JP2002031376A - 空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省エネルギーの空調システムを提供する。 【解決手段】 往ヘッダー８および還ヘッダー９を介し
て１次側を熱源１００とし、２次側を負荷２００とする
空調システムにおいて、２次側水流の流量を検出する２
次側流量検出手段１４、２１、２５で検出された２次側
流量に基づいて２次側送水圧を制御する２次側送水圧制
御手段１５が設けられているか、往ヘッダー８と還ヘッ
ダー９の水圧差を検出する差圧検出手段１６で検出され
た差圧に基づいて１次側の送水量を制御する往還ヘッダ
ー間差圧制御手段１７が設けられているか、冷凍機の出
入口温度を検出し、出入口温度の温度差に基づいて冷却
水流量を制御する出入口温度差制御制御手段１９が設け
られていることを特徴とする空調システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】空調システムは、最高負荷を想定して設
計されているが、実際に最高負荷で運転されるの年間を
通してわずかであり、それ以外の場合は設計の６０％以
下の低い負荷率で運転されている。空調システムには、
個別空調方式とセントラル空調方式がある。セントラル
空調方式は、工場やビルなど規模の大きな空間を空調す
る空調システムである。

【０００３】地球温暖化防止のために各分野で省エネル
ギーの取り組みがされているが、規模の大きいセントラ
ル空調方式の空調システムの省エネルギー化は、社会的
に大きな効果がある。

【０００４】図１０は、一般的に使用されている空調シ
ステムの概略構成図である。本空調システムは、往ヘッ
ダーおよび還ヘッダーを介して１次側を熱源、２次側を
負荷とする空調システムで、水を冷媒として冷凍機にて
冷水、温水発生機にて温水を作り、空調機に１次ポン
プ、２次ポンプにて冷温水を搬送して空調するものであ
る。本空調システムは、空調機４１、冷凍機４４、温水
発生機５３、往ヘッダー４８、還ヘッダー４９、１次ポ
ンプ４５ａ、４５ｂ、２次ポンプ４３などから構成され
ている。冷凍機４４には、冷却水ポンプ４６、冷却塔４
７が連結されている。

【０００５】図１０では空調機４１は２台並列に設けら
れているが、必要に応じた台数を並列に設けることがで
きる。同様に冷凍機４４も２台並列に設けられている
が、必要に応じた台数を並列に設けることができる。温
水発生機５３は１台であるが、複数台設けてもよい。

【０００６】空調機４１は、いわゆる室内機であり負荷
設備である。空調機４１の冷温水出口側は配水管により
流量制御バルブ４２を介して還ヘッダー４９と連結され
ている。還ヘッダー４９は配水管により１次ポンプ４５
ａを介して冷凍機４４と連結されている。また還ヘッダ
ー４９は配水管により１次ポンプ４５ｂを介して温水発
生機５３と連結されている。

【０００７】冷凍機４４および温水発生機５３は配水管
により往ヘッダー４８と連結されている。往ヘッダー４
８は、複数の２次ポンプ４３を介して配水管により空調
機４１の冷温水入口側と連結されている。２次ポンプ４
３と並列に流量制御バルブ５２が設けられている。往ヘ
ッダー４８と還ヘッダー４９は、バイパス管５０により
連結されている。このバイパス管５０にはバルブ５１が
設けられている。

【０００８】往ヘッダー４８から２次ポンプ４３により
送水された冷温水は空調機４１に供給され冷暖房作用を
する。この冷暖房作用により温度変化した還水は還ヘッ
ダー４９に流入する。還水は、還ヘッダー４９から１次
ポンプ４５ａにより冷凍機４４に送水され、冷凍機４４
で冷却されて往ヘッダー４８に送水されるか、還ヘッダ
ー４９から１次ポンプ４５ｂにより温水発生機５３に送
水され、温水発生機５３で加熱されて往ヘッダー４８に
送水される。

【０００９】各空調機４１の空調する部屋での操作者に
より設定された温度に対する室温に応じて、すなわち空
調機４１の空調負荷に応じて流量制御バルブ４２が制御
され冷温水の流量を制御すると、空調機４１の冷温水入
口側の圧力が変動する。この圧力変動をひろい２次ポン
プ４３の送水量を制御する。流量制御バルブ５２は、２
次ポンプ４３から必要以上の水が送水されたときに、水
を往ヘッダー４８に還流させるためのものである。

【００１０】一方、１次側では、冷凍機４４の安定的な
運転のために、１次ポンプ４５ａ、冷却水ポンプ４６と
もに空調負荷に無関係に定流量で運転している。このた
め、空調負荷が低くなったとき、冷凍機４４から往ヘッ
ダー４８に送水される冷温水は、往ヘッダー４８から空
調機４１に送水される冷温水より多くなる。この余分な
冷温水は、バイパス管５０を介して還ヘッダー４９に送
水され、１次側に還流される。こうして、比較的規模の
大きな空間を安定的に空調することができる。

【００１１】しかし、空調負荷に応じて２次ポンプ４３
からの流量を制御しても、１次ポンプ４５ａ、冷却水ポ
ンプ４６は定流量で運転しているので、エネルギーロス
が大きかった。すなわち、バイパス管５０を介して還ヘ
ッダー４９に送水するエネルギーは、空調のためには必
要ないものである。

【００１２】また、図１０の構成では、還ヘッダー４９
から往ヘッダー４８に冷温水が逆流する場合があり、往
ヘッダー４８から空調機４１への送水温度が保証できず
空調品質に問題があった。すなわち、複数の冷凍機４４
がある場合、空調機４１側の負荷が少なくなったとき、
冷凍機４４の一部を停止するが、このとき流量のバラン
スが崩れ、還ヘッダー４９から往ヘッダー４８に冷温水
が逆流する場合がある。また停止した冷凍機４４を起動
してから安定するまで時間がかかり、このときも流量の
バランスが崩れ、還ヘッダー４９から往ヘッダー４８に
冷温水が逆流する場合がある。この逆流が起こると、空
調機４１の負荷により温度変化した冷温水が往ヘッダー
４８に流入するので、往ヘッダー４８から空調機４１へ
の送水温度が乱され、空調温度制御に悪影響を与える。

