JP7399321B2 - チラーシステム及びチラーシステムを有する空気調和装置 - Google Patents

Description

本開示は、チラーを制御するチラーシステム及びチラーシステムを有する空気調和装置に関する。

チラーを有する空気調和装置が知られている。このような空気調和装置では、建物外に設置された熱源機によりチラーの水を冷却又は加熱する。

チラーと室内機のファンコイルユニット又はパネルヒーター等の負荷とは、水が流れる往き配管及び戻り配管により接続される。そして、冷却又は加熱された水は、往き配管を流れ、負荷に搬送され、負荷を冷却又は加熱する。負荷を冷却又は加熱した水は、戻り配管を流れ、チラーに戻る。負荷が設けられる現地には、制御盤が設置される。制御盤は、１以上のチラーを制御し、１以上のチラーに目標出口水温を含む運転指令を出力する。

特開２０１４－３５０９２号公報

しかし、チラーの最高出口水温及び最低出口水温は、外気温度及び出入口水温の運転条件によって変化する。従って、制御盤から指示された目標出口水温を含む運転指令がチラーの運転可能な温度範囲でない場合、チラーは、運転指令に従って運転されない。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、チラーが目標出口水温の水を供給することができるチラーシステム及びチラーシステムを有する空気調和装置を提供することを目的とする。

本開示に係るチラーシステムは、温度調節した水を出力するチラーと、前記チラーの負荷と、前記チラーと前記負荷との間に接続され、前記チラーから前記負荷に供給される水が流れる往き配管と、前記チラーと前記負荷との間を接続され、前記負荷から前記チラーに戻る水が流れる戻り配管と、前記チラーを制御する第１制御装置と、前記第１制御装置に、前記チラーを制御するチラー運転指令を出力する第２制御装置とを具備し、前記チラーは、前記戻り配管を流れる前記水の前記チラーへの入口水温を測定する第１センサと、前記往き配管を流れる前記水の前記チラーへの出口水温を測定する第２センサと、前記チラーが設置された場所の外気温度を測定する第３センサとを具備し、前記第１制御装置は、前記第１センサにより測定された入口水温、前記第２センサにより測定された出口水温及び前記第３センサにより測定された外気温度に基づいて、前記チラーの運転可能な温度範囲を求め、前記求められた温度範囲を前記第２制御装置に出力する。

本開示のチラーシステムは、第２制御装置が、第１制御装置からチラーの運転可能な温度範囲を取得することができる。従って、第２制御装置は、チラーの運転可能な温度範囲に対応した適切な運転指令を出力できる。これにより、チラーは、運転指令に従って、運転可能な温度範囲に設定された目標出口水温の水を供給することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置のチラーシステムの構成を示す図である。 実施の形態１に係る空気調和装置のチラーの機能ブロック図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の第２制御装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る空気調和装置のチラーの動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１に係る空気調和装置の第１制御装置の温度範囲の出力を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１に係る空気調和装置の第２制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１に係る空気調和装置の第１制御装置の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に係る空気調和装置のチラーシステムの構成を示す図である。 実施の形態２に係る空気調和装置の第２制御装置の機能ブロック図である。 実施の形態２に係る空気調和装置のチラーシステムの第２制御装置の第２運転指令の出力の流れを説明するためのフローチャートである。 実施の形態３に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。

以下、図面を参照して、実施の形態に係るチラーシステムについて説明する。なお、図面において、同一の構成要素には同一符号を付して説明し、重複説明は必要な場合にのみ行なう。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含み得る。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置のチラーシステムＡの構成を示す図である。

なお、チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３を区別する必要がない場合、各チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３をチラー１とも呼ぶ。他の構成要素も同様である。

＜チラーシステムＡの構成＞
図１に示すように、チラーシステムＡは、チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３を有する。チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３は、空気調和装置の室外機１０２に設けられる。負荷２、第２制御装置５、水温センサ６及び送水ポンプ７は、室内機１０１に設けられる。

チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３は、入力された水を冷却又は加熱して出力し、冷水又は温水を循環させる。なお、水は不凍液であっても良い。実施の形態１においては、３台のチラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３を示しているが、チラー１の数は１以上であれば良い。

チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３の熱源は、例えば、空気調和装置の熱交換器が用いられる。具体例としては、熱源としてヒートポンプが用いられ、チラーシステムＡの水は、空気調和装置の熱交換器を流れる冷媒と熱交換が行なわれる。

チラー１＿１には、チラー１＿１の入口水温を測定する第１センサＩＳ＿１が設けられる。チラー１＿２には、チラー１＿２の入口水温を測定する第１センサＩＳ＿２が設けられる。チラー１＿３には、チラー１＿３の入口水温を測定する第１センサＩＳ＿３が設けられる。

チラー１＿１には、チラー１＿１の入口水温を測定する第２センサＯＳ＿１が設けられる。チラー１＿２には、チラー１＿２の入口水温を測定する第２センサＯＳ＿２が設けられる。チラー１＿３には、チラー１＿３の入口水温を測定する第２センサＯＳ＿３が設けられる。

