JP7179068B2 - 熱源システム - Google Patents

Description

本発明は、負荷側へ冷熱を供給する熱源システムに関する。

従来から、フリークーリング機能をもつ熱媒体回路と冷媒回路とを用いて負荷側へ冷熱を供給する熱源システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の熱源システムは、熱媒体回路及び冷媒回路のそれぞれによって生成した冷熱を負荷側へ供給するようになっている。

特開２０１３－１１９９８９号公報

しかしながら、特許文献１の熱源システムは、熱媒体回路の空気熱交換器である外気熱交換器と、冷媒回路の空気熱交換器である凝縮器とが、１つのケーシング内に設けられている。すなわち、特許文献１の熱源システムは、外気熱交換器と凝縮器とが対向するように配置されており、外気熱交換器及び凝縮器の上方に配置された送風ファンの回転により、外気熱交換器を通過した空気が凝縮器を通過するようになっている。

よって、特許文献１の熱源システムでは、外気熱交換器への送風量と凝縮器への送風量とを１つの送風ファンによって制御しなければならず、外気熱交換器及び凝縮器のそれぞれへの送風量を個別に制御することができない。つまり、外気熱交換器及び凝縮器のそれぞれの熱交換量の調整を行うことができないため、システム全体での運転効率の向上を図ることができない、という課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、システム全体での運転効率の向上を実現する熱源システムを提供することを目的とする。

本発明に係る熱源システムは、ポンプと熱媒体熱交換器と熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続され、熱源側熱媒体が循環する熱媒体回路と、熱媒体熱交換器に風を送る熱媒体側ファンと、を備えたフリークーリングユニットと、圧縮機と冷媒熱交換器と膨張弁と媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を備えた冷凍ユニットと、屋外の外気温度を計測する外気温度センサと、を有し、熱媒体間熱交換器は、熱源側熱媒体と負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、媒体間熱交換器は、冷媒と負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、フリークーリングユニットは、ポンプとしての第１ポンプ及び第２ポンプと、熱媒体熱交換器としての第１熱媒体熱交換器及び第２熱媒体熱交換器と、熱媒体間熱交換器としての第１熱媒体間熱交換器及び第２熱媒体間熱交換器と、ポンプ及び熱媒体側ファンのそれぞれの動作を制御する熱媒体側制御装置と、を有すると共に、熱媒体回路として、第１ポンプと第１熱媒体熱交換器と第１熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続された第１熱媒体回路と、第２ポンプと第２熱媒体熱交換器と第２熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続された第２熱媒体回路と、を有し、冷凍ユニットは、圧縮機、膨張弁、及び冷媒側ファンのそれぞれの動作を制御する冷媒側制御装置を有し、熱媒体側制御装置と冷媒側制御装置とは、相互通信が可能な通信線により接続され、熱媒体側制御装置には、冷凍ユニットから流出する負荷側熱媒体の目標温度の変化に応じて設定された高温判定温度と、冷凍ユニットから流出する負荷側熱媒体の目標温度の変化に応じて、高温判定温度よりも低く設定された低温判定温度と、が記憶され、熱媒体側制御装置又は冷媒側制御装置は、外気温度と、高温判定温度及び低温判定温度との比較結果に基づいて、フリークーリングユニット若しくは冷凍ユニット、又はその両方のうち、何れの運転を行うかを決定する。

本発明によれば、熱媒体熱交換器に送風する熱媒体側ファンと、冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を有することから、熱媒体熱交換器への送風量と冷媒熱交換器への送風量とを個別に調整することができるため、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係るフリークーリングシステムを概略的に例示した構成図である。 図１の熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。 図２の熱源システムの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。 本発明の実施の形態３に係る熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。 本発明の実施の形態４に係る熱源システムの一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態４に係る熱源システムの他の例を示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るフリークーリングシステムを概略的に例示した構成図である。図２は、図１の熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。ここで、図１及び図２における矢印付きの実線は、後述する負荷側熱媒体の流れを示している。本実施の形態１のフリークーリングシステム１００は、熱源システム３０と、負荷システム５０と、を有している。熱源システム３０は、負荷システム５０に冷熱を供給するものである。

本実施の形態１の熱源システム３０は、フリークーリングユニット１０と、冷凍ユニット２０と、を有している。熱源システム３０では、１つのフリークーリングユニット１０と１つの冷凍ユニット２０とが対応づけられている。フリークーリングユニット１０は、フリークーリング機能を有しており、例えば、エネルギー効率を示すＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：成績係数）が、冷凍ユニット２０よりも大きくなっている。以降では、フリークーリングユニットのことを「ＦＣユニット」ともいう。

ＦＣユニット１０は、外郭をなし、第１熱媒体回路１１及び第２熱媒体回路１２を収容するフリーケーシング１０ａを有している。フリーケーシング１０ａ内には、熱交換室Ｒ１と収納室Ｒ２とが形成されている。冷凍ユニット２０は、外郭をなし、第１冷媒回路２１及び第２冷媒回路２２を収容する冷凍ケーシング２０ａを有している。冷凍ケーシング２０ａ内には、熱交換室Ｒ１と収納室Ｒ２とが形成されている。負荷システム５０は、例えば、１台又は複数台の室内機と、負荷側熱媒体回路５１に負荷側熱媒体を循環させる循環ポンプとを含んで構成されている。この場合、室内機は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなる負荷側熱交換器（図示せず）を有している。

図２に示すように、ＦＣユニット１０は、第１ポンプ１１ａと、第１熱媒体熱交換器１１ｂと、第１熱媒体間熱交換器１１ｅと、を有している。また、ＦＣユニット１０は、第２ポンプ１２ａと、第２熱媒体熱交換器１２ｂと、第２熱媒体間熱交換器１２ｅと、を有している。さらに、ＦＣユニット１０は、熱媒体側ファン１３と、熱媒体側制御装置１５と、を有している。

すなわち、ＦＣユニット１０は、第１ポンプ１１ａと第１熱媒体熱交換器１１ｂと第１熱媒体間熱交換器１１ｅとが熱源側配管Ｐにより接続され、熱源側熱媒体が循環する第１熱媒体回路１１を有している。また、ＦＣユニット１０は、第２ポンプ１２ａと第２熱媒体熱交換器１２ｂと第２熱媒体間熱交換器１２ｅとが熱源側配管Ｐにより接続され、熱源側熱媒体が循環する第２熱媒体回路１２を有している。ＦＣユニット１０から負荷側に突出する負荷側配管Ｓと、負荷システム５０からＦＣユニット１０へ延びる負荷側配管Ｓとは、フランジＦを介して、ボルト及びナットなどにより接続されている。ここで、負荷側とは、負荷システム５０の向きを指す。熱源側熱媒体は、ブラインなどの液体である。

第１ポンプ１１ａは、熱媒体側制御装置１５により制御され、第１熱媒体回路１１を循環する熱源側熱媒体の流量を調整する。第２ポンプ１２ａは、第２熱媒体回路１２を循環する熱源側熱媒体の流量を調整する。第１ポンプ１１ａ及び第２ポンプ１２ａは、何れも、インバータにより駆動するモータ（図示せず）を有しており、熱源側熱媒体を加圧して熱源側配管Ｐ内に循環させる。

