CN111853927A - 空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及程序 - Google Patents

空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及程序，其在显热处理过程中不产生排水。在将吸入的空气在热交换器中进行热交换后向室内排出的空气调节装置包含：取得空气的温度以及相对湿度的吸入空气温度传感器(206)以及吸入空气相对湿度传感器(207)；取得在所述热交换器中进行蒸发的制冷剂的蒸发温度的制冷剂蒸发温度传感器(209)；基于吸入空气温度传感器(206)以及吸入空气相对湿度传感器(207)的取得值计算制冷剂的温度的目标值的目标蒸发温度设定部(304)；以及控制运转动作使得制冷剂蒸发温度传感器(209)取得的制冷剂的蒸发温度成为目标值的运转动作控制部(305)。

Description

空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及程序
技术领域
本发明涉及在显热处理过程中不产生排水的空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及用于使计算机执行该运转控制方法的程序。
背景技术
从舒适性、节能性的观点出发，进行空气调节(以下，有时省略“空气调节”而记载为“空调”)的方法多样化。例如，已知将潜热处理专用机和显热处理专用机设置在同一空调场所的空气调节系统。
另外，提出有如下技术(例如，专利文献1)：在冷凝器以及蒸发器的下游侧设置在冷凝器通过风的通过区域与蒸发器通过风的通过区域之间旋转的干燥剂转子，使干燥剂吸附蒸发器通过风中包含的水分，并且通过相对高温的冷凝器通过风来加热干燥剂使其释放出水分。根据专利文献1，显热处理专用机无需用于去除水分的能量，因此能够减少消耗功率。
在以上述专利文献1为首的现有技术中，分别设置潜热处理专用机的空气流出口和显热处理专用机的空气流入口，包含水分的空气有很多流入显热处理专用机。因此，在进行制冷运转时，由于从显热处理专用机的热交换器产生水，因此需要用于排出该产生的水的排水机构，装置的结构变得复杂化。因此，需求无需排水处理的结构的空气调节装置。
专利文献1：日本特开2011-110951号公报
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术中的课题而做出的，其目的在于提供一种在显热处理过程中不产生排水的空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及程序。
即，根据本发明，提供一种空气调节装置，其在热交换器中对吸入的空气进行热交换后向室内排出，
该空气调节装置具备：
第一取得单元，其取得所述空气的温度以及相对湿度；
第二取得单元，其取得在所述热交换器中蒸发的制冷剂的蒸发温度；
运算单元，其基于所述第一取得单元的取得值计算所述制冷剂的温度的目标值；以及
控制单元，其控制运转动作，使得所述第二取得单元取得的所述制冷剂的蒸发温度成为所述目标值。
如上所述，根据本发明，能够提供在显热处理过程中不产生排水的空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及程序。
附图说明
图1示出第一实施方式的空气调节装置的结构例。
图2示出构成第一实施方式的空气调节装置的装置中包含的硬件结构。
图3是第一实施方式的控制装置所包含的软件框图。
图4是示出在第一实施方式中空气调节装置执行的不产生排水的显热处理控制的流程图。
图5示出第二实施方式中的空气调节系统的结构例。
图6示出第三实施方式中的空气调节系统的结构例。
附图标记说明：
1…空气调节装置
1’…空气调节系统