チラー１＿１の外部には、チラー１＿１の外気温度を測定する第３センサＳ＿１が設けられる。チラー１＿２の外部には、チラー１＿２の外気温度を測定する第３センサＳ＿２が設けられる。チラー１＿３の外部には、チラー１＿３の外気温度を測定する第３センサＳ＿２が設けられる。

チラー１＿１は、第１制御装置Ｃ＿１を有する。第１制御装置Ｃ＿１は、チラー１＿１全体の制御を行なう。第１制御装置Ｃ＿１は、第１センサＩＳ＿１により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿１により測定された出口水温及び第３センサＳ＿１により測定された外気温度に基づいて、チラー１＿１の運転可能な第１温度範囲を求める。第１制御装置Ｃ＿１は、第１温度範囲を第２制御装置５に送信する。チラー１＿２は、第１制御装置Ｃ＿２を有する。第１制御装置Ｃ＿２は、チラー１＿２全体の制御を行なう。第１制御装置Ｃ＿２は、第１制御装置Ｃ＿２は、第１センサＩＳ＿２により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿２により測定された出口水温及び第３センサＳ＿２により測定された外気温度に基づいて、チラー１＿１の運転可能な第２温度範囲を求める。第１制御装置Ｃ＿２は、第２温度範囲を第２制御装置５に送信する。チラー１＿３は、第１制御装置Ｃ＿３を有する。第１制御装置Ｃ＿３は、チラー１＿３全体の制御を行なう。第１制御装置Ｃ＿３は、第１センサＩＳ＿３により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿３により測定された出口水温及び第３センサＳ＿３により測定された外気温度に基づいて、チラー１＿３の運転可能な第３温度範囲を求める。第１制御装置Ｃ＿３は、第３温度範囲を第２制御装置５に送信する。

第１制御装置Ｃにより求められる温度範囲は、例えば、チラー１の入口水温、出口水温及び外気温度と、温度範囲との関係を規定したテーブルを使用して求められる。

なお、チラー１の第１制御装置Ｃ＿１、第１制御装置Ｃ＿２及び第１制御装置Ｃ＿３は、空気調和装置の制御装置であっても良い。また、第１制御装置Ｃ＿１、第１制御装置Ｃ＿２及び第１制御装置Ｃ＿３と、第２制御装置５との間の通信は、有線通信であっても無線通信であっても良い。

第１制御装置Ｃは、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成される。第１制御装置Ｃが専用のハードウェアである場合、第１制御装置Ｃは、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。第１制御装置Ｃが実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。第１制御装置ＣがＣＰＵの場合、第１制御装置Ｃが実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、第１制御装置Ｃの各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。なお、第１制御装置Ｃの機能の一部は、専用のハードウェアで実現され、一部はソフトウェア又はファームウェアで実現されても良い。

チラー１＿１と負荷２との間は、加熱又は冷却された水が内部を流れる往き配管３及び戻り配管４により接続される。

往き配管３は、チラー１側において往き配管３＿１、往き配管３＿２及び往き配管３＿３に分岐される。チラー１＿１は、往き配管３の往き配管３＿１に接続される。チラー１＿２は、往き配管３の往き配管３＿２に接続される。チラー１＿３は、往き配管３の往き配管３＿３に接続される。

戻り配管４は、戻り配管４＿１、戻り配管４＿２及び戻り配管４＿３に分岐されている。チラー１＿１は、戻り配管４の戻り配管４＿１に接続される。チラー１＿２は、戻り配管４の戻り配管４＿２に接続される。チラー１＿３は、戻り配管４の戻り配管４＿３に接続される。

負荷２は、往き配管３及び戻り配管４に接続される。負荷２は、空気調和装置の室内機１０１のファンコイルユニット等の一部の部品である。負荷２は、空気調和装置の部品に限られるものではない。

往き配管３には、水温センサ６が設けられる。水温センサ６は、負荷２の近傍の往き配管３に設けられ、負荷２に入力される往き配管３内を流れる水の水温を測定し、第２制御装置５に出力する。

戻り配管４には送水ポンプ７が設けられる。送水ポンプ７は、戻り配管４を流れる水を負荷２からチラー１へ送水する。送水ポンプ７は、第２制御装置５から出力された水流量を含む第１運転指令に基づいて、戻り配管４を流れる水流量を調整する。なお、送水ポンプ７は、往き配管３に設けられていても良い。

第２制御装置５は、負荷２の室内機１０１側の制御基盤に設けられる。第２制御装置５は、第１制御装置Ｃ＿１から出力された第１温度範囲、第１制御装置Ｃ＿２から出力された第２温度範囲及び第１制御装置Ｃ＿３から出力された第３温度範囲に基づいて、送水ポンプ７から吐出される水流量を求める。第２制御装置５は、求められた水流量を含む第１運転指令を送水ポンプ７に出力する。これにより、送水ポンプ７は、第１運転指令により指示された水流量により送水を行なう。すなわち、第２制御装置５は、第１運転指令により、往き配管３及び戻り配管４を流れる水の流量を制御する。

第２制御装置５による送水ポンプ７の水流量は、例えば、第１温度範囲、第２温度範囲及び第３温度範囲と、送水ポンプ７の水流量との関係を規定したテーブルを使用して求められる。

