(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を冷却する冷却塔と、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水によって冷水を生成する熱源機と、
前記冷却塔と前記熱源機との間で前記冷却水を循環させる冷却水循環路と、
前記熱源機で生成された前記冷水と、空気と、の間で熱交換する第１の熱交換器と、
前記熱源機と前記第１の熱交換器との間で前記冷水を循環させる冷水循環路と、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水の一部と、前記第１の熱交換器で前記冷水と熱交換された前記空気と、の間で熱交換する第２の熱交換器と、
前記冷却水循環路において前記冷却塔から前記熱源機に導かれる前記冷却水の前記一部を前記第２の熱交換器に導き、前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換された前記冷却水の前記一部を前記冷却水循環路に導く冷却水分岐路と、
前記冷却水循環路及び前記冷却水分岐路における前記冷却水の流路を切り替える流路切替手段と、を備え、
前記流路切替手段は、第１の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記冷却塔で冷却された前記冷却水の全てが前記熱源機に供給される流路に切り替え、第２の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記冷却塔で冷却された前記冷却水の前記一部が前記第２の熱交換器に供給され、且つ、前記冷却塔で冷却された前記冷却水の前記一部以外の部分が前記熱源機に供給される流路に切り替える、
空調システム。
【請求項２】
前記冷却水循環路は、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水を前記熱源機に導く第１の冷却水路と、
前記熱源機で前記冷水を冷却した前記冷却水を前記冷却塔に導く第２の冷却水路と、を備え、
前記冷却水分岐路は、
前記第１の冷却水路を流れる前記冷却水の前記一部を前記第２の熱交換器に導く第３の冷却水路と、
前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換された前記冷却水の前記一部を前記第２の冷却水路に導く第４の冷却水路と、を備える、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記冷却水分岐路は、前記第３の冷却水路を流れる前記冷却水を前記冷却塔に導く第５の冷却水路、を更に備え、
前記流路切替手段は、第３の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記第１の冷却水路を流れる前記冷却水の全てが前記熱源機に供給され、前記熱源機で前記冷水を冷却した前記冷却水が前記第２の冷却水路と前記第４の冷却水路とを経由して前記第２の熱交換器に供給され、且つ、前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換した前記冷却水が前記第３の冷却水路と前記第５の冷却水路とを経由して前記冷却塔に供給される流路に切り替える、
請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記第２の条件は、再熱除湿が要求された場合であって、且つ、外気温度又は前記冷却塔から出力される前記冷却水の温度が第１の閾値より大きい場合に、成立し、
前記第３の条件は、前記再熱除湿が要求された場合であって、且つ、前記外気温度又は前記冷却塔から出力される前記冷却水の温度が前記第１の閾値より小さい場合に、成立する、
請求項３に記載の空調システム。
【請求項５】
前記流路切替手段は、第４の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記冷却塔で冷却された前記冷却水の全てが前記第３の冷却水路を経由して前記第２の熱交換器に供給される流路に切り替える、
請求項２から４のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項６】
前記第４の条件は、冷房が要求された場合であって、且つ、外気温度又は前記冷却塔から出力される前記冷却水の温度が第２の閾値より小さい場合に、成立する、
請求項５に記載の空調システム。
【請求項７】
冷却水を冷却する冷却塔と、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水によって冷水を生成する熱源機と、
前記冷却塔と前記熱源機との間で前記冷却水を循環させる冷却水循環路と、
前記熱源機で生成された前記冷水と、空気と、の間で熱交換する第１の熱交換器と、
前記熱源機と前記第１の熱交換器との間で前記冷水を循環させる冷水循環路と、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水の一部と、前記第１の熱交換器で前記冷水と熱交換された前記空気と、の間で熱交換する第２の熱交換器と、
前記冷却水循環路において前記冷却塔から前記熱源機に導かれる前記冷却水の前記一部を前記第２の熱交換器に導き、前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換された前記冷却水の前記一部を前記冷却水循環路に導く冷却水分岐路と、を備え、
前記冷却水循環路は、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水を前記熱源機に導く第１の冷却水路と、
前記熱源機で前記冷水を冷却した前記冷却水を前記冷却塔に導く第２の冷却水路と、を備え、
前記冷却水分岐路は、
前記第１の冷却水路を流れる前記冷却水の前記一部を前記第２の熱交換器に導く第３の冷却水路と、
前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換された前記冷却水の前記一部を前記第１の冷却水路に導く第６の冷却水路と、を備える、
空調システム。
【請求項８】
前記冷却水循環路及び前記冷却水分岐路における前記冷却水の流路を切り替える流路切替手段、を更に備え、
前記流路切替手段は、第１の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記第１の冷却水路を流れる前記冷却水の全てが前記熱源機に供給される流路に切り替え、第２の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記第１の冷却水路を流れる前記冷却水の前記一部が前記第３の冷却水路を経由して前記第２の熱交換器に供給され、前記第１の冷却水路を流れる前記冷却水の前記一部以外の部分が前記熱源機に供給され、且つ、前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換された前記冷却水の前記一部が前記第６の冷却水路と前記第１の冷却水路とを経由して前記熱源機に供給される流路に切り替える、
請求項７に記載の空調システム。
【請求項９】
前記冷却水を冷却又は加熱する第２の熱源機と、
前記冷却水を前記第２の熱源機に導く第７の冷却水路と、
前記第２の熱源機によって冷却又は加熱された前記冷却水を前記第２の熱交換器に導く第８の冷却水路と、を更に備え、
前記第２の熱交換器は、前記第２の熱源機によって冷却又は加熱された前記冷却水と、前記空気と、の間で熱交換する、
請求項３から６又は８のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項１０】
前記第２の熱源機は、前記冷却塔によって冷却された前記冷却水を冷却し、
前記流路切替手段は、第５の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記冷却塔によって冷却された前記冷却水が前記第７の冷却水路を経由して前記第２の熱源機に供給され、且つ、前記第２の熱源機によって冷却された前記冷却水が前記第８の冷却水路を経由して前記第２の熱交換器に供給される流路に切り替える、
請求項９に記載の空調システム。
【請求項１１】
前記冷却水分岐路は、前記第３の冷却水路を流れる前記冷却水を前記冷却塔に導く第５の冷却水路、を更に備え、
前記流路切替手段は、前記第５の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換した前記冷却水が前記第３の冷却水路と前記第５の冷却水路とを経由して前記冷却塔に供給される流路に切り替える、
請求項１０に記載の空調システム。
【請求項１２】
前記第５の条件は、冷房が要求された場合であって、且つ、前記外気温度又は前記冷却塔から出力される前記冷却水の温度が第３の閾値より小さい場合に、成立する、
請求項１１に記載の空調システム。
【請求項１３】
前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換した前記冷却水を前記第２の熱源機に導く第９の冷却水路、を更に備え、
前記第２の熱源機は、前記冷却水を加熱し、
前記流路切替手段は、第６の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記第２の熱源機で加熱された前記冷却水が前記第８の冷却水路を経由して前記第２の熱交換器に供給され、且つ、前記第２の熱交換器によって冷却された前記冷却水が前記第９の冷却水路を経由して前記第２の熱源機に供給される流路に切り替える、
請求項９から１２のいずれか１項に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却水によって冷水を冷却し、冷水と空気との間で熱交換することによって空調する技術が知られている。【０００３】
例えば、特許文献１は、熱源機で生成した冷水を空調機に供給する冷水回路と、冷水回路で回収した排熱を冷却塔により大気に放出する冷却水回路と、を備えた空調システムを開示している。特許文献１に開示された空調システムは、冷却水の温度が閾値以下となったときに、熱源機をバイパスして冷却水を直接空調機に供給することで、フリークーリングを実施する。これにより、外気温度の低下時に省エネが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８１２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された空調システムは、外気温度が低くなる期間にはフリークーリングを実施できるが、外気温度が高くなる期間にはフリークーリングを実施できない。そのため、フリークーリングを実施できる期間が限られている。このような状況に鑑み、冷却水をより有効に利用して空調することが求められている。【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、冷却水と冷水とを用いた空調において、冷却水を有効に利用することが可能な空調システム等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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る空調システムは、
冷却水を冷却する冷却塔と、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水によって冷水を生成する熱源機と、
