特許 6249331 熱源制御装置、熱源システム及び熱源制御方法

(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】6249331

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】熱源制御装置、熱源システム及び熱源制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/02 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/02 H

   F24F11/02 102L

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-228348(P2013-228348)

(22)【出願日】2013年11月1日

(65)【公開番号】特開2015-87087(P2015-87087A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年7月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】松尾 実

(72)【発明者】

【氏名】淵本 剛

(72)【発明者】

【氏名】二階堂 智

(72)【発明者】

【氏名】大内 敏昭

【審査官】 佐藤 正浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３７１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２１６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１４２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２６６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７１１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う複数の群制御部と、
前記熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御部と
を備え、
前記群制御部は、
前記各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の前記熱源ユニットの台数に対応した前記特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を前記台数制御部に出力する最適負荷範囲出力部
を有し、
前記台数制御部は、要求負荷が前記最適負荷範囲を超えたことに応じて、前記熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、
前記群制御部は、前記台数制御部により割り当てられた負荷が前記最適負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、前記最適負荷範囲を更新し、
前記群制御部は、前記台数制御部により割り当てられた負荷が前記最適負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、前記最適負荷範囲を更新する
ことを特徴とする熱源制御装置。

【請求項2】

熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う複数の群制御部と、
前記熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御部と
を備え、
前記群制御部は、
前記各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の前記熱源ユニットの台数に対応した前記特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を前記台数制御部に出力する最適負荷範囲出力部と、
前記各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の前記熱源ユニットの台数よりも多い台数に対応した前記特性値が特定範囲となる運転可能負荷範囲を前記台数制御部に出力する運転可能負荷範囲出力部と
を有し、
前記台数制御部は、要求負荷が前記最適負荷範囲を超えたことに応じて、前記熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、
前記群制御部は、前記台数制御部により割り当てられた負荷が前記運転可能負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、前記最適負荷範囲と前記運転可能負荷範囲とを更新し、
前記群制御部は、前記台数制御部により割り当てられた負荷が前記運転可能負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、前記最適負荷範囲と前記運転可能負荷範囲とを更新する
ことを特徴とする熱源制御装置。

【請求項3】

前記最適負荷範囲出力部は、成績係数と負荷率との関係を示すＣＯＰ情報を前記特性値とし、該特性値が所定値以上となる負荷範囲を前記最適負荷範囲として前記台数制御部に出力し、
前記運転可能負荷範囲出力部は、前記特性値が所定値以上となる負荷範囲を前記運転可能負荷範囲として前記台数制御部に出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の熱源制御装置。

【請求項4】

前記最適負荷範囲出力部は、インバータ入力情報を前記特性値とし、該特性値が所定値以下となる負荷範囲を前記最適負荷範囲として前記台数制御部に出力し、
前記運転可能負荷範囲出力部は、前記特性値が所定値以下となる負荷範囲を前記運転可能負荷範囲として前記台数制御部に出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の熱源制御装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の熱源制御装置と、
前記複数の熱源ユニットの熱源群と
を備える熱源システム。

【請求項6】

前記熱源制御装置は、前記熱源ユニットに供給された水の出口側に設けられている
請求項５に記載の熱源システム。

【請求項7】

熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う群制御段階と、
前記熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御段階と
を含み、
前記群制御段階は、
前記各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の前記熱源ユニットの台数に対応した前記特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を出力する最適負荷範囲段階
を含み、
前記台数制御段階においては、要求負荷が前記最適負荷範囲を超えたことに応じて、前記熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、
前記群制御段階においては、前記台数制御段階において割り当てられた負荷が前記最適負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、前記最適負荷範囲を更新し、前記台数制御段階において割り当てられた負荷が前記最適負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、前記最適負荷範囲を更新する
ことを特徴とする熱源制御方法。

