JP2003028488A - 空気調和施設における搬送動力削減システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力消費を削減して、省電力化を促進するこ
とができるようにした空気調和施設における搬送動力削
減システムを提供する。 【解決手段】 建物内に設置される複数の空気調和機Ａ
Ｈに、熱源機３からの温水または冷水などの熱媒を個別
に導く管路４に、電動機Ｍによって駆動される複数の可
変ポンプＰ１〜Ｐｋを、各空気調和機ＡＨ毎に介在し、
各可変ポンプＰ１〜Ｐｋには流量指令に応答して電動機
Ｍの回転速度を制御するインバータＩをそれぞれ設け、
各インバータＩに制御手段８によって各空気調和機ＡＨ
毎の空調負荷に応じた流量指令を出力して、各ポンプＰ
から各空気調和機ＡＨへ供給される熱媒体の流量を制御
し、各電動機Ｍの無駄な電力消費を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物内に設けられ
る複数の空気調和機に、熱源機から管路を介して導かれ
る冷水および温水などの熱媒体の流量を、各空気調和機
毎に空調負荷に応じて制御し、省電力化を図ることがで
きる空気調和施設における搬送動力削減システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複数の店舗および事務所などが入居する
オフィスビルなどとも呼ばれる建物には、複数の空気調
和機が設けられ、各空気調和機には熱源機から温水また
は冷水が各空気調和機の空調負荷に応じた流量で供給さ
れる。前記熱源機から各空気調和機への冷水または温水
の供給は、ポンプによって行なわれ、このポンプは電動
機によって駆動される。この電動機による消費電力は、
建物全体で消費される電力の約３０％を占め、この電動
機による消費電力を低減することによって、建物全体の
省エネルギ化を図る上で大きく寄与することができるた
め、電動機の消費電力を低減するための技術の開発が求
められている。

【０００３】典型的な従来の技術は、特開２０００−３
５８３９９号公報に開示されている。この従来の技術で
は、空調用ファンの風量および循環ポンプの流量は、ダ
ンパおよびバルブによって制御されるが、電力削減には
適さず、また多数の空気調和機の消費電力を削減するた
めに循環ポンプの電動機の回転をインバータによって制
御して電力削減を行なうだけでは、省エネルギ対策とし
て不十分であるという問題を解決するために、空気調和
機、排風機、送風機および冷温水ポンプの各電動機の回
転を、電圧型ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバ
ータによって制御している。

【０００４】前記電圧型ＰＷＭインバータは、空気調和
機の電動機に設けられる上位インバータと、排風機、送
風機および冷温水ポンプの各電動機に設けられる下位イ
ンバータとを有し、上位インバータの負荷を検出して、
その負荷を制御装置に備えられる中央演算処理装置（略
称ＣＰＵ）にフィードバックする。この中央演算処理装
置は予め記憶されている各電動機の負荷容量に基づくベ
ース負荷容量データを用いて主周波数指令を演算して求
め、空気調和機の電動機に設けられる上位インバータの
出力周波数を制御する。

【０００５】前記中央演算処理装置はまた、ベース負荷
容量データと、フィードバックされた前記上位インバー
タの負荷情報とに基づいて、従周波数指令を演算して求
め、この従周波数指令と、排風機、送風機および冷温水
ポンプの各電動機の負荷情報とに基づいて、前記排風
機、送風機および冷温水ポンプの電動機にそれぞれ設け
られる各下位インバータの出力周波数を個別に制御す
る。

