JP6355987B2 - チラーシステム - Google Patents

Description

本発明は、冷媒の凝縮熱または蒸発熱により熱媒体としての温調用の循環液の温度を調節するヒートポンプ式のチラーが複数台接続されるチラーシステムに関する。

冷媒の凝縮熱または蒸発熱により熱媒体としての温調用（例えば空調用）の循環液の温度を調節するヒートポンプ式のチラーが複数台接続されるチラーシステムは、従来から公知となっている（例えば特許文献１参照）。

このようなチラーシステムにおいては、通常は、複数台のチラーのうち、要求される負荷容量に応じて、運転するチラーの台数を増減するようになっているが、この場合、複数台のチラーに対して同時期にメンテナンスを行うことが望ましいという観点から、特定のチラーに対して偏って運転させるのではなく、各チラーを万遍なく運転させて各チラー間で累積運転時間を平準化させることが要求されている。

この点に関し、特許文献１は、複数台のチリングユニット（チラー）の運転を各チラーのサーモオン回数（圧縮機が駆動しているサーモオンの回数）に基づいてローテーション制御を行って各チラー間で実稼働時間（累積運転時間）を平準化させる構成を開示している。

特開平１０−１２２６０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のチラーシステムでは、負荷容量が増加した場合に、運転中のチラーの運転容量が１００％出力（定格出力）になってからチラーの運転機を新たに増加させる構成（特許文献１の段落００７３〜００７５参照）となっているため、チラーの定格出力に到らない負荷である部分負荷が継続すれば、部分負荷の継続中はチラーの運転機が新たに増加しないため、各チラー間での累積運転時間のばらつきが大きくなる可能性が高い。

そこで、ヒートポンプ式のチラーが複数台接続されるチラーシステムであって、たとえチラーの定格出力に到らない部分負荷が継続しても、各チラー間で累積運転時間を平準化させることができるチラーシステムを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、冷媒の凝縮熱または蒸発熱により熱媒体としての温調用の循環液の温度を調節するヒートポンプ式のチラーが複数台接続されるチラーシステムであって、前記複数台のチラーのうち、運転中のチラーが存在する場合において、該運転中のチラーに要求される合計の運転容量である［合計要求運転容量］と、該運転中のチラーの台数である［現在運転台数］と、所定の部分負荷の負荷容量である［部分負荷容量］とが、［合計要求運転容量］／（［現在運転台数］＋１）≧［部分負荷容量］の関係を満たす場合に、停止中の前記チラーのうちの１台のチラーに対して運転指令を発信することを特徴とするチラーシステムを提供する。

本発明において、前記複数台のチラーは、正常状態と、警報を発信した状態である警報発信状態と、前記正常状態と前記警報発信状態との間の状態である警報発信前状態とになり得る構成とされており、前記警報発信前状態で運転している運転中のチラー、前記警報発信前状態で運転を停止している運転停止中のチラー、前記正常状態で運転している運転中のチラー、および、前記正常状態で運転を停止している運転停止中のチラーの順で次回運転指令対象のチラーとして選定し、同一状態のチラー同士については初期状態または所定のメンテナンスを実施した時点からの積算出力量の小さい順に次回運転指令対象のチラーとして選定する態様を例示できる。

本発明において、前記複数台のチラーのうち、運転中のチラーが存在する場合において、［合計要求運転容量］／［現在運転台数］≦［部分負荷容量］の関係を満たす場合に、運転中の前記チラーのうちの１台のチラーに対して停止指令を発信する態様を例示できる。

本発明において、前記複数台のチラーは、正常状態と、警報を発信した状態である警報発信状態と、前記正常状態と前記警報発信状態との間の状態である警報発信前状態とになり得る構成とされており、前記正常状態で運転を停止している運転停止中のチラー、前記正常状態で運転している運転中のチラー、前記警報発信前状態で運転を停止している運転停止中のチラー、および、前記警報発信前状態で運転している運転中のチラーの順で次回停止指令対象のチラーとして選定し、同一状態のチラー同士については初期状態または所定のメンテナンスを実施した時点からの積算出力量の大きい順に次回停止指令対象のチラーとして選定する態様を例示できる。

本発明によると、ヒートポンプ式のチラーが複数台接続されるチラーシステムであって、たとえ定格出力に到らない部分負荷が継続しても、各チラー間で累積運転時間を平準化させることができる。

本発明の実施の形態に係るチラーシステムの概略構成を示す系統図である。 チラーシステムにおける一のチラーの概略ブロック図である。 冷却運転を行っている冷却運転状態を示すチラーの概略ブロック図である。 加熱運転を行っている加熱運転状態を示すチラーの概略ブロック図である。 デフロスト運転を行っているデフロスト運転状態を示すチラーの概略ブロック図である。 チラーの台数を８台とした場合のチラーシステムにおいて親機のチラーが各チラーに対して行う制御動作を説明するためのグラフである。 親機のチラーの各チラーへの台数制御による制御動作の一例の流れを示すフローチャートである。 運転中のチラーを増減する際のチラーの優先順位を決定するための図表である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るチラーシステム１の概略構成を示す系統図である。

図１に示すチラーシステム１は、ヒートポンプ式のチラー１００が複数台並列に接続される構成とされている。なお、ヒートポンプ式のチラーは、以下、単にチラーということがある。

詳しくは、チラーシステム１は、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）（ｎは２以上の整数）と、循環液回路２００とを備えている。各チラー１００（１）〜１００（ｎ）は、同一の構成のものとされている。よって、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）の定格出力は、何れも同一のものとされている。なお、以下の説明において、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）に対して単に符号１００を付することがある。

チラーシステム１は、図示を省略した温調対象区域（例えば空調対象区域）に敷設されて熱媒体としての温調用（例えば空調用）の循環液を流通させる循環液回路２００と、循環液回路２００の複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）毎に設けられて循環液回路２００に循環液を循環させる循環ポンプ３００（１）〜３００（ｎ）とをさらに備え、循環ポンプ３００（１）〜３００（ｎ）により循環液回路２００に流れる循環液の温度を調節する構成とされている。ここで、循環液としては、熱媒体として作用するものであれば何れのものであってもよく、代表的には水を例示できる。但し、それに限定されるものではなく、循環液は、例えば、水に不凍液を含有したものであってもよい。

循環液回路２００は、循環液を複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）に流入させる方向に流す流入幹管２１０と、流入幹管２１０からの循環液を複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）に向けてそれぞれ分流させる流入枝管２１１（１）〜２１１（ｎ）と、循環液を複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）から流出させる方向に流す流出幹管２２０と、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）からの循環液を流出幹管２２０に向けてそれぞれ合流させる流出枝管２２１（１）〜２２１（ｎ）とで構成されている。

具体的には、流入枝管２１１（１）〜２１１（ｎ）は、それぞれ、流入幹管２１０の各チラー１００（１）〜１００（ｎ）に対応する分岐部と各チラー１００（１）〜１００（ｎ）の循環液流入側とを接続する。また、流出枝管２２１（１）〜２２１（ｎ）は、それぞれ、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）の循環液流出側と流出幹管２２０の各チラー１００（１）〜１００（ｎ）に対応する合流部とを接続する。流入枝管２１１（１）〜２１１（ｎ）および流出枝管２２１（１）〜２２１（ｎ）の何れか一方（この例では、流出枝管２２１（１）〜２２１（ｎ））には、それぞれ、循環液回路２００において循環液を循環させる循環ポンプ３００（１）〜３００（ｎ）が設けられている。

かかる構成を備えたチラーシステム１では、循環ポンプ３００（１）〜３００（ｎ）により循環される循環液は、流入幹管２１０から各流入枝管２１１（１）〜２１１（ｎ）を介して各チラー１００（１）〜１００（ｎ）に分配され、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）において温度が調節される。温度が調節された循環液は、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）から各流出枝管２２１（１）〜２２１（ｎ）を介して流出幹管２２０に合流し、循環液回路２００の温調対象区域（例えば空調対象区域）を循環する。流入幹管２１０および流出幹管２２０の負荷側は、例えば、図示しない熱交換器を介してそれぞれ接続されて閉回路を構成している。

図２は、チラーシステム１における一のチラー１００の概略ブロック図である。なお、図２において、流入枝管２１１（１）〜２１１（ｎ）のうちの一の流入枝管２１１が示され、流出枝管２２１（１）〜２２１（ｎ）のうちの一の流出枝管２２１が示され、また、循環ポンプ３００（１）〜３００（ｎ）のうちの一の循環ポンプ３００が示されている。

チラー１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１０を駆動し、冷媒の凝縮熱または蒸発熱により循環液の温度を調節するようになっている。

