(57)【要約】【課題】熱負荷が要求する冷熱量が少ない場合でも熱源機の運転を継続することができ、かつ、冷却水の温度制御を比較的簡単に行うことができるようにする。【解決手段】熱源システムが、熱源機と、前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、前記熱交換用経路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、を備える。【選択図】図２
2018091588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機と、
前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、
前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、
前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、
前記熱交換用経路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、
前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、
を備える熱源システム。
【請求項２】
前記冷却塔側往路と前記冷却塔側復路とを接続する冷却塔バイパス経路と、
前記冷却塔バイパス経路の流通量を調整可能な冷却塔バイパス弁と、
を備え、
前記熱交換用経路は前記負荷側復路に設けられており、
前記冷却塔側往路のうち前記冷却塔バイパス経路よりも前記熱源機側に前記熱交換器が配置されている、
請求項１に記載の熱源システム。
【請求項３】
前記冷却塔側往路と前記冷却塔側復路とを接続する冷却塔バイパス経路と、
前記冷却塔バイパス経路の流通量を調整可能な冷却塔バイパス弁と、
を備え、
前記熱交換用経路は前記冷却塔側往路のうち前記冷却塔バイパス経路よりも前記熱源機側に設けられている、
請求項１に記載の熱源システム。
【請求項４】
前記熱源機からの冷熱供給の負荷が負荷下限値未満か否かを判定する負荷判定部と、
前記負荷判定部が、前記熱源機からの冷熱供給の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる運転制御部と、
を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の熱源システム。
【請求項５】
熱源機と、
前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、
前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、
前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、
前記熱交換用経路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、
前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、
を備える熱源システムを制御する制御装置であって、
前記熱源機の負荷が負荷下限値未満か否かを判定する負荷判定部と、
前記負荷判定部が、前記熱源機の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる運転制御部と、
を備える制御装置。
【請求項６】
熱源機と、前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、前記熱交換用経路と前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、を備える熱源システムの、前記熱源機の負荷が負荷下限値未満か否かを判定し、
前記熱源機の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる、
制御方法。
【請求項７】
熱源機と、前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、前記熱交換用経路と前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、を備える熱源システムの、前記熱源機の負荷を制御するコンピュータに、
前記熱源機の負荷が、負荷下限値未満か否かを判定させ、
前記熱源機の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる、
ためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機など熱源機の運転負荷を調整するための技術が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、負荷（熱負荷）側の熱需要によらず常に熱源機器（熱源機）を定格の運転域で運転して運転状態を安定させることを目的とした熱源機器システムが記載されている。この熱源機器システムでは、冷却塔またはヒーティング塔が、熱源機器に往路および復路を介して接続されている。また、負荷が、熱源機器に往路および復路を介して接続されている。さらに、冷却塔またはヒーティング塔からの復路と負荷からの復路とが熱交換器に接続されている。この熱交換器は、これら冷却塔またはヒーティング塔からの復路と負荷からの復路との間で熱交換を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８０３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の熱源機器システムでは、冷却塔またはヒーティング塔からの冷却水が熱交換によって温度変化する点で、熱源機器に供給される冷却水の温度制御が複雑になる。冷却水の温度制御の精度が低下すると、熱源機器システムが供給する冷水の温度制御の精度が低下する可能性がある。さらには、熱源機器に供給される冷却水の温度に下限値が定められている場合、冷却水の温度が下限値を下回り、熱源機器が停止してしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、熱負荷が要求する冷熱量が少ない場合でも熱源機の運転を継続することができ、かつ、冷却水の温度制御を比較的簡単に行うことができる熱源システム、制御装置、制御方法及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、熱源システムは、熱源機と、前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、前記熱交換用経路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、を備える。
【０００７】
前記冷却塔側往路と前記冷却塔復路とを接続する冷却塔バイパス経路と、前記冷却塔バイパス経路の流通量を調整可能な冷却塔バイパス弁と、を備え、前記熱交換用経路は前記負荷側復路に設けられており、前記冷却塔側往路のうち前記冷却塔バイパス経路よりも前記熱源機側に前記熱交換器が配置されているようにしてもよい。
【０００８】
前記冷却塔側往路と前記冷却塔復路とを接続する冷却塔バイパス経路と、前記冷却塔バイパス経路の流通量を調整可能な冷却塔バイパス弁と、を備え、前記熱交換用経路は前記冷却塔側往路のうち前記冷却塔バイパス経路よりも前記熱源機側に設けられているようにしてもよい。
【０００９】
前記熱源機からの冷熱供給の負荷が負荷下限値未満か否かを判定する負荷判定部と、前記負荷判定部が、前記熱源機からの冷熱供給の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる運転制御部と、を備えるようにしてもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、制御装置は、熱源機と、前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、前記熱交換用経路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、を備える熱源システムを制御する制御装置であって、前記熱源機の負荷が負荷下限値未満か否かを判定する負荷判定部と、前記負荷判定部が、前記熱源機の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる運転制御部と、を備える。