JP2012202681A - 空調システム、空調方法、及び空調システムの流体移送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱交換部と、管路を介して前記熱交換部と接続され、該熱交換部に対して熱媒としての流体を圧送する圧送部と、前記圧送部から圧送され前記管路内を流れる流体の速度を変化させて該流体に脈動を発生させる脈動制御部と、を備える。
【選択図】図1
Description
の摩擦抵抗が低減する。その結果、空調システムのエネルギー効率が向上する。
とができる。また、蓄電部を備えることで、回収したエネルギーを蓄えることが可能となる。
また、本発明に係る空調方法は、前記管路内を流れる流体の流量と流速とのうち少なくとも何れか一方を検出する流量・流速検出工程と、前記流量・流速検出工程で検出された流量と流速とのうち少なくとも何れか一方に基づいて、前記流体に脈動を発生させる脈動制御部を制御し、前記流体の脈動の周期、振幅、及び波形のうち少なくとも何れか一つを変化させる制御工程と、を更に備えてもよい。
また、本発明に係る空調方法において、前記制御工程では、前記温度検出工程で検出された温度が上がると、前記流体の速度を変化させ該流体の脈動の周期を長くするようにしてもよい。
また、本発明に係る空調方法において、前記制御工程では、前記流量・流速検出工程で検出された流量と流速とのうち少なくとも何れか一方が上がると、前記流体の速度を変化させ該流体の脈動の周期を短くするようにしてもよい。
また、本発明に係る空調方法において、一部が開放されて外気と接触する蓄熱部によって前記熱媒としての流体を蓄える蓄熱工程を更に備えていてもよい。
また、本発明に係る空調方法は、前記流体の速度を減速する際、前記流体からエネルギーを回収するエネルギー回収工程を更に備えていてもよい。
また、本発明に係る空調方法は、前記エネルギー回収工程で回収されたエネルギーを蓄える蓄電工程を更に備えていてもよい。
また、本発明に係る空調方法は、前記管路内を流れる流体の圧力を検出する圧力検出工程を更に備えていてもよい。
また、本発明に係る空調方法において、前記圧力検出工程では、前記管路の下部に設けられた圧力検出部で圧力を検出するようにしてもよい。
また、本発明に係る空調方法において、前記圧力検出工程では、前記管路の側方から前記流体を取り込み、前記管路の下部に設けられた圧力検出部によって前記管路内を流れる流体の圧力を検出するようにしてもよい。
また、本発明に係る空調方法は、前記圧力検出工程で検出した圧力に基づいて、脈動状態を判別する脈動判別工程を更に備えていてもよい。
[空調システムの構成]
図1は、第一実施形態に係る空調システムの構成を示す。図1に示す空調システム100は、第一熱交換器1a、第二熱交換器1b、配管2、ポンプ3、インバータ(INV)4、制御装置5、蓄電池6、圧力計7(圧力計71、72。特に区別する必要が無い場合には、総括して圧力計7とする。)、温度計8(温度計81、82。特に区別する必要が無い場合には、総括して温度計8とする。)、流量計9(流量計91、92。特に区別する必要が無い場合には、総括して流量計9とする。)、弁30を備える。第一実施形態に係る空調システム100は、閉じた配管によって構成されるいわゆるクローズ系の空調システムである。
る流体を圧送する。例えば、ポンプ3は、ポンプ内に設けられた羽状の回転子を回転させて配管2を流れる流体に駆動圧力を加える。
次に、空調システム100の動作について説明する。図2は、空調システムの動作フローを示す。ステップS01では、空調システム100が起動されると、制御装置5は、配管2を流れる流体を脈動させる。すなわち、制御装置5は、配管2を流れる流体の加速と減速を繰り返す。具体的には、配管2を流れる流体を加速させる場合、制御装置5は、インバータ4を制御してポンプ3のモータを回転させる。その結果、配管2を流れる流体に圧力が加えられ、流体が加速する。また、配管2を流れる流体を減速させる場合、制御装置5は、インバータ4を制御してポンプ3のモータを停止させる。ポンプ3内に設けられた回転子を流体の抵抗として作用させて流体を減速させることでポンプ3のモータは発電機として利用することができる。これにより、流体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、蓄電池6に蓄えることが可能となる。すなわち、減速する際の流体のエネルギーを回収し、回収したエネルギーを再び流体を加速する際に利用することが可能となる。その結果、空調システム100をより少ないエネルギーで動作させることができる。上記のように、制御装置5が流体を加速状態と減速状態とに変化させることで、流体を脈動させることができる。その結果、配管2を流れる流体を乱流から層流に変えることができる。流体が脈動されるとステップS02へ進む。