10…室内机
11…膨胀阀
12…室内热交换器
13…送风风扇
14…传感器
20…室外机
21…压缩机
22…室外热交换器
23…送风风扇
30…制冷剂配管
40…控制装置
50…潜热处理专用装置
50A…除湿区域
50B…再生区域
51…干燥剂转子
52…再生器
53…送风风扇
60…管路
201…CPU
202…RAM
203…ROM
204…显示装置
205…操作装置
206…吸入空气温度传感器
207…吸入空气相对湿度传感器
208…排出空气温度传感器
209…制冷剂蒸发温度传感器
301…传感器值取得部
302…空气调节显热负荷计算部
303…目标露点温度设定部
304…目标蒸发温度设定部
305…运转动作控制部
具体实施方式
以下，采用各实施方式来说明本发明，但本发明并不限于后述的实施方式。需要说明的是，在以下参照的各图中，针对共用的要素使用相同的附图标记并适当省略其说明。
首先，对第一实施方式进行说明。图1示出第一实施方式的空气调节装置1的结构例。在图1所示的空气调节装置1时，在进行空调的室内设置室内机10，并且在建筑物外设置室外机20。室内机10和室外机20经由制冷剂流过的制冷剂配管30相连接。
另外，空气调节装置1包含用于控制室内机10以及室外机20的运转动作的控制装置40。控制装置40通过有线或者无线与室内机10以及室外机20进行通信，对各种数据、控制信号等进行发送接收。需要说明的是，控制装置40可以构成为独立的装置，也可以构成为搭载在室内机10、室外机20的装置。
室内机10具备膨胀阀11、室内热交换器12、送风风扇13以及传感器14。膨胀阀11通过使制冷剂膨胀而进行减压。室内热交换器12在制冷剂与空气之间进行热交换。需要说明的是，在空气调节装置1的制冷运转时，室内热交换器12作为蒸发器而发挥作用。送风风扇13进行送风，使得空气经过室内热交换器12。传感器14用于测定室内机10的状态、周围环境等，例如能够测定吸入空气温度、吸入空气相对湿度这样的空气状态、制冷剂的蒸发温度等。
室外机20具备压缩机21、室外热交换器22以及送风风扇23。压缩机21对处于低温低压状态的气体的制冷剂进行压缩，使其变化为高温高压状态的气体。室外热交换器22在制冷剂与室外的空气之间进行热交换。需要说明的是，在空气调节装置1的制冷运转时，室外热交换器22作为冷凝器发挥作用。送风风扇23进行送风，使得外部空气经过室外热交换器22。
制冷剂配管30是在室内机10与室外机20之间进行制冷剂的交接的配管。在图1中沿着制冷剂配管30示出的箭头表示空气调节装置1进行制冷运转时的制冷剂的移动方向。制冷剂的移动方向能够通过未图示的四方阀而反转，由此，能够切换制冷运转和供暖运转。
以下，以进行制冷运转的情况为例对空气调节装置1的制冷循环进行说明。需要说明的是，图1中的块箭头示意性地示出空气的流动方向。
压缩机21对处于低温低压状态的气体制冷剂进行压缩而使其成为高温高压状态，并将其向室外热交换器22排出。流入室外热交换器22的气体制冷剂与送风风扇23供给的外部空气进行热交换而冷凝，从而成为液体制冷剂。经过制冷剂配管30输送液体制冷剂使其流入室内机10。
液体制冷剂在室内机10的膨胀阀11中体积膨胀从而减压。在膨胀阀11中膨胀后的制冷剂由于减压而成为低温低压状态的气体与液体混合的制冷剂。然后，制冷剂流入室内热交换器12并与从送风风扇13供给的室内的空气进行热交换。制冷剂当在室内热交换器12中进行热交换时进行蒸发而成为低温低压的气体制冷剂，通过制冷剂的蒸发潜热将送风风扇13供给的空气冷却，作为冷风向室内送风。即，在制冷运转时，制冷剂的蒸发温度左右着制冷能力。
并且，此后经过制冷剂配管30输送气体制冷剂，使其流入室外机20的压缩机21。通过重复这些工序来构成制冷循环，空气调节装置1进行制冷运转，能够使室内成为所希望的温度。
