JP6967903B2 - Heat exchange system - Google Patents
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Description
本発明は熱交換システムに関し、特に適切な熱交換を行う熱交換システムに関する。 The present invention relates to a heat exchange system, and particularly to a heat exchange system that performs appropriate heat exchange.
2つの流体間で熱交換を行わせる熱交換器は、さまざまな分野で用いられている。熱交換器の用途の一例として、空気調和技術分野における空気と冷温水(冷水又は温水)とで熱交換を行わせる冷温水コイルがある。冷温水コイルでは、流出する空気の温度を所望の温度にするために、流入する冷温水の流量を制御する。冷温水コイルに流入する冷温水を所望の流量とするために、従来は、冷温水の配管路に流量計と弁の両者を配置し、流量計によって計測された流量に基づいて弁の開度を制御するようにしていたが、このような方法では、冷温水コイルを流れる流量に対応した流量計と弁の両者を設置しなければならず、コストアップを招来していた。このような不都合を解消する流量算出手段として、管路内を流れる流体の流量を規制する弁体の弁開度と流量係数との関係を示す特性テーブルを記憶するメモリと、このメモリ内の特性テーブルより弁体の現在の弁開度に応ずる流量係数を求め、求めた流量係数と弁体の現在の上下流間の差圧とに基づいて管路内を流れる流体の流量を算出する流量算出手段とを備えたものがある(例えば、特許文献1参照。)。 Heat exchangers that exchange heat between two fluids are used in various fields. As an example of the use of the heat exchanger, there is a cold / hot water coil that exchanges heat between air and cold / hot water (cold water or hot water) in the field of air conditioning technology. In the cold / hot water coil, the flow rate of the inflowing cold / hot water is controlled in order to bring the temperature of the outflowing air to a desired temperature. Conventionally, in order to obtain the desired flow rate of the cold / hot water flowing into the cold / hot water coil, both the flow meter and the valve are arranged in the cold / hot water piping line, and the opening of the valve is based on the flow rate measured by the flow meter. However, in such a method, both a flow meter and a valve corresponding to the flow rate flowing through the hot / cold water coil had to be installed, which led to an increase in cost. As a flow rate calculating means for eliminating such inconvenience, a memory that stores a characteristic table showing the relationship between the valve opening of the valve body that regulates the flow rate of the fluid flowing in the pipeline and the flow coefficient, and the characteristics in this memory. Find the flow coefficient according to the current valve opening of the valve body from the table, and calculate the flow rate of the fluid flowing in the pipeline based on the obtained flow coefficient and the differential pressure between the current upstream and downstream of the valve body. Some are provided with means (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された流量算出手段では、あくまでも弁開度と差圧との関係に基づく計算上で流量を推定しているに過ぎず、制御対象流体の温度や圧力の変化等の外部要因に起因して、算出した流量が実際の流量から許容範囲を超えて乖離している場合が生じ得ることとなり、適切な熱交換が阻害されるおそれがある。
However, the flow rate calculating means described in
本発明は上述の課題に鑑み、熱搬送液体の実際の流量からの乖離を抑制しつつ適切な熱交換を行うことができる熱交換システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a heat exchange system capable of performing appropriate heat exchange while suppressing deviation from the actual flow rate of the heat transfer liquid.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る熱交換システムは、例えば図1に示すように、熱搬送液体CHと温度調節対象物SAとで熱交換させる熱交換部15に出入りする熱搬送液体CHを流す主流路11と;主流路11eに対して並列に設けられた副流路21であって、主流路11eよりも流路断面積が小さい副流路21と;副流路21に設けられた流量計25と;流量計25で検出された流量に基づいて熱交換部15を流れる熱搬送液体CHの流量を求める制御装置50とを備える。
In order to achieve the above object, the heat exchange system according to the first aspect of the present invention has, for example, as shown in FIG. 1, a
このように構成すると、熱交換部を通過する流量よりも小さい流量を流量計で実際に計測した流量から熱交換部を流れる熱搬送液体の流量を求めるので、熱搬送液体の温度や圧力の変化等の外部要因にかかわらずに熱交換部を流れる熱搬送液体の流量を求めることができ、熱搬送液体と温度調節対象流体とで適切な熱交換を行うことができる。 With this configuration, the flow rate of the heat transfer liquid flowing through the heat exchange unit is obtained from the flow rate actually measured by the flow meter for the flow rate smaller than the flow rate passing through the heat exchange unit, so that the temperature and pressure of the heat transfer liquid change. Regardless of external factors such as, the flow rate of the heat transfer liquid flowing through the heat exchange unit can be obtained, and appropriate heat exchange can be performed between the heat transfer liquid and the temperature control target fluid.
