特開 2025-4377 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025004377

(43)【公開日】2025-01-15

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20250107BHJP

【ＦＩ】

F24F5/00 L

F24F5/00 101A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023104029

(22)【出願日】2023-06-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】間宮 尚

(72)【発明者】

【氏名】篠儀 大典

(72)【発明者】

【氏名】堤 淳祥

(72)【発明者】

【氏名】菅野 一敏

(72)【発明者】

【氏名】小川 博之

(72)【発明者】

【氏名】宮川 和代

(72)【発明者】

【氏名】山口 佳代

(72)【発明者】

【氏名】塩谷 正樹

(72)【発明者】

【氏名】中尾 正喜

(72)【発明者】

【氏名】中曽 康壽

(72)【発明者】

【氏名】西岡 真稔

【テーマコード（参考）】

3L054

【Ｆターム（参考）】

3L054BF02

3L054BF11

3L054BG09

(57)【要約】

【課題】蓄冷熱と冷房とを並行して行えるとともに、定常的に外気を用いた冷房を行うことができる空調システムを提供する。
【解決手段】一実施形態に係る空調システム１は、冷房を行う空調機２からの第１熱媒体Ｂ１を外気への放熱によって冷却する放熱機器３と、放熱機器３によって冷却され、かつ空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１を冷却させる冷凍機４と、地中Ｇに設けられた帯水層蓄冷部６と、帯水層蓄冷部６を通る第２熱媒体Ｂ２と空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１との間で熱交換を行う第１熱交換器７と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷房を行う空調機からの第１熱媒体を外気への放熱によって冷却する放熱機器と、
前記放熱機器によって冷却され、かつ前記空調機に供給される前記第１熱媒体を冷却させる冷凍機と、
地中に設けられた帯水層蓄冷部と、
前記帯水層蓄冷部を通る第２熱媒体と前記空調機に供給される前記第１熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換器と、
を備える、
空調システム。

【請求項2】

前記放熱機器は、空冷によって前記放熱を行う、
請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記放熱機器は、水冷によって前記放熱を行う、
請求項１に記載の空調システム。

【請求項4】

前記放熱機器は、冷却塔と、前記冷却塔を通る水と前記第１熱媒体との熱交換を行う第２熱交換器とを有する、
請求項３に記載の空調システム。

【請求項5】

前記放熱機器は、
第３熱媒体を放熱によって冷却する複数の放熱装置と、
複数の前記放熱装置のそれぞれから前記第３熱媒体が供給される第１ヘッダと、
複数の前記放熱装置のそれぞれから前記第３熱媒体が供給される第２ヘッダと、
を有し、
前記第１ヘッダおよび前記第２ヘッダの少なくともいずれかにおける前記第３熱媒体の冷熱が前記第１熱媒体に供給される、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、冷房を行う空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、地中熱システムが記載されている。地中熱システムは、熱源井戸設備と、熱源機と、補助熱交換器と、冷却塔と、複数のポンプと、複数の開閉弁と、モード切替部およびモード決定部を含む中央制御部とを備える。地中熱システムは、主に冬期において蓄冷熱運転モードで運転し、熱源井戸設備に冷熱を備蓄する。地中熱システムは、主に夏期において放冷熱運転モードで運転し、熱源井戸設備の冷熱を放出する。

【0003】

地中熱利用システムは、開閉弁およびポンプを含む１次側冷媒回路、２次側冷媒回路、第１補助冷媒回路、第２補助冷媒回路、第１拡張冷媒回路、ならびに第２拡張冷媒回路を備える。モード切替部は、１次側冷媒回路、２次側冷媒回路、第１補助冷媒回路、第２補助冷媒回路、第１拡張冷媒回路、および第２拡張冷媒回路のうち、少なくとも１つが作動するように各開閉弁の開閉を制御する。中央制御部は、熱源機、冷却塔、各ポンプ、および井戸設備制御部のそれぞれを制御する。

【0004】

特許文献２には、サーバールームを有するデータセンターに設けられる空調システムが記載されている。空調システムは、建築物の少なくともいずれかの部屋の冷房を行う間接外気冷房装置を備える。間接外気冷房装置は、空調機と、室外機と、空調機および室外機の間において冷媒を流通させる配管とを備える。

【0005】

間接外気冷房装置は２本の配管を備える。２本の配管のうちの一方では空調機から室外機に冷媒が供給され、２本の配管のうちの他方では室外機から空調機に冷媒が供給される。空調機は、第１の空調機コイルと、第２の空調機コイルと、空調機送風機とを備える。第１の空調機コイルは、室外機から配管を介して冷却された冷媒を入力するとともに、配管を介して暖められた冷媒を室外機に出力する。第２の空調機コイルは、冷凍機によって冷却された冷媒を入力する。空調機送風機は、第１の空調機コイルおよび第２の空調機コイルによって冷却された空気をサーバルームに送風する。

【0006】

室外機は、室外機コイルと、室外機コイルによって熱交換されて暖められた外気を送風する室外機送風機とを備える。室外機コイルは、冷媒を流通させるとともに外気と冷媒との間で熱交換させて冷媒を冷却する熱交換器である。室外機コイルは、暖まった冷媒を、空調機から配管を介して入力するとともに、熱交換されて冷却された冷媒を、配管を介して空調機に出力する。このように、間接外気冷房装置は、外気を用いてデータセンターのサーバールームの冷房を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第６８５７８８３号公報

【特許文献2】特許第６４３１４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

前述した地中熱システムは、熱源井戸設備に冷熱を備蓄する蓄冷熱運転モードと、熱源井戸設備の冷熱を放出する放冷熱運転モードとを有する。しかしながら、冷房が定常的に必要な施設では、蓄冷熱と冷房とを並行して行うことが必要な場合がある。前述した間接外気冷房装置では、室外機が取り入れた外気を用いてサーバールームの冷房を行う。しかしながら、この間接外気冷房装置では、外気の温度が低いときにしか外気を冷房として使えないので、定常的に外気を用いた冷房を行うことができないという問題が生じうる。

【0009】

本開示は、蓄冷熱と冷房とを並行して行えるとともに、定常的に外気を用いた冷房を行うことができる空調システム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】

【0010】

本開示に係る空調システムは、（１）冷房を行う空調機からの第１熱媒体を外気への放熱によって冷却する放熱機器と、放熱機器によって冷却され、かつ空調機に供給される第１熱媒体を冷却させる冷凍機と、地中に設けられた帯水層蓄冷部と、帯水層蓄冷部を通る第２熱媒体と空調機に供給される第１熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換器と、を備える。

【0011】

この空調システムは、空調機からの第１熱媒体を外気への放熱によって冷却する放熱機器を備え、放熱機器によって冷却された第１熱媒体は空調機に供給される。したがって、この空調機によって定常的に外気を用いた冷房を行うことができる。空調システムは、地中に設けられた帯水層蓄冷部を備え、帯水層蓄冷部には第２熱媒体が流通する。空調システムは、空調機に供給される第１熱媒体を冷却させる冷凍機と、空調機に供給される第１熱媒体と第２熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換器とを備える。したがって、冷凍機によって冷却された第１熱媒体が空調機に供給されることによって冷房を行うとともに、第１熱交換器において第１熱媒体の冷熱が第２熱媒体に供給されることによって帯水層蓄冷部への蓄冷を行うことができる。よって、蓄冷熱と冷房とを並行して行うことができる。

【0012】

（２）上記（１）において、放熱機器は、空冷によって放熱を行ってもよい。この場合、外気の冷熱を第１熱媒体に供給することにより、第１熱媒体を空冷によって冷却させることができる。

