JP6599124B2 - 熱源機及び熱源システム - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機を備えた熱源機と、この熱源機と冷却塔、冷却水ポンプ、及び冷水ポンプとを備えた熱源システムに関する。

冷熱等を生成する熱源機、例えば、ターボ冷凍機、スクリューチラー、チリングユニット等の定格能力は、建物等に設置されて運用される際、余力を見込んで運用されるのが一般的である。そのため、これらの熱源機が定格能力で運転するように設定したとしても、実際には熱源機が本来持っている能力の余力を残して運転されていることが多い。また、このような熱源機は、定格能力付近で運転される場合に最もエネルギ効率が良くなるように設計されており、定格能力を超えて運転した場合、エネルギ効率は下がるが、急激に悪化しないようになっている。しかし、通常、建物等に設置されて運用される熱源機は、定格能力以上の能力で運転されないようにリミッタ等が設定されている。

図６は、従来の例として３台の熱源機を備えた熱源システムにおける要求熱量と出力熱量及び熱源機の稼働台数との関係を示す図である。この熱源システムは、３台の熱源機は全て定格能力が３００ＲＴ（冷凍トン）であり、直線Ｌ１は要求熱量と出力熱量との関係を示し、直線Ｌ２は要求熱量と熱源機の稼働台数との関係を示している。なお、ＲＴ（冷凍トン）とは、冷凍機の冷凍能力を示す単位であり、０℃の水２０００ポンド（約９０６ｋｇ）を２４時間で０℃の氷に相転移させることができる冷凍機の冷凍能力が１ＲＴと定義されている。

図６の直線Ｌ１に示すように、要求熱量が上昇すると、それに比例して出力熱量も上昇する。それに伴い、直線Ｌ２に示すように、要求熱量が３００ＲＴまでの場合は熱源機の稼働台数が１台であるが、要求熱量が３００ＲＴを超えると熱源機の稼働台数が２台になり、さらに、要求熱量が６００ＲＴを超えると熱源機の稼働台数が３台に上昇する。このように、要求熱量が上昇すると、熱源機の稼働台数も上昇することになる。

図７は、図６の熱源システムにおける年間の負荷率ＷＲと運転時間ＤＴとの関係を示す図であり、図８は、図６の熱源システムにおける年間の稼働台数ＤＮと運転時間ＤＴとの関係を示す図である。図７に示すように、このような熱源システムは、７０％以上の負荷率ＷＲで運転されることはほとんどなく、０％〜３０％程度の低い負荷率ＷＲで運転されることが多いことが分かる。

また、図８に示すように、稼働台数ＤＮが３台になる場合は、年間の運転時間である約５４００時間中約１０００時間程度であり、最大の稼働台数で運転されることは全期間中２０％程度であることが分かる。このように、この熱源システムでは、熱源機のエネルギ効率が最も良くなる定格能力付近で運転される機会は少なく、エネルギ効率の悪い状態で運転していることが多いことが分かる。

従来、このような熱源システムにおいて、エネルギ効率を高めるために周辺機器である冷水ポンプ等を制御する制御方法が知られている（例えば、特許文献１等参照。）。この制御方法は、複数のインバータ駆動ターボ冷凍機に対し、冷却水の温度によって決まる成績係数と負荷率との関係において、成績係数が所定値以上となる負荷率範囲を決定し、個々のインバータ駆動ターボ冷凍機の負荷率が負荷率範囲に収まるようにインバータを制御するものである。これにより、インバータ駆動ターボ冷凍機は、高効率で稼働させることが可能となる。

特許第４４３５５３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の制御方法は、インバータ駆動ターボ冷凍機を１００％までの負荷率範囲内で制御する制御方法であり、定格能力以上の余力を利用するものではなかった。

