特開 2023-61244 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023061244

(43)【公開日】2023-05-01

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/85 20180101AFI20230424BHJP

   F24F 11/64 20180101ALI20230424BHJP

   F24F 11/84 20180101ALI20230424BHJP

   F24F 11/46 20180101ALI20230424BHJP

【ＦＩ】

F24F11/85

F24F11/64

F24F11/84

F24F11/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021171118

(22)【出願日】2021-10-19

(71)【出願人】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】玉川 充

(72)【発明者】

【氏名】小島 研太

(72)【発明者】

【氏名】坂野 聖治

(72)【発明者】

【氏名】濱田 憲

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AA01

3L260AB06

3L260BA41

3L260BA73

3L260CB32

3L260CB39

3L260CB40

3L260DA02

3L260FA10

3L260FB23

3L260FB25

(57)【要約】

【課題】インバータ制御されるモータ駆動のポンプを用いて、容易な制御で省エネ制御を行うことができる空調システムを提供すること。
【解決手段】空調システム１は、モータ２２により駆動する、冷温水を送水するポンプ２１と、冷温水を加熱又は冷却する熱交換装置１２と、熱交換装置１２で加熱又は冷却された冷温水を空気と熱交換する空調機１３と、ポンプ２１、熱交換装置１２及び空調機１３を接続する循環配管１７と、循環配管１７内の最小流量を検出する流量検出器１５と、初期設定時にモータ２２の運転周波数を変化させ、流量検出器１５で最小流量を検出した際の運転周波数を最低運転周波数として、熱交換装置１２及び空調機１３からの流量変動指示に応じて、最低運転周波数と予め設定された上限の運転周波数との間にてモータ２２を可変速制御する制御部１９と、を備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、
前記モータにより駆動する、冷温水を送水するポンプと、
前記冷温水を加熱又は冷却する熱交換装置と、
前記熱交換装置で加熱又は冷却された前記冷温水を空気と熱交換する空調機と、
前記ポンプ、前記熱交換装置及び前記空調機を接続する循環配管と、
前記循環配管内の最小流量を検出する流量検出器と、
初期設定時に前記モータの運転周波数を変化させ、前記流量検出器で前記最小流量を検出した際の運転周波数を最低運転周波数として、前記熱交換装置及び前記空調機からの流量変動指示に応じて、前記最低運転周波数と予め設定された上限の運転周波数との間にて前記モータを可変速制御する制御部と、
を備える空調システム。

【請求項2】

モータと、
前記モータにより駆動する、冷温水を送水するポンプと、
前記冷温水を加熱又は冷却する熱交換装置と、
前記熱交換装置で加熱又は冷却された前記冷温水を空気と熱交換する空調機と、
前記ポンプ、前記熱交換装置及び前記空調機を接続する循環配管と、
前記ポンプの一次側に設けられ、前記循環配管内の圧力を検出する圧力検出部と、
初期設定時に前記モータの運転周波数を変化させ、前記圧力検出部で検出された圧力が予め設定された最低圧力を検出した際の運転周波数を最低運転周波数として、前記熱交換装置及び前記空調機からの流量変動指示に応じて、前記最低運転周波数と予め設定された上限の運転周波数との間にて前記モータを可変速制御する制御部と、
を備える空調システム。

【請求項3】

モータと、
前記モータにより駆動する、冷温水を送水するポンプと、
前記冷温水を加熱又は冷却する熱交換装置と、
前記熱交換装置で加熱又は冷却された前記冷温水を空気と熱交換する空調機と、
前記ポンプ、前記熱交換装置及び前記空調機を接続する循環配管と、
前記循環配管内の最小流量を検出する流量検出器と、
前記ポンプの一次側に設けられ、前記循環配管内の圧力を検出する圧力検出部と、
初期設定時に前記モータの運転周波数を変化させ、前記流量検出器で前記最小流量を検出した際の運転周波数及び前記圧力検出部で検出された圧力が予め設定された最低圧力を検出した際の運転周波数のうち、高い周波数を最低運転周波数として、前記熱交換装置及び前記空調機からの流量変動指示に応じて、前記最低運転周波数と予め設定された上限の運転周波数との間にて前記モータを可変速制御する制御部と、
を備える空調システム。

【請求項4】

前記ポンプの一次側に設けられ、前記循環配管内の圧力を検出する圧力検出部を備える、請求項１に記載の空調システム。

【請求項5】

前記循環配管内の最小流量を検出する流量検出器を備える、請求項２に記載の空調システム。

【請求項6】

前記制御部は、前記ポンプの一次側の圧力が正圧又は前記ポンプの最低押込圧力以上の圧力となるように前記モータを可変速制御する、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項7】

