特許 6119141 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6119141

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/02 20060101AFI20170417BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20170417BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/02 102L

   F24F5/00 101Z

【請求項の数】3

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-174945(P2012-174945)

(22)【出願日】2012年8月7日

(65)【公開番号】特開2014-35092(P2014-35092A)

(43)【公開日】2014年2月24日

【審査請求日】2015年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】岡本 康令

(72)【発明者】

【氏名】石田 耕一

(72)【発明者】

【氏名】中川 善博

【審査官】 佐藤 正浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２９２３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０９０５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／０２

Ｆ２４Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

利用側との間で循環する熱媒体を加熱または冷却するための、第１熱交換器（５８ａ）を有する第１熱源機（５０ａ）と、第２熱交換器（５８ｂ，５８ｃ）を有する第２熱源機（５０ｂ，５０ｃ）と、
前記第１熱交換器（５８ａ）によって前記熱媒体が加熱または冷却されるように前記熱媒体を導く第１流路（４０ａ）と、
前記第２熱交換器（５８ｂ，５８ｃ）によって前記熱媒体が加熱または冷却されるように前記熱媒体を導く第２流路（４０ｂ，４０ｃ）と、
前記利用側から流れてくる前記熱媒体を、前記第１流路（４０ａ）と前記第２流路（４０ｂ，４０ｃ）とに分けて送ることが可能となるように接続された上流側接続部（１４）と、
前記第１流路（４０ａ）の下流側を流れる前記熱媒体と、前記第２流路（４０ｂ）の下流側を流れる前記熱媒体と、を合流させて、前記利用側に送ることが可能となるように接続された下流側接続部（２１）と、
前記下流側接続部（２１）、前記上流側接続部（１４）、前記第１流路（４０ａ）、および、前記第２流路（４０ｂ）の間で前記熱媒体を循環させる循環手段（２５，２６）と、
前記第１流路（４０ａ）における前記熱媒体の流量と、前記第２流路（４０ｂ）における前記熱媒体の流量と、の流量比率を調節可能な流量調節手段（４１ａ、４１ｂ，４１ｃ）と、
を備え、
前記第１熱源機（５０ａ）と前記第２熱源機（５０ｂ，５０ｃ）とは、運転効率が異なっており、
前記流量調節手段（４１ａ、４１ｂ，４１ｃ）は、
前記流量比率を調節して、前記第１流路（４０ａ）における前記第１熱交換器（５８ａ）の出口の前記熱媒体の温度と、前記第２流路（４０ｂ，４０ｃ）における前記第２熱交換器（５８ｂ，５８ｃ）の出口の前記熱媒体の温度と、を相違させることで、
前記第１流路（４０ａ）の前記熱媒体の流量を第１最低流量以上に維持しつつ、前記第２流路（４０ｂ，４０ｃ）の前記熱媒体の流量を第２最低流量以上に維持しつつ、前記下流側接続部（２１）で合流した後の前記熱媒体の温度を目標温度に維持させたままであっても、前記第１熱源機（５０ａ）の消費電力と前記第２熱源機（５０ｂ，５０ｃ）の消費電力の合計値を小さくさせる、
空調システム（１００）。

【請求項2】

前記第１最低流量の値は、前記第１流路を流れる前記熱媒体の凍結を予防するために特定された値であり、
前記第２最低流量の値は、前記第２流路を流れる前記熱媒体の凍結を予防するために特定された値である、
請求項１に記載の空調システム（１００）。

【請求項3】

前記下流側接続部（２１）から前記上流側接続部（１４）に向けて、加熱手段および冷却手段を通過させることなく前記熱媒体を送るバイパス回路（４９）をさらに備えた、
請求項１または２に記載の空調システム（１００）。

【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】

従来より、例えば、特許文献１（特開２００４−５３１２７号公報）に開示されているように、熱源において熱媒体の温度を調節し、利用側にそれぞれ配置されている熱交換器へ送ることで、熱媒体を循環させる空調設備が提案されている。

【0003】

この空調設備では、熱源と利用側の熱交換器との間で熱媒体を循環させるために、熱源と利用側の熱交換器とを配管で接続して回路を構成し、当該回路において熱媒体を流すためのポンプを設けている。このポンプとしては、熱媒体を熱源に通過させるための一次ポンプと、一次ポンプよりも下流側に設けられており利用側の各熱交換器に熱媒体を通過させるための二次ポンプと、が設けられている。

【0004】

以上のような従来の空調設備では、互いに並列に接続された複数台の熱源を利用しているものがある。このように熱源が複数台設けられている場合には、熱媒体を分岐して各熱源に流すように回路が構成されている。ここで、各熱源には、分岐された配管が接続されている。この各分岐された配管には、それぞれ一次ポンプが設けられている。また、各分岐された配管は、上流側において還ヘッダに接続されることでまとめられており、下流側において往ヘッダに接続されることでまとめられている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

以上のように、従来の空調設備では、利用側で要求される負荷を処理できるように、複数の熱源のそれぞれの出力および各一次ポンプの出力が調整されている。

【0006】

ここで、各一次ポンプは、それぞれ、複数の熱源のうち対応して設けられている熱源を通過した後の熱媒体の温度が目標温度で一致するように、出力制御されている。各分岐された配管の上流側は、還ヘッダでまとめられているため、複数の熱源のそれぞれに送られる熱媒体の温度は、いずれの配管においても同じ温度となっている。そして、複数の熱源のそれぞれを通過して出てくる熱媒体の温度は、各一次ポンプの出力制御によって、いずれの配管においても目標温度で一致させている。これにより、往ヘッダにおいてまとめられた熱媒体の温度についても目標温度とすることができている。

【0007】

また、各分岐された配管を通過する熱媒体の流量には、熱源を通過する部分において凍結が生じるため、定格流量に対して所定の率を乗じて得られる下限流量が設定されている。したがって、各分岐された配管には、少なくとも下限流量以上の熱媒体を通過させることが求められる。

【0008】

他方で、複数の熱源は、それぞれ消費電力を小さく抑えつつ必要な能力を発揮できるように制御されることが求められる。特に、複数の熱源について容量やタイプが異なる等によって種類が異なる熱源が組み合わされて採用された設備を用いた場合には、熱源の合計の消費電力を小さく抑えるための運転状態では、各熱源の能力が異なる状態になることがある。

【0009】

ところが、消費電力を小さく抑えるために各熱源の能力が異なる状況を実現しようとして、各一次ポンプの出力を制御しようとすると、熱源の入口の熱媒体の温度と熱源の出口の熱媒体の温度が各分岐された配管で一致させる制御を行う場合には、熱媒体の下限流量を下回ってしまう配管が生じてしまい、消費電力を小さく抑えることができない。

【0010】

本発明は上記上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、複数の互いに容量または種類の異なる熱源を用いて利用側で要求される負荷を処理する場合に、熱源を通過する熱媒体が流れる配管における流量が下限流量を下回ることなく、必要な電力を小さく抑えることが可能な空調システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

