WO2020235058A1 - 空気調和装置および熱媒体流量算出方法 - Google Patents

空気調和装置および熱媒体流量算出方法 Download PDF

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WO2020235058A1
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heat medium
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heat
pressure
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淳 西尾
宗史 池田
直史 竹中
祐治 本村
亮宗 石村
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三菱電機株式会社
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    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner and a heat medium flow rate calculation method. In particular, it relates to the flow rate of the heat medium flowing through each of the plurality of heat exchangers.
  • a refrigeration cycle circuit that circulates heat source side refrigerant by connecting a pipe between the outdoor unit (outdoor unit) and the relay unit, the circulating heat source side refrigerant, and the relay unit and indoor unit (indoor unit).
  • an air conditioner having a heat medium circuit for circulating a heat medium (indoor refrigerant).
  • the outdoor unit and the repeater are connected by piping, and in the heat medium circuit, the repeater and a plurality of indoor units are connected by piping. Then, the heat medium supplies hot or cold heat to the indoor side by heat exchange between the heat source side refrigerant and the heat medium in the heat medium heat exchanger of the repeater to perform air conditioning.
  • the air conditioning system described in Patent Document 1 estimates the flow rate ratio of each user side heat exchanger based on the opening degree of each flow rate adjusting device corresponding to each user side heat exchanger. Therefore, when the pressure loss in the piping and the branch portion is large, it is not possible to accurately estimate the flow rate of the heat medium passing through each user side heat exchanger.
  • the present invention provides an air conditioner and a heat medium flow rate calculation method capable of accurately estimating the flow rate of the heat medium flowing through each user side heat exchanger in order to solve the above problems.
  • the air conditioner according to the present invention includes a heat source side device that heats or cools a heat medium that is a medium for transporting heat, a pump that sucks and sends out the heat medium, and a heat medium sent by the pump and an air harmony object. It is composed of multiple user-side heat exchangers that exchange heat with the indoor air, a common pipeline in which a heat source-side device and a pump are installed, and a parallel pipeline branched from the common pipeline. A heat medium circuit in which each of the heat exchangers is installed in different parallel pipelines and connected so that the heat medium circulates between the heat source side device and the plurality of user side heat exchangers, and the user side heat exchanger.
  • a plurality of flow rate regulators installed on at least one of the upstream side and the downstream side of the user side heat exchanger to adjust the flow rate of the heat medium passing through the user side heat exchanger, and each flow rate adjuster.
  • Multiple indoor pressure sensors that detect the pressure of the heat medium on at least one of the inflow and outflow sides of the heat medium, and the pump inlet side pressure sensor and the pump that detect the pressure of the heat medium on the suction side of the pump. Controls at least one of the pump outlet side pressure sensors that detect the pressure of the heat medium on the side, the flow rate detector that detects the pump flow rate, which is the flow rate of the heat medium flowing through the pump, and the equipment that constitutes the heat medium circuit.
  • a control device is provided, and the control device circulates a heat medium in a heat medium circuit, opens and closes each flow rate adjusting device in a predetermined pattern, and the flow rate and pressure of the heat medium flowing through each user side heat exchanger.
  • the first operation for acquiring the data related to the above is performed, and after the first operation, the second operation for passing the heat medium through the user-side heat exchanger that supplies heat to the indoor air is performed.
  • the second operation from the pressure value and the pump flow rate detected by the indoor pressure sensor, the pump inlet side pressure sensor or the pump outlet side pressure sensor corresponding to each flow rate adjusting device in the first operation and the second operation. , The flow rate of the heat medium flowing through each user side heat exchanger is calculated.
  • the heat medium flow rate calculation method is a heat medium and air harmony target for a heat source side device that heats or cools a heat medium that is a medium for transporting heat and a pump that sucks and sends out the heat medium.
  • Multiple user-side heat exchangers that exchange heat with the indoor air and multiple flow rate regulators that adjust the flow rate of the heat medium passing through the user-side heat exchangers control the heat medium circuit in which pipes are connected in parallel.
  • a control device is provided, and the control device performs a first operation in which one flow rate adjusting device is opened and the heat medium is circulated with the other flow rate adjusting devices closed, and each flow rate adjusting device is opened.
  • each flow rate regulator From the value of the heat medium pressure passing through each flow rate regulator, at least one of the heat medium pressure values on the suction and delivery sides of the pump and the pump flow rate, from the pump to each utilization side heat exchanger.
  • the flow rate adjustment in each of the first operation and the second operation In the process of acquiring data related to the path and in the second operation of passing the heat medium through the heat exchanger on the user side to supply heat to the indoor air, the flow rate adjustment in each of the first operation and the second operation.
  • indoor pressure sensors are installed on at least one of the heat medium inflow side and the outflow side of the plurality of flow rate adjusting devices, and the first operation is performed to open and close the flow rate adjusting devices, respectively.
  • the relationship between the flow rate and the pressure in the path related to the heat exchanger on the user side is acquired as data.
  • the second operation the flow rate of the heat medium flowing through each user-side heat exchanger is calculated using the data acquired in the first operation. Therefore, even in a heat medium circuit having a large pressure loss in piping, branching parts, etc., the flow rate of the heat medium flowing through each user side heat exchanger can be accurately measured in the second operation based on the data obtained in the first operation. Can be estimated.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the processing procedure which concerns on calculation of the flow path resistance performed by the control device of the air conditioner which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows another example of the processing procedure which concerns on calculation of the flow path resistance performed by the control device of the air conditioner which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 2. It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 3. It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 4.
  • the air conditioner according to the embodiment will be described with reference to drawings and the like.
  • those having the same reference numerals are the same or equivalent thereof, and are common to the entire text of the embodiments described below.
  • the relationship between the sizes of the constituent members may differ from the actual one.
  • the form of the component represented in the entire specification is merely an example, and is not limited to the form described in the specification.
  • the combination of components is not limited to the combination in each embodiment, and the components described in other embodiments can be applied to other embodiments.
  • the high and low pressure and temperature are not fixed in relation to the absolute values, but are relatively fixed in the state and operation of the device and the like.
  • the subscripts and the like may be omitted.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to the first embodiment.
  • the air conditioner 100 includes one outdoor unit 91, one repeater 92, and four indoor units 93 (indoor units 93a to 93d) as separate units. It is a structure to have.
  • the compressor 1, the flow path switching valve 2, the outdoor heat exchanger 3, the throttle device 4, and the intermediate heat exchanger 5 are connected by pipes to form a refrigerant circuit 81 that circulates the refrigerant.
  • the pump 6, the intermediate heat exchanger 5, the user side heat exchanger 7, and the flow rate adjusting device 8 are connected by a pipe different from the pipe in the refrigerant circuit 81, and a liquid different from the refrigerant such as water and antifreeze is connected.