第１熱媒体熱交換器１１ｂは、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、第１熱媒体回路１１を流れる熱源側熱媒体と、外部からフリーケーシング１０ａ内に吸い込まれる空気との間で熱交換させる。第２熱媒体熱交換器１２ｂは、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、第２熱媒体回路１２を流れる熱源側熱媒体と、外部からフリーケーシング１０ａ内に吸い込まれる空気との間で熱交換させる。

第１熱媒体間熱交換器１１ｅは、例えばプレート式熱交換器からなり、第１熱媒体回路１１を流れる熱源側熱媒体と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。第２熱媒体間熱交換器１２ｅは、例えばプレート式熱交換器からなり、第２熱媒体回路１２を流れる熱源側熱媒体と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。つまり、第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅは、何れも、熱源側熱媒体が通過する流路と、負荷側熱媒体が通過する流路と、を有している。

第１熱媒体間熱交換器１１ｅと第２熱媒体間熱交換器１２ｅとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Ｓによって並列に接続されている。すなわち、ＦＣユニット１０において、負荷システム５０の下流に接続された負荷側配管Ｓは、分岐部Ｄにおいて、第１熱媒体間熱交換器１１ｅを通過する配管と、第２熱媒体間熱交換器１２ｅを通過する配管とに分岐している。すなわち、負荷システム５０から流出した負荷側熱媒体は、分岐部Ｄで分岐して、第１熱媒体間熱交換器１１ｅと第２熱媒体間熱交換器１２ｅとに流入する。

また、第１熱媒体間熱交換器１１ｅを通過して外部に突出する負荷側配管Ｓと、第２熱媒体間熱交換器１２ｅを通過して外部に突出する負荷側配管Ｓとは、連結部Ｊにおいて連結され、ＦＣユニット１０の外部へ延びている。本実施の形態１において、負荷側配管Ｓは、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間に配置される連結管Ｓｒを有している。すなわち、負荷側配管Ｓは、連結部Ｊから冷凍ユニット２０に向けて突出する配管と、第１媒体間熱交換器２１ｅからＦＣユニット１０に向けて突出する配管と、連結管Ｓｒとが、例えばビクトリックジョイントにより接続されている。したがって、連結部Ｊで合流した負荷側熱媒体は、冷凍ユニット２０の第１媒体間熱交換器２１ｅに流入する。

熱媒体側ファン１３は、図１に示すように、第１熱媒体熱交換器１１ｂ及び第２熱媒体熱交換器１２ｂの上方に設けられ、ファンガード１０ｂにより覆われている。熱媒体側ファン１３は、インバータにより駆動されるファンモータ１３ａと、ファンモータ１３ａを動力源として回転し、第１熱媒体熱交換器１１ｂ及び第２熱媒体熱交換器１２ｂに送風する羽根車１３ｂと、を有している。熱媒体側ファン１３は、熱媒体側制御装置１５により制御されて回転し、外部の空気をフリーケーシング１０ａ内に吸い込んで第１熱媒体熱交換器１１ｂ及び第２熱媒体熱交換器１２ｂを通過させる。そして、熱媒体側ファン１３は、第１熱媒体熱交換器１１ｂを通過した空気と、第２熱媒体熱交換器１２ｂを通過した空気とを、フリーケーシング１０ａの上方の吹出口から吹き出す。

熱媒体側制御装置１５は、第１ポンプ１１ａ、第２ポンプ１２ａ、及び熱媒体側ファン１３のそれぞれの動作を制御する。熱媒体側制御装置１５は、第１ポンプ１１ａ及び第２ポンプ１２ａのそれぞれの回転周波数を制御することで、各熱媒体回路を循環する熱源側熱媒体の流量を調節する。なお、回転周波数は、各ポンプのモータの回転数に対応している。熱媒体側制御装置１５は、熱媒体側ファン１３の周波数を制御して、熱媒体側ファン１３の回転速度を調節する。図２では、熱媒体側制御装置１５と、第１ポンプ１１ａ、第２ポンプ１２ａ、及び熱媒体側ファン１３のそれぞれとを接続する制御線を、矢印付きの破線で示している。

冷凍ユニット２０は、圧縮機２１ａと、第１冷媒熱交換器２１ｂと、第１膨張弁２１ｃと、アキュームレータ２１ｄと、第１媒体間熱交換器２１ｅと、を有している。また、冷凍ユニット２０は、圧縮機２２ａと、第２冷媒熱交換器２２ｂと、第２膨張弁２２ｃと、アキュームレータ２２ｄと、第２媒体間熱交換器２２ｅと、を有している。さらに、冷凍ユニット２０は、冷媒側ファン２３と、冷媒側制御装置２５と、を有している。

すなわち、冷凍ユニット２０は、圧縮機２１ａと第１冷媒熱交換器２１ｂと第１膨張弁２１ｃと第１媒体間熱交換器２１ｅとアキュームレータ２１ｄとが冷媒配管Ｑにより接続され、冷媒が循環する第１冷媒回路２１を有している。また、冷凍ユニット２０は、圧縮機２２ａと第２冷媒熱交換器２２ｂと第２膨張弁２２ｃと第２媒体間熱交換器２２ｅとアキュームレータ２２ｄとが冷媒配管Ｑにより接続され、冷媒が循環する第２冷媒回路２２を有している。冷凍ユニット２０から負荷側に突出する負荷側配管Ｓと、負荷システム５０の上流に繋がる負荷側配管Ｓとは、フランジＦを介して、ボルト及びナットなどにより接続されている。

圧縮機２１ａ及び圧縮機２２ａは、例えばインバータによって駆動され、冷媒を圧縮するものである。圧縮機２１ａ及び圧縮機２２ａは、何れも、冷媒側制御装置２５により制御される圧縮機モータ（図示せず）を有している。第１冷媒熱交換器２１ｂ及び第２冷媒熱交換器２２ｂは、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、外部から冷凍ケーシング２０ａに吸い込まれる空気と冷媒との間で熱交換させる。第１冷媒熱交換器２１ｂ及び第２冷媒熱交換器２２ｂは凝縮器として機能する。

第１膨張弁２１ｃ及び第２膨張弁２２ｃは、例えば電子膨張弁からなり、冷媒を減圧して膨張させるものである。アキュームレータ２１ｄは、圧縮機２１ａの吸入側に設けられており、液冷媒とガス冷媒とを分離し、圧縮機２１ａがガス冷媒を吸入するように調整する。アキュームレータ２２ｄは、圧縮機２２ａの吸入側に設けられており、液冷媒とガス冷媒とを分離し、圧縮機２２ａがガス冷媒を吸入するように調整する。

第１媒体間熱交換器２１ｅは、例えばプレート式熱交換器からなり、第１冷媒回路２１を流れる冷媒と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。第２媒体間熱交換器２２ｅは、例えばプレート式熱交換器からなり、第２冷媒回路２２を流れる冷媒と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。つまり、第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅは、何れも、冷媒が通過する流路と、負荷側熱媒体が通過する流路と、を有している。第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅは蒸発器として機能する。

第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅは、負荷側熱媒体の流れにおける第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅの下流側に設けられている。すなわち、第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅは、負荷側熱媒体の流れにおける第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅの上流側に設けられている。

