JPH0791765A - 熱源制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、台数制御，運転機切替え制御時にお
ける負荷供給温度，熱量の変動を抑制することを目的と
する。 【構成】この熱源制御装置は、熱源機器に設けられた流
量制御手段と、熱源系統１０，２０の状態信号と運転条
件信号とから熱源機器の増台機，減台機または切替え対
象機を決定する制御処理部１９と、流量制御手段を制御
して増台機と既運転機，減台機と残運転機，切替え元熱
源機器と切替え先熱源機器のそれぞれの負荷分担比を連
続的に相対変化させる負荷分担制御手段２０，３１と、
増台機または切替え先熱源機器に対して負荷分配制御開
始前に起動信号を送出し、かつ減台機または切替え元熱
源機器に対して負荷分配制御終了後に停止信号を送出す
る出力処理部２０，３１とを具備して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の熱源機器の台数
制御，運転機切替え制御等を行う熱源制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ビル等における熱源システムでは、負荷
側の要求に応じて熱源機器の運転台数を制御し、またメ
ンテナンス等のために熱源機器を停止させる場合に代わ
りの熱源機器を代替的に運転する。このような各種の熱
源機器の台数制御，運転機切替え制御は熱源制御装置が
行っている。

【０００３】この種の熱源制御装置は、熱源系統から系
統の状態を表す各種の情報を取り込むと共に外部から負
荷増，負荷減などの指令を受けて、個々の熱源機器に対
して起動／停止の指示を与え、熱量の安定供給を行って
いる。

【０００４】一方、熱源制御装置が一つの熱源システム
において制御対象とする熱源機器には種々のものがあ
る。最近では、排熱を利用できる吸収式冷凍機が省エネ
ルギーの観点から頻繁に使われるようになってきた。熱
源制御装置は、これら種々の熱源機器をそれぞれの利点
を生かすように運転制御している。例えば、排熱使用可
能時であれば、吸収式冷凍機を加えた台数制御を実施し
ている。

【０００５】ところが、各熱源機器はその種類により立
上り時間（起動開始から熱を生産するまでの時間）が異
なるため、熱源起動時は負荷に供給する熱量が不安定に
なるという問題がある。特に、蓄熱槽を持たないクロー
ズ系で、クリーンルームのように負荷に供給する温度を
一定に保つ必要がある熱源系統では、熱源機器の立上り
時間のばらつきにより熱量の安定供給に大きな影響を与
える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の熱
源制御装置は、熱源機器の台数制御，運転機切替え制御
のための熱源機器の起動／停止時に、負荷に供給する温
度が不安定になるという問題があった。

【０００７】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、制御対象となる熱源機器に立上がり時間の
異なるものが含まれていても、台数制御，運転機切替え
制御時における負荷供給温度，熱量の変動を抑制するこ
とのできる熱源制御装置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】本発明は、上記目的を達
成するために、次のような手段を講じた。請求項１に対
応する熱源制御装置は、各熱源機器の１次側にそれぞれ
設けられた一次ポンプと、前記各熱源機器の状態信号を
取り込む入力処理部と、前記入力処理部で取り込まれた
状態信号と外部から与えられる運転条件信号とから熱源
機器の増台機，減台機または切替え対象機を決定する制
御処理部と、前記熱源機器の一次ポンプを制御して増台
機と既運転機，減台機と残運転機，切替え元熱源機器と
切替え先熱源機器のそれぞれの負荷分担比を連続的に相
対変化させる負荷分担制御手段と、前記制御処理部で決
定した増台機または切替え先熱源機器に対して負荷分配
制御開始前に起動信号を送出し、かつ減台機または切替
え元熱源機器に対して負荷分配制御終了後に停止信号を
送出する出力処理部とを具備する構成とした。

【０００９】請求項２に対応する熱源制御装置は、各熱
源機器に設けられ熱源機器の一次側と二次側を連結する
バイパス管と、前記バイパス管による熱源側への戻り流
量を調整するバイパス弁と、前記各熱源機器の状態信号
を取り込む入力処理部と、前記入力処理部で取り込まれ
た状態信号と外部から与えられる運転条件信号とから熱
源機器の増台機，減台機または切替え対象機を決定する
制御処理部と、前記熱源機器のバイパス弁を制御して増
台機と既運転機，減台機と残運転機，切替え元熱源機器
と切替え先熱源機器の負荷分担比を連続的に相対変化さ
せる負荷分担制御手段と、前記制御処理部で決定した増
台機または切替え先熱源機器に対して負荷分配制御開始
前に起動信号を送出し、かつ減台機または切替え元熱源
機器に対して負荷分配制御終了後に停止信号を送出する
出力処理部とを具備する構成とした。

