(57)【要約】【課題】小水量であるローカルポンプを低揚程となるようにしてシステム全体の効率の高い、汎用性のあるシステムを提供する。【解決手段】並列に接続された複数の２次側設備１と、各２次側設備１に備わるインバータ等を有するローカルポンプ３と、熱媒体を生成する冷温熱源機２と、当該冷温熱源機２の熱媒体を前記ローカルポンプ３に供給する１次側ポンプ４と、前記冷温熱源機２の出口側から前記各２次側設備１へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管５と、前記各２次側設備１から熱媒体を冷温熱源機２の入口側に戻す熱媒体還り管６と、一端を前記熱媒体供給主管５に他端を前記熱媒体還り主管６に接続され、前記各２次側設備１及び各ローカルポンプ３に熱媒体を供給する熱媒体供給枝管７とを備えた熱媒体供給施設において、前記冷温熱源機２と２次側設備１の間に熱媒体を各ローカルポンプまで送る、インバータ等を有するブースターポンプ８を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された複数の２次側設備と、各２次側設備にそれぞれ備わる熱媒体を供給するための能力を可変可能なローカルポンプと、熱媒体を生成する冷温熱源機と、当該冷温熱源機で生成された熱媒体を前記ローカルポンプに供給する１次側ポンプと、前記冷温熱源機の出口側から前記各２次側設備へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管と、前記各２次側設備から熱媒体を冷温熱源機の入口側に戻す熱媒体還り主管と、一端を前記熱媒体供給主管に他端を前記熱媒体還り主管に接続され、前記各２次側設備及び各ローカルポンプに前記熱媒体を供給する熱媒体供給枝管と、前記熱媒体供給主管と前記熱媒体還り主管との間にバイパス管とを備えた熱媒体供給施設において、
前記冷温熱源機と一番近い前記熱媒体供給枝管との間の前記熱媒体供給主管に、熱媒体を各熱媒体供給枝管の前記各ローカルポンプまで送る、能力を可変可能なブースターポンプを設けたことを特徴とする、ローカルポンプシステム。
【請求項２】
並列に接続された複数の２次側設備と、各２次側設備にそれぞれ備わる熱媒体を供給するための能力を可変可能なローカルポンプと、熱媒体を生成する冷温熱源機と、当該冷温熱源機で生成された熱媒体を前記ローカルポンプに供給する１次側ポンプと、前記冷温熱源機の出口側から前記各２次側設備へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管と、前記各２次側設備から熱媒体を冷温熱源機の入口側に戻す熱媒体還り主管と、一端を前記熱媒体供給主管に他端を前記熱媒体還り主管に接続され、前記各２次側設備及び各ローカルポンプに前記熱媒体を供給する熱媒体供給枝管と、前記熱媒体供給主管と前記熱媒体還り主管との間にバイパス管とを備えた熱媒体供給施設において、
前記各熱媒体供給枝管に、前記各ローカルポンプまで熱媒体を送る、能力を可変可能なブースターポンプを設けたことを特徴とする、ローカルポンプシステム。
【請求項３】
並列に接続された複数の２次側設備と、各２次側設備にそれぞれ備わる熱媒体を供給するための能力を可変可能なローカルポンプと、熱媒体を生成する冷温熱源機と、当該冷温熱源機で生成された熱媒体を前記ローカルポンプに供給する１次側ポンプと、前記冷温熱源機の出口側から前記各２次側設備へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管と、前記各２次側設備から熱媒体を冷温熱源機の入口側に戻す熱媒体還り主管と、一端を前記熱媒体供給主管に他端を前記熱媒体還り主管に接続され、前記各２次側設備及び各ローカルポンプに前記熱媒体を供給する熱媒体供給枝管と、前記熱媒体供給主管と前記熱媒体還り主管との間にバイパス管とを備えた熱媒体供給施設において、
