KR101496532B1 - 냉동기 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

냉동기 제어 장치는, 냉동기 시스템 전체를 효율적으로 운전하기 위해서 냉동기를 증단 또는 감단한다. 냉동기를 증단하는 경우, 부족 부하값 연산부가, 요구 부하에 대한 부하의 부족분을 산출한다. 그리고, 운전 냉동기 선택부는, 냉동기의 운전 환경에 따라 구해지는 COP 를 이용하여, 정지 중인 냉동기 중, 부족분의 부하로 운전한 경우에 COP 가 가장 높은 냉동기를, 증단하는 냉동기로서 선택한다. 또, 냉동기를 감단하는 경우, 운전 패턴 추출부가, 요구 부하에 대응하여 운전하는 냉동기의 조합인 운전 패턴을 추출한다. 그리고, 정지 냉동기 선택부는, 냉동기의 운전 환경에 따라 구해지는 COP 를 이용하여, 각 운전 패턴에 있어서의 냉동기 시스템 전체의 COP 를 구하고, COP 가 가장 높은 운전 패턴에 기초하여, 감단하는 냉동기를 선택한다.

Description

냉동기 제어 장치{REFRIGERATOR CONTROLLER}
본 발명은, 복수의 냉동기를 구비한 냉동기 시스템에 있어서, 냉동기의 제어를 실시하는 냉동기 제어 장치에 관한 것이다.
본원은, 2010년 8월 6일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2010-177749호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
냉동기는 일반적으로, 부하에 의해 효율 (소비하는 에너지에 대한 생성되는 냉열량) 이 상이하다. 이 때문에, 냉동기를 효율적으로 운전하기 위해서는, 냉동기의 효율을 파악하여, 적절한 부하로 운전하도록 제어할 필요가 있다.
그래서, 특허문헌 1 에서는, 냉동기의 최적 운전 범위 (효율적으로 운전 가능한 범위) 를 산출하는 기술 및 산출된 최적 운전 범위에 기초하여 냉동기 운전 대수 변경의 필요 여부를 판정하는 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2009-204262호
그러나, 특허문헌 1 에는, 냉동기 시스템 전체의 효율을 최적화하는 방법은 개시되어 있지 않다. 따라서, 특허문헌 1 의 기술을 이용하면, 개개의 냉동기의 운전 상황을 평가하여 최적화할 수는 있지만, 즉시, 냉동기 시스템 전체에 대한 최적 제어를 실시할 수는 없다.
복수 종류의 냉동기를 구비하는 냉동기 시스템 등, 특성이 상이한 냉동기를 구비하는 냉동 시스템에서는, 운전하는 냉동기에 의해 냉동기 시스템 전체의 효율이 상이하므로, 어느 냉동기를 운전할지의 선택을 상황에 따라 적절히 실시할 필요가 있다. 예를 들어, 가변속의 냉동기 (콤프레서를 가변속 제어 가능한 냉동기) 는, 냉각수 온도에 따라 효율적으로 운전 가능한 부하가 상이하므로, 냉각수 온도에 따른 유연한 판단이 요구된다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 냉동기 시스템 전체를 효율적으로 운전하기 위해서 증단 (增段) 또는 감단 (減段) 해야 할 냉동기를, 상황에 따라 적절히 선택할 수 있는 냉동기 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 상기 서술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 일 양태에 의한 냉동기 제어 장치는, 복수의 냉동기를 제어하여, 냉열 또는 온열의 공급을 실시하기 위한 냉동기 제어 장치로서, 요구 부하에 따라, 복수의 상기 냉동기 중 운전시키는 상기 냉동기를 선택하는 냉동기 선택부와, 그 냉동기 선택부에서 선택된 상기 냉동기에 대해, 상기 요구 부하와 대응한 운전 신호를 출력하는 운전 지령부를 구비하고, 상기 냉동기 선택부는, 상기 요구 부하에 기초하여 현재 선택되어 있는 상기 냉동기의 대수를 변경할지의 여부를 판정하는 대수 변경 판정부와, 상기 대수 변경 판정부에 의한 판정 결과에 기초하여 상기 냉동기의 대수를 변경하는 경우에, 미리 취득된 각 냉동기의 부하와 효율 지표값의 관계 및 요구 부하에 기초하여 운전 상태를 변경하는 냉동기를 결정하는 냉동기 결정부를 구비한다.
또, 상기 냉동기 제어 장치에 있어서, 상기 냉동기 결정부는, 상기 대수 변경 판정부에서 상기 냉동기의 대수를 증가시키는 것으로 판정된 경우, 현재 운전 중인 전체 냉동기에 대해, 허용되는 효율의 범위가 되는 고부하측의 부하의 임계값으로서 각 냉동기에 대해 설정되는 최적 부하 범위 고치 (高値) 를 합계한 최적 부하 범위 고치 합계로부터, 요구 부하를 감산한 부족 부하값을 구하는 부족 부하값 연산부와, 상기 부족 부하값 연산부에서 구해진 부족 부하값과 상기 부하와 효율 지표값의 관계에 기초하여, 현재 정지 중인 냉동기의 각각에 대해 상기 부족 부하값으로 운전시킨 경우의 효율 지표값을 구하고, 가장 높은 효율 지표값을 나타내는 냉동기를 운전시키는 냉동기로서 선택하는 운전 냉동기 선택부를 구비해도 된다.
또, 상기 냉동기 제어 장치에 있어서, 상기 냉동기 결정부는, 상기 대수 변경 판정부에서 상기 냉동기의 대수를 증가시키는 것으로 판정된 경우, 현재 정지 중인 냉동기에서 선택하여 현재 운전 중인 전체 냉동기와 조합할 수 있는 모든 냉동기 운전 패턴을 구하는 증단 운전 패턴 추출부와, 상기 증단 운전 패턴 추출부에서 구해진 모든 냉동기 운전 패턴에 대해, 전체의 효율 지표값을 구하고, 가장 효율 지표값이 높아지는 냉동기 운전 패턴과 대응하는 냉동기를, 운전시키는 냉동기로서 선택하는 운전 냉동기 선택부를 구비해도 된다.
또, 상기 냉동기 제어 장치에 있어서, 상기 운전 냉동기 선택부는, 상기 선택 가능한 냉동기가 복수 존재했을 때, 해당되는 냉동기의 운전 시간을 취득하여, 그 운전 시간이 가장 짧은 냉동기를 선택해도 된다.
또, 상기 냉동기 제어 장치에 있어서, 상기 냉동기 결정부는, 상기 대수 변경 판정부에서 상기 냉동기의 대수를 감소시키는 것으로 판정된 경우, 현재 운전 중인 냉동기로부터 1 대를 정지시킴으로써 운전을 유지시키는 냉동기로서 조합할 수 있는 모든 냉동기 운전 패턴을 구하는 감단 운전 패턴 추출부와, 상기 감단 운전 패턴 추출부에서 구해진 모든 냉동기 운전 패턴에 대해, 전체의 효율 지표값을 구하고, 가장 효율 지표값이 높아지는 냉동기 운전 패턴과 대응하는 냉동기를 정지시키는 냉동기로서 선택하는 정지 냉동기 선택부를 구비해도 된다.
또, 상기 냉동기 제어 장치에 있어서, 상기 냉동기 결정부는, 상기 대수 변경 판정부에서 냉동기 대수를 감소시키는 것으로 판정된 경우, 현재 운전 중인 전체 냉동기에 대해, 요구 부하로부터, 허용되는 효율의 범위가 되는 저부하측의 부하의 임계값으로서 각 냉동기에 대해 설정되는 최적 부하 범위 저치 (低値) 를 합계한 최적 부하 범위 저치 합계를 감산한 잉여 부하값을 구하는 잉여 부하값 연산부와, 상기 잉여 부하값 연산부에서 구해진 상기 잉여 부하값 및 상기 부하와 효율 지표값의 관계에 기초하여, 현재 운전 중인 냉동기의 각각에 대해 상기 잉여 부하값으로 운전시킨 경우의 효율 지표값을 구하고, 가장 낮은 효율 지표값을 나타내는 냉동기를 정지시키는 냉동기로서 선택하는 정지 냉동기 선택부를 구비해도 된다.
또, 상기 냉동기 제어 장치에 있어서, 상기 정지 냉동기 선택부는, 상기 선택 가능한 냉동기가 복수 존재했을 때, 해당되는 냉동기의 운전 시간을 취득하여, 그 운전 시간이 가장 긴 냉동기를 선택해도 된다.
