(57)【要約】  圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、及び負荷側熱交換器が接続されてなる冷媒回路と、熱媒体を負荷側熱交換器に圧送する流量調整ポンプを有し、負荷側熱交換器の下流側に設けられた負荷装置に熱媒体を循環させる熱媒体回路と、流量調整ポンプの周波数を制御する制御装置と、を備えた熱源システム。制御装置は、負荷側熱交換器の蒸発温度が流量閾値まで低下したときに、流量調整ポンプの周波数を増加させるものである。
2017068631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機、空気と前記冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器、前記冷媒の流量を調整する膨張弁、及び熱媒体と前記冷媒との熱交換を行う負荷側熱交換器が接続されて形成された冷媒回路と、
前記熱媒体を前記負荷側熱交換器に圧送する流量調整ポンプを有し、前記負荷側熱交換器の下流側に設けられた負荷装置に前記熱媒体を循環させる熱媒体回路と、
前記流量調整ポンプの周波数を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記負荷側熱交換器の蒸発温度が流量閾値まで低下したときに、前記流量調整ポンプの周波数を増加させるものである熱源システム。
【請求項２】
前記熱媒体回路は、
前記負荷装置をバイパスするバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、当該バイパス配管に流れる前記熱媒体の流量を調整するバイパス弁と、を有し、
前記制御装置は、前記負荷側熱交換器の蒸発温度が前記流量閾値まで低下したときに、前記バイパス弁の開度を増加させるものである請求項１に記載の熱源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記負荷側熱交換器の蒸発温度が前記流量閾値よりも低い温度に設定された停止閾値まで低下したときに、前記圧縮機の駆動を停止させるものである請求項１又は２に記載の熱源システム。
【請求項４】
前記冷媒回路は、複数設けられており、
前記熱媒体回路は、前記流量調整ポンプを、複数の前記冷媒回路のそれぞれに対応づけて複数有している請求項１〜３の何れか一項に記載の熱源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、複数の前記冷媒回路のそれぞれに対応づけて複数設けられている請求項１〜４の何れか一項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、熱媒体を冷却又は加熱して負荷に供給する熱源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水を冷却又は加熱して冷水又は温水を製造する冷凍サイクル装置として、例えば空冷式ヒートポンプチラーが知られている。空冷式ヒートポンプチラーを利用した熱源システムには、複式ポンプシステムと単式ポンプシステムとの２種類がある。【０００３】
複式ポンプシステムは、負荷側と熱源機側とにポンプが施工されており、熱源機の前後にそれぞれ設けられたヘッダ管が、フリーバイパス配管で接続されている。一方、単式ポンプシステムは、熱源機側のみにポンプが施工されており、熱源機の前後にそれぞれ設けられたヘッダ管は、バイパス弁を有するバイパス配管で接続されている。単式ポンプシステムは、バイパス弁前後の差圧をバイパス弁で調整するように構成されている。【０００４】
従来の熱源システムにおいて、熱源機の熱源機側の水流量は、当該熱源機の外部に設けられ、熱源システム全体を統括制御するシステム制御装置によって制御される。つまり、こうした現地計装での制御の場合は、熱源機に水を圧送するポンプを熱源機側で制御することができない。したがって、従来の熱源システムでは、冷房運転中、急激な負荷の低下などに起因して水流量が急激に減少し、水温が急低下した場合、熱源機内の水の凍結を抑制するために、熱源機の蒸発温度が所定の閾値まで低下したときに熱源機を停止させる必要がある。【０００５】
また、熱源システムには、複数の熱源機から空調機に水を供給するものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、各熱源機の出口側に設けられた各流量計による測定値の合計を、予め設定された分担パターンに照らすことにより、各熱源機の負荷分担を変化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２６６６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の閾値を用いた制御では、水流量が急激に減少して水温が急低下した場合に、熱源機の運転を継続することができず、再起動するまでに一定の時間が必要となる。また、特許文献１の熱源システムは、熱源機の負荷に応じて、熱源機の下流側に設けられたポンプの動作を制御するものである。すなわち、特許文献１には、水の凍結を抑制するための技術は何ら開示されていない。【０００８】