【０００６】このようにしてこの従来の技術では、上位
および下位のインバータを用いて、空気調和機、排風
機、送風機および冷温水ポンプの各電動機の回転を、各
電動機の負荷容量に基づくベース負荷容量データから従
周波数指令を個別に制御し、より大きな消費電力の削減
を達成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
空気調和機、排風機、送風機および冷温水ポンプを駆動
する各電動機の回転を、インバータによって、前記空気
調和機、排風機、送風機および冷温水ポンプの負荷に応
じて制御するように構成されるが、各空気調和機に冷温
水を導く空調配管には、各空気調和機に供給される冷温
水の流量を制御するために２方弁が介在され、こ２方弁
の開度を制御することによって各空気調和機に供給され
る温水または冷水の流量を調整しているため、冷温水ポ
ンプの電動機を上記のようにインバータ制御しても、空
調配管内の冷温水の流れには、前記２方弁によって常に
流動抵抗が発生し、この流動抵抗は前記ポンプを駆動す
る電動機の動力負荷となり、無駄に電力が消費されてし
まうという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、消費電力を低減すること
ができるようにした空気調和施設における搬送動力削減
システムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、建物内に設置される複数の空気調和機と、各空気調
和機から回収した熱媒体を、加熱または冷却する熱源機
と、熱源機から各空気調和機へ熱媒体を個別に導く供給
管路と、各空気調和機から熱源機へ熱媒体を導く戻り管
路と、供給管路に各空気調和機毎に介在されるポンプ本
体に電動機が搭載され、各空気調和機に供給する熱媒体
の流量を変化させることができる複数のポンプと、各電
動機毎に設けられ、各電動機の回転速度を制御する複数
の速度制御手段と、各空気調和機毎の空調負荷を検出す
る複数の空調負荷検出手段と、各空調負荷検出手段によ
って検出された空調負荷に応答して、各速度制御手段に
速度指令を出力する空調制御手段とを含むことを特徴と
する空気調和施設における搬送動力削減システムであ
る。

【００１０】本発明に従えば、建物内に複数の空気調和
機が設置される空気調和施設において、各空気調和機に
は熱源機によって冷却された冷水または加熱された温水
などの熱媒体が供給管路を介して供給され、各空気調和
機において熱吸収された熱媒体は、戻り管路を介して前
記熱源機へ戻され、再び冷却または加熱されて、循環さ
れる。

【００１１】前記供給管路には、各空気調和機毎にポン
プが介在される。各ポンプは、ポンプ本体に電動機が搭
載され、各電動機の回転速度は速度制御手段によって制
御され、この速度制御手段による各電動機の速度が制御
されることによって、各空気調和機に供給される熱媒体
の流量が変化する。各空気調和機毎の空調負荷は、空調
負荷検出手段によってそれぞれ検出され、各空調負荷検
出手段によって検出された空調負荷に応答して、空調制
御手段は各速度制御手段に速度指令を出力し、上記のよ
うに各空気調和機に供給される熱媒体の流量が前記空調
負荷に応じて制御される。

【００１２】このように各空気調和機に供給される熱媒
体の流量は、各空気調和機毎に設けられるポンプによっ
て変化し、各空気調和機毎の熱媒体の流量は空調負荷に
応じて制御されるので、前記従来の技術のように、各空
気調和機毎に設けられる弁の開度を個別に制御する場合
に比べて無駄な電力の消費を格段に少なくすることがで
きる。