第１観点に係る空調システムは、第１熱源機、第２熱源機、第１流路、第２流路、上流側接続部、下流側接続部、循環手段、および、流量調節手段を備えている。第１熱源機は、利用側との間で循環する熱媒体を加熱または冷却するための第１熱交換器を有している。第２熱源機は、利用側との間で循環する熱媒体を加熱または冷却するための第２熱交換器を有している。第１流路は、第１熱交換器によって熱媒体が加熱または冷却されるように熱媒体を導く。第２流路は、第２熱交換器によって熱媒体が加熱または冷却されるように熱媒体を導く。上流側接続部は、利用側から流れてくる熱媒体を、第１流路と第２流路とに分けて送ることが可能となるように接続されている。下流側接続部は、第１流路の下流側を流れる熱媒体と、第２流路の下流側を流れる熱媒体と、を合流させて、利用側に送ることが可能となるように接続されている。循環手段は、下流側接続部、上流側接続部、第１流路、および、第２流路の間で熱媒体を循環させる。流量調節手段は、第１流路における熱媒体の流量と、第２流路における熱媒体の流量と、の流量比率を調節可能である。第１熱源機と第２熱源機とは、運転効率が異なっている。流量調節手段は、流量比率を調節して、第１流路における第１熱交換器の出口の熱媒体の温度と、第２流路における第２熱交換器の出口の熱媒体の温度と、を相違させることで、第１流路の熱媒体の流量を第１最低流量以上に維持しつつ、第２流路の熱媒体の流量を第２最低流量以上に維持しつつ、下流側接続部で合流した後の熱媒体の温度を目標温度に維持させたままであっても、第１熱源機の消費電力と第２熱源機の消費電力の合計値を小さくさせる。

【0012】

この空調システムでは、第１熱源機と第２熱源機の複数台の熱源機が設けられており、第１熱源機と第２熱源機とは運転効率が異なっている。ここで、利用側熱交換器における負荷を処理できるように熱源機において熱媒体を加熱もしくは冷却する場合に、第１熱源機の消費電力と第２熱源機の消費電力の合計値が小さく抑えられることが望まれる。

【0013】

しかし、仮に、第１熱源機を通過した後の第１流路を流れる熱媒体の温度と第２熱源機を通過した後の第２流路を流れる熱媒体の温度が同じ温度になるように制御しようとすると、第１熱源機の消費電力と第２熱源機の消費電力の合計値を小さく抑えた運転状況では、第１流路を流れる熱媒体の流量が第１最低流量を下回るか、もしくは、第２流路を流れる熱媒体の流量が第２最低流量を下回る状況が生じうる。

【0014】

これに対して、上記空調システムでは、流量調節手段が、流量比率を調節することで、第１流路における第１熱交換器の出口の熱媒体の温度と、第２流路における第２熱交換器の出口の熱媒体の温度と、を共通の温度にするのではなく、相違した温度にさせている。このため、第１熱源機の消費電力と第２熱源機の消費電力の合計値を小さく抑えた運転状況であっても、第１熱交換器の出口の熱媒体の温度と第２流路における第２熱交換器の出口の熱媒体の温度とが相違することが許容されているため、第１流路の熱媒体の流量を第１最低流量以上に維持しつつ、第２流路の熱媒体の流量を第２最低流量以上に維持することが容易になる。

【0015】

したがって、第１流路の熱媒体の流量を第１最低流量以上に維持し、第２流路の熱媒体の流量を第２最低流量以上に維持しつつ、下流側接続部で合流した後の熱媒体の温度を目標温度に維持させながら、第１熱源機の消費電力と第２熱源機の消費電力の合計値を小さくさせることが可能になる。

【0016】

第２観点に係る空調システムは、第１観点に係る空調システムであって、第１最低流量の値は、第１流路を流れる熱媒体の凍結を予防するために特定された値である。第２最低流量の値は、第２流路を流れる熱媒体の凍結を予防するために特定された値である。

【0017】

この空調システムでは、第１流路を流れる熱媒体の流量を第１最低流量以上の値に維持して第２流路を流れる熱媒体の流量を第２最低流量以上の値に維持することで凍結を防止しつつ、利用側で要求される負荷を処理する際に必要な消費電力を小さく抑えることが可能になる。

【0018】

第３観点に係る空調システムは、第１観点または第２観点に係る空調システムであって、バイパス回路をさらに備えている。バイパス回路は、下流側接続部から上流側接続部に向けて、加熱手段および冷却手段を通過させることなく熱媒体を送る。

【0019】

この空調システムでは、利用側で要求される負荷を処理する際に必要な消費電力を小さく抑えた状態に熱源を制御した状態で、下流側接続部に送られて来る熱媒体の流量が、利用側に送られる熱媒体の流量よりも多い過剰な状況になったとしても、バイパス回路を介して下流側接続部から上流側接続部に熱媒体を送ることが可能になる。

【発明の効果】

【0020】

第１観点に係る空調システムでは、第１流路の熱媒体の流量を第１最低流量以上に維持し、第２流路の熱媒体の流量を第２最低流量以上に維持しつつ、下流側接続部で合流した後の熱媒体の温度を目標温度に維持させながら、第１熱源機の消費電力と第２熱源機の消費電力の合計値を小さくさせることが可能になる。

【0021】

第２観点に係る空調システムでは、凍結を防止しつつ、利用側で要求される負荷を処理する際に必要な消費電力を小さく抑えることが可能になる。

【0022】

第３観点に係る空調システムでは、下流側接続部の熱媒体の量が過剰になったとしても、バイパス回路を介して上流側接続部に送ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施形態に係る空調システムの全体を示す概略図である。

【図2】実施形態に係る空調システムの利用側の概略構成図である。

【図3】実施形態に係る空調システムの熱源側の概略構成図である。

【図4】実施形態に係る空調システムのブロック構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施形態に係る空調システム１００について、図面を参照しながら説明する。

【0025】

（１）空調システムの全体構成
空調システム１００は、室内空間ＲＭの顕熱負荷および潜熱負荷を必要量だけ処理し、室内空間ＲＭの湿度と温度とを調節することができるように構成されたシステムであり、例えば、半導体の製造工場などのクリーンルームに設置される。

【0026】

図１は、空調システム１００の全体を示す概略図である。図２は、空調システム１００のうち特に利用側の概略構成を示した図である。図３は、空調システム１００のうち特に熱源側の概略構成を示した図である。図４は、空調システム１００のブロック構成図である。

【0027】

図２に示すように、室内空間ＲＭの室内空気ＲＡは、室内ユニットに取り込まれて、湿度や温度が調節される。調整された空気は、供給空気ＳＡとして室内空間ＲＡへ送られる。

【0028】

この空調システム１００は、主として、第１チラーユニット５０ａ，第２チラーユニット５０ｂ，第３チラーユニット５０ｃと、第１空調ユニット３０ａ，第２空調ユニット３０ｂ，第３空調ユニット３０ｃとを備えている。この空調システム１００は、複数の冷媒回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、複数の放熱回路６０ａ，６０ｂ，６０ｃと、第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃと、第１利用側回路４６ａ，第２利用側回路４６ｂ，第３利用側回路４６ｃと、往ヘッダ部２０、還ヘッダ部１０、および、バイパス回路４９等を有している。

【0029】

（２）空調システムの詳細構成
（２−１）冷媒回路
冷媒回路５１ａは、図３に示すように、第１チラーユニット５０ａに含まれており、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う閉回路である。冷媒回路５１ａには、圧縮機５２ａ、放熱器５４ａ、膨張弁５６ａ、蒸発器５８ａなどが接続されている。

