JP2022181304A - Air-conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、複数の熱源機器を有する空気調和システムに関するものである。 The present disclosure relates to an air conditioning system having multiple heat source devices.
従来、熱媒体を冷却または加熱する複数の熱源機器と、熱媒体により空調を行う負荷機器と、を備える空気調和システムについて知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の空気調和システムは、熱源機器および負荷機器の他、熱媒体を負荷側へ圧送するポンプと、ポンプの回転周波数を可変制御する周波数制御器と、ポンプを制御する制御装置とを備える。特許文献1に記載の空気調和システムでは、複数の熱源機器から流出した熱媒体は、送りヘッダを介して合流し、負荷機器が配置されている負荷側へ流入する。そして、負荷機器から流出した熱媒体は、戻りヘッダを介して分流されて各熱源機器の側に流入する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an air conditioning system including a plurality of heat source devices that cool or heat a heat medium and a load device that performs air conditioning using the heat medium is known (see
特許文献1に記載の制御装置は、負荷側における合流後の熱媒体の流量に応じて、負荷側差圧の目標値を決定する。なお、負荷側における熱媒体の流量と、負荷側差圧の目標値との関係式は、空気調和システムにおいて予め得られており、制御装置は、負荷側における熱媒体の流量を当該関係式に代入することによって、負荷側差圧の目標値を算出する。ここで、負荷側差圧とは、送りヘッダにおける熱媒体の圧力と、戻りヘッダにおける熱媒体の圧力との間の差圧であり、熱源側から負荷側への熱媒体の圧力と、負荷側から熱源側への熱媒体の圧力との間の差圧である。
The control device described in
特許文献1に記載の制御装置は、熱源機器の運転可能流量と、負荷側を循環する熱媒体の流量とに基づいて、ポンプの運転流量の目標値を決定する。ここで、上記空気調和システムは、負荷側差圧とポンプの運転流量とをパラメータとする、ポンプの運転周波数の算出式を予め取得している。制御装置は、負荷側差圧の目標値と、ポンプの運転流量の目標値とを当該算出式に代入し、ポンプの運転周波数の目標値を算出する。そして、制御装置は、算出したポンプの運転周波数の目標値を周波数制御器に出力し、ポンプの運転周波数を制御する。
The control device described in
上記特許文献1における空気調和システムでは、負荷側における熱媒体の流量に基づいて、ポンプの運転周波数の制御が行われている。ここで、負荷側において運転状況が変化した場合には、熱媒体が循環する熱媒体回路における熱媒体の圧力分布が変化し得る。当該圧力分布の変化によって、熱源機器から流出する熱媒体の流量が変化し得る。一方、負荷側における運転状況の急激な変化に対し、負荷側における熱媒体の流量は迅速に変化するとは限らない。そのため、ポンプの運転周波数の変化が、熱媒体の圧力分布の変化に伴って生じる、熱源機器から流出する熱媒体の流量の変化に対して遅れる可能性がある。結果として、熱源機器の出口における熱媒体の流量が不安定になり得る。従って、熱源機器の出口における熱媒体の温度が不安定になる虞がある。
In the air conditioning system disclosed in
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、熱源機器から流出する熱媒体の温度の安定化を図る空気調和システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide an air conditioning system that stabilizes the temperature of a heat medium flowing out from a heat source device.
本開示に係る空気調和システムは、熱媒体を熱媒体回路に循環させ、前記熱媒体と対象空間の空気とを熱交換させることにより、前記対象空間の空調を行う空気調和システムであって、前記対象空間の空気を、前記熱媒体と熱交換させる負荷機器と、前記負荷機器に対して並列に接続され、前記熱媒体回路を介して前記負荷機器に、冷却または加熱した前記熱媒体を供給する複数の熱源機器と、前記負荷機器に流入する前記熱媒体の圧力と前記負荷機器から流出する前記熱媒体の圧力との間の差圧である負荷側差圧を示す差圧情報を取得する差圧計と、前記複数の熱源機器を制御する統合制御装置と、を有し、前記複数の熱源機器の各々は、前記複数の熱源機器の各々から流出する前記熱媒体の流量を示す流量情報を取得する流量取得装置を、内部または外部に設け、前記熱媒体を冷媒と熱交換させる熱媒体熱交換器と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記熱媒体の流量を調節して、前記熱媒体を前記熱媒体回路において循環させるポンプと、を備え、前記統合制御装置は、前記流量取得装置から前記流量情報を受信する統合通信部と、前記複数の熱源機器のうち運転する熱源機器から流出する前記熱媒体の目標流量を、前記差圧計が取得した差圧情報に基づいて、予め定められた条件を満たすように決定する目標流量決定部と、前記運転する熱源機器から流出する前記熱媒体の流量が前記目標流量と等しくなるよう、前記流量情報に基づいて、前記ポンプの運転周波数であるポンプ周波数を算出するポンプ周波数算出部と、算出された前記ポンプ周波数で前記ポンプを動作させるよう指示する熱源指示情報を、前記運転する熱源機器に送信するよう前記統合通信部を制御する熱源指示部と、を備えるものである。 An air conditioning system according to the present disclosure is an air conditioning system that air-conditions a target space by circulating a heat medium in a heat medium circuit and exchanging heat between the heat medium and air in the target space, wherein A load device that exchanges heat with the heat medium in the air in the target space, and is connected in parallel to the load device and supplies the cooled or heated heat medium to the load device through the heat medium circuit. Differential pressure information indicating a load-side differential pressure between a plurality of heat source devices and a pressure of the heat medium flowing into the load device and a pressure of the heat medium flowing out of the load device. A pressure gauge and an integrated control device that controls the plurality of heat source devices, and each of the plurality of heat source devices acquires flow rate information indicating the flow rate of the heat medium flowing out from each of the plurality of heat source devices. a heat medium heat exchanger for exchanging heat between the heat medium and the refrigerant; a compressor for compressing the refrigerant; in the heat medium circuit, the integrated control device includes an integrated communication unit that receives the flow rate information from the flow rate acquisition device; A target flow rate determining unit that determines a target flow rate of the heat medium so as to satisfy a predetermined condition based on the differential pressure information acquired by the differential pressure gauge; A pump frequency calculation unit that calculates a pump frequency, which is an operating frequency of the pump, based on the flow rate information so that the flow rate becomes equal to the target flow rate, and an instruction to operate the pump at the calculated pump frequency. a heat source instruction unit configured to control the integrated communication unit to transmit heat source instruction information to the heat source device to be operated.
