(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のエネルギーを使用して熱源を供給する第１熱源機と、第２のエネルギーを使用して熱源を供給する第２熱源機とによって、運転負荷に応じて熱源を供給する熱源システムにおいて、
前記第１及び第２熱源機を、前記運転負荷に応じてそれぞれ独立して運転させる通常運転モードと、前記運転負荷が前記第１及び第２熱源機を合わせた能力を下回る場合に前記第１熱源機を優先して駆動する併用モードと、を切り替えて実行し、
前記併用モードでは、前記第１熱源機の冷凍回路を前記通常運転モードより高い負荷運転率で駆動するとともに、前記第２熱源機の冷凍回路を前記運転負荷の変化に応じて駆動し、
前記併用モードの実行中、前記第１熱源機の制御部が送信した運転開始の指示に応じて前記第２熱源機が運転を開始した場合に、前記第２熱源機の制御部から前記第１熱源機に対して、前記第１熱源機の冷凍回路の負荷運転率を前記通常運転モードより高めるための高駆動信号が送信されること、
を特徴とする熱源システム。
【請求項２】
前記第１熱源機は、前記第１エネルギーを使用する冷凍回路と、前記熱源により供給される熱と熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、を備え、前記通常運転モードでは、前記利用側熱交換器における前記熱媒体の出口温度と予め設定された目標温度とに基づいて前記第１熱源機の冷凍回路を駆動するよう構成されること、
を特徴とする請求項１記載の熱源システム。
【請求項３】
前記併用モードの実行中に前記第２熱源機が送信する高駆動信号は、前記第１熱源機に対して目標温度の変更を指示する目標温度変更指示信号であり、
前記第１熱源機は、前記通常運転モード及び前記併用モードで、予め設定された目標温度に基づいて運転され、前記併用モードで前記第２熱源機から前記目標温度変更指示信号が入力された場合にのみ、前記併用モードにおける目標温度を変更して運転されること、
を特徴とする請求項２記載の熱源システム。
【請求項４】
前記第１熱源機は、ターボ圧縮機を電力で駆動することにより熱源を供給するターボ冷凍機であり、前記第２熱源機は、ガス熱源を用いる吸収式冷凍機であること、
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱源システム。
【請求項５】
第１のエネルギーを使用して熱源を供給する第１熱源機と、第２のエネルギーを使用して熱源を供給する第２熱源機とを制御して、運転負荷に応じて熱源を供給する熱源機の運転制御方法において、
前記第１及び第２熱源機を、前記運転負荷に応じてそれぞれ独立して運転させる通常運転モードと、前記運転負荷が前記第１及び第２熱源機を合わせた能力を下回る場合に前記第１熱源機を優先して駆動する併用モードと、を切り替えて実行し、
前記併用モードの実行中、前記第１熱源機の制御部が送信した運転開始の指示に応じて前記第２熱源機が運転を開始した場合に、前記第２熱源機の制御部から前記第１熱源機に対して、前記第１熱源機が有する冷凍回路の負荷運転率を前記通常運転モードより高めるための高駆動信号が送信されること、
を特徴とする熱源機の運転制御方法。
【請求項６】
所定のエネルギーを使用する冷凍回路と、
前記冷凍回路により供給される熱と熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、
他の熱源機に対して運転開始を指示する第１通信ポートと、前記冷凍回路の負荷運転率を高めることを指示する高駆動信号が入力される第２通信ポートと、を備え、前記利用側熱交換器における前記熱媒体の出口温度と予め設定された目標温度とに基づいて前記冷凍回路の駆動状態を制御する通常運転モードと、前記第２通信ポートに入力される高駆動信号に従って前記通常運転モードより高い負荷運転率で前記冷凍回路を駆動する高駆動運転モードと、を切り替えて実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記通常運転モードから前記併用モードに移行する場合に、前記第１通信ポートから前記他の熱源機に運転開始の指示を送信して、前記第２通信ポートからの受信を待機し、前記他の熱源機から送信された前記冷凍回路の負荷運転率を前記通常運転モードより高めるための高駆動信号を前記第２通信ポートで受信すると、前記通常運転モードより高い運転負荷率での運転を開始すること、
を特徴とする熱源機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他の熱源機と併用される熱源機、この熱源機を備えた熱源システム、及び、この熱源システムにおける熱源機の運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の熱源機によって熱源を供給するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のシステムでは、特定の熱源機に負荷が集中しないように各熱源機を運転させることが一般的である。例えば、特許文献１に記載のシステムでは、全体の運転負荷から各熱源機に負荷を按分する。また、各々の熱源機が負荷に対応して個別に運転を行うと、結果的に、出力がほぼ均等に分散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなシステムを、異なるエネルギーを用いる熱源機を組み合わせて構成することがある。このようなシステムは、システムの負荷の増大に対応して熱源機を増設する、或いは、より効率の良い最新式の熱源機を導入する一方で予備的に旧来の熱源機を残存させる等の理由で構築される。具体的な例としては、ガス等の燃料を燃焼させて駆動される吸収式冷凍機に、モーターにより駆動される圧縮機を備えた圧縮冷凍機を組み合わせたシステム等が挙げられる。
