JP6723887B2

JP6723887B2 - 熱源装置

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Publication number: JP6723887B2
Application number: JP2016189268A
Authority: JP
Inventors: 佳行赤池; 馨松下; 裕昭渡邉; 光輔小澤
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: JP2018054196A

Description

本発明の実施形態は、加熱用の熱源機と加熱負荷との間で水等の流体を循環させるとともに、冷却用の熱源機と冷却負荷との間で流体を循環させ、一方の循環路に流れる流体の熱を熱回収機で回収しそれを他方の循環路に流れる流体に供給する熱源装置に関する。

加熱用の熱源機と加熱負荷との間で流体を循環させるとともに、冷却用の熱源機と冷却負荷との間で流体を循環させ、一方の循環路に流れる流体の熱を熱回収機で回収しそれを他方の循環路に流れる流体に供給する熱源装置が知られている。

熱回収機は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器からなる冷凍サイクルを備え、その冷凍サイクルの運転により加熱側循環路の流体と冷却側循環路の流体との間の熱の移動を行う。

特開２０１２−００７８２１号公報

熱回収機には、運転に必要な最低加熱側熱量および最低冷却側熱量がある。加熱側循環路の流体の熱量が熱回収機の最低加熱側熱量に達していない場合、あるいは冷却側循環路の流体の熱量が熱回収機の最低冷却側熱量に達していない場合には、熱回収機の運転が不安定となり、加熱負荷および冷却負荷が要する熱量の流体を得ることが困難となる。熱回収機が故障する可能性もある。

本発明の実施形態の目的は、熱回収機の安定した運転を可能とし、これにより加熱負荷および冷却負荷が要する熱量の流体を確実に得ることができる信頼性にすぐれた熱源装置を提供することである。

請求項１の空気調和装置は、加熱用の熱源機と、冷却用の熱源機と、前記加熱用の熱源機と加熱負荷との間で流体を循環させる加熱側循環路と、前記冷却用の熱源機と冷却負荷との間で流体を循環させる冷却側循環路と、前記加熱側循環路および前記冷却側循環路の一方に流れる流体の熱を回収しそれを他方に流れる流体に供給する熱回収機と、制御手段とを備える。制御手段は、前記加熱側循環路の流体の熱量が前記熱回収機の運転に必要な最低加熱側熱量に達し、かつ前記冷却側循環路の流体の熱量が前記熱回収機の運転に必要な最低冷却側熱量に達している場合に、前記熱回収機を運転させる。さらに、前記制御手段は、運転開始に際し、先ず前記各熱源機の運転をオンして前記加熱側循環路の流体の熱量Ｐ１および前記冷却側循環路の流体の熱量Ｐ２を検出し、この熱量Ｐ１が前記最低加熱側熱量と同じでかつ前記熱量Ｐ２が前記最低冷却側熱量と同じである場合は前記熱回収機の運転をオンして前記各熱源機の運転をオフし、前記熱量Ｐ１が前記最低加熱側熱量より大きい場合または前記熱量Ｐ２が前記最低冷却側熱量より大きい場合は前記熱回収機の運転をオンするとともに前記各熱源機の運転オンを継続する。

第１および第２実施形態の構成を示すブロック図。第１実施形態における熱量Ｐ１および熱量Ｐ２の変化の例を示す図。第１実施形態のシステムコントローラが実行する制御を示すフローチャート。第２実施形態の構成を示すブロック図。第２実施形態のシステムコントローラが実行する制御を示すフローチャート。第３実施形態の構成を示すブロック図。第３実施形態における外調機の吸込み空気の温度と流体分量との関係および吹出し空気の温度と流体分量との関係を示す図。第４実施形態の構成を示すブロック図。

［１］第１実施形態
本発明の第１実施形態の構成を図１に示す。
加熱用の熱源機１０の流体流出口に配管２１を介して加熱負荷３０の流体流入口が接続され、その加熱負荷３０の流体流出口に配管２２およびその配管２２上のポンプ２３を介して熱回収機７０における凝縮器７２の流体流路７２ｗの一端が接続されている。流体流路７２ｗの他端は、配管２４を介して熱源機１０の流体流入口に接続されている。配管２１，２２，２４、ポンプ２３、流体流路７２ｗにより、熱源機１０と加熱負荷３０との間で流体（例えば水）を循環させる加熱側循環路が構成されている。

熱源機１０は、配管２４から流入する流体を例えばヒートポンプ式冷凍サイクルの運転により加熱し、加熱した流体を配管２１に送り出すもので、加熱側循環路から流入する流体の温度Ｔｉを検知する温度センサ（第１入流体温度センサ）１１、加熱側循環路に流出する流体の温度Ｔｏを検知する温度センサ（第１出流体温度センサ）１２、加熱側循環路に流れる流体の流量Ｆ１を検知する流量センサ（第１流量センサ）１３、および運転制御用のコントローラ１４などを含む。コントローラ４０は、加熱側循環路に流れる流体（熱源機１０から流出する流体）の熱量Ｐ１を温度センサ１１，１２の検知温度Ｔｉ，Ｔｏおよび流量センサ１３の検知流量Ｆ１に基づく演算により検出する機能（制御手段）と、検出した熱量Ｐ１を後述のシステムコントローラ８０に通知する機能とを有する。