また、本発明の第2の態様に係る熱交換システムは、例えば図1に示すように、上記本発明の第1の態様に係る熱交換システム1において、副流路21は、第1の抵抗値を有する第1の抵抗流路21fと;第1の抵抗値とは異なる第2の抵抗値を有する第2の抵抗流路21sと;熱搬送液体CHが第1の抵抗流路21fを流れるのと第2の抵抗流路21sを流れるのとを切り換える切換部29とを有する。
Further, in the heat exchange system according to the second aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, in the
このように構成すると、流量計で計測される流量の正確性を担保する幅を広げることができる。 With such a configuration, it is possible to widen the range of ensuring the accuracy of the flow rate measured by the flow meter.
また、本発明の第3の態様に係る熱交換システムは、例えば図1に示すように、上記本発明の第1の態様又は第2の態様に係る熱交換システム1において、熱交換システム1内を流れる熱搬送液体CHの流量を調節する流量調節部18と;温度調節対象物SAの温度又は温度調節対象物SAの温度と相関を有する検出対象の温度を検出する温度検出器35とを備え;制御装置50は、流量計25で検出された流量に基づいて求められた熱交換部15を流れる熱搬送液体CHの流量が所定の流量の範囲内で、温度検出器35で検出された温度があらかじめ設定された温度となるように流量調節部18を制御する。典型的には、流量調節部18は、副流路21との分岐点11xよりも上流側の主流路11p又は副流路21との合流点11yよりも下流側の主流路11qに配設される。
Further, the heat exchange system according to the third aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, in the
このように構成すると、熱量を効率よく得る範囲で熱搬送液体の流量調節を行うことが可能になる。 With this configuration, it is possible to adjust the flow rate of the heat transfer liquid within the range in which the amount of heat can be efficiently obtained.
また、本発明の第4の態様に係る熱交換システムは、例えば図1を参照して示すと、上記本発明の第3の態様に係る熱交換システム1において、制御装置50は、温度検出器35で検出された温度とあらかじめ設定された温度との乖離が大きいほど流量調節部18の出力範囲を大きくするように構成されている。
Further, as shown in the heat exchange system according to the fourth aspect of the present invention, for example, with reference to FIG. 1, in the
このように構成すると、応答速度を速めながらハンチングを防ぐことができる。 With this configuration, hunting can be prevented while increasing the response speed.
本発明によれば、熱交換部を通過する流量よりも小さい流量を流量計で実際に計測した流量から熱交換部を流れる熱搬送液体の流量を求めるので、熱搬送液体の温度や圧力の変化等の外部要因にかかわらずに熱交換部を流れる熱搬送液体の流量を求めることができ、熱搬送液体と温度調節対象流体とで適切な熱交換を行うことができる。 According to the present invention, since the flow rate of the heat transfer liquid flowing through the heat exchange unit is obtained from the flow rate actually measured by the flow meter for the flow rate smaller than the flow rate passing through the heat exchange unit, the temperature and pressure of the heat transfer liquid change. Regardless of external factors such as, the flow rate of the heat transfer liquid flowing through the heat exchange unit can be obtained, and appropriate heat exchange can be performed between the heat transfer liquid and the temperature control target fluid.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, members that are the same as or correspond to each other are designated by the same or similar reference numerals, and duplicated description will be omitted.
