(57)【要約】      （修正有）【課題】設備コストを低減でき、かつ、効率的な省エネルギーを実現可能な冷水循環システムを提供する。【解決手段】熱源機３ａ，３ｂから排出される送り冷水が混合することができる混合部分である第２送り集合管２６での送り冷水の温度ｔsを検出する負荷側送り冷水温度センサ２８と、熱源側の熱源機３ａ，３ｂの後段部分にそれぞれ設けられ、各熱源機に係る送り冷水の温度ｔs1〜ｔsnを検出する熱源側出口温度センサ１２ａ，１２ｂとを備え、制御装置１６の熱源機運転制御処理部１７は、第２送り集合管２６での送り冷水の温度ｔsと各熱源機に係る送り冷水の温度ｔs1〜ｔsnの差の総和である送水温偏差ΔＴsが所定温度以上であるという第１の増段条件を所定期間満たすとき、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に熱源機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に熱源機３ａ，３ｂの運転を制御する増段制御処理部１８を有する。【選択図】図１
2011064438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷側であって、送り冷水の供給を受け、還り冷水を還り集合管に排出する１つ以上の負荷機と、
熱源側であって、前記還り冷水の供給を受け、該還り冷水を冷却して前記送り冷水として第１の送り集合管に排出する、冷水を発生しうる複数の熱源機と、
熱源側の前記熱源機の前段部分において前記熱源機ごとに設けられ、前記負荷機から前記還り集合管に排出された前記還り冷水を前記熱源機へ供給する複数の冷水１次ポンプと、
前記熱源機から前記第１の送り集合管に排出された前記送り冷水を前記負荷機へ供給する、送水圧力を可変調整するための可変調整機構を備えた冷水加圧送水ポンプと、
前記第１の送り集合管と前記還り集合管とを接続するバイパス管と、
前記冷水加圧送水ポンプの運転台数と前記可変調整機構とを制御する冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部を有する制御装置と、
を備えた密閉系の冷水循環システムにおいて、
前記複数の熱源機から排出される前記送り冷水が混合する混合部分に設けられ、該混合部分での前記送り冷水の温度ｔsを検出する負荷側送り冷水温度センサと、
熱源側の前記複数の熱源機（第１熱源機、・・・、第ｎ熱源機）の後段部分にそれぞれ設けられ、各熱源機に係る前記送り冷水の温度ｔs1〜ｔsnを検出する複数の熱源側出口温度センサとを備え、
前記制御装置は、前記負荷側送り冷水温度センサおよび前記複数の熱源側出口温度センサを用いて前記複数の熱源機の運転（動作・停止）を制御する熱源機運転制御処理部を有しており、
前記熱源機運転制御処理部は、［数１］に示す式（１）
【数１】
2011064438.tif 000007
で表される送水温偏差ΔＴsが所定温度以上であるという第１の増段条件を所定期間満たすとき、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御する増段制御処理部を有することを特徴とする冷水循環システム。
【請求項２】
熱源側の前記複数の熱源機の前段部分にそれぞれ設けられ、各熱源機に係る前記還り冷水の温度を検出する複数の熱源側入口温度センサを備え、
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、
動作中の所定の熱源機において、当該所定の熱源機の状態を監視し、
前記動作中の所定の熱源機に係る前記送り冷水の温度が所定温度以上であり、かつ、前記動作中の所定の熱源機に係る還り冷水の温度から前記動作中の所定の熱源機に係る送り冷水の温度を減じた熱源側温度差が所定温度以上であるという第２の増段条件を所定期間満たすとき、
前記第１の増段条件にかかわらず、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するようにされる請求項１記載の冷水循環システム。
【請求項３】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、
運転中の前記熱源機が複数台数あるときは、前記運転中の熱源機のうち１台でも前記第２の増段条件を所定期間満たしていれば、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御する請求項２記載の冷水循環システム。
【請求項４】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、
前記混合部分での前記送り冷水の温度ｔsが所定温度以上であるという第３の増段条件を満たすとき、
前記増段条件にかかわらず、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御する請求項１〜３いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項５】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、
熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するとき、前記熱源機の運転台数を増加させる請求項１〜４いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項６】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、
熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御した後、当該制御による効果を反映させるための時間である効果待ち時間を経るまでは、次回の増段制御処理を実行しない請求項１〜５いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項７】
前記制御装置の記憶部には、複数のステップが設定されており、前記複数のステップ毎に、熱源側の総冷却能力が互いに異なるように、動作させる一台以上の熱源機を選択して割り付け、
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、
前記増段条件を所定期間満たすとき、前記複数のステップのうち現状のステップから、当該現状のステップよりも熱源側の総冷却能力が大きい所定のステップに移行し、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するようにされる請求項１〜６いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項８】
前記増段制御処理部によるステップの移行は、移行順序が一定である請求項７記載の冷水循環システム。
【請求項９】
前記複数のステップ毎に、送水温偏差上限値を設定して前記制御装置の記憶部に記憶しておき、
前記送水温偏差ΔＴsが、現状のステップに設定された前記送水温偏差上限値以上であるときに、前記第１の増段条件を満たすとした請求項７または８記載の冷水循環システム。
【請求項１０】
前記複数の熱源機の設計定格温度差は、全て同じ設計定格温度差ΔＴdであり、
前記熱源機運転制御処理部は、動作中の所定の熱源機（第１熱源機、・・・、第ｎ熱源機）の状態を監視し、［数２］に示す式（２）
【数２】
2011064438.tif 000008
により熱源側平均温度差ΔＴhを算出し、下式（３）
ΔＴh×（現在の熱源側の総冷却能力÷減段後の熱源側の総冷却能力）≦ΔＴd×α    ・・・（３）
但し、ΔＴd：熱源機の設計定格温度差
α：余裕率（％）
で表される減段条件を満たすとき、
前記複数のステップのうち現状のステップから、当該現状のステップよりも熱源側の総冷却能力が小さい所定のステップに移行し、熱源側の総冷却能力が減少すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が減少する方向に前記複数の熱源機の運転を制御する減段制御処理部をさらに備えた請求項７〜９いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項１１】
前記複数のステップ毎に、前記余裕率αを設定して前記制御装置の記憶部に記憶しておき、
前記減段制御処理部は、現状のステップに設定された前記余裕率αを用いて前記減段条件を判断するようにされる請求項１０記載の冷水循環システム。
【請求項１２】
前記複数の冷水１次ポンプは、自動的に前記負荷機の負荷に基づいて運転周波数を変化させることがない運転方式のポンプである請求項１〜１１いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項１３】
前記複数の熱源機は、互いに異なる冷却能力であり、
前記複数の冷水１次ポンプは、前記複数の熱源機の冷却能力の大きさに比例させた流量を送る運転周波数が固定型のポンプである請求項１〜１１いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項１４】
前記還り集合管に設けられ、前記還り集合管での前記還り冷水の温度ｔrを検出する負荷側還り冷水温度センサを備え、
前記冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部は、前記混合部分での前記送り冷水の温度ｔsと前記還り集合管での前記還り冷水の温度ｔrとの温度差を、前記熱源機の設計定格温度差に近づけるように、前記冷水加圧送水ポンプの運転台数と前記可変調整機構を制御するようにされる請求項１〜１３いずれかに記載の冷水循環システム。
【請求項１５】
前記負荷機は、前記送り冷水を該送り冷水からの伝熱による冷却を必要とする媒体と熱交換させる熱交換器を有し、予め、１つ以上の前記負荷機を重要管理点として設定したものであって、
前記冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部は、前記重要管理点として設定した負荷機において前記媒体が冷却されて排出された後、予め定めた評価地点において前記媒体によって行われる冷却の効果または前記媒体の冷却能力を示す温度が、所定期間、予め設定した目標値よりも所定温度以上高いときに、前記混合部分での前記送り冷水の温度ｔsと前記還り集合管での前記還り冷水の温度ｔrとの温度差を、前記熱源機の設計定格温度差に近づける制御に優先して、前記負荷機に送られる冷水量が増加する方向に、前記冷水加圧送水ポンプの運転台数と前記可変調整機構を制御するようにされる請求項１４記載の冷水循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷水２次ポンプを備えた蓄熱水槽のない密閉系配管（以下、単に「密閉系」という場合がある）の冷水循環システムに係り、特に、設備コストを低減でき、かつ、効率的な省エネルギーを実現可能な冷水循環システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１４は、従来一般に使用されている密閉系の冷水循環システムのシステム図である。
【０００３】
図１４に示すように、従来の冷水循環システム１４１は、送り冷水の供給を受け、還り冷水を還りヘッダ１４５に排出する負荷機としての空調機１４２ａ，１４２ｂと、還り冷水の供給を受け、還り冷水を冷却して送り冷水として第１送りヘッダ１４６ａに排出する熱源機としての冷凍機１４３ａ，１４３ｂと、熱源側の冷凍機１４３ａ，１４３ｂの前段部分において冷凍機１４３ａ，１４３ｂごとに設けられ、空調機１４２ａ，１４２ｂから還りヘッダ１４５に排出された還り冷水を冷凍機１４３ａ，１４３ｂへ供給する冷水１次ポンプ１４４ａ，１４４ｂと、両冷凍機１４３ａ，１４３ｂから第１送りヘッダ１４６ａに排出された送り冷水を、第２送りヘッダ１４６ｂを介して空調機１４２ａ，１４２ｂへ供給する、動力インバータ１４７ａを備えた複数の冷水２次ポンプ１４７と、第１送りヘッダ１４６ａと還りヘッダ１４５とを接続するバイパス管１４８とを備えている。
【０００４】
空調機１４２ａ，１４２ｂの空調空気の吹出口には、吹出口から吹出される空調空気の温度（吹出温度）ｔc1，ｔc2を測定する負荷側温度センサ１４９ａ，１４９ｂがそれぞれ設けられており、空調機１４２ａ，１４２ｂの下流側には、空調機１４２ａ，１４２ｂに供給される送り冷水の流量を調整するための制御二方弁１５０ａ，１５０ｂがそれぞれ設けられている。制御二方弁１５０ａ，１５０ｂは、二方弁１５１ａ，１５１ｂと、その二方弁１５１ａ，１５１ｂの開度を制御するモータ１５２ａ，１５２ｂとからなる。冷水循環システム１４１は、負荷側温度センサ１４９ａ，１４９ｂで検出した吹出温度ｔc1，ｔc2に基づきモータ１５２ａ，１５２ｂを制御して二方弁１５１ａ，１５１ｂの開度を調整することで、空調機１４２ａ，１４２ｂに供給される冷水の流量Ｖ1，Ｖ2を調整し、吹出温度ｔc1，ｔc2を予め設定された目標温度に近づけるように制御されている。
【０００５】
