JP2008232511A - 冷凍空調装置および冷凍空調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転時に、ドレンポンプの無駄運転を回避するとともに、必要なドレン水除去を確実に行う冷凍空調装置および冷凍空調方法を提供する。
【解決手段】圧縮機１、熱源側熱交換器３、減圧手段４、利用側熱交換器５が順次配管によって環状に接続され、利用側制御手段１４は、温度差とドレンポンプの運転時間と停止時間とを対応させたテーブルを記憶する記憶手段を内蔵し、冷房運転時、所定時間ごとに室内温度検出手段２１によって検出された室内温度と、室内湿度検出手段２２によって検出された室内湿度から室内露点温度を算出し、次に算出した室内露点温度と、冷媒温度検出手段２３によって検出された利用側熱交換器５の冷媒温度との温度差と上記記憶手段のテーブルに基づいてドレンポンプ２４の運転時間と停止時間を決定し、次に決定した運転時間と停止時間に基いてドレンポンプ２４を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍空調装置および冷凍空調方法に関するものであり、特にドレン水を排出するドレンポンプを搭載した利用側冷凍空調装置の構造および運転方法に係るものである。

従来のドレンポンプを搭載した利用側冷凍空調装置では、ドレン水を排出するドレンポンプと、室温を検出する温度検出手段と、湿度を検出する湿度検出手段と、空調運転を制御するマイクロコンピュータを備え、冷房運転において、一定時間ごとに室温と湿度を読み込み、マイクロコンピュータ内の記憶部に温度と湿度をパラメータとして予め割付された設定領域を決定し、その設定領域に対応してドレンポンプの運転時間と停止時間を決めるものである。

マイクロコンピュータ内の記憶部に温度と湿度をパラメータとして予め割付された設定領域を設け、高温・高湿度域Ａから低温低湿度域Ｄまで４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分けしている。検出した室温、湿度は上記４つの領域の内のどの領域にあるのかを判断し、各領域ごとに定めたドレンポンプ運転モードにしたがってドレンポンプを運転する（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１５８１５０号公報（第２頁右下欄第３行〜第３頁左上欄第５行、図１、図３）

従来の技術では室内空気の温度、湿度の状態からドレンポンプの運転方法を定めているが、室内空気の温度、湿度だけでは熱交換器から発生する除湿量は推測できないという問題がある。たとえば冷房運転時、利用側冷凍空調装置が検出した周囲空気の温度、湿度が高温・高湿度域Aにあてはまっていても、熱交換器の冷媒温度が室内空気の露点温度以上の場合、利用側冷凍空調装置を通過する空気は除湿されないのでドレンは発生しない。その結果、ドレンポンプは無駄運転することになる。

一方、冷房運転時、利用側冷凍空調装置が検出した周囲空気の温度、湿度が低温・低湿度域Dにあてはまっていても、熱交換器の冷媒温度が相当低く、かつ送風量が非常に大きい場合、利用側冷凍空調装置を通過する空気は除湿されてドレンは発生する。その量は少なくないため、ドレンポンプの運転時間不足によりドレン水がドレン受け皿をあふれる恐れがある。

本発明は、これらの課題を解消するために為されたものであり、冷房運転時に、ドレンポンプの無駄運転を回避するとともに、必要なドレン水除去を確実に行う冷凍空調装置を提供することを目的としている。

この発明に係る冷凍空調装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、利用側制御手段と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内の湿度を検出する室内湿度検出手段と、利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備え、利用側制御手段は、冷房運転時、所定時間ごとに室内温度検出手段によって検出された室内温度と、室内湿度検出手段によって検出された室内湿度から室内露点温度を算出し、次にこの算出した室内露点温度と、冷媒温度検出手段によって検出された利用側熱交換器の冷媒温度との温度差に基づいてドレンポンプの運転時間と停止時間を決定し、次に決定した運転時間と停止時間に基づいてドレンポンプを制御することを特徴とするものである。

この発明によれば、冷凍空調装置は、上記構成により冷房運転時にドレンポンプの無駄運転を回避するとともに、必要なドレン水除去を確実に行うことができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における冷媒回路図である。冷媒回路は、熱源側冷凍装置Ｘと利用側冷凍装置Ｙから構成され、この熱源側冷凍装置Ｘと利用側冷凍装置Ｙはガス延長配管７および液延長配管８を介して接続される。熱源側冷凍装置Ｘは、圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器３、減圧手段４、低圧液溜６、熱源側送風ファン９、熱源側送風ファンモータ１０、および熱源側制御手段１３から構成される。また、利用側冷凍空調装置Ｙは、利用側熱交換器５、利用側送風ファン１１、利用側送風ファンモータ１２、および利用側制御手段１４から構成される。
室内温度検知手段２１、室内湿度検知手段２２、利用側熱交換器の冷媒温度検知手段２３は、点線で示される有線あるいは無線の通信手段を介して制御手段１４と接続される。熱源側熱交換器に搭載されている温度、圧力検知手段、リモコン及びその通信手段については本発明と関係ないため記載を省略した。

