(57)【要約】【課題】  熱媒体の搬送動力の削減を図る。【解決手段】  複数のゾーンをそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系と、熱源装置と、１次ポンプと、インバータ付き２次ポンプと、往きヘッダと還りヘッダとを繋ぐヘッダ間バイパス管とを有し、各温度制御配管系を纏めた入口出口の差圧と２次側流量により２次ポンプの流量を変化させて供給熱媒体量を必要最小量にする熱源機ループとを備え、各温度制御配管系は、上流側から下流側に向かってインバータ付きポンプと空調機とＯＮ／ＯＦＦの二方弁とを順に備え、インバータ付きポンプは、空調機が対象とするゾーンの温度計測値と設定値との偏差により羽根車の回転数が制御され、インバータ付きポンプの立ち上げ時に二方弁を閉じ、インバータ付きポンプの回転数が所定の回転数に達した後に二方弁を全開するように、インバータ付きポンプと二方弁との動きを制御する制御装置を備える。【選択図】    図１
2010112699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のゾーンをそれぞれ独立して空調機により熱媒と空気を熱交換して空調するための温度制御配管系と、
前記各温度制御配管系に温度調整した熱媒体を供給する熱源装置と、前記熱源装置の出口側に繋がる往き管と、前記熱源装置入口側に繋がる還り管と、前記還り管の前記熱源装置の近傍に位置し前記熱媒体を搬送する１次ポンプと、前記各温度制御配管系へ前記熱媒体を搬送する前記往き管途中にあるインバータ付き２次ポンプと、前記インバータ付き２次ポンプの還り側に繋がる往きヘッダと、前記各温度制御配管系の還り側に還り管を介して途中で繋がる還りヘッダと、前記往きヘッダと前記還りヘッダとを繋ぐヘッダ間バイパス管と、前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管にそれぞれ１個ずつ設置される圧力計と、前記還り管の圧力計設置箇所近傍に設置される流量計とを有する熱媒体主搬送ループと
を備え、
前記各温度制御配管系は、各両端を前記往き管と前記還り管にそれぞれ接続され、
前記熱媒体主搬送ループは、前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管に一つずつ設置した前記２つの圧力計の差圧を、前記流量計の計測流量値の二乗値に相関させて前記インバータ付き２次ポンプ流量制御値を演算し入力することで、前記インバータ付き２次ポンプの流量を変化させて供給熱媒体量を必要最小量にし、
前記各温度制御配管系は、前記空調機が対象とするゾーンの温度計測値と設定値との偏差により羽根車の回転数が制御されるインバータ付きポンプと、前記空調機と全閉全開が可能な二方弁とを備え、
前記インバータ付きポンプの立ち上げ時に前記全閉全開が可能な二方弁を閉じ、前記インバータ付きポンプの回転数が所定の回転数に達した後に前記全閉全開が可能な二方弁を全開するように、前記インバータ付きポンプと前記全閉全開が可能な二方弁との動きを制御する制御装置を備える
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項２】
複数のゾーンをそれぞれ独立して空調機により熱媒と空気を熱交換して空調するための温度制御配管系と、
前記各温度制御配管系に温度調整した熱媒体を供給する熱源装置と、前記熱源装置の熱媒入口近傍に位置し前記熱媒体を搬送する１次ポンプと、前記熱源装置と前記１次ポンプとを接続しかつ環状に接続される配管とからなる熱源機ループと、
前記各温度制御配管系の両端と前記熱源機ループとを該熱源装置の出口側に繋がる往き管と、前記熱源装置入口側に繋がる還り管とで接続する熱搬送ループと
を備え、
前記各温度制御配管系は、上流側から下流側に向かってインバータ付きポンプと空調機と全閉全開が可能な二方弁とを備え、
前記インバータ付きポンプは、前記空調機が対象とするゾーンの温度計測値と設定値との偏差により羽根車の回転数が制御され、
前記インバータ付きポンプの立ち上げ時に前記全閉全開が可能な二方弁を閉じ、前記インバータ付きポンプの回転数が所定の回転数に達した後に前記全閉全開が可能な二方弁を開くことによって、熱媒体の逆流を防止すると共に、前記インバータ付きポンプの停止時に前記全閉全開が可能な二方弁を閉じるように、前記インバータ付きポンプと前記全閉全開が可能な二方弁との動きを制御する制御装置を備える
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項３】
請求項２に記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記熱搬送ループは、
インバータ付きブースターポンプと、
前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管にそれぞれ１個ずつ配置される圧力計と、
前記還り管の圧力計設置箇所近傍に配置される流量計と、
前記熱源装置側の往き管及び還り管に一つずつ設置した前記２つの圧力計の差圧を、前記流量計の計測流量値の二乗値に相関させて前記インバータ付きブースターポンプ流量制御値を演算し入力することで、前記インバータ付きブースターポンプの流量を変化させて供給熱媒体量を必要最小量に制御する制御部とを更に備える
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の熱媒体配管システムにおいて、
膨張タンクを末端に接続し、前記還り管の前記１次ポンプの還り側近傍又は前記還りヘッダに接続される膨張管と、
前記往き管の最下流に接続される前記温度制御配管系の両端部の配管内圧が負圧とならないように、前記還り管の膨張管との接続点の圧力と、前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管に設置した二つの圧力計の差圧の設定値とを調整する制御部を更に備える
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記温度制御配管系は、運転されない前記温度制御配管系がある場合には、その運転されない前記温度制御配管系の前記空調機のファン停止に伴い、前記全閉全開が可能な二方弁を全閉し、運転される前記温度制御配管系だけに熱媒体が供給されるように運転される
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記全閉全開が可能な二方弁は、二位置制御式フルボア電動ボール弁である
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記全閉全開が可能な二方弁は、二位置制御式バタフライ弁である
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル、工場等の空気調和設備における冷水、温水等の熱媒体を送給するための熱媒体配管システムに関するものである。