  • a heat medium circuit that circulates the heat medium is configured.
  • water is circulated as a heat medium
  • a water circuit 82 is configured as a heat medium circuit.
  • the utilization side heat exchanger 7 included in the indoor unit 93 is connected in parallel by piping.
  • the refrigerant circuit 81 including the intermediate heat exchanger 5 is a heat source side device that supplies heat to the water circulating in the water circuit 82 in the water circuit 82.
  • the heat source side device is a device that cools or heats a heat medium used for air conditioning in a room by using heat outside the room.
  • the outdoor unit 91 is, for example, a heat source unit that is installed outside the room that is the space to be air-conditioned and exhausts or supplies heat related to air conditioning to the outside.
  • the outdoor unit 91 of the first embodiment includes a compressor 1, a flow path switching valve 2, and an outdoor heat exchanger 3 among the devices of the refrigerant circuit 81. Further, the outdoor unit 91 is equipped with an outdoor fan 3a, which is a blower that blows air to the outdoor heat exchanger 3.
  • the compressor 1 sucks in the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high temperature and high pressure state.
  • the compressor 1 of the first embodiment is composed of, for example, an inverter compressor whose capacity can be controlled.
  • the flow path switching valve 2 is composed of, for example, a four-way valve.
  • the flow path switching valve 2 switches between a refrigerant flow path in a cooling operation for cooling the water circulating in the water circuit 82 and a refrigerant flow path in a heating operation for heating the water circulating in the water circuit 82.
  • the outdoor heat exchanger 3 exchanges heat between the outdoor air and the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 3 functions as a condenser or a gas cooler during the cooling operation, and functions as an evaporator during the heating operation.
  • the outdoor fan 3a supplies outdoor air to the outdoor heat exchanger 3.
  • the repeater 92 exchanges heat between the refrigerant and the heat medium.
  • the repeater 92 has a throttle device 4 and an intermediate heat exchanger 5 among the devices of the refrigerant circuit 81. Further, among the devices of the water circuit 82, the pump 6 is provided. For example, in a building, it is installed in a non-air-conditioned space different from the air-conditioned space in which the indoor unit 93 is installed.
  • the throttle device 4 is a device having a function as a pressure reducing valve or an expansion valve that decompresses and expands the refrigerant.
  • the intermediate heat exchanger 5 has a heat transfer section for passing the refrigerant and a heat transfer section for passing the heat medium, and causes heat exchange between the mediums between the refrigerant and the heat medium.
  • the intermediate heat exchanger 5 functions as a condenser in the heating operation and dissipates heat to the refrigerant to heat the heat medium.
  • the intermediate heat exchanger 5 functions as an evaporator in the cooling operation and absorbs heat from the refrigerant to cool the heat medium.
  • the pump 6 which is a heat medium delivery device, sucks and pressurizes water and sends it out, and circulates the water circuit 82.
  • the pump 6 can change the discharge flow rate, which is the flow rate for sending out the heat medium, by changing the rotation speed of the built-in motor (not shown) within a certain range.
  • the pump 6 of the first embodiment is installed in the return main pipe 19a described later.
  • the indoor unit 93 is installed inside a room, which is an air-conditioned space, and supplies air-conditioned air, for example.
  • the indoor unit 93 includes a user-side heat exchanger 7 and a flow rate adjusting device 8 among the devices of the water circuit 82.
  • the air conditioner 100 of the first embodiment has four indoor units 93a to 93d, which are the user side heat exchanger 7a to the user side heat exchanger 7d and the flow rate adjusting device 8a, respectively.
  • the user-side heat exchanger 7 exchanges heat between the indoor air to be air-conditioned and the heat medium to generate harmonious air to be supplied to the air-conditioned space.
  • Indoor air is blown from the indoor fan 12 (indoor fan 12a to 12d) to the user-side heat exchanger 7 and the user-side heat exchanger 7, respectively.
  • the flow rate adjusting device 8 adjusts the flow rate of water flowing through the heat exchanger 7 on the user side.
  • the flow rate adjusting device 8 is, for example, an electromagnetic on-off valve.
  • the flow rate adjusting device 8 operates by a signal sent from the control device 70.
  • the flow rate adjusting device 8 may be an on-off valve that switches to either a fully open or fully closed state. Further, the flow rate adjusting device 8 may be a valve capable of adjusting the flow rate by adjusting the opening degree stepwise between fully closed and fully open.
  • the indoor units 93a to 93d have the user side heat exchanger 7a to the user side heat exchanger 7d and the flow rate adjusting device 8a to the flow rate adjusting device 8d will be described. , Not limited. Further, as will be described later, a case where the four paths 41 of the paths 41a to 41d are provided will be described, but if the user-side heat exchangers 7 are connected in parallel, the number of paths 41 will also be increased. There are no particular restrictions.
  • the plurality of user-side heat exchangers 7a to 7d are installed in different parallel pipelines (hereinafter referred to as parallel pipelines).
  • parallel pipelines has a pipeline in which water of all parallel pipelines flows in common (hereinafter referred to as a common pipeline).
  • the parallel line branches from the common line and is connected so that the water heated or cooled by the intermediate heat exchanger 5 circulates.
  • the pump 6 and the intermediate heat exchanger 5 are installed in the common pipeline.
  • the pump 6 and the intermediate heat exchanger 5 are located in the circulating pipeline before branching to the parallel pipeline on the outward route and after merging from the parallel parallel pipeline on the return route.
  • the water that has passed through the pump 6 and the intermediate heat exchanger 5 passes through the main pipe and branches into each branch pipe in order, and the user side heat exchanger 7a to the user side heat, respectively. It is configured to flow through the exchanger 7d.
  • the pipes of the water circuit 82 are the return main pipe 19 (return main pipe 19a to return main pipe 19d), the return branch pipe 23 (return branch pipe 23a to return branch pipe 23d), and the forward main pipe 20 (outward main pipe 20a to outgoing main pipe 20d) and going It has a branch pipe 22 (going branch pipe 22a to going branch pipe 22d).
  • the going main pipe 20 and the going branch pipe 22 are pipes that serve as a flow path for water sent from the intermediate heat exchanger 5 side to the user side heat exchanger 7 side.
  • the forward main pipe 20a and the forward branch pipe 22a are pipes from the intermediate heat exchanger 5 to the utilization side heat exchanger 7a of the indoor unit 93a.
  • the going main pipe 20b and the going branch pipe 22b are pipes from the connecting portion between the going main pipe 20a and the going branch pipe 22a to the user side heat exchanger 7b of the indoor unit 93b.
