(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機に対して空調二次ポンプから冷房用冷水もしくは暖房用温水の空調用水を供給する際に、可変速回転して前記空調用水の吐出圧力を可変する空調二次ポンプと、空調対象場所の温度を検出する温度検出器と、空調対象場所の空調温度を設定する空調温度調節器と、前記空調二次ポンプから吐出される前記空調用水の吐出圧力を検出する圧力検出器と、前記空調対象場所の空調設定温度と実際の温度との偏差に応じて前記空調二次ポンプから吐出される前記空調用水の吐出圧力を制御する圧力制御手段とを備えた空調二次ポンプの制御装置であって、
前記空調二次ポンプから供給する前記空調用水の流量と吐出圧力との関係を表す圧力設定関数を演算する圧力設定関数演算手段を設け、この圧力設定関数演算手段は、前記空調対象場所のそれぞれで設定された空調温度と実際の温度との偏差として、冷房時には（実際の温度―空調温度設定値）を計算するとともに、暖房時には（空調温度設定値―実際の温度）を計算し、所定時間間隔でその時刻における上記偏差の最大値を監視して、その最大値が予め定めた第１の判定基準温度偏差を超えた場合に、予め定めた上限圧力設定関数と下限圧力設定関数の範囲内で吐出圧力設定値を高くする方向に前記圧力設定関数を変更する一方、前記最大値が前記第１の判定基準温度偏差よりも低い第２の判定基準温度偏差を下回った場合は、前記吐出圧力設定値が低くなる方向に前記圧力設定関数を変更することを特徴とする空調二次ポンプの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空調二次ポンプの制御装置であって、前記圧力設定関数演算手段は、前記演算される圧力設定関数及びその可変範囲を規定する上限圧力設定関数、下限圧力設定関数として、空調用水の予め定めた一組の流量最大値と吐出圧力最大値に対して、前記それぞれの演算される圧力設定関数及び設定される上限圧力設定関数、下限圧力設定関数それぞれに上記流量最大値を代入したときの値が常に吐出圧力最大値となる関数を演算設定することを特徴とする空調二次ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調対象室内に設置された空調機に対して空調二次ポンプから配管を通して冷房用冷水もしくは暖房用温水の空調用水を供給する際に前記空調用水の吐出圧力を制御する空調二次ポンプの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば空調対象室内に設置された空調機に対して空調二次ポンプから配管を通して冷房用冷水もしくは暖房用温水の空調用水を供給する際、前記空調用水の流量に応じて前記空調二次ポンプの吐出圧力設定値が決められる所謂、推定末端圧制御が行われており、予め決定した一つの圧力設定関数に基づいて空調用水の吐出圧力を制御し、必要とされる空調用水の流量を確保している（非特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来のように、推定末端圧制御で予め決定した一つの圧力設定関数に基づく空調二次ポンプからの空調用水の吐出圧力が制御されると、空調機の運転状態よって変化する必要圧力を確保するために圧力設定関数を常に高めの吐出圧力となるように決定しなければならず、必要な吐出圧力が小さい場合には、必要以上の吐出圧力で運転することになり、過剰なポンプ圧力となって余分なエネルギーを使用することになるという問題が生じる。逆に、圧力設定関数が必要な吐出圧力に対して低めの吐出圧力となるように決定されてしまうと、上記空調用水の流量不足となって冷暖房が効き難くなり、適正な空調制御が出来ないという問題が生じる。
【非特許文献１】財団法人  省エネルギーセンターの「ポンプ  選びかたとシステムの改善  佐藤良男  高田勉  著作  １９９３年６月１２日発行参照」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明では、適正な空調制御ができるとともに省エネルギー効果の大きな空調二次ポンプの制御装置を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、特許請求の範囲の欄に記載した空調二次ポンプの制御装置により解決することができる。
