特許 7372122 冷却システム

(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】

(24)【登録日】2023-10-23

(45)【発行日】2023-10-31

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20231024BHJP

   F25B 7/00 20060101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 397E

F25B7/00 E

F25B1/00 399Y

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019209956

(22)【出願日】2019-11-20

(65)【公開番号】P2021081145

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-06-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】503164502

【氏名又は名称】荏原冷熱システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 彰浩

(72)【発明者】

【氏名】国保 典男

(72)【発明者】

【氏名】纐纈 雅之

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 功宏

(72)【発明者】

【氏名】中澤 敏治

(72)【発明者】

【氏名】高梨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】福住 幸大

【審査官】庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】実開平０３－０７７１４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６２－１８１８５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－０１７４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００８７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３８８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０１６１８３４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００－４９／０４

Ｆ２４Ｆ １／００－１３／３２

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される第１冷却装置と、
前記第１冷却装置から供給された前記第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有し、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される複数の第２冷却装置と、
前記複数の第２冷却装置の前記第２設定温度を取得し、取得した複数の前記第２設定温度に基づいて前記第１設定温度を可変設定する設定部と、
を備える冷却システムであって、
前記第２冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第２熱媒体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部をバイパスして前記第２熱媒体を流通させるバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、を含み、
前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も高い第２設定温度に設定されている前記第２冷却装置である対象第２冷却装置において、前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせた状態で、前記最も高い第２設定温度以下の前記第３熱媒体を供給することのできる前記第１設定温度である停止温度に前記第１設定温度を可変設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる、冷却システム。

【請求項2】

前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も高い第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、前記停止温度に前記第１設定温度を設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる、請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される第１冷却装置と、
前記第１冷却装置から供給された前記第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有し、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される複数の第２冷却装置と、
前記複数の第２冷却装置の前記第２設定温度を取得し、取得した複数の前記第２設定温度に基づいて前記第１設定温度を可変設定する設定部と、
を備える冷却システムであって、
前記第２冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第２熱媒体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部をバイパスして前記第２熱媒体を流通させるバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、を含み、
前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も多く存在する第２設定温度に設定されている前記第２冷却装置である対象第２冷却装置において、前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせた状態で、前記最も多く存在する第２設定温度以下の前記第３熱媒体を供給することのできる前記第１設定温度である停止温度に前記第１設定温度を可変設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる、冷却システム。

【請求項4】

前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、前記停止温度に前記第１設定温度を設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる、請求項３に記載の冷却システム。

【請求項5】

第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される第１冷却装置と、
前記第１冷却装置から供給された前記第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有し、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される複数の第２冷却装置と、
前記複数の第２冷却装置の前記第２設定温度を取得し、取得した複数の前記第２設定温度に基づいて前記第１設定温度を可変設定する設定部と、
を備える冷却システムであって、
前記設定部は、前記第１設定温度と複数の前記第２設定温度と前記冷却システムの消費電力の実測値との予め取得された関係と、取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記冷却システムの消費電力が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する、冷却システム。

【請求項6】

第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される第１冷却装置と、
前記第１冷却装置から供給された前記第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有し、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される複数の第２冷却装置と、
前記複数の第２冷却装置の前記第２設定温度を取得し、取得した複数の前記第２設定温度に基づいて前記第１設定温度を可変設定する設定部と、
を備える冷却システムであって、
前記設定部は、前記第１設定温度と複数の前記第２設定温度と前記冷却システムの消費電力の実測値とを逐次取得し、前記第１設定温度と複数の前記第２設定温度と前記冷却システムの消費電力の実測値との所定関係を学習し、学習した前記所定関係と取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記冷却システムの消費電力が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する、冷却システム。

【請求項7】

第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される第１冷却装置と、
前記第１冷却装置から供給された前記第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有し、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される複数の第２冷却装置と、
前記複数の第２冷却装置の前記第２設定温度を取得し、取得した複数の前記第２設定温度に基づいて前記第１設定温度を可変設定する設定部と、
を備える冷却システムであって、
前記設定部は、前記第１設定温度と前記第１冷却装置の消費電力の実測値との予め取得された第１関係と、前記第１設定温度と前記第２設定温度と前記第２冷却装置の消費電力の実測値との予め取得された第２関係と、取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記第１冷却装置の消費電力と複数の前記第２冷却装置の消費電力との和が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する、冷却システム。

【請求項8】

第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される第１冷却装置と、
前記第１冷却装置から供給された前記第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有し、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される複数の第２冷却装置と、
前記複数の第２冷却装置の前記第２設定温度を取得し、取得した複数の前記第２設定温度に基づいて前記第１設定温度を可変設定する設定部と、
を備える冷却システムであって、
前記設定部は、前記第１設定温度と前記第１冷却装置の消費電力の実測値とを逐次取得し、前記第１設定温度と前記第１冷却装置の消費電力の実測値との第１関係を学習し、前記第１設定温度と前記第２設定温度と前記第２冷却装置の消費電力の実測値とを逐次取得し、前記第１設定温度と前記第２設定温度と前記第２冷却装置の消費電力の実測値との第２関係を学習し、学習した前記第１関係と学習した前記第２関係と取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記冷却システムの消費電力が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する、冷却システム。

