专利名称：冷冻机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在具备多个冷冻机的冷冻机系统中进行冷冻机的控制的冷冻机控制
>J-U装直。本申请基于2010年8月6日在日本提出申请的特愿2010 — 177749号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术：
就冷冻机而言，通常因负荷不同，效率(相对于消耗的能量的、生成的冷热量)不同。因此，为了使冷冻机高效地运行，需要把握冷冻机的效率而进行控制，以使其以适当的负荷运行。因此，在专利文献I中公开有算出冷冻机的最佳运行范围(可高效地运行的范围)的技术、及基于算出的最佳运行范围判定是否变更冷冻机运行台数的技术。专利文献I :(日本)特开2009 - 204262号公报但是，在专利文献I中未公开有使冷冻机系统整体的效率最佳化的方法。因而，若使用专利文献I的技术，虽然能够评价各个冷冻机的运行状况并将其最佳化，但是不能直接进行对冷冻机系统整体的最佳控制。在具备多种冷冻机的冷冻机系统等、具备特性各异的冷冻机的冷冻系统中，由于冷冻机系统整体的效率因运行的冷冻机的不同而不同，因此需要根据状况适当地进行使哪个冷冻机运行的选择。例如，可变速的冷冻机(可对压缩器进行可变速控制的冷冻机)，由于可高效地运行的负荷因冷却水温度的不同而不同，所以要求对应于冷却水温度的灵活的判断。
发明内容
本发明是鉴于上述的情况而设立的，其目的在于提供一种冷冻机控制装置，为了使冷冻机系统整体高效地运行，可根据状况适当地选择应增加或减少的冷冻机。该发明是为了解决上述的课题而完成的，本发明第一方面的冷冻机控制装置，其对多个冷冻机进行控制，用于进行冷热或者温热的供给，具备冷冻机选择部，其根据请求负荷选择多个所述冷冻机中使其运行的所述冷冻机；运行指令部，其对由所述冷冻机选择部选择的所述冷冻机输出与所述请求负荷对应的运行信号，所述冷冻机选择部具备台数变更判定部，其基于所述请求负荷判定是否变更当前选择的所述冷冻机的台数；冷冻机确定部，其在基于所述台数变更判定部的判定结果变更所述冷冻机的台数的情况下，基于预先取得的各冷冻机的负荷和效率指标值的关系及请求负荷，确定变更运行状态的冷冻机。另外，在所述冷冻机控制装置中，所述冷冻机确定部也可以具备不足负荷值运算部，其在由所述台数变更判定部判定为增加所述冷冻机的台数的情况下，对于当前运行中的全部冷冻机，求出从最佳负荷范围高值合计值减去请求负荷后得到的不足负荷值，该最佳负荷范围高值合计值是将作为成为被允许的效率范围的高负荷侧的负荷的阈值，对各冷冻机设定的最佳负荷范围高值进行合计所得的值；运行冷冻机选择部，其基于所述不足负荷值运算部求出的不足负荷值、所述负荷和效率指标值的关系，对于当前停止中的冷冻机分别求出以所述不足负荷值运行时的效率指标值，并将表示最高的效率指标值的冷冻机作为使其运行的冷冻机进行选择。另外，在所述冷冻机控制装置中，所述冷冻机确定部也可以具备台数增加运行图形抽取部，其在所述台数变更判定部判定为增加所述冷冻机的台数的情况下，求出从当前停止中的冷冻机选择而与当前运行中的全部冷冻机组合的全部的冷冻机运行图形；运行冷冻机选择部，其对于所述台数增加运行图形抽取部求出的全部的冷冻机运行图形，求出整体的效率指标值，将与效率指标值最高的冷冻机运行图形对应的冷冻机作为使其运行的冷冻机进行选择。另外，在所述冷冻机控制装置中，所述运行冷冻机选择部也可以在存在多个所述可选择的冷冻机时，取得相应的冷冻机的运行时间，选择该运行时间最短的冷冻机。另外，在所述冷冻机控制装置中，所述冷冻机确定部也可以具备台数减少运行图 形抽取部，其在所述台数变更判定部判定为减少所述冷冻机的台数的情况下，求出作为通过从当前运行中的冷冻机中使一台停止而维持运行的冷冻机而组合的全部的冷冻机运行图形；停止冷冻机选择部，其对于由所述台数减少运行图形抽取部求出的全部的冷冻机运行图形，求出整体的效率指标值，将与效率指标值最高的冷冻机运行图形对应的冷冻机作为使其停止的冷冻机进行选择。另外，在所述冷冻机控制装置中，所述冷冻机确定部还可以具备剩余负荷值运算部，其在由所述台数变更判定部判定为减少冷冻机台数的情况下，对于当前运行中的全部冷冻机，求出从请求负荷减去最佳负荷范围低值合计值后得到的剩余负荷值，该最佳负荷范围低值合计值是将作为成为允许的效率范围的低负荷侧的负荷的阈值，对各冷冻机设定的最佳负荷范围低值进行合计所得的合计值；停止冷冻机选择部，其基于所述剩余负荷值运算部求出的所述剩余负荷值及所述负荷和效率指标值的关系，对当前运行中的冷冻机分别求出以所述剩余负荷值运行时的效率指标值，将表示最低的效率指标值的冷冻机作为使其停止的冷冻机进行选择。另外，在所述冷冻机控制装置中，所述停止冷冻机选择部也可以在存在多个所述可选择的冷冻机时，取得相应的冷冻机的运行时间，选择该运行时间最长的冷冻机。根据本发明，为了使冷冻机系统整体高效地运行，冷冻机控制装置可根据状况适当地选择应增加或减少的冷冻机。
图I是表示本发明一实施方式的冷冻机系统I的概略构成的构成图；图2是表示上述实施方式的冷冻机21 — I的概略构成的构成图；图3是表示上述实施方式的冷冻机控制装置100的概略构成的构成图；图4是表示在上述实施方式中，冷冻机控制装置100选择应变更运行状态的冷冻机的处理步骤的流程图；图5是表示在上述实施方式中具备剩余负荷值运算部132的冷冻机控制装置100的概略构成的构成图6是表示在上述实施方式中，在判定是否满足请求负荷的基础上，判定是否满足请求流量时的、冷冻机控制装置100的处理步骤的流程图。标记说明100 :冷冻机控制装置111 :数据取得部112:请求负荷判定部113:请求负荷运算部121:台数增加判定部122 :不足负荷值运算部