すなわち、チラー１００は、冷媒を吸入・吐出する圧縮機１０と、冷媒と空気（具体的には外気）との間で熱交換させる冷媒−空気熱交換器２０と、冷媒−空気熱交換器２０のための冷媒−空気熱交換器用ファン３０と、圧縮機１０で圧縮した冷媒を膨張させる膨張弁４０と、循環液と冷媒との間で熱交換させる冷媒−循環液熱交換器５０と、圧縮機１０を駆動するエンジン６０と、エンジン６０の排熱を回収するエンジン排熱回収器７０とを備え、後述する加熱運転、冷却運転またはデフロスト運転（除霜運転）を実行できるようになっている。膨張弁４０は、この例では、閉塞可能な第１膨張弁４１と閉塞可能な第２膨張弁４２とで構成されている。

圧縮機１０は、複数台の圧縮機を並列に接続したものであってもよく、同様に、冷媒−空気熱交換器２０は、複数台の冷媒−空気熱交換器を並列に接続したものであってもよい。

詳しくは、チラー１００は、冷媒を流通させる冷媒回路１１０と、エンジン６０を冷却するエンジン冷却水を流通させる冷却水回路１２０と、冷却水回路１２０用の循環ポンプ１３０と、制御装置１４０とをさらに備えている。

冷媒回路１１０には、圧縮機１０、冷媒−空気熱交換器２０、冷媒−循環液熱交換器５０、膨張弁４０およびエンジン排熱回収器７０が設けられている。

冷媒回路１１０は、四方弁１１１、ブリッジ回路１１２、高圧ガス冷媒経路１１３ａ、第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂ、第１ガス冷媒経路１１３ｃ、第１冷媒経路１１３ｄ、高圧液冷媒経路１１３ｅ、第１低圧気液二相冷媒経路１１３ｆ、第２冷媒経路１１３ｇ、第２ガス冷媒経路１１３ｈ、第２低圧気液二相冷媒経路１１３ｉおよび第２低圧ガス冷媒経路１１３ｊを備えている。

四方弁１１１は、制御装置１４０からの指示信号により、流入口（図２中の下側）と一方の接続口（図２中の左側）とを接続し、かつ、他方の接続口（図２中の右側）と流出口（図２中の上側）とを接続する第１接続状態（図２に示す状態）と、流入口と他方の接続口とを接続し、かつ、一方の接続口と流出口とを接続する第２接続状態とに切り替える構成とされている。これにより、四方弁１１１は、冷媒の流れ方向を切り替えることができる。

ブリッジ回路１１２は、４つの逆止弁（第１逆止弁１１２ａ、第２逆止弁１１２ｂ、第３逆止弁１１２ｃおよび第４逆止弁１１２ｄ）を備えており、二つの逆止弁（第１逆止弁１１２ａおよび第２逆止弁１１２ｂ）を含む第１逆止弁列１１２１と、残りの二つの逆止弁（第３逆止弁１１２ｃおよび第４逆止弁１１２ｄ）を含む第２逆止弁列１１２２とで構成されている。

第１逆止弁列１１２１は、第１逆止弁１１２ａおよび第２逆止弁１１２ｂを冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続したものとされている。第２逆止弁列１１２２は、第３逆止弁１１２ｃおよび第４逆止弁１１２ｄを冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続したものとされている。そして、第１逆止弁列１１２１および第２逆止弁列１１２２は、冷媒の流れる方向が同じになるように並列に接続されている。

ブリッジ回路１１２において、第１逆止弁１１２ａと第２逆止弁１１２ｂとの間の接続点が第１中間接続点Ｐ１とされ、第１逆止弁１１２ａと第３逆止弁１１２ｃとの間の接続点が流出接続点Ｐ２とされ、第３逆止弁１１２ｃと第４逆止弁１１２ｄとの間の接続点が第２中間接続点Ｐ３とされ、第２逆止弁１１２ｂと第４逆止弁１１２ｄとの間の接続点が流入接続点Ｐ４とされている。

高圧ガス冷媒経路１１３ａは、圧縮機１０の吐出口と四方弁１１１の流入口とを接続する。第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂは、四方弁１１１の流出口と圧縮機１０の吸入口とを接続する。第１ガス冷媒経路１１３ｃは、四方弁１１１の一方の接続口と冷媒−空気熱交換器２０の一方の接続口とを接続する。第１冷媒経路１１３ｄは、冷媒−空気熱交換器２０の他方の接続口とブリッジ回路１１２の第１中間接続点Ｐ１とを接続する。高圧液冷媒経路１１３ｅは、ブリッジ回路１１２の流出接続点Ｐ２と膨張弁４０（具体的には第１膨張弁４１および第２膨張弁４２）の一方側とを接続する。第１低圧気液二相冷媒経路１１３ｆは、膨張弁４０を構成する第１膨張弁４１の他方側とブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４とを接続する。第２冷媒経路１１３ｇは、ブリッジ回路１１２の第２中間接続点Ｐ３と冷媒−循環液熱交換器５０の一方の冷媒接続口とを接続する。第２ガス冷媒経路１１３ｈは、冷媒−循環液熱交換器５０の他方の冷媒接続口と四方弁１１１の他方の接続口とを接続する。第２低圧気液二相冷媒経路１１３ｉは、膨張弁４０を構成する第２膨張弁４２の他方側とエンジン排熱回収器７０の冷媒流入口とを接続する。第２低圧ガス冷媒経路１１３ｊは、エンジン排熱回収器７０の冷媒流出口と第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂの途中の合流点Ｐ５とを接続する。ここで、第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂにおいて合流点Ｐ５の下流側（圧縮機１０側）は、合流経路１１３ｂ１とされている。

第１膨張弁４１および第２膨張弁４２は、何れも制御装置１４０からの指示信号により開度を調整できるようになっている。これにより、第１膨張弁４１および第２膨張弁４２は、冷媒回路１１０における冷媒の循環量を調整することができる。詳しくは、第１膨張弁４１および第２膨張弁４２は、何れも閉塞可能な複数の膨張弁を並列に接続したものとされている。こうすることで、第１膨張弁４１および第２膨張弁４２は、開放する膨張弁を組み合わせて冷媒回路１１０における冷媒の循環量を調整することができる。

本実施の形態では、チラー１００は、オイルセパレータ８１、アキュムレータ８２およびレシーバ８３をさらに備えている。

オイルセパレータ８１は、高圧ガス冷媒経路１１３ａに設けられており、冷媒に含有する圧縮機１０の潤滑油を分離しかつ分離した潤滑油を、バルブ８１ａ（具体的には電磁バルブ）を介して圧縮機１０に戻す。アキュムレータ８２は、第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂの合流経路１１３ｂ１に設けられており、蒸発器として作用する冷媒−循環液熱交換器５０または蒸発器として作用する冷媒−空気熱交換器２０で蒸発し切れなかった冷媒液を分離する。レシーバ８３は、高圧液冷媒経路１１３ｅに設けられており、ブリッジ回路１１２からの高圧液冷媒を一時的に蓄える。

冷却水回路１２０は、エンジン６０を冷却するエンジン冷却水の経路を構成するものであり、第１サーモスタット型切替弁１２１と、第２サーモスタット型切替弁１２２と、ラジエータ１２３と、流出経路１２４ａと、流入経路１２４ｂと、第１経路１２４ｃから第５経路１２４ｇとを備えている。

流出経路１２４ａは、エンジン６０の流出口と第１サーモスタット型切替弁１２１の流入口（図２中の下側）とを接続する。流入経路１２４ｂは、ラジエータ１２３の流出口とエンジン６０の流入口とを接続する。第１経路１２４ｃは、第１サーモスタット型切替弁１２１の一方の流出口（図２中の上側）と第２サーモスタット型切替弁１２２の流入口（図２中の左側）とを接続する。第２経路１２４ｄは、第１サーモスタット型切替弁１２１の他方の流出口（図２中の右側）とラジエータ１２３の流入口とを接続する。第３経路１２４ｅは、第２サーモスタット型切替弁１２２の一方の流出口（図２中の上側）とエンジン排熱回収器７０の冷却水流入口とを接続する。第４経路１２４ｆは、第２サーモスタット型切替弁１２２の他方の流出口（図２中の右側）と流入経路１２４ｂの途中の合流点Ｐ６とを接続する。第５経路１２４ｇは、エンジン排熱回収器７０の冷却水流出口と流入経路１２４ｂの合流点Ｐ６よりも上流側の合流点Ｐ７とを接続する。循環ポンプ１３０は、流入経路１２４ｂにおいてエンジン６０の流入口と合流点Ｐ６との間に設けられている。循環ポンプ１３０は、制御装置１４０からの指示信号により、冷却水回路１２０においてエンジン冷却水を循環させる。エンジン排熱回収器７０は、冷媒回路１１０および冷却水回路１２０の双方に属している。

