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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024029861
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】冷凍システム
(51)【国際特許分類】
F25B 1/00 20060101AFI20240229BHJP
【ＦＩ】
F25B1/00 304H
F25B1/00 396D
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022132290
(22)【出願日】2022-08-23
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＳＩＭＵＬＩＮＫ
(71)【出願人】
【識別番号】000148357
【氏名又は名称】株式会社前川製作所
(71)【出願人】
【識別番号】504136568
【氏名又は名称】国立大学法人広島大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】木村 健
(72)【発明者】
【氏名】宮林 裕香
(72)【発明者】
【氏名】服部 一裕
(72)【発明者】
【氏名】山本 透
(72)【発明者】
【氏名】脇谷 伸
(72)【発明者】
【氏名】加賀谷 謙伍
(57)【要約】
【課題】冷凍装置の健全性を確保しつつ、安定した連続運転を実現できる冷凍システムを提供する。
【解決手段】冷凍システムＦＳは、冷凍装置１、および制御装置２を有する。冷凍装置１は、冷媒が配管を通じて一巡するように順に連結された蒸発器４０、圧縮機１０、凝縮器２０、および膨張弁３０を有する。制御装置２は、膨張弁３０の開度を操作量とし、圧縮機１０が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御またはＩ－Ｐ制御する。
【選択図】図１
【解決手段】冷凍システムＦＳは、冷凍装置１、および制御装置２を有する。冷凍装置１は、冷媒が配管を通じて一巡するように順に連結された蒸発器４０、圧縮機１０、凝縮器２０、および膨張弁３０を有する。制御装置２は、膨張弁３０の開度を操作量とし、圧縮機１０が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御またはＩ－Ｐ制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒が配管を通じて一巡するように順に連結された蒸発器、圧縮機、凝縮器、および膨張弁を有する冷凍装置と、
前記膨張弁の開度を操作量とし、前記圧縮機が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、前記過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御またはＩ－Ｐ制御する制御装置と、を有する、冷凍システム。
前記膨張弁の開度を操作量とし、前記圧縮機が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、前記過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御またはＩ－Ｐ制御する制御装置と、を有する、冷凍システム。
【請求項2】
前記冷凍装置の冷凍サイクルは、ＣＯ２直膨サイクルであり、
前記膨張弁は、
冷凍機側に設けられる第１膨張弁と
負荷側に設けられる第２膨張弁と、を有し、
前記制御装置は、前記第２膨張弁の開度を操作量とする、請求項１に記載の冷凍システム。
前記膨張弁は、
冷凍機側に設けられる第１膨張弁と
負荷側に設けられる第２膨張弁と、を有し、
前記制御装置は、前記第２膨張弁の開度を操作量とする、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項3】
前記制御装置は、
ストラクチャード・テキストによって記述されたＩ－ＰＤ制御則またはＩ－Ｐ制御則を記憶する記憶部と、
前記Ｉ－ＰＤ制御則またはＩ－Ｐ制御則を実行する演算部と、を有する、請求項１または２に記載の冷凍システム。
ストラクチャード・テキストによって記述されたＩ－ＰＤ制御則またはＩ－Ｐ制御則を記憶する記憶部と、
前記Ｉ－ＰＤ制御則またはＩ－Ｐ制御則を実行する演算部と、を有する、請求項１または２に記載の冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
冷凍システムに関する。
【背景技術】
【0002】
日本政府による２０５０年のカーボンニュートラルに向けた取り組みの発表を受けて、産業界においては、フロン排出抑制が喫緊の課題となっている。今後、冷凍システムにおいては、自然冷媒や、低ＧＷＰ（Ｇｌｏｂａｌ－Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）冷媒への転換を進め、これらの冷媒に対応し、かつ性能の良い冷凍システムの開発が求められる。
【0003】
従来、冷凍装置、冷熱利用装置等における温度制御や各種調整弁の開度制御には、一般的な制御手法であるＰＩＤ制御（フィードバック制御）が使用される。冷凍装置は、冷媒が配管を通じて一巡するように順に連結された蒸発器、圧縮機、凝縮器、および膨張弁を有する冷媒循環システムであり、冷媒が状態（液体、気体）を変化させながら配管を通じて循環システムを循環する冷凍サイクルが形成される。例えば、このような冷凍装置において、膨張弁の開度等を操作量とし、過熱度を制御量としてＰＩＤ制御が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
冷凍サイクルは、１つの操作量の変化により冷媒循環システム系内の複数の状態量が変化する強い干渉系を有する。このため、操作量が急激に変化すると、複数の制御量が相互に干渉し、冷媒循環システム系内が不安定になり、制御量（または状態量）のオーバーシュートが発生する可能性がある。例えば、冷媒循環システム系内が不安定になり、過熱度が目標値以下にオーバーシュートした場合、冷媒が液もしくは液滴の状態で圧縮機へ流入する液バックや、液圧縮等が生じるおそれがある。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、冷凍装置の健全性を確保しつつ、安定した連続運転を実現できる冷凍システ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】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【0007】