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、制御方法は、熱源機と、前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、前記熱交換用経路と前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、を備える熱源システムの、前記熱源機の負荷が負荷下限値未満か否かを判定し、前記熱源機の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、プログラムは、熱源機と、前記熱源機に接続された冷却塔側往路及び冷却塔側復路と、前記熱源機に接続された負荷側往路及び負荷側復路と、前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうちいずれか一方に設けられた熱交換用経路と、前記熱交換用経路と前記負荷側復路及び前記冷却塔側往路のうち他方とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換用経路の流通量を調整可能な熱交換用調整弁と、を備える熱源システムの、前記熱源機の負荷を制御するコンピュータに、前記熱源機の負荷が、負荷下限値未満か否かを判定させ、前記熱源機の負荷が前記負荷下限値未満であると判定した場合、前記熱交換用調整弁を制御して前記熱交換器に熱交換を行わせる、ためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
上記した熱源システム、制御装置、制御方法及びプログラムによれば、熱負荷が要求する冷熱量が少ない場合でも熱源機の運転を継続することができ、かつ、冷却水の温度制御を比較的簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る熱源システムの機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態に係る冷凍機プラント本体２００の装置構成の例を示す概略構成図である。
【図３】同実施形態に係るターボ冷凍機３００の運転範囲を示すグラフである。
【図４】同実施形態に係る制御装置１００が冷凍機プラント本体２００を制御する処理手順の例を示すフローチャートである。
【図５】同実施形態に係る冷凍機プラント本体２００の装置構成のもう１つの例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の実施形態に係る熱源システムの機能構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、熱源システム１は、制御装置１００と、冷凍機プラント本体２００とを備える。制御装置１００は、通信部１１０と、記憶部１８０と、制御部１９０とを備える。制御部１９０は、負荷判定部１９１と、運転制御部１９２とを備える。
【００１６】
熱源システム１は、熱負荷に対して冷熱を供給する。具体的には、熱源システムは熱負荷に対して冷水を供給する。すなわち、熱源システム１は、熱負荷に対して水を媒体として冷熱を供給する。熱源システム１が熱負荷に対して供給する冷水は冷熱の例に該当する。
特に、冷凍機プラント本体２００が備える冷凍機が軽負荷にて停止するのに対し、熱源システム１は、熱負荷が要求する冷水量が、小さい冷水量から急増した場合でも、安定的に冷水を供給する。冷凍機が軽負荷にて停止すると再起動に時間を要し、熱負荷が要求する冷水量が急増した場合に供給可能な冷熱量が不足する可能性、あるいは、熱負荷が要求する温度で冷水を供給できない可能性がある。そこで、熱源システム１は、軽負荷でも冷凍機を停止させない仕組み及びモードを備えている。
【００１７】
制御装置１００は、冷凍機プラント本体２００を制御する。制御装置１００が冷凍機プラント本体２００を制御する運転モード（冷凍機プラント本体２００の運転モード）には通常モードと模擬負荷モードとがある。通常モードでは軽負荷時に冷凍機プラント本体２００冷凍機を停止させるのに対し、模擬負荷モードでは軽負荷時でも冷凍機の運転を継続させる。制御装置１００は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）又は汎用ワークステーション（Work Station）等のコンピュータを用いて構成される。
【００１８】
通信部１１０は、冷凍機プラント本体２００と通信を行う。特に、通信部１１０は、冷凍機プラント本体２００へ制御信号を送信し、また、冷凍機プラント本体２００の各種センサによる測定値を受信する。
記憶部１８０は、各種データを記憶する。記憶部１８０は、制御装置１００が備える記憶デバイスを用いて構成される。
制御部１９０は、制御装置１００の各部を制御して各種処理を実行する。制御部１９０は、例えば制御装置１００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部１８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
【００１９】