図２は本発明の実施形態１における利用側冷凍空調装置Yの断面図である。ここでは４方向天井カセット形室内機を例に取り上げた。図２において、図１と同符号は同一または相当部分を示しており、説明を省略する。ここでは、ドレンポンプ２４と、ドレン水受け皿２５と、ドレン水排出管２６が追加されている。
室内温度検知手段２１、室内湿度検知手段２２を利用側冷凍空調装置Ｙの吸込空気と接する位置に設置する。また、利用側熱交換器５の冷媒温度検知手段２３を利用側熱交換器５の配管部に接する位置に設置する。

次に、冷房運転時の冷媒動作を図１を用いて説明する。圧縮機１から吐出された高圧高温ガス冷媒は四方弁２を介して熱源側熱交換器３に流入し、ここで周囲空気と熱交換して凝縮し、高圧液冷媒となって流出する。流出した高圧液冷媒は減圧手段４で減圧されて低圧気液二相冷媒となり、液延長配管８を介して利用側熱交換器５に流入する。ここで冷媒は周囲空気と熱交換して蒸発し、低圧ガス冷媒となって流出する。流出した低圧ガス冷媒はガス延長配管７、四方弁２、低圧液溜６を介して圧縮機１に戻る。

冷房運転時の冷媒動作と空気動作について図２を用いて説明する。冷房運転時、利用側熱交換器５は蒸発器として作用するので利用側熱交換器の配管内には周囲空気よりも低温の冷媒が流通し、その結果、フィン部も含めた利用側熱交換器５は周囲空気よりも温度が低くなる。
利用側送風ファン１１により図２下端中央部から吸い込まれた空気は利用側熱交換器５に接触して冷やされる。利用側熱交換器５の温度が吸込空気の露点温度より低い場合は、冷やされる過程において吸込空気中に含まれる水蒸気の一部が利用側熱交換器の表面で凝縮して液体（ドレン）になる。冷やされた空気は空気流出口から外部に放出される。

次に、冷房運転時の除湿量の計算方法を説明する。図３は空気線図である。Ａは吸込空気状態、Ｂは利用側熱交換器５の飽和湿り空気状態、Ｃは吹出空気状態を示す。除湿量L[kg/h]は吸込空気と吹出空気の絶対湿度X1,Xo[kg/kg']の差と、送風量G[kg/h]から下記の式１により求めることができる。
Ｌ[kg/h]＝（Ｘ1−Ｘo)＊Ｇ （１）

吹出空気の絶対湿度Xo[kg/kg']は以下の手順で求める。まず吸込空気のエンタルピｉ1[kJ/kg]、利用側熱交換器５の冷却能力Ｑ[W]、送風量Ｇ[kg/h]から下記の式２により吹出空気のエンタルピｉ0[kJ/kg]を求めることができる。
ｉo=ｉ1−Ｑ／Ｇ＊３．６ （２）
次に、図３の空気線図上で吹出空気のエンタルピi0[kJ/kg]の線と、吸込空気状態Ａ、利用側熱交換器５の飽和湿り空気状態Ｂを結んだ線(Ａ−Ｂ)の交点Ｃから、吹出空気の絶対湿度Ｘoを求める。

吹出空気の絶対湿度Ｘo、利用側熱交換器５の飽和湿り空気の絶対湿度Ｘsが吸込空気の絶対湿度Ｘ1より大きい場合は、利用側熱交換器５表面で水蒸気から水への物質移動が発生せず除湿できない。従って、利用側冷凍空調装置の送風空気は顕熱変化（温度だけ低下）して吹出すことになる。除湿してドレン水が発生するかどうか、発生する量はどれくらいかを推測するには絶対湿度を求める必要がある。

次に、絶対湿度のほかに吸込空気の露点温度と利用側熱交換器５の飽和湿り空気温度を利用しても、ドレン水発生有無およびドレン水発生量を推測可能であることを以下に説明する。

