(57)【要約】【課題】雪氷利用空調システムの制御を容易にする。【解決手段】間接外気冷房機１０は、外気を取り込む外気ファン１４、取り込まれた外気とブラインとの第１の熱交換を行う外気熱交換器１３、空調対象空間からのリターン空気である還気とブラインとの第２の熱交換を行う内気熱交換器１１、及び、ブラインポンプ１５を有し、稼動中のブラインポンプ１５によってブライン配管１６を介して外気熱交換器１１と内気熱交換器１３との間でブラインを循環させる。雪氷冷水冷房機２０は、雪氷ポンプ２３を有し、稼動中の雪氷ポンプ２３によって冷水管２４内に循環させている冷水を雪山２１の冷熱により冷却する。液−液熱交換器３１は、雪氷冷水冷房機２０によって冷却された冷水とブラインとの第３の熱交換を、ブライン配管１６を介して循環させているブラインに対する上記第２の熱交換の後であって且つ上記第１の熱交換の前に行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を取り込むファン、該ファンによって取り込まれた外気と冷媒との第１の熱交換を行う外気熱交換器、空調対象空間からのリターン空気である還気と前記冷媒との第２の熱交換を行う内気熱交換器、及び、冷媒ポンプを有し、稼動中の該冷媒ポンプによって第１配管を介して前記外気熱交換器と前記内気熱交換器との間で前記冷媒を循環させる間接外気冷房機と、
雪氷ポンプを有し、稼動中の該雪氷ポンプによって第２配管内に循環させている冷水を雪山の冷熱により冷却する雪氷冷水冷房機と、
前記雪氷冷水冷房機によって冷却された前記冷水と前記冷媒との第３の熱交換を、前記第１配管を介して循環させている前記冷媒に対する前記第２の熱交換の後であって且つ前記第１の熱交換の前に行う冷水熱交換器と、
を備えることを特徴とする雪氷利用空調システム。
【請求項２】
前記間接外気冷房機と前記雪氷冷水冷房機との運転制御を行う運転制御モードとして、前記間接外気冷房機を単独で運転する第１モードと、前記間接外気冷房機と前記雪氷冷水冷房機とを併用運転する第２モードとを少なくとも用いて制御を行う制御装置であって、前記第２モードでは、前記雪氷冷水冷房機の前記第２配管内を循環する前記冷水の流量と、前記間接外気冷房機の前記ファンの回転数とを、互いに対応付けて制御する該制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の雪氷利用空調システム。
【請求項３】
前記間接外気冷房機と前記雪氷冷水冷房機との運転制御を行う運転制御モードとして、前記間接外気冷房機を単独で運転する第１モードと、前記間接外気冷房機と前記雪氷冷水冷房機とを併用運転する第２モードとを少なくとも用いて制御を行う制御装置であって、前記第２モードでは、前記雪氷冷水冷房機での前記冷水の流量が大きくなるほど、前記間接外気冷房機の前記ファンの回転数が小さくなるように制御する該制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の雪氷利用空調システム。
【請求項４】
前記雪氷冷水冷房機での前記冷水の流量と、前記間接外気冷房機の前記ファンの回転数とを互いに対応付けた対応付けテーブルを更に備え、
前記制御装置は、前記第２モードでは、前記対応付けテーブルを用いて、前記冷水の流量と前記ファンの回転数とを互いに対応付けて制御する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の雪氷利用空調システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１モードでは、前記雪氷ポンプを停止状態で前記間接外気冷房機を単独で運転し、前記第１モードでの運転中に所定の条件を満たせなくなったら前記第２モードへ移行し、前記第２モードでは、前記雪氷ポンプを稼動させることで、前記第３の熱交換器による前記冷媒の冷却を行わせることを特徴とする請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の雪氷利用空調システム。
【請求項６】
前記第２熱交換器による前記冷媒との熱交換後の前記還気は、給気として前記空調対象空間へ供給され、
前記給気の温度を計測する温度計測手段を更に備え、
前記所定の条件を満たせない場合とは、前記間接外気冷房機を最大冷房能力で運転させても前記給気の温度の計測値が設定温度を維持できない場合である、
ことを特徴とする請求項５に記載の雪氷利用空調システム。
【請求項７】
圧縮機を有する冷凍冷房機である一般冷房機を更に有し、
前記制御装置は、前記第２モードでの運転中に前記雪氷冷水冷房機を最大冷房能力で運転させても前記給気の温度の計測値が前記設定温度を維持できない場合には、運転制御モードを、前記一般冷房機も運転させる第３モードに切り換える制御を行う、
ことを特徴とする請求項６に記載の雪氷利用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雪氷を利用する空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、降雪地域等において冬季における降雪から雪山を作成しておき、冬季以外にこの雪山の冷熱を利用する雪氷利用冷房機が利用されている。
【０００３】
例えば，特許文献１では、このような雪氷利用冷房機と間接外気冷房機とを併用して、エネルギー効率よく、空調対象空間を冷房するという、雪氷利用空調システムが提案されている。
【０００４】
ここで図１について説明する。図１は、雪氷利用空調システムの従来例の構成図である。尚、この雪氷利用空調システムは、特許文献１で提案されているものである。
【０００５】
この雪氷利用空調システムは、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０とを併用して、空調対象空間の冷房を実現するものである。
【０００６】
図１において、間接外気冷房機１０に係わる構成は、内気熱交換器１１、内気ファン１２、外気熱交換器１３、外気ファン１４、ブラインポンプ１５、ブライン配管１６である。建物内に設けられた室内機１内に内気熱交換器１１と内気ファン１２とが設けられている。建物外に設けられた室外機２内に外気熱交換器１３と外気ファン１４とが設けられている。