また、近年、温室効果ガスの排出抑制が重要視されるようになり、消費エネルギーとして電力が推奨されている。このため、上記のように様々なエネルギーを使用する熱源機を備えたシステムでは、電力で駆動される熱源機を積極的に使用することが考えられるが、このような使用法は、従来のように特定の熱源機に負荷を集中させないようにしたシステムでは不可能であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、異なるエネルギーを使用する複数の熱源機を組み合わせた熱源システムを、特定のエネルギーを優先的に使用するよう運転させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、第１のエネルギーを使用して熱源を供給する第１熱源機と、第２のエネルギーを使用して熱源を供給する第２熱源機とによって、運転負荷に応じて熱源を供給する熱源システムにおいて、前記第１及び第２熱源機を、前記運転負荷に応じてそれぞれ独立して運転させる通常運転モードと、前記運転負荷が前記第１及び第２熱源機を合わせた能力を下回る場合に前記第１熱源機を優先して駆動する併用モードと、を切り替えて実行し、前記併用モードでは、前記第１熱源機の冷凍回路を前記通常運転モードより高い負荷運転率で駆動するとともに、前記第２熱源機の冷凍回路を前記運転負荷の変化に応じて駆動し、前記併用モードの実行中、前記第１熱源機の制御部が送信した運転開始の指示に応じて前記第２熱源機が運転を開始した場合に、前記第２熱源機の制御部から前記第１熱源機に対して、前記第１熱源機の冷凍回路の負荷運転率を前記通常運転モードより高めるための高駆動信号が送信されること、を特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、上記の熱源システムにおいて、前記第１熱源機は、前記第１エネルギーを使用する冷凍回路と、前記熱源により供給される熱と熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、を備え、前記通常運転モードでは、前記利用側熱交換器における前記熱媒体の出口温度と予め設定された目標温度とに基づいて前記第１熱源機の冷凍回路を駆動するよう構成されること、を特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上記の熱源システムにおいて、前記併用モードの実行中に前記第２熱源機が送信する高駆動信号は、前記第１熱源機に対して目標温度の変更を指示する目標温度変更指示信号であり、前記第１熱源機は、前記通常運転モード及び前記併用モードで、予め設定された目標温度に基づいて運転され、前記併用モードで前記第２熱源機から前記目標温度変更指示信号が入力された場合にのみ、前記併用モードにおける目標温度を変更して運転されること、を特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記の熱源システムにおいて、前記第１熱源機は、ターボ圧縮機を電力で駆動することにより熱源を供給するターボ冷凍機であり、前記第２熱源機は、ガス熱源を用いる吸収式冷凍機であること、を特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明は、第１のエネルギーを使用して熱源を供給する第１熱源機と、第２のエネルギーを使用して熱源を供給する第２熱源機とを制御して、運転負荷に応じて熱源を供給する熱源機の運転制御方法において、前記第１及び第２熱源機を、前記運転負荷に応じてそれぞれ独立して運転させる通常運転モードと、前記運転負荷が前記第１及び第２熱源機を合わせた能力を下回る場合に前記第１熱源機を優先して駆動する併用モードと、を切り替えて実行し、前記併用モードの実行中、前記第１熱源機の制御部が送信した運転開始の指示に応じて前記第２熱源機が運転を開始した場合に、前記第２熱源機の制御部から前記第１熱源機に対して、前記第１熱源機が有する冷凍回路の負荷運転率を前記通常運転モードより高めるための高駆動信号が送信されること、を特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明は、所定のエネルギーを使用する冷凍回路と、前記冷凍回路により供給される熱と熱媒体とを熱交換させる利用側熱交換器と、他の熱源機に対して運転開始を指示する第１通信ポートと、前記冷凍回路の負荷運転率を高めることを指示する高駆動信号が入力される第２通信ポートと、を備え、前記利用側熱交換器における前記熱媒体の出口温度と予め設定された目標温度とに基づいて前記冷凍回路の駆動状態を制御する通常運転モードと、前記第２通信ポートに入力される高駆動信号に従って前記通常運転モードより高い負荷運転率で前記冷凍回路を駆動する高駆動運転モードと、を切り替えて実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記通常運転モードから前記併用モードに移行する場合に、前記第１通信ポートから前記他の熱源機に運転開始の指示を送信して、前記第２通信ポートからの受信を待機し、前記他の熱源機から送信された前記冷凍回路の負荷運転率を前記通常運転モードより高めるための高駆動信号を前記第２通信ポートで受信すると、前記通常運転モードより高い運転負荷率での運転を開始すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、異なるエネルギーを使用する複数の熱源機を組み合わせた熱源システムの運転時に、特定の熱源機を通常より高い負荷運転率で駆動させて、特定の種類のエネルギーを他のエネルギーに比べて積極的に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る熱源システムの構成を示す図である。