  • the going main pipe 20c and the going branch pipe 22c are pipes from the connecting portion between the going main pipe 20b and the going branch pipe 22b to the user side heat exchanger 7c of the indoor unit 93c.
  • the going main pipe 20d and the going branch pipe 22d are pipes from the connecting portion between the going main pipe 20c and the going branch pipe 22c to the user side heat exchanger 7d of the indoor unit 93d.
  • the return main pipe 19 and the return branch pipe 23 are pipes that serve as water flow paths from the user side heat exchanger 7 side to the intermediate heat exchanger 5 side.
  • the return main pipe 19a and the return branch pipe 23a are pipes from the user side heat exchanger 7a of the indoor unit 93a to the intermediate heat exchanger 5.
  • the return main pipe 19a the portion from the connection portion with the return branch pipe 23a to the pump 6 is referred to as the return main pipe 19a1
  • the pump 6 to the intermediate heat exchanger 5 is referred to as the return main pipe 19a2.
  • the return main pipe 19b and the return branch pipe 23b are pipes from the user side heat exchanger 7b of the indoor unit 93b to the connecting portion between the return main pipe 19a and the return branch pipe 23a.
  • the return main pipe 19c and the return branch pipe 23c are pipes from the user side heat exchanger 7c of the indoor unit 93c to the connecting portion between the return main pipe 19b and the return branch pipe 23b.
  • the return main pipe 19d and the return branch pipe 23d are pipes from the user side heat exchanger 7d of the indoor unit 93d to the connecting portion between the return main pipe 19c and the return branch pipe 23c.
  • the water circuit 82 will be described with an example in which pipes are connected so as to sequentially branch and join each branch pipe from the middle of the forward main pipe 20 and the return main pipe 19, but the present invention is not limited to this.
  • it may be configured to connect pipes from one place in the middle or the end of the outgoing main pipe 20 and the returning main pipe 19 so as to branch and join two or more utilization side heat exchangers 7.
  • the water circuit 82 of the first embodiment includes a pump inlet side pressure sensor 10, a pump outlet side pressure sensor 9, an indoor pressure sensor 11, a user side heat exchanger inlet side temperature sensor 13, and a user side heat exchanger outlet side temperature. It includes a sensor 14.
  • the pump inlet side pressure sensor 10 is installed in the return main pipe 19a on the rear side of the connection portion of the return branch pipe 23a that finally joins in the water flow direction.
  • the pump outlet side pressure sensor 9 is installed in the forward main pipe 20a on the front side of the connection portion of the forward branch pipe 22a that branches first in the water flow direction.
  • the indoor pressure sensor 11, the utilization side heat exchanger inlet side temperature sensor 13, and the utilization side heat exchanger outlet side temperature sensor 14 are branch pipes branched from the main pipe, that is, portions that are separate parallel pipelines, respectively. Will be installed in.
  • the pump inlet side pressure sensor 10 detects the pressure of water sucked into the pump 6. Further, the pump outlet side pressure sensor 9 detects the pressure of water delivered by the pump 6.
  • the indoor pressure sensor 11 is installed in each indoor unit 93 and detects the pressure of water passing through each indoor unit 93. Therefore, the air conditioner 100 of the first embodiment has the indoor pressure sensor 11a to the indoor pressure sensor 11d.
  • the indoor pressure sensor 11 has a downstream side that is the outflow side of water and an upstream side that is the inflow side of the flow rate adjusting device 8a in the user side heat exchanger 7. It will be installed in between.
  • the pump inlet side pressure sensor 10 and the pump outlet side pressure sensor 9 are installed to calculate the flow rate flowing through the pump 6 based on the detected water pressure, as will be described later. Therefore, if the flow rate flowing through the pump 6 can be derived from the flow rate of the pump 6 by measuring it with a flow meter or estimating it from the rotation speed of the pump 6, the pressure sensor 10 on the pump inlet side or the pump outlet It is sufficient to have only one of the side pressure sensors 9. Therefore, in the following, a configuration including both the pump inlet side pressure sensor 10 and the pump outlet side pressure sensor 9 will be described, but one of them is used as a flow rate detecting device for the water flowing through the pump 6, and the obtained flow rate. May be used instead of the pressure value.
  • the user-side heat exchanger inlet-side temperature sensor 13 (the user-side heat exchanger inlet-side temperature sensor 13a to the user-side heat exchanger inlet-side temperature sensor 13d), which serves as the user-side heat exchanger temperature sensor, is the user-side heat exchanger 7. Detects the temperature of the water flowing into. Further, the user-side heat exchanger outlet-side temperature sensor 14 (user-side heat exchanger outlet-side temperature sensor 14a to user-side heat exchanger outlet-side temperature sensor 14d) measures the temperature of the water flowing in from the user-side heat exchanger 7. To detect.
  • the control device 70 controls the device in the air conditioner 100 and controls the entire device.
  • the control device 70 has a control processing unit 71 and a storage unit 72.
  • the control processing unit 71 controls the equipment and the like.
  • control is performed to open and close each flow rate adjusting device 8 under predetermined conditions. Then, the values of the pressures detected by the pump inlet side pressure sensor 10, the pump outlet side pressure sensor 9, and each indoor side pressure sensor 11 are acquired, the flow path resistance and the like are calculated, and stored in the storage unit 72.
  • control processing unit 71 is composed of, for example, a control arithmetic processing device such as a CPU (Central Processing Unit), a microcomputer having an analog circuit, a digital circuit, and the like.
  • control processing unit 71, the storage unit 72, and the control processing unit 71 of the control device 70 do not have to be integrated with each other to perform the water flow rate calculation process, and may be separately configured.
  • the storage unit 72 is a device that stores data required for processing of the control device 70.
  • the storage unit 72 of the first embodiment is the pressure value detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the pump inlet side pressure sensor 10 and each indoor side pressure sensor in the first operation and the second operation described later.
  • the value of the pressure detected by 11 is stored as data.
  • the storage unit 72 is, for example, a volatile storage device (not shown) such as a random access memory (RAM) capable of temporarily storing data, a hard disk, and a non-volatile auxiliary storage such as a flash memory capable of storing data for a long period of time. It has a device (not shown) and the like.
  • the repeater 92 will be described as having the control device 70, but the installation location is not particularly limited. Then, the air conditioner 100 of the first embodiment performs two types of operations, a first operation and a second operation, based on the control of the control device 70.
  • the first operation is, for example, an operation performed in a trial run in which residual air is discharged from the water circuit 82 when the water circuit 82 of the air conditioner 100 is installed in a building or the like.
  • one flow rate adjusting device 8 is opened, the other flow rate adjusting device 8 is closed, and water as a heat medium is circulated. This operation is performed with each flow rate adjusting device 8 opened one by one.
