JP6843571B2

JP6843571B2 - 運転制御装置および熱源システム

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Publication number: JP6843571B2
Application number: JP2016189343A
Authority: JP
Inventors: 佳行赤池; 馨松下; 裕昭渡邉; 光輔小澤
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: JP2018054198A

Description

本発明の実施形態は、熱源システムの運転制御装置に関する。

箱形をしたハウジングの内部に圧縮機、ガスクーラ、膨張器、水熱源蒸発器及び空気熱源蒸発器を含むヒートポンプサイクル構成機器を内蔵し、該空気熱源蒸発器を構成する蒸発管群をハウジング側壁に配置し、該蒸発管群の間に形成された空気流通口とハウジング上壁に設けられた開口との間に空気流を形成する送風機を備えた熱源機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２０７６６号公報

上記特許文献１に記載の技術のように、水熱源及び空気熱源を利用した熱源システムがあった。

ところで、水熱源を利用した熱源機と、空気熱源を利用した熱源機とでは、運転に関する特性（例えば、効率と圧縮容量との関係）がそれぞれ異なっている。しかしながら、この特性に基づいた熱源機の併用運転が行われていないため、例えば、運転効率の良い熱源機を運転させずに運転効率の悪い熱源機を運転するような事態が生じ、熱源システム全体で非効率な運転が生じる場合があった。このような非効率な運転が生じた場合には、熱源システムは、電力を余分に消費することになる。

本発明の目的は、空冷式ヒートポンプ熱源機及び水熱源式ヒートポンプ熱源機を組み合わせた熱源システムを運転するときに、消費電力を抑制することができる運転制御装置および熱源システムを得ることにある。

本発明は、第１熱源を利用する複数の並列接続された第１熱源機を含む第１熱源機部と、前記第１熱源機と異なる第２熱源を利用する複数の並列接続された第２熱源機を含む第２熱源機部とを有し、前記第１熱源機部と、前記第２熱源機部とを流体配管を介して直列に接続した熱源システムの運転を制御する運転制御装置であって、前記熱源システムは、負荷側機器の設定温度を取得する設定温度取得手段と、外気温度を取得する外気温度センサと、前記第１熱源機部、及び前記第２熱源機部を流れる流体の流体温度を取得する流体温度センサと、前記負荷側機器の温度を検出する負荷側機器温度センサと、を備え、各前記第１熱源機は、それぞれ運転効率が規定される第１特性を有する第１制御装置、及び前記外気温度、前記流体温度、及び圧縮機の運転周波数に応じて複数の前記第１特性を記憶する第１特性記憶部を備え、各前記第２熱源機は、それぞれ運転効率が規定される第２特性を有する第２制御装置、及び前記外気温度、前記流体温度、及び圧縮機の運転周波数に応じて複数の前記第２特性を記憶する第２特性記憶部を備え、前記運転制御装置は、各前記第１特性、各前記第２特性、及び前記熱源システムを運転する前記設定温度、前記外気温度、前記流体温度、及び、前記負荷側機器の温度を取得する取得手段と、取得する前記第１特性、前記第２特性、及び起動時に取得した前記設定温度、前記外気温度、前記流体温度、及び、前記負荷側機器の温度に基づいて、前記複数の前記第１熱源機、及び前記複数の前記第２熱源機から、運転効率の良い熱源機を選択する選択手段と、前記選択手段により選択した熱源機を運転する運転手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記運転手段は、運転中において、前記運転中の前記第１熱源機及び前記第２熱源機のうち上流に位置する熱源機を制御して前記運転環境に基づく運転を実行するようにしても良い。

さらに、前記運転手段は、前記運転中の前記第１熱源機、及び前記第２熱源機の運転効率、及び変化した前記運転環境に基づいて、運転効率の良い前記熱源機の運転を継続すると共に運転効率の悪い前記熱源機を停止するようにしても良い。