吸込空気Ａの乾球温度を２７℃、湿球温度を１９℃とし、吹出空気Ｃの乾球温度を１３℃、湿球温度を１２℃とし、利用側熱交換器５の冷媒蒸発温度Ｄを１０℃とする。それぞれの絶対湿度、露点温度を表１に示す。表１より絶対湿度、露点温度において、吸込空気ａと吹出空気ｃの差(ａ−ｃ)と、吸込空気ａと冷媒温度ｄの差(ａ−ｄ)の比(ａ−ｃ)／(ａ−ｄ)はあまり変わらないので、絶対湿度の代わりに吸込空気の露点温度と利用側熱交換器５の飽和湿り空気温度を利用しても、ドレン水発生有無、発生量が推測できる。

以上、吸込空気状態と、送風量と、利用側熱交換器５の飽和湿り空気状態と、利用側熱交換器５の冷却能力を検出し、これらの値から絶対湿度や露点温度を求めれば吹出空気状態と除湿量を一意的に求めることができることを示した。
実際には吸込空気の温度と湿度、送風量、利用側熱交換器５の冷媒温度、冷却能力を検出すればよい。

上記の場合、検出データ項目が多すぎるので以下のような仮定を置く。送風量は製品に定められた最大量とし、運転時に検出しないようにする。利用側熱交換器のエンタルピ差基準の熱交換効率を１００%とし、吹出空気状態は利用側熱交換器の冷媒温度の飽和空気状態と同一であると仮定し、吹出空気状態を求めるために必要な冷却能力を運転時に検出しないようにする。その結果、運転時に検出するデータは吸込空気の温度と湿度、利用側熱交換器５の冷媒温度の３つとする。以下はこの３つのデータを検出することを前提に説明を続ける。

図４にドレンポンプ２４の運転パターンを決定する手順を示す。冷房運転を開始(ステップＳ４１)後、利用側冷凍空調装置Yにおいて、所定時間ごとに室内温度検出手段２１と、室内湿度検出手段２２と、利用側熱交換器５の冷媒温度検出手段２３と、を用いて室内温度Tindb、室内湿度Tinwb、冷媒温度Trを検出し、利用側制御手段１４に温度、湿度データを転送する(ステップＳ４２)。次に、利用側制御手段１４は、上記室内温度Tindb、上記室内湿度Tinwbを用いて室内露点温度Troを算出する(ステップＳ４３)。室内露点温度Troは図３の空気線図から一意的に求めることができる。ここでは一例として、水蒸気飽和蒸気圧Psat、絶対湿度Ｘを求めてから露点温度を求める方法、式を図５に示す。実際は毎回これらの式を用いて計算することはなく、予め計算した結果をデータマップ化して制御手段１４に記憶させておき、必要時にこの記憶されたデータマップを利用する。
従って、図５の詳細説明を省略する。

次に、利用側制御手段１４において、上記の方法で算出した露点温度Troから上記冷媒温度Trを引いて得られた値（以下、温度差と呼ぶ）ΔTを求める(ステップＳ４４)。温度差ΔTをもとにドレンポンプの運転時間、停止時間を組み合わせた運転パターンを決定する(ステップＳ４５)。図６は温度差ΔTとドレンポンプ運転パターン例を示したものである。例えばNo.4領域ではドレンポンプ２４の運転パターンは３分運転、３分停止と判断する。

利用側制御手段１４はドレンポンプ２４の電気回路に組み込まれたリレーを操作してドレンポンプ２４の運転／停止を実行する(ステップＳ４６)。

なお、本説明では露点温度を利用したが、吸込空気の絶対湿度と、冷媒温度の飽和空気の絶対湿度を利用してもよいことは言うまでもない。

また、本説明では室内機に４方向天井カセット形室内機を想定したが、天吊形や壁掛形など、他の構造の室内機でも同様の動作、制御ができることは言うまでもない。

また、利用側熱交換器５の冷媒温度検知手段２３は、熱交換器５を構成する配管パスの中央付近で、配管に接するように設置する。信頼性を向上するために利用側熱交換器５の冷媒温度検知手段２３は、熱交換器５を構成する配管パスの冷房時入口付近と中央付近の２箇所に設置することは効果的である。この場合、冷房運転中に検出した温度が低い方を冷媒温度とみなす。

