(57)【要約】【課題】冷凍機が運転を開始した時に被冷却部を冷却する冷媒の温度が上がるのを抑制した冷凍システムを提供する。【解決手段】実施形態の冷凍システムは、複数の冷凍機と、検出部と、切替え部と、制御部とを持つ。前記複数の冷凍機は、被冷却部を冷媒により冷却する。前記検出部は、前記複数の冷凍機のうちの１の前記冷凍機である第１冷凍機の冷媒の出口における前記冷媒の温度を検出する。前記切替え部は、前記第１冷凍機が前記被冷却部を経由して前記冷媒を循環させる冷却状態と、前記被冷却部を迂回して冷媒を循環させる待機状態と、に切替え可能である。前記制御部は、前記第１冷凍機が運転を開始し、前記検出部が検出した温度が予め定められた第１基準温度を超えたときに、前記切替え部を前記待機状態にし、前記検出部が検出した温度が、前記第１基準温度以下であって予め定められた第２基準温度以下になったときに、前記切替え部を前記冷却状態にする。【選択図】図１
2018204838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却部を冷媒により冷却する複数の冷凍機と、
前記複数の冷凍機のうちの１の前記冷凍機である第１冷凍機の冷媒の出口における前記冷媒の温度を検出する検出部と、
前記第１冷凍機が前記被冷却部を経由して前記冷媒を循環させる冷却状態と、前記被冷却部を迂回して冷媒を循環させる待機状態と、に切替え可能な切替え部と、
前記切替え部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１冷凍機が運転を開始し、前記検出部が検出した温度が予め定められた第１基準温度を超えたときに、前記切替え部を前記待機状態にし、
前記検出部が検出した温度が、前記第１基準温度以下であって予め定められた第２基準温度以下になったときに、前記切替え部を前記冷却状態にする
冷凍システム。
【請求項２】
前記切替え部は、
前記被冷却部を経由した前記冷媒の流路である冷却流路のうち前記冷媒が前記被冷却部に流れ込む部分の遮断と、前記遮断の解除と、を切替える入口開閉弁と、
前記被冷却部を迂回した前記冷媒の流路である迂回流路の遮断と、前記迂回流路の遮断の解除と、を切替える迂回開閉弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記切替え部が前記冷却状態のときに、前記入口開閉弁により前記遮断を解除するとともに前記迂回開閉弁により前記迂回流路を遮断し、
前記切替え部が待機状態のときに、前記入口開閉弁により前記冷却流路を遮断するとともに前記迂回開閉弁により前記迂回流路の遮断を解除する
請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記切替え部は、
前記冷却流路のうち前記冷媒が前記被冷却部から流れ出る部分の遮断と、この遮断の解除と、を切替える出口開閉弁を有し、
前記制御部は、
前記切替え部が冷却状態のときに前記出口開閉弁により前記遮断を解除し、
前記切替え部が待機状態のときに前記出口開閉弁により前記冷却流路を遮断する
請求項２に記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記切替え部は、前記第１冷凍機の冷媒の出口から流れ出た前記冷媒が、前記被冷却部内に流れ込むか、前記被冷却部を迂回して流れるか、を切替える入口三方弁を有し、
前記制御部は、
前記切替え部が前記冷却状態のときに、前記入口三方弁を前記第１冷凍機から流れ出た前記冷媒が前記被冷却部内に流れ込むようにし、
前記切替え部が前記待機状態のときに、前記入口三方弁を前記第１冷凍機から流れ出た前記冷媒が前記被冷却部を迂回して流れるようにする
請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項５】
前記切替え部は、
前記被冷却部から流れ出た前記冷媒が前記第１冷凍機に流れ込むか、前記被冷却部を迂回した前記冷媒が前記第１冷凍機に流れ込むか、を切替える出口三方弁を有し、
前記制御部は、
前記切替え部が前記冷却状態のときに、前記出口三方弁を前記被冷却部から流れ出た前記冷媒が前記第１冷凍機に流れ込むようにし、
前記切替え部が前記待機状態のときに、前記出口三方弁を前記被冷却部を迂回した前記冷媒が前記第１冷凍機に流れ込むようにする
請求項４に記載の冷凍システム。
【請求項６】
被冷却部を冷媒により冷却する複数の冷凍機と、
前記複数の冷凍機のうちの１の前記冷凍機である第１冷凍機が前記被冷却部を経由して前記冷媒を循環させる冷却状態と、前記被冷却部を迂回して冷媒を循環させる待機状態と、に切替え可能な切替え部と、
