JPH046854B2 - - Google Patents
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- JPH046854B2 JPH046854B2 JP59103781A JP10378184A JPH046854B2 JP H046854 B2 JPH046854 B2 JP H046854B2 JP 59103781 A JP59103781 A JP 59103781A JP 10378184 A JP10378184 A JP 10378184A JP H046854 B2 JPH046854 B2 JP H046854B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/40—Leadframes
- H10W70/411—Chip-supporting parts, e.g. die pads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
- F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/40—Leadframes
- H10W70/421—Shapes or dispositions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
- H10W74/10—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
- H10W74/131—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being only partially enclosed
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/811—Multiple chips on leadframes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野および背景
本発明は一般的には１つ以上のプロセスにおい
て使用される冷水（チルドウオーター）の温度制
御系に関み、詳しくいうと、冷水温度を最適化す
るための新規な、有益な制御装置および方法に関
する。
て使用される冷水（チルドウオーター）の温度制
御系に関み、詳しくいうと、冷水温度を最適化す
るための新規な、有益な制御装置および方法に関
する。
１つ以上のプロセスにおいて使用するための水
を冷却するために冷却サイクル（冷凍サイクル）
が利用されている。この冷却サイクルは冷却され
る水が通される蒸発器を含み、この蒸発器におい
て膨張する冷媒（クーラント）が水から熱を奪う
ために利用されている。この冷媒は圧縮機、凝縮
器、および冷却効果の度合を制御するための制御
弁を含む冷媒循環路を通じて蒸発器に供給され
る。
を冷却するために冷却サイクル（冷凍サイクル）
が利用されている。この冷却サイクルは冷却され
る水が通される蒸発器を含み、この蒸発器におい
て膨張する冷媒（クーラント）が水から熱を奪う
ために利用されている。この冷媒は圧縮機、凝縮
器、および冷却効果の度合を制御するための制御
弁を含む冷媒循環路を通じて蒸発器に供給され
る。
第１図は冷媒圧力に対する冷媒の熱含有量、す
なわち冷媒のエンタルピーを描いたグラフを示
す。冷媒は蒸発器において点３から点４まで膨張
され、従つて点４から点１まで冷媒の蒸発を生じ
させる。圧縮は点１から点２まで生じ、冷媒の凝
縮は点２から点３までである。
なわち冷媒のエンタルピーを描いたグラフを示
す。冷媒は蒸発器において点３から点４まで膨張
され、従つて点４から点１まで冷媒の蒸発を生じ
させる。圧縮は点１から点２まで生じ、冷媒の凝
縮は点２から点３までである。
エネルギを節約するためには、冷媒の流量およ
び冷媒サイクルならびに冷水サイクルにおける電
力の使用を臨界的に制御することによつて冷水の
温度を最適にすることが望ましい。最適の冷水温
度の監視制御は通常、コンピユータおよび広範囲
のコンピユータプログラムによつて実施されてい
る。アナログデバイスも使用できるが、これらア
ナログデバイスの予期される性能は見劣りがす
る。例えば、精度が悪く、また融通性に欠ける。
さらに、アナログデバイスは制御動作を最適にす
ることができない。
び冷媒サイクルならびに冷水サイクルにおける電
力の使用を臨界的に制御することによつて冷水の
温度を最適にすることが望ましい。最適の冷水温
度の監視制御は通常、コンピユータおよび広範囲
のコンピユータプログラムによつて実施されてい
る。アナログデバイスも使用できるが、これらア
ナログデバイスの予期される性能は見劣りがす
る。例えば、精度が悪く、また融通性に欠ける。
さらに、アナログデバイスは制御動作を最適にす
ることができない。
これに対し、コンピユータは高レベルの言語を
必要とし、コンピユータ内で処理するのに比較的
長い時間を要する。その上、コンピユータデバイ
スをプログラムし、動作させるのに非常に訓練さ
れた職員が必要である。
必要とし、コンピユータ内で処理するのに比較的
長い時間を要する。その上、コンピユータデバイ
スをプログラムし、動作させるのに非常に訓練さ
れた職員が必要である。
発明の概要
本発明は冷水の温度の監視制御に、コンピユー
タが提供できる性能レベルと等価な性能レベルを
提供するものである。しかも、コストは安く、ア
ナログデバイスのコストに匹敵する程度である。
また、本発明は処理時間が比較的長いという欠点
もない。その速度はコンピユータの速度より速
く、アナログデバイスの速度に匹敵する。従つ
て、本発明においてはアナログ装置の利点とコン
ピユータの利点が組合されている。
タが提供できる性能レベルと等価な性能レベルを
提供するものである。しかも、コストは安く、ア
ナログデバイスのコストに匹敵する程度である。
また、本発明は処理時間が比較的長いという欠点
もない。その速度はコンピユータの速度より速
