(57)【要約】  この発明に係るチリングユニットは、熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却して熱媒体循環回路を循環させ、熱負荷に熱供給を行うチリングユニットであって、ポンプ用インバータ駆動装置を有し、熱媒体に圧力を加えるポンプと、熱媒体熱交換器を有し、熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、熱媒体熱交換器を通過する熱媒体の上限設定流量および下限設定流量の少なくとも一方に基づいて、ポンプの上限駆動周波数および下限駆動周波数の少なくとも一方を設定する制御装置とを備えるものである。
2020148887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却して熱媒体循環回路を循環させ、熱負荷に熱供給を行うチリングユニットであって、
ポンプ用インバータ駆動装置を有し、前記熱媒体に圧力を加えるポンプと、
熱媒体熱交換器を有し、前記熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、
前記熱媒体熱交換器を通過する前記熱媒体の上限設定流量および下限設定流量の少なくとも一方に基づいて、前記ポンプの上限駆動周波数および下限駆動周波数の少なくとも一方を設定する制御装置と
を備えるチリングユニット。
【請求項２】
前記熱源側装置は、圧縮機、空気熱交換器、膨張弁および前記熱媒体熱交換器が配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路を有する冷凍サイクル装置である請求項１に記載のチリングユニット。
【請求項３】
前記熱媒体熱交換器に流入出する圧力を検出する熱媒体圧力検出装置を備え、
前記制御装置は、
前記熱媒体圧力検出装置の検出に係る圧力から算出した前記熱媒体熱交換器に流れる前記熱媒体の流量から、前記上限駆動周波数および前記下限駆動周波数を設定する請求項１または請求項２に記載のチリングユニット。
【請求項４】
前記制御装置は、前記熱媒体循環回路における試運転のときに、前記ポンプの駆動周波数を上げて前記熱媒体循環回路に前記熱媒体を循環させ、前記上限設定流量以上となったときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記上限駆動周波数とし、前記ポンプの前記駆動周波数を下げて前記熱媒体循環回路に前記熱媒体を循環させ、前記下限設定流量以下となったときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記下限駆動周波数として設定する処理を自動で行う請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のチリングユニット。
【請求項５】
前記制御装置は、前記熱媒体循環回路における運転中、前記熱媒体熱交換器を通過する前記熱媒体の流量が前記上限設定流量より多いと判定すると、前記ポンプの駆動周波数を下げて、前記上限設定流量以下となったと判定したときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記上限駆動周波数と再設定し、前記熱媒体熱交換器を通過する前記熱媒体の流量が前記下限設定流量より少ないと判定すると、前記ポンプの前記駆動周波数を上げて、前記下限設定流量以下となったと判定したときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記下限駆動周波数と再設定する処理を、一定時間毎に定期的に行う請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のチリングユニット。
【請求項６】
ユニットの使用用途別の前記上限設定流量および前記下限設定流量のデータを記憶する記憶装置を備え、
前記制御装置は、選択に係る前記使用用途の前記上限設定流量および前記下限設定流量に基づいて、前記ポンプの前記上限駆動周波数および前記下限駆動周波数を設定する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のチリングユニット。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の複数台のチリングユニットと、
熱媒体との熱交換により、熱負荷に熱供給を行う負荷側装置と、
複数台の前記チリングユニットが並列に接続され、前記チリングユニットからの加熱または冷却された前記熱媒体を合流させて前記負荷側装置に供給する往き水側ヘッダ管と、
複数台の前記チリングユニットが並列に接続され、前記負荷側装置からの前記熱媒体を複数台の前記チリングユニットに分配する還り水側ヘッダ管と
を接続して熱媒体循環回路を構成する冷温水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チリングユニットおよび冷温水システムに関するものである。特に、水などの熱媒体循環回路に熱媒体を循環させるポンプに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