冷水２次ポンプ１４７の流量（送水量）を制御する方法としては、従来、第２送りヘッダ１４６ｂに設けた圧力検出器（図示せず）により第２送りヘッダ１４６ｂの圧力（水圧）を測定し、その圧力が一定となるように動力インバータ１４７ａの運転周波数を制御して、冷水２次ポンプ１４７の流量を調整する方法が一般的であった。
【０００６】
しかし、この方法では、例えば冬期など空調機１４２ａ，１４２ｂで必要な送り冷水の流量が少ない場合（すなわち制御二方弁１５０ａ，１５０ｂの開度が小さくなっている場合）であっても、第２送りヘッダ１４６ｂの圧力を一定に保つよう冷水２次ポンプ１４７を制御することになるため、冷水２次ポンプ１４７の送水圧力の大部分が制御二方弁１５０ａ，１５０ｂで圧損として吸収されることとなり、冷水２次ポンプ１４７の搬送動力が無駄になるという問題がある。
【０００７】
また、冷水２次ポンプ１４７の流量が少なくなっても、冷水１次ポンプ１４４ａ，１４４ｂの流量は変化しないため、冷凍機１４３ａ，１４３ｂから供給された過剰な送り冷水がバイパス管１４８を経由して還りヘッダ１４５に戻されることになり、冷水１次ポンプ１４４ａ，１４４ｂの搬送動力が無駄になるという問題がある。さらには、冷凍機１４３ａ，１４３ｂからの送り冷水の大部分が還りヘッダ１４５に戻されるため、冷凍機１４３ａ，１４３ｂに供給される還り冷水と送り冷水の温度差が小さくなり、冷凍機１４３ａ，１４３ｂにおける冷却効率（成績係数）が悪化してしまうという問題も生じる。
【０００８】
特許文献１では、還りヘッダに排出される還り冷水の総流量を測定する流量計（流量センサ）と、第２送りヘッダと還りヘッダの圧力差を測定する差圧センサとを設け、流量計の測定値から演算された送水圧力と差圧センサから演算された吐出圧力とから動力インバータの運転周波数を決定し、冷水２次ポンプの送水量を調整する方法が提案されている。つまり、特許文献１では、還り冷水の流量に基づいて第２送りヘッダの圧力の設定を変更することで、冷水２次ポンプの無駄な搬送動力を低減させて、省エネルギー性を高めている。
【０００９】
また、特許文献２では、冷水１次ポンプを動力インバータを有する可変流量型のポンプとすると共に、バイパス管に流量計を設け、バイパス管の流量が０となる（空調機で使われない送り冷水がなくなる）ように、冷水１次ポンプ、冷水２次ポンプの動力インバータの運転周波数を調整して、冷水１次ポンプ、冷水２次ポンプの流量バランスを調整することにより、冷水１次ポンプと冷水２次ポンプの無駄な搬送動力を低減させて、省エネルギー性を高めている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１，２では、必須の機器として流量計を用いる必要があるため、制御システムを構築する際に設備コストが高くなってしまい、特に、設備投資額の削減が要求される既存システムの省エネルギー改造工事において不利である。
【００１１】
そこで、本発明者は、コストの高い流量計を用いず、第２送りヘッダでの送り冷水の温度と還りヘッダでの還り冷水の温度との温度差を、空調機の設計定格温度差に近づけるように、冷水２次ポンプの運転台数と動力インバータの運転周波数を変えて冷水量を制御することで冷水２次ポンプの搬送動力を低減させて、設備コストを抑制しつつ省エネルギー性を高めた冷水循環システムを提案している（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１０６７３１号公報
【特許文献２】特許第３３６５９９７号公報
【特許文献３】特許第４３０１２３８号公報
【特許文献４】特開２００３−２９４２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、近年、冷水循環システムではさらなる省エネルギー性の向上が要求されており、上述の特許文献１〜３のように冷水２次ポンプや冷水１次ポンプの搬送動力を低減する以上に、省エネルギー性の向上が望まれている。
【００１４】
特許文献４では、熱源機である冷凍機から負荷機である空調機へ送られる送り冷水の温度（空調機に供給される冷水の温度）と空調機から冷凍機へ戻る還り冷水の温度（空調機から排出される冷水の温度）との差である負荷側温度差と、還り冷水の流量と、前記負荷側温度差と前記流量により算出する負荷側の熱量の３つのファクターに基づいて、冷凍機の運転台数を決定することが提案されている。
【００１５】
より具体的には、負荷側温度差が所定値より小さい場合は、還り冷水の流量に基づいて冷凍機の運転台数を決定し、一方、負荷側温度差が所定値より大きい場合は、負荷側の熱量に基づいて冷凍機の運転台数を決定している。
【００１６】
特許文献４のように、冷凍機の運転台数自体を増減させる台数制御を行い、冷凍機の運転台数をできるだけ少なくすることにより、冷凍機に連動して動作する補機類（冷却塔（クーリングタワー）、冷却水ポンプなど）や冷水１次ポンプの動力も低減できることとなり、冷水２次ポンプや冷水１次ポンプの搬送動力のみを低減する場合と比較して、より効率的な省エネルギーを実現できる。
【００１７】
しかしながら、特許文献４に記載された技術では、上述の特許文献１，２と同様に、必須の機器として流量計を用いる必要があるため、制御システムを構築する際に設備コストが高くなってしまい、特に、設備投資額の削減が要求される既存システムの省エネルギー改造工事において不利である。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、設備コストを低減でき、かつ、効率的な省エネルギーを実現可能な冷水循環システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、負荷側であって、送り冷水の供給を受け、還り冷水を還り集合管に排出する１つ以上の負荷機と、熱源側であって、前記還り冷水の供給を受け、該還り冷水を冷却して前記送り冷水として第１の送り集合管に排出する、冷水を発生しうる複数の熱源機と、熱源側の前記熱源機の前段部分において前記熱源機ごとに設けられ、前記負荷機から前記還り集合管に排出された前記還り冷水を前記熱源機へ供給する複数の冷水１次ポンプと、前記熱源機から前記第１の送り集合管に排出された前記送り冷水を前記負荷機へ供給する、送水圧力を可変調整するための可変調整機構を備えた冷水加圧送水ポンプと、前記第１の送り集合管と前記還り集合管とを接続するバイパス管と、前記冷水加圧送水ポンプの運転台数と前記可変調整機構とを制御する冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部を有する制御装置と、を備えた密閉系の冷水循環システムにおいて、前記複数の熱源機から排出される前記送り冷水が混合する混合部分に設けられ、該混合部分での前記送り冷水の温度ｔsを検出する負荷側送り冷水温度センサと、熱源側の前記複数の熱源機（第１熱源機、・・・、第ｎ熱源機）の後段部分にそれぞれ設けられ、各熱源機に係る前記送り冷水の温度ｔs1〜ｔsnを検出する複数の熱源側出口温度センサとを備え、前記制御装置は、前記負荷側送り冷水温度センサおよび前記複数の熱源側出口温度センサを用いて前記複数の熱源機の運転（動作・停止）を制御する熱源機運転制御処理部を有しており、前記熱源機運転制御処理部は、［数１］に示す式（１）
【００２０】
【数１】
2011064438.tif 000003
【００２１】
で表される送水温偏差ΔＴｓが所定温度以上であるという第１の増段条件を所定期間満たすとき、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御する増段制御処理部を有する冷水循環システムである。
【００２２】
熱源側の前記複数の熱源機の前段部分にそれぞれ設けられ、各熱源機に係る前記還り冷水の温度を検出する複数の熱源側入口温度センサを備え、前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、動作中の所定の熱源機において、当該所定の熱源機の状態を監視し、前記動作中の所定の熱源機に係る前記送り冷水の温度が所定温度以上であり、かつ、前記動作中の所定の熱源機に係る還り冷水の温度から前記動作中の所定の熱源機に係る送り冷水の温度を減じた熱源側温度差が所定温度以上であるという第２の増段条件を所定期間満たすとき、前記第１の増段条件にかかわらず、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するようにされるとよい。
【００２３】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、運転中の前記熱源機が複数台数あるときは、前記運転中の熱源機のうち１台でも前記第２の増段条件を所定期間満たしていれば、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するとよい。
【００２４】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、前記混合部分での前記送り冷水の温度ｔｓが所定温度以上であるという第３の増段条件を満たすとき、前記増段条件にかかわらず、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するとよい。
【００２５】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するとき、前記熱源機の運転台数を増加させてもよい。
【００２６】
前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御した後、当該制御による効果を反映させるための時間である効果待ち時間を経るまでは、次回の増段制御処理を実行しないとよい。
【００２７】
前記制御装置の記憶部には、複数のステップが設定されており、前記複数のステップ毎に、熱源側の総冷却能力が互いに異なるように、動作させる一台以上の熱源機を選択して割り付け、前記熱源機運転制御処理部の前記増段制御処理部は、前記増段条件を所定期間満たすとき、前記複数のステップのうち現状のステップから、当該現状のステップよりも熱源側の総冷却能力が大きい所定のステップに移行し、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が増加する方向に前記複数の熱源機の運転を制御するようにされるとよい。
【００２８】
前記増段制御処理部によるステップの移行は、移行順序が一定であるとよい。
【００２９】
前記複数のステップ毎に、送水温偏差上限値を設定して前記制御装置の記憶部に記憶しておき、前記送水温偏差ΔＴsが、現状のステップに設定された前記送水温偏差上限値以上であるときに、前記第１の増段条件を満たすとしてもよい。
【００３０】
前記複数の熱源機の設計定格温度差は、全て同じ設計定格温度差ΔＴdであり、前記熱源機運転制御処理部は、動作中の所定の熱源機（第１熱源機、・・・、第ｎ熱源機）の状態を監視し、［数２］に示す式（２）
【００３１】
【数２】
2011064438.tif 000004
【００３２】
により熱源側平均温度差ΔＴhを算出し、下式（３）
ΔＴh×（現在の熱源側の総冷却能力÷減段後の熱源側の総冷却能力）≦ΔＴd×α    ・・・（３）
但し、ΔＴd：熱源機の設計定格温度差
α：余裕率（％）
で表される減段条件を満たすとき、前記複数のステップのうち現状のステップから、当該現状のステップよりも熱源側の総冷却能力が小さい所定のステップに移行し、熱源側の総冷却能力が減少すると同時に前記熱源機を通過する冷水の総流量が減少する方向に前記複数の熱源機の運転を制御する減段制御処理部をさらに備えてもよい。
【００３３】
前記複数のステップ毎に、前記余裕率αを設定して前記制御装置の記憶部に記憶しておき、前記減段制御処理部は、現状のステップに設定された前記余裕率αを用いて前記減段条件を判断するようにされるとよい。
【００３４】
前記複数の冷水１次ポンプは、自動的に前記負荷機の負荷に基づいて運転周波数を変化させることがない運転方式のポンプであるとよい。
【００３５】
前記複数の熱源機は、互いに異なる冷却能力であり、前記複数の冷水１次ポンプは、前記複数の熱源機の冷却能力の大きさに比例させた流量を送る運転周波数が固定型のポンプであるとよい。
【００３６】
前記還り集合管に設けられ、前記還り集合管での前記還り冷水の温度ｔｒを検出する負荷側還り冷水温度センサを備え、前記冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部は、前記混合部分での前記送り冷水の温度ｔsと前記還り集合管での前記還り冷水の温度ｔrとの温度差を、前記熱源機の設計定格温度差に近づけるように、前記冷水加圧送水ポンプの運転台数と前記可変調整機構を制御するようにされるとよい。
【００３７】
