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(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】
(24)【登録日】2021-12-27
(45)【発行日】2022-01-19
(54)【発明の名称】冷却装置
(51)【国際特許分類】
   F28F 27/00 20060101AFI20220112BHJP
   F28C 1/00 20060101ALI20220112BHJP
   F25B 27/02 20060101ALI20220112BHJP
   F01P 3/20 20060101ALI20220112BHJP
   F01P 7/04 20060101ALI20220112BHJP
【FI】
F28F27/00 501A
F28C1/00
F25B27/02 Q
F25B27/02 R
F01P3/20 F
F01P7/04 R
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2018021243
(22)【出願日】2018-02-08
(65)【公開番号】P2019138524
(43)【公開日】2019-08-22
【審査請求日】2020-10-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000220262
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】503063168
【氏名又は名称】東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 拓也
(72)【発明者】
【氏名】古川 雅裕
(72)【発明者】
【氏名】二瓶 吉徳
【審査官】藤原 弘
(56)【参考文献】
【文献】特開平09-229588(JP,A)
【文献】特開2010-060204(JP,A)
【文献】特開平03-028694(JP,A)
【文献】特開平10-030858(JP,A)
【文献】米国特許第05722246(US,A)
【文献】特開2009-250578(JP,A)
【文献】特開2010-048439(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F28F 27/00
F28C 1/00
F25B 27/02
F01P 3/20
F01P 7/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱源機に供給する冷却水を冷却ファンにより冷却する冷却塔と、
前記熱源機の運転状態に応じて、前記冷却ファンの回転速度を制御し、前記冷却水の温度を制御する制御部と、
を備え、
前記熱源機は、少なくとも廃熱供給源から供給される廃熱を用いて、熱負荷装置に供給する熱媒体を冷却し、
前記制御部は、
前記熱源機の前記廃熱のみを用いて前記熱媒体を冷却する廃熱単独運転時の運転状態が、前記廃熱供給源から供給される廃熱量が所定の廃熱回収量より大きく、かつ、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値より大きくなる熱源機効率優先状態である場合、前記冷却水の温度を、湿球温度に基づく第1目標温度に設定し、
前記熱源機の前記廃熱のみを用いて前記熱媒体を冷却する廃熱単独運転時の運転状態が、前記廃熱供給源から供給される廃熱量が前記所定の廃熱回収量以下となる、または、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値以下となる省エネ優先状態である場合、前記冷却水の温度を、前記第1目標温度よりも高い第2目標温度に設定する
冷却装置。
【請求項2】
熱源機に供給する冷却水を冷却ファンにより冷却する冷却塔と、
前記熱源機の運転状態に応じて、前記冷却ファンの回転速度を制御し、前記冷却水の温度を制御する制御部と、
を備え、
前記熱源機は、廃熱供給源から供給される廃熱、および、燃料を燃焼して生成される燃焼熱を用いて、熱負荷装置に供給する熱媒体を冷却し、
前記制御部は、