さらに、前記運転手段は、停止中の前記第１熱源機、及び停止中の前記第２熱源機それぞれの運転効率、及び変化した前記運転環境に基づいて、運転効率の良い熱源機を起動するようにしても良い。

また、さらに、前記第１熱源機は空冷式ヒートポンプ熱源機であり、前記第２熱源機は水熱源式ヒートポンプ熱源機であり、前記運転手段は、前記空冷式ヒートポンプ熱源機のみが運転中であるときには、前記空冷式ヒートポンプ熱源機が除霜運転を開始する前に、前記水熱源式ヒートポンプ熱源機を起動するようにしても良い。

加えて、熱源システムは、前記第１熱源部と、前記第２熱源部と、既述の前記運転制御装置を備えるようにしても良い。

第１の実施形態に係る熱源システムの概略的な構成の一例を示す図。同実施形態に係る水熱源式ヒートポンプ熱源機、及び空冷式ヒートポンプ熱源機の概略的な構成を示す図。同実施形態に係る特性記憶部に記憶される特性の一例を示す図。同実施形態に係る運転信号の一例を示す図。同実施形態に係る起動時に運転制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャート。同実施形態に係る運転中に運転制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャート。同実施形態に係る設定温度低下時に全体コントローラが実行する処理の一例を示すフローチャート。同実施形態に係る設定温度上昇時に全体コントローラが実行する処理の一例を示すフローチャート。第２の実施形態に係る設定温度上昇時に全体コントローラが実行する処理の一例を示すフローチャート。

以下、各実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、実施形態に係る熱源システム１の概略的な構成の一例を示す図である。図１に示すように、熱源システム１は、負荷側機器２と、流体配管３ａ，３ｂ，３ｃと、水熱源式ヒートポンプ熱源機部（第１熱源機部）２０と、空冷式ヒートポンプ熱源機部（第２熱源機部）３０と、全体コントローラ（運転制御装置）１１と、スイッチ４と、設定温度操作部５と、外気温度センサＳ１と、温度センサＳ２，Ｓ３，Ｓ４と、負荷温度センサＳ５と、を含む。

負荷側機器２には、出口Ｐ１，入口Ｐ２が設けられている。流体配管３ａは、出口Ｐ１から延出され、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０、及び空冷式ヒートポンプ熱源機部３０を通過した後、入口Ｐ２に接続するように構成されている。よって、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０、及び空冷式ヒートポンプ熱源機部３０は流体配管３ａを介して直列に接続される構成になっている。負荷側機器２内においては、出口Ｐ１と入口Ｐ２とが流体配管（図示省略）で接続されており、この流体配管を流れる流体の温度を利用して、負荷側機器２内の空気が所定の設定温度に一致するように調和される。

水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０は、３つの水熱源式ヒートポンプ熱源機（第１熱源機）２１，２２，２３が流体配管３ｂを介して流体配管３ａにそれぞれ並列に接続して構成される。各水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３は、同一のタイプで構成されても良いし、異なるタイプを含むように構成されても良い。異なるタイプとは、例えば、効率と圧縮容量との関係のような特性が異なる場合である。水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２、２３は、例えば、冷却専用、加熱専用、冷却／加熱切替のタイプが使用可能である。なお、本実施形態では、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０が３つの水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３で構成される場合で説明するが、３つに限定されるものではなく水熱源式ヒートポンプ熱源機を複数含むように構成されていれば良い。

空冷式ヒートポンプ熱源機部３０は、３つの空冷式ヒートポンプ熱源機（第２熱源機）３１，３２，３３が流体配管３ｃを介して流体配管３ａにそれぞれ並列に接続して構成される。各空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３は、同一のタイプで構成されても良いし、異なるタイプを含むように構成されても良い。異なるタイプとは、例えば、効率と圧縮容量との関係のような特性が異なる場合である。空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３は、例えば、冷却専用、加熱専用、冷却／加熱切替のタイプが使用可能である。なお、本実施形態では、空冷式ヒートポンプ熱源機部３０が３つの空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３で構成される場合で説明するが、３つに限定されるものでなく、空冷式ヒートポンプ熱源機を複数含むように構成されていれば良いのは、既述の水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０の場合と同様である。また、空冷式ヒートポンプ熱源機部３０に含まれる熱源機の数は、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０に含まれる熱源機の数と一致していなくても良い。

