JP5091432B2 - 熱源装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱源装置に係り、特に、圧縮機の圧縮容量の制御をおこなう熱源装置に関する。

圧縮機、熱交換器、減圧装置などで冷凍サイクルを形成する熱源装置として、熱交換器により負荷に供給する媒体を冷却する冷却装置、媒体を加熱する加熱装置、あるいは四方弁などを用いて冷却と加熱の切替えをおこなう冷却加熱装置などが知られている。このような熱源装置では、例えば熱交換器の出口側での媒体温度に基づいて、圧縮機の圧縮容量を増加させるロードアップや圧縮容量を低減させるロードダウンなどの制御がおこなわれている。

圧縮機の圧縮容量の制御の具体的な方法は、特許文献１に記載されているように、例えばロードアップをおこなう場合は、ロードアップ周期に対するロードアップ出力幅を固定しておこなうことが知られている。また、特許文献１には、複数台の圧縮機を有する冷凍機において、各圧縮機の運転電流値の差に応じて、ロードアップ出力幅を可変させる制御が記載されている。

特願平９−１３０７０８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているように、ロードアップ又はロードダウン出力幅を固定すると、負荷の変動に対応することができない。すなわち、例えば負荷が重いにも関わらず出力幅が固定であれば、負荷が設定温度に到達するまでに時間がかかる場合がある。また、負荷が急激に軽くなった場合は、媒体温度が急激に低下するにも関わらずロードダウンが追従できず、最小ロードになる前に媒体温度がサーモＯＦＦ条件温度まで低下し、サーモＯＦＦ、つまり圧縮機が停止することがあり問題となる。

また、複数台の圧縮機の運転電流値の差に応じて、ロードアップ出力幅を可変させる制御は、各圧縮機の運転電流値を平準化することはできたとしても、負荷の変動に対する考慮はされていないため、上記と同様の問題が生じるおそれがある。

本発明は、負荷変動に対する追従性を向上し、負荷に対応した圧縮機の圧縮容量の制御をすることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の熱源装置は、圧縮機と、第１の熱交換器と、減圧装置と、第２の熱交換器とを有する冷凍サイクルと、圧縮機の圧縮容量を制御する容量制御手段とを備え、容量制御手段は、第１又は第２の熱交換器の出口側の負荷流体温度を基準に、圧縮機の圧縮容量を変化させない中立帯と、中立帯に隣接し圧縮機の圧縮容量を増加させるロードアップ領域と、中立帯に隣接し圧縮機の圧縮容量を低減させるロードダウン領域とに区分し、検出される負荷流体温度が属する領域に応じて制御周期ごとに圧縮機の圧縮容量を増減制御し、負荷流体温度がロードアップ領域から中立帯を経てロードダウン領域に推移する第１推移、又は負荷流体温度がロードダウン領域から中立帯を経てロードアップ領域に推移する第２推移における中立帯内の負荷流体温度の推移状況に応じて、次に負荷流体温度が第１推移又は第２推移で推移した後の制御周期における圧縮機の圧縮容量の増加量又は減少量を制御することを特徴とする。

すなわち、負荷流体温度が、中立帯を経てロードアップ領域とロードダウン領域との間を推移する場合における中立帯内での負荷流体温度の推移状況は、その時の負荷に対して圧縮容量が適切か否かの指標となる。したがって、この推移状況に基づき、次に負荷流体温度がロードアップ領域、又はロードダウン領域に推移した後の制御周期における圧縮機の圧縮容量の増加量、又は低減量を制御することで、負荷に対応した圧縮機の圧縮容量の制御が可能となる。また、負荷の変動が生じたとしても、これに対応して圧縮機の圧縮容量の制御ができる。

この場合において、容量制御手段は、圧縮機の圧縮容量の増加量又は低減量の制御を、制御周期ごとに出力するロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅によって行い、かつ、ロードアップ領域内又はロードダウン領域内における負荷流体温度の滞留時間が、それぞれ設定ロードアップ領域滞留時間以上又は設定ロードダウン領域滞留時間以上のときは、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を長くすることが望ましい。

