JP2726478B2 - 冷房又は暖房用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷房又は暖房用装置に関し、詳しくは、熱源
機と負荷熱交換器との間で熱媒を循環させる循環路を設
け、この循環路における熱媒循環運転において前記熱源
機の負荷熱媒流量qt又は負荷熱量htを演算する演算手段
を設ける冷房又は暖房用装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の冷房又は暖房用装置では、熱媒循環運
転において熱源機の負荷熱媒流量qt（すなわち、熱源機
での処理熱媒流量）や負荷熱量qtを得るのに、第３図に
示すように、熱源機（１）への戻り熱媒路に流量計（1
1）を設けて、この流量計（11）による流量検出から直
接的に演算回路（12）において熱源機（１）の負荷熱媒
流量qtを得ていた。また、この負荷熱媒流量qtと、熱媒
温度センサ（Ｓ）により検出される熱源機（１）への戻
り熱媒温度Ｔと、熱源機（１）の供給熱媒温度Tsとか
ら、次式 ht＝qt×|Ts−T| に基づき、演算回路（12）において熱源機（１）の負荷
熱量htを演算するようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、従来装置では、循環熱媒流量の全量を流量計
（11）で直接的に検出するため、大型な流量計（11）が
必要となり、この為、流量計（11）のコストが高く付い
て装置コストが嵩む問題があり、また、この流量計（1
1）の保守・点検も大掛かりな作業となって装置メンテ
ナンスの負担が大きい問題もあった。

本発明の目的は、熱源機の負荷熱媒流量や負荷熱量を
得るのに、合理的な熱媒路構成及び演算形態を採ること
により、従来装置の如き大型な流量計を不要にして、上
記の如き問題を効果的に解消する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

・請求項１に係る発明の特徴構成は、 前記負荷熱交換器に対する熱媒バイパス路を前記循環
路に設けるとともに、前記熱源機への戻り熱媒の温度Ｔ
を検出する熱媒温度センサを設け、 前記演算手段を、 前記熱源機からの供給熱媒の温度Ts、前記負荷熱交換
器の側での熱媒温度の変化量ΔTh、前記熱媒バイパス路
の側での熱媒温度の変化量ΔTb、前記熱媒温度センサに
より検出される戻り熱媒温度Ｔ、並びに、前記熱媒バイ
パス路の側の熱媒通過流量qbを入力値として、前記熱源
機の負荷熱媒流量qt又は負荷熱量htを演算する構成にし
てあることにある。

・請求項２に係る発明の特徴構成は、請求項１に係る発
明の実施において、 前記演算手段を、 次の（式１）及び（式２） により、前記熱源機の負荷熱媒流量qtを演算する、 又は、上記（式１）及び（式２）と次の（式３） ht＝qt×ΔＴ （式３） により、前記熱源機の負荷熱量htを演算する構成にして
あることにある。

〔作 用〕

・請求項１に係る発明の特徴構成では、 負荷熱交換器に対する熱媒バイパス路を設けることに
より、次の（式イ） qt×Ｔ＝qb×（Ts±ΔTb）＋qh×（Ts±ΔTh） （式
イ） で表される熱量収支関係、すなわち、熱源機への戻り熱
媒の保有熱量qt×Ｔは、熱媒バイパス路の側を通過した
熱媒の保有熱量qb×（Ts±ΔTb）と、負荷熱交換器の側
を通過した熱媒の保有熱量qh×（Ts±ΔTh）との和に等
しいという熱量収支関係が生じるようにする。

なお、（イ式）は複合同順で、複合は冷房の場合（上
段）と暖房（下段）の場合を示す。

Ts:熱源機からの供給熱媒の温度 T :熱源機への戻り熱媒の温度 qt:熱源機への戻り熱媒流量（負荷熱媒流量） qh:負荷熱交換器の側の熱媒通過流量 ΔTh:負荷熱交換器の側での熱媒温度の変化量 qb:熱媒バイパス路の側の熱媒通過流量 ΔTb:熱媒バイパス路の側での熱媒温度の変化量 そして、この熱量収支関係と、これに付随するqt＝qh
＋qbという流量収支関係とから、演算手段において、T
s,ΔTh,ΔTb,T,qbを入力値とすることにより、未知数と
しての負荷熱交換器の側の熱媒通過流量qhや、熱源機の
負荷熱媒流量qt（熱源機での処理熱媒流量）を得るよう
にする。