前記熱媒体供給主管に、熱媒体を各熱媒体供給枝管の前記各ローカルポンプまで送る、能力を可変可能なブースターポンプを、すべてのローカルポンプが高揚程とならない位置に複数台間隔をあけて設けたことを特徴とする、ローカルポンプシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のローカルポンプシステムにおいて、前記冷温熱源機の出口側から一番近い熱媒体供給枝管の分岐点の手前の前記熱媒体供給主管と、前記冷温熱源機の入口側から一番近い熱媒体供給枝管の合流点の手前の前記熱媒体還り主管とを結ぶ配管を設け、当該配管に流量計を設け、この流量計の、熱媒体供給主管から熱媒体還り主管への流量がゼロ以上でかつ極力ゼロと成るように前記各ブースターポンプの可変制御を行うことを特徴とする、ローカルポンプシステムの制御方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のローカルポンプシステムにおいて、前記冷温熱源機の出口側から一番近い熱媒体供給枝管の分岐点の手前の前記熱媒体供給主管と、前記冷温熱源機の入口側から一番近い熱媒体供給枝管の合流点の手前の前記熱媒体還り主管とを結ぶ配管を設け、当該配管に差圧計を設け、この差圧計の、熱媒体供給主管の圧力値から熱媒体還り主管の圧力値を引いた差圧がゼロ以上でかつ極力ゼロと成るように前記各ブースターポンプの可変制御を行うことを特徴とする、ローカルポンプシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱媒体供給施設におけるローカルポンプシステム及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱媒体供給施設は、建物内に設けられる複数の、空気調和機や熱交換器等の２次側設備に、冷温熱源機から管路を通して導かれる冷水又は温水等の熱媒体の流量を、各２次側設備毎の空調負荷に応じて制御している。この制御は制御弁等により行ってきたが、特に、部分負荷時における制御弁の絞りによりエネルギーロスがあり、その改善策が求められていた。
【０００３】
そこで、前記制御弁等を使わずに制御するシステムが考案され、可変負荷分だけの流量の熱媒体が流れるようにした、ローカルポンプと全体の熱媒体の流量を確保する１次側ポンプのシステム構成が提案された。
【０００４】
このシステムは、図９に示すように、各ゾーン毎の２次側設備１に対応して、インバータ等の能力を可変可能な（以下、「インバータ等」という）ローカルポンプ３を設け、１次側ポンプ４により冷温熱源機２から送られてきた熱媒体の流量を各ローカルポンプ３毎に調整して熱媒体を２次側設備１に送っている。この場合、１次側ポンプ４の揚程受け持ち範囲は図９のイ→ロ→冷温熱源機２→ハであり、各ローカルポンプ３の揚程受け持ち範囲は図９のハ→ニ→２次側設備１→ホ→イである。これにより、前記従来のような制御弁による無駄なエネルギーロスをなくすことができた。これは特許文献１及び２も同じである。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７０８６６０号公報
【特許文献２】特許第３４９０９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図９に示すような熱媒体供給施設におけるローカルポンプシステムでは、ローカルポンプの圧力範囲において、以下の欠点がある。ローカルポンプは２次側設備毎のため小水量となる。そのため選定されるポンプの効率が低いとともにポンプの機種や形状が限定される。また、冷温熱源機から２次側設備までの配管の距離が長くなり、配管抵抗が大きくなるとローカルポンプは高揚程となる。従って、小水量・高揚程となってポンプの運転効率は低くなる。
【０００７】
これは、次のことからも明らかである。ポンプの比速度ｎＳはポンプインペラの形状を示す量で、次の式で表され、通常最高効率点での値をとる。
【０００８】
【数１】
2011002180.tif 000003
