(57)【要約】      （修正有）【課題】液体、気体を媒体とした移送用に用いた循環ポンプは雰囲気温度とは関係なしに常に、定格通りに設定された運転で稼動させていたために、回転数を下げて運転することが可能であったにも拘わらず、必要以上の回転数で運転した。よってタイマー等を用いた時間管理の回転数制御を行っているがリアルタイムでの微妙な制御ができず、消費電力の低減、二酸化炭素排出低減効果は期待できなかった。よって、インバータを具備し周囲の環境温度に応じた回転数に制御し消費電力を低減できる循環ポンプを提供する。【解決手段】循環ポンプの流水温度計測と基準設定温度との差異を演算させ、冷却運転時には、計測温度が低い時には、循環ポンプの回転数を下げ、暖房運転時には、計測温度が高い時は回転数を下げることにより、必要時の回転数に循環ポンプを設定することができ、無駄な消費電力を抑制し、従って、二酸化炭素の排出量削減に繋げることを可能とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環ポンプ、可視化装置、インバータ、コントローラ、温度計測器、電磁接触器を接続させた空調制御システムにおいて、前記循環ポンプと前記電磁接触器の間にインバータを配置させ、循環ポンプの入り口側流水温度を計測させた値をコントローラに取り込み、コントローラに具備したサムロータリースイッチにより予め設定した基準温度と前記循環ポンプの入り口側流水温度との差を演算し、冷却運転時には基準設定温度に対し、前記循環ポンプの入り口側流水温度が高い場合には前記循環ポンプの回転数を上げ、予め設定した基準温度より計測温度が低い場合には回転数を下げるように回転数の指令をインバータへ出力させ、リアルタイムに温度変化に対応させ、かつ、常時定格以下の出力で駆動させるように制御することを特徴とする空調制御システム。
【請求項２】
循環ポンプ、可視化装置、インバータ、コントローラ、温度計測器、電磁接触器を接続させた空調制御システムにおいて、前記循環ポンプと前記電磁接触器の間にインバータを設置させ、循環ポンプの入り口側流水温度を計測させ、コントローラに取り込み、コントローラに具備したサムロータリースイッチにより予め設定した基準温度と前記循環ポンプの入り口側流水温度との差を演算し、暖房運転時には基準設定温度に対し、前記循環ポンプの入り口側流水温度が低い場合には前記循環ポンプの回転数を下げ、予め設定した基準温度より計測温度が高い場合には回転数を上げるように回転数の指令をインバータへ出力させ、リアルタイムに温度変化に対応させ、かつ、常時定格以下の出力で駆動させるように制御することを特徴とする空調制御方法。
【請求項３】
前記電磁接触器と循環ポンプの間に配置されているインバータに対し、前記コントローラを接続させ、回転数指令をインバータに出力させるに際し、予め、コントローラパネル面に具備された基準温度設定スイッチであるサムロターリスイッチでの設定温度と循環ポンプ入り口流水温度との差異を演算し、インバータへ０から５Ｖの電圧を出力させ、循環ポンプの回転数を制御させることを特徴とする［請求項１］、［請求項２］記載の空調制御システムおよび／又は空調制御方法に用いるコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、設備機器に利用可能な熱源を媒体とする液体を移送させる際に、周囲の環境温度に応じた回転数に制御可能とする循環ポンプにおいて、取り分け空調設備機器を稼動させるために具備されたインバータにおいて、循環ポンプの回転出力を制御するコントローラを具備し、計測用温度センサーにより計測された雰囲気温度を予め基準温度として設定した数値の信号をコントローラに送信することにより温度設定し、該コントローラからインバータへ指令するに際して、循環ポンプの回転数制御指令を出力させることにより常時循環ポンプの消費電力を低減化させることを目的とした循環ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、空調設備機器における循環ポンプの運転は、［図１］に示すように直接電源駆動回路において、５０Ｈｚで定格運転をしていたか、或いは、［図２］に示すようにインバータと連動され、かつ、タイマーとも接続され、時間管理による回転数制御を行っていた。