オフィスビルなどの建物では、部屋などの対象空間において、暖房または冷房などの空気調和が行われる。ここで、ポンプを駆動させることで、冷温熱源機を有するチリングユニットから水循環回路を通過して供給される冷温水により、負荷側装置が対象空間の暖房または冷房を行う冷温水システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。冷温熱源機は、冷凍サイクルを利用し、冷媒と水とを熱交換する水熱交換器において、冷水または温水を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１２５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１には、負荷に基づいて、ポンプの駆動周波数を調整し、ＣＯＰ（成績係数：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を向上させる方法について提案されている。このため、水循環回路において、負荷による温度に基づいてポンプの駆動は行われているが、特に水循環回路を流れる水の流量など、水の状態に係る考慮は、特になされていない。このため、現地での水循環回路における配管の状態などにより、水熱交換器を通過する水に過不足が生じる可能性がある。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するため、水循環回路における水を安定して循環させることができるチリングユニットおよび冷温水システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るチリングユニットは、熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却して熱媒体循環回路を循環させ、熱負荷に熱供給を行うチリングユニットであって、ポンプ用インバータ駆動装置を有し、熱媒体に圧力を加えるポンプと、熱媒体熱交換器を有し、熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、熱媒体熱交換器を通過する熱媒体の上限設定流量および下限設定流量の少なくとも一方に基づいて、ポンプの上限駆動周波数および下限駆動周波数の少なくとも一方を設定する制御装置とを備えるものである。【０００７】
また、この発明に係る冷温水システムは、複数台の前述したチリングユニットと、熱媒体との熱交換により、熱負荷に熱供給を行う負荷側装置と、複数台のチリングユニットが並列に接続され、チリングユニットからの加熱または冷却された熱媒体を合流させて負荷側装置に供給する往き水側ヘッダ管と、複数台のチリングユニットが並列に接続され、負荷側装置からの熱媒体を複数台のチリングユニットに分配する還り水側ヘッダ管とを接続して熱媒体循環回路を構成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るチリングユニットおよび冷温水システムによれば、制御装置が、熱媒体熱交換器を通過する熱媒体の上限設定流量および下限設定流量の少なくとも一方に基づいて、ポンプの上限駆動周波数および下限駆動周波数の少なくとも一方を設定するようにした。このため、熱媒体不足による凍結などの発生を防止し、また、必要以上に熱媒体を多く通過させて効率を悪くすることなく、熱媒体循環回路における熱媒体を安定して循環させることができるチリングユニットおよび冷温水システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷温水システム１０００の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る冷温水システム１０００のチリングユニット１００の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る冷温水システム１０００の試運転におけるポンプ７０の駆動周波数決定に係る手順について説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る冷温水システム１０００の通常運転時におけるポンプ７０の駆動周波数の調整に係る手順について説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る冷温水システム１０００の試運転におけるポンプ７０の駆動周波数決定に係る手順について説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る冷温水システム１０００の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る冷温水システム１０００のチリングユニット１００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態に係る冷温水システムなどについて図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、温度、圧力などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低などが定まっているものではなく、システムまたは各装置などにおける状態または動作などにおいて相対的に定まるものとする。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る冷温水システム１０００の構成を示す図である。図１に基づいて、冷温水システム１０００の構成などについて説明する。冷温水システム１０００は、熱源側装置となるチリングユニット１００において冷却または加熱された熱媒体により、対象となる熱負荷に熱供給を行うシステムである。熱を搬送する媒体となる熱媒体は、たとえば、ブライン（不凍液）、水、ブラインと水との混合液、防食効果が高い添加剤と水との混合液などである。ここでは、水を熱媒体として用いるものとする。冷温水システム１０００は、チリングユニット１００、往き水側ヘッダ管２００、還り水側ヘッダ管３００、バイパス管４００、バイパス弁４１０、負荷側装置５００、二方弁６００およびタンク７００を有し、熱媒体循環回路となる水循環回路９００を構成する。
