(57)【要約】【課題】ターボ冷凍機が通常制御に用いる一般的な情報を用いて現在の運転点における最大負荷率を算出することを目的とする。【解決手段】冷凍機制御装置１０ａは、データ取得部４１と、記憶部４２と、演算部４３とを備えている。データ取得部４１は、冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を入力データとして取得する。記憶部４２は、ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を変数として含むとともに、定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、定格冷却水入口温度を固定パラメータとして含む演算式を記憶する。演算部４３は、データ取得部４１によって取得されたターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度と、予め設定されている定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、及び定格冷却水入口温度とを、記憶部４２に記憶されている演算式に用いることにより、現在の運転点においてターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を算出する。【選択図】図４
2014163586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定速の圧縮機を備えるターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を算出するターボ冷凍機の最大負荷率算出装置であって、
前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を入力データとして取得するデータ取得手段と、
前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を変数として含むとともに、定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、定格冷却水入口温度を固定パラメータとして含む演算式を記憶する記憶手段と、
前記データ取得手段によって取得された前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度と、予め設定されている定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、及び定格冷却水入口温度とを前記演算式に用いて、現在の運転点において前記ターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を算出する演算手段と
を具備するターボ冷凍機の最大負荷率算出装置。
【請求項２】
前記演算式は、機械損失等をなしとした理想的な環境下で計算された実機理想ＣＯＰに対して、実際の環境下で発生する損失を補正値として与えた計画ＣＯＰと、定格能力と、定格消費電力と、最大負荷率との間に成立する関係式を、前記最大負荷率について解くことにより導出された演算式である請求項１に記載のターボ冷凍機の最大負荷率算出装置。
【請求項３】
前記演算式には、計画消費電力と実測消費電力との比による補正値が含まれる請求項１または請求項２に記載のターボ冷凍機の最大負荷率算出装置。
【請求項４】
複数のターボ冷凍機と、
前記ターボ冷凍機の台数制御を行う台数制御手段と
を備え、
各前記ターボ冷凍機は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のターボ冷凍機の最大負荷率算出装置をそれぞれ備えるとともに、算出した最大負荷率を前記台数制御手段に送信し、
前記台数制御手段は、各前記ターボ冷凍機から通知される最大負荷率に基づいて台数制御を行う熱源システム。
【請求項５】
固定速の圧縮機を備えるターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を、所定の時間間隔で算出するターボ冷凍機の最大負荷率算出方法であって、
前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を入力データとして取得するデータ取得工程と、
前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を変数として含むとともに、定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、定格冷却水入口温度を固定パラメータとして含む演算式に、前記データ取得工程において取得された前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度と、予め設定されている定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、及び定格冷却水入口温度とを用いて、現在の運転点において前記ターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を算出する演算工程と
を含むターボ冷凍機の最大負荷率算出方法。
【請求項６】