【請求項9】

前記第１冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第４熱媒体を圧縮する第１圧縮部と、大気により冷却された第５熱媒体と前記第４熱媒体とで熱交換させる第１熱交換部と、前記第１圧縮部をバイパスして前記第４熱媒体を流通させる第１バイパス流路と、前記第１バイパス流路を開閉する第１開閉弁と、を含み、
前記設定部は、前記第１冷却装置において、前記第１圧縮部を停止させ且つ前記第１開閉弁を開かせた状態で、前記第１設定温度以下の前記第１熱媒体を供給することができる場合に、前記第１圧縮部を停止させ且つ前記第１開閉弁を開かせる、請求項１～８のいずれか１項に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１冷却装置と、第１冷却装置から熱媒体が供給される複数の第２冷却装置とを備える冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の発熱体のそれぞれを冷却する複数の冷却装置と、複数の冷却装置のそれぞれに接続された配管と、配管に接続されたポンプとを備え、配管を介して、複数の冷却装置のそれぞれの内部を通る冷却管に冷媒を供給する冷却システムがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の冷却システムは、それぞれの冷却装置に供給する冷媒の流量を最適化することで、ポンプを必要以上に駆動することをなくし、ポンプの消費電力を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１８３９９３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、特許文献１に記載の冷却システムは、ポンプの消費電力を抑制しているものの、冷媒を冷却する装置の消費電力を考慮しておらず、冷却システム全体の消費電力を抑制する上で改善の余地がある。

【0005】

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、第１冷却装置と、第１冷却装置から熱媒体が供給される複数の第２冷却装置とを備える冷却システムにおいて、冷却システム全体の消費電力を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、冷却システムであって、
第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される第１冷却装置と、
前記第１冷却装置から供給された前記第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有し、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される複数の第２冷却装置と、
前記複数の第２冷却装置の前記第２設定温度を取得し、取得した複数の前記第２設定温度に基づいて前記第１設定温度を可変設定する設定部と、
を備える。

【0007】

上記構成によれば、第１冷却装置は、第１設定温度以下の第１熱媒体を供給すべく電力駆動される。このため、第１冷却装置は、第１熱媒体を第１設定温度以下まで冷却する際に、電力を消費する。

【0008】

第２冷却装置は、時間経過に応じて個別に変更される第２設定温度以下の第３熱媒体を供給すべく電力駆動される。このため、第２冷却装置は、第３熱媒体を第２設定温度以下まで冷却する際に、電力を消費する。一方、第２冷却装置は、第１冷却装置から供給された第１熱媒体と第２熱媒体とで熱交換させる熱交換部を有している。このため、第２冷却装置は、第３熱媒体を冷却する際に、第１熱媒体から熱交換部を介して第２熱媒体に供給される熱エネルギを用いることができる。

【0009】

ここで、第１設定温度が低いほど第１冷却装置の消費電力が大きくなる一方、第１設定温度が低いほど複数の第２冷却装置の消費電力が小さくなる。第１冷却装置の消費電力と、複数の第２冷却装置の消費電力との和は、その時々における第１設定温度と複数の第２冷却装置の個別の第２設定温度との関係によって変化する。この点、設定部は、複数の第２冷却装置の第２設定温度を取得し、取得した複数の第２設定温度に基づいて第１設定温度を可変設定する。したがって、その時々の複数の第２設定温度に応じて第１設定温度を適切に変更することができ、冷却システム全体の消費電力を抑制することができる。

【0010】

第２設定温度が第１設定温度よりも低いほど第２冷却装置の消費電力が大きくなり、しかも第２設定温度と第１設定温度との差が大きくなると、消費電力は２次曲線的に増加する。

【0011】

この点、第２の手段では、前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度の平均値に前記第１設定温度を可変設定する。こうした構成によれば、第２設定温度と第１設定温度との差が極端に大きくなることを抑制することができ、消費電力が極端に大きい第２冷却装置が生じることを抑制することができる。したがって、冷却システム全体の消費電力を抑制することができる。

【0012】

第３の手段では、前記第２冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第２熱媒体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部をバイパスして前記第２熱媒体を流通させるバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、を含み、前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も高い第２設定温度に設定されている前記第２冷却装置である対象第２冷却装置において、前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせた状態で、前記最も高い第２設定温度以下の前記第３熱媒体を供給することのできる前記第１設定温度である停止温度に前記第１設定温度を可変設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる。

【0013】

上記構成によれば、第２冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第２熱媒体を圧縮する圧縮部と、圧縮部をバイパスして第２熱媒体を流通させるバイパス流路と、バイパス流路を開閉する開閉弁と、を含んでいる。このため、第１設定温度が第２設定温度よりも充分に低ければ、圧縮部を停止させ且つ開閉弁を開かせることで、第２冷却装置はいわゆるフリークーリングによって第２設定温度以下の第３熱媒体を供給することができる。

【0014】

この点、設定部は、取得した複数の第２設定温度のうち最も高い第２設定温度に設定されている第２冷却装置である対象第２冷却装置において、圧縮部を停止させ且つ開閉弁を開かせた状態で、最も高い第２設定温度以下の第２熱媒体を供給することのできる第１設定温度である停止温度に前記第１設定温度を可変設定し、対象第２冷却装置において圧縮部を停止させ且つ開閉弁を開かせる。このため、対象第２冷却装置は、フリークーリングによって第２設定温度以下の第３媒体を供給することができ、対象第２冷却装置の消費電力を大幅に抑制することができる。例えば、停止温度は、最も高い第２設定温度からフリークーリングに必要な必要温度差を引いた温度である。

【0015】

上述したように、第１設定温度が低いほど第１冷却装置の消費電力が大きくなる。このため、最も高い第２設定温度が所定温度よりも低い場合に停止温度に第１設定温度を設定して第２冷却装置によりフリークーリングを行うと、第１冷却装置の消費電力が大きくなり過ぎて冷却システム全体の消費電力を抑制できないおそれがある。

【0016】

この点、第４の手段では、前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も高い第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、前記停止温度に前記第１設定温度を設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる。すなわち、最も高い第２設定温度が所定温度よりも高い場合に第２冷却装置によりフリークーリングを行い、最も高い第２設定温度が所定温度よりも低い場合は第２冷却装置によりフリークーリングを行わない。したがって、冷却システム全体の消費電力を抑制することができる。