【請求項8】

熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う群制御段階と、
前記熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御段階と
を含み、
前記群制御段階は、
前記各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の前記熱源ユニットの台数に対応した前記特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を出力する最適負荷範囲出力段階と、
前記各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の前記熱源ユニットの台数よりも多い台数に対応した前記特性値が特定範囲となる運転可能負荷範囲を出力する運転可能負荷範囲出力段階と
を含み、
前記台数制御段階においては、要求負荷が前記最適負荷範囲を超えたことに応じて、前記熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、
前記群制御段階においては、前記台数制御段階において割り当てられた負荷が前記運転可能負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、前記最適負荷範囲と前記運転可能負荷範囲とを更新し、前記台数制御段階において割り当てられた負荷が前記運転可能負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、前記最適負荷範囲と前記運転可能負荷範囲とを更新する
ことを特徴とする熱源制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱源制御装置、熱源システム及び熱源制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

大規模建物等においては、複数台の冷温熱源機を並列に設置し、これらの冷温熱源機に空調機等の二次側熱負荷源を接続した冷温水システムが用いられている。各冷温熱源機には、それぞれの冷温熱源機によって生成した冷温水を循環させるための冷温水ポンプが備わる。

【0003】

このような冷温水システムにおいては、二次側負荷に応じて熱負荷に対処するために必要となる冷温水流量が変わる。したがって、このような冷温水システムにおいては、二次側熱負荷源に供給する冷温水流量を制御しなければならない。

【0004】

このような冷温水制御方法としては、二次側熱負荷源のバイパス流量を制御すると共に、冷温熱源機の台数制御を行う方法が知られている。このような台数制御方法においては、流量、熱量、及び流量と熱量の両方を考慮した方式によって運転台数を選択している。この場合、使用する冷温熱源機の冷温水ポンプは、負荷に応じて流量を変化させることによって冷温水を循環させている。

【0005】

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0006】

例えば、特許文献１には、複数台を並列配置した冷温熱源機と、各冷温熱源機に備わる冷温水ポンプと、複数台の冷温熱源機に接続された二次側熱負荷源とから成る冷温水システムの冷温熱源機出力分配制御方法が記載されている。より具体的に説明すると、この冷温熱源機出力分配制御方法は、二次側熱源の熱負荷に応じて、使用する冷温熱源機の台数を選定する。そして、この冷温熱源機出力分配制御方法は、複数台の冷温熱源機を使用する場合に、使用する冷温熱源機を一台一台又は複数台から成る２群に分け、２つの冷温熱源機群を合算したシステムＣＯＰが最大となるように、二次側熱負荷源に供給する冷温水流量に対する両群の冷温熱源機の冷温水流量の比率を変え、所定の周期によって一方の群の比率が大きくなる方向に変化させると共に、システムＣＯＰを演算して、変化させる前のシステムＣＯＰと比較して、増加した場合には、更に同じ方向に変化させ、減少した場合には、逆方向に変化させる。このようにして、この冷温熱源機出力分配制御方法によっては、システム全体として最大効率によって冷温熱源機を運転し消費電力の低減を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４４３５６５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、冷温熱源機の台数が増加すると制御周期が延びてしまい、対応すべき負荷の状態が変化する可能性がある。そのため、特許文献１に記載の発明によっては、探索結果が最適状態かどうか保証することができない。

【0009】

また、特許文献１に記載の発明によっては、群の制御を行うにあたり、上位の制御装置に実装されている台数制御機能と同様の機能を実装すると、１つの群で対応可能な負荷範囲が１台のユニットで対応可能な負荷範囲に比べて広くなる。そのため、特許文献１に記載の発明によっては、例えば、運転中の群において１０台のユニットが運転している状態に対して、新たに別の群を起動すると、運転中の群のユニット運転台数が、１０台から５台に変化すると共に、新たに起動した群のユニット運転台数が、０台から５台に変化するような急激な変化を伴う制御となるために、群に接続されているユニットの運転台数を急激に変化させることがない制御を行うことができない。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、熱源制御装置であって、熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う複数の群制御部と、熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御部とを備え、群制御部は、各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の熱源ユニットの台数に対応した特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を台数制御部に出力する最適負荷範囲出力部を有し、台数制御部は、要求負荷が最適負荷範囲を超えたことに応じて、熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、群制御部は、台数制御部により割り当てられた負荷が最適負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、最適負荷範囲を更新し、群制御部は、台数制御部により割り当てられた負荷が最適負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、最適負荷範囲を更新する。