複数の店舗及び事務所等が入居するオフィスビル等の建造物には、複数の空調機が設けられ、各空調機には、熱源機からポンプにより冷水又は温水等の熱媒体が各空調機が受け持つ部屋やゾーンの熱負荷に対応した流量で供給され、冷房や暖房が行なわれる。
【背景技術】
【０００２】
図５は、斯かる空調機を備えた従来の熱媒体配管システムの一例を示す。
図５に示す熱媒体配管システムは、冷凍機又はボイラのような熱源機１と、熱源機１の出口側に接続されて冷水又は温水等の熱媒体が送給される熱媒体往き主管路２と、熱媒体往き主管路２から分岐した複数の熱媒体往き管路３と、入口側が各熱媒体往き管路３に接続されて互いに並列配置されるＡＨＵ等の空調機４と、各空調機４の出口側に接続される熱媒体還り管路５と、各熱媒体還り管路５が合流するように接続されると共に、熱源機１の入口側に接続される熱媒体還り主管路６と、熱媒体往き主管路２側においては、最も熱源機１側の空調機４よりも熱媒体流れ方向上流側において熱媒体往き主管路２に接続され、熱媒体還り主管路６側においては、最も熱源機１側の空調機４よりも熱媒体流れ方向下流側において熱媒体還り主管路６に接続されたバイパス管路７とを備えている。
【０００３】
熱媒体往き主管路２には、バイパス管路７の熱媒体往き主管路２との接続位置よりも熱源機１側において熱源ポンプ８が接続されると共に、熱媒体流れ方向最上流側における熱媒体往き管路３の接続位置よりもバイパス管路７側において熱媒体ポンプ９が接続され、各熱媒体還り管路５には流量制御弁１０が設けられている。
図５に示す熱媒体配管システムでは、冷却若しくは加熱されて熱源機１から送出された熱媒体は、熱源ポンプ８により熱媒体往き主管路２へ送給され、一部の熱媒体はバイパス管路７を通って熱媒体還り主管路６へ流入する。
【０００４】
又、残りの熱媒体は、熱媒体ポンプ９により更に熱媒体往き主管路２へ送給され、熱媒体往き管路３から空調機４へ導入されて冷熱若しくは温熱を消費し、熱媒体還り管路５を通って熱媒体還り主管路６へ流入し、バイパス管路７からの熱媒体と共に、熱源機１へ戻る。この際、空調機４を通る熱媒体は、空調機４を経て対象空間１１に送給される空気により対象空間１１が所定の温度になるよう、流量制御弁１０により流量制御される。又、バイパス管路７で熱媒体の冷熱又は温熱を消費せず熱源機１に戻すのは、熱源機１が不具合を起こさないようにするため最低確保すべき熱源機１の熱媒体流量が決まっており、その流量を確保するためである。
【０００５】
図７、空調機を備えた従来の熱媒体配管システムの他の例を示す（例えば、特許文献１参照）。
図７に示す熱媒体配管システムでは、熱媒体往き主管路２には、図５に示す熱源ポンプ８、熱媒体ポンプ９及びバイパス管路７を設けず、各熱媒体往き管路３に、インバータ制御による回転数制御を行い得るようにした熱媒体ポンプ１２を設けている。図７中、図５に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。
【０００６】
図７に示す熱媒体配管システムでは、熱源機１からの熱媒体は熱媒体往き主管路２及び熱媒体往き管路３を経て熱媒体ポンプ１２へ導入され、熱媒体ポンプ１２から熱媒体往き管路３を経て空調機４へ送給され、冷熱若しくは温熱を消費して熱媒体還り管路５を通り熱媒体還り主管路６へ送給され、熱媒体還り主管路６を経て熱源機１へ戻る。この際、空調機４を通る熱媒体は、空調機４を経て対象空間１１に送給される空気により対象空間１１が所定の温度になるよう、熱媒体ポンプ１２の回転数がインバータ制御されることにより流量制御される。
【０００７】
図８は、空調機を備えた従来の熱媒体配管システムの他の例を示す（例えば、特許文献２参照）。
図８に示す熱媒体配管システムでは、図７に示す熱媒体配管システムにおいて、各熱媒体往き管路３に設けたインバータ制御による回転数制御を行い得るようにした熱媒体ポンプ１２の上流側又は下流側に逆止弁１３を設けている。図８中、図７及び図５に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。
【０００８】
図８に示す熱媒体配管システムでは、熱源機１からの熱媒体は熱媒体往き主管路２及び熱媒体往き管路３を経て熱媒体ポンプ１２へ導入され、熱媒体ポンプ１２から熱媒体往き管路３を経て空調機４へ送給され、冷熱若しくは温熱を消費して熱媒体還り管路５を通り熱媒体還り主管路６へ送給され、熱媒体還り主管路６を経て熱源機１へ戻る。この際、空調機４を通る熱媒体は、空調機４を経て対象空間１１に送給される空気により対象空間１１が所定の温度になるよう、熱媒体ポンプ１２の回転数がインバータ制御されることにより流量制御される。そして、部分負荷時や時間外運転時等で一部の対象空間１１の熱媒体ポンプ１２を運転しない場合には、逆止弁１３を閉止して空調機４に熱媒体が流入しないようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４９０９８６号公報
【特許文献２】特開平１０−２３２０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５に示す熱媒体配管システムにおいては、熱媒体の流量制御は流量制御弁１０の開度調整により行なわれるため、流量制御弁１０を通る熱媒体の流れに常に流動抵抗による圧力損失（例えば、３ｍＡｑ程度）が生じ、各熱媒体還り管路５の内１箇所の対象空間の熱負荷が減ると、該当熱媒体還り管路５の流量制御弁１０が閉じることにより、他の流量制御弁１０には余分に流れることとなり、他の流量制御弁も絞られ、熱媒体ポンプの揚程をいたずらに各流量制御弁１０の損失で消費する。その結果、熱媒体ポンプ９の消費動力が大きくなるうえ、バイパス管路７で熱媒体の冷熱又は温熱を消費せず熱源機１に戻すのは、熱源機１が凍結などの不具合を起こさないようにするため、最低確保すべき熱源機１の熱媒体流量が決まっており、その流量を確保するには、空調機４へ送給しない熱媒体はバイパス管路７をバイパスさせるために熱源ポンプ８も必要となる。このように、図５に示すシステムでは、熱媒体の搬送動力が大きくなり、省エネルギ上不利である。
【００１１】
又、図５では、熱媒体ポンプ９の回転数が一定の場合を示しており、この場合は対象空間の熱負荷が減って流量制御弁１０が閉止方向に動くと、配管系の圧力損失が増えることとなり、そのため流量が減ることとなるので、熱媒体ポンプの仕事は変わらず消費電力もほぼ変わらない。