【０００７】
また、雪氷冷水冷房機２０に係わる構成は、雪氷（雪山）２１、融水槽２２、雪氷ポンプ２３、冷水管２４である。
【０００８】
そして、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０との間で熱交換を行う為の構成として、液−液熱交換器３１が設けられている。液−液熱交換器３１では、冷媒同士（ここではブラインと冷水）の熱交換が行われる。
【０００９】
間接外気冷房機１０においては、ブラインポンプ１５の稼動中には、ブラインがブライン配管１６を介して内気熱交換器１１と外気熱交換器１３とを循環している。そして、内気ファン１２によって、還気（ＲＡ）を室内機１内に取り込んで内気熱交換器１１を通過させてブラインと熱交換させる。これによって、基本的には、還気（ＲＡ）を冷却して冷気にし、これを給気（ＳＡ）として冷却対象空間に供給する。
【００１０】
尚、冷却対象空間は例えばサーバルーム等であり、給気（ＳＡ）はサーバ装置等を冷却することで温度上昇して上記、還気（ＲＡ）となる。また、ブラインは内気熱交換器１１における還気（ＲＡ）との熱交換により温度が上昇した後に外気熱交換器１３に戻され、外気熱交換器１３において外気（ＯＡ）との熱交換が行われる。
【００１１】
外気ファン１４は、稼動中には、外気（ＯＡ）を室外機２内に取り込んで外気熱交換器１３を通過させてブラインと熱交換させた後、排気（ＥＡ）として室外機２の外へ排出する。
【００１２】
雪氷冷水冷房機２０では、雪氷ポンプ２３が稼動中の場合には、冷水管２４内を冷水が循環している。冷水管２４は、融水槽２２内を通過する形で設けられている。融水槽２２には雪氷（雪山）２１から融け出した水（雪解け水）が通過／貯留する。これより、冷水管２４内を循環する冷水が、融水槽２２内において、雪解け水との熱交換によって冷却される。つまり、雪氷（雪山）２１の冷熱によって冷水が冷却される。
【００１３】
液−液熱交換器３１には、上記冷水管２４とブライン配管１６とが通っており、ブラインポンプ１５と雪氷ポンプ２３とが稼動中の場合には、液−液熱交換器３１においてブラインと冷水との熱交換が行われるように構成されている。この液−液熱交換器３１によって、基本的には、冷水によってブラインが冷却される。
【００１４】
この雪氷利用空調システムには、更に、当該雪氷利用空調システム全体を制御する制御装置４０が設けられている。また、給気（ＳＡ）の温度を計測する為の温度センサ３が設けられている。
【００１５】
制御装置４０は、不図示の通信線を介して、温度センサ３、内気ファン１２、外気ファン１４、ブラインポンプ１５、雪氷ポンプ２３等と接続しており、この通信線を介して、これらの制御を行う。つまり、制御装置４０は、例えば、内気ファン１２及び外気ファン１４の起動／停止の制御やファン回転数の制御を、不図示の通信線を介して実行する。あるいは、制御装置４０は、例えば、ブラインポンプ１５及び雪氷ポンプ２３の起動／停止の制御やポンプ回転数の制御を、不図示の通信線を介して実行する。
【００１６】
制御装置４０は、その内蔵メモリに給気（ＳＡ）に対する設定温度を記憶している。制御装置４０は、温度センサ３による給気（ＳＡ）の温度の計測値を、随時、不図示の通信線を介して取得し、この計測値や上記設定温度等に基づいて、上記各種構成（１２，１４，１５，２３）の制御を行う。この制御は、基本的には、給気（ＳＡ）の温度を設定温度に維持する制御である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第６４３２６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図１の雪氷利用空調システムでは、間接外気冷房機２０の単独での運転では給気（ＳＡ）の温度を設定温度に維持できない場合に、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０との併用運転を行う。この併用運転時には、制御装置４０は、ブラインポンプ１５の回転数を一定とし、雪氷ポンプ２３の回転数と外気ファン１４の回転数とを変化させることにより、内気熱交換器１１に送り込まれるブラインの温度を変化させて、給気（ＳＡ）の温度を制御する。ここで、内気熱交換器１１に送り込まれるブラインは、外気熱交換器１３による外気（ＯＡ）との熱交換の後に液−液熱交換器３１による冷水との熱交換が行われた直後のものである。雪氷由来の冷水との熱交換によるブラインの冷却効果は極めて高い為、給気（ＳＡ）の温度を設定温度に維持するには、液−液熱交換器３１でのブラインの冷却量の繊細な制御が求められる。液−液熱交換器３１でのブラインの冷却量は、冷水管２４内を循環する冷水の流量によって制御され、これはすなわち、雪氷ポンプ２３の回転数によって制御される。つまり、図１の雪氷利用空調システムでは、雪氷ポンプ２３の回転数のきめ細かな制御が求められるが、雪氷ポンプ２３に対するこのような制御は容易ではなく、煩雑である。
【００１９】
１つの側面において、本発明は、雪氷利用空調システムの制御を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
実施形態のひとつでは、雪氷利用空調システムが、間接外気冷房機と、雪氷冷水冷房機と、冷水熱交換器とを備えている。間接外気冷房機は、外気を取り込むファン、当該ファンによって取り込まれた外気と冷媒との第１の熱交換を行う外気熱交換器、空調対象空間からのリターン空気である還気と当該冷媒との第２の熱交換を行う内気熱交換器、及び、冷媒ポンプを有し、稼動中の当該冷媒ポンプによって第１配管を介して当該外気熱交換器と当該内気熱交換器との間で当該冷媒を循環させる。雪氷冷水冷房機は、雪氷ポンプを有し、稼動中の当該雪氷ポンプによって第２配管内に循環させている冷水を雪山の冷熱により冷却する。冷水熱交換器は、雪氷冷水冷房機によって冷却された冷水と当該冷媒との第３の熱交換を、第１配管を介して循環させている当該冷媒に対する第２の熱交換の後であって且つ第１の熱交換の前に行う。