第１媒体間熱交換器２１ｅと第２媒体間熱交換器２２ｅとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Ｓによって直列に接続されている。すなわち、冷凍ユニット２０において、ＦＣユニット１０の下流に接続された負荷側配管Ｓは、第１媒体間熱交換器２１ｅと第２媒体間熱交換器２２ｅとを順に通過して、冷凍ユニット２０の外部へ延びている。冷凍ユニット２０から外部へ突出する負荷側配管Ｓは、負荷システム５０の上流側に接続されている。

冷媒側ファン２３は、図１に示すように、第１冷媒熱交換器２１ｂ及び第２冷媒熱交換器２２ｂの上方に設けられ、ファンガード２０ｂにより覆われている。冷媒側ファン２３は、インバータにより駆動されるファンモータ２３ａと、ファンモータ２３ａを動力源として回転し、第１冷媒熱交換器２１ｂ及び第２冷媒熱交換器２２ｂに送風する羽根車２３ｂと、を有している。冷媒側ファン２３は、冷媒側制御装置２５により制御されて回転し、外部の空気を冷凍ケーシング２０ａ内に吸い込んで第１冷媒熱交換器２１ｂ及び第２冷媒熱交換器２２ｂを通過させる。そして、冷媒側ファン２３は、第１冷媒熱交換器２１ｂを通過した空気と、第２冷媒熱交換器２２ｂを通過した空気とを、冷凍ケーシング２０ａの上方の吹出口から吹き出す。

冷媒側制御装置２５は、圧縮機２１ａ、圧縮機２２ａ、第１膨張弁２１ｃ、第２膨張弁２２ｃ、及び冷媒側ファン２３のそれぞれの動作を制御する。冷媒側制御装置２５は、圧縮機２１ａ及び圧縮機２２ａのそれぞれの運転周波数を制御することで、各冷媒回路を循環する冷媒の流量を調節する。なお、運転周波数は、各圧縮機モータの回転数に対応している。冷媒側制御装置２５は、第１膨張弁２１ｃ及び第２膨張弁２２ｃのそれぞれの開度を調整する。冷媒側制御装置２５は、冷媒側ファン２３の周波数を制御することで、冷媒側ファン２３の回転速度を調節する。図２では、冷媒側制御装置２５と、圧縮機２１ａ、圧縮機２２ａ、第１膨張弁２１ｃ、第２膨張弁２２ｃ、及び冷媒側ファン２３のそれぞれとを接続する制御線を、矢印付きの破線で示している。

熱源システム３０には、例えばサーミスタからなり、屋外の温度を外気温度Ｔ_Ｏとして計測する外気温度センサ４０が設けられている。外気温度センサ４０は、例えば、ＦＣユニット１０もしくは冷凍ユニット２０に形成された空気の吸込口、又はその近傍に配置される。ＦＣユニット１０には、温度センサ４１と温度センサ４２とが設けられている。冷凍ユニット２０には、温度センサ４３と温度センサ４４とが設けられている。

温度センサ４１は、例えばサーミスタからなり、ＦＣユニット１０に流入する負荷側熱媒体の温度を上流入口温度として計測する。温度センサ４２は、例えばサーミスタからなり、ＦＣユニット１０から流出する負荷側熱媒体の温度を上流出口温度として計測する。温度センサ４３は、冷凍ユニット２０に流入する負荷側熱媒体の温度を下流入口温度として計測する。温度センサ４４は、冷凍ユニット２０から流出する負荷側熱媒体の温度を下流出口温度として計測する。

そして、フリークーリングシステム１００は、第１熱媒体間熱交換器１１ｅと、第２熱媒体間熱交換器１２ｅと、第１媒体間熱交換器２１ｅと、第２媒体間熱交換器２２ｅと、負荷側熱交換器とが負荷側配管Ｓにより接続され、負荷側熱媒体が循環する負荷側熱媒体回路５１を有している。ここで、負荷側熱媒体は、水などの液体である。

熱媒体側制御装置１５と冷媒側制御装置２５とは、相互通信が可能な通信線Ｃによって接続されており、互いに連携して熱源システム３０の制御を行うようになっている。熱媒体側制御装置１５又は冷媒側制御装置２５は、外気温度センサ４０において計測された外気温度Ｔ_Ｏを取得する。熱媒体側制御装置１５は、温度センサ４１及び温度センサ４２のそれぞれから計測温度を取得する。熱媒体側制御装置１５は、温度センサ４１及び温度センサ４２から取得した計測温度を冷媒側制御装置２５へ送信する機能を有している。冷媒側制御装置２５は、温度センサ４３及び温度センサ４４のそれぞれから計測温度を取得する。冷媒側制御装置２５は、温度センサ４３及び温度センサ４４から取得した計測温度を熱媒体側制御装置１５へ送信する機能を有している。すなわち、熱媒体側制御装置１５及び冷媒側制御装置２５は、各種のセンサによる計測値をもとに、熱源システム３０の運転環境及び負荷状態を分析し、熱源システム３０の運転環境及び負荷状態に応じて各種のアクチュエータの制御を実行する。

熱媒体側制御装置１５及び冷媒側制御装置２５は、マイコンなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して各機能を実現させる動作プログラムとにより構成される。すなわち、熱媒体側制御装置１５及び冷媒側制御装置２５は、何れも、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、又はフラッシュメモリなどの記憶装置を含んでいる。そして、記憶装置には、上記の動作プログラムが格納されている。もっとも、熱媒体側制御装置１５及び冷媒側制御装置２５は、後述する各機能の一部又は全部を実現する回路デバイスなどのハードウェアを含んで構成してもよい。

図３は、図２の熱源システムの動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、熱媒体側制御装置１５が熱源システム３０を統括的に制御する例について説明する。すなわち、熱媒体側制御装置１５が、外気温度Ｔ_Ｏを用いた演算処理を行い、冷凍ユニット２０の制御指令を冷媒側制御装置２５へ送信する場合について説明する。

したがって、熱媒体側制御装置１５の記憶装置には、高温判定温度Ｔ１と、高温判定温度Ｔ１よりも低く設定された低温判定温度Ｔ２とが予め記憶されている。また、熱媒体側制御装置１５及び冷媒側制御装置２５の記憶装置には、出口温度Ｔ_Ｎの目標温度である出口目標温度Ｔ_Ｇと、第１安定係数αと、第２安定係数βと、が記憶されている。出口目標温度Ｔ_Ｇは、例えば７℃に設定され、熱源システム３０の設置環境などに応じて適宜変更することができる。熱媒体側制御装置１５は、出口目標温度Ｔ_Ｇの変化に応じて、高温判定温度Ｔ１及び低温判定温度Ｔ２を変化させる。ここで、低温判定温度Ｔ２は、出口目標温度Ｔ_Ｇと等しい温度に設定してもよい。第１安定係数α及び第２安定係数βは、ハンチングを防ぐために設定された係数である。第１安定係数αと第２安定係数βとは、異なる値であってもよく、等しい値であってもよい。

さらに、熱媒体側制御装置１５には、待ち時間ｔｂと再測定時間ｔＬとが記憶されている。再測定時間ｔＬは、待ち時間ｔｂよりも長い時間となっている。加えて、熱媒体側制御装置１５には、固定周波数Ｆｘと、基準周波数Ｆｙとが記憶されている。固定周波数Ｆｘは、第１熱媒体回路１１及び第２熱媒体回路１２の効率が最大となるように設定された第１ポンプ１１ａ及び第２ポンプ１２ａの回転周波数である。基準周波数Ｆｙは、第１熱媒体回路１１及び第２熱媒体回路１２の効率が最大となるように設定された熱媒体側ファン１３の周波数である。冷媒側制御装置２５には、待ち時間ｔａと再測定時間ｔＨとが記憶されている。再測定時間ｔＨは、待ち時間ｔａよりも長い時間となっている。