前記切替え部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１冷凍機が運転を開始したときに、前記切替え部を前記待機状態にし、
前記第１冷凍機が運転を開始してから予め定められた基準時間が経過したときに、前記切替え部を前記冷却状態にする
冷凍システム。
【請求項７】
被冷却部を冷媒により冷却する複数の冷凍機と、
前記複数の冷凍機のうちの１の前記冷凍機である第１冷凍機が前記被冷却部を経由して前記冷媒を循環させる冷却状態と、前記被冷却部を迂回して冷媒を循環させる待機状態と、に切替え可能な切替え部と、
前記第１冷凍機内に前記冷媒を流すポンプと、
前記切替え部及び前記ポンプを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１冷凍機が運転を停止したときに、前記切替え部を前記待機状態にし、かつ、前記第１冷凍機とともに運転をしていた前記ポンプの運転を所定の期間続ける
冷凍システム。
【請求項８】
被冷却部を冷媒により冷却する複数の冷凍機と、前記複数の冷凍機のうちの１の前記冷凍機である第１冷凍機の冷媒の出口における前記冷媒の温度を検出する検出部と、前記第１冷凍機が前記被冷却部を経由して前記冷媒を循環させる冷却状態と、前記被冷却部を迂回して冷媒を循環させる待機状態と、に切替え可能な切替え部と、を備える冷凍システムの制御装置であって、
前記第１冷凍機が運転を開始し、前記検出部が検出した温度が予め定められた第１基準温度を超えたときに、前記切替え部を前記待機状態にし、
前記検出部が検出した温度が、前記第１基準温度以下であって予め定められた第２基準温度以下になったときに、前記切替え部を前記冷却状態にする
冷凍システムの制御装置。
【請求項９】
被冷却部を冷媒により冷却する複数の冷凍機と、前記複数の冷凍機のうちの１の前記冷凍機である第１冷凍機が前記被冷却部を経由して前記冷媒を循環させる冷却状態と、前記被冷却部を迂回して冷媒を循環させる待機状態と、に切替え可能な切替え部と、を備える冷凍システムの制御装置であって、
前記第１冷凍機が運転を開始したときに、前記切替え部を前記待機状態にし、
前記第１冷凍機が運転を開始してから予め定められた基準時間が経過したときに、前記切替え部を前記冷却状態にする
冷凍システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷凍システム及び冷凍システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱された配管等の被冷却部を冷却するために、冷凍システムが用いられる。冷凍システムでは、ターボ冷凍機等の冷凍機が用いられる。例えば、冷凍システムは、ターボ冷凍機、冷却塔、ポンプ、往ヘッダ、及び環ヘッダを有している。ターボ冷凍機は、冷凍サイクルにより冷却された水（冷媒）を生成する。冷却された水は、ポンプにより往ヘッダを通して搬送され、被冷却部の熱を奪う。被冷却部の熱を奪うことで、水が加熱される。加熱された水は、環ヘッダを通して搬送され、ターボ冷凍機により再び冷却される。
冷却塔は、ターボ冷凍機が冷却された水を生成する過程で生じる熱を回収する。冷却塔は、回収した熱を、大気と直接的又は間接的に接触させることで放熱する。
【０００３】
被冷却部を冷却するのに必要な熱量の大きさの変動に対応するために、冷凍システムが複数台の冷凍機を備える場合がある。冷凍機が運転を停止していると、冷凍機の周辺の水は外気により温められる。この停止している冷凍機が運転を開始すると、温められた水が、運転を続けている冷凍機により冷却された水に合流する。この場合、合流した後の水の温度が高くなるという問題がある。
【０００４】
一方で、冷凍機とともに冷凍機内に水を流すポンプを運転する場合に、冷凍機が運転を停止した後で、冷凍機内で水が凍結しないように、ポンプの運転を続ける場合がある。この場合、冷凍機が運転を停止していることで、冷凍機内を通る水の温度が上がる。温度が上がった水が運転を続けている冷凍機により冷却された水に合流し、水全体としての温度が上がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６６６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、冷凍機が運転を開始するか運転を停止したときに、被冷却部を冷却する冷媒の温度が上がるのを抑制した冷凍システム及び冷凍システムの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の冷凍システムは、複数の冷凍機と、検出部と、切替え部と、制御部と、を持つ。前記複数の冷凍機は、被冷却部を冷媒により冷却する。