooling water pipe 18.
[0038]
The dilute solution whose concentration has been reduced by absorbing the refrigerant in the absorber 28 passes through the pipe 33 by the solution pump 32, is heat-exchanged by the solution heat exchanger 34, becomes relatively high in temperature, It is sent to the low temperature regenerator 36. The dilute solution sent to the high temperature regenerator 35 is heated by a heat source supplied through a pipe 37 and separated into high temperature refrigerant vapor and concentrated solution. The separated hot concentrated solution is sent to the solution heat exchanger 34 through the pipe 39 and is heat-exchanged with the dilute solution. Further, the high-temperature refrigerant vapor is sent as a heat source to the low-temperature regenerator 36 through the pipe 38 as indicated by an arrow b.
[0039]
The rare solution sent to the low-temperature regenerator 36 is heated by the high-temperature refrigerant vapor passing through the pipe 38, and similarly separated into the high-temperature refrigerant vapor and the concentrated solution. The separated hot concentrated solution is merged with the concentrated solution from the high temperature regenerator 35 through the pipe 39a, sent to the solution heat exchanger 34, and heat exchanged with the rare solution. After heat exchange, the concentrated solution having a relatively low temperature is supplied to the absorber 28 as an absorbing liquid through the pipe 31.
[0040]
On the other hand, the separated high-temperature refrigerant vapor flows into the condenser 40 as indicated by an arrow C, and is cooled by the cooling water passing through the pipe 18 together with the refrigerant vapor sent by the pipe 38, and condensed to be liquid. Become a refrigerant. This liquid refrigerant is returned to the evaporator 27 by the pipe 41.
[0041]
Here, when the load of the air conditioner 12 increases and the flow rate of the cold water increases, the flow rate of the refrigerant vapor that evaporates in the evaporator 27 increases, is absorbed by the absorption liquid, and separated from the concentrated solution. Therefore, the amount of refrigerant condensed in the condenser 40 increases. For this reason, the temperature of the cooling water at the outlet of the refrigerator 11 (hereinafter referred to as outlet temperature) that has cooled the absorber 28 and the condenser 40 increases.
[0042]
Conversely, when the load on the air conditioner 12 decreases and the flow rate of cold water decreases, the flow rate of the refrigerant vapor that evaporates in the evaporator 27 decreases, and the refrigerant that is finally condensed in the condenser 40 also decreases. The outlet temperature of the cooling water decreases.
[0043]
In this way, the cooling water maintains and manages the temperatures of the absorber 28 and the condenser 40. Even if the outlet temperature of the cooling water changes due to a load change, the amount of the cooling water is changed according to the change. It is necessary to keep the outlet temperature constant.
[0044]
Therefore, in order to keep the outlet temperature constant, the refrigerator control device 25 is provided, and the outlet temperature is input from the outlet temperature sensor 22 provided in the outlet portion of the refrigerator 11 of the cooling water pipe 18. Then, the cooling water pump 17 is controlled so as to increase the amount of cooling water when the outlet temperature starts increasing and decrease the amount of cooling water when the outlet temperature starts to decrease.
[0045]
By this control, the outlet temperature of the cooling water at the outlet of the refrigerator 11 can be controlled to be constant regardless of the load.
[0046]
If the load decreases greatly and the cooling water flow rate reaches the preset lower limit value, the control to keep the cooling water flow rate at the lower limit flow rate from the control to keep the outlet temperature constant so that it does not fall below the lower limit value. Switch to.
[0047]
FIG. 3 shows the control logic of the refrigerator control device 25 that performs such control. In FIG. 3, reference numeral 50 denotes a cooling water flow rate command value calculation means which obtains a deviation between the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor 22 and a preset outlet temperature set value, and from this deviation, PID (proportional, differential) , Integral) calculation, etc., to obtain and output a coolant flow rate command value. This cooling water command value is for increasing the cooling water flow rate when the outlet temperature rises and for reducing the cooling water amount when the outlet temperature falls.
