(57)【要約】【課題】熱源装置を効率よく運転する。【解決手段】リリーフポンプＰＲを設ける。熱源（熱源＋熱媒ポンプ）の運転台数は負荷熱量で制御する。リリーフポンプの起動・停止は負荷流量で判断する。負荷熱量Ｑが増段閾値Ｑｕ１に達する前に、負荷流量Ｆが増段閾値Ｆｕ１を上回ると、制御装置１３ＡはリリーフポンプＰＲを起動する。これにより、外部負荷４への冷水の供給量が増えるので、外部負荷４の要求水量を満足できる。この後の要求水量の増大により、負荷熱量Ｑが増段閾値Ｑｕ１を上回ると、制御装置１３Ａは熱源Ｇ２（熱源Ｇ２＋熱媒ポンプＰ２）を起動し、リリーフポンプＰＲを停止する。これにより、熱源Ｇ１に最大能力を発揮させた状態で、熱源Ｇ２への増段が図られる。なお、この時、往ヘッダ２から外部負荷４への往水温度ＴＳが規定温度を満足するように、熱源Ｇ１の熱媒出口温度設定について変更を行う。【選択図】        図１
2004278885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を生成する熱源と、この熱源が生成する熱媒を搬送する熱媒ポンプと、前記熱源からの熱媒を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱媒の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱媒を前記熱源に戻す還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通するバイパス管路とを備えた熱源装置において、
前記往ヘッダと前記還ヘッダとの間の前記熱源および前記熱源ポンプを含む熱媒の搬送路に並列に熱媒を搬送するリリーフポンプが設けられている
ことを特徴とする熱源装置。
【請求項２】
熱媒を生成する第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の熱源と、この第１〜第Ｎ熱源が生成する熱媒を搬送する第１〜第Ｎの熱媒ポンプと、前記第１〜第Ｎの熱源からの熱媒を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱媒の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱媒を前記第１〜第Ｎの熱源に戻す還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通するバイパス管路と、前記往ヘッダと前記還ヘッダとの間の前記第１〜第Ｎの熱源および前記第１〜第Ｎの熱源ポンプを含む熱媒の搬送路に並列に設けられた熱媒を搬送するリリーフポンプとを備えた熱源装置に用いられる制御装置であって、
前記往ヘッダから送水される熱媒と前記還ヘッダに戻される熱媒の温度差と前記外部負荷へ供給される熱媒の流量とから負荷熱量を求める負荷熱量演算手段と、
この負荷熱量演算手段によって求められた負荷熱量に基づいて前記熱源および前記熱媒ポンプの運転台数を制御する熱源運転台数制御手段と、
前記外部負荷へ供給される熱媒の流量に基づいて前記リリーフポンプの運転を制御するリリーフポンプ運転制御手段と
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された制御装置において、
前記リリーフポンプが起動された場合、運転中の熱源の出口温度の設定を変更する出口温度設定変更手段を備えたことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は熱媒を循環する熱源装置およびこの熱源装置に用いられる制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に従来の熱源装置の計装図を示す。同図において、Ｇ１〜Ｇ３は熱媒を生成する熱源、Ｐ１〜Ｐ３は熱源Ｇ１〜Ｇ３が生成する熱媒を搬送する熱媒ポンプ、２は熱源Ｇ１〜Ｇ３からの熱媒（冷水／温水）を混合する往ヘッダ、３は往水管路、４は往ヘッダ２から往水管路３を介して送られてくる熱媒の供給を受ける外部負荷（地域冷暖房の需要家、空調機・ファンコイル等の熱負荷）、５は還水管路である。熱源Ｇ（Ｇ１〜Ｇ３）には冷却水ポンプＧＰ（ＧＰ１〜ＧＰ３）や冷却塔ファンＧＦ（ＧＦ１〜ＧＦ３）が補機として設けられている。
【０００３】
６は外部負荷４において熱交換され還水管路５を介して送られてくる熱媒が戻される還ヘッダ、７は往ヘッダ２と還ヘッダ６とを連通するバイパス管路、８はバイパス管路７に設けられたバイパス弁、９は往ヘッダ２と還ヘッダ６との間の熱媒の差圧ΔＰを計測する差圧計、１０は往ヘッダ２から外部負荷４への熱媒の温度を往水温度ＴＳとして計測する往水温度センサ、１１は還ヘッダ６に戻される熱媒の温度を還水温度ＴＲとして計測する還水温度センサ、１２は還ヘッダ６に戻される熱媒の流量（外部負荷４に供給される熱媒の流量）を負荷流量Ｆとして計測する流量計、１３は制御装置である。