この図５の熱媒体ポンプ９にインバータなどの回転数制御機構を付加し、熱媒体ポンプ９の出口吐出圧一定制御機構も付加して運転した場合の、ある流量Ｑと流量Ｑ／２とでの、横軸に送水流量、縦軸に揚程（圧力）を各々表現する配管抵抗曲線とポンプの能力曲線とのそれぞれの場合の比較、及びその際の熱媒体ポンプ９の軸動力を模式的に表したものを図６に示す。図６（ａ）に示す配管抵抗曲線とポンプの能力曲線では、対象空間の熱負荷が減って流量制御弁１０が閉止方向に動くと、配管抵抗曲線に反映されて同じ流量なら必要揚程が上昇するところ、必要な流量も減少するので、ポンプの回転数を下げてポンプの能力を小さくして揚程を一定にする制御を行っている。つまり、設定圧力Ｈの圧力上を状態点ＳＱからＳＱ／２（配管抵抗曲線とポンプの能力曲線の交点）へ動くこととなる。
この場合、熱媒体ポンプ９の軸動力は、図６（ｂ）に示すように、送水流量ゼロでも軸動力が所定の値である、切片をもった比例線上を変化するので、流量が半分になってもあまり軸動力が減らないこととなる。
【００１２】
図７に示す熱媒体配管システムでは、熱媒体の流量制御は、各空調機４で要求される熱媒体の流量を基に熱媒体ポンプ１２の回転数制御により行なっているため、図５の場合よりも熱媒体の搬送動力を削減することができる。
しかしながら、熱媒体は、熱媒体ポンプ１２のみで搬送しているため、例えば、空調機４側の要求熱媒体流量がほとんどなくなったとしても、熱源機１の凍結等の不具合を避けるための最低流量は確保せざるを得ず、その場合、空調機４を通して熱媒体の流量を確保するため、空調機４の熱交換器の圧力損失や空調機４までの配管抵抗を加えた搬送となり、熱媒体の搬送動力の削減を充分に行なうことが困難であるという問題がある。
【００１３】
又、各熱媒体往き管路３と熱媒体還り管路５で繋がる各対象空間１１用のローカル配管系統は、自動バルブのように熱媒体流れをせき止めることができる機構がなく、部分負荷時や時間外運転時などで一部の熱媒体ポンプ１２が停止し、残りの熱媒体ポンプ１２が動いている時に、熱媒体還り管路５から熱媒体往き管路３へ逆流が発生し、例えば冷熱を空調機４で消費されることで暖まった熱媒体が、他の対象空間１１用のローカル配管系統に流入して冷房が不能となる。
【００１４】
図８に示す熱媒体配管システムでは、図７に示す熱媒体配管システムであった逆流を逆止弁を設けて防いでいるが、バイパス管路が無いことによって、図７に示す熱媒体配管システムと同様の問題点がある上に、逆止弁１３によって逆流を防止しているため、逆止弁１３を通る熱媒体の流れに常に流動抵抗による圧力損失が生じ、その結果、熱媒体ポンプ１２の消費動力が大きくなる。その結果、図８に示す熱媒体配管システムでは、熱媒体の搬送動力が大きくなり、省エネルギ上不利である。
又、図８の複数の熱媒体ポンプ１２が、例えば各対象空間の熱負荷が全く同じ変化をすると仮定して運転した場合の、ある流量Ｑと流量Ｑ／２とでの、配管抵抗曲線とポンプの能力曲線とのそれぞれの場合の比較、及びその際の熱媒体ポンプ９の軸動力を模式的に表したものを図２に示す。
【００１５】
図２（ａ）に示す配管抵抗曲線とポンプの能力曲線では、対象空間の熱負荷が減ってくると配管抵抗曲線上を変化するよう、ポンプの回転数を下げていく制御を行うが、逆止弁１３の流動抵抗が終始圧力損失として働くので、理想配管抵抗曲線βに加えて逆止弁分下駄を履いた実配管抵抗曲線α上を状態点（配管抵抗曲線とポンプの能力曲線の交点）が動くこととなる。つまり、流量Ｑ時の圧力Ｈから実配管抵抗曲線α上を状態点ＳＱからＳＱ／２へ動き、流量Ｑ／２では必要揚程Ｈ’へ動くこととなる。理想配管抵抗曲線β上を動けば、流量が１／２になれば、揚程は２次曲線なので１／２×１／２＝１／４、さらに軸動力は、図２（ｂ）に示すように、（１／２）３乗＝１／８となるところ、実配管抵抗曲線α上を動くとポンプの軸動力は１／８まで下がらない。図２（ａ）に示すように流量を絞っても状態点ＳＱ／２とＳＡＱ／２の揚程差、つまり逆止弁の圧力損失分上乗せされる。
【００１６】
又、図８に示す熱媒体配管システムの熱媒体往き主管路２にブースターポンプを設けてローカル側での主管路の圧力損失分を持つ無駄を分散させるようにした場合、部分負荷時や時間外運転時などで一部の熱媒体ポンプ１２が停止し、残りの熱媒体ポンプ１２が動いている時に、停止している熱媒体ポンプのあるローカル配管系統にも熱媒が流れて無駄である。
【００１７】
本発明は、斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、熱媒体の搬送動力の削減を図ることができる熱媒体配管システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に係る発明は、複数のゾーンをそれぞれ独立して空調機により熱媒と空気を熱交換して空調するための温度制御配管系と、前記各温度制御配管系に温度調整した熱媒体を供給する熱源装置と、前記熱源装置の出口側に繋がる往き管と、前記熱源装置入口側に繋がる還り管と、前記還り管の前記熱源装置の近傍に位置し前記熱媒体を搬送する１次ポンプと、前記各温度制御配管系へ前記熱媒体を搬送する前記往き管途中にあるインバータ付き２次ポンプと、前記インバータ付き２次ポンプの還り側に繋がる往きヘッダと、前記各温度制御配管系の還り側に還り管を介して途中で繋がる還りヘッダと、前記往きヘッダと前記還りヘッダとを繋ぐヘッダ間バイパス管と、前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管にそれぞれ１個ずつ設置される圧力計と、前記還り管の圧力計設置箇所近傍に設置される流量計とを有する熱媒体主搬送ループとを備え、前記各温度制御配管系は、各両端を前記往き管と前記還り管にそれぞれ接続され、前記熱媒体主搬送ループは、前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管に一つずつ設置した前記２つの圧力計の差圧を、前記流量計の計測流量値の二乗値に相関させて前記インバータ付き２次ポンプ流量制御値を演算し入力することで、前記インバータ付き２次ポンプの流量を変化させて供給熱媒体量を必要最小量にし、前記各温度制御配管系は、前記空調機が対象とするゾーンの温度計測値と設定値との偏差により羽根車の回転数が制御されるインバータ付きポンプと、前記空調機と全閉全開が可能な二方弁とを備え、前記インバータ付きポンプの立ち上げ時に前記全閉全開が可能な二方弁を閉じ、前記インバータ付きポンプの回転数が所定の回転数に達した後に前記全閉全開が可能な二方弁を全開するように、前記インバータ付きポンプと前記全閉全開が可能な二方弁との動きを制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る発明は、複数のゾーンをそれぞれ独立して空調機により熱媒と空気を熱交換して空調するための温度制御配管系と、前記各温度制御配管系に温度調整した熱媒体を供給する熱源装置と、前記熱源装置の熱媒入口近傍に位置し前記熱媒体を搬送する１次ポンプと、前記熱源装置と前記１次ポンプとを接続しかつ環状に接続される配管とからなる熱源機ループと、前記各温度制御配管系の両端と前記熱源機ループとを該熱源装置の出口側に繋がる往き管