【００１３】請求項２記載の本発明は、前記空調制御手
段は、各空気調和機が設置される高さに対応する揚程
と、各空調負荷検出手段によって検出された空調負荷と
に基づいて、各速度制御手段に出力される速度指令を決
定することを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、前記空調制御手段は、各
空気調和機が設置される高さに対応する揚程と、各空調
負荷検出手段によって検出された空調負荷とに基づい
て、各電動機制御手段に出力される速度指令を決定する
ので、各空気調和機には、高層集合住宅などのように各
空気調和機が設置される高さが異なっても、空調負荷に
応じた流量が各空気調和機の設置高さにおいて得られる
ように、熱媒体の各空気調和機への流量が制御される。
これによってポンプを選定するにあたって、最も高所に
設置される空気調和機への熱媒体の最大流量が確保され
るように、大きな能力を有するポンプを用いる必要がな
くなり、各空気調和機の設置高さに拘わらず、各空気調
和機毎の空調負荷に応じて必要とされかつ無駄のない流
量で熱媒体を個別に供給して、各空気調和機毎に充分な
空調能力を達成することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に実施の一形態の
空気調和施設における搬送動力削減システム１を示す系
統図である。本実施の形態の空気調和施設における搬送
動力削減システム１は、複数の空気調和機ＡＨ１，ＡＨ
２，…，ＡＨｉ−１，ＡＨｉ（総称する場合には、空気
調和機ＡＨと記す）と、温熱および冷熱の少なくとも一
方を発生する熱源を備え、各空気調和機ＡＨからの熱媒
である温水または冷水を所定の温度に加熱または冷却す
る熱源機３と、熱源機３からの熱媒を各空気調和機ＡＨ
へ個別に導く供給管路４と、各空気調和機ＡＨからの熱
媒を熱源機３へ導く戻り管路５と、戻り管路５に各空気
調和機ＡＨ毎に介在され、電動機Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｊ
−１，Ｍｊ（総称する場合には、電動機Ｍと記す）によ
って駆動される複数の可変ポンプＰ１，Ｐ２，…，Ｐｋ
−１，Ｐｋ（総称する場合には、可変ポンプＰと記す）
と、各可変ポンプＰに設けられ、後述の制御手段８から
出力される流量指令に応答して、各電動機Ｍの回転速度
をそれぞれ制御する速度制御手段であるインバータＩ
１，Ｉ２，…，Ｉｍ−１，Ｉｍ（総称する場合には、イ
ンバータＩと記す）と、各空気調和機ＡＨに設けられ、
各空気調和機ＡＨの吹出し温度Ｔｓを検出する空調負荷
検出手段である温度検出器Ｓ１,Ｓ２,…,Ｓｎ−１,Ｓｎ
（総称する場合には、温度検出器Ｓと記す）と、各温度
検出器Ｓによって検出された各空気調和機ＡＨの吹出し
温度Ｔｓと各空気調和機ＡＨ毎の設定温度Ｔｂとの差Δ
Ｔ（＝Ｔｂ−Ｔｓ）を求め、この温度差ΔＴに応じた前
記流量指令を各インバータＩに出力する空調制御手段８
とを含む。

【００１６】各空気調和機ＡＨは、送風機、エリミネー
タ、加湿器、加熱コイル、冷却コイル、フィルタおよび
ドレーンパンなどを含んで構成されるエアハンドリング
ユニットによって実現されてもよく、またファンコイル
ユニットによって実現されてもよい。熱源機３は、前記
熱源である冷凍機およびボイラから成り、冷凍機によっ
て冷水を生成し、ボイラによって温水を生成する。各電
動機Ｍは、三相誘導電動機によって実現される。

【００１７】各インバータＩは、出力直流電圧を一定に
し、出力の基本周波数の間に多数のパルスを発生させ、
それらのパルス幅を変えることによって出力電圧を制御
するパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）
インバータによって実現される。このようなインバータ
Ｉによって回転が可変速制御される各電動機Ｍは、三相
誘導電動機によって実現される。この三相誘導電動機
は、固定子が発生する電源周波数の回転磁界によって回
転子に誘起された電流がフレミングの法則にしたがって
固定子の回転磁界と同一周波数でかつ同一方向の回転力
を回転子に発生させる電動機である。

【００１８】前記回転磁界の速度ｎｓ［Ｈｚ］は、ｐを
磁極数、ｆを電源周波数とするとき、 ｎｓ＝２ｆ／ｐ …（１） によって表される。すなわち、回転子の回転が停止した
とき、回転速度は電源周波数にのみ依存するため、半導
体スイッチを用いて電源周波数ｆを変化すれば、回転速
度を変化させることができるように構成される。