前記ポンプの一次側の圧力が正圧又は前記ポンプの最低押込圧力以上の圧力とは、前記ポンプの最低圧力である、請求項６に記載の空調システム。

【請求項8】

前記制御部は、予め設定された裕度を前記最低運転周波数に加え、前記裕度を加えた前記最低運転周波数と前記上限の運転周波数との間にて前記モータを可変速制御する、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項9】

前記循環配管に設けられ、開度を調整可能な単数又は複数の自動制御弁を備え、
前記制御部は、前記熱交換装置及び／又は前記空調機からの信号に基づいて前記単数の自動制御弁の開度を調整するか、又は、前記複数の自動制御弁の開度若しくは開閉数量を調整することで、前記モータを可変速制御することで、目標圧力一定制御する、請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項10】

前記流量検出器は、リニアに流量を検出し、信号を出力する流量発信器であり、
前記制御部は、前記熱交換装置及び／又は前記空調機からの流量変動指示に応じて、前記モータの前記運転周波数を変化させる、請求項１、請求項３乃至請求項５、又は、請求項１、請求項３乃至請求項５に従属する請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項11】

前記制御部は、前記初期設定時に前記モータの前記運転周波数を上昇させて、前記最低運転周波数を設定する、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項12】

前記上限の運転周波数は、最大運転周波数である、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項13】

前記モータに搭載された前記モータを可変速制御する可変速制御装置を備える、請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項14】

前記モータは、永久磁石を搭載した同期モータである、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプを用いた空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従前からポンプを制御して空気調和を行う空調システムが知られている。このような空調システムの管路抵抗特性予想制御として、流量を測定し、吐出し圧力∝(流量変化)^２で制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、空調システムの周波数制御として、流量－差圧制御(圧力が水量変化の二乗に比例)にて空調機(個別ポンプ及びファンコイルユニット)前後の差圧を０とする技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５４７６８３５号公報

【特許文献2】特許第３７４５３５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した技術は、制御が複雑となる。そこで、インバータ制御されるモータ駆動のポンプを使用する循環配管を有する空調システムにおいて、容易な制御にてポンプの省エネ制御を行うことが求められている。

【0006】

そこで本発明は、インバータ制御されるモータ駆動のポンプを用いて、容易な制御で省エネ制御を行うことができる空調システム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】

【0007】

本発明の一態様によれば、モータと、前記モータにより駆動する、冷温水を送水するポンプと、前記冷温水を加熱又は冷却する熱交換装置と、前記熱交換装置で加熱又は冷却された冷温水を空気と熱交換する空調機と、前記ポンプ、前記熱交換装置及び前記空調機を接続する循環配管と、前記循環配管内の最小流量を検出する流量検出器と、初期設定時に前記モータの運転周波数を変化させ、前記流量検出器で前記最小流量を検出した際の運転周波数を最低運転周波数として、前記熱交換装置及び前記空調機からの流量変動指示に応じて、前記最低運転周波数と予め設定された上限の運転周波数との間にて前記モータを可変速制御する制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、インバータ制御されるモータ駆動のポンプを用いて、容易な制御で省エネ制御を行うことができる空調システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る空調システムの構成を示す説明図。

【図2】同空調システムの制御部の構成を示すブロック図。

【図3】同制御部の最低運転周波数を設定する方法の一例を示す流れ図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態に係る空調システム１の例を、図１及び図２を用いて説明する。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係る空調システム１の構成を模式的に示す説明図であり、図２は、空調システム１の制御部１９の構成の一例を示すブロック図である。

【0012】

空調システム１は、例えば、建造物等に設けられ、室内の空気調和を行う。図１に示すように、空調システム１は、ポンプユニット１１と、熱交換装置１２と、空調機１３と、自動制御弁１４と、流量検出器１５と、圧力検出器１６と、循環配管１７と、制御部１９と、を備える。このような空調システム１は、循環配管１７によって、冷温水をポンプユニット１１、熱交換装置１２、空調機１３及び自動制御弁１４を通って循環させて、空気調和を行う。

【0013】

ポンプユニット１１は、ポンプ２１及びモータ２２を有する。ポンプユニット１１は、モータ２２が制御部１９により可変速制御されることで、ポンプ２１を目標圧力一定制御により駆動される。なお、本実施形態の例において、ポンプユニット１１が１台設けられる構成で説明するが、ポンプユニット１１は、複数台であってもよい。

【0014】

ポンプ２１は、一次側及び二次側が循環配管１７に接続される。ポンプ２１は、循環配管１７内を流れる冷温水を吸い込み、そして、増圧して循環配管１７内へ吐き出す。ポンプ２１は、例えば、遠心ポンプである。モータ２２は、例えば、永久磁石を搭載した同期モータである。

