プログラム、制御器及び冷水システム
【課題】複数のコンプレッサをＯＮ−ＯＦＦして冷却能力を調整するチラーを複数台備えて構成された冷水システムに関して、エネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を効率的に調整可能なプログラム、制御器及び冷水システムを提供すること。
【解決手段】複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーを備えた冷水システムを制御するプログラムであって、冷却対象の温度に基づき、前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【解決手段】複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーを備えた冷水システムを制御するプログラムであって、冷却対象の温度に基づき、前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のチラーを備えた冷水システムを制御するためのプログラム、制御器及び冷水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のコンプレッサを備えたチラーを運転する場合、例えば、冷却対象である水の水温に基づいて、各コンプレッサを発停（ＯＮ−ＯＦＦ）して、冷却能力を調整することが一般的に行なわれている。
また、冷却能力を容量制御可能な可変容量型チラーを運転して調整する場合、例えば、水温等に基づき、コンプレッサを停止〜定格出力の範囲で連続的に調整することが一般的に行なわれている。
【０００３】
複数のチラーを用いて冷水システムを構成する場合、例えば、可変容量型チラーでは、所定の冷却能力を得る際に必要な、各チラーの冷却能力及び消費電力に基づいて、冷水システムのＣＯＰ（成績係数）が高くなるように運転して、エネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、上記複数のコンプレッサを発停して冷却能力を制御する複数台のチラーにより冷水システムを構成する場合、水温に基づいて、各チラーを同一出力で運転することが一般的であり、各チラーを合算した冷却能力が負荷に対して過剰となった場合には、全チラーを停止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４５１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数のコンプレッサを発停して冷却能力を調整するチラーは、可変容量型チラーのように、冷却能力を自在に調整することが困難であるため、複数のコンプレッサを発停して冷却能力を調整するチラーにより構成された冷水システムに関して、エネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を効率的に調整するための技術に対する強い要請がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、複数のコンプレッサをＯＮ−ＯＦＦして冷却能力を調整するチラーを複数台備えて構成された冷水システムに関して、エネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を効率的に調整可能なプログラム、制御器及び冷水システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーを備えた冷水システムを制御するプログラムであって、冷却対象の温度に基づき、前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、制御器であって、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプログラムを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の発明は、冷水システムであって、請求項７に記載の制御器を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係るプログラム、制御器、冷水システムによれば、冷却対象の温度に基づき、冷水システムにおいて作動する凝縮器の数を最大とするように各チラーのコンプレッサを作動させるので、各コンプレッサの負荷が低減されて、エネルギー消費を抑制しつつ冷水システムの冷却能力を効率的に調整することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプログラムであって、前記冷却対象の温度と対応させて設定した前記コンプレッサの組合せに基づいて、前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係るプログラムによれば、冷却対象の温度と対応させてコンプレッサの組合せを設定するので、冷却対象の過冷等を抑制して、コンプレッサを適切かつ効率的に作動させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、前記凝縮器がすべて作動している場合に、出力の小さいコンプレッサを優先的に作動させることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るプログラムによれば、凝縮器がすべて作動している場合に、出力の小さいコンプレッサを優先的に作動させるので、コンプレッサの負荷を低減してエネルギー消費を抑制することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、前記凝縮器がすべて作動している場合に、前記冷水システムのＣＯＰが最大となるように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係るプログラムによれば、冷水システムのＣＯＰが最大となるように前記コンプレッサを作動させるので、冷水システムのエネルギー効率を向上することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、前記冷却対象の温度が、前記チラーの熱交換器の入口水温あるいは出口水温のいずれかまたはこれらの組合せであることを特徴とする。
【００１９】
この発明に係るプログラムによれば、冷却対象の温度が、チラーの熱交換器の入口水温あるいは出口水温のいずれかまたはこれらの組合せによるので、冷却対象を目標温度に適切かつ効率的に対応することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、前記冷却対象の温度が、前記チラーにより冷却される冷水タンク内の水温であることを特徴とする。
【００２１】
この発明に係るプログラムによれば、チラーにより冷却される冷水タンク内の水温を対象として冷却能力を調整するので、冷水タンク内の冷水の水温が上昇した場合に、計画的に小さな冷却能力により冷却することにより、エネルギー消費を抑制しつつ効率的に冷却して、目標温度に移行させることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、冷水システムであって、複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーと、前記冷却対象の温度を検出する温度検出手段と、制御器と、を備え、前記制御器は、冷却対象の温度に基づき、前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る冷水システムによれば、冷却対象の温度に基づき、冷水システムにおいて作動する凝縮器の数を最大とするようにコンプレッサを作動させるので、凝縮により冷媒の圧力を短時間で低下させて、コンプレッサの負荷を小さくすることができる。その結果、冷水システムにおけるエネルギー効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係るプログラム、制御器、冷水システムによれば、冷水システムにおいて作動する凝縮器の数を最大とするようにコンプレッサを作動させるので、エネルギー消費を抑制しつつ冷水システムの冷却能力を効率的に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷水システムの概略を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るチラーの一例を示す概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【図４】第１の実施形態の冷水システムの運転を制御するプログラムの一例を説明するフロー図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図１から図４を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る冷水システムを示す図であり、符号１は冷水システムを示している。
【００２７】