まず図1を参照して、本発明の実施の形態に係る熱交換システム1を説明する。図1は、熱交換システム1の模式的系統図である。熱交換システム1は、本実施の形態では、コイル15において冷温水CHと空気SAとの熱交換を行わせるシステムである。空気SAは、冷房又は暖房(以下「冷暖房」という。)が行われる対象(典型的には冷暖房対象室)に供給される流体である。冷温水CHは、冷水又は温水の総称で、典型的には対象の冷房が行われるときは冷水となり、暖房が行われるときは温水となる液体である。冷温水CHは、空気SAに熱を搬送する液体であり、熱搬送液体に相当する。空気SAは、コイル15において冷温水CHによって温度が調節される対象であり、温度調節対象物に相当する。熱交換システム1は、上述のコイル15の他、主流路を構成する主管11と、二方弁18と、副流路を構成する副管21と、流量計25と、制御装置50とを備えている。
First, the
コイル15は、上述のように冷温水CHと空気SAとで熱交換を行わせるものであり、熱交換部に相当する。コイル15は、細長いチューブが多数配列され、これらのチューブ内を冷温水CHが複数パスで流れるように、各チューブの上流端及び下流端のそれぞれにヘッダが設けられている。各チューブの外表面には複数のフィンが取り付けられている。コイル15では、各チューブ内を冷温水CHが流れ、各チューブの外側を空気SAが流れることにより、冷温水CHと空気SAとで熱交換が行われるように構成されている。コイル15は、本実施の形態では、最大で概ね1000L/minの冷温水CHを流すことができる大きさに構成されている。コイル15は、チューブ内を流れる冷温水CHの流量を変化させることにより、空気SAに伝達する熱量を調節することができるようになっている。
As described above, the
図2は、コイル15内を流れる冷温水CHの流量と、冷温水CHと空気SAとの交換熱量と、の関係を示すグラフである。図2に示すグラフは、横軸に冷温水CHの流量を、縦軸に冷温水CHと空気SAとの交換熱量をとっている。冷温水CHと空気SAとの交換熱量は冷温水CHの流量に対して図2に示すような関係で比例しており、冷温水CHの流量が比較的少ないときは冷温水CHの流量の増加分に対する冷温水CHと空気SAとの交換熱量が増加する割合が大きいが、冷温水CHの流量が比較的多くなると冷温水CHの流量の増加分に対する冷温水CHと空気SAとの交換熱量が増加する割合が小さくなる。冷温水CHの流量が増加すると、抵抗が増加し、冷温水CHの搬送動力も増加することとなるため、効率を向上させる観点から、コイル15に導入する冷温水CHの定格流量(本実施の形態では、最大で概ね1000L/min)を、図2に示す流量Fc(以下「所定の流量Fc」という。)近辺にすることが好ましい。所定の流量Fcは、典型的には、冷温水CHの流量の増加分に対する冷温水CHと空気SAとの交換熱量の増加分の傾きが許容できる最低限となるときの冷温水CHの流量である。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the flow rate of the cold / hot water CH flowing in the
再び図1に戻って熱交換システム1の構成の説明を続ける。主管11は、主としてコイル15に流す冷温水CHを搬送する管である。主管11は、コイル15に供給される最大流量の冷温水CH(例えば概ね1000L/min)を流すことができる口径を有している。主管11には、コイル15が配設されている。また、主管11には、副管21が、コイル15に対して並列になるように配置されて接続されている。つまり、副管21は、一端がコイル15よりも上流側の主管11に接続され、他端がコイル15よりも下流側の主管11に接続されている。以下、説明の便宜上、コイル15よりも上流側における主管11と副管21との接続点を「分岐点11x」といい、コイル15よりも下流側における主管11と副管21との接続点を「合流点11y」という場合もある。また、説明の便宜上、分岐点11xよりも上流側の主管11を分岐前主管11pとし、分岐点11xと合流点11yとの間の主管11をコイル主管11eとし、合流点11yよりも下流側の主管11を合流後主管11qとして区別する場合もある。
Returning to FIG. 1 again, the description of the configuration of the
二方弁18は、主管11を流れる冷温水CHの流量を調節するものであり、流量調節部に相当する。二方弁18は、本実施の形態では合流後主管11qに配設されているが、分岐前主管11pに配設されていてもよい。二方弁18は、典型的には、電動アクチュエーターを有するグローブバルブ又はバタフライバルブであり、電力を入力しているときに開度を変化させ、電力の入力を停止したときにその時点の開度で保持する、フローティング動作を行う弁である。
The two-
