JP7017406B2 - 制御装置、冷凍機システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

制御装置、冷凍機システム、制御方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、冷凍機システム、制御方法及びプログラムに関する。
複数台数の冷凍機を有する冷凍機システムを運転する場合、冷凍機システム全体を効率良く運転するために、冷凍機の運転台数を増減する制御が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１及び特許文献２に記載されている冷凍機システムでは、各冷凍機の成績係数（ＣＯＰ）が所定値以上となる負荷率範囲をそれぞれ決定し、個々の冷凍機の負荷率が決定した負荷率範囲に収まるように運転台数を制御している。
また、特許文献１に記載されている冷凍機システムでは、一度増減段（冷凍機の運転台数の増加または減少）が発生すると、次に増減段判断を行うまでに冷凍機の能力発揮待ち時間を設けることで、より好適な制御を実現している（特許文献１の段落００５４を参照）。これは冷凍機が能力発揮しておらず、系統が乱れている状態で次の増減段判断を行うことで、台数変更後静定時に冷凍機負荷が所望の負荷範囲に入らない事象を防ぐためである。
しかし、冷凍機システムに対する負荷の減少レートが急である場合、上記待ち時間により適切な減段が行われずに、冷凍機が軽負荷停止してしまう可能性がある。軽負荷停止とは、冷水入口温度が低くなり、負荷が低すぎる状態で運転を行うことによる冷凍機の故障を防ぐための機能であり、冷凍機が個々に備える機能である（例えば、特許文献３の段落０００８を参照）。軽負荷停止は、台数制御装置とは別に、冷凍機本体が故障を防ぐために自ら停止する機能であるため、複数の冷凍機が一斉に軽負荷停止することも考えられる。台数制御が行われているにもかかわらず軽負荷停止が発生するのは、本来は台数制御装置が冷凍機の増減段を判断するべきであるにもかかわらず、冷凍機自身が自らの減段（停止）を行わざるを得ない温度まで、冷水入口温度が低下してしまうことが原因である。複数の冷凍機が一斉に軽負荷停止すると、冷水温度の急激な変化を招いてしまう。
軽負荷停止を防ぐためには、上記待ち時間を短く設定し、早急に増減段を判断する必要がある。しかしそれでは、軽負荷停止の危険がない場合にも、冷凍機負荷が所望の負荷範囲に入らない台数制御が行われる可能性がある。
特許第４４３５５３３号公報 特許第５７８７７９２号公報 特開２０１７－１２９３４０号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、台数制御の安定性確保と軽負荷停止の防止を両立させることができる制御装置、冷凍機システム、制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様によれば、制御装置は、複数台の冷凍機を用いて負荷を冷却させる冷凍機システムの制御装置であって、負荷率に応じて前記冷凍機の運転台数を増減させる運転台数制御部と、温度センサを通じて前記冷凍機に係る冷水温度を取得する冷水温度取得部と、を備え、前記運転台数制御部は、前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる。
また、本発明の第２の態様によれば、前記運転台数制御部は、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を零とする。
また、本発明の第３の態様によれば、前記所定の条件は、前記複数台の冷凍機の軽負荷停止を防止するための条件である。
また、本発明の第４の態様によれば、前記運転台数制御部は、前記複数台の冷凍機から受信した軽負荷停止を実行する際の前記冷水温度の設定値に基づいて、前記所定の条件を決定する。
また、本発明の第５の態様によれば、前記運転台数制御部は、前記冷水温度、前記冷水温度の変化の度合い、及び前記設定値に基づいて、前記待機時間を低減する量を決定する。
また、本発明の第６の態様によれば、前記運転台数制御部は、前記所定の条件として、前記冷水温度が所定の設定値よりも低い場合に前記所定の待機時間を低減させる。
また、本発明の第７の態様によれば、前記運転台数制御部は、前記所定の条件として、前記冷水温度の低下レートが所定の設定値より大きい場合に前記所定の待機時間を低減させる。
また、本発明の第８の態様によれば、冷凍機システムは、負荷を冷却させる複数台の冷凍機と、負荷率に応じて前記冷凍機の運転台数を増減させる運転台数制御部と、温度センサを通じて前記冷凍機に係る冷水温度を取得する冷水温度取得部とを有し、前記複数台の冷凍機を制御する制御装置とを備え、前記運転台数制御部は、前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる。
また、本発明の第９の態様によれば、制御方法は、複数台の冷凍機を用いて負荷を冷却させる冷凍機システムの制御装置であって、負荷率に応じて前記冷凍機の運転台数を増減させる運転台数制御部と、温度センサを通じて前記冷凍機に係る冷水温度を取得する冷水温度取得部と、を備える制御装置を用いて、前記運転台数制御部によって、前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる。