く、アナログデバイスの速度に匹敵する。従つ
て、本発明においてはアナログ装置の利点とコン
ピユータの利点が組合されている。
本発明の主な概念は、効率が増大する限り、す
なわち、単位冷却すなわちトン当りの冷却コスト
が減少する限り、冷却水の供給温度を上昇させる
ことである。本発明の論理制御装置は、最適の状
態が得られたときに冷水の温度の変更を停止す
る。
なわち、単位冷却すなわちトン当りの冷却コスト
が減少する限り、冷却水の供給温度を上昇させる
ことである。本発明の論理制御装置は、最適の状
態が得られたときに冷水の温度の変更を停止す
る。
それ故、本発明の目的はポンプ手段によつて少
なくとも１つのプロセスに供給される冷水の温度
を最適に制御するための装置を提供することであ
り、この冷却水は圧縮機および負荷弁を有する冷
媒サイクルにおいて冷媒により冷却される。前記
制御装置は前記プロセスに供給される水の温度を
感知するための第１の温度センサと、前記プロセ
スから戻る水の温度を感知するための第２の温度
センサと、前記ポンプ手段および圧縮機に接続さ
れ、前記水を冷却し、前記プロセスに供給するの
に必要な仕事の合計量を決定するための仕事量決
定手段と、前記温度センサおよび仕事量決定手段
に接続され、供給温度および比△Ｗ／△（△Ｔ）
の関数である基準温度を発生するための監視制御
手段と、前記基準温度を受信するために前記監視
制御手段に、前記供給温度を受信するために前記
第１の温度センサに、需要値を受信するために前
記プロセスに、および前記負荷弁にそれぞれ接続
され、前記供給温度と前記基準温度および需要値
の最低値との差に対応する負荷需要信号に従つて
前記負荷弁を制御するための温度制御手段とを具
備し、△Ｗは時間による仕事の合計量の変化であ
り、△（△Ｔ）は供給および戻り温度間の差の変
化であり、前記基準温度は△Ｗ／△（△Ｔ）がほ
ぼ０であるときに供給温度に等しく、またこの比
が負であるときには供給温度より低く、かつ正で
あるときには供給温度より高い。
なくとも１つのプロセスに供給される冷水の温度
を最適に制御するための装置を提供することであ
り、この冷却水は圧縮機および負荷弁を有する冷
媒サイクルにおいて冷媒により冷却される。前記
制御装置は前記プロセスに供給される水の温度を
感知するための第１の温度センサと、前記プロセ
スから戻る水の温度を感知するための第２の温度
センサと、前記ポンプ手段および圧縮機に接続さ
れ、前記水を冷却し、前記プロセスに供給するの
に必要な仕事の合計量を決定するための仕事量決
定手段と、前記温度センサおよび仕事量決定手段
に接続され、供給温度および比△Ｗ／△（△Ｔ）
の関数である基準温度を発生するための監視制御
手段と、前記基準温度を受信するために前記監視
制御手段に、前記供給温度を受信するために前記
第１の温度センサに、需要値を受信するために前
記プロセスに、および前記負荷弁にそれぞれ接続
され、前記供給温度と前記基準温度および需要値
の最低値との差に対応する負荷需要信号に従つて
前記負荷弁を制御するための温度制御手段とを具
備し、△Ｗは時間による仕事の合計量の変化であ
り、△（△Ｔ）は供給および戻り温度間の差の変
化であり、前記基準温度は△Ｗ／△（△Ｔ）がほ
ぼ０であるときに供給温度に等しく、またこの比
が負であるときには供給温度より低く、かつ正で
あるときには供給温度より高い。
本発明の他の目的は冷却水の温度の制御を最適
にする方法を提供することであり、これは水を冷
却および供給するのに必要な仕事の最低の合計量
に対応する供給温度と戻り温度間の最適な差を生
じさせるように供給温度を制御することによつて
達成される。
にする方法を提供することであり、これは水を冷
却および供給するのに必要な仕事の最低の合計量
に対応する供給温度と戻り温度間の最適な差を生
じさせるように供給温度を制御することによつて
達成される。
本発明のさらに他の目的は設計が簡単で、頑強
な構成の、しかも経済的に製造できる上記装置お
よび方法を提供することである。
な構成の、しかも経済的に製造できる上記装置お
よび方法を提供することである。
本発明の十分な理解のために、以下本発明の好
ましい実施例について添付図面を参照して詳細に
説明する。
ましい実施例について添付図面を参照して詳細に
説明する。
好ましい実施例の説明
添付図面を参照すると、第２図には概略的に参
照番号５および６で図示した２つのプロセスに冷
水サイクル８を通じて供給される冷水を最適に制
御するための本発明を実施した制御装置が示され
ている。この冷水サイクル８は蒸発器１０、ポン
プ１４、供給管路１１および戻り管路１３を含
む。既知のように、蒸発器１０は冷媒サイクル２
０に接続されており、この冷媒サイクル２０は蒸
発器１０からの膨張、蒸発された冷媒を圧縮する
圧縮機１２と、圧縮機１２から圧縮された冷媒が
供給される凝縮器１５と、凝縮器１５から蒸発器
１０への帰路に介在する負荷弁１６とを含む。
照番号５および６で図示した２つのプロセスに冷
水サイクル８を通じて供給される冷水を最適に制
御するための本発明を実施した制御装置が示され
ている。この冷水サイクル８は蒸発器１０、ポン
プ１４、供給管路１１および戻り管路１３を含
む。既知のように、蒸発器１０は冷媒サイクル２
０に接続されており、この冷媒サイクル２０は蒸
発器１０からの膨張、蒸発された冷媒を圧縮する
圧縮機１２と、圧縮機１２から圧縮された冷媒が
供給される凝縮器１５と、凝縮器１５から蒸発器
１０への帰路に介在する負荷弁１６とを含む。
各プロセス５，６は選択された量の冷水を冷水
サイクル８からこのプロセスに供給するためのプ
ロセス弁２５，２６をそれぞれ含む。温度制御器
２７および２８はそれぞれの弁２５および２６を
制御し、また需要信号X1およびX2を後述する温
度制御論理回路５０に供給する。
サイクル８からこのプロセスに供給するためのプ
ロセス弁２５，２６をそれぞれ含む。温度制御器
２７および２８はそれぞれの弁２５および２６を
制御し、また需要信号X1およびX2を後述する温
度制御論理回路５０に供給する。