複数のターボ冷凍機を備える熱源システムの台数制御方法であって、
請求項５に記載のターボ冷凍機の最大負荷率算出方法を用いて、各前記ターボ冷凍機が出力可能な最大負荷率を算出し、
各前記ターボ冷凍機について算出された前記最大負荷率に基づいて、台数制御を行う熱源システムの台数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ冷凍機の最大負荷率算出装置及びその方法並びに熱源システム及びその台数制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定速ターボ冷凍機を用いた熱源システムの台数制御においては、ターボ冷凍機の定格能力に基づいて台数制御閾値を設定することが一般的に行われている。
しかしながら、冷水温度及び冷却水温度の条件によってターボ冷凍機の出力可能な能力は変動する。そこで、例えば、冷水設定温度及び冷却水設定温度に応じた能力表を予め用意し、この能力表と冷水設定温度及び冷却水設定温度とから台数制御閾値を可変に設定することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３００１６３号公報
【特許文献２】特開２００９−８３５６号公報
【特許文献３】特開２０１２−３２０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１、２に開示されているような能力表を用いた従来の方法では、冷凍能力と冷却水温度及び冷水出口温度の関係を予めグラフ化して用意する必要がある。しかしながら、ターボ冷凍機は機器毎に仕様が異なり、これらを毎回グラフ化して用意することは時間と労力を要していた。
【０００５】
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、ターボ冷凍機が通常制御に用いる一般的な情報を用いて現在の運転点における最大負荷率を逐次的に算出することのできるターボ冷凍機の最大負荷率算出装置及びその方法、並びに、この最大負荷率に基づいてターボ冷凍機の台数制御を行う熱源システム及びその台数制御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】
【０００６】
本発明の第１態様は、固定速の圧縮機を備えるターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を算出するターボ冷凍機の最大負荷率算出装置であって、前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を入力データとして取得するデータ取得手段と、前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を変数として含むとともに、定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、定格冷却水入口温度を固定パラメータとして含む演算式を記憶する記憶手段と、前記データ取得手段によって取得された前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度と、予め設定されている定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、及び定格冷却水入口温度とを前記演算式に用いて、現在の運転点において前記ターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を算出する演算手段とを具備するターボ冷凍機の最大負荷率算出装置である。
【０００７】
このような構成によれば、ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を変数として含むとともに、定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、定格冷却水入口温度を固定パラメータとして含む演算式を予め記憶手段に記憶しておくので、この演算式にデータ取得手段によって取得されたターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を入力データとして用いることにより、容易に最大負荷率を得ることができる。これにより、ターボ冷凍機の制御に通常利用される一般的なデータを用いて、現在の運転点に応じた最大負荷率の逐次計算を実現することが可能となる。
【０００８】
上記ターボ冷凍機の最大負荷率算出装置において、前記演算式は、例えば、機械損失等をなしとした理想的な環境下で計算された実機理想ＣＯＰに対して、実際の環境下で発生する損失を補正値として与えた計画ＣＯＰと、定格能力と、定格消費電力と、最大負荷率との間に成立する関係式を、前記最大負荷率について解くことにより導出された演算式である。
【０００９】
上記ターボ冷凍機の最大負荷率算出装置において、前記演算式には、計画消費電力と実測消費電力との比による補正値が含まれていてもよい。
【００１０】
演算式に、計画消費電力と実測消費電力との比による補正値を含めることにより、ターボ冷凍機の性能劣化を反映した最大負荷率を算出することが可能となる。
【００１１】