冷却用の熱源機４０の流体流出口に配管５１を介して冷却負荷６０の流体流入口が接続され、その冷却負荷６０の流体流出口に配管５２およびその配管５２上のポンプ５３を介して熱回収機７０における蒸発器７４の流体流路７４ｗの一端が接続されている。流体流路７４ｗの他端は、配管５４を介して熱源機４０の流体流入口に接続されている。配管５１，５２，５４、ポンプ５３、流体流路７４ｗにより、熱源機４０と冷却負荷６０との間で流体を循環させる冷却側循環路が構成されている。

熱源機４０は、配管５４から流入する流体を例えばヒートポンプ式冷凍サイクルの運転により冷却し、冷却した流体を配管５１に送り出すもので、冷却側循環路から流入する流体の温度Ｔｉを検知する温度センサ（第２入流体温度センサ）４１、冷却側循環路に流出する流体の温度Ｔｏを検知する温度センサ（第２出流体温度センサ）４２、冷却側循環路に流れる流体の流量Ｆ２を検知する流量センサ（第２流量センサ）４３、および運転制御用のコントローラ４４などを含む。コントローラ４４は、冷却側循環路に流れる流体（熱源機４０から流出する流体）の熱量Ｐ２を温度センサ４１，４２の検知温度Ｔｉ，Ｔｏおよび流量センサ４３の検知流量Ｆ２に基づく演算により検出する機能（制御手段）と、検出した熱量Ｐ２を後述のシステムコントローラ８０に通知する機能とを有する。

熱回収機７０は、圧縮機７１、凝縮器７２、膨張弁（減圧器）７３、蒸発器７４からなる冷凍サイクルを含み、圧縮機７１が吐出する冷媒を凝縮器７２の冷媒流路７２ｒ、膨張弁７３、蒸発器７４の冷媒流路７４ｒに通して圧縮機７１に戻すことにより、凝縮器７２の流体流路（加熱側循環路）７２ｗおよび蒸発器７４の流体流路（冷却側循環路）７４ｗの一方に流れる流体の熱を回収しそれを他方に流れる流体に供給する。

また、熱回収機７０は、凝縮器７２の流体流路７２ｗに流入する流体の温度（入流体温度）Ｔ１ｉを検知する温度センサ（第３入流体温度センサ）７５ａ、凝縮器７２の流体流路７２ｗから流出する流体の温度（出流体温度）Ｔ１ｏを検知する温度センサ（第３出流体温度センサ）７５ｂ、蒸発器７４の流体流路７４ｗに流入する流体の温度（入流体温度）Ｔ２ｉを検知する温度センサ（第４入流体温度センサ）７６ａ、蒸発器７４の流体流路７４ｗから流出する流体の温度（出流体温度）Ｔ２ｏを検知する温度センサ（第４出流体温度センサ）７６ｂ、および当該熱回収機７０を制御するコントローラ７７などを含む。

そして、熱源機１０，４０、ポンプ２３，５３、熱回収機７０に、システムコントローラ（制御手段）８０が接続されている。
システムコントローラ８０は、加熱側循環路の流体の熱量Ｐ１が熱回収機７０の運転に必要な最低加熱側熱量Ｐｈminに達しているか否かに応じて、かつ冷却側循環路の流体の熱量Ｐ２が熱回収機７０の運転に必要な最低加熱側熱量Ｐｃminに達しているか否かに応じて、熱源機１０，４０および熱回収機７０の運転を制御する。

具体的には、システムコントローラ８０は、運転開始に際し、先ずポンプ２３，５３および熱源機１０，４０の運転をオンし、熱源機１０，４０内のコントローラ１４，４４で検出される熱量Ｐ１，Ｐ２のデータを取込み、その熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じである場合は熱回収機７０の運転をオンして熱源機１０，４０の運転をオフし、熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminより大きい場合または熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminより大きい場合は熱回収機７０の運転をオンするとともに熱源機１０，４０の運転オンを継続する、
さらに、システムコントローラ８０は、熱回収機７０および熱源機１０，４０が共に運転オンした状態において、加熱側循環路および冷却側循環路のうち低熱量側の流体の温度が設定値一定となるように熱回収機７０の能力を制御しかつ高熱量側の流体の温度が設定値一定となるようにその高熱量側の流体が流れる熱源機（熱源機１０または熱源機４０）の能力を制御する。低熱量側とは、熱量Ｐ１と熱回収機７０が発揮している加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１および熱量Ｐ２と熱回収機７０が発揮している冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２のどちらか小さい方のことである。高熱量側とは、熱量Ｐ１と熱回収機７０が発揮している加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１および熱量Ｐ２と熱回収機７０が発揮している冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２のどちらか大きい方のことである。上記設定値は、熱回収機７０の容量等に応じて予め定められた設計上の値であって、加熱側循環路の流体に対する設定値Ｔ１ｓおよび冷却側循環路の流体に対する設定値Ｔ２ｓがある。