【０００９】
この式１から、揚程が大きくなるとｎＳが小さくなる。ｎＳは小さくなると同じ流量、回転数では、式１により揚程が大きくなり、図１０に示すように効率が落ちていることが分かる。なお、図１０は、社団法人日本産業機械工業会ポンプ技術者連盟編「ポンプニューハンドブック」昭和５９年２月２８日発行、発行所、日本工業出版株式会社の第３９頁の図２−９の「吐出し量とポンプ効率」から引用したものである。
【００１０】
この発明はこのような従来技術を考慮したものであって、熱媒体供給施設におけるローカルポンプシステムにおいて、ローカルポンプを小水量、低揚程としてシステム全体の効率の高い、汎用性のあるシステム及びその制御方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、請求項１の発明は、並列に接続された複数の２次側設備と、各２次側設備にそれぞれ備わる熱媒体を供給するためのインバータ等を有するローカルポンプと、熱媒体を生成する冷温熱源機と、当該冷温熱源機で生成された熱媒体を前記ローカルポンプに供給する１次側ポンプと、前記冷温熱源機の出口側から前記各２次側設備へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管と、前記各２次側設備から熱媒体を冷温熱源機の入口側に戻す熱媒体還り主管と、一端を前記熱媒体供給主管に他端を前記熱媒体還り主管に接続され、前記各２次側設備及び各ローカルポンプに前記熱媒体を供給する熱媒体供給枝管と、前記熱媒体供給主管と前記熱媒体還り主管との間にバイパス管とを備えた熱媒体供給施設において、前記冷温熱源機と一番近い前記熱媒体供給枝管との間の前記熱媒体供給主管に、熱媒体を各熱媒体供給枝管の前記各ローカルポンプまで送る、インバータ等を有するブースターポンプを設けたローカルポンプシステムとした。
【００１２】
また、請求項２の発明は、並列に接続された複数の２次側設備と、各２次側設備にそれぞれ備わる熱媒体を供給するためのインバータを有するローカルポンプと、熱媒体を生成する冷温熱源機と、当該冷温熱源機で生成された熱媒体を前記ローカルポンプに供給する１次側ポンプと、前記冷温熱源機の出口側から前記各２次側設備へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管と、前記各２次側設備から熱媒体を冷温熱源機の入口側に戻す熱媒体還り主管と、一端を前記熱媒体供給主管に他端を前記熱媒体還り主管に接続され、前記各２次側設備及び各ローカルポンプに前記熱媒体を供給する熱媒体供給枝管と、前記熱媒体供給主管と前記熱媒体還り主管との間にバイパス管とを備えた熱媒体供給施設において、前記各熱媒体供給枝管に、前記各ローカルポンプまで熱媒体を送る、インバータ等を有するブースターポンプを設けたローカルポンプシステムとした。
【００１３】
また、請求項３の発明は、並列に接続された複数の２次側設備と、各２次側設備にそれぞれ備わる熱媒体を供給するためのインバータ等を有するローカルポンプと、熱媒体を生成する冷温熱源機と、当該冷温熱源機で生成された熱媒体を前記ローカルポンプに供給する１次側ポンプと、前記冷温熱源機の出口側から前記各２次側設備へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管と、前記各２次側設備から熱媒体を冷温熱源機の入口側に戻す熱媒体還り主管と、一端を前記熱媒体供給主管に他端を前記熱媒体還り主管に接続され、前記各２次側設備及び各ローカルポンプに前記熱媒体を供給する熱媒体供給枝管と、前記熱媒体供給主管と前記熱媒体還り主管との間にバイパス管とを備えた熱媒体供給施設において、前記熱媒体供給主管に、熱媒体を各熱媒体供給枝管の前記各ローカルポンプまで送る、インバータを有するブースターポンプを、すべてのローカルポンプが高揚程にならない位置に複数台間隔をあけて設けたローカルポンプシステムとした。
【００１４】