冷水システム１は、図１に示すように、３台のチラー１０、２０、３０を備えたチラー群２と、制御部（制御器）４と、冷水タンク６とを備え、給水源から供給された水を冷水タンク６に貯留し、冷水タンク６内の水をチラー１０、２０、３０に循環させて冷却するようになっている。
また、冷水システム１は、冷水タンク６が冷水ポンプ８Ｐ、圧力スイッチ８Ｓ、手動バルブ８Ｖを介して消費設備９（例えば、野菜を洗浄する洗浄装置等）と接続されていて、圧力スイッチ８Ｓが検出する冷水ポンプ８Ｐ出口の圧力に応じて冷水ポンプ８Ｐが作動、停止して、消費設備９への冷水供給を制御するようになっている。
【００２８】
冷水タンク６は、高温側６Ａと低温側６Ｂに区画されており、各チラー１０、２０、３０は、流入配管１０Ａ、２０Ａ、３０Ａを介して冷水タンク６の高温側６Ａと接続され、流出配管１０Ｂ、２０Ｂ、３０Ｂを介して冷水タンク６の低温側６Ｂと接続されている。また、流入配管１０Ａ、２０Ａ、３０Ａには、移送ポンプ１０Ｐ、２０Ｐ、３０Ｐが配置されていて、移送ポンプ１０Ｐ、２０Ｐ、３０Ｐを駆動することにより、高温側６Ａの水が流入配管１０Ａ、２０Ａ、３０Ａを介して各チラー１０、２０、３０の熱交換器１４に流入し、その後、流出配管１０Ｂ、２０Ｂ、３０Ｂを介して低温側６Ｂに戻すようになっている。また、高温側６Ａには、温度センサ６Ｔが配置されている。
【００２９】
第１チラー１０は、図２に示すように、例えば、それぞれ定格出力が１０ｋＷの第１コンプレッサ１１と、第２コンプレッサ１２と、第３コンプレッサ１３とを備えた定格出力が３０ｋＷのチラーとされ、第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３は、互いに並列に接続され、凝縮器１５、膨張弁（膨張機構）１６、蒸発器１７と直列に接続され、蒸発器１７を通過した冷媒が各コンプレッサ１１、１２、１３に循環することにより冷凍サイクルが構成されるようになっている。
【００３０】
凝縮器１５は、第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３のいずれか又はすべてが駆動された場合に、圧縮された冷媒を凝縮するものであり、凝縮器１５では圧縮された高温の冷媒を冷却ファン１８により冷やすようになっている。
熱交換器１４は、膨張弁１６を通過した冷媒が循環する水から気化熱を奪うことで蒸発し、循環する水を冷却するようになっている。
【００３１】
第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３は、それぞれ定格出力１０ｋＷのＯＮ−ＯＦＦ制御式コンプレッサとされていて、駆動モータＭをＯＮ−ＯＦＦすることにより発停するようになっている。
第２チラー２０は、第１チラー１０と構成が同一の第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３を備えている。同様に、第３チラー３０は、第１チラー１０と構成が同一の第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３を備えている。
【００３２】
制御部４は、各チラー１０、２０、３０、温度センサ６Ｔ、１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔと信号線４Ａにより接続され、各チラー１０、２０、３０からの信号（例えば、各チラー１０、２０、３０の状態を示す信号）及び温度センサ６Ｔ、１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔからの信号が入力されるようになっている。また、制御部４は、各チラー１０、２０、３０、移送ポンプ１０Ｐ、２０Ｐ、３０Ｐ、給水源からの給水を制御する給水バルブ７Ｖ、冷水ポンプ８Ｐと信号線４Ｂにより接続され、これらに信号を出力して制御するようになっている。なお、図１において、制御部４と、第２、第３チラー２０、３０、温度センサ２０Ｔ、３０Ｔ、移送ポンプ２０Ｐ、３０Ｐとの間の信号線４Ａ、４Ｂは、チラー１０の場合と同様であるため、簡便のため省略している。
制御部４は、温度センサ６Ｔの検出温度（水温Ｔ）に基づき、各チラー１０、２０、３０内の作動容量を制御するようになっており、制御部４には、水温Ｔに基づいて各チラー１０、２０、３０内で駆動するコンプレッサの組合せが、データテーブルとして記憶されている。
【００３３】
この実施形態において、水温Ｔに対応して各チラー１０、２０、３０内で駆動されるコンプレッサの組合せは、例えば、図３（Ａ）に示すような、水温Ｔと対応する設定水温（Ｔ１〜Ｔ５）と、運転パターン（各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合せ）と、各運転パターン（第１〜第５運転パターン及び冷却完了後待機）において駆動されるコンプレッサの組合せにより定義されている。図３（Ａ）おける（●）は、駆動されるコンプレッサを示している。
【００３４】
なお、設定水温Ｔ１〜Ｔ５は、例えば、図３（Ｂ）に示すような値が適用されており、Ｔ５は、目標水温（例えば、１．０℃）とされている。
図３（Ａ）に示す「冷却完了後待機」は、水温Ｔが冷却により目標水温Ｔ５未満となった後に、全チラー１０、２０、３０のすべてのコンプレッサを停止して待機させた状態をいうものとし、「出力」は、各運転パターンにおける３台のチラーの総出力を参考に記載したものである。
また、図３（Ａ）における第１、第２運転パターンは通常の運転パターンであり、第３〜第５運転パターンは、作動する凝縮器１５を最大数とする省エネ運転パターンである。
【００３５】
第１の実施形態において、省エネ運転パターンとは、冷水システム１で作動する凝縮器１５の数を最大としてコンプレッサの負荷を低減することで、エネルギー効率を向上させる運転パターンをいい、例えば、冷水システム１で作動する凝縮器１５の数と、コンプレッサの駆動数とを同一で運転する場合をいう。
すなわち、通常の運転パターンである第１、第２運転パターンでは、各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサを同一数にして、コンプレッサの駆動数を維持して、駆動するコンプレッサを順次停止し、第３〜第５運転パターン（省エネ運転パターン）では、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１を順次停止して冷水システム１の出力を減少するように構成されている。
【００３６】
この実施形態に係るプログラムは、例えば、図４に示すフロー図のような概略構成とされている。以下、図４を参照して、プログラムの一例に係るフロー図について説明する。
まず、冷水システム１の運転を開始する。
（１）制御部４は、温度センサ６Ｔにより水温Ｔを検出する（Ｓ１）。
（２）制御部４は、冷水システム１が、冷却完了後の待機中（冷却システム１が目標温度に到達した後にすべてコンプレッサが停止している状態）であるかどうかを判断する（Ｓ２）。
冷水システム１が、冷却完了後の待機中でない場合はＳ３に移行し、冷却完了後の待機中である場合はＳ１８に移行する。
なお、冷水システム１の運転を開始した際のコンプレッサの全停止は、冷却完了後における冷水システム待機中には該当せず、また、冷水タンク６に給水した場合は、冷却完了後における冷水システム待機中はリセットされるものとする。
（３）制御部４は、検出した水温Ｔ≧第１設定水温Ｔ１ であるかどうかを判断（Ｓ３）し、Ｔ≧Ｔ１ である場合はＳ４に移行し、Ｔ＜Ｔ１ である場合はＳ５に移行する。（以下、同様に、判断後は、図４のフローによるものとする。）
（４）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第１運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ４）。
各チラー１０、２０、３０に対して第１運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。各チラー１０、２０、３０に対する運転パターンの出力は、データテーブルを参照して行なう（以下、同様である）。
（５）制御部４は、水温Ｔ≧第２設定水温Ｔ２ を判断する（Ｓ５）。
（６）制御部４は、水温Ｔが低下したかどうかを判断する（Ｓ６）。
水温Ｔが低下したかどうかは、検出した水温Ｔと記憶している前回検出の水温Ｔの比較による。
水温Ｔが低下している場合はＳ７に移行し、水温Ｔが低下していない場合はＳ４に移行する。
ここで、Ｓ３から移行してＳ５を実行する場合、水温Ｔは必ず低下しているが、例えば、前回検出した水温Ｔが第２設定水温Ｔ２未満であっても、水温Ｔの低下が認められない場合に、出力が大きな運転パターン（ここでは、第１運転パターン）に移行して、冷却能力を増加することを意味している。なお、運転開始後、Ｓ６を初めて実行する場合、又は冷水タンク６に給水されて冷水システムの冷却完了後の待機がリセットされた直後にＳ６を実行する場合は、Ｓ６は省略するものとする。（以下、水温Ｔが低下したかどうかの判断において、上記意義及びＳ６実行を省略する意義を適用し、判断後は、フロー図によるものとする。）
（７）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第２運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ７）。
