特許 6053405 パラレル型冷凍機の制御装置および方法並びにプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6053405

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】パラレル型冷凍機の制御装置および方法並びにプログラム

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20161219BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 397E

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-200539(P2012-200539)

(22)【出願日】2012年9月12日

(65)【公開番号】特開2014-55707(P2014-55707A)

(43)【公開日】2014年3月27日

【審査請求日】2015年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】竹本 明広

(72)【発明者】

【氏名】和島 一喜

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 泰士

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６９５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１３２４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６３７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４１０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７５９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５３２３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８３０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１９６４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５４１３８３７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 国際公開第２０１０／１３００６４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に第１流体を流通させるチューブと、前記チューブの外部において第２流体を流通させるシェルと、前記チューブの長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板とを備えた複数のシェルアンドチューブ式の熱交換器、および複数の圧縮機を具備するパラレル型冷凍機に適用される制御装置であって、
区画された前記内部空間を、前記第１流体の入口側である上流側空間と前記第１流体の出口側である下流側空間とする場合に、
前記下流側空間における前記第２流体の圧力値に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度と、前記熱交換器の出口で計測される前記第１流体の温度である出口温度計測値とから、前記下流側空間における終端温度差を算出し、前記上流側空間における前記第２流体の圧力に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度から、算出した前記終端温度差を減算することにより、前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を推定する推定手段を
具備するパラレル型冷凍機の制御装置。

【請求項2】

前記推定手段は、前記出口温度計測値と前記熱交換器の入口で計測される前記第１流体の温度である入口温度計測値との差に対する前記上流側空間の前記第１流体の出入口温度差の割合を前記上流側空間における負荷として算出し、前記出口温度計測値と前記入口温度計測値との差に対する前記下流側空間の前記第１流体の出入口温度差の割合を前記下流側空間における負荷として算出し、
前記上流側空間の負荷と前記下流側空間の負荷とに差がある場合には、前記下流側空間の負荷に応じて決定される補正値で、推定した前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を補正する
請求項１に記載のパラレル型冷凍機の制御装置。

【請求項3】

前記熱交換器が凝縮器と蒸発器である場合に、
前記推定手段は、前記凝縮器の交換熱量から、前記圧縮機への入力動力を除去し、前記蒸発器の交換熱量を推定する請求項１または請求項２に記載のパラレル型冷凍機の制御装置。

【請求項4】

内部に第１流体を流通させるチューブと、前記チューブの外部において第２流体を流通させるシェルと、前記チューブの長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板とを備えた複数のシェルアンドチューブ式の熱交換器、および複数の圧縮機を具備するパラレル型冷凍機に適用される制御装置であって、
区画された前記内部空間を、前記第１流体の入口側である上流側空間と前記第１流体の出口側である下流側空間とする場合に、
前記下流側空間における前記第２流体の圧力値に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度と、前記熱交換器の出口で計測される前記第１流体の温度である出口温度計測値とから、前記下流側空間における終端温度差を算出し、前記上流側空間における前記第２流体の圧力に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度から、算出した前記終端温度差を減算することにより、前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を推定するパラレル型冷凍機の制御方法。

