JP6861922B1 - Refrigerator control method, refrigerator control program and refrigerator - Google Patents

Refrigerator control method, refrigerator control program and refrigerator Download PDF

Info

Publication number
JP6861922B1
JP6861922B1 JP2021004398A JP2021004398A JP6861922B1 JP 6861922 B1 JP6861922 B1 JP 6861922B1 JP 2021004398 A JP2021004398 A JP 2021004398A JP 2021004398 A JP2021004398 A JP 2021004398A JP 6861922 B1 JP6861922 B1 JP 6861922B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature controller
operation amount
refrigerant
circulation path
control mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021004398A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022109068A (en
Inventor
政輝 石井
政輝 石井
信介 尾▲崎▼
信介 尾▲崎▼
建次 岩本
建次 岩本
裕次郎 布袋
裕次郎 布袋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyo Nippon Sanso Corp filed Critical Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority to JP2021004398A priority Critical patent/JP6861922B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6861922B1 publication Critical patent/JP6861922B1/en
Priority to PCT/JP2022/000365 priority patent/WO2022153944A1/en
Publication of JP2022109068A publication Critical patent/JP2022109068A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

【課題】ターボ式の圧縮機の回転数の急激な変化を抑制できる冷凍機の制御方法、冷凍機の制御プログラム及び冷凍機を提供する。【解決手段】第1の制御モードから第2の制御モードへの移行を指示する、第2の制御モードへの移行指令工程と、第2の温度調節器の設定値(SV2)のSV21を、第2の温度調節器の現在値(PV2)のPV21に書き替える、第2の温度調節器の設定値書替工程と、第2の温度調節器の操作量(MV2)を、第1の温度調節器の操作量(MV1)のMV11に書き替える、第2の温度調節器の操作量書替工程と、ターボ式の圧縮機の回転数の制御を第1の温度調節器の操作量(MV1)依存から第2の温度調節器の操作量(MV2)依存に切り替える、第二制御ポイント切替工程と、第2の温度調節器の設定値(SV2)をPV21からSV21まで経時的に変化させる、第2の温度調節器の設定値経時変化工程とを備える、冷凍機の制御方法。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerator control method, a refrigerator control program and a refrigerator capable of suppressing a sudden change in the rotation speed of a turbo compressor. SOLUTION: A transition command step to a second control mode for instructing a transition from a first control mode to a second control mode, and an SV21 of a set value (SV2) of a second temperature controller are displayed. The process of rewriting the set value of the second temperature controller, which rewrites the current value (PV2) of the second temperature controller to PV21, and the operation amount (MV2) of the second temperature controller are changed to the first temperature. The operation amount rewriting process of the second temperature controller, which rewrites the operation amount of the controller (MV1) to MV11, and the control of the rotation speed of the turbo type compressor are performed by the operation amount of the first temperature controller (MV1). ) Switch from dependence to operation amount (MV2) dependence of the second temperature controller, change the second control point switching step and the set value (SV2) of the second temperature controller from PV21 to SV21 over time. A method for controlling a refrigerator, comprising a step of changing a set value of a second temperature controller over time. [Selection diagram] None

Description

本発明は、冷凍機の制御方法、冷凍機の制御プログラム及び冷凍機に関する。 The present invention relates to a refrigerator control method, a refrigerator control program, and a refrigerator.

断熱圧縮、等圧冷却、断熱膨張及び等圧加熱を繰り返す極低温の冷凍サイクルを利用する冷凍機は、送電ケーブル、限流器又は変圧器等の超電導電力機器(冷却対象)の冷却に用いられる。超電導電力機器の冷却では、液体窒素、液体水素又は液体ヘリウム等の循環冷媒(第2の冷媒)を超電導電力機器に循環させ、超電導電力機器での発熱及び系内の侵入熱により昇温した循環冷媒(第2の冷媒)が冷凍機によって所定の温度まで冷却される。冷凍機は、大容量の冷凍能力が必要となる場合に適している。冷凍機の冷媒ガスとしては、ネオン又はヘリウム等の冷凍機冷媒(第1の冷媒)が用いられる。 Refrigerators that utilize cryogenic refrigeration cycles that repeat adiabatic compression, isobaric cooling, adiabatic expansion, and isobaric heating are used to cool superelectric conductive equipment (cooling targets) such as power transmission cables, current limiters, and transformers. .. In cooling the superconducting power equipment, a circulating refrigerant (second refrigerant) such as liquid nitrogen, liquid hydrogen or liquid helium is circulated in the superconducting power equipment, and the temperature is raised by the heat generated by the superconducting power equipment and the invading heat in the system. The refrigerant (second refrigerant) is cooled to a predetermined temperature by the refrigerator. Refrigerators are suitable when large capacity refrigeration capacity is required. As the refrigerant gas of the refrigerator, a refrigerator refrigerant (first refrigerant) such as neon or helium is used.

冷凍機の一例の概略構成を図1に示す。冷凍機1においては、第1の冷媒(冷凍機冷媒)M1が循環する第1の循環経路(冷凍機冷媒循環ライン)111上に、主熱交換器101、副熱交換器102、ターボ式の圧縮機103、冷却器110、膨張タービン104及び第1の温度調節器105が配置され、第2の冷媒(循環冷媒)M2が循環する第2の循環経路(循環冷媒循環ライン)112上に、副熱交換器102、第2の温度調節器106、冷媒循環ポンプ108、冷却対象109が配置される。副熱交換器102において、第1の冷媒M1と第2の冷媒M2との間で熱交換が行われ、第2の冷媒M2が冷却される。ターボ式の圧縮機103、第1の温度調節器105及び第2の温度調節器106は、それぞれ、ターボ式の圧縮機制御ライン103a、第1の温度調節器制御ライン105a及び第2の温度調節器制御ライン106aを介して、制御装置107によって制御される。制御装置107は、インバータ107aと制御盤107bとから構成される。 A schematic configuration of an example of a refrigerator is shown in FIG. In the refrigerator 1, the main heat exchanger 101, the auxiliary heat exchanger 102, and the turbo type are on the first circulation path (refrigerant refrigerant circulation line) 111 in which the first refrigerant (refrigerant refrigerant) M1 circulates. A compressor 103, a cooler 110, an expansion turbine 104, and a first temperature controller 105 are arranged, and on a second circulation path (circulating refrigerant circulation line) 112 in which the second refrigerant (circulating refrigerant) M2 circulates. The auxiliary heat exchanger 102, the second temperature controller 106, the refrigerant circulation pump 108, and the cooling target 109 are arranged. In the auxiliary heat exchanger 102, heat exchange is performed between the first refrigerant M1 and the second refrigerant M2, and the second refrigerant M2 is cooled. The turbo compressor 103, the first temperature controller 105, and the second temperature controller 106 are the turbo compressor control line 103a, the first temperature controller control line 105a, and the second temperature controller, respectively. It is controlled by the control device 107 via the device control line 106a. The control device 107 includes an inverter 107a and a control panel 107b.

図1に示す冷凍機で超電導機器を冷却する場合の制御モードは、大きくは、以下の第1の制御モード(以下「制御モード1」ともいう。)及び第2の制御モード(以下「制御モード2」ともいう。)の2つである。
制御モード1は、第1の温度調節器105を使用して冷凍機冷媒M1の温度を目標温度で制御するモードである。制御モード2は第2の温度調節器106を使用して循環冷媒M2の温度を目標温度で制御するモードである。冷凍機1において、第2の冷媒M2が第2の循環経路112を流れているときは、循環冷媒M2の温度を安定させることが必要であり、制御モード1で循環冷媒M2の温度を制御しようとすると、循環冷媒M2の温度変動に対して応答性が悪くなる。そのため、循環冷媒M2側の熱負荷に対して冷凍機1の制御が追従できず、超電導電力機器(冷却対象109)の冷却に必要な温度を保持できない可能性がある。したがって、冷凍機1の制御は、循環冷媒M2の状況に応じて制御モード1又は制御モード2を選択する必要がある。このとき、制御モード1から制御モード2への移行、又は制御モード2から制御モード1への移行を、スムーズに行うことが、冷凍機1の運用において重要である。
各制御モードにおける冷凍能力の制御方法としては、冷媒(冷凍機冷媒M1、循環冷媒M2)の温度を温度調節器(第1の温度調節器105、第2の温度調節器106)により監視し、その温度が設定値(以下「SV」ともいう。)を保つようにターボ式の圧縮機103の回転数を演算し、操作量(以下「MV」ともいう。)を出力する方法が用いられる。例えば、SVに対して現在値(以下「PV」ともいう。)が高い場合は、冷却を促進する必要があるため、ターボ式の圧縮機103の回転数を上げ、冷凍能力を増加させる。このように、ターボ式の圧縮機103の回転数を増減させることで、SVとPVとを一致させるように制御を行う。
制御モード1から制御モード2へ移行する時は、制御の重複を回避するため、温度調節器を冷凍機冷媒M1側の第1の温度調節器105から、循環冷媒M2側の第2の温度調節器106に切り替える必要がある。しかし、第1の温度調節器105におけるPV及びSVと第2の温度調節器106におけるPV及びSVとは、運転状況により異なるため、第1の温度調節器105及び第2の温度調節器106におけるMVにも差異が生じる。第1の温度調節器105及び第2の温度調節器106におけるMVの乖離が大きいまま制御モードを移行すると、ターボ式の圧縮機103の回転数の急激な変化により、ターボ式の圧縮機へ負荷がかかる。
ターボ式の圧縮機103は、冷凍機1における重要機器の一つであり、ターボ式の圧縮機103が故障すると、冷凍機冷媒M1系統の開放及びターボ式の圧縮機103の分解修理等が必要となり、復旧には多大な時間及び費用が必要となる。したがって、冷凍機1の長期運転を実現するためには、ターボ式の圧縮機103の安定運転が重要となる。
また、ターボ式の圧縮機103の回転数に急激な変化が起こると、SVからのアンダーシュート及びオーバーシュートが発生する可能性がある。その場合、SVとPVとが一致するまで時間を要してしまう。さらに、循環冷媒M2の負荷変動が大きい場合、ハンチングを起こし制御ができなくなる可能性もある。また、アンダーシュートにより循環冷媒M2が低温になりすぎ、凝固してしまうおそれがある。冷凍機冷媒M1と循環冷媒M2とを熱交換させる副熱交換器102内において、循環冷媒M2の凝固により閉塞が発生すると、伝熱面積の減少に伴う交換熱量の低下により、循環冷媒M2の冷却が困難になる可能性がある。循環冷媒M2の冷却ができなければ、バックアップ設備への切り替えが必要となる。バックアップが追いつかない場合、超電導電力機器(冷却対象109)の停止による電力供給の停止につながる。
The control modes when the superconducting device is cooled by the refrigerator shown in FIG. 1 are broadly defined as the following first control mode (hereinafter, also referred to as “control mode 1”) and second control mode (hereinafter, “control mode”). 2 ”).
The control mode 1 is a mode in which the temperature of the refrigerator refrigerant M1 is controlled at a target temperature by using the first temperature controller 105. The control mode 2 is a mode in which the temperature of the circulating refrigerant M2 is controlled at the target temperature by using the second temperature controller 106. In the refrigerator 1, when the second refrigerant M2 is flowing through the second circulation path 112, it is necessary to stabilize the temperature of the circulating refrigerant M2, and the temperature of the circulating refrigerant M2 will be controlled in the control mode 1. Then, the responsiveness to the temperature fluctuation of the circulating refrigerant M2 deteriorates. Therefore, the control of the refrigerator 1 cannot follow the heat load on the circulating refrigerant M2 side, and there is a possibility that the temperature required for cooling the superconducting power device (cooling target 109) cannot be maintained. Therefore, it is necessary to select the control mode 1 or the control mode 2 for the control of the refrigerator 1 depending on the situation of the circulating refrigerant M2. At this time, it is important in the operation of the refrigerator 1 to smoothly shift from the control mode 1 to the control mode 2 or from the control mode 2 to the control mode 1.
As a method of controlling the refrigerating capacity in each control mode, the temperature of the refrigerant (refrigerant refrigerant M1 and circulating refrigerant M2) is monitored by a temperature controller (first temperature controller 105, second temperature controller 106). A method is used in which the rotation speed of the turbo-type compressor 103 is calculated so that the temperature maintains the set value (hereinafter, also referred to as “SV”), and the operation amount (hereinafter, also referred to as “MV”) is output. For example, when the current value (hereinafter, also referred to as “PV”) is higher than that of the SV, it is necessary to promote cooling, so that the rotation speed of the turbo compressor 103 is increased to increase the refrigerating capacity. In this way, by increasing or decreasing the rotation speed of the turbo compressor 103, control is performed so that the SV and the PV match.
When shifting from the control mode 1 to the control mode 2, in order to avoid duplication of control, the temperature controller is changed from the first temperature controller 105 on the refrigerator refrigerant M1 side to the second temperature controller on the circulating refrigerant M2 side. It is necessary to switch to the vessel 106. However, since the PV and SV in the first temperature controller 105 and the PV and SV in the second temperature controller 106 differ depending on the operating conditions, the PV and SV in the first temperature controller 105 and the second temperature controller 106 There is also a difference in MV. When the control mode is shifted while the MV divergence between the first temperature controller 105 and the second temperature controller 106 is large, the turbo compressor is loaded due to a sudden change in the rotation speed of the turbo compressor 103. It takes.
The turbo compressor 103 is one of the important devices in the refrigerator 1, and if the turbo compressor 103 fails, it is necessary to open the refrigerator refrigerant M1 system and disassemble and repair the turbo compressor 103. Therefore, a great deal of time and money will be required for restoration. Therefore, in order to realize long-term operation of the refrigerator 1, stable operation of the turbo type compressor 103 is important.
Further, if the rotation speed of the turbo compressor 103 suddenly changes, undershoot and overshoot from the SV may occur. In that case, it takes time for the SV and PV to match. Further, when the load fluctuation of the circulating refrigerant M2 is large, hunting may occur and control may not be possible. Further, the undershoot may cause the circulating refrigerant M2 to become too low in temperature and solidify. When blockage occurs due to solidification of the circulating refrigerant M2 in the auxiliary heat exchanger 102 that exchanges heat between the refrigerating refrigerant M1 and the circulating refrigerant M2, the amount of exchanged heat decreases as the heat transfer area decreases, and the circulating refrigerant M2 is cooled. Can be difficult. If the circulating refrigerant M2 cannot be cooled, it is necessary to switch to backup equipment. If the backup cannot keep up, the power supply will be stopped due to the stoppage of the superconducting power device (cooling target 109).