また、本発明の第１０の態様によれば、プログラムは、複数台の冷凍機を用いて負荷を冷却させる冷凍機システムの制御装置であって、負荷率に応じて前記冷凍機の運転台数を増減させる運転台数制御部と、温度センサを通じて前記冷凍機に係る冷水温度を取得する冷水温度取得部と、を備える制御装置を構成するコンピュータに、前記運転台数制御部によって、前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる処理を実行させる。
上述の何れかの態様によれば、台数制御の安定性確保と軽負荷停止の防止を両立させることができる。
本発明の実施形態に係る複数冷凍機を含む冷凍機システムの構成例を示す図である。 図１に示す制御装置２０の動作例を示すフローチャートである。 図１に示す制御装置２０の動作例を示すフローチャートである。 図１に示す制御装置２０の動作例を示すフローチャートである。 図１に示す制御装置２０の動作例を示すフローチャートである。 図１に示す制御装置２０の動作例を示すフローチャートである。 図１に示す制御装置２０のコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る冷凍機システム１の構成を概略的に示した図である。冷凍機システム１は、４台の冷凍機１１、１２、１３及び１４と、制御装置２０を備える。４台の冷凍機１１、１２、１３及び１４は、冷蔵又は冷凍ショーケース、空調機や給湯機、工場設備等の負荷２に対して供給する冷水温度を低下させる。冷凍機１１、１２、１３及び１４の冷水入口１１１、１２１、１３１及び１４１へは、配管４１を流れる冷水が、ポンプ３１、３２、３３及び３４を介して流入する。冷凍機１１、１２、１３及び１４が温度を低下させた冷水は、冷水出口１１２、１２２、１３２及び１４２から、配管４２、ポンプ６１及び配管４３を介して負荷２へ送水される。また、負荷２を経由した還水である冷水は、配管４４を介して配管４１へ戻される。また、バイパス管４５とポンプ５１が、配管４２と配管４１の間に設けられていて、配管４２に流れる冷水の一部が、負荷２を介さずに配管４１へ戻される。
また、配管４１には、温度センサ７１と流量センサ７３が設けられている。温度センサ７１は、配管４１に流れる冷水温度Ｋ１を検知し、検知した結果を制御装置２０へ出力する。温度センサ７１が検知する冷水温度Ｋ１は、冷水入口１１１、１２１、１３１及び１４１から冷凍機１１～１４へ流入する冷水温度とほぼ同じである。流量センサ７３は、配管４１に流れる冷水の流量Ｑ１を検知し、検知した結果を制御装置２０へ出力する。流量センサ７３が検知する冷水の流量Ｑ１は、冷水入口１１１、１２１、１３１及び１４１から冷凍機１１～１４へ流入する冷水の合計の流量である。また、配管４２には、温度センサ７２が設けられている。温度センサ７２は、配管４２に流れる冷水温度Ｋ２を検知し、検知した結果を制御装置２０へ出力する。温度センサ７２が検知する冷水温度Ｋ２は、運転中の冷凍機１１、１２、１３及び１４の冷水出口の温度におおむね一致する。
冷凍機１１、１２、１３及び１４は、例えば、ターボ冷凍機であり、制御装置２０との間で通信線８１を介して所定の制御信号を送受信し、制御装置２０による制御の下、動作する。例えば、冷凍機１１、１２、１３及び１４は、制御装置２０から起動信号を受信した場合に起動する。また、冷凍機１１、１２、１３及び１４は、制御装置２０から停止信号を受信した場合に停止する。また、冷凍機１１、１２、１３及び１４は、制御装置２０からの所定の問い合わせに対して、軽負荷停止を実行する際の冷水温度の設定値を示す情報を制御装置２０へ送信する。軽負荷停止は、各冷凍機１１、１２、１３及び１４が個々に、冷水温度が所定の設定値以下となった場合に、制御装置２０から停止信号を受信していないときでも運転を停止する機能である。冷凍機１１、１２、１３及び１４は、この軽負荷停止の機能を有する。所定の設定値は、冷水入口１１１、１２１、１３１及び１４１で検知された冷水温度の設定値であったり、冷水出口１１２、１２２、１３２及び１４２で検知された冷水温度の設定値であったりする。冷凍機１１、１２、１３及び１４は、制御装置２０に対して、軽負荷停止を実行する際の冷水温度の設定値を示す情報を送信する場合に、冷水入口での設定値なのか冷水出口での設定値なのかを示す情報を制御装置２０へ送信してもよい。また、冷凍機１１、１２、１３及び１４には、冷却水系統８０が接続されていて冷却水が循環される。
制御装置２０は、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ（中央処理装置）、主記憶装置、補助記憶装置、通信装置、入出力装置等を備える。補助記憶装置はプログラムやデータを記憶しており、ＣＰＵがそのプログラムを実行することで、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせで種々の機能が構成される。制御装置２０は、各機能を表す機能ブロックである運転台数制御部２１と、通信部２２と、冷水温度取得部２３と、流量取得部２４を備える。運転台数制御部２１は、増段判断部２１１と、減段判断部２１２を備える。
通信部２２は、通信線８１を介して、冷凍機１１、１２、１３及び１４との間で所定の制御信号を送受信する。冷水温度取得部２３は、温度センサ７１及び温度センサ７２が出力した検知結果を示す情報を受信する。流量取得部２４は、流量センサ７３が出力した検知結果を示す情報を受信する。
