(57)【要約】【課題】空気調和装置において水を熱源として空気調和を行う場合に、熱源としての水の凍結を防止する。【解決手段】空気調和システム１は、ガスエンジンにより圧縮機を駆動して冷媒を圧縮する複数の空気調和装置１０と、複数の空気調和装置１０に熱源としての循環水を供給する冷却塔２とを備え、空気調和装置１０はガスエンジンの排熱と循環水とを熱交換させる排熱用熱交換器を備えた構成を有し、循環水の温度が所定温度よりも低下した場合に、空気調和装置１０に対してガスエンジンの動作開始を指示する信号を送信し、少なくとも一部の空気調和装置１０により、この信号に応答してガスエンジンを動作させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより圧縮機を駆動して冷媒を圧縮する複数の空気調和装置と、前記複数の空気調和装置に熱源水を供給する熱源水供給部と、を備え、
前記空気調和装置は、前記エンジンの排熱と前記熱源水とを熱交換させる排熱用熱交換器を備え、
前記熱源水の温度が所定温度よりも低下した場合に、前記空気調和装置に対して前記エンジンの動作開始を指示するエンジン動作指示信号が送信され、
少なくとも一部の前記空気調和装置は、前記エンジン動作指示信号を受信した場合に、前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させること、
を特徴とする空気調和システム。
【請求項２】
前記空気調和装置は、前記エンジンと前記圧縮機とを接離可能なクラッチを備え、
前記エンジン動作指示信号を受信した場合に、前記クラッチにより前記エンジンと前記圧縮機とを切り離して、前記エンジンを動作させること、
を特徴とする請求項１記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記空気調和装置は、暖房運転または冷房運転を実行するため前記エンジンを動作させている間を除き、前記エンジン動作指示信号を受信した場合に、前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させること、
を特徴とする請求項１または２記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記エンジン動作指示信号が送信された後で前記熱源水の温度が所定温度以上に上昇した場合に、前記エンジンの停止を指示するエンジン動作解除信号が送信され、
前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させた前記空気調和装置は、前記エンジン動作解除信号を受信した場合に、前記エンジン動作解除信号に応答して前記エンジンを停止させること、
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記熱源水供給部は、前記熱源水を加熱するヒータを備え、
前記熱源水の温度が所定温度よりも低下した場合に、前記ヒータによる加熱が行われ、その後に前記熱源水の温度が所定温度よりも低い場合に、エンジン動作指示信号が送信されること、
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空気調和システム。
【請求項６】
エンジンにより圧縮機を駆動して冷媒を圧縮する複数の空気調和装置と、前記複数の空気調和装置に熱源水を供給する熱源水供給部と、を備え、前記空気調和装置が前記エンジンの排熱と前記熱源水とを熱交換させる排熱用熱交換器を備えた構成を有する空気調和システムを制御して、
前記熱源水の温度が所定温度よりも低下した場合に、前記空気調和装置に対して前記エンジンの動作開始を指示するエンジン動作指示信号を送信し、
少なくとも一部の前記空気調和装置により、前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させること、
を特徴とする空気調和システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにより圧縮機を駆動する空気調和装置を備えた空気調和システム、および、空気調和システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却塔から供給される水を熱源として空気調和を行う空調設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−８４０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の空調設備のように冷却塔から供給される水を熱源として利用する場合、寒冷期には熱源としての水の温度が低下し、さらに被調和室を暖房するために熱源としての水から熱が奪われるので、冷却塔から供給される水の温度が著しく低下する可能性があり、この水が凍結してしまう可能性も否定できない。
そこで本発明は、空気調和装置において水を熱源として空気調和を行う場合に、熱源としての水の凍結を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、エンジンにより圧縮機を駆動して冷媒を圧縮する複数の空気調和装置と、前記複数の空気調和装置に熱源水を供給する熱源水供給部と、を備え、前記空気調和装置は、前記エンジンの排熱と前記熱源水とを熱交換させる排熱用熱交換器を備え、前記熱源水の温度が所定温度よりも低下した場合に、前記空気調和装置に対して前記エンジンの動作開始を指示するエンジン動作指示信号が送信され、少なくとも一部の前記空気調和装置は、前記エンジン動作指示信号を受信した場合に、前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させること、を特徴とする。