【0015】

熱交換装置１２は、熱源装置及び／又は冷却装置を含む熱源機器である。熱交換装置１２は、ポンプ２１から吐出された冷温水を、加熱又は冷却することで、所定の温度に調整する。熱交換装置１２は、通過する冷温水の流量や、冷温水の熱交換の情報を信号として制御部１９に出力する。また、熱交換装置１２は、通過する冷温水の流量や冷温水の熱交換の情報等に基づいて、流量変動指示を制御部１９に出力する。ここで、流量変動指示とは、ポンプ２１から吐出される冷温水の流量を変更させるための流量指令である。なお、熱交換装置１２は、自動制御弁１４に流量指令を出力し、自動制御弁１４を制御する構成であってもよい。また、熱交換装置１２が制御部１９に出力する流量指令（流量変動指示）は、例えば、流量に比例する運転周波数の指令（周波数指令）である。この周波数指令は、具体的な周波数でも良いし、周波数増減指示でも良い。

【0016】

空調機１３は、空気調和を行う室内の空気と冷温水との熱交換を行う。例えば、空調機１３は、冷温水と熱交換した空気を室内に送風する。空調機１３は、通過する冷温水や、室内の空気との熱交換の情報を信号として制御部１９に出力する。空調機１３は、通過する冷温水の流量や、冷温水との熱交換の情報を信号として制御部１９に出力する。また、空調機１３は、通過する冷温水の流量や冷温水の熱交換の情報等に基づいて、流量変動指示を制御部１９に出力する。ここで、流量変動指示とは、ポンプ２１から吐出される冷温水の流量を変更させるための流量指令である。なお、空調機１３は、自動制御弁１４に流量指令を出力し、自動制御弁１４を制御する構成であってもよい。また、空調機１３が制御部１９に出力する流量指令（流量変動指示）は、例えば、流量に比例する運転周波数の指令（周波数指令）である。この周波数指令は、具体的な周波数でも良いし、周波数増減指示でも良い。

【0017】

自動制御弁１４は、単数又は複数設けられる。例えば、自動制御弁１４が単数設けられる場合には、自動制御弁１４は、熱交換装置１２、空調機１３及び／又は制御部１９からの指令に基づき、開度を調整可能に形成される。例えば、自動制御弁１４が複数設けられる場合には、複数の自動制御弁１４は、並列に接続され、制御部１９からの指令に基づき、複数の自動制御弁１４のそれぞれ又は選択的に開度を調整可能に形成されるか、又は、複数の自動制御弁１４が選択的に開閉する。即ち、単数又は複数の自動制御弁１４は、制御部１９からの信号に基づいて、冷温水の流量を調整する。

【0018】

流量検出器１５は、少なくとも循環配管１７内を流れる冷温水の最小流量を検出し、検出信号を制御部１９に出力する。流量検出器１５は、例えば、ポンプ２１の一次側に設けられる。具体例として、流量検出器１５は、ポンプ２１の吸い込み側の最小流量を検出し、検出信号を制御部１９に出力する。例えば、流量検出器１５は、有線又は無線により制御部１９に検出信号を送信する。

【0019】

圧力検出器１６は、循環配管１７内の冷温水の圧力を信号として、制御部１９に出力する。圧力検出器１６は、例えば、ポンプ２１の一次側に設けられる。圧力検出器１６は、ポンプ２１の吸い込み側に接続された循環配管１７内の圧力をリニアに検出し、得られた検出信号を制御部１９に出力する。例えば、圧力検出器１６は、有線又は無線により、制御部１９に検出信号を送信する。

【0020】

循環配管１７は、ポンプ２１、熱交換装置１２、空調機１３を循環する循環流路を形成する。循環配管１７は、冷温水をポンプ２１で送水し、熱交換装置１２及び空調機１３を通過させ、再びポンプ２１に戻す。

【0021】

制御部１９は、モータ２２を制御する。制御部１９は、例えば、可変速制御装置５１と、通信部５２と、入力部５３と、インターフェース５４と、表示部５５と、記憶部５６と、プロセッサ５７と、を備える。制御部１９は、例えば、可変速制御装置５１、通信部５２、入力部５３、インターフェース５４、表示部５５、記憶部５６及びプロセッサ５７がユニット化した制御盤や制御端末である。なお、制御部１９は、一部構成が別体の筐体に実装され、そして、異なる位置に設けられる構成であってもよい。例えば、制御部１９は、可変速制御装置５１がモータ２２に搭載され、他の構成が一体の筐体に設けられる構成であってもよい。

【0022】

制御部１９は、モータ２２と電気的に接続され、モータ２２を駆動制御することで、ポンプ２１の回転数を制御する。具体的には、制御部１９は、熱交換装置１２及び／又は空調機１３からの流量指令、並びに、流量検出器１５及び／又は圧力検出器１６からの検出信号等に基づいて、可変速制御装置５１を介してモータ２２を駆動するとともに、モータ２２の運転周波数を可変制御する。