【０００３】  更に、従来方式の循環ポンプでは、［図１］に示す方式で、常に一定回転数で循環ポンプを駆動させている為、回転数を下げることによる駆動が可能で有っても、定格電力量を消費していることになり無駄な電力が使われ、省エネ効果若しくは二酸化炭素低減効果までには至っていない。【０００４】空調システムの制御方法に関しては、［特許文献１］（特願平１１−１９９６０５、特開２００１−２７４２９）には負荷の変動に応じて、ブライン循環流量を変動させ、循環ポンプの消費電力を増減させる方式が開示されているが、雰囲気温度を計測させて回転数を制御させる方式に関しては開示されていない。【０００５】更に、［特許文献２］（特願２００７−１９２４２６、特開２００９−３０８２）には、流量を計測し、吸気の温度と設定温度との偏差に基づいてバルブを開閉する制御の方法は開示されているが、循環ポンプの流水温度の計測による回転数制御の方法は開示されていない。【０００６】又、［非特許文献１］には、流量を計測し、循環ポンプの回転数を制御する方式は記載されているが、循環ポンプの流水の温度計測で循環ポンプの回転数制御は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特願平１１−１９９６０５（特開２００１−２７４２９）
【特許文献２】特願２００７−１９２４２６（特開２００９−３０８２）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日刊工業新聞  ２００９年１１月１８日掲載記事（水ポンプ省エネ制御システム・横河電機カタログ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】従来、液体、気体を媒体とした移送用に用いた循環ポンプは、雰囲気温度とは関係なしに常に、定格通りに設定された運転で稼動させていたために、回転数を下げて運転することが可能であったにも拘わらず、必要以上の回転数で運転した。そのため、タイマー等を用いた時間管理の回転数制御を行っているが、リアルタイムでの微妙な制御は出来なかった。従って、常に定格運転を強いられて媒体を移送させていたために、無駄な消費電力が生じる結果、消費電力の低減および二酸化炭素排出低減効果は期待できなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】上記に鑑み、本発明は前述した課題点を解決する手段として、循環ポンプの流水温度計測と基準設定温度との差異を演算させ、冷却運転時における計測温度が低い時には、循環ポンプの回転数を下げ、暖房運転時における計測温度が高い時は回転数を下げることにより、必要時の回転数を設定することができ、無駄な消費電力を抑制することが可能となり、その結果、二酸化炭素の排出量削減に繋げることを可能としたものである。【００１１】更に、従来の循環ポンプでは常に、定格での運転をしていたが、本発明では、回転数を抑えることを可能ならしめたために循環ポンプの耐久性および寿命を延ばすことが出来る。【００１２】［請求項１］記載の発明は、循環ポンプ、可視化装置、インバータ、マイコンによる制御回路を内在させたコントローラ、測温抵抗体としての温度計測器から構成される空調制御システムにおいて、マイコンによる制御回路を内在させているコントローラは、熱交換ユニットとしてのチラーユニット、コンプレッサー等の熱交換器から戻ってくる冷温水の温度を測温抵抗体により計測した温度と、予め、熱交換ユニット内で設定されている基準温度との差異を演算させ、その温度差に応じた循環ポンプを稼動させるに必要とする回転数を電圧の０から５Ｖの範囲内で温度差が１℃ごとに循環ポンプの回転数を制御させることを可能にしたものである。
従って、温度差がある一定以下で有れば、循環ポンプの流量を少なくし、温度差が大きければ循環ポンプの流量を多くすることが出来る。これをリアルタイムに制御させ、効率的な電力の省エネ効果に貢献できる。又、温度が一定以下で有っても、規定流量を確保するために回転数の下限を決めることが出来るため、循環ポンプの容量が大きければ大きい程、かつ、循環ポンプの稼働時間が多い程、省エネ効果が期待できる。