スイッチ４は、熱源システム１を作動（運転開始）させるためのスイッチ４である。設定温度操作部５は、負荷側機器２に設定する温度を設定する。これらスイッチ４のＯＮ／ＯＦＦ、温度の設定はユーザによって行われる。なお、スイッチ４、及び設定温度操作部５は、有線又は無線で全体コントローラ１１と接続される。

外気温度センサＳ１は、外気の温度を検出するセンサである。温度センサＳ２は、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０の上流側に配置され、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０に供給される流体の温度を検出する。温度センサＳ３は、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０の下流側、且つ、空冷式ヒートポンプ熱源機部３０の上流側に配置され、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０から空冷式ヒートポンプ熱源機部３０に供給される流体の温度を検出する。温度センサＳ４は、空冷式ヒートポンプ熱源機部３０の下流側に配置され、空冷式ヒートポンプ熱源機部３０から入口Ｐ２に供給される流体の温度を検出する。負荷温度センサＳ５は、負荷側機器２の温度を検出する。これら外気温度センサＳ１，温度センサＳ２，Ｓ３，Ｓ４、負荷温度センサＳ５は、有線又は無線で全体コントローラ１１と接続される。

全体コントローラ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された熱源システム１の運転制御装置である。全体コントローラ１１は、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０、空冷式ヒートポンプ熱源機部３０、スイッチ４、及び設定温度操作部５とそれぞれ接続されている。また、外気温度センサＳ１，温度センサＳ２，Ｓ３，Ｓ４、負荷温度センサＳ５により検出された温度が入力される。全体コントローラ１１は、スイッチ４のＯＮを確認した後、負荷側機器２が設定温度操作部５で設定された温度になるように、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０、及び空冷式ヒートポンプ熱源機部３０から運転する熱源機を選択し、選択した熱源機を運転させる。水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３を運転させる処理の詳細については、後述する。

図２は、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１の概略的な構成を示す図である。なお、水熱源式ヒートポンプ熱源機２２，２３の構成は、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１と同一であるため、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１の構成のみを説明し、空冷式ヒートポンプ熱源機３２，３３の構成は、空冷式ヒートポンプ熱源機３１の構成と同一であるため、空冷式ヒートポンプ熱源機３１のみを説明することとする。なお、図示しない構成については、従来よりある水熱源式ヒートポンプ熱源機、及び空冷式ヒートポンプ熱源機の構成と同様である。

水熱源式ヒートポンプ熱源機２１は、コントローラ（第１制御装置）２１１と、熱交換装置２１２と、特性記憶部２１３と、熱源水温度センサ２１４とを含む。コントローラ２１１と、熱交換装置２１２、及び特性記憶部２１３とは電気的に接続されている。コントローラ２１１は、全体コントローラ１１から送信される運転信号や運転周波数等に基づいて熱交換装置２１２を制御する。これにより、流体配管３ｂを流れる流体が暖められ、又は、冷却される。熱源水温度センサ２１４は、水源式ヒートポンプ熱源機２１を通過する流体配管３ｂを流れる流体の温度を検出する。検出された流体の温度は、コントローラ２１１に出力される。特性記憶部２１３は、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１の後述する特性を記憶する。なお、本実施形態では、特性記憶部２１３は、コントローラ２１１と別構成の場合で説明するが、コントローラ２１１内に含まれていても良い。