副管21は、本実施の形態では、前述のように、両端がそれぞれ分岐点11x及び合流点11yに接続され、コイル15に対して並列に配置されている。副管21は、コイル主管11eよりも小さい口径(流路断面積)を有する管であり、本実施の形態では概ね3L/min程度の冷温水CHを流すのに適切な口径を有している。本実施の形態では、副管21の一部区間が第1副管21fと第2副管21sとに分かれている。第1副管21fと第2副管21sとは、並列に接続されている。第1副管21fには、第1抵抗28fと、第1仕切弁29fとが配設されている。第1抵抗28fは、副管21全体を流れる冷温水CHの流量が、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量の変化に応じて変化するように設けられた抵抗である。つまり、第1副管21fを流れる冷温水CHの流量は、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量に対して所定の比率となるように構成されている。第2副管21sには、第2抵抗28sと、第2仕切弁29sとが配設されている。第2抵抗28sは、第1抵抗28fよりも抵抗値が小さい抵抗であり、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量が比較的少ないときに、副管21全体を流れる冷温水CHの流量が、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量に対して所定の比率となるようにするものである。第1仕切弁29f及び第2仕切弁29sは、一方を開にして他方を閉にすることにより、冷温水CHが第1副管21fを流れるのと第2副管21sを流れるのとを切り換えることができ、切換部を構成する。また、第1抵抗28fが配設された第1副管21fは第1の抵抗流路に相当し、第2抵抗28sが配設された第2副管21sは第2の抵抗流路に相当する。第1副管21fと第2副管21sとに分流していない副管21には、流量計25が配設されている。
In the present embodiment, as described above, both ends of the
流量計25は、副管21全体を流れる冷温水CHの流量を計測するものである。したがって、流量計25は、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を計測するような大規模なものを必要とせず、副管21を流れる程度の小流量を計測可能なもので足りる。したがって、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を計測するものに比べて大幅なコンパクト化を図ることができ、コストダウンにも寄与する。なお、仮に極めて小流量を計測する流量計を採用した場合は、繊細複雑な構造のものとなり、かえってコストアップを招来するおそれがあるため、入手しやすい流量計25を選定し、選定した流量計25に適した流量の冷温水CHが副管21を流れるように、副管21の口径を決定するとよい。前述のように、副管21を流れる冷温水CHの流量は、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量に対して所定の比率となるので、副管21を流れる冷温水CHの実流量を流量計25で計測することで、冷温水CHの温度や圧力等が変化した場合であっても、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を比較的正確に把握することができる。流量計25は、本実施の形態ではパルスを出力可能なパドル式流量計(羽根車式流量計)が用いられているが、パドル式流量計以外の流量計が用いられてもよい。
The
熱交換システム1は、上述の構成のほか、コイル15から流出した空気SAの温度を検出する温度計35が設けられている。温度計35は、温度調節対象物である空気SAの温度を検出するものであり、温度検出器に相当する。
In addition to the above configuration, the
制御装置50は、熱交換システム1の動作を制御する装置である。制御装置50は、二方弁18と有線又は無線で電気的に接続されており、二方弁18の開度を調節することができるように構成されている。また、制御装置50は、流量計25と有線又は無線で電気的に接続されており、流量計25で計測した流量を信号として受信することができるように構成されている。また、制御装置50は、流量計25で計測した流量に基づいてコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を求めることができるように構成されている。典型的には、コイル主管11e及び副管21のそれぞれを流れる冷温水CHの流量の関係がテーブルに記憶され、流量計25で検出された流量を記憶されているテーブルに照らしてコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を求めることができるように構成されているが、テーブルで表された関係が計算式として記憶されていて流量計25で検出された流量を当該計算式に当てはめることでコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を求めることとしてもよい。また、制御装置50は、第1仕切弁29f及び第2仕切弁29sのそれぞれと有線又は無線で電気的に接続されており、各弁29f、29sの開閉を切り換えることができるように構成されている。また、制御装置50は、温度計35と有線又は無線で電気的に接続されており、温度計35で検出した温度を信号として受信することができるように構成されている。また、制御装置50は、図2に示すコイル15における冷温水CHの流量と冷温水CH−空気SA間の交換熱量との関係が記憶されており、所定の流量Fcを把握することができるように構成されている。
The
