(57)【要約】【課題】インバータポンプと定速ポンプとが混在したシステムでも設定差圧や設定送水圧の変更制御を支障なく実施できるようにする。【解決手段】制御装置１４にインバータ出力の下限設定値変更機能を設ける。制御装置１４は、２次ポンプ９の定格回転数での運転時の締切圧をＰSHUT、現在のポンプ前後差圧をΔＰpv、余裕分をαとし、ＩＮＶMIN＝（ΔＰpv／ＰSHUT）1/2＋αなる式に従って、インバータポンプ９−１へのインバータ出力の下限値ＩＮＶMINを算出し、この算出したインバータ出力の下限値ＩＮＶMINを現在のインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspとし、この下限設定値ＩＮＶMINspを下回らないようにインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶを規制する。設定送水圧を使用する場合も同様にして、所定の式に従って、現在のインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspを求める。【選択図】  図１
2011112277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源水を生成する熱源機と、
この熱源機が生成する熱源水を搬送する１次ポンプと、
前記熱源機からの熱源水の外部負荷への供給路に設けられた第１および第２の往ヘッダと、
回転数が調整可能なポンプを第１の２次ポンプ、定格回転数で運転されるポンプを第２の２次ポンプとし、この第１の２次ポンプと第２の２次ポンプとを混在させて前記第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとの間に並列に接続された定格回転数が同一の複数の２次ポンプと、
前記第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとを連通させるバイパス路に設けられたバイパス弁と、
前記第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとの間の熱源水の差圧をポンプ前後差圧とし、このポンプ前後差圧と設定差圧とが一致するように、前記第１の２次ポンプへの回転数制御用のインバータ出力および前記バイパス弁への開度制御用の弁開度出力を調整する制御手段とを備えた送水圧力制御システムにおいて、
前記制御手段は、
前記２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧とし、この定格時の締切圧と現在の前記ポンプ前後差圧とから前記第１の２次ポンプへのインバータ出力の下限値を算出するインバータ出力下限値算出手段と、
このインバータ出力下限値算出手段によって算出されたインバータ出力の下限値を現在のインバータ出力の下限設定値とし、この下限設定値を下回らないように前記第１の２次ポンプへのインバータ出力を規制するインバータ出力規制手段と
を備えることを特徴とする送水圧力制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載された送水圧力制御システムにおいて、
前記設定差圧を変更する設定差圧変更手段
を備えることを特徴とする送水圧力制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載された送水圧力制御システムにおいて、
前記外部負荷から戻されてくる熱源水の流量を負荷流量として計測する負荷流量計測手段と、
前記計測された負荷流量に基づいて前記設定差圧を決定する設定差圧決定手段と
を備える送水圧力制御システム。
【請求項４】
請求項１−３の何れか１項に記載された送水圧力制御システムにおいて、
前記インバータ出力下限値算出手段に代えて、
前記第１の２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧とし、この定格時の締切圧と現在の前記設定差圧とから前記第１の２次ポンプへのインバータ出力の下限値を算出する手段
を備えることを特徴とする送水圧力制御システム。
【請求項５】
請求項１−４の何れか１項に記載された送水圧力制御システムにおいて、
前記制御手段は、
前記ポンプ前後差圧に代えて前記第２の往ヘッダからの熱源水の送水圧を使用し、
前記設定差圧に代えて設定送水圧を使用する
ことを特徴とする送水圧力制御システム。
【請求項６】
熱源水を生成する熱源機と、この熱源機が生成する熱源水を搬送する１次ポンプと、前記熱源機からの熱源水の外部負荷への供給路に設けられた第１および第２の往ヘッダと、回転数が調整可能なポンプを第１の２次ポンプ、定格回転数で運転されるポンプを第２の２次ポンプとし、この第１の２次ポンプと第２の２次ポンプとを混在させて前記第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとの間に並列に接続された定格回転数が同一の複数の２次ポンプと、前記第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとを連通させるバイパス路に設けられたバイパス弁と、前記第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとの間の熱源水の差圧をポンプ前後差圧とし、このポンプ前後差圧と設定差圧とが一致するように、前記第１の２次ポンプへの回転数制御用のインバータ出力および前記バイパス弁への開度制御用の弁開度出力を調整する送水圧力制御方法において、