第１サーモスタット型切替弁１２１は、エンジン冷却水の温度が予め定めた所定の第１温度（例えば７１℃）未満の場合にはエンジン６０からのエンジン冷却水を第２サーモスタット型切替弁１２２に向けて流す一方、エンジン冷却水が第１温度以上の場合にはエンジン６０からのエンジン冷却水をラジエータ１２３に向けて流すようになっている。これにより、冷却水回路１２０は、エンジン冷却水が第１温度未満の場合に、エンジン冷却水を第２サーモスタット型切替弁１２２の方に循環させる一方、エンジン冷却水が第１温度以上の場合に、エンジン冷却水をラジエータ１２３の方に循環させることができる。

第２サーモスタット型切替弁１２２は、エンジン冷却水の温度が第１温度よりも低い予め定めた所定の第２温度未満（例えば６０℃）の場合には第１サーモスタット型切替弁１２１からのエンジン冷却水をエンジン排熱回収器７０および流入経路１２４ｂの合流点Ｐ６の双方に向けて流す一方、第２温度以上の場合には第１サーモスタット型切替弁１２１からのエンジン冷却水をエンジン排熱回収器７０に向けて流すようになっている。これにより、冷却水回路１２０は、エンジン冷却水が第２温度未満の場合に、エンジン冷却水をエンジン排熱回収器７０および流入経路１２４ｂの合流点Ｐ６の方に循環させる一方、第２温度以上かつ第１温度未満の場合に、エンジン冷却水をエンジン排熱回収器７０の方に循環させることができる。

なお、エンジン冷却水の温度は、冷却水回路１２０に設けられた温度センサ（図示省略）により検知することができる。

循環液回路２００を構成する流入枝管２１１は、冷媒−循環液熱交換器５０の循環液流入口と流入幹管２１０（図１参照）のチラー１００に対応する分岐部とを接続する。循環液回路２００を構成する流出枝管２２１は、冷媒−循環液熱交換器５０の循環液流出口と流出幹管２２０（図１参照）のチラー１００に対応する合流部とを接続する。冷媒−循環液熱交換器５０は、冷媒回路１１０および循環液回路２００の双方に属している。

圧縮機１０は、クラッチ１１を介してエンジン６０に接続されている。クラッチ１１は、制御装置１４０からの指示信号により、エンジン６０から圧縮機１０に駆動力を伝達する接続状態と、エンジン６０から圧縮機１０への駆動力の伝達を遮断する遮断状態とをとるようになっている。

チラー１００は、第１圧力センサ１５１、第１温度センサ１６１、第２圧力センサ１５２、第２温度センサ１６２および回転数センサ１７０をさらに備えている。

第１圧力センサ１５１および第１温度センサ１６１は、それぞれ、合流経路１１３ｂ１に設けられており、合流経路１１３ｂ１内の冷媒の圧力および温度を検知する。第２圧力センサ１５２および第２温度センサ１６２は、それぞれ、第２低圧ガス冷媒経路１１３ｊに設けられており、第２低圧ガス冷媒経路１１３ｊ内の冷媒の圧力および温度を検知する。回転数センサ１７０は、エンジン６０に設けられており、エンジン６０の回転数を検出する。

循環液回路２００は、流入循環液温度センサ２３１および流出循環液温度センサ２３２を備えている。

詳しくは、流入循環液温度センサ２３１は、流入枝管２１１に設けられており、冷媒−循環液熱交換器５０に流入する循環液（具体的には流入枝管２１１内の循環液）の温度を検出する。流出循環液温度センサ２３２は、流出枝管２２１に設けられており、冷媒−循環液熱交換器５０から流出する循環液（具体的には流出枝管２２１内の循環液）の温度を検出する。

制御装置１４０は、各種センサからの検知信号に基づいて、冷媒回路１１０、冷却水回路１２０および循環液回路２００の駆動を制御するようになっている。これにより、チラー１００は、循環液回路２００に流れる循環液の温度を調整することができる。

詳しくは、制御装置１４０は、圧縮機１０により、第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂから吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を高圧ガス冷媒経路１１３ａに吐出する。制御装置１４０は、循環液回路２００の循環液を冷却する冷却運転を行う冷却運転時には、四方弁１１１を、高圧ガス冷媒経路１１３ａと第１ガス冷媒経路１１３ｃとを連通しかつ第２ガス冷媒経路１１３ｈと第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂとを連通する第１接続状態にする。また、制御装置１４０は、循環液回路２００の循環液を加熱する加熱運転を行う加熱運転時には、四方弁１１１を、高圧ガス冷媒経路１１３ａと第２ガス冷媒経路１１３ｈとを連通しかつ第１ガス冷媒経路１１３ｃと第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂとを連通する第２接続状態にする。

冷媒−空気熱交換器２０は、冷却運転時に冷媒が放熱して液化する凝縮器として機能し、加熱運転時に冷媒が吸熱して気化する蒸発器として機能する。冷媒−循環液熱交換器５０は、冷却運転時に冷媒が吸熱して循環液を冷却する冷却器として機能し、加熱運転時に冷媒が放熱して循環液を加熱する加熱器として機能する。エンジン排熱回収器７０は、冷媒が吸熱して気化する蒸発器として機能する。

第１膨張弁４１および第２膨張弁４２は、ブリッジ回路１１２の下流側に並列に配置されている。第１膨張弁４１は、制御装置１４０からの指示信号により、冷却運転時ではブリッジ回路１１２を介して冷媒−循環液熱交換器５０に向かう冷媒の流量を調整し、加熱運転時ではブリッジ回路１１２を介して冷媒−空気熱交換器２０に向かう冷媒の流量を調整する。第２膨張弁４２は、制御装置１４０からの指示信号により、エンジン排熱回収器７０に向かう冷媒の流量を調整する。

制御装置１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロコンピュータからなる処理部１４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、ＲＡＭ（Randam Access Memory）等の揮発性メモリを含む記憶部１４２とを有している。

制御装置１４０は、処理部１４１が記憶部１４２のＲＯＭに予め格納された制御プログラムを記憶部１４２のＲＡＭ上にロードして実行することにより、各種構成要素の作動制御を行うようになっている。

以上説明したチラー１００では、冷却運転または加熱運転を適宜行うことにより、循環液回路２００に流れる循環液の温度を調整することができる。

先ず、チラー１００による冷却運転の運転動作について、図３を参照しながら、説明し、次に、チラー１００による加熱運転の運転動作について、図４を参照しながら、説明する。

［冷却運転］
図３は、冷却運転を行っている冷却運転状態を示すチラー１００の概略ブロック図である。

チラー１００では、冷却運転を行うにあたり、制御装置１４０は、四方弁１１１を第１接続状態に切り替えて高圧ガス冷媒経路１１３ａと第１ガス冷媒経路１１３ｃとを連通しかつ第２ガス冷媒経路１１３ｈと第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂとを連通する。こうすることで、圧縮機１０から吐出される高圧ガス状態の冷媒（以下、高圧ガス冷媒という。）が、オイルセパレータ８１を経由して冷媒−空気熱交換器２０に流れる。

冷媒−空気熱交換器２０に流れる高圧ガス冷媒の温度は、冷媒−空気熱交換器２０を流通する空気の温度よりも高い。このため、高圧ガス冷媒から空気に熱が移動する。この結果、高圧ガス冷媒は凝縮熱を失って液化し、高圧液状態の冷媒（以下、高圧液冷媒という。）になる。つまり、冷却運転では、冷媒−空気熱交換器２０は、高圧ガス冷媒が放熱する冷媒の凝縮器として機能する。

高圧液冷媒は、冷媒−空気熱交換器２０から第１冷媒経路１１３ｄを経由してブリッジ回路１１２の第１中間接続点Ｐ１に流れる。第１中間接続点Ｐ１は、第２逆止弁１１２ｂの流出口側かつ第１逆止弁１１２ａの流入口側に位置しているため、高圧液冷媒は、第２逆止弁１１２ｂおよび第３逆止弁１１２ｃの方には流れず、第１中間接続点Ｐ１から第１逆止弁１１２ａおよび流出接続点Ｐ２を経由して、高圧液冷媒経路１１３ｅに流れる。

制御装置１４０は、冷却運転を行うにあたり、高圧液冷媒が第１膨張弁４１側に流れる一方、第２膨張弁４２側に流れないように、第１膨張弁４１を開く一方、第２膨張弁４２を閉じる。このため、高圧液冷媒は、高圧液冷媒経路１１３ｅ上のレシーバ８３を経由して第１膨張弁４１を通過する。