第１の温度センサ２２が供給温度Tsupを感知す
るために冷水供給管路１１に接続されている。第
２の温度センサ２３が戻り温度Tretを供給するた
めに戻り管路１３に接続されている。供給温度
Tsupは温度制御論理回路５０ならびに監視制御論
理回路３０に提供される。監視制御論理回路３０
については後述する。監視制御論理回路３０には
戻り温度値ならびに仕事値WrおよびWpも供給さ
れる。仕事値Wpはポンプ１４によつて生じる仕
事量であり、仕事値Wrは冷媒サイクル２０によ
つて必要とされる追加の仕事と冷却塔、他のポン
プおよびフアンのような装置を利用する他の周辺
の仕事との合計量である。この追加の仕事の合計
量は加算ユニツト１８において決定される。
るために冷水供給管路１１に接続されている。第
２の温度センサ２３が戻り温度Tretを供給するた
めに戻り管路１３に接続されている。供給温度
Tsupは温度制御論理回路５０ならびに監視制御論
理回路３０に提供される。監視制御論理回路３０
については後述する。監視制御論理回路３０には
戻り温度値ならびに仕事値WrおよびWpも供給さ
れる。仕事値Wpはポンプ１４によつて生じる仕
事量であり、仕事値Wrは冷媒サイクル２０によ
つて必要とされる追加の仕事と冷却塔、他のポン
プおよびフアンのような装置を利用する他の周辺
の仕事との合計量である。この追加の仕事の合計
量は加算ユニツト１８において決定される。
第３図を参照すると、参照番号３１はコンパレ
ータを指示し、このコンパレータ３１は２つの入
力の差に等しい値を発生する。参照番号３３は時
間遅延装置を指示し、この遅延装置３３はある時
間経過したときの差値を得るために使用される。
このようにして、供給および戻り温度間の差すな
わち△Ｔは得られ、この温度差△Ｔは遅延装置３
３の作用により２つの異なる時間に読出されるこ
ととなり、この温度差△Ｔの差、すなわち△（△
Ｔ）を得る。この値△（△Ｔ）は割算ユニツト３
２に分母として供給される。分子は冷水を冷却
し、１つまたはそれ以上のプロセスに供給する際
に使用される合計の仕事量の差、すなわち△Ｗに
相当する。温度変化の差が選択された限界以下で
ある場合には、低検出器３４が別の信号を計算ユ
ニツト３６に供給し、ライン３８に最終値△Ｗ／
△（△Ｔ）を発生する際に滑らかな移行（バンプ
レス・トランスフアー）を行なうために使用され
る。関数発生器３７はその出力に値１、１より小
さい値、あるいは１より大きい値を発生するため
に使用され、この値を乗算器３９に与える。この
値は第１の温度センサ２２からの供給温度と掛算
され、ライン４０に基準温度Trefを発生する。ラ
イン４０は温度制御論理回路５０に接続されてお
り、この温度制御論理回路５０は最適の冷水温度
に従つて負荷弁１６を制御する負荷需要信号を発
生する。
ータを指示し、このコンパレータ３１は２つの入
力の差に等しい値を発生する。参照番号３３は時
間遅延装置を指示し、この遅延装置３３はある時
間経過したときの差値を得るために使用される。
このようにして、供給および戻り温度間の差すな
わち△Ｔは得られ、この温度差△Ｔは遅延装置３
３の作用により２つの異なる時間に読出されるこ
ととなり、この温度差△Ｔの差、すなわち△（△
Ｔ）を得る。この値△（△Ｔ）は割算ユニツト３
２に分母として供給される。分子は冷水を冷却
し、１つまたはそれ以上のプロセスに供給する際
に使用される合計の仕事量の差、すなわち△Ｗに
相当する。温度変化の差が選択された限界以下で
ある場合には、低検出器３４が別の信号を計算ユ
ニツト３６に供給し、ライン３８に最終値△Ｗ／
△（△Ｔ）を発生する際に滑らかな移行（バンプ
レス・トランスフアー）を行なうために使用され
る。関数発生器３７はその出力に値１、１より小
さい値、あるいは１より大きい値を発生するため
に使用され、この値を乗算器３９に与える。この
値は第１の温度センサ２２からの供給温度と掛算
され、ライン４０に基準温度Trefを発生する。ラ
イン４０は温度制御論理回路５０に接続されてお
り、この温度制御論理回路５０は最適の冷水温度
に従つて負荷弁１６を制御する負荷需要信号を発
生する。
第５図は温度制御論理回路５０の詳細を示す。
低セレクタ５２は監視制御論理回路３０から基準
温度値を受信し、その値、あるいは加算ユニツト
５３（その値がより小さい場合には）を選択す
る。加算ユニツト５３は２つの入力、すなわち１
つは供給温度センサ２２から、他の１つは総括的
に参照番号５４で指示された負荷需要装置からの
２つの入力を受信する。この負荷需要装置５４は
高セレクタ５５を含み、この高セレクタ５５は需
要信号（すなわち弁制御信号）X1およびX2を受
信し、かつ弁のより大きな開放位置を指示する大
きい方の値を選択するように接続されている。こ
の値は加算ユニツト５６において90％の開放位置
に対応する設定値Xsetから減算される。その結果
の値はPI制御装置５７を介して加算ユニツト５
３の一方の入力に供給される。Xsetは弁の最大開
放（需要信号X1およびX2によつて指定される）
を指示する手動設定信号である。低セレクタ５２
の出力は温度設定点Tsetすなわちバイアスに対応
し、この温度設定点Tsetは別の加算ユニツト５８
に供給されて供給温度Tsupから減算される。この
差は最適設定点に対応し、この最適設定点はPID
制御装置５９を介してライン６０において利用で
きる。ライン６０は冷媒流に対する負荷弁１６に
達している。
低セレクタ５２は監視制御論理回路３０から基準
温度値を受信し、その値、あるいは加算ユニツト
５３（その値がより小さい場合には）を選択す
る。加算ユニツト５３は２つの入力、すなわち１
つは供給温度センサ２２から、他の１つは総括的
に参照番号５４で指示された負荷需要装置からの
２つの入力を受信する。この負荷需要装置５４は
高セレクタ５５を含み、この高セレクタ５５は需
要信号（すなわち弁制御信号）X1およびX2を受
信し、かつ弁のより大きな開放位置を指示する大
きい方の値を選択するように接続されている。こ
の値は加算ユニツト５６において90％の開放位置