【００１２】
チリングユニット１００は、水循環回路９００を循環する水を加熱または冷却する。実施の形態１の冷温水システム１０００は、複数台のチリングユニット１００を有し、図１の冷温水システム１０００では、３台のチリングユニット１００Ａ〜チリングユニット１００Ｃを有する。チリングユニット１００の構成などについては、後述する。往き水側ヘッダ管２００は、各チリングユニット１００から送られた水を合流させ、各負荷側装置５００に分配する。還り水側ヘッダ管３００は、各負荷側装置５００から送られた水を合流させ、各チリングユニット１００に分配する。
【００１３】
バイパス管４００は、往き水側ヘッダ管２００と還り水側ヘッダ管３００との間を接続する配管である。バイパス管４００は、負荷側装置５００側に送らない水を、往き水側ヘッダ管２００から、バイパスさせて、還り水側ヘッダ管３００に送る。バイパス弁４１０は、バイパス管４００を通過する水の流量を調整する。
【００１４】
負荷側装置５００は、負荷側熱交換器５１０を有し、対象となる負荷を加熱または冷却する装置である。負荷側装置５００は、たとえば、ファンコイルユニットまたはエアハンドリングユニットなどの装置である。図１においては、３台の負荷側装置５００Ａ〜負荷側装置５００Ｃを有する。負荷側装置５００の負荷側熱交換器５１０は、通過する水と対象となる負荷とを熱交換する。また、二方弁６００は、負荷側装置５００の負荷側熱交換器５１０への水の通過または非通過を制御する弁である。
【００１５】
タンク７００は、水を貯め、水循環回路９００に循環する水が足りないときには、供給する。タンク７００は、たとえば、開放タンク、クッションタンクまたは密閉タンクなどである。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１に係る冷温水システム１０００のチリングユニット１００の構成を示す図である。次に、図２に基づいて、チリングユニット１００の構成および動作などについて説明する。実施の形態１におけるチリングユニット１００は、冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置６０を有し、冷凍サイクルを利用して、熱を搬送する熱媒体となる水を冷却または加熱する運転を行う。ここで、実施の形態１の冷温水システム１０００は、水が搬送する熱によって対象空間を空気調和するものとする。このため、チリングユニット１００の加熱運転を暖房運転とし、冷却運転を冷房運転として説明する。冷房運転は、圧縮機１０の吐出側と空気熱交換器３０とが、四方弁２０を介して接続される場合および冷媒と水とを熱交換する水熱交換器５０を通過する水の温度が下降する場合の少なくとも一方を満たした運転である。また、暖房運転は、圧縮機１０の吐出側と水熱交換器５０とが、四方弁２０を介して接続される場合および水熱交換器５０を通過する水の温度が上昇する場合の少なくとも一方を満たした運転である。
【００１７】
図２に示すように、実施の形態１のチリングユニット１００は、冷凍サイクル装置６０を有する。冷凍サイクル装置６０は、圧縮機１０、四方弁２０、空気熱交換器３０、膨張弁４０および水熱交換器５０を配管接続し、冷媒回路を構成する。また、チリングユニット１００は、水循環回路９００側に設置されるポンプ７０を有する。そして、チリングユニット１００は、構成機器の制御などを行う制御装置１１０、記憶竿うち１２０および入力装置１３０を有する。
【００１８】
圧縮機１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機１０は、たとえば、圧縮機インバータ駆動装置１１を有する。この場合、圧縮機インバータ駆動装置１１は、制御装置１１０からの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数を任意に変化させることにより、単位時間あたりの冷媒を送り出す量となる圧縮機１０の容量を変化させることができる。また、流路切替装置となる四方弁２０は、制御装置１１０からの指示に基づいて、実行する運転によって冷媒の流れを切替える。たとえば、冷房運転のときには、四方弁２０は、圧縮機１０が吐出した高温高圧の冷媒が空気熱交換器３０に流入するように冷媒が流れるようにする。また、暖房運転のときには、四方弁２０は、圧縮機１０の吐出した高温高圧の冷媒が水熱交換器５０に流入するように冷媒が流れるようにする。
【００１９】
空気熱交換器３０は、複数の伝熱管を有し、伝熱管を通過する冷媒と空気（たとえば、外気）との熱交換を行う。空気熱交換器３０は、暖房運転においては、蒸発器として機能し、膨張弁４０側から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させる。また、冷房運転においては、凝縮器として機能し、圧縮機１０側から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させる。また、ファン３１は、空気熱交換器３０に空気を送り込み、冷媒と空気との熱交換を促す。
【００２０】