前記２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧とし、この定格時の締切圧と現在の前記ポンプ前後差圧とから前記第１の２次ポンプへのインバータ出力の下限値を算出するステップと、
前記算出されたインバータ出力の下限値を現在のインバータ出力の下限設定値とし、この下限設定値を下回らないように前記第１の２次ポンプへのインバータ出力を規制するステップと
を備えることを特徴とする送水圧力制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載された送水圧力制御方法において、
前記設定差圧を変更するステップ
を備えることを特徴とする送水圧力制御方法。
【請求項８】
請求項６に記載された送水圧力制御方法において、
前記外部負荷から戻されてくる熱源水の流量を負荷流量として計測するステップと、
前記計測された負荷流量に基づいて前記設定差圧を決定するステップと
を備える送水圧力制御方法。
【請求項９】
請求項６−８の何れか１項に記載された送水圧力制御方法において、
前記インバータ出力の下限値を算出するステップに代えて、
前記第１の２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧とし、この定格時の締切圧と現在の前記設定差圧とから前記第１の２次ポンプへのインバータ出力の下限値を算出するステップ
を備えることを特徴とする送水圧力制御方法。
【請求項１０】
請求項６−９の何れか１項に記載された送水圧力制御方法において、
前記ポンプ前後差圧に代えて前記第２の往ヘッダからの熱源水の送水圧を使用し、
前記設定差圧に代えて設定送水圧を使用する
ことを特徴とする送水圧力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部負荷への熱源水の送水圧力を制御する送水圧力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】
図１１に従来の送水圧力制御ステムの計装図を示す。この送水圧力制御ステムは、送水圧力の変更制御を行わないタイプであり、例えば特許文献１などに類似する技術が示されている。
【０００３】
図１１において、１は熱源水を生成する熱源機、２は熱源機１が生成する熱源水を搬送する１次ポンプ、３は外部負荷（空調機・ファンコイル等の熱負荷、地域冷暖房の需要家など）、４−１および４−２は熱源機１からの外部負荷３への熱源水の供給路に設けられた第１および第２の往ヘッダ、５は往ヘッダ４−１，４−２を介する外部負荷３への熱源水の往水管路、６は外部負荷３からの熱源水の還水管路、７は還水管路６を介して送られてくる熱源水が戻される還ヘッダ、８は往ヘッダ４−１と還ヘッダ８とを連通させるバイパス管路、１２は第１の往ヘッダ４−１と第２の往ヘッダ４−２との間の熱源水の差圧をポンプ前後差圧ΔＰｐｖとして計測する差圧センサ、１３は外部負荷３から戻されてくる熱源水の流量を負荷流量ＱＦとして計測する流量計、１４は制御装置である。外部負荷３には供給される熱源水の流量を調整するためのバルブ３−１が設けられている。
【０００４】
この送水圧力制御システムにおいて、第１の往ヘッダ４−１と第２の往ヘッダ４−２との間には、２次ポンプ９として第１の２次ポンプ９−１と第２の２次ポンプ９−２とが並列に接続されている。また、第１の往ヘッダ４−１と第２の往ヘッダ４−２との間には、この往ヘッダ４−１と４−２との間を連通させるバイパス路Ｌ１にバイパス弁１０が設けられている。
【０００５】
第１の２次ポンプ９−１と第２の２次ポンプ９−２は同一の定格回転数とされ、第１の２次ポンプ９−１にのみ回転数調整用のインバータ１１が付設されている。すなわち、第１の２次ポンプ９−１は回転数が調整可能なポンプとされ、第２の２次ポンプ９−２は定格回転数で運転されるポンプとされている。以下、第１の２次ポンプ９−１をインバータポンプと呼び、第２の２次ポンプ９−２を定速ポンプと呼ぶ。
【０００６】
この送水圧力制御システムにおいて、１次ポンプ２により圧送された熱源水は、熱源機１により冷却あるいは加熱され、往ヘッダ４−１へ至り、２次ポンプ９（９−１，９−２）によって往ヘッダ４−２へ圧送され、往水管路５を介して外部負荷３へ供給される。そして、外部負荷３において熱交換され、還水管路６を介して還ヘッダ７に戻され、再び１次ポンプ２によって圧送され、以上の経路を循環する。例えば、熱源機１を冷凍機とした場合、熱源水は冷水とされ、上述した経路を循環する。熱源機１を加熱機とした場合、熱源水は温水とされ、上述した経路を循環する。
【０００７】
〔運転台数制御〕
制御装置１４は、流量計１３によって計測される負荷流量ＱＦに応じて定速ポンプ９−２のオン／オフを切り替える。この例では、負荷流量ＱＦが所定値Ｑｔｈを超えるまでは定速ポンプ９−２をオフとし、インバータポンプ９−１のみの単独運転とする。負荷流量ＱＦが所定値Ｑｔｈを超えると、定速ポンプ９−２をオンとし、インバータポンプ９−１と定速ポンプ９−２との並列運転とする。
【０００８】
〔圧力一定制御〕
制御装置１４は、差圧計１２によって計測されるポンプ前後差圧ΔＰpvを監視し、このポンプ前後差圧ΔＰpvを一定とするようにインバータポンプ９−１の回転数およびバイパス弁１０の開度を制御する。すなわち、差圧計１２によって計測されるポンプ前後差圧ΔＰpvと予め設定されている設定差圧ΔＰspとを比較し、ΔＰpv＝ΔＰspとなるように、インバータポンプ９−１への回転数制御用のインバータ出力ＩＮＶ（ＩＮＶ＝０〜１００％）およびバイパス弁１０への開度制御用の弁開度出力θ（θ＝０〜１００％）を調整する。
【０００９】
