(57)【要約】【課題】冷温水循環ポンプの回転数制御の安定性と追従性を改善し、且つ適用範囲の広いシステムを実現する。【解決手段】空調システムは、空調機１−１〜１−５、冷温水循環ポンプ２、制御弁３−１〜３−５を備える。制御弁３−１〜３−５は、流量計測機能付きの制御弁または流量計測機能が付いていない制御弁である。コントローラ５は、総流量計１５によって計測された総流量計測値と流量計測機能付きの制御弁３で計測された流量計測値の合計値とから流量計測機能が付いていない制御弁３の流量の合計値を算出し、流量計測値の合計値と流量計測機能付きの制御弁３の流量の増量の合計値と流量計測機能が付いていない制御弁３の流量の合計値と総流量計測値と冷温水循環ポンプ２の揚程計測値とから冷温水循環ポンプ２の揚程予測値を算出することにより、冷温水循環ポンプ２の回転数を制御する。【選択図】  図１
2014066389.tif 000002
【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、または前記複数の空調機から給気が供給される複数の被制御エリアの室内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揚程を計測する圧力センサと、
還水管路を通過する冷温水の流量を計測する総流量計と、
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、
前記複数の制御弁には、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の制御弁と、流量計測機能が付いていない制御弁とが含まれ、
前記流量計測機能付きの制御弁に対応する前記弁開度制御手段は、
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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内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制御弁の開度を制御する第１の弁開度制御演算手段とを有し、
前記流量計測機能が付いていない制御弁に対応する前記弁開度制御手段は、
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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内温度設定値とが一致するように制御弁の開度を制御する第２の弁開度制御演算手段を有し、
前記回転数制御手段は、
前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値とから前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値を算出し、前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値と前記流量計測機能付きの各制御弁の流量の増量の合計値と前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値と前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記冷温水循環ポンプの揚程計測値とから前記冷温水循環ポンプの揚程予測値を算出する揚程予測値算出手段と、
前記揚程予測値から前記冷温水循環ポンプの揚程設定値を算出する揚程設定値算出手段と、
前記揚程計測値と前記揚程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、
前記回転数制御手段は、
さらに、全ての制御弁または前記流量計測機能が付いていない制御弁の制御弁開度の中から最大の制御弁開度を選出し、予め規定された全開開度と最大の制御弁開度との差に基づいてフィードバック制御強さを決めるフィードバック制御強さ決定手段と、
前記フィードバック制御強さに基づいて前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を決定する揚程修正値決定手段と、
前記複数の制御弁のうちいずれか１つの制御弁の容量係数に基づいて、前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を補正する揚程修正値補正手段とを有し、
前記揚程設定値算出手段は、前記揚程予測値と前記揚程修正値補正手段が補正した揚程修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの揚程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３】
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、または前記複数の空調機から給気が供給される複数の被制御エリアの室内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揚程を計測する圧力センサと、還水管路を通過する冷温水の流量を計測する総流量計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、
前記複数の制御弁には、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の制御弁と、流量計測機能が付いていない制御弁とが含まれ、
前記流量計測機能付きの制御弁に対応する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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内温度設定値とが一致するように流量設定値を前記流量計測機能付きの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前記流量計測機能付きの制御弁毎にその開度を制御する第１の弁開度制御演算ステップとからなり、
前記流量計測機能が付いていない制御弁に対応する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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内温度設定値とが一致するように前記流量計測機能が付いていない制御弁毎にその開度を制御する第２の弁開度制御演算ステップからなり、
前記回転数制御ステップは、