【0013】

（３）上記（１）において、放熱機器は、水冷によって放熱を行ってもよい。この場合、外気によって冷却された水の冷熱が第１熱媒体に供給されることにより、第１熱媒体を水冷によって冷却させることができる。

【0014】

（４）上記（３）において、放熱機器は、冷却塔と、冷却塔を通る水と第１熱媒体との熱交換を行う第２熱交換器とを有してもよい。この場合、第２熱交換器において冷却塔の水の冷熱が第１熱媒体に供給される。したがって、冷却塔の水が空調機に向かって流れることを抑制できる。

【0015】

（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、放熱機器は、第３熱媒体を放熱によって冷却する複数の放熱装置と、複数の放熱装置のそれぞれから第３熱媒体が供給される第１ヘッダと、複数の放熱装置のそれぞれから第３熱媒体が供給される第２ヘッダと、を有してもよい。第１ヘッダおよび第２ヘッダの少なくともいずれかにおける第３熱媒体の冷熱が第１熱媒体に供給されてもよい。この場合、空調機に供給される第１熱媒体に対する熱量を自在に変更することができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、蓄冷熱と冷房とを並行して行えるとともに、定常的に外気を用いた冷房を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る空調システムを示す図である。

【図2】第２実施形態に係る空調システムを示す図である。

【図3】第３実施形態に係る空調システムを示す図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、第１実施形態に係る空調システムの運転モードを示す図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、第１実施形態に係る空調システムの運転モードを示す図である。

【図6】（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る空調システムの運転モードを示す図である。

【図7】（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る空調システムの運転モードを示す図である。

【図8】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、第３実施形態に係る空調システムの運転モードを示す図である。

【図9】（ａ）および（ｂ）は、変形例に係る空調システムの放熱機器の詳細の例を示す図である。

【図10】（ａ）および（ｂ）は、変形例に係る空調システムの放熱機器の詳細の例を示す図である。

【図11】（ａ）および（ｂ）は、変形例に係る空調システムを示す図である。

【図12】実施形態に係る空調方法の工程の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下では、図面を参照しながら本開示に係る空調システムの実施形態について説明する。図面の説明において同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化または誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0019】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る空調システム１の構成を示す図である。例えば、空調システム１は、極寒地向けとされている。空調システム１は、第１熱媒体Ｂ１が通る複数の流路Ｒを有する。本開示において「熱媒体」とは、加熱または冷却が行われて装置に所望の温度の熱を供給するための液体または気体等の流体を示している。

【0020】

例えば、空調システム１は、建物に設けられる。例えば、空調システム１が設けられる建物は、一年中冷房が行われる建物である。「一年中冷房が行われる建物」は、一例として、サーバが設置されたサーバルームを備えるデータセンターである。また、当該建物は、物流倉庫であってもよい。複数の流路Ｒを通る第１熱媒体Ｂ１は、冷媒であり、例えば、不凍液である。

【0021】

空調システム１は、冷房を行う空調機２と、空調機２からの第１熱媒体Ｂ１を外気への放熱によって冷却する放熱機器３とを有する。本開示において、「放熱機器」は、１台の放熱機器であってもよいし、複数台の放熱機器群であってもよい。空調機２は、例えば、サーバルーム内もしくは別室に設けられており、サーバルームの冷房を行う。空調システム１は、複数の放熱機器３を有する。一例として、空調システム１は、３台の放熱機器３を有する。

【0022】

放熱機器３は、例えば、空冷放熱器である。この場合、放熱機器３は、空冷によって複数の流路Ｒを流れる第１熱媒体Ｂ１を冷却する。すなわち、放熱機器３は、空冷によって第１熱媒体Ｂ１の放熱を行う。例えば、複数の放熱機器３は、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄを含む。

【0023】

空調システム１は、放熱機器３によって冷却され、かつ空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１を冷却させる冷凍機４と、地中Ｇに設けられた帯水層蓄熱部５と、地中Ｇにおける帯水層蓄熱部５とは異なる場所に設けられた帯水層蓄冷部６と、第１熱交換器７とを有する。空調システム１は、帯水層蓄熱部５から第１熱交換器７を介して帯水層蓄冷部６まで延在する流路Ｔを有し、流路Ｔには第２熱媒体Ｂ２が通される。第１熱交換器７は、帯水層蓄熱部５および帯水層蓄冷部６を通る第２熱媒体Ｂ２と、空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１との間で熱交換を行う。

【0024】

例えば、冷凍機４は、蒸発器４ｂと、凝縮器４ｃとを備える。帯水層蓄熱部５および帯水層蓄冷部６は、地中Ｇの帯水層に設けられる。帯水層は、不透水層に挟まれ、かつ水で飽和した砂層または砂利層であるため、断熱性に優れており、かつ熱容量が大きい。例えば、帯水層蓄熱部５は夏期に温熱を貯めて、帯水層蓄冷部６は冬期に冷熱を貯める。帯水層蓄熱部５および帯水層蓄冷部６によって、大規模長期蓄熱が可能となる。

【0025】

例えば、夏期には冷凍機４によって空調機２に供給する第１熱媒体Ｂ１が冷却される。しかしながら、夏期の冷房負荷の脱炭素化を実現させるためには、放熱機器３および帯水層蓄冷部６による第１熱媒体Ｂ１の冷却が必要となりうる。本実施形態において、空調システム１は、外気の気温および湿度が低い冬期に外気冷房を行うとともに帯水層蓄冷部６に冷熱を蓄積し、夏期に帯水層蓄冷部６に蓄積された冷熱を用いることによって冷凍機４の負荷を低減するシステムである。

【0026】

空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１が通る複数の流路Ｒの例について詳細に説明する。複数の流路Ｒは、空調機２から第１放熱機器３ｂまで延びる流路Ｒ１と、第１放熱機器３ｂから空調機２まで延びる流路Ｒ２とを含む。流路Ｒ１では空調機２から第１放熱機器３ｂに向かって第１熱媒体Ｂ１が流れ、流路Ｒ２では第１放熱機器３ｂから空調機２に向かって第１熱媒体Ｂ１が流れる。

【0027】

第１放熱機器３ｂは、空調機２から流路Ｒ１を介して流入した第１熱媒体Ｂ１を放熱および空冷によって冷却する。第１放熱機器３ｂによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ２を通って空調機２に供給される。一例として、空調機２から流路Ｒ１に流出する第１熱媒体Ｂ１の温度は２５℃であり、流路Ｒ２から空調機２に流入する第１熱媒体Ｂ１の温度は１５℃である。

【0028】

流路Ｒは、流路Ｒ１から枝分かれして冷凍機４まで延びる流路Ｒ３と、冷凍機４から流路Ｒ２まで延びる流路Ｒ４とを含む。例えば、流路Ｒ３および流路Ｒ４は冷凍機４の蒸発器４ｂに接続されている。流路Ｒ１および流路Ｒ２を流れる第１熱媒体Ｂ１の一部は、流路Ｒ３を通って冷凍機４（蒸発器４ｂ）に流入して冷凍機４によって冷却される。冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１は流路Ｒ４および流路Ｒ２を通って空調機２に供給される。

【0029】

流路Ｒは、第２放熱機器３ｃから冷凍機４まで延びる流路Ｒ５と、第３放熱機器３ｄから空調機２まで延びる流路Ｒ６と、冷凍機４から流路Ｒ６まで延びる流路Ｒ７と、第２放熱機器３ｃから流路Ｒ７まで延びる流路Ｒ８とを含む。例えば、流路Ｒ５および流路Ｒ７は、冷凍機４の凝縮器４ｃに接続されている。冷凍機４では、蒸発器４ｂで冷熱を発生し、凝縮器４ｃで温熱を発生する。例えば、凝縮器４ｃからの温熱を有する第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ５を通って第２放熱機器３ｃに流れ込み、第２放熱機器３ｃによって冷却された後に流路Ｒ８に流れ込む。