【請求項5】

内部に第１流体を流通させるチューブと、前記チューブの外部において第２流体を流通させるシェルと、前記チューブの長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板とを備えた複数のシェルアンドチューブ式の熱交換器、および複数の圧縮機を具備するパラレル型冷凍機に適用される制御プログラムであって、
区画された前記内部空間を、前記第１流体の入口側である上流側空間と前記第１流体の出口側である下流側空間とする場合に、
前記下流側空間における前記第２流体の圧力値に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度と、前記熱交換器の出口で計測される前記第１流体の温度である出口温度計測値とから、前記下流側空間における終端温度差を算出し、前記上流側空間における前記第２流体の圧力に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度から、算出した前記終端温度差を減算することにより、前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を推定する推定処理をコンピュータに実行させるためのパラレル型冷凍機の制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パラレル型冷凍機の制御装置および方法並びにプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、１つの熱交換器に圧縮機を２つ対応付けて冷凍機サイクルを構成するパラレル型冷凍機において、蒸発器と凝縮器とを１パス対向流の配置にし、蒸発器および凝縮器の長手方向の中間点（中央）で冷媒系統を仕切り、蒸発器および凝縮器を低圧側／高圧側に分割し、分割した低圧側／高圧側をそれぞれ圧縮機に接続させることにより、圧縮機の圧縮比を低減させて効率を向上させる技術が用いられている（例えば、下記特許文献１）。このように複数の圧縮機を備えるパラレル型冷凍機は、圧縮機の個数分の冷凍能力を発揮できるので、それぞれの圧縮機の容量制御や、インバータを使用している場合には回転数の制御など、圧縮機を個別に制御することが期待されている。
下記特許文献２には、冷凍能力が変動した場合に、冷凍機の出力熱量に基づく風量を反映した第１パラメータと、蒸発器圧力および凝縮器圧力に基づくヘッドを反映した第２パラメータとに基づいて決定される回転数によって圧縮機を運転するインバータを制御し、ターボ冷凍機を安定的に効率よく運転する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１３２４００号公報

【特許文献2】特開２００５−１８０２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、圧縮機を個別に容量制御する場合には、各圧縮機にかかる負荷や各圧縮機の能力を個別に算出する必要がある。交換熱量は、流通させる冷却水（または冷水）の温度差とその流量との積によって算出できるが、上述のように蒸発器や凝縮器の長手方向の中間点で冷媒系統を仕切っている場合には、中間点に温度計を設けるなどして冷却水温度（または冷水温度）を直接計測するという方法を取ることができない。
従来、このように熱交換器の中間点における温度が計測できないことにより、それぞれの冷凍機にかかる負荷が算出できず、圧縮機の容量制御（例えば、吸込みベーン、圧縮機回転数、ＨＧＢＰ（ホットガスバイパス弁））や、膨張弁制御を圧縮機毎に行うことができなかった。そのため、複数の圧縮機が用いられる場合であっても、いずれの圧縮機かによらず膨張弁開度として同じ開度を与えるような精度の低い圧縮機容量制御をしたり、熱交換器内に取り付けられた冷媒の液位レベルセンサで液位が一定になるように制御する冷媒液位を指標とした膨張弁制御がなされており、パラレル型冷凍機を効率よく制御できないという課題があった。

【0005】

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、圧縮機の容量制御の効率を向上させるパラレル型冷凍機の制御装置および方法並びにプログラム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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、内部に第１流体を流通させるチューブと、前記チューブの外部において第２流体を流通させるシェルと、前記チューブの長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板とを備えた複数のシェルアンドチューブ式の熱交換器、および複数の圧縮機を具備するパラレル型冷凍機に適用される制御装置であって、区画された前記内部空間を、前記第１流体の入口側である上流側空間と前記第１流体の出口側である下流側空間とする場合に、前記下流側空間における前記第２流体の圧力値に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度と、前記熱交換器の出口で計測される前記第１流体の温度である出口温度計測値とから、前記下流側空間における終端温度差を算出し、前記上流側空間における前記第２流体の圧力に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度から、算出した前記終端温度差を減算することにより、前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を推定する推定手段を具備するパラレル型冷凍機の制御装置を提供する。

【0007】

このような構成によれば、熱交換器の内部空間が、第１流体の入口側である上流側空間と第１流体の出口側である下流側空間とに区画される場合に、第１流体は、熱交換器の入口から流入されると上流側空間で第２流体によって熱交換され、下流側空間で第２流体によって熱交換され、出口から放出される。このとき、下流側空間の第２流体の圧力値に基づいて推定される第２流体の飽和温度と、熱交換器の出口で計測される第１流体の温度である出口温度計測値との終端温度差に基づいて、上流側空間の終端温度差が推定され、この上流側空間の終端温度差および上流側空間における第２流体の飽和温度とに基づいて、上流側空間の出口近傍における第１流体の温度が推定される。