【０００４】
この熱源装置において、熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３により圧送された熱媒は、熱源Ｇ１〜Ｇ３により冷却あるいは加熱され、往ヘッダ２において混合され、往水管路３を介して外部負荷４へ供給される。そして、外部負荷４において熱交換され、還水管路５を介して還ヘッダ６に戻され、再び熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３によって圧送され、以上の経路を循環する。例えば、熱源Ｇ１〜Ｇ３を冷凍機とした場合、熱媒は冷水とされ、上述した経路を循環する。熱源Ｇ１〜Ｇ３を加熱機とした場合、熱媒は温水とされ、上述した経路を循環する。
【０００５】
制御装置１３は、差圧計９によって計測される往ヘッダ２と還ヘッダ６との間の差圧ΔＰを監視し、この差圧ΔＰを一定とするようにバイパス弁８の開度、すなわちバイパス管路７を流れる熱媒の流量（バイパス流量）を制御する。また、制御装置１３は、流量計１２が計測する負荷流量Ｆに応じて熱源Ｇ１〜Ｇ３の運転台数を制御する。なお、熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３や冷却水ポンプＧＰ１〜ＧＰ３，冷却塔ファンＧＦ１〜ＧＦ３は、熱源Ｇ１〜Ｇ３と連動して起動／停止される。例えば、制御装置１３から熱源Ｇ１が起動されると、これに連動して熱源Ｇ１は熱媒ポンプＰ１を起動する。また、冷却水ポンプＧＰ１、冷却塔ファンＧＦ１を起動する。
【０００６】
この熱源装置において、熱源Ｇ１〜Ｇ３の設計能力（最大能力）や設計流量（最大能力発揮時におけるポンプ熱媒流量の設計値）、熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３の搬送容量（定格流量）などは、外部負荷４において必要とされる最大熱負荷量を考慮して定められる。例えば、この熱源装置を冷水熱源装置とした場合、往水温度ＴＳを７℃、還水温度ＴＲを１４℃と想定し、外部負荷４において必要とされる最大熱負荷量を賄い得る冷水の必要流量を算出する。往水温度ＴＳと還水温度ＴＲとの温度差（往還温度差）と流量との積が熱負荷量に相当するので、この冷水の必要流量は、必要とされる最大熱負荷量を往還温度差で除することによって求められる。
【０００７】
ここで、冷水の必要流量が２７００ｍ３  ／ｈとして求められたとすると、熱源（冷凍機）Ｇの１台当たりの設計流量を９００ｍ３  ／ｈ、熱媒ポンプＰの１台当たりの搬送容量（定格流量）を９００ｍ３  ／ｈとする。また、９００ｍ３  ／ｈで送られてくる１４℃の還水をその最大能力発揮時に７℃に冷却することができるように、熱源Ｇの１台当たりの最大能力を例えば７３７１ｋＷ（２１００ＲＴ）とする。
【０００８】
以下、この熱源装置を冷水熱源装置とした場合を例にとり、制御装置１３が行う処理動作の概要について説明する。熱源起動時刻に達すると（図８に示すステップ８０１）、制御装置１３は、１番目の熱源Ｇ１へ起動指令を送る（ステップ８０２）。熱源Ｇ１は、制御装置１３から起動指令を受けると、その運転を開始するとともに熱媒ポンプＰ１を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ１、冷却塔ファンＧＦ１を起動する。
【０００９】
これにより、熱媒ポンプＰ１から熱源Ｇ１に９００ｍ３  ／ｈの熱媒が送られ、この熱媒が熱源Ｇ１において７℃の冷水とされ、往ヘッダ２へ送られる。ここで、外部負荷４はまだ運転が開始されていない（冷水弁４−１は未だ閉じられている）ので、その全量がバイパス管路７を通して還ヘッダ６へ戻される。この際、制御装置１３は、差圧計９からの差圧ΔＰを監視し、この差圧ΔＰが一定となるように、バイパス弁８の開度を制御する（ステップ８０３）。
【００１０】
外部負荷４の運転が開始されると（ステップ８０４のＹＥＳ）、すなわち外部負荷４における冷水弁４−１が開かれると、往ヘッダ２からバイパス管路７へ送られている冷水が分流して外部負荷４へ送られる。このとき、差圧ΔＰが下がろうとするので、制御装置１３は、差圧ΔＰが下がらないようにバイパス弁８の開度を制御する（ステップ８０５）。このバイパス弁８の制御により、外部負荷４が要求する冷水の流量が増大するにつれ、バイパス弁８は閉じられて行く。バイパス弁８が全閉とされると、熱源Ｇ１から往ヘッダ２へ送られる冷水の全量が外部負荷４へ送られるようになる。
【００１１】
