(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源より受熱した熱媒体の供給を受け、この熱媒体と周辺空気との間で熱交換する複数台の熱交換機と、前記熱交換機それぞれに設けられ対応する熱交換機に対する前記熱媒体の供給を制御する複数のバルブとを備えた空調システムにおける空調制御装置であって、
前記熱交換機に供給される前記熱媒体の全ての流量を取得する取得手段と、
前記熱交換機それぞれの容量を記憶する記憶手段と、
前記取得手段により取得した前記流量と、前記記憶手段に記憶された前記熱交換機のそれぞれの容量とに基づいて、前記熱媒体を供給すべき前記熱交換機の台数を演算する演算手段と、
この演算手段により演算された台数と、現在前記熱媒体が供給されている前記熱交換機の台数とに基づいて、前記バルブの開閉を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記演算手段により演算された台数よりも現在前記熱媒体が供給されている前記熱交換機の台数の方が多い場合、開かれていた所定の前記バルブを閉じ、
前記演算手段により演算された台数よりも現在前記熱媒体が供給されている前記熱交換機の台数の方が少ない場合、閉じられていた所定の前記バルブを開く
ことを特徴とする請求項１記載の空調制御システム。
【請求項３】
熱源より受熱した熱媒体の供給を受け、この熱媒体と周辺空気との間で熱交換する複数台の熱交換機と、前記熱交換機それぞれに設けられ対応する熱交換機に対する前記熱媒体の供給を制御するバルブとを備えた空調システムにおける空調制御方法であって、
前記熱交換機に供給される前記熱媒体の全ての流量を取得する取得ステップと、
前記熱交換機それぞれの容量を記憶する記憶ステップと、
前記取得ステップにより取得した前記流量と、前記記憶ステップで記憶された前記熱交換機のそれぞれの容量とに基づいて、前記熱媒体を供給すべき前記熱交換機の台数を演算する演算ステップと、
この演算ステップにより演算された台数と、現在前記熱媒体が供給されている前記熱交換機の台数とに基づいて、前記バルブの開閉を制御する制御ステップと
を有することを特徴とする空調制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＣＵなどの熱交換機を複数備えた空調システムにおける空調制御装置および空調制御方法関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家屋やビルなどに配設される空調システムでは、熱交換機としてファンコイルユニット（ＦＣＵ）がよく用いられている。このＦＣＵは、熱源により温度が調整された熱媒体をコイル内部に流してコイル外部の空気と熱媒体との間で熱交換を行わせ、この熱交換を行った空気をファンにより外部に送風するものである。したがって、ＦＣＵは、熱媒体が安定して供給されることにより、安定した運転を実現することができる。このため従来より、ＦＣＵに熱媒体を供給する管路には定流量弁が用いられている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１７６８５８号公報
【特許文献２】特開平１０−１８５２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のシステムでは、定流量弁を全開にすると熱媒体が過大に流れてしまうため、ＦＣＵの入口と出口で温度差がつかず、空調システムの運転効率が悪かった。この状態を解消すべく、各ＦＣＵに定量流弁を設けたり、還り温度によるバルブ制御を行ったりすると、ＦＣＵの台数の増加とともに定量流弁の数量や還り温度制御のループ数が増大してしまうため、高コストとなっていた。
【０００５】
そこで、本願発明は、上述したような課題を解消するためになされたものであり、より簡易な方法で運転効率を向上させることができる空調制御装置および空調制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述したような課題を解消するために、熱源より受熱した熱媒体の供給を受け、この熱媒体と周辺空気との間で熱交換する複数台の熱交換機と、熱交換機それぞれに設けられ対応する熱交換機に対する熱媒体の供給を制御するバルブとを備えた空調システムにおける空調制御装置であって、熱交換機に供給される熱媒体の全ての流量を取得する取得手段と、熱交換機それぞれの容量を記憶する記憶手段と、取得手段により取得した