(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を熱源媒体によって凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させると共に該冷媒と熱媒とを熱交換する蒸発器と、を備えた熱源機の熱媒の流量を推定する熱媒流量推定装置であって、
前記圧縮機の吸込風量を反映した第１パラメータと、前記圧縮機のヘッドを反映した第２パラメータとで表示されたマップ上に、旋回失速となる旋回失速線、及び前記圧縮機が吸い込む冷媒の音速を示す複数の機械マッハ数線が示された空力特性マップを記憶した記憶手段と、
前記第２パラメータを算出し、前記空力特性マップから該第２パラメータ及び前記機械マッハ数線により特定される前記第１パラメータを算出する第１パラメータ算出手段と、
前記第１パラメータ算出手段によって算出された前記第１パラメータに応じた前記圧縮機の吸込風量に基づいて、前記蒸発器において冷媒と熱媒との間で交換される熱量を算出し、該熱量に基づいて熱媒の流量を算出する熱媒流量算出手段と、
を備えた熱媒流量推定装置。
【請求項２】
熱媒流量算出手段は、
前記第１パラメータ算出手段によって算出された前記第１パラメータに基づいた前記圧縮機の吸込風量、及び前記圧縮機に吸い込まれる冷媒の密度から、前記蒸発器を流れる冷媒の流量を算出し、
該算出した冷媒の流量、及び前記蒸発器の入口側のエンタルピと出口側のエンタルピの差から、前記蒸発器において冷媒と熱媒との間で交換される熱量を算出し、
該算出した熱量、及び熱媒が前記蒸発器へ流入出する温度の差に基づいて、熱媒の流量を算出する請求項１記載の熱媒流量推定装置。
【請求項３】
前記圧縮機は、回転数の制御が可能とされており、
前記記憶手段は、前記圧縮機の回転数に応じて異なる複数の前記空力特性マップを記憶し、
第１パラメータ算出手段は、前記圧縮機の回転数に対応した前記空力特性マップから前記第２パラメータに応じた前記第１パラメータを算出する請求項１又は請求項２記載の熱媒流量推定装置。
【請求項４】
前記圧縮機は、冷媒入口に冷媒流量を調節するベーンが備えられており、
前記記憶手段は、前記ベーンの開度に応じて異なる複数の前記空力特性マップを記憶し、
第１パラメータ算出手段は、前記ベーンの開度に対応した前記空力特性マップから前記第２パラメータに応じた前記第１パラメータを算出する請求項１又は請求項２記載の熱媒流量推定装置。
【請求項５】
前記凝縮器と前記蒸発器の間には、前記凝縮器内にある冷媒を前記蒸発器へと流すためのバイパス配管が設けられると共に、該バイパス配管を流れる冷媒の流量を調整するための弁が設けられ、
前記記憶手段は、前記弁の開度に応じて異なる複数の前記空力特性マップを記憶し、
第１パラメータ算出手段は、前記弁の開度に対応した前記空力特性マップから前記第２パラメータに応じた前記第１パラメータを算出する請求項１又は請求項２記載の熱媒流量推定装置。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮された冷媒を熱源媒体によって凝縮させる凝縮器と、
凝縮された冷媒を蒸発させると共に該冷媒と熱媒とを熱交換する蒸発器と、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の熱媒流量推定装置と、
を備えた熱源機。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を熱源媒体によって凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させると共に該冷媒と熱媒とを熱交換する蒸発器と、を備えた熱源機の熱媒の流量を推定する熱媒流量推定方法であって、
前記圧縮機の吸込風量を反映した第１パラメータと、前記圧縮機のヘッドを反映した第２パラメータとで表示されたマップ上に、旋回失速となる旋回失速線、及び前記圧縮機が吸い込む冷媒の音速を示す複数の機械マッハ数線が示された空力特性マップが記憶手段に予め記憶されており、前記第２パラメータを算出することによって、前記空力特性マップから該第２パラメータ及び前記機械マッハ数線により特定される前記第１パラメータを算出する第１工程と、
前記第１工程によって算出された前記第１パラメータに応じた前記圧縮機の吸込風量に基づいて、前記蒸発器において冷媒と熱媒との間で交換される熱量を算出し、該熱量に基づいて熱媒の流量を算出する第２工程と、
を含む熱媒流量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒流量推定装置、熱源機、及び熱媒流量推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱源機、例えば冷凍機を設計値で運転させるためには、蒸発器へ流入する熱媒（冷水）の流量の管理が必要であるが、流量を計測する流量計は高価である、部品点数を少なくする等の理由により、熱媒の流量を計測するための流量計が冷凍機に設置されない場合がある。
