(57)【要約】【課題】  運転コストや設備コストの高騰を招くことなく、且つ、海水温度等の環境条件や冷凍機の運転条件に影響されることなく、吐出コンデンサ３において冷熱媒の全量が凝縮されるように、冷凍機を常時安定的に制御する。【解決手段】  圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力を取得する手段７−１と、前記の冷熱媒の吐出圧力に基づいて、吐出コンデンサ３において冷熱媒を凝縮させるための理論凝縮温度を算出する手段７−２と、吐出コンデンサ３による冷熱媒の凝縮後の実温度を取得する手段７−３と、前記の凝縮後の冷熱媒の実温度が、算出された冷熱媒の理論凝縮温度よりも低い値となるように、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力を調整する手段７−４とを備える。【選択図】  図１
2005226916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷熱媒ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷熱媒ガスを凝縮する吐出コンデンサと、吐出コンデンサにより凝縮された冷熱媒を膨張させることにより冷熱媒を冷却し、冷却された冷媒を用いて熱交換を行なうことにより対象を冷却する熱交換部とを備えて構成された冷凍機において、吐出コンデンサにおける冷熱媒ガスの吹き抜けを防止すべく冷凍機を制御するシステムであって、
圧縮機による冷熱媒の吐出圧力を取得する吐出圧力取得手段と、
該吐出圧力取得手段により取得される冷熱媒の吐出圧力に基づいて、吐出コンデンサにおいて冷熱媒を凝縮させるための理論凝縮温度を算出する理論凝縮温度算出手段と、
吐出コンデンサによる冷熱媒の凝縮後の実温度を取得する凝縮後実温度取得手段と、
該凝縮後実温度取得手段により取得される凝縮後の冷熱媒の実温度が、該理論凝縮温度算出手段により算出される冷熱媒の理論凝縮温度よりも低い値となるように、圧縮機による冷熱媒の吐出圧力を調整する吐出圧力調整手段とを備える
ことを特徴とする、冷凍機の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種の化学プラント等において用いられる冷凍機の制御システムに関する。詳しくは、冷熱媒ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷熱媒ガスを凝縮する吐出コンデンサと、吐出コンデンサにより凝縮された冷熱媒を膨張させることにより冷熱媒を冷却し、冷却された冷媒を用いて熱交換を行なうことにより対象を冷却する熱交換部とを備えて構成された冷凍機において、吐出コンデンサにおける冷熱媒ガスの吹き抜けを防止すべく冷凍機を制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の化学プラントでは、原料やその分解物を蒸留して得られるガス等を冷却するために、冷凍機が用いられている。
【０００３】
以下、化学プラントの一種であるエチレン製造プラントを例に挙げて、本発明の背景となる従来技術について説明する。但し、本発明の適用対象範囲は、この例に限定されるものではない。
エチレン製造プラントの典型的な構成の例としては、ナフサ等の原料を分解炉にて熱分解する工程（分解工程）と、得られた分解ガスを急冷・精留する工程（急冷工程）と、急冷・精留された分解ガスを圧縮する工程（圧縮工程）と、圧縮された分解ガスを各成分に分離・精製し、主成分となるエチレン、プロピレン等を得る工程（精製工程）とを備えた構成が挙げられる。
【０００４】
これら一連の工程の様々な箇所において、冷熱が必要とされる。
例えば、精製工程においては、蒸留塔の塔頂ガスを冷却する必要があり、そのため、エチレンを冷熱媒としたエチレン冷凍機、プロピレンを冷熱媒としたプロピレン冷凍機等の、各種の冷凍機が設けられており、各蒸留塔の塔頂コンデンサの必要冷熱レベルに応じて、エチレン冷熱媒又はプロピレン冷熱媒を使用して冷却を行なっている。
以下、これら冷凍機の構成について、より具体的に説明する。
【０００５】