なお、出口温度Ｔ_Ｎとしては、温度センサ４４において計測される下流出口温度を使用するものとする。これらの前提をもとに、図３を参照して、熱媒体側制御装置１５及び冷媒側制御装置２５による冷熱供給処理について説明する。

熱源システム３０が起動すると、熱媒体側制御装置１５は、外気温度センサ４０から外気温度Ｔ_Ｏを取得する（ステップＳ１０１）。次いで、熱媒体側制御装置１５は、外気温度Ｔ_Ｏが高温判定温度Ｔ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

熱媒体側制御装置１５は、外気温度Ｔ_Ｏが高温判定温度Ｔ１よりも高いと判定すると（ステップＳ１０２／Ｙｅｓ）、冷媒側制御装置２５に冷凍ユニット２０の運転を実行させ、ＦＣユニット１０の運転を停止する。すなわち、熱媒体側制御装置１５は、冷媒側制御装置２５に制御指令を送信する。制御指令には、外気温度Ｔ_Ｏと高温判定温度Ｔ１との差分の情報を含めてもよい。冷媒側制御装置２５は、熱媒体側制御装置１５からの制御指令に応じて、圧縮機２１ａ、圧縮機２２ａ、第１膨張弁２１ｃ、第２膨張弁２２ｃ、及び冷媒側ファン２３を制御し、冷凍ユニット２０の能力を負荷に応じて調整する。一方、熱媒体側制御装置１５は、第１ポンプ１１ａ、第２ポンプ１２ａ、及び熱媒体側ファン１３を停止する。熱媒体側制御装置１５は、第１ポンプ１１ａ、第２ポンプ１２ａ、及び熱媒体側ファン１３が停止している場合には、これらの停止状態を維持する（ステップＳ１０３）。

冷媒側制御装置２５は、冷凍ユニット２０の能力を負荷に応じて調整してから待ち時間ｔａが経過するまで待機する（ステップＳ１０４／Ｎｏ）。冷媒側制御装置２５は、待ち時間ｔａが経過すると（ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、熱媒体側制御装置１５を介して温度センサ４４から出口温度Ｔ_Ｎを取得する（ステップＳ１０５）。

次いで、冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎが、出口目標温度Ｔ_Ｇに第１安定係数αを加算した温度である増加基準温度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０６）。冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎが増加基準温度よりも高い場合（ステップＳ１０６／Ｙｅｓ）、冷凍ユニット２０の能力を増加させる。この場合、冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎと出口目標温度Ｔ_Ｇ又は増加基準温度との差分に応じて、冷凍ユニット２０の各アクチュエータを制御するとよい（ステップＳ１０７）。

一方、冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎが増加基準温度以下であれば（ステップＳ１０６／Ｎｏ）、出口温度Ｔ_Ｎが、出口目標温度Ｔ_Ｇから第２安定係数βを減じた温度である減少基準温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１０８）。冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎが減少基準温度よりも低ければ（ステップＳ１０８／Ｙｅｓ）、冷凍ユニット２０の能力を減少させる。この場合、冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎと出口目標温度Ｔ_Ｇ又は減少基準温度との差分に応じて、冷凍ユニット２０の各アクチュエータを制御するとよい（ステップＳ１０９）。一方、冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎが減少基準温度以上であれば（ステップＳ１０８／Ｎｏ）、冷凍ユニット２０の能力を現状で維持させる。

次に、冷媒側制御装置２５は、熱媒体側制御装置１５から制御指令を受けてからの経過時間ｔｍが再測定時間ｔＨに到達するまで（ステップＳ１１０／Ｎｏ）、ステップＳ１０４～Ｓ１１０の一連の処理を繰り返し実行する。そして、冷媒側制御装置２５は、経過時間ｔｍが再測定時間ｔＨに到達すると（ステップＳ１１０／Ｙｅｓ）、熱媒体側制御装置１５へ再測定要求を送信する。すなわち、ステップＳ１０１の処理へ移行する。

熱媒体側制御装置１５は、外気温度Ｔ_Ｏが高温判定温度Ｔ１以下であると判定した場合（ステップＳ１０２／Ｎｏ）、外気温度Ｔ_Ｏが低温判定温度Ｔ２よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１１１）。

熱媒体側制御装置１５は、外気温度Ｔ_Ｏが低温判定温度Ｔ２よりも高ければ（ステップＳ１１１／Ｙｅｓ）、ＦＣユニット１０を最大効率で運転させる。すなわち、熱媒体側制御装置１５は、第１ポンプ１１ａ及び第２ポンプ１２ａの回転周波数を固定周波数Ｆｘに設定し、熱媒体側ファン１３の周波数を基準周波数Ｆｙに設定する（ステップＳ１１２）。また、熱媒体側制御装置１５は、外気温度Ｔ_Ｏから低温判定温度Ｔ２を減算して温度差ΔＴを求め、求めた温度差ΔＴを含む制御指令を冷媒側制御装置２５へ送信する（ステップＳ１１３）。冷媒側制御装置２５は、温度差ΔＴに応じて冷凍ユニット２０の各アクチュエータを制御する（ステップＳ１１４）。そして、冷媒側制御装置２５は、ステップＳ１０４の処理へ移行する。

一方、熱媒体側制御装置１５は、外気温度Ｔ_Ｏが低温判定温度Ｔ２以下であると判定した場合（ステップＳ１１１／Ｎｏ）、ＦＣユニット１０を最大効率で運転させ、冷媒側制御装置２５に冷凍ユニット２０の運転を停止させる。冷媒側制御装置２５は、冷凍ユニット２０が運転を停止している場合、冷凍ユニット２０の停止状態を維持させる（ステップＳ１１５）。

次いで、熱媒体側制御装置１５は、ＦＣユニット１０の運転を開始してから待ち時間ｔｂが経過するまで待機する（ステップＳ１１６／Ｎｏ）。熱媒体側制御装置１５は、待ち時間ｔｂが経過すると（ステップＳ１１６／Ｙｅｓ）、温度センサ４４から出口温度Ｔ_Ｎを取得する（ステップＳ１１７）。

次に、熱媒体側制御装置１５は、出口温度Ｔ_Ｎが増加基準温度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１１８）。熱媒体側制御装置１５は、出口温度Ｔ_Ｎが増加基準温度よりも高い場合（ステップＳ１１８／Ｙｅｓ）、ＦＣユニット１０の能力を増加させる。すなわち、熱媒体側制御装置１５は、第１ポンプ１１ａ、第２ポンプ１２ａ、及び熱媒体側ファン１３のうちの少なくとも１つの周波数を増加させる。この場合、熱媒体側制御装置１５は、出口温度Ｔ_Ｎと出口目標温度Ｔ_Ｇ又は増加基準温度との差分に応じて、ＦＣユニット１０の各アクチュエータを制御するとよい（ステップＳ１１９）。

