JP2017194244A - 冷却装置 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに詳しくは、蒸発器での冷却量を調整することで流体の温度を設定流体温度に調整する流体温度制御と、冷凍回路における膨張弁の開度を調整することで蒸発器における冷媒出口での冷媒の過熱度を調整する過熱度制御とを実行する制御手段を備える冷却装置に関する。
なお、理解を容易にするため、後記の〔発明を実施するための形態〕の項で用いた符号を参考として該当箇所に付記する。
冷却対象の流体Aを蒸気圧縮式の冷凍回路Cにおける蒸発器14において冷媒rと熱交換させることで冷却し、
前記蒸発器14での冷却量を調整することで前記流体Aの温度を設定流体温度Tasに調整する流体温度制御と、
前記冷凍回路Cにおける膨張弁13の開度EVを調整することで前記蒸発器14における冷媒出口での冷媒rの過熱度SHを調整する過熱度制御とを実行する制御手段24を備える冷却装置であって、
前記制御手段24は、前記過熱度制御として、
前記過熱度SHが設定過熱度範囲Rshの範囲内にあるときは、前記膨張弁13の開度EVをその時の開度に保持し、
前記過熱度SHが前記設定過熱度範囲Rshの上限値SHoより大きいときは、前記膨張弁13の開度EVを開き側の細分開度差ΔEV1だけ増大させる開き側の細分開度調整を、所定時間t1ごとに繰り返し、
前記過熱度SHが前記設定過熱度範囲Rshの下限値SHuより小さいときは、前記膨張弁13の開度EVを閉じ側の細分開度差ΔEV2だけ減少させる閉じ側の細分開度調整を、所定時間t3ごとに繰り返す構成にしてある点にある。
前記制御手段24は、前記過熱度SHが前記設定過熱度範囲Rshの上限値SHoより大きい状態で増大過程にあるとき、前記開き側の細分開度調整を所定時間t1ごとに繰り返し、
前記過熱度SHが前記設定過熱度範囲Rshの上限値SHoより大きい状態で減少過程にあるときは、前記膨張弁13の開度EVをその時の開度に保持する構成にしてある点にある。
前記設定過熱度範囲Rshの下限値SHuより小さい設定液バック閾値SHu1を設け、
前記制御手段24は、前記過熱度SHが前記設定過熱度範囲Rshの下限値SHuと前記設定液バック閾値SHu1との間で減少過程にあるとき、前記閉じ側の細分開度調整を所定時間t3ごとに繰り返し、
前記過熱度SHが前記液バック閾値SHu1より小さい状態で減少過程にあるときは、前記膨張弁13の開度EVを液バック回避用の設定開度差ΔEV3だけ減少させ、
前記過熱度SHが前記設定過熱度範囲Rshの下限値SHuより小さい状態で増大過程にあるときは、前記膨張弁13の開度EVをその時の開度に保持する構成にしてある点にある。
前記制御手段24は、前記設定過熱度範囲Rshの上限値SHoに対する前記過熱度SHの偏差を独立変数とし、かつ、前記開き側の細分開度差ΔEV1を従属変数とする開き側の設定一次式(式1)に従って、前記開き側の細分開度差ΔEV1を決定し、
前記設定過熱度範囲Rshの下限値SHuに対する前記過熱度SHの偏差を独立変数とし、かつ、前記閉じ側の細分開度差ΔEV2を従属変数とする閉じ側の設定一次式(式2)に従って、前記閉じ側の細分開度差ΔEV2を決定する構成にしてある点にある。
前記制御手段24は、装置運転状態と前記過熱度SHを適正値にする前記膨張弁13の開度EVとの相関を示す負荷変動対処用の相関情報を備え、
単位時間当たりの冷却負荷変動量ΔTa1/Δtが設定閾変動量dTa1より大きいとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁13の開度EVを前記負荷変動対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁13の開度EVを調整する負荷変動対処用の開度調整を優先的に実行する構成にしてある点にある。