【0030】

圧縮機５２ａは、運転容量の調節が可能である。圧縮機５２ａのモータには、インバータを介して電力が供給される。インバータの出力周波数を変更すると、モータの回転数（回転速度）が変更され、圧縮機５２ａの運転容量が変わる。

【0031】

放熱器５４ａは、冷媒回路５１ａと接続されている第１伝熱管と、放熱回路６０ａと接続されている第２伝熱管とを有しており、冷媒回路５１ａ側の第１伝熱管を流れる冷媒と放熱回路６０ａ側の第２伝熱管を流れる熱媒体との間で熱交換を行わせる。

【0032】

蒸発器５８ａは、冷媒回路５１ａと接続されている第１伝熱管と、第１熱源側流路４０ａと接続されている第２伝熱管とを有しており、冷媒回路５１ａ側の第１伝熱管を流れる冷媒と第１熱源側流路４０ａ側の第２伝熱管を流れる熱媒体との間で熱交換を行わせる。

【0033】

また、冷媒回路５１ｂは、冷媒回路５１ａと同様であり、図３に示すように、第２チラーユニット５０ｂに含まれており、圧縮機５２ｂ、放熱器５４ｂ、膨張弁５６ｂ、蒸発器５８ｂなどが接続されている。放熱器５４ｂは、冷媒回路５１ｂと接続されている第１伝熱管と、放熱回路６０ｂと接続されている第２伝熱管とを有しており、冷媒回路５１ｂ側の第１伝熱管を流れる冷媒と放熱回路６０ｂ側の第２伝熱管を流れる熱媒体との間で熱交換を行わせる。蒸発器５８ｂは、冷媒回路５１ｂと接続されている第１伝熱管と、第２熱源側流路４０ｂと接続されている第２伝熱管とを有しており、冷媒回路５１ｂ側の第１伝熱管を流れる冷媒と第２熱源側流路４０ｂ側の第２伝熱管を流れる熱媒体との間で熱交換を行わせる。

【0034】

さらに、冷媒回路５１ｃについても、冷媒回路５１ａと同様であり、図３に示すように、第３チラーユニット５０ｃに含まれており、圧縮機５２ｃ、放熱器５４ｃ、膨張弁５６ｃ、蒸発器５８ｃなどが接続されている。放熱器５４ｃは、冷媒回路５１ｃと接続されている第１伝熱管と、放熱回路６０ｃと接続されている第２伝熱管とを有しており、冷媒回路５１ｃ側の第１伝熱管を流れる冷媒と放熱回路６０ｃ側の第２伝熱管を流れる熱媒体との間で熱交換を行わせる。蒸発器５８ｃは、冷媒回路５１ｃと接続されている第１伝熱管と、第３熱源側流路４０ｃと接続されている第２伝熱管とを有しており、冷媒回路５１ｃ側の第１伝熱管を流れる冷媒と第３熱源側流路４０ｃ側の第２伝熱管を流れる熱媒体との間で熱交換を行わせる。

【0035】

なお、冷媒回路５１ａを含む第１チラーユニット５０ａ、冷媒回路５１ｂを含む第２チラーユニット５０ｂ、冷媒回路５１ｃを含む第３チラーユニット５０ｃは、圧縮機５２ａ，５２ｂ，５２ｃの容量が異なる等によって、互いに容量が異なって構成されている。

【0036】

（２−２）放熱回路
放熱回路６０ａには、熱媒体としての水が充填されている。放熱回路６０ａには、図３に示すように、上述した放熱器５４ａと水ポンプ６２ａとクーリングタワー７０ａとが接続されている。水ポンプ６２ａは、吐出流量の調節が可能であり、放熱回路６０ａの水を循環させる。クーリングタワー７０ａでは、放熱回路６０ａを循環する水が冷却される。なお、図３において、水ポンプ６２ａに付した矢印は、放熱回路６０ａにおける水の流れる方向を意味している。

【0037】

また、放熱回路６０ｂは、放熱回路６０ａと同様であり、図３に示すように、放熱器５４ｂと水ポンプ６２ｂとクーリングタワー７０ｂとが接続されている。さらに、放熱回路６０ｃについても、放熱回路６０ａと同様であり、図３に示すように、放熱器５４ｃと水ポンプ６２ｃとクーリングタワー７０ｃとが接続されている。

【0038】

（２−３）熱源側流路
第１熱源側回路４８ａには、熱媒体としての水が流れている。第１熱源側流路４０ａは、熱媒体としての水が流れている。第１熱源側回路４８ａは、第１熱源側流路４０ａと、第１熱源側流路４０ａの途中に設けられた第１の一次ポンプ４１ａと、第１熱源側流路４０ａに接続されている蒸発器５８ａの伝熱管部分と、を有している。第１の一次ポンプ４１ａは、インバータ駆動式のポンプであるため、容量調整が可能であって吐出流量を調節することができ、第１熱源側流路４０ａの水を上流側から下流側に向けて送り出すことができる。第１の一次ポンプ４１ａは、第１チラーユニット５０ａが駆動している状態においては、蒸発器５８ａの凍結を防止するために、第１最低流量以上の流量が確保された状態が維持されるように、コントローラ８０によって制御されている。この凍結を防止するために定められた第１最低流量は、蒸発器５８ａの性能等に基づいて予め定められており（特に限定されないが、本実施形態では、定格流量の４割として定められている）、後述するメモリ８５に格納されている。蒸発器５８ａでは、第１熱源側流路４０ａを循環する熱媒体としての水が冷却される。なお、図３において、第１の一次ポンプ４１ａに付した矢印は、第１熱源側流路４０ａにおける水の流通方向を意味している。

【0039】

また、第２熱源側回路４８ｂは、第１熱源側回路４８ａと同様であり、熱媒体としての水が流れている。第２熱源側回路４８ｂは、第２熱源側流路４０ｂと、第２熱源側流路４０ｂの途中に設けられた第２の一次ポンプ４１ｂと、第２熱源側流路４０ｂに接続されている蒸発器５８ｂの伝熱管部分と、を有している。第２の一次ポンプ４１ｂも、インバータ駆動式のポンプである。第２の一次ポンプ４１ｂは、第２チラーユニット５０ｂが駆動している状態においては、蒸発器５８ｂの凍結を防止するために、第２最低流量以上の流量が確保された状態が維持されるように、コントローラ８０によって制御されている。この凍結を防止するために定められた第２最低流量についても、蒸発器５８ｂの性能等に基づいて予め定められており（特に限定されないが、本実施形態では、定格流量の４割として定められている）、後述するメモリ８５に格納されている。蒸発器５８ｂでは、第２熱源側流路４０ｂを循環する熱媒体としての水が冷却される。