【0011】

本発明の第２の形態によると、熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う複数の群制御部と、熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御部とを備え、群制御部は、各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の熱源ユニットの台数に対応した特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を台数制御部に出力する最適負荷範囲出力部と、各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の熱源ユニットの台数よりも多い台数に対応した特性値が特定範囲となる運転可能負荷範囲を台数制御部に出力する運転可能負荷範囲出力部とを有し、台数制御部は、要求負荷が最適負荷範囲を超えたことに応じて、熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、群制御部は、台数制御部により割り当てられた負荷が運転可能負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、最適負荷範囲と運転可能負荷範囲とを更新し、群制御部は、台数制御部により割り当てられた負荷が運転可能負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、最適負荷範囲と運転可能負荷範囲とを更新する。

【0012】

最適負荷範囲出力部は、成績係数と負荷率との関係を示すＣＯＰ情報を特性値とし、該特性値が所定値以上となる負荷範囲を最適負荷範囲として台数制御部に出力し、運転可能負荷範囲出力部は、特性値が所定値以上となる負荷範囲を運転可能負荷範囲として台数制御部に出力してもよい。

【0013】

最適負荷範囲出力部は、インバータ入力情報を特性値とし、該特性値が所定値以下となる負荷範囲を最適負荷範囲として台数制御部に出力し、運転可能負荷範囲出力部は、特性値が所定値以下となる負荷範囲を運転可能負荷範囲として台数制御部に出力してもよい。

【0014】

本発明の第３の形態によると、熱源システムであって、上記熱源制御装置と、複数の熱源ユニットの熱源群とを備える。

【0015】

熱源制御装置は、熱源ユニットに供給された水の出口側に設けられていてもよい。

【0016】

本発明の第４の形態によると、熱源制御方法であって、熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う群制御段階と、熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御段階とを含み、群制御段階は、各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の熱源ユニットの台数に対応した特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を出力する最適負荷範囲段階を含み、台数制御段階においては、要求負荷が最適負荷範囲を超えたことに応じて、熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、群制御段階においては、台数制御段階において割り当てられた負荷が最適負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、最適負荷範囲を更新し、台数制御段階において割り当てられた負荷が最適負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、最適負荷範囲を更新する。

【0017】

本発明の第５の形態によると、熱源制御方法であって、熱源群に含まれる複数の熱源ユニットの起動停止及び負荷の割り当てを行う群制御段階と、熱源群の起動停止及び負荷の割り当てを行う台数制御段階とを含み、群制御段階は、各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の熱源ユニットの台数に対応した特性値が所定範囲となる最適負荷範囲を出力する最適負荷範囲出力段階と、各熱源ユニットの特性値に基づいて、運転中の熱源ユニットの台数よりも多い台数に対応した特性値が特定範囲となる運転可能負荷範囲を出力する運転可能負荷範囲出力段階とを含み、台数制御段階においては、要求負荷が最適負荷範囲を超えたことに応じて、熱源群の起動数を増加させた後に負荷の割り当てを行い、群制御段階においては、台数制御段階において割り当てられた負荷が運転可能負荷範囲よりも大きい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を増加させると共に、最適負荷範囲と運転可能負荷範囲とを更新し、台数制御段階において割り当てられた負荷が運転可能負荷範囲よりも小さい場合、該熱源群に含まれる熱源ユニットの運転台数を減少させると共に、最適負荷範囲と運転可能負荷範囲とを更新する。

【0018】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

【発明の効果】

【0019】

以上の説明から明らかなように、この発明によっては、急激な変化を伴わないように、複数の熱源群に含まれる熱源ユニットの稼働台数を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１の実施形態に係る熱源システム１００のシステム構成の一例を示す図である。

【図2】各群制御装置１１、２１のブロック構成図である。

【図3】熱源システム１００に適用されるＣＯＰ特性を示す図である。

【図4】熱源システム１００に適用される消費電力量特性を示す図である。

【図5】熱源システム１００の基本的な制御動作を説明するフローチャートである。

【図6】熱源システム１００の具体的な制御動作を説明するフローチャートである。

【図7】熱源システム１００の具体的な制御動作を説明するフローチャートである。

【図8】第２の実施形態の熱源システム１００の基本的な制御動作を説明するフローチャートである。

【図9】第３の実施形態の熱源システム１００の基本的な制御動作を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0022】

