JP6678837B1 - 空気調和装置および熱媒体流量算出方法 - Google Patents

Abstract

熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、熱媒体を吸入して送出するポンプと、複数の利用側熱交換器と、熱源側装置とポンプとが設置された共通管路と、共通管路から分岐した並列管路とで構成された熱媒体回路と、利用側熱交換器を通過する熱媒体の流量を調整する複数の流量調整装置と、熱媒体の圧力を検出する複数の室内側圧力センサと、ポンプ入口側圧力センサおよびポンプ出口側圧力センサの少なくとも一方と、ポンプ流量を検出する流量検出装置と、制御装置とを備え、制御装置は、流量調整装置を開閉して、各々の利用側熱交換器に係る経路の流路抵抗のデータの取得を行う第１の運転と、室内空気に熱を供給する第２の運転とを行わせ、第１の運転および第２の運転における、各圧力センサが検出する圧力の値およびポンプ流量から、第２の運転において各々の利用側熱交換器を流れる熱媒体の流量を算出する。

Description

本発明は、空気調和装置および熱媒体流量算出方法に関するものである。特に、複数の熱交換器にそれぞれ流れる熱媒体の流量に係るものである。

たとえば、室外ユニット（室外機）と中継ユニットとの間を配管接続して熱源側冷媒を循環させる冷凍サイクル回路（冷媒循環回路）と、循環する熱源側冷媒と、中継ユニットと室内ユニット（室内機）との間を配管接続して熱媒体（屋内側冷媒）を循環させる熱媒体回路とを有する空気調和装置がある。熱源側冷媒循環回路は室外機と中継機とが配管接続され、熱媒体回路は、中継機と複数の室内機とが配管接続されている。そして、中継機が有する熱媒体熱交換器における熱源側冷媒と熱媒体との熱交換により、熱媒体が室内側に温熱または冷熱を供給して空気調和を行う。

このような空気調和装置において、利用ユニット内の熱交換器に流れる熱媒体の流量を把握することにより、熱媒体の搬送動力の最適化および各室内機における熱負荷の推定などを行うことができる。そこで、流量調整装置の開度から、各利用側熱交換器の熱媒体の流量を推定する空気調和システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。この空気調和システムでは、個別流量演算部が、流量調整装置となる利用側弁の開度情報および流量把握部の把握結果に基づいて、各利用ユニットを流れる熱媒体の流量を、個別に演算する。

特開２０１４−０３５１０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている空気調和システムは、各利用側熱交換器に対応する各流量調整装置の開度により、各利用側熱交換器の流量比率を推定するものである。このため、配管および分岐部における圧力損失が大きいなどの場合、各利用側熱交換器を通過する熱媒体の流量を精度よく推定することができなかった。

本発明は、上記のような課題を解決するため、各利用側熱交換器に流れる熱媒体の流量を精度よく推定することができる空気調和装置および熱媒体流量算出方法を提供するものである。

本発明に係る空気調和装置は、熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、熱媒体を吸入して送出するポンプと、ポンプによって送られた熱媒体と空気調和対象の室内空気とを熱交換する複数の利用側熱交換器と、熱源側装置とポンプとが設置された共通管路と、共通管路から分岐した並列管路とで構成され、複数の利用側熱交換器の各々が異なる並列管路に設置されて、熱媒体が熱源側装置と複数の利用側熱交換器との間を循環するように接続された熱媒体回路と、利用側熱交換器に対応して、利用側熱交換器の上流側または下流側の少なくとも一方に設置され、利用側熱交換器を通過する熱媒体の流量を調整する複数の流量調整装置と、各々の流量調整装置における熱媒体の流入側または流出側の少なくとも一方において、熱媒体の圧力を検出する複数の室内側圧力センサと、ポンプの吸入側における熱媒体の圧力を検出するポンプ入口側圧力センサおよびポンプの送出側における熱媒体の圧力を検出するポンプ出口側圧力センサの少なくともいずれか一方と、ポンプに流れる熱媒体の流量であるポンプ流量を検出する流量検出装置と、熱媒体回路を構成する機器を制御する制御装置とを備え、制御装置は、熱媒体回路に熱媒体を循環させ、各々の流量調整装置を予め定めたパターンで開閉して、各々の利用側熱交換器に流れる熱媒体の流量および圧力に係るデータの取得を行う第１の運転と、第１の運転の後に、室内空気に熱供給を行う利用側熱交換器に熱媒体を通過させる第２の運転とを行うものであり、第１の運転および第２の運転における、各々の流量調整装置に対応する室内側圧力センサ、ポンプ入口側圧力センサまたはポンプ出口側圧力センサが検出する圧力の値およびポンプ流量から、第２の運転において、各々の利用側熱交換器を流れる熱媒体の流量を算出するものである。

また、本発明に係る熱媒体流量算出方法は、熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置および熱媒体を吸入して送出するポンプに対して、熱媒体と空気調和対象の室内空気とを熱交換する複数の利用側熱交換器および利用側熱交換器を通過する熱媒体の流量を調整する複数の流量調整装置が並列に配管接続された熱媒体回路の制御を行う制御装置を備え、制御装置は、１の流量調整装置を開き、他の流量調整装置を閉じた状態で熱媒体を循環させる運転を、各々の流量調整装置を開いて行う第１の運転を行い、各々の流量調整装置を通過する熱媒体の圧力の値、ポンプの吸入側および送出側における熱媒体の圧力の値の少なくとも一方およびポンプ流量から、ポンプから各々の利用側熱交換器に到る経路に関するデータを取得する工程と、利用側熱交換器に熱媒体を通過させて、室内空気に熱を供給する第２の運転において、第１の運転および第２の運転における、各々の流量調整装置を通過する熱媒体の圧力の値、ポンプの吸入側および送出側における熱媒体の圧力の値の少なくとも一方およびポンプ流量から、各々の利用側熱交換器を流れる熱媒体の流量を算出する工程と有するものである。

本発明によれば、複数の流量調整装置の熱媒体流入側または流出側の少なくとも一方に、それぞれ室内側圧力センサを設置し、第１の運転を行って、流量調整装置を開閉して、各々の利用側熱交換器に係る経路における流量と圧力との関係などをデータとして取得する。そして、第２の運転においては、第１の運転において取得したデータを用いて、各々の利用側熱交換器を流れる熱媒体の流量を算出するようにした。このため、配管、分岐部分などにおける圧力損失が大きな熱媒体回路でも、第１の運転で得られたデータにより、第２の運転において、各利用側熱交換器に流れる熱媒体の流量を精度よく推定することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の制御装置が行う流路抵抗の算出に係る処理手順の一例を示す図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の制御装置が行う流路抵抗の算出に係る処理手順の他の一例を示す図である。 実施の形態２に係る空気調和装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係る空気調和装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る空気調和装置の構成を示す図である。

以下、実施の形態に係る空気調和装置について、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。

実施の形態１．
＜空気調和装置１００＞
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。図１に示すように、空気調和装置１００は、１台の室外機９１、１台の中継機９２および４台の室内機９３（室内機９３ａ〜室内機９３ｄ）を、それぞれ別体のユニットとして有する構成である。圧縮機１、流路切替弁２、室外熱交換器３、絞り装置４および中間熱交換器５を配管で接続して、冷媒を循環する冷媒回路８１を構成する。また、ポンプ６、中間熱交換器５、利用側熱交換器７および流量調整装置８を、冷媒回路８１における配管とは別の配管で接続して、水、不凍液などの、冷媒とは異なる液状の熱媒体を循環する熱媒体回路を構成する。ここでは、熱媒体として水を循環させるものとし、熱媒体回路として水回路８２を構成する。水回路８２において、室内機９３が有する利用側熱交換器７は、配管で並列に接続されている。ここで、中間熱交換器５を含む冷媒回路８１は、水回路８２において、水回路８２を循環する水に熱供給を行う熱源側装置となる。熱源側装置は、室内の空気調和に利用する熱媒体を、室外における熱を用いて冷却または加熱する装置である。

＜室外機９１＞
実施の形態１において、室外機９１は、たとえば、空調対象空間となる部屋の外部に設置され、空気調和に係る熱を外部に排熱または供給する熱源ユニットとなる。実施の形態１の室外機９１は、冷媒回路８１の機器のうち、圧縮機１、流路切替弁２および室外熱交換器３を有する。また、室外機９１には、室外熱交換器３に送風を行う送風機である室外ファン３ａが搭載されている。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧の状態にして吐出する。実施の形態１の圧縮機１は、たとえば、容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成されている。流路切替弁２は、たとえば、四方弁などで構成される。流路切替弁２は、水回路８２を循環する水を冷却する冷房運転における冷媒流路と水回路８２を循環する水を加熱する暖房運転における冷媒流路とを切り替える。室外熱交換器３は、室外空気と冷媒とを熱交換させる。ここで、室外熱交換器３は、冷房運転時には凝縮器またはガスクーラとして機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外ファン３ａは、室外熱交換器３に室外空気を供給する。