【００１９】空調制御手段８は、中央演算処理装置（略
称ＣＰＵ：Central ProcessingUnit)によって実現され
る制御部９と、各空気調和機ＡＨの設定温度Ｔｂなどを
操作入力する入力手段１０と、書き込みおよび読み出し
可能なメモリ（略称ＲＡＭ：Random Access Memory)に
よって実現され、入力手段１０によって各空気調和機Ａ
Ｈ毎に入力された設定温度Ｔｂが記憶されるメモリ１１
とを有する。

【００２０】前記制御部９は、各空気調和機ＡＨ毎に前
記温度差ΔＴに比例した流量指令を各インバータＩにそ
れぞれ出力する。制御部９から流量指令を受けた各イン
バータＩは、電動機Ｍの回転速度を、各ポンプＰの吐出
流量が前記温度差ΔＴに比例した流量となるように、各
電動機Ｍへの電源周波数をパルス幅変調し、各空気調和
機ＡＨに供給される温水または冷水の流量を制御する。

【００２１】各ポンプＰの動力Ｗは次式、 Ｗ＝１．０２６・Ｔ・Ｎ・１０^-3 …（２） によって求められる。ここで、Ｔはトルク［ｋＷ］、Ｎ
は回転速度［ｒｐｍ］である。ポンプはトルクＴが回転
数Ｎの２乗に比例するので、式（１）の動力Ｗは、 Ｗ∝（Ｔ・Ｎ）∝（Ｎ²・Ｎ）＝Ｎ³ …（３） となり、回転数比の３条に比例するので、動力は大幅に
低減することになる。したがって、上記の各インバータ
Ｉによる制御では、回転速度が一定の汎用電動機によっ
て駆動されるポンプにおいて、二方弁によって必要流量
を得る制御システムと比較して、大幅な省エネルギ化が
可能となる。ただし、この場合、揚程を考慮した検討が
必要になる。

【００２２】図２は、各ポンプＰの選定に用いられる全
揚程Ｈと吐出し量Ｑとの関係を示すグラフである。前記
ポンプＰの選定は、建物内に設置される各空気調和機Ａ
Ｈの高さに対して、各空気調和機ＡＨに要求される冷水
および温水の流量を確保する必要がある。同図の各曲線
Ｌ１〜Ｌ２７は、能力の異なる各ポンプに対応してお
り、各ポンプ毎に全揚程Ｈ（ｍ）と吐出し量Ｑ（ｍ³／
ｍｉｎ）との関係を示している。この全揚程とは、前記
冷水および温水の自由水面からポンプが汲み上げること
ができる高さをいい、具体的には、熱源機３の前記冷水
および温水の出口から空気調和機ＡＨの設置位置までの
高さをいう。

【００２３】上記の各ポンプＰを選定するにあたって
は、供給管路４および戻り管路５の管内面の流動抵抗な
どがあるため、全揚程Ｈは、各空気調和機ＡＨが設置さ
れる高さ以上に選ばれ、また吐出し量Ｑは、各空気調和
機ＡＨが許容できる空調負荷の最大値に対応する流量を
満たすことができる、そのような曲線Ｌ１〜Ｌ２７のう
ちの１つに対応するポンプが用いられる。

【００２４】図３は、ポンプＰの具体的構成を示す断面
図である。前記ポンプＰは、遠心ポンプであって、供給
管路４に介在されるポンプ本体１４と、このポンプ本体
１４に搭載される前記電動機Ｍとを有する。ポンプ本体
１４は、ポンプケーシング１５とインペラ２０とを含
む。ポンプケーシング１５は、一対のフランジ管継手１
６ａ，１６ｂを有し、内部には一方のフランジ管継手１
６ａから他方のフランジ管継手１６ｂに向かって、入側
流路１７、ポンプ室１８および出側流路１９が形成され
る。