本発明の第２態様は、複数のターボ冷凍機と、前記ターボ冷凍機の台数制御を行う台数制御手段とを備え、各前記ターボ冷凍機は、上記のターボ冷凍機の最大負荷率算出装置をそれぞれ備えるとともに、算出した最大負荷率を前記台数制御手段に送信し、前記台数制御手段は、各前記ターボ冷凍機から通知される最大負荷率に基づいて台数制御を行う熱源システムである。
【００１２】
このような構成によれば、ターボ冷凍機の台数制御に用いる閾値を、逐次的に算出される各ターボ冷凍機の最大負荷率に応じて可変にすることができる。これにより、ターボ冷凍機の能力をより一層発揮させた台数制御を実現することができる。
【００１３】
本発明の第３態様は、固定速の圧縮機を備えるターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を、所定の時間間隔で算出するターボ冷凍機の最大負荷率算出方法であって、前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を入力データとして取得するデータ取得工程と、前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を変数として含むとともに、定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、定格冷却水入口温度を固定パラメータとして含む演算式に、前記データ取得工程において取得された前記ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度と、予め設定されている定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、及び定格冷却水入口温度とを用いて、現在の運転点において前記ターボ冷凍機が出力し得る最大負荷率を算出する演算工程とを含むターボ冷凍機の最大負荷率算出方法である。
【００１４】
本発明の第４態様は、複数のターボ冷凍機を備える熱源システムの台数制御方法であって、上記のターボ冷凍機の最大負荷率算出方法を用いて、各前記ターボ冷凍機が出力可能な最大負荷率を算出し、各前記ターボ冷凍機について算出された前記最大負荷率に基づいて、台数制御を行う熱源システムの台数制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ターボ冷凍機が通常制御に用いる一般的な情報を用いて現在の運転点における最大負荷率の逐次計算を実現することができ、予め能力表を作成する手間や労力を不要とすることができるという効果を奏する。
また、本発明によれば、ターボ冷凍機の台数制御における閾値をその時々のターボ冷凍機の運転状態に応じて設定することができ、ターボ冷凍機の能力を可能な限り発揮させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱源システムの概略構成を示した図である。
【図２】図１に示した熱源システムの制御系の構成を概略的に示した図である。
【図３】図１に示したターボ冷凍機の概略構成を示した図である。
【図４】図３に示した冷凍機制御装置が備える最大負荷率算出機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図５】冷凍機制御装置によって算出される最大負荷率の傾向について示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の最大負荷率算出方法の処理手順を示したフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の台数制御について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の最大負荷率算出装置及びその方法並びに熱源システム及びその台数制御方法について、図を用いて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱源システム１の構成を概略的に示した図である。熱源システム１は、例えば、ビルや工場設備に設置されており、空調機やファンコイル等の外部負荷６に供給する冷水を冷却する３台のターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃを備えている。ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃは、外部負荷６に対して並列に設置されている。ここで、図１では、３台のターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃを備える場合について例示しているが、ターボ冷凍機の設置台数については任意に決定することができる。
【００１８】
冷水流れからみた各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃの上流側には、それぞれ、冷水を圧送する冷水ポンプ（送水手段）３ａ、３ｂ、３ｃが設置されている。これら冷水ポンプ３ａ、３ｂ、３ｃによって、リターンヘッダ５からの冷水が各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃへと送られる。各冷水ポンプ３ａ、３ｂ、３ｃは、インバータモータ（図示略）によって駆動されるようになっており、これにより、回転数を可変とすることで可変流量制御される。
