JP2003269779A - 分流式流量測定による流量制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、経済的かつ省エネルギー効果
の高い熱源制御を行う分流式流量測定による流量制御シ
ステムを提供することにある。 【解決手段】本発明は、空調負荷を処理する空調機１５
と、空調機１５に熱媒を供給する冷温水発生機１１と、
熱媒送り側管路および熱媒還り側管路を連結するバイパ
ス管２１と、バイパス管２１の管径よりも小さな管径を
有しバイパス管２１の熱媒を分流させたのちバイパス管
２１に熱媒を合流させるバイパス分流管２２と、バイパ
ス分流管２２の流量が所定値となるように可変制御する
ことにより、熱媒を空調負荷に応じて循環供給させる流
量制御装置２５とを備えることを特徴とするものであ
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、建物の空調負荷状
態の変動に応じて熱媒流量を可変制御し、経済的かつ省
エネルギー効果の高い空調設備の制御を行う分流式流量
測定による流量制御システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一次・二次ポンプ方式による空調
設備の流量制御システムにおいて、冷温水発生機やヒー
トポンプ等の熱源機によって作られた熱媒（冷水または
温水）は、冷温水一次ポンプにより往一次ヘッダへ圧送
された後、冷温水二次ポンプにより往二次ヘッダおよび
送水管を経由して空調機へ圧送される。空調機に送られ
た冷水または温水は空調機内の搬送空気と熱交換をした
後、還ヘッダおよび還水管を経由して再び熱源機に戻さ
れる。このようにして熱源機に搬送された空調負荷は、
冷房時には冷却水回路の冷却水ポンプおよび冷却塔を介
して外界へ排出される。このとき、冷温水一次ポンプに
よって搬送される冷水または温水の流量と、冷温水二次
ポンプによって搬送される冷水または温水の流量が平衡
すると、往一次ヘッダおよび還水管を連結するバイパス
管の流量は０となる。前者の流量が後者の流量よりも大
きい場合は、バイパス管には往一次ヘッダから還水管へ
向かう流れが形成され、反対に後者の流量が前者の流量
よりも大きい場合は、バイパス管には還水管から往一次
ヘッダへ向かう流れが形成される。省エネルギーの観点
からは、バイパス管流量が０となるような運転が望まし
いため、流量制御装置においては、バイパス管内を流れ
る冷水または温水の状態（流量および流れ方向）を常時
計測し、これに基づいて熱源側（熱源機）および負荷側
（空調機）のエネルギー需給バランスを判断し、バイパ
ス管流量＝０を目標として冷温水一次ポンプの流量制御
を行っている。

【０００３】他方、従来の一次ポンプ方式による空調設
備の流量制御システムにおいて、冷温水ポンプは空調負
荷の多寡に関係なく定格出力で運転されており、空調負
荷に応じた送水圧力を維持し得る量の冷温水のみが負荷
側へ供給されるとともに、余剰の冷温水はバイパス管を
経由して負荷側と熱交換することなく熱源機に戻されて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一次ポンプ・二次ポン
プ方式による空調設備の流量制御システムにおいて、バ
イパス管には主に２つの重要な役割がある。１つは、空
調負荷がある場合に、熱源側および負荷側のエネルギー
需給バランスに関する情報を流量制御装置に提供するこ
とであり、もう１つは、空調負荷が低い場合に、熱源機
がその安定稼働のために必要とする冷温水最低流量を常
に確保できるようにすることである。大容量の熱源機が
制御対象となる空調設備では、確保すべき冷温水最低流
量が大きくなるため、それに伴って必然的にバイパス管
径やバイパス管流量計の計測レンジも大きくなる。通
常、流量計は、口径や計測レンジが大きくなるほど高価
になるため、熱源機の容量が大きくなるほど、より高価
な流量計を用いなければならず、流量制御システムの導
入コストが嵩む要因となっていた。

