(57)【要約】【課題】地中熱ヒートポンプチラーを安定して運転させて消費エネルギを削減できる熱源システムを提供することを課題とする。【解決手段】土壌と冷却水Ｗｃが地中２で熱交換する構成の地中熱交換器１と、冷却水Ｗｃと冷温水Ｗａが熱交換する地中熱ヒートポンプチラー３と、地中熱ヒートポンプチラー３に冷温水Ｗａを送液する第１冷温水ポンプ１１と、第１冷温水ポンプ１１を周波数制御する第１インバータ１１ａと、地中熱交換器１と地中熱ヒートポンプチラー３の間で冷却水Ｗｃを循環させる冷却水ポンプ１２と、地中熱ヒートポンプチラー３で冷温水Ｗａと熱交換して地中熱交換器１に流入する冷却水Ｗｃの水温を計測する温度センサ４１と、冷温水Ｗａに冷熱を蓄熱する蓄熱運転時に、温度センサ４１が計測する冷却水Ｗｃの水温に基づいて第１インバータ１１ａの周波数を決定する制御装置１００と、を備えることを特徴とする熱源システム１０とする。【選択図】図１
2014228238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌と熱媒体が地中で熱交換するように構成される地中熱交換器と、
前記熱媒体と作動流体が熱交換する第１ヒートポンプチラーと、
前記第１ヒートポンプチラーに前記作動流体を送液する第１ポンプと、
前記第１ポンプを周波数制御する第１インバータと、
前記地中熱交換器と前記第１ヒートポンプチラーの間で前記熱媒体を循環させる第２ポンプと、
前記第１ヒートポンプチラーで前記作動流体と熱交換して前記地中熱交換器に流入する前記熱媒体の温度を計測する温度計測手段と、
前記作動流体に冷熱を蓄熱する蓄熱運転時に、前記温度計測手段の計測値に基づいて前記第１インバータの周波数を決定する制御装置と、を備えることを特徴とする熱源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄熱運転時に、前記温度計測手段の計測値が所定の温度以上になったときに、前記温度計測手段の計測値が所定の温度より低いときよりも前記第１インバータの周波数を低くすることを特徴とする請求項１に記載の熱源システム。
【請求項３】
外気温度を計測する外気温度センサと、
前記作動流体が冷却対象を冷却するときの冷却負荷を計測する冷却負荷計測手段と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記蓄熱運転時に、前記外気温度センサの計測値と、前記冷却負荷計測手段の計測値と、に基づいて、当該蓄熱運転での消費電力が最小になるように前記第１インバータの周波数を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱源システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記蓄熱運転時に前記消費電力を最小にする前記第１インバータの周波数の変化を、外気温度の変化および前記冷却負荷の変化に対応してシミュレートするシミュレーション機能を有し、
外気温度と前記冷却負荷の組み合わせごとに前記消費電力を最小にする前記第１インバータの周波数を決定した第１のデータテーブルを作成し、
さらに、前記蓄熱運転時に、前記外気温度センサの計測値と、前記冷却負荷計測手段の計測値と、に基づいて前記第１のデータテーブルを参照して前記第１インバータの周波数を決定することを特徴とする請求項３に記載の熱源システム。
【請求項５】
前記作動流体が外気と熱交換可能に構成される第２ヒートポンプチラーと、
前記作動流体を前記第２ヒートポンプチラーに送液する第３ポンプと、
前記第２ポンプを周波数制御する第２インバータと、
前記第３ポンプを周波数制御する第３インバータと、
外気温度を計測する外気温度センサと、
前記作動流体が冷却対象を冷却するときの冷却負荷を計測する冷却負荷計測手段と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記蓄熱運転時に、前記外気温度センサが計測する外気温度と、前記冷却負荷計測手段が計測する冷却負荷と、に基づいて、当該蓄熱運転での消費電力が最小になるように、前記第１インバータの周波数と、前記第２インバータの周波数と、前記第３インバータの周波数と、を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱源システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記蓄熱運転時に前記消費電力を最小にするための、前記第１インバータの周波数の変化と、前記第２インバータの周波数の変化と、前記第３インバータの周波数の変化と、を外気温度の変化および前記冷却負荷の変化に対応してシミュレートするシミュレーション機能を有し、
外気温度と前記冷却負荷の組み合わせごとに前記消費電力を最小にする前記第１インバータの周波数を決定した第１のデータテーブルと、
外気温度と前記冷却負荷の組み合わせごとに前記消費電力を最小にする前記第２インバータの周波数を決定した第２のデータテーブルと、
外気温度と前記冷却負荷の組み合わせごとに前記消費電力を最小にする前記第３インバータの周波数を決定した第３のデータテーブルと、を作成し、
さらに、前記蓄熱運転時に、前記外気温度センサの計測値と、前記冷却負荷計測手段の計測値と、に基づいて、前記第１のデータテーブルを参照して前記第１インバータの周波数を決定し、前記第２のデータテーブルを参照して前記第２インバータの周波数を決定し、前記第３のデータテーブルを参照して前記第３インバータの周波数を決定することを特徴とする請求項５に記載の熱源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１には、「空調システム１０は、地中熱を利用した熱交換器と、熱交換器に冷温水を循環させる冷温水ポンプ５０と、冷温水ポンプ５０の回転数を変化させるインバーター５２と、熱交換器を循環した冷温水を介して冷房又は暖房する空調機２０と、空調機２０の室内負荷を算出するための第１の検出手段と、冷温水負荷を算出するための第２の検出手段と、室内負荷、冷温水負荷、冷温水ポンプ５０の第１の消費電力と、空調機２０の第２の消費電力を算出してシステムＣＯＰを算出し、システムＣＯＰのうちで最大となる冷温水流量を選定するシミュレーター６２と、システムＣＯＰが最大となる前記冷温水流量のインバーター５２の周波数設定値で冷温水ポンプ５０を制御するコントローラー６４と、を備える。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４７５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている、地中熱を利用した空調システム（熱源システム）はヒートポンプ式の空調機（ヒートポンプチラー）を備え、冷却水を地中に送水し、地中で冷却水と大地（土壌）が熱交換するように構成されている。地中の温度は年間を通してほぼ一定であるため、地中熱を利用したヒートポンプシステム（地中熱ヒートポンプシステム）は、夏季、冬季においては外気と熱交換するヒートポンプシステム（空冷ヒートポンプシステム）に比べて省エネとすることができる。
しかしながら、地中熱ヒートポンプシステムでは、地中との熱交換量が大きすぎると地中と熱交換する冷却水の温度が上昇し、空冷ヒートポンプシステムよりも消費エネルギが多くなるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、土壌と熱交換する熱冷媒と作動流体が熱交換する第１ヒートポンプチラーを安定して運転し、かつ、消費エネルギを削減できる熱源システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため本発明は、土壌と熱媒体が熱交換する地中熱交換器と、熱媒体と作動流体が熱交換する第１ヒートポンプチラーと、を備える熱源システムであって、地中熱交換器に流入する熱媒体の温度に基づいて、第１ヒートポンプチラーに作動流体を送液する第１ポンプの出力を決定する制御装置を備えるという特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、土壌と熱交換する熱冷媒と作動流体が熱交換する第１ヒートポンプチラーを安定して運転し、かつ、消費エネルギを削減できる熱源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の熱源システムの構成図である。
【図２】（ａ）は熱源システムが冷房装置として動作する場合の地中熱ヒートポンプチラーの状態を示す図、（ｂ）は熱源システムが冷房装置として動作する場合の空冷ヒートポンプチラーの状態を示す図である。