と、前記熱源装置入口側に繋がる還り管とで接続する熱搬送ループとを備え、前記各温度制御配管系は、上流側から下流側に向かってインバータ付きポンプと空調機と全閉全開が可能な二方弁とを備え、前記インバータ付きポンプは、前記空調機が対象とするゾーンの温度計測値と設定値との偏差により羽根車の回転数が制御され、前記インバータ付きポンプの立ち上げ時に前記全閉全開が可能な二方弁を閉じ、前記インバータ付きポンプの回転数が所定の回転数に達した後に前記全閉全開が可能な二方弁を開くことによって、熱媒体の逆流を防止すると共に、前記インバータ付きポンプの停止時に前記全閉全開が可能な二方弁を閉じるように、前記インバータ付きポンプと前記全閉全開が可能な二方弁との動きを制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の熱媒体配管システムにおいて、前記熱搬送ループは、インバータ付きブースターポンプと、前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管にそれぞれ１個ずつ配置される圧力計と、前記還り管の圧力計設置箇所近傍に配置される流量計と、前記熱源装置側の往き管及び還り管に一つずつ設置した前記２つの圧力計の差圧を、前記流量計の計測流量値の二乗値に相関させて前記インバータ付きブースターポンプ流量制御値を演算し入力することで、前記インバータ付きブースターポンプの流量を変化させて供給熱媒体量を必要最小量に制御する制御部とを更に備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１又は３に記載の熱媒体配管システムにおいて、膨張タンクを末端に接続し、前記還り管の前記１次ポンプの還り側近傍又は前記還りヘッダに接続される膨張管と、前記往き管の最下流に接続される前記温度制御配管系の両端部の配管内圧が負圧とならないように、前記還り管の膨張管との接続点の圧力と、前記各温度制御配管系の内最上流の温度制御配管系より前記熱源装置側の往き管及び還り管に設置した二つの圧力計の差圧の設定値とを調整する制御部を更に備えることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の熱媒体配管システムにおいて、前記温度制御配管系は、運転されない前記温度制御配管系がある場合には、その運転されない前記温度制御配管系の前記空調機のファン停止に伴い、前記全閉全開が可能な二方弁を全閉し、運転される前記温度制御配管系だけに熱媒体が供給されるように運転されることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の熱媒体配管システムにおいて、前記全閉全開が可能な二方弁は、二位置制御式フルボア電動ボール弁であることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の熱媒体配管システムにおいて、前記全閉全開が可能な二方弁は、二位置制御式バタフライ弁であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、熱源機の最低流量を熱源機周りの短距離の配管分揚程のみの１次ポンプ軸動力で確保でき、かつ各温度制御配管系のうち一部に停止系があっても逆流せずに、熱媒体の搬送動力の削減を図ることができる。又、温度制御配管系のインバータ付きポンプはその流量制御を、理想配管抵抗曲線上で状態点を移動させる究極の省エネ運転をはかることができる。特に、部分負荷時、時間外運転時への適応性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る熱媒体配管システムを示す説明図である。
【図２】インバータ付きポンプの揚程と送水量との関係を示すグラフである。
【図３】配管系の圧力状態を表す管内圧力分布線図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る熱媒体配管システムを示す説明図である。
【図５】従来の熱媒体配管システムを示す説明図である。
【図６】図５の熱媒体ポンプ９にインバータなどの回転数制御機構を付加し、熱媒体ポンプ９の出口吐出圧一定制御機構も付加して運転した場合の、ある流量Ｑと流量Ｑ／２とでの、横軸に送水流量、縦軸に揚程（圧力）を各々表現する配管抵抗曲線とポンプの能力曲線とのそれぞれの場合の比較、及びその際の熱媒体ポンプ９の軸動力を模式的に表した図である。
【図７】従来の別の熱媒体配管システムを示す説明図である。
【図８】従来の更に別の熱媒体配管システムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る熱媒体配管システムを示す。
本実施形態に係る熱媒体配管システム２０は、複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａと、熱媒体主搬送ループＢとを備えている。
【００２６】
複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａは、上流側から下流側に向かってインバータ付きポンプ３１と、空調機（送風機、エリミネータ、加湿器、加熱コイル、冷却コイル、フィルタ及びドレーンパン等を含んだエアハンドリングユニット又はファンコイルユニット）３２と、全閉全開が可能な二方弁３３とを順に配管３０に備え、熱媒体主搬送ループＢの往き管４７と還り管４８との間にそれぞれ接続することによって構成されている。又、各温度制御配管系Ａによって空調されるゾーン３６には、温度センサ（室温センサ）３４を設置している。
【００２７】
インバータ付きポンプ３１と全閉全開が可能な二方弁３３とは、制御装置３５によって動きが制御されている。インバータ付きポンプ３１は、制御装置３５によって、各温度制御配管系Ａの空調機３２が対象とするゾーン３６の温度センサ（室温センサ）３４による計測値と設定値との偏差により羽根車の回転数が制御される。全閉全開が可能な二方弁３３は、制御装置３５によって、インバータ付きポンプ３１の立ち上げ時には閉じ、インバータ付きポンプ３１の回転数が所定の回転数に達した後に全開するように制御されている。尚、全閉全開が可能な二方弁３３としては、望ましくは配管３０と同径とされ、更に配管３０での流路抵抗の小さいボール弁、特に二位置制御式フルボア電動ボール弁が好適である。又、配管３０と同径とされる二位置制御式電動バタフライ弁が好適である。全閉全
開が可能な二方弁３３には、下記のような利点がある。弁全開時には、流路がバルブと同形状になり、熱媒体に抵抗を与える要素がないため、圧力損失が極めて少ない。ハンドルを９０°回転することによってバルブの開閉ができ、操作機も容易に取り付けられるので、簡単に自動操作バルブとして使用できる。弁座がソフトシートであり、弁棒が９０°回転で、パッキンとの摺動が少なく、気密性に優れている。仕切弁や玉形弁のようなヨーク構造がないため、高さが低く、設置スペースが小さくて良い。一般的には、耐食性、耐摩耗性に優れたＰＴＦＥがシートに用いられているため、万一シートが破損しても、これらの交換が容易である。