【０００５】一方、一次ポンプ方式による空調設備の流
量制御システムでは、負荷側流量に基づいて負荷側の空
調負荷状態を判断しているが、処理する空調負荷が大き
い空調設備ほど負荷側流量も大きくなるため、大規模な
建物になるほど、より大口径の流量計を使用せざるを得
ず、流量制御システムの導入コストが嵩む要因となって
いた。

【０００６】さらに、良好な精度の流量計測値を得るた
めには、流量計が取り付けられる配管上の位置の前後に
その口径に比例した長さの直管部を確保しなければなら
ないが、特に大容量の熱源機が制御対象となる場合は、
バイパス管や負荷側冷温水配管に大口径の流量計が設置
できるよう、設計・施工段階において、適切な流量計の
選定作業、配管ルートの確保や他機器の納まり等の煩雑
な検討作業が必要であるという問題点があった。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、より安価な設計・施工コストで導入し得るとととも
に、建物の空調負荷状態の変動に応じて熱媒流量を可変
制御し、経済的かつ省エネルギー効果の高い熱源制御を
行う分流式流量測定による流量制御システムを提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の分流式流量測定による流量制御システム
は、空調負荷を処理する負荷側装置および負荷側熱媒搬
送装置と、負荷側装置および負荷側熱媒搬送装置に熱媒
を供給する熱源側装置および熱源側熱媒搬送装置と、熱
媒送り側管路および熱媒還り側管路を連結するバイパス
管と、バイパス管の管径よりも小さな管径を有しバイパ
ス管の熱媒を分流させたのちバイパス管に熱媒を合流さ
せるバイパス分流管と、バイパス分流管の流量が所定値
となるように熱源側熱媒搬送装置の制御出力を可変制御
することにより、熱媒を空調負荷に応じて循環供給させ
る流量制御装置とを備えることを特徴とするものであ
る。

【０００９】また本発明は、前記流量制御システムにお
いて、バイパス分流管の流量値は流量計によって計測さ
れ、この流量計は流量および流れ方向を同時に計測する
ことを特徴とするものである。

【００１０】また本発明の分流式流量測定による流量制
御システムは、空調負荷を処理する負荷側装置と、負荷
側装置に熱媒を供給する熱源側装置および熱源側熱媒搬
送装置と、熱媒送り側管路および熱媒還り側管路を連結
するバイパス管と、バイパス管の流量を調整するバイパ
ス弁と、負荷側の熱媒管路の管径よりも小さな管径を有
しこの熱媒管路の熱媒を分流させたのちこの熱媒管路に
熱媒を合流させる負荷側分流管と、負荷側分流管の流量
が所定値以上である場合に負荷側熱媒圧力が所定の目標
値となるように熱源側熱媒搬送装置の制御出力を可変制
御するとともに、負荷側分流管の流量が所定値未満であ
る場合にバイパス管の差圧値またはバイパス管の流量が
所定の目標値となるようにバイパス弁の開度を可変制御
することによって、空調負荷に応じた熱媒を循環供給さ
せる流量制御装置とを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また本発明の分流式流量測定による流量制
御システムは、空調負荷を処理する負荷側装置と、負荷
側装置に熱媒を供給する熱源側装置および熱源側熱媒搬
送装置と、熱媒送り側管路および熱媒還り側管路を連結
するバイパス管と、バイパス管の流量を調整するバイパ
ス弁と、負荷側の熱媒管路の管径よりも小さな管径を有
しこの熱媒管路の熱媒を分流させたのちこの熱媒管路に
熱媒を合流させる負荷側分流管と、バイパス管の管径よ
りも小さな管径を有しバイパス管の熱媒を分流させたの
ちバイパス管に熱媒を合流させるバイパス分流管と、負
荷側分流管の流量が所定値以上である場合に負荷側熱媒
圧力が所定の目標値となるように熱源側熱媒搬送装置の
制御出力を可変制御するとともに、負荷側分流管の流量
が所定値未満である場合にバイパス分流管の流量が所定
の目標値となるようにバイパス弁の開度を可変制御する
ことによって、空調負荷に応じた熱媒を循環供給させる
流量制御装置とを備えることを特徴とするものである。