各チラー１０、２０、３０に対して第２運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。
（８）制御部４は、水温Ｔ≧第３設定水温Ｔ３ を判断する（Ｓ８）。
（９）制御部４は、水温Ｔが低下したかどうかを判断する（Ｓ９）。
（１０）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第３運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ１０）。
各チラー１０、２０、３０に対して第３運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。
（１１）制御部４は、水温Ｔ＜第４設定水温Ｔ４ を判断する（Ｓ１１）。
（１２）制御部４は、水温Ｔが低下したかどうかを判断する（Ｓ１２）。
（１３）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第４運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ１３）。
各チラー１０、２０、３０に第４運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶する。
（１４）制御部４は、水温Ｔ＜ 第５設定水温Ｔ５ を判断する（Ｓ１４）
なお、ここで、第５設定水温Ｔ５は、目標水温（例えば、１．０℃）である。
（１５）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第５運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ１５）。
各チラー１０、２０、３０に第５運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。
（１６）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して、すべてのコンプレッサを停止状態とする待機信号を出力する（Ｓ１６）。
各チラー１０、２０、３０に、待機信号を出力したらＳ１７に移行する。
（１７）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して待機信号を出力した際の水温Ｔを記憶する（Ｓ１７）。
（１８）制御部４は、水温Ｔ≧冷却完了時の水温＋設定値（例えば、０．５℃） を判断する（Ｓ１８）。
上記（１）から（１８）を繰り返して実行する。
【００３７】
次に、図３を参照して、冷水システム１の作用について説明する。
まず、冷水システム１の運転を開始すると、温度センサ６Ｔが検出した水温Ｔに基づいて、運転パターンが設定され、対象のコンプレッサを駆動する。
（１）例えば、水温Ｔが２．５℃以上である場合は、各チラー１０、２０、３０に第１運転パターンにて運転する信号が出力されて、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１、第２コンプレッサ１２、２２、３２、第３コンプレッサ１３、２３、３３が駆動される。その結果、冷水システム１は、出力９０ｋＷ（チラー３台×（コンプレッサ３台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
（２）水温Ｔが１．５℃以上（かつ２．５℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第２運転パターンにて運転する信号が出力されて、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１、第２コンプレッサ１２、２２、３２が駆動される。その結果、冷水システム１は、出力６０ｋＷ（チラー３台×（コンプレッサ２台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
（３）水温Ｔが、１．０℃以上（かつ１．５℃未満）の場合には、省エネ運転パターン（第３〜第５運転パターンが相当）により、以下のように駆動される。
（３−１）
水温Ｔが１．３℃以上（かつ１．５℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第３運転パターンにて運転する信号が出力されて、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１が定格出力（各１０ｋＷ）で駆動され、出力３０ｋＷ（チラー３台×（コンプレッサ１台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
その結果、出力３０ｋＷで３つの凝縮器１５が作動して、冷水システム１のエネルギー効率が向上して、省エネルギーを実現することができる。
（３−２）
水温Ｔが１．１℃以上（かつ１．３℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第４運転パターンにて運転する信号が出力されて、第１チラー１０の第１コンプレッサ１１、第２チラー２０の第１コンプレッサ２１が、それぞれ定格出力（各１０ｋＷ）で駆動され、出力２０ｋＷ（チラー２台×（コンプレッサ１台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
その結果、出力２０ｋＷで２つの凝縮器が作動して、冷水システム１のエネルギー効率が向上して、省エネルギーを実現することができる。
（３−３）
水温Ｔが１．０℃以上（かつ１．１℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第５運転パターンにて運転する信号が出力されて、第１チラー１０の第１コンプレッサ１１が定格出力（各１０ｋＷ）で駆動され、出力１０ｋＷ（チラー１台×（コンプレッサ１台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
その結果、各チラー１０、２０、３０は、それぞれ出力１０ｋＷで運転される。一方、各チラー１０、２０、３０において凝縮器１５が作動し、冷水システム１において最大数の凝縮器１５が作動しているため、凝縮が速やかに行なわれて、コンプレッサの負荷が低減しエネルギー効率が向上する。
（４）第１〜第４運転パターンで運転されている場合、水温Ｔが低下して、コンプレッサの駆動台数が少ない運転パターンに該当したら、該当する設定水温の運転パターンにて運転される。
（５）水温Ｔが、１．０℃未満に到達した場合は、水温Ｔが目標値に到達したと判断して、各チラー１０、２０、３０に冷却後待機とし、冷水システム１を待機状態とする。その結果、各チラー１０、２０、３０への冷水タンク６からの水の循環が停止される。
（６）冷水システム１が、第２から第４運転パターンで駆動されていて、冷水タンク６から循環される水の温度が低下していないと判断した場合には、コンプレッサの駆動台数が多い運転パターンに移行する。また、第５運転パターンで運転されている場合には、水温が低下しなくても、目標水温Ｔ５に到達するまで第５運転パターンを維持する。
また、目標水温Ｔ５に到達した後に、設定水温（例えば、０．５℃）以上の水温上昇が検出された場合には、冷水システム１をあらためて駆動する。
また、最後に停止するコンプレッサは、優先順位付けによって定期的にローテーションされるようになっており、かかるローテーションにより各コンプレッサの作動回数を平準化するようになっている。
【００３８】
冷水システム１によれば、冷却水の水温Ｔに基づき、冷水システム１において作動する凝縮器１５の数を最大とするようにコンプレッサを駆動するので、各コンプレッサの負荷を低減して、冷水システム１のエネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を効率的に調整することができる。また、冷水システム１によれば、冷却水の水温Ｔと対応させてコンプレッサの組合せを設定するので、冷却水の過冷等を抑制して、コンプレッサを適切かつ効率的に作動させることができる。
また、冷水タンク６内の水温が上昇した場合に、冷水システム１を小さな冷却能力で計画的（例えば、将来の温度上昇の予測等に基づき）に制御して、エネルギー消費を抑制しつつ効率的に冷却能力を調整するとともに効率的に目標水温Ｔ５に移行させることができる。
【００３９】
次に、図５を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、水温Ｔに対応して駆動する各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサの組合せ及び水温Ｔと対応する設定温度Ｔ１Ａ〜Ｔ１０Ａ（目標水温）の構成が、図３（Ａ）に示したものと相違する点である。その他は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４０】
第２の実施形態に係る各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合せは、図５に示すとおりである。