【0040】

さらに、第３熱源側回路４８ｃについても、第１熱源側回路４８ａと同様であり、熱媒体としての水が流れている。第３熱源側回路４８ｃは、第３熱源側流路４０ｃと、第３熱源側流路４０ｃの途中に設けられた第３の一次ポンプ４１ｃと、第３熱源側流路４０ｃに接続されている蒸発器５８ｃの伝熱管部分と、を有している。第３の一次ポンプ４１ｃも、インバータ駆動式のポンプである。第３の一次ポンプ４１ｃは、第３チラーユニット５０ｃが駆動している状態においては、蒸発器５８ｃの凍結を防止するために、第３最低流量以上の流量が確保された状態が維持されるように、コントローラ８０によって制御されている。この凍結を防止するために定められた第３最低流量は、蒸発器５８ｃの性能等に基づいて予め定められており（特に限定されないが、本実施形態では、定格流量の４割として定められている）、後述するメモリ８５に格納されている。蒸発器５８ｃでは、第３熱源側流路４０ｃを循環する熱媒体としての水が冷却される。

【0041】

（２−４）還ヘッダ部
第１利用側回路４６ａ，第２利用側回路４６ｂおよび第３利用側回路４６ｃを通過した水は、還ヘッダ部１０を介して、第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂおよび第３熱源側回路４８ｃと、に送られる。

【0042】

上述した第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂおよび第３熱源側回路４８ｃの上流側は、下流側還ヘッダ１４に接続されている。

【0043】

下流側還ヘッダ１４からは、上流側に向けて還ヘッダ接続配管１２が伸びだしており、上流側還ヘッダ１１に接続されている。

【0044】

上流側還ヘッダ１１からは、後述する第２利用下流側合流管４５ｂが上流側に向けて伸びだしている。

【0045】

なお、還ヘッダ接続配管１２の途中には、通過する水の流量を計測する流量センサ１３が設けられている。

【0046】

（２−５）往ヘッダ部
第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂおよび第３熱源側回路４８ｃを通過した水は、往ヘッダ部２０を介して、第１利用側回路４６ａ，第２利用側回路４６ｂおよび第３利用側回路４６ｃ側に送られる。

【0047】

上述した第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂおよび第３熱源側回路４８ｃの下流側は、上流側往ヘッダ２１に接続されている。

【0048】

上流側往ヘッダ２１からは、下流側に向けて、第１往ヘッダ接続配管２２、第２往ヘッダ接続配管２３、および、ヘッダバイパス管２４が互いに並列に伸びだしており、いずれも下流側往ヘッダ２８に接続されている。

【0049】

第１往ヘッダ接続配管２２には、第１の二次ポンプ２５が設けられており、上流側の上流側往ヘッダ２１から下流側の下流側往ヘッダ２８に向けて水を送ることができる。第２往ヘッダ接続配管２３には、第２の二次ポンプ２６が設けられており、同様に、上流側の上流側往ヘッダ２１から下流側の下流側往ヘッダ２８に向けて水を送ることができる。なお、これらの第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６は、いずれもインバータ駆動式のポンプであり、容量調整が可能であって吐出流量を調節することができる。

【0050】

ヘッダバイパス管２４には、途中に開閉弁２７が設けられている。開閉弁２７は、開状態では、下流側往ヘッダ２８に対して過剰に送られた水を、下流側往ヘッダ２８から上流側往ヘッダ２１に向けて戻すことができるようになっている。

【0051】

下流側往ヘッダ２８からは、下流側に向けて、後述する第１利用上流側合流管４２ａが伸びだしている。

【0052】

また、下流側往ヘッダ２８における水の圧力と、上流側還ヘッダ１１における水の圧力と、の差圧を計測する差圧センサ８２が設けられている。

【0053】

（２−６）バイパス回路
バイパス回路４９は、上流側往ヘッダ２１から伸びだしており、第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃ、第１利用側回路４６ａ，第２利用側回路４６ｂおよび第３利用側回路４６ｃと合流することなく、下流側還ヘッダ１４まで伸びている。

【0054】

バイパス回路４９は、上流側往ヘッダ２１に対して過剰に送られた水を、上流側往ヘッダ２１から下流側還ヘッダ１４に向けて戻すことができるようになっている。

【0055】

（２−７）利用側回路
下流側往ヘッダ２８から下流側に向けて伸びだした第１利用上流側合流管４２ａの下流側端部は、第２利用上流側合流管４２ｂと第１利用側回路４６ａとに分流している。第２利用上流側合流管４２ｂの下流側端部は、さらに、第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃとに分流している。

【0056】

第２利用側回路４６ｂの下流側端部と第３利用側回路４６ｃの下流側端部とは、合流しており、その合流点からは第１利用下流側合流管４５ａが伸びだしている。第１利用側回路４６ａの下流側端部と第１利用下流側合流管４５ａの下流側端部とは、合流しており、その合流点からは第２利用下流側合流管４５ｂが伸びだしており、上流側還ヘッダ１１に接続されている。

【0057】

以上により、第１利用側回路４６ａ、第２利用側回路４６ｂおよび第３利用側回路４６ｃは、互いに並列に接続されている。

【0058】

第１利用側回路４６ａは、第１利用側配管４３ａと、第１利用側配管４３ａの途中に設けられた第１流量調節弁４４ａと、第１利用側配管４３ａの途中であって第１流量調節弁４４ａの上流側の部分に接続されている第１空気冷却熱交換器３２ａを含んでいる。

【0059】

また、第２利用側回路４６ｂは、第１利用側回路４６ａと同様であり、第２利用側配管４３ｂと、第２利用側配管４３ｂの途中に設けられた第２流量調節弁４４ｂと、第２利用側配管４３ｂの途中であって第２流量調節弁４４ｂの上流側の部分に接続されている第２空気冷却熱交換器３２ｂを含んでいる。

【0060】

さらに、第３利用側回路４６ｃについても、第１利用側回路４６ａと同様であり、第３利用側配管４３ｃと、第３利用側配管４３ｃの途中に設けられた第３流量調節弁４４ｃと、第３利用側配管４３ｃの途中であって第３流量調節弁４４ｃの上流側の部分に接続されている第３空気冷却熱交換器３２ｃを含んでいる。

【0061】

互いに並列に接続されている第１利用側配管４３ａ、第２利用側配管４３ｂおよび第３利用側配管４３ｃを流れる水の各流量の比率は、第１流量調節弁４４ａ、第２流量調節弁４４ｂおよび第３流量調節弁４４ｃの弁開度が制御されることによって調節される。

【0062】

なお、以上により、上流側還ヘッダ１１、還ヘッダ接続配管１２、下流側還ヘッダ１４、第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃ、バイパス回路４９、上流側往ヘッダ２１、第１往ヘッダ接続配管２２、第２往ヘッダ接続配管２３、ヘッダバイパス管２４、下流側の下流側往ヘッダ２８、第１利用上流側合流管４２ａ、第２利用上流側合流管４２ｂ、第１利用側回路４６ａ、第２利用側回路４６ｂ、第３利用側回路４６ｃ、第１利用下流側合流管４５ａ、および、第２利用下流側合流管４５ｂは、熱媒体としての水が充填された閉回路を構成している。

【0063】

（２−８）空調ユニットの構成
第１空調ユニット３０ａは、図２に示すように、概ね直方体形状のケーシング３１ａを有している。ケーシング３１ａの内部には、空気が流通する空気通路が形成されている。空気通路の流入端には、吸込ダクトＹの一端が接続している。吸込ダクトＹの他端は室内空間ＲＭにつながっている。空気通路の流出端には、給気ダクトＺの一端が接続している。給気ダクトＺの他端は室内空間ＲＭにつながっている。