この圧力一定制御において、インバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶに対しては、下限設定値ＩＮＶMINが定められている。この下限設定値ＩＮＶMINは次のような理由から定められる。例えば、インバータポンプ９−１と定速ポンプ９−２との並列運転時、インバータポンプ９−１の回転数を下げすぎると、定速ポンプ９−２は定格回転数で運転されているため、インバータポンプ９−１のポンプ圧力が定速ポンプ９−２のポンプ圧力よりも小さくなり、インバータポンプ９−１から熱源水が流れ出ない締切状態（圧力負けの状態）となって、加熱リスクが生じる。このような加熱リスクが生じないように、インバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶに対する下限設定値ＩＮＶMINを高めに設定する。
【００１０】
〔インバータポンプ回転数による圧力一定制御：ＩＮＶ≧ＩＮＶMINの場合〕
制御装置１４は、ポンプ前後差圧ΔＰpvが上昇すると、ΔＰpv＝ΔＰspとなるように、インバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶを下げる（インバータポンプ９−１の回転数を下げる）。
【００１１】
ここで、制御装置１４は、内部で求められるインバータ出力ＩＮＶが下限設定値ＩＮＶMIN以上の場合には、バイパス弁１０へ０％の弁開度出力θを送って、バイパス弁１０を全閉状態とする。これをインバータポンプ回転数による圧力一定制御と呼ぶ（図１２に示す領域Ｓ１参照）。
【００１２】
〔バイパス弁開度による圧力一定制御：ＩＮＶ＜ＩＮＶMINの場合〕
制御装置１４は、内部で求められるインバータ出力ＩＮＶが下限設定値ＩＮＶMINよりも小さくなる場合には、下限設定値ＩＮＶMINを下回らないようにインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶを規制する。すなわち、インバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶをＩＮＶMINとする。この場合、制御装置１４は、ΔＰpv＝ΔＰspとするように、バイパス弁１０の開度を制御する。これをバイパス弁開度による圧力一定制御と呼ぶ（図１２に示す領域Ｓ２参照）。
【００１３】
このバイパス弁開度による圧力一定制御では、インバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶが下限設定値ＩＮＶMINに規制されるので、インバータポンプ９−１における圧力負けの状態が回避される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭６１−１８０３１５号公報
【特許文献２】特開平８−２６１１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した送水圧力制御システムでは、送水圧力の変更制御を行わないことを前提とし、インバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINを固定値として定めており、設定差圧ΔＰspを上げると、下限設定値ＩＮＶMINで回転数を規制した時のインバータポンプの圧力が加えられる圧力よりも低くなって圧力負けの状態が生じたり、設定差圧ΔＰspを下げると、下限設定値ＩＮＶMINで回転数を規制した時のインバータポンプの圧力が加えられる圧力よりも高くなってバイパス流量が増加し増エネルギーとなったりして、設定差圧ΔＰspの変更制御を実施することが難しかった。
【００１６】
このため、設定差圧ΔＰspの変更制御を実施する場合、２次ポンプの全台をインバータポンプとし、これらインバータポンプの回転数を制御することによって、ポンプ前後差圧ΔＰpvを設定差圧ΔＰspに一致させるようにしている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このようなシステムでは、全ての２次ポンプにインバータを設置する必要があり、初期コストが増大して投資対効果が悪化する。
【００１７】
なお、上述においては、第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとの間の熱源水の差圧をポンプ前後差圧とし、このポンプ前後差圧を設定差圧に一致させるようにした送水圧力制御システムについて説明したが、第２の往ヘッダからの熱源水の送水圧と設定送水圧とを一致させるようにした送水圧力制御システムにおいても同様の問題が生じる。
【００１８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、２次ポンプの全台をインバータポンプとすることなく、インバータポンプと定速ポンプとが混在したシステムでも、設定差圧や設定送水圧の変更制御を支障なく実施することが可能な送水圧制御システムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