【0017】

第５の手段では、前記第２冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第２熱媒体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部をバイパスして前記第２熱媒体を流通させるバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、を含み、前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も多く存在する第２設定温度に設定されている前記第２冷却装置である対象第２冷却装置において、前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせた状態で、前記最も多く存在する第２設定温度以下の前記第３熱媒体を供給することのできる前記第１設定温度である停止温度に前記第１設定温度を可変設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる。

【0018】

上記構成によれば、第３の手段と同様に、第１設定温度が第２設定温度よりも充分に低ければ、第２冷却装置はフリークーリングを行うことができる。この点、設定部は、取得した複数の第２設定温度のうち最も多く存在する第２設定温度に設定されている第２冷却装置である対象第２冷却装置において、圧縮部を停止させ且つ開閉弁を開かせた状態で、最も多く存在する第２設定温度以下の第２熱媒体を供給することのできる第１設定温度である停止温度に前記第１設定温度を可変設定し、対象第２冷却装置において圧縮部を停止させ且つ開閉弁を開かせる。このため、対象第２冷却装置は、フリークーリングによって第２設定温度以下の第３媒体を供給することができ、対象第２冷却装置の消費電力を大幅に抑制することができる。例えば、停止温度は、最も多く存在する第２設定温度からフリークーリングに必要な必要温度差を引いた温度である。

【0019】

上述したように、第１設定温度が低いほど第１冷却装置の消費電力が大きくなる。このため、最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも低い場合に停止温度に第１設定温度を設定して対象第２冷却装置によりフリークーリングを行うと、第１冷却装置の消費電力が大きくなり過ぎて冷却システム全体の消費電力を抑制できないおそれがある。

【0020】

この点、第６の手段では、前記設定部は、取得した複数の前記第２設定温度のうち最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、前記停止温度に前記第１設定温度を設定し、前記対象第２冷却装置において前記圧縮部を停止させ且つ前記開閉弁を開かせる。すなわち、最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも高い場合に対象第２冷却装置によりフリークーリングを行い、最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも低い場合は対象第２冷却装置によりフリークーリングを行わない。したがって、冷却システム全体の消費電力を抑制することができる。

【0021】

第１設定温度と複数の第２設定温度との組み合わせに応じて、冷却システムの消費電力は変化する。そして、第１設定温度と複数の第２設定温度と冷却システムの消費電力の実測値との関係は、試験等によって予め取得しておくことができる。

【0022】

この点、第７の手段では、前記設定部は、前記第１設定温度と複数の前記第２設定温度と前記冷却システムの消費電力の実測値との予め取得された関係と、取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記冷却システムの消費電力が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する。こうした構成によれば、第１設定温度と複数の第２設定温度と冷却システムの消費電力の実測値との関係を予め取得しているため、設定部の処理負荷を軽減しつつ冷却システム全体の消費電力を抑制することができる。

【0023】

第１設定温度と複数の第２設定温度と冷却システムの消費電力の実測値との所定関係を、冷却システムの運転を通じて設定部が学習することもできる。

【0024】

この点、第８の手段では、前記設定部は、前記第１設定温度と複数の前記第２設定温度と前記冷却システムの消費電力の実測値とを逐次取得し、前記第１設定温度と複数の前記第２設定温度と前記冷却システムの消費電力の実測値との所定関係を学習し、学習した前記所定関係と取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記冷却システムの消費電力が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する。こうした構成によれば、冷却システムの運転を通じて設定部は所定関係を学習することができ、学習が進んで所定関係の精度が上がるほど、冷却システム全体の消費電力を抑制することができる。

【0025】

第１設定温度に応じて、第１冷却装置の消費電力は変化する。そして、第１設定温度と第１冷却装置の消費電力の実測値との関係は、試験等によって予め取得しておくことができる。また、第１設定温度と第２設定温度との組み合わせに応じて、第２冷却装置の消費電力は変化する。そして、第１設定温度と第２設定温度と第２冷却装置の消費電力の実測値との関係は、試験等によって予め取得しておくことができる。

【0026】

この点、第９の手段では、前記設定部は、前記第１設定温度と前記第１冷却装置の消費電力の実測値との予め取得された第１関係と、前記第１設定温度と前記第２設定温度と前記第２冷却装置の消費電力の実測値との予め取得された第２関係と、取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記第１冷却装置の消費電力と複数の前記第２冷却装置の消費電力との和が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する。こうした構成によれば、第１冷却装置の消費電力及び複数の第２冷却装置の消費電力をより正確に算出することができ、冷却システム全体の消費電力をさらに抑制することができる。

【0027】

第１設定温度と第１冷却装置の消費電力の実測値との第１関係を、冷却システムの運転を通じて設定部が学習することもできる。また、第１設定温度と第２設定温度と第２冷却装置の消費電力の実測値との第２関係を、冷却システムの運転を通じて設定部が学習することもできる。

【0028】

この点、第１０の手段では、前記設定部は、前記第１設定温度と前記第１冷却装置の消費電力の実測値とを逐次取得し、前記第１設定温度と前記第１冷却装置の消費電力の実測値との第１関係を学習し、前記第１設定温度と前記第２設定温度と前記第２冷却装置の消費電力の実測値とを逐次取得し、前記第１設定温度と前記第２設定温度と前記第２冷却装置の消費電力の実測値との第２関係を学習し、学習した前記第１関係と学習した前記第２関係と取得した複数の前記第２設定温度とに基づいて、前記冷却システムの消費電力が最小となるように前記第１設定温度を可変設定する。こうした構成によれば、冷却システムの運転を通じて設定部は第１関係及び第２関係を学習することができ、学習が進んで第１関係及び第２関係の精度が上がるほど、冷却システム全体の消費電力を抑制することができる。

【0029】

第１１の手段では、前記第１冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第４熱媒体を圧縮する第１圧縮部と、大気により冷却された第５熱媒体と前記第４熱媒体とで熱交換させる第１熱交換部と、前記第１圧縮部をバイパスして前記第４熱媒体を流通させる第１バイパス流路と、前記第１バイパス流路を開閉する第１開閉弁と、を含み、前記設定部は、前記第１冷却装置において、前記第１圧縮部を停止させ且つ前記第１開閉弁を開かせた状態で、前記第１設定温度以下の前記第１熱媒体を供給することができる場合に、前記第１圧縮部を停止させ且つ前記第１開閉弁を開かせる。