空冷式ヒートポンプ熱源機３１は、コントローラ（第２制御装置）３１１と、熱交換装置３１２と、特性記憶部３１３とを含む。コントローラと３１１、熱交換装置３１２、及び特性記憶部３１３とは電気的に接続されている。コントローラ３１１は、全体コントローラ１１から出力される運転信号や運転周波数に基づいて熱交換装置３１２を制御する。これにより、流体配管３ｃを流れる流体が暖められ、又は、冷却される。特性記憶部３１３は、水熱源式ヒートポンプ熱源機３１の後述する特性を記憶する。なお、本実施形態では、特性記憶部３１３は、コントローラ３１１と別構成の場合で説明するが、コントローラ３１１内に含まれていても良いのは、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１の場合と同様である。

図３は、特性記憶部２１３に記憶される特性の一例を示す図である。本実施形態では、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１の特性記憶部２１３に記憶される特性を説明するが、空冷式ヒートポンプ熱源機３１の特製記憶部３１３に記憶される特性も同様である。なお、図３（ａ），（ｂ）において、縦軸が効率（運転効率）、横軸が圧縮容量である。効率が良いと、消費電力が抑制され、効率が悪いと消費電力が大きくなる運転効率に関する特性である。

図３（ａ）には、圧縮容量が中程度のときに水熱源式ヒートポンプ熱源機２１の運転効率が良くなる特性が示されている。このため、図３（ａ）に示す特性を有する水熱源式ヒートポンプ熱源機の場合、圧縮容量が中程度のときに運転に使用する消費電力が大きく抑制される。図３（ｂ）には、圧縮容量が低いときに水熱源式ヒートポンプ熱源機２１の運転効率が良くなる特性が示されている。このため、図３（ｂ）に示す特性を有する水熱源式ヒートポンプ熱源機２１の場合、圧縮容量が小さいときに運転に使用する消費電力が大きく抑制される。なお、熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３の場合、熱源水温度センサ２１４で検出される熱源水温度、及び温度センサＳ２，Ｓ３で検出される流体温度、並びに運転周波数によって特性が変化するため、これらの変数に応じて複数の特性が記憶されている。また、空冷式ヒートポンプ熱源機３１の場合、外気温度センサＳ１で検出される温度、及び温度センサＳ３，Ｓ４で検出される温度、並びに運転周波数によって特性が変化するため、これらの変数に応じて複数の特性が記憶されている。

図４は、全体コントローラ１１が水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３に送信する運転信号の一例を示す図である。図４（ａ）は、運転信号がＯＮの状態を示し、図４（ｂ）は、運転信号がＯＦＦの状態を示している。なお、全体コントローラ１１から水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３に送信する信号は、運転信号だけではなく、他の信号も含まれる。例えば、運転電流の制限信号、運転周波数（圧縮容量）の制限信号、及び流体に対する設定温度を示す設定温度信号が含まれる。

＜起動時の制御＞
次に、スイッチ４がＯＦＦからＯＮされたとき（起動時）に全体コントローラ１１が実行する制御について説明する。図５は、熱源システム１の起動時に全体コントローラ１１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、スイッチ４がＯＦＦからＯＮされたことを検出すると（ＳＴ１０１：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、運転環境を取得する（ＳＴ１０２）。より詳細には、全体コントローラ１１は、設定温度操作部５から負荷側機器２の設定温度を取得し、外気温度センサＳ１から外気温度を取得し、温度センサＳ２，Ｓ３，Ｓ４から流体温度をそれぞれ取得し、負荷温度センサＳ５から負荷側機器２の温度を取得する。

次に、全体コントローラ１１は、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３から特性を取得する（ＳＴ１０２）。本実施形態では、全体コントローラ１１は、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３に対しては、それぞれが備える熱源水温度センサ２１４で検出する温度及び温度センサＳ２，Ｓ３で検出される温度に応じた特性を特性記憶部２１３から読み出させ、読み出させた特性を全体コントローラ１１に出力させる。また、全体コントローラ１１は、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３に対しては、外気温度センサＳ１から取得する温度及び温度センサＳ３，Ｓ４で検出される温度に応じた特性を特性記憶部３１３から読み出させ、読み出させた特性を全体コントローラ１１に出力させる。これにより、全体コントローラ１１は、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１,２２，２３及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３それぞれの運転効率に関する特性を取得する。