【0030】

流路Ｒ６では空調機２から第３放熱機器３ｄに向かって第１熱媒体Ｂ１が流れ、流路Ｒ７、流路Ｒ５、流路Ｒ８および流路１２には流路Ｒ６および後述する流路Ｒ１０を通る第１熱媒体Ｂ１の一部が流れる。第２放熱機器３ｃは、流路Ｒ５を介して流入した第１熱媒体Ｂ１を空冷による放熱で冷却する。第２放熱機器３ｃによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ８を通って冷凍機４（凝縮器４ｃ）に供給される。

【0031】

流路Ｒは、第３放熱機器３ｄから第１熱交換器７まで延びる流路Ｒ９と、第１熱交換器７から空調機２まで延びる流路Ｒ１０とを含む。第３放熱機器３ｄは、流路Ｒ６を介して空調機２から流入した第１熱媒体Ｂ１を放熱および空冷によって冷却する。第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ９を通って第１熱交換器７に供給される。

【0032】

第１熱交換器７は、流路Ｒ９を介して第３放熱機器３ｄから流入した第１熱媒体Ｂ１と、流路Ｔを通る第２熱媒体Ｂ２との間で熱交換を行う。例えば、第３放熱機器３ｄからの第１熱媒体Ｂ１の冷熱が第１熱交換器７を介して第２熱媒体Ｂ２に供給され、第２熱媒体Ｂ２に供給された冷熱が帯水層蓄冷部６に蓄積される。

【0033】

また、帯水層蓄冷部６からの第２熱媒体Ｂ２の冷熱が第１熱交換器７を介して第１熱媒体Ｂ１に供給され、第１熱媒体Ｂ１に供給された冷熱が空調機２に供給されてもよい。流路Ｒ１０では、第１熱交換器７によって熱交換された第１熱媒体Ｂ１が空調機２に供給される。

【0034】

流路Ｒは、流路Ｒ１から流路Ｒ５を介して流路Ｒ６まで延びる流路Ｒ１１と、流路Ｒ２から流路Ｒ８を介して流路Ｒ９まで延びる流路Ｒ１２と、流路Ｒ９から流路Ｒ６まで延びる流路Ｒ１３とを含む。流路Ｒ１１では流路Ｒ１から流路Ｒ５および流路Ｒ６に向かって第１熱媒体Ｂ１が流れ、流路Ｒ１２では流路Ｒ９から流路Ｒ８および流路Ｒ２に向かって第１熱媒体Ｂ１が流れる。流路Ｒ１３では流路Ｒ９から流路Ｒ６に向かって第１熱媒体Ｂ１が流れる。

【0035】

空調システム１は、例えば、複数の流路Ｒの間に設けられた複数のバルブＶと、複数の流路Ｒの間に設けられた複数のポンプＰ１と、流路Ｔの間に設けられた複数のポンプＰ２と、複数のバルブＶ、複数のポンプＰ１、および複数のポンプＰ２を制御する制御部とを備える。この制御部が複数のバルブＶの開閉、ならびに、複数のポンプＰ１および複数のポンプＰ２の稼働を制御することにより、流路Ｒ１～流路Ｒ１３における第１熱媒体Ｂ１の流れ、および流路Ｔにおける第２熱媒体Ｂ２の流れが制御される。

【0036】

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る空調システム１Ａの構成を示す図である。空調システム１Ａの構成の一部は、前述した空調システム１の構成の一部と同一である。よって、以下では、空調システム１の説明と重複する説明を同一の符号を付して適宜省略する。空調システム１Ａは、空冷によって放熱を行う放熱機器３に代えて、水冷によって放熱を行う放熱機器３Ａを有する。

【0037】

放熱機器３Ａは、冷却塔８と、冷却塔８を通る水Ｗと第１熱媒体Ｂ１との熱交換を行う第２熱交換器９とを有する。冷却塔８は水Ｗを冷却する。例えば、空調システム１Ａは、湿球温度が０℃以下であることが少なく冷却塔を用いることが可能な地域向けとされている。

【0038】

放熱機器３Ａは、冷却塔８と第２熱交換器９との間で水Ｗが行き来する流路Ｕと、流路Ｕに設けられたポンプＰ３とを備える。前述した制御部は、ポンプＰ３の稼働を制御する。これにより、第２熱交換器９から水Ｗが冷却塔８に流入するとともに、冷却塔８によって冷却された水Ｗが第２熱交換器９に供給される。

【0039】

空調システム１Ａは第１熱媒体Ｂ１が流れる流路Ｒ１～Ｒ１３を有し、例えば、空調システム１Ａにおいて第１熱媒体Ｂ１は水である。空調システム１Ａは複数の放熱機器３Ａを有し、例えば、複数の放熱機器３Ａは第１放熱機器３ｆ、第２放熱機器３ｇおよび第３放熱機器３ｈを含む。第１放熱機器３ｆの第２熱交換器９には流路Ｒ１および流路Ｒ２が接続されており、第２放熱機器３ｇの第２熱交換器９には流路Ｒ５および流路Ｒ８が接続されており、第３放熱機器３ｈの第２熱交換器９には流路Ｒ６および流路Ｒ９が接続されている。

【0040】

第１放熱機器３ｆは、空調機２から流路Ｒ１を介して流入した第１熱媒体Ｂ１を放熱および水冷によって冷却する。このとき、第１放熱機器３ｆの第２熱交換器９を流れる第１熱媒体Ｂ１が当該第２熱交換器９を流れる水Ｗによって冷却される。第２放熱機器３ｇは、例えば、流路Ｒ５を介して流入した第１熱媒体Ｂ１を放熱および水冷によって冷却する。

【0041】

このとき、第２放熱機器３ｇの第２熱交換器９を流れる第１熱媒体Ｂ１が当該第２熱交換器９を流れる水Ｗによって冷却される。同様に、第３放熱機器３ｈは、流路Ｒ６を介して空調機２から流入した第１熱媒体Ｂ１を放熱および水冷によって冷却する。このとき、第３放熱機器３ｈの第２熱交換器９を流れる第１熱媒体Ｂ１が当該第２熱交換器９を流れる水Ｗによって冷却される。

【0042】

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態に係る空調システム１Ｂの構成を示す図である。空調システム１Ｂは、空冷によって放熱を行う放熱機器３と、水冷によって放熱を行う放熱機器３Ａとを備える。空調システム１Ｂは、流路Ｒ１１、流路Ｒ１２および流路Ｒ１３に代えて、流路Ｒ１４、流路Ｒ１５および流路Ｒ１６と、熱交換器１０とを備える。例えば、流路Ｒ１～流路Ｒ４には不凍液としての第１熱媒体Ｂ１が流通し、流路Ｒ５～流路Ｒ１０には水としての第１熱媒体Ｂ１が流通する。流路Ｒ１４～流路Ｒ１６には水Ｗが流通する。

【0043】

空調システム１Ｂは複数の放熱機器３Ａを備え、複数の放熱機器３Ａは第１放熱機器３ｊおよび第２放熱機器３ｋを含む。流路Ｒ１４は、第１放熱機器３ｊの流路Ｕから第２放熱機器３ｋの流路Ｕまで延びている。流路Ｒ１５は第１放熱機器３ｊの流路Ｕから熱交換器１０まで延びており、流路Ｒ１６は第２放熱機器３ｋの流路Ｕから熱交換器１０まで延びている。流路Ｒ１４～流路Ｒ１６および熱交換器１０によって、第１放熱機器３ｊと第２放熱機器３ｋとの間における容量の融通が可能とされている。