負荷判定部１９１は、冷凍機プラント本体２００の熱源機の負荷が負荷下限値未満か否かを判定する。ここでいう負荷下限値は、通常モードで冷凍機の運転を軽負荷にて停止させるか否かの判定基準となる閾値である。
運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００を制御するための各種演算を行う。冷凍機プラント本体２００の運転モードが模擬負荷モードであり、かつ、負荷判定部１９１が、冷凍機プラント本体２００の熱源機の負荷が負荷下限値未満であると判定した場合、運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００の冷凍機を停止させないように冷凍機プラント本体２００を制御する。具体的には、冷凍機プラント本体２００は模擬的な熱負荷として冷凍機からの熱を受ける熱交換器を備えており、運転制御部１９２は、この熱交換器に接続された熱交換用調整弁を制御して熱交換器に熱交換を行わせる。この熱交換によって冷凍機が冷水を供給する負荷が上昇し、冷凍機は、軽負荷停止を行わずに運転を継続する。
【００２０】
図２は、冷凍機プラント本体２００の装置構成の例を示す概略構成図である。図２の例で、冷凍機プラント本体２００は、ターボ冷凍機３００と、冷却塔４１０と、冷却水ポンプ４２０と、冷却塔側三方弁４３０と、熱交換器５００と、冷水ポンプ６２０と、熱負荷側三方弁６３０と、往路側温度センサ７１１と、復路側温度センサ７１２と、流量センサ７２１とを備える。ターボ冷凍機３００は、蒸発器３１０と、蒸発器ポンプ３２０と、ターボ圧縮機３３０と、凝縮器３４０と、冷媒ポンプ３５０と、膨張弁３６０とを備える。
また、冷凍機プラント本体２００は熱負荷６１０に接続されている。
【００２１】
冷凍機プラント本体２００は、制御部１９０の制御に従って動作し、熱負荷６１０に冷水を供給する。
ターボ冷凍機３００は熱源機の例に該当し、熱負荷６１０からの要求に応じて熱負荷６１０に冷水を供給する。このターボ冷凍機３００は、軽負荷時に停止する仕様になっている。ターボ冷凍機３００の負荷が負荷下限値の場合、ターボ冷凍機３００は、制御装置１００の制御に従って停止する。
但し、冷凍機プラント本体２００が備える熱源機はターボ冷凍機に限らず、軽負荷時に停止する熱源機であればよい。例えば冷凍機プラント本体２００が、ターボ冷凍機３００に代えて、熱負荷６１０に対して温水及び冷水のいずれも供給可能な熱源機を備えるようにしてもよい。
【００２２】
ターボ冷凍機３００では、蒸発器３１０が、ターボ冷凍機３００の冷媒と熱負荷６１０へ供給される冷水との間で熱交換を行う。蒸発器３１０は冷媒を蒸発させ、気化熱によって冷水の温度を低下させる。
冷媒の蒸発を促進するために、蒸発器３１０は、冷水が流れるパイプの上方に設けられた噴霧口からパイプに向かって冷媒を噴霧させる。冷媒第一経路Ｗ３１は、蒸発器３１０の下部と噴霧口とを接続する経路である。冷媒第一経路Ｗ３１には蒸発器ポンプ３２０が設けられており、蒸発器ポンプ３２０は、蒸発器３１０に溜まった液体の冷媒を噴霧口へ流す。
【００２３】
蒸発器３１０で気体になった冷媒は、冷媒第二経路Ｗ３２を経由してターボ圧縮機３３０へ流入し圧縮される。圧縮によって圧力及び温度が上昇した気体の冷媒は、冷媒第三経路Ｗ３３を経由して凝縮器３４０へ流入する。
凝縮器３４０は、ターボ圧縮機３３０で圧縮された気体の冷媒と冷却水との間で熱交換を行うことで冷媒を冷却して液化させる。
【００２４】
液体になった冷媒は冷媒第四経路Ｗ３４を経由して蒸発器３１０へ戻る。冷媒第四経路Ｗ３４には冷媒ポンプ３５０と膨張弁３６０とが設けられており、冷媒ポンプ３５０は、液体の冷媒を凝縮器３４０から蒸発器３１０へ搬送する。また、冷媒は、膨張弁３６０で減圧されることで蒸発し易くなる。
【００２５】
ターボ冷凍機３００は、ターボ圧縮機３３０の仕様により軽負荷では停止する。
図３は、ターボ冷凍機３００の運転範囲を示すグラフである。図３のグラフの横軸はターボ冷凍機３００の負荷率を示す。縦軸は、ターボ冷凍機３００の運転可否を示す。図３に示すように、ターボ冷凍機３００は、３０％以上の負荷率で運転可能である。すなわち、ターボ冷凍機３００の運転範囲は負荷率３０％以上である。一方、負荷率３０％未満ではターボ冷凍機３００は停止する。
そこで、模擬負荷モードではターボ冷凍機３００の軽負荷時に熱交換器５００がターボ冷凍機３００に供給される冷水を受けることでターボ冷凍機３００の負荷を高める。これにより、ターボ冷凍機３００は軽負荷にも運転を継続し、かつ、熱負荷に対して要求量の冷水を供給することができる。
【００２６】