【００１３】これらの問題点を解決するために、従来技
術として、特開平４−３２７７３８号公報には、往ヘッ
ダーと還ヘッダーとの間のバイパス管に流量計と、１次
側の入口と出口間にバルブを有する１次側バイパス管を
設け、往ヘッダーと還ヘッダーとの間のバイパス管の流
量がゼロになるように、１次側流量を調整する空調シス
テムが開示されている。

【００１４】図１１は、従来技術の空調システムの概略
構成図である。図１０で説明した一般的な空調システム
と同じ部位は同じ符号を付け説明は省略する。従来技術
の空調システムでは、図１０においてバイパス管５０に
設けられたバルブ５１の替わりに流量計５７が設けられ
ている。還ヘッダー４９の出口側には第１バルブ５５が
設けられている。第１バルブ５５と１次ポンプ４５ａの
連結点と、冷凍機４４と往ヘッダー４８の連結点との間
には第２バイパス管５４が設けられ、このバイパス管に
は第２バルブ５６が設けられている。

【００１５】従来技術の空調システムでは、流量計５７
の流量すなわちバイパス管５０を流れる流量を略ゼロに
制御することを目標に、１次ポンプ４５ａ、４５ｂの送
水量を制御するものである。また冷凍機４４の負荷の変
動に伴い、冷却水ポンプ４６の送水量を制御するもので
ある。この結果、１次ポンプ４５ａ、４５ｂおよび冷却
水ポンプ４６の動力を削減でき、エネルギーロスを低減
できる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイパ
ス管５０のような管径が大きい配水管に設け、かつ高精
度の流量計は非常に高価である。したがって、従来技術
は、高価な流量計や１次側の入口と出口間のバイパス管
取付などの配管工事が必要でコストアップする問題点が
ある。また、冷凍機の立ち上げ、停止などの場合の制御
を正確にするためにファジィ理論が用いられているが、
ファジィ理論の演算機は高価であり、コストアップす
る。

【００１７】また、空調負荷に応じて２次ポンプ４３の
送水量を制御し２次ポンプ４３の動力を低減している
が、２次ポンプ４３を定圧で運転しているので、省エネ
ルギーが不十分である問題点があった。さらに流量計５
７を略ゼロにするように1次ポンプ４５ａで１次側流量
を減少させるに伴い冷凍機４４の冷却水量を減少させて
いるが、冷凍機４４の効率が考慮されておらず1次ポン
プ４５ａの動力は低減できても冷凍機効率の低下を招く
恐れがあり空調エネルギー全体で見るとエネルギーロス
が増加する恐れがある。

【００１８】本発明は上記課題を解決したもので、省エ
ネルギー効果が大きい効率的な空調システムを提供す
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、往ヘッダー
および還ヘッダーを介して１次側を熱源とし、２次側を
負荷とする空調システムにおいて、前記往ヘッダーから
空調機を介して前記還ヘッダーに送水する２次側送水手
段と、該２次側送水手段の２次側送水圧を検出する２次
側送水圧検出手段と、２次側水流の流量を制御する２次
側流量制御手段と、２次側水流の流量を検出する２次側
流量検出手段と、冷凍機、温水発生機の少なくとも一方
を介して前記還ヘッダーから前記往ヘッダーに１次側水
流を送水する１次側送水手段と、前記往ヘッダーと前記
還ヘッダーを連結するバイパス管と、前記２次側流量検
出手段で検出された２次側流量に基づいて２次側送水圧
を制御する２次側送水圧制御手段が設けられていること
を特徴とする空調システムである。

【００２０】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００２１】すなわち、２次側流量に基づいて２次側送
水圧を低減できるので、２次ポンプの動力を低減でき、
省エネルギー効果が大きい効率的な空調システムができ
る。

【００２２】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、前記２次側流量検出手段が、
前記空調機と前記還ヘッダーを連結する配水管に連通し
て設けられた膨張タンクと、前記還ヘッダー自身を含
む、前記配水管の前記膨張タンク連通位置と前記還ヘッ
ダーの間に設けられた還水圧検出手段から構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の空調システムであ
る。

【００２３】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００２４】すなわち、流量計に比べて安価な還水圧検
出手段を利用して２次側流量検出手段が構成されている
ので、低コストな２次側流量検出手段ができる。

【００２５】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記２次側流量検出手段が、
前記往ヘッダーから前記還ヘッダーに２次側水流を流す
配水管に設けられた流量計であることを特徴とする請求
項１記載の空調システムである。

【００２６】上記第３の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００２７】すなわち、流量計がすでに設けられている
空調システムにおいては、２次側流量検出手段としてす
でにある流量計を利用することができるので、簡単で安
価に２次側送水圧を制御することができる。

【００２８】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、往ヘッダーおよび還ヘッダー
を介して１次側を熱源とし、２次側を負荷とする空調シ
ステムにおいて、前記往ヘッダーから空調機を介して前
記還ヘッダーに送水する２次側送水手段と、冷凍機、温
水発生機の少なくとも一方を介して前記還ヘッダーから
前記往ヘッダーに１次側水流を送水する１次側送水手段
と、前記往ヘッダーと前記還ヘッダーを連結するバイパ
ス管と、前記往ヘッダーと前記還ヘッダーの水圧差を検
出する差圧検出手段と、該差圧検出手段で検出された差
圧に基づいて１次側の送水量を制御する往還ヘッダー間
差圧制御手段が設けられていることを特徴とする空調シ
ステムである。

【００２９】上記第４の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００３０】すなわち、安価な差圧検出手段を用いて１
次側送水量と２次側送水量のバランスを維持できるの
で、省エネルギー効果が大きい効率的な空調システムが
低コストでできる。

【００３１】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項５において講じた技術的手段（以下、第５の技
術的手段と称する。）は、前記往還ヘッダー間差圧制御
手段が前記差圧検出手段で検出された差圧が略ゼロにな
るように１次側の送水量を制御するように構成されてい
ることを特徴とする請求項４記載の空調システムであ
る。

