(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空調機と、
この複数の空調機への冷温水の供給管路にそれぞれ設けられた複数の制御弁と、
前記複数の空調機が供給する給気の温度を計測する複数の温度センサと、
前記冷温水を循環させる冷温水循環ポンプと、
前記複数の制御弁の開度を制御する複数の弁開度制御手段と、
前記冷温水循環ポンプの吐出静圧を計測する圧力センサと、
前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御手段とを備え、
各制御弁は、この制御弁を通過する冷温水の流量を計測する流量計測機能付き比例制御弁であるか、または弁の管路に冷温水の流量を計測する流量計を備えた比例制御弁であり、
各弁開度制御手段は、
それぞれ対応する空調機が供給する給気の温度と所定の給気温度設定値とが一致するように流量設定値を算出する流量制御演算手段と、
前記流量の計測値と前記流量設定値とが一致するように前記制御弁の開度を制御する弁開度制御演算手段とを有し、
前記回転数制御手段は、
制御弁毎の前記流量計測値と制御弁毎の前記流量設定値と前記冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値とから前記冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値を算出する吐出静圧予測値算出手段と、
前記吐出静圧予測値から前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出する吐出静圧設定値算出手段と、
前記吐出静圧計測値と前記吐出静圧設定値とが一致するように前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御演算手段とを有し、
各弁開度制御手段から出力される要求流量信号が示す前記流量設定値を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードフォワード制御の入力信号とすることを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記吐出静圧予測値算出手段は、制御弁毎の前記流量設定値の合計と制御弁毎の前記流量計測値の合計との比に前記冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値を乗算して、前記冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値を算出することを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記回転数制御手段は、
さらに、熱出力状態が不足している各空調機について前記流量設定値と前記流量計測値との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最大値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、
前記流量設定値と前記流量計測値との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、
前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項４】
請求項１または２記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記回転数制御手段は、
さらに、熱出力状態が不足している各空調機について空調機の熱出力状態値と所定の熱出力状態設定値との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最大値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、
前記熱出力状態値と前記熱出力状態設定値との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、
前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項５】
請求項１または２記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記回転数制御手段は、
さらに、熱出力状態が不足または適切な空調機が無い状態で各空調機について前記流量計測値または前記流量設定値に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最小値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、
前記流量計測値または前記流量設定値を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、
前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項６】
請求項１または２記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記回転数制御手段は、
さらに、熱出力状態が不足または適切な空調機が無い状態で各空調機について前記制御弁の開度と前記制御弁の全開開度との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最小値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、
前記制御弁の開度と前記制御弁の全開開度との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、
前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項７】
請求項１または２記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記回転数制御手段は、
さらに、熱出力状態が不足または適切な空調機が無い状態で各空調機について熱出力状態値と所定の熱出力状態設定値との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最小値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、
前記熱出力状態値と前記熱出力状態設定値との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、
前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか１項に記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記吐出静圧修正値算出手段は、前記吐出静圧修正値の大きさを制限することにより、前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードフォワード制御とフィードバック制御の動作の割合を決定することを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項９】