以上により本実施の形態１によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、利用側制御手段と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内の湿度を検出する室内湿度検出手段と、利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備え、利用側制御手段は、温度差とドレンポンプの運転時間と停止時間とを対応させたテーブルを記憶する記憶手段を備え、冷房運転時、所定時間ごとに室内温度検出手段によって検出された室内温度と、室内湿度検出手段によって検出された室内湿度から室内露点温度を算出し、次に算出した室内露点温度と、冷媒温度検出手段によって検出された利用側熱交換器の冷媒温度との温度差と記憶手段のテーブルに基づいてドレンポンプの運転時間と停止時間を決定し、次に決定した運転時間と停止時間に基いてドレンポンプを制御することで、ドレンポンプの無駄運転を回避するとともに、必要なドレン水除去を確実に行うことができる。

実施の形態２．
以下、本発明に係る冷凍空調装置の実施形態２について説明する。図７に冷媒回路図、図８に利用側冷凍空調装置の断面図を示す。実施の形態１と異なるのは利用側冷凍空調装置Yに室内湿度検出手段２２を搭載していないことである。冷房運転の冷媒動作は先の実施の形態と同一なので説明を省略する。

また、実施の形態１と同様に以下の仮定を置く。送風量は製品に定められた最大量とし、運転時に検出しないようにする。利用側熱交換器５のエンタルピ差基準の熱交換効率を１００%とし、吹出空気状態は利用側熱交換器の冷媒温度の飽和空気状態と同一であると仮定し、吹出空気状態を求めるために必要な冷却能力を運転時に検出しないようにする。その結果、運転時に検出するデータは吸込空気の温度、利用側熱交換器５の冷媒温度の２つとする。

本実施の形態の特徴は、室内湿度検出手段２２を利用せずに、圧縮機運転周波数Fと、利用側熱交換器５の冷媒温度検出手段２３から検出する冷媒温度Trを用いて室内湿度を推測することである。圧縮機運転周波数Fと、冷媒温度Trから室内湿度を推定する具体的な手順を図９に示す。

まず、利用側制御手段１４は、圧縮機冷媒流量Gr[kg/h]を計算する(ステップＳ９１)。冷媒流量は以下の式３により求めることができる。但し、Fは圧縮機１の運転周波数、Vstは圧縮室容積、ρsは圧縮機吸入冷媒密度である。
Gr[kg/h]=F[Hz]×3600×Vst[m3]×ρs[kg/m3] （３）
圧縮機１の運転周波数Fは熱源側制御手段１３で所定時間ごとに制御しており、その制御値を用いる。Vstは固定値なので予め熱源側制御手段に記憶させる。圧縮機吸入冷媒密度は、利用側熱交換器５の冷媒温度から計算した飽和ガス密度に補正係数を乗算した値とする。

次に、利用側制御手段１４は、冷媒流量Gr[kg/h]から下記の式４を用いて冷却能力Ｑ[kW]を推定する(ステップＳ９２)。今回は、蒸発器の比エンタルピ差ΔI[kJ/kg]はあらかじめ固定値を設定し、熱源側制御手段１３に記憶することで運転時に計算して求めない。
Ｑ＝Gr×ΔI／３．６／１０００ （４）

次に、利用側制御手段１４は、冷媒温度Trから吹出空気状態のエンタルピIsを求める(ステップＳ９３)。吹出空気状態は利用側熱交換器の冷媒温度の飽和空気状態と同一である。

次に、利用側制御手段１４は、式２を用いて吸込空気のエンタルピI1を求める(ステップＳ９４)。次に、利用側制御手段１４は、室内湿度Tinwbとして仮の値を設定し(ステップＳ９５)、この値と、室内温度検知手段２１が検出した室内温度TindbとからエンタルピIin'を算出する (ステップＳ９６)。そしてエンタルピIin'がステップS９４で算出したエンタルピＩinと等しくなるか否かを調べ、等しくなければ、ステップS９５に戻る。このようにして、エンタルピIin'がエンタルピＩinと等しくなるまでステップS９５〜ステップS９７を繰り返し実行して、室内湿度Tinwbを変化させていく。そして、等しくなったときのTinwbの値が求めるべき室内湿度（吸込空気湿度）となる。

図１０にドレンポンプの運転パターンを決定する手順を示す。まず、冷房運転を開始(ステップＳ１０１)後、まず所定時間ごとに、利用側冷凍空調装置Yにおいては室内温度検出手段２１と、利用側熱交換器５の冷媒温度検出手段２３と、を用いて室内温度Tindb、冷媒温度Trを検出し、利用側制御手段１４にデータを転送する。一方、熱源側制御手段１３は圧縮機運転周波数Fの設定値を読み込む(ステップＳ１０２)。次に、熱源側制御手段１３から利用側制御手段１４へ圧縮機周波数Fを通信手段を介して送付する(ステップＳ１０３)。次に、利用側制御手段１４は、圧縮機運転周波数Fと冷媒温度Trから冷媒流量Gr、冷却能力を計算する(ステップＳ１０４)。次に、利用側制御手段１４は、室内温度Tindb、冷媒温度Tr、冷却能力Qから室内空気エンタルピIinを求める(ステップＳ１０５)。室内空気エンタルピがIinになるように室内湿度Tinwbを設定する(ステップＳ１０６)。