前記負荷機は、前記送り冷水を該送り冷水からの伝熱による冷却を必要とする媒体と熱交換させる熱交換器を有し、予め、１つ以上の前記負荷機を重要管理点として設定したものであって、前記冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部は、前記重要管理点として設定した負荷機において前記媒体が冷却されて排出された後、予め定めた評価地点において前記媒体によって行われる冷却の効果または前記媒体の冷却能力を示す温度が、所定期間、予め設定した目標値よりも所定温度以上高いときに、前記混合部分での前記送り冷水の温度ｔｓと前記還り集合管での前記還り冷水の温度ｔｒとの温度差を、前記熱源機の設計定格温度差に近づける制御に優先して、前記負荷機に送られる冷水量が増加する方向に、前記冷水加圧送水ポンプの運転台数と前記可変調整機構を制御するようにされるとよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、設備コストを低減でき、かつ、効率的な省エネルギーを実現可能な冷水循環システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る冷水循環システムのシステム図である。
【図２】図１の冷水循環システムにおける制御装置の入出力構成を示すブロック図である。
【図３】図１の冷水循環システムにおいて設定したステップを説明する図である。
【図４】図１の冷水循環システムの冷水２次ポンプ運転制御処理の制御フローを示すフローチャートである。
【図５】図１の冷水循環システムの冷凍機運転制御処理の制御フローを示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおける増段制御処理の制御フローを示すフローチャートである。
【図７】図５のフローチャートにおける減段制御処理の制御フローを示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態に係る冷水循環システムのシステム図である。
【図９】図８の冷水循環システムにおける制御装置の入出力構成を示すブロック図である。
【図１０】図８の冷水循環システムにおいて設定したステップを説明する図である。
【図１１】図８の冷水循環システムの冷凍機運転制御処理の制御フローを示すフローチャートである。
【図１２】図１１のフローチャートにおける増段制御処理の制御フローを示すフローチャートである。
【図１３】図１１のフローチャートにおける減段制御処理の制御フローを示すフローチャートである。
【図１４】従来の冷水循環システムのシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。なお以下の記載における「冷凍」とは「冷却すること」を意味している。
【００４１】
図１は、本実施の形態に係る冷水循環システムのシステム図である。
【００４２】
図１に示すように、冷水循環システム１は、負荷側であって、送り冷水の供給を受け、還り冷水を排出する負荷機としての第１空調機２ａ、第２空調機２ｂと、熱源側であって、空調機２ａ，２ｂからの還り冷水の供給を受け、その還り冷水を冷却して送り冷水として排出する熱源機（冷水を発生しうる熱源機）としての第１冷凍機３ａ，第２冷凍機３ｂとを備えている。冷水循環システム１は、蓄熱水槽のない密閉系の冷水循環システムである。
【００４３】
空調機２ａ，２ｂは、室内の発熱処理空調機であるが、外気処理空調機であってもよい。本実施の形態では、負荷機として空調機２ａ，２ｂを用いる場合を説明するが、これに限らず、例えば、生産用の冷却水を冷やす熱交換器などであってもよい。なお、負荷機は、送り冷水を送り冷水からの伝熱による冷却を必要とする媒体と熱交換させる熱交換器を有しており、送り冷水からの伝熱による冷却を必要とする媒体は、例えば、水や空気など（空調機の場合は空気）である。
【００４４】
空調機２ａ，２ｂは、負荷側排出管４１ａ，４１ｂにより還りヘッダ（還り集合管）２３に接続されており、空調機２ａ，２ｂから排出された還り冷水は、負荷側排出管４１ａ，４１ｂを介して還りヘッダ２３に排出されるようになっている。
【００４５】
還りヘッダ２３と冷凍機３ａ，３ｂとは、熱源側供給管４４ａ，４４ｂにより接続されており、空調機２ａ，２ｂから還りヘッダ２３に排出された還り冷水は、熱源側供給管４４ａ，４４ｂを介して冷凍機３ａ，３ｂに供給されるようになっている。また、冷凍機３ａ，３ｂは、熱源側排出管４３ａ，４３ｂにより第１の送り集合管としての第１送りヘッダ４に接続されており、冷凍機３ａ，３ｂから排出された送り冷水は、熱源側排出管４３ａ，４３ｂを介して第１送りヘッダ２４に排出されるようになっている。
【００４６】
第１送りヘッダ２４は、複数（図１では３台）の冷水加圧送水ポンプとしての冷水２次ポンプ２５を介して、第２の送り集合管としての第２送りヘッダ２６に接続され、第２送りヘッダ２６は、負荷側供給管４２ａ，４２ｂにより空調機２ａ，２ｂに接続されており、冷凍機３ａ，３ｂから第１送りヘッダ２４に排出された送り冷水は、冷水２次ポンプ２５、第２送りヘッダ２６、負荷側供給管４２ａ，４２ｂを介して、空調機２ａ，２ｂに供給されるようになっている。
【００４７】
なお、第１送りヘッダ２４及び第２送りヘッダ２５が複数の熱源機から排出される送り冷水が混合する混合部分である。より詳しくは、この混合部分は、複数の熱源機から排出される送り冷水と、還りヘッダ２３からバイパス管１４を経由して第１送りヘッダ２４へ向けて流れる還り冷水とが混合する部分である。
【００４８】
第１送りヘッダ２４と還りヘッダ２３とは、バイパス管１４により接続されている。なお、本明細書では、負荷側排出管４１ａ，４１ｂ、負荷側供給管４２ａ，４２ｂを設けた側（空調機２ａ，２ｂ側）を負荷側、熱源側排出管４３ａ，４３ｂ、熱源側供給管４４ａ，４４ｂ、バイパス管１４を設けた側（冷凍機３ａ，３ｂ側）を熱源側と呼称している。
【００４９】
空調機２ａ，２ｂには、第１負荷側温度センサ５ａ、第２負荷側温度センサ５ｂがそれぞれ設けられている。本実施の形態では、両負荷側温度センサ５ａ，５ｂを空調機２ａ，２ｂの空調空気の吹出口にそれぞれ設け、両負荷側温度センサ５ａ，５ｂにて吹出口から吹き出される空調空気の温度（以下、吹出温度という）ｔc1，ｔc2を測定するようにしている。ここでは、両負荷側温度センサ５ａ，５ｂにて空調機２ａ，２ｂの吹出温度を測定するようにしたが、これに限らず、両負荷側温度センサ５ａ，５ｂにて空調機２ａ，２ｂが設けられた空調室内の温度を測定するようにしてもよい。
【００５０】
空調機２ａ，２ｂの後段部分（下流側）である負荷側排出管４１ａ，４１ｂには、空調機２ａ，２ｂに供給される冷水の流量Ｖ１，Ｖ２を調節するための第１制御二方弁６ａ，第２制御二方弁６ｂがそれぞれ設けられている。両制御二方弁６ａ，６ｂは、二方弁７ａ，７ｂと、その二方弁７ａ，７ｂの開度を制御する第１モータ８ａ、第２モータ８ｂとからなる。
【００５１】
冷凍機３ａ，３ｂの前段部分（上流側）である熱源側供給管４４ａ，４４ｂには、冷凍機３ａ，３ｂごとに、還り冷水を冷凍機３ａ，３ｂへ供給する第１冷水１次ポンプ４ａ，第２冷水１次ポンプ４ｂがそれぞれ設けられている。冷水１次ポンプ４ａ，４ｂとしては、空調機２ａ，２ｂの負荷に基づいて自動的に流量を変化させない運転方式の固定流量型ポンプを用いる。ここで固定流量型ポンプとは、供給動力の周波数（運転周波数）が一定のポンプのことをいい、動力インバータを有しないポンプ（運転周波数は関東で５０Ｈｚ、関西で６０Ｈｚで一定となる）、動力インバータを有するが運転周波数が手動などで一定（例えば３０〜６０Ｈｚ）に設定されたポンプの両者を含む。
【００５２】
本実施の形態では、第１冷凍機３ａの冷却能力（冷凍能力）Ｃ1を３００ＲＴ（冷凍トン）、第２冷凍機３ｂの冷却能力Ｃ2を４００ＲＴ（冷凍トン）とした場合を説明する。冷凍機３ａ，３ｂの冷却能力Ｃ1，Ｃ2についてはこれに限定されない。両ポンプ４ａ，４ｂの流量ｖ1，ｖ2は、対応する冷凍機３ａ，３ｂの冷却能力Ｃ1，Ｃ2の大きさに比例した流量とされる。冷水１次ポンプ４ａ，４ｂの流量ｖ1，ｖ2は、例えば、３,０２４Ｌ／分、４,０３２Ｌ／分である。
【００５３】
両冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差Ｔ1，Ｔ2は、同じ設計定格温度差ΔＴｄとされる。ここでは、ΔＴd＝Ｔ1＝Ｔ2＝５℃とした場合を説明するが、設計定格温度差ΔＴｄは空調機２ａ，２ｂにおける設計定格温度差を考慮して適宜設定すればよく、例えば、ΔＴd＝Ｔ1＝Ｔ2＝８℃であってもよい。また、本実施の形態では冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差Ｔ1，Ｔ2を同じ設計定格温度差ΔＴdとしているが、冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差Ｔ1，Ｔ2はほぼ同じであればよい。なお、空調機２ａ，２ｂの設計定格温度差は、冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴｄとほぼ同じとされる。
【００５４】
冷凍機３ａ，３ｂの後段部分（下流側）である熱源側排出管４３ａ，４３ｂには、冷凍機３ａ，３ｂが排出する送り冷水の温度ｔs1，ｔs2を検出するための第１熱源側出口温度センサ１２ａ，第２熱源側出口温度センサ１２ｂがそれぞれ設けられる。
【００５５】
また、冷凍機３ａ，３ｂの前段部分（上流側）である熱源側供給管４４ａ，４４ｂには、冷凍機３ａ，３ｂに供給される還り冷水の温度ｔr1，ｔr2を検出するための第１熱源側入口温度センサ１３ａ、第２熱源側入口温度センサ１３ｂがそれぞれ設けられる。熱源側入口温度センサ１３ａ，１３ｂは、熱源側供給管４４ａ，４４ｂの冷水１次ポンプ４ａ，４ｂの上流側にそれぞれ設けられる。
【００５６】
つまり、第１熱源側出口温度センサ１２ａと第１熱源側入口温度センサ１３ａは、第１冷凍機３ａを挟むように設けられ、第２熱源側出口温度センサ１２ｂと第２熱源側入口温度センサ１３ｂは、第２冷凍機３ｂを挟むように設けられる。
【００５７】
また、第２送りヘッダ２６には、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔｓを検出するための負荷側送り冷水温度センサ２８が設けられ、還りヘッダ２３には、還りヘッダ２３での還り冷水の温度ｔrを検出するための負荷側還り冷水温度センサ２９が設けられる。
【００５８】
第１送りヘッダ２４と第２送りヘッダ２６間に設けられる冷水２次ポンプ２５としては、送水圧力を可変調整するための可変調整機構としての動力インバータ２５ａを有し、動力インバータ２５ａに供給する供給動力の周波数（運転周波数）により流量と送水圧力が変化する可変流量型のポンプを用いる。なお、本実施の形態では、冷水２次ポンプ２５の台数を３台としているが、冷水２次ポンプ２５の台数はこれに限らない。
【００５９】
さらに、第１送りヘッダ２４と第２送りヘッダ２６とは、所定の圧力になったら開となるリリーフ弁２７を介して接続されている。リリーフ弁２７は、冷水２次ポンプ２５を保護するためのものであり、例えば、両制御二方弁６ａ，６ｂ（二方弁７ａ，７ｂ）が全閉となったときに開となり、冷水２次ポンプ２５の焼き付きを防止する。
【００６０】
また、第２送りヘッダの後段部分（下流側）である負荷側供給管４２ａ，４２ｂには、第１空調機２ａに供給される冷水の流量Ｖ1と第２空調機２ｂに供給される冷水の流量Ｖ2のバランスを調整するための流量バランス調整用二方弁３０がそれぞれ設けられている。流量バランス調整用二方弁３０の開度を調整し、例えば、冷水が届きにくい（配管距離が長いあるいは冷水必要量のわりに配管の内径が小さい）空調機では流量バランス調整用二方弁３０の開度を大きくし、冷水が届きやすい（配管距離が短いあるいは冷水必要量のわりに配管の内径が大きい）空調機では流量バランス調整用二方弁３０の開度を小さくすることで、全ての空調機に均等に送り冷水を供給することが可能となる。望ましくは、全ての空調機２ａ，２ｂで送り冷水と還り冷水の温度差が同じになるように、流量バランス調整用二方弁３０の開度を調整するとよい。
【００６１】
冷水循環システム１における冷水の総流量Ｖは、両冷水１次ポンプ４ａ，４ｂの流量ｖ1，ｖ2の合計値と等しく、また、空調機２ａ，２ｂに供給される冷水の流量Ｖ1，Ｖ2と、バイパス管１４を送りヘッダ２４側から還りヘッダ２３側に通過する冷水の流量Ｖ3との合計値と等しくなる。つまり、Ｖ＝ｖ1＋ｖ2＝Ｖ1＋Ｖ2＋Ｖ3となる。なお、冷水２次ポンプ２５の流量の合計値（以下、単に冷水２次ポンプ２５の流量という場合がある）は、空調機２ａ，２ｂに供給される冷水の流量Ｖ1，Ｖ2の合計値と等しい。
【００６２】
したがって、冷水１次ポンプ４ａ，４ｂの流量の合計値（ｖ1＋ｖ2）が冷水２次ポンプ２５の流量の合計値（Ｖ1＋Ｖ2）よりも大きいと、バイパス管１４では、冷水１次ポンプ４ａ，４ｂから送られた過剰な送り冷水が、第１送りヘッダ２４から還りヘッダ２３の方向（以下、正常方向という）に流れることになる。
【００６３】
また、冷水１次ポンプ４ａ，４ｂの流量の合計値（ｖ1＋ｖ2）が冷水２次ポンプ２５の流量（Ｖ1＋Ｖ2）よりも小さいと、バイパス管１４では、還りヘッダ２３から第１送りヘッダ２４の方向（以下、逆流方向という）に還り冷水が流れ、冷水２次ポンプ２５での流量の不足分が還りヘッダ２３からの還り冷水で補填されることになる。このとき、第１送りヘッダ２４にて、冷凍機３ａ，３ｂからの送り冷水に温度の高い還り冷水が混合されるため、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度（すなわち空調機２ａ，２ｂに供給される送り冷水の温度）が高くなる。