請求項３乃至８のいずれか１項に記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記吐出静圧設定値算出手段は、算出した前記吐出静圧設定値に数学処理を施すことを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項１０】
請求項３乃至８のいずれか１項に記載の冷温水循環ポンプの回転数制御システムにおいて、
前記吐出静圧予測値算出手段は、算出した前記吐出静圧予測値に数学処理を施し、
前記吐出静圧修正値算出手段は、算出した前記吐出静圧修正値に数学処理を施すことを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御システム。
【請求項１１】
複数の空調機と、この複数の空調機への冷温水の供給管路にそれぞれ設けられた複数の制御弁と、前記複数の空調機が供給する給気の温度を計測する複数の温度センサと、前記冷温水を循環させる冷温水循環ポンプと、前記冷温水循環ポンプの吐出静圧を計測する圧力センサとを備えた空調システムにおいて、前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する冷温水循環ポンプの回転数制御方法であって、
前記複数の制御弁の開度を制御する弁開度制御ステップと、
前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御ステップとを備え、
各制御弁は、この制御弁を通過する冷温水の流量を計測する流量計測機能付き比例制御弁であるか、または弁の管路に冷温水の流量を計測する流量計を備えた比例制御弁であり、
前記弁開度制御ステップは、
前記空調機が供給する給気の温度と所定の給気温度設定値とが一致するように流量設定値を制御弁毎に算出する流量制御演算ステップと、
前記流量の計測値と前記流量設定値とが一致するように制御弁毎にその開度を制御する弁開度制御演算ステップとからなり、
前記回転数制御ステップは、
制御弁毎の前記流量計測値と制御弁毎の前記流量設定値と前記冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値とから前記冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値を算出する吐出静圧予測値算出ステップと、
前記吐出静圧予測値から前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出する吐出静圧設定値算出ステップと、
前記吐出静圧計測値と前記吐出静圧設定値とが一致するように前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御演算ステップとを含み、
前記弁開度制御ステップで得られた制御弁毎の前記流量設定値を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードフォワード制御の入力信号とすることを特徴とする冷温水循環ポンプの回転数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムにおいて、空調機に供給する冷温水を循環させる冷温水循環ポンプの回転数制御システムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調システムの冷温水系統では、省エネルギーのために、空調機に供給する冷水または温水（以下、冷温水）を循環させる冷温水循環ポンプの電気消費量を最小にする最小抵抗制御を行ってきた（例えば、非特許文献１参照）。この最小抵抗制御では、空調機への冷温水の供給通路に設けられた制御弁の開度が最大となるように、すなわち制御弁において消耗される圧力損失が最小となるように、冷温水循環ポンプの回転数を制御する。
【０００３】
図６は従来の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの構成を示すブロック図である。冷温水循環ポンプ１００によって圧力が加えられた冷温水は、制御弁１０１および往水管路１０２を介して図示しない空調機（ＡＨＵ（Air Handling Unit）またはＦＣＵ（Fan Coil Unit））に供給される。
【０００４】
そして、冷温水は、空調機において熱交換され、図示しない還水管路を介して冷温水循環ポンプ１００に戻され、再び冷温水循環ポンプ１００によって圧送される。冷温水は、以上のような経路を循環する。空調機において生成される冷風または温風は、給気として被制御エリアへ供給され、給気温度の計測値が弁開度制御装置１０３へ与えられる。
【０００５】
弁開度制御装置１０３は、給気温度計測値と給気温度設定値とが一致するように、制御弁１０１の開度を制御する。減算部１０４は、制御弁開度φと制御弁開度設定値φSPとの偏差を算出する。制御演算部１０５は、制御弁開度φと制御弁開度設定値φSPとが一致するように、冷温水循環ポンプ１００の吐出静圧の設定値ＨSPを算出する。圧力センサ１０６は、冷温水循環ポンプ１００を通過した後の冷温水の圧力から、冷温水循環ポンプ１００を通過する前の冷温水の圧力を減算することにより、冷温水循環ポンプ１００の吐出静圧Ｈを算出する。
【０００６】
吐出静圧偏差算出部１０７は、冷温水循環ポンプ１００の吐出静圧Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとの偏差ΔＨを算出する。制御演算部１０８は、吐出静圧Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、吐出静圧偏差ΔＨが０になるように）冷温水循環ポンプ１００の回転数ｎを算出する。回転数制御装置１０９は、冷温水循環ポンプ１００の回転数がｎになるように制御する。
【０００７】
図６の例では、制御弁１０１を１個だけ記載しているが、実際には複数の空調機に対応して複数の制御弁１０１が設けられ、各制御弁１０１を通過した冷温水がそれぞれ対応する空調機に供給されるようになっている。そして、少なくとも１つの制御弁１０１の開度が全開になるように冷温水循環ポンプ１００の回転数ｎを制御するため、ポンプ１００の吐出静圧設定値ＨSPを制御していた。
【０００８】
上記のシステムの改良版として、制御弁開度の代わりに、制御弁開度と空調機の給気温度偏差Δｔ（給気温度計測値ｔ−給気温度設定値ｔSP）とから算出した、空調機の熱出力状態Ｓを用いて、空調機の熱出力状態Ｓが過剰にならないように（あるいは不足しないように）冷温水循環ポンプの回転数ｎを制御することもある。この改良版によると、制御弁のハンチングによる影響をある程度で抑えることができる。この場合の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの構成を図７に示す。図６と同一の構成には同一の符号を付してある。
【０００９】
温度センサ１１０は、給気温度を計測する。減算部１１１は、給気温度計測値ｔと給気温度設定値ｔSPとの偏差Δｔを算出する。熱出力状態算出部１１２は、制御弁開度φと給気温度偏差Δｔとから、空調機の熱出力状態Ｓを算出する。減算部１１３は、空調機の熱出力状態Ｓと所定の熱出力状態設定値ＳSPとの偏差を算出する。制御演算部１１４は、空調機の熱出力状態Ｓと熱出力状態設定値ＳSPとが一致するように、冷温水循環ポンプ１００の吐出静圧設定値ＨSPを算出する。その他の構成要素の動作は、図６に示したシステムと同じである。