第２制御装置５は、チラー１＿１の目標出口水温、チラー１＿２の目標出口水温及びチラー１＿３の目標出口水温を受信する。第２制御装置５の目標出口水温の受信は、常時受信しても良いし、定期的に受信しても良い。

第２制御装置５は、水温センサ６により測定された往き配管３内を流れる水の水温と、
第１制御装置Ｃから出力された温度範囲と、第１制御装置Ｃから出力されたチラー１の目標出口水温とに基づいて、チラー１を制御する運転指令を出力する。

具体的には、第２制御装置５は、水温センサ６により測定された水温と、チラー１＿１の目標出口水温と、チラー１＿１の目標出口水温とに基づいてチラー運転指令を第１制御装置Ｃ＿１に出力する。第２制御装置５は、水温センサ６により測定された水温とチラー１＿２の目標出口水温と、チラー１＿２の目標出口水温とに基づいて、チラー運転指令を第１制御装置Ｃ＿２に出力する。第２制御装置５は、水温センサ６により測定された水温とチラー１＿３の目標出口水温と、チラー１＿３の目標出口水温とに基づいて、チラー運転指令を第１制御装置Ｃ＿３に出力する。

第２制御装置５は、水温センサ６により測定された水温度と、チラー１＿１に指定された目標出口水温とを比較する。水温センサ６により測定された水温度が目標出口水温に到達していない場合、第２制御装置５は、目標出口水温がチラー１＿１の温度範囲内か否かを判断する。第２制御装置５は、目標出口水温がチラー１＿１の温度範囲内である場合、第２制御装置５は、チラー１＿１に運転継続又は目標出口水温を含むチラー運転指令を出力する。チラー１＿１は、チラー運転指令を受信すると、運転を継続するか、又は、チラー１＿１の出口水温が目標出口水温となるような運転を行なう。目標出口水温がチラー１＿１の温度範囲外である場合、チラー１＿１の運転能力の過不足であるので、第２制御装置５は、チラー１＿１に、室外機１０２の熱源及び送水ポンプ７を制御するチラー運転指令を出力する。

例えば、チラー１＿１の能力が不足している場合、第２制御装置５は、チラーシステムＡの送水ポンプ７の周波数を低下し、室外機１０２の圧縮機の周波数を最大にする制御を行なうチラー運転指令をチラー１＿１に出力する。チラー１＿１の能力が過多の場合、第２制御装置５は、チラーシステムＡの送水ポンプ７の周波数を増加し、室外機１０２の圧縮機の周波数を最小にする制御を行なうチラー運転指令をチラー１＿１に出力する。水温センサ６により測定された水温度が目標出口水温の場合、第２制御装置５は、チラー１＿１に運転の停止指令を含むチラー運転指令を出力する。チラー１＿１は、運転の停止指令を含むチラー運転指令を受信すると、運転を停止する。

具体的には、第２制御装置５は、水温センサ６により測定された水温度と、チラー１＿２に指定された目標出口水温とを比較する。水温センサ６により測定された水温度が目標出口水温に到達していない場合、目標出口水温がチラー１＿２の温度範囲内か否かを判断する。目標出口水温がチラー１＿２の温度範囲内である場合、第２制御装置５は、チラー１＿２に運転継続又は目標出口水温を含むチラー運転指令を出力する。チラー１＿２は、チラー運転指令を受信すると、運転を継続するか、又は、チラー１＿２の出口水温が目標出口水温となるような運転を行なう。目標出口水温がチラー１＿２の温度範囲外である場合、チラー１＿２の運転能力の過不足であるので、第２制御装置５は、チラー１＿２に、室外機１０２の熱源及び送水ポンプ７を制御するチラー運転指令を出力する。

例えば、チラー１＿２の能力が不足している場合、チラーシステムＡの送水ポンプ７の周波数を低下し、室外機１０２の圧縮機の周波数を最大にする制御を行なうチラー運転指令をチラー１＿２に出力する。チラー１＿２の能力が過多の場合、チラーシステムＡの送水ポンプ７の周波数を増加し、室外機１０２の圧縮機の周波数を最小にする制御を行なうチラー運転指令をチラー１＿２に出力する。水温センサ６により測定された水温度が目標出口水温の場合、第２制御装置５は、チラー１＿２に運転の停止指令を含むチラー運転指令を出力する。チラー１＿２は、運転の停止指令を含むチラー運転指令を受信すると、運転を停止する。

第２制御装置５は、水温センサ６により測定された水温度と、チラー１＿３に指定された目標出口水温とを比較する。水温センサ６により測定された水温度が目標出口水温に到達していない場合、目標出口水温がチラー１＿３の温度範囲内か否かを判断する。目標出口水温がチラー１＿３の温度範囲内である場合、第２制御装置５は、チラー１＿３に運転継続又は目標出口水温を含むチラー運転指令を出力する。チラー１＿３は、チラー運転指令を受信すると、運転を継続するか、又は、チラー１＿３の出口水温が目標出口水温となるような運転を行なう。目標出口水温がチラー１＿３の温度範囲外である場合、チラー１＿３の運転能力の過不足であるので、第２制御装置５は、チラー１＿３に、室外機１０２の熱源及び送水ポンプ７を制御するチラー運転指令を出力する。