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123 :运行冷冻机选择部131:台数减少判定部132 :剩余负荷值运算部133 :停止冷冻机选择部141 :运行指令部151 :运行图形抽取部
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下，对冷冻机系统I供给冷热的情况进行说明。关于供给温热的情况，也同样可采用本发明。图I是表示本发明一实施方式的冷冻机系统I的概略构成的构成图。在图I中，冷冻机系统I具备n (n为正整数)台冷冻机21 — I 21 — n、冷水泵31 — I 31 — n、旁通阀41、冷冻机控制装置100。另外，冷冻机系统I与外部负荷51连接。冷冻机21 — I 21 — n将冷水冷却并向外部负荷51供给。由此，外部负荷51被来自冷冻机21的冷水冷却。冷水泵31 — I 31 — n向各冷冻机输送冷水。旁通阀41使来自冷冻机21 —I 21 — n的冷水分流。冷冻机控制装置100进行各部的控制。尤其是，冷冻机控制装置100确定冷冻机21 — I 21 — n的运行台数切换时刻以及进行运行切换的冷冻机，进行冷冻机21 — I 21 — n的台数控制。图2是表示冷冻机21-1的概略构成的构成图。在图2中，冷冻机21 - I具备涡轮压缩机211、冷凝器212、副冷却器213、高压膨胀阀214、低压膨胀阀215、蒸发器216、中间冷却器217、变换器221、热气旁通阀225、冷却导热管231、冷水导热管232、热气旁通管233、控制部234。涡轮压缩机211具备电动机222、入口导向翼(Inlet Guide Vane ;IGV)224。冷冻机21 - I利用两段压缩、两段膨胀辅助冷却循环对制冷剂进行冷却，再利用被冷却后的制冷剂对冷水进行冷却。涡轮压缩机211为离心式的两段压缩机，将气体状的制冷剂进行压缩。冷凝器212使被涡轮压缩机211压缩的高温高压的气体制冷剂凝结并液化。副冷却器213设于冷凝器212的制冷剂流下游侧，对由冷凝器212凝结后的液体制冷剂赋予过冷却。冷却导热管231插通冷凝器212及副冷却器213，利用在管内流动的冷却水对制冷剂进行冷却。该流过冷却导热管231的冷却水对制冷剂进行冷却后，在冷却塔中向外部排热，再次流过冷却导热管231。高压膨胀阀214及低压膨胀阀215使来自副冷却器213的液体制冷剂膨胀。中间冷却器217对通过高压膨胀阀214而膨胀的液体制冷剂进行冷却。蒸发器216使通过低压膨胀阀215而膨胀的液体制冷剂蒸发。冷水导热管232插通蒸发器216。在冷水导热管232流通的冷水在制冷剂蒸发时吸收气化热，由此被冷却。这样，冷冻机21 - I将冷水冷却并向外部负荷51供给。另外，冷冻机21 — I的负荷控制是，在压缩机为可变速控制的冷冻机的情况下，通过涡轮压缩机211的转速控制、入口导向翼224及热气旁通管233的容量控制来进行的。
电动机222驱动涡轮压缩机211。变换器221通过控制电动机222的转速进行涡轮压缩机211的转速控制。入口导向翼224设于涡轮压缩机211的制冷剂吸入口，通过控制吸入制冷剂流量来进行冷冻机21 — I的容量控制。热气旁通管233设于冷凝器212的气相部与蒸发器216的气相部之间，将制冷剂气体分流。热气旁通阀225控制在热气旁通管233内流动的制冷剂的流量。热气旁通阀225调节热气旁通流量，由此进行比入口导向翼224进行的容量控制更细致的容量控制。另外，在压缩机为定速控制的冷冻机的情况下，通过入口导向翼224及热气旁通管233的容量控制进行负荷控制。控制部234进行各部的控制。尤其是，控制部234基于从冷冻机控制装置100(图I)输入的控制信号，使停止中的冷冻机21 — I运行，或者使运行中的冷冻机21 — I停止(以下，将使停止中的冷冻机运行、或者使运行中的冷冻机停止的情况称为“变更运行状态”)。另外，控制部234基于从冷冻机控制装置100输入的控制信号控制变换器221、入口导向翼224以及热气旁通阀225，由此，进行冷冻机21 — I的负荷控制。另外，控制部234求出后述的最佳负荷相关信息。通过控制部234进行的负荷控制，冷冻机21 - I向外部负荷51供给额定温度(例如7°C)的冷水。另外，冷却水流量用流量计F2来测定，冷却水出口温度用温度传感器Tcout来测定，冷却水入口温度用温度传感器Tcin来测定。另外，冷水流量用流量计Fl来测定，冷水出口温度用温度传感器Tout来测定，冷水入口温度用Tin来测定。这些测定值在控制部234进行各部的控制时使用，另外，控制部234用于求出后述的最佳负荷相关信息。另外，冷冻机21 — 2 21 — n的构成也与图2中说明的一样。图3是表示冷冻机控制装置100的概略构成的构成图。在图3中，冷冻机控制装置100具备数据取得部111、请求负荷判定部112、请求负荷运算部113、台数增加判定部121、不足负荷值运算部122、运行冷冻机选择部123、台数减少判定部131、停止冷冻机选择部133、运行指令部141、运行图形抽取部(台数减少运行图形抽取部)151。数据取得部111在其与冷冻机21 — I 21 — n之间接收、发送送水和回水温度、主管流量、冷冻机的最佳负荷范围、在最佳负荷范围下进行运行时的冷冻机的效率等信息。请求负荷运算部113基于数据取得部111取得的送水和回水温度和主管流量计算表示冷冻机系统I应生成的冷热量或温热量的请求负荷。