これ以降は実施の形態１と同様である。利用側制御手段１４は、上記室内温度Tindbと、上記の方法で推定した室内湿度Tinwbを用いて室内露点温度Troを算出する(ステップＳ１０７)。露点温度は図３の空気線図から一意的に求めることができるし、図５に示した手順でも求めることができる。次に、利用側制御手段１４は、上記露点温度Troから上記冷媒温度Trを引いた値ΔT（温度差）を求める(ステップＳ１０８)。次に、利用側制御手段１４は、温度差ΔTをもとにドレンポンプ２４の運転時間、停止時間を組み合わせた運転パターンを決定する(ステップＳ１０９)。図６は温度差ΔTとドレンポンプ運転パターン例を示したものである。例えばNo.4領域ではドレンポンプ２４の運転パターンは３分運転、３分停止と判断する。次に、利用側制御手段１４はドレンポンプ２４の電気回路に組み込まれたリレーを操作してドレンポンプ２４の運転/停止を実行する(ステップＳ１１０)。

本説明では露点温度を利用したが、吸込空気の絶対湿度と、冷媒温度の飽和空気の絶対湿度を利用してもよいことは言うまでもない。

本説明では室内機に４方向天井カセット形室内機を想定したが、天吊形や壁掛形など、他の構造の室内機でも同様の動作、制御ができることも言うまでもない。

本説明では計算手順の大部分を利用側制御手段で実施したが、熱源側制御手段とのどちらで計算してもよいことも言うまでもない。

本説明では圧縮機運転周波数を用いて冷却能力を推定したが、簡単のため冷却能力を予め一定値として与えてもよい。その場合、ステップＳ１０２において熱源側制御手段１３で圧縮機運転周波数Fの設定値を読み込む手順と、ステップＳ１０３と、ステップＳ１０４の手順を省くことができる。

以上により、本実施の形態２によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、圧縮機を運転周波数に基いて制御する熱源側制御手段と、利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、ドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、熱源側制御手段と接続する通信手段を有する利用側制御手段と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備え、冷房運転時、熱源側制御手段は、圧縮機の運転周波数を通信手段を介して利用側制御手段に送り、利用側制御手段は、温度差とドレンポンプの運転時間と停止時間とを対応させたテーブルを記憶する記憶手段を備え、冷房運転時、所定時間ごとに熱源側制御手段から受信した圧縮機の運転周波数に基いて利用側熱交換器の冷却能力を算出し、次に室内温度検出手段によって検出された室内温度と、冷媒温度検出手段によって検出された利用側熱交換器の冷媒温度と、算出された利用側熱交換器の冷却能力とに基いて室内湿度を推算し、次に室内温度と推算した室内湿度に基いて室内露点温度を算出し、次に算出した室内露点温度と利用側熱交換器の冷媒温度との温度差と記憶手段のテーブルに基づいてドレンポンプの運転時間と停止時間を決定し、次に決定した運転時間と停止時間に基いてドレンポンプを制御することで、ドレンポンプの無駄運転を回避するとともに、必要なドレン水除去を確実に行うことができる。

実施の形態３．
以下、本発明の実施形態３について説明する。冷媒回路図（図７）、利用側冷凍空調装置の断面図(図８)、冷房運転の冷媒動作は実施の形態２と同一なので説明を省略する。

実施の形態１，２に共通した特徴を以下に示す。実施の形態１では、除湿量は吸込空気と吹出空気の絶対湿度の差と、送風量と、冷却能力から求めることができることを説明した。しかし、実際は吹出空気の実状態値を検出することができないので、例えば吹出空気状態と利用側熱交換器の蒸発温度同等の飽和空気状態とを同一と仮定したり、送風機の風量を製品の最大値と仮定して、除湿量を推算してきた。
逆に言えば、室内温度、室内湿度、送風量、冷却能力が一定であれば、予め計算や実験で吹出温度、吹出湿度、それらから求めることができる除湿量を推測することが可能である。室内温度、室内湿度、送風量、冷却能力の組み合わせ固定値が数パターンであれば、製品開発時に計算や試験を行って得た除湿量からドレンポンプの運転パターンを決定し、予め制御手段に記憶させてしまうので計算の手間が省けて良い。