流量と、記憶手段に記憶された熱交換機のそれぞれの容量とに基づいて、熱媒体を供給すべき熱交換機の台数を演算する演算手段と、この演算手段により演算された台数と、現在熱媒体が供給されている熱交換機の台数とに基づいて、バルブの開閉を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記空調制御装置において、制御手段は、演算手段により演算された台数よりも現在熱媒体が供給されている熱交換機の台数の方が多い場合、開かれていた所定のバルブを閉じ、演算手段により演算された台数よりも現在熱媒体が供給されている熱交換機の台数の方が少ない場合、閉じられていた所定のバルブを開くようにしてもよい。
【０００８】
また、本発明に係る空調制御方法は、熱源より受熱した熱媒体の供給を受け、この熱媒体と周辺空気との間で熱交換する複数台の熱交換機と、熱交換機それぞれに設けられ対応する熱交換機に対する熱媒体の供給を制御するバルブとを備えた空調システムにおける空調制御方法であって、熱交換機に供給される熱媒体の全ての流量を取得する取得ステップと、熱交換機それぞれの容量を記憶する記憶ステップと、取得ステップにより取得した流量と、記憶ステップで記憶された熱交換機のそれぞれの容量とに基づいて、熱媒体を供給すべき熱交換機の台数を演算する演算ステップと、この演算ステップにより演算された台数と、現在熱媒体が供給されている熱交換機の台数とに基づいて、熱媒体を供給する熱交換機に対応するバルブの開閉を制御する制御ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱交換機に送出される全ての熱媒体の流量と熱交換機の容量とに基づいて熱媒体を供給すべき熱交換機の台数を演算し、この演算した運転台数と現在運転中の熱交換機の台数とに基づいてバルブの開閉を制御することにより、熱媒体の流量に対応した数量の熱交換機に熱媒体を供給して各熱交換機に適正な流量の熱媒体が送出することが可能となるので、結果として、運転効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
［空調制御システムの構成］
図１に示すように、本実施の形態に係る空調制御システムは、水や不凍液などの熱媒体を温めたり冷やしたりすることにより温度を調整する熱源１と、この熱源により温度が調整された熱媒体と熱交換する複数のＦＣＵ２ａ〜２ｎと、熱源１からＦＣＵ２ａ〜２ｎに熱媒体を供給する往路３と、ＦＣＵ２ａ〜２ｎで熱交換された熱媒体を熱源１に戻す還路４と、往路３に設けられ往路３を流れる熱媒体の流量を計測するとともにその熱媒体の流量を制御する調節弁５と、ＦＣＵ２ａ〜２ｎ毎に設けられたバルブ６ａ〜６ｎと、コントローラ７とを備える。
【００１２】
ここで、往路３は、往路主管３１と、往路支管３２ａ〜３２ｎとから構成される。往路主管３１は、一端が熱源１に、他端が往路支管３２ａ〜３２ｎに接続され、往路支管３２ａ〜３２ｎは、一端が往路主管３１に、他端が対応するＦＣＵ２ａ〜２ｎに接続されている。調節弁５は、往路３の往路主管３１に設けられており、ＦＣＵ２ａ〜２ｎ全体に供給される熱媒体の流量を調節する。
【００１３】
また、還路４は、還路主管４１と、還路支管４２ａ〜４２ｎとから構成されている。還路主管４１は、一端が熱源１に、他端が還路支管４２ａ〜４２ｎに接続され、還路支管４２ａ〜４２ｎは、一端が対応するＦＣＵ２ａ〜２ｎに、他端が還路主管４２に接続されている。バルブ６ａ〜６ｎは、各還路支管４２ａ〜４２ｎに設けられており、対応するＦＣＵ２ａ〜２ｎを流れる熱媒体の流量を制御する。
【００１４】
コントローラ７は、ユーザの操作入力やＦＣＵ２ａ〜２ｎが配置された領域の設定温度等に基づいて、熱源１の駆動、ＦＣＵ２ａ〜２ｎの駆動、調節弁５の開度およびバルブ６ａ〜６ｎの開度を制御するものである。特に、本実施の形態では、ＦＣＵ２ａ〜２ｎ全体に供給される熱媒体の流量に基づいて、バルブ６ａ〜６ｎの開閉を制御する。このようなコントローラ７は、入力部７１、流量測定部７２、記憶部７３、主制御部７４および指示部７５を備えている。
【００１５】
入力部７１は、ユーザ等からの設定温度等の操作入力を検出する。この検出した操作入力は主制御部７４に送出される。
【００１６】
流量測定部７２は、調節弁５から往路主管３１を流れる熱媒体の流量、すなわちＦＣＵ２ａ〜２ｎに流れる熱媒体全ての流量の測定結果を取得する。この測定結果は、主制御部７４に送出される。
【００１７】