【００１２】また本発明は、前記流量制御システムにお
いて、負荷側分流管およびバイパス分流管の流量は同一
口径の流量計によって計測され、この流量計は流量のみ
を計測することを特徴とするものである。

【００１３】また本発明は、前記流量制御システムにお
いて、負荷側熱媒圧力は送水圧または末端圧または送還
水管差圧のいずれかであることを特徴とするものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。

【００１５】（１）一次・二次ポンプ方式 図１は本発明の実施形態例に係る流量制御システム（一
次・二次ポンプ方式）を示す構成説明図である。

【００１６】図１において、冷温水発生機１１は複数台
が並列して設けられ、それぞれに冷温水一次ポンプ１
２、冷却塔１３、冷却水ポンプ１４が対応して設けられ
る。冷温水一次ポンプ１２および冷却水ポンプ１４に
は、各々インバータＩＮＶが設けられる。１５は空調
機、１６は空調機１５を流れる冷温水の流量を制御する
二方弁、１７は冷温水二次ポンプである。１８，１９は
それぞれ冷温水発生機１１からの冷水または温水を混合
させる往一次ヘッダ、往二次ヘッダであり、２０は冷温
水発生機１１へ戻る冷水または温水を混合させる還ヘッ
ダである。バイパス管２１は、往一次ヘッダ１８および
還水管１０、または、往一次ヘッダ１８および還ヘッダ
２０を連結するように設けられる。配管系はこのバイパ
ス管２１を境として、冷温水発生機１１等の熱源機器が
配置される熱源側と、空調機１５等の負荷機器が配置さ
れる負荷側に区分される。バイパス分流管２２の管径は
例えば５０Ａ（呼び径＝５０ｍｍ）であり、バイパス管
２１と同一の管材で、かつ、バイパス管２１の管径より
も小径のものが用いられる。そしてバイパス分流管２２
には、バイパス分流管２２の流量および流れ方向を同時
に測定するバイパス分流管流量計２３が設けられる。バ
イパス分流管流量計２３は、電磁流量計または超音波流
量計とするのが好ましい。２４は往二次ヘッダ１９から
空調機１５へ冷水または温水を送る送水管である。

【００１７】この流量制御システムの通常制御動作は次
のようになる。すなわち、冷温水発生機１１によって作
られた冷水または温水は、冷温水一次ポンプ１２により
往一次ヘッダ１８へ圧送された後、冷温水二次ポンプ１
７により往二次ヘッダ１９および送水管２４を経由して
空調機１５へ圧送される。空調機１５に送られた冷水ま
たは温水は、空調機１５内の搬送空気と熱交換をした
後、還ヘッダ２０および還水管１０を経由して再び冷温
水発生機１１に戻される。このようにして冷温水発生機
１１に搬送された空調負荷は、冷却水回路の冷却水ポン
プ１４および冷却塔１３を介して外界へ排出される。こ
のとき、冷温水一次ポンプ１２によって搬送される冷水
または温水の流量と、冷温水二次ポンプ１７によって搬
送される冷水または温水の流量が平衡するとバイパス分
流管２１の流量は０となる。前者の流量が後者の流量よ
りも大きい場合は、バイパス管２１およびバイパス分流
管２２には往一次ヘッダ１８から還水管１０へ向かう流
れが形成され、反対に後者の流量が前者の流量よりも大
きい場合は、バイパス管２１およびバイパス分流管２２
には還水管１０から往一次ヘッダ１８へ向かう流れが形
成される。

【００１８】２５は空調機１５の負荷状態の変動に応じ
て冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４の最適な制
御を行う流量制御装置である。流量制御装置２５には、
現在の運転状態や負荷状態を監視しデータとして取り込
む状態入力部２６と、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポ
ンプ１４の制御信号を演算する流量制御演算部２７と、
冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４に対する制御
信号を出力する制御出力部２８が実装される。