第１の実施形態では、第１、２運転パターンにおいて、各チラー１０、２０、３０で同じ数のコンプレッサを駆動し、省エネ運転パターン（第３〜第５運転パターン）のみで、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１を順次停止して凝縮器１５の作動数を最大としていたのに対して、第２の実施形態では、省エネ運転パターンでない第１〜６運転パターンにおいて、各チラー１０、２０、３０のコンプレッサを１台ずつ順次停止するように構成されている。
その結果、省エネ運転パターンでない第１〜６運転パターンにおいても、冷水システム１の冷却能力を小さな単位で調整することができ、運転パターン冷水システム１のエネルギー効率を向上することができる。
【００４１】
次に、図６を参照して、この発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第２コンプレッサ１２、２２、３２が定格出力１５ｋＷ、第３コンプレッサ１３、２３、３３が定格出力２０ｋＷとされ、水温Ｔに対応して駆動する各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサの組合せが、図３（Ａ）に示したものと相違する点である。なお、第３の実施形態において、省エネ運転パターンは、第１の実施形態に加え、各チラー１０、２０、３０において、それぞれ２台のコンプレッサが駆動されている状態を含むものとする。その他は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４２】
第３の実施形態に係る各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合せは、図６に示すとおりである。
まず、第１〜第３省エネ運転パターンでは、定格出力が最小（各１０ｋＷ）の第１コンプレッサ１１、２１、３１を、優先的に順次駆動することで作動する凝縮器１５の数を最大とする。
次いで、第４運転パターンでは、各チラー１０、２０、３０が、定格出力が最小の第１コンプレッサ１１、２１、３１から、定格出力が次に大きい（各１５ｋＷ）第２コンプレッサ１２、２２、３２に切換える。
同様に、第５運転パターン〜第８省エネパターンでは、各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合わせを、出力が同一でかつ順次出力が大きくなるように切換えるようになっている。
その結果、作動する凝縮器１５の数を最大としてエネルギー効率を向上するとともに、すべての凝縮器１５が作動した場合に、各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの出力を同一として動作を簡単にしつつ冷水システム１に必要とされる出力に対して小さな出力単位で追従させることで負荷に対する冷水システム１の応答性を向上させることができる。
【００４３】
次に、図７を参照して、この発明の第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施形態に係る運転パターンのうち省エネ運転パターンの一部を示すものである。
第４の実施形態が第３の実施形態と異なるのは、必要とされる出力を得るために駆動する各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサの組合せが、図６に示したものと相違する点である。その他は、第３の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
第４の実施形態に係る駆動するコンプレッサの組合せは、図７に示すとおりであり、各チラー１０、２０、３０内で駆動させるコンプレッサの組合せを、冷水システム１に必要とされる出力に対して小さな出力単位で追従させつつ、作動する凝縮器１５の数を最大とするように構成されている。
その結果、負荷に対する冷水システム１の応答性を向上させつつ、冷水システム１のエネルギー効率を向上することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、冷水システム１が、それぞれ３台のコンプレッサを搭載した３台のチラー１０、２０、３０から構成される場合について説明したが、冷水システム１を構成するチラーの台数、定格能力、及び各チラーが搭載するコンプレッサの台数、定格出力等の構成は、任意に設定することができる。
【００４６】
また、冷水システム１の運転に関して、上記第１〜第４の実施形態を示したが、作動する凝縮器１５の数を最大とする際のコンプレッサの組合せ変更に係る設定温度数、設定温度の値については、第１〜第４の実施形態以外に任意に設定することができる。
【００４７】
また、上記実施の形態においては、各チラー１０、２０、３０のコンプレッサがすべて発停制御式コンプレッサである場合について説明したが、例えば、いずれかのチラーがインバータ制御等の容量制御式コンプレッサを備える構成としてもよく、かかる場合に、凝縮器１５の作動数を最大とするために、容量制御式コンプレッサの全部又は一部を、出力ゼロと定格出力のいずれか（すなわち、実質的に発停）で駆動し又は無段階で駆動するかは任意に設定してもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、各チラー１０、２０、３０がひとつの凝縮器１５を備えていて、ひとつの冷凍サイクルを形成する場合について説明したが、例えば、１台のチラーが複数の凝縮器を有して、複数の冷凍サイクルを形成している場合には、それらを複数の凝縮器１５として制御してもよい。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、冷水タンク６の高温側６Ａの水温Ｔに基づいて例システム１を制御する場合について説明したが、冷水タンク６の高温側６Ａの水温Ｔに代えて、例えば、各チラー１０、２０，３０の温度センサ１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔが検出する熱交換器１４の入口水温に基づき、各チラー１０、２０，３０内のコンプレッサを駆動してもよい。また、温度センサ１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔが検出した水温のうちひとつを代表温度として、各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサを駆動してもよい。また、熱交換器１４の入口水温に代えて、熱交換器１４の出口水温、熱交換器１４の入口水温と出口水温の組合せに基づいて制御してもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、冷水を冷水タンク６から冷水消費設備９に送り出す場合について説明したが、例えば、冷水タンク６に熱交換器を設けて低温側６Ｂの水を循環させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１ 冷水システム
４ 制御部（制御器）
６ 冷水タンク
１０、２０、３０ チラー（第１〜第３チラー）
６Ｔ、１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔ 温度センサ（温度検出手段）
１１、１２、１３、２１,２２、２３、３１、３２、３３ コンプレッサ
１４ 熱交換器
１５ 凝縮器
１６ 膨張弁（膨張機構）
１７ 蒸発器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のチラーを備えた冷水システムを制御するためのプログラム、制御器及び冷水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のコンプレッサを備えたチラーを運転する場合、例えば、冷却対象である水の水温に基づいて、各コンプレッサを発停（ＯＮ−ＯＦＦ）して、冷却能力を調整することが一般的に行なわれている。
また、冷却能力を容量制御可能な可変容量型チラーを運転して調整する場合、例えば、水温等に基づき、コンプレッサを停止〜定格出力の範囲で連続的に調整することが一般的に行なわれている。
【０００３】