前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却している状態である場合、および、前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却しておらず、かつ、前記熱源機の運転状態が前記廃熱供給源から供給される廃熱量が所定の廃熱回収量より大きく、かつ、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値より大きくなる熱源機効率優先状態である場合、前記冷却水の温度を、湿球温度に基づく第1目標温度に設定し、
前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却しておらず、かつ、前記熱源機の運転状態が前記廃熱供給源から供給される廃熱量が前記所定の廃熱回収量以下となる、または、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値以下となる省エネ優先状態である場合、前記冷却水の温度を、前記第1目標温度よりも高い第2目標温度に設定する
冷却装置。
【請求項3】
熱源機に供給する冷却水を冷却ファンにより冷却する冷却塔と、
前記熱源機の運転状態に応じて、前記冷却ファンの回転速度を制御し、前記冷却水の温度を制御する制御部と、
を備え、
前記熱源機は、廃熱供給源から供給される廃熱、および、燃料を燃焼して生成される燃焼熱を用いて、熱負荷装置に供給する熱媒体を冷却し、
前記制御部は、
前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却している状態である場合、前記冷却水の温度を、湿球温度に基づく第1目標温度に設定し、
前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却している状態でない場合、前記冷却水の温度を、前記第1目標温度よりも高い第2目標温度に設定する
冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、熱源機に供給する冷却水を冷却ファンにより冷却する冷却塔と、湿球温度に基づいて冷却ファンの回転数を連続的に制御することで、冷却水の温度を制御する制御部とを有する冷却装置について開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2009-250578号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、熱源機の運転状態によっては、冷却水温度を、湿球温度に基づく目標温度(以下、第1目標温度という)に設定しても、第1目標温度より高い目標温度(以下、第2目標温度という)に設定しても、熱源機の効率がほとんど変わらない場合がある。その場合、制御部が冷却水の温度を第1目標温度に制御してしまうと、第2目標温度に制御する場合よりも、冷却ファンの消費電力が増大する。したがって、熱源機の運転状態によっては、冷却水温度を第1目標温度に設定すると、冷却装置を省エネルギー化することができない場合があった。
【0005】
そこで、本発明は、省エネルギー化を実現可能な冷却装置を提供することを目的としている。
【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、本発明の冷却装置は、熱源機に供給する冷却水を冷却ファンにより冷却する冷却塔と、前記熱源機の運転状態に応じて、前記冷却ファンの回転速度を制御し、前記冷却水の温度を制御する制御部と、を備え、前記熱源機は、少なくとも廃熱供給源から供給される廃熱を用いて、熱負荷装置に供給する熱媒体を冷却し、前記制御部は、前記熱源機の前記廃熱のみを用いて前記熱媒体を冷却する廃熱単独運転時の運転状態が、前記廃熱供給源から供給される廃熱量が所定の廃熱回収量より大きく、かつ、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値より大きくなる熱源機効率優先状態である場合、前記冷却水の温度を、湿球温度に基づく第1目標温度に設定し、前記熱源機の前記廃熱のみを用いて前記熱媒体を冷却する廃熱単独運転時の運転状態が、前記廃熱供給源から供給される廃熱量が前記所定の廃熱回収量以下となる、または、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値以下となる省エネ優先状態である場合、前記冷却水の温度を、前記第1目標温度よりも高い第2目標温度に設定する。