【００１９】流量制御システムの流量制御は図２に示す
フローチャートのように実施される。すなわち、状態入
力部２６において、各機器の運転状態や温度・流量等の
負荷状態に関する信号が周期的に入力・データ変換さ
れ、メモリ内の所定アドレスに格納される。次に、流量
制御演算部２７では、状態入力部２６からの入力信号に
故障や異常を示すデータがなければ、バイパス分流管流
量設定値を目標値とするＰＩＤ制御によって最適な冷温
水一次ポンプ１２の制御出力が演算される。バイパス分
流管流量設定値は略０、好ましくは、送水温度の安定性
を考慮して往ヘッダ１８から還ヘッダ２０に向かう流れ
が若干生じる程度に設定される。ここで、冷却水ポンプ
１４の制御出力は、設計データを参照して冷温水一次ポ
ンプ１２の制御出力に関する一次式としてあらかじめ定
義しておくことにより簡単に算出することができる。一
方、状態入力部２６からの入力信号に故障や異常を示す
データがある場合は、流量制御演算部２７では、異常の
状態に対応した異常時対応制御が実施される。なお、異
常時対応制御には、例えば、冷温水送水（または還水）
温度異常に対応する送水（または還水）温度補償制御、
冷却水温度異常に対応する冷却水リミット制御、流量不
足に起因する流量制御異常に対応する流量制御解除制
御、断線等のセンサー異常に対応するセンサー異常時制
御などがある。そして、流量制御演算部２７によって演
算された最新の制御出力は制御出力部２８へ出力され、
冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４に対する適切
な制御信号が各機器に対して出力される。

【００２０】（２）一次ポンプ方式（その１） 図３は本発明の他の実施形態例に係る流量制御システム
（一次ポンプ方式）を示す構成説明図である。

【００２１】図３において、冷温水発生機１１は複数台
が並列して設けられ、それぞれに冷温水一次ポンプ１
２、冷却塔１３、冷却水ポンプ１４が対応して設けられ
る。冷温水一次ポンプ１２および冷却水ポンプ１４に
は、各々インバータＩＮＶが設けられる。１５は空調
機、１６は空調機１５を流れる冷温水の流量を制御する
二方弁である。３１は冷温水発生機１１からの冷水また
は温水を混合させる往ヘッダであり、２０は冷温水発生
機１１へ戻る冷水または温水を混合させる還ヘッダであ
る。バイパス管２１は、往ヘッダ３１および還水管１
０、または、往ヘッダ３１および還ヘッダ２０を連結す
るように設けられ、バイパス管路上にはバイパス管流量
を調整するバイパス弁３２が設けられる。配管系はこの
バイパス管２１を境として、冷温水発生機１１等の熱源
機器が配置される熱源側と、空調機１５等の負荷機器が
配置される負荷側に区分される。３３，２２はそれぞれ
負荷側分流管、バイパス分流管である。バイパス分流管
２２の管径は例えば５０Ａ（呼び径＝５０ｍｍ）であ
り、バイパス管２１と同一の管材で、かつ、バイパス管
２１の管径よりも小径のものが用いられる。そしてバイ
パス分流管２２には、バイパス分流管２２の流量のみを
測定するバイパス分流管流量計３４が設けられる。一次
ポンプ方式の流量制御システムで用いるバイパス分流管
流量計３４は、流れ方向を測定できる必要がないため、
このバイパス分流管流量計３４には、電磁流量計や超音
波流量計の他に、差圧式流量計や渦流量計などが利用で
きる。同様に、負荷側分流管３３も負荷側冷温水配管と
同一の管材で、かつ、負荷側冷温水配管の管径よりも小
径のものが用いられ、負荷側分流管３３の流量のみを測
定する負荷側分流管流量計３５が設けられる。負荷側分
流管流量計３５も、電磁流量計や超音波流量計の他に、
差圧式流量計や渦流量計などが利用できる。さらに、負
荷側分流管３３の管径をバイパス分流管２２の管径と同
径すれば、負荷側分流管３３およびバイパス分流管２２
の長さがともに等しくなり、負荷側分流管流量計３５お
よびバイパス分流管流量計３４として同一口径の流量計
を使用することが可能となるので、設計・施工の効率化
や省コスト化の面で好ましいものとなる。なお、３６は
負荷側送水圧を測定する送水圧力計である。