前記冷却塔と前記熱源機との間で前記冷却水を循環させる冷却水循環路と、
前記熱源機で生成された前記冷水と、空気と、の間で熱交換する第１の熱交換器と、
前記熱源機と前記第１の熱交換器との間で前記冷水を循環させる冷水循環路と、
前記冷却塔で冷却された前記冷却水の一部と、前記第１の熱交換器で前記冷水と熱交換された前記空気と、の間で熱交換する第２の熱交換器と、
前記冷却水循環路において前記冷却塔から前記熱源機に導かれる前記冷却水の前記一部を前記第２の熱交換器に導き、前記第２の熱交換器で前記空気と熱交換された前記冷却水の前記一部を前記冷却水循環路に導く冷却水分岐路と、
前記冷却水循環路及び前記冷却水分岐路における前記冷却水の流路を切り替える流路切替手段と、を備え、
前記流路切替手段は、第１の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記冷却塔で冷却された前記冷却水の全てが前記熱源機に供給される流路に切り替え、第２の条件が成立した場合、前記冷却水の流路を、前記冷却塔で冷却された前記冷却水の前記一部が前記第２の熱交換器に供給され、且つ、前記冷却塔で冷却された前記冷却水の前記一部以外の部分が前記熱源機に供給される流路に切り替える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、冷却塔で冷却された冷却水を冷却塔と熱源機との間で循環させ、熱源機で生成した冷水を熱源機と第１の熱交換器との間で循環させ、第１の熱交換器において、熱源機で生成された冷水と空気との間で熱交換し、冷却塔から熱源機に導かれる冷却水の一部を第２の熱交換器に導き、第２の熱交換器において、冷却塔で冷却された冷却水の一部と第１の熱交換器で冷水と熱交換された空気との間で熱交換する。従って、本発明によれば、冷却水と冷水とを用いた空調において、冷却水を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空調システムの概略図
【図２】水冷式チラーの概略図
【図３】空調機の概略図
【図４】制御装置のハードウェア構成を示すブロック図
【図５】制御装置の機能構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１における通常冷房時の冷却水の流路を示す図
【図７】実施の形態１における再熱除湿時の冷却水の流路を示す第１の図
【図８】再熱除湿時における空気の温度及び湿度の変化を示す図
【図９】実施の形態１における再熱除湿時の冷却水の流路を示す第２の図
【図１０】実施の形態１におけるフリークーリング時の冷却水の流路を示す図
【図１１】制御装置によって実行される空調処理の流れを示すフローチャート
【図１２】本発明の実施の形態２に係る空調システムの概略図
【図１３】実施の形態２における再熱除湿時の冷却水の流路を示す図
【図１４】本発明の実施の形態３に係る空調システムの概略図
【図１５】実施の形態３における通常冷房時の冷却水の流路を示す図
【図１６】実施の形態３における再熱除湿時の冷却水の流路を示す第１の図
【図１７】実施の形態３における再熱除湿時の冷却水の流路を示す第２の図
【図１８】実施の形態３におけるフリークーリング時の冷却水の流路を示す図
【図１９】実施の形態３における第２の冷房時の冷却水の流路を示す図
【図２０】実施の形態３における暖房時の冷却水の流路を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付す。なお、実施の形態２，３以降において特に記述されない事項については、実施の形態１と同様である。
【００１１】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１における空調システム１０１の概略を示す。空調システム１０１は、冷却塔２で冷却された冷却水を利用して、空調対象の空間（以下、「空調空間」という。）を空調するシステムである。空調とは、空調空間の空気の温度、湿度、清浄度又は気流等を調整することであって、具体的には、暖房、冷房、除湿、加湿及び空気清浄等を含む。空調空間とは、例えば一般的な家屋、集合住宅、オフィスビル、施設又は工場等の内部の空間である。
【００１２】
図１に示すように、空調システム１０１は、冷水を生成する水冷式チラー１と、冷却水を外気で冷却する冷却塔２と、冷却水を循環させる冷却水ポンプ３と、冷水を循環させる冷水ポンプ４と、空気と冷水との間で熱交換する第１の熱交換器５と、空気と冷却水との間で熱交換する第２の熱交換器６と、第１の熱交換器５及び第２の熱交換器６を含む空調機７と、冷却水の流路を切り替える３つの弁（第１の弁Ｖ１、第２の弁Ｖ２及び第３の弁Ｖ３）と、システム全体を制御する制御装置２００と、を備える。
【００１３】
また、空調システム１０１は、各構成の間における冷却水又は冷水の流路として、冷却水を循環させる冷却水循環路Ａと、冷却水循環路Ａから分岐した冷却水分岐路Ａ’と、冷水を循環させる冷水循環路Ｂと、を備える。空調システム１０１は、冷却水を一次冷媒として用い、且つ、冷水を二次冷媒として用いた、いわゆる二次冷媒循環型又は間接冷却方式のシステムである。
【００１４】
＜水冷式チラー１＞
水冷式チラー１は、冷水を生成する装置である。冷水とは、空調空間の空気を冷却するための媒体である。水冷式チラー１は、冷却水と冷水との間で熱交換し、冷却水を冷熱源として冷水を冷却する熱源機として機能する。水冷式チラー１は、例えばＣＯ２（二酸化炭素）又はＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）等を冷媒として用いたヒートポンプ方式のチラーである。水冷式チラー１は、例えば空調空間の外側であって、空調空間と同じ敷地内に設置される。
【００１５】
図２に示すように、水冷式チラー１は、圧縮機２１と、第１の冷媒−水熱交換器２２と、膨張装置２３と、第２の冷媒−水熱交換器２４と、これらを環状に接続している冷媒回路２５と、制御基板２６と、を備える。冷媒回路２５は、冷媒が循環する回路であって、ヒートポンプ又は冷凍サイクル等とも呼ばれる。
【００１６】
圧縮機２１は、冷媒回路２５を流れる冷媒を圧縮し、冷媒の温度及び圧力を上昇させる。圧縮機２１は、運転周波数（回転数）に応じて容量（単位当たりの送り出し量）を変化させることができるインバータ回路を備える。圧縮機２１は、制御基板２６から指示される制御値に従って運転周波数を変更する。圧縮機２１に吸入された冷媒は、高温且つ高圧のガス冷媒に圧縮されて吐出される。
【００１７】
第１の冷媒−水熱交換器２２は、冷媒回路２５を流れる冷媒と、冷却塔２から供給される冷却水と、の間で熱交換する。第１の冷媒−水熱交換器２２は、例えばプレート式又は二重管式等の熱交換器である。圧縮機２１で圧縮された高温且つ高圧の冷媒は、第１の冷媒−水熱交換器２２で冷却水と熱交換することで凝縮し、高圧の液体に変化する。第１の冷媒−水熱交換器２２で冷媒が凝縮する際、冷却水は熱を与えられるのでその温度は上昇する。
【００１８】
膨張装置２３は、冷媒回路２５を流れる冷媒を膨張させて、冷媒の温度及び圧力を下降させる。膨張装置２３は、制御基板２６から指示される制御値に従って弁の開度を変更し、冷媒の減圧量を調整する。第１の冷媒−水熱交換器２２で高圧の液体に変化した冷媒は、膨張装置２３で低温且つ低圧の二相冷媒に減圧される。
【００１９】
第２の冷媒−水熱交換器２４は、冷媒回路２５を流れる冷媒と、空調機７から供給される冷水と、の間で熱交換する。第２の冷媒−水熱交換器２４は、例えばプレート式又は二重管式等の熱交換器である。膨張装置２３で減圧された冷媒は、第２の冷媒−水熱交換器２４で冷水と熱交換することで蒸発し、低圧の気体に変化する。低圧の気体に変化した冷媒は、圧縮機２１に戻って再び高温且つ高圧の気体に圧縮される。第２の冷媒−水熱交換器２４で冷媒が蒸発する際、冷水は熱を奪われるのでその温度は低下する。
【００２０】
制御基板２６は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等を備える。制御基板２６は、圧縮機２１及び膨張装置２３と、図示しない通信線を介して通信可能に接続している。また、制御基板２６は、図示しない通信線を介して、制御装置２００と通信可能に接続している。制御基板２６は、制御装置２００から送信された指示に従って、圧縮機２１及び膨張装置２３の動作を制御する。
【００２１】
＜冷却塔２＞
冷却塔２は、冷却水を冷却する設備である。冷却水とは、水冷式チラー１で冷水を冷却するための媒体である。冷却塔２は、外気を送風する送風機を備えており、冷却水を外気と熱交換させることで、冷却水を冷却する。具体的に説明すると、冷却塔２は、冷却水を外気と直接的に接触させて蒸発させる方式（開放式）、又は、外気と接触した熱媒体を循環させることで冷却水を外気と間接的に接触させて蒸発させる方式（密閉式）で、冷却水を冷却する。このように、冷却塔２は、外気を冷却水に直接的又は間接的に接触させることで、冷却水を冷却する。冷却塔２は、例えば空調空間の外側であって、空調空間と同じ敷地内に設置される。
【００２２】
冷却塔２は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等を含む制御基板を備える。制御基板は、図示しない通信線を介して、制御装置２００と通信可能に接続している。制御基板は、制御装置２００から送信された指示に従って、冷却塔２の動作を制御する。
【００２３】
＜空調機７＞
空調機７は、空調空間を空調する設備である。空調機７は、ＡＨＵ（エアハンドリングユニット）とも呼ばれる。空調機７は、空調空間に空調された空気を供給可能な場所に設置される。空調機７は、例えば、空調空間の壁の上部又は天井に設置される。或いは、空調機７は、それぞれが空調空間である複数の部屋にダクトで接続された専用の機械室に設置されても良い。
【００２４】
図３に示すように、空調機７は、空気と冷水との間で熱交換する第１の熱交換器５と、空気と冷却水との間で熱交換する第２の熱交換器６と、空気を送風する空気送風装置３１と、を備える。第１の熱交換器５及び第２の熱交換器６は、いずれも空気と水との間で熱交換する、周知の方式の熱交換器である。第１の熱交換器５は、水冷式チラー１で生成された冷水と、空気と、の間で熱交換する。第２の熱交換器６は、第１の熱交換器５の下流側に設置されており、冷却塔２で冷却された冷却水の一部と、第１の熱交換器５で冷水と熱交換された空気と、の間で熱交換する。
【００２５】
空気送風装置３１によって空調機７に吸い込まれた空気は、まず第１の熱交換器５を通過し、冷水と熱交換される。第１の熱交換器５で冷水と熱交換された空気は、更に第２の熱交換器６を通過し、冷却水と熱交換される。このように、空調機７に吸い込まれた空気は、２回に亘って熱交換された後、空調空間へ供給される。
【００２６】
空調機７は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等を含む制御基板を備える。制御基板は、図示しない通信線を介して、制御装置２００と通信可能に接続している。制御基板は、制御装置２００から送信された指示に従って、空調機７の動作を制御する。
【００２７】
＜冷却水循環路Ａ、冷却水分岐路Ａ’及び冷水循環路Ｂ＞
冷却水循環路Ａは、冷却塔２と水冷式チラー１との間に設けられており、冷却塔２と水冷式チラー１との間で冷却水を循環させる。冷却水循環路Ａは、それぞれ冷却塔２と水冷式チラー１とに接続された第１の冷却水路Ａ１と第２の冷却水路Ａ２とを備える。第１の冷却水路Ａ１は、冷却塔２で冷却された冷却水を水冷式チラー１に導く、冷却水の供給路（往水路）である。第２の冷却水路Ａ２は、水冷式チラー１で冷水を冷却した冷却水を冷却塔２に導く、冷却水の還流路（還水路）である。
