JPS58119003A - 運転台数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数台の機器を必要に応じて自動的に増減可能
な運転台数制御装置に関するものである。

従来、空調設備においては、複数台の冷凍機を設置する
とともに、負荷量の増減を検出して冷凍機を制御してい
る。

第１図は、従来の空調システムにおける冷凍機運転台数
制御装置の制御ブロック図の１例を示すものである。

図において、１は熱媒体の流れる本管、２ａ〜２ｄは支
管、３ａ〜３ｄは温度発振器でサーミスタ、測温抵抗な
どの感温素子で感温部の温度を検知して、これを各々温
度信号Ｔａ〜Ｔｄに変換して出力する。４ａ〜４ｄは流
量調節弁でそれぞれ温度信号Ｔａ−ｗＴｄに基づいて弁
の開度を決定し、負荷５ａ〜５ｄを通して各支管２ａ〜
２ｄの流量を調節する。６ａ〜６ｄは冷凍機で熱媒体（
冷水）の温度は５６〜７°Ｃ位で一定である。７は差圧
式（ベンチュリー）流量計や電磁流量計などの流量発振
器で本管１に接続されており、本管１に流わる送配流量
に比例した流量信号Ｑに変換して、この信号を流量設定
器８ａ〜８Ｃに入力する。流量設定器８ａ〜８Ｃは流量
信号Ｑがあらかじめ設定した上下限値になると動作する
もので、各々接点信号Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３を出力する。９
は運転順序設定器で冷凍機６ａ〜６ｄの運転時間を平均
化するとともに、特定の冷凍機のみが集中して運転され
寺命が不均一にならないように運転順序を変更する。１
０は発停信号発信器で、流量設定器８ａ〜８ｃからの接
点信号８１〜Ｓ３に基づいて冷凍機６ａ〜６ｄの起動、
停止を制御する。又、冷凍機６ａ〜６ｄからの故障信号
Ａｒに基づいて故障機を飛び越して、次の順序に選択さ
ねている冷凍機を自動的に運転させ、又故障が回復すわ
ば正常な運転状態になるように制御している。ＯＮは各
冷凍機６ａ〜６ｄを運転、停止するための発停信号であ
る。

次に、動作について第１図〜第２図（ａ）、（ｂ）を用
いて説明する。

今、流量に対応する負荷の需要量が第２図（ａ）に示す
ように変動すると仮定する。ここで、室内の温度は、温
度発振器３ａ〜３ｄにより各々温度信号Ｔａ−ｙＴｄに
変換される。温度信号Ｔａ〜Ｔｄは流量調節弁４ａ〜４
ｄに入力し、負荷に相当な最適な弁の開度を決定する。

このように負荷５ａ〜５ｄに流れる熱媒体の流量が決定
され、各々所定の出力で動作する。従って、各支管２ａ
〜２ｄに流わる流量の合計は、本管１に接続されている
流量発振器惰で流量を検知して、この総流量から負荷５
ａ〜５ｄの全体の大きさが判明する。さらに、流量発振
器７では、本管１を流れる総流量に比例した流量信号Ｑ
バー流量設定器８ａ〜８Ｃに入力する。各流量設定器８
ａ〜８Ｃでは、例えば第２図（ａ）　、　　（１））に
示すように、流量の上下限　値Ｑ＋　Ｑ１＋　、　Ｑ２
Ｉ　Ｑ２’　、　Ｑ３．　Ｑ３′がそれぞわ設定されて
おり、零から最初の上限値Ｑ１に対応するまでは、１台
の冷凍機、例えば６ａを運転し、Ｑ１以上Ｑ２未満に対
応する流量の場合には、流量設定器８ａσＡ接点信号Ｓ
１がオンする。この信号ＳＩＧゴ、発停信号発生器１０
に入力して、停止中の冷凍機６ｂ〜６ｄのうち１台を運
転するための発停信号ＯＮにより例えば冷凍機６ｂの運
転を開始させる。次いで、負荷の需要量が増加して流量
′ｉＪ）第２図（ａ）に示すように、上限値Ｑ２に対応
する流量になると、流量設定器８ｂの接点信号Ｓ２がオ
ンして動作状態となり、この信号に基づいて発停信号発
生器１ｏを介して３白目の冷凍機６Ｃの運転を開始する
。以下同様に負荷５ａ〜５ｄ　の増加に伴って、流量が
増大し、順次接点信号Ｓ３により冷凍機６ｄが運転を開
始する０ 次いで、逆に負荷５ａ〜５ｄの需要量が減少すると、流
量調節弁４ａ〜４ｄの開度が狭≦なり流量が減少する。