例えば、チラー１＿３の能力が不足している場合、チラーシステムＡの送水ポンプ７の周波数を低下し、室外機１０２の圧縮機の周波数を最大にする制御を行なうチラー運転指令をチラー１＿３に出力する。チラー１＿３の能力が過多の場合、チラーシステムＡの送水ポンプ７の周波数を増加し、室外機１０２の圧縮機の周波数を最小にする制御を行なうチラー運転指令をチラー１＿３に出力する。水温センサ６により測定された水温度が目標出口水温の場合、第２制御装置５は、チラー１＿３に運転の停止指令を含むチラー運転指令を出力する。チラー１＿３は、運転の停止指令を含むチラー運転指令を受信すると、運転を停止する。

第２制御装置５は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成される。第２制御装置５が専用のハードウェアである場合、第２制御装置５は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。第２制御装置５が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。第２制御装置５がＣＰＵの場合、第２制御装置５が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、第２制御装置５の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。なお、第２制御装置５の機能の一部は、専用のハードウェアで実現され、一部はソフトウェア又はファームウェアで実現されてもよい。

図２は、実施の形態１に係る空気調和装置のチラー１の機能ブロック図である。

図２に示すように、チラー１は、温度範囲計算部１１を有する。温度範囲計算部１１は、要求検知部１２を有する。

温度範囲計算部１１は、第１センサＩＳにより測定された入口水温、第２センサＯＳにより測定された出口水温及び第３センサＳにより測定された外気温度に基づいて、チラー１の運転可能な温度範囲を求め、求められた温度範囲を第２制御装置５に出力する。

具体的には、温度範囲計算部１１は、第１センサＩＳ＿１により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿１により測定された出口水温及び第３センサＳ＿１により測定された外気温度に基づいて、チラー１＿１の運転可能な温度範囲を求める。そして、求められた運転可能な温度範囲を第２制御装置５に出力する。温度範囲計算部１１は、第１センサＩＳ＿２により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿２により測定された出口水温及び第３センサＳ＿２により測定された外気温度に基づいて、チラー１＿２の運転可能な温度範囲を求める。そして、求められた運転可能な温度範囲を第２制御装置５に出力する。温度範囲計算部１１は、第１センサＩＳ＿３により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿３により測定された出口水温及び第３センサＳ＿３により測定された外気温度に基づいて、チラー１＿３の運転可能な温度範囲を求める。そして、求められた運転可能な温度範囲を第２制御装置５に出力する。

要求検知部１２は、第２制御装置５と有線通信又は無線通信により接続され、第２制御装置５から送信された温度範囲の計算の要求を検知する。

温度範囲計算部１１は、要求検知部１２により要求を検知した場合、チラー１の温度範囲を求める。

図３は、実施の形態１に係る空気調和装置の第２制御装置５の機能ブロック図である。

図３に示すように、第２制御装置５は、運転指令部２１を有する。運転指令部２１は、水流計算部２２を有する。

水流計算部２２は、第１制御装置Ｃ＿１から出力された第１温度範囲、第１制御装置Ｃ＿２から出力された第２温度範囲及び第１制御装置Ｃ＿３から出力された第３温度範囲に基づいて、送水ポンプ７の水流量を求める。水流計算部２２は、求められた水流量を含む第１運転指令を送水ポンプ７に出力する。

運転指令部２１は、第１制御装置Ｃから受信した温度範囲と、水温センサ６により測定された水温度と、チラー１の目標出口水温とに基づいて、チラー運転指令をチラー１に出力する。

具体的には、運転指令部２１は、第１制御装置Ｃ＿１から受信した温度範囲と、水温センサ６により測定された水温度と、チラー１＿１の目標出口水温とに基づいて、チラー運転指令をチラー１に出力する。運転指令部２１は、第１制御装置Ｃ＿２から受信した温度範囲と、水温センサ６により測定された水温度と、チラー１＿２の目標出口水温とに基づいて、チラー運転指令をチラー１に出力する。運転指令部２１は、第１制御装置Ｃ＿３から受信した温度範囲と、水温センサ６により測定された水温度と、チラー１＿３の目標出口水温とに基づいて、チラー運転指令をチラー１に出力する。

＜チラーシステムＡの動作＞
次に、実施の形態１に係る空気調和装置のチラーシステムＡの動作について説明する。

＜チラーシステムＡの水の循環動作＞
図１において、チラー１＿１から出た水は、往き配管３＿１を流れる。チラー１＿２から出た水は、往き配管３＿２を流れる。チラー１＿３から出た水は、往き配管３＿３流れる。往き配管３＿１、往き配管３＿２及び往き配管３＿３を流れる水は、往き配管３にて合流する。