ターボ冷凍機３００は、冷却塔側往路Ｗ１１及び冷却塔側復路Ｗ１２を介して冷却塔４１０に接続されている。冷却塔４１０は、ターボ冷凍機３００の凝縮器３４０で冷媒と熱交換して加熱された冷却水を冷却する。冷却塔側往路Ｗ１１は、凝縮器３４０で加熱された冷却水が冷却塔４１０へ流れる経路である。冷却塔側復路Ｗ１２は、冷却塔４１０で冷却された冷却水が凝縮器３４０へ流れる経路である。
冷却水ポンプ４２０は、ターボ冷凍機３００と冷却塔４１０との間で冷却水を循環させる。図２の例では冷却水ポンプ４２０は冷却塔側復路Ｗ１２に設けられており、冷却塔４１０からターボ冷凍機３００へ冷却水を流す。
【００２７】
また、ターボ冷凍機３００は、負荷側往路Ｗ２１及び負荷側復路Ｗ２２を介して熱負荷６１０に接続されている。負荷側往路Ｗ２１は、ターボ冷凍機３００の蒸発器３１０で冷却された冷水が熱負荷６１０へ流れる経路である。負荷側復路Ｗ２２は、熱負荷６１０で使用されて温度が上昇した冷水が蒸発器３１０へ流れる経路である。
冷水ポンプ６２０は、ターボ冷凍機３００と熱負荷６１０との間で冷水を循環させる。図２の例では冷水ポンプ６２０は負荷側復路Ｗ２２に設けられており、熱負荷６１０からターボ冷凍機３００へ冷水を流す。
ここで、熱負荷６１０が、蒸発器３１０から供給された冷水を全て蒸発器３１０へ戻すようにしてもよい。あるいは、熱負荷６１０、が冷水の一部又は全部を取り込んで蒸発器３１０へ戻さないようにしてもよい。熱負荷６１０が冷水の一部又は全部を取り込む場合、熱負荷６１０が取り込んだ冷水に代えて、例えば水道など水供給源から水が蒸発器３１０へ供給されるようにしてもよい。この場合、供給される水は常温の水でよい。
【００２８】
また、冷却塔側往路Ｗ１１には熱交換器５００が設けられている。熱交換器５００は、熱交換用経路Ｗ２３を介して負荷側復路Ｗ２２に接続されている。熱交換器５００は、冷却塔側往路Ｗ１１と熱交換用経路Ｗ２３との間で熱交換を行うことで、冷却塔側往路Ｗ１１と負荷側復路Ｗ２２との間で熱交換を行う。具体的には、負荷側復路Ｗ２２から熱交換用経路Ｗ２３へ分流された冷水が、冷却塔側往路Ｗ１１を流れる冷却水から吸熱する。この吸熱によってターボ冷凍機３００へ戻る冷水の温度が上昇し、ターボ冷凍機３００が熱負荷６１０に冷水を供給する負荷が上昇する。これにより、熱負荷６１０が要求する冷水量が小さい場合でも、ターボ冷凍機３００の負荷が負荷下限値以上になり、ターボ冷凍機３００が運転を継続する。
【００２９】
負荷側復路Ｗ２２と熱交換用経路Ｗ２３とは熱負荷側三方弁６３０を介して接続されている。熱負荷側三方弁６３０は、熱交換用調整弁の例に該当する流量調整弁であり、負荷側復路Ｗ２２から熱交換用経路Ｗ２３へ分岐する冷水の量を調整する。熱負荷側三方弁６３０は、負荷側復路Ｗ２２から熱交換用経路Ｗ２３への流量を０にすることも可能である。これによって負荷側復路Ｗ２２から熱交換用経路Ｗ２３への冷水の分岐が遮断される。
なお、熱負荷側三方弁６３０に代えて、２つの二方弁を用いて三方弁と同様の制御を行うようにしてもよい。他の三方弁についても同様である。
【００３０】
冷却塔側往路Ｗ１１と冷却塔側復路Ｗ１２との間には冷却塔バイパス経路Ｗ１３が設けられている。冷却塔バイパス経路Ｗ１３が冷却塔側往路Ｗ１１を流れる冷却水の一部を冷却塔側復路Ｗ１２へバイパスすることで、凝縮器３４０へ流れる冷却水の温度を調整することができる。冷却塔側往路Ｗ１１と冷却塔バイパス経路Ｗ１３とは冷却塔側三方弁４３０を介して接続されている。冷却塔側三方弁４３０は、冷却塔バイパス弁の例に該当する流量調整弁であり、冷却塔側往路Ｗ１１から冷却塔側復路Ｗ１２へバイパスされる冷却水の量を調整する。
冷却塔側三方弁４３０は、冷却塔側往路Ｗ１１から冷却塔バイパス経路Ｗ１３への冷却水の流量を０にすることも可能である。これによって冷却塔側往路Ｗ１１から冷却塔側復路Ｗ１２への冷却水のバイパスが遮断される。
【００３１】
冷却塔側三方弁４３０は、冷却塔側往路Ｗ１１のうち熱交換器５００よりも下流側（凝縮器３４０から見て冷却塔４１０に近い側）に設けられている。
これにより、冷却水は熱交換器５００での熱交換後に冷却塔側三方弁４３０を流れることになる。このため、冷却塔側三方弁４３０を通過した冷却水が凝縮器３４０に到達する前に熱交換器５００を経由して温度変化することは無い。従って、制御部１９０が、冷却塔側三方弁４３０における冷却水の温度に基づいて冷却水のバイパス量を計算する際、熱交換器５００による冷却水の温度変化を考慮する必要が無い。この点で、制御部１９０が冷却水のバイパス量を計算する負荷の増加を回避することができる。
【００３２】