需要说明的是，图1示出由一台室内机10和一台室外机20构成的空气调节装置1，但并不特别地限定实施方式。例如，也可以是相对于一台室外机20具备多台室内机10的空气调节装置1。另外，也可以是具备多台室外机20的空气调节装置1。
然而，为了在制冷运转时不在室内热交换器12产生水滴，需求室内热交换器12的温度即气液混合制冷剂的蒸发温度高于由送风风扇13供给的空气的露点温度。这是因为当制冷剂的蒸发温度低于露点温度时，由于经过室内热交换器12的空气的温度降低，水蒸气的饱和压力降低，潮湿空气中的水蒸气进行冷凝而作为水滴附着在室内热交换器12。
因此，通过使制冷剂的蒸发温度高于露点温度，或者降低潮湿空气中的水蒸气含量，或者进行这双方，能够抑制水滴的产生。因此，控制装置40为了抑制水滴的产生，基于各种传感器14取得的吸入空气温度、吸入空气相对湿度、制冷剂蒸发温度等来控制空气调节装置1的动作。
接下来，对空气调节装置1的硬件结构进行说明。图2示出构成第一实施方式的空气调节装置1的装置中包含的硬件结构。如图2所示，空气调节装置1构成为具备：CPU201、RAM202、ROM203、显示装置204、操作装置205、吸入空气温度传感器206、吸入空气相对湿度传感器207、排出空气温度传感器208以及制冷剂蒸发温度传感器209。需要说明的是，图2省略了空气调节装置1具备的与制冷循环相关的各种部件。
CPU201是执行用于控制空气调节装置1的动作的程序来进行预定的处理的装置。RAM202是用于提供CPU201执行的程序的执行空间的易失性的存储装置，用于程序和数据的存储、展开。ROM203是用于存储CPU201执行的程序等的非易失性的存储装置。需要说明的是，关于CPU201、RAM202、ROM203，可以在空气调节装置1中包含多个，例如，可以是在室内机10、室外机20以及控制装置40中分别配备CPU201、RAM202、ROM203的结构。
显示装置204是向管理者、使用者等显示空气调节装置1的动作状态、各种设定等的装置，作为例子，举出液晶面板。操作装置205是用于操作空气调节装置1的装置，例如，构成为具备多个按钮的输入装置。需要说明的是，显示装置204和操作装置205可以是各自独立的装置，也可以是触摸板显示器那样的具备两者功能的装置。
吸入空气温度传感器206、吸入空气相对湿度传感器207、排出空气温度传感器208以及制冷剂蒸发温度传感器209构成搭载在室内机10的传感器14。吸入空气温度传感器206是对通过送风风扇13吸入到室内机10的空气的温度进行测定的装置。吸入空气相对湿度传感器207是对通过送风风扇13吸入到室内机10的空气的相对湿度进行测定的装置。吸入空气温度传感器206和吸入空气相对湿度传感器207构成为露点温度传感器。
排出空气温度传感器208是对经过了室内热交换器12的空气的温度即向室内排出的空气的温度进行测定的装置。制冷剂蒸发温度传感器209是通过对室内热交换器12的流入口的制冷剂的温度进行测定，来测定制冷剂的蒸发温度的装置。
以上，对第一实施方式的空气调节装置1中包含的硬件结构进行了说明。接下来，借助图3对由各硬件执行的功能单元进行说明。图3是第一实施方式的控制装置40中包含的软件框图。
控制装置40构成为包含传感器值取得部301、空气调节显热负荷计算部302、目标露点温度设定部303、目标蒸发温度设定部304、运转动作控制部305等各模块。
传感器值取得部301是取得吸入空气温度传感器206、吸入空气相对湿度传感器207、排出空气温度传感器208、制冷剂蒸发温度传感器209等各种传感器输出的测定值的单元。
空气调节显热负荷计算部302构成运算单元，其基于传感器值取得部301取得的传感器值来计算空气调节显热负荷。空气调节显热负荷是在制冷运转时供降低室温用的热量，使用室内机10吸入的空气的温度与排出的空气的温度的差来求出。