【図３】（ａ）は熱源システムが暖房装置として動作する場合の地中熱ヒートポンプチラーの状態を示す図、（ｂ）は熱源システムが暖房装置として動作する場合の空冷ヒートポンプチラーの状態を示す図である。
【図４】実施例２の熱源システムの構成図である。
【図５】冷却水ポンプ用テーブルの一例である。
【図６】第１冷温水ポンプ用テーブルの一例である。
【図７】第２冷温水ポンプ用テーブルの一例である。
【図８】制御装置が各データテーブルを作成する手順を示すフローチャート（その１）である。
【図９】制御装置が各データテーブルを作成する手順を示すフローチャート（その２）である。
【図１０】実施例３の熱源システムの構成図である。
【図１１】実施例４の熱源システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１の熱源システムの構成図である。
図１に示すように、熱源システム１０は、第１ヒートポンプチラー（地中熱ヒートポンプチラー３）と第２ヒートポンプチラー（空冷ヒートポンプチラー４）の２つのヒートポンプチラーを備える。
地中熱ヒートポンプチラー３には往き配管３０ａおよび戻り配管３０ｂを介して地中熱交換器１が接続され、地中熱ヒートポンプチラー３と地中熱交換器１の間を冷却水（冷却水Ｗｃ）が熱媒体として循環する。つまり、地中熱ヒートポンプチラー３から往き配管３０ａを介して冷却水Ｗｃが地中熱交換器１に送水され、地中熱交換器１から戻り配管３０ｂを介して冷却水Ｗｃが地中熱ヒートポンプチラー３に送水される。
地中熱交換器１は、地中熱ヒートポンプチラー３から送水された冷却水Ｗｃが流通する管路が地中２に配管され、管路を流通する冷却水Ｗｃが地中２で土壌と熱交換するように構成されている。そして、冷却水Ｗｃは土壌の熱を地中熱ヒートポンプチラー３まで運搬する熱媒体として機能する。
【００１１】
なお、往き配管３０ａには、地中熱交換器１に冷却水Ｗｃを送水することによって地中熱交換器１と地中熱ヒートポンプチラー３の間で冷却水Ｗｃを循環させる第２ポンプ（冷却水ポンプ１２）が備わっている。また、往き配管３０ａには、地中熱ヒートポンプチラー３から地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温を計測する温度計測手段（温度センサ４１）が備わり、温度センサ４１の計測値を示す計測信号が制御装置１００に送信される。そして制御装置１００は、温度センサ４１から送信される計測信号に基づいて、地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温を算出可能に構成される。
【００１２】
地中熱ヒートポンプチラー３は第１給水管５１ａを介して還ヘッダ７と接続され、第１排水管５１ｂを介して往ヘッダ８と接続される。そして、地中熱ヒートポンプチラー３には、第１給水管５１ａを介して還ヘッダ７から作動流体（冷温水Ｗａ）が送水され、往ヘッダ８には、第１排水管５１ｂを介して地中熱ヒートポンプチラー３から冷温水Ｗａが送水される。
そのため、第１給水管５１ａには、冷温水Ｗａを還ヘッダ７から地中熱ヒートポンプチラー３に送水する第１ポンプ（第１冷温水ポンプ１１）が配設される。第１冷温水ポンプ１１はインバータ（第１インバータ１１ａ）を備え、第１冷温水ポンプ１１は第１インバータ１１ａによって周波数制御される。つまり、第１インバータ１１ａに設定される周波数が制御装置１００によって変更されることによって、第１冷温水ポンプ１１による冷温水Ｗａの吐出量（出力）が変化するように構成される。
【００１３】
制御装置１００は、通信部１００ａ、演算部１００ｂ、記憶部１００ｃ、およびインタフェース部１００ｄを含んで構成される。制御装置１００は、記憶部１００ｃに記憶されている所定のプログラムを演算部１００ｂで実行して熱源システム１０を制御する。また、制御装置１００は、温度センサ４１から送信される計測信号を通信部１００ａで受信し、受信した計測信号に基づいて、演算部１００ｂで冷温水Ｗａの水温を算出する。
さらに制御装置１００は、後記するように演算部１００ｂで第１インバータ１１ａの周波数を決定し、決定した周波数で第１冷温水ポンプ１１が駆動するように、インタフェース部１００ｄから第１インバータ１１ａに制御信号を送信する。
【００１４】
空冷ヒートポンプチラー４は第２給水管５２ａを介して還ヘッダ７と接続され、第２排水管５２ｂを介して往ヘッダ８と接続される。そして、空冷ヒートポンプチラー４には、第２給水管５２ａを介して還ヘッダ７から冷温水Ｗａが送水され、往ヘッダ８には第２排水管５２ｂを介して空冷ヒートポンプチラー４から冷温水Ｗａが送水される。
そのため、第２給水管５２ａには、冷温水Ｗａを還ヘッダ７から空冷ヒートポンプチラー４に送水する第３ポンプ（第２冷温水ポンプ１３）が配設される。
【００１５】
また、還ヘッダ７と往ヘッダ８は、並列に配置される空調機５，６と配管６０を介して接続され、空調機５，６には往ヘッダ８から配管６０を介して冷温水Ｗａが送水される。そのため、往ヘッダ８と空調機５，６の間には、冷温水Ｗａを空調機５，６に送水する第４ポンプ（冷水供給ポンプ１４）が備わっている。
往ヘッダ８から送水された冷温水Ｗａは、空調機５，６で外気と熱交換し、空調機５，６の周囲の外気の温度（外気温度）を調節する。つまり、空調機５，６によって、施設等が空調（冷房や暖房）される。
そして、空調機５，６において外気と熱交換した冷温水Ｗａは、配管６０を流通して還ヘッダ７に送水される。
なお、還ヘッダ７と往ヘッダ８の間はバイパス管６０ａで接続され、バイパス管６０ａには、当該バイパス管６０ａを流通する冷温水Ｗａの流量を調節する流量調節弁６０ｂが備わっている。
【００１６】
また、還ヘッダ７と空調機５を接続する配管６０には冷温水Ｗａの流量を調節する流量調節バルブ３２が備わり、還ヘッダ７と空調機６を接続する配管６０には冷温水Ｗａの流量を調節する流量調節バルブ３３が備わる。
【００１７】
実施例１の熱源システム１０は図１に示すように構成され、地中熱ヒートポンプチラー３および空冷ヒートポンプチラー４は、それぞれ冷熱源または温熱源として機能する。
熱源システム１０が冷房装置として動作する場合、地中熱ヒートポンプチラー３および空冷ヒートポンプチラー４は冷熱源として機能し、空調機５，６に送水された冷温水Ｗａは、周囲の外気を冷却する。この場合、周囲の外気が冷温水Ｗａの冷却対象になる。
一方、熱源システム１０が暖房装置として動作する場合、地中熱ヒートポンプチラー３および空冷ヒートポンプチラー４は温熱源として機能し、空調機５，６に送水された冷温水Ｗａは、周囲の外気を加熱する。この場合、周囲の外気が冷温水Ｗａの加熱対象になる。
【００１８】
《熱源システム１０が冷房装置として動作する場合》
図２の（ａ）は熱源システムが冷房装置として動作する場合の地中熱ヒートポンプチラーの状態を示す図であり、（ｂ）は熱源システムが冷房装置として動作する場合の空冷ヒートポンプチラーの状態を示す図である。
【００１９】
熱源システム１０（図１参照）が冷房装置として動作する場合、すなわち、熱源システム１０が冷房運転する場合、図２の（ａ）に示すように、地中熱ヒートポンプチラー３の内部では、圧縮機３ａによって圧縮された高温高圧の冷媒（第１冷媒Ｃｏ１）が凝縮器３ｂに導入される。そして、第１冷媒Ｃｏ１は凝縮器３ｂで地中熱交換器１から送水される相対的に水温の低い冷却水Ｗｃで冷却されて凝縮し、膨張弁３ｄで減圧された後に蒸発器３ｃに導入される。蒸発器３ｃで、第１冷媒Ｃｏ１は還ヘッダ７から送水される冷温水Ｗａと熱交換して気化し、このときに冷温水Ｗａから気化熱を奪って冷温水Ｗａを冷却する。そして気化した第１冷媒Ｃｏ１は圧縮機３ａで圧縮される。
このように、熱源システム１０が冷房運転されると、第１冷媒Ｃｏ１は、圧縮機３ａ、凝縮器３ｂ、膨張弁３ｄ、蒸発器３ｃの順に循環して冷温水Ｗａを冷却する。そして、冷温水Ｗａには冷熱が蓄熱される。つまり、熱源システム１０の冷房運転は冷温水Ｗａ（作動流体）に冷熱を蓄熱する蓄熱運転になる。
【００２０】
地中熱ヒートポンプチラー３の蒸発器３ｃで冷却された冷温水Ｗａは往ヘッダ８を介して空調機５，６（図１参照）に送水される。
また、凝縮器３ｂでの熱交換で温度が上昇した冷却水Ｗｃは地中熱交換器１に送水されて相対的に低温の地中２で冷却された後、再び地中熱ヒートポンプチラー３の凝縮器３ｂに送水される。
【００２１】
また、熱源システム１０（図１参照）が冷房運転する場合、図２の（ｂ）に示すように、空冷ヒートポンプチラー４の内部では、圧縮機４ａによって圧縮された高温高圧の冷媒（第２冷媒Ｃｏ２）が凝縮器４ｂに導入される。そして、第２冷媒Ｃｏ２は凝縮器４ｂで相対的に低温の外気で冷却されて凝縮し、膨張弁４ｄで減圧された後に蒸発器４ｃに導入される。蒸発器４ｃで、第２冷媒Ｃｏ２は還ヘッダ７から送水される冷温水Ｗａと熱交換して気化し、このときに冷温水Ｗａから気化熱を奪って冷温水Ｗａを冷却する。そして気化した第２冷媒Ｃｏ２は圧縮機４ａで圧縮される。このように、第２冷媒Ｃｏ２は、圧縮機４ａ、凝縮器４ｂ、膨張弁４ｄ、蒸発器４ｃの順に循環して冷温水Ｗａを冷却する。