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、熱源機に供給する冷却水を冷却ファンにより冷却する冷却塔と、前記熱源機の運転状態に応じて、前記冷却ファンの回転速度を制御し、前記冷却水の温度を制御する制御部と、を備え、前記熱源機は、廃熱供給源から供給される廃熱、および、燃料を燃焼して生成される燃焼熱を用いて、熱負荷装置に供給する熱媒体を冷却し、前記制御部は、前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却している状態である場合、および、前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却しておらず、かつ、前記熱源機の運転状態が前記廃熱供給源から供給される廃熱量が所定の廃熱回収量より大きく、かつ、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値より大きくなる熱源機効率優先状態である場合、前記冷却水の温度を、湿球温度に基づく第1目標温度に設定し、前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却しておらず、かつ、前記熱源機の運転状態が前記廃熱供給源から供給される廃熱量が前記所定の廃熱回収量以下となる、または、前記熱負荷装置の負荷が前記所定の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗算した値以下となる省エネ優先状態である場合、前記冷却水の温度を、前記第1目標温度よりも高い第2目標温度に設定する。
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、熱源機に供給する冷却水を冷却ファンにより冷却する冷却塔と、前記熱源機の運転状態に応じて、前記冷却ファンの回転速度を制御し、前記冷却水の温度を制御する制御部と、を備え、前記熱源機は、廃熱供給源から供給される廃熱、および、燃料を燃焼して生成される燃焼熱を用いて、熱負荷装置に供給する熱媒体を冷却し、前記制御部は、前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却している状態である場合、前記冷却水の温度を、湿球温度に基づく第1目標温度に設定し、前記熱源機が前記燃焼熱を用いて前記熱媒体を冷却している状態でない場合、前記冷却水の温度を、前記第1目標温度よりも高い第2目標温度に設定してもよい。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、冷却装置の省エネルギー化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】冷却装置を説明する図である。
図2】本実施形態の熱源機(廃熱投入型吸収冷温水機)の基本構成を示す図である。
図3】熱源機に与えられる入熱(廃熱や燃焼熱)と、熱源機の冷却能力との関係を表す図である。
図4】制御部による冷却水の温度制御処理のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0012】
図1は、冷却装置1を説明する図である。図1に示すように、冷却装置1は、熱源機12、冷却塔14、冷却水循環路16、冷却水ポンプ18、冷水循環路20、冷水ポンプ22、負荷バルブ24、熱負荷装置26を含んで構成されている。
【0013】
冷却装置1では、熱源機12と冷却塔14とが冷却水循環路16を介して接続されている。冷却水循環路16内には、冷却水(冷媒)W1が導入され、冷却水W1は、冷却水ポンプ18により圧送され冷却水循環路16内を循環する。冷却水循環路16は、熱源機12から冷却塔14に向かって冷却水W1が排出される冷却水排出路16aと、冷却塔14から熱源機12に向かって冷却水W1が供給される冷却水供給路16bとを含んで構成される。
【0014】
また、冷却装置1では、熱源機12と熱負荷装置26とが冷水循環路20を介して接続されている。冷水循環路20内には、冷水(熱媒体)W2が導入され、冷水W2は、冷水ポンプ22により圧送され冷水循環路20内を循環する。冷水循環路20は、熱源機12から熱負荷装置26に向かって冷水W2が供給される冷水供給路20aと、熱負荷装置26から熱源機12に向かって冷水W2が排出される冷水排出路20bとを含んで構成される。
【0015】
熱源機12は、本実施形態では、廃熱投入型吸収冷温水機である。図2は、本実施形態の熱源機(廃熱投入型吸収冷温水機)12の基本構成を示す図である。熱源機12は、再生器12aと、凝縮器12bと、蒸発器12cと、吸収器12dを備えて構成される。
