WO2014050195A1

WO2014050195A1 - 制御装置

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Publication number: WO2014050195A1
Application number: PCT/JP2013/062622
Authority: WO
Inventors: 隆之中原; 瑞樹田中
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-04-03
Also published as: CN104662377B; US9695830B2; US20150252814A1; JP2014066454A; CN104662377A; EP2918934A1; EP2918934A4; JP5464247B1

Abstract

よりポンプの劣化度の平準化を行うことができる制御装置を提供する。冷凍機と空調機との間に配置される複数のインバータ駆動式のインバータポンプを制御する空調システムコントローラ（１１０）であって、インバータポンプの運転積算時間と、インバータポンプの運転中の回転数分布とを把握する把握部（１１６ａ）と、インバータポンプの運転積算時間とインバータポンプの運転中の回転数分布とに基づいて、インバータポンプの劣化度を導出する劣化度導出部（１１６ｃ）と、インバータポンプの劣化度に基づいて、次回に運転／停止するインバータポンプを決定する決定部（１１６ｄ）とを備える。

Description

制御装置

　本発明は、制御装置に関する。

　従来、所定のパラメータをポンプの劣化因子として参照することによって、複数のポンプの台数制御を行う制御装置が存在する。例えば、特許文献１（特開２００９－１３３２５３号公報）では、予め各ポンプの運転時間を設定しておき、ポンプの累積運転時間が、設定された運転時間に達するか否かによって、複数のポンプの稼動／停止が決定されている。そして、これにより、各ポンプの累積運転時間が均一化されている。

　特許文献１に開示の制御では、ポンプの累積運転時間をポンプの劣化因子として参照しているが、ポンプの劣化度は、ポンプの累積運転時間に限られないため、より実際の運転状況に即して把握する必要があると考えられる。
　そこで、本発明の課題は、よりポンプの劣化度の平準化を行うことができる制御装置を提供することにある。

　本発明の第１観点に係る制御装置は、熱源機器と空調機との間に配置される複数のインバータ駆動式のポンプを制御する制御装置であって、把握部と、劣化度導出部と、決定部とを備える。把握部は、ポンプの運転積算時間と、ポンプの運転中の回転数分布と、を把握する。劣化度導出部は、ポンプの運転積算時間とポンプの運転中の回転数分布とに基づいて、ポンプの劣化度を導出する。決定部は、ポンプの劣化度に基づいて、次回に運転／停止するポンプを決定する。
　従来、ポンプの劣化度を算出するのに、運転積算時間がパラメータとして用いられているが、ポンプの劣化度への影響は運転積算時間のみに限られない。また、ポンプの運転回転数によってはポンプに与える影響が大きいと考えられる。
　そこで、本発明では、運転積算時間だけでなくポンプの運転中の回転数分布も含めて、複数のポンプの劣化度を導出し、導出したポンプの劣化度に基づいて、複数のポンプのうち次回に運転／停止するポンプを決定している。よって、よりポンプの実際の運転状況に即して、複数のポンプの運転制御を行うことができる。従って、より複数のポンプの劣化度の平準化を行うことができる。

　本発明の第２観点に係る制御装置は、本発明の第１観点に係る制御装置であって、算出部をさらに備える。算出部は、ポンプの運転中の回転数分布に基づいて、ポンプの低速回転域における運転時間と、ポンプの高速回転域における運転時間とを算出する。そして、劣化度導出部は、ポンプの運転積算時間と、ポンプの低速回転域における運転時間及び高速回転域における運転時間とに基づいて、ポンプの劣化度を導出する。
　ここで、高速回転域での運転は、発熱によるグリース寿命への影響が大きくなると考えられ、低速回転域では、振動が多くなりやすいので故障につながり易いと考えられる。すなわち、低速及び高速回転域でのポンプの運転は、劣化度への影響が大きいと考えられる。
　そこで、本発明では、高速回転域及び低速回転域におけるポンプの運転時間をポンプの劣化度を導出するパラメータとして用いることで、より実際の運転に即して、ポンプの劣化度を導出できている。尚、ここでの高速回転域及び低速回転域におけるポンプの運転時間には、高速回転域における運転時間と低速回転域における運転時間との合計の運転時間も含まれるものとする。

　本発明の第３観点に係る制御装置は、本発明の第２観点に係る制御装置であって、把握部は、ポンプの発停回数をさらに把握し、劣化度導出部は、ポンプの発停回数をさらに加味して、ポンプの劣化度を導出する。
　本発明では、ポンプの劣化度を導出するパラメータとしてさらにポンプの発停回数も参照することで、より実際の運転に即してポンプの劣化度を導出できる。

　本発明の第４観点に係る制御装置は、本発明の第３観点に係る制御装置であって、記憶部をさらに備える。記憶部は、ポンプの運転積算時間と、ポンプの低速回転域における運転時間及びポンプの高速回転域における運転時間と、ポンプの発停回数と、のそれぞれに対応する重み付け値、を記憶する。そして、劣化度導出部は、ポンプの運転積算時間と、ポンプの低速回転域における運転時間及びポンプの高速回転域における運転時間と、ポンプの発停回数とのそれぞれに対応する重み付け値をさらに加味して、ポンプの劣化度を導出する。
　ここで、運転積算時間、運転回転数の分布（低速回転域での運転及び高速回転域での運転）及び発停回数のそれぞれがポンプに与える影響は一律ではないと考えられる。
　そこで、本発明では、これらの各々のパラメータの重み付け値を、予め記憶部に記憶している。よって、より実際の運転に即した劣化度を決定できる。

　本発明の第５観点に係る制御装置は、本発明の第４観点に係る制御装置であって、劣化度導出部は、所定期間におけるポンプの劣化度の増加分をさらに導出し、決定部は、所定期間におけるポンプの劣化度の増加分に基づいて、次回に運転／停止するポンプを決定する。
　ここで、例えば、所定期間とは、ポンプの設置時（入れ替え時）からポンプの交換を予定しているまでの期間である。
　例えば、複数のポンプのうち半数を数年毎で交換するような場合、本発明では、所定期間におけるポンプの劣化度の増加分に基づいて次回に運転／停止するポンプを決定するので、入れ替えされたポンプばかり稼動されるといった状況を回避できる。