＜中継機９２＞
中継機９２は、冷媒と熱媒体との間の熱交換を行う。中継機９２は、冷媒回路８１の機器のうち、絞り装置４および中間熱交換器５を有する。また、水回路８２の機器のうち、ポンプ６を有する。たとえば、建物内において、室内機９３が設置される空調空間とは別の非空調空間に設置される。

絞り装置４は、冷媒を減圧し、膨張させる減圧弁または膨張弁としての機能を有する装置である。また、中間熱交換器５は、冷媒を通過させる伝熱部と熱媒体を通過させる伝熱部とを有し、冷媒と熱媒体とによる媒体間の熱交換を行わせる。実施の形態１では、中間熱交換器５は、暖房運転において凝縮器として機能し、冷媒に放熱させて熱媒体を加熱する。一方で、中間熱交換器５は、冷房運転において蒸発器として機能し、冷媒に吸熱させて熱媒体を冷却する。

熱媒体送出装置であるポンプ６は、水を吸引および加圧して送出し、水回路８２を循環させる。ポンプ６は、内蔵するモータ（図示せず）の回転数を一定の範囲内で変化させることで、熱媒体を送り出す流量である吐出流量を変化させることができる。実施の形態１のポンプ６は、後述する戻り主管１９ａに設置される。

＜室内機９３＞
室内機９３は、たとえば、空調対象空間である部屋の内部に設置され、空調空気を供給する。室内機９３は、水回路８２の機器のうち、利用側熱交換器７および流量調整装置８を有する。前述したように、実施の形態１の空気調和装置１００は、４台の室内機９３ａ〜室内機９３ｄを有し、それぞれ、利用側熱交換器７ａ〜利用側熱交換器７ｄおよび流量調整装置８ａ〜流量調整装置８ｄを有する。

利用側熱交換器７は、空気調和対象となる室内空気と熱媒体とを熱交換させ、空調対象空間に供給する調和した空気を生成する。利用側熱交換器７および利用側熱交換器７には、それぞれ室内ファン１２（室内ファン１２ａ〜室内ファン１２ｄ）から室内空気が送風される。流量調整装置８は、利用側熱交換器７を流れる水の流量を調整する。流量調整装置８は、たとえば、電磁開閉弁である。流量調整装置８は、制御装置７０から送られる信号により動作する。流量調整装置８は、全開または全閉のいずれかの状態に切り替える開閉弁であってもよい。また、流量調整装置８は、全閉と全開との間で、段階的に開度を調整し、流量調整可能な弁でもよい。

以下の実施の形態においては、室内機９３ａ〜室内機９３ｄが、利用側熱交換器７ａ〜利用側熱交換器７ｄおよび流量調整装置８ａ〜流量調整装置８ｄを有する例について説明するが、台数は、限定するものではない。また、後述するように、経路４１ａ〜経路４１ｄの４つの経路４１を有する場合について説明するが、利用側熱交換器７が並列に接続されている構成であれば、経路４１の数についても、特に制限するものではない。

ここで、水回路８２における配管について説明する。複数の利用側熱交換器７ａ〜利用側熱交換器７ｄは、各々、並列する異なる管路（以下、並列管路とする）に設置される。また、すべての並列管路の水が共通して流れる管路（以下、共通管路）を有する。並列管路は、共通管路から分岐し、中間熱交換器５によって加熱または冷却された水が循環するように接続される。そして、ポンプ６および中間熱交換器５は、共通管路に設置される。ポンプ６および中間熱交換器５は、循環する管路において、往路では並列管路に分岐する手前、また、復路では並列する並列管路から合流した後に位置する。実施の形態１の水回路８２は、ポンプ６および中間熱交換器５を通過した水は、主管を通過し、順に各枝管に順に分岐し、各々、利用側熱交換器７ａ〜利用側熱交換器７ｄに流れる構成である。水回路８２の配管は、戻り主管１９（戻り主管１９ａ〜戻り主管１９ｄ）および戻り枝管２３（戻り枝管２３ａ〜戻り枝管２３ｄ）並びに往き主管２０（往き主管２０ａ〜往き主管２０ｄ）および往き枝管２２（往き枝管２２ａ〜往き枝管２２ｄ）を有する。

往き主管２０および往き枝管２２は、中間熱交換器５側から利用側熱交換器７側に送られる水の流路となる配管である。往き主管２０ａおよび往き枝管２２ａは、中間熱交換器５から室内機９３ａの利用側熱交換器７ａまでの配管である。また、往き主管２０ｂおよび往き枝管２２ｂは、往き主管２０ａと往き枝管２２ａとの接続部分から室内機９３ｂの利用側熱交換器７ｂまでの配管である。さらに、往き主管２０ｃおよび往き枝管２２ｃは、往き主管２０ｂと往き枝管２２ｂとの接続部分から室内機９３ｃの利用側熱交換器７ｃまでの配管である。そして、往き主管２０ｄおよび往き枝管２２ｄは、往き主管２０ｃと往き枝管２２ｃとの接続部分から室内機９３ｄの利用側熱交換器７ｄまでの配管である。

戻り主管１９および戻り枝管２３は、利用側熱交換器７側から中間熱交換器５側に戻る水の流路となる配管である。戻り主管１９ａおよび戻り枝管２３ａは、室内機９３ａの利用側熱交換器７ａから中間熱交換器５までの配管である。ここで、戻り主管１９ａについて、戻り枝管２３ａとの接続部分からポンプ６までを戻り主管１９ａ１とし、ポンプ６から中間熱交換器５までを戻り主管１９ａ２とする。また、戻り主管１９ｂおよび戻り枝管２３ｂは、室内機９３ｂの利用側熱交換器７ｂから戻り主管１９ａと戻り枝管２３ａとの接続部分までの配管である。さらに、戻り主管１９ｃおよび戻り枝管２３ｃは、室内機９３ｃの利用側熱交換器７ｃから戻り主管１９ｂと戻り枝管２３ｂとの接続部分までの配管である。そして、戻り主管１９ｄおよび戻り枝管２３ｄは、室内機９３ｄの利用側熱交換器７ｄから戻り主管１９ｃと戻り枝管２３ｃとの接続部分までの配管である。ここで、水回路８２について、往き主管２０および戻り主管１９の途中から順次に各枝管に分岐および合流するように配管接続した例で説明するが、これに限定するものではない。たとえば、往き主管２０および戻り主管１９の途中または末端の１か所から、２つ以上の利用側熱交換器７に分岐および合流するように配管接続する構成としてもよい。

次に、水回路８２に設置され、物理量を検出する検出装置となる各種センサについて説明する。実施の形態１の水回路８２には、ポンプ入口側圧力センサ１０、ポンプ出口側圧力センサ９、室内側圧力センサ１１、利用側熱交換器入口側温度センサ１３、利用側熱交換器出口側温度センサ１４を備えている。ポンプ入口側圧力センサ１０は、水の流れ方向において、最後に合流する戻り枝管２３ａの接続部分より後側の戻り主管１９ａに設置される。また、ポンプ出口側圧力センサ９は、水の流れ方向において、最初に分岐する往き枝管２２ａの接続部分より手前側の往き主管２０ａに設置される。つまり、ポンプ入口側圧力センサ１０、ポンプ出口側圧力センサ９は、共通管路に設置される。室内側圧力センサ１１、利用側熱交換器入口側温度センサ１３および利用側熱交換器出口側温度センサ１４は、それぞれ、主管から分岐した枝管、つまり、それぞれ、個別の並列管路となる部分に設置される。

ポンプ入口側圧力センサ１０は、ポンプ６に吸引される水の圧力を検出する。また、ポンプ出口側圧力センサ９は、ポンプ６が送出する水の圧力を検出する。室内側圧力センサ１１は、各室内機９３に設置され、各室内機９３を通過する水の圧力を検出する。このため、実施の形態１の空気調和装置１００は、室内側圧力センサ１１ａ〜室内側圧力センサ１１ｄを有する。ここで、実施の形態１の空気調和装置１００では、室内側圧力センサ１１は、利用側熱交換器７において水の流出側となる下流側と流量調整装置８ａの流入側となる上流側との間に設置される。ここで、ポンプ入口側圧力センサ１０およびポンプ出口側圧力センサ９は、後述するように、検出する水の圧力に基づいて、ポンプ６に流れる流量を算出するために設置される。したがって、ポンプ６に流れる流量を、流量計で計測する、ポンプ６の回転数から推定するなどして、ポンプ６に流れる流量を導き出すことができる場合には、ポンプ入口側圧力センサ１０またはポンプ出口側圧力センサ９のいずれか一方のみを有していればよい。このため、以下においては、ポンプ入口側圧力センサ１０およびポンプ出口側圧力センサ９の両方を備える構成で説明するが、いずれか一方を、ポンプ６に流れる水の流量検出装置とし、得られた流量を、圧力値の代わりに利用してもよい。