【0016】
再生器12aでは、水(水蒸気)W3を吸収して希釈された吸収液(例えば、臭化リチウム溶液)Lを加熱することで、水W3を蒸発させて、吸収液Lを高濃度にして再生させる。再生器12aは、コージェネレーションシステムなどの廃熱供給源から供給される廃熱(例えば、廃温水)、および、燃料(例えば、ガス)を燃焼して生成される燃焼熱のうち少なくとも一方の熱を用いて、吸収液Lを加熱する。
【0017】
本実施形態では、廃熱および燃焼熱の両方を用いて吸収液Lを加熱することができる。例えば、再生器12aは、燃料を燃焼させずに、廃熱のみを用いて吸収液Lを加熱する(以下、廃熱単独運転ともいう)。そして、廃熱のみでは、熱負荷装置26の負荷(例えば、空調負荷)に対して冷却能力が不足する場合に、燃料を燃焼させ、廃熱および燃焼熱の両方を用いて吸収液Lを加熱する。再生された吸収液Lは、吸収器12dに送られ、吸収液Lから分離された水蒸気W3は、凝縮器12bに送られる。
【0018】
凝縮器12bでは、再生器12aにおいて発生した水蒸気W3を、冷却水循環路16内を循環する冷却水W1との熱交換で凝縮液化させる。
【0019】
蒸発器12cでは、凝縮器12bで液化した水W3を低圧下で蒸発させる。蒸発器12cでは、水W3が蒸発した際の気化熱を利用して冷水循環路20内を循環する冷水W2の熱を奪い、冷水W2を冷却する。
【0020】
吸収器12dでは、蒸発器12cで蒸発した水(水蒸気)W3を再生器12aで再生された吸収液Lに吸収させる。また、吸収器12dでは、吸収液Lが水蒸気W3を吸収した際の吸収熱を、冷却水循環路16内を循環する冷却水W1との熱交換で放熱する。水蒸気W3を吸収して希釈された吸収液Lは、再生器12aに送られる。
【0021】
図1に戻り、冷却塔14は、筐体30、ノズル群32、冷却ファン34、貯水槽36、モータ38を含んで構成され、ノズル群32、冷却ファン34、貯水槽36、モータ38が筐体30内に収容されている。
【0022】
ノズル群32は、冷却水排出路16aに接続され、筐体30内に冷却水W1を散布する。
【0023】
冷却ファン34は、筐体30内におけるノズル群32よりも上方に設けられ、モータ38によって回転駆動される。また、モータ38には、インバータ102が接続されており、後述する制御部104により回転数(回転速度)が制御される。冷却ファン34は、回転駆動することにより、ノズル群32から散布された冷却水W1を外空気(外気)に晒して、冷却水W1を冷却する。そして、ノズル群32から散布され、冷却ファン34によって外空気に晒されて冷却された冷却水W1は、筐体30の下部に設けられた貯水槽36内に貯留される。
【0024】
貯水槽36には、冷却水供給路16bが接続される。冷却水供給路16bには、冷却水ポンプ18が設けられ、冷却水ポンプ18によって、貯水槽36内に貯留された冷却水W1が、熱源機12内に供給される。また、冷却水供給路16bには、冷却塔14から熱源機12に供給される冷却水W1の温度を計測する供給側冷却水温度計112が設けられている。
【0025】
熱負荷装置26は、発熱機器や物品を冷却するための熱交換器、または、空気を冷却するための冷房機器等であり、1つまたは複数設けられる。図1では、熱負荷装置26は、冷水循環路20に3つ設けられる。熱負荷装置26は、負荷バルブ24を介して冷水供給路20aに接続されているとともに、冷水排出路20bに接続されている。冷水供給路20aには、冷水ポンプ22が設けられ、冷水ポンプ22によって、熱源機12から熱負荷装置26に向けて冷水W2が供給される。また、冷水供給路20aには、熱源機12から熱負荷装置26に供給される冷水W2の温度を計測する供給側冷水温度計108が設けられている。
【0026】
熱負荷装置26は、冷水供給路20aから供給された冷水W2と、発熱機器や物品、または、空気等の冷却対象物との間で熱交換を行い、冷却対象物を冷却する。冷却対象物を冷却することで温められた冷水W2は、冷水排出路20bを介して熱源機12に排出される。なお、負荷バルブ24は、熱負荷装置26ごとに設けられ、熱負荷装置26に対して冷水W2の供給および非供給を切り替える。冷水排出路20bには、熱負荷装置26から熱源機12に排出される冷水W2の温度を計測する排出側冷水温度計110、および、冷水循環路20内を循環する冷水W2の流量を計測する冷水流量計114が設けられている。
【0027】