この構成によれば、空気調和システムにおいて熱源水供給部から複数の空気調和装置に対して熱源水を供給する構成とし、熱源水の温度が所定温度より低下した場合には、少なくとも一部の空気調和装置においてエンジンが動作し、このエンジンの排熱が排熱用熱交換器において熱源水に与えられ、熱源水が加温される。これにより、寒冷期等に熱源水の温度が低下しても、熱源水の凍結を確実に防止できる。
【０００５】
上記構成において、前記空気調和装置は、前記エンジンと前記圧縮機とを接離可能なクラッチを備え、前記エンジン動作指示信号を受信した場合に、前記クラッチにより前記エンジンと前記圧縮機とを切り離して、前記エンジンを動作させるものとしてもよい。
この場合、熱源水の温度が所定温度より低下した場合に、空気調和装置においてエンジンと圧縮機とを繋ぐクラッチを切り離して、エンジンを動作させるので、熱源水を排熱用熱交換器で加温する目的でエンジンを動作させる場合に、圧縮機を動作させずに済む。このため、圧縮機の不要な動作を省くことができるので、耐久性の向上を図るとともに、不要な動作によるエネルギーのロスを減らすことができる。
【０００６】
また、上記構成において、前記空気調和装置は、暖房運転または冷房運転を実行するため前記エンジンを動作させている間を除き、前記エンジン動作指示信号を受信した場合に、前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させるものとしてもよい。
この場合、空気調和装置は、暖房運転または冷房運転を実行するためにエンジンを動作させていない状態で、エンジン動作指示信号を受信した場合に、エンジンを動作させるので、既に実行中の暖房運転や冷房運転に影響を与えることなく、熱源水の凍結を防止できる。
【０００７】
さらに、上記構成において、前記エンジン動作指示信号が送信された後で前記熱源水の温度が所定温度以上に上昇した場合に、前記エンジンの停止を指示するエンジン動作解除信号が送信され、前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させた前記空気調和装置は、前記エンジン動作解除信号を受信した場合に、前記エンジン動作解除信号に応答して前記エンジンを停止させるものとしてもよい。
この場合、熱源水を加温するために空気調和装置がエンジンを動作させた後に、熱源水の温度が、凍結のおそれがない程度に上昇すると、空気調和装置のエンジンが停止されるので、熱源水を加温するためのエンジンの動作を必要最小限に抑えることで、耐久性の向上を図るとともに、エネルギー消費を抑えることができる。
【０００８】
また、上記構成において、前記熱源水供給部は、前記熱源水を加熱するヒータを備え、前記熱源水の温度が所定温度よりも低下した場合に、前記ヒータによる加熱が行われ、その後に前記熱源水の温度が所定温度よりも低い場合に、エンジン動作指示信号が送信されるものとしてもよい。
この場合、熱源水の温度が所定温度よりも低くなった場合には、ヒータによって熱源水が加熱され、それでも熱源水の温度が低い場合に空気調和装置のエンジンを動作させるので、熱源水の加温のみを目的としたエンジンの動作を最小限に抑えることで、耐久性の向上やエネルギー消費の抑制を図り、さらに動作音の軽減等を図りつつ、熱源水の凍結を確実に防止できる。
【０００９】
また、上記課題を解決するため、本発明の空気調和システムの制御方法は、エンジンにより圧縮機を駆動して冷媒を圧縮する複数の空気調和装置と、前記複数の空気調和装置に熱源水を供給する熱源水供給部と、を備え、前記空気調和装置が前記エンジンの排熱と前記熱源水とを熱交換させる排熱用熱交換器を備えた構成を有する空気調和システムを制御して、前記熱源水の温度が所定温度よりも低下した場合に、前記空気調和装置に対して前記エンジンの動作開始を指示するエンジン動作指示信号を送信し、少なくとも一部の前記空気調和装置により、前記エンジン動作指示信号に応答して前記エンジンを動作させること、を特徴とする。
この方法によれば、空気調和システムにおいて熱源水供給部から複数の空気調和装置に対して熱源水を供給する構成とし、熱源水の温度が所定温度より低下した場合には、少なくとも一部の空気調和装置においてエンジンが動作するので、このエンジンの排熱と熱源水とが排熱用熱交換器において熱交換されることで、熱源水が加温される。これにより、寒冷期等に熱源水の温度が低下しても、熱源水の凍結を確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱源水供給部から複数の空気調和装置に対して供給する熱源水の温度が低下した場合に、空気調和装置においてエンジンを動作させることで、エンジンの排熱が熱源水に与えられて熱源水が加温されるので、熱源水の凍結を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明を適用した空気調和システム１の設置状態の例を示す図である。