特許文献1では、多段式圧縮機を用いた極低温の冷凍サイクルを利用した冷凍機では、冷却対象の熱負荷が変動した場合、圧縮機や膨張機の回転数を制御することによって、冷凍能力を熱負荷に応じて調整することが行われているが、冷凍能力を回転数制御によって制御した場合、回転数の変化に伴って、冷媒の流量、圧力比及び温度等の他の制御パラメータにも変動をきたしてしまうため、冷凍能力を熱負荷に対応した所定の目標値に収束させるまでに時間を要してしまう場合があり、良好な応答性を得ることが難しいという問題点が指摘されている。
このような問題点に対して、特許文献1は、多段式圧縮機を用いた極低温の冷凍サイクルを利用した冷凍機において、冷却対象において熱負荷の変動が検出された場合に、極低温の冷凍サイクルを流れる冷媒流量を変化させることを特徴とする、冷却対象の熱負荷変動に対して効率の低下を伴うことなく、良好な応答性を有する極低温の冷凍サイクル冷凍機を提案している。
In Patent Document 1, in a refrigerator using a cryogenic refrigeration cycle using a multi-stage compressor, when the heat load to be cooled fluctuates, the refrigerating capacity is controlled by controlling the rotation speed of the compressor or the expander. Is adjusted according to the heat load, but when the refrigerating capacity is controlled by the rotation speed control, other control parameters such as the flow rate, pressure ratio and temperature of the refrigerant are changed as the rotation speed changes. However, it may take some time for the refrigerating capacity to converge to a predetermined target value corresponding to the heat load, and it is difficult to obtain good responsiveness. ing.
In response to such a problem, Patent Document 1 describes that in a refrigerator using an ultra-low temperature refrigeration cycle using a multi-stage compressor, when a fluctuation in heat load is detected in a cooling target, the temperature is extremely low. We are proposing a cryogenic refrigeration cycle refrigerator that has good responsiveness to changes in the heat load of the object to be cooled, which is characterized by changing the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigeration cycle. ..

国際公開第2014/192382号International Publication No. 2014/192382

特許文献1が示すように、制御モード1と制御モード2を使い分けることは一般的に知られている。しかし、モード移行についての制御方法は示されていない。
また、特許文献1では、MVの出力により冷凍機冷媒循環経路とバッファタンクを接続するバルブを開閉し、冷凍機冷媒の圧力を変化させて冷凍能力を調整する方法が用いられている。この方法では、圧縮機の回転数が一定のため、圧縮機の効率が高い領域で常に運転でき、冷凍機としても高効率に運転できるというメリットがある。しかし、回転数による冷凍能力の調整と比較し、系内圧力の調整では冷凍能力の応答性が悪く、循環冷媒の負荷変動が大きい場合に追従できない可能性がある。さらに、圧力を調整するためのバッファタンクおよびバルブ等が必要となり、装置が大型化する懸念がある。
また、レシプロ式の圧縮機を用いた冷凍機においては、回転数制御の変わりに稼動するピストンの筒数を増減させることで冷凍能力の調整を行う。しかし、レシプロ式の圧縮機を用いた冷凍機は1台当たりの冷凍能力が小さいため、大容量の冷凍には複数台を並べる必要がある。さらに台数が増えるとメンテナンス頻度の増加も懸念される。そのため、超電導電力機器等の大容量な冷凍能力が必要となる場合は、設置面積やコスト、メンテナンス性の観点からターボ式の圧縮機を用いた冷凍機が適している。
As shown in Patent Document 1, it is generally known to properly use the control mode 1 and the control mode 2. However, no control method for mode transition is shown.
Further, in Patent Document 1, a method is used in which a valve connecting the refrigerator refrigerant circulation path and the buffer tank is opened and closed by the output of the MV, and the pressure of the refrigerator refrigerant is changed to adjust the refrigerating capacity. In this method, since the rotation speed of the compressor is constant, the compressor can always be operated in a region where the efficiency of the compressor is high, and there is an advantage that the refrigerator can be operated with high efficiency. However, compared with the adjustment of the refrigerating capacity by the number of revolutions, the responsiveness of the refrigerating capacity is poor in the adjustment of the internal pressure, and there is a possibility that it cannot be followed when the load fluctuation of the circulating refrigerant is large. Further, a buffer tank, a valve, etc. for adjusting the pressure are required, and there is a concern that the device may become large in size.
Further, in a refrigerator using a reciprocating compressor, the refrigerating capacity is adjusted by increasing or decreasing the number of operating piston cylinders instead of controlling the rotation speed. However, since the freezing capacity of each refrigerator using a reciprocating compressor is small, it is necessary to arrange a plurality of refrigerators for large-capacity freezing. As the number of units increases, there is concern that the frequency of maintenance will increase. Therefore, when a large-capacity refrigerating capacity such as a superconducting power device is required, a refrigerating machine using a turbo compressor is suitable from the viewpoint of installation area, cost, and maintainability.

本発明は、ターボ式の圧縮機の回転数の急激な変化を抑制でき、安定的な運転が可能となる冷凍機の制御方法、冷凍機の制御プログラム及び冷凍機を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a refrigerator control method, a refrigerator control program, and a refrigerator that can suppress a sudden change in the rotation speed of a turbo compressor and enable stable operation. ..