  • the operation in which one flow rate adjusting device 8 is closed and the other flow rate adjusting device 8 is opened may be performed with each flow rate adjusting device 8 closed one by one.
  • the control device 70 controls each flow rate adjusting device 8 to open and close individually as described above. At this time, the pressure values detected by the indoor pressure sensor 11, the pump inlet side pressure sensor 10, and the pump outlet side pressure sensor 9 corresponding to each flow rate adjusting device 8 are acquired as data. Then, in the first embodiment, the control device 70 calculates the pump flow rate of the pump 6 from the pressure difference of water on the inflow / outflow side of the pump 6. Further, the control device 70 calculates the flow path resistance and the like from the pressure values detected by each indoor side pressure sensor 11, the pump inlet side pressure sensor 10, and the pump outlet side pressure sensor 9, and each user side heat exchanger 7 The relationship between the flow rate of water passing through the water and the pressure is stored in the storage unit 72 as data.
  • the second operation is an operation such as a normal heating / cooling operation performed after the first operation is performed. Therefore, one or a plurality of flow rate adjusting devices 8 are opened corresponding to the indoor unit 93 that performs air conditioning, and water is passed through the heat exchanger 7 on the utilization side.
  • the pressure value detected by the corresponding indoor pressure sensor 11 and the pump inlet side pressure sensor 10 and the pump outlet side pressure sensor 9 for one or more flow rate adjusting devices 8. Gets the value of the pressure detected by.
  • the control device 70 passes through each user-side heat exchanger 7 in the second operation from the pressure values detected by the various pressure sensors in the first operation and the pressure values detected by the various pressure sensors in the second operation. Calculate the flow rate of water.
  • the amount of heat in each indoor unit 93 can be calculated based on the flow rate of water.
  • the second operation is, for example, a normal operation in which indoor air conditioning is performed in response to a request such as lowering or raising the temperature of the indoor air to be air-conditioned.
  • the water that has passed through the outgoing main pipe 20a branches into the outgoing main pipe 20b and the outgoing branch pipe 22a and flows.
  • the water that has passed through the branch pipe 22a passes through the heat exchanger 7a on the user side.
  • heat is exchanged between indoor air and water.
  • it passes through the flow rate adjusting device 8a, the return branch pipe 23a, and the return main pipe 19a1 and returns to the pump 6.
  • the indoor pressure sensor 11a detects the pressure of water that has passed through the user heat exchanger 7a.
  • the path from the pump 6 to the indoor pressure sensor 11a through the pump outlet side pressure sensor 9 is referred to as a path 41a.
  • Routes 41a to 41d are routes for knowing the difference between the pressure on the pump 6 side in the common pipeline and the pressure on the individual indoor side in the parallel pipeline.
  • the pump outlet side pressure sensor 9 detects the pressure on the pump 6 side
  • the indoor pressure sensor 11a detects the pressure on the user side heat exchanger 7a side
  • the pressure difference between the two pressures is used.
  • the path 41a is a path that passes through the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, the forward main pipe 20a, the forward branch pipe 22a, and the user side heat exchanger 7a.
  • the pressure value detected by the pump inlet side pressure sensor 10 may be used as the pressure on the pump 6 side.
  • the indoor pressure sensor 11a to the indoor pressure sensor 11d may be installed on either the upstream side or the downstream side of the flow rate adjusting device 8a to the flow rate adjusting device 8d, but the upstream side and the downstream side are not mixed. It is good to unify.
  • the water that has passed through the outgoing main pipe 20b branches into the outgoing main pipe 20c and the outgoing branch pipe 22b and flows.
  • the water that has passed through the branch pipe 22b passes through the heat exchanger 7b on the user side.
  • indoor air and water are heat exchanged.
  • the indoor pressure sensor 11b detects the pressure of water that has passed through the utilization side heat exchanger 7b.
  • the path 41b is a path that passes through the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, the forward main pipe 20a, the forward main pipe 20b, the forward branch pipe 22b, and the utilization side heat exchanger 7b.
  • the water that has passed through the outgoing main pipe 20c branches into the outgoing main pipe 20d and the outgoing branch pipe 22c and flows.
  • the water that has passed through the branch pipe 22c passes through the heat exchanger 7c on the user side.
  • heat is exchanged between indoor air and water.
  • it passes through the flow rate adjusting device 8c, the return branch pipe 23c, the return main pipe 19c, the return main pipe 19b, and the return main pipe 19a1 and returns to the pump 6.
  • the indoor pressure sensor 11c detects the pressure of water that has passed through the user heat exchanger 7c.
  • the path 41c the path from the pump 6 to the indoor pressure sensor 11c through the pump outlet side pressure sensor 9 is referred to as a path 41c.
  • the path 41c is a path that passes through the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, the forward main pipe 20a, the forward main pipe 20b, the forward main pipe 20c, the forward branch pipe 22c, and the user side heat exchanger 7c.
  • the water that has passed through the main pipe 20d flows through the branch pipe 22d and passes through the heat exchanger 7d on the user side.
  • the user side heat exchanger 7d heat is exchanged between indoor air and water. Then, it passes through the flow rate adjusting device 8d, the return branch pipe 23d, the return main pipe 19d, the return main pipe 19c, the return main pipe 19b, and the return main pipe 19a1 and returns to the pump 6.
  • the indoor pressure sensor 11d detects the pressure of water that has passed through the user heat exchanger 7d.
  • the path from the pump 6 to the indoor pressure sensor 11d through the pump outlet side pressure sensor 9 is referred to as a path 41d.
  • the route 41d is a route that passes through the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, the forward main pipe 20a, the forward main pipe 20b, the forward main pipe 20c, the forward main pipe 20d, the forward branch pipe 22d, and the user side heat exchanger 7d.
  • the pump flow rate of the pump 6 is determined by the input voltage applied to the pump 6 and the head.
  • the characteristic curve of the pump 6 is known for each model. Therefore, the pump flow rate of the pump 6 can be expressed by the following equation (1) by using the function F representing the relationship between the input voltage and the head.
  • the input voltage is determined by the control device 70.
  • the head is the pressure difference between the pressure detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the pressure detected by the pump inlet side pressure sensor 10.
  • the differential pressure between the inlet side, which is the suction side, and the outlet side, which is the delivery side, of each pump 6 is detected, and the pumps 6 are connected to each pump 6.
  • the flow rate of flowing water can be calculated.
  • Pressure loss in piping and heat exchangers is proportional to the square of the flow rate.
  • the proportionality constant is defined as the flow path resistance
  • the pressure loss can be expressed by the following equation (2).