【００２８】
熱媒体主搬送ループＢは、各温度制御配管系Ａに温度調整した熱媒体を供給する熱源装置４１と、熱媒体を搬送する１次ポンプ４２と、温度制御配管系Ａへ熱媒体を搬送するインバータ付き２次ポンプ４３と、インバータ付き２次ポンプ４３の往き側に繋がる往きヘッダ４４Ａと、インバータ付き２次ポンプ４３の還り側に繋がる往きヘッダ４４Ｂと、温度制御配管系Ａの還り側に還り管４８を介して途中に纏がる還りヘッダ４５と、往きヘッダ４４Ｂと還りヘッダ４５とを繋ぐヘッダ間バイパス管４６と、往き管４７と、還り管４８と、膨張管６１を介して還りヘッダ４５へ接続される膨張タンク６２とを備えている。尚、熱源装置４１としては、冷凍機と冷却塔等から構成される冷熱源装置や、蒸気ボイラと蒸気・水熱交換器等から構成される温熱源装置が用いられる。
【００２９】
熱媒体主搬送ループＢは、温度制御配管系Ａを纏めた入口出口の差圧について、還り管４８の流量計６３の計測値による設定値を変化させつつ、差圧設定値と差圧実測値との偏差に基づく比例積分演算で求められる回転数制御信号により、インバータ付き２次ポンプ４３の流量を変化させて供給熱媒体量を必要最小量にするために、複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａに対する往き管４７と還り管４８との差圧ΔＰ実測値を演算で求め、温度制御配管系Ａを纏めた位置の還り管４８に設けられている流量計６３の計測値による差圧設定値演算を行って逐次の差圧設定値を求め、差圧ΔＰ実測値と差圧設定値との偏差により、最上階の温度制御配管系Ａの配管３０内圧が負圧とならないように制御する圧力制御機構５０を備えている。
【００３０】
圧力制御機構５０は、往き管４７の圧力を測定する圧力計５１と、還り管４８の圧力を測定する圧力計５２と、温度制御配管系Ａを纏めた位置の還り管４８に設けられている流量計６３と、圧力計５１，５２の計測値を取り込み、その差圧ΔＰ実測値を求め、流量計６３の計測値による差圧設定値演算を行って逐次の差圧設定値を求め（いわゆるカスケード制御の形態）、差圧ΔＰ実測値と差圧設定値との偏差により、最上階の温度制御配管系Ａの配管３０内圧が負圧とならないように、インバータ付き２次ポンプ４３を制御する制御部５３とを備えている。尚、最上階の温度制御配管系Ａの配管３０内圧が負圧となると、キャビテーションが発生するなどして温度制御配管系Ａのインバータ付きポンプ３１の吐出量が一定にならなくなり、振動も発生して系が不安定となり、故障する虞も出てくる。そこで、例えば、図３に示す、最上階分散ポンプサクション側圧力Ｘ点において、大気圧よりも正圧となる圧力、例えば、大気圧にさらに２ｍＡｑ程度加えた圧力を確保するように制御する。
【００３１】
次に、本実施形態に係る熱媒体配管システム２０の作用を説明する。
本実施形態に係る熱媒体配管システム２０においては、１次ポンプ４２とインバータ付き２次ポンプ４３とは、基本的に１次ポンプ４２の揚程は熱源装置４１の冷凍機の蒸発器分や熱源機器回りの弁装置や往きヘッダ４４Ｂと還りヘッダ４５との間の熱源回りの配管の損失圧力分を受け持ち、インバータ付き２次ポンプ４３の揚程は、往き管４７と還り管４８との管路抵抗分の損失圧力分を受け持って分担する。モジュール化できる温度制御配管系Ａ部分のインバータ付きポンプ３１は、空調機３２と全閉全開が可能な二方弁３３と温度制御配管系Ａの配管３０との損失圧力分を受け持つ。全閉全開が可能な二方弁３３については、ボール弁型のもの、特にフルボア型のものであれば弁としての損失圧力は全開時ほぼ無視できる。
【００３２】
インバータ付き２次ポンプ４３の流量は、インバータ付きポンプ３１の合計流量と基本的に同じ流量になるように調整する。１次ポンプ４２は熱源機器４１と連動して一定回転数で運転され、あるいは流量可変でも冷凍機である熱源装置４１の最低確保流量で運転される。インバータ付き２次ポンプ４３と１次ポンプ４２の流量ミスマッチが生じて１次ポンプ４２の流量が多くなる場合は、１次ポンプ４２の流量の一部をヘッダ間バイパス管４６にバイパスして流し、流量の整合をとる。インバータ付き２次ポンプ４３とインバータ付きポンプ３１との合計の流量が、制御の時定数によるずれがある場合でも、ヘッダ間バイパス管４６などで圧力を分散して整合をとる。
【００３３】
最初に、熱源装置４１、１次ポンプ４２及びインバータ付き２次ポンプ４３を運転すると共に、制御装置３５からの指示によって、各温度制御配管系Ａの配管３０に接続される全閉全開が可能な二方弁３３を閉じ、次いで、インバータ付きポンプ３１を立ち上げ、インバータ付きポンプ３１の回転数が所定の回転数に達した時点で、全閉全開が可能な二方弁３３を全開する。熱源装置４１及び１次ポンプ４２は、往き管４７及び還り管４８にそれぞれ設けられた温度計（図示せず）と還り管４８に設けられた流量計（図示せず、ただし流量計６３との併用でも可）とから各計測信号を制御装置（図示せず）に送って全体熱量を演算し、その熱量演算値を用いて運転能力を制御され、熱媒体を所定の供給温度及び温度差で返す運転を行う。インバータ付き２次ポンプ４３は、後述する圧力制御機構５０により熱媒体の所定の流量、所定の供給温度を確保して熱媒体を供給する。
【００３４】
次に、熱源装置４１により一定温度に調温された熱媒体は、１次ポンプ４２及びインバータ付き２次ポンプ４３から往き管４７を介して各温度制御配管系Ａの配管３０に接続される各インバータ付きポンプ３１により圧送されて各配管３０に流入する。各配管３０に流入した熱媒体は、各空調機３２にそれぞれ供給される。各空調機３２は並列に接続され、各室やゾーン３６に設置された温度センサ（室温センサ）３４からの計測信号と制御装置３５に設定された各室やゾーン３６の温度設定値との偏差により演算された結果の制御信号を、各インバータに送信してポンプ回転数を制御するので、各空調機３２に供給される熱媒体の流量は、まちまちである。
しかし、各温度制御配管系Ａから戻される温度がまちまちな還水は、還り管４８で混合されてある所定の温度になり、熱量演算等されて、所定の供給温度になるように熱源装置４１で冷却され一定な供給温度にすることができる。
【００３５】
次に、熱交換された熱媒体は、各空調機３２から流出し全開状態の全閉全開が可能な二方弁３３を通る際に、この全開状態の全閉全開が可能な二方弁３３で流通抵抗を受けることなく配管３０を流れて還り管４８に流入し、この還り管４８を通って熱源装置４１に還る。
そして、各温度制御配管系Ａ毎に温度センサ（室温センサ）３４の検出信号と各温度制御配管系Ａの設定温度とを比較してこれらの温度偏差に基づいてインバータ付きポンプ３１の羽根車の回転数を制御して、空調機３２に流入する熱媒体の流量を調整し各室又はゾーン３６の熱負荷に対応する。
