JP2007132647A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気調和装置1は、冷媒を圧縮する圧縮機21と、圧縮機21から吐出された冷媒を凝縮させることが可能な熱源側熱交換器23と、熱源側熱交換器23において凝縮された冷媒を減圧することが可能な膨張弁24と、膨張弁24において減圧された冷媒を室内空気と熱交換させることによって蒸発させることが可能な利用側熱交換器41とが接続されてなる冷媒回路10を備えており、冷媒の蒸発温度Teが室内空気の露点温度Tdewよりも高い場合に、冷媒の蒸発温度Teを下げる再蒸発防止制御を行う。
【選択図】図2
Description
そして、このような空気調和装置では、圧縮機によって冷媒を圧縮し、この圧縮機から吐出された冷媒を熱源側熱交換器において凝縮させ、この凝縮された冷媒を膨張機構において減圧し、この減圧された冷媒を利用側熱交換器において室内空気と熱交換させることによって蒸発させ、この蒸発された冷媒を圧縮機に再び吸入するという冷凍サイクル運転が行われる。ここで、室内空気は、利用側熱交換器において冷媒と熱交換を行うことによって冷却されるが、この際に、空気中に含まれる水分が結露してドレン水となって利用側熱交換器の表面に付着する。このドレン水は、利用側熱交換器の表面を流下して、利用側熱交換器の下方に配置されたドレンパンによって受けられる。
本発明の課題は、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転を行う際に、ドレンパンによって受けられたドレン水が再蒸発して室内に臭いが発生するのを防ぐことにある。
この空気調和装置では、冷媒の蒸発温度が室内空気の露点温度よりも高い場合に、冷媒の蒸発温度を下げる再蒸発防止制御を行うようにしているため、ドレンパンによって受けられたドレン水が再蒸発するのを抑えて、室内に臭いが発生するのを防ぐことができる。
この空気調和装置では、冷媒の蒸発温度を室内空気の露点温度以下になるまで下げるようにしているため、ドレンパンによって受けられたドレン水が再蒸発するのを確実に抑えることができる。
この空気調和装置では、ドレンパン内にドレン水の存在が検出された場合に再蒸発防止制御を行うようにしているため、冷媒の蒸発温度が高くかつドレンパン内にドレン水が存在しない状態のように、実質的に再蒸発が生じない運転状態において、再蒸発防止制御を行なわなくても済むようになる。
この空気調和装置では、圧縮機の容量制御により再蒸発防止制御を行うようにしているため、制御性が良好である。
この空気調和装置では、送風ファンの容量制御により再蒸発防止制御を行うようにしているため、制御性が良好である。
この空気調和装置では、室内空気の露点温度が室内空気の温度と室内空気の湿度とに基づいて得られるため、再蒸発防止制御の制御性が良好となる。
この空気調和装置では、冷媒の蒸発温度が利用側熱交換器における冷媒温度又は圧縮機の吸入側の冷媒圧力に基づいて得られるため、再蒸発防止制御の制御性が良好となる。
第1の発明では、冷媒の蒸発温度が室内空気の露点温度よりも高い場合に、冷媒の蒸発温度を下げる再蒸発防止制御を行うようにしているため、ドレンパンによって受けられたドレン水が再蒸発するのを抑えて、室内に臭いが発生するのを防ぐことができる。
第2の発明では、冷媒の蒸発温度を室内空気の露点温度以下になるまで下げるようにしているため、ドレンパンによって受けられたドレン水が再蒸発するのを確実に抑えることができる。
第4の発明では、圧縮機の容量制御により再蒸発防止制御を行うようにしているため、制御性が良好である。
第6の発明では、室内空気の露点温度が室内空気の温度と室内空気の湿度とに基づいて得られるため、再蒸発防止制御の制御性が良好となる。
第7の発明では、冷媒の蒸発温度が利用側熱交換器における冷媒温度又は圧縮機の吸入側の冷媒圧力に基づいて得られるため、再蒸発防止制御の制御性が良好となる。
<第1実施形態>
(1)空気調和装置の全体構成
図1は、本発明の第1実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、主として、室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、主として、熱源ユニット2と、利用ユニット4と、熱源ユニット2と利用ユニット4とを接続する液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、熱源ユニット2と、利用ユニット4と、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7とが接続されることによって構成されている。
利用ユニット4は、例えば、建物内の天井に埋め込みや吊り下げ、あるいは、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット4は、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7を介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
利用側熱交換器41は、本実施形態において、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時や除湿運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。利用側熱交換器41の下方には、冷房運転時や除湿運転時に利用側熱交換器41において発生するドレン水を受けるドレンパン42が配置されている。尚、利用側熱交換器41の型式は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器に限定されず、他のフィン形状であってもよいし、また、利用側熱交換器41において発生するドレン水がドレンパン42に流下する構造を有するものであれば、種々の型式を使用することが可能である。
また、利用ユニット4には、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用側熱交換器41の液側には液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検出する利用側熱交温度検出機構としての液側温度センサ44が設けられており、利用ユニット4内にはユニット内に吸入される室内空気の温度及び相対湿度を検出する室内空気温度検出機構としての吸入空気温度センサ45及び室内空気湿度検出機構としての吸入空気湿度センサ46が設けられている。本実施形態において、液側温度センサ44及び吸入空気温度センサ45は、サーミスタからなる。尚、吸入空気温度センサ45と吸入空気湿度センサ46とは、温度及び湿度を検出することが可能なセンサを使用してもよい。