【００２２】
《熱源システム１０が暖房装置として動作する場合》
図３の（ａ）は熱源システムが暖房装置として動作する場合の地中熱ヒートポンプチラーの状態を示す図であり、（ｂ）は熱源システムが暖房装置として動作する場合の空冷ヒートポンプチラーの状態を示す図である。
【００２３】
熱源システム１０（図１参照）が暖房装置として動作する場合、すなわち、熱源システム１０が暖房運転する場合、図３の（ａ）に示すように、地中熱ヒートポンプチラー３の内部では、圧縮機３ａによって圧縮された高温高圧の第１冷媒Ｃｏ１が凝縮器３ｂに導入される。そして、第１冷媒Ｃｏ１は凝縮器３ｂで還ヘッダ７から送水される冷温水Ｗａと熱交換して冷却されて凝縮し、膨張弁３ｄで減圧された後に蒸発器３ｃに導入される。第１冷媒Ｃｏ１は凝縮器３ｂで凝縮熱を冷温水Ｗａに与えて冷温水Ｗａを加熱する。また、第１冷媒Ｃｏ１は蒸発器３ｃで地中熱交換器１から送水される冷却水Ｗｃと熱交換して気化し、このときに第１冷媒Ｃｏ１は気化熱を冷却水Ｗｃから奪って冷却水Ｗｃを冷却する。そして気化した第１冷媒Ｃｏ１は圧縮機３ａで圧縮される。
このように、熱源システム１０が暖房運転されると、第１冷媒Ｃｏ１は、圧縮機３ａ、凝縮器３ｂ、膨張弁３ｄ、蒸発器３ｃの順に循環して冷温水Ｗａを加熱する。そして、冷温水Ｗａには温熱が蓄熱される。つまり、熱源システム１０の暖房運転は冷温水Ｗａに温熱を蓄熱する蓄熱運転になる。
【００２４】
地中熱ヒートポンプチラー３の凝縮器３ｂで加熱された冷温水Ｗａは往ヘッダ８を介して空調機５，６（図１参照）に送水される。
また、凝縮器３ｂでの熱交換で温度が低下した冷却水Ｗｃは地中熱交換器１に送水されて相対的に高温の地中２で加熱された後、地中熱ヒートポンプチラー３の蒸発器３ｃに送水される。
【００２５】
また、熱源システム１０（図１参照）が暖房運転する場合、図３の（ｂ）に示すように、空冷ヒートポンプチラー４の内部では、圧縮機４ａによって圧縮された高温高圧の第２冷媒Ｃｏ２が凝縮器４ｂに導入される。そして、第２冷媒Ｃｏ２は凝縮器４ｂで還ヘッダ７から送水される冷温水Ｗａと熱交換して冷却されて凝縮し、膨張弁４ｄで減圧された後に蒸発器４ｃに導入される。第２冷媒Ｃｏ２は凝縮器４ｂで凝縮熱を冷温水Ｗａに与えて冷温水Ｗａを加熱する。また、第２冷媒Ｃｏ２は蒸発器４ｃで外気と熱交換して気化して圧縮機４ａで圧縮される。このように、第２冷媒Ｃｏ２は、圧縮機４ａ、凝縮器４ｂ、膨張弁４ｄ、蒸発器４ｃの順に循環して冷温水Ｗａを加熱する。
【００２６】
図１〜３に示すように構成される熱源システム１０が冷房運転される場合、空調機５，６での冷却負荷が大きくなると、還ヘッダ７に戻る冷温水Ｗａの水温が高くなり、地中熱ヒートポンプチラー３に高温の冷温水Ｗａが送水される。そして、蒸発器３ｃで第１冷媒Ｃｏ１が冷温水Ｗａから受け取る熱量が増え、凝縮器３ｂで冷却水Ｗｃが第１冷媒Ｃｏ１から受け取る熱量が増えて、地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温が高くなる。
地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温が高くなると、地中２での熱交換が不十分になって冷却水Ｗｃが充分に冷却されなくなる。そして、第１冷媒Ｃｏ１が地中熱ヒートポンプチラー３の凝縮器３ｂで充分に凝縮されなくなり、凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１の圧力が高くなる。この結果、地中熱ヒートポンプチラー３が停止する場合がある。
【００２７】
そこで、実施例１の熱源システム１０に備わる制御装置１００は、温度センサ４１から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて、地中熱ヒートポンプチラー３から地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温を演算部１００ｂで算出する。
そして、制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３から地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温が上昇して、あらかじめ設定されている所定の温度以上になった場合、冷却水Ｗｃの水温が所定の温度より低いときよりも第１冷温水ポンプ１１の第１インバータ１１ａに設定する周波数を低くして、第１冷温水ポンプ１１からの冷温水Ｗａの吐出量を低減する。
つまり、制御装置１００は、温度センサ４１の計測値に基づいて第１インバータ１１ａの周波数を決定する。より詳細には、制御装置１００は、温度センサ４１の計測値が、あらかじめ設定されている所定の温度以上になった場合、温度センサ４１の計測値が所定の温度より低いときよりも第１インバータ１１ａの周波数を低くする。
【００２８】
例えば、制御装置１００は、温度センサ４１の計測値が所定の温度より低いときには第１インバータ１１ａの周波数を定格の周波数とし、温度センサ４１の計測値が所定の温度以上になったときには、第１インバータ１１ａの周波数を定格の周波数より低い周波数とする。
【００２９】
これによって、第１冷温水ポンプ１１によって地中熱ヒートポンプチラー３に送水される冷温水Ｗａの単位時間当たりの流量が少なくなる。そして、蒸発器３ｃにおける冷温水Ｗａと第１冷媒Ｃｏ１の交換熱量が低減し、地中熱ヒートポンプチラー３を循環する第１冷媒Ｃｏ１の温度が低下する。その結果として、凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１と冷却水Ｗｃの交換熱量が低減して地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温が低下し、冷却水Ｗｃが地中熱交換器１において地中２で充分に冷却されるようになる。
【００３０】
なお、制御装置１００が第１インバータ１１ａに設定する周波数を低くする閾値となる冷却水Ｗｃの水温（所定の温度）は、熱源システム１０の特性値として予め設定される水温であればよい。そして、制御装置１００は、定格の周波数を第１インバータ１１ａに設定して第１冷温水ポンプ１１を駆動しているときに地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温が所定の温度以上になった場合に、第１インバータ１１ａに設定する周波数を定格の周波数よりも低くすればよい。
【００３１】
このことによって、凝縮器３ｂに送水される冷却水Ｗｃの水温を低温に維持することが可能になり、凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１の凝縮が促進される。したがって、凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１の昇圧が抑制されて地中熱ヒートポンプチラー３の停止が防止される。そして、地中熱ヒートポンプチラー３が安定して運転される。
また、地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温が所定の温度以上になったときには、第１インバータ１１ａに設定される周波数が低くなるため第１冷温水ポンプ１１の出力が低下し、第１冷温水ポンプ１１での消費電力（消費エネルギ）が低減する。
【００３２】
例えば、地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温（往き配管３０ａを流通する冷却水Ｗｃの水温）と、第１冷温水ポンプ１１を駆動する第１インバータ１１ａの周波数と、の関係を示すマップデータが実験計測等によって予め設定され、このマップデータが制御装置１００の記憶部１００ｃに記憶されている構成とすればよい。制御装置１００の演算部１００ｂは、温度センサ４１から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて往き配管３０ａを流通する冷却水Ｗｃの水温を算出し、さらに、算出した冷却水Ｗｃの水温に基づいて当該マップデータを参照して第１インバータ１１ａの周波数を決定できる。
このような構成によって、制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３から地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温に基づいて第１冷温水ポンプ１１を駆動することができ、地中熱ヒートポンプチラー３を安定して運転できる。
【００３３】