请求负荷判定部112将对于运行中的冷冻机、将最佳负荷合计值所得的值和请求负荷进行比较，确定台数增加(使运行台数增加)时的处理、或台数减少(使运行台数减少)时的处理。台数增加判定部121在确定了请求负荷判定部112进行台数增加时的处理的情况下，确定实际上是否进行台数增加。不足负荷值运算部122计算运行中的各冷冻机在最佳负荷下运行时的、表示负荷的不足量的不足负荷值。运行冷冻机选择部123基于不足负荷值运算部122算出的不足负荷值和停止中的各冷冻机的最佳负荷相关信息，为了使冷冻机系统I满足请求负荷且高效地运行，选择应起动的冷冻机。台数减少判定部131在确定为请求负荷判定部112进行台数减少时的处理的情况 下，确定实际是否进行台数减少。运行图形抽取部151抽取为满足请求负荷而运行的冷冻机的可能的组合(以下，将表示运行的冷冻机的组合的信息称为“冷冻机运行图形”)。停止冷冻机选择部133基于运行图形抽取部151抽取的冷冻机运行图形、运行中的各冷冻机的最佳负荷相关信息，为了使冷冻机系统I满足请求负荷且高效地运行，选择应停止的冷冻机。运行指令部141发送用于使应起动的冷冻机运行的控制信号，或者发送用于使应停止的冷冻机停止的控制信号，另外，对运行中的冷冻机发送用于变更负荷分担的流量指令的控制信号。另外，由请求负荷判定部112、台数增加判定部121、台数减少判定部131构成台数变更判定部，基于请求负荷选择是否变更当前选择的冷冻机的台数。即，如后所述，首先，请求负荷判定部112基于请求负荷确定进行台数增加时的处理还是进行台数减少时的处理。在请求负荷判定部112确定为进行台数增加时的处理的情况下，台数增加判定部121判定实际是否进行台数增加。另一方面，在请求负荷判定部112判定为进行台数减少时的处理的情况下，台数减少判定部131判定实际上是否进行台数减少。另外，由不足负荷值运算部122、运行冷冻机选择部123、运行图形抽取部151、停止冷冻机选择部133构成冷冻机确定部，在基于台数变更判定部的判定结果变更冷冻机的台数的情况下，基于各冷冻机的负荷和效率指标值(后述的C0P)的关系及请求负荷，确定变更运行状态的冷冻机。S卩，如后所述，在台数增加判定部121判定为进行台数增加的情况下，不足负荷值运算部122算出负荷的不足量，运行冷冻机选择部123基于各冷冻机的负荷和COP的关系确定适于以负荷的不足量运行的冷冻机。另一方面，在台数减少判定部131判断为进行台数减少的情况下，运行图形抽取部151抽取对应于请求负荷的冷冻机运行图形，停止冷冻机选择部133基于所抽取的冷冻机运行图形中、冷冻机系统I整体的效率良好的冷冻机运行图形确定停止的冷冻机。另外，由台数变更判定部、冷冻机确定部构成冷冻机选择部，根据负荷请求选择多个冷冻机中使其运行的冷冻机。即，基于台数变更判定部的判定结果，冷冻机确定部选择进行台数增加的冷冻机或进行台数减少的冷冻机，由此，选择冷冻机21-1 21-n (图I)中运行的冷冻机。接着，参照图4对冷冻机控制装置100的动作进行说明。图4是表示冷冻机控制装置100选择应变更运行状态的冷冻机的处理步骤的流程图。在图4中，首先，数据取得部111对停止中的各冷冻机发送冷却水入口温度及冷却水流
量等信息。另外，在冷冻机全部停止的情况下，基于大气湿球温度算出可达到的冷却水入口温度。另外，冷却水流量设定为额定流量(以上为步骤SlOl)。而且，各冷冻机21 — I 21 — n算出最佳负荷范围高值、最佳负荷范围低值、最佳负荷范围最佳值、最佳负荷范围高值C0P、最佳负荷范围低值C0P、最佳负荷范围最佳值COP并发送到数据取得部111。在此,COP (Coefficient Of Performance、成绩系数)是表示冷冻机的效率的效率指标值，通过冷冻机的负荷(冷冻能力)除以消耗能量来计算。就冷冻机而言，通常，COP因冷却水入口温度及冷却水流量等冷冻机的运行环境、及该冷冻机所要求的负荷而不同。因此，各冷冻机21 — I 21 — n在实机中预先存储基于在各种运行环境及负荷下所测定的COP而生成的、运行环境及负荷的各值和该各值下的COP相对应的表格。或者，也可以是冷冻机21 — I 21 — n在表格表中预先存储从冷却水条件及负荷的各值按照机械特性导出COP的式子。另外，作为C0P，也可以使用基于冷冻机的消耗能量的C0P，也可以使用基于包含冷水泵、冷却水泵或冷却塔风扇等辅机的消耗能量的消耗能量的C0P。另外，所谓最佳负荷范围是指冷冻机能够以高效率运行的负荷的范围，例如，是指冷冻机的COP成为规定值以上的负荷范围。各冷冻机21 - I 21 — n能够使用上述表格、或将冷却水条件和负荷的各值代入上述式子，求出最佳负荷范围。
另外，所谓最佳负荷范围高值是指最佳负荷范围中的最大负荷值。最佳负荷范围高值为以冷冻机的负荷不超过该值为目标而设定的阈值。另外，最佳负荷范围低值是指最佳负荷范围中的最小负荷值。最佳负荷范围低值为以冷冻机的负荷不足该值为目标而设定的阈值。另外，最佳负荷范围最佳值是指最佳负荷范围中的、COP最大的负荷值。另外，最佳负荷范围闻值COP是指以最佳负荷范围闻值运行时的C0P,最佳负荷范围低值COP是指以最佳负荷范围低值运行时的C0P，最佳负荷范围最佳值COP是指以最佳负荷范围最佳值运行时的C0P。以下，将最佳负荷范围闻值、最佳负荷范围低值、最佳负荷范围最佳值、最佳负荷范围高值COP、最佳负荷范围低值COP、最佳负荷范围最佳值COP统称为“最佳负荷相关信息”。运行中的冷冻机取得冷却水入口温度及冷却水流量等信息，作为用于控制该冷冻机的数据，基于这些信息算出最佳负荷相关信息。