第１膨張弁４１において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相状態の冷媒（以下、低圧気液二相冷媒という。）となる。低圧気液二相冷媒は、第１低圧気液二相冷媒経路１１３ｆからブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４に流れる。流入接続点Ｐ４は、第２逆止弁１１２ｂおよび第４逆止弁１１２ｄの流入口側にあるが、前述した高圧液冷媒が第１中間接続点Ｐ１および流出接続点Ｐ２に流れている。このため、低圧気液二相冷媒は、第１中間接続点Ｐ１および流出接続点Ｐ２に流れる高圧液冷媒との圧力差により、第２逆止弁１１２ｂおよび第３逆止弁１１２ｃの方には流れず、流入接続点Ｐ４から第４逆止弁１１２ｄ、第２中間接続点Ｐ３および第２冷媒経路１１３ｇを経由して、冷媒−循環液熱交換器５０に流れる。

冷媒−循環液熱交換器５０の冷媒回路１１０側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、冷媒−循環液熱交換器５０の循環液回路２００側に流れる循環液の温度よりも低い。このため、循環液から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス状態の冷媒（以下、低圧ガス冷媒という。）になる。一方、循環液は冷媒の吸熱作用により冷却される。つまり、冷却運転では、冷媒−循環液熱交換器５０は、低圧気液二相冷媒が吸熱する循環液の冷却器として機能する。

その後、低圧ガス冷媒は、冷媒−循環液熱交換器５０から第２ガス冷媒経路１１３ｈに流れる。このとき、制御装置１４０は、四方弁１１１により、第２ガス冷媒経路１１３ｈと第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂとを連通しているので、低圧ガス冷媒は、第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂ上のアキュムレータ８２を経由して圧縮機１０に吸入される。

チラー１００では、以降、同様にして、前述した一連の冷却運転の動作が繰り返される。

［加熱運転］
図４は、加熱運転を行っている加熱運転状態を示すチラー１００の概略ブロック図である。

チラー１００では、加熱運転を行うにあたり、制御装置１４０は、四方弁１１１を第２接続状態に切り替えて高圧ガス冷媒経路１１３ａと第２ガス冷媒経路１１３ｈとを連通しかつ第１ガス冷媒経路１１３ｃと第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂとを連通する。こうすることで、圧縮機１０から吐出される高圧ガス冷媒が、オイルセパレータ８１を経由して冷媒−循環液熱交換器５０に流れる。

冷媒−循環液熱交換器５０の冷媒回路１１０側に流れる高圧ガス冷媒の温度は、冷媒−循環液熱交換器５０の循環液回路２００側に流れる循環液の温度よりも高い。このため、高圧ガス冷媒から循環液に熱が移動する。この結果、高圧ガス冷媒は凝縮熱を失って液化し、高圧液冷媒になる。一方、循環液は冷媒の放熱作用により加熱される。つまり、加熱運転では、冷媒−循環液熱交換器５０は、高圧ガス冷媒が放熱する循環液の加熱器として機能する。

高圧液冷媒は、冷媒−循環液熱交換器５０から第２冷媒経路１１３ｇを経由してブリッジ回路１１２の第２中間接続点Ｐ３に流れる。第２中間接続点Ｐ３は、第３逆止弁１１２ｃの流入口側かつ第４逆止弁１１２ｄの流出口側に位置しているため、高圧液冷媒は、第１逆止弁１１２ａおよび第４逆止弁１１２ｄの方には流れず、第２中間接続点Ｐ３から第３逆止弁１１２ｃおよび流出接続点Ｐ２を経由して、高圧液冷媒経路１１３ｅに流れる。

制御装置１４０は、加熱運転を行うにあたり、高圧液冷媒が第１膨張弁４１側に流れる一方、第２膨張弁４２側に流れないように、第１膨張弁４１を開く一方、第２膨張弁４２を閉じる。このため、高圧液冷媒は、高圧液冷媒経路１１３ｅ上のレシーバ８３を経由して第１膨張弁４１を通過する。

第１膨張弁４１において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となる。低圧気液二相冷媒は、第１低圧気液二相冷媒経路１１３ｆからブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４に流れる。流入接続点Ｐ４は、第２逆止弁１１２ｂおよび第４逆止弁１１２ｄの流入口側にあるが、前述した高圧液冷媒が第２中間接続点Ｐ３および流出接続点Ｐ２に流れている。このため、低圧気液二相冷媒は、第２中間接続点Ｐ３および流出接続点Ｐ２に流れる高圧液冷媒との圧力差により、第４逆止弁１１２ｄおよび第１逆止弁１１２ａの方には流れず、流入接続点Ｐ４から第２逆止弁１１２ｂおよび第１冷媒経路１１３ｄを経由して、冷媒−空気熱交換器２０に流れる。

冷媒−空気熱交換器２０に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、冷媒−空気熱交換器２０を流通する空気の温度よりも低い。このため、空気から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になる。つまり、加熱運転では、冷媒−空気熱交換器２０は、低圧気液二相冷媒が吸熱する冷媒の蒸発器として機能する。

その後、低圧ガス冷媒は、冷媒−空気熱交換器２０から第１ガス冷媒経路１１３ｃに流れる。このとき、制御装置１４０は、四方弁１１１により、第１ガス冷媒経路１１３ｃと第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂとを連通しているので、低圧ガス冷媒は、第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂ上のアキュムレータ８２を経由して圧縮機１０に吸入される。

チラー１００では、以降、同様にして、前述した一連の加熱運転の動作が繰り返される。

［デフロスト運転］
ところで、加熱運転を行っている場合、冷媒−空気熱交換器２０に低圧気液二相冷媒が供給されるので、冷媒−空気熱交換器２０内の配管が冷却される。このとき、外気温度等の条件によっては冷媒−空気熱交換器２０内の配管に霜が付着することがある。この場合、チラー１００は、デフロスト運転を行う。

次に、チラー１００によるデフロスト運転の運転動作について、図５を参照しながら、説明する。

図５は、デフロスト運転を行っているデフロスト運転状態を示すチラー１００の概略ブロック図である。

チラー１００では、デフロスト運転を行うにあたり、制御装置１４０は、冷却運転と同様、四方弁１１１を第１接続状態に切り替えて高圧ガス冷媒経路１１３ａと第１ガス冷媒経路１１３ｃとを連通しかつ第２ガス冷媒経路１１３ｈと第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂとを連通する。こうすることで、圧縮機１０から吐出される高圧ガス冷媒が、オイルセパレータ８１を経由して冷媒−空気熱交換器２０に流れる。

冷媒−空気熱交換器２０に流れる高圧ガス冷媒は、冷却運転と同様、凝縮熱を失って液化し、高圧液冷媒になる。つまり、デフロスト運転では、冷媒−空気熱交換器２０は、高圧ガス冷媒が放熱する冷媒の凝縮器として機能する。

高圧液冷媒は、冷却運転と同様、冷媒−空気熱交換器２０から第１冷媒経路１１３ｄ、ブリッジ回路１１２の第１中間接続点Ｐ１、第１逆止弁１１２ａおよび流出接続点Ｐ２を経由して、高圧液冷媒経路１１３ｅに流れる。

制御装置１４０は、デフロスト運転を行うにあたり、高圧液冷媒が第２膨張弁４２側に流れる一方、第１膨張弁４１側に流れないように、第２膨張弁４２を開く一方、第１膨張弁４１を閉じる。このため、高圧液冷媒は、高圧液冷媒経路１１３ｅ上のレシーバ８３を経由して第２膨張弁４２を通過する。

第２膨張弁４２において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となる。低圧気液二相冷媒は、第２低圧気液二相冷媒経路１１３ｉからエンジン排熱回収器７０に流れる。

エンジン排熱回収器７０の冷媒回路１１０側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、エンジン排熱回収器７０の冷却水回路１２０側に流れるエンジン冷却水の温度よりも低い。このため、エンジン冷却水から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になる。つまり、デフロスト運転では、エンジン排熱回収器７０は、低圧気液二相冷媒が吸熱する冷媒の蒸発器として機能する。

その後、低圧ガス冷媒は、エンジン排熱回収器７０から第２低圧ガス冷媒経路１１３ｊ、第１低圧ガス冷媒経路１１３ｂの合流点Ｐ５、合流経路１１３ｂ１およびアキュムレータ８２を経由して圧縮機１０に吸入される。

チラー１００では、以降、同様にして、前述した一連のデフロスト運転の動作が繰り返される。

以上説明したデフロスト運転では、冷媒−空気熱交換器２０に高圧ガス冷媒が供給されるので、冷媒−空気熱交換器２０内の配管が加熱される。この結果、加熱運転において冷媒−空気熱交換器２０に付着した霜が除去される。また、デフロスト運転では、低圧気液二相冷媒が冷媒−循環液熱交換器５０に流れないので、冷媒蒸発に伴う循環液の温度の低下は生じない。

［チラーシステムの各チラーに対する制御について］
ところで、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）が接続されるチラーシステム１においては、通常は、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、運転するチラーの台数を、要求される負荷容量に応じて増減するようになっているが、この場合、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）に対して同時期にメンテナンスを行うことが望ましいという観点から、特定のチラーに対して偏って運転させるのではなく、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）を万遍なく運転させて各チラー１００（１）〜１００（ｎ）間で累積運転時間を平準化させることが要求されている。なお、ここでいう「運転」とは、「冷却運転」または「加熱運転」を意味し、「デフロスト運転」は含まれない。