図２は、エチレン製造プラントの精製工程において用いられる、一般的な多段式の冷凍機（プロピレン冷凍機）の構成の一例を模式的に示す図である。図２のプロピレン冷凍機１０は、多段（図では４段）式の圧縮機２０と、吐出コンデンサ（吐出凝縮器）３０と、多数（図では７つ）のバルブ４１〜４７及び熱交換器５１〜５６と、複数（図では４つ）のドラム（気液分離器）６１〜６４とを備えている。
【０００６】
冷熱媒は、多段圧縮機２０において圧縮され、各段の吐出口から吐出される。
多段圧縮機２０の４段吐出の冷熱媒は、吐出コンデンサ３０にて凝縮され、全量液化される。なお、吐出コンデンサ３０は、冷媒Ｂを用いて熱交換を行なうことにより、冷熱媒を冷却してこれを凝縮するものである。
一般的に、吐出コンデンサの冷媒としては、海水や再冷水、或いは、温度が一定になるよう調整された水やその他の冷媒（以下「調整冷媒」という。）が用いられる。これらの冷媒のうちどれを用いるかは、各冷媒の以下の特性を踏まえた上で、様々な条件に応じて選択される。
海水は、環境条件等の変化により年間・日間でその温度が大きく変動する。また、再冷水も、海水ほどではないが、環境条件やプラントの運転条件等の変化により年間・日間でその温度が変動する。このため、海水や再冷水は温度調節が難しく、大量に使用する必要がある。しかし、海水や再冷水は、調整冷媒と比較して遥かにコストが安いという利点を有する。
一方、調整冷媒は、コストはかかるものの、環境条件等の変化による影響を受けず温度が安定しており、またそのために、使用量が少なくて済むという利点を有する。また、冷却すべき温度が低い場合には、水を用いて冷却することができないため、水以外の調整冷媒が用いられる（例えば、エチレン冷凍機の冷媒であるエチレンを冷却する場合には、プロピレンが用いられる）。
以下、特に断り書きの無い場合には、吐出コンデンサ３０の冷媒Ｂとして海水や再冷水を使用する場合を前提として話を進める。
【０００７】
吐出コンデンサ３０で凝縮された冷熱媒は、バルブ４１において膨張することにより冷却された上で、熱交換器５１において外部の各種の冷却対象と熱交換を行ない、この対象を冷却すると共に自らは蒸発する。熱交換後の冷熱媒は、４段ドラム６１へ回収される。なお、吐出コンデンサ３０で凝縮された冷熱媒の一部は直接、４段ドラム６１に送られる。この流量は、バルブ４７を通じて調整される。
【０００８】
４段ドラム６１において回収された冷熱媒は、ガスと液とに分離される。
４段ドラム６１で分離された冷熱媒ガスの一部は、多段圧縮機２０の３段吐出の冷熱媒ガスとともに、多段圧縮機２０の４段吸込に回収され、その他の冷熱媒ガスは、熱交換器５２において外部の各種の加熱対象と熱交換を行ない、この対象を加熱するとともに自らは凝縮する。熱交換後の冷熱媒は、バルブ４２によって３段ドラム６２へ回収される。
一方、４段ドラム６１で分離された冷熱媒液は、バルブ４３において膨張することにより冷却された上で、熱交換器５３において外部の各種の冷却対象と熱交換を行ない、この対象を冷却するとともに自らは蒸発する。熱交換後の冷熱媒は、３段ドラム６２へ回収される。
【０００９】
３段ドラム６２において回収された冷熱媒は、ガスと液とに分離される。
３段ドラム６２で分離された冷熱媒ガスは、多段圧縮機２０の２段吐出の冷熱媒ガスの一部と合流した後、熱交換器５４において外部の各種の加熱対象と熱交換を行ない、この対象を加熱するとともに自らは凝縮する。使用後の冷熱媒は、バルブ４４によって２段ドラム６３へと回収される。
一方、３段ドラム６２で分離された冷熱媒液は、バルブ４５において膨張することにより冷却された上で、熱交換器５５において外部の各種の冷却対象と熱交換を行ない、この対象を冷却するとともに自らは蒸発する。熱交換後の冷熱媒は、２段ドラム６３へと回収される。
【００１０】
２段ドラム６３において回収された冷熱媒は、ガスと液とに分離される。分離された冷熱媒ガスは、多段圧縮機２０の２段吸込に回収される。一方、分離された冷熱媒液は、バルブ４６において膨張することにより冷却された上で、熱交換器５６において外部の各種の冷却対象と熱交換を行ない、この対象を冷却するとともに自らは蒸発する。熱交換後の冷熱媒は、１段ドラム６４へと回収される。
【００１１】
１段ドラム６４において回収された冷熱媒ガスは多段圧縮機２０の１段吸込に回収される。