運転台数制御部２１は、増段判断部２１１及び減段判断部２１２によって、負荷率に応じて冷凍機１１、１２、１３及び１４の運転台数を増減させる。図２及び図３を参照して、増段判断部２１１及び減段判断部２１２の動作例について説明する。図２は、増段判断部２１１の動作例を示すフローチャートである。図３は、減段判断部２１２の動作例を示すフローチャートである。
図２に示すように、増段判断部２１１は、まず、所定の増段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１）。所定の増段条件が満たされていない場合（ステップＳ１で「Ｎｏ」の場合）、増段判断部２１１は、所定の周期で繰り返し、所定の増段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１）。
一方、所定の増段条件が満たされていた場合（ステップＳ１で「Ｙｅｓ」の場合）、増段判断部２１１は、通信部２２から起動信号を送信することで起動していない冷凍機１１～１４のうちの１台を起動する（ステップＳ２）。
次に、増段判断部２１１は、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１（所定の待機時間）が経過したか否かを判断する（ステップＳ３）。冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳ３で「Ｎｏ」の場合）、増段判断部２１１は、所定の周期で繰り返し、時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ３）。
一方、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ３で「Ｙｅｓ」の場合）、増段判断部２１１は、再度、所定の増段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１）。
以上の処理で、増段判断部２１１は、冷凍機の運転台数が変化した場合、時間Ｔ１が経過した後に、増段条件が満たされている否かを判断するので、冷凍機の運転台数が変化した場合、次の冷凍機の増段は、少なくとも時間Ｔ１の間隔を開けて実行される。
所定の増段条件とは、例えば、負荷率が所定の範囲より低いということである。ここで、負荷率とは、負荷２等が冷水に加える熱量と、運転中の冷凍機の定格出力の合計値との比率である。負荷２等によって加えられる熱量は、温度Ｋ１と温度Ｋ２の差に流量Ｑ１と比熱Ｃを掛け合わせたもので、（温度Ｋ１－温度Ｋ２）×流量Ｑ１×比熱Ｃで求められる。また、時間Ｔ１は、システムの構成によって適宜設定することになるが、例えば、数十～数百秒程度とすることができる。
一方、図３に示すように、減段判断部２１２は、まず、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１１）。所定の減段条件が満たされていない場合（ステップＳ１１で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、所定の周期で繰り返し、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで、所定の減段条件は、例えば、上述した負荷率が所定の範囲より高いということである。
一方、所定の減段条件が満たされていた場合（ステップＳ１１で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、通信部２２から停止信号を送信することで起動している冷凍機１１～１４のうちの１台を停止する（ステップＳ１２）。
次に、減段判断部２１２は、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１（所定の待機時間）が経過したか否かを判断する（ステップＳ１３）。冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ１３で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１１）。
一方、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳ１３で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、軽負荷停止の防止条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１４）。軽負荷停止の防止条件とは、現在の運転状態が、減段せずに運転を継続した場合、運転中の冷凍機で軽負荷停止が発生する確率が一定程度高まっている状態であるということである。この状態は、また、時間Ｔ１の経過を待たず、即座に、あるいは、時間Ｔ１より短い待機時間Ｔ２で減段を行うことで軽負荷停止の発生を防止することが望ましい状態であるということである。
軽負荷停止の防止条件は、例えば次のようにすることができる。
（１）冷水温度（温度Ｋ１または温度Ｋ２の少なくとも一方（以下、同じ））が所定の設定値（温度の設定値）Ｃ１より低いということを防止条件とすることができる。