図１は、第１の実施形態に係る熱源システム１００のシステム構成の一例を示す。ここで、熱源システム１００とは、複数の熱源を制御するシステムである。

【0023】

熱源システム１００は、第１熱源群１０、第１群制御装置１１、第２熱源群２０、第２群制御装置２１及び台数制御装置３０を備える。

【0024】

第１熱源群１０は、複数の熱源ユニット１２を含む。ここで、熱源ユニット１２とは、熱源装置と、ユニット統括基板１３とを具備するユニットである。各熱源ユニット１２は、入力側が水入口４１に連通接続され、出力側が水出口４２に連通接続される。各熱源ユニット１２は、出力側が、第１群制御装置１１と、台数制御装置３０と、に接続される。第１群制御装置１１は、熱源ユニット１２を制御するにあたり、ユニット統括基板１３から必要なデータを受信し、ユニット統括基板１３に対して制御データを送信する。そして、第１群制御装置１１は、各熱源ユニット１２の起動停止及び負荷の割り当てを行う。

【0025】

第２熱源群２０は、第１熱源群１０に並列に接続されており、複数の熱源ユニット２２を含む。ここで、熱源ユニット２２とは、熱源装置とユニット統括基板２３とを具備するユニットである。各熱源ユニット２２は、入力側が水入口４１に連通接続され、出力側が水出口４２に連通接続される。各熱源ユニット２２は、出力側が、第２群制御装置２１と、台数制御装置３０と、に接続される。第２群制御装置２１は、熱源ユニット２２を制御するにあたり、ユニット統括基板２３から必要なデータを受信し、ユニット統括基板２３に対して制御データを送信する。ここで、ユニット統括基板２３から受信するデータには、各熱源ユニット１２、２２の成績係数と負荷率との関係を示すＣＯＰ情報も含まれる。そして、第１群制御装置１１は、各熱源ユニット２２の起動停止及び負荷の割り当てを行う。

【0026】

台数制御装置３０は、第１熱源群１０及び第２熱源群２０の起動停止及び負荷の割り当てを行う。台数制御装置３０から見ると、第１熱源群１０及び第２熱源群２０は、それぞれ大容量の冷凍機と同じように扱われる。

【0027】

図２は、各群制御装置１１、２１のブロック構成図を示す。図２に示すように、各群制御装置１１、２１は、各熱源ユニット１２、２２の成績係数と負荷率との関係を示す特性値としてのＣＯＰ情報に基づいて、運転中の熱源ユニット１２、２２の台数に対応した成績係数が所定値以上となる負荷範囲を第１適正運転範囲として台数制御装置３０に出力する第１運転範囲出力部１４、２４を有する。

【0028】

各群制御装置１１、２１は、ＣＯＰ情報に基づいて、運転中の熱源ユニット１２、２２の台数よりも多い所定台数に対応した成績係数が所定値以上となる負荷範囲を第２適正運転範囲として台数制御装置３０に出力する第２運転範囲出力部１５、２５とを有する。

【0029】

台数制御装置３０は、要求負荷が第１適正運転範囲を超えた際に、各熱源群１０、２０の起動数を増加させる。

【0030】

熱源システム１００は、各群制御装置１１、２１に接続されている各熱源ユニット１２、２２のうち、運転中の台数に対応した最適負荷範囲と運転中の台数＋１に対応した運転可能負荷範囲を各群制御装置１１、２１から台数制御装置３０に送信するデータとする。具体的には、例えば、第１群制御装置１１に熱源ユニット１２が１０台接続されていて、１台運転状態の場合、１ユニット分の最適負荷範囲と２ユニット分の運転可能負荷範囲とを群全体の最適負荷範囲と運転可能負荷範囲として設定する。

【0031】

熱源システム１００は、各群制御装置１１、２１に接続されている各熱源ユニット１２、２２のうち、すべてのユニットが停止している場合は、１ユニット分の最適負荷範囲と運転可能負荷範囲とを各群制御装置１１、２１から台数制御装置３０に送信するデータとする。