前記制御装置24は、前記単位時間当たりの冷却負荷変動量ΔTa1/Δtが前記設定閾変動量dTa1より小さくなるまで、前記負荷変動対処用の開度調整を所定時間t4ごとに繰り返す構成にしてある点にある。
前記負荷変動対処用の相関情報が、前記設定流体温度Tasと前記流体Aの冷却前の温度Ta1と前記冷凍回路Cにおける冷媒rの凝縮圧力Pcとの夫々を独立変数とし、かつ、前記過熱度SHを適正値にする前記膨張弁13の開度EVを従属変数とする負荷変動対処用の設定関数式(式3)である点にある。
前記制御手段24は、装置運転状態と前記過熱度SHを適正値にする前記膨張弁13の開度EVと相関を示す設定変更対処用の相関情報を備え、
前記設定流体温度Tasが変更されたとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁13の開度EVを前記設定変更対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁13の開度EVを調整する設定変更対処用の開度調整を優先的に実行する構成にしてある点にある。
前記制御装置24は、前記流体Aの冷却後の温度Ta2が、前記設定流体温度Tasを中心とする設定流体温度範囲Ra1(又はRa2)の範囲内に収束して安定するまで、前記設定変更対処用の開度調整を所定時間t6(又はt9)ごとに繰り返す構成にしてある点にある。
前記制御手段24は、前記設定変更対処用の相関情報として、前記流体Aの冷却後の温度Ta2と前記流体Aの冷却前の温度Ta1と前記冷凍回路Cにおける冷媒rの凝縮圧力Pcとの夫々を独立変数とし、かつ、前記過熱度SHを適正値にする前記膨張弁13の開度EVを従属変数とする前半調整用の設定関数式(式4)と、
前記設定流体温度Tasと前記流体Aの冷却前の温度Ta1と前記冷凍回路Cにおける冷媒rの凝縮圧力Pcとの夫々を独立変数とし、かつ、前記過熱度SHを適正値にする前記膨張弁13の開度EVを従属変数とする後半調整用の設定関数式(式5)とを備え、
前記流体Aの冷却後の温度Ta2と前記設定流体温度Tasとの差が設定予備閾流体温度差dTas1より大きいときは、前記設定変更対処用の開度調整において前記前半調整用の設定関数式(式4)に基づき前記膨張弁13の開度EVを決定し、
前記流体Aの冷却後の温度Ta2と前記設定流体温度Tasとの差が前記設定予備閾流体温度差dTas1より小さいときは、前記設定変更対処用の開度調整において前記後半調整用の設定関数式(式5)に基づき前記膨張弁13の開度EVを決定する構成にしてある点にある。
冷却対象の流体を蒸気圧縮式の冷凍回路における蒸発器において冷媒と熱交換させることで冷却し、
前記蒸発器での冷却量を調整することで前記流体の温度を設定流体温度に調整する流体温度制御と、
前記冷凍回路における膨張弁の開度を調整することで前記蒸発器における冷媒出口での冷媒の過熱度を調整する過熱度制御とを実行する制御手段を備える冷却装置であって、
前記制御手段は、装置運転状態と前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度との相関を示す負荷変動対処用の相関情報を有し、
単位時間当たりの冷却負荷変動量が設定閾変動量より大きいとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁の開度を前記負荷変動対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁の開度に調整する負荷変動対処用の開度調整を実行する構成にしてある点にある。
前記制御手段は、装置運転状態と前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度との相関を示す設定変更対処用の相関情報を備え、