【発明の効果】
【００２１】
実施形態のひとつによれば、雪氷利用空調システムの制御が容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】雪氷利用空調システムの従来例の構成図である。
【図２】実施形態の雪氷利用空調システムの構成図である。
【図３】実施形態の雪氷利用空調システムの制御装置の処理動作を例示するフローチャートである。
【図４】実施形態の雪氷利用空調システムの各構成要素の動作例を示す図である。
【図５】別の実施形態の雪氷利用空調システムの制御装置の処理動作を例示するフローチャートである。
【図６】別の実施形態の雪氷利用空調システムの各構成要素の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
図２は、実施形態の雪氷利用空調システムの構成図である。尚、図２において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００２４】
図１のシステムに対する図２のシステムの相違点は、ブライン配管１６を循環するブラインに対する内気熱交換器１１による空調対象空間内の還気（ＲＡ）との熱交換の後であって、且つ、当該ブラインに対する外気熱交換器１３による外気（ＯＡ）との熱交換の前に、液−液熱交換器３１が、雪氷冷水冷房機２０によって冷却された冷水と当該ブラインとの熱交換を行うという点にある。
【００２５】
図２の雪氷利用空調システムについて、より詳細に説明する。
図２において、間接外気冷房機１０に係わる構成は、内気熱交換器１１、内気ファン１２、外気熱交換器１３、外気ファン１４、ブラインポンプ１５、ブライン配管１６である。建物内に設けられた室内機１内に、内気熱交換器１１と内気ファン１２が設けられている。建物外に設けられた室外機２内に、外気熱交換器１３と外気ファン１４が設けられている。
【００２６】
また、雪氷冷水冷房機２０に係わる構成は、雪氷（雪山）２１、融水槽２２、雪氷ポンプ２３、冷水管２４である。
【００２７】
そして、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０との間で熱交換を行う為の構成として、図示の液−液熱交換器３１が設けられている。液−液熱交換器３１では、冷媒同士（ここではブラインと冷水）の熱交換が行われる。
【００２８】
間接外気冷房機１０においては、ブラインポンプ１５の稼動中には、ブラインがブライン配管１６を介して内気熱交換器１１と外気熱交換器１３とを循環している。そして、内気ファン１２によって、還気（ＲＡ）を室内機１内に取り込んで内気熱交換器１１を通過させてブラインと熱交換させる。これによって、基本的には、還気（ＲＡ）を冷却して冷気にし、これを給気（ＳＡ）として冷却対象空間に供給する。但し、ブラインの温度が還気（ＲＡ）の温度より高い場合には、還気（ＲＡ）を冷却できない。
【００２９】
尚、冷却対象空間は例えばサーバルーム等であり、給気（ＳＡ）はサーバ装置等を冷却することで温度上昇して上記、還気（ＲＡ）となる。また、ブラインは内気熱交換器１１における還気（ＲＡ）との熱交換により温度が上昇した後に外気熱交換器１３に戻され、外気熱交換器１３において外気（ＯＡ）との熱交換が行われる。
【００３０】
外気ファン１４は、稼動中には、外気（ＯＡ）を室外機２内に取り込んで外気熱交換器１３を通過させてブラインと熱交換させた後、排気（ＥＡ）として室外機２の外へ排出する。
【００３１】
雪氷冷水冷房機２０では、雪氷ポンプ２３が稼動中の場合には、冷水管２４内を冷水が循環している。冷水管２４は、融水槽２２内を通過する形で設けられている。融水槽２２には雪氷（雪山）２１から融け出した水（雪解け水）が通過／貯留する。これより、冷水管２４内を循環する冷水が、融水槽２２内において、雪解け水との熱交換によって冷却されるようになっている。つまり、雪氷（雪山）２１の冷熱によって冷水が冷却される。尚、この例に限らず、例えば雪解け水そのものが冷水として冷水管２４内を流れるようにしてもよい。
【００３２】
液−液熱交換器３１には、上記冷水管２４とブライン配管１６が通っており、ブラインポンプ１５と雪氷ポンプ２３とが稼動中の場合には、液−液熱交換器３１においてブラインと冷水との熱交換が行われるように構成されている。この液−液熱交換器３１によって、基本的には、冷水によってブラインが冷却されることになる。
【００３３】
但し、液−液熱交換器３１は、環状のブライン配管１６における、ブラインが内気熱交換器１１から外気熱交換器１３へ流れる部分に設けられている。従って、前述したように、液−液熱交換器３１は、ブラインに対する内気熱交換器１１による還気（ＲＡ）との熱交換の後であって、且つ、当該ブラインに対する外気熱交換器１３による外気（ＯＡ）との熱交換の前に、冷水と当該ブラインとの熱交換を行う。
【００３４】
この雪氷利用空調システムには、更に、当該雪氷利用空調システム全体を制御する制御装置４０が設けられている。また、給気（ＳＡ）の温度を計測する温度計測手段としての温度センサ３が設けられている。
【００３５】
制御装置４０は、不図示の通信線を介して、温度センサ３、内気ファン１２、外気ファン１４、ブラインポンプ１５、雪氷ポンプ２３等と接続しており、この通信線を介して、これらの制御を行う。つまり、制御装置４０は、例えば、内気ファン１２及び外気ファン１４の起動／停止の制御やファン回転数の制御を、不図示の通信線を介して実行する。あるいは、制御装置４０は、例えば、ブラインポンプ１５及び雪氷ポンプ２３の起動／停止の制御やポンプ回転数の制御を、不図示の通信線を介して実行する。
【００３６】
制御装置４０は、その内蔵メモリに給気（ＳＡ）に対する設定温度を記憶している。制御装置４０は、温度センサ３による給気（ＳＡ）の温度の計測値を、随時、不図示の通信線を介して取得し、この計測値や上記設定温度等に基づいて、上記各種構成（１２，１４，１５，２３）の制御を行う。この制御は、基本的には、給気（ＳＡ）の温度を設定温度に維持する制御である。
【００３７】