つぎに、システムコントローラ８０が熱源機１０，４０のコントローラ１４，４４および熱回収機７０のコントローラ７７との連係により実行する制御を図２および図３を参照しながら説明する。図２は加熱側循環路の熱量Ｐ１および冷却側循環路の熱量Ｐ２の変化の例を示す。図３は制御のフローチャートである。

システムコントローラ８０は、外部から運転開始の指令を受けた場合に（ステップＳ１のＹＥＳ）、ポンプ２３，５３の運転をオン（起動）するとともに（ステップＳ２）、熱源機１０，４０をそれぞれ所定能力（例えば最低能力）で運転オン（起動）する（ステップＳ３）。

ポンプ２３，５３が運転オンすると、加熱側循環路の流体および冷却側循環路の流体がそれぞれ流れる。熱源機１０が運転オンすると、加熱側循環路を流れる流体が熱源機１０で加熱される。熱源機４０が運転オンすると、冷却側循環路を流れる流体が熱源機４０で冷却される。

これらポンプ２３，５３および熱源機１０，４０の起動に伴い、システムコントローラ８０は、熱源機１０，４０のコントローラ１４，４４との連係により、加熱側循環路の流体の熱量Ｐ１および冷却側循環路の流体の熱量Ｐ２を検出する（ステップＳ４）。

そして、システムコントローラ８０は、熱量Ｐ１が熱回収機７０の最低加熱側熱量Ｐｈminに達しているか否かを判定する（ステップＳ５）。熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminに達していない場合（ステップＳ５のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱源機１０の運転オンを継続し（ステップＳ７）、ステップＳ４に戻って熱量Ｐ１，Ｐ２の検出を繰り返す。

熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminに達している場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、熱量Ｐ２が熱回収機７０の最低冷却側熱量Ｐｃminに達しているか否かを判定する（ステップＳ６）。熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminに達していない場合（ステップＳ６のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱源機１０の運転オンを継続し（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻って熱量Ｐ１，Ｐ２の検出を繰り返す。

熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminに達し（ステップＳ５のＹＥＳ）、しかも熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminに達している場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じであるかを判定する（ステップＳ９）。

熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じである場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、熱回収機７０の運転をオン（起動）し（ステップＳ１０）、代わりに熱源機１０，４０の運転をオフする（ステップＳ１１）。この熱回収機７０の起動タイミングを図２にｔ１として示している。この熱回収機７０の起動時、システムコントローラ８０は、熱回収機７０の圧縮機７１を最低能力で運転する。この熱回収機７０の運転だけで、加熱負荷３０への供給熱量と冷却負荷６０への供給熱量とがバランスする。

続いて、システムコントローラ８０は外部から運転停止の指令を受けているかどうかを監視する（ステップＳ１２）。運転停止の指令を受けていない場合（ステップＳ１２のＮＯ）、システムコントローラ８０は、ステップＳ４に戻って熱量Ｐ１，Ｐ２の検出を繰り返し、熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminに達しているか否かを判定する（ステップＳ５）。仮に、熱回収機７０の起動時に熱源機１０の運転をオフした影響で熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminを下回っている場合には（ステップＳ５のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱源機１０の運転を再びオンし（ステップＳ７）、ステップＳ４に戻って熱量Ｐ１，Ｐ２の検出を繰り返す。

熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminに達した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、熱量Ｐ２が熱回収機７０の最低冷却側熱量Ｐｃminに達しているか否かを判定する（ステップＳ６）。仮に、熱回収機７０の起動時に熱源機４０の運転をオフした影響で熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminを下回っている場合には（ステップＳ６のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱源機１０の運転を再びオンし（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻って熱量Ｐ１，Ｐ２の検出を繰り返す。

熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じである場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、熱回収機７０の運転オンを継続しながら（ステップＳ１０）、熱源機１０，４０の運転をオフする（ステップＳ１１）。

一方、ステップＳ９の判定において、熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminより大きい場合、あるいは熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminより大きい場合（ステップＳ９のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱回収機７０を運転オンし（ステップＳ１３）、かつ熱源機１０，４０の運転オンを継続する（ステップＳ１４）。

こうして熱回収機７０および熱源機１０，４０が共に運転オンした状態において、システムコントローラ８０は、加熱側循環路および冷却側循環路のうち低熱量側（熱量Ｐ１と熱回収機７０が発揮している加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１および熱量Ｐ２と最熱回収機７０が発揮している冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２のどちらか小さい方）の流体の温度が設定値一定となるように熱回収機７０の能力を制御し（ステップＳ１５）、かつ高熱量側（差ΔＰ１，ΔＰ２のどちらか大きい方）の流体の温度が設定値一定となるようにその高熱量側の流体が流れる熱源機（熱源機１０または熱源機４０）の能力を制御する（ステップＳ１６）。