【0030】

上記構成によれば、第１冷却装置は、電力駆動されて気体状態の第４熱媒体を圧縮する第１圧縮部と、大気により冷却された第５熱媒体と第４熱媒体とで熱交換させる第１熱交換部と、第１圧縮部をバイパスして第４熱媒体を流通させる第１バイパス流路と、第１バイパス流路を開閉する第１開閉弁と、を含んでいる。このため、第１冷却装置は、第１熱媒体を冷却する際に、大気により冷却された第５熱媒体から第１熱交換部を介して第４熱媒体に供給される熱エネルギを用いることができる。したがって、気温が第１設定温度よりも充分に低ければ、第１圧縮部を停止させ且つ第１開閉弁を開かせることで、第１冷却装置はフリークーリングによって第１設定温度以下の第１熱媒体を供給することができる。

【0031】

この点、設定部は、第１冷却装置において、第１圧縮部を停止させ且つ第１開閉弁を開かせた状態で、第１設定温度以下の第１熱媒体を供給することができる場合に、第１圧縮部を停止させ且つ第１開閉弁を開かせる。このため、第１冷却装置は、フリークーリングによって第１設定温度以下の第１媒体を供給することができ、第１冷却装置の消費電力を大幅に抑制することができる。例えば、第１設定温度からフリークーリングに必要な必要温度差を引いた温度よりも気温が低い場合に、第１冷却装置はフリークーリングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】第１実施形態の冷却システムの模式図。

【図2】第１設定温度と第２設定温度と消費電力との関係を示す模式図。

【図3】大型冷凍機及び各チラーの設定温度と消費電力とを示すタイムチャート。

【発明を実施するための形態】

【0033】

（第１実施形態）
以下、複数の制御対象に設定温度の熱媒体をそれぞれ供給する複数のチラーを備える冷却システムに具現化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0034】

図１に示すように、冷却システム１００は、大型冷凍機１０、チラー４０Ａ～４０Ｃ、設定部７０等を備えている。

【0035】

大型冷凍機１０（第１冷却装置）は、圧縮機１１、凝縮器１６、膨張部１９、蒸発器２１、バイパス流路２７、開閉弁２８等を備えている。

【0036】

圧縮機１１（第１圧縮部）は、モータ１２により駆動され、気体状態の第４熱媒体を圧縮する。第４熱媒体は、例えばハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系や、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）系の冷媒である。モータ１２は、供給される電力により駆動される。すなわち、圧縮機１１は、電力駆動されて気体状態の第４熱媒体を圧縮する。圧縮機１１と凝縮器１６とが、流路１３によって接続されている。

【0037】

凝縮器１６（第１熱交換部）は、圧縮機１１により圧縮された気体状態の第４熱媒体を凝縮させる。詳しくは、凝縮器１６は、気体状態の第４熱媒体を接触させる流路１７を備えている。流路１７の一端（第１端）と冷却塔３０の流出ポートとが、流路３１によって接続されている。流路１７の他端（第２端）と冷却塔３０の流入ポートとが、流路３２によって接続されている。冷却塔３０は、流路３２から流入する第５熱媒体を大気により冷却して、流路３１から流出させる。第５熱媒体は、例えば水である。すなわち、凝縮器１６は、大気により冷却された第５熱媒体と第４熱媒体とで熱交換させる。

【0038】

凝縮器１６により凝縮された第４熱媒体は、流路１８へ供給される。流路１８には、膨張部１９が設けられている。膨張部１９は、液体状態の第４熱媒体を膨張させて霧化させる膨張弁又はキャピラリである。膨張部１９により霧化された第４熱媒体は、流路１８を介して蒸発器２１へ供給される。

【0039】

蒸発器２１は、流路２２等を備えている。蒸発器２１内では、霧化された第４熱媒体が蒸発する。流路２２の一端（第１端）にはコモン流路３５が接続され、流路２２の他端（第２端）にはコモン流路３６が接続されている。流路２２、コモン流路３５，３６には、液体状態の第１熱媒体が流通する。第１熱媒体は、例えば水である。これらにより、流路２２を流通する第１熱媒体が冷却される。蒸発器２１で気化した第４熱媒体は、流路２６を介して圧縮機１１へ供給される。

【0040】

バイパス流路２７（第１バイパス流路）は、流路２６から圧縮機１１をバイパスして流路１３へ第４熱媒体を流通させる。バイパス流路２７には、バイパス流路２７を開閉する開閉弁２８（第１開閉弁）が設けられている。

【0041】

大型冷凍機１０は、流路２２を流通する第１熱媒体を冷却することにより、第１設定温度Ｔｗの第１熱媒体をコモン流路３５へ供給する。コモン流路３５には、ポンプ３９が設けられている。ポンプ３９は、流路２２及びコモン流路３５，３６に第１熱媒体を循環させる。大型冷凍機１０の運転状態は設定部７０により制御される。

【0042】

設定部７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータである。設定部７０は、第１設定温度Ｔｗの第１熱媒体がコモン流路３５へ供給されるように、圧縮機１１及びポンプ２３の駆動状態を制御する。

【0043】

また、設定部７０は、大型冷凍機１０において、圧縮機１１を停止させ且つ開閉弁２８を開かせた状態で、第１設定温度Ｔｗ以下の第１熱媒体を供給することができる場合に、圧縮機１１を停止させ且つ開閉弁２８を開かせる（フリークーリング）。例えば、冬期は気温が低くなるため、冷却塔３０から凝縮器１６へ供給される第５熱媒体の温度が低くなる。したがって、圧縮機１１を停止させた状態でも、蒸発器２１の流路２２を流通する第１熱媒体を冷却することができ、大型冷凍機１０は第１設定温度Ｔｗ以下の第１熱媒体を供給することができる。なお、冷却塔３０から凝縮器１６へ供給される第５熱媒体の温度が、第１設定温度Ｔｗよりも略１０℃（必要温度差）以上低ければ、大型冷凍機１０はフリークーリングを行うことができる。