【0008】

これにより、熱交換器の上流側空間と下流側空間との間（つまり、熱交換器の中間点）における第１流体の温度を簡便に推定することができる。また、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器のチューブ部分の汚れによる熱交換器の伝熱性能低下が生じている場合であっても、汚れの影響を勘案して熱交換器の中間点の温度を推定できる。
このように、熱交換器の中間点の温度を推定することにより、上流側空間および下流側空間のそれぞれにおける負荷が算出でき、圧縮機の容量制御、インバータによる個別の回転制御、圧縮機の吸込みベーンとＨＧＢＰ（ホットガスバイパス弁）との独立制御につながり、性能向上や確実なサージング回避につながる。また、膨張弁制御用のレベルセンサが不要となるので、コスト削減につながる。

【0009】

上記パラレル型冷凍機の制御装置の前記推定手段は、前記推定手段は、前記出口温度計測値と前記熱交換器の入口で計測される前記第１流体の温度である入口温度計測値との差に対する前記上流側空間の前記第１流体の出入口温度差の割合を前記上流側空間における負荷として算出し、前記出口温度計測値と前記入口温度計測値との差に対する前記下流側空間の前記第１流体の出入口温度差の割合を前記下流側空間における負荷として算出し、
前記上流側空間の負荷と前記下流側空間の負荷とに差がある場合には、前記下流側空間の負荷に応じて決定される補正値で、推定した前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を補正することとしてもよい。

【0010】

能力比率に差がある場合には、上流側空間の終端温度差と下流側空間の終端温度差とが異なるので、補正をすることにより、熱交換器の中間温度をより正確に推定することができる。

【0011】

上記パラレル型冷凍機の制御装置が適用される前記熱交換器が凝縮器と蒸発器である場合に、前記推定手段は、前記凝縮器の交換熱量から、前記圧縮機への入力動力を除去し、前記蒸発器の交換熱量を推定することとしてもよい。

【0012】

凝縮器の交換熱量は、圧縮機の入力動力の情報を含むので、これを減算することにより、蒸発器の冷凍能力を正確に推定することができる。

【0013】

本発明は、内部に第１流体を流通させるチューブと、前記チューブの外部において第２流体を流通させるシェルと、前記チューブの長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板とを備えた複数のシェルアンドチューブ式の熱交換器、および複数の圧縮機を具備するパラレル型冷凍機に適用される制御装置であって、区画された前記内部空間を、前記第１流体の入口側である上流側空間と前記第１流体の出口側である下流側空間とする場合に、前記下流側空間における前記第２流体の圧力値に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度と、前記熱交換器の出口で計測される前記第１流体の温度である出口温度計測値とから、前記下流側空間における終端温度差を算出し、前記上流側空間における前記第２流体の圧力に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度から、算出した前記終端温度差を減算することにより、前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を推定するパラレル型冷凍機の制御方法を提供する。

【0014】

本発明は、内部に第１流体を流通させるチューブと、前記チューブの外部において第２流体を流通させるシェルと、前記チューブの長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板とを備えた複数のシェルアンドチューブ式の熱交換器、および複数の圧縮機を具備するパラレル型冷凍機に適用される制御プログラムであって、区画された前記内部空間を、前記第１流体の入口側である上流側空間と前記第１流体の出口側である下流側空間とする場合に、前記下流側空間における前記第２流体の圧力値に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度と、前記熱交換器の出口で計測される前記第１流体の温度である出口温度計測値とから、前記下流側空間における終端温度差を算出し、前記上流側空間における前記第２流体の圧力に基づいて推定される前記第２流体の飽和温度から、算出した前記終端温度差を減算することにより、前記上流側空間の出口近傍における前記第１流体の温度を推定する推定処理をコンピュータに実行させるためのパラレル型冷凍機の制御プログラムを提供する。