冷凍システムは、冷凍装置、および制御装置を有する。冷凍装置は、冷媒が配管を通じて一巡するように順に連結された蒸発器、圧縮機、凝縮器(超臨界領域ではガスクーラとして作動する)、および膨張弁を有する。制御装置は、前記膨張弁の開度を操作量とし、前記圧縮機が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、前記過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御またはＩ－Ｐ制御する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、膨張弁の開度を操作量とし、圧縮機が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御するので、冷凍装置の健全性を確保しつつ、安定した連続運転を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係る冷凍システムの構成を例示するブロック図である。
【図4】Ｉ－ＰＤ制御則を使用した場合の測定例を示すグラフである。
【図5】ＰＩＤ制御則を使用した場合の測定例（比較例）を示すグラフである。
【図6】第２の実施形態に係る冷凍システムモデルを表示するシミュレーターの画面を例示する模式図である。
【図8A】ＣＯ２直膨サイクルにおける高段圧縮機の要素モデルを例示する模式図である。
【図8B】圧縮機における流量特性（質量流量と差圧との関係）を例示するグラフである。
【図9A】ＣＯ２直膨サイクルにおける膨張弁の要素モデルを例示する模式図である。
【図9B】膨張弁、高段膨張弁、およびガスインジェクション弁のＣｖ値を例示する図である。
【図10】デスーパーヒーターについて、要素モデルの計算値と試験装置による実験値との比較結果を例示するグラフである。
【図11】凝縮器について、要素モデルの計算値と試験装置による実験値との比較結果を例示するグラフである。
【図12】制御装置モデルの設定項目インタフェースを例示する模式図である。
【図13A】ＣＯ２直膨サイクルの制御装置（実機のＰＬＣ）と制御装置モデルとについて、実験データの入力に対する操作量の出力結果の比較を例示する概念図である。
【図13B】制御装置および制御装置モデルに入力する実験データを例示するグラフである。
【図14】ブラインヒーターの操作量（実験値および計算値）の比較を例示するグラフである。
【図15】三方弁の操作量（実験値および計算値）の比較を例示するグラフである。
【図18】第３の実施形態における冷凍システムの構成を例示するブロック図である。
【図19】スマートＭＢＤによる冷凍システムの開発を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【0011】
（第１の実施形態）
＜冷凍システム＞
図１は、第１の実施形態に係る冷凍システムの構成を例示するブロック図である。冷凍システムＦＳは、冷凍装置１、および制御装置２を有する。端末装置３は、例えば、パーソナルコンピューターであり、制御装置２に接続されている。
＜冷凍システム＞
図１は、第１の実施形態に係る冷凍システムの構成を例示するブロック図である。冷凍システムＦＳは、冷凍装置１、および制御装置２を有する。端末装置３は、例えば、パーソナルコンピューターであり、制御装置２に接続されている。
【0012】
＜冷凍装置１＞
図２は、図１の冷凍装置１を示す系統図である。冷凍装置１は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒とする直接膨張冷却方式（ＣＯ２直膨サイクル）の冷凍装置であり、圧縮機１０と、凝縮器２０と、膨張弁３０と、蒸発器４０と、液ガス熱交換器５０と、デスーパーヒーター６０と、オイルレシーバー７０と、フラッシュタンク８０と、を有する。
図２は、図１の冷凍装置１を示す系統図である。冷凍装置１は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒とする直接膨張冷却方式（ＣＯ２直膨サイクル）の冷凍装置であり、圧縮機１０と、凝縮器２０と、膨張弁３０と、蒸発器４０と、液ガス熱交換器５０と、デスーパーヒーター６０と、オイルレシーバー７０と、フラッシュタンク８０と、を有する。
【0013】
［圧縮機１０］
圧縮機１０は、吸入した冷媒ガスを圧縮し、圧縮されて高温高圧になった冷媒ガスを吐出する。圧縮機１０は２段圧縮器であって、低段圧縮機１１と、高段圧縮機１２と、を有する。低段圧縮機１１および高段圧縮機１２の間には、デスーパーヒーター６０が配置されている。
圧縮機１０は、吸入した冷媒ガスを圧縮し、圧縮されて高温高圧になった冷媒ガスを吐出する。圧縮機１０は２段圧縮器であって、低段圧縮機１１と、高段圧縮機１２と、を有する。低段圧縮機１１および高段圧縮機１２の間には、デスーパーヒーター６０が配置されている。
【0014】
［凝縮器２０］
凝縮器２０は、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒ガスと外部空気との熱交換を実施し、冷媒ガスを等圧放熱させ、低温高圧の冷媒液として流出させる。高段圧縮機１２および凝縮器２０の間には、オイルレシーバー７０が配置されている。凝縮器２０は、超臨界領域ではガスクーラとして作動する。
凝縮器２０は、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒ガスと外部空気との熱交換を実施し、冷媒ガスを等圧放熱させ、低温高圧の冷媒液として流出させる。高段圧縮機１２および凝縮器２０の間には、オイルレシーバー７０が配置されている。凝縮器２０は、超臨界領域ではガスクーラとして作動する。
【0015】
［膨張弁３０］
膨張弁３０は、凝縮器２０から流出した冷媒液を膨張させて、減圧させる。膨張弁３０は２段膨張弁であって、第１膨張弁３１と、第２膨張弁３２と、を有する。第１膨張弁３１および第２膨張弁３２の間には、フラッシュタンク８０が配置されている。第２膨張弁３２の開度を適宜変更することによって、低段圧縮機１１の過熱度または蒸発器４０出口冷媒の過熱度が制御される。