前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値とから前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値を算出し、前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値と前記流量計測機能付きの各制御弁の流量の増量の合計値と前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値と前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記冷温水循環ポンプの揚程計測値とから前記冷温水循環ポンプの揚程予測値を算出する揚程予測値算出ステップと、
前記揚程予測値から前記冷温水循環ポンプの揚程設定値を算出する揚程設定値算出ステップと、
前記揚程計測値と前記揚程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からな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。
【請求項４】
請求項３記載の冷温水循環ポンプの回転数制御方法において、
前記回転数制御ステップは、
さらに、全ての制御弁または前記流量計測機能が付いていない制御弁の制御弁開度の中から最大の制御弁開度を選出し、予め規定された全開開度と最大の制御弁開度との差に基づいてフィードバック制御強さを決めるフィードバック制御強さ決定ステップと、
前記フィードバック制御強さに基づいて前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を決定する揚程修正値決定ステップと、
前記複数の制御弁のうちいずれか１つの制御弁の容量係数に基づいて、前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を補正する揚程修正値補正ステップとを有し、
前記揚程設定値算出ステップは、前記揚程予測値と前記揚程修正値補正ステップで補正した揚程修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの揚程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、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７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Δφ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の揚程の設定値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の揚程Ｈを算出する。
【０００６】
揚程偏差算出部１０７は、冷温水循環ポンプ１００の揚程Ｈと揚程設定値ＨSPとの偏差ΔＨを算出する。制御演算部１０８は、揚程Ｈと揚程設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、揚程偏差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７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の揚程設定値ＨSPを制御していた。
【０００８】
上記のシステムの改良版として、発明者は、制御弁に流量測定機能を付け、制御弁開度φと流量Ｑspで冷温水循環ポンプの回転数ｎを制御する構成を提案した（特許文献２参照）。図８は特許文献２に開示された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。なお、図８では、制御弁３とコントローラ４とをそれぞれ１台だけ記載しているが、制御弁３とコントローラ４とは空調機毎に設けられる。
【０００９】
揚程予測値算出部２０７は、制御弁３の流量設定値ＱSPと流量計測値Ｑと冷温水循環ポンプ２の揚程計測値Ｈとから冷温水循環ポンプ２の揚程予測値Ｐ0を算出する。揚程修正値算出部２０８は、制御弁３の流量設定値ＱSPと流量計測値Ｑと制御弁３の開度φと図示しない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２の揚程修正値ΔＰを算出する。揚程設定値算出部２０９は、冷温水循環ポンプ２の揚程予測値Ｐ0と揚程修正値ΔＰとを合算して、冷温水循環ポンプ２の揚程設定値ＨSPを算出する。揚程偏差算出部２１０は、冷温水循環ポンプ２の揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとの偏差ΔＨを算出する。回転数制御演算部２１１は、揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、揚程偏差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。
【００１０】
［要求流量と制御弁開度］
コントローラ４は、図示しない温度センサが計測した給気温度ｔに基づいて、制御弁３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に送信する。具体的には、コントローラ４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を算出し、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。
【００１１】
流量計測制御機能付の制御弁３は、コントローラ４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。具体的には、制御弁３は、流量計測値Ｑとコントローラ４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を算出し、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。こうして、制御弁３の制御動作に従って、空調機を通過する冷温水の量が調整され、空調機の負荷が制御される。
【００１２】
［フィードフォワード制御］
一方、揚程予測値算出部２０７は、コントローラ４から送信された要求流量信号が示す各制御弁３の流量設定値ＱSPを合計すると共に、各制御弁３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の揚程予測値Ｐ0を算出する。冷温水循環ポンプ２の揚程予測値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。式（１）において、Ｈは冷温水循環ポンプ２の揚程計測値である。
【００１３】
【数１】
2014066389.tif 000003
【００１４】