可視化装置は、省エネ効果をビジュアル化により、眼で見ることが出来るように消費電力をリアルタイムにデジタル信号で表示する電力モニターを敷設したものであり、インバータは、循環ポンプに所望する回転数を得させるために、コントローラの演算結果により出力された０から５Ｖの範囲の電圧を受け、インバータ内で三相交流の周波数を換え、電圧を調整して循環ポンプに送ることを特徴とした空調制御システムである。【００１３】［請求項２］記載の発明は、循環ポンプ、可視化装置、インバータ、マイコンによる制御回路を内在させたコントローラ、測温抵抗体としての温度計測器から構成される空調制御システムにおいて、マイコンによる制御回路を内在させたコントローラは、熱交換ユニットとしてのチラーユニット、コンプレッサー等の熱交換器から戻ってくる冷温水の温度を測温抵抗体により計測した温度と、予め、熱交換ユニット内で設定されている基準温度との差異を演算させ、その温度差に応じた循環ポンプを稼動させるに必要とする回転数を電圧の０から５Ｖの範囲内で温度差が１℃ごとに循環ポンプの回転数を制御させるものである。温度差がある一定以下で有れば、循環ポンプの流量を少なくし、温度差が大きければ循環ポンプの流量を多くすることが出来る。これをリアルタイムに制御させ、効率的な電力の省エネ効果に貢献できる。又、温度が一定以下で有っても、規定流量を確保するために回転数の下限を決めることが出来るため、循環ポンプの容量が大きければ大きい程、かつ、循環ポンプの台数が多い程、省エネ効果が期待できる。
可視化装置は、省エネ効果をビジュアル化により、眼で見ることが出来るように消費電力をリアルタイムにデジタル信号で表示する電力モニターを敷設したものであり、インバータは、循環ポンプに所望する回転数を得させるために、コントローラの演算結果により出力された０から５Ｖの範囲の電圧を受け、インバータ内で三相交流の周波数を換え、電圧を調整して循環ポンプに送ることを特徴とした空調制御方法である。【００１４】［請求項３］記載の発明によるコントローラは、ＡＣ２００Ｖの電源をＤＣ５Ｖに変換する電源ユニットと、インバータに出力するためのデジタル信号をアナログ信号に変換する変換器で構成するものであり、その制御は、ＳＨ７１３７ＣＰＵで行う。パネル面に、基準設定温度スイッチであるサムロータリスイッチと計測温度表示用ＬＥＤ（発光ダイオード）と電源スイッチが取り付いている。コントローラによる基準温度方法は、前記熱交換ユニットで予めユーザにより設定されている温度をサムロータリスイッチで設定する。
計測温度表示用ＬＥＤ（発光ダイオード）は、ＢＣＤ方式によるものである。ＢＣＤ方式は、コンピユターで二進符合の組み合わせで十進数を表示させる方式である。
コントローラで設定された基準温度と循環ポンプの入り口での流水の計測温度との差異を演算させ、その結果を測定温度に対応させて０から５Ｖのアナログ信号を温度変化量に変換させ、インバータに出力させ、インバータから循環ポンプの回転数を制御させるものである。
【発明の効果】
【００１５】  本発明による循環ポンプをコンプレッサー、チラー、ファン、給水タンク、水浄化システム等および空調制御システムに採用した場合、消費電力を６３％削減することが出来、かつ、二酸化炭素ＣＯ２の排出を６２％削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】以下、本発明の効果的な実施の形態を従来技術と比較させながら［図１］、［図２］および［図３］に、又、本発明によるブロック図を［図４］に、更に、本発明の実施例のフローチャートを［図５］に、又、実施例のデータを［図６］および［図７］もとづいて詳細に説明する。【００１７】［図１］は、従来技術による直接電源駆動を有する空調制御システム回路の概略図である。
電磁開閉器２をＯＮすると、循環ポンプが定格運転する回路システムである。【００１８】［図２］は、同様に従来技術である時間管理方式によるインバータ駆動回路の空調制御システムの概略図である。電磁接触器５をＯＮし、タイマー８の設定時間でインバータ６の周波数を変換し、循環ポンプ７を制御する空調制御システムである。【００１９】［図３］は、本発明による空調制御システムの概略図である。電磁接触器１０をＯＮし、基準温度設定データ１５と計測温度データ１４との差異をマイコン制御によるコントローラ１３で演算させ、インバータ１１へ０から５Ｖの電圧を０．１Ｖ単位で出力し、インバータ１１から循環ポンプ１２の回転数を制御する。可視化装置１６は、循環ポンプ１２の消費している電力をリアルタイムで表示するものである。
【実施例１】