　本発明の第１観点に係る制御装置では、よりポンプの劣化度の平準化を行うことができる。
　本発明の第２観点に係る制御装置では、より実際の運転に即してポンプの劣化度を導出できる。
　本発明の第３観点に係る制御装置では、より実際の運転に即してポンプの劣化度を導出できる。
　本発明の第４観点に係る制御装置では、より実際の運転に即した劣化度を決定できる。
　本発明の第５観点に係る制御装置では、例えば、複数のポンプのうち半数を数年毎で交換するような場合に、入れ替えされたポンプばかり稼動される状況を回避できる。

本発明の一実施形態に係る制御装置を備える空調システムの概略構成図。空調システムコントローラの概略構成図。インバータポンプの回転数分布の一例を示すグラフ。回転数振り分けルールの一例のテーブル。第１～第５インバータポンプの運転積算時間と一般化した値とを示す表。第１～第５インバータポンプの発停回数と一般化した値とを示す表。第１～第５インバータポンプの低速及び高速回転域における合計運転積算時間と一般化した値とを示す表。空調システムコントローラにおけるインバータポンプの制御処理の流れを示すフローチャート。空調システムコントローラにおけるインバータポンプの制御処理の流れを示すフローチャート（ステップＳ１１１以降の処理）。変形例Ｂに係る、所定のインバータポンプの入れ替え時点での各インバータポンプの劣化度を示す表。

　以下、本発明に係る制御装置１１０を備える空調システム１００について、図面を参照しながら説明する。
　（１）空調システムの全体構成
　図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置１１０を備える空調システム１００の概略構成図である。空調システム１００は、主として、ビル、工場、病院、ホテル等の比較的大きい建物内に設置されている。
　空調システム１００は、図１に示すように、主として、熱源機器としての複数（本実施形態では、８台）の第１～第８冷凍機５１～５８と、建物内の各空調対象空間（例えば、室内空間）に設置される熱利用機器としての第１～第９空調機２１～２９と、第１～第８冷凍機５１～５８と第１～第９空調機２１～２９との間に配置される複数（本実施形態では、５台）の第１～第５インバータポンプ６１～６５と、これらの機器を制御する制御装置としての空調システムコントローラ１１０と、から構成されている。

　この空調システム１００では、これらの機器の間を、水配管３０を介して熱媒体である水が循環している。尚、水配管３０においては、冷房時には冷水、暖房時には温水が、第１～第８冷凍機５１～５８から第１～第９空調機２１～２９へと流れており、水の冷熱又は温熱が運転中の第１～第９空調機２１～２９において空調に利用されるようになっている。
　以下、空調システム１００を主に構成する各機器について説明し、その後に、空調システムコントローラ１１０の構成及び処理の流れについて説明する。
　（２）空調システムを構成する機器
　　（２－１）第１～第８冷凍機
　第１～第８冷凍機５１～５８は、図１に示すように、互いに並列に接続されており、戻りヘッダー１２から水を引き込み、送りヘッダー１１へと水を送り出す。尚、戻りヘッダー１２と送りヘッダー１１とは、配管７１によって接続されている。配管７１は、戻りヘッダー１２に接続される戻りヘッダー接続配管７２と、戻りヘッダー接続配管７２から複数に分岐され各々に第１～第５インバータポンプ６１～６５が配置される第１～第５ポンプ配管７３ａ～７３ｅと、各々に第１～第８冷凍機５１～５８が配置される第１～第８冷凍機配管７４ａ～７４ｈと、第１～第５ポンプ配管７３ａ～７３ｅと第１～第８冷凍機配管７４ａ～７４ｈとを接続する中間配管７５と、第１～第８冷凍機配管７４ａ～７４ｈと送りヘッダー１１とを接続する送りヘッダー接続配管７６とから構成されている。

　第１～第８冷凍機５１～５８は、それぞれ、空冷式のヒートポンプチラーであり、圧縮機、空気側熱交換器、膨張弁、水側熱交換器が順次接続されて冷媒回路を構成している。冷媒回路の内部には、冷媒が充填されている。
　　（２－２）第１～第５インバータポンプ
　第１～第５インバータポンプ６１～６５は、空調システムコントローラ１１０によってインバータ駆動されるインバータ駆動式のポンプである。第１～第５インバータポンプ６１～６５は、第１～第９空調機２１～２９から流出した熱媒体としての水を、水配管３０及び戻りヘッダー１２を介して第１～第８冷凍機５１～５８へと送ることで、水を循環させる。そして、これにより、第１～第８冷凍機５１～５８から送り出された水（冷水あるいは温水）は、送りヘッダー１１を介して水配管３０へと流れ、第１～第９空調機２１～２９から水配管３０を介して戻ってきた水は、戻りヘッダー１２に一旦流入し、第１～第８冷凍機５１～５８のそれぞれに吸い込まれるようになっている。

　　（２－３）第１～第９空調機
　第１～第９空調機２１～２９は、それぞれ、熱源機器としての第１～第８冷凍機５１～５８が生成する冷水の冷熱あるいは温水の温熱を使って、空調対象空間の熱負荷を処理する。すなわち、第１～第９空調機２１～２９は、第１～第８冷凍機５１～５８から流れてくる冷水あるいは温水を用いて、空調対象空間の空調（冷房や暖房）を行う。
　第１～第９空調機２１～２９は、それぞれ同一或いは異なる空調対象空間に設置されている。従って、第１～第９空調機２１～２９のそれぞれは、送りヘッダー１１から延びる水配管３０と、戻りヘッダー１２につながる水配管３０との間に、並列に配置されている。第１～第９空調機２１～２９は、送りヘッダー１１側の水配管３０から、引き込み配管２１ｄ～２９ｄを介して水を取り入れ、戻し配管２１ｅ～２９ｅによって戻りヘッダー１２側の水配管３０へと水を戻す。