一方、図１に示す熱源システム１０が暖房運転される場合は、地中熱ヒートポンプチラー３から地中熱交換器１に送水される冷却水Ｗｃの水温が、あらかじめ設定される所定の温度より低くなったときに、制御装置１００は、第１冷温水ポンプ１１の第１インバータ１１ａに設定する周波数を小さくして第１冷温水ポンプ１１からの冷温水Ｗａの吐出量を低減する。
この構成によって、冷却水Ｗｃは地中熱交換器１において充分に加熱され、蒸発器３ｃで第１冷媒Ｃｏ１が好適に蒸発する。そして、地中熱ヒートポンプチラー３が安定して運転される。
【実施例２】
【００３４】
図４は、実施例２の熱源システムの構成図である。なお、図４に示す熱源システム１０ａにおいては、図１に示す実施例１の熱源システム１０と同じ構成要素には同じ符号を付し、実施例１の熱源システム１０と異なる構成について説明する。
【００３５】
実施例２の熱源システム１０ａに備わる冷却水ポンプ１２はインバータ（第２インバータ１２ａ）を備え、冷却水ポンプ１２は第２インバータ１２ａによって周波数制御される。また、実施例２の熱源システム１０ａには、地中熱交換器１と地中熱ヒートポンプチラー３を接続する戻り配管３０ｂに、地中熱交換器１から地中熱ヒートポンプチラー３に送水される冷却水Ｗｃの水温を計測する温度センサ４２と、戻り配管３０ｂを流通する冷却水Ｗｃの流量を計測する流量センサ４７が備わっている。温度センサ４２の計測値を示す計測信号は制御装置１００の通信部１００ａに送信され、制御装置１００の演算部１００ｂは、温度センサ４２から送信される計測信号によって地中熱交換器１から地中熱ヒートポンプチラー３に送水される冷却水Ｗｃの水温を算出可能に構成される。同様に、流量センサ４７の計測値を示す計測信号は制御装置１００の通信部１００ａに送信され、制御装置１００の演算部１００ｂは、流量センサ４７から送信される計測信号によって地中熱交換器１から地中熱ヒートポンプチラー３に送水される冷却水Ｗｃの流量を算出可能に構成される。
また、冷却水ポンプ１２は、制御装置１００のインタフェース部１００ｄから第２インバータ１２ａに送信される制御信号で当該冷却水ポンプ１２を駆動する周波数が設定されるように構成される。
【００３６】
さらに、第２給水管５２ａに配設されている第２冷温水ポンプ１３はインバータ（第３インバータ１３ａ）を備え、第２冷温水ポンプ１３は第３インバータ１３ａによって周波数制御される。つまり、第３インバータ１３ａに設定される周波数が制御装置１００によって変更されることによって、第２冷温水ポンプ１３による冷温水Ｗａの吐出量（出力）が変化するように構成される。
例えば、第２冷温水ポンプ１３は、制御装置１００のインタフェース部１００ｄから第３インバータ１３ａに送信される制御信号で当該第２冷温水ポンプ１３を駆動する周波数が設定されるように構成される。
【００３７】
また、往ヘッダ８と空調機５，６を接続する配管６０に、冷温水Ｗａの水温を計測する温度センサ４３と、冷温水Ｗａの流量を計測する流量センサ４８が備わり、還ヘッダ７と空調機５，６を接続する配管６０に、冷温水Ｗａの温度を計測する温度センサ４４が備わる。
制御装置１００の演算部１００ｂは、温度センサ４３から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて、往ヘッダ８から空調機５，６に送水される冷温水Ｗａの水温を算出することができ、温度センサ４４から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて、空調機５，６から還ヘッダ７に送水される冷温水Ｗａの水温を算出できるように構成される。さらに、制御装置１００の演算部１００ｂは、流量センサ４８から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて、往ヘッダ８から空調機５，６に送水される冷温水Ｗａの流量を算出できるように構成される。
【００３８】
さらに、実施例２の熱源システム１０ａには外気温度を計測する外気温度センサ４５が備わる。外気温度センサ４５は計測値を示す計測信号を制御装置１００の通信部１００ａに送信可能に構成され、制御装置１００の演算部１００ｂは、外気温度センサ４５から送信される計測信号に基づいて外気温度を算出可能に構成される。
【００３９】
実施例２の熱源システム１０ａは、以上に説明した構成の他は、図１に示す実施例１の熱源システム１０と同等に構成される。
【００４０】
図４に示す実施例２の熱源システム１０ａに備わる制御装置１００は、熱源システム１０ａが冷房運転される場合、空調機５，６における冷却負荷と、外気温度と、に基づいて、冷却水ポンプ１２、第１冷温水ポンプ１１、および第２冷温水ポンプ１３の吐出量を決定する。つまり、制御装置１００は、空調機５，６における冷却負荷（冷却負荷率）と、外気温度と、に基づいて、各インバータ（第１インバータ１１ａ，第２インバータ１２ａ，第３インバータ１３ａ）の周波数をそれぞれ設定するように構成される。
そのため、外気温度と、空調機５，６における冷却負荷（冷却負荷率）と、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数と、の関係を示すマップ形式のデータテーブルが制御装置１００の記憶部１００ｃに記憶されている構成が好ましい。
【００４１】
図５は冷却水ポンプ用テーブルの一例、図６は第１冷温水ポンプ用テーブルの一例、図７は第２冷温水ポンプ用テーブルの一例である。
図４に示す実施例２の制御装置１００に備わる演算部１００ｂは、温度センサ４３から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて、往ヘッダ８から空調機５，６に送水される冷温水Ｗａの温度（入側温度Ｔ１）を算出する。また、演算部１００ｂは、温度センサ４４から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて、空調機５，６から還ヘッダ７に送水される冷温水Ｗａの温度（出側温度Ｔ２）を算出する。さらに、演算部１００ｂは、流量センサ４８から通信部１００ａに送信される計測信号に基づいて往ヘッダ８から空調機５，６に送水される冷温水Ｗａの流量（送水流量Ｖ１）を算出する。
そして、演算部１００ｂは、算出した入側温度Ｔ１，出側温度Ｔ２，送水流量Ｖ１から空調機５，６における冷却負荷を算出する。
例えば、演算部１００ｂは、入側温度Ｔ１と出側温度Ｔ２の差（Ｔ１−Ｔ２）に、単位時間当たりの送水流量Ｖ１を乗算した値を空調機５，６における冷却負荷とする。
この場合、入側温度Ｔ１を計測する温度センサ４３と、出側温度Ｔ２を計測する温度センサ４４と、送水流量Ｖ１を計測する流量センサ４８と、を含んで、熱源システム１０の冷却負荷を計測する冷却負荷計測手段が構成される。
【００４２】
さらに演算部１００ｂは、算出した冷却負荷を、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４の冷却能力の合計で除した値を「冷却負荷率ＣＷ」として算出する。
また、演算部１００ｂは、外気温度センサ４５から送信される計測信号に基づいて外気温度Ｔｏｕｔを算出する。そして演算部１００ｂは、算出した外気温度Ｔｏｕｔと、算出した冷却負荷率ＣＷに基づいて、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数をそれぞれ設定する。つまり、実施例２の熱源システム１０ａに備わる制御装置１００は、外気温度センサ４５の計測値と、冷却負荷計測手段（温度センサ４３，温度センサ４４，流量センサ４８）の計測値と、に基づいて、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数をそれぞれ設定する。
【００４３】
また、制御装置１００の記憶部１００ｃ（図４参照）に、図５に一例を示す、外気温度Ｔｏｕｔと、冷却負荷率ＣＷと、冷却水ポンプ１２の第２インバータ１２ａに設定する周波数の関係を示す第２のデータテーブル（以下、冷却水ポンプ用テーブル１２１）が記憶されていることが好ましい。
そして、演算部１００ｂは、算出した外気温度Ｔｏｕｔと算出した冷却負荷率ＣＷに基づいて、記憶部１００ｃに記憶されている冷却水ポンプ用テーブル１２１を参照する。演算部１００ｂは、冷却水ポンプ用テーブル１２１において、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの交点が示す周波数を第２インバータ１２ａに設定する周波数に決定する。
冷却水ポンプ用テーブル１２１は、図５に示すように、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの組み合わせごとに、熱源システム１０ａ（図４参照）が冷房運転されるときの消費電力を最小にする第２インバータ１２ａの周波数が決定されているデータテーブルである。