【００２８】
冷却水分岐路Ａ’は、冷却水循環路Ａと第２の熱交換器６との間に設けられており、冷却水循環路Ａを流れる冷却水の一部を分岐させて第２の熱交換器６に供給する分岐路である。冷却水分岐路Ａ’は、冷却水循環路Ａにおいて冷却塔２から水冷式チラー１に導かれる冷却水の一部を第２の熱交換器６に導き、第２の熱交換器６で空気と熱交換された冷却水の一部を冷却水循環路Ａに導く。
【００２９】
冷却水分岐路Ａ’は、第１の冷却水路Ａ１の途中と第２の熱交換器６とに接続された第３の冷却水路Ａ３と、第２の冷却水路Ａ２の途中と第２の熱交換器６とに接続された第４の冷却水路Ａ４と、を備える。第３の冷却水路Ａ３は、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の一部を第２の熱交換器６に導く。第４の冷却水路Ａ４は、第２の熱交換器６で空気と熱交換した冷却水を第２の冷却水路Ａ２に導く。
【００３０】
また、冷却水分岐路Ａ’は、第３の冷却水路Ａ３の途中と冷却塔２とに接続された第５の冷却水路Ａ５を備える。第５の冷却水路Ａ５は、第３の冷却水路Ａ３を流れる冷却水を、冷却水循環路Ａを経由せずに冷却塔２に導くバイパス路である。
【００３１】
冷却水循環路Ａには、冷却水ポンプ３が設けられている。冷却水ポンプ３は、冷却塔２によって生成された冷却水を送り出し、冷却水循環路Ａ及び冷却水分岐路Ａ’を循環させる。冷却水ポンプ３は、インバータ回路を備えており、制御装置２００から指示される制御値に従って駆動回転数を調整することで、送り出す冷却水の量を変化させる。冷却水ポンプ３によって冷却塔２から送り出された冷却水は、水冷式チラー１と第１の熱交換器５とのいずれか一方又は両方を通って水冷式チラー１に戻る。
【００３２】
冷却水循環路Ａには、第１の弁Ｖ１、第２の弁Ｖ２及び第３の弁Ｖ３が設けられている。第１の弁Ｖ１、第２の弁Ｖ２及び第３の弁Ｖ３のそれぞれは、電磁式又は電動式等の周知の方式で弁を開閉する電動式の三方弁である。第１の弁Ｖ１、第２の弁Ｖ２及び第３の弁Ｖ３のそれぞれは、制御装置２００からの制御指令に従って弁の開閉を切り替えることで、冷却水の流路を変更する。
【００３３】
第１の弁Ｖ１は、冷却塔２から第１の冷却水路Ａ１に出力された冷却水を、水冷式チラー１に流すか、第２の熱交換器６に流すか、又は、水冷式チラー１と第２の熱交換器６との両方に流すかを切り替える。第２の弁Ｖ２は、水冷式チラー１から第２の冷却水路Ａ２に出力された冷却水と、第２の熱交換器６から第４の冷却水路Ａ４に出力された冷却水と、のうちのいずれか一方のみを冷却塔２に導くか、又は、その両方を冷却塔２へ導くかを切り替える。第３の弁Ｖ３は、第３の冷却水路Ａ３を流れる冷却水を、第５の冷却水路Ａ５に導くか否かを切り替える。
【００３４】
冷水循環路Ｂは、水冷式チラー１と第１の熱交換器５との間に設けられており、水冷式チラー１と第１の熱交換器５との間で冷水を循環させる。冷水循環路Ｂは、それぞれ水冷式チラー１と第１の熱交換器５とに接続された、第１の冷水路Ｂ１と第２の冷水路Ｂ２とを備える。第１の冷水路Ｂ１は、水冷式チラー１で生成された冷水を第１の熱交換器５に導く、冷水の供給路（往水路）である。第２の冷水路Ｂ２は、第１の熱交換器５で空気と熱交換された冷水を水冷式チラー１に導く、冷水の還流路（還水路）である。
【００３５】
冷水循環路Ｂには、冷水ポンプ４が設けられている。冷水ポンプ４は、水冷式チラー１によって生成された冷水を送り出し、冷水循環路Ｂを循環させる。冷水ポンプ４は、インバータ回路を備えており、制御装置２００から指示される制御値に従って駆動回転数を調整することで、送り出す冷水の量を変化させる。冷水ポンプ４によって水冷式チラー１から送り出された冷水は、第１の熱交換器５を通って水冷式チラー１に戻る。
【００３６】
＜制御装置２００＞
制御装置２００は、空調システム１０１の全体を統括的に制御する。制御装置２００は、例えば空調空間の内側、又は、空調空間と同じ敷地内の適宜の場所に設置される。
【００３７】
図４に、制御装置２００のハードウェア構成を示す。図４に示すように、制御装置２００は、制御部２０１と、記憶部２０２と、計時部２０３と、通信部２０４と、ユーザインタフェース２０５と、を備える。これら各部はバス２０９を介して接続されている。
【００３８】
制御部２０１は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備える。ＣＰＵは、中央処理装置、中央演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等ともいう。制御部２０１において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラム及びデータを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、制御装置２００を統括制御する。
【００３９】
記憶部２０２は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性の半導体メモリであって、いわゆる二次記憶装置（補助記憶装置）としての役割を担う。記憶部２０２は、制御部２０１が各種処理を行うために使用する各種プログラム及びデータ、並びに、制御部２０１が各種処理を行うことにより生成又は取得する各種データを記憶する。
【００４０】
計時部２０３は、ＲＴＣ（Real Time Clock）を備えており、制御装置２００の電源がオフの間も計時を継続する計時デバイスである。
【００４１】
通信部２０４は、外部の機器と通信するためのインタフェースである。通信部２０４は、水冷式チラー１、冷却塔２、冷却水ポンプ３、冷水ポンプ４、空調機７、第１の弁Ｖ１、第２の弁Ｖ２及び第３の弁Ｖ３のそれぞれと、有線又は無線で通信可能に接続されており、これら各構成要素と周知の通信規格に則って通信する。また、通信部２０４は、ローカルエリアネットワーク及び広域ネットワークに接続されており、空調システム１０１の外部の機器と通信する。
【００４２】
ユーザインタフェース２０５は、表示部２０６と入力部２０７とを備える。表示部２０６は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル、有機ＥＬ又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の表示デバイスである。入力部２０７は、タッチパネル、タッチパッド、スイッチ又は各種の押圧ボタン等の入力デバイスである。ユーザインタフェース２０５は、入力部２０７を介してユーザから各種の操作を受け付け、また、表示部２０６を介して各種の表示画像を表示する。なお、表示部２０６と入力部２０７とは、これらが互いに重畳して配置されたタッチパネル（タッチスクリーン）として構成されるものであってもよい。
【００４３】
制御装置２００は、ユーザインタフェース２０５（表示部２０６及び入力部２０７）を装置本体に備えていても良いし、ユーザインタフェース２０５を装置本体に備えず、装置本体から分離されたリモコンがユーザインタフェース２０５として機能していても良い。リモコンがユーザインタフェース２０５として機能する場合、制御装置２００は、通信部２０４を介してリモコンと通信する。通信部２０４は、リモコンの表示部２０６での表示画像を示す信号を送信し、リモコンの入力部２０７によってユーザから受け付けた操作内容を示す信号を受信する。
【００４４】
次に、図５を参照して、制御部２０１の機能的な構成について説明する。図５に示すように、制御部２０１は、機能的に、要求取得部２１０と、空調制御部２２０と、温度取得部２３０と、流路切替部２４０と、を備える。これらの各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、ＲＯＭ又は記憶部２０２に格納される。そして、ＣＰＵが、ＲＯＭ又は記憶部２０２に記憶されたプログラムを実行することによって、各機能を実現する。
【００４５】
要求取得部２１０は、空調システム１０１に対する運転の要求を取得する。例えば、ユーザは、入力部２０７を操作して、又は通信部２０４を介して外部から、空調の開始、空調の終了、設定温度の変更、又は運転モードの変更等の要求を入力することができる。要求取得部２１０は、このようにしてユーザから入力された要求を取得する。或いは、要求取得部２１０は、予め定められた運転スケジュールに従って発せられる運転の要求を、通信部２０４を介して取得する。要求取得部２１０は、制御部２０１が通信部２０４又は入力部２０７等と協働することによって実現する。
【００４６】
空調システム１０１は、詳細には後述するように、「冷房」又は「再熱除湿」の運転モードで空調することができる。より詳細には、「冷房」の運転モードとして、「通常冷房」と「フリークーリング」とがあり、「再熱除湿」の運転モードとして、「第１の再熱除湿」と「第２の再熱除湿」とがある。ユーザは、「冷房」又は「再熱除湿」の運転モードのうちから所望の運転モードを選択することができる。要求取得部２１０は、このようにして選択された運転モードを取得する。
【００４７】
空調制御部２２０は、空調システム１０１における空調動作を制御する。具体的に説明すると、空調制御部２２０は、通信部２０４を介して水冷式チラー１、冷却塔２、冷却水ポンプ３、冷水ポンプ４及び空調機７のそれぞれと通信し、各機器に動作の指示を送信する。空調制御部２２０は、制御部２０１が通信部２０４と協働することによって実現する。
【００４８】
例えば、要求取得部２１０が空調開始の要求を取得した場合、空調制御部２２０は、水冷式チラー１の動作開始の指示を制御基板２６に送信し、圧縮機２１及び膨張装置２３を駆動させて、水冷式チラー１に冷水を生成させる。これと共に、空調制御部２２０は、冷却水ポンプ３及び冷水ポンプ４を駆動させて、冷却水及び冷水を循環させる。更に、空調制御部２２０は、冷却塔２及び空調機７に動作開始の指示を送信し、冷却塔２に冷却水を冷却させ、空調機７に空調を開始させる。
【００４９】
温度取得部２３０は、外気温度を取得する。外気温度とは、空調空間の外部であって、屋外の空気の温度をいう。外気温度は、図示しないが、屋外に設けられたサーミスタ又は熱電対等の温度センサによって検知される。温度取得部２３０は、温度センサによって検知された外気温度の情報を、通信部２０４を介して取得する。温度取得部２３０は、制御部２０１が通信部２０４と協働することによって実現する。
【００５０】
流路切替部２４０は、冷却水循環路Ａ及び冷却水分岐路Ａ’における冷却水の流路を切り替える。冷却水の流路とは、冷却水循環路Ａ及び冷却水分岐路Ａ’において冷却水が循環する経路である。流路切替部２４０は、通信部２０４を介して第１の弁Ｖ１、第２の弁Ｖ２及び第３の弁Ｖ３のそれぞれに弁の開閉を切り替える指示を送信することで、各三方弁における冷却水が流れる方向を切り替える。これにより、流路切替部２４０は、冷却水の流路を変更する。流路切替部２４０は、制御部２０１が通信部２０４と協働することによって実現する。
【００５１】
より詳細に説明すると、流路切替部２４０は、要求取得部２１０によって取得された運転モードと、温度取得部２３０によって取得された外気温度と、に応じて、冷却水の流路を切り替える。以下、空調システム１０１が「通常冷房」、「第１の再熱除湿」、「第２の再熱除湿」及び「フリークーリング」の各運転モードで運転する場合について説明する。