尚、制御装置４０は、例えば不図示のＣＰＵやメモリ等の記憶装置や通信インタフェース等を備えており、記憶装置には予め所定のアプリケーションプログラムが記憶されている。ＣＰＵが、このアプリケーションプログラムを実行することで、上記様々な制御を行って、あるいは後述する図３や図５の処理を行って、給気（ＳＡ）の温度を温度設定値に維持する。
【００３８】
以下、図３、図４を参照して、図２に示す雪氷利用空調システムの動作例について説明する。尚、以下の説明では逐一述べないが、図３の各処理は制御装置４０により実行され、この処理により図４に示す各構成要素の動作が実現される。また、図４は、各構成要素の動作例を示す。この動作は、上記制御装置４０が図３の処理に伴って各構成要素を制御することで実現される。
【００３９】
図３は、実施形態の雪氷利用空調システムにおける制御装置４０の処理動作を例示するフローチャートである。但し、図３は、外気（ＯＡ）の温度（外気温）が非常に低い状態から上昇していく場合を想定して示している。
【００４０】
また、図４は、横軸を、例えば還気（ＲＡ）の温度を一定とした場合の外気温であるものとする。図４において、左端は外気温が非常に低く、右にいくほど外気温が高くなっていく。
【００４１】
そして、図４に示すように、外気温が低いときには間接外気冷房機１０の単独運転で対応できるが、外気温が高くなると、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０との併用運転を行う。
【００４２】
制御装置４０は、図示の各種運転制御モードのいずれかを用いて雪氷利用空調システムを制御するものであり、給気（ＳＡ）の温度等に基づいて制御するが、これは結果的に現在の外気温に応じたモードで運転制御することになる。各種モードは、図４に示す例では、外気温が低いものから順に、モード“A0-1”、モード“A0-2”、モードＡ１、モードＡ２、モードＢ１がある。つまり、外気温に応じた運転制御モードで運転することになり、例えば外気温が非常に低いときには、モード“A0-1”で運転することになる。
【００４３】
但し、給気（ＳＡ）の温度は、実際には、外気温だけでなく還気（ＲＡ）の温度（負荷に相当する）の影響も受けるので、外気温と還気（ＲＡ）の温度に応じた運転制御モードで運転を行うべきではあるが、ここでは、上記の通り、還気（ＲＡ）の温度は一定と見做すことで、外気温に応じた運転制御モードでの運転が行われるものとして説明する。
【００４４】
図３において、まず、ステップＳ１１〜Ｓ１４は、図４におけるモード“A0-1”における制御装置４０の処理動作を示している。図４に示すように、上記モード“A0-1”では、外気ファン１４は停止状態であり、ブラインポンプ１５を間欠運転している（ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して運転している）。尚、この間欠運転における運転時において、ブラインポンプ１５の回転数は最低にしている。このような動作は、制御装置４０によるステップＳ１１〜Ｓ１４の制御処理により実現している。尚、図３において、初期状態では、外気ファン１４、ブラインポンプ１５、雪氷ポンプ２３は、全て停止状態となっている。また、内気ファン１２の制御は、別途行われており、ここでは特に説明しないものとする。
【００４５】
ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理では、ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４によってブラインポンプ１５を間欠運転させると共に、随時、ステップＳ１２によって、ブラインポンプ１５の間欠運転では冷房不足になっていないか否かをチェックする。このチェックでは、給気（ＳＡ）の温度を設定温度に維持できない場合に、冷房不足と判定する。つまり、ステップＳ１２では、例えば、温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度よりも高いか否か（「ＳＡの測定温度＞ＳＡ設定温度」であるか否か）を判定し、判定結果がＹＥＳである場合には、ステップＳ１５に移行する。これは、図４において、モード“A0-1”からモード“A0-2”への移行を意味する。
【００４６】
ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理をより詳細に説明すると、ブラインポンプ１５を起動して回転数を最低にして運転し（ステップＳ１１）、所定時間（例えば１分）経過したら上記ステップＳ１２の判定を行う。この判定の結果、温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度以下である場合（「ＳＡの測定温度≦ＳＡ設定温度」である場合）には（ステップＳ１２，ＮＯ）、ブラインポンプ１５を停止する（ステップＳ１３）。そして、タイマーをリセットし起動してタイマアップしたら（例えば１分経過したら）（ステップＳ１４）、再びブラインポンプ１５を起動して回転数を最低にして運転する（ステップＳ１１）。
【００４７】
そして、上記ステップＳ１２の判定を行い、この判定の結果、温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度よりも高くなった場合（「ＳＡの測定温度＞ＳＡ設定温度」となった場合）には（ステップＳ１２，ＹＥＳ）、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を行う運転制御モードへ移行する。これは、図４におけるモード“A0-2”における制御装置４０の処理動作を示している。
【００４８】
図４に示すように、モード“A0-2”では、ブラインポンプ１５は上記ステップＳ１１のまま最低回転数で運転（連続運転）させ、外気ファン１４は間欠運転させる。尚、この間欠運転における運転時には、外気ファン１４の回転数は最低にしている。
【００４９】
ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理は、外気ファン１４を起動して回転数を最低にして運転し（ステップＳ１５）、所定時間（例えば１分）経過したらステップＳ１６の判定を行う。尚、ステップＳ１６の判定（冷房不足か否か）自体は上記ステップＳ１２と同じであり、温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度よりも高いか否か（「ＳＡの測定温度＞ＳＡ設定温度」であるか否か）を判定する。違いは、ステップＳ１２がブラインポンプ１５の間欠運転の状態で冷房不足か否かを判定しているのに対して、ステップＳ１６では、外気ファン１４の間欠運転とブラインポンプ１５の回転数最低での運転との同時運転の状態で冷房不足か否かを判定している点である。
【００５０】
温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度以下である場合（「ＳＡの測定温度≦ＳＡ設定温度」である場合）には（ステップＳ１６，ＮＯ）、外気ファン１４を停止する（ステップＳ１７）。そして、タイマーをリセットし起動してタイマアップしたら（例えば１分経過したら）（ステップＳ１８）、再び外気ファン１４を起動して最低回転数で運転する（ステップＳ１５）。
【００５１】
尚、モード“A0-2”とモード“A0-1”とを比較した場合、モード“A0-2”の方が、消費電力が大きく、且つ、冷房能力が高い。
【００５２】
上記ステップＳ１６がＹＥＳの場合、すなわち、外気ファン１４の間欠運転とブラインポンプ１５の回転数最低での運転との同時運転では冷房不足と判定された場合には、ステップＳ１９へ移行する。これは、図４におけるモードＡ１に遷移することを意味する。
【００５３】
図４に示すように、モードＡ１では、外気ファン１４を最低回転数一定で運転（連続運転）すると共に、ブラインポンプ１５をＰＩＤ制御の下で運転する（ステップＳ１９）。このＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）は、一般的な制御であり、給気ＳＡの温度（給気温度）が設定温度となるように制御する。例えば、温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度よりも高い場合（「ＳＡの測定温度＞ＳＡ設定温度」の場合）であればブラインポンプ１５の回転数を一定数上げるが、温度センサ３によるＳＡの測定温度がＳＡの設定温度よりも低い場合（「ＳＡの測定温度＜ＳＡ設定温度」の場合）であればブラインポンプ１５の回転数を一定数下げ、温度センサ３によるＳＡの測定温度とＳＡの設定温度とが等しい場合（「ＳＡの測定温度＝ＳＡ設定温度」の場合）であればブラインポンプ１５の回転数をそのまま維持とする。
【００５４】
そして、ブラインポンプ１５の回転数を最大（１００％）にしても給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度以下にならない場合（「ＳＡの測定温度＞ＳＡ設定温度」の場合）には（ステップＳ２０，ＹＥＳ）、ステップＳ２１へ移行する。これは、図４においては、モードＡ２へと遷移することになる。
【００５５】
図４に示すように、モードＡ２では、ブラインポンプ１５を最大回転数一定で運転すると共に、外気ファン１４をＰＩＤ制御する（ステップＳ２１）。この場合のＰＩＤ制御もステップＳ１９と同様に、給気ＳＡの温度が設定温度となるように制御する。例えば、温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度よりも高い場合（「ＳＡの測定温度＞ＳＡ設定温度」の場合）であれば外気ファン１４の回転数を一定数上げるが、温度センサ３によるＳＡの測定温度がＳＡの設定温度よりも低い場合（「ＳＡの測定温度＜ＳＡ設定温度」の場合）であれば外気ファン１４の回転数を一定数下げ、温度センサ３によるＳＡの測定温度とＳＡの設定温度とが等しい場合（「ＳＡの測定温度＝ＳＡ設定温度」の場合）であれば外気ファン１４の回転数をそのまま維持とする。
【００５６】
そして、ブラインポンプ１５を最大回転数一定で運転させている状態で外気ファン１４の回転数を最大（１００％）にすることによって、間接外気冷房機１０を最大冷房能力で単独運転させても、温度センサ３による給気（ＳＡ）の測定温度がＳＡの設定温度以下にならない場合（「ＳＡの測定温度＞ＳＡ設定温度」の場合）には（ステップＳ２２，ＹＥＳ）、ステップＳ２３へ移行する。これは、図４においては、モードＢ１へと遷移することになる。
【００５７】
図４に示すように、モードＢ１の運転制御では、雪氷ポンプ２３を稼動するものであり、以って雪氷冷水冷房機２０を運転状態にする。つまり、モード“A0-1”、モード“A0-2”、モードＡ１、モードＡ２は、いずれも、雪氷冷水冷房機２０は停止状態であり、間接外気冷房機１０を単独で運転する運転制御モードであった。これに対して、モードＢ１の運転制御では、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０とを併用運転する。
【００５８】
これより、上記ステップＳ２２がＹＥＳの場合、まず、雪氷ポンプ２３を起動する（ステップＳ２３）。そして、雪氷ポンプ２３をＰＩＤ制御する（ステップＳ２４）。この場合のＰＩＤ制御もステップＳ１９と同様に、給気温度が設定温度となるように制御する。
【００５９】
但し、図３の例では、雪氷ポンプ２３のＰＩＤ制御と連動させて、外気ファン１４の回転数を制御する。これは、例えば、予め、雪氷ポンプ２３の回転数と外気ファン１４の回転数とを対応付けた対応付けテーブル（不図示）をユーザが任意に作成して、制御装置４０が備えている前述のメモリ等に記憶しておく。これより、雪氷ポンプ２３のＰＩＤ制御によって雪氷ポンプ２３の回転数を新たに決定する毎に、この回転数に対応する外気ファン１４の回転数を上記対応付けテーブルから求め、得られた回転数で外気ファン１４を運転する。制御装置４０は、このようにして、雪氷冷水冷房機２０の冷水管２４内を循環する冷水の流量と間接外気冷房機１０の外気ファン１４の回転数とを互いに対応付けて制御するようにして、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０との併用運転時の制御を容易にしている。