そこで本発明は、熱源機の駆動電源の周波数を高くするヘルツアップ運転を行うことで、熱源機の定格能力以上の能力で運転し、余力を最大限利用することで熱源機のエネルギ効率を高くすることを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機と、前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往きヘッダと、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還りヘッダと、前記熱源機と前記還りヘッダとの間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往きヘッダ、前記還りヘッダ、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、を具備し、前記往きヘッダの下流側には、第１の温度計と、第１の流量計とが設けられ、前記還りヘッダの下流側には、第２の温度計と、第２の流量計とが設けられ、前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される往き熱量が所定の出力値を超えた場合、前記熱源機のヘルツアップ運転を行い、前記第２の温度計及び前記第２の流量計から算出される還り熱量が所定の出力値を超えた場合、前記冷却塔、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプのヘルツアップ運転を行う、ことを特徴とする。

この発明によれば、制御信号により要求された前記冷水による冷熱の出力が所定の出力値を超えた場合、熱源機は、駆動電源の周波数を所定の周波数値より高い値に変換して駆動させるヘルツアップ運転を行う。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の熱源機において、前記熱源機、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプは、複数設けられ、前記冷水による冷熱の出力が所定の出力値を超えた場合、前記複数の熱源機、冷却水ポンプ、及び冷水ポンプの内の一部の前記熱源機、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプが前記ヘルツアップ運転を行う、ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機と、前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往き流路と、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還り流路と、前記還り流路に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往き流路、前記還り流路、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、前記往き流路に設けられた第１の温度計及び第１の流量計と、を具備し、前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される値が所定の値を超えた場合、前記熱源機のヘルツアップ運転を行う、ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機と、前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往き流路と、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還り流路と、前記還り流路に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往き流路、前記還り流路、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、前記還り流路に設けられた第２の温度計及び第２の流量計と、を具備し、前記第２の温度計及び前記第２の流量計から算出される値が所定の値を超えた場合、前記冷却塔、前記冷却水ポンプ、又は前記冷水ポンプのヘルツアップ運転を行う、ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４に記載の熱源システムにおいて、前記算出される値は、流路の熱量である、ことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機であって、冷却水によって前記熱源媒体を凝縮する凝縮器と、凝縮された前記熱源媒体を断熱膨張させる減圧手段と、前記熱源媒体を蒸発させて冷熱を生成する蒸発器と、蒸発した前記熱源媒体を圧縮して前記凝縮器に前記熱源媒体を押し込む圧縮器と、を有し、前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記凝縮器と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記凝縮器、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路とを備えた冷却水供給手段、及び前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往きヘッダと、熱負荷により加熱された前記冷水を前記蒸発器に送る還りヘッダと、前記蒸発器と前記還りヘッダとの間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記往きヘッダの下流側に設けられた第１の温度計及び第１の流量計と、前記還りヘッダの下流側に設けられた第２の温度計及び第２の流量計と、前記蒸発器、前記往きヘッダ、前記第１の温度計、前記第１の流量計、前記還りヘッダ、前記第２の温度計、前記第２の流量計、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路とを備えた冷水供給手段、を具備し、前記第２の温度計及び前記第２の流量計から算出される値が所定値を超えた場合、前記冷却塔、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプのヘルツアップ運転を行う熱源システムに用いられ、前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される値が所定値を超えた場合、ヘルツアップ運転を行う。
請求項７記載の発明は、駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機であって、前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往き流路と、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還り流路と、前記還り流路に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往き流路、前記還り流路、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、前記往き流路に設けられた第１の温度計及び第１の流量計と、を具備する熱源システムに用いられ、前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される値が所定の値を超えた場合、前記熱源機のヘルツアップ運転を行う、ことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項６又は７に記載の熱源機において、前記算出される値は、流路の熱量である、ことを特徴とする。

請求項６及び請求項７記載の発明によれば、制御信号により要求された前記冷水による冷熱の出力が所定の出力値を超えた場合、熱源機がヘルツアップ運転を行うことにより、熱源機の定格能力以上の能力で運転し、熱源機の余力を最大限利用することが可能となる。