【0044】

次に、空調システムの動作の例について説明する。まず、前述した空調システム１の動作の例について図４～図７を参照しながら説明する。なお、図４以降の図では、煩雑さを回避するため図１～図３と重複する符号の図示を適宜省略している。

【0045】

まず、図４（ａ）に示される例（以下では第１モードと称する）について説明する。なお、図４（ａ）以降において、バルブＶのうち、黒塗りされているバルブＶは閉じられているバルブＶを示しており、白抜きされているバルブＶは開かれているバルブＶを示している。図４（ａ）以降において、流路Ｒ１～流路Ｒ１３のうち、太線で示している流路Ｒ１～Ｒ１３は第１熱媒体Ｂ１が流れている流路を示しており、細線で示している流路Ｒ１～流路Ｒ１３は第１熱媒体Ｂ１が流れていない流路を示している。

【0046】

第１モードにおいて、空調システム１は、間接外気冷房のみによって冷房を行う。第１モードでは、空調機２から第１熱媒体Ｂ１が第１放熱機器３ｂに流入し、第１放熱機器３ｂが流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却する。第１放熱機器３ｂによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ２を介して空調機２に供給される。

【0047】

流路Ｒ１を流れる第１熱媒体Ｂ１の一部は、流路Ｒ１１および流路Ｒ５を介して第２放熱機器３ｃに流入するとともに、流路Ｒ１１および流路Ｒ６を介して第３放熱機器３ｄに流入する。第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄのそれぞれは、流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却する。

【0048】

第２放熱機器３ｃによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ８および流路Ｒ１２を通って流路Ｒ２に合流し、その後空調機２に供給される。第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ９および流路Ｒ１２を通って流路Ｒ２に合流し、その後空調機２に供給される。

【0049】

以上、第１モードでは、複数台（一例として３台）の放熱機器３を用いて間接外気冷房だけで冷房を行う。第１モードは、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄの総容量の範囲における好適な容量を使用するモードである。第１モードでは、放熱機器３によって使用される容量を調整することにより、放熱の伝熱面積が変化し、空調機２への第１熱媒体Ｂ１の供給温度が変化する。これにより、好適な温度と量の冷熱を好適なポンプＰ１の動力によって空調機２に供給することができる。

【0050】

図４（ｂ）は空調システム１の第２モードを示す図である。第２モードの一部の動作は、前述した第１モードの一部の動作と同一である。よって、以下の説明では、第１モードと重複する説明を適宜省略する。第２モードでは、第３放熱機器３ｄを用いたフリークーリングによる帯水層蓄熱を冷房と並行して行う。

【0051】

第２モードでは、第１熱交換器７から第１熱媒体Ｂ１が流路Ｒ６を介して第３放熱機器３ｄに流入し、第３放熱機器３ｄが流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却する。第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ９を介して第１熱交換器７に供給される。第１熱交換器７は、冷却された第１熱媒体Ｂ１の冷熱を流路Ｔを通る第２熱媒体Ｂ２に伝達して第２熱媒体Ｂ２を冷却する。冷却された第２熱媒体Ｂ２は帯水層蓄冷部６に流れる。これにより、帯水層蓄冷部６に冷熱が蓄積される。以上、第２モードによれば、空調システム１によって冷房および蓄冷を並行して行うことが可能である。

【0052】

図４（ｃ）は空調システム１の第３モードを示す図である。第３モードにおいて、空調システム１は、間接外気冷房によって第１熱媒体Ｂ１を冷却し、冷凍機４で第１熱媒体Ｂ１をさらに除熱して第１熱媒体Ｂ１を空調機２に供給する。すなわち、第１放熱機器３ｂによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ２および流路Ｒ３を通って冷凍機４（蒸発器４ｂ）に流入し、冷凍機４によって冷却される。冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１は、流路Ｒ４および流路Ｒ２を通って空調機２に流入する。

【0053】

例えば、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄの容量は、固定されておらず、変更可能とされている。第２放熱機器３ｃには、冷凍機４（凝縮器４ｃ）から流路Ｒ５を介して第１熱媒体Ｂ１が流入する。第２放熱機器３ｃは流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第２放熱機器３ｃによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は流路Ｒ８を通って冷凍機４に流入する。

【0054】

第３放熱機器３ｄには、冷凍機４（凝縮器４ｃ）から流路Ｒ５、流路Ｒ１１および流路Ｒ６を介して第１熱媒体Ｂ１が流入する。第３放熱機器３ｄは流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は流路Ｒ９、流路Ｒ１２および流路Ｒ８を通って冷凍機４に流入する。

【0055】

第３モードでは、複数の放熱機器３のうちの一部（第１放熱機器３ｂ）が空調機２の間接外気冷房のために用いられ、複数の放熱機器３のうちの残部（第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄ）が冷凍機４の凝縮器４ｃの冷却のために用いられる。凝縮器４ｃにおける第１熱媒体Ｂ１の温度が低いほど冷凍機４の効率を上げることができるので、第３モードでは、間接外気冷房を行うとともに冷凍機４の効率を上げることができる。

【0056】

図５（ａ）は空調システム１の第４モードを示す図である。第４モードは、第３放熱機器３ｄの稼働が第３モードとは異なる。第３放熱機器３ｄは、第２モードと同様、第１熱交換器７から流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、冷却した第１熱媒体Ｂ１を第１熱交換器７に供給する。

【0057】

第１熱交換器７は第１熱媒体Ｂ１の冷熱を第２熱媒体Ｂ２に伝達させて第２熱媒体Ｂ２を冷却し、冷却された第２熱媒体Ｂ２が帯水層蓄冷部６に供給されることによって帯水層蓄冷部６に冷熱が蓄積される。第４モードでは、複数の放熱機器３の一部（第１放熱機器３ｂ）は間接外気冷房を行い、複数の放熱機器３の一部（第２放熱機器３ｃ）は冷凍機４の凝縮器４ｃを冷却し、複数の放熱機器３の残部（第３放熱機器３ｄ）は帯水層蓄冷部６への蓄冷を行う。したがって、第４モードでは、空調システム１は、間接外気冷房、冷凍機４の効率の向上、および帯水層蓄冷部６への蓄冷、を並行して行うことができる。

【0058】

図５（ｂ）は空調システム１の第５モードを示す図である。第５モードでは、空調機２が冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１を用いて冷房を行う。冷凍機４の蒸発器４ｂには、空調機２から流路Ｒ１および流路Ｒ３を介して第１熱媒体Ｂ１が流入する。蒸発器４ｂは流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、蒸発器４ｂによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は流路Ｒ４および流路Ｒ２を介して空調機２に供給される。

【0059】

第１放熱機器３ｂには、流路Ｒ５、流路Ｒ１１および流路Ｒ１を介して冷凍機４の凝縮器４ｃから第１熱媒体Ｂ１が流入する。第１放熱機器３ｂは流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第１放熱機器３ｂによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は流路Ｒ２、流路Ｒ１２、流路Ｒ８および流路Ｒ７を通って冷凍機４の凝縮器４ｃに供給される。