【００５２】
＜通常冷房＞
第１に、「通常冷房」の運転モードについて説明する。通常冷房とは、水冷式チラー１で生成された冷水によって空気を冷却することで空調空間を冷房する運転モードである。
【００５３】
流路切替部２４０は、第１の条件が成立した場合、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の全てが水冷式チラー１に供給される流路に切り替える。第１の条件とは、空調システム１０１が「通常冷房」の運転モードで空調を開始する条件である。具体的に説明すると、第１の条件は、要求取得部２１０が冷房の開始の要求を取得した場合、又は、運転スケジュールに定められた冷房を開始するタイミングが到来した場合に、成立する。
【００５４】
図６に、通常冷房時における冷却水の流路を示す。第１の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、第１の弁Ｖ１と第２の弁Ｖ２とに指示を送信し、第１の弁Ｖ１における第３の冷却水路Ａ３側の弁を閉じ、第２の弁Ｖ２における第４の冷却水路Ａ４側の弁を閉じる。第１の弁Ｖ１における第３の冷却水路Ａ３側の弁を閉じることで、冷却塔２で冷却された冷却水は、冷却水分岐路Ａ’及び第２の熱交換器６には供給されず、その全てが水冷式チラー１に供給される。また、第２の弁Ｖ２における第４の冷却水路Ａ４側の弁を閉じることで、水冷式チラー１で冷水を冷却した後の冷却水は、冷却水分岐路Ａ’及び第２の熱交換器６には供給されず、その全てが冷却塔２に供給される。このように、冷却水は、冷却塔２と水冷式チラー１との間で循環する。このような流路において、冷却水の温度は、冷却塔２では外気に吸熱されることで低下し、水冷式チラー１では冷水を冷却することで上昇する。
【００５５】
水冷式チラー１で冷却水によって冷却された冷水は、冷水ポンプ４によって水冷式チラー１と第１の熱交換器５の間を循環する。このとき、冷水の温度は、水冷式チラー１で冷却水と熱交換することによって低下し、第１の熱交換器５で空気と熱交換することにより上昇する。
【００５６】
第１の熱交換器５は、冷水と空気との間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させ、低温低湿度の空気を空調空間に供給する。これにより、空調空間が冷房される。なお、第２の熱交換器６は、冷却水分岐路Ａ’に冷却水が流れていないため、使用されない。このように、「通常冷房」の運転モードでは、空調システム１０１は、第１の熱交換器５での熱交換によって、空調空間を冷房する。
【００５７】
なお、図６では、三方弁において弁が閉じられた方向を黒く塗り潰して示している。また、冷却水循環路Ａ及び冷却水分岐路Ａ’において冷却水が流れる流路を実線で示し、冷却水が流れない流路を点線で示している。以降の図においても同様である。
【００５８】
＜第１の再熱除湿＞
第２に、「第１の再熱除湿」の運転モードについて説明する。再熱除湿とは、冷水によって空気を冷却してその湿度を低下させた後、冷却水によって空気を再熱して空調空間に供給する運転モードである。空調システム１０１は、再熱除湿として、「第１の再熱除湿」及び「第２の再熱除湿」の２つの運転モードで運転できる。「第１の再熱除湿」は、外気温度及び冷却水の温度が相対的に高い夏期に実行される運転モードであり、「第２の再熱除湿」は、外気温度及び冷却水の温度が相対的に低い中間期又は冬期に実行される運転モードである。
【００５９】
流路切替部２４０は、第２の条件が成立した場合、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の一部が第３の冷却水路Ａ３を経由して第２の熱交換器６に供給され、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の当該一部以外の部分（すなわち残りの部分）が水冷式チラー１に供給される流路に切り替える。第２の条件とは、空調システム１０１が「第１の再熱除湿」の運転モードで空調を開始する条件である。具体的に説明すると、第２の条件は、再熱除湿が要求された場合であって、且つ、温度取得部２３０によって取得された外気温度が第１の閾値より大きい場合に、成立する。
【００６０】
再熱除湿が要求された場合とは、要求取得部２１０が再熱除湿の開始の要求を取得した場合、又は、運転スケジュールに定められた再熱除湿を開始するタイミングが到来した場合である。第１の閾値は、「第１の再熱除湿」と「第２の再熱除湿」とを切り替える基準となる温度であって、例えば２５℃又は３０℃等に予め設定される。
【００６１】
図７に、第１の再熱除湿時における冷却水の流路を示す。第２の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、３つの弁Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１及び第２の弁Ｖ２における全ての弁を開き、且つ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じる。第１の弁Ｖ１における全ての弁を開くことで、冷却塔２で冷却された冷却水は、水冷式チラー１と第２の熱交換器６との両方に分割されて供給される。言い換えると、冷却塔２で冷却された冷却水のうちの、第１の部分が水冷式チラー１に供給され、第１の部分以外の第２の部分が第２の熱交換器６に供給される。また、第２の弁Ｖ２における全ての弁を開き、且つ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じることで、水冷式チラー１で冷水を冷却した後の第１の部分の冷却水と、第２の熱交換器６で空気と熱交換した後の第２の部分の冷却水とは、第２の弁Ｖ２で合流し、混合されて水冷式チラー１に戻る。このように、冷却水は、冷却塔２と水冷式チラー１との間、及び、冷却塔２と第２の熱交換器６との間のそれぞれで循環する。
【００６２】
このような流路において、冷却水の温度は、冷却塔２では外気に吸熱されることで低下し、水冷式チラー１では冷水を冷却することで上昇し、第２の熱交換器６では空気を再熱することで温度が低下する。水冷式チラー１で温度が上昇した第１の部分の冷却水は、第２の熱交換器６で温度が低下した第２の部分の冷却水と第２の弁Ｖ２で混合することで、冷却塔２に戻る前にある程度その温度が低下する。そのため、冷却塔２で冷却水を冷却する負荷が減少し、消費エネルギーを節約することができる。
【００６３】
水冷式チラー１で冷却水によって冷却された冷水は、冷水ポンプ４によって水冷式チラー１と第１の熱交換器５の間を循環する。このとき、冷水の温度は、水冷式チラー１で冷却水と熱交換することによって低下し、第１の熱交換器５で空気と熱交換することにより上昇する。
【００６４】
第１の熱交換器５は、水冷式チラー１で生成された冷水と、空気と、の間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させる。第１の熱交換器５で冷水に冷却されることで、空気の温度は、冷却塔２から供給される冷却水の温度よりも低下する。第２の熱交換器６は、冷却塔２から供給された冷却水の一部と、第１の熱交換器５で冷水と熱交換された空気と、の間で熱交換することで、空気を再熱する。
【００６５】
図８に、第１の熱交換器５及び第２の熱交換器６を通過する際における空気の温度及び湿度の変化を、空気線図上に示す。図８に示すように、第１の熱交換器５の入口付近、すなわち空調機７に空気が流入する前においては、空気の温度及び湿度は、どちらも比較的高い。これに対して、第１の熱交換器５の出口付近での空気の温度及び湿度は、第１の熱交換器５で冷水に冷却されることで低下する。その後、第２の熱交換器６で冷却水に再熱されることによって、第２の熱交換器６の出口付近での空気の温度は上昇する。このようにして生成された中温度且つ低湿度の空気が、空調空間に供給される。このように、「第１の再熱除湿」の運転モードでは、空調システム１０１は、第１の熱交換器５と第２の熱交換器６とによる２段階の熱交換によって、空調空間を再熱除湿する。
【００６６】
＜第２の再熱除湿＞
第３に、「第２の再熱除湿」の運転モードについて説明する。
【００６７】
流路切替部２４０は、第３の条件が成立した場合、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の全てが水冷式チラー１に供給され、水冷式チラー１で冷水を冷却した冷却水が第２の冷却水路Ａ２と第４の冷却水路Ａ４とを経由して第２の熱交換器６に供給され、且つ、第２の熱交換器６で空気と熱交換した冷却水が第３の冷却水路Ａ３と第５の冷却水路Ａ５とを経由して冷却塔２に供給される流路に切り替える。第３の条件とは、空調システム１０１が「第２の再熱除湿」の運転モードで空調を開始する条件である。具体的に説明すると、第３の条件は、再熱除湿が要求された場合であって、且つ、温度取得部２３０によって取得された外気温度が第１の閾値より小さい場合に、成立する。
【００６８】
図９に、第２の再熱除湿時における冷却水の流路を示す。第３の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、３つの弁Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１における第３の冷却水路Ａ３側の弁を閉じ、第２の弁Ｖ２における冷却塔２側の弁を閉じ、第３の弁Ｖ３における第１の弁Ｖ１側の弁を閉じる。第１の弁Ｖ１における第３の冷却水路Ａ３側の弁を閉じることで、冷却塔２で冷却された冷却水は、冷却水分岐路Ａ’及び第２の熱交換器６には供給されず、その全てが水冷式チラー１に供給される。また、第２の弁Ｖ２における冷却塔２側の弁を閉じることで、水冷式チラー１で冷水を冷却した後の冷却水は、冷却塔２には供給されず、その全てが第４の冷却水路Ａ４を経由して第２の熱交換器６には供給される。更に、第３の弁Ｖ３における第１の弁Ｖ１側の弁を閉じることで、第２の熱交換器６で空気と熱交換された後の冷却水は、第３の冷却水路Ａ３と第５の冷却水路Ａ５とを経由して冷却塔２に戻る。このように、冷却水は、冷却塔２、水冷式チラー１、及び第２の熱交換器６の順で循環する。
【００６９】
このような流路において、冷却水の温度は、冷却塔２では外気に吸熱されることで低下し、水冷式チラー１では冷水を冷却することで上昇し、第２の熱交換器６では空気を再熱することで温度が低下する。水冷式チラー１で温度が上昇した冷却水は、第２の熱交換器６での空気の再熱により、冷却塔２に戻る前にある程度その温度が低下する。そのため、冷却塔２で冷却水を冷却する負荷が減少し、消費エネルギーを節約することができる。
【００７０】
水冷式チラー１で冷却水によって冷却された冷水は、冷水ポンプ４によって水冷式チラー１と第１の熱交換器５の間を循環する。このとき、冷水の温度は、水冷式チラー１で冷却水と熱交換することによって低下し、第１の熱交換器５で空気と熱交換することにより上昇する。
【００７１】
第１の熱交換器５は、水冷式チラー１で生成された冷水と、空気と、の間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させる。第１の熱交換器５で冷水に冷却されることで、空気の温度は、水冷式チラー１で冷水を冷却した後の冷却水の温度よりも低下する。第２の熱交換器６は、水冷式チラー１で冷水を冷却した後の冷却水と、第１の熱交換器５で冷水と熱交換された空気と、の間で熱交換することで、空気を再熱する。このときの空気の温度及び湿度の変化は、図８と同様である。
