JP4764222B2 - Heat source system and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、熱源システムおよびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a heat source system and a control method thereof.
ビル用空調だけでなく、クリーンルームや工場プロセスに用いられる熱源として、ターボ冷凍機等の熱源機を用いた熱源システムが知られている。クリーンルームや工場プロセスに冷凍機を用いる場合には、冷凍機が予期しない停止をすると、生産ラインが停止してしまい、製造品の品質確保条件が損なわれて製造品の廃棄が余儀なくされる。
冷凍機が停止する場合には、異常停止(トリップ)や電圧低下停止等がある。トリップは、冷凍機を構成する各機器の異常発生が原因となるため、適切なメンテナンスや日常管理によって回避することができる。しかし、電圧低下停止については、メンテナンスや日常管理によって避けることができない。
一般的に、定格電圧に対して15%以上の電圧低下があると、多くの電気機器が停止することから、定格点圧の85%以下の状態が電圧低下であると理解されている。電圧低下の中には、通常の長時間にわたる電圧低下だけでなく、落雷などに起因する瞬時電圧低下(以下「瞬低」という。)といわれる短時間(200msec〜2sec)の電圧低下がある。このような200msec〜2sec程度の短時間の電圧低下であっても、無停電源を持たない冷凍機などの多くの機器を停止させてしまう(瞬低停止)のが現状である。
一方、瞬低停止からの復帰については、特許文献1に示すように、瞬低停止前の負荷熱量に基づいて運転台数制御を再開するという技術が知られている。
A heat source system using a heat source device such as a turbo refrigerator is known as a heat source used not only for air conditioning for buildings but also for clean rooms and factory processes. When using a refrigerator in a clean room or a factory process, if the refrigerator stops unexpectedly, the production line is stopped, and the quality assurance conditions of the manufactured product are impaired, and the manufactured product must be discarded.
When the refrigerator stops, there are abnormal stop (trip), voltage drop stop, etc. Trips can be avoided by appropriate maintenance and daily management because trips are caused by abnormalities in the devices constituting the refrigerator. However, the voltage drop stop cannot be avoided by maintenance or daily management.
In general, it is understood that a voltage drop of 85% or less of the rated point pressure is a voltage drop because many electric devices stop when there is a voltage drop of 15% or more with respect to the rated voltage. The voltage drop includes not only a normal voltage drop for a long time, but also a short-time (200 msec to 2 sec) voltage drop called an instantaneous voltage drop (hereinafter referred to as “instantaneous drop”) caused by a lightning strike or the like. Even in such a short time voltage drop of about 200 msec to 2 sec, many devices such as a refrigerator having no uninterrupted power supply are stopped (instantaneous low stop).
On the other hand, as for recovery from a sag stop, as shown in Patent Document 1, a technique is known in which the operation number control is restarted based on the load heat amount before the sag stop.
しかし、瞬低停止した場合には、各機器は安全に停止するために停止シーケンスに入り、復電した場合に、起動シーケンスを経て通常運転まで復帰するのが一般である。このような、停止シーケンス及び起動シーケンスといった一連の動作を経て通常運転に復帰する時間は、一定の時間を要し、廃棄される製造品の増大を招いていた。 However, in the case of a momentary stop, each device enters a stop sequence in order to stop safely, and when power is restored, it generally returns to normal operation via a start sequence. The time for returning to normal operation through such a series of operations such as a stop sequence and a start sequence takes a certain time, and causes an increase in the number of products to be discarded.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、瞬低停止とされる程度の短時間の電圧低下が発生した場合であっても速やかに通常運転に復帰することができる熱源システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a heat source that can quickly return to normal operation even when a voltage drop occurs for a short time enough to be instantaneously stopped. It is an object to provide a system and a control method thereof.
上記課題を解決するために、本発明の熱源システムおよびその制御方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱源システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器にて凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁にて膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記圧縮機を駆動する電動モータと、前記凝縮器に供給された冷媒を冷却する冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記蒸発器に供給された冷媒に冷却される冷水を供給する冷水ポンプと、前記電動モータを含む冷凍機を制御する冷凍機制御部と、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを含む熱源システムの運転を制御するシステム制御部と、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプとは接続されず、前記冷凍機制御部及び前記システム制御部に接続された無停電電源と、を備えた熱源システムにおいて、電圧低下が発生し、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプの少なくとも一つが停止した場合であっても、所定時間内は、前記無停電電源からの給電を受けて、前記冷凍機制御部を介して前記電動モータに対して運転指令信号を出力し続け、かつ、前記システム制御部を介して前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプに対して運転指令信号を出力し続けるとともに、電圧低下が発生し、該電圧低下を検出した後に、当該熱源システムの停止シーケンスを開始するインターロックが発生した場合であっても、前記所定時間内は停止シーケンスを行わず、前記所定時間内に復電した場合に、前記運転指令信号により、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを再起動することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the heat source system and the control method thereof according to the present invention employ the following means.
That is, a heat source system according to the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, an expansion valve that expands the refrigerant condensed by the condenser, An evaporator for evaporating the refrigerant expanded by the expansion valve; an electric motor for driving the compressor; a cooling water pump for supplying cooling water for cooling the refrigerant supplied to the condenser; and the evaporator A chilled water pump that supplies chilled water cooled by the refrigerant supplied to the refrigeration unit, a chiller control unit that controls a chiller including the electric motor, and an operation of a heat source system including the cooling water pump and the chilled water pump. A heat source system comprising: a system control unit; and an uninterruptible power supply connected to the refrigerator control unit and the system control unit without being connected to the electric motor, the cooling water pump, and the cold water pump In this case, even if a voltage drop occurs and at least one of the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump is stopped, power is supplied from the uninterruptible power source for a predetermined time, via the machine control unit continues to output the operation command signal to the electric motor, and, together continues to output the operation command signal to the cooling water pump and the cold water pump through the system controller, the voltage Even when the occurrence of a drop occurs and an interlock is generated to start the stop sequence of the heat source system after detecting the voltage drop, the stop sequence is not performed within the predetermined time, and the recovery is performed within the predetermined time. When electricity is supplied, the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump are restarted by the operation command signal.