본 발명에 의하면, 냉동기 제어 장치가, 냉동기 시스템 전체를 효율적으로 운전하기 위해서 증단 또는 감단해야 할 냉동기를, 상황에 따라 적절히 선택할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 냉동기 시스템 (1) 의 개략 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2 는 동 실시형태에 있어서의 냉동기 (21-1) 의 개략 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3 은 동 실시형태에 있어서의 냉동기 제어 장치 (100) 의 개략 구성을 나타내는 구성도이다.
도 4 는 동 실시형태에 있어서, 냉동기 제어 장치 (100) 가, 운전 상태를 변경해야 할 냉동기를 선택하는 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 5 는 동 실시형태에 있어서, 잉여 부하값 연산부 (132) 를 구비하는 냉동기 제어 장치 (100) 의 개략 구성을 나타내는 구성도이다.
도 6 은 동 실시형태에 있어서, 요구 부하를 만족하는지의 여부에 더하여, 요구 유량을 만족하는지의 여부를 판정하는 경우의 냉동기 제어 장치 (100) 의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는, 냉동기 시스템 (1) 이 냉열을 공급하는 경우에 대해 설명한다. 온열을 공급하는 경우에 대해서도, 동일하게 본 발명을 적용할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 냉동기 시스템 (1) 의 개략 구성을 나타내는 구성도이다. 동 도면에 있어서 냉동기 시스템 (1) 은, n (n 은 정 (正) 의 정수) 대의 냉동기 (21-1∼21-n) 와, 냉수 펌프 (31-1∼31-n) 와, 바이패스 밸브 (41) 와, 냉동기 제어 장치 (100) 를 구비한다. 또, 냉동기 시스템 (1) 은, 외부 부하 (51) 에 접속되어 있다.
냉동기 (21-1∼21-n) 는, 냉수를 냉각시켜 외부 부하 (51) 에 공급한다. 이로써, 외부 부하 (51) 는, 냉동기 (21) 로부터의 냉수로 냉각된다.
냉수 펌프 (31-1∼31-n) 는, 각 냉동기에 냉수를 송출한다. 바이패스 밸브 (41) 는, 냉동기 (21-1∼21-n) 로부터의 냉수를 바이패스한다. 냉동기 제어 장치 (100) 는, 각 부의 제어를 실시한다. 특히, 냉동기 제어 장치 (100) 는, 냉동기 (21-1∼21-n) 의 운전 대수 전환 타이밍 및 운전 전환을 실시하는 냉동기를 결정하여, 냉동기 (21-1∼21-n) 의 대수 제어를 실시한다.
도 2 는, 냉동기 (21-1) 의 개략 구성을 나타내는 구성도이다. 동 도면에 있어서, 냉동기 (21-1) 는, 터보 압축기 (211) 와, 응축기 (212) 와, 서브 쿨러 (213) 와, 고압 팽창 밸브 (214) 와, 저압 팽창 밸브 (215) 와, 증발기 (216) 와, 중간 냉각기 (217) 와, 인버터 (221) 와, 핫 가스 바이패스 밸브 (225) 와, 냉각 전열관 (231) 과, 냉수 전열관 (232) 과, 핫 가스 바이패스관 (233) 과, 제어부 (234) 를 구비한다. 터보 압축기 (211) 는, 전동 모터 (222) 와 입구 안내 날개 (Inlet Guide Vane；IGV) (224) 를 구비한다.
냉동기 (21-1) 는, 2 단 압축 2 단 팽창 서브 쿨 사이클로 냉매를 냉각시키고, 냉각된 냉매로 냉수를 냉각시킨다.
터보 압축기 (211) 는 원심식의 2 단 압축기로, 가스상의 냉매를 압축시킨다. 응축기 (212) 는, 터보 압축기 (211) 에 의해 압축된 고온 고압의 가스 냉매를 응축시켜 액화시킨다. 서브 쿨러 (213) 는, 응축기 (212) 의 냉매 흐름 하류측에 형성되고, 응축기 (212) 로 응축된 액 냉매에 대해 과냉각을 부여한다. 냉각 전열관 (231) 은, 응축기 (212) 및 서브 쿨러 (213) 에 삽입 통과되어, 관 내를 흐르는 냉각수에 의해 냉매를 냉각시킨다. 이 냉각 전열관 (231) 을 흐르는 냉각수는, 냉매를 냉각시킨 후, 냉각탑에 있어서 외부로 배열되어, 다시 냉각 전열관 (231) 을 흐른다.
고압 팽창 밸브 (214) 및 저압 팽창 밸브 (215) 는, 서브 쿨러 (213) 로부터의 액 냉매를 팽창시킨다. 중간 냉각기 (217) 는, 고압 팽창 밸브 (214) 에 의해 팽창된 액 냉매를 냉각시킨다. 증발기 (216) 는, 저압 팽창 밸브 (215) 에 의해 팽창된 액 냉매를 증발시킨다. 냉수 전열관 (232) 은, 증발기 (216) 에 삽입 통과된다. 냉수 전열관 (232) 을 흐르는 냉수는, 냉매가 증발할 때에 기화열을 흡열함으로써 냉각된다.
이와 같이 하여, 냉동기 (21-1) 는 냉수를 냉각시켜 외부 부하 (51) 에 공급한다.
또, 냉동기 (21-1) 의 부하 제어는, 압축기가 가변속 제어 가능한 냉동기인 경우, 터보 압축기 (211) 의 회전수 제어와, 입구 안내 날개 (224) 및 핫 가스 바이패스관 (233) 에 의한 용량 제어에 의해 실시된다.
전동 모터 (222) 는, 터보 압축기 (211) 를 구동시킨다. 인버터 (221) 는, 전동 모터 (222) 의 회전수를 제어함으로써 터보 압축기 (211) 의 회전수 제어를 실시한다.
입구 안내 날개 (224) 는, 터보 압축기 (211) 의 냉매 흡입구에 형성되고, 흡입 냉매 유량을 제어함으로써, 냉동기 (21-1) 의 용량 제어를 실시한다.
핫 가스 바이패스관 (233) 은, 응축기 (212) 의 기상부와 증발기 (216) 의 기상부 사이에 형성되어, 냉매 가스를 바이패스한다. 핫 가스 바이패스 밸브 (225) 는, 핫 가스 바이패스관 (233) 내를 흐르는 냉매의 유량을 제어한다. 핫 가스 바이패스 밸브 (225) 가 핫 가스 바이패스 유량을 조정함으로써, 입구 안내 날개 (224) 에 의한 용량 제어보다 상세한 용량 제어를 실시할 수 있다.
또한, 압축기가 고정속 (固定速) 제어인 냉동기의 경우, 입구 안내 날개 (224) 및 핫 가스 바이패스관 (233) 에 의한 용량 제어에 의해 부하 제어를 실시한다.
제어부 (234) 는, 각 부의 제어를 실시한다. 특히 제어부 (234) 는, 냉동기 제어 장치 (100) (도 1) 로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여, 정지 중인 냉동기 (21-1) 를 운전시키거나, 또는 운전 중인 냉동기 (21-1) 를 정지시킨다. (이하에서는, 정지 중인 냉동기를 운전시키거나, 또는 운전 중인 냉동기를 정지시키는 것을 「운전 상태를 변경」한다고 한다) 또, 제어부 (234) 는, 냉동기 제어 장치 (100) 로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여, 인버터 (221) 와 입구 안내 날개 (224) 와 핫 가스 바이패스 밸브 (225) 를 제어함으로써, 냉동기 (21-1) 의 부하 제어를 실시한다. 또, 제어부 (234) 는, 후술하는 최적 부하 관련 정보를 구한다.
제어부 (234) 가 실시하는 부하 제어에 의해, 냉동기 (21-1) 는, 정격 온도(예를 들어 7 ℃) 의 냉수를 외부 부하 (51) 에 공급한다.
또, 냉각수 유량은 유량계 (F2) 에 의해, 냉각수 출구 온도는 온도 센서 (Tcout) 에 의해, 냉각수 입구 온도는 온도 센서 (Tcin) 에 의해 측정된다. 또, 냉수 유량은 유량계 (F1) 에 의해, 냉수 출구 온도는 온도 센서 (Tout) 에 의해, 냉수 입구 온도는 Tin 에 의해 측정된다. 이들 측정값은, 제어부 (234) 가 각 부의 제어를 실시할 때에 이용되고, 또 제어부 (234) 가, 후술하는 최적 부하 관련 정보를 구하기 위해 사용된다.
또한, 냉동기 (21-2∼21-n) 의 구성도, 도 2 에서 설명한 바와 같다.