又は、このように熱源機の負荷熱媒流量qtを得る形態
で、熱源機の負荷熱量htを、その定義であるht＝qt×|T
s−T|の関係（冷房のときTs＜Ｔ、暖房のときTs＞Ｔ）
から得るようにする。

・請求項２に係る発明の特徴構成では、 前記の請求項１に係る発明の実施にあたり、演算手段
に対する負荷演算手順の初期設定として、前記の（式
１），（式２） を設定しておくことで、 又は、これら（式１），（式２）と前記の（式３） ht＝qt×ΔＴ （式３） を設定しておくことで、 熱源機からの供給熱媒の温度Ts、負荷熱交換器の側で
の熱媒温度の変化量ΔTh、熱媒バイパス路の側での熱媒
温度の変化量ΔTb、熱媒温度センサにより検出される戻
り熱媒温度Ｔ、及び、熱媒バイパス路の側の熱媒通過流
量qbの入力に応じ、 これら（式１），（式２）により熱源機の負荷熱媒流
量qtを演算、又は、（式１）〜（式３）により熱源機の
負荷熱量htを演算させる。

なお、（式１）は前記の熱量収支関係を表す（式イ） qt×Ｔ＝qb×（Ts±ΔTb）＋qh×（Ts±ΔTh） ……（式イ） から導かれるものであり、 （式イ）に Ｔ＝Ts±ΔＴ（ΔＴ＝|Ts−T|,冷房時Ts＜Ｔ、暖房時Ts＞Ｔ） qh＝qt−qb（流量収支関係） を代入して、 qt×（Ts±ΔＴ）＝qb×（Ts±ΔTb）＋（qt−qb）×（Ts±ΔTh） （複号同順、複号は冷房の場合（上段）と暖房（下段）の場合） 右辺を展開整理して、 qt×（Ts±ΔＴ）＝qt×（Ts±ΔTh）±qb×ΔTb−ΔTh） 移行して、 qt×（Ts±ΔＴ）−qt×（Ts±ΔTh）＝±qb×（ΔTb−ΔTh） 左辺を整理して、 ±qt×（ΔＴ−ΔTh）＝±qh×（ΔTb−ΔTh） よって、前記の（式１） が得られる。

〔発明の効果〕

・請求項１に係る発明によれば、 循環熱媒流量の全量を直接的に検出する大型な流量計
を用いずに、熱源機の負荷熱媒流量qtや負荷熱量htを演
算できて、従来装置の如き大型な流量計が不要になり、
これにより、装置コストを安価にすることができ、ま
た、装置メンテナンスも容易にすることができる。

なお、熱媒バイパス路の側の熱媒通過流量qbは全体の
循環熱媒流量に比べて極小さい流量でよく、熱媒バイパ
ス路は極小さい口径のものですむから、演算手段への入
力値の一つとする熱媒バイパス路の側の熱媒通過流量qb
を把握するのに、後述の実施例の如く、その熱媒通過流
量qbを一定量に規定する定流量弁や、その熱媒通過流量
qbを検出する流量計を熱媒バイパス路に設けるとして
も、それによる装置コストの増大やメンテナンス負担の
増大は、循環熱媒流量の全量（すなわち、熱源機の負荷
熱媒流量qt）を直接的に検出する大型な流量計を設ける
場合に比べ、極僅かなものである。

・請求項２に係る発明によれば、 前記の請求項１に係る発明の実施において、演算手段
に対し負荷演算手順を初期設定するのに、熱源機の負荷
熱媒流量qtを演算させるには、簡略化された前記（式
１），（式２）の二つの式を初期設定するだけですみ、
また、熱源機の負荷熱量htを演算させるには、簡略化さ
れた前記（式１）〜（式３）の三つの式を初期設定する
だけですみ、これにより、演算手順の初期設定操作を容
易にすることができる。

〔実施例〕

次に第１図により第１実施例を説明する。

暖房又は冷房又は冷暖房用の熱源機として設定温度Ts
の熱媒を供給する熱源機（１）と、この供給熱媒を用い
て暖房や冷房を行う負荷熱交換器としての室内用熱交換
器（２）とを、熱媒の循環路（３）で接続し、この循環
構成において室内用熱交換器（２）は複数台を並列接続
してある。