電圧低下が発生した場合、電動モータ、冷却水ポンプおよび冷水ポンプは無停電電源に接続されていないので、十分な電力が供給されずに停止する。しかし、冷凍機制御部およびシステム制御部は無停電電源に接続されており、電力が供給されるので、電動モータ、冷却水ポンプおよび冷水ポンプに対し、運転指令信号を出力し続けることができる。したがって、電圧低下した場合に即座に熱源システムが停止シーケンスに入ることがないので、停止シーケンス後に起動シーケンスを行って熱源システムを再起動するという迂遠なシーケンスを経る必要がない。本発明によれば、所定時間内に電圧復帰すれば、冷凍機制御部およびシステム制御部から出力され続けている運転指令信号を受けて、起動シーケンスを行わずに、電動モータ、冷却水ポンプ、冷水ポンプを起動することができるので、短時間で通常運転に復帰させることができる。
ここで、「所定時間」とは、瞬低停止の期間と同等かそれ以上の期間を意味し、例えば、200msec〜5sec程度の時間を意味する。
さらに、電圧低下が発生しても、所定時間内であれば、インターロックが発生した場合であっても、熱源システムの停止シーケンスを行わないこととした。これにより、停止シーケンス及び起動シーケンスといった一連の再起動のシーケンスを経ずに、短時間で通常運転に復帰させることができる。
When a voltage drop occurs, the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump are not connected to the uninterruptible power supply, and thus stop without being supplied with sufficient power. However, since the refrigerator control unit and the system control unit are connected to the uninterruptible power supply and are supplied with electric power, it is possible to continue outputting operation command signals to the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump. Accordingly, since the heat source system does not immediately enter the stop sequence when the voltage drops, it is not necessary to go through a detour sequence of performing the start sequence after the stop sequence and restarting the heat source system. According to the present invention, if the voltage is restored within a predetermined time, the operation command signal continuously output from the refrigerator control unit and the system control unit is received, and the electric motor, the cooling water pump, Since the cold water pump can be started, it can be returned to normal operation in a short time.
Here, the “predetermined time” means a period that is equal to or longer than the sag stop period, for example, a time of about 200 msec to 5 sec.
Furthermore, even if a voltage drop occurs, the heat source system stop sequence is not performed even if an interlock occurs within a predetermined time. Thereby, it is possible to return to normal operation in a short time without going through a series of restart sequences such as a stop sequence and a start sequence.
さらに、本発明の熱源システムは、電圧低下が発生し、該電圧低下を検出する前に、当該熱源システムの停止シーケンスを開始するインターロックが発生した場合であっても、所定の待機時間内は停止シーケンスを行わないことを特徴とする。 Furthermore, the heat source system of the present invention has a voltage drop, and even when an interlock for starting the heat source system stop sequence occurs before the voltage drop is detected, within a predetermined waiting time. The stop sequence is not performed.
電圧低下を検出する前に、当該熱源システムの停止シーケンスを開始するインターロックが発生した場合であっても、即座に停止シーケンスを行わないように、待機時間を設けることとした。待機時間内に電圧低下が検出されれば、上述の発明の通り、停止シーケンス及び起動シーケンスを経ずに通常運転に復帰させることができる。したがって、電圧低下の検出が遅れた場合であっても、短時間で通常運転に復帰させることができる。
「待機時間」は、「所定時間」よりも短い時間に設定され、例えば、3秒程度に設定される。
Before detecting the voltage drop, a standby time is provided so that the stop sequence is not immediately performed even when an interlock for starting the stop sequence of the heat source system occurs. If a voltage drop is detected within the standby time, it is possible to return to normal operation without passing through the stop sequence and start-up sequence as described above. Therefore, even when the detection of the voltage drop is delayed, the normal operation can be restored in a short time.
The “standby time” is set to a time shorter than the “predetermined time”, for example, about 3 seconds.
さらに、本発明の熱源システムでは、前記電動モータの回転数を変更可能とするインバータ装置と、前記電動モータの回転数を得る電動モータ回転数取得手段と、を備え、電圧復帰した場合に、前記電動モータ回転数取得手段によって得られた回転数に基づき、記インバータ装置を制御して前記電動モータを再起動することを特徴とする。 Furthermore, the heat source system of the present invention includes an inverter device that can change the rotation speed of the electric motor, and an electric motor rotation speed acquisition means that obtains the rotation speed of the electric motor. Based on the number of revolutions obtained by the electric motor revolution number acquisition means, the inverter device is controlled to restart the electric motor.
電圧低下による停止後であっても電動モータは慣性力によって所定時間回り続ける。または、圧縮機の前後の冷媒の差圧によって逆回転する場合もある。このように電動機が回転している最中に電圧復帰し、再起動するために起動トルクをかけると、不適切な起動トルクであった場合、電動モータおよび圧縮機が過大トルクによって破損するおそれがある。本発明では、電動モータ回転数取得手段により電動モータの回転数を得て、この回転数に基づいてインバータ装置を制御して電動モータを再起動することとした。これにより、再起動時に電動モータに適切な起動トルクをかけることができ、過大トルクによる破損を回避することができる。 Even after stopping due to voltage drop, the electric motor continues to rotate for a predetermined time due to inertial force. Or it may reversely rotate by the differential pressure | voltage of the refrigerant | coolant before and behind a compressor. In this way, if the starting torque is applied to restore the voltage while the electric motor is rotating and restart, the electric motor and the compressor may be damaged by the excessive torque if the starting torque is inappropriate. is there. In the present invention, the rotational speed of the electric motor is obtained by the electric motor rotational speed acquisition means, and the inverter device is controlled based on this rotational speed to restart the electric motor. As a result, an appropriate starting torque can be applied to the electric motor at the time of restarting, and damage due to excessive torque can be avoided.