膨張弁３０は、凝縮器２０から流出した冷媒液を膨張させて、減圧させる。膨張弁３０は２段膨張弁であって、第１膨張弁３１と、第２膨張弁３２と、を有する。第１膨張弁３１および第２膨張弁３２の間には、フラッシュタンク８０が配置されている。第２膨張弁３２の開度を適宜変更することによって、低段圧縮機１１の過熱度または蒸発器４０出口冷媒の過熱度が制御される。
【0016】
［蒸発器４０］
蒸発器４０は、第２膨張弁３２によって膨張された冷媒液を蒸発させてガス化し、冷媒ガスを圧縮機１０に吸入させる。
蒸発器４０は、第２膨張弁３２によって膨張された冷媒液を蒸発させてガス化し、冷媒ガスを圧縮機１０に吸入させる。
【0017】
［液ガス熱交換器５０］
液ガス熱交換器５０は、フラッシュタンク８０および第２膨張弁３２間を通過する冷媒液、ならびに蒸発器４０および低段圧縮機１１間を通過する冷媒ガスの間で熱交換が行われる。このように液ガス熱交換器５０が設けられることによって、低段圧縮機１１に冷媒液が流入することを防止するとともに、第２膨張弁３２に冷媒ガスが流入することを防止することができる。
液ガス熱交換器５０は、フラッシュタンク８０および第２膨張弁３２間を通過する冷媒液、ならびに蒸発器４０および低段圧縮機１１間を通過する冷媒ガスの間で熱交換が行われる。このように液ガス熱交換器５０が設けられることによって、低段圧縮機１１に冷媒液が流入することを防止するとともに、第２膨張弁３２に冷媒ガスが流入することを防止することができる。
【0018】
［デスーパーヒーター６０］
デスーパーヒーター６０は、低段圧縮機１１から流出した冷媒ガスを一旦冷却する。このように低段圧縮機１１から流出した冷媒ガスを一旦冷却することによって、高段圧縮機１２における吐出温度の上昇を抑制させることができる。
デスーパーヒーター６０は、低段圧縮機１１から流出した冷媒ガスを一旦冷却する。このように低段圧縮機１１から流出した冷媒ガスを一旦冷却することによって、高段圧縮機１２における吐出温度の上昇を抑制させることができる。
【0019】
［オイルレシーバー７０］
オイルレシーバー７０は、冷凍機油を回収し、低段圧縮機１１および高段圧縮機１２に戻す。
オイルレシーバー７０は、冷凍機油を回収し、低段圧縮機１１および高段圧縮機１２に戻す。
【0020】
［フラッシュタンク８０］
フラッシュタンク８０は、第１膨張弁３１から出てきた冷媒ガスおよび冷媒液を分離する。フラッシュタンク８０のガスが貯蔵される上部８１は、第１ラインＬ１によって、高段圧縮機１２と連結される。第１ラインＬ１には、フラッシュガスバイパス弁８３が配置される。
フラッシュタンク８０は、第１膨張弁３１から出てきた冷媒ガスおよび冷媒液を分離する。フラッシュタンク８０のガスが貯蔵される上部８１は、第１ラインＬ１によって、高段圧縮機１２と連結される。第１ラインＬ１には、フラッシュガスバイパス弁８３が配置される。
【0021】
フラッシュタンク８０の液が貯蔵される下部８２は、第２ラインＬ２によって、高段圧縮機１２と連結される。第２ラインＬ２には、液インジェクション弁８４が配置される。
【0022】
フラッシュタンク８０から、高段圧縮機１２に供給されるガスおよび液は、例えば０℃と低温であるため、低段圧縮機１１から流出した冷媒ガスを一旦冷却する。このように低段圧縮機１１から流出した冷媒ガスを一旦冷却することによって、高段圧縮機１２における吐出温度の上昇を抑制させることができる。
【0023】
蒸発器４０において、冷熱を受け取ったブラインは、模擬負荷としてのブラインタンク１００に供給される。冷凍装置１は、蒸発器４０からブラインタンク１００に向かう往路ラインＬ３から分岐して三方弁Ｖ１に向かう分岐ラインＬ４を有する。
【0024】
ブラインタンク１００から蒸発器４０に向かう往路ラインＬ５には、三方弁Ｖ１、ポンプＰ、およびブラインヒーター１１０が配置される。
【0025】
三方弁Ｖ１を調整して、蒸発器４０からブラインタンク１００に流れる低温のブラインを、分岐ラインＬ４を介して、ブラインヒーター１１０に多く送ることによって、ブラインヒーター１１０を早期に冷却することができる。
【0026】
ポンプＰは、ブラインを循環させるために設けられる。
【0027】
ブラインヒーター１１０は、実際の冷凍庫における負荷分と同等の温熱をブラインに供給する。
【0028】
＜制御装置２＞
図３は、図１に示す制御装置２の概略構成を例示するブロック図である。制御装置２は、冷凍装置１を制御する。制御装置２は、例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であり、入力部２１、記憶部２２、演算部２３、出力部２４、および電源部２５を有する。
図３は、図１に示す制御装置２の概略構成を例示するブロック図である。制御装置２は、冷凍装置１を制御する。制御装置２は、例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であり、入力部２１、記憶部２２、演算部２３、出力部２４、および電源部２５を有する。
【0029】
［入力部２１］
入力部２１は、設定パネルＳＰ（図１２を参照）、入力インタフェース（不図示）等を有する。設定パネルＳＰは、ユーザー入力を受け付けるタッチパネルおよびスイッチを有する。また、入力インタフェースは、外部の端末装置３に接続され、各種データを受信する。制御パラメーターは、例えば、制御切り替え（ＰＩＤ／Ｉ－ＰＤ）、設定値（目標値）、手動操作量、サンプリング周期Ｔｓ、比例定数Ｋｐ、積分定数ＴＩ、微分定数ＴＤ、操作量下限（ＭＶＬ）、操作量上限（ＭＶＨ）等を含む。
入力部２１は、設定パネルＳＰ（図１２を参照）、入力インタフェース（不図示）等を有する。設定パネルＳＰは、ユーザー入力を受け付けるタッチパネルおよびスイッチを有する。また、入力インタフェースは、外部の端末装置３に接続され、各種データを受信する。制御パラメーターは、例えば、制御切り替え（ＰＩＤ／Ｉ－ＰＤ）、設定値（目標値）、手動操作量、サンプリング周期Ｔｓ、比例定数Ｋｐ、積分定数ＴＩ、微分定数ＴＤ、操作量下限（ＭＶＬ）、操作量上限（ＭＶＨ）等を含む。
【0030】
上述したように、冷凍サイクルは、１つの操作量の変化により冷媒循環システム系内の複数の状態量が変化する強い干渉系を有する。このように強い干渉系を有する冷凍サイクルを制御するＰＬＣにＰＩＤ制御則を実装した場合、目標値を設定する時における操作量の急激な変化によって冷媒循環システム系が不安定な状態になる可能性がある。冷媒循環システム系が不安定な状態になると、例えば、過熱度が目標値以下にオーバーシュートし、低段圧縮機１１への液バックや液圧縮等が生じるおそれがある。