【００６４】
さて、本実施の形態に係る冷水循環システム１は、負荷側送り冷水温度センサ２８と各熱源側温度センサ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂとを用いて、冷凍機３ａ，３ｂの運転（動作・停止）を制御する熱源機運転制御処理部としての冷凍機運転制御処理部１７を有する制御装置１６を備えている。制御装置１６は、制御ライン２１を介して、各熱源側温度センサ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ、負荷側温度センサ５ａ，５ｂ、負荷側送り冷水温度センサ２８、負荷側還り冷水温度センサ２９、冷水２次ポンプ２５の動力インバータ２５ａ、制御二方弁６ａ，６ｂのモータ８ａ，８ｂ、および冷凍機３ａ，３ｂにそれぞれ接続されている。
【００６５】
図２に示すように、制御装置１６には、負荷側温度センサ５ａ，５ｂで検出した吹出温度ｔc1，ｔc2、負荷側送り冷水温度センサ２８で検出した第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔs、負荷側還り冷水温度センサ２９で検出した還りヘッダ２３での還り冷水の温度ｔr、熱源側出口温度センサ１２ａ，１２ｂで検出した送り冷水の温度ｔs1，ｔs2、および熱源側入口温度センサ１３ａ，１３ｂで検出した還り冷水の温度ｔr1，ｔr2が入力される。
【００６６】
制御装置１６の冷凍機運転制御処理部１７は、動作中の所定の冷凍機（３ａ又は／及び３ｂ）において、当該所定の冷凍機の状態を監視し、以下の３つの増段条件のいずれか１つでも成立したとき、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に冷凍機３ａ、３ｂの運転を制御する増段制御処理部１８を備えている。
【００６７】
［第１の増段条件］
所定期間、下式（４）
ΔＴs＝｛（ｔs−ｔs1）×Ｃ1＋（ｔs−ｔs2）×Ｃ2｝／（Ｃ1＋Ｃ2）  ・・・（４）
但し、ｔs：第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度
ｔs1：第１冷凍機３ａに係る送り冷水の温度
ｔs2：第２冷凍機３ｂに係る送り冷水の温度
Ｃ1：第１冷凍機３ａの冷却能力３００ＲＴ（停止中は０とする）
Ｃ2：第２冷凍機３ｂの冷却能力４００ＲＴ（停止中は０とする）
で表される送水温偏差ΔＴsが送水温偏差上限値ΔＴsmax以上であるとき。
【００６８】
［第２の増段条件］
動作中の所定の冷凍機において、所定期間、送り冷水の温度ｔs1（またはｔs2）が所定温度ｔsmax以上であり、かつ、還り冷水の温度ｔr1（またはｔr2）から送り冷水の温度ｔs1（またはｔs2）を減じた熱源側温度差ΔＴ1（またはΔＴ2）が所定温度ΔＴmax以上であるとき。
【００６９】
［第３の増段条件］
第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上であるとき。
【００７０】
第１の増段条件において式（４）で表される送水温偏差ΔＴｓは、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsから各冷凍機３ａ，３ｂに係る送り冷水の温度ｔs1，ｔs2を減じた、各冷凍機３ａ，３ｂに係る送水温偏差（ｔs−ｔs1），（ｔs−ｔs2）を、冷却能力の比率（つまり冷凍機の設計定格流量の比率）で加重平均したものであり、熱源側全体における送水温偏差の平均値を表すものである。この送水温偏差ΔＴsは、バイパス管１４を逆流方向に流れる還り冷水の影響がどの程度負荷側に及ぶかを表している。
【００７１】
例えば、第１冷凍機３ａのみが動作している場合、第１の増段条件は、「ΔＴs＝ｔs−ｔs1≧ΔＴsmax」の状態が所定期間満たされた場合に成立し、第２の増段条件は、「ｔs1≧ｔsmax」かつ「ΔＴ1＝ｔr1−ｔs1≧ΔＴmax」の状態が所定期間満たされた場合に成立する。
【００７２】
同様に、第２冷凍機３ｂのみが動作している場合は、第１の増段条件は、「ΔＴs＝ｔs−ｔs2≧ΔＴsmax」の状態が所定期間満たされた場合に成立し、第２の増段条件は、「ｔs2≧ｔsmax」かつ「ΔＴ2＝ｔr2−ｔs2≧ΔＴmax」の状態が所定期間満たされた場合に成立する。ここでは、ΔＴsmax＝１℃、ｔsmax＝８℃とし、ΔＴmaxを設計定格温度差ΔＴdと等しく、すなわちΔＴmax＝ΔＴd＝５℃とする場合を説明するが、ΔＴsmax，ｔsmax，ΔＴmaxは適宜設定可能である。
【００７３】
第２の増段条件については、第１冷凍機３ａと第２冷凍機３ｂの両方が動作している場合、両冷凍機３ａ，３ｂのうちいずれか一方が第２の増段条件を満たす場合に、成立したとする。本実施の形態では、冷凍機３ａ，３ｂの両方が動作している場合については、第２冷凍機３ｂが第２の増段条件を満たすか否かを判断することとした。
【００７４】
第３の増段条件については、第１の増段条件および第２の増段条件を満たさない場合であっても、空調機２ａ，２ｂに供給される送り冷水の温度（つまり第２送りヘッダでの送り冷水の温度ｔs）が高くなりすぎ、不具合が生じる場合が考えられるため、このような不具合を防止するために、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上であれば、第１の増段条件、第２の増段条件にかかわらず、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に冷凍機３ａ、３ｂの運転を制御するようにしている。
【００７５】
第１の増段条件、第２の増段条件を判断する期間（上述の所定期間）については、ここでは共に５分としたが、これに限定されず、適宜設定可能である。
【００７６】
また、冷凍機運転制御処理部１７は、動作中の所定の冷凍機（３ａ又は／及び３ｂ）の状態を監視し、下式（５）
ΔＴh＝（ΔＴ1×Ｃ1＋ΔＴ2×Ｃ2）／（Ｃ1＋Ｃ2）  ・・・（５）
但し、ΔＴ1：第１冷凍機３ａの熱源側温度差
ΔＴ2：第２冷凍機３ｂの熱源側温度差
Ｃ1：第１冷凍機３ａの冷却能力３００ＲＴ（停止中は０とする）
Ｃ2：第２冷凍機３ｂの冷却能力４００ＲＴ（停止中は０とする）
により熱源側平均温度差ΔＴhを算出し、下式（６）
ΔＴh×（現在の熱源側の総冷却能力÷減段後の熱源側の総冷却能力）≦ΔＴd×α    ・・・（６）
但し、ΔＴｄ：冷凍機の設計定格温度差
α：余裕率（％）
で表される減段条件を満たすとき、熱源側の総冷却能力が減少すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が減少する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御する減段制御処理部１９をさらに備えている。
【００７７】
式（５）で得られる熱源側平均温度差ΔＴhは、各冷凍機３ａ，３ｂの熱源側温度差ΔＴ1，ΔＴ2を、冷却能力の比率（つまり冷凍機の設計定格流量の比率）で加重平均したものであり、熱源側全体における送り冷水の温度と還り冷水の温度との差を表すものである。
【００７８】
また、式（６）における左辺は、減段後の熱源側平均温度差を表している。つまり、減段制御処理部１９は、現在の熱源側平均温度差ΔＴhから減段後の熱源側平均温度差を予測し、これが設計定格温度差ΔＴdよりも小さければ、減段条件を満たしたと判断する。式（６）の右辺において、設計定格温度差ΔＴdに余裕率αを乗じているのは、減段した際に全く余力がない場合、減段したあとわずかに冷却負荷が増える変動が起きた途端に熱源側平均温度差ΔＴhが設計定格温度差ΔＴdよりも大きくなってしまうことを抑制するためである。つまり、余裕率αを適宜設定することで、減段後すぐに冷凍機の能力の限界に達して再度増段されてしまう現象が繰り返されることを抑制できる。
【００７９】
本実施の形態では、制御装置１６の冷凍機運転制御処理部１７にて所定時間（例えば３０秒あるいは１分）毎に熱源側平均温度差ΔＴhを算出して、これを記憶部２２に記憶させておき、減段制御処理部１９が、記憶部２２に記憶された熱源側平均温度差ΔＴhに基づき、減段制御処理が実行される直前の所定期間（例えば３０分）の熱源側平均温度差ΔＴhの平均値である平均熱源側平均温度差ΔＴaveを算出し、得られた平均熱源側平均温度差ΔＴaveに基づいて、熱源側の総冷却能力が減少すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が減少する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御するか否か（減段するか否か）を判断するようにしている。
【００８０】
つまり、本実施の形態では、減段制御処理部１９における減段条件は、下式（７）
ΔＴave×（現在の熱源側の総冷却能力÷減段後の熱源側の総冷却能力）≦ΔＴd×α    ・・・（７）
但し、ΔＴd：冷凍機の設計定格温度差
α：余裕率（％）
で表される。
【００８１】
増段制御処理部１８、減段制御処理部１９において、熱源側の総冷却能力が増加あるいは減少する方向（冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加あるいは減少する方向）に冷凍機３ａ、３ｂの運転を制御する際には、単純に冷凍機３ａ，３ｂの運転台数を増加あるいは減少するようにしてもよいし、あるいは、冷却能力の高いあるいは低い冷凍機３ａ，３ｂに運転を切り替えるようにしてもよい。
【００８２】
本実施の形態では、予め複数のステップを設定し、ステップ毎に総冷却能力が互いに異なるように、動作させる冷凍機３ａ，３ｂを１台以上選択して割り付け、該割り付け結果に基づいて各熱源機の運転に関する指示信号（始動信号、停止信号）を発信する部分をサブルーチン化して制御装置１６の記憶部２２に記憶させておき、増段制御処理部１８、減段制御処理部１９が、設定した複数のステップのうち現状のステップから、当該現状のステップよりも熱源側の総冷却能力が大きいあるいは小さい所定のステップに移行するよう制御を行うことで、熱源側の総冷却能力が増加あるいは減少する方向に冷凍機３ａ、３ｂの運転を制御するようにしている。
【００８３】
図３に示すように、本実施の形態では、ステップ１〜３の３つのステップを設定した場合を説明する。なお、設定するステップの数については任意に設定可能である。
【００８４】
ステップ１では、第１冷凍機３ａのみを動作させ、第２冷凍機３ｂを停止することとする。つまり、ステップ１では、総流量Ｖ＝ｖ1となり、熱源側の総冷却能力は第１冷凍機３ａの冷却能力Ｃ1（３００ＲＴ）と等しくなる。
【００８５】
ステップ２では、第１冷凍機３ａを停止し、第２冷凍機３ｂのみを動作させることとする。つまり、ステップ２では、総流量Ｖ＝ｖ2となり、熱源側の総冷却能力は第２冷凍機３ｂの冷却能力Ｃ2（４００ＲＴ）と等しくなる。
【００８６】
ステップ３では、第１冷凍機３ａ、第２冷凍機３ｂの両者を動作させることとする。つまり、ステップ３では、総流量Ｖ＝ｖ1＋ｖ2となり、熱源側の総冷却能力は第１冷凍機３ａの冷却能力Ｃ1（３００ＲＴ）と第２冷凍機３ｂの冷却能力Ｃ2（４００ＲＴ）との和、すなわちＣ1＋Ｃ2＝７００ＲＴとなる。
【００８７】
つまり、本実施の形態では、ステップ１、ステップ２、ステップ３の順に熱源側の総冷却能力が増加するように各ステップ１〜３を設定している。
【００８８】
また、本実施の形態では、増段制御処理部１８あるいは減段制御処理部１９におけるステップの移行は、その移行順序を一定とした。
【００８９】
より具体的には、増段制御処理部１８は、現状のステップがステップ１であるときは、上述の増段条件が満たされた時にステップ２に、現状のステップがステップ２であるときは、増段条件が満たされた時にステップ３に移行するように制御を行う。以下、ステップを増加させる移行を増段という。
【００９０】
同様に、減段制御処理部１９は、現状のステップがステップ３であるときは、上述の減段条件が満たされた時にステップ２に、現状のステップがステップ２であるときは、減段条件が満たされた時にステップ１に移行するように制御を行う。以下、ステップを減少させる移行を減段という。
【００９１】
本実施の形態では、全てのステップ１〜３で送水温偏差上限値ΔＴsmaxを一定（ここでは１℃）としているが、各ステップ１〜３毎に、送水温偏差上限値ΔＴsmaxを設定して制御装置１６の記憶部２２に記憶しておき、送水温偏差ΔＴsが、現状のステップに設定された送水温偏差上限値ΔＴsmax以上であるときに、第１の増段条件を満たすとしてもよい。より具体的には、ステップが増加するに伴い送り冷水の総流量が増加し、バイパス管１４を逆流して混合される還り冷水の影響が小さくなることを考慮し、ステップが増加するに伴い送水温偏差上限値ΔＴsmaxが小さくなるように、送水温偏差上限値ΔＴsmaxを設定するとよい。
【００９２】
また、本実施の形態では、全てのステップ１〜３で余裕率αを一定（ここでは８０％）としているが、送水温偏差上限値ΔＴsmaxと同様に、各ステップ１〜３毎に、余裕率αを設定して制御装置１６の記憶部２２に記憶しておき、現状のステップに設定された余裕率αを用いて減段条件を判断するようにしてもよい。
【００９３】