さらに、本発明の熱源システムでは、前記電動モータは、一定の回転数で回転する固定速モータとされ、前記電動モータの回転数を得る電動モータ回転数取得手段を備え、電圧復帰した場合に、前記電動モータ回転数取得手段によって得られた回転数が0となった後に、前記電動モータを再起動することを特徴とする。 Furthermore, in the heat source system of the present invention, the electric motor is a fixed-speed motor that rotates at a constant rotation number, and includes an electric motor rotation number acquisition unit that obtains the rotation number of the electric motor. The electric motor is restarted after the rotation speed obtained by the electric motor rotation speed acquisition means becomes zero.
電圧低下による停止後であっても電動モータは慣性力によって所定時間回り続ける。または、圧縮機の前後の冷媒の差圧によって逆回転する場合もある。このように電動機が回転している最中に電圧復帰し、再起動するために起動を行うと、固定速モータの場合、電動モータおよび圧縮機が過大トルクによって破損するおそれがある。本発明では、電動モータ回転数取得手段により電動モータの回転数を得て、回転数が0となった後に、電動モータを再起動することとした。これにより、過大トルクによる破損を回避することができる。
電動モータ回転数取得手段としては、電動モータに取り付けられた回転パルスセンサを用いることができる。
Even after stopping due to voltage drop, the electric motor continues to rotate for a predetermined time due to inertial force. Or it may reversely rotate by the differential pressure | voltage of the refrigerant | coolant before and behind a compressor. When the voltage is restored while the electric motor is rotating and the starting is performed to restart the electric motor, the electric motor and the compressor may be damaged by excessive torque in the case of a fixed speed motor. In the present invention, the rotational speed of the electric motor is obtained by the electric motor rotational speed acquisition means, and the electric motor is restarted after the rotational speed becomes zero. Thereby, damage due to excessive torque can be avoided.
As the electric motor rotation speed acquisition means, a rotation pulse sensor attached to the electric motor can be used.
また、本発明の熱源システムの制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器にて凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁にて膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記圧縮機を駆動する電動モータと、前記凝縮器に供給された冷媒を冷却する冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記蒸発器に供給された冷媒に冷却される冷水を供給する冷水ポンプと、前記電動モータを含む冷凍機を制御する冷凍機制御部と、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを含む熱源システムの運転を制御するシステム制御部と、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプとは接続されず、前記制御部および前記システム制御部に接続された無停電電源と、を備えた熱源システムの制御方法において、電圧低下が発生し、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプの少なくとも一つが停止した場合であっても、所定時間内は、前記無停電電源からの給電を受けて、前記冷凍機制御部を介して前記電動モータに対して運転指令信号を出力し続け、かつ、システム制御部を介して前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプに対して運転指令信号を出力し続けるとともに、電圧低下が発生し、該電圧低下を検出した後に、当該熱源システムの停止シーケンスを開始するインターロックが発生した場合であっても、前記所定時間内は停止シーケンスを行わず、前記所定時間内に復電した場合に、前記運転指令信号により、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを再起動することを特徴とする。 The control method of the heat source system of the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, and an expansion valve that expands the refrigerant condensed by the condenser. An evaporator for evaporating the refrigerant expanded by the expansion valve, an electric motor for driving the compressor, a cooling water pump for supplying cooling water for cooling the refrigerant supplied to the condenser, Operation of a cold water pump for supplying cold water cooled by the refrigerant supplied to the evaporator, a refrigerator control unit for controlling a refrigerator including the electric motor, and a heat source system including the cooling water pump and the cold water pump. An uninterruptible power supply connected to the control unit and the system control unit, the system control unit to be controlled, and the electric motor, the cooling water pump, and the cold water pump are not connected, and In the control method, even when the voltage drop occurs and at least one of the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump is stopped, the power supply from the uninterruptible power supply is received within a predetermined time, While continuing to output the operation command signal to the electric motor via the refrigerator control unit, and continuing to output the operation command signal to the cooling water pump and the cold water pump via the system control unit, Even if a voltage drop occurs and an interlock that starts the stop sequence of the heat source system occurs after detecting the voltage drop, the stop sequence is not performed within the predetermined time period, and within the predetermined time period. When power is restored, the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump are restarted by the operation command signal.
電圧低下が発生した場合、電動モータ、冷却水ポンプおよび冷水ポンプは無停電電源に接続されていないので、十分な電力が供給されずに停止する。しかし、冷凍機制御部およびシステム制御部は無停電電源に接続されており、電力が供給されるので、電動モータ、冷却水ポンプおよび冷水ポンプに対し、運転指令信号を出力し続けることができる。したがって、電圧低下した場合に即座に熱源システムが停止シーケンスに入ることがないので、停止シーケンス後に起動シーケンスを行って熱源システムを再起動するという迂遠なシーケンスを経る必要がない。本発明によれば、所定時間内に電圧復帰すれば、冷凍機制御部およびシステム制御部から出力され続けている運転指令信号を受けて、起動シーケンスを行わずに、電動モータ、冷却水ポンプ、冷水ポンプを起動することができるので、短時間で通常運転に復帰させることができる。
ここで、「所定時間」とは、瞬低の期間と同等かそれ以上の期間を意味し、例えば、200msec〜5sec程度の時間を意味する。
When a voltage drop occurs, the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump are not connected to the uninterruptible power supply, and thus stop without being supplied with sufficient power. However, since the refrigerator control unit and the system control unit are connected to the uninterruptible power supply and are supplied with electric power, it is possible to continue outputting operation command signals to the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump. Accordingly, since the heat source system does not immediately enter the stop sequence when the voltage drops, it is not necessary to go through a detour sequence of performing the start sequence after the stop sequence and restarting the heat source system. According to the present invention, if the voltage is restored within a predetermined time, the operation command signal continuously output from the refrigerator control unit and the system control unit is received, and the electric motor, the cooling water pump, Since the cold water pump can be started, it can be returned to normal operation in a short time.