流量が流計設定、器８Ｃの下限値Ｑ３′に達すると、接
点信号Ｓ３がオフする。この信号Ｓ３は発停信号発生器
ｌ○を介して４白目の冷凍機６ｄを停止させる。以下同
様に流量の減少に伴って流量設定器８ｂ、８ａの接点信
号Ｓ２゜Ｓｌが順次オフして冷凍機６ｃ、６ｂが停止す
る。

なお、流量設定器８ａ〜８Ｃの上下限値Ｑ１とＱ１’　
、　Ｑ２とＱ２’　、　Ｑ３とＱ　３１の相互間隔は一
般的には４〜５％位に設定して流量の増加時（負荷の増
加時）と減少時には第２図（ａ）に示すようにディファ
レンシャルを持たせ、冷凍機６ａ〜６ｄの運転台数切換
時点のハンチングを防止している。

しかしながら、上記のような従来の装置では、第３図（
ａ）に示すように、負荷量の測定がノイズにより影響さ
れたり、あるいは負荷の需要量が流量設定器８ａ〜８ｃ
の上下限値に対応する短い周期で変動する場合には、第
３図（ｂ）に示すように、各冷凍機６ａ〜６ｄはそれぞ
れ上下限値Ｑ１、　Ｑ１’　、　Ｑ２．Ｑ２’　、　Ｑ
３．Ｑ３′に基づく接点信号Ｓｌ、Ｓ２．　ｓ３により
無意味な運転台数の増減を繰返し、安定したむだのない
制御をすることができない。その上、大容量の冷凍機が
短い周期でオン、オフすることになるので、始動電流に
よる消費電力が大となったり、効率が低下するなど不経
済である。また、流量信号Ｑだけで冷凍機６ａ〜６ｄの
運転台数を決定しているので、負荷の需要量に応するだ
けの熱量を熱媒体が保持しているにもかかわらず、冷凍
機６ａ〜６ｄの運転台数が増加したり、あるいは運転台
数を減少してもよい場合にも運転台数が変わらない場合
があり、冷房時には熱媒体の過冷却、暖房時には過熱に
なるという問題がある。さらに、運転時間平均化のため
に、運転順序の設定ができても、常に一定期間毎に操作
員が運転順序設定を変更しなければならず、その上異種
能力の運転順序変更は流量設定器の設定値を機器能力に
より変更しなければならず、操作が複雑で手間を要する
等の欠点がある。

本発明は上記欠点を除去するもので、流量に比例した入
力パルス信号を一定時間毎にサンプリングして平均化す
るとともに、流量を測定するとともに熱媒体の温度等を
測定することにより、状態を正確に把握して、最適な運
転台数を決定して無用ある。さらに、運転時間の平均化
のために、ローティジョン信号により機器の運転順序を
自動的に変更することのできる自動ローティジョン機能
も具備した運転台数制御装置を提供することを第２の目
的とするものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第４図は運転台数制御回路の要部ブロック図を示すもの
である。

１１はサンプリング回路、１２は設定回路で、機器の最
大出力に対して、何％で動作させるかを設定している。

１３は演算回路、１４は表示回路、１５はローティジョ
ン回路で、ローティジョン入力信号ｄが入力するたびに
機器の運転順序を自動的にローティジョンさせるための
ローティジョン信号ｆを出力する。１６は故障回路で、
故障入力信号ｅが人力したときのみ動作を開始する。１
７は設定値決定回路で、ローティジョン信号で、故障信
号ｇが入力したときに、設定回路１２からの上下限信号
Ｃを変更して新上下限値信号ｊを出力する機能も具備し
ている。１８は流量比較回路、１９は台数決定回路、２
０は機器発停回路である。

次に動作について説明する。

まず、自動ローティジョンしてない場合について冷房時
を例にとり説明する。

負荷量に比例した入力パルス信号ａは、サンプリング回
路１１に入力する。さらに、サンプリグ時間は設定回路
１２で設定されており、サンプリング信号すとしてサン
プリング回路１１に入力する。サンプリング回路１１で
はサンプリング時間内に入力した入力パルス信号ａのパ
ルス数ｐを数え、こわを積算して入力パルス積算値信号
りを出力する。ここで−回のサンプリング時間が終了す
ると、カウンターは消去され、次のサンプリングを開始
する。

一方、設定回路１２では、入力パルス信号ａのパルスの
重みｍ、全負荷量Ｗ、サンプリング時間を及び各冷凍機
の運転、停止される上下限値が設定さねており、上記ｍ
、ｗ、ｔが設定値信号ｊとして演算回路１３に入力する
。演算回路１３では、入力パルス積算値信号りと設定値
信号１とにより、サンプリング時間ｔの間に入力したパ
ルス数ｐを次式のように全負荷量Ｗに対する％に変換す
る。