図２の例では、起動タイミングｔ１の後、熱量Ｐ１,Ｐ２がそれぞれ増加するとともに、熱回収機７０の加熱側熱量Ｐｈが最低加熱側熱量Ｐｈminから最高加熱側熱量Ｐｈmaxへと増加していき、熱回収機７０の冷却側熱量Ｐｃが最低冷却側熱量Ｐｃminから最高冷却側熱量Ｐｃmaxへと増加していく様子を示している。

熱量Ｐ２と冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２が熱量Ｐ１と加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１より小さいので、システムコントローラ８０は、低熱量側である冷却側循環路の流体の温度（温度センサ７６ｂの検知温度Ｔ２ｏ）が設定値Ｔ２ｓ一定となるよう熱回収機７０における圧縮機７１の能力（運転周波数）を制御する。これに伴い、システムコントローラ８０は、高熱量側である加熱側循環路の流体の温度（温度センサ７５ｂの検知温度Ｔ１ｏ）が設定値Ｔ１ｓ一定となるように、加熱用の熱源機１０の能力を制御する。冷却用の熱源機４０の能力は、所定の能力に保つ。

低熱量側の冷却側循環路の流体の温度を圧縮機７１の能力制御により設定値Ｔ２ｓ一定に制御（主制御）するので、冷却負荷６０が要する温度の流体を冷却負荷６０に供給しながら、反対側の加熱側循環路の流体に対する熱回収機７０の加熱能力が過大とならない。加熱側循環路の流体の温度については、加熱用の熱源機１０の能力制御により設定値Ｔ１ｓ一定に制御（補助制御）するので、加熱負荷３０が要する温度の流体を加熱負荷３０に供給することができる。

このように、低熱量側の冷却側循環路の流体の温度を圧縮機７１の能力で設定値Ｔ２ｓ一定に制御しながら、高熱量側の加熱側循環路の流体の温度を加熱用の熱源機１０の能力で設定値Ｔ１ｓ一定に制御する場合、例えば冷却負荷６０の減少の影響で、主制御側である低熱量側の冷却側循環路の流体の温度が設定値Ｔ２ｓに達しないまま、補助制御側である高熱量側の加熱側循環路の流体の温度が先に設定値Ｔ１ｓに達することがある。この場合、システムコントローラ８０は、主制御と補助制御を入れ替えて、加熱側循環路の流体の温度を圧縮機７１の能力で設定値Ｔ１ｓ一定に主制御しながら、冷却側循環路の流体の温度を冷却用の熱源機４０の能力で設定値Ｔ２ｓ一定に補助制御する。これにより、熱量の過不足を生じることなく、加熱負荷３０および冷却負荷６０がそれぞれ要する温度の流体を供給することができる。

その後、タイミングｔ２の後では、熱量Ｐ１が減少して熱量Ｐ２が増加していることから、これまでとは反対に、熱量Ｐ１と加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１が熱量Ｐ２と冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２より小さくなる。この場合、システムコントローラ８０は、低熱量側である加熱側循環路の流体の温度（温度センサ７５ｂの検知温度Ｔ１ｏ）が設定値Ｔ１ｓに一定となるように圧縮機７１の能力を制御する。これに伴い、システムコントローラ８０は、低熱量側である冷却側循環路の流体の温度（温度センサ７６ｂの検知温度Ｔ２ｏ）が設定値Ｔ２ｓに一定となるように、冷却用の熱源機４０の能力を制御する。加熱用の熱源機１０の能力は所定値に維持する。

高熱量側の加熱側循環路の流体の温度を圧縮機７１の能力制御により設定値Ｔ１ｓ一定に制御（主制御）するので、加熱負荷３０が要する温度の流体を加熱負荷３０に供給しながら、反対側の冷却側循環路の流体に対する熱回収機７０の冷却能力が過大とならない。冷却側循環路の流体の温度については、冷却用の熱源機４０の能力制御により設定値Ｔ２ｓ一定に制御（補助制御）するので、冷却負荷６０が要する温度の流体を冷却負荷６０に供給することができる。

このように、高熱量側の加熱側循環路の流体の温度を圧縮機７１の能力で設定値Ｔ１ｓ一定に制御しながら、低熱量側の冷却側循環路の流体の温度を冷却用の熱源機４０の能力で設定値Ｔ２ｓ一定に制御する場合、例えば加熱負荷３０の減少の影響で、主制御側である高熱量側の加熱側循環路の流体の温度が設定値Ｔ１ｓに達しないまま、補助制御側である低熱量側の冷却側循環路の流体の温度が先に設定値Ｔ２ｓに達することがある。この場合、システムコントローラ８０は、主制御と補助制御を入れ替えて、冷却側循環路の流体の温度を圧縮機７１の能力で設定値Ｔ２ｓ一定に主制御しながら、加熱側循環路の流体の温度を加熱用の熱源機１０の能力で設定値Ｔ１ｓ一定に補助制御する。これにより、熱量の過不足を生じることなく、加熱負荷３０および冷却負荷６０の両方にそれぞれ最適な温度の流体を供給することができる。