例えば博物館の展示品スペースなどで、他の冷凍空調装置によって安定した負荷状態が生成され、その結果、常時室内温度、室内湿度が一定に調整されている場合において、圧縮機周波数、室内ファンモータの回転数がある値で固定され、その結果、冷却能力、利用側冷凍空調装置の送風量がほぼ一定となる場合を想定している。

熱源側周囲温度を35℃、利用側周囲温度を27℃DB,19℃WBとし、圧縮機運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数を一定にして運転すると、利用側冷凍空調装置Yの吹出空気状態は事前に試験や計算を行うことで把握できるので、除湿量を高精度に把握することができる。その結果、この条件においては高精度なドレンポンプ運転・停止を実施することができる。

熱源側周囲温度を35℃、利用側周囲温度を２７℃ＤＢ,１９℃ＷＢとし、圧縮機運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数を一定とした場合の試験結果例を図１１に示す。横軸に冷却能力、縦軸に利用側熱交換器の冷媒温度を示す。利用側周囲温度の露点温度は14.6℃である。図１１より冷却能力が低減すると冷媒温度が増加し、ある能力以下では冷媒温度が利用側周囲空気の露点温度を上回ることがわかる。この状態では除湿できないのでドレンポンプを動かすことは動力の無駄となる。従って、この場合はドレンポンプ２４を動かさない。

熱源側周囲温度、利用側周囲温度が一定の条件において、圧縮機運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数を一定にするためのスイッチを冷凍空調装置に設ける場合、その圧縮機運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数で運転した場合の吹出空気状態、除湿量を事前に試験で定量化しておけば、ドレンポンプの運転パターンを事前に設計することができる。その運転パターンを利用側制御手段に記憶させておくと、上記スイッチを入れただけでドレンポンプの運転パターンを一意的に決定でき、かつ冷房運転中にドレンポンプの運転パターンを計算する手間が省ける。
スイッチを元に戻すと、通常の制御に戻る。

熱源側周囲温度、利用側周囲温度が一定の条件において、圧縮機運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数を一定にするためのスイッチを冷凍空調装置に設ける場合、定格より低い冷却能力を継続的に実施することを目的とすることがある。事前に吹出空気状態、除湿量を事前に試験で定量化する必要があるが、冷却能力が定格比50%未満の場合には、除湿量がゼロあるいは微量であることが多い。その場合、ドレンポンプの運転パターンは常時停止、あるいは２時間以上停止を継続する。

本発明の実施の形態３によると、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、圧縮機と、熱源側熱交換器と、減圧手段と、熱源側制御手段とを有する熱源側冷凍空調装置と、利用側熱交換器と、室内空気を利用側熱交換器へ送る送風ファンと、利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、利用側制御手段と、利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を有する利用側冷凍空調装置と、を備え、利用側制御手段は、室内露点温度を記憶する記憶手段を備え、熱源側冷凍空調装置の周囲温度、および利用側冷凍空調装置の周囲温度が±０．５℃以内でほぼ一定で、圧縮機の運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数が一定で冷房運転されることがわかっている場合、冷媒温度検出手段によって検出された利用側熱交換器の冷媒温度と、記憶手段に記憶した室内露点温度の温度差に基づいてドレンポンプの運転時間と停止時間を決定し、次に決定した運転時間と停止時間に基づいてドレンポンプを制御するので、ドレンポンプの無駄運転を回避するとともに、必要なドレン水除去を確実に行うことができる。

本発明の実施の形態１における冷媒回路図である。 本発明の実施形態１における利用側冷凍空調装置Yの断面図である。 本発明の実施の形態１における空気線図である。 本発明の実施の形態１におけるドレンポンプ運転パターンを決定する手順である。 本発明の実施の形態１における露点温度を求める手順である。 本発明の実施の形態１における温度差ΔTとドレンポンプ運転パターンの関係図である。 本発明の実施の形態２における冷媒回路図である。 本発明の実施の形態２における利用側冷凍空調装置の断面図である。 本発明の実施の形態２における室内湿度を推定する手順である。 本発明の実施の形態２におけるドレンポンプ運転パターンを決定する手順である。 本発明の実施の形態３の冷却能力と利用側熱交換器の冷媒温度との関係図である。