請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４記載の発明によれば、冷水による冷熱の出力が所定の出力値を超えた場合、複数の熱源機等が順次ヘルツアップ運転を行うことにより、熱源システムの定格能力以上の能力で運転することが可能となる。さらに、熱源システムを構築する際の機器の選定において、個々の熱源機等の選択肢が広がるため、より柔軟な熱源システムの構築が可能となる。

請求項５及び請求項８記載の発明によれば、冷水による冷熱の出力が所定の出力値を超えた場合、熱源機、冷却塔、冷却水ポンプ、及び冷水ポンプがヘルツアップ運転を行うことにより、熱源システムの定格能力以上の能力で運転し、熱源システム全体でさらに余力を最大限利用することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る熱源システムの概略を示す構成図である。 図１の熱源機の概略を示す構成図である。 図１の熱源システムのヘルツアップ運転の制御動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る熱源システムの概略を示す構成図である。 図４の熱源システムにおける要求熱量と出力熱量及び熱源機の稼働台数との関係を示す図である。 従来の熱源システムにおける要求熱量と出力熱量及び熱源機の稼働台数との関係を示す図である。 図６の熱源システムにおける年間の負荷率ＷＲと運転時間ＤＴとの関係を示す図である。 図６の熱源システムにおける年間の稼働台数ＤＮと運転時間ＤＴとの関係を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る熱源システム１の概略を示す構成図であり、図２は、図１の熱源機１０の概略を示す構成図である。この熱源システム１は、建物等に設置される空調装置であり、図１に示すように、主として、熱源機１０と、冷却水供給手段２０と、冷水供給手段３０とから構成され、冷水供給手段３０が出力する冷水の冷熱が２次側設備５０に出力されてこの熱源システム１が設置された建物等の空気を冷却するように構成されている。

熱源機１０は、例えば、ターボ冷凍機、スクリューチラー、チリングユニット等、熱源媒体（例えば、フロン等）との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する装置であり、図２に示すように、熱源媒体の流れに沿った順に、凝縮器１１と、減圧手段１２と、蒸発器１３と、圧縮器１４とが設けられ、図示しない商用電源からの電力によりインバータ制御されて駆動されている。この熱源機１０は、例えば、熱源システム１が設置される建物等の内部に設置されている。

凝縮器１１は、冷却水供給手段２０から供給される冷却水によって熱源媒体を凝縮させる装置であり、後述する冷却水還り流路２４及び冷却水往き流路２５が接続され、冷却水還り流路２４から冷却水往き流路２５へ冷却水が通されることにより熱源媒体を放熱させるように構成されている。減圧手段１２は、凝縮器１１によって凝縮された熱源媒体は圧力が高い状態であるため、減圧してこの熱源媒体を断熱膨張させる装置である。蒸発器１３は、熱源媒体を蒸発させて相転移させることで冷熱を生成する装置であり、後述する冷水往き流路３７及び冷却水還り流路４０が接続され、冷却水還り流路４０から流入される水を生成した冷熱により冷却して冷水にして冷水往き流路３７へ送るように構成されている。圧縮器１４は、蒸発した熱源媒体を圧縮して凝縮器に押し込む装置である。

冷却水供給手段２０は、凝縮器１１に冷却水を供給して冷却水を循環させるための機構であり、図１に示すように、冷却塔２１と、冷却水ポンプ２２と、冷却水バルブ２３と、冷却水還り流路（冷却水循環流路）２４と、冷却水往き流路（冷却水循環流路）２５とを備えている。