【００３２】上記第５の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００３３】すなわち、往ヘッダーから還ヘッダーへの
流れを最小に抑えることができるので、省エネルギー効
果が大きい効率的な空調システムができる。また還ヘッ
ダーから往ヘッダーへの逆流をなくすことができるの
で、往ヘッダーの冷温水温度が乱されることがなく、安
定した空調ができる。

【００３４】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項６において講じた技術的手段（以下、第６の技
術的手段と称する。）は、往ヘッダーおよび還ヘッダー
を介して１次側を熱源とし、２次側を負荷とする空調シ
ステムにおいて、冷凍機を介して還ヘッダーから往ヘッ
ダーに１次側水流を送水する１次側送水手段と、前記冷
凍機を冷却する冷却水回路と、該冷却水回路の前記冷凍
機の入口温度を検出する冷凍機入口温度検出手段と、前
記冷却水回路の前記冷凍機の出口温度を検出する冷凍機
出口温度検出手段と、往ヘッダーから空調機を介して還
ヘッダーに送水する２次側送水手段と、前記冷凍機の入
口温度と出口温度の温度差に基づいて前記冷却水回路の
冷却水流量を制御する出入口温度差制御制御手段が設け
られていることを特徴とする空調システムである。

【００３５】上記第６の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００３６】すなわち、冷凍機の出入口温度に応じて冷
却水流量を制御することができるので、冷凍機の安定運
転を確保したまま、冷却水ポンプの動力を低減でき、省
エネルギー効果が大きい効率的な空調システムが安定運
転できる。

【００３７】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項７において講じた技術的手段（以下、第７の技
術的手段と称する。）は、前記出入口温度差制御制御手
段が前記冷凍機の入口温度と出口温度の温度差を前記冷
凍機が最大効率になる冷却水出入口温度差に制御するよ
うに構成されていることを特徴とする請求項６記載の空
調システムである。

【００３８】上記第７の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００３９】すなわち、冷凍機を最大効率で運転できる
ので、省エネルギー効果が最も大きい効率的な空調シス
テムができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例の
空調システムの概略構成図である。本実施例の空調シス
テムも従来技術の空調システムと同様に、往ヘッダーお
よび還ヘッダーを介して１次側を熱源、２次側を負荷と
する空調システムで、水を温冷媒として冷凍機にて冷
水、温水発生機にて温水を作り、空調機に１次ポンプ、
２次ポンプにて冷温水を搬送して空調するものである。

【００４１】本実施例の空調システムは、往ヘッダー
８、還ヘッダー９、１次側の熱源部１００、２次側の負
荷部２００などから構成されている。負荷部２００は、
空調機１、２次側送水手段である２次ポンプ３ａ、３
ｃ、２次側送水圧検出手段である送水圧力検出器１３、
還水圧検出手段である還ヘッダー圧力検出器１４、膨張
タンク２１、２次側送水圧制御手段である２次側送水圧
制御装置１５などから構成されている。熱源部１００
は、冷凍機４ａ，４ｂ、温水発生機１２、１次側送水手
段である１次ポンプ５ａ，５ｂ、差圧検出手段である差
圧検知器１６、往還ヘッダー間差圧制御手段である往還
ヘッダー間差圧制御装置１７、冷凍機入口温度検出手段
である入口温度検出器１８、冷凍機出口温度検出手段で
ある出口温度検出器１９、出入口温度差制御制御手段で
ある出入口温度差制御装置２０などから構成されてい
る。

【００４２】空調機１は２台並列に設けられ、冷凍機４
ａ，４ｂは３台並列に設けられている。しかし、この台
数には特に制限はなく、空調の必要に応じた台数を設け
ることができる。温水発生機１２は一般的に１台である
が、複数台設けてもよい。２次ポンプ３ａはインバータ
で送水量を制御するインバータポンプであり、２次ポン
プ３ｃは商用周波数にて運転する定流量ポンプである。

【００４３】空調機１の冷温水出口側は配水管２２によ
り流量制御バルブ２を介して還ヘッダー９と連結されて
いる。配水管２２の途中Ａ点（膨張タンク連通位置）に
連通するように膨張タンク２１が設けられている。還ヘ
ッダー９は配水管により１次ポンプ５ａを介して冷凍機
４ａと連結されている。また還ヘッダー９は配水管によ
り１次ポンプ５ｂを介して冷凍機４ｂおよび温水発生機
１２と連結されている。

【００４４】冷凍機４ａ、４ｂおよび温水発生機１２は
配水管により往ヘッダー８と連結されている。往ヘッダ
ー８は、２次ポンプ３ａ、３ｃを介して配水管２３によ
り空調機１の冷温水入口側と連結されている。２次ポン
プ３ａ、３ｃと並列に流量制御バルブ３ｂが設けられて
いる。往ヘッダー８と還ヘッダー９は、バイパス管１０
により連結されている。このバイパス管１０にはバルブ
１１が設けられている。

【００４５】配水管２３の途中には送水圧力検出器１３
が設けられ、還ヘッダー９には還ヘッダー圧力検出器１
４が設けられている。２次側送水圧制御装置１５は、２
次ポンプ３ａ、流量制御バルブ３ｂ、送水圧力検出器１
３、還ヘッダー圧力検出器１４と信号線により連結され
ている。また図示されていないが２次側送水圧制御装置
１５は２次ポンプ３ｃと信号線により連結されている。

【００４６】差圧検知器１６は、往ヘッダー８と還ヘッ
ダー９の水圧差を検出する検出器である。往還ヘッダー
間差圧制御装置１７は、差圧検知器１６、１次ポンプ５
ａ，５ｂと信号線により連結されている。１次ポンプ５
ａ，５ｂはインバータポンプである。