熱媒体側制御装置１５は、出口温度Ｔ_Ｎが増加基準温度以下であれば（ステップＳ１１８／Ｎｏ）、出口温度Ｔ_Ｎが減少基準温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１２０）。熱媒体側制御装置１５は、出口温度Ｔ_Ｎが減少基準温度よりも低ければ（ステップＳ１２０／Ｙｅｓ）、ＦＣユニット１０の能力を減少させる。この場合、熱媒体側制御装置１５は、出口温度Ｔ_Ｎと出口目標温度Ｔ_Ｇ又は減少基準温度との差分に応じて、ＦＣユニット１０の各アクチュエータを制御するとよい（ステップＳ１２１）。一方、冷媒側制御装置２５は、出口温度Ｔ_Ｎが減少基準温度以上であれば（ステップＳ１２０／Ｎｏ）、冷凍ユニット２０の能力を現状で維持させる。

次に、熱媒体側制御装置１５は、外気温度Ｔ_Ｏを用いた判定処理（ステップＳ１０２及びＳ１１１）を行ってからの経過時間ｔｍが再測定時間ｔＬに到達するまで（ステップＳ１２２／Ｎｏ）、ステップＳ１１６～Ｓ１２２の一連の処理を繰り返し実行する。そして、熱媒体側制御装置１５は、経過時間ｔｍが再測定時間ｔＬに到達すると（ステップＳ１２２／Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１の処理へ移行する。

もっとも、冷媒側制御装置２５が熱源システム３０を統括的に制御する場合でも、熱媒体側制御装置１５と冷媒側制御装置２５とが連携して、上記同様、負荷側へ冷熱を供給する冷熱供給処理を実行することができる。

以上のように、本実施の形態１の熱源システム３０は、熱媒体側ファン１３と冷媒側ファン２３とを有している。よって、第１熱媒体熱交換器１１ｂ及び第２熱媒体熱交換器１２ｂへの送風量と、第１冷媒熱交換器２１ｂ及び第２冷媒熱交換器２２ｂへの送風量とを個別に調整することができるため、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。

ところで、例えば中間期には、フリークーリング機能をもつ熱媒体回路によって、ある程度の空調能力を賄うことができるため、冷媒回路は、補助的に運転させればよい。また、低負荷時又は低外気時に運転中の冷媒回路は、ファンの回転速度が制御されて、凝縮器への送風量が調整されることより、圧縮機の吸入側と吐出側との差圧が確保され、圧縮機の信頼性を維持される。

しかしながら、特許文献１の熱源システムでは、熱媒体回路と冷媒回路とに共通のファンによって、外気熱交換器及び凝縮器の各々の送風量が同時に調節される。よって、例えばＣＯＰを高めるため、熱媒体回路側で、より多くの熱量をとれるようにファンの回転速度を調整すると、特許文献１の熱源システムでは、それほど送風量が必要でない冷媒回路側で送風量が過多となり、過剰な空調能力を発揮することになる。また、特許文献１の熱源システムでは、圧縮機の差圧確保を優先してファンの制御を行うと、熱媒体回路の運転効率が低下してしまう。

この点、本実施の形態１の熱源システム３０は、フリーク－リング機能をもつ第１熱媒体回路１１及び第２熱媒体回路１２と、第１冷媒回路２１及び第２冷媒回路２２とが、異なるケーシング内に設けられている。そして、フリーケーシング１０ａと冷凍ケーシング２０ａとに個別のファンが設けられている。よって、ＦＣユニット１０の風量制御と冷凍ユニット２０の風量制御とを分離することができるため、一方のユニットが他方のユニットの影響を受けないことから、各ユニットの効率が最適となる運転状態を維持することができる。

また、熱源システム３０は、冷凍ユニット２０よりもＣＯＰが大きいＦＣユニット１０が、冷凍ユニット２０の上流に設けられている。すなわち、第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅは、負荷側熱媒体が流れにおける第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅの上流側に設けられている。よって、負荷側で温度上昇した負荷側熱媒体を、最初にＦＣユニット１０に流すことができるため、運転効率の向上を図ると共に、熱源システム３０の信頼性を高めることができる。

さらに、第１熱媒体間熱交換器１１ｅと第２熱媒体間熱交換器１２ｅとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管によって並列に接続されている。そのため、第１熱媒体間熱交換器１１ｅと第２熱媒体間熱交換器１２ｅとを直列に接続する場合に比べて、負荷側熱媒体回路５１における圧力損失を低減することができる。よって、システム全体での運転効率を更に高めることができる。なお、第１熱媒体間熱交換器１１ｅと第２熱媒体間熱交換器１２ｅとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Ｓによって直列に接続されてもよい。

加えて、第１媒体間熱交換器２１ｅと第２媒体間熱交換器２２ｅとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管によって直列に接続されている。よって、冷凍ユニット２０では、上流側に配置された第１媒体間熱交換器２１ｅに流入する負荷側熱媒体の温度の方が、下流側に配置された第２媒体間熱交換器２２ｅに流入する負荷側熱媒体の温度よりも高くなる。すなわち、冷凍ユニット２０は、上流側の第１冷媒回路２１の蒸発温度を、下流側の第２冷媒回路２２の蒸発温度よりも高くすることができる。そのため、冷凍ユニット２０の運転効率が高まるため、システム全体での運転効率を更に高めることができる。

また、熱源システム３０では、連結部Ｊから冷凍ユニット２０へ延びる負荷側配管Ｓと、第１媒体間熱交換器２１ｅからＦＣユニット１０へ延びる負荷側配管Ｓとが、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間の空間に突出している。よって、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間の負荷側配管Ｓを、ビクトリックジョイントなどを用いて簡単に接続することができるため、作業性の向上を図ることができる。加えて、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０とを配管接続するためのスペースを、フリーケーシング１０ａ及び冷凍ケーシング２０ａの正面視における前方などに確保する必要がなくなるため、設置スペースの制約を減らすことができる。

ここで、ＦＣユニット１０には、第１ポンプ及び第２ポンプの代わりに１つのポンプを設け、第１熱媒体熱交換器及び第２熱媒体熱交換器の代わりに１つの熱媒体熱交換器を設け、第１熱媒体間熱交換器及び第２熱媒体間熱交換器の代わりに１つの熱媒体間熱交換器を設けてもよい。すなわち、ＦＣユニット１０は、第１熱媒体回路及び第２熱媒体回路の代わりに、１つの熱媒体回路を有していてもよい。

また、冷凍ユニット２０には、第１圧縮機及び第２圧縮機の代わりに１つの圧縮機を設け、第１冷媒熱交換器及び第２冷媒熱交換器の代わりに１つの冷媒熱交換器を設けてもよい。また、冷凍ユニット２０には、第１膨張弁及び第２膨張弁の代わりに１つの膨張弁を設け、第１媒体間熱交換器及び第２媒体間熱交換器の代わりに１つの媒体間熱交換器を設けてもよい。すなわち、冷凍ユニット２０は、第１冷媒回路及び第２冷媒回路の代わりに、１つの冷媒回路を有していてもよい。なお、ＦＣユニット１０が１つの熱媒体回路を有し、かつ冷凍ユニット２０が１つの冷媒回路を有する場合、熱媒体間熱交換器は、負荷側熱媒体の流れにおける媒体間熱交換器の上流側に設けられる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。本実施の形態２におけるフリークーリングシステムの全体的な構成は、前述した実施の形態１と同様であるため、実施の形態１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。

