JPH06174316A - 冷水供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の冷水温度制御と冷水設定温度領域の
拡大とを同時に実現可能とする。 【構成】 運転周波数により容量を可変に制御される圧
縮機１、凝縮器２、減圧器３及び蒸発器４のそれぞれを
冷媒配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、運転周波
数の制御手段９とよりなり、蒸発器４で冷却された冷水
を負荷へ循環するポンプを備えた冷水回路に接続され、
蒸発器４に冷水出口温度を検出する温度センサ７と、凝
縮器２に冷却媒体温度を検出する温度センサ８とを設け
た。制御手段９は、冷水温度の高温域で圧縮機１の過負
荷運転を防止する運転周波数の上限値を予め記憶し、冷
水設定温度を高温に設定した際に冷水設定温度に応じて
運転周波数の上限値を決定する手段を具備している。 【効果】 冷水設定温度を高温にすることが可能とな
り、かつ安定した温度の冷水を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一定温度の冷水を必要
とするコンピュータ冷却装置や一般産業用冷水供給装置
の冷水温度制御に係り、特に冷水の設定温度範囲を広く
して制御することのできる冷水供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷水供給装置においては、図５に
示ように、運転周波数により容量を可変に制御される圧
縮機１、凝縮器８、減圧器３及び蒸発器４のそれぞれを
冷媒配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、運転周波
数を決定して冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御手
段９とよりなり、蒸発器４で冷却された冷水を負荷５へ
循環するポンプ６を備えた冷水回路に接続され、冷水の
温度と冷水設定温度に制御するように構成されている。
蒸発器４の冷水出口温度を温度センサ７で検出して制御
手段９に備えたマイコンに取り込むことにより、冷水設
定温度と比較演算して圧縮機の運転周波数を決定し、冷
凍能力を増減させて冷水温度を冷水設定温度に制御する
構成である。この種の冷水供給装置は、例えば実開昭６
２−３１２７１号公報及び特開平１−１０９７９８号公
報等に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷水供給装置に
あっては、冷凍サイクルは、冷水設定温度の下限値で所
定の冷凍能力が得られるよう設計されており、したがっ
て設定温度範囲を広げ、温度の比較的高い冷水を得るた
め冷水設定温度を高くした場合、過剰な冷凍能力となり
圧縮機が過負荷運転状態となる。

【０００４】本発明の目的は、冷水設定温度を高温また
は低温に拡大して設定しても圧縮機の過負荷運転を回避
することのできる冷水供給装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る冷水供給装置は、運転周波数により容
量を可変に制御される圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発
器のそれぞれを冷媒配管で順次接続してなる冷凍サイク
ルと、運転周波数を決定して冷凍サイクルの冷凍能力を
制御する制御手段とよりなり、蒸発器で冷却された冷水
を負荷へ循環するポンプを備えた冷水回路に接続され、
冷水の温度を冷水設定温度に制御する冷水供給装置にお
いて、制御手段は、冷設定水温度の高温域で圧縮機の過
負荷運転を防止する運転周波数の上限値を予め記憶し、
冷水設定温度が高温に設定された際に冷水設定温度に応
じて運転周波数の上限値を決定する手段を具備している
構成とする。

【０００６】そして運転周波数により容量を可変に制御
される圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器のそれぞれを
冷媒配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、運転周波
数を決定して冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御手
段とよりなり、蒸発器で冷却された冷水を負荷へ循環す
るポンプを備えた冷水回路に接続され、冷水の温度を冷
水設定温度に制御する冷水供給装置において、凝縮器に
温度センサを設け、制御手段は、冷水設定温度の高温域
で圧縮機の過負荷運転を防止する運転周波数の上限値を
予め記憶し、冷水設定温度が高温に設定された際に冷水
設定温度に応じて運転周波数の上限値を決定する手段
と、運転周波数の上限値を温度センサの検出温度により
補正する手段とを具備している構成でもよい。