利用側熱交換器温度センサとなる利用側熱交換器入口側温度センサ１３（利用側熱交換器入口側温度センサ１３ａ〜利用側熱交換器入口側温度センサ１３ｄ）は、利用側熱交換器７に流入する水の温度を検出する。また、利用側熱交換器出口側温度センサ１４（利用側熱交換器出口側温度センサ１４ａ〜利用側熱交換器出口側温度センサ１４ｄ）は、利用側熱交換器７から流入する水の温度を検出する。

制御装置７０は、空気調和装置１００内の機器を制御し、装置全体の制御を行う。ここで、制御装置７０は、制御処理部７１および記憶部７２を有する。制御処理部７１は、機器の制御などを行う。特に、実施の形態１においては、後述する第１の運転において、予め定められた条件で各流量調整装置８を開閉する制御を行う。そして、ポンプ入口側圧力センサ１０、ポンプ出口側圧力センサ９および各室内側圧力センサ１１の検出した圧力の値を取得し、流路抵抗などを算出して、記憶部７２に記憶する。そして、第２の運転において、ポンプ入口側圧力センサ１０、ポンプ出口側圧力センサ９および各室内側圧力センサ１１の検出した圧力の値および第１の運転に係るデータから算出した圧力と流量の関係などに基づき、第２の運転において、各利用側熱交換器７に流れる熱媒体である水の流量の算出する熱媒体流量算出方法に係る工程を実現する。制御処理部７１について、ハードウェアとしては、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの制御演算処理装置、アナログ回路、デジタル回路などを有するマイクロコンピュータなどで構成されている。以下、制御処理部７１が行う制御などについては、制御装置７０が行うものとして説明する。なお、制御装置７０の制御処理部７１、記憶部７２および制御処理部７１において水の流量算出処理を行う部分が一体である必要はなく、別体に分かれた構成であってもよい。

記憶部７２は、制御装置７０の処理において必要となるデータを記憶する装置である。特に、実施の形態１の記憶部７２は、後述する第１の運転および第２の運転において、ポンプ出口側圧力センサ９およびポンプ入口側圧力センサ１０が検出した圧力の値および各室内側圧力センサ１１が検出した圧力の値をデータとして記憶する。記憶部７２は、たとえば、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性記憶装置（図示せず）、ハードディスク、データを長期的に記憶できるフラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置（図示せず）などを有する。

ここでは、中継機９２が制御装置７０を有するものとして説明するが、設置個所については、特に限定するものではない。そして、実施の形態１の空気調和装置１００は、制御装置７０の制御に基づき、第１の運転および第２の運転の２種類の運転を行う。

＜第１の運転＞
第１の運転は、たとえば、ビルなどに空気調和装置１００の水回路８２を据え付けたときに、水回路８２内から残留空気を排出する試運転などにおいて行われる運転である。第１の運転では、１つの流量調整装置８を開き、他の流量調整装置８を閉じた状態にして、熱媒体である水を循環させる運転を行う。この運転を、各流量調整装置８を１つずつ開いた状態にして行う。ここで、さらに、１つの流量調整装置８を閉じ、他の流量調整装置８を開いた状態にした運転を、各流量調整装置８を１つずつ閉じた状態にして行ってもよい。

第１の運転時において、制御装置７０は、前述したように、各流量調整装置８を個別に開閉する制御を行う。このとき、各流量調整装置８に対応する各室内側圧力センサ１１並びにポンプ入口側圧力センサ１０およびポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力の値をデータとして取得する。そして、実施の形態１では、制御装置７０は、ポンプ６の流入出側における水の圧力差からポンプ６のポンプ流量を算出する。また、制御装置７０は、各室内側圧力センサ１１並びにポンプ入口側圧力センサ１０およびポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力の値から、流路抵抗などを算出し、各利用側熱交換器７を通過する水の流量と圧力との関係をデータとして記憶部７２に記憶する。

＜第２の運転＞
第２の運転は、第１の運転を行った後で行われる、通常の冷暖房運転など運転である。したがって、空気調和を行う室内機９３に対応して、１または複数の流量調整装置８を開き、利用側熱交換器７に水を通過させる。第２の運転が行われているとき、１または複数の流量調整装置８に対して、対応する室内側圧力センサ１１が検出した圧力の値並びにポンプ入口側圧力センサ１０およびポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力の値を取得する。制御装置７０は、第１の運転において各種圧力センサが検出した圧力の値および第２の運転において各種圧力センサが検出した圧力の値から、第２の運転において各利用側熱交換器７を通過する水の流量を算出する。また、水の流量に基づき、各室内機９３における熱量なども算出することができる。ここで、第２の運転は、たとえば、空気調和対象である室内空気の温度を下げるまたは上げるなどの要求に応じて、室内の空気調和を行う通常運転などである。

＜水回路８２における水の流れ＞
次に、水回路８２における熱媒体である水の流れを、図１に基づいて説明する。ポンプ６が送出した水は、戻り主管１９ａ２を通り、中間熱交換器５に流入する。このとき、ポンプ出口側圧力センサ９は、ポンプ６が送出した水の圧力を検出する。そして、中間熱交換器５に流入した水は、冷媒と熱交換される。中間熱交換器５を通過した水は、往き主管２０ａを通る。

往き主管２０ａを通過した水は、往き主管２０ｂと往き枝管２２ａとに分岐して流れる。往き枝管２２ａを通過した水は、利用側熱交換器７ａを通過する。利用側熱交換器７ａにおいて、室内の空気と水とが熱交換される。そして、流量調整装置８ａ、戻り枝管２３ａおよび戻り主管１９ａ１を通過してポンプ６へ戻る。このとき、室内側圧力センサ１１ａは、利用側熱交換器７ａを通過した水の圧力を検出する。ここで、ポンプ６からポンプ出口側圧力センサ９を通って室内側圧力センサ１１ａに至る経路を、経路４１ａとする。経路４１ａ〜経路４１ｄは、共通管路にあるポンプ６側の圧力と並列管路にある個別の室内側の圧力との差を知るための経路である。実施の形態１では、ポンプ出口側圧力センサ９がポンプ６側の圧力を検出し、室内側圧力センサ１１ａが利用側熱交換器７ａ側の圧力を検出して、２つの圧力における圧力差を利用する。したがって、経路４１ａは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５、往き主管２０ａ、往き枝管２２ａおよび利用側熱交換器７ａを通過する経路となる。ここで、他の実施の形態でも後述するように、ポンプ６側の圧力は、ポンプ入口側圧力センサ１０が検出した圧力値を用いてもよい。また、室内側圧力センサ１１ａ〜室内側圧力センサ１１ｄは、流量調整装置８ａ〜流量調整装置８ｄの上流側または下流側のいずれに設置してもよいが、上流側と下流側とが混在しないように、統一するとよい。

往き主管２０ｂを通過した水は、往き主管２０ｃと往き枝管２２ｂに分岐して流れる。往き枝管２２ｂを通過した水は、利用側熱交換器７ｂを通過する。利用側熱交換器７ｂにおいて、室内の空気と水とが熱交換される。そして、流量調整装置８ｂ、戻り枝管２３ｂ、戻り主管１９ｂおよび戻り主管１９ａ１を通過してポンプ６へ戻る。このとき、室内側圧力センサ１１ｂは、利用側熱交換器７ｂを通過した水の圧力を検出する。ここで、ポンプ６からポンプ出口側圧力センサ９を通って室内側圧力センサ１１ｂに至る経路を、経路４１ｂとする。したがって、経路４１ｂは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５、往き主管２０ａ、往き主管２０ｂ、往き枝管２２ｂおよび利用側熱交換器７ｂを通過する経路となる。

往き主管２０ｃを通過した水は、往き主管２０ｄと往き枝管２２ｃに分岐して流れる。往き枝管２２ｃを通過した水は、利用側熱交換器７ｃを通過する。利用側熱交換器７ｃにおいて、室内の空気と水とが熱交換される。そして、流量調整装置８ｃ、戻り枝管２３ｃ、戻り主管１９ｃ、戻り主管１９ｂおよび戻り主管１９ａ１を通過してポンプ６へ戻る。このとき、室内側圧力センサ１１ｃは、利用側熱交換器７ｃを通過した水の圧力を検出する。ここで、ポンプ６からポンプ出口側圧力センサ９を通って室内側圧力センサ１１ｃに至る経路を、経路４１ｃとする。したがって、経路４１ｃは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５、往き主管２０ａ、往き主管２０ｂ、往き主管２０ｃ、往き枝管２２ｃおよび利用側熱交換器７ｃを通過する経路となる。