増段制御処理部１８および減段制御処理部１９は、冷凍機３ａ（または３ｂ）を動作させるときは、冷凍機３ａ（または３ｂ）に対して始動信号を送信する。始動信号を受信した冷凍機３ａ（または３ｂ）は、さらに冷水１次ポンプ４ａ（または４ｂ）に対してポンプ始動信号を送信し、冷水１次ポンプ４ａ（または４ｂ）が始動してから所定時間経過後に、動作を開始する。
【００９４】
また、増段制御処理部１８および減段制御処理部１９は、冷凍機３ａ（または３ｂ）を停止させるときは、冷凍機３ａ（または３ｂ）に対して停止信号を送信する。停止信号を受信した冷凍機３ａ（または３ｂ）は、動作を停止してから所定時間経過後に、冷水１次ポンプ４ａ（または４ｂ）に対してポンプ停止信号を送信し、冷水１次ポンプ４ａ（または４ｂ）を停止させる。
【００９５】
増段制御処理部１８および減段制御処理部１９は、増段あるいは減段の制御を行った場合には、当該制御による効果を反映するための時間である効果待ち時間を経るまでは、次回の増段あるいは減段の制御を実行しないようにされている。これは増段あるいは減段の効果が冷水循環システム１全体に反映されていない段階で、各温度センサの値に基づいてさらに増段あるいは減段がなされた場合、連続して過剰な増段や減段が行なわれ、省エネルギーの観点から問題となる場合があるためである。
【００９６】
また、本実施の形態では、１日の減段の回数の上限値である減段回数上限値を予め設定して、これを制御装置１６の記憶部２２に記憶させておき、減段制御処理部１９が、１日に、記憶部２２に記憶された減段回数上限値よりも多く減段を行わないようにしている。これは、１日に何度も冷凍機３ａ，３ｂの動作・停止を繰り返す動作を続けると、冷凍機３ａ，３ｂが傷んで故障の原因となってしまう場合があり、これを防止するためである。ここでは、減段回数上限値を１日最大６回としたが、減段回数上限値は任意に設定可能である。
【００９７】
なお、本実施の形態では、減段の回数（すなわちステップを減少させた回数）について１日の上限値を設定しているが、これに限らず、冷凍機３ａ，３ｂそれぞれの停止回数の上限値を設定するようにしてもよい。この場合、減段制御処理部１９は、設定された各冷凍機３ａ，３ｂの停止回数の上限値よりも多く各冷凍機３ａ，３ｂを停止しないようにされる。
【００９８】
また、制御装置１６は、負荷側温度センサ５ａ，５ｂで検出した吹出温度ｔc1，ｔc2に基づきモータ８ａ，８ｂを制御して二方弁７ａ，７ｂの開度を調整することで、空調機２ａ，２ｂに供給される冷水の流量Ｖ1，Ｖ2を調整し、吹出温度ｔc1，ｔc2を予め設定された目標温度に近づけるように制御する負荷側制御処理部２０を備えているものであっても良い。
【００９９】
なお、この負荷側制御処理部２０は必ずしも一体の制御装置１６に組み込まれている必要はなく、吹出温度ｔc1，ｔc2を目標とする温度に近づけるべくＰＩＤ制御等を成しうる制御装置１６とは別の制御装置に備えられていても良い。
【０１００】
さらに、制御装置１６は、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsと還りヘッダ２３での還り冷水の温度ｔrとの温度差（以下、検出温度差という）ΔＴを、冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴd（ここでは５℃）に近づけるように、動力インバータ２５ａの運転周波数と冷水２次ポンプ２５の運転台数とを制御する冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部としての冷水２次ポンプ運転制御処理部３１を備えている。
【０１０１】
具体的には、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、検出温度差ΔＴと冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴdとの差が予め設定した許容幅を外れた状態が所定期間持続したとき（あるいは許容幅を外れた時間の累積時間が所定時間に達したとき）に、動力インバータ２５ａの運転周波数を増加あるいは減少させて、空調機２ａ，２ｂに送られる冷水の送水圧力を増加あるいは減少させ、検出温度差ΔＴと冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴdとの差の絶対値を小さくするように制御を行う。
【０１０２】
また、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが、予め設定した最高周波数ＨＺmaxに到達すると、冷水２次ポンプ２５の運転台数を増加させ、逆に、動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが、予め設定した最低周波数ＨＺminに到達すると、冷水２次ポンプ２５の運転台数を減少させる。
【０１０３】
なお、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、動力インバータ２５ａの運転周波数を増加あるいは減少させる制御、あるいは冷水２次ポンプ２５の運転台数を増加あるいは減少させる制御を行った後、当該制御による効果を反映させるための時間である効果待ち時間を経るまでは、次回の制御（動力インバータ２５ａの運転周波数を増加あるいは減少させる制御、冷水２次ポンプ２５の運転台数を増加あるいは減少させる制御）を実行しないようにされている。
【０１０４】
また、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、所定期間、重要管理点に設定した空調機（２ａ又は／及び２ｂ）において、吹出温度（ｔc1又は／及びｔc2）が、予め設定した目標温度よりも所定温度以上高いとき、検出温度差ΔＴを冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴdに近づける制御に優先して、空調機２ａ，２ｂに送られる冷水量が増加する方向に、動力インバータ２５ａの運転周波数と冷水２次ポンプ２５の運転台数とを制御するようにされる。
【０１０５】
重要管理点とは、例えば、空調機が冷やしている室内の目標温度と実際温度の誤差を１℃以内に維持しなければいけないなど、特に重点を置いて管理を行うべき空調機などの負荷側の機器を指す。重要管理点とする空調機は予め設定し、制御装置１６内の記憶部２２に記憶しておく。重要管理点とする空調機としては、上述のような制御要求条件の厳しい空調機の他、例えば、最も冷水が届きにくい（配管距離が長いあるいは冷水必要量のわりに配管の内径が小さすぎる）空調機などを設定してもよい。本実施の形態では、両空調機２ａ，２ｂを重要管理点に設定する場合を説明する。
【０１０６】
冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、重要管理点として設定した負荷機（ここでは空調機２ａ，２ｂ）において送り冷水と熱交換される媒体（ここでは空気）が冷却されて排出された後、予め定めた評価地点（ここでは空調空気の吹出口）において媒体によって行なわれる冷却の効果または媒体の冷却能力を示す温度（ここでは吹出温度ｔc1，ｔc2）が、所定期間、予め設定した目標値よりも所定温度以上高いときに、空調機２ａ，２ｂに送られる冷水量が増加する方向に、動力インバータ２５ａの運転周波数と冷水２次ポンプ２５の運転台数とを制御するようにされている。
【０１０７】
本実施の形態では、予め定めた評価地点において媒体によって行なわれる冷却の効果または冷却の能力を示す温度として、空調機２ａ，２ｂの吹出温度ｔc1，ｔc2を用いているが、これに限らず、例えば、空調機２ａ，２ｂが設置された室内の重要地点の乾球温度を用いてもよいし、負荷機が外気処理空調機の場合では吹き出し空気の露点温度、負荷機が生産用の冷却水を冷やす熱交換器の場合では冷やされた生産用の冷却水の送り温度を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
重要管理点として設定する負荷機としては、上述のように、冷水循環システム１の負荷機（ここでは空調機２ａ，２ｂ）の全てを指定してもよいし、特に冷水が届き難いと予想される、または冷水が届き難かった実績がある負荷機、あるいは、媒体（水、または空気）によって行なわれる冷却効果または冷却能力を示す温度の変動を許容できる範囲が特に狭い負荷機を指定してもよい。
【０１０９】
次に、冷水循環システム１の制御フローを図４〜７を用いて説明する。
【０１１０】
冷水循環システム１では、冷凍機運転制御処理部１７による冷凍機運転制御処理と、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１による冷水２次ポンプ運転制御処理とが同時に並行して実行される。
【０１１１】
まず、冷水２次ポンプ運転制御処理について図４を用いて説明する。
【０１１２】
図４に示すように、冷水２次ポンプ運転制御処理では、まず、制御装置１６が、電源投入時であるかを判断する（Ｓ１）。このとき、制御装置１６は、所定時間電源が投入されていないかどうかを判断することで、電源投入時であるかを判断する。つまり、瞬間停電後の復電時は電源投入時に含まれない。Ｓ１において電源投入時でないと判断された場合、Ｓ３に進む。
【０１１３】
Ｓ１において電源投入時であると判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、予め設定した初期の冷水２次ポンプ２５の台数ＰＮを初期設定周波数ＨＺINで起動する（Ｓ２）。
【０１１４】
Ｓ３では、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、重要管理点に設定した空調機２ａ，２ｂが正常であるか判断する。より具体的には、例えば、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、５分以上「ｔc1−第１空調機２ａの目標温度≧３℃」あるいは「ｔc2−第２空調機２ｂの目標温度≧３℃」の状態が持続したとき、重要管理点に設定した空調機２ａ，２ｂが正常でないと判断する。なお、ここでは空調機２ａ，２ｂの吹出温度ｔc1、ｔc2と目標温度との差が３℃以上であるときに、重要管理点に設定した空調機２ａ，２ｂが正常でないと判断するとしたが、空調機２ａ，２ｂの吹出温度ｔc1、ｔc2と目標温度との差については、適宜設定可能である。重要管理点に設定した空調機２ａ，２ｂが正常でないと判断された場合、Ｓ２０に進む。
【０１１５】
Ｓ３で重要管理点に設定した空調機２ａ，２ｂが正常であると判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、検出温度差ΔＴが冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴd以下であるか判断する（Ｓ４）。検出温度差ΔＴが冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴｄ以下でないと判断された場合、Ｓ１３に進む。
【０１１６】
Ｓ４で検出温度差ΔＴが冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴd以下であると判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、検出温度差ΔＴが設計定格温度差ΔＴdよりも下側許容幅ΔＴPL以上小さい値であるか判断する（Ｓ５）。検出温度差ΔＴが設計定格温度差ΔＴdよりも下側許容幅ΔＴPL以上小さい値でないと判断された場合、Ｓ３に戻る。
【０１１７】
Ｓ５で検出温度差ΔＴが設計定格温度差ΔＴdよりも下側許容幅ΔＴPL以上小さい値であると判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、その維持時間を計測し、設定時間ＴL継続するかを判断する（Ｓ６）。設定時間ＴL継続しなければ、Ｓ３に戻る。
【０１１８】
設定時間ＴL継続した場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺを、予め設定した周波数ＨＺL下げる（Ｓ７）。
【０１１９】
その後、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが予め設定した最低周波数ＨＺmin以上であるか判断する（Ｓ８）。動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが予め設定した最低周波数ＨＺmin以上であると判断された場合、予め設定した効果待ち時間ＷＴ１が経過するまで待ち（Ｓ９）、Ｓ３に戻る。
【０１２０】
Ｓ８で動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが予め設定した最低周波数ＨＺmin以上でないと判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、冷水２次ポンプ２５を減段して冷水２次ポンプ２５の運転台数を１台減らし（Ｓ１０）、運転中の冷水２次ポンプ２５の送水圧力を揃え、かつ、減段以前と等しい送水圧力となるように、各動力インバータ２５ａを設定周波数ＨＺNLに調整する（Ｓ１１）。その後、予め設定した効果待ち時間ＷＴ３が経過するまで待ち（Ｓ１２）、Ｓ３に戻る。