【０００７】また運転周波数の上限値は、低温域の所定
の冷水設定温度に冷却可能な冷凍能力を得る運転周波数
に制限されている構成でもよい。

【０００８】さらに補正する手段は、凝縮器を冷却する
外部冷却媒体温度により補正を行うものである構成でも
よい。

【０００９】そして補正する手段は、凝縮器で冷却され
た冷媒温度により補正を行うものである構成でもよい。

【００１０】また温度センサは、サーモスタットの組み
合わせで形成されている構成でもよい。

【００１１】さらに運転周波数により容量を可変に制御
される圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器のそれぞれを
冷媒配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、運転周波
数を決定して冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御手
段とよりなり、蒸発器で冷却された冷水を負荷へ循環す
るポンプを備えた冷水回路に接続され、冷水の温度を冷
水設定温度に制御する冷水供給装置において、冷凍サイ
クルに冷媒圧力を検出する圧力センサを設け、制御手段
は、冷水設定温度の高温域に相当する冷媒圧力の高圧力
で圧縮機の過負荷運転を防止する運転周波数の上限値を
予め記憶し、冷媒圧力の高圧力に応じて運転周波数の上
限値を決定する手段を具備している構成でもよい。

【００１２】そして運転周波数により容量を可変に制御
される圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器のそれぞれを
冷媒配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、運転周波
数を決定して冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御手
段とよりなり、蒸発器で冷却された冷水を負荷へ循環す
るポンプを備えた冷水回路に接続され、冷水の温度を冷
水設定温度に制御する冷水供給装置において、制御手段
は、負荷側より少なくとも周波数情報、運転及び停止の
運転信号を入力し、運転信号に応じて運転周波数を決定
する手段を具備している構成でもよい。

【００１３】また電子機器冷却装置においては、前記い
ずれか一つの冷水供給装置を備えてなる構成とする。

【００１４】さらに一般産業用冷水供給装置において
は、前記いずれか一つの冷水供給装置を備えてなる構成
とする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、本発明の第１の実施例は、制
御手段に冷水温度の高温域で圧縮機の過負荷運転を防止
する運転周波数の上限値が予め記憶され、冷水設定温度
が高温に設定された場合、制御手段はその冷水設定温度
に対応した運転周波数の上限値を決定する。冷水温度が
設定値に近づき高温になるにつれて、圧縮機は過負荷運
転になろうとする。しかし、制御手段が決定した運転周
波数の上限値を越えて運転されることがないため、圧縮
機の過負荷運転が回避される。

【００１６】そして、本発明の第２の実施例は、圧縮機
の運転周波数の上限値を、冷水設定温度の低温域、例え
ば下限値で得られる冷凍サイクルの冷凍能力に対応する
周波数とすることにより、圧縮機の過負荷運転が回避さ
れるとともに、冷水設定温度の高低にかかわらず安定し
た冷凍能力が得られる。

【００１７】また、本発明の第３の実施例は、凝縮器に
外部冷却媒体温度を検出する温度センサーを設け、冷水
設定温度に対応した圧縮機運転周波数の上限値に対し、
この外部冷却媒体温度に対応した補正を加えることによ
り、冷却媒体温度が変化した場合も、圧縮機の過負荷運
転を回避することが可能となる。

【００１８】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１を参照しながら
説明する。図１に示すように、運転周波数により容量可
変な圧縮機１、凝縮器（図１は空冷凝縮器の場合を示
す）２、減圧器３、蒸発器４を順次冷媒配管で接続して
なる冷凍サイクルと、運転周波数を決定して冷凍サイク
ルの冷凍能力を制御するコントローラ（制御手段）９と
よりなり、蒸発器４で冷却された冷水を負荷５へ送るポ
ンプ６を有する冷水回路と接続され、蒸発器４の冷水出
口に冷水出口温度を検出する温度センサ７と、凝縮器２
に外部冷却媒体温度を検出する温度センサ８とを設け、
コントローラ９は、冷水温度の高温域で圧縮機１の過負
荷運転を防止する運転周波数の上限値を予め記憶し、冷
水設定温度が高温に設定された際に冷水設定温度に応じ
て運転周波数の上限値を決定する手段をプログラム上に
具備している構成とする。すなわちコントローラ９は温
度設定が可能であり、温度センサ７で検出した冷水出口
温度と冷水設定温度とを比較演算し、圧縮機１の運転周
波数を求め、圧縮機１へ出力することにより冷凍サイク
ルの冷凍能力が制御される。なお温度センサをサーモス
タットの組合せで形成し、運転周波数の上限値をＯＮ−
ＯＦＦ制御してもよい。