前記検出部は、前記複数の冷凍機のうちの１の前記冷凍機である第１冷凍機の冷媒の出口における前記冷媒の温度を検出する。前記切替え部は、前記第１冷凍機が前記被冷却部を経由して前記冷媒を循環させる冷却状態と、前記被冷却部を迂回して冷媒を循環させる待機状態と、に切替え可能である。前記制御部は、前記切替え部を制御する。前記制御部は、前記第１冷凍機が運転を開始し、前記検出部が検出した温度が予め定められた第１基準温度を超えたときに、前記切替え部を前記待機状態にし、前記検出部が検出した温度が、前記第１基準温度以下であって予め定められた第２基準温度以下になったときに、前記切替え部を前記冷却状態にする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の冷凍システムを示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態の冷凍システムの動作を説明する図。
【図３】第１の実施形態の冷凍システムの動作を説明する図。
【図４】第１の実施形態の冷凍システムの動作を説明する図。
【図５】第２の実施形態の冷凍システムにおける要部を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の冷凍システム及び冷凍システムの制御装置を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の冷凍システム１は、第１冷凍機（冷凍機）１１Ａと、第２冷凍機（冷凍機）１１Ｂと、冷凍機温度センサ（検出部）１６Ａと、冷凍機温度センサ１６Ｂと、第１切替え部（切替え部）２１Ａと、第２切替え部２１Ｂと、制御部（冷凍システムの制御装置）３１と、を備える。
【００１１】
本実施形態では、第１冷凍機１１Ａと第２冷凍機１１Ｂとの構成は同一である。このため、第１冷凍機１１Ａの構成については数字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。第２冷凍機１１Ｂのうち第１冷凍機１１Ａと対応する構成については、第１冷凍機１１Ａと同一の数字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。例えば、冷却配管１２Ａと冷却配管１２Ｂとは、同一の構成である。
【００１２】
第１冷凍機１１Ａは、ターボ冷凍機である。第１冷凍機１１Ａは、第１冷凍機１１Ａ内を流れる水（冷媒）を冷却することで、後述する負荷配管１０１を冷却する。第１冷凍機１１Ａは、公知のインバータ制御等により回転速度を変更可能であることが好ましい。回転速度が速くなるほど、単位時間当たりに第１冷凍機１１Ａ内を流れる水の流量が増える。第１冷凍機１１Ａは、環状の冷却配管１２Ａ上に設けられている。この冷却配管１２Ａ上には、冷却ポンプ１３Ａ及び冷却塔１４Ａが設けられている。
冷却塔１４Ａは、内部に収容された水を気化させることで、この水を冷却する。第１冷凍機１１Ａ及び冷却配管１２Ａ内には、水が収容されている。冷却ポンプ１３Ａを運転すると、冷却塔１４Ａで冷却された水が、冷却配管１２Ａを通して第１冷凍機１１Ａ内を流れる。冷却された水が第１冷凍機１１Ａ内を流れることで、第１冷凍機１１Ａが冷却される。
【００１３】
冷凍機１１Ａ、１１Ｂが冷却する負荷配管（被冷却部）１０１は、入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂと、負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂと、を有している。
入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂには、第１ポンプ１０６Ａ、１０６Ｂがそれぞれ設けられている。
入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂの第１端部は、負荷配管１０１における水の入口である。入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂの第１端部は、第１往ヘッダ１０７に接続されている。第１往ヘッダ１０７には、第１往ヘッダ１０７内の水の温度を検出する第１温度センサ１０８が取付けられている。第１温度センサ１０８及び冷凍機温度センサ１６Ａ等の温度センサとしては、公知の接触式の温度センサ等を適宜選択して用いることができる。第１温度センサ１０８は、温度の検出結果を制御部３１に送信する。
入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂの第２端部は、第２往ヘッダ１１０に接続されている。第２往ヘッダ１１０には、第２往ヘッダ１１０内の水の温度を検出する第２温度センサ１１１が取付けられている。