  • the pressure difference between the pump outlet side pressure sensor 9 and the indoor side pressure sensors 11a, 11b, 11c and 11d is defined as ⁇ Pa, ⁇ Pb, ⁇ Pc and ⁇ Pd, respectively.
  • the amount of water flowing through the main pipe and the flow path resistance are defined as Grm and A.
  • the amount of water flowing through the branch pipe and the flow path resistance are Grs and B.
  • the flow rate and flow path resistance of the water flowing from the pump 6 to the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5 and the forward main pipe 20a are set to Grma and Aa, respectively.
  • the second operation is an operation performed by opening one or more flow rate adjusting devices 8. Therefore, in the second operation, for example, in a normal heating / cooling operation, a part or all of the indoor units 93 are operating.
  • the pressure values detected by the indoor pressure sensor 11, the pump outlet pressure sensor 9, and the pump inlet pressure sensor 10 when the first operation is performed are stored in the storage unit 72 as data. This is sufficient to determine the flow rate of water flowing through each user-side heat exchanger 7 in the second operation.
  • the amount of data stored in the storage unit 72 increases. For example, as the number of indoor units 93 increases and the number of routes 41, the number of branches, and the like increase, the storage capacity of the storage unit 72 also becomes necessary as the number increases. In addition, the calculation formula for obtaining the flow rate becomes complicated.
  • the flow path resistance which is a constant independent of the operating conditions, is obtained from the pressure value detected by each pressure sensor installed in the water circuit 82 in the first operation, and is stored in the storage unit 72 as data. To do. Therefore, it is possible to save the storage capacity and improve the calculation speed.
  • the flow rate changes in the middle.
  • the relationship between the flow rate of each path 41 and the pressure loss can be expressed by the formulas (3a) to (3d), respectively.
  • the pressure loss is the pressure difference ⁇ Pa to the pressure difference ⁇ Pd between the pump outlet side pressure sensor 9 and the indoor side pressure sensor 11a to the indoor side pressure sensor 11d described above.
  • Grmb Grma-Grsa ... (4a)
  • Grmc Grmb-Grsb ...
  • Grmd Grmc-Grsc ... (4c)
  • Grsd Grmd ... (4d)
  • the pressure difference ⁇ Pa to the pressure difference ⁇ Pd are calculated from the pressures detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the indoor side pressure sensor 11a to the indoor side pressure sensor 11d in the second operation. can do.
  • the flow path resistance Aa, the flow path resistance Ab, the flow path resistance Ac, the flow path resistance Ad, the flow path resistance Ba, the flow path resistance Bb, the flow path resistance Bc, and the flow path resistance Bd will be described later by the control device 70. It is a constant obtained from the data obtained in the first operation.
  • the flow rate Grma is the pump flow rate of the pump 6 in the second operation, and can be calculated from the formula (1).
  • flow rate Grmb flow rate Grmc
  • flow rate Grmd flow rate Grsa
  • flow rate Grsb flow rate Grsc
  • flow rate Grsd flow rate Grsd
  • flow rate Grsa can be obtained from the equation (3a).
  • the flow rate Grmb and the flow rate Grsb can be obtained from the equations (3b) and (4a).
  • the flow rate Grmc and the flow rate Grsc can be obtained from the formulas (3c) and (4b).
  • the flow rate Grmd and the flow rate Grsd can be obtained from the equations (4c) and (4d).
  • the flow path resistance A and the flow path resistance B include frictional resistance between water and piping, resistance at a branch, resistance at a confluence, resistance at a bend, resistance of equipment such as a heat exchanger, and the like, and generally, the path 41 Different for each. If all the piping conditions of the water circuit 82 are known, they can be stored in the storage unit 72 in advance. However, the air conditioner 100 has different pipe lengths, diameters, branch positions, and the like depending on the building in which it is installed. Therefore, it is difficult to store the flow path resistance A and the flow path resistance B in the storage unit 72 in advance. Therefore, it is very effective to perform the process of determining the flow path resistance A and the flow path resistance B based on the value of the physical quantity detected in the first operation described later.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a processing procedure related to calculation of flow path resistance performed by the control device of the air conditioner according to the first embodiment.
  • the total flow path resistance R is any one of the flow path resistance Ra of the path 41a, the flow path resistance Rb of the path 41b, the flow path resistance Rc of the path 41c, or the flow path resistance Rd of the path 41d. ..
  • the partial flow path resistance Z is defined as the flow path resistance of a portion of a certain path 41 that is common to other paths.
  • the partial flow path resistance Za of the path 41a is the flow path resistance of the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, and the forward main pipe 20a.
  • the partial flow path resistance Zb of the path 41b is the flow path resistance of the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, the forward main pipe 20a, and the forward main pipe 20b.
  • the partial flow path resistance Zc of the path 41c is the flow path resistance of the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, the forward main pipe 20a, the forward main pipe 20b, and the forward main pipe 20c.
  • the partial flow path resistance Zd of the path 41d is the flow path resistance of the return main pipe 19a2, the intermediate heat exchanger 5, the forward main pipe 20a, the forward main pipe 20b, the forward main pipe 20c, and the forward main pipe 20d.
  • the control device 70 performs the first operation (step ST1).
  • the first operation is performed, for example, in a trial run in which residual air is discharged from the water circuit 82 when the water circuit of the air conditioner 100 is installed in a building or the like.
  • the flow path resistance Ra, the flow path resistance Rb, the flow path resistance Rc and the flow path resistance Rd, and the partial flow path resistance Za, the partial flow path resistance Zb, the partial flow path resistance Zc and the partial flow path resistance Zd are set to 0. initialize.
  • the path 41 for which the total flow path resistance R is not obtained is set as the path X to be calculated (step ST2).
  • the branching order of the routes 41a to 41d has not been input to the storage unit 72 in advance as data. Therefore, it is not possible to set that the path 41, which is the most upstream path 41 closest to the sending side of the pump 6 and the intermediate heat exchanger 5, is the path 41a. Therefore, the branching order can be determined at the same time.
  • the route 41 initially set as the route X is the route 41b will be described.
  • the control device 70 controls to fully open the flow rate adjusting device 8 of the path 41 serving as the path X, and controls to fully close the other flow rate adjusting devices 8 (step ST3).
  • the flow rate adjusting device 8b is controlled to be fully opened, and the other flow rate adjusting device 8a, the flow rate adjusting device 8c, and the flow rate adjusting device 8d are controlled to be fully closed.
  • the control device 70 controls to drive the pump 6 at full speed (step ST4).
  • the drive control of the pump 6 in step ST4 is performed after the opening / closing control of the flow rate adjusting device 8 in step ST3.