【0023】

例えば、制御部１９は、インターフェース５４に信号線等を介して電気的に、又は、通信部５２を介して無線通信可能に、流量検出器１５及び圧力検出器１６に接続される。制御部１９は、流量検出器１５で検出された流量及び圧力検出器１６で検出された圧力に対応する検出信号、及び、熱交換装置１２及び空調機１３から出力される負荷や流量変動指示に基づいてモータ２２の停止、始動及び目標圧力一定制御に基づく運転周波数の制御を行う。

【0024】

ここで、目標圧力一定制御とは、圧力検出器１６で検出される圧力又はポンプ２１から推定される吐出し圧力一定制御又は配管抵抗を考慮した推定末端圧力一定制御等である。なお、ポンプ２１の回転速度は、モータ２２の回転速度（運転周波数）と同一であり、そして、ポンプ２１（モータ２２）の回転速度は、可変速制御装置５１の運転周波数と一定の関係を有する。

【0025】

また、制御部１９は、ポンプユニット１１の制御に加えて、外部に設けられる通信端末と無線接続することにより、適宜、運転データを通信端末に送信してもよい。このような通信端末との通信を伴う形態は、制御部１９及び通信端末を備えた空調管理システム等を構成している。また、このような形態は、制御部１９と、通信端末に実行されるプログラムとを備えた管理システムや、空調システム１と、通信端末に実行されるプログラムとを備えた管理システムを構成してもよい。

【0026】

可変速制御装置５１は、モータ２２を制御するインバータである。可変速制御装置５１は、例えば、モータ２２と同数設けられる。可変速制御装置５１は、プロセッサ５７からインバータ制御信号を受け取る。可変速制御装置５１は、インバータ制御信号に応じて動作する。例えば、可変速制御装置５１は、運転停止信号または運転開始信号に相当するインバータ制御信号に応じてモータ２２の運転を停止または開始する。また、可変速制御装置５１は、回転数制御信号に相当するインバータ制御信号に応じて、モータ２２の運転周波数（ポンプ２１の回転速度）を制御する。可変速制御装置５１は、例えば、ノイズフィルタ、高周波対策用リアクトル、漏電遮断器等を含むインバータ制御基板を有する。

【0027】

通信部５２は、プロセッサ５７により制御され、無線通信技術を用いて、通信端末などの外部装置と通信可能な任意の通信インターフェースである。また、通信部５２は、無線通信技術を用いて、熱交換装置１２、空調機１３、流量検出器１５及び圧力検出器１６から情報を受信し、そして、熱交換装置１２及び空調機１３に情報を送信する構成であってもよい。

【0028】

通信部５２は、例えば、通信モジュール又は通信基板等として実装されていてもよい。通信モジュールは、例えばコネクタを介して制御部１９の制御基板に着脱自在に設けられてもよい。具体的には、通信部５２は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙの規格（以下、ＢＬＥ規格ともいう）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＮＦＣ等の無線通信技術、又はＵＳＢ等の有線通信技術を用いて、通信端末等の外部装置に接続できる。

【0029】

なお、ＢＬＥ規格は、例えば、ＢＬＥのバージョン４．０以上の規格であり、ＢＬＥの通信方式と互換性があればよい。これに伴い、「ＢＬＥ規格」は、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ４．０以上の規格」と呼んでもよい。また、通信部５２は、通信端末と制御部１９との接続を確立するための何らかのデータ、例えば通信端末及び制御部１９がそれぞれスキャナおよびアドバタイザとしてＢｌｕｅｔｏｏｔｈで接続する場合には、スキャナとしての通信端末からのリクエスト、を受信することもあり得る。

【0030】

入力部５３は、例えば、ボタンを含む操作パネル、タッチパネル、キーボード、マウス、等のユーザ入力を受け付ける装置と、圧力センサ、マイクロフォン、カメラなどのセンサとの、少なくともいずれかを有する。入力部５３は、パラメータ設定、初期設定、各運転モードの設定等の任意のユーザからの指令であるユーザ入力を受け付ける装置である。

【0031】

インターフェース５４は、熱交換装置１２、空調機１３、流量検出器１５及び圧力検出器１６や、外部端末等が有線によって電気的に接続可能な端子又は回路である。即ち、熱交換装置１２、空調機１３、流量検出器１５及び圧力検出器１６は、通信部５２により無線で、又は、インターフェース５４を介して有線で、プロセッサ５７に接続される。

【0032】

表示部５５は、例えば、液晶ディスプレイ、または有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスを有する。また、表示部５５は、表示デバイスに代えて、又は、表示デバイスに加えて、スピーカ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）点灯部等を有していても良い。

