JP6685415B2 - 空調システム、空調方法、及び制御装置 - Google Patents
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Description
なお、その他については実施形態の中で説明する。
<空調システムの構成>
図1は、第1実施形態に係る空調システム100の構成図である。
なお、図1の実線矢印は、冷房運転時に冷媒が流れる向きを示し、図1の破線矢印は、暖房運転時に冷媒が流れる向きを示している。
また、図1のエアハンドリングユニット30(Air Handling Unit:図1では「AHU」と記載)の付近に記載した白抜き矢印は、空気が通流する向きを示している。
図1に示すように、空調システム100は、室外機10と、エアハンドリングユニット30と、減圧装置40と、を備えている。また、空調システム100は、前記した構成の他に、冷媒温度センサ51,52と、空気温度センサ53,54と、制御ユニット60(制御部)と、リモコン70(表示部)と、を備えている。
室外機10は、圧縮機11と、アキュムレータ12と、室外熱交換器13(第1熱交換器)と、室外ファン14と、四方弁15と、室外膨張弁16と、を備えている。また、室外機10は、前記した構成の他に、オイルセパレータ17と、キャピラリチューブ18,22と、逆止弁19と、二方弁21と、過冷却器23と、過冷却用膨張弁24と、室外制御回路25と、を備えている。
アキュムレータ12は、冷媒を気液分離するための殻状部材であり、圧縮機11の吸込側に設けられている。
室外ファン14は、室外熱交換器13に外気を送り込むファンであり、室外熱交換器13の付近に設置されている。
逆止弁19は、オイルセパレータ17を介して四方弁15に向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの流れを禁止する弁であり、オイルセパレータ17の下流側に設置されている。
過冷却用膨張弁24は、自身に流入する冷媒を減圧する弁であり、前記した配管k7に設置されている。
受信部25aは、室外機10に設置されている不図示の各センサ(室外温度センサ、圧縮機11の吸込温度、吐出温度、吐出圧力等を検出するセンサ)の検出値を受信する。
通信部25cは、後記する制御ユニット60との間で所定の通信を行う機能を有している。
エアハンドリングユニット30は、筐体31の開口h1を介して空気を取り込み、熱交換器32で熱交換した空気を別の開口h2を介して被空調空間に供給する機器である。図1に示すように、エアハンドリングユニット30は、筐体31と、熱交換器32と、給気ファン33と、を備えている。
熱交換器32は、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、給気ファン33から送り込まれる空気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
給気ファン33は、熱交換器32に空気を送り込むファンであり、熱交換器32の付近に設置されている。
減圧装置40は、膨張弁41を備えている。膨張弁41は、自身を通流する冷媒を減圧したり、冷媒の循環流量を調整したりする弁である。図1に示すように、膨張弁41は、配管k2において過冷却器23と熱交換器32との間に設置されている。
なお、前記した「環状に順次接続」という文言は、冷媒の流れる向きを限定するものではない。例えば、暖房運転中(破線矢印を参照)は、圧縮機11、熱交換器32、膨張弁41、過冷却器23、室外膨張弁16、室外熱交換器13、を順次に介して冷媒が循環する。
冷媒温度センサ51は、熱交換器32の一端n側における冷媒の温度を検出するセンサであり、配管k1に設置されている。
冷媒温度センサ52は、熱交換器32の他端w側における冷媒の温度を検出するセンサであり、配管k2に設置されている。
空気温度センサ54は、エアハンドリングユニット30の吹出側における空気の温度を検出するセンサであり、開口h2の付近に設置されている。つまり、空気温度センサ54は、熱交換器32で熱交換した空気の温度を検出するセンサである。
制御ユニット60は、図示はしないが、CPU、ROM、RAM、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成され、ROMに記憶されたプログラムを読み出してRAMに展開し、CPUが各種処理を実行するようになっている。制御ユニット60は、冷媒温度センサ51,52や空気温度センサ53,44の検出値等に基づいて、給気ファン33や膨張弁41を制御する。
受信部61は、冷媒温度センサ51,52や空気温度センサ53,54の検出値を受信する。
演算部62は、受信部61が受信した各検出値に基づいて、給気ファン33や膨張弁41の制御指令値を演算する。
通信部63は、演算部62によって演算された制御指令値を給気ファン33や室外膨張弁16に出力したり、室外制御回路25やリモコン70との間で所定の通信を行ったりする。
リモコン70は、空調に関する所定の表示(運転モード、タイマ設定、設定温度等の表示や、後記する警報表示)を行ったり、ユーザの操作に基づく所定の信号を制御ユニット60に送信したりする機能を有している。