請求項1に記載した空調二次ポンプの制御装置によれば、空調機に対して空調二次ポンプから冷房用冷水もしくは暖房用温水の空調用水を供給する際に、可変速回転して前記空調用水の吐出圧力を可変する空調二次ポンプと、空調対象場所の温度を検出する温度検出器と、空調対象場所の空調温度を設定する空調温度調節器と、前記空調二次ポンプから吐出される前記空調用水の吐出圧力を検出する圧力検出器と、前記空調対象場所の空調設定温度と実際の温度との偏差に応じて前記空調二次ポンプから吐出される前記空調用水の吐出圧力を制御する圧力制御手段とを備えた空調二次ポンプの制御装置において、
前記空調二次ポンプから供給する前記空調用水の流量と吐出圧力との関係を表す圧力設定関数を演算する圧力設定関数演算手段を設け、この圧力設定関数演算手段は、前記空調対象場所のそれぞれで設定された空調温度と実際の温度との偏差として、冷房時には（実際の温度―空調温度設定値）を計算するとともに、暖房時には（空調温度設定値―実際の温度）を計算し、所定時間間隔でその時刻における上記偏差の最大値を監視して、その最大値が予め定めた第１の判定基準温度偏差を超えた場合に、予め定めた上限圧力設定関数と下限圧力設定関数の範囲内で吐出圧力設定値を高くする方向に前記圧力設定関数を変更する一方、前記最大値が前記第１の判定基準温度偏差よりも低い第２の判定基準温度偏差を下回った場合は、前記吐出圧力設定値が低くなる方向に前記圧力設定関数を変更することによって、適正な空調制御と省エネルギーとを実現することができる。
【０００６】
請求項２に記載した空調二次ポンプの制御装置によれば、前記圧力設定関数演算手段は、演算される圧力設定関数及びその可変範囲を規定する上限圧力設定関数、下限圧力設定関数として、空調用水の予め定めた一組の流量最大値と吐出圧力最大値に対して、前記それぞれの演算される圧力設定関数及び設定される上限圧力設定関数、下限圧力設定関数それぞれに上記流量最大値を代入したときの値が常に吐出圧力最大値となる関数を演算設定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、適正な空調が出来るとともに省エネルギー効果の大きな空調制御を行うことが出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１において、図示していない空調用熱源から冷房用冷水もしくは暖房用温水の空調用水を、例えばオフィスの各部屋に設けられている空調機（１〜Ｎ）に吐出送水する空調ニ次ポンプ２を圧力制御するために、圧力制御部３が設けられている。
図１に示すように、空調二次ポンプ２は図示していないモータにより駆動されるもので、このモータはインバータ４により可変速駆動されるものである。
空調二次ポンプ２から吐出された空調用水を空調機（１〜Ｎ）に送水するための配管５が設けられており、配管５の途上には、空調二次ポンプ２から吐出された空調用水の吐出圧力を検出する圧力検出器６が設けられている。また、空調機（１〜Ｎ）を経由した空調用水の流量を検出するための流量検出器７が設けられており、流量検出器７で流量が検出された空調用水は上記の空調用熱源に戻る。
【０００９】
オフィスの各部屋には室温を検出する室温検出器（温度検出器）８が設けられており、その温度検出信号が温度調節器９に出力される。温度調節器９は、その部屋の空調温度を設定するためのものであるとともに、その空調温度設定信号は、室温検出器８による温度検出信号とともに圧力設定関数演算部１２に出力される。また、温度調節器９は、その空調温度設定信号と室温検出器８による温度検出信号に基づいて、ＰＩＤ制御等により各空調機の出口側に取り付けられている二方弁１０の開度を調節する。尚、空調機が稼動していることを検出するための空調機稼動検出器１１が各空調機（１〜Ｎ）に付属的に取り付けられている。また、図１に示した圧力設定関数演算部１２は、後述するように、上記オフィスの各部屋における温度調節器９において設定された空調設定温度と実際の室温との偏差に基づいて後述の圧力設定関数を演算する。
【００１０】
図２は、圧力設定関数演算部１２の演算による圧力設定関数を含む空調二次ポンプ２の運転制御に関る各種の特性曲線を示したものである。