　第１～第９空調機２１～２９の各ケーシングの内部には、空気が流通する空気通路が形成されている。空気通路の流入端には、吸い込みダクト（図示せず）の一端が接続され、空気通路の流出端には、給気ダクト（図示せず）の一端が接続されている。吸い込みダクト及び給気ダクトの他端は、それぞれ空調対象空間に接続されている。
　第１～第９空調機２１～２９の各ケーシングの内部には、送風ファン２１ａ、熱交換器２１ｂ、流量調整弁２１ｃ等が配備されている。熱交換器２１ｂは、水と空気との間で熱交換を行わせて、空気を冷却または加熱させる。具体的には、熱交換器２１ｂは、複数の伝熱フィンと、それらの伝熱フィンを貫通する伝熱管とを有する、フィンアンドチューブ式の熱交換器である。熱交換器２１ｂの伝熱管には、第１～第８冷凍機５１～５８と第１～第９空調機２１～２９との間を循環する水が流れ、伝熱管及び伝熱フィンを介して水の熱が空気に供給されることで、空気が冷却または加熱されるようになっている。送風ファン２１ａは、インバータ制御によって回転数を段階的に変化させることが可能であって、加熱又は冷却された空気の送風量を調節できる。流量調整弁２１ｃは、その空調機に流れる水の量を調節する役割を果たす。つまり、第１～第９空調機２１～２９それぞれに流れる水の流量は、各流量調整弁２１ｃの開度によって決まる。

　　（２－４）その他の構成
　送りヘッダー１１と戻りヘッダー１２とは、バイパス配管１３によって結ばれている。このバイパス配管１３には、バイパス流量調節弁１３ａが配置されている。バイパス流量調節弁１３ａは、第１～第９空調機２１～２９に流れる水の流量を調節する。第１～第９空調機２１～２９側で必要な水量が少なくなり、稼働中の第１～第５インバータポンプ６１～６５のインバータ周波数が下限値であっても、第１～第８冷凍機５１～５８を流れる水の流量に対し第１～第９空調機２１～２９側で必要な水量が多い場合には、送りヘッダー１１の送水圧力が上昇してしまう。このようなときに、バイパス流量調節弁１３ａの開度を可変させ、バイパス配管１３を通って送りヘッダー１１から戻りヘッダー１２に直接戻る水の流量を調節することで、第１～第９空調機２１～２９に流れる水の流量を抑制することができる。

　また、水配管３０の送りヘッダー１１の下流側には、水温を測る往水温度センサ１１ａが、水配管３０の戻りヘッダー１２の上流側には、水温を測る環水温度センサ１２ａ及び水量を測る水量センサ１５が、それぞれ設けられている。
　（３）空調システムの動作
　　（３－１）全体概略動作
　第１～第９空調機２１～２９のそれぞれでは、吸込ダクト（図示せず）によって空調対象空間から取り込まれた空気が、ケーシング内の空気通路を流れる。この空気は、各熱交換器２１ｂ等において第１～第８冷凍機５１～５８から流れてきた冷水／温水によって冷却／加熱される。その冷却／加熱された空気が給気ダクト（図示せず）を介して空調対象空間へ供給されることで、空調対象空間の冷房／暖房が行われる。

　　（３－２）空調システムコントローラによるポンプ制御
　空調システムコントローラ１１０は、第１～第９空調機２１～２９の熱負荷（具体的には、第１～第９空調機２１～２９が処理すべき空調対象空間の熱負荷）に応じて、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転台数を可変させるポンプ台数制御を行う。具体的には、例えば、第１～第９空調機２１～２９の熱負荷が小さい場合には、１台のインバータポンプを運転し、第１～第９空調機２１～２９の熱負荷が大きい場合には、複数のインバータポンプを運転させる。
　ここで、複数のインバータポンプのうち同じポンプのみが稼動されてポンプの劣化度にばらつきが生じることを抑制するため、空調システムコントローラ１１０は、ポンプ台数制御を行う際、複数のインバータポンプ６１～６５の劣化度に基づいて、次回に運転／停止するポンプを決定している。これについては、以下で、空調システムコントローラ１１０の構成及び処理の流れの中で説明していく。

　　（３－３）空調システムコントローラの構成
　図２は、空調システムコントローラ１１０の概略構成図である。空調システムコントローラ１１０は、図１に示すように、往水温度センサ１１ａ、環水温度センサ１２ａ、水量センサ１５、第１～第９空調機２１～２９、第１～第８冷凍機５１～５８、第１～第５インバータポンプ６１～６５、バイバス流量調整弁１３ａ等と接続されている。また、空調システムコントローラ１１０は、図２に示すように、主として、通信部１１１と、表示部１１２と、入力部１１３と、タイマー部１１４と、記憶部１１５と、制御部１１６とを有している。
　　　（３－３－１）通信部
　通信部１１１は、空調システムコントローラ１１０を各機器やセンサ等と通信可能にするためのネットワークインターフェースである。

　　　（３－３－２）表示部
　表示部１１２は、主として、ディスプレイから構成されている。表示部１１２には、第１～第９空調機２１～２９の運転状況等を示す画面が表示される。第１～第９空調機２１～２９の運転状況としては、運転／停止状態、運転モード（冷房モード／暖房モード等）等が挙げられる。その他、表示部１１２には、往水温度センサ１１ａ及び環水温度センサ１２ａによって計測される水温の平均値や水の設定温度、さらには、水量センサ１５によって計測される水量等が表示される。
　　　（３－３－３）入力部
　入力部１１３は、主として、操作ボタン及び上記ディスプレイを覆うタッチパネルから構成されている。管理者等が操作ボタンやタッチパネル上のボタンに触れることによって、当該ボタンに対応する制御処理が制御部１１６によって実行される。