Here, the “predetermined time” means a period equal to or longer than the instantaneous drop period, for example, a time of about 200 msec to 5 sec.
所定時間内の電圧低下の場合には、瞬低停止した場合であっても運転指令信号を出力し続けることとしたので、停止シーケンス及び起動シーケンスを行わずに、電動モータ、冷却水ポンプ、冷水ポンプを起動することができる。これにより、短時間で通常運転に復帰させることができる。 In the case of a voltage drop within a predetermined time, it is decided to continue outputting the operation command signal even in the case of a momentary stop, so that the electric motor, the cooling water pump, the cold water is not performed without performing the stop sequence and the start sequence. The pump can be started. Thereby, it is possible to return to normal operation in a short time.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1及び図2を用いて説明する。
図1には、熱源システム1の概略が示されている。
熱源システム1は、ターボ冷凍機(熱源機)3を備えている。なお、本実施形態では、ターボ冷凍機3が1台とされているが、2台以上であってもかまわない。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 shows an outline of the heat source system 1.
The heat source system 1 includes a turbo refrigerator (heat source machine) 3. In the present embodiment, one turbo refrigerator 3 is used, but two or more turbo refrigerators may be used.
ターボ冷凍機3は、冷媒を高温高圧に圧縮するターボ圧縮機9と、ターボ圧縮機9によって圧縮された冷媒を凝縮液化させる凝縮器11と、凝縮液化された冷媒を膨張させる膨張弁12と、膨張弁によって膨張させられた液冷媒を蒸発させる蒸発器13とを備えている。
The turbo refrigerator 3 includes a
ターボ圧縮機9は、遠心羽根車を備えており、この遠心羽根車は電動モータ15によって回転駆動される。電動モータ15は、インバータ17によって周波数制御される。インバータ17は、冷凍機制御盤(冷凍機制御部)20によって制御される。インバータ17には、インバータ17からの信号を受けて電動モータ15の回転数をソフトウェア的に検出する電動モータ回転数検出器が設けられている。
電動モータ15及びインバータ17を駆動する電力は、必要とする電源容量が大きいため無停電電源には接続されておらず、電圧低下時のバックアップはなされていない。
The
The electric power that drives the
凝縮器11には、ターボ圧縮機3によって圧縮された高温高圧のガス冷媒が供給される。凝縮器11内にて、冷媒は、冷却水によって冷却され、凝縮液化される。冷却水は、冷媒を凝縮液化する際に、冷媒から凝縮熱を奪うので、温度が上昇する。温度が上昇した冷却水は、冷却塔7へと送られ、冷却塔7にて冷却される。
A high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the turbo compressor 3 is supplied to the
冷却塔7と凝縮器11との間には、往用冷却水配管21と、還用冷却水配管23とが接続されている。冷却塔7では、冷却水が外気に対して散布され、一部分が蒸発することによる蒸発潜熱によって冷却水自身を冷却するようになっている。冷却塔7内に導入される外気は、冷却塔7の上部に設置されたファン25の台数や回転数を制御することによって調整される。ファン25の運転は、熱源システム1の全体の運転を統括するシステム制御盤(システム制御部)5によって制御される。
Between the
還用冷却水配管23と往用冷却水配管21との間には、バイパス配管27が設けられている。バイパス配管27には、流量制御弁27aが設けられている。この流量制御弁27aと、還用冷却水配管23に設けた流量制御弁23aとを制御することにより、バイパス配管27を通る冷却水の流量と冷却塔7へと流れる冷却水の流量との配分が決定される。冬季のように冷却水温度が低下する場合には、バイパス配管27に冷却水の一部または全部を流すことにより、冷却塔7による冷却を回避して、冷却水温度を所定値以上に維持するように制御する。各流量制御弁23a,27aの開度は、システム制御盤5によって制御される。
A
往用冷却水配管21には、冷却水を圧送するための冷却水ポンプ30が設けられている。冷却水ポンプ30には、インバータ31が設けられており、冷却水ポンプ30の回転周波数が変更できるようになっている。インバータ31は、システム制御盤5によって制御される。システム制御盤5の指示により、インバータ31の周波数が適宜設定され、これにより冷却水ポンプ30の吐出流量が決定される。
冷却水ポンプ30を駆動する電力は、必要とする電源容量が大きいため無停電電源には接続されておらず、電圧低下時のバックアップはなされていない。
The forward
The electric power for driving the
往用冷却水配管21の冷却水ポンプ30吐出側位置と、還用冷却水配管23との間の差圧DPを計測するための差圧スイッチ33が設けられている。この差圧スイッチ33によって、凝縮器11と冷却塔7との間で冷却水が流れていることが確認される。差圧スイッチ33の出力は、冷凍機制御盤20へと送信される。差圧スイッチはフロースイッチで代用しても良い。
A
膨張弁12は、凝縮器11にて凝縮液化した液冷媒を絞り、膨張させる。膨張弁12の開度は、冷凍機制御盤20によって制御される。膨張弁12にて膨張させられて低圧となった液冷媒は、蒸発器13へと送られる。
The
蒸発器13内にて、液冷媒は蒸発する。液冷媒が蒸発する際に、冷水から蒸発潜熱を奪う。これにより、蒸発器13内に供給された冷水は冷却され、例えば7℃まで冷却されて、外部の熱負荷へと供給される。冷水は、外部の熱負荷と接続された還用冷水配管35によって蒸発器13へと供給され、往用冷水配管37によって外部の熱負荷へと供給される。冷凍機が運転中に冷水ポンプ40の異常により冷水流量が著しく低下し、あるいはゼロになると、蒸発器の冷水は凍結する可能性がある。そこで還用冷水配管35と往用冷水配管37との間の差圧DPを計測するために、差圧スイッチ39が設けられている。差圧スイッチ39によって、冷水配管35,37内に冷水が流れていることが確認される。差圧スイッチ39の出力は、冷凍機制御盤20へと送信される。差圧スイッチはフロースイッチで代用しても良い。
還用冷水配管35には、冷水を圧送するための冷水ポンプ40が設けられている。冷水ポンプ40には、インバータ41が設けられており、冷水ポンプ40の回転周波数が変更できるようになっている。インバータ41は、システム制御盤5によって制御される。システム制御盤5の指示により、インバータ41の周波数が適宜設定され、これにより冷水ポンプ40の吐出流量が決定される。