【００１９】
サプライヘッダ４には、各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃを経由した冷水が集められるようになっている。サプライヘッダ４に集められた冷水は、外部負荷６に供給される。外部負荷６にて空調等に供されて昇温した冷水は、リターンヘッダ５に送られる。冷水は、リターンヘッダ５において分岐され、上述の如く、各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃに送られる。
【００２０】
また、サプライヘッダ５とリターンヘッダ４との間にはバイパス配管７が設けられている。バイパス配管７に設けられたバイパス弁８の開度を調整することにより、外部負荷６へ供給する冷水量を調整することができる。
なお、本実施形態においては、ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃは、冷水を冷却するものとして説明するが、冷水を加熱するものであってもよい。また、冷却機能と加熱機能とを兼ね備えるものであってもよい。また、冷水に代えて、ブラインなどの他の熱媒を冷却または加熱するようなシステムであってもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る熱源システム１の制御系の構成を概略的に示した図である。図２に示すように、各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃの制御装置である冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、上位制御装置２０と通信媒体２１を介して接続されており、双方向の通信が可能な構成とされている。上位制御装置２０は、例えば、熱源システム１全体を制御する制御装置であり、外部負荷６の要求負荷と、各冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃから逐次通知される最大負荷率とに基づいて、ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃの台数制御を行う他、例えば、サプライヘッダ４とリターンヘッダ５との間の差圧（以下「ヘッダ差圧」という。）に基づくバイパス弁８の弁開度制御や、ポンプ３ａ、３ｂ、３ｃの回転数制御等を行う。
【００２２】
上位制御装置２０及び冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置、補助記憶装置、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置などを備えている。
補助記憶装置は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。この補助記憶装置には、各種プログラム（例えば、冷凍機制御装置であれば、最大負荷率算出プログラム、上位制御装置であれば、台数制御プログラム等）が格納されており、ＣＰＵが補助記憶装置から主記憶装置にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
【００２３】
上記上位制御装置２０及びターボ冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって実行される処理の詳細については、後述する。
【００２４】
次に、ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃの構成について説明する。
図３は、ターボ冷凍機２ａの構成を概略的に示した図である。ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃは同様の構成を有することから、以下、代表としてターボ冷凍機２ａの構成について説明する。
ターボ冷凍機２ａは、冷媒を圧縮する固定速の圧縮機１１と、圧縮機１１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１２と、凝縮器１２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１３と、サブクーラ１３からの液冷媒を膨張させる高圧膨張弁１４と、高圧膨張弁１４に接続されるとともに圧縮機１１の中間段および低圧膨張弁１５に接続される中間冷却器１６と、低圧膨張弁１５によって膨張させられた液冷媒を蒸発させる蒸発器１７とを備えている。
圧縮機１１の冷媒吸入口には、吸入冷媒流量を制御するインレットガイドベーン（以下「ＩＧＶ」という。）１８が設けられており、ターボ冷凍機２ａの容量制御が可能となっている。
【００２５】
また、ターボ冷凍機２ａには、冷却水入口温度ＴHIを計測する温度センサ３０が設けられている。また、その他にも、冷水入口温度、冷水出口温度、冷水流量、冷却水出口温度、冷却水流量等を測定するセンサを適宜設けることとしてもよい。温度センサ３０の計測値は、冷凍機制御装置１０ａに送信される。なお、図３に示したターボ冷凍機１の構成は一例であり、この構成に限定されない。
【００２６】
冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃが性能上出し得る最大負荷率（以下、「最大負荷率」という。）を所定のサンプリング周期で算出する機能（最大負荷率算出装置）をそれぞれ備えている。各冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおいて逐次算出される最大負荷率は、上位制御装置２０へ送信される。
【００２７】
以下、冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおいて行われるターボ冷凍機の最大負荷算出方法について図を参照して説明する。なお、冷凍機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは同様の処理を実行することから、以下、ターボ冷凍機制御装置１０ａを例に挙げて説明する。
【００２８】
図４は、冷凍機制御装置１０ａが備える最大負荷算出機能を展開して示した機能ブロック図である。図４に示されるように、冷凍機制御装置１０ａは、データ取得部４１、記憶部４２、演算部４３を備えている。
【００２９】
データ取得部４１は、ターボ冷凍機２ａの冷水出口設定温度及び冷却水入口温度ＴHIを入力データとして取得する。
記憶部４２には、現在の運転点においてターボ冷凍機２ａが性能上出し得る最大負荷率を算出するための演算式が格納されている。
以下、この最大負荷率の算出に用いられる演算式について説明する。
【００３０】
まず、最大負荷率をＫ、現在の計画ＣＯＰをＣＯＰｃｔ´、定格能力をＱｒｔ、定格消費電力をＰｒｔとし、最大負荷率Ｋのときに圧縮機１１において定格電力が消費されると仮定すると、ＣＯＰ＝能力／消費電力の基本式から以下の（１）式が成り立つ。
【００３１】
【数１】
2014163586.tif 000003
【００３２】
ここで、計画ＣＯＰとは、各運転点においてターボ冷凍機が性能上出し得る最大ＣＯＰの値である。計画ＣＯＰは、実機と同じ冷凍サイクルにおいて、機械損失等をなしとした理想的な環境下で計算されたＣＯＰ（以下、「実機理想ＣＯＰ」という。）に、実際の環境下で発生する損失を考慮することで求めることができる。具体的には、計画ＣＯＰは、以下の（２）式で求められる。なお、計画ＣＯＰに関する以下の（２）式〜（４）式についての詳細は、特開２０１２−３２０５５号公報に記載されている通りであり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
【数２】
2014163586.tif 000004
【００３４】
（２）式において、ＣＯＰct´は補正後の計画ＣＯＰ、ＣＯＰctは（３）式を用いて逐次推定される計画ＣＯＰである。また、ＣＯＰrpは所定のプログラムによって予め求められた定格仕様条件の設計点における計画ＣＯＰの値、ＣＯＰdpは（４）式を用いて算出された定格仕様条件の設計点における計画ＣＯＰである。
【００３５】
（２）式に示すように、（３）式を用いて逐次推定される計画ＣＯＰ（ＣＯＰct）に対して、予め所定のプログラムにて求めた定格仕様条件の設計点における計画ＣＯＰ（ＣＯＰrp）を、（４）式を用いて算出した定格仕様条件の設計点の計画ＣＯＰ（ＣＯＰdp）で除算した値（ＣＯＰrp／ＣＯＰdp）を補正値として乗じることにより、逆カルノーサイクルで定義される実機理想ＣＯＰに含まれる誤差を低減させることができ、計画ＣＯＰの算出精度を高めることが可能となる。
【００３６】
（３）式において、ＴLOは冷水設定出口温度、ＴHOは冷却水出口温度、Ｔd´は熱交換器（凝縮器１２、蒸発器１７等）における熱損失に相当する誤差を解消するための補正値、Ｃｆ1は主に圧縮機１１による機器損失に相当する補正値であり、負荷率Ｋを変数とした演算式を用いて決定される。
Ｔd´は、所定の定数を用いることとしてもよいし、例えば、冷水設定出口温度ＴLO及び冷却水出口温度ＴHOを変数とした演算式を用いて決定される補正値としてもよい。
【００３７】
（４）式において、ＴLOSPは定格仕様条件の設定点における冷水設定出口温度、ＴHOSPは定格仕様条件の設定点における冷却水出口温度、ＴdSP´は定格仕様条件の設定点における熱交換器における熱損失に相当する誤差を解消するための補正値であり、Ｃｆ1については上記（３）式と同様である。
【００３８】
（１）式に（２）式を代入して整理すると、以下の（５）式が得られる。
【００３９】
【数３】
2014163586.tif 000005
【００４０】
ここで、ＣＯＰは冷凍能力を消費電力で除算したものであるから、ＣＯＰrp＝Ｑrt／Ｐrtである。そうすると、上記（５）式は、以下の（６）式のように、簡素な式で表すことができる。
【００４１】
【数４】
2014163586.tif 000006
【００４２】
この（６）式に上記（３）式を代入すると、以下の（７）式が得られる。
【００４３】
【数５】
2014163586.tif 000007
【００４４】
（７）式に用いられている各要素は、以下の（８）式〜（１０）式にて与えられる。
【００４５】
【数６】
2014163586.tif 000008
【００４６】
ここで、ＴHISPは定格仕様条件の設定点における冷却水入口温度、ＴHIは冷却水入口温度、Ｆｒctは定格仕様条件の設定点における冷却水流量の設定値に対する現在の冷却水流量の比である。ａ、ｂは演算上の定数である。