往き主管２０ｄを通過した水は、往き枝管２２ｄを流れ、利用側熱交換器７ｄを通過する。利用側熱交換器７ｄにおいて、室内の空気と水とが熱交換される。そして、流量調整装置８ｄ、戻り枝管２３ｄ、戻り主管１９ｄ、戻り主管１９ｃ、戻り主管１９ｂおよび戻り主管１９ａ１を通過してポンプ６へ戻る。このとき、室内側圧力センサ１１ｄは、利用側熱交換器７ｄを通過した水の圧力を検出する。ここで、ポンプ６からポンプ出口側圧力センサ９を通って室内側圧力センサ１１ｄに至る経路を、経路４１ｄとする。したがって、経路４１ｄは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５、往き主管２０ａ、往き主管２０ｂ、往き主管２０ｃ、往き主管２０ｄ、往き枝管２２ｄおよび利用側熱交換器７ｄを通過する経路となる。

＜流量の算出＞
ポンプ６のポンプ流量は、ポンプ６に印加される入力電圧と揚程とによって決まる。ポンプ６の特性曲線は、機種ごとに既知である。したがって、ポンプ６のポンプ流量は、入力電圧および揚程の関係を表す関数Ｆを用いて、次式（１）で表すことができる。ここで、入力電圧は、制御装置７０が決定する。また、揚程は、ポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力とポンプ入口側圧力センサ１０が検出した圧力との圧力差となる。ここで、ポンプ６が複数台並列に接続されている場合には、各ポンプ６の吸引側となる入口側と送出側となる出口側との差圧をそれぞれ検出することで、各ポンプ６に流れる水の流量を算出することができる。

（ポンプ６のポンプ流量）＝Ｆ（入力電圧，揚程） …（１）

配管および熱交換器などにおける圧力損失は、流量の２乗に比例する。ここで、比例定数を流路抵抗と定義すると、圧力損失は、次式（２）で表すことができる。

（圧力損失）＝（流量の２乗）×（流路抵抗） …（２）

ここで、以下における説明を簡単にするための変数を定義する。ポンプ出口側圧力センサ９と室内側圧力センサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄとの圧力差を、それぞれΔＰａ、ΔＰｂ、ΔＰｃおよびΔＰｄとする。また、水回路８２において、主管などに流れる水の水量および流路抵抗を、ＧｒｍおよびＡとする。また、枝管などを流れる水の水量および流路抵抗を、ＧｒｓおよびＢとする。そして、ポンプ６から戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５および往き主管２０ａを流れる水の流量および流路抵抗を、それぞれＧｒｍａおよびＡａとする。往き主管２０ｂを流れる流量および流路抵抗を、それぞれＧｒｍｂおよびＡｂとする。往き主管２０ｃを流れる流量および流路抵抗を、それぞれＧｒｍｃおよびＡｃとする。往き主管２０ｄを流れる流量および流路抵抗を、それぞれＧｒｍｄおよびＡｄとする。さらに、往き枝管２２ａおよび利用側熱交換器７ａを流れる流量並びに流路抵抗を、それぞれＧｒｓａおよびＢａとする。往き枝管２２ｂおよび利用側熱交換器７ｂを流れる流量並びに流路抵抗を、それぞれＧｒｓｂおよびＢｂとする。往き枝管２２ｃおよび利用側熱交換器７ｃを流れる流量並びに流路抵抗を、それぞれＧｒｓｃおよびＢｃとする。往き枝管２２ｄおよび利用側熱交換器７ｄを流れる流量並びに流路抵抗を、それぞれＧｒｓｄおよびＢｄとする。

＜流路抵抗から水の流量を算出する方法＞
次に、第２の運転において、各経路４１に流れる水の流量に係る算出方法について説明する。前述したように、第２の運転は、１または複数の流量調整装置８を開いて、行われる運転である。このため、第２の運転は、たとえば、通常の冷暖房運転において、一部または全部の室内機９３が稼働している。

ここで、第１の運転を行ったときに、各室内側圧力センサ１１、ポンプ出口側圧力センサ９およびポンプ入口側圧力センサ１０が検出した圧力の値を、データとして記憶部７２に記憶しておけば、第２の運転における各利用側熱交換器７に流れる水の流量を求めるためには十分である。しかし、この場合、記憶部７２に記憶するデータの量が多くなる。たとえば、室内機９３の数が多くなり、経路４１の数、分岐数などが増えると、増加に合わせて、記憶部７２の記憶容量も必要となる。また、流量を求めるための算出式が複雑となる。そこで、ここでは、運転条件に依存しない定数である流路抵抗を、第１の運転において、水回路８２に設置された各圧力センサが検出した圧力の値から求め、データとして記憶部７２に記憶する。このため、記憶容量の節約および計算速度の向上をはかることができる。

経路４１ａ、４１ｂおよび４１ｃは、途中に分岐を含むため、流量が途中で変化する。各経路４１の流量と圧力損失との関係は、それぞれ、式（３ａ）〜式（３ｄ）で表すことができる。ここで、圧力損失は、前述したポンプ出口側圧力センサ９と室内側圧力センサ１１ａ〜室内側圧力センサ１１ｄとの圧力差ΔＰａ〜圧力差ΔＰｄとなる。

経路４１ａ：
ΔＰａ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｓａ^２×Ｂａ …（３ａ）
経路４１ｂ：
ΔＰｂ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｍｂ^２×Ａｂ＋Ｇｒｓｂ^２×Ｂｂ
…（３ｂ）
経路４１ｃ：
ΔＰｃ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｍｂ^２×Ａｂ＋Ｇｒｍｃ^２×Ａｃ＋Ｇｒｓｃ^２×Ｂｃ
…（３ｃ）
経路４１ｄ：
ΔＰｄ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｍｂ^２×Ａｂ＋Ｇｒｍｃ^２×Ａｃ
＋Ｇｒｍｄ^２×Ａｄ＋Ｇｒｓｄ^２×Ｂｄ …（３ｄ）

また、流量Ｇｒｍａ、流量Ｇｒｍｂ、流量Ｇｒｍｃおよび流量Ｇｒｍｄと流量Ｇｒｓａ、流量Ｇｒｓｂ、流量Ｇｒｓｃおよび流量Ｇｒｓｄとの間には、それぞれ、式（４ａ）〜式（４ｄ）の関係がある。

Ｇｒｍｂ＝Ｇｒｍａ−Ｇｒｓａ …（４ａ）
Ｇｒｍｃ＝Ｇｒｍｂ−Ｇｒｓｂ …（４ｂ）
Ｇｒｍｄ＝Ｇｒｍｃ−Ｇｒｓｃ …（４ｃ）
Ｇｒｓｄ＝Ｇｒｍｄ …（４ｄ）

式（３ａ）〜式（３ｄ）において、圧力差ΔＰａ〜圧力差ΔＰｄは、第２の運転において、ポンプ出口側圧力センサ９並びに室内側圧力センサ１１ａ〜室内側圧力センサ１１ｄが検出した圧力から算出することができる。また、流路抵抗Ａａ、流路抵抗Ａｂ、流路抵抗Ａｃ、流路抵抗Ａｄ、流路抵抗Ｂａ、流路抵抗Ｂｂ、流路抵抗Ｂｃおよび流路抵抗Ｂｄは、制御装置７０が、後述する第１の運転で得られるデータから求める定数となる。また、式（４ａ）において、流量Ｇｒｍａは、第２の運転におけるポンプ６のポンプ流量であり、式（１）から算出することができる。

したがって、未知数は、流量Ｇｒｍｂ、流量Ｇｒｍｃ、流量Ｇｒｍｄ、流量Ｇｒｓａ、流量Ｇｒｓｂ、流量Ｇｒｓｃおよび流量Ｇｒｓｄの７つとなる。方程式は８つあるため、すべての未知数を求めることができる。すなわち、式（３ａ）から、流量Ｇｒｓａを求めることができる。また、式（３ｂ）と式（４ａ）から、流量Ｇｒｍｂおよび流量Ｇｒｓｂを求めることができる。さらに、式（３ｃ）と式（４ｂ）から、流量Ｇｒｍｃおよび流量Ｇｒｓｃを求めることができる。そして、式（４ｃ）と式（４ｄ）から、流量Ｇｒｍｄおよび流量Ｇｒｓｄを求めることができる。

流路抵抗Ａおよび流路抵抗Ｂは、水と配管の摩擦抵抗、分岐部の抵抗、合流部の抵抗、曲がり部の抵抗および熱交換器などの機器の抵抗などを含み、一般には、経路４１ごとに異なる。水回路８２の配管の状況がすべて既知であれば、予め記憶部７２に記憶させておくこともできる。しかしながら、空気調和装置１００は設置される建物に応じて、配管の長さ、径、分岐位置などが異なる。このため、流路抵抗Ａおよび流路抵抗Ｂを、予め記憶部７２に記憶させることは困難である。したがって、後述する第１の運転において検出される物理量の値に基づき、流路抵抗Ａおよび流路抵抗Ｂを決定する処理を行うことは非常に効果的となる。