制御装置１３は、バイパス弁８の開度に応じて外部負荷４に供給される冷水の流量を流量計１２により負荷流量Ｆとして監視しており、この負荷流量Ｆが第１の増段閾値として予め定められている所定流量Ｆｕ１（この例では、９００ｍ３  ／ｈ：図９参照）に達すると（ステップ８０６のＹＥＳ）、２番目の熱源Ｇ２へ起動指令を送る（ステップ８０７）。熱源Ｇ２は、制御装置１３から起動指令を受けると、その運転を開始するとともに、熱媒ポンプＰ２を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ２、冷却塔ファンＧＦ２を起動する。
【００１２】
これにより、熱媒ポンプＰ２から熱源Ｇ２に９００ｍ３  ／ｈの熱媒が送られ、この熱媒が熱源Ｇ２において７℃の冷水とされ、往ヘッダ２へ送られる。この場合、差圧ΔＰが上がろうとするので、制御装置１３は、バイパス弁８を開いて、差圧ΔＰが上がらないようにする。これにより、過剰に生成された冷水がバイパス管路７を通して還ヘッダ６へ戻され、必要とされる流量の冷水が外部負荷４へ供給される。
【００１３】
以下同様にして、制御装置１３は、差圧ΔＰが一定となるようにバイパス弁８の開度を制御し、負荷流量Ｆが第２の増段閾値として予め定められている所定流量Ｆｕ２（この例では、１８００ｍ３  ／ｈ）に達すると、３番目の熱源Ｇ３を起動する。熱源Ｇ３は、制御装置１３からの起動指令を受けると、熱媒ポンプＰ３を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ３、冷却塔ファンＧＦ３を起動する。
【００１４】
その後、外部負荷４が要求する冷水の流量が少なくなり、負荷流量Ｆが第２の減段閾値として予め定められている所定流量Ｆｄ２（この例では、１４４０ｍ３  ／ｈ）を下回ると、熱源Ｇ３の運転を停止する。熱源Ｇ３は、制御装置１３からの停止指令を受けると、熱媒ポンプＰ３の運転を停止する。また、冷却水ポンプＧＰ３、冷却塔ファンＧＦ３を停止する。外部負荷４が要求する冷水の流量がさらに少なくなり、負荷流量Ｆが第１の減段閾値として予め定められている所定流量Ｆｄ１（この例では、７２０ｍ３  ／ｈ）を下回ると、熱源Ｇ２の運転を停止する。熱源Ｇ２は、制御装置１３からの停止指令を受けると、熱媒ポンプＰ２の運転を停止する。また、冷却水ポンプＧＰ２、冷却塔ファンＧＦ２を停止する（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１８６８３号公報（第２図）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した冷水熱源装置において、熱源Ｇは、９００ｍ３  ／ｈで１４℃の熱媒が送られてくる場合に、すなわち還水と往水（７℃）との温度差が７℃である場合に、その最大能力を発揮する。逆に言うと、９００ｍ３  ／ｈで還水が送られてきても、往水（７℃）との温度差が７℃以下である場合には、熱源Ｇは出口温度を７℃とする為の容量制御により自己の冷却能力を絞って運転する。
【００１７】
実際の建物においてこの冷水熱源装置を運用してみると、還水温度ＴＲは実際には１４℃となることは少なく、１４℃以下になってしまうことが多い。これは、外部負荷４に設計値以上の冷水が流れていたり（バルブの開き過ぎ、圧力のかかり過ぎ）、外部負荷４における熱交換器を通過する風量が不足していたり、熱交換器が劣化していたりといった様々な原因で生じる。
【００１８】
例えば、熱源Ｇ１および熱媒ポンプＰ１のみを運転している場合を想定すると、往水温度ＴＳは７℃であるが、還水温度ＴＲが設計値である１４℃よりも大幅に低い１２℃であるというようなことがあり得る。この場合、熱源Ｇ１は、９００ｍ３  ／ｈの熱媒に７℃（＝１４℃−７℃）の温度差をつけるだけの最大能力を有するにも拘わらず、５℃（＝１２℃−７℃）の温度差をつけるために自己の冷却能力を絞って運転し、最大能力を発揮しない。なお、正確には、バイパス管路７を介して還ヘッダ６に戻される冷水によって熱源Ｇ１に送られる熱媒は還水温度ＴＲよりも低くなる。
【００１９】
さらにこのような状態で、外部負荷４が要求する冷水の流量が増大し、負荷流量Ｆが第１の増段閾値Ｆｕ１（９００ｍ３  ／ｈ）に達すると、熱源Ｇ１が能力を絞って運転しているにも拘わらず、熱源の増段が図られ、熱源Ｇ２が起動されてしまう。例えば、この時の熱源Ｇ１の発揮能力を最大能力の７０％とした場合、３０％の冷却能力の余裕がまだあるにも拘わらず、必要とされる負荷流量を賄うために熱源Ｇ２が起動されてしまう。このように熱源Ｇ１において余力を残したままで、熱源Ｇ２への増段を図ることは、冷却水ポンプＧＰ２，冷却塔ファンＧＦ２を含めて、熱源Ｇ２や熱媒ポンプＰ２を早めに起動することになり、エネルギーの過剰消費となる。
【００２０】