【００７２】
このように、「第２の再熱除湿」の運転モードでは、空調システム１０１は、第１の熱交換器５と第２の熱交換器６とによる２段階の熱交換によって、空調空間を再熱除湿する。「第１の再熱除湿」では、冷却水は冷却塔２から直接第２の熱交換器６に供給されるのに対して、「第２の再熱除湿」では、冷却水は水冷式チラー１での排熱により加熱されてから第２の熱交換器６に供給される。そのため、「第２の再熱除湿」は、「第１の再熱除湿」よりも、冷却水の温度が相対的に低くなる場合において有効な運転モードである。
【００７３】
空調システム１０１は、再熱除湿が要求された場合、外気温度に応じて、「第１の再熱除湿」の運転モードと「第２の再熱除湿」の運転モードとを変更して運転する。流路切替部２４０は、このような運転モードの変更に応じて、冷却水の流路を切り替える。これにより、状況に合った方式で再熱除湿を実行できるため、省エネの効果をより高めることができる。
【００７４】
＜フリークーリング＞
第４に、「フリークーリング」の運転モードについて説明する。フリークーリングとは、冬期又は中間期において冷却水の温度が充分に低い場合に、水冷式チラー１を使用せずに、冷却塔２で冷却された冷却水で冷房する運転モードである。
【００７５】
流路切替部２４０は、第４の条件が成立した場合、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水が水冷式チラー１に供給されず、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の全てが第３の冷却水路Ａ３を経由して第２の熱交換器６に供給される流路に切り替える。第４の条件とは、空調システム１０１が「フリークーリング」の運転モードで空調を開始する条件である。具体的に説明すると、第４の条件は、冷房が要求された場合であって、且つ、温度取得部２３０によって取得された外気温度が第２の閾値より小さい場合に、成立する。
【００７６】
冷房が要求された場合とは、要求取得部２１０が冷房の開始の要求を取得した場合、又は、運転スケジュールに定められた冷房を開始するタイミングが到来した場合である。第２の閾値は、運転モードを「通常冷房」から「フリークーリング」に切り替える基準となる温度であって、例えば５℃又は１０℃等に予め設定される。
【００７７】
図１０に、フリークーリング時における冷却水の流路を示す。第４の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、３つの弁Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１及び第２の弁Ｖ２における水冷式チラー１側の弁を閉じ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じる。第１の弁Ｖ１における水冷式チラー１側の弁を閉じることで、冷却塔２で冷却された冷却水は、水冷式チラー１には供給されず、その全てが第３の冷却水路Ａ３を経由して第２の熱交換器６に供給される。また、第２の弁Ｖ２における水冷式チラー１側の弁を閉じることで、第２の熱交換器６で空気と熱交換された後の冷却水は、水冷式チラー１には供給されず、その全てが冷却塔２に供給される。このように、冷却水は、冷却塔２と第２の熱交換器６との間で循環する。このような流路において、冷却水の温度は、冷却塔２では外気に吸熱されることで低下し、第２の熱交換器６では空気を冷却することで上昇する。
【００７８】
第２の熱交換器６は、冷却水と空気との間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させ、低温低湿度の空気を空調空間に供給する。これにより、空調空間が冷房される。なお、フリークーリング時には、水冷式チラー１、冷水ポンプ４及び第１の熱交換器５は停止している。
【００７９】
このように、「フリークーリング」の運転モードでは、空調システム１０１は、冷却塔２で外気によって冷却された冷却水をそのまま第２の熱交換器６に供給して、空調空間を冷房する。水冷式チラー１、冷水ポンプ４及び第１の熱交換器５を使用していないため、消費エネルギーを節約することができる。
【００８０】
以上のように構成された空調システム１０１の制御装置２００において実行される空調処理の流れについて、図１１に示すフローチャートを参照して、説明する。図１１に示す空調処理は、空調システム１０１に電源が供給され、空調システム１０１が空調可能な状態において、制御部２０１によって随時実行される。
【００８１】
空調処理において、制御部２０１は、まず、空調開始の要求を取得したか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的に説明すると、制御部２０１は、入力部２０７又は通信部２０４を介してユーザから空調開始の要求の入力を受け付けたか否かを判定する。また、制御部２０１は、運転スケジュールに予め定められた空調を開始するタイミングが到来した場合にも、空調開始の要求を取得したと判定する。ステップＳ１において、制御部２０１は、要求取得部２１０として機能する。
【００８２】
空調開始の要求を取得していない場合（ステップＳ１；ＮＯ）、制御部２０１は、処理をステップＳ１に留め、空調開始の要求を取得するまで待機する。
【００８３】
これに対して、空調開始の要求を取得した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、制御部２０１は、空調システム１０１の運転モードを変更すべきか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、制御部２０１は、ユーザから運転モードを変更する要求を取得した場合、又は、外気温度が運転モードを切り替える条件を満たした場合に、運転モードを変更すべきであると判定する。ステップＳ２において、制御部２０１は、要求取得部２１０及び温度取得部２３０として機能する。
【００８４】
運転モードを変更する場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）、制御部２０１は、冷却水の流路を変更する（ステップＳ３）。具体的に説明すると、制御部２０１は、変更する運転モードに応じて、第１の弁Ｖ１、第２の弁Ｖ２又は第３の弁Ｖ３に弁の開閉を切り替える指示を送信する。これにより、制御部２０１は、冷却水の流路を、図６、図７、図９又は図１０のいずれかに示した流路に変更する。ステップＳ３において、制御部２０１は、流路切替部２４０として機能する。
【００８５】
これに対して、運転モードを変更しない場合（ステップＳ２；ＮＯ）、制御部２０１は、ステップＳ３の処理をスキップする。
【００８６】
このようにして冷却水の流路を設定すると、制御部２０１は、空調を開始する（ステップＳ４）。具体的に説明すると、制御部２０１は、水冷式チラー１、冷却塔２、冷却水ポンプ３、冷水ポンプ４及び空調機７のそれぞれに、通信部２０４を介して動作開始の指示を送信する。ステップＳ４において、制御部２０１は、空調制御部２２０として機能する。
【００８７】
その後、制御部２０１は、空調終了の要求を取得したか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的に説明すると、制御部２０１は、入力部２０７又は通信部２０４を介してユーザから空調終了の要求の入力を受け付けたか否かを判定する。また、制御部２０１は、運転スケジュールに予め定められた空調を終了するタイミングが到来した場合にも、空調終了の要求を取得したと判定する。ステップＳ５において、制御部２０１は、要求取得部２１０として機能する。
【００８８】
空調終了の要求を取得していない場合（ステップＳ５；ＮＯ）、制御部２０１は、処理をステップＳ５に留め、空調終了の要求を取得するまで空調を継続する。
【００８９】
これに対して、空調終了の要求を取得した場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、制御部２０１は、空調を終了する（ステップＳ６）。具体的に説明すると、制御部２０１は、水冷式チラー１、冷却塔２、冷却水ポンプ３、冷水ポンプ４及び空調機７のそれぞれに、通信部２０４を介して動作終了の指示を送信する。ステップＳ６において、制御部２０１は、空調制御部２２０として機能する。以上により、図１１に示した空調処理は終了する。
【００９０】
以上説明したように、実施の形態１に係る空調システム１０１は、冷却塔２と水冷式チラー１との間で冷却水を循環させる冷却水循環路Ａから分岐した冷却水分岐路Ａ’によって、冷却塔２から水冷式チラー１に導かれる冷却水の一部を第２の熱交換器６に供給する。再熱専用の熱源機を必要とせず、冷却水の熱を利用して空気を再熱するため、消費エネルギーの節約及びコストの削減につながる。また、フリークーリングを実施することができない外気温度が相対的に高い時期においても、冷却水を有効に利用することができる。冷却水を空調機７に分岐させるための冷却水分岐路Ａ’を、フリークーリングだけでなく再熱除湿にも利用することができるため、設備の追加に対する費用対効果を高めることができる。
【００９１】
また、空調システム１０１は、通常冷房、第１の再熱除湿、第２の再熱除湿及びフリークーリングの運転モードを、状況に応じて切り替えることができる。その結果、様々な状況において冷却水を有効に利用して空調することができ、ユーザの利便性を高めることができる。
【００９２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００９３】
図１２に、実施の形態２における空調システム１０２の概略を示す。空調システム１０２は、水冷式チラー１と、冷却塔２と、冷却水ポンプ３と、冷水ポンプ４と、第１の熱交換器５と、第２の熱交換器６と、空調機７と、冷却水循環路Ａと、冷却水分岐路Ａ’と、冷水循環路Ｂと、第１の弁Ｖ１と、第２の弁Ｖ２と、第３の弁Ｖ３と、制御装置２００と、を備える。これら各構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００９４】
空調システム１０２は、上記の構成に加えて、第２の熱交換器６で空気と熱交換された冷却水の一部を第１の冷却水路Ａ１に導く第６の冷却水路Ａ６と、冷却水の流路を切り替える第４の弁Ｖ４及び第５の弁Ｖ５と、を更に備える。第６の冷却水路Ａ６は、第１の冷却水路Ａ１における第３の冷却水路Ａ３への分岐位置（すなわち第１の弁Ｖ１が設けられた位置）と水冷式チラー１との間の位置と、第４の冷却水路Ａ４の途中と、に接続されている。
【００９５】
第４の冷却水路Ａ４における第６の冷却水路Ａ６への分岐位置には、第４の弁Ｖ４が設けられており、第１の冷却水路Ａ１における第６の冷却水路Ａ６への分岐位置には、第５の弁Ｖ５が設けられている。第４の弁Ｖ４及び第５の弁Ｖ５のそれぞれは、電磁式又は電動式等の周知の方式で弁を開閉する三方弁である。第４の弁Ｖ４は、流路切替部２４０からの制御指令に従って弁を開閉することで、第４の冷却水路Ａ４を流れる冷却水を第６の冷却水路Ａ６に供給するか否かを切り替える。第５の弁Ｖ５は、流路切替部２４０からの制御指令に従って弁を開閉することで、第６の冷却水路Ａ６を流れる冷却水を第１の冷却水路Ａ１に供給するか否かを切り替える。
【００９６】