［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があると、その空調機を制御するコントローラ４が当該空調機の熱出力状態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。空調機の熱出力状態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。
【００１５】
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）
【００１６】
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。
【００１７】
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）
【００１８】
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。
【００１９】
【数２】
2014066389.tif 000004
【００２０】
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。空調機の熱出力状態値Ｓは、次式のように算出することができる。
【００２１】
【数３】
2014066389.tif 000005
【００２２】
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。
揚程修正値算出部２０８は、熱出力状態Ｓが不足している空調機について、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の揚程修正値ΔＰとする。すなわち、揚程修正値ΔＰは、次式のようになる。
ΔＰ＝ｍａｘ（ΔＰ1，ΔＰ2，・・・，ΔＰk）                     ・・・（７）
ここで、ｋは熱出力状態Ｓが不足している空調機の数である。
【００２３】
［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の揚程を下げる必要がある。空調機の熱出力状態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。
【００２４】
制御弁３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の揚程修正値ΔＰを算出することもできる。
ΔＰ＝Ｋ・Ｑ2                                                   ・・・（８）
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                                        ・・・（９）
【００２５】
式（９）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)                                             ・・・（１０）
【００２６】
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。
【００２７】
揚程修正値算出部２０８は、制御弁３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の揚程修正値ΔＰとする。すなわち、揚程修正値ΔＰは、次式のようになる。
ΔＰ＝ｍｉｎ（ΔＰ1，ΔＰ2，・・・，ΔＰm）                   ・・・（１１）
ここで、ｍは制御弁の数である。
【００２８】
［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揚程修正値ΔＰに大きさ制限を与える必要がある。
｜ΔＰ｜≦ＫL・Ｐ0                                            ・・・（１２）
揚程修正値算出部２０８は、式（１１）により冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰを算出した後、この揚程修正値ΔＰの大きさを式（１２）に従って制限する。式（１２）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。
【００２９】
［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、揚程設定値算出部２０９は、冷温水循環ポンプ２の揚程予測値Ｐ0と揚程修正値ΔＰとから、冷温水循環ポンプ２の揚程設定値ＨSPを次式のように算出する。
ＨSP＝Ｐ0−ΔＰ                                               ・・・（１３）
【００３０】
揚程偏差算出部２１０は、冷温水循環ポンプ２の揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとの偏差ΔＨを算出する。
ΔＨ＝Ｈ−ＨSP                                                ・・・（１４）
【００３１】
回転数制御演算部２１１は、揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、揚程偏差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。以上のような構成により、特許文献２に開示され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２の回転数制御のハンチングを抑えながら、回転数制御の追従性を大きく改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特許第４２１３５０２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
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、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。
【００３４】
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、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、冷温水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。
【００３５】