以上のように、図２の多段プロピレン冷凍機１０は、冷熱媒の圧縮、凝縮、膨張・蒸発（熱交換により相手を冷却）、凝縮（熱交換により相手を加熱）・・・等を繰り返すことにより、エチレン製造プラントにて必要な冷熱を作り出している。
【００１２】
なお、図には示されていないが、各段のドラムの間には流量調整可能な冷熱媒経路が設けられており、必要に応じて高圧段のドラムから低圧段のドラムに冷熱媒液を送ることにより、冷熱媒の液量のバランスを保つことができるようになっている。また、各段のドラムと多段圧縮機２０の各段の吸込との間の冷媒経路は、冷媒ガスが両方向に流通できるようになっており、多段圧縮機２０各段の吸込量によって冷媒ガスの流通方向及び流通量を調整することにより、冷熱媒のガス量のバランスを保つことができるようになっている。
【００１３】
ところで、図２に示す様な多段式冷凍機は、一台の冷凍機で多数の熱交換器の冷源を提供することができ、建設コストや圧縮機の動力を削減することができるので、一般的なエチレン製造プラントにおいては、このような多段式の冷凍機が広く求められている。
しかし、その冷却の原理は、より構成の簡略化された単段式の冷凍機においても、基本的に同様である。
よって、以下の記載では、従来技術に伴う課題をより明確化するために、単段式の冷凍機を例に挙げて説明を行なう。
【００１４】
図３は、一般的な単段式の冷凍機の構成を示す図である。図３に示すように、冷凍機１は、単段式の圧縮機２と、吐出コンデンサ（凝縮器）３と、バルブ４１と、熱交換器５１と、ドラム（気液分離器）６とを備えている。これらの圧縮機２、吐出コンデンサ３、バルブ４１、熱交換器５１、ドラム６の各々の機能は、図２における圧縮機２０、吐出コンデンサ３０、バルブ４１，４３，４５，４６、熱交換器５１，５３，５５，５６、ドラム６１〜６４の各々の機能と、基本的には同一である。
【００１５】
また、冷凍機１は、圧縮機２と吐出コンデンサ３との間から分岐してドラム６に至る冷熱媒経路を有している（こうした経路は図２に示す様な多段式冷凍機にも設けられているが、図２では説明の簡略化のために省略している）。
この経路中には、熱交換器５７と、バルブ４８とが備えられている。熱交換器５７は、この経路を通過する冷熱媒（以下「リサイクルガス」という）を熱交換により冷却するもので、バルブ４８は、リサイクルガスの流量を調整するものである。
更に、冷凍機１は、圧縮機２の回転数Ｒを制御することにより、圧縮機２の吸込圧力（ドラム６から圧縮機２の吸込に至る経路の冷熱媒の圧力）Ｐを一定値に調整できるように構成されている。また同様に、バルブ４８でリサイクルガスの流量Ｖを制御することにより、圧縮機２の吐出圧力（圧縮機２の吐出から吐出コンデンサ３又は熱交換器５７に至る経路の冷熱媒の圧力）Ｐ’を一定値に調整できるように構成されている。
【００１６】
ここで、冷凍機１の冷熱媒は吐出コンデンサ３においてその全量が凝縮される必要があるが、凝縮が不十分であると冷熱媒の全量が液化されず、残存した冷熱媒ガスが吹き抜けてしまうため、後流の熱交換器５１等の運転変動を引き起こすばかりでなく、更には冷凍機１自身の運転変動を引き起こし、運転不能となる危険性がある（非特許文献１）。
【００１７】
そこで従来は、吐出コンデンサ３での冷熱媒ガスの吹き抜けを防止するための対策として、圧縮機２の吐出圧力を必要以上に高くして、冷熱媒の全量が凝縮された状態になるように保つという手法が採られてきた。
しかしながら、この手法では、冷凍機１の動力を多大に必要とし、プラントの運転コストの浪費につながるという課題がある。また、吐出コンデンサ３における冷熱媒の全凝縮を監視する指標の一つとして凝縮液の液面高さがあるが、この液面高さは不安定であることから、全凝縮を保つための吐出圧力の余裕代を液面高さのみに基づいて正確に判断することは困難であり、運転の変動が発生した場合には冷熱媒の全量が液化されず、冷熱媒ガスが吹き抜けてしまう可能性がある。
【００１８】
また、上述の課題を回避するために、吐出コンデンサ３における冷媒Ｂである海水や再冷水等の流量を増加させて冷熱媒をより確実に冷却し、冷熱媒の全量が凝縮された状態になるように保つという手法も考えられる。