【００２２】一次ポンプ方式の流量制御システムが、前
述の一次・二次ポンプ方式の流量制御システムと比較し
て構造的に大きく異なるのは、負荷側熱媒搬送装置とし
ての冷温水二次ポンプを備えていないこと、および、バ
イパス管路上にバイパス弁３２が設けられること、の２
点である。

【００２３】この流量制御システムは、空調負荷が高負
荷であるか低負荷であるかによって制御動作が異なる。

【００２４】空調負荷が高負荷状態となる場合、バイパ
ス弁３２は全閉状態に制御されるとともに、空調機１５
に供給される冷水または温水の量は冷温水一次ポンプ１
２の出力のみを変化させることにより可変制御される。
すなわち、冷温水発生機１１によって作られた冷水また
は温水は、冷温水一次ポンプ１２により往ヘッダ３１お
よび送水管２４を経由して空調機１５へ圧送され、空調
機１５内の搬送空気と熱交換をした後、還ヘッダ２０お
よび還水管１０を経由して再び冷温水発生機１１に戻さ
れる。このようにして冷温水発生機１１に搬送された空
調負荷は、冷却水回路の冷却水ポンプ１４および冷却塔
１３を介して外界へ排出される。

【００２５】一方、空調負荷が低負荷状態となる場合
は、冷温水発生機１１が冷温水流量不足に起因して異常
停止することがないように、冷温水一次ポンプ１２は所
定の最低制御出力、例えば定格の５０％出力に制御され
るとともに、空調機１５に供給される冷水または温水の
量はバイパス弁３２の開度のみを変化させることにより
可変制御される。すなわち、冷温水発生機１１によって
作られた冷水または温水は、冷温水一次ポンプ１２によ
り往ヘッダ３１および送水管２４を経由して空調機１５
へ圧送され、同時に余剰の冷水または温水がバイパス管
２１へ送られる。空調機１５に送られた冷水または温水
は空調機１５内の搬送空気と熱交換をした後、還ヘッダ
２０および還水管１０を経由して再び冷温水発生機１１
に戻され、バイパス管２１へ送られた冷水または温水は
負荷側と熱交換することなく還ヘッダ２０および還水管
１０を経由して再び冷温水発生機１１に戻される。この
ようにして冷温水発生機１１に搬送された空調負荷は、
冷却水回路の冷却水ポンプ１４および冷却塔１３を介し
て外界へ排出される。

【００２６】３７は空調機１５の負荷状態の変動に応じ
て冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパス
弁３２の最適な制御を行う流量制御装置３７である。流
量制御装置３７には、現在の運転状態や負荷状態を監視
しデータとして取り込む状態入力部２６と、空調機１５
の負荷状態が高負荷状態にあるか低負荷状態にあるかを
判定する負荷状態判定部３８と、高負荷時における冷温
水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパス弁３２
の制御信号を演算する高負荷制御演算部３９と、低負荷
時における冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４や
バイパス弁３２の制御信号を演算する低負荷制御演算部
４０と、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバ
イパス弁３２に対する制御信号を出力する制御出力部２
８が実装される。

【００２７】流量制御システムの流量制御は図４に示す
フローチャートのように実施される。すなわち、状態入
力部２６において、各機器の運転状態や温度・流量等の
負荷状態に関する信号が周期的に入力・データ変換さ
れ、メモリ内の所定アドレスに格納される。続いて負荷
状態判定部３８では、例えば状態入力部２６を通じて取
得した負荷側分流管流量と所定の判定基準値とを比較す
ることにより、負荷側の負荷状態が高負荷であるか低負
荷であるかが判定される。なお、所定の判定基準値に
は、運転中の冷温水発生機１１の定格時送水量Ｑ_ＭＡＸ
に、係数ａおよび負荷側分流比ｂ１を乗じた値を用い
る。本実施例では、係数ａは０．６である。また、負荷
側分流比ｂ１は、例えば、分流点から合流点までの配管
経路における負荷側冷温水配管および負荷側分流管３３
の摩擦損失が等しいものとすれば、へーゼン・ウィリア
ム公式を用いることにより、次式で定義することができ
る。