【0031】
したがって、冷媒循環システム系が不安定な状態にならないように、冷凍サイクルの運転を制御することによって低段圧縮機１１への負荷を低減し、安定した連続運転を実現することが求められる。そこで、本実施形態では、ＰＩＤ制御則の代わりに、Ｉ－ＰＤ制御則（比例微分先行型ＰＩＤ制御則）をＰＬＣに実装する。Ｉ－ＰＤ制御則においては、制御偏差の大きな変化に対して、急激な操作量の変化を伴わず、穏やかに操作量を出力することにより、オーバーシュートを抑制しながら目標値へ追従させることができる。
【0032】
しかし、従来のＰＬＣにはＰＩＤ制御則の制御パラメーターを設定する機能はあるが、Ｉ－ＰＤ制御則の制御パラメーターを設定する機能はないので、ＰＬＣの機能を使用するだけではＩ－ＰＤ制御則を実装することができない。そこで、本実施形態では、Ｉ－ＰＤ制御則をＳＴ言語（ストラクチャード・テキスト）のプログラムで記述し、ＰＬＣに入力するように構成した。ユーザーは、端末装置３を使用してＩ－ＰＤ制御則をＳＴ言語のプログラムで記述し、制御装置２に入力する。入力部２１は、入力されたＳＴ言語のプログラムを受け付け、記憶部２２へ出力する。記憶部２２は、ＳＴ言語のプログラムを記憶する。
【0033】
Ｉ－ＰＤ制御則は、例えば、下記の数式（１）および（２）のように表される。
【0034】
【数1】
【0035】
また、離散化されたＩ－ＰＤ制御則は、例えば、下記の数式（３）および（４）のように表される。
【0036】
【数2】
【0037】
さらに、Ｉ－ＰＤ制御則をＰＬＣに実装するため、Ｉ－ＰＤ制御則を差分形式に書き直すと、正動作は下記の数式（５）～（８）のように表され、逆動作は下記の数式（９）～（１２）のように表される。ユーザーは、これらの数式（５）～（１２）に基づいて、ＳＴ言語を使用してＩ－ＰＤ制御則を記述し、端末装置３から制御装置２にプログラムを入力する。
【0038】
【数3】
【0039】
ＰＩＤ制御則では、制御偏差が比例ゲイン、積分ゲインにかかり、操作量の演算値に大きく影響するのに対して、Ｉ－ＰＤ制御則では、積分ゲインにのみにかかる構造となるため、操作量の出力がなだらかになる。そのため、Ｉ－ＰＤ制御則の導入により目標値を設定する時における操作量の急峻な変動を抑制することにより、オーバーシュートの抑制が可能になる。
【0040】
なお、上述の例では、Ｉ－ＰＤ制御則を使用する場合について説明したが、微分項Ｄを省略したＩ－Ｐ制御則を使用した場合も同様に、目標値を設定する時における操作量の急峻な変動を抑制することにより、オーバーシュートの抑制が可能になる。また、Ｉ－ＰＤ制御則、Ｉ－Ｐ制御則、およびＰＩＤ制御則を必要に応じて切り替えられるように構成してもよい。
【0041】
また、入力部２１は、冷凍装置１における冷媒循環システム系内の各部に設置された複数のセンサーから検出信号を取得し、記憶部２２に検出データとして出力する。入力部２１は、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバーターを有し、検出信号がアナログ信号である場合は、ＡＤコンバーターによりアナログ信号をディジタル信号に変換し、検出データとして記憶部２２に出力する。
【0042】
［記憶部２２］
記憶部２２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および補助記憶部を有する。ＲＡＭは、揮発性メモリーであり、入力部２１において取得した検出データ、演算部２３によって実行される各種のプログラム、演算部２３による演算結果等を一時的に記憶する。ＲＯＭは、不揮発性メモリーであり、各種パラメーター、プログラム等を記憶する。
記憶部２２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および補助記憶部を有する。ＲＡＭは、揮発性メモリーであり、入力部２１において取得した検出データ、演算部２３によって実行される各種のプログラム、演算部２３による演算結果等を一時的に記憶する。ＲＯＭは、不揮発性メモリーであり、各種パラメーター、プログラム等を記憶する。
【0043】
補助記憶部は、例えばＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等を備え、演算部２３が実行する各種のプログラムを記憶している。本実施形態では、ユーザーにより作成されたＩ－ＰＤ制御則のプログラムが補助記憶部に記憶される。
【0044】
［演算部２３］
演算部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有し、記憶部２２に記憶されている各種のプログラムを実行することにより、数値演算、論理演算、および条件判断等の各種の演算処理を行い、演算結果を出力部２４へ出力する。
演算部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有し、記憶部２２に記憶されている各種のプログラムを実行することにより、数値演算、論理演算、および条件判断等の各種の演算処理を行い、演算結果を出力部２４へ出力する。
【0045】
本実施形態では、ＣＰＵは、補助記憶部に記憶されているＩ－ＰＤ制御則のプログラムをＲＡＭに展開して実行可能コードに変換し実行することにより、冷凍装置１における制御対象に入力する操作量を算出し、出力部２４に出力する。
【0046】
本実施形態では、ＣＰＵは、ＣＯ２直膨サイクルにおける第２膨張弁３２を制御対象としてＩ－ＰＤ制御する。第２膨張弁３２の開度は、低段圧縮機１１の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度の挙動に影響する。ＣＰＵは、負荷変動によって変動する過熱度を安定して制御するため、第２膨張弁３２の開度を操作量とし、低段圧縮機１１が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御する。
【0047】
［出力部２４］
出力部２４は、設定パネルＳＰのタッチパネルに重畳して配置され、制御ボタン、制御パラメーター、演算部２３による演算結果、各種メッセージ等を表示するディスプレイを有する。また、出力部２４は、出力インタフェースを有し、当該出力インタフェースを通じて、演算部２３によって算出されたＩ－ＰＤ制御の操作量を冷凍装置１における制御対象に伝達する。