【００３６】
同時に、圧力制御機構５０は、往き管４７の熱媒体の圧力計５１で計測した計測値と、還り管４８の熱媒体の圧力を圧力計５２で計測した計測値とを取り込み、その差圧ΔＰ実測値を求め、流量計６３の計測値による差圧設定値演算を行って逐次の差圧設定値を求め（いわゆるカスケード制御の形態）、差圧ΔＰ実測値と差圧設定値との偏差により、制御部５３が最上階の温度制御配管系Ａの配管３０内圧が負圧とならないようにインバータ付き２次ポンプ４３を制御する。
そして、熱源装置４１により熱媒体は再び調温され、以後、前述した同様の作用が繰り返される。
【００３７】
この運転中に、例えば、全体の負荷が半分になると、各室やゾーン３６に設置された温度センサ（室温センサ）３４からの計測信号と制御装置３５に設定された各室やゾーン３６の温度設定値との偏差により演算された結果の制御信号を、各温度制御配管系Ａのインバータ付きポンプ３１の各インバータに送信してポンプ回転数を制御していく。この各温度制御配管系Ａの合計流量が還り管４８で少なくなっていることを流量計（図示せず）と、往き管４７及び還り管４８にそれぞれ設けられた温度計（図示せず）とから各計測信号を制御装置（図示せず）に送って全体熱量を演算し、その熱量演算値を用いて運転能力を下げられた熱源装置４１と１次ポンプ４２とヘッダ間バイパス管４６とを流れる熱媒体から、往き管４７及び還り管４８を流れる流量が半分となってくる。ここで、圧力制御機構５０によって、インバータ付き２次ポンプ４３の流量と揚程を以下のように調整する。往き管４７の熱媒体の圧力計５１で計測した計測値と、還り管４８の熱媒体の圧力を圧力計５２で計測した計測値とを取り込み、その差圧ΔＰ実測値を演算して求め、流量計６３の計測値による差圧設定値演算を行って逐次の差圧設定値を求め（いわゆるカスケード制御の形態）、差圧ΔＰ実測値と差圧設定値との偏差をもってインバータ付き２次ポンプ４３のインバータへ回転数制御信号を出す。流量が半分となると、配管及び熱交換器における圧力損失が減少し、その減少度合いは流量の減少の２乗となってくる。よって、差圧設定値についても流量の２乗の減少を基礎として変化していく。
【００３８】
これらから、インバータ付きポンプ３１の流量が調整されるのだが、その部分負荷時のポンプの軸動力について、図２に基づいて説明する。図２（ａ）に示すように、一点鎖線で示されるのが、理想配管抵抗曲線βであり、ポンプだけで流量調整を行う本実施形態の温度制御配管系Ａ、往き管４７、及び還り管４８の配管経路での抵抗曲線でもある。各室やゾーン３６に熱負荷が定格で存在する場合の熱媒体流量をＱとした場合、本実施形態のインバータ付きポンプ３１の流量Ｑ時のポンプ能力曲線（外側２点鎖線）であり、このポンプ能力曲線と理想配管抵抗曲線βとの交点ＳＡＱとなって、そのときの流量はＱ、揚程はｈとなる。ここで、上記のように各室やゾーン３６に熱負荷が半分になった場合は、熱媒体の温度差を同じとすると熱媒体流量はＱ／２となるので、理想配管抵抗曲線β上を変化して流量Ｑ／２のＹ座標平行線との交点ＳＡＱ／２となって、そのときの揚程はｈ／４となる。本実施形態のインバータ付きポンプ３１の流量Ｑ／２時のポンプ能力曲線は内側の２点鎖線のものまで能力を低減できる。この流量ＱとＱ／２の時のポンプの軸動力は、図２（ｂ）に示すように、ポンプ流量Ｑの時に軸動力ＷＡとすると、流量Ｑ／２の時は、ポンプ軸動力は流量変化の３乗、つまりＷＡ／８と非常に小さくなる。
【００３９】
次に、時間外運転時等のように一部の温度制御配管系Ａの空調機３２を停止する場合には、該当する温度制御配管系Ａの配管３０に接続される全閉全開が可能な二方弁３３を閉じた後に、その配管３０に接続されるインバータ付きポンプ３１を停止する。
そして、運転すべき各温度制御配管系Ａでは、上述と同様にしてインバータ付きポンプ３１と空調機３２と全閉全開が可能な二方弁３３とを運転することによって、各温度制御配管系Ａを設定温度に空調することができる。
【００４０】
これによって、使用しない温度制御配管系Ａの配管３０へは熱媒体が流入することがないので、他の温度制御配管系Ａから熱媒体が回り込む虞はない。
又、各温度制御配管系Ａにおける部分負荷運転時においては、必要とされる温度制御配管系Ａのインバータ付きポンプ３１とインバータ付き２次ポンプ４３との回転数を制御することによって、熱媒体の流入量を増加する運転を行うことができる。
そして、図３に配管系の圧力状態を表す管内圧力分布線図を示し、それに基づいて、圧力制御機構５０がどのように最上階の温度制御配管系Ａの配管３０内圧が負圧とならないように制御するかを説明する。
【００４１】
図３は、縦軸に高さ、横軸に配管内圧力を示し、右下下がりの４５度の線は、高さヘッドが圧力に変換される状態を示す立て管の基準線であって、膨張管６１などの静止水の高さと管内揚程の関係を示し、実線の圧力分布線と立て管の基準線との勾配差は、立て管の摩擦損失を表すようになっている。右方向への動きはポンプ揚程である。例えば、図３の最上階５階の温度制御配管系Ａのインバータ付きポンプ３１が、その対象室又はゾーン３６の熱負荷が急激に変化して、ポンプ回転数が急増した際に、ポンプの吸い込み側の配管圧力損失が大きい場合で、かつ膨張タンク６２の高さが５階からあまり高くない場合、ポンプ吸い込み部分で大気圧以下の圧力になる場合がある。温度制御配管系Ａの配管３０内圧が大気圧よりも負圧となると、キャビテーションが発生するなどして温度制御配管系Ａのインバータ付きポンプ３１の吐出量が一定にならなくなり、振動も発生して系が不安定となり、故障する虞も出てくる。よって、最上階５階の温度制御配管系Ａでの往き管４７と還り管４８との差圧ΔＰ値及び往き管４７の圧力値をテンポラリーな圧力計で実測したり、配管ロスなどから演算で求め、最上階の温度制御配管系Ａの配管３０内最低圧点（最上階分散ポンプサクション側圧力Ｘ点）が大気圧よりも正圧となる圧力、例えば、大気圧にさらに２ｍＡｑ程度加えた圧力を確保するように、往き管４７の最上流の温度制御配管系Ａより上流側の圧力と還り管４８の最上流の温度制御配管系Ａより上流側の圧力との基準になる差圧設定値を演算で求め、往き管４７の最上流の温度制御配管系Ａより上流側の圧力と還り管４８の最上流の温度制御配管系Ａより上流側の圧力との差圧ΔＰ実測値に対し、温度制御配管系Ａを纏めた位置の還り管４８に設けられている流量計６３の計測値による、基準になる差圧設定値の流量補正の演算を行って逐次の差圧設定値を求めたうえで、差圧ΔＰ実測値と逐次の差圧設定値との偏差がゼロになるようインバータ付き２次ポンプ４３の回転数を制御する。すなわち、図３のＸ点が、インバータ付きポンプ３１の吸い込み圧力を正圧となるように制御を行う。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、インバータ付きポンプ３１の立ち上げ時に全閉全開が可能な二方弁３３を閉じ、インバータ付きポンプ３１の回転数が所定の回転数に達した後に全閉全開が可能な二方弁３３を全開するように、インバータ付きポンプ３１と全閉全開が可能な二方弁３３との動きを制御装置３５が制御するので、インバータ付きポンプ３１が流量調整弁の機能をも併せ持つことができる。特に、従来のインバータ付きポンプと逆止弁とを併用する熱媒体配管システムにおいて、逆止弁による配管抵抗増を減らし、例えば、図２に示すように、理想の抵抗曲線に従ってインバータ付きポンプの回転数を制御して省エネルギーを計ることが可能となる。