冷水ポンプ40は、無停電電源には接続されておらず、電圧低下時のバックアップはなされていない。
In the
The return chilled
The
冷凍機制御盤20は、種々のマイコンを備えており、上述のように、電動モータ9を含む冷凍機を構成する各機器の制御を行う。
また、冷凍機制御盤20は、無停電電源45に接続されており、電圧低下時にも給電されるようになっている。
The
The
システム制御盤5は、上述したように、冷却水ポンプ30および冷水ポンプ40を含む熱源システム1全体の動作を統括する。例えば、ターボ冷凍機3の冷凍機制御盤20に対して、運転起動・停止の指令を出す。また、冷却塔7のファン25の運転台数や回転数の制御を行う。
システム制御盤5は、無停電電源46に接続されており、電圧低下時にも給電されるようになっている。なお、システム制御盤5の無停電電源46は、冷凍機制御盤20の無停電電源45と共通化しても良い。
As described above, the system control panel 5 controls the overall operation of the heat source system 1 including the cooling
The system control panel 5 is connected to the
上記構成の熱源システム1は、以下のように動作する。
システム制御盤5から起動信号が発せられる。この起動信号を受けて、ターボ冷凍機3は、一連の起動シーケンスを経て起動される。具体的には、ターボ冷凍機3へ起動信号を送り、冷凍機制御盤20から発せられた、冷却水ポンプ30および冷水ポンプ40の起動信号をシステム制御盤5が受け、冷却水ポンプ30及び冷水ポンプ40を起動する。これによって冷却水および冷水が流される。冷却水流量および冷水流量が所定値を超えたことを、各差圧スイッチ33,39の出力値および各インバータ31,41から得られる所定回転数に達したこと、または所定時間の経過から冷凍機制御盤20において確認し、ターボ圧縮機9を起動する。
冷媒は、ターボ圧縮機9にて圧縮された後、凝縮器11へと送られ、凝縮液化する。凝縮熱は冷却水によって除去される。凝縮液化した冷媒は、膨張弁12にて膨張させられた後、蒸発器13へと送られ、蒸発器13にて蒸発する。蒸発する際に、冷水から蒸発潜熱を奪い、冷水を冷却する。冷却された冷水は、外部の熱負荷へと供給され、クリーンルームや工場プロセスに用いられる。
The heat source system 1 having the above configuration operates as follows.
An activation signal is issued from the system control board 5. In response to this activation signal, the turbo chiller 3 is activated through a series of activation sequences. Specifically, the system control panel 5 receives an activation signal for the cooling
The refrigerant is compressed by the
上述のように通常運転が行われているときに、電圧低下が発生した場合、以下のような動作となる。
電圧低下が発生すると、電動モータ9、冷却水ポンプ30および冷水ポンプ40には給電されなくなるので、各インバータ17,31,41にて電圧低下が検出される。また、冷却水ポンプ30および冷水ポンプ40への給電が停止されると、冷却水流量および冷水流量が急激に低下する。この流量低下は各差圧スイッチ33,39によって検出される。このように、インバータ17,31,41によって検出された電圧低下信号または差圧スイッチ33,39によって検出された低流量信号は、冷凍機制御盤20へと送信される。これに基づいて、システム制御盤5及び冷凍機制御部20は、停止シーケンスを行う。停止シーケンスに従い、各機器は停止させる。その後、電圧復帰すると、起動シーケンスにしたがって、各機器が起動させられる。
If a voltage drop occurs during normal operation as described above, the following operation is performed.
When a voltage drop occurs, power is not supplied to the
本実施形態では、上述の通常の停止・起動シーケンスに加えて、図2を用いて説明するように、電圧低下が所定の短時間とされる場合には、停止シーケンスを行わない瞬低・復帰シーケンスを行う。
図2は、各信号に対する時間変化が示されている。
同図において、「冷水ポンプINV瞬停検出信号」とは、冷水ポンプ40のインバータ41によって検出される電圧低下信号である。この信号は、冷凍機制御盤20へと出力される。冷水ポンプINV瞬停検出信号は、Hiが電圧低下を検出していないことを示し、Loが電圧低下を検出していることを示す。
同図からわかるように、時刻t0において電圧低下(図において「瞬低」)し、駆動電力の供給が停止しても、非常に短い時間では(例えば10msec)検知できないため時間遅れが生じ、即座には電圧低下は検出されない。時刻t0から所定時間遅延した後の時刻t1において電圧低下が検出される(信号はLo)。その後、時刻t2にて電圧復帰すると、信号はHiとなる。
In the present embodiment, in addition to the normal stop / start sequence described above, as will be described with reference to FIG. 2, when the voltage drop is set to a predetermined short time, the voltage drop / return without the stop sequence is performed. Perform a sequence.
FIG. 2 shows the time change for each signal.
In the figure, the “cold water pump INV instantaneous stop detection signal” is a voltage drop signal detected by the
As can be seen from the figure, even if the voltage drops at time t0 ("instantaneous drop" in the figure) and the supply of drive power stops, a very short time (for example, 10 msec) cannot be detected, causing a time delay and immediately No voltage drop is detected. A voltage drop is detected at time t1 after a predetermined time delay from time t0 (signal is Lo). Thereafter, when the voltage is restored at time t2, the signal becomes Hi.