【００１０】

【作用】請求項１に対応する熱源制御装置では、熱源機
器の運転条件を指示する運転条件信号と入力処理部で取
り込まれた状態信号とが制御処理部へ入力される。制御
処理部では、運転条件信号と状態信号とから新たに起動
する熱源機器（増台機）、運転から除外する熱源機器
（減台機）、または運転切替え対象機器が決定される。
制御処理部で決定された増台機，減台機または切替え対
象機が出力処理部へ知らされると、出力処理部から増台
機または切替え先熱源機器に対して起動信号が送出され
る。そして制御処理部で決定した増台機と既運転機，減
台機と残運転機，または切替え先熱源機器と切替え元熱
源機器の各一次ポンプが負荷分担制御手段から制御さ
れ、熱源機器の加入，削減，切替えに伴う各熱源機器の
負荷分担が滑らかに変化する。そして負荷分担制御が完
了したところで、減台機または切替え元熱源機器に停止
信号が送出される。

【００１１】請求項２に対応する熱源制御装置では、制
御処理部で決定された増台機，減台機または切替え対象
機が出力処理部へ知らされると、出力処理部から増台機
または切替え先熱源機器に対して起動信号が送出され
る。そして制御処理部で決定した増台機と既運転機，減
台機と残運転機，または切替え先熱源機器と切替え元熱
源機器の各バイパス弁が負荷分担制御手段から制御され
る。バイパス弁の制御により熱源機器への戻り流量が制
御され、増台機と既運転機，減台機と残運転機，または
切替え先熱源機器と切替え元熱源機器の負荷分担が調整
される。そして負荷分担制御が完了したところで、減台
機または切替え元熱源機器に停止信号が送出される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明に係る熱源制御装置を熱源システムに適用した例を
第１実施例として説明する。図１は、第１実施例に係る
熱源システムの全体構成が示されている。

【００１３】本実施例の熱源システムは、熱源系統１０
を熱源制御装置１１が制御する。熱源系統１０は、立上
り時間の比較的遅い吸収式冷凍機等の熱源機器１２−
１，１２−２を備えている。この熱源機器１２−１，１
２−２の一次側に１次ポンプ１３−１，１３−２をそれ
ぞれ設けている。熱源機器１２−１，１２−２から負荷
１４へ供給される熱媒体は、それぞれ対応する１次ポン
プ１３−１，１３−２が流量制御する。１次ポンプ１３
−１，１３−２により負荷１４へ供給された熱媒体は、
その負荷１４を通り熱源機器１２−１，１２−２の二次
側へ戻されるように配管されている。

【００１４】熱源制御装置１１は、熱源系統１０との間
での信号の送受信を行う入出力処理部１５を備えてい
る。この入出力処理部１５に対して熱源系統１０から各
機器の状態信号１６ａ及びその他の信号が入力する。ま
た入出力処理部１５から熱源系統１０の熱源機器１２−
１，１２−２に対して起動／停止信号を送出し、また一
次ポンプ１３−１，１３−２に対して流量制御信号を送
出する。入出力処理部１５が受信した状態信号１６ｂは
制御処理部１９へ入力する。

【００１５】制御処理部１９は、熱源系統１０の状態信
号１６ｂから所定の台数演算処理を実施して運転台数を
決定し、運転台数に変更があれば熱源機器の増台，減台
の指令を出力する。また、制御処理部１９は、外部から
の運転条件信号が与えられ、運転機切替え要求があれば
該当機器の切替え指令を出力する。この制御処理部１９
から発生する各種指令は最適起動／停止動作処理部（以
下、最適処理部と呼ぶ）２０へ与えられる。

【００１６】最適処理部２０は、増台機と既運転機との
負荷分担比，又は減台機と残運転機との負荷分担比を連
続的に相対変化させる流量制御信号を発生する負荷分担
制御手段としての機能と、増台機に対しては直ぐに起動
信号を送出し、減台機に対しては負荷分担比が所定の状
態となったところで停止信号を送出する出力処理部とし
ての機能とを備えている。この最適処理部２０が流量制
御信号を入出力処理部１５を介して一次ポンプ１３−
１，１３−２へ与え、起動信号または停止信号を熱源機
器１２−１，１２−２へ与える。

【００１７】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について、図２，図３を参照して説明する。図２
は、制御処理部１９が決定する熱源機器の運転要求台数
が１台から２台へ変化し（１）、その後に２台から１台
へ変化（２）した場合の流量制御内容を示している。