【００４４】
つまり、実施例２の熱源システム１０ａに備わる制御装置１００は、外気温度センサ４５の計測値と、冷却負荷計測手段（温度センサ４３，温度センサ４４，流量センサ４８）の計測値と、に基づいて冷却水ポンプ用テーブル１２１を参照して、第２インバータ１２ａの周波数を決定する。
なお、演算部１００ｂは、冷却水ポンプ用テーブル１２１を使用することなく、算出した外気温度Ｔｏｕｔと算出した冷却負荷率ＣＷに基づいて、所定の関数で第２インバータ１２ａの周波数を算出する構成であってもよい。
【００４５】
また、制御装置１００の記憶部１００ｃ（図４参照）に、図６に一例を示す、外気温度Ｔｏｕｔと、冷却負荷率ＣＷと、第１冷温水ポンプ１１の第１インバータ１１ａに設定する周波数の関係を示す第１のデータテーブル（以下、第１冷温水ポンプ用テーブル１１１）が記憶されていることが好ましい。
そして、演算部１００ｂは、算出した外気温度Ｔｏｕｔと算出した冷却負荷率ＣＷに基づいて、記憶部１００ｃに記憶されている第１冷温水ポンプ用テーブル１１１を参照する。演算部１００ｂは、第１冷温水ポンプ用テーブル１１１において、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの交点が示す周波数を第１インバータ１１ａに設定する周波数に決定する。
第１冷温水ポンプ用テーブル１１１は、図６に示すように、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの組み合わせごとに、熱源システム１０ａ（図４参照）が冷房運転されるときの消費電力を最小にする第１インバータ１１ａの周波数が決定されているデータテーブルである。
【００４６】
つまり、実施例２の熱源システム１０ａに備わる制御装置１００は、外気温度センサ４５の計測値と、冷却負荷計測手段（温度センサ４３，温度センサ４４，流量センサ４８）の計測値と、に基づいて第１冷温水ポンプ用テーブル１１１を参照して、第１インバータ１１ａの周波数を決定する。
なお、演算部１００ｂは、第１冷温水ポンプ用テーブル１１１を使用することなく、算出した外気温度Ｔｏｕｔと算出した冷却負荷率ＣＷに基づいて、所定の関数で第１インバータ１１ａの周波数を算出する構成であってもよい。
【００４７】
同様に、制御装置１００の記憶部１００ｃ（図４参照）には、図７に一例を示す、外気温度Ｔｏｕｔと、冷却負荷率ＣＷと、第２冷温水ポンプ１３の第３インバータ１３ａに設定する周波数の関係を示す第３のデータテーブル（以下、第２冷温水ポンプ用テーブル１３１）が記憶されていることが好ましい。
そして、演算部１００ｂは、算出した外気温度Ｔｏｕｔと算出した冷却負荷率ＣＷに基づいて、記憶部１００ｃに記憶されている第２冷温水ポンプ用テーブル１３１を参照する。演算部１００ｂは、第２冷温水ポンプ用テーブル１３１において、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの交点が示す周波数を第３インバータ１３ａに設定する周波数に決定する。
第２冷温水ポンプ用テーブル１３１は、図７に示すように、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの組み合わせごとに、熱源システム１０ａ（図４参照）が冷房運転されるときの消費電力を最小にする第３インバータ１３ａの周波数が決定されているデータテーブルである。
【００４８】
つまり、実施例２の熱源システム１０ａに備わる制御装置１００は、外気温度センサ４５の計測値と、冷却負荷計測手段（温度センサ４３，温度センサ４４，流量センサ４８）の計測値と、に基づいて第２冷温水ポンプ用テーブル１３１を参照して、第３インバータ１３ａの周波数を決定する。
なお、演算部１００ｂは、第２冷温水ポンプ用テーブル１３１を使用することなく、算出した外気温度Ｔｏｕｔと算出した冷却負荷率ＣＷに基づいて、所定の関数で第３インバータ１３ａの周波数を算出する構成であってもよい。
【００４９】
そして演算部１００ｂは、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を、それぞれ決定した周波数に設定し、制御装置１００は設定された周波数で冷却水ポンプ１２、第１冷温水ポンプ１１、および第２冷温水ポンプ１３を運転する。
【００５０】
また、図４に示す、実施例２の熱源システム１０ａに備わる制御装置１００の演算部１００ｂは、熱源システム１０ａが冷房運転されるときの消費電力を最小にするための各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数の変化を、外気温度Ｔｏｕｔの変化と冷却負荷率ＣＷの変化に対応してシミュレートするシミュレーション機能を備え、冷却水ポンプ用テーブル１２１（図５参照）、第１冷温水ポンプ用テーブル１１１（図６参照）、および第２冷温水ポンプ用テーブル１３１（図７参照）を作成可能に構成されていてもよい。
【００５１】
図８，９は、制御装置が各データテーブルを作成する手順を示すフローチャートである。図８，９を参照して、制御装置１００が各データテーブルを作成する手順を説明する（適宜図４〜７参照）。
【００５２】
図８，９に示すように、制御装置１００（演算部１００ｂ）は、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの組み合わせごとに各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を評価する。そして、制御装置１００は、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷの組み合わせごとに、熱源システム１０ａが冷房運転されるときの消費電力が最小になる各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を決定し、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷと各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数との関係を示す各データテーブル（第１冷温水ポンプ用テーブル１１１，冷却水ポンプ用テーブル１２１，第２冷温水ポンプ用テーブル１３１）を作成する。そして制御装置１００は作成した各データテーブルを記憶部１００ｃ（図４参照）に記憶する。
【００５３】
制御装置１００は、各データテーブル（第１冷温水ポンプ用テーブル１１１，冷却水ポンプ用テーブル１２１，第２冷温水ポンプ用テーブル１３１）を作成する手順を開始すると、外気温度Ｔｏｕｔと冷却負荷率ＣＷを設定する（図８：ステップＳ１）。例えば制御装置１００は、各データテーブルにおいて各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を設定する外気温度Ｔｏｕｔの範囲の最低値を設定する。図５〜７に示す一例では、制御装置１００は外気温度Ｔｏｕｔを「１０℃」に設定する。
また、制御装置１００は、各データテーブルにおいて各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を設定する冷却負荷率ＣＷの範囲の最低値を設定する。図５〜７に示す一例では、制御装置１００は冷却負荷率ＣＷを「５％」に設定する。
【００５４】
そして制御装置１００は、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を最大周波数（例えば「５０Ｈｚ」）に設定する（図８：ステップＳ２）。なお、このとき制御装置１００が設定する最大周波数は、例えば交流電源の周波数である「５０Ｈｚ」に限定されるものではない。例えば、交流電源の周波数が「６０Ｈｚ」の地域では、制御装置１００は各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を「６０Ｈｚ」に設定する。
【００５５】
次いで制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３における冷温水Ｗａの流量と第１冷温水ポンプ１１の消費電力を算出し（図８：ステップＳ３）、空冷ヒートポンプチラー４における冷温水Ｗａの流量と第２冷温水ポンプ１３の消費電力を算出する（図８：ステップＳ４）。さらに、制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３における冷却水Ｗｃの流量と冷却水ポンプ１２の消費電力を算出する（図８：ステップＳ５）。
【００５６】