図２において、圧力設定関数の（１）と（２）は、上記オフィスの各部屋の温度調節器９において設定された空調設定温度と実際の室温との偏差に基づいて演算される圧力設定関数の可変範囲を表す上限及び下限の特性曲線で、空調二次ポンプ２から吐出される空調用水の圧力と流量との関係を示したものである。圧力設定関数演算部１２は、所定時間間隔毎に圧力設定関数（１）と（２）の間となる圧力設定関数を演算したうえ、そのときの空調用水の流量検出値に基づく圧力設定値を計算する機能を有している。尚、圧力設定関数（１）は少ないエネルギーで空調二次ポンプ２を稼動させることができるが、配管５や各空調機の熱交換器コイル、各空調機の出口側に設けられている二方弁１０などの空調用水が通る経路の流水抵抗によっては、空調用水の流量が不足する場合がある。逆に、圧力設定関数（２）は、流量不足が生じない十分な吐出圧力で空調二次ポンプ２から空調用水を供給することができるが、上記流水抵抗の状態によっては空調二次ポンプ２の吐出圧力が過剰となって、エネルギーの消費量が過大となる。従って、上記オフィスの各部屋における温度調節器９の空調設定温度と実際の室温との偏差に応じて、空調用水の流量不足の有無を確認しながら、圧力設定関数演算部１２が下限圧力設定関数（１）と上限圧力設定関数（２）の間で圧力設定関数を変化させるように演算すれば、適正な空調効果を得ることができるとともに、省エネルギーを図ることができる。
尚、図２において、ポンプ特性曲線ＳＴ１，ＳＴ２は、回転数制御による空調二次ポンプ２の回転数特性曲線を示している。また、システム抵抗（１）と（２）は、上述のように配管５や各空調機の熱交換器コイル、各空調機の出口側に設けられている二方弁１０などの空調用水が通る経路の流水抵抗を示しており、これは流量毎の空調二次ポンプ２の必要圧力も示している。システム抵抗（１）は、空調機（１〜Ｎ）の全機が稼動し、全ての二方弁１０が全開の状態で流量を変化させた場合の抵抗曲線を示している。また、システム抵抗（２）は、空調機（１〜Ｎ）の一部のみが稼動した場合の抵抗曲線の一例を示している。
【００１１】
以上、説明した各種の特性曲線に基づいて圧力制御部３が空調二次ポンプ２を制御する場合、冷房時の空調対象室の温度偏差を（室内の実際の温度―空調温度設定値）とすると、温度偏差が大きい室は冷房不足となっている。これを解消するためには、予め第１の判定基準温度偏差Ｔ１を設定し、各室の温度偏差の最大値がＴ１より大きければ圧力設定関数演算部１２は、圧力設定関数を現在の状態から徐々に下限圧力設定関数（１）から上限圧力設定関数（２）の方向に変える。これによって、圧力制御部３は空調二次ポンプ２の回転数を増加させ、空調用水の流量を増加させることによって、冷水の流量不足を解消させる。逆に、各室の温度偏差の最大値が予め設定した第２の判定基準温度偏差Ｔ２（＜Ｔ１）よりも小さい場合は、冷房不足と判定されることがなく、圧力設定関数演算部１２は、圧力設定関数を現在の状態から徐々に上限圧力設定関数（２）から下限圧力設定関数（１）の方向に変えるため、圧力制御部３は空調二次ポンプ２の回転数を減少させ、空調用水の流量を少なくさせることによって、省エネルギーを図る。尚、各室の温度偏差の最大値がＴ１とＴ２の間にある場合は、圧力設定関数演算部１２は、現在の圧力設定関数を変化させない。
暖房時にも上記冷房時と同様の制御をすることにより、適正な空調が得られるともに、省エネルギー効果を得ることができる。
【００１２】
圧力設定関数演算部１２は、演算される圧力設定関数及びその可変範囲を規定する上限圧力設定関数（２）、下限圧力設定関数（１）として、空調用水の予め定めた一組の流量最大値と吐出圧力最大値に対して、それぞれの演算される圧力設定関数及び設定される上限圧力設定関数（２）、下限圧力設定関数（１）それぞれに上記流量最大値を代入したときの値が常に吐出圧力最大値となる関数を演算設定する。
【００１３】
尚、上記冷暖房制御を実行中に圧力設定関数が上限圧力設定関数（２）に達した状態で、各室の温度偏差の最大値が一定時間を超えても第１の判定基準温度偏差Ｔ１未満にならない場合、空調機の不具合等が生じている可能性があり、この制御状態を継続すると、省エネルギーにならない。従って、このような場合は警報等により空調設備管理者に知らせ、必要に応じて、不具合可能性のある空調機の室温偏差を圧力設定関数演算部１２による演算から除外した形で制御をする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】空調二次ポンプを制御して適正な空調と省エネルギー効果が得られるシステム系統図である。
【図２】圧力設定関数演算部の演算による圧力設定関数を含む空調二次ポンプの運転制御に関る各種の特性曲線を示したものである。
【符号の説明】
【００１５】
１〜Ｎ  空調機
２  空調二次ポンプ
３  圧力制御部
４  インバータ
５  配管
６  圧力検出器
７  流量検出器
８  室温検出器（温度検出器）
９  温度調節器
１０  二方弁
１１  空調機稼動検出器
１２  圧力設定関数演算部
【図１】
0004691582.tif 000002
【図２】
0004691582.tif 000003