【発明の効果】

【0015】

本発明は、圧縮機の容量制御の精度および効率を向上できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る冷凍機の冷媒回路の概略構成を示した図である。

【図2】本発明に係る凝縮器の詳細を示した図である。

【図3】本発明に係る制御装置の機能ブロック図である。

【図4】負荷と温度差との関係を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明に係るパラレル型冷凍機の制御装置および方法並びにプログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0018】

図１には、本実施形態にかかる制御装置が適用されるパラレル型冷凍機の冷媒回路が示されている。パラレル型冷凍機は、内部に冷却水（第１流体）を流通させるチューブ１０，１２と、チューブ１０，１２の外部においてガス冷媒（第２流体）を流通させるシェル５と、チューブの長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板６とを備えたシェルアンドチューブ式の凝縮器３、内部に冷水（第１流体）を流通させるチューブ２０，２１と、チューブ２０，２１の外部においてガス冷媒（第２流体）を流通させるシェル１６と、チューブ２０，２１の長手方向と交差する方向に内部空間を区画する仕切板１７とを備えたシェルアンドチューブ式の蒸発器４、複数の圧縮機１，２、絞り機構２７，２９、およびＨＧＢＰ（ホットガスバイパス弁）３０，３１を備えている。また、本実施形態にかかるパラレル型冷凍機の冷媒回路は、チューブの一端側から他端側に冷却水、或いは、冷水を流通させる１パスの構造とされている。

【0019】

凝縮器３はシェル５の内部を仕切板６により区画することによって形成された下流側空間７及び上流側空間８を備え、冷却水は所定温度（例えば、３２℃）で上流側空間８内に配設されたチューブ１０から流入され、チューブ１０及び下流側空間７内に配設されたチューブ１２をこの順に経て所定温度（例えば、４０℃）となって流出される。
同様に、蒸発器４はシェル１６の内部を仕切板１７により区画することによって形成された上流側空間１８及び下流側空間１９を備え、冷水、ブライン等の被冷却媒体（第１流体）は所定温度（例えば、１２℃）で上流側空間１８内に配設されたチューブ２０から流入され、チューブ２０及び下流側空間１９内に配設されたチューブ２１をこの順に経て所定温度（例えば、６℃）となって流出される。

【0020】

図２には、凝縮器３の詳細が示されている。図２に示されるように、チューブ１０，１２の中間点においてチューブ１０，１２に直交する仕切板６によってシェル５を区画した場合には、冷却水は入口室９から上流側空間８内に配設されたチューブ１０内を経て下流側空間７内に配設されたチューブ１２内を通り、出口室１３から流出される。また、凝縮器３は、上流側空間におけるガス冷媒の圧力を計測する第１圧力計測部ＰＴ１と下流側空間におけるガス冷媒の圧力を計測する第２圧力計測部ＰＴ２を備えており、それぞれ計測した圧力値の情報は制御装置５０（図３参照）に出力される。凝縮器３は、凝縮器３の入口室９から流入される冷却水の温度を計測する第１温度計測部３２、凝縮器３の出口室１３から流出される冷却水の温度を計測する第２温度計測部３３を備えており、入口で計測した入口温度計測値および出口で計測した出口温度計測値の情報は制御装置５０に出力される。なお、蒸発器４も凝縮器３と同様に構成されている。

【0021】

冷凍負荷が大きい場合には、圧縮機１，２が電動機２５、２６によって駆動される。そうすると、圧縮機１から吐出されたガス冷媒は、凝縮器３の下流側空間７内に入り、チューブ１２内を流過する冷却水に放熱され、凝縮液化される。液化された冷媒（液冷媒）は、絞り機構２９で絞られることによって流量が調整されるとともに、断熱膨張して蒸発器４の上流側空間１８内に入り、チューブ２０内を流過する冷水（被冷却媒体）を冷却することによって蒸発気化して圧縮機１に吸い込まれる。