【0060】

第２放熱機器３ｃには、流路Ｒ５を介して凝縮器４ｃから第１熱媒体Ｂ１が流入する。第２放熱機器３ｃは流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第２放熱機器３ｃによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は流路Ｒ８および流路Ｒ７を通って凝縮器４ｃに供給される。第３放熱機器３ｄには、流路Ｒ５、流路Ｒ１１および流路Ｒ６を介して凝縮器４ｃから第１熱媒体Ｂ１が流入する。第３放熱機器３ｄは流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１は流路Ｒ９、流路Ｒ１２、流路Ｒ８および流路Ｒ７を通って凝縮器４ｃに供給される。

【0061】

以上、第５モードでは、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄによって第１熱媒体Ｂ１が冷却され、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１が凝縮器４ｃに供給される。したがって、冷凍機４の効率を一層高めることができる。

【0062】

図５（ｃ）は空調システム１の第６モードを示す図である。第６モードでは、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１を用いて空調機２が冷房を行うとともに、複数の放熱機器３のうちの一部（第３放熱機器３ｄ）が帯水層蓄冷部６への蓄冷を行う。第１放熱機器３ｂおよび第２放熱機器３ｃは、第５モードと同様、冷却した第１熱媒体Ｂ１を冷凍機４の凝縮器４ｃに供給する。

【0063】

第３放熱機器３ｄは、第２モードと同様、第１熱交換器７から流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、冷却した第１熱媒体Ｂ１を第１熱交換器７に供給する。そして、第１熱交換器７が第１熱媒体Ｂ１の冷熱を第２熱媒体Ｂ２に伝達させることによって帯水層蓄冷部６に冷熱を蓄積する。

【0064】

図６（ａ）は空調システム１の第７モードを示す図である。第７モードでは、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１を用いて空調機２が冷房を行い、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄが帯水層蓄冷部６への蓄冷を行うとともに、第１熱交換器７を通った第１熱媒体Ｂ１が凝縮器４ｃに供給される。

【0065】

第７モードでは、冷凍機４の熱源水として、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄからの冷熱と、帯水層蓄冷部６からの冷熱が用いられる。第７モードでは、第１熱媒体Ｂ１は、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄによって冷却された後に、第１熱交換器７において帯水層蓄冷部６から流れる第２熱媒体Ｂ２によってさらに除熱されて冷凍機４（凝縮器４ｃ）に導かれる。第７モードは、帯水層蓄冷部６が放冷を行う帯水層放冷モードである。第７モードでは、さらに高効率な冷房を行うことが可能となる。

【0066】

図６（ｂ）は空調システム１の第７モードの変形パターンを示す図である。当該変形パターンでは、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１に帯水層蓄冷部６に貯蔵された冷熱（第２熱媒体Ｂ２）が供給されて冷凍機４（凝縮器４ｃ）に送られる。図６（ｂ）に示される変形パターンでは、第１放熱機器３ｂによって冷却された第１熱媒体Ｂ１、第２放熱機器３ｃによって冷却された第１熱媒体Ｂ１、および第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１の一部が第１熱交換器７を通らずに冷凍機４に供給される。この点が図６（ａ）に示される第７モードとは異なっている。

【0067】

図７（ａ）は空調システム１の第８モードを示す図である。第８モードでは、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１と、帯水層蓄冷部６に蓄冷された冷熱とを用いて空調機２による冷房が行われる。第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄは、冷凍機４（凝縮器４ｃ）に供給される第１熱媒体Ｂ１を冷却し、冷凍機４（蒸発器４ｂ）が冷却した第１熱媒体Ｂ１を空調機２に供給する。帯水層蓄冷部６に蓄冷された冷熱は、第１熱交換器７を経由して空調機２に供給される。第８モードは、帯水層蓄冷部６が放冷を行う帯水層放冷モードである。

【0068】

図７（ｂ）は空調システム１の第８モードの変形パターンを示す図である。図７（ｂ）の当該変形パターンが図７（ａ）と異なる点は、空調機２からの第１熱媒体Ｂ１が第３放熱機器３ｄによって冷却され、第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１が第１熱交換器７において熱交換される。第１熱交換器７は帯水層蓄冷部６に貯蔵された冷熱を第１熱媒体Ｂ１に供給し、当該冷熱が供給された第１熱媒体Ｂ１が空調機２に流入する。

【0069】

以上、第１実施形態に係る空調システム１における第１モードから第８モードについて説明した。この第１モードから第８モードは、第２実施形態に係る空調システム１Ａ、および第３実施形態に係る空調システム１Ｂにおいても実行可能である。以下では、図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）を参照しながら、第３実施形態に係る空調システム１Ｂの帯水層放冷モード（第７モードおよび第８モード）について説明する。

【0070】

図８（ａ）は空調システム１Ｂの第７モードを示す図である。図８（ａ）では、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１を用いて空調機２が冷房を行う。図８（ａ）では、冷凍機４（凝縮器４ｃ）から放熱機器３Ａ（第１放熱機器３ｊおよび第２放熱機器３ｋ）に向かう第１熱媒体Ｂ１の経路、放熱機器３Ａから第１熱交換器７に向かう第１熱媒体Ｂ１の経路、および、第１熱交換器７から冷凍機４（凝縮器４ｃ）に向かう第１熱媒体Ｂ１の経路が直列に繋がっている。

【0071】

この第７モードでは、第１熱媒体Ｂ１が放熱機器３Ａにおいて冷却され、放熱機器３Ａにおいて冷却された第１熱媒体Ｂ１には第１熱交換器７において冷熱が供給される。この冷熱が供給された第１熱媒体Ｂ１が冷凍機４（凝縮器４ｃ）に供給される。第７モードにおいて、第１放熱機器３ｊおよび第２放熱機器３ｋの容量は、固定されておらず、変更可能とされている。

【0072】

図８（ｂ）は空調システム１Ｂの第８モードを示す図である。図８（ｂ）では、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１、および帯水層蓄冷部６の冷熱によって冷却された第１熱媒体Ｂ１によって空調機２が冷房を行う。第８モードでは、冷凍機４の熱源水として、放熱機器３Ａ（第１放熱機器３ｊおよび第２放熱機器３ｋ）が用いられる。帯水層蓄冷部６の冷熱は、第１熱交換器７を介して空調機２に供給される。第８モードにおいて、第１放熱機器３ｊおよび第２放熱機器３ｋの容量は、固定されておらず、変更可能とされている。

【0073】

図８（ｃ）は空調システム１Ｂの第８モードの変形パターンを示す図である。当該変形パターンでは、図８（ｂ）と同様、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１と帯水層蓄冷部６の冷熱とによって空調機２が冷房を行う。当該変形パターンでは、冷凍機４の熱源水として、第１放熱機器３ｊが用いられる。第２放熱機器３ｋは空調機２からの第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第２放熱機器３ｋによって冷却された第１熱媒体Ｂ１が第１熱交換器７を介して空調機２に供給される。

【0074】

次に、複数の放熱機器の容量を変更するシステムについて図９および図１０を参照しながら説明する。図９（ａ）は、第１変形例に係る空調システムの放熱機器１１を示している。放熱機器１１は、第３熱媒体Ｂ３を放熱によって冷却する複数の放熱装置である放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐと、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれから第３熱媒体Ｂ３が供給される第１ヘッダ１３ｂ、第２ヘッダ１３ｃおよび第３ヘッダ１３ｄとを備える。

【0075】

放熱機器１１は、例えば、前述した空調システム１（図１参照）の第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄに代えて設けられる。第１ヘッダ１３ｂには流路Ｒ１が接続されており、第２ヘッダ１３ｃには流路Ｒ５が接続されており、第３ヘッダ１３ｄには流路Ｒ６が接続されている。第１ヘッダ１３ｂには流路Ｒ１を介して第１熱媒体Ｂ１が流入し、第２ヘッダ１３ｃには流路Ｒ５を介して第１熱媒体Ｂ１が流入し、第３ヘッダ１３ｄには流路Ｒ６を介して第１熱媒体Ｂ１が流入する。