負荷の状況は、中立帯内における負荷流体温度だけではなくロードアップ領域内又はロードダウン領域内における負荷流体温度からも捉えることができる。つまり、負荷流体温度がロードアップ領域内に留まり続ける時間が長ければ、負荷が重く、圧縮機の圧縮容量が不足して負荷が設定温度になかなか達しない状況である。また、負荷流体温度がロードダウン領域内に留まり続ける時間が長ければ、負荷が軽いにもかかわらず圧縮機の圧縮容量が多すぎて設定温度になかなか達しない状況である。このような状況を検出した場合には、それぞれの状況に対応させるべくロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を長くしている。この制御を、上述した中立帯内における負荷流体温度に基づく制御とともに行うことにより、より一層負荷変動に対する追従性を向上し、負荷に対応した圧縮機の圧縮容量の制御をすることができる。

また、中立帯内における負荷流体温度の推移状況は、負荷流体温度が中立帯内に属する時間、若しくは中立帯内における負荷流体温度の変化率とし、中立帯内に属する時間が設定推移時間未満、若しくは変化率が設定出口温度変化率以上のとき、次の制御周期におけるロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を短くすることが望ましい。

すなわち、負荷流体温度が中立帯を経てロードアップ領域とロードダウン領域との間を推移する場合における中立帯内に属する時間が短ければ、その時の負荷に対して圧縮機の圧縮容量の増加量又は低減量が多いということを示しているので、この場合は、次の制御周期におけるロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を短くしている。同様に、負荷流体温度の中立帯内での変化率が大きければ、つまり負荷流体温度の中立帯内での推移の傾きが急である場合は、負荷に対して圧縮機の圧縮容量の増加量又は低減量が多いことを示しているので、次の制御周期におけるロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を短くしている。これによれば、負荷変動に対する追従性を向上し、負荷に対応した圧縮機の圧縮容量の制御をすることができる。

また、上述した種々の制御において、容量制御手段は、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を短くし、若しくは長くすることに代えて、それぞれロードアップ信号又はロードダウン信号の制御周期を長くし、若しくは短くしてもよい。

また、容量制御手段は、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力中に、第１又は第２の熱交換器の入口側における負荷流体温度の変化率が設定入口温度変化率以上になったときは、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力を停止することが望ましい。

すなわち、第１又は第２の熱交換器の入口側における負荷流体温度は、負荷の状況を直接的に示すものであり、この負荷流体温度の変化率が予め設定された変化率以上になった場合、つまり負荷流体温度が設定温度よりも高い状態から急激に低下した場合や、設定温度よりも低い状態から急激に上昇した場合は、負荷が急激に変動したことを示している。このとき、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力を即時停止することによって、いち早く負荷の変動に対応した圧縮機の圧縮容量の制御をすることができる。

さらに、容量制御手段は、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力中に、第１又は第２の熱交換器の出口側における負荷流体温度が中立帯に推移したときは、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力を停止することが望ましい。

これによれば、負荷流体温度が既にロードアップ領域又はロードダウン領域から中立帯へと推移しているのにロードアップ信号又はロードダウン信号を出力し続けるといった無駄を防止することができる。

また、容量制御手段は、負荷流体温度が中立帯内に滞留する時間が、設定中立帯滞留時間以上になったときは、中立帯の幅を小さくすることが望ましい。

負荷流体温度が中立帯内に滞留する時間が長いということは、負荷の変動が少なく、負荷の温度が設定温度付近で安定していることを示しているので、この場合は、圧縮機の圧縮容量を変化させない温度範囲である中立帯の幅を小さくしている。これによれば、負荷に対応して、設定温度に対する負荷の温度の精度をさらに向上することができる。

本発明によれば、負荷変動に対する追従性を向上し、負荷に対応した圧縮機の圧縮容量の制御をすることができる。

以下、本発明を適用してなる熱源装置の実施形態を図１〜図６を用いて説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

図１は、本発明を適用してなる熱源装置の一実施形態を示す冷却装置の全体構成を示す図である。冷却装置１０は、圧縮機１と、熱源側熱交換器２と、減圧装置３と、利用側熱交換器４で構成されており、各機器は冷媒を循環する配管５で接続されている。また、利用側熱交換器４で熱交換され負荷に供給される水の水温検知用として、入口部に入口水温検知用サーミスタ６、出口部に出口水温検知用サーミスタ７が設けられている。