前記設定流体温度が変更されたとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁の開度を前記設定変更対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁の開度を調整する設定変更対処用の開度調整を実行する構成にしてある点にある。
この通常モードでは、現在の過熱度SHが設定過熱度範囲Rshの上限値SHo以下である(SH≦SHo)か否かの判定(♯1)、及び、現在の過熱度SHが設定過熱度範囲Rshの下限値SHu以上である(SH≧SHu)か否かの判定(♯2)を繰り返す。
A1:定数
B1:定数
A2:定数
B2:定数
過熱度SHが設定過熱度範囲Rshの範囲内にある状態では、膨張弁13の開度EVをその時の開度に保持(固定)する。
過熱度SHが増大過程にあるとき、膨張弁13の開度EVを開き側の細分過熱度差ΔEV1だけ増大させる開き側の細分開度調整を、t1時間ごとに繰り返し、
過熱度SHが減少過程にあるときには、膨張弁13の開度EVをその時の開度に保った状態で、過熱度SHが設定過熱度範囲Rshの範囲内に復帰するのを待つ。
過熱度SHが、設定過熱度範囲Rshの下限値SHuとそれより小さい設定液バック閾値SHu1との間で減少過程にあるとき、膨張弁13の開度EVを閉じ側の細分過熱度差ΔEV2だけ減少させる閉じ側の細分開度調整を、t3時間ごとに繰り返し、
過熱度SHが設定液バック閾値SHu1より小さくなると、膨張弁13の開度EVを液バック回避用の設定開度差ΔEV3だけ減少させる液バック回避用の開度調整を行い、
過熱度SHが設定過熱度範囲Rshの下限値SHuと設定液バック閾値SHu1との間で増大過程にあるときには、膨張弁13の開度EVをその時の開度に保った状態で、過熱度SHが設定過熱度範囲Rshの範囲内に復帰するのを待つ。
同様に、閉じ側の細分開度調整における閉じ側の細分開度差ΔEV2は、設定過熱度範囲Rshの下限値SHuに対する過熱度SHの偏差(SHu−SH)を独立変数とし、かつ、閉じ側の細分開度差ΔEV2を従属変数とする閉じ側の設定一次式(式2)に従って決定する。
上記通常モードの実行下では、至近のΔt時間(=t4)における単位時間当たりの入口空気温度変化量ΔTa1/Δtの絶対値が、設定閾入口空気温度差dTa1以下である(|ΔTa1/Δt|≦dTa1)か否かの判定(♯21)を繰り返す。
=Cc×C×ΔTa+D ……(式3)
Pc:凝縮圧力
Cc:補正係数
D:定数
C=E×Tas3+F×Tas2+G×Tas+H
E=E1×Pc2×E2×Pc+E3
F=F1×Pc2×F2×Pc+F3
G=G1×Pc2×G2×Pc+G3
H=H1×Pc2×H2×Pc+H3
E1〜E3,F1〜F3,G1〜G3,H1〜H3の夫々は係数
そして、♯24の判定において、単位時間当たりの入口空気温度変化量ΔTa1/Δtの絶対値が、設定閾入口空気温度差dTa1以下のとき(|ΔTa1/Δt|≦dTa1)は、もはや冷却負荷の急激な変動は無いとして、t5時間の待機(♯25)を経て通常モードに復帰する。
また、♯24の判定において、単位時間当たりの入口空気温度変化量ΔTa1/Δtの絶対値が、設定閾入口空気温度差dTa1より大きいとき(|ΔTa1/Δt|>dTa1)は、冷却負荷の急激な変動が未だある可能性が高いとして、♯21の判定に戻る。
単位時間当たりの入口空気温度変化量ΔTa1/Δtの絶対値(単位時間当たりの冷却負荷変動量)が設定閾入口空気温度差dTa1(設定閾変動量)より大きいとき、
空気温度制御(流体温度制御)により調整される装置運転状態に対応する膨張弁13の開度EVを負荷変動対処用の相関情報である(式3)に基づき決定して、その決定開度EV4に膨張弁13の開度EVを調整する負荷変動対処用の開度調整を実行する。
この設定変更モードは、設定空気温度Tas(設定流体温度)が低下側に変更されたことに対して実行する設定変更(低下側)モードと、設定空気温度Tasが上昇側に変更されたことに対して実行する設定変更(上昇側)モードとからなる。
=Cc×C×ΔTa′+D ……(式4)
Pc:凝縮圧力の現在値