図４に示すように、本実施の形態２のＦＣユニット１０は、連結部Ｊにおいて連結された負荷側配管Ｓが、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間の空間ではなく、フリーケーシング１０ａの正面視における前方、後方、又は下方に突出している。ここで、負荷側配管Ｓのうち、第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅから直接的にＦＣユニット１０の外部へ突出する配管を第１吐出配管Ｓ_１とする。第１吐出配管Ｓ_１の先端にはフランジＦ_１が設けられている。

また、本実施の形態２の冷凍ユニット２０は、第１媒体間熱交換器２１ｅから外部に突出する負荷側配管Ｓが、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間の空間ではなく、冷凍ケーシング２０ａの正面視における前方、後方、又は下方に突出している。ここで、負荷側配管Ｓのうち、第１媒体間熱交換器２１ｅから直接的に冷凍ユニット２０の外部へ突出する配管を第２吐出配管Ｓ_２とする。第２吐出配管Ｓ_２の先端にはフランジＦ_２が設けられている。

さらに、本実施の形態２の負荷側配管Ｓは、一端部にフランジＦ_Ｏ１を有し、他端部にフランジＦ_Ｏ２を有する外部配管Ｓ_Ｏを含んでいる。そして、第１吐出配管Ｓ_１のフランジＦ_１と、外部配管Ｓ_ＯのフランジＦ_Ｏ１とが、ボルト及びナットなどにより接続され、第２吐出配管Ｓ_２のフランジＦ_２と、外部配管Ｓ_ＯのフランジＦ_Ｏ２とが、ボルト及びナットなどにより接続されている。すなわち、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０とは、負荷側配管Ｓにより、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間の空間の、正面視における前方、後方、又は下方で接続されている。

以上のように、本実施の形態２の熱源システム３０によっても、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。また、本実施の形態２の負荷側配管Ｓは、第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅから直接的に、フリーケーシング１０ａの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第１吐出配管Ｓ_１と、第１媒体間熱交換器２１ｅから直接的に、冷凍ケーシング２０ａの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第２吐出配管Ｓ_２と、を含んでいる。よって、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間の空間に負荷側配管Ｓを配置することなく、外部配管Ｓ_Ｏを用いて、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０とを容易に接続することができる。したがって、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との間に、熱源システム３０のメンテナンス作業などを行うためのサービススペースを確保することができるため、作業効率の向上を図ることができる。他の効果、変形例、及び代替構成などについては実施の形態１と同様である。

なお、ＦＣユニット１０が１つの熱媒体回路を有し、かつ冷凍ユニット２０が１つの冷媒回路を有する場合、第１吐出配管Ｓ_１及び第２吐出配管Ｓ_２の構成は以下のようになる。すなわち、第１吐出配管Ｓ_１は、熱媒体間熱交換器から直接的に、フリーケーシング１０ａの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する配管である。また、第２吐出配管Ｓ_２は、媒体間熱交換器から直接的に、冷凍ケーシング２０ａの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する配管である。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。本実施の形態３におけるフリークーリングシステムの全体的な構成は、前述した実施の形態１及び２と同様であるため、実施の形態１及び２と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。

本実施の形態３のＦＣユニット１０は、分岐部Ｄの上流側に、インバータにより駆動され、負荷側熱媒体を加圧して負荷側配管Ｓ内に循環させる内蔵ポンプ６０が設けられている。すなわち、内蔵ポンプ６０は、負荷側配管Ｓのうち、負荷側から第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅに繋がる配管に設けられている。内蔵ポンプ６０は、熱媒体側制御装置１５によって制御される。

また、本実施の形態３の冷凍ユニット２０は、運転停止中にＦＣユニット１０から流入する負荷側熱媒体を、第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅを迂回させて負荷側へ流入させるバイパス回路７０を有している。バイパス回路７０は、三方弁７１と、バイパス配管７２と、を有している。なお、本実施の形態３の負荷側配管Ｓには、バイパス配管７２が含まれる。

三方弁７１は、流入口７ａと第１流出口７ｂと第２流出口７ｃとを有している。流入口７ａには、ＦＣユニット１０から出て冷凍ユニット２０に入る負荷側配管Ｓが接続されている。第１流出口７ｂには、第１媒体間熱交換器２１ｅから延びる負荷側配管Ｓが接続されている。第２流出口７ｃには、バイパス配管７２の一端が接続されている。バイパス配管７２の他端は、第２媒体間熱交換器２２ｅから冷凍ユニット２０の外部へ延びる負荷側配管Ｓに接続されている。

三方弁７１は、冷媒側制御装置２５によって制御される。三方弁７１は、冷凍ユニット２０の運転中に、第１流出口７ｂが開の状態となり、第２流出口７ｃが閉の状態となる。一方、三方弁７１は、冷凍ユニット２０が運転を停止しているとき、第１流出口７ｂが閉の状態となり、第２流出口７ｃが開の状態となる。

第１流出口７ｂが閉の状態となり、第２流出口７ｃが開の状態となることにより、三方弁７１に流入した負荷側熱媒体は、第２媒体間熱交換器２２ｅから冷凍ユニット２０の外部へ延びる負荷側配管Ｓへ流出し、負荷システム５０へ流入する。つまり、三方弁７１に流入した負荷側熱媒体は、第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅを通過せずに、冷凍ユニット２０の外部へ流出する。

以上のように、本実施の形態３の熱源システム３０によっても、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。また、熱源システム３０は、負荷側配管Ｓのうち、負荷側から第１熱媒体間熱交換器１１ｅ及び第２熱媒体間熱交換器１２ｅに繋がる配管に、内蔵ポンプ６０が設けられている。よって、現地施工時において、負荷側熱媒体回路５１に負荷側熱媒体を循環させるためのポンプを別途設ける必要がなくなるため、作業性の向上を図ることができる。

ところで、実施の形態１及び２の熱源システム３０は、冷凍ユニット２０が運転していないときも、負荷側熱媒体が、第１媒体間熱交換器２１ｅ及び第２媒体間熱交換器２２ｅの内部を流れるようになっている。よって、第１媒体間熱交換器２１ｅと第２媒体間熱交換器２２ｅとを負荷側熱媒体が通過することによる圧力損失が生じ、負荷側熱媒体を循環させるポンプの動力が増えるため、システム全体での効率が低下するおそれがある。この点、本実施の形態３の冷凍ユニット２０は、運転停止中にＦＣユニット１０から流入する負荷側熱媒体を、媒体間熱交換器を迂回させて負荷側へ流入させるバイパス回路７０を有している。そのため、負荷側熱媒体回路５１の圧力損失を低減し、システム全体での効率の上昇を図ることができる。

ここで、図５では、熱源システム３０が内蔵ポンプ６０とバイパス回路７０との双方を有する場合を例示したが、これに限定されない。すなわち、本実施の形態３の熱源システム３０は、内蔵ポンプ６０及びバイパス回路７０のうちの何れか一方を有するようにしてもよい。また、実施の形態３の構成は、実施の形態２の構成にも適用することができる。そして、他の効果、変形例、及び代替構成などについては実施の形態１及び２と同様である。なお、ＦＣユニット１０が１つの熱媒体回路を有する場合、内蔵ポンプ６０は、負荷側から熱媒体間熱交換器に繋がる負荷側配管Ｓに設けられる。また、冷凍ユニット２０が１つの冷媒回路を有する場合、第１流出口７ｂには、媒体間熱交換器から延びる負荷側配管Ｓが接続される。