【００２８】ｂ１＝（ｄ_Ｌ／Ｄ_Ｌ）^２．６３ ここで、ｄ_Ｌは負荷側分流管の管径、Ｄ_Ｌは負荷側分流
管が設けられた負荷側冷温水配管（例えば還水管２２）
の管径である。

【００２９】負荷側分流管３３の流量が所定値以上であ
る場合は空調負荷が高負荷状態にあると見なし、送水圧
力設定値を目標値とするＰＩＤ制御によって最適な冷温
水一次ポンプ１２の制御出力が演算される。冷却水ポン
プ１４の制御出力は、設計データを参照して冷温水一次
ポンプ１２の制御出力に関する一次式としてあらかじめ
定義しておくことにより簡単に算出することができる。
なお、高負荷状態時では、バイパス弁３２は全閉とす
る。ここで、送水圧力設定値は負荷側流量に関わらず一
定（送水圧一定制御方式）としても良く、また、対象熱
源システムのポンプ特性曲線や配管抵抗曲線に基づいて
負荷側分流管３３の流量と送水圧力設定値の関係式をあ
らかじめ二次式で定義しておき、取得した負荷側流量を
この関係式に代入することにより容易に求めるように
（流量カスケード圧力制御方式）しても良い。

【００３０】一方、負荷側分流管３３の流量が所定値を
下回る場合は空調負荷が低負荷状態にあると見なし、バ
イパス分流管２２の流量にバイパス分流比ｂ２の逆数を
乗じた値、および、負荷側分流管３３の流量に負荷側分
流比ｂ１の逆数を乗じた値の合計値が流量設定値（目標
値）となるように、最適なバイパス弁３２の開度がＰＩ
Ｄ制御により演算される。バイパス分流比ｂ２は、次式
で定義することができる。

【００３１】ｂ２＝（ｄ_Ｂ／Ｄ_Ｂ）^２．６３ ここで、ｄ_Ｂはバイパス分流管２２の管径、Ｄ_Ｂはバイ
パス管２１の管径である。なお、低負荷状態時では、冷
温水一次ポンプ１２の制御出力を所定の最低制御出力に
固定する。これは、負荷状態に応じて無制限に冷温水一
次ポンプ１２の制御出力を下げると冷温水流量が不足
し、冷温水発生機１１が異常停止することを防止するた
めである。バイパス弁３２は、負荷側で必要としない余
剰の冷温水をバイパスする目的で操作される。

【００３２】高負荷制御演算部３９または低負荷制御演
算部４０によって演算された最新の制御出力は制御出力
部２８へ出力され、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポン
プ１４に対する適切な制御信号が各機器に対して出力さ
れる。なお、負荷変動に起因する高負荷状態と低負荷状
態の間の状態遷移を考慮するため、負荷側が高負荷状態
にあるときはバイパス弁３２を確実に閉止する制御動作
を、また、負荷側が低負荷状態にあるときは冷温水一次
ポンプ１２の制御出力を所定の最低制御出力に設定する
操作を必要に応じて実施する。

【００３３】（３）一次ポンプ方式（その２） 図５は本発明の他の実施形態例に係る流量制御システム
（一次ポンプ方式）を示す構成説明図である。なお、同
図における図３と同様の部分については図３と同一の符
号を付してその説明を省略する。

【００３４】図５において、４１は負荷側末端送水圧を
測定する実末端圧力計であり、図３の送水圧力計に代わ
って設けられる。また、４２はバイパス管差圧を測定す
るバイパス管差圧計であり、図３のバイパス分流管およ
びバイパス分流管流量計に代わって設けられる。