【００１０】
図７のシステムにおいては、制御弁開度φが全開（φ＝１００％、あるいは９５％≦φ≦１００％の範囲）で、なおかつ暖房モードにおいて給気温度偏差Δｔが許容値より高くない状態（例えばΔｔ＜＋１℃）あるいは冷房モードにおいて給気温度偏差Δｔが許容値より低くない状態（例えばΔｔ＞−１℃）を、空調機の熱出力状態Ｓが適切な状態と定義する。
【００１１】
また、制御弁開度φが全開でない状態（φ＜１００％、あるいはφ＜９５％）、あるいは暖房モードにおいて給気温度偏差Δｔが許容値より高い状態（例えばΔｔ≧＋１℃）もしくは冷房モードにおいて給気温度偏差Δｔが許容値より低い状態（例えばΔｔ≦−１℃）を、空調機の熱出力状態Ｓが過剰な状態と定義する。また、制御弁開度φが全開で、なおかつ暖房モードにおいて給気温度偏差Δｔが許容値より低い状態（例えばΔｔ≦−１℃）あるいは冷房モードにおいて給気温度偏差Δｔが許容値より高い状態（例えばΔｔ≧＋１℃）を、空調機の熱出力状態Ｓが不足な状態と定義する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４２１３５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図６に示した冷温水循環ポンプの回転数制御システムでは、空調機の室温制御動作あるいは他の制御弁の動作によって制御弁にハンチングが引き起こされると、冷温水循環ポンプの回転数制御が不安定になり、十分な省エネルギー効果が得られなくなるという問題点があった。すなわち、制御弁開度φが制御弁開度設定値φSPを大きく上回ると、制御弁開度φを制御弁開度設定値φSPに戻すために冷温水循環ポンプの回転数ｎが高くなる。一方、制御弁開度φが制御弁開度設定値φSPを大きく下回ると、制御弁開度φを制御弁開度設定値φSPに戻すために冷温水循環ポンプの回転数ｎが低くなる。こうして、制御弁のハンチングによって冷温水循環ポンプの回転数制御が不安定になる。
【００１４】
また、図６に示した冷温水循環ポンプの回転数制御システムでは、冷温水循環ポンプの回転数ｎと制御弁開度φとが簡単な計算式で結び付かないため、システムの負荷が大きく変化するとき、システムのハンチングを防ぐために、ポンプ回転数制御においてポンプ回転数の変化を制限するが、これによりポンプ回転数制御の追従性が悪化するという問題点があった。
【００１５】
また、図７に示した冷温水循環ポンプの回転数制御システムでは、制御弁のハンチングによるポンプ回転数制御の安定性を改善することができるが、ポンプ回転数制御の追従性を改善することができないという問題点があった。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、冷温水循環ポンプの回転数制御の安定性と追従性とを改善することができる冷温水循環ポンプの回転数制御システムおよび方法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】
【００１７】
本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムは、複数の空調機と、この複数の空調機への冷温水の供給管路にそれぞれ設けられた複数の制御弁と、前記複数の空調機が供給する給気の温度を計測する複数の温度センサと、前記冷温水を循環させる冷温水循環ポンプと、前記複数の制御弁の開度を制御する複数の弁開度制御手段と、前記冷温水循環ポンプの吐出静圧を計測する圧力センサと、前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御手段とを備え、各制御弁は、この制御弁を通過する冷温水の流量を計測する流量計測機能付き比例制御弁であるか、または弁の管路に冷温水の流量を計測する流量計を備えた比例制御弁であり、各弁開度制御手段は、それぞれ対応する空調機が供給する給気の温度と所定の給気温度設定値とが一致するように流量設定値を算出する流量制御演算手段と、前記流量の計測値と前記流量設定値とが一致するように前記制御弁の開度を制御する弁開度制御演算手段とを有し、前記回転数制御手段は、制御弁毎の前記流量計測値と制御弁毎の前記流量設定値と前記冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値とから前記冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値を算出する吐出静圧予測値算出手段と、前記吐出静圧予測値から前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出する吐出静圧設定値算出手段と、前記吐出静圧計測値と前記吐出静圧設定値とが一致するように前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御演算手段とを有し、各弁開度制御手段から出力される要求流量信号が示す前記流量設定値を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードフォワード制御の入力信号とすることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記吐出静圧予測値算出手段は、制御弁毎の前記流量設定値の合計と制御弁毎の前記流量計測値の合計との比に前記冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値を乗算して、前記冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値を算出することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記回転数制御手段は、さらに、熱出力状態が不足している各空調機について前記流量設定値と前記流量計測値との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最大値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、前記流量設定値と前記流量計測値との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記回転数制御手段は、さらに、熱出力状態が不足している各空調機について空調機の熱出力状態値と所定の熱出力状態設定値との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最大値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、前記熱出力状態値と前記熱出力状態設定値との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記回転数制御手段は、さらに、熱出力状態が不足または適切な空調機が無い状態で各空調機について前記流量計測値または前記流量設定値に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最小値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、前記流量計測値または前記流量設定値を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