【００４７】冷凍機４ａ，４ｂには、自身を冷却水で冷
却する冷却水回路２４が設けられている。冷却水回路２
４は、冷却水ポンプ６、冷却塔７などで構成されてい
る。冷凍機４ａ，４ｂの冷却水回路２４の入口は、配水
管により冷却水ポンプ６を介して冷却塔７に連結されて
いる。冷凍機４ａ，４ｂの冷却水回路２４の出口は、配
水管により冷却塔７に連結されている。冷凍機４ａ，４
ｂの冷却水回路２４の入口には入口温度検出器１８が設
けられ、冷凍機４ａ，４ｂの冷却水回路２４の出口には
出口温度検出器１９が設けられている。出入口温度差制
御装置２０は、冷却水ポンプ６、入口温度検出器１８、
出口温度検出器１９と信号線により連結されている。冷
却水ポンプ６はインバータポンプである。

【００４８】図２は、第１実施例の空調システム全体の
フローチャート図である。運転開始して安定運転に到達
したステップＳ１以降の制御について示されている。ス
テップＳ２で、２次ポンプ吐出圧制御を行う。ステップ
Ｓ３で、１次側流量制御を行い、２次側流量と１次側流
量のバランスをとる。ステップＳ４で、冷凍機冷却水出
入口温度差制御を行う。ステップＳ２〜Ｓ４が繰り返さ
れ、適正な空調が行われる。なお、ステップＳ２〜Ｓ４
は必ずしも順番に行われる必要はなく、必要なときに必
要なステップが実施される。

【００４９】往ヘッダー８から２次ポンプ３ａ、３ｃに
より送水された冷温水は空調機１に供給され冷暖房作用
をする。この冷暖房作用により温度変化した還水は配水
管２２を通って還ヘッダー９に流入する。還水は還ヘッ
ダー９から１次ポンプ５ａ、５ｂにより冷凍機４ａ、４
ｂに送水され、冷凍機４ａ、４ｂで冷却されて往ヘッダ
ー８に送水されるか、還ヘッダー９から１次ポンプ５ｂ
により温水発生機１２に送水され、温水発生機１２で加
熱されて往ヘッダー８に送水される。

【００５０】各空調機１の空調する部屋での操作者によ
り設定された温度に対する室温に応じて、すなわち空調
機１の空調負荷に応じて流量制御バルブ２が制御され冷
温水の流量を制御すると、空調機１の冷温水入口側の圧
力が変動する。この圧力変動をひろい２次ポンプ３ａ、
３ｃからの送水量を制御する。流量制御バルブ３ｂは、
２次ポンプ３ａ、３ｃから必要以上の水が送水されたと
きに、水を往ヘッダー８に還流させるためのものであ
る。

【００５１】従来、２次ポンプの送水圧力は末端の空調
機（最も配管抵抗が大きい）に必要な流量を確保するた
め、２次ポンプの吐出圧力を必要最大流量時の圧力に設
定し、その圧力を保持するように制御して運転してい
た。しかし空調機に必要な流量が減少すると配管抵抗が
減少するため、設定してある圧力に余裕が生じる。

【００５２】図３は２次側の送水量と送水圧力の関係を
表すグラフ図である。横軸は最大流量に対する送水量の
百分率、縦軸は送水圧力である。直線６０は従来の吐出
圧力制御線で、送水量にかかわらず一定の圧力で制御し
ている。

【００５３】曲線６１は第１実施例の吐出圧力制御線で
ある。第１実施例では送水量により吐出圧力が制御され
る。送水量が１００％のときは、最大流量時に必要な吐
出圧力Ｈ_１００となるように制御される。これは従来の
吐出圧力と同じ圧力となる。送水量が０％のときは、末
端空調機の最大流量時の圧力損失に相当する圧力Ｈ_０と
なるように制御される。送水量が０％と１００％の中間
のＸ％場合の圧力Ｈを、 Ｈ＝（Ｈ_１００−Ｈ_０）Ｘ^２＋Ｈ_０ となるように制御される。圧力Ｈは、末端空調機の最大
流量時の圧力損失に相当する圧力と流量変化による配管
圧力損失に相当する圧力を加算した圧力に相当する。最
大流量時に必要な吐出圧力Ｈ_１００、末端空調機の最大
流量時の圧力損失に相当する圧力Ｈ_０は、空調システム
により決められる値である。

【００５４】第１実施例においては、２次側の送水量を
検出する２次側流量検出手段は、膨張タンク２１と還ヘ
ッダー圧力検出器１４から構成されている。膨張タンク
２１が連通しているＡ点の圧力は一定である。このＡ点
と還ヘッダー間の圧力損失は事前に得られているので、
還ヘッダー圧力検出器１４により検出される還ヘッダー
の圧力から送水量を演算できる。圧力検出器は流量計に
比べて安価であるので、低コストな２次側流量検出手段
となる。

【００５５】２次ポンプ３ａ、３ｃによる送水圧力は、
送水圧力検出器１３により検出され、２次側送水圧制御
装置１５に入力されている。還ヘッダー圧力検出器１４
により検出された還ヘッダー圧力は、２次側送水圧制御
装置１５に入力される。２次側送水圧制御装置１５は、
還ヘッダー圧力から送水量を演算し、その送水量から上
記に示した関係式にしたがって演算された送水圧力にな
るように２次ポンプ３ａ、３ｃおよびバルブ３ｂが制御
される。

【００５６】図４は、第１実施例の２次ポンプ吐出圧制
御のフローチャート図である。ステップＳ５で空調負荷
が変化した場合、空調負荷が減少したときステップＳ６
に進み、空調負荷が増加したときステップＳ１３に進
む。ステップＳ６ではバルブ２の開度を減少し、空調負
荷の減少に対応した空調を行う。続くステップＳ７では
送水圧力検出器１３で送水圧力を検出し、２次側送水圧
制御装置１５に入力する。ステップＳ８では、２次側送
水圧制御装置１５により、あらかじめ設定された送水設
定圧になるまで２次ポンプ３ａ、３ｃを減速する。この
結果、２次側の送水量が減少する。