本開示に係る空気調和システムによれば、各熱源機器から流出する熱媒体の流量を調節するポンプの運転周波数は、各熱源機器から流出する熱媒体の流量に基づいて決定される。このため、空気調和システムは、各熱源機器から流出する熱媒体の流量の変化のスピードに応じて、ポンプの運転周波数を変化させることができる。従って、空気調和システムは、熱源機器から流出する熱媒体の流量の安定化を図ることができる。よって、空気調和システムは、熱源機器からの熱媒体の温度の安定化を図ることができる。 According to the air conditioning system of the present disclosure, the operating frequency of the pump that adjusts the flow rate of heat medium flowing out from each heat source device is determined based on the flow rate of heat medium flowing out from each heat source device. Therefore, the air conditioning system can change the operating frequency of the pump according to the speed of change in the flow rate of the heat medium flowing out from each heat source device. Therefore, the air conditioning system can stabilize the flow rate of the heat medium flowing out from the heat source equipment. Therefore, the air conditioning system can stabilize the temperature of the heat medium from the heat source equipment.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る空気調和システムの構成例を示す模式図である。図1に示すように、空気調和システム100は、複数の熱源機器1と、1以上の負荷機器2と、統合制御装置3とを有する。実施の形態1における熱源機器1は、例えば、水またはブラインなどの熱媒体を冷却する。負荷機器2は、熱源機器1によって冷却された熱媒体によって対象空間を冷却する。統合制御装置3は、複数の熱源機器1および1以上の負荷機器2を制御する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an air conditioning system according to
複数の熱源機器1と1以上の負荷機器2とは、熱媒体を流通させる熱媒体配管4によって接続され、熱媒体が循環する熱媒体回路5を形成している。複数の熱源機器1は、熱媒体配管4を介して、負荷機器2に対して並列に接続されている。また、空気調和システム100が複数の負荷機器2を有する場合には、複数の負荷機器2は、熱媒体配管4を介して、熱源機器1に対して並列に接続されている。以下では、熱媒体回路5における複数の熱源機器1の側を、熱源側と記載する場合もある。また、熱媒体回路5における1以上の負荷機器2の側を、負荷側と記載する場合もある。
A plurality of
熱媒体回路5には、熱源機器1に対して負荷機器2と並列接続されたバイパス回路50が設けられている。バイパス回路50は、往管40と還り管41とに接続されている。なお、往管40とは、熱源機器1から負荷機器2に熱媒体を流通させる熱媒体配管4を指し、還り管41とは、負荷機器2から熱源機器1に熱媒体を流通させる熱媒体配管4を指す。バイパス回路50には、差圧計6が設けられている。
The
差圧計6は、熱源側から負荷側へ流入する熱媒体の圧力と、負荷側から熱源側へ流出する熱媒体の圧力との間の差圧を示す差圧情報を取得する。以下、熱源側から負荷側へ流入する熱媒体の圧力と、負荷側から熱源側へ流出する熱媒体の圧力との間の差圧を負荷側差圧と記載する場合もある。実施の形態1における差圧計6は、負荷側差圧を計測する。
The
往管40には、供給温度センサ7が設けられている。供給温度センサ7は、熱源側から負荷側に供給される熱媒体の温度を測定する。以下では、熱源側から負荷側に供給される熱媒体の温度を、供給温度と記載する場合もある。
A
還り管41には、負荷側から熱源側に流出する熱媒体の流量を測定する流量計が設けられていてもよい。
The
差圧計6および供給温度センサ7は、それぞれ、有線通信または無線通信によって統合制御装置3と通信する。差圧計6は、計測した負荷側差圧を示す差圧情報を統合制御装置3に周期的に送信する。差圧計6は、内部にクロックを有してもよく、当該クロックが示す時間に従って周期的に、差圧情報を統合制御装置3に送信してもよい。あるいは、差圧計6は、統合制御装置3から、周期的に負荷側差圧を要求する要求信号を受信し、当該要求信号に従って差圧情報を送信してもよい。
The
供給温度センサ7は、測定した供給温度を統合制御装置3に周期的に送信する。供給温度センサ7は、内部にクロックを有してもよく、当該クロックが示す時間に従って周期的に、供給温度を統合制御装置3に送信してもよい。あるいは、供給温度センサ7は、統合制御装置3から、周期的に供給温度を要求する要求信号を受信し、当該要求信号に従って供給温度を送信してもよい。供給温度センサ7は、供給温度の測定または計測等を行って、供給温度を統合制御装置3に通知する供給温度取得装置の一例である。
The
実施の形態1における差圧計6は、周期時間毎に差圧情報を統合制御装置3に送信し、実施の形態1における供給温度センサ7は、周期時間毎に供給温度を統合制御装置3に送信するものとする。周期時間は、予め定められており、例えば1[秒]である。なお、周期時間は、差圧の変化を遅滞なく検出するため、1[秒]以内の時間であることが望ましいが、1[秒]よりも長く、1[分]以下の時間であってもよい。
The
次に、熱源機器1について説明する。熱源機器1は、破線によって示される筐体の内部に、圧縮機10、熱源側送風機11、熱源側熱交換器12、膨張弁13、熱媒体熱交換器14、ポンプ15、および熱源制御装置16を備える。圧縮機10、熱源側熱交換器12、膨張弁13、および熱媒体熱交換器14は、順次、冷媒配管17によって接続されており、冷媒が循環する冷媒回路18が形成されている。熱媒体熱交換器14とポンプ15とは、熱媒体配管4によって接続されている。
Next, the
圧縮機10は、冷媒配管17から冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を冷媒配管17に吐出する。圧縮機10は、インバータによって容量が制御可能なインバータ圧縮機である。熱源側送風機11は、ファンモータなどの熱源側駆動源110と、プロペラファン、ターボファン、またはシロッコファンなどの熱源側ファン111とを含み、対象空間以外の空間における空気を、熱源側熱交換器12に導く。熱源側熱交換器12は、熱源側送風機11によって供給された空気と冷媒とを熱交換させる。熱源側送風機11は、熱源側熱交換器12における熱交換後の空気を、対象空間以外の空間に送り出す。
The
膨張弁13は、熱源側熱交換器12の側から流入した冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁13は、例えば、冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁である。熱媒体熱交換器14は、例えばプレート式熱交換器などであり、冷媒と熱媒体とを熱交換させる。熱媒体熱交換器14において熱媒体は、冷媒との熱交換によって冷却される。
The
ポンプ15は、熱媒体を熱媒体回路5において循環させる。ポンプ15は、インバータによる運転周波数の変化により、熱媒体の流量を調節する。
A
熱源制御装置16は、例えばマイクロコンピュータなどを含み、圧縮機10、熱源側送風機11、膨張弁13、およびポンプ15を制御する。熱源制御装置16は、圧縮機10、熱源側送風機11、膨張弁13、およびポンプ15と、不図示の信号線によって接続されている。熱源制御装置16は、当該信号線を介して、圧縮機10、熱源側送風機11、膨張弁13、およびポンプ15のうちのいずれかの装置を制御するための制御信号を、当該いずれかの装置に出力する。なお、熱源制御装置16は、無線通信によって、圧縮機10、熱源側送風機11、膨張弁13、およびポンプ15に、制御信号の送信を行ってもよい。
The heat
熱源制御装置16は、有線通信または無線通信によって、統合制御装置3と通信する。熱源制御装置16は、有線通信または無線通信によって、負荷機器2と通信する。ただし、熱源制御装置16は、負荷機器2との直接的な通信に代えて、統合制御装置3を介して負荷機器2と通信を行ってもよい。以下、図2を参照して、熱源制御装置16について説明する。
The heat
図2は、実施の形態1における熱源制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。熱源制御装置16は、熱源通信部160、冷凍サイクル制御部161、およびポンプ制御部162を有する。熱源通信部160は、有線通信または無線通信によって、統合制御装置3と通信する。冷凍サイクル制御部161およびポンプ制御部162は、熱源通信部160を介して、統合制御装置3から熱源機器1への指示を示す熱源指示情報を受信する。熱源指示情報には、圧縮機10の運転周波数と、熱源側送風機11の運転周波数と、膨張弁13の開度と、ポンプ15の運転周波数のうちの少なくともいずれかが含まれている。
2 is a functional block diagram showing a configuration example of the heat source control device according to
冷凍サイクル制御部161は、圧縮機10の運転周波数と、熱源側送風機11の運転周波数と、膨張弁13の開度のうちの少なくともいずれかを含む熱源指示情報を受信した場合には、当該熱源指示情報に基づいて、圧縮機10、熱源側送風機11、および膨張弁13のうちの少なくともいずれかを制御する。熱源指示情報に圧縮機10の運転周波数が含まれる場合には、冷凍サイクル制御部161は当該運転周波数で圧縮機10を動作させる。熱源指示情報に熱源側送風機11の運転周波数が含まれる場合には、冷凍サイクル制御部161は当該運転周波数で熱源側送風機11を動作させる。熱源指示情報に膨張弁13の開度が含まれる場合には、冷凍サイクル制御部161は膨張弁13を当該開度へ制御する。
When the refrigeration
ポンプ制御部162は、ポンプ15の運転周波数を含む熱源指示情報を受信した場合には、当該熱源指示情報に基づいてポンプ15を制御する。ポンプ制御部162は、熱源指示情報が示すポンプ15の運転周波数でポンプ15を動作させる。
When the heat source instruction information including the operating frequency of the
図1の参照に戻る。実施の形態1における熱源機器1には、熱源機器1から流出する熱媒体の流量を示す情報を取得する流量取得装置19が設けられている。以下では、熱源機器1から流出する熱媒体の流量を示す情報を、流量情報と記載する場合もある。流量取得装置19は、例えば、熱媒体の流量を測定する流量センサである。なお、図1では、流量取得装置19が熱源機器1の筐体の内部に配置された場合が例示されるが、流量取得装置19は当該筐体の外部に設けられてもよい。流量取得装置19が流量センサである場合には、流量取得装置19は、例えば、熱媒体熱交換器14の出口側、ポンプ15の下流側、および、熱源機器1の出口側のうちのいずれかの熱媒体配管4に設けられる。なお、流量取得装置19は、例えば、熱媒体熱交換器14の入口側、ポンプ15の上流側、および、熱源機器1の入口側のうちのいずれかの熱媒体配管4に設けられてもよい。
Returning to reference to FIG. The
流量取得装置19は、流量センサに代えて、ポンプ15の上流側と下流側との各々における熱媒体の圧力の差を計測する圧力センサと、当該圧力センサが計測した圧力の差に基づいて熱媒体の流量を算出する演算装置との組み合わせであってもよい。なお、圧力センサは、ポンプ15の上流側と下流側の各々における熱媒体の圧力の差を計測するものの他、熱源機器1の入口側と出口側の各々における熱媒体の圧力の差を計測するものでもよい。図1に示すように、ポンプ15が熱媒体熱交換器14の上流側に配置されている場合には、圧力センサは、ポンプ15の上流側と熱媒体熱交換器14の出口側の各々における熱媒体の圧力の差を計測するものでもよい。あるいは、ポンプ15が熱媒体熱交換器14の下流側に配置されている場合には、圧力センサは、ポンプ15の下流側と熱媒体熱交換器14の入口側の各々における熱媒体の圧力の差を計測するものでもよい。
Instead of the flow rate sensor, the flow