記回転数制御手段は、さらに、熱出力状態が不足または適切な空調機が無い状態で各空調機について前記制御弁の開度と前記制御弁の全開開度との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最小値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、前記制御弁の開度と前記制御弁の全開開度との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記回転数制御手段は、さらに、熱出力状態が不足または適切な空調機が無い状態で各空調機について熱出力状態値と所定の熱出力状態設定値との差に基づいて制御弁前後の静圧差の変更値をそれぞれ算出し、この変更値のうちの最小値を前記冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値とする吐出静圧修正値算出手段を有し、前記熱出力状態値と前記熱出力状態設定値との差を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードバック制御の入力信号とし、前記吐出静圧設定値算出手段は、前記吐出静圧予測値と前記吐出静圧修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記吐出静圧修正値算出手段は、前記吐出静圧修正値の大きさを制限することにより、前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードフォワード制御とフィードバック制御の動作の割合を決定することを特徴とするものである。
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記吐出静圧設定値算出手段は、算出した前記吐出静圧設定値に数学処理を施すことを特徴とするものである。
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの１構成例において、前記吐出静圧予測値算出手段は、算出した前記吐出静圧予測値に数学処理を施し、前記吐出静圧修正値算出手段は、算出した前記吐出静圧修正値に数学処理を施すことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明は、複数の空調機と、この複数の空調機への冷温水の供給管路にそれぞれ設けられた複数の制御弁と、前記複数の空調機が供給する給気の温度を計測する複数の温度センサと、前記冷温水を循環させる冷温水循環ポンプと、前記冷温水循環ポンプの吐出静圧を計測する圧力センサとを備えた空調システムにおいて、前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する冷温水循環ポンプの回転数制御方法であって、前記複数の制御弁の開度を制御する弁開度制御ステップと、前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御ステップとを備え、各制御弁は、この制御弁を通過する冷温水の流量を計測する流量計測機能付き比例制御弁であるか、または弁の管路に冷温水の流量を計測する流量計を備えた比例制御弁であり、前記弁開度制御ステップは、前記空調機が供給する給気の温度と所定の給気温度設定値とが一致するように流量設定値を制御弁毎に算出する流量制御演算ステップと、前記流量の計測値と前記流量設定値とが一致するように制御弁毎にその開度を制御する弁開度制御演算ステップとからなり、前記回転数制御ステップは、制御弁毎の前記流量計測値と制御弁毎の前記流量設定値と前記冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値とから前記冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値を算出する吐出静圧予測値算出ステップと、前記吐出静圧予測値から前記冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出する吐出静圧設定値算出ステップと、前記吐出静圧計測値と前記吐出静圧設定値とが一致するように前記冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御演算ステップとを含み、前記弁開度制御ステップで得られた制御弁毎の前記流量設定値を前記冷温水循環ポンプの吐出圧力設定のフィードフォワード制御の入力信号とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数の空調機と、複数の空調機への冷温水の供給管路にそれぞれ設けられた複数の制御弁と、複数の空調機が供給する給気の温度を計測する複数の温度センサと、冷温水を循環させる冷温水循環ポンプと、冷温水循環ポンプの吐出静圧を計測する圧力センサとを備えた空調システムにおいて、各制御弁を、制御弁を通過する冷温水の流量を計測する流量計測機能付き比例制御弁、または弁の管路に冷温水の流量を計測する流量計を備えた比例制御弁とし、各弁開度制御手段に、それぞれ対応する空調機が供給する給気の温度と所定の給気温度設定値とが一致するように流量設定値を算出する流量制御演算手段と、流量の計測値と流量設定値とが一致するように制御弁の開度を制御する弁開度制御演算手段とを設け、回転数制御手段が、制御弁毎の流量計測値と制御弁毎の流量設定値と各制御弁の開度と冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値と空調機の熱出力状態のうち少なくとも１つに基づいて冷温水循環ポンプの回転数を制御することにより、冷温水循環ポンプの回転数制御の安定性と追従性とを改善することができる。その結果、本発明では、冷温水循環ポンプの回転数制御による十分な省エネルギー効果を得ることができる。
【００２７】
また、本発明では、回転数制御手段に、制御弁毎の流量計測値と制御弁毎の流量設定値と冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値とから冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値を算出する吐出静圧予測値算出手段と、吐出静圧予測値から冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値を算出する吐出静圧設定値算出手段と、吐出静圧計測値と吐出静圧設定値とが一致するように冷温水循環ポンプの回転数を制御する回転数制御演算手段とを設け、冷温水循環ポンプの吐出圧力設定の制御（冷温水循環ポンプの回転数制御）に、フィードフォワード制御を加えることにより、冷温水循環ポンプの回転数制御の安定性と追従性とを改善することができる。
【００２８】