【0033】

記憶部５６は、データの読出及び書込が可能である。ここで、記憶部５６は、記憶媒体を意味し、所謂メモリ及びストレージを含む。記憶部５６は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）（登録商標）、ＲＯＭ（Read only memory）又はＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含む。また、記憶部５６は、フラッシュメモリを搭載したＳＳＤ（Solid State Drive）を含む。また、記憶部５６は、不揮発性メモリに加え、電源遮断時に消去してもよいデータが展開されるワークエリアを有するＲＡＭを含み得る。

【0034】

記憶部５６は、プロセッサ５７によって使用されるデータ、ポンプユニット１１、熱交換装置１２及び空調機１３の運転データやポンプユニット１１、熱交換装置１２及び空調機１３の制御に用いる各種データやプログラム等を格納する。

【0035】

記憶部５６に格納されるデータとしては、例えば、制御部１９を識別する識別情報、コード、テーブルなどが適宜記憶される。運転データとしては、ポンプユニット１１、熱交換装置１２、空調機１３の運転状態を示す運転データのうちの定期的に取得される運転データが記憶される。また、記憶部５６には、ポンプユニット１１、熱交換装置１２、空調機１３の制御や補正に要する外部パラメータ及び内部パラメータが記憶される。

【0036】

プロセッサ５７は、統括制御部である。プロセッサ５７は、例えば、通信制御、表示制御、ポンプ制御などの任意の処理を行う。図２に示すように、プロセッサ５７は、例えば、可変速制御装置５１、通信部５２、入力部５３、インターフェース５４、表示部５５、記憶部５６と接続され、各構成を制御する。図２に示すように、プロセッサ５７は、例えば、可変速制御装置５１、通信部５２及びインターフェース５４等を介して、熱交換装置１２、空調機１３、自動制御弁１４、流量検出器１５、圧力検出器１６及びポンプユニット１１のモータ２２に接続される。

【0037】

プロセッサ５７は、マイコン、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、またはその他の汎用または専用のプロセッサである。

【0038】

プロセッサ５７は、例えば、処理回路とメモリとを含む。プロセッサ５７は、例えば、不揮発性のＥＥＰＲＯＭ領域と、揮発性のＤＲＡＭ領域とを含む。また、プロセッサ５７は、記憶部５６又はＥＥＰＲＯＭ領域に保存されたプログラムを実行することで、処理部及びポンプ制御部等として機能し得る。なお、プロセッサ５７内の各部の機能分担は、便宜的なものであり、適宜、変更可能である。

【0039】

プログラムとしては、例えば、ファームウェア、ＯＳ、主にパラメータの処理に関する処理プログラム、ポンプ制御プログラム（例、自動運転プログラム）などが適宜、記憶される。なお、プログラムは、例えば、電源投入時に、記憶部５６からプロセッサ５７に取得されてＥＥＰＲＯＭ領域に格納される構成であってもよい。また、プログラムは、記憶部５６に記憶され、ＥＥＰＲＯＭ領域に記憶されず、プロセッサ５７が記憶部５６に記憶されたプログラムを実行する構成であってもよい。

【0040】

以下、プロセッサ５７による機能の一例を説明する。ここで、制御機能とは、プロセッサ５７がプログラムに基づき、目標圧力一定制御運転でポンプ２１を駆動する処理である。

【0041】

プロセッサ５７は、プログラムに基づいて、所定の条件において、モータ２２を所定の運転周波数で駆動することで、ポンプ２１を目標圧力一定制御で駆動する。また、プロセッサ５７は、ポンプ２１を目標圧力一定制御で駆動するときに、所定の運転周波数帯において、モータ２２を駆動する。

【0042】

即ち、プロセッサ５７は、ポンプ２１を目標圧力一定制御で駆動するときに、モータ２２を駆動するための運転周波数は、下限の運転周波数と上限の運転周波数との間で周波数を変更する。具体例として、プロセッサ５７は、熱交換装置１２及び／又は空調機１３を含む空調制御装置からの流量変動指示に応じて、下限の運転周波数と上限の運転周波数との間で運転周波数を変化させてモータ２２を駆動する。

【0043】

ここで、下限の運転周波数は、初期設定時に設定される最低運転周波数である。具体例として、最低運転周波数は、初期設定時において、プロセッサ５７がモータ２２を駆動してポンプを駆動する運転周波数を変化させ、流量検出器１５で最小流量を検出したときの運転周波数を最低運転周波数Ｓｍｉｎとして記憶部５６に設定される。ここで、最低運転周波数Ｓｍｉｎを求める場合において、好ましくは、プロセッサ５７は、モータ２２を駆動する運転周波数を０から徐々に上昇させ、流量検出器１５において、最小流量を検出したときの運転周波数を最低運転周波数Ｓｍｉｎとして、記憶部５６に記憶させる。