【００１８】まず、一方の熱源機器１２−１が運転され
ている状態で負荷要求が上昇して熱源機器１２−１で負
担しきれなくなると、その状態信号１６ａを受けた制御
処理部１９が台数演算により他方の熱源機器１２−２を
増台機として決定する。制御処理部１９で決定した増台
機に対しては最適処理部２０から入出力処理部１５を介
して起動信号が送出される。

【００１９】起動直後は熱源機器１２−２の熱生産能力
が低いため、その状態で一次ポンプ１３−２による流量
制御を最大にすると、所定の熱量に達していない熱媒体
が負荷１４に供給され熱変動の原因となる。

【００２０】そこで、熱源機器１２−２の熱生産能力が
十分に立ち上がるまでは、一次ポンプ１３−２の開度を
小さくして設定流量を低く目に設定し、熱源機器１２−
２から負荷１４へ供給される流量を抑制する。そして熱
源機器１２−２の熱生産能力が上昇するのに対応して一
次ポンプ１３−２の開度を徐々に大きくして設定流量を
増加させていく。すなわち、最適制御部２０が各一次ポ
ンプ１３−１，１３−２に対して流量制御信号を送出し
て次のような流量制御を行う。起動時は、増台機となる
熱源機器１２−２の一次ポンプの流量を最低流量に設定
し、既運転機となる熱源機器１２−１の一次ポンプの流
量を起動前の流量（本例では最大流量）に設定する。増
台機が安定運転となった時点で、熱源機器の熱生産能力
の上昇に合わせて各一次ポンプ１３−１，１３−２の流
量を制御し、負荷分担の均等化を行う。負荷分配が完了
した時点で通常の流量制御に戻る。

【００２１】一方、２台の熱源機器１２−１，１２−２
が運転されている状態で負荷要求が下がり１台の熱源で
まかなえるようになると、その状態信号１６ａを受けた
制御処理部１９が台数演算により一方の熱源機器１２−
１を減台機として決定する。制御処理部１９で決定した
減台機に対しては最適処理部２０から入出力処理部１５
を介して停止信号が送出される。

【００２２】減台機を直ちに停止させたのでは、残運転
機への負荷増加が起きて熱変動の要因となる。そこで、
残運転機が負荷増加分を生産できる状態になるまで、減
台機の運転を継続して、減台機と残運転機の間での負荷
分配制御を行う。すなわち、残運転機となる熱源機器１
２−２の負荷分担が減台機となる熱源機器１２−１が停
止した時の負荷となるように熱生産能力の上昇させる。
この熱生産能力の上昇に合わせて一次ポンプ１３−２の
設定流量を増加し、熱源機器１２−１の一次ポンプ１３
−１設定流量を下げていく。負荷分配が完了した時点
で、熱源機器１２−１に対して停止信号を送出して運転
を停止させる。

【００２３】次に、一方の熱源機器１２−１から他方の
熱源機器１２−２へ運転機を切替える場合の制御ついて
図３を参照して説明する。熱源の切替えを指示する運転
条件信号が制御処理部１９に対して与えられると、最適
処理部２０に対して切替え対象熱源が知らされる。

【００２４】切替え要求を受けて、熱源機器１２−１と
熱源機器１２−２との停止／起動を同時に実行したので
は、熱源機器１２−２の立上りの遅れにより熱変動が発
生する要因となる。

【００２５】そこで、切替え先の熱源となる熱源機器１
２−２が安定運転状態となり、負荷を生産できる状態に
なったところで、切替え元の熱源となる熱源機器１２−
１の運転を停止させる。具体的には、最適処理部２０が
切替え指令を受けると同時に、切替え先の熱源となる熱
源機器１２−２へ起動信号を与える。そして、流量制御
の後に、切替え元の熱源となる熱源機器１２−１へ停止
信号を送出する。すなわち、切替え先の熱源機器１２−
２の熱生産能力が上昇するのに応じて一次ポンプ１３−
２の設定流量を最低流量から徐々に上げていく。それに
合わせて切替え元の熱源機器１２−１の一次ポンプ１３
−１の設定流量を最低流量まで徐々に下げていく。

【００２６】このような本実施例によれば、台数制御時
には増台機と既運転機，又は減台機と残運転機の負荷分
担を連続的に滑らかに移行することができ、運転機切替
え時には切替え先の熱源機器と切替え元の熱源機器との
負荷分担を連続的に滑らかに移行することができる。そ
の結果、立上りの遅い熱源の起動／停止による負荷供給
温度，熱量の変動を最小限に抑制することができる。