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、熱源機を通過する熱媒体の流量が急激に減少して熱媒体の温度が急低下した場合であっても、熱媒体の凍結を抑制し、熱源機の運転を安定的に継続させる熱源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る熱源システムは、冷媒を圧縮する圧縮機、空気と冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器、冷媒の流量を調整する膨張弁、及び熱媒体と冷媒との熱交換を行う負荷側熱交換器が接続されてなる冷媒回路と、熱媒体を負荷側熱交換器に圧送する流量調整ポンプを有し、負荷側熱交換器の下流側に設けられた負荷装置に熱媒体を循環させる熱媒体回路と、流量調整ポンプの周波数を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、負荷側熱交換器の蒸発温度が流量閾値まで低下したときに、流量調整ポンプの周波数を増加させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、負荷側熱交換器の蒸発温度が流量閾値まで低下したときに、制御装置が流量調整ポンプの周波数を増加させることから、負荷側熱交換器を流れる熱媒体の凍結を抑制することができるため、熱源機を通過する熱媒体の流量が急激に減少して熱媒体の温度が急低下した場合にも、熱源機の運転を安定的に継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱源システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。
【図３】図２の熱源機内の冷媒回路及び熱媒体回路を示す模式図である。
【図４】図１の熱源システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る熱源システムの概略構成を示す模式図である。
【図６】図５の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。
【図７】図６の熱源機内の冷媒回路及び熱媒体回路を示す模式図である。
【図８】図５の熱源システムの動作を示すフローチャートである。
【図９】複式ポンプシステムを採用した従来の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。
【図１０】単式ポンプシステムを採用した従来の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る熱源システムの概略構成を示す模式図である。図２は、図１の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。図３は、図２の熱源機内の冷媒回路及び熱媒体回路を示す模式図である。図１〜図３に基づき、本実施の形態１に係る熱源システムの構成について説明する。
【００１３】
熱源システム１０は、複式ポンプシステムを採用しており、複数の熱源機２０と、各熱源機２０の上流側にそれぞれ接続された複数の流量調整ポンプ３０を含む熱媒体回路４０と、を有している。各流量調整ポンプ３０は、それぞれ、各熱源機２０に直列に連結されている。各熱源機２０は、例えばターボ冷凍機からなり、それぞれ、上流側に接続された流量調整ポンプ３０の周波数を制御する制御装置２１を有している。複数の制御装置２１は、それぞれ、他の制御装置２１と連携して、対応する熱源機２０及び流量調整ポンプ３０の動作を制御するように構成されている。
【００１４】
また、熱源システム１０は、複数のインターロック回路５０と、複数のポンプインバータ６０と、を有している。各インターロック回路５０は、それぞれ、各制御装置２１及び各流量調整ポンプ３０に対応づけて設けられている。各ポンプインバータ６０は、それぞれ、各制御装置２１及び各流量調整ポンプ３０に対応づけて設けられている。インターロック回路５０は、対応する流量調整ポンプ３０が駆動したことを示すインターロック信号を対応する制御装置２１へ出力するものである。ポンプインバータ６０は、対応する各流量調整ポンプ３０をインバータ制御するものである。
【００１５】