熱媒体熱交換器となる水熱交換器５０は、熱媒体となる水と冷媒との熱交換を行う。水熱交換器５０は、たとえば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、圧縮機１０側から流入した冷媒と水との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化または気液二相化させ、水を加熱する。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、膨張弁４０側から流入した冷媒と水との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させ、水を冷却する。絞り装置となる膨張弁４０は、たとえば、開度を変化させることで、水熱交換器５０における冷媒の圧力などを調整する。膨張弁４０は、冷媒の温度に基づいて開度を変化する感温式膨張弁などであってもよいが、実施の形態１では、制御装置１１０からの指示に基づいて開度を変化させる電子式膨張弁で構成する。
【００２１】
ポンプ７０は、水循環回路９００の水を吸引し、圧力を加えて送り出して循環させる。また、ポンプ用インバータ駆動装置７１は、制御装置１１０からの指示に基づいて、駆動周波数を任意に変化させることにより、ポンプ７０の容量を変化させることができる。
【００２２】
実施の形態１のチリングユニット１００は、水熱交換器５０に流入出する水の温度を検出する、熱媒体温度検出装置となる流入側水温度検出装置１５０および流出側水温度検出装置１６０を有する。また、チリングユニット１００は、水熱交換器５０に流入出する水の圧力を検出する、熱媒体圧力検出装置となる流入側水圧力検出装置１７０および流出側水圧力検出装置１８０を有する。
【００２３】
制御装置１１０は、チリングユニット１００の制御を行う。本実施の形態の制御装置１１０は、少なくとも運転制御装置１１１およびポンプ流量判定装置１１２を有する。運転制御装置１１１は、チリングユニット１００全体の運転制御を行う。また、実施の形態１におけるポンプ流量判定装置１１２は、特に、冷房運転と暖房運転とを切り替えて運転を行う場合も含む試運転において、ポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数を決定する処理を行う。記憶装置１２０は、制御装置１１０が処理を行うために必要となる各種データを、一時的または長期的に記憶する。また、制御装置１１０が処理を行って得られたデータについても、一時的または長期的に記憶する。入力装置１３０は、作業者からの指示に係る信号を制御装置１１０に送る。
【００２４】
ここで、たとえば本実施の形態における制御装置１１０の運転制御装置１１１およびポンプ流量判定装置１１２を、たとえばそれぞれ異なるハードウェアで装置構成することができる。また、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有するコンピュータのような演算制御処理装置で構成する一方、その処理手順をあらかじめプログラム化し、ソフトウェアまたはファームウェアなどで構成することもできる。演算制御手段がそのプログラムを実行し、そのプログラムに基づく処理を行い、上記の各装置が行う処理を実現する。これらのプログラムのデータはたとえば記憶装置１２０に記憶するようにしてもよい。また、記憶装置１２０は、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性記憶装置（図示せず）およびハードディスク、データを長期的に記憶できるフラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置（図示せず）を有する。
【００２５】
実施の形態１の冷温水システム１０００は、冷温水システム１０００の設置場所において、チリングユニット１００の制御装置１１０が、冷温水システム１０００の自動試運転を行う。試運転において、制御装置１１０は、設定された水熱交換器５０を通過する水の流量の上限および下限から、水の流量の上限および下限に対応するポンプ７０の駆動周波数を決定し、設定する。通常運転において、ポンプ７０が、設定された駆動周波数の範囲内で駆動することで、水熱交換器５０において安定した水の通過をはかる。
【００２６】
図３は、この発明の実施の形態１に係る冷温水システム１０００の試運転におけるポンプ７０の駆動周波数決定に係る手順について説明する図である。制御装置１１０は、各チリングユニット１００が有するポンプ７０に、それぞれ駆動周波数の上限および下限を設定する。図３に基づいて、設置現場で行われる冷温水システム１０００の試運転における制御装置１１０が行う処理手順について説明する。
【００２７】
作業者は、入力装置１３０を介して、ポンプ７０を駆動させたときに、水熱交換器５０を通過する水の上限流量および下限流量について、設定入力を行う。制御装置１１０は、入力装置１３０からの信号に基づき、上限設定流量および下限設定流量をデータとして設定する（ステップＳ１）。ここで、上限設定流量および下限設定流量は、特に、各チリングユニット１００における水熱交換器５０を通過する水の流量における上限および下限である。
【００２８】
また、制御装置１１０は、自動試運転モードが設定されているかどうかを判定する（ステップＳ２）。制御装置１１０は、自動試運転モードが設定されていないと判定すると、手動試運転モードが設定されているとして、作業者の指示に基づく試運転を行う（ステップＳ４）。
【００２９】