【００４７】
冷却水流量を可変とする場合、通常は負荷率１００％近傍（Ｋ＝１以上）では、定格冷却水流量が通水される。本実施形態では、最大負荷率を算出することを目的としているので、ほぼ常時Ｋ＞１となり、（８）式においては、Ｆｒct＝１とみなすことができる。なお、冷却水流量が固定の場合には、Ｆｒct＝１とされる。
以上から、上記（８）式は、以下の（８）´式のように表される。
【００４８】
【数７】
2014163586.tif 000009
【００４９】
また、（１０）式において、Ｋ＞１の場合のｆ（Ｋ）は、Ｋ＝１としたときとほぼ同値となり、Ｋ＝１とみなすことができる。これは、例えば、特開２０１２−３２０５５号公報の図４に示される補正曲線から得られる知見であり、Ｋ＝１（負荷率１００％）で静定していることがわかる。本実施形態では、最大負荷率を算出することから、ほぼ常時Ｋ＞１となる。そうすると、（１０）式は、以下の（１０）´式のように表される。
【００５０】
【数８】
2014163586.tif 000010
【００５１】
そして、ＣＯＰdPについては、定格仕様条件から演算されるため、定数となる。
【００５２】
上記（８）´式、（９）式、（１０）´式より、（７）式は、以下のように表される。
【００５３】
【数９】
2014163586.tif 000011
【００５４】
上記（１１）式を負荷率Ｋについてまとめると、以下の（１２）式となる。
【００５５】
【数１０】
2014163586.tif 000012
【００５６】
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ以下の（１３）式、（１４）式、（１５）式で表わされる。
【００５７】
【数１１】
2014163586.tif 000013
【００５８】
（１３）式から（１５）式に示されるように、（１２）式において、冷水設定出口温度ＴLO、冷却水入口温度ＴHIを除けば、全て定格値（定格冷水設定出口温度ＴLOSP、定格冷却水入口温度ＴHISP、定格冷却水出口温度ＴHOSP）或いは定数となる。
【００５９】
以上の経緯から、上記（１２）式に冷水設定出口温度ＴLOと冷却水入口温度ＴHIとを入力すれば、最大負荷率Ｋを得ることができる。
従って、冷水設定出口温度ＴLOと冷却水入口温度ＴHIとを変数とする上記（１２）式の演算式及び（１２）式における定格値及び定数の情報について、記憶部４２に格納しておくことで、最大負荷率Ｋを逐次算出することが可能となる。
【００６０】
図５に、定格点に対する出力可能能力（最大負荷率Ｋ）［％］、冷却水入口温度［℃］、及び冷水設定出口温度［℃］の関係を示す。図５に示すように、冷却水入口温度が低いほど、最大負荷率Ｋは増加する傾向にあり、また、冷水設定出口温度が高くなるほど最大負荷率Ｋが増加する傾向にあることがわかる。
【００６１】
次に、ターボ冷凍機２ａの運転中において、冷凍機制御装置１０ａにより実行される最大負荷率の算出処理について図６を参照して説明する。
まず、記憶部４１には、最大負荷率Ｋを算出するのに必要となる情報、例えば上記（１２）式、及びこの演算式で用いられる各種固定パラメータ及び定数等が予め記憶されている。
【００６２】
ターボ冷凍機２ａの運転中において、データ取得部４１は、所定のタイミングで、現在の冷水設定出口温度ＴLO及び冷却水入口温度ＴHIを入力データとして取得し、これら入力データを演算部４３に出力する（図６のステップＳＡ１）。
演算部４３は、データ取得部４１によって入力データが取得されると、記憶部４２から上記演算式を読み出し、演算式を用いて現在の運転点における最大負荷率Ｋを算出する（図６のステップＳＡ２）。
演算部４３において算出された最大負荷率Ｋは、上位制御装置２０に送信される（図６のステップＳＡ３）。
そして、上記ステップＳＡ１からＳＡ３の処理が繰り返し実行されることにより、各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃにおける出力可能な最大負荷率が逐次算出され、その算出結果が上位制御装置２０に逐次送信されることとなる。
【００６３】
このようにして、各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃから最大負荷率が上位制御装置２０へ送信されると、上位制御装置２０では、受信した最大負荷率Ｋに基づく台数制御が行われる。
例えば、上位制御装置２０は、各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃの定格能力［Ｒｔ］を予め保有しており、この定格能力に最大負荷率Ｋを乗じることで、各ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃにおけるその時点での出力可能能力［Ｒｔ］をそれぞれ算出する。そして、外部負荷６の要求負荷が、現在起動しているターボ冷凍機の出力可能能力の合計を超えているか否かを判定し、超えている場合には増段を行う。なお、増段の具体的な手法について、予め増段における優先順位を決定しておくなど、公知の技術を採用することができる。また、減段においても同様に行うことが可能である。
【００６４】
このように、ターボ冷凍機の出力可能能力に基づいて台数制御を行うことにより、例えば、定格能力を超えた能力をターボ冷凍機に発揮させることが可能となる。