[1] 第1の冷媒が循環する第1の循環経路と、第2の冷媒が循環する第2の循環経路と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱圧縮するターボ式の圧縮機と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮した後の前記第1の冷媒を等圧冷却する冷却器と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮される前の前記第1の冷媒と前記冷却器により等圧冷却された後の前記第1の冷媒との熱交換を行う主熱交換器と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱膨張する膨張タービンと、前記第1の循環経路及び前記第2の循環経路に配置され、前記第1の冷媒と前記第2の冷媒との熱交換を行う副熱交換器と、前記第1の循環経路の前記膨張タービンの入口側に配置された第1の温度調節器と、前記第2の循環経路の前記副熱交換器の出口側に配置された第2の温度調節器と、前記ターボ式の圧縮機、前記第1の温度調節器及び前記第2の温度調節器を制御する制御装置とを備え、前記第1の温度調節器の操作量(MV1)又は前記第2の温度調節器の操作量(MV2)に依存して前記制御装置が前記ターボ式の圧縮機の回転数を制御する冷凍機の制御方法であって、
極低温で用いられる前記冷凍機は、前記第1の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第1の冷媒の温度を目標温度で制御する第1の制御モード及び前記第2の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第2の冷媒の温度を目標温度で制御する第2の制御モードを有し、
第1の制御モードから第2の制御モードへの移行を指示する、第2の制御モードへの移行指令工程と、
第2の温度調節器の設定値(SV2)のSV21を、第2の温度調節器の現在値(PV2)のPV21に書き替える、第2の温度調節器の設定値書替工程と、
第2の温度調節器の操作量(MV2)を、第1の温度調節器の操作量(MV1)のMV11に書き替える、第2の温度調節器の操作量書替工程と、
ターボ式の圧縮機の回転数の制御を第1の温度調節器の操作量(MV1)依存から第2の温度調節器の操作量(MV2)依存に切り替える、第二制御ポイント切替工程と、
第2の温度調節器の設定値(SV2)をPV21からSV21まで経時的に変化させる、第2の温度調節器の設定値経時変化工程と
を備える、冷凍機の制御方法。
[2] さらに、
前記第2の制御モードへの移行指令工程の後、前記第2の温度調節器の設定値書替工程の前に、又は前記第2の温度調節器の設定値書替工程の後、前記第2の温度調節器の操作量書替工程の前の前に、第1の温度調節器の操作量(MV1)をMV11に固定する、第1の温度調節器の操作量固定工程を備え、
前記第二制御ポイント切替工程の後に、第1の温度調節器の操作量(MV1)の固定を解除する、第1の温度調節器の操作量固定解除工程を備える、
[1]に記載の冷凍機の制御方法。
[3] 第1の冷媒が循環する第1の循環経路と、第2の冷媒が循環する第2の循環経路と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱圧縮するターボ式の圧縮機と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮した後の前記第1の冷媒を等圧冷却する冷却器と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮される前の前記第1の冷媒と前記冷却器により等圧冷却された後の前記第1の冷媒との熱交換を行う主熱交換器と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱膨張する膨張タービンと、前記第1の循環経路及び前記第2の循環経路に配置され、前記第1の冷媒と前記第2の冷媒との熱交換を行う副熱交換器と、前記第1の循環経路の前記膨張タービンの入口側に配置された第1の温度調節器と、前記第2の循環経路の前記副熱交換器の出口側に配置された第2の温度調節器と、前記ターボ式の圧縮機、前記第1の温度調節器及び前記第2の温度調節器を制御する制御装置とを備え、前記第1の温度調節器の操作量(MV1)又は前記第2の温度調節器の操作量(MV2)に依存して前記制御装置が前記ターボ式の圧縮機の回転数を制御する冷凍機の制御方法であって、
極低温で用いられる前記冷凍機は、前記第1の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第1の冷媒の温度を目標温度で制御する第1の制御モード及び前記第2の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第2の冷媒の温度を目標温度で制御する第2の制御モードを有し、
第2の制御モードから第1の制御モードへの移行を指示する、第1の制御モードへの移行指令工程と、
第1の温度調節器の設定値(SV1)のSV11を、第1の温度調節器の現在値(PV1)のPV11に書き替える、第1の温度調節器の設定値書替工程と、
第1の温度調節器の操作量(MV1)を、第2の温度調節器の操作量(MV2)のMV21に書き替える、第1の温度調節器の操作量書替工程と、
ターボ式の圧縮機の回転数の制御を第2の温度調節器の操作量(MV2)依存から第1の温度調節器の操作量(MV1)依存に切り替える、第一制御ポイント切替工程と、
第1の温度調節器の設定値(SV1)をPV11からSV11まで経時的に変化させる、第1の温度調節器の設定値経時変化工程と
を備える、冷凍機の制御方法。
[4] さらに、
前記第1の温度調節器の設定値書替工程S22の後、前記第1の温度調節器の操作量書替工程S24の前に、又は前記第1の制御モードへの移行指令工程S21の後、前記第1の温度調節器の設定値書替工程S22の前に、第2の温度調節器の操作量(MV2)をMV21に固定する、第2の温度調節器の操作量固定工程を備え、
前記第一制御ポイント切替工程の後に、第2の温度調節器の操作量(MV2)の固定を解除する、第2の温度調節器の操作量固定解除工程を備える、
[3]に記載の冷凍機の制御方法。
[5] [1]〜[4]のいずれかに記載の冷凍機の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする、冷凍機の制御プログラム。
[6] [5]に記載の冷凍機の制御プログラムを搭載した制御装置を備えることを特徴とする、冷凍機。
[1] The first circulation path in which the first refrigerant circulates, the second circulation path in which the second refrigerant circulates, and the first circulation path are arranged to adiabatically compress the first refrigerant. In the turbo type compressor, the cooler arranged in the first circulation path and isostatically cooling the first refrigerant after adiabatic compression by the turbo type compressor, and the first circulation path. A main heat exchanger that is arranged and exchanges heat between the first refrigerant before adiabatic compression by the turbo compressor and the first refrigerant after isobaric cooling by the cooler. An expansion turbine arranged in the first circulation path and adiabatically expanding the first refrigerant, and the first circulation path and the second circulation path arranged in the first circulation path and the second circulation path. An auxiliary heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant, a first temperature controller arranged on the inlet side of the expansion turbine in the first circulation path, and the auxiliary heat exchanger in the second circulation path. A second temperature controller arranged on the outlet side of the above, a turbo compressor, a control device for controlling the first temperature controller and the second temperature controller, and the first It is a control method of a refrigerator in which the control device controls the rotation speed of the turbo compressor depending on the operation amount of the temperature controller (MV1) or the operation amount of the second temperature controller (MV2). hand,
The refrigerator used at an extremely low temperature has a first temperature controller that controls the temperature of the first refrigerant at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor. Control mode and a second control mode for controlling the temperature of the second refrigerant at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor using the second temperature controller. ,
A transition command process to the second control mode, which instructs the transition from the first control mode to the second control mode, and
The setting value rewriting process of the second temperature controller, which rewrites the SV21 of the set value (SV2) of the second temperature controller to the PV21 of the current value (PV2) of the second temperature controller,
The operation amount rewriting process of the second temperature controller, which rewrites the operation amount (MV2) of the second temperature controller to MV11 of the operation amount (MV1) of the first temperature controller,
A second control point switching process that switches the control of the rotation speed of the turbo compressor from the operation amount (MV1) dependence of the first temperature controller to the operation amount (MV2) dependence of the second temperature controller.
A method for controlling a refrigerator, comprising a step of changing the set value (SV2) of the second temperature controller with time from PV21 to SV21 with time.
[2] Furthermore
After the transition command step to the second control mode, before the set value rewriting step of the second temperature controller, or after the set value rewriting step of the second temperature controller, the second. Before the operation amount rewriting process of the temperature controller of 2, the operation amount of the first temperature controller (MV1) is fixed to MV11, and the operation amount of the first temperature controller is fixed.
After the second control point switching step, the operation amount fixing release step of the first temperature controller is provided, which releases the fixation of the operation amount (MV1) of the first temperature controller.
The method for controlling a refrigerator according to [1].
[3] The first circulation path in which the first refrigerant circulates, the second circulation path in which the second refrigerant circulates, and the first circulation path are arranged to adiabatically compress the first refrigerant. In the turbo type compressor, the cooler arranged in the first circulation path and isostatically cooling the first refrigerant after adiabatic compression by the turbo type compressor, and the first circulation path. A main heat exchanger that is arranged and exchanges heat between the first refrigerant before adiabatic compression by the turbo compressor and the first refrigerant after isobaric cooling by the cooler. An expansion turbine arranged in the first circulation path and adiabatically expanding the first refrigerant, and the first circulation path and the second circulation path arranged in the first circulation path and the second circulation path. An auxiliary heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant, a first temperature controller arranged on the inlet side of the expansion turbine in the first circulation path, and the auxiliary heat exchanger in the second circulation path. A second temperature controller arranged on the outlet side of the above, a turbo compressor, a control device for controlling the first temperature controller and the second temperature controller, and the first It is a control method of a refrigerator in which the control device controls the rotation speed of the turbo compressor depending on the operation amount of the temperature controller (MV1) or the operation amount of the second temperature controller (MV2). hand,
The refrigerator used at an extremely low temperature has a first temperature controller that controls the temperature of the first refrigerant at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor. Control mode and a second control mode for controlling the temperature of the second refrigerant at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor using the second temperature controller. ,
A transition command process to the first control mode, which instructs the transition from the second control mode to the first control mode, and
The setting value rewriting process of the first temperature controller, which rewrites the SV11 of the set value (SV1) of the first temperature controller to the PV11 of the current value (PV1) of the first temperature controller,
The operation amount rewriting process of the first temperature controller, which rewrites the operation amount (MV1) of the first temperature controller to MV21 of the operation amount (MV2) of the second temperature controller,
The first control point switching process, which switches the control of the rotation speed of the turbo compressor from the operation amount (MV2) dependence of the second temperature controller to the operation amount (MV1) dependence of the first temperature controller,
A method for controlling a refrigerator, comprising a step of changing the set value (SV1) of the first temperature controller over time from PV11 to SV11, and a step of changing the set value of the first temperature controller over time.
[4] Furthermore
After the set value rewriting step S22 of the first temperature controller, before the operation amount rewriting step S24 of the first temperature controller, or after the transition command step S21 to the first control mode. Before the set value rewriting step S22 of the first temperature controller, the operation amount fixing step of the second temperature controller is provided, in which the operation amount (MV2) of the second temperature controller is fixed to the MV21. ,
After the first control point switching step, the operation amount fixing release step of the second temperature controller is provided, which releases the fixation of the operation amount (MV2) of the second temperature controller.
The method for controlling a refrigerator according to [3].
[5] A refrigerator control program, characterized in that a computer executes the refrigerator control method according to any one of [1] to [4].
[6] A refrigerator comprising a control device equipped with the control program for the refrigerator according to [5].

本発明によれば、ターボ式の圧縮機の回転数の急激な変化を抑制でき、安定的な運転が可能となる冷凍機の制御方法、冷凍機の制御プログラム及び冷凍機を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a refrigerator control method, a refrigerator control program, and a refrigerator that can suppress a sudden change in the rotation speed of a turbo compressor and enable stable operation.

図1は、冷凍機の一例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a refrigerator. 図2は、制御モード1から制御モード2への移行シーケンスを示すフロー図である。FIG. 2 is a flow chart showing a transition sequence from the control mode 1 to the control mode 2. 図3は、制御モード2から制御モード1への移行シーケンスを示すフロー図である。FIG. 3 is a flow chart showing a transition sequence from the control mode 2 to the control mode 1. 図4は、制御モード1から制御モード2への移行におけるPV及びMVのトレンドグラフである。FIG. 4 is a trend graph of PV and MV in the transition from the control mode 1 to the control mode 2.

[冷凍機の制御方法]
本発明の冷凍機の制御方法の実施形態を、適宜、図面を参照しながら、説明する。
[Refrigerator control method]
An embodiment of the refrigerator control method of the present invention will be described as appropriate with reference to the drawings.

<冷凍機の構成>
図1に構成概要を示す極低温で用いられる冷凍機1は、第1の冷媒M1が循環する第1の循環経路111と、第1の循環経路111に配置された、主熱交換器101、副熱交換器102、ターボ式の圧縮機103、膨張タービン104、第1の温度調節器105及び冷却器110と、第2の冷媒M2が循環する第2の循環経路112と、第2の循環経路112に配置された、副熱交換器102、第2の温度調節器106、冷媒循環ポンプ108及び冷却対象109と、ターボ式の圧縮機103、第1の温度調節器105及び第2の温度調節器106を制御する制御装置107を備える。
<Composition of refrigerator>
The refrigerator 1 used at an extremely low temperature, the configuration outline of which is shown in FIG. 1, includes a first circulation path 111 in which the first refrigerant M1 circulates, and a main heat exchanger 101 arranged in the first circulation path 111. A secondary heat exchanger 102, a turbo compressor 103, an expansion turbine 104, a first temperature controller 105 and a cooler 110, a second circulation path 112 through which the second refrigerant M2 circulates, and a second circulation. A sub-heat exchanger 102, a second temperature controller 106, a refrigerant circulation pump 108, a cooling target 109, a turbo compressor 103, a first temperature controller 105, and a second temperature arranged in the path 112. A control device 107 for controlling the controller 106 is provided.