【００１９】本実施例の動作を図２を参照しながら説明
する。通常の運転では、コントローラ９で設定された冷
水設定温度と温度センサ７で検出され、かつある一定時
間間隔毎にコントローラ９へモニタリングされる冷水出
口温度により圧縮機１の運転周波数をＰＩ制御し、冷水
出口温度を冷水設定温度に近づけるよう冷凍能力が制御
される。この冷水設定温度を高温域の例えば１５〜２５
℃に設定したとき、従来の装置では図２に示すグラフの
ように、圧縮機が最大周波数で運転されると、冷凍能力
が過剰となる。それに伴ない圧縮機１が過負荷状態とな
り圧縮機１に損傷を与える可能性が生じる。そこで本実
施例では、冷水設定温度に対応して、コントローラ９が
予め定められた圧縮機１の運転周波数の上限値を記憶し
ておくことにより、冷水設定温度を１５℃以上の高温に
設定しても、圧縮機１の運転周波数の上限値により冷凍
能力が抑制され、圧縮機１の過負荷運転を防止すること
ができる。

【００２０】次に本発明の第２の実施例を図３を参照し
ながら説明する。図３に示すように、低温域の所定の冷
水設定温度、例えば定格ポイントである冷水温度７℃で
冷却能力１３ｋｗが得られたとき、圧縮機の運転周波数
の上限値を冷凍能力１３ｋｗを与える周波数に定める。
つまり冷水設定温度が変化しても冷凍サイクルの最大冷
凍能力は常に同じである。したがって、圧縮機の過負荷
運転を回避できるだけでなく、冷水設定温度にかかわら
ず定格ポイントと同じ冷凍能力を得ることができ、安定
した冷水温度の冷水を供給できる。

【００２１】次に本発明の第３の実施例を図１及び図４
を参照しながら説明する。凝縮器２の外部冷却媒体温
度、例えば吸込空気温度（以下外気温度という）を温度
センサ８で検出し、コントローラ９に取り込む。コント
ローラ９は第１の実施例の運転周波数の上限値（基準
値）に対して、温度センサ８で検出した外気温度と基準
空気温度（３５℃）との偏差より運転周波数の上限値の
補正値をプログラム上の補正する手段により演算する。
図４に外気温度１５〜４０℃における圧縮機の運転周波
数の上限値とそれに対応する冷凍能力を示している。本
実施例により、外気温度の高低にかかわらず、圧縮機の
過負荷運転を防止することができ、かつ、その外気温度
において問題なく運転できる最大冷凍能力を得ることが
できる。

【００２２】本発明の第３の実施例を空冷凝縮器の場合
について説明したが、水冷凝縮器の場合でも、凝縮器の
吸込空気温度を冷却水入口温度（外部冷却媒体温度）に
置き換えることにより、前記と同様の効果を得ることが
できる。

【００２３】また、他の実施例として、凝縮器の吸込空
気温度の代わりに、冷凍サイクルの冷媒圧力の高圧力、
又は、凝縮器で冷却された冷媒温度を検出することでも
代用可能であり、負荷側からの周波数情報、運転及び停
止等の運転信号をコントローラに入力してもよい。そし
て電子機器冷却装置及び一般産業用冷水供給装置等は前
記いずれか一つの実施例により構成されるものとする。

【００２４】本発明の第１の実施例は、冷水設定温度１
５℃以上２５℃以下の高温設定域においても、圧縮機の
過負荷運転を防止が可能となったことにより、冷水温度
の運転範囲の拡大が可能となった効果がある。

【００２５】本発明の第２の実施例は、第１の実施例の
運転範囲の拡大の効果に加えて冷水設定温度の高低にか
かわらず、最大冷凍能力が定格ポイントと同じ能力であ
るため、安定した冷水温度の冷水の供給が可能となる効
果がある。

【００２６】本発明の第３の実施例は、高温設定域にお
ける圧縮機の過負荷運転の防止を外気温度にかかわらず
実現可能としたことにより、外気温度と冷水温度の運転
範囲の拡大が可能となる効果がある。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、冷水設定温度の高温域
で運転周波数の上限値を設けたため、冷水温度を高温に
設定しても圧縮機の過負荷運転が防止され、また運転周
波数の上限値を、低温域の所定の冷水温度を得る冷凍能
力の運転周波数と同等とするとともに外部冷却媒体温度
で補正することにより、冷水温度及び冷却媒体温度の高
低にかかわらず運転範囲を拡大でき、かつ冷水温度が安
定する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】第１の実施例の動作を説明するグラフである。