続いて、システムコントローラ８０は運転停止の指令を受けたかどうかを監視する（ステップＳ１２）。運転停止の指令を受けていない場合（ステップＳ１２のＮＯ）、システムコントローラ８０は、上記ステップＳ４からの処理を繰り返す。

運転停止の指令を受けた場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、ポンプ２３，５３、熱源機１０，４０、熱回収機７０の全てを運転オフする（ステップＳ１７）。

以上のように、加熱側循環路の流体の熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈmin以上でかつ冷却側循環路の流体の熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃmin以上であることを条件に熱回収機７０を起動することにより、熱回収機７０を故障なく安定して運転することができる。よって、加熱負荷３０および冷却負荷６０がそれぞれ要する熱量の流体を確実に得ることができる。

熱量Ｐ１が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ熱量Ｐ２が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じである場合は熱回収機７０の運転をオンしてその代わりに熱源機１０，４０の運転をオフするので、熱回収機７０だけによる高効率の省エネルギ性にすぐれた運転が可能となる。

［２］第２実施形態
図４に示すように、加熱側循環路の流体の流量Ｆ１を検知する流量計２５が加熱側循環路の配管２１に配置され、その流量計２５の検知流量Ｆ１がシステムコントローラ８０に送られる。冷却側循環路の流体の流量Ｆ２を検知する流量計５５が冷却側循環路の配管５１に配置され、その流量計５５の検知流量Ｆ２がシステムコントローラ８０に送られる。熱源機１０，４０は、流量センサ１３，４３を有していない。

システムコントローラ８０は、運転開始に際し、先ずポンプ２３，５３の運転をオンし、加熱側循環路に流れる流体の必要熱量Ｐ１´を、加熱側循環路に流れる流体の温度（例えば熱回収機７０内の温度センサ７５ａの検知温度Ｔ１ｉ）、設定値Ｔ１ｓ、および流量計２５の検知流量Ｆ１に基づく演算により検出するとともに、冷却側循環路に流れる流体の必要熱量Ｐ２´を、冷却側循環路に流れる流体の温度（例えば熱回収機７０内の温度センサ７６ａの検知温度Ｔ２ｉ）、設定値Ｔ２ｓ、および流量計５５の検知流量Ｆ２に基づく演算により検出する。必要熱量Ｐ１´は加熱負荷３０の大きさに相当し、必要熱量Ｐ２´は冷却負荷６０の大きさに相当する。

そして、システムコントローラ８０は、必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈmin以上でかつ必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃmin以上である場合は熱回収機７０の運転をオンし、必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈmin未満の場合は加熱用の熱源機１０の運転をオンし、必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃmin未満の場合は冷却用の熱源機４０の運転をオンする。さらに、システムコントローラ８０は、熱回収機７０および熱源機１０，４０が共に運転オンした状態において、加熱側循環路および冷却側循環路のうち低熱量側の流体の温度が設定値一定となるように熱回収機７０の能力を制御しかつ高熱量側の流体の温度が設定値一定となるようにその高熱量側の流体が流れる熱源機（熱源機１０または熱源機４０）の能力を制御する。
他の構成は第１実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

つぎに、システムコントローラ８０が熱源機１０，４０のコントローラ１４，４４および熱回収機７０のコントローラ７７との連係により実行する制御を図５のフローチャートを参照しながら説明する。

システムコントローラ８０は、運転開始の指令を受けた場合に（ステップＳ２１のＹＥＳ）、ポンプ２３，５３の運転をオン（起動）する（ステップＳ２２）。このポンプ２３，５３の運転オンにより、加熱側循環路の流体および冷却側循環路の流体が流れる。

このポンプ２３，５３の起動に伴い、システムコントローラ８０は、熱回収機７０内の温度センサ７５ａの検知温度Ｔ２ｉ、設定値Ｔ１ｓ、および流量計２５の検知流量Ｆ１に基づく演算により加熱側循環路の流体の必要熱量Ｐ１´を検出するとともに、熱回収機７０内の温度センサ７６ａの検知温度Ｔ１ｉ、設定値Ｔ２ｓ、および流量計５５の検知流量Ｆ２に基づく演算により冷却側循環路の流体の必要熱量Ｐ２´を検出する（ステップＳ２３）。

そして、システムコントローラ８０は、検出した必要熱量Ｐ１´が熱回収機７０の最低加熱側熱量Ｐｈminに達しているか否かを判定する（ステップＳ２４）。必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminに達していない場合（ステップＳ２４のＮＯ）、システムコントローラ８０は、加熱側の熱源機１０の運転を所定能力（例えば最低能力）でオンする（ステップＳ２６）。そして、システムコントローラ８０は、ステップＳ２３に戻って必要熱量Ｐ１´，Ｐ２´の検出を繰り返す。

必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminに達した場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、必要熱量Ｐ２´が熱回収機７０の最低冷却側熱量Ｐｃminに達しているか否かを判定する（ステップＳ２５）。必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminに達していない場合（ステップＳ２５のＮＯ）、システムコントローラ８０は、冷却側の熱源機４０の運転を所定能力（例えば最低能力）でオンする（ステップＳ２７）。そして、ステップＳ２３に戻って必要熱量Ｐ１´，Ｐ２´の検出を繰り返す。