【００２０】本発明の［図３］に示した概略図を更に、詳細な空調制御システムのブロック図を［図４］に、実施例のフローチャートを［図５］に示し、説明する。既存の制御盤１７に本発明の空調制御システムのコントローラ１８の詳細図である。予めマイコンに設定された基準温度と、循環ポンプ入口の熱交換器から戻ってくる冷温水の温度を測温抵抗体により計測した温度データの差異を演算し、その温度差に応じた循環ポンプを稼動させるに必要とする回転数を電圧の０から５Ｖの範囲内で温度差が１℃ごとに循環ポンプの回転数を制御させるものである。
コントローラは、運転中の信号及び、冷却運転、又は、暖房運転の信号を入力しその、自動的にその信号の運転状態に応じた循環ポンプの回転数制御をインバータへ、０から５Ｖの範囲で必要最低限の、回転指令を出力するものである。実施例フローチャートは、既存の制御盤運転回路より、コントローラに運転信号（Ｓ１）が入力されたとき、暖房運転信号（Ｓ３）が同時に入力されれば、暖房運転中と判断し、（Ｓ５）の暖房運転を開始する。暖房運転信号が入力されなければ、冷却運転信号（Ｓ２）と判断し、（Ｓ４）の冷却運転を開始する。
運転中に計測温度データ（冷却運転時Ｓ６・暖房運転時Ｓ８）と、予め設定された基準温度データ（冷却運転時Ｓ７・暖房運転時Ｓ９）の差異を演算（冷却運転時Ｓ１０・暖房運転時Ｓ１１）し、その結果マイナス範囲（冷却運転時Ｓ１２・暖房運転時Ｓ１６）ならば、回転数を（冷却運転時Ｓ１３・暖房運転時Ｓ１７）下げる指令を、インバータへ出力する。（Ｓ２０）又、演算結果プラス範囲（冷却運転時Ｓ１４・暖房運転時Ｓ１８）ならば、回転数を（冷却運転時Ｓ１５・暖房運転時Ｓ１９）上げる指令を、インバータへ出力する。（Ｓ２０）
【実施例２】
【００２１】  本発明による消費電力の低減と二酸化炭素．ＣＯ２の排出低減を［図６］および［図７］で示し、説明をする。［図６］は、消費電力を従来技術と本発明との比較をしたものであり、従来技術では累計消費電力量３１３７．７Ｋｗｈであり、本発明では１１８６Ｋｗｈであり、６２．２１％の累計消費電力量の削減結果が得られた。又、二酸化炭素．ＣＯ２の排出低減は、平成１８年３月２４日の「環境省、地球温暖化対策の推進に関する法律施行令第３条のデータ、電気量Ｋｗｈ×二酸化炭素排出係数０．５５５Ｋｇ−ＣＯ２／Ｋｗｈ」に基づき算出した結果、６２．２％の削減となった。［図７］は、２８日間における毎日の循環ポンプへのインバータからの平均周波数出力の従来技術と本発明との比較データである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】本発明の第一の特徴は、本発明による空調制御システムおよび空調制御方法を採用する建造物内および施設等において、取り分け、オフィスビル、工場、学校、各施設、病院、ホテル、スーパ、デパート、劇場、ホール、映画館、スポーツジム等では、空調制御システムとして消費電力の低減および二酸化炭素ＣＯ２の排出低減を目的として設置する箇所への導入が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】・従来技術の直接電源駆動回路方式による空調制御システムを示す概略図である。
【図２】従来技術の時間管理によるインバータ駆動回路方式による空調制御システムを示す概略図である。
【図３】本発明による空調制御システムの概略図である。
【図４】本発明の実施例のブロック図である。
【図５】本発明の実施例のフローチャートである。
【図６】２８日間における従来技術および本発明による毎日の平均の消費電力量を示す図である。
【図７】２８日間における毎日の平均の循環ポンプへのインバータからの平均周波数出力を示す従来技術と本発明との比較データである。
【符合の説明】
【００２４】１  漏電ブレーカー
２  電磁開閉器
３  循環ポンプ
４  漏電ブレーカー
５  電磁接触器
６  インバータ
７  循環ポンプ
８  タイマー
９  漏電ブレーカー
１０  電磁接触器
１１  インバータ
１２  循環ポンプ
１３  マイコンによるコントローラ
１４  計測温度計
１５  基準温度設定スイッチ
１６  可視化ユニット
１７  既存循環ポンプ制御盤
１８  本発明によるコントローラ
【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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