しかしながら、この手法では、海水や再冷水等の温度には季節変化や日次変化があるため、海水や再冷水等の温度変化に合わせて冷媒流量を調整せねばならず、調整頻度が多くなってしまうという課題がある。また、冷媒流量の調整のためには流量調節弁等の設備が必要となるが、吐出コンデンサ３に用いられる海水や再冷水等の流量は一般に極めて多いため、大口径の調節弁が必要であり、設備コストが高くなってしまうという課題がある。更に、海水や再冷水等の温度が非常に高い場合には、冷媒流量を最大限にしても、吐出コンデンサ３において冷媒を完全に凝縮させることができなくなるおそれがある。
【００１９】
【非特許文献１】「化学工学の進歩  蒸留技術」化学工学協会編、槇書店刊、第１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述のように、冷媒である海水や再冷水等の温度は、環境条件や運転条件等の様々な要因の影響を受けて変動してしまう。このため、吐出コンデンサ３において冷熱媒をより確実に冷却し、冷熱媒の全量が凝縮された状態になるよう、常時安定して制御することは、従来は極めて困難であった。
従って、運転コストや設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、吐出コンデンサにおいて冷熱媒の全量が凝縮されるように、冷凍機を常時安定的に自動制御できる方法が求められていた。
【００２１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、運転コストや設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、吐出コンデンサにおいて冷熱媒の全量が凝縮されるように、冷凍機を常時安定的に制御できるシステムを提供することに存する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、吐出コンデンサにおいて冷熱媒を凝縮させるための理論凝縮温度を、圧縮機による冷熱媒の吐出圧力に基づいて算出し、得られた理論凝縮温度と比較して、吐出コンデンサによる凝縮後の冷熱媒の実温度の方が低い値となるように、圧縮機による冷熱媒の吐出圧力を調整することにより、吐出コンデンサにおいて冷熱媒の全量が確実に凝縮されるように、冷凍機を常時安定的に制御することが可能となり、上記課題が効果的に解決されることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００２３】
即ち、本発明の趣旨は、冷熱媒ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷熱媒ガスを凝縮する吐出コンデンサとを備え、吐出コンデンサにより凝縮された冷熱媒を膨張させることにより冷熱媒を冷却し、冷却された冷媒を用いて熱交換を行なうことにより対象を冷却する熱交換部とを備えて構成された冷凍機において、吐出コンデンサにおける冷熱媒ガスの吹き抜けを防止すべく冷凍機を制御するシステムであって、圧縮機による冷熱媒の吐出圧力を取得する吐出圧力取得手段と、該吐出圧力取得手段により取得される冷熱媒の吐出圧力に基づいて、吐出コンデンサにおいて冷熱媒を凝縮させるための理論凝縮温度を算出する理論凝縮温度算出手段と、吐出コンデンサによる冷熱媒の凝縮後の実温度を取得する凝縮後実温度取得手段と、該凝縮後実温度取得手段により取得される凝縮後の冷熱媒の実温度が、該理論凝縮温度算出手段により算出される冷熱媒の理論凝縮温度よりも低い値となるように、圧縮機による冷熱媒の吐出圧力を調整する吐出圧力調整手段とを備えることを特徴とする、冷凍機の制御システムに存する（請求項１）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の冷凍機の制御システムによれば、吐出コンデンサにおいて冷熱媒を凝縮させるための理論凝縮温度を、圧縮機による冷熱媒の吐出圧力に基づいて算出し、得られた理論凝縮温度よりも吐出コンデンサによる凝縮後の冷熱媒の実温度の方が低い値となるように、圧縮機による冷熱媒の吐出圧力を調整することにより、運転コストや設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、吐出コンデンサにおいて冷熱媒の全量を確実に凝縮させ、冷凍機を常時安定的に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、以下の実施の形態は代表例であって、本発明はこれに制限されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御システムを適用した冷凍機の構成を模式的に示す図である。