複数のチラーを用いて冷水システムを構成する場合、例えば、可変容量型チラーでは、所定の冷却能力を得る際に必要な、各チラーの冷却能力及び消費電力に基づいて、冷水システムのＣＯＰ（成績係数）が高くなるように運転して、エネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、上記複数のコンプレッサを発停して冷却能力を制御する複数台のチラーにより冷水システムを構成する場合、水温に基づいて、各チラーを同一出力で運転することが一般的であり、各チラーを合算した冷却能力が負荷に対して過剰となった場合には、全チラーを停止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４５１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数のコンプレッサを発停して冷却能力を調整するチラーは、可変容量型チラーのように、冷却能力を自在に調整することが困難であるため、複数のコンプレッサを発停して冷却能力を調整するチラーにより構成された冷水システムに関して、エネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を効率的に調整するための技術に対する強い要請がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、複数のコンプレッサをＯＮ−ＯＦＦして冷却能力を調整するチラーを複数台備えて構成された冷水システムに関して、エネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を効率的に調整可能なプログラム、制御器及び冷水システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーを備えた冷水システムを制御するプログラムであって、冷却対象の温度に基づき、前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、制御器であって、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプログラムを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の発明は、冷水システムであって、請求項７に記載の制御器を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係るプログラム、制御器、冷水システムによれば、冷却対象の温度に基づき、冷水システムにおいて作動する凝縮器の数を最大とするように各チラーのコンプレッサを作動させるので、各コンプレッサの負荷が低減されて、エネルギー消費を抑制しつつ冷水システムの冷却能力を効率的に調整することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプログラムであって、前記冷却対象の温度と対応させて設定した前記コンプレッサの組合せに基づいて、前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係るプログラムによれば、冷却対象の温度と対応させてコンプレッサの組合せを設定するので、冷却対象の過冷等を抑制して、コンプレッサを適切かつ効率的に作動させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、前記凝縮器がすべて作動している場合に、出力の小さいコンプレッサを優先的に作動させることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るプログラムによれば、凝縮器がすべて作動している場合に、出力の小さいコンプレッサを優先的に作動させるので、コンプレッサの負荷を低減してエネルギー消費を抑制することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、前記凝縮器がすべて作動している場合に、前記冷水システムのＣＯＰが最大となるように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係るプログラムによれば、冷水システムのＣＯＰが最大となるように前記コンプレッサを作動させるので、冷水システムのエネルギー効率を向上することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、前記冷却対象の温度が、前記チラーの熱交換器の入口水温あるいは出口水温のいずれかまたはこれらの組合せであることを特徴とする。
【００１９】
この発明に係るプログラムによれば、冷却対象の温度が、チラーの熱交換器の入口水温あるいは出口水温のいずれかまたはこれらの組合せによるので、冷却対象を目標温度に適切かつ効率的に対応することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、前記冷却対象の温度が、前記チラーにより冷却される冷水タンク内の水温であることを特徴とする。
【００２１】
この発明に係るプログラムによれば、チラーにより冷却される冷水タンク内の水温を対象として冷却能力を調整するので、冷水タンク内の冷水の水温が上昇した場合に、計画的に小さな冷却能力により冷却することにより、エネルギー消費を抑制しつつ効率的に冷却して、目標温度に移行させることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、冷水システムであって、複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーと、前記冷却対象の温度を検出する温度検出手段と、制御器と、を備え、前記制御器は、冷却対象の温度に基づき、前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る冷水システムによれば、冷却対象の温度に基づき、冷水システムにおいて作動する凝縮器の数を最大とするようにコンプレッサを作動させるので、凝縮により冷媒の圧力を短時間で低下させて、コンプレッサの負荷を小さくすることができる。その結果、冷水システムにおけるエネルギー効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係るプログラム、制御器、冷水システムによれば、冷水システムにおいて作動する凝縮器の数を最大とするようにコンプレッサを作動させるので、エネルギー消費を抑制しつつ冷水システムの冷却能力を効率的に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷水システムの概略を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るチラーの一例を示す概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【図４】第１の実施形態の冷水システムの運転を制御するプログラムの一例を説明するフロー図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る冷水システムにおいて、各チラー内で駆動するコンプレッサの組合せを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図１から図４を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る冷水システムを示す図であり、符号１は冷水システムを示している。
【００２７】
冷水システム１は、図１に示すように、３台のチラー１０、２０、３０を備えたチラー群２と、制御部（制御器）４と、冷水タンク６とを備え、給水源から供給された水を冷水タンク６に貯留し、冷水タンク６内の水をチラー１０、２０、３０に循環させて冷却するようになっている。
また、冷水システム１は、冷水タンク６が冷水ポンプ８Ｐ、圧力スイッチ８Ｓ、手動バルブ８Ｖを介して消費設備９（例えば、野菜を洗浄する洗浄装置等）と接続されていて、圧力スイッチ８Ｓが検出する冷水ポンプ８Ｐ出口の圧力に応じて冷水ポンプ８Ｐが作動、停止して、消費設備９への冷水供給を制御するようになっている。
【００２８】
冷水タンク６は、高温側６Ａと低温側６Ｂに区画されており、各チラー１０、２０、３０は、流入配管１０Ａ、２０Ａ、３０Ａを介して冷水タンク６の高温側６Ａと接続され、流出配管１０Ｂ、２０Ｂ、３０Ｂを介して冷水タンク６の低温側６Ｂと接続されている。また、流入配管１０Ａ、２０Ａ、３０Ａには、移送ポンプ１０Ｐ、２０Ｐ、３０Ｐが配置されていて、移送ポンプ１０Ｐ、２０Ｐ、３０Ｐを駆動することにより、高温側６Ａの水が流入配管１０Ａ、２０Ａ、３０Ａを介して各チラー１０、２０、３０の熱交換器１４に流入し、その後、流出配管１０Ｂ、２０Ｂ、３０Ｂを介して低温側６Ｂに戻すようになっている。また、高温側６Ａには、温度センサ６Ｔが配置されている。
【００２９】
第１チラー１０は、図２に示すように、例えば、それぞれ定格出力が１０ｋＷの第１コンプレッサ１１と、第２コンプレッサ１２と、第３コンプレッサ１３とを備えた定格出力が３０ｋＷのチラーとされ、第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３は、互いに並列に接続され、凝縮器１５、膨張弁（膨張機構）１６、蒸発器１７と直列に接続され、蒸発器１７を通過した冷媒が各コンプレッサ１１、１２、１３に循環することにより冷凍サイクルが構成されるようになっている。
【００３０】
凝縮器１５は、第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３のいずれか又はすべてが駆動された場合に、圧縮された冷媒を凝縮するものであり、凝縮器１５では圧縮された高温の冷媒を冷却ファン１８により冷やすようになっている。
熱交換器１４は、膨張弁１６を通過した冷媒が循環する水から気化熱を奪うことで蒸発し、循環する水を冷却するようになっている。
【００３１】
第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３は、それぞれ定格出力１０ｋＷのＯＮ−ＯＦＦ制御式コンプレッサとされていて、駆動モータＭをＯＮ−ＯＦＦすることにより発停するようになっている。