空調システム１０２は、「通常冷房」、「第１の再熱除湿」、「第２の再熱除湿」及び「フリークーリング」の４つの運転モードで空調することができる。流路切替部２４０は、空調システム１０２が実行する運転モードに応じて、通信部２０４を介して５つの弁Ｖ１〜Ｖ５のそれぞれに弁の開閉を切り替える指示を送信することで、冷却水の流路を切り替える。
【００９７】
上記の運転モードのうち、「通常冷房」、「第２の再熱除湿」及び「フリークーリング」の３つの運転モードは、実施の形態１と同様である。空調システム１０２がこれら３つの運転モードで空調する場合、流路切替部２４０は、第４の弁Ｖ４における第６の冷却水路Ａ６側の弁を閉じ、且つ、第５の弁Ｖ５における第６の冷却水路Ａ６側の弁を閉じる。これにより、冷却水の流路は、実施の形態１と同じとなる。そのため、これら３つの運転モードについては、説明を省略する。
【００９８】
＜第１の再熱除湿＞
以下、空調システム１０２が「第１の再熱除湿」の運転モードで運転する場合について説明する。
【００９９】
流路切替部２４０は、第２の条件が成立した場合、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の一部が第３の冷却水路Ａ３を経由して第２の熱交換器６に供給され、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の一部以外の部分（すなわち残りの部分）が水冷式チラー１に供給され、且つ、第２の熱交換器６で空気と熱交換した冷却水の一部が第６の冷却水路Ａ６と第１の冷却水路Ａ１とを経由して水冷式チラー１に供給される流路に切り替える。第２の条件とは、空調システム１０２が「第１の再熱除湿」の運転モードで空調を開始する条件である。具体的に説明すると、第２の条件は、再熱除湿が要求された場合であって、且つ、温度取得部２３０によって取得された外気温度が第１の閾値より大きい場合に、成立する。
【０１００】
図１３に、第１の再熱除湿時における冷却水の流路を示す。第２の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、５つの弁Ｖ１〜Ｖ５のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１及び第５の弁Ｖ５における全ての弁を開き、第２の弁Ｖ２における第４の冷却水路Ａ４側の弁を閉じ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じ、且つ、第４の弁Ｖ４における第２の弁Ｖ２側の弁を閉じる。
【０１０１】
第１の弁Ｖ１における全ての弁を開くことで、冷却塔２で冷却された冷却水は、水冷式チラー１と第２の熱交換器６との両方に分割されて供給される。言い換えると、冷却塔２で冷却された冷却水のうちの、第１の部分が水冷式チラー１に供給され、第１の部分以外の第２の部分が第２の熱交換器６に供給される。また、第２の弁Ｖ２における第４の冷却水路Ａ４側の弁を閉じることで、水冷式チラー１で冷水を冷却した後の冷却水は、冷却水分岐路Ａ’及び第２の熱交換器６には供給されず、その全てが冷却塔２に供給される。更に、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じ、第４の弁Ｖ４における第２の弁Ｖ２側の弁を閉じることで、第２の熱交換器６から第４の冷却水路Ａ４に出力された第２の部分の冷却水は、第６の冷却水路Ａ６を経由して、第１の冷却水路Ａ１へと供給される。第５の弁Ｖ５において第６の冷却水路Ａ６から流入した、第２の熱交換器６で空気と熱交換した後の第２の部分の冷却水は、第１の弁Ｖ１において分割された第１の部分の冷却水と合流し、水冷式チラー１に供給される。
【０１０２】
このような流路において、冷却水の温度は、冷却塔２では外気に吸熱されることで低下し、水冷式チラー１では冷水を冷却することで上昇し、第２の熱交換器６では空気を再熱することで温度が更に低下する。そのため、第２の熱交換器６から第６の冷却水路Ａ６を経由して水冷式チラー１に流入する冷却水の温度は、冷却塔２で冷却された冷却水の温度よりも低い。言い換えると、冷却塔２で冷却された冷却水よりも低い温度の冷却水が水冷式チラー１に供給される。
【０１０３】
水冷式チラー１で冷却水によって冷却された冷水は、冷水ポンプ４によって水冷式チラー１と第１の熱交換器５の間を循環する。このとき、冷水の温度は、水冷式チラー１で冷却水と熱交換することによって低下し、第１の熱交換器５で空気と熱交換することにより上昇する。
【０１０４】
第１の熱交換器５は、水冷式チラー１で生成された冷水と、空気と、の間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させる。第２の熱交換器６は、水冷式チラー１で冷水を冷却した後の冷却水と、第１の熱交換器５で冷水と熱交換された空気と、の間で熱交換する。このときの空気の温度及び湿度の変化は、図８と同様である。
【０１０５】
このように、実施の形態２における「第１の再熱除湿」の運転モードでは、実施の形態１における効果を奏しつつ、水冷式チラー１に流入する冷却水の温度を低くすることができる。そのため、水冷式チラー１の冷却効率が向上し、消費エネルギーを節約することができる。これにより、特に冷却水の温度が高い場合であっても、水冷式チラー１で効率的に冷水を冷却することができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【０１０７】
図１４に、実施の形態３における空調システム１０３の概略を示す。空調システム１０３は、水冷式チラー１と、冷却塔２と、冷却水ポンプ３と、冷水ポンプ４と、第１の熱交換器５と、第２の熱交換器６と、空調機７と、冷却水循環路Ａと、冷却水分岐路Ａ’と、冷水循環路Ｂと、第１の弁Ｖ１と、第２の弁Ｖ２と、第３の弁Ｖ３と、制御装置２００と、を備える。これら各構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１０８】
空調システム１０３は、上記の構成に加えて、冷却水を循環させる冷却水ポンプ１７と、冷却水を冷却又は加熱する空冷式チラー１８と、冷却水を空冷式チラー１８に導く第７の冷却水路Ａ７と、空冷式チラー１８で冷却又は加熱された冷却水を第２の熱交換器６に導く第８の冷却水路Ａ８と、第２の熱交換器６で空気と熱交換した冷却水を空冷式チラー１８に導く第９の冷却水路Ａ９と、冷却水の流路を切り替える第６の弁Ｖ６、第７の弁Ｖ７及び第８の弁Ｖ８と、を備える。
【０１０９】
＜空冷式チラー１８＞
空冷式チラー１８は、外気と冷却水との間で熱交換することによって、冷却水を冷却又は加熱する装置である。空冷式チラー１８は、例えばＣＯ２（二酸化炭素）又はＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）等を冷媒として用いたヒートポンプ方式のチラーである。空冷式チラー１８は、例えば空調空間の外側であって、空調空間と同じ敷地内に設置される。水冷式チラー１が冷水を冷却する第１の熱源機として機能するのに対して、空冷式チラー１８は、冷却水を冷却又は加熱する第２の熱源機として機能する。
【０１１０】
空冷式チラー１８は、いずれも図示しないが、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒の流路を切り替える四方弁と、冷媒と外気との間で熱交換する冷媒−空気熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張装置と、冷媒と冷却水との間で熱交換する冷媒−水熱交換器と、これらを環状に接続している冷媒回路と、空冷式チラー１８を統轄制御する制御基板と、を備える。冷媒回路は、冷媒が循環する回路であって、ヒートポンプ又は冷凍サイクル等とも呼ばれる。
【０１１１】
制御基板は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等を備える。制御基板は、図示しない通信線を介して、制御装置２００と通信可能に接続している。制御基板は、制御装置２００から送信された指示に従って、空冷式チラー１８の動作を制御する。
【０１１２】
冷却水を冷却する場合、制御基板は、圧縮機から吐出された冷媒が冷媒−空気熱交換器に流入するように四方弁の流路を切り替え、膨張装置及び圧縮機を駆動させる。圧縮機が駆動すると、圧縮機から吐出された冷媒は、四方弁を通過して冷媒−空気熱交換器へと流入し、外気と熱交換して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張装置で減圧された後、冷媒−水熱交換器へと流入し、冷却水と熱交換して蒸発する。蒸発した冷媒は、四方弁を通過して、再び圧縮機に吸入される。このように、低温の冷媒が冷媒−水熱交換器に流入することで、そこを通過する冷却水が冷却される。
【０１１３】
冷却水を加熱する場合、制御基板は、圧縮機から吐出された冷媒が冷媒−水熱交換器に流入するように四方弁の流路を切り替え、膨張装置及び圧縮機を駆動させる。圧縮機が駆動すると、圧縮機から吐出された冷媒は、四方弁を通過して冷媒−水熱交換器へと流入し、冷却水と熱交換して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張装置で減圧された後、冷媒−空気熱交換器へと流入し、外気と熱交換して蒸発する。蒸発した冷媒は、四方弁を通過して、再び圧縮機に吸入される。このように、高温の冷媒が冷媒−水熱交換器に流入することで、そこを通過する冷却水が加熱される。
【０１１４】
＜冷却水路Ａ７〜Ａ９＞
第７の冷却水路Ａ７は、冷却塔２と空冷式チラー１８とに接続されている。第７の冷却水路Ａ７には、冷却水ポンプ１７が設けられている。冷却水ポンプ１７は、冷却塔２によって生成された冷却水を送り出して循環させる。冷却水ポンプ１７は、インバータ回路を備えており、制御装置２００から指示される制御値に従って駆動回転数を調整することで、送り出す冷却水の量を変化させる。なお、冷却水ポンプ３を第１の冷却水ポンプと呼び、冷却水ポンプ１７を第２の冷却水ポンプと呼ぶ。
【０１１５】
第７の冷却水路Ａ７の途中には、第８の弁Ｖ８が設けられている。第８の弁Ｖ８は、電磁式又は電動式等の周知の方式で弁を開閉する二方弁である。第８の弁Ｖ８は、流路切替部２４０からの制御指令に従って弁を開閉することで、第７の冷却水路Ａ７に冷却水を流すか否かを切り替える。
【０１１６】
第８の冷却水路Ａ８は、空冷式チラー１８と、第４の冷却水路Ａ４の途中と、に接続されている。第８の冷却水路Ａ８は、空冷式チラー１８から出力された冷却水を、第４の冷却水路Ａ４を経由して第２の熱交換器６に供給する。
【０１１７】
第９の冷却水路Ａ９は、第３の冷却水路Ａ３の途中と、第７の冷却水路Ａ７の途中と、に接続されている。より詳細に説明すると、第９の冷却水路Ａ９は、第３の冷却水路Ａ３における第５の冷却水路Ａ５への分岐位置（すなわち第３の弁Ｖ３が設けられた位置）と、第２の熱交換器６と、の間の位置に接続されている。且つ、第９の冷却水路Ａ９は、第７の冷却水路Ａ７における第８の弁Ｖ８が設けられた位置と、空冷式チラー１８と、の間の位置に接続されている。第９の冷却水路Ａ９は、第３の冷却水路Ａ３を流れる冷却水を、第７の冷却水路Ａ７を経由して空冷式チラー１８に供給する。
【０１１８】
第４の冷却水路Ａ４における第８の冷却水路Ａ８への分岐位置には、第６の弁Ｖ６が設けられている。また、第３の冷却水路Ａ３における第９の冷却水路Ａ９への分岐位置には、第７の弁Ｖ７が設けられている。第６の弁Ｖ６及び第７の弁Ｖ７のそれぞれは、電磁式又は機械式等の周知の方式で弁を開閉する三方弁である。第６の弁Ｖ６は、流路切替部２４０からの制御指令に従って弁を開閉することで、第８の冷却水路Ａ８を流れる冷却水を第４の冷却水路Ａ４に供給するか否かを切り替える。第７の弁Ｖ７は、流路切替部２４０からの制御指令に従って弁を開閉することで、第３の冷却水路Ａ３を流れる冷却水を第９の冷却水路Ａ９に供給するか否かを切り替える。