この点に関し、従来のチラーシステムでは、既述のとおり、負荷容量が増加した場合に、運転中のチラーの運転容量が１００％出力（定格出力）になってからチラーの運転機を新たに増加させる構成となっているため（特許文献１参照）、定格出力に到らない部分負荷が継続すれば、部分負荷の継続中はチラーの運転機が新たに増加しないため、各チラー間で累積運転時間のばらつきが大きくなる可能性が高い。

かかる観点から、本実施の形態に係るチラーシステム１は、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）に対して次のような動作制御を行う制御機構を備えている。

すなわち、本実施形態では、かかる制御機構は、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）の制御装置１４０の集合体であり、各制御装置１４０（１）〜１４０（ｎ）は互いに通信可能に接続されている。チラーシステム１は、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、何れか１台が親機のチラー１００（ｉ）（ｉは１からｎまでの何れかの整数）に指定されている。なお、制御機構は、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）を統括制御する制御装置とされ、該制御装置が各チラー１００（１）〜１００（ｎ）とは別に設けられていてもよい。

親機のチラー１００（ｉ）（具体的には制御装置１４０（ｉ））は、親機のチラー１００（ｉ）を含む複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）（子機）のうち、運転中のチラー１００が存在する場合において、該運転中のチラー１００に要求される合計の運転容量である［合計要求運転容量］Ｑｔと、該運転中のチラー１００の台数である［現在運転台数］Ｎと、所定の部分負荷の負荷容量である［部分負荷容量］Ｑｐとが、Ｑｔ／（Ｎ＋１）≧Ｑｐの関係を満たす場合に、運転を停止している停止中（休止中）のチラー１００のうちの何れか１台のチラー１００に対して運転指令を発信する構成とされている。ここで、［部分負荷容量］Ｑｐは、チラー１００の定格出力（例えば１０ｋＷ）に、予め定めた所定の部分負荷容量比（０より大きくかつ１より小さい負荷容量比、例えば４０％）を掛け合わせることで得られる値（例えば４ｋＷ）とすることができる。なお、運転指令を受信するチラー１００が親機のチラー１００（ｉ）自身である場合は、親機のチラー１００（ｉ）は、自らに対して運転指令を発信する。

換言すれば、親機のチラー１００（ｉ）は、［合計要求運転容量］Ｑｔが［現在運転台数］Ｎ（例えば２台）から１台増やした台数（Ｎ＋１）（例えば３台）と［部分負荷容量］Ｑｐ（例えば４ｋＷ）とを掛け合わせた［台数増加基準負荷容量］Ｑｉ（例えば１２ｋＷ）未満のときは［現在運転台数］Ｎ（例えば２台）で運転し、［合計要求運転容量］Ｑｔが［台数増加基準負荷容量］Ｑｉ（例えば１２ｋＷ）以上のときに運転中のチラー１００を１台増やす（例えば３台にする）。

ここで、停止中のチラー１００は、言うまでもないが、運転可能な状態にあるチラーであって現在運転されていないチラーをいい、例えば、待機中のチラーを例示できる。

そして、親機のチラー１００（ｉ）からの運転指令を受けた停止中のチラー１００（具体的には停止中のチラー１００における制御装置１４０）は、当該停止中のチラー１００の運転を開始する。

また、親機のチラー１００（ｉ）（具体的には制御装置１４０（ｉ））は、親機のチラー１００（ｉ）を含む複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、運転中のチラー１００が存在する場合において、Ｑｔ／Ｎ≦Ｑｐの関係を満たす場合に、運転中のチラー１００のうちの何れか１台のチラー１００に対して停止指令を発信する構成とされている。これにより、負荷容量が減少した場合での運転中のチラー１００における１台当たりの運転容量の下限値を設定することができる。なお、停止指令を受信するチラー１００が親機のチラー１００（ｉ）自身である場合は、親機のチラー１００（ｉ）は、自らに対して停止指令を発信する。

換言すれば、親機のチラー１００（ｉ）は、［合計要求運転容量］Ｑｔが［現在運転台数］Ｎ（例えば３台）と［部分負荷容量］Ｑｐ（例えば４ｋＷ）とを掛け合わせた［台数減少基準負荷容量］Ｑｄ（例えば１２ｋＷ）より大きいときは（［１台当たりの運転容量］が［部分負荷容量］Ｑｐ（例えば４ｋＷ）より大きいときは）［現在運転台数］Ｎ（例えば３台）で運転し、［合計要求運転容量］Ｑｔが［台数減少基準負荷容量］Ｑｄ（例えば１２ｋＷ）以下のときに（［１台当たりの運転容量］が［部分負荷容量］Ｑｐ以下（例えば４ｋＷ）のときに）運転中のチラー１００を１台減らす（例えば２台にする）。

そして、親機のチラー１００（ｉ）からの停止指令を受けた運転中のチラー１００（具体的には運転中のチラー１００における制御装置１４０）は、当該運転中のチラー１００の運転を停止する。

図６は、チラー１００の台数ｎを８台とした場合のチラーシステム１において親機のチラー１００（ｉ）が各チラー１００（１）〜１００（８）に対して行う制御動作を説明するためのグラフである。

なお、図６において、縦軸の［１台当たりの運転容量比］［％］は、１台当たりのチラー１００の運転容量の比率を表しており、定格出力が１０［ｋＷ］の場合には［１台当たりの運転容量比］が４０［％］で運転容量が４［ｋＷ］となることを意味している。

また、図６において、横軸の［合計要求運転容量比］［％］は、運転中のチラー１００の運転容量（出力）を合計した［合計要求運転容量］Ｑｔの比率を表しており、運転中のチラー１００の台数を２台とすると、２台の各チラー１００，１００の定格出力が１０［ｋＷ］の場合には各チラー１００，１００の［要求運転容量比］が、例えば、４０［％］のときには各チラー１００，１００の［要求運転容量比］を合計した［合計要求運転容量比］が８０［％］となり、各チラー１００，１００の［要求運転容量］を合計した［合計要求運転容量］Ｑｔが８［ｋＷ］となることを意味している。同様に、チラー１００の定格出力が１０［ｋＷ］の場合にはチラー１００の［所定の部分負荷容量比］、［台数増加基準負荷容量比］および［台数減少基準負荷容量比］が、それぞれ、例えば、４０［％］、１２０［％］、１２０［％］のときにはチラー１００の［部分負荷容量］Ｑｐ、［台数増加基準負荷容量］Ｑｉおよび［台数減少基準負荷容量］Ｑｄが、それぞれ、４［ｋＷ］、１２［ｋＷ］、１２［ｋＷ］となる。なお、［所定の部分負荷容量比］が大きい程、特定のチラー１００に偏ってしまい易く、［所定の部分負荷容量比］が小さい程、運転効率が低下し易い。従って、［所定の部分負荷容量比］は、両者のバランスをとって、例えば、４０［％］とすることが好ましい。

次に、各チラー１００（１）〜１００（８）に対して行う制御動作において、［合計要求運転容量］Ｑｔが増加してチラー１００の台数が増える場合、および、［合計要求運転容量］Ｑｔが減少してチラー１００の台数が減る場合について、図６を参照しながら以下に説明する。なお、図６に示す例では［所定の部分負荷容量比］は、４０％としている。

（チラーの台数が増える場合）
チラー１００の台数が増える場合、運転中のチラー１００が１台のときに（図６中のα１参照）、［合計要求運転容量比］が［現在運転台数］１台から１台増やした２台と［所定の部分負荷容量比］４０［％］とを掛け合わせた［台数増加基準負荷容量比］８０［％］未満のときは［現在運転台数］１台で運転する。このとき、１台当たりの［運転容量比］は、０［％］を超えかつ８０［％］（＝８０［％］／１台）未満となる。一方、［合計要求運転容量比］が［台数増加基準負荷容量比］８０［％］以上のときに運転中のチラーを１台増やして２台にする。

また、運転中のチラー１００が２台のときに（図６中のα２参照）、［合計要求運転容量比］が［現在運転台数］２台から１台増やした３台と［所定の部分負荷容量比］４０［％］とを掛け合わせた［台数増加基準負荷容量比］１２０［％］未満のときは［現在運転台数］２台で運転する。このとき、１台当たりの［運転容量比］は、４０［％］（＝８０［％］／２台）以上かつ６０［％］（＝１２０［％］／２台）未満となる。一方、［合計要求運転容量比］が［台数増加基準負荷容量比］１２０［％］以上のときに運転中のチラーを１台増やして３台にする。