【0022】

一方、圧縮機２から吐出されたガス冷媒は、凝縮器３の上流側空間８内に入り、チューブ１０内を流過する冷却水に放熱され、凝縮液化される。この液冷媒は、絞り機構２７で絞られることによって流量が調整されるとともに、断熱膨張して蒸発器４の下流側空間１９に入り、チューブ２１内を流過する冷水（被冷却媒体）を冷却することによって蒸発気化して圧縮機２に吸い込まれる。

【0023】

上述した冷媒回路を有するパラレル型冷凍機に適用される制御装置５０について説明する。図３に示されるように、制御装置５０は、推定部５１を備えている。
推定部５１は、下流側空間における第２流体の圧力値に基づいて推定される第２流体の飽和温度と、熱交換器の出口で計測される第１流体の温度である出口温度計測値との終端温度差に基づいて、上流側空間における終端温度差を推定し、上流側空間における終端温度差および上流側空間における第２流体の飽和温度とに基づいて、上流側空間の出口近傍における第１流体の温度を推定する。

【0024】

以下に熱交換器が凝縮器３である場合を例に挙げて、具体的な推定方法を説明する。推定部５１は、凝縮器３の下流側の終端温度差と、凝縮器３の上流側の終端温度差とが等しいことと仮定し、以下の（１）式に基づいて凝縮器３の中間点における冷却水温度を仮定する（Ｔｃｗｍｉｄ´を中間点における冷却水温度（仮定値）（℃）とする）。ここで、第１温度計測部３２において計測される凝縮器３の入口側における冷却水の温度である冷却水入口温度（入口温度計測値）（℃）をＴｃｗｉｎとし、第２温度計測部３３において計測される凝縮器３の出口側における冷却水の温度である冷却水出口温度（出口温度計測値）（℃）をＴｃｗｏｕｔとし、第１圧力計測部ＰＴ１に基づいて推定される上流側空間８のガス冷媒凝縮圧力相当の飽和温度（℃）をＴＴｃ１とし、第２圧力計測部ＰＴ２に基づいて推定される下流側空間７のガス冷媒凝縮圧力相当の飽和温度（℃）をＴＴｃ２とする。
Ｔｃｗｍｉｄ´＝ＴＴｃ１−（ＴＴｃ２−Ｔｃｗｏｕｔ） （１）

【0025】

また、推定部５１は、上流側空間と下流側空間とにかかる負荷に応じて、上流側空間の出口近傍における冷却水、或いは冷水（第１流体）の温度を補正する。具体的には、推定部５１は、上流側空間８の冷凍能力比率ａ´を以下（２）式、下流側空間７の冷凍能力比率ｂ´を以下（３）式により算出する。
ａ´＝（Ｔｃｗｍｉｄ´−Ｔｃｗｉｎ）／（Ｔｃｗｏｕｔ−Ｔｃｗｉｎ） （２）
ｂ´＝（Ｔｃｗｏｕｔ−Ｔｃｗｍｉｄ´）／（Ｔｃｗｏｕｔ−Ｔｃｗｉｎ） （３）

【0026】

（２）式および（３）式に基づいて、凝縮器３の上流側と下流側との能力比率が５０：５０である場合には、上流側と下流側とはそれぞれ同じ終端温度差となる。一方、凝縮器３の上流側と下流側との能力比率に差がある場合には、終端温度差が異なるので、本実施形態では、そうした能力比率に差がある場合を考慮し、適宜補正をする（以下（４）式および（５）式参照）。ここで、Ｔｃｗｍｉｄは、凝縮器３の中間点における補正後の冷却水温度（℃）とし、ｃは、能力比率の差による補正値（℃）とし、凝縮器３の出入口の冷却水温度差の計画値を６．４４とする。
Ｔｃｗｍｉｄ＝Ｔｃｗｍｉｄ´＋ｃ （４）
ｃ＝（ｂ´−０．５）×３×（Ｔｃｗｏｕｔ−Ｔｃｗｉｎ）／６．４４ （５）