【図２】熱源システムの要部構成を示す図である。
【図３】熱源システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】熱源システムの各熱源機に配分される負荷の割合を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した実施形態に係る熱源システム１の構成を示す図である。
この図１に示す熱源システム１は、第１熱源機１０及び第２熱源機２０が配置された冷水回路３０により、空気調和装置などの熱負荷である外部負荷２に対して冷熱源を供給するシステムである。
冷水回路３０は、熱媒体としての冷水を外部負荷２に供給する往水管路３１と、外部負荷２から冷水を環流させる環水管路３２と、環流した冷水を分流させる環ヘッダ３３と、冷水を合流させて往水管路３１に送出する往ヘッダ５０とを備えて構成される環ヘッダ３３によって冷水は分岐管３４、３５及びバイパス管路３６に分流される。分岐管３４は第１熱源機１０に接続され、分岐管３５は第２熱源機２０に接続され、これら分岐管３４、３５を通った冷水は第１熱源機１０及び第２熱源機２０によりそれぞれ冷却されて往ヘッダ５０に至る。また、バイパス管路３６は、環ヘッダ３３からそのまま往ヘッダ５０に接続される。
【００１４】
冷水回路３０には、外部負荷２に供給される冷水の供給量を調整するバルブ３７が設けられている。また、冷水回路３０には、往水管路３１を流れる冷水の水温を検出する温度センサ６１、環水管路３２を流れる冷水の水温を検出する温度センサ６２、及び、環水管路３２を流れる冷水の流量を検出（測定）する流量検出器６３が設けられている。これら温度センサ６１、温度センサ６２及び流量検出器６３は、熱源システム１全体を制御する熱源機運転制御装置４に接続され、各検出値が熱源機運転制御装置４に入力される。
また、熱源機運転制御装置４は、分岐管３４に設けられ、第１熱源機１０に冷水を送り込む一次ポンプ３８、分岐管３５に設けられて第２熱源機２０に冷水を送り込む一次ポンプ３９、第１熱源機１０が備える制御部１１、及び、第２熱源機２０が備える制御部２１に接続されている。熱源機運転制御装置４は、温度センサ６１、６２及び流量検出器６３の検出値や、予め設定された設定値、或いは、外部から入力される各種信号やオペレータの操作に従って、第１熱源機１０及び第２熱源機２０の運転／停止を制御する。
【００１５】
熱源機運転制御装置４は、第１熱源機１０を運転させる場合には、第１熱源機１０に対して運転開始を指示する信号を送出するとともに、一次ポンプ３８をオンに切り替え、第２熱源機２０を運転させる場合には、第２熱源機２０に対して運転開始を指示する信号を送出するとともに、一次ポンプ３９をオンに切り替える。
ここで、熱源機運転制御装置４は、温度センサ６１、６２及び流量検出器６３の検出値に基づいて外部負荷２による負荷を求め、この負荷の大きさに応じて、第１熱源機１０のみを運転させる状態と、第１熱源機１０と第２熱源機２０の両方を運転させる状態と、第１熱源機１０及び第２熱源機２０を停止させる状態とを切り替えてもよいし、単に外部負荷２が発生した場合に第１熱源機１０及び第２熱源機２０を運転させる制御を行ってもよい。
【００１６】
往ヘッダ５０は、分岐管３４、３５及びバイパス管路３６が接続された第１ヘッダ５１と、第２ヘッダ５２とを備えて構成される。第１ヘッダ５１と第２ヘッダ５２との間は二次ポンプ５５が設けられ、第１ヘッダ５１と第２ヘッダ５２との間には、バルブ５３と差圧検出部５４が設けられている。往ヘッダ５０は、図示しないヘッダ制御部によって制御され、外部負荷２に適正量の冷水を供給するために二次ポンプ５５の運転状態（回転数等）が制御され、差圧検出部５４により検出される圧力差が予め設定された範囲内になるようにバルブ５３の開度が調整される。なお、この往ヘッダ５０の制御は、熱源機運転制御装置４により行うことも可能である。
【００１７】
熱源システム１は、往ヘッダ５０から外部負荷２に対して往水管路３１を通して冷水を供給し、外部負荷２において冷熱を供給して高温となった冷水が、環水管路３２を通じて環流する。この冷水は環ヘッダ３３において分岐管３４、３５に分岐する。分岐管３４に分岐した冷水は一次ポンプ３８により第１熱源機１０に送られて、第１熱源機１０で所定温度に冷却されて往ヘッダ５０に送られる。また、分岐管３５に分岐した冷水は一次ポンプ３９により第２熱源機２０に送られて、第２熱源機２０で所定温度に冷却されて往ヘッダ５０に送られる。往ヘッダ５０では、第１熱源機１０及び第２熱源機２０により冷却された冷水が二次ポンプ５５により外部負荷２へ送られ、冷水回路３０を循環する。一次ポンプ３８、３９及び二次ポンプ５５は、例えば、流量一定のポンプで構成されるが、インバータを備えた回転数可変のポンプであってもよい。