また、運転中のチラー１００が３台のときに（図６中のα３参照）、［合計要求運転容量比］が［現在運転台数］３台から１台増やした４台と［所定の部分負荷容量比］４０［％］とを掛け合わせた［台数増加基準負荷容量比］１６０［％］未満のときは［現在運転台数］３台で運転する。このとき、１台当たりの［運転容量比］は、４０［％］（＝１２０［％］／３台）以上かつ５３．３［％］（＝１６０［％］／３台）未満となる。一方、［合計要求運転容量比］が［台数増加基準負荷容量比］１６０［％］以上のときに運転中のチラーを１台増やして４台にする。

以下、同様にして運転中のチラー１００の台数を増やしていく。そして、運転中のチラー１００が最大の８台の場合、１台当たりの［運転容量比］は、４０［％］（＝３２０［％］／８台）以上かつ１００［％］（＝８００［％］／８台）以下となる。

（チラーの台数が減る場合）
チラー１００の台数が減る場合、運転中のチラー１００が８台のときに（図６中のβ１参照）、［合計要求運転容量比］が［現在運転台数］８台と［所定の部分負荷容量比］４０［％］とを掛け合わせた［台数減少基準負荷容量比］３２０［％］を超えるときは［現在運転台数］８台で運転する。このとき、１台当たりの［運転容量比］は、４０［％］（＝３２０［％］／８台）を超えかつ１００［％］（＝８００［％］／８台）以下となる。一方、［合計要求運転容量比］が［台数減少基準負荷容量比］３２０［％］以下のときに運転中のチラーを１台減らして７台にする。

また、運転中のチラー１００が７台のときに（図６中のβ２参照）、［合計要求運転容量比］が［現在運転台数］７台と［所定の部分負荷容量比］４０［％］とを掛け合わせた［台数減少基準負荷容量比］２８０［％］を超えるときは［現在運転台数］７台で運転する。このとき、１台当たりの［運転容量比］は、４０［％］（＝２８０［％］／７台）を超えかつ４５．７［％］（＝３２０［％］／７台）以下となる。一方、［合計要求運転容量比］が［台数減少基準負荷容量比］２８０［％］以下のときに運転中のチラーを１台減らして６台にする。

また、運転中のチラー１００が６台のときに（図６中のβ３参照）、［合計要求運転容量比］が［現在運転台数］６台と［所定の部分負荷容量比］４０［％］とを掛け合わせた［台数減少基準負荷容量比］２４０［％］を超えるときは［現在運転台数］６台で運転する。このとき、１台当たりの［運転容量比］は、４０［％］（＝２４０［％］／６台）を超えかつ４６．６［％］（＝２８０［％］／６台）以下となる。一方、［合計要求運転容量比］が［台数減少基準負荷容量比］２４０［％］以下のときに運転中のチラーを１台減らして５台にする。

以下、同様にして運転中のチラー１００の台数を減らしていく。そして、運転中のチラー１００が最小の１台の場合、１台当たりの［運転容量比］は、０［％］を超えかつ８０［％］（＝８０［％］／１台）以下となる。

なお、図６に示す例では、チラー１００の台数を８台としたが、それに限定されるものではなく、チラー１００の台数は、２台〜７台或いは９台以上であってもよい。

（親機のチラーの各チラーへの制御動作について）
図７は、親機のチラー（ｉ）の各チラー１００（１）〜１００（ｎ）への台数制御による制御動作の一例の流れを示すフローチャートである。

図７に示す制御動作では、先ず、親機のチラー（ｉ）の制御装置１４０は、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）の出力を合計して合計要求運転容量（現在の負荷容量）を算出する（ステップＳ１）。

次に、親機のチラー（ｉ）の制御装置１４０は、算出した合計要求運転容量が記憶部１４２に記憶しておいた前回の合計要求運転容量（初期値は０）と比較して増えたか否かを判定し（ステップＳ２）、増えたと判定した場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、運転中のチラー１００の台数が最大台数か否かを判定し（ステップＳ３）、最大台数であると判定した場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ９に移行する一方、最大台数でないと判定した場合には（ステップＳ３：Ｎｏ）、Ｑｔ／（Ｎ＋１）≧Ｑｐの関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ４）。

次に、親機のチラー（ｉ）の制御装置１４０は、ステップＳ４でＱｔ／（Ｎ＋１）≧Ｑｐの関係を満たさないと判定した場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ９に移行する一方、満たすと判定した場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、運転中のチラー１００の台数を増やし（ステップＳ５）、ステップＳ９に移行する。

一方、親機のチラー（ｉ）の制御装置１４０は、ステップＳ２で合計要求運転容量が前回の合計要求運転容量と比較して等しいか減ったと判定した場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、運転中のチラー１００の台数が最小台数か否かを判定し（ステップＳ６）、最小台数であると判定した場合には（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ステップＳ９に移行する一方、最小台数でないと判定した場合には（ステップＳ６：Ｎｏ）、Ｑｔ／Ｎ≦Ｑｐの関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ７）。

次に、親機のチラー（ｉ）の制御装置１４０は、ステップＳ７でＱｔ／Ｎ≦Ｑｐの関係を満たさないと判定した場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、ステップＳ９に移行する一方、満たすと判定した場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、運転中のチラー１００の台数を減らし（ステップＳ８）、ステップＳ９に移行する。

次に、親機のチラー（ｉ）の制御装置１４０は、合計要求運転容量を記憶部１４２に記憶し、処理終了の指示があるまで（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ１〜ステップＳ１０の処理を継続し、処理終了の指示があると（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

（運転中のチラーを増減する際のチラーの選定について）
本実施の形態では、親機のチラー１００（ｉ）を含む複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）は、「正常状態」と、警報を発信した状態である「警報発信状態」と、「正常状態」と「警報発信状態」との間の状態であって警報を発信する前の状態（具体的には警報を発信する前に予報を発信した状態）である「警報発信前状態」とになり得る構成とされている。

詳しくは、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）は、運転を続行することができない運転不可能状態になった時に警報を発信する一方、正常状態とみなすことができないものの運転を続行する準運転状態になった時に使用者に注意喚起させる予報を発信する構成とされている。ここで、「運転不可能状態」としては、例えば、エンジンの故障等の重度の異常により物理的に運転ができない状態の他、物理的に運転が可能であるものの運転を禁止する必要がある状態や、デフロスト運転に切り替えられた状態を例示できる。また、「準運転状態」としては、例えば、一時的な異常等の軽度の異常（例えば各種センサ等の一時的な出力異常）が発生しているものの運転を禁止するまでもない状態を例示できる。

そして、親機のチラー１００（ｉ）（具体的には制御装置１４０（ｉ））は、親機のチラー１００（ｉ）を含む複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、停止中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して運転指令を発信するにあたり、「警報発信前状態」で運転している運転中のチラー１００、「警報発信前状態」で運転を停止している運転停止中のチラー１００、「正常状態」で運転している運転中のチラー１００、および、「正常状態」で運転を停止している運転停止中のチラー１００の順で次回運転指令対象のチラー１００として選定する構成とされている。ここで、親機のチラー１００（ｉ）は、停止中のチラー１００に対して運転指令を発信するので、実質的には、「警報発信前状態」での運転停止中のチラー１００、および、「正常状態」での運転停止中のチラー１００の順で次回運転指令対象のチラー１００として選定することになる。

さらに、親機のチラー１００（ｉ）は、親機のチラー１００（ｉ）を含む複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、停止中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して運転指令を発信するにあたり、同一状態（同じ優先順位）のチラー１００同士については初期状態（所定のメンテナンスが１度もなされていない状態）または所定のメンテナンスを実施した時点（最新のメンテナンス時点）からの出力量（ｋＷｈ）を積算した積算出力量（ｋＷｈ）の小さい順に次回運転指令対象のチラー１００として選定する構成とされている。

また、親機のチラー１００（ｉ）（具体的には制御装置１４０（ｉ））は、運転中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して停止指令を発信するにあたり、「正常状態」での運転停止中のチラー１００、「正常状態」での運転中のチラー１００、「警報発信前状態」での運転停止中のチラー１００、および、「警報発信前状態」での運転中のチラー１００の順で次回停止指令対象のチラー１００として選定する構成とされている。ここで、親機のチラー１００（ｉ）は、運転中のチラー１００に対して停止指令を発信するので、実質的には、「正常状態」での運転中のチラー１００、および、「警報発信前状態」での運転中のチラー１００の順で次回停止指令対象のチラー１００として選定することになる。

さらに、親機のチラー１００（ｉ）は、親機のチラー１００（ｉ）を含む複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、運転中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して停止指令を発信するにあたり、同一状態（同じ優先順位）のチラー１００同士については初期状態（所定のメンテナンスが１度もなされていない状態）または所定のメンテナンスを実施した時点（最新のメンテナンス時点）からの出力量（ｋＷｈ）を積算した積算出力量（ｋＷｈ）の大きい順に次回停止指令対象のチラー１００として選定する構成とされている。