このような目的を達成するために本発明は、熱源水を生成する熱源機と、この熱源機が生成する熱源水を搬送する１次ポンプと、熱源機からの熱源水の外部負荷への供給路に設けられた第１および第２の往ヘッダと、回転数が調整可能なポンプを第１の２次ポンプ（インバータポンプ）、定格回転数で運転されるポンプを第２の２次ポンプ（定速ポンプ）とし、この第１の２次ポンプと第２の２次ポンプとを混在させて第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとの間に並列に接続された定格回転数が同一の複数の２次ポンプと、第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとを連通させるバイパス路に設けられたバイパス弁と、第１の往ヘッダと第２の往ヘッダとの間の熱源水の差圧をポンプ前後差圧とし、このポンプ前後差圧と設定差圧とが一致するように、第１の２次ポンプへの回転数制御用のインバータ出力およびバイパス弁への開度制御用の弁開度出力を調整する制御手段とを備えた送水圧力制御システムにおいて、制御手段に、２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧とし、この定格時の締切圧と現在のポンプ前後差圧とから第１の２次ポンプへのインバータ出力の下限値を算出するインバータ出力下限値算出手段と、このインバータ出力下限値算出手段によって算出されたインバータ出力の下限値を現在のインバータ出力の下限設定値とし、この下限設定値を下回らないように第１の２次ポンプへのインバータ出力を規制するインバータ出力規制手段とを設けたものである。
【００２０】
この発明において、インバータポンプへのインバータ出力の下限値は、定格時の締切圧（２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程）と現在のポンプ前後差圧とから算出される。例えば、一例として、定格時の締切圧をＰSHUT、現在のポンプ前後差圧をΔＰpv、余裕分をαとした場合、インバータ出力の下限値ＩＮＶMINをＩＮＶMIN＝（ΔＰpv／ＰSHUT）1/2＋αとして算出することが考えられる。なお、本発明において、２次ポンプの定格回転数は、商用の電源で運転するものとした場合、５０Ｈｚでの定格回転数と６０Ｈｚでの定格回転数とがあり、その電源の種類によって異なるものである。
【００２１】
本発明では、このようにして算出したインバータ出力の下限値を現在のインバータ出力の下限設定値とし、この下限設定値を下回らないようにインバータポンプへのインバータ出力を規制する。例えば、設定差圧が上げられ、これに追随してポンプ前後差圧が上昇すれば、この上昇したポンプ前後差圧に応じたインバータ出力の下限値が算出され、この算出されたインバータ出力の下限値がインバータ出力の下限設定値とされ、この下限設定値を下回らないようにインバータポンプへのインバータ出力が規制される。また、設定差圧が下げられ、これに追随してポンプ前後差圧が下降すれば、この下降したポンプ前後差圧に応じたインバータ出力の下限値が算出され、この算出されたインバータ出力の下限値がインバータ出力の下限設定値とされ、この下限設定値を下回らないようにインバータポンプへのインバータ出力が規制される。
【００２２】
このようにして、本発明では、設定差圧が変更された場合、その設定差圧の変更に追随して変化するポンプ前後差圧に応じて、インバータ出力の下限設定値が自動的に変更される。このインバータ出力の下限設定値の自動変更によって、設定差圧が変更されても、圧力負けの状態が生じたり、増エネルギーとなったりすることなく、設定差圧の変更制御を支障なく実施することが可能となる。
【００２３】
本発明において、設定差圧は、手動によって変更されるようにしてもよいし、自動で変更されるようにしてもよい。例えば、外部負荷から戻されてくる熱源水の流量を負荷流量として計測し、この計測された負荷流量に基づいて設定差圧を決定するようにする。この場合、負荷流量に応じて、設定差圧が自動的に変更される。
【００２４】
なお、本発明の変形例として、定格時の締切圧と現在のポンプ前後差圧とからではなく、定格時の締切圧と現在の設定差圧とからインバータポンプへのインバータ出力の下限値を算出するようにしてもよい。例えば、一例として、定格時の締切圧をＰSHUT、現在の設定差圧をΔＰsp、余裕分をαとした場合、インバータ出力の下限値ＩＮＶMINをＩＮＶMIN＝（ΔＰsp／ＰSHUT）1/2＋αとして算出することが考えられる。
【００２５】
また、本発明の変形例として、ポンプ前後差圧に代えて第２の往ヘッダからの熱源水の送水圧を使用し、設定差圧に代えて設定送水圧を使用するようにしてもよい。この場合、制御手段は、第２の往ヘッダからの熱源水の送水圧と設定送水圧とが一致するように、インバータポンプへの回転数制御用のインバータ出力およびバイパス弁への開度制御用の弁開度出力を調整する。また、２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧とし、この定格時の締切圧と現在の送水圧（或いは現在の設定送水圧）とからインバータ出力の下限値を算出する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、２次ポンプを定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧とし、この定格時の締切圧と現在のポンプ前後差圧（或いは現在の設定差圧）とからインバータポンプへのインバータ出力の下限値を算出し、この算出したインバータ出力の下限値を現在のインバータ出力の下限設定値とし、この下限設定値を下回らないようにインバータポンプへのインバータ出力を規制するようにしたので、設定差圧が変更されても、圧力負けの状態が生じたり、増エネルギーとなったりすることなく、インバータポンプと定速ポンプとが混在したシステムでも、支障なく設定差圧の変更制御を実施することが可能となる。
【００２７】