도 3 은, 냉동기 제어 장치 (100) 의 개략 구성을 나타내는 구성도이다. 동 도면에 있어서, 냉동기 제어 장치 (100) 는, 데이터 취득부 (111) 와, 요구 부하 판정부 (112) 와, 요구 부하 연산부 (113) 와, 증단 판정부 (121) 와, 부족 부하값 연산부 (122) 와, 운전 냉동기 선택부 (123) 와, 감단 판정부 (131) 와, 정지 냉동기 선택부 (133) 와, 운전 지령부 (141) 와, 운전 패턴 추출부 (감단 운전 패턴 추출부) (151) 를 구비한다.
데이터 취득부 (111) 는, 냉동기 (21-1∼21-n) 와의 사이에서, 왕복 온도나, 주관 유량이나, 냉동기의 최적 부하 범위나, 최적 부하 범위에서 운전을 실시한 경우의 냉동기의 효율 등의 정보를 송수신한다.
요구 부하 연산부 (113) 는, 데이터 취득부 (111) 가 취득하는 왕복 온도와 주관 유량에 기초하여, 냉동기 시스템 (1) 이 생성해야 할 냉열량 또는 온열량을 나타내는 요구 부하를 산출한다.
요구 부하 판정부 (112) 는, 운전 중인 냉동기에 대해 최적 부하를 합계한 값과 요구 부하를 비교하여, 증단 (운전 대수를 증가시킨다) 시의 처리를 실시할지 혹은 감단 (운전 대수를 감소시킨다) 시의 처리를 실시할지를 결정한다.
증단 판정부 (121) 는, 요구 부하 판정부 (112) 가 증단시의 처리를 실시하는 것으로 결정한 경우에, 실제로 증단을 실시할지의 여부를 결정한다.
부족 부하값 연산부 (122) 는, 운전 중인 각 냉동기가 최적 부하로 운전한 경우의 부하의 부족분을 나타내는 부족 부하값을 산출한다.
운전 냉동기 선택부 (123) 는, 부족 부하값 연산부 (122) 가 산출하는 부족 부하값과 정지 중인 각 냉동기의 최적 부하 관련 정보에 기초하여, 냉동기 시스템 (1) 이 요구 부하를 만족하고, 또한 효율적으로 운전하기 위해, 기동시켜야 할 냉동기를 선택한다.
감단 판정부 (131) 는, 요구 부하 판정부 (112) 가 감단시의 처리를 실시하는 것으로 결정한 경우에, 실제로 감단을 실시할지의 여부를 결정한다.
운전 패턴 추출부 (151) 는, 요구 부하를 만족하도록 운전하는 냉동기의 가능한 조합 (이하, 운전하는 냉동기의 조합을 나타내는 정보를 「냉동기 운전 패턴」이라고 칭한다) 을 추출한다. 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 운전 패턴 추출부 (151) 가 추출하는 냉동기 운전 패턴과, 운전 중인 각 냉동기의 최적 부하 관련 정보에 기초하여, 냉동기 시스템 (1) 이 요구 부하를 만족하고, 또한 효율적으로 운전하기 위해서, 정지시켜야 할 냉동기를 선택한다.
운전 지령부 (141) 는, 기동시켜야 할 냉동기를 운전시키기 위한 제어 신호를 송신하고, 정지시켜야 할 냉동기를 정지시키기 위한 제어 신호를 송신하고, 또 운전 중인 냉동기에 대해 부하 분담을 변경하기 위한 유량 지령의 제어 신호를 송신한다.
또한, 요구 부하 판정부 (112) 와, 증단 판정부 (121) 와, 감단 판정부 (131) 로 대수 변경 판정부를 구성하고, 요구 부하에 기초하여 현재 선택되어 있는 냉동기의 대수를 변경할지의 여부를 선택한다.
즉, 후술하는 바와 같이, 먼저, 요구 부하 판정부 (112) 가, 요구 부하에 기초하여 증단시의 처리를 실시할지 감단시의 처리를 실시할지를 결정한다. 요구 부하 판정부 (112) 가 증단시의 처리를 실시하는 것으로 결정한 경우에는, 증단 판정부 (121) 가, 실제로 증단을 실시할지의 여부를 판정한다.
한편, 요구 부하 판정부 (112) 가 감단시의 처리를 실시하는 것으로 판정한 경우에는, 감단 판정부 (131) 가, 실제로 감단을 실시할지의 여부를 판정한다.
또, 부족 부하값 연산부 (122) 와, 운전 냉동기 선택부 (123) 와, 운전 패턴 추출부 (151) 와, 정지 냉동기 선택부 (133) 로 냉동기 결정부를 구성하고, 대수 변경 판정부에 의한 판정 결과에 기초하여 냉동기의 대수를 변경하는 경우에, 각 냉동기의 부하와 효율 지표값 (후술하는 COP) 의 관계 및 요구 부하에 기초하여 운전 상태를 변경하는 냉동기를 결정한다.
즉, 후술하는 바와 같이, 증단 판정부 (121) 가 증단을 실시하는 것으로 판정한 경우에는, 부족 부하값 연산부 (122) 가 부하의 부족분을 산출하고, 운전 냉동기 선택부 (123) 가, 부하의 부족분으로 운전하기에 적합한 냉동기를, 각 냉동기의 부하와 COP 의 관계에 기초하여 결정한다.
한편, 감단 판정부 (131) 가 감단을 실시하는 것으로 판정한 경우에는, 운전 패턴 추출부 (151) 가, 요구 부하에 따른 냉동기 운전 패턴을 추출하고, 정지 냉동기 선택부 (133) 가, 추출된 냉동기 운전 패턴 중, 냉동기 시스템 (1) 전체의 효율이 양호한 냉동기 운전 패턴에 기초하여, 정지하는 냉동기를 결정한다.
또, 대수 변경 판정부와 냉동기 결정부로 냉동기 선택부를 구성하고, 부하 요구에 따라 복수의 냉동기 중 운전시키는 냉동기를 선택한다. 즉, 대수 변경 판정부의 판정 결과에 기초하여, 냉동기 결정부가 증단하는 냉동기 또는 감단하는 냉동기를 선택함으로써, 냉동기 (21-1∼21-n) (도 1) 중, 운전하는 냉동기를 선택한다.
다음으로, 도 4 를 참조하여, 냉동기 제어 장치 (100) 의 동작에 대해 설명한다.
도 4 는, 냉동기 제어 장치 (100) 가, 운전 상태를 변경해야 할 냉동기를 선택하는 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 동 도면에 있어서, 먼저, 데이터 취득부 (111) 가, 정지 중인 각 냉동기에 대해 냉각수 입구 온도나 냉각수 유량 등의 정보를 송신한다.
또한, 냉동기가 전체 대 정지되어 있는 경우에는, 외기 습구 온도에 기초하여 도달 가능한 냉각수 입구 온도를 산출한다. 또, 냉각수 유량은 정격 유량으로 한다 (이상, 단계 S101).
그리고, 각 냉동기 (21-1∼21-n) 는, 최적 부하 범위 고치와, 최적 부하 범위 저치와, 최적 부하 범위 최적값과, 최적 부하 범위 고치 COP 와, 최적 부하 범위 저치 COP 와, 최적 부하 범위 최적값 COP 를 산출하여 데이터 취득부 (111) 에 송신한다.
여기서, COP (Coefficient Of Performance, 성적 계수) 는, 냉동기의 효율을 나타내는 효율 지표값으로, 냉동기의 부하 (냉동 능력) 를 소비 에너지로 나누어 산출된다. 냉동기는, 일반적으로, 냉각수 입구 온도나 냉각수 유량 등 냉동기의 운전 환경 및 당해 냉동기에 요구되는 부하에 따라 COP 가 상이하다.
그래서, 각 냉동기 (21-1∼21-n) 는, 실기에 있어서, 미리 여러가지 운전 환경 및 부하에 있어서 측정된 COP 에 기초하여 생성된, 운전 환경 및 부하의 각 값과 당해 각 값에 있어서의 COP 가 대응된 테이블을 기억하고 있다. 혹은, 당해 테이블에 냉각수 조건 및 부하의 각 값으로부터 기계 특성에 따라 COP 를 도출하는 식을 냉동기 (21-1∼21-n) 가 미리 기억해 두도록 해도 된다.
또한, COP 로서, 냉동기의 소비 에너지에 기초하는 COP 를 사용해도 되고, 냉수 펌프나 냉각수 펌프나 냉각 탑팬 등의 보기 (補機) 의 소비 에너지도 포함한 소비 에너지에 기초하는 COP 를 사용해도 된다.