【００４３】
又、各温度制御配管系Ａでの熱媒体の逆流を防止し、流れの方向を一定に保つことが可能となる。しかも、全閉全開が可能な二方弁３３は、全開時には配管３０の内径とほとんど同径となり熱媒体の流れに抵抗を与えることがないため、圧力損失を低減することが可能となる。
更に、各空調機３２の発停に伴い、各温度制御配管系Ａの全閉全開が可能な二方弁３３を閉とし、必要な系統の温度制御配管系Ａのみに熱媒体を流すことができるため、省エネルギー運転が可能となる。
【００４４】
尚、既設の熱媒体配管システムに対し、温度制御配管系Ａの中のインバータ付きポンプ３１、制御装置３５、インバータ付き２次ポンプ４３及び圧力制御機構５０を設置することによって、本実施形態に係る熱媒体配管システムと同様の運転を可能とすることができる。
【００４５】
（第二実施形態）
図４は、本発明の第二実施形態に係る熱媒体配管システムを示す。
本実施形態に係る熱媒体配管システム６０は、複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａと、熱源機ループＣと、複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａと熱源機ループＣとを接続する熱搬送ループＤとを備えている。
【００４６】
本実施形態において、複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａは、第一実施形態における複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａと同様に構成されている。
熱源機ループＣは、第一実施形態における熱媒体主搬送ループＢの熱源装置４１と熱媒体を搬送する１次ポンプ４２とで構成されている。
熱搬送ループＤは、第一実施形態における熱媒体主搬送ループＢから熱源装置４１と熱媒体を搬送する１次ポンプ４２とで構成されるループとヘッダ間バイパス管４６とを取り除いて構成されている。
【００４７】
本実施形態においては、複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａの運転は、第一実施形態と同じであり、熱源機ループＣの運転は、熱源装置４１の冷凍機の最低確保流量を維持できるように１次ポンプ４２を制御することによって行われ、熱搬送ループＤの運転は、複数のゾーン３６をそれぞれ独立して空調するための温度制御配管系Ａにおける熱媒体の供給要求に応じられるようにインバータ付き２次ポンプ４３の揚程を確保するように為される。
【００４８】
次に、本実施形態に係る熱媒体配管システム６０の作用を説明する。
本実施形態に係る熱媒体配管システム６０においては、１次ポンプ４２とインバータ付き２次ポンプ４３とは、基本的に１次ポンプ４２の揚程は熱源装置４１の冷凍機の蒸発器分や熱源機器回りの弁装置や往きヘッダ４４Ｂと還りヘッダ４５との間の熱源回りの配管の損失圧力分を受け持ち、インバータ付き２次ポンプ４３の揚程は、往き管４７と還り管４８との管路抵抗分の損失圧力分を受け持って分担する。モジュール化できる温度制御配管系Ａ部分のインバータ付きポンプ３１は、空調機３２と全閉全開が可能な二方弁３３と温度制御配管系Ａの配管３０との損失圧力分を受け持つ。全閉全開が可能な二方弁３３については、ボール弁型のもの、特にフルボア型のものであれば弁としての損失圧力は全開時ほぼ無視できる。
【００４９】
インバータ付き２次ポンプ４３の流量は、インバータ付きポンプ３１の合計流量と基本的に同じ流量になるように調整する。１次ポンプ４２は熱源機器４１と連動して一定回転数で運転され、あるいは流量可変でも冷凍機である熱源装置４１の最低確保流量で運転される。インバータ付き２次ポンプ４３と１次ポンプ４２の流量ミスマッチが生じて１次ポンプ４２の流量が多くなる場合は、１次ポンプ４２の流量の一部が往き管４７と還り管４８と熱源機ループＣとが接続される２点間の短い側を逆流したりして、流量の整合をとる。インバータ付き２次ポンプ４３とインバータ付きポンプ３１との合計の流量が、制御の時定数によるずれがある場合でも、往き管４７と還り管４８と熱源機ループＣとが接続される２点間の短い側などで圧力を分散して整合をとる。
【００５０】
最初に、熱源装置４１、１次ポンプ４２及びインバータ付き２次ポンプ４３を運転すると共に、制御装置３５からの指令によって、各温度制御配管系Ａの配管３０に接続される全閉全開が可能な二方弁３３を閉じ、次いで、インバータ付きポンプ３１を立ち上げ、インバータ付きポンプ３１の回転数が所定の回転数に達した時点で、全閉全開が可能な二方弁３３を全開する。熱源装置４１、１次ポンプ４２及びインバータ付き２次ポンプ４３は、各温度制御配管系Ａの温度制御の程度に応じてその運転能力を制御し、熱媒体を所定の一定温度にする。
【００５１】
次に、熱源装置４１により一定温度に調温された熱媒体は、１次ポンプ４２及びインバータ付き２次ポンプ４３から往き管４７を介して各温度制御配管系Ａの配管３０に接続される各インバータ付きポンプ３１により圧送されて各配管３０に流入する。各配管３０に流入した熱媒体は、各空調機３２にそれぞれ供給される。各空調機３２は並列に接続され、各室やゾーン３６に設置された温度センサ（室温センサ）３４からの計測信号と制御装置３５に設定された各室やゾーン３６の温度設定値との偏差により演算された結果の制御信号を、各インバータに送信してポンプ回転数を制御するので、各空調機３２に供給される熱媒体の流量は、まちまちである。
しかし、各温度制御配管系Ａから戻される温度がまちまちな還水は、還り管４８で混合
されてある所定の温度になり、熱量演算等されて、所定の供給温度になるように熱源装置４１で冷却され一定な供給温度にすることができる。
【００５２】
次に、熱交換された熱媒体は、各空調機３２から流出し全開状態の全閉全開が可能な二方弁３３を通る際に、この全開状態の全閉全開が可能な二方弁３３で流通抵抗を受けることなく配管３０を流れて還り管４８に流入し、この還り管４８を通って熱源装置４１に還る。
そして、各温度制御配管系Ａ毎に温度センサ（室温センサ）３４の検出信号と各温度制御配管系Ａの設定温度とを比較してこれらの温度差に基づいてインバータ付きポンプ３１の羽根車の回転数を制御して、空調機３２に流入する熱媒体の流量を調整し各温度制御配管系Ａに対応した設定温度にする。