図2は、制御ユニット60が実行する処理を示すフローチャートである(適宜、図1を参照)。なお、図2に示す一連の処理は、空調システム100の試運転段階に行ってもよいし、通常の空調運転中に行ってもよい。
また、制御ユニット60側では、熱交換器32の熱交換性能(伝熱面積及び管内容積)や、それに基づく最適な風量が、事前に把握されていないことが多い。このような場合、制御ユニット60は、空調システム100の稼動初期において、予め設定された所定の回転速度で給気ファン33を駆動する。
なお、冷媒回路Gに封入されている冷媒の物性(飽和圧力と飽和温度との関係)に関する情報が、制御ユニット60に予め記憶されている。ステップS102において制御ユニット60は、前記した冷媒の物性に関する情報や検出値Tg,Tqに基づいて、冷媒圧力Pを推定する。
ステップS107において制御ユニット60は、給気ファン33の回転速度を小さくする。これによって給気ファン33の風量が小さくなり、エアハンドリングユニット30の熱交換性能が抑えられるため、被空調空間が適度に空調される。
第1実施形態によれば、給気ファン33の回転速度を調整することによって(図2のS107、S110)、空調システム100の空調能力を適度な範囲内に収めることができる。例えば、大容量の熱交換器32を用いる場合には、給気ファン33を比較的小さい回転速度で駆動することで、適度な空調を行うことができる。一方、小容量の熱交換器32を用いる場合には、給気ファン33を比較的大きい回転速度で駆動することで、適度な空調を行うことができる。したがって、さまざまな仕様のエアハンドリングユニット30が室外機10に接続可能になる。このように、第1実施形態によれば、信頼性が高く、また、エアハンドリングユニット30を選定する際の自由度が高い空調システム100を提供できる。
第2実施形態は、膨張弁41(図1参照)の開度調整によって空調能力を増減させる点が第1実施形態とは異なっているが、その他(空調システム100の構成等:図1参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
ステップS104において制御ユニット60は、冷媒回路Gにおける冷凍サイクルが適正な状態であるか否かを判定する。冷凍サイクルが適正な状態でない場合(S104:No)、制御ユニット60の処理はステップS105に進む。
ステップS207において制御ユニット60は、膨張弁41の開度を小さくする。これによって、冷媒回路Gにおける冷媒の循環流量が小さくなるため、空調能力が抑えられ、被空調空間が適度に空調される。
ステップS209において制御ユニット60は、膨張弁41の現状の開度が、所定の開度上限値に達しているか否かを判定する。この開度上限値は、膨張弁41の開度の上限値であり、予め設定されている。
ステップS210において制御ユニット60は、膨張弁41の開度を大きくする。これによって、冷媒回路Gにおける冷媒の循環流量が大きくなるため、空調能力が増大し、被空調空間が適度に空調される。
ステップS211において制御ユニット60は、警報表示の信号をリモコン70に送信する。すなわち、膨張弁41の開度を所定の開度上限値まで増加させても(S209:Yes)、空調能力が過小であるとき(S105:No)、制御ユニット60は、その旨をリモコン70に表示させる(S211)。これによって、試運転段階における冷媒の追加や、その後の空調運転時におけるメンテナンスをユーザに喚起できる。
第2実施形態によれば、膨張弁41の開度を調整することによって(図3のS207、S210)、空調システム100の空調能力を適度な範囲内に収めることができる。したがって、さまざまな仕様のエアハンドリングユニット30が室外機10に接続可能になるため、エアハンドリングユニット30を選定する際の自由度を従来よりも高めることができる。
第3実施形態は、冷媒の温度検出値に基づいて冷媒漏れを検知する点が第1実施形態とは異なっているが、その他(空調システム100の構成等:図1参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
また、図4に示す一連の処理は、第1実施形態で説明した制御ユニット60の処理(図2参照)と並行して行われる。
ステップS306において制御ユニット60は、冷媒回路Gにおいて「冷媒漏れなし」と判定し、空調運転を継続する。
ステップS305又はS306の処理を行った後、制御ユニット60の処理は「START」に戻る(「RETURN」)。このようにして制御ユニット60は、図4に示す一連の処理を繰り返す。
第3実施形態によれば、冷媒漏れが検知された場合(図4のS302:Yes、S303)、圧縮機11が停止されるとともに、膨張弁41が閉止される(S304)。これによって、冷媒漏れが生じたまま空調運転が継続されることを防止できる。また、冷媒漏れが検知された場合、その旨がリモコン70によってユーザに報知される(S304)。したがって、第3実施形態によれば、空調システム100の信頼性を第1実施形態よりも高めることができる。
以上、本発明に係る空調システム100について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、図1に示す室外機10が、過冷却器23、過冷却用膨張弁24、及び配管k7,k8を備える構成について説明したが、これらを適宜に省略してもよい。