  • the control device 70 calculates the pump flow rate Grp of the pump 6 based on the equation (1) from the differential pressure between the pressure detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the pressure detected by the pump inlet side pressure sensor 10 (1). Step ST5). Then, the control device 70 calculates the total flow path resistance R of the path 41 set as the path X (step ST6). Here, the control device 70 calculates the flow path resistance Rb of the path 41b. Since all the water sent out by the pump 6 flows in the path 41b, the flow path resistance Rb can be expressed by the following equation (5b). ⁇ Pb is the difference between the pressure detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the pressure detected by the indoor pressure sensor 11b. Further, since the pump flow rate Grp of the pump 6 can be calculated from the equation (1), the control device 70 obtains the flow path resistance Rb from the equation (5b).
  • the control device 70 determines the path based on the difference between the pressure detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the pressure detected by the indoor pressure sensor 11.
  • the partial flow path resistance Z of y is calculated (step ST7).
  • the control device 70 obtains a provisional value for the partial flow path resistance Za of the path 41a based on the equation (6a).
  • the control device 70 obtains a provisional value for the partial flow path resistance Zc of the path 41c based on the equation (6c).
  • the control device 70 obtains a provisional value for the partial flow path resistance Zd of the path 41d based on the equation (6d).
  • the control device 70 repeats the processes of steps ST2 to ST7. Therefore, the control device 70 stores the maximum partial flow path resistance Z obtained by the process in the storage unit 72 as the final value.
  • the partial flow path resistance Za and the partial flow path resistance Zc are the maximum values, but since the partial flow path resistance Zd does not include the flow path resistance in the forward main pipe 20c, the maximum value is set to the maximum value. It doesn't become.
  • the pressure difference ⁇ Pd including the pressure loss in the main pipe 20c is measured, so that the maximum value of the partial flow path resistance Zd is updated.
  • the control device 70 determines whether or not the total flow path resistance R in all the path 41 has been obtained (step ST8). When the control device 70 determines that all the flow path resistances R in all the paths 41 have not been obtained, the uncalculated path 41 is set as the path X, and steps ST2 to ST7 are performed. Next, a case where the route 41 set as the route X is the route 41a will be described.
  • the control device 70 controls to fully open the flow rate adjusting device 8a of the path 41a serving as the path X, and controls to fully close the other flow rate adjusting device 8b, the flow rate adjusting device 8c, and the flow rate adjusting device 8d (step). ST3). Then, the pump 6 is driven at full speed (step ST4).
  • the control device 70 calculates the pump flow rate Grp of the pump 6 based on the equation (1) from the differential pressure between the pressure detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the pressure detected by the pump inlet side pressure sensor 10 (1). Step ST5).
  • the control device 70 calculates the flow path resistance Ra of the path 41a. Since all the water sent out by the pump 6 flows in the path 41a, the flow path resistance Ra can be expressed by the following equation (5a).
  • the pressure difference ⁇ Pa is the difference between the pressure detected by the pump outlet side pressure sensor 9 and the pressure detected by the indoor pressure sensor 11a. Further, the pump flow rate Grp of the pump 6 can be calculated from the equation (1).
  • the control device 70 obtains Ra from the equation (5a) (step ST6).
  • Ra ⁇ Pa ⁇ Grp 2 ... (5a)
  • control device 70 updates the values of the partial flow path resistance Zb, the partial flow path resistance Zc, and the partial flow path resistance Zd by using the formula (6b) and the above-mentioned formulas (6c) and (6d). Step ST7).
  • control device 70 repeats the processes of steps ST3 to ST7 in the same manner when the route 41 set as the route X is the route 41c and the route 41d.
  • control device 70 determines the branching order and calculates the flow path resistance A and the flow path resistance B (step ST9).
  • the control device 70 determines the branching order in ascending order of the partial flow path resistance Z.
  • partial flow path resistance Za ⁇ partial flow path resistance Zb ⁇ partial flow path resistance Zc partial flow path resistance Zd. Therefore, it can be determined that the route 41a, the route 41b, the route 41c, and the route 41d are branched in this order. Here, it is not necessary to distinguish between the two most downstream routes 41 (path 41c and route 41d).
  • the control device 70 determines the branching order, the relational expressions of the equations (7a) to (7d) and the equations (8a) to (8d) are established for the channel resistance Ra to the channel resistance Rd. Therefore, the control device 70 solves the equations (7a) to (7d) and the equations (8a) to (8d) as simultaneous linear equations, thereby causing the flow path resistance Aa, the flow path resistance Ab, and the flow path resistance Ac. , Flow path resistance Ba, flow path resistance Bb, flow path resistance Bc and flow path resistance Ad + flow path resistance Bd are calculated. The flow path resistance Ad and the flow path resistance Bd cannot be obtained individually, but they do not affect the calculation of the flow rate.
  • the control device 70 describes the branching order of the path 41, the flow path resistance Aa, the flow path resistance Ab, the flow path resistance Ac, the flow path resistance Ba, the flow path resistance Bb, the flow path resistance Bc, and the flow path resistance Ad +. Obtain the flow path resistance Bd. Then, when the second operation is performed, the control device 70 uses the equations (3a) to (3d) and the equations (4a) to (4d) already described to cause the water flowing through each path 41. The flow rate can be calculated.
  • control device 70 calculates the flow path resistance A, the flow path resistance B, the flow rate of water, etc. in the case of four indoor units 93 .
  • the number of variables and formulas changes depending on the number of indoor units 93 and the like.
  • the control device 70 since the number of relational expressions is larger than the number of unknown variables, the control device 70 has a flow path resistance in the water circuit 82 due to the pressure obtained in the first operation regardless of the number of indoor units 93. Etc. can be calculated.
  • FIG. 3 is a diagram showing another example of the processing procedure related to the calculation of the flow path resistance performed by the control device of the air conditioner according to the first embodiment.
  • the process performed by the control device 70 shown in FIG. 3 is different from the process performed by the control device 70 shown in FIG. 2 in that the processes of steps ST10 to ST13 are added.
  • the air conditioner 100 When performing the processes of steps ST10 to ST13, the air conditioner 100 operates with one flow rate adjusting device 8 closed and the other flow rate adjusting device 8 open, with each flow rate adjusting device 8 being operated as one. Do this in a closed state. Then, the control device 70 recalculates the flow path resistance A and the flow path resistance B from the data obtained by this operation.
  • control device 70 can calculate the pressure loss in the path 41 under the condition that the pump flow rate of the pump 6 is large and the pressure loss in the main pipe or the like is large. Therefore, the flow path resistance A and the like can be accurately obtained again with the data in a state in which the pressure sensor is not easily affected by the detection error.
  • step ST9 the processing up to step ST9 is the same as that described in FIG. Then, among the paths 41 for which the flow path resistance A has not been recalculated, the path 41 having the smallest partial flow path resistance Z is set as the path y to be calculated (step ST10).