に対応する設定値Xsetから減算される。その結果
の値はPI制御装置５７を介して加算ユニツト５
３の一方の入力に供給される。Xsetは弁の最大開
放（需要信号X1およびX2によつて指定される）
を指示する手動設定信号である。低セレクタ５２
の出力は温度設定点Tsetすなわちバイアスに対応
し、この温度設定点Tsetは別の加算ユニツト５８
に供給されて供給温度Tsupから減算される。この
差は最適設定点に対応し、この最適設定点はPID
制御装置５９を介してライン６０において利用で
きる。ライン６０は冷媒流に対する負荷弁１６に
達している。
次に、第２，３および４図に示された構成なら
びに第１，４および６図のグラフを参照して本発
明の動作を説明する。
びに第１，４および６図のグラフを参照して本発
明の動作を説明する。
第１図を再び参照すると、成績係数（動作係
数）COP、すなわち効率の尺度は、 COP＝冷凍出力／電力入力＝h1−h4／h2−h1(1) 蒸発器１０を出た冷水の温度の上昇は圧縮機１２
に入る温度（およびエンタルビー）を上昇させる
（点1′）。すべてが同じまゝであると仮定すると、
COP′は COP′＝h′1−h4／h2−h′1 (2) 従つて、次の計算で示されるようにCOP′＞COP
となる。
数）COP、すなわち効率の尺度は、 COP＝冷凍出力／電力入力＝h1−h4／h2−h1(1) 蒸発器１０を出た冷水の温度の上昇は圧縮機１２
に入る温度（およびエンタルビー）を上昇させる
（点1′）。すべてが同じまゝであると仮定すると、
COP′は COP′＝h′1−h4／h2−h′1 (2) 従つて、次の計算で示されるようにCOP′＞COP
となる。
冷水サイクルに対する代表値は次の通りであ
る。
る。
h1＝70.7Btu／1b p1＝5.4psia
h4＝17.34Btu／1b p4＝5.4psia
h2＝87.29Btu／1b p2＝51.94psia
それ故、
COP＝70.7−17.34／87.29−70.7＝53.36／16.59＝3.22(
3) T1が約5.6℃（10〓）だけ上昇すると（点1′）、h′1
＝72となるから、 COP′＝72−17.34／87.29−72＝54.66／15.29＝3.57(4) かくして △COP／COP＝COP′−COP／COP＝0.108 (5) 従つて、温度が約0.56℃（１〓）上昇するごとに
COPは1.08％上昇することになる。すなわち、
（△COP／COP）＝0.0108△Ｔである。電力入力
（KW）の％の減少に対する簡略化した式はCOP
の％の増大に対して次のように書くことができ
る。
3) T1が約5.6℃（10〓）だけ上昇すると（点1′）、h′1
＝72となるから、 COP′＝72−17.34／87.29−72＝54.66／15.29＝3.57(4) かくして △COP／COP＝COP′−COP／COP＝0.108 (5) 従つて、温度が約0.56℃（１〓）上昇するごとに
COPは1.08％上昇することになる。すなわち、
（△COP／COP）＝0.0108△Ｔである。電力入力
（KW）の％の減少に対する簡略化した式はCOP
の％の増大に対して次のように書くことができ
る。
−△KW／KW△COP／COP＝0.0108△Ｔ (6)
これより
（△KW／KW）／△Ｔ＝−0.0108 (7)
（△KW／KW）／△Ｔの値は測定値から計算す
ることができ、そして更新できる。
ることができ、そして更新できる。
実 例
1400トンの容量をもつ冷却機を使用し、本発明
の構成を使用するものとする。冷水の温度は約
5.6℃（10〓）だけ上昇される。エネルギコスト
は＄５／106Btuである。COP＝3.22、圧縮機およ
び駆動効率はｎ＝0.72である。トン当りの年間の
エネルギコスト＝12000／3.22×8000／0.72×５／106＝
＄206と なる。年間の費用の節約は206×1400×0.0108×
10＝＄31147である。
の構成を使用するものとする。冷水の温度は約
5.6℃（10〓）だけ上昇される。エネルギコスト
は＄５／106Btuである。COP＝3.22、圧縮機およ
び駆動効率はｎ＝0.72である。トン当りの年間の
エネルギコスト＝12000／3.22×8000／0.72×５／106＝
＄206と なる。年間の費用の節約は206×1400×0.0108×
10＝＄31147である。
一方、式(7)を使用した場合には、年間の費用の
節約は△KW×3412×8000×５／106＝0.0108×10× 1400／3.22×12000／3412×（3412×8000／0.72×５／1
06）＝＄31147 である。本発明の制御手法はこの冷却プラントの
すべての使用者が満足するけれど、冷水の温度が
最大にされるということである。これは冷水の最
も開放した弁を90％の開放に保持することによつ
てなされる。動作上の安全性のために10％の安全
率が残されており、調節することができる。この
温度の最大化を制限し得る他の要因もある。これ
はより高いレベルの最適化に起因する監視設定で
あろう。その場合には、最大冷水温度は最大開放
弁位置ではなくてこの値によつて指定される。
節約は△KW×3412×8000×５／106＝0.0108×10× 1400／3.22×12000／3412×（3412×8000／0.72×５／1
06）＝＄31147 である。本発明の制御手法はこの冷却プラントの
すべての使用者が満足するけれど、冷水の温度が
最大にされるということである。これは冷水の最
も開放した弁を90％の開放に保持することによつ
てなされる。動作上の安全性のために10％の安全
率が残されており、調節することができる。この
温度の最大化を制限し得る他の要因もある。これ
はより高いレベルの最適化に起因する監視設定で
あろう。その場合には、最大冷水温度は最大開放
弁位置ではなくてこの値によつて指定される。
冷水供給温度Tsupが効率改善のために上昇さ
れ、他方戻り冷水温度Tretがその最大許容限界に
とどまつているときに、温度差△Ｔが減少する。