【００２７】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図４は第２実施例に係る熱源システムの構成を示し
ている。なお、上述した第１実施例の熱源システムと同
一部分には同一符号を付している。

【００２８】熱源系統２０は、熱源機器１２−１に熱媒
体を一次側から二次側へ戻すためのバイパス管２１−１
が設けられ、そのバイパス管２１に熱源側バイパス弁２
２が設けられている。熱源機器１２−１から負荷１４へ
熱媒体を供給する配管に負荷側バイパス弁２３が設けら
れている。この２つのバイパス弁２２，２３は、熱源機
器１２−１の熱源出口温度を検出する温度センサ２４の
温度検出信号２５に基づいて制御される。熱源側バイパ
ス弁２２の開度により戻り流量が決まり、負荷側バイパ
ス弁２３の開度により負荷１４への供給流量が決まる。
戻り流量と供給流量の合計流量は、一次ポンプによる流
量が固定であれば、一定値に保持する必要があるので、
熱源側バイパス弁２２と負荷側バイパス弁２３の弁開度
は相反制御がなされる。熱源側バイパス弁２２が開くの
に応じて負荷側バイパス弁２３が閉じ、熱源側バイパス
弁２２が閉じるのに応じて負荷側バイパス弁２３が開く
ように制御される。

【００２９】また、もう一方の熱源機器１２−２に対し
てもバイパス管２１−２が一次側から二次側にかけて設
けられており、バイパス管２１−２および負荷１４への
配管に熱源側バイパス弁２６，負荷側バイパス弁２７が
設けられている。このバイパス弁２６，２７は熱源機器
１２−２の熱源出口温度を検出する温度センサ２８の温
度検出信号２５に基づいて制御する。なお、熱源側バイ
パス弁２６と負荷側バイパス弁２７の弁開度は上記同様
に相反制御されるものとする。

【００３０】熱源制御装置３０は、熱源機器１２−１，
１２−２に送出する起動／停止信号と、バイパス弁２
２，２３，２６，２７に送出する流量制御信号を発生さ
せる最適処理部３１を備えている。

【００３１】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について図５，図６を参照して説明する。図５は、
運転要求台数が１台から２台へ変化し（１）、その後、
２台から１台へ変化（２）した場合の流量制御内容を示
している。

【００３２】まず、熱源系統２０から状態信号１６ａを
受けた制御処理部１９が台数演算により他方の熱源機器
１２−２を増台機として決定し、最適処理部２０に対し
て熱源機器１２−２の増台機指令を出す。その指令を受
けた最適処理部２０では、増台機となる熱源機器１２−
２に対して入出力処理部１５を介して起動信号を送出し
立ち上げる。

【００３３】増台機の起動直後は、既運転機である熱源
機器１２−１の負荷側バイパス弁２３は、増加してきた
負荷に対応するために、全開となっている。また停止中
の熱源機器１２−２の負荷側バイパス弁２７は全閉とな
っている。

【００３４】増台機の熱源機器１２−２が安定運転状態
になるまでは、負荷側バイパス弁２７の開度を小さくし
て負荷側への影響を少なくする。熱源機器１２−２の熱
生産能力が立上がってくるのに応じて負荷側バイパス弁
２７の開度を大きくしていき、熱源機器１２−２が完全
に立上がったところで弁開度を全開にする。

【００３５】このとき、熱源機器１２−２の出口温度を
温度センサ２８で検出して最適制御部３１へ送ってい
る。熱源出口温度は熱生産能力と流量によって決まるの
で、最適制御部３１では目標温度と熱源出口温度とを比
較し、熱源出口温度が変動しないように、熱生産能力の
立上がり具合に応じて負荷側バイパス弁２７の開度を徐
々に大きくしている。

【００３６】また、安定運転状態になるまでは、負荷へ
の供給流量の多くを熱源側バイパス弁２を介して増台機
の二次側へ戻しているため、増台機の立上がり時間を短
縮する効果もある。

【００３７】一方、２台の熱源機器１２−１，１２−２
が運転されている状態で負荷要求が下がり、制御処理部
１９で熱源機器１２−１を減台機に決定すると最適処理
部２０に減台機が指令される。

【００３８】負荷増加分を残運転機で生産できる状態に
なるまで、減台機の運転を継続する。その間は、減台機
のバイパス弁２６，２７を制御して負荷生産分を徐々に
減らす。すなわち、残運転機で減台機の負荷増加分を生
産できる状態になるよう、減台機のバイパス弁２６，２
７を熱戻り側に開けることにより、減台機の負荷生産分
を徐々に絞り、残運転機側に分配する。残運転機の熱生
産能力の上昇に合わせて負荷分担比率を徐々に変化させ
る。そして負荷分配が完了した時点で、最適処理部３１
から減台機となる熱源機器１２−１に停止信号を送出す
る。