【００３５】流量制御システムの流量制御は図６に示す
フローチャートのように実施される。すなわち、状態入
力部２６において、各機器の運転状態や温度・流量等の
負荷状態に関する信号が周期的に入力・データ変換さ
れ、メモリ内の所定アドレスに格納される。続いて負荷
状態判定部３８では、例えば状態入力部２６を通じて取
得した負荷側分流管３３の流量と所定の判定基準値とを
比較することにより、負荷側の負荷状態が高負荷である
か低負荷であるかが判定される。なお、所定の判定基準
値には、前述のように、運転中の冷温水発生機１１の定
格時送水量Ｑ_{ＭＡ Ｘ}に係数ａおよび負荷側分流比ｂ１を
乗じた値を用いる。

【００３６】負荷側分流管３３の流量が所定値以上であ
る場合は空調負荷が高負荷状態にあると見なし、実末端
送水圧力設定値を目標値とするＰＩＤ制御によって最適
な冷温水一次ポンプ１２の制御出力が演算される。冷却
水ポンプ１４の制御出力は、設計データを参照して冷温
水一次ポンプ１２の制御出力に関する一次式としてあら
かじめ定義しておくことにより簡単に算出することがで
きる。なお、高負荷状態時では、バイパス弁３２は全閉
とする。

【００３７】一方、負荷側分流管３３の流量が所定値を
下回る場合は空調負荷が低負荷状態にあると見なし、バ
イパス管差圧が差圧設定値（目標値）となるように最適
なバイパス弁開度がＰＩＤ制御により演算される。な
お、低負荷状態時では、冷温水一次ポンプ１２の制御出
力を所定の最低制御出力に固定する。これは、負荷状態
に応じて無制限に冷温水一次ポンプ１２の制御出力を下
げると冷温水流量が不足し、冷温水発生機１１が異常停
止することを防止するためである。バイパス弁３２は、
負荷側で必要としない余剰の冷温水をバイパスする目的
で操作される。

【００３８】高負荷制御演算部３９または低負荷制御演
算部４０によって演算された最新の制御データは制御出
力部２８へ出力され、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポ
ンプ１４に対する適切な制御信号が各機器に対して出力
される。なお、負荷変動に起因する高負荷状態と低負荷
状態の間の状態遷移を考慮するため、負荷側が高負荷状
態にあるときはバイパス弁３２を確実に閉止する制御動
作を、また、負荷側が低負荷状態にあるときは冷温水一
次ポンプ１２の制御出力を所定の最低制御出力に設定す
る操作を必要に応じて実施する。

【００３９】なお、流量制御システムの実施態様は前述
した実施形態例に限定されるものではなく、例えば、熱
源側装置としてターボ冷凍機、吸収式冷凍機、ヒートポ
ンプ等の熱源機を設けても良いし、水蓄熱槽や氷蓄熱槽
を設けても良い。また、負荷側冷温水圧力を計測する手
段として図３の送水圧力計や図５の実末端圧力計に代わ
り、負荷側の送水管および還水管間の差圧を測定する送
還水管差圧計を設けても良いし、負荷側冷温水圧力とし
て推定末端圧を利用する制御方式を採用しても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、流量
計を備えた所定の小管径の分流管をバイパス管あるいは
負荷側冷温水配管から分岐するように設け、この流量計
測値に基づいて熱源機および冷温水搬送装置の状態判定
や制御を行うようにするため、熱源機の規模によらず、
分流管の長さや流量計の口径が一定となり、より安価な
設計・施工コストで導入し得る流量制御システムを提供
することができる。

【００４１】また、建物の空調負荷状態の変動に応じて
熱媒流量を可変制御するため、経済的かつ省エネルギー
効果の高い空調設備の制御を行う流量制御システムを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例に係る流量制御システム
（一次・二次ポンプ方式）を示す構成説明図である。

【図２】本発明の実施形態例に係る流量制御システムの
流量制御を示すフローチャートである。

【図３】本発明の他の実施形態例に係る流量制御システ
ム（一次ポンプ方式）を示す構成説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態例に係る流量制御システ
ムの流量制御を示すフローチャートである。