流量取得装置19は、有線または無線によって統合制御装置3と通信する。なお、流量取得装置19は、熱源制御装置16を介して統合制御装置3と通信してもよい。流量取得装置19は、熱源機器1から流出する熱媒体の流量を示す流量情報を、周期的に統合制御装置3に送信する。流量取得装置19は、内部にクロックを有してもよく、当該クロックが示す時間に従って周期的に流量情報を統合制御装置3に送信してもよい。あるいは、流量取得装置19は、統合制御装置3から周期的に流量情報を要求する要求信号を受信し、当該要求信号に従って流量情報を送信してもよい。実施の形態1における流量取得装置19は、周期時間毎に流量情報を統合制御装置3に送信する。
The
次に、負荷機器2の構成について説明する。負荷機器2は、破線によって示される筐体の内部に、負荷側送風機20、負荷側熱交換器21、二方弁22、および負荷制御装置23を備える。負荷側送風機20は、ファンモータなどの負荷側駆動源200と、プロペラファン、ターボファン、またはシロッコファンなどの負荷側ファン201とを含み、対象空間における空気を、負荷側熱交換器21に導く。負荷側熱交換器21は、負荷側送風機20によって供給された空気と、熱媒体とを熱交換させる。負荷側送風機20は、負荷側熱交換器21における熱交換後の空気を対象空間に送り出す。
Next, the configuration of the
二方弁22は、負荷側熱交換器21を流れる熱媒体の流量を調節する。二方弁22は、熱媒体の流量を調節することによって、対象空間への冷熱供給能力を調節する。負荷制御装置23は、例えばマイクロコンピュータなどを含み、負荷側送風機20および二方弁22を制御する。負荷制御装置23は、負荷側送風機20および二方弁22と、不図示の信号線によって接続されている。負荷制御装置23は、当該信号線を介して、負荷側送風機20および二方弁22のうちのいずれかの装置を制御するための制御信号を、当該いずれかの装置に出力する。なお、負荷制御装置23は、無線通信によって、負荷側送風機20および二方弁22に、制御信号の送信を行ってもよい。
The two-
負荷制御装置23は、有線通信または無線通信によって、統合制御装置3および熱源制御装置16と通信する。なお、負荷制御装置23は、熱源制御装置16との直接的な通信に代え、統合制御装置3を介して熱源制御装置16と通信を行ってもよい。
The
負荷制御装置23は、統合制御装置3から、負荷機器2への指示を示す負荷指示情報を受信する。負荷指示情報には、負荷側送風機20の運転周波数と、二方弁22の開度のうちの少なくともいずれかが含まれている。負荷制御装置23は、統合制御装置3から負荷指示情報を受信すると、当該負荷指示情報に基づいて、負荷側送風機20および二方弁22のうちの少なくともいずれかを制御する。負荷側指示情報に負荷側送風機20の運転周波数が含まれる場合には、負荷制御装置23は当該運転周波数で負荷側送風機20を動作させる。また、負荷側指示情報に二方弁22の開度が含まれる場合には、負荷制御装置23は二方弁22を当該開度へ制御する。
The
負荷機器2には、還気温度センサ24および給気温度センサ25が設けられている。還気温度センサ24は、対象空間から負荷機器2に導かれる空気の温度を測定する。以下では、対象空間から負荷機器2に導かれる空気の温度を、還気温度と記載する場合もある。給気温度センサ25は、負荷機器2から対象空間に送り出される空気の温度を測定する。以下では、負荷機器2から対象空間に送り出される空気の温度を、給気温度と記載する場合もある。
The
還気温度センサ24および給気温度センサ25は、有線通信または無線通信によって統合制御装置3と通信する。なお、還気温度センサ24および給気温度センサ25は、負荷制御装置23を介して統合制御装置3と通信してもよい。還気温度センサ24は、測定した還気温度を統合制御装置3に周期的に送信する。還気温度センサ24は、内部にクロックを有してもよく、当該クロックが示す時間に従って周期的に、還気温度を統合制御装置3に送信してもよい。あるいは、還気温度センサ24は、統合制御装置3から周期的に還気温度を要求する要求信号を受信し、当該要求信号に従って還気温度を送信してもよい。実施の形態1における還気温度センサ24は、周期時間毎に還気温度を統合制御装置3に送信する。還気温度センサ24は、還気温度の測定または計測等を行って、還気温度を統合制御装置3に通知する還気温度取得装置の一例である。
The return air temperature sensor 24 and the supply
給気温度センサ25は、測定した給気温度を統合制御装置3に周期的に送信する。給気温度センサ25は、内部にクロックを有してもよく、当該クロックが示す時間に従って周期的に、給気温度を統合制御装置3に送信してもよい。あるいは、給気温度センサ25は、統合制御装置3から周期的に給気温度を要求する要求信号を受信し、当該要求信号に従って給気温度を送信してもよい。実施の形態1における給気温度センサ25は、周期時間毎に給気温度を統合制御装置3に送信する。給気温度センサ25は、給気温度の測定または計測等を行って、給気温度を統合制御装置3に通知する給気温度取得装置の一例である。
The supply
次に、図3を参照して統合制御装置3の構成について説明する。図3は、実施の形態1における統合制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。統合制御装置3は、統合通信部30、負荷指示部31、圧縮機周波数算出部32、台数決定部33、目標流量決定部34、ポンプ周波数算出部35、および熱源指示部36を備える。
Next, the configuration of the
統合通信部30は、差圧計6、供給温度センサ7、熱源制御装置16、流量取得装置19、負荷制御装置23、還気温度センサ24、および給気温度センサ25と通信する。なお、統合制御装置3は差圧計6と一体であってもよく、この場合には、差圧計6は、統合通信部30を介することなく、統合制御装置3における例えば目標流量決定部34などの構成要素と通信してもよい。統合制御装置3は、複数の熱源機器1のうちの1つの熱源機器1における熱源制御装置16と一体であってもよく、この場合には、当該熱源制御装置16は、統合通信部30を介することなく、統合制御装置3における例えば熱源指示部36などの構成要素と通信してもよい。統合制御装置3は、1以上の負荷機器2のうちの1つの負荷機器2における負荷制御装置23と一体であってもよく、この場合には、当該負荷制御装置23は、統合通信部30を介することなく、統合制御装置3における例えば負荷指示部31などの構成要素と通信してもよい。
負荷指示部31は、統合通信部30を介して還気温度と給気温度とを取得する。負荷指示部31は、取得した還気温度と設定温度との間の差分に基づいて、負荷側送風機20の運転周波数を決定する。負荷指示部31は、取得した給気温度に基づいて、負荷機器2から対象空間に供給される空気の温度を設定温度に近づけるための、二方弁22の開度を決定する。なお、負荷指示部31は、給気温度と設定温度との差分に基づいて負荷側送風機20の運転周波数を決定してもよいし、還気温度に基づいて二方弁22の開度を決定してもよい。負荷指示部31は、決定した負荷側送風機20の運転周波数を示す負荷指示情報を、負荷制御装置23に送信するよう統合通信部30を制御する。負荷指示部31は、決定した二方弁22の開度を示す負荷指示情報を、負荷制御装置23に送信するよう統合通信部30を制御する。
The
圧縮機周波数算出部32は、統合通信部30を介して給気温度と還気温度とを取得する。圧縮機周波数算出部32は、給気温度と還気温度との間の差分を算出する。以下では、給気温度と還気温度との間の差分を、気温差と記載する場合もある。圧縮機周波数算出部32は、算出した気温差に基づいて負荷側に必要な熱量を算出し、算出した熱量に基づいて、負荷側に供給する熱媒体の温度の目標値を算出する。なお、以下では、負荷側に供給する熱媒体の温度の目標値を目標温度と記載する場合もある。
The compressor
圧縮機周波数算出部32は、統合通信部30を介して供給温度センサ7から取得した供給温度に基づいて、熱源側から負荷側に供給される熱媒体の温度を目標温度に近づけるための、圧縮機10の運転周波数を算出する。以下では、圧縮機周波数算出部32が算出する、熱源側に必要な圧縮機10の運転周波数を、必要圧縮機周波数と記載する場合もある。
Based on the supply temperature acquired from the
ここで、圧縮機周波数算出部32が算出する必要圧縮機周波数は、1台の圧縮機10の運転周波数の可変範囲を超える場合がある。台数決定部33は、圧縮機周波数算出部32が算出した必要圧縮機周波数に基づき、運転させる圧縮機10の台数を決定する。以下、詳細に説明する。
Here, the required compressor frequency calculated by the
台数決定部33は、圧縮機周波数算出部32が算出した必要圧縮機周波数で熱源側が動作するために最低限必要な圧縮機10の台数を算出する。なお、熱源機器1には1台の圧縮機10が含まれるため、最低限必要な圧縮機10の台数の算出は、最低限必要な熱源機器1の台数の算出に相当する。
The
台数決定部33は、最低限必要な熱源機器1の台数の算出後、空気調和システム100の成績係数(COP:Coefficient Of Performance)に基づいて、運転させる熱源機器1の台数を決定する。ここで、空気調和システム100の成績係数は、運転する熱源機器1の台数によって変化する。実施の形態1における台数決定部33は、空気調和システム100の成績係数が最大となる熱源機器1の台数を決定する。以下では、単に成績係数と記載する場合には、特に断りが無い限り、空気調和システム100の成績係数を指すものとする。
After calculating the minimum required number of
図4は、運転する熱源機器の台数および能力比率と、成績係数との関係について例示するグラフである。図4に示すグラフにおいて、横軸は熱源機器1の能力比率を示し、縦軸は熱源機器1の成績係数を示す。図4には、最大で5台の圧縮機10が運転する場合について示されている。図4に示す1台~5台は、運転する熱源機器1の台数を示す。図4における横軸の能力比率は、運転する圧縮機10の運転周波数の合計に対応する。以下では、運転する圧縮機10の運転周波数の合計を、合計圧縮機周波数と記載する場合もある。
FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the number of heat source devices in operation, the capacity ratio, and the coefficient of performance. In the graph shown in FIG. 4 , the horizontal axis indicates the capacity ratio of the
合計圧縮機周波数と成績係数との関係は、図4に示すように、運転する圧縮機10の台数毎に、上に凸型の放物線によって表される。或る台数の圧縮機10が運転する場合における当該放物線の頂点は、当該或る台数の圧縮機10が運転する場合における最大の成績係数に対応し、当該頂点における合計圧縮機周波数において当該或る台数の圧縮機10は最高の効率で運転できる。
The relationship between the total compressor frequency and the coefficient of performance is represented by an upwardly convex parabola for each number of
台数決定部33は、圧縮機周波数算出部32が算出した必要圧縮機周波数によって熱源側が動作するために必要な圧縮機10の台数として、1以上の台数を算出した場合において、当該1以上の台数の中から、成績係数が最大となる台数を決定する。なお、台数決定部33は、必要圧縮機周波数を合計圧縮機周波数として、成績係数が最大となる台数を決定する。
