JPWO2020003529A1 - 空調システム、空調方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係る空調システムWを含む概略的な構成図である。
なお、図1では配管Jの図示を簡略化し、室外機Uoから4台の室内機Uiに冷媒を導く配管と、4台の室内機Uiから室外機Uoに冷媒を導く配管と、を共通の実線(配管J)で図示している。
空気調和機100は、冷房運転や暖房運転等の空調を行う機器である。図1では、一例として、上吹きタイプの室外機Uoと、天井埋込タイプの4台の室内機Uiと、が配管Jを介して接続されたマルチ型の空気調和機100を図示している。図1に示すように、室外機Uoは、通信線Mを介して室内機Uiに接続されるとともに、通信線Mを介して空調管理装置200にも接続されている。
なお、図2では、4台の室内機Ui(図1参照)のうち2台を図示し、残りの2台については図示を省略している。また、図2では、室外熱交換器12や室内熱交換器16における空気の流れを白抜き矢印で示している。
圧縮機11は、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する機器である。このような圧縮機11として、例えば、スクロール式圧縮機やロータリ式圧縮機が用いられる。
室外膨張弁14は、室外熱交換器12に流れる冷媒の流量を調整したり、室外熱交換器12を蒸発器として機能させる際に冷媒を減圧したりする電子膨張弁であり、液側配管J1に設けられている。
四方弁15は、空調時の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。
室内熱交換器16は、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室内ファン17から送り込まれる室内空気(空調対象空間の空気)と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。室内熱交換器16の一端h1はガス側配管J2に接続され、他端h2は液側配管J3に接続されている。
エアフィルタ18は、室内ファン17の駆動に伴って室内熱交換器16に向かう空気から塵埃を捕集するフィルタであり、室内熱交換器16の付近(空気吸込側)に配置されている。
ガス側接続部K2は、それぞれの室内機Uiに一対一で接続された複数のガス側配管J2と、室外機Uoの四方弁15に接続されたガス側配管J4と、を接続するものである。
一方、暖房運転時には、圧縮機11、室内熱交換器16(凝縮器)、室内膨張弁19(膨張弁)、室外膨張弁14(膨張弁)、及び室外熱交換器12(蒸発器)を順次に介して冷媒が循環する。
吸入圧力センサ21は、圧縮機11の吸入側における冷媒の圧力(吸入圧力)を検出するセンサである。吸入温度センサ22は、圧縮機11の吸入側における冷媒の温度(吸入温度)を検出するセンサである。
吸入圧力センサ21、吸入温度センサ22、吐出圧力センサ23、及び吐出温度センサ24の各検出値は、室外制御回路31を介して空調管理装置200に出力される。
冷媒温度センサ25は、室内熱交換器16の一端h1の付近を通流する冷媒の温度を検出するセンサである。他方の冷媒温度センサ26は、室内熱交換器16の他端h2の付近を通流する冷媒の温度を検出するセンサである。
冷媒温度センサ25,26、吸込空気温度センサ27、及び吹出空気温度センサ28の各検出値は、室内制御回路32を介して室外制御回路31や空調管理装置200に出力される。
図2に示す空調管理装置200は、空気調和機100による空調を管理したり、後記するように、各センサの検出値に基づいて、室内空気の湿度を推定したりする機能を有している。空調管理装置200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、通信線を介して室外制御回路31や室内制御回路32に接続されている。
図3に示すように、空調管理装置200は、記憶部210と、制御部220と、報知部230と、を備えている。
記憶部210には、所定のプログラムの他、回転速度−設計風量情報211と、設計体積効率情報212と、顕熱負荷情報213と、が格納されている。回転速度−設計風量情報211とは、室内ファン17の回転速度に対応する所定の設計風量を示す情報である。前記した「設計風量」とは、室内ファン17や室内熱交換器16の仕様に基づき、事前の実験等で得られる室内機Uiの風量である。
なお、記憶部210に格納されている顕熱負荷情報213については後記する。
なお、図4の横軸は、冷媒側熱交換量推定部221(図3参照)によって推定された冷媒側熱交換量Qrefである。図4の縦軸は、空気側熱交換量推定部222(図3参照)によって推定された空気側熱交換量Qairである。
判定部225は、比較部224の比較結果に基づき、室内熱交換器16での空気の熱交換に関して、潜熱の有無を判定する。
空調制御部227は、湿度推定部226の推定結果等に基づいて、所定の空調制御を実行する。
図5は、空調管理装置200が備える制御部220の処理を示すフローチャートである(適宜、図2、図3を参照)。
なお、図5の「START」時には、前記した顕熱負荷情報213が既に学習されているものとする。また、図5の処理中、リモコンReからの指令に基づき、空気調和機100が冷房運転を実行しているものとする。
なお、図6の横軸は冷媒側熱交換量Qrefであり、縦軸は空気側熱交換量Qairである。また、図6に示す斜線部分は、室内熱交換器16での空気の熱交換が顕熱負荷のみであると想定される範囲である。