「冷水流量」は、同図に示されているように、時刻t0にて電圧低下が発生しても、インバータ41の時間遅れに伴い所定時間駆動されるので、一定流量を保ちながら、時刻t1過ぎまで流れる。時刻t1を過ぎると、冷水流量は低下し、冷水の流れは最終的に停止する。その後、時刻t2にて電圧復帰が行われると、インバータ41へと給電が開始され、インバータ41への充電が行われた後に冷水ポンプ40の回転が開始され、冷水流量が増大し、時刻t3にて冷水流量が確立し、冷凍機3の運転が可能となる。
As shown in the figure, the “cold water flow rate” is driven for a predetermined time in accordance with the time delay of the
この際、冷凍機制御盤20からシステム制御盤5を介して冷水ポンプ40へと出力される「冷水ポンプ運転指令」は、常にONとなっている。これは、電圧低下が発生しても、冷凍機制御盤20及びシステム制御盤5に無停電電源45,46から電力が供給されることによって可能となっている。このように、時刻t0にて瞬低停止が発生しても、冷水ポンプ40への運転指令を常に出し続けることとする。これにより、電圧低下が発生し、時刻t1にてインバータ41にて電圧低下を検出した場合であっても、停止シーケンスに入ることが回避される。したがって、時刻t2にて復電した際に、停止シーケンスやこれに伴う起動シーケンスを経ずに冷水ポンプ40の起動が速やかに行われ、短時間のうちに時刻t3にて流量が確立されることになる。
At this time, the “cold water pump operation command” output from the
冷水流量が低下して閾値以下となると、インターロックがかかり、システム制御盤5および冷凍機制御盤20は、冷凍機保護のために停止シーケンスに入るようにプログラムされている。しかし、図2に示したシーケンスでは、時刻t1を過ぎて冷水流量が閾値以下に低下しても、停止シーケンスが行われないようになっている。
When the chilled water flow rate falls below the threshold value, an interlock is applied, and the system control panel 5 and the
上述のような冷水ポンプINV瞬停検出信号、冷水流量、冷水ポンプ運転指令の関係は、冷却水ポンプ30についても同様である。すなわち、冷却水ポンプ運転指令は、冷却水ポンプ30のインバータ31にて電圧低下が検出されても、常にONとされる。これにより、停止シーケンスが回避される点も同様である。
The relationship between the chilled water pump INV instantaneous power failure detection signal, the chilled water flow rate, and the chilled water pump operation command is the same for the cooling
図2の中段における「主電動機INV瞬停検出信号」とは、電動モータ9のインバータ17によって検出される電圧低下信号である。このインバータ17は、冷水ポンプ40のインバータ41と同様に、時刻t0にて電圧低下が発生した後、所定時間遅延した時刻t1にて電圧低下を検出する。時刻t2にて電圧復帰すると、Hiの信号を出力する点も、インバータ41と同様である。
The “main motor INV instantaneous power failure detection signal” in the middle stage of FIG. 2 is a voltage drop signal detected by the
「圧縮機起動信号」は、ターボ圧縮機9が起動しているときにHiの信号を出力し、停止しているときにLoの信号を出力する。したがって、時刻t1にてインバータ17が電圧低下を検出すると、起動信号はLoとなり、時刻t3にて冷水流量および冷却水流量が確立した後に、Hiとなる。
The “compressor start signal” outputs a Hi signal when the
「主電動機回転数」は、電動モータ15の回転数を示している。時刻t0にて電圧低下した後、給電が行われないので、徐々に回転数が低下することが示されている。徐々に回転数が低下するのは、遠心羽根車と電動機モータ15が慣性力によって空転(フリーラン)するためである。時刻t3にて流量が確立した後は、電動モータ15及びインバータ17に給電されるので、徐々に加速される。
“Main motor rotation speed” indicates the rotation speed of the
「主電動機INV速度サーチ」とは、電動モータ15の回転数をインバータ17に設けた制御ソフトが演算検出するものである。速度サーチを行う際にHiの信号を出力し、速度サーチを行わない場合にLoの信号を出力する。時刻t3にて流量が確立した後、電動モータ15の回転数を上昇させる際に、電圧低下による停止後の残留回転数を速度サーチにより検知し、電動モータ15の回転速度の同期を取ることにより、誘導モータである電動モータ15の起動周波数を設定し、適切な加速を行うようにする。
“Main motor INV speed search” is a calculation in which the control software provided in the
なお、電動モータ15がインバータ17による駆動ではなく、一般的な固定速機である場合、電圧低下による停止後の回転数が慣性により残留してまわっている状態で、起動状態となると過大な加速トルクが電動モータに生じ破損が生じる。そこで電動モータに設置された“回転計”パルスセンサ(電動モータ回転数取得手段)により、残留回転数が“ゼロ”となったことを待って、起動昇速を行う。
When the
なお、図2には示されていないが、電動モータ15及びインバータ17に対する運転指令についても、冷水ポンプ運転指令と同様に、電圧低下検知後であっても常時出力されている。
Although not shown in FIG. 2, the operation commands for the
上述のような瞬低による停止・復帰シーケンスは、比較的短時間とされた所定時間の電圧低下の場合に適用される。つまり、この復帰シーケンスは、瞬低または瞬低から所定時間加えた短時間の間の電圧低下にのみ適用される。この所定時間とは、例えば、200msec〜5sec程度の時間である。したがって、電圧低下を検出した時刻t1から上記所定時間の間に電圧復帰が検出された場合にのみ、上記シーケンスは行われる。電圧低下を検出した時刻t1から所定時間の間に電圧復帰が検出されなかった場合は、通常の電圧低下と判断し、通常の停止シーケンスが行われる。 The stop / return sequence by the instantaneous drop as described above is applied in the case of a voltage drop for a predetermined time which is a relatively short time. That is, this return sequence is applied only to a voltage drop for a short period of time that is a predetermined time from a voltage drop or a voltage drop. This predetermined time is, for example, about 200 msec to 5 sec. Therefore, the above sequence is performed only when the voltage recovery is detected during the predetermined time from the time t1 when the voltage drop is detected. When voltage recovery is not detected within a predetermined time from time t1 when the voltage drop is detected, it is determined that the voltage drop is normal, and a normal stop sequence is performed.