必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminに達し（ステップＳ２４のＹＥＳ）、しかも必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminに達した場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じであるかを判定する（ステップＳ２８）。

必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じである場合（ステップＳ２８のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、熱回収機７０の運転をオン（起動）し（ステップＳ２９）、代わりに熱源機１０，４０の運転をオフする（ステップＳ３０）。この熱回収機７０の起動時、システムコントローラ８０は、熱回収機７０の圧縮機７１を最低能力で運転する。この熱回収機７０の運転だけで、加熱負荷３０への供給熱量と冷却負荷６０への供給熱量とがバランスする。

続いて、システムコントローラ８０は外部から運転停止の指令を受けているかどうかを監視する（ステップＳ３１）。運転停止の指令を受けていない場合（ステップＳ３１のＮＯ）、システムコントローラ８０は、ステップＳ２３に戻って必要熱量Ｐ１´，Ｐ２´の検出を繰り返し、必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminに達しているか否かを判定する（ステップＳ２４）。仮に、熱回収機７０の起動時に熱源機１０の運転をオフした影響で必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminを下回っている場合には（ステップＳ２４のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱源機１０の運転を再びオンし（ステップＳ２６）、ステップＳ２３に戻って必要熱量Ｐ１´，Ｐ２´の検出を繰り返す。

必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminに達した場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminに達しているか否かを判定する（ステップＳ２５）。仮に、熱回収機７０の起動時に熱源機４０の運転をオフした影響で必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminを下回っている場合には（ステップＳ２５のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱源機１０の運転を再びオンし（ステップＳ２７）、ステップＳ３に戻って必要熱量Ｐ１´，Ｐ２´の検出を繰り返す。

必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminに達し（ステップＳ２４のＹＥＳ）、しかも必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminに達している場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じであるかを判定する（ステップＳ２８）。

必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じである場合（ステップＳ２８のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、熱回収機７０の運転オンを継続しながら（ステップＳ２９）、熱源機１０，４０の運転をオフする（ステップＳ３０）。

一方、ステップＳ２８の判定において、必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminより大きい場合、あるいは必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminより大きい場合（ステップＳ２８のＮＯ）、システムコントローラ８０は、熱回収機７０を運転オンし（ステップＳ３２）、かつ熱源機１０，４０の運転オンを継続する（ステップＳ３３）。

こうして熱回収機７０および熱源機１０，４０が共に運転オンした状態において、システムコントローラ８０は、加熱側循環路および冷却側循環路のうち低熱量側（必要熱量Ｐ１´と熱回収機７０が発揮している加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１および必要熱量Ｐ２´と最熱回収機７０が発揮している冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２のどちらか小さい方）の流体の温度が設定値一定となるように熱回収機７０の能力を制御し（ステップＳ３４）、かつ高熱量側（差ΔＰ１，ΔＰ２のどちらか大きい方）の流体の温度が設定値一定となるようにその高熱量側の流体が流れる熱源機（熱源機１０または熱源機４０）の能力を制御する（ステップＳ３５）。

例えば、必要熱量Ｐ２´と冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２が必要熱量Ｐ１´と加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１より小さい場合には、システムコントローラ８０は、低熱量側である冷却側循環路の流体の温度（温度センサ７６ｂの検知温度Ｔ２ｏ）が設定値Ｔ２ｓ一定となるよう熱回収機７０における圧縮機７１の能力を制御する。これに伴い、システムコントローラ８０は、高熱量側である加熱側循環路の流体の温度（温度センサ７５ｂの検知温度Ｔ１ｏ）が設定値Ｔ１ｓ一定となるように、加熱用の熱源機１０の能力を制御する。冷却用の熱源機４０の能力は、所定の能力に保つ。

また、必要熱量Ｐ１´と加熱側熱量Ｐｈとの差ΔＰ１が必要熱量Ｐ２´と冷却側熱量Ｐｃとの差ΔＰ２より小さい場合には、システムコントローラ８０は、低熱量側である加熱側循環路の流体の温度（温度センサ７５ｂで検知される出流体温度）が設定値Ｔ１ｓに一定となるように圧縮機７１の能力を制御する。これに伴い、システムコントローラ８０は、低熱量側である冷却側循環路の流体の温度（温度センサ７６ｂで検知される出流体温度）が設定値Ｔ２ｓに一定となるように、冷却用の熱源機４０の能力を制御する。加熱用の熱源機１０の能力は所定値に維持する。

続いて、システムコントローラ８０は運転停止の指令を受けたかどうかを監視する（ステップＳ３１）。運転停止の指令を受けていない場合（ステップＳ３１のＮＯ）、システムコントローラ８０は、上記ステップＳ２３からの処理を繰り返す。

運転停止の指令を受けた場合（ステップＳ３１のＹＥＳ）、システムコントローラ８０は、ポンプ２３，５３、熱源機１０，４０、熱回収機７０の全てを運転オフする（ステップＳ３６）。