　　　（３－３－４）タイマー部
　タイマー部１１４は、時刻、日、月、年、曜日、所定時刻を基準とした経過時間等の時間的要素を計測する。
　　　（３－３－５）記憶部
　記憶部１１５は、ハードディスク等から構成されており、運転情報記憶領域１１５ａと、回転数振り分けルール記憶領域１１５ｂと、基準値記憶領域１１５ｃと、重み付け値記憶領域１１５ｄと、ポンプ情報記憶領域１１５ｅと、を有している。
　　　　（３－３－５－１）運転情報記憶領域
　運転情報記憶領域１１５ａには、後述する把握部１１６ａによって把握された、第１～第９空調機２１～２９、第１～第８冷凍機５１～５８、第１～第５インバータポンプ６１～６５等の運転状況が記憶されている。第１～第９空調機２１～２９の運転状況としては、運転／停止状態、運転モード（冷房モード／暖房モード等）、送風ファン２１ａの風量、熱交換器２１ｂを流れる水の温度や圧力、流量調整弁２１ｃの開度、運転積算時間、発停回数等が挙げられる。尚、水の温度や圧力及び冷媒温度や冷媒圧力等は、これらを計測するセンサからの情報を、空調システムコントローラ１１０（具体的には、後述する把握部１１６ａ）が直接又は第１～第９空調機２１～２９の制御部（図示せず）を介して受け取っている。第１～第８冷凍機５１～５８の運転状況としては、圧縮機の回転数、膨張弁の開度、冷媒回路の所定箇所における冷媒温度や冷媒圧力、運転積算時間、発停回数、運転／停止状態等が挙げられる。また、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転状況としては、回転数分布、運転積算時間、発停回数、運転／停止状態等が挙げられる。その他、往水温度センサ１１ａ及び環水温度センサ１２ａによって計測される水温や水の設定温度、水量センサ１５によって計測される水量、バイパス流量調節弁１３ａの開度等も把握部１１６ａによって把握されてこの運転情報記憶領域１１５ａに格納されている。

　ここで、第１～第５インバータポンプ６１～６５の回転数分布とは、図３に示すように、所定の回転数と、その所定の回転数における運転時間（具体的には、運転積算時間）との関係を示すものである。尚、図３は、インバータポンプ６１～６５の回転数分布の一例を示すものである。図３における、低速回転域、中速回転域及び高速回転域については、この後の回転数振り分けルール記憶領域の箇所で説明する。
　　　　（３－３－５－２）回転数振り分けルール記憶領域
　回転数振り分けルール記憶領域１１５ｂには、回転数振り分けルールのテーブルが記憶されている。回転数振り分けルールとは、例えば、図４に示すような、回転数を３段階の回転域に振り分けるためのルールである。仮に、回転数振り分けルール記憶領域１１５ｂに図４に示すような回転数振り分けルールが記憶されているとすると、インバータポンプの回転数Ａがα以上β未満であれば、低速回転域に振り分けられ、β以上γ未満であれば、中速回転域に振り分けられ、γ以上Δ未満であれば、高速回転域に振り分けられる。

　　　　（３－３－５－３）基準値記憶領域
　基準値記憶領域１１５ｃには、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転積算時間、発停回数及び回転数分布（具体的には、後述する低速及び高速回転域における合計運転積算時間（後述する））をそれぞれ一般化するための基準値が記憶されている。各基準値は、シミュレーション、机上計算等によって得られる値であり、予め、入力部１１３を介してサービスパーソン等によって入力される。具体的には、運転積算時間に関する基準値としては、許容できる許容運転積算時間が入力される。許容運転積算時間は、例えば、１５００時間である。発停回数に関する基準値としては、許容できる許容発停回数が入力される。許容発停回数は、例えば、１０００回である。回転数分布（具体的には、低速及び高速回転域における合計運転積算時間）に関する基準値としては、許容できる許容運転積算時間（具体的には、低速及び高速回転域における許容合計運転積算時間）が入力される。許容合計運転積算時間は、例えば、１０００時間である。

　　　　（３－３－５－４）重み付け値記憶領域
　重み付け値記憶領域１１５ｄには、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転積算時間、発停回数及び回転数分布（具体的には、低速及び高速回転域における合計運転積算時間）のそれぞれに対応する重み付け値を記憶している。各重み付け値は、シミュレーション、机上計算等によって得られる値であり、予め、入力部１１３を介してサービスパーソン等によって入力される。尚、重み付け値は、以下の方法によって得られる。まず、発停なしで運転を継続した場合の故障までの時間と、発停を伴いながら運転を継続した場合の故障までの時間とをシミュレーションすることによって、運転積算時間の重み付け値と発停回数の重み付け値との比率を導出する。次に、高速回転域又は低速回転域で運転を継続した場合の故障までの時間と、通常回転域（中速回転域）で運転を継続した場合の故障までの時間とをシミュレーションすることによって、運転積算時間の重み付け値と回転数分布（低速及び高速回転域における合計運転積算時間）の重み付け値との比率を導出する。そして、運転積算時間の重み付け値と発停回数の重み付け値との比率及び運転積算時間の重み付け値と回転数分布（低速及び高速回転域における合計運転積算時間）の重み付け値との比率から、３者の重み付け値を決定している。

　　　　（３－３－５－５）ポンプ情報記憶領域
　ポンプ情報記憶領域１１５ｅには、後述する劣化度導出部１１６ｃによって導出された各インバータポンプ６１～６５の劣化度や、決定部１１６ｄによって決定された、次回に運転／停止するインバータポンプの優先順位が記憶されている。
　　　（３－３－６）制御部
　制御部１１６は、記憶部１１５に記憶されているプログラムを読み込むことにより、把握部１１６ａ、算出部１１６ｂ、劣化度導出部１１６ｃ、決定部１１６ｄ、ポンプ制御部１１６ｅ等として機能する。
　　　　（３－３－６－１）把握部
　把握部１１６ａは、上述した各種機器（第１～第９空調機２１～２９、第１～第８冷凍機５１～５８、第１～第５インバータポンプ６１～６５等）の運転状況や、各種のセンサの計測値等を把握する。把握部１１６ａは、各機器の運転状況や各種のセンサの計測値を単に把握する（例えば、センサによって計測される状態値等を単に把握する）だけでなく、各機器の運転状況に基づいて、発停回数や運転積算時間も算出することによって把握している。