また、請求項４の発明は、前記請求項１〜３のいずれかの発明において、前記冷温熱源機の出口側から一番近い熱媒体供給枝管の分岐点の手前の前記熱媒体供給主管と、前記冷温熱源機の入口側から一番近い熱媒体供給枝管の合流点の手前の前記熱媒体還り主管とを結ぶ配管を設け、当該配管に流量計を設け、この流量計の、熱媒体供給主管から熱媒体還り主管への流量がゼロ以上でかつ極力ゼロと成るように前記ブースターポンプの可変制御を行うローカルポンプシステムの制御方法とした。
【００１５】
また、請求項５の発明は、前記請求項１〜３のいずれかの発明において、前記冷温熱源機の出口側から一番近い熱媒体供給枝管の分岐点の手前の前記熱媒体供給主管と、前記冷温熱源機の入口側から一番近い熱媒体供給枝管の合流点の手前の前記熱媒体還り主管とを結ぶ配管を設け、当該配管に差圧計を設け、この差圧計の、熱媒体供給主管の圧力値から熱媒体還り主管の圧力値を引いた差圧がゼロ以上でかつ極力ゼロと成るように前記ブースターポンプの可変制御を行うローカルポンプシステムの制御方法とした。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１、２及び３の各発明によれば、冷温熱源機から２次側設備までの配管の距離が長い場合であっても、ブースターポンプを設けたことにより各２次側設備に熱媒体を押し込む力を分散させ、低揚程のポンプの効率の高い運転を可能とし、システム全体のポンプ動力の合計値を小さくする、汎用性のある熱媒体供給施設となる。
【００１７】
また、請求項４及び５の発明によれば、前記冷温熱源機の出口側から一番近い熱媒体供給枝管の分岐点の手前の前記熱媒体供給主管と、前記冷温熱源機の入口側から一番近い熱媒体供給枝管の合流点の手前の前記熱媒体還り主管とを結ぶ配管を設け、当該配管に流量計又は差圧計を設け、これらの流量計又は差圧計の流量又は差圧がゼロ以上であってかつ極力ゼロと成るようにブースターポンプの可変制御を行っているため、水量の大きいブースターポンプ側の揚程を高くし、水量の小さいローカルポンプ側の揚程を低くし、システム全体の効率が高くなる運転が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明は、並列に接続された複数の２次側設備と、各２次側設備にそれぞれ備わる熱媒体を供給するためのインバータ等を有するローカルポンプと、熱媒体を生成する冷温熱源機と、当該冷温熱源機で生成された熱媒体を前記ローカルポンプに供給する１次側ポンプと、前記冷温熱源機の出口側から前記各２次側設備へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管と、前記各２次側設備から熱媒体を冷温熱源機の入口側に戻す熱媒体還り主管と、一端を前記熱媒体供給主管に他端を前記熱媒体還り主管に接続され、前記各２次側設備及び各ローカルポンプに前記熱媒体を供給する熱媒体供給枝管と、前記熱媒体供給主管と前記熱媒体還り主管との間にバイパス管とを備えた熱媒体供給施設において、前記冷温熱源機と２次側設備との間に熱媒体を各ローカルポンプまで送る、インバータ等を有するブースターポンプを設けたローカルポンプシステムとし、これにより小水量のポンプを低揚程にでき、効率良く運転し、汎用性のあるものとした。
【実施例１】
【００１９】
以下、この発明の実施例１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明に係る熱媒体供給施設のローカルポンプシステムの全体構成図である。この熱媒体供給施設のローカルポンプシステムは、２次側設備１が、例えば建物のエリア毎に設置される。この２次側設備１が空調機であれば空調エリアごとに系統別の給気ダクトが接続される。また、前記空調機の冷温水コイルには冷温熱源機２から冷水又は温水等の熱媒体が供給され、このような空調機等の２次側設備１で熱交換され、前記冷温熱源機２側に戻るようになっている。
【００２０】