【０１２１】
Ｓ４で検出温度差ΔＴが冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差ΔＴd以下でないと判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、検出温度差ΔＴが設計定格温度差ΔＴdよりも上側許容幅ΔＴPU以上大きい値であるか判断する（Ｓ１３）。検出温度差ΔＴが設計定格温度差ΔＴdよりも上側許容幅ΔＴPU以上大きい値でないと判断された場合、Ｓ３に戻る。
【０１２２】
Ｓ１３で検出温度差ΔＴが設計定格温度差ΔＴdよりも上側許容幅ΔＴPU以上大きい値であると判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、その維持時間を計測し、設定時間ＴU継続するかを判断する（Ｓ１４）。設定時間ＴU継続しなければ、Ｓ３に戻る。
【０１２３】
設定時間ＴU継続した場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺを、予め設定した周波数ＨＺU上げる（Ｓ１５）。
【０１２４】
その後、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが予め設定した最高周波数ＨＺmax以下であるか判断する（Ｓ１６）。動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが予め設定した最高周波数ＨＺmax以下であると判断された場合、予め設定した効果待ち時間ＷＴ２が経過するまで待ち（Ｓ１７）、Ｓ３に戻る。
【０１２５】
Ｓ１６で動力インバータ２５ａの運転周波数ＨＺが予め設定した最高周波数ＨＺmax以下でないと判断された場合、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、冷水２次ポンプ２５を増段して冷水２次ポンプ２５の運転台数を１台増やし（Ｓ１８）、運転中の冷水２次ポンプ２５の送水圧力を揃え、かつ、増段以前と等しい送水圧力となるように、各動力インバータ２５ａを設定周波数ＨＺNUに調整する（Ｓ１９）。その後、予め設定した効果待ち時間ＷＴ３が経過するまで待ち（Ｓ１２）、Ｓ３に戻る。
【０１２６】
Ｓ３で重要管理点に設定した空調機２ａ，２ｂが正常でないと判断された場合、冷水２次ポンプ２５の動力インバータを予め設定した周波数ＨＺE上げて（Ｓ２０）、Ｓ１６に進む。
【０１２７】
次に、冷凍機運転制御処理について図５〜７を用いて説明する。
【０１２８】
図５に示すように、冷凍機運転制御処理では、まず、制御装置１６が、電源投入時であるかを判断する（Ｓ２１）。このとき、制御装置１６は、所定時間電源が投入されていないかどうかを判断することで、電源投入時であるかを判断する。つまり、瞬間停電後の復電時は電源投入時に含まれない。Ｓ２１において電源投入時でないと判断された場合、Ｓ２４に進む。
【０１２９】
Ｓ２１において電源投入時であると判断された場合、制御装置１６は、減段回数をリセットし（Ｓ２２）、ステップ２をセットする（Ｓ２３）。このとき、制御装置１６は、第１冷凍機３ａに停止信号を送信し、第２冷凍機３ｂに始動信号を送信する。なお、電源投入時には第１冷凍機３ａは停止しているので、制御装置１６は、第１冷凍機３ａに停止信号を送信しないようにしてもよい。本実施の形態では、電源投入時にステップ２をセットするが、これに限らず、ステップ１やステップ３をセットするようにしてもよい。
【０１３０】
その後、制御装置１６は、タイマ１をリセットし、スタートする（Ｓ２４）。タイマ１をスタートした後、制御装置１６は、タイマ１が１０分以上であるかどうか判断する（Ｓ２５）。
【０１３１】
Ｓ２５において、タイマ１が１０分以上でないと判断された場合、制御装置１６は、現在のステップがステップ３であるかどうか判断する（Ｓ２６）。Ｓ２６において、現在のステップがステップ３でないと判断された場合、増段制御処理部１８が、増段制御処理（詳細は後述する）を実行し（Ｓ２７）、増段制御処理が終了したらＳ２８に進む。また、Ｓ２６において現在のステップがステップ３であると判断された場合、ステップ３からさらに増段することはできないため、Ｓ２７の増段制御処理を行わずにＳ２８に進む。Ｓ２８では、制御装置１６は、動作中の冷凍機３ａ，３ｂの各熱源側温度センサ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂにて送り冷水の温度ｔs1，ｔs2と還り冷水の温度ｔr1，ｔr2を検出する。その後、制御装置１６は、検出した送り冷水の温度ｔs1，ｔs2と還り冷水の温度ｔr1，ｔr2を基に、上述の式（３）により熱源側平均温度差ΔＴhを算出し、得られた熱源側平均温度差ΔＴhを記憶部（ＲＡＭ）２２に記憶し（Ｓ２９）、Ｓ２１に戻る。
【０１３２】
Ｓ２５において、タイマ１が１０分以上であると判断された場合、制御装置１６は、現在のステップがステップ１であるかどうか判断する（Ｓ３０）。Ｓ３０において、現在のステップがステップ１でないと判断された場合、減段制御処理部１９が、減段制御処理（詳細は後述する）を実行し（Ｓ３１）、減段制御処理が終了したらＳ２４に戻り、タイマ１をリセットする。また、Ｓ３０において現在のステップがステップ１であると判断された場合、ステップ１からさらに減段することはできないため、Ｓ３１の減段制御処理を行わずにＳ２４に戻り、タイマ１をリセットする。つまり、本実施の形態では、タイマ１を用いて、１０分ごとに減段制御処理を実行して、減段を行うか否かを判断するようにしている（ただし、ステップ１でない場合）。減段制御処理を実行する時間間隔は１０分に限定されず、適宜設定可能である。
【０１３３】
次に、Ｓ２７の増段制御処理について詳細に説明する。
【０１３４】
図６に示すように、増段制御処理では、まず、増段制御処理部１８は、現在のステップがステップ１であるかを判断する（Ｓ４１）。
【０１３５】
Ｓ４１でステップ１であると判断された場合、増段制御処理部１８は、タイマ２をリセット・スタート（Ｓ４２）した後、送水温偏差ΔＴsがΔＴsmax（ここでは１℃）以上であるか判断する（Ｓ４３）。ステップ１では、第１冷凍機３ａのみが動作しているので、送水温偏差ΔＴsは、ΔＴs＝ｔs−ｔs1となる。Ｓ４３でＹＥＳと判断された場合、タイマ２が５分以上であるか判断し（Ｓ４４）、５分未満であればＳ４３に戻り、５分以上であればＳ４９に進む。つまり、５分以上「ΔＴs≧１℃」の状態が持続したときに、第１の増段条件を満たしたとしてＳ４９に進む。
【０１３６】
Ｓ４３でＮＯと判断された場合、すなわち、第１の増段条件を満たさないと判断された場合、増段制御処理部１８は、タイマ４をリセット・スタート（Ｓ４５）した後、第１冷凍機３ａの送り冷水の温度ｔs1が所定温度ｔsmax（ここでは８℃）以上であるか（Ｓ４６）、第１冷凍機３ａにおける送り冷水の温度ｔs1と還り冷水の温度ｔr1との温度差ΔＴ1が所定温度ΔＴmax（ここでは５℃）以上であるかを判断する（Ｓ４７）。Ｓ４６，Ｓ４７で共にＹＥＳと判断された場合、タイマ４が５分以上であるか判断し（Ｓ４８）、５分未満であればＳ４６に戻り、５分以上であればＳ４９に進む。つまり、５分以上「ｔs1≧８℃」、「ΔＴ1≧５℃」の状態が持続したときに、第２の増段条件を満たしたとしてＳ４９に進む。
【０１３７】
Ｓ４６，Ｓ４７のいずれかでＮＯと判断された場合、増段制御処理部１８は、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上であるか判断する（Ｓ６７）。Ｓ６７で第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上と判断された場合、第３の増段条件を満たしたとしてＳ４９に進む。Ｓ６７で第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上でないと判断された場合、増段制御処理を終了する。
【０１３８】
Ｓ４９では、増段制御処理部１８は、タイマ６をリセット・スタートし、その後、ステップ２をセットする（Ｓ５０）。つまり、ステップ１からステップ２に増段する。このとき、増段制御処理部１８は、第１冷凍機３ａに停止信号を送信し、第２冷凍機３ｂに始動信号を送信する。ステップ２をセットした後、増段による効果を反映させるため、タイマ６が２０分となるまで待ち（Ｓ５１）、増段制御処理を終了する。
【０１３９】
Ｓ４１でステップ１でない（つまりステップ２）と判断された場合、増段制御処理部１８は、タイマ３をリセット・スタート（Ｓ５２）した後、送水温偏差ΔＴsがΔＴsmax（ここでは１℃）以上であるか判断する（Ｓ５３）。ステップ２では、第２冷凍機３ｂのみが動作しているので、送水温偏差ΔＴsは、ΔＴs＝ｔs−ｔs2となる。Ｓ５３でＹＥＳと判断された場合、タイマ３が５分以上であるか判断し（Ｓ５４）、５分未満であればＳ５３に戻り、５分以上であればＳ５９に進む。つまり、５分以上「ΔＴs≧１℃」の状態が持続したときに、第１の増段条件を満たしたとしてＳ５９に進む。
【０１４０】
Ｓ５３でＮＯと判断された場合、すなわち、第１の増段条件を満たさないと判断された場合、増段制御処理部１８は、タイマ５をリセット・スタート（Ｓ５５）した後、第２冷凍機３ｂの送り冷水の温度ｔs2が所定温度ｔsmax（ここでは８℃）以上であるか（Ｓ５６）、第２冷凍機３ｂにおける送り冷水の温度ｔs2と還り冷水の温度ｔr2との温度差ΔＴ2が所定温度ΔＴmax（ここでは５℃）以上であるかを判断する（Ｓ５７）。Ｓ５６，Ｓ５７で共にＹＥＳと判断された場合、タイマ５が５分以上であるか判断し（Ｓ５８）、５分未満であればＳ５６に戻り、５分以上であればＳ５９に進む。つまり、５分以上「ｔs2≧８℃」、「ΔＴ2≧５℃」の状態が持続したときに、第２の増段条件を満たしたとしてＳ５９に進む。
【０１４１】
Ｓ５６，Ｓ５７のいずれかでＮＯと判断された場合、増段制御処理部１８は、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上であるか判断する（Ｓ６８）。Ｓ６８で第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上と判断された場合、第３の増段条件を満たしたとしてＳ５９に進む。Ｓ６８で第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsが所定温度以上でないと判断された場合、増段制御処理を終了する。
【０１４２】
Ｓ５９では、増段制御処理部１８は、タイマ７をリセット・スタートし、その後、ステップ３をセットする（Ｓ６０）。つまり、ステップ２からステップ３に増段する。このとき、増段制御処理部１８は、第１冷凍機３ａに始動信号を送信し、第２冷凍機３ｂに始動信号を送信する。なお、ステップ２で第２冷凍機３ｂは動作しているので、増段制御処理部１８は、第２冷凍機３ｂに始動信号を送信しないようにしてもよい。ステップ３をセットした後、増段による効果を反映させるため、タイマ７が２０分となるまで待ち（Ｓ６１）、増段制御処理を終了する。
【０１４３】
次に、Ｓ３１の減段制御処理について詳細に説明する。
【０１４４】
図７に示すように、減段制御処理では、まず、減段制御処理部１９は、記憶部（ＲＡＭ）２２に記憶されている直前３０分における熱源側平均温度差ΔＴhの平均値、すなわち平均熱源側平均温度差ΔＴaveを算出する（Ｓ７１）。その後、減段制御処理部１９は、現在のステップがステップ３であるかを判断する（Ｓ７２）。
【０１４５】
Ｓ７２でステップ３であると判断された場合、減段制御処理部１９は、減段条件を満たすか否かを判断する（Ｓ７３）。「現在の熱源側の総冷却能力」はステップ３の総冷却能力７００ＲＴ、「減段後の熱源側の総冷却能力」はステップ２の総冷却能力４００ＲＴであるから、減段条件は下式（８）
ΔＴave×（７００ＲＴ÷４００ＲＴ）≦ΔＴd×α    ・・・（８）
但し、ΔＴd：冷凍機の設計定格温度差（５℃）
α：余裕率（８０％）
で表される。ここでは、余裕率αを８０％としたが、余裕率は適宜設定可能である。Ｓ７３にて減段条件を満たさないと判断された場合、減段制御処理を終了する。
【０１４６】
Ｓ７３にて減段条件を満たすと判断された場合、減段制御処理部１９は、減段回数が減段回数上限値（ここでは６回）以上かどうかを判断する（Ｓ７４）。Ｓ７４にて減段回数が減段回数上限値（６回）以上と判断された場合、減段制御処理を終了する。
【０１４７】
なお、本実施の形態では、減段回数は、電源投入時にリセットされるため、電源投入後に減段が行われた回数となっている。つまり、本実施の形態では、冷水循環システム１の電源が１日に１回投入される（例えば、朝に電源を投入して、夜に電源を落とす）ことを前提としているが、例えば、冷水循環システム１が毎日２４時間稼働する場合などについては、減段回数をリセットする時間（例えば午前０時）を設定しておき、２４時間ごとに減段回数がリセットされるようにしてもよい。
【０１４８】