另一方面，停止中的冷冻机因辅机停止而不能测定冷却水入口温度及冷却水流量等。因此，基于从数据取得部111发送的冷却水入口温度及冷却水流量等信息算出最佳负荷相关信息。另外，也可以不由各冷冻机的控制部，而由数据取得部111算出最佳负荷相关信息。由此，可减少从冷冻机向冷冻机控制装置100的通信量。另一方面，在各冷冻机的控制部算出最佳负荷范围高值等的情况下，控制部可与实际的控制一致地算出最佳负荷范围高值等，因此能够减少冷冻机控制装置100的计算量。另外，在各冷冻机的控制部算出最佳负荷相关信息的情况下，冷冻机控制装置100不需要存储各冷冻机的特性参数，因此在更换冷冻机时，不需要对冷冻机控制装置100进行调节(以上为步骤S102)。接着,请求负荷运算部113算出请求负荷Qr (作为冷冻机的负荷的合计值被请求的值)并向请求负荷判定部112输出。请求负荷运算部113通过将主管流量乘以主管回水温度与主管送水温度的温度差，作为请求负荷算出冷冻机21 — I 21 — n应生成的冷热量或温热量。另外，在冷冻机全部停止中的情况下，将作为初始期请求负荷而预先设定的值作为请求负荷。而且，请求负荷判定部112判定数据取得部111取得的、运行中的各冷冻机的最佳负荷范围最佳值Qopt的合计值SQopt是否不足请求负荷运算部113算出的请求负荷Qr (以上为步骤S103)。在判定为最佳负荷范围最佳值合计值不足请求负荷的情况下(步骤S103 是”)，在步骤Slll S122中，进行是否作为台数增加时的处理进行台数增加的确定、及在确定为进行台数增加的情况下进行台数增加的冷冻机的选择。具体地说，台数增加判定部121基于请求负荷运算部113算出的请求负荷是否为·台数增加切换点以上来确定是否进行台数增加。在此，台数增加切换点是对每一台冷冻机设定的负荷值。台数增加判定部121将作为台数增加切换点，与当前的运行台数对应设定的负荷值用作台数增加切换点(以上为步骤S111)。在判定为请求负荷不足台数增加切换点的情况下，台数增加判定部121确定不变更冷冻机的运行台数(步骤Slll 否”)，结束该图的处理。另一方面，在判定为请求负荷为台数增加切换点以上的情况下，台数增加判定部121确定进行冷冻机的台数增加(步骤S 111 是”)，不足负荷值运算部122基于式(I)算出不足负荷值AQS。A QS = Qu — 2 Qopt …式(I)在此，Qu表示台数增加切换点，Qopt表示最佳负荷范围最佳值，SQopt表示对于运行中的全部冷冻机，将最佳负荷范围最佳值进行合计所得的最佳负荷范围最佳值合计值(以上为步骤S121)。接着，运行冷冻机选择部123对于停止中的冷冻机分别求出以不足负荷值A QS运行时的C0P。例如，运行冷冻机选择部123对停止中的各冷冻机发送不足负荷值AQS，请求并取得对应的C0P。或者，运行冷冻机选择部123也可以基于最佳负荷范围高值及最佳负荷范围高值COP、最佳负荷范围最佳值及最佳负荷范围最佳值COP、最佳负荷范围低值及最佳负荷范围低值COP这三点，求出将负荷和COP的关系近似的式子，基于该式求出与不足负荷值AQS对应的C0P。例如，运行冷冻机选择部123取负荷为X轴、取COP为Y轴，求出通过上述三点的二次曲线，求出在该二次曲线上与不足负荷值A QS对应的C0P。而且，运行冷冻机选择部123将得到的COP最高的冷冻机选择为台数增加的冷冻机、即，使其运行的冷冻机。运行指令部141对被选择的冷冻机发送用于使冷冻机运行的控制信号。另外，运行指令部141对包含重新开始运行的冷冻机在内的运行中的各冷冻机发送用于变更负荷分担的流量指令的控制信号。例如，运行指令部141根据运行中的冷冻机的台数，按比例分配请求负荷运算部113算出的请求负荷，向各冷冻机发送控制信号，以使各冷冻机以比例分配的结果的负荷进行运行。作为负荷的比例分配，例如，认为是以对应于各冷冻机的最佳负荷范围最佳值的比例来分担负荷。另外，在最佳负荷范围高值小于不足负荷值(Qmax < AQs)的情况下，运行冷冻机选择部123对该冷冻机，代替以不足负荷值AQs运行时的C0P，使用最佳负荷范围高值COPmax进行与其它冷冻机的COP的比较。即，将使该冷冻机以最佳负荷范围的最大负荷运行时的COP与其它冷冻机的COP进行比较。或者，在使停止中的多台冷冻机按比例地负担不足负荷值△ Qt而可在最佳负荷范围内运行的情况下，也可以将这些冷冻机的COP与根据按比例负担的负荷而加权平均的值和其它冷冻机的COP进行比较。另外，在最佳负荷范围低值大于不足负荷值(Qmin > AQs)的情况下，运行冷冻机选择部123对该冷冻机，代替以不足负荷值AQS运行时的C0P，使用最佳负荷范围低值 COPmin，进行和其它冷冻机的COP的比较。即，将使该冷冻机以最佳负荷范围的最小负荷运行时的COP与其它冷冻机的COP进行比较。另外，在存在多台COP为相同值的冷冻机的情况下，运行冷冻机选择部123选择累计运行时间最短的冷冻机作为进行台数增加的冷冻机。例如，冷冻机21 — I 21 — n分别测定该冷冻机的累计运行时间并随时发送给冷冻机控制装置100。而且，在存在多台COP为相同值的冷冻机的情况下，冷冻机选择部123基于从各冷冻机发送的累计运行时间，选择累计运行时间最短的冷冻机。由此，能够抑制累计运行时间在冷冻机间的偏差。另外，运行冷冻机选择部123不仅选择COP最高的冷冻机，也可以对停止中的各冷冻机按照COP高的顺序确定运行优先位次。在冷冻机系统I 一台一台地进行冷冻机的起动的情况下，如上述说明，运行冷冻机选择部123只要选择一台起动的冷冻机即可。