記憶部７３は、生成可能な熱量などの熱源１の容量に関する情報、運転に要する熱媒体の流量、コイルの径や長さ、発熱量などＦＣＵ２ａ〜２ｎの容量に関する情報、ＦＣＵ２ａ〜２ｎ、調節弁５およびバルブ６ａ〜６ｎの運転信号等を記憶している。
【００１８】
主制御部７４は、入力部７１から受け取った操作入力、流量測定部７２から受け取った測定結果および記憶部７３に記憶された熱源１並びにＦＣＵ２ａ〜２ｎの容量に関する情報に基づいて、熱源１、ＦＣＵ２ａ〜２ｎ、調節弁５およびバルブ６ａ〜６ｎに対してそれぞれを運転させたり開閉させたりする運転信号を生成することにより、本実施の形態に係る空調制御システムの各構成要素を制御するものである。特に、本実施の形態では、流量測定部７２から受け取った測定結果および記憶部７３に記憶された熱源１並びにＦＣＵ２ａ〜２ｎの容量に関する情報に基づいて、バルブ６ａ〜６ｎの開閉を制御する運転信号を生成する。このような主制御部７４は、空調制御システムの各装置の動作を制御する動作制御部７４ａと、流量検出部７２からの測定結果に基づいてＦＣＵ２ａ〜２ｎの適正な運転台数を演算する台数主制御部７４ｂと、この台数主制御部７４ｂの演算結果と現在のＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数とを比較しバルブ６ａ〜６ｎの開閉を指示するバルブ制御部７４ｃとを備えている。
【００１９】
指示部７５は、主制御部７４により生成された運転信号を熱源１、ＦＣＵ２ａ〜２ｎ、調節弁５およびバルブ６ａ〜６ｎに送出する。
【００２０】
このようなコントローラ７は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ/Ｆ装置と、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＦＥＤ（Field Emission Display）等の表示装置を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した入力部７１、流量測定部７２、記憶部７３、主制御部７４および指示部７５が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
【００２１】
［空調制御システムの動作］
次に、本実施の形態に係る空調制御システム全体の動作について説明する。
【００２２】
入力部７１は、ユーザ等から、ＦＣＵ２ａ〜２ｎが配置された領域に対する新たな温度設定、その領域に対するＦＣＵ２ａ〜２ｎによる暖房または冷房運転の要求、または、その領域の設定温度と実際の温度との間に差の検出などの操作入力を検出する。このような操作入力が検出されると、主制御部７４は、動作制御部７４ａにより、その操作入力に基づき、熱源１に対して冷房運転または暖房運転を行わせる旨の運転信号、および、調節弁５およびバルブ６ａ〜６ｎを開く旨の運転信号を生成する。これらの運転信号は、指示部７５により、熱源１、調節弁５およびバルブ６ａ〜６ｎに対して送出される。
【００２３】
運転信号を受け取ると、熱源１は、その運転信号に基づいて所定の温度の熱媒体を生成し、往路３に送出する。生成する熱媒体の温度は、ユーザの操作入力による温度設定値、ＦＣＵ２ａ〜２ｎが設置された領域の温度、ＦＣＵ２ａ〜２ｎの容量等に基づいて設定される。
【００２４】
熱源１により受熱した熱媒体は、図示しないポンプにより熱源１から送出され、往路主管３１および往路支管３２ａ〜３２ｎを通り、ＦＣＵ２ａ〜２ｎに入力される。このＦＣＵ２ａ〜２ｎでは、ＦＣＵ２ａ〜２ｎのコイル内部を通過する熱媒体とコイル外部の周辺空気との間で熱交換が行われ、ファンによりその空気を送出することにより、ＦＣＵ２ａ〜２ｎを配置した領域に暖気または冷気が供給される。
【００２５】
ＦＣＵ２ａ〜２ｎにより熱交換が行われた熱媒体は、還路支管４２ａ〜４２ｎおよび還路主管４１を通り、再び熱源１に到達する。このような熱媒体の循環を繰り返すことにより、ＦＣＵ２ａ〜２ｎが配置された領域の空調が制御される。
【００２６】
＜台数制御動作＞
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る空調制御システムにおけるＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数の制御動作について説明する。
【００２７】