【0064】

ケーシング３１ａ内の空気通路には、上流側から下流側に向かって順に、第１空気冷却熱交換器３２ａ、電気ヒータ３４ａ、散水式加湿器３６ａ、及び送風ファン３８ａが配備されている。電気ヒータ３４ａは、第１空気冷却熱交換器３２ａを通過した空気を加熱する。電気ヒータ３４ａは、空気の温度を上げるための機器であり、出力を段階的に変化させることが可能で、空気の加熱量を調節できる。散水式加湿器３６ａは、ケーシング３１ａの外部に設置されたタンク（図示省略）の水をノズルから空気中へ散布することで、ケーシング３１ａ内を流れる空気を加湿する。散水式加湿器３６ａは、空気の湿度を高めるための機器であり、空気への加湿量を調節できる。送風ファン３８ａは、インバータ制御によって回転数を段階的に変化させることが可能で、送風量を調節できる送風機である。送風ファン３８ａは、第１空気冷却熱交換器３２ａ、電気ヒータ３４ａおよび散水式加湿器３６ａを経て室内空間ＲＭへと吹き出される空気の流れを生成する。

【0065】

第１空気冷却熱交換器３２ａは、空気を冷却して、空気の温度を下げたり空気を除湿して湿度を低めたりする機器である。すなわち、第１空気冷却熱交換器３２ａは、空気の冷却機能および除湿機能を併せ持っており、空気を露点温度以下まで冷却することができる。第１空気冷却熱交換器３２ａは、複数の伝熱フィンと、それらの伝熱フィンを貫通する伝熱管とを有する、フィンアンドチューブ式の熱交換器である。前述のように、第１空気冷却熱交換器３２ａの伝熱管には、第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂおよび第３熱源側回路４８ｃ等との間で循環している熱媒体としての水（ここでは冷水）が流れ、伝熱管および伝熱フィンを介して冷水の冷熱が空気に供給されることで空気が冷却される。

【0066】

また、第２空調ユニット３０ｂは、第１空調ユニット３０ａと同様であり、図２に示すように、ケーシング３１ｂと、その内部に配備された第２空気冷却熱交換器３２ｂ、電気ヒータ３４ｂ、散水式加湿器３６ｂ、及び送風ファン３８ｂを有している。

【0067】

さらに、第３空調ユニット３０ｃは、第１空調ユニット３０ａと同様であり、図２に示すように、ケーシング３１ｃと、その内部に配備された第３空気冷却熱交換器３２ｃ、電気ヒータ３４ｃ、散水式加湿器３６ｃ、及び送風ファン３８ｃを有している。

【0068】

なお、図２においては、第２空調ユニット３０ｂおよび第３空調ユニット３０ｃの室内空間ＲＭとの関係については、図示を省略している。

【0069】

（２−９）空調システムコントローラの構成
空調システム１００は、制御手段としての空調システムコントローラ８０をさらに備えている。

【0070】

コントローラ８０は、図４に示すように、各センサの検知値を取得できるように接続されており、各制御対象に制御指令を送って制御可能なように接続されている。

【0071】

具体的には、コントローラ８０には、流量センサ１３が接続されているため流量の情報を取得でき、差圧センサ８２が接続されているため差圧の情報を取得できる。また、コントローラ８０は、第１の一次ポンプ４１ａ、第２の一次ポンプ４１ｂ、第３の一次ポンプ４１ｃ、第１の二次ポンプ２５、第２の二次ポンプの各インバータ周波数の情報を取得できるとともに、一次ポンプの運転台数の情報および二次ポンプの運転台数の情報を取得できる。

【0072】

また、コントローラ８０は、第１の一次ポンプ４１ａ、第２の一次ポンプ４１ｂ、第３の一次ポンプ４１ｃ、第１の二次ポンプ２５、第２の二次ポンプ２６の各インバータ周波数を制御することができ、開閉弁２７の開閉制御が可能である。さらに、コントローラ８０は、圧縮機５２ａ，５２ｂ，５２ｃの各インバータの出力周波数を制御して、運転容量を調節することができると共に、膨張弁５６ａ，５６ｂ，５６ｃの各弁開度を制御することができる。また、コントローラ８０は、水ポンプ６２ａ，６２ｂ，６２ｃの流量を制御することができると共に、クーリングタワー７０ａ，７０ｂ，７０ｃの出力も制御することができる。

【0073】

また、コントローラ８０は、各種情報の記録が行われ、予め与えられている情報が記憶されているメモリ８５を有している。

【0074】

コントローラ８０には、メモリ８５等に書き込まれているプログラムをＣＰＵが実行することにより各機器の制御を行う。このように、ＣＰＵがプログラムを実行することで、コントローラ８０は種々の機能を持つことになる。

【0075】

なお、本実施形態に係る空調システム１００では、第１流量調節弁４４ａの弁開度、第２流量調節弁４４ｂ、第３流量調節弁４４ｃの弁開度、送風ファン３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、いずれも制御対象ではなく、図示しない別のコントローラ（コントローラ８０との通信も行われない）が制御を行う。当該別のコントローラは、ユーザーによって入力された室内空間ＲＭの設定温度や設定湿度が記憶しており、室内空間ＲＭに対して吹き出される空気が各設定温度等の条件を満たすことになるように、第１流量調節弁４４ａ，第２流量調節弁４４ｂ，第３流量調節弁４４ｃの弁開度を制御する。これにより、室内空間ＲＭ毎の負荷が処理される。

【0076】

（３）空調システムの基本動作
次に、空調システム１００の運転動作について説明する。

【0077】

空調システム１００は、空気の冷却と除湿を行う冷房除湿運転、空気の冷却と加湿を行う冷房加湿運転、空気の除湿と加熱とを行う除湿暖房運転、および、空気の加熱と加湿とを行う暖房加湿運転のいずれかを行うことで、例えば室内空間ＲＭの温度および湿度を、設定温度および設定湿度になるように空気調和を行う。

【0078】

なお、本実施形態に係る空調システム１００では、利用側における負荷を処理することができるという条件を満たす限りにおいて、圧縮機５２ａを含む第１チラーユニット５０ａの消費電力と、圧縮機５２ｂを含む第２チラーユニット５０ｂの消費電力と、圧縮機５２ｃを含む第３チラーユニット５０ｃの消費電力と、の合計値（「熱源側消費電力の合計値」）が小さく抑えられるように、コントローラ８０が熱源側の各機器の制御を行っている。