これに対して、図８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、ポンプ回転数制御の追従性も改善することができるが、制御弁に流量計測機能を設けなければならないという問題点があった。また、図８に示した冷温水循環ポンプの回転数制御システムでは、制御弁の流量特性が明らかでないと適用することができないという問題点があった。
【００３６】
したがって、図８に示した冷温水循環ポンプの回転数制御システムでは、適用範囲が限られるという問題点があった。例えばＦＣＵの制御用のような小型の制御弁では、流量計測機能は装備されておらず、また流量特性も明らかにされていないため、図８に示したような回転数制御システムを適用することは困難である。
【００３７】
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、且つ適用範囲の広い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】
【００３８】
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、または前記複数の空調機から給気が供給される複数の被制御エリアの室内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揚程を計測する圧力センサと、還水管路を通過する冷温水の流量を計測する総流量計と、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、前記複数の制御弁には、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の制御弁と、流量計測機能が付いていない制御弁とが含まれ、前記流量計測機能付きの制御弁に対応する前記弁開度制御手段は、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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内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制御弁の開度を制御する第１の弁開度制御演算手段とを有し、前記流量計測機能が付いていない制御弁に対応する前記弁開度制御手段は、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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内温度設定値とが一致するように制御弁の開度を制御する第２の弁開度制御演算手段を有し、前記回転数制御手段は、前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値とから前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値を算出し、前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値と前記流量計測機能付きの各制御弁の流量の増量の合計値と前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値と前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記冷温水循環ポンプの揚程計測値とから前記冷温水循環ポンプの揚程予測値を算出する揚程予測値算出手段と、前記揚程予測値から前記冷温水循環ポンプの揚程設定値を算出する揚程設定値算出手段と、前記揚程計測値と前記揚程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することを特徴とするものである。
【００３９】
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、全ての制御弁または前記流量計測機能が付いていない制御弁の制御弁開度の中から最大の制御弁開度を選出し、予め規定された全開開度と最大の制御弁開度との差に基づいてフィードバック制御強さを決めるフィードバック制御強さ決定手段と、前記フィードバック制御強さに基づいて前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を決定する揚程修正値決定手段と、前記複数の制御弁のうちいずれか１つの制御弁の容量係数に基づいて、前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を補正する揚程修正値補正手段とを有し、前記揚程設定値算出手段は、前記揚程予測値と前記揚程修正値補正手段が補正した揚程修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの揚程設定値を算出することを特徴とするものである。
【００４０】
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、または前記複数の空調機から給気が供給される複数の被制御エリアの室内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揚程を計測する圧力センサと、還水管路を通過する冷温水の流量を計測する総流量計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、前記複数の制御弁には、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の制御弁と、流量計測機能が付いていない制御弁とが含まれ、前記流量計測機能付きの制御弁に対応する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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内温度設定値とが一致するように流量設定値を前記流量計測機能付きの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前記流量計測機能付きの制御弁毎にその開度を制御する第１の弁開度制御演算ステップとからなり、前記流量計測機能が付いていない制御弁に対応する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、または対応する温度センサが計測した室内温度と所定の室内温度設定値とが一致するように前記流量計測機能が付いていない制御弁毎にその開度を制御する第２の弁開度制御演算ステップからなり、前記回転数制御ステップは、前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値とから前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値を算出し、前記流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値と前記流量計測機能付きの各制御弁の流量の増量の合計値と前記流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値と前記総流量計によって計測された総流量計測値と前記冷温水循環ポンプの揚程計測値とから前記冷温水循環ポンプの揚程予測値を算出する揚程予測値算出ステップと、前記揚程予測値から前記冷温水循環ポンプの揚程設定値を算出する揚程設定値算出ステップと、前記揚程計測値と前記揚程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からなることを特徴とするものである。