【0032】

台数制御装置３０は、各熱源群１０、２０の中で運転中のユニットがある場合、各熱源群１０、２０全体の最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を以下の式（１）から（１２）を用いて設定する。

【0033】

式（１）から（６）では、各熱源群１０、２０の最適負荷範囲Ｈｉ側をＬｏｈ＿ｇｉ、Ｌｏ側をＬｏｌ＿ｇｉ、運転可能負荷範囲Ｈｉ側をＬｈ＿ｇｉ、Ｌｏ側をＬｌ＿ｇｉ、運転中ユニットの運転可能負荷範囲Ｈｉ側をＬｏｐｈ＿ｇｉ、Ｌｏ側をＬｏｐｌ＿ｇｉとし（ｉ＝１〜２０）、各熱源ユニット１２、２２の最適負荷範囲Ｈｉ側をＬｏｈ＿ｇｋｕｉ、Ｌｏ側をＬｏｌ＿ｇｋｕｉ、運転可能負荷範囲Ｈｉ側をＬｈ＿ｇｋｕｉ、Ｌｏ側をＬｌ＿ｇｋｕｉとし（ｋ＝１〜６、ｉ＝１〜２０）、運転台数をｍ台としている。

【0034】

【数1】

【0035】

【数2】

【0036】

【数3】

【0037】

【数4】

【0038】

【数5】

【0039】

【数6】

【0040】

式（７）から（１２）では、各熱源群１０、２０の最適負荷範囲Ｈｉ側をＬｏｈ＿ｇｉ、Ｌｏ側をＬｏｌ＿ｇｉ、運転可能負荷範囲Ｈｉ側をＬｈ＿ｇｉ、Ｌｏ側をＬｌ＿ｇｉとし（ｉ＝１〜２０）、各熱源ユニット１２、２２の最適負荷範囲Ｈｉ側をＬｏｈ＿ｇｋｕｉ、Ｌｏ側をＬｏｌ＿ｇｋｕｉ、運転可能負荷範囲Ｈｉ側をＬｈ＿ｇｋｕｉ、Ｌｏ側をＬｌ＿ｇｋｕｉとし（ｋ＝１〜６、ｉ＝１〜２０）、運転台数を０台としている。

【0041】

【数7】

【0042】

【数8】

【0043】

【数9】

【0044】

【数10】

【0045】

【数11】

【0046】

【数12】

【0047】

図３は、熱源システム１００に適用されるＣＯＰ特性を示す図である。ＣＯＰ特性の情報は、各熱源ユニット１２、２２の成績係数と負荷率との関係を示し、ユニット統括基板２３から受信するデータに含まれる。図３では、冷凍容量を横軸に、ＣＯＰ値を縦軸に示している。図３に示すように、ＣＯＰ特性は、外気温度が、例えば、１５℃、２５℃、３２℃である場合に、冷凍容量の増加に応じて、放物線状の特性を有する。このとき、適正運転範囲は、所定値以上となる負荷範囲である。

【0048】

図４は、熱源システム１００に適用される消費電力量特性を示す図である。図４では、、冷凍容量を横軸に、インバータ入力を縦軸に示している。図４に示すように、消費電力量特性は、外気温度が、例えば、１５℃、２５℃、３２℃である場合に、冷凍容量の増加に応じて、正比例に増加する特性を有する。このとき、適正運転範囲は、所定値以下となる負荷範囲である。

【0049】

図５は、熱源システム１００の基本的な制御動作を説明するフローチャートを示す。図５に示すように、制御が開始されることにより、まず、台数制御装置３０は、各熱源群１０、２０の中で運転中の熱源ユニットがあるか否かを判別する（Ｓ１０１）。

【0050】

台数制御装置３０は、各熱源群１０、２０の中で運転中のユニットがある場合、各熱源群１０、２０全体の最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を上述した式（１）から（６）で決定する（Ｓ１０２）。

【0051】

台数制御装置３０は、各熱源群１０、２０の中で運転中のユニットがない場合、各熱源群１０、２０全体の最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を上述した式（７）から（１２）で決定する（Ｓ１０３）。