て検出時間と流体の温度、及び流量が記録されている。流体の温度、流量が取得されるとステップS03へ進む。
以上説明した第一実施形態に係る空調システム100によれば、空調システム100の配管2を流れる流体の速度を変化させて流体に脈動を発生させることで、配管2内の乱流が再層流化され、空調システム100の配管2内の摩擦抵抗が低減する。その結果、空調システム100のエネルギー効率が向上する。
図4は、第二実施形態に係る空調システムの構成を示す。図4に示す空調システム101は、第一実施形態の空調システム100が有する、熱交換器1、配管2、ポンプ3、インバータ(INV)4、制御装置5、圧力計7、温度計8、流量計9、弁30に加えて、蓄熱槽10を備える。また、熱交換器1と蓄熱槽10は別フロアに設けられており、配管2には竪管21も含まれている。なお、第一実施形態に係る空調システム100と同様の構成については、同一符号を付し、説明は割愛する。熱交換器1は、第一熱交換器1aや第二熱交換器1bと同様の機能を備える。第二実施形態に係る空調システム101は、上部が開放された蓄熱槽10を有する、いわゆるオープン系の空調システムである。
が開放されて外気と接触しており、第二実施形態に係るオープン系の空調システムとして構成されている。
次に、第二実施形態に係る空調システム101の動作について説明する。第二実施形態に係る空調システム101の動作は、第一実施形態に係る空調システム100と基本的に同じである。すなわち、制御装置5は、上述した第一実子形態におけるステップS01からステップS05の処理を実行する。
以上説明した第二実施形態に係る空調システム101によっても、第一実施形態に係る空調システム100と同様に、空調システム101の配管2を流れる流体の速度を変化させて流体に脈動を発生させることで、配管2内の乱流が再層流化され、空調システム101の配管2内の摩擦抵抗が低減する。その結果、空調システム101のエネルギー効率が向上する。また、第二実施形態に係る空調システム101では、各装置の近傍に温度計、流量計を配置して、各温度計、流量計で検知される温度、流量に基づいて脈動を制御することができ、個別の空調システムに最適な制御を実現できる。
図5は、圧力計の設置状況を示す。一方、図6は、従来の圧力計の設置状況の一例を示す。従来の圧力計は、配管の上方から流体を取り込み、圧力計(差圧計)で計測していた。そのため、圧力計に空気が混入し流体の圧力を正確に検出することができないという問題があった。また、従来の圧力計は、圧力計が配管の上方に位置することから、重力により流体が下方に向けて移動する作用が働くと、圧力計を流体で満たせないといった事象が起こり、その結果圧力を正確に検出できないという問題があった。更に、一度空気が混入されると、空気を排出し難いという問題があった。これに対し、第三実施形態では、図5に示すように、圧力計7が、配管2の下部に設けられている。従って、圧力計7内を常に流体で満たせることができ、より正確に圧力を検出することができる。また、圧力計7が配管の側方から流体を取り込むことから、エアの混入を抑制することができる。更に、配管2の下部に設けられた圧力計7の上部にエア抜き弁を設けたことで、仮に空気が混入されても容易に排出することができる。すなわち、上記従来の圧力計における問題を何れも解消することができる。なお、図5、図6において、エア抜き弁以外の弁は、圧力計への流体の流れを遮断自在な仕切り弁である。第三実施形態に係る圧力計の設置位置は、上述した第一実施形態及び第二実施形態の空調システムに適用可能である。その結果、より正確な脈動の制御が実現でき、空調システムのエネルギー効率が向上する。
に記載の通りである。
2・・・配管
3・・・ポンプ
4・・・インバータ
5・・・制御装置
6・・・蓄電池
7・・・圧力計
8・・・温度計
9・・・流量計
10・・・蓄熱槽
11・・・脈動増幅装置
30・・・弁
Claims (25)
- 熱交換部と、
管路を介して前記熱交換部と接続され、該熱交換部に対して熱媒としての流体を圧送する圧送部と、
前記圧送部から圧送され前記管路内を流れる流体の速度を変化させて該流体に脈動を発生させる脈動制御部と、を備える空調システム。 - 前記管路内を流れる流体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部で検出された温度に基づいて、前記脈動制御部を制御し、前記流体の脈動の周期、振幅、及び波形のうち少なくとも何れか一つを変化させる制御部と、を更に備える請求項1に記載の空調システム。 - 前記管路内を流れる流体の流量と流速とのうち少なくとも何れか一方を検出する流量・流速検出部と、