Ｓ７４にて減段回数が減段回数上限値（６回）以上でないと判断された場合、減段制御処理部１９は、タイマ８をリセット・スタート（Ｓ７５）した後、ステップ２をセットする（Ｓ７６）。つまり、ステップ３からステップ２に減段する。このとき、減段制御処理部１９は、第１冷凍機３ａに停止信号を送信し、第２冷凍機３ｂに始動信号を送信する。なお、ステップ３で第２冷凍機３ｂは動作しているので、減段制御処理部１９は、第２冷凍機３ｂに始動信号を送信しないようにしてもよい。
【０１４９】
ステップ２をセットした後、減段制御処理部１９は、減段回数をインクリメントし（Ｓ７７）、その後、減段による効果を反映させるため、タイマ８が２０分となるまで待ち（Ｓ７８）、減段制御処理を終了する。
【０１５０】
Ｓ７２でステップ３でない（つまりステップ２）と判断された場合、減段制御処理部１９は、減段条件を満たすか否かを判断する（Ｓ７９）。「現在の熱源側の総冷却能力」はステップ２の総冷却能力４００ＲＴ、「減段後の熱源側の総冷却能力」はステップ１の総冷却能力３００ＲＴであるから、減段条件は下式（９）
ΔＴave×（４００ＲＴ÷３００ＲＴ）≦ΔＴd×α    ・・・（９）
但し、ΔＴd：冷凍機の設計定格温度差（５℃）
α：余裕率（８０％）
で表される。Ｓ７９にて減段条件を満たさないと判断された場合、減段制御処理を終了する。
【０１５１】
Ｓ７９にて減段条件を満たすと判断された場合、減段制御処理部１９は、減段回数が減段回数上限値（６回）以上かどうかを判断する（Ｓ８０）。Ｓ８０にて減段回数が減段回数上限値（６回）以上と判断された場合、減段制御処理を終了する。
【０１５２】
Ｓ８０にて減段回数が減段回数上限値（６回）以上でないと判断された場合、減段制御処理部１９は、タイマ９をリセット・スタート（Ｓ８１）した後、ステップ１をセットする（Ｓ８２）。つまり、ステップ２からステップ１に減段する。このとき、減段制御処理部１９は、第１冷凍機３ａに始動信号を送信し、第２冷凍機３ｂに停止信号を送信する。
【０１５３】
ステップ１をセットした後、減段制御処理部１９は、減段回数をインクリメントし（Ｓ８３）、その後、減段による効果を反映させるため、タイマ９が２０分となるまで待ち（Ｓ８４）、減段制御処理を終了する。
【０１５４】
本実施の形態の作用を説明する。
【０１５５】
本実施の形態に係る冷水循環システム１では、冷凍機運転制御処理部１７の増段制御処理部１８が、下式（１０）
ΔＴs＝｛（ｔs−ｔs1）×Ｃ1＋（ｔs−ｔs2）×Ｃ2｝／（Ｃ1＋Ｃ2）・・・（１０）      但し、ｔs：第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度
ｔs1：第１冷凍機３ａに係る送り冷水の温度
ｔs2：第２冷凍機３ｂに係る送り冷水の温度
Ｃ1：第１冷凍機３ａの冷却能力３００ＲＴ（停止中は０とする）
Ｃ2：第２冷凍機３ｂの冷却能力４００ＲＴ（停止中は０とする）
で表される送水温偏差ΔＴｓが所定温度以上であるという第１の増段条件を所定期間満たすとき、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御している。
【０１５６】
例えば、重要管理点に設定した空調機２ａ，２ｂにおける吹出温度ｔc1，ｔc2が目標温度より高くなった場合など、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１が冷水２次ポンプ２５の流量の合計値を増加させたとき、冷水２次ポンプ２５の流量の合計値が冷水１次ポンプ４ａ，４ｂの流量の合計値よりも大きくなると、バイパス管１４を逆流方向に還り冷水が流れることになる。すると、第１送りヘッダ２４にて、冷凍機３ａ，３ｂからの送り冷水に温度の高い還り冷水が混合され、空調機２ａ，２ｂに送られる送り冷水の温度が高くなる。その結果、空調機２ａ，２ｂにおける吹出温度ｔc1，ｔc2がさらに高くなり、これを受けて冷水２次ポンプ運転制御処理部３１が冷水２次ポンプ２５の流量の合計値を増加させ、バイパス管１４を逆流方向に流れる還り冷水の量が増加する、といった悪循環が発生する。このような悪循環の発生を防止するためには、バイパス管１４を逆流方向に流れる還り冷水の量をどの程度まで許容するかが重要なポイントとなる。
【０１５７】
冷水循環システム１では、バイパス管１４を逆流方向に流れる還り冷水が混合した第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsから、各冷凍機が送る冷水の温度ｔs1、ｔs2を減じた差を求め、その差を各冷凍機能力Ｃ1、Ｃ2により重み付けした平均値としての送水温偏差ΔＴsを監視する。この送水温偏差ΔＴsが所定温度以上であるとき、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御している。
【０１５８】
つまり、冷水循環システム１では、バイパス管１４を逆流方向に流れる還り冷水をある程度の量まで許容し、負荷機である空調機２ａ，２ｂに悪影響を及ぼす程度まで空調機２ａ，２ｂに送られる送り冷水の温度が上昇したときに、はじめて冷凍機３ａ，３ｂの運転台数を増加（増段）させるようにしている。
【０１５９】
これにより、コストの高い流量計を用いることなく、冷水１次ポンプ４ａ，４ｂ、冷水２次ポンプ２５の流量バランスを考慮して、冷凍機３ａ，３ｂの運転台数を適切に制御することが可能となる。その結果、熱源機の補機類も最少運転台数とすることができ、設備コストを低減すると共に、システム全体として効率的な省エネルギーを実現することが可能となる。
【０１６０】
さらに、冷水循環システム１では、冷凍機運転制御処理部１７の増段制御処理部１８にて、動作中の所定の冷凍機３ａ（又は／及び３ｂ）の状態を監視し、送り冷水ｔs1（またはｔs2）の温度が所定温度ｔsmax以上であり、かつ、還り冷水の温度ｔr1（またはｔr2）から送り冷水の温度ｔs1（またはｔs2）を減じた熱源側温度差ΔＴ1（またはΔＴ2）が所定温度ΔＴmax以上であるという第２の増段条件を所定期間満たすとき、第１の増段条件にかかわらず、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御するようにしている。
【０１６１】
冷凍機３ａ，３ｂの出口側の温度（送り冷水の温度ｔs1（またはｔs2））だけでなく、還り冷水の温度ｔr1（またはｔr2）と送り冷水の温度ｔs1（またはｔs2）との差である熱源側温度差ΔＴ1（またはΔＴ2）を監視することにより、各冷凍機３ａ，３ｂが本当に現在発揮可能な冷却能力の上限近くに達しているか（つまり熱源側温度差ΔＴ1（またはΔＴ2）が設計定格温度差ΔＴdにどれくらい近く（高く）なっているか）を判断することが可能となる。よって、流量計を用いることなく、当該冷凍機の冷却能力を発揮可能な上限の能力近くまで使用することが可能となり、システム全体として効率的な省エネルギーを実現することが可能となる。
【０１６２】
さらに、冷水循環システム１では、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔｓが所定温度以上であるという第３の増段条件を満たすとき、第１の増段条件、第２の増段条件にかかわらず、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御するようにしている。これにより空調機２ａ，２ｂに供給される送り冷水の温度を冷却力が充分に確保される所定の温度未満に常に維持できるため、空調機２ａ，２ｂに供給される送り冷水の温度が高くなって送り冷水の量が増加し、その結果バイパス管１４を逆流する還り冷水の量が増える、という悪循環が生じるおそれが更に少なくなる。
【０１６３】
また、冷水循環システム１では、増段あるいは減段の制御を行った後、当該制御による効果を反映させるための時間である効果待ち時間を経るまでは、次回の増段あるいは減段の制御を実行しないようにしている。これにより、増段あるいは減段の効果が反映される前に次の増段や減段がなされてしまうことを防止できる。
【０１６４】
さらに、冷水循環システム１では、制御装置１６の記憶部２２に、予め熱源側の総冷却能力が互いに異なるように、動作させる冷凍機（３ａ又は／及び３ｂ）を割り付けた複数のステップを設定しておき、増段制御処理部１８にて、第１の増段条件あるいは第２の増段条件を所定期間満たすとき、複数のステップのうち現状のステップから、当該現状のステップよりも熱源側の総冷却能力が大きい所定のステップに移行し、熱源側の総冷却能力が増加すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が増加する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御するようにしている。
【０１６５】
複数のステップ毎に冷凍機を割り付けるというアルゴリズムを採用することにより、制御設計が容易となり、汎用性を向上させることができる。換言すれば、制御装置１６の記憶部２２に、複数のステップが設定し、複数のステップ毎に、熱源側の総冷却能力が互いに異なるように、動作させる一台以上の熱源機を選択して割り付け、該割り付け結果に基づいて各熱源機の運転に関する指示信号（始動信号、停止信号）を発信する部分をサブルーチン化することにより、例えば、本実施の形態の冷水循環システムを別の工場に採用しようとする際、ステップの数を変える必要が無い場合には、メインルーチン、増段制御処理、減段制御処理をそのまま流用することができるため、非常にシステム構築がし易いというメリットがある。
【０１６６】
さらにまた、冷水循環システム１では、下式（１１）
ΔＴh×（現在の熱源側の総冷却能力÷減段後の熱源側の総冷却能力）≦ΔＴd×α    ・・・（１１）
但し、ΔＴd：冷凍機の設計定格温度差
α：余裕率（％）
で表される減段条件を満たすとき、熱源側の総冷却能力が減少すると同時に冷凍機３ａ，３ｂを通過する冷水の総流量が減少する方向に冷凍機３ａ，３ｂの運転を制御する減段制御処理部１９を備えているため、流量計を用いることなく、当該冷凍機の発揮可能な上限の冷却能力近くまで使用することを可能とし、かつ、減段時に熱源側の冷却能力に過剰の余裕が発生しないで、あらかじめ意図した適切な余裕があるように制御することが可能となる。よって、効率的な省エネルギーを実現することができる。
【０１６７】
また、冷水循環システム１では、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１にて、第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔsと還りヘッダ２３での還り冷水の温度ｔrとの温度差ΔＴを、冷凍機３ａ，３ｂの設計定格温度差に近づけるように、動力インバータ２５ａの運転周波数と冷水２次ポンプ２５の運転台数とを制御するようにしているため、コストの高い流量計を用いることなく、冷水２次ポンプ２５の搬送動力を削減でき、設備コストをより低減し、より効率的な省エネルギーを実現できる。
【０１６８】
またさらに、冷水循環システム１では、重要管理点に設定した空調機（２ａ又は／及び２ｂ）において、所定期間、吹出温度（ｔc1又は／及びｔc2）が、予め設定した目標温度よりも所定温度以上高いときに、空調機２ａ，２ｂに送られる冷水量が増加する方向に、動力インバータ２５ａの運転周波数と冷水２次ポンプ２５の運転台数とを制御するようにしている。
【０１６９】
つまり、冷水２次ポンプ運転制御処理部３１は、設定した重要管理点の空調機において吹出温度が目標温度よりも所定温度以上高くなったとき、冷水２次ポンプ２５の流量の合計値を大きくする。このとき、冷水１次ポンプ４ａ，４ｂの流量の合計値よりも冷水２次ポンプ２５の流量の合計値の方が大きくなれば、バイパス管１４にて逆流方向に還り冷水が流れてしまうことになるが、バイパス管１４を逆流する還り冷水の量が増加し、送水温偏差ΔＴｓが所定温度以上となれば、冷凍機運転制御処理部１７が冷凍機の運転台数を増加させる（増段する）ことになる。
【０１７０】
よって、設定した重要管理点の空調機において、（実際は、冷却上、とりわけ厳しい条件の下にあるとして定められた重要管理点が冷却される限り、重要管理点として指定されないものも含む全ての負荷機においての）冷却を確実に必要かつ充分に維持することが可能となる。
【０１７１】
本発明の他の実施の形態を説明する。
【０１７２】
図８に示す冷水循環システム７１は、基本的に図１の冷水循環システム１と同じ構成であり、３台の冷凍機３ａ〜３ｃを備える点、およびステップ１〜３の設定（冷凍機３ａ〜３ｃの割り付けの設定）が異なる。
【０１７３】
各冷凍機３ａ〜３ｃの前段部分には、冷凍機３ａ〜３ｃの冷却能力Ｃ1〜Ｃ3に比例した流量ｖ1〜ｖ3の固定流量型のポンプ４ａ〜４ｃがそれぞれ設けられている。また、各冷凍機３ａ〜３ｃには、各冷凍機３ａ〜３ｃを挟むように、熱源側出口センサ１２ａ〜１２ｃと熱源側入口温度センサ１３ａ〜１３ｃが設けられている。各冷凍機３ａ〜３ｃの設計定格温度差Ｔ1〜Ｔ3は、全て同じ設計定格温度差ΔＴd＝５℃である。
【０１７４】
また、冷水循環システム７１では、負荷側排出管４１ａ，４１ｂは負荷側排出メイン管４５を介して還りヘッダ２３に接続されており、空調機２ａ，２ｂから排出された還り冷水は、負荷側排出管４１ａ，４１ｂ、負荷側排出メイン管４５を介して還りヘッダ２３に排出されるようになっている。