熱媒体回路４０は、各熱源機２０の下流側に接続された往水側ヘッダ管４１と、各流量調整ポンプ３０の上流側に接続された還水側ヘッダ管４２と、を有している。また、熱媒体回路４０は、往水側ヘッダ管４１と還水側ヘッダ管４２との間に、例えば空気調和機からなる複数の負荷装置７０と、各負荷装置７０の上流側にそれぞれ接続された複数の負荷膨張弁７１と、を有している。熱媒体回路４０を構成する各要素は、熱媒体配管により接続されている。
【００１６】
往水側ヘッダ管４１は、上流側に配設された往水一次ヘッダ４１ａと、下流側に配設された往水二次ヘッダ４１ｂとを有している。還水側ヘッダ管４２は、下流側に配設された還水一次ヘッダ４２ａと、上流側に配設された還水二次ヘッダ４２ｂとを有している。往水一次ヘッダ４１ａと還水一次ヘッダ４２ａとは、フリーバイパス配管４３により接続されている。フリーバイパス配管４３は、複数の負荷装置７０をバイパスするものである。ここで、図１に示すように、還水一次ヘッダ４２ａから各流量調整ポンプ３０及び各熱源機２０を経て往水一次ヘッダ４１ａまでの流路側を熱源機側と称する。また、往水一次ヘッダ４１ａから各負荷膨張弁７１及び各負荷装置７０を経て還水一次ヘッダ４２ａまでの流路側を負荷側と称する。
【００１７】
往水一次ヘッダ４１ａと往水二次ヘッダ４１ｂとの間には、複数の往水側ポンプ４４と、往水側膨張弁４５と、が設けられている。還水一次ヘッダ４２ａと還水二次ヘッダ４２ｂとを接続する熱媒体配管には、熱源機側へ還流する熱媒体の流量を測定する流量計４６が接続されている。なお、図２及び図３では、往水側ヘッダ管４１及び還水側ヘッダ管４２の周辺の構成を簡略化して示している。
【００１８】
ここで、各熱源機２０の内部構成は、それぞれ同等であるため、図３を参照して、一台の熱源機２０及びその周辺の構成を説明する。図３に示すように、熱源機２０は、圧縮機２２、四方弁２３、熱源側熱交換器２４、膨張弁２５、及び負荷側熱交換器２６が冷媒配管によって接続された冷媒回路２７を有している。冷媒回路２７の冷媒配管内では、冷媒が循環するように構成されている。また、熱源機２０は、熱源側熱交換器２４に併設され、熱源側熱交換器２４による熱交換を促進するファン２８を有している。負荷側熱交換器２６には、負荷側熱交換器２６の蒸発温度を検出し、検出した蒸発温度の情報を制御装置２１へ送信する温度センサ２６ａが設けられている。
【００１９】
圧縮機２２は、例えばインバータ回路によって駆動される圧縮機モータ（図示せず）を有しており、冷媒を圧縮するものである。四方弁２３は、冷媒の流路を切り替えるものであり、運転状態に応じた流路を形成するための４つの配管を有している。すなわち、圧縮機２２、熱源側熱交換器２４、及び負荷側熱交換器２６は、運転状態に応じて、四方弁２３の４つの配管のうちの何れか１つに接続される。なお、図３には、冷房運転時の状態を示している。
【００２０】
熱源側熱交換器２４は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、空気と冷媒とを熱交換させるものである。ファン２８は、例えばインバータ回路によって駆動されるファンモータ（図示せず）を有しており、ファンモータを動力源として回転し、熱源側熱交換器２４へ送風するものである。
【００２１】
膨張弁２５は、例えば電子膨張弁からなり、冷媒の流量を調整するものである。冷房運転時において、膨張弁２５は、熱源側熱交換器２４から流入する高圧の冷媒を減圧するものである。負荷側熱交換器２６は、各負荷装置７０を流れる熱媒体、すなわち熱媒体回路４０を循環する熱媒体と冷媒回路２７を流れる冷媒とを熱交換させるものである。負荷側熱交換器２６は、冷房運転時及び除霜運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能するものである。
【００２２】
冷媒回路２７において、四方弁２３が有する４つの配管のうちの２つは、それぞれ、圧縮機２２と熱源側熱交換器２４とに接続されている。すなわち、圧縮機２２は、四方弁２３を介して熱源側熱交換器２４に接続されている。なお、冷房運転時は、圧縮機２２の吐出側が、四方弁２３を介して熱源側熱交換器２４に接続される。
【００２３】
また、冷媒回路２７では、熱源側熱交換器２４と膨張弁２５とが接続され、膨張弁２５と負荷側熱交換器２６とが接続されている。負荷側熱交換器２６は、四方弁２３が有する残り２つの配管のうちの１つに接続され、四方弁２３が有する残り１つの配管は、圧縮機２２に接続されている。なお、図３に示すように、往水側ヘッダ管４１は、負荷側熱交換器２６の下流側に接続されており、還水側ヘッダ管４２は、負荷側熱交換器２６の上流側に接続されている。
【００２４】