以上のように、加熱側循環路の流体の必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈmin以上でかつ冷却側循環路の流体の必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃmin以上であることを条件に熱回収機７０を起動することにより、熱回収機７０を故障なく安定して運転することができる。よって、加熱負荷３０および冷却負荷６０がそれぞれ要する熱量の流体を確実に得ることができる。

必要熱量Ｐ１´が最低加熱側熱量Ｐｈminと同じでかつ必要熱量Ｐ２´が最低冷却側熱量Ｐｃminと同じである場合は熱回収機７０の運転をオンしてその代わりに熱源機１０，４０の運転をオフするので、熱回収機７０だけによる高効率の省エネルギ性にすぐれた運転が可能となる。

［３］第３実施形態
第３実施形態では、図６に示すように、加熱器３０ａおよび再熱器３０ｂを含む加熱負荷３０と、冷却器６０ａを含む冷却負荷６０と、ファン９１と、吸込み空気条件センサ９２とにより、エアハンドリングユニット等の外調機９０が構成されている。

外調機９０は、ファン９１の運転により外気を吸込み、その吸込み空気を加熱器３０ａで加熱して室内に吹出す機能、上記吸込み空気を冷却器６０ａで冷却・除湿しかつ再熱器３０ｂで再熱して室内に吹出す機能を有する。

外調機９０における吸込み空気の温度と流体分量の関係および吹出し空気の温度と流体分量との関係を図７に示している。吸込み空気は冷却負荷６０を含み、その冷却負荷６０は熱源機４０のエネルギ（冷却熱量）と熱回収機７０の冷却エネルギ（冷却熱量）とで処理される。吹出し空気は加熱負荷３０を含み、その加熱負荷３０は熱回収機７０の加熱エネルギ（加熱熱量）とで処理される。

他の構成および制御は第１実施形態または第２実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［４］第４実施形態
第４実施形態では、図８に示すように、熱源機１０，４０に代えて、複数のモジュール型熱源機１１１，１１２，１１３が配置されている。モジュール型熱源機１１１は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを搭載したいわゆる空冷ヒートポンプチラーであり、加熱運転の機能および冷却運転の機能を併せ持つ。モジュール型熱源機１１２，１１３も、同じ空冷ヒートポンプチラーであり、加熱運転の機能および冷却運転の機能を併せ持つ。

これらモジュール型熱源機１１１，１１２，１１３が流路切換ユニット１００を介して加熱側循環路および冷却側循環路に接続されている。流路切換ユニット１００は、複数の配管およびこれら配管に配置された複数の開閉弁１０１〜１０６を有し、モジュール型熱源機１１１，１１２，１１３のうち、加熱運転するモジュール型熱源機と加熱側循環路との流路を形成し、冷却運転するモジュール型熱源機と冷却側循環路との流路を形成する。

システムコントローラ８０は、加熱負荷３０の大きさおよび冷却負荷６０の大きさに応じて、モジュール型熱源機１１１，１１２，１１３の加熱運転・冷却運転・運転台数を制御するとともに流路切換ユニット１００による流路の形成を制御する。

このような構成によれば、加熱負荷３０および冷却負荷６０の変動に応じてモジュール型熱源機１１１，１１２，１１３の加熱運転・冷却運転・運転台数を最適な状態に設定することができ、高COPの運転が可能となる。

［５］変形例
上記実施形態では、加熱側循環路における熱源機１０の上流側に熱回収機７０が存し、冷却側循環路における熱源機４０の上流側に熱回収機７０が存する場合を例に説明したが、加熱側循環路における熱源機１０の下流側に熱回収機７０が存し、冷却側循環路における熱源機４０の下流側に熱回収機７０が存する構成であっても、同様に実施可能である。

その他、上記各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…加熱用の熱源機、１１，１２…温度センサ、１３…流量センサ、１４…コントローラ（制御手段）、２１，２２，２４…配管（加熱側循環路）、２３…ポンプ（加熱側循環路）、４０…冷却用の熱源機、４１，４２…温度センサ、４３…流量センサ、４４…コントローラ（制御手段）、５１，５２，５４…配管（冷却側循環路）、５３…ポンプ（冷却側循環路）、７０…熱回収機、７１…圧縮機、７２…凝縮器、７２ｗ…流体流路（加熱側循環路）、７２ｒ…冷媒流路、７４…蒸発器、７４ｗ…流体流路（冷却側循環路）、７２ｒ…冷媒流路、７７…コントローラ（制御手段）、８０…システムコントローラ（制御手段）