図１の矢印で示すように、圧縮機１で圧縮された高温高圧ガス冷媒は、熱源側熱交換器２により凝縮され、高温高圧液冷媒となる。そして、減圧装置３により減圧され、利用側熱交換器４で蒸発された後、低温低圧ガス冷媒となり圧縮機１に戻る。熱源側熱交換器２には、高温高圧ガス冷媒を凝縮するための冷却水が供給されている。

図２は、本発明を適用してなる熱源装置の一実施形態を示す冷却加熱装置２０の全体構成を示す図である。図２に示すように、冷却加熱装置２０は、図１で示した冷却装置１０に四方弁８を付加した構成となっている。冷媒の流れが実線の矢印で図示する方向（冷却サイクル）の場合は、図１の場合と同様に冷却装置として機能する。四方弁８を点線で示す方向に切替えて、冷媒の流れが点線の矢印で図示する方向（加熱サイクル）になった場合は、利用側熱交換器４は加熱装置として機能する。つまり、四方弁８の切替えにより冷却装置と加熱装置を選択できる構成である。

本発明の特徴部である圧縮機の圧縮容量制御は、図１、２に示す冷却装置１０や冷却加熱装置２０のような熱源装置に設けられた図示していない容量制御手段によって実行される。ここで、本発明の圧縮容量制御は、冷却装置１０や冷却加熱装置２０に限らず、例えば加熱専用の加熱装置などにも適用可能である。

次に、本発明の特徴部である圧縮機の圧縮容量制御について説明する。図３は、容量制御手段の第１の制御を示すフローチャートである。図４は、第１の制御を適用した時の、時間経過にともなう圧縮機１のロードアップ信号及びロードダウン信号の出力状況と、利用側熱交換器４の出口側の水温変化とを示す図である。ここでは、熱源装置が冷却運転をおこなっている場合を例に説明する。

図４に示すように、ロードアップ信号は、制御周期Ｔ２ｕｐと、出力時間幅Ｔ１ｕｐで構成されており、圧縮機１の圧縮容量は、出力時間幅Ｔ１ｕｐの長さに対応して増加する。同様に、ロードダウン信号は、制御周期Ｔ２ｄｏｗｎと、出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎで構成され、圧縮機１の圧縮容量は、出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎの長さに対応して低減する。

また、本発明の圧縮容量の第１の制御は、利用側熱交換器４で熱交換される水の出口側の温度に基づいておこなわれるが、水温に対する圧縮機１の運転領域は、出口側の水温の設定値（目標温度）に対し±ａ℃の範囲内で、圧縮機１の圧縮容量の増減をおこなわない中立帯と、中立帯に隣接し圧縮機１の圧縮容量を増加させるロードアップ領域と、中立帯に隣接し圧縮機１の圧縮容量を低減させるロードダウン領域と、圧縮容量を最小としても負荷が軽く、水温が低下しすぎた場合に圧縮機を停止するサーモＯＦＦ領域の４つの領域で構成されている。サーモＯＦＦの判断基準となるサーモＯＦＦ温度は、ロードダウン領域の下方に設定されている。

なお、ここでは冷却運転をしている場合を説明しているので、水温が中立帯より高温の領域がロードアップ領域で、中立帯より低温の領域がロードダウン領域となるが、加熱運転をする場合は、この逆で水温が中立帯より低温の領域がロードアップ領域となり、中立帯より高温の領域がロードダウン領域となる。

図３に示すように、熱源装置に電源をいれてスタートすると（Ｓ１）、まず、圧縮機１の圧縮容量を増加させるロードアップ信号の出力時間幅Ｔ１ｕｐと、制御周期Ｔ２ｕｐが初期設定され、また、圧縮機１の圧縮容量を低減させるロードダウン信号の出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎと、制御周期Ｔ２ｄｏｗｎが初期設定される（Ｓ２）。そして、圧縮機１など熱源装置を構成する各機器が作動して冷媒が冷凍サイクルを循環し始めて運転開始となる（Ｓ３）。

次に、ユニット停止指令が入力されているかを判定し（Ｓ４）、されていれば、ユニットを停止する（Ｓ５）。そして、ユニット運転指令が入力されるまで待機し続け、ユニット運転指令が入力されるとＳ３へ戻る（Ｓ６）。Ｓ４の判定でユニット停止指令が入力されていなければ、利用側熱交換器４に設けられた出口水温検知用サーミスタ７で検出された水温に基づいて、運転領域を判定する（Ｓ７）。