【００２５】ポンプ室１８内には、前記インペラ２０が
設けられ、このインペラ２０は、ポンプケーシング１５
の上部（図３の上部）に形成される開口２１を介して上
方からポンプ室１８内に突出する電動機Ｍの出力軸２２
に、ナット２３によって、着脱可能に固定される。出力
軸２２は、軸受２４に軸支され、軸受２４は開口２１に
装着された保持カバー体２５に保持される。保持カバー
体２５の周縁部は、ポンプケーシング１５の前記開口２
１を外囲する開口周縁部に支持され、電動機Ｍのフラン
ジ２７によって押さえられた状態で、複数のボルト２８
によって固定される。保持カバー体２５の周縁部と開口
周縁部との間には、環状のシール材２６が介在され、電
動機Ｍがポンプ本体１４に液密な状態で取付けられてい
る。

【００２６】電動機Ｍに前記インバータＩから電力が供
給されると、出力軸２２がその回転軸線まわりに回転駆
動され、インペラ２０が回転する。このインペラ２０の
回転によって、入側流路１７に熱源機３からの温水また
は冷水が吸込まれ、その吸込まれた温水または冷水はイ
ンペラ２０の回転による遠心力の作用によって半径方向
外方へ飛散し、出側流路１９から下流側に連なる供給管
路へ吐出される。

【００２７】図４は、本件発明者による空気調和施設に
おける搬送動力削減システムの消費電力を確認するため
の実験に用いられた実験設備５０を示す系統図である。
この実験設備５０は、空気調和機を代替する５つの手動
開閉弁によって実現される空調機代替弁ＶＡ１０〜ＶＡ
５０、熱源機に相当する水槽５１、定速で運転される主
ポンプＰ０、および各空調機代替弁ＶＡ１０〜ＶＡ５０
に水槽５１からの水を導く５系統の空調配管６１〜６５
によって構成される。各空調配管６１〜６５には、電動
二方弁Ｖ１０〜Ｖ５０と、インバータＩ１０〜Ｉ５０を
備えるポンプＰ１０〜Ｐ５０とが並列に設けられる。

【００２８】各空調機代替弁ＶＡ１０〜Ａ５０への各電
動二方弁Ｖ１０〜Ｖ５０を介する流路と、各ポンプＰ１
０〜Ｐ５０を介する流路とは、各電動二方弁Ｖ１０〜Ｖ
５０および各ポンプＰ１０〜Ｐ５０の上流側および下流
側にそれぞれ設けられる手動開閉弁Ｖｍ１ａ,Ｖｍ１
ｂ，Ｖｍ１ｃ，Ｖｍ１ｄ；Ｖｍ２ａ，Ｖｍ２ｂ，Ｖｍ２
ｃ，Ｖｍ２ｄ，Ｖｍ３ａ，Ｖｍ３ｂ，Ｖｍ３ｃ，Ｖｍ３
ｄ；Ｖｍ４ａ，Ｖｍ４ｂ，Ｖｍ４ｃ，Ｖｍ４ｄ；Ｖｍ５
ａ，Ｖｍ５ｂ，Ｖｍ５ｃ，Ｖｍ５ｄ（総称する場合に
は、手動開閉弁Ｖｍと記す）によって切換えられる。

【００２９】各空調機代替弁ＶＡ１０〜ＶＡ５０の開度
は、最大流量時に弁前後の圧力差が空気調和機の圧力損
失に相当する４ｍＡｑになるように調整される。各空調
配管６１〜６５の流量は、操作パネル５３からの制御信
号によって、各空調機代替弁Ｖ１０〜Ｖ５０の開度を変
化させるか、または各ポンプＰ１０〜Ｐ５０の速度を変
化させて調整する。また各空調配管６１〜６５の各流量
は、各空調配管６１〜６５に介在される電磁流量計Ｆ１
〜Ｆ５によって計測し、流量信号は、操作パネル５３に
内臓される制御装置へフィードバックされる。