すなわち、現在の負荷量Ｆが、 Ｆ　：　−Ｌｘ」−）＜　１００　　（％）　　Ｘ　Ｗ により演算される。この結果は負荷量信号にとして表示
回路１４に入力して現在の負荷量Ｆとして表示される。

なお、上式による演算は全負荷量に対する％であるが、
必要に応じてｍ／時間。

Ｍｃ＝、３／Ｒ間等の表示も可能である。一方、設定回
路１２で設定されている上下限値は上下限値信号Ｃとし
て設定値決定回路１７に入力する。この際、ローティジ
ョン信号は設定値決定回路１７には入力していないので
、上下限値信号Ｃは、そのまま上下限値信号ｊＱして流
量比較回路１８に入力し、演算回路１３からの負荷量信
号にと比較され、そこで大小判断されてその結果を比較
信号りとして台数決定回路１９に入力する。

台数決定回路１９では、第５図の冷房の場合についての
フローチャートに示されているように、比較信号ｔによ
り機器の運転台数が増加する方向か、減少する方向かを
判断するもので、温度入力信号ｍと比較信号ノとにより
最終的に台数決定判断を行う。

以下、台数決定回路１９における運転台数の決定方法に
ついて第５図に示すフロートチャートに基づいて説明す
る。

まず、第１に比較信号ｌにより゛′台数減′と判断した
場合４こは、そのまま゛′台数減′との台数決定信号ｎ
を出力する。第２に、比較信号ｌにより゛′台数増減な
し′と判断した場合には、さらに温度入力信号ｍで判断
される。ここで、温度入力信号ｍは例えば、温度スイッ
チ等で構成さね、る、冷凍機の入口の熱媒体の温度（冷
水人口温度）Ｔｒと設定温度（冷水入口設定温度）Ｔｒ
、ｔとの比較信号である。すなわち、冷水入口温度Ｔｒ
が冷水入口設定温度Ｔ　ｒ、ｔより低い場合には、熱媒
体が負荷量に応するだけの熱量を持っていると判断して
過冷却を防止するために°°台数減′との信号を出力す
る。

〜仝２ 冷水温度Ｔｒが冷水入口設定温度Ｔ　ｒ、ｔより高い場
合には、熱媒体か負荷量に応するだけの熱量が　不足し
ているか、あるいは適量であると判断して、次回のサン
プリングまで″台数固定′となる。

第３に、比較信号ノにより“台数増“と判断した場合に
は、次の判断として上記と同様に冷水人口温度Ｔｒと冷
水入口設定湿度Ｔｒ、ｔとを比較する。

まず、冷水入口温度Ｔｒが冷水入口設定湿度Ｔｒ、ｔよ
゛り低い場合には、熱媒体は負荷量に応する熱量をもっ
ている、あるいは適量であると判断して、次回のサンプ
リングまで゛１台数固定２となる。

冷水入口温度Ｔｒが冷水入口設定温度Ｔ　ｒ、ｔより高
い場合には、熱媒体は負荷量に応する熱量をもっていな
いと判断して゛″台数増２となる。

このように台数決定回路１９で粗断された結果は、台数
決定信号ｎとして機器発停回路２０に入力する。機器発
停回路２０では、台数決定信号ｎに基づいて機器発停信
号０を出力して各冷凍機に起動、停止指令を出す。

次に、自動ローティジョンの場合について説明する。

まず、ローティジョン回路１５に、例えばタイマーから
のローティジョン入力信号ｄが入力し、ローティジョン
信号ｆとして出力する。この信号ｆが設定値決定回路１
７に入力することにより自動ローティジョンが行われる
。設定値決定回路１７では設定回路１２からの上下限値
信号Ｃに基づいて各冷凍機の能力割合が計算されており
、ローティジョン信号ｆが入力するたびに能力割合が一
台ずつずれて設定値が並べかえられて、新上下限値信号
ｊとして流量比較回路１８に入力する。このように設定
値決定回路１７ではローティジョン信号ｆに同期して各
上下限値も自動的に変更され、常に各冷凍機と各上下限
値とは対応するように構成されているので、異種能力の
冷凍機のローティジョンも可能である。

冷凍機に故障が発生した場合、故障回路１６に故障機か
らの故障入力信号ｅが入力し、この信号に対応する故障
信号ｇが設定値決定回路１７に入力する。

この場合、設定値決定回路１７では、故障信号ｇにより
故障機を飛び越して、次に上限設定されている冷凍機を
運転させるように、上下限値信号Ｃによる上下限値が自
動的に変更されて新上下限値信号ｊを出力する。故障回
路が回復すれば、自動的に正常の運転状態に復帰するよ
うに上下限値が変更される。