（２）（１）、または、冷水温度が所定の設定値Ｃ２（Ｃ２＞Ｃ１）以下、かつ、冷水温度の変化の度合いＤ１が所定の設定値Ｃ３以上ということを防止条件とすることができる。変冷水温度の変化の度合いＤ１は、例えば、単位時間当たりの冷水温度の低下レート（℃／分）とすることができる。防止条件は、例えば、「冷水入口温度Ｋ１が「Ｃ１」℃以下のとき」もしくは「冷水入口温度Ｋ１が「Ｃ２」℃以下（Ｃ２＞Ｃ１）、かつ。冷水入口温度低下レートＤ１が「Ｃ３」℃／ｍｉｎ以上のとき」とすることができる。例えば、Ｃ１＝８．０、Ｃ２＝８．５、Ｄ１＝０．５などとすることができる（ただし、冷凍機の定格冷水温度を１２℃／７℃、軽負荷停止温度を７．５℃と仮定した場合である）。
（３）各冷凍機１１～１４から受信した軽負荷停止の設定温度に接近したということを防止条件とすることができる。例えば、各冷凍機１１～１４から受信した軽負荷停止の設定温度のうち、運転中の冷凍機の各設定温度で最も高いものが「Ｘ」℃である場合、冷水温度が「Ｘ」℃＋「Ｇ」℃以下となったこと、あるいは、冷水温度が「Ｘ」℃×「Ｈ」以下となったこと（「Ｈ」は１より大きい整数）を、防止条件とすることができる。例えば、Ｘ＝７．５、Ｇ＝０．５とすると、温度Ｋ１又は温度Ｋ２が「８．０」℃以下となったとき防止条件が満たされる。あるいは、例えば、Ｘ＝７．５、Ｈ＝１．１とすると、温度Ｋ１又は温度Ｋ２が「８．２５」℃以下となったとき防止条件が満たされる。
軽負荷停止を行うか否かは、例えば、冷水入口温度によって制御される。そのため、軽負荷停止を防ぐためには、軽負荷停止する冷水入口温度を基に、台数制御の待ち時間を切り替える冷水入口温度や冷水入口温度の低下レートを決定することが妥当である。この防止条件では、例えば、台数制御装置が冷凍機から軽負荷停止に至る冷水入口温度設定値を受信し、その温度に基づいて上記冷水入口温度や低下レートを決定する。また、この防止条件では、台数制御の待ち時間を切り替える冷水入口温度の閾値や冷水温度低下レートを、軽負荷停止する冷水入口温度を基に決定することで、軽負荷停止をより確実に防ぐことができる。
（４）（２）において、冷水温度の変化の度合いＤ１を、現在の冷水温度（Ｋ１またはＫ２）が、各冷凍機１１～１４から受信した軽負荷停止の設定温度に、「Ｚ」分で到達するという値に設定することができる。「Ｚ」は、例えば、５分とすることができる。
さて、図３において、軽負荷停止の防止条件を満たしていない場合（ステップＳ１４で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ１３）。他方、軽負荷停止の防止条件を満たしている場合（ステップＳ１４で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、時間Ｔ２を設定する（ステップＳ１５）。時間Ｔ２は、時間Ｔ１より短い待機時間である。すなわち、時間Ｔ２は、時間Ｔ１を低減させた待機時間である。時間Ｔ２は、零秒以上の時間であり、固定値としてもよいし、動的に変化させてもよい。なお、時間Ｔ２が零であるということは、冷凍機の運転段数が変化してから即座に次の減段条件の判断が可能になるということである。また、時間Ｔ２を固定値とする場合はステップＳ１５の処理は省略することができる。
なお、時間Ｔ２は、例えば、次のように動的に決定することができる。すなわち、減段判断部２１２（運転台数制御部２１）は、冷水温度、冷水温度の変化の度合い、及び軽負荷停止の冷水温度の設定値に基づいて、時間Ｔ２を決定することができる（すなわち待機時間Ｔ１を低減する量を決定することができる）。例えば、「現在の冷水入口温度Ｋ１」、「現在の冷水入口温度低下レートＤ１」、及び「冷凍機から受信した軽負荷停止に至る冷水入口温度設定値Ｘ１」から待ち時間を演算する。これらの３種類の数値から、式「ａ＝（Ｋ１－Ｘ１）÷Ｄ１」を用いて、あと「ａ」分で冷凍機が軽負荷停止するかを導出できる。時間Ｔ２は、この待ち時間「ａ」分より短く設定する。
また、「ａ分の間に最大何台の冷凍機を停止させるか」から待ち時間をどれほど短くするかを決めることもできる。例えば、あと５分で冷凍機が軽負荷停止すると演算された場合、５分間で最大３台の冷凍機を停止したいのであれば、３００秒（５分）÷３＝１００秒を待ち時間Ｔ２とする。
冷水入口温度や冷水入口温度低下レートが条件を満たし、待ち時間を短くする際、短縮後の待ち時間をどのように設定するかは簡単ではない。しかし、上記のように時間Ｔ２を決定した場合、実際に冷凍機が軽負荷停止する温度等から、根拠をもって短縮後の待ち時間を決定することができる。
ステップＳ１５で時間Ｔ２を設定した場合、減段判断部２１２は、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ２が経過したか否かを判断する（ステップＳ１６）。冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ１６で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ１３）。他方、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ２が経過していた場合（ステップＳ１６で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１７）。所定の減段条件は、ステップＳ１１とステップＳ１７で同一である。