熱源１が運転しており、所定の温度および流量の熱媒体がＦＣＵ２ａ〜２ｎに対して供給されている状態において、コントローラ７は、流量測定部７２により、往路３の往路主管３１を流れる熱媒体の流量を取得する（ステップＳ１）。上述したように、調節弁５には、流量の測定機能が設けられている。この調節弁５が設けられた往路主管３１を流れる熱媒体は、往路支管３２ａ〜３２ｎに送出される。したがって、往路主管３１を通る熱媒体の流量を測定することは、ＦＣＵ２ａ〜２ｎ全体に流れる熱媒体の流量を測定することになる。そこで、本実施の形態において、流量測定部７２は、調節弁５の測定結果を取得することにより、往路３の往路主管３１を流れる熱媒体の流量を取得する。
【００２８】
なお、往路３の往路主管３１を流れる熱媒体の流量は、ＦＣＵ２ａ〜２ｎが要求する熱量によって設定される。すなわち、ＦＣＵ２ａ〜２ｎが設置された領域を設定温度にするために必要な熱量を流量に換算することにより、往路３の往路主管３１を流れる熱媒体の流量が設定される。
【００２９】
往路主管３１を通る熱媒体の流量を取得すると、主制御部７４は、台数演算部７４ｂにより、その流量に対するＦＣＵ２ａ〜２ｎの最適な運転台数を演算する（ステップＳ２）。この演算は、往路主管３１を通る熱媒体の流量と、記憶部７３に記憶されたＦＣＵ２ａ〜２ｎの容量とに基づき行われる。ここで、ＦＣＵ２ａ〜２ｎの最適な運転台数とは、熱媒体が供給されるＦＣＵ２ａ〜２ｎにおいて熱交換の効率が最適となるときの、ＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数のことを意味する。このような最適な運転台数の演算は、例えば、往路主管３１を通る熱媒体の流量とＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数の関係を示すテーブルを予め設けておき、このテーブルに基づいて算出するようにしてもよい。なお、ＦＣＵ２ａ〜２ｎの容量が異なる場合には、各ＦＣＵ２ａ〜２ｎの容量に応じて計測した流量を、各ＦＣＵ２ａ〜２ｎに過流量とならないように振り分ける。
【００３０】
ＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数を演算すると、主制御部７４は、バルブ制御部７４ｃにより、演算したＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数と現在のＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数とを比較し、この結果に基づいてバルブ６ａ〜６ｎの開閉を制御する（ステップＳ３）。ここで、バルブ制御部７４ｃは、現在運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎを、バルブ６ａ〜６ｎの開閉状態に基づいて検出することができる。
【００３１】
演算結果よりも現在運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数の方が多い場合（ステップＳ３：現在の台数多い）、バルブ制御部７４ｃは、バルブ６ａ〜６ｎを選択的に閉じる旨の運転信号を生成し、指示部７５によりその運転信号を対応するバルブ６ａ〜６ｎに送出する（ステップＳ４）。これにより、運転信号を受信したバルブ６ａ〜６ｎは閉じられ、この閉じたバルブ６ａ〜６ｎに対応するＦＣＵ２ａ〜２ｎは、運転を停止する。
【００３２】
ＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数に対して熱媒体の流量が少ないと、運転台数過多になり、熱媒体が必要量供給されないＦＣＵ２ａ〜２ｎが現れ、このＦＣＵ２ａ〜２ｎでは熱交換の効率が最適とならないので、結果として、空調システムの運転効率が悪くなる。そこで、本実施の形態では、演算結果よりも現在運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数が多いと、余分なバルブ６ａ〜６ｎを閉じて、ＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数を少なくする。これにより、運転中の各ＦＣＵ２ａ〜２ｎには熱交換の効率が最適となる流量の熱媒体が送出されるので、熱媒体の流量に応じた適正なＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転を実現することができる。なお、閉じるバルブ６ａ〜６ｎは、演算結果と運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数との差に基づいて、適宜決定される。