また、例えば複数のフロア毎に設置された前記２次側設備１は相互に並列に接続され、前記各２次側設備１に、インバータ等を有するローカルポンプ３が備えられ、前記冷温熱源機２で生成された熱媒体を前記ローカルポンプ３に供給する１次側ポンプ４が設けられている。また、前記冷温熱源機２の出口側から前記各２次側設備１へ熱媒体を供給する熱媒体供給主管５と、前記各２次側設備１から熱媒体を前記冷温熱源機２の入口側に戻す熱媒体還り主管６とが設けられ、一端を前記熱媒体供給主管５に、他端を前記熱媒体還り主管６にそれぞれ接続され、前記各２次側設備１及び各ローカルポンプ３に前記熱媒体を供給する複数の熱媒体供給枝管７を備え、さらに、前記熱媒体供給主管５と前記熱媒体還り主管６との間にバイパス管９を備えた熱媒体供給施設から成る。そして、前記冷温熱源機２から直近の前記熱媒体供給枝管７の分岐点までの前記熱媒体供給主管５に、熱媒体を各熱媒体供給枝管７の前記各ローカルポンプ３まで送る、インバータ等を有するブースターポンプ８が設けられている。なお、この実施例１では、前記冷温熱源機２と１次側ポンプ４は、２組設けられている。
【００２１】
この実施例１の場合、前記１次側ポンプ４の揚程受け持ち範囲は図１のイ→ロ→冷温熱源機２→ハまでである。また、ブースターポンプ８の揚程受け持ち範囲は、ハ→ニ及びト→イである。また、各ローカルポンプ３の揚程受け持ち範囲は、ニ→ホ→２次側設備１→ヘ→トである。
【００２２】
図２はこの実施例１の圧力線図である。図中(イ)〜（ト）は、図１の同じ文字（イ）〜（ト）の位置の圧力を示す。このようにブースターポンプ８を配置することで、揚程がポンプごとに分散するので効率の高い運転が可能となり、システム全体のポンプ動力の合計値を小さくできる。また、このようにブースターポンプ８を熱媒体供給主管５に設けた場合、後述の実施例２の各熱媒体供給枝管７に設けた場合に比べブースターポンプ８の流量は大きくなり、ポンプ効率も高い。
【実施例２】
【００２３】
次に、この発明の実施例２の熱媒体供給施設のローカルポンプシステムについて説明する。図３はシステムの全体構成図を示す。
【００２４】
この実施例２のものは、ブースターポンプ８の配置が実施例１と異なり、各熱媒体供給枝管７のローカルポンプ３に直列に夫々配設されている。他の構成は実施例１と同じである。
【００２５】
この実施例２の場合、前記１次側ポンプ４の揚程受け持ち範囲は図３のイ→ロ→冷温熱源機２→ハまでである。また、ブースターポンプ８及びローカルポンプ３の揚程受け持ち範囲は、ハ→ニ→ホ→２次側設備１→ヘ→ト→イである。図４はこの実施例２の圧力線図である。図中(イ)〜（ト）は、図３の同じ文字（イ）〜（ト）の位置の圧力を示す。
【実施例３】
【００２６】
次に、この発明の実施例３の熱媒体供給施設のローカルポンプシステムについて説明する。図５はシステムの全体構成図を示す。
【００２７】
この実施例３のものは、前記冷温熱源機２から導出された熱媒体供給主管が長い場合に適用するもので、ブースターポンプ８の配置が実施例１及び２と異なる。一つのブースターポンプ８ａは、前記冷温熱源機２から直近の熱媒体供給枝管７までの熱媒体供給主管５に設けられ、他のブースターポンプ８ｂは、前記冷温熱源機２から導出された熱媒体供給主管５であって、複数の熱媒体供給枝管７と複数の熱媒体供給枝管７との間の熱媒体供給主管５に設けられている。他の構成は実施例１と同じである。また、前記他のブースターポンプ８ｂは、熱媒体供給主管５の長さがさらに長くなった場合等、必要に応じて複数設けられる。
【００２８】
この実施例３の場合、前記１次側ポンプ４の揚程受け持ち範囲は図５のイ→ロ→冷温熱源機２→ハまでである。また、ブースターポンプ８ａの同範囲は図５のハ→ニ及びル→イまでであり、ローカルポンプ３ａの同範囲は図５のニ→ホ→２次側設備１→ヌ→ルである。また、ブースターポンプ８ｂの揚程受け持ち範囲は、図５のホ→ヘ及びリ→ヌであり、ローカルポンプ３ｂの同範囲はヘ→ト→２次側設備１→チ→リである。図６はこの実施例３の圧力線図である。図中(イ)〜（ル）は、図５の同じ文字（イ）〜（ル）の位置の圧力を示す。