Ｓ７の判定において運転領域がロードダウン領域と判断された場合、前回の制御周期の運転領域が中立帯か否かを判定する（Ｓ８）。中立帯の場合は、中立帯に入る前の制御周期の運転領域がロードアップ領域かロードダウン領域かを判定する（Ｓ９）。ロードアップ領域の場合は、水温が、中立帯内を推移する時間Ｔｎを算出する（Ｓ１０）。つまり、このＴｎは、水温が、ロードアップ領域から中立帯を経てロードダウン領域へ推移する場合における中立帯内を推移する時間となる。

次に、Ｔｎと、予め設定された判定基準値であるｂとを比較する（Ｓ１１）。Ｔｎ≧ｂの場合は、出力時間幅Ｔ１ｕｐをそのまま保持する（Ｓ１２）。この制御は、図４に示すＳ１２に相当する。Ｓ１１でＴｎ＜ｂと判定された場合は、出力時間幅Ｔ１ｕｐ＝１／２×Ｔ１ｕｐとする（Ｓ１３）。すなわち、水温がロードアップ領域から中立帯を経てロードダウン領域へ推移する場合における中立帯内を推移する時間が、設定された基準値（設定推移時間）未満の場合は、負荷に対する圧縮機１の圧縮容量の増加量が多いと判断して、次に水温がロードアップ領域に推移した時のロードアップ信号の出力時間幅を短くしている。この出力時間幅は他の制御要因がない限り継続される。この制御は、図４に示すＳ１３に相当する。

Ｓ８において前回の制御周期の運転領域が中立帯でないと判定された場合、また、Ｓ９において中立帯に入る前の制御周期の運転領域がロードダウン領域であると判定された場合は、水温がロードダウン領域内にある時間Ｔｄｏｗｎを算出する（Ｓ１４）。つまり、このＴｄｏｗｎは、水温がロードダウン領域内に留まり続ける時間である。

次に、Ｔｄｏｗｎと、予め設定された判定基準であるｃとを比較する（Ｓ１５）。Ｔｄｏｗｎ≧ｃの場合は、出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎ＝２×Ｔ１ｄｏｗｎとする（Ｓ１６）。すなわち、水温がロードダウン領域内に留まり続ける時間が設定された基準値（設定ロードダウン領域滞留時間）以上の場合は、負荷が軽いにもかかわらず圧縮機１の圧縮容量が多すぎて、言い換えれば負荷に対する圧縮容量の低減量が少ないので、設定温度になかなか達しない状況であると判断し、ロードダウン信号の出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎを長くしている。この制御は、図４に示すＳ１６に相当する。Ｓ１５の判定においてＴｄｏｗｎ＜ｃの場合は、出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎはそのまま保持する（Ｓ１７）。

Ｓ１２、１３、１６、１７を終えた後、ロードダウン信号を出力する（Ｓ１８）。そして、出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎが経過しているか否かを判定して（Ｓ１９）、経過していなければ、出口水温が他の運転領域に推移しているか否かを判定する（Ｓ２０）。他の運転領域に推移していれば、ロードダウン出力を停止し（Ｓ２１）、Ｓ４へ戻る。この制御は、図４に示すＳ２１に相当する。Ｓ２０の判定において他の運転領域に推移していなければ、Ｓ１９へ戻る。Ｓ１９の判定において出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎが経過した場合は、ロードダウン出力を停止し（Ｓ２２）、制御周期Ｔ２ｄｏｗｎが経過するまで待機し（Ｓ２３）、経過したらＳ４へ戻る。これで、圧縮機１の運転領域がロードダウン領域と判断された場合の制御は終了となる。

Ｓ７の判定において運転領域がロードアップ領域と判断された場合の制御は、Ｓ２４〜Ｓ３９に示す通りである。この場合、上述したロードダウン領域での制御と基本的に同様で、ロードダウンとロードアップが反対になっているだけである。また、Ｓ２７、Ｓ３１の制御において判定基準値となるｂ（設定推移時間）や、ｃ（設定ロードアップ領域滞留時間）はロードダウン領域における制御の場合と同じ値としてもよいし、別の値としてもよい。なお、Ｓ２８の出力時間幅Ｔ１ｄｏｗｎの保持は、図４に示すＳ２８に相当する。