ターボ式の圧縮機103は、第1の冷媒M1を断熱圧縮する。ターボ式の圧縮機103は、インバータ107aからの指令により、設計回転数の範囲内で運転することが可能である。
冷却器110は、ターボ式の圧縮機103により断熱圧縮した後の第1の冷媒M1を等圧冷却する。
主熱交換器101は、ターボ式の圧縮機103により断熱圧縮される前の第1の冷媒M1と冷却器110により等圧冷却された後の第1の冷媒M1との熱交換を行う。
膨張タービン104は、第1の冷媒M1を断熱膨張する。
副熱交換器102は、第1の冷媒M1と第2の冷媒M2との熱交換を行う。
The turbo type compressor 103 adiabatically compresses the first refrigerant M1. The turbo type compressor 103 can be operated within the range of the design rotation speed by a command from the inverter 107a.
The cooler 110 cools the first refrigerant M1 after adiabatic compression by the turbo type compressor 103 at an isobaric pressure.
The main heat exchanger 101 exchanges heat between the first refrigerant M1 before being adiabatically compressed by the turbo compressor 103 and the first refrigerant M1 after being isobarically cooled by the cooler 110.
The expansion turbine 104 adiabatically expands the first refrigerant M1.
The sub-heat exchanger 102 exchanges heat between the first refrigerant M1 and the second refrigerant M2.

第1の温度調節器105は、図1では、第1の循環経路111の膨張タービン104の入口側、すなわち主熱交換器101と膨張タービン104との間に配置しているが、第1の温度調節器105は、膨張タービン104と副熱交換器102との間又は副熱交換器102と主熱交換器101との間に設置してもよい。
第2の温度調節器106は、図1では、第2の循環経路112の副熱交換器102の出口側に配置しているが、副熱交換器102の入口側に配置してもよい。冷却対象(超電導機器)109に導入される第2の冷媒M2の温度を制御しやすいことから、第2の温度調節器106は、副熱交換器102の出口側に配置することが好ましい。
Although the first temperature controller 105 is arranged on the inlet side of the expansion turbine 104 of the first circulation path 111, that is, between the main heat exchanger 101 and the expansion turbine 104 in FIG. 1, the first temperature controller 105 is arranged. The temperature controller 105 may be installed between the expansion turbine 104 and the sub-heat exchanger 102 or between the sub-heat exchanger 102 and the main heat exchanger 101.
Although the second temperature controller 106 is arranged on the outlet side of the sub-heat exchanger 102 of the second circulation path 112 in FIG. 1, it may be arranged on the inlet side of the sub-heat exchanger 102. Since the temperature of the second refrigerant M2 introduced into the cooling target (superconducting device) 109 can be easily controlled, the second temperature controller 106 is preferably arranged on the outlet side of the auxiliary heat exchanger 102.

制御装置107は、インバータ107aと、インバータ107aを制御するための制御盤107bとを含む。インバータ107aと、ターボ式の圧縮機103、第1の温度調節器105及び第2の温度調節器106とは、それぞれ、ターボ式の圧縮機制御ライン103a、第1の温度調節器制御ライン105a及び第2の温度調節器制御ライン106aとを介して接続されている。 The control device 107 includes an inverter 107a and a control panel 107b for controlling the inverter 107a. The inverter 107a, the turbo compressor 103, the first temperature controller 105, and the second temperature controller 106 are the turbo compressor control line 103a, the first temperature controller control line 105a, and the second temperature controller 106, respectively. It is connected to the second temperature controller control line 106a.

冷凍機1は、第1の温度調節器105を使用してターボ式の圧縮機103の回転数を調節することにより第1の冷媒M1の温度を目標温度で制御する第1の制御モード及び第2の温度調節器106を使用してターボ式の圧縮機103の回転数を調節することにより第2の冷媒M2の温度を目標温度で制御する第2の制御モードを有する。
制御モード1では、第1の温度調節器105が第1の冷媒M1の温度を監視し、ターボ式の圧縮機103の回転数を制御する。第1の循環経路111の冷媒配管には、第1の冷媒M1の温度を計測する温度センサ(図示省略)が設けられており、第1の冷媒M1の温度の現在値PV1が電気信号により第1の温度調節器105に現在値PV11として入力される。第1の冷媒M1の温度の設定値SV1は、第1の温度調節器105本体の操作により、任意の値SV11に設定する。PV11とSV11との偏差を基に、第1の温度調節器105からインバータ107aへ操作量MV1が出力され、ターボ式の圧縮機103の回転数を設定する。
制御モード2では、第2の温度調節器106が第2の冷媒M2の温度を監視し、ターボ式の圧縮機103の回転数を制御する。第2の循環経路112の冷媒配管には、第2の冷媒M2の温度を計測する温度センサ(図示省略)が設けられており、第2の冷媒M2の温度の現在値PV2が電気信号により第2の温度調節器106に現在値PV21として入力される。第2の冷媒M2の温度の設定値SV2は、第2の温度調節器106本体の操作により、任意の値SV21に設定する。PV21とSV21との偏差を基に、第2の温度調節器106からインバータ107aへ操作量MV2が出力され、ターボ式の圧縮機103の回転数を設定する。
The refrigerator 1 has a first control mode and a first control mode in which the temperature of the first refrigerant M1 is controlled at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor 103 using the first temperature controller 105. It has a second control mode in which the temperature of the second refrigerant M2 is controlled at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor 103 using the temperature controller 106 of 2.
In the control mode 1, the first temperature controller 105 monitors the temperature of the first refrigerant M1 and controls the rotation speed of the turbo compressor 103. A temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the first refrigerant M1 is provided in the refrigerant pipe of the first circulation path 111, and the current value PV1 of the temperature of the first refrigerant M1 is determined by an electric signal. It is input as the current value PV11 to the temperature controller 105 of 1. The set value SV1 of the temperature of the first refrigerant M1 is set to an arbitrary value SV11 by operating the main body of the first temperature controller 105. Based on the deviation between PV11 and SV11, the operation amount MV1 is output from the first temperature controller 105 to the inverter 107a, and the rotation speed of the turbo compressor 103 is set.
In the control mode 2, the second temperature controller 106 monitors the temperature of the second refrigerant M2 and controls the rotation speed of the turbo compressor 103. A temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the second refrigerant M2 is provided in the refrigerant pipe of the second circulation path 112, and the current value PV2 of the temperature of the second refrigerant M2 is determined by an electric signal. It is input as the current value PV21 to the temperature controller 106 of 2. The set value SV2 of the temperature of the second refrigerant M2 is set to an arbitrary value SV21 by operating the main body of the second temperature controller 106. Based on the deviation between PV21 and SV21, the operation amount MV2 is output from the second temperature controller 106 to the inverter 107a, and the rotation speed of the turbo compressor 103 is set.

第1の冷媒M1は、例えば、ネオン、水素又はヘリウムである。第1の冷媒M1としては、凝固点が低く、ターボ式の圧縮機の設計圧力比を低回転数で実現できることから、ネオンが好ましい。
第2の冷媒M2は、例えば、液体窒素、液体水素又は液体ヘリウムである。第2の冷媒M2としては、通常、必要充分な冷却性能を発揮でき、安価であることから、液体窒素が好ましい。
The first refrigerant M1 is, for example, neon, hydrogen or helium. As the first refrigerant M1, neon is preferable because it has a low freezing point and can realize the design pressure ratio of a turbo compressor at a low rotation speed.
The second refrigerant M2 is, for example, liquid nitrogen, liquid hydrogen or liquid helium. As the second refrigerant M2, liquid nitrogen is usually preferable because it can exhibit necessary and sufficient cooling performance and is inexpensive.

以下では、本発明の冷凍機の制御方法における、制御モード1から制御モード2への移行シーケンスと、制御モード2から制御モード1への移行シーケンスと、について詳細に説明する。 Hereinafter, the transition sequence from the control mode 1 to the control mode 2 and the transition sequence from the control mode 2 to the control mode 1 in the control method of the refrigerator of the present invention will be described in detail.

<制御モード1から制御モード2への移行シーケンス>
制御モード1から制御モード2への移行シーケンスは、図2に示すように、第2の制御モードへの移行指令工程S11と、第2の温度調節器の設定値書替工程S12と、第1の温度調節器の操作量固定工程S13と、第2の温度調節器の操作量書替工程S14と、第二制御ポイント切替工程S15と、第1の温度調節器の操作量固定解除工程S16と、第2の温度調節器の設定値経時変化工程S17と、を含む。通常、制御モード1から制御モード2への移行シーケンスは電気信号による操作であるため、1秒未満で実行可能である。制御モード1から制御モード2への移行シーケンスにおける操作量MV1の変化は極めて小さいため、操作量の固定及び固定の解除を省略することが可能であり、第1の温度調節器の操作量固定工程S13及び第1の温度調節器の操作量固定解除工程S16は、省略可能である。
<Transition sequence from control mode 1 to control mode 2>
As shown in FIG. 2, the transition sequence from the control mode 1 to the control mode 2 includes the transition command step S11 to the second control mode, the set value rewriting step S12 of the second temperature controller, and the first. The operation amount fixing step S13 of the temperature controller, the operation amount rewriting step S14 of the second temperature controller, the second control point switching step S15, and the operation amount fixing release step S16 of the first temperature controller. , The set value time-dependent change step S17 of the second temperature controller is included. Normally, the transition sequence from the control mode 1 to the control mode 2 is an operation by an electric signal, and therefore can be executed in less than 1 second. Since the change in the operation amount MV1 in the transition sequence from the control mode 1 to the control mode 2 is extremely small, it is possible to omit fixing and releasing the operation amount, and it is possible to omit the operation amount fixing step of the first temperature controller. The operation amount fixing release step S16 of S13 and the first temperature controller can be omitted.

(S11:第2の制御モードへの移行指令工程)
第2の制御モードへの移行指令工程S11は、第1の制御モードから第2の制御モードへの移行を指示する工程である。
冷凍機1は制御モード1の状態である。制御モード1から制御モード2へのモード移行のシーケンスを起動する。
(S11: Transition command step to the second control mode)
The transition command step S11 to the second control mode is a step of instructing the transition from the first control mode to the second control mode.
The refrigerator 1 is in the control mode 1. The sequence of mode transition from control mode 1 to control mode 2 is activated.