所定の減段条件が満たされていない場合（ステップＳ１７で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ１３）。他方、所定の減段条件が満たされた場合（ステップＳ１７で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、通信部２２から停止信号を送信することで起動している冷凍機１１～１４のうちの１台を停止する（ステップＳ１２）。
以上の処理で、減段判断部２１２は、冷凍機の運転台数が変化した場合、時間Ｔ１が経過する前に、軽負荷停止の防止条件が満たされているか否かを判断し、満たされているときに待機時間Ｔ１を低減した待機時間Ｔ２に変更して減段条件が満たされている否かを判断する。したがって、冷凍機の運転台数が変化した場合、次の冷凍機の減段は、時間Ｔ１または時間Ｔ２（０以上Ｔ１未満）の間隔を開けて実行される。したがって、本実施形態によれば、負荷が急激に低下するケースでも、冷凍機の軽負荷停止を防ぐことができる。また、台数制御の安定性確保と軽負荷停止の防止を両立させることができる。
次に、図４を参照して、図３を参照して説明した減段判断部２１２の動作例の変形例について説明する。図４は、減段判断部２１２の動作例を示すフローチャートである。図４に示す変形例では、図３に示す動作例と比較して、図３に示す時間Ｔ２を零とすることでステップＳ１５の時間Ｔ２の設定処理とステップＳ１６の時間Ｔ２の経過判断の処理を省略している点が異なる。なお、減段条件等については図３の動作例と同一である。
図４に示す動作例では、減段判断部２１２は、まず、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ２１）。所定の減段条件が満たされていない場合（ステップＳ２１で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、所定の周期で繰り返し、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ２１）。
一方、所定の減段条件が満たされた場合（ステップＳ２１で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、通信部２２から停止信号を送信することで起動している冷凍機１１～１４のうちの１台を停止する（ステップＳ２２）。
次に、減段判断部２１２は、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１（所定の待機時間）が経過したか否かを判断する（ステップＳ２３）。冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ２３で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ２１）。
一方、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳ２３で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、軽負荷停止の防止条件として、冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ１よりも低いか否かを判断する（ステップＳ２４）。冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ１よりも低くない場合（ステップＳ２４で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ２３）。冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ１よりも低い場合（ステップＳ２４で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ２５）。所定の減段条件は、ステップＳ２１とステップＳ２５で同一である。
所定の減段条件が満たされていない場合（ステップＳ２５で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ２３）。他方、所定の減段条件が満たされた場合（ステップＳ２５で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、通信部２２から停止信号を送信することで起動している冷凍機１１～１４のうちの１台を停止する（ステップＳ２２）。
本実施形態の課題は、本来は台数制御装置が冷凍機の増減段を判断するべきであるにもかかわらず、冷凍機自身が自らの減段を行わざるを得ない温度まで、冷水入口温度が低下してしまうことが原因である。それを防止するためには、冷水温度が軽負荷停止の閾値まで低下する前に、台数制御によって冷凍機を停止すれば良い。そこで、本動作例では、冷水温度が一定値以下となった場合、待ち時間の条件を満たさずとも（待ち時間無しで）減段を行えるようにしている。増減段判断の待ち時間を減らすことで、複数台の冷凍機を停止すべき場合により早く冷凍機を停止でき、軽負荷停止を防止しやすくなる。
なお、待ち時間を無くした場合、所望の負荷範囲に入らない台数制御を行う可能性がある。しかし、運転中の冷凍機が複数台（最悪ケースでは全台）軽負荷停止した場合のリスクの方が大きいため、冷凍機が軽負荷停止する可能性がある場合には、軽負荷停止の防止を優先することが望ましい。