Cc:補正係数
D:定数
C=E×Ta23+F×Ta22+G×Ta2+H
E=E1×Pc2×E2×Pc+E3
F=F1×Pc2×F2×Pc+F3
G=G1×Pc2×G2×Pc+G3
H=H1×Pc2×H2×Pc+H3
E1〜E3,F1〜F3,G1〜G3,H1〜H3の夫々は係数
=Cc×C×ΔTa+D ……(式5)
Pc:凝縮圧力
Cc:補正係数
D:定数
C=E×Tas3+F×Tas2+G×Tas+H
E=E1×Pc2×E2×Pc+E3
F=F1×Pc2×F2×Pc+F3
G=G1×Pc2×G2×Pc+G3
H=H1×Pc2×H2×Pc+H3
E1〜E3,F1〜F3,G1〜G3,H1〜H3の夫々は係数
=Cc×C×ΔTa+D ……(式6)
Pc:凝縮圧力
Cc:補正係数
D:定数
C=E×Tas3+F×Tas2+G×Tas+H
E=E1×Pc2×E2×Pc+E3
F=F1×Pc2×F2×Pc+F3
G=G1×Pc2×G2×Pc+G3
H=H1×Pc2×H2×Pc+H3
E1〜E3,F1〜F3,G1〜G3,H1〜H3の夫々は係数
設定空気温度Tas(設定流体温度)が変更されたとき、
空気温度制御(流体温度制御)により調整される装置運転状態に対応する膨張弁13の開度EVを設定変更対処用の相関情報としての(式4)又は(式5)又は(式6)に基づき決定して、その決定開度EV5又はEV6又はEV7に膨張弁13の開度EVを調整する設定変更対処用の開度調整を実行する。
そしてまた、制御装置24は、設定変更(低下側)モードでの過熱度制御では、
出口空気温度Ta2(冷却対象流体の冷却後の温度)と設定空気温度Tas(設定流体温度)との差が低下側変更用の設定予備閾空気温度差dTas1(設定予備閾流体温度差)より大きいときは、設定変更対処用の開度調整において前半調整用の設定関数式(式4)に基づき膨張弁13の開度EVを決定し、
出口空気温度Ta2(冷却対象流体の冷却後の温度)と設定空気温度Tas(設定流体温度)との差が低下側変更用の設定予備閾空気温度差dTas1(設定予備閾流体温度差)より小さいときは、設定変更対処用の開度調整において後半調整用の設定関数式(式5)に基づき膨張弁13の開度EVを決定する。
後半調整用の設定関数式(式5)は、設定空気温度Tas(設定流体温度)と、入口空気温度Ta1(冷却対象流体の冷却前の温度)と、冷凍回路Cにおける凝縮圧力Pcとの夫々を独立変数とし、かつ、過熱度SHを適正値にする膨張弁13の開度EVを従属変数とする関数式である。
出口空気温度Ta2(冷却対象流体の冷却後の温度)と設定空気温度Tas(設定流体温度)との差が上昇側変更用の設定予備閾空気温度差dTas3(設定予備閾流体温度差)より大きいときは、設定変更対処用の開度調整において設定関数式(式6)に基づき膨張弁13の開度EVを決定し、
出口空気温度Ta2(冷却対象流体の冷却後の温度)と設定空気温度Tas(設定流体温度)との差が上昇側変更用の設定予備閾空気温度差dTas3(設定予備閾流体温度差)より小さいときは、設定変更対処用の開度調整において膨張弁13の開度をゼロ又は開度下限値に調整する。
次の本発明の別の実施形態を列記する。
C 冷凍回路
14 蒸発器
r 冷媒
Tas 設定空気温度(設定流体温度)
EV 膨張弁の開度
SH 過熱度
24 制御装置(制御手段)
Rsh 設定過熱度範囲
SHo 設定過熱度範囲の上限値
ΔEV1 開き側の細分開度差
t1 所定時間
SHu 設定過熱度範囲の下限値
ΔEV2 閉じ側の細分開度差
t3 所定時間
SHu1 設定液バック閾値
ΔEV3 液バック回避用の設定開度差
dTa1 設定閾入口空気温度差(設定閾変動量)
t4 所定時間
Ta1 蒸発器の入口空気温度(流体の冷却前の温度)
Pc 凝縮圧力
Ta2 蒸発器の出口空気温度(流体の冷却後の温度)
Ra1 設定空気温度範囲(設定流体温度範囲)
Ra2 設定空気温度範囲(設定流体温度範囲)
dTas1 設定予備閾空気温度差(設定予備閾流体温度差)