When the
図4を参照して具体的に説明する。圧縮機周波数算出部32が算出した必要圧縮機周波数に対応する能力比率が20[%]である場合において、図4では、2台の圧縮機10が運転すれば、1台の圧縮機10または3台以上の圧縮機10が運転する場合に比べ、成績係数が大きくなる。この場合において台数決定部33は、運転する熱源機器1を2台と決定する。
A specific description will be given with reference to FIG. When the capacity ratio corresponding to the required compressor frequency calculated by the
目標流量決定部34は、統合通信部30を介して取得した差圧情報に基づいて、1台の熱源機器1から流出する熱媒体の目標流量を算出する。ここでは、目標流量決定部34は、台数決定部33が決定した台数の熱源機器1から流出する熱媒体の総流量の目標値を算出し、算出した総流量の目標値を当該台数で除することによって、1台の熱源機器1から流出する熱媒体の目標流量を算出する。以下、単に目標流量と記載する場合には、1台の熱源機器1から流出する熱媒体の目標の流量を指すものとする。また、目標総流量と記載する場合には、台数決定部33が決定した台数の熱源機器1から流出する熱媒体の目標の総流量を指すものとする。以下では、目標流量の値を流量目標値と記載し、目標総流量の値を総流量目標値と記載する場合もある。
The target flow
目標流量決定部34には、負荷側差圧の目標値が予め記憶されている。なお、負荷側差圧の目標値は、空気調和システム100がユーザの所望する適切な運転を安定して行うために、負荷側における要求事項として予め設定されたものである。負荷側差圧の目標値は、空調負荷などによって定まるものでもよい。以下では、負荷側差圧の目標値を、差圧目標値と記載する場合もある。また、差圧目標値の負荷側差圧を目標差圧と記載する場合もある。また、以下では、負荷側差圧の現在値を、差圧現在値と記載する場合もある。更に、差圧現在値と差圧目標値との間の差分を、差圧変動値と記載する場合もある。なお、差圧情報は差圧現在値に相当する。
A target value of the load-side differential pressure is stored in advance in the target flow
目標流量決定部34は、差圧現在値または差圧変動値と、総流量目標値との間の関係を示す関係情報を記憶する。関係情報は、差圧変動値または差圧現在値と、総流量目標値との間の関係を示す例えば関係式である。関係情報が差圧現在値と総流量目標値との関係を示す関係式である場合には、予め定められた時間以内に差圧現在値が差圧目標値に移行するよう、当該関係式において係数が定められているものとする。この場合において目標流量決定部34は、差圧現在値と総流量目標値との関係を示す当該関係式に、統合通信部30を介して取得した差圧現在値を代入して総流量目標値を算出する。
The target flow
一方、関係情報が差圧変動値と総流量目標値との関係を示す関係式である場合には、予め定められた時間以内に差圧変動値が0になるよう、当該関係式において係数が定められているものとする。この場合において目標流量決定部34は、統合通信部30を介して取得した差圧現在値と、予め記憶する差圧目標値と、の差分である差圧変動値を算出する。そして、目標流量決定部34は、差圧変動値と総流量目標値との関係を示す当該関係式に、算出した差圧変動値を代入して総流量目標値を算出する。
On the other hand, when the relational information is a relational expression indicating the relationship between the differential pressure fluctuation value and the total flow rate target value, the coefficient in the relational expression is set so that the differential pressure fluctuation value becomes 0 within a predetermined time. shall be stipulated. In this case, the target flow
目標流量決定部34は、算出した総流量目標値を、台数決定部33が決定した台数で除することによって、1台の熱源機器1から流出する熱媒体の目標流量を算出する。
The target flow
ここで、目標流量決定部34は、統合通信部30を介して周期的に差圧情報を取得する。そして、目標流量決定部34は、差圧情報を取得する度に目標流量を算出する。目標流量決定部34は、今回算出した目標流量と、前回算出した目標流量との間の差分、および、周期時間から、目標流量の時間的な変化率を算出する。以下では、特に断りが無い限り、時間的な変化率を単に変化率と記載する。目標流量決定部34は、目標流量の変化率が予め定められた条件を満たすよう目標流量を決定する。当該条件とは、目標流量の変化率が、圧縮機10の運転周波数の変化率以下であるという条件である。以下、詳細に説明する。なお、以下では、1台の圧縮機10の運転周波数を、圧縮機周波数と記載する場合もある。
Here, the target flow
熱源機器1の冷凍能力の変化率は、圧縮機周波数の変化率に対応する。ここで、圧縮機周波数の変化率には限界がある。例えば、熱源機器1の熱容量に起因し、または、他のアクチュエータとの連携制御に起因して、圧縮機周波数の変化率は制限される。圧縮機周波数の変化率を、例えば、15[秒]で最大10[%]とすると、熱源機器1の冷凍能力の変化率は、15[秒]で最大10[%]となる。
The change rate of the refrigerating capacity of the
ここで、熱源機器1の冷凍能力は、熱源機器1からの熱媒体の流量と、熱源機器1の出入口における熱媒体の温度差と、の積によって定まる。なお、熱源機器1の出入口における熱媒体の温度差とは、熱源機器1の出口における熱媒体の温度と、熱源機器1の入口における熱媒体の温度との間の差である。上述のように、熱源機器1の冷凍能力の変化率が、15[秒]で最大10[%]である場合において、熱源機器1からの熱媒体の流量が、15[秒]で10[%]より大きい比率で変化すると、熱源機器1の冷凍能力では対応できなくなる。そのため、熱源機器1の出口から流出する熱媒体の温度が不安定となる。従って、実施の形態1における目標流量決定部34は、目標流量の変化率が、圧縮機周波数の変化率以下であるとの条件に従って、目標流量を決定する。
Here, the refrigerating capacity of the
ここで、圧縮機周波数算出部32は、統合通信部30を介して、供給温度、給気温度、および還気温度を周期的に受信している。圧縮機周波数算出部32は、供給温度、給気温度、および還気温度を受信する度に、必要圧縮機周波数を算出する。そして、台数決定部33は、圧縮機周波数算出部32が必要圧縮機周波数を算出する度に、運転する圧縮機10の台数を決定する。目標流量決定部34は、圧縮機周波数算出部32が算出した必要圧縮機周波数と、台数決定部33が決定した台数と、を台数決定部33から取得する。なお、目標流量決定部34は、台数決定部33に代えて、圧縮機周波数算出部32から必要圧縮機周波数を取得してもよい。目標流量決定部34は、今回取得した必要圧縮機周波数と、今回取得した台数とを用いて、今回の圧縮機周波数を算出する。また、目標流量決定部34は、前回取得した必要圧縮機周波数と、前回取得した台数とを用いて、前回の圧縮機周波数を算出する。目標流量決定部34は、今回と前回の各々における圧縮機周波数と、周期時間とを用いて、圧縮機周波数の変化率を算出する。目標流量決定部34は、周期時間毎に、圧縮機周波数の変化率を算出する。
Here, the compressor
上述のように、目標流量決定部34は、周期的に目標流量を算出する。目標流量決定部34は、今回算出した目標流量と、前回算出した目標流量と、周期時間とを用いて、目標流量の変化率を算出する。目標流量決定部34は、算出した目標流量の変化率が、算出した圧縮機周波数の変化率よりも大きい場合には、目標流量の変化率が、圧縮機周波数の変化率以下となるよう目標流量を補正する。
As described above, the target flow
ここで、上記関係情報は、差圧現在値または差圧変動値と、総流量目標値との間の関係を示す例えば関係式であった。当該関係式は、目標流量の変化率が圧縮機周波数の変化率以下となるよう係数が定められているものでもよい。関係情報は、予め得られた実験結果から得られてもよいし、AI(Artificial Intelligence)による学習によって得られてもよい。関係情報は、空気調和システム100の出荷後において、AIによって最適化されていくものでもよい。
Here, the relational information is, for example, a relational expression indicating the relation between the differential pressure current value or the differential pressure fluctuation value and the total flow rate target value. The relational expression may have a coefficient determined so that the rate of change of the target flow rate is less than or equal to the rate of change of the compressor frequency. The relational information may be obtained from experimental results obtained in advance, or may be obtained by learning by AI (Artificial Intelligence). The related information may be optimized by AI after the
ポンプ周波数算出部35は、統合通信部30を介して、流量取得装置19から熱媒体の流量を周期的に取得する。なお、以下では、ポンプ周波数算出部35が取得した、現時点における熱媒体の流量を、流量現在値と記載する場合もある。ポンプ周波数算出部35は、流量現在値が流量目標値となるポンプ15の運転周波数を算出する。なお、以下では、ポンプ15の運転周波数をポンプ周波数と記載する場合もある。
The pump frequency calculation unit 35 periodically acquires the flow rate of the heat medium from the
熱源指示部36は、圧縮機周波数とポンプ周波数とを含む熱源指示情報を、運転させる熱源機器1の熱源制御装置16に送信するよう統合通信部30を制御する。熱源指示情報を受信した熱源機器1の熱源制御装置16は、当該熱源指示情報に基づいて圧縮機10とポンプ15とを制御する。圧縮機10は、熱源指示情報が示す圧縮機周波数で動作する。ポンプ15は、熱源指示情報が示すポンプ周波数で動作する。ポンプ15がポンプ周波数で動作することにより、熱源機器1からの熱媒体の流量は目標流量へと移行する。
The heat