例えば、ターボ冷凍機２ａ、２ｂ、２ｃの定格能力が１００Ｒｔである場合を仮定すると、通常であれば、図７に点線で示すように、要求負荷が１００Ｒｔを超えた時点で１台から２台へ増段し、更に、要求負荷が２００Ｒｔを超えた場合に２台から３台へ増段が行われる。これに対し、本実施形態に係る熱源システム１においては、例えば、図７に実線で示すように、ターボ冷凍機の出力可能能力が１２０Ｒｔであった場合には、要求負荷が１２０Ｒｔを超えた場合に、１台から２台へ増段が行われ、要求負荷が２４０Ｒｔを超えた場合に、２台から３台へ増段が行われる。
【００６５】
以上、説明してきたように本実施形態に係るターボ冷凍機の最大負荷率算出装置及びその方法並びに熱源システム及びその台数制御方法によれば、ターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を変数として含むとともに、定格冷水出口温度、定格冷却水出口温度、定格冷却水入口温度を固定パラメータとして含む演算式を予め記憶部４２に記憶しておくので、この演算式にデータ取得部４１によって取得されたターボ冷凍機の冷水出口設定温度及び冷却水入口温度を入力データとして用いることにより、容易に最大負荷率Ｋを得ることができる。これにより、冷凍機制御装置１０ａがターボ冷凍機２ａの制御に通常利用する一般的なデータを用いて、現在の運転点に応じた最大負荷率の逐次計算を実現することが可能となる。
【００６６】
また、この最大負荷率Ｋに基づいて台数制御を行うことにより、台数制御の閾値をその時々の運転点に応じて変動させることが可能となる。これにより、運転点に応じた適切な閾値による台数制御を行うことができる。この結果、ターボ冷凍機の能力を可能な限り発揮させることが可能となる。
【００６７】
なお、ターボ冷凍機の起動時など、過渡期においては最大負荷率Ｋが大きく変動する可能性がある。したがって、システムの運転の安定化を図るために、例えば、所定期間における最大負荷率Ｋの時間平均値を算出し、この平均値を閾値に基づいて台数制御を行うことが好ましい。また、時間平均値に代えて、例えば、事前に負荷が安定しているときの最大負荷率Ｋを代表値として記憶させておき、過渡期においては、負荷が安定しているときの最大負荷率Ｋを用いることとしてもよい。
【００６８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るターボ冷凍機の最大負荷率算出装置及びその方法並びに熱源システム及びその台数制御方法について説明する。
例えば、上述した第１実施形態に係る熱源システム１において算出された最大負荷率Ｋは、理想的な運転状態での値であり、ターボ冷凍機２ａの性能劣化が反映されていない。従って、実際には、算出された最大負荷率Ｋまで能力が発揮できないおそれがある。そこで、本実施形態においては、上記（１２）式で算出された最大負荷率Ｋを、現在の運転状況における計画消費電力（計画ＣＯＰから算出）と実測消費電力との比によって補正し、性能劣化などの誤差要因を反映させることとしている。
【００６９】
すなわち、上記（１）式を、以下の（１）´式に示すように、計画消費電力Ｐｄと、Ｐａとを用いた補正値（Ｐｄ／Ｐａ）を（１）式の右辺に乗ずることで補正する。
【００７０】
【数１２】
2014163586.tif 000014
【００７１】
上記（１）´式を用いて、上述した第１実施形態と同様の演算式の導出過程を進めていくと、結果的に、第１実施形態に係る（１２）式は、係数ＣにＰｄ／Ｐａを乗じた結果となる。すなわち、上記（１５）式が以下の（１５）´式によって表わされることとなる。
【００７２】
【数１３】
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【００７３】
従って、第１実施形態における（１５）式に代えて、上記補正値Ｐｄ／Ｐａが反映された（１５）´式を用いて最大負荷率Ｋを算出することにより、ターボ冷凍機２ａの性能劣化を反映した最大負荷率Ｋを算出することが可能となる。これにより、ターボ冷凍機２ａの性能劣化を考慮した台数制御を実施することが可能となる。
【００７４】
なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において上述した各実施形態を部分的または全体的に組み合わせる等して、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  熱源システム
２ａ、２ｂ、２ｃ  ターボ冷凍機
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  冷凍機制御装置
２０  上位制御装置
３０  温度センサ
４１  データ取得部
４２  記憶部
４３  演算部
【図１】
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【図２】
2014163586.tif 000017
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014163586.tif 000021
【図７】
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