【００１８】
図２は、熱源システム１の要部構成を示す図である。
第１熱源機１０は、第１熱源機１０の運転状態を制御する制御部１１と、制御部１１の制御によりロード／アンロードされる冷凍回路１２と、冷凍回路１２で生成された冷熱により分岐管３４を流れる冷水を冷却する熱交換器１３とを備えている。制御部１１には、熱交換器１３に流入する冷水の温度を検出する温度センサ１４と、熱交換器１３の出口における冷水の温度を検出する温度センサ１５とが接続され、これら温度センサの検出値を取得できる。
【００１９】
本実施形態の第１熱源機１０は、具体的には、モーターにより駆動されるターボ圧縮機を使用して、冷媒を圧縮する蒸気圧縮冷凍機（ターボ冷凍機）である。冷凍回路１２は、電気エネルギーにより冷媒を圧縮し、蒸発させて冷熱を得るターボ圧縮機及び冷媒回路を備えて構成され、この冷媒回路に設けられた蒸発器すなわち利用側熱交換器が熱交換器１３に相当する。
【００２０】
一方、第２熱源機２０は、第２熱源機２０の運転状態を制御する制御部２１と、制御部２１の制御によりロード／アンロードされる冷凍回路２２と、冷凍回路２２で生成された冷熱により分岐管３５を流れる冷水を冷却する熱交換器２３とを備えている。制御部２１には、熱交換器２３に流入する冷水の温度を検出する温度センサ２４と、熱交換器２３の出口における冷水の温度を検出する温度センサ２５とが接続され、これら温度センサの検出値を取得できる。
本実施形態の第２熱源機２０は、具体的には吸収式冷凍機であり、再生器（図示略）を加熱するために燃料ガスの燃焼エネルギーを使用する。冷凍回路２２は、ガスを燃焼させて冷熱を発生する冷凍サイクルであり、この冷凍サイクルの蒸発器すなわち利用側熱交換器が熱交換器２３に相当する。
【００２１】
つまり、熱源システム１は、電気エネルギーを熱源に使用する第１熱源機１０と、ガス燃料の燃焼エネルギーを熱源に使用する第２熱源機２０とを備え、これらを併用して外部負荷２に冷熱を供給する。
第１熱源機１０及び第２熱源機２０は、上述したように、熱源機運転制御装置４の制御に従って一次ポンプ３８、３９とともにオン／オフされる。
熱源機運転制御装置４によりオンにされた後、第１熱源機１０は、制御部１１の制御によって冷凍回路１２のロード（サーモオン）／アンロード（サーモオフ）が切り替えられる。すなわち、制御部１１は、温度センサ１５により検出される熱交換器１３の出口の冷水温度が予め設定された目標温度（例えば、７℃）となるよう、冷凍回路１２を運転する。目標温度は、予め設定され、制御部１１が記憶している。
また、第２熱源機２０は、熱源機運転制御装置４によりオンにされた後、制御部２１の制御によって、温度センサ２５により検出される熱交換器２３の出口の冷水温度が目標温度となるよう、冷凍回路２２のロード／アンロードを切り替えて運転を行う。
このように、制御部１１、２１が、それぞれ独立して、熱交換器１３、２３の出口の水温と目標温度とに基づいて運転される動作モードを、通常運転モードとする。
【００２２】
熱源システム１は、上記の通常運転モードのほか、第１熱源機１０と第２熱源機２０とを２台併用する場合にのみ実行される併用モードを有する。
この併用モードでは、第１熱源機１０の運転時間において、第１熱源機１０が、冷凍回路１２の負荷運転率が高くなるよう、制御される。本実施形態では、外部負荷２の負荷要求に対し、第１熱源機１０が最大能力となるフルロード固定運転を行う。また、第２熱源機２０は、第１熱源機１０のフルロード固定運転でも不足する負荷を賄うように運転される。
【００２３】
通常運転モードでは、第１熱源機１０と第２熱源機２０とがそれぞれ、熱交換器１３、２３の出口水温に基づいて運転される。第１熱源機１０及び第２熱源機２０には、図１に示したように環ヘッダ３３で分岐した分岐管３４、３５を介して冷水が供給され、第１熱源機１０及び第２熱源機２０で冷却された冷水は往ヘッダ５０で混合される。このため、熱交換器１３、２３の入り口側の水温は、第１熱源機１０と第２熱源機２０の両方の運転状態を反映した等しい温度となるので、第１熱源機１０及び第２熱源機２０は、互いに制御を連携させなくても、結果として、それぞれがほぼ同様の負荷を担うように運転される。
【００２４】
ところで、近年は温室効果ガス排出量の削減が求められ、特に二酸化炭素の排出量を抑えたいとするニーズがある。二酸化炭素排出量を抑制するためには、従来は燃料で賄っていたエネルギー消費を電力で代替することが効果的である。
このような観点から、電気エネルギーを使用する冷凍回路１２を備えた第１熱源機１０と、ガス燃料をエネルギーとする熱交換器２３を備えた第２熱源機２０とを有する熱源システム１を運転する場合には、電気エネルギーを他のエネルギーよりも積極的に使用すること、すなわち、できるだけ第１熱源機１０をより高い負荷で運転させることが望ましい。
【００２５】
そこで、熱源システム１は、負荷が第１熱源機１０の能力以下の場合は第１熱源機１０のみを運転させ、負荷の増大により第１熱源機１０と第２熱源機２０との両方を運転する場合には、第１熱源機１０をフルロード固定運転し、それでも不足する能力を補うように第２熱源機２０を運転させる。このような動作を、併用モード（第１熱源機１０においては、高駆動運転モードに対応）とする。
【００２６】