另一方面，由于运行冷冻机选择部123预先对多个冷冻机确定了运行优先位次，例如在因冷冻机的故障等而不能起动被选择的冷冻机的情况下，冷冻机系统I能够起动其它冷冻机(以上为步骤S122)。其后，冷冻机控制装置100结束该图的处理。另一方面，在步骤S103中，在判定为运行中的各冷冻机的最佳负荷范围最佳值Qopt的合计值SQopt为请求负荷以上的情况下(步骤S103 否”)，在步骤S131 S152中，作为台数减少时的处理，进行是否进行台数减少的确定、及在确定为进行台数减少的情况下，进行台数减少的冷冻机的选择。另外，在步骤S161 S181中，在运行中的冷冻机为一台的情况下，确定是否切换为其它的冷冻机。具体地,台数减少判定部131基于请求负荷运算部113算出的请求负荷是否在台数减少切换点以下，确定是否进行台数减少。在此，冷冻机为同一容量时，台数减少切换点为对每一运行台数设定的负荷值。另外，冷冻机各自的容量不同时，台数减少切换点为根据组合而设定的负荷值。台数减少判定部131将作为台数减少切换点与当前的运行台数对应设定的负荷值用作台数减少切换点(以上为步骤S131)。在判定为请求负荷大于台数减少切换点的情况下，台数减少判定部131确定不变更冷冻机的运行台数(步骤S131 否”)，结束该图的处理。另一方面，在判定为请求负荷为台数减少切换点以下的情况下，台数减少判定部131确定进行冷冻机的台数减少(步骤S131 是”)，台数减少判定部131进一步判定运行中的冷冻机的台数是否为两台以上(步骤S141)。在判定为运行台数为两台以上的情况下(步骤S141 是”)，运行图形抽取部151从运行中的冷冻机中选择一台，将剩余的运行中的冷冻机全部组合后的图形作为冷冻机运行图形而抽取。运行图形抽取部151对于运行中的全部冷冻机抽取该冷冻机运行图形(以上为步骤S151)。而且，停止冷冻机选择部133对于运行图形抽取部151抽取的全部的冷冻机运行图形，求出冷冻机系统I整体的C0P。例如，求出使冷冻机按照冷冻机运行图形运行并按比例负担请求负荷时的、各冷冻机的C0P，算出将各冷冻机的COP根据按比例负担的负荷进行加权平均所得的值，作为冷冻机系统I整体的C0P。而且，停止冷冻机选择部133选择冷冻机系统I整体的COP最大的冷冻机运行图形，按照选择的冷冻机运行图形选择台数减少的冷冻机。对被选择的冷冻机，运行指令部141发送用于使冷冻机停止的控制信号。另外，运行指令部141对剩余的运行中的各冷冻机发送用于变更负荷分担的流量指令的控制信号。例如，运行指令部141将请求负荷运算部113算出的请求负荷根据运行中的冷冻机的台数按比例分配，向各冷冻机发送控制信号，以使其以按比例分配结果的负荷进行运行。
另外，也可以是，运行图形抽取部151进一步抽取从运行中的冷冻机中选择了多台后的剩余的运行中的冷冻机的组合，作为冷冻机运行图形。由此，在仅减少一台冷冻机时不能在最佳负荷范围内运行的情况下，能够减少多台冷冻机，提闻冷冻机系统I整体的C0P。另一方面，根据运行图形抽取部151仅从运行中的冷冻机中选择一台并抽取冷冻机运行图形的方法，可以只抽取最佳的可能性高的冷冻机运行图形，抑制了计算量。即，在请求负荷不急剧变化的前提之下，只要减少一台冷冻机即可应对请求负荷。因此，通过仅抽取将减少一台冷冻机的冷冻机运行图形并选择冷冻机，能够应对请求负荷并且抑制计算量(以上为步骤S152)。之后，冷冻机控制装置100结束该图的处理。另一方面，在步骤S141中，判定为运行台数为一台的情况下(步骤S141 否”)，停止冷冻机选择部133判定运行中的冷冻机的最佳负荷范围低值是否大于请求负荷(Qmin >Qr)(步骤S161)。在判定为运行中的冷冻机的最佳负荷范围低值大于请求负荷的情况下(步骤S161 是”)，判定在停止中的冷冻机当中，是否有以请求负荷运行时的COP比运行中的冷冻机高的冷冻机(步骤S171)。在判定为在停止中的冷冻机中有以请求负荷运行时的COP比运行中的冷冻机高的冷冻机的情况下(步骤S171 是”)，选择以请求负荷运行时的COP最高的冷冻机作为切换对象的冷冻机(步骤S181)。之后，冷冻机控制装置100结束该图的处理。另一方面，在步骤S161中，判定为运行中的冷冻机的最佳负荷范围低值为请求负荷以下的情况下(步骤S161 否”)、及在步骤S141中，判定为在停止中的冷冻机中没有以请求负荷运行时的COP比运行中的冷冻机高的冷冻机的情况下(步骤S171 否”)，不进行冷冻机的切换，直接结束该图的处理。另外，冷冻机系统I也可以不进行在步骤S161 S181中说明的处理。S卩，也可以是，不论运行中的冷冻机的最佳负荷范围低值是否大于请求负荷，都不进行冷冻机的切换，而继续运行中的冷冻机的运行。由此，可抑制冷冻机的运行切换频率。此外，不需要进行步骤S161 S181的处理，可减少运算量。另一方面，在进行步骤S161 S181中说明的处理时，能够以更高的COP进行运行。另外，运行冷冻机选择部123选择台数增加的冷冻机的方法不限于上述步骤S122中说明的方法。例如，也可以是，运行图形抽取部(台数增加运行图形抽取部)151抽取对应于请求负荷的冷冻机运行图形，基于 抽取的冷冻机运行图形中、COP最佳的冷冻机运行图形，运行冷冻机选择部123选择台数增加的冷冻机。具体地，运行图形抽取部151从停止中的冷冻机中选择一台，与运行中的冷冻机组合并抽取冷冻机运行图形。运行图形抽取部151对于停止中的全部冷冻机，抽取该冷冻机运行图形。而且，运行冷冻机选择部123对于运行图形抽取部151抽取的全部的冷冻机运行图形，求出冷冻机系统I整体的C0P。