  • the route 41 set as the route y is the route 41a.
  • the control device 70 controls to fully close the flow rate adjusting device 8 of the path 41 serving as the path y, and controls to fully open the other flow rate adjusting device 8 (step ST11).
  • the flow rate adjusting device 8a of the path 41a is controlled to be fully closed, and the other flow rate adjusting device 8b, the flow rate adjusting device 8c, and the flow rate adjusting device 8d are controlled to be fully opened.
  • the flow path resistance B of the path 41 that becomes the path y is calculated (step ST12).
  • the flow rate Grmb can be obtained because the values of the pressure difference ⁇ Pa, the flow rate Grma, the flow path resistance Aa, and the flow path resistance Ba are known in the above-mentioned formulas (3a) and (4a). Therefore, the flow path resistance Ab can be recalculated from the equations (3a), (4a) and (3b).
  • the control device 70 determines whether or not the flow path resistance A in all the paths 41 has been recalculated and recalculated (step ST13). When the control device 70 determines that there is a flow path resistance A that has not been recalculated, the control device 70 sets the uncalculated path 41 as the path y, and performs steps ST10 to ST12. Then, similarly, the flow path resistance Ac and the flow path resistance Ad can be obtained again in the same manner.
  • the control device 70 can perform the process according to the above procedure to calculate the flow path resistance of each path 41, and calculate the flow rate of water flowing through each user side heat exchanger 7. Then, based on the calculated flow rate, the control device 70 is further provided on the upstream side on the inflow side and the downstream side on the outflow side of the water of each user side heat exchanger 7. Using the side temperature sensor 13 and the outlet side temperature sensor 14 of each user side heat exchanger, the heat exchange amount of each user side heat exchanger 7 can be calculated by the equation (9).
  • Heat exchange amount (Specific heat of water or brine) ⁇ (Temperature difference between the user-side heat exchanger inlet-side temperature sensor 13 and the user-side heat exchanger outlet-side temperature sensor 14) ⁇ (water flow rate)... (9)
  • the heat transfer coefficient on the water side of the user-side heat exchanger 7 increases when the flow rate of water is large and the Reynolds number is large.
  • the water transport power increases as the flow rate of water increases. Therefore, it is necessary to control the pump flow rate of the pump 6 and the flow rate of the heat exchanger 7 on the utilization side in order to improve the coefficient of performance and save energy for the air conditioner 100 as a whole. Therefore, for example, data of the pump flow rate-pressure loss-input characteristic of the pump 6 and the flow rate-pressure loss-heat transfer coefficient characteristic of the heat exchanger are stored in the storage unit 72 in advance. It is possible to control the energy saving of the air conditioner 100 by operating the input of the pump 6 and the flow rate adjusting device 8.
  • the air conditioner 100 may change the relationship between the flow rate and the pressure due to rust on the piping, scale caused by the reaction of ions in the water, and clogging of the strainer for catching dust due to long-term operation. is there.
  • the air conditioner 100 is made to perform the first operation not only in the trial operation but also in the first operation if the operation conditions are satisfied at regular intervals. Then, by repeating the first operation, the relationship between the flow rate of water and the pressure in each path 41 is updated. Therefore, the control device 70 can maintain the accuracy of calculating the flow path resistance, the flow rate, and the like.
  • the fixed period may be set to once every few years. Further, at the time of maintenance of the device, the control device 70 may perform the first operation to update the data related to the flow path resistance, provided that the maintenance company sends a command to the control device 70.
  • the control device 70 individually controls the flow rate adjusting device 8 to perform the operation, and calculates the flow path resistance and the like based on the acquired pressure value. Then, it is stored as data in the storage unit 72. Then, in the second operation, the flow rate flowing through each user-side heat exchanger 7 is calculated based on the data such as the flow path resistance stored in the storage unit 72 of the control device 70. By calculating the flow rate flowing through each user-side heat exchanger 7 based on the pressure loss of the installed water circuit 82, etc., the flow rate of water, which is a heat medium flowing through each user-side heat exchanger 7, is accurately estimated. can do.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to the second embodiment.
  • the same operation as in the first embodiment is performed for the device and the like having the same reference numerals as those in the first embodiment.
  • each indoor pressure sensor 11 is located on the downstream side of the flow rate adjusting device 8 which is the outflow side of water. is set up.
  • the method of taking the route 41 is different.
  • the route 41a, the route 41b, the route 41c, and the route 41d in the second embodiment are defined as follows.
  • the path 41a is composed of a return branch pipe 23a and a return main pipe 19a1.
  • the path 41b is composed of a return branch pipe 23b, a return main pipe 19b, and a return main pipe 19a1.
  • the route 41c is composed of a return branch pipe 23c, a return main pipe 19c, a return main pipe 19b, and a return main pipe 19a1.
  • the route 41d is composed of a return branch pipe 23c, a return main pipe 19d, a return main pipe 19c, a return main pipe 19b, and a return main pipe 19a1.
  • the control device 70 uses the pump inlet side pressure sensor 10 on the suction side of the pump 6 instead of the pump outlet side pressure sensor 9 on the discharge side of the pump 6. Perform calculations and so on. As a result, the control device 70 can calculate the flow rate of water passing through each user-side heat exchanger 7 by the same processing procedure as described in the first embodiment.
  • the user side heat exchanger 7 is not included in the path 41.
  • the pressure loss in the path 41 is smaller than that in the air conditioner 100 described in the first embodiment. Therefore, a more accurate pressure sensor may be required.
  • the pressure difference ⁇ Pa to the pressure difference ⁇ Pd are defined as the pressure difference between the pump inlet side pressure sensor 10 and the indoor side pressure sensor 11a to the indoor side pressure sensor 11d, respectively. As a result, calculation and the like can be performed using the same formula as in the first embodiment.
  • the storage unit 72 of the control device 70 can be determined in advance. It is good to memorize it in such as. Further, for example, judging from the change in the pressure value related to the detection of the indoor pressure sensor 11 when only one flow rate adjusting device 8 is opened to operate the pump 6 and the opening degree of the flow rate adjusting device 8 is changed. May be good.
  • the indoor pressure sensor 11 will move the flow rate adjusting device 8 It can be judged that it is installed on the upstream side of. On the contrary, if the value detected by the indoor pressure sensor 11 becomes small, it can be determined that the indoor pressure sensor 11 is installed on the downstream side of the flow rate adjusting device 8.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to the third embodiment.
  • the same operation as that of the first embodiment is performed for the device or the like having the same reference numerals as that of the first embodiment.