図８のステップＳ３で制御装置１００は、第１インバータ１１ａに設定されている周波数で第１冷温水ポンプ１１が駆動するときに第１冷温水ポンプ１１から吐出される冷温水Ｗａの吐出量を地中熱ヒートポンプチラー３における冷温水Ｗａの流量とし、第１インバータ１１ａに設定されている周波数で第１冷温水ポンプ１１が駆動するときの消費電力を算出する。
同様に、図８のステップＳ４で制御装置１００は、第３インバータ１３ａに設定されている周波数で第２冷温水ポンプ１３が駆動するときに第２冷温水ポンプ１３から吐出される冷温水Ｗａの吐出量を空冷ヒートポンプチラー４における冷温水Ｗａの流量とし、第３インバータ１３ａに設定されている周波数で第２冷温水ポンプ１３が駆動するときの消費電力を算出する。
さらに、図８のステップＳ５で制御装置１００は、第２インバータ１２ａに設定されている周波数で冷却水ポンプ１２が駆動するときに冷却水ポンプ１２から吐出される冷却水Ｗｃの吐出量を地中熱ヒートポンプチラー３における冷却水Ｗｃの流量とし、第２インバータ１２ａに設定されている周波数で冷却水ポンプ１２が駆動するときの消費電力を算出する。
【００５７】
そして、制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４のそれぞれの冷却負荷率を算出する（図８：ステップＳ６）。
図８のステップＳ６で制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３における冷温水Ｗａの流量と空冷ヒートポンプチラー４における冷温水Ｗａの流量の比と、設定した冷却負荷率ＣＷと、に基づいて、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４の冷却負荷率を算出する。例えば、設定した冷却負荷率ＣＷが「５％」のときに、地中熱ヒートポンプチラー３における冷温水Ｗａの流量と空冷ヒートポンプチラー４における冷温水Ｗａの流量の比が「１：１」の場合、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４の冷却負荷率はそれぞれ「２．５％」になる。
【００５８】
次いで制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３における冷却水Ｗｃへの放熱量と、地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力を算出する（図８：ステップＳ７）。
【００５９】
図８のステップＳ７で制御装置１００は、地中熱ヒートポンプチラー３における冷却水Ｗｃと冷温水Ｗａの流量および水温を入力とし、予め設定されている地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力特性と、地中熱交換器１の伝熱特性と、に基づいて、冷却水Ｗｃへの放熱量および地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力を算出する。
制御装置１００は、凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１と冷却水Ｗｃの交換熱量と、地中熱交換器１における冷却水Ｗｃと土壌の交換熱量が等しくなるように、凝縮器３ｂにおける冷却水Ｗｃの水温を設定する。凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１と冷却水Ｗｃの交換熱量と、地中熱交換器１における冷却水Ｗｃと土壌の交換熱量は、凝縮器３ｂにおける冷却水Ｗｃの水温の変化に応じて変化することから、制御装置１００は、凝縮器３ｂにおける冷却水Ｗｃの温度を擬似的に変化させて、凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１と冷却水Ｗｃの交換熱量と、地中熱交換器１における冷却水Ｗｃと土壌の交換熱量をシミュレートする。そして制御装置１００は、凝縮器３ｂにおける第１冷媒Ｃｏ１と冷却水Ｗｃの交換熱量と、地中熱交換器１における冷却水Ｗｃと土壌の交換熱量が等しくなる冷却水Ｗｃの水温（凝縮器３ｂにおける冷却水Ｗｃの水温）を決定する。
そして、制御装置１００は、決定した冷却水Ｗｃの水温に基づいて地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力を算出する。
【００６０】
なお、地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力と冷却水Ｗｃの水温の関係は、地中熱ヒートポンプチラー３の特性として予め設定されているものであり、制御装置１００はこの特性に基づいて地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力を算出できる。
【００６１】
次いで制御装置１００は、空冷ヒートポンプチラー４の消費電力を算出する（図８：ステップＳ８）。空冷ヒートポンプチラー４の消費電力と、外気温度Ｔｏｕｔと、冷温水Ｗａの流量の関係は空冷ヒートポンプチラー４の特性として設定されている。したがって、制御装置１００は、設定した外気温度Ｔｏｕｔと、第３インバータ１３ａの周波数で設定される第２冷温水ポンプ１３の吐出量から換算される冷温水Ｗａの流量と、に基づいて空冷ヒートポンプチラー４の消費電力を算出できる。
【００６２】
そして、制御装置１００は熱源システム１０の消費電力を算出する（図８：ステップＳ９）。
制御装置１００は、ステップＳ７で算出した地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力とステップＳ８で算出した空冷ヒートポンプチラー４の消費電力の合計を熱源システム１０の消費電力（全体消費電力ＰＷａｌｌ）とする。つまり、制御装置１００は図８のステップＳ９で全体消費電力ＰＷａｌｌを算出する。そして制御装置１００は図９のステップＳ１０に手順を進める（符号Ａ）。
【００６３】
図９のステップＳ１０で制御装置１００は、算出した全体消費電力ＰＷａｌｌが、記憶部１００ｃに記憶されている全体消費電力ＰＷａｌｌの最小値よりも小さいか否かを判定する。そして、制御装置１００は、算出した全体消費電力ＰＷａｌｌが記憶部１００ｃに記憶されている全体消費電力ＰＷａｌｌの値よりも小さい最小値の場合（図９：ステップＳ１０→Ｙｅｓ）、制御装置１００は、算出した全体消費電力ＰＷａｌｌと、設定されている各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を最小値として記憶部１００ｃに記憶し（図９：ステップＳ１１）、手順をステップＳ１２に進める。
【００６４】
具体的に制御装置１００は、設定されている第２インバータ１２ａの周波数を冷却水ポンプ用テーブル１２１の、設定されている外気温度Ｔｏｕｔおよび冷却負荷率ＣＷが交差する点の周波数として記憶部１００ｃに記憶する。また、制御装置１００は、設定されている第１インバータ１１ａの周波数を、第１冷温水ポンプ用テーブル１１１の、設定されている外気温度Ｔｏｕｔおよび冷却負荷率ＣＷが交差する点の周波数として記憶部１００ｃに記憶する。同様に制御装置１００は、設定されている第３インバータ１３ａの周波数を、第２冷温水ポンプ用テーブル１３１の、設定されている外気温度Ｔｏｕｔおよび冷却負荷率ＣＷが交差する点の周波数として記憶部１００ｃに記憶する。
【００６５】
なお、制御装置１００は、最初に全体消費電力ＰＷａｌｌを算出したときなど、全体消費電力ＰＷａｌｌが記憶部１００ｃに記憶されていない場合には、図８のステップＳ９で算出した全体消費電力ＰＷａｌｌを最小値として記憶部１００ｃに記憶し、さらに、設定されている各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を、それぞれのインバータの周波数として記憶部１００ｃに記憶する（図９：ステップＳ１１）。
一方、算出した全体消費電力ＰＷａｌｌが最小値でない場合（図９：ステップＳ１０→Ｎｏ）、制御装置１００は手順を図９のステップＳ１２に進める。
【００６６】
制御装置１００は、第２インバータ１２ａの周波数が最小周波数か否かを判定し（図９：ステップＳ１２）、第２インバータ１２ａの周波数が最小周波数でなければ（図９：ステップＳ１２→Ｎｏ）、第２インバータ１２ａの周波数を変更する（図９：ステップＳ１３）。例えば、制御装置１００は第２インバータ１２ａの周波数を「１Ｈｚ」だけ小さく設定して手順を図８のステップＳ５に戻す（符号Ｂ）。
一方、第２インバータ１２ａの周波数が最小周波数の場合（図９：ステップＳ１２→Ｙｅｓ）、制御装置１００は、第３インバータ１３ａの周波数が最小周波数か否かを判定する（図９：ステップＳ１４）。
【００６７】
第３インバータ１３ａの周波数が最小周波数でなければ（図９：ステップＳ１４→Ｎｏ）、制御装置１００は第３インバータ１３ａの周波数を変更する（図９：ステップＳ１５）。例えば、制御装置１００は第３インバータ１３ａの周波数を「１Ｈｚ」だけ小さく設定して手順を図８のステップＳ４に戻す（符号Ｃ）。