本実施形態では、供給側冷水温度計108は、熱源機12外部の冷水供給路20aに設けられているが、これに限定されず、熱源機12内部の冷水供給路20aに設けられてもよい。また、排出側冷水温度計110および冷水流量計114は、熱源機12外部の冷水排出路20bに設けられているが、これに限定されず、熱源機12内部の冷水排出路20bに設けられてもよい。また、供給側冷却水温度計112は、熱源機12外部の冷却水供給路16bに設けられているが、これに限定されず、熱源機12内部の冷却水供給路16bに設けられてもよい。
【0028】
制御部104は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含むマイクロコンピュータでなり、冷却装置1全体を統括制御する。具体的に、制御部104は、熱源機12、冷却塔14、冷却水ポンプ18、および、冷水ポンプ22の駆動を制御する。
【0029】
制御部104には、冷却塔14のモータ38の回転速度を制御するインバータ102、外気湿球温度(以下、単に湿球温度ともいう)を計測する湿球温度計106が接続されている。また、制御部104には、供給側冷水温度計108、排出側冷水温度計110、供給側冷却水温度計112、冷水流量計114が接続されている。
【0030】
また、制御部104は、熱源機12と接続(通信)し、熱源機12から熱源機12の運転状態に関する情報を受信する。例えば、制御部104は、熱源機12が再生器12aにおいて吸収液Lを燃焼熱により加熱している場合、熱源機12から吸収液Lを燃焼熱により加熱している状態であることを示す信号(以下、燃焼接点信号という)を受信する。なお、制御部104は、熱源機12が再生器12aにおいて吸収液Lを廃熱により加熱している場合、熱源機12から燃焼接点信号を受信しない。また、制御部104は、熱源機12から冷却塔14の運転状態に関する情報を受信する。例えば、制御部104は、不図示の動力盤から出力される冷却塔14が運転(稼働)していることを示す信号(以下、冷却塔運転信号という)を、熱源機12を介して受信する。
【0031】
制御部104は、インバータ102を制御し、インバータ102にインバータ周波数を出力(指示)することで、モータ38の回転速度を制御する。インバータ周波数は、冷却水W1の目標温度に基づいて導出される。制御部104は、冷却水W1の目標温度を、例えば湿球温度に基づいて設定する。制御部104は、インバータ102を介してモータ38を制御することで、モータ38(冷却ファン34)の回転数(回転速度)を連続的に制御することができる。モータ38の回転数を連続的に制御することで、冷却水温度のハンチングを抑制し、冷却水温度を安定化させることができる。
【0032】
しかし、熱源機12の運転状態によっては、冷却水温度を、湿球温度に基づく目標温度(以下、第1目標温度という)に設定しても、第1目標温度より高い目標温度(以下、第2目標温度という)に設定しても、熱源機12の効率がほとんど変わらない場合がある。その場合、制御部104が冷却水W1の温度を第1目標温度に制御してしまうと、第2目標温度に制御する場合よりも、冷却ファン34の消費電力が増大する。したがって、熱源機12の運転状態によっては、冷却水温度を第1目標温度に設定すると、冷却装置1を省エネルギー化することができない場合がある。
【0033】
例えば、熱源機12が燃焼熱を用いずに、廃熱のみを用いて吸収液Lを加熱している場合(すなわち、廃熱単独運転時)、冷却水温度を下げる制御を行っても、熱源機12の効率がほとんど変わらない。そこで、本実施形態の制御部104は、熱源機12の廃熱単独運転時において、冷却水W1の目標温度を、第1目標温度から第2目標温度に変更することで、冷却装置1の省エネルギー化を図る。
【0034】
制御部104は、冷却水W1の目標温度(第1目標温度および第2目標温度)を、熱源機12の許容温度範囲内において設定する。熱源機12の許容温度範囲は、熱源機許容最低温度(例えば、18℃)から熱源機許容最高温度(例えば、32℃)までの範囲である。制御部104は、第1目標温度として、湿球温度に所定値(例えば、5℃)を加算した値を設定する。制御部104は、冷却水W1の目標温度を、第1目標温度=湿球温度+所定値(アプローチ)と可変にすることで、冷却塔14の能力に応じた適切な目標温度を設定することができる。また、制御部104は、第2目標温度として、標準定格条件(例えば、32℃)を設定する。制御部104は、現在の冷却水W1の温度が設定した目標温度になるように、インバータ102(すなわち、モータ38)を制御する。すなわち、制御部104は、冷却塔14から熱源機12に供給される冷却水W1の温度(供給側冷却水温度計112で計測される冷却水W1の温度)が目標温度となるように、インバータ102を制御する。