次に、全体コントローラ１１は、運転する熱源機を選択する（ＳＴ１０４）。つまり、全体コントローラ１１は、ステップＳＴ１０２で取得した運転環境と、ステップＳＴ１０３で取得した水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３の特性とから、負荷側機器２が設定温度となるには、いずれの熱源機をいずれの運転周波数で運転するのが最も効率が良いかを判定し、運転する熱源機を選択する。

次に、全体コントローラ１１は、選択した熱源機を起動させ、判定した運転周波数での運転が開始される（ＳＴ１０５）。これにより、負荷側機器２が設定温度に近づくように、熱源システム１は、運転を開始する。

＜運転中の制御＞
次に、既述した起動時の処理後の熱源システム１の運転中の制御について説明する。図６は、運転中に全体コントローラ１１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

全体コントローラ１１は、負荷側機器２の温度が設定温度に調整されたか否かを判定する（ＳＴ２０１：ＹＥＳ）。つまり、全体コントローラ１１は、負荷温度センサＳ５から出力される温度が、設定温度に調整されたか否かを判定する。設定温度に調整されていないと判定された場合（ＳＴ２０１：ＮＯ）、全体コントローラ１１は現状の処理を継続する。

設定温度に調整されたと判定された場合（ＳＴ２０１：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、運転環境を取得する（ＳＴ２０２）。全体コントローラ１１は、既述のステップＳＴ１０２と同様の情報を取得する。

次に、全体コントローラ１１は、上流側に配置されている熱源機の特性を取得する（ＳＴ２０３）。より詳細には、全体コントローラ１１は、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２、２３に対しては、それぞれの熱源水温度センサ２１４で検出する温度及び温度センサＳ２，Ｓ３で検出される温度、及び運転環境に応じた特性を特性記憶部２１３それぞれから読み出させ、読み出させた特性を全体コントローラ１１に出力させる。

次に、全体コントローラ１１は、上流側の熱源機の運転周波数を設定温度に合わせるように制御する（ＳＴ２０４）。これにより、全体コントローラ１１は、下流側の空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３の運転はそのままにした状態で、上流側の水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３の運転周波数を特性に基づいて運転する。

＜設定温度低下時の制御＞
熱源システム１の運転中に、例えば、負荷側機器２の設定温度が低くなる等により負荷側機器２（言い換えれば、流体）に必要な熱量が低下した場合における、熱源システム１で実行される制御について説明する。図７は、設定温度低下時に、全体コントローラ１１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

全体コントローラ１１は、設定温度操作部５から受信する設定温度に基づいて、設定温度が低下したか否かを判定する（ＳＴ３０１）。低下したと判定されない場合（ＳＴ３０１：ＮＯ）、この処理は終了する。つまり、既述の運転中の処理が継続される。

また、設定温度が低下したと判定された場合（ＳＴ３０１：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、運転環境を取得し（ＳＴ３０２）、特性を取得する（ＳＴ３０３）。このステップＳＴ３０２，ＳＴ３０３の処理は、既述のステップＳＴ１０２，１０３とそれぞれ同一の処理であるため、説明を省略する。

次に、全体コントローラ１１は、運転中の熱源機のいずれかを停止する必要があるか否かを判定する（ＳＴ３０４）。停止する必要がないと判定した場合（ＳＴ３０４：ＮＯ）、処理はステップＳＴ３０１へ戻る。

一方、停止する必要があると判定した場合（ＳＴ３０４：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、ステップＳＴ３０２で取得した運転環境と、ステップＳＴ３０２で取得した水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３の特性とから、負荷側機器２が低下した設定温度になるには、運転中の熱源機のいずれを停止するのが最も運転効率が良くなるかを判定し、判定結果に基づいて、運転効率の悪い熱源機を選択する（ＳＴ３０５）。