【００５７】次に、ステップＳ９で、還ヘッダー圧力検
出器１４で還ヘッダー９の圧力増加を検出し、２次側送
水圧制御装置１５に入力する。ステップＳ１０では、２
次側送水圧制御装置１５が還ヘッダー圧力から２次側の
送水量を演算し、図３に制御線（曲線６１）にしたがっ
て送水設定圧を演算する。続いて、ステップＳ１１で
は、２次側送水圧制御装置１５により、送水圧力が新し
く設定された送水設定圧になるまで２次ポンプ３ａ、３
ｃを減速し、ステップＳ５に戻る。

【００５８】一方、ステップＳ１２ではバルブ２の開度
を増加し、空調負荷の増加に対応した空調を行う。続く
ステップＳ１３では送水圧力検出器１３で送水圧力を検
出し、２次側送水圧制御装置１５に入力する。ステップ
Ｓ１４では、２次側送水圧制御装置１５により、あらか
じめ設定された送水設定圧になるまで２次ポンプ３ａ、
３ｃを増速する。この結果、２次側の送水量が増加す
る。

【００５９】次に、ステップＳ１５で、還ヘッダー圧力
検出器１４で還ヘッダー９の圧力増加を検出し、２次側
送水圧制御装置１５に入力する。ステップＳ１６では、
２次側送水圧制御装置１５が還ヘッダー圧力から２次側
の送水量を演算し、図３に制御線（曲線６１）にしたが
って送水設定圧を演算する。続いて、ステップＳ１７で
は、２次側送水圧制御装置１５により、送水圧力が新し
く設定された送水設定圧になるまで２次ポンプ３ａ、３
ｃを増速し、ステップＳ５に戻る。こうして２次ポンプ
吐出圧制御が繰り返され、空調を適正に制御するととも
に、２次ポンプ３ａ、３ｃの動力が最小にされる。

【００６０】なお、２次ポンプ３ａ、３ｃを減速あるい
は増速すると記述したが、具体的な制御は、２次ポンプ
３ａのインバータ制御と、２次ポンプ３ｃの台数制御、
流量制御バルブ３ｂの制御により行う。

【００６１】送水量が１００％以下の場合、送水量によ
り吐出圧力を制御することにより、送水圧力を低減でき
るので、２次ポンプの動力を低減でき、省エネルギー効
果が大きい効率的な空調システムを提供できる。

【００６２】なお、第１実施例では還水圧検出手段を還
ヘッダー圧力検出器１４として還ヘッダー９に設けた
が、特にこの位置に限定されず、配水管２２のＡ点から
還ヘッダー９の間（還ヘッダー９自身を含む）ならどこ
に設けてもよい。

【００６３】還ヘッダー９に流入した冷温水は、１次ポ
ンプ５ａ、５ｂにより冷凍機４ａ、４ｂ、温水発生機１
２に送られ、冷却または加熱され、往ヘッダー８に送水
される。差圧検知器１６により検出された往ヘッダー８
と還ヘッダー９間の差圧は、往還ヘッダー間差圧制御装
置１７に送られる。往還ヘッダー間差圧制御装置１７
は、往ヘッダー８と還ヘッダー９間の差圧がゼロもしく
は還ヘッダー９から往ヘッダー８への流れが発生しない
程度に往ヘッダー８側の圧力を若干高くなるように１次
ポンプ５ａ、５ｂの送水量をインバータ制御する。

【００６４】図５は、第１実施例の１次側流量制御のフ
ローチャート図である。ステップＳ１８で空調負荷が変
化した場合、空調負荷が減少したときステップＳ１９に
進み、空調負荷が増加したときステップＳ２２に進む。

【００６５】ステップＳ１９では２次ポンプ吐出圧制御
でみたように２次ポンプ３ａ、３ｃの送水量が減少し、
空調負荷の減少に対応した空調を行う。次にステップ２
０で差圧検知器１６により往還ヘッダー差圧を検出し、
往還ヘッダー間差圧制御装置１７に送る。続いてステッ
プ２１で往還ヘッダー間差圧制御装置１７は、往還ヘッ
ダー差圧がゼロもしくは還ヘッダー９から往ヘッダー８
への流れが発生しない程度に往ヘッダー８側の圧力を若
干高くなるように１次ポンプ５ａ、５ｂの回転数を減少
させ、その送水量を減少させる。こうして１次側流量と
２次側流量のバランスが回復する。その後ステップＳ１
８に戻る。

【００６６】一方、ステップＳ２２では２次ポンプ吐出
圧制御でみたように２次ポンプ３ａ、３ｃの送水量が増
加し、空調負荷の増加に対応した空調を行う。次にステ
ップ２３で差圧検知器１６により往還ヘッダー差圧を検
出し、往還ヘッダー間差圧制御装置１７に送る。続いて
ステップ２４で往還ヘッダー間差圧制御装置１７は、往
還ヘッダー差圧がゼロもしくは還ヘッダー９から往ヘッ
ダー８への流れが発生しない程度に往ヘッダー８側の圧
力を若干高くなるように１次ポンプ５ａ、５ｂの回転数
を増加させ、その送水量を増加させる。こうして１次側
流量と２次側流量のバランスが回復する。その後ステッ
プＳ１８に戻る。

【００６７】バイパス管１０は２次ポンプ３ａ、３ｃの
送水量と１次ポンプ５ａ、５ｂの送水量のアンバランス
が生じたときの逃がし管として設けてある。往ヘッダー
８側の圧力を若干高くなるようにするのは、差圧検知器
１６の誤差範囲分、往ヘッダー８側の圧力を高くして還
ヘッダー９から往ヘッダー８への流れが発生しないする
必要があるためである。また２次ポンプ３ａ、３ｃと１
次ポンプ５ａ、５ｂの周波数変化時間の違いから、還ヘ
ッダー９側の圧力が高くなることを防ぐためである。つ
まり負荷側の要求流量が、急激に増加した際に２次ポン
プ３ａ、３ｃの方が早く必要水量に達し、一時的に２次
ポンプ３ａ、３ｃの送水量が１次ポンプ５ａ、５ｂの送
水量より大きくなることを防ぐためである。