目标露点温度设定部303构成运算单元，其基于传感器值取得部301所取得的传感器值来计算并设定目标露点温度。
目标蒸发温度设定部304构成运算单元，其基于传感器值取得部301所取得的传感器值来计算并设定制冷剂的蒸发温度的目标值。
运转动作控制部305是控制室内机10以及室外机20的运转动作的单元，使得制冷剂的蒸发温度成为由目标蒸发温度设定部304设定的目标值。需要说明的是，在后述的其它实施方式中，运转动作控制部305能够控制潜热处理专用装置50的运转动作。
需要说明的是，上述的软件方框相当于通过CPU201执行本实施方式的程序而使各硬件发挥功能来实现的功能单元。另外，各实施方式所示的功能单元可以全部由软件来实现，也可以将其一部分或者全部实际安装为提供同等功能的硬件。
并且，上述的各功能单元并非一定全部以图3所示的结构包含在控制装置40中。因此，例如在其它实施方式中，图3所示的各功能单元的一部分可以包含在构成室内机10、室外机20等空气调节装置1的、控制装置40以外的装置中。
接下来，使用图4对上述的各功能单元执行的处理进行说明。图4是示出在第一实施方式中空气调节装置1执行的不产生排水的显热处理控制的流程图。
空气调节装置1从步骤S1000起开始处理。在步骤S1001中，空气调节显热负荷计算部302计算空气调节室内的空气调节显热负荷QL。空气调节显热负荷是在制冷运转时供降低室温用的热量，如下述式(1)那样，基于室内机10吸入的空气的温度与排出的空气的温度的差，通过函数f来计算。
[数1]
QL＝f(Tai-Ts) (1)
在此，式(1)中的Tai是吸入空气温度传感器206的测定值，Ts是排出空气温度传感器208的测定值。这些测定值由传感器值取得部301取得。另外，函数f是根据总体传热系数与传热面积的积导出的函数。
在步骤S1002中，通过传感器值取得部301来测定露点温度。能够基于传感器值取得部301取得的吸入空气温度传感器206的测定值和吸入空气相对湿度传感器207的测定值，根据表示潮湿空气线图的函数计算出露点温度。进行步骤S1002的处理的定时并不限于图4所示的记载，例如，也可以与步骤S1001并行地执行步骤S1002。
然后，在步骤S1003中，目标露点温度设定部303设定目标露点温度，成为在步骤S1002中测定出的露点温度以上且尽可能接近空气调节显热负荷QL那样的值。
然后，在步骤S1004中，目标蒸发温度设定部304设定目标蒸发温度，成为在步骤S1003中设定的目标露点温度以上。然后，在接下来的步骤S1005中，运转动作控制部305控制空气调节装置1的动作，使得制冷剂的蒸发温度成为目标蒸发温度以上。作为空气调节装置1的控制的例子，举出室内机10的膨胀阀11、室外机20的压缩机21的频率的调整等。压缩机21能够通过增加进行动作的频率来降低制冷剂蒸发温度，通过减少频率来提高制冷剂蒸发温度。另外，在膨胀阀11中，通过进行控制使得在膨胀阀11的减压量变大，能够降低制冷剂蒸发温度，通过进行控制使得在膨胀阀11的减压量变小，能够提高制冷剂蒸发温度。
当在步骤S1005中控制了运转动作后，空气调节装置1返回步骤S1001的处理，再次计算空气调节室内的空气调节显热负荷，以下同样地重复上述处理。通过这样重复进行处理，能够进行反馈来进行空气调节，使得蒸发温度成为露点温度以上，因此空气调节装置1能够进行不产生排水的显热处理。
接下来，对第二实施方式进行说明。图5示出第二实施方式中的空气调节系统1’的结构例。第二实施方式的空气调节装置1的硬件结构以及软件方框与图2以及图3通用，因此省略详细的说明。
如图5所示，第二实施方式中的空气调节系统1’是在第一实施方式的空气调节装置1中进一步包含作为除湿单元的潜热处理专用装置50的结构。空气调节装置1和潜热处理专用装置50通过管路60相连接。