【0079】

冷房除湿運転では、圧縮機５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、水ポンプ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、第１の一次ポンプ４１ａ，第２の一次ポンプ４１ｂ，第３の一次ポンプ４１ｃ、および送風ファン３８ａ，３８ｂ，３８ｃの運転が行われる。冷房除湿運転では、基本的には、電気ヒータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが停止状態となり、散水式加湿器３６ａ，３６ｂ，３６ｃの散水も停止状態となる。冷房除湿運転では、冷媒回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃにおいて冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機５２ａ，５２ｂ，５２ｃで圧縮された冷媒が、それぞれ放熱器５４ａ，５４ｂ，５４ｃにおいて、放熱回路６０ａ，６０ｂ，６０ｃを流れる水に放熱して凝縮する。放熱器５４ａ，５４ｂ，５４ｃで冷却された冷媒は、膨張弁５６ａ，５６ｂ，５６ｃで減圧された後に、蒸発器５８ａ，５８ｂ，５８ｃにおいて、第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃを流れる水から吸熱して蒸発する。蒸発器５８ａ，５８ｂ，５８ｃで蒸発した冷媒は、圧縮機５２ａ，５２ｂ，５２ｃに吸入されて圧縮される。なお、放熱器５４ａ，５４ｂ，５４ｃで加熱された放熱回路６０ａ，６０ｂ，６０ｃを流れる水は、クーリングタワー７０ａ，７０ｂ，７０ｃにおいて室外空気へ放熱する。第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃでは、冷媒回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃの蒸発器５８ａ，５８ｂ，５８ｃで冷却された水が、第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃにおいて、ケーシング３１ａ，３１ｂ，３１ｃ内の空気通路を流れる空気を冷却する。第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃを通過した水は、冷媒回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃの蒸発器５８ａ，５８ｂ，５８ｃに戻って再び冷却される。第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃでは、蒸発器５８ａ，５８ｂ，５８ｃにおいて水が冷媒から得た冷熱が、第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃに搬送され空気に供給される。第１空調ユニット３０ａ，第２空調ユニット３０ｂ，第３空調ユニット３０ｃでは、吸込ダクトＹによって室内空間ＲＭから取り込まれた室内空気ＲＡが、ケーシング３１ａ，３１ｂ，３１ｃ内の空気通路を流れる。この空気は、第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃにおいて第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃで冷やされた水によって冷却されて除湿される。第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃで冷却／除湿された空気は、給気ダクトＺを経由して、供給空気ＳＡとして室内空間ＲＭへ供給される。なお、室内空気の顕熱負荷および潜熱負荷が、第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃによる冷却／除湿によって必要量だけ丁度処理され、空気の再加熱や加湿が必要ない場合に、この冷房除湿運転が行われることになる。

【0080】

冷房加湿運転は、冷房除湿運転に加えて散水式加湿器３６ａ，３６ｂ，３６ｃの散水による加湿が行われる運転である。第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃにおいて第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂ，第３熱源側回路４８ｃで冷やされた水によって空気が冷却されて除湿されるまでは、上述の冷房除湿運転と同じであり、その冷却／除湿された空気に散水式加湿器３６ａ，３６ｂ，３６ｃによる散水が行われる。この冷房加湿運転は、第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃによる冷却／除湿で、設定温度は達成されるが、冷却に伴う除湿効果によって室内空間ＲＭの湿度が設定湿度を下回るようなときに行われる運転である。

【0081】

除湿暖房運転は、再熱除湿運転とも呼ばれる運転で、第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃによる除湿／冷却で、設定湿度は達成されるが、除湿に伴う冷却効果によって室内空間ＲＭの温度が設定温度を下回るようなときに行われる運転である。この除湿暖房運転では、第１空気冷却熱交換器３２ａ，第２空気冷却熱交換器３２ｂ，第３空気冷却熱交換器３２ｃにおいて除湿のために空気に供給された冷熱量が大きく、必要以上に空気が冷やされた場合に、電気ヒータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが作動して空気を再加熱する。

【0082】

暖房加湿運転では、電気ヒータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ、散水式加湿器３６ａ，３６ｂ，３６ｃ及び送風ファン３８ａ，３８ｂ，３８ｃの運転が行われる。一方、圧縮機５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、水ポンプ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、及び第１の一次ポンプ４１ａ，第２の一次ポンプ４１ｂ，第３の一次ポンプ４１ｃは、停止される。暖房加湿運転では、第１空調ユニット３０ａ，第２空調ユニット３０ｂ，第３空調ユニット３０ｃにおいて、室内空間ＲＭから取り込まれた空気が、まず電気ヒータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃによって加熱され、次に散水式加湿器３６ａ，３６ｂ，３６ｃによって加湿されて、供給空気ＳＡとして室内空間ＲＭへ供給される。

【0083】

（４）空調システムの省エネ運転
上述のように、圧縮機５２ａを含む第１チラーユニット５０ａの消費電力と、圧縮機５２ｂを含む第２チラーユニット５０ｂの消費電力と、圧縮機５２ｃを含む第３チラーユニット５０ｃの消費電力と、の合計値である熱源側消費電力の合計値を小さく抑えた状態で、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける負荷を処理できるように、コントローラ８０による各機器の制御が行われる。

【0084】

なお、コントローラ８０は、第１熱源側回路４８ａ，第２熱源側回路４８ｂおよび第３熱源側回路４８ｃを流れる水が、上述した第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける負荷を処理するために必要な温熱または冷熱を得るように、第１の一次ポンプ４１ａ、第２の一次ポンプ４１ｂ、第３の一次ポンプ４１ｃ、圧縮機５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、水ポンプ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、および、クーリングタワー７０ａの制御を行う。

【0085】

ここで、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける利用側の負荷を処理することが可能であれば、例えば、第１の二次ポンプ２５や第２の二次ポンプ２６の消費電力が小さいことが好ましいため、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける流量が小さい方が好ましいことになる。すなわち、第１流量調節弁４４ａや第２流量調節弁４４ｂや第３流量調節弁４４ｃにおいて流路を絞る程度をできるだけ小さく抑えつつ（すなわち、全開に近い状態で）、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける流量が小さく抑えられた状態で、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける負荷が処理されていることが望ましい。第１の二次ポンプ２５や第２の二次ポンプ２６については、このような観点から消費電力が小さくなるように制御が行われてもよい。

【0086】

なお、ここで、第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６の出力制御を行う主体（コントローラ８０）と、第１流量調節弁４４ａ、第２流量調節弁４４ｂおよび第３流量調節弁４４ｃの開度制御を行う主体（別のコントローラ）とが、異なる場合には、コントローラ８０は、第１流量調節弁４４ａ、第２流量調節弁４４ｂおよび第３流量調節弁４４ｃの開度状況を直接把握することはできない。しかし、コントローラ８０は、例えば、第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６の出力を下げる制御をした場合であっても、第１流量調節弁４４ａ、第２流量調節弁４４ｂおよび第３流量調節弁４４ｃの開度が上げられることによって、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける負荷が処理可能な状態が維持される場合には、第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６の出力を下げることで消費電力を小さくすることができる状況にあると判断することができる。すなわち、第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６の出力を下げる制御をした場合であっても、第１流量調節弁４４ａ、第２流量調節弁４４ｂおよび第３流量調節弁４４ｃの開度が上げられることによって、結果的に、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける流量が、第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６の出力を下げる制御を行う直前の流量と同じ値に戻るのであれば、コントローラ８０は、第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６の出力を下げる余裕のある状況であったことを把握できる。コントローラ８０は、例えば、上述のようにして、消費電力をできるだけ小さくしつつ、第１利用側回路４６ａと第２利用側回路４６ｂと第３利用側回路４６ｃにおける負荷の処理が行われるように、第１の二次ポンプ２５および第２の二次ポンプ２６の出力を制御する。

【0087】

（５）空調システムの熱源側回路における異温度制御等
本実施形態に係る空調システム１００では、第１熱源側回路４８ａにおける蒸発器５８ａの出口を流れる水温と、第２熱源側回路４８ｂにおける蒸発器５８ｂの出口を流れる水温と、第３熱源側回路４８ｃの蒸発器５８ｃの出口を流れる水温と、の目標温度を一致させるような制限をかけない、異温度制御が行われている。