負荷側において運転状況の変化があった場合など、負荷側において外乱が生じた場合には、熱媒体回路5における熱媒体の圧力分布が変化し得る。従来では、ポンプ周波数が変化しなくとも、熱媒体回路5における熱媒体の圧力分布の変化に応じて、熱源機器1からの熱媒体の流量は変動していた。そのため、熱源機器1からの熱媒体の流量が安定しなかった。実施の形態1では、流量取得装置19が、熱源機器1から流出する熱媒体の流量を取得し、周期的に流量情報を統合制御装置3に送信する。そして、統合制御装置3におけるポンプ周波数算出部35は、流量情報を用いて、熱源機器1からの熱媒体の流量が目標流量と等しくなるようポンプ周波数を周期的に算出する。ポンプ15は、ポンプ周波数算出部35が流量現在値と流量目標値とに基づいて周期的に算出したポンプ周波数で動作する。このため、速やかに熱源機器1からの熱媒体の流量が目標流量へと制御される。
When a disturbance occurs on the load side, such as when there is a change in operating conditions on the load side, the pressure distribution of the heat medium in the
以下、実施の形態1における統合制御装置3のハードウェア構成について説明する。図5は、実施の形態1における統合制御装置のハードウェア構成例を示す図である。実施の形態1における統合制御装置3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)またはMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサ90と、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)等のメモリ91と、通信インターフェース回路92と、を用いて構成可能である。当該プロセッサ90とメモリ91と通信インターフェース回路92とは、バス93によって接続されている。なお、メモリ91は、全部または一部が、プロセッサ90の内部に含まれる内部メモリであってもよい。統合通信部30の機能は、通信インターフェース回路92により実現することができる。負荷指示部31、圧縮機周波数算出部32、台数決定部33、目標流量決定部34、ポンプ周波数算出部35、および熱源指示部36の各々は、プロセッサ90が、メモリ91に記憶されている空気調和プログラム等の各種プログラムを読み出して実行することにより実現することができる。統合制御装置3の全部または一部は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の専用のハードウェアでもよい。
The hardware configuration of the
以下、実施の形態1の空気調和システム100による空気調和処理の流れについて、図6を参照して説明する。図6は、実施の形態1に係る空気調和システムによる空気調和処理の流れを例示するフローチャートである。実施の形態1に係る空気調和システム100は、以下のステップS1~ステップS7の処理を周期的に実行する。
Hereinafter, the flow of air conditioning processing by the
ステップS1において統合通信部30は、差圧計6から差圧情報を受信し、流量取得装置19から流量情報を受信する。また、ステップS1において統合通信部30は、供給温度センサ7から供給温度を受信し、還気温度センサ24から還気温度を受信し、給気温度センサ25から給気温度を受信する。
In step S<b>1 , the
ステップS2において負荷指示部31は、還気温度と設定温度との間の差分に基づいて、負荷側送風機20の運転周波数を決定し、給気温度を設定温度に移行させるための、二方弁22の開度を決定する。そして、負荷指示部31は、決定した、負荷側送風機20の運転周波数と二方弁22の開度とを示す負荷指示情報を、負荷制御装置23に送信するよう統合通信部30を制御する。負荷指示情報を受信した負荷制御装置23は、当該負荷指示情報に基づいて、負荷側送風機20と二方弁22とを制御する。これにより、負荷側送風機20は、負荷指示情報が示す運転周波数で動作し、二方弁22の開度は、負荷指示情報が示す開度となる。
In step S2, the
ステップS3において圧縮機周波数算出部32は、供給温度を目標温度へ制御するために熱源側に必要な、圧縮機10の必要圧縮機周波数を算出する。なお、圧縮機周波数算出部32は、給気温度と還気温度との間の差分である気温差に基づいて、負荷側に必要な熱量を算出し、算出した熱量に基づいて、負荷側に供給する熱媒体の目標温度を算出する。
In step S3, the
なお、ステップS2とステップS3の各処理は、逆の順番で実行されてもよいし、並行して実行されてもよい。 It should be noted that each process of step S2 and step S3 may be executed in reverse order, or may be executed in parallel.
ステップS3に続いて、ステップS4において台数決定部33は、必要圧縮機周波数を得るために必要な圧縮機10の台数を算出し、成績係数が最大となる熱源機器1の台数を決定する。
Following step S3, in step S4, the
ステップS5において目標流量決定部34は、予め定められた条件を満たすように、熱源機器1から流出する熱媒体の目標流量を決定する。当該条件は、上述したように、目標流量の変化率が、圧縮機周波数の変化率以下であるという条件である。
In step S5, the target flow
ステップS6においてポンプ周波数算出部35は、ステップS1において統合通信部30が受信した流量情報が示す流量と、ステップS5において目標流量決定部34が決定した目標流量とに基づいて、ポンプ周波数を算出する。ここで、ポンプ周波数算出部35は、熱源機器1から流出する熱媒体の流量が目標流量になるようポンプ周波数を算出する。
In step S6, the pump frequency calculation unit 35 calculates the pump frequency based on the flow rate indicated by the flow rate information received by the integrated
ステップS7において熱源指示部36は、台数決定部33が決定した台数の熱源機器1に、圧縮機周波数とポンプ周波数とを示す熱源指示情報を送信するよう統合通信部30を制御する。熱源指示情報を受信した熱源制御装置16は、当該熱源指示情報に基づいて、圧縮機10およびポンプ15を制御する。これにより、圧縮機10は、熱源指示情報が示す圧縮機周波数で動作し、ポンプ15は、熱源指示情報が示すポンプ周波数で動作する。
In step S<b>7 , the heat
ステップS7の処理後であって、ステップS1における処理から周期時間の経過後に、空気調和システム100は、空気調和処理をステップS1に戻す。
After the process of step S7 and after the cycle time has elapsed since the process of step S1, the
以下、実施の形態1に係る空気調和システム100による効果について述べる。実施の形態1に係る空気調和システム100は、熱媒体を熱媒体回路5に循環させて、熱媒体と対象空間の空気とを熱交換させることにより、対象空間の空調を行うものである。空気調和システム100は、負荷機器2、複数の熱源機器1、差圧計6、および統合制御装置3を有する。負荷機器2は、対象空間の空気を熱媒体と熱交換させる。複数の熱源機器1は、負荷機器2に対して並列に接続されている。複数の熱源機器1は、熱媒体回路5を介して負荷機器2に、冷却した熱媒体を供給する。差圧計6は、負荷機器2に流入する熱媒体の圧力と負荷機器2から流出する熱媒体の圧力との間の差圧である負荷側差圧を示す差圧情報を取得する。統合制御装置3は、複数の熱源機器1を制御する。複数の熱源機器1の各々は、流量取得装置19を内部または外部に設ける。流量取得装置19は、各熱源機器1から流出する熱媒体の流量を示す流量情報を取得するものである。各熱源機器1は、熱媒体熱交換器14、圧縮機10、およびポンプ15を備える。熱媒体熱交換器14は、熱媒体を冷媒と熱交換させる。圧縮機10は冷媒を圧縮する。ポンプ15は、熱媒体の流量を調節して、熱媒体を熱媒体回路5において循環させる。統合制御装置3は、統合通信部30、目標流量決定部34、ポンプ周波数算出部35、および熱源指示部36を備える。統合通信部30は、流量取得装置19から流量情報を受信する。目標流量決定部34は、複数の熱源機器1のうち運転する熱源機器1から流出する熱媒体の目標流量を、差圧情報に基づいて、予め定められた条件を満たすように決定する。ポンプ周波数算出部35は、流量情報に基づいて、運転する熱源機器1から流出する熱媒体の流量が目標流量と等しくなるようポンプ周波数を算出する。熱源指示部36は、算出されたポンプ周波数でポンプ15を動作させるよう指示する熱源指示情報を、運転する熱源機器1に送信するよう統合通信部30を制御する。
Effects of the
実施の形態1に係る空気調和システム100によれば、ポンプ周波数算出部35が、負荷側の熱媒体の流量ではなく、各熱源機器1から流出する熱媒体の流量を示す流量情報に基づき、各熱源機器1からの熱媒体の流量を調節するポンプ15の運転周波数を決定する。このため、空気調和システム100は、負荷側における外乱に起因する熱媒体の圧力変動によって各熱源機器1から流出する熱媒体の流量が急激に変化しても、各熱源機器1から流出する熱媒体の流量の変化のスピードに応じ、ポンプ15の運転周波数を変化させることができる。従って、空気調和システム100は、熱源機器1からの熱媒体の流量の安定化を図ることができる。これにより、空気調和システム100は、熱源機器1から流出する熱媒体の温度の安定化を図ることができる。
According to the
実施の形態1に係る目標流量決定部34は、差圧現在値が、予め定められた差圧目標値になるよう目標流量を決定する。これにより、空気調和システム100は、ユーザが所望する運転を安定して行うことができる。
The target flow
実施の形態1における統合制御装置3は、圧縮機周波数算出部32および台数決定部33を更に備える。圧縮機周波数算出部32は、対象空間の空調に必要な、圧縮機10の運転周波数である必要圧縮機周波数を算出する。台数決定部33は、算出された必要圧縮機周波数を用いて、複数の熱源機器1のうち運転する熱源機器1の台数を決定する。これにより、空気調和システム100は、各圧縮機10の上限の運転周波数以下の範囲内で各圧縮機10を動作させ、対象空間に必要な空調を行うことができる。従って、空気調和システム100は、圧縮機10への過負荷を抑制することができる。
The
実施の形態1における圧縮機周波数算出部32は、周期時間毎に、対象空間の空調に必要な必要圧縮機周波数を算出する。台数決定部33は、圧縮機周波数算出部32が必要圧縮機周波数を算出する度に、必要圧縮機周波数に基づいて、複数の熱源機器1のうち運転する熱源機器1の台数を決定する。目標流量決定部34は、周期時間毎に差圧計6から取得した差圧情報を用いて、目標流量の変化率を算出する。目標流量決定部34は、周期時間毎に圧縮機周波数算出部32が算出した必要圧縮機周波数と、周期時間毎に台数決定部33が決定した台数とに基づいて、運転する熱源機器1における圧縮機10の運転周波数の変化率を算出する。そして、目標流量決定部34は、目標流量の変化率が、運転する熱源機器1における圧縮機10の運転周波数の変化率以下であるとの条件を満たすよう、目標流量を決定する。これにより、空気調和システム100は、熱源機器1から流出する熱媒体の流量の変化率を、熱源機器1の冷凍能力の変化率以下に抑えることができる。従って、空気調和システム100は、熱源機器1から流出する熱媒体の温度の安定化を図ることができる。
The
実施の形態1における台数決定部33は、空気調和システム100の成績係数に基づいて、運転する熱源機器1の台数を決定する。これにより、空気調和システム100は、効率良く空調を行うことができる。
The
実施の形態2.