【００２９】
前記実施例１〜３のシステムにおいて、ポンプの運転効率を優先し、ブースターポンプ８及びローカルポンプ３の夫々の受け持つ揚程を考えたとき、水量の大きいブースターポンプ８側の揚程を極力高くし、逆に水量の小さいローカルポンプ側の揚程は低くなるようにすることが好ましい。そこで、図７に示すように前記冷温熱源機２の出口側から一番近い熱媒体供給枝管７の分岐点の手前の前記熱媒体供給主管５のＡ点と、前記冷温熱源機２の入口側から一番近い熱媒体供給枝管７の合流点の手前の前記熱媒体還り主管６のＡ´点とを結ぶ配管を設け、当該配管に流量計１０を設け、この流量計１０の流量がゼロ以上でかつ極力ゼロと成るように前記ブースターポンプ８の可変制御を行う。この時、圧力ＰＡ≦ＰＡ´となっていることが必要である。また、図８は、図７の流量計１０に代えて差圧計１１を設けたもので、この場合も、差圧計１１の差圧がゼロ以上でかつ極力ゼロと成るように前記ブースターポンプ８の可変制御を行う。
【００３０】
また、図７及び図８は実施例１に対応したものであるが、実施例２及び３についても適用できる。実施例２及び３場合も、流量計１０又は差圧計１１を設ける配管は、前記冷温熱源機２の出口側から一番近い熱媒体供給枝管７の分岐点の手前の前記熱媒体供給主管５のＡ点と、前記冷温熱源機２の入口側から一番近い熱媒体供給枝管７の合流点の手前の前記熱媒体還り主管６のＡ´点との間に設ける。また、実施例３の場合は、前記実施例１の位置に加え、さらに、図５における各ブースターポンプ８ｂの次の熱媒体供給枝管７の分岐点の手前の熱媒体供給主管５のＡ点と、当該熱媒体供給枝管７と熱媒体還り主管６との合流点の手前の熱媒体還り主管６のＡ´点との間に、前記流量計１０又は差圧計１１を有する前記配管を設け、当該流量計１０又は差圧計１１の流量又は差圧をゼロ以上でかつ極力ゼロと成るように相応する各ブースターポンプ８の可変制御する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施例１のシステムの概略構成図である。
【図２】図１の圧力線図である。
【図３】この発明の実施例２のシステムの概略構成図である。
【図４】図３の圧力線図である。
【図５】この発明の実施例３のシステムの概略構成図である。
【図６】図５の圧力線図である。
【図７】この発明の実施例１の構成に流量計を設けた概略構成図である。
【図８】この発明の実施例１の構成に差圧計を設けた概略構成図である。
【図９】従来例のローカルポンプシステムの概略構成図である。
【図１０】ポンプの吐出し量とポンプ効率に関するグラフ図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      ２次側設備                  ２      冷温熱源機
３      ローカルポンプ              ４      １次側ポンプ    
５      熱媒体供給主管              ６      熱媒体還り主管
７      熱媒体供給枝管              ８      ブースターポンプ
９      バイパス管                １０      流量計
１１      差圧計                    
【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】
2011002180.tif 000008
【図６】
2011002180.tif 000009
【図７】
2011002180.tif 000010
【図８】
2011002180.tif 000011
【図９】
2011002180.tif 000012
【図１０】
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