一方、第３インバータ１３ａの周波数が最小周波数の場合（図９：ステップＳ１４→Ｙｅｓ）、制御装置１００は、第１インバータ１１ａの周波数が最小周波数か否かを判定する（図９：ステップＳ１６）。
【００６８】
第１インバータ１１ａの周波数が最小周波数でなければ（図９：ステップＳ１６→Ｎｏ）、制御装置１００は第１インバータ１１ａの周波数を変更する（図９：ステップＳ１７）。例えば、制御装置１００は第１インバータ１１ａの周波数を「１Ｈｚ」だけ小さく設定して手順を図８のステップＳ３に戻す（符号Ｄ）。
【００６９】
一方、第１インバータ１１ａの周波数が最小周波数の場合（図９：ステップＳ１６→Ｙｅｓ）、制御装置１００は、設定されている冷却負荷率ＣＷが、各データテーブル（第１冷温水ポンプ用テーブル１１１，冷却水ポンプ用テーブル１２１，第２冷温水ポンプ用テーブル１３１）に設定される冷却負荷率ＣＷの範囲の最大値か否かを判定する（図９：ステップＳ１８）。例えば、冷却負荷率ＣＷが５〜１００％の範囲の、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を設定する場合、制御装置１００は、冷却負荷率ＣＷが１００％に設定されているか否かを判定する。そして、設定されている冷却負荷率ＣＷが最大値（例えば「１００％」）でない場合（図９：ステップＳ１８→Ｎｏ）、制御装置１００は冷却負荷率ＣＷが大きくなる側に変更し（図９：ステップＳ１９）、手順を図８のステップＳ２に戻す（符号Ｅ）。例えば、図５〜７に示すように、冷却負荷率ＣＷが「５％」間隔で変化するデータテーブルの場合、制御装置１００はステップＳ１９で冷却負荷率ＣＷを「５％」高くする。
【００７０】
一方、設定されている冷却負荷率ＣＷがデータテーブルに設定される冷却負荷率の最大値の場合（図９：ステップＳ１８→Ｙｅｓ）、制御装置１００は、設定されている外気温度Ｔｏｕｔがデータテーブルに設定される外気温度の範囲の最大値か否かを判定する（図９：ステップＳ２０）。例えば、外気温度Ｔｏｕｔが１０〜４０℃の範囲の、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を設定する場合、制御装置１００は、外気温度Ｔｏｕｔが４０℃に設定されているか否かを判定する。そして、外気温度Ｔｏｕｔが最大値（例えば「４０℃」）でない場合（図９：ステップＳ２０→Ｎｏ）、制御装置１００は外気温度Ｔｏｕｔが大きくなる側に変更する。また、制御装置１００は、冷却負荷率ＣＷを最小値に変更し（図９：ステップＳ２１）、手順を図８のステップＳ２に戻す（符号Ｅ）。例えば、図５〜７に示すように外気温度Ｔｏｕｔが「２℃」間隔で変化するデータテーブルの場合、制御装置１００はステップＳ２１で外気温度Ｔｏｕｔを「２℃」高くする。また、制御装置１００は冷却負荷率ＣＷを最小値（例えば「５％」）に設定する。
【００７１】
一方、設定されている外気温度Ｔｏｕｔが各データテーブルに設定される外気温度の最大値の場合（図９：ステップＳ２０→Ｙｅｓ）、制御装置１００は各データテーブルを作成する手順を終了する。
【００７２】
このように、実施例２の制御装置１００（演算部１００ｂ）は、外気温度Ｔｏｕｔ、冷却負荷率ＣＷ、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を順次変更しながら、各状態における熱源システム１０の全体消費電力ＰＷａｌｌをシミュレートし、外気温度Ｔｏｕｔおよび冷却負荷率ＣＷごとの全体消費電力ＰＷａｌｌが最小になるように、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を決定する。そして、外気温度Ｔｏｕｔおよび冷却負荷率ＣＷごとの第２インバータ１２ａの周波数が決定された冷却水ポンプ用テーブル１２１と、外気温度Ｔｏｕｔおよび冷却負荷率ＣＷごとの第１インバータ１１ａの周波数が決定された第１冷温水ポンプ用テーブル１１１と、外気温度Ｔｏｕｔおよび冷却負荷率ＣＷごとの第３インバータ１３ａの周波数が決定された第２冷温水ポンプ用テーブル１３１を作成する。
【００７３】
そして制御装置１００は、熱源システム１０ａを制御するときに、外気温度Ｔｏｕｔと、冷却負荷率ＣＷと、に対応する、各インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数を、作成した冷却水ポンプ用テーブル１２１、第１冷温水ポンプ用テーブル１１１、第２冷温水ポンプ用テーブル１３１を参照して決定する。
このことによって、熱源システム１０ａは消費電力（消費エネルギ）が最も小さくなる状態で冷房運転（蓄熱運転）されるため、熱源システム１０ａの冷房運転での消費エネルギが低減する。
【実施例３】
【００７４】
図１０は実施例３の熱源システムの構成図である。なお、図１０に示す熱源システム１０ｂにおいては、図４に示す実施例２の熱源システム１０ａと同じ構成要素には同じ符号を付し、実施例２の熱源システム１０ａと異なる構成について説明する。
【００７５】
実施例３の熱源システム１０ｂは、空冷ヒートポンプチラー４と地中熱ヒートポンプチラー３が接続配管５３を介して接続され、冷温水Ｗａが空冷ヒートポンプチラー４から地中熱ヒートポンプチラー３に直接流入するように構成される。つまり、冷温水Ｗａの流通において空冷ヒートポンプチラー４と地中熱ヒートポンプチラー３が直列に接続される。そして、地中熱ヒートポンプチラー３と還ヘッダ７が直接接続されず、空冷ヒートポンプチラー４と往ヘッダ８が直接接続されない。
実施例３の熱源システム１０ｂは、以上に説明した構成の他は、図２に示す実施例２の熱源システム１０ａと同等に構成される。
【００７６】
図１０に示す熱源システム１０ｂは、還ヘッダ７の冷温水Ｗａが第２冷温水ポンプ１３で空冷ヒートポンプチラー４に送水されて外気と熱交換し、さらに、接続配管５３を流通して地中熱ヒートポンプチラー３に送水される。そして、地中熱ヒートポンプチラー３で冷却水Ｗｃと熱交換した後に第１排水管５１ｂを流通して往ヘッダ８に送水される。
【００７７】
実施例３の熱源システム１０ｂを制御する制御装置１００は、熱源システム１０ｂが冷房運転される場合、実施例２と同様に、冷却負荷計測手段（温度センサ４３，温度センサ４４，流量センサ４８）が計測する、空調機５，６における冷却負荷（冷却負荷率ＣＷ）と、外気温度センサ４５が計測する外気温度Ｔｏｕｔと、に基づいて、冷却水ポンプ１２、第１冷温水ポンプ１１、および第２冷温水ポンプ１３の吐出量を決定する。つまり、制御装置１００（演算部１００ｂ）は、冷却負荷計測手段の計測値と、外気温度センサ４５の計測値と、に基づいて、各インバータ（第１インバータ１１ａ，第２インバータ１２ａ，第３インバータ１３ａ）の周波数をそれぞれ設定する。
【００７８】
また、実施例３の制御装置１００の記憶部１００ｃにも、それぞれ図５〜７に一例を示すデータテーブル（冷却水ポンプ用テーブル１２１，第１冷温水ポンプ用テーブル１１１，第２冷温水ポンプ用テーブル１３１）が記憶されており、演算部１００ｂは、外気温度センサ４５の計測値（外気温度Ｔｏｕｔ）と冷却負荷計測手段の計測値（冷却負荷率ＣＷ）に基づいて各データテーブルを参照して、インバータ１１ａ，１２ａ，１３ａの周波数をそれぞれ設定する。
【００７９】
また、実施例２と同様に、制御装置１００の演算部１００ｂは、各データテーブルを作成する機能を有していてもよい。この場合、演算部１００ｂは図８，９に示す手順で、各データテーブルを作成するが、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４が並列に配置される実施例２の熱源システム１０ｂの場合とパラメータが異なる。例えば、図８のステップＳ７，Ｓ８で演算部１００ｂが算出する地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４の消費電力が異なったものとなる。
【００８０】
図４に示す実施例２の熱源システム１０ａは、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４はそれぞれ独立した系に含まれる。したがって、地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力と空冷ヒートポンプチラー４の消費電力はそれぞれ単独に算出される。
これに対し、図１０に示す実施例３の熱源システム１０ｂは、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４が同じ系に含まれる。したがって、地中熱ヒートポンプチラー３の消費電力と空冷ヒートポンプチラー４の消費電力は互いに所定の相関を持って変化することになり、それぞれの消費電力は特定の相関関係に基づいて算出される。このような相関関係は、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４のそれぞれの特性に基づいて適宜決定される。