上記実施の形態1では、統合制御装置3が、周期時間毎に、流量取得装置19から流量情報を受信し、当該流量情報に基づいてポンプ周波数を算出した。統合制御装置3は、算出したポンプ周波数によって動作するよう、熱源制御装置16を介してポンプ15を制御した。これにより、負荷側における外乱によって、熱媒体回路5における熱媒体の圧力分布に変化が生じても、熱源機器1からの熱媒体の流量は目標流量へと速やかに制御される。ここで、目標流量は、負荷側差圧の値に基づいて算出され、変化率が圧縮機周波数の変化率以下となるよう決定される。すなわち、差圧現在値に基づいて算出された目標流量の変化率が、圧縮機周波数の変化率より大きい場合には、目標流量は、変化率が圧縮機周波数の変化率以下となるよう補正され得る。すると、熱源機器1からの熱媒体の流量が目標流量へと調節されることにより、差圧目標値に対する差圧現在値の過剰または不足を招く虞がある。実施の形態2に係る空気調和システム100は、負荷側差圧の過剰または不足を抑制する。以下、実施の形態2に係る空気調和システム100について説明する。なお、実施の形態2では、上記実施の形態1における構成要素と同様の構成要素に対し、同一の符号を付すものとする。また、実施の形態2において、実施の形態1における構成内容と同様の構成内容、および、実施の形態1における機能と同様の機能等については、特段の事情がない限り、説明を省略する。
In
実施の形態1における台数決定部33は、統合通信部30が受信した差圧現在値が、予め定められた下限値以上であって、予め定められた上限値以下であるか否かを判定する。上限値は、差圧目標値に、例えば、当該差圧目標値の15[%]を追加した値である。下限値は、差圧目標値から、例えば、当該差圧目標値の15[%]を差し引いた値である。なお、上限値および下限値の各々は、上述のものに限定されない。上限値は、差圧目標値に、例えば、当該差圧目標値の10[%]、または、当該差圧目標値の20[%]などを追加した値でもよい。また、下限値は、差圧目標値から、例えば、当該差圧目標値の10[%]、または、当該差圧目標値の20[%]などを差し引いた値でもよい。上限値および下限値は、差圧目標値とは関係なく任意に定められたものでもよい。
The
台数決定部33は、統合通信部30が受信した差圧現在値が上限値より大きい場合には、運転させる熱源機器1の台数を、現時点において運転する熱源機器1の台数以下に決定する。一方、台数決定部33は、統合通信部30が受信した差圧現在値が下限値より小さい場合には、運転させる熱源機器1の台数を、現時点において運転する熱源機器1の台数以上に決定する。以下、詳細に説明する。
When the differential pressure current value received by the integrated
熱媒体回路5における熱媒体の圧力損失は、熱媒体の流量の2乗に比例する。そのため、熱媒体回路5の負荷側における熱媒体の圧力損失は、負荷側における熱媒体の流量の2乗に比例し得る。負荷側における熱媒体の流量は、熱源側から負荷側に流入する熱媒体の流量が大きいほど大きくなる。ここでは、負荷側における熱媒体の流量が、運転する熱源機器1から流出する熱媒体の総流量に比例する場合を例に挙げて説明する。この場合において差圧現在値は、運転する熱源機器1から流出する熱媒体の総流量の2乗に比例すると考えられる。ここで、差圧現在値を例えばα倍にするには、当該総流量をα1/2倍にすればよい。すなわち、差圧現在値を差圧目標値にするには、差圧現在値に対する差圧目標値の比率をβとすると、熱源側における熱源機器1から流出する熱媒体の総流量を、β1/2倍にすればよい。なお、βは、(差圧目標値)/(差圧現在値)である。
The pressure loss of the heat medium in the
台数決定部33は、統合通信部30を介して取得した差圧現在値が、上限値より大きい場合、または、下限値より小さい場合には、差圧現在値に対する差圧目標値の比率βを演算する。台数決定部33は、当該差圧現在値が、上限値より大きい場合、または、下限値より小さい場合には、成績係数が最大となる熱源機器1の台数であって、必要圧縮機周波数を分配するための台数に、β1/2を乗じる。そして、台数決定部33は、当該台数にβ1/2を乗じて得られた値に基づいて、運転させる熱源機器1の台数を決定する。台数決定部33は、成績係数が最大となる熱源機器1の台数であって、必要圧縮機周波数を分配するための台数に、β1/2を乗じて得られた値の小数点以下を切り捨てた値を、運転させる熱源機器1の台数として決定してもよい。あるいは、台数決定部33は、成績係数が最大となる熱源機器1の台数であって、必要圧縮機周波数を分配するための台数に、β1/2を乗じて得られた値を四捨五入して得られた値を、運転させる熱源機器1の台数として決定してもよい。なお、差圧現在値が差圧目標値より大きい場合には、β1/2は1より小さくなるため、台数決定部33によって決定される台数は、成績係数と必要圧縮機周波数とに基づいて定められた台数以下となる。一方、差圧現在値が差圧目標値より小さい場合には、β1/2は1より大きくなるため、台数決定部33によって決定される台数は、必要圧縮機周波数と成績係数とに基づいて定められた台数以上となる。
When the differential pressure current value acquired via the integrated
目標流量決定部34は、台数決定部33が、必要圧縮機周波数、成績係数、および上記比率に基づいて決定した台数の熱源機器1からの熱媒体の目標流量の変化率が、圧縮機周波数の変化率以下となるよう目標流量を決定する。
The target flow
ここで、負荷側差圧を迅速に目標差圧に移行させるには、上述の他、圧縮機10の運転を停止させる熱源機器1におけるポンプ15の運転の停止が効果的である。圧縮機10の運転を停止させる熱源機器1においては、熱媒体熱交換器14などの凍結防止のための残留運転が必要になる場合がある。そのため、実施の形態2に係る目標流量決定部34は、残留運転中の熱源機器1から流出する熱媒体の目標流量を、凍結防止に必要な、予め定められた第1流量に決定する。当該第1流量は、空気調和システム100において設定されている例えば最低流量である。熱源指示部36は、予め定められた第1ポンプ周波数でポンプ15を動作させるよう指示する凍結防止用指示情報を、圧縮機10の運転を停止させる熱源機器1に送信するよう統合通信部30を制御する。当該第1ポンプ周波数は、空気調和システム100において設定されている例えば最低のポンプ周波数である。
Here, in order to quickly shift the load-side differential pressure to the target differential pressure, in addition to the above, it is effective to stop the operation of the
図7は、実施の形態2に係る空気調和システムによる空気調和処理の流れについて例示するフローチャートである。実施の形態2に係る空気調和システム100は、以下のステップS11~ステップS21の処理を周期的に実行する。ステップS11~ステップS14における各処理は、上述のステップS1~ステップS4における各処理と同様であるため、説明を省略する。
7 is a flowchart illustrating the flow of air conditioning processing by the air conditioning system according to
ステップS15において台数決定部33は、ステップS11において統合通信部30が受信した差圧情報、すなわち差圧現在値が、下限値以上且つ上限値以下かを判定する。差圧現在値が下限値以上且つ上限値以下であれば(ステップS15:YES)、統合制御装置3は、処理をステップS19に移す。
In step S15, the
差圧現在値が下限値未満である場合、または、差圧現在値が上限値より大きい場合には(ステップS15:NO)、ステップS16において台数決定部33は、差圧現在値が下限値未満か否かを判定する。差圧現在値が下限値未満の場合には(ステップS16:YES)、ステップS17において台数決定部33は、運転させる熱源機器1の台数を、ステップS14で決定した熱源機器1の台数以上の台数に決定する。この場合において台数決定部33は、差圧現在値に対する差圧目標値の比率などを用いて、運転させる熱源機器1の台数を決定する。ステップS17の処理後、統合制御装置3は、処理をステップS19に移す。
If the current differential pressure value is less than the lower limit value, or if the current differential pressure value is greater than the upper limit value (step S15: NO), in step S16, the
差圧現在値が下限値未満ではない場合、すなわち、差圧現在値が上限値より大きい場合には(ステップS16:NO)、ステップS18において台数決定部33は、運転させる熱源機器1の台数を、ステップS14で決定した熱源機器1の台数以下の台数に決定する。この場合において台数決定部33は、差圧現在値に対する差圧目標値の比率などを用いて、運転させる熱源機器1の台数を決定する。ステップS18の処理後、統合制御装置3は、処理をステップS19に移す。
If the current differential pressure value is not less than the lower limit value, that is, if the current differential pressure value is greater than the upper limit value (step S16: NO), the
ステップS19における処理は、ステップS5における処理と同様であるため、説明を省略する。なお、ステップS19における目標流量の算出の際に用いられる台数は、このステップS19までの間に最終的に決定された台数である。また、ステップS19における圧縮機周波数の変化率の算出に用いられる今回の台数は、このステップS19までの間に最終的に決定された台数である。そして、ステップS19における圧縮機周波数の変化率の算出に用いられる前回の台数は、前回のステップS19までの間に最終的に決定された台数である。 Since the processing in step S19 is the same as the processing in step S5, description thereof will be omitted. The number of units used in calculating the target flow rate in step S19 is the number finally determined up to step S19. Also, the current number used for calculating the rate of change of the compressor frequency in step S19 is the number finally determined up to step S19. The previous number used for calculating the rate of change of the compressor frequency in step S19 is the number finally determined up to the previous step S19.