【０００３】
そこで、流量を計測する技術として、特許文献１には、冷水出口温度、冷水入口温度及び冷水流量の計測値に基づいて冷凍負荷を算出し、冷却水入口温度及び冷凍負荷に基づいて熱交換係数を算出し、センサー群から送られてくる計測値と熱交換係数から冷却水流量を算出し、出力する冷却水流量推定方式が記載されている。
また、特許文献２には、複数の空気調和機に対して、個々の空気調和機の冷温水入口出口間の差圧を計測する複数の差圧センサーと全体の冷温水流量を計測する流量センサーを備え、冷房運転前にバルブ切換え等により一つの差圧センサーのみ動作する流路を作って流量と差圧の関係を求めておき、冷房運転時には該差圧センサーにより冷温水の流量を求め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】特開平７−９１７６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、冷却水流量を算出するために、冷水流量を計測する流量計を用いている。また、特許文献２に記載の技術では、個々の空気調和機の冷温水の流量を計測するために、全体の冷温水の流量を計測する流量センサー及び複数の差圧センサーを用いている。
上記のように、特許文献１，２に記載の技術では、所定の流体の流量を算出するために、他の流体の流量を計測する流量計を用いたり、他の流体の差圧を計測する差圧計を用いたりしているため、低コストで流体の流量を把握することができない。
【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、流量計を用いることなく、熱媒の流量を算出することができる熱媒流量推定装置、熱源機、及び熱媒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、本発明の熱媒流量推定装置、熱源機、及び熱媒流量推定方法は以下の手段を採用する。
【０００８】
すなわち、本発明に係る熱媒流量推定装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を熱源媒体によって凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させると共に該冷媒と熱媒とを熱交換する蒸発器と、を備えた熱源機の熱媒の流量を推定する熱媒流量推定装置であって、前記圧縮機の吸込風量を反映した第１パラメータと、前記圧縮機のヘッドを反映した第２パラメータとで表示されたマップ上に、旋回失速となる旋回失速線、及び前記圧縮機が吸い込む冷媒の音速を示す複数の機械マッハ数線が示された空力特性マップを記憶した記憶手段と、前記第２パラメータを算出し、前記空力特性マップから該第２パラメータ及び前記機械マッハ数線により特定される前記第１パラメータを算出する第１パラメータ算出手段と、前記第１パラメータ算出手段によって算出された前記第１パラメータに応じた前記圧縮機の吸込風量に基づいて、前記蒸発器において冷媒と熱媒との間で交換される熱量を算出し、該熱量に基づいて熱媒の流量を算出する熱媒流量算出手段と、を備える。
【０００９】
本発明によれば、熱媒流量推定装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を熱源媒体によって凝縮させる凝縮器と、を備えた熱源機の熱媒の流量を推定する装置である。
【００１０】
熱媒流量推定装置が備える記憶手段には、圧縮機の吸込風量を反映した第１パラメータと、圧縮機のヘッドを反映した第２パラメータとで表示されたマップ上に、旋回失速となる旋回失速線、及び前記圧縮機が吸い込む冷媒の音速を示す複数の機械マッハ数線が示された空力特性マップが記憶されている。なお、空力特性マップは、予め圧縮機の運転試験を綿密に行うことによって作成されるものである。
第２パラメータ及び機械マッハ数は、圧縮機の運転状態に対応した値であり、第１パラメータは、第２パラメータ及び機械マッハ数で特定できるため、第２パラメータ及び機械マッハ数（圧縮機が吸い込む冷媒の音速）を算出することで、第１パラメータ、すなわち圧縮機の吸込風量の算出が可能である。なお、第２パラメータ及び冷媒の音速は、蒸発器内の圧力や凝縮器内の圧力から算出できる。
【００１１】
そこで、第１パラメータ算出手段によって、まず第２パラメータが算出され、空力特性マップから該第２パラメータ及び機械マッハ数線により特定される第１パラメータが算出される。