【０１１９】
空調システム１０３は、「通常冷房」、「第１の再熱除湿」、「第２の再熱除湿」、「フリークーリング」、「第２の冷房」及び「暖房」の６つの運転モードで空調することができる。流路切替部２４０は、空調システム１０３が実行する運転モードに応じて、通信部２０４を介して５つの弁Ｖ１〜Ｖ５のそれぞれに弁の開閉を切り替える指示を送信することで、冷却水の流路を切り替える。
【０１２０】
上記の運転モードのうち、「通常冷房」、「第１の再熱除湿」、「第２の再熱除湿」及び「フリークーリング」の４つの運転モードは、実施の形態１と同様である。空調システム１０３がこれら４つの運転モードで空調する場合、流路切替部２４０は、第６の弁Ｖ６における第８の冷却水路Ａ８側の弁を閉じ、第７の弁Ｖ７における第９の冷却水路Ａ９側の弁を閉じ、且つ、第８の弁Ｖ８を閉じる。これにより、冷却水の流路は、実施の形態１と同じとなる。
【０１２１】
＜通常冷房＞
図１５に、「通常冷房」の運転モードでの冷却水の流路を示す。
【０１２２】
第１の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、第１の弁Ｖ１と第２の弁Ｖ２とに指示を送信し、第１の弁Ｖ１における第３の冷却水路Ａ３側の弁を閉じ、第２の弁Ｖ２における第４の冷却水路Ａ４側の弁を閉じる。言い換えると、流路切替部２４０は、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水が第３の冷却水路Ａ３には供給されず、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の全てが水冷式チラー１に供給される流路に切り替える。これにより、冷却水は、冷却塔２と水冷式チラー１との間で循環する。
【０１２３】
水冷式チラー１で冷却水によって冷却された冷水は、冷水ポンプ４によって水冷式チラー１と第１の熱交換器５の間を循環する。第１の熱交換器５は、冷水と空気との間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させ、低温低湿度の空気を空調空間に供給する。これにより、空調空間が冷房される。
【０１２４】
このように、「通常冷房」の運転モードでは、空調システム１０３は、第１の熱交換器５での熱交換によって、空調空間を冷房する。この運転モードでは、冷却水路Ａ３〜Ａ５，Ａ７〜Ａ９、第２の熱交換器６、冷却水ポンプ１７及び空冷式チラー１８は、使用されない。
【０１２５】
＜第１の再熱除湿＞
図１６に、外気温度及び冷却水の温度が相対的に高い夏期に実行される「第１の再熱除湿」の運転モードでの冷却水の流路を示す。
【０１２６】
第２の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、３つの弁Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１及び第２の弁Ｖ２における全ての弁を開き、且つ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じる。言い換えると、流路切替部２４０は、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の一部が第３の冷却水路Ａ３を経由して第２の熱交換器６に供給され、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の当該一部以外の部分（すなわち残りの部分）が水冷式チラー１に供給される流路に切り替える。これにより、冷却水は、冷却塔２と水冷式チラー１との間、及び、冷却塔２と第２の熱交換器６との間のそれぞれで循環する。
【０１２７】
水冷式チラー１で冷却水によって冷却された冷水は、冷水ポンプ４によって水冷式チラー１と第１の熱交換器５の間を循環する。第１の熱交換器５は、水冷式チラー１で生成された冷水と、空気と、の間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させる。第２の熱交換器６は、冷却塔２から供給された冷却水の一部と、第１の熱交換器５で冷水と熱交換された空気と、の間で熱交換することで、空気を再熱する。このときの空気の温度及び湿度の変化は、図８と同様である。
【０１２８】
このように、「第１の再熱除湿」の運転モードでは、空調システム１０３は、第１の熱交換器５と第２の熱交換器６とによる２段階の熱交換によって、空調空間を再熱除湿する。この運転モードでは、冷却水路Ａ５，Ａ７〜Ａ９、冷却水ポンプ１７及び空冷式チラー１８は、使用されない。
【０１２９】
＜第２の再熱除湿＞
図１７に、外気温度及び冷却水の温度が相対的に低い中間期又は冬期に実行される「第２の再熱除湿」の運転モードでの冷却水の流路を示す。
【０１３０】
第３の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、３つの弁Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１における第３の冷却水路Ａ３側の弁を閉じ、第２の弁Ｖ２における冷却塔２側の弁を閉じ、第３の弁Ｖ３における第１の弁Ｖ１側の弁を閉じる。言い換えると、流路切替部２４０は、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の全てが水冷式チラー１に供給され、水冷式チラー１で冷水を冷却した冷却水が第２の冷却水路Ａ２と第４の冷却水路Ａ４とを経由して第２の熱交換器６に供給され、且つ、第２の熱交換器６で空気と熱交換した冷却水が第３の冷却水路Ａ３と第５の冷却水路Ａ５とを経由して冷却塔２に供給される流路に切り替える。これにより、冷却水は、冷却塔２、水冷式チラー１、及び第２の熱交換器６の順で循環する。
【０１３１】
水冷式チラー１で冷却水によって冷却された冷水は、冷水ポンプ４によって水冷式チラー１と第１の熱交換器５の間を循環する。第１の熱交換器５は、水冷式チラー１で生成された冷水と、空気と、の間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させる。第２の熱交換器６は、冷却塔２から供給された冷却水の一部と、第１の熱交換器５で冷水と熱交換された空気と、の間で熱交換することで、空気を再熱する。このときの空気の温度及び湿度の変化は、図８と同様である。
【０１３２】
このように、「第２の再熱除湿」の運転モードでは、空調システム１０３は、第１の熱交換器５と第２の熱交換器６とによる２段階の熱交換によって、空調空間を再熱除湿する。この運転モードでは、冷却水路Ａ７〜Ａ９、冷却水ポンプ１７及び空冷式チラー１８は、使用されない。
【０１３３】
＜フリークーリング＞
図１８に、冬期又は中間期において冷却水の温度が充分に低い場合に実行される「フリークーリング」の運転モードでの冷却水の流路を示す。
【０１３４】
第４の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、３つの弁Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１及び第２の弁Ｖ２における水冷式チラー１側の弁を閉じ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じる。言い換えると、流路切替部２４０は、冷却水の流路を、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水が水冷式チラー１に供給されず、第１の冷却水路Ａ１を流れる冷却水の全てが第３の冷却水路Ａ３を経由して第２の熱交換器６に供給される流路に切り替える。これにより、冷却水は、冷却塔２と第２の熱交換器６との間で循環する。
【０１３５】
このように、「フリークーリング」の運転モードでは、空調システム１０３は、冷却塔２で外気によって冷却された冷却水をそのまま第２の熱交換器６に供給して、空調空間を冷房する。この運転モードでは、冷却水路Ａ５，Ａ７〜Ａ９、水冷式チラー１、冷水ポンプ４、第１の熱交換器５、冷却水ポンプ１７及び空冷式チラー１８は、使用されない。
【０１３６】
次に、実施の形態１に係る空調システム１０１が実行できなかった「第２の冷房」及び「暖房」の運転モードについて説明する。
【０１３７】
＜第２の冷房＞
「第２の冷房」は、「フリークーリング」では冷却能力が不足するが、「通常冷房」に比べて高い冷却能力を必要としない場合に、空冷式チラー１８で冷却水を冷却する運転モードである。「第２の冷房」の運転モードは、例えば中間期において外気温度が中程度である場合に実行される。
【０１３８】
第２の冷房時には、空冷式チラー１８は、冷却塔によって冷却された冷却水を冷却する。空調制御部２２０は、通信部２０４を介して空冷式チラー１８に四方弁の流路を切り替える指示を送信して、冷却水を冷却させる。
【０１３９】
流路切替部２４０は、第５の条件が成立した場合、冷却水の流路を、冷却塔２によって冷却された冷却水が第７の冷却水路Ａ７を経由して空冷式チラー１８に供給され、且つ、空冷式チラー１８によって冷却された冷却水が第８の冷却水路Ａ８を経由して第２の熱交換器６に供給される流路に切り替える。また、流路切替部２４０は、第５の条件が成立した場合、冷却水の流路を、第２の熱交換器６で空気と熱交換した冷却水が第３の冷却水路Ａ３と第５の冷却水路Ａ５とを経由して冷却塔２に供給される流路に切り替える。
【０１４０】
第５の条件とは、空調システム１０３が「第２の冷房」の運転モードで空調を開始する条件である。具体的に説明すると、第５の条件は、冷房が要求された場合であって、且つ、外気温度が第３の閾値より小さい場合に、成立する。冷房が要求された場合とは、要求取得部２１０が冷房の開始の要求を取得した場合、又は、運転スケジュールに定められた冷房を開始するタイミングが到来した場合である。
【０１４１】
第３の閾値は、運転モードを「通常冷房」から「第２の冷房」に切り替える基準となる温度であって、例えば１５℃又は２０℃等に設定される。第３の閾値は、運転モードを「フリークーリング」に切り替える基準となる温度である、上述した第２の閾値よりも高い温度に設定される。空調システム１０３は、冷房が要求された際において、外気温度が第２の閾値より大きく、且つ第３の閾値より小さい場合は、「第２の冷房」の運転モードで冷房し、外気温度が第２の閾値より小さい場合（すなわち上述した第４の条件が満たされた場合）は、「フリークーリング」の運転モードで冷房する。
【０１４２】
図１９に、第２の冷房時における冷却水の流路を示す。第５の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、６つの弁Ｖ１〜Ｖ３，Ｖ６〜Ｖ８のそれぞれに指示を送信することで、第１の弁Ｖ１及び第２の弁Ｖ２における全ての弁を閉じ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じ、第６の弁Ｖ６における第２の弁Ｖ２側の弁を閉じ、第７の弁Ｖ７における第９の冷却水路Ａ９側の弁を閉じ、且つ、第８の弁Ｖ８を開く。
【０１４３】