また、各実施形態では、室外機10が、オイルセパレータ17、逆止弁19、キャピラリチューブ18,22、二方弁21、及び配管k3,k5を備える構成について説明したが、これらのうち一部又は全部を適宜に省略してもよい。
また、各実施形態では、室外機10が四方弁15を備える構成について説明したが、これに限らない。すなわち、四方弁15を省略し、冷房専用又は暖房専用の構成にしてもよい。
また、各実施形態では、空調システム100が、室外膨張弁16と、減圧装置40の膨張弁41と、を備える構成について説明したが、これらのうち一方を省略してもよい。すなわち、室外機10が、少なくとも圧縮機11及び室外熱交換器13を有する構成にしてもよい。つまり、圧縮機11、室外熱交換器13(第1熱交換器)、膨張弁41、及び熱交換器32(第2熱交換器)が環状に順次接続されてなる冷媒回路において、冷凍サイクルで冷媒が循環する構成になっていればよい。なお、前記した構成は、図1に示す冷媒回路Gの構成を含むものである。
例えば、第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせ、空調能力が過大である場合には、制御ユニット60が、給気ファン33の回転速度を小さくするとともに、膨張弁41の開度を小さくするようにしてもよい。これによって、空調能力を抑制し、被空調空間を適度に空調できる。
一方、空調能力が過小である場合には、制御ユニット60が、給気ファン33の回転速度を大きくするとともに、膨張弁41の開度を大きくするようにしてもよい。これによって、空調能力を高め、被空調空間を適度に空調できる。このように、制御ユニット60が、冷媒温度センサ51,52及び空気温度センサ53,54の検出値を含む情報に基づいて、給気ファン33の回転速度及び/又は膨張弁41の開度を調整するようにしてもよい。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
10 室外機
11 圧縮機
12 アキュムレータ
13 室外熱交換器(第1熱交換器)
30 エアハンドリングユニット
31 筐体
32 熱交換器(第2熱交換器)
33 給気ファン
40 減圧装置
41 膨張弁
51 冷媒温度センサ
52 冷媒温度センサ
53 空気温度センサ
54 空気温度センサ
60 制御ユニット(制御部、制御装置)
70 リモコン(表示部)
G 冷媒回路
n 一端(第2熱交換器の一端)
w 他端(第2熱交換器の他端)
Claims (6)
- 少なくとも圧縮機及び第1熱交換器を有する室外機と、
給気ファン及び第2熱交換器を有するエアハンドリングユニットと、
膨張弁と、
制御部と、
空調に関する所定の表示を行う表示部と、を備え、
前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、及び前記第2熱交換器が環状に順次接続されて冷媒が循環される冷媒回路を有し、
前記制御部は、
前記第2熱交換器の一端側・他端側のそれぞれにおける冷媒の温度検出値、前記第2熱交換器に向かう空気の温度検出値、及び前記第2熱交換器で熱交換した空気の温度検出値を含む情報に基づいて、前記給気ファンの回転速度及び/又は前記膨張弁の開度を調整し、
前記給気ファンの回転速度を調整する場合において、
前記情報に基づく空調能力が空調負荷に対して過大であるときには、前記給気ファンの回転速度を小さくし、
前記情報に基づく空調能力が空調負荷に対して過小であるときには、前記給気ファンの回転速度を大きくし、
前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度下限値まで減少させても、前記空調能力が過大であるときには、その旨を前記表示部に表示させ、
前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を前記表示部に表示させること
を特徴とする空調システム。 - 少なくとも圧縮機及び第1熱交換器を有する室外機と、
給気ファン及び第2熱交換器を有するエアハンドリングユニットと、
膨張弁と、
制御部と、
空調に関する所定の表示を行う表示部と、を備え、
前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、及び前記第2熱交換器が環状に順次接続されて冷媒が循環される冷媒回路を有し、
前記制御部は、
前記第2熱交換器の一端側・他端側のそれぞれにおける冷媒の温度検出値、前記第2熱交換器に向かう空気の温度検出値、及び前記第2熱交換器で熱交換した空気の温度検出値を含む情報に基づいて、前記給気ファンの回転速度及び/又は前記膨張弁の開度を調整し、
前記膨張弁の開度を調整する場合において、
前記情報に基づく空調能力が空調負荷に対して過大であるときには、前記膨張弁の開度を小さくし、
前記情報に基づく空調能力が空調負荷に対して過小であるときには、前記膨張弁の開度を大きくし、
前記膨張弁の開度を所定の開度下限値まで減少させても、前記空調能力が過大であるときには、その旨を前記表示部に表示させ、
前記膨張弁の開度を所定の開度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を前記表示部に表示させること
を特徴とする空調システム。 - 少なくとも圧縮機及び第1熱交換器を有する室外機と、