【００１４】
負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂの第１端部は、第２往ヘッダ１１０に接続されている。負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂは、熱負荷Ｈにより加熱される。例えば、熱負荷Ｈは工場における各装置の排熱等である。
負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂの第２端部寄りの位置には、流量センサ１１３Ａ、１１３Ｂがそれぞれ取付けられている。負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂの第２端部は、負荷配管１０１における水の出口である。負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂの第２端部は、環ヘッダ１１４に接続されている。
【００１５】
すなわち、本実施形態では、第１往ヘッダ１０７と第２往ヘッダ１１０との間は、２本の入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂで接続されている。第２往ヘッダ１１０と環ヘッダ１１４との間は、２本の負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂで接続されている。しかし、第１往ヘッダ１０７と第２往ヘッダ１１０、第２往ヘッダ１１０と環ヘッダ１１４との間を接続する配管の数に制限はなく、それぞれ１本でもよいし、３本以上でもよい。また、負荷配管１０１にヘッダ１０７、１１０、１１４は備えられなくてもよい。
【００１６】
負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂの第２端部と第１冷凍機１１Ａにおける水の入口とは、環ヘッダ１１４を介して出口配管５１Ａにより接続されている。第１冷凍機１１Ａにおける水の出口と入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂの第１端部とは、第１往ヘッダ１０７を介して入口配管５２Ａにより接続されている。出口配管５１Ａと入口配管５２Ａとは、迂回配管５３Ａによりそれぞれ接続されている。すなわち、冷凍システム１では、２台の冷凍機１１Ａ、１１Ｂが負荷配管１０１に並列に接続されている。
出口配管５１Ａには、搬送ポンプ（ポンプ）５４Ａが設けられている。ポンプ５４Ａは、第１冷凍機１１Ａ内に水を流すためのものである。
【００１７】
冷凍機温度センサ１６Ａは、入口配管５２Ａにおける第１冷凍機１１Ａにおける水の出口寄りの端部に配置されている。冷凍機温度センサ１６Ａは、第１冷凍機１１Ａの水の出口における水の温度を検出する。
【００１８】
第１切替え部２１Ａは、入口開閉弁２２Ａと、出口開閉弁２３Ａと、迂回開閉弁２４Ａと、を有している。
入口開閉弁２２Ａは、入口配管５２Ａにおける迂回配管５３Ａが接続された部分と負荷配管１０１が接続された部分との間に設けられている。入口開閉弁２２Ａが開いた状態であると、入口配管５２Ａ内を水が流れることができる。言い換えれば、入口開閉弁２２Ａは、負荷配管１０１を経由した水の流路である冷却流路のうち水が負荷配管１０１に流れ込む部分の遮断を解除した状態である。ここで言う冷却流路とは、入口配管５２Ａ、入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂ、負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂ、及び出口配管５１Ａ内の流路のことを意味する。
一方で、入口開閉弁２２Ａが閉じた状態であると、入口配管５２Ａ内を水が流れることができない。言い換えれば、入口開閉弁２２Ａは、冷却流路のうち水が負荷配管１０１に流れ込む部分を遮断した状態である。
入口開閉弁２２Ａは、制御部３１の遠隔操作により、開いたり閉じたりすることができる。
【００１９】
出口開閉弁２３Ａは、出口配管５１Ａにおける迂回配管５３Ａが接続された部分と負荷配管１０１が接続された部分との間に設けられている。出口開閉弁２３Ａは、冷却流路のうち水が負荷配管１０１から流れ出る部分の遮断と、この遮断の解除と、を切替える。
迂回開閉弁２４Ａは、迂回配管５３Ａに設けられている。迂回開閉弁２４Ａは、負荷配管１０１を迂回した水の流路である迂回流路の遮断と、迂回流路の遮断の解除と、を切替える。ここで言う迂回流路とは、入口配管５２Ａのうち迂回配管５３Ａが接続された部分よりも第１冷凍機１１Ａの水の出口側の部分、迂回配管５３Ａ、及び出口配管５１Ａのうち迂回配管５３Ａが接続された部分よりも第１冷凍機１１Ａの水の入口側の部分内の流路のことを意味する。