【0088】

そして、本実施形態に係る空調システム１００では、利用側における負荷を処理することができるという条件を満たす限りにおいて、圧縮機５２ａを含む第１チラーユニット５０ａの消費電力と、圧縮機５２ｂを含む第２チラーユニット５０ｂの消費電力と、圧縮機５２ｃを含む第３チラーユニット５０ｃの消費電力と、の合計値である熱源側消費電力の合計値が小さく抑えられるように、コントローラ８０が「熱源省エネ制御」を行っている。

【0089】

また、本実施形態に係る空調システム１００では、蒸発器５８ａ，５８ｂ，５８ｃの凍結防止のため、第１チラーユニット５０ａの駆動時の第１の一次ポンプ４１ａの流量が第１最低流量以上確保されていること、第２チラーユニット５０ｂの駆動時の第２の一次ポンプ４１ｂの流量が第２最低流量以上確保されていること、および、第３チラーユニット５０ａの駆動時の第３の一次ポンプ４１ｃの流量が第３最低流量以上確保されていること、をいずれも満たすように、コントローラ８０が「最低流量制御」を行っている。

【0090】

ここで、コントローラ８０は、「最低流量制御」を、「熱源省エネ制御」よりも優先して行っている。具体的には、コントローラ８０は、「最低流量制御」を行うことができている状態であれば、利用側における負荷を処理することができる範囲内で熱源側消費電力の合計値が可能な限り小さく抑えられるように「熱源省エネ制御」を行う。

【0091】

この「熱源省エネ制御」では、例えば、第１チラーユニット５０ａの運転効率が、第２チラーユニット５０ｂの運転効率よりも良い構成である場合には、第２チラーユニット５０ｂの出力よりも第１チラーユニット５０ａの出力が多めになるようにコントローラ８０が制御を行う等によって、消費電力を削減させることができる。

【0092】

（６）第１実施形態の特徴
従来の空調システムでは、上記空調システム１００とは異なり、各熱源側の熱交換器の出口を流れる水温が一致するように制御されている。

【0093】

例えば、本実施形態の空調システム１００の構成を用いて、従来の制御例を説明すると、以下のようになる。

【0094】

簡単のため、中間期において、第１チラーユニット５０ａのＣＯＰが１０であり、第２チラーユニット５０ｂのＣＯＰが５であり、負荷が変動しない場合を想定し、第１チラーユニット５０ａおよび第２チラーユニット５０ｂの消費電力にのみ着目する。そして、上流側還ヘッダ１１の水温が１２（℃）であり、下流側往ヘッダ２８の水温を７（℃）にするとする。ここで、第１チラーユニット５０ａおよび第２チラーユニット５０ｂの定格能力がそれぞれ１００（ｋＷ）であるとすると、定格流量は２８６（ｋｇ／ｍｉｎ）となり、４割の最低流量の値は２８６（ｋｇ／ｍｉｎ）に０．４を乗じて１１４（ｋｇ／ｍｉｎ）となる。

【0095】

ここで、負荷が１００（ｋＷ）とすると、ＣＯＰの高い第１チラーユニット５０ａのみが運転されるように台数制御を行い、他のチラーユニットは停止し、第１の一次ポンプ４１ａのみが駆動し、第２の一次ポンプ４１ｂおよび第３の一次ポンプ４１ｃは停止し、ＣＯＰの高い第１チラーユニット５０ａのみが運転することで効率の高い運転が行われる。

【0096】

他方で、負荷が１０５（ｋＷ）になると、ＣＯＰの高い第１チラーユニット５０ａだけでなく、ＣＯＰの低い第２チラーユニット５０ｂも運転されるように台数制御が行われ、第１の一次ポンプ４１ａおよび第２の一次ポンプ４１ｂが駆動することになる。

【0097】

以上の条件において、負荷が１０５（ｋＷ）である状況で従来の制御が行われた場合には、以下のようになる。すなわち、１０５（ｋＷ）の負荷を処理するために、下流側還ヘッダ１４に向かう流量は、２８６（ｋｇ／ｍｉｎ）×１０５／１００となり、これを計算して３００（ｋｇ／ｍｉｎ）であることが分かる。ここで、ＣＯＰの低い第２チラーユニット５０ｂ側における駆動をできるだけ小さく抑えた運転が望まれるが、第２熱源側流路４０ｂにおいて第２最低流量以上の流量を確保する必要が生じるため、第２熱源側流路４０ｂの流量は第２最低流量に調節される。また、ＣＯＰの高い第１チラーユニット５０ａ側をより駆動させたいため、第１熱源側流路４０ａを流れる流量は、上記定格流量となる。そうすると、流量センサ１３の計測値が３００（ｋｇ／ｍｉｎ）となり、第１熱源側流路４０ａの流量が２８６（ｋｇ／ｍｉｎ）となり、第２熱源側流路４０ｂの流量が１１４（ｋｇ／ｍｉｎ）となるため、バイパス回路４９の流量が２８６＋１１４−３００（ｋｇ／ｍｉｎ）を計算することで１００（ｋｇ／ｍｉｎ）となることが分かる。これにより、下流側還ヘッダ１４を通過する水の温度は、７＋（１２−７）×３００／４００（℃）を計算して１０．７５（℃）であることが分かる。そうすると、第１チラーユニット５０ａ側の能力については、上述した流量について１０．７５℃の水温を７℃まで下げるため、４．２（ｋＪ／ｋｇ℃）×２８６（ｋｇ／ｍｉｎ）×（１０．７５−７）（℃）であり、これを計算すると７５（ｋＷ）となることが分かる。この場合の第１チラーユニット５０ａの電力は、能力／ＣＯＰとして算出すると、７．５ｋＷとなる。また、第２チラーユニット５０ｂ側の能力については、同様に上述した流量について１０．７５℃の水温を７℃まで下げるため、４．２（ｋＪ／ｋｇ℃）×１１４（ｋｇ／ｍｉｎ）×（１０．７５−７）（℃）であり、これを計算すると３０（ｋＷ）となることが分かる。この場合の第２チラーユニット５０ｂの電力は、能力／ＣＯＰとして算出すると、６ｋＷとなる。以上により、従来の出口温度と揃える制御では、消費電力が７．５＋６＝１３．５（ｋＷ）となる。