【００４１】
また、本発明の冷温水循環ポンプの回転数制御方法の１構成例において、前記回転数制御ステップは、さらに、全ての制御弁または前記流量計測機能が付いていない制御弁の制御弁開度の中から最大の制御弁開度を選出し、予め規定された全開開度と最大の制御弁開度との差に基づいてフィードバック制御強さを決めるフィードバック制御強さ決定ステップと、前記フィードバック制御強さに基づいて前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を決定する揚程修正値決定ステップと、前記複数の制御弁のうちいずれか１つの制御弁の容量係数に基づいて、前記冷温水循環ポンプの揚程修正値を補正する揚程修正値補正ステップとを有し、前記揚程設定値算出ステップは、前記揚程予測値と前記揚程修正値補正ステップで補正した揚程修正値とを合算して前記冷温水循環ポンプの揚程設定値を算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、回転数制御手段に、揚程予測値算出手段と揚程設定値算出手段と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。さらに、本発明では、冷温水循環ポンプの揚程予測値を算出する際に、総流量計によって計測された総流量計測値と流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値とから流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値を算出し、流量計測機能付きの各制御弁で計測された流量計測値の合計値と流量計測機能付きの各制御弁の流量の増量の合計値と流量計測機能が付いていない各制御弁の流量の合計値と総流量計によって計測された総流量計測値と冷温水循環ポンプの揚程計測値とから冷温水循環ポンプの揚程予測値を算出するようにしたので、流量計測機能付きの制御弁と流量計測機能が付いていない制御弁とが混在している空調システムであっても、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、従来と比べて適用範囲を広げることができる。
【００４３】
また、本発明では、回転数制御手段に、フィードバック制御強さ決定手段と揚程修正値決定手段と揚程修正値補正手段とを設けることにより、冷温水循環ポンプの揚程修正値を補正することができ、冷温水循環ポンプの揚程設定値を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】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２】流量計測機能が付いていない制御弁の開度制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】流量計測機能付きの制御弁の開度制御系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】制御弁開度差とフィードバック制御強さとの関係の１例を示す図である。
【図６】冷温水循環ポンプの揚程修正値の算出方法を説明する図である。
【図７】従来の冷温水循環ポンプの回転数制御システムの構成を示すブロック図である。
【図８】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】
【００４５】
［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）〜（Ｅ）の構成を導入する。
【００４６】
（Ａ）制御弁開度の制御のために、欠損フィードフォワード制御量を導入する。制御弁流量の増量ΔＱに応じて行なうフィードフォワード制御において、流量計測機能の付いていない制御弁については制御弁流量の増量ΔＱが欠損するので、該当のフィードフォワード制御量を欠損にする解決手段を導入する。具体的には、流量計測機能の付いていない制御弁の流量の増量ΔＱをゼロにする。
【００４７】
（Ｂ）算出流量を導入する。流量計測機能の付いていない制御弁については、制御弁の流量を、総流量計によって計測したシステム流量計測値と流量計測機能付きの制御弁の流量計測値との差によって算出する。
ΣＱnm＝Ｑtotal−ΣＱmd                                       ・・・（１５）
式（１５）において、ΣＱnmは流量計測機能の付いていない制御弁の流量の合計値、Ｑtotalは総流量計によって計測したシステム流量計測値、ΣＱmdは流量計測機能付きの制御弁によって計測した流量計測値の合計値である。
【００４８】
（Ｃ）冷温水循環ポンプの揚程予測値Ｐ0を欠損フィードフォワード制御量で算出する。
【００４９】
【数４】
2014066389.tif 000006
【００５０】
式（１６）において、Ｈは冷温水循環ポンプの揚程計測値、ΣΔＱは流量計測機能付きの制御弁の流量の増量の合計値である。
【００５１】
（Ｄ）フィードバック制御強さを導入する。流量計測機能が付いていない、または制御弁流量特性が明確にされていない制御弁では、冷温水循環ポンプの回転数を上昇または下降させる修正を必要とする揚合、弁開度と最大開度との差によって冷温水循環ポンプの回転数またはポンプ揚程の修正値を設定する。
具体的には、流量計測機能が付いていない制御弁または全ての制御弁から、制御弁開度φを取得して、次式のようにこれらの制御弁開度φの中から最大開度である制御弁開度φmaxを選出する。
φmax＝ｍａｘ（φ1，φ2，φ3，・・・・）                        ・・・（１７）
【００５２】
そして、予め規定された制御弁の全開開度φfullと最大開度φmaxとの差Δφを算出する。
Δφ＝φfull−φmax                                           ・・・（１８）
ここで、全開開度φfullはある具体的な開度値、例えばφfull＝９５％と設定することもできるし、ある範囲、例えばφfull＝９０〜９５％というように設定することも可能である。