ステップS20~ステップS21における各処理は、上述のステップS6~ステップS7における各処理と同様であるため、説明を省略する。なお、ステップS21において熱源指示部36は、このステップS21までの間に最終的に決定された台数の熱源機器1に、熱源指示情報を送信するよう統合通信部30を制御する。
Since each process in steps S20 to S21 is the same as each process in steps S6 to S7 described above, description thereof will be omitted. In step S21, the heat
ステップS21の処理後であって、ステップS11における処理から周期時間の経過後に、空気調和システム100は、空気調和処理をステップS11に戻す。
After the process of step S21 and after the cycle time has elapsed since the process of step S11, the
以下、実施の形態2に係る空気調和システム100による効果について説明する。実施の形態2における台数決定部33は、差圧現在値が下限値未満である場合には、運転する熱源機器1の台数を、成績係数に基づく台数以上の台数に決定する。台数決定部33は、差圧現在値が上限値より大きい場合には、運転する熱源機器1の台数を、成績係数に基づく台数以下の台数に決定する。これにより、空気調和システム100は、負荷側差圧の過剰または不足を抑制することができる。
Effects of the
実施の形態2における台数決定部33は、差圧現在値が、下限値未満である場合、または、上限値より大きい場合には、運転する熱源機器1の台数を、必要圧縮機周波数と、空気調和システム100の成績係数と、差圧現在値に対する差圧目標値の比率と、に基づいて決定する。これにより、空気調和システム100は、負荷側差圧を目標差圧に速やかに移行させることができる。
When the differential pressure current value is less than the lower limit value or greater than the upper limit value, the
実施の形態2における目標流量決定部34は、複数の熱源機器1のうち、圧縮機10の運転を停止する熱源機器1のポンプ15の運転周波数を、予め定められた第1ポンプ周波数に決定する。熱源指示部36は、第1ポンプ周波数でポンプ15を動作させるよう指示する凍結防止用指示情報を、圧縮機10の運転を停止する熱源機器1に送信するよう統合通信部30を制御する。これにより、空気調和システム100は、圧縮機10の運転を停止する熱源機器1における熱媒体熱交換器14の凍結を抑制し、且つ、負荷側差圧を目標差圧に速やかに移行させることができる。
The target flow
実施の形態3.
上記実施の形態1および実施の形態2では、図1に示すように、各熱源機器1が、1以上の負荷機器2を流通する熱媒体を冷却する場合を例に挙げて説明した。しかし、各熱源機器1は、熱媒体の加熱と冷却とが可能なものでもよい。そして、空気調和システム100は、対象空間への冷房運転と暖房運転とが可能であってもよい。実施の形態3に係る空気調和システム100は、複数の熱源機器1に代え、複数の熱源機器1Aを有する。図8は、実施の形態3における熱源機器の構成例を示す模式図である。実施の形態3では、上述の実施の形態1における構成要素と同様の構成要素に対し、同一の符号を付すものとする。実施の形態3に係る空気調和システム100の構成は、図1に示す実施の形態1に係る空気調和システム100においての構成と、各熱源機器1以外、同様である。図8においても、図1と同様、熱源制御装置16と、当該熱源制御装置16の制御対象である圧縮機10およびポンプ15等と、を接続する信号線の図示を省略する。以下、実施の形態3において、実施の形態1および実施の形態2における構成内容と同様の構成内容、および、実施の形態1および実施の形態2における機能と同様の機能等については、特段の事情がない限り、説明を省略する。
In
図8に示す熱源機器1Aは、図1を参照して説明した構成の他に、流路切替装置80を有する。流路切替装置80は、例えば四方弁を含み、冷媒の流路の方向を切り換える。図8に示す流路切替装置80における実線部分は、空気調和システム100が冷房運転を行う場合における冷媒の流路を示す。一方、流路切替装置80における破線部分は、空気調和システム100が暖房運転を行う場合における冷媒の流路を示す。図8における実線で示される矢印は、冷房運転時において冷媒が流れていく方向を指し示し、破線で示される矢印は、暖房運転時において冷媒が流れていく方向を指し示す。
A
暖房運転時には、圧縮機10から吐出された高温で高圧の冷媒は、熱媒体熱交換器14へ流入する。熱媒体熱交換器14において熱媒体は、高温の冷媒と熱交換し、加熱される。熱媒体熱交換器14から流出した高温の熱媒体は、負荷機器2に流入し、対象空間から負荷機器2へ送り込まれた空気と負荷側熱交換器21において熱交換する。これにより、対象空間は加熱される。
During heating operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
上述の他、熱源機器1Aは、加熱運転のみを行うものであってもよい。この場合には、熱源機器1Aにおける冷媒回路18は、流路切替装置80に代えて、図8において流路切替装置80における破線部分が示す流路に対応する冷媒配管17を含む。すなわち、冷媒回路18は、当該破線部分が示す流路において冷媒を流通させる冷媒配管17を、流路切替装置80に代えて含む。
In addition to the above, the
実施の形態3に係る空気調和システム100によれば、対象空間に対して暖房運転を行うことができる。
According to the
上記実施の形態1では、台数決定部33が、運転する熱源機器1の台数を成績係数に基づいて決定する例を示した。また、実施の形態2では、台数決定部33が、成績係数に基づいて決定した台数を変更する例を示した。しかし、台数決定部33による台数の決定方法は、上述したものに限定されない。例えば、台数決定部33は、運転する熱源機器1において圧縮機10が、許容されている運転周波数の範囲の上限の圧縮機周波数で動作する場合であっても、熱媒体の温度が目標温度未満であれば、運転する熱源機器1の台数を増加させてもよい。台数決定部33は、運転する熱源機器1において圧縮機10が、許容されている運転周波数の範囲の下限の圧縮機周波数で動作する場合であっても、熱媒体の温度が目標温度より高ければ、運転する熱源機器1の台数を減少させてもよい。台数決定部33は、熱源機器1においてポンプ15が、許容されている運転周波数の範囲の上限のポンプ周波数で動作する場合であっても、負荷側差圧が目標差圧未満であれば、運転する熱源機器1の台数を増加させてもよい。台数決定部33は、熱源機器1においてポンプ15が、許容されている運転周波数の範囲の下限のポンプ周波数で動作する場合であっても、負荷側差圧が目標差圧より高ければ、運転する熱源機器1の台数を減少させてもよい。
In
以上、実施の形態について説明したが、本開示の内容は、実施の形態に限定されるものではなく、想定しうる均等の範囲を含む。 Although the embodiment has been described above, the content of the present disclosure is not limited to the embodiment, and includes a conceivable equivalent range.