なお、軽負荷停止は、冷凍機１１～１４側において、冷水入口温度ではなく冷水出口温度で判断を行うこともある。そのような場合、冷凍機が軽負荷停止の判定基準に用いている対象が一定値以下となったときに行うことが望ましいときがある。また判断基準の異なる冷凍機が混在している時は、軽負荷停止に最も入りやすい条件の冷凍機を基準にして判断を実施することが望ましい。
以上のように、本変形例によれば、軽負荷停止の危険が少ない場合には従来通り所望の負荷範囲に入るよう台数制御を行い、軽負荷停止の危険がある場合には待ち時間を無くすことで瞬時に冷凍機運転台数を減らすことができる。
次に、図５を参照して、図４を参照して説明した減段判断部２１２の変形例をさらに変形した例について説明する。図５は、減段判断部２１２の動作例を示すフローチャートである。図５に示す変形例では、図４に示す動作例と比較して、図３に示すステップＳ１６の時間Ｔ２の経過判断の処理をステップＳ２４－２として追加している点が異なる。なお、他の処理については、図４と図５で同一であり、以下、図５において図４と異なる部分について説明する。なお、減段条件等については図３及び図４の動作例と同一である。また、時間Ｔ２は固定値であり、設定処理（ステップＳ１５）は省略している。
図５に示す動作例では、冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ１よりも低い場合（ステップＳ２４で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ２が経過したか否かを判断する（ステップＳ２４－２）。冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ２４－２で「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ２３）。他方、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ２が経過していた場合（ステップＳ２４－２で「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ２５）。所定の減段条件は、ステップＳ２１とステップＳ２５で同一である。
以上のように、本動作例によれば、軽負荷停止の危険が少ない場合には従来通り所望の負荷範囲に入るよう台数制御を行い、軽負荷停止の危険がある場合には待ち時間を低減することで適切なタイミングで冷凍機運転台数を減らすことができる。
次に、図６を参照して、図４を参照して説明した減段判断部２１２の変形例をさらに変形した他の例について説明する。図６は、減段判断部２１２の動作例を示すフローチャートである。図６に示す変形例では、図４に示す動作例と比較して、軽負荷停止の防止条件（ステップＳ２４）が異なる。図６では、軽負荷停止の防止条件の判断をステップＳ２４ａで実行する。他の処理については、図４と図６で同一であり、以下、図６において図４と異なる部分について説明する。なお、減段条件等については図３及び図４の動作例と同一である。
図６に示す動作例では、冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ１よりも低くなく、かつ、（冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ２（Ｃ２＞Ｃ１）よりも低くないか、または、冷水入口温度Ｋ１の低下レートＤ１が一定値Ｃ３より大きくない）という場合（ステップＳ２４ａで「Ｎｏ」の場合）、減段判断部２１２は、再度、冷凍機の運転台数が変化してから時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ２３）。一方、冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ１よりも低いか、または、冷水入口温度Ｋ１が一定値Ｃ２（Ｃ２＞Ｃ１）よりも低い、かつ、冷水入口温度Ｋ１の低下レートＤ１が一定値Ｃ３より大きい場合（ステップＳ２４ａで「Ｙｅｓ」の場合）、減段判断部２１２は、所定の減段条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ２５）。
図４に示す動作例は、冷水入口温度のみをトリガーとして、分岐を行う台数制御ロジックである。しかし冷水入口温度の低下スピードが非常に速い場合、冷水入口温度が一定値以下で台数制御の待ち時間を満たさずに冷凍機を停止したとしても、間に合わずに軽負荷停止してしまう可能性がある。このようなケースに対応するため、図６に示す動作例では、冷水入口温度の低下レートも台数制御ロジック変更の判断基準としている。この動作例では、冷水入口温度が所定温度以下かつ冷水入口温度の低下レートが所定値以上の場合、待ち時間の条件を満たさずとも減段を行えるようにしている。
以上のように、本変形例によれば、冷水入口温度の低下スピードが速い場合にも軽負荷停止を防ぐことが可能である。
図７は、上述の実施形態に係る制御装置２０のコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９は、ＣＰＵ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、インタフェース９４を備える。