【００３０】主ポンプＰ０による運転は、各電動二方弁
Ｖ１０〜Ｖ５０側の手動開閉弁Ｖｍ１ａ，Ｖｍ１ｂ；Ｖ
ｍ２ａ，Ｖｍ２ｂ；Ｖｍ３ａ，Ｖｍ３ｂ；Ｖｍ４ａ，Ｖ
ｍ４ｂ；Ｖｍ５ａ，Ｖｍ５ｂを開き、かつ各ポンプＰ１
０〜Ｐ５０側の手動開閉弁Ｖｍ１ｃ,Ｖｍ１ｄ；Ｖｍ２
ｃ,Ｖｍ２ｄ；Ｖｍ３ｃ,Ｖｍ３ｄ；Ｖｍ４ｃ,Ｖｍ４
ｄ；Ｖｍ５ｃ,Ｖｍ５ｄを閉じることによって、電動二
方弁Ｖ１０〜Ｖ５０、空調機代替弁ＶＡ１０〜ＶＡ５
０、流量計Ｆ１〜Ｆ５および水槽５１を介在する第１流
路を形成する。また、５系統の各ポンプＰ１０〜Ｐ５０
による運転時は、主ポンプＰ０は停止してその両側に設
けられる開閉弁Ｖ６１,Ｖ６２を閉じ、バイパス管路５
６に介在される開閉弁Ｖ６３を開いて、前記バイパス管
路５６、各ポンプＰ１０〜Ｐ５０、空調機代替弁ＶＡ１
０〜ＶＡ５０、各流量計Ｆ１〜Ｆ５、および水槽５１を
介在する第２流路を形成する。

【００３１】この実験装置５０の実験時における負荷条
件としては、実運転時の各空気調和機の負荷傾向または
負荷パターンがそれぞれ異なる。これを模擬するため、
第１および第２流路のいずれの流路を用いる場合であっ
ても、最大負荷時の流量と、時間毎の部分負荷率とを、
次の表１のように設定した。運転する系統の組合せによ
り、各ポンプＰ１０〜Ｐ５０への負荷を変えることがで
きる。

【００３２】

【表１】

【００３３】各ポンプＰ１０〜Ｐ５０は、全揚程が２２
ｍ、各系統の最大流量を基に、図２に示す標準ポンプの
選定図表から次のように選定した。

【００３４】 Ｐ０：主ポンプ ５０φ×３００リットル／ｍｉｎ×２．２ｋＷ Ｐ１０：研修室系統 ３２φ×７０リットル／ｍｉｎ×１．５ｋＷ Ｐ２０：事務室（１）系統 ３２φ×４０リットル／ｍｉｎ×１．５ｋＷ Ｐ３０：事務室（２）系統 ３２φ×４０リットル／ｍｉｎ×０．７５ｋＷ Ｐ４０：物販店舗系統 ３２φ×６５リットル／ｍｉｎ×１．５ｋＷ Ｐ５０：飲食店舗系統 ３２φ×８５リットル／ｍｉｎ×１．５ｋＷ

【００３５】各ポンプＰ０,Ｐ１０〜Ｐ５０の選定に関
しては、建物の計画図における配管の長さ、およびその
配管に関連して設けられる機器の圧力損失を考慮して、
多少余裕をもって安全側で選定される。また標準仕様で
製作されているポンプの中から選び出すため、真の必要
能力に対して過剰気味の能力のポンプが選定されがちで
ある。

【００３６】測定条件は、負荷の組合せを次の３パター
ン（ａ）〜（ｃ）で運転する。 （ａ）各系統とも表１のスケジュールで運転する（平日
１のパターン）。 （ｂ）研修室、事務室（１）、事務室（２）の３系統の
運転（平日２のパターン）。 （ｃ）事務所１、物販店舗、飲食店舗の３系統の運転
（休日のパターン）。