【0044】

なお、他の例として、最低運転周波数は、初期設定時において、プロセッサ５７がモータ２２を駆動してポンプ２１を駆動する運転周波数を変化させ、圧力検出器１６で検出された圧力が、予め設定され、記憶部５６に記憶されたポンプ２１の一次側の最低圧力Ｐｍｉｎであるときの運転周波数を最低運転周波数Ｓｍｉｎとして記憶部５６に記憶してもよい。ここで、最低運転周波数Ｓｍｉｎを求める場合において、好ましくは、プロセッサ５７は、モータ２２を駆動する運転周波数を０から徐々に上昇させたときの、圧力検出器１６で検出された圧力が、予め設定され、記憶部５６に記憶されたポンプ２１の一次側の最低圧力Ｐｍｉｎであるときの運転周波数を最低運転周波数Ｓｍｉｎとして、記憶部５６に記憶させる。なお、最低圧力Ｐｍｉｎとは、目標圧力一定制御においてポンプ２１を駆動制御するときの、循環配管１７、より具体例としてはポンプ２１の一次側の圧力の下限値である。

【0045】

また、他の例として、最低運転周波数は、上述した最小流量を流量検出器１５で検出したときの運転周波数、及び、上述した一次側最低圧力Ｐｍｉｎを圧力検出器１６で検出したときの運転周波数のうち、高い運転周波数を最低運転周波数Ｓｍｉｎとして設定してもよい。

【0046】

上限の運転周波数は、予め記憶部５６に記憶され、設定される。上限の運転周波数は、例えば、ポンプ２１の最大能力を考慮した、最大運転周波数Ｓｍａｘであり、入力部５３からの入力や通信部５２を介して情報を受信することで、予め記憶部５６に記憶される。なお、上限の運転周波数はこれに限定されず、最低運転周波数Ｓｍｉｎ（下限の運転周波数）よりも高い周波数であって、且つ、空調システム１に求められる性能を発揮できればよく、上限の運転周波数は、空調システム１の最大能力に基づいて周波数であってもよく、また、その他の周波数であってもよい。

【0047】

また、プロセッサ５７は、最低運転周波数Ｓｍｉｎ及び最大運転周波数Ｓｍａｘの間の運転周波数でモータ２２（ポンプ２１）を駆動するときに、ポンプ２１の一次側の圧力が常に正圧（Ｐｍｉｎ＞０）となるように、又は、ポンプ２１の最低押込圧力以上の圧力になるように、モータ２２を駆動制御する。例えば、ポンプ２１の最低圧力を、ポンプ２１の一次側の圧力が正圧又はポンプ２１の最低押込圧力以上の圧力とする。

【0048】

なお、プロセッサ５７は、ポンプ２１の一次側の圧力が常に正圧となるように、又は、ポンプ２１の最低押込圧力以上の圧力になるように、最低運転周波数を設定してもよく、ポンプ２１の一次側の最低圧力を管理してもよい。具体例として、設定する最低運転周波数を、ポンプ２１の一次側の圧力が正圧となる周波数に設定し、プロセッサ５７が、この最低運転周波数を下限の運転周波数としてモータ２２を駆動制御することで、ポンプ２１の一次側の圧力を常に正圧とする。

【0049】

即ち、目標圧力一定制御によりモータ２２を可変速制御するときに、ポンプ２１の一次側の圧力が常に正圧となるか、又は、ポンプ２１の最低押込圧力以上の圧力となるように、最低運転周波数によって正圧となる最低圧力を設定することで、プロセッサ５７は、ポンプ２１の駆動時に、ポンプ２１の一次側の圧力を正圧又は最低押込圧力を補償する。

【0050】

また、プロセッサ５７は、最小流量又は最低圧力時に求めた運転周波数の値Ｓｍｉｎを最低運転周波数として設定するのではなく、該値Ｓｍｉｎに予め記憶部５６に設定した裕度αを足した値Ｓｍｉｎ＋αを最低運転周波数に設定してもよい。ここで、裕度αとは、ポンプ２１等の空調システム１の構成品の経年劣化を考慮して、最低運転周波数とする運転周波数Ｓｍｉｎを増加させるための補正値である。最低運転周波数を設定するときにこれにより、プロセッサ５７は、流量検出器１５を使用することなく確実な変流量制御を行うことができる。

【0051】

また、プロセッサ５７は、循環配管１７に設けられた自動制御弁１４を、熱交換装置１２や空調機１３を含む空調制御装置からの信号を受けて、弁開度や弁開閉数量を調整することで、モータ２２（ポンプ２１）の回転数を制御し、省エネを活かした目標圧力一定制御をしてもよい。