[0048]
Reference numeral 51 denotes a comparison means, which inputs a cooling water amount command value and a preset lower limit flow rate set value, and outputs whichever is larger. Reference numeral 52 is a control amount calculation means, and either the cooling water amount command value or the lower limit flow rate setting value output from the comparison means 51 is input as a setting value, and the flow rate value of the cooling water detected by the cooling water flow rate sensor 21 is the process. Entered as a value. Then, a control amount for maintaining the cooling water flow rate at the set value is obtained by the above-described PID calculation or the like, and is output to the speed control device 23 shown in FIG.
[0049]
In the above configuration, the signal from the outlet temperature sensor 22 is converted into a cooling water flow rate command value by the PID calculation according to the deviation from the outlet temperature set value by the cooling water amount command value calculation means 50. This cooling water flow rate command value is compared with the lower limit flow rate setting value by the comparison means 51, and the larger value is input to the subsequent control amount calculation means 52 as the setting value of the cooling water flow rate.
[0050]
A signal from the cooling water flow rate sensor 21 is input to the control amount calculation device 52, and is converted into a control amount by PID calculation according to a deviation from the set value of the cooling water flow rate. This control amount is output to the speed control device 23 such as an inverter as a rotational speed command value for the cooling water pump 17 to control the rotational speed of the cooling water pump 17 and control the cooling water flow rate to a flow rate corresponding to the outlet temperature. To do.
[0051]
According to this control logic, when the cooling water flow rate command value calculated by the calculating unit 50 is smaller than the lower limit flow rate setting value, the lower limit flow rate setting value is selected by the comparison unit 51 as the setting value of the cooling water flow rate. The cooling water flow rate can always be maintained above the lower limit flow rate. That is, when the load decrease is large and the cooling water flow rate reaches a preset lower limit value, the comparison means 51 switches from the constant outlet temperature control to the control for maintaining the cooling water flow rate at the lower limit flow rate. In any state, the flow rate is maintained above the lower limit flow rate, and stable refrigerator operation is realized.
[0052]
In the embodiment shown in FIG. 4, as the cooling water pump 17, a plurality of cooling water pumps 17a and 17b (two or more of course may be used) are connected in parallel, and the cooling water flow rate control is performed by switching the number of operating units. ing. In this case, as shown in FIG. 5, the control logic of the refrigerator control device 25 a is configured such that a function for determining the number of operating units is set in advance as the control amount calculation means 62 and the set value ( Either the cooling water flow rate command value or the lower limit flow rate setting value) is used, and the number of operating cooling water pumps 17a, 17b is determined and output.
[0053]
That is, the control amount output from the control amount calculation means 62 is the number of operating cooling water pumps 17a and 17b, and more specifically, an on / off signal for starting and stopping them.
[0054]
If comprised in this way, the driving | running number of the cooling water pumps 17a and 17b is controlled corresponding to the exit temperature of the refrigerator 11, and it can control a cooling water flow volume to the flow volume corresponding to exit temperature.
[0055]
The embodiment shown in FIG. 6 is configured so that the flow rate adjusting valve 43 is connected in series with the cooling water pump 17 so that the flow rate of the cooling water by the cooling pump 17 operated at a constant rotational speed can be arbitrarily adjusted. Yes. The control logic of the refrigerator control device 25b in this case is basically the same as that shown in FIG. 3, but the control amount calculated by the calculation means 52 is the valve opening signal of the flow rate adjustment valve 43, The output is sent to the flow rate adjustment valve 43.
[0056]
If comprised in this way, the valve opening degree of the flow volume adjustment valve 43 will be controlled corresponding to the exit temperature of the refrigerator 11, and the cooling water flow volume can be controlled to the flow volume corresponding to exit temperature.
[0057]
In addition, when a bypass pipe 44 that circulates the lower limit flow rate is connected in parallel to the flow rate adjustment valve 43 of FIG. Further, since the lower limit flow rate of the cooling water can be secured by the bypass pipe 44, the comparator 51 shown in FIG. 3 is omitted as the control logic of the refrigerator control device 25b, and the cooling water flow rate command value calculated by the calculation means 50 is omitted. May be given directly to the control amount calculation means 52 as the set value of the cooling water.