【００６０】
尚、上記対応付けテーブルは、例えば、雪氷ポンプ２３の回転数が２０％に対しては、外気ファン１４の回転数は８０％、雪氷ポンプ２３の回転数が７０％に対しては、外気ファン１４の回転数は３０％のように、雪氷ポンプ２３の回転数が大きくなるほど外気ファン１４の回転数は小さくなるように設定されているが、この例に限らない。尚、例えば２０％は最大回転数の２０％に相当する回転数を意味する。
【００６１】
尚、図示の例では、ステップＳ２４の処理を実行しつつステップＳ２５の「雪氷ポンプ２３を最大で（１００％で）運転か？」の判定を行い、判定がＮＯであればステップＳ２４に戻るループ処理となるが、判定がＹＥＳであってもＮＯの場合と同様にステップＳ２４に戻るループ処理となる。ステップＳ２５の判定がＹＥＳの場合、単に確認的な意味で、例えば空調出力最大の状態で運転中であることを表示／通知等するだけである。
【００６２】
上記のように雪氷ポンプ２３のＰＩＤ制御に連動して、雪氷ポンプ２３の回転数が大きくなるほど外気ファン１４の回転数を小さくなるようにする理由は、間接外気冷房機１０の単独運転では対応できないほどに外気（ＯＡ）の温度が上昇している状況では、外気によるブラインの冷却効果が小さくなっており、更に場合によっては逆効果になる可能性があるからである。逆効果とは、例えば、外気（ＯＡ）との熱交換でブラインの温度が却って上昇しまうようなケースであるが、このケースに限らない。
【００６３】
前述したように、本実施形態では、液−液熱交換器３１が、環状のブライン配管１６における、ブラインが内気熱交換器１１から外気熱交換器１３へ流れる部分に設けられている。従って、液−液熱交換器３１は、ブラインに対する内気熱交換器１１による還気（ＲＡ）との熱交換の後であって、且つ、当該ブラインに対する外気熱交換器１３による外気（ＯＡ）との熱交換の前に、冷水と当該ブラインとの熱交換を行う。この構成では、内気熱交換器１１に送り込まれるブラインは、液−液熱交換器３１による冷水との熱交換の後に外気熱交換器１３による外気（ＯＡ）との熱交換が行われた直後のものであり、図１の雪氷利用空調システムとはブラインとの熱交換の対象（冷水と外気（ＯＡ））の順序を逆転させている。この構成によれば、雪氷由来の冷水との熱交換がブラインの温度を過度に低下させても、その後の外気（ＯＡ）との熱交換によってブラインの過度の温度変化の抑制が可能になり、結果として、冷却対象空間の過冷却を防止できる。従って、雪氷ポンプ２３の回転数の制御に対するきめ細かさの要求は緩和され、制御が容易になる。
【００６４】
尚、上述した実施形態では、間接外気冷房機１０と雪氷冷水冷房機２０とを併用運転するモードＢ１では、制御装置４０が、雪氷ポンプ２３の回転数をＰＩＤ制御すると共に、このＰＩＤ制御と連動させて、対応付けテーブルに基づいた外気ファン１４の回転数を制御するようにしていた。この代わりに、このモードＢ１において、制御装置４０が、外気ファン１４の回転数をＰＩＤ制御すると共に、このＰＩＤ制御と連動させて、対応付けテーブルに基づいた雪氷ポンプ２３の回転数の制御を行うようにしてもよい。このモードＢ１での外気ファン１４の回転数のＰＩＤ制御は、前述したモードＡ２でのＰＩＤ制御を共用できるので、このようにすることで、雪氷ポンプ２３の為のＰＩＤ制御が不要となり、制御が容易になる。
【００６５】
尚、図４に示すように、モードＢ１における制御は、本質的には、液−液熱交換器３１を流れる冷水の量を制御するものであり、その為の一例として上記のように雪氷ポンプ２３の回転数を制御するが、この例に限らない。例えば、不図示の三方弁とバイパス管を更に設けて、雪氷ポンプ２３から供給される冷水の一部は液−液熱交換器３１をバイパスするように三方弁の弁開度を制御することで、液−液熱交換器３１を流れる冷水の量を調整制御するようにしてもよい。
【００６６】
また、モードＢ１においては、外気温度上昇により最終的には図示のように外気ファン１４が停止状態（回転数が‘０’）となるが、この状態は“実質的に間接外気冷房機１０は機能していない”と見做し、以って雪氷冷水冷房機２０の単独運転状態と略同等の状態と見做して構わない。つまり、この状態ではブラインポンプ１５が運転しているのでブラインは循環しているが、外気ファン１４が停止していることで外気（ＯＡ）との熱交換は殆ど無く、液−液熱交換器３１による冷水との熱交換のみが行われると見做してよい。つまり、雪氷冷水冷房機２０単独で、ブラインを介して間接的に、冷水の冷熱によって還気（ＲＡ）を冷却する状態であると見做せる。
【００６７】
また、上記のように、図３は、低温状態から温度上昇し続ける状況を前提にして示しており、温度下降の場合は示していないので、以下、説明する。
【００６８】
まず、上記モードＢ１で運転中は、外気（ＯＡ）の温度が下降すると、これに応じて雪氷ポンプ２３の回転数を減少させる制御が行われることになる。そして、外気（ＯＡ）の温度が下降し続けると何れは雪氷ポンプ２３を停止状態（回転数＝０）とすることになるので、そのときはモードＡ２に移行する。モードＢ１では、図３は示していないが、ステップＳ２４の雪氷ポンプ２３のＰＩＤ制御を実行しつつ、随時、ステップＳ２５だけでなく、例えば「雪氷ポンプ２３が停止状態（回転数＝０）であるか否か」を判定する処理（不図示）も行う。そして、雪氷ポンプ２３が停止状態であればステップＳ２１に移行し、以ってモードＡ２へ移行する。
【００６９】
モードＡ２で運転中は、外気（ＯＡ）の温度が下降すると、これに応じて外気ファン１４の回転数を減少させる制御が行われることになる。そして、外気（ＯＡ）の温度が下降し続けると何れは外気ファン１４を最低回転数で運転する状態になるので、そのときはモードＡ１に移行する。モードＡ２では、図３は示していないが、ステップＳ２１の外気ファン１４のＰＩＤ制御を実行しつつ、随時、ステップＳ２２だけでなく、例えば「外気ファン１４が最低回転数であるか否か」を判定する処理（不図示）も行う。そして、外気ファン１４が最低回転数で運転の状態であればステップＳ１９に移行し、以ってモードＡ１へ移行する。