図２に示すように、制御部１１、２１は、併用モードを実行するための通信ポートを備えている。通信ポート１１Ａ、２１Ａは、制御部１１から制御部２１に対して、運転開始を指示する運転開始信号を送信するためのポートである。制御部１１は、第１熱源機１０のみで運転を行っている状態で温度センサ１５の検出温度が目標温度に達しない場合、第１熱源機１０のみでは能力が不足すると判断して、制御部２１に運転開始信号を送信する。この運転開始信号を受信した制御部２１は、第２熱源機２０の運転を開始する。
通信ポート１１Ｂ、２１Ｂは、制御部２１から制御部１１に対してフルロード固定運転を指示するフルロード固定指示信号（高駆動信号）を送信するためのポートである。制御部２１は、第２熱源機２０の運転を開始した後すぐに制御部１１へフルロード固定指示信号を送信する。これは、第１熱源機１０と第２熱源機２０とが２台併用運転となった場合に、第１熱源機１０をフルロード固定運転させて電気エネルギーを優先的に使用するためである。
【００２７】
また、通信ポート１１Ｃ、２１Ｃは、制御部２１から制御部１１に対してフルロード固定運転の解除を指示するフルロード固定解除信号を送信するためのポートである。制御部２１は、第２熱源機２０が運転を開始してから、温度センサ２４が検出した熱交換器２３の入口側の水温が所定温度を下回った場合に、外部負荷２の負荷を第１熱源機１０の能力だけで賄えると判断して、第２熱源機２０の運転を停止させる。熱交換器１３、２３の入口側の温度と出口側の温度との温度差は、第１熱源機１０及び第２熱源機２０の能力によってほぼ決定され、例えば、本実施形態の第２熱源機２０は、２５の検出温度を温度センサ２４の検出温度より５℃低くする程度の冷凍能力を持っている。そして、温度センサ２４により検出される入口側の水温が所定温度より低いことは、第１熱源機１０及び第２熱源機２０の能力が負荷に対して過大であることを示している。この場合、制御部２１は、第１熱源機１０だけで運転する状態に切り替えるため、第２熱源機２０を停止させる。さらに、制御部２１は、第２熱源機２０の運転を開始した後すぐに制御部１１へフルロード固定指示信号を送信する。これは、第１熱源機１０をフルロード固定運転させる必要がなくなったこと、及び、外部負荷２の要求負荷が低下した場合に、第１熱源機１０の能力を負荷に合わせて変化させるためである。
このように、制御部１１及び制御部２１は、併用モードを実行して電気エネルギーをガス燃料よりも優先的に使用するため、通信ポート１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃを備え、これら通信ポートを介して信号を送受信する。
【００２８】
図３は、熱源システム１の動作を示すフローチャートである。図３（Ａ）は制御部１１の動作を示し、図３（Ｂ）は制御部２１の動作を示す。
この図３に示す動作は、熱源機運転制御装置４の制御により、第１熱源機１０及び第２熱源機２０が両方ともオンに切り替えられ、運転が可能になった場合に実行される。
【００２９】
第１熱源機１０の制御部１１は、熱源機運転制御装置４の制御によりオンに切り替えられると、まず、実行する動作モードが併用モードであるか、通常運転モードであるかを判別する（ステップＳ１１）。制御部１１には、第１熱源機１０と第２熱源機２０の同時運転時に通常運転モードを実行するか併用モードを実行するかが、例えばオペレータによる操作等により設定される。
併用モードに設定されている場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、制御部１１は、併用運転を開始する（ステップＳ１２）。併用運転時には第１熱源機１０は優先して運転されるので、制御部１１は、ステップＳ１２で冷凍回路１２をロードさせ、温度センサ１４、１５の検出値を取得する。
【００３０】
併用運転を開始した制御部１１は、温度センサ１４、１５の温度に基づいてフルロード固定運転が必要か否かを判別する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３で、制御部１１は、例えば、温度センサ１４により検出された入口側の水温と温度センサ１５により検出される出口側の水温との温度差が所定温度以上であり、かつ、温度センサ１５の出口側の水温が所定温度を超えている場合に、第１熱源機１０のフルロード固定運転が必要であると判別する。
フルロード固定運転が必要ないと判別した場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、制御部１１は、そのまま運転を継続する。また、フルロード固定運転が必要であると判別した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、制御部１１は、通信ポート１１Ａから制御部２１の通信ポート２１Ａに対して運転許可信号を送信する（ステップＳ１４）。第２熱源機２０に対して運転許可信号を送信した後、制御部１１は、第２熱源機２０からフルロード固定指示信号を受信するまで、運転を継続しながら待機する（ステップＳ１５）。
【００３１】
一方、第２熱源機２０の制御部２１は、熱源機運転制御装置４の制御によりオンに切り替えられると、実行する動作モードが併用モードであるか、通常運転モードであるかを判別する（ステップＳ３１）。制御部２１には、第１熱源機１０と第２熱源機２０の同時運転時に通常運転モードを実行するか併用モードを実行するかが、例えばオペレータによる操作等により設定される。