また、本発明では、吐出静圧修正値算出手段が吐出静圧修正値の大きさを制限することにより、制御の安定性を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明では、吐出静圧設定値算出手段が吐出静圧設定値に数学処理を施すことにより、制御の安定性を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明では、吐出静圧予測値算出手段が吐出静圧予測値に数学処理を施し、吐出静圧修正値算出手段が吐出静圧修正値に数学処理を施すことにより、制御の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の制御弁開度制御系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明において流量制御を加えた制御弁開度制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る冷温水循環ポンプの回転数制御システムを含む空調システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る冷温水循環ポンプの回転数制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態において冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値の大きさ制限を説明する図である。
【図６】従来の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの構成を示すブロック図である。
【図７】従来の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［発明の原理］
本発明は、従来技術の問題点を解決するために、以下の（Ａ）〜（Ｇ）の構成を導入する。
【００３３】
（Ａ）制御弁開度の制御のために、流量計測を導入する。制御弁の開度制御に流量計測を導入するため、例えば（株）山武製の流量計測制御機能付きアクティバル電動二方弁ＦＶＹ５１６０のように、流量計測制御機能を備えた制御弁を設けるか、あるいは制御弁とは別に流量計を設ける。
【００３４】
（Ｂ）制御弁開度の制御のために、流量制御を導入する。図１は、従来の制御弁開度制御系の構成を示すブロック図である。図１に示した構成において、給気温度偏差算出部２０１は、給気温度計測値ｔと給気温度設定値ｔSPとの偏差Δｔ＝ｔ−ｔSPを算出する。弁開度制御演算部２０２は、給気温度計測値ｔと給気温度設定値ｔSPとが一致するように（すなわち、給気温度偏差Δｔが０になるように）制御弁開度φを制御する。このように、従来技術では、制御量（例えば、給気温度）の偏差に応じて制御弁２００の開度を制御していた。
【００３５】
本発明では、流量制御を導入するため、制御弁２００に流量計測機能を加えるか、あるいは制御弁２００の管路に流量計を設けることによって制御弁２００を通過する冷温水の流量を計測し、制御量偏差値（例えば、給気温度偏差値）に応じて流量設定値ＱSPを算出し、流量計測値Ｑと流量設定値ＱSPとの偏差ΔＱに応じて制御弁２００の開度を制御する。
【００３６】
図２は流量制御を加えた制御弁開度制御系の構成を示すブロック図である。制御弁２００の流量計測機能部２０３（または管路に設けられた流量計）は、制御弁２００を通過する冷温水の流量を計測する。流量制御演算部２０４は、給気温度計測値ｔと給気温度設定値ｔSPとが一致するように（すなわち、給気温度偏差Δｔが０になるように）流量設定値ＱSPを算出する。
【００３７】
流量偏差算出部２０５は、流量計測値Ｑと流量設定値ＱSPとの偏差ΔＱ＝ＱSP−Ｑを算出する。弁開度制御演算部２０６は、流量計測値Ｑと流量設定値ＱSPとが一致するように（すなわち、流量偏差ΔＱが０になるように）制御弁開度φを制御する。
【００３８】
（Ｃ）各制御弁の開度制御系に加えた流量制御の流量設定値を合計し、冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値Ｐ0を算出する。
従来技術のポンプ回転数制御はフィードバック制御のみのため、冷温水システムの負荷が大きく変化すると、ポンプ回転数制御の追従性が不十分であった。
【００３９】
そこで、本発明では、複数の空調機に対応して設けられている各制御弁の流量設定値ＱSPを合計し、各制御弁の流量設定値ＱSPの合計に応じて冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値Ｐ0を算出し、この吐出静圧予測値Ｐ0を基に冷温水循環ポンプの回転数を制御するフィードフォワード制御を導入する。
冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値Ｐ0の算出には色々な方法があるが、例として冷温水循環ポンプの回転数特性による算出方法を挙げる。
【００４０】
【数１】
0005548052.tif 000002
【００４１】
式（１）において、Ｈは冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値、ＱSPは各制御弁の流量設定値、Ｑは各制御弁の流量計測値である。
【００４２】
（Ｄ）各制御弁の開度のうちの最大開度を検出し、冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰを算出する。
各制御弁開度φのうちの最大値を検出し、冷温水循環ポンプの揚程が適切かどうかによって、冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰを算出する。
【００４３】
一台の制御弁の開度φが不足開度（例えば、１００％）になった場合に、この不足開度と最大の制御弁開度との差Δφと、制御弁の流量係数もしくは制御弁の容量係数Ｃｖに基づいて、冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰを算出して、冷温水循環ポンプの吐出静圧を上げるか、あるいは予め決められた修正値ΔＰで冷温水循環ポンプの吐出静圧を上げる。
【００４４】
各制御弁開度φのうちの最大値が全開の状態（例えばφ＝９９％、あるいは９５％≦φ≦９９％の範囲）であれば、冷温水循環ポンプが余計な揚程を出していないことを示しているので、冷温水循環ポンプの吐出静圧を修正する必要はなく、吐出静圧修正値ΔＰ＝０にする。
【００４５】
各制御弁開度φのうちの最大値が全開でない場合は、全開値と最大の制御弁開度との差Δφと、制御弁の流量係数もしくは制御弁の容量係数Ｃｖに基づいて、冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰを算出して冷温水循環ポンプの吐出静圧を下げるか、あるいは予め決められた修正値ΔＰで冷温水循環ポンプの吐出静圧を下げる。
【００４６】
（Ｅ）各制御弁開度φの最大値を用いる代わりに、各空調機の熱出力状態Ｓを検出し、冷温水循環ポンプの揚程が適切かどうかによって、冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰを算出する。
【００４７】
一台の空調機の熱出力状態Ｓが不足している場合、冷温水循環ポンプの揚程が不足していることを示しているので、冷温水循環ポンプの吐出静圧を上げる必要がある。この場合、空調機の熱出力状態Ｓの不足度（例えば、給気温度偏差Δｔの許容値を超えた温度差）と比例する冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰを算出して冷温水循環ポンプの吐出静圧を上げるか、あるいは予め決められた修正値ΔＰで冷温水循環ポンプの吐出静圧を上げる。
【００４８】