上述の、熱交換システム1を構成する各要素は、1つの筐体に収容されていてもよく(例えばエアハンドリングユニット内に組み込まれている)、例えば制御装置50が筐体の外に設けられるように一部が筐体の外側に設けられていてもよく、ユニット化されずにすべてが露出して組み立てられていてもよい。
Each element constituting the
引き続き図1を参照して、熱交換システム1の作用を説明する。熱交換システム1が起動すると、ファン(不図示)によって空気SAが圧送され、コイル15を通過するように空気SAが流れる。他方、冷温水CHが、熱源機(不図示)で温度が調節された後に冷温水ポンプ(不図示)によって圧送され、分岐前主管11pを流れてくる。分岐前主管11pを流れてきた冷温水CHは、コイル主管11eと副管21とに分流し、それぞれの流路を流れる。コイル主管11eを流れる冷温水CHは、コイル15を流れる際に空気SAと熱交換が行われる。コイル15において、冷温水CHと空気SAとの間で熱交換が行われることにより、空気SAの温度は冷温水CHの温度に近づき、冷温水CHの温度は空気SAの温度に近づく。コイル15を通過した冷温水CHは、コイル主管11eを流れて合流点11yに至る。
Subsequently, with reference to FIG. 1, the operation of the
副管21では、通常、第1仕切弁29fが開かつ第2仕切弁29sが閉となっている。したがって、通常、副管21に流入した冷温水CHは、第1抵抗28fを通過し、流量計25を通過する。流量計25は、冷温水CHが通過した際に計測した流量を信号として制御装置50に送信する。第1抵抗28f及び流量計25を通過した冷温水CHは、副管21を流れて合流点11yに至る。合流点11yでは、コイル主管11eを流れてきた冷温水CHと副管21を流れてきた冷温水CHとが合流する。合流点11yで合流した冷温水CHは、合流後主管11qを流れて熱源機(不図示)に導かれ、熱源機(不図示)で温度が調節された後に再び分岐前主管11pに供給される。
In the
他方、コイル15を通過した空気SAは、温度計35で温度が検出される。温度計35は、検出した温度を信号として制御装置50に送信する。制御装置50は、温度計35が検出した温度があらかじめ設定された温度となるように、二方弁18の開度を調節する。ここで、あらかじめ設定された温度は、典型的には冷暖房対象室に供給される空気SAの温度として適した温度である。二方弁18の開度を調節するのに際し、冷温水CHの流量を過剰に流すと、図2に示されるように空気SAと冷温水CHとの熱交換効率が低下することとなり、これに加えて搬送動力も増加するので、冷温水CHの流量が所定の流量Fc以下となる範囲で二方弁18の開度を調節することが好ましい。本実施の形態では、制御装置50は、流量計25で計測された流量を、あらかじめ記憶されている流量計25での計測値とコイル主管11eを流れる流量との関係に照らし、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を求めている。このとき求められるコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量は、流量計25で計測された実際の流量に基づいているため、冷温水CHの温度変化や背圧の変化等の外部要因にかかわらず誤差が小さい比較的正確な流量となる。そして、制御装置50は、求めたコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量が所定の流量Fc以下となる範囲で二方弁18の開度を調節することとして、実際に冷温水CHが過剰に流れることを防いでいる。
On the other hand, the temperature of the air SA that has passed through the
制御装置50は、上述の制御中、コイル主管11eを流れる流量が所定の流量Fcを超えそうな場合は、温度計35で検出すべきあらかじめ設定された温度から離れる方向に、すなわち冷温水CHの温度とあらかじめ設定された温度との差が大きくなる方向に、熱源機(不図示)において冷温水CHの温度を調節してもよい。冷温水CHの温度とあらかじめ設定された温度との差が大きくなると、冷温水CHの単位流量あたりの空気SAとの交換熱量が増大するため、冷温水CHの流量を少なくすることができる。また、制御装置50は、温度計35が検出した温度とあらかじめ設定された温度との差に応じて、二方弁18の制御を以下のように変化させるとよい。
During the above control, when the flow rate flowing through the coil