또, 최적 부하 범위란, 냉동기가 고효율로 운전 가능한 부하의 범위를 말하고, 예를 들어, 냉동기의 COP 가 소정의 값 이상이 되는 부하 범위를 말한다. 각 냉동기 (21-1∼21-n) 는, 상기 서술한 테이블을 이용하거나, 혹은 냉각수 조건과 부하의 각 값을 상기 서술한 식에 적용하여, 최적 부하 범위를 구할 수 있다.
또, 최적 부하 범위 고치란, 최적 부하 범위 중의 최대 부하값을 말한다. 최적 부하 범위 고치는, 냉동기의 부하가 당해 값을 초과하지 않도록 목표로 하여 설정되는 임계값이다. 또, 최적 부하 범위 저치란, 최적 부하 범위 중의 최소 부하값을 말한다. 최적 부하 범위 저치는, 냉동기의 부하가 당해 값 미만이 되지 않도록 목표로 하여 설정되는 임계값이다. 또, 최적 부하 범위 최적값이란, 최적 부하 범위 중, COP 가 최대가 되는 부하값을 말한다.
또, 최적 부하 범위 고치 COP 란, 최적 부하 범위 고치로 운전한 경우의 COP 를 말하고, 최적 부하 범위 저치 COP 란, 최적 부하 범위 저치로 운전한 경우의 COP 를 말하고, 최적 부하 범위 최적값 COP 란, 최적 부하 범위 최적값으로 운전한 경우의 COP 를 말한다.
이하에서는, 최적 부하 범위 고치와, 최적 부하 범위 저치와, 최적 부하 범위 최적값과, 최적 부하 범위 고치 COP 와, 최적 부하 범위 저치 COP 와, 최적 부하 범위 최적값 COP 를 아울러 「최적 부하 관련 정보」라고 칭한다.
운전 중인 냉동기는, 당해 냉동기를 제어하기 위한 데이터로서, 냉각수 입구 온도나 냉각수 유량 등의 정보를 취득하고 있고, 이들에 기초하여 최적 부하 관련 정보를 산출한다. 한편, 정지 중인 냉동기는, 보기가 정지되어 있기 때문에 냉각수 입구 온도나 냉각수 유량 등을 측정할 수 없다. 그래서, 데이터 취득부 (111) 로부터 송신되는 냉각수 입구 온도나 냉각수 유량 등의 정보에 기초하여 최적 부하 관련 정보를 산출한다.
또한, 최적 부하 관련 정보를, 각 냉동기의 제어부가 아니라 데이터 취득부 (111) 가 산출하도록 해도 된다. 이로써, 냉동기로부터 냉동기 제어 장치 (100) 로의 통신량을 삭감할 수 있다. 한편, 각 냉동기의 제어부가 최적 부하 범위 고치 등을 산출하는 경우에는, 제어부가 실제의 제어에 맞추어 최적 부하 범위 고치 등을 산출할 수 있으므로, 냉동기 제어 장치 (100) 의 계산량을 삭감할 수 있다. 또, 각 냉동기의 제어부가 최적 부하 관련 정보를 산출하는 경우, 냉동기 제어 장치 (100) 가 각 냉동기의 특성 파라미터를 기억해 둘 필요가 없기 때문에, 냉동기를 교환할 때에, 냉동기 제어 장치 (100) 에 대해 조정을 실시할 필요가 없다 (이상, 단계 S102).
다음으로, 요구 부하 연산부 (113) 가, 요구 부하 (Qr) (냉동기 부하의 합계값으로서 요구되는 값) 를 산출하여 요구 부하 판정부 (112) 에 출력한다. 요구 부하 연산부 (113) 는, 주관 환수 온도와 주관 송수 온도의 온도 차에 주관 유량을 곱함으로써, 냉동기 (21-1∼21-n) 가 생성해야 할 냉열량 또는 온열량을 요구 부하로서 산출한다. 또한, 냉동기가 전체 대 정지 중인 경우에는, 초기 요구 부하로서 미리 설정되어 있는 값을 요구 부하로 한다.
그리고, 요구 부하 판정부 (112) 는, 데이터 취득부 (111) 가 취득한, 운전 중인 각 냉동기의 최적 부하 범위 최적값 (Qopt) 의 합계 (∑Qopt) 가, 요구 부하 연산부 (113) 가 산출한 요구 부하 (Qr) 미만인지의 여부를 판정한다 (이상, 단계 S103). 최적 부하 범위 최적값 합계가 요구 부하 미만인 것으로 판정한 경우 (단계 S103：예), 단계 S111∼S122 에 있어서, 증단시의 처리로서, 증단을 실시할지의 여부의 결정 및 증단을 실시하는 것으로 결정한 경우에는 증단할 냉동기의 선택을 실시한다.
구체적으로는, 증단 판정부 (121) 가, 요구 부하 연산부 (113) 가 산출한 요구 부하가 증단 전환 포인트 이상인지의 여부에 기초하여, 증단을 실시할지의 여부를 결정한다. 여기서, 증단 전환 포인트는, 냉동기의 운전 대수마다 설정되는 부하값이다. 증단 판정부 (121) 는, 현재의 운전 대수에 증단 전환 포인트로서 대응하여 설정되어 있는 부하값을 증단 전환 포인트로서 사용한다 (이상, 단계 S111). 요구 부하가 증단 전환 포인트 미만인 것으로 판정한 경우, 증단 판정부 (121) 는, 냉동기의 운전 대수를 변경하지 않을 것을 결정하여 (단계 S111：아니오), 동 도면의 처리를 종료한다.
한편, 요구 부하가 증단 전환 포인트 이상인 것으로 판정한 경우, 증단 판정부 (121) 는, 냉동기의 증단을 실시할 것을 결정하여 (단계 S111：예), 부족 부하값 연산부 (122) 가, 식 (1) 에 기초하여 부족 부하값 (ΔQs) 을 산출한다.
ΔQs=Qu-∑Qopt … 식 (1)
여기서, Qu 는 증단 전환 포인트를 나타내고, Qopt 는 최적 부하 범위 최적값을 나타내고, ∑Qopt 는 운전 중인 전체 냉동기에 대해 최적 부하 범위 최적값을 합계한 최적 부하 범위 최적값 합계를 나타낸다 (이상, 단계 S121).
다음으로, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 정지 중인 냉동기의 각각에 대해, 부족 부하값 (ΔQs) 으로 운전했을 때의 COP 를 구한다. 예를 들어, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 정지 중인 각 냉동기에 대해 부족 부하값 (ΔQs) 을 송신하고, 대응하는 COP 를 요구하여 취득한다.
혹은, 운전 냉동기 선택부 (123) 가, 최적 부하 범위 고치 및 최적 부하 범위 고치 COP 와, 최적 부하 범위 최적값 및 최적 부하 범위 최적값 COP 와, 최적 부하 범위 저치 및 최적 부하 범위 저치 COP 의 3 점에 기초하여, 부하와 COP 의 관계를 근사하는 식을 구하고, 당해 식에 기초하여 부족 부하값 (ΔQs) 에 대응하는 COP 를 구하도록 해도 된다. 예를 들어, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 부하를 X 축으로 취하고, COP 를 Y 축으로 취해, 전술한 3 점을 통과하는 2 차 곡선을 구하고, 당해 2 차 곡선 상에서, 부족 부하값 (ΔQs) 에 대응하는 COP 를 구한다.
그리고, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 얻어진 COP 가 가장 높은 냉동기를, 증단하는 냉동기, 즉 운전시키는 냉동기로서 선택한다. 선택된 냉동기에 대해, 운전 지령부 (141) 는, 냉동기를 운전시키기 위한 제어 신호를 송신한다. 또, 운전 지령부 (141) 는, 새롭게 운전을 개시한 냉동기를 포함하여, 운전 중인 각 냉동기에 대해 부하 분담을 변경하기 위한 유량 지령의 제어 신호를 송신한다. 예를 들어, 운전 지령부 (141) 는, 요구 부하 연산부 (113) 가 산출한 요구 부하를, 운전 중인 냉동기의 대수에 따라 안분 (按分) 하고, 안분 결과의 부하로 운전을 실시하도록, 각 냉동기에 제어 신호를 송신한다. 부하의 안분으로는, 예를 들어, 각 냉동기의 최적 부하 범위 최적값에 따른 비율로 부하를 분담시키는 것을 생각할 수 있다.