【0044】

チラー４０Ａ～４０Ｃ（第２冷却装置）は、同一の構成を備えている。ここでは、チラー４０Ａについて説明する。

【0045】

チラー４０Ａは、圧縮機４１、凝縮器４６、膨張部４９、蒸発器５１、バイパス流路５７、開閉弁５８等を備えている。

【0046】

圧縮機４１（圧縮部）は、電力駆動されて気体状態の第２熱媒体を圧縮する。第２熱媒体は、例えばハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系や、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）系の冷媒である。圧縮機４１と凝縮器４６とが、流路４３によって接続されている。

【0047】

凝縮器４６（熱交換部）は、圧縮機４１により圧縮された気体状態の第２熱媒体を凝縮させる。詳しくは、凝縮器４６は、気体状態の第２熱媒体を流通させる流路４７を備えている。流路４７の一端（第１端）には流路４３が接続されており、流路４７の他端（第２端）には流路４８が接続されている。凝縮器４６は、液体状態の第１熱媒体を流通させる流路４５を備えている。流路４５の一端（第１端）には分岐流路３７が接続されており、流路４５の他端（第２端）には分岐流路３８が接続されている。分岐流路３７は、コモン流路３５から分岐している。分岐流路３８は、コモン流路３６から分岐している。そして、凝縮器４６は、流路４５を流通する第１熱媒体と流路４７を流通する第２熱媒体とで熱交換させる。

【0048】

凝縮器４６により凝縮された第２熱媒体は、流路４８へ供給される。流路４８には、膨張部４９が設けられている。膨張部４９は、液体状態の第２熱媒体を膨張させて霧化させる膨張弁又はキャピラリである。膨張部４９により霧化された第２熱媒体は、流路４８を介して蒸発器５１へ供給される。

【0049】

蒸発器５１は、流路５２、流通部５３等を備えている。流路５２には、霧化された第２熱媒体が流通する。流路５２の一端（第１端）には流路４８が接続され、流路５２の他端（第２端）には流路５４が接続されている。流路５４によって、流路５２と圧縮機４１とが接続されている。流路５２は、流通部５３に収納されている。流通部５３には、流路５５と流路５６とが接続されている。流通部５３、流路５５、及び流路５６には、第３熱媒体が流通する。第３熱媒体は、例えばエチレングリコール６０％、及び水４０％からなる液体である。ポンプ５９は、流通部５３及び流路５５，５６に第３熱媒体を循環させる。上記構成より、流路５２を流通する第２熱媒体が蒸発し、流通部５３を流通する第３熱媒体が冷却される。蒸発器５１で気化した第２熱媒体は、流路５４を介して圧縮機４１へ供給される。

【0050】

バイパス流路５７（バイパス流路）は、流路５４から圧縮機４１をバイパスして流路４３へ第２熱媒体を流通させる。バイパス流路５７には、バイパス流路５７を開閉する開閉弁５８（開閉弁）が設けられている。

【0051】

チラー４０Ａは、流通部５３を流通する第３熱媒体を冷却することにより、第２設定温度Ｔａの第３熱媒体を流路５５へ供給する。流路５５には、ポンプ５９が設けられている。ポンプ５９は、流通部５３及び流路５５，５６に第３熱媒体を循環させる。チラー４０Ａの運転状態は設定部７０により制御される。設定部７０は、第２設定温度の第３熱媒体が流路５５へ供給されるように、圧縮機４１の駆動状態を制御する。

【0052】

また、設定部７０は、チラー４０Ａにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、第２設定温度Ｔａ以下の第３熱媒体を供給することができる場合に、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる（フリークーリング）。なお、コモン流路３５から凝縮器４６へ供給される第１熱媒体の温度が、第２設定温度Ｔａよりも略１０℃（必要温度差）以上低ければ、チラー４０Ａはフリークーリングを行うことができる。

【0053】

同様に、チラー４０Ｂ，４０Ｃは、流通部５３を流通する第３熱媒体を冷却することにより、それぞれ第２設定温度Ｔｂ，Ｔｃの第３熱媒体を流路５５へ供給する。また、設定部７０は、チラー４０Ｂ，４０Ｃにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、それぞれ第２設定温度Ｔｂ，Ｔｃ以下の第３熱媒体を供給することができる場合に、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる（フリークーリング）。

【0054】

チラー４０Ａ～４０Ｃがそれぞれ第３熱媒体を供給する制御対象Ａ～Ｃの温度は、それぞれ制御部Ａ～Ｃ（図示略）により制御される。第２設定温度Ｔａ～Ｔｃは、それぞれ制御部Ａ～Ｃにより設定される。そして、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃは、それぞれ制御部Ａ～Ｃにより時間経過に応じて個別に変更される。

【0055】

図２は、上記第１設定温度Ｔｗと第２設定温度Ｔａ～Ｔｃと消費電力との関係を示す模式図である。矢印の面積が消費電力の大きさを表している。温度Ｔｔ２は、大型冷凍機１０から冷却塔３０へ流入する第５熱媒体の温度である。温度Ｔｔ１は、冷却塔３０から大型冷凍機１０へ流入する第５熱媒体の温度である。

【0056】

同図に示すように、第１設定温度Ｔｗが低いほど大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏが大きくなる一方、第１設定温度Ｔｗが低いほどチラー４０Ａ～４０Ｃの消費電力Ｐａ～Ｐｃが小さくなる。チラー４０Ｃは、フリークーリングを行うことが可能であり、消費電力Ｐｃ＝０になっている。大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏと、チラー４０Ａ～４０Ｃの消費電力Ｐａ～Ｐｃとの和は、その時々における第１設定温度Ｔｗとチラー４０Ａ～４０Ｃの個別の第２設定温度Ｔａ～Ｔｃとの関係によって変化する。