冷却塔２１は、凝縮器１１から送られた冷却水の熱を放出するために熱源機１０が設置されている建物等の外に設置される装置であり、冷却水に外気を送風するための図示しないファン等が設けられ、商用電源からの電力によりインバータ制御されて駆動されている。冷却水ポンプ２２は、熱源機１０と冷却塔２１との間を通る冷却水を循環させるためのポンプであり、冷却塔２１からの冷却水の下流側に設けられ、商用電源からの電力によりインバータ制御されて駆動されている。冷却水バルブ２３は、冷却塔２１から熱源機１０へ送られる冷却水の流量を制御する装置であり、冷却水ポンプ２２からの冷却水の下流側に設けられている。冷却水還り流路２４は、冷却塔２１から冷却水ポンプ２２及び冷却水バルブ２３を経由して冷却水を熱源機１０へ送るための冷却水の経路であり、例えば管状の部材により形成されている。冷却水往き流路２５は、熱源機１０から冷却水を冷却塔２１へ送るための冷却水の経路であり、例えば管状の部材により形成されている。

冷水供給手段３０は、蒸発器１３に水を供給して冷水を循環させるための機構であり、冷水往きヘッダ３１と、冷水還りヘッダ３２と、冷水温度計３３ａ，３３ｂと、冷水流量計３４ａ，３４ｂと、冷水ポンプ３５と、冷水バルブ３６と、冷水往き流路（冷水循環流路）３７と、２次側往き流路３８と、２次側還り流路３９と、冷却水還り流路（冷水循環流路）４０とを備えている。

冷水往きヘッダ３１は、蒸発器１３にて生成された冷水の２次側設備５０への送水を制御する装置であり、熱源機１０からの冷水の下流側に設けられている。冷水還りヘッダ３２は、２次側設備５０から送られた冷水の送水を制御する装置であり、２次側設備５０からの冷水の下流側に設けられている。冷水温度計３３ａ，３３ｂは、冷水の温度を検出する装置であり、冷水温度計（第１の温度計）３３ａが冷水往きヘッダ３１からの冷水の下流側に設けられ、冷水温度計（第２の温度計）３３ｂが冷水還りヘッダ３２からの冷水の下流側に設けられている。

冷水流量計３４ａ，３４ｂは、冷水の流量を検出する装置であり、冷水流量計（第１の流量計）３４ａが冷水往きヘッダ３１からの冷水の下流側に設けられ、冷水流量計（第２の流量計）３４ｂが冷水還りヘッダ３２からの冷水の下流側に設けられている。冷水ポンプ３５は、熱源機１０と、冷水往きヘッダ３１と、冷水還りヘッダ３２との間を通る冷水を循環させるためのポンプであり、冷水還りヘッダ３２からの冷水の下流側に設けられ、商用電源からの電力によりインバータ制御されて駆動されている。冷水バルブ３６は、冷水還りヘッダ３２から熱源機１０へ送られる冷水の流量を制御する装置であり、冷水ポンプ３５からの冷水の下流側に設けられている。

冷水往き流路３７は、熱源機１０から冷水を冷水往きヘッダ３１へ送るための冷水の経路であり、例えば管状の部材により形成されている。２次側往き流路３８は、冷水往きヘッダ３１から冷水を２次側設備５０へ送るための冷水の経路であり、例えば管状の部材により形成されている。２次側還り流路３９は、２次側設備５０から冷水を冷水還りヘッダ３２へ送るための冷水の経路であり、例えば管状の部材により形成されている。冷却水還り流路４０は、熱源機１０から冷水を冷水還りヘッダ３２へ送るための冷水の経路であり、例えば管状の部材により形成されている。

熱源機１０、冷却塔２１、冷却水ポンプ２２、及び冷水ポンプ３５は、図示しない制御装置により制御されている。この制御装置は、２次側設備５０から受信する要求熱量と、冷水温度計３３ａ，３３ｂ及び冷水流量計３４ａ，３４ｂの検出結果に基づき、熱源機１０、冷却塔２１、冷却水ポンプ２２、及び冷水ポンプ３５に対して出力を増加／減少させる制御信号を送信する。この制御信号を受信すると、熱源機１０、冷却塔２１、冷却水ポンプ２２、及び冷水ポンプ３５は、出力を増加／減少させる。このとき、すでに所定の出力値（定格能力）に達している場合、熱源機１０、冷却塔２１、冷却水ポンプ２２、及び冷水ポンプ３５は、インバータ制御における駆動周波数を所定の周波数値より高い値に変換して駆動させるヘルツアップ運転を行う。このヘルツアップ運転は、例えば、所定の周波数値が５０Ｈｚの場合に対して駆動周波数を６０Ｈｚに高くして駆動させることにより、出力を上昇させる運転であり、この場合、略２０％上昇する。