冷冻机系统I整体的COP的算出，例如，与步骤S152中说明的一样，将使冷冻机运行图形中包含的各冷冻机按比例负担请求负荷时的各冷冻机的COP根据按比例负担的负荷进行加权平均而计算。而且，运行冷冻机选择部123选择冷冻机系统I整体的COP最大的冷冻机运行图形，根据选择的冷冻机运行图形选择台数增加的冷冻机。这样，运行冷冻机选择部123根据冷冻机运行图形选择台数增加的冷冻机，由此，在台数增加后基于各冷冻机实际负担的负荷算出C0P，因此，能够更加正确地算出C0P，能够更加适当地选择台数增加的冷冻机。另一方面，根据在步骤S122中说明的方法，只要对停止中的各冷冻机算出COP即可，不需要进行冷冻机运行图形的抽取、基于与已运行中的冷冻机的COP的加权平均的冷冻机系统I整体的COP的算出。在这一方面，计算量少，可更快地进行冷冻机的选择。另外，运行图形抽取部151也可以进一步抽取将多台停止中的冷冻机和运行中的冷冻机组合后的冷冻机运行图形。由此，在仅增加一台冷冻机时不能在最佳负荷范围内运行的情况下，能够台数增加多台冷冻机，提高冷冻机系统I整体的C0P。另一方面，根据上述的、运行图形抽取部151从停止中的冷冻机当中仅选择一台抽取冷冻机运行图形的方法，可以只抽取最佳的可能性高的冷冻机运行图形，抑制了计算量。即，在请求负荷不急剧变化的前提下，只要台数增加一台冷冻机即可应对请求负荷。因此，通过仅抽取台数增加一台冷冻机的冷冻机运行图形来选择冷冻机，能够应对请求负荷并抑制计算量。另外，停止冷冻机选择部133选择台数减少的冷冻机的方法不限于上述步骤S152中说明的方法。例如，如图5所示，冷冻机控制装置100也可以具备剩余负荷值运算部132。在该情况下，在图4的步骤S151中，剩余负荷值运算部132基于式(2)计算剩余负荷值AQt。AQt= I Qopt — Qd …式(2)在此，Qd表不台数减少切换点。另外，Qopt表不最佳负荷范围最佳值，SQopt表示对运行中的全部冷冻机将最佳负荷范围最佳值Qopt进行合计所得的最佳负荷范围最佳值合计值。接着，在步骤S152中，停止冷冻机选择部133对运行中的冷冻机分别求出使该冷冻机以剩余负荷值AQt运行时的COP。而且，停止冷冻机选择部133选择得到的COP最低的冷冻机作为台数减少的冷冻机、即，使其停止的冷冻机。通过使COP最低的冷冻机停止，提高了冷冻机系统I整体的C0P。对被选择的冷冻机，运行指令部141发送用于使冷冻机停止的控制信号。另外，运行指令部141对剩余的运行中的各冷冻机发送用于变更负荷分担的流量指令的控制信号。另外，在最佳负荷范围低值大于剩余负荷值(Qmin > A Qt)的情况下，停止冷冻机选择部133对于该冷冻机，代替以剩余负荷值AQt运行时的C0P，使用最佳负荷范围低值COPmin，进行与其它冷冻机的COP的比较。即，将使以最佳负荷范围的最小负荷运行的该冷冻机停止时的COP减少量与其它冷冻机的COP减少量进行比较。另外，在最佳负荷范围高值不足剩余负荷值(Qmax < A Qt)的情况下,停止冷冻机选择部133对于该冷冻机，代替以剩余负荷值AQt运行时的C0P，使用最佳负荷范围高值 COPmax，进行与且他冷冻机的COP的比较。即，将使以最佳负荷范围的最大负荷运行的该冷冻机停止时的COP的减少量与其它冷冻机的COP的减少量进行比较。或者，在使运行中的多台冷冻机按比例分配剩余负荷值AQt且可在最佳负荷范围运行的情况下，也可以将这些冷冻机的COP根据按比例负担的负荷进行加权平均所得的值、和其它冷冻机的COP进行比较。另外，存在多台COP为相同值的冷冻机的情况下，停止冷冻机选择部133选择累计运行时间最长的冷冻机，作为应停止的冷冻机。由此，能够抑制累计运行时间的冷冻机间的偏差。另外，也可以和选择应起动的冷冻机的情况一样，停止冷冻机选择部133对运行中的各冷冻机，以得到的COP高的顺序确定优先位次。这样，停止冷冻机选择部133基于剩余负荷值选择台数减少的冷冻机，由此，只要对于运行中的各冷冻机算出COP即可，不需要进行冷冻机运行图形的抽取、基于剩余的运行中的冷冻机的COP的加权平均的冷冻机系统I整体的COP的算出。在这一方面，计算量少，可更快地进行冷冻机的选择。另一方面，根据在步骤S152中说明的方法，由于是基于台数减少后各冷冻机实际负担的负荷算出C0P，故而能够更加正确地算出C0P，能够更加适当地选择台数减少的冷冻机。另外，在图5中，由不足负荷值运算部122、运行冷冻机选择部123、剩余负荷值运算部132、停止冷冻机选择部133构成冷冻机确定部。另外，也可以是，冷冻机控制装置100不具备请求负荷判定部112，台数增加判定部121总是进行是否进行台数增加的判定，台数减少判定部131总是进行是否进行台数减少的判定。由此，可简化装置构成。另外，也可以是，运行冷冻机选择部123总是选择台数增加时的冷冻机。即，在台数增加判定部121的判定之前，事先选择冷冻机，故而在台数增加判定部121判定为进行台数增加时，迅速地进行台数增加。关于停止冷冻机选择部133也同样。另外，在设定请求流量的情况下，除判定是否满足请求负荷之外，也可以判定是否满足请求流量。图6是表示除判定是否满足请求负荷之外，判定是否满足请求流量时的、冷冻机控制装置100的处理步骤的流程图。图6的步骤S201 S203和图4的步骤SlOl S103同样，步骤S222和图4的步骤S122同样，步骤S251和图4的步骤S141同样，步骤S271 S291和图4的步骤S161 S181同样。在图6的步骤S203中，在判定为运行中的各冷冻机的最佳负荷范围最佳值合计值2 Qopt为请求负荷Qr以上的情况下(步骤S203 否”)，请求负荷判定部112进一步判定运行中的各冷冻机的最佳流量范围最佳值合计值SFop是否不足请求流量Fr。