熱媒体回路４０は、負荷側熱交換器２６の下流側に設けられた負荷装置７０に熱媒体を循環させるものである。流量調整ポンプ３０は、熱媒体回路４０を循環する熱媒体を負荷側熱交換器２６に圧送するものである。フリーバイパス配管４３は、各負荷装置７０に流れる熱媒体の流量よりも、各負荷側熱交換器２６に流れる熱媒体の流量が多い場合に、各流量の差分に相当する熱媒体を、上流側に位置する往水一次ヘッダ４１ａから還水二次ヘッダ４２ｂへバイパスさせるものである。ここで、熱媒体としては、水又はブラインなどを用いることができる。
【００２５】
すなわち、熱媒体回路４０では、流量調整ポンプ３０と、流量調整ポンプ３０を周波数制御するポンプインバータ６０とが、負荷側熱交換器２６の下流側に設けられている。負荷側熱交換器２６から延びる熱媒体配管は、往水側ヘッダ管４１に接続されている。往水側ヘッダ管４１は、還水側ヘッダ管４２とフリーバイパス配管４３を介して接続されており、フリーバイパス配管４３を通過した熱媒体は、還水側ヘッダ管４２から流量調整ポンプ３０に戻る。往水側ヘッダ管４１から負荷側にも熱媒体配管が接続されており、負荷装置７０で熱交換した熱媒体は、還水側ヘッダ管４２に戻る。
【００２６】
制御装置２１は、制御プログラムなどを格納する記憶部（図示せず）を有しており、この記憶部は、ＲＡＭ及びＲＯＭ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、又はフラッシュメモリなどにより構成することができる。
【００２７】
制御装置２１は、インターロック回路５０からインターロック信号を入力した後に、圧縮機２２を駆動させて熱源機２０を動作させるように構成されている。すなわち、制御装置２１は、流量調整ポンプ３０が駆動したことを示すインターロック信号を入力してから圧縮機２２を駆動させるインターロック機能を有している。
【００２８】
制御装置２１は、ポンプインバータ６０に接続されており、ポンプインバータ６０に周波数の指令信号を送ることで、流量調整ポンプ３０の周波数制御を行うものである。また、制御装置２１は、温度センサ２６ａから送信される蒸発温度の情報に応じて、流量調整ポンプ３０の周波数を制御することにより、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体の凍結抑制制御を実行するものである。
【００２９】
より具体的に、制御装置２１は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａまで低下したときに、流量調整ポンプ３０の周波数を増加させる旨の指令信号をポンプインバータ６０へ送信する。そして、ポンプインバータ６０は、制御装置２１から送信される制御信号に応じて流量調整ポンプ３０の周波数を増加させる。
【００３０】
流量閾値Ａは、熱媒体が凍結する温度などを考慮して予め設定される。すなわち、流量閾値Ａは、制御装置２１が凍結抑制制御を実行しなければ、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体が凍結し得る温度に設定されている。流量閾値Ａは、流量調整ポンプ３０の周波数、すなわち流量調整ポンプ３０から圧送される熱媒体の流量に応じて複数設定するようにしてもよい。この場合、流量閾値Ａは、流量調整ポンプ３０の周波数と関連づけられて予め記憶部などに記憶される。また、流量閾値Ａは、各熱源機２０の容量などを考慮して、それぞれの熱源機２０に応じて設定されていてもよい。
【００３１】
ここで、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａまで低下したときに、制御装置２１が流量調整ポンプ３０の周波数を増加させる量を「周波数増加量」という。周波数増加量は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａまで低下した時点での流量調整ポンプ３０の周波数及び熱源機２０の容量などに応じて決定される。例えば、流量調整ポンプ３０の周波数と周波数増加量とを関連づけた増加量テーブルを予め記憶部などに格納しておき、制御装置２１が、増加量テーブルを参照することにより、周波数増加量を決定するように構成することができる。
【００３２】
また、制御装置２１は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が停止閾値Ｂまで低下したときに、圧縮機２２の駆動を停止させるものである。停止閾値Ｂは、制御装置２１が、流量調整ポンプ３０から圧送される熱媒体の流量を増加させた場合であっても、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体が凍結し得る温度に設定される。流量調整ポンプ３０から圧送される熱媒体の流量を増加させると、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体の凍結を抑制することができることから、停止閾値Ｂは、流量閾値Ａよりも低い温度に設定されている。
【００３３】