併用モードに設定されている場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、制御部２１は、併用運転を開始する（ステップＳ３２）。併用運転時には第１熱源機１０を優先して運転させるため、制御部２１は、第２熱源機２０の冷凍回路２２をアンロード状態にしたまま、第１熱源機１０から運転許可信号を受信するまで待機する（ステップＳ３３）。
【００３２】
制御部２１は、制御部１１から送信された運転許可信号を通信ポート２１Ａで受信すると（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、第２熱源機２０の運転を開始して冷凍回路２２をロードさせて、予め設定された目標温度と温度センサ２４、２５の検出値とに基づく運転を開始し（ステップＳ３４）、さらに、第１熱源機１０をフルロード固定運転させるために、制御部１１の通信ポート１１Ｂに対して通信ポート２１Ｂからフルロード固定指示信号を送信する（ステップＳ３５）。
【００３３】
制御部１１は、制御部２１から送信されたフルロード固定指示信号を通信ポート１１Ｂで受信すると（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、フルロード固定運転を開始する（ステップＳ１６）。このフルロード固定運転は、温度センサ１４、１５の検出温度に関わらず冷凍回路１２をロードさせた状態を保つ運転である。これにより、冷凍回路１２の負荷運転率はほぼ１００％となる。その後、制御部１１は、第２熱源機２０からフルロード固定解除信号を受信するまで、フルロード固定運転を継続する（ステップＳ１７）。
【００３４】
また、制御部２１は、制御部１１に対してフルロード固定指示信号を送信した後、温度センサ２４、２５の温度に基づいて、負荷が所定レベル以下に低下したか否かを監視する（ステップＳ３６）。第１熱源機１０のフルロード固定運転中に負荷が第１熱源機１０のフルロード時の能力を下回ると、熱交換器２３の入口側の水温が低下する。このため、制御部２１は、例えば熱交換器２３の入口側の温度センサ２４の検出温度が所定温度以下に低下した場合、第１熱源機１０と第２熱源機２０の合計能力が外部負荷２に対して過大であると判断して、第１熱源機１０のフルロード固定運転を解除するためにフルロード固定解除信号を通信ポート２１Ｃから通信ポート１１Ｃに送信する（ステップＳ３７）。フルロード固定解除信号を送信した制御部２１は、冷凍回路２２をアンロード状態にして運転を停止し（ステップＳ３８）、再び第１熱源機１０から運転許可信号を受信するまでステップＳ３３に戻って待機する。
【００３５】
制御部１１は、制御部２１から送信されたフルロード固定解除信号を通信ポート１１Ｃで受信すると（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、フルロード固定運転を解除して（ステップＳ１８）、温度センサ１４、１５の検出温度と、予め設定された目標温度とに基づく運転を開始してステップＳ１３に戻り、再びフルロード固定運転が必要になるか否かを監視する。
【００３６】
また、制御部１１は、通常運転モードに設定されている場合、熱源機運転制御装置４の制御によりオンに切り替えられると、通常運転モードを実行して、温度センサ１４、１５の検出温度と、予め設定された目標温度とに基づく運転を行う（ステップＳ１９）。制御部２１も同様に、通常運転モードに設定されている場合には、熱源機運転制御装置４の制御によりオンに切り替えられると通常運転モードを実行して、温度センサ２４、２５の検出温度と、予め設定された目標温度とに基づく運転を行う（ステップＳ３９）
図３に示す動作は、熱源機運転制御装置４により第１熱源機１０及び第２熱源機２０が、それぞれオフに切り替えられると、終了する。
【００３７】
ここで、制御部２１が制御部１１へ送信するフルロード固定指示信号は、例えば、制御部１１における目標温度を変更させる信号とすることができる。例えば、熱源システム１全体の負荷が６０％で目標温度７℃、温度センサ１４により検出される入口の水温１０℃のときに、フルロード固定指示信号が目標温度を１．５℃低下させるよう指示する信号であった場合、予め設定された温度センサ１５の検出水温の目標温度が７℃であれば、フルロード固定指示信号を受信すると目標温度は５．５℃になる。目標温度が、１．５℃も低下すると、冷水回路３０においては非常に低い温度を目標にすることになり、しかも、併用運転される第２熱源機２０は目標温度が７℃であればフルロード固定指示信号の送信に同期して、自らの目標温度を１．５℃高く変更して８．５℃を新たな目標温度とし、冷凍回路２２をロード／アンロードするので、第１熱源機１０にのみ冷水を７℃から５．５℃に低下させるための負荷が加わる。このため、第１熱源機１０は、ほぼ確実にフルロード固定運転を継続することになる。つまり、制御部１１の目標温度を十分に低下させる信号であれば、フルロード固定指示信号としての機能を果たすので、フルロード固定指示信号専用の信号形態を定義しなくても、目標温度設定（変更）用のコマンド等をフルロード固定指示信号に利用できる。
また、この場合には、フルロード固定解除信号は、制御部１１の目標温度を元に戻すよう指示する信号、例えば、目標温度を１．５℃上昇させるよう指示する信号であればよい。
【００３８】