往き配管３を流れる水は、負荷２と熱交換が行なわれ、負荷２を冷却又は温める。

負荷２と熱交換が行われた水は、戻り配管４を流れる。そして、戻り配管４を流れる水は、戻り配管４＿１、戻り配管４＿２及び戻り配管４＿３に分岐して流れる。

戻り配管４＿１を流れる水は、チラー１＿１に入力する。戻り配管４＿２を流れる水は、チラー１＿２に入力する。戻り配管４＿３を流れる水は、チラー１＿３に入力する。このようにして、チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３と、負荷２との間で水が循環される。

＜チラー１の動作＞
図４は、実施の形態１に係る空気調和装置のチラー１の動作を説明するためのフローチャートである。

図４に示すように、チラー１の第１制御装置Ｃは、チラー１の運転電源がＯＮであるか否かを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、第１制御装置Ｃが、チラー１の運転電源がＯＮでないと判断された場合（ステップＳ１のＮＯ）、ステップＳ１の判断を継続する。ステップＳ１において、第１制御装置Ｃは、チラー１の運転電源がＯＮであると判断した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、チラー１は、初期周波数運転を開始する（ステップＳ２）。ここで、初期周波数は、例えば、チラーシステムＡが空気調和装置１０３に含まれる場合、室外機の圧縮機の周波数である。

次に、第１制御装置Ｃは、第２制御装置５からチラー運転指令を受信したか否かの判断を行なう（ステップＳ３）。ステップＳ３において、第２制御装置５からチラー運転指令を受信していないと判断した場合（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ２の処理に戻る。ステップＳ３において、第２制御装置５からチラー運転指令を受信したと判断した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、第１制御装置Ｃは、チラー運転指令に従って、室外機１０２の圧縮機及び送水ポンプ７の周波数を制御する（ステップＳ４）。

次に、第１制御装置Ｃは、チラー１の運転可能な温度範囲を求め、求められた運転可能な温度範囲を第２制御装置５に出力し（ステップＳ５）、ステップＳ１の処理に戻る。

＜第１制御装置Ｃによる運転温度範囲の出力＞
次に、図１のステップＳ５の温度範囲の求め方について説明する。図５は、実施の形態１に係る空気調和装置の第１制御装置Ｃの温度範囲の出力を説明するためのフローチャートである。図５は、図４のステップＳ５の詳細を説明する図である。

図５に示すように、第１制御装置Ｃは、第２制御装置５から温度範囲の計算の要求を検知したか否かを判断する（ステップＳ５＿１）。ステップＳ５＿１において、温度範囲の計算の要求を検知していない場合（ステップＳ５＿１のＮＯ）、ステップＳ５＿１の判断を継続する。ステップＳ１において、温度範囲の計算の要求を検知したと判断した場合（ステップＳ５＿１のＹＥＳ）、ステップＳ５＿２の処理に移る。

第１制御装置Ｃは、チラー１の入口水温、出口水温及び外気温度を受信する（ステップＳ５＿２）。すなわち、第１制御装置Ｃ＿１は、第１センサＩＳ＿１により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿１により測定された出口水温及び第３センサＳ＿１により測定された外気温度を受信する。第１制御装置Ｃ＿２は、第１センサＩＳ＿２により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿２により測定された出口水温及び第３センサＳ＿２により測定された外気温度を受信する。第１制御装置Ｃ＿３は、第１センサＩＳ＿３により測定された入口水温、第２センサＯＳ＿３により測定された出口水温及び第３センサＳ＿３により測定された外気温度を受信する。

次に、第１制御装置Ｃは、チラー１の入口水温、出口水温及び外気温度に基づいて、チラー１の運転可能な温度範囲を求め（ステップＳ５＿３）、求められた温度範囲を第２制御装置５に出力し（ステップＳ５＿４）、ステップＳ１の処理に戻る。

すなわち、第１制御装置Ｃ＿１は、チラー１＿１の入口水温、出口水温及び外気温度に基づいて、チラー１＿１の運転可能な温度範囲を求め、求められた温度範囲を第２制御装置５に出力する。第１制御装置Ｃ＿２は、チラー１＿２の入口水温、出口水温及び外気温度に基づいて、チラー１＿２の運転可能な温度範囲を求め、求められた温度範囲を第２制御装置５に出力する。第１制御装置Ｃ＿３は、チラー１＿３の入口水温、出口水温及び外気温度に基づいて、チラー１＿３の運転可能な温度範囲を求め、求められた温度範囲を第２制御装置５に出力する。

図６は、実施の形態１に係る空気調和装置の第２制御装置５の動作を説明するためのフローチャートである。

図６に示すように、第２制御装置５は、運転を開始すると送水ポンプ７をオンにする（ステップＳ１１）。次に、第２制御装置５は、往き配管３及び戻り配管４を流れる水温が低下したか否かの判断を行なう（ステップＳ１２）。

この水温が低下したか否かの判断は、例えば、負荷２から水温低下信号を受信した場合、水温が低下したと判断される。水温低下信号は、が負荷２に循環される水の水温が負荷２に循環される水の目標水温よりも低い場合に、負荷２から第２制御装置５に出力される。水温が低下したか否かの判断は、これに限られるものではない。第２制御装置５が水温センサ６により測定された水温に基づいて判断しても良い。