停止閾値Ｂは、流量閾値Ａ及び周波数増加量に関連づけて設定される。例えば、流量閾値Ａ、周波数増加量、及び停止閾値Ｂを関連づけた閾値テーブルを記憶部などに格納しておき、制御装置２１が、閾値テーブルを参照することにより、停止閾値Ｂを決定するように構成することができる。
【００３４】
さらに、複数の制御装置２１は、流量計４６による測定値をもとに、各熱源機２０の台数制御又は容量制御を行うように構成されている。その際、本実施の形態１では、複数の制御装置２１のうちの一台が統括制御するという構成を採っているが、台数制御又は容量制御を行う制御装置を別途設けるようにしてもよい。
【００３５】
なお、制御装置２１は、上記の機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、例えばＤＳＰ等のマイコン又はＣＰＵ等の演算装置上で実行されるソフトウェアとして実現することもできる。また、本実施の形態１では、制御装置２１が熱源機２０の内部に設けられた例を示しているが、これに限らず、制御装置２１は、熱源機２０の外部に設けられていてもよい。
【００３６】
図４は、熱源システム１０の動作を示すフローチャートである。図４を参照して、制御装置２１による凍結抑制制御を説明する。
【００３７】
腹式ポンプシステムである熱源システム１０の場合、制御装置２１は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａ以下であるか否かを判定する（図４：ステップＳ１０１）。蒸発温度が流量閾値Ａより高ければ（図４：ステップＳ１０１／ＮＯ）、制御装置２１は、凍結抑制制御を行わずに蒸発温度の監視を継続する。
【００３８】
一方、蒸発温度が流量閾値Ａ以下であれば（図４：ステップＳ１０１／ＹＥＳ）、制御装置２１は、流量調整ポンプ３０の周波数を上昇させることにより、負荷側熱交換器２６に流れる熱媒体の流量を増加させる（図４：ステップＳ１０２）。
【００３９】
次いで、制御装置２１は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が停止閾値Ｂ以下であるか否かを判定する（図４：ステップＳ１０３）。蒸発温度が停止閾値Ｂより高ければ（図４：ステップＳ１０３／ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。一方、蒸発温度が停止閾値Ｂ以下であれば（図４：ステップＳ１０３／ＹＥＳ）、制御装置２１は、圧縮機２２の駆動を停止させることにより、熱源機２０を停止させる（図４：ステップＳ１０４）。
【００４０】
以上のように、本実施の形態１における熱源システム１０では、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａまで低下したときに、制御装置２１が、流量調整ポンプ３０の周波数を増加させるため、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体の凍結を抑制することができる。このため、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が、従来であれば熱源機２０を停止させていた流量閾値Ａまで低下した場合であっても、熱源機２０の動作を継続させることができる。すなわち、熱源システム１０では、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が、流量閾値Ａよりも低い温度である停止閾値Ｂに低下するまで、熱源機２０の運転を継続させることができる。
【００４１】
よって、熱源システム１０によれば、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体の流量が急激に減少して熱媒体の温度が急低下した場合であっても、熱媒体の凍結を抑制することができるため、熱源機２０の運転を安定的に継続させることができる。つまり、熱源システム１０は、急激に負荷が低下した場合にも、熱源機２０の運転を安全に継続させることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る熱源システムの概略構成を示す模式図である。図６は、図５の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。図７は、図６の熱源機内の冷媒回路及び熱媒体回路を示す模式図である。図５〜図７に基づき、本実施の形態２に係る熱源システムの構成について説明する。前述した実施の形態１における熱源システム１０と同一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。
【００４３】
本実施の形態２に係る熱源システム１１０は、複式ポンプシステムを採用しており、複数の熱源機１２０と、各熱源機１２０の上流側にそれぞれ接続された複数の流量調整ポンプ３０を含む熱媒体回路１４０と、を有している。