[0058]
In the embodiment shown in FIG. 7, a fan speed control device 45 for controlling the rotational speed of the cooling tower fan 19 for cooling the air provided in the cooling tower 16 is newly provided. In addition, an inlet temperature sensor 46 that detects the refrigerator inlet temperature of the cooling water is provided at the refrigerator inlet portion of the cooling water pipe 18. Further, a bypass pipe 48 having a bypass valve 47 is provided near the cooling tower 16 of the cooling water pipe 18 so as to bypass the cooling tower 16.
[0059]
The detected value of the inlet temperature sensor 46 is input to the refrigerator control device 25 c together with the detected value of the outlet temperature sensor 22 and the detected value of the flow rate sensor 21. The speed control device 45 of the cooling tower fan 19 is controlled by the output of the refrigerator control device 25 c together with the bypass valve 47.
[0060]
Also in this embodiment, the cold water produced by the absorption refrigerator is sent to the air conditioner 12 by the cold water pump 13 and returns to the refrigerator 11 through heat exchange with the air conditioner 12. On the other hand, in the cooling tower 16, the cooling water is cooled by heat exchange with the air supplied by the cooling tower fan 19. The cooled cooling water is sent to the refrigerator 11 by the cooling water pump 17 and returns to the cooling tower 16 through heat exchange in the refrigerator 11.
[0061]
The refrigerator control device 27C controls the outlet temperature of the refrigerator 11 by the control logic of FIG. Also in this case, when the load of the air conditioner 12 increases and the flow rate of the cold water increases, the flow rate of the refrigerant vapor that evaporates in the evaporator 27 shown in FIG. 2 increases and is finally condensed in the condenser 40. The amount of refrigerant liquid that increases. For this reason, the exit temperature of the cooling water which cooled the absorber 28 and the condenser 40 rises. Conversely, when the load on the air conditioner 12 decreases and the flow rate of cold water decreases, the flow rate of the refrigerant vapor that evaporates in the evaporator 27 decreases, and the refrigerant liquid that is finally condensed in the condenser 40 decreases. The cooling water outlet temperature decreases.
[0062]
Therefore, in order to control the outlet temperature constant, the outlet temperature from the outlet temperature sensor 22 and the cooling water flow rate value from the flow rate sensor 21 are input to the refrigerator control device 25c. The refrigerator control device 25c controls the cooling water pump 17 to change the cooling water flow rate and keeps the cooling water flowing by controlling the rotation speed of the cooling tower fan 19 in order to keep the outlet temperature constant. To control the temperature.
[0063]
In this control, the refrigerator control device 25c obtains in advance the consumption power change rate of the cooling water pump 17 and the consumption power change rate of the cooling tower fan 19, and the consumption power change rate is small when the outlet temperature rises. Priority is given to control, and when the outlet temperature falls, consumption Priority is given to the one with the larger power change rate.
[0064]
For example, when the cooling water pump 17 has a smaller consumption power change rate, when the outlet temperature starts to rise, the cooling water pump 17 is preferentially controlled to increase the cooling water. When the cooling water amount reaches the maximum cooling water flow rate, control is performed so as to increase the rotation speed of the cooling tower fan 19 and increase the cooling air amount. Conversely, when the outlet temperature starts to decrease, the cooling air flow rate by the cooling tower fan 19 is preferentially decreased. Then, when the minimum air flow rate is reached, the cooling water flow rate is controlled to decrease.
[0065]
Further, the inlet temperature sensor 46 detects the inlet temperature of the cooling water, and the cooling water temperature decreases after both the air flow rate and the cooling water flow rate of the cooling tower fan 19 reach the lower limit flow rate, and the cooling water inlet temperature becomes lower. When the lower limit value is reached, the cooling tower bypass valve 47 is opened, and the cooling water inlet temperature of the cooling water is maintained at the lower limit temperature.