　また、把握部１１６ａは、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転中の回転数から、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転中の回転数分布、すなわち、所定の回転数における運転積算時間を把握している。そして、把握部１１６ａは、把握した各機器の運転状況等を、上述の運転情報記憶領域１１５ａに格納する。
　　　　（３－３－６－２）算出部
　算出部１１６ｂは、把握部１１６ａによって把握された、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転中の回転数分布に基づいて、第１～第５インバータポンプ６１～６５の低速回転域における運転時間及び第１～第５インバータポンプ６１～６５の高速回転域における運転時間を算出する。具体的には、算出部１１６ｂは、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転中の回転数分布から、回転数振り分けルール記憶領域１１５ｂに記憶されている回転数振り分けルールを参照して、低速回転域における運転積算時間及び高速回転域における運転積算時間を算出する。

　ここで、本実施形態では、低速回転域における運転積算時間と高速回転域における運転積算時間とを合計した合計運転積算時間を、各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出するパラメータである回転数分布として用いることから、算出部１１６ｂは、低速回転域における運転積算時間と、高速回転域における運転積算時間とを合計して、さらに、合計運転積算時間を算出している。尚、上記では述べていないが、算出部１１６ｂによって算出された、低速回転域における運転積算時間及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間も、上述の運転情報記憶領域１１５ａに格納される。
　　　　（３－３－６－３）劣化度導出部
　劣化度導出部１１６ｃは、所定時間（例えば、１時間）毎に、把握部１１６ａによって把握され且つ算出部１１６ｂによって算出された、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転積算時間と、発停回数と、回転数分布（低速及び高速回転域における合計運転積算時間）とに基づいて、第１～第５インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出する。

　より具体的には、劣化度導出部１１６ｃは、まず、基準値記憶領域１１５ｃに記憶されている基準値に基づいて、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転積算時間、発停回数及び低速回転域と高速回転域とにおける合計運転積算時間、の一般化を行う。具体的には、劣化度導出部１１６ｃは、所定の記憶領域に記憶されているルールに基づいて、インバータポンプの運転積算時間、発停回数及び合計運転積算時間を、それぞれに関する基準値で除することによって、一般化を行っている。そして、一般化した値と、上述の重み付け値と、に基づいて、最終的に、各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出している。以下、一般化の処理と、最終的な劣化度の導出処理とについて説明する。
　＜一般化の処理＞
　以下、一般化に関して図５～図７を用いて具体例を説明する。尚、図５は、第１～第５インバータポンプ６１～６５の運転積算時間と一般化した値とを示す一例の表である。図６は、第１～第５インバータポンプ６１～６５の発停回数と一般化した値とを示す一例の表である。図７は、第１～第５インバータポンプ６１～６５の低速及び高速回転域における合計運転積算時間と一般化した値とを示す一例の表である。

　仮に、図５に示すように、把握部１１６ａによって把握された第１インバータポンプ６１の運転積算時間が４００時間であって、運転積算時間に関する基準値が１５００時間である場合、４００時間を１５００時間で除することによって、第１インバータポンプ６１の運転積算時間に関する一般化を行う。この結果、一般化された値である０．２６が導出されることになる。第２～第５インバータポンプ６２～６５も同様に、一般化を行うことによって、一般化された値である０．４０、０．６６、０．８０、０．８６が導出される（ここでは、これらをパラメータＩとする）。次に、図６に示すように、把握部１１６ａによって把握された第１インバータポンプ６１の発停回数が９００回であって、発停回数に関する基準値が１０００回である場合、９００回を１０００回で除することによって、第１インバータポンプ６１の発停回数に関する一般化を行う。この結果、一般化された値である０．９０が導出される。そして、第２～第５インバータポンプ６２～６５も同様に、一般化を行うことによって、一般化された値である０．７０、０．５０、０．８０、０．２０が導出される（ここでは、これらをパラメータＩＩとする）。最後に、算出部１１６ｂによって算出された第１インバータポンプ６１の低速及び高速回転域における合計運転積算時間が１００時間であって、これに関する基準値が１０００時間である場合、１００時間を１０００時間で除することによって、第１インバータポンプ６１の低速及び高速回転域における合計運転積算時間に関する一般化を行う。この結果、一般化された値である０．１０が導出される。第２～第５インバータポンプ６２～６５も同様に、一般化を行うことによって、一般化された値である０．０５、０．０５、０．２０、０．３０が導出される（ここでは、これらをパラメータＩＩＩとする）。

　＜劣化度の導出＞
　劣化度導出部１１６ｃは、上述のように、インバータポンプ６１～６５の、運転積算時間、発停回数及び合計運転積算時間の一般化を行った後に、それぞれのインバータポンプ６１～６５の一般化された値と、重み付け値記憶領域１１５ｄに記憶されている、運転積算時間、発停回数及び合計運転積算時間にそれぞれ対応する重み付け値とに基づいて、それぞれのインバータポンプ６１～６５の劣化度を導出する。具体的には、例えば、運転積算時間に対応する重み付け値が３．０、発停回数に対応する重み付け値が２．０、合計運転積算時間に対応する重み付け値が１．０である場合、インバータポンプの劣化度は、パラメータＩ×３．０＋パラメータＩＩ×２．０＋パラメータＩＩＩ×１．０によって導出される。尚、この劣化度の導出のための式は、所定の記憶領域に記憶されているものとする。

