JPS63161340A - 冷暖房システム用制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、冷暖房システム用の制御装置に関し、特に
冷暖房システムにおいて冷却媒体あるいは熱媒体として
用いられる水（冷水または温水）の温度を制御するため
の装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来の冷暖房システム用制御装置を示す配管系
統図であり、図において、１は冷却・加熱器、２はこの
冷却・加熱器１内に設けられた熱交換器、３Ａは冷温水
ポンプ、４は冷温水ポンプ３Ａを駆動するモータ、５は
電動三方弁、５ａはこの電動三方弁５を駆動するモータ
、６は冷却・加熱器１の出口側部分の水温を検出する出
口温度センサ、７はこの出口温度センサ６によって検出
された出口温度に基づきモータ５ａを制御して電勤王方
弁５を開閉制御するためのコントローラ、８は複数の槽
部分から成りこれらの各槽部分に冷水または温水を貯め
うる蓄熱槽、８ａ、８ｂはそれぞれ蓄熱槽８の両端に位
置する始端槽部分および終端槽部分、９は蓄熱槽８内の
仕切板、１０゜１０ａは蓄熱槽８内の始端槽部分８ａと
終端槽部分８ｂとをつなぐ主配管（水配管）である。

そして、主配管１０には冷却・加熱器１が介装されると
ともに、主配管１０ａには電動三方弁５が介装され、さ
らにこれらの主配管１０と１０ａとの間に冷温水ポンプ
３Ａが介装されている。なお、主配管１０は始端槽部分
８ａ側に配置され、主配管１０ａは終端槽部分８ｂ側に
配置されている。

また、１０ｂは蓄熱槽８内の始端槽部分８ａと電動三方
弁５とをつなぐバイパス配管（水配管）。

１１は水、１２は蓄熱槽８内における水１１の流れを示
す矢印である。

次に動作について説明する。冷温水ポンプ３Ａをモータ
４で駆動することにより、蓄熱槽８内の水１１は、終端
槽部分８ｂおよび主配管１０ａ。

１０からくみ上げられ、蓄熱槽８．主配管１０ａおよび
１０に沿って循環する。

このとき、くみ上げられた水１１は、冷却・加熱器１に
流入し、この冷却・加熱器１において、夏期（気温の高
いとき、即ち冷房を行なうとき）には冷却され冷水とな
り、冬期（気温の低いとき、即ち暖房を行なうとき）に
は加熱され温水となって送り出される。

冷却・加熱器１からの冷水または温水は、主配管１０を
通って再び蓄熱槽８内へ流入し、この蓄熱槽８内におい
て仕切板９によりｎ個に仕切られた槽部分を通過移動し
、最終的に蓄熱槽８内の水１１全体が目標とする温度に
達したならば蓄熱を終了する。

この温度制御手段を、夏期つまり水を冷却する場合（冷
房時）について詳細に説明すると、夏期の運転開始時に
は蓄熱槽８内の水１１の温度が高いため、冷温水ポンプ
３Ａによりくみ上げられた水１１は、冷却・加熱器１で
冷却され、この冷却・加熱器１から冷却されて流出した
冷水は、蓄熱槽８の始端槽部分８ａに流入する。

そして、流入した冷水の一部は、矢印１２で示すように
蓄熱槽８内を移動する一方、残りの部分は、始端槽部分
８ａからバイパス配管１０ｂを通り電動三方弁５へ到達
し、この電動三方弁５において、主配管１０ａからくみ
上げられた蓄熱槽８内の水１１と混合され、再び冷却・
加熱器１へ流入する。

このとき、冷却・加熱器１から流出する冷水の水温を一
定にすべく、出口温度センサ６により水温を検出し、検
出された出口温度に基づいてコントローラ７によりモー
タ５ａを制御して、電動三方弁５における開度を調節す
る。これにより、始端槽部分８ａからの水（冷水）と、
終端槽部分８ｂからの水（比較的温かい水）とを適当に
混合し、冷却・加熱器１へ供給される水の温度を一定に
保っている。

このような状態で装置をしばらく運転し続け、冷水が蓄
熱槽８内に拡散して、蓄熱槽８内の水１１全体が所定の
温度になった時点で蓄熱を終了する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の冷暖房システム用制御装置は以上のように構成さ
れているが、出口温度センサ６により冷却・加熱器１の
出口側部分での水温を検出し、その検出値に基づいて電
動三方弁５を開閉制御しても、電動三方弁５の動作が極
めて遅いため、特に冷房あるいは暖房の開始時にその時
の水温と所定水温とに大きなひらきがある場合、冷却・
加熱器１の出口側での水温がハンチングし、その水温を
確実かつ迅速に一定にすることができないという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、冷房あるいは暖房の開始時であっても、冷却
・加熱器から流出する温度を確実かつ迅速に冷却あるい
は加熱しその水温を一定に制御できる冷暖房システム用
制御装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る冷暖房システム用制御装置は。