  • the air conditioner 102 of the third embodiment as compared with the air conditioner 100 described in the first embodiment, all the indoor pressure sensors 11 are on the upstream side where the water inflow side in the user side heat exchanger 7 is used. It is installed in the position where. Therefore, the method of taking the route 41 is different.
  • the user side heat exchanger 7 does not pass through the air conditioner 102 of the third embodiment. Therefore, the user side heat exchanger 7 is removed from the path 41.
  • the total flow path resistance R can be calculated by the same procedure as described in the first embodiment, and the flow rate of water flowing through each utilization side heat exchanger 7 can be obtained.
  • the pressure loss in the path 41 is smaller than that in the air conditioner 100 of the first embodiment. Therefore, the various indoor pressure sensors 11 used in the air conditioner 102 may need to have higher accuracy.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to a fourth embodiment.
  • the air conditioner 103 of FIG. 6 for the equipment and the like having the same reference numerals as those of the first embodiment, the same operations as those of the first embodiment are performed.
  • the forward branch pipe 22b branches from the middle of the forward branch pipe 22c and is connected to the user side heat exchanger 7b. The point is different from the air conditioner 100.
  • the air conditioner 103 is different from the air conditioner 100 in that the return branch pipe 23b is connected from the user side heat exchanger 7b to the middle of the return branch pipe 23c. Then, in FIG.
  • the branch point between the branch point from the forward main pipe 20c and the branch point to the forward branch pipe 22b is designated as the branch branch pipe 25.
  • the confluence branch pipe 26 is defined between the confluence point with the return branch pipe 23b and the confluence point with the return main pipe 19c.
  • the calculation method is the same as that of the first embodiment.
  • Route 41d: ⁇ Pd Grma 2 ⁇ Aa + Grmb 2 ⁇ Ab + Grmd 2 ⁇ Ad + Grsd 2 x Bd ...
  • Grmb Grma-Grsa ... (4a1)
  • Grmc Grmb ... (4b1)
  • Grmd Grmc-Grsc ... (4c1)
  • Grsd Grmd ... (4d1)
  • the pressure difference ⁇ Pa, the pressure difference ⁇ Pb, the pressure difference ⁇ Pc and the pressure difference ⁇ Pd are obtained based on the pressure detected by each pressure sensor.
  • the flow path resistance Aa, the flow path resistance Ab, the flow path resistance Ad, the flow path resistance Ba, the flow path resistance Bb, the flow path resistance Bc, the flow path resistance Bd, and the flow path resistance C perform the first operation. It is a constant that can be obtained.
  • the flow rate Grma is equal to the flow rate of water sent from the pump 6, and can be calculated from the equation (1).
  • the seven of the flow rate Grmb, the flow rate Grmc, the flow rate Grmd, the flow rate Grsa, the flow rate Grsb, the flow rate Grsc, and the flow rate Grsd are unknown. Since there are eight equations, equations (3a1) to (3d1) and equations (4a1) to (4d1), all unknowns can be obtained.
  • the control device 70 obtains the flow rate Grsa from the equation (3a1). Further, the flow rates Grmb, Grsb, Grmc and Grsc are obtained from the formula (3b1), the formula (3c1), the formula (4a1) and the formula (4b1). Then, the flow rates Grmd and Grsd are obtained from the equations (4c1) and (4d1).
  • the control device 70 calculates the flow path resistance C.
  • the control device 70 performs the calculation process of the flow path resistance C in step ST9 of FIG. 2 described above.
  • the flow path resistor C opens the flow rate adjusting device 8b, the data obtained when the first operation is performed with the other flow rate adjusting device 8 closed, and opens the other flow rate adjusting device 8. Based on the data obtained when the first operation is performed with the flow rate adjusting device 8 closed and the data obtained when the flow rate adjusting device 8d is opened and the other flow rate adjusting device 8 is closed. Can be calculated. Therefore, no additional operation in steps ST2 to ST7 is required to calculate the flow path resistance C.
  • the order of opening and closing the flow rate adjusting device 8 is predetermined at the time of construction of the air conditioner. It is desirable to determine and set or store the data in the storage unit 72.
  • the control device 70 has, for example, a DIP switch (not shown) that can be operated from the outside. Then, the control device 70 may read the opening / closing order of the flow rate adjusting device 8 from the ON or OFF pattern of the switch. Further, for example, the control device 70 may communicate with another processing terminal such as a personal computer so that the opening / closing order of the flow rate adjusting device 8 stored in the storage unit 72 can be rewritten.
  • the flow rate adjusting device 8a is set as the opening / closing order 1
  • the flow rate adjusting device 8b and the flow rate adjusting device 8c are set as the opening / closing order 2
  • the flow rate adjusting device 8d is set as the opening / closing order 3.
  • the flow rate adjusting device 8 is opened in ascending order, and the other flow rate adjusting devices 8 are closed to perform the operation.
  • those having the same order are treated as if they are further branched from the branch pipe.
  • the opening / closing order of the flow rate adjusting device 8 is determined in advance, so that even if there is branching and merging in the branch pipe, each of them can be performed accurately.
  • the flow rate of water flowing through the path 41 can be calculated.
  • Embodiment 5 In the above-described first to fourth embodiments, the case where the number of outdoor units 91 is one is illustrated, but two or more may be used. Further, although the outdoor unit 91 and the repeater 92 have been described as separate units, the present invention is not limited to this. An integrated unit may be configured including the equipment of the outdoor unit 91 and the equipment of the repeater 92. Further, the outdoor unit 91 does not necessarily have to be installed outside the building. For example, if the outside air can be sucked and exhausted in the building, the function of the outdoor unit 91 and the function of the repeater 92 may be combined into one and installed in the building as a heat source side device.

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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

空気調和装置および熱媒体流量算出方法
 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×Aa+Grsa×Ba       …(3a)
 経路41b:
  ΔPb=Grma×Aa+Grmb×Ab+Grsb×Bb
                             …(3b)
 経路41c:
  ΔPc=Grma×Aa+Grmb×Ab+Grmc×Ac+Grsc×Bc
                             …(3c)
 経路41d:
  ΔPd=Grma×Aa+Grmb×Ab+Grmc×Ac
      +Grmd×Ad+Grsd×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                  …(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)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)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)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                  …(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)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                  …(5c)
 Rd=ΔPd÷Grp                  …(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×Aa+Grsa×Ba      …(3a1)
 経路41b:
  ΔPb=Grma×Aa+Grmb×Ab
+(Grsb+Grsc)×C+Grsb×Bb     …(3b1)
 経路41c:
  ΔPc=Grma×Aa+Grmb×Ab
+(Grsb+Grsc)×C+Grsc×Bc     …(3c1)
 経路41d:
  ΔPd=Grma×Aa+Grmb×Ab+Grmd×Ad
      +Grsd×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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