　よって、図５～図７の例では、第１インバータポンプ６１の劣化度は、０．２６×３．０＋０．９０×２．０＋０．１０×１．０＝２．６８となる。同様に、第２～第５インバータポンプ６２～６５についても計算すると、劣化度は、順に、２．６５、３．０３、４．２、３．２８となる。
　そして、劣化度導出部１１６ｃは、導出した各インバータポンプ６１～６５の劣化度を、上述のポンプ情報記憶領域１１５ｅに格納する。
　　　　（３－３－６－４）決定部
　決定部１１６ｄは、ポンプ情報記憶領域１１５ｅに記憶されている最新の各インバータポンプ６１～６５の劣化度に基づいて、次回に運転／停止するインバータポンプを決定する。具体的には、ポンプ情報記憶領域１１５ｅに記憶されている各インバータポンプ６１～６５の劣化度の最も小さいものを、次回に運転するインバータポンプとして決定している。また、ポンプ情報記憶領域１１５ｅに記憶されている各インバータポンプ６１～６５の劣化度の最も大きいものを、次回に停止するインバータポンプとして決定している。

　尚、決定部１１６ｄは、次回に運転／停止するインバータポンプだけではなく、各インバータポンプ６１～６５の劣化度に基づいて、次回に運転／停止するインバータポンプの優先順位も決定している。具体的には、ポンプ情報記憶領域１１５ｅに記憶されている各インバータポンプ６１～６５の劣化度の小さいものから順に、次回に運転するインバータポンプとして優先順位を決定している。また、ポンプ情報記憶領域１１５ｅに記憶されている各インバータポンプ６１～６５の劣化度の大きいものから順に、次回に停止するインバータポンプとして優先順位を決定している。
　尚、上述の例でいうと、第１～第５インバータポンプ６１～６５の劣化度は、それぞれ順に、２．６８、２．６５、３．０３、４．２、３．２８であるので、次回に運転するインバータポンプの優先順位は、順に、第２、第１、第３、第５、第４のインバータポンプとなる。また、次回に停止するインバータポンプの優先順位は、第４、第５、第３、第１、第２のインバータポンプとなる。

　そして、決定部１１６ｄは、決定した、各インバータポンプの運転／停止の優先順位を、上述のポンプ情報記憶領域１１５ｅに格納する。
　　　　（３－３－６－５）ポンプ制御部
　ポンプ制御部１１６ｅは、各インバータポンプ６１～６５に対して運転／停止指令を送信したり、下記の制御処理の流れで説明する各種の判定等を行ったりする。
　　（３－４）空調システムコントローラにおける制御処理の流れ
　図８及び図９は、空調システムコントローラ１１０におけるインバータポンプ６１～６５の制御処理の流れを示すフローチャートである。
　まず、図８に示すように、ステップＳ１０１では、サービスパーソン等が、予め、入力部１１３を介して、上述の基準値及び重み付け値を入力する。これにより、基準値及び重み付け値が、それぞれ、基準値記憶領域１１５ｃ及び重み付け値記憶領域１１５ｄに記憶される。

　ステップＳ１０２では、インバータポンプの番号Ｎを初期値０に設定する。尚、番号が１のインバータポンプは、上述の第１インバータポンプ６１であり、番号２は、第２インバータポンプ６２、番号３は、第３インバータポンプ６３、番号４は、第４インバータポンプ６４、番号５は、第５インバータポンプ６５である。
　ステップＳ１０３では、劣化度導出部１１６ｃが、上述のように、第１～第５インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出する。そして、ステップＳ１０４で、決定部１１６ｄが、劣化度導出部１１６ｃが導出した各インバータポンプ６１～６５の劣化度（ポンプ情報記憶領域１１５ｅに最新に記憶されている各インバータポンプ６１～６５の劣化度）に基づいて、次回に運転／停止するインバータポンプを決定する。
　ステップＳ１０５では、ポンプ制御部１１６ｅが、インバータポンプ６１～６５の増段の必要があるか否かを判定する。具体的には、ポンプ制御部１１６ｅは、第１～第９空調機２１～２９が処理すべき空調対象空間の熱負荷に基づいて、インバータポンプ６１～６５の増段が必要であるか否かを判定している。増段の必要があると判定する場合は、ステップＳ１０６へ移行する。

　ステップＳ１０６では、ポンプ制御部１１６ｅが、番号Ｎのインバータポンプが停止しているか否かを判定する。停止していると判定する場合は、ステップＳ１０７において、ポンプ制御部１１６ｅは、そのＮの番号のインバータポンプが、次回運転するインバータポンプとして決定されているか否かを判定する。より具体的には、ポンプ制御部１１６ｅは、決定部１１６ｄによって決定された次回に運転／停止するインバータポンプの優先順位（ポンプ情報記憶領域１１５ｅに最新に記憶されている各インバータポンプ６１～６５の運転／停止の優先順位）に基づいて、そのＮの番号のインバータポンプが、次回運転するインバータポンプとして決定されているか否かを判定する。他方、ステップＳ１０６において、番号Ｎのインバータポンプが停止していないと判定する場合は、ステップＳ１０９において、ポンプ制御部１１６ｅは、ＮにＮ＋１を代入する。そして、ステップＳ１１０において、ポンプ制御部１１６ｅは、Ｎが５以下であるか否かを判定する。ここで、本実施形態では、インバータポンプ６１～６５が５台であるためＮが５以下であるか否かを判定しているが、この５という数字は、インバータポンプの台数に合わせて適宜変更されてもよい。そして、ステップＳ１１０において、Ｎ≦５であると判定する場合は、ステップＳ１０６に戻る。

　ステップＳ１０７において、ポンプ制御部１１６ｅが、Ｎの番号のインバータポンプが、次回運転するインバータポンプとして決定されていると判定する場合は、ステップＳ１０８に進んで、そのＮの番号のインバータポンプを運転する。すなわち、そのＮの番号のポンプに対して運転指令を送信する。そして、ステップＳ１０２に戻って、それ以降の処理を繰り返す。また、ステップＳ１１０において、Ｎ≦５以下でないと判定する場合も、ステップＳ１０２に戻る。
　ステップＳ１０６において、増段の必要がないと判定する場合は、図９のステップＳ１１１へ移行する。ステップＳ１１１では、ポンプ制御部１１６ｅが、減段の必要があるか否かを判定する。具体的には、ポンプ制御部１１６ｅは、第１～第９空調機２１～２９が処理すべき空調対象空間の熱負荷に基づいて、インバータポンプ６１～６５の減段が必要であるか否かを判定している。減段の必要があると判定する場合は、ステップＳ１１２へ移行する。他方、減段の必要がないと判定する場合は、図８のステップＳ１０２に戻る。