出力部２４は、設定パネルＳＰのタッチパネルに重畳して配置され、制御ボタン、制御パラメーター、演算部２３による演算結果、各種メッセージ等を表示するディスプレイを有する。また、出力部２４は、出力インタフェースを有し、当該出力インタフェースを通じて、演算部２３によって算出されたＩ－ＰＤ制御の操作量を冷凍装置１における制御対象に伝達する。
【0048】
出力部２４は、冷凍装置１における複数の制御対象に接続できるようになっており、制御対象に合わせた出力形式で演算結果（操作量）を出力する。本実施形態では、出力部２４は、Ｉ－ＰＤ制御の操作量を冷凍装置１における第２膨張弁３２に伝達し、操作量に応じて第２膨張弁３２の開度を調整する。
【0049】
［電源部２５］
電源部２５は、制御装置２の各部に電源を供給する。
電源部２５は、制御装置２の各部に電源を供給する。
【0050】
＜測定例＞
図４はＩ－ＰＤ制御則を使用した場合の測定例を示すグラフであり、図５はＰＩＤ制御則を使用した場合の測定例（比較例）を示すグラフである。図４および図５において、横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は操作量および制御量である。
図４はＩ－ＰＤ制御則を使用した場合の測定例を示すグラフであり、図５はＰＩＤ制御則を使用した場合の測定例（比較例）を示すグラフである。図４および図５において、横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は操作量および制御量である。
【0051】
図４に示すように、Ｉ－ＰＤ制御則を使用した場合は、目標値を設定する時の操作量（第２膨張弁３２の開度）の急激な変化が抑制されたため、制御量（過熱度）のオーバーシュートも抑制された。一方、図５（比較例）に示すように、ＰＩＤ制御則を使用した場合は、目標値を設定する時の操作量の急激な変化により、制御量のオーバーシュートが発生した（図中における破線領域に該当）。
【0052】
このように、ＰＩＤ制御則からＩ－ＰＤ制御則に変更することにより、制御量のオーバーシュートを大幅に抑制できることを確認した。
【0053】
＜効果＞
以上で説明した第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
以上で説明した第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
【0054】
第２膨張弁３２の開度を操作量とし、低段圧縮機１１が吸入する冷媒の過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度を制御量として、過熱度が一定となるようにＩ－ＰＤ制御またはＩ－Ｐ制御するので、冷凍装置１の健全性を確保しつつ、安定した連続運転を実現できる。
【0055】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、実機の冷凍装置１および制御装置２を使用して冷凍システムＦＳを構成し、制御動作を評価する場合について説明したが、第２の実施形態では、冷凍装置１および制御装置２のシミュレーションモデル（以下、シミュレーションモデルを単に「モデル」ともいう）を使用して冷凍システムを構成し、制御動作を評価する場合について説明する。
第１の実施形態では、実機の冷凍装置１および制御装置２を使用して冷凍システムＦＳを構成し、制御動作を評価する場合について説明したが、第２の実施形態では、冷凍装置１および制御装置２のシミュレーションモデル（以下、シミュレーションモデルを単に「モデル」ともいう）を使用して冷凍システムを構成し、制御動作を評価する場合について説明する。
【0056】
通常、冷凍システムの開発においては、システム構成や熱負荷、作動冷媒等、様々な要因の影響が大きいため、冷凍システムの性能の評価は、試作機を製作して試運転することにより行う。しかし、例えば、試作機の性能の評価結果が思わしくなかった場合は、設計仕様を変更する必要があるが、その際に大きな手戻りが生じ、開発の時間とコストが大幅に増加するといった課題があった。
【0057】
そこで、本発明者らは、冷凍システムの開発にモデルベースデザイン（ＭＢＤ：Ｍｏｄｅｌ－ｂａｓｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）を導入し、冷凍装置の試作機を製作する前に冷凍装置の動作や性能について詳細に検証した。より具体的には、ＭＩＬＳ（Ｍｏｄｅｌ Ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）の手法により、制御装置を表すモデルと、冷凍装置を表すモデルとを、コンピューター上で動作するシミュレーター（シミュレーションソフト）上において接続して閉ループ系を構成し、その動作をシミュレーションして性能の評価を行った。これにより、試作機の製作と、製作後における試作機の動作検証とを省略することができた。
【0058】
ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社製のＳｉｍｕｌｉｎｋおよびＭＡＴＬＡＢ(登録商標)を使用して冷凍システムモデルのシミュレーションを行った。Ｓｉｍｕｌｉｎｋは、ＭＢＤのためのブロック線図シミュレーターであり、ＭＡＴＬＡＢは、数値解析ソフトウェアである。
【0059】
図６は、第２の実施形態に係る冷凍システムモデルを表示するシミュレーターの画面を例示する模式図である。冷凍システムモデルＦＳＭは、冷凍装置モデル４および制御装置モデル５を含む。すなわち、本実施形態では、制御装置の機能（運転制御機能）と、冷凍装置（試験装置）の機能とが抽出され、シミュレーションモデル（それぞれ冷凍装置モデル４および制御装置モデル５）中に実装されている。運転制御機能には、例えば、運転開始／停止の指令、警報信号発信等が含まれる。また、冷凍装置の機能には、冷凍装置の各々の構成要素（例えば、蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁等）の機能が含まれる。
【0060】
＜冷凍装置モデル４＞
本実施形態では、模擬冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）、およびＣＯ２直膨サイクルのモデル化について説明する。
本実施形態では、模擬冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）、およびＣＯ２直膨サイクルのモデル化について説明する。
【0061】