図3は、時間経過に沿った二方弁18の操作の状態を示すタイミング図である。図3(A)に示すように、二方弁18は、標準状態において、操作と停止とを決められた周期Yで繰り返している。ここで、「操作」は、二方弁18の開度を調節可能な状態であり、必要に応じて開度調節用のモータに電力を供給することができる状態である。実際に二方弁18の開度が変更されるか否かは、温度計35で検出された温度とあらかじめ設定された温度との差の有無により、差がない場合は開度が変更されず、差がある場合は差の大きさに応じて開度が変更される(典型的には比例制御が行われる)。他方、図3(A)に示す二方弁18の状態の「停止」は、二方弁18に電力の供給が行われず、開度の調節が行われることがない状態である。「停止」の状態を設けているのは、「操作」において行われた二方弁18の開度調節の効果が、温度計35で検出された温度に現れるまでに時間を要することを考慮したものである。したがって、二方弁18を停止状態にする時間(以下「停止時間Ys」という。)は、二方弁18の開度調節を行ってからその効果が温度計35で検出された温度に現れるまでの時間に基づいて決定するとよい。二方弁18の開度調節は、二方弁18を操作状態にする時間(以下「操作時間Ym」という。)と停止時間Ysとの合計を1つの周期Yとして、これを繰り返すことで行われている。ここで、操作時間Ymを決定するにあたり、操作時間Ymを長くすると二方弁18の開度調節が行き過ぎてハンチングが生じるおそれがあり、操作時間Ymを短くすると温度計35で検出された温度とあらかじめ設定された温度との差が大きい場合に温度計35で検出された温度が設定温度になるまでに相当の時間を要することになる。そこで、本実施の形態では、図3(B)に示すように、温度計35で検出された温度とあらかじめ設定された温度との差が大きい場合は周期Y1のように長めの操作時間Ym1を取り、差が小さい場合は周期Y3のように短めの操作時間Ym3を取り、差が両者の間の場合は周期Y2のように中間長さの操作時間Ym2を取ることとしている。このような制御とすることで、温度計35で検出された温度とあらかじめ設定された温度との差が大きい場合は二方弁18の出力範囲(本実施の形態では操作時間Ym)を大きくして空気SAの温度を迅速に設定温度に近づけ、差が小さい場合は二方弁18の出力範囲を小さくしてハンチングを防ぐことができる。なお、二方弁18の出力範囲は、操作時間Ymの他、開度を変更するモータの回転速度等であってもよい。
FIG. 3 is a timing diagram showing a state of operation of the two-
再び図1に戻って熱交換システム1の作用の説明を続ける。熱交換システム1の運転中で、温度計35が検出した温度があらかじめ設定された温度となるように二方弁18の開度を調節している最中に、求めたコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量があらかじめ決められた流量よりも少なくなると、第1副管21fを流れる冷温水CHの特性に変化が生じ、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量と副管21を流れる冷温水CHの流量との比率が所定の比率からずれるおそれがある。制御装置50は、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量があらかじめ決められた流量よりも少なくなった場合、第2仕切弁29sを開かつ第1仕切弁29fを閉にするように切り換える。すると、分岐点11xから副管21に流入した冷温水CHは、第2抵抗28sを通過し、流量計25を通過して、合流点11yに至るようになる。第2抵抗28sは、冷温水CHの流量が小流量のときに、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量と副管21を流れる冷温水CHの流量との比率が所定の比率となるように選定されているので、流量計25で計測された実流量に基づいて求めたコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量の、実際の流量との誤差が小さくなる。このように、冷温水CHの流量に応じて、副管21に流入した冷温水CHが第1抵抗28fを流れるのと第2抵抗28sを流れるのとを切り換えることで、対応できる冷温水CHの最大流量と最小流量との差を拡大することができ、レンジアビリティを広げることができる。制御装置50は、コイル主管11eを流れる冷温水CHの流量が、あらかじめ決められた流量以上になると第1仕切弁29fを開かつ第2仕切弁29sを閉にし、あらかじめ決められた流量よりも少なくなると第2仕切弁29sを開かつ第1仕切弁29fを閉にするように、第1仕切弁29f及び第2仕切弁29sの開閉を適宜切り換える。このようにして、冷暖房対象室に、適切に温度が調節された空気SAが供給される。
Returning to FIG. 1 again, the description of the operation of the
以上で説明したように、本実施の形態に係る熱交換システム1によれば、コイル主管11eよりも口径の小さい副管21をコイル主管11eに対して並列に設け、副管21に配置した流量計25で実測した流量に基づいてコイル主管11eを流れる冷温水CHの流量を求め、求めた冷温水CHの流量に照らして効率の低下が許容される範囲内で二方弁18の開度を調節しているので、二方弁18の流量係数(Cv値)や種類(グローブバルブやバタフライバルブ等)を意識することなく、冷温水CHの温度や圧力等の変化の外部要因にかかわらず、適切に空気SAの温度を設定値に制御することができる。また、冷温水CHの流量変化に応じて、副管21の抵抗を切り換えるので、レンジアビリティを広げることができる。また、温度計35で検出された温度とあらかじめ設定された温度との差に応じて二方弁18の出力範囲を変化させるので、空気SAの温度を迅速に設定温度に近づけつつハンチングを防ぐことができる。
As described above, according to the