ステップS104において制御部220は、比率(Qair/Qref)が所定範囲外であるか否かを判定する。
なお、図7の横軸は時刻であり、縦軸は比率(Qair/Qref)である。図7の例では、室内熱交換器16での空気の熱交換が顕熱負荷のみであるときの比率(Qair/Qref)の範囲として、α≦(Qair/Qref)≦βが設定されている。これが、前記した顕熱負荷情報213(図3参照)である。また、図7の例では、時刻t1,t2,t3のそれぞれにおいて、比率(Qair/Qref)が、所定値αよりも小さくなっている。
その他、比率(Qair/Qref)を制御部220が算出する際、図6に示す複数の点(Qref,Qair)の近似直線L2を最小二乗法で算出し、この近似直線L2の傾きが所定範囲α≦(Qair/Qref)≦βから外れているか否かを判定するようにしてもよい(S104)。
ステップS105において制御部220は、判定部225によって、室内熱交換器16における空気の熱交換に潜熱が含まれている(「潜熱あり」)と判定する。
なお、図8の横軸は、空気の乾球温度であり、縦軸は、空気の絶対湿度である。また、曲線Rは、相対湿度が100[%]の状態を示す曲線である。また、点P2は、室内熱交換器16に向かう吸込空気の温湿度の例であり、点P3は、この吸込空気が室内熱交換器16で熱交換した後の吹出空気の温湿度を示している。
ステップS109の処理を行った後、制御部220は、一連の処理を終了する(END)。
本実施形態によれば、冷媒側熱交換量Qrefと、空気側熱交換量Qairと、の大小関係等に基づいて(図5のS103,S104)、室内熱交換器16での空気の熱交換に潜熱が含まれているか否かを制御部220が判定する(S105,S109)。そして、前記した熱交換に潜熱が含まれると判定した場合(S105)、制御部220は、室内空気の湿度を推定する(S106)。
以上、本発明に係る空調システムWについて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、実施形態では、冷媒側熱交換量Qrefよりも空気側熱交換量Qairのほうが小さく(図5のS103:Yes)、かつ、比率(Qair/Qref)が所定範囲外である場合(S104:Yes)、制御部220が湿度を推定する処理(S106)について説明したが、これに限らない。例えば、ステップS105の判定処理を省略し、冷媒側熱交換量Qrefよりも空気側熱交換量Qairの方が小さい場合、室内熱交換器16に向かう空気の湿度を制御部220が推定するようにしてもよい。このような処理でも、室内空気の湿度を適切に算出することが可能である。
また、圧縮機11において圧縮室(図示せず)のシール性が低下すると、圧縮室から冷媒が漏れやすくなるため、冷媒側熱交換量Qrefよりも空気側熱交換量Qairの方が小さくなることもある。
そこで、比率(Qair/Qref)が「所定範囲」内である場合に制御部220が室内空気の湿度を推定する処理に関して、さらに次の処理を行うようにしてもよい。すなわち、暖房運転中、又は、設定温度が所定値以上である冷房運転中、冷媒側熱交換量Qref及び空気側熱交換量Qairのうち一方が他方よりも大きい場合、制御部220が、前記した「所定範囲」を補正するようにしてもよい。つまり、室内熱交換器16での空気の熱交換に潜熱が含まれていないと想定されるときの比率(Qair/Qref)に基づき、制御部220が「所定範囲」を補正(学習)するようにしてもよい。これによって、室内熱交換器16等に塵埃が付着していたり、圧縮機11が劣化したりしても、制御部220が、室内空気の湿度を高精度で推定できる。
図9に示すように、空調システムWAは、空気調和機100と、空調管理装置200と、除湿機400と、を備えている。空調管理装置200は、通信線Mを介して室外機Uoや室内機Uiに接続されるとともに、通信線Mを介して除湿機400にも接続されている。つまり、室内ファン17の駆動に伴って空気調和された空気が吹き出される空調対象空間に設けられる除湿機400と、空調管理装置200の制御部220(図3参照)と、が互いに通信可能になっている。図9に示す除湿機400は、主に除湿を行う機器である。なお、除湿機400の構成について周知であるから、詳細な説明を省略する。
一方、室内空気の湿度が前記した所定値以上である場合、制御部220は、除湿運転を行わせる信号を除湿機400に出力するとともに、冷媒回路F(図2参照)を用いて除湿運転を行う。これによって、除湿機400では足りない分の除湿を空気調和機100の運転で補うことができる。
なお、前記した「凍結洗浄」に代えて、室内熱交換器16を蒸発器として機能させ、この室内熱交換器16を結露させてもよい。このような「結露洗浄」によっても、室内熱交換器16の塵埃が洗い流される。また、「結露洗浄」を行っているときに制御部220が室内空気の湿度を推定することが好ましい。このような方法でも、室内空気の湿度を高精度で推定できる。
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。
12 室外熱交換器(凝縮器/蒸発器)
13 室外ファン
14 室外膨張弁(膨張弁)
15 四方弁
16 室内熱交換器(蒸発器/凝縮器)
17 室内ファン
18 エアフィルタ
19 室内膨張弁(膨張弁)
31 室外制御回路(制御部)
32 室内制御回路(制御部)
53 フィルタ清掃部
100 空気調和機
200 空調管理装置
210 記憶部