これは流量の増大を意味し、同じ負荷条件に対し
て全体の熱伝達係数を増大させる。しかしなが
ら、流量の増大はポンプのコストを増大させるこ
とになる。最適のかね合いはポンプコストの増大
と冷却コスト（主として圧縮機）の減少との間に
存在する。本発明の監視制御装置は、第５図に示
すように、冷水温度の上昇の大きさを調節する
（Trerを用いて）。
れ、他方戻り冷水温度Tretがその最大許容限界に
とどまつているときに、温度差△Ｔが減少する。
これは流量の増大を意味し、同じ負荷条件に対し
て全体の熱伝達係数を増大させる。しかしなが
ら、流量の増大はポンプのコストを増大させるこ
とになる。最適のかね合いはポンプコストの増大
と冷却コスト（主として圧縮機）の減少との間に
存在する。本発明の監視制御装置は、第５図に示
すように、冷水温度の上昇の大きさを調節する
（Trerを用いて）。
冷却系の効率は熱を除去するのに必要な仕事Ｗ
に対する除去された熱Qcの比として定義される。
すなわち、 ｎ＝Qc／Ｗ＝nenc (8) ここで、neは装置の効率、ncはサイクルの効率で
ある。ところで、サイクル効率ncは次式で表わす
ことができる。
に対する除去された熱Qcの比として定義される。
すなわち、 ｎ＝Qc／Ｗ＝nenc (8) ここで、neは装置の効率、ncはサイクルの効率で
ある。ところで、サイクル効率ncは次式で表わす
ことができる。
nc＝Tr−Tp／Tp＝△Tr／Tp (9)
ここで、
Trは凝縮器における冷媒の温度
Tpは蒸発器における冷媒の温度
である。上記式を組合せると、
Wr＝Qc／ｎ＝（Qc／neTp）△Tr＝K1△Tr (10)
△Trは冷水温度を上昇させることによつて減少
するので、Ｗは、予期されるように、与えられた
負荷および環境に対して減少する。
するので、Ｗは、予期されるように、与えられた
負荷および環境に対して減少する。
一方、ポンプ電力は次のように表わすことがで
きる。
きる。
Wp＝Cpmh (11)
ここで、Cpは定数、ｍは質量流量、ｈは水頭
である。ｍ＝Ｋ√であるから、Wpは次のよう
になる。
である。ｍ＝Ｋ√であるから、Wpは次のよう
になる。
Wp＝Km3 (12)
蒸発器における熱伝達Qeは
Qe＝Ceｍ△Tw （13）
ここで、
Ceは定数
△Twは冷水の供給および戻りの温度差である。
式（13）を式(12)に代入すると、 Wp＝Ｋ（QeCe／△Tw）3＝Kp（１／△Tw）3 （14） 冷水供給温度は与えられた冷水戻り温度に対して
上昇されるから、△Ｔは減ぜられる。この関係は
△Trと△Ｔ間に正比例関係を確立しており、従
つて△Trは△Ｔと置換でき、次式になる。
式（13）を式(12)に代入すると、 Wp＝Ｋ（QeCe／△Tw）3＝Kp（１／△Tw）3 （14） 冷水供給温度は与えられた冷水戻り温度に対して
上昇されるから、△Ｔは減ぜられる。この関係は
△Trと△Ｔ間に正比例関係を確立しており、従
つて△Trは△Ｔと置換でき、次式になる。
Ｗ＝Wr＋Wp＝Ｋ△Tw＋Kp（１／△Tw）3 （15）
Ｗ、Wr、Wpの曲線は第６図に示されている。
通常の値は総電力および温度差に対するWcおよ
び△Tcである。△Twが減少するときに、Wnioに
対応する△Tpにおいて最適の△Ｔが得られる。
この点でTrefが得られ、冷媒水温度最適化の制御
論理を調整する。
通常の値は総電力および温度差に対するWcおよ
び△Tcである。△Twが減少するときに、Wnioに
対応する△Tpにおいて最適の△Ｔが得られる。
この点でTrefが得られ、冷媒水温度最適化の制御
論理を調整する。
監視制御なしでは△ＴはWnioより高い合計の
Ｗに対応するポンプに対するWp(nax)の制限によ
つて△Tnioにおいて停止するということを注意す
べきである。
Ｗに対応するポンプに対するWp(nax)の制限によ
つて△Tnioにおいて停止するということを注意す
べきである。
本発明に対する制御論理回路は第３図に示され
ている。第６図を参照して、一般的な考えは最小
の電力に対する△Tp領域の付近で動作させるこ
とである。プロセスの負荷が減少すると、△Ｔは
△Tpまで減ぜられる。△Ｗ／△（△Ｔ）の値は
第３図の制御論理回路によつて計算され、この値
がほぼ０であるときにはＦ（ｘ）＝１、またTref＝
Tsupである。関数Ｆ（ｘ）を例示する第４図を参
照。これは所望とする△Ｔ＝△Tpである。さて、
第５図を参照すると、低セレクタ５２は、需要が
低い場合には、Tset＝Trefを許容してTsupの上昇
を防止する。しかしながら、冷却の需要が高く、
低セレクタ５２の他方の入力がTrefより低くなる
場合には、Tsupの減少を許容する。割算ユニツト
３２からの△Ｗ／△（△Ｔ）が正である（△Ｔ＞
△Tp）場合には、Ｆ（ｘ）は大きな数Ｇ（例えば
３）となり、TrefからTsetまで影響しない。△
Ｗ／△（△Ｔ）が負（△Ｔ＜△Tp）である場合
には、Ｆ（ｘ）は小さな数ｇ（例えば1/3）となり、
Trefは低セレクタ５２の他方の入力より小さくな
り、△Ｔは△Tpに駆動される。
ている。第６図を参照して、一般的な考えは最小
の電力に対する△Tp領域の付近で動作させるこ
とである。プロセスの負荷が減少すると、△Ｔは
△Tpまで減ぜられる。△Ｗ／△（△Ｔ）の値は
第３図の制御論理回路によつて計算され、この値
がほぼ０であるときにはＦ（ｘ）＝１、またTref＝
Tsupである。関数Ｆ（ｘ）を例示する第４図を参
照。これは所望とする△Ｔ＝△Tpである。さて、
第５図を参照すると、低セレクタ５２は、需要が
低い場合には、Tset＝Trefを許容してTsupの上昇
を防止する。しかしながら、冷却の需要が高く、
低セレクタ５２の他方の入力がTrefより低くなる
場合には、Tsupの減少を許容する。割算ユニツト
３２からの△Ｗ／△（△Ｔ）が正である（△Ｔ＞
△Tp）場合には、Ｆ（ｘ）は大きな数Ｇ（例えば
３）となり、TrefからTsetまで影響しない。△
Ｗ／△（△Ｔ）が負（△Ｔ＜△Tp）である場合
には、Ｆ（ｘ）は小さな数ｇ（例えば1/3）となり、