【0057】

そこで、設定部７０は、チラー４０Ａ～４０Ｃの第２設定温度Ｔａ～Ｔｃを上記制御部Ａ～Ｃから取得し、取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃに基づいて第１設定温度Ｔｗを可変設定する。

【0058】

図３は、大型冷凍機１０及び各チラー４０Ａ～４０Ｃの設定温度と消費電力とを示すタイムチャートである。

【0059】

時刻ｔ１において、大型冷凍機１０の第１設定温度Ｔｗ＝７℃であり、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏ＝２０ｋＷである。チラー４０Ａ～４０Ｃの第２設定温度Ｔａ～Ｔｃはそれぞれ－２０℃，－１０℃，－１５℃であり、チラー４０Ａ～４０Ｃの消費電力Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃはそれぞれ１０ｋＷ，６ｋＷ，８ｋＷである。冷却システム１００全体の消費電力は、消費電力Ｐｏ，Ｐａ～Ｐｃを合計した４４ｋＷである。このとき、第１設定温度Ｔｗ＝７℃は、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち最も高い第２設定温度Ｔｂ＝－１０℃に設定されているチラー４０Ｂ（対象チラー、対象冷却装置）において、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、第２設定温度Ｔｂ＝－１０℃以下の第３熱媒体を供給することのできる第１設定温度Ｔｗ（停止温度Ｔｆ）になっていない。停止温度Ｔｆは、最も高い第２設定温度から上記必要温度差（例えば１０℃）を引いた温度以下の温度であり、この場合の停止温度Ｔｆは略－２０℃以下である。

【0060】

最も高い第２設定温度Ｔｂが所定温度（例えば０℃）よりも低い場合に停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを設定してチラー４０Ｂによりフリークーリングを行うと、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏが大きくなり過ぎて冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制できないおそれがある。このため、設定部７０は、制御部Ａ～Ｃから取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち最も高い第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを設定し、対象チラーにおいて圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる（フリークーリング）。時刻ｔ１では、停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを設定しておらず、フリークーリングを行っていない。時刻ｔ１では、大型冷凍機１０の運転効率が最高となる第１設定温度Ｔｗ＝７℃に設定している。なお、大型冷凍機１０の運転効率が最高となる第１設定温度Ｔｗは、気温、ひいては冷却塔３０から大型冷凍機１０へ供給される第５熱媒体の温度等に応じて変化する。

【0061】

時刻ｔ２において、第２設定温度Ｔｂが２５℃に変更されている。このため、第１設定温度Ｔｗ＝７℃は、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち最も高い第２設定温度Ｔｂ＝２５℃に設定されているチラー４０Ｂ（対象チラー）において、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、第２設定温度Ｔｂ＝２５℃以下の第３熱媒体を供給することのできる第１設定温度Ｔｗ（停止温度Ｔｆ）になっている。なお、この場合の停止温度Ｔｆは略１５℃以下である。そして、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち最も高い第２設定温度Ｔｂ＝２５℃は、所定温度（例えば０℃）よりも高い。そこで、設定部７０は、チラー４０Ｂにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせ、フリークーリングを行っている。その結果、チラー４０Ａ～４０Ｃの消費電力Ｐａ～Ｐｃはそれぞれ１０ｋＷ，０ｋＷ，８ｋＷ、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏ＝１８ｋＷ、冷却システム１００の消費電力Ｐｔ＝３６ｋＷなっている。

【0062】

時刻ｔ３において、第２設定温度Ｔｃが２８℃に変更されている。設定部７０は、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち２番目に高い第２設定温度Ｔｂ＝２５℃に設定されているチラー４０Ｂにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、第２設定温度Ｔｂ＝２５℃以下の第３熱媒体を供給することのできる第１設定温度Ｔｗ＝１５℃（第２停止温度Ｔｆ２）に、第１設定温度Ｔｗを設定している。なお、この場合の第２停止温度Ｔｆ２は略１５℃以下である。そして、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち２番目に高い第２設定温度Ｔｂ＝２５℃は、所定温度（例えば０℃）よりも高い。さらに、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち最も高い第２設定温度Ｔｃ＝２８℃に設定されたチラー４０Ｃも、フリークーリングを行う条件を満たしている。そこで、設定部７０は、チラー４０Ｂ，４０Ｃにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせ、フリークーリングを行っている。その結果、チラー４０Ａ～４０Ｃの消費電力Ｐａ～Ｐｃはそれぞれ１３ｋＷ，０ｋＷ，０ｋＷ、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏ＝１６ｋＷ、冷却システム１００の消費電力Ｐｔ＝２９ｋＷなっている。

【0063】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0064】

・設定部７０は、チラー４０Ａ～４０Ｃの第２設定温度Ｔａ～Ｔｃを取得し、取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃに基づいて第１設定温度Ｔｗを可変設定する。したがって、その時々の第２設定温度Ｔａ～Ｔｃに応じて第１設定温度Ｔｗを適切に変更することができ、冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制することができる。

【0065】

・設定部７０は、取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち最も高い第２設定温度に設定されているチラーである対象チラーにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、最も高い第２設定温度以下の第２熱媒体を供給することのできる第１設定温度Ｔｗである停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを可変設定し、対象チラーにおいて圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる。このため、対象チラーは、フリークーリングによって第２設定温度以下の第３媒体を供給することができ、対象チラーの消費電力を大幅に抑制することができる。

【0066】

・設定部７０は、取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち最も高い第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを設定し、対象チラーにおいて圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる。すなわち、最も高い第２設定温度が所定温度よりも高い場合にチラーによりフリークーリングを行い、最も高い第２設定温度が所定温度よりも低い場合はチラーによりフリークーリングを行わない。したがって、冷却システム１００全体の消費電力を抑制することができる。