【００６８】すなわち、差圧検知器１６の誤差範囲分、
２次ポンプ３ａ、３ｃと１次ポンプ５ａ、５ｂの周波数
変化時間の違いを考慮した所定圧力分、往ヘッダー８側
の圧力を若干高くなるように１次ポンプ５ａ、５ｂの送
水量をインバータ制御する。

【００６９】この結果、１次側送水量と２次側送水量の
バランスを維持できるので、往ヘッダー８から還ヘッダ
ー９への流れを最小に抑えることができるため、エネル
ギーロスを最小にできる。一方、還ヘッダー９から往ヘ
ッダー８への逆流もなくすことができるので、空調機を
介して温度変化した冷温水が往ヘッダー８に流入して、
往ヘッダー８の冷温水の温度を乱すことがないため、安
定した空調ができる。

【００７０】冷却水ポンプ６の動力で冷却水が冷凍機４
ａ、４ｂの冷却水回路２４を循環される。冷凍機４ａ、
４ｂの出口を出た冷却水は冷却塔７に送られ冷却され
る。冷却水は、冷却塔７から冷却水ポンプ６に送られ加
圧されて冷凍機４ａ、４ｂの入口から冷凍機４ａ、４ｂ
に送られる。こうして冷凍機４ａ、４ｂが冷却される。

【００７１】入口温度検出器１８は、冷凍機４ａ、４ｂ
入口の冷却水温度を検出する。出口温度検出器１９は、
冷凍機４ａ、４ｂ出口の冷却水温度を検出する。入口温
度検出器１８、出口温度検出器１９で検出された冷凍機
４ａ、４ｂの入口温度と出口温度は出入口温度差制御装
置２０に送られる。出入口温度差制御装置２０は、入口
温度と出口温度の温度差を冷凍機４ａ、４ｂの最大能力
時における冷却水出入口温度差になるように冷却水ポン
プ６の送水量をインバータ制御する。

【００７２】図６は、第１実施例の冷凍機冷却水出入口
温度差制御のフローチャート図である。ステップＳ２５
で空調負荷が変化した場合、空調負荷が減少したときス
テップＳ２６に進み、空調負荷が増加したときステップ
Ｓ２９に進む。

【００７３】ステップＳ２６では１次側流量制御により
１次側流量制御が減少して、冷凍機４ａ、４ｂの熱交換
量が減少する。次にステップ２７で入口温度検出器１
８、出口温度検出器１９により冷凍機４ａ、４ｂの冷却
水の出入口温度を検出し出入口温度差制御装置２０に送
る。続いてステップ２８で設定出入口温度差になるよう
に冷却水ポンプ６の回転数を減少させ、冷却水の送水量
を減少させ、ステップＳ２５に戻る。

【００７４】一方、ステップＳ２９では１次側流量制御
により１次側流量制御が増加して、冷凍機４ａ、４ｂの
熱交換量が増加する。次にステップ３０で入口温度検出
器１８、出口温度検出器１９により冷凍機４ａ、４ｂの
冷却水の出入口温度を検出し出入口温度差制御装置２０
に送る。続いてステップ３１で設定出入口温度差になる
ように冷却水ポンプ６の回転数を増加させ、冷却水の送
水量を増加させ、ステップＳ２５に戻る。

【００７５】図７は、冷凍機の冷却水出入口温度差と冷
凍機効率の関係を表すグラフ図である。横軸は冷却水出
入口温度差、縦軸は冷凍機効率である。曲線６２は、冷
凍機の冷却水出入口温度と冷凍機効率の関係曲線であ
る。この曲線６２は、冷温水の冷凍機入口温度が１２
℃、出口温度が７℃かつ冷却水入口温度が３２℃の場合
である。冷却水出入口温度差が５．５℃より大きくなる
と、冷凍機効率が低下する。冷却水出入口温度差が５．
５℃以下の場合、冷凍機効率は１００％となる。一般的
に冷凍機の冷却水熱交換伝熱面積は、機種・メーカーに
より異なるが夏期の運転状態で、入口温度が３２℃、冷
却水出入口温度差５．５℃付近で最大効率となるように
設計されている。

【００７６】したがって、冷却水出入口温度差を最大効
率となる５．５℃に保持することにより冷凍機を最大効
率で運転することができる。冷凍機４ａ、４ｂの負荷熱
量Ｑ（Ｗ）、冷却水流量ｆ（ｍ^３／ｈ）、出入口温度差
Δｔ（℃）とすると、 Ｑ＝８．６０×１０^−４×ｆ×Δｔ の関係が成立する。

【００７７】出入口温度差制御装置２０は、出入口温度
差Δｔを５．５℃一定になるように、負荷熱量Ｑの変化
にあわせて冷却水流量ｆすなわち冷却水ポンプ６の送水
量を制御する。この結果、冷凍機４ａ、４ｂを最大効率
で運転できるので、省エネルギー効果が大きい効率的な
空調システムとすることができる。

【００７８】特に、上記の変流量制御方法は、冷凍機４
ａ、４ｂとして吸収式冷凍機を使用する場合に適合した
方法である。吸収式冷凍機は蒸発器、吸収器、発生器、
凝縮器で構成されている。その構造上、冷水を変流量化
すると、蒸発器での冷水流量不足が起こり、部分的に過
冷却となり冷水チューブ内に凍結が発生する、吸収器内
での冷却水流量不足が起こり、発生機の異常加熱により
吸収液が結晶化する、凝縮器内での冷却水不足により凝
縮能力が減少し、冷凍機効率が低下する、などの問題点
が生ずる。このため従来吸収式冷凍機は機器本体の保護
のため冷却水を一定流量で流して運転している。本発明
の空調システムでは、各ポンプ流量変化条件を与えるこ
とで、冷水チューブ内の凍結、吸収液の結晶化、凝縮能
力の減少などの問題が生ずることなく冷凍機４ａ、４ｂ
を最大効率で運転できる。

【００７９】図８は本発明の第２実施例の空調システム
の概略構成図である。第２実施例の空調システムは、２
次側流量検出手段が異なる以外は第１実施例と同じ構成
であるので、同じ部位には同じ符号を使用し説明は省略
する。