第２チラー２０は、第１チラー１０と構成が同一の第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３を備えている。同様に、第３チラー３０は、第１チラー１０と構成が同一の第１コンプレッサ１１、第２コンプレッサ１２、第３コンプレッサ１３を備えている。
【００３２】
制御部４は、各チラー１０、２０、３０、温度センサ６Ｔ、１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔと信号線４Ａにより接続され、各チラー１０、２０、３０からの信号（例えば、各チラー１０、２０、３０の状態を示す信号）及び温度センサ６Ｔ、１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔからの信号が入力されるようになっている。また、制御部４は、各チラー１０、２０、３０、移送ポンプ１０Ｐ、２０Ｐ、３０Ｐ、給水源からの給水を制御する給水バルブ７Ｖ、冷水ポンプ８Ｐと信号線４Ｂにより接続され、これらに信号を出力して制御するようになっている。なお、図１において、制御部４と、第２、第３チラー２０、３０、温度センサ２０Ｔ、３０Ｔ、移送ポンプ２０Ｐ、３０Ｐとの間の信号線４Ａ、４Ｂは、チラー１０の場合と同様であるため、簡便のため省略している。
制御部４は、温度センサ６Ｔの検出温度（水温Ｔ）に基づき、各チラー１０、２０、３０内の作動容量を制御するようになっており、制御部４には、水温Ｔに基づいて各チラー１０、２０、３０内で駆動するコンプレッサの組合せが、データテーブルとして記憶されている。
【００３３】
この実施形態において、水温Ｔに対応して各チラー１０、２０、３０内で駆動されるコンプレッサの組合せは、例えば、図３（Ａ）に示すような、水温Ｔと対応する設定水温（Ｔ１〜Ｔ５）と、運転パターン（各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合せ）と、各運転パターン（第１〜第５運転パターン及び冷却完了後待機）において駆動されるコンプレッサの組合せにより定義されている。図３（Ａ）おける（●）は、駆動されるコンプレッサを示している。
【００３４】
なお、設定水温Ｔ１〜Ｔ５は、例えば、図３（Ｂ）に示すような値が適用されており、Ｔ５は、目標水温（例えば、１．０℃）とされている。
図３（Ａ）に示す「冷却完了後待機」は、水温Ｔが冷却により目標水温Ｔ５未満となった後に、全チラー１０、２０、３０のすべてのコンプレッサを停止して待機させた状態をいうものとし、「出力」は、各運転パターンにおける３台のチラーの総出力を参考に記載したものである。
また、図３（Ａ）における第１、第２運転パターンは通常の運転パターンであり、第３〜第５運転パターンは、作動する凝縮器１５を最大数とする省エネ運転パターンである。
【００３５】
第１の実施形態において、省エネ運転パターンとは、冷水システム１で作動する凝縮器１５の数を最大としてコンプレッサの負荷を低減することで、エネルギー効率を向上させる運転パターンをいい、例えば、冷水システム１で作動する凝縮器１５の数と、コンプレッサの駆動数とを同一で運転する場合をいう。
すなわち、通常の運転パターンである第１、第２運転パターンでは、各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサを同一数にして、コンプレッサの駆動数を維持して、駆動するコンプレッサを順次停止し、第３〜第５運転パターン（省エネ運転パターン）では、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１を順次停止して冷水システム１の出力を減少するように構成されている。
【００３６】
この実施形態に係るプログラムは、例えば、図４に示すフロー図のような概略構成とされている。以下、図４を参照して、プログラムの一例に係るフロー図について説明する。
まず、冷水システム１の運転を開始する。
（１）制御部４は、温度センサ６Ｔにより水温Ｔを検出する（Ｓ１）。
（２）制御部４は、冷水システム１が、冷却完了後の待機中（冷却システム１が目標温度に到達した後にすべてコンプレッサが停止している状態）であるかどうかを判断する（Ｓ２）。
冷水システム１が、冷却完了後の待機中でない場合はＳ３に移行し、冷却完了後の待機中である場合はＳ１８に移行する。
なお、冷水システム１の運転を開始した際のコンプレッサの全停止は、冷却完了後における冷水システム待機中には該当せず、また、冷水タンク６に給水した場合は、冷却完了後における冷水システム待機中はリセットされるものとする。
（３）制御部４は、検出した水温Ｔ≧第１設定水温Ｔ１ であるかどうかを判断（Ｓ３）し、Ｔ≧Ｔ１ である場合はＳ４に移行し、Ｔ＜Ｔ１ である場合はＳ５に移行する。（以下、同様に、判断後は、図４のフローによるものとする。）
（４）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第１運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ４）。
各チラー１０、２０、３０に対して第１運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。各チラー１０、２０、３０に対する運転パターンの出力は、データテーブルを参照して行なう（以下、同様である）。
（５）制御部４は、水温Ｔ≧第２設定水温Ｔ２ を判断する（Ｓ５）。
（６）制御部４は、水温Ｔが低下したかどうかを判断する（Ｓ６）。
水温Ｔが低下したかどうかは、検出した水温Ｔと記憶している前回検出の水温Ｔの比較による。
水温Ｔが低下している場合はＳ７に移行し、水温Ｔが低下していない場合はＳ４に移行する。
ここで、Ｓ３から移行してＳ５を実行する場合、水温Ｔは必ず低下しているが、例えば、前回検出した水温Ｔが第２設定水温Ｔ２未満であっても、水温Ｔの低下が認められない場合に、出力が大きな運転パターン（ここでは、第１運転パターン）に移行して、冷却能力を増加することを意味している。なお、運転開始後、Ｓ６を初めて実行する場合、又は冷水タンク６に給水されて冷水システムの冷却完了後の待機がリセットされた直後にＳ６を実行する場合は、Ｓ６は省略するものとする。（以下、水温Ｔが低下したかどうかの判断において、上記意義及びＳ６実行を省略する意義を適用し、判断後は、フロー図によるものとする。）
（７）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第２運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ７）。
各チラー１０、２０、３０に対して第２運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。
（８）制御部４は、水温Ｔ≧第３設定水温Ｔ３ を判断する（Ｓ８）。
（９）制御部４は、水温Ｔが低下したかどうかを判断する（Ｓ９）。
（１０）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第３運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ１０）。
各チラー１０、２０、３０に対して第３運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。
（１１）制御部４は、水温Ｔ＜第４設定水温Ｔ４ を判断する（Ｓ１１）。
（１２）制御部４は、水温Ｔが低下したかどうかを判断する（Ｓ１２）。
（１３）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第４運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ１３）。
各チラー１０、２０、３０に第４運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶する。
（１４）制御部４は、水温Ｔ＜ 第５設定水温Ｔ５ を判断する（Ｓ１４）
なお、ここで、第５設定水温Ｔ５は、目標水温（例えば、１．０℃）である。
（１５）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して第５運転パターンに対応する信号を出力する（Ｓ１５）。
各チラー１０、２０、３０に第５運転パターンと対応する信号を出力したら、水温Ｔを記憶してＳ１に移行する。
（１６）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して、すべてのコンプレッサを停止状態とする待機信号を出力する（Ｓ１６）。
各チラー１０、２０、３０に、待機信号を出力したらＳ１７に移行する。
（１７）制御部４は、各チラー１０、２０、３０に対して待機信号を出力した際の水温Ｔを記憶する（Ｓ１７）。
（１８）制御部４は、水温Ｔ≧冷却完了時の水温＋設定値（例えば、０．５℃） を判断する（Ｓ１８）。
上記（１）から（１８）を繰り返して実行する。
【００３７】
次に、図３を参照して、冷水システム１の作用について説明する。