一方、制御装置１１０は、自動試運転モードが設定されていると判定すると、ポンプ７０を駆動させ、水循環回路９００における水の循環を開始する（ステップＳ３）。制御装置１１０は、ポンプ用インバータ駆動装置７１を動作させて、あらかじめ定めた設定分、ポンプ７０の駆動周波数を上げたときの流入側水圧力検出装置１７０および流出側水圧力検出装置１８０との差を算出し、水の流量を算出する（ステップＳ５）。そして、制御装置１１０は、算出した水の流量が上限設定流量以上であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。制御装置１１０は、算出した水の流量が上限設定流量以上でないと判定すると、ステップＳ５に戻り、ポンプ用インバータ駆動装置７１を動作させて、ポンプ７０の駆動周波数を上げて駆動させ、上限設定流量以上になったと判定するまで続ける。ステップＳ６において、制御装置１１０は、算出した水の流量が上限設定流量以上であると判定すると、判定したときのポンプ７０の駆動周波数を、上限駆動周波数として決定し、記憶装置１２０にデータとして記憶させる（ステップＳ７）。
【００３０】
次に、制御装置１１０は、ポンプ用インバータ駆動装置７１を動作させて、あらかじめ定めた設定分、ポンプ７０の駆動周波数を下げたときの流入側水圧力検出装置１７０および流出側水圧力検出装置１８０との差を算出し、水の流量を算出する（ステップＳ８）。そして、制御装置１１０は、算出した水の流量が下限設定流量以下であるかどうかを判定する（ステップＳ９）。制御装置１１０は、算出した水の流量が下限設定流量以下でないと判定すると、ステップＳ８に戻り、ポンプ用インバータ駆動装置７１を動作させて、ポンプ７０の駆動周波数を下げて駆動させ、下限設定流量以下になったと判定するまで続ける。ステップＳ９において、制御装置１１０は、算出した水の流量が下限設定流量以下であると判定すると、判定したときのポンプ７０の駆動周波数を、下限駆動周波数として決定し、記憶装置１２０にデータとして記憶させる（ステップＳ１０）。そして、自動試運転モードによる運転を終了する（ステップＳ１１）。
【００３１】
以上のように、実施の形態１の冷温水システム１０００によれば、試運転において、制御装置１１０が、ポンプ７０の駆動を制御し、上限設定流量および下限設定流量に対応したポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数を決定するようにした。ポンプ７０の上限駆動周波数を決定することで、上限設定流量以上の水が水熱交換器５０を通過せず、水の過大な流入を抑制することができ、ポンプ７０の無駄な駆動を抑えることができる。このため、冷温水システム１０００の運転を効率よく行うことができる。ここで、制御装置１１０は、上限設定流量および下限設定流量の少なくとも一方に基づき、ポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数の少なくとも一方を決定してもよい。
【００３２】
また、ポンプ７０の下限駆動周波数を決定することで、水熱交換器５０に下限設定流量以上の水を流すことができ、水熱交換器５０の流量不足を抑制し、ポンプ７０を省エネルギーで駆動することができる。また、ポンプ７０の駆動周波数を下限駆動周波数以上とすることで、過渡的な変化による水の流量減少によって生じる水熱交換器５０の部分凍結を防ぎ、水熱交換器５０の破損を防止することができる。
【００３３】
さらに、実施の形態１の冷温水システム１０００によれば、設置現場において、チリングユニット１００の制御装置１１０が、冷温水システム１０００の自動試運転を行うようにした。このため、作業者の設定などの作業負荷の軽減、ヒューマンエラーによるミス削減および施工費の削減をはかることができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１においては、試運転において、制御装置１１０が行うポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数を決定する処理について説明した。たとえば、チリングユニット１００を連続運転すると、水循環回路９００内の機器および配管などに、エロージョン、コロージョンおよび不純物などの汚れが発生する。発生した汚れが配管に付くと、水循環回路９００において水に対する抵抗が大きくなる。このため、水循環回路９００におけるポンプ７０の駆動周波数と水の流量との関係が、試運転において得られた関係と異なる場合がある。たとえば、ポンプ７０の駆動周波数に対して水の流量が少ないと、水熱交換器５０内において水の凍結などが生じる可能性がある。
【００３５】
図４は、この発明の実施の形態２に係る冷温水システム１０００の通常運転時におけるポンプ７０の駆動周波数の調整に係る手順について説明する図である。図４に基づいて、制御装置１１０が行うポンプ７０の駆動周波数に対する自動調整に係る処理手順について説明する。制御装置１１０は、自動調整モードが設定されているかどうかを判定する（ステップＳ２１）。制御装置１１０は、自動調整モードが設定されていないと判定すると、作業者の指示に基づいて、上限駆動周波数および下限駆動周波数が調整される手動モードを行う（ステップＳ２２）。
【００３６】
一方、制御装置１１０は、自動調整モードが設定されていると判定すると、流入側水圧力検出装置１７０および流出側水圧力検出装置１８０との差を算出し、水の流量を算出する（ステップＳ２３）。そして、制御装置１１０は、算出した水の流量が上限設定流量以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２４）。制御装置１１０は、算出した水の流量が上限設定流量以上であると判定すると、ポンプ用インバータ駆動装置７１を制御して、あらかじめ定めた設定分、ポンプ７０の駆動周波数を下げて駆動させる（ステップＳ２５）。そして、制御装置１１０は、上限設定流量以上にならないポンプ７０の上限駆動周波数を再設定し、記憶装置１２０にデータとして記憶させる（ステップＳ２６）。