【0035】
制御部104は、熱源機12の廃熱単独運転時において、第2目標温度を設定することにより、第1目標温度を設定した場合よりも冷却水W1の目標温度を高く設定することができる。したがって、制御部104は、冷却水W1の目標温度を高く設定することで、冷却ファン34の回転速度を低下させることができる。冷却ファン34の回転速度を低下させることにより、熱源機12の効率をほとんど落とさずに、冷却ファン34の消費電力を下げることができる。その結果、制御部104は、冷却装置1の省エネルギー化を実現することができる。一方、制御部104は、熱源機12の運転状態が廃熱単独運転以外(すなわち、廃熱と燃焼熱の併用運転)である場合、冷却水W1の目標温度を第1目標温度に設定する。第1目標温度に設定することにより、第2目標温度に設定する場合よりも、冷却水W1の温度を低下させ、熱源機12の冷却量を増加させることにより、熱源機12での廃熱回収量を大きくすることができる。
【0036】
ここでは、制御部104は、熱源機12の廃熱単独運転時において冷却水W1の目標温度を第2目標温度に設定することについて説明した。しかし、制御部104は、熱源機12の廃熱単独運転時において、廃熱供給源から熱源機12に供給される廃熱の熱量(以下、廃熱量という)および熱負荷装置26の負荷に応じて、冷却水W1の目標温度を変更するようにしてもよい。
【0037】
この場合、まず、制御部104は、不図示の廃熱供給源から供給される廃熱(廃温水)の出入口の温度差である第1廃温水温度差を取得する。ここで、第1廃温水温度差とは、廃熱供給源から廃温水が流出する出口の温度と、廃熱供給源に廃温水が流入する入口の温度との差である。また、制御部104は、廃熱供給源と熱源機12とを接続する循環路を流れる廃温水の流量(廃温水流量)を取得する。制御部104は、第1廃温水温度差および廃温水流量を、廃熱供給源から直接取得してもよいし、熱源機12を介して熱源機12から取得してもよい。そして、制御部104は、第1廃温水温度差と、廃温水流量と、廃温水の比熱とに基づいて、廃熱量(廃熱量=第1廃温水温度差×比熱×廃温水流量)を導出する。
【0038】
また、制御部104は、熱源機12に供給される廃熱(廃温水)の出入口の温度差である第2廃温水温度差を取得する。ここで、第2廃温水温度差とは、熱源機12から廃温水が流出する出口の温度と、熱源機12に廃温水が流入する入口の温度との差である。制御部104は、第2廃温水温度差を熱源機12から取得する。そして、制御部104は、第2廃温水温度差と、上記の廃温水流量と、上記の廃温水の比熱とに基づいて、廃熱回収量(廃熱回収量=第2廃温水温度差×比熱×廃温水流量)を導出する。
【0039】
ここで、廃熱回収量は、熱負荷装置26の負荷、および、冷却水W1の温度に応じて変化する。例えば、廃熱供給源から供給される廃熱量が一定であっても、熱負荷装置26の負荷が小さくなるほど廃熱回収量は小さくなり、また、冷却水W1の温度が高くなるほど廃熱回収量は小さくなる。したがって、廃熱回収量は、熱負荷装置26の負荷、あるいは、冷却水W1の温度に応じて、廃熱量と異なる(すなわち、廃熱量未満となる)場合がある。廃熱回収量が廃熱量と異なる場合、廃熱量と廃熱回収量との差(廃熱量-廃熱回収量)である余剰廃熱は、別途大気へ放熱される。
【0040】
また、制御部104は、供給側冷水温度計108から取得される信号に基づいて、供給側冷水温度を導出し、排出側冷水温度計110から取得される信号に基づいて、排出側冷水温度を導出し、これらの差である冷水温度差を導出する。また、制御部104は、冷水流量計114から取得される信号に基づいて、冷水循環路20内を流れる冷水の流量(冷水流量)を導出する。そして、制御部104は、冷水温度差と、冷水流量と、冷水の比熱とに基づいて、熱負荷装置26の負荷(負荷=冷水温度差×比熱×冷水流量)を導出する。
【0041】
つぎに、制御部104は、標準定格条件(32℃)時の冷却水W1が供給された際に熱源機12で回収可能な最大熱量(以下、標準定格条件時の廃熱回収量という)より大きな廃熱量が供給されているか否か判定する。
【0042】