開閉弁２３Ａ、２４Ａは、入口開閉弁２２Ａと同様に構成されている。
【００２０】
入口開閉弁２２Ａ及び出口開閉弁２３Ａは、迂回流路の遮断、及び遮断の解除をすることがない。迂回開閉弁２４Ａは、冷却流路の遮断、及び遮断の解除をすることがない。
【００２１】
第１切替え部２１Ａは、冷却状態と待機状態とに切替え可能である。第１切替え部２１Ａが冷却状態のときには、入口開閉弁２２Ａ及び出口開閉弁２３Ａが開いていて迂回開閉弁２４Ａが閉じている。言い換えれば、入口開閉弁２２Ａ及び出口開閉弁２３Ａが冷却流路の遮断を解除していて、迂回開閉弁２４Ａが迂回流路を遮断している。第１切替え部２１Ａが待機状態のときには、入口開閉弁２２Ａ及び出口開閉弁２３Ａが閉じていて迂回開閉弁２４Ａが開いている。言い換えれば、入口開閉弁２２Ａ及び出口開閉弁２３Ａが冷却流路を遮断していて、迂回開閉弁２４Ａが迂回流路の遮断を解除している。
第１切替え部２１Ａが冷却状態であると、第１冷凍機１１Ａの水の出口から流れ出た水は、入口開閉弁２２Ａを通して負荷配管１０１内を流れて、迂回配管５３Ａ内を流れない。言い換えれば、第１冷凍機１１Ａは、負荷配管１０１を経由して水を循環させる。
第１切替え部２１Ａが待機状態であると、第１冷凍機１１Ａの水の出口から流れ出た水は、迂回開閉弁２４Ａを通して迂回配管５３Ａ内を流れて負荷配管１０１内を流れない。言い換えれば、第１冷凍機１１Ａは、負荷配管１０１を迂回して水を循環させる。
【００２２】
制御部３１は、演算回路と、メモリと、を有している。メモリには、演算回路の制御プログラムや、予め定められた冷却停止温度（第１基準温度）、冷却開始温度（第２基準温度）等が記憶されている。
制御部３１は、冷凍機１１Ａ、１１Ｂ、冷凍機温度センサ１６Ａ、１６Ｂ、入口開閉弁２２Ａ、２２Ｂ、出口開閉弁２３Ａ、２３Ｂ、迂回開閉弁２４Ａ、２４Ｂ、搬送ポンプ５４Ａ、５４Ｂ、第１ポンプ１０６Ａ、１０６Ｂ、温度センサ１０８、１１１、及び流量センサ１１３Ａ、１１３Ｂに接続されている。制御部３１は、冷凍機温度センサ１６Ａ、１６Ｂ、温度センサ１０８、１１１、及び流量センサ１１３Ａ、１１３Ｂの検出結果に基づいて冷凍機１１Ａ、１１Ｂ、冷却ポンプ１３Ａ、１３Ｂ、入口開閉弁２２Ａ、２２Ｂ、出口開閉弁２３Ａ、２３Ｂ、迂回開閉弁２４Ａ、２４Ｂ、搬送ポンプ５４Ａ、５４Ｂ、及び第１ポンプ１０６Ａ、１０６Ｂを制御する。
【００２３】
次に、以上のように構成された冷凍システム１の動作について説明する。
まず、第１冷凍機１１Ａが運転している状態から一度運転を停止したうえで運転を開始する場合、及び、第１冷凍機１１Ａが運転を停止している状態から運転を開始する場合について説明する。
【００２４】
予め、冷凍システム１の各構成は以下のような初期条件になっているとする。すなわち、第２冷凍機１１Ｂ、搬送ポンプ５４Ｂ、冷却ポンプ１３Ａ、１３Ｂ、及び第１ポンプ１０６Ａ、１０６Ｂが運転している。
第１切替え部２１Ａは、冷却状態になっている。第１切替え部２１Ａが冷却状態であると、第１冷凍機１１Ａの水の出口から流れ出た水は、入口配管５２Ａ、負荷配管１０１内を流れて、迂回配管５３Ａ内を流れない。負荷配管１０１に第１往ヘッダ１０７が設けられていることで、第１往ヘッダ１０７における水が流れる下流側となる入口負荷配管１０２Ａ、１０２Ｂ内を流れる水の圧力が互いにほぼ均一になる。ヘッダ１１０、１１４についても、下流側の配管を流れる水の圧力が互いにほぼ均一になる。
第２切替え部２１Ｂも第１切替え部２１Ａと同様に、冷却状態になっている。
【００２５】
図２に、時間に対する各温度、及び冷凍機１１Ａ、１１Ｂ、切替え部２１Ａ、２１Ｂの状態の変化を示す。点線で表された線Ｌ１は、冷凍機温度センサ１６Ａで検出される水の温度を示す。実線で表された線Ｌ２は、第１温度センサ１０８で検出される水の温度を示す。図２中には、冷凍機１１Ａ、１１Ｂが、運転した状態なのか運転を停止した状態なのかを示す。切替え部２１Ａ、２１Ｂが、冷却状態なのか待機状態なのかを示す。後述する図３及び図４においても、図２と同様の表示の仕方とする。
図２に示す時刻ｔ１より前においては、冷凍機温度センサ１６Ａで検出される温度は、線Ｌ１のように一定の温度で安定している。図示はしないが、冷凍機温度センサ１６Ｂで検出される水の温度も線Ｌ１のように一定の温度で安定している。第１温度センサ１０８で検出される水の温度は、線Ｌ２のように一定の温度Ｔ１で安定している。
なお、図２に示す温度Ｔ２は、第１往ヘッダ１０７内の水の温度の上限値である。すなわち、第１往ヘッダ１０７内の水の温度が、温度Ｔ２を超えないように制御する。