【００３７】次に、実験結果について述べる。（１）測
定条件Ａ（平日１のパターン）の流量およびポンプの消
費電力を図５に１時間毎に６時から２４時までの各時刻
においてそれぞれ示す。同図において、白色の棒グラフ
は二方弁の消費電力を示し、斜線の棒グラフはインバー
タ制御のポンプの消費電力を示し、実線は二方弁制御に
よる流量を示し、破線はインバータ制御による流量を示
す。各空調機代替弁ＶＡ１０〜ＶＡ５０へ供給される流
量は、操作パネル５３で予め設定したスケジュールに一
致して制御できていることが分かる。

【００３８】各二方弁Ｖ１０〜Ｖ５０による流量制御の
場合、主ポンプＰ０の電力は１．６〜２．２ｋＷの間に
ある。負荷の小さい８時（流量８０リットル／ｍｉｎ、
電力１．６ｋＷ）と負荷が最大の１３時（流量２６８リ
ットル／ｍｉｎ×２．２ｋＷ）では、流量が８０リット
ル／２６８リットル≒３０％であるにも拘わらず、電力
は１．６ｋＷ／２．２ｋＷ≒７３％と負荷率の小さい運
転では、有効でない電力消費の割合が大きくなってい
る。負荷が最大の２６８リットル／ｍｉｎ（＝ポンプの
計画最大負荷３００リットル／ｍｉｎの９０％）の場
合、ポンプ効率は約４８％であり、ポンプの特性曲線か
ら得られる５３％にほぼ近い値で運転されている。特性
曲線の効率は、ポンプ入力に対する理論動力の比で求め
たため、やや小さい値になっている。

【００３９】また、各ポンプＰ１０〜Ｐ５０による回転
数制御の場合では、それぞれの系統毎に負荷に応じた回
転数でポンプＰ１０〜Ｐ５０の運転が行なわれ、結果と
して、負荷の小さいときは運転電力が減少する。しか
し、負荷が大きい時間帯では、逆に回転数制御ポンプの
合計電力の方が大きくなっている。これは、各ポンプＰ
１０〜Ｐ５０の各電動機の消費電力の合計が６ｋＷで、
主ポンプＰ０の電動機１台の消費電力である２．２ｋＷ
よりも大きく選定されていることと、インバータによる
消費電力が加わることなどから自明であり、系統の分割
方法、各ポンプＰ１０〜Ｐ５０の選定などによって、主
ポンプＰ０を超える電力の割合は異なる値になると考え
られる。この運転状態での８時〜２２時までの消費電力
の合計は、二方弁制御の場合は２７．６ｋＷ、回転数制
御の場合は２３．０ｋＷとなり、約１７％（＝１−２
３．０／２７．６）の電力削減となっている。

【００４０】平日Ｂのパターンは、店舗系統が開店しな
い場合を想定しており、装置全体からみた負荷率は５０
％程度になる。この条件での実測値を図６に示す。条件
Ａパターンに比べて負荷が小さく、定速ポンプでは、終
日無効電力が存在し、特に１８時〜２２時の間は、二方
弁は締切りの状態であり、ポンプＰ０の運転は不要であ
る。ただし、現実には、この時間帯は熱源機およびポン
プＰ０を停止するべきである。この結果では、８時〜２
２時の消費電力は１９．６７ｋＷと８．１９ｋＷであ
り、約５８％の電力削減になる。

【００４１】条件Ｃは、休日パターンで事務所１と２つ
の店舗が開店している場合であり、実測値を図７に示
す。装置全体から見た負荷率は６３％程度である。この
結果では、消費電力が２４．４４ｋＷと１４．３９ｋＷ
であり、約４０％の電力削減となる。

【００４２】図８は、各条件Ａ，Ｂ，Ｃにおける各空調
機代替弁毎の消費電力の比較するためのグラフである。
上記の条件Ｂ，Ｃのように、部分負荷の場合には、イン
バータ制御の方が有利であるといえる。二方弁と回転数
の２つの制御方式について、各負荷率と消費電力の関係
に着目したとき、装置全体の能力の７５％以下（想定負
荷から見て８０％以下）では、インバータ制御による方
が消費電力は小さくなっていることが確認された。