【0076】

以上のように、放熱機器１１には、流路Ｒ１、流路Ｒ５および流路Ｒ６のそれぞれから第１熱媒体Ｂ１が流入する。放熱機器１１は、後述する放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐの働きで流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却する。なお、第１変形例に係る空調システムは、図示しないが流路Ｒ２、流路Ｒ８および流路Ｒ９に冷却した第１熱媒体Ｂ１を流す放熱機器を備えており、当該放熱機器の構成は放熱機器１１の構成と同様である。

【0077】

第１ヘッダ１３ｂ、第２ヘッダ１３ｃおよび第３ヘッダ１３ｄのそれぞれは、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれから延びる複数の流路１４と、各流路１４に設けられた複数のバルブ１５とを有する。第１ヘッダ１３ｂ、第２ヘッダ１３ｃおよび第３ヘッダ１３ｄのそれぞれの複数のバルブ１５は、前述した制御部によって開閉制御される。これにより、第１ヘッダ１３ｂ、第２ヘッダ１３ｃおよび第３ヘッダ１３ｄにおける第３熱媒体Ｂ３の容量が変更可能とされている。第１ヘッダ１３ｂ、第２ヘッダ１３ｃおよび第３ヘッダ１３ｄは、流入した第１熱媒体Ｂ１を第３熱媒体Ｂ３として放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐに供給する。

【0078】

図９（ｂ）は、第２変形例に係る空調システムの放熱機器２１を示している。放熱機器２１の一部の構成は、前述した放熱機器１１の一部の構成と同一である。よって、以下では、放熱機器１１の構成と重複する説明を同一の符号を付して適宜省略する。放熱機器２１は、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐと、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれに第３熱媒体Ｂ３を供給する第１ヘッダ２３ｂと、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれから第３熱媒体Ｂ３が供給される第２ヘッダ２３ｃとを備える。

【0079】

第１ヘッダ２３ｂには流路Ｒ１、流路Ｒ５および流路Ｒ６が接続されており、第２ヘッダ２３ｃには流路Ｒ２、流路Ｒ８および流路Ｒ９が接続されている。第１ヘッダ２３ｂには流路Ｒ１、流路Ｒ５および流路Ｒ６を介して第１熱媒体Ｂ１が流入し、第２ヘッダ２３ｃからは流路Ｒ２、流路Ｒ８および流路Ｒ９に第１熱媒体Ｂ１を流出する。

【0080】

第１ヘッダ２３ｂは、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれから延びる複数の流路２４ｂと、各流路２４ｂに設けられた複数のバルブ２５ｂとを有する。第２ヘッダ２３ｃは、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれから延びる複数の流路２４ｃと、各流路２４ｃに設けられた複数のバルブ２５ｃとを有する。

【0081】

バルブ２５ｂおよびバルブ２５ｃは、前述した制御部によって開閉制御される。これにより、第１ヘッダ２３ｂおよび第２ヘッダ２３ｃにおける第３熱媒体Ｂ３の容量が変更可能とされている。第１ヘッダ２３ｂおよび第２ヘッダ２３ｃは、それぞれ第１熱媒体Ｂ１を第３熱媒体Ｂ３に分岐、第３熱媒体Ｂ３を第１熱媒体Ｂ１に合流する。第１ヘッダ２３ｂで分岐された第３熱媒体Ｂ３は、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐで冷却された後、第２ヘッダ２３ｃで第１熱媒体Ｂ１として合流され、流路Ｒ２，Ｒ８，Ｒ９に流出する。

【0082】

図１０（ａ）は、第３変形例に係る空調システムの放熱機器３１を示している。放熱機器３１は、第３熱媒体Ｂ３を放熱によって冷却する複数の放熱装置である冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐと、冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐのそれぞれから第３熱媒体Ｂ３が供給される第１ヘッダ３３ｂ、第２ヘッダ３３ｃおよび第３ヘッダ３３ｄと備える。さらに、放熱機器３１は、第１ヘッダ３３ｂに接続された熱交換器３４ｂと、第２ヘッダ３３ｃに接続された熱交換器３４ｃと、第３ヘッダ３３ｄに接続された熱交換器３４ｄとを備える。

【0083】

放熱機器３１は、例えば、前述した空調システム１Ａ（図２参照）の第１放熱機器３ｆ、第２放熱機器３ｇおよび第３放熱機器３ｈに代えて設けられる。熱交換器３４ｂには流路Ｒ１および流路Ｒ２が接続されており、熱交換器３４ｃには流路Ｒ５および流路Ｒ８が接続されており、熱交換器３４ｄには流路Ｒ６および流路Ｒ９が接続されている。

【0084】

熱交換器３４ｂには流路Ｒ１を介して第１熱媒体Ｂ１が流入し、熱交換器３４ｃには流路Ｒ５を介して第１熱媒体Ｂ１が流入し、熱交換器３４ｄには流路Ｒ６を介して第１熱媒体Ｂ１が流入する。熱交換器３４ｂからは冷却された第１熱媒体Ｂ１が流路Ｒ２に流出し、熱交換器３４ｃからは冷却された第１熱媒体Ｂ１が流路Ｒ８に流出し、熱交換器３４ｄからは冷却された第１熱媒体Ｂ１が流路Ｒ９に流出する。

【0085】

第１ヘッダ３３ｂ、第２ヘッダ３３ｃおよび第３ヘッダ３３ｄのそれぞれは、冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐのそれぞれから延びる複数の流路３５と、各流路３５に設けられた複数のバルブ３６とを有する。第１ヘッダ３３ｂ、第２ヘッダ３３ｃおよび第３ヘッダ３３ｄのそれぞれの複数のバルブ３６は、前述した制御部によって開閉制御される。

【0086】

これにより、第１ヘッダ３３ｂ、第２ヘッダ３３ｃおよび第３ヘッダ３３ｄにおける第３熱媒体Ｂ３の容量が変更可能とされている。第１ヘッダ３３ｂにおける第３熱媒体Ｂ３の冷熱は熱交換器３４ｂを介して第１熱媒体Ｂ１に供給され、第２ヘッダ３３ｃにおける第３熱媒体Ｂ３の冷熱は熱交換器３４ｃを介して第１熱媒体Ｂ１に供給され、第３ヘッダ３３ｄにおける第３熱媒体Ｂ３の冷熱は熱交換器３４ｄを介して第１熱媒体Ｂ１に供給される。

【0087】

図１０（ｂ）は、第４変形例に係る空調システムの放熱機器４１を示している。放熱機器４１の一部の構成は、前述した放熱機器３１の一部の構成と同一である。以下では、放熱機器３１の構成と重複する説明を同一の符号を付して適宜省略する。放熱機器４１は、冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐと、冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐのそれぞれに第３熱媒体Ｂ３を供給する第１ヘッダ４３ｂと、冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐのそれぞれから第３熱媒体Ｂ３が供給される第２ヘッダ４３ｃとを備える。

【0088】

第１ヘッダ４３ｂは、熱交換器３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれに接続されており、熱交換器３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれと第３熱媒体Ｂ３の流出入を行う。第２ヘッダ４３ｃは、第１ヘッダ４３ｂと同様、熱交換器３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれに接続されており、熱交換器３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれと第３熱媒体Ｂ３の流出入を行う。

【0089】

第１ヘッダ４３ｂは、冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐのそれぞれから延びる複数の流路４５ｂと、各流路４５ｂに設けられた複数のバルブ４６ｂとを有する。第２ヘッダ４３ｃは、冷却塔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・３２ｐのそれぞれから延びる複数の流路４５ｃと、各流路４５ｃに設けられた複数のバルブ４６ｃとを有する。