【図３】第２の実施例の動作を説明するグラフである。

【図４】第３の実施例の動作を説明するグラフである。

【図５】従来の技術を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 減圧器 ４ 蒸発器 ５ 負荷 ６ ポンプ ７ 温度センサ ８ 温度センサ ９ コントローラ（制御手段）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転周波数により容量を可変に制御され
   る圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器のそれぞれを冷媒
   配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、前記運転周波
   数を決定して該冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御
   手段とよりなり、前記蒸発器で冷却された冷水を負荷へ
   循環するポンプを備えた冷水回路に接続され、前記冷水
   の温度を冷水設定温度に制御する冷水供給装置におい
   て、前記制御手段は、前記冷設定水温度の高温域で前記
   圧縮機の過負荷運転を防止する前記運転周波数の上限値
   を予め記憶し、前記冷水設定温度が高温に設定された際
   に該冷水設定温度に応じて前記運転周波数の上限値を決
   定する手段を具備していることを特徴とする冷水供給装
   置。
2. 【請求項２】 運転周波数により容量を可変に制御され
   る圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器のそれぞれを冷媒
   配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、前記運転周波
   数を決定して該冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御
   手段とよりなり、前記蒸発器で冷却された冷水を負荷へ
   循環するポンプを備えた冷水回路に接続され、前記冷水
   の温度を冷水設定温度に制御する冷水供給装置におい
   て、前記凝縮器に温度センサを設け、前記制御手段は、
   前記冷水設定温度の高温域で前記圧縮機の過負荷運転を
   防止する前記運転周波数の上限値を予め記憶し、前記冷
   水設定温度が高温に設定された際に該冷水設定温度に応
   じて前記運転周波数の上限値を決定する手段と、該運転
   周波数の上限値を前記温度センサの検出温度により補正
   する手段とを具備していることを特徴とする冷水供給装
   置。
3. 【請求項３】 運転周波数の上限値は、低温域の所定の
   冷水設定温度に冷却可能な冷凍能力を得る運転周波数に
   制限されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   冷水供給装置。
4. 【請求項４】 補正する手段は、凝縮器を冷却する外部
   冷却媒体温度により補正を行うものであることを特徴と
   する請求項２項記載の冷水供給装置。
5. 【請求項５】 補正する手段は、凝縮器で冷却された冷
   媒温度により補正を行うものであることを特徴とする請
   求項２記載の冷水供給装置。
6. 【請求項６】 温度センサは、サーモスタットの組み合
   わせで形成されていることを特徴とする請求項２項記載
   の冷水供給装置。
7. 【請求項７】 運転周波数により容量を可変に制御され
   る圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器のそれぞれを冷媒
   配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、前記運転周波
   数を決定して該冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御
   手段とよりなり、前記蒸発器で冷却された冷水を負荷へ
   循環するポンプを備えた冷水回路に接続され、前記冷水
   の温度を冷水設定温度に制御する冷水供給装置におい
   て、前記冷凍サイクルに冷媒圧力を検出する圧力センサ
   を設け、前記制御手段は、前記冷水設定温度の高温域に
   相当する前記冷媒圧力の高圧力で前記前記圧縮機の過負
   荷運転を防止する前記運転周波数の上限値を予め記憶
   し、前記冷媒圧力の高圧力に応じて前記運転周波数の上
   限値を決定する手段を具備していることを特徴とする冷
   水供給装置。
8. 【請求項８】 運転周波数により容量を可変に制御され
   る圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器のそれぞれを冷媒
   配管で順次接続してなる冷凍サイクルと、前記運転周波
   数を決定して該冷凍サイクルの冷凍能力を制御する制御
   手段とよりなり、前記蒸発器で冷却された冷水を負荷へ
   循環するポンプを備えた冷水回路に接続され、前記冷水
   の温度を冷水設定温度に制御する冷水供給装置におい
   て、前記制御手段は、前記負荷側より少なくとも周波数
   情報、運転及び停止の運転信号を入力し、該運転信号に
   応じて前記運転周波数を決定する手段を具備しているこ
   とを特徴とする冷水供給装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項記載の冷水
   供給装置を備えてなることを特徴とする電子機器冷却装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれか１項記載の冷
    水供給装置を備えてなることを特徴とする一般産業用冷
    水供給装置。