［ホットガスバイパスサイクル］
まず、ホットガスバイパスサイクルを使用した冷凍装置モデルについて説明する。図７は、図６に示す冷凍装置モデルの冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）を例示する図である。
まず、ホットガスバイパスサイクルを使用した冷凍装置モデルについて説明する。図７は、図６に示す冷凍装置モデルの冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）を例示する図である。
【0062】
冷凍装置モデル４は、ホットガスバイパスサイクルの要素モデルとして、圧縮機２１０と、熱交換器としての凝縮器２２０と、給液弁としての膨張弁２３０と、液ガス混合器としての蒸発器２４０と、受液器２５０と、アキュムレーター２６０と、を有する。
【0063】
圧縮機２１０は、吸入した冷媒ガスを圧縮し、圧縮されて高温高圧になった冷媒ガスを吐出する。
【0064】
凝縮器２２０は、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒ガスと外部空気との熱交換を実施し、冷媒ガスを凝縮させ、低温高圧の冷媒液として流出させる。
【0065】
膨張弁２３０は、凝縮器２２０から流出した冷媒液を膨張させて、減圧させる。凝縮器２２０および膨張弁２３０の間には、受液器２５０が配置される。
【0066】
蒸発器２４０は、膨張弁２３０によって膨張された冷媒液を蒸発させてガス化し、冷媒ガスを圧縮機１０に吸入させる。
【0067】
受液器２５０は、凝縮器２２０および膨張弁２３０の間に設けられる。受液器２５０は、負荷変動による蒸発器２４０内の冷媒量の変動を吸収するために設けられている。
【0068】
アキュムレーター２６０は、蒸発器２４０および圧縮機２１０の間に設けられる。アキュムレーター２６０は、蒸発器２４０から圧縮機２１０に向かう冷媒ガスから液成分を除去するために設けられる。
【0069】
第２実施形態に係る冷凍装置モデル４は、圧縮機２１０から凝縮器２２０に向かうラインＬ６から分岐する分岐ラインＬ７を有する。分岐ラインＬ７は、圧縮機２１０および三方弁Ｖ２を連結する。分岐ラインＬ７には、ホットガスバイパス弁２１１が配置される。圧縮機２１０において高温高圧にされた冷媒ガスは、分岐ラインＬ７を介して三方弁Ｖ２に送られる。三方弁Ｖ２において、膨張弁２３０によって膨張された冷媒液および高温低圧の冷媒ガスが混合して、蒸発器２４０に送られる。
【0070】
冷凍装置モデル４は、受液器２５０の液相から、圧縮機２１０に向かうラインＬ８をさらに有する。受液器２５０の液相からラインＬ８を介して、低温の冷媒液が圧縮機２１０に供給されることによって、圧縮機２１０内の温度を低下させる。ラインＬ８には、液インジェクション弁２１２が配置される。
【0071】
第２実施形態に係る冷凍装置モデル４において、圧縮機２１０の回転数、ホットガスバイパス弁２１１の開度、膨張弁２３０の開度、および液インジェクション弁２１２の開度を適宜変更することによって、冷媒の循環量、圧縮機２１０の吸入圧力、圧縮機２１０の吸入冷媒過熱度または蒸発器出口冷媒の過熱度、圧縮機２１０の吐出温度、および圧縮機２１０の吐出圧力がそれぞれ制御される。
【0072】
［ＣＯ２直膨サイクル］
続いて、ＣＯ２直膨サイクルを使用した冷凍装置モデルについて説明する。冷凍装置モデル４は、第１の実施形態の図２における圧縮機１０、凝縮器２０、膨張弁３０、蒸発器４０、液ガス熱交換器５０、デスーパーヒーター６０、オイルレシーバー７０、およびフラッシュタンク８０の各構成に対応する要素モデルを有する。ＣＯ２直膨サイクルの各構成の詳細については、第１の実施形態において説明したので説明を省略する。
続いて、ＣＯ２直膨サイクルを使用した冷凍装置モデルについて説明する。冷凍装置モデル４は、第１の実施形態の図２における圧縮機１０、凝縮器２０、膨張弁３０、蒸発器４０、液ガス熱交換器５０、デスーパーヒーター６０、オイルレシーバー７０、およびフラッシュタンク８０の各構成に対応する要素モデルを有する。ＣＯ２直膨サイクルの各構成の詳細については、第１の実施形態において説明したので説明を省略する。
【0073】
図８ＡはＣＯ２直膨サイクルにおける高段圧縮機１２の要素モデルを例示する模式図であり、図８Ｂは圧縮機１０における流量特性（質量流量と差圧との関係）を例示するグラフである。図８Ｂにおいて横軸は質量流量［ｋｇ／ｓ］であり、縦軸は差圧Δｐ［ＭＰａ］である。
【0074】
本実施形態では、流量特性から圧縮機１０をモデル化する場合について説明する。図８Ａには、Ｓｉｍｌｉｎｋによる高段圧縮機１２のブロック線図が例示されている。また、図８Ｂに示すように、高段圧縮機１２および低段圧縮機１１について流量特性が得られている。
【0075】
【数4】
【0076】
【0077】
本実施形態では、Ｃｖ値から膨張弁３０、およびガスインジェクション弁をモデル化した。図９Ａには、Ｓｉｍｌｉｎｋによる膨張弁３０のブロック線図が例示されている。図９Ｂに示すように、膨張弁３０、第１膨張弁３１、およびガスインジェクション弁について、最小開度、最大開度、５０％開度、および５０％開度時のＣｖ値が例示されている。
【0078】
【数5】
【0079】
本発明者らは、冷凍装置モデル４と比較検証を行うための試験装置を開発し、ＣＯ２直膨サイクルのデスーパーヒーター６０および凝縮器２０の要素モデルについて、モデル計算値と試験装置による実験値との比較を実施した。試験装置においては、模擬負荷（ブライン）を使用している。試験装置によりモデルの再現性、および制御手法の検証を行うことができる。
【0080】
図１０は、デスーパーヒーター６０について、要素モデルの計算値と試験装置による実験値との比較結果を例示するグラフである。同図において、横軸は実験値［ｋＷ］であり、縦軸は計算値［ｋＷ］である。また、図１１は、凝縮器２０について、要素モデルの計算値と試験装置による実験値との比較結果を例示するグラフである。同図において、横軸は実験値［ｋＷ］であり、縦軸は計算値［ｋＷ］である。
【0081】
図１０に示すように、デスーパーヒーター６０について、試験装置による実験値は、要素モデルの計算値に対して、実験値＝計算値の直線から±４０％の範囲内に収まっていることが確認できた。
【0082】
また、図１１に示すように、凝縮器２０について、試験装置による実験値は、要素モデルの計算値に対して、実験値＝計算値の直線から±２０％の範囲内に収まっていることが確認できた。