各空調機の熱出力状態Ｓが適切であれば、冷温水循環ポンプが余計な揚程を出していないことを示しているので、冷温水循環ポンプの吐出静圧を修正する必要はなく、吐出静圧修正値ΔＰ＝０にする。
【００４９】
熱出力状態Ｓが不足または適切な空調機が一台もない状態で、熱出力状態Ｓが過剰な空調機がある場合、冷温水循環ポンプが余計な揚程を出していることを示しているので、冷温水循環ポンプの吐出静圧を下げる必要がある。この場合、空調機の熱出力状態Ｓの過剰度（例えば、給気温度偏差Δｔの許容値を超えた温度差）が最小である制御弁の過剰度と比例する冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰを算出して、冷温水循環ポンプの吐出静圧を下げるか、あるいは予め決められた修正値ΔＰで冷温水循環ポンプの吐出静圧を下げる。
【００５０】
（Ｆ）冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値Ｐ0と吐出静圧修正値ΔＰとを合算する。冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値Ｐ0と吐出静圧修正値ΔＰとを合算する方法も色々な方法があるが、最も簡易的なのは直ちに加（減）算する方法である。
【００５１】
一般的には、制御の安定性などを考量して、合算前に、冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値Ｐ0と吐出静圧修正値ΔＰとに数学処理を行うか、あるいは合算後に、冷温水循環ポンプの吐出静圧設定値ＨSPに数学処理（例えば上下限制限処理など）を行うことになる。
【００５２】
合算する前に、冷温水循環ポンプの吐出静圧予測値Ｐ0に数学処理（移動平均フィルタ処理、上下限制限処理、前回の吐出静圧予測値との加重和処理など）を行ってもよい。
また、合算する前に、冷温水循環ポンプの吐出静圧修正値ΔＰに数学処理（例えば上下限制限処理など）を行ってもよい。
【００５３】
（Ｇ）冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとの偏差ΔＨに応じて冷温水循環ポンプの回転数ｎを制御する。
冷温水循環ポンプの回転数ｎは、従来技術のとおり、冷温水循環ポンプの吐出静圧計測値Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとの偏差ΔＨに応じて制御する。
【００５４】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図３は本発明の実施の形態に係る冷温水循環ポンプの回転数制御システムを含む空調システムの構成を示すブロック図である。空調システムは、空調機１−１〜１−５と、冷温水循環ポンプ２と、制御弁３−１〜３−５と、コントローラ４−１〜４−５，５と、温度センサ６−１〜６−５と、圧力センサ７と、回転数制御装置８と、往水管路９と、還水管路１０と、ヘッダ１１〜１４とから構成される。図１の例では、空調機１−１〜１−５としてＡＨＵを用いる場合を記載しているが、空調機１−１〜１−５としてＦＣＵを用いてもよい。
【００５５】
冷温水循環ポンプ２によって圧力が加えられた冷温水は、ヘッダ１４より送出され、往水管路９を通って空調機１−１〜１−５に供給される。そして、冷温水は、空調機１−１〜１−５において熱交換され、制御弁３−１〜３−５、還水管路１０、ヘッダ１１〜１３を介して冷温水循環ポンプ２に戻され、再び冷温水循環ポンプ２によって圧送される。冷温水は、以上のような経路を循環する。
【００５６】
各空調機１−１〜１−５において生成される給気（冷風または温風）は、それぞれ対応する被制御エリアへ供給される。各温度センサ６−１〜６−５は、それぞれ空調機１−１〜１−５から被制御エリアへ供給される給気の温度ｔを計測する。
各コントローラ４−１〜４−５は、それぞれ対応する制御弁３−１〜３−５の開度を制御することにより、空調機１−１〜１−５を通過する冷温水の量を制御し、空調機１−１〜１−５の負荷制御を行う。
【００５７】
圧力センサ７は、冷温水循環ポンプ２を通過した後の冷温水の圧力から、冷温水循環ポンプ２を通過する前の冷温水の圧力を減算することにより、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧Ｈを計測する。
コントローラ５は、回転数制御装置８を通じて冷温水循環ポンプ２の回転数を制御する。
【００５８】
図４は、本実施の形態の冷温水循環ポンプの回転数制御系の構成を示すブロック図である。なお、図４では、制御弁３（３−１〜３−５）とコントローラ４（４−１〜４−５）とをそれぞれ１台だけ記載している。吐出静圧予測値算出部２０７は、各制御弁３−１〜３−５の流量設定値ＱSPと流量計測値Ｑと冷温水循環ポンプ２の吐出静圧計測値Ｈとから冷温水循環ポンプ２の吐出静圧予測値Ｐ0を算出する。
【００５９】
吐出静圧修正値算出部２０８は、各制御弁３−１〜３−５の流量設定値ＱSPと流量計測値Ｑと各制御弁３−１〜３−５の開度φと各空調機１−１〜１−５の熱出力状態のうち少なくとも１つに基づいて冷温水循環ポンプ２の吐出静圧修正値ΔＰを算出する。吐出静圧設定値算出部２０９は、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧予測値Ｐ0と吐出静圧修正値ΔＰとを合算して、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧設定値ＨSPを算出する。吐出静圧偏差算出部２１０は、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧計測値Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとの偏差ΔＨを算出する。
【００６０】
回転数制御演算部２１１は、吐出静圧計測値Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、吐出静圧偏差ΔＨが０になるように）冷温水循環ポンプ２の回転数ｎを算出する。回転数制御装置８は、冷温水循環ポンプ２の回転数がｎになるように制御する。以上の構成のうち、吐出静圧予測値算出部２０７と吐出静圧修正値算出部２０８と吐出静圧設定値算出部２０９と吐出静圧偏差算出部２１０と回転数制御演算部２１１とは、コントローラ５の内部に設けられる。以下、本実施の形態の動作についてより詳細に説明する。
【００６１】
［要求流量と制御弁開度］
各コントローラ４−１〜４−５は、それぞれ温度センサ６−１〜６−５が計測した給気温度ｔに基づいて、制御弁３−１〜３−５を通る冷温水流量の変化量を算出し、流量設定値ＱSPを示す要求流量信号を制御弁３−１〜３−５に送信する。
【００６２】
各コントローラ４−１〜４−５は、図２に示した給気温度偏差算出部２０１と流量制御演算部２０４とを内部に有する。給気温度偏差算出部２０１は、給気温度計測値ｔと所定の給気温度設定値ｔSPとの偏差Δｔ＝ｔ−ｔSPを算出する。流量制御演算部２０４は、給気温度計測値ｔと給気温度設定値ｔSPとが一致するように（すなわち、給気温度偏差Δｔが０になるように）流量設定値ＱSPを算出する。このような演算がコントローラ４−１〜４−５毎に行われる。
【００６３】