【図５】本発明の他の実施形態例に係る流量制御システ
ム（一次ポンプ方式）を示す構成説明図である。

【図６】本発明の他の実施形態例に係る流量制御システ
ムの流量制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１ 冷温水発生機 １５ 空調機 １８ 往一次ヘッダ ２０ 還ヘッダ ２１ バイパス管 ２２ バイパス分流管 ２３ バイパス分流管流量計 ２５ 流量制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲井 章一 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目９番25号 ダイダン株式会社内 (72)発明者 鹿又 一秀 埼玉県入間郡三芳町北永井390番地 ダイ ダン株式会社内 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 CC01 CC15 CC16 DD02 EE34

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調負荷を処理する負荷側装置および負
   荷側熱媒搬送装置と、 負荷側装置および負荷側熱媒搬送装置に熱媒を供給する
   熱源側装置および熱源側熱媒搬送装置と、 熱媒送り側管路および熱媒還り側管路を連結するバイパ
   ス管と、 バイパス管の管径よりも小さな管径を有しバイパス管の
   熱媒を分流させたのちバイパス管に熱媒を合流させるバ
   イパス分流管と、 バイパス分流管の流量が所定値となるように熱源側熱媒
   搬送装置の制御出力を可変制御することにより、熱媒を
   空調負荷に応じて循環供給させる流量制御装置とを備え
   ることを特徴とする分流式流量測定による流量制御シス
   テム。
2. 【請求項２】 バイパス分流管の流量値は流量計によっ
   て計測され、この流量計は流量および流れ方向を同時に
   計測することを特徴とする請求項１に記載の分流式流量
   測定による流量制御システム。
3. 【請求項３】 空調負荷を処理する負荷側装置と、 負荷側装置に熱媒を供給する熱源側装置および熱源側熱
   媒搬送装置と、 熱媒送り側管路および熱媒還り側管路を連結するバイパ
   ス管と、 バイパス管の流量を調整するバイパス弁と、 負荷側の熱媒管路の管径よりも小さな管径を有しこの熱
   媒管路の熱媒を分流させたのちこの熱媒管路に熱媒を合
   流させる負荷側分流管と、 負荷側分流管の流量が所定値以上である場合に負荷側熱
   媒圧力が所定の目標値となるように熱源側熱媒搬送装置
   の制御出力を可変制御するとともに、負荷側分流管の流
   量が所定値未満である場合にバイパス管の差圧値または
   バイパス管の流量が所定の目標値となるようにバイパス
   弁の開度を可変制御することによって、空調負荷に応じ
   た熱媒を循環供給させる流量制御装置とを備えることを
   特徴とする分流式流量測定による流量制御システム。
4. 【請求項４】 空調負荷を処理する負荷側装置と、 負荷側装置に熱媒を供給する熱源側装置および熱源側熱
   媒搬送装置と、 熱媒送り側管路および熱媒還り側管路を連結するバイパ
   ス管と、 バイパス管の流量を調整するバイパス弁と、 負荷側の熱媒管路の管径よりも小さな管径を有しこの熱
   媒管路の熱媒を分流させたのちこの熱媒管路に熱媒を合
   流させる負荷側分流管と、 バイパス管の管径よりも小さな管径を有しバイパス管の
   熱媒を分流させたのちバイパス管に熱媒を合流させるバ
   イパス分流管と、 負荷側分流管の流量が所定値以上である場合に負荷側熱
   媒圧力が所定の目標値となるように熱源側熱媒搬送装置
   の制御出力を可変制御するとともに、負荷側分流管の流
   量が所定値未満である場合にバイパス分流管の流量が所
   定の目標値となるようにバイパス弁の開度を可変制御す
   ることによって、空調負荷に応じた熱媒を循環供給させ
   る流量制御装置とを備えることを特徴とする分流式流量
   測定による流量制御システム。
5. 【請求項５】 負荷側分流管およびバイパス分流管の流
   量は同一口径の流量計によって計測され、この流量計は
   流量のみを計測することを特徴とする請求項４に記載の
   分流式流量測定による流量制御システム。
6. 【請求項６】 負荷側熱媒圧力は送水圧または末端圧ま
   たは送還水管差圧のいずれかであることを特徴とする請
   求項３、４または５に記載の分流式流量測定による流量
   制御システム。