또한, 최적 부하 범위 고치가 부족 부하값 미만 (Qmax＜ΔQs) 인 경우, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 당해 냉동기에 대해서는, 부족 부하값 (ΔQs) 으로 운전했을 때의 COP 대신에, 최적 부하 범위 고치 (COPmax) 를 이용하여, 다른 냉동기의 COP 와의 비교를 실시한다. 즉, 당해 냉동기를 최적 부하 범위의 최대 부하로 운전한 경우의 COP 를 다른 냉동기의 COP 와 비교한다. 혹은, 정지 중인 복수 대의 냉동기에 부족 부하값 (ΔQt) 을 안분하여 부담시켜 최적 부하 범위 내에서 운전 가능한 경우에는, 이들 냉동기의 COP 를, 안분 부담시키는 부하에 따라 가중 평균한 값과 다른 냉동기의 COP 를 비교하도록 해도 된다.
또, 최적 부하 범위 저치가 부족 부하값보다 큰 (Qmin＞ΔQs) 경우, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 당해 냉동기에 대해서는, 부족 부하값 (ΔQs) 으로 운전했을 때의 COP 대신에, 최적 부하 범위 저치 (COPmin) 를 이용하여, 다른 냉동기의 COP 와의 비교를 실시한다. 즉, 당해 냉동기를 최적 부하 범위의 최소 부하로 운전한 경우의 COP 를 다른 냉동기의 COP 와 비교한다.
또한, COP 가 동일한 값의 냉동기가 복수 존재하는 경우에는, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 적산 운전 시간이 가장 짧은 냉동기를 증단하는 냉동기로서 선택한다. 예를 들어, 냉동기 (21-1∼21-n) 의 각각이 당해 냉동기의 적산 운전 시간을 측정하여 냉동기 제어 장치 (100) 에 수시 송신한다. 그리고, COP 가 동일한 값의 냉동기가 복수 존재하는 경우, 냉동기 선택부 (123) 는, 각 냉동기로부터 송신되는 적산 운전 시간에 기초하여, 적산 운전 시간이 가장 짧은 냉동기를 선택한다. 이로써, 적산 운전 시간의 냉동 기간의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 운전 냉동기 선택부 (123) 가, COP 가 가장 높은 냉동기를 선택할 뿐만 아니라, 정지 중인 각 냉동기에 대해 COP 가 높은 순서로 운전 우선 순위를 결정하도록 해도 된다. 냉동기 시스템 (1) 이 냉동기의 기동을 1 대씩 실시하는 경우, 상기에서 설명한 바와 같이, 운전 냉동기 선택부 (123) 는 기동하는 냉동기를 1 대 선택하면 충분하다. 한편, 운전 냉동기 선택부 (123) 가, 복수의 냉동기에 대해 운전 우선 순위를 결정해 둠으로써, 예를 들어 냉동기의 고장 등, 선택된 냉동기를 기동시킬 수 없는 경우에, 냉동기 시스템 (1) 이 다른 냉동기를 기동시킬 수 있다 (이상, 단계 S122).
그 후, 냉동기 제어 장치 (100) 는, 동 도면의 처리를 종료한다.
한편, 단계 S103 에서, 운전 중인 각 냉동기의 최적 부하 범위 최적값 (Qopt) 의 합계 (ΣQopt) 가, 요구 부하 이상인 것으로 판정한 경우 (단계 S103：아니오), 단계 S131∼S152 에 있어서, 감단시의 처리로서 감단을 실시할지의 여부의 결정 및 감단을 실시하는 것으로 결정한 경우에는 감단하는 냉동기의 선택을 실시한다. 또, 단계 S161∼S181 에서는, 운전 중인 냉동기가 1 대인 경우에, 다른 냉동기로 전환할지의 여부를 결정한다.
구체적으로는, 감단 판정부 (131) 가, 요구 부하 연산부 (113) 가 산출한 요구 부하가 감단 전환 포인트 이하인지의 여부에 기초하여, 감단을 실시할지의 여부를 결정한다. 여기서, 냉동기가 동일 용량인 경우, 감단 전환 포인트는, 운전 대수마다 설정되는 부하값이다. 또한, 냉동기 각각의 용량이 상이한 경우, 감단 전환 포인트는, 조합에 의해 설정되는 부하값이다. 감단 판정부 (131) 는, 현재의 운전 대수에 감단 전환 포인트로서 대응하여 설정되어 있는 부하값을 감단 전환 포인트로서 사용한다 (이상, 단계 S131). 요구 부하가 감단 전환 포인트보다 큰 것으로 판정한 경우, 감단 판정부 (131) 는, 냉동기의 운전 대수를 변경하지 않을 것을 결정하여 (단계 S131：아니오), 동 도면의 처리를 종료한다.
한편, 요구 부하가 감단 전환 포인트 이하인 것으로 판정한 경우, 감단 판정부 (131) 는, 냉동기의 감단을 실시할 것을 결정하고 (단계 S131：예), 감단 판정부 (131) 는 다시 운전 중인 냉동기의 대수가 2 대 이상인지의 여부를 판정한다 (단계 S141). 운전 대수가 2 대 이상인 것으로 판정한 경우 (단계 S141：예), 운전 패턴 추출부 (151) 가, 운전 중인 냉동기로부터 1 대를 선택하고, 나머지의 운전 중인 냉동기 모두를 조합한 패턴을 냉동기 운전 패턴으로서 추출한다. 운전 패턴 추출부 (151) 는, 운전 중의 전체 냉동기에 대해, 이 냉동기 운전 패턴을 추출한다 (이상, 단계 S151).
그리고, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 운전 패턴 추출부 (151) 가 추출한 모든 냉동기 운전 패턴에 대해, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 를 구한다. 예를 들어, 냉동기 운전 패턴에 따라 냉동기를 운전하여 요구 부하를 안분 부담시킨 경우의 각 냉동기의 COP 를 구하고, 각 냉동기의 COP 를 안분 부담시키는 부하에 따라 가중 평균한 값을, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 로서 산출한다.
그리고, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 가 최대가 되는 냉동기 운전 패턴을 선택하고, 선택한 냉동기 운전 패턴에 따라 감단하는 냉동기를 선택한다. 선택된 냉동기에 대해, 운전 지령부 (141) 는, 냉동기를 정지시키기 위한 제어 신호를 송신한다. 또, 운전 지령부 (141) 는, 나머지의 운전 중인 각 냉동기에 대해 부하 분담을 변경하기 위한 유량 지령의 제어 신호를 송신한다. 예를 들어, 운전 지령부 (141) 는, 요구 부하 연산부 (113) 가 산출한 요구 부하를, 운전 중인 냉동기의 대수에 따라 안분하여, 안분 결과의 부하로 운전을 실시하도록, 각 냉동기에 제어 신호를 송신한다.
또한, 운전 패턴 추출부 (151) 가, 다시 운전 중인 냉동기로부터 복수 대를 선택한 나머지의 운전 중인 냉동기의 조합도, 냉동기 운전 패턴으로서 추출하도록 해도 된다. 이로써, 냉동기 1 대를 감단한 것만으로는 최적 부하 범위 내로 운전할 수 없는 경우에, 복수 대의 냉동기를 감단하여, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 를 높일 수 있다.
한편, 운전 패턴 추출부 (151) 가, 운전 중인 냉동기 중에서 1 대만을 선택하여 냉동기 운전 패턴을 추출하는 방법에 의하면, 최적일 가능성이 높은 냉동기 운전 패턴만을 추출하여 계산량을 억제할 수 있다. 즉, 요구 부하가 급격하게는 변화되지 않는다는 전제하에서는, 1 대의 냉동기를 감단하면 요구 부하에 대응할 수 있다. 그래서, 1 대의 냉동기를 감단하는 냉동기 운전 패턴만을 추출하여 냉동기를 선택함으로써, 요구 부하에 대응하면서 계산량을 억제할 수 있다 (이상, 단계 S152).
그 후, 냉동기 제어 장치 (100) 는, 동 도면의 처리를 종료한다.
한편, 단계 S141 에서, 운전 대수가 1 대인 것으로 판정한 경우 (단계 S141：아니오), 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 운전 중인 냉동기의 최적 부하 범위 저치가 요구 부하보다 큰 (Qmin＞Qr) 지의 여부를 판정한다 (단계 S161). 운전 중인 냉동기의 최적 부하 범위 저치가 요구 부하보다 큰 것으로 판정한 경우 (단계 S161：예), 정지 중인 냉동기 중에 요구 부하로 운전했을 때의 COP 가 운전 중인 냉동기보다 높은 냉동기가 있는지의 여부를 판정한다 (단계 S171). 정지 중인 냉동기 중에 요구 부하로 운전했을 때의 COP 가 운전 중인 냉동기보다 높은 냉동기가 있는 것으로 판정한 경우 (단계 S171：예), 요구 부하로 운전했을 때의 COP 가 가장 높은 냉동기를 전환 대상의 냉동기로서 선택한다 (단계 S181).
그 후, 냉동기 제어 장치 (100) 는, 동 도면의 처리를 종료한다.