[0066]
The control logic of the refrigerator control device 25c that realizes such control will be described with reference to FIG. This control logic has two control systems, a cooling water pump control system 71 and a cooling tower fan control system 72, as control systems that respond to changes in the outlet temperature.
[0067]
The cooling water pump control system 71 is substantially the same as that shown in FIG. 3, and obtains the deviation between the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor 22 and the outlet temperature set value input via the subtracting means 57. Based on this deviation, it has a calculation means 50 for obtaining a coolant flow rate command value by PID calculation or the like. This cooling water command value is for increasing the cooling water flow rate when the outlet temperature rises and for reducing the cooling water amount when the outlet temperature falls.
[0068]
This coolant flow rate command value is input to the comparison means 51 together with a preset lower limit flow rate set value, and the larger one is selected and output. Either the cooling water flow rate command value or the lower limit flow rate setting value output from the comparison unit 51 is input to the control amount calculation unit 52 as a setting value of the cooling water flow rate, and the cooling water detected by the cooling water flow rate sensor 21 is detected. A flow value is entered as a process value. Then, a control amount for maintaining the coolant flow rate at the set value is obtained by PID calculation or the like, and is output to the speed control device 23 shown in FIG.
[0069]
Further, the cooling tower fan control system 72 obtains a deviation between the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor 22 and the outlet temperature set value inputted through the subtracting means 58, and based on this deviation, the cooling tower fan 19 There is a calculation means 59 for obtaining an airflow command value for the value by PID calculation or the like. This air volume command value is input to the comparison means 60 and compared with the lower limit rotational speed setting value for the cooling tower fan 19. As a result of the comparison, the larger one is selected and output to the fan rotation speed control means 45 shown in FIG. 7 as the rotation speed command value for the cooling tower fan 19.
[0070]
As a result, the cooling tower fan control system 72 increases the air volume by the cooling tower fan 19 when the outlet temperature rises and decreases the air volume when the outlet temperature falls.
[0071]
73 is a priority command means, and based on the power consumption change rates of the cooling tower fan 19 and the cooling water pump 17 obtained in advance, when the outlet temperature rises, a control system with a low power consumption change rate is preferentially operated, and the outlet temperature When descending, a control system having a large rate of change in power consumption is preferentially operated.
[0072]
A specific configuration of the priority command means 73 will be described. 53 is a subtraction means, and the rate of change in power consumption of the cooling water pump 17 is set at its + side terminal, and the rate of change in power consumption of the cooling tower fan 19 is set at its-side terminal. Therefore, when the rate of change in power consumption of the cooling water pump 17 is greater than the rate of change in power consumption of the cooling tower fan 19, a + signal is output, and conversely, the rate of change in power consumption of the cooling water pump 17 is the power consumption of the cooling tower fan 19. If it is less than the rate of change, a-signal is output.
[0073]
54 is a flag generating means, which receives the output signal from the subtracting means 53, generates a flag 1 if it is a + signal, and generates a flag 0 if it is a-signal. Both 55 and 56 are signal switching means, which receive signals 0 and 1, receive the flag, and output either 0 or 1 according to the flag. That is, the signal switching means 55 outputs a signal 1 when the flag is 0, and outputs a signal 0 when the flag is 1. The signal switching means 56 outputs the signal 0 when the flag is 0, and selects and outputs the signal 1 when the flag is 1.
[0074]
The output signal of the signal switching means 55 is input to the subtraction means 57 for the outlet temperature set value. The subtracting means 57 subtracts the outlet temperature set value from the input signal value (0 or 1). Similarly, the output signal of the signal switching means 56 is input to the subtracting means 58 for the outlet temperature set value. The subtracting means 58 subtracts the outlet temperature setting value from the input signal value (0 or 1).
[0075]
From these functions, the priority command means 73 subtracts a preset value (signal value 1 in the above example) by the subtracting means 57 or 58 from the outlet temperature set value of the control system having a small power consumption change rate. Of course, the value to be subtracted is not limited to 1, but may be other numerical values.