【0052】

次に、プロセッサ５７の最低運転周波数を設定する方法の一例を、図３の流れ図を用いて説明する。
初期駆動時に、プロセッサ５７は、ポンプ２１を駆動する（ステップＳＴ１）。ここで、初期駆動時の例としては、空調システム１の設置後に空調システム１（制御部１９）に電源が投入されたときや、空調システム１のメンテナンス後に電源が投入されたときである。また、初期駆動時には、入力部５３によりオペレータ等に初期駆動である指令が入力されたときも含まれる。

【0053】

プロセッサ５７は、例えば、ポンプ２１の運転周波数を０から漸次上昇させるとともに、流量検出器１５により流量、又は、圧力検出器１６により圧力の検出を開始する（ステップＳＴ２）。そして、プロセッサ５７は、流量検出器１５により最小流量を検出したか否か、又は、圧力検出器１６により検出した圧力が最低圧力Ｐｍｉｎであるか否かを判定する（ステップＳＴ３）。流量検出器１５により最小流量を検出した信号が出力されていないか、又は、圧力検出器１６により検出した圧力が最低圧力Ｐｍｉｎよりも低圧である場合（ステップＳＴ３のＮＯ）には、プロセッサ５７は、流量又は圧力の検出を継続する。

【0054】

例えば、運転周波数が０から上昇し、最小流量の冷温水が循環配管１７内を流れ、流量検出器１５が最小流量を検出して出力した信号を受信するか、又は、圧力検出器１６から出力された圧力に対応する信号が一次側最低圧力Ｐｍｉｎとなると（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、プロセッサ５７は、最小流量を検出したとき、又は、一次側最低圧力Ｐｍｉｎを検出したときの運転周波数を検出する（ステップＳＴ４）。

【0055】

プロセッサ５７は、検出した運転周波数を最低運転周波数Ｓｍｉｎとして設定する（ステップＳＴ５）。具体例として、プロセッサ５７は、最低運転周波数Ｓｍｉｎを記憶部５６に記憶し、以降の目標圧力一定制御においてポンプ２１（モータ２２）を駆動するときに、該最低運転周波数Ｓｍｉｎと上限の運転周波数である最大運転周波数Ｓｍａｘの間の運転周波数で、ポンプ２１を駆動制御する。

【0056】

なお、ステップＳＴ５において最低運転周波数に裕度αを加える場合には、プロセッサ５７は、ステップＳＴ４において検出した運転周波数の値に裕度αを足した値Ｓｍｉｎ＋αを最低運転周波数として記憶部５６に記憶する。

【0057】

このように構成された空調システム１によれば、可変速制御装置５１を備えることで、インバータ制御によってモータ２２を可変速制御し、熱交換装置１２や空調機１３からの流量指令にて、ポンプ２１から吐出される冷温水の流量を容易に制御することができる。また、空調システム１は、プロセッサ５７により、設定した最低運転周波数及び上限の運転周波数（最大運転周波数）の間でポンプ２１を目標圧力一定制御することができるため、ポンプ２１の複雑な制御を行うことや、装置や電動弁を用いなくてもよく、省エネ制御が可能となる。

【0058】

また、空調システム１は、ポンプ２１の一次側圧力が常に正圧となるか、又は、ポンプ２１の最低押込圧力以上の圧力となるように、モータ２２を可変速制御する。具体例として、空調システム１は、最低運転周波数（最低圧力）を設定するか、又は、ポンプ２１の一次側最低圧力を管理するようにモータ２２を制御する。これにより、空調システム１は、ポンプ２１のキャビテーションの発生を、小水量だけでなく大水量時も防止することができる。

【0059】

また、空調システム１は、設定する最低運転周波数を裕度αで補正することで、経年劣化が生じ、ポンプ２１の性能等が低下しても、最低運転周波数で運転したときに循環配管１７内の圧力が所定の圧力よりも低下することを防止できる。

【0060】

また、空調システム１は、設定した最低運転周波数及び予め設定される最大運転周波数の間でモータ２２を可変速駆動制御して、遠心ポンプであるポンプ２１を駆動する構成とすることで、流量検出器１５は、最小流量を検出できる簡単、且つ、安価な構成とすることができる。即ち、従来の空調システムは、実流量を検出して片流量制御することが知られているが、遠心ポンプの周波数制御は、流量∝回転速度∝運転周波数となるため、配管抵抗分を除けば、流量はほぼ運転周波数に比例することになるため、流量検出器１５が実流量を検出できない構成であっても、流量制御が可能となる。