次に、全体コントローラ１１は、選択した熱源機の運転を停止する（ＳＴ３０６）。そして、この処理は終了し、継続して運転される熱源機により設定温度に一致するように熱源システム１の運転が継続される。

＜加熱時の処理＞
熱源システム１の運転中に、例えば、負荷側機器２の設定温度が高くなる等により負荷側機器２（言い換えれば、流体）に必要な熱量が上昇した場合における、熱源システム１で実行される制御について説明する。図８は、設定温度上昇時に、全体コントローラ１１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

全体コントローラ１１は、設定温度操作部５から受信する設定温度に基づいて、設定温度が上昇したか否かを判定する（ＳＴ４０１）。上昇したと判定されない場合（ＳＴ４０１：ＮＯ）、この処理は終了する。つまり、既述の運転中の処理が継続される。

また、設定温度が上昇したと判定された場合（ＳＴ４０１：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、運転環境を取得し（ＳＴ４０２）、特性を取得する（ＳＴ４０３）。このステップＳＴ４０２，ＳＴ４０３の処理は、既述のステップＳＴ１０２，１０３とそれぞれ同一の処理であるため、説明を省略する。

次に、全体コントローラ１１は、停止中の熱源機を運転する必要があるか否かを判定する（ＳＴ４０４）。停止する必要がないと判定した場合（ＳＴ４０４：ＮＯ）、処理はステップＳＴ４０１へ戻る。

一方、停止する必要があると判定した場合（ＳＴ４０４：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、ステップＳＴ４０２で取得した運転環境と、ステップＳＴ４０３で取得した水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３の特性とから、負荷側機器２が上昇した設定温度になるには、停止中の熱源機のいずれを運転するのが最も運転効率が良くなるかを判定し、判定結果に基づいて、運転効率の良い熱源機を選択する（ＳＴ４０５）。ここで、熱源機を選択するにあたり、全体コントローラ１１は、以下の事項も考慮する。空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３では、運転環境により加熱運転時にそれぞれの熱交換装置３１２に着霜する必要があるため、着霜の必要がある場合には、除霜運転を行う場合がある。空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３が所定時間内に除霜運転を行う場合には、温水を熱源にするため自ら加熱負荷を発生させるため、運転効率が悪くなる。したがって、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３については除霜運転が必要な場合には、効率の良い熱源機の選択からは除外する。なお、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３は、水熱源であり着霜する必要がないため、除霜運転が行われないので、除外の対象にならない。

次に、全体コントローラ１１は、選択した熱源機を運転させる（ＳＴ４０６）。そして、この処理は終了し、継続して運転される熱源機により設定温度に一致するように熱源システム１の運転が継続される。

以上説明したように、全体コントローラ１１は、起動時に、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３から取得する特性、及び運転環境に基づいて、複数の水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３から、運転効率の良い熱源機を選択し、選択した熱源機を運転することができる。このため、全体コントローラ１１は、起動時に運転効率の良い熱源機で熱源システム１を運転することができる。これにより、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３を組み合わせた熱源システム１を運転するときに、消費電力を抑制することができる。

また、全体コントローラ１１は、運転中において、上流側の水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３の運転周波数を制御することにより、更に、運転環境に応じて効率良く熱源システム１を運転することができる。

さらに、全体コントローラ１１は、設定温度が低下する場合、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３から運転中の熱源機の運転効率、及び変化した運転環境に基づいて、運転効率の良い熱源機の運転を継続すると共に運転効率の悪い熱源機を停止する。このように、全体コントローラ１１は、運転効率の良い熱源機の運転を継続させつつ運転効率の悪い熱源機を停止させるため、運転環境に応じた熱源システム１の運転を継続することができる。これにより、更に、消費電力を抑制することが可能になる。