この場合、制御部１１は、目標温度設定用のコマンドを常時受け付けるようにしてもよいが、異常な目標温度が設定されないように、併用モードの実行中に、通信ポート１１Ｂに入力された場合に、目標温度設定用のコマンドを受信して処理するようにしてもよい。また、フルロード固定解除信号についても、併用モードの実行中に、通信ポート１１Ｃに入力された場合に、目標温度設定用コマンドを受信して処理する構成とすればよい。これにより、不適切な目標温度の設定および変更を防止し、かつ、既存のコマンド体系を利用して容易にフルロード固定指示信号およびフルロード固定解除信号を実現できる。
【００３９】
このように、第１熱源機１０と第２熱源機２０とを備えた熱源システム１において、外部負荷２の負荷要求に応じて第１熱源機１０と第２熱源機２０の両方を運転させる場合に、電気エネルギーを使用する第１熱源機１０をフルロード固定運転させることで、二酸化炭素排出量を削減でき、さらに、熱源システム１全体のＣＯＰの向上を図ることができる。この点について図４を参照して説明する。
【００４０】
図４は、熱源システム１の各熱源機に配分される負荷の割合を示す図表であり、図４（Ａ）は併用運転モードを実行する場合、図４（Ｂ）は通常運転モードを実行する場合を示す。図４（Ａ）及び（Ｂ）には、熱源システム１が１台の第１熱源機１０と２台の第２熱源機２０を備えた場合を一例として示す。図４（Ａ）中の実線は熱源システム１全体のＣＯＰを示す。図中符号Ｐは外部負荷２全体の負荷のうち第１熱源機１０の負荷を示し、符号Ｑ及びＲはそれぞれ１台の第２熱源機２０の負荷を示す。
【００４１】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、熱源システム１のように複数の熱源機を備えたシステムは、負荷が小さい間は１台の第１熱源機１０のみを運転し、負荷が増大すると熱源機の運転台数が増加する。図４（Ｂ）の例では負荷がＬ１を超えると２台、負荷がＬ２を超えると３台の熱源機が運転され、図４（Ａ）の例では負荷がＬ１´を超えると２台、負荷がＬ２´を超えると３台の熱源機が運転される。
【００４２】
図４（Ｂ）に示すように、通常運転モードでは、その時点で運転されている複数の熱源機に均等に負荷が分配される。
ところで、通常の冷凍機は負荷が小さい状態ではＣＯＰが理論値より低くなってしまう。このため、例えば図４（Ｂ）において負荷Ｌ１近傍で２台の熱源機を運転する場合、負荷Ｌ２近傍で３台の熱源機を運転する場合は、運転される熱源機の台数に比べて負荷が小さく、各熱源機に均等に負荷が分散するため、各々の熱源機のＣＯＰが低下してしまう。このＣＯＰの低下は、負荷Ｌ１、Ｌ２で熱源機の運転台数が増大する前と比較して顕著である。
【００４３】
これに対し、図４（Ａ）に示すように、本実施形態の熱源システム１が併用モードを実行する場合、熱源機の運転台数が増えても第１熱源機１０はフルロード固定運転に保たれるので、負荷Ｌ１´より高い領域では第１熱源機１０のＣＯＰは高いままである。従って、図４（Ａ）中に破線で示すようなＣＯＰの低下が起こらないので、熱源システム１全体としてのＣＯＰも、高いレベルに維持される。仮に２台の第２熱源機２０を熱源システム１に設けて、負荷Ｌ２´以上で３台の熱源機を運転させる場合は、第１熱源機１０をフルロード固定運転させたまま、２台の第２熱源機２０で負荷が均等に分配される。このため、熱源システム１全体としてのＣＯＰは高いレベルを保つ。
このように、併用モードを実行して第１熱源機１０をフルロード固定運転させることで、熱源機の運転台数を増加させた場合のＣＯＰの低下を防ぎ、ＣＯＰの向上を図ることができる。
【００４４】
以上のように、本発明を適用した実施形態に係る熱源システム１によれば、第１のエネルギーとしての電気エネルギーを使用する第１熱源機１０と、第２のエネルギーとしてのガス燃料を使用する第２熱源機２０とによって、外部負荷２の運転負荷に応じて熱源を供給する熱源システム１において、第１熱源機１０及び第２熱源機２０を、運転負荷に応じてそれぞれ独立して運転させる通常運転モードと、運転負荷が第１熱源機１０及び第２熱源機２０を合わせた能力を下回る場合に第１熱源機１０を優先して駆動する併用モードと、を切り替えて実行し、併用モードでは、第１熱源機１０の冷凍回路１２を通常運転モードより高い負荷運転率で、例えばフルロード状態で駆動するとともに、第２熱源機２０の冷凍回路２２を運転負荷の変化に応じて駆動するので、第１熱源機１０と第２熱源機２０とで負荷を均等に分散することなく、第１熱源機１０の能力を最大限利用し、それでも不足する負荷を第２熱源機２０により賄う運転方法を実現できる。これにより、例えば二酸化炭素排出量を抑制するために電気エネルギーを優先して使用する運転を行うことができ、また、熱源機の運転台数の変動に伴うＣＯＰの低下を防止し、熱源システム１全体としてのＣＯＰの向上を図ることができる。また、上記実施形態では電気エネルギーで駆動される第１熱源機１０を優先してフルロード固定運転させていたが、制御部２１に制御部１１としての機能を持たせて、ガス燃料を用いる第２熱源機２０を優先してフルロード固定運転させることも可能であり、この場合には、経済性等を重視してガス燃料を優先して使用するといった使用方法を実現できる。つまり、異なるエネルギーを使用する複数の熱源機の運転を制御して、特定のエネルギーを積極的に使用する運転方法を自在に実現できる。
【００４５】