【００５３】
制御弁の全開開度φfullと最大開度φmaxとの差Δφによって、フィードバック制御強さＰowerを決める。
Ｐower＝ｆ1（Δφ）                                           ・・・（１９）
式（１９）において、ｆ1は予め規定された関数である。
【００５４】
そして、フィードバック制御強さＰowerによって、冷温水循環ポンプの回転数または冷温水循環ポンプの揚程修正値ΔＰstandardを設定する。
ΔＰstandard＝ｆ2（Ｐower）                                   ・・・（２０）
式（２０）において、ｆ2は予め規定された関数である。
【００５５】
（Ｅ）重み係数を導入する。流量計測機能が付いていない、または制御弁流量特性が明確にされていない制御弁では、制御弁の容量係数（Ｃｖ値）が異なるので、同じΔφに対して、制御弁容量係数の異なりによって、異なる冷温水循環ポンプの回転数または冷温水循環ポンプの揚程修正値を設定することは効果的である。
【００５６】
制御弁ごとにフィードバック制御強さによって冷温水循環ポンプの回転数または冷温水循環ポンプの揚程修正値を設定するテーブルを持つことは非効率なため、標準のテーブルに対して、重み係数を掛けて、異なる容量係数の制御弁に異なる冷温水循環ポンプの回転数または揚程修正値を設定する。具体的には、標準のテーブルに予め記録された標準の制御弁の容量係数Ｃｖstandardを分母にして、ある制御弁の容量係数Ｃｖを分子にして得られた比率Ｗを、制御対象の制御弁の重み係数にする。
Ｗ＝Ｃｖ／Ｃｖstandard                                        ・・・（２１）
【００５７】
フィードバック制御強さＰowerによって得られた冷温水循環ポンプの回転数または冷温水循環ポンプの揚程修正値ΔＰstandardに重み係数Ｗを掛けて、制御対象の冷温水循環ポンプの回転数または冷温水循環ポンプの揚程修正値ΔＰを設定する。
ΔＰ＝Ｗ・ΔＰstandard                                        ・・・（２２）
【００５８】
［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１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、総流量計１５とから構成される。図１の例では、空調機１−１〜１−３としてＡＨＵを用い、空調機１−４，１−５としてＦＣＵを用いる場合を記載している。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
圧力センサ７は、冷温水循環ポンプ２の吐出圧力から、冷温水循環ポンプ２の吸込圧力を減算することにより、冷温水循環ポンプ２の揚程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。総流量計１５は、還水管路１０を通過する冷温水の流量を計測する。
【００６２】
本実施の形態では、制御弁３−１〜３−５の中に、流量計測機能付きの制御弁と流量計測機能が付いていない制御弁とが混在している。図２は、流量計測機能が付いていない制御弁の開度制御系の構成を示すブロック図である。図２に示した構成において、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、流量計測機能が付いていない制御弁３では、給気温度の偏差に応じて制御弁３の開度が制御される。図２の２１６は熱交換器である。
【００６３】
図３は、流量計測機能付きの制御弁の開度制御系の構成を示すブロック図である。制御弁３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３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。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。
【００６４】
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。揚程予測値算出部２１２は、流量計測機能付きの各制御弁３の流量設定値ＱSPと流量計測機能付きの各制御弁３によって計測された流量計測値Ｑと冷温水循環ポンプ２の揚程計測値Ｈと総流量計１５によって計測された流量計測値Ｑtotalとから冷温水循環ポンプ２の揚程予測値Ｐ0を算出する。
【００６５】
フィードバック制御強さ算出部２１３は、制御弁の全開開度φfullと最大開度φmaxとの差Δφに基づいてフィードバック制御強さＰowerを算出する。揚程修正値算出部２１４は、フィードバック制御強さＰowerに基づいて冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardを算出する。揚程修正値補正部２１５は、揚程修正値算出部２１４が算出した冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardに、制御対象の制御弁３に対応する重み係数Ｗを掛けて、冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰを算出する。
【００６６】
揚程設定値算出部２０９は、冷温水循環ポンプ２の揚程予測値Ｐ0と揚程修正値ΔＰとを合算して、冷温水循環ポンプ２の揚程設定値ＨSPを算出する。揚程偏差算出部２１０は、冷温水循環ポンプ２の揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとの偏差ΔＨを算出する。
【００６７】
回転数制御演算部２１１は、揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、揚程偏差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、揚程設定値算出部２０９と揚程偏差算出部２１０と回転数制御演算部２１１と揚程予測値算出部２１２とフィードバック制御強さ算出部２１３と揚程修正値算出部２１４と揚程修正値補正部２１５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。
【００６８】
［要求流量と制御弁開度］
コントローラ４−１〜４−５のうち、流量計測機能が付いていない制御弁３を制御するコントローラ４は、図２に示した温度偏差算出部２０１と弁開度制御演算部２０２とを内部に有する。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。このような演算が、流量計測機能が付いていない制御弁３に対応するコントローラ４毎に行われる。