【0061】

また、モータ２２を同期モータとすることで、モータ２２にすべりが生じないことから、配管抵抗分を除いて運転周波数に比例することになり、すべり分の流量を考慮する必要がなく、流量検出器１５が実流量を検出できない構成（実流量制御を行わない構成）であっても、高い精度で流量制御が可能となる。

【0062】

上述したように、実施形態に係る空調システム１によれば、インバータ制御されるモータ２２駆動のポンプ２１を用いて、容易な制御で省エネ制御を行うことができる。

【0063】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、空調システム１は、流量検出器１５及び圧力検出器１６を備える構成を説明したがこれに限定されない。例えば、空調システム１は、流量検出器１５及び圧力検出器１６の一方を有する構成であってもよい。

【0064】

また、上述した例では、空調システム１は、自動制御弁１４を有する構成を説明したがこれに限定されず、自動制御弁１４を有さずに、ポンプ２１を目標圧力一定制御することで、冷温水の流量を調整する構成としてもよい。なお、自動制御弁１４を用いると損失が生じることから、空調システム１は、自動制御弁１４を有さない構成が好ましい。

【0065】

また、上述した例では、制御部１９が可変速制御装置５１を有する構成を説明したがこれに限定されない。即ち、可変速制御装置５１は、モータ２２に搭載される構成であってもよく、制御部１９内の基板に実装されたインバータ回路であってもよい。即ち、可変速制御装置５１は、モータ２２を可変速制御（インバータ制御）可能であれば適宜設定可能である。

【0066】

また、上述した例では、空調システム１は、初期設定時に最低運転周波数を設定する構成を説明したがこれに限定されず、手動又は自動で最低運転周波数を再設定（更新）する構成としてもよい。即ち、空調システム１は、初期設定時に加えて、ユーザの指令時及び／又は定期的に最低運転周波数を設定する構成であってもよい。

【0067】

例えば、手動処理として、プロセッサ５７は、入力部５３によりユーザから最低運転周波数設定の指令が入力されると、最低運転周波数を設定する処理をおこなってもよい。また、自動処理として、プロセッサ５７は、前回の最低運転周波数の設定時から所定時間経過した後、又は、ポンプ２１の総駆動時間が所定時間を経過した後に、最低運転周波数を設定する処理を行ってもよい。なお、該所定の時間は、例えば、記憶部５６に予め記憶されるか又は入力部５３を介して任意に入力され、記憶部５６に記憶される。また、自動処理として、プロセッサ５７が最低運転周波数を設定する処理を行う場合には、例えば、空調システム１による空気調和の影響が少ない、又は、空気調和に影響を及ぼさない場合に行う構成としてもよい。例えば、プロセッサ５７は、前回の最低運転周波数の設定時から所定時間経過した後、又は、ポンプ２１の総駆動時間が所定時間を経過した後であって、空調機１３による室内との熱交換が十分に行われ、室温が所望の室温となったことを判定したとき、又は、空調システム１を停止又は開始するときに、最低運転周波数を設定してもよい。

【0068】

また、上述した例では、プロセッサ５７は、モータ２２を駆動する運転周波数を漸次上昇させたときに検出した流量又は圧力に基づいて最低運転周波数を設定する例を説明したがこれに限定されず、モータ２２を駆動する運転周波数を漸次下降させたときに検出した流量又は圧力に基づいて最低運転周波数を設定してもよく、上昇及び下降時のそれぞれで流量又は圧力に基づいて取得した運転周波数のうち、高い値の運転周波数を最低運転周波数としてもよい。但し、運転周波数の下降時に最小流量又は最低圧力となったときの運転周波数は、運転周波数の上昇時に最小流量又は最低圧力となったときの運転周波数よりも小さい値となることから、好適には、運転周波数を上昇させて最低運転周波数を設定することが好ましい。

【0069】

また、上述した例では、流量検出器１５は、最小流量を検出可能に形成される例を説明したがこれに限定されず、リニアに循環配管１７内を流れる冷温水の流量を検出できる流量発信器であってもよい。例えば、このような流量検出器１５とした場合には、有線又は無線により検出した流量信号を制御部１９へ発信し、プロセッサ５７が、流量検出器１５から受信した流量値と、熱交換装置１２及び空調機１３等から受信した流量変動指示に応じて、最低運転周波数及び最大運転周波数の間にて、運転周波数を変化させればよい。

【0070】

即ち、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0071】

１…空調システム、１１…ポンプユニット、１２…熱交換装置、１３…空調機、１４…自動制御弁、１５…流量検出器、１６…圧力検出器、１７…循環配管、１９…制御部、２１…ポンプ、２２…モータ、５１…可変速制御装置、５２…通信部、５３…入力部、５４…インターフェース、５５…表示部、５６…記憶部、５７…プロセッサ

【図1】

【図2】

【図3】