そして、熱媒流量算出手段によって、第１パラメータ算出手段で算出された第１パラメータに応じた圧縮機の吸込風量に基づいて、蒸発器において冷媒と熱媒との間で交換される熱量が算出され、該熱量に基づいて熱媒の流量が算出される。すなわち、熱媒流量算出手段によって、蒸発器における冷媒と熱媒との熱バランスにより熱媒の流量が算出される。
【００１２】
このように、本発明は、空力特性マップに基づいて算出した圧縮機の吸込風量を用いて、蒸発器で交換される熱量を算出し、該熱量から熱媒の流量を算出するので、流量計を用いることなく、熱媒の流量を算出することができる。
【００１３】
また、本発明の熱媒流量推定装置は、熱媒流量算出手段が、前記第１パラメータ算出手段によって算出された前記第１パラメータに基づいた前記圧縮機の吸込風量、及び前記圧縮機に吸い込まれる冷媒の密度から、前記蒸発器を流れる冷媒の流量を算出し、該算出した冷媒の流量、及び前記蒸発器の入口側のエンタルピと出口側のエンタルピの差から、前記蒸発器において冷媒と熱媒との間で交換される熱量を算出し、該算出した熱量、及び熱媒が前記蒸発器へ流入出する温度の差に基づいて、熱媒の流量を算出してもよい。
本発明によれば、冷媒や熱媒の圧力や温度を計測する計測器による計測結果等を用いて、容易に熱媒の流量を算出できる。
【００１４】
また、本発明の熱媒流量推定装置は、前記圧縮機には、回転数の制御が可能とされており、前記記憶手段が、前記圧縮機の回転数に応じて異なる複数の前記空力特性マップを記憶し、第１パラメータ算出手段が、前記圧縮機の回転数に対応した前記空力特性マップから前記第２パラメータに応じた前記第１パラメータを算出してもよい。
本発明によれば、圧縮機の回転数に対応した空力特性マップから第２パラメータに応じた第１パラメータを算出するので、熱媒の流量をより精度高く算出できる。
【００１５】
また、本発明の熱媒流量推定装置は、前記圧縮機には、冷媒入口に冷媒流量を調節するベーンが備えられており、前記記憶手段が、前記ベーンの開度に応じて異なる複数の前記空力特性マップを記憶し、第１パラメータ算出手段が、前記ベーンの開度に対応した前記空力特性マップから前記第２パラメータに応じた前記第１パラメータを算出してもよい。
本発明によれば、圧縮機の冷媒入口に設けられたベーンの開度に対応した空力特性マップから第２パラメータに応じた第１パラメータを算出するので、熱媒の流量をより精度高く算出できる。
【００１６】
また、本発明の熱媒流量推定装置は、前記凝縮器と前記蒸発器の間には、前記凝縮器内にある冷媒を前記蒸発器へと流すためのバイパス配管が設けられると共に、該バイパス配管を流れる冷媒の流量を調整するための弁が設けられ、前記記憶手段が、前記弁の開度に応じて異なる複数の前記空力特性マップを記憶し、第１パラメータ算出手段が、前記弁の開度に対応した前記空力特性マップから前記第２パラメータに応じた前記第１パラメータを算出してもよい。
本発明によれば、凝縮器と蒸発器とをバイパスするバイパス配管に設けられた弁の開度に対応した空力特性マップから第２パラメータに応じた第１パラメータを算出するので、熱媒の流量をより精度高く算出できる。
【００１７】
また、本発明に係る熱源機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を熱源媒体によって凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させると共に該冷媒と熱媒とを熱交換する蒸発器と、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の熱媒流量推定装置と、を備える。
【００１８】
また、本発明に係る熱媒流量推定方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を熱源媒体によって凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させると共に該冷媒と熱媒とを熱交換する蒸発器と、を備えた熱源機の熱媒の流量を推定する熱媒流量推定方法であって、前記圧縮機の吸込風量を反映した第１パラメータと、前記圧縮機のヘッドを反映した第２パラメータとで表示されたマップ上に、旋回失速となる旋回失速線、及び前記圧縮機が吸い込む冷媒の音速を示す複数の機械マッハ数線が示された空力特性マップが記憶手段に予め記憶されており、前記第２パラメータを算出することによって、前記空力特性マップから該第２パラメータ及び前記機械マッハ数線により特定される前記第１パラメータを算出する第１工程と、前記第１工程によって算出された前記第１パラメータに応じた前記圧縮機の吸込風量に基づいて、前記蒸発器において冷媒と熱媒との間で交換される熱量を算出し、該熱量に基づいて熱媒の流量を算出する第２工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、流量計