実施の形態４．
本実施の形態４の熱源システム３０は、少なくとも１つのＦＣユニット１０と、少なくとも２つの冷凍ユニット２０と、を有している。そして、本実施の形態４の熱源システム３０は、実施の形態１～３と同様、１つのＦＣユニット１０と１つの冷凍ユニット２０とが対応づけられている。そこで、本実施の形態４では、実施の形態１の熱源システム３０と同様に１対１で対応づけられたＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０との組み合わせを、説明の便宜上「ハイブリッドシステム」と称する。

ここで、図６及び図７を参照して、本実施の形態４の熱源システム３０の構成例について具体的に説明する。図６は、本発明の実施の形態４に係る熱源システムの一例を示す構成図である。図７は、本発明の実施の形態４に係る熱源システムの他の例を示す構成図である。実施の形態１～３と同様の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。なお、図６及び図７では、煩雑さを避けるために、一部の構成部材及び符号を省略している。

図６に示す熱源システム３０は、４つのハイブリッドシステム１～４を有している。そして、熱源システム３０は、各ＦＣユニット１０に負荷側熱媒体を流入させる負荷側配管Ｓが接続される流入ヘッダＨ１と、各冷凍ユニット２０から負荷側熱媒体を流出させる負荷側配管Ｓが接続される流出ヘッダＨ２と、を有している。

図７に示す熱源システム３０は、２つのハイブリッドシステム１及び２と、３つの冷凍ユニット２０とを有している。そして、熱源システム３０は、各ＦＣユニット１０及び冷凍ユニット２０に負荷側熱媒体を流入させる負荷側配管Ｓが接続される流入ヘッダＨ１を有している。また、熱源システム３０は、各冷凍ユニット２０から負荷側熱媒体を流出させる負荷側配管Ｓが接続される流出ヘッダＨ２と、を有している。

図６及び図７に示すように、本実施の形態４の負荷側配管Ｓには、流入ヘッダＨ１と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管と、流出ヘッダＨ２と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管とに、開閉する機能をもつ開閉弁８０が設けられている。開閉弁８０は、例えばボール弁からなり、負荷側熱媒体を通過させ又は遮断する。開閉弁８０は、熱媒体側制御装置１５及び冷媒側制御装置２５によって制御されてもよく、手動で開閉するようにしてもよい。

より具体的に、図６の構成では、流入ヘッダＨ１と分岐部Ｄとの間の負荷側配管Ｓと、第２媒体間熱交換器２２ｅと流出ヘッダＨ２との間の負荷側配管Ｓとに、開閉弁８０が設けられている。図７の構成では、単独で配置されている冷凍ユニット２０について、流入ヘッダＨ１と第１熱媒体間熱交換器１１ｅとの間の負荷側配管Ｓに、開閉弁８０が設けられている。

以上のように、本実施の形態４の熱源システム３０によっても、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。また、熱源システム３０は、少なくとも１つのＦＣユニット１０と、少なくとも２つの冷凍ユニット２０と、を有している。すなわち、本実施の形態４の熱源システム３０では、ＦＣユニット１０の数と、冷凍ユニット２０の数とを、熱源システム３０の設置環境に応じて変更することができる。ここで、熱源システム３０の設置環境には、例えば、フリークーリングシステム１００が設けられる工場又はプラントなどの負荷が含まれる。

そして、熱源システム３０は、１つのＦＣユニット１０が１つの冷凍ユニット２０に対応づけられている。すなわち、１つのＦＣユニット１０の下流側に、１つの冷凍ユニット２０が併設されている。そして、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Ｓは、負荷の下流に設けられる流入ヘッダＨ１と、負荷の上流に設けられる流出ヘッダＨ２と、を含んでいる。よって、現地での施工作業を単純化することができるため、作業性の向上を図ることができる。また、設置現場の省スペース化を図ることができる。

さらに、本実施の形態４では、負荷側配管Ｓのうち、流入ヘッダＨ１と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管と、流出ヘッダＨ２と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管とに、開閉弁８０を設けている。よって、第１熱媒体間熱交換器１１ｅ、第２熱媒体間熱交換器１２ｅ、第１媒体間熱交換器２１ｅ、及び第２媒体間熱交換器２２ｅのうちの少なくとも１つが故障したような場合、故障した熱交換器を有する系統を遮断し、修理又は取り替えなどの対処を迅速に行うことができるため、熱源システム３０の信頼性を高めることができる。また、運転停止中の冷凍ユニット２０又はハイブリッドシステムの開閉弁８０を閉じることにより、圧力損失の低減を図ると共に、負荷側熱媒体の不要な温度変化を避けることができるため、運転効率の向上を図ることができる。

図６では、４つのハイブリッドシステムを有する熱源システム３０を例示したが、これに限定されない。熱源システム３０は、２つ又は３つのハイブリッドシステムにより構成してもよく、５つ以上のハイブリッドシステムにより構成してもよい。また、図７では、２つのハイブリッドシステムと、３つの冷凍ユニット２０と、を有する熱源システム３０を例示したが、これに限定されない。熱源システム３０は、少なくとも１つのハイブリッドシステムと、少なくとも１つの冷凍ユニット２０と、を有していればよい。

図６及び図７では、１つ又は複数のハイブリッドシステムとして、実施の形態１の構成を適用した場合を例示したが、これに限定されない。本実施の形態４の熱源システム３０は、ハイブリッドシステムとして、実施の形態２又は３の構成を適用してもよい。また、本実施の形態４の熱源システム３０は、実施の形態１～３のそれぞれの構成を組み合わせて、複数のハイブリッドシステムを構成してもよい。他の効果、変形例、及び代替構成などについては実施の形態１～３と同様である。

上述した各実施の形態は、フリークーリングシステム及び熱源システムにおける好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記の説明では、熱源側熱媒体としてブラインを例示したが、これに限らず、熱源側熱媒体は水であってもよい。また、上記の説明では、負荷側熱媒体として水を例示したが、これに限らず、負荷側熱媒体は、ブラインなどの不凍液であってもよい。

実施の形態１～４では、フリーケーシング１０ａと冷凍ケーシング２０ａとが同一の形状となっている。すなわち、共通のケーシングを用い、内部構成を組み替えることにより、ＦＣユニット１０と冷凍ユニット２０とを適宜製造することができるため、熱源システム３０の製造コストの削減を図ることができる。