以上の説明では、熱搬送液体が冷温水CHであるとしたが、不凍液等の冷温水CH以外の液体であってもよい。また、温度調節対象物が空気SAであるとしたが、空気SA以外のガスや液体等、用途に応じて適宜変更することができる。 In the above description, the heat transfer liquid is the cold / hot water CH, but it may be a liquid other than the cold / hot water CH such as antifreeze. Further, although it is assumed that the object to be temperature controlled is air SA, it can be appropriately changed depending on the application such as gas or liquid other than air SA.
以上の説明では、副管21の一部が第1副管21fと第2副管21sとに分流してそれぞれに異なる抵抗値の抵抗28f、28sが配設されているとしたが、分流させずに単一の流路に1つの抵抗を配設してもよい。しかしながら、それぞれに異なる抵抗値の抵抗28f、28sが配設された第1副管21fと第2副管21sとに分流して、冷温水CHの流量に応じて通過させる副管21f、21sを選択することとすると、レンジアビリティを広げることができて好ましい。なお、副管21の一部の冷温水CHの流路を第1副管21fと第2副管21sとで切り換える場合は、2つの仕切弁29f、29sに代えて、第1副管21fと第2副管21sとの分岐部又は合流部に三方弁を設けてもよい。あるいは、図1に示すように、第1副管21fに第1仕切弁29f弁を、第2副管21sに第2仕切弁29sをそれぞれ配置した場合に、冷温水CHが第1副管21fと第2副管21sとを選択的に流れるようにする他に、第1副管21f及び第2副管21sの両方を流れるように3段階の選択を可能にして、さらにレンジアビリティを広げることとしてもよい。
In the above description, it is assumed that a part of the
以上の説明では、温度検出器が、コイル15通過後の空気SAの温度を検出する温度計35であるとしたが、空気SAの温度と相関を有するものの温度を検出するものであってもよい。空気SAの温度と相関を有するものとして、例えば、空気SAが供給される冷暖房対象室の内部温度や、冷温水CHのコイル15出口の温度あるいはコイル15出入口の温度差等を挙げることができる。
In the above description, the temperature detector is a
以上の説明では、副管21がコイル15に対して並列に配置されていることとしたが、図4に示すようにコイル15が配置されていない主管11の部分に対して副管21が並列に配置されていてもよい。この場合、副管21に配設された流量計25を冷温水CHが通過するのに必要な差圧を、副管21に対して並列となる主管11の部分に生じさせるために、当該主管11の部分に流量計25の抵抗に相当する抵抗を設けることとなるため、主管11全体としてみるとコイル15に加えて抵抗が増えることとなる。この抵抗の増加に伴うエネルギーの浪費を削減する観点からは、図1に示すように副管21がコイル15に対して並列に配置されていることが好ましい。
In the above description, it is assumed that the
1 熱交換システム
11 主管
11e コイル主管
11p 分岐前主管
11q 合流後主管
11y 合流点
11x 分岐点
15 コイル
18 二方弁
21 副管
21f 第1副管
21s 第2副管
25 流量計
29 切換部
35 温度計
50 制御装置
CH 冷温水
SA 空気
1
Claims (3)
熱搬送液体と温度調節対象物とで熱交換させる熱交換部に出入りする前記熱搬送液体を流す主流路と;
前記主流路に対して並列に設けられた副流路であって、前記主流路よりも流路断面積が小さい副流路と;
前記副流路に設けられた流量計と;
前記流量計で検出された流量に基づいて前記熱交換部を流れる前記熱搬送液体の流量を求める制御装置と;
前記熱交換システム内を流れる前記熱搬送液体の流量を調節する流量調節部と;
前記温度調節対象物の温度又は前記温度調節対象物の温度と相関を有する検出対象の温度を検出する温度検出器とを備え;
前記制御装置は、前記流量調節部における前記熱搬送液体の流量の調節が可能な操作状態の時間である操作時間と、前記流量調節部における前記熱搬送液体の流量の調節が行われることがない停止状態の時間である停止時間と、を1つの周期として、前記周期を繰り返すように前記流量調節部を制御しながら、前記温度検出器で検出された温度とあらかじめ設定された温度との乖離が大きいほど前記操作時間を長くするように構成された;
熱交換システム。 It is a heat exchange system;
With the main flow path through which the heat transfer liquid that enters and exits the heat exchange section that exchanges heat between the heat transfer liquid and the temperature control object;