第２制御装置５は、水温が低下していないと判断した場合（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ１２の判断を継続する。第２制御装置５は、水温が低下したと判断した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、第２制御装置５は、各チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３から送信された温度範囲を受信する（ステップＳ１３）。

次に、第２制御装置５は、各チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３から出力された温度範囲に基づいて、送水ポンプ７の水流量を求める（ステップＳ１４）。

そして、第２制御装置５は、ステップＳ１４で求められた水流量を含む第１運転指令を送水ポンプ７に出力する（ステップＳ１５）。

次に、第２制御装置５は、水温センサ６により測定された水温度及び各チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３から出力された温度範囲に基づいて、各チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３にチラー運転指令を出力する（ステップＳ１６）。

＜実施の形態１の変形例＞
実施の形態１では、第１制御装置Ｃは、第２制御装置５から温度範囲の計算の要求が行われた場合に、温度範囲の計算を行ない、第２制御装置５に出力する場合について説明した。実施の形態１の変形例は、第１制御装置Ｃが、第２制御装置５に常に温度範囲を第２制御装置５に出力する。

図７は、実施の形態１に係る空気調和装置の第１制御装置Ｃの動作の変形例を説明するためのフローチャートである。なお、図５と同一部分のステップには、同一符号を付し、その説明を省略する。図７に示すように、図５と比して、ステップＳ５＿１の処理が削除され、第１制御装置Ｃは、第２制御装置５から温度範囲の要求がなくとも、温度範囲を第２制御装置５に出力する。

＜効果＞
従って、実施の形態１に係る空気調和装置のチラーシステムＡによれば、第２制御装置５は、第１制御装置Ｃの温度範囲計算部１１から出力された温度範囲となるように、往き配管３及び戻り配管４を流れる水流量を制御する。従って、チラー１は、目標出口水温の水を供給することができる。

従来のチラーシステムの場合、第２制御装置５が運転可能な温度範囲を受信していないので、第２制御装置５は、チラー運転指示についてチラー１の運転可能な温度範囲を満足しているか判断できない。このような状態で、第２制御装置５がチラー運転指示をチラー１に出力すると、出力されたチラー運転指示は、チラー１の運転可能な温度範囲外となる可能性のあるチラー運転指示がチラー１にある。

例えば、暖房運転において、加熱能力を下げるよう指示した場合、チラー１の出口水温低下を回避するため、第２制御装置５はポンプ運転を制御し、チラー１の出入口水温を維持した状態で水流量を減少し、チラー１の能力を低下する。チラー１が運転範囲以下のチラー運転指示を受信した場合、チラー１は運転可能な温度範囲の下限で運転され、それ以上能力を低下できないため、水流量の低下に伴い、出入口水温差は上昇する。ここで、能力＝係数×出入口水温差×水流量である。暖房運転の場合、出口水温が上昇すると、非効率な運転となる。冷房の場合、逆に出口水温が低下するため、凍結等のリスクが発生する。

従って、第２制御装置５がチラー１の運転可能な温度範囲を把握していない場合、送水ポンプ７の水流量を変化させるための判断材料が無く、効率的なシステム運転を実施することができない。また、チラー１の運転可能な温度範囲上限以上の能力で運転させようとした場合、第２制御装置５の運転指示に対して能力が不足するため、チラー１は、要求された水温を供給することができない。

実施の形態１の空気調和装置のチラーシステムＡは、チラー１から第２制御装置５にチラー１の運転可能な温度範囲を入力することで、第２制御装置５が、チラー１の運転可能範囲から目標出口水温及び水流量が最適な運転を選択できる。従って、チラー１が供給する水温が安定し、チラー１と送水ポンプ７とのトータルとしての高効率な運転が可能になる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る空気調和装置のチラーシステムＡについて説明する。

図８は、実施の形態２に係る空気調和装置のチラーシステムＡの構成を示す図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付し、異なる部分を中心に説明する。

図８に示すように、実施の形態２に係る空気調和装置のチラーシステムＡは、チラー１と負荷２との間に水－水熱交換器３１が設けられたものである。図８において、チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３側の往き配管３及び戻り配管４を一次側とし、負荷２側の往き配管８及び戻り配管９を二次側とする。

一次側の往き配管３は、チラー１と水－水熱交換器３１とを接続する。一次側の戻り配管４は、チラー１と水－水熱交換器３１とを接続する。往き配管３は、水－水熱交換器３１において、戻り配管４に接続される。往き配管３及び戻り配管４には、チラー１と水－水熱交換器３１とを循環する水が流れる。

二次側の往き配管８は、負荷２と水－水熱交換器３１とを接続する。二次側の戻り配管９は、負荷２と水－水熱交換器３１とを接続する。往き配管８は、水－水熱交換器３１において、戻り配管９に接続される。往き配管８及び戻り配管９には、負荷２と水－水熱交換器３１とを循環する水が流れる。

水－水熱交換器３１は、往き配管３及び戻り配管４を流れる水の熱と、往き配管８及び戻り配管９を流れる水の熱との熱交換を行なう。

往き配管８には、水温センサ６＿１が設けられる。水温センサ６＿１は、負荷２の近傍の往き配管８に設けられ、負荷２に入力される往き配管８内を流れる水の水温を測定し、第２制御装置５に出力する。