空気調和システム１は、例えば図１に示すように、建物２００の各所に設置された複数の空気調和装置を接続して構成される。空気調和システム１は、例えば建物２００の屋上等に設置された１台または少数の冷却塔２を含む。この冷却塔２は、循環水供給管２０を介して、例えば建物のフロア毎に設置された複数の空気調和装置の室外機４に対し、熱源水としての循環水を供給する。循環水供給管２０を介して空気調和装置１０に供給される循環水は、各々の室外機４において熱源として用いられる。
この構成では、各室外機４が空気を熱源として用いる室外機のような送風ファンを備えておらず、熱交換された温風や冷風を吹き出さない。このため、図１に示すように建物が密接した場所に多数の室外機４を配設しても、温風や冷風を吹き出すことで周囲の気温に影響を与える問題や、排気音に関する問題がない。また、室外機４の設置場所において排気のショートカット等の問題を生じないため、狭いベランダ（バルコニー）等においても問題なく室外機４を設置できる。
【００１２】
図２は、空気調和システム１の構成を示す図である。
この図２に示すように、空気調和システム１は、冷却塔２が循環水を供給する循環水供給管２０に、複数台（図２の例では４台）の空気調和装置１０を接続した構成となっている。各々の空気調和装置１０は、被調和室の空気調和を行う利用側ユニットとしての室内機７と、ベランダ等に設置される熱源側ユニットとしての室外機４とを備えている。室外機４と室内機７との間には、冷媒を循環させるための冷媒配管１１、１２、および、各種制御情報等を送受信するための通信線１３が配設されている。
【００１３】
室外機４は、後述するようにガスエンジン４２（図３）を用いて圧縮機４１（図３）を駆動するエンジン駆動型の室外機である。このため、室外機４には、建物のガス配管設備（図示略）からガスエンジン４２に燃料のガスを供給するガス供給管１４が接続されている。また、室外機４は、電力供給ライン１５を介して、室外機４が備える弁等を駆動するための電力の供給を受ける構成となっている。さらに、室外機４には、室内機７や室外機４が備える熱交換器で生じたドレン水を排水するためのドレン水排出管１６が接続されている。
【００１４】
冷却塔２から延びる循環水供給管２０は、冷却塔２から空気調和装置１０へ循環水を送るための循環水送り管２０Ａと、空気調和装置１０から冷却塔２へ循環水を戻す循環水戻り管２０Ｂとにより構成される。各々の空気調和装置１０は、循環水送り管２０Ａおよび循環水戻り管２０Ｂに並列に接続されており、循環水送り管２０Ａから各空気調和装置１０に延びる管には、それぞれ開閉弁２３が配設され、各空気調和装置１０から循環水戻り管２０Ｂにつながる管にはそれぞれ開閉弁２４が配設されている。これら開閉弁２３、２４は、例えば空気調和装置１０のメンテナンス時に循環水の流出を防ぐために閉鎖される等の場合を除き、通常は開かれている。
【００１５】
冷却塔２は、循環水供給管２０に連通するコイル（図示略）に水を散布することによって、コイル内を流れる循環水を冷却する冷却塔である。ここで、冷却塔２は密閉式の冷却塔であり、循環水供給管２０および循環水供給管２０に連通するコイルは密閉された管路を構成し、コイルに散布される水は循環水とは別の散布水である。このため、循環水供給管２０を介して空気調和装置１０に供給される循環水には異物等が混入しない。また、冷却塔２には、寒冷時に循環水供給管２０を循環する循環水を加熱・加温するための凍結防止ヒータ２７（ヒータ）が配設されている。
そして、冷却塔２から各々の空気調和装置１０へ循環水を送る循環水送り管２０Ａには、冷却塔２において冷却された循環水を送出するポンプ２１と、冷却塔２から送出される循環水の流動状態を検出するフローセンサ２２とが配設されている。さらに、循環水送り管２０Ａには余分の循環水を貯留する循環水タンク２６が配設されており、この循環水タンク２６によって循環水供給管２０内の循環水の量が適切な量に保たれる。
【００１６】
冷却塔２および各々の空気調和装置１０は、制御装置用通信線８１を介して制御装置８に接続されている。制御装置８は、空気調和システム１において循環水に係る全体的な動作を制御する装置であり、ポンプ２１に信号線８３を介して接続され、フローセンサ２２には信号線８４を介して接続される。また、循環水送り管２０Ａには循環水の温度を検出する循環水温センサ２５が配設され、この循環水温センサ２５が検出した温度を示す信号が、信号線８５を介して制御装置８に出力される。
【００１７】
制御装置８は、各々の空気調和装置１０および冷却塔２との間で各種信号を送受信し、例えば、いずれかの空気調和装置１０から後述する冷却塔運転信号を受信した場合に、この信号に応答して冷却塔２およびポンプ２１を動作させる。ここで、既に冷却塔２およびポンプ２１が稼働中である場合は、そのまま稼働させる。そして制御装置８は、循環水が供給されていることを示すポンプインターロック信号を空気調和装置１０へ送信する。ポンプインターロック信号は、冷却塔２およびポンプ２１が稼働中で、かつ、フローセンサ２２により循環水の流れが検出された場合に、制御装置８が生成して出力する。
【００１８】
また、制御装置８は、循環水温センサ２５が検出した温度が予め設定された温度より低い場合には、ポンプ２１を動作させ、冷却塔２における散布水の散布を停止させ、冷却塔２内の凍結防止ヒータ２７を動作させて、循環水の凍結を防止する。ここで、循環水温センサ２５の検出値が設定された温度より低いままである場合、制御装置８は、空気調和装置１０に対して強制インターロック信号を送出し、各々の空気調和装置１０に対してエンジンを動作させるよう要求することも可能である。