また、本発明によれば、ポンプ前後差圧に代えて第２の往ヘッダからの熱源水の送水圧を使用し、設定差圧に代えて設定送水圧を使用することにより、ポンプ前後差圧や設定差圧を使用する場合と同様にして、設定送水圧が変更されても、圧力負けの状態が生じたり、増エネルギーとなったりすることなく、インバータポンプと定速ポンプとが混在したシステムでも、設定送水圧の変更制御を支障なく実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す送水圧力制御システム（ポンプ前後差圧と設定差圧とを一致させるようにした送水圧力制御システム）の計装図である。
【図２】この送水圧力制御システムにおける制御装置の要部の機能ブロック図である。
【図３】この制御装置における圧力一定制御時の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】この制御装置における運転台数制御時の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】負荷流量に応じて設定差圧を決定するようにした場合の制御装置の要部の機能ブロック図である。
【図６】この制御装置における圧力一定制御時の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】インバータポンプのみの単独運転時およびインバータポンプと定速ポンプとの並列運転時の流量と圧力との関係（Ｑ−Ｈ特性）を示す図である。
【図８】本発明の他の実施の形態を示す送水圧力制御システム（送水圧と設定送水圧とを一致させるようにした送水圧力制御システム）の計装図である。
【図９】この送水圧力制御システムの制御装置における圧力一定制御時の処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】この送水圧力制御システムの制御装置における負荷流量に応じて設定送水圧を決定するようにした場合の圧力一定制御時の処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来の送水圧力制御システムの計装図である。
【図１２】この送水圧力制御システムにおける圧力一定制御（インバータポンプ回転数による圧力一定制御およびバイパス弁開度による圧力一定制御）を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す送水圧力制御システムの計装図である。同図において、図１１と同一符号は図１１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００３０】
この実施の形態において、従来の送水圧力制御システムと異なる点は、制御装置１４が有する機能にある。制御装置１４は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能として、インバータ出力の下限設定値変更機能を有している。図２にこのインバータ出力の下限設定値変更機能を含む制御装置１４の要部の機能ブロック図を示す。
【００３１】
制御装置１４は、２次ポンプ９（９−１，９−２）を定格回転数で回転させた時の流量零時の揚程を定格時の締切圧ＰSHUTとして記憶させた定格時締切圧記憶部（メモリ）１４Ａと、この定格時締切圧記憶部１４Ａに記憶されている定格時の締切圧ＰSHUTと現在のポンプ前後差圧ΔＰpv（ΔＰpvnow）とからインバータポンプ９−１へのインバータ出力の下限値ＩＮＶMIN（ＩＮＶMINnow）を算出するインバータ出力下限値算出部１４Ｂと、現在のポンプ前後差圧ΔＰpv（ΔＰpvnow）と現在の設定差圧ΔＰsp（ΔＰspnow）とからΔＰpvnow＝ΔＰspnowとなるようなインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶ（ＩＮＶ＝０〜１００％）を求めるインバータ出力算出部１４Ｃとを備えている。
【００３２】
また、制御装置１４は、インバータ出力下限値算出部１４Ｂによって算出されたインバータ出力の下限値ＩＮＶMINnowを現在のインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspとし、この下限設定値ＩＮＶMINspを下回らないようにインバータ出力算出部１４Ｃからのインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶを規制するインバータ出力規制部１４Ｄと、現在のポンプ前後差圧ΔＰpvnowと現在の設定差圧ΔＰspnowとからΔＰpvnow＝ΔＰspnowとなるようなバイパス弁１０への弁開度出力θ（θ＝０〜１００％）を算出する弁開度出力算出部１４Ｅと、流量計１３によって計測される負荷流量ＱＦに基づいて定速ポンプ９−２のオン／オフを切り替える運転台数切替部１４Ｆとを備えている。なお、弁開度出力算出部１４Ｅは、通常は弁開度出力θとしてθ＝０を出力し、インバータ出力規制部１４Ｄがインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶを規制した場合にのみ弁開度出力θの算出を行う。
【００３３】
インバータ出力下限値算出部１４Ｂでのインバータ出力の下限値ＩＮＶMIN（％）の算出には下記の（１）式を使用する。なお、この（１）式において、αは余裕分であり、所定の値として予め定められている。
ＩＮＶMIN＝（ΔＰpv／ＰSHUT）1/2＋α    ・・・・（１）
【００３４】