また、これら室内用熱交換器（２）に対する熱媒バイ
パス路（４）を、循環路（３）の往路部分（3a）と復路
部分（3b）にわたらせて循環路（３）に設け、この熱媒
バイパス路（４）の熱媒通過流量qbを設定値に規定する
定流量弁（５）を熱媒バイパス路（４）に介装してあ
る。なお、この熱媒バイパス路（４）は主熱媒路である
循環路（３）の往路部分（3a）や復路部分（3b）に比べ
極小さい口径にしてある。

（Ｓ）は熱源機（１）への戻り熱媒温度Ｔを検出する
熱媒温度センサ、（７）は熱源機（１）と室内用熱交換
器（２）との間で熱媒循環させて実施する暖房運転や冷
房運転において、熱源機（１）の負荷熱媒流量qt（すな
わち、熱源機（１）での処理熱媒流量）を演算する第１
演算回路（7a）と、熱源機（１）の負荷熱量htを演算す
る第２演算回路（7b）とを備える演算手段である。

そして、第１演算回路（7a）は、 設定器（６）から与えられる次の各値 熱源機（１）の供給熱媒の設定温度Ts 室内用熱交換器（２）の熱媒入口出口の定格温度差
ΔTh 熱媒バイパス路（４）での熱媒温度変化量の設定値
ΔTb（≦ΔTh/10） 熱媒バイパス路（４）の熱媒流量設定値qb（定流量
弁（５）の設定流量） と、熱媒温度センサ（Ｓ）により検出される熱源機
（１）への戻り熱媒温度Ｔとを入力値として、 次の（式１），（式２） により、熱源機（１）の負荷熱媒流量qtを演算する構成
にしてある。

また、第２演算回路（7b）は、 同じく設定器（６）から与えられる上記の各値Ts,ΔT
h,ΔTb,qbと、熱媒温度センサ（Ｓ）により検出される
熱源機（１）への戻り熱媒温度Ｔとを入力値として、 上記（式１），（式２）と次の（式３） ht＝qt×ΔＴ （式３） により、熱源機（１）の負荷熱量htを演算する構成にし
てある。

（８）は台数制御器であり、この台数制御器（８）
は、演算手段（７）で演算される熱源機（１）の負荷熱
媒流量qt及び負荷熱量htに基づいて、熱源機（１）に並
列に装備された複数の暖房用器や冷房用器のうち運転す
るものを、予め設定されたプログラムにしたがって自動
的に決定し、これにより、大巾な負荷変動に対し適切に
対処するとともに、エネルギロスを効果的に抑制して経
済運転を可能にする。

次に第２図により第２実施例を説明する。

この第２実施例では、第１実施例の装置構成において
前記の定流量弁（５）に代え、熱媒バイパス路（４）に
おける熱媒通過流量qbを検出する流量計（９）を熱媒バ
イパス路（４）に設けてある。

そして、熱源機（１）の負荷熱媒流量qtを演算する第
１演算回路（10a）と、熱源機（１）の負荷熱量htを演
算する第２演算回路（10b）とを備える演算手段（10）
を設けるにあたり、 第１演算回路（10a）は、 設定器（６）から与えられる次の各値 熱源機（１）の供給熱媒の設定温度Ts 室内用熱交換器（２）の熱媒入口出口の定格温度差
ΔTh 熱媒バイパス路（４）での熱媒温度変化量の設定値
ΔTb（≦ΔTh/10） と、熱媒温度センサ（Ｓ）により検出される熱源機
（１）への戻り熱媒温度Ｔと、流量計（９）により検出
される熱媒バイパス路（４）の熱媒通過流量qbとを入力
値として、 次の（式１），（式２） により、熱源機（１）の負荷熱媒流量qtを演算する構成
にしてある。

また、第２演算回路（10b）は、 同じく設定器（６）から与えられる上記の各値Ts,ΔT
h,ΔTbと、熱媒温度センサ（Ｓ）により検出される熱源
機（１）への戻り熱媒温度Ｔと、流量計（９）により検
出される熱媒バイパス路（４）の熱媒通過流量qbとを入
力値として、 上記（式１），（式２）と次の（式３） ht＝qt×ΔＴ （式３） により、熱源機（１）の負荷熱量htを演算する構成にし
てある。