【００１９】
図３は、空気調和装置１０の構成を示す図である。この図３には、参考のため、冷却塔２を図示する。また、図３の冷媒流通経路における実線は暖房時の冷媒の流れを示し、破線は冷房時の冷媒の流れを示す。
室外機４は、冷媒を圧縮する圧縮機４１と、圧縮機４１を駆動するガスエンジン４２とを備え、ガスエンジン４２と圧縮機４１とはクラッチ４３を介して連結されている。
圧縮機４１の吸込管および吐出管は四方弁５０に連結され、四方弁５０には、冷媒配管１２を介して室内機７が備える室内熱交換器７１の一端が接続されている。また、室内熱交換器７１の他端は、冷媒配管１１を介して、レシーバタンク５３に接続され、レシーバタンク５３は、熱源側熱交換器としての室外熱交換器５１、５２の一端に接続され、室外熱交換器５１、５２の他端は四方弁５０に接続される。
【００２０】
室外熱交換器５１、５２の両端につながる冷媒管には、室外熱交換器５１、５２をバイパスするバイパス管６０が設けられている。バイパス管６０の一端は、レシーバタンク５３と室外熱交換器５１とをつなぐ冷媒管上の分岐部６０Ａに接続され、バイパス管６０の他端は、室外熱交換器５２と四方弁５０とをつなぐ冷媒管上の分岐部６０Ｂに接続される。バイパス管６０には弁６１が配設され、分岐部６０Ａと室外熱交換器５１との間には弁６２が配設されている。このため、弁６１と弁６２の開度を調整することで、バイパス管６０へ流れる冷媒の量と室外熱交換器５１、５２へ流れる冷媒の量とを調整できる。この冷媒の量の調整では、冷媒の流量の比が０：１００〜１００：０の範囲、すなわち、冷媒の全量をバイパス管６０に流す状態と、全量を室外熱交換器５１、５２に流す状態との間で、任意に調整できる。
【００２１】
室外熱交換器５１、５２は直列に接続された２個の熱交換器であり、レシーバタンク５３から室外熱交換器５１に流入した冷媒は室外熱交換器５２を通って四方弁５０に流れ、室外熱交換器５２に流入した冷媒は室外熱交換器５１を通ってレシーバタンク５３に流れる。室外熱交換器５１、５２は循環水供給管６３に並列に接続されており、循環水供給管６３から供給される循環水と、冷媒との熱交換を行わせる水熱交換器であって、例えばプレート式熱交換器として構成される。
【００２２】
詳細には、冷却塔２から延びる循環水送り管２０Ａに接続された循環水供給管６３は、室外熱交換器５１に循環水を流す循環水回路と、室外熱交換器５２に循環水を流す循環水回路とに分岐され、これら２個の室外熱交換器５１、５２には同水温の循環水が供給される。これに対し、冷媒回路において室外熱交換器５１、５２は直列に接続されており、冷媒は室外熱交換器５１、５２を順に流れる。このため、冷媒は室外熱交換器５１、５２の各々において十分な熱または冷熱を有する循環水と熱交換される。室外熱交換器５１、５２を通った循環水は合流して循環水供給管６４を流れ、循環水戻り管２０Ｂから冷却塔２に戻される。
循環水供給管６３、６４の各々には、循環水の温度を検出する水温センサ６８、６９が配設されており、循環水送り管２０Ａから供給される循環水の温度と、循環水戻り管２０Ｂに戻される循環水の温度とを検出可能である。
【００２３】
レシーバタンク５３と分岐部６０Ａとの間には、冷媒を減圧する膨張弁５６が配設され、四方弁５０と室外熱交換器５１の吸込管との間には、ガス冷媒と液冷媒とを分離して液バックを防止するアキュムレータ５４が接続されている。
そして、空気調和装置１０の冷房運転時には、図３中に破線で示すように、圧縮機４１から吐出された冷媒は四方弁５０を介して室外熱交換器５２に流れ、室外熱交換器５１、５２が凝縮器として機能することで、液冷媒となって膨張弁５６を通り、冷媒配管１１を介して室内熱交換器７１に流れる。ここで、室内熱交換器７１は蒸発器として機能し、室内熱交換器７１において気化した冷媒は冷媒配管１２を通って室外機４に戻り、四方弁５０からアキュムレータ５４を経て圧縮機４１に吸い込まれる。
【００２４】
一方、空気調和装置１０の暖房運転時には、図３中に実線で示すように、圧縮機４１から吐出された冷媒は四方弁５０を介して冷媒配管１２から室内熱交換器７１へ流れて、室内熱交換器７１で凝縮され、冷媒配管１１を通って室外機４に戻る。室外機４に戻った冷媒は膨張弁５６により減圧されて、室外熱交換器５１、５２に流れ、室外熱交換器５１、５２が蒸発器として機能することでガス冷媒となって、四方弁５０からアキュムレータ５４を経て圧縮機４１に吸い込まれる。
圧縮機４１の吐出管と吸込管には、それぞれ圧力センサ４１Ａ、４１Ｂが配設されている。圧力センサ４１Ａは空気調和装置１０の冷媒回路における高圧側の冷媒圧力を検出し、圧力センサ４１Ｂは低圧側の冷媒圧力を検出する。これら圧力センサ４１Ａ、４１Ｂが検出した圧力の検出値は、後述する電装ユニット４０のマイコン４０Ａにより取得される。
【００２５】
また、室外機４は、ガスエンジン４２をエンジン冷却水により冷却するエンジン冷却水回路４４を備えている。エンジン冷却水回路４４には、エンジン冷却水をガスエンジン４２に送出する冷却水ポンプ４５と、循環水供給管６４を流れる循環水とエンジン冷却水とを熱交換させるラジエータ４８（排熱用熱交換器）と、エンジン冷却水と冷媒とを熱交換させる補助熱交換器４９と、エンジン冷却水をラジエータ４８、補助熱交換器４９に分配する比例三方弁４６、４７とを備えている。