次に、流量計測制御機能付の制御弁３−１〜３−５は、それぞれコントローラ４−１〜４−５からの要求流量信号を受信し、自身が計測した流量Ｑと流量設定値ＱSPとを比較し、流量計測値Ｑと流量設定値ＱSPとの偏差ΔＱを算出する。続いて、制御弁３−１〜３−５は、ある制御演算ロジック（例えば、比例積分制御演算、通称ＰＩ制御演算）に基づき、自身の開度を制御する。
【００６４】
各制御弁３−１〜３−５は、図２に示した流量計測機能部２０３と流量偏差算出部２０５と弁開度制御演算部２０６とを有する。流量偏差算出部２０５は、流量計測機能部２０３が計測した流量計測値Ｑとコントローラ４−１〜４−５から送信された要求流量信号が示す流量設定値ＱSPとの偏差ΔＱ＝ＱSP−Ｑを算出する。弁開度制御演算部２０６は、流量計測値Ｑと流量設定値ＱSPとが一致するように（すなわち、流量偏差ΔＱが０になるように）制御弁開度φを制御する。このような弁開度制御が制御弁３−１〜３−５毎に行われる。
【００６５】
こうして、制御弁３−１〜３−５の制御動作に従って、空調機１−１〜１−５を通過する冷温水の量が調整され、空調機１−１〜１−５の負荷が制御される。なお、流量計測機能部２０３の代わりに、制御弁３−１〜３−５の直後の各往水管路１０にそれぞれ流量計を設けて流量を計測するようにしてもよい。
【００６６】
［フィードフォワード制御］
一方、冷温水循環ポンプ２を制御するコントローラ５は、空調機１−１〜１−５を制御するコントローラ４−１〜４−５から送られてきた要求流量信号と制御弁開度信号と、各制御弁３−１〜３−５からコントローラ４−１〜４−５を通じて送られてきた流量計測値と、圧力センサ７から送られてきた冷温水循環ポンプ２の吐出静圧計測値Ｈとに基づき、冷温水循環ポンプ２の回転数制御を行う。
【００６７】
コントローラ５の吐出静圧予測値算出部２０７は、各コントローラ４−１〜４−５から送信された要求流量信号が示す各制御弁３−１〜３−５の流量設定値ＱSPを合計すると共に、各制御弁３−１〜３−５で計測された流量計測値Ｑを合計し、ポンプ回転数のフィードフォワード制御のために、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧予測値Ｐ0を算出する。冷温水循環ポンプ２の吐出静圧予測値Ｐ0は、冷温水循環ポンプ２の回転数特性により式（１）のように算出できる。このフィードフォワード制御は、本実施の形態が従来技術と異なる最大の特徴である。
【００６８】
［フィードバック制御（ポンプ揚程上げ）］
熱出力状態Ｓが不足している空調機１があると、その空調機１を制御するコントローラ４が当該空調機１の熱出力状態Ｓが不足しないように制御し、新たな冷温水流量設定値ＱSPを出力することになる。なお、空調機１の熱出力状態Ｓが不足している状態とは、例えば暖房モードであれば給気温度偏差Δｔが許容値より低い状態（例えばΔｔ≦−１℃）であり、冷房モードであれば給気温度偏差Δｔが許容値より高い状態（例えばΔｔ≧＋１℃）である。
【００６９】
新たな冷温水流量設定値ＱSPと冷温水流量計測値Ｑとの差は、冷温水流量の増量ΔＱになる。
ΔＱ＝ＱSP−Ｑ                                                  ・・・（２）
【００７０】
制御弁３の流量圧力損失である、制御弁前後の静圧差Ｐは、式（３）により計算することができる。
Ｐ＝Ｋ0・Ｑ2                                                    ・・・（３）
式（３）において、Ｋ0は制御弁全開時の抵抗係数である。
【００７１】
式（３）により、冷温水流量の変更による制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉを算出することができる。
ΔＰｉ＝Ｋ0・（ΔＱ2＋ΔＱ・Ｑ）                                ・・・（４）
【００７２】
制御弁全開時の抵抗係数Ｋ0は、制御弁の容量係数Ｃｖに基づき次式のように算出することができる。
【００７３】
【数２】
0005548052.tif 000003
【００７４】
式（５）において、γは冷温水の比重で、一般的に、水ではγ＝１である。また、制御弁の容量係数Ｃｖは、一般に制御弁メーカのカタログに明記されている。式（５）を用いる場合、制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉの単位はｋＰａで、流量計測値Ｑの単位はＬ／ｍｉｎである。
式（４）を使わずに、伝統的な比例積分（ＰＩ）演算により、制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉを式（６）または式（７）のように算出することもできる。
【００７５】
【数３】
0005548052.tif 000004
【００７６】
【数４】
0005548052.tif 000005
【００７７】
式（６）、式（７）において、ＫｐはＰＩ制御の比例ゲイン、ＴｉはＰＩ制御の積分時間である。ΔＳは次式に示すように空調機１の熱出力状態値Ｓと所定の熱出力状態設定値ＳSPとの差である。
ΔＳ＝Ｓ−ＳSP                                                  ・・・（８）
空調機１の熱出力状態値Ｓは、次式のように算出することができる。
【００７８】
【数５】
0005548052.tif 000006
【００７９】
ａ，ｂは重み係数であり、例えばａ＝０．９９、ｂ＝０．０１。φは当該空調機１に対応する制御弁開度、φmaxは各制御弁開度の最大値、Δｔは当該空調機１に対応する給気温度偏差、Δｔmaxは各給気温度偏差Δｔの最大許容値である。
場合によっては、式（４）と式（６）の組み合わせ、あるいは式（４）と式（７）の組み合わせとするハイブリッド法で、制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉを算出することもできる。
【００８０】
コントローラ５の吐出静圧修正値算出部２０８は、熱出力状態Ｓが不足している空調機１について、制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉをそれぞれ算出し、これらの値ΔＰｉのうちの最大値を冷温水循環ポンプ２の吐出静圧修正値ΔＰとする。すなわち、吐出静圧修正値ΔＰは、次式のようになる。
ΔＰ＝ｍａｘ（ΔＰ1，ΔＰ2，・・・，ΔＰk）                   ・・・（１０）
ここで、ｋは熱出力状態Ｓが不足している空調機１の数である。
【００８１】
［フィードバック制御（ポンプ揚程下げ）］
熱出力状態Ｓが不足または適切な空調機１が一台もない状態で、熱出力状態Ｓが過剰な空調機１がある場合、冷温水循環ポンプ２が余計な揚程を出していることを示しているので、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧を下げる必要がある。なお、空調機１の熱出力状態Ｓが過剰な状態とは、例えば暖房モードであれば給気温度偏差Δｔが許容値より高い状態（例えばΔｔ≧＋１℃）であり、冷房モードであれば給気温度偏差Δｔが許容値より低い状態（例えばΔｔ≦−１℃）である。
【００８２】
各制御弁３−１〜３−５の開度と流量計測値Ｑ（あるいは流量設定値ＱSP）により冷温水循環ポンプ２の吐出静圧修正値ΔＰを算出することもできる。
ΔＰ＝Ｋ・Ｑ2                                                 ・・・（１１）
【００８３】