【0067】

・設定部７０は、取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃのうち２番目に高い第２設定温度に設定されているチラーである第２対象チラーにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、２番目に高い第２設定温度以下の第２熱媒体を供給することのできる第１設定温度Ｔｗである第２停止温度Ｔｆ２に第１設定温度Ｔｗを可変設定し、第２対象チラーにおいて圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる。このため、第２対象チラーは、フリークーリングによって第２設定温度以下の第３媒体を供給することができ、第２対象チラーの消費電力を大幅に抑制することができる。

【0068】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0069】

第２設定温度Ｔａ～Ｔｃが第１設定温度Ｔｗよりも低いほどチラー４０Ａ～４０Ｃの消費電力が大きくなり、しかも第２設定温度Ｔａ～Ｔｃと第１設定温度Ｔｗとの差が大きくなると、消費電力Ｐａ～Ｐｃは２次曲線的に増加する。このため、第１設定温度Ｔｗを過度に高く設定することは望ましくない。

【0070】

そこで、設定部７０は、制御部Ａ～Ｃから取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃの平均値に第１設定温度Ｔｗを可変設定する。例えば、図３の時刻ｔ３において、設定部７０は、制御部Ａ～Ｃから取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃの平均値＝１１℃に第１設定温度Ｔｗを設定する。この場合も、チラー４０Ｂ，４０Ｃは、フリークーリングを行う条件を満たしている。そこで、設定部７０は、チラー４０Ｂ，４０Ｃにおいて、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせ、フリークーリングを行う。

【0071】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。

【0072】

・第２設定温度Ｔａ～Ｔｃと第１設定温度Ｔｗとの差が極端に大きくなることを抑制することができ、消費電力が極端に大きいチラーが生じることを抑制することができる。したがって、冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制することができる。

【0073】

なお、設定部７０は、制御部Ａ～Ｃから取得した第２設定温度Ｔａ～Ｔｃの平均値が所定温度（例えば０℃）よりも高いことを条件として、第２設定温度Ｔａ～Ｔｃの平均値に第１設定温度Ｔｗを設定してもよい。こうした構成によれば、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏが大きくなり過ぎることを抑制することができる。

【0074】

また、チラー４０Ａ～４０Ｃにおいて、バイパス流路５７及び開閉弁５８を省略して、フリークーリングを行わないようにすることもできる。

【0075】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0076】

本実施形態では、図１の右端に破線で示すように、冷却システム１００は、チラー４０Ａ～４０Ｃに加えて、数百以上のチラーを備えている。各チラー４０の分岐流路３７はコモン流路３５に接続され、各チラーの分岐流路３８はコモン流路３６に接続されている。

【0077】

そして、設定部７０は、制御部Ａ，Ｂ，Ｃ・・・から取得した第２設定温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ・・・のうち最も多く存在する第２設定温度に設定されているチラーである対象チラー（対象第２冷却装置）において、圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせた状態で、最も多く存在する第２設定温度以下の第３熱媒体を供給することのできる第１設定温度Ｔｗである停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを可変設定し、対象チラーにおいて圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる。

【0078】

上述したように、第１設定温度Ｔｗが低いほど大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏが大きくなる。このため、最も多く存在する第２設定温度が所定温度（例えば０℃）よりも低い場合に停止温度Ｔｆ（例えば－１０℃未満）に第１設定温度Ｔｗを設定して対象チラーによりフリークーリングを行うと、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏが大きくなり過ぎて冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制できないおそれがある。

【0079】

この点、設定部７０は、制御部Ａ，Ｂ，Ｃ・・・から取得した第２設定温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ・・・のうち最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを設定し、対象チラーにおいて圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる。

【0080】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。

【0081】

・第２設定温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ・・・のうち最も多く存在する第２設定温度に設定されているチラーである対象チラーは、フリークーリングによって第２設定温度以下の第３媒体を供給することができ、対象チラーの消費電力を大幅に抑制することができる。さらに、フリークーリングを行う対象チラーの数を多くすることができる。

【0082】

・設定部７０は、取得した複数の第２設定温度のうち最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも高いことを条件として、停止温度Ｔｆに第１設定温度Ｔｗを設定し、対象チラーにおいて圧縮機４１を停止させ且つ開閉弁５８を開かせる。すなわち、最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも高い場合に対象チラーによりフリークーリングを行い、最も多く存在する第２設定温度が所定温度よりも低い場合は対象チラーによりフリークーリングを行わない。したがって、冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制することができる。

【0083】

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0084】

本実施形態では、図１の右端に破線で示すように、冷却システム１００は、チラー４０Ａ～４０Ｃに加えて、数百以上のチラーを備えている。各チラー４０の分岐流路３７はコモン流路３５に接続され、各チラーの分岐流路３８はコモン流路３６に接続されている。各チラーは、バイパス流路５７及び開閉弁５８を備えていない。すなわち、各チラーはフリークーリングを行わない。

【0085】

第１設定温度Ｔｗと複数の第２設定温度との組み合わせに応じて、冷却システム１００の消費電力Ｐｔは変化する。そして、第１設定温度Ｔｗと複数の第２設定温度と冷却システム１００の消費電力Ｐｔの実測値との関係は、試験等によって予め取得しておくことができる。

【0086】

そこで、設定部７０は、第１設定温度Ｔｗと複数の第２設定温度と冷却システム１００の消費電力Ｐｔの実測値との予め取得された関係と、取得した複数の第２設定温度とに基づいて、冷却システム１００の消費電力Ｐｔが最小となるように第１設定温度Ｔｗを可変設定する。こうした構成によれば、第１設定温度Ｔｗと複数の第２設定温度と冷却システム１００の消費電力Ｐｔの実測値との関係を予め取得しているため、設定部７０の処理負荷を軽減しつつ冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制することができる。