また、エンジン冷却水回路４４には、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ（図示略）が設けられている。
【００２６】
ラジエータ４８は、循環水供給管６４を流れる循環水によりエンジン冷却水を放熱させる熱交換器である。ラジエータ４８は室外熱交換器５１、５２の下流側に位置し、室外熱交換器５１、５２で熱交換された後の循環水が供給される。これは、例えば冷房運転時には室外熱交換器５１、５２に低温の循環水を流す方が高い冷房能力を発揮できる点、ガスエンジン４２を経たエンジン冷却水は室外熱交換器５１、５２を通った後の循環水に比べて十分に高温であるため、室外熱交換器５１、５２で温度が上昇した循環水を用いてもラジエータ４８でエンジン冷却水を確実に放熱させることができる点等の観点から、合理的かつ有用な構成である。
なお、図３には、循環水供給管６４から分岐した管により、循環水の一部がラジエータ４８に流れる構成を示しているが、循環水の全部がラジエータ４８を流れる構成としてもよく、ラジエータ４８を流れる循環水の量はラジエータ４８のサイズや要求される放熱能力等に応じて適宜決定すればよい。
【００２７】
補助熱交換器４９は、冷媒回路において圧縮機４１の吸込管に戻る冷媒に、エンジン冷却水の熱を与える熱交換器である。補助熱交換器４９は、室外熱交換器５１、５２と同様に冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器であり、例えばプレート式熱交換器として構成される。
【００２８】
エンジン冷却水回路４４には、ガスエンジン４２から出たエンジン冷却水を、補助熱交換器４９を通るよう循環させる管路と、ラジエータ４８を通るように循環させる管路と、冷却水ポンプ４５に戻す管路とが設けられており、これらの管路へのエンジン冷却水の循環量を制御すべく、２つの比例三方弁４６、４７が配設されている。比例三方弁４６、４７は、一方から流入するエンジン冷却水を他の２方向に分配する弁であり、その分配比は０：１００〜１００：０の範囲で変更可能である。
【００２９】
比例三方弁４７は、ガスエンジン４２を出たエンジン冷却水を、冷却水ポンプ４５に戻す管路と、ラジエータ４８または補助熱交換器４９へ流す管路とに分配する。例えば、ガスエンジン４２の始動直後は、通常、エンジン冷却水が非常に低温である。エンジン冷却水の温度が低いとガスエンジン４２のエンジンオイルの粘度が高くなってしまうため、エンジン冷却水が低温の場合は、速やかにエンジン冷却水の温度をガスエンジン４２の排熱によって上昇させる必要がある。このような場合、比例三方弁４７によって、ガスエンジン４２から出たエンジン冷却水の全量または大部分が冷却水ポンプ４５に戻る管路に分配される。これにより、エンジン冷却水はガスエンジン４２と冷却水ポンプ４５との間のみを循環するので、エンジン冷却水はガスエンジン４２の排熱ですぐに温められる。そして、エンジン冷却水の温度が所定の温度以上になると、比例三方弁４７により、エンジン冷却水がラジエータ４８および補助熱交換器４９へ流れる管路にも分配される。
【００３０】
比例三方弁４６は、比例三方弁４７により分配されたエンジン冷却水を、ラジエータ４８に向かう管路と補助熱交換器４９に向かう管路とに分配する。例えば空気調和装置１０が冷房運転中である場合、補助熱交換器４９において冷媒に熱を与える必要はないので、比例三方弁４６は、比例三方弁４７から送出されたエンジン冷却水の全部をラジエータ４８に分配する。また、比例三方弁４６は、空気調和装置１０の暖房運転時に冷媒に熱を与えるため、暖房負荷や冷媒の高圧側と低圧側との圧力差、循環水供給管６３を流れる循環水の温度等に基づいて、必要量のエンジン冷却水を補助熱交換器４９に分配する。
【００３１】
また、図３に示すように、エンジン冷却水回路４４は、ラジエータ４８と補助熱交換器４９とがともに比例三方弁４６に接続され、並列にエンジン冷却水が流される構成となっている。ラジエータ４８と補助熱交換器４９は、いずれもエンジン冷却水の熱を放熱させる作用があるので、図３のように並列にエンジン冷却水を流す構成として、どちらにも高温のエンジン冷却水を流すことが合理的かつ有用である。
【００３２】
室外機４には、空気調和装置１０の各部に電力を供給する電源回路や、空気調和装置１０の各部を制御するマイコン４０Ａを備えた制御回路等を内蔵した、電装ユニット４０が設けられている。マイコン４０Ａは、空気調和装置１０の各部を制御するとともに、制御装置用通信線８１を介して制御装置８（図２）との間で各種信号を送受信する制御部として機能する。
【００３３】
マイコン４０Ａは、水温センサ６８、６９により検出される循環水の温度や、冷却水温度センサ（図示略）により検出されるエンジン冷却水の温度、圧力センサ４１Ａ、４１Ｂによって検出される高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力、室内機７における被調和室内の気温、室内熱交換器７１の温度等の値を取得する。そして、マイコン４０Ａは、取得した値に基づいて、室外機４が備えるガスエンジン４２の始動／停止による圧縮機４１の運転制御、クラッチ４３の切断／連結制御、四方弁５０の切換制御、膨張弁５６、弁６１、６２の開閉および開度制御、冷却水ポンプ４５の運転／停止制御、比例三方弁４６、４７による分配制御等を実行する。
【００３４】