【００６９】
一方、コントローラ４−１〜４−５のうち、流量計測機能付きの制御弁３を制御するコントローラ４は、図３に示した温度偏差算出部２０１と流量制御演算部２０４とを内部に有する。上記のとおり、温度偏差算出部２０１は、偏差Δｔ＝ｔ−ｔSPを算出し、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を算出し、この流量設定値ＱSPを示す要求流量信号を対応する制御弁３に送信する。このような演算が、流量計測機能付きの制御弁３に対応するコントローラ４毎に行われる。
【００７０】
制御弁３−１〜３−５のうち、流量計測機能付きの制御弁３は、図３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、流量計測機能付きの制御弁３毎に行われる。なお、流量計測機能部２０３の代わりに、制御弁３の直後の各往水管路１０に流量計を設けて流量を計測するようにしてもよい。
【００７１】
［フィードフォワード制御］
冷温水循環ポンプ２を制御するコントローラ５は、コントローラ４−１〜４−５のうち、流量計測機能付きの制御弁３を制御するコントローラ４から送られてきた要求流量信号と、全てのコントローラ４−１〜４−５から送られてきた制御弁開度信号と、流量計測機能付きの制御弁３からコントローラ４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の揚程計測値と、総流量計１５によって計測された流量計測値とに基づき、冷温水循環ポンプ２の回転数制御を行う。
【００７２】
コントローラ５の揚程予測値算出部２１２は、流量計測機能付きの各制御弁３で計測された流量計測値Ｑを収集して合計し、流量計測値の合計値ΣＱmdを算出する。
ΣＱmd＝Σ（Ｑ1＋Ｑ2＋Ｑ3＋・・・・）                         ・・・（２３）
【００７３】
揚程予測値算出部２１２は、流量計測機能付きの制御弁３を制御するコントローラ４から送られてきた要求流量信号を取得し、この要求流量信号が示す流量設定値ＱSPを取得して、流量設定値ＱSPと流量計測値Ｑとの偏差ΔＱ＝ＱSP−Ｑを冷温水流量の増量として算出する。揚程予測値算出部２１２は、このような算出を流量計測機能付きの制御弁３毎に行なう。そして、揚程予測値算出部２１２は、流量計測機能付きの各制御弁３の流量の増量ΔＱを合計し、流量の増量の合計値ΣΔＱを算出する。
ΣΔＱ＝Σ（ΔＱ1＋ΔＱ2＋ΔＱ3＋・・・・）                   ・・・（２４）
【００７４】
続いて、揚程予測値算出部２１２は、総流量計１５によって計測された流量計測値Ｑtotalと式（２３）で算出した流量計測値の合計値ΣＱmdとから、流量計測機能が付いていない制御弁３の流量の合計値ΣＱnmを式（１５）のように算出する。
最後に、揚程予測値算出部２１２は、流量計測値の合計値ΣＱmdと流量の増量の合計値ΣΔＱと流量計測機能が付いていない制御弁３の流量の合計値ΣＱnmと総流量計１５によって計測された流量計測値Ｑtotalと圧力センサ７から送られてきた冷温水循環ポンプ２の揚程計測値Ｈとから、冷温水循環ポンプ２の揚程予測値Ｐ0を式（１６）のように算出する。
【００７５】
［フィードバック制御］
一方、コントローラ５のフィードバック制御強さ算出部２１３は、全てのコントローラ４−１〜４−５、またはコントローラ４−１〜４−５のうち流量計測機能が付いていない制御弁３を制御するコントローラ４から送られてきた制御弁開度信号を取得し、これらの制御弁開度信号が示す制御弁開度φの中から最大の制御弁開度φmaxを式（１７）のように選出する。
【００７６】
続いて、フィードバック制御強さ算出部２１３は、予め規定された制御弁の全開開度φfullと最大の制御弁開度φmaxとの差Δφを式（１８）のように算出する。そして、フィードバック制御強さ算出部２１３は、Δφの値に基づいて冷温水循環ポンプ２の揚程増減（ポンプ揚程上げ、ポンプ揚程下げ）を判断する。フィードバック制御強さ算出部２１３は、Δφ＜０であれば、揚程増、すなわちΔＰ＞０と判定する。フィードバック制御強さ算出部２１３は、Δφ＝０であれば、揚程維持、すなわちΔＰ＝０と判定する。フィードバック制御強さ算出部２１３は、Δφ＞０であれば、揚程減、すなわちΔＰ＜０と判定する。
【００７７】
そして、フィードバック制御強さ算出部２１３は、制御弁開度差Δφに基づいてフィードバック制御強さＰowerを式（１９）のように決める。図５は制御弁開度差Δφとフィードバック制御強さＰowerとの関係の１例を示す図である。制御弁開度差Δφとフィードバック制御強さＰowerとの関係を指数特性で定義すれば、制御弁開度差Δφに対するフィードバック制御強さＰowerは、図５に示すＰower,1となる。制御弁開度差Δφとフィードバック制御強さＰowerとの関係を指数特性で定義する場合の関数ｆ1を以下に示す。
Ｐower＝Ｋφfull-1−Ｋφ-1                                    ・・・（２５）
【００７８】
Ｋは予め規定された係数であり、例えばＫ＝３０，５０，１００である。また、制御弁開度差Δφとフィードバック制御強さＰowerとの関係をリニア特性で定義すれば、制御弁開度差Δφに対するフィードバック制御強さＰowerは、図５に示すＰower,2となる。制御弁開度差Δφとフィードバック制御強さＰowerとの関係をリニア特性で定義する場合の関数ｆ1を以下に示す。
Ｐower＝（１／Ｋ）・［（Ｋ−１）・φfull−（Ｋ−１）・φ］    ・・・（２６）
こうして、制御弁開度差Δφに基づいてフィードバック制御強さＰowerを決めることができる。
【００７９】
次に、コントローラ５の揚程修正値算出部２１４は、フィードバック制御強さＰowerに基づいて冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardを算出する。図６は冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardの算出方法を説明する図である。図６に示すように、フィードバック制御強さＰowerと冷温水循環ポンプ２の回転数ｎと冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardとの関係を関数で定義することができる。例えば冷温水循環ポンプ２の回転数ｎが１０００ｒｐｍの場合、冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardは次式のように算出される。
ΔＰstandard＝Ｋn=1000・Ｐower                                ・・・（２７）