【0027】

なお、上記（５）式における係数（例えば、「３」）は、冷凍機の仕様や性能に左右されるパラメータであり、これに限定されるものではない。
凝縮器３の上流側の補正後の冷凍能力比率をａとし、凝縮器３の下流側の補正後の冷凍能力比率をｂとすると、上流側および下流側の冷凍能力比率は以下（６），（７）式のように補正される。
ａ＝（Ｔｃｗｍｉｄ−Ｔｃｗｉｎ）／（Ｔｃｗｏｕｔ−Ｔｃｗｉｎ） （６）
ｂ＝（Ｔｃｗｏｕｔ−Ｔｃｗｍｉｄ）／（Ｔｃｗｏｕｔ−Ｔｃｗｉｎ） （７）

【0028】

図４には、終端温度差と負荷との関係を示す図を一例として挙げている。図４は、横軸に負荷（％）、縦軸に終端温度差ＴＤ（℃）が示されている。
図４に示されるように、終端温度差は負荷に比例し、例では負荷が１００％である場合の終端温度差は約１℃となる。

【0029】

さらに、推定部５１は、凝縮器３の交換熱量から、圧縮機１，２への入力動力を除去し、蒸発器４の交換熱量を推定することが好ましい。
具体的には、（１）圧縮機１，２に接続される電動機２５，２６の入力の計測値、或いは、電動機２５，２６に接続されるインバータから入力される電流値から推定される電動機入力により、ヒートバランスに基づいて蒸発器４の交換熱量を算出する、（２）上流側と下流側の凝縮器３の交換熱量比より、蒸発器４の交換熱量比を算出し、蒸発器４を流過する冷水の中間温度を算出する、などの方法により、電動機排熱分を除去して蒸発器４の交換熱量を正確に算出する。

【0030】

以下に本実施形態に係る制御装置５０の作用について、熱交換器が凝縮器３である場合と、蒸発器４である場合について説明する。
熱交換器が凝縮器３である場合には、推定部５１は、凝縮器３の第２圧力計測部ＰＴ２によって計測された下流側空間７におけるガス冷媒の圧力値に基づいてガス冷媒の飽和温度が推定され（例えば、４１℃）、凝縮器３の出口において第２温度計測部３３が計測した冷却水の温度である出口温度計測値（例えば、４０℃）と上記推定された飽和温度との終端温度差に基づいて、上流側空間８における終端温度差が推定される（例えば、４１℃−４０℃＝１℃）。上流側空間８における第１圧力計測部ＰＴ１によって計測された上流側空間８におけるガス冷媒の圧力値に基づいて推定されたガス冷媒の飽和温度（例えば、３７℃）と、上記推定された上流側空間８における終端温度差（例えば、１℃）とに基づいて、上流側空間の出口近傍（つまり、凝縮器３の中間点）における冷却水の温度が推定される（例えば、３７℃−１℃＝３６℃）。

【0031】

熱交換器が蒸発器４である場合には、推定部５１は、蒸発器４の第２圧力計測部によって計測された下流側空間１９におけるガス冷媒の圧力値に基づいてガス冷媒の飽和温度が推定され（例えば、５℃）、蒸発器４の出口において第２温度計測部が計測した冷水の温度である出口温度計測値（例えば、６℃）と上記推定された飽和温度との終端温度差に基づいて、上流側空間１８における終端温度差が推定される（例えば、６℃−５℃＝１℃）。上流側空間１８における第１圧力計測部によって計測された上流側空間８におけるガス冷媒の圧力値に基づいて推定されたガス冷媒の飽和温度（例えば、８℃）と、上記推定された上流側空間１８における終端温度差（例えば、１℃）とに基づいて、上流側空間の出口近傍（つまり、蒸発器４の中間点）における冷水の温度が推定される（例えば、８℃＋１℃＝９℃）。