また、熱源Ｇ２への増段が図られると、余剰な冷水がバイパス管路７を通して往ヘッダ２から還ヘッダ６へ戻されて熱源Ｇ１，Ｇ２が生成する冷水と熱源Ｇ１，Ｇ２への熱媒の温度差がさらに小さくなる。その結果、熱源Ｇ１，Ｇ２はさらに低能力（例えば、３５％）で運転されるようになる。熱源Ｇは最大能力を発揮した状態（全負荷状態）で運転効率が最も高くなるように設計されているので、余力を残した状態（部分負荷状態）で運転し、かつ運転台数を増やすことは、補機動力の過剰消費になり、冷水熱源装置全体としての運転効率の低下を招く。
【００２１】
なお、上述においては、冷水熱源装置を例にとって説明したが、温水熱源装置においても同様の問題が生じる。
【００２２】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、熱源に最大能力を発揮させた状態で増段を図ることを可能とするとともに、エネルギーの消費量を少なくし、より効率よく運転することの可能な熱源装置を提供することにある。
また、熱源に最大能力を発揮させた状態で増段を図ることを可能とするとともに、エネルギーの消費量を少なくし、熱源装置をより効率よく運転することの可能な制御装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、第１発明（請求項１に係る発明）は、熱媒を生成する熱源と、この熱源が生成する熱媒を搬送する熱媒ポンプと、熱源からの熱媒を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱媒の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱媒を熱源に戻す還ヘッダと、往ヘッダと還ヘッダとを連通するバイパス管路とを備えた熱源装置において、往ヘッダと還ヘッダとの間の熱源および熱源ポンプを含む熱媒の搬送路に並列に熱媒を搬送するリリーフポンプを設けたものである。
【００２４】
この発明では、往ヘッダと還ヘッダとの間の熱源および熱源ポンプを含む熱媒の搬送路に並列に設けられたリリーフポンプを必要に応じて起動させたり、停止させたりすることが可能である。これより、例えば２組の熱源と熱媒ポンプとがあった場合、１組目の熱源と熱媒ポンプとが運転されている時に、２組目の熱源および熱媒ポンプを起動する前に、リリーフポンプを起動させるということが可能となる。これにより、外部負荷への熱媒の供給量が増えるので、外部負荷の要求熱媒量を満足できる。この後の要求熱量の増大により、負荷熱量が１組目の熱源の定格能力を超えた場合に、リリーフポンプを停止させ、２組目の熱源および熱媒ポンプの運転を開始するようにすれば、１組目の熱源に最大能力を発揮させた状態で２組目の熱源への増段を図ることが可能となる。
【００２５】
第２発明（請求項２に係る発明）は、熱媒を生成する第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の熱源と、この第１〜第Ｎの熱源が生成する熱媒を搬送する第１〜第Ｎの熱媒ポンプと、第１〜第Ｎの熱源からの熱媒を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱媒の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱媒を第１〜第Ｎの熱源に戻す還ヘッダと、往ヘッダと還ヘッダとを連通するバイパス管路と、往ヘッダと還ヘッダとの間の第１〜第Ｎの熱源および第１〜第Ｎの熱源ポンプを含む熱媒の搬送路に並列に設けられた熱媒を搬送するリリーフポンプとを備えた熱源装置に用いられる制御装置であって、往ヘッダから送水される熱媒と還ヘッダに戻される熱媒の温度差と外部負荷へ供給される熱媒の流量とから負荷熱量を求める負荷熱量演算手段と、この負荷熱量演算手段によって求められた負荷熱量に基づいて熱源および熱媒ポンプの運転台数を制御する熱源運転台数制御手段と、外部負荷へ供給される熱媒の流量（負荷流量）に基づいてリリーフポンプの運転を制御するリリーフポンプ運転制御手段とを設けたものである。
【００２６】
この発明において、往ヘッダと還ヘッダとの間の第１〜第Ｎの熱源および第１〜第Ｎの熱源ポンプを含む熱媒の搬送路に並列に設けられたリリーフポンプは、負荷流量に基づいて起動されたり、停止されたりする。また、熱源および熱媒ポンプの運転台数は、負荷熱量に基づいて制御される。
【００２７】
例えば、現在運転中の熱源の合計定格能力を増段閾値とし、負荷熱量がこの増段閾値を上回った場合に熱源および熱媒ポンプの増段を行うようにする。また、この増段閾値に対して２０％のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、負荷熱量がこの減段閾値を下回った場合に熱源および熱媒ポンプの減段を行うようにする。また、現在運転中の熱媒ポンプの合計定格流量を増段閾値とし、負荷流量がこの増段閾値を上回った場合にリリーフポンプの増段（起動）を行うようにする。また、この増段閾値に対して２０％のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、負荷流量がこの減段閾値を下回った場合にリリーフポンプの減段（停止）を行うようにする。