【実施例４】
【００８１】
図１１は実施例４の熱源システムの構成図である。なお、図１１に示す熱源システム１０ｃにおいては、図４に示す実施例２の熱源システム１０ａと同じ構成要素には同じ符号を付し、実施例２の熱源システム１０ａと異なる構成について説明する。
【００８２】
実施例４の熱源システム１０ｃには、還ヘッダ７と第１冷温水ポンプ１１の間で第１給水管５１ａに開閉バルブ（第１冷温水バルブ５４ａ）が備わり、空冷ヒートポンプチラー４と往ヘッダ８の間で第２排水管５２ｂに開閉バルブ（第２冷温水バルブ５４ｂ）が備わる。
また、第１冷温水ポンプ１１と第１冷温水バルブ５４ａの間を、空冷ヒートポンプチラー４と第２冷温水バルブ５４ｂの間に接続する接続配管５４が備わり、接続配管５４に開閉バルブ（接続管バルブ５４ｃ）が備わる。
実施例４の熱源システム１０ｃは、以上に説明した構成の他は、図４に示す実施例２の熱源システム１０ａと同等に構成される。
【００８３】
図１１に示す熱源システム１０ｃは、第１冷温水バルブ５４ａおよび第２冷温水バルブ５４ｂが開いて接続管バルブ５４ｃが閉じると、還ヘッダ７の冷温水Ｗａは第１冷温水ポンプ１１によって地中熱ヒートポンプチラー３に送水され、第２冷温水ポンプ１３によって空冷ヒートポンプチラー４に送水される。また、地中熱ヒートポンプチラー３に送水された冷温水Ｗａは冷却水Ｗｃと熱交換した後に往ヘッダ８に送水され、空冷ヒートポンプチラー４に送水された冷温水Ｗａは外気と熱交換した後に往ヘッダ８に送水される。
この状態では、冷温水Ｗａの流通において地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４が並列に接続されることになり、実施例２の熱源システム１０ａ（図４参照）と同等の構成となる。以下、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４が並列に接続される状態を「並列接続状態」と称する。
【００８４】
また、第１冷温水バルブ５４ａおよび第２冷温水バルブ５４ｂが閉じて接続管バルブ５４ｃが開くと、還ヘッダ７の冷温水Ｗａは第２冷温水ポンプ１３で空冷ヒートポンプチラー４に送水されて外気と熱交換し、さらに、接続配管５４を流通して地中熱ヒートポンプチラー３に送水される。そして、地中熱ヒートポンプチラー３で冷却水Ｗｃと熱交換した後に第１排水管５１ｂを流通して往ヘッダ８に送水される。
この状態では、冷温水Ｗａの流通において地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４が直列に接続されることになり、実施例３の熱源システム１０ｂ（図１０参照）と同等の構成となる。以下、地中熱ヒートポンプチラー３と空冷ヒートポンプチラー４が直列に接続される状態を「直列接続状態」と称する。
【００８５】
つまり、実施例４の熱源システム１０ｃは、第１冷温水バルブ５４ａ、第２冷温水バルブ５４ｂ、および接続管バルブ５４ｃの開閉を適宜設定することによって、「並列接続状態」と「直列接続状態」を切り替えることができる。
【００８６】
また、実施例４の熱源システム１０ｃは、データテーブル（冷却水ポンプ用テーブル１２１（図５参照），第１冷温水ポンプ用テーブル１１１（図６参照），第２冷温水ポンプ用テーブル１３１（図７参照））について、「並列接続状態」に対応したデータテーブルと、「直列接続状態」に対応したデータテーブルと、が制御装置１００の記憶部１００ｃに記憶されていることが好ましい。
「並列接続状態」に対応したデータテーブルは、実施例２において制御装置１００が作成するデータテーブルであり、「直列接続状態」に対応したデータテーブルは、実施例３において制御装置１００が作成するデータテーブルとすればよい。
【００８７】
制御装置１００は、熱源システム１０ｃが「並列接続状態」に切り替わっているときには、外気温度Ｔｏｕｔと空調機５，６における冷却負荷率ＣＷに基づいて、「並列接続状態」に対応したデータテーブルを参照し、各インバータ（第１インバータ１１ａ，第２インバータ１２ａ，第３インバータ１３ａ）の周波数をそれぞれ設定する。
また、制御装置１００は、熱源システム１０ｃが「直列接続状態」に切り替わっているときには、外気温度Ｔｏｕｔと空調機５，６における冷却負荷率ＣＷに基づいて、「直列接続状態」に対応したデータテーブルを参照し、各インバータの周波数をそれぞれ決定する。
【００８８】
つまり、実施例４の熱源システム１０ｃに備わる制御装置１００（演算部１００ｂ）は、熱源システム１０ｃが「並列接続状態」に切り替わっているときには、外気温度センサ４５の計測値と、冷却負荷計測手段（温度センサ４３，温度センサ４４，流量センサ４８）の計測値と、に基づいて「並列接続状態」に対応したデータテーブルを参照し、各インバータの周波数を決定する。
また、熱源システム１０ｃが「直列接続状態」に切り替わっているときに、制御装置１００（演算部１００ｂ）は、外気温度センサ４５の計測値と、冷却負荷計測手段（温度センサ４３，温度センサ４４，流量センサ４８）の計測値と、に基づいて「直列接続状態」に対応したデータテーブルを参照し、各インバータの周波数を決定する。
【００８９】
このような構成であれば、熱源システム１０ｃは、「並列接続状態」と「直列接続状態」のどちらの状態に切り替わっていても、それぞれの状態において消費電力（消費エネルギ）が最も小さくなるように冷房運転（蓄熱運転）されるため、熱源システム１０ｃの冷房運転での消費エネルギが低減する。
【００９０】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではない。例えば、前記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【００９１】
例えば、図１に示す、実施例１の熱源システム１０の冷却水ポンプ１２に第２インバータ１２ａ（図４参照）が備わる構成であってもよいし、第２冷温水ポンプ１３に第３インバータ１３ａ（図４参照）が備わる構成であってもよい。
また、実施例１の熱源システム１０に温度センサ４２〜４４（図４参照）や流量計４７，４８（図４参照）や外気温度センサ４５（図４参照）が備わる構成であってもよい。
【００９２】
この他、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、図１に示す実施例１の熱源システム１０、図４に示す実施例２の熱源システム１０ａ、図１０に示す実施例３の熱源システム１０ｂ、図１１に示す実施例４の熱源システム１０ｃには、２つの空調機５，６が並列に配置されている。しかしながら、空調機の数は２つに限定されるものではなく、１つの空調機のみが備わる熱源システム１０（１０ａ〜１０ｃ）に本発明を適用することも可能であるし、３つ以上の空調機が並列に配置される熱源システム１０（１０ａ〜１０ｃ）に本発明を適用することも可能である。また、２つ以上の空調機が直列に配置される熱源システム１０（１０ａ〜１０ｃ）に本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１      地中熱交換器
２      地中
３      地中熱ヒートポンプチラー（第１ヒートポンプチラー）
４      空冷ヒートポンプチラー（第２ヒートポンプチラー）
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  熱源システム
１１    第１冷温水ポンプ（第１ポンプ）
１１ａ  第１インバータ
１２    冷却水ポンプ（第２ポンプ）
１２ａ  第２インバータ
１３    第２冷温水ポンプ（第３ポンプ）
１３ａ  第３インバータ
４１    温度センサ（温度計測手段）
４３，４４  温度センサ（冷却負荷計測手段）
４５    外気温度センサ
４８    流量計（冷却負荷計測手段）
１００  制御装置
１１１  第１冷温水ポンプ用テーブル（第１のデータテーブル）
１２１  冷却水ポンプ用テーブル（第２のデータテーブル）
１３１  第２冷温水ポンプ用テーブル（第３のデータテーブル）
Ｗａ    冷温水（作動流体）
Ｗｃ    冷却水（熱媒体）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014228238.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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