Claims (12)
- 冷却対象の流体を蒸気圧縮式の冷凍回路における蒸発器において冷媒と熱交換させることで冷却し、
前記蒸発器での冷却量を調整することで前記流体の温度を設定流体温度に調整する流体温度制御と、
前記冷凍回路における膨張弁の開度を調整することで前記蒸発器における冷媒出口での冷媒の過熱度を調整する過熱度制御とを実行する制御手段を備える冷却装置であって、
前記制御手段は、前記過熱度制御として、
前記過熱度が設定過熱度範囲の範囲内にあるときは、前記膨張弁の開度をその時の開度に保持し、
前記過熱度が前記設定過熱度範囲の上限値より大きいときは、前記膨張弁の開度を開き側の細分開度差だけ増大させる開き側の細分開度調整を、所定時間ごとに繰り返し、
前記過熱度が前記設定過熱度範囲の下限値より小さいときは、前記膨張弁の開度を閉じ側の細分開度差だけ減少させる閉じ側の細分開度調整を、所定時間ごとに繰り返す構成にしてある冷却装置。 - 前記制御手段は、前記過熱度が前記設定過熱度範囲の上限値より大きい状態で増大過程にあるとき、前記開き側の細分開度調整を所定時間ごとに繰り返し、
前記過熱度が前記設定過熱度範囲の上限値より大きい状態で減少過程にあるときは、前記膨張弁の開度をその時の開度に保持する構成にしてある請求項1記載の冷却装置。 - 前記設定過熱度範囲の下限値より小さい設定液バック閾値を設け、
前記制御手段は、前記過熱度が前記設定過熱度範囲の下限値と前記設定液バック閾値との間で減少過程にあるとき、前記閉じ側の細分開度調整を所定時間ごとに繰り返し、
前記過熱度が前記液バック閾値より小さい状態で減少過程にあるときは、前記膨張弁の開度を液バック回避用の設定開度差だけ減少させ、
前記過熱度が前記設定過熱度範囲の下限値より小さい状態で増大過程にあるときは、前記膨張弁の開度をその時の開度に保持する構成にしてある請求項1又は2記載の冷却装置。 - 前記制御手段は、前記設定過熱度範囲の上限値に対する前記過熱度の偏差を独立変数とし、かつ、前記開き側の細分開度差を従属変数とする開き側の設定一次式に従って、前記開き側の細分開度差を決定し、
前記設定過熱度範囲の下限値に対する前記過熱度の偏差を独立変数とし、かつ、前記閉じ側の細分開度差を従属変数とする閉じ側の設定一次式に従って、前記閉じ側の細分開度差を決定する構成にしてある請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷却装置。 - 前記制御手段は、装置運転状態と前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度との相関を示す負荷変動対処用の相関情報を備え、
単位時間当たりの冷却負荷変動量が設定閾変動量より大きいとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁の開度を前記負荷変動対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁の開度を調整する負荷変動対処用の開度調整を優先的に実行する構成にしてある請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷却装置。 - 前記制御装置は、前記単位時間当たりの冷却負荷変動量が前記設定閾変動量より小さくなるまで、前記負荷変動対処用の開度調整を所定時間ごとに繰り返す構成にしてある請求項5記載の冷却装置。
- 前記負荷変動対処用の相関情報が、前記設定流体温度と前記流体の冷却前の温度と前記冷凍回路における冷媒の凝縮圧力との夫々を独立変数とし、かつ、前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度を従属変数とする負荷変動対処用の設定関数式である請求項5又は6記載の冷却装置。