【００２８】
今、第１の熱源と第１の熱媒ポンプとが運転されているものとする。ここで、負荷流量が増大し、増段閾値を上回ると、リリーフポンプが起動される。これにより、外部負荷への熱媒の供給量が増えるので、外部負荷の要求熱媒量を満足できる。その後の要求熱量の増大により、負荷熱量が増段閾値（第１の熱源の定格能力）を上回ると、必要に応じリリーフポンプを停止させ、第２の熱源および第２の熱媒ポンプが起動される。これにより、第１の熱源に最大能力を発揮させた状態で、第２の熱源への増段が図られる。
【００２９】
第３発明（請求項３に係る発明）は、第２発明において、リリーフポンプが起動された場合、運転中の熱源の出口温度の設定を変更する出口温度設定変更手段を設けたものである。
第２発明において、リリーフポンプを起動した場合、還ヘッダからの熱媒がそのまま往ヘッダに流れ込むルートができてしまう。この場合、外部負荷へ供給される熱媒の温度が不安定となることが考えられる。すなわち、運転中の熱源からの熱媒と還ヘッダからそのまま往ヘッダに流れ込むルートからの熱媒とが混合され、外部負荷へ供給される熱媒の温度が設計温度からかけ離れてしまうことが考えられる。
このようなことが生じないように、第３発明では、リリーフポンプが起動された場合、運転中の熱源の出口温度の設定を自動的に変更し（冷凍機であれば若干下降、加熱機であれば若干上昇）、外部負荷へ供給される熱媒の温度が設計温度からかけ離れてしまうことがないようにする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る熱源装置の一実施の形態を示す計装図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態の熱源装置は、その基本的なシステム構成において、リリーフポンプＰＲが設けられている点で従来の熱源装置と異なる。リリーフポンプＰＲは熱媒を還ヘッダ６から往ヘッダ２へ熱源を通さずに搬送するポンプであり、熱源Ｇ１および熱媒ポンプＰ１を含む熱媒の搬送路Ｌ１、熱源Ｇ２および熱媒ポンプＰ２を含む熱媒の搬送路Ｌ２、熱源Ｇ３および熱媒ポンプＰ３を含む熱媒の搬送路Ｌ３に並列に設けられている。したがって、リリーフポンプＰＲを含む往ヘッダ２と還ヘッダ６との間の熱媒の搬送路ＬＲ中には熱源は設けられていない。
【００３２】
また、本実施の形態では、制御装置１３の機能も従来のものとは異なっている。制御装置１３より、熱源Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３へ起動／停止指令を送り、熱源Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３からの連動によって熱媒ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の起動／停止を行わせる点では従来と同じであるが、この熱源および熱媒ポンプの運転台数の制御は、負荷流量ではなく、負荷熱量に基づいて行うようにしている。また、制御装置１３より、リリーフポンプＰＲを独立して制御するようにしている。以下、従来の制御装置１３と区別するために、本実施の形態における制御装置１３を制御装置１３Ａとする。
【００３３】
制御装置１３Ａは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。制御装置１３Ａには、従来の制御装置１３と同様に、往水温度センサ１０からの往水温度ＴＳ、還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲ、流量計１２からの負荷流量Ｆ、差圧計１２からの差圧ΔＰが与えられる。
【００３４】
以下、この熱源装置を冷水熱源装置とした場合を例にとり、制御装置１３Ａが行う特徴的な処理動作の概要について説明する。なお、この冷水熱源装置においても、図７で説明した従来の冷水熱源装置と同様に、熱源Ｇの１台当たりの最大能力を７３７１ｋＷ（２１００ＲＴ）とし、還水温度ＴＲの設計値を１４℃、往水温度ＴＳの設計値を７℃とした場合の熱源（冷凍機）Ｇの１台当たりの設計流量を９００ｍ３  ／ｈとし、９００ｍ３  ／ｈで送られてくる１４℃の還水を熱源Ｇの最大能力発揮時に７℃に冷却することができるようにしている。熱源Ｇは最大能力を発揮した状態で運転効率が最も高くなるように設計されている。
【００３５】