上述の制御装置２０は、コンピュータ９を備える。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９３に記憶されている。ＣＰＵ９１は、プログラムを補助記憶装置９３から読み出して主記憶装置９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。例えば、上述した運転台数制御部２１（増段判断部２１１、減段判断部２１２）、通信部２２、冷水温度取得部２３及び流量取得部２４の少なくとも一部は、ＣＰＵ９１であってよい。
補助記憶装置９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９３は、コンピュータ９のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９が当該プログラムを主記憶装置９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１ 冷凍機システム
２ 負荷
１１～１４ 冷凍機
７１、７２ 温度センサ
７３ 流量センサ
２０ 制御装置
２１ 運転台数制御部
２２ 通信部
２３ 冷水温度取得部
２４ 流量取得部
８１ 通信線

Claims (10)

  1. 複数台の冷凍機を用いて負荷を冷却させる冷凍機システムの制御装置であって、
    負荷率に応じて前記冷凍機の運転台数を増減させる運転台数制御部と、
    温度センサを通じて前記冷凍機に係る冷水温度を取得する冷水温度取得部と、を備え、
    前記運転台数制御部は、前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷凍機の運転台数を減じた後の前記待機時間において、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる
    制御装置。
  2. 前記運転台数制御部は、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を零とする
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記所定の条件が、前記複数台の冷凍機の軽負荷停止を防止するための条件である
    請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記運転台数制御部が、前記複数台の冷凍機から受信した軽負荷停止を実行する際の前記冷水温度の設定値に基づいて、前記所定の条件を決定する
    請求項１から請求項３の何れか一項に記載の制御装置。
  5. 前記運転台数制御部が、前記冷水温度、前記冷水温度の変化の度合い、及び前記設定値に基づいて、前記待機時間を低減する量を決定する
    請求項４に記載の制御装置。
  6. 前記運転台数制御部は、前記所定の条件として、前記冷水温度が所定の設定値よりも低い場合に前記所定の待機時間を低減させる
    請求項１から請求項５の何れか一項に記載の制御装置。
  7. 前記運転台数制御部は、前記所定の条件として、前記冷水温度の低下レートが所定の設定値より大きい場合に前記所定の待機時間を低減させる
    請求項１から請求項６の何れか一項に記載の制御装置。
  8. 負荷を冷却させる複数台の冷凍機と、
    請求項１から請求項７の何れか一項に記載の制御装置と、
    を備え、
    前記運転台数制御部は、前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷凍機の運転台数を減じた後の前記待機時間において、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる
    冷凍機システム。
  9. 複数台の冷凍機を用いて負荷を冷却させる冷凍機システムの制御装置であって、
    負荷率に応じて前記冷凍機の運転台数を増減させる運転台数制御部と、
    温度センサを通じて前記冷凍機に係る冷水温度を取得する冷水温度取得部と、
    を備える制御装置を用いて、
    前記運転台数制御部によって、前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷凍機の運転台数を減じた後の前記待機時間において、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる
    制御方法。
  10. 複数台の冷凍機を用いて負荷を冷却させる冷凍機システムの制御装置であって、
    負荷率に応じて前記冷凍機の運転台数を増減させる運転台数制御部と、
    温度センサを通じて前記冷凍機に係る冷水温度を取得する冷水温度取得部と、
    を備える制御装置を構成するコンピュータに、
    前記運転台数制御部によって、
    前記冷凍機の運転台数を増減させてから所定の待機時間が経過した後、前記運転台数を増減させ、かつ、前記冷凍機の運転台数を減じた後の前記待機時間において、前記冷水温度、及び、当該冷水温度の変化の度合いの少なくとも何れか一方が所定の条件を満たした場合に前記所定の待機時間を低減させる
    処理を実行させるプログラム。
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