(S12:第2の温度調節器の設定値書替工程)
第2の温度調節器の設定値書替工程S12は、第2の温度調節器106の設定値(SV2)のSV21を、第2の温度調節器106の現在値(PV2)のPV21に書き替える工程である。
SV21をPV21に書き替えた後は、常に第2の温度調節器106の現在値(PV2)と第2の温度調節器106の設定値(SV2)とが同一となるように連動させる。これにより第2の温度調節器106の操作量(MV2)を一定に保つことが可能である。
(S12: Setting value rewriting process of the second temperature controller)
The setting value rewriting step S12 of the second temperature controller rewrites the SV21 of the set value (SV2) of the second temperature controller 106 to the PV21 of the current value (PV2) of the second temperature controller 106. It is a process.
After rewriting the SV21 to the PV21, the current value (PV2) of the second temperature controller 106 and the set value (SV2) of the second temperature controller 106 are always linked so as to be the same. As a result, the operating amount (MV2) of the second temperature controller 106 can be kept constant.

(S13:第1の温度調節器の操作量固定工程)
第1の温度調節器の操作量固定工程S13は、第1の温度調節器105の操作量(MV1)をMV11に固定する工程である。
第1の温度調節器105の操作量(MV1)を固定する方法としては、例えば、第1の温度調節器105を手動モードに切り替える方法がある。また、第1の温度調節器105の操作量(MV1)の算出にPID(Proportional−Integral−Differential)制御を用いている場合、PIDパラメータを一時的に変更して第1の温度調節器105の操作量(MV1)の変化速度を極端に遅くしてもよい。
また、同時に、第2の温度調節器106の操作量(MV2)を固定してもよい。
第1の温度調節器の操作量固定工程S13は、第2の温度調節器の設定値書替工程S12の後、第2の温度調節器の操作量書替工程S14の前に行ってもよいし、第2の温度調節器の設定値書替工程S12の前、第2の制御モードへの移行指令工程S11の後に行ってもよい。
(S13: Step of fixing the operation amount of the first temperature controller)
The operation amount fixing step S13 of the first temperature controller is a step of fixing the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105 to the MV11.
As a method of fixing the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105, for example, there is a method of switching the first temperature controller 105 to the manual mode. Further, when the PID (Proportional-Integral-Differential) control is used to calculate the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105, the PID parameter is temporarily changed to change the PID parameter of the first temperature controller 105. The rate of change of the manipulated variable (MV1) may be extremely slow.
At the same time, the operating amount (MV2) of the second temperature controller 106 may be fixed.
The operation amount fixing step S13 of the first temperature controller may be performed after the set value rewriting step S12 of the second temperature controller and before the operation amount rewriting step S14 of the second temperature controller. Then, it may be performed before the set value rewriting step S12 of the second temperature controller and after the transition command step S11 to the second control mode.

(S14:第2の温度調節器の操作量書替工程)
第2の温度調節器の操作量書替工程S14は、第2の温度調節器106の操作量(MV2)を、第1の温度調節器105の操作量(MV1)のMV11に書き替える工程である。
本工程においては、第2の温度調節器106の現在値(PV2)と第2の温度調節器106の設定値(SV2)とは同一のため、第2の温度調節器106の操作量(MV2)は変化しない。
(S14: Operation amount rewriting process of the second temperature controller)
The operation amount rewriting step S14 of the second temperature controller is a step of rewriting the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106 to MV11 of the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105. is there.
In this step, since the current value (PV2) of the second temperature controller 106 and the set value (SV2) of the second temperature controller 106 are the same, the operating amount of the second temperature controller 106 (MV2). ) Does not change.

(S15:第二制御ポイント切替工程)
第二制御ポイント切替工程S15は、ターボ式の圧縮機103の回転数の制御を第1の温度調節器105の操作量(MV1)依存から第2の温度調節器106の操作量(MV2)依存に切り替える工程である。
(S15: Second control point switching process)
In the second control point switching step S15, the control of the rotation speed of the turbo compressor 103 depends on the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105 to the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106. This is the process of switching to.

(S16:第1の温度調節器の操作量固定解除工程)
第1の温度調節器の操作量固定解除工程S16は、第1の温度調節器105の操作量(MV1)の固定を解除する工程である。
第2の温度調節器106の操作量(MV2)を固定していた場合は、第2の温度調節器106の操作量(MV2)の固定も同時に解除する。温度調節器を手動モードにしていた場合は自動モードに戻す。また、PID制御のパラメータを変更してMVの変化を遅くしていた場合はパラメータを元に戻す。
(S16: Operation amount fixing release step of the first temperature controller)
The operation amount fixing release step S16 of the first temperature controller is a step of releasing the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105.
When the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106 is fixed, the fixation of the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106 is also released at the same time. If the temperature controller was in manual mode, return it to automatic mode. If the PID control parameter is changed to slow down the change in MV, the parameter is restored.

(S17:第2の温度調節器の設定値経時変化工程)
第2の温度調節器の設定値経時変化工程S17は、第2の温度調節器106の設定値(SV2)をPV21からSV21まで経時的に変化させる工程である。
第2の温度調節器106の設定値(SV2)は、本来設定している値(第2の制御モードへの移行指令工程でのSV2)と異なるため、元に戻す。ただし、急激に本来設定している値へ戻すと、差異が大きい場合は第2の温度調節器106の操作量(MV2)の急激な変化が発生する。そこで小刻みに第2の温度調節器106の設定値(SV2)を変更し、徐々に本来設定した値へと近づけることが好ましい。具体的には、例えば、0.1K/sの変化速度にて第2の温度調節器106の設定値(SV2)を増加又は減少させる方法挙げられる。また、インバータ107aの出力制御により、ターボ式の圧縮機103の回転数に上限下限を段階的に設け、複数回に分けターボ式の圧縮機103の回転数を変化させてもよい。
(S17: Process of changing the set value of the second temperature controller with time)
The set value time-dependent change step S17 of the second temperature controller is a step of changing the set value (SV2) of the second temperature controller 106 with time from PV21 to SV21.
Since the set value (SV2) of the second temperature controller 106 is different from the originally set value (SV2 in the transition command step to the second control mode), it is returned to the original value. However, when the value is suddenly returned to the originally set value, if the difference is large, a sudden change in the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106 occurs. Therefore, it is preferable to change the set value (SV2) of the second temperature controller 106 little by little and gradually bring it closer to the originally set value. Specifically, for example, a method of increasing or decreasing the set value (SV2) of the second temperature controller 106 at a change rate of 0.1 K / s can be mentioned. Further, by controlling the output of the inverter 107a, the upper and lower limits may be set in stages for the rotation speed of the turbo compressor 103, and the rotation speed of the turbo compressor 103 may be changed in a plurality of times.

上記S11〜S17を実行することで、ターボ式の圧縮機103回転数の急激な変化を抑制し、制御モード1から制御モード2への安定的なモード移行が実行可能となる。 By executing the above steps S11 to S17, a sudden change in the number of revolutions of the turbo compressor 103 can be suppressed, and a stable mode transition from the control mode 1 to the control mode 2 can be executed.

<制御モード2から制御モード1への移行シーケンス>
制御モード2から制御モード1への移行シーケンスは、図3に示すように、第1の制御モードへの移行指令工程S21と、第1の温度調節器の設定値書替工程S22と、第2の温度調節器の操作量固定工程S23と、第1の温度調節器の操作量書替工程S24と、第一制御ポイント切替工程S25と、第2の温度調節器の操作量固定解除工程S26と、第1の温度調節器の設定値経時変化工程S27と、を含む。通常、制御モード2から制御モード1への移行シーケンスは電気信号による操作であるため、1秒未満で実行可能である。制御モード2から制御モード1への移行シーケンスにおける操作量MV2の変化は極めて小さいため、操作量の固定及び固定の解除を省略することが可能であり、第2の温度調節器の操作量固定工程S23及び第2の温度調節器の操作量固定解除工程S26は、省略可能である。
<Transition sequence from control mode 2 to control mode 1>
As shown in FIG. 3, the transition sequence from the control mode 2 to the control mode 1 includes a transition command step S21 to the first control mode, a set value rewriting step S22 of the first temperature controller, and a second. The operation amount fixing step S23 of the temperature controller, the operation amount rewriting step S24 of the first temperature controller, the first control point switching step S25, and the operation amount fixing release step S26 of the second temperature controller. , The set value time-dependent change step S27 of the first temperature controller is included. Normally, the transition sequence from the control mode 2 to the control mode 1 is an operation by an electric signal, and therefore can be executed in less than 1 second. Since the change in the operation amount MV2 in the transition sequence from the control mode 2 to the control mode 1 is extremely small, it is possible to omit fixing and releasing the operation amount, and it is possible to omit the operation amount fixing step of the second temperature controller. The operation amount fixing release step S26 of S23 and the second temperature controller can be omitted.

(S21:第1の制御モードへの移行指令工程)
第1の制御モードへの移行指令工程S21は、第2の制御モードから第1の制御モードへの移行を指示する工程である。
冷凍機1は制御モード2の状態である。制御モード2から制御モード1へのモード移行のシーケンスを起動する。
(S21: Transition command step to the first control mode)
The transition command step S21 to the first control mode is a step of instructing the transition from the second control mode to the first control mode.
The refrigerator 1 is in the control mode 2. The sequence of mode transition from control mode 2 to control mode 1 is activated.

(S22:第1の温度調節器の設定値書替工程)
第1の温度調節器の設定値書替工程S22は、第1の温度調節器105の設定値(SV1)のSV11を、第1の温度調節器105の現在値(PV1)のPV11に書き替える工程である。
SV11をPV11に書き替えた後は、常に第1の温度調節器105の現在値(PV1)と第1の温度調節器105の設定値(SV1)とが同一となるように連動させる。これにより第1の温度調節器105の操作量(MV1)を一定に保つことが可能である。
(S22: Setting value rewriting process of the first temperature controller)
The setting value rewriting step S22 of the first temperature controller rewrites the SV11 of the set value (SV1) of the first temperature controller 105 to the PV11 of the current value (PV1) of the first temperature controller 105. It is a process.
After rewriting SV11 to PV11, the current value (PV1) of the first temperature controller 105 and the set value (SV1) of the first temperature controller 105 are always linked so as to be the same. As a result, the operating amount (MV1) of the first temperature controller 105 can be kept constant.