【0087】

（第５実施形態）
以下、第５実施形態について、第４実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１，第４実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0088】

第１設定温度Ｔｗと複数の第２設定温度と冷却システム１００の消費電力Ｐｔの実測値との所定関係を、冷却システム１００の運転を通じて設定部７０が学習することもできる。その場合、設定部７０は、例えば消費電力Ｐｔの実測値が減少する第１設定温度Ｔｗの変化方向を求め、消費電力Ｐｔの実測値が減少する方向へ第１設定温度Ｔｗを変化させる。

【0089】

設定部７０は、第１設定温度Ｔｗと複数の第２設定温度と冷却システム１００の消費電力Ｐｔの実測値とを逐次取得し、第１設定温度Ｔｗと複数の第２設定温度と冷却システム１００の消費電力Ｐｔの実測値との所定関係を学習し、学習した所定関係と取得した複数の第２設定温度とに基づいて、冷却システム１００の消費電力Ｐｔが最小となるように第１設定温度Ｔｗを可変設定する。こうした構成によれば、冷却システム１００の運転を通じて設定部７０は所定関係を学習することができ、学習が進んで所定関係の精度が上がるほど、冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制することができる。

【0090】

（第６実施形態）
以下、第６実施形態について、第４実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１，第４実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0091】

本実施形態においても、図１の右端に破線で示すように、冷却システム１００は、チラー４０Ａ～４０Ｃに加えて、数百以上のチラーを備えている。各チラーは、バイパス流路５７及び開閉弁５８を備えていない。すなわち、各チラーはフリークーリングを行わない。また、大型冷凍機１０は、バイパス流路２７及び開閉弁２８を備えていない。すなわち、大型冷凍機１０はフリークーリングを行わない。

【0092】

第１設定温度Ｔｗに応じて、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏは変化する。そして、第１設定温度Ｔｗと大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏの実測値との関係は、試験等によって予め取得しておくことができる。大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏは、気温、ひいては冷却塔３０から大型冷凍機１０へ供給される第５熱媒体の温度によっても変化するため、第１設定温度Ｔｗと大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏの実測値との関係を気温毎に、試験等によって予め取得しておく。また、第１設定温度Ｔｗと第２設定温度との組み合わせに応じて、チラーの消費電力は変化する。そして、第１設定温度Ｔｗと第２設定温度とチラーの消費電力の実測値との関係は、試験等によって予め取得しておくことができる。

【0093】

そこで、設定部７０は、第１設定温度Ｔｗと大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏの実測値との予め取得された第１関係と、第１設定温度Ｔｗと第２設定温度とチラーの消費電力の実測値との予め取得された第２関係と、取得した複数の第２設定温度とに基づいて、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏと複数のチラーの消費電力との和が最小となるように第１設定温度Ｔｗを可変設定する。こうした構成によれば、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏ及び複数のチラーの消費電力をより正確に算出することができ、冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔをさらに抑制することができる。

【0094】

なお、大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏの気温に応じた変化が小さい場合は、気温を一定とみなすこともできる。

【0095】

（第７実施形態）
以下、第７実施形態について、第６実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１，第６実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0096】

第１設定温度Ｔｗと大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏとの上記第１関係を、冷却システム１００の運転を通じて設定部７０が学習することもできる。また、第１設定温度Ｔｗと第２設定温度とチラーの消費電力の実測値との上記第２関係を、冷却システム１００の運転を通じて設定部７０が学習することもできる。その場合、設定部７０は、例えば消費電力Ｐｏの実測値と複数のチラーの消費電力の実測値との和が減少する第１設定温度Ｔｗの変化方向を求め、和が減少する方向へ第１設定温度Ｔｗを変化させる。

【0097】

設定部７０は、第１設定温度Ｔｗと大型冷凍機１０の消費電力Ｐｏの実測値とを逐次取得し、第１設定温度Ｔｗと消費電力Ｐｏの実測値との第１関係を学習し、第１設定温度Ｔｗと第２設定温度とチラーの消費電力の実測値とを逐次取得し、第１設定温度Ｔｗと第２設定温度とチラーの消費電力の実測値との第２関係を学習し、学習した第１関係と学習した第２関係と取得した複数の第２設定温度とに基づいて、冷却システム１００の消費電力Ｐｔが最小となるように第１設定温度Ｔｗを可変設定する。こうした構成によれば、冷却システム１００の運転を通じて設定部７０は第１関係及び第２関係を学習することができ、学習が進んで第１関係及び第２関係の精度が上がるほど、冷却システム１００全体の消費電力Ｐｔを抑制することができる。

【0098】

また、上記の各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記の各実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0099】

・大型冷凍機１０において、バイパス流路２７及び開閉弁２８を省略し、大型冷凍機１０がフリークーリングを行わないようにすることもできる。

【0100】

・制御対象は、半導体製造装置の電極や、他の製造装置及び処理装置の基板保持部等であってもよいし、それらに供給される熱媒体と熱交換する熱交換器（熱交換部）であってもよい。

【符号の説明】

【0101】

１０…大型冷凍機（第１冷却装置）、１１…圧縮機（第１圧縮部）、１６…凝縮器（第１熱交換部）、１９…膨張部、２１…蒸発器、２７…バイパス流路（第１バイパス流路）、２８…開閉弁（第１開閉弁）、３０…冷却塔、３５…コモン流路、３６…コモン流路、３９…ポンプ、４０Ａ…チラー（第２冷却装置）、４０Ｂ…チラー（第２冷却装置）、４０Ｃ…チラー（第２冷却装置）、４１…圧縮機（圧縮部）、４６…凝縮器（熱交換部）、４９…膨張部、５１…蒸発器、５７…バイパス流路、５８…開閉弁、５９…ポンプ、７０…設定部、１００…冷却システム。

【図1】

【図2】

【図3】