次いで、流量比較回路１８では新上下限値信号ｊと演算
回路１３からの負荷量信号にとが比較゛され、そこで大
小判断される。以後の動作は上述し亭 た自動ローティジョンしてない場合と同様である第６図
（ａ）において実線は、サンプリング時間を毎の流量信
号Ｑの平均値を、点線は実際の流量信号を示すものであ
る。第６図（ｂ）の実線は第６図（ａ）に示すサンプリ
ングした流量信号から判断した運転台数を、点線は従来
の方法による運転台数を示している。図から明らかなよ
うにスパイク状のノイズやサンプリング時間内における
リップル状の急激な流量変動（負荷量変動）があっても
不必要な起動、停止を防ぐことができる。

なお、上記実施例では、冷凍機４台の場合について説明
したか、任意の台数に適用できるのは明らかである。さ
らに、制御する対象も流量制御のみでなく、水位制御、
水圧制御など機器の運転台数を樽滅する必要のある制御
にはすべて適用可能である。また、制御機器は冷凍機に
限らず、ポンプ、ボイラその他如何なる機器にも適用可
能である。また各回路構成は上記機能を奏するものであ
れば如何なるものでもよい。

以上述べたように、本発明によれば、負荷量に比例した
パルス信号を一定時間すンプリイグする手段を設けてい
るので、スパイク状のノイズやサンプリング時間内の急
激な負荷量変動に対しては機器の不必要な起動、停止を
防止できる。従って、起動電流の大きなボイラ、冷凍機
、ポンプ等の大容量の機器では消費電力を節約すること
ができ経済的である。

また、各機器の運転を平均化するために、タイマー等を
利用した自動ローティジョン回路を設けているので、運
転機器の変更は自動的に行われ、手動操作の必要がなく
、取扱い容易であるとともに人件費の節約になる。その
上、従来のもののように異種能力の機器を稼動する場合
には設定値を変更しなければならないが、本願のものは
、設定値決定回路で設定値を自動的に変更するので異種
能力の機器が入っていてもローティジョンが可能である
。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは
もちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の運転台数制御装置のブロック図、第２図
（ａ）　、　　（ｂ）　〜第３ＦＭ　＜ａ＞　、　　（
ｂ）は流量と冷凍機の運転台数との関係を示す図、第４
図は本発明の実施例を示す要部ブロック図、第５図は第
４図の台数決定回路におけるフローチャート、第６図は
本発明の流量と機器の運転台数との関係を示す図である
。 １１、、、サンプリング回路、　　１２．、。 設定回路、　　　１３．、、演算回路、　　１５０．。 ローティジョン回路、　　　１７．、、設定値決定回路
、　　１８．、、流量比較回路、　　１９．、。 台数決定回路。 特許出願人 株式会社　長野計器製作所 代表者溝呂木雅之 第５１Ｖ＋ Ｔｙ　　　　　　ンｆｙＫ−、入Ｏλ頂しノツＩ丁ト・
ｔ　　　　・全゛刃こ２（ロｉ江ン６シター第６１刺 時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、機器の運転台数を自動的に制御する運転台数制御装
   置において、 負荷量に比例（た入力パルス信号をサンプリング時間信
   号により積算するサンプリング回路と、 上記サンプリング時間信号と上記機器の起動、停止を指
   示するための上下限値を設定する設定＠路と、 上記サンプリング回路の出力と全負荷量との関係を算出
   する演算回路と、 この演算回路と上記設定回路との出力を比較して、負荷
   計により運転台数が増加及び不変、減少を判断する手段
   と、 運転台数が増加及び不変の状態にあるとき負荷量とは異
   なる他の状態を測定して最終的に運転台数を決定する手
   段と、 を具備したことを特徴とする運転台数制御装置。 ２、機器の運転台数を自動的に制御する運転台数制御装
   置において、 負荷量に比例した入力パルス信号をサンプリング時間信
   号により積算するサンプリング回路と、 上記サンプリング時間信号と上記機器の起動、停止を指
   示するための上下限値を設定する設定回路と、 上記サンプリング回路の出力と全負荷量との関係を算出
   する演算回路と、 ローティジョン信号か入力したとき上記機器の運転順序
   を自動的にローティジョンして新上下限値を設定する手
   段と、 上記演算回路の出力と上記新上下限値とを比較して、負
   荷量により運転台数か増加及び不変か減少を判断する手
   段と、 運転台数が増加及び不変の状態にあるとき負荷量とは異
   なる他の状態を測定して最終的に運転台数を決定する手
   段と、 を具備したことを特徴とする運転台数制御装置。