を用いることなく、熱媒の流量を算出することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態である圧縮機を備えたターボ冷凍機を示した概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る空力特性マップを示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る冷水流量推算プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る熱媒流量推定装置、熱源機、及び熱媒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。
【００２２】
〔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。
【００２３】
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、冷媒を圧縮する圧縮機１２と、圧縮機１２によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を熱源媒体（冷却水）によって凝縮する凝縮器１４と、凝縮器１４にて凝縮された液相の冷媒（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と共に該冷媒と熱媒（冷水）とを熱交換する蒸発器２４を備えている。
【００２４】
圧縮機１２は、遠心式の２段圧縮機であり、電源１１からの入力周波数を変更するインバータ１３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。圧縮機１２の冷媒吸入口には、吸入冷媒流量を制御する入口ベーン（ＩＧＶ）３２が設けられており、圧縮機１２の容量制御が可能となっている。また、圧縮機１２は、吸い込む冷媒の温度（以下、「圧縮機吸込温度Ｔｓ」という。）を計測するための吸込温度センサー１７、吸い込む冷媒の圧力（以下、「圧縮機吸込圧力Ｐｓ」という。）を計測するための吸込圧力センサー１９が設けられている。吸込温度センサー１７及び吸込圧力センサー１９の出力は、制御装置３０に入力される。
【００２５】
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。
【００２６】
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。冷却伝熱管３４の冷却水の出口（温水出口）には、温水出口温度センサー５４が設けられている。温水出口温度センサー５４の出力は、制御装置３０に入力される。
【００２７】
また、熱交換器である蒸発器２４には、蒸発器２４内の圧力である蒸発器圧力Ｐｅを計測する圧力センサー６０が設けられている。この圧力センサー６０の出力は、制御装置３０に入力される。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冷水を冷却するための冷水伝熱管３６が挿通されている。なお、蒸発器２４よりも上流側の冷水伝熱管３６には、蒸発器２４内へ流入する冷水の入口温度Ｔｏを計測する冷水入口温度センサー６４が設けられている。蒸発器２４よりも下流側の冷水出口ノズルには、蒸発器２４から流出した冷水の出口温度Ｔｉを計測する冷水出口温度センサー６２が設けられている。冷水入口温度センサー６４及び冷水出口温度センサー６２の出力は、制御装置３０に入力される。
【００２８】
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（以下、「ＨＧＢＰ］という。）配管３８が設けられている。そして、ＨＧＢＰ配管３８には、ＨＧＢＰ配管３８内を流れる冷媒の流量を制御するためのＨＧＢＰ弁４０が設けられている。ＨＧＢＰ弁４０によってＨＧＢＰ流量を調整することにより、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。
【００２９】
制御装置３０は、ターボ冷凍機１０の全体の制御を司り、回転数制御部３０ａ、冷水流量推算部３０ｂ、及び膨張弁開度制御部３０ｃを備える。
回転数制御部３０ａは、ターボ冷凍機１０各部における状態量（圧力、温度等）に基づいて、電動モータ２８の指示回転数に応じた指示周波数をインバータ１３に出力する。
冷水流量推算部３０ｂは、冷水流量を算出し、該算出結果を膨張弁開度制御部３０ｃへ出力する。
膨張弁開度制御部３０ｃは、ターボ冷凍機１０各部の状態量（圧力、温度等）及び冷水流量推算部３０ｂから入力された冷水流量に基づいて、膨張弁開度指令値を生成し、該膨張弁開度指令値を高圧膨張弁１８及び低圧膨張弁２０へ送信することによって、高圧膨張弁１８及び低圧膨張弁２０の開度を制御する。
