(57)【要約】【課題】  既存の可変速ポンプユニットを空調用ポンプとして代用し、冷温水機の凍結を未然に防止することができる安価な空調用ポンプシステムを提供すること。【解決手段】  ポンプ吐出圧力を検出する第１の圧力検出部及びポンプの吐出流量を検出する流量検出部を備え、第１の圧力検出部２２で検出される圧力を目標圧力一定となるように制御する制御部２４を有する可変速ポンプユニット３１と、この可変速ポンプユニットの入力側に接続される冷温水機１１と、前記可変速ポンプユニットの出力側と冷温水機１１の入力側との間に接続される空調負荷１７とを具備する空調用ポンプシステムであって、制御部２４は、前記流量検出部で検出される流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転する手段を備えていること特徴とする。【選択図】      図１
2006162153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ吐出圧力を検出する第１の圧力検出部及びポンプの吐出流量を検出する流量検出部を備え、前記第１の圧力検出部で検出される圧力を目標圧力一定となるように制御する制御部を有する可変速ポンプユニットと、
この可変速ポンプユニットの入力側に接続される冷温水機と、
前記可変速ポンプユニットの出力側と前記冷温水機の入力側との間に接続される空調負荷とを具備する空調用ポンプシステムであって、
前記制御部は、前記流量検出部で検出される流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転する手段を備えていること特徴とする空調用ポンプシステム。
【請求項２】
前記ポンプの吸込側に吸込圧力を検出する第２の圧力検出部を更に設け、
前記制御部は、前記第１の圧力検出部で検出される圧力と前記第２の圧力検出部で検出される圧力との差に基づいて流量を判断し、その流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転する手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の空調用ポンプシステム。
【請求項３】
前記ポンプの吸込側に温度センサを更に設け、
前記制御部は、この温度センサで検出された温度が設定温度より低い場合には、前記ポンプの回転速度を上昇させ、前記温度センサで検出された温度が前記設定温度以上の場合には前記ポンプの回転速度を下降させる手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の空調用ポンプシステム。
【請求項４】
ポンプ吐出圧力を検出する第１の圧力検出部及びポンプの吐出流量を検出する流量検出部を備え、前記第１の圧力検出部で検出される圧力を目標圧力一定となるように制御し、前記流量センサで検出された流量が停止流量以下になると前記ポンプを停止する目標圧力一定運転を行う目標圧力一定制御手段を有する制御部を有する可変速ポンプユニットと、
この可変速ポンプユニットの入力側に接続される冷温水機と、
前記可変速ポンプユニットの出力側と前記冷温水機の入力側との間に接続される空調負荷とを具備する空調用ポンプシステムであって、
前記制御部は前記冷温水機側の温度が設定温度より低い場合には前記流量センサで検出された流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転し、前記冷温水機側の温度が設定温度より高い場合には前記目標圧力一定運転を行う手段とを具備し、前記設定温度は制御部から設定可能であることを特徴とする空調用ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存の給水ポンプユニットを空調用ポンプシステムに適用させることができる空調用ポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷温水機、ポンプ、配管、計測器を含んだ空調用ポンプシステムが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。    
【特許文献１】特許第２８９９４３７号
【特許文献２】特許第３３５４８９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような空調用ポンプシステムが低温環境下で使用されると、冷温水機が凍結して空調機能を発揮できなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、空調用ポンプシステムに用いられる空調用ポンプを開発すると、コストが上昇するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、既存の可変速ポンプユニットを空調用ポンプとして代用し、冷温水機の凍結を未然に防止することができる安価な空調用ポンプ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】