＜流路抵抗の算出手順＞
図２は、実施の形態１に係る空気調和装置の制御装置が行う流路抵抗の算出に係る処理手順の一例を示す図である。ここで、全流路抵抗Ｒとは、経路４１ａの流路抵抗Ｒａ、経路４１ｂの流路抵抗Ｒｂ、経路４１ｃの流路抵抗Ｒｃまたは経路４１ｄの流路抵抗Ｒｄのいずれかであるものとする。また、部分流路抵抗Ｚとは、ある経路４１のうち、他の経路と共通部分の流路抵抗のことであるものとする。たとえば、経路４１ａの部分流路抵抗Ｚａは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５および往き主管２０ａの流路抵抗である。また、経路４１ｂの部分流路抵抗Ｚｂは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５、往き主管２０ａおよび往き主管２０ｂの流路抵抗である。経路４１ｃの部分流路抵抗Ｚｃは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５、往き主管２０ａ、往き主管２０ｂおよび往き主管２０ｃの流路抵抗である。そして、経路４１ｄの部分流路抵抗Ｚｄは、戻り主管１９ａ２、中間熱交換器５、往き主管２０ａ、往き主管２０ｂ、往き主管２０ｃおよび往き主管２０ｄの流路抵抗である。

制御装置７０は、第１の運転を行う（ステップＳＴ１）。第１の運転は、たとえば、ビルなどに空気調和装置１００の水回路を据え付けたときに、水回路８２内から残留空気を排出する試運転などにおいて行う。ここで、流路抵抗Ｒａ、流路抵抗Ｒｂ、流路抵抗Ｒｃおよび流路抵抗Ｒｄ並びに部分流路抵抗Ｚａ、部分流路抵抗Ｚｂ、部分流路抵抗Ｚｃおよび部分流路抵抗Ｚｄは、０に初期化する。

第１の運転において、全流路抵抗Ｒを求めていない経路４１を、算出対象となる経路Ｘとして設定する（ステップＳＴ２）。ここで、実施の形態１においては、経路４１ａ〜経路４１ｄの分岐順序について、あらかじめ記憶部７２にデータとして入力されていないものとする。このため、最もポンプ６の送出側および中間熱交換器５に近い最上流となる経路４１が経路４１ａであることを設定することはできない。このため、分岐順序の判定についても、同時に行うことができる。ここでは、最初に経路Ｘとして設定した経路４１が、経路４１ｂであった場合について説明する。

制御装置７０は、経路Ｘとなる経路４１の流量調整装置８を全開とする制御を行い、他の流量調整装置８を全閉にする制御を行う（ステップＳＴ３）。ここでは、流量調整装置８ｂを全開とする制御を行い、他の流量調整装置８ａ、流量調整装置８ｃおよび流量調整装置８ｄを全閉にする制御を行う。そして、制御装置７０は、ポンプ６を全速で駆動させる制御を行う（ステップＳＴ４）。流路の閉塞を防ぐために、ステップＳＴ４におけるポンプ６の駆動制御は、ステップＳＴ３の流量調整装置８の開閉制御後に行う。

制御装置７０は、ポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力とポンプ入口側圧力センサ１０が検出した圧力との差圧から、式（１）に基づいて、ポンプ６のポンプ流量Ｇｒｐを算出する（ステップＳＴ５）。そして、制御装置７０は、経路Ｘとして設定した経路４１の全流路抵抗Ｒを算出する（ステップＳＴ６）。ここでは、制御装置７０は、経路４１ｂの流路抵抗Ｒｂを算出する。ポンプ６が送り出した水は、すべて経路４１ｂに流れるため、流路抵抗Ｒｂは、次式（５ｂ）で表すことができる。ΔＰｂは、ポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力と室内側圧力センサ１１ｂが検出した圧力との差である。また、ポンプ６のポンプ流量Ｇｒｐは、式（１）から算出することができるので、制御装置７０は、式（５ｂ）から流路抵抗Ｒｂを求める。

Ｒｂ＝ΔＰｂ÷Ｇｒｐ^２ …（５ｂ）

また、経路Ｘとなる経路４１以外の経路を経路ｙとすると、制御装置７０は、ポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力と室内側圧力センサ１１が検出した圧力との差に基づいて、経路ｙの部分流路抵抗Ｚを算出する（ステップＳＴ７）。ここでは、制御装置７０は、経路４１ａの部分流路抵抗Ｚａについては、式（６ａ）に基づいて仮値を求める。また、制御装置７０は、経路４１ｃの部分流路抵抗Ｚｃについては、式（６ｃ）に基づいて仮値を求める。そして、制御装置７０は、経路４１ｄの部分流路抵抗Ｚｄについては、式（６ｄ）に基づいて仮値を求める。

Ｚａ＝（（ΔＰａ÷Ｇｒｐ^２）または（ステップＳＴ７の処理前の
部分流路抵抗Ｚａの値）のうち、大きい方） …（６ａ）
Ｚｃ＝（（ΔＰｃ÷Ｇｒｐ^２）または（ステップＳＴ７の処理前の
部分流路抵抗Ｚｃの値）のうち大きい方） …（６ｃ）
Ｚｄ＝（（ΔＰｄ÷Ｇｒｐ^２）または（ステップＳＴ７の処理前の
部分流路抵抗Ｚｄの値）のうち大きい方） …（６ｄ）

制御装置７０は、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ７の処理を繰り返し行う。このため、制御装置７０は、処理によって得られる最大の部分流路抵抗Ｚを、最終値として記憶部７２に記憶する。たとえば、Ｘ＝ｂの条件では、部分流路抵抗Ｚａと部分流路抵抗Ｚｃは最大値であるが、部分流路抵抗Ｚｄは、往き主管２０ｃにおける流路抵抗を含まないため、最大値にはならない。Ｘ＝ｃの条件が実行された時点で往き主管２０ｃでの圧力損失を含む圧力差ΔＰｄが計測されるため、部分流路抵抗Ｚｄの最大値が更新される。

制御装置７０は、すべての経路４１における全流路抵抗Ｒを求めたかどうかを判定する（ステップＳＴ８）。制御装置７０は、すべての経路４１における全流路抵抗Ｒを求めていないと判定すると、未算出の経路４１を経路Ｘとして設定し、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ７を行う。次に、経路Ｘとして設定した経路４１が、経路４１ａであった場合について説明する。

制御装置７０は、経路Ｘとなる経路４１ａの流量調整装置８ａを全開とする制御を行い、他の流量調整装置８ｂ、流量調整装置８ｃおよび流量調整装置８ｄを全閉にする制御を行う（ステップＳＴ３）。そして、ポンプ６を全速で駆動させる（ステップＳＴ４）。制御装置７０は、ポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力とポンプ入口側圧力センサ１０が検出した圧力との差圧から、式（１）に基づいて、ポンプ６のポンプ流量Ｇｒｐを算出する（ステップＳＴ５）。

そして、制御装置７０は、経路４１ａの流路抵抗Ｒａを算出する。ポンプ６が送り出した水は、すべて経路４１ａに流れるため、流路抵抗Ｒａは、次式（５ａ）で表すことができる。圧力差ΔＰａは、ポンプ出口側圧力センサ９が検出した圧力と室内側圧力センサ１１ａが検出した圧力との差である。また、ポンプ６のポンプ流量Ｇｒｐは、式（１）から算出することができる。制御装置７０は、式（５ａ）からＲａを求める（ステップＳＴ６）。

Ｒａ＝ΔＰａ÷Ｇｒｐ^２ …（５ａ）

また、制御装置７０は、式（６ｂ）および前述した式（６ｃ）および式（６ｄ）を用いて、部分流路抵抗Ｚｂ、部分流路抵抗Ｚｃおよび部分流路抵抗Ｚｄの値を更新する（ステップＳＴ７）。

Ｚｂ＝（（ΔＰｂ÷Ｇｒｐ^２）または（ステップＳＴ７の処理前の
部分流路抵抗Ｚｂの値）のうち大きい方） …（６ｂ）

また、制御装置７０は、経路Ｘとして設定した経路４１が、経路４１ｃであった場合および経路４１ｄであった場合についても、同様に、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ７の処理を繰り返し行う。