【００４４】
熱媒体回路１４０は、複数の負荷装置７０をバイパスするバイパス配管８０と、バイパス配管８０に設けられ、バイパス配管８０に流れる熱媒体の流量を調整するバイパス弁８１と、バイパス配管８０の上流側と下流側との差圧を測定する差圧計９０と、を有している。バイパス弁８１は、バイパス配管８０の上流側と下流側との差圧を調整するものである。
【００４５】
より具体的に、熱媒体回路１４０は、各熱源機１２０の下流側に接続された往水側ヘッダ管１４１と、還水一次ヘッダ４２ａ、還水二次ヘッダ４２ｂ、及び流量計４６を有する還水側ヘッダ管４２と、を有している。バイパス配管８０は、往水側ヘッダ管１４１と還水一次ヘッダ４２ａとを接続するものである。バイパス弁８１は、往水側ヘッダ管１４１と還水一次ヘッダ４２ａとの差圧を調整するものである。すなわち、バイパス弁８１は、バイパス配管８０を介して、往水側ヘッダ管１４１から還水一次ヘッダ４２ａへ流れる熱媒体の流量を調整するものである。差圧計９０は、往水側ヘッダ管１４１と還水一次ヘッダ４２ａとの間の差圧を計測するものである。
【００４６】
各熱源機１２０は、それぞれ、上流側に接続された流量調整ポンプ３０の周波数を制御する制御装置１２１を有している。複数の制御装置１２１は、それぞれ、他の制御装置１２１と連携して、対応する熱源機２０及び流量調整ポンプ３０の動作を制御するように構成されている。また、各熱源機１２０は、図７に示すように、実施の形態１と同様の冷媒回路２７などを有している。
【００４７】
各制御装置１２１は、ポンプインバータ６０に周波数の指令信号を送ることで、熱媒体の凍結抑制制御を含む流量調整ポンプ３０の周波数制御を行うものである。制御装置１２１は、バイパス弁８１と接続されており、差圧計９０による計測値をもとに、往水側ヘッダ管４１から還水側ヘッダ管４２への熱媒体の流量を調整するものである。
【００４８】
各制御装置１２１は、それぞれに対応する流量調整ポンプ３０の周波数の情報、すなわち流量調整ポンプ３０から圧送される熱媒体の流量を示す情報を取得するように構成されている。また、複数の制御装置１２１のうちの何れか一台は、他の制御装置１２１から、それぞれに対応する流量調整ポンプ３０の周波数の情報を取得し、各流量調整ポンプ３０の周波数の情報及び差圧計９０による計測値をもとに、バイパス弁８１の開度を調整するように構成されている。これにより、各熱源機１２０に流れる熱媒体の流量と、各負荷装置７０に流れる熱媒体の流量との差分を調整することができる。
【００４９】
すなわち、本実施の形態２における制御装置１２１は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａまで低下したときに、流量調整ポンプ３０の周波数を増加させると共に、バイパス弁８１の開度を増加させるように構成されている。他の構成内容については、前述した実施の形態１と同様である。
【００５０】
図８は、熱源システム１１０の動作を示すフローチャートである。図８を参照して、制御装置１２１による凍結抑制制御を説明する。なお、図８では、実施の形態１における図４の場合と同様の動作については同一の符号を付している。
【００５１】
単式ポンプシステムである熱源システム１１０の場合、制御装置１２１は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａ以下であるか否かを判定する（図８：ステップＳ１０１）。蒸発温度が流量閾値Ａより高ければ（図８：ステップＳ１０１／ＮＯ）、制御装置２１は、凍結抑制制御を行わずに蒸発温度の監視を継続する。
【００５２】
一方、蒸発温度が流量閾値Ａ以下であれば（図８：ステップＳ１０１／ＹＥＳ）、制御装置２１は、流量調整ポンプ３０及びバイパス弁８１を制御する。すなわち、制御装置２１は、流量調整ポンプ３０の周波数を上昇させることにより、負荷側熱交換器２６に流れる熱媒体の流量を増加させる。併せて、制御装置２１は、バイパス弁８１の開度を増加させる。これにより、各熱源機１２０に流れる熱媒体の流量と、各負荷装置７０に流れる熱媒体の流量との差分を調整することができる（図８：ステップＳ２０１）。
【００５３】
次いで、制御装置２１は、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が停止閾値Ｂ以下であるか否かを判定する（図８：ステップＳ１０３）。蒸発温度が停止閾値Ｂより高ければ（図８：ステップＳ１０３／ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。一方、蒸発温度が停止閾値Ｂ以下であれば（図８：ステップＳ１０３／ＹＥＳ）、制御装置２１は、圧縮機２２の駆動を停止させることにより、熱源機２０を停止させる（図８：ステップＳ１０４）。