次に、このような熱源システム１における制御動作等について説明する。

図１の２次側設備５０にて熱源システム１の電源が投入されると、熱源機１０、冷却塔２１、冷却水ポンプ２２、及び冷水ポンプ３５は、制御装置からの制御信号を受信して駆動が開始される。熱源機１０の熱源媒体は、図２に示す凝縮器１１によって凝縮され、減圧手段１２にて断熱膨張され、蒸発器１３によって蒸発され、圧縮器１４によって圧縮されて凝縮器１１に押し込まれる、という熱交換サイクルを繰り返し行うことにより、冷水が生成される。この冷水は、冷水ポンプ３５の駆動により冷水往きヘッダ３１を経由して２次側設備５０に送られ、２次側設備５０が設置されている建物等の空気を冷却するために使用され、冷水は水として戻される。その後、使用後の水は冷水還りヘッダ３２を経由して熱源機１０に戻され、再度冷水として生成される。このとき、熱源機１０の熱交換サイクルにより生じた熱が冷却水に伝えられ、この冷却水は、冷却水ポンプ２２の駆動により冷却塔２１に送られ、冷却塔２１のファンにより放熱される。その後、冷却水は熱源機１０に戻される。

これらの一連の動作において、熱源システム１は、図３に示すようなヘルツアップ運転の制御動作を行う。まず、２次側設備５０から受信された要求熱量が上昇しているか否か判定される（ステップＳ１）。上昇していないと判定された場合（「ＮＯ」の場合）は、そのまま処理を終了する。上昇していると判定された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、冷水温度計３３ａ及び冷水流量計３４ａの検出結果を掛け合わせた往き熱量が算出され、算出された往き熱量が所定の熱量に達しているか否か判定される（ステップＳ２）。達していないと判定された場合（「ＮＯ」の場合）は、そのまま処理を終了する。達していると判定された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、熱源機１０のヘルツアップ運転が開始される（ステップＳ３）。

その後、冷水温度計３３ｂ及び冷水流量計３４ｂの検出結果を掛け合わせた還り熱量が算出され、算出された還り熱量が所定の熱量に達しているか否か判定される（ステップＳ４）。達していないと判定された場合（「ＮＯ」の場合）は、そのまま処理を終了する。達していると判定された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、冷水ポンプ３５のヘルツアップ運転が開始され（ステップＳ５）、冷却水ポンプ２２のヘルツアップ運転が開始され（ステップＳ６）、冷却塔２１のヘルツアップ運転が開始される（ステップＳ７）。

このヘルツアップ運転により、熱源システム１を構成する熱源機１０、冷却塔２１、冷却水ポンプ２２、及び冷水ポンプ３５の出力が略２０％上昇するため、熱源システム１全体としても出力が略２０％上昇する。

以上のように、この熱源システム１によれば、冷水温度計３３ａ及び冷水流量計３４ａの検出結果が所定の熱量に達している場合、熱源機１０のヘルツアップ運転が行われ、冷水温度計３３ｂ及び冷水流量計３４ｂの検出結果が所定の熱量に達している場合、冷水ポンプ３５、冷却水ポンプ２２、及び冷却塔２１のヘルツアップ運転が行われる。これにより、熱源機１０単体の定格能力以上の能力で運転し、熱源機の余力を最大限利用することが可能となるとともに、熱源システム１全体の定格能力以上の能力で運転し、熱源システム１全体でさらに余力を最大限利用することが可能となる。