線Ｌ１、Ｌ２は、水の温度変化の一例であり、これに限定されない。
【００２６】
制御部３１は、温度センサ１０８、１１１で検出した温度、又は、流量センサ１１３Ａ、１１３Ｂが検出した水の流量に基づいて冷凍機１１Ａ、１１Ｂの回転速度を変更してもよい。
【００２７】
まず、第１冷凍機１１Ａが運転している状態から一度運転を停止したうえで運転を開始する場合について説明する。第１冷凍機１１Ａが運転を停止している期間が、比較的短いとする。
制御部３１は、負荷配管１０１を冷却するのに必要な熱量が減少した等の理由により、時刻ｔ１において第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａの運転を停止する。出口配管５１Ａ及び入口配管５２Ａ内の水の流れが停止する。第１冷凍機１１Ａが水を冷却しないことで、入口配管５２Ａの水は外気により温められ、温度が上がる。時間の経過とともに、冷凍機温度センサ１６Ａが検出する温度が線Ｌ１で示すように上がる。
【００２８】
制御部３１は、負荷配管１０１を冷却するのに必要な熱量が増加した等の理由により、時刻ｔ２において第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａの運転を開始する。第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａが運転を停止している期間が比較的短いこと等により冷凍機温度センサ１６Ａが検出した温度（線Ｌ１で示される温度）が冷却停止温度Ｔ３以下であるときは、制御部３１は第１切替え部２１Ａを冷却状態にしたままにする。温度が上がった水が合流することで、線Ｌ２で示される第１温度センサ１０８で検出される水の温度が上がる。
第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａが運転を開始することで、時間の経過とともに冷凍機温度センサ１６Ａ及び第１温度センサ１０８が検出する温度が線Ｌ１、Ｌ２で示すように下がる。冷凍機温度センサ１６Ａで検出した温度が冷却停止温度Ｔ３以下であるため、第１冷凍機１１Ａから流れ出る水が第２冷凍機１１Ｂから流れ出る水に合流しても、第１温度センサ１０８が検出する水の温度が上がりにくい。さらに時間が経過すると、第１温度センサ１０８が検出する水の温度が、温度Ｔ１になる。
【００２９】
第１往ヘッダ１０７を通して負荷配管１０１内に流れ込んだ水により、熱負荷Ｈが冷却される。第１切替え部２１Ａが出口開閉弁２３Ａを有することで、負荷配管本体１０３Ａ、１０３Ｂの第２端部から水が逆流しにくい。
【００３０】
次に、第１冷凍機１１Ａが運転を停止している状態から運転を開始する場合について説明する。第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａが運転を停止している期間が、比較的長いとする。この動作例では、第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａが運転を停止している期間が比較的長いことで、図３に示すように冷凍機温度センサ１６Ａが検出する温度が冷却停止温度Ｔ３を超えているとする。第２冷凍機１１Ｂ及び搬送ポンプ５４Ｂは、運転している。切替え部２１Ａ、２１Ｂは、冷却状態である。
制御部３１は、時刻ｔ４において第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａの運転を開始し、第１切替え部２１Ａを待機状態にする。第１冷凍機１１Ａにより冷却されることで、線Ｌ１で示される冷凍機温度センサ１６Ａが検出する温度は、時間の経過とともに下がる。例えば、第１冷凍機１１Ａがターボ冷凍機であるである場合には、第１冷凍機１１Ａから流れ出る水の温度が、運転を続けている第２冷凍機１１Ｂから流れ出る水の温度まで下がるのに、数分程度必要である。
【００３１】
制御部３１は、冷凍機温度センサ１６Ａが検出した温度が、冷却開始温度Ｔ４以下になった時刻ｔ５において、第１切替え部２１Ａを冷却状態にする。冷却開始温度Ｔ４は、冷却停止温度Ｔ３以下である。冷凍機温度センサ１６Ａが検出した温度が冷却開始温度Ｔ４以下であるため、第１冷凍機１１Ａから流れ出る水が第２冷凍機１１Ｂから流れ出る水に合流しても、第１温度センサ１０８が検出する水の温度が上がりにくい。さらに時間が経過すると、第１温度センサ１０８が検出する水の温度が、温度Ｔ１になる。
【００３２】