【００３９】次に、一方の熱源機器１２−１から他方の
熱源機器１２−２へ運転機を切替える場合の制御ついて
図６を参照して説明する。制御処理部１９から最適処理
部３１に対して切替え対象熱源が知らされると、図６に
示すようなバイパイ弁制御を実行する。すなわち、最適
処理部３１が切替え指令を受けると同時に、切替え先の
熱源となる熱源機器１２−２に起動信号を与える。そし
て切替え元の熱源となる熱源機器１２−１の負荷側バイ
パス弁２３を、切替え先の熱源機器１２−２の熱生産能
力の上昇に応じて絞っていく。これに合わせて切替え先
の熱源機器１２−２の負荷側バイパス弁２７を、その熱
生産能力の上昇に応じて開いていく。そして、熱源機器
１２−２の負荷側バイパス弁２７が全開となったところ
で、切替え元の熱源機器１２−１に停止信号を送出す
る。

【００４０】このような本実施例によれば、バイパス弁
２２，２３，２６，２７を制御することにより、台数制
御時または運転機切替え時の各熱源の負荷分担を連続的
に滑らかに移行することができ、立上りの遅い熱源の起
動／停止による負荷供給温度，熱量の変動を最小限に抑
制することができる。本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
変形実施可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、制
御対象となる熱源機器に立上がり時間の異なるものが含
まれていても、台数制御，運転機切替え制御時における
負荷供給温度，熱量の変動を抑制することのできる熱源
制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る熱源システムの構成
図である。

【図２】図１に示す熱源システムの台数制御動作を表す
タイムチャートである。

【図３】図１に示す熱源システムの運転機切替え動作を
表すタイムチャートである。

【図４】本発明の第２実施例に係る熱源システムの構成
図である。

【図５】図４に示す熱源システムの台数制御動作を表す
タイムチャートである。

【図６】図４に示す熱源システムの運転機切替え動作を
表すタイムチャートである。

【符号の説明】

１０，２０…熱源系統、１１，３０…熱源制御装置、１
２−１，１２−２…熱源機器、１３−１，１３−２…一
次ポンプ、１４…負荷、１５…入出力処理部、１９…制
御処理部、２０，３１…最適処理部、２１−１，２１−
２…バイパス管、２２，２６…熱源側バイパス弁、２
３，２７…負荷側バイパス弁。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 23/19 Ｇ 9132−3Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の熱源機器の台数制御，運転機切替
   え制御を行う熱源制御装置において、 前記各熱源機器の１次側にそれぞれ設けられた一次ポン
   プと、前記各熱源機器の状態信号を取り込む入力処理部
   と、前記入力処理部で取り込まれた状態信号と外部から
   与えられる運転条件信号とから熱源機器の増台機，減台
   機または切替え対象機を決定する制御処理部と、前記熱
   源機器の一次ポンプを制御して増台機と既運転機，減台
   機と残運転機，切替え元熱源機器と切替え先熱源機器の
   それぞれの負荷分担比を連続的に相対変化させる負荷分
   担制御手段と、前記制御処理部で決定した増台機または
   切替え先熱源機器に対して負荷分配制御開始前に起動信
   号を送出し、かつ減台機または切替え元熱源機器に対し
   て負荷分配制御終了後に停止信号を送出する出力処理部
   とを具備したことを特徴とする熱源制御装置。
2. 【請求項２】 複数の熱源機器の台数制御，運転機切替
   え制御を行う熱源制御装置において、 前記各熱源機器に設けられ熱源機器の一次側と二次側を
   連結するバイパス管と、前記バイパス管による熱源側へ
   の戻り流量を調整するバイパス弁と、前記各熱源機器の
   状態信号を取り込む入力処理部と、前記入力処理部で取
   り込まれた状態信号と外部から与えられる運転条件信号
   とから熱源機器の増台機，減台機または切替え対象機を
   決定する制御処理部と、前記熱源機器のバイパス弁を制
   御して増台機と既運転機，減台機と残運転機，切替え元
   熱源機器と切替え先熱源機器の負荷分担比を連続的に相
   対変化させる負荷分担制御手段と、前記制御処理部で決
   定した増台機または切替え先熱源機器に対して負荷分配
   制御開始前に起動信号を送出し、かつ減台機または切替
   え元熱源機器に対して負荷分配制御終了後に停止信号を
   送出する出力処理部とを具備したことを特徴とする熱源
   制御装置。