【００８０】
Ｋn=1000はｎ＝１０００ｒｐｍに対応して予め規定された係数である。また、冷温水循環ポンプ２の回転数ｎが１００ｒｐｍの場合、冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardは次式のように算出される。
ΔＰstandard＝Ｋn=100・Ｐower                                 ・・・（２８）
【００８１】
Ｋn=100はｎ＝１００ｒｐｍに対応して予め規定された係数である。また、冷温水循環ポンプ２の回転数ｎが１００ｒｐｍと１０００ｒｐｍの間の場合、冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardは次式のように算出される。
【００８２】
【数５】
2014066389.tif 000007
【００８３】
式（２９）のｎ1000はｎ＝１０００ｒｐｍ時の回転数、ｎ100はｎ＝１００ｒｐｍ時の回転数である。こうして、フィードバック制御強さＰowerに基づいて冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardを決めることができる。
次に、コントローラ５の揚程修正値補正部２１５は、揚程修正値算出部２１４が算出した冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardに、制御対象の制御弁３に対応する重み係数Ｗを掛けて、冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰを算出する。
【００８４】
上記のとおり、流量計測機能が付いていない、または制御弁流量特性が明確にされていない制御弁３では、制御弁の容量係数（Ｃｖ値）が異なるので、標準の制御弁の特性によって得られたΔＰstandardを、制御弁容量係数を用いて補正することは効果的である。
具体的には、揚程修正値補正部２１５は、標準のテーブルに予め記録された標準の制御弁の容量係数Ｃｖstandardを分母にして、複数の制御弁３−１〜３−５のうち制御弁開度φが最大である制御弁３の容量係数Ｃｖを分子にして得られた比率Ｗを、この制御弁３の重み係数にする（式（２１））。
【００８５】
そして、揚程修正値補正部２１５は、式（２２）に示すように冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰstandardに重み係数Ｗを掛けて、冷温水循環ポンプ２の揚程修正値ΔＰを補正する。
【００８６】
［フィードフォワード制御とフィードバック制御の合成］
コントローラ５の揚程設定値算出部２０９は、冷温水循環ポンプ２の揚程予測値Ｐ0と揚程修正値ΔＰとを合算して、冷温水循環ポンプ２の揚程設定値ＨSPを次式のように算出する。
ＨSP＝Ｐ0＋ΔＰ                                               ・・・（３０）
あるいは、揚程設定値算出部２０９は、式（１３）のように冷温水循環ポンプ２の揚程設定値ＨSPを算出してもよい。
【００８７】
コントローラ５の揚程偏差算出部２１０は、冷温水循環ポンプ２の揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとの偏差ΔＨを式（１４）のように算出する。
回転数制御演算部２１１は、揚程計測値Ｈと揚程設定値ＨSPとが一致するように（すなわち、揚程偏差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。
【００８８】
以上のような構成により、本実施の形態では、流量計測機能付きの制御弁と流量計測機能が付いていない制御弁とが混在している空調システムであっても、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、特許文献２に開示されたシステムと比べて適用範囲を広げることができる。
【００８９】
なお、冷温水循環ポンプ２の揚程と冷温水循環ポンプ２の回転数は以下の式を満たすため、冷温水循環ポンプ２の揚程を設定しなくても、直ちに冷温水循環ポンプ２の回転数ｎを算出し、冷温水循環ポンプ２の回転数を制御することも可能である。
ｎ1＝（Ｐ1／Ｐ2）0.5・ｎ2                                     ・・・（３１）
【００９０】
また、本実施の形態では、主として空調機としてＡＨＵを用いる場合について説明しているが、空調機としてＦＣＵを用いる場合には以下のようにすればよい。つまり、空調機１（１−１〜１−５）としてＦＣＵを用いる場合、温度センサ６（６−１〜６−５）は、空調機１からの給気が供給される被制御エリアの室内温度ｔを計測する。図２、図３に示した温度偏差算出部２０１は、室内温度計測値ｔと所定の室内温度設定値ｔSPとの偏差Δｔ＝ｔ−ｔSPを算出する。図２に示した弁開度制御演算部２０２は、室内温度計測値ｔと室内温度設定値ｔSPとが一致するように（すなわち、室内温度偏差Δｔが０になるように）制御弁開度φを制御する。図３に示した流量制御演算部２０４は、室内温度計測値ｔと室内温度設定値ｔSPとが一致するように（すなわち、室内温度偏差Δｔが０になるように）流量設定値ＱSPを算出する。その他の構成は上記の説明のとおりである。
【００９１】
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、流量計測機能付きの制御弁３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。流量計測機能付きの制御弁３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】
【００９２】
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】
【００９３】
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、１５…総流量計、２０１…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、２０９…揚程設定値算出部、２１０…揚程偏差算出部、２１１…回転数制御演算部、２１２…揚程予測値算出部、２１３…フィードバック制御強さ算出部、２１４…揚程修正値算出部、２１５…揚程修正値補正部。
【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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【図８】
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