【0052】

図６及び図７は、熱源システム１００の具体的な制御動作を説明するフローチャートを示す。図６は、第１熱源群１０を先に運転する場合である。図６に示すように、制御が開始されることにより、まず、台数制御装置３０は、運転を開始され、群運転指令を発令する（Ｓ１１１）。群運転指令は、第１群制御装置１１に伝送されるために、第１群制御装置１１は、運転を開始される（Ｓ１１２）。

【0053】

第１群制御装置１１は、式（１）から（６）により算出された最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を台数制御装置３０に送信する（Ｓ１１３）。最適負荷範囲、運転可能負荷範囲は、定期的に台数制御装置３０に送信される。

【0054】

このとき、第２群制御装置２１は、式（７）から（１２）により算出された最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を台数制御装置３０に送信する（Ｓ１１４）。最適負荷範囲、運転可能負荷範囲は、定期的に台数制御装置３０に送信される。

【0055】

台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より大きいか否かを判別する（Ｓ１１５）。第２群制御装置２１は、台数制御装置３０によって要求負荷が運転中の最適負荷範囲より大きいと判別された場合、運転を開始される（Ｓ１１６）。

【0056】

その後、第１群制御装置１１は、式（１）から（６）により算出された最適負荷範囲、
運転可能負荷範囲を台数制御装置３０に定期的に送信する（Ｓ１１７）。

【0057】

第２群制御装置２１は、式（１）から（６）により算出された最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を定期的に送信する（Ｓ１１８）。

【0058】

次に、台数制御装置３０は、負荷割当を、第１群制御装置１１、第２群制御装置２１に送信する。第１群制御装置１１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいか否かを判別する（Ｓ１１９）。第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を増加させる（Ｓ１２０）。また、第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きくないと判別された場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0059】

第２群制御装置２１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいか否かを判別する（Ｓ１２１）。第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を増加させる（Ｓ１２２）。また、第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きくない場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0060】

続いて、第１群制御装置１１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいか否かを判別する（Ｓ１２３）。第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を減少させる（Ｓ１２４）。また、第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さくない場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0061】

第２群制御装置２１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいか否かを判別する（Ｓ１２５）。第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を減少させる（Ｓ１２６）。また、第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さくないと判別された場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0062】

台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より小さいか否かを判別する（Ｓ１２７）。台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より小さいと判別された場合、第１群制御装置１１に対して、停止指令が発令されるために、第１群制御装置１１は、運転を終了される（Ｓ１２８）。このとき、運転中の群が第１熱源群１０の１つのみである場合、停止指令は発令されない。

【0063】

台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より小さくないと判別された場合、第２熱源群２０のみが運転中か否かを判別する（Ｓ１２９）。台数制御装置３０は、第２熱源群２０のみが運転中であると判別された場合、図７に示す（Ｓ１４５）に移行する。台数制御装置３０は、第２熱源群２０のみが運転中ではないと判別された場合、第１熱源群１０のみが運転中か否かを判別する（Ｓ１３０）。台数制御装置３０は、第１熱源群１０のみが運転中であると判別された場合、（Ｓ１１５）に移行し、台数制御装置３０は、第１熱源群１０のみが運転中でないと判別された場合、（Ｓ１１７）に移行して、ルーチンが繰り返される。

【0064】

図７は、第２熱源群２０を先に運転する場合である。図７に示すように、制御が開始されることにより、まず、台数制御装置３０は、運転を開始され、群運転指令を発令する（Ｓ１４１）。群運転指令は、第２群制御装置２１に伝送されるために、第２群制御装置２１は、運転を開始される（Ｓ１４２）。

【0065】

第２群制御装置２１は、式（１）から（６）により算出された最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を台数制御装置３０に送信する（Ｓ１４３）。最適負荷範囲、運転可能負荷範囲は、定期的に台数制御装置３０に送信される。

【0066】

このとき、第１群制御装置１１は、式（７）から（１２）により算出された最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を台数制御装置３０に送信する（Ｓ１４４）。最適負荷範囲、運転可能負荷範囲は、定期的に台数制御装置３０に送信される。