さらに、制御装置３０は、入口ベーン３２の開度、ＨＧＢＰ弁４０の開度等、ターボ冷凍機１０の制御に必要な各種機器も制御する。
【００３０】
ここで、ターボ冷凍機１０の冷凍能力Ｑは、蒸発器２４を流れる冷水の入口温度Ｔｏ及び出口温度Ｔｉ並びに冷水流量Ｇｗに基づいて得られる。具体的には、下式（１）のように、冷水の出入口温度差（Ｔｉ−Ｔｏ）に冷水流量Ｇｗ[kg/s]及び冷水比熱ｃｐ[kJ/(kg・℃)]を乗じて、冷凍能力Ｑが得られる。
【数１】
0005812653.tif 000002
この冷凍能力Ｑと、圧縮機１２の出入口における冷媒ガスのエンタルピ差Δｈとに基づいて、次式（２）により、蒸発器２４を流れる冷媒の流量である蒸発器冷媒流量Ｇｅが得られる。
【数２】
0005812653.tif 000003
ここで、ｋは定数である。
そして、蒸発器冷媒流量Ｇｅと、飽和ガスの比体積Ｖ（Ｔｅ）[m3/kg]と、圧縮機１２の羽根車の外径Ｄ[m]と、蒸発器圧力Ｐｅから算出される飽和温度Ｔｅにおける吸込冷媒音速ａ（Ｔｅ）[m/s]とに基づいて、次式（３）により、流量変数θが得られる。この流量変数は、圧縮機１２の吸込風量を反映した無次元数である。
【数３】
0005812653.tif 000004
このように、流量変数θは、冷凍能力Ｑおよび蒸発器圧力Ｐｅから得られるものである。
【００３１】
圧力変数Ωは、圧縮機１２のヘッドを反映した無次元数であり、凝縮器圧力Ｐｃ、蒸発器圧力Ｐｅ及び蒸発器圧力Ｐｅから算出される飽和温度Ｔｅから得られる冷媒ガスのエンタルピ差Δｈ（Ｔｅ）と、蒸発器２４の蒸発器圧力Ｐｅから算出される飽和温度Ｔｅにおける吸込冷媒音速ａ（Ｔｅ）とから、次式（４）により得られる。
【数４】
0005812653.tif 000005
このように、圧力変数Ωは、凝縮器圧力Ｐｃ、蒸発器圧力Ｐｅから得られるものであり、羽根車の周速と無関係に得られる。
以上の流量変数θ及び圧力変数Ωによって、圧縮機１２の現在の運転状態が推定される。
【００３２】
制御装置３０が有する記憶部３６は、圧縮機１２の空力特性マップ４２を備えている。この空力特性マップ４２は、予め圧縮機１２の運転試験を綿密に行うことで作成されるものであり、圧力変数Ωに対する流量変数θのマップ上に、圧縮機１２が旋回失速を起こす旋回失速線Ｌが示されたものである。例えば、図２に示すような空力特性マップ４２が得られる。この空力特性マップ４２において、旋回失速線Ｌよりも下側の領域は、旋回失速やサージングを起こさない安定領域Ｓとされ、旋回失速線Ｌよりも上側の領域は、旋回失速やサージングを起こす不安定領域ＮＳとされる。本実施形態において、この空力特性マップ４２は、入口ベーン３２の開度が最大開度である１００％のもの（最大開度時マップ）である。
【００３３】
また、空力特性マップ４２には、機械マッハ数（圧縮機１２が吸い込む冷媒の音速である吸込冷媒音速）を示す複数の機械マッハ数線Ｍが示されている。各機械マッハ数線は同一の値の機械マッハ数を示し、上方に行くに従い機械マッハ数は大きくなる。
そして、流量変数θは、圧力変数Ω及び機械マッハ数で特定されるため、圧力変数Ω及び機械マッハ数を算出することで、流量変数θ、すなわち（３）式を変形することで圧縮機１２の吸込風量の算出が可能である。
【００３４】
ここで、本第１実施形態に係るターボ冷凍機１０は、流量を計測する流量センサーは高価である、部品点数を少なくする等の理由により、冷水や冷却水の流量を計測する流量センサーを備えていない。しかしながら、冷凍機を設計値で運転させるためには、冷水の流量の管理が必要である。
【００３５】
そこで、本第１実施形態に係るターボ冷凍機１０は、圧力変数Ωを算出し、空力特性マップから圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出し、算出した流量変数θに応じた圧縮機１２の吸込風量に基づいて、蒸発器２４において冷媒と冷水との間で交換される熱量を算出し、該熱量に基づいて冷水の流量を算出する冷水流量推算処理を行う。
すなわち、冷水流量推算処理は、圧縮機１２の運転状態に対応した流量変数θを算出し、流量変数θから算出される圧縮機１２の吸込み風量に基づいた熱量を用いて、蒸発器２４における冷媒と冷水との熱バランスにより冷水の流量を算出する。
【００３６】
図３は、冷水流量推算処理を行う場合に、制御装置３０が備える冷水流量推算部３０ｂによって実行される冷水流量推算プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、冷水流量推算プログラムは冷水流量推算部３０ｂが備える記憶部の所定領域に予め記憶されている。なお、本プログラムは、例えば、所定時間間隔毎に実行される。
【００３７】