【００３７】
一方、制御装置１１０は、算出した水の流量が上限設定流量以上でないと判定すると、算出した水の流量が下限設定流量以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２７）。制御装置１１０は、算出した水の流量が下限設定流量以下であると判定すると、ポンプ用インバータ駆動装置７１を制御して、あらかじめ定めた設定分、ポンプ７０の駆動周波数を上げて駆動させる（ステップＳ２８）。そして、制御装置１１０は、下限設定流量以下にならないポンプ７０の下限駆動周波数を再設定し、記憶装置１２０にデータとして記憶させる（ステップＳ２９）。そして、制御装置１１０は、以上の処理を、一定時間間隔で定期的に繰り返す（ステップＳ３０）。ここで、一定時間の長さについては、特に限定するものではないが、たとえば、一週間または一ヶ月などとする。
【００３８】
以上のように、実施の形態２の冷温水システム１０００によれば、制御装置１１０が、自動調整モードにおいて、ポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数を調整する自動調整処理を行う。このため、水循環回路９００内の機器および配管などに発生した、エロージョン、コロージョンおよび不純物などの汚れによる水循環回路９００におけるポンプ７０の駆動周波数と水の流量との関係のズレを調整することができる。したがって、上限設定流量以下および下限設定流量以上の範囲内でポンプ７０を制御することができ、水熱交換器５０において、過不足なく水を通過させることができる。そして、水熱交換器５０内における水の流量不足による凍結を防止し、破損などを防ぐことができる。また、水熱交換器５０への水の過剰供給を抑えることで、ポンプ７０電力供給を抑えることができるので、省エネルギーをはかることができる。このため、冷温水システム１０００全体の効率を向上させることができる。
【００３９】
実施の形態３．
前述した実施の形態１のチリングユニット１００において、制御装置１１０は、試運転のとき、入力装置１３０からの信号に基づき、水循環回路９００における上限設定流量および下限設定流量をデータとして設定するものとして説明した。実施の形態３においては、冷温水システム１０００の使用用途に基づく上限設定流量および下限設定流量の設定を行うことができる場合について説明する。
【００４０】
冷温水システム１０００は、設置に係る用途によって、必要となる熱量など、運転の概要が決まっていることが多い。そこで、実施の形態３におけるチリングユニット１００においては、あらかじめ定められた複数の使用用途における冷凍サイクル装置６０、ポンプ７０などの設定に係るデータを記憶装置１２０に記憶しておく。そして、データを利用した処理を行う最適現地システムモードが選択できるようにする。そして、制御装置１１０は、試運転時に、最適現地システムモードでの運転が選択されると、さらに、複数の使用用途のうち、選択された使用用途について、記憶装置１２０に記憶されたポンプ７０の上限設定流量および下限設定流量のデータに基づく処理を行う。
【００４１】
図５は、この発明の実施の形態３に係る冷温水システム１０００の試運転におけるポンプ７０の駆動周波数決定に係る手順について説明する図である。図５において、図１と同じステップ番号を付している手順については、制御装置１１０は、実施の形態１において説明したことと同様の手順で処理を行う。
【００４２】
作業者は、入力装置１３０を介して、最適現地システムモードで設定を行うかどうかを選択入力する（ステップＳ０）。制御装置１１０は、最適現地システムモードが選択されたと判定すると、さらに、複数の使用用途のメニューなどから選択された使用用途に基づいて、水循環回路９００における上限設定流量および下限設定流量のデータを設定する（ステップＳ０Ａ）。一方、制御装置１１０は、最適現地システムモードが選択されないと判定すると、入力装置１３０からの信号に基づき、水循環回路９００における上限設定流量および下限設定流量をデータとして設定する（ステップＳ１）。
【００４３】
以上のように、実施の形態３の冷温水システム１０００によれば、使用用途別にあらかじめ設定された上限設定流量および下限設定流量のデータ設定することで、作業者の熟練度などに依存することなく、適切な流量の設定を容易に行うことができる。
【００４４】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４に係る冷温水システム１０００の構成を示す図である。前述した実施の形態１においては、単式ポンプシステムの冷温水システム１０００について説明したが、これに限定するものではない。図６に示す複式ポンプシステムの冷温水システム１０００についても適用することができる。図６において、図１などと同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１の冷温水システム１０００において説明したことと同様である。ここで、往き水側ヘッダ管２００は、複数の往き水側ヘッダ管２００Ａ、往き水側ヘッダ管２００Ｂおよび往き水側ヘッダ管２００Ｃに分かれている。また、還り水側ヘッダ管３００は、複数の還り水側ヘッダ管３００Ａおよび還り水側ヘッダ管３００Ｂに分かれている。
【００４５】
図６において、二次ポンプ８００Ａおよび二次ポンプ８００Ｂは、チリングユニット１００側から送られた水を、加圧して負荷側装置５００に送る。特に限定するものではないが、ここでは、二次ポンプ８００Ａおよび二次ポンプ８００Ｂは、一定容量で駆動するポンプであるものとする。また、差圧弁８１０は、負荷側装置５００に送る水の流量調整を行う弁である。