【００７０】
モードＡ１で運転中には、外気（ＯＡ）の温度が下降すると、これに応じてブラインポンプ１５の回転数を減少させる制御が行われることになる。そして、外気（ＯＡ）の温度が下降し続けると何れはブラインポンプ１５を最低回転数で運転する状態になるので、そのときはモード“A0-2”に移行する。モードＡ１では、図３は示していないが、ステップＳ１９のブラインポンプ１５のＰＩＤ制御を実行しつつ、随時、ステップＳ２０だけでなく、例えば「ブラインポンプ１５が最低回転数か否か」を判定する処理（不図示）も行う。そして、ブラインポンプ１５が最低回転数で運転の状態であればステップＳ１５に移行し、以ってモード“A0-2”へ移行する。
【００７１】
モード“A0-2”で運転中には、外気（ＯＡ）の温度に応じた制御ではなく、既に説明したようにブラインポンプ１５は最低回転数で運転し、外気ファン１４は間欠運転している。そして、モード“A0-2”では随時上記ステップＳ１６の判定（冷房不足か否かの判定）を行うが、これに加えて不図示の“冷房過剰か否かの判定”も行うようにしてもよい。そして、冷房過剰と判定した場合には、モード“A0-1”へ移行する。
【００７２】
尚、冷房過剰か否かの判定方法は、例えば、給気（ＳＡ）の測定温度が、ＳＡ設定温度よりもある程度以上低い場合に、冷房過剰と判定する。つまり、「給気（ＳＡ）の測定温度＋α≦ＳＡ設定温度」（但し、αは予め任意に設定される正の値）であるか否かを判定し、判定ＹＥＳである場合には冷房過剰と判定する。
【００７３】
また、特に図示しないが、雪氷利用空調システムの構成は、図２の構成に限らず、間接外気冷房機１０と、雪氷冷水冷房機２０と、一般冷凍冷房機とを組み合せた構成であっても構わない。
【００７４】
一般冷凍冷房機は、特に図示しないが一般的な構成であってよく、例えば、蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁を有し、これらの構成に冷媒を循環させる為の配管を有している。冷媒は、蒸発器→圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器の順に循環する。
【００７５】
蒸発器は、例えば、室内機１内に設置され且つ内気熱交換器１１の下流側に設置される。尚、下流／上流とは、空気の流れを基準とする。従って、この構成の場合、還気（ＲＡ）はまず内気熱交換器１１を通過し、その後、蒸発器を通過することになる。基本的には、還気（ＲＡ）は、まず内気熱交換器１１を通過する際に上記ブラインとの熱交換で温度低下し、続いて、蒸発器を通過する際に上記冷媒との熱交換で更に温度低下することになる。
【００７６】
また、凝縮器は、例えば室外機２内に設置され且つ外気熱交換器１３の下流側に設けられる。これより、外気（ＯＡ）は、まず外気熱交換器１３を通過し、その後、凝縮器を通過することになる。外気（ＯＡ）は、まず外気熱交換器１３を通過する際に上記ブラインと熱交換し、続いて、凝縮器において、圧縮機で圧縮されて高温・高圧状態となった冷媒と熱交換することになる。尚、この構成は、外気ファン１４を、間接外気冷房機１０と一般冷凍冷房機とに共通の構成としたものといえる。
【００７７】
但し、この例に限らない。例えば、凝縮器は外気熱交換器１３や外気ファン１４とは別に設けると共に、凝縮器用のファンを更に設けて、凝縮器用のファンによって外気（ＯＡ）が凝縮器を通過するように構成してもよい。この構成の場合、例えば外気ファン１４を停止することで実質的に間接外気冷房機１０を運転停止状態にするが、凝縮器用のファンを稼動することで一般冷凍冷房機は機能させることができる（勿論、圧縮機を稼動させることは前提となる）。
【００７８】
以下、図５、図６を参照して、間接外気冷房機１０と、雪氷冷水冷房機２０と、一般冷凍冷房機とを組み合せた構成の雪氷利用空調システムの動作例について説明する。尚、この構成の雪氷利用空調システムを、「別の実施形態の雪氷利用空調システム」と称することとする。
【００７９】
当該別の実施形態の雪氷利用空調システムには制御装置が備えられている。この制御装置も、前述した制御装置４０と同様、ＣＰＵやメモリ等を有しており、メモリに予め記憶されるアプリケーションプログラムを、ＣＰＵが実行することで、図５や図６に示す処理動作が実現される。
【００８０】
また、当該別の実施形態の雪氷利用空調システムには、前述した、給気（ＳＡ）の温度を計測する温度計測手段としての温度センサ３の他に、外気（ＯＡ）の温度を計測する温度センサと、還気（ＲＡ）の温度を計測する温度センサとが備えられる。これらの温度センサは、一般冷凍冷房機の制御の為に用いられる。
【００８１】
図５は、別の実施形態の雪氷利用空調システムにおける制御装置の処理動作を例示するフローチャートである。但し、図５は、図３と同様、外気温度が非常に低い状態から上昇していく場合を想定して示している。また、図６は、別の実施形態の雪氷利用空調システムにおける各構成要素の動作例を示す。この動作は、上記制御装置が図５の処理に伴って各構成要素を制御することで実現される。
【００８２】
尚、図５において、図３のフローチャートにおけるものと同一の処理には同一符号を付してあり、その説明は省略または簡略化する。また、図６についても、図示のモード“A0-1”、モード“A0-2”、モードＡ１、モードＡ２、モードＢ１の運転制御動作は図４と同じであり、その説明は省略する。以下、図５、図６について、モードＢ１の動作状態から説明する。
【００８３】
図３、図４で説明したように、モードＢ１においては、雪氷ポンプ２３を起動して（ステップＳ２３）ＰＩＤ制御を行うことで（ステップＳ２４）、液−液熱交換器３１に流れる冷水の流量を調整制御し、以って給気（ＳＡ）の温度を設定温度に維持するように制御する。また、上記のように、雪氷ポンプ２３の出力制御と連動する形で外気ファン１４の出力制御も行う。これは、上述したように、雪氷ポンプ２３の回転数が大きくなるほど外気ファン１４の回転数が小さくなるように制御する。
【００８４】