また、制御装置１３Ａには、熱源Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３および熱媒ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の運転台数を制御する際に使用するテーブルとして、図２（ａ）に示すような熱源運転台数制御テーブルＴＢ１が設定されている。図２（ａ）において、横軸は負荷熱量を示し、縦軸は熱源の運転台数を示す。Ｑｕ１，Ｑｕ２は増段閾値、Ｑｄ１，Ｑｄ２は減段閾値であり、現在運転中の熱源の合計定格能力を増段閾値Ｑｕ（Ｑｕ１，Ｑｕ２）とし、増段閾値Ｑｕに対して２０％のヒステリシスを持たせた値を減段閾値Ｑｄ（Ｑｄ１，Ｑｄ２）（Ｑｄ＝Ｑｕ−Ｑｕ×０．２）としている。この例では、Ｑｕ１は７３７１ｋＷ（２１００ＲＴ）、Ｑｕ２は１４７４２ｋＷ（４２００ＲＴ）、Ｑｄ１は５８９７ｋＷ（１６８０ＲＴ）、Ｑｄ２は１１７９４ｋＷ（３３６０ＲＴ）とされる。本実施の形態では、この熱源運転台数制御テーブルＴＢ１に従って、熱源（熱源＋熱媒ポンプ）の運転台数を負荷流量ではなく、負荷熱量に基づいて制御する。
【００３６】
制御装置１３Ａは、熱源起動時刻に達すると（図３：ステップ３０１のＹＥＳ）、１番目の熱源Ｇ１へ起動指令を送る（ステップ３０２）。熱源Ｇ１は、制御装置１３Ａから起動指令を受けると、その運転を開始するとともに熱媒ポンプＰ１を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ１、冷却塔ファンＧＦ１を起動する。
【００３７】
これにより、熱媒ポンプＰ１から熱源Ｇ１に９００ｍ３  ／ｈの熱媒が送られ、この熱媒が熱源Ｇ１において７℃の冷水とされ、往ヘッダ２へ送られる。ここで、外部負荷４はまだ運転が開始されていない（冷水弁４−１は閉じられている）ので、その全量がバイパス管路７を通して還ヘッダ６へ戻される。この際、制御装置１３Ａは、差圧計９からの往ヘッダ２と還ヘッダ６との間の差圧ΔＰを監視し、この差圧ΔＰが一定となるように、バイパス弁８の開度を制御する（ステップ３０３）。
【００３８】
この状態で、外部負荷４の運転が開始されると（ステップ３０４のＹＥＳ）、すなわち外部負荷４における冷水弁４−１が開かれると、往ヘッダ２からバイパス管路７へ送られている冷水が分流して外部負荷４へ送られる。これにより、差圧ΔＰが下がろうとするので、制御装置１３Ａは、差圧ΔＰが下がらないようにバイパス弁８の開度を制御する（ステップ３０５）。このバイパス弁８の制御により、すなわち差圧ΔＰを一定に保つことにより、外部負荷４には冷水弁４−１の開度に比例した流量で冷水が供給されるようになり、外部負荷４が要求する冷水の流量が増大するにつれてバイパス弁８が閉じられて行く。
【００３９】
制御装置１３Ａは、この外部負荷４への冷水の供給量の制御中、負荷流量Ｆおよび負荷熱量Ｑを監視する（ステップ３０６，３０７，３１３）。負荷流量Ｆについては、流量計１２からの計測値を直接監視する。外部負荷に供給される熱量（負荷熱量）Ｑについては、還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲと往水温度センサ１０からの往水温度ＴＳとの差を現在の往還温度差ΔＴとして求め、この往還温度差ΔＴに流量計１２からの負荷流量Ｆを乗じることによって求める。
Ｑ＝（ＴＲ−ＴＳ）×Ｆ＝ΔＴ×Ｆ  ・・・・（１）
【００４０】
〔リリーフポンプの起動〕
外部負荷４への冷水の供給量の制御中、負荷熱量Ｑが増段閾値Ｑｕ１に達する前に（ステップ３０７のＹＥＳ）、負荷流量Ｆが増段閾値Ｆｕ１を上回ると（ステップ３０６のＹＥＳ）、制御装置１３ＡはリリーフポンプＰＲへ起動指令を送る（ステップ３０８，３０９）。すなわち、制御装置１３Ａは、負荷流量Ｆが増段閾値Ｆｕ１（９００ｍ３  ／ｈ）を上回った時点でリリーフポンプＰＲの運転を開始する。
【００４１】
これにより、外部負荷４への冷水の供給量が増えるので、外部負荷４の要求水量を満足できる。このとき、「往還温度差ΔＴが設計値（７℃）に対して低下しており、熱源Ｇ１が能力を絞って運転していた」とすると、リリーフポンプＰＲの運転による冷水の供給量の増大と熱源Ｇ１の能力アップによって、熱源Ｇ２および熱媒ポンプＰ２の運転によらずとも、外部負荷４の要求熱量が賄われることになる。
【００４２】
〔リリーフポンプ運転中の熱源の増段〕
リリーフポンプＰＲの運転中、負荷熱量Ｑが増大して行き、増段閾値Ｑｕ１を上回ると（ステップ３１３のＹＥＳ）、制御装置１３Ａは熱源Ｇ２へ起動指令を送る。熱源Ｇ２は、制御装置１３Ａから起動指令を受けると、その運転を開始するとともに熱媒ポンプＰ２を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ２、冷却塔ファンＧＦ２を起動する。これにより、熱源Ｇ２および熱媒ポンプＰ２の運転が開始され（ステップ３１４）、熱源Ｇ１に最大能力を発揮させた状態で、熱源Ｇ２への増段が図られる。したがって、熱源Ｇ１において余力を残したままで熱源Ｇ２への増段が図られてしまうということがなくなり、熱源の運転効率の悪化や補機（冷却水ポンプ、冷却塔ファンなど）の運転台数の増加によるエネルギーの過剰消費が防がれる。