そして、制御部104は、熱負荷装置26の負荷が、標準定格条件時の廃熱回収量(所定の廃熱回収量)に冷熱変換効率を乗じた値よりも大きいか(負荷>標準定格条件時の廃熱回収量×冷熱変換効率)否か判定する。なお、標準定格条件時の廃熱回収量×冷熱変換効率は、標準定格条件時の冷却水温度(32℃)において処理できる最大負荷(最大空調負荷)を表す。また、標準定格条件時の廃熱回収量(所定の廃熱回収量)は、制御部104の不図示のROMに予め記憶されている。
【0043】
ここで、廃熱供給源から供給される廃熱量が標準定格条件時の廃熱回収量より大きい場合、冷却水W1の温度を低下させると、熱源機12での廃熱回収量を増大させることができる。したがって、標準定格条件時の廃熱回収量より大きな廃熱量が供給されている場合、冷却水W1の目標温度を第1目標温度に設定し、熱源機12で廃熱をより回収することが好ましい。しかし、熱負荷装置26の負荷が標準定格条件時の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗じた値以下である(負荷≦標準定格条件時の廃熱回収量×冷熱変換効率)場合、熱負荷装置26の負荷は、標準定格条件時の廃熱回収量で処理できる最大負荷以下となる。この場合、目標温度を低下させても、冷却ファン34の消費電力が増大するだけである。そのため、供給される廃熱量が標準定格条件時の廃熱回収量より大きく、かつ、熱負荷装置26の負荷が標準定格条件時の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗じた値よりも大きい場合に、冷却水W1の目標温度を第1目標温度に設定し、熱源機12の冷却量を増加させ、廃熱をより回収する。したがって、制御部104は、標準定格条件時の廃熱回収量より大きな廃熱量が供給され、かつ、熱負荷装置26の負荷が標準定格条件時の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗じた値よりも大きくなるとき(以下、熱源機効率優先状態という)、第1目標温度に設定する。
【0044】
逆に、廃熱供給源から供給される廃熱量が標準定格条件時の廃熱回収量以下である場合、冷却水W1の温度を低下させても、熱源機12での廃熱回収量は変わらない。したがって、標準定格条件時の廃熱回収量以下の廃熱量が供給されている場合、冷却水W1の目標温度を第2目標温度に設定し、冷却ファン34の消費電力を低下させる。また、熱負荷装置26の負荷が標準定格条件時の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗じた値以下である(負荷≦標準定格条件時の廃熱回収量×冷熱変換効率)場合、熱負荷装置26の負荷は、標準定格条件時の廃熱回収量で処理できる最大負荷以下となる。この場合、目標温度を低下させても、冷却ファン34の消費電力が増大するだけである。そのため、熱負荷装置26の負荷が標準定格条件時の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗じた値以下である(負荷≦標準定格条件時の廃熱回収量×冷熱変換効率)場合、冷却水W1の目標温度を第2目標温度に設定し、冷却ファン34の消費電力を低下させる。したがって、制御部104は、標準定格条件時の廃熱回収量以下の廃熱量が供給されるとき、または、熱負荷装置26の負荷が標準定格条件時の廃熱回収量に冷熱変換効率を乗じた値以下となるとき(以下、省エネ優先状態という)、第2目標温度に設定する。
【0045】
このように、制御部104は、熱源機12の運転状態が廃熱単独運転時、かつ、熱源機効率優先時において、冷却水W1の温度を低下させることで、熱源機12での廃熱回収量を大きくする。具体的に、制御部104は、冷却水W1の目標温度を第1目標温度に設定し、第2目標温度を設定した場合よりも冷却水W1の温度を低くする。冷却水W1の温度を低くすることで、熱源機12の冷却量を増加させ、熱源機12での廃熱回収量を大きくすることができる。
【0046】
一方、熱源機12の運転状態が廃熱単独運転時、かつ、省エネ優先時である場合、冷却水W1の温度を低下させ、熱源機12での廃熱回収量を大きくしても熱源機12の効率はほとんど変わらない。そのため、制御部104は、冷却水W1の目標温度を第2目標温度に設定し、第1目標温度を設定した場合よりも冷却水W1の温度を高くする。冷却水W1の目標温度を高く設定することで、冷却ファン34の回転速度を下げることができ、熱源機12の効率をほとんど落とさずに、冷却ファン34の消費電力を低下させることができる。これにより、制御部104は、冷却装置1の省エネルギー化を実現することができる。