【0067】

台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より大きいか否かを判別する（Ｓ１４５）。第１群制御装置１１は、台数制御装置３０によって要求負荷が運転中の最適負荷範囲より大きいと判別された場合、運転を開始される（Ｓ１４６）。

【0068】

その後、第１群制御装置１１は、式（１）から（６）により算出された最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を台数制御装置３０に定期的に送信する（Ｓ１４７）。

【0069】

第２群制御装置２１は、式（１）から（６）により算出された最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を定期的に送信する（Ｓ１４８）。

【0070】

次に、台数制御装置３０は、負荷割当を、第１群制御装置１１、第２群制御装置２１に送信する。第１群制御装置１１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいか否かを判別する（Ｓ１４９）。第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を増加させる（Ｓ１５０）。また、第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きくないと判別された場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0071】

第２群制御装置２１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいか否かを判別する（Ｓ１５１）。第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を増加させる（Ｓ１５２）。また、第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より大きくないと判別された場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0072】

続いて、第１群制御装置１１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいか否かを判別する（Ｓ１５３）。第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を減少させる（Ｓ１５４）。また、第１群制御装置１１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さくないと判別された場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0073】

第２群制御装置２１は、割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいか否かを判別する（Ｓ１５５）。第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さいと判別された場合、熱源群の中のユニット運転台数を減少させる（Ｓ１５６）。また、第２群制御装置２１は、台数制御装置３０による割当負荷が、運転中台数で対応可能な負荷範囲より小さくないと判別された場合、ユニット運転台数を変更しない。

【0074】

台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より小さいか否かを判別する（Ｓ１５７）。台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より小さいと判別された場合、第２群制御装置２１に対して、停止指令が発令されるために、第２群制御装置２１は、運転を終了される（Ｓ１５８）。このとき、台数制御装置３０は、運転中の群が、第２熱源群２０の１つのみであると判別された場合、停止指令は発令されない。

【0075】

台数制御装置３０は、要求負荷が運転中の最適負荷範囲より小さくないと判別された場合、第１熱源群１０のみが運転中か否かを判別する（Ｓ１５９）。台数制御装置３０は、第１熱源群１０のみが運転中であると判別された場合、図６に示す（Ｓ１１５）に移行する。台数制御装置３０は、第１熱源群１０のみが運転中ではないと判別された場合、第２熱源群２０のみが運転中か否かを判別する（Ｓ１６０）。台数制御装置３０は、第２熱源群２０のみが運転中であると判別された場合、（Ｓ１４５）に移行し、台数制御装置３０は、第２熱源群２０のみが運転中でないと判別された場合、（Ｓ１４７）に移行して、ルーチンが繰り返される。

【0076】

以上説明したように、本実施形態の熱源システム１００は、最適負荷範囲を逸脱しようとした場合、先に熱源群を増加させる動作が行われることとなる。従って、熱源システム１００、各熱源群１０、２０に接続されている各熱源ユニット１２、２２のうち、１台のみ運転している状態で運転対象となる熱源群の数を先に増加させることが可能となるため、各熱源群１０、２０に対して負荷配分を等分にする場合であっても、各熱源群１０、２０に接続されている各熱源ユニット１２、２２の運転台数を急激に変化させないように制御することができる。

【0077】

また、本実施形態の熱源システム１００は、各熱源群１０、２０に接続する各熱源ユニット１２、２２の運転台数を大きく変更することなく、複数の熱源群１０、２０に対する台数制御及び負荷配分を行えると共に、各熱源ユニット１２、２２の運転状態として消費電力が小さい最適運転状態をキープすることができる。

【0078】

次に、第２の実施形態について図８を参照しながら説明するが、第１の実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。図８は、第２の実施形態の熱源システム１００の基本的な制御動作を説明するフローチャートを示す。