【００４３】
〔リリーフポンプの停止〕
なお、この場合、リリーフポンプＰＲは、熱媒ポンプＰ２が運転されてその減段閾値がＦｄ２となるので（ステップ３０６のＮＯ、ステップ３１１のＹＥＳ）、制御装置１３Ａからの制御によって停止される（ステップ３１２）。
【００４４】
〔熱源の減段〕
熱源Ｇ２および熱媒ポンプＰ２の起動後、負荷熱量Ｑが減少し、減段閾値Ｑｄ１を下回ると（ステップ３１５のＹＥＳ）、制御装置１３Ａは熱源Ｇ２へ停止指令を送る。熱源Ｇ２は、制御装置１３Ａから停止指令を受けると、その運転を停止するとともに熱媒ポンプＰ２を停止する。また、冷却水ポンプＧＰ２、冷却塔ファンＧＦ２を停止する。これにより、熱源Ｇ２および熱媒ポンプＰ２が停止され、熱源（熱源＋熱媒ポンプ）の減段が図られる（ステップ３１６）。
【００４５】
〔熱源減段時のリリーフポンプの起動〕
制御装置１３Ａは、熱源Ｇ２の減段時、負荷流量Ｆをチェックする。この時、負荷流量Ｆが増段閾値Ｆｕ１を上回っていれば（ステップ３０６のＹＥＳ）、リリーフポンプＰＲへ起動指令を送り、リリーフポンプＰＲの運転を開始する（ステップ３１７，３０９）。
【００４６】
〔運転台数制御のロジック〕
図４は図３に示したフローチャートに従う運転台数制御のロジックをイメージ化した図である。負荷熱量による熱源運転台数制御からの増段要求があった場合には、熱源（熱源＋熱媒ポンプ）を増段する（矢印▲１▼）。負荷熱量が運転している熱源の定格能力以下の時に、負荷流量によるリリーフポンプ起動・停止制御からの増段要求があった場合には、リリーフポンプを起動する（矢印▲２▼）。負荷熱量による熱源運転台数制御からの減段要求があった場合には、熱源（熱源＋熱媒ポンプ）を減段する（矢印▲３▼）。このとき、負荷流量が減段後の熱媒ポンプの合計定格流量よりも多い場合、リリーフポンプを起動する（矢印▲４▼）。リリーフポンプの運転中、負荷流量によるリリーフポンプ起動・停止制御からの減段要求があった場合には、リリーフポンプの運転を停止する（矢印▲５▼）。
【００４７】
〔熱源の出口温度設定の自動変更〕
図３に示したステップ３０９においてリリーフポンプＰＲを起動した場合、還ヘッダ６からの熱媒がそのまま往ヘッダ２へ流れ込むルートができてしまう。この場合、図５に示すように、還ヘッダ６からの熱媒の温度を１４℃とすると、リリーフポンプＰＲの搬送路ＬＲ中には熱源が設けられていないので、リリーフポンプＰＲからは往ヘッダ２に１４℃の熱媒がそのまま送水されることになる。運転中の熱源Ｇ１からは７℃にされた冷水が供給されるが、往ヘッダ２でリリーフポンプＰＲからの熱媒と混合されるので、外部負荷４へ供給される冷水の温度が上昇し、設計温度からかけ離れてしまう虞れがある。
【００４８】
このようなことが生じないように、本実施の形態では、ステップ３０９においてリリーフポンプＰＲの運転が開始された場合、運転中の熱源Ｇ１の出口温度の設定を若干下降させ（ステップ３１０）、外部負荷４へ供給される冷水の温度が設計温度からかけ離れてしまうことがないようにする。
【００４９】
本実施の形態において、ステップ３１０での運転中の熱源の出口温度設定の変更は、例えば下記（２）式を用いて行う。すなわち、出口温度の初期設定値をＴＣｓｐ（７℃）とし、この出口温度の初期設定値ＴＣｓｐと還水温度ＴＲとから（２）式に従って運転中の熱源の出口温度の設定変更値ＴＣｓｐ’を求める。但し、下記（２）式において、ＱＭＡＸ  は運転中のポンプの能力合計、Ｑ１  ＋Ｑ２  ＋Ｑ３  ・・・・＋Ｑｎは熱源が動いているポンプの能力合計、ＱＲ  はリリーフポンプの能力を示す。
ＴＣｓｐ’＝（ＴＣｓｐ×ＱＭＡＸ  −ＴＲ×ＱＲ  ）／（Ｑ１  ＋Ｑ２  ＋Ｑ３  ・・・・＋Ｑｎ）  ・・・・（２）
【００５０】
なお、リリーフポンプＰＲの運転を開始した直後は、還水温度ＴＲが安定しないため、１０分程度の効果待ち後、出口温度の設定変更値ＴＣｓｐ’を決定するものとする。それまでは、運転前の初期設定値ＴＣｓｐを保持するものとする。
また、図３のフローチャートには示されていないが、リリーフポンプＰＲの運転が停止されれば、ステップ３１０で自動変更した出口温度の設定は初期設定値ＴＣｓｐに戻す。
【００５１】
図６に図３に示したフローチャートに対応する制御装置１３Ａにおける処理ブロック図を示す。制御装置１３Ａは、負荷熱量演算部１３−１と、熱源運転台数制御部１３−２と、リリーフポンプ起動・停止制御部１３−３と、出口温度設定変更判断部１３−４とを備えている。
【００５２】
負荷熱量演算部１３−１は、還水温度ＴＲと往水温度ＴＳと負荷流量Ｆとから、前述した（１）式に従って負荷熱量Ｑを求める。