符号の説明

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 熱源側熱交換器、４ 減圧手段、５ 利用側熱交換器、６ 低圧液溜、７ ガス延長配管、８ 液延長配管、９ 熱源側送風ファン、１０ 熱源側送風ファンモータ、１１ 利用側送風ファン、１２ 利用側送風ファンモータ、１３ 熱源側制御手段、１４ 利用側制御手段、X 熱源側冷凍空調装置、Y 利用側冷凍空調装置、２１ 室内温度検知手段、２２ 室内湿度検知手段、２３ 利用側熱交換器の冷媒温度検知手段、２４ ドレンポンプ、２５ ドレン水受け皿、２６ ドレン水排出管。

Claims (14)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、
   前記利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、利用側制御手段と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内の湿度を検出する室内湿度検出手段と、前記利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備え
   前記利用側制御手段は、冷房運転時、所定時間ごとに前記室内温度検出手段によって検出された室内温度と、前記室内湿度検出手段によって検出された室内湿度から室内露点温度を算出し、次にこの算出した室内露点温度と、前記冷媒温度検出手段によって検出された前記利用側熱交換器の冷媒温度との温度差に基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定し、次に前記決定した運転時間と停止時間に基づいて前記ドレンポンプを制御することを特徴とする冷凍空調装置。
2. 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、
   前記圧縮機の運転周波数に基づいて制御する熱源側制御手段と、
   前記利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、前記熱源側制御手段と接続する通信手段を有する利用側制御手段と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、前記利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備え、
   冷房運転時、前記熱源側制御手段は、前記圧縮機の運転周波数を前記通信手段を介して前記利用側制御手段に送り、
   前記利用側制御手段は、冷房運転時、所定時間ごとに前記熱源側制御手段から受信した圧縮機の運転周波数と、前記利用側熱交換器の冷媒温度に基づいて前記利用側熱交換器の冷却能力を算出し、次に前記室内温度検出手段によって検出された室内温度と、前記冷媒温度検出手段によって検出された前記利用側熱交換器の冷媒温度と、前記算出された利用側熱交換器の冷却能力とに基づいて室内湿度を推算し、次に前記室内温度と前記推算した室内湿度に基づいて室内露点温度を算出し、次にこの算出した室内露点温度と前記利用側熱交換器の冷媒温度との温度差に基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定し、次に前記決定した運転時間と停止時間に基づいて前記ドレンポンプを制御することを特徴とする冷凍空調装置。
3. 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、
   前記圧縮機と、前記熱源側熱交換器と、前記減圧手段と、熱源側制御手段とを有する熱源側冷凍空調装置と、
   前記利用側熱交換器と、室内空気を前記利用側熱交換器へ送る送風ファンと、前記利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、利用側制御手段と、前記利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を有する利用側冷凍空調装置と、を備え、
   前記利用側制御手段は、室内露点温度を記憶する記憶手段を備え、前記熱源側冷凍空調装置の周囲温度、および前記利用側冷凍空調装置の周囲温度が±０．５℃以内でほぼ一定で、前記圧縮機の運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数が一定で冷房運転されることがわかっている場合、前記冷媒温度検出手段によって検出された前記利用側熱交換器の冷媒温度と、前記記憶手段に記憶した室内露点温度の温度差に基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定し、次に前記決定した運転時間と停止時間に基づいて前記ドレンポンプを制御することを特徴とする冷凍空調装置。
4. 前記利用側制御手段は、前記利用側熱交換器の冷媒温度と室内露点温度の温度差と、前記ドレンポンプの運転時間と停止時間と、を対応させたテーブルを記憶する記憶手段を備え、
   前記冷媒温度検出手段が検出した前記利用側熱交換器の冷媒温度と、前記記憶手段の室内露点温度との温度差と、前記記憶手段のテーブルに基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍空調装置。
5. 前記利用側熱交換器の冷媒温度検知手段は、前記熱交換器を構成する配管パスの中央付近で、配管に接するように設置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍空調装置。
6. 前記利用側熱交換器の冷媒温度検知手段は、前記熱交換器を構成する配管パスの冷房時入口付近と中央付近の２箇所に設置され、
   前記利用側制御手段は、冷房運転中に前記２つの冷媒温度検知手段が検出した温度のうち、低い方を冷媒温度とみなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍空調装置。
7. 前記利用側制御手段は、所定時間ごとに前記利用側熱交換器の冷媒温度検知手段によって検出される前記利用側熱交換器の冷媒温度が所定値より高い場合には、前記ドレンポンプを停止し続けることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍空調装置。
8. 前記所定値とは、前記露点温度、あるいは前記露点温度近傍の温度であることを特徴とする請求項７に記載の冷凍空調装置。
9. 前記圧縮機の運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数を所定の固定値に設定して冷房運転するためのスイッチを備え、