【0032】

このように推定された熱交換器の中間点における第１流体の温度に基づいて、制御装置５０は、圧縮機１，２の容量制御、インバータによる圧縮機個別の回転制御、および圧縮機１，２の吸込みベーンとＨＧＢＰ（ホットガスバイパス弁）３０，３１との独立制御を行う。
熱交換器の上流側と下流側に能力比率に差がある場合には、上記（４）式に基づいて第１流体の前記推定された温度を補正する。

【0033】

上述した実施形態に係る制御装置５０においては、上記処理の全て或いは一部において別途ソフトウェアを用いて処理する構成としてもよい。この場合、制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、および上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラム（例えば、制御プログラム）が記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、上述の制御装置５０と同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

【0034】

以上説明してきたように、本実施形態に係るパラレル型冷凍機の制御装置５０および方法並びにプログラムによれば、凝縮器３（または蒸発器４）の内部空間が、冷却水（または冷水）の入口側である上流側空間と冷却水（または冷水）の出口側である下流側空間とに区画される場合に、冷却水（または冷水）は、凝縮器３（または蒸発器４）のチューブ１０（または２０）から流入されると上流側空間を流通するガス冷媒と熱交換され、下流側空間７（または１９）でガス冷媒と熱交換され、チューブ１２（または２１）から放出される。このとき、下流側空間のガス冷媒の圧力値に基づいて推定されるガス冷媒の飽和温度と、凝縮器３（または蒸発器４）の出口で計測される冷却水（または冷水）の温度である出口温度計測値との終端温度差に基づいて、上流側空間の終端温度差を推定し、この上流側空間の終端温度差および上流側空間におけるガス冷媒の飽和温度とに基づいて、上流側空間の出口近傍における冷却水（または冷水）の温度を推定する。

【0035】

これにより、凝縮器３（または蒸発器４）の上流側空間と下流側空間との間である中間点における冷却水（または冷水）の温度を簡便に推定することができる。また、終端温度差の設計値と下流側の終端温度差の実測値とに基づいて中間点の温度を推算するので、シェルアンドチューブ式熱交換器のチューブ部分の汚れによる熱交換器の伝熱性能低下が生じている場合であっても、汚れの影響を加味して中間点の温度を推定できる。
また、上流側空間および下流側空間のそれぞれの空間において計測される冷媒圧力に基づいて温度を推定することにより、各空間に温度センサを設けて温度を計測する場合と比較して正確な温度を計測することができる。
このように、熱交換器の中間点の温度を推定することにより、上流側空間および下流側空間のそれぞれにおける負荷が算出でき、圧縮機の容量制御、インバータによる個別の回転制御、圧縮機の吸込みベーンとＨＧＢＰ（ホットガスバイパス弁）３０，３１との独立制御につながり、性能向上や確実なサージング回避につながる。また、膨張弁制御用のレベルセンサが不要となるので、コスト削減につながる。

【0036】

また、凝縮器３と蒸発器４とを比較すると、凝縮器３の方が高い精度が得られる。これは、凝縮器３の場合には、常に伝熱管（チューブ）が液に浸ることがないが、蒸発器４の場合には、負荷の大小により伝熱管が液に浸かったり浸からなかったりするために熱交換状態が変わり、蒸発器４は終端温度差と負荷との関係が変化する。こうしたことから、凝縮器３は、蒸発器４と比較して高い精度が得られる。

【符号の説明】

【0037】

１、２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 蒸発器
５ シェル
６ 仕切板
７ 凝縮器の下流側空間
８ 凝縮器の上流側空間
１０、１２ チューブ
１６ シェル
１７ 仕切板
２７、２９ 絞り機構
１８ 蒸発器の上流側空間
１９ 蒸発器の下流側空間
２０、２１ チューブ
５０ 制御装置
５１ 推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】