そして、雪氷ポンプ２３の回転数を最大にして出力（液−液熱交換器３１に流れる冷水の流量）が最大になったら（最大にしても、給気（ＳＡ）の温度を設定温度に維持できなくなったら）（ステップＳ２５，ＹＥＳ）、ステップＳ２６へ移行する。これは、図５においては、モードＣ１へと遷移することになり、つまり一般冷凍冷房機も運転するモードへと移行することになる。
【００８５】
モードＣ１では、雪氷ポンプ２３は引き続き稼動状態とすると共に、ブラインポンプ１５も引き続き稼動状態とする。図２の構成では、雪氷ポンプ２３を稼動していても、ブラインポンプ１５が停止していると、雪氷の冷熱でブラインを冷却することができず、実質的に雪氷冷水冷房機２０は機能しない状態となる。モードＣ１は、雪氷冷水冷房機２０と一般冷凍冷房機とを併用運転する運転制御モードであり、雪氷冷水冷房機２０も機能させるので、上記の通り、雪氷ポンプ２３とブラインポンプ１５との両者を稼動状態とする。そして、図示の例では雪氷ポンプ２３とブラインポンプ１５の両方を最大能力で運転する。
【００８６】
尚、モードＣ１では、上記のように雪氷冷水冷房機２０を機能させる為にブラインポンプ１５を停止できず、また一般冷凍冷房機（その凝縮器）の為に外気ファン１４を運転する必要があるので、間接外気冷房機１０は実質的には運転している状態と見ることもできる。但し、制御の意図としてはモードＣ１では間接外気冷房機１０は運転停止させたいので、ここでは、モードＣ１は、雪氷冷水冷房機２０と一般冷凍冷房機とを併用運転する運転制御モードとして扱うものとする。
【００８７】
また、モードＣ１では、外気ファン１４による風量が「圧縮機運転に最低限必要な風量」となるように外気ファン１４の回転数を制御する。「圧縮機運転に最低限必要な外気ファン１４の風量」は、凝縮器からの冷媒の出口温度を、ある温度以上に上げない風量である。このようにする理由は、外気（ＯＡ）の温度がある程度高い状態では間接外気冷房機１０を運転すると却って悪影響が出る為、このような悪影響を抑止する為である。このような外気ファン１４による風量を「圧縮機運転に最低限必要な風量」とする制御方法は、既存の制御方法であり、ここでは特に説明しない。また、ここでは、給気ＳＡの温度は、圧縮機の回転数を制御することで設定値に維持させる。
【００８８】
但し、この例に限らず、例えば上述した凝縮器用のファンを別途設ける構成であれば、モードＣ１では外気ファン１４を停止状態とすると共に凝縮器用のファンを起動し運転するようにしてもよい。このようにすることでも上記の悪影響を抑止することができる。尚、この場合には、モードＣ２においても、外気ファン１４は停止状態のままで凝縮器用のファンを引き続き運転することになる。
【００８９】
図５のステップＳ２６では、一般冷凍冷房機が備えている圧縮機を起動し、当該圧縮機をＰＩＤ制御する。これは、上記のように、給気ＳＡの温度を設定温度に維持するように、圧縮機の回転数を制御するものである。また、上記のように外気ファン１４の回転数を制御する。そして、例えば随時、外気（ＯＡ）の温度の計測値と、還気（ＲＡ）の温度の計測値とを、前述した温度センサを用いて取得して、外気（ＯＡ）の温度が還気（ＲＡ）の温度よりも低いか否か（「外気温度＜還気温度」であるか否か）をチェックする（ステップＳ２７）。
【００９０】
そして、外気（ＯＡ）の温度が還気（ＲＡ）の温度以上である場合（「外気温度≧還気温度」である場合）には（ステップＳ２７，ＮＯ）、ブラインポンプ１５と雪氷ポンプ２３とを停止して（ステップＳ２８）、ステップＳ２６に戻る。つまり、雪氷冷水冷房機２０は停止状態とし、一般冷凍冷房機の単独運転状態とする。これは、図６に示すモードＣ２に遷移することに相当する。
【００９１】
図６に示す例では、モードＣ２では、圧縮機は引き続きＰＩＤ制御すると共に、外気ファン１４は最大出力で運転する。モードＣ２では実質的に間接外気冷房機１０も停止状態となるので、前述の悪影響を考慮する必要は無く、外気ファン１４は最大出力で運転する。
【００９２】
また、図５では、一般冷凍冷房機（圧縮機）を最大能力で運転する状態になったら（ステップＳ２９，ＹＥＳ）、ループを抜けて「空調出力最大」とするが、これは例えば単に「空調出力最大」で運転中であることを表示等するだけであり、また、ループを抜けることなくステップＳ２６に戻ってよい。
【００９３】
また、図示していないが、モードＣ２で運転中には不図示の“「外気温度＜還気温度」であるか否かを判定する処理”を行い、判定ＹＥＳの場合（つまり、「外気温度＜還気温度」となったら）モードＣ１に遷移するようにしてもよい。この場合、ブラインポンプ１５と雪氷ポンプ２３とを起動して常に最大回転数で運転することになる。そして、モードＣ１で運転中には、不図示の「圧縮機が最低出力で運転状態であるか否か」を判定する処理を行い、判定ＹＥＳの場合には圧縮機を停止すると共にステップＳ２４へ移行することで、モードＢ１に遷移するようにしてもよい。
【００９４】
以上説明したように、各実施形態の雪氷利用空調システムによれば、雪氷を利用する空調システムであって、間接外気冷房機と雪氷冷水冷房機とを効率的に運用することで、間接外気冷房機の効果を維持しつつ、より高い省エネ効果が得られる。また、液−液熱交換器３１を、環状のブライン配管１６における、ブラインが内気熱交換器１１から外気熱交換器１３へ流れる部分に設置して、ブラインに対する内気熱交換器１１による還気（ＲＡ）との熱交換の後であって、且つ、当該ブラインに対する外気熱交換器１３による外気（ＯＡ）との熱交換の前に、冷水と当該ブラインとの熱交換を行うようにしたことで、システムの制御が容易になる。
【符号の説明】
【００９５】
１  室内機
２  室外機
３  温度センサ
１０  間接外気冷房機
１１  内気熱交換器
１２  内気ファン
１３  外気熱交換器
１４  外気ファン
１５  ブラインポンプ
１６  ブライン配管
２０  雪氷冷水冷房機
２１  雪氷（雪山）
２２  融水槽
２３  雪氷ポンプ
２４  冷水管
３１  液−液熱交換器
４０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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