　ステップＳ１１２では、ポンプ制御部１１６ｅが、番号Ｎのインバータポンプが運転している否かを判定する。運転していると判定する場合は、ステップＳ１１３において、ポンプ制御部１１６ｅが、そのＮの番号のインバータポンプが、次回停止するインバータポンプとして決定されているか否かを判定する。より具体的には、ポンプ制御部１１６ｅは、決定部１１６ｄによって決定された次回に運転／停止するインバータポンプの優先順位（ポンプ情報記憶領域１１５ｅに最新に記憶されている各インバータポンプ６１～６５の運転／停止の優先順位）に基づいて、そのＮの番号のインバータポンプが、次回停止するインバータポンプとして決定されているか否かを判定する。他方、ステップＳ１１２において、番号Ｎのインバータポンプが運転していないと判定する場合は、ステップＳ１１５において、ポンプ制御部１１６ｅが、ＮにＮ＋１を代入する。そして、ステップＳ１１６において、ポンプ制御部１１６ｅが、Ｎが５以下であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１１６において、Ｎ≦５であると判定する場合は、ステップＳ１１２に戻る。

　（４）特徴
　　（４－１）
　従来、所定のパラメータをポンプの劣化因子として参照することによって、複数のポンプの台数制御を行う制御装置が存在する。例えば、特許文献１（特開２００９－１３３２５３号公報）では、予め各ポンプの運転時間を設定しておき、ポンプの累積運転時間が、設定された運転時間に達するか否かによって、複数のポンプの稼動／停止が決定されている。そして、これにより、各ポンプの累積運転時間が均一化されている。
　しかし、特許文献１に開示の制御では、ポンプの累積運転時間をポンプの劣化因子として参照しているが、ポンプの劣化度は、ポンプの累積運転時間に限られないため、より実際の運転状況に即して把握する必要があると考えられる。

　そこで、本実施形態では、空調システムコントローラ１１０の把握部１１６ａは、各インバータポンプ６１～６５の運転積算時間だけでなく、発停回数や、運転中の回転数分布を把握している。そして、これらに基づいて、劣化度導出部１１６ｃが、各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出し、この劣化度に基づいて、決定部１１６ｄが、次回に運転／停止するインバータポンプを決定している。
　このように、本実施形態では、インバータポンプ６１～６５の劣化因子として、運転積算時間以外にも、発停回数や運転中の回転数分布のパラメータを把握することによって、より実際のインバータポンプ６１～６５の運転状況に即して各インバータポンプの台数制御を行うことができている。よって、本実施形態では、より複数のインバータポンプ６１～６５の劣化度の平準化を行うことができる。

　　（４－２）
　さらに、本実施形態では、空調システムコントローラ１１０の算出部１１６ｂが、各インバータポンプ６１～６５の運転中の回転数分布から、各インバータポンプ６１～６５の低速回転域における運転積算時間と、高速回転域における運転積算時間とを算出している。また、これらの合計の合計運転積算時間も算出している。
　そして、劣化度導出部１１６ｃは、各インバータポンプ６１～６５の運転積算時間と、発停回数と、低速及び高速回転域における合計運転積算時間と、に基づいて、各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出している。
　ここで、高速回転域での運転は、発熱によるグリースへの影響が大きくなると考えられ、低速回転域では、振動が大きくなりやすいので機器の故障に繋がりやすいと考えられる。すなわち、インバータポンプは、低速及び高速回転域で運転すると、劣化度への影響が大きい。よって、本実施形態のように、低速及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間を算出し、これを、インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出するためのパラメータとして用いることによって、より実際の運転に即して各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出できていることになる。

　　（４－３）
　インバータポンプの運転積算時間、発停回数及び回転数分布（低速及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間）のそれぞれが、インバータポンプに与える影響は一律でないことを発明者は認識している。
　そこで、本実施形態では、インバータポンプ６１～６５の運転積算時間と、発停回数と、低速及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間とのそれぞれに対応する重み付け値、を記憶部１１５の重み付け値記憶領域１１５ｄに記憶している。具体的には、予め、シミュレーション等により上記の重み付け値を導出しておき、導出した重み付け値を、入力部１１３を介して空調システムコントローラ１１０に入力している。
　このように、本実施形態では、各パラメータ（運転積算時間と、発停回数と、低速及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間と）に対応する重み付け値を設定することで、より実際の運転に即して、各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出できる。尚、重み付け値は、インバータポンプ６１～６５の運転状況に鑑みて、適宜、適当な値へと変更されてもよい。この場合、空調システムコントローラ１１０の制御部１１６は、さらに、重み付け値を学習によって更新する更新部、として機能することになる。

　（５）変形例
　以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　　（５－１）変形例Ａ
　上記実施形態では、各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出するためのパラメータとして、各インバータポンプ６１～６５の運転積算時間と、発停回数と、運転中の回転数分布（これから得られる、低速及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間も含む）と、を参照しているが、これに限られるものではなく、各インバータポンプ６１～６５の運転積算時間と、運転中の回転数分布（これから得られる、低速及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間も含む）とを参照してもよい。

　この場合、上記実施形態よりは、実際の運転に即したインバータポンプの劣化度の導出、といった点では多少劣るが、インバータポンプに影響を与えやすい回転数の分布をパラメータとして参照しているので、従来よりも、実際のインバータポンプ６１～６５の運転状況に即した各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出できる。
　また、特に、運転中の回転数分布から得られる、低速及び高速回転域における運転積算時間や合計運転積算時間を参照すれば、上述したように、より、各インバータポンプ６１～６５の実際の運転状況に即して、各インバータポンプ６１～６５の劣化度を導出できる。
　　（５－２）変形例Ｂ
　上記実施形態以外にも空調システムコントローラ１１０の構成は考えられる。