【0098】

これに対して、以上の同じ条件において、上記実施形態の空調システム１００において、負荷が１０５（ｋＷ）の状況で異温度制御が行われると、以下のようになる。すなわち、流量センサ１３の計測値は上記同様に３００（ｋｇ／ｍｉｎ）となり、第１熱源側流路４０ａの流量が１９０（ｋｇ／ｍｉｎ）であって、第２熱源側流路４０ｂの流量が１１４（ｋｇ／ｍｉｎ）であって、バイパス回路４９の流量が４（ｋｇ／ｍｉｎ）であって、下流側還ヘッダ１４を通過する水の温度が７＋（１２−７）×３００／３０４（℃）を計算して１１．９３（℃）となっていたとする。この場合、第１チラーユニット５０ａ側の能力については、４．２（ｋＪ／ｋｇ℃）×１９０（ｋｇ／ｍｉｎ）×（１１．９３−５．２）（℃）であり、これを計算すると８９．５（ｋＷ）となることが分かる。この場合の第１チラーユニット５０ａの電力は、能力／ＣＯＰとして算出すると、８．９５ｋＷとなる。また、第２チラーユニット５０ｂ側の能力については、４．２（ｋＪ／ｋｇ℃）×１１４（ｋｇ／ｍｉｎ）×（１１．９３−１０）（℃）であり、これを計算すると１５．５（ｋＷ）となることが分かる。この場合の第２チラーユニット５０ｂの電力は、能力／ＣＯＰとして算出すると、３．１ｋＷとなる。以上により、上記実施形態の空調システム１００による異温度制御では、消費電力が８．９５＋３．１＝１２．０５（ｋＷ）となる。

【0099】

このように、第１熱源側流路４０ａ、第２熱源側流路４０ｂおよび第３熱源側流路４０ｃの各流量が、駆動中においてそれぞれの最低流量以上に維持されているという条件を満たす場合において、上記実施形態の空調システム１００の異温度制御では、従来の制御と比較して、消費電力を小さく抑えることが可能になっていることが分かる。

【0100】

（７）他の実施形態
上記実施形態は、その要旨を逸脱しない範囲で、例えば、以下のように、適宜変更してもよい。

【0101】

（７−１）
上記実施形態では、第１流量調節弁４４ａの弁開度、第２流量調節弁４４ｂ、第３流量調節弁４４ｃの弁開度、送風ファン３８ａ、３８ｂ、３８ｃが、いずれもコントローラ８０の制御対象ではない場合を例に挙げて説明した。

【0102】

これに対して、他の実施形態に係る空調システムとしては、第１流量調節弁４４ａの弁開度、第２流量調節弁４４ｂ、第３流量調節弁４４ｃの弁開度、送風ファン３８ａ、３８ｂ、３８ｃをコントローラ８０の制御対象に含まれていてもよい。

【0103】

これにより、コントローラ８０は、各室内空間ＲＭに対して吹き出される空気が各設定温度等の条件を満たすことになるように、第１流量調節弁４４ａ，第２流量調節弁４４ｂ，第３流量調節弁４４ｃの弁開度を制御して、室内空間ＲＭ毎の負荷の処理を行ってもよい。

【0104】

（７−２）
上記実施形態では、還ヘッダ接続配管１２の途中において、通過する水の流量を計測する流量センサ１３が設けられている場合を例に挙げて説明した。

【0105】

これに対して、流量センサは、第１利用上流側合流管４２ａに設けられていてもよい。この場合であっても、分岐部分の個別の流量ではなく、循環している全流量を把握することができる。

【0106】

（７−３）
上記実施形態では、第１チラーユニット５０ａの容量と第２チラーユニット５０ｂの容量と第３チラーユニット５０ｃの容量とが互いに異なる場合を例に挙げて説明した。

【0107】

これに対して、例えば、容量の違いではなく、冷媒の違いや冷媒回路構成の違い等によって種類が異なる関係にある複数の熱源が用いられた空調システムとしてもよい。

【0108】

（７−４）
上記実施形態では、水ポンプ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ等を含む放熱回路６０ａ、６０ｂ、６０ｃの消費電力およびクーリングタワー７０ａ、７０ｂ、７０ｃの消費電力が、各チラーユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの合計消費電力に対して相対的に低い場合を前提として、もっぱら、第１チラーユニット５０ａの消費電力と、第２チラーユニット５０ｂの消費電力と、第３チラーユニット５０ｃの消費電力と、の合計値に着目し、当該合計値を小さくさせることができるように、蒸発器５８ａと蒸発器５８ｂと蒸発器５８ｃとの出口の水温を相違させた場合を例に挙げて説明した。

【0109】

これに対して、例えば、第１チラーユニット５０ａの消費電力と、第２チラーユニット５０ｂの消費電力と、第３チラーユニット５０ｃの消費電力に加えて、第１の一次ポンプ４１ａの消費電力と、第２の一次ポンプ４１ｂの消費電力と、第３の一次ポンプ４１ｃの消費電力と、第１の二次ポンプ２５の消費電力と、第２の二次ポンプ２６の消費電力と、水ポンプ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ等を含む放熱回路６０ａ、６０ｂ、６０ｃの消費電力の合計値を小さくさせることができるように、蒸発器５８ａと蒸発器５８ｂと蒸発器５８ｃとの出口の水温を相違させるようにしてもよい。

【0110】

（７−５）
上記実施形態では、熱源ユニットの例として、第１チラーユニット５０ａ、第２チラーユニット５０ｂおよび第３チラーユニット５０ｃがいずれも水冷チラーユニットである場合を例に挙げて説明した。

【0111】

しかし、熱源ユニットの種類はこれに限られず、例えば、空冷チラーユニットであってもよい（すなわち、放熱回路６０ａ、６０ｂ、６０ｃを有しない構成であってもよい。）。また、熱源ユニットとしては、温水ボイラなどのように冷媒回路を有しないものであってもよい。また、これらの熱源ユニットのうち種類の異なるものが空調システムにおいて採用されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0112】

本発明は、容量もしくは種類が異なる複数の熱源を用いて、ポンプによって熱媒体を循環させる空調システムにおいて、特に有用である。

【符号の説明】

【0113】

１１ 上流側還ヘッダ
１２ 還ヘッダ接続配管
１３ 流量センサ
１４ 下流側還ヘッダ（上流側接続部）
２１ 上流側往ヘッダ（下流側接続部）
２２ 第１往ヘッダ接続配管
２３ 第２往ヘッダ接続配管
２５ 第１の二次ポンプ（循環手段）
２６ 第２の二次ポンプ（循環手段）
２８ 下流側往ヘッダ
３０ａ 第１利用ユニット
３０ｂ 第２利用ユニット
３０ｃ 第３利用ユニット
３２ａ 第１空気冷却熱交換器（利用側熱交換器）
３２ｂ 第２空気冷却熱交換器（利用側熱交換器）
３２ｃ 第３空気冷却熱交換器（利用側熱交換器）
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ ファン
４０ａ 第１熱源側流路（第１流路）
４０ｂ 第２熱源側流路（第２流路）
４０ｃ 第３熱源側流路（第２流路）
４１ａ 第１の一次ポンプ（流量調節手段）
４１ｂ 第２の一次ポンプ（流量調節手段）
４１ｃ 第３の一次ポンプ（流量調節手段）
４４ａ 第１流量調節弁
４４ｂ 第２流量調節弁
４４ｃ 第３流量調節弁
４６ａ 第１利用側回路
４６ｂ 第２利用側回路
４６ｃ 第３利用側回路
４９ バイパス回路
５０ａ 第１チラーユニット
５０ｂ 第２チラーユニット
５０ｃ 第３チラーユニット
５８ａ 第１熱源側熱交換器（第１熱交換器）
５８ｂ 第２熱源側熱交換器（第２熱交換器）
５８ｃ 第３熱源側熱交換器
８０ コントローラ
８２ 差圧センサ
１００ 空調システム
ＲＭ 室内空間（空調対象空間）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0114】

【特許文献1】特開２００４−５３１２７号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】