上記（１）式は、ＰSHUT（定格時の締切圧）：ΔＰsp（設定差圧）＝１：（ＩＮＶMIN／１００）2の関係にあることに着目し、ΔＰsp＝ＰSHUT×（ＩＮＶMIN／１００）2、（ＩＮＶMIN／１００）2＝（ΔＰsp／ＰSHUT）、ＩＮＶMIN＝（ΔＰsp／ＰSHUT）1/2として式を展開し、ΔＰspをΔＰpvに置き換え、ＩＮＶMIN＝（ΔＰpv／ＰSHUT）1/2とし、これに余裕分αを加え、ＩＮＶMIN＝（ΔＰpv／ＰSHUT）1/2＋αとして導き出したものである。なお、ΔＰspをΔＰpvに置き換えることにより、すなわちΔＰspに追随して変化するΔＰpvを用いることにより、実際の状況に適したＩＮＶMINを得ることが可能となる。
【００３５】
次に、図３および図４に示すフローチャートを参照しながら、制御装置１４における本実施の形態特有の処理動作について説明する。なお、この例において、設定差圧ΔＰspは、運用中に手動で設定変更されるものとする。
【００３６】
制御装置１４において、インバータ出力下限値算出部１４Ｂは、差圧センサ１２が計測するポンプ前後差圧ΔＰpvを現在のポンプ前後差圧ΔＰpvnowとして取り込み（図３：ステップＳ１０２）、この取り込んだポンプ前後差圧ΔＰpvnowと定格時締切圧記憶部１４Ａに記憶されている定格時の締切圧ＰSHUTとから上記の（１）式を用いてインバータ出力の下限値ＩＮＶMINnowを算出し（ステップＳ１０３）、この算出したインバータ出力の下限値ＩＮＶMINnowを現在のインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspとしてインバータ出力規制部１４Ｄへ送る（ステップＳ１０４）。
【００３７】
インバータ出力算出部１４Ｃは、設定差圧ΔＰspを現在の設定差圧ΔＰspnowとして取り込み（ステップＳ１０１）、この取り込んだ現在の設定差圧ΔＰspnowと現在のポンプ前後差圧ΔＰpvnowとからΔＰpvnow＝ΔＰspnowとなるようなインバータ出力ＩＮＶを求め（ステップＳ１０５）、インバータ出力規制部１４Ｄへ送る。
【００３８】
インバータ出力規制部１４Ｄは、インバータ出力算出部１４Ｃからのインバータ出力ＩＮＶとインバータ出力下限値算出部１４Ｂからのインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspとを比較する（ステップＳ１０６）。
【００３９】
ここで、ＩＮＶ≧ＩＮＶMINspであれば（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、インバータ出力規制部１４Ｄは、インバータ出力算出部１４Ｃからのインバータ出力ＩＮＶをそのままインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶとして出力する（ステップＳ１１０）。この際、弁開度出力算出部１４Ｅは、インバータ出力規制部１４Ｄがインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶを規制していないので、弁開度出力θをθ＝０とし（ステップＳ１０７）、この弁開度出力θ＝０をバイパス弁１０への弁開度出力θとして出力する（ステップＳ１１０）。
【００４０】
これに対し、ＩＮＶ＜ＩＮＶMINspであれば（ステップＳ１０６のＮＯ）、インバータ出力規制部１４Ｄは、インバータ出力算出部１４Ｃからのインバータ出力ＩＮＶをインバータ出力下限値算出部１４Ｂからのインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspで規制し（ステップＳ１０８）、この規制したインバータ出力ＩＮＶ（ＩＮＶ＝ＩＮＶMINsp）をインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶとして出力する（ステップＳ１１０）。この際、弁開度出力算出部１４Ｅは、インバータ出力規制部１４Ｄがインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶを規制しているので、現在の設定差圧ΔＰspnowと現在のポンプ前後差圧ΔＰpvnowとからΔＰpvnow＝ΔＰspnowとなるような弁開度出力θを算出し、この算出した弁開度出力θをバイパス弁１０への弁開度出力θとして出力する（ステップＳ１１０）。
【００４１】
一方、運転台数切替部１４Ｆは、流量計１３によって計測される負荷流量ＱＦを監視し（図４：ステップＳ２０１）、この負荷流量ＱＦが所定値Ｑｔｈを超えるまでは（ステップＳ２０２のＮＯ ）、定速ポンプ９−２をオフとし（ステップＳ２０３）、負荷流量ＱＦが所定値Ｑｔｈを超えると（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、定速ポンプ９−２をオンとする（ステップＳ２０４）。これにより、負荷流量ＱＦが所定値Ｑｔｈを超えるまでは、インバータポンプ９−１のみの単独運転とされ、負荷流量ＱＦが所定値Ｑｔｈを超えると、インバータポンプ９−１と定速ポンプ９−２との並列運転とされる。
【００４２】
〔設定差圧ΔＰspが変更された場合〕
制御装置１４は、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１１０の処理動作およびステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理動作を定周期で繰り返している。ここで、設定差圧ΔＰspが変更され、これに追随してポンプ前後差圧ΔＰpvが変化すると、インバータ出力下限値算出部１４Ｂは、この変化したポンプ前後差圧ΔＰpvを現在のポンプ前後差圧ΔＰpvnowとして取り込み（ステップＳ１０２）、この取り込んだポンプ前後差圧ΔＰpvnowと定格時締切圧記憶部１４Ａに記憶されている定格時の締切圧ＰSHUTとから前記の（１）式を用いてインバータ出力の下限値ＩＮＶMINnowを算出し（ステップＳ１０３）、この算出したインバータ出力の下限値ＩＮＶMINnowを現在のインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspとしてインバータ出力規制部１４Ｄへ送る（ステップＳ１０４）。