【００８０】第２実施例の２次側流量検出手段である流
量計２５は、配水管２２の還ヘッダー９に近い側に設け
られている。２次側送水圧制御手段として２次側送水圧
制御装置２６が設けられている。２次側送水圧制御装置
２６は、２次ポンプ３ａ、流量制御バルブ３ｂ、送水圧
力検出器１３、流量計２５と信号線により連結されてい
る。また図示されていないが２次側送水圧制御装置２６
は２次ポンプ３ｃと信号線により連結されている。

【００８１】２次ポンプ３ａ、３ｃによる送水圧力は、
送水圧力検出器１３により検出され、２次側送水圧制御
装置２６に入力されている。流量計２５より検出された
２次側の送水量は２次側送水圧制御装置２６に入力さ
れ、２次側送水圧制御装置２６は、その送水量から演算
し、第１実施例と同様に図３で示した送水圧力になるよ
うに２次ポンプ３ａ、３ｃおよびバルブ３ｂを制御す
る。

【００８２】図９は、第２実施例の２次ポンプ吐出圧制
御のフローチャート図である。ステップＳ３２で空調負
荷が変化した場合、空調負荷が減少したときステップＳ
３３に進み、空調負荷が増加したときステップＳ３９に
進む。ステップＳ３３ではバルブ２の開度を減少し、空
調負荷の減少に対応した空調を行う。続くステップＳ３
４では送水圧力検出器１３で送水圧力を検出し、２次側
送水圧制御装置２６に入力する。ステップＳ３５では、
２次側送水圧制御装置２６により、あらかじめ設定され
た送水設定圧になるまで２次ポンプ３ａ、３ｃを減速す
る。この結果、２次側の送水量が減少する。

【００８３】次に、ステップＳ３６では、流量計２５で
送水量を検出し、２次側送水圧制御装置２６に入力す
る。ステップＳ３７では、２次側送水圧制御装置２６が
図３に制御線（曲線６１）にしたがって送水量から送水
設定圧を演算する。続いて、ステップＳ３８では、２次
側送水圧制御装置２６により、送水圧力が新しく設定さ
れた送水設定圧になるまで２次ポンプ３ａ、３ｃを減速
し、ステップＳ３２に戻る。

【００８４】一方、ステップＳ３９ではバルブ２の開度
を増加し、空調負荷の増加に対応した空調を行う。続く
ステップＳ４０では送水圧力検出器１３で送水圧力を検
出し、２次側送水圧制御装置２６に入力する。ステップ
Ｓ４１では、２次側送水圧制御装置２６により、あらか
じめ設定された送水設定圧になるまで２次ポンプ３ａ、
３ｃを増速する。この結果、２次側の送水量が増加す
る。

【００８５】次に、ステップＳ４２では、流量計２５で
送水量を検出し、２次側送水圧制御装置２６に入力す
る。ステップＳ４３では、２次側送水圧制御装置２６が
図３に制御線（曲線６１）にしたがって送水量から送水
設定圧を演算する。続いて、ステップＳ４４では、２次
側送水圧制御装置２６により、送水圧力が新しく設定さ
れた送水設定圧になるまで２次ポンプ３ａ、３ｃを増速
し、ステップＳ３２に戻る。こうして２次ポンプ吐出圧
制御が繰り返され、空調を適正に制御するとともに、２
次ポンプ３ａ、３ｃの動力が最小にされる。

【００８６】この結果、実施例１と同様に、送水量が１
００％以下の場合、送水量により吐出圧力が制御するこ
とにより、送水圧力を低減できるので、２次ポンプの動
力を低減でき、省エネルギー効果が大きい効率的な空調
システムを提供できる。第２実施例で使用した流量計
は、一般的に空調システムに付属している流量計をその
まま使用したので、コストアップせずにエネルギーロス
をなくすことができる。この流量計が付属していない空
調システムの場合、第１実施例のように構成することに
より低コストの空調システムを提供できる。

【００８７】

【発明の効果】以上のように、本発明は、往ヘッダーお
よび還ヘッダーを介して１次側を熱源とし、２次側を負
荷とする空調システムにおいて、前記往ヘッダーから空
調機を介して前記還ヘッダーに送水する２次側送水手段
と、該２次側送水手段の２次側送水圧を検出する２次側
送水圧検出手段と、２次側水流の流量を制御する２次側
流量制御手段と、２次側水流の流量を検出する２次側流
量検出手段と、冷凍機、温水発生機の少なくとも一方を
介して前記還ヘッダーから前記往ヘッダーに１次側水流
を送水する１次側送水手段と、前記往ヘッダーと前記還
ヘッダーを連結するバイパス管と、前記２次側流量検出
手段で検出された２次側流量に基づいて２次側送水圧を
制御する２次側送水圧制御手段が設けられていることを
特徴とする空調システムであるので、省エネルギー効果
が大きい効率的な空調システムを提供できる。

【００８８】また本発明は、往ヘッダーおよび還ヘッダ
ーを介して１次側を熱源とし、２次側を負荷とする空調
システムにおいて、前記往ヘッダーから空調機を介して
前記還ヘッダーに送水する２次側送水手段と、冷凍機、
温水発生機の少なくとも一方を介して前記還ヘッダーか
ら前記往ヘッダーに１次側水流を送水する１次側送水手
段と、前記往ヘッダーと前記還ヘッダーを連結するバイ
パス管と、前記往ヘッダーと前記還ヘッダーの水圧差を
検出する差圧検出手段と、該差圧検出手段で検出された
差圧に基づいて１次側の送水量を制御する往還ヘッダー
間差圧制御手段が設けられていることを特徴とする空調
システムであるので、省エネルギー効果が大きい効率的
な空調システムを提供できる。