220 制御部
230 報知部
300 携帯端末(端末機)
400 除湿機
F 冷媒回路
Re リモコン
W,WA 空調システム
Claims (14)
- 圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記凝縮器及び前記蒸発器の一方は室外熱交換器であり、他方は室内熱交換器であり、
前記室内熱交換器の付近に配置される室内ファンと、
前記室内ファンの回転速度に対応する所定の設計風量が記憶されている記憶部と、
空調制御を行う制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記室内熱交換器の一端側・他端側の冷媒の温度を含む情報に基づき、前記室内熱交換器における冷媒側熱交換量を推定するとともに、
前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、及び、前記室内ファンの回転速度に対応する前記設計風量に基づいて、前記室内熱交換器における空気側熱交換量を推定し、
前記冷媒側熱交換量よりも前記空気側熱交換量の方が小さい場合、前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、前記冷媒側熱交換量、及び前記空気側熱交換量に基づいて、前記室内熱交換器に向かう空気の湿度を推定し、当該湿度に基づいて空調制御を行う空調システム。 - 前記制御部は、前記湿度が所定値以上である場合、除湿運転を行うこと
を特徴とする請求項1に記載の空調システム。 - 前記制御部は、前記除湿運転を行う際、前記膨張弁の開度を小さくすること
を特徴とする請求項2に記載の空調システム。 - 前記制御部は、前記除湿運転を行う際、前記室内ファンの回転速度を小さくすること
を特徴とする請求項2に記載の空調システム。 - 暖房運転中、又は、設定温度が所定値以上である冷房運転中、前記冷媒側熱交換量と前記空気側熱交換量とが等しい場合において、その後に設定温度が前記所定値未満である冷房運転を行うとき、前記制御部は、前記湿度を推定すること
を特徴とする請求項1に記載の空調システム。 - 前記制御部は、前記冷媒側熱交換量に対する前記空気側熱交換量の比率が所定範囲内である場合、前記湿度を推定し、
暖房運転中、又は、設定温度が所定値以上である冷房運転中、前記冷媒側熱交換量及び前記空気側熱交換量のうち一方が他方よりも大きい場合、前記所定範囲を補正すること
を特徴とする請求項1に記載の空調システム。 - 前記室内ファンの駆動に伴って空気調和された空気が吹き出される空調対象空間に設けられる除湿機をさらに備え、
前記除湿機は、前記制御部と通信可能であり、
前記制御部は、
前記湿度が所定値未満である場合には、除湿運転を行わせる信号を前記除湿機に出力し、
前記湿度が前記所定値以上である場合には、除湿運転を行わせる信号を前記除湿機に出力するとともに、前記冷媒回路を用いて除湿運転を行うこと
を特徴とする請求項1に記載の空調システム。 - 前記制御部は、前記湿度を推定する際、前記室内熱交換器での空気の熱交換に潜熱が含まれるように、前記室内熱交換器を前記蒸発器として機能させる処理を行うこと
を特徴とする請求項1に記載の空調システム。 - 前記処理中に前記制御部によって推定された前記湿度の履歴情報が、前記記憶部に記憶され、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記湿度の履歴情報をリモコン又は端末機に送信すること
を特徴とする請求項8に記載の空調システム。 - 前記処理中に前記制御部によって推定された前記湿度の履歴情報が、前記記憶部に記憶され、
前記制御部は、前記湿度の履歴情報に基づいて、将来の前記湿度を予測し、その予測結果に基づいて、将来に前記処理を行う際の冷房運転の設定温度を決めること
を特徴とする請求項8に記載の空調システム。 - 前記制御部は、前記処理を行う際、通常の冷房運転時よりも風量を小さくするか、又は、室内機の上下方向の風向を通常の冷房運転時よりも水平に近づけること
を特徴とする請求項8に記載の空調システム。 - 前記制御部は、前記処理を行う際、前記室内熱交換器を蒸発器として機能させ、当該室内熱交換器を凍結又は結露させること
を特徴とする請求項8に記載の空調システム。 - 空気調和機の室内熱交換器の一端側・他端側の冷媒の温度を含む情報に基づき、前記室内熱交換器における冷媒側熱交換量を制御部が推定する冷媒側熱交換量推定ステップと、
前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、及び、前記室内熱交換器の付近に配置された室内ファンの回転速度に対応する所定の設計風量に基づいて、前記室内熱交換器における空気側熱交換量を前記制御部が推定する空気側熱交換量推定ステップと、
前記冷媒側熱交換量よりも前記空気側熱交換量の方が小さい場合、前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、前記冷媒側熱交換量、及び前記空気側熱交換量に基づいて、前記室内熱交換器に向かう空気の湿度を前記制御部が推定する湿度推定ステップと、
前記湿度に基づいて、前記制御部が空調制御を行う空調制御ステップと、を含む空調方法。 - 請求項13に記載の空調方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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