まず、ステップ１００では、吸込冷媒音速ａ（Ｔｅ）、圧力変数Ω、及び吸込冷媒密度ρを算出する。
吸込冷媒音速ａ（Ｔｅ）は、上述したように蒸発器圧力Ｐｅから算出される飽和温度Ｔｅに基づいて算出され、圧力変数Ωは、（４）式に基づいて算出される。吸込冷媒密度ρは、圧縮機１２に設けられた吸込温度センサー１７で計測された圧縮機吸込温度Ｔｓと吸込圧力センサー１９で計測された圧縮機吸込圧力Ｐｓとから算出される。
【００３８】
次のステップ１０２では、算出した圧力変数Ω及び吸込冷媒音速ａ（Ｔｅ）に対応した流量変数θを空力特性マップ４２から算出する。すなわち、ステップ１００，ステップ１０２によって、圧縮機１２の運転状態に対応した流量変数θが算出される。
【００３９】
次のステップ１０４では、蒸発器冷媒流量Ｇｅを下記（５）式によって算出する。
【数５】
0005812653.tif 000006
ここで、Ｑｓは、圧縮機１２の吸込風量[m3/s]である。
そして、吸込風量Ｑｓは、ステップ１０２で算出した流量変数θを用いて下記（６）式から算出される。なお、下記（６）式は、吸込風量Ｑｓを算出するために（３）式を変形した式であり、吸込冷媒音速ａ（Ｔｅ）はステップ１００で算出され、圧縮機１２の羽根車の外径Ｄは圧縮機１２の設計値から求められる。
【数６】
0005812653.tif 000007
【００４０】
次のステップ１０６では、蒸発器２４の入口側のエンタルピｈｅｉ及び蒸発器２４の出口側のエンタルピｈｅｏを算出する。
【００４１】
次のステップ１０８では、蒸発器２４において冷水と冷媒との間で交換される熱量である蒸発器交換熱量Ｑｅ[kW(=kJ/sec)]を下記（７）式から算出する。
【数７】
0005812653.tif 000008
【００４２】
次のステップ１１０では、冷水流量Ｇｗを算出し、本プログラムを終了する。
【数８】
0005812653.tif 000009
【００４３】
このように、ステップ１０４からステップ１１０によって、蒸発器２４における冷媒と冷水との熱バランスにより冷水流量が算出される。
【００４４】
そして、冷水流量推算部３０ｂは、算出した冷水流量Ｇｗを膨張弁開度制御部３０ｃへ出力し、膨張弁開度制御部３０ｃは、ターボ冷凍機１０各部の状態量（圧力、温度等）及び冷水流量推算部３０ｂから入力された冷水流量に基づいて、膨張弁開度指令値を生成する。
【００４５】
以上説明したように、本第１実施形態に係る制御装置３０は、圧縮機１２の吸込風量を反映した流量変数θと、圧縮機１２のヘッドを反映した圧力変数Ωとで表示されたマップ上に、旋回失速となる旋回失速線、及び圧縮機１２が吸い込む冷媒の音速を示す複数の機械マッハ数線が示された空力特性マップ４２を記憶した記憶部３６を備え、冷水流量推算部３０ｂによって、圧力変数Ωを算出し、空力特性マップ４２から圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出し、算出した流量変数θに応じた圧縮機１２の吸込風量に基づいて、蒸発器２４において冷媒と冷水との間で交換される熱量を算出し、該熱量に基づいて冷水の流量を算出する。
従って、本第１実施形態に係る制御装置３０は、流量計を用いることなく、冷水の流量を算出することができる。
【００４６】
また、冷水流量推算部３０ｂは、算出した流量変数θに基づいた圧縮機１２の吸込風量、及び圧縮機１２に吸い込まれる冷媒の密度から、蒸発器２４を流れる冷媒の流量を算出し、算出した冷媒の流量、及び蒸発器２４の入口側のエンタルピと出口側のエンタルピの差から、蒸発器２４において冷媒と冷水との間で交換される熱量を算出し、算出した熱量、及び冷水が蒸発器２４へ流入出する温度の差に基づいて、冷水の流量を算出する。
従って、本第１実施形態に係る制御装置３０は、冷媒や冷水の圧力や温度を計測する計測器による計測結果等を用いて、容易に冷水の流量を算出できる。
【００４７】
〔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。
【００４８】
本第２実施形態に係るターボ冷凍機１０の構成は、図１に示す第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。
【００４９】
ただし、本第２実施形態に係る記憶部３６は、インバータ１３から電動モータ２８に送られる指示周波数を制御することによって、圧縮機１２の回転数が制御可能とされていることから、圧縮機１２の回転数に応じて異なる複数の空力特性マップ４２を記憶している。
なお、本第２実施形態に係る空力特性マップ４２は、圧縮機１２の回転数が高いほど、同じ圧力変数に対する流量変数が大きくなるように表わされている。
【００５０】