潜热处理专用装置50是还被称为干燥剂空气调节装置的除湿装置，去除所吸入的室内空气中包含的水蒸气，将空气再次向室内排出，由此进行除湿。如图5所示，潜热处理专用装置50构成为分为除湿区域50A和再生区域50B，具备干燥剂转子51、再生器52以及送风风扇53。
干燥剂转子51由具有吸湿性的材料形成，能够在除湿区域50A中吸附经过干燥剂转子51的空气中包含的水蒸气。另外，干燥剂转子51的形状并没有特别限定，作为一例能够设为圆盘形状。这样的圆盘形状的干燥剂转子51构成为以圆盘的中心为旋转轴，能够在圆周方向上连续地旋转。由此，干燥剂转子51的任意一部分能够在除湿区域50A和再生区域50B交替地移动。
在除湿区域50A中，吸入室内空气使其经过干燥剂转子51，由此使干燥剂转子51吸附水分。因此，能够对经过干燥剂转子51的空气进行除湿，将该空气向室内排出，由此进行一连串的除湿动作。在第二实施方式中，经过除湿区域50A而被除湿的空气被导入空气调节装置1的室内机10，在进行热交换后向室内排出。
另一方面，在再生区域50B中，使用再生器52来去除在除湿区域50A中吸附于干燥剂转子51的水分，对干燥剂转子51的吸湿性进行再生。更具体地说，当利用送风风扇53将外部空气导入到再生区域50B时，再生器52对空气进行加热。然后，使通过再生器52加热后的空气经过干燥剂转子51，由此将干燥剂转子51吸附的水分向室外释放。由此，干燥剂转子51的吸湿性被再生，并再次向除湿区域50A移动，由此能够进行除湿。
在第二实施方式中，如上所述，向室内机10导入除湿后的空气。因此，在室内热交换器12中进行热交换时空气中的水分不冷凝，能够进行不产生排水的空气调节。尤其是在第二实施方式中，如在第一实施方式中说明的那样，空气调节装置1进行控制使得制冷剂的蒸发温度成为露点温度以上，由此能够更高效地进行不产生排水的显热处理。即，在第二实施方式中，由于能够对除湿后的空气进行热交换，因此空气调节装置1能够不损害空气调节性能地进行显热处理。
另外，第二实施方式所示的空气调节系统1’也可以是以下结构：根据目标露点温度来控制潜热处理专用装置50的再生器52、送风风扇53的动作来提高除湿性能。具体地说，控制装置40的运转动作控制部305在图4所示的流程图的步骤S1005中，基于吸入空气温度传感器206、吸入空气相对湿度传感器207的传感器值、以及根据这些传感器值计算出的目标露点温度，来控制再生器52、送风风扇53。如此，通过提高除湿性能，能够降低露点温度，因此能够使室内热交换器12中更加难以产生排水。
图5所示的空气调节系统1’是经由管路60将空气调节装置1与潜热处理专用装置50相连接的结构，但是也可以是将潜热处理专用装置50的除湿区域50A的空气排出部与空气调节装置1的空气吸入部直接连接的结构。
接下来，对第三实施方式进行说明。图6示出第三实施方式的空气调节系统1’的结构例。第三实施方式的空气调节装置1的硬件结构以及软件方框与图2以及图3通用，故省略详细的说明。
图6所示的第三实施方式的空气调节系统1’成为如下结构：在第二实施方式中的空气调节系统1’中，经过了潜热处理专用装置50的除湿区域50A的空气分流至室内热交换器12侧和再生区域50B侧。
更具体地说，经过了除湿区域50A的空气通过室内机10的送风风扇13被导入室内机10。然后，从送风风扇13送出的空气的流路分支为室内热交换器12侧和再生区域50B侧。由此，室内热交换器12与第二实施方式同样地，能够使用除湿后的空气来进行热交换，并且在再生区域50B中通过再生器52对除湿后的空气进行加热来对干燥剂转子51的吸湿性进行再生。
在第三实施方式中，与第二实施方式同样地，能够构成为运转动作控制部305根据目标露点温度对潜热处理专用装置50的再生器52、送风风扇53的动作进行控制。
如上所述，根据所说明的本发明的实施方式，能够提供在显热处理过程中不产生排水的空气调节装置、空气调节系统、运转控制方法以及程序。