なお、次に第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａの運転を停止するときに、第１切替え部２１Ａを冷却状態から待機状態にしてもよい。冷凍システム１をこのように運転することで、第１冷凍機１１Ａを比較的長い期間運転を停止しその後第１冷凍機１１Ａの運転を開始するときに、第１切替え部２１Ａを待機状態にする必要がなくなる。
第２冷凍機１１Ｂの運転を停止するときも同様である。
【００３３】
次に、第１冷凍機１１Ａが運転している状態から運転を停止する場合について説明する。
予め、冷凍システム１の各構成は以下のような初期条件になっているとする。すなわち、冷凍機１１Ａ、１１Ｂ及び搬送ポンプ５４Ａ、５４Ｂは運転していて、替え部２１Ａ、２１Ｂは冷却状態になっている。
図４に示すように、制御部３１は、時刻ｔ７において第１冷凍機１１Ａが運転を停止したときに、第１切替え部２１Ａを待機状態にする。さらに、第１冷凍機１１Ａとともに運転をしていた搬送ポンプ５４Ａの運転を所定の期間続ける。所定の期間は、例えば数分間程度である。
【００３４】
第１冷凍機１１Ａが運転を停止した直後に第１冷凍機１１Ａ内に水を流さないと、第１冷凍機１１Ａ内で水が凍結する恐れがある。このため、第１冷凍機１１Ａが運転を停止した後も所定の期間搬送ポンプ５４Ａの運転を続ける。また、第１冷凍機１１Ａが運転を停止すると、第１冷凍機１１Ａ内を流れる水の温度が上がり、線Ｌ１で示すように冷凍機温度センサ１６Ａが検出する温度が上がる。
ただし、第１切替え部２１Ａが待機状態であり、第１冷凍機１１Ａから流れ出た水は負荷配管１０１内を流れない。このため、線Ｌ２で示す第１温度センサ１０８で検出される水の温度は、上がらない。
【００３５】
なお、冷凍機温度センサ１６Ａが検出する温度が所定の値まで下がったら、制御部３１は第１切替え部２１Ａを冷却状態にしてもよい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の制御部３１及び冷凍システム１によれば、冷凍機温度センサ１６Ａが検出した温度が冷却停止温度Ｔ３を超えたときに第１切替え部２１Ａを待機状態にする。このため、第１冷凍機１１Ａ内を流れる水の温度が上がったときに、この温度が上がった水が、第２冷凍機１１Ｂから流れ出る水に合流しない。したがって、第１冷凍機１１Ａが運転を開始したときに、負荷配管１０１を冷却する水の温度が上がるのを抑制することができる。
その後、冷凍機温度センサ１６Ａが検出した温度が冷却開始温度Ｔ４以下になったときに、制御部３１は第１切替え部２１Ａを冷却状態にする。これにより、第１冷凍機１１Ａから流れ出る水の温度が下がったときに、この水が第２冷凍機１１Ｂから流れ出る水に合流する。したがって、負荷配管１０１から単位時間当たりにより大きな熱量を奪うことができる。
【００３７】
本実施形態のような、第１冷凍機１１Ａの運転を開始したり停止したりする際の動作は、負荷配管１０１から奪う熱量が変化したときだけでなく、冷凍システム１のメンテナンスをしたりするときにも行われる。冷凍システム１のメンテナンスとしては、冷却塔１４Ａの清掃、出口配管５１Ａ内等のストレーナの清掃、搬送ポンプ５４等の消耗品の交換等を挙げることができる。
【００３８】
第１切替え部２１Ａが、入口開閉弁２２Ａ及び迂回開閉弁２４Ａを有する。開閉弁２２Ａ、２４Ａだけで、冷却状態と待機状態とに切替え可能な第１切替え部２１Ａを構成することができる。
第１切替え部２１Ａが、出口開閉弁２３Ａを有する。このため、負荷配管１０１内に水が逆流するのを抑え、冷凍システム１の圧力バランス維持することができる。
【００３９】
制御部３１は、第１冷凍機１１Ａが運転を停止したときに、第１切替え部２１Ａを待機状態にするとともに搬送ポンプ５４Ａの運転を開始する。これにより、温度が上がった水が負荷配管１０１内に流れ込み、負荷配管１０１を冷却する水の温度が上がるのを抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、冷凍システム１が冷凍機温度センサ１６Ａ、１６Ｂを備えずに、制御部３１が有するタイマー等により切替え部２１Ａ、２１Ｂを制御するように構成してもよい。この場合、制御部３１のメモリには、予め定められた基準時間が記憶される。
制御部３１は、第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａが運転を開始したときに第１切替え部２１Ａを待機状態にする。そして、第１冷凍機１１Ａ及び搬送ポンプ５４Ａが運転を開始してから前記基準時間が経過したことをタイマーが検出したときに、第１切替え部２１Ａを冷却状態にする。
一般的に、時間に対する水の温度変化には、一定の関係がある。この変形例の制御部３１及び冷凍システム１によれば、例えば、この関係を予め測定して求めておくこと等で、水の温度を検出することなく、時間を測定することで切替え部２１Ａ、２１Ｂの制御をすることができる。