この流量圧力計算式により、制御弁全開までの制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉを次式のように算出することができる。
ΔＰｉ＝（Ｋ−Ｋ0）・Ｑ2                                      ・・・（１２）
【００８４】
式（１２）において、Ｋは制御弁の抵抗係数であり、イコールパーセンテージ特性の制御弁では次式のように算出することができる。
Ｋ＝Ｋ0／Ｒ2(φ-1)                                             ・・・（１３）
【００８５】
制御弁全開時の抵抗係数Ｋ0は、制御弁の容量係数Ｃｖに基づき式（５）のように算出することができる。また、Ｒは制御弁の固有レンジアビリティで、制御可能な最大流量と最小流量との比であり、一般に制御弁メーカのカタログに明記されている。制御弁開度φは、０〜１（あるいは０％〜１００％）の値をとる。
【００８６】
式（１２）を使わずに、伝統的な比例積分（ＰＩ）演算により、制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉを式（１４）または式（１５）のように算出することもできる。
【００８７】
【数６】
0005548052.tif 000007
【００８８】
【数７】
0005548052.tif 000008
【００８９】
式（１４）、式（１５）において、ＫｐはＰＩ制御の比例ゲイン、ＴｉはＰＩ制御の積分時間である。Δφは制御弁開度φと制御弁開度設定値φSPとの差である。ここでの制御弁開度設定値φSPは、一般に制御弁の全開開度に設定されている。
Δφ＝φ−φSP                                                ・・・（１６）
ΔＳは空調機１の熱出力状態値Ｓと所定の熱出力状態設定値ＳSPとの差であり、式（８）のように算出することができる。
【００９０】
場合によっては、式（１２）と式（１４）の組み合わせ、あるいは式（１２）と式（１５）の組み合わせとするハイブリッド法で、制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉを算出することもできる。
【００９１】
コントローラ５の吐出静圧修正値算出部２０８は、各制御弁３−１〜３−５について制御弁前後の静圧差の変更値ΔＰｉをそれぞれ算出し、これらの値ΔＰｉのうちの最小値を冷温水循環ポンプ２の吐出静圧修正値ΔＰとする。すなわち、吐出静圧修正値ΔＰは、次式のようになる。
ΔＰ＝ｍｉｎ（ΔＰ1，ΔＰ2，・・・，ΔＰm）                   ・・・（１７）
ここで、ｍは制御弁の数である。
【００９２】
［フィードバック制御の制限］
フィードフォワード制御とフィードバック制御とを用いる冷温水循環ポンプ２の回転数制御では、フィードバック制御のための吐出静圧修正値ΔＰに大きさ制限を与える必要がある。
｜ΔＰ｜≦ＫL・Ｐ0                                            ・・・（１８）
【００９３】
コントローラ５の吐出静圧修正値算出部２０８は、式（１７）により冷温水循環ポンプ２の吐出静圧修正値ΔＰを算出した後、この吐出静圧修正値ΔＰの大きさを式（１８）に従って制限する。式（１８）において、ＫLはフィードバック制御の大きさ制限率で、例えばＫL＝０．１である。図５はこの冷温水循環ポンプ２の吐出静圧修正値ΔＰの大きさ制限を説明する図であり、５０は吐出静圧修正値ΔＰの上限、５１は吐出静圧修正値ΔＰの下限である。
【００９４】
［フィードフォワード制御とフィードバック制御の合成］
次に、吐出静圧設定値算出部２０９は、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧予測値Ｐ0と吐出静圧修正値ΔＰとを合算して、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧設定値ＨSPを次式のように算出する。
ＨSP＝Ｐ0＋ΔＰ                                               ・・・（１９）
あるいは、吐出静圧設定値算出部２０９は、次式のように冷温水循環ポンプ２の吐出静圧設定値ＨSPを算出してもよい。
ＨSP＝Ｐ0−ΔＰ                                               ・・・（２０）
【００９５】
コントローラ５の吐出静圧偏差算出部２１０は、冷温水循環ポンプ２の吐出静圧計測値Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとの偏差ΔＨを算出する。
ΔＨ＝Ｈ−ＨSP                                                ・・・（２１）
【００９６】
回転数制御演算部２１１は、吐出静圧計測値Ｈと吐出静圧設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、吐出静圧偏差ΔＨが０になるように）冷温水循環ポンプ２の回転数ｎを算出する。回転数制御装置８は、冷温水循環ポンプ２の回転数がｎになるように制御する。
【００９７】
特許文献１に開示された技術と本実施の形態との相違を表１に示す。
【００９８】
【表１】
0005548052.tif 000009
【００９９】
以上のような構成により、本実施の形態では、冷温水循環ポンプ２の回転数制御の安定性と追従性とを改善することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態のコントローラ４−１〜４−５，５の各々は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各コントローラのＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。同様に、各制御弁３−１〜３−５内の流量偏差算出部２０５と弁開度制御演算部２０６とは、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各制御弁３−１〜３−５のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、空調システムにおいて空調機に供給する冷温水を循環させる冷温水循環ポンプの回転数を制御する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１−１〜１−５…空調機、２…冷温水循環ポンプ、３−１〜３−５…制御弁、４−１〜４−５，５…コントローラ、６−１〜６−５…温度センサ、７…圧力センサ、８…回転数制御装置、９…往水管路、１０…還水管路、１１〜１４…ヘッダ、２０１…給気温度偏差算出部、２０３…流量計測機能部、２０４…流量制御演算部、２０３…流量計測機能部、２０５…流量偏差算出部、２０６…弁開度制御演算部、２０７…吐出静圧予測値算出部、２０８…吐出静圧修正値算出部、２０９…吐出静圧設定値算出部、２１０…吐出静圧偏差算出部、２１１…回転数制御演算部。
【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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