まず、冷水システム１の運転を開始すると、温度センサ６Ｔが検出した水温Ｔに基づいて、運転パターンが設定され、対象のコンプレッサを駆動する。
（１）例えば、水温Ｔが２．５℃以上である場合は、各チラー１０、２０、３０に第１運転パターンにて運転する信号が出力されて、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１、第２コンプレッサ１２、２２、３２、第３コンプレッサ１３、２３、３３が駆動される。その結果、冷水システム１は、出力９０ｋＷ（チラー３台×（コンプレッサ３台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
（２）水温Ｔが１．５℃以上（かつ２．５℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第２運転パターンにて運転する信号が出力されて、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１、第２コンプレッサ１２、２２、３２が駆動される。その結果、冷水システム１は、出力６０ｋＷ（チラー３台×（コンプレッサ２台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
（３）水温Ｔが、１．０℃以上（かつ１．５℃未満）の場合には、省エネ運転パターン（第３〜第５運転パターンが相当）により、以下のように駆動される。
（３−１）
水温Ｔが１．３℃以上（かつ１．５℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第３運転パターンにて運転する信号が出力されて、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１が定格出力（各１０ｋＷ）で駆動され、出力３０ｋＷ（チラー３台×（コンプレッサ１台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
その結果、出力３０ｋＷで３つの凝縮器１５が作動して、冷水システム１のエネルギー効率が向上して、省エネルギーを実現することができる。
（３−２）
水温Ｔが１．１℃以上（かつ１．３℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第４運転パターンにて運転する信号が出力されて、第１チラー１０の第１コンプレッサ１１、第２チラー２０の第１コンプレッサ２１が、それぞれ定格出力（各１０ｋＷ）で駆動され、出力２０ｋＷ（チラー２台×（コンプレッサ１台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
その結果、出力２０ｋＷで２つの凝縮器が作動して、冷水システム１のエネルギー効率が向上して、省エネルギーを実現することができる。
（３−３）
水温Ｔが１．０℃以上（かつ１．１℃未満）である場合は、各チラー１０、２０、３０に第５運転パターンにて運転する信号が出力されて、第１チラー１０の第１コンプレッサ１１が定格出力（各１０ｋＷ）で駆動され、出力１０ｋＷ（チラー１台×（コンプレッサ１台／チラー）×１０ｋＷ）で冷水タンク６から循環される水を冷却する。
その結果、各チラー１０、２０、３０は、それぞれ出力１０ｋＷで運転される。一方、各チラー１０、２０、３０において凝縮器１５が作動し、冷水システム１において最大数の凝縮器１５が作動しているため、凝縮が速やかに行なわれて、コンプレッサの負荷が低減しエネルギー効率が向上する。
（４）第１〜第４運転パターンで運転されている場合、水温Ｔが低下して、コンプレッサの駆動台数が少ない運転パターンに該当したら、該当する設定水温の運転パターンにて運転される。
（５）水温Ｔが、１．０℃未満に到達した場合は、水温Ｔが目標値に到達したと判断して、各チラー１０、２０、３０に冷却後待機とし、冷水システム１を待機状態とする。その結果、各チラー１０、２０、３０への冷水タンク６からの水の循環が停止される。
（６）冷水システム１が、第２から第４運転パターンで駆動されていて、冷水タンク６から循環される水の温度が低下していないと判断した場合には、コンプレッサの駆動台数が多い運転パターンに移行する。また、第５運転パターンで運転されている場合には、水温が低下しなくても、目標水温Ｔ５に到達するまで第５運転パターンを維持する。
また、目標水温Ｔ５に到達した後に、設定水温（例えば、０．５℃）以上の水温上昇が検出された場合には、冷水システム１をあらためて駆動する。
また、最後に停止するコンプレッサは、優先順位付けによって定期的にローテーションされるようになっており、かかるローテーションにより各コンプレッサの作動回数を平準化するようになっている。
【００３８】
冷水システム１によれば、冷却水の水温Ｔに基づき、冷水システム１において作動する凝縮器１５の数を最大とするようにコンプレッサを駆動するので、各コンプレッサの負荷を低減して、冷水システム１のエネルギー消費を抑制しつつ冷却能力を効率的に調整することができる。また、冷水システム１によれば、冷却水の水温Ｔと対応させてコンプレッサの組合せを設定するので、冷却水の過冷等を抑制して、コンプレッサを適切かつ効率的に作動させることができる。
また、冷水タンク６内の水温が上昇した場合に、冷水システム１を小さな冷却能力で計画的（例えば、将来の温度上昇の予測等に基づき）に制御して、エネルギー消費を抑制しつつ効率的に冷却能力を調整するとともに効率的に目標水温Ｔ５に移行させることができる。
【００３９】
次に、図５を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、水温Ｔに対応して駆動する各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサの組合せ及び水温Ｔと対応する設定温度Ｔ１Ａ〜Ｔ１０Ａ（目標水温）の構成が、図３（Ａ）に示したものと相違する点である。その他は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４０】
第２の実施形態に係る各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合せは、図５に示すとおりである。
第１の実施形態では、第１、２運転パターンにおいて、各チラー１０、２０、３０で同じ数のコンプレッサを駆動し、省エネ運転パターン（第３〜第５運転パターン）のみで、各チラー１０、２０、３０の第１コンプレッサ１１、２１、３１を順次停止して凝縮器１５の作動数を最大としていたのに対して、第２の実施形態では、省エネ運転パターンでない第１〜６運転パターンにおいて、各チラー１０、２０、３０のコンプレッサを１台ずつ順次停止するように構成されている。
その結果、省エネ運転パターンでない第１〜６運転パターンにおいても、冷水システム１の冷却能力を小さな単位で調整することができ、運転パターン冷水システム１のエネルギー効率を向上することができる。
【００４１】
次に、図６を参照して、この発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第２コンプレッサ１２、２２、３２が定格出力１５ｋＷ、第３コンプレッサ１３、２３、３３が定格出力２０ｋＷとされ、水温Ｔに対応して駆動する各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサの組合せが、図３（Ａ）に示したものと相違する点である。なお、第３の実施形態において、省エネ運転パターンは、第１の実施形態に加え、各チラー１０、２０、３０において、それぞれ２台のコンプレッサが駆動されている状態を含むものとする。その他は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４２】
第３の実施形態に係る各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合せは、図６に示すとおりである。
まず、第１〜第３省エネ運転パターンでは、定格出力が最小（各１０ｋＷ）の第１コンプレッサ１１、２１、３１を、優先的に順次駆動することで作動する凝縮器１５の数を最大とする。
次いで、第４運転パターンでは、各チラー１０、２０、３０が、定格出力が最小の第１コンプレッサ１１、２１、３１から、定格出力が次に大きい（各１５ｋＷ）第２コンプレッサ１２、２２、３２に切換える。
同様に、第５運転パターン〜第８省エネパターンでは、各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの組合わせを、出力が同一でかつ順次出力が大きくなるように切換えるようになっている。
その結果、作動する凝縮器１５の数を最大としてエネルギー効率を向上するとともに、すべての凝縮器１５が作動した場合に、各チラー１０、２０、３０において駆動するコンプレッサの出力を同一として動作を簡単にしつつ冷水システム１に必要とされる出力に対して小さな出力単位で追従させることで負荷に対する冷水システム１の応答性を向上させることができる。
【００４３】
次に、図７を参照して、この発明の第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施形態に係る運転パターンのうち省エネ運転パターンの一部を示すものである。