(S23:第2の温度調節器の操作量固定工程)
第2の温度調節器の操作量固定工程S23は、第2の温度調節器106の操作量(MV2)をMV21に固定する工程である。
第2の温度調節器106の操作量(MV2)を固定する方法としては、例えば、第2の温度調節器106を手動モードに切り替える方法がある。また、第2の温度調節器106の操作量(MV2)の算出にPID(Proportional−Integral−Differential)制御を用いている場合、PIDパラメータを一時的に変更して第2の温度調節器106の操作量(MV2)の変化速度を極端に遅くしてもよい。
また、同時に、第1の温度調節器105の操作量(MV1)を固定してもよい。
第2の温度調節器の操作量固定工程S23は、第1の温度調節器の設定値書替工程S22の後、第1の温度調節器の操作量書替工程S24の前に行ってもよいし、第1の温度調節器の設定値書替工程S22の前、第1の制御モードへの移行指令工程S21の後に行ってもよい。
(S23: Step of fixing the operation amount of the second temperature controller)
The operation amount fixing step S23 of the second temperature controller is a step of fixing the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106 to the MV21.
As a method of fixing the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106, for example, there is a method of switching the second temperature controller 106 to the manual mode. Further, when the PID (Proportional-Integral-Differential) control is used to calculate the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106, the PID parameter is temporarily changed to change the PID parameter of the second temperature controller 106. The rate of change of the manipulated variable (MV2) may be extremely slow.
At the same time, the operating amount (MV1) of the first temperature controller 105 may be fixed.
The operation amount fixing step S23 of the second temperature controller may be performed after the set value rewriting step S22 of the first temperature controller and before the operation amount rewriting step S24 of the first temperature controller. Then, it may be performed before the set value rewriting step S22 of the first temperature controller and after the transition command step S21 to the first control mode.

(S24:第1の温度調節器の操作量書替工程)
第1の温度調節器の操作量書替工程S24は、第1の温度調節器105の操作量(MV1)を、第2の温度調節器106の操作量(MV2)のMV21に書き替える工程である。
本工程においては、第1の温度調節器105の現在値(PV1)と第1の温度調節器105の設定値(SV1)とは同一のため、第1の温度調節器105の操作量(MV1)は変化しない。
(S24: Operation amount rewriting process of the first temperature controller)
The operation amount rewriting step S24 of the first temperature controller is a step of rewriting the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105 to MV21 of the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106. is there.
In this step, since the current value (PV1) of the first temperature controller 105 and the set value (SV1) of the first temperature controller 105 are the same, the operating amount of the first temperature controller 105 (MV1). ) Does not change.

(S25:第一制御ポイント切替工程)
第一制御ポイント切替工程S25は、ターボ式の圧縮機103の回転数の制御を第2の温度調節器106の操作量(MV2)依存から第1の温度調節器105の操作量(MV1)依存に切り替える工程である。
(S25: First control point switching process)
In the first control point switching step S25, the control of the rotation speed of the turbo compressor 103 depends on the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105 from the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106. This is the process of switching to.

(S26:第2の温度調節器の操作量固定解除工程)
第2の温度調節器の操作量固定解除工程S26は、第2の温度調節器106の操作量(MV2)の固定を解除する工程である。
第1の温度調節器105の操作量(MV1)を固定していた場合は、第1の温度調節器105の操作量(MV1)の固定も同時に解除する。温度調節器を手動モードにしていた場合は自動モードに戻す。また、PID制御のパラメータを変更してMVの変化を遅くしていた場合はパラメータを元に戻す。
(S26: Operation amount fixing release step of the second temperature controller)
The operation amount fixing release step S26 of the second temperature controller is a step of releasing the operation amount (MV2) of the second temperature controller 106.
When the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105 is fixed, the fixation of the operation amount (MV1) of the first temperature controller 105 is also released at the same time. If the temperature controller was in manual mode, return it to automatic mode. If the PID control parameter is changed to slow down the change in MV, the parameter is restored.

(S27:第1の温度調節器の設定値経時変化工程)
第1の温度調節器の設定値経時変化工程S27は、第1の温度調節器105の設定値(SV1)をPV11からSV11まで経時的に変化させる工程である。
第1の温度調節器105の設定値(SV1)は、本来設定している値(第1の制御モードへの移行指令工程でのSV1)と異なるため、元に戻す。ただし、急激に本来設定している値へ戻すと、差異が大きい場合は第1の温度調節器105の操作量(MV1)の急激な変化が発生する。そこで小刻みに第1の温度調節器105の設定値(SV1)を変更し、徐々に本来設定した値へと近づけることが好ましい。具体的には、例えば、0.1K/sの変化速度にて第1の温度調節器105の設定値(SV1)を増加又は減少させる方法挙げられる。また、インバータ107aの出力制御により、ターボ式の圧縮機103の回転数に上限下限を段階的に設け、複数回に分けターボ式の圧縮機103の回転数を変化させてもよい。
(S27: Process of changing the set value of the first temperature controller with time)
The time-dependent change step of the set value of the first temperature controller S27 is a step of changing the set value (SV1) of the first temperature controller 105 from PV11 to SV11 with time.
Since the set value (SV1) of the first temperature controller 105 is different from the originally set value (SV1 in the transition command step to the first control mode), it is returned to the original value. However, when the value is suddenly returned to the originally set value, if the difference is large, a sudden change in the operating amount (MV1) of the first temperature controller 105 occurs. Therefore, it is preferable to change the set value (SV1) of the first temperature controller 105 little by little and gradually bring it closer to the originally set value. Specifically, for example, a method of increasing or decreasing the set value (SV1) of the first temperature controller 105 at a change rate of 0.1 K / s can be mentioned. Further, by controlling the output of the inverter 107a, the upper and lower limits may be set in stages for the rotation speed of the turbo compressor 103, and the rotation speed of the turbo compressor 103 may be changed in a plurality of times.

上記S21〜S27を実行することで、ターボ式の圧縮機103回転数の急激な変化を抑制し、制御モード2から制御モード1への安定的なモード移行が実行可能となる。 By executing the above steps S21 to S27, a sudden change in the number of revolutions of the turbo compressor 103 can be suppressed, and a stable mode transition from the control mode 2 to the control mode 1 can be executed.

[冷凍機の制御プログラム]
本発明の冷凍機の制御プログラムは、上述した冷凍機の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
[Refrigerator control program]
The refrigerator control program of the present invention is characterized in that a computer executes the above-described refrigerator control method.

[冷凍機]
本発明の冷凍機は、上述した冷凍機の制御プログラムを搭載した制御装置を備えることを特徴とする。
本発明の冷凍機の一例の概略構成は、図1に示すとおりである。
[refrigerator]
The refrigerator of the present invention is characterized by including a control device equipped with the above-mentioned control program of the refrigerator.
The schematic configuration of an example of the refrigerator of the present invention is as shown in FIG.

[作用効果]
従来の冷凍機の制御方法では、制御モード1から制御モード2への移行の際には、第1の冷媒M1側の温度を制御する第1の温度調節器105から、第2の冷媒M2の温度を制御する第2の温度調節器106へ、温度調節器を単純に移行する方法でモード移行が行われていた。この方法では、各温度調節器の制御パラメータを変更しないので、各温度調節器のMVが異なり、第1の温度調節器105から第2の温度調節器106に制御が切り替った時に、ターボ式の圧縮機103の回転数が急激に変化する。ターボ式の圧縮機103の回転数が一時的に大きく変動することで、第2の冷媒M2の温度も変動を引き起こし、再び安定状態となるまでに時間を要する。さらに、ターボ式の圧縮機103に負荷がかかるだけでなく、回転数の変動に伴う第1の冷媒M1の圧力変動等により、冷凍機1がインターロック停止する可能性がある。
これに対して、本発明の冷凍機の制御方法では、制御モード1から制御モード2への移行時に、第1の温度調節器105及び第2の温度調節器106のそれぞれに制御シーケンスを付加することで、ターボ式の圧縮機103の回転数の急激な変化を抑制し、安定的な運転が可能となる。
[Action effect]
In the conventional control method of the refrigerator, when shifting from the control mode 1 to the control mode 2, the temperature of the first refrigerant M1 is controlled from the first temperature controller 105 to the second refrigerant M2. The mode transition was performed by a method of simply shifting the temperature controller to the second temperature controller 106 that controls the temperature. In this method, since the control parameters of each temperature controller are not changed, the MV of each temperature controller is different, and when the control is switched from the first temperature controller 105 to the second temperature controller 106, the turbo type is used. The rotation speed of the compressor 103 of the above changes suddenly. When the rotation speed of the turbo compressor 103 fluctuates greatly temporarily, the temperature of the second refrigerant M2 also fluctuates, and it takes time to become stable again. Further, not only the load is applied to the turbo compressor 103, but also the pressure fluctuation of the first refrigerant M1 due to the fluctuation of the rotation speed and the like may cause the refrigerator 1 to stop interlocking.
On the other hand, in the control method of the refrigerator of the present invention, a control sequence is added to each of the first temperature controller 105 and the second temperature controller 106 at the time of transition from the control mode 1 to the control mode 2. As a result, a sudden change in the rotation speed of the turbo compressor 103 can be suppressed, and stable operation becomes possible.

以下では実施例によって本発明をより具体的に説明する。しかし、本発明は後述する実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the examples described later, and various modifications can be made as long as the gist of the present invention is not deviated.

[実施例1]
制御モード1から制御モード2への移行を、S11:第2の制御モードへの移行指令工程、S12:第2の温度調節器の設定値書替工程、S13:第1の温度調節器の操作量固定工程、S14:第2の温度調節器の操作量書替工程、S15:第二制御ポイント切替工程、S16:第1の温度調節器の操作量固定解除工程、S17:第2の温度調節器の設定値経時変化工程、の順に行い、モード移行を完了した。
本実施例における制御モード1から制御モード2へのモード移行時の温度調節器の設定値(SV)、現在値(PV)及び操作量(MV)を表1に示す。
[Example 1]
The transition from the control mode 1 to the control mode 2 is as follows: S11: Transition command process to the second control mode, S12: Setting value rewriting process of the second temperature controller, S13: Operation of the first temperature controller. Amount fixing process, S14: Operation amount rewriting process of the second temperature controller, S15: Second control point switching process, S16: Operation amount fixing release process of the first temperature controller, S17: Second temperature adjustment The mode transition was completed by performing the process of changing the set value of the vessel with time.
Table 1 shows the set value (SV), the current value (PV), and the manipulated variable (MV) of the temperature controller at the time of mode transition from the control mode 1 to the control mode 2 in this embodiment.

Figure 0006861922
Figure 0006861922

温度調節器の現在値(PV)は常に変動している。
SV列及びMV列の斜体字は強制的に変更した値である。
MV列の○が付いているMVは出力に使用している値である。
The current value (PV) of the temperature controller is constantly changing.
The italics in the SV and MV columns are the values that have been forcibly changed.
The MV with a circle in the MV column is the value used for the output.

図4に、制御モード1から制御モード2への移行における、本実施例のPV及びMVのトレンドグラフを示す(実線)。 FIG. 4 shows a trend graph of PV and MV of this embodiment in the transition from control mode 1 to control mode 2 (solid line).