そして、本第２実施形態では、冷水流量推算プログラムのステップ１０２において、圧縮機１２の回転数（指示周波数）に対応した空力特性マップ４２を記憶部３６から選択し、選択した空力特性マップ４２から圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出する。
以上のように、本第２実施形態に係る制御装置３０は、圧縮機１２の回転数に対応した空力特性マップ４２から圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出するので、冷水の流量をより精度高く算出できる。
【００５１】
〔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。
【００５２】
本第３実施形態に係るターボ冷凍機１０の構成は、図１に示す第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。
【００５３】
ただし、本第３実施形態に係る記憶部３６は、ターボ冷凍機１０が入口ベーン３２を備えていることから、入口ベーン３２の開度に応じて異なる複数の空力特性マップ４２を記憶している。
なお、本第３実施形態に係る空力特性マップ４２は、入口ベーン３２の開度が大きいほど、同じ圧力変数に対する流量変数が大きくなるように表わされている。
【００５４】
そして、本第３実施形態では、冷水流量推算プログラムのステップ１０２において、入口ベーン３２の開度に対応した空力特性マップ４２を記憶部３６から選択し、選択した空力特性マップ４２から圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出する。
以上のように、本第３実施形態に係る制御装置３０は、入口ベーン３２の開度に対応した空力特性マップ４２から圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出するので、冷水の流量をより精度高く算出できる。
【００５５】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について説明する。
【００５６】
本第４実施形態に係るターボ冷凍機１０の構成は、図１に示す第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。
【００５７】
ただし、本第４実施形態に係る記憶部３６は、ターボ冷凍機１０がＨＧＢＰ配管３８と共にＨＧＢＰ弁４０を備えていることから、ＨＧＢＰ弁４０の開度に応じて異なる複数の空力特性マップ４２を記憶している。
なお、本第４実施形態に係る空力特性マップ４２は、ＨＧＢＰ弁４０の開度が大きいほど、同じ圧力変数に対する流量変数が大きくなるように表わされている。
【００５８】
そして、本第４実施形態では、冷水流量推算プログラムのステップ１０２において、ＨＧＢＰ弁４０の開度に対応した空力特性マップ４２を記憶部３６から選択し、選択した空力特性マップ４２から圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出する。
以上のように、本第４実施形態に係る制御装置３０は、ＨＧＢＰ弁４０の開度に対応した空力特性マップ４２から圧力変数Ωに応じた流量変数θを算出するので、冷水の流量をより精度高く算出できる。
【００５９】
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。
【００６０】
また、上記各実施形態では、凝縮器１４に挿通される冷却伝熱管３４内を流れる熱源媒体を冷却水とする形態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、熱源媒体を気体（外気）とし、凝縮器を空気熱交換器とする形態としてもよい。
【００６１】
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。
【００６２】
また、上記各実施形態では、ターボ冷凍機１０を、遠心圧縮機を用いる形態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、他の圧縮形式であっても適用することができ、例えばスクリュー圧縮機を用いたスクリューヒートポンプであってもよい。
【００６３】
また、上記各実施形態で説明した冷水流量推算プログラムの処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０    ターボ冷凍機
１２    圧縮機
１４    凝縮器
２４    蒸発器
３２    入口ベーン
３０    制御装置
３０ｂ  冷水流量推算部
３６    記憶部
３８    ＨＧＢＰ配管
４０    ＨＧＢＰ弁
【図１】
0005812653.tif 000010
【図２】
0005812653.tif 000011
【図３】
0005812653.tif 000012