[0076]
Reference numeral 61 denotes a calculation means for the cooling water inlet temperature of the cooling water, and obtains a deviation between the cooling water inlet temperature input from the inlet temperature sensor 46 shown in FIG. 7 and a preset inlet lower limit temperature setting value. An opening degree command value of the cooling tower bypass valve 47 is obtained by calculation or the like and output to the cooling tower bypass valve 47. That is, when the cooling water inlet temperature of the cooling water falls below the set value, the cooling tower bypass valve 47 is opened according to the deviation from this setting value, and a part of the cooling water is bypassed to set the lower limit of the inlet temperature. Keep the value.
[0077]
In the above configuration, for example, when the rate of change in power consumption of the cooling water pump 17 is smaller than that of the cooling tower fan 19, the output of the subtracting means 53 becomes-, and the flag generating means 54 generates the flag 0. Therefore, the signal switching means 55 outputs a signal 1 and the signal switching means 56 outputs a signal 0. These output signals are input to the corresponding subtracting means 57 and 58, and subtract the outlet temperature set value, respectively. In this case, since the signal input to the subtracting means 57 is 1, the outlet temperature set value in the cooling water pump control system 71 is subtracted by 1 ° C. and becomes 1 ° C. lower than the outlet temperature set value in the cooling tower fan control system 72.
[0078]
Here, although the outlet temperature is input to each of the cooling water pump control system 71 and the cooling tower fan control system 72, the outlet temperature set value of the cooling water pump control system 71 having a small power consumption change rate is the cooling tower. Since the temperature is lower by 1 ° C. than the fan control system, when the outlet temperature rises, the cooling pump control system having a low outlet temperature set value causes a deviation first, and the cooling water pump 17 is controlled to maintain the outlet temperature at the set value.
[0079]
By this operation, the outlet temperature of the cooling water is maintained at a set value that is 1 ° C. lower, so the cooling tower fan control system 72 does not operate. However, when the outlet temperature continues to rise and the cooling water flow rate reaches the maximum flow rate, the outlet temperature thereafter rises to a set value that is 1 ° C. lower. For this reason, the cooling tower fan control system 72 is operated, and a rotational speed command value for increasing the air volume of the cooling tower fan 19 is supplied to the fan speed control means 45 so as to maintain a set value higher by 1 ° C. than the cooling pump control system 71. Output.
[0080]
That is, the priority command means 73 commands that the control of the cooling water pump control system 71 having a small power consumption change rate has priority when the outlet temperature rises.
[0081]
On the other hand, when the outlet temperature is lowered, the cooling tower fan control system 72 whose outlet temperature set value is 1 ° C. higher than the cooling water pump control system 71 first causes a deviation. The cooling tower fan control system 72 outputs a deceleration command to the fan rotation speed control means 45 to reduce the air volume of the cooling tower fan 19 in order to maintain the outlet temperature at the set value.
[0082]
By this operation, the outlet temperature of the cooling water is maintained at a set value that is 1 ° C. higher than the cooling water pump control system 71, so the cooling water pump control system 71 does not operate. However, when the outlet temperature continues to decrease and the rotational speed of the cooling tower fan 19 reaches the lower limit rotational speed set value, the outlet temperature cannot be maintained at the set value thereafter. Thereafter, the cooling water pump control system 71 operates to give a deceleration command to the pump speed control means 23 in order to reduce the cooling water flow rate, thereby reducing the operation amount of the cooling water pump 19.
[0083]
That is, the priority command means 73 commands that the control of the cooling tower fan control system 72 having a large power consumption change rate has priority when the outlet temperature is lowered.
[0084]
In this embodiment, the power consumption fluctuation rate of the device to be controlled is obtained in advance, giving priority to a control system with a low power consumption fluctuation rate when the outlet temperature rises, and giving priority to a control system with a large power consumption when the outlet temperature falls. As a result, the energy saving effect is further improved.
[0085]
Further, when the cooling water inlet temperature of the cooling water becomes lower than the lower limit temperature set value, the cooling tower bypass valve 47 is opened, so that the cooling water inlet temperature can be maintained at the lower limit temperature set value or higher.