図１に示す冷凍機の基本的な構成は、図３に示した従来の単段式の冷凍機の構成と同一である。即ち、図１の冷凍機１は、冷熱媒ガスを圧縮する圧縮機２と、圧縮機２により圧縮された冷熱媒ガスを凝縮する吐出コンデンサ３と、吐出コンデンサ３により凝縮された冷熱媒を膨張させることにより冷熱媒を冷却し、冷却された冷媒を用いて熱交換を行なうことにより対象を冷却する熱交換部（バルブ４１、熱交換器５１）とを備えて構成されている。なお、図３に示した各構成要素と同様の構成要素については、同一の符号により示している。
【００２７】
そして、図１に示す冷凍機１には、吐出コンデンサ３における冷熱媒ガスの吹き抜けを防止すべく冷凍機を制御する制御システム７が設けられている。この制御システム７は、吐出圧力取得手段７−１と、理論凝縮温度算出手段７−２と、凝縮後実温度取得手段７−３と、吐出圧力調整手段７−４とから構成されている。
【００２８】
吐出圧力取得手段７−１は、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力を取得するものである。
具体的に、吐出圧力取得手段７−１は、圧縮機２からの冷熱媒の吐出経路に設置されて、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力を連続的又は断続的に測定し、その測定値を後述する理論凝縮温度算出手段７−２に適宜入力するようになっている。
【００２９】
理論凝縮温度算出手段７−２は、吐出圧力取得手段７−１により取得される冷熱媒の吐出圧力に基づいて、吐出コンデンサ３において冷熱媒を凝縮させるための理論凝縮温度を算出するものである。
【００３０】
冷熱媒の理論凝縮温度は、冷熱媒の圧力（圧縮機２による吐出圧力）を変数とする関数で表わされる。この関数は、冷熱媒として用いる物質の種類によって一意に決定される。
そこで、理論凝縮温度算出手段７−２には、制御システム７の運用に先立って、使用する冷熱媒の圧力と理論凝縮温度との相関を表わす関数（以下、適宜「理論凝縮温度算出関数）を予め記憶しておく。
【００３１】
そして、制御システム７の運用時に、吐出圧力取得手段７−１から冷熱媒の吐出圧力を入力されると、理論凝縮温度算出手段７−２は、この理論凝縮温度算出関数に基づいて、冷熱媒を凝縮させるための理論凝縮温度を算出し、その算出値を後述する吐出圧力調整手段７−４に適宜入力するようになっている。
【００３２】
なお、冷熱媒の理論凝縮温度と圧力との相関を表わす関数は、通常は非線形関数となる。制御システム７の計算能力が高い場合には、この非線形関数をそのまま理論凝縮温度算出関数として用いればよいが、制御システム７の計算能力がそれほど高くない場合には、計算時の負荷を軽減するために、圧縮機２の運転条件（吐出圧力の範囲）を考慮して、より低次の関数に近似した上で、この近似関数を理論凝縮温度算出関数として用いることが好ましい。
特に、圧縮機２の運転時における吐出圧力の範囲内で直線回帰（一次回帰）分析を行なうことにより、多項式で表わされる線形関数を求め、これを理論凝縮温度算出関数として用いることが好ましい。例えば、下記式（１）で表わされる関数を用いることができる。
【００３３】
Ｔcond＝ａ＊Ｐd＋ｂ      （１）
但し、Ｔcond：冷熱媒の理論凝縮温度、
Ｐd    ：圧縮機による冷熱媒の吐出圧力、
ａ，ｂ ：係数を表わす。
ここで、係数ａ，ｂは、使用する冷熱媒の種類や圧縮機２の運転条件（吐出圧力の範囲）によって定まる特性である。制御システム７の運用前に、使用する冷熱媒及び圧縮機２について予め係数ａ，ｂを決定し、式（Ｉ）を理論凝縮温度算出手段７−２に記憶しておく。
【００３４】
凝縮後実温度取得手段７−３は、吐出コンデンサ３による冷熱媒の凝縮後の実温度を取得するものである。
具体的に、凝縮後実温度取得手段７−３は、吐出コンデンサ３からの冷熱媒の吐出経路に設置されて、吐出コンデンサ３による冷熱媒の凝縮後の実温度を連続的又は断続的に測定し、その測定値を後述する吐出圧力調整手段７−４に適宜入力するようになっている。
【００３５】