【0083】
また、要素モデルはライブラリ化・モジュール化することにより、冷凍装置モデル４以外の冷凍装置にも再利用可能である。これにより、他の冷凍装置を開発する際に要素モデルを一から作り直す手間を省くことができる。
【0084】
＜制御装置モデル５＞
制御装置モデル５における各種制御対象の操作量および制御量について説明する。操作量と制御量との関係は、例えば、下記の表１のとおりである。
制御装置モデル５における各種制御対象の操作量および制御量について説明する。操作量と制御量との関係は、例えば、下記の表１のとおりである。
【0085】
【表1】
【0086】
図１２は、制御装置モデル５の設定項目インタフェースを例示する模式図である。また、図１３Ａは、ＣＯ２直膨サイクルの制御装置２（実機のＰＬＣ）と制御装置モデル５とについて、実験データの入力に対する操作量の出力結果の比較を例示する概念図である。図１３Ｂは、制御装置２および制御装置モデル５に入力する実験データを例示するグラフである。図１３Ｂにおいて横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は制御量ｙ（ブライン温度）であるまた、図１４はブラインヒーターの操作量（実験値および計算値）の比較を例示するグラフであり、図１５は三方弁の操作量（実験値および計算値）の比較を例示するグラフである。図１４において横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は無次元化した操作量ｕＨである。また、図１５において横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は無次元化した操作量ｕＶである。
【0087】
図１２に示すように、本実施形態では、制御装置モデル５の設定項目を、第１の実施形態における制御装置２の設定パネルＳＰの設定項目と同じにした。本実施形態では、ユーザーは、制御装置モデル５の設定項目インタフェース上において制御パラメーターを容易に入力、または変更できる。
【0088】
図１３Ａに示すように、制御装置２、および制御装置モデル５に実験データを入力し、制御装置２の出力結果（操作量の実験値）と、制御装置モデル５の出力結果（操作量の計算値）とを比較した。図１３Ｂに示すように、実験データは、目標値をステップ状に変化させたときの蒸発器入口の温度の時系列データとした。
【0089】
【0090】
このように、ブラインヒーターおよび三方弁について、操作量の実験値と計算値とがほぼ一致することを確認できた。同様に、他の制御対象についても操作量の実験値と計算値とがほぼ一致することを確認している。これにより、制御装置２（実機のＰＬＣ）と同等の機能を有する制御装置モデル５のＩ－ＰＤ制御アルゴリズムを構築できた。
【0091】
＜シミュレーション結果の例＞
図１６は、図７に示す冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）をＩ－ＰＤ制御則を使用して制御した場合のシミュレーション結果の例を示すグラフであり、図１７は図７に示す冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）にＰＩＤ制御則を使用して制御した場合のシミュレーション結果の例（比較例）を示すグラフである。図１６および図１７において、横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は無次元化した制御量および操作量である。
図１６は、図７に示す冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）をＩ－ＰＤ制御則を使用して制御した場合のシミュレーション結果の例を示すグラフであり、図１７は図７に示す冷凍サイクル（ホットガスバイパスサイクル）にＰＩＤ制御則を使用して制御した場合のシミュレーション結果の例（比較例）を示すグラフである。図１６および図１７において、横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は無次元化した制御量および操作量である。
【0092】
図１６に示すように、Ｉ－ＰＤ制御則を使用して制御した場合のシミュレーションでは、制御量のオーバーシュートが抑制された。一方、図１７（比較例）に示すように、ＰＩＤ制御則を使用した場合は、制御量の著しいオーバーシュートが発生した（図中における破線領域に該当）。また、操作量の飽和が発生した（図中における一点鎖線領域に該当）。
【0093】
このように、ＰＩＤ制御則からＩ－ＰＤ制御則に変更することにより、制御量のオーバーシュートを大幅に抑制できることを確認した。
【0094】
＜効果＞
以上で説明した第２の実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加えて、下記の効果を奏する。
以上で説明した第２の実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加えて、下記の効果を奏する。
【0095】
冷凍システムの開発において、冷凍システムの試作機を製作する前に冷凍システムモデルＦＳＭを使用してシミュレーションすることにより、冷凍システムの動作や性能について詳細に検証できる。したがって、試作機の製作、および試作機の動作や性能の検証を省略することも可能である。
【0096】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、冷凍装置および制御装置のモデルを使用して冷凍システムを構成し、制御動作を評価する場合について説明した。第３の実施形態では、制御装置については実機を使用し、冷凍装置についてはモデルを使用して冷凍システムを構成し、冷凍システムの制御動作を評価する場合について説明する。
第２の実施形態では、冷凍装置および制御装置のモデルを使用して冷凍システムを構成し、制御動作を評価する場合について説明した。第３の実施形態では、制御装置については実機を使用し、冷凍装置についてはモデルを使用して冷凍システムを構成し、冷凍システムの制御動作を評価する場合について説明する。
【0097】
図１８は、第３の実施形態における冷凍システムモデルの構成を例示するブロック図である。本実施形態では、実機の制御装置２（第１の実施形態の制御装置２と同じ）と、ＨＩＬシミュレーター６（Ｓｐｅｅｄｇｏａｔ社製）とを使用して、ＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）環境を構築し、冷凍システムモデルＦＳＨの動作シミュレーション、および性能評価を行った。端末装置３は、例えば、パーソナルコンピューターであり、制御装置２に接続されている。