【０００６】
請求項１記載の発明は、ポンプ吐出圧力を検出する第１の圧力検出部及びポンプの吐出流量を検出する流量検出部を備え、前記第１の圧力検出部で検出される圧力を目標圧力一定となるように制御する制御部を有する可変速ポンプユニットと、この可変速ポンプユニットの入力側に接続される冷温水機と、前記可変速ポンプユニットの出力側と前記冷温水機の入力側との間に接続される空調負荷とを具備する空調用ポンプシステムであって、前記制御部は、前記流量検出部で検出される流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転する手段を備えていること特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記ポンプの吸込側に吸込圧力を検出する第２の圧力検出部を更に設け、前記制御部は、前記第１の圧力検出部で検出される圧力と前記第２の圧力検出部で検出される圧力との差に基づいて流量を判断し、その流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転する手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記ポンプの吸込側に温度センサを更に設け、前記制御部は、この温度センサで検出された温度が設定温度より低い場合には、前記ポンプの回転速度を上昇させ、前記温度センサで検出された温度が前記設定温度以上の場合には前記ポンプの回転速度を下降させる手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、ポンプ吐出圧力を検出する第１の圧力検出部及びポンプの吐出流量を検出する流量検出部を備え、前記第１の圧力検出部で検出される圧力を目標圧力一定となるように制御し、前記流量センサで検出された流量が停止流量以下になると前記ポンプを停止する目標圧力一定運転を行う目標圧力一定制御手段を有する制御部を有する可変速ポンプユニットと、この可変速ポンプユニットの入力側に接続される冷温水機と、  前記可変速ポンプユニットの出力側と前記冷温水機の入力側との間に接続される空調負荷とを具備する空調用ポンプシステムであって、前記制御部は前記冷温水機側の温度が設定温度より低い場合には前記流量センサで検出された流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転し、前記冷温水機側の温度が設定温度より高い場合には前記目標圧力一定運転を行う手段とを具備し、前記設定温度は制御部から設定可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、既存の可変速ポンプユニットを用いて、流量検出部で検出される流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転するにしたので、冷温水機の凍結を未然に防止することができる安価な空調用ポンプシステムを提供することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、既存の可変速ポンプユニットの吸込側に吸込圧力を検出する第２の圧力検出部を更に設け、前記第１の圧力検出部で検出される圧力と前記第２の圧力検出部で検出される圧力との差に基づいて流量を判断し、その流量が一定流量以下とならないように前記ポンプを可変速運転するようにしたので、冷温水機の凍結を未然に防止することができる安価な空調用ポンプシステムを提供することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、既存の可変速ポンプユニットを用いて、ポンプの吸込側に設けた温度センサで検出された温度が設定温度より低い場合には、前記ポンプの回転速度を上昇させ、前記温度センサで検出された温度が前記設定温度以上の場合には前記ポンプの回転速度を下降させるように制御したので、冷温水機の凍結を未然に防止することができる安価な空調用ポンプシステムを提供することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、制御部に設定する設定温度を変更するだけで、既存の可変速ポンプユニットを用いて、冷温水機の凍結を未然に防止することができる安価な空調用ポンプシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１は空調用ポンプシステムのシステム構成を示すブロック図である。
【００１５】