吐出圧力調整手段７−４は、凝縮後実温度取得手段７−３により取得される凝縮後の冷熱媒の実温度が、理論凝縮温度算出手段７−２により算出される冷熱媒の理論凝縮温度よりも低い値となるように、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力を調整するものである。
【００３６】
具体的に、吐出圧力調整手段７−４は、理論凝縮温度算出手段７−２から冷熱媒の理論凝縮温度Ｔcondを、凝縮後実温度取得手段７−３から冷熱媒の凝縮後の実温度Ｔactをそれぞれ入力されると、下の数式（２）に表わされるように、冷熱媒の理論凝縮温度Ｔcondと冷熱媒の凝縮後の実温度Ｔactとの差である吐出過冷却温度Ｔsubを算出する。
Ｔcond−Ｔact＝Ｔsub（℃）      ・・・（２）
【００３７】
ここで、吐出コンデンサ３における冷熱媒の通過量及び温度が一定の条件下で、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力Ｐdを変更すると、冷熱媒の理論凝縮温度Ｔcondと冷熱媒の凝縮後の実温度Ｔactとが変化するため、これらの差である吐出過冷却温度Ｔsubの値も変化する。
【００３８】
そこで、吐出圧力調整手段７−４は、冷熱媒の理論凝縮温度Ｔcondと冷熱媒の凝縮後の実温度Ｔactとの差（吐出過冷却温度）Ｔsubが常に所定値Ｒ（℃）以上となるよう、即ち、下の数式（３）を満たすように、バルブ４８を制御して圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力を調整する。
Ｔsub≧Ｒ（℃）      ・・・（３）
【００３９】
なお、所定値Ｒ（℃）は、０よりも大きい値であれば特に制限されないが、通常は、冷凍機１の構成や環境条件・運転条件等に応じて、適宜適切な値（例えば１０℃）を選択し、予め吐出圧力調整手段７−４に記憶しておく。
なお、冷凍機１の運転効率を考えると、吐出過冷却温度Ｔsubはできるだけ小さい方が好ましい。具体的には、常に吐出過冷却温度ＴsubがＲとほぼ等しくなるように、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力を制御することが好ましい。
【００４０】
これにより、設備コストの高騰を招くことなく、且つ、海水温度等の環境条件や冷凍機１の運転条件に影響されることなく、吐出コンデンサ３において冷熱媒の全量を確実に凝縮させ、冷凍機１を常時安定的に制御することが可能となる。
特に、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力Ｐdを、上記の式（３）を満たす範囲で可能な限り低下させることで、運転効率を向上させて運転コストを抑えることが可能となる。
【００４１】
更には、圧縮機２による冷熱媒の吐出圧力Ｐdを操作変数として、また、吐出過冷却温度Ｔsubを制御変数としてそれぞれ設定し、多変数モデル予測制御を行なうことにより、吐出過冷却温度Ｔsubを常時所定値Ｒ（℃）以上の値で安定して制御することが可能となる。
【００４２】
以上説明した本発明の制御システムは、吐出コンデンサの冷媒として海水や再冷水を用いる冷凍機に適用することによって、海水や再冷水等の温度変化によるプロセスへの影響を緩和できる、プロセスの変動に対して温度制御を安定化できるという効果が得られる。
また、吐出コンデンサの冷媒として調整冷媒を用いる冷凍機に本発明を適用した場合には、冷媒の使用量を最小限に抑えることができる、プロセスの変動に対して温度制御を安定化できるという効果が得られる。なお、冷媒使用量の抑制と吐出コンデンサの吐出圧力の低下とはトレードオフの関係にあるため、冷凍機の運転条件や冷媒の種類等を考慮して選択すべきであるが、本発明の適用によって少なくともそのような選択が可能になるという効果が得られる。
【００４３】