前記流量・流速検出部で検出された流量と流速とのうち少なくとも何れか一方に基づいて、前記脈動制御部を制御し、前記流体の脈動の周期、振幅、及び波形のうち少なくとも何れか一つを変化させる制御部と、を更に備える請求項1に記載の空調システム。 - 前記制御部は、前記温度検出部で検出された温度が上がると、前記流体の速度を変化させ該流体の脈動の周期を長くする、請求項2に記載の空調システム。
- 前記制御部は、前記流量・流速検出部で検出された流量と流速の少なくとも何れか一方が上がると、前記流体の速度を変化させ該流体の脈動の周期を短くする、請求項3に記載の空調システム。
- 前記熱媒としての流体を蓄え、一部が開放されて外気と接触する蓄熱部を更に備える、請求項1から5の何れか1項に記載の空調システム。
- 前記流体の速度を減速する際、前記流体からエネルギーを回収するエネルギー回収部を更に備える、請求項1から6の何れか1項に記載の空調システム。
- 前記エネルギー回収部で回収されたエネルギーを蓄える蓄電部を更に備える請求項7に記載の空調システム。
- 前記管路内を流れる流体の圧力を検出する圧力検出部を更に備える、請求項1から8の何れか1項に記載の空調システム。
- 前記圧力検出部は、前記管路の下部に設けられている、請求項9に記載の空調システム。
- 前記圧力検出部は、前記管路の下部に設けられ、かつ前記管路の側方から前記流体を取り込み、前記管路内を流れる流体の圧力を検出する、請求項9に記載の空調システム。
- 前記制御部は、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて脈動状態を判別する、請求項9から11の何れか1項に記載の空調システム。
- 熱交換器によって熱交換する熱交換工程と、
前記熱交換工程に用いる熱媒としての流体を管路を介して圧送する圧送工程と、
前記管路内を流れる流体の速度を変化させて該流体に脈動を発生させる脈動制御工程と
、を備える空調方法。 - 前記管路内を流れる流体の温度を検出する温度検出工程と、
前記温度検出工程で検出された温度に基づいて、前記流体に脈動を発生させる脈動制御部を制御し、前記流体の脈動の周期、振幅、及び波形のうち少なくとも何れか一つを変化させる制御工程と、を更に備える請求項13に記載の空調方法。 - 前記管路内を流れる流体の流量と流速とのうち少なくとも何れか一方を検出する流量・流速検出工程と、
前記流量・流速検出工程で検出された流量と流速とのうち少なくとも何れか一方に基づいて、前記流体に脈動を発生させる脈動制御部を制御し、前記流体の脈動の周期、振幅、及び波形のうち少なくとも何れか一つを変化させる制御工程と、を更に備える請求項13に記載の空調方法。 - 前記制御工程では、前記温度検出工程で検出された温度が上がると、前記流体の速度を変化させ該流体の脈動の周期を長くする、請求項14に記載の空調方法。
- 前記制御工程では、前記流量・流速検出工程で検出された流量と流速とのうち少なくとも何れか一方が上がると、前記流体の速度を変化させ該流体の脈動の周期を短くする、請求項15に記載の空調方法。
- 一部が開放されて外気と接触する蓄熱部によって前記熱媒としての流体を蓄える蓄熱工程を更に備える、請求項13から17の何れか1項に記載の空調方法。
- 前記流体の速度を減速する際、前記流体からエネルギーを回収するエネルギー回収工程を更に備える、請求項13から18の何れか1項に記載の空調方法。
- 前記エネルギー回収工程で回収されたエネルギーを蓄える蓄電工程を更に備える、請求項19に記載の空調方法。
- 前記管路内を流れる流体の圧力を検出する圧力検出工程を更に備える、請求項13から20の何れか1項に記載の空調方法。
- 前記圧力検出工程では、前記管路の下部に設けられた圧力検出部で圧力を検出する、請求項21に記載の空調方法。
- 前記圧力検出工程では、前記管路の側方から前記流体を取り込み、前記管路の下部に設けられた圧力検出部によって前記管路内を流れる流体の圧力を検出する、請求項21に記載の空調方法。
- 前記圧力検出工程で検出した圧力に基づいて脈動状態を判別する脈動判別工程を更に備える、請求項21から23の何れか1項に記載の空調方法。
- 管路を介して熱交換部と接続され、該熱交換部に対して熱媒としての流体を圧送する圧送部から圧送され前記管路内を流れる流体の速度を変化させて該流体に脈動を発生させる脈動制御部を備える空調システムの流体移送装置。
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- 2011-03-28 JP JP2011071141A patent/JP2012202681A/ja active Pending
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