第１の弁Ｖ１及び第２の弁Ｖ２における全ての弁を閉じ、且つ、第８の弁Ｖ８を開いているため、冷却塔２で冷却された冷却水の全ては、冷却水ポンプ１７によって、第７の冷却水路Ａ７を経由して空冷式チラー１８に供給される。第６の弁Ｖ６における第２の弁Ｖ２側の弁を閉じていることで、空冷式チラー１８から出力された冷却水は、第８の冷却水路Ａ８と第４の冷却水路Ａ４とを経由して、第２の熱交換器６に供給される。第７の弁Ｖ７における第９の冷却水路Ａ９側の弁を閉じ、且つ、第３の弁Ｖ３における第５の冷却水路Ａ５側の弁を閉じていることで、第２の熱交換器６から出力された冷却水は、第３の冷却水路Ａ３と第５の冷却水路Ａ５とを経由して、冷却塔２に供給される。このように、冷却水は、冷却塔２、空冷式チラー１８及び第２の熱交換器６をこの順で循環する。
【０１４４】
このような流路において、冷却水の温度は、冷却塔２では外気に吸熱されることで低下し、空冷式チラー１８では冷却されることで更に低下し、第２の熱交換器６では空気を冷却することで上昇する。第２の熱交換器６で温度が上昇した冷却水は、冷却塔２に戻って再び冷却される。
【０１４５】
第２の熱交換器６は、冷却水と空気との間で熱交換することで、空気の温度と湿度とを低下させ、低温低湿度の空気を空調空間に供給する。これにより、空調空間が冷房される。なお、第２の冷房時には、水冷式チラー１、冷却水ポンプ３、冷水ポンプ４及び第１の熱交換器５は停止している。
【０１４６】
このように、「第２の冷房」の運転モードでは、水冷式チラー１及び冷水ポンプ４を停止しているため、空調システム１０３は、「通常冷房」の運転モードに比べて消費エネルギーを節約することができる。また、空冷式チラー１８で冷却水を冷却するため、「フリークーリング」の運転モードよりも高い冷却能力で冷房することができる。
【０１４７】
＜暖房＞
空調システム１０３は、「暖房」の運転モードで空調することもできる。以下、説明する。
【０１４８】
暖房時には、空冷式チラー１８は、冷却水を加熱して温水を生成する。空調制御部２２０は、通信部２０４を介して空冷式チラー１８に四方弁の流路を切り替える指示を送信して、冷却水を加熱させる。
【０１４９】
流路切替部２４０は、第６の条件が成立した場合、冷却水の流路を、空冷式チラー１８で加熱された冷却水（温水）が第８の冷却水路Ａ８を経由して第２の熱交換器６に供給され、且つ、第２の熱交換器６によって冷却された冷却水が第９の冷却水路Ａ９を経由して空冷式チラー１８に供給される流路に切り替える。第６の条件とは、空調システム１０３が「暖房」の運転モードで空調を開始する条件である。具体的に説明すると、第６の条件は、要求取得部２１０が暖房の開始の要求を取得した場合、又は、運転スケジュールに定められた暖房を開始するタイミングが到来した場合に、成立する。
【０１５０】
図２０に、暖房時における冷却水の流路を示す。第６の条件が成立した場合、流路切替部２４０は、第６から第８の弁Ｖ６〜Ｖ８のそれぞれに指示を送信し、第６の弁Ｖ６における第２の弁Ｖ２側の弁を閉じ、第７の弁Ｖ７における第１の弁Ｖ１側の弁を閉じ、且つ、第８の弁Ｖ８を閉じる。また、第１から第３の弁Ｖ１〜Ｖ３は使用しないため、流路切替部２４０は、これら全ての弁を閉じる。
【０１５１】
第６の弁Ｖ６における第２の弁Ｖ２側の弁を閉じることで、空冷式チラー１８で加熱された冷却水は、第２の熱交換器６に供給される。第７の弁Ｖ７における第１の弁Ｖ１側の弁を閉じ、且つ、第８の弁Ｖ８を閉じることで、第２の熱交換器６で空気と熱交換された冷却水は、空冷式チラー１８に供給される。このように、冷却水は、空冷式チラー１８と第２の熱交換器６との間で循環する。
【０１５２】
このような流路において、冷却水の温度は、空冷式チラー１８では加熱されて上昇し、第２の熱交換器６では空気と熱交換することで温度が低下する。第２の熱交換器６で温度が低下した冷却水は、空冷式チラー１８に戻って再び加熱される。
【０１５３】
第２の熱交換器６は、加熱された冷却水と空気との間で熱交換することで空気を加熱し、高温の空気を空調空間に供給する。これにより、空調空間が暖房される。このように、「暖房」の運転モードでは、空調システム１０３は、空冷式チラー１８で生成した温水を循環させて、空調空間を暖房する。なお、暖房時には、水冷式チラー１、冷却塔２、冷却水ポンプ３、冷水ポンプ４及び第１の熱交換器５は停止している。
【０１５４】
このように、空調システム１０３は、再熱除湿及びフリークーリングの機能に加えて、暖房運転の機能も備えることで、費用対効果及びユーザの利便性を高めることができる。
【０１５５】
（変形例）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。
【０１５６】
例えば、上記実施の形態１に係る空調システム１０１、及び上記実施の形態２に係る空調システム１０２は、「通常冷房」、「第１の再熱除湿」、「第２の再熱除湿」及び「フリークーリング」の４つの運転モードで空調することができた。しかしながら、本発明に係る空調システムは、これらの運転モードの全てで空調する機能を備えていなくても良い。例えば、空調システムは、「第２の再熱除湿」の機能を備えなくても良いし、「フリークーリング」の機能を備えなくても良いし、この両方の機能を備えなくても良い。或いは、空調システムは、これら４つの運転モードのうち、「通常冷房」及び「第１の再熱除湿」の機能のみを備えても良いし、「第１の再熱除湿」の機能のみを備えても良い。空調システムが１つの運転モードの機能のみを備える場合には、制御装置２００は、外気温度を取得する温度取得部２３０及び冷却水の流路を切り替える流路切替部２４０を備えなくても良い。
【０１５７】
上記実施の形態では、温度取得部２３０は、外気温度を取得した。しかしながら、本発明において、温度取得部２３０は、冷却塔２から出力される冷却水の温度を取得しても良い。冷却塔２から出力される冷却水の温度とは、冷却塔２において外気と熱交換されて冷却された直後の冷却水の温度である。冷却塔２において冷却水は外気によって冷却されるため、冷却塔２から出力される冷却水の温度は、外気温度と相関が大きい。この場合、温度取得部２３０は、冷却塔２における冷却水の出口に設けられた温度センサによって検知された冷却水の温度の情報を、通信部２０４を介して取得する。そして、流路切替部２４０は、要求取得部２１０によって取得された運転モードと、温度取得部２３０によって取得された冷却水の温度と、に応じて、冷却水の流路を切り替える。
【０１５８】
上記実施の形態３において、空冷式チラー１８で冷却又は加熱された冷却水が出力される第８の冷却水路Ａ８は、第４の冷却水路Ａ４に接続されており、第２の熱交換器６から出力された冷却水を空冷式チラー１８に導く第９の冷却水路Ａ９は、第３の冷却水路Ａ３に接続されていた。しかしながら、第８の冷却水路Ａ８が第３の冷却水路Ａ３に接続され、第９の冷却水路Ａ９が第４の冷却水路Ａ４に接続されていても良い。この場合、空冷式チラー１８で冷却又は加熱された冷却水は、第８の冷却水路Ａ８と第３の冷却水路Ａ３とを経由して第２の熱交換器６に供給される。そして、第２の熱交換器６から出力された冷却水は、「暖房」の運転モードでは、第４の冷却水路Ａ４と第９の冷却水路Ａ９とを経由して第７の冷却水路Ａ７に流入して空冷式チラー１８に供給される。一方、「第２の冷房」の運転モードでは、第２の熱交換器６から出力された冷却水は、第４の冷却水路Ａ４と第２の冷却水路Ａ２とを経由して冷却塔２に供給される。流路切替部２４０は、第２の弁Ｖ２、第６の弁Ｖ６及び第７の弁Ｖ７に指示を送信して、冷却水の流路をこのような流路に切り替える。
【０１５９】
上記実施の形態では、制御装置２００は、水冷式チラー１、冷却塔２及び空調機７の外部に設置されており、これらとは独立した装置として説明した。しかしながら、水冷式チラー１、冷却塔２及び空調機７に備えられた制御基板のいずれかが、上述した制御装置２００として機能しても良い。或いは、水冷式チラー１、冷却塔２及び空調機７に備えられた制御基板と、これらの外部に設置された装置と、のうちのいずれか複数の装置が協働して、上述した制御装置２００として機能しても良い。
【０１６０】
上記実施の形態では、制御装置２００の制御部２０１において、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶部２０２に記憶されたプログラムを実行することによって、要求取得部２１０、空調制御部２２０、温度取得部２３０及び流路切替部２４０のそれぞれとして機能した。しかしながら、本発明において、制御部２０１は、専用のハードウェアであってもよい。専用のハードウェアとは、例えば単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又は、これらの組み合わせ等である。制御部２０１が専用のハードウェアである場合、各部の機能それぞれを個別のハードウェアで実現してもよいし、各部の機能をまとめて単一のハードウェアで実現してもよい。
【０１６１】
また、各部の機能のうち、一部を専用のハードウェアによって実現し、他の一部をソフトウェア又はファームウェアによって実現してもよい。このように、制御部２０１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は、これらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【０１６２】
本発明に係る制御装置２００の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータ又は情報端末装置等のコンピュータに適用することで、当該コンピュータを、本発明に係る制御装置２００として機能させることも可能である。
【０１６３】
また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk ROM）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical Disk）、又は、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。
【０１６４】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明は、空調システム等に好適に採用され得る。
【符号の説明】
【０１６６】
１  水冷式チラー、２  冷却塔、３，１７  冷却水ポンプ、４  冷水ポンプ、５  第１の熱交換器、６  第２の熱交換器、７  空調器、１８  空冷式チラー、２１  圧縮機、２２  第１の冷媒−水熱交換器、２３  膨張装置、２４  第２の冷媒−水熱交換器、２５  冷媒回路、２６  制御基板、３１  空気送風装置、１０１，１０２，１０３  空調システム、２００  制御装置、２０１  制御部、２０２  記憶部、２０３  計時部、２０４  通信部、２０５  ユーザインタフェース、２０６  表示部、２０７  入力部、２０９  バス、２１０  要求取得部、２２０  空調制御部、２３０  温度取得部、２４０  流路切替部、Ａ  冷却水循環路、Ａ’  冷却水分岐路、Ｂ  冷水循環路、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９  冷却水路、Ｂ１，Ｂ２  冷水路、Ｖ１〜Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８  弁
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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