Ｓ７の判定において運転領域が中立帯と判断された場合は、現在のロードを保持して（Ｓ４０）、Ｓ４へ戻るだけである。Ｓ７の判定において運転領域がサーモＯＦＦ領域と判断された場合は、圧縮機１を停止する（Ｓ４１）。そして、ユニット停止命令が入力されているか否かを判定し（Ｓ４２）、入力されていればユニットを停止する（Ｓ４３）。その後、ユニット運転指令が入力されるまで待機し、入力されたらＳ３へ戻る（Ｓ４４）。Ｓ４２の判定においてユニット停止指令が入力されていない時は、圧縮機１を再始動するサーモ復帰条件が成立しているか否かを判定し（Ｓ４５）、成立していなければＳ４１へ戻り、成立していればＳ３へ戻る。

以上、Ｓ８〜Ｓ２３で説明したように、運転領域がロードダウン領域の場合は、水温がロードアップ領域から中立帯を経てロードダウン領域へ推移する場合における中立帯内を推移する時間、又は水温がロードダウン領域内に留まり続ける時間を負荷の指標として、圧縮機１の圧縮容量の増減量の制御をおこなっている。これによれば、水温が次にロードアップ領域に推移したときに、負荷に応じたロードアップ信号の出力時間幅となっているので、より早く水温を設定値に近づけることができる。また、水温がロードダウン領域に長く推移している場合に適切なロードダウン信号の出力時間幅に変更するので、より早く水温を設定値に近づけることができる。すなわち、負荷変動に対して追従性よく、負荷に対応した圧縮機１の圧縮容量の制御をすることができる。

また、Ｓ２４〜Ｓ３９での制御の場合は、水温がロードダウン領域から中立帯を経てロードアップ領域へ推移する場合における中立帯内を推移する時間、又は水温がロードアップ領域内に留まり続ける時間を負荷の指標として、圧縮機１の圧縮容量の増減量の制御をおこなっている。これは、Ｓ８〜Ｓ２３の制御のロードアップとロードダウンが入れ替わっているだけなので、同様に負荷変動に対して追従性よく、負荷に対応した圧縮機１の圧縮容量の制御をすることができる。
次に、本発明の第２の制御について説明する。図５は、容量制御手段の第２の制御を示すフローチャートである。図６は、第２の制御を適用した時の時間経過にともなう、圧縮機１のロードアップ信号及びロードダウン信号の出力状況と、利用側熱交換器４の入口側及び出口側の水温変化とを示す図である。本実施形態では、第２の制御は第１の制御とともに用いられるので、上述した第１の制御の説明は省略し、第２の制御の部分のみ説明する。なお、ここでは、熱源装置が冷却運転をおこなっている場合を例に説明する。

図５に示すように、利用側熱交換器４の出口側の水温がロードダウン領域内にある時の制御であるＳ１８とＳ１９との間に、Ｓ５０の制御を加えている。Ｓ１８でロードダウン信号を出力した後、利用側熱交換器４の入口側の水温を入口水温検知用サーミスタ６で検出し、設定周期ｄ毎の隣り合う２点間の水温の変化ｅを算出する。そして、ｅ／ｄと、予め設定された判定基準値であるαとを比較する（Ｓ５０）。α≦ｅ／ｄの場合はＳ２２へと進み、α＞ｅ／ｄの場合はＳ１９へと進む。

すなわち、ｅ／ｄとは、利用側熱交換器４の入口側の水温の設定周期ｄ毎の変化率を表しており、この変化率が設定された基準値（設定入口温度変化率）以上の場合は、入口水温が急激に上昇しているので、負荷が急激に重くなったとみなしてロードダウン信号の出力を即時停止している。この制御は、図６に示すＳ５０・Ｓ２２に相当する。この場合、Ｓ２０の判定において他の運転領域に推移していない時は、Ｓ１９へ戻るのではなく、Ｓ５０へ戻るように変更する必要がある。なお、図６において設定周期ｄは、説明の便宜上比較的長い時間となっているが、実際は微小な時間に設定され、随時入口水温の変化率を監視している。