また、マイコン４０Ａは、室内機７が備えるリモコン装置７０により冷房運転または暖房運転の開始や停止が指示されると、リモコン装置７０の操作により設定された目標温度等の設定値と、上述した各種センサ等から取得した値に基づいて、空気調和装置１０の運転状態を制御する。
そして、マイコン４０Ａは、圧縮機４１を駆動させる場合（サーモオン）、制御装置用通信線８１を介して冷却塔運転信号を制御装置８へ送信し、この冷却塔運転信号に応答して制御装置８から送信されたポンプインターロック信号を受信すると、ガスエンジン４２を始動させるとともにクラッチ４３を連結して、圧縮機４１を動作させる。
【００３５】
ところで、殆どの場合、冷却塔２は、図１に示すように屋外に設置される。このため、寒冷期においては、冷却塔２から循環水供給管２０を介して供給される循環水の温度が低下するおそれがある。
また、寒冷期においては、多くの空気調和装置１０が暖房運転を行うことが予想されるが、空気調和装置１０が暖房運転を行う場合、マイコン４０Ａの制御により、上述したように圧縮機４１により圧縮された冷媒が冷媒配管１２を介して室内熱交換器７１に流れ、室内熱交換器７１において凝縮されることで、室内機７が設置された被調和室を暖房する。室内熱交換器７１で凝縮された冷媒は膨張弁５６によって減圧されて、蒸発器として機能する室外熱交換器５１、５２で蒸発する。室外熱交換器５１、５２で冷媒を蒸発させる熱源は冷却塔２から供給される循環水である。
このため、寒冷期においては、外気温の低下と、空気調和装置１０による暖房運転とにより、循環水の温度が大幅に低下する。仮に空気調和装置１０が暖房運転を行っていない状態でも、外気温が極端に低下する場合、循環水の温度も低下する。
従って、循環水供給管２０を循環する循環水の凍結の可能性が否定できない。
【００３６】
そこで、空気調和システム１においては、制御装置８（図２）によって循環水温センサ２５により検出される温度を監視し、循環水の温度が、予め設定された設定温度（例えば、摂氏３度、或いは、摂氏０〜５度の範囲で任意の温度）より低くなった場合に、凍結を防止するための動作を行う。
この動作では、第１段階として、冷却塔２内の凍結防止ヒータ２７を動作させ、第２段階として、ポンプ２１を動作させて循環水を循環させるとともに、冷却塔２における散布水の散布を停止させる。第２段階で、いずれかの空気調和装置１０が運転中である場合など既にポンプ２１が動作中の場合は、そのままポンプ２１の動作を継続させる。
これら第１および第２段階の動作で循環水の温度が設定された温度（例えば、上記の設定温度と同温、或いは、上記の設定温度より１〜２度程度高温）を超えた場合には、凍結防止ヒータ２７を停止させて、運転中の空気調和装置１０がなければポンプ２１を停止させる。そして、第１段階、第２段階の動作を行っても、所定時間内に循環水の温度が設定された温度を超えない場合は、第３段階の動作として、全ての空気調和装置１０に対し、制御装置用通信線８１を介して強制インターロック信号（エンジン動作指示信号）を送信する。
【００３７】
強制インターロック信号を受信した空気調和装置１０のマイコン４０Ａは、自身が備えるガスエンジン４２が動作中であるか否かを判別し、ガスエンジン４２が動作中でない場合は、クラッチ４３を切断して圧縮機４１とガスエンジン４２との連結を解除してから、ガスエンジン４２を始動させる。また、マイコン４０Ａは、比例三方弁４６、４７を制御して、エンジン冷却水をラジエータ４８に送出させる。これにより、空気調和装置１０において循環水がエンジンの排熱により温められる。
このように、制御装置８の制御による３段階の動作によって循環水が加温され、循環水の凍結を防止できる。
そして、強制インターロック信号が送信された後、循環水温センサ２５により検出された水温が設定された温度を超えた場合は、制御装置８から全ての空気調和装置１０に対し、強制インターロック解除信号（エンジン動作解除信号）が送信される。この強制インターロック解除信号は、強制インターロック信号に応答してガスエンジン４２を始動させた空気調和装置１０に、ガスエンジン４２の停止を指示する信号である。合わせて、制御装置８は、凍結防止ヒータ２７を停止させ、冷房運転または暖房運転中の空気調和装置１０がなければポンプ２１を停止させる。
【００３８】
空気調和システム１においては、予め、強制インターロック信号に対応して動作する空気調和装置１０が決められている。その理由は、数多くの空気調和装置１０を含む空気調和システム１において、全ての空気調和装置１０がガスエンジン４２を始動させると大きな騒音が発生すること、および、多数のガスエンジン４２の熱が循環水に与えられることで、必要以上に循環水を加温することとなり、無駄な燃料消費を招くおそれがあることである。
空気調和システム１を構成する空気調和装置１０のうち、一部の空気調和装置１０（例えば、半数または四分の一程度）は、予めマイコン４０Ａの動作として、強制インターロック信号に応答するよう設定がなされている。
【００３９】
上記のように循環水の温度が設定温度より低くなった場合、制御装置８は、制御装置用通信線８１を介して全ての空気調和装置１０に対し、強制インターロック信号を送信する。そして、予め、強制インターロック信号に応答するよう設定された空気調和装置１０のみが、ガスエンジン４２を始動させる。