此时，对于运行中的各冷冻机，用式(3)求出最佳流量Fopt，对于运行中的各冷冻机，算出最佳流量Fopt的合计值，将其作为最佳流量范围最佳值合计值SFopt。Fopt = Qopt / CpX p X (Tr_i — TS_i)…式(3)在此，Tr_i表示冷冻机i (i为I彡i彡n的正整数)的冷水回水温度、TS_n表示冷冻机i的冷水送水温度。另外，Cp表示冷水的比热[KJ / (Kg 0C)] P表示冷水的·密度[Kg / m3](以上为步骤S231)。而且，在判定为最佳流量范围最佳值合计值2 Fopt不足请求流量Fr的情况下(步骤S231 是”)，在步骤S211 222中，作为台数增加时的处理，进行是否进行台数增加的确定、以及在确定进行台数增加的情况下进行台数增加的冷冻机的选择。另一方面，在判定为最佳流量范围最佳值合计值SFopt为请求流量Fr以上的情况下(步骤S231 否”)，在步骤S241 262中，作为台数减少时的处理，进行是否进行台数减少的确定、以及在确定进行台数减少的情况下进行台数减少的冷冻机的选择。另外，在步骤S271 S291中，在运行中的冷冻机为一台的情况下，确定是否切换为其它冷冻机。在步骤S211中，台数增加判定部121除在图4的步骤Slll中说明的、基于请求负荷的台数增加与否的判定之外，还进行基于请求流量的台数增加与否的判定。具体地，台数增加判定部121判定请求负荷是否为台数增加切换点以上，并且，判定请求流量是否为台数增加切换流量以上。在此，台数增加切换流量是对每一冷冻机的运行台数设定的流量值。台数增加判定部121将作为台数增加切换流量与当前的运行台数对应设定的流量值用作台数增加切换流量(以上为步骤S211)。在判定为请求负荷不足台数增加切换点、且请求流量不足台数增加切换流量的情况下，台数增加判定部121确定不变更冷冻机的运行台数(步骤S211 否”)，结束该图的处理。另一方面，在判定为请求负荷为台数增加切换点以上、或请求流量为台数增加切换流量以上的情况下，台数增加判定部121确定进行冷冻机的台数增加(步骤S211 是”)，前进至步骤S221。在步骤S221中，代替图4的步骤S121中使用的台数增加切换点Qu，基于式(4)算出台数增加切换点Qu。Qu = FuX (Tr — TS) X Cp X P …式(4)在此，Fu表示台数增加切换流量[m3 / h]，Tr表示回水温度[°C]，TS表示送水温度[°C]，Cp表示冷却水的比热[KJ / (Kg 0C)], P表示冷却水的密度[Kg / m3]。而且，请求负荷判定部112与图4的步骤S121 —样，基于式(I)算出不足负荷值AQS。另外，在步骤S241中，台数减少判定部131除进行在图4的步骤S131中说明的、基于请求负荷的台数减少与否的判定之外，还进行基于请求流量的台数减少与否的判定。具体地，台数减少判定部131判定请求负荷是否为台数减少切换点以下，并且，判定请求流量是否为台数减少切换流量以下。在此，台数减少切换流量是对每一冷冻机的运行台数设定的流量值。台数减少判定部131将对应当前的运行台数而作为台数减少切换流量设定的流量值用作台数减少切换流量(以上为步骤S241)。在判定为请求负荷大于台数减少切换点、且请求流量大于台数减少切换流量的情况下，台数减少判定部131确定不变更冷冻机的运行台数(步骤S241 否”)，结束该图的处理。另一方面,在判定为请求负荷为台数减少切换点以下、或请求流量为台数减少切换流量以下的情况下，台数减少判定部131确定进行冷冻机的台数减少(步骤S241 是”)，前进至步骤S251。在步骤S261中，代替图4的步骤S151中使用的台数减少切换点Qd，基于式(5)算出台数减少切换点Qd。 Qd = FdX (Tr — Ts) XCpX P …式(5)在此，Fd表示台数减少切换流量[m3 / h]，Tr表示回水温度[°C]，TS表示送水温度[°C]，Cp表示冷却水比热[KJ / (Kg 0C)], P表示冷却水的密度[Kg / m3]。而且，请求负荷判定部112和图4的步骤S151 —样，基于式(2)算出剩余负荷值A Qto在步骤S262中，和上述的步骤一样，停止冷冻机选择部133对运行中的冷冻机分别求出使该冷冻机以剩余负荷值A Qt运行时的COP。而且，停止冷冻机选择部133选择所得到的COP最低的冷冻机作为台数减少的冷冻机、即，使其停止的冷冻机。通过使COP最低的冷冻机停止，提高冷冻机系统I整体的C0P。运行指令部141对被选择的冷冻机发送指示其停止的控制信号。另外，运行指令部141对剩余的运行中的各冷冻机发送用于变更负荷分担的流量指令的控制信号。例如，运行指令部141将请求负荷运算部113算出的请求负荷根据运行中的冷冻机的台数进行按比例分配，向各冷冻机发送控制信号，使各冷冻机以按比例分配结果的负荷进行运行。这样，请求负荷判定部112除判定运行中的冷冻机是否满足请求负荷之外，还判定运行中的冷冻机是否满足请求流量，因此，在除请求负荷之外还设定了请求流量的情况下也能够应对，能够以冷冻机系统I的COP变高的方式选择台数增加或台数减少的冷冻机。如以上所述，冷冻机控制装置100根据冷冻机的环境求出C0P，基于求得的COP选择变更运行状态的冷冻机，因此，为了使冷冻机系统整体高效地运行，可根据状况恰当地选择应台数增加或台数减少的冷冻机。另外，冷冻机系统I的操作员并不详细了解冷冻机的特性，也可以边保持最佳的运行范围边使冷冻机系统I运行。另外，也可以将用于实现冷冻机控制装置100的全部或一部分功能的程序记录在计算机可读取记录介质中，将记录在该记录介质中的程序读入计算机系统并执行，由此进行各部的处理。