戻り配管９には二次側の送水ポンプ７＿１が設けられる。送水ポンプ７＿１は、戻り配管９を流れる水を負荷２から水－水熱交換器３１へ送水する。送水ポンプ７＿１は、第２制御装置５から出力された水流量を含む第２運転指令に基づいて、戻り配管９を流れる水流量を調整する。

第２制御装置５は、第１制御装置Ｃ＿１から出力された第１温度範囲、第１制御装置Ｃ＿２から出力された第２温度範囲及び第１制御装置Ｃ＿３から出力された第３温度範囲に基づいて、送水ポンプ７＿１の水流量を求める。第２制御装置５は、求められた水流量を含む第２運転指令を送水ポンプ７＿１に出力する。これにより、送水ポンプ７＿１は、第２運転指令により指示された水流量により送水を行なう。すなわち、第２運転指令は、往き配管８及び戻り配管９を流れる水流の指令である。

二次側の送水ポンプ７＿１の水流量は、一次側の能力と二次側の能力とが等しくなる水流量である。ここで、一次側の能力は、往き配管３を流れる水の入口温度と戻り配管４を流れる水の出口温度との水温差×一次側水流量×係数である。二次側の能力は、往き配管８を流れる水の入口温度と戻り配管９を流れる水の出口温度との水温差×二次側水流量×係数である。

図９は、実施の形態２に係る空気調和装置の第２制御装置５の機能ブロック図である。なお、図３と同一部分には、同一符号を付し、異なる部分を中心に説明する。

図９に示すように、実施の形態２の運転指令部２１は、水流計算部２２に加えて、二次側水流計算部４１を有する。

二次側水流計算部４１は、第１制御装置Ｃ＿１から出力された第１温度範囲、第１制御装置Ｃ＿２から出力された第２温度範囲及び第１制御装置Ｃ＿３から出力された第３温度範囲に基づいて、二次側の送水ポンプ７＿１の水流量を求める。二次側水流計算部４１は、求められた水流量を含む第２運転指令を二次側の送水ポンプ７＿１に出力する。

図１０は、実施の形態２に係る空気調和装置のチラーシステムＡの第２制御装置５の第２運転指令の出力の流れを説明するためのフローチャートである。なお、図６と同一部分には、同一符号を付し、ここでは異なる部分について述べる。

第２制御装置５は、ステップＳ１７の処理後、各チラー１＿１、チラー１＿２及びチラー１＿３のから出力された温度範囲に基づいて、二次側の送水ポンプ７＿１の水流量を求める（ステップＳ１８）。

次に、第２制御装置５は、ステップＳ１８で求められた水流量を含む第２運転指令を二次側の送水ポンプ７＿１に出力し（ステップＳ１９）、ステップＳ１３の処理に戻る。

＜効果＞
実施の形態２に係る空気調和装置のチラーシステムＡによれば、水－水熱交換器３１により、一次側の往き配管３及び戻り配管４を流れる水と、二次側の往き配管８及び戻り配管９を流れる水との熱交換を行なう。従って、一次側の水質が悪い場合、二次側の負荷２に水質の悪い水が供給されるのを防止することができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る空気調和装置について説明する。実施の形態３に係る空気調和装置は、実施の形態１のチラーシステムＡ又は実施の形態２のチラーシステムＡを具備する。

図１１は、実施の形態３に係る空気調和装置１０３の一例を示す冷媒回路図である。なお、図１１に示す実線の矢印は、冷房運転時の冷媒の流れ方向を示している。また、図１１に示す破線の矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。

実施の形態に係る空気調和装置１０３は、室内機１０１と、室外機１０２とを備えている。室内機１０１と室外機１０２とは、冷媒配管４００により配管接続されている。室内機１０１は、室内熱交換器１１０を有している。室外機１０２は、圧縮機２１０、四方弁２２０、室外熱交換器２３０及び膨張弁２４０を有している。

圧縮機２１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機２１０は、例えばインバータ回路等によって運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２１０の容量を変化してもよい。なお、圧縮機２１０の容量とは、単位時間あたりの冷媒を送り出す量を表すものである。四方弁２２０は、例えば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。

室外熱交換器２３０は、冷媒と室外空気との熱交換を行う。室外熱交換器２３０は、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。また、室外熱交換器２３０は、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。

膨張弁２４０は、冷媒を減圧して膨張させる。例えば、電子式膨張弁等で膨張弁２４０を構成した場合には、膨張弁２４０は、図示せぬ制御装置等の指示に基づいて開度調整が行われる。室内熱交換器１１０は、空調対象空間の空気と冷媒との熱交換を行う。室内熱交換器１１０は、暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、室内熱交換器１１０は、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。

以上のように空気調和装置１０３を構成することで、室外機１０２の四方弁２２０により冷媒の流れを切り換えることで、暖房運転及び冷房運転を実現することができる。

実施の形態は、例として提示したものであり、請求の範囲を限定することは意図していない。実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施の形態及びその変形は、実施の形態の範囲及び要旨に含まれる。