熱源運転台数制御部１３−２は、負荷熱量算出部１３−１からの負荷熱量Ｑに基づき、図２（ａ）に示した熱源運転台数制御テーブルＴＢ１に従って、熱源（熱源＋熱媒ポンプ）に対する運転台数の増減段要求を生成する。
【００５３】
リリーフポンプ起動・停止制御部は、負荷流量Ｆに基づき、リリーフポンプに対する起動・停止要求（増減段要求）を出力する。なお、リリーフポンプの起動に際しては、負荷熱量算出部１３−１からの負荷熱量Ｑを勘案する。
【００５４】
出口温度設定変更判断部１３−４は、リリーフポンプ起動・停止制御部１３−３から起動指令が出された場合、運転中の熱源の出口温度の設定を前記（２）式に従って変更する。また、リリーフポンプ起動・停止制御部１３−３から停止指令が出された場合、運転中の熱源の出口温度設定を初期値に戻す。
【００５５】
なお、上述した実施の形態では、熱源を３台設けた例で説明したが、熱源は３台に限られるものでないことは言うまでもない。
また、上述した実施の形態では、冷水熱源装置を例にとって説明したが、温水熱源装置においても同様にして制御することが可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、第１発明の熱源装置によれば、往ヘッダと還ヘッダとの間の熱源および熱源ポンプを含む熱媒の搬送路に並列にリリーフポンプを設けたので、例えば２組の熱源と熱媒ポンプとがあった場合、１組目の熱源と熱媒ポンプとが運転されている時に、２組目の熱源および熱媒ポンプを起動する前に、リリーフポンプを起動させるということが可能となり、外部負荷への熱媒の供給量を増やし、外部負荷への供給熱量を増大させて、１組目の熱源に最大能力を発揮させた状態で２組目の熱源への増段を図ることが可能となり、エネルギーの消費量を少なくし、より効率よく運転することができるようになる。
【００５７】
第２発明の制御装置によれば、負荷熱量に基づいて熱源および熱媒ポンプの運転台数を制御し、負荷流量に基づいてリリーフポンプの運転を制御するようにしたので、例えば第１の熱源と第１の熱媒ポンプとが運転されている時に、負荷熱量よりも先に負荷流量が増段閾値に達した場合、リリーフポンプが起動され、外部負荷への熱媒の供給量が増える。この後の要求熱量の増大により、負荷熱量が増段閾値に達すると、第２の熱源および第２の熱源ポンプが起動され、必要に応じリリーフポンプも停止する。これにより、第１の熱源に最大能力を発揮させた状態で第２の熱源への増段が図られるようになり、エネルギーの消費量を少なくし、熱源装置をより効率よく運転することができるようになる。
【００５８】
第３発明によれば、リリーフポンプが起動された場合、運転中の熱源の出口温度の設定を変更するようにしたので、リリーフポンプが運転されている場合、運転中の熱源の出口温度の設定を自動的に変更し（冷凍機であれば若干下降、加熱機であれば若干上昇）、外部負荷へ供給される熱媒の温度が設計温度からかけ離れてしまうことがないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱源装置の一実施の形態を示す計装図である。
【図２】この熱源装置に設けられた制御装置に設定される熱源運転台数制御テーブルを例示する図である。
【図３】制御装置が行う特徴的な処理動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【図４】このフローチャートに従う運転台数制御のロジックをイメージ化した図である。
【図５】リリーフポンプを起動した場合に外部負荷へ供給される冷水の温度が設計温度からかけ離れてしまう状況を説明する図である。
【図６】図３に示したフローチャートに対応する制御装置における処理ブロック図である。
【図７】従来の熱源装置の一例を示す計装図である。
【図８】従来の熱源装置に設けられた制御装置が行う処理動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の制御装置による熱源の運転台数の制御動作を説明する図である。
【符号の説明】
Ｇ（Ｇ１〜Ｇ３）…熱源、Ｐ（Ｐ１〜Ｐ３）…熱媒ポンプ、ＧＰ（ＧＰ１〜ＧＰ３）…冷却水ポンプ、ＧＦ（ＧＦ１〜ＧＦ３）…冷却塔ファン、ＰＲ…リリーフポンプ、Ｌ１〜Ｌ３，ＬＲ…搬送路、２…往ヘッダ、３…往水管路、４…外部負荷、５…還水管路、６…還ヘッダ、７…バイパス管路、８…バイパス弁、９…差圧計、１０…往水温度センサ、１１…還水温度センサ、１２…流量計、１３Ａ…制御装置、１３−１…負荷熱量演算部、１３−２…熱源運転台数制御部、１３−３…リリーフポンプ起動・停止制御部、１３−４……出口温度設定変更判断部、ＴＢ１…熱源運転台数制御テーブル。
【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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