【００４３】
ここで、設定差圧ΔＰspが上昇方向へ変更され、これに追随してポンプ前後差圧ΔＰpvnowが上昇すると、（１）式に従う計算によって、インバータ出力規制部１４Ｄへのインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspが大きくなる。設定差圧ΔＰspが下降方向へ変更され、これに追随してポンプ前後差圧ΔＰpvnowが下降すると、（１）式に従う計算によって、インバータ出力規制部１４Ｄへのインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspが小さくなる。
【００４４】
インバータ出力規制部１４Ｄは、インバータ出力算出部１４Ｃからのインバータ出力ＩＮＶとインバータ出力下限値算出部１４Ｂからの変更されたインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspとを比較し、ＩＮＶ≧ＩＮＶMINspであれば（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、インバータ出力算出部１４Ｃからのインバータ出力ＩＮＶをそのままインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶとして出力し（ステップＳ１１０）、ＩＮＶ＜ＩＮＶMINspであれば（ステップＳ１０６のＮＯ）、インバータ出力下限値算出部１４Ｂからのインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspで規制したインバータ出力ＩＮＶ（ＩＮＶ＝ＩＮＶMINsp）をインバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶとして出力する（ステップＳ１１０）。
【００４５】
この場合、変更されたインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspは、（１）式に従う計算によって、現在のポンプ前後差圧ΔＰpvnow（変更された設定差圧ΔＰsp）に適したＩＮＶMINspとして計算されているので、この下限設定値ＩＮＶMINspでのインバータ出力ＩＮＶの規制中、インバータポンプ９−１の圧力がその時に加えられる圧力よりも低くなることはなく、圧力負けの状態が生じることはない。また、下限設定値ＩＮＶMINspは、インバータポンプ９−１の締切状態となる直前のインバータ出力として設定されるので、増エネルギーとなったりすることもない。
【００４６】
なお、上述した実施の形態では、設定差圧ΔＰspを運用中に手動で設定変更するものとしたが、設定差圧ΔＰspが自動的に変更されるものとしてもよい。例えば、その一例として、図５に示すように、制御装置１４に設定差圧決定部１４Ｇを設け、計測される負荷流量ＱＦに応じて設定差圧ΔＰspを決定するようにすることが考えられる。この場合、負荷流量ＱＦが減少すれば設定差圧ΔＰspを下げ、負荷流量ＱＦが増大すれば設定差圧ΔＰspを上げるようにする。
【００４７】
図６に負荷流量ＱＦに応じて設定差圧ΔＰspを変更するようにした場合の図３に対応するフローチャートを示す。このフローチャートにおいて、ステップＳ３００では計測された負荷流量ＱＦを取り込み、ステップＳ３０１では取り込んだ負荷流量ＱＦに応ずる設定差圧ΔＰspを現在の設定差圧ΔＰspnowとして設定する。そして、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０に対応するステップＳ３０２〜Ｓ３１０の処理を実行する。このようにすることによって、負荷流量ＱＦが少ない場合には、すなわち外部負荷３におけるバルブ６−１が絞られている場合（末端差圧が高い場合）には、インバータポンプ９−１の回転数を下げるようにして、省エネルギーを図ることが可能となる。このような制御を負荷流量による送水圧可変制御と呼ぶ。
【００４８】
図７（ａ）にインバータポンプ９−１のみの単独運転時の流量と圧力との関係（Ｑ−Ｈ特性）を示す。図７（ａ）において、特性Ｉは設定差圧ΔＰspと流量との関係を示し、特性IIはインバータ出力ＩＮＶを１００％とした時のポンプ圧力と流量との関係（定速運転時Ｑ−Ｈ特性）を示し、特性IIIは流量零時の設定差圧ΔＰspでインバータ出力ＩＮＶを下限設定値ＩＮＶspで規制した時のポンプ圧と流量との関係（締切状態Ｑ−Ｈ特性）を示す。この場合、負荷流量の増大に伴い設定差圧ΔＰspが上昇し、この設定差圧ΔＰspに追随してポンプ前後差圧ΔＰpvが上昇すると、前記の（１）式に従う計算によって、インバータ出力の下限設定値ＩＮＶspが上げられて行く。
【００４９】
図７（ｂ）にインバータポンプ９−１と定速ポンプ９−２との並列運転時の流量と圧力との関係（Ｑ−Ｈ特性）を示す。図７（ｂ）において、特性Ｉは設定差圧ΔＰspと流量との関係を示し、特性IVはインバータ出力ＩＮＶを１００％とした時のポンプ圧力と流量との関係（定速運転時Ｑ−Ｈ特性）を示し、特性Ｖは定速ポンプ９−２のみで確保される設定差圧ΔＰspでインバータ出力ＩＮＶを下限設定値ＩＮＶspで規制した時のポンプ圧と流量との関係（締切状態Ｑ−Ｈ特性）を示す。この場合、負荷流量の増大に伴い設定差圧ΔＰspが上昇し、この設定差圧ΔＰspに追随してポンプ前後差圧ΔＰpvが上昇すると、前記の（１）式に従う計算によって、インバータ出力の下限設定値ＩＮＶspが上げられて行く。