（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２に係る熱源システム１Ａの概略を示す構成図である。実施の形態２に係る熱源システム１Ａは、実施の形態１に係る熱源システム１における熱源機１０に替えて、３つの熱源機１０ａ，１０ｂ，１０ｃを備え、冷却水供給手段２０及び冷水供給手段３０に替えて、これらとは構成の異なる冷却水供給手段２０Ａ及び冷水供給手段３０Ａを備えている点において、実施の形態１と異なる。

冷却水供給手段２０Ａは、冷却水ポンプ２２、冷却水バルブ２３、冷却水還り流路２４、及び冷却水往き流路２５に替えて、それぞれ３つの冷却水ポンプ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、冷却水バルブ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、冷却水還り流路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、及び冷却水往き流路２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備えている。冷水供給手段３０Ａは、冷水温度計３３ｂ、冷水流量計３４ｂ、冷水ポンプ３５、冷水バルブ３６、冷水往き流路３７、及び冷却水還り流路４０に替えて、それぞれ３つの冷水温度計３３ｂ１，３３ｂ２，３３ｂ３、冷水流量計３４ｂ１，３４ｂ２，３４ｂ３、冷水ポンプ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ、冷水バルブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、冷水往き流路３７ａ，３７ｂ，３７ｃ、及び冷却水還り流路４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備えている。その他の構成においては、熱源システム１と同様である。ここで、３つの熱源機１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、図６に示す例と同様に、全て定格能力が３００ＲＴ（冷凍トン）である。

この熱源システム１Ａにおける制御動作を、図５に示すこの熱源システム１Ａの要求熱量と出力熱量及び熱源機の稼働台数との関係を用いて説明する。図５において、直線Ｌ３は要求熱量と出力熱量との関係を示し、直線Ｌ４は要求熱量と熱源機の稼働台数との関係を示している。この直線Ｌ３において、太線部分は、熱源機１０ａ，１０ｂ，１０ｃがヘルツアップ運転をしている場合を示している。熱源システム１Ａにおいて、２次側設備５０から受信された要求熱量が上昇し、図３のステップＳ２と同様に往き熱量が第１の所定の熱量である３００ＲＴに達していると判定された場合、ステップＳ３と同様に熱源機１０ａのヘルツアップ運転が開始される。ステップＳ４と同様に還り熱量が所定の熱量に達していると判定された場合、直線Ｌ３にて太線で示すように、ステップＳ５と同様に冷水ポンプ３５ａのヘルツアップ運転が開始され、ステップＳ６と同様に冷却水ポンプ２２ａのヘルツアップ運転が開始される。

その後、２次側設備５０から受信された要求熱量が上昇し、熱源機１０ａのヘルツアップ運転の限度である３６０ＲＴに達すると、熱源機１０ａは通常運転に戻され、熱源機１０ｂの運転が開始される。

次に、２次側設備５０から受信された要求熱量が上昇し、往き熱量が第２の所定の熱量である６００ＲＴに達していると判定された場合、直線Ｌ３にて太線で示すように、熱源機１０ａ，１０ｂのヘルツアップ運転が開始される。ステップＳ４と同様に還り熱量が所定の熱量に達していると判定された場合、ステップＳ５と同様に冷水ポンプ３５ｂのヘルツアップ運転が開始され、ステップＳ６と同様に冷却水ポンプ２２ｂのヘルツアップ運転が開始される。

その後、２次側設備５０から受信された要求熱量が上昇し、熱源機１０ａ、１０ｂのヘルツアップ運転の限度である７２０ＲＴに達すると、熱源機１０ａ、１０ｂは通常運転に戻され、熱源機１０ｃの運転が開始される。