한편, 단계 S161 에서, 운전 중인 냉동기의 최적 부하 범위 저치가 요구 부하 이하인 것으로 판정한 경우 (단계 S161：아니오) 및 단계 S141 에서, 정지 중인 냉동기 중에 요구 부하로 운전했을 때의 COP 가 운전 중인 냉동기보다 높은 냉동기가 없는 것으로 판정한 경우 (단계 S171：아니오), 냉동기의 전환은 실시하지 않고, 그대로 동 도면의 처리를 종료한다.
또한, 냉동기 시스템 (1) 이, 단계 S161∼S181 에서 설명한 처리를 실시하지 않도록 해도 된다. 즉, 운전 중인 냉동기의 최적 부하 범위 저치가 요구 부하보다 큰지의 여부에 관계없이, 냉동기의 전환을 실시하지 않고 운전 중인 냉동기의 운전을 계속하도록 해도 된다. 이로써, 냉동기의 운전 전환 빈도를 억제할 수 있다. 또한 단계 S161∼S181 의 처리를 실시할 필요가 없어져, 연산량을 삭감할 수 있다. 한편, 단계 S161∼S181 에서 설명한 처리를 실시하는 경우, 보다 높은 COP 로 운전을 할 수 있다.
또한, 운전 냉동기 선택부 (123) 가, 증단하는 냉동기를 선택하는 방법은, 상기 단계 S122 에서 설명한 방법에 한정되지 않는다.
예를 들어, 운전 패턴 추출부 (증단 운전 패턴 추출부) (151) 가, 요구 부하에 따른 냉동기 운전 패턴을 추출하고, 추출된 냉동기 운전 패턴 중 COP 가 최적이 되는 것에 기초하여, 운전 냉동기 선택부 (123) 가, 증단하는 냉동기를 선택하도록 해도 된다.
구체적으로는, 운전 패턴 추출부 (151) 는, 정지 중인 냉동기로부터 1 대를 선택하고, 운전 중인 냉동기와 조합하여 냉동기 운전 패턴을 추출한다. 운전 패턴 추출부 (151) 는, 정지 중인 전체 냉동기에 대해, 이 냉동기 운전 패턴을 추출한다.
그리고, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 운전 패턴 추출부 (151) 가 추출한 모든 냉동기 운전 패턴에 대해, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 를 구한다. 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 의 산출은, 예를 들어, 단계 S152 에서 설명한 것과 동일하게, 냉동기 운전 패턴에 포함되는 각 냉동기에 요구 부하를 안분 부담시킨 경우의, 각 냉동기의 COP 를 안분 부담시키는 부하에 따라 가중 평균하여 산출한다.
그리고, 운전 냉동기 선택부 (123) 는, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 가 최대가 되는 냉동기 운전 패턴을 선택하고, 선택된 냉동기 운전 패턴에 따라 증단하는 냉동기를 선택한다.
이와 같이, 운전 냉동기 선택부 (123) 가 냉동기 운전 패턴에 따라 증단하는 냉동기를 선택함으로써, 증단 후에 각 냉동기가 실제로 부담하는 부하에 기초하여 COP 를 산출하므로, 보다 정확하게 COP 를 산출할 수 있어, 증단하는 냉동기를 보다 적절히 선택할 수 있다.
한편, 단계 S122 에서 설명한 방법에 의하면, 정지 중인 각 냉동기에 대해 COP 를 산출하면 되고, 냉동기 운전 패턴의 추출이나, 이미 운전 중인 냉동기의 COP 의 가중 평균에 의한 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 산출을 실시할 필요가 없다. 이 점에서 계산량이 적고, 보다 빠르게 냉동기의 선택을 실시할 수 있다.
또한, 운전 패턴 추출부 (151) 가, 다시 복수 대의 정지 중인 냉동기와 운전 중인 냉동기를 조합한 냉동기 운전 패턴도 추출하도록 해도 된다. 이로써, 냉동기 1 대를 증단한 것만으로는 최적 부하 범위 내에서 운전할 수 없는 경우에, 복수 대의 냉동기를 증단하여, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 를 높일 수 있다.
한편, 상기 서술한 운전 패턴 추출부 (151) 가 정지 중인 냉동기 중에서 1 대만을 선택하여 냉동기 운전 패턴을 추출하는 방법에 의하면, 최적일 가능성이 높은 냉동기 운전 패턴만을 추출하여 계산량을 억제할 수 있다. 즉, 요구 부하가 급격하게는 변화되지 않는다는 전제하에서는, 1 대의 냉동기를 증단하면 요구 부하에 대응할 수 있다. 그래서, 1 대의 냉동기를 증단하는 냉동기 운전 패턴만을 추출하여 냉동기를 선택함으로써, 요구 부하에 대응하면서 계산량을 억제할 수 있다.
또한, 정지 냉동기 선택부 (133) 가, 감단하는 냉동기를 선택하는 방법은, 상기 단계 S152 에서 설명한 방법에 한정되지 않는다.
예를 들어, 도 5 에 나타내는 바와 같이 냉동기 제어 장치 (100) 가, 잉여 부하값 연산부 (132) 를 구비하도록 해도 된다.
이 경우, 도 4 의 단계 S151 에 있어서, 잉여 부하값 연산부 (132) 는, 식 (2) 에 기초하여, 잉여 부하값 (ΔQt) 을 산출한다.
ΔQt=∑Qopt-Qd … 식 (2)
여기서, Qd 는 감단 전환 포인트를 나타낸다. 또, Qopt 는, 최적 부하 범위 최적값을 나타내고, ∑Qopt 는, 운전 중인 전체 냉동기에 대해 최적 부하 범위 최적값 (Qopt) 을 합계한 최적 부하 범위 최적값 합계를 나타낸다.
다음으로, 단계 S152 에 있어서, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 운전 중인 냉동기의 각각에 대해, 당해 냉동기를 잉여 부하값 (ΔQt) 으로 운전했을 때의 COP 를 구한다.
그리고, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 얻어진 COP 가 가장 낮은 냉동기를 감단하는 냉동기, 즉 정지시키는 냉동기로서 선택한다. COP 가 가장 낮은 냉동기를 정지시킴으로써, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 를 높일 수 있다. 선택된 냉동기에 대해, 운전 지령부 (141) 는, 냉동기를 정지시키기 위한 제어 신호를 송신한다. 또, 운전 지령부 (141) 는, 나머지의 운전 중인 각 냉동기에 대해 부하 분담을 변경하기 위한 유량 지령의 제어 신호를 송신한다.
또한, 최적 부하 범위 저치가 잉여 부하값보다 큰 (Qmin＞ΔQt) 경우, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 당해 냉동기에 대해서는, 잉여 부하값 (ΔQt) 으로 운전했을 때의 COP 대신에, 최적 부하 범위 저치 (COPmin) 를 이용하여, 다른 냉동기의 COP 와의 비교를 실시한다. 즉, 최적 부하 범위의 최소 부하로 운전하는 당해 냉동기를 정지시킨 경우의 COP 감소분을 다른 냉동기의 COP 감소분과 비교한다.
또, 최적 부하 범위 고치가 잉여 부하값 미만 (Qmax＜ΔQt) 인 경우, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 당해 냉동기에 대해서는, 잉여 부하값 (ΔQt) 으로 운전했을 때의 COP 대신에, 최적 부하 범위 고치 (COPmax) 를 이용하여, 다른 냉동기의 COP 와의 비교를 실시한다. 즉, 최적 부하 범위의 최대 부하로 운전하는 당해 냉동기를 정지시킨 경우의 COP 감소분을 다른 냉동기의 COP 감소분과 비교한다. 혹은, 운전 중인 복수 대의 냉동기에 잉여 부하값 (ΔQt) 을 안분하여 부담시켜 최적 부하 범위 내에서 운전 가능한 경우에는, 이들 냉동기의 COP 를, 안분 부담시키는 부하에 따라 가중 평균한 값과 다른 냉동기의 COP 를 비교하도록 해도 된다.
또한, COP 가 동일한 값의 냉동기가 복수 존재하는 경우에는, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 적산 운전 시간이 가장 긴 냉동기를 정지시켜야 할 냉동기로서 선택한다. 이로써, 적산 운전 시간의 냉동기 사이의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 기동시켜야 할 냉동기를 선택하는 경우와 마찬가지로, 정지 냉동기 선택부 (133) 가 운전 중인 각 냉동기에 대해, 얻어진 COP 가 높은 순서로 정지 우선 순위를 결정하도록 해도 된다.