Ｒｃ＝ΔＰｃ÷Ｇｒｐ^２ …（５ｃ）
Ｒｄ＝ΔＰｄ÷Ｇｒｐ^２ …（５ｄ）

制御装置７０は、ステップＳＴ８において、すべての全流路抵抗Ｒを算出したと判定すると、分岐順序を判定し、流路抵抗Ａおよび流路抵抗Ｂを算出する（ステップＳＴ９）。制御装置７０は、部分流路抵抗Ｚの小さい順に分岐順序を判定する。実施の形態１の空気調和装置１００においては、部分流路抵抗Ｚａ＜部分流路抵抗Ｚｂ＜部分流路抵抗Ｚｃ＝部分流路抵抗Ｚｄとなる。このため、経路４１ａ、経路４１ｂ、経路４１ｃおよび経路４１ｄの順に分岐していると判定することができる。ここで、最下流となる２つの経路４１（経路４１ｃと経路４１ｄ）については、区別する必要はない。

制御装置７０が、分岐順序を判定することで、流路抵抗Ｒａ〜流路抵抗Ｒｄについて、式（７ａ）〜式（７ｄ）および式（８ａ）〜式（８ｄ）の関係式が成立する。そこで、制御装置７０は、式（７ａ）〜式（７ｄ）および式（８ａ）〜式（８ｄ）を連立１次方程式として解くことで、流路抵抗Ａａ、流路抵抗Ａｂ、流路抵抗Ａｃ、流路抵抗Ｂａ、流路抵抗Ｂｂ、流路抵抗Ｂｃおよび流路抵抗Ａｄ＋流路抵抗Ｂｄを算出する。流路抵抗Ａｄと流路抵抗Ｂｄとは個別に求めることはできないが、流量の算出には影響はない。

Ａａ＋Ｂａ＝Ｒａ …（７ａ）
Ａａ＋Ａｂ＋Ｂｂ＝Ｒｂ …（７ｂ）
Ａａ＋Ａｂ＋Ａｃ＋Ｂｃ＝Ｒｃ …（７ｃ）
Ａａ＋Ａｂ＋Ａｃ＋Ａｄ＋Ｂｄ＝Ｒｄ …（７ｄ）
Ａａ＝Ｚａ …（８ａ）
Ａａ＋Ａｂ＝Ｚｂ …（８ｂ）
Ａａ＋Ａｂ＋Ａｃ＝Ｚｃ …（８ｃ）
Ａａ＋Ａｂ＋Ａｃ＝Ｚｄ …（８ｄ）

制御装置７０は、以上の手順で、経路４１の分岐順序と流路抵抗Ａａ、流路抵抗Ａｂ、流路抵抗Ａｃ、流路抵抗Ｂａ、流路抵抗Ｂｂ、流路抵抗Ｂｃおよび流路抵抗Ａｄ＋流路抵抗Ｂｄを求める。そして、第２の運転が行われた際には、制御装置７０は、すでに述べた式（３ａ）〜式（３ｄ）および式（４ａ）〜式（４ｄ）により、各経路４１を流れる水の流量を求めることができる。

ここで、制御装置７０が行う処理について、室内機９３が４台の場合における流路抵抗Ａ、流路抵抗Ｂ、水の流量などの算出について説明した。室内機９３の台数などによって、変数、式の数が変化する。ただし、関係式の数は、未知の変数の数よりも多いため、制御装置７０は、室内機９３の台数によらず、第１の運転において得られる圧力などから、水回路８２における流路抵抗などの算出を行うことができる。

図３は、実施の形態１に係る空気調和装置の制御装置が行う流路抵抗の算出に係る処理手順の他の一例を示す図である。図３に示す制御装置７０が行う処理は、図２に示す制御装置７０が行う処理と比較して、ステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１３の処理が追加されている点が異なる。

ステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１３の処理を行うときは、空気調和装置１００は、１つの流量調整装置８を閉じ、他の流量調整装置８を開いた状態にした運転を、各流量調整装置８を１つずつ閉じた状態にして行う。そして、制御装置７０は、この運転によって得られるデータから、流路抵抗Ａおよび流路抵抗Ｂを求め直す。

制御装置７０が、ステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１３の処理を行うことにより、ポンプ６のポンプ流量が大きく、主管などにおける圧力損失が大きくなる条件で、経路４１の圧力損失を算出することができる。このため、圧力センサの検出誤差の影響を受けにくい状態のデータで、流路抵抗Ａなどを、精度よく求めなおすことができる。

図３において、ステップＳＴ９までの処理については、図２において説明したことと同様である。そして、流路抵抗Ａを求めなおしていない経路４１のうち、最も部分流路抵抗Ｚが小さい経路４１を、算出対象となる経路ｙとして設定する（ステップＳＴ１０）。ここでは、経路ｙとして設定した経路４１が、経路４１ａであった場合について説明する。

制御装置７０は、第１の運転において、経路ｙとなる経路４１の流量調整装置８を全閉とする制御を行い、他の流量調整装置８を全開にする制御を行う（ステップＳＴ１１）。ここでは、経路４１ａの流量調整装置８ａを全閉とする制御を行い、他の流量調整装置８ｂ、流量調整装置８ｃおよび流量調整装置８ｄを全開にする制御を行う。

そして、経路ｙとなる経路４１の流路抵抗Ｂを算出する（ステップＳＴ１２）。たとえば、このとき、前述した式（３ａ）のうち、圧力差ΔＰａおよび流量Ｇｒｍａは既知である。また、流量Ｇｒｓａ＝０であるので、流路抵抗Ａａを求めることができる。次に、ｙ＝ｂの場合、前述した式（３ｂ）のうち、圧力差ΔＰｂおよび流量Ｇｒｍａは既知であり、流量Ｇｒｓｂ＝０であり、流量Ｇｒｍｂは未知である。流量Ｇｒｍｂは、前述した式（３ａ）および式（４ａ）において、圧力差ΔＰａ、流量Ｇｒｍａ、流路抵抗Ａａおよび流路抵抗Ｂａの値が既知であるので、求めることができる。したがって、式（３ａ）、式（４ａ）および式（３ｂ）から流路抵抗Ａｂを求めなおすことができる。

制御装置７０は、すべての経路４１における流路抵抗Ａを再計算して求め直したかどうかを判定する（ステップＳＴ１３）。制御装置７０は、再計算していない流路抵抗Ａがあると判定すると、未計算の経路４１を経路ｙとして設定し、ステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１２を行う。そして、以下、同様に、流路抵抗Ａｃおよび流路抵抗Ａｄも求めなおすことができる。

＜熱交換量の算出＞
制御装置７０は、上述した手順で処理を行って各経路４１の流路抵抗を算出し、各利用側熱交換器７に流れる水の流量を算出することができる。そして、制御装置７０は、算出した流量に基づいて、さらに、各利用側熱交換器７の水の流入側となる上流側および流出側となる下流側に設けられた各利用側熱交換器入口側温度センサ１３および各利用側熱交換器出口側温度センサ１４を用いて、式（９）により、各利用側熱交換器７の熱交換量を算出することができる。

（熱交換量）＝（水またはブラインなどの比熱）
×（利用側熱交換器入口側温度センサ１３と
利用側熱交換器出口側温度センサ１４との温度差）
×（水の流量） …（９）

利用側熱交換器７の水側の熱伝達率は、水の流量が多く、レイノルズ数が大きいと大きくなる。そして、水の搬送動力は水の流量が多いほど大きくなる。したがって、空気調和装置１００全体として、成績係数を高め、省エネルギーをはかるには、ポンプ６のポンプ流量と利用側熱交換器７の流量を制御する必要がある。そこで、たとえば、ポンプ６のポンプ流量−圧力損失−入力特性および熱交換器の流量−圧力損失−熱伝達率特性のデータを、予め記憶部７２に記憶させておく。ポンプ６の入力と流量調整装置８を操作して、空気調和装置１００の省エネルギー性が高くなるように制御することが可能である。

＜流量と圧力との関係式の校正＞
空気調和装置１００は、長時間の運転によって配管のさび、水中のイオンなどの反応により生じるスケール、ごみを補足するためのストレーナの目詰まりが発生し、流量と圧力の関係が変化する可能性がある。

そこで、空気調和装置１００は、試運転だけでなく、一定の期間ごと、運転条件を満たすなどすれば、第１の運転を行うようにする。そして、第１の運転を繰り返し行うことにより、各経路４１における水の流量と圧力との関係を更新する。このため、制御装置７０が、流路抵抗および流量などを算出する精度を維持することができる。ここで、一定の期間としては、数年に１回などと定めておいてもよい。また、機器のメンテナンスの際に、メンテナンス業者が制御装置７０に指令を送ることを条件として、制御装置７０が第１の運転を行って、流路抵抗に係るデータを更新してもよい。

以上のように、実施の形態１においては、第１の運転において、制御装置７０が流量調整装置８を個別に制御して運転を行い、取得した圧力の値に基づき、流路抵抗などを算出して、記憶部７２にデータとして記憶する。そして、第２の運転においては、制御装置７０が有する記憶部７２に記憶した流路抵抗などのデータに基づき、各利用側熱交換器７に流れる流量を算出する。設置された水回路８２の圧力損失などに基づいて、各利用側熱交換器７に流れる流量を算出することで、各利用側熱交換器７に流れる熱媒体である水の流量を精度よく推定することができる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る空気調和装置の構成を示す図である。図４の空気調和装置１０１において、実施の形態１と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１と同様の動作などを行う。実施の形態２の空気調和装置１０１は、実施の形態１において説明した空気調和装置１００と比較して、各室内側圧力センサ１１が、それぞれ流量調整装置８において水の流出側となる下流側に設置されている。また、経路４１の取り方が異なる。