蓄熱槽の両端に位置する始端槽部分と終端槽部分とをつ
なぐ主配管と、同主配管から分岐して上記終端槽部分に
連通ずるバイパス配管と、上記主配管に介装された冷却
・加熱器および回転数可変型ポンプと、上記バイパス配
管に介装された流量制御弁とをそなえ、上記主配管にお
ける上記冷却・加熱器の入口側部分および出口側部分の
水温をそれぞれ検出する入口温度センサおよび出口温度
センサを設けるとともに、制御手段を設けたものであり
、この制御手段は、上記出口温度センサによって検出さ
れた出口温度が所定の範囲内にあるときには上記流量制
御弁を閉じた状態で上記出口温度を一定をとするように
上記ポンプの回転数を制御する一方、上記入口温度が上
記範囲外となったときには同入口温度を上記範囲内とす
るように上記流量制御弁を開制御するものである。

［作　　　用］ この発明における冷暖房システム用制御装置では、入口
温度センサおよび出口温度センサにより冷却・加熱器の
入口側部分および出口側部分の水温がそれぞれ検出され
、検出された入口温度が所定の範囲内にある場合には、
流量制御弁を閉じたままで、制御手段により回転数可変
型ポンプの回転数が制御され、上記冷却・加熱器の出口
側部分における水温が一定に保たれる一方、上記入口温
度が上記範囲外になった場合には、上記制御手段により
上記流量制御弁が開制御されて、上記入口温度が上記範
囲内になるように制御される。

［発明の実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による冷暖房システム用制御装
置を示す配管系統図、第２図は本装置の作用を説明する
ためのもので夏期における冷房時の温度特性を示すグラ
フであり、第１図において、第３図に示した符号と同一
のものは同様の部分を示しているので、その説明は省略
する。

第１図において、３は主配管１ｏとｌｏａとの間に介装
された回転数可変型ポンプ（冷温水ポンプ）、１３は主
配管１０の冷却・加熱器１の出口側から分岐して終端槽
部分８ｂに連通ずるバイパス配管、１４はこのバイパス
配管１３に介装された流量制御弁としての電動二方弁、
１４ａはこの電動二方弁１４の開度を調整するためのモ
ータ、１５は制御手段としてのコントローラ、１６はこ
のコントローラ１６からの制御信号に基づきモータ４を
駆動制御してポンプ３の回転数を制御するインバータ、
１７は主配管１０８つまり冷却・加熱器１の入口側部分
の水温を検出する入口温度センサである。

ここで、上記コントローラ１６は、入口温度センサ１７
によって検出された入口温度が所定の範囲内にあるとき
には、電動二方弁１４を閉じた状態でポンプ３の回転数
をインバータ１６により制御して、出口温度センサ６に
よって検出される出口温度が一定になるように制御する
一方、入口温度が所定の範囲外にあるときには、モータ
１４ａへ制御信号を出力して電動二方弁１４を開制御し
て、入口温度を所定の範囲内に制御するものである。

次に、第１，２図により夏期つまり水を冷却する場合（
冷房時）の動作について説明する。

冷却・加熱器１内の熱交換器２においてその出入口温度
差を無限に設定することは不可能であり、例えば、熱交
換器２の性能上、本実施例では、冷却・加熱器１の出入
口温度差Δｔを、第２図に示すように、２．５〜１５℃
（ただし、外気温度一定で冷水温度を５℃に保つ場合）
とし、温度差Δｔがこの範囲内にあるときは、電動二方
弁１４を閉じた状態に保つようにし、Δｔが２０℃以上
となった場合には、電動二方弁１４をモータ１４ａによ
り駆動して開制御するようにする。

つまり、本実施例では、冷却・加熱器１の出口水温を５
℃一定に保持制御する場合には冷却・加熱器１の入口水
温は２０℃が限界であり、これをこえると、ポンプ３の
回転数制御だけでは冷却・加熱器１の出口温度を一定に
保持できなくなるものとして温度制御を行なう。例えば
、入口水温が３００Ｃの場合、所定の出口水温５℃とは
１５℃以上の温度差があり、出口側水温は１５°Ｃとな
ってしまい、５℃の冷水を蓄熱槽８へ供給することがで
きなくなる。