이와 같이, 정지 냉동기 선택부 (133) 가, 감단하는 냉동기를 잉여 부하값 에 기초하여 선택함으로써, 운전 중인 각 냉동기에 대해 COP 를 산출하면 되고, 냉동기 운전 패턴의 추출이나, 나머지의 운전 중인 냉동기의 COP 의 가중 평균에 의한 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 산출을 실시할 필요가 없다. 이 점에서 계산량이 적고, 보다 빠르게 냉동기의 선택을 실시할 수 있다.
한편, 단계 S152 에서 설명한 방법에 의하면, 감단 후에 각 냉동기가 실제로 부담하는 부하에 기초하여 COP 를 산출하므로, 보다 정확하게 COP 를 산출할 수 있어, 감단하는 냉동기를 보다 적절히 선택할 수 있다.
또한, 도 5 에 있어서는, 부족 부하값 연산부 (122) 와, 운전 냉동기 선택부 (123) 와, 잉여 부하값 연산부 (132) 와, 정지 냉동기 선택부 (133) 로 냉동기 결정부를 구성한다.
또한, 냉동기 제어 장치 (100) 가, 요구 부하 판정부 (112) 를 구비하지 않고, 증단 판정부 (121) 는, 항상 증단을 실시할지의 여부의 판정을 실시하고, 감단 판정부 (131) 는, 항상 감단을 실시할지의 여부의 판정을 실시하도록 해도 된다. 이로써, 장치 구성을 간단하게 할 수 있다.
또한, 운전 냉동기 선택부 (123) 가, 항상 증단할 때의 냉동기를 선택하도록 해도 된다. 즉, 증단 판정부 (121) 의 판정에 앞서 냉동기를 선택하므로, 증단 판정부 (121) 가 증단을 실시하는 것으로 판정했을 때에, 신속하게 증단을 실시할 수 있다. 정지 냉동기 선택부 (133) 에 대해서도 동일하다.
또한, 요구 유량이 설정되는 경우에는, 요구 부하를 만족하는지의 여부에 더하여, 요구 유량을 만족하는지의 여부를 판정하도록 해도 된다.
도 6 은, 요구 부하를 만족하는지의 여부에 더하여, 요구 유량을 만족하는지의 여부를 판정하는 경우의 냉동기 제어 장치 (100) 의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
동 도면의 단계 S201∼S203 은 도 4 의 단계 S101∼S103 과 동일하고, 단계 S222 는 도 4 의 단계 S122 와 동일하고, 단계 S251 은 도 4 의 단계 S141 과 동일하고, 단계 S271∼S291 은 도 4 의 단계 S161∼S181 과 동일하다.
도 6 의 단계 S203 에 있어서, 운전 중인 각 냉동기의 최적 부하 범위 최적값 합계 (ΣQopt) 가 요구 부하 (Qr) 이상인 것으로 판정한 경우 (단계 S203：아니오), 요구 부하 판정부 (112) 는, 다시 운전 중인 각 냉동기의 최적 유량 범위 최적값 합계 (ΣFop) 가 요구 유량 (Fr) 미만인지의 여부를 판정한다. 그 때, 운전 중인 각 냉동기에 대해 최적 유량 (Fopt) 을 식 (3) 으로 구하고, 운전 중인 각 냉동기에 대해 최적 유량 (Fopt) 의 합계를 산출하여 최적 유량 범위 최적값 합계 (ΣFopt) 로 한다.
Fopt=Qopt/Cp×ρ×(Tr＿i-Ts＿i)… 식 (3)
여기서, Tr＿i 는, 냉동기 i (i 는 1≤i≤n 의 정의 정수) 의 냉수 복귀 온도를 나타내고, Ts＿n 은, 냉동기 i 의 냉수 이송 온도를 나타낸다. 또, Cp 는 냉수의 비열［kJ/(㎏·℃)］을 나타내고, ρ 는 냉수의 밀도［㎏/㎥］를 나타낸다 (이상, 단계 S231).
그리고, 최적 유량 범위 최적값 합계 (ΣFopt) 가 요구 유량 (Fr) 미만인 것으로 판정한 경우 (단계 S231：예), 단계 S211∼222 에 있어서, 증단시의 처리로서, 증단을 실시할지의 여부의 결정 및 증단을 실시하는 것으로 결정한 경우에는 증단하는 냉동기의 선택을 실시한다. 한편, 최적 유량 범위 최적값 합계 (ΣFopt) 가 요구 유량 (Fr) 이상인 것으로 판정한 경우 (단계 S231：아니오), 단계 S241∼262 에 있어서, 감단시의 처리로서, 감단을 실시할지의 여부의 결정 및 감단을 실시하는 것으로 결정한 경우에는 감단하는 냉동기의 선택을 실시한다. 또, 단계 S271∼S291 에서는, 운전 중인 냉동기가 1 대인 경우에, 다른 냉동기로 전환할지의 여부를 결정한다.
단계 S211 에서는, 증단 판정부 (121) 는, 도 4 의 단계 S111 에서 설명한, 요구 부하에 기초하는 증단 필요 여부의 판정에 더하여, 요구 유량에 기초하는 증단 필요 여부의 판정을 실시한다. 구체적으로는, 증단 판정부 (121) 는, 요구 부하가 증단 전환 포인트 이상인지의 여부를 판정함과 함께, 요구 유량이 증단 전환 유량 이상인지의 여부를 판정한다. 여기서, 증단 전환 유량은, 냉동기의 운전 대수마다 설정되는 유량값이다. 증단 판정부 (121) 는, 현재의 운전 대수에 대응하여 증단 전환 유량으로서 설정되어 있는 유량값을 증단 전환 유량으로서 사용한다 (이상, 단계 S211). 요구 부하가 증단 전환 포인트 미만, 또한 요구 유량이 증단 전환 유량 미만인 것으로 판정한 경우, 증단 판정부 (121) 는, 냉동기의 운전 대수를 변경하지 않을 것을 결정하여 (단계 S211：아니오), 동 도면의 처리를 종료한다.
한편, 요구 부하가 증단 전환 포인트 이상, 혹은 요구 유량이 증단 전환 유량 이상인 것으로 판정한 경우, 증단 판정부 (121) 는, 냉동기의 증단을 실시할 것을 결정하여 (단계 S211：예), 단계 S221 로 진행된다.
단계 S221 에서는, 도 4 의 단계 S121 에서 사용한 증단 전환 포인트 (Qu) 대신에, 식 (4) 에 기초하여 증단 전환 포인트 (Qu) 를 산출한다.
Qu=Fu×(Tr-Ts)×Cp×ρ…식 (4)
여기서, Fu 는 증단 전환 유량［㎥/h］을 나타내고, Tr 은 환수 온도［℃］를 나타내고, Ts 는 송수 온도［℃］를 나타내고, Cp 는 냉각수의 비열［kJ/(㎏·℃)］을 나타내며, ρ 는 냉각수의 밀도［㎏/㎥］를 나타낸다.
그리고, 요구 부하 판정부 (112) 는, 도 4 의 단계 S121 과 동일하게, 식 (1) 에 기초하여 부족 부하값 (ΔQs) 을 산출한다.
또, 단계 S241 에서는, 감단 판정부 (131) 는, 도 4 의 단계 S131 에서 설명한, 요구 부하에 기초하는 감단 필요 여부의 판정에 더하여, 요구 유량에 기초하는 감단 필요 여부의 판정을 실시한다. 구체적으로는, 감단 판정부 (131) 는, 요구 부하가 감단 전환 포인트 이하인지의 여부를 판정함과 함께, 요구 유량이 감단 전환 유량 이하인지의 여부를 판정한다. 여기서, 감단 전환 유량은, 냉동기의 운전 대수마다 설정되는 유량값이다. 감단 판정부 (131) 는, 현재의 운전 대수에 대응하여 감단 전환 유량으로서 설정되어 있는 유량값을 감단 전환 유량으로서 사용한다 (이상, 단계 S241). 요구 부하가 감단 전환 포인트보다 크고, 또한 요구 유량이 감단 전환 유량보다 큰 것으로 판정한 경우, 감단 판정부 (131) 는, 냉동기의 운전 대수를 변경하지 않을 것을 결정하여 (단계 S241：아니오), 동 도면의 처리를 종료한다.
한편, 요구 부하가 감단 전환 포인트 이하, 혹은 요구 유량이 감단 전환 유량 이하인 것으로 판정한 경우, 감단 판정부 (131) 는, 냉동기의 감단을 실시할 것을 결정하여 (단계 S241：예), 단계 S251 로 진행된다.
단계 S261 에서는, 도 4 의 단계 S151 에서 사용한 감단 전환 포인트 (Qd) 대신에, 식 (5) 에 기초하여 감단 전환 포인트 (Qd) 를 산출한다.