【００５４】
以上のように、本実施の形態２における熱源システム１１０では、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が流量閾値Ａまで低下したときに、制御装置１２１が、流量調整ポンプ３０の周波数を増加させると共に、バイパス弁８１の開度を増加させるため、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体の凍結を抑制することができる。したがって、負荷側熱交換器２６の蒸発温度が、従来であれば熱源機２０を停止させていた流量閾値Ａまで低下した場合でも、流量閾値Ａより一定程度低い温度である停止閾値Ｂに低下するまでは、熱源機２０の運転を継続させることができる。
【００５５】
よって、熱源システム１１０によれば、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体の流量が急激に減少して熱媒体の温度が急低下した場合であっても、熱媒体の凍結を抑制することができるため、熱源機１２０の運転を安定的に継続させることができる。つまり、熱源システム１１０は、急激に負荷が低下した場合にも、熱源機１２０の運転を安全に継続させることができる。
【００５６】
（実施の形態１及び２の効果）
図９は、複式ポンプシステムを採用した従来の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。図１０は、単式ポンプシステムを採用した従来の熱源システムの熱源機側を部分的に示す模式図である。ここで、図９及び図１０を参照して、熱源システム１０及び熱源システム１１０によって得られる効果を詳細に説明する。
【００５７】
図９及び図１０に示すように、従来の構成である熱源システム５１０及び６１０は、熱源機５２０が熱源機側の水流量を制御する構成を有しておらず、現地計装での制御によって熱源機側の水流量を制御している。すなわち、熱源機５２０に備わる制御装置５２１は、インターロック回路５０から送信されるインターロック信号のみを入力するように構成されており、ポンプ５３０の周波数制御を行うように構成されていない。
【００５８】
また、単式ポンプシステムに係る熱源システム６１０は、複式ポンプシステムに係る熱源システム５１０の熱媒体回路５４０とは異なり、熱媒体回路６４０が、往水側ヘッダ管１４１と還水側ヘッダ管４２との差圧を調整するバイパス弁６８１を有している。しかし、制御装置５２１は、バイパス弁６８１を制御するように構成されていない。
【００５９】
したがって、熱源システム５１０及び６１０では、冷房運転中において、水流量が急激に減少して水温が急低下し、熱源機５２０の蒸発温度が流量閾値Ａまで低下した場合、熱媒体の凍結を防止するために、熱源機５２０を停止させる必要がある。また、一旦停止させてから再起動するまでには一定の待機時間が必要となるため、熱源機５２０の運転効率が低下する。
【００６０】
この点、上記各実施の形態における熱源システム１０又は１１０によれば、熱源機２０又は１２０を通過する熱媒体の流量が急激に減少し、負荷側熱交換器２６を流れる熱媒体の温度が急低下した場合であっても、熱媒体の凍結を抑制することができるため、熱源機２０又は１２０の運転を安定的に継続させることができ、運転効率の向上を図ることができる。
【００６１】
上記各実施の形態は、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、実施の形態１では、各熱源機２０のそれぞれに制御装置２１が一台ずつ設けられている場合を例示したが、これに限らず、熱源システム１０は、各熱源機２０を統括制御する一台の制御装置２１を有していてもよい。同様に、実施の形態２における熱源システム１１０は、各熱源機１２０を統括制御する一台の制御装置１２１を有していてもよい。また、図１又は図５では、熱源機２０又は１２０が複数設けられている場合を例示したが、これに限らず、熱源機２０又は１２０は一台であってもよい。また、図１又は図５では、負荷装置７０が複数設けられている場合を例示したが、これに限らず、負荷装置７０は一台であってもよい。もっとも、熱源機２０又は１２０の台数は、図１又は図５に示す四台に限定されるものではなく、熱源システム１０又は１１０は、任意の台数の熱源機２０又は１２０を有するように構成してもよい。同様に、熱源システム１０又は１１０には、任意の台数の負荷装置７０が接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１１０、５１０、６１０  熱源システム、２０、１２０、５２０  熱源機、２１、１２１  制御装置、２２  圧縮機、２３  四方弁、２４  熱源側熱交換器、２５  膨張弁、２６  負荷側熱交換器、２６ａ  温度センサ、２７  冷媒回路、２８  ファン、３０  流量調整ポンプ、４０、１４０、５４０、６４０  熱媒体回路、４１、１４１  往水側ヘッダ管、４１ａ  往水一次ヘッダ、４１ｂ  往水二次ヘッダ、４２  還水側ヘッダ管、４２ａ  還水一次ヘッダ、４２ｂ  還水二次ヘッダ、４３  フリーバイパス配管、４４  往水側ポンプ、４５  膨張弁、４６  流量計、５０  インターロック回路、６０  ポンプインバータ、７０  負荷装置、７１  負荷膨張弁、８０  バイパス配管、８１、６８１  バイパス弁、９０  差圧計、５３０  ポンプ、Ａ  流量閾値、Ｂ  停止閾値。