【００３３】
演算結果よりも現在運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数の方が少ない場合（ステップＳ３：現在の台数少ない）、バルブ制御部７４ｃは、閉じられているバルブ６ａ〜６ｎを選択的に開く旨の運転信号を生成し、指示部７５によりその運転信号を対応するバルブ６ａ〜６ｎに送出する（ステップＳ５）。これにより、運転信号を受信したバルブ６ａ〜６ｎは開かれ、この開かれたバルブ６ａ〜６ｎに対応するＦＣＵ２ａ〜２ｎは、運転を開始する。
【００３４】
ＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数に対して熱媒体の流量が多いと、流量過多になって熱媒体の温度差がつかなくなり、そのＦＣＵ２ａ〜２ｎにおいて熱交換の効率が悪くなるので、空調システムの運転効率が悪くなる。そこで、本実施の形態では、演算結果よりも現在運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数が少ないと、閉じているバルブ６ａ〜６ｎを選択的に開いて、ＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数を多くする。これにより、運転中の各ＦＣＵ２ａ〜２ｎには、熱交換の効率が最適となる流量の熱媒体が供給されるので、適正な運転が可能となり、結果として、空調制御システムの運転効率を向上させることができる。なお、開くバルブ６ａ〜６ｎは、演算結果と運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数との差に基づいて、適宜決定される。
【００３５】
演算結果と現在運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数とが同じ場合（ステップＳ３：同じ）、バルブ制御部７４ｃは、現在のＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転状況を維持する、すなわち何れのバルブ６ａ〜６ｎも操作しない（ステップＳ６）。演算結果とＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数とが等しい場合、運転中の各ＦＣＵ２ａ〜２ｎに対して適正な量の熱媒体が送出されているとして、バルブ制御部７４ｃは、バルブ６ａ〜６ｎの開閉に関する運転信号を生成せず、現在の運転状況を維持する。これにより、適正な運転を継続することが可能となり、結果として、空調制御システムの運転効率を向上させることができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、台数演算部７４ｂにより、ＦＣＵ２ａ〜２ｎに送出される全ての熱媒体の流量とＦＣＵ２ａ〜２ｎの能力とに基づいてその流量に対応したＦＣＵ２ａ〜２ｎの運転台数を演算し、バルブ制御部７４ｃより、その演算した運転台数と現在運転中のＦＣＵ２ａ〜２ｎの台数とに基づいてバルブ６ａ〜６ｎの開閉を制御することにより、熱媒体の流量に対応した数量のＦＣＵ２ａ〜２ｎに熱媒体を送出して各ＦＣＵ２ａ〜２ｎにおいて熱交換の効率が最適となる流量の熱媒体を供給することが可能となるので、結果として、運転効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、複数の熱交換機を有する各種空調システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る空調システムの構成を示す図である。
【図２】コントローラの構成を示す図である。
【図３】流量制御動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１…熱源、２ａ〜２ｎ…ＦＣＵ、３…往路、４…還路、５…調節弁、６ａ〜６ｎ…バルブ、７…コントローラ、３１…往路主管、３２ａ〜３２ｎ…往路支管、４１…還路主管、４２ａ〜４２ｎ…還路支管、７１…入力部、７２…流量測定部、７３…記憶部、７４…主制御部、７４ａ…動作制御部、７４ｂ…台数演算部、７４ｃ…バルブ制御部、７５…指示部。
【図１】
0005054615.tif 000002
【図２】
0005054615.tif 000003
【図３】
0005054615.tif 000004