Ａ チラーシステム、Ｃ、Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３ 第１制御装置、ＩＳ、ＩＳ＿１、ＩＳ＿２、ＩＳ＿３ 第１センサ、ＯＳ、ＯＳ＿１、ＯＳ＿２、ＯＳ＿３ 第２センサ、Ｓ、Ｓ＿１、Ｓ＿２、Ｓ＿３ 第３センサ、１、１＿１、１＿２、１＿３ チラー、２ 負荷、３、３＿１、３＿２、３＿３、８ 往き配管、４、４＿１、４＿２、４＿３、９ 戻り配管、５ 第２制御装置、６、６＿１ 水温センサ、７、７＿１ 送水ポンプ、１１ 温度範囲計算部、１２ 要求検知部、２１ 運転指令部、２２ 水流計算部、３１ 水－水熱交換器、４１ 二次側水流計算部、１０１ 室内機、１０２ 室外機、１０３ 空気調和装置、１１０ 室内熱交換器、２１０ 圧縮機、２２０ 四方弁、２３０ 室外熱交換器、２４０ 膨張弁、４００ 冷媒配管。

Claims (8)

1. 温度調節した水を出力するチラーと、
   前記チラーの負荷と、
   前記チラーと前記負荷との間に接続され、前記チラーから前記負荷に供給される水が流れる往き配管と、
   前記チラーと前記負荷との間を接続され、前記負荷から前記チラーに戻る水が流れる戻り配管と、
   前記チラーを制御する第１制御装置と、
   前記第１制御装置に、前記チラーを制御するチラー運転指令を出力する第２制御装置とを具備し、
   前記チラーは、
   前記戻り配管を流れる前記水の前記チラーへの入口水温を測定する第１センサと、
   前記往き配管を流れる前記水の前記チラーへの出口水温を測定する第２センサと、
   前記チラーが設置された場所の外気温度を測定する第３センサとを具備し、
   前記第１制御装置は、
   前記第１センサにより測定された入口水温、前記第２センサにより測定された出口水温及び前記第３センサにより測定された外気温度に基づいて、前記チラーの運転可能な温度範囲を求め、前記求められた温度範囲を前記第２制御装置に出力するチラーシステム。
2. 前記第２制御装置は、
   前記温度範囲に基づいて、前記往き配管及び前記戻り配管を流れる水流量を制御する
   請求項１記載のチラーシステム。
3. 前記戻り配管を流れる前記負荷から前記チラーへの水を送水する送水ポンプを具備し、
   前記第２制御装置は、
   前記第１制御装置から出力された前記温度範囲に基づいて、前記送水ポンプが吐出する水流量を求め、前記求められた水流量を含む第１運転指令を前記送水ポンプに出力する
   請求項１又は２に記載のチラーシステム。
4. 前記往き配管を流れる水の水温を測定する水温センサを具備し、
   前記第１制御装置は、前記チラーの目標出口水温を前記第２制御装置に出力し、
   前記第２制御装置は、
   前記水温センサにより測定された水温と、前記第１制御装置から出力された温度範囲と、前記第１制御装置から出力された前記チラーの目標出口水温とに基づいて、前記チラー運転指令を出力する
   請求項１～３のいずれか１項に記載のチラーシステム。
5. 前記第１制御装置は、
   前記第２制御装置から前記温度範囲の計算の要求を検知した場合、前記温度範囲を求める
   請求項１～４のいずれか１項に記載のチラーシステム。
6. 前記往き配管及び前記戻り配管に設けられた水－水熱交換器を具備し、
   前記往き配管は、前記チラーと前記水－水熱交換器とを接続する一次側の往き配管と、前記水－水熱交換器と前記負荷とを接続する二次側の往き配管とを具備し、
   前記戻り配管は、前記チラーと前記水－水熱交換器とを接続する一次側の戻り配管と、前記水－水熱交換器と前記負荷とを接続する二次側の戻り配管とを有し、
   前記一次側の往き配管と前記一次側の戻り配管とは、前記水－水熱交換器において接続され、前記二次側の往き配管と前記二次側の戻り配管とは、前記水－水熱交換器において接続され、
   前記水－水熱交換器は、前記一次側の往き配管及び前記一次側の戻り配管を流れる水の熱と、前記二次側の往き配管及び前記二次側の戻り配管を流れる水の熱との熱交換を行ない、
   前記水－水熱交換器への水を送水する二次側の送水ポンプを具備し、
   前記第２制御装置は、
   前記第１制御装置から出力された前記温度範囲に基づいて、前記二次側の送水ポンプの水流量を求め、前記求められた水流量を含む第２運転指令を前記二次側の送水ポンプに出力する
   請求項１～５のいずれか１項に記載のチラーシステム。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のチラーシステムと、
   室内機と、
   前記室内機に冷媒が循環する配管により接続され、前記冷媒と外気との熱交換を行なう熱交換器を具備する室外機とを具備し、
   前記往き配管及び戻り配管を流れる水は、前記負荷と熱交換が行なわれる空気調和装置。
8. 前記負荷は、前記室内機の一部である
   請求項７に記載の空気調和装置。

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