図において、１１は複数台が並列して設けられた冷温水機である。各冷温水機１１に対応してそれぞれ一次ポンプ１２が設けられている。
【００１６】
冷温水機１１からに送出される冷水または温水は、それらを混合させる往一次ヘッダ１３に流入する。
【００１７】
そして、往一次ヘッダ１３において混合された冷温水は３台並列にして設けられた二次ポンプ１４ａ〜１４ｃを介して往二次ヘッダ１５に送られる。
【００１８】
往二次ヘッダ１５の吐出側の流量Ｉを検出する流量スイッチ１６、空調負荷１７、開閉弁１８を介して環ヘッダ１９に連結される。この環ヘッダ１９には膨張タンク２０が連結されている。この環ヘッダ１９からは、一次ポンプ１２が配設された２本の配管を介してそれぞれ２台の冷温水機１１の吸込側に連結される。
【００１９】
なお、２１は往一次ヘッダ１３吸込側の冷水あるいは温水の温度Ｔを検出する温度センサ、２２は往二次ヘッダ１５から吐出される冷温水の圧力ＰＳを検出するための圧力センサである。
【００２０】
二次ポンプ１４ａ〜１４ｂの回転速度はそれぞれインバータ２３ａ〜２３ｃにより制御される。
【００２１】
また、これらインバータ２３ａ〜２３ｃはコントローラ２４からの運転指令により回転速度が指令される。このコントローラ２４はマイクロプロセッサを中心に構成されている。このコントローラ２４には、流量センサ１６で検出された流量Ｉ、圧力センサ２２で検出された圧力ＰＳ、温度センサ２１で検出された温度Ｔが入力される。このコントローラ２４は設定温度Ｔｓを可変設定可能に構成されている。
【００２２】
このコントローラ２４は図２あるいは図３のフローチャートで示す処理を行うプログラムを備えている。
【００２３】
さらに、このコントローラ２４は冷温水機１１にそれぞれ制御信号を制御ライン２５を介して出力する。この制御ライン２５を介して各種データが通信で送受されたり、オン−オフ信号で送受される。
【００２４】
また、往一次ヘッダ１３と環ヘッダ１９の入り口側にはバイパス管２６が設けられている。また、環ヘッダ１９に戻る環水の温度は温度センサ２７で検出され、環水の流量は流量センサ２８で検出される。
【００２５】
なお、破線３１は空調用ポンプシステムを示す。この破線３１内において、温度センサ２１及び制御ライン２５以外は既存の可変速ポンプ制御ポンプシステムである。つまり、この可変速ポンプ制御ポンプシステムは、ポンプ吐出圧力を検出する第１の圧力検出部及びポンプの吐出流量を検出する流量検出部を備え、前記第１の圧力検出部で検出される圧力を目標圧力一定となるように制御し、前記流量センサで検出された流量が停止流量以下になると前記ポンプを停止する目標圧力一定運転を行う目標圧力一定制御手段を有する
次に、上記のように構成された本発明の一実施の形態の動作について説明する。冷温水機１１から発生する冷水または温水は、一次ポンプ１２により往一次ヘッダ１３に圧送され、さらに二次ポンプ１４ａ〜１４ｃにより往二次ヘッダ１５を介して空調負荷１７へ圧送される。空調負荷１７に送られた冷水または温水は、空調負荷１７と熱交換をした後、環ヘッダ１９を介して冷温水機１１に戻る。
【００２６】
ところで、往一次ヘッダ１３吸込側の冷水あるいは温水の温度Ｔは温度センサ２１により検出され、コントローラ２４に入力されている。そして、この温度Ｔが設定温度Ｔｓ以上であるかが判定される（ステップＳ１）。この設定温度Ｔｓは冷温水機１１が凍結しない温度に設定されている。
【００２７】
そして、このステップＳ１で「ＹＥＳ」と判定された場合には、目標圧力一定制御が行われる（ステップＳ２）。つまり、圧力センサ２２で検出される圧力ＰＳが目標圧力Ｐｓ一定となるように、インバータ２３ａ〜２３ｃにより二次ポンプ１４ａ〜１４ｃの回転速度が制御される。そして、目標圧力一定制御において流量センサ１６で検出される流量Ｉが停止流量Ｉｓ以下となると、二次ポンプ１４ａ〜１４ｃが停止される。
【００２８】
一方、ステップＳ１の判定で「ＮＯ」と判定される場合には、冷温水機１１が凍結する惧れがあるため、常に最低流量Ｉｏ（＞Ｉｓ）以上の温水あるいは冷水を冷温水機１１に流す制御を行っている。
【００２９】
つまり、流量センサ１６で検出される流量Ｉが最低流量Ｉｏより小さいかを判定し（ステップＳ３）、「ＹＥＳ」と判定された場合には、二次ポンプ１４ａ〜１４ｂを起動する（ステップＳ４）ことにより、冷温水機１１に最低流量Ｉｏを流して凍結を未然に防止するようにしている。
【００３０】
以上のように、空調用ポンプシステムは既存の可変速制御ポンプシステムを温度センサ２１や制御ライン２５を付加し、設定温度Ｔｓを適宜設定することにより転用することができる。従って、余分な配管工事や電気工事が不要となり、空調用ポンプシステムと可変速制御ポンプシステム（給水用ポンプシステム）の部品の兼用化と機種の統合を図ることができる。
【００３１】