1、1A 熱源機器、2 負荷機器、3 統合制御装置、4 熱媒体配管、5 熱媒体回路、6 差圧計、7 供給温度センサ、10 圧縮機、11 熱源側送風機、12 熱源側熱交換器、13 膨張弁、14 熱媒体熱交換器、15 ポンプ、16 熱源制御装置、17 冷媒配管、18 冷媒回路、19 流量取得装置、20 負荷側送風機、21 負荷側熱交換器、22 二方弁、23 負荷制御装置、24 還気温度センサ、25 給気温度センサ、30 統合通信部、31 負荷指示部、32 圧縮機周波数算出部、33 台数決定部、34 目標流量決定部、35 ポンプ周波数算出部、36 熱源指示部、40 往管、41 還り管、50 バイパス回路、80 流路切替装置、90 プロセッサ、91 メモリ、92 通信インターフェース回路、93 バス、100 空気調和システム、110 熱源側駆動源、111 熱源側ファン、160 熱源通信部、161 冷凍サイクル制御部、162 ポンプ制御部、200 負荷側駆動源、201 負荷側ファン。
1, 1A
Claims (8)
前記対象空間の空気を、前記熱媒体と熱交換させる負荷機器と、
前記負荷機器に対して並列に接続され、前記熱媒体回路を介して前記負荷機器に、冷却または加熱した前記熱媒体を供給する複数の熱源機器と、
前記負荷機器に流入する前記熱媒体の圧力と前記負荷機器から流出する前記熱媒体の圧力との間の差圧である負荷側差圧を示す差圧情報を取得する差圧計と、
前記複数の熱源機器を制御する統合制御装置と、
を有し、
前記複数の熱源機器の各々は、
前記複数の熱源機器の各々から流出する前記熱媒体の流量を示す流量情報を取得する流量取得装置を、内部または外部に設け、
前記熱媒体を冷媒と熱交換させる熱媒体熱交換器と、
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記熱媒体の流量を調節して、前記熱媒体を前記熱媒体回路において循環させるポンプと、
を備え、
前記統合制御装置は、
前記流量取得装置から前記流量情報を受信する統合通信部と、
前記複数の熱源機器のうち運転する熱源機器から流出する前記熱媒体の目標流量を、前記差圧計が取得した差圧情報に基づいて、予め定められた条件を満たすように決定する目標流量決定部と、
前記運転する熱源機器から流出する前記熱媒体の流量が前記目標流量と等しくなるよう、前記流量情報に基づいて、前記ポンプの運転周波数であるポンプ周波数を算出するポンプ周波数算出部と、
算出された前記ポンプ周波数で前記ポンプを動作させるよう指示する熱源指示情報を、前記運転する熱源機器に送信するよう前記統合通信部を制御する熱源指示部と、
を備える、空気調和システム。 An air conditioning system that air-conditions a target space by circulating a heat medium in a heat medium circuit and exchanging heat between the heat medium and air in the target space,
a load device that heat-exchanges the air in the target space with the heat medium;
a plurality of heat source devices connected in parallel to the load device and supplying the heat medium cooled or heated to the load device via the heat medium circuit;
a differential pressure gauge that acquires differential pressure information indicating a load-side differential pressure, which is the differential pressure between the pressure of the heat medium flowing into the load device and the pressure of the heat medium flowing out of the load device;
an integrated control device that controls the plurality of heat source devices;
has
each of the plurality of heat source devices,
A flow rate acquisition device for acquiring flow rate information indicating the flow rate of the heat medium flowing out from each of the plurality of heat source devices is provided inside or outside,
a heat medium heat exchanger for exchanging heat between the heat medium and a refrigerant;
a compressor that compresses the refrigerant;
a pump that adjusts the flow rate of the heat medium and circulates the heat medium in the heat medium circuit;
with
The integrated control device is
an integrated communication unit that receives the flow rate information from the flow rate acquisition device;
A target flow rate determination unit that determines a target flow rate of the heat medium flowing out of the operating heat source device among the plurality of heat source devices so as to satisfy a predetermined condition based on the differential pressure information acquired by the differential pressure gauge. When,
a pump frequency calculation unit that calculates a pump frequency, which is an operating frequency of the pump, based on the flow rate information so that the flow rate of the heat medium flowing out of the operating heat source device is equal to the target flow rate;
a heat source instruction unit for controlling the integrated communication unit to transmit heat source instruction information instructing to operate the pump at the calculated pump frequency to the heat source device to be operated;
An air conditioning system comprising:
前記負荷側差圧の値が、予め定められた前記負荷側差圧の目標値になるよう、前記目標流量を決定する、請求項1に記載の空気調和システム。 The target flow rate determining unit,
2. The air conditioning system according to claim 1, wherein the target flow rate is determined such that the value of the load side differential pressure becomes a predetermined target value of the load side differential pressure.
前記対象空間の空調に必要な前記圧縮機の運転周波数である必要圧縮機周波数を算出する圧縮機周波数算出部と、
前記必要圧縮機周波数に基づいて、前記複数の熱源機器のうち前記運転する熱源機器の台数を決定する台数決定部と、
を更に備える、請求項1または請求項2に記載の空気調和システム。 The integrated control device is
a compressor frequency calculation unit that calculates a required compressor frequency, which is an operating frequency of the compressor required for air conditioning of the target space;
a number determination unit that determines the number of heat source devices to be operated among the plurality of heat source devices based on the required compressor frequency;
3. The air conditioning system of claim 1 or claim 2, further comprising:
前記周期時間毎に、前記対象空間の空調に必要な前記必要圧縮機周波数を算出し、
前記台数決定部は、
前記圧縮機周波数算出部が前記必要圧縮機周波数を算出する度に、算出された前記必要圧縮機周波数に基づいて、前記運転する熱源機器の台数を決定し、
前記目標流量決定部は、
前記周期時間毎に前記差圧計から取得した前記差圧情報を用いて、前記目標流量の変化率を算出し、前記周期時間毎に前記圧縮機周波数算出部が算出した前記必要圧縮機周波数と、前記周期時間毎に前記台数決定部が決定した前記台数とに基づいて、前記運転する熱源機器における前記圧縮機の運転周波数の変化率を算出し、前記目標流量の変化率が、前記運転する熱源機器における前記圧縮機の運転周波数の変化率以下であるとの前記条件を満たすよう、前記目標流量を決定する、請求項3に記載の空気調和システム。 The compressor frequency calculator,
calculating the required compressor frequency required for air conditioning of the target space for each period time;
The number determination unit
each time the compressor frequency calculation unit calculates the required compressor frequency, the number of heat source devices to be operated is determined based on the calculated required compressor frequency;
The target flow rate determining unit,
Using the differential pressure information obtained from the differential pressure gauge for each period time, the change rate of the target flow rate is calculated, and the required compressor frequency calculated by the compressor frequency calculation unit for each period time; Based on the number determined by the number determination unit for each period time, the rate of change in the operating frequency of the compressor in the heat source device to be operated is calculated, and the rate of change in the target flow rate is the same as the rate of change in the heat source to be operated. 4. The air conditioning system according to claim 3, wherein the target flow rate is determined so as to satisfy the condition that the change rate of the operating frequency of the compressor in the equipment is equal to or less than the rate of change.
成績係数に基づいて、前記運転する熱源機器の前記台数を決定する、請求項3または請求項4に記載の空気調和システム。 The number determination unit
5. The air conditioning system according to claim 3, wherein said number of said heat source devices to be operated is determined based on a coefficient of performance.
前記負荷側差圧の値が下限値未満である場合には、前記運転する熱源機器の台数を、前記成績係数に基づく前記台数以上の台数に決定し、
前記負荷側差圧の値が上限値より大きい場合には、前記運転する熱源機器の台数を、前記成績係数に基づく前記台数以下の台数に決定する、請求項5に記載の空気調和システム。 The number determination unit
when the value of the load-side differential pressure is less than the lower limit, determining the number of heat source devices to be operated to be equal to or greater than the number based on the coefficient of performance;
6. The air conditioning system according to claim 5, wherein when the value of said load-side differential pressure is greater than the upper limit, the number of said heat source devices to be operated is determined to be equal to or less than said number based on said coefficient of performance.
前記負荷側差圧の値が、前記下限値未満である場合、または、前記上限値より大きい場合には、前記運転する熱源機器の台数を、前記負荷側差圧の値に対する、前記負荷側差圧の目標値の比率に基づいて決定する、請求項6に記載の空気調和システム。 The number determination unit
If the value of the load-side differential pressure is less than the lower limit value, or if it is greater than the upper limit value, the number of heat source devices to be operated is reduced to the load-side differential pressure value with respect to the load-side differential pressure value. 7. The air conditioning system according to claim 6, wherein the determination is made based on the ratio of the pressure target values.
前記複数の熱源機器のうち、前記圧縮機の運転を停止する熱源機器の前記ポンプの運転周波数を、予め定められた第1ポンプ周波数に決定し、
前記熱源指示部は、
前記第1ポンプ周波数で前記ポンプを動作させるよう指示する凍結防止用指示情報を、前記圧縮機の運転を停止する前記熱源機器に送信するよう前記統合通信部を制御する、請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の空気調和システム。 The target flow rate determining unit,
determining, among the plurality of heat source devices, the operating frequency of the pump of the heat source device whose operation of the compressor is to be stopped to be a predetermined first pump frequency;
The heat source indicator is
Controlling the integrated communication unit to transmit freeze prevention instruction information instructing to operate the pump at the first pump frequency to the heat source device that stops the operation of the compressor. 8. The air conditioning system according to any one of 7.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
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