【0047】
図3は、熱源機12に供給される入熱(廃熱や燃焼熱)と、熱源機12の冷却能力との関係を表す図である。熱源機12は、冷却能力が閾値Th以上の範囲Aにおいて、廃熱に加え燃焼熱を用いて吸収液Lを加熱する。また、熱源機12は、冷却能力が閾値Th未満の範囲Bにおいて、廃熱のみを用いて吸収液Lを加熱する(すなわち、廃熱単独運転を行う)。
【0048】
制御部104は、範囲Aにおいて熱源機12から燃焼接点信号を受信し、冷却水W1の目標温度を第1目標温度に設定する。また、制御部104は、範囲Bにおいて熱源機12の運転状態が熱源機効率優先状態であるか省エネ優先状態であるか判定する。制御部104は、熱源機12の運転状態が熱源機効率優先状態であると判定した場合(範囲Bb)において、冷却水W1の目標温度を第1目標温度に設定する。また、制御部104は、熱源機12の運転状態が省エネ優先状態であると判定した場合(範囲Ba)において、冷却水W1の目標温度を第2目標温度に設定する。
【0049】
図4は、制御部104による冷却水W1の温度制御処理のフローチャートを示す図である。
【0050】
制御部104は、熱源機12から冷却塔14が運転状態であることを示す冷却塔運転信号を受信しているか否か判定する(ステップS102)。制御部104は、冷却塔運転信号を受信している場合(ステップS102においてYES)、ステップS104に進む。一方、制御部104は、冷却塔運転信号を受信していない場合(ステップS102においてNO)、冷却水W1の温度制御処理を終了する。
【0051】
ステップS102においてYESである場合、制御部104は、熱源機12から吸収液Lを燃焼熱により加熱している状態であることを示す燃焼接点信号を受信しているか否か判定する(ステップS104)。制御部104は、燃焼接点信号を受信している場合(ステップS104においてYES)、ステップS108に進む。一方、制御部104は、燃焼接点信号を受信していない、すなわち、熱源機12が吸収液Lを燃焼熱により加熱していない場合(ステップS104においてNO)、ステップS106に進む。
【0052】
ステップS104においてNOである場合、制御部104は、廃熱供給源から熱源機12に供給される廃熱量および熱負荷装置26の負荷に基づいて、熱源機12の運転状態が熱源機効率優先状態であるか否か判定する(ステップS106)。制御部104は、熱源機12の運転状態が熱源機効率優先状態であると判定した場合(ステップS106においてYES)、ステップS108に進む。一方、制御部104は、熱源機12の運転状態が熱源機効率優先状態でない(すなわち、省エネ優先状態である)と判定した場合(ステップS106においてNO)、ステップS110に進む。
【0053】
ステップS104またはステップS106においてYESである場合、制御部104は、冷却水W1の目標温度を第1目標温度に設定する(ステップS108)。一方、ステップS106においてNOである場合、制御部104は、冷却水W1の目標温度を第2目標温度に設定する(ステップS110)。
【0054】
ステップS108またはステップS110の後、制御部104は、現在の冷却水W1の温度がステップS108またはステップS110で設定した目標温度になるように、モータ38(インバータ102)を制御し(ステップS112)、冷却水W1の温度制御処理を終了する。
【0055】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0056】
上記実施形態では、熱源機12は、蒸発器12cにおいて熱媒体(冷水)を冷却する例を示した。しかし、これに限定されず、熱源機12は、蒸発器12cにおいて熱媒体(温水)を加熱してもよい。例えば、制御部104は、冷却塔14から熱源機12への冷却水W1の供給を停止させ、熱源機12において再生器12aから凝縮器12bに供給される高温の水蒸気の一部を蒸発器12cに供給させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明は、冷却装置に利用することができる。
【符号の説明】
【0058】
W1 冷却水
W2 冷水(熱媒体)
1 冷却装置
12 熱源機
14 冷却塔
26 熱負荷装置
34 冷却ファン
104 制御部
図1
図2
図3
図4