Trefは低セレクタ５２の他方の入力より小さくな
り、△Ｔは△Tpに駆動される。
本発明の原理の応用を例示するために本発明の
特定の実施例を図示し、詳細に記載したが、本発
明はかかる原理から逸脱することなしに他の態様
で実施できるということは理解されよう。
特定の実施例を図示し、詳細に記載したが、本発
明はかかる原理から逸脱することなしに他の態様
で実施できるということは理解されよう。
第１図は冷却サイクルにおける圧力に対するエ
ンタルピーの関係を示す冷却サイクルの略線図、
第２図は本発明の装置を例示する概略構成図、第
３図は本発明の監視制御論理回路の詳細を示す構
成図、第４図は第３図の論理回路の基準温度を発
生するために使用される関数Ｆ（ｘ）を例示する
略線図、第５図は第２図に例示された冷媒循環路
の負荷需要値を制御するための制御論理回路の構
成図、第６図は冷水循環路に対する供給および基
準温度間の最適温度差、ならびに本発明装置の
種々の部品において費やされる仕事に対する関係
を例示する略線図である。 ５，６：プロセス、８：冷水サイクル、１０：
蒸発器、１１：供給管路、１２：圧縮機、１３：
戻り管路、１４：ポンプ、１５：凝縮器、１６：
負荷弁、１８：加算ユニツト、２０：冷媒サイク
ル、２２：第１の温度センサ、２３：第２の温度
センサ、２５，２６：プロセス弁、２７，２８：
温度制御器、３０：監視制御論理回路、５０：温
度制御論理回路。
ンタルピーの関係を示す冷却サイクルの略線図、
第２図は本発明の装置を例示する概略構成図、第
３図は本発明の監視制御論理回路の詳細を示す構
成図、第４図は第３図の論理回路の基準温度を発
生するために使用される関数Ｆ（ｘ）を例示する
略線図、第５図は第２図に例示された冷媒循環路
の負荷需要値を制御するための制御論理回路の構
成図、第６図は冷水循環路に対する供給および基
準温度間の最適温度差、ならびに本発明装置の
種々の部品において費やされる仕事に対する関係
を例示する略線図である。 ５，６：プロセス、８：冷水サイクル、１０：
蒸発器、１１：供給管路、１２：圧縮機、１３：
戻り管路、１４：ポンプ、１５：凝縮器、１６：
負荷弁、１８：加算ユニツト、２０：冷媒サイク
ル、２２：第１の温度センサ、２３：第２の温度
センサ、２５，２６：プロセス弁、２７，２８：
温度制御器、３０：監視制御論理回路、５０：温
度制御論理回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ポンプ手段によつて少なくとも１つのプロセ
スに供給される冷水であつて、圧縮機および負荷
弁を有する冷媒サイクルにおいて冷媒によつて冷
却される冷水の温度を最適に制御するための制御
装置において、 前記プロセスに供給される前記水の温度を感知
するための第１温度センサと、 前記プロセスから戻る水の温度を感知するため
の第２の温度センサと、 前記ポンプ手段および圧縮機に接続され、水を
冷却し、前記プロセスに供給するのに必要な仕事
の合計量を決定するための仕事量決定手段と、 前記第１および第２温度センサならびに前記仕
事量決定手段に接続され、供給温度および比△
Ｗ／△（△Ｔ）（ただし、△Ｗは時間についての
仕事の合計量の変化であり、△（△Ｔ）は供給お
よび戻り温度間の差の変化である）の関数であ
る、前記比がほぼ０であるときに供給温度に等し
く、前記比が負であるときに供給温度より低く、
前記比が正であるときに供給温度より高い、基準
温度を発生するための監視制御手段と、 前記基準温度を受信するために該監視制御手段
に接続され、前記供給温度を受信するために前記
第１温度センサに接続され、需要値を受信するた
めにプロセスに接続され、かつ前記負荷弁に接続
されていて、前記供給温度値と前記基準温度およ
び前記需要値の小さい方の値との差に対応する負
荷需要信号にしたがつて前記負荷弁を制御するた
めの温度制御手段とを備え、該温度制御手段が、 プロセスに接続された負荷需要装置と、前記第
１温度センサの出力および該負荷需要装置の出力
を加算する加算装置と、前記監視制御手段からの
基準温度値と前記加算装置からの出力値とを受信
してその低い方の値を温度設定点として出力する
低セレクタを含み、該セレクタの出力が負荷需要
信号を得るため前記供給温度との差を得るのに使
用される ことを特徴とする冷水温度制御装置。 ２ 前記仕事量決定手段が加算ユニツトを有し、
該加算ユニツトが前記圧縮機に、および前記ポン
プ手段以外の構成素子を使用する追加の仕事に接
続され、必要な仕事の合計量を決定する特許請求
の範囲第１項記載の制御装置。 ３ 前記監視制御手段が、前記第１および第２温
度センサに接続され、供給および戻り温度間の差
△Ｔを得るための第１コンパレータと、該第１コ
ンパレータの出力に接続された第１の遅延装置
と、該第１遅延装置の出力に接続され、ある時間
における温度差とこれより後の時間における温度
差とを比較して差値△（△Ｔ）を得るための第２
コンパレータとから構成されている特許請求の範
囲第１項記載の制御装置。 ４ 前記仕事量決定手段がポンプ手段および前記
圧縮機からの仕事を加算するための加算ユニツト
を含み、前記監視制御手段が該加算ユニツトの出
力に接続された第２遅延装置と、該第２遅延装置
の出力に接続され、合計の仕事量の変化値△Ｗを
得るための第３コンパレータと、該変化値△Ｗを
受信し、これを値△（△Ｔ）で割算するための割
算ユニツトとを含む特許請求の範囲第３項記載の
制御装置。 ５ 前記監視制御手段が、前記割算ユニツトの出
力に接続され、前記比がほぼ０に等しいときに１
に等しい値を、前記比が負であるときに１より小
さい値を、前記比が正であるときに１より大きい
値を発生するための関数発生器と、該関数発生器
の出力および前記第１温度センサに接続され、前
記供給温度に対応する値と前記関数発生器の出力
とを掛算して前記基準温度を形成する乗算器と、
前記監視制御手段と前記温度制御手段との間に接
続され、前記基準温度を前記監視制御手段から前
記温度制御手段へ搬送するための線路とを含む特
許請求の範囲第４項記載の制御装置。 ６ 少なくとも１つのプロセスがプロセス弁と弁