ここで、予め強制インターロック信号に応答するよう設定された空気調和装置１０の全てが、運転中であって、かつ、サーモオンになっている場合は、強制インターロック信号が送信されても、動作するガスエンジン４２の数は変わらない。しかしながら、相当数のガスエンジン４２が稼働していることで、循環水の温度が上昇することが見込まれるので、凍結を防止できる。
【００４０】
なお、予め強制インターロック信号に応答するよう設定された空気調和装置１０が、自身がサーモオンの状態であってガスエンジン４２の動作中に、強制インターロック信号を受信した場合は、比例三方弁４６、４７を制御して、より多くのエンジン冷却水をラジエータ４８に流すよう制御を行ってもよい。この場合、ラジエータ４８においてより多くの熱が循環水に与えられるので、より確実に循環水の凍結を防止できる。
【００４１】
図４は、上述した空気調和システム１の動作を示すフローチャートであり、特に、循環水の凍結防止に係る制御装置８の動作を示す。
制御装置８は、循環水温センサ２５により検出される水温を監視する動作を開始し（ステップＳ１１）、この水温が予め設定された設定温度より下か否かを判別する（ステップＳ１２）。ここで、循環水温センサ２５が検出した水温が設定温度より下がっている場合は（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御装置８は冷却塔２の凍結防止ヒータ２７をオンに切り換えさせ（ステップＳ１３）、さらに、ポンプ２１による送水を開始させる（ステップＳ１４）。
【００４２】
制御装置８は、循環水温センサ２５が検出する水温が設定温度を超えたか否かを監視し（ステップＳ１５）、設定温度を超えていない場合はステップＳ１３〜Ｓ１４の動作を行ってから、予め設定された所定時間が経過したか否かを判別する(ステップＳ１６)。
循環水の水温が設定温度を超えた場合には（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、制御装置８は後述するステップＳ２０の動作に移行し、設定温度を超えないまま所定時間が経過した場合は（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、制御装置用通信線８１を介して強制インターロック信号を全ての空気調和装置１０に送信する（ステップＳ１７）。
【００４３】
その後、制御装置８は、循環水温センサ２５が検出する水温が設定温度を超えたか否かの監視を行い（ステップＳ１８）、設定温度を超えた場合は（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、強制インターロック解除信号を、制御装置用通信線８１を介して全ての空気調和装置１０に送信する（ステップＳ１９）。
さらに、制御装置８は、ステップＳ２０に移行して、凍結防止ヒータ２７をオフに切り換えさせ、冷房運転中または暖房運転中の空気調和装置１０が無ければポンプ２１をも停止させる。
このステップＳ２０の後、制御装置８は、循環水温センサ２５が検出する水温の監視動作、すなわちステップＳ１２の状態に移行する（ステップＳ２１）。
【００４４】
図５は上述した空気調和システム１の動作を示すフローチャートであり、特に、図４に示す制御装置８の動作に応答する空気調和装置１０の動作を示す。
図３に示すように制御装置８に接続された空気調和装置１０のうち、強制インターロック信号に応答するよう設定された空気調和装置１０のマイコン４０Ａは、電源が投入されて動作可能になると、強制インターロック信号に対する待機状態に移行する（ステップＳ３１）。
【００４５】
そして、制御装置用通信線８１を介して強制インターロック信号を受信すると（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、マイコン４０Ａは、自身がサーモオンの状態であるか否かを判別し（ステップＳ３３）、サーモオンであれば、後述するステップＳ３７の動作に移る。
一方、サーモオンでなければ（ステップＳ３３：Ｎｏ）、マイコン４０Ａは、クラッチ４３を切り離した状態でガスエンジン４２を始動させる（ステップＳ３４）。ここで、マイコン４０Ａは、比例三方弁４６、４７を制御して、エンジン冷却水の水温に応じて、適当な量のエンジン冷却水をラジエータ４８に流す。
【００４６】
ガスエンジン４２を始動させた後、マイコン４０Ａは、強制インターロック解除信号に対して待機し（ステップＳ３５）、制御装置用通信線８１を介して強制インターロック解除信号を受信すると（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、ガスエンジン４２を停止させ（ステップＳ３６）、再び強制インターロック信号に対する待機状態、すなわちステップＳ３２の状態に移行する（ステップＳ３７）。
【００４７】
以上のように、本発明を適用した実施形態に係る空気調和システム１によれば、冷却塔２から、循環水供給管２０に接続された複数の空気調和装置１０に対して、熱源水としての循環水を循環供給する構成とし、制御装置８により、循環水温センサ２５によって検出された温度を監視して、この温度が予め設定された所定温度よりも低くなった場合には制御装置用通信線８１を介して強制インターロック信号を出力し、この強制インターロック信号に応答して、予め設定された一部の空気調和装置１０が、ガスエンジン４２を始動させる。これにより、空気調和装置１０が備えるラジエータ４８において、ガスエンジン４２の排熱が循環水に与えられ、循環水が加温される。これにより、寒冷期等に循環水の温度が低下しても、循環水の凍結を確実に防止できる。また、ガスエンジン４２の排熱の熱量が大きいため、循環水を加温して凍結を防止するためのボイラー等を必要としない。