加えて、全体コントローラ１１は、設定温度が上昇する場合、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３のうちから停止中の熱源機それぞれの運転効率、及び変化した運転環境に基づいて、運転効率の良い熱源機を選択し、選択した熱源機を起動する。このため、全体コントローラ１１は、運転効率の良い熱源機を優先させて運転させつつ運転効率の悪い熱源機を停止させたままで熱源システム１の運転を継続することができる。これにより、更に、消費電力を抑制することが可能になる。

また、熱源システムは、利用頻度の平準化のために日によって起動する熱源機の順番を入れ替え、又は、熱源機の運転時間を平準化するために起動時に運転時間の短い熱源機を優先して起動する場合もある。しかし、このような場合には、消費電力が効率的でない場合が生じる。これに対して、本実施形態の全体コントローラ１１によると、このような問題に起因して発生する無駄な電力消費を抑制することができる。

（第２実施形態）
本第２の実施形態が既述の第１の実施形態と異なるのは、加熱運転時において、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３のみが運転している場合（言い換えると、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３がいずれも運転していない場合）を限定している点である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付すこととし、加熱運転時の制御以外についての詳細な説明は省略する。

加熱運転時の制御について説明する。図９は加熱制御時に全体コントローラ１１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、ステップＳＴ５０１からステップＳＴ５０３は、それぞれ、既述のステップＳＴ４０１からＳＴ４０３と、ステップＳＴ５０８からステップＳＴ５１０は、それぞれ、既述のステップＳＴ４０４からＳＴ４０６と同一の処理であるため説明は省略する。

ステップＳＴ５０３において特性を取得すると、全体コントローラ１１は、除霜運転の時期を予測する（ＳＴ５０４）。全体コントローラ１１は、外気温度センサＳ１から取得する外気温度や、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３内にそれぞれ含まれる冷媒ガス（図示省略）の温度により着霜状態を予測することが可能である。

次に、全体コントローラ１１は、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３のみが運転しているか否かを判定する（ＳＴ５０５）。空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３のみの運転でないと判定した場合（ＳＴ５０５：ＮＯ）、つまり、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３のいずれかが運転している場合は、処理はステップＳＴ５０８へ進む。

また、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３のみが運転していると判定した場合（ＳＴ５０５：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、予測した除霜運転の時期が所定時間以内であるか否かを判定する（ＳＴ５０６）。所定時間は、任意に設定可能である。所定時間以内でないと判定した場合（ＳＴ５０６：ＮＯ）、処理はステップＳＴ５０８へ進む。

また、予測した除霜運転の時期が所定時間以内であると判定した場合（ＳＴ５０６：ＹＥＳ）、全体コントローラ１１は、水熱源式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３の少なくともいずれかを運転させる（ＳＴ５０７）。全体コントローラ１１は、少なくとも水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３のいずれかに対して運転信号を出力する。このように、少なくともいずれかの水熱源式ヒートポンプ熱源機を運転させてから、処理は、ステップＳＴ５０８へ進み、停止中の熱源機を運転する必要があるか否かを判定が実行される。

空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３が除霜運転する場合には、負荷側機器２に供給水温が設定された水温に満たない場合も生じるが、全体コントローラ１１は、加熱運転時に、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３のみが運転中であるときには、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３が除霜運転を開始する前に、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３の少なくともいずれかを起動するため、空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３の除霜運転による水温低下を水熱源式ヒートポンプ熱源機の運転で補填することができ、安定した温度の流体を負荷側機器２に供給することが可能になる。

なお、上記各実施形態では、水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０が空冷式ヒートポンプ熱源機部３０より上流に位置する場合で説明したが、本発明は、当該構成に限られず、逆の場合、つまり、空冷式ヒートポンプ熱源機部３０が水熱源式ヒートポンプ熱源機部２０より上流にある場合にも適用可能である。