設定値を発生するためのプロセス弁制御器とを含
み、前記温度制御手段が、該プロセス弁制御器に
接続されかつ弁の少なくとも90％の開放に対応す
る弁設定点を受信し、そして該設定点と前記プロ
セス弁制御器の設定値との差を得るための第１加
算ユニツトと、該第１加算ユニツトの出力におよ
び前記第１温度センサに接続され、温度設定値を
得るための第２加算ユニツトと、該第２加算ユニ
ツトの出力におよび前記監視制御手段に接続さ
れ、前記基準温度を受信し、そして最低の入力を
選択して該入力を温度設定点として出力するため
の低セレクタと、該低セレクタにおよび前記第１
温度センサに接続され、前記温度設定点と前記供
給温度との差を得て最適温度設定点を形成すると
ともに、該最適設定点に従つて前記負荷弁を調整
するために前記負荷弁に接続されているコンパレ
ータとを含む特許請求の範囲第１項記載の制御装
置。 ７ ポンプ手段によつて少なくとも１つのプロセ
スに供給され、かつ圧縮機および負荷弁を有する
冷媒サイクルにおいて冷媒によつて冷却される、
冷水の温度を最適の範囲に制御する方法におい
て、 前記プロセスに供給される冷水の温度を感知す
る段階と、 前記プロセスから戻る冷水の温度を感知する段
階と、 前記冷水を冷却し、前記プロセスに供給する際
に費やされる仕事の合計量を決定する段階と、 前記負荷弁を前記供給温度と乗算係数との掛算
の関数として制御するのに使用するための基準温
度を発生する段階と を含み、 前記乗算係数が供給温度と戻り温度間の差の変
化△（△Ｔ）に対する仕事の合計量の変化△Ｗの
比に基づいて得られ、かつこの乗算係数は、該比
がほぼ０であるときに１であり、前記比が負であ
るときに１より小さく、前記比が正であるときに
１より大きいことを特徴とする冷水温度制御装方
法。 ８ 前記ポンプ手段を作動させるのに使用される
仕事の量と前記圧縮機を動作させるのに使用され
る仕事の量とを加算することによつて前記仕事の
合計量を決定することを含む特許請求の範囲第７
項記載の制御方法。 ９ ある時間点での供給および戻り温度間の差を
得、選択された時間の間待つて第２の時間点での
供給および戻り温度の差を得、両時間点で得られ
た値を互いに比較して温度差の変化△（△Ｔ）を
得る段階を含む特許請求の範囲第７項記載の制御
方法。 １０ 第１の時間点での仕事の合計量を決定し、
ある時間経過するまで待つて第２の時間点での仕
事の合計量を得、両時間点での仕事の量を互いに
比較して仕事の合計量の変化△Ｗを得る段階を含
む特許請求の範囲第７項記載の制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US498376 | 1983-05-26 | ||
| US06/498,376 US4459818A (en) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | Supervisory control of chilled water temperature |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59231369A JPS59231369A (ja) | 1984-12-26 |
| JPH046854B2 true JPH046854B2 (ja) | 1992-02-07 |
Family
ID=23980827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103781A Granted JPS59231369A (ja) | 1983-05-26 | 1984-05-24 | 冷水温度制御方法および装置 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4459818A (ja) |
| EP (1) | EP0127265B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59231369A (ja) |
| KR (1) | KR890002533B1 (ja) |
| AU (1) | AU565451B2 (ja) |
| BR (1) | BR8402412A (ja) |
| CA (1) | CA1201187A (ja) |
| DE (1) | DE3475973D1 (ja) |
| ES (1) | ES531913A0 (ja) |
| HK (1) | HK36489A (ja) |
| IN (1) | IN161714B (ja) |
| MX (1) | MX160320A (ja) |
| SG (1) | SG12089G (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4562531A (en) * | 1983-10-07 | 1985-12-31 | The Babcock & Wilcox Company | Integrated control of output and surge for a dynamic compressor control system |
| DE3336842A1 (de) * | 1983-10-11 | 1985-04-25 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Regelverfahren fuer eine fluessigkeitsgekuehlte kabelanlage |
| JPS60140075A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-24 | 株式会社東芝 | 冷凍サイクルの制御方法 |
| US4745767A (en) * | 1984-07-26 | 1988-05-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | System for controlling flow rate of refrigerant |