往路側温度センサ７１１は負荷側往路Ｗ２１に設けられており、負荷側往路Ｗ２１を流れる冷水の温度を測定する。復路側温度センサ７１２は負荷側復路Ｗ２２に設けられており、負荷側復路Ｗ２２を流れる冷水の温度を測定する。流量センサ７２１は負荷側往路Ｗ２１に設けられており、負荷側往路Ｗ２１を流れる冷水の流量を測定する。
復路側温度センサ７１２が測定した温度から往路側温度センサ７１１が測定した温度を減算した温度差と、流量センサ７２１が測定した流量とを乗算した値は、熱負荷６１０が消費した冷水熱量を示していると考えることができる。すなわち、熱負荷６１０が消費した冷水熱量ＱＩ＿ＣＨは、式（１）のように示される。
【００３３】
【数１】
2018091588.tif 000003
【００３４】
ここで、ＴＩ＿ＣＨｏは、冷水出口温度を示す。冷水出口温度として、往路側温度センサ７１１が測定する負荷側往路Ｗ２１における冷水の温度を用いることができる。ＴＩ＿ＣＨｉは、冷水入口温度を示す。冷水入口温度として、復路側温度センサ７１２が測定する負荷側復路Ｗ２２における冷水の温度を用いることができる。ＦＩ＿ＣＨは、冷水流量を示す。冷水流量として、流量センサ７２１が測定する負荷側往路Ｗ２１における冷水の流量を用いることができる。
【００３５】
次に、図４を参照して熱源システム１の動作について説明する。
図４は、制御装置１００が冷凍機プラント本体２００を制御する処理手順の例を示すフローチャートである。制御装置１００は、熱源システム１の運転開始を指示するユーザ操作である運転開始操作が行われると図４の処理を行う。
図４の処理で、制御装置１００の運転制御部１９２はターボ冷凍機３００を起動させる（ステップＳ１０１）。そして、運転制御部１９２は、ターボ冷凍機３００の起動開始からｔ２時間の経過を待ち受け（ステップＳ１０２）、さらにｔ１時間の経過を待ち受ける（ステップＳ１０３）。
【００３６】
ｔ１時間は、制御装置１００における制御判定周期である。ここでいう制御判定周期は、運転制御部１９２が、冷凍機プラント本体２００の運転モードを判定して冷凍機プラント本体２００を制御する処理を繰り返す周期である。ｔ２時間は、ターボ冷凍機３００の起動時間である。具体的には、ｔ２時間は、ターボ冷凍機３００の起動を開始してから冷却の効果が表れるまでの効果待ち時間である。
但し、ステップＳ１０３は必須ではない。従って、運転制御部１９２が、ステップＳ１０２でのｔ２時間待ちの後、ステップＳ１０３での時間待ちを行わずにステップＳ１０４へ遷移するようにしてもよい。
【００３７】
次に、運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００の運転モードを判定する（ステップＳ１０４）。例えば運転制御部１９２は、上記の式（１）に基づいて、熱負荷６１０が消費した冷水熱量ＱＩ＿ＣＨを算出する。そして、運転制御部１９２は、算出した冷水熱量ＱＩ＿ＣＨと熱量下限値Ｑｍｉｎとを比較して運転モードを判定する。式（２）が成立する場合、運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００の運転モードを通常モードと判定する。
【００３８】
【数２】
2018091588.tif 000004
【００３９】
ここで、ｈ１はハンチング防止のための係数を示す。
一方、式（３）が成立する場合、運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００の運転モードを模擬負荷モードと判定する。
【００４０】
【数３】
2018091588.tif 000005
【００４１】
ここで、ｈ２はハンチング防止のための係数を示す。
熱量下限値Ｑｍｉｎは、定数値として予め定められていてもよい。あるいは、冷水温度及び冷却水温度等の運転条件により運転可能な負荷率の範囲が変動する場合、制御装置１００がターボ冷凍機３００と通信を行って熱量下限値Ｑｍｉｎを受信するようにしてもよい。
また、運転制御部１９２が、冷水熱量ＱＩ＿ＣＨ及び熱量下限値Ｑｍｉｎに代えて、冷水入口温度Ｔｉ＿ＣＨｉ及び温度下限値Ｔｍｉｎに基づいて運転モードを判定するようにしてもよい。例えば、式（４）が成立する場合、運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００の運転モードを通常モードと判定する。
【００４２】
【数４】
2018091588.tif 000006
【００４３】
ここで、ｈ３はハンチング防止のための係数を示す。
一方、式（５）が成立する場合、運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００の運転モードを模擬負荷モードと判定する。