さらに、２次側設備５０から受信された要求熱量が上昇し、往き熱量が所定の熱量である９００ＲＴに達していると判定された場合、直線Ｌ３にて太線で示すように、熱源機１０ａ，１０ｂ，１０ｃのヘルツアップ運転が開始される。ステップＳ４と同様に還り熱量が所定の熱量に達していると判定された場合、ステップＳ５と同様に冷水ポンプ３５ｃのヘルツアップ運転が開始され、ステップＳ６と同様に冷却水ポンプ２２ｃのヘルツアップ運転が開始される。

以上のように、この熱源システム１Ａによれば、往き熱量が３００ＲＴに達していると判定された場合、熱源機１０ａのヘルツアップ運転が開始され、３６０ＲＴに達すると、熱源機１０ａは通常運転に戻され、熱源機１０ｂの運転が開始される。往き熱量が６００ＲＴに達していると判定された場合、熱源機１０ａ，１０ｂのヘルツアップ運転が開始され、７２０ＲＴに達すると、熱源機１０ａ，１０ｂは通常運転に戻され、熱源機１０ｃの運転が開始される。さらに、往き熱量が９００ＲＴに達していると判定された場合、熱源機１０ａ，１０ｂ，１０ｃのヘルツアップ運転が開始される。これにより、熱源システム１Ａの定格能力以上の能力で運転することが可能となるとともに、熱源システム１Ａを構築する際の機器の選定において、個々の熱源機等の選択肢が広がるため、より柔軟な熱源システム１Ａの構築が可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、熱源機１０、冷却塔２１、冷却水ポンプ２２、及び冷水ポンプ３５をインバータ制御されている装置としたが、低周波制御されている装置としても良い。この場合、それぞれの構成機器を変更することによりヘルツアップ運転を行う。

また、上記の実施の形態では、冷却水ポンプ２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、及び冷水ポンプ３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃを設ける構成としたが、空冷式の熱源機を使用する場合は、これらのポンプは不要になる。このような構成であっても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。

さらに、上記の実施の形態では、所定の周波数値を５０Ｈｚ、ヘルツアップ運転時の駆動周波数を６０Ｈｚにしたが、他の周波数値にしても良い。また、例えば、東日本の商用電源の周波数が５０Ｈｚの地域において、西日本の商用電源の周波数が６０Ｈｚの地域用の機器を適用してヘルツアップ運転を行っても良い。さらに、外国の異なる周波数用の機器を適用しても良い。

１ 熱源システム
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 熱源機
１１ 凝縮器
１２ 減圧手段
１３ 蒸発器
１４ 圧縮器
２０ 冷却水供給手段
２１ 冷却塔
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 冷却水ポンプ
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 冷却水バルブ
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 冷却水還り流路（冷却水循環流路）
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 冷却水往き流路（冷却水循環流路）
３０ 冷水供給手段
３１ 冷水往きヘッダ
３２ 冷水還りヘッダ
３３ａ，３３ｂ，３３ｂ１，３３ｂ２，３３ｂ３ 冷水温度計
３４ａ，３４ｂ，３４ｂ１，３４ｂ２，３４ｂ３ 冷水流量計
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 冷水ポンプ
３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 冷水バルブ
３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 冷水往き流路（冷水循環流路）
３８ ２次側往き流路
３９ ２次側還り流路
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 冷却水還り流路（冷水循環流路）

Claims (8)