【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】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月16日(2018.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る熱源システムは、冷媒を圧縮する圧縮機、空気と冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器、冷媒の流量を調整する膨張弁、及び熱媒体と冷媒との熱交換を行う負荷側熱交換器が接続されてなる冷媒回路と、熱媒体を負荷側熱交換器に圧送する流量調整ポンプを有し、負荷側熱交換器の下流側に設けられた負荷装置に熱媒体を循環させる熱媒体回路と、流量調整ポンプの周波数を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、流量調整ポンプの周波数と、流量調整ポンプの周波数を増加させる量である周波数増加量とを関連づけた増加量テーブルを有し、負荷側熱交換器の蒸発温度が流量閾値まで低下したときに、流量調整ポンプの周波数を増加量テーブルに照らして周波数増加量を求め、求めた周波数増加量だけ流量調整ポンプの周波数を増加させるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機、空気と前記冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器、前記冷媒の流量を調整する膨張弁、及び熱媒体と前記冷媒との熱交換を行う負荷側熱交換器が接続されて形成された冷媒回路と、
前記熱媒体を前記負荷側熱交換器に圧送する流量調整ポンプを有し、前記負荷側熱交換器の下流側に設けられた負荷装置に前記熱媒体を循環させる熱媒体回路と、
前記流量調整ポンプの周波数を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記流量調整ポンプの周波数と、前記流量調整ポンプの周波数を増加させる量である周波数増加量とを関連づけた増加量テーブルを有し、
前記負荷側熱交換器の蒸発温度が流量閾値まで低下したときに、前記流量調整ポンプの周波数を前記増加量テーブルに照らして前記周波数増加量を求め、求めた前記周波数増加量だけ前記流量調整ポンプの周波数を増加させるものである熱源システム。
【請求項２】
前記熱媒体回路は、
前記負荷装置をバイパスするバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、当該バイパス配管に流れる前記熱媒体の流量を調整するバイパス弁と、を有し、
前記制御装置は、前記負荷側熱交換器の蒸発温度が前記流量閾値まで低下したときに、前記バイパス弁の開度を増加させるものである請求項１に記載の熱源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記負荷側熱交換器の蒸発温度が前記流量閾値よりも低い温度に設定された停止閾値まで低下したときに、前記圧縮機の駆動を停止させるものである請求項１又は２に記載の熱源システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記流量閾値、前記周波数増加量、及び前記停止閾値を関連づけた閾値テーブルを有し、
前記閾値テーブルを参照して前記停止閾値を決定するものである請求項３に記載の熱源システム。
【請求項５】
前記冷媒回路は、複数設けられており、
前記熱媒体回路は、前記流量調整ポンプを、複数の前記冷媒回路のそれぞれに対応づけて複数有している請求項１〜４の何れか一項に記載の熱源システム。
【請求項６】
前記制御装置は、複数の前記冷媒回路のそれぞれに対応づけて複数設けられている請求項１〜５の何れか一項に記載の熱源システム。
【国際調査報告】
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2017068631.tif 000014
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