【0090】

バルブ４６ｂおよびバルブ４６ｃは、前述した制御部によって開閉制御される。これにより、第１ヘッダ４３ｂおよび第２ヘッダ４３ｃにおける第３熱媒体Ｂ３の容量が変更可能とされている。第２ヘッダ４３ｃにおける第３熱媒体Ｂ３の冷熱は、熱交換器３４ｂ，３４ｃ，３４ｄで第１熱媒体Ｂ１に供給され、冷熱が供給された第１熱媒体Ｂ１が熱交換器３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれから流路Ｒ２，Ｒ８，Ｒ９に流出する。

【0091】

次に、空調システムのさらなる変形例について図１１を参照しながら説明する。図１１（ａ）は、第５変形例に係る空調システム５１を示す図である。空調システム５１は、空調機２から流路Ｒ１，Ｒ６まで延びる流路Ｒ２１と、空調機２から流路Ｒ２，Ｒ１０まで延びる流路Ｒ２２とを有する点が第１実施形態に係る空調システム１とは異なる。空調システム５１は、流路Ｒ２１を介して第１熱媒体Ｂ１を複数の放熱機器３（例えば第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄ）に並行して送る。空調システム５１は、複数の放熱機器３によって冷却された第１熱媒体Ｂ１が流路Ｒ２１、流路Ｒ２２に合流されてから空調機２に送られる。

【0092】

図１１（ｂ）は、第６変形例に係る空調システム６１を示す図である。空調システム６１は、空調機２から流路Ｒ１，Ｒ６まで延びる流路Ｒ３１と、空調機２から流路Ｒ２，Ｒ１０まで延びる流路Ｒ３２とを有する点が第２実施形態に係る空調システム１Ａとは異なる。空調システム６１は、上記の空調システム５１と同様、流路Ｒ３１を介して第１熱媒体Ｂ１を複数の放熱機器３Ａ（第１放熱機器３ｆ、第２放熱機器３ｇおよび第３放熱機器３ｈ）に並行して送り、複数の放熱機器３Ａによって冷却された第１熱媒体Ｂ１が流路Ｒ３１、流路Ｒ３２に合流されてから空調機２に送られる。

【0093】

次に、本実施形態に係る空調方法の例について図１２を参照しながら説明する。以下では、図１２のフローチャートを参照しながら空調システム１の各機器の稼働方法の例について説明する。まず、空調システム１の運転モードを選択する（ステップＳ１）。例えば、運転モードの選択としては、冷房蓄冷モード、冷房モードおよび冷房放冷モードのいずれかが選択される。

【0094】

冷房蓄冷モードが選択された場合には、ステップＳ２に移行し、外気乾球温度Ｔ_０より予測温度Ｔ_ＡＣが高く損失が生じないか否かが判定される（ステップＳ３）。ステップＳ３において予測温度Ｔ_ＡＣが高く損失が生じないと判定された場合には、ステップＳ４に移行する。

【0095】

ステップＳ４では、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ１以下であるか否かが判定される。一例として、所定温度Ｘ１は０℃である。ステップＳ４において外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ１以下であると判定された場合には、第１蓄冷パターンを実行する。第１蓄冷パターンでは、空調機２から第１熱媒体Ｂ１が第３放熱機器３ｄに流入し、第３放熱機器３ｄが流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１の冷熱が第１熱交換器７を介して帯水層蓄冷部６に蓄冷される。第１蓄冷パターンにおいて、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび冷凍機４の稼働は前述した第２モード（図４（ｂ））と同様である。

【0096】

ステップＳ４において、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ１以下でないと判定された場合には、第２蓄冷パターンを実行する。第２蓄冷パターンは、前述した第２モード（図４（ｂ））と同様の蓄冷パターンである。第２蓄冷パターンでは、第１熱交換器７から第１熱媒体Ｂ１が流路Ｒ６を介して第３放熱機器３ｄに流入し、第３放熱機器３ｄが流入した第１熱媒体Ｂ１を冷却し、第３放熱機器３ｄによって冷却された第１熱媒体Ｂ１の冷熱が帯水層蓄冷部６に蓄冷される。

【0097】

ステップＳ１において冷房モードが選択された場合、または、ステップＳ３において外気乾球温度Ｔ_０より予測温度Ｔ_ＡＣが高くなく損失が生じると判定された場合には、ステップＳ５に移行して冷房モードとなる。そして、ステップＳ６に移行し、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ２以下であるか否かが判定される。所定温度Ｘ２は所定温度Ｘ１より高く、一例として、所定温度Ｘ２は７．５℃である。

【0098】

ステップＳ６において、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ２以下であると判定された場合、第１冷房パターンを実行する。第１冷房パターンは、前述した第１モード（図４（ａ））と同様の冷房パターンである。第１冷房パターンでは、冷凍機４および帯水層蓄冷部６を用いずに、間接外気冷房のみによって冷房を行う。すなわち、複数台の放熱機器３を用いて間接外気冷房だけで冷房を行う。

【0099】

ステップＳ６において、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ２以下でないと判定された場合、第２冷房パターンを実行する。第２冷房パターンは、前述した第３モード（図４（ｃ））と同様の冷房パターンである。第２冷房パターンにおいて、空調システム１は、間接外気冷房によって第１熱媒体Ｂ１を冷却しつつ、さらに冷凍機４で第１熱媒体Ｂ１を冷却して空調機２に供給する。第２冷房パターンでは、複数の放熱機器３のうちの一部（第１放熱機器３ｂ）が空調機２の間接外気冷房のために用いられ、複数の放熱機器３のうちの残部（第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄ）が冷凍機４の凝縮器４ｃの冷却のために用いられる。

【0100】

ステップＳ１において、冷房放冷モードが選択された場合には、ステップＳ７に移行し、外気乾球温度Ｔ_０が予測温度Ｔ_ＡＣ以上であり損失が生じないか否かが判定される（ステップＳ８）。ステップＳ８において、外気乾球温度Ｔ_０が予測温度Ｔ_ＡＣ以上でなく損失が生じると判定された場合には、ステップＳ５およびステップＳ６に移行して前述した第１冷房パターンおよび第２冷房パターンのいずれかが実行される。

【0101】

ステップＳ８において、外気乾球温度Ｔ_０が予測温度Ｔ_ＡＣ以上であり損失が生じると判定された場合には、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ３より高いか否かが判定される。例えば、所定温度Ｘ３は、所定温度Ｘ１および所定温度Ｘ２よりも高い。一例として、所定温度Ｘ３は２０℃である。ステップＳ９において、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ３より高いと判定された場合には、第１放冷パターンを実行する。

【0102】

第１放冷パターンは、前述した第８モードの変形パターン（図７（ａ））と同様の放冷パターンである。ステップＳ９において、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ３より高いと判定された場合には、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１と、帯水層蓄冷部６に蓄冷された冷熱とを用いて空調機２による冷房を行う。複数の放熱機器３は冷凍機４の凝縮器４ｃに供給される第１熱媒体Ｂ１を冷却し、冷凍機４が蒸発器４ｂで冷却した第１熱媒体Ｂ１を空調機２に供給する。帯水層蓄冷部６に蓄冷された冷熱は、第１熱交換器７を経由して空調機２に供給される。