　例えば、空調システムコントローラの劣化度導出部（上記実施形態の劣化度導出部１１６ｃと基本的な動作は同じである）は、各インバータポンプの劣化度を導出する際、所定期間における各インバータポンプの劣化度の増加分を導出してもよい。ここで、所定期間とは、インバータポンプの設置時（入れ替え時）から交換時点までの期間であり、例えば、２年である。
　そして、空調システムコントローラの決定部（上記実施形態の決定部１１６ｄと基本的な動作は同じである）は、所定期間における各インバータポンプの劣化度の増加分に基づいて、次回に運転／停止するインバータポンプを決定してもよい。
　以下、この具体例について図１０を用いて説明する。尚、本変形例では、説明の便宜のために、インバータポンプの台数を６台とする。

　例えば、ある建物では、耐用年数が２年である第１～第６インバータポンプを、１年周期で、半数（すなわち、３台）ずつ交換すると仮定する。図１０は、その建物において新たなインバータポンプ（第４～第６インバータポンプ）に入れ替えた直後の各インバータポンプの劣化度を示す表である。すなわち、第４～第６インバータポンプは、２年後に交換が予定されているインバータポンプであり、第１～第３インバータポンプは、１年前に入れ替えられてから１年後に交換を予定されているインバータポンプということになる。
　そして、このような例の建物では、上記実施形態と同様に制御すると、劣化度の小さい新たに入れ替えられた第４～第６インバータポンプばかりが稼動されるといった状況が生じると考えられる。
　そこで、本変形例に係る空調システムコントローラでは、劣化度導出部が、所定期間における各インバータポンプの劣化度の増加分を導出している。具体的には、劣化度導出部は、第４～第６インバータポンプの入れ替え時点における各インバータポンプの劣化度を基準として、その時点からの増加分を導出している。尚、第４～第６インバータポンプの入れ替え時点での各インバータポンプの劣化度を基準として増加分が導出されるのは、第１～第３インバータポンプの交換時点まで続けられる。よって、第１～第３インバータポンプの交換時点になると、劣化度導出部は、第１～第３インバータポンプの入れ替え時点における各インバータポンプの劣化度を基準として、その時点からの増加分を導出することになる。そして、本変形例に係る空調システムコントローラでは、決定部は、上記増加分に基づいて、次回に運転／停止するインバータポンプを決定する。

　このように、本変形例では、入れ替えられたインバータポンプばかりが稼動されるといった状況を回避できる。よって、複数のインバータポンプの劣化度の平準化を保つことができる。
　　（５－３）変形例Ｃ
　上記実施形態では、空調システムコントローラ１１０が、第１～第８冷凍機５１～５８及び第１～第９空調機２１～２９の制御行うと説明したが、これらは別の制御装置によって制御されてもよい。例えば、第１～第８冷凍機５１～５８や第１～第５インバータポンプ６１～６５は、上記の空調システムコントローラ１１０が制御し、第１～第９空調機２１～２９は、別途の空調機コントローラ（図示せず）が制御してもよい。
　　（５－４）変形例Ｄ
　例えば、低速回転域における運転のほうが、高速回転域における運転よりもインバータポンプの劣化度への影響が大きいと考えられる場合、予め、低速回転域における運転積算時間と、高速回転域における運転積算時間と、に各々基準値や重み付け値を設定しておいてもよい。

　本発明は、熱源機器としての冷凍機と空調機との間に配置されるインバータ駆動式のインバータポンプを制御する制御装置に、種々適用できる。

　２１～２９　第１～第９空調機
　５１～５８　第１～第８冷凍機（熱源機器）
　６１～６５　第１～第５インバータポンプ（ポンプ）
　１１０　　　空調システムコントローラ（制御装置）
　１１５　　　記憶部
　１１６ａ　　把握部
　１１６ｂ　　算出部
　１１６ｃ　　劣化度導出部
　１１６ｄ　　決定部

特開２００９－１３３２５３号公報

Claims

　熱源機器（５１～５８）と空調機（２１～２９）との間に配置される複数のインバータ駆動式のポンプ（６１～６５）を制御する制御装置（１１０）であって、
　前記ポンプの運転積算時間と、前記ポンプの運転中の回転数分布と、を把握する把握部（１１６ａ）と、
　前記ポンプの運転積算時間と前記ポンプの運転中の回転数分布とに基づいて、前記ポンプの劣化度を導出する劣化度導出部（１１６ｃ）と、
　前記ポンプの劣化度に基づいて、次回に運転／停止するポンプを決定する決定部（１１６ｄ）と、
を備える、制御装置（１１０）。
　前記ポンプの運転中の回転数分布に基づいて、前記ポンプの低速回転域における運転時間と、前記ポンプの高速回転域における運転時間とを算出する算出部（１１６ｂ）、をさらに備え、
　前記劣化度導出部は、前記ポンプの運転積算時間と、前記ポンプの低速回転域における運転時間及び高速回転域における運転時間とに基づいて、前記ポンプの劣化度を導出する、
請求項１に記載の制御装置。
　前記把握部は、前記ポンプの発停回数をさらに把握し、
　前記劣化度導出部は、前記ポンプの発停回数をさらに加味して、前記ポンプの劣化度を導出する、
請求項２に記載の制御装置。
　前記ポンプの運転積算時間と、前記ポンプの低速回転域における運転時間及び前記ポンプの高速回転域における運転時間と、前記ポンプの発停回数と、のそれぞれに対応する重み付け値、を記憶する記憶部（１１５）、をさらに備え、
　前記劣化度導出部は、前記ポンプの運転積算時間と、前記ポンプの低速回転域における運転時間及び前記ポンプの高速回転域における運転時間と、前記ポンプの発停回数とのそれぞれに対応する重み付け値をさらに加味して、前記ポンプの劣化度を導出する、
請求項３に記載の制御装置。
　前記劣化度導出部は、所定期間における前記ポンプの劣化度の増加分をさらに導出し、
　前記決定部は、所定期間における前記ポンプの劣化度の増加分に基づいて、次回に運転／停止するポンプを決定する、
請求項４に記載の制御装置。