従って、冷房の冷却開始時で蓄熱槽８内の水１１の温度
が２０℃以上（つまり所定の範囲外）となっているよう
な場合には、本実施例では、この温度が入口温度センサ
１７により検出され、コントローラ１５により、電動二
方弁１４がその開度を入口温度に応じ比例制御される。

これにより、冷却・加熱器１から流出する冷水は、主配
管１０およびバイパス配管１３により始端槽部分８ａと
終端槽部分８ｂとへ分流され、終端槽部分８ｂでは、冷
水が温度の高い水と混合され、入口温度は、所定の範囲
である２０℃以下に制御される。

本実施例によれば、このようにして、冷房の冷却開始時
であっても、冷却・加熱器１の入口側部分の水温は直ち
に２０℃以下にされ、この後、ポンプ３の回転数制御を
行なうことにより、極めて確実かつ迅速に所定温度（５
℃）の冷水を冷却・加熱器１から蓄熱槽８へ供給できる
ようになる。

なお、入口温度センサ１７により検出された温度が２０
℃以下（所定の範囲内）にある場合、あるいは冷却・加
熱器１の冷却能力が外的要因により変化する場合には、
電動二方弁１４を閉じた状態で、出口温度センサ６によ
り冷却・加熱器１の出口側部分の水温を検出し、コント
ローラ１５からインバータ１６へ制御信号を出力し、ポ
ンプ３の回転数を制御することにより、従来と同様に、
出口温度が一定（本実施例では５℃）になるように保た
れる。

また、上記実施例では、出口温度を５℃一定としたが、
出口温度は任意に設定できるほか、流量制御弁としては
、電動式の電動二方弁１４を用いているが、開度の比例
制御を行なわなければ、電磁式の電磁弁を用いてもよい
。ただし、この場合、主配管１０およびバイパス配管１
３として最適なサイズのものを選択する。

さらに、上記実施例では、冷房時の冷却についてのみ説
明しているが、本発明の装置は、全く同様にして暖房時
の加熱にも適用され、上述と同様の作用効果が得られる
。このとき、所定の範囲は。

出口側温度の最低水温が設定され、入口温度センサ１７
により検出された入口温度が、この最低水温以下になっ
た場合に、電動二方弁１４の開制御を行なうようにする
。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、制御手段により回転
数可変型ポンプの回転数を制御して、冷却・加熱器の出
口側部分の水温を一定に保つとともに、上記冷却・加熱
器の入口側部分の水温（入口温度）が所定の範囲外にな
った場合には、上記制御手段によりバイパス配管におけ
る流量制御弁を開制御して、上記入口温度が上記範囲内
となるように構成したので、冷房あるいは暖房の開始時
であっても、冷却・加熱器から流出する温度が確実かつ
迅速に冷却あるいは加熱されその水温を一定に制御でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図はこの発明の一実施例としての冷暖房システ
ム用制御装誼を示すもので、第１図はその配管系統図、
第２図は本装置の作用を説明するだめのもので夏期にお
ける冷房時の温度特性を示すグラフであり、第３図は゛
従来の冷暖房システム用制御装置を示す配管系統図であ
る。 図において、１・−・冷却・加熱器、３−回転数可変型
ポンプ、６−・出口温度センサ、８・・−蓄熱槽、８ａ
−・−始端槽部分、８ｂ−・−終端槽部分、１０，１０
ａ・・−主配管、１３−・バイパス配管、１４・・−流
量制御弁としての電動二方弁、１５−制御手段としての
コントローラ、１７−・入口温度センサ。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の槽部分から成りこれらの各槽部分に冷水または温
   水を貯めうる蓄熱槽と、同蓄熱槽の両端に位置する始端
   槽部分と終端槽部分とをつなぐ主配管と、同主配管から
   分岐して上記終端槽部分に連通するバイパス配管と、上
   記主配管に介装された冷却・加熱器および回転数可変型
   ポンプと、上記バイパス配管に介装された流量制御弁と
   をそなえ、上記主配管における上記冷却・加熱器の入口
   側部分および出口側部分の水温をそれぞれ検出する入口
   温度センサおよび出口温度センサが設けられるとともに
   、上記の入口温度センサによつて検出された入口温度お
   よび出口温度センサによつて検出された出口温度に基づ
   き上記入口温度が所定の範囲内にあるときには上記流量
   制御弁を閉じた状態で上記出口温度を一定とするように
   上記ポンプの回転数を制御する一方、上記入口温度が上
   記範囲外となつたときには同入口温度を上記範囲内とす
   るように上記流量制御弁を開制御する制御手段が設けら
   れたことを特徴とする冷暖房システム用制御装置。