Qd=Fd×(Tr-Ts)×Cp×ρ…식 (5)
여기서, Fd 는 감단 전환 유량［㎥/h］을 나타내고, Tr 은 환수 온도［℃］를 나타내고, Ts 는 송수 온도［℃］를 나타내고, Cp 는 냉각수의 비열［kJ/(㎏·℃)］을 나타내며, ρ 는 냉각수의 밀도［㎏/㎥］를 나타낸다.
그리고, 요구 부하 판정부 (112) 는, 도 4 의 단계 S151 과 동일하게, 식 (2) 에 기초하여 잉여 부하값 (ΔQt) 을 산출한다.
단계 S262 에서는, 상기 서술한 것과 동일하게, 정지 냉동기 선택부 (133) 가, 운전 중인 냉동기의 각각에 대해, 당해 냉동기를 잉여 부하값 (ΔQt) 으로 운전했을 때의 COP 를 구한다.
그리고, 정지 냉동기 선택부 (133) 는, 얻어진 COP 가 가장 낮은 냉동기를, 감단하는 냉동기, 즉 정지시키는 냉동기로서 선택한다. COP 가 가장 낮은 냉동기를 정지시킴으로써, 냉동기 시스템 (1) 전체의 COP 를 높일 수 있다. 선택된 냉동기에 대해, 운전 지령부 (141) 는, 정지시키도록 지시하는 제어 신호를 송신한다. 또, 운전 지령부 (141) 는, 나머지의 운전 중인 각 냉동기에 대해 부하 분담을 변경하기 위한 유량 지령의 제어 신호를 송신한다. 예를 들어, 운전 지령부 (141) 는, 요구 부하 연산부 (113) 가 산출한 요구 부하를, 운전 중인 냉동기의 대수에 따라 안분하여, 안분 결과의 부하로 운전을 실시하도록, 각 냉동기에 제어 신호를 송신한다.
이와 같이, 요구 부하 판정부 (112) 가, 운전 중인 냉동기에서 요구 부하를 만족하는지의 여부에 더하여, 운전 중인 냉동기에서 요구 유량을 만족하는지의 여부도 판정하므로, 요구 부하에 더하여 요구 유량이 설정된 경우에도 대응할 수 있고, 냉동기 시스템 (1) 의 COP 가 높아지도록, 증단 혹은 감단하는 냉동기를 선택할 수 있다.
이상과 같이, 냉동기 제어 장치 (100) 는, 냉동기의 환경에 따라 COP 를 구하고, 구해진 COP 에 기초하여 운전 상태를 변경할 냉동기를 선택하므로, 냉동기 시스템 전체를 효율적으로 운전하기 위해서 증단 또는 감단해야 할 냉동기를 상황에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또, 냉동기 시스템 (1) 의 운전원은, 냉동기의 특성을 상세하게 알지 못해도, 최적인 운전 범위를 유지하면서 냉동기 시스템 (1) 을 운전할 수 있다.
또한, 냉동기 제어 장치 (100) 의 전부 또는 일부의 기능을 실현하기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하고, 이 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템에 판독 입력하여 실행함으로써 각 부의 처리를 실시해도 된다. 또한, 여기서 말하는 「컴퓨터 시스템」이란, OS 나 주변 기기 등의 하드웨어를 포함하는 것으로 한다.
또, 「컴퓨터 시스템」은, WWW 시스템을 이용하고 있는 경우이면, 홈페이지 제공 환경 (혹은 표시 환경) 도 포함하는 것으로 한다.
또, 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 플렉시블 디스크, 광 자기 디스크, ROM, CD-ROM 등의 가반 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억 장치를 말한다. 또한 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 통하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선과 같이, 단시간 동안, 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트가 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함하는 것으로 한다. 또 상기 프로그램은, 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 되고, 또한 전술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이어도 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 서술해 왔지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 복수의 냉동기를 구비한 냉동기 시스템에 있어서, 냉동기의 제어를 실시하는 냉동기 제어 장치에 이용하기에 바람직하다.
100 : 냉동기 제어 장치
111 : 데이터 취득부
112 : 요구 부하 판정부
113 : 요구 부하 연산부
121 : 증단 판정부
122 : 부족 부하값 연산부
123 : 운전 냉동기 선택부
131 : 감단 판정부
132 : 잉여 부하값 연산부
133 : 정지 냉동기 선택부
141 : 운전 지령부
151 : 운전 패턴 추출부

Claims (7)

  1. 복수의 냉동기를 제어하여, 냉열 혹은 온열의 공급을 실시하기 위한 냉동기 제어 장치로서,
    요구 부하에 따라, 복수의 상기 냉동기 중 운전시키는 상기 냉동기를 선택하는 냉동기 선택부와,
    상기 냉동기 선택부에서 선택된 상기 냉동기에 대해, 상기 요구 부하와 대응한 운전 신호를 출력하는 운전 지령부를 구비하고,
    상기 냉동기 선택부는, 상기 요구 부하에 기초하여 현재 선택되어 있는 상기 냉동기의 대수를 변경할지의 여부를 판정하는 대수 변경 판정부와,
    상기 대수 변경 판정부에 의한 판정 결과에 기초하여 상기 냉동기의 대수를 변경하는 경우에, 미리 취득된 각 냉동기의 부하와 효율 지표값의 관계 및 요구 부하에 기초하여 운전 상태를 변경하는 냉동기를 결정하는 냉동기 결정부를 구비하고,
    상기 냉동기 결정부는, 상기 대수 변경 판정부에서 상기 냉동기의 대수를 증가시키는 것으로 판정된 경우, 현재 운전 중인 전체 냉동기에 대해, 허용되는 효율의 범위가 되는 고부하측의 부하의 임계값으로서 각 냉동기에 대해 설정되는 최적 부하 범위 고치 (高値) 를 합계한 최적 부하 범위 고치 합계로부터, 요구 부하를 감산한 부족 부하값을 구하는 부족 부하값 연산부와,
    상기 부족 부하값 연산부에서 구해진 부족 부하값과 상기 부하와 효율 지표값의 관계에 기초하여, 현재 정지 중인 냉동기의 각각에 대해 상기 부족 부하값으로 운전시킨 경우의 효율 지표값을 구하고, 가장 높은 효율 지표값을 나타내는 냉동기를 운전시키는 냉동기로서 선택하는 운전 냉동기 선택부를 구비하는, 냉동기 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전 냉동기 선택부는, 선택 가능한 냉동기가 복수 존재했을 때, 해당되는 냉동기의 운전 시간을 취득하여, 상기 운전 시간이 가장 짧은 냉동기를 선택하는, 냉동기 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉동기 결정부는, 상기 대수 변경 판정부에서 상기 냉동기의 대수를 감소시키는 것으로 판정된 경우, 현재 운전 중인 냉동기로부터 1 대를 정지시킴으로써 운전을 유지시키는 냉동기로서 조합할 수 있는 모든 냉동기 운전 패턴을 구하는 감단 (減段) 운전 패턴 추출부와,
    상기 감단 운전 패턴 추출부에서 구해진 모든 냉동기 운전 패턴에 대해, 전체의 효율 지표값을 구하고, 가장 효율 지표값이 높아지는 냉동기 운전 패턴과 대응하는 냉동기를 정지시키는 냉동기로서 선택하는 정지 냉동기 선택부를 구비하는, 냉동기 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉동기 결정부는, 상기 대수 변경 판정부에서 냉동기 대수를 감소시키는 것으로 판정된 경우, 현재 운전 중인 전체 냉동기에 대해, 요구 부하로부터, 허용되는 효율의 범위가 되는 저부하측의 부하의 임계값으로서 각 냉동기에 대해 설정되는 최적 부하 범위 저치 (低値) 를 합계한 최적 부하 범위 저치 합계를 감산한 잉여 부하값을 구하는 잉여 부하값 연산부와,
    상기 잉여 부하값 연산부에서 구해진 상기 잉여 부하값 및 상기 부하와 효율 지표값의 관계에 기초하여, 현재 운전 중인 냉동기의 각각에 대해 상기 잉여 부하값으로 운전시킨 경우의 효율 지표값을 구하고, 가장 낮은 효율 지표값을 나타내는 냉동기를 정지시키는 냉동기로서 선택하는 정지 냉동기 선택부를 구비하는, 냉동기 제어 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 정지 냉동기 선택부는, 선택 가능한 냉동기가 복수 존재했을 때, 해당되는 냉동기의 운전 시간을 취득하여, 상기 운전 시간이 가장 긴 냉동기를 선택하는, 냉동기 제어 장치.
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