１～４ ハイブリッドシステム、７ａ 流入口、７ｂ 第１流出口、７ｃ 第２流出口、１０ フリークーリングユニット（ＦＣユニット）、１０ａ ケーシング、１０ｂ ファンガード、１１ 第１熱媒体回路、１１ａ 第１ポンプ、１１ｂ 第１熱媒体熱交換器、１１ｅ 第１熱媒体間熱交換器、１２ 第２熱媒体回路、１２ａ 第２ポンプ、１２ｂ 第２熱媒体熱交換器、１２ｅ 第２熱媒体間熱交換器、１３ 熱媒体側ファン、１３ａ ファンモータ、１３ｂ 羽根車、１５ 熱媒体側制御装置、２０ 冷凍ユニット、２０ａ ケーシング、２１ 第１冷媒回路、２１ａ 圧縮機、２１ｂ 第１冷媒熱交換器、２１ｃ 第１膨張弁、２１ｄ アキュームレータ、２１ｅ 第１媒体間熱交換器、２２ 第２冷媒回路、２２ａ 圧縮機、２２ｂ 第２冷媒熱交換器、２２ｃ 第２膨張弁、２２ｄ アキュームレータ、２２ｅ 第２媒体間熱交換器、２３ 冷媒側ファン、２３ａ ファンモータ、２３ｂ 羽根車、２５ 冷媒側制御装置、３０ 熱源システム、４０ 外気温度センサ、４１～４４ 温度センサ、５０ 負荷システム、５１ 負荷側熱媒体回路、６０ 内蔵ポンプ、７０ バイパス回路、７１ 三方弁、７２ バイパス配管、８０ 開閉弁、１００ フリークーリングシステム、Ｃ 通信線、Ｄ 分岐部、Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ_Ｏ１、Ｆ_Ｏ２ フランジ、Ｆｘ 固定周波数、Ｆｙ 基準周波数、Ｈ１ 流入ヘッダ、Ｈ２ 流出ヘッダ、Ｊ 連結部、Ｐ 熱源側配管、Ｑ 冷媒配管、Ｒ１ 熱交換室、Ｒ２ 収納室、Ｓ 負荷側配管、Ｓ_１ 第１吐出配管、Ｓ_２ 第２吐出配管、Ｓ_Ｏ 外部配管、Ｓｒ 連結管、Ｔ１ 高温判定温度、Ｔ２ 低温判定温度、ＴＧ 出口目標温度、ＴＮ 出口温度、ＴＯ 外気温度、ｔＨ 再測定時間、ｔＬ 再測定時間、ｔｍ 経過時間、ΔＴ 温度差、α 第１安定係数、β 第２安定係数。

Claims (11)

1. ポンプと熱媒体熱交換器と熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続され、熱源側熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記熱媒体熱交換器に風を送る熱媒体側ファンと、を備えたフリークーリングユニットと、
   圧縮機と冷媒熱交換器と膨張弁と媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を備えた冷凍ユニットと、
   屋外の外気温度を計測する外気温度センサと、を有し、
   前記熱媒体間熱交換器は、
   前記熱源側熱媒体と負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、
   前記媒体間熱交換器は、
   前記冷媒と前記負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、
   前記フリークーリングユニットは、
   前記ポンプとしての第１ポンプ及び第２ポンプと、
   前記熱媒体熱交換器としての第１熱媒体熱交換器及び第２熱媒体熱交換器と、
   前記熱媒体間熱交換器としての第１熱媒体間熱交換器及び第２熱媒体間熱交換器と、
   前記ポンプ及び前記熱媒体側ファンのそれぞれの動作を制御する熱媒体側制御装置と、を有すると共に、
   前記熱媒体回路として、
   前記第１ポンプと前記第１熱媒体熱交換器と前記第１熱媒体間熱交換器とが前記熱源側配管によって接続された第１熱媒体回路と、
   前記第２ポンプと前記第２熱媒体熱交換器と前記第２熱媒体間熱交換器とが前記熱源側配管によって接続された第２熱媒体回路と、を有し、
   前記冷凍ユニットは、
   前記圧縮機、前記膨張弁、及び前記冷媒側ファンのそれぞれの動作を制御する冷媒側制御装置を有し、
   前記熱媒体側制御装置と前記冷媒側制御装置とは、相互通信が可能な通信線により接続され、
   前記熱媒体側制御装置には、
   前記冷凍ユニットから流出する前記負荷側熱媒体の目標温度の変化に応じて設定された高温判定温度と、
   前記冷凍ユニットから流出する前記負荷側熱媒体の目標温度の変化に応じて、前記高温判定温度よりも低く設定された低温判定温度と、が記憶され、
   前記熱媒体側制御装置又は前記冷媒側制御装置は、前記外気温度と、前記高温判定温度及び前記低温判定温度との比較結果に基づいて、前記フリークーリングユニット若しくは前記冷凍ユニット、又はその両方のうち、何れの運転を行うかを決定する
   熱源システム。
2. 前記熱媒体間熱交換器は、
   前記負荷側熱媒体の流れにおける前記媒体間熱交換器の上流側に設けられている、請求項１に記載の熱源システム。
3. 前記冷凍ユニットは、
   運転停止中に前記フリークーリングユニットから流入する前記負荷側熱媒体を、前記媒体間熱交換器を迂回させて負荷側へ流入させるバイパス回路を有する、請求項２に記載の熱源システム。
4. 前記第１熱媒体間熱交換器と前記第２熱媒体間熱交換器とは、前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管によって並列に接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱源システム。
5. 前記冷凍ユニットは、
   前記圧縮機としての第１圧縮機及び第２圧縮機と、
   前記冷媒熱交換器としての第１冷媒熱交換器及び第２冷媒熱交換器と、
   前記膨張弁としての第１膨張弁及び第２膨張弁と、
   前記媒体間熱交換器としての第１媒体間熱交換器及び第２媒体間熱交換器と、を有すると共に、
   前記冷媒回路として、
   第１圧縮機と第１冷媒熱交換器と第１膨張弁と第１媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続された第１冷媒回路と、
   第２圧縮機と第２冷媒熱交換器と第２膨張弁と第２媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続された第２冷媒回路と、を有する、請求項１～４の何れか一項に記載の熱源システム。
6. 前記第１媒体間熱交換器と前記第２媒体間熱交換器とは、前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管によって直列に接続されている、請求項５に記載の熱源システム。
7. 前記フリークーリングユニットは、
   前記熱媒体回路を収容するフリーケーシングを有し、
   前記冷凍ユニットは、
   前記冷媒回路を収容する冷凍ケーシングを有し、
   前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管は、
   前記熱媒体間熱交換器から直接的に、前記フリーケーシングの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第１吐出配管と、
   前記媒体間熱交換器から直接的に、前記冷凍ケーシングの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第２吐出配管と、を含む、請求項１～６の何れか一項に記載の熱源システム。
8. 前記フリークーリングユニットと前記冷凍ユニットとは、
   前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管により、前記フリークーリングユニットと前記冷凍ユニットとの間の空間の、正面視における前方、後方、又は下方で接続されている、請求項１～７の何れか一項に記載の熱源システム。
9. 前記フリークーリングユニットは、
   前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管のうち、負荷側から前記熱媒体間熱交換器に繋がる配管に内蔵ポンプが設けられている、請求項１～８の何れか一項に記載の熱源システム。
10. 少なくとも１つの前記フリークーリングユニットと、
    複数の前記冷凍ユニットと、を有すると共に、
    １つの前記フリークーリングユニットが１つの前記冷凍ユニットに対応づけられており、
    前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管は、
    負荷の下流に設けられる流入ヘッダと、
    負荷の上流に設けられる流出ヘッダと、を含む、請求項１～９の何れか一項に記載の熱源システム。
11. 前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管には、
    前記流入ヘッダと前記熱媒体間熱交換器及び前記媒体間熱交換器とをつなぐ配管と、前記流出ヘッダと前記熱媒体間熱交換器及び前記媒体間熱交換器とをつなぐ配管とに、
    開閉する機能をもつ開閉弁が設けられている、請求項１０に記載の熱源システム。

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