また、熱源システム１は、第１熱源機１０が、電気エネルギーを使用する冷凍回路１２と、冷凍回路１２により供給される冷熱と熱媒体としての冷水とを熱交換させる熱交換器１３とを備え、通常運転モードでは、熱交換器１３の出口における冷水温度と予め設定された目標温度とに基づいて冷凍回路１２を駆動し、併用モードの実行中に第１熱源機１０が運転許可信号を第２熱源機２０に送信すると、この運転許可信号に応じて第２熱源機２０が運転を開始し、さらに第２熱源機２０から第１熱源機１０に対して、フルロード固定運転を指示するフルロード固定指示が送信されるので、第１熱源機１０を制御する制御部１１は、熱源機運転制御装置４によってオンに切り替えられた後は、自律的に動作して、通常運転モードと、併用モードとを実行できる。そして、併用モードにおいては必要に応じて第２熱源機２０を運転させることができ、第２熱源機２０が確実に運転している場合にフルロード固定運転に移行する。これにより、第１熱源機１０及び第２熱源機２０を統合的に制御する別の制御装置等を必要とせず、制御対象である第１熱源機１０及び第２熱源機２０だけで、効率よくかつ確実に、通常運転モードと、フルロード固定運転を伴う併用モードとを実行できる。
【００４６】
また、第１熱源機１０は、電気エネルギーを使用する冷凍回路１２と、冷凍回路１２により供給される冷熱と冷水とを熱交換させる熱交換器１３と、冷凍回路１２の負荷運転率を高めることを指示するフルロード固定指示信号が入力される通信ポート１１Ｂを備え、熱交換器１３における冷水の出口温度と予め設定された目標温度とに基づいて冷凍回路１２の駆動状態を制御する通常運転モードと、通信ポート１１Ｂに入力されるフルロード固定指示信号に従って通常運転モードより高い負荷運転率で熱源を駆動する併用モードと、を切り替えて実行する制御部１１と、を備えたので、他の熱源機と併用される場合に、他の熱源機と負荷を均等に分散することなく、優先して高い負荷運転率で熱源をロード状態にして、運転を実行することができるので、この第１熱源機１０を、電気以外のエネルギーを使用する他の熱源機と組み合わせて使用した場合に、例えば二酸化炭素排出量を抑制するために電気エネルギーを優先して使用する運転を行うことができ、また、熱源機の運転台数の変動に伴うＣＯＰの低下を防止し、熱源システム１全体としてのＣＯＰの向上を図ることができる。
【００４７】
なお、上記実施形態は本発明を適用した一具体例を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、併用モードにおいて第１熱源機１０がフルロード固定運転を継続するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、通常運転モードよりも併用モードの方が、冷凍回路１２の負荷運転率が高ければよく、必ずしもフルロードである必要はない。
また、例えば、上記実施形態においては、第１熱源機１０の冷凍回路１２を、電気エネルギーを使用するターボ冷凍機とし、第２熱源機２０の冷凍回路２２を、ガス燃料をエネルギーとする吸収式冷凍機として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１熱源機１０及び第２熱源機２０はそれぞれ別のエネルギーを使用する熱源機として構成してもよく、例えば、重油等の油脂燃料、太陽熱エネルギー等を用いてもよい。また、燃料を使用する構成としては、燃焼により吸収式冷凍機の再生器を直接加熱する構成に限らず、ガス燃料によりガスエンジンを駆動し、その駆動力により圧縮機等を駆動する形態の蒸気圧縮型冷凍機を構成してもよい。さらに、電気エネルギーを使用する熱源機として、商用電力を使用する熱源機と、燃料電池により発電された電気エネルギーを使用する熱源機、太陽光発電により発電された電気エネルギーを使用する熱源機を、それぞれ個別に設けてもよい。
また、第１熱源機１０及び第２熱源機２０が備える制御部１１、２１の機能は、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現されるものであり、制御部１１、２１の具体的な態様や、制御部１１と制御部２１との相互の接続形態、及び、熱源機運転制御装置４との接続形態等は任意であり、その他の細部構成についても任意に変更可能である。
【００４８】
また、上記実施形態においては、熱源システム１を、熱媒体として冷水を用い、外部負荷２に冷熱を供給するシステムとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱媒体は空気、熱媒体油、水蒸気等であってもよく、これらの熱媒体により外部負荷２に対して熱を供給するものであってもよく、熱源システム１が、より大規模なシステムに組み込まれた形態としてもよく、本発明は、本発明の趣旨を損なわない範囲において種々の熱源機及び熱源システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  熱源システム
２  外部負荷
１０  第１熱源機
１１  制御部
１１Ａ〜１１Ｃ  通信ポート
１２  冷凍回路
１３  熱交換器
１４、１５  温度センサ
２０  第２熱源機
２１  制御部
２１Ａ〜２１Ｃ  通信ポート
２２  冷凍回路
２３  熱交換器
２４、２５  温度センサ
２５  温度センサ
３０  冷水回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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