[実施例2]
制御モード1から制御モード2への移行を、S11:第2の制御モードへの移行指令工程、S12:第2の温度調節器の設定値書替工程、S14:第2の温度調節器の操作量書替工程、S15:第二制御ポイント切替工程、S17:第2の温度調節器の設定値経時変化工程、の順に行い、モード移行を完了した。
本実施例における制御モード1から制御モード2へのモード移行時の温度調節器の設定値(SV)、現在値(PV)及び操作量(MV)を表2に示す。
[Example 2]
The transition from the control mode 1 to the control mode 2 is as follows: S11: Transition command process to the second control mode, S12: Setting value rewriting process of the second temperature controller, S14: Operation of the second temperature controller. The mode transition was completed in the order of quantity rewriting step, S15: second control point switching step, and S17: second temperature controller set value aging step.
Table 2 shows the set value (SV), the current value (PV), and the manipulated variable (MV) of the temperature controller at the time of mode transition from the control mode 1 to the control mode 2 in this embodiment.

Figure 0006861922
Figure 0006861922

温度調節器の現在値(PV)は常に変動している。
SV列及びMV列の斜体字は強制的に変更した値である。
MV列の○が付いているMVは出力に使用している値である。
The current value (PV) of the temperature controller is constantly changing.
The italics in the SV and MV columns are the values that have been forcibly changed.
The MV with a circle in the MV column is the value used for the output.

[実施例3]
制御モード2から制御モード1への移行を、S21:第1の制御モードへの移行指令工程、S22:第1の温度調節器の設定値書替工程、S23:第2の温度調節器の操作量固定工程と、S24:第1の温度調節器の操作量書替工程と、S25:第一制御ポイント切替工程、S26:第2の温度調節器の操作量固定解除工程、S27:第1の温度調節器の設定値経時変化工程、の順に行い、モード移行を完了した。
本実施例における制御モード2から制御モード1へのモード移行時の温度調節器の設定値(SV)、現在値(PV)及び操作量(MV)を表3に示す。
[Example 3]
The transition from the control mode 2 to the control mode 1 is as follows: S21: Transition command process to the first control mode, S22: Setting value rewriting process of the first temperature controller, S23: Operation of the second temperature controller. Amount fixing step, S24: operation amount rewriting step of the first temperature controller, S25: first control point switching step, S26: operation amount fixing release step of the second temperature controller, S27: first The mode transition was completed by performing the process of changing the set value of the temperature controller over time in this order.
Table 3 shows the set value (SV), the current value (PV), and the manipulated variable (MV) of the temperature controller at the time of mode transition from the control mode 2 to the control mode 1 in this embodiment.

Figure 0006861922
Figure 0006861922

温度調節器の現在値(PV)は常に変動している。
SV列及びMV列の斜体字は強制的に変更した値である。
MV列の○が付いているMVは出力に使用している値である。
The current value (PV) of the temperature controller is constantly changing.
The italics in the SV and MV columns are the values that have been forcibly changed.
The MV with a circle in the MV column is the value used for the output.

[比較例1]
制御モード1から制御モード2への移行を、S11:第2の制御モードへの移行指令工程、S15:第二制御ポイント切替工程、の順に行い、モード移行を完了した。
本比較例における制御モード1から制御モード2へのモード移行時の温度調節器の設定値(SV)、現在値(PV)及び操作量(MV)を表4に示す。
[Comparative Example 1]
The transition from the control mode 1 to the control mode 2 was performed in the order of S11: transition command step to the second control mode, and S15: second control point switching step, and the mode transition was completed.
Table 4 shows the set value (SV), the current value (PV), and the manipulated variable (MV) of the temperature controller at the time of mode transition from the control mode 1 to the control mode 2 in this comparative example.

Figure 0006861922
Figure 0006861922

温度調節器の現在値(PV)は常に変動している。
MV列の○が付いているMVは出力に使用している値である。
The current value (PV) of the temperature controller is constantly changing.
The MV with a circle in the MV column is the value used for the output.

図4に、制御モード1から制御モード2への移行における、本比較例のPV及びMVのトレンドグラフを示す(破線)。 FIG. 4 shows a trend graph of PV and MV of this comparative example in the transition from the control mode 1 to the control mode 2 (broken line).

[結果の説明]
実施例1〜3では、ターボ式の圧縮機の回転数の急激な変化を抑制し、安定的な運転ができる。これに対して、比較例1では、ターボ式の圧縮機の回転数の急激な変化が起こり、安定的な運転ができない。
また、図4に示すとおり、実施例1では、PV2が循環冷媒凝固点に到達しないのに対し、比較例1では、アンダーシュートが大きいためPV2が循環冷媒凝固点に達してしまう可能性がある。
[Explanation of results]
In Examples 1 to 3, stable operation can be performed by suppressing a sudden change in the rotation speed of the turbo compressor. On the other hand, in Comparative Example 1, a sudden change in the rotation speed of the turbo compressor occurs, and stable operation cannot be performed.
Further, as shown in FIG. 4, in Example 1, PV2 does not reach the circulating refrigerant freezing point, whereas in Comparative Example 1, PV2 may reach the circulating refrigerant freezing point due to the large undershoot.

本発明の冷凍機の制御方法は、制御モード1から制御モード2への移行、制御モード2から制御モード1への移行に際して、ターボ式の圧縮機の回転数の急激な変化がないので、冷凍機の安定的な運転が可能である。
本発明の冷凍機の制御方法は、超電導機器の冷却用の冷凍機の運転に適している。
In the control method of the refrigerator of the present invention, there is no sudden change in the rotation speed of the turbo compressor at the time of transition from control mode 1 to control mode 2 and transition from control mode 2 to control mode 1, so that the refrigerator is refrigerated. Stable operation of the aircraft is possible.
The refrigerator control method of the present invention is suitable for operating a refrigerator for cooling superconducting equipment.

1 冷凍機
101 主熱交換器
102 副熱交換器
103 ターボ式の圧縮機
103a ターボ式の圧縮機制御ライン
104 膨張タービン
105 第1の温度調節器
105a 第1の温度調節器制御ライン
106 第2の温度調節器
106a 第2の温度調節器制御ライン
107 制御装置
107a インバータ
107b 制御盤
108 冷媒循環ポンプ
109 冷却対象
110 冷却器
111 第1の循環経路(冷凍機冷媒循環ライン)
112 第2の循環経路(循環冷媒循環ライン)
M1 第1の冷媒(冷凍機冷媒)
M2 第2の冷媒(循環冷媒)
1 Refrigerant 101 Main heat exchanger 102 Secondary heat exchanger 103 Turbo compressor 103a Turbo compressor control line 104 Expansion turbine 105 First temperature controller 105a First temperature controller Control line 106 Second Temperature controller 106a Second temperature controller Control line 107 Control device 107a Inverter 107b Control panel 108 Refrigerant circulation pump 109 Cooling target 110 Cooler 111 First circulation path (refrigerant refrigerant circulation line)
112 Second circulation path (circulating refrigerant circulation line)
M1 first refrigerant (refrigerant refrigerant)
M2 Second refrigerant (circulating refrigerant)

Claims (6)