另外，在此所说的“计算机系统”包含OS及周边设备等硬件。另外，“计算机系统”如果是利用WWW系统的情况，那么也包含主页提供环境(或表示环境)。另外，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、⑶一 ROM等可搬介质、内设于计算机系统中的硬盘等存储装置。另外，“计算机可读取记录介质”包括如经由互联网等网络或电话线路等通信线路发送程序时的通信线那样，在短时间期间动态地保持程序的记录介质；如成为该情况下的服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器那样，在一定时间内保持程序的记录介质。另外，上述程序也可以是用于实现上述功能的一部分的程序，还可以是以和已经记录在计算机系统中的程序的组合可实现上述功能的程序。以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，具体的构成不限于该实施方式，还包含不脱离本发明的要旨的范围的设计变更等。产业上的可利用性 本发明适用于在具有多个冷冻机的冷冻机系统中，进行冷冻机的控制的冷冻机控制装置。
权利要求
1.一种冷冻机控制装置，其对多个冷冻机进行控制，用于进行冷热或者温热的供给，具备 冷冻机选择部，其根据请求负荷选择多个所述冷冻机中使其运行的所述冷冻机； 运行指令部，其对由所述冷冻机选择部选择的所述冷冻机输出与所述请求负荷对应的运行信号， 所述冷冻机选择部具备台数变更判定部，其基于所述请求负荷判定是否变更当前选择的所述冷冻机的台数；冷冻机确定部，其在基于所述台数变更判定部的判定结果变更所述冷冻机的台数的情况下，基于预先取得的各冷冻机的负荷和效率指标值的关系及请求负荷，确定变更运行状态的冷冻机。
2.如权利要求I所述的冷冻机控制装置，其中，所述冷冻机确定部具备 不足负荷值运算部，其在由所述台数变更判定部判定为增加所述冷冻机的台数的情况下，对于当前运行中的全部冷冻机，求出从最佳负荷范围高值合计值减去请求负荷后得到的不足负荷值，该最佳负荷范围高值合计值是将作为成为被允许的效率范围的高负荷侧的负荷的阈值，对各冷冻机设定的最佳负荷范围高值进行合计所得的值； 运行冷冻机选择部，其基于所述不足负荷值运算部求出的不足负荷值、所述负荷和效率指标值的关系，对于当前停止中的冷冻机分别求出以所述不足负荷值运行时的效率指标值，并将表示最高的效率指标值的冷冻机作为使其运行的冷冻机进行选择。
3.如权利要求I所述的冷冻机控制装置，其中，所述冷冻机确定部具备 台数增加运行图形抽取部，其在所述台数变更判定部判定为增加所述冷冻机的台数的情况下，求出从当前停止中的冷冻机选择而与当前运行中的全部冷冻机组合的全部的冷冻机运行图形； 运行冷冻机选择部，其对于所述台数增加运行图形抽取部求出的全部的冷冻机运行图形，求出整体的效率指标值，将与效率指标值最高的冷冻机运行图形对应的冷冻机作为使其运行的冷冻机进行选择。
4.如权利要求2或3所述的冷冻机控制装置，其中，所述运行冷冻机选择部在存在多个所述可选择的冷冻机时，取得相应的冷冻机的运行时间，选择该运行时间最短的冷冻机。
5.如权利要求I 4中任一项所述的冷冻机控制装置,其中,所述冷冻机确定部具备 台数减少运行图形抽取部，其在所述台数变更判定部判定为减少所述冷冻机的台数的情况下，求出作为通过从当前运行中的冷冻机中使一台停止而维持运行的冷冻机进行组合的全部的冷冻机运行图形； 停止冷冻机选择部，其对于由所述台数减少运行图形抽取部求出的全部的冷冻机运行图形，求出整体的效率指标值，将与效率指标值最高的冷冻机运行图形对应的冷冻机作为使其停止的冷冻机进行选择。
6.如权利要求I 4中任一项所述的冷冻机控制装置，其中，所述冷冻机确定部具备 剩余负荷值运算部，其在由所述台数变更判定部判定为减少冷冻机台数的情况下，对于当前运行中的全部冷冻机，求出从请求负荷减去最佳负荷范围低值合计值后得到的剩余负荷值，该最佳负荷范围低值合计值是将作为成为允许的效率范围的低负荷侧的负荷的阈值，对各冷冻机设定的最佳负荷范围低值进行合计所得的合计值； 停止冷冻机选择部，其基于所述剩余负荷值运算部求出的所述剩余负荷值及所述负荷和效率指标值的关系，对当前运行中的冷冻机分别求出以所述剩余负荷值运行时的效率指标值，将表示最低的效率指标值的冷冻机作为使其停止的冷冻机进行选择。
7.如权利要求5或6所述的冷冻机控制装置，其中，所述停止冷冻机选择部在存在多个所述可选择的冷冻机时，取得相应的冷冻机的运行时间，选择该运行时间最长的冷冻机。
全文摘要
本发明提供一种冷冻机控制装置，为了使冷冻机系统整体高效地运行而增加或减少冷冻机的台量。将冷冻机的台量增加时，不足负荷值运算部计算相对于请求负荷的负荷的不足量。而且，运行冷冻机选择部使用根据冷冻机的运行环境求出的COP，选择停止中的冷冻机中、以不足量的负荷运行时COP最高的冷冻机，将其作为增加的冷冻机。另外，将冷冻机的台量减少时，运行图形抽取部抽取对应请求负荷而运行的冷冻机的组合即运行图形。而且，停止冷冻机选择部使用根据冷冻机的运行环境求出的COP，求出各运行图形的冷冻机系统整体的COP，基于COP最高的运行图形选择减少的冷冻机。
文档编号F24F11/02GK102971589SQ20118003113
公开日2013年3月13日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年8月6日
发明者松尾实, 上田宪治, 二阶堂智 申请人:三菱重工业株式会社