図８は、運転中のチラー１００を増減する際のチラー１００の優先順位を決定するための図表である。なお、図８において、「◎」は「警報発信前状態」での運転中のチラー１００、「〇」は「警報発信前状態」での運転停止中のチラー１００、「▲」は「正常状態」での運転中のチラー１００、「△」は「正常状態」での運転停止中のチラー１００、「×」は「運転不可能状態」のチラー１００を示している。

運転中のチラー１００を増減する際のチラーの選定は、図８に示すような手順〔１〕〜手順〔１１〕で行うことができる。なお、図８に示す例ではｎ＝８として説明する。

手順〔１〕各チラー１００（１）〜１００（８）におけるエンジン６０の積算出力量の小さい順（図８の図表中の左側から昇順）に並べ替える。

手順〔２〕「警報発信前状態」での運転中のチラー１００の台数（警報発信前運転台数）をカウントする。図８の例では、各チラー１００（１）〜１００（８）のうちで「◎」の台数（２台）をカウントし、カウントした「◎」の台数（２台）を各チラー１００（１）〜１００（８）毎に記録する。

手順〔３〕「警報発信前状態」での運転停止中のチラー１００の台数（警報発信前運転停止台数）をカウントする。図８の例では、各チラー１００（１）〜１００（８）のうちで「○」の台数（０台）をカウントし、カウントした「○」の台数（０台）を各チラー１００（１）〜１００（８）毎に記録する。

手順〔４〕「正常状態」での運転中のチラー１００の台数（正常運転台数）をカウントする。図８の例では、各チラー１００（１）〜１００（８）のうちで「▲」の台数（３台）をカウントし、カウントした「▲」の台数（３台）を各チラー１００（１）〜１００（８）毎に記録する。

手順〔５〕「正常状態」での運転停止中のチラー１００の台数（正常運転停止台数）をカウントする。図８の例では、各チラー１００（１）〜１００（８）のうちで「△」の台数（２台）をカウントし、カウントした「△」の台数（２台）を各チラー１００（１）〜１００（８）毎に記録する。

手順〔６〕エンジン６０の積算出力量（〔１〕参照）の小さい順から（図８の図表中の左から）見て「警報発信前状態」での運転中のチラー１００「◎」があれば、記憶部１４２に記憶される警報発信前運転カウンタＣ１（図２参照）をカウントアップする。図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち「◎」がある並び順「２」および並び順「８」で「◎」の警報発信前運転カウンタＣ１をカウントアップする。

手順〔７〕エンジン６０の積算出力量（〔１〕参照）の小さい順から（図８の図表中の左から）見て「警報発信前状態」での運転停止中のチラー１００「〇」があれば、記憶部１４２に記憶される警報発信前運転停止カウンタＣ２（図２参照）をカウントアップする。図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」には「〇」がないので何れの並び順「１」〜「８」でも「〇」の警報発信前運転停止カウンタＣ２をカウントアップしない。

手順〔８〕エンジン６０の積算出力量（〔１〕参照）の小さい順から（図８の図表中の左から）見て「正常状態」での運転中のチラー１００「▲」があれば、記憶部１４２に記憶される正常運転カウンタＣ３（図２参照）をカウントアップする。図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち「▲」がある並び順「１」、並び順「３」および並び順［６］で「▲」の正常運転カウンタＣ３をカウントアップする。

手順〔９〕エンジン６０の積算出力量（〔１〕参照）の小さい順から（図８の図表中の左から）見て「正常状態」での運転停止中のチラー１００「△」があれば、記憶部１４２に記憶される正常運転停止カウンタＣ４（図２参照）をカウントアップする。図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち「△」がある並び順「４」および並び順「５］で「△」の正常運転停止カウンタＣ４をカウントアップする。

手順〔１０〕エンジン６０の積算出力量（〔１〕参照）の小さい順から（図８の図表中の左から）見て「運転不可能状態」のチラー１００「×」があれば、記憶部１４２に記憶される運転不可能カウンタＣ５（図２参照）をカウントアップする。図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち「×」がある並び順「７」で「×」の運転不可能カウンタＣ５をカウントアップする。

手順〔１１〕前記した手順〔１〕〜手順〔１０〕の数値から以下の（式１）〜（式５）を用いて、停止中のチラー１００のうちの何れを先に運転させるかの優先順位、および、運転中のチラー１００のうちの何れを先に停止させるかの優先順位を決定する。ここで、（式１）〜（式５）で得られた数値は、小さい程、停止中のチラー１００のうちの何れを運転させるかを決定する優先度が高く、大きい程、運転中のチラー１００のうちの何れを停止させるかを決定する優先度が高いことを表している。
・「警報発信前状態」での運転中のチラー１００「◎」
「◎」の優先順位の値＝「◎」の警報発信前運転カウンタＣ１のカウンタ値…（式１）
図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち、「◎」がある並び順「２」で優先順位の値は、「１」（図表の左から２番目の「◎」欄で手順〔６〕の網掛け部の値）となり、並び順「８」で優先順位の値は、「２」（図表の右端の「◎」欄で手順〔６〕の網掛け部の値）となる。
・「警報発信前状態」での運転停止中のチラー１００「○」
「○」の優先順位の値＝「◎」の［警報発信前運転台数］の値＋「○」の警報発信前運転停止カウンタＣ２のカウンタ値…（式２）
図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」には「〇」がないので優先順位はつけない。
・「正常状態」での運転中のチラー１００「▲」
「▲」の優先順位の値＝「◎」の「警報発信前運転台数」の値＋「○」の「警報発信前運転停止台数」の値＋「▲」の正常運転カウンタＣ３のカウンタ値…（式３）
図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち、「▲」がある並び順「１」で優先順位の値は、「２」＋「０」＋「１」＝「３」（図表の左端の「▲」欄で手順〔２〕〔３〕〔８〕の網掛け部の各値を合計した値）となり、並び順「３」で優先順位の値は、「２」＋「０」＋「２」＝「４」（図表の左から３番目の「▲」欄で手順〔２〕〔３〕〔８〕の網掛け部の各値を合計した値）となり、並び順「６」で優先順位の値は、「２」＋「０」＋「３」＝「５」（図表の右から３番目の「▲」欄で手順〔２〕〔３〕〔８〕の網掛け部の各値を合計した値）となる。
・「正常状態」での運転停止中のチラー１００「△」
「△」の優先順位の値＝「◎」の「警報発信前運転台数」の値＋「○」の「警報発信前運転停止台数」の値＋「▲」の「正常運転台数」の値＋「△」の正常運転停止カウンタＣ４のカウンタ値…（式４）
図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち、「△」がある並び順「４」で優先順位の値は、「２」＋「０」＋「３」＋「１」＝「６」（図表の左から４番目の「△」欄で手順〔２〕〔３〕〔４〕〔９〕の網掛け部の各値を合計した値）となり、並び順「５」で優先順位の値は、「２」＋「０」＋「３」＋「２」＝「７」（図表の右から４番目の「△」欄で手順〔２〕〔３〕〔４〕〔９〕の網掛け部の各値を合計した値）となる。
・「運転不可能状態」のチラー１００「×」
「×」の優先順位の値＝「◎」の「警報発信前運転台数」の値＋「○」の「警報発信前運転停止台数」の値＋「▲」の「正常運転台数」の値＋「△」の「正常運転停止台数」の値＋「×」の運転不可能カウンタＣ５のカウンタ値…（式５）
図８の例では、エンジン６０の積算出力量の並び順「１」〜「８」のうち、「×」がある並び順「７」で優先順位の値は、「２」＋「０」＋「３」＋「２」＋「１」＝「８」（図表の右から２番目の「×」欄で手順〔２〕〔３〕〔４〕〔５〕〔１０〕の網掛け部の各値を合計した値）となる。

なお、図８に示す例では、ｎ＝８としたが、それに限定されるものではなく、ｎ＝２〜７或いはｎ≧９であってもよい。

［本実施の形態について］
以上説明したように、本実施の形態に係るチラーシステム１によれば、［合計要求運転容量］Ｑｔ／（［現在運転台数］Ｎ＋１）≧［部分負荷容量］Ｑｐの関係を満たす場合に、停止中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して運転指令を発信する構成、換言すれば、［合計要求運転容量］Ｑｔが［現在運転台数］Ｎから１台増やした台数（Ｎ＋１）と［部分負荷容量］Ｑｐとを掛け合わせた［台数増加基準負荷容量］Ｑｉ未満のときは［現在運転台数］Ｎで運転し、［合計要求運転容量］Ｑｔが［台数増加基準負荷容量］Ｑｉ以上のときに運転中のチラー１００を１台増やす構成となっているため、運転中のチラー１００が１００％出力（定格出力）になる前にチラー１００の運転台数を増やすことができ、これにより、たとえ定格出力に到らない部分負荷が継続するような場合でも、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）間で累積運転時間のばらつきが大きくなることを抑えることができ、それだけ各チラー１００（１）〜１００（ｎ）間で累積運転時間を平準化させることができる。