第1の冷媒が循環する第1の循環経路と、第2の冷媒が循環する第2の循環経路と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱圧縮するターボ式の圧縮機と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮した後の前記第1の冷媒を等圧冷却する冷却器と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮される前の前記第1の冷媒と前記冷却器により等圧冷却された後の前記第1の冷媒との熱交換を行う主熱交換器と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱膨張する膨張タービンと、前記第1の循環経路及び前記第2の循環経路に配置され、前記第1の冷媒と前記第2の冷媒との熱交換を行う副熱交換器と、前記第1の循環経路の前記膨張タービンの入口側に配置された第1の温度調節器と、前記第2の循環経路の前記副熱交換器の出口側に配置された第2の温度調節器と、前記ターボ式の圧縮機、前記第1の温度調節器及び前記第2の温度調節器を制御する制御装置とを備え、前記第1の温度調節器の操作量(MV1)又は前記第2の温度調節器の操作量(MV2)に依存して前記制御装置が前記ターボ式の圧縮機の回転数を制御する冷凍機の制御方法であって、
極低温で用いられる前記冷凍機は、前記第1の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第1の冷媒の温度を目標温度で制御する第1の制御モード及び前記第2の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第2の冷媒の温度を目標温度で制御する第2の制御モードを有し、
第1の制御モードから第2の制御モードへの移行を指示する、第2の制御モードへの移行指令工程と、
第2の温度調節器の設定値(SV2)のSV21を、第2の温度調節器の現在値(PV2)のPV21に書き替える、第2の温度調節器の設定値書替工程と、
第2の温度調節器の操作量(MV2)を、第1の温度調節器の操作量(MV1)のMV11に書き替える、第2の温度調節器の操作量書替工程と、
ターボ式の圧縮機の回転数の制御を第1の温度調節器の操作量(MV1)依存から第2の温度調節器の操作量(MV2)依存に切り替える、第二制御ポイント切替工程と、
第2の温度調節器の設定値(SV2)をPV21からSV21まで経時的に変化させる、第2の温度調節器の設定値経時変化工程と
を備える、冷凍機の制御方法。
A turbo type that is arranged in the first circulation path through which the first refrigerant circulates, the second circulation path through which the second refrigerant circulates, and the first circulation path, and adiabatically compresses the first refrigerant. A compressor, a cooler arranged in the first circulation path and isostatically cooling the first refrigerant after adiabatic compression by the turbo compressor, and a cooler arranged in the first circulation path. A main heat exchanger that exchanges heat between the first refrigerant before adiabatic compression by the turbo compressor and the first refrigerant after isobaric cooling by the cooler, and the first heat exchanger. An expansion turbine arranged in the circulation path of the above and adiabatically expanding the first refrigerant, and the first circulation path and the second circulation path arranged in the first circulation path and the second circulation path. An auxiliary heat exchanger that exchanges heat, a first temperature controller arranged on the inlet side of the expansion turbine in the first circulation path, and an outlet side of the auxiliary heat exchanger in the second circulation path. The first temperature controller includes a second temperature controller arranged in the above, a turbo compressor, a first temperature controller, and a control device for controlling the second temperature controller. A method for controlling a refrigerator in which the control device controls the rotation speed of the turbo compressor depending on the operation amount (MV1) of the second temperature controller or the operation amount (MV2) of the second temperature controller.
The refrigerator used at an extremely low temperature has a first temperature controller that controls the temperature of the first refrigerant at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor. Control mode and a second control mode for controlling the temperature of the second refrigerant at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor using the second temperature controller. ,
A transition command process to the second control mode, which instructs the transition from the first control mode to the second control mode, and
The setting value rewriting process of the second temperature controller, which rewrites the SV21 of the set value (SV2) of the second temperature controller to the PV21 of the current value (PV2) of the second temperature controller,
The operation amount rewriting process of the second temperature controller, which rewrites the operation amount (MV2) of the second temperature controller to MV11 of the operation amount (MV1) of the first temperature controller,
A second control point switching process that switches the control of the rotation speed of the turbo compressor from the operation amount (MV1) dependence of the first temperature controller to the operation amount (MV2) dependence of the second temperature controller.
A method for controlling a refrigerator, comprising a step of changing the set value (SV2) of the second temperature controller with time from PV21 to SV21 with time.
さらに、
前記第2の制御モードへの移行指令工程の後、前記第2の温度調節器の設定値書替工程の前に、又は前記第2の温度調節器の設定値書替工程の後、前記第2の温度調節器の操作量書替工程の前の前に、第1の温度調節器の操作量(MV1)をMV11に固定する、第1の温度調節器の操作量固定工程を備え、
前記第二制御ポイント切替工程の後に、第1の温度調節器の操作量(MV1)の固定を解除する、第1の温度調節器の操作量固定解除工程を備える、
請求項1に記載の冷凍機の制御方法。
further,
After the transition command step to the second control mode, before the set value rewriting step of the second temperature controller, or after the set value rewriting step of the second temperature controller, the second. Before the operation amount rewriting process of the temperature controller of 2, the operation amount of the first temperature controller (MV1) is fixed to MV11, and the operation amount of the first temperature controller is fixed.
After the second control point switching step, the operation amount fixing release step of the first temperature controller is provided, which releases the fixation of the operation amount (MV1) of the first temperature controller.
The method for controlling a refrigerator according to claim 1.
第1の冷媒が循環する第1の循環経路と、第2の冷媒が循環する第2の循環経路と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱圧縮するターボ式の圧縮機と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮した後の前記第1の冷媒を等圧冷却する冷却器と、前記第1の循環経路に配置され、前記ターボ式の圧縮機により断熱圧縮される前の前記第1の冷媒と前記冷却器により等圧冷却された後の前記第1の冷媒との熱交換を行う主熱交換器と、前記第1の循環経路に配置され、前記第1の冷媒を断熱膨張する膨張タービンと、前記第1の循環経路及び前記第2の循環経路に配置され、前記第1の冷媒と前記第2の冷媒との熱交換を行う副熱交換器と、前記第1の循環経路の前記膨張タービンの入口側に配置された第1の温度調節器と、前記第2の循環経路の前記副熱交換器の出口側に配置された第2の温度調節器と、前記ターボ式の圧縮機、前記第1の温度調節器及び前記第2の温度調節器を制御する制御装置とを備え、前記第1の温度調節器の操作量(MV1)又は前記第2の温度調節器の操作量(MV2)に依存して前記制御装置が前記ターボ式の圧縮機の回転数を制御する冷凍機の制御方法であって、
前記冷凍機は、前記第1の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第1の冷媒の温度を目標温度で制御する第1の制御モード及び前記第2の温度調節器を使用して前記ターボ式の圧縮機の回転数を調節することにより前記第2の冷媒の温度を目標温度で制御する第2の制御モードを有し、
第2の制御モードから第1の制御モードへの移行を指示する、第1の制御モードへの移行指令工程と、
第1の温度調節器の設定値(SV1)のSV11を、第1の温度調節器の現在値(PV1)のPV11に書き替える、第1の温度調節器の設定値書替工程と、
第1の温度調節器の操作量(MV1)を、第2の温度調節器の操作量(MV2)のMV21に書き替える、第1の温度調節器の操作量書替工程と、
ターボ式の圧縮機の回転数の制御を第2の温度調節器の操作量(MV2)依存から第1の温度調節器の操作量(MV1)依存に切り替える、第一制御ポイント切替工程と、
第1の温度調節器の設定値(SV1)をPV11からSV11まで経時的に変化させる、第1の温度調節器の設定値経時変化工程と
を備える、冷凍機の制御方法。
A turbo type that is arranged in the first circulation path through which the first refrigerant circulates, the second circulation path through which the second refrigerant circulates, and the first circulation path, and adiabatically compresses the first refrigerant. A compressor, a cooler arranged in the first circulation path and isostatically cooling the first refrigerant after adiabatic compression by the turbo compressor, and a cooler arranged in the first circulation path. A main heat exchanger that exchanges heat between the first refrigerant before adiabatic compression by the turbo compressor and the first refrigerant after isobaric cooling by the cooler, and the first heat exchanger. An expansion turbine arranged in the circulation path of the above and adiabatically expanding the first refrigerant, and the first circulation path and the second circulation path arranged in the first circulation path and the second circulation path. An auxiliary heat exchanger that exchanges heat, a first temperature controller arranged on the inlet side of the expansion turbine in the first circulation path, and an outlet side of the auxiliary heat exchanger in the second circulation path. The first temperature controller includes a second temperature controller arranged in the above, a turbo compressor, a first temperature controller, and a control device for controlling the second temperature controller. A method for controlling a refrigerator in which the control device controls the rotation speed of the turbo compressor depending on the operation amount (MV1) of the second temperature controller or the operation amount (MV2) of the second temperature controller.
The refrigerator has a first control mode in which the temperature of the first refrigerant is controlled at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor using the first temperature controller, and the above. It has a second control mode in which the temperature of the second refrigerant is controlled at a target temperature by adjusting the rotation speed of the turbo compressor using a second temperature controller.
A transition command process to the first control mode, which instructs the transition from the second control mode to the first control mode, and
The setting value rewriting process of the first temperature controller, which rewrites the SV11 of the set value (SV1) of the first temperature controller to the PV11 of the current value (PV1) of the first temperature controller,
The operation amount rewriting process of the first temperature controller, which rewrites the operation amount (MV1) of the first temperature controller to MV21 of the operation amount (MV2) of the second temperature controller,
The first control point switching process, which switches the control of the rotation speed of the turbo compressor from the operation amount (MV2) dependence of the second temperature controller to the operation amount (MV1) dependence of the first temperature controller,
A method for controlling a refrigerator, comprising a step of changing the set value (SV1) of the first temperature controller over time from PV11 to SV11, and a step of changing the set value of the first temperature controller over time.
さらに、
前記第1の温度調節器の設定値書替工程S22の後、前記第1の温度調節器の操作量書替工程S24の前に、又は前記第1の制御モードへの移行指令工程S21の後、前記第1の温度調節器の設定値書替工程S22の前に、第2の温度調節器の操作量(MV2)をMV21に固定する、第2の温度調節器の操作量固定工程を備え、
前記第一制御ポイント切替工程の後に、第2の温度調節器の操作量(MV2)の固定を解除する、第2の温度調節器の操作量固定解除工程を備える、
請求項3に記載の冷凍機の制御方法。
further,
After the set value rewriting step S22 of the first temperature controller, before the operation amount rewriting step S24 of the first temperature controller, or after the transition command step S21 to the first control mode. Before the set value rewriting step S22 of the first temperature controller, the operation amount fixing step of the second temperature controller is provided, in which the operation amount (MV2) of the second temperature controller is fixed to the MV21. ,
After the first control point switching step, the operation amount fixing release step of the second temperature controller is provided, which releases the fixation of the operation amount (MV2) of the second temperature controller.
The method for controlling a refrigerator according to claim 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷凍機の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする、冷凍機の制御プログラム。 A control program for a refrigerator, which comprises causing a computer to execute the control method for the refrigerator according to any one of claims 1 to 4. 請求項5に記載の冷凍機の制御プログラムを搭載した制御装置を備えることを特徴とする、冷凍機。 A refrigerator comprising a control device equipped with the control program for the refrigerator according to claim 5.
JP2021004398A 2021-01-14 2021-01-14 Refrigerator control method, refrigerator control program and refrigerator Active JP6861922B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021004398A JP6861922B1 (en) 2021-01-14 2021-01-14 Refrigerator control method, refrigerator control program and refrigerator
PCT/JP2022/000365 WO2022153944A1 (en) 2021-01-14 2022-01-07 Freezer control method, freezer control program, and freezer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021004398A JP6861922B1 (en) 2021-01-14 2021-01-14 Refrigerator control method, refrigerator control program and refrigerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6861922B1 true JP6861922B1 (en) 2021-04-21
JP2022109068A JP2022109068A (en) 2022-07-27

Family

ID=75520975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021004398A Active JP6861922B1 (en) 2021-01-14 2021-01-14 Refrigerator control method, refrigerator control program and refrigerator

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6861922B1 (en)
WO (1) WO2022153944A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014192382A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 株式会社前川製作所 Brayton cycle refrigeration device
CN105765234A (en) * 2013-11-11 2016-07-13 株式会社前川制作所 Expander-integrated compressor, freezer, and freezer operation method
JP2018066511A (en) * 2016-10-19 2018-04-26 大陽日酸株式会社 Turbo refrigerator
JP2020060351A (en) * 2018-10-12 2020-04-16 大陽日酸株式会社 Cryogenic fluid circulation type cooling system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014192382A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 株式会社前川製作所 Brayton cycle refrigeration device
CN105765234A (en) * 2013-11-11 2016-07-13 株式会社前川制作所 Expander-integrated compressor, freezer, and freezer operation method
JP2018066511A (en) * 2016-10-19 2018-04-26 大陽日酸株式会社 Turbo refrigerator
JP2020060351A (en) * 2018-10-12 2020-04-16 大陽日酸株式会社 Cryogenic fluid circulation type cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022153944A1 (en) 2022-07-21
JP2022109068A (en) 2022-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5985746B2 (en) Brayton cycle refrigerator
JP5868224B2 (en) Cryopump system, operation method of cryopump system, and compressor unit
JP5943865B2 (en) Cryopump system, operation method of cryopump system, and compressor unit
JP2002130148A (en) Method and apparatus for controlling at least one compressor of cooling system having variable speed drive
JP2936961B2 (en) Air conditioner
JP2013210149A (en) Device and method for control of heat source system, heat source system, power adjusting network system, and control device for heat source machine
JP5595680B2 (en) Pressure adjusting apparatus and magnetic resonance imaging apparatus
WO2019163742A1 (en) Cryogenic refrigerator
CN114111082A (en) Supercooled liquid nitrogen circulating system based on GM refrigerator
JP2020112315A (en) Method for starting cryogenic refrigerator, cryogenic refrigerator
JP4563269B2 (en) Refrigeration capacity control device for turbine-type refrigerator
JP6861922B1 (en) Refrigerator control method, refrigerator control program and refrigerator
JP6886412B2 (en) Cryogenic cooling system
CN107735625B (en) Refrigerating machine system
CN111609520A (en) Control method of variable frequency air conditioner
KR20230066017A (en) Temperature control device using multi-stage refrigeration cycle and temperature control method using the same
JP2873388B2 (en) Refrigerator and method for adjusting refrigeration capacity
JP5412073B2 (en) Heat source system and control method thereof
JP4859203B2 (en) Refrigeration apparatus and operation control method thereof
JP5604228B2 (en) Chiller
CN111765614A (en) Air conditioning system and control method thereof
JP2004020103A (en) Temperature control chiller
JP4690574B2 (en) Control method and control device for expansion valve in refrigerator
CN102997478A (en) Cooling system
JP7362031B2 (en) cold water production system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210114

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20210114

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20210219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210309

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210330

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6861922

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250