なお、図２のフローチャートの制御の代わりに、図３のフローチャート（第２の実施の形態）に示す処理を行って、冷温水機１１の凍結を未然に防止するようにしても良い。
【００３２】
つまり、温度センサ２１で検出される温度Ｔが設定温度Ｔｓ以下（ステップＳ１１）となったら、二次ポンプ１４ａ〜１４ｃの回転数を上昇させる（ステップＳ１２）。一方、
温度センサ２１で検出される温度Ｔが設定温度Ｔｓより大きくなったら、二次ポンプ１４ａ〜１４ｃの回転数を下降させる（ステップＳ１３）。
【００３３】
このように制御することにより、冷温水機１１の凍結を未然に防止することができる。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施の形態について図４及び図５を参照して説明する。この第３の実施の形態では、流量センサ１６の代わりに、圧力センサ２２ａ及び２２ｂとの差圧と往二次ヘッダ１５から吐出される流量を推定している。
【００３５】
つまり、往一次ヘッダ１３の吸込側の圧力ＰＳ２を検出する第１の圧力センサ２２ａが設けられると共に、往二次ヘッダ１５からの吐出圧力ＰＳ１を検出する第２の圧力センサ２２ｂが設けられる。さらに、冷温水機１１の冷水あるいは温水の温度Ｔを検出する温度センサ４１を設ける。
【００３６】
それ以外の構成については図１の構成と同じであるので省略する。
【００３７】
次に、上記のように構成された本発明の第３の実施の形態について図５のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
そして、この温度センサ４１で検出された温度Ｔが設定温度Ｔｓ以上であるかが判定される（ステップＳ２１）。この設定温度Ｔｓは冷温水機１１が凍結しない温度に設定されている。
【００３９】
そして、このステップＳ２１で「ＹＥＳ」と判定された場合には、目標圧力一定制御が行われる（ステップＳ２２）。つまり、圧力センサ２２ｂで検出される圧力ＰＳ１が目標圧力Ｐｓ一定となるように、インバータ２３ａ〜２３ｃにより二次ポンプ１４ａ〜１４ｃの回転速度が制御される。
【００４０】
一方、ステップＳ２１の判定で「ＮＯ」と判定される場合には、冷温水機１１が凍結する惧れがあるため、常に最低流量Ｉｏ（＞Ｉｓ）以上の温水あるいは冷水を冷温水機１１に流す制御を行っている。この最低流量Ｉｏを第２の圧力センサ２２ｂで検出される圧力ＰＳ２から第１の圧力センサ２２ａで検出される圧力ＰＳ１との差圧が最低圧力Ｐｏとして判定している。
【００４１】
つまり、つまり、その差圧がＰｏより小さいかを判定し（ステップＳ２３）、「ＹＥＳ」と判定された場合には、二次ポンプ１４ａ〜１４ｂを起動する（ステップＳ２４）ことにより、冷温水機１１に最低流量Ｉｏを流して凍結を未然に防止するようにしている。
【００４２】
以上のように、空調用ポンプシステムは既存の可変速制御ポンプシステム（給水用ポンプシステム）を圧力センサ２２ａや制御ライン２５を付加するだけで、転用することができる。従って、余分な配管工事や電気工事が不要となり、空調用ポンプシステムと給水用ポンプシステムの部品の兼用化と機種の統合を図ることができる。
【００４３】
なお、図６に示すように、二次ポンプ１４ａ〜１４ｃの駆動源として使用する電動機としは、誘導機でも永久磁石内蔵型同期モータでもどちらでも良い。より省エネルギーを実現するためには、低回転速度時に効率が良い永久磁石内蔵型同期モータの方が理想的であり、ポンプを複数台制御運転する台数制御の方が省エルルギーとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空調用ポンプシステムのシステム構成を示すブロック図。
【図２】同第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートの一部。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る空調用ポンプシステムのシステム構成を示すブロック図。
【図５】同第３の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図６】永久磁石内蔵型同期モータ及び誘導モータのモータ効率特性を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１１…冷温水機、１２…一次ポンプ、１４ａ〜１４ｃ…往二次ヘッダ、１７…空調負荷、１９…環ヘッダ、２４…コントローラ。
【図１】
2006162153.tif 000003
【図２】
2006162153.tif 000004
【図３】
2006162153.tif 000005
【図４】
2006162153.tif 000006
【図５】
2006162153.tif 000007
【図６】
2006162153.tif 000008