第４の実施形態が第３の実施形態と異なるのは、必要とされる出力を得るために駆動する各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサの組合せが、図６に示したものと相違する点である。その他は、第３の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
第４の実施形態に係る駆動するコンプレッサの組合せは、図７に示すとおりであり、各チラー１０、２０、３０内で駆動させるコンプレッサの組合せを、冷水システム１に必要とされる出力に対して小さな出力単位で追従させつつ、作動する凝縮器１５の数を最大とするように構成されている。
その結果、負荷に対する冷水システム１の応答性を向上させつつ、冷水システム１のエネルギー効率を向上することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、冷水システム１が、それぞれ３台のコンプレッサを搭載した３台のチラー１０、２０、３０から構成される場合について説明したが、冷水システム１を構成するチラーの台数、定格能力、及び各チラーが搭載するコンプレッサの台数、定格出力等の構成は、任意に設定することができる。
【００４６】
また、冷水システム１の運転に関して、上記第１〜第４の実施形態を示したが、作動する凝縮器１５の数を最大とする際のコンプレッサの組合せ変更に係る設定温度数、設定温度の値については、第１〜第４の実施形態以外に任意に設定することができる。
【００４７】
また、上記実施の形態においては、各チラー１０、２０、３０のコンプレッサがすべて発停制御式コンプレッサである場合について説明したが、例えば、いずれかのチラーがインバータ制御等の容量制御式コンプレッサを備える構成としてもよく、かかる場合に、凝縮器１５の作動数を最大とするために、容量制御式コンプレッサの全部又は一部を、出力ゼロと定格出力のいずれか（すなわち、実質的に発停）で駆動し又は無段階で駆動するかは任意に設定してもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、各チラー１０、２０、３０がひとつの凝縮器１５を備えていて、ひとつの冷凍サイクルを形成する場合について説明したが、例えば、１台のチラーが複数の凝縮器を有して、複数の冷凍サイクルを形成している場合には、それらを複数の凝縮器１５として制御してもよい。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、冷水タンク６の高温側６Ａの水温Ｔに基づいて例システム１を制御する場合について説明したが、冷水タンク６の高温側６Ａの水温Ｔに代えて、例えば、各チラー１０、２０，３０の温度センサ１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔが検出する熱交換器１４の入口水温に基づき、各チラー１０、２０，３０内のコンプレッサを駆動してもよい。また、温度センサ１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔが検出した水温のうちひとつを代表温度として、各チラー１０、２０、３０内のコンプレッサを駆動してもよい。また、熱交換器１４の入口水温に代えて、熱交換器１４の出口水温、熱交換器１４の入口水温と出口水温の組合せに基づいて制御してもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、冷水を冷水タンク６から冷水消費設備９に送り出す場合について説明したが、例えば、冷水タンク６に熱交換器を設けて低温側６Ｂの水を循環させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１ 冷水システム
４ 制御部（制御器）
６ 冷水タンク
１０、２０、３０ チラー（第１〜第３チラー）
６Ｔ、１０Ｔ、２０Ｔ、３０Ｔ 温度センサ（温度検出手段）
１１、１２、１３、２１,２２、２３、３１、３２、３３ コンプレッサ
１４ 熱交換器
１５ 凝縮器
１６ 膨張弁（膨張機構）
１７ 蒸発器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーを備えた冷水システムを制御するプログラムであって、
冷却対象の温度に基づき、
前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラムであって、
前記冷却対象の温度と対応させて設定した前記コンプレッサの組合せに基づいて、前記コンプレッサを作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、
前記凝縮器がすべて作動している場合に、出力の小さいコンプレッサを優先的に作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、
前記凝縮器がすべて作動している場合に、前記冷水システムのＣＯＰが最大となるように前記コンプレッサを作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、
前記冷却対象の温度が、
前記チラーの熱交換器の入口水温あるいは出口水温のいずれかまたはこれらの組合せであることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、
前記冷却対象の温度が、
前記チラーにより冷却される冷水タンク内の水温であることを特徴とするプログラム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプログラムを備えることを特徴とする制御器。
【請求項８】
請求項７に記載の制御器を備えることを特徴とする冷水システム。
【請求項９】
複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーと、
前記冷却対象の温度を検出する温度検出手段と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、
冷却対象の温度に基づき、
前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする冷水システム。
【請求項１】
複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーを備えた冷水システムを制御するプログラムであって、
冷却対象の温度に基づき、
前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラムであって、
前記冷却対象の温度と対応させて設定した前記コンプレッサの組合せに基づいて、前記コンプレッサを作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、
前記凝縮器がすべて作動している場合に、出力の小さいコンプレッサを優先的に作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、
前記凝縮器がすべて作動している場合に、前記冷水システムのＣＯＰが最大となるように前記コンプレッサを作動させることを特徴とするプログラム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、
前記冷却対象の温度が、
前記チラーの熱交換器の入口水温あるいは出口水温のいずれかまたはこれらの組合せであることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプログラムであって、
前記冷却対象の温度が、
前記チラーにより冷却される冷水タンク内の水温であることを特徴とするプログラム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプログラムを備えることを特徴とする制御器。
【請求項８】
請求項７に記載の制御器を備えることを特徴とする冷水システム。
【請求項９】
複数のコンプレッサから凝縮器、膨張機構、蒸発器を経た冷媒が前記複数のコンプレッサに循環する冷凍サイクルを有し、前記複数のコンプレッサを発停することにより冷却能力を制御する複数のチラーと、
前記冷却対象の温度を検出する温度検出手段と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、
冷却対象の温度に基づき、
前記冷水システムにおいて作動する前記凝縮器の数を最大とするように前記コンプレッサを作動させることを特徴とする冷水システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２００８２（Ｐ２０１２−２２００８２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５５９６（Ｐ２０１１−８５５９６）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
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