上述本发明的实施方式的各功能能够通过由C、C++、C#、Java(注册商标)等记述的可由装置执行的程序来实现，本实施方式的程序能够储存在硬盘装置、CD-ROM、MO、DVD、软盘、EEPROM、EPROM等装置可读的记录介质中来进行发布，另外也可以由其它装置以能够实现的方式经由网络而进行传送。
以上，举出实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域技术人员能推想出的实施方式的范围内，只要能够起到本发明的作用和效果，就包含在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种空气调节装置，其将吸入的空气在热交换器中进行热交换后向室内排出，其特征在于，
所述空气调节装置具备：
第一取得单元，其取得所述空气的温度以及相对湿度；
第二取得单元，其取得在所述热交换器中进行蒸发的制冷剂的蒸发温度；
运算单元，其基于所述第一取得单元的取得值计算所述制冷剂的温度的目标值；以及
控制单元，其控制运转动作，使得所述第二取得单元取得的所述制冷剂的蒸发温度成为所述目标值。
2.根据权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于，
所述运算单元计算所述空气的露点温度，
所述控制单元控制运转动作，使得所述制冷剂的蒸发温度成为所述露点温度以上。
3.根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其特征在于，
所述控制单元控制压缩所述制冷剂的压缩机的频率。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的空气调节装置，其特征在于，
所述控制单元控制使所述制冷剂膨胀的膨胀阀的开度。
5.一种空气调节系统，其将吸入的空气在热交换器中进行热交换后向室内排出，其特征在于，
所述空气调节系统包含：
除湿单元，其去除所述空气中包含的水蒸气；
第一取得单元，其取得经过了所述除湿单元的所述空气的温度以及相对湿度；
第二取得单元，其取得在所述热交换器中进行蒸发的制冷剂的蒸发温度；
运算单元，其基于所述第一取得单元的取得值计算所述制冷剂的温度的目标值；以及
控制单元，其控制运转动作，使得所述第二取得单元取得的所述制冷剂的蒸发温度成为所述目标值，
将所述除湿单元的空气出口与所述热交换器的空气入口相连接。
6.根据权利要求5所述的空气调节系统，其特征在于，
将所述除湿单元的空气出口与所述热交换器的空气入口由管路相连接。
7.根据权利要求5或6所述的空气调节系统，其特征在于，
所述除湿单元是具备吸湿单元，且由除湿区域和再生区域构成的潜热处理专用装置。
8.根据权利要求7所述的空气调节系统，其特征在于，
所述控制单元对所述再生区域中的对所述吸湿单元进行再生的再生器的输出进行控制。
9.根据权利要求7或8所述的空气调节系统，其特征在于，
经过了所述除湿区域的空气分流至所述热交换器和所述再生区域。
10.一种控制装置控制空气调节装置的运转的运转控制方法，所述空气调节装置将吸入的空气在热交换器中进行热交换后向室内排出，
其特征在于，
所述运转控制方法包含：
第一取得步骤，取得所述空气的温度以及相对湿度；
第二取得步骤，取得在所述热交换器中进行蒸发的制冷剂的蒸发温度；
计算步骤，基于在所述第一取得步骤中取得的所述空气的温度以及相对湿度，计算所述制冷剂的温度的目标值；以及
控制步骤，控制运转动作使得在所述第二取得步骤中取得的所述制冷剂的蒸发温度成为所述目标值。
11.一种程序，其特征在于，用于使计算机执行权利要求10所述的方法中包含的各步骤。
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