1. 駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機と、
   前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、
   前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往きヘッダと、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還りヘッダと、前記熱源機と前記還りヘッダとの間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往きヘッダ、前記還りヘッダ、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、を具備し、
   前記往きヘッダの下流側には、第１の温度計と、第１の流量計とが設けられ、
   前記還りヘッダの下流側には、第２の温度計と、第２の流量計とが設けられ、
   前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される往き熱量が所定の出力値を超えた場合、前記熱源機のヘルツアップ運転を行い、前記第２の温度計及び前記第２の流量計から算出される還り熱量が所定の出力値を超えた場合、前記冷却塔、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプのヘルツアップ運転を行う、
   ことを特徴とする熱源システム。
2. 前記熱源機、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプは、複数設けられ、
   前記冷水による冷熱の出力が所定の出力値を超えた場合、前記複数の熱源機、冷却水ポンプ、及び冷水ポンプの内の一部の前記熱源機、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプが前記ヘルツアップ運転を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱源システム。
3. 駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機と、
   前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、
   前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往き流路と、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還り流路と、前記還り流路に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往き流路、前記還り流路、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、
   前記往き流路に設けられた第１の温度計及び第１の流量計と、を具備し、
   前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される値が所定の値を超えた場合、前記熱源機のヘルツアップ運転を行う、
   ことを特徴とする熱源システム。
4. 駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機と、
   前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、
   前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往き流路と、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還り流路と、前記還り流路に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往き流路、前記還り流路、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、
   前記還り流路に設けられた第２の温度計及び第２の流量計と、を具備し、
   前記第２の温度計及び前記第２の流量計から算出される値が所定の値を超えた場合、前記冷却塔、前記冷却水ポンプ、又は前記冷水ポンプのヘルツアップ運転を行う、
   ことを特徴とする熱源システム。
5. 前記算出される値は、流路の熱量である、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の熱源システム。
6. 駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機であって、
   冷却水によって前記熱源媒体を凝縮する凝縮器と、
   凝縮された前記熱源媒体を断熱膨張させる減圧手段と、
   前記熱源媒体を蒸発させて冷熱を生成する蒸発器と、
   蒸発した前記熱源媒体を圧縮して前記凝縮器に前記熱源媒体を押し込む圧縮器と、を有し、
   前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記凝縮器と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記凝縮器、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路とを備えた冷却水供給手段、及び前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往きヘッダと、熱負荷により加熱された前記冷水を前記蒸発器に送る還りヘッダと、前記蒸発器と前記還りヘッダとの間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記往きヘッダの下流側に設けられた第１の温度計及び第１の流量計と、前記還りヘッダの下流側に設けられた第２の温度計及び第２の流量計と、前記蒸発器、前記往きヘッダ、前記第１の温度計、前記第１の流量計、前記還りヘッダ、前記第２の温度計、前記第２の流量計、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路とを備えた冷水供給手段、を具備し、前記第２の温度計及び前記第２の流量計から算出される値が所定値を超えた場合、前記冷却塔、前記冷却水ポンプ、及び前記冷水ポンプのヘルツアップ運転を行う熱源システムに用いられ、
   前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される値が所定値を超えた場合、ヘルツアップ運転を行う、
   ことを特徴とする熱源機。
7. 駆動電源の周波数を所定の周波数値に変換して駆動させるインバータ制御を行い、変換された前記駆動電源により駆動され、熱源媒体との熱交換により水を冷却して冷水を生成して出力する熱源機であって、
   前記駆動電源により駆動されて前記熱交換により放熱された熱を放出する冷却塔と、前記熱源機と前記冷却塔との間に設けられ、前記駆動電源により駆動されて冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機、前記冷却塔、及び前記冷却水ポンプの間で前記冷却水を通す冷却水循環流路と、を備えた冷却水供給手段と、
   前記冷水を介して熱を熱負荷に送る往き流路と、熱負荷により加熱された前記冷水を前記熱源機に送る還り流路と、前記還り流路に設けられ、前記駆動電源により駆動されて前記冷水を循環させる冷水ポンプと、前記熱源機、前記往き流路、前記還り流路、及び前記冷水ポンプの間で前記冷水を通す冷水循環流路と、を備えた冷水供給手段と、
   前記往き流路に設けられた第１の温度計及び第１の流量計と、を具備する熱源システムに用いられ、
   前記第１の温度計及び前記第１の流量計から算出される値が所定の値を超えた場合、前記熱源機のヘルツアップ運転を行う、
   ことを特徴とする熱源機。
8. 前記算出される値は、流路の熱量である、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の熱源機。

Images