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
無停電電源45,46に冷凍機制御盤20およびシステム制御盤5を接続し、電圧低下時にも電力を供給し、電動モータ15のインバータ17、冷却水ポンプ30のインバータ31および冷水ポンプ40のインバータ41に対し、運転指令信号を出力し続けることとしたので、電圧低下した場合に即座に熱源システム1が停止シーケンスに入ることがない。したがって、停止シーケンス後に起動シーケンスを行って再起動するという迂遠なシーケンスを経る必要がない。
そして、所定時間内に電圧復帰した場合には、システム制御盤5および冷凍機制御盤20から出力され続けている運転指令信号を受けて、起動シーケンスを行わずに、電動モータ9、冷却水ポンプ30、冷水ポンプ31を起動することとしたので、短時間で通常運転に復帰させることができる。
また、電圧低下が発生しても、所定時間内であれば、冷却水流量または冷水流量が停止シーケンス閾値以下となりインターロックが発生した場合であっても、熱源システム1の停止シーケンスを行わないこととした。これにより、停止シーケンス及び起動シーケンスといった一連の再起動のシーケンスを経ずに、短時間で通常運転に復帰させることができる。なお、このような冷水流量や冷却水流量によるインターロックに限らず、油圧インターロックやポンプインターロックについても同様に適用することができる。
According to this embodiment, there exist the following effects.
The
When the voltage is restored within a predetermined time, the operation command signal continuously output from the system control panel 5 and the
Even if the voltage drop occurs, if the cooling water flow rate or the cooling water flow rate is equal to or less than the stop sequence threshold value and the interlock occurs, the stop sequence of the heat source system 1 should not be performed within a predetermined time. It was. Thereby, it is possible to return to normal operation in a short time without going through a series of restart sequences such as a stop sequence and a start sequence. Note that the present invention is not limited to such a cold water flow rate or an interlock based on the cooling water flow rate, but can be similarly applied to a hydraulic interlock or a pump interlock.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。
本実施形態は、図2に対応した瞬低による停止・復帰シーケンスの一部が異なり、その他は同様である。したがって、第1実施形態に対する相違点のみ説明する。
本実施形態は、時刻t1にて電圧低下が検知される前に、例えば冷水流量または冷却水流量が低下して、インターロックが発生した場合の制御方法である。
冷却水ポンプ30や冷水ポンプ40に駆動電力が供給されなくなり、ポンプの駆動力が低下すると、冷却水や冷水の流量は即座に低下する。このように冷却水や冷水の流量低下の応答が早いので、インバータ31,41によって電圧低下を検知する前に、流量低下が検知されてしまう場合がある。このように、電圧低下を検出する前に、冷却水流量または冷水流量が停止シーケンス閾値以下となりインターロックが発生した場合には、熱源システム1は、停止シーケンスに入ってしまう。これでは、瞬低の場合であっても、停止シーケンス及び起動シーケンスといった一連の再起動のシーケンスを行うことになり、通常運転への復帰に時間がかかることになる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, a part of the stop / return sequence by the voltage drop corresponding to FIG. 2 is different, and the rest is the same. Therefore, only differences from the first embodiment will be described.
The present embodiment is a control method in the case where an interlock is generated before the voltage drop is detected at time t1, for example, the cold water flow rate or the cooling water flow rate is reduced.
When the driving power is not supplied to the cooling
本実施形態では、冷却水流量または冷水流量が停止シーケンス閾値以下となっても即座に停止シーケンスを行わないように、待機時間△tを設けることとした。すなわち、この待機時間△t内では停止シーケンスを行わない。待機時間△tは、例えば、3秒程度に設定される。
したがって、時刻t1’にて流量が閾値以下となり、待機時間△t内にインバータ31,41等によって電圧低下が検出されれば、第1実施形態と同様に、復帰シーケンスが行われる。
これに対して、待機時間△t内に電圧低下が検出されない場合には、通常の停止シーケンスが行われる。
以上の通り、本実施形態によれば、電圧低下の検知よりも前に冷却水流量または冷水流量が低下してインターロックが発生した場合であっても、停止シーケンス及び起動シーケンスを経ずに通常運転に復帰させることができる。
In the present embodiment, the standby time Δt is provided so that the stop sequence is not immediately performed even if the coolant flow rate or the coolant flow rate becomes equal to or less than the stop sequence threshold. That is, the stop sequence is not performed within this waiting time Δt. The waiting time Δt is set to about 3 seconds, for example.
Therefore, if the flow rate becomes equal to or less than the threshold value at time t1 ′ and a voltage drop is detected by the
On the other hand, when a voltage drop is not detected within the standby time Δt, a normal stop sequence is performed.
As described above, according to the present embodiment, even if the coolant flow rate or the coolant flow rate is reduced before the detection of the voltage drop and the interlock is generated, the stop sequence and the startup sequence are not normally performed. It can be returned to operation.