給気ファン及び第2熱交換器を有するエアハンドリングユニットと、
膨張弁と、
制御部と、を備え、
前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、及び前記第2熱交換器が環状に順次接続されて冷媒が循環される冷媒回路を有し、
前記制御部は、
試運転を行う際、又は、通常の空調運転を行う際には、予め設定された所定の回転速度で前記給気ファンを駆動させ、
前記第2熱交換器の一端側・他端側のそれぞれにおける冷媒の温度検出値、前記第2熱交換器に向かう空気の温度検出値、及び前記第2熱交換器で熱交換した空気の温度検出値を含む情報に基づいて、前記給気ファンの回転速度及び/又は前記膨張弁の開度を調整し、
前記給気ファンの回転速度を調整する場合において、前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度下限値まで減少させても、前記情報に基づく空調能力が過大であるとき、又は、前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を報知し、
前記膨張弁の開度を調整する場合において、前記膨張弁の開度を所定の開度下限値まで減少させても、前記情報に基づく空調能力が過大であるとき、又は、前記膨張弁の開度を所定の開度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を報知すること
を特徴とする空調システム。 - 空調に関する所定の表示を行う表示部を備え、
前記制御部は、
前記第2熱交換器が凝縮器として機能している場合において、前記第2熱交換器で熱交換した冷媒の温度検出値が所定閾値以下であるとき、
又は、
前記第2熱交換器が蒸発器として機能している場合において、前記第2熱交換器で熱交換した冷媒の温度検出値が所定閾値以上であるとき、
前記圧縮機を停止させるとともに前記膨張弁を閉止し、さらに、前記冷媒回路で冷媒漏れが生じている旨を前記表示部に表示させること
を特徴とする請求項3に記載の空調システム。 - 少なくとも圧縮機及び第1熱交換器を有する室外機と、給気ファン及び第2熱交換器を有するエアハンドリングユニットと、膨張弁と、制御部と、を備え、前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、及び前記第2熱交換器が環状に順次接続されて冷媒が循環される冷媒回路を有する空調システムの前記制御部が実行する空調方法であって、
前記制御部は、
試運転を行う際、又は、通常の空調運転を行う際には、予め設定された所定の回転速度で前記給気ファンを駆動させ、
前記第2熱交換器の一端側・他端側のそれぞれにおける冷媒の温度検出値、前記第2熱交換器に向かう空気の温度検出値、及び前記第2熱交換器で熱交換した空気の温度検出値を含む情報に基づいて、前記給気ファンの回転速度及び/又は前記膨張弁の開度を調整し、
前記給気ファンの回転速度を調整する場合において、前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度下限値まで減少させても、前記情報に基づく空調能力が過大であるとき、又は、前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を報知し、
前記膨張弁の開度を調整する場合において、前記膨張弁の開度を所定の開度下限値まで減少させても、前記情報に基づく空調能力が過大であるとき、又は、前記膨張弁の開度を所定の開度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を報知すること
を特徴とする空調方法。 - 少なくとも圧縮機及び第1熱交換器を有する室外機と、給気ファン及び第2熱交換器を有するエアハンドリングユニットと、膨張弁と、を備え、前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、及び前記第2熱交換器が環状に順次接続されて冷媒が循環される冷媒回路を有する空調装置に制御信号を出力する制御装置であって、
試運転を行う際、又は、通常の空調運転を行う際には、予め設定された所定の回転速度で前記給気ファンを駆動させ、
前記第2熱交換器の一端側・他端側のそれぞれにおける冷媒の温度検出値、前記第2熱交換器に向かう空気の温度検出値、及び前記第2熱交換器で熱交換した空気の温度検出値を含む情報に基づいて、前記給気ファンの回転速度及び/又は前記膨張弁の開度を調整し、
前記給気ファンの回転速度を調整する場合において、前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度下限値まで減少させても、前記情報に基づく空調能力が過大であるとき、又は、前記給気ファンの回転速度を所定の回転速度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を報知し、
前記膨張弁の開度を調整する場合において、前記膨張弁の開度を所定の開度下限値まで減少させても、前記情報に基づく空調能力が過大であるとき、又は、前記膨張弁の開度を所定の開度上限値まで増加させても、前記空調能力が過小であるときには、その旨を報知する制御装置。
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