要するに、第１実施例及び第２実施例のいずれにおい
ても、熱源機（１）と負荷熱交換器（２）との間で熱媒
を循環させる循環路（３）を設け、この循環路（３）で
の熱媒循環運転において熱源機（１）の負荷熱媒流量qt
又は負荷熱量htを演算する演算手段（７），（10）を設
けるにあたり、 負荷熱交換器（２）に対する熱媒バイパス路（４）を
循環路（３）に設けるとともに、熱源機（１）への戻り
熱媒温度Ｔを検出する熱媒温度センサ（Ｓ）を設け、 そして、演算手段（７），（10）を、 熱源機（１）からの供給熱媒の温度Ts、負荷熱交換器
（２）の側での熱媒温度の変化量ΔTh、熱媒バイパス路
（４）の側での熱媒温度の変化量ΔTb、熱媒温度センサ
（Ｓ）により検出される戻り熱媒温度Ｔ、並びに、熱媒
バイパス路（４）の側の熱媒通過流量qbを入力値とし
て、熱源機（１）の負荷熱媒流量qt又は負荷熱量htを演
算する構成にしてある。

〔その他の実施例〕

次に、その他の実施例を列記する。

熱源機（１）の種類は適当に変更でき、例えば瞬間式
や貯湯式でガス、油、電気を加熱源とする給湯型の暖房
用器を備える形式のもの、また、圧縮式や吸収式の暖房
用器や冷房用器を備える形式のもの、あるいは、それら
を組合わせた形式のものであってもよく、また、これら
内蔵する暖房用器や冷房用器の台数は不問である。

設定温度Tsの熱媒を供給するように熱源機（１）を構
成するには、公知の制御手段を自由に選択できる。

負荷交換器（２）の設置数、暖冷房対象物は適宜選定
自在である。

台数制御器（８）に代え、演算手段（７），（10）に
より演算された負荷熱媒流量qbや負荷熱量htを表示する
表示手段を設け、この表示に基づき人為的に熱源機
（１）をコントロールするようにしてもよい。

熱媒温度センサ（Ｓ）の種類、及び、熱媒バイパス路
（４）に設ける定流量弁（５）や流量計（９）の構造・
形式は適当に選定できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の
構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す装置構成図、第２図
は本発明の第２実施例を示す装置構成図である。第３図
は従来例を示す装置構成図である。 （１）……熱源機、（２）……負荷熱交換器、（３）…
…循環路、 （４）……熱媒バイパス路、（７），（10）……演算手
段、 （Ｓ）……熱媒温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷平 憲正 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 (72)発明者 岩田 純一 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱源機（１）と負荷熱交換器（２）との間
   で熱媒を循環させる循環路（３）を設け、この循環路
   （３）での熱媒循環運転において前記熱源機（１）の負
   荷熱媒流量qt又は負荷熱量htを演算する演算手段
   （７），（10）を設ける冷房又は暖房用装置であって、 前記負荷熱交換器（２）に対する熱媒バイパス路（４）
   を前記循環路（３）に設けるとともに、前記熱源機
   （１）への戻り熱媒の温度Ｔを検出する熱媒温度センサ
   （Ｓ）を設け、 前記演算手段（７），（10）を、 前記熱源機（１）からの供給熱媒の温度Ts、前記負荷熱
   交換器（２）の側での熱媒温度の変化量ΔTh、前記熱媒
   バイパス路（４）の側での熱媒温度の変化量ΔTb、前記
   熱媒温度センサ（Ｓ）により検出される戻り熱媒温度
   Ｔ、並びに、前記熱媒バイパス路（４）の側の熱媒通過
   流量qbを入力値として、前記熱源機（１）の負荷熱媒流
   量qt又は負荷熱量htを演算する構成にしてある冷房又は
   暖房用装置。
2. 【請求項２】前記演算手段（７），（10）を、 次の（式１）及び（式２） により、前記熱源機（１）の負荷熱媒流量qtを演算す
   る、 又は、上記（式１）及び（式２）と次の（式３） ht＝qt×ΔＴ （式３） により、前記熱源機（１）の負荷熱量htを演算する構成
   にしてある請求項１記載の冷房又は暖房用装置。