また、利用側熱交換器４の出口側の水温がロードアップ領域内にある時の制御であるＳ３４とＳ３５との間に、Ｓ５１の制御を加えている。Ｓ３４でロードアップ信号を出力した後、利用側熱交換器４の入口側の水温を入口水温検知用サーミスタ６で検出し、設定周期ｄ毎の隣り合う２点間の水温の変化ｅを算出する。そして、ｅ／ｄと、予め設定された判定基準値である−αとを比較する（Ｓ５１）。−α≧ｅ／ｄの場合はＳ３８へと進み、−α＜ｅ／ｄの場合はＳ３５へと進む。

すなわち、ロードアップ領域内で入口水温の負の変化率、つまり負の傾きが設定された基準値以下になった時は、入口水温が急激に低下しており、負荷が急激に軽くなったとみなしてロードアップ信号の出力を即時停止している。この制御は、図６に示すＳ５１・Ｓ３８に相当する。この場合、Ｓ３６の判定において他の運転領域に推移していない時は、Ｓ３５へ戻るのではなく、Ｓ５１へ戻るように変更する必要がある。

このように、冷却運転の場合は、ロードダウン領域内では正の変化率、ロードアップ領域内では負の変化率を予め設定された基準値（設定入口温度変化率）と比較しているが、言い換えれば入口水温の変化率の絶対値と予め設定された基準値とを比較している。なお、ここでは、ロードアップ領域とロードダウン領域で設定入口水温変化率を同じ値の符号違いとしているが、別々の値としてもよい。

このように、負荷の状況を直接的に示す利用側熱交換器４の入口側における水温の変化率に基づき、負荷が急激に変化した場合は、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力を即時停止し、必要以上に圧縮容量を増加又は低減させることを防止することによって、いち早く負荷の変動に対応した圧縮機の圧縮容量の制御をすることができる。例えば、ロードアップ領域で急激に負荷が軽くなり、水温が急低下する場合に、そのままロードアップ信号を出力し続ければ、水温が急低下するにも関わらずロードダウン信号の出力が追いつかず、最小ロードになる前に水温がサーモＯＦＦ条件温度まで低下し、圧縮機が停止することがあるが、負荷が軽くなったことをすばやく検知し、ロードアップ信号を即時停止するので、このような事態を回避できる。

ここで、本発明の容量制御手段には、利用側熱交換器４の出口側の水温が中立帯内を推移する時間が、予め設定された時間（設定中立帯滞留時間）以上になった時に、中立帯の幅を小さくする制御を付加することができる。つまり、出口水温が中立帯内を推移する時間が長いということは、負荷の変動が少なく負荷の温度が設定温度付近で安定していることを示しているので、出口側の水温の設定値（目標温度）に対し±ａ℃中立帯の幅を、例えば±１／２×ａ℃とすればよい。これによれば、負荷に対応して、設定値に対する水温の精度をさらに向上することができる。

また、本発明の容量制御手段の第１の制御においては、出口水温がロードアップ領域とロードダウン領域との間を推移する場合の中立帯内での推移時間に基づいて、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を制御しているが、これには限られない。つまり、中立帯内での推移時間に基づいて制御するのではなく、例えば中立帯内での温度の変化率に基づいて制御することもできる。これは、水温が中立帯内を推移する場合の平均変化率などで表され、この平均変化率を予め設定された基準値（設定出口温度変化率）と比較した結果に基づいて圧縮容量の制御を行えばよい。特に、上述のように中立帯の幅を可変に制御する場合に、推移時間での制御は、中立帯の幅の変更にともなって比較する基準を変更しなければ実効を図ることができないのに対して、温度の変化率での制御であれば、中立帯の幅の変更に依存せず比較基準は常に一定でよい。

さらに、上述した種々の制御において、ロードアップ信号又はロードダウン信号の出力時間幅を短くする場合は１／２を乗じ、長くする場合は２を乗じているが、この値には限られない。また、出力時間幅を短くしたり長くしたりすることに代えて、ロードアップ信号又はロードダウン信号の制御周期を長くしたり、短くしたりしてもよい。つまり、ロードアップ信号又はロードダウン信号は、出力時間幅の長さに対応して圧縮容量の増加量又は低減量が制御されるものであるので、固定の制御周期に対する信号の出力時間幅の長さを可変することと、信号の出力時間幅を固定して制御周期を長くしたり短くしたりすることとは、実質的に同義の関係であり、どちらを選択してもよい。