【００４４】
【数５】
2018091588.tif 000007
【００４５】
ここで、ｈ４はハンチング防止のための係数を示す。
ステップＳ１０４で、運転モードが模擬負荷モードであると判定した場合（ステップＳ１０４：模擬負荷モード）、運転制御部１９２は模擬負荷運転制御を行う（ステップＳ１１１）。模擬負荷運転制御では、運転制御部１９２は、式（１）で求まる冷水熱量ＱＩ＿ＣＨが熱量下限値Ｑｍｉｎ以上になるように、熱負荷側三方弁６３０を制御して熱交換器５００に流れる冷水の流量を調整する。
【００４６】
そして、運転制御部１９２は、ｔ２時間の経過を待ち受ける（ステップＳ１１２）。
そして、運転制御部１９２は、運転終了操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１３１）。ここでいう運転終了操作は、熱源システム１の運転の終了を指示するユーザ操作である。
運転終了操作が行われていないと判定した場合（ステップＳ１３１：ＮＯ）、ステップＳ１０４へ戻る。
一方、運転終了操作が行われたと判定した場合（ステップＳ１３１：ＹＥＳ）、運転制御部１９２は、ターボ冷凍機３００を停止させる（ステップＳ１４１）。そして、運転制御部１９２は、冷凍機プラント本体２００の制御を終了する（ステップＳ１４２）。
ステップＳ１４２の後、図４の処理を終了する。
【００４７】
一方、ステップＳ１０４で、運転モードが通常モードであると判定した場合（ステップＳ１０４：通常モード）、運転制御部１９２は通常運転制御を行う（ステップＳ１３１）。通常運転制御では、運転制御部１９２は、負荷側復路Ｗ２２から熱交換用経路Ｗ２３へ分岐する冷水の流量が０になるように熱負荷側三方弁６３０を制御することで熱交換器５００を停止させる。
そして、運転制御部１９２は、ｔ２時間の経過を待ち受ける（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１２の後、ステップＳ１３１へ遷移する。
【００４８】
以上のように、熱交換用経路Ｗ２３が負荷側復路Ｗ２２に設けられ、熱交換器５００は、熱交換用経路Ｗ２３と冷却塔側往路Ｗ１１とを熱交換させる。また、熱負荷側三方弁６３０は、熱交換用経路Ｗ２３の流通量を調整可能である。
このように、熱源システム１では熱交換器５００が熱交換用経路Ｗ２３と冷却塔側往路Ｗ１１とを熱交換させるので、冷却水が冷却塔４１０を経由した後に熱交換によって温度変化することはない。この点で、熱源システム１では冷却水の温度制御を比較的簡単に行うことができる。従って、熱源システム１では、熱負荷６１０が要求する冷水量が少ない場合でもターボ冷凍機３００の運転を継続することができ、かつ、冷却水の温度制御を比較的簡単に行うことができる。
【００４９】
また、冷却塔バイパス経路Ｗ１３が冷却塔側往路Ｗ１１と冷却塔側復路Ｗ１２とを接続し、冷却塔側三方弁４３０は、冷却塔バイパス経路Ｗ１３の流通量を調整可能である。熱交換器５００は、冷却塔側往路Ｗ１１のうち、冷却塔バイパス経路Ｗ１３よりもターボ冷凍機３００側（冷却水の経路の上流側）に配置されている。
これにより、冷却水は熱交換器５００での熱交換後に冷却塔側三方弁４３０を流れることになる。このため、冷却塔側三方弁４３０を通過した冷却水が凝縮器３４０に到達する前に熱交換器５００を経由して温度変化することは無い。従って、制御部１９０が、冷却塔側三方弁４３０における冷却水の温度に基づいて冷却水のバイパス量を計算する際、熱交換器５００による冷却水の温度変化を考慮する必要が無い。この点で、制御部１９０が冷却水のバイパス量を計算する負荷の増加を回避することができる。
また、冷却水が熱交換器５００で冷水と熱交換して冷却される点で、冷水を有効活用することができる。
【００５０】
また、負荷判定部１９１は、熱負荷６１０への冷水供給の負荷が負荷下限値未満か否かを判定する。運転制御部１９２は、負荷判定部１９１が、熱負荷６１０への冷水供給の負荷が負荷下限値未満であると判定した場合、熱負荷側三方弁６３０を制御して熱交換器５００に熱交換を行わせる。
これにより、熱負荷６１０が要求する冷水量が少ない場合でもターボ冷凍機３００の運転を継続することができる。かつ、熱負荷６１０への冷水供給の負荷が負荷下限値以上の場合は熱交換を停止することができる点で、ターボ冷凍機３００を効率よく運転することができる。
【００５１】
なお、図２の構成例では、熱交換器５００への流量調整用に熱負荷側三方弁６３０を負荷側復路Ｗ２２に設けたが、熱交換器５００への流量調整用の弁を冷却塔側往路Ｗ１１側に設けるようにしてもよい。図５を参照して、この点について説明する。