実施の形態２における経路４１ａ、経路４１ｂ、経路４１ｃ、経路４１ｄは、次のように定義する。経路４１ａは、戻り枝管２３ａおよび戻り主管１９ａ１から構成される。経路４１ｂは、戻り枝管２３ｂ並びに戻り主管１９ｂおよび戻り主管１９ａ１から構成される。経路４１ｃは、戻り枝管２３ｃ並びに戻り主管１９ｃ、戻り主管１９ｂおよび戻り主管１９ａ１から構成される。経路４１ｄは、戻り枝管２３ｃ並びに戻り主管１９ｄ、戻り主管１９ｃ、戻り主管１９ｂおよび戻り主管１９ａ１から構成される。

そして、実施の形態２の空気調和装置１０１では、制御装置７０は、ポンプ６の吐出側におけるポンプ出口側圧力センサ９の代わりに、ポンプ６の吸入側におけるポンプ入口側圧力センサ１０を用いて、算出などを行う。これにより、実施の形態１で説明したことと同様の処理手順で、制御装置７０は、各利用側熱交換器７を通過する水の流量を算出することができる。

実施の形態２の空気調和装置１０１においては、利用側熱交換器７が経路４１に含まれない。実施の形態１で説明した空気調和装置１００と比較して、経路４１の圧力損失が小さくなる。このため、より高精度な圧力センサが必要となる可能性がある。また、圧力差ΔＰａ〜圧力差ΔＰｄを、それぞれポンプ入口側圧力センサ１０と室内側圧力センサ１１ａ〜室内側圧力センサ１１ｄとの圧力差として定義する。これにより、実施の形態１と同様の式を用いて算出などを行うことができる。

ここで、室内側圧力センサ１１ａ〜室内側圧力センサ１１ｄが流量調整装置８の上流側に設置されているか下流側に設置されているかを判断するには、たとえば、予め制御装置７０の記憶部７２などに記憶させておくのがよい。また、たとえば、１つの流量調整装置８だけを開いてポンプ６を運転し、流量調整装置８の開度を変化させたときの室内側圧力センサ１１の検出に係る圧力値の変化から判断してもよい。

制御装置７０が、流量調整装置８の開度を下げていく制御を行ったときに、室内側圧力センサ１１が検出した圧力の値が大きくなれば、室内側圧力センサ１１は、流量調整装置８の上流側に設置されていると判断することができる。逆に、室内側圧力センサ１１が検出した値が小さくなれば、室内側圧力センサ１１は、流量調整装置８の下流側に設置されていると判断することができる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る空気調和装置の構成を示す図である。図５の空気調和装置１０２において、実施の形態１と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１と同様の動作などを行う。実施の形態３の空気調和装置１０２は、実施の形態１において説明した空気調和装置１００と比較すると、すべての室内側圧力センサ１１が、利用側熱交換器７における水の流入側となる上流側となる位置に設置されている。このため、経路４１の取り方が異なる。

ポンプ６からポンプ出口側圧力センサ９を通って室内側圧力センサ１１に至る経路４１において、実施の形態３の空気調和装置１０２では、利用側熱交換器７は通過しない。このため、経路４１から利用側熱交換器７が除かれる。それ以外は、実施の形態１で説明したことと同様の手順で全流路抵抗Ｒを算出し、各利用側熱交換器７を流れる水の流量を求めることができる。ここで、利用側熱交換器７が経路４１に含まれないので、実施の形態１の空気調和装置１００と比較して、経路４１における圧力損失が小さくなる。このため、空気調和装置１０２で用いる各種室内側圧力センサ１１は、より高精度なものが必要となる可能性がある。

実施の形態４．
図６は、実施の形態４に係る空気調和装置の構成を示す図である。図６の空気調和装置１０３において、実施の形態１と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１と同様の動作などを行う。実施の形態４の空気調和装置１０３は、実施の形態１の空気調和装置１００と比較して、往き枝管２２ｂが往き枝管２２ｃの途中から分岐して利用側熱交換器７ｂに接続している点が空気調和装置１００と異なる。また、空気調和装置１０３は、戻り枝管２３ｂが利用側熱交換器７ｂから戻り枝管２３ｃの途中へ接続している点が空気調和装置１００と異なる。そして、図６において、往き枝管２２ｃのうち、往き主管２０ｃからの分岐点と往き枝管２２ｂへの分岐点との間を分岐枝管２５とする。また、戻り枝管２３ｃのうち、戻り枝管２３ｂとの合流点と戻り主管１９ｃとの合流点の間を合流枝管２６とする。

分岐枝管２５および合流枝管２６が短いときは、経路４１ｂと経路４１ｃに対して、分岐枝管２５および合流枝管２６の流路抵抗を無視することができる。このため、実施の形態１と同様の算出方法となる。

一方、分岐枝管２５が長いときは、流路抵抗をＣとして、前述した式（３ａ）〜式（３ｄ）および式（４ａ）〜式（４ｄ）を、式（３ａ１）〜式（３ｄ１）および式（４ａ１）〜式（４ｄ１）に置き換えることができる。

経路４１ａ：
ΔＰａ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｓａ^２×Ｂａ …（３ａ１）
経路４１ｂ：
ΔＰｂ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｍｂ^２×Ａｂ
＋（Ｇｒｓｂ＋Ｇｒｓｃ）^２×Ｃ＋Ｇｒｓｂ^２×Ｂｂ …（３ｂ１）
経路４１ｃ：
ΔＰｃ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｍｂ^２×Ａｂ
＋（Ｇｒｓｂ＋Ｇｒｓｃ）^２×Ｃ＋Ｇｒｓｃ^２×Ｂｃ …（３ｃ１）
経路４１ｄ：
ΔＰｄ＝Ｇｒｍａ^２×Ａａ＋Ｇｒｍｂ^２×Ａｂ＋Ｇｒｍｄ^２×Ａｄ
＋Ｇｒｓｄ^２×Ｂｄ …（３ｄ１）
Ｇｒｍｂ＝Ｇｒｍａ−Ｇｒｓａ …（４ａ１）
Ｇｒｍｃ＝Ｇｒｍｂ …（４ｂ１）
Ｇｒｍｄ＝Ｇｒｍｃ−Ｇｒｓｃ …（４ｃ１）
Ｇｒｓｄ＝Ｇｒｍｄ …（４ｄ１）

式（３ａ１）〜式（３ｄ１）および式（４ａ１）〜式（４ｄ１）において、圧力差ΔＰａ、圧力差ΔＰｂ、圧力差ΔＰｃおよび圧力差ΔＰｄは、各圧力センサが検出した圧力に基づいて得られる値である。また、流路抵抗Ａａ、流路抵抗Ａｂ、流路抵抗Ａｄ、流路抵抗Ｂａ、流路抵抗Ｂｂ、流路抵抗Ｂｃ、流路抵抗Ｂｄおよび流路抵抗Ｃは、第１の運転を行って求められる定数である。そして、流量Ｇｒｍａはポンプ６から送られる水の流量と等しく、式（１）から算出することができる。

したがって、流量Ｇｒｍｂ、流量Ｇｒｍｃ、流量Ｇｒｍｄ、流量Ｇｒｓａ、流量Ｇｒｓｂ、流量Ｇｒｓｃおよび流量Ｇｒｓｄの７つは、未知数である。方程式は、式（３ａ１）〜式（３ｄ１）および式（４ａ１）〜式（４ｄ１）の８つあるため、すべての未知数を求めることができる。たとえば、制御装置７０は、式（３ａ１）から流量Ｇｒｓａを求める。また、式（３ｂ１）、式（３ｃ１）、式（４ａ１）および式（４ｂ１）から、流量Ｇｒｍｂ、Ｇｒｓｂ、ＧｒｍｃおよびＧｒｓｃを求める。そして、式（４ｃ１）および式（４ｄ１）から、流量Ｇｒｍｄ、Ｇｒｓｄを求める。

実施の形態４においては、制御装置７０は、流路抵抗Ｃを算出する。制御装置７０は、前述した図２のステップＳＴ９において、流路抵抗Ｃの算出処理を行う。流路抵抗Ｃは、流量調整装置８ｂを開き、他の流量調整装置８を閉じた状態で第１の運転を行ったときに得られるデータ、流量調整装置８ｃを開き、他の流量調整装置８を閉じた状態で第１の運転を行ったときに得られるデータおよび流量調整装置８ｄを開き、他の流量調整装置８を閉じた状態で第１の運転を行ったときに得られるデータに基づいて、算出することができる。したがって、流路抵抗Ｃを算出するための、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ７における追加の運転は必要としない。