【００８９】さらに本発明は、往ヘッダーおよび還ヘッ
ダーを介して１次側を熱源とし、２次側を負荷とする空
調システムにおいて、冷凍機を介して還ヘッダーから往
ヘッダーに１次側水流を送水する１次側送水手段と、前
記冷凍機を冷却する冷却水回路と、該冷却水回路の前記
冷凍機の入口温度を検出する冷凍機入口温度検出手段
と、前記冷却水回路の前記冷凍機の出口温度を検出する
冷凍機出口温度検出手段と、往ヘッダーから空調機を介
して還ヘッダーに送水する２次側送水手段と、前記冷凍
機の入口温度と出口温度の温度差に基づいて前記冷却水
回路の冷却水流量を制御する出入口温度差制御制御手段
が設けられていることを特徴とする空調システムである
ので、省エネルギー効果が大きい効率的な空調システム
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の空調システムの概略構成
図

【図２】第１実施例の空調システム全体のフローチャー
ト図

【図３】２次側の送水量と送水圧力の関係を表すグラフ
図

【図４】第１実施例の２次ポンプ吐出圧制御のフローチ
ャート図

【図５】第１実施例の１次側流量制御のフローチャート
図

【図６】第１実施例の冷凍機冷却水出入口温度差制御の
フローチャート図

【図７】冷凍機の冷却水出入口温度差と冷凍機効率の関
係を表すグラフ図

【図８】本発明の第２実施例の空調システムの概略構成
図

【図９】第２実施例の２次ポンプ吐出圧制御のフローチ
ャート図

【図１０】一般的に使用されている空調システムの概略
構成図

【図１１】従来技術の空調システムの概略構成図

【符号の説明】

１…空調機 ３ａ、３ｃ…２次ポンプ（２次側送水手段） ４ａ，４ｂ…冷凍機 ５ａ，５ｂ…１次ポンプ（１次側送水手段） ８…往ヘッダー ９…還ヘッダー １０…バイパス管 １２…温水発生機 １３…送水圧力検出器（２次側送水圧検出手段） １４…還ヘッダー圧力検出器（還水圧検出手段）（２次
側流量検出手段） １５…２次側送水圧制御装置（２次側送水圧制御手段） １６…差圧検知器（差圧検出手段） １７…往還ヘッダー間差圧制御装置（往還ヘッダー間差
圧制御手段） １８…入口温度検出器（冷凍機入口温度検出手段） １９…出口温度検出器（冷凍機出口温度検出手段） ２０…出入口温度差制御装置（出入口温度差制御制御手
段） ２１…膨張タンク（２次側流量検出手段） ２２…配水管 ２４…冷却水回路 ２５…流量計（２次側流量検出手段） １００…熱源部 ２００…負荷部 Ａ…膨張タンク連通位置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往ヘッダーおよび還ヘッダーを介して１
   次側を熱源とし、２次側を負荷とする空調システムにお
   いて、前記往ヘッダーから空調機を介して前記還ヘッダ
   ーに送水する２次側送水手段と、該２次側送水手段の２
   次側送水圧を検出する２次側送水圧検出手段と、２次側
   水流の流量を制御する２次側流量制御手段と、２次側水
   流の流量を検出する２次側流量検出手段と、冷凍機、温
   水発生機の少なくとも一方を介して前記還ヘッダーから
   前記往ヘッダーに１次側水流を送水する１次側送水手段
   と、前記往ヘッダーと前記還ヘッダーを連結するバイパ
   ス管と、前記２次側流量検出手段で検出された２次側流
   量に基づいて２次側送水圧を制御する２次側送水圧制御
   手段が設けられていることを特徴とする空調システム。
2. 【請求項２】 前記２次側流量検出手段が、前記空調機
   と前記還ヘッダーを連結する配水管に連通して設けられ
   た膨張タンクと、前記還ヘッダー自身を含む、前記配水
   管の前記膨張タンク連通位置と前記還ヘッダーの間に設
   けられた還水圧検出手段から構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の空調システム。
3. 【請求項３】 前記２次側流量検出手段が、前記往ヘッ
   ダーから前記還ヘッダーに２次側水流を流す配水管に設
   けられた流量計であることを特徴とする請求項１記載の
   空調システム。
4. 【請求項４】 往ヘッダーおよび還ヘッダーを介して１
   次側を熱源とし、２次側を負荷とする空調システムにお
   いて、前記往ヘッダーから空調機を介して前記還ヘッダ
   ーに送水する２次側送水手段と、冷凍機、温水発生機の
   少なくとも一方を介して前記還ヘッダーから前記往ヘッ
   ダーに１次側水流を送水する１次側送水手段と、前記往
   ヘッダーと前記還ヘッダーを連結するバイパス管と、前
   記往ヘッダーと前記還ヘッダーの水圧差を検出する差圧
   検出手段と、該差圧検出手段で検出された差圧に基づい
   て１次側の送水量を制御する往還ヘッダー間差圧制御手
   段が設けられていることを特徴とする空調システム。
5. 【請求項５】 前記往還ヘッダー間差圧制御手段が前記
   差圧検出手段で検出された差圧が略ゼロになるように１
   次側の送水量を制御するように構成されていることを特
   徴とする請求項４記載の空調システム。
6. 【請求項６】 往ヘッダーおよび還ヘッダーを介して１
   次側を熱源とし、２次側を負荷とする空調システムにお
   いて、冷凍機を介して還ヘッダーから往ヘッダーに１次
   側水流を送水する１次側送水手段と、前記冷凍機を冷却
   する冷却水回路と、該冷却水回路の前記冷凍機の入口温
   度を検出する冷凍機入口温度検出手段と、前記冷却水回
   路の前記冷凍機の出口温度を検出する冷凍機出口温度検
   出手段と、往ヘッダーから空調機を介して還ヘッダーに
   送水する２次側送水手段と、前記冷凍機の入口温度と出
   口温度の温度差に基づいて前記冷却水回路の冷却水流量
   を制御する出入口温度差制御制御手段が設けられている
   ことを特徴とする空調システム。
7. 【請求項７】 前記出入口温度差制御制御手段が前記冷
   凍機の入口温度と出口温度の温度差を前記冷凍機が最大
   効率になる冷却水出入口温度差に制御するように構成さ
   れていることを特徴とする請求項６記載の空調システ
   ム。