【００４６】
以上のように、複式ポンプシステムの構成である実施の形態４の冷温水システム１０００においても、制御装置１１０は、試運転のポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数の決定処理およびその後の自動調整処理を行うことができる。
【００４７】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５に係る冷温水システム１０００のチリングユニット１００の構成を示す図である。前述した実施の形態１においては、１つの冷媒回路を有する構成であった。実施の形態５のチリングユニット１００は、複数の冷凍サイクル装置６０を有し、水循環回路９００に対して、複数の冷媒回路を並列に接続する構成である。図６では、水循環回路９００に対して、２つの冷凍サイクル装置６０Ａおよび冷凍サイクル装置６０Ｂを並列に接続している。
【００４８】
図７に示すように、実施の形態４のチリングユニット１００は、冷凍サイクル装置６０Ａおよび冷凍サイクル装置６０Ｂを有する。冷凍サイクル装置６０Ａは、圧縮機１０Ａおよび圧縮機インバータ駆動装置１１Ａ、四方弁２０Ａ、空気熱交換器３０Ａ、膨張弁４０Ａ並びに水熱交換器５０Ａを有し、冷媒回路を構成する。また、冷凍サイクル装置６０Ａは、ファン３１Ａを有する。冷凍サイクル装置６０Ｂは、圧縮機１０Ｂおよび圧縮機インバータ駆動装置１１Ａ、四方弁２０Ｂ、空気熱交換器３０Ｂ、膨張弁４０Ｂ並びに水熱交換器５０Ｂを有し、冷媒回路を構成する。また、冷凍サイクル装置６０Ｂは、ファン３１Ｂを有する。各機器の動作などについては、実施の形態１で説明した添字のない符号が同じ機器が行う動作などと同じである。
【００４９】
実施の形態５のチリングユニット１００では、水熱交換器５０Ａに流入する水の温度および圧力を検出する位置に、流入側水温度検出装置１５０および流入側水圧力検出装置１７０を有する。また、水熱交換器５０Ｂから流出する水の温度および圧力を検出する位置に、流出側水温度検出装置１６０および流出側水圧力検出装置１８０を有する。したがって、水熱交換器５０Ａおよび水熱交換器５０Ｂの両方について、下限設定流量以上、上限設定流量以下の範囲で、水を通過させるように、ポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数を設定することができる。
【００５０】
以上のように、実施の形態５の冷温水システム１０００では、複数の冷凍サイクル装置６０を並列に接続したチリングユニット１００においても、ポンプ７０の上限駆動周波数および下限駆動周波数を設定することができる。
【００５１】
実施の形態６．
前述した実施の形態１〜実施の形態５においては、チリングユニット１００がポンプ７０を有するものとして説明したが、これに限定するものではない。冷温水システム１０００において、チリングユニット１００とは独立した装置としてもよい。
【００５２】
また、前述した実施の形態１〜実施の形態５においては、チリングユニット１００が有する冷凍サイクル装置６０により、水循環回路９００内の水を加熱または冷却するものとして説明したが、これに限定するものではない。他の加熱装置または冷却装置を熱源側装置として用いてもよい。
【００５３】
また、前述した実施の形態１〜実施の形態５のチリングユニット１００では、冷凍サイクル装置６０が四方弁２０を有し、水熱交換器５０において水を加熱または冷却を切り替えて行えるものとして説明したが、これに限定するものではない。加熱専用または冷却専用のチリングユニット１００としてもよい。
【００５４】
また、前述した実施の形態４および実施の形態５のチリングユニット１００の構成においても、実施の形態２において説明した制御装置１１０が行うポンプ７０の駆動周波数に対する自動調整に係る処理を適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  圧縮機、１１，１１Ａ，１１Ｂ  圧縮機インバータ駆動装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ  四方弁、３０，３０Ａ，３０Ｂ  空気熱交換器、３１，３１Ａ，３１Ｂ  ファン、４０，４０Ａ，４０Ｂ  膨張弁、５０，５０Ａ，５０Ｂ  水熱交換器、６０，６０Ａ，６０Ｂ  冷凍サイクル装置、７０  ポンプ、７１  ポンプ用インバータ駆動装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  チリングユニット、１１０  制御装置、１１１  運転制御装置、１１２  ポンプ流量判定装置、１２０  記憶装置、１３０  入力装置、１５０  流入側水温度検出装置、１６０  流出側水温度検出装置、１７０  流入側水圧力検出装置、１８０  流出側水圧力検出装置、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ  往き水側ヘッダ管、３００，３００Ａ，３００Ｂ  還り水側ヘッダ管、４００  バイパス管、４１０  バイパス弁、５００，５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ  負荷側装置、５１０，５１０Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ  負荷側熱交換器、６００，６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ  二方弁、７００  タンク、８００Ａ，８００Ｂ  二次ポンプ、８１０  差圧弁、９００  水循環回路、１０００  冷温水システム。