| JPS6136671A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-21 | 三洋電機株式会社 | 冷媒流量制御装置 |
| US5398519A (en) * | 1992-07-13 | 1995-03-21 | Texas Instruments Incorporated | Thermal control system |
| JP4248099B2 (ja) * | 1999-09-21 | 2009-04-02 | 荏原冷熱システム株式会社 | 冷凍機又は冷温水機の制御方法 |
| JP3490360B2 (ja) * | 1999-11-30 | 2004-01-26 | イノテック株式会社 | 温度制御システム |
| US7857233B2 (en) * | 2006-09-01 | 2010-12-28 | Flow Design, Inc. | Electronically based control valve with feedback to a building management system (BMS) |
| US8275483B2 (en) | 2009-07-23 | 2012-09-25 | Siemens Industry, Inc. | Demand flow pumping |
| CN114484935B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-09-26 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 热泵机组及其控制方法和控制装置 |
| CN114383174B (zh) * | 2022-01-13 | 2023-05-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种机组控制方法、装置及机组 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3204423A (en) * | 1963-09-25 | 1965-09-07 | Carrier Corp | Control systems |
| US3499297A (en) * | 1969-02-20 | 1970-03-10 | John D Ruff | Variable capacity refrigeration system |
| US4201061A (en) * | 1978-03-22 | 1980-05-06 | Carrier Corporation | Automatic chilled water setpoint temperature control |
| US4248055A (en) * | 1979-01-15 | 1981-02-03 | Borg-Warner Corporation | Hot gas bypass control for centrifugal liquid chillers |
| US4270361A (en) * | 1979-03-14 | 1981-06-02 | Barge Michael A | Energy management controller for centrifugal water chiller |
| US4282718A (en) * | 1979-09-12 | 1981-08-11 | Borg-Warner Corporation | Evaporator inlet water temperature control system |
| JPS57127738A (en) * | 1981-02-02 | 1982-08-09 | Hitachi Ltd | Operating device of refrigerator |
| US4327559A (en) * | 1981-03-02 | 1982-05-04 | Honeywell Inc. | Transport and chiller energy minimization for air conditioning systems |
-
1983
- 1983-05-26 US US06/498,376 patent/US4459818A/en not_active Expired - Fee Related
-
1984
- 1984-03-02 EP EP84301388A patent/EP0127265B1/en not_active Expired
- 1984-03-02 DE DE8484301388T patent/DE3475973D1/de not_active Expired
- 1984-03-05 IN IN153/CAL/84A patent/IN161714B/en unknown
- 1984-03-21 CA CA000450074A patent/CA1201187A/en not_active Expired
- 1984-04-21 KR KR1019840002125A patent/KR890002533B1/ko not_active Expired
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- 1984-05-16 BR BR8402412A patent/BR8402412A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-05-22 AU AU28499/84A patent/AU565451B2/en not_active Ceased
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-
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