【0098】
より具体的には、第２の実施形態のＭＩＬＳ環境における制御装置モデル５を実機の制御装置２に置き換え、制御装置２と、ＨＩＬシミュレーター６上の冷凍装置モデルとを連携させて閉ループ系を構成し、その動作シミュレーション、および性能評価を行った。これにより、試作機の製作と、製作後における試作機の動作検証とを省略することができた。
【0099】
本実施形態では、例えば、ユーザーがすでにＭＩＬＳ環境において制御装置モデル５を使用して制御パラメーターを検討済みである場合、制御装置２の設定パネルＳＰに検討済みの制御パラメーターをそのまま入力することにより、制御装置２に実装できる。
【0100】
＜制御パラメーターの書き換え機構＞
通常、冷凍装置の運転環境が安定している場合、制御パラメーターを変更する必要性は低いが、冷凍装置の運転環境の安定性を乱す外乱が生じた場合は、制御パラメーターを変更する必要が生じる可能性がある。
通常、冷凍装置の運転環境が安定している場合、制御パラメーターを変更する必要性は低いが、冷凍装置の運転環境の安定性を乱す外乱が生じた場合は、制御パラメーターを変更する必要が生じる可能性がある。
【0101】
そこで、本実施形態では、冷凍装置の運転環境の安定性を乱す外乱の発生をイベントとして、イベント駆動型制御を行うように構成されうる。端末装置３は、冷凍装置モデルの運転環境の安定性を乱す外乱の発生を検出した場合、制御装置２の制御パラメーターを算出し、更新する。具体的には、以下のとおりである。
【0102】
まず、ユーザーは、端末装置３においてＭＡＴＬＡＢ、および表計算ソフト（例えば、Ｅｘｃｅｌ(登録商標)）を実行する。端末装置３は、イベントを検出した場合、Ｅｘｃｅｌに実験データをロギングする。
【0103】
続いて、端末装置３は、Ｅｘｃｅｌの実験データを使用して、ＭＡＴＬＡＢにより制御パラメーターを算出する。
【0104】
続いて、端末装置３は、ＭＡＴＬＡＢのスクリプトを実行し、制御装置２の任意のデータレジスタを書き換えることにより、制御装置２の制御パラメーターを更新する。
【0105】
＜スマートＭＢＤによる冷凍システムの開発＞
図１９は、スマートＭＢＤによる冷凍システムの開発を例示する模式図である。冷凍システムの制御性を向上させるための手法として、冷凍装置の運転データや冷凍倉庫の操業データ等を活用し、冷凍システムの開発にスマートＭＢＤを適用することができる。
図１９は、スマートＭＢＤによる冷凍システムの開発を例示する模式図である。冷凍システムの制御性を向上させるための手法として、冷凍装置の運転データや冷凍倉庫の操業データ等を活用し、冷凍システムの開発にスマートＭＢＤを適用することができる。
【0106】
図１９に示すように、イベント駆動型制御においては、データベースに冷凍装置の運転データおよび冷凍倉庫の操業データを蓄積し、データベースに蓄積されたデータに基づいて、最適な制御パラメーターを算出し、制御装置に出力する。一方、モデルベース開発（ＭＢＤ開発）においては、イベント駆動型制御において最適化された制御パラメーターを使用して冷凍装置を制御する。これにより、冷凍倉庫の庫内温度を安定化することができる。冷凍装置は運転データをデータベースに出力し、冷凍倉庫は操業データをデータベースに出力する。
【0107】
以上で説明した第３の実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加えて、下記の効果を奏する。
【0108】
ＨＩＬＳ環境において、実機の制御装置２、およびＨＩＬシミュレーター６上で動作する冷凍装置モデルを使用して冷凍システムモデルＦＳＨを構成し、冷凍システムモデルＦＳＨの制御動作を評価するので、実際の現場での制御性を担保しつつ、冷凍システムモデルＦＳＨのシミュレーションを行うことができる。
【0109】
以上のように、実施形態において、冷凍システムについて説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略できることはいうまでもない。
【0110】
例えば、上述した第１～第３の実施形態では、冷凍サイクルがＣＯ２直膨サイクル、およびホットガスバイパスサイクルである場合について例示したが、本発明はこれらに限定されず、他の冷凍サイクルにも適用できる。
【0111】
また、上述した第１～第３の実施形態では、冷媒がＣＯ２である場合について例示したが、本発明はこれに限定されず、冷媒として、アンモニア等を使用できる。
【符号の説明】
【0112】
ＦＳ 冷凍システム、
ＦＳＭ、ＦＳＨ 冷凍システムモデル、
ＳＰ 設定パネル、
１ 冷凍装置、
２ 制御装置、
２１ 入力部、
２２ 記憶部、
２３ 演算部、
２４ 出力部、
２５ 電源部、
３ 端末装置、
４ 冷凍装置モデル、
５ 制御装置モデル、
６ ＨＩＬシミュレーター、
１０ 圧縮機、
１１ 低段圧縮機、
１２ 高段圧縮機、
２０ 凝縮器、
３０ 膨張弁、
３１ 第１膨張弁、
３２ 第２膨張弁、
４０ 蒸発器、
５０ 液ガス熱交換器、
６０ デスーパーヒーター、
７０ オイルレシーバー、
８０ フラッシュタンク、
１００ ブラインタンク、
１１０ ブラインヒーター、
２１０ 圧縮機、
２１２ 液インジェクション弁、
２２０ 凝縮器、
２３０ 膨張弁、
２４０ 蒸発器、
２５０ 受液器、
２６０ アキュムレーター。
ＦＳＭ、ＦＳＨ 冷凍システムモデル、
ＳＰ 設定パネル、
１ 冷凍装置、
２ 制御装置、
２１ 入力部、
２２ 記憶部、
２３ 演算部、
２４ 出力部、
２５ 電源部、
３ 端末装置、
４ 冷凍装置モデル、
５ 制御装置モデル、
６ ＨＩＬシミュレーター、
１０ 圧縮機、
１１ 低段圧縮機、
１２ 高段圧縮機、
２０ 凝縮器、
３０ 膨張弁、
３１ 第１膨張弁、
３２ 第２膨張弁、
４０ 蒸発器、
５０ 液ガス熱交換器、
６０ デスーパーヒーター、
７０ オイルレシーバー、
８０ フラッシュタンク、
１００ ブラインタンク、
１１０ ブラインヒーター、
２１０ 圧縮機、
２１２ 液インジェクション弁、
２２０ 凝縮器、
２３０ 膨張弁、
２４０ 蒸発器、
２５０ 受液器、
２６０ アキュムレーター。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