また、以上の実施形態の説明は、全て冷却運転をしている場合を前提にしてきたが、加熱運転をしている場合にも本発明は当然に適用可能である。冷却運転と加熱運転とでは、ロードアップ領域とロードダウン領域の位置関係が逆になるなどの相違はあるが、各種の制御の実効を図れるように適宜、判定基準値などを設定すればよい。

本発明の熱源装置の一実施形態を示す冷却装置の全体構成を示す図である。 本発明の熱源装置の一実施形態を示す冷却加熱装置の全体構成を示す図である。 本発明の容量制御手段の第１の制御を示すフローチャートである。 第１の制御を適用した時の、時間経過にともなう圧縮機のロードアップ信号及びロードダウン信号の出力状況と、利用側熱交換器の出口側の水温変化とを示す図である。 本発明の容量制御手段の第２の制御を示すフローチャートである。 第１の制御を適用した時の、時間経過にともなう圧縮機のロードアップ信号及びロードダウン信号の出力状況と、利用側熱交換器の入口側及び出口側の水温変化とを示す図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 熱源側熱交換器
３ 減圧装置
４ 利用側熱交換器
６ 入口水温検知用サーミスタ
７ 出口水温検知用サーミスタ
８ 四方弁

Claims (5)

1. 圧縮機と、第１の熱交換器と、減圧装置と、第２の熱交換器とを有する冷凍サイクルと、前記圧縮機の圧縮容量を制御する容量制御手段とを備え、第１又は第２の熱交換器により負荷流体を冷却又は加熱する熱源装置において、
   前記容量制御手段は、第１又は第２の熱交換器の出口側の負荷流体温度を基準に、前記圧縮機の圧縮容量を変化させない中立帯と、該中立帯に隣接し前記圧縮機の圧縮容量を増加させるロードアップ領域と、前記中立帯に隣接し前記圧縮機の圧縮容量を低減させるロードダウン領域とに区分し、検出される前記負荷流体温度が属する領域に応じて制御周期ごとに前記圧縮機の圧縮容量を増減制御し、
   前記負荷流体温度が前記ロードアップ領域から前記中立帯を経て前記ロードダウン領域に推移する第１推移、又は前記負荷流体温度が前記ロードダウン領域から前記中立帯を経て前記ロードアップ領域に推移する第２推移における前記中立帯内の前記負荷流体温度の推移状況に応じて、次に前記負荷流体温度が前記第１推移又は前記第２推移で推移した後の制御周期における前記圧縮機の圧縮容量の増加量又は減少量を制御し、
   前記中立帯内における前記負荷流体温度の推移状況は、前記負荷流体温度が前記中立帯内に属する時間、若しくは前記中立帯内における前記負荷流体温度の変化率であり、前記中立帯内に属する時間が設定推移時間未満、若しくは前記変化率が設定出口温度変化率以上のとき、次の制御周期における前記ロードアップ信号又は前記ロードダウン信号の出力時間幅を短くすることを特徴とする熱源装置。
2. 請求項１に記載の熱源装置において、前記容量制御手段は、前記ロードアップ信号又は前記ロードダウン信号の出力時間幅を短くすることに代えて、それぞれ前記ロードアップ信号又は前記ロードダウン信号の制御周期を長くすることを特徴とする熱源装置。
3. 請求項１又は２に記載の熱源装置において、前記容量制御手段は、前記ロードアップ信号又は前記ロードダウン信号の出力中に、第１又は第２の熱交換器の入口側における負荷流体温度の変化率が設定入口温度変化率以上になったときは、前記ロードアップ信号又は前記ロードダウン信号の出力を停止することを特徴とする熱源装置。
4. 請求項１又は２に記載の熱源装置において、前記容量制御手段は、前記ロードアップ信号又は前記ロードダウン信号の出力中に、第１又は第２の熱交換器の出口側における負荷流体温度が前記中立帯に推移したときは、前記ロードアップ信号又は前記ロードダウン信号の出力を停止することを特徴とする熱源装置。
5. 請求項４に記載の熱源装置において、前記容量制御手段は、前記負荷流体温度が前記中立帯内に滞留する時間が、設定中立帯滞留時間以上になったときは、前記中立帯の幅を小さくすることを特徴とする熱源装置。

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