ここで、図６に示すような空気調和装置１０３における分岐形状を第１の運転により判定することは困難であるため、空気調和装置の施工時などに、流量調整装置８の開閉の順序を予め決定し、設定または記憶部７２へのデータの記憶などすることが望ましい。制御装置７０は、たとえば、外部から操作可能なディップスイッチ（図示せず）などを有する。そして、制御装置７０は、スイッチのＯＮまたはＯＦＦのパターンから、流量調整装置８の開閉順序を読み取るようにしてもよい。また、たとえば、制御装置７０は、パーソナルコンピュータなど、他の処理端末と通信を行い、記憶部７２に記憶された流量調整装置８の開閉順序を書き換えることができるようにしてもよい。

図６の空気調和装置１０３においては、たとえば、流量調整装置８ａを開閉順序１、流量調整装置８ｂと流量調整装置８ｃとを開閉順序２、流量調整装置８ｄを開閉順序３として設定する。そして、第１の運転において、順序の小さいものから順に流量調整装置８を開き、他の流量調整装置８を閉じて運転を行っていく。ここで、順序が同じものは、枝管からさらに分岐しているものとして取り扱うようにする。

以上のように、実施の形態４の空気調和装置１０３によれば、予め流量調整装置８の開閉順序を決定しておくようにしたので、枝管における分岐および合流がある場合でも、精度よく各経路４１を流れる水の流量を算出することができる。

実施の形態５．
上述した実施の形態１〜実施の形態４においては、室外機９１は、１台である場合について例示しているが、２台以上でもよい。さらに、室外機９１と中継機９２とが別体のユニットであるものとして説明したが、これに限定するものではない。室外機９１が有する機器と中継機９２が有する機器とを含む一体のユニットを構成してもよい。また、室外機９１は、必ずしも建物の外に設置される必要はない。たとえば、建物内において、外気の吸引と排気とが可能であれば、熱源側装置として室外機９１の機能と中継機９２の機能とを１つにまとめて、建物内に設置してもよい。

１ 圧縮機、２ 流路切替弁、３ 室外熱交換器、３ａ 室外ファン、４ 絞り装置、５ 中間熱交換器、６ ポンプ、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 利用側熱交換器、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 流量調整装置、９ ポンプ出口側圧力センサ、１０ ポンプ入口側圧力センサ、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 室内側圧力センサ、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 室内ファン、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 利用側熱交換器入口側温度センサ、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 利用側熱交換器出口側温度センサ、１９，１９ａ，１９ａ１，１９ａ２，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 戻り主管、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 往き主管、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 往き枝管、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 戻り枝管、２５ 分岐枝管、２６ 合流枝管、４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ 経路、７０ 制御装置、７１ 制御処理部、７２ 記憶部、８１ 冷媒回路、８２ 水回路、９１ 室外機、９２ 中継機、９３，９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄ 室内機、１００，１０１，１０２ 空気調和装置。

Claims (10)

1. 熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置と、
   前記熱媒体を吸入して送出するポンプと、
   前記ポンプによって送られた前記熱媒体と空気調和対象の室内空気とを熱交換する複数の利用側熱交換器と、
   前記熱源側装置と前記ポンプとが設置された共通管路と、前記共通管路から分岐した並列管路とで構成され、複数の前記利用側熱交換器の各々が異なる並列管路に設置されて、前記熱媒体が前記熱源側装置と複数の前記利用側熱交換器との間を循環するように接続された熱媒体回路と、
   前記利用側熱交換器に対応して、前記利用側熱交換器の上流側または下流側の少なくとも一方に設置され、前記利用側熱交換器を通過する前記熱媒体の流量を調整する複数の流量調整装置と、
   各々の前記流量調整装置における前記熱媒体の流入側または流出側の少なくとも一方において、前記熱媒体の圧力を検出する複数の室内側圧力センサと、
   前記ポンプの吸入側における前記熱媒体の圧力を検出するポンプ入口側圧力センサおよび前記ポンプの送出側における前記熱媒体の圧力を検出するポンプ出口側圧力センサの少なくともいずれか一方と、
   前記ポンプに流れる前記熱媒体の流量であるポンプ流量を検出する流量検出装置と、
   前記熱媒体回路を構成する機器を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記熱媒体回路に前記熱媒体を循環させ、各々の前記流量調整装置を予め定めたパターンで開閉して、各々の前記利用側熱交換器に流れる前記熱媒体の流量および圧力に係るデータの取得を行う第１の運転と、前記第１の運転の後に、前記室内空気に熱供給を行う前記利用側熱交換器に前記熱媒体を通過させる第２の運転とを行うものであり、
   前記第１の運転および前記第２の運転における、各々の前記流量調整装置に対応する室内側圧力センサ、前記ポンプ入口側圧力センサまたは前記ポンプ出口側圧力センサが検出する圧力の値およびポンプ流量から、前記第２の運転において、各々の前記利用側熱交換器を流れる前記熱媒体の流量を算出する空気調和装置。
2. 前記制御装置は、データを記憶する記憶部を有し、
   前記制御装置は、前記第１の運転における前記ポンプ流量および各々の前記流量調整装置に対応する室内側圧力センサが検出する圧力の値から、前記熱媒体が流れる経路における前記熱媒体の流量と圧力との関係をデータとして前記記憶部に記憶し、
   前記第２の運転における、前記ポンプ流量、各々の前記流量調整装置に対応する室内側圧力センサが検出する圧力の値並びに前記ポンプ入口側圧力センサまたは前記ポンプ出口側圧力センサが検出する圧力の値から、前記記憶部が記憶する前記熱媒体の流量と圧力との関係に係るデータに基づいて、各々の前記利用側熱交換器を流れる前記熱媒体の流量を算出する請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御装置は、前記第１の運転において、１の前記流量調整装置を開き、他の前記流量調整装置を閉じた状態で前記熱媒体を循環させる運転を、各々の前記流量調整装置を開いて行う請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記第１の運転において、１の前記流量調整装置を閉じ、他の前記流量調整装置を開いた状態で前記熱媒体を循環させる運転を、各々の前記流量調整装置を閉じて行う請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記制御装置は、あらかじめ設定された順序で前記流量調整装置を開閉し、前記熱媒体を循環させる運転を行う請求項３または請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記ポンプ入口側圧力センサと前記ポンプ出口側圧力センサとを両方備え、
   前記制御装置は、前記ポンプ入口側圧力センサおよび前記ポンプ出口側圧力センサが検出する圧力の圧力差に基づいて、前記ポンプ流量を計算する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記制御装置は、期間ごとに前記第１の運転を行って、各種圧力センサの検出に係る圧力の値を更新する請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. 各々の前記利用側熱交換器の上流側および下流側に設置されて、前記熱媒体の温度を検出する複数の利用側熱交換器温度センサを備え、
   前記制御装置は、前記利用側熱交換器温度センサが検出する温度の値および前記利用側熱交換器に流れる前記熱媒体の流量から、前記利用側熱交換器の熱交換量を算出する請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
9. 前記熱源側装置は、
   冷媒を圧縮する圧縮機および前記冷媒と空気との熱交換を行う室外熱交換器を有する室外機と、
   前記冷媒を減圧する絞り装置および前記冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う中間熱交換器を有する中継機とを配管で接続した冷媒回路を有する請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
10. 熱を搬送する媒体となる熱媒体を加熱または冷却する熱源側装置および前記熱媒体を吸入して送出するポンプに対して、前記熱媒体と空気調和対象の室内空気とを熱交換する複数の利用側熱交換器および前記利用側熱交換器を通過する前記熱媒体の流量を調整する複数の流量調整装置が並列に配管接続された熱媒体回路の制御を行う制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    １の前記流量調整装置を開き、他の前記流量調整装置を閉じた状態で前記熱媒体を循環させる運転を、各々の前記流量調整装置を開いて行う第１の運転を行い、各々の前記流量調整装置を通過する前記熱媒体の圧力の値、前記ポンプの吸入側および前記送出側における前記熱媒体の圧力の値の少なくとも一方およびポンプ流量から、前記ポンプから各々の前記利用側熱交換器に到る経路に関するデータを取得する工程と、
    前記利用側熱交換器に前記熱媒体を通過させて、前記室内空気に熱を供給する第２の運転において、
    前記第１の運転および前記第２の運転における、各々の前記流量調整装置を通過する前記熱媒体の圧力の値、前記ポンプの吸入側および前記送出側における前記熱媒体の圧力の値の少なくとも一方およびポンプ流量から、各々の前記利用側熱交換器を流れる前記熱媒体の流量を算出する工程と
    を有する熱媒体流量算出方法。

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