【００４８】
また、空気調和装置１０は、ガスエンジン４２と圧縮機４１とを接離可能なクラッチを備え、強制インターロック信号を受信した場合に、クラッチによりガスエンジン４２と圧縮機４１とを切り離して、ガスエンジン４２を始動するので、循環水をラジエータ４８で加温する目的でガスエンジン４２を動作させる場合に、圧縮機４１を動作させずに済む。このため、圧縮機４１の不要な動作を省き、耐久性の向上を図るとともに、不要な動作によるエネルギーのロスを減らすことができる。
また、空気調和装置１０は、強制インターロック信号を受信した場合に、暖房運転または冷房運転におけるサーモオンの状態であれば、そのままの動作を継続し、サーモオンでなければ、強制インターロック信号に応答してガスエンジン４２を始動する。このため、既に実行中の暖房運転や冷房運転に影響を与えることなく、循環水の凍結を防止できる。
【００４９】
さらに、制御装置８は、強制インターロック信号を送信した後で循環水の温度が所定温度以上に上昇した場合に、ガスエンジン４２の停止を指示する強制インターロック解除信号を送信し、強制インターロック信号に応答してガスエンジン４２を動作させた空気調和装置１０は、強制インターロック解除信号を受信した場合に、強制インターロック解除信号に応答してガスエンジン４２を停止させる。つまり、循環水の温度が凍結のおそれのない程度に上昇すると、空気調和装置１０のガスエンジン４２が停止されるので、循環水を加温するためのガスエンジン４２の動作を必要最小限に抑え、耐久性の向上を図るとともに、エネルギー消費を抑えることができる。
【００５０】
また、冷却塔２は循環水を加熱する凍結防止ヒータ２７を備え、循環水の温度が所定温度よりも低下した場合に、制御装置８の制御によりヒータ２７がオンされて循環水が加熱され、ポンプ２１による送水が開始され、その後に循環水の温度が所定温度よりも低い場合に、強制インターロック信号が送信される。このため、循環水の加温のみを目的としたガスエンジン４２の動作を必要最小限に抑えることで、耐久性の向上やエネルギー消費の抑制を図り、さらに動作音の軽減等を図りつつ、循環水の凍結を確実に防止できる。
【００５１】
なお、上記実施形態において、制御装置８は、循環水温センサ２５が検出した水温が設定温度より下がった場合に、凍結防止ヒータ２７をオンに切り換えさせてポンプ２１による送水を開始させ、その後に所定時間が経過したら、強制インターロック信号を送信するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、循環水温センサ２５が検出した循環水の温度によって強制インターロック信号を送信してもよい。すなわち、循環水温が第１の設定温度より低下したら凍結防止ヒータ２７をオンに切り換えさせてポンプ２１による送水を開始させ、循環水温が第１の設定温度より低い第２の設定温度を下まわった場合には、凍結防止ヒータ２７およびポンプ２１の始動に加え、強制インターロック信号を送信するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態において、空気調和装置１０の室内機７としては、壁掛け型、天井埋込型、天井吊下型の各種の空気調和装置を適用可能である。循環水供給管２０を介して１台の冷却塔２に接続される空気調和装置１０の数についても任意であり、その他、空気調和装置１０や空気調和システム１の細部構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和システムの設置状態の例を示す図である。
【図２】空気調和システムの概要構成を示す図である。
【図３】空気調和装置の構成を示す図である。
【図４】制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】空気調和装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１  空気調和システム
２  冷却塔（熱源水供給部）
４  室外機
７  室内機
８  制御装置
１０  空気調和装置
１１、１２  冷媒配管
１３  通信線
２０  循環水供給管
２１  ポンプ
２２  フローセンサ
２５  循環水温センサ
２７  凍結防止ヒータ（ヒータ）
４０  電装ユニット
４０Ａ  マイコン
４１  圧縮機
４１Ａ、４１Ｂ  圧力センサ
４２  ガスエンジン（エンジン）
４３  クラッチ
４４  エンジン冷却水回路
４５  冷却水ポンプ
４６、４７  比例三方弁
４８  ラジエータ（排熱用熱交換器）
４９  補助熱交換器
５０  四方弁
５１、５２  室外熱交換器
５３  レシーバタンク
５４  アキュムレータ
５６  膨張弁
６０  バイパス管
６１、６２  弁
６３、６４  循環水供給管
６８、６９  水温センサ
７０  リモコン装置
７１  室内熱交換器
８１  制御装置用通信線
８２、８３、８４、８５  信号線
【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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