【0079】

熱源システム１００は、台数制御装置３０からの各熱源群１０、２０に対する負荷配分が運転中の熱源ユニット台数に対する運転可能負荷範囲より大きい場合、各熱源群１０、２０内での熱源ユニット運転台数を増加させると共に、最適負荷範囲と運転可能負荷範囲をそれぞれ更新する。具体的に、熱源システム１００は、例えば、第１群制御装置１１に熱源ユニット１２が１０台接続（熱源群全体で対応可能な負荷範囲を１００％とする）されていて、１台運転状態（運転状態に対応した運転可能負荷範囲は１０％）の場合、台数制御装置３０からの負荷配分を１０％より大きくすると、運転台数を１台から２台に更新すると共に、２熱源ユニット分の最適負荷範囲と３熱源ユニット分の運転可能負荷範囲を熱源群全体の最適負荷範囲と運転可能負荷範囲とする。

【0080】

図８に示すように、制御が開始されることにより、まず、第１群制御装置１１及び第２群制御装置２１は、運転中の熱源ユニットの運転可能負荷範囲Ｈｉ側より大きい負荷配分があるか否かを判別する（Ｓ２０１）。

【0081】

第１群制御装置１１及び第２群制御装置２１は、運転中の熱源ユニットの運転可能負荷範囲Ｈｉ側より大きい負荷配分がある場合、熱源ユニットの運転台数を増大させ、各熱源群１０、２０全体の最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を更新する。

【0082】

このとき、第１群制御装置１１及び第２群制御装置２１は、運転中の熱源ユニットの運転可能負荷範囲Ｈｉ側より大きい負荷配分がない場合、処理を終了する。

【0083】

本実施形態の熱源システム１００は、台数制御装置３０から見て、配下にある熱源群１０、２０が全て１熱源ユニット運転状態となった後は、負荷割り当てを増加させることによって、熱源群１０、２０内の熱源ユニット運転台数を自動的に増加させることができる。

【0084】

次に、第３の実施形態について図９を参照しながら説明するが、第１の実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。図９は、第３の実施形態の熱源システム１００の基本的な制御動作を説明するフローチャートを示す。

【0085】

熱源システム１００は、台数制御装置３０からの熱源群に対する負荷配分が運転中の熱源ユニット台数に対する運転可能負荷範囲より小さい場合、熱源群１０、２０内での熱源ユニット運転台数を減少させると共に、最適負荷範囲と運転可能負荷範囲をそれぞれ更新する。具体的には、例えば、各群制御装置１１、２１に熱源ユニットが１０台接続（熱源群全体で対応可能な負荷範囲を１００％とする）されていて、２台運転状態（運転状態に対応した運転可能負荷範囲は２０％）の場合、台数制御装置３０からの負荷配分を２０％未満とすると、運転台数を２台から１台に更新すると共に、１熱源ユニット分の最適負荷範囲と２熱源ユニット分の運転可能負荷範囲を群全体の最適負荷範囲と運転可能負荷範囲とする。

【0086】

図９に示すように、制御が開始されることにより、まず、第１群制御装置１１及び第２群制御装置２１は、運転中の熱源ユニットの運転可能負荷範囲Ｌｏ側より小さい負荷配分があるか否かを判別する（Ｓ３０１）。
第１群制御装置１１及び第２群制御装置２１は、運転中の熱源ユニットの運転可能負荷範囲Ｌｏ側より小さい負荷配分がある場合、熱源ユニットの運転台数を減少させ、各熱源群１０、２０全体の最適負荷範囲、運転可能負荷範囲を更新する。

【0087】

このとき、第１群制御装置１１及び第２群制御装置２１は、運転中の熱源ユニットの運転可能負荷範囲Ｌｏ側より小さい負荷配分がない場合、処理を終了する。

【0088】

本実施形態の熱源システム１００は、台数制御装置３０から見て、配下にある群が全て複数ユニット運転状態となった後は、負荷割り当てを減少させることによって、熱源群１０、２０内の熱源ユニット運転台数を自動的に減少させることができる。

【0089】

なお、熱源システム及び熱源制御方法は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

【符号の説明】

【0090】

１００ 熱源システム
１０ 第１熱源群
１１ 第１群制御装置
１２、２２ 熱源ユニット
１３、２３ ユニット統括基板
１４、２４ 第１運転範囲出力部
１５、２５ 第２運転範囲出力部
２０ 第２熱源群
２１ 第２群制御装置
３０ 台数制御装置
４１ 水入口
４２ 水出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】