また、上記各実施形態では、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３を運転させるか否かを、運転信号を出力するか否かの場合で説明したが（参照：図４）、これに限るものではない。例えば、スイッチ４がＯＮされたときに全ての水熱源式ヒートポンプ熱源機２１，２２，２３、及び空冷式ヒートポンプ熱源機３１，３２，３３に運転信号を出力しておき、運転をしない熱源機に対しては運転電流の制限信号を出力しておき、必要に応じて運転電流の設定値を大きくすることによって熱源機を停止から運転状態、又は大きくした設定を制限して運転から停止状態にするようにしても良い。また、運転電流にかえて、全体コントローラ１１が運転周波数（圧縮容量）を制限する制限信号を用いて、熱源機を停止から運転状態、又は運転から停止状態にするようにしても良い。さらに、運転電流や運転周波数にかえて、熱源機内に設定温度を設け、全体コントローラ１１が設定温度を制御することにより、熱源機を停止から運転状態、又は運転から停止状態にするようにしても良い。

また、室外温度センサＳ１や水温センサＳ２，Ｓ３，Ｓ４は別途設けられたものとして説明したが、水熱源式ヒートポンプ熱源機２１〜２３および空冷式ヒートポンプ熱源機３１〜３３に内蔵されている各種温度センサにより代用しても良い。この場合、各熱源機と全体コントローラ１１の通信により、各種温度センサの情報を取得することができる。

また、上記実施形態の負荷側機器は空気調和機として機能するものについて説明したが、これに限らず、産業機器等の冷却・加熱を行う用途で使用される熱利用機器としてもよい。

その他、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…熱源システム、２…負荷側機器、３ａ，３ｂ，３ｃ…流体配管、４…スイッチ、５…設定温度操作部、１１…全体コントローラ、２０…水熱源式ヒートポンプ熱源機部、２１，２２，２３…水熱源式ヒートポンプ熱源機、３０…空冷式ヒートポンプ熱源機部、３１，３２，３３…空冷式ヒートポンプ熱源機、２１１，３１１…コントローラ、２１２，３１２…熱交換装置、２１３，３１３…特性記憶部、３１４…熱源水温度センサ、Ｓ１…外気温度センサ、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…温度センサ、Ｓ５…負荷温度センサ

Claims

第１熱源を利用する複数の並列接続された第１熱源機を含む第１熱源機部と、前記第１熱源機と異なる第２熱源を利用する複数の並列接続された第２熱源機を含む第２熱源機部とを有し、前記第１熱源機部と、前記第２熱源機部とを流体配管を介して直列に接続した熱源システムの運転を制御する運転制御装置であって、
前記熱源システムは、
負荷側機器の設定温度を取得する設定温度取得手段と、
外気温度を取得する外気温度センサと、
前記第１熱源機部、及び前記第２熱源機部を流れる流体の流体温度を取得する流体温度センサと、
前記負荷側機器の温度を検出する負荷側機器温度センサと、
を備え、
各前記第１熱源機は、それぞれ運転効率が規定される第１特性を有する第１制御装置、及び前記外気温度、前記流体温度、及び圧縮機の運転周波数に応じて複数の前記第１特性を記憶する第１特性記憶部を備え、
各前記第２熱源機は、それぞれ運転効率が規定される第２特性を有する第２制御装置、及び前記外気温度、前記流体温度、及び圧縮機の運転周波数に応じて複数の前記第２特性を記憶する第２特性記憶部を備え、
前記運転制御装置は、
各前記第１特性、各前記第２特性、及び前記熱源システムを運転する前記設定温度、前記外気温度、前記流体温度、及び、前記負荷側機器の温度を取得する取得手段と、
取得する前記第１特性、前記第２特性、及び起動時に取得した前記設定温度、前記外気温度、前記流体温度、及び、前記負荷側機器の温度に基づいて、前記複数の前記第１熱源機、及び前記複数の前記第２熱源機から、運転効率の良い熱源機を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択した熱源機を運転する運転手段と、
を備えることを特徴とする運転制御装置。
前記第１熱源機部と、前記第２熱源機部と、請求項１に記載の前記運転制御装置とを備えたことを特徴とする熱源システム。