【００４３】空調系統の分割数や負荷率の時間割合によ
っても多少差違はあるが、一般的には空調時間の８０％
が空調設備能力の７０％以下で運転されていると考えれ
ば、本発明に従うポンプのインバータ制御による方式
は、省エネルギ化になるといえる。

【００４４】さらに、ポンプの選定に際し、各所で加算
される余裕をもう少し厳しく実負荷に近いものにするこ
とによって、電力の消費をさらに削減することができ
る。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、各空気
調和機に供給される熱媒体の流量は、各空気調和機毎に
設けられるポンプによって変化し、各空気調和機毎の熱
媒体の流量は空調負荷に応じて制御されるので、前記従
来の技術のように、各空気調和機毎に設けられる弁の開
度を個別に制御する場合に比べて無駄な電力の消費を格
段に少なくすることができる。

【００４６】請求項２記載の本発明によれば、前記空調
制御手段は、各空気調和機が設置される高さに対応する
揚程と、各空調負荷検出手段によって検出された空調負
荷とに基づいて、各電動機制御手段に出力される速度指
令を決定するので、各空気調和機の設置高さに拘わら
ず、各空気調和機毎の空調負荷に応じて必要とされかつ
無駄のない流量で熱媒体を個別に供給して、各空気調和
機毎に充分な空調能力を達成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の空気調和施設における
搬送動力削減システム１を示す系統図である。

【図２】ポンプＰを選定するために用いられる吐出し量
と揚程との関係を示すグラフである。

【図３】ポンプＰの内部構造を示す断面図である。

【図４】本件発明者が用いた実験設備を示す系統図であ
る。

【図５】測定条件Ａにおける実験結果の時間経過に伴う
流量変化を示すグラフである。

【図６】測定条件Ｂにおける実験結果の時間経過に伴う
流量変化を示すグラフである。

【図７】測定条件Ｃにおける実験結果に時間経過に伴う
流量変化を示すグラフである。

【図８】本発明と従来の技術とを流量変化に対する消費
電力の相違を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 空気調和施設における搬送動力削減システム ３ 熱源機 ４ 供給管路 ５ 戻り管路 ８ 制御手段 ９ 制御部 １０ 入力手段 １１ 記憶手段 ＡＨ 空気調和機 Ｍ 電動機 Ｐ 可変ポンプ Ｉ インバータ Ｔｓ 吹出し温度 Ｓ 温度検出器 Ｔｂ 設定温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 亮二 大阪府大阪市北区本庄東２丁目３番41号 株式会社きんでん内 Ｆターム(参考） 3L060 AA06 CC02 DD02 EE34

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物内に設置される複数の空気調和機
   と、 各空気調和機から回収した熱媒体を、加熱または冷却す
   る熱源機と、 熱源機から各空気調和機へ熱媒体を個別に導く供給管路
   と、 各空気調和機から熱源機へ熱媒体を導く戻り管路と、 供給管路に各空気調和機毎に介在されるポンプ本体に電
   動機が搭載され、各空気調和機に供給する熱媒体の流量
   を変化させることができる複数のポンプと、 各電動機毎に設けられ、各電動機の回転速度を制御する
   複数の速度制御手段と、 各空気調和機毎の空調負荷を検出する複数の空調負荷検
   出手段と、 各空調負荷検出手段によって検出された空調負荷に応答
   して、各速度制御手段に速度指令を出力する空調制御手
   段とを含むことを特徴とする空気調和施設における搬送
   動力削減システム。
2. 【請求項２】 前記空調制御手段は、各空気調和機が設
   置される高さに対応する揚程と、各空調負荷検出手段に
   よって検出された空調負荷とに基づいて、各速度制御手
   段に出力される速度指令を決定することを特徴とする請
   求項１記載の空気調和施設における搬送動力削減システ
   ム。