図５は、冷凍機プラント本体２００の装置構成のもう１つの例を示す概略構成図である。図５の例で、冷凍機プラント本体２００は、熱交換用三方弁２４０と、ターボ冷凍機３００と、冷却塔４１０と、冷却水ポンプ４２０と、冷却塔側三方弁４３０と、熱交換器５００と、冷水ポンプ６２０と、往路側温度センサ７１１と、復路側温度センサ７１２と、流量センサ７２１とを備える。ターボ冷凍機３００は、蒸発器３１０と、蒸発器ポンプ３２０と、ターボ圧縮機３３０と、凝縮器３４０と、冷媒ポンプ３５０と、膨張弁３６０とを備える。
また、冷凍機プラント本体２００は熱負荷６１０に接続されている。
【００５２】
図２の例では熱交換器５００が冷却塔側往路Ｗ１１に設けられていたのに対し、図５の例では熱交換器５００が負荷側復路Ｗ２２に設けられている。
また、図２の例では負荷側復路Ｗ２２に熱負荷側三方弁６３０が設けられ、熱負荷側三方弁６３０と熱交換器５００とが熱交換用経路Ｗ２３で接続されていたのに対し、図５の例では冷却塔側往路Ｗ１１に熱交換用三方弁２４０が設けられ、熱交換用三方弁２４０と熱交換器５００とが熱交換用経路Ｗ１４で接続されている。それ以外の点は、図２の場合と同様である。
【００５３】
図５の例で、熱交換用三方弁２４０は、熱交換用三方弁の例に該当し、冷却塔側往路Ｗ１１から熱交換用経路Ｗ１４へ分岐する冷却水の量を調整する。
また、熱交換用三方弁２４０は、冷却塔側往路Ｗ１１のうち冷却塔側三方弁４３０よりも上流側（ターボ冷凍機３００から見て冷却塔側三方弁４３０よりもターボ冷凍機３００に近い側）に設けられている。
【００５４】
以上のように、熱交換用経路Ｗ１４が冷却塔側往路Ｗ１１に設けられ、熱交換器５００は、熱交換用経路Ｗ２３と負荷側復路Ｗ２２とを熱交換させる。また、熱交換用三方弁２４０は、熱交換用経路Ｗ１４の流通量を調整可能である。
このように、熱源システム１では熱交換器５００が熱交換用経路Ｗ１４と負荷側復路Ｗ２２とを熱交換させ、熱交換用経路Ｗ１４が冷却塔側往路Ｗ１１に設けられているので、冷却水が冷却塔４１０を経由した後に熱交換によって温度変化することはない。この点で、熱源システム１では冷却水の温度制御を比較的簡単に行うことができる。従って、熱源システム１では、熱負荷６１０が要求する冷水量が少ない場合でもターボ冷凍機３００の運転を継続することができ、かつ、冷却水の温度制御を比較的簡単に行うことができる。
【００５５】
また、熱交換用経路Ｗ１４は冷却塔側往路Ｗ１１のうち冷却塔バイパス経路Ｗ１３よりもターボ冷凍機３００側（冷却水の経路の上流側）に設けられている。
これにより、熱交換用経路Ｗ１４へ分岐した冷却水は熱交換器５００での熱交換後に冷却塔側三方弁４３０を流れることになる。このため、冷却塔側三方弁４３０を通過した冷却水が凝縮器３４０に到達する前に熱交換器５００を経由して温度変化することは無い。従って、制御部１９０が、冷却塔側三方弁４３０における冷却水の温度に基づいて冷却水のバイパス量を計算する際、熱交換器５００による冷却水の温度変化を考慮する必要が無い。この点で、制御部１９０が冷却水のバイパス量を計算する負荷の増加を回避することができる。
また、冷却水が熱交換器５００で冷水と熱交換して冷却される点で、冷水を有効活用することができる。
【００５６】
なお、制御部１９０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１  熱源システム
１００  制御装置
１１０  通信部
１８０  記憶部
１９０  制御部
１９１  負荷判定部
１９２  運転制御部
２００  冷凍機プラント本体
２４０  熱交換用三方弁
３００  ターボ冷凍機
３１０  蒸発器
３２０  蒸発器ポンプ
３３０  ターボ圧縮機
３４０  凝縮器
３５０  冷媒ポンプ
３６０  膨張弁
４１０  冷却塔
４２０  冷却水ポンプ
４３０  冷却塔側三方弁
５００  熱交換器
６１０  熱負荷
６２０  冷水ポンプ
６３０  熱負荷側三方弁
７１１  往路側温度センサ
７１２  復路側温度センサ
７２１  流量センサ
Ｗ１１  冷却塔側往路
Ｗ１２  冷却塔側復路
Ｗ１３  冷却塔バイパス経路
Ｗ１４、Ｗ２３  熱交換用経路
Ｗ２１  負荷側往路
Ｗ２２  負荷側復路
Ｗ３１  冷媒第一経路
Ｗ３２  冷媒第二経路
Ｗ３３  冷媒第三経路
Ｗ３４  冷媒第四経路
【図１】
2018091588.tif 000008
【図２】
2018091588.tif 000009
【図３】
2018091588.tif 000010
【図４】
2018091588.tif 000011
【図５】
2018091588.tif 000012