A sub-flow path provided in parallel with the main flow path and having a smaller flow path cross-sectional area than the main flow path;
With the flow meter provided in the sub-flow path;
With a control device that obtains the flow rate of the heat transfer liquid flowing through the heat exchange unit based on the flow rate detected by the flow meter ;
With a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the heat transfer liquid flowing in the heat exchange system;
It is equipped with a temperature detector that detects the temperature of the temperature-controlled object or the temperature of the detection target that has a correlation with the temperature of the temperature-controlled object;
The control device does not adjust the operation time, which is the operating state time in which the flow rate of the heat transfer liquid can be adjusted in the flow rate adjusting unit, and the flow rate of the heat transfer liquid in the flow rate adjusting unit. The difference between the temperature detected by the temperature detector and the preset temperature is generated while controlling the flow rate adjusting unit so as to repeat the cycle with the stop time, which is the time of the stop state, as one cycle. The larger it is, the longer the operation time is configured;
Heat exchange system.
第1の抵抗値を有する第1の抵抗流路と;
前記第1の抵抗値とは異なる第2の抵抗値を有する第2の抵抗流路と;
前記熱搬送液体が前記第1の抵抗流路を流れるのと前記第2の抵抗流路を流れるのとを切り換える切換部とを有する;
請求項1に記載の熱交換システム。 The sub-channel is
With a first resistance channel having a first resistance value;
With a second resistance flow path having a second resistance value different from the first resistance value;
It has a switching unit for switching between flowing the heat transport liquid through the first resistance flow path and flowing through the second resistance flow path;
The heat exchange system according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の熱交換システム。
In the control device, the temperature detected by the temperature detector is such that the flow rate of the heat transport liquid flowing through the heat exchange unit obtained based on the flow rate detected by the flow meter is within a predetermined flow rate. The flow rate adjusting unit is controlled so as to have the preset temperature;
The heat exchange system according to claim 1 or 2.
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