【００５０】
設定差圧ΔＰspを自動的に変更する例として、外部負荷３の入口側と出口側の差圧を末端差圧として実際に計測し、この計測した末端差圧に応じて設定差圧ΔＰspを変更することも考えられる。この場合、末端差圧の計測値が上がれば設定差圧ΔＰspを下げ、末端差圧の計測値が下がれば設定差圧ΔＰspを上げるようにする。また、例えば、外部負荷３が複数あるような場合、これら外部負荷３におけるバルブ３−１の開度を監視するようにし、このバルブ３−１の開度の中に１００％開度のものがあれば、設定差圧ΔＰspを上げるようにすることも考えられる。
【００５１】
また、上述した実施の形態では、インバータ出力の下限値ＩＮＶMINの算出に際して、現在のポンプ前後差圧ΔＰpvを使用するようにしたが、現在の設定差圧ΔＰspを使用するようにしてもよい。この場合、前記の（１）式に代えて、下記の（２）式を使用するようにする。
ＩＮＶMIN＝（ΔＰsp／ＰSHUT）1/2＋α    ・・・・（２）
【００５２】
また、上述した実施の形態では、第１の往ヘッダ４−１と第２の往ヘッダ４−２との間の熱源水の差圧をポンプ前後差圧ΔＰpvとして計測し、このポンプ前後差圧ΔＰpvを設定差圧ΔＰspに一致させるようにしたシステムについて説明したが、外部負荷３への熱源水の送水圧を計測し、この送水圧を設定送水圧に一致させるようにしたシステムにおいても同様の方式を採用することができる。
【００５３】
この場合、図８に示すように、第２の往ヘッダ４−２からの熱源水の送水圧ＰＳpvを圧力センサ１５によって計測し、この計測した送水圧ＰＳpvを制御装置１４へ送るようにする。制御装置１４では、圧力センサ１５からの送水圧ＰＳpvと設定送水圧ＰＳspとを比較し、ＰＳpv＝ＰＳspとなるように、インバータポンプ９−１へのインバータ出力ＩＮＶおよびバイパス弁１０への弁開度出力θを調整する。
【００５４】
この際、制御装置１４において、設定送水圧ＰＳspを現在の設定送水圧ＰＳspnowとして取り込み（図９：ステップＳ４０１）、圧力センサ１５が計測する送水圧ＰＳpvを現在の送水ΔＰＳpvnowとして取り込み（ステップＳ４０２）、この取り込んだ送水圧ＰＳpvnowと定格時締切圧記憶部１４Ａに記憶されている定格時の締切圧ＰSHUTとから下記の（３）式を用いてインバータ出力の下限値ＩＮＶMINnowを算出する（ステップＳ４０３）。
【００５５】
ＩＮＶMIN＝（（ＰＳpv−Ｐback）／ＰSHUT）1/2＋α    ・・・・（３）
なお、この（３）式において、Ｐbackはポンプの背圧（往ヘッダ４−１における熱源水の圧力）を示し、この背圧Ｐbackは予め所定値として設定しておく。
【００５６】
そして、この算出したインバータ出力の下限値ＩＮＶMINnowを現在の送水圧ＰＳpvnowでのインバータ出力の下限設定値ＩＮＶMINspとする（ステップＳ４０４）。以下、図３に示したフローチャートにおけるステップＳ１０４〜Ｓ１１０と同様にして、ステップＳ４０４〜Ｓ４１０の処理を実行する。
【００５７】
このシステムにおいても、ポンプ前後差圧を一定に制御するシステムと同様、設定送水圧ＰＳspは手動で変更されるものであってもよいし、自動的に変更させるものであってもよい。設定送水圧ＰＳspを負荷流量ＱＦに応じて変更するようにした場合の図６に対応するフローチャートを図１０に示す。
【００５８】
また、このシステムにおいて、インバータ出力の下限値ＩＮＶMINの算出に際して、現在の送水圧ＰＳpvに代えて、現在の設定送水圧ＰＳspを使用するようにしてもよい。この場合、上記の（３）式に代えて、下記の（４）式を使用するようにする。
ＩＮＶMIN＝（（ＰＳsp−Ｐback）／ＰSHUT）1/2＋α    ・・・・（４）
【００５９】
また、上述した実施の形態では、説明を簡単とするために、２次ポンプ９をインバータポンプ９−１と定速ポンプ９−２の２台としたが、インバータポンプ９−１と定速ポンプ９−２とを混在させたシステムであればよく、その台数は１台ずつに限られるものではない。例えば、インバータポンプ９−１を１台とし、定速ポンプ９−２を複数台としたシステムであってもよい。また、インバータポンプ９−１を複数台としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の送水圧力制御システムおよび方法は、空調機・ファンコイル等の熱負荷、地域冷暖房の需要家などを外部負荷とする冷暖房システムなど、様々な分野で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…熱源機、２…１次ポンプ、３…外部負荷、３−１…バルブ、４−１…第１の往ヘッダ、４−２…第２の往ヘッダ、５…往水管路、６…還水管路、７…還ヘッダ、８…バイパス管路、９…２次ポンプ、９−１…第１の２次ポンプ（インバータポンプ）、９−２…第２の２次ポンプ（定速ポンプ）、１０…バイパス弁、Ｌ１…バイパス路、１１…インバータ、１２…差圧センサ、１３…流量計、１４…制御装置、１４Ａ…定格時締切圧記憶部、１４Ｂ…インバータ出力下限値算出部、１４Ｃ…インバータ出力算出部、１４Ｄ…インバータ出力規制部、１４Ｅ…弁開度出力算出部、１４Ｆ…運転台数制御部、１４Ｇ…設定差圧決定部、１５…圧力センサ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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