1 熱源システム
3 ターボ冷凍機
9 ターボ圧縮機
11 凝縮器
12 膨張弁
13 蒸発器
15 電動モータ
17 インバータ
20 冷凍機制御盤(制御部)
30 冷却水ポンプ
31 インバータ
40 冷水ポンプ
41 インバータ
45,46 無停電電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat source system 3
30
Claims (5)
該圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
該凝縮器にて凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁にて膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記圧縮機を駆動する電動モータと、
前記凝縮器に供給された冷媒を冷却する冷却水を供給する冷却水ポンプと、
前記蒸発器に供給された冷媒に冷却される冷水を供給する冷水ポンプと、
前記電動モータを含む冷凍機を制御する冷凍機制御部と、
前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを含む熱源システムの運転を制御するシステム制御部と、
前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプとは接続されず、前記冷凍機制御部及び前記システム制御部に接続された無停電電源と、
を備えた熱源システムにおいて、
電圧低下が発生し、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプの少なくとも一つが停止した場合であっても、所定時間内は、前記無停電電源からの給電を受けて、前記冷凍機制御部を介して前記電動モータに対して運転指令信号を出力し続け、かつ、前記システム制御部を介して前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプに対して運転指令信号を出力し続けるとともに、電圧低下が発生し、該電圧低下を検出した後に、当該熱源システムの停止シーケンスを開始するインターロックが発生した場合であっても、前記所定時間内は停止シーケンスを行わず、
前記所定時間内に復電した場合に、前記運転指令信号により、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを再起動することを特徴とする熱源システム。 A compressor for compressing the refrigerant;
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor;
An expansion valve for expanding the refrigerant condensed in the condenser;
An evaporator for evaporating the refrigerant expanded by the expansion valve;
An electric motor for driving the compressor;
A cooling water pump for supplying cooling water for cooling the refrigerant supplied to the condenser;
A cold water pump for supplying cold water cooled by the refrigerant supplied to the evaporator;
A refrigerator control unit for controlling a refrigerator including the electric motor;
A system controller that controls operation of a heat source system including the cooling water pump and the cold water pump;
The electric motor, the cooling water pump and the cold water pump are not connected, the uninterruptible power supply connected to the refrigerator control unit and the system control unit,
In a heat source system comprising:
Even if a voltage drop occurs and at least one of the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump is stopped, power is supplied from the uninterruptible power source for a predetermined time, and the refrigerator control is performed. through section continues to output the operation command signal to the electric motor, and, together continues to output the operation command signal to the cooling water pump and the cold water pump through the system control unit, a voltage drop Even if the interlock that starts the stop sequence of the heat source system occurs after detecting the voltage drop, the stop sequence is not performed within the predetermined time,
A heat source system, wherein when the power is restored within the predetermined time, the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump are restarted by the operation command signal.
前記電動モータの回転数を得る電動モータ回転数取得手段と、を備え、
電圧復帰した場合に、前記電動モータ回転数取得手段によって得られた回転数に基づき、
前記インバータ装置を制御して前記電動モータを再起動することを特徴とする請求項1または2に記載の熱源システム。 An inverter device capable of changing the rotational speed of the electric motor;
An electric motor rotational speed acquisition means for obtaining the rotational speed of the electric motor,
When the voltage is restored, based on the rotation speed obtained by the electric motor rotation speed acquisition means,
A heat source system according to claim 1 or 2, characterized in that restarting the electric motor by controlling the inverter device.
前記電動モータの回転数を得る電動モータ回転数取得手段を備え、
復電した場合に、前記電動モータ回転数取得手段によって得られた回転数が0となった後に、前記電動モータを再起動することを特徴とする請求項1または2に記載の熱源システム。 The electric motor is a fixed speed motor that rotates at a constant rotational speed,
An electric motor rotational speed acquisition means for obtaining the rotational speed of the electric motor;
3. The heat source system according to claim 1, wherein, when power is restored, the electric motor is restarted after the number of rotations obtained by the electric motor rotation number acquisition unit becomes zero.
該圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
該凝縮器にて凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁にて膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記圧縮機を駆動する電動モータと、
前記凝縮器に供給された冷媒を冷却する冷却水を供給する冷却水ポンプと、
前記蒸発器に供給された冷媒に冷却される冷水を供給する冷水ポンプと、
前記電動モータを含む冷凍機を制御する冷凍機制御部と、
前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを含む熱源システムの運転を制御するシステム制御部と、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプとは接続されず、前記制御部および前記システム制御部に接続された無停電電源と、
を備えた熱源システムの制御方法において、
電圧低下が発生し、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプの少なくとも一つが停止した場合であっても、所定時間内は、前記無停電電源からの給電を受けて、前記冷凍機制御部を介して前記電動モータに対して運転指令信号を出力し続け、かつ、システム制御部を介して前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプに対して運転指令信号を出力し続けるとともに、電圧低下が発生し、該電圧低下を検出した後に、当該熱源システムの停止シーケンスを開始するインターロックが発生した場合であっても、前記所定時間内は停止シーケンスを行わず、
前記所定時間内に復電した場合に、前記運転指令信号により、前記電動モータ、前記冷却水ポンプおよび前記冷水ポンプを再起動することを特徴とする熱源システムの制御方法。 A compressor for compressing the refrigerant;
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor;
An expansion valve for expanding the refrigerant condensed in the condenser;
An evaporator for evaporating the refrigerant expanded by the expansion valve;
An electric motor for driving the compressor;
A cooling water pump for supplying cooling water for cooling the refrigerant supplied to the condenser;
A cold water pump for supplying cold water cooled by the refrigerant supplied to the evaporator;
A refrigerator control unit for controlling a refrigerator including the electric motor;
The system control unit that controls the operation of the heat source system including the cooling water pump and the cold water pump, and the electric motor, the cooling water pump, and the cold water pump are not connected, but are connected to the control unit and the system control unit Uninterruptible power supply,
In a method for controlling a heat source system comprising:
Even if a voltage drop occurs and at least one of the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump is stopped, power is supplied from the uninterruptible power source for a predetermined time, and the refrigerator control is performed. The operation command signal is continuously output to the electric motor via the unit, and the operation command signal is continuously output to the cooling water pump and the cold water pump via the system control unit, and a voltage drop occurs. Even when the interlock that starts the stop sequence of the heat source system occurs after detecting the voltage drop, the stop sequence is not performed within the predetermined time,
A method of controlling a heat source system, wherein when the power is restored within the predetermined time, the electric motor, the cooling water pump, and the cooling water pump are restarted by the operation command signal.
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