また、チラーシステム１では、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、停止中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して運転指令を発信するにあたり、［警報発信前状態］での運転中のチラー１００、［警報発信前状態］での運転停止中のチラー１００、正常状態での運転中のチラー１００、および、正常状態での運転停止中のチラー１００の順で次回運転指令対象のチラー１００として選定する構成となっていることで、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、［警報発信前状態］でのチラー１００を優先的に次回運転指令対象とすることができ、これにより、例えば、一時的な異常等の軽度の異常が発生しているチラー１００を早期にメンテナンス対象状態に追い込むことができる。さらに、同一状態（同じ優先順位）のチラー１００同士については初期状態または所定のメンテナンスを実施した時点からの積算出力量の小さい順に次回運転指令対象のチラー１００として選定する構成となっていることで、同一状態のチラー１００同士については積算出力量の小さい方のチラー１００を優先して運転させることにより、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）間で累積運転時間を均衡させることができ、従って、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）間でメンテナンス時期を確実に合せることができる。

また、チラーシステム１では、［合計要求運転容量］Ｑｔ／［現在運転台数］Ｎ≦［部分負荷容量］Ｑｐの関係を満たす場合に、運転中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して停止指令を発信する構成、換言すれば、［合計要求運転容量］Ｑｔが［現在運転台数］Ｎと［部分負荷容量］Ｑｐとを掛け合わせた［台数減少基準負荷容量］Ｑｄより大きいときは（［１台当たりの運転容量］が［部分負荷容量］Ｑｐより大きいときは）［現在運転台数］Ｎで運転し、［合計要求運転容量］Ｑｔが［台数減少基準負荷容量］Ｑｄ以下のときに（［１台当たりの運転容量］が［部分負荷容量］Ｑｐ以下のときに）運転中のチラー１００を１台減らす構成となっていることで、１台当たりの運転容量の下限値（［部分負荷容量］Ｑｐ）を設定することができ、運転効率の低い範囲での運転を防止することが可能となる。

また、チラーシステム１では、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、運転中のチラー１００のうちの１台のチラー１００に対して停止指令を発信するにあたり、［正常状態］での運転停止中のチラー１００、［正常状態］での運転中のチラー１００、［警報発信前状態］での運転停止中のチラー１００、および、［警報発信前状態］での運転中のチラー１００の順で次回停止指令対象のチラー１００として選定する構成となっていることで、複数台のチラー１００（１）〜１００（ｎ）のうち、［警報発信前状態］でのチラー１００を優先的に運転続行対象とすることができ、これにより、例えば、一時的な異常等の軽度の異常が発生しているチラー１００を早期にメンテナンス対象状態に追い込むことができる。さらに、同一状態（同じ優先順位）のチラー１００同士については初期状態または所定のメンテナンスを実施した時点からの積算出力量の大きい順に次回停止指令対象のチラー１００として選定する構成となっていることで、同一状態のチラー１００同士については積算出力量の大きい方のチラー１００を優先して停止させることにより、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）間で積運転時間を均衡させることができ、従って、各チラー１００（１）〜１００（ｎ）間でメンテナンス時期を確実に合せることができる。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１ チラーシステム
１０ 圧縮機
１１ クラッチ
２０ 冷媒−空気熱交換器
３０ 冷媒−空気熱交換器用ファン
４０ 膨張弁
４１ 第１膨張弁
４２ 第２膨張弁
５０ 冷媒−循環液熱交換器
６０ エンジン
７０ エンジン排熱回収器
８１ オイルセパレータ
８１ａ バルブ
８２ アキュムレータ
８３ レシーバ
１００ チラー
１１０ 冷媒回路
１１１ 四方弁
１１２ ブリッジ回路
１１２１ 第１逆止弁列
１１２２ 第２逆止弁列
１１２ａ 第１逆止弁
１１２ｂ 第２逆止弁
１１２ｃ 第３逆止弁
１１２ｄ 第４逆止弁
１１３ａ 高圧ガス冷媒経路
１１３ｂ 第１低圧ガス冷媒経路
１１３ｂ１ 合流経路
１１３ｃ 第１ガス冷媒経路
１１３ｄ 第１冷媒経路
１１３ｅ 高圧液冷媒経路
１１３ｆ 第１低圧気液二相冷媒経路
１１３ｇ 第２冷媒経路
１１３ｈ 第２ガス冷媒経路
１１３ｉ 第２低圧気液二相冷媒経路
１１３ｊ 第２低圧ガス冷媒経路
１２０ 冷却水回路
１２１ 第１サーモスタット型切替弁
１２２ 第２サーモスタット型切替弁
１２３ ラジエータ
１２４ａ 流出経路
１２４ｂ 流入経路
１２４ｃ 第１経路
１２４ｄ 第２経路
１２４ｅ 第３経路
１２４ｆ 第４経路
１２４ｇ 第５経路
１３０ 循環ポンプ
１４０ 制御装置
１４１ 処理部
１４２ 記憶部
１５１ 第１圧力センサ
１５２ 第２圧力センサ
１６１ 第１温度センサ
１６２ 第２温度センサ
１７０ 回転数センサ
２００ 循環液回路
２１０ 流入幹管
２１１ 流入枝管
２２０ 流出幹管
２２１ 流出枝管
２３１ 流入循環液温度センサ
２３２ 流出循環液温度センサ
３００ 循環ポンプ
Ｃ１ 警報発信前運転カウンタ
Ｃ２ 警報発信前運転停止カウンタ
Ｃ３ 正常運転カウンタ
Ｃ４ 正常運転停止カウンタ
Ｃ５ 運転不可能カウンタ
Ｎ 現在運転台数
Ｐ１ 第１中間接続点
Ｐ２ 流出接続点
Ｐ３ 第２中間接続点
Ｐ４ 流入接続点
Ｐ５ 合流点
Ｐ６ 合流点
Ｐ７ 合流点
Ｑｄ 台数減少基準負荷容量
Ｑｉ 台数増加基準負荷容量
Ｑｐ 部分負荷容量
Ｑｔ 合計要求運転容量

Claims (4)

1. 冷媒の凝縮熱または蒸発熱により熱媒体としての温調用の循環液の温度を調節するヒートポンプ式のチラーが複数台接続されるチラーシステムであって、
   前記複数台のチラーのうち、運転中のチラーが存在する場合において、該運転中のチラーに要求される合計の運転容量である［合計要求運転容量］と、該運転中のチラーの台数である［現在運転台数］と、所定の部分負荷の負荷容量である［部分負荷容量］とが、
   ［合計要求運転容量］／（［現在運転台数］＋１）≧［部分負荷容量］
   の関係を満たす場合に、停止中の前記チラーのうちの１台のチラーに対して運転指令を発信することを特徴とするチラーシステム。
2. 請求項１に記載のチラーシステムであって、
   前記複数台のチラーは、正常状態と、警報を発信した状態である警報発信状態と、前記正常状態と前記警報発信状態との間の状態である警報発信前状態とになり得る構成とされており、
   前記警報発信前状態で運転している運転中のチラー、前記警報発信前状態で運転を停止している運転停止中のチラー、前記正常状態で運転している運転中のチラー、および、前記正常状態で運転を停止している運転停止中のチラーの順で次回運転指令対象のチラーとして選定し、
   同一状態のチラー同士については初期状態または所定のメンテナンスを実施した時点からの積算出力量の小さい順に次回運転指令対象のチラーとして選定することを特徴とするチラーシステム。
3. 請求項１または請求項２に記載のチラーシステムであって、
   前記複数台のチラーのうち、運転中のチラーが存在する場合において、
   ［合計要求運転容量］／［現在運転台数］≦［部分負荷容量］
   の関係を満たす場合に、運転中の前記チラーのうちの１台のチラーに対して停止指令を発信することを特徴とするチラーシステム。
4. 請求項３に記載のチラーシステムであって、
   前記複数台のチラーは、正常状態と、警報を発信した状態である警報発信状態と、前記正常状態と前記警報発信状態との間の状態である警報発信前状態とになり得る構成とされており、
   前記正常状態で運転を停止している運転停止中のチラー、前記正常状態で運転している運転中のチラー、前記警報発信前状態で運転を停止している運転停止中のチラー、および、前記警報発信前状態で運転している運転中のチラーの順で次回停止指令対象のチラーとして選定し、
   同一状態のチラー同士については初期状態または所定のメンテナンスを実施した時点からの積算出力量の大きい順に次回停止指令対象のチラーとして選定することを特徴とするチラーシステム。

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