【０１７５】
同様に、熱源側供給管４４ａ〜４４ｃは熱源側供給メイン管４６を介して還りヘッダ２３に接続されており、空調機２ａ〜２ｃから還りヘッダ２３に排出された還り冷水は、熱源側供給メイン管４６、熱源側供給管４４ａ〜４４ｃを介して冷凍機３ａ〜３ｃに供給されるようになっている。また、熱源側排出管４３ａ〜４３ｃは熱源側排出メイン管４７を介して第１送りヘッダ２４に接続されており、冷凍機３ａ〜３ｃから排出された送り冷水は、熱源側排出管４３ａ〜４３ｃ、熱源側排出メイン管４７を介して第１送りヘッダ２４に排出されるようになっている。
【０１７６】
負荷側供給管４２ａ，４２ｂは、負荷側供給メイン管４８を介して第２送りヘッダ２６に接続されており、第２送りヘッダ２６からの送り冷水は、負荷側供給メイン管４８、負荷側供給管４２ａ，４２ｂを介して、空調機２ａ，２ｂに供給されるようになっている。流量バランス調整用二方弁３０は、負荷側供給管４２ａ，４２ｂの負荷側供給メイン管４８側（上流側）の端部にそれぞれ設けられている。
【０１７７】
この冷水循環システム７１では、図９に示すように、制御装置１６には、負荷側温度センサ５ａ，５ｂで検出した吹出温度ｔc1，ｔc2、負荷側送り冷水温度センサ２８で検出した第２送りヘッダ２６での送り冷水の温度ｔs、負荷側還り冷水温度センサ２９で検出した還りヘッダ２３での還り冷水の温度ｔr、熱源側出口温度センサ１２ａ〜１２ｃで検出した送り冷水の温度ｔs1〜ｔs3、および熱源側入口温度センサ１３ａ〜１３ｃで検出した還り冷水の温度ｔr1〜ｔr3が入力される。
【０１７８】
図１０に示すように、ステップ１では、第１冷凍機３ａのみを動作させ、第２冷凍機３ｂ、第３冷凍機３ｃを停止することとする。つまり、ステップ１では、総流量Ｖ＝ｖ1となり、熱源側の総冷却能力は第１冷凍機３ａの冷却能力Ｃ1（３００ＲＴ）と等しくなる。
【０１７９】
ステップ２では、第１冷凍機３ａと第２冷凍機３ｂを動作させることとする。つまり、ステップ２では、総流量Ｖ＝ｖ1＋ｖ2となり、熱源側の総冷却能力は第１冷凍機３ａの冷却能力Ｃ1（３００ＲＴ）と第２冷凍機３ｂの冷却能力Ｃ2（４００ＲＴ）との和、すなわちＣ1＋Ｃ2＝７００ＲＴとなる。
【０１８０】
同様に、ステップ３では、第１冷凍機３ａ〜第３冷凍機３ｃを全て動作させることとする。つまり、ステップ３では、総流量Ｖ＝ｖ1＋ｖ2＋ｖ3となり、熱源側の総冷却能力は第１冷凍機３ａの冷却能力Ｃ1（３００ＲＴ）と第２冷凍機３ｂの冷却能力Ｃ2（４００ＲＴ）と第３冷凍機３ｃの冷却能力Ｃ3（５００ＲＴ）との和、すなわちＣ1＋Ｃ2＋Ｃ3＝１２００ＲＴとなる。
【０１８１】
つまり、本実施の形態では、ステップ１、ステップ２、ステップ３の順に冷凍機の運転台数を増加させ、熱源側の総冷却能力が増加するように各ステップ１〜３を設定している。
【０１８２】
次に、冷水循環システム７１における制御フローを説明する。なお、冷水２次ポンプ制御処理部３１による冷水２次ポンプ運転制御処理の制御フローは、図４で説明した冷水循環システム１における冷水２次ポンプ運転制御処理の制御フローと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１８３】
図１１に示すように、冷水循環システム７１における冷凍機運転制御処理の制御フローは、基本的に図５で説明した冷水循環システム１の冷凍機運転制御処理の制御フローと同じである。なお、冷水循環システム７１では、３台の冷凍機３ａ〜３ｃを備えているため、Ｓ２９で算出する熱源側平均温度差ΔＴhは、［数３］に示す式（１２）で与えられる。ここでは、冷凍機の台数が３台であるため、式（１２）におけるｎは３となる。なお、図１１では、図の簡略化のため、冷凍機３ａ〜３ｃに始動信号および停止信号を送信する部分の制御フローを省略している。
【０１８４】
【数３】
2011064438.tif 000005
【０１８５】
図１２に示すように、冷水循環システム７１における増段制御処理は、基本的に図６で説明した冷水循環システム１の増段制御処理と同じであるが、ステップ２からステップ３に増段するときの制御フロー（ステップ２からステップ３に増段するときの第１の増段条件、第２の増段条件に相当する部分の制御フロー）が異なる。なお、図１２では、図の簡略化のため、冷凍機３ａ〜３ｃに始動信号および停止信号を送信する部分の制御フロー、および第３の増段条件に相当する部分の制御フローを省略している。
【０１８６】
冷水循環システム７１では、Ｓ４１でステップ１でない（つまりステップ２）と判断された場合、増段制御処理部１８は、タイマ３をリセット・スタート（Ｓ５２）した後、［数４］に示す式（１３）で表される送水温偏差ΔＴsがΔＴsmax（ここでは１℃）以上であるか判断する（Ｓ６２）。ここでは、冷凍機の台数が３台であるため、式（１３）におけるｎは３となる（但し、ステップ２では第３冷凍機３ｃは停止しているためＣ3＝０となる）。
【０１８７】
【数４】
2011064438.tif 000006
【０１８８】
Ｓ６２でＹＥＳと判断された場合、タイマ３が５分以上であるか判断し（Ｓ５４）、５分未満であればＳ６２に戻り、５分以上であればＳ５９に進む。つまり、５分以上「ΔＴs≧１℃」の状態が持続したときに、第１の増段条件を満たしたとしてＳ５９に進む。
【０１８９】
Ｓ６２でＮＯと判断された場合、すなわち、第１の増段条件を満たさないと判断された場合、増段制御処理部１８は、タイマ５をリセット・スタート（Ｓ５５）した後、第１冷凍機３ａの送り冷水の温度ｔs1が所定温度ｔsmax（ここでは８℃）以上であるか（Ｓ６３）、第１冷凍機３ａにおける送り冷水の温度ｔs1と還り冷水の温度ｔr1との温度差ΔＴ1が所定温度ΔＴmax（ここでは５℃）以上であるかを判断する（Ｓ６４）。Ｓ６３，Ｓ６４で共にＹＥＳと判断された場合、Ｓ５８に進む。
【０１９０】
Ｓ６３あるいはＳ６４でＮＯと判断された場合、増段制御処理部１８は、第２冷凍機３ｂの送り冷水の温度ｔs2が所定温度ｔsmax（ここでは８℃）以上であるか（Ｓ６５）、第２冷凍機３ｂにおける送り冷水の温度ｔs2と還り冷水の温度ｔr2との温度差ΔＴ2が所定温度ΔＴmax（ここでは５℃）以上であるかを判断する（Ｓ６６）。Ｓ６５，Ｓ６６で共にＹＥＳと判断された場合、Ｓ５８に進む。Ｓ６５あるいはＳ６６でＮＯと判断された場合、増段制御処理を終了する。
【０１９１】
Ｓ５８では、タイマ５が５分以上であるか判断し、５分未満であればＳ６２に戻り、５分以上であれば、タイマ７をリセット・スタート（Ｓ５９）した後、ステップ２からステップ３に増段する（Ｓ６０）。
【０１９２】
つまり、冷水循環システム７１では、「ｔs1≧８℃」かつ「ΔＴ1≧５℃」の状態、あるいは、「ｔs2≧８℃」かつ「ΔＴ2≧５℃」の状態が５分以上持続されたときに、第２の増段条件を満たしたとして増段する。このように、動作中の冷凍機が複数あるときは、増段制御処理部１８は、動作中の冷凍機（ここでは冷凍機３ａ、３ｂ）のうち１台でも第２の増段条件を所定期間満たしていれば、増段を実行するようにしてもよい。
【０１９３】
図１３に示すように、冷水循環システム７１における減段制御処理は、Ｓ７３，Ｓ７９の減段条件においてステップ１〜３の総冷却能力が異なるのみで、基本的に図７で説明した冷水循環システム１の減段制御処理と同じである。なお、図１３では、図の簡略化のため、冷凍機３ａ〜３ｃに始動信号および停止信号を送信する部分の制御フローを省略している。
【０１９４】
上記実施の形態では、冷凍機の台数が２台、あるいは３台である場合を説明したが、これに限らず、冷凍機の台数は４台以上であってもよい。なお、動作中の冷凍機が３台以上ある場合、図１２の増段制御処理におけるステップ２からステップ３に増段するときの第２の増段条件に相当する部分の制御フローを、動作中の冷凍機の台数に応じた段数（図１２の制御フローでは、動作中の冷凍機が２台であるため、Ｓ６３，Ｓ６４で１段、Ｓ６５，Ｓ６６で１段と合計２段になっている）に変更することにより、動作中の冷凍機のうち１台でも第２の増段条件を所定期間満たしていれば増段を実行することが可能となる。
【０１９５】
また、上記実施の形態では、ステップの数を３とした場合を説明したが、これに限らず、ステップの数は任意に設定する事が可能である。
【０１９６】
上記実施の形態では、冷凍機運転制御処理部１７と負荷側制御処理部２０と冷水２次ポンプ運転制御処理部３１とを１つの制御装置１６に設けた場合を説明したが、それぞれ別個の制御装置に設けるようにしてもよい。例えば、負荷側制御処理部２０のみを別の制御装置に設ける場合、負荷側温度センサ５ａ，５ｂからの制御ライン２１を分岐して、各制御装置に接続するようにすればよい。
【０１９７】
また、上記実施の形態では、停電時処理について説明しなかったが、停電時に減段回数と現在のステップとを記憶部２２に記憶させ、復電時に停電前の状況を再現する停電時処理部を制御装置１６に備えるようにしてもよい。
【０１９８】
さらに、上記実施の形態では、最も総冷却能力が高いステップ（ステップ３）では増段制御処理を行わず、第１の増段条件、第２の増段条件を満たすか否かを判断しなかったが、最も総冷却能力が高いステップ（ステップ３）においても増段制御処理部１８にて第１の増段条件、第２の増段条件を満たすか判断し、第１の増段条件、第２の増段条件を満たす場合、管理者にメールなどで通知するようにしてもよい。これにより、冷凍機に負荷がかかり過ぎていることを管理者に通知し、負荷側の熱の発生量を減らす対応を取ることなどで冷凍機の故障を未然に防止することが可能となる。
【０１９９】
また、上記実施の形態では、増段制御処理部１８あるいは減段制御処理部１９におけるステップの移行順序を一定としたが、これに限定されない。つまり、ステップ１からステップ３に移行するようにしてもよい（これはステップ２に必須の冷凍機がメンテナンスで停止中であるときなどに起き得る）。なお、増段・減段は増台数・減台数を意味するのではなく、冷凍機の冷却能力の組合せによっては、増段であっても運転台数が減る場合もある。
【０２００】
さらに、上記実施の形態では、冷凍機として異なる冷却能力のものを用いたが、冷却能力が同じ冷凍機を複数用いるようにしてもよい。この場合、各冷凍機の動作・停止回数の偏りをなるべく少なくするために、使用する冷凍機をローテーションすることが望ましい。この場合、各ステップには冷凍機の運転台数のみを設定し、使用する冷凍機はローテーションで選択されるようにすればよい。
【０２０１】
また、ここでは冷水循環システム１の熱源機を冷凍機に限って説明したが、実際に利用できる設備としては、１台で冷水と温水の両方を発生させうる機器（冷温水発生機）の冷却機能を使っている場合や、冷水の利用温度域が高い設備の場合（たとえば、３０℃以上）などには冷水の製造に、いわゆる冷凍機を使用せず、冷却塔（クーリングタワー）などの、よりエネルギー消費が少ない冷水製造機器のみを使用する場合がある。このような冷水循環システムに関しても同様の制御手法が当てはまるものであり、そのような形態の変更は全て含むものとする。
【０２０２】
また、上記実施の形態では、負荷側送り冷水温度センサ２８を第２送りヘッダ２６に設けた場合を示したが、第１送りヘッダ２４に設けても、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【０２０３】
また、上記実施の形態では、複数の冷水２次ポンプ２５を第１送りヘッダ２４と第２送りヘッダ２６の間に設けたが、第２送りヘッダ２６を省略して、複数の冷水２次ポンプ２５を負荷側供給管４２ａ，４２ｂ毎に設ける構成としても、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。なお、この構成の場合、負荷側送り冷水温度センサ２８は、第１送りヘッダ２４に設ける。
【０２０４】
このように、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０２０５】
１  冷水循環システム
２ａ，２ｂ  空調機（負荷機）
３ａ，３ｂ  冷凍機（熱源機）
４ａ，４ｂ  冷水１次ポンプ
５ａ，５ｂ  負荷側温度センサ
６ａ，６ｂ  制御二方弁
１２ａ，１２ｂ  熱源側出口温度センサ
１３ａ，１３ｂ  熱源側入口温度センサ
１６  制御装置
１７  冷凍機運転制御処理部（熱源機運転制御処理部）
１８  増段制御処理部
１９  減段制御処理部
２０  負荷側制御処理部
２３  還りヘッダ（還り集合管）
２４  第１送りヘッダ（第１の送り集合管）
２５  冷水２次ポンプ（冷水加圧送水ポンプ）
２５ａ  動力インバータ（可変調整機構）
２６  第２送りヘッダ（第２の送り集合管）
２７  リリーフ弁
２８  負荷側送り冷水温度センサ
２９  負荷側還り冷水温度センサ
３０  流量バランス調整用二方弁
３１  冷水２次ポンプ運転制御処理部（冷水加圧送水ポンプ運転制御処理部）
【図１】
2011064438.tif 000009
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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