[0086]
In FIG. 7, a variable speed pump is used as the cooling water pump 17, and this is controlled by the speed control device 23 such as an inverter. Instead, as shown in FIG. The water pumps 17a and 17b may be connected in parallel, and the cooling water flow rate may be changed depending on the number of operating water pumps. In this case, a calculation means having a function for determining the number of operating units as shown in FIG. 5 may be used for the cooling water pump control system.
[0087]
In any of the above embodiments, the outlet temperature sensor 22 is used, and the cooling water outlet temperature refers to the cooling water temperature at which the condenser 40 described in FIG. 2 is cooled. If the temperature sensor 22 is installed in the cooling water pipe 18 in the condenser 40, the cooling water outlet temperature of the cooling water can be detected more accurately.
[0088]
【The invention's effect】
According to the present invention, the cooling water outlet temperature constant control is reliably performed with respect to the load fluctuation, and when the cooling water reaches the preset lower limit value, the cooling water flow rate is changed from the outlet temperature constant control to the lower limit flow rate. Therefore, the cooling water flow rate is maintained above the lower limit flow rate in any state, and stable refrigerator operation is realized.
[0089]
In addition, in performing the outlet temperature constant control, if priority control is performed according to the power consumption fluctuation rate of the control target, the energy saving effect can be further enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a refrigeration apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an internal configuration of an absorption refrigerator used in the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a control logic of the refrigerator control device used in the embodiment same as above.
FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing control logic used in the embodiment shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a configuration diagram showing an embodiment using a flow rate adjusting valve of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing control logic used in the embodiment shown in FIG.
[Explanation of symbols]
11 Refrigerator
16 Cooling tower
17 Cooling water pump
18 Cooling water piping
19 Cooling tower fan
21 Flow meter
22 Outlet temperature sensor
25 Refrigerator control device
27 Evaporator
28 Absorber
40 Condenser
43 Flow control valve
44 Bypass pipe
46 Inlet temperature sensor
47 Cooling tower bypass valve
50 Cooling water flow rate command value calculation means
52 Control amount calculation means
71 Cooling water pump control system
72 Cooling tower fan control system
73 Priority command means

Claims

A control method of a refrigerator having a cooling water pipe for circulating cooling water between a cooling tower and a cooling water pump,
Each of the cooling tower fan for cooling the air provided in the cooling tower and the consumption power change rate of the cooling water pump are obtained,
A deviation between the outlet temperature of the cooling water returned from the refrigerator to the cooling tower and a preset outlet temperature setting value is obtained, and based on this deviation, the outlet temperature is maintained at the outlet temperature setting value. For cooling water pump control system and cooling tower fan control system,
The outlet temperature setting value in the control system with the smaller rate of change in power consumption of the cooling tower fan and the cooling water pump is set lower than the original outlet temperature setting value, and when the outlet temperature rises A control method for a refrigerator that preferentially operates a control system with a low rate of change in power consumption and preferentially operates a control system with a high rate of change in power consumption when the outlet temperature drops.

A refrigeration apparatus including a refrigerator having a cooling water pipe for circulating cooling water with a cooling water pump between the cooling tower,
A cooling tower fan that is provided in the cooling tower and winds the cooling water;
A cooling water flow sensor provided in the cooling water pipe for detecting a flow rate of the cooling water;
An outlet temperature sensor for detecting a refrigerator outlet temperature of cooling water returned from the refrigerator to the cooling tower;
A cooling water pump control system for obtaining a deviation between the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor and a preset outlet temperature set value and maintaining the outlet temperature at the outlet temperature set value based on the deviation. And cooling tower fan control system,
Based on the cooling tower fan and the cooling water pump consumption power change rate obtained in advance, the outlet temperature set value in the control system of the cooling tower fan and the cooling water pump with the lower consumption power change rate, A preset value is subtracted from the original outlet temperature set value, and when the outlet temperature rises, the control system with a low rate of change in power consumption is prioritized, and when the outlet temperature falls, the control system with a high rate of change in power consumption is Priority command means for preferential operation;
A refrigeration apparatus comprising: