(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機、及び該圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱媒とを熱交換する熱交換器を有する熱源機における前記熱媒の流量を推定する流量推定装置であって、
前記熱交換器へ流入する前記熱媒の入口温度を検出する第１温度検出手段と、
前記熱交換器から流出する前記熱媒の出口温度を検出する第２温度検出手段と、
前記熱交換器内の前記冷媒の温度を検出する第３温度検出手段と、
前記第１温度検出手段によって検出された前記入口温度、前記第２温度検出手段によって検出された前記出口温度、前記第３温度検出手段によって検出された前記冷媒の温度、及び前記熱交換器から前記熱媒への伝熱に関する値を用いた前記熱交換器へ流入出する前記熱媒の熱収支を表した物理モデルによって、前記熱媒の流量を推定する推定手段と、
を備えた流量推定装置。
【請求項２】
前記第１温度検出手段による前記入口温度の検出の応答遅れ、前記第２温度検出手段による前記出口温度の検出の応答遅れ、及び前記第３温度検出手段による前記冷媒の温度の検出の応答遅れの少なくとも何れか一つを補正する補正手段を備えた請求項１記載の流量推定装置。
【請求項３】
前記伝熱に関する値は、前記熱交換器の熱伝達係数を含み、
前記熱伝達係数を、前記熱媒の流量と前記冷媒の流量の関数として表わす請求項１又は請求項２記載の流量推定装置。
【請求項４】
前記第３温度検出手段は、前記熱交換器内における前記冷媒の圧力に基づいて前記冷媒の温度を検出する請求項１から請求項３の何れか１項記載の流量推定装置。
【請求項５】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱媒とを熱交換する熱交換器と、
請求項１から請求項４の何れか１項記載の流量推定装置と、
を備えた熱源機。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機、及び該圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱媒とを熱交換する熱交換器を有する熱源機における前記熱媒の流量を推定する流量推定方法であって、
前記熱交換器へ流入する前記熱媒の入口温度、前記熱交換器から流出する前記熱媒の出口温度、及び前記熱交換器内の前記冷媒の温度を検出する第１工程と、
前記第１工程によって検出された前記入口温度、前記出口温度、前記冷媒の温度、及び前記熱交換器から前記熱媒への伝熱に関する値を用いた前記熱交換器へ流入出する前記熱媒の熱収支を表した物理モデルによって、前記熱媒の流量を推定する第２工程と、
を含む流量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量推定装置、熱源機、及び流量推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱源機の一例であるターボ冷凍機は、広い負荷体に対して高効率運転をするために、冷却水入口温度と冷凍能力（冷凍負荷）に応じて、ターボ圧縮機の回転数、圧縮機入口ベーン、及びホットガスバイパス弁を切り替える制御を行っている。
上記制御を行うためには、冷却水入口温度と共に冷凍能力を示す値が必要となる。冷却数入口温度は、温度センサー（冷却水入口温度センサー）による検出値を用いる。一方、冷凍能力Qは、温度センサーで検出した熱媒である冷水の入口温度TCWi及び冷水の出口温度TCWo、冷水の流量GCW、並びに冷水の比熱CpCWを用いて下記式によって算出できる。
Q=GCW・CpCW・(TCWi‐TCWo)
【０００３】
また、適正な冷凍能力の範囲を得る技術として、特許文献１には、ターボ圧縮機の特定の運転点における流量係数及び圧力係数と所定の係数とを用いて、ヘッドと冷凍能力との関係を示した演算式を得、該演算式に用いられる係数を、同一のヘッド（例えば、同一の冷水温度及び同一の冷却水温度）において略最大の成績係数をとりえる冷凍能力を用いて決定し、決定した係数を最適係数とし、該最適係数を含む所定範囲を適正運転係数範囲とし、この適正運転係数範囲と運転時のヘッドとを用いて上記演算式から適正な冷凍能力の範囲を得る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、流量センサーは、温度センサーに比較して高コストであるため、ターボ冷凍機に付与されない場合がある。このような場合は、冷凍能力を算出するための冷水の流量として、例えば定格負荷時における設計値等の固定値を用いていた。しかし、例えば、冷水の流量が減少して冷房負荷が低下した場合には、ターボ冷凍機の制御が、ターボ圧縮機の回転数制御から圧縮機入口ベーンの制御と回転数制御との組み合わせに切り替わり、冷凍能力を絞るようにターボ冷凍機が制御される。このような場合、冷水の流量を固定値とすると冷房負荷を正しく評価していることとはならず、その結果、正しい冷凍能力が算出されず、ターボ冷凍機を高効率に運転できないこととなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱媒の流量を検出するセンサーを用いることなく、容易に熱媒の流量を推定できる流量推定装置、熱源機、及び流量推定方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の流量推定装置、熱源機、及び流量推定方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る流量推定装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、及び該圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱媒とを熱交換する熱交換器を有する熱源機における前記熱媒の流量を推定する流量推定装置であって、前記熱交換器へ流入する前記熱媒の入口温度を検出する第１温度検出手段と、前記熱交換器から流出する前記熱媒の出口温度を検出する第２温度検出手段と、前記熱交換器内の前記冷媒の温度を検出する第３温度検出手段と、前記第１温度検出手段によって検出された前記入口温度、前記第２温度検出手段によって検出された前記出口温度、前記第３温度検出手段によって検出された前記冷媒の温度、及び前記熱交換器から前記熱媒への伝熱に関する値を用いた前記熱交換器へ流入出する前記熱媒の熱収支を表した物理モデルによって、前記熱媒の流量を推定する推定手段と、を備える。
【０００８】
本発明によれば、第１温度検出手段によって、熱交換器へ流入する熱媒の入口温度が検出され、第２温度検出手段によって、熱交換器から流出する熱媒の出口温度が検出され、第３温度検出手段によって、熱交換器内の冷媒の温度が検出される。なお、第１温度検出手段、第２温度検出手段、及び第３温度検出手段としては、例えば、熱電対が用いられる。
そして、推定手段によって、熱交換器へ流入出する熱媒の熱収支を表した物理モデルによって熱媒の流量が推定される。この物理モデルは、第１温度検出手段によって検出された入口温度、第２温度検出手段によって検出された出口温度、第３温度検出手段によって検出された冷媒の温度、及び熱交換器から熱媒への伝熱に関する値を用いて表わされたものである。なお、熱交換器から熱媒への伝熱に関する値としては、熱交換器の設計値が用いられる。
【０００９】
また、熱媒としては、冷水及び温水の何れでも構わない。熱媒を冷水として上記物理モデルを用いる場合は、熱源機が冷凍運転される場合であり、熱交換器は蒸発器となる。一方、熱媒を温水として上記物理モデルを用いる場合は、熱源機がヒートポンプ運転される場合であり、熱交換器は凝縮器となる。
以上のことから、本発明は、熱媒の流量を検出するセンサーを用いることなく、容易に熱媒の流量を推定できる。
【００１０】
また、本発明に係る流量推定装置は、前記第１温度検出手段による前記入口温度の検出の応答遅れ、前記第２温度検出手段による前記出口温度の検出の応答遅れ、及び前記第３温度検出手段による前記冷媒の温度の検出の応答遅れの少なくとも何れか一つを補正する補正手段を備えてもよい。
本発明によれば、応答遅れが補正された検出値を上記物理モデルに用いて、熱媒の流量を推定できるので、より正確に熱媒の流量を推定できる。
【００１１】
また、本発明に係る流量推定装置は、前記伝熱に関する値は、前記熱交換器の熱伝達係数を含み、前記熱伝達係数を、前記熱媒の流量と前記冷媒の流量の関数として表わしてもよい。
本発明によれば、熱交換器から熱媒への伝熱に関する値のうち熱交換器の熱伝達係数を、熱媒の流量と冷媒の流量の関数として表わすことで、より正確な熱伝達係数を上記物理モデルに用いることとなるので、より正確に熱媒の流量を推定できる。
【００１２】
また、本発明に係る流量推定装置は、第３温度検出手段が、前記熱交換器内における前記冷媒の圧力に基づいて前記冷媒の温度を検出してもよい。
本発明によれば、第３温度検出手段によって、熱交換器内における冷媒の圧力に基づいて冷媒の温度が検出されるので、冷媒の温度を検出するための専用の検出手段を備えることなく、冷媒の圧力を検出することで、冷媒の温度を求めることができる。
【００１３】
一方、本発明に係る熱源機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱媒とを熱交換する熱交換器と、上記記載の流量推定装置と、を備える。
本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱媒とを熱交換する熱交換器と、を有する熱源機が、上記記載の流量推定装置を備えるので、熱媒の流量を検出するセンサーを用いることなく、容易に熱媒の流量を推定できる。
【００１４】
また、本発明に係る流量推定方法は、冷媒を圧縮する圧縮機、及び該圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱媒とを熱交換する熱交換器を有する熱源機における前記熱媒の流量を推定する流量推定方法であって、前記熱交換器へ流入する前記熱媒の入口温度、前記熱交換器から流出する前記熱媒の出口温度、及び前記熱交換器内の前記冷媒の温度を検出する第１工程と、前記第１工程によって検出された前記入口温度、前記出口温度、前記冷媒の温度、及び前記熱交換器から前記熱媒への伝熱に関する値を用いた前記熱交換器へ流入出する前記熱媒の熱収支を表した物理モデルによって、前記熱媒の流量を推定する第２工程と、を含む。
本発明によれば、熱交換器へ流入する熱媒の入口温度、熱交換器から流出する熱媒の出口温度、及び熱交換器内の冷媒の温度を検出し、検出した入口温度、出口温度、冷媒の温度、及び熱交換器から熱媒への伝熱に関する値を用いた熱交換器へ流入出する熱媒の熱収支を表した物理モデルによって、熱媒の流量を推定するので、熱媒の流量を検出するセンサーを用いることなく、容易に熱媒の流量を推定できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱媒の流量を検出するセンサーを用いることなく、容易に熱媒の流量を推定できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る操作端と冷却水入口温度及び冷凍能力との関係を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る制御部の切替制御に関する機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る物理モデルの説明に要する模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る制御部の切替制御に関する機能ブロック図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る制御部の切替制御に関する機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る流量推定装置、熱源機、及び流量推定方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１に、本第１実施形態に係る熱源機の一例であるターボ冷凍機１０の構成を示す。
ターボ冷凍機１０は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機１２と、ターボ圧縮機１２によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器１４と、凝縮器１４にて凝縮された液冷媒に対して過冷却を与えるサブクーラ１６と、サブクーラ１６からの液冷媒を膨張させる高圧膨張弁１８と、高圧膨張弁１８に接続されるとともにターボ圧縮機１２の中間段及び低圧膨張弁２０に接続される中間冷却器２２と、低圧膨張弁２０によって膨張させられた液冷媒を蒸発させる蒸発器２４とを備えている。
【００１９】
ターボ圧縮機１２は、遠心式の２段圧縮機であり、インバータ２６により回転数制御された電動モータ２８によって駆動されている。インバータ２６は、制御部３０によってその出力が制御されている。ターボ圧縮機１２の冷媒吸入口には、吸入冷媒流量を制御する圧縮機入口ベーン（ＩＧＶ）３２が設けられており、ターボ冷凍機１０の容量制御が可能となっている。
【００２０】
熱交換器である凝縮器１４には、凝縮冷媒圧力を検出するための凝縮冷媒圧力センサーＰＣが設けられている。センサーＰＣの出力は、制御部３０に送信される。
サブクーラ１６は、凝縮器１４の冷媒流れ下流側に、凝縮された冷媒に対して過冷却を与えるように設けられている。サブクーラ１６の冷媒流れ下流側直後には、過冷却後の冷媒温度を検出する温度センサーＴｓが設けられている。
凝縮器１４及びサブクーラ１６には、これらを冷却するための冷却伝熱管３４が挿通されている。冷却水出口温度は冷却水出口温度センサーＴｃｏｕｔにより、冷却水入口温度は冷却水入口温度センサーＴｃｉｎにより検出される。なお、冷却水は、図示しない冷却塔において外部へと排熱された後に、再び凝縮器１４及びサブクーラ１６へと導かれる。
【００２１】
中間冷却器２２には、中間圧力を検出するための中間圧力センサーＰＭが設けられている。
また、熱交換器である蒸発器２４には、蒸発圧力を検出するための蒸発圧力センサーＰＥが設けられている。蒸発器２４において吸熱されることによって定格温度（例えば７℃）の冷媒が得られる。蒸発器２４には、外部負荷へ供給される熱媒（以下、「冷水」という。）を冷却するための冷水伝熱管３６が挿通されている。なお、冷水伝熱管３６内の蒸発器２４から流出する冷水の温度（以下、「冷水出口温度」という。）は冷水出口温度センサーＴｏｕｔにより検出され、冷水伝熱管３６内の蒸発器２４へ流入する冷水の温度（以下、「冷水入口温度」という。）は冷水入口温度センサーＴｉｎにより検出される。
また、凝縮器１４の気相部と蒸発器２４の気相部との間には、ホットガスバイパス管３８が設けられている。そして、ホットガスバイパス管３８には、ホットガスバイパス管３８内を流れる冷媒の流量を制御するためのホットガスバイパス弁４０が設けられている。ホットガスバイパス弁４０によってホットガスバイパス流量を調整することにより、圧縮機入口ベーン３２では制御が十分でない非常に小さな領域の容量制御が可能となっている。
なお、本実施形態に係るターボ冷凍機１０は、各温度センサーとして、例えば、熱電対を用いるが、これに限らず、温度センサーとして、抵抗測温体等他のセンサーを用いてもよい。
【００２２】
ここで、本第１実施形態に係るターボ冷凍機１０は、高効率運転をするために、図２に示すように、冷却水入口温度と冷凍能力Qに応じて、操作端（ターボ圧縮機１２の回転数、圧縮機入口ベーン３２、及びホットガスバイパス弁４０）を切り替える切替制御を行っている。
そして、この切替制御を行うために用いる冷凍能力Qは、例えば、冷水入口温度TCWi、冷水出口温度TCWo、冷水流量GCW、及び冷水の比熱CpCWを用いて、Q=GCW・CpCW・(TCWi‐TCWo)によって算出される。
【００２３】
図３は、切替制御を行うための制御部３０の機能ブロック図である。
制御部３０は、冷水流量推定部５０及び操作指令値導出部５２を備えている。
【００２４】
冷水流量推定部５０は、冷水入口温度TCWi、冷水出口温度TCWo、蒸発器２４内の冷媒温度、及び蒸発器２４から冷水への伝熱に関する値を用いて、蒸発器２４へ流入出する冷水の熱収支を表した物理モデルによって冷水流量を推定する。
【００２５】
ここで、本実施形態に係るターボ冷凍機１０では、冷水流量を下記（１）式に示される物理モデルから算出することで推定する。（１）式は、冷水出口温度の動的な挙動を離散方程式で表わしたものである。
なお、（１）式において、MCWは蒸発器２４内に保有されている冷水量、CpCWは蒸発器２４内に保有されている冷水の比熱、MEMは蒸発器２４の伝熱面（蒸発器２４の金属部分であり、冷水伝熱管３６）の重量、CpEMは蒸発器２４の伝熱面の比熱、UEは蒸発器２４の熱伝達係数、AEは蒸発器の熱伝達面積、TEは蒸発器２４内の冷媒温度である。また、Δtはサンプリングタイム、iは各タイムステップを示す。
【００２６】
そして、本実施形態では、冷水入口温度センサーＴｉｎで検出した温度を冷水入口温度TCWiとし、冷水出口温度センサーＴｏｕｔで検出した温度を冷水出口温度TCWoとし、蒸発圧力センサーＰＥで検出された圧力から得られた冷媒の飽和温度を蒸発器２４内の冷媒温度TEとしている。
一方、蒸発器２４内に保有されている冷水量MCW、冷水の比熱CpCW、蒸発器２４の伝熱面の重量MEM、伝熱面の比熱CpEM、蒸発器２４の熱伝達係数UE、蒸発器の熱伝達面積AE、蒸発器２４内の冷媒温度TEは、設計値から求められる値であり、各設計値は不図示の磁気記憶装置又は半導体記憶装置によって構成される記憶手段に記憶されており、冷水流量推定部５０は、冷水流量を推定する場合に、該記憶手段から各設計値を読み出す。
【数１】
0005642448.tif 000002
【００２７】
ここで、（１）式の左辺は時間微分の項であり、蒸発器２４が保有している冷水の熱容量と蒸発器２４の熱容量との和と、冷水出口温度の時間変化量との積である。また、（１）式の右辺の第１項は、冷水流量と冷水の比熱と蒸発器２４に対する冷水の出入口温度差との積を示し、（１）式の右辺の第２項は、蒸発器２４内の冷媒から冷水への伝熱によって移動した熱量を示している。すなわち、（１）式は、冷水が有する熱容量と蒸発器２４の金属部分が有する熱容量とのバランスを示した物理モデルである。
なお、実際には蒸発器２４は、冷水から蒸発器２４の伝熱面へ、そして蒸発器２４の伝熱面から冷媒へと熱を伝達させるが、（１）式は、図４の模式図に示すように、蒸発器２４の伝熱面温度TMと、冷水出口温度TCWoとが等しいと仮定している簡素化した物理モデルである。
【００２８】
そして、（１）式から、冷水流量GCWを算出するための（２）式が導かれる。
【数２】
0005642448.tif 000003
【００２９】
操作指令値導出部５２は、冷水流量推定部５０で推定された冷水流量を用いて、冷凍能力Qを算出する。
さらに、操作指令値導出部５２は、算出した冷凍能力Qと、冷却水入口温度センサーＴｃｉｎで検出された冷却水入口温度とに応じて、ターボ圧縮機１２の回転数を示す回転数指令値を導出すると共にターボ圧縮機１２へ送信し、圧縮機入口ベーン３２の開度を示すベーン開度指令値を導出すると共に圧縮機入口ベーン３２へ送信し、ホットガスバイパス弁４０の開度を示すバイパス弁開度指令値を導出すると共にホットガスバイパス弁へ送信する。
ターボ圧縮機１２は、回転数指令値を受信すると回転数指令値により示される回転数で回転し、圧縮機入口ベーン３２は、ベーン開度指令値を受信するとベーン開度指令値により示される開度で開き、ホットガスバイパス弁４０は、バイパス弁開度指令値を受信するとバイパス弁開度指令値により示される開度で開く。
【００３０】
以上説明したように、本第１実施形態に係るターボ冷凍機１０は、冷水入口温度センサーＴｉｎが、蒸発器２４へ流入する冷水の入口温度を検出し、冷水出口温度センサーＴｏｕｔが、蒸発器２４から流出する冷水の出口温度を検出する。また、蒸発圧力センサーＰＥによって検出された蒸発器２４内における冷媒の圧力に基づいて冷媒の温度が検出される。そして、冷水流量推定部５０が、蒸発器２４へ流入出する冷水の熱収支を表した物理モデルによって冷水の流量を推定する。この物理モデルは、検出された冷水入口温度、検出された冷水出口温度、検出された冷媒の温度、及び蒸発器２４から冷水への伝熱に関する値を用いて表わされたものである。
以上のことから、本第１実施形態に係るターボ冷凍機１０は、蒸発器２４に流入出する冷水の流量を検出するセンサーを用いることなく、容易に冷水の流量を推定できる。
【００３１】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３２】
なお、本第２実施形態に係るターボ冷凍機１０の構成は、図１に示される第１実施形態に係るターボ冷凍機１０の構成と同様であるので説明を省略する。
図５に本第２実施形態に係る制御部３０の機能ブロックの構成を示す。なお、図５における図３と同一の構成部分については図３と同一の符号を付して、その説明を省略する。
本第２実施形態に係る制御部３０は、センサー補償器６０Ａ〜６０Ｄを備えている。各種センサーには応答遅れが生じるため、各センサーで検出された値と実際の値（以下、「真値」という。）にはずれが生じる。そのため、センサー補償器６０Ａ〜６０Ｄは、各々対応するセンサーの応答遅れを補正するものである。なお、以下の説明において、各センサー補償器６０を区別する場合は、符号の末尾にＡ〜Ｄの何れかを付し、各センサー補償器６０を区別しない場合は、Ａ〜Ｄを省略する。
【００３３】
センサー補償器６０Ａは、冷水入口温度センサーＴｉｎによる冷水入口温度の検出の遅れを補正する。
センサー補償器６０Ｂは、冷水出口温度センサーＴｏｕｔによる冷水出口温度の検出の遅れを補正する。
センサー補償器６０Ｃは、蒸発圧力センサーＰＥによる蒸発圧力の検出の遅れを補正する。なお、圧力センサー（例えば、歪ゲージ式の圧力センサー）は、温度センサーよりも応答遅れが小さいため、制御部３０にセンサー補償器６０Ｃを設けない形態としてもよい。
センサー補償器６０Ｄは、冷却水入口温度センサーＴｃｉｎによる冷却水入口温度の検出の遅れを補正する。
【００３４】
そして、センサー補償器６０は、下記（３），（４）式を用いて各センサーによる検出値Tを真値T'に補正する。（３）式のτは、各センサーの時定数であり、予め記憶手段（不図示）に記憶されている。
【数３】
0005642448.tif 000004
そして、（３）式から（４）式が導かれる。
【数４】
0005642448.tif 000005
【００３５】
さらに、センサー補償器６０による補正により得られた真値T'を用いることによって、冷水流量GCWは、下記（５）式によって算出される。
【数５】
0005642448.tif 000006
以上説明したように、本第２実施形態に係るターボ冷凍機１０は、センサー補償器６０によって、冷水入口温度センサーＴｉｎによる冷水入口温度の検出の応答遅れ、冷水出口温度センサーＴｏｕｔによる冷水出口温度の検出の応答遅れ、及び蒸発圧力センサーＰＥによる蒸発圧力の検出の遅れが補正されるので、蒸発器２４に流入出する冷水の流量を検出するセンサーを用いることなく、より正確に冷水の流量を推定できる。
【００３６】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
【００３７】
なお、本第３実施形態に係るターボ冷凍機１０の構成、及び制御部３０の機能ブロックの構成は、図１に示される第１実施形態に係るターボ冷凍機１０の構成、及び図４に示される第２実施形態に係る制御部３０の機能ブロックの構成と同様であるので説明を省略する。
上述した第１実施形態及び第２実施形態では、蒸発器２４の熱伝達係数UEとして設計値、すなわち固定値を用いる場合について説明した。しかし、熱伝達係数は、伝熱面を介した２つの流体（本第３実施形態では、冷水と冷媒）の流れの状況に応じて値が変化する。そのため、熱伝達係数は、冷水流量GCWと冷媒流量GEとの２変数関数として下記（６）式のように表わすことができる。そこで、本第３実施形態に係る冷水流量推定部５０では、熱伝達係数UEを２変数関数として表わされる熱伝達係数U'Eとする。
【数６】
0005642448.tif 000007
【００３８】