なお、本実施形態の制御システム７は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ハードディスクや各種周辺機器等を備えた通常のコンピュータシステム（例えば各種ネットワークサーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等）を用いることによって、容易に実現することができる。こうしたコンピュータシステムでは、ＣＰＵがハードディスク等に記憶されたコンピュータプログラムに従って各種の演算処理を実行するとともに、ＣＰＵの各種演算処理に必要なデータがＲＡＭに適宜記憶・更新される。また、コンピュータシステムには更に各種の機器（キーボード、マウス等の入力機器、ディスプレイ、プリンタ等の出力機器、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ等の記憶媒体読取・書込装置、通信ネットワークとのインターフェースなど）が内蔵又は接続され、ＣＰＵの演算処理によって制御される。すなわち、これらＣＰＵ，ＲＡＭ，ハードディスク等や各種周辺機器等の機能によって、上記の各手段７−１〜７−４が実現される。
【００４４】
本実施形態の制御システムの各手段７−１〜７−４に相当する機能は、通常は、ハードディスクに記録されたコンピュータプログラムをＲＡＭに読み出し、そのコンピュータプログラムを起動してＣＰＵで実行することにより、ＣＰＵの動作として、又はＣＰＵとＲＡＭ，ハードディスク，各種周辺機器等との協動動作として実現される。ここで、このコンピュータプログラムを、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク等のコンピュータ読取可能な各種の記憶媒体に記録しておき、必要に応じて随時、コンピュータシステムが有する記憶媒体読取装置を通じて、これを直接、又はハードディスクにインストールして使用するのが好ましい。或いは、コンピュータシステムから情報通信ネットワークを通じてアクセス可能な外部記憶領域（他のコンピュータ等）に当該コンピュータプログラムを記録しておき、必要に応じて随時、前記の外部記憶領域から情報通信ネットワークを通じてこれを直接、又はハードディスクにインストールして使用するのが好ましい。
【００４５】
なお、図１を用いて説明した本発明の実施形態は、図３に示した単段式の冷凍機１に制御システム７を適用したものであるが、本発明の実施形態はこれに制限されず、例えば図２に示した多段式の冷凍機１０にも、同様に適用が可能である。何れも場合も、冷凍機の構成や運転条件、制御の目的等に応じて、適切な変形を加えて本発明の制御システムを適用すればよい。
【００４６】
また、冷凍機の種類によっては、複数種の冷熱媒を混合した混合冷熱媒を使用する場合があるが、本発明の制御システムは、こうした混合冷熱媒用の冷凍機に対して適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上述のように、本発明によれば、運転コストや設備コストの高騰を招くことなく、且つ、海水温度等の環境条件や冷凍機の運転条件に影響されることなく、吐出コンデンサにおいて冷熱媒の全量が凝縮されるように、冷凍機を常時安定的に制御することが可能となる。従って、冷凍機が使用される各種の分野、例えばエチレン精製プラントに代表される各種の化学プラント等の分野において、極めて高い利用可能性を有するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御システムを適用した単段式冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【図２】一般的な多段式冷凍機の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】一般的な単段式冷凍機の構成の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  単段式冷凍機
２  単段式圧縮機
３  吐出コンデンサ（吐出凝縮器）
６  ドラム（気液分離器）
７  冷凍機の制御システム
７−１  吐出圧力取得手段
７−２  理論凝縮温度算出手段
７−３  凝縮後実温度取得手段
７−４  吐出圧力調整手段
１０  多段式冷凍機
２０  多段式圧縮機
３０  吐出コンデンサ（吐出凝縮器）
４１〜４８  バルブ
５１〜５７  熱交換器
６１〜６４  ドラム（気液分離器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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