【００４１】
第１切替え部２１Ａは出口開閉弁２３Ａを備えなくてもよい。第１切替え部２１Ａをこのように構成しても、第１切替え部２１Ａは冷却状態と待機状態とに切替え可能であるからである。
なお、本実施形態では、冷却塔１４Ａ、１４Ｂ、第１ポンプ１０６Ａ、１０６Ｂ、温度センサ１０８、１１１、流量センサ１１３Ａ、１１３Ｂは、冷凍システム１の必須の構成ではない。
【００４２】
（第２の実施形態）
図５に示すように、本実施形態の冷凍システム２は、第１の実施形態の冷凍システム１の切替え部２１Ａ、２１Ｂに代えて、第１切替え部４１Ａ及び第２切替え部４１Ｂを備えている。
第１切替え部４１Ａは、入口三方弁４２Ａと、出口三方弁４３Ａと、を有している。
入口三方弁４２Ａは、第１冷凍機１１Ａから流れ出た水が、迂回配管５３Ａ内に流れ込む状態（負荷配管１０１を迂回して流れる状態）と、負荷配管１０１内に流れ込む状態と、に切替え可能である。
出口三方弁４３Ａは、負荷配管１０１から流れ出た水が第１冷凍機１１Ａに流れ込む状態と、迂回配管５３Ａから流れ出た水が第１冷凍機１１Ａに流れ込む状態（負荷配管１０１を迂回した水が第１冷凍機１１Ａに流れ込む状態）と、に切替え可能である。
【００４３】
第１切替え部４１Ａは、冷却状態と待機状態とに切替え可能である。
第１切替え部４１Ａが冷却状態のときには、入口三方弁４２Ａは、第１冷凍機１１Ａから流れ出た水が負荷配管１０１内に流れ込む状態であり、出口三方弁４３Ａは、負荷配管１０１から流れ出た水が第１冷凍機１１Ａに流れ込む状態である。
第１切替え部４１Ａが待機状態のときには、入口三方弁４２Ａは、第１冷凍機１１Ａから流れ出た水が迂回配管５３Ａ内に流れ込む状態であり、出口三方弁４３Ａは、迂回配管５３Ａから流れ出た水が第１冷凍機１１Ａに流れ込む状態である。
以上のように構成された冷凍システム２の動作は、第１の実施形態の冷凍システム１の動作と同様なので説明を省略する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の制御部３１及び冷凍システム２によれば、第１冷凍機１１Ａが運転を開始したときに、負荷配管１０１を冷却する水の温度が上がるのを抑制することができる。
第１切替え部４１Ａが入口三方弁４２Ａを有する。入口三方弁４２Ａだけで、冷却状態と待機状態とに切替え可能な第１切替え部２１Ａを構成することができる。
第１切替え部４１Ａが出口三方弁４３Ａを有することで、負荷配管１０１内に水が逆流するのを抑え、冷凍システム２の圧力バランス維持することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、第１切替え部４１Ａは出口三方弁４３Ａを備えなくてもよい。第１切替え部４１Ａをこのように構成しても、第１切替え部４１Ａは冷却状態と待機状態とに切替え可能であるからである。
【００４６】
前記第１の実施形態及び第２の実施形態では、冷凍システムが２台の冷凍機１１Ａ、１１Ｂを備えるとしたが、冷凍システムが備える冷凍機の数は複数であれば制限はない。冷凍システムが３台以上の冷凍機を備えるとしてもよい。
冷凍機はターボ冷凍機であるとしたが、冷凍機はターボ冷凍機に限定されず、レシプロ、ロータリー式等の気体圧縮式冷凍機でもよい。冷凍機の種類によっては、冷凍システムは搬送ポンプ５４Ａ、５４Ｂを備えなくてもよい。
冷媒は水であるとたが、冷媒は水に限定されず、フロン等でもよい。
【００４７】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、冷凍機温度センサ１６Ａ及び制御部３１を持つことにより、第１冷凍機１１Ａが運転を開始するか運転を停止したときに、負荷配管１０１を冷却する水の温度が上がるのを抑制することができる。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１、２…冷凍システム、１１Ａ…第１冷凍機（冷凍機）、１１Ｂ…第２冷凍機（冷凍機）、１６Ａ…冷凍機温度センサ（検出部）、２１Ａ、４１Ａ…第１切替え部（切替え部）、２２Ａ…入口開閉弁、２３Ａ…出口開閉弁、２４Ａ…迂回開閉弁、３１…制御部（冷凍システムの制御装置）、４１Ａ…第１切替え部（切替え部）、４２Ａ…入口三方弁、４３Ａ…出口三方弁、５４Ａ…搬送ポンプ（ポンプ）、１０１…負荷配管（被冷却部）、Ｔ３…冷却停止温度（第１基準温度）、Ｔ４…冷却開始温度（第２基準温度）
【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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