本第３実施形態に係る冷水流量推定部５０は、冷媒流量GEを、ターボ圧縮機１２の特性マップと蒸発器２４と凝縮器１４との差圧、及びターボ圧縮機１２と圧縮機入口ベーン３２の開度から算出する。
そして、本第３実施形態に係る冷水流量推定部５０は、（５）式における熱伝達係数UEを（６）式で表わされる熱伝達係数U'Eに置き換えた非線型方程式である下記（７）式から冷水流量GCWを算出する。
【数７】
0005642448.tif 000008
【００３９】
以上説明したように、本第３実施形態に係るターボ冷凍機１０は、蒸発器２４から冷水への伝熱に関する値のうち蒸発器２４の熱伝達係数を、冷水の流量及び冷媒の流量の関数として表わす。これにより、（７）式で示される非線型方程式を解くための収束計算が必要となるものの、蒸発器２４に流入出する冷水の流量を検出するセンサーを用いることなく、より正確に冷水の流量を推定できる。
【００４０】
なお、本第３実施形態に係る冷水流量推定部５０は、（５）式における熱伝達係数UEを（６）式で表わされる熱伝達係数U'Eに置き換えた場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、（２）式における熱伝達係数UEを（６）式で表わされる熱伝達係数U'Eに置き換えた非線型方程式から冷水流量GCWを算出する形態としてもよい。
【００４１】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
例えば、上記各実施形態では、蒸発器２４内の冷媒温度TEを蒸発圧力センサーＰＥで検出された圧力から導出する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、図６に示すように蒸発器２４に冷媒の温度を検出する冷媒温度センサー８０を設け、冷媒温度センサー８０で検出された値を冷媒温度TEとする形態としてもよい。
【００４３】
また、上記各実施形態では、蒸発器２４の伝熱面温度TMと、冷水出口温度TCWoとが等しいと仮定した、すなわち、簡素化した物理モデルから冷水流量GCWを算出する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、冷水から蒸発器２４の伝熱面への熱伝達、及び蒸発器２４の伝熱面から蒸発器２４内の冷媒への熱伝達を考慮した物理モデルから冷水流量GCWを算出する形態としてもよい。この形態によれば、より正確な冷水流量を推定できる。
【００４４】
この形態の場合における算出式を下記（８）式及び（９）式に示す。（８）式は、蒸発器２４の伝熱面から蒸発器内の冷媒への熱伝達を表わした式である。一方、（９）式は、冷水から蒸発器２４の伝熱面への熱伝達を表わした式であり、（８）式から算出される伝熱面温度TMを（９）式に代入することで、冷水流量GCWを算出する。
なお、（８），（９）式において、UECW-Mは冷水と伝熱面との間の熱伝達係数であり、AECW-Mは冷水と伝熱面との間の伝熱面積であり、UEE-Mは冷媒と伝熱面との間の熱伝達係数であり、AEE-Mは、冷媒と伝熱面との間の伝熱面積である。
【数８】
0005642448.tif 000009
【数９】
0005642448.tif 000010
【００４５】
また、上記各実施形態では、冷凍運転を行うターボ冷凍機１０に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、本発明をヒートポンプ運転も可能なヒートポンプ式ターボ冷凍機に適用してもよい。
この場合、蒸発器２４は、凝縮器として用いられ、流量が推定される熱媒は、温水となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０    ターボ冷凍機
１２    ターボ圧縮機
２４    蒸発器
５０    冷水流量推定部
６０    センサー補償器
ＴＯＵＴ  冷水出口温度センサー
Ｔｉｎ    冷水入口温度センサー
ＰＥ    蒸発圧力センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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