【0103】

ステップＳ９において、外気乾球温度Ｔ_０が所定温度Ｘ３より高くないと判定された場合には、第２放冷パターンを実行する。第２放冷パターンは、前述した第８モード（図７（ｂ））と同様の放冷パターンである。第２放冷パターンでは、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１と、放熱機器３によって第１熱媒体Ｂ１をプレクールするとともに帯水層蓄冷部６の冷熱によって第１熱媒体Ｂ１を冷却して空調機２に導く。すなわち、空調機２からの第１熱媒体Ｂ１は、第３放熱機器３ｄによって冷却されて第１熱交換器７において熱交換されてから空調機２に供給される。

【0104】

本実施形態に係る空冷方法の工程は、以上の第１蓄冷パターン、第２蓄冷パターン、第１冷房パターン、第２冷房パターン、第１放冷パターンおよび第２放冷パターンが実行された後に終了する。このように、空調システム１では、帯水層蓄冷部６への蓄冷、放熱機器３による第１熱媒体Ｂ１の放熱、帯水層蓄冷部６による第１熱媒体Ｂ１の冷却（放冷）、および冷凍機４による第１熱媒体Ｂ１の冷却、を種々のパターンに応じて実行することができる。

【0105】

次に、本実施形態に係る空調システム１から得られる作用効果についてより詳細に説明する。空調システム１は、空調機２からの第１熱媒体Ｂ１を外気への放熱によって冷却する放熱機器３を備え、放熱機器３によって冷却された第１熱媒体Ｂ１は空調機２に供給される。したがって、この空調機２によって定常的に外気を用いた冷房を行うことができる。

【0106】

空調システム１は、地中Ｇに設けられた帯水層蓄冷部６を備え、帯水層蓄冷部６には第２熱媒体Ｂ２が通される。空調システム１は、空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１を冷却させる冷凍機４と、空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１と第２熱媒体Ｂ２との間で熱交換を行う第１熱交換器７を備える。したがって、冷凍機４によって冷却された第１熱媒体Ｂ１が空調機２に供給されることによって冷房を行うとともに、第１熱交換器７において第１熱媒体Ｂ１の冷熱が第２熱媒体Ｂ２に供給されることによって帯水層蓄冷部６への蓄冷を行うことができる。よって、蓄冷熱と冷房とを並行して行うことができる。この作用効果は、前述した空調システム１Ａ、空調システム１Ｂ、および第１～第６変形例に係る空調システムからも同様に得られる。

【0107】

前述した空調システム１のように、放熱機器３は、空冷によって放熱を行ってもよい。この場合、外気の冷熱を第１熱媒体Ｂ１に供給することにより、第１熱媒体Ｂ１を空冷によって冷却させることができる。

【0108】

前述した空調システム１Ａのように、放熱機器３Ａは、水冷によって放熱を行ってもよい。この場合、外気によって冷却された水の冷熱が第１熱媒体Ｂ１に供給されることにより、第１熱媒体Ｂ１を水冷によって冷却させることができる。

【0109】

前述した空調システム１Ａのように、放熱機器３Ａは、冷却塔８と、冷却塔８を通る水Ｗと第１熱媒体Ｂ１との熱交換を行う第２熱交換器９とを有してもよい。この場合、第２熱交換器９において冷却塔８の水Ｗの冷熱が第１熱媒体Ｂ１に供給される。したがって、冷却塔８の水Ｗが空調機２に向かって流れることを抑制できる。

【0110】

前述した第１変形例に係る空調システム（図９（ａ）参照）のように、放熱機器１１は、第３熱媒体Ｂ３を放熱によって冷却する放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐと、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれに第３熱媒体Ｂ３を供給する第１ヘッダ１３ｂと、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれに第３熱媒体Ｂ３を供給する第２ヘッダ１３ｃと、放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐのそれぞれに第３熱媒体Ｂ３を供給する第３ヘッダ１３ｄと、を有してもよい。放熱装置１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・１２ｐで冷却された第３熱媒体Ｂ３は、図示しないヘッダを介して流路Ｒ２、流路Ｒ８、流路Ｒ９へ導かれる。第１ヘッダ１３ｂ、第２ヘッダ１３ｃおよび第３ヘッダ１３ｄの少なくともいずれかにおける第３熱媒体Ｂ３の冷熱が第１熱媒体Ｂ１として供給されてもよい。この場合、空調機２に供給される第１熱媒体Ｂ１に対する温度と熱量を自在に変更することができる。

【0111】

以上、本開示に係る空調システムの種々の実施形態、および種々の変形例について説明した。しかしながら、本開示に係る空調システムは、前述した各実施形態または各変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内においてさらに変形することが可能である。すなわち、空調システムの各部の機能、数および配置態様は上記の要旨の範囲内において適宜変更可能である。以上、第１実施形態～第３実施形態および第１変形例～第６変形例について説明したが、本開示に係る空調システムは、第１実施形態～第３実施形態および第１変形例～第６変形例から選択された形態の一部と、当該形態とは異なる残部とが組み合わされた空調システムであってもよい。このように、前述した第１実施形態～第３実施形態および第１変形例～第６変形例は適宜組み合わせることが可能である。

【0112】

例えば、前述した実施形態では、空調機２、放熱機器３、冷凍機４、帯水層蓄熱部５、帯水層蓄冷部６および第１熱交換器７を備えた空調システム１について説明した。しかしながら、空調システムの全体構成は適宜変更可能であり、空調システムの流路の構成も、前述した流路Ｒ等に限られず適宜変更可能である。

【0113】

例えば、前述した空調システム１では、第１放熱機器３ｂ、第２放熱機器３ｃおよび第３放熱機器３ｄという３台の放熱機器を備える例について説明した。しかしながら、空調システムが備える放熱機器の数は、１台、２台または４台以上であってもよく、特に限定されない。

【0114】

前述した実施形態では、データセンターのサーバルームの空調を行う空調機２を備えた空調システム１について説明した。しかしながら、空調システムの空調機は、サーバルーム以外の空調を行うものであってもよい。さらに、空調システムは、データセンターに限られず種々の建物に適用させることが可能である。

【符号の説明】

【0115】

１，１Ａ，１Ｂ…空調システム、２…空調機、３，３Ａ…放熱機器、３ｂ…第１放熱機器、３ｃ…第２放熱機器、３ｄ…第３放熱機器、３ｆ…第１放熱機器、３ｇ…第２放熱機器、３ｈ…第３放熱機器、３ｊ…第１放熱機器、３ｋ…第２放熱機器、４…冷凍機、４ｂ…蒸発器、４ｃ…凝縮器、５…帯水層蓄熱部、６…帯水層蓄冷部、７…第１熱交換器、８…冷却塔、９…第２熱交換器、１０…熱交換器、１１…放熱機器、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｐ…放熱装置、１３ｂ…第１ヘッダ、１３ｃ…第２ヘッダ、１３ｄ…第３ヘッダ、１４…流路、１５…バルブ、２１…放熱機器、２３ｂ…第１ヘッダ、２３ｃ…第２ヘッダ、２４ｂ，２４ｃ…流路、２５ｂ，２５ｃ…バルブ、３１…放熱機器、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｐ…冷却塔、３３ｂ…第１ヘッダ、３３ｃ…第２ヘッダ、３３ｄ…第３ヘッダ、３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ…熱交換器、３５…流路、３６…バルブ、４１…放熱機器、４３ｂ…第１ヘッダ、４３ｃ…第２ヘッダ、４５ｂ，４５ｃ…流路、４６ｂ，４６ｃ…バルブ、５１，６１…空調システム、Ｂ１…第１熱媒体、Ｂ２…第２熱媒体、Ｂ３…第３熱媒体、Ｇ…地中、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ポンプ、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｔ，Ｕ…流路、Ｖ…バルブ、Ｗ…水。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】