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月5日(2021.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係るチリングユニットは、熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却して熱媒体循環回路を循環させ、熱負荷に熱供給を行うチリングユニットであって、ポンプ用インバータ駆動装置を有し、熱媒体に圧力を加えるポンプと、熱媒体熱交換器を有し、熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、熱媒体熱交換器を通過する熱媒体の上限設定流量および下限設定流量の少なくとも一方に基づいて、ポンプの上限駆動周波数および下限駆動周波数の少なくとも一方を設定する制御装置とを備え、制御装置は、熱媒体循環回路における試運転のときに、ポンプの駆動周波数を上げて熱媒体循環回路に熱媒体を循環させ、上限設定流量以上となったときのポンプの駆動周波数を、上限駆動周波数とし、ポンプの駆動周波数を下げて熱媒体循環回路に熱媒体を循環させ、下限設定流量以下となったときのポンプの駆動周波数を、下限駆動周波数として設定する処理を自動で行うものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却して熱媒体循環回路を循環させ、熱負荷に熱供給を行うチリングユニットであって、
ポンプ用インバータ駆動装置を有し、前記熱媒体に圧力を加えるポンプと、
熱媒体熱交換器を有し、前記熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、
前記熱媒体熱交換器を通過する前記熱媒体の上限設定流量および下限設定流量の少なくとも一方に基づいて、前記ポンプの上限駆動周波数および下限駆動周波数の少なくとも一方を設定する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記熱媒体循環回路における試運転のときに、前記ポンプの駆動周波数を上げて前記熱媒体循環回路に前記熱媒体を循環させ、前記上限設定流量以上となったときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記上限駆動周波数とし、前記ポンプの前記駆動周波数を下げて前記熱媒体循環回路に前記熱媒体を循環させ、前記下限設定流量以下となったときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記下限駆動周波数として設定する処理を自動で行うチリングユニット。
【請求項２】
前記熱源側装置は、圧縮機、空気熱交換器、膨張弁および前記熱媒体熱交換器が配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路を有する冷凍サイクル装置である請求項１に記載のチリングユニット。
【請求項３】
前記熱媒体熱交換器に流入出する圧力を検出する熱媒体圧力検出装置を備え、
前記制御装置は、
前記熱媒体圧力検出装置の検出に係る圧力から算出した前記熱媒体熱交換器に流れる前記熱媒体の流量から、前記上限駆動周波数および前記下限駆動周波数を設定する請求項１または請求項２に記載のチリングユニット。
【請求項４】
前記制御装置は、前記熱媒体循環回路における運転中、前記熱媒体熱交換器を通過する前記熱媒体の流量が前記上限設定流量より多いと判定すると、前記ポンプの前記駆動周波数を下げて、前記上限設定流量以下となったと判定したときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記上限駆動周波数と再設定し、前記熱媒体熱交換器を通過する前記熱媒体の流量が前記下限設定流量より少ないと判定すると、前記ポンプの前記駆動周波数を上げて、前記下限設定流量以下となったと判定したときの前記ポンプの前記駆動周波数を、前記下限駆動周波数と再設定する処理を、一定時間毎に定期的に行う請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のチリングユニット。
【請求項５】
ユニットの使用用途別の前記上限設定流量および前記下限設定流量のデータを記憶する記憶装置を備え、
前記制御装置は、選択に係る前記使用用途の前記上限設定流量および前記下限設定流量に基づいて、前記ポンプの前記上限駆動周波数および前記下限駆動周波数を設定する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のチリングユニット。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の複数台のチリングユニットと、
熱媒体との熱交換により、熱負荷に熱供給を行う負荷側装置と、
複数台の前記チリングユニットが並列に接続され、前記チリングユニットからの加熱または冷却された前記熱媒体を合流させて前記負荷側装置に供給する往き水側ヘッダ管と、
複数台の前記チリングユニットが並列に接続され、前記負荷側装置からの前記熱媒体を複数台の前記チリングユニットに分配する還り水側ヘッダ管と
を接続して熱媒体循環回路を構成する冷温水システム。
【国際調査報告】
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