   前記利用側制御手段は、前記スイッチを入れている間、前記ドレンポンプを特定の運転パターンで制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍空調装置。
10. 前記圧縮機の運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数を所定の固定値に設定して冷房運転し、前記利用側熱交換器の冷却能力が定格未満になる専用スイッチを備え、
    前記利用側制御手段は、前記スイッチを入れている間、前記ドレンポンプを停止し続けることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍空調装置。
11. 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、
    前記利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、利用側制御手段と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内の湿度を検出する室内湿度検出手段と、前記利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備えた冷凍空調装置に用いられ、
    冷房運転時、所定時間ごとに前記利用側制御手段が、前記室内温度検出手段によって検出された室内温度および前記室内湿度検出手段によって検出された室内湿度から室内露点温度を算出するステップと、前記利用側制御手段が前記算出した室内露点温度と、前記冷媒温度検出手段によって検出された前記利用側熱交換器の冷媒温度の温度差を算出するステップと、前記利用側制御手段が前記算出した温度差に基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定するステップと、前記利用側制御手段が決定した前記運転時間と停止時間に基づいて前記ドレンポンプを制御するステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調方法。
12. 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、
    前記圧縮機を運転周波数に基いて制御する熱源側制御手段と、
    前記利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、前記熱源側制御手段と接続する通信手段を有する利用側制御手段と、室内温度を検出する室内温度検出手段と、前記利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備えた冷凍空調装置に用いられ、
    冷房運転時、前記熱源側制御手段が前記圧縮機の運転周波数を前記通信手段を介して前記利用側制御手段に送るステップと、
    冷房運転時、所定時間ごとに前記利用側制御手段が前記熱源側制御手段から受信した圧縮機の運転周波数と、前記利用側熱交換器の冷房温度に基づいて前記利用側熱交換器の冷却能力を算出するステップと、
    前記利用側制御手段が前記室内温度検出手段によって検出された室内温度と、前記冷媒温度検出手段によって検出された前記利用側熱交換器の冷媒温度と、前記算出された利用側熱交換器の冷却能力に基づいて室内湿度を推算するステップと、
    前記利用側制御手段が前記室内温度と前記推算した室内湿度に基づいて室内露点温度を算出するステップと、
    前記利用側制御手段が前記算出した室内露点温度と、前記利用側熱交換器の冷媒温度の温度差を算出するステップと、
    前記利用側制御手段が前記算出した温度差に基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定するステップと、
    前記利用側制御手段が前記決定した運転時間と停止時間に基づいて前記ドレンポンプを制御するステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調方法。
13. 圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、利用側熱交換器、が順次配管によって環状に接続され、
    前記圧縮機と、前記熱源側熱交換器と、前記減圧手段と、熱源側制御手段とを有する熱源側冷凍空調装置と、
    前記利用側熱交換器と、室内空気を前記利用側熱交換器へ送る送風ファンと、前記利用側熱交換器からのドレン水を貯留するドレン水受け皿と、このドレン水受け皿のドレン水を外部へ排出するドレンポンプと、利用側制御手段と、前記利用側熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、を有する利用側冷凍空調装置と、を備えた冷凍空調装置に用いられ、
    前記利用側制御手段は、室内露点温度を記憶する記憶手段を備え、前記熱源側冷凍空調装置の周囲温度、および前記利用側冷凍空調装置の周囲温度が±０．５℃以内でほぼ一定で、前記圧縮機の運転周波数、熱源側、利用側のファンモータ回転数が一定で冷房運転されることがわかっている場合、
    前記利用側制御手段が前記冷媒温度検出手段によって検出された前記利用側熱交換器の冷媒温度と、前記記憶手段に記憶した室内露点温度との温度差を算出するステップと、
    前記利用側制御手段が、算出した温度差に基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定するステップと、
    前記利用側制御手段が、前記決定した運転時間と停止時間に基づいて前記ドレンポンプを制御するステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調方法。
14. 前記利用側制御手段は、予め利用側熱交換器の冷媒温度と室内露点温度との温度差と、前記ドレンポンプの運転時間と停止時間と、を対応させたテーブルを前記記憶手段に記憶しておき、前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定するステップにおいて、前記冷媒温度検出手段が検出した利用側熱交換器の冷媒温度と、前記記憶手段に記憶した室内露点温度との温度差を算出し、算出した温度差と、前記記憶手段に記憶するテーブルと、に基づいて前記ドレンポンプの運転時間と停止時間を決定することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の冷凍空調方法。

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