Claims

加熱用の熱源機と、
冷却用の熱源機と、
前記加熱用の熱源機と加熱負荷との間で流体を循環させる加熱側循環路と、
前記冷却用の熱源機と冷却負荷との間で流体を循環させる冷却側循環路と、
前記加熱側循環路および前記冷却側循環路の一方に流れる流体の熱を回収しそれを他方に流れる流体に供給する熱回収機と、
前記加熱側循環路の流体の熱量が前記熱回収機の運転に必要な最低加熱側熱量に達し、かつ前記冷却側循環路の流体の熱量が前記熱回収機の運転に必要な最低冷却側熱量に達している場合に、前記熱回収機を運転させる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、運転開始に際し、先ず前記各熱源機の運転をオンして前記加熱側循環路の流体の熱量Ｐ１および前記冷却側循環路の流体の熱量Ｐ２を検出し、この熱量Ｐ１が前記最低加熱側熱量と同じでかつ前記熱量Ｐ２が前記最低冷却側熱量と同じである場合は前記熱回収機の運転をオンして前記各熱源機の運転をオフし、前記熱量Ｐ１が前記最低加熱側熱量より大きい場合または前記熱量Ｐ２が前記最低冷却側熱量より大きい場合は前記熱回収機の運転をオンするとともに前記各熱源機の運転オンを継続する、
ことを特徴とする熱源装置。
前記加熱用の熱源機は、前記加熱側循環路から流入する流体の温度を検知する第１入流体温度センサ、前記加熱側循環路に流出する流体の温度を検知する第１出流体温度センサ、前記加熱側循環路の流体の流量を検知する第１流量センサを含み、
前記冷却用の熱源機は、前記加熱側循環路から流入する流体の温度を検知する第２入流体温度センサ、前記加熱側循環路に流出する流体の温度を検知する第２出流体温度センサ、前記加熱側循環路の流体の流量を検知する第２流量センサを含み、
前記制御手段は、前記加熱側循環路の流体の熱量Ｐ１を前記第１入流体温度センサの検知温度、前記第１流量センサの検知流量に基づいて検出し、前記冷却側循環路の流体の熱量Ｐ２を前記第２入流体温度センサの検知温度、前記第２流量センサの検知流量に基づいて検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱源装置。
加熱用の熱源機と、
冷却用の熱源機と、
前記加熱用の熱源機と加熱負荷との間で流体を循環させる加熱側循環路と、
前記冷却用の熱源機と冷却負荷との間で流体を循環させる冷却側循環路と、
前記加熱側循環路および前記冷却側循環路の一方に流れる流体の熱を回収しそれを他方に流れる流体に供給する熱回収機と、
前記加熱側循環路の流体の熱量が前記熱回収機の運転に必要な最低加熱側熱量に達し、かつ前記冷却側循環路の流体の熱量が前記熱回収機の運転に必要な最低冷却側熱量に達している場合に、前記熱回収機を運転させる制御手段と、
前記加熱側循環路の流体の流量を検知する第１流量計と、
前記冷却側循環路の流体の流量を検知する第２流量計と、
を備え、
前記熱回収機は、前記加熱側循環路から流入する流体の温度を検知する第３入流体温度センサ、前記加熱側循環路に流出する流体の温度を検知する第３出流体温度センサ、前記冷却側循環路に流入する流体の温度を検知する第４入流体温度センサ、および前記冷却側循環路から流出する流体の温度を検知する第４出流体温度センサを含み、
前記制御手段は、前記加熱側循環路の流体の必要熱量Ｐ１´を前記第３入流体温度センサの検知温度、前記加熱側循環路の流体に対する設定値Ｔ１ｓ、前記第１流量計の検知流量Ｆ１に基づいて検出し、前記冷却側循環路の流体の必要熱量Ｐ２´を前記第４入流体温度センサの検知温度、前記加熱側循環路の流体に対する設定値Ｔ１ｓ、前記第２流量計の検知流量Ｆ２に基づいて検出し、検出した必要熱量Ｐ１´が前記最低加熱側熱量以上でかつ検出必要熱量Ｐ２´が前記最低冷却側熱量以上である場合は前記熱回収機の運転をオンし、前記検出した必要熱量Ｐ１´が前記最低加熱側熱量未満の場合は前記加熱用の熱源機の運転をオンし、前記検出必要熱量Ｐ２´が前記最低冷却側熱量未満の場合は前記冷却用の熱源機の運転をオンする、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱源装置。
前記制御手段は、前記熱回収機および前記各熱源機が運転オンしているとき、前記加熱側循環路および前記冷却側循環路のうち低熱量側の流体の温度が設定値一定となるように前記熱回収機の能力を制御しかつ高熱量側の流体の温度が設定値一定となるようにその高熱量側の流体が流れる前記熱源機の能力を制御する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱源装置。
前記加熱負荷は、外調機の加熱器および再熱器であり、
前記冷却負荷は、前記外調機の冷却器である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱源装置。
前記各熱源機は、加熱運転の機能および冷却運転の機能を併せ持つ複数のモジュール型熱源機であり、
前記各モジュール型熱源機のうち、加熱運転するモジュール型熱源機と前記加熱側循環路との流路を形成し、冷却運転するモジュール型熱源機と前記冷却側循環路との流路を形成する流路切換ユニット、をさらに備え、
前記制御手段は、前記加熱負荷の大きさおよび前記冷却負荷の大きさに応じて、前記各モジュール型熱源機の加熱運転・冷却運転・運転台数を制御するとともに前記流路切換ユニットによる流路の形成を制御する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱源装置。