- 前記制御手段は、装置運転状態と前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度との相関を示す設定変更対処用の相関情報を備え、
前記設定流体温度が変更されたとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁の開度を前記設定変更対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁の開度を調整する設定変更対処用の開度調整を優先的に実行する構成にしてある請求項1〜7のいずれか1項に記載の冷却装置。 - 前記制御装置は、前記流体の冷却後の温度が、前記設定流体温度を中心とする設定流体温度範囲の範囲内に収束して安定するまで、前記設定変更対処用の開度調整を所定時間ごとに繰り返す構成にしてある請求項8記載の冷却装置。
- 前記制御手段は、前記設定変更対処用の相関情報として、前記流体の冷却後の温度と前記流体の冷却前の温度と前記冷凍回路における冷媒の凝縮圧力との夫々を独立変数とし、かつ、前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度を従属変数とする前半調整用の設定関数式と、
前記設定流体温度と前記流体の冷却前の温度と前記冷凍回路における冷媒の凝縮圧力との夫々を独立変数とし、かつ、前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度を従属変数とする後半調整用の設定関数式とを備え、
前記流体の冷却後の温度と前記設定流体温度との差が設定予備閾流体温度差より大きいときは、前記設定変更対処用の開度調整において前記前半調整用の設定関数式に基づき前記膨張弁の開度を決定し、
前記流体の冷却後の温度と前記設定流体温度との差が前記設定予備閾流体温度差より小さいときは、前記設定変更対処用の開度調整において前記後半調整用の設定関数式に基づき前記膨張弁の開度を決定する構成にしてある請求項9記載の冷却装置。 - 冷却対象の流体を蒸気圧縮式の冷凍回路における蒸発器において冷媒と熱交換させることで冷却し、
前記蒸発器での冷却量を調整することで前記流体の温度を設定流体温度に調整する流体温度制御と、
前記冷凍回路における膨張弁の開度を調整することで前記蒸発器における冷媒出口での冷媒の過熱度を調整する過熱度制御とを実行する制御手段を備える冷却装置であって、
前記制御手段は、装置運転状態と前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度との相関を示す負荷変動対処用の相関情報を有し、
単位時間当たりの冷却負荷変動量が設定閾変動量より大きいとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁の開度を前記負荷変動対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁の開度に調整する負荷変動対処用の開度調整を実行する構成にしてある冷却装置。 - 冷却対象の流体を蒸気圧縮式の冷凍回路における蒸発器において冷媒と熱交換させることで冷却し、
前記蒸発器での冷却量を調整することで前記流体の温度を設定流体温度に調整する流体温度制御と、
前記冷凍回路における膨張弁の開度を調整することで前記蒸発器における冷媒出口での冷媒の過熱度を調整する過熱度制御とを実行する制御手段を備える冷却装置であって、
前記制御手段は、装置運転状態と前記過熱度を適正値にする前記膨張弁の開度との相関を示す設定変更対処用の相関情報を有し、
前記設定流体温度が変更されたとき、前記過熱度制御として、
前記流体温度制御により調整される装置運転状態に対応する前記膨張弁の開度を前記設定変更対処用の相関情報に基づき決定して、その決定開度に前記膨張弁の開度を調整する設定変更対処用の開度調整を実行する構成にしてある冷却装置。
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