【００５３】
同時に、圧力制御機構５０は、往き管４７の熱媒体の圧力計５１で計測した計測値と、還り管４８の熱媒体の圧力を圧力計５２で計測した計測値とを取り込み、その差圧ΔＰ実測値を演算して求め、流量計６３の計測値による差圧設定値演算を行って逐次の差圧設定値を求め（いわゆるカスケード制御の形態）、差圧ΔＰ実測値と差圧設定値との偏差により、制御部５３が最上階の温度制御配管系Ａの配管３０内圧が負圧とならないように、インバータ付き２次ポンプ４３を制御する。
そして、熱源装置４１により熱媒体は再び調温され、以降、前述した同様の作用が繰り返される。
【００５４】
この運転中に、例えば、全体の負荷が半分になると、各室やゾーン３６に設置された温度センサ（室温センサ）３４からの計測信号と制御装置３５に設定された各室やゾーン３６の温度設定値との偏差により演算された結果の制御信号を、各温度制御配管系Ａのインバータ付きポンプ３１の各インバータに送信してポンプ回転数を制御していく。この各温度制御配管系Ａの合計流量が還り管４８で少なくなっていることを流量計(図示せず）と
、往き管４７及び還り管４８にそれぞれ設けられた温度計(図示せず）とから各計測信号
を制御装置(図示せず）に送って全体熱量を演算し、その熱量演算値を用いて運転能力を
下げられた熱源装置４１と１次ポンプ４２から熱搬送ループＤへ供給される熱媒体から、往き管４７及び還り管４８を流れる流量が半分となってくる。ここで、圧力制御機構５０によって、インバータ付き２次ポンプ４３の流量と揚程とを以下のように調整する。往き管４７の熱媒体の圧力計５１で計測した計測値と、還り管４８の熱媒体の圧力を圧力計５２で計測した計測値とを取り込み、その差圧ΔＰ実測値を演算して求め、流量計６３の計測値による差圧設定値演算を行って逐次の差圧設定値を求め（いわゆるカスケード制御の形態）、差圧ΔＰ実測値と差圧設定値との偏差をもってインバータ付き２次ポンプ４３のインバータへ回転数制御信号をだすのである。流量が半分となると、配管及び熱交換器における圧力損失が減少し、その減少度合いは流量の減少の２乗となってくる。よって、差圧設定値についても流量の２乗の減少を基礎として変化していく。
【００５５】
これらから、インバータ付きポンプ３１の流量が調整されるのだが、その部分負荷時のポンプの軸動力について、図２に基づいて説明する。図２（ａ）に示すように、一点鎖線で示されるのが、理想配管抵抗曲線βであり、ポンプだけで流量調整を行う本実施形態の温度制御配管系Ａ、往き管４７、及び還り管４８の配管経路での抵抗曲線でもある。各室やゾーン３６に熱負荷が定格で存在する場合の熱媒体流量をＱとした場合、本実施形態のインバータ付きポンプ３１の流量Ｑ時のポンプ能力曲線（外側２点鎖線）であり、このポンプ能力曲線と理想配管抵抗曲線βとの交点ＳＡＱとなって、そのときの流量はＱ、揚程はｈとなる。ここで、上記のように各室やゾーン３６に熱負荷が半分になった場合は、熱媒体の温度差を同じとすると熱媒体流量はＱ／２となるので、理想配管抵抗曲線β上を変化して流量Ｑ／２のＹ座標平行線との交点ＳＡＱ／２となって、そのときの揚程はｈ／４となる。本実施形態のインバータ付きポンプ３１の流量Ｑ／２時のポンプ能力曲線は内側
の２点鎖線のものまで能力を低減できる。この流量ＱとＱ／２の時のポンプの軸動力は、図２（ｂ）に示し、ポンプ流量Ｑの時に軸動力ＷＡとすると、流量Ｑ／２の時は、ポンプ軸動力は流量変化の３乗、つまりＷＡ／８と非常に小さくなる。
【００５６】
次に、時間外運転時等のように一部の温度制御配管系Ａの空調機３２を停止する場合には、該当する温度制御配管系Ａの配管３０に接続される全閉全開が可能な二方弁３３を閉じた後に、その配管３０に接続されるインバータ付きポンプ３１を停止する。
そして、運転すべき各温度制御配管系Ａでは、上述と同様にしてインバータ付きポンプ３１と空調機３２と全閉全開が可能な二方弁３３とを運転することによって、各温度制御配管系Ａを設定温度に空調することができる。
【００５７】
これによって、使用しない温度制御配管系Ａの配管３０へは熱媒体が流入することがないので、他の温度制御配管系Ａから熱媒体が回り込む虞はない。
又、各温度制御配管系Ａにおける部分負荷運転時においては、必要とされる温度制御配管系Ａのインバータ付きポンプ３１とインバータ付き２次ポンプ４３との回転数を制御することによって熱媒体の流入量を増加する運転を行うことができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、インバータ付きポンプ３１の立ち上げ時に全閉全開が可能な二方弁３３を閉じ、インバータ付きポンプ３１の回転数が所定の回転数に達した後に全閉全開が可能な二方弁３３を全開するように、インバータ付きポンプ３１と全閉全開が可能な二方弁３３との動きを制御装置３５が制御するので、インバータ付きポンプ３１が流量調整弁の機能をも併せ持つことができる。特に、従来のインバータ付きポンプと逆止弁とを併用する熱媒体配管システムにおいて、逆止弁による配管抵抗増を減らし、例えば、図２に示すように、理想の抵抗曲線に従ってインバータ付きポンプの回転数を制御して省エネルギーを計ることが可能となる。
【００５９】
又、各温度制御配管系Ａでの熱媒体の逆流を防止し、流れの方向を一定に保つことが可能となる。しかも、全閉全開が可能な二方弁３３は、全開時には配管３０の内径とほとんど同径となり熱媒体の流れに抵抗を与えることがないため、圧力損失を低減することが可能となる。
更に、各空調機３２の発停に伴い、各温度制御配管系Ａの全閉全開が可能な二方弁３３を閉とし、必要な系統の温度制御配管系Ａのみに熱媒体を流すことができるため、省エネルギー運転が可能となる。
【００６０】
尚、既設の熱媒体配管システムに対し、温度制御配管系Ａ、制御装置３５、インバータ付き２次ポンプ４３及び圧力制御機構５０を設置することによって、本実施形態に係る熱媒体配管システムと同様の運転を可能とすることができる。
【符号の説明】
【００６１】
２０、６０  熱媒体配管システム
３０  配管
３１  インバータ付きポンプ
３２  空調機
３３  全閉全開が可能な二方弁
３４  温度センサ（室温センサ）
３５  制御装置
３６  ゾーン
４１  熱源装置
４２  １次ポンプ
４３  インバータ付き２次ポンプ
４４Ａ、４４Ｂ  往きヘッダ
４５  還りヘッダ
４６  ヘッダ間バイパス管
４７  往き管
４８  還り管
５０  圧力制御機構
５１，５２  圧力計
５３  制御部
６１  膨張管
６２  膨張タンク
６３  流量計
Ａ  温度制御配管系
Ｂ  熱媒体主搬送ループ
Ｃ  熱源機ループ
Ｄ  熱搬送ループ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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