熱源ユニット2は、例えば、屋上等の建物外に設置されている。熱源ユニット2は、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7を介して利用ユニット4に接続されており、利用ユニット4の間で冷媒回路10を構成している。
次に、熱源ユニット2の構成について説明する。熱源ユニット2は、主として、冷媒回路10の一部を構成する熱源側冷媒回路10bを備えている。この熱源側冷媒回路10bは、主として、圧縮機21と、四路切換弁22と、熱源側熱交換器23と、膨張機構としての膨張弁24と、液側閉鎖弁25と、ガス側閉鎖弁26とを備えている。
四路切換弁22は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時や除湿運転時には、熱源側熱交換器23を圧縮機21から吐出された冷媒の凝縮器として、かつ、利用側熱交換器41を膨張弁24において減圧された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機21の吐出側と熱源側熱交換器23のガス側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側とガス冷媒連絡配管7側とを接続し(図1の四路切換弁22の実線を参照)、暖房運転時には、利用側熱交換器41を圧縮機21において吐出された冷媒の凝縮器として、かつ、熱源側熱交換器23を膨張弁24で減圧された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機21の吐出側とガス冷媒連絡配管7側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と熱源側熱交換器23のガス側とを接続することが可能である(図1の四路切換弁22の破線を参照)。
熱源ユニット2は、本実施形態において、ユニット内に室外空気を吸入して、熱源側熱交換器23に供給した後に、室外に排出するための室外ファン27を備えており、室外空気と熱源側熱交換器23を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。この室外ファン27は、ファンモータ27aによって駆動される。
また、熱源ユニット2は、熱源ユニット2を構成する各部の動作を制御する熱源側制御部28を備えている。そして、熱源側制御部28は、熱源ユニット2の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ、さらに、モータ21aを制御するインバータ回路等を有しており、利用ユニット4の利用側制御部47との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。
本実施形態の空気調和装置1の運転としては、熱源側熱交換器23を圧縮機21から吐出された冷媒の凝縮器としてかつ利用側熱交換器41を膨張弁24において減圧された冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転としての冷房運転及び除湿運転と、利用側熱交換器41を圧縮機21において吐出された冷媒の凝縮器としてかつ熱源側熱交換器23を膨張弁24で減圧された冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転としての暖房運転とを行うことができる。そして、空気調和装置1では、冷房運転時や除湿運転時に、冷媒の蒸発温度が室内空気の露点温度よりも高い場合に、冷媒の蒸発温度を下げる再蒸発防止制御を行うようになっている。
(A)暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁22が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が利用側熱交換器41のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が熱源側熱交換器23のガス側に接続された状態となっている。また、液側閉鎖弁25、ガス側閉鎖弁26は開にされ、膨張弁24は開度調節されるようになっている。
そして、利用ユニット4に送られた高圧のガス冷媒は、利用側熱交換器41において、室内空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となった後、液冷媒連絡配管6を経由して熱源ユニット2に送られて液側閉鎖弁25を経由した後に、膨張弁24によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器23に流入し、室外ファン27によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発されて低圧のガス冷媒となり、四路切換弁22を経由して、再び、圧縮機21に吸入される。
冷房運転時や除湿運転時は、四路切換弁22が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が熱源側熱交換器23のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が利用側熱交換器41のガス側に接続された状態となっている。また、液側閉鎖弁25、ガス側閉鎖弁26は開にされ、膨張弁24は開度調節されるようになっている。
まず、ステップS1において、液側温度センサ44によって検出される温度値(すなわち、利用側熱交換器41における低圧の気液二相状態の冷媒の温度値)に基づいて得られる冷媒の蒸発温度Teと、吸入空気温度センサ45及び吸入空気湿度センサ46によって検出される温度値及び相対湿度値(すなわち、利用ユニット4内に吸入される室内空気の温度値及び相対湿度値)に基づいて得られる室内空気の露点温度Tdewとを比較して、蒸発温度Teが露点温度Tdew以下である場合には、ドレンパン42によって受けられたドレン水が再蒸発しにくい条件(以下、非蒸発条件とする)であると判断して、そのまま再蒸発防止制御の処理を終了する。一方、冷媒の蒸発温度Teが露点温度Tdewよりも高い場合には、ドレンパン42によって受けられたドレン水が再蒸発しやすい条件(以下、再蒸発条件とする)であると判断して、次のステップS2に移行する。
そして、このステップS2の処理が終了した後、ステップS1において、非蒸発条件であるか再蒸発条件であるかどうかの判断が行われる。すなわち、ステップS2の処理は、非蒸発条件になるまで繰り返されることになる。尚、非蒸発条件としては、上述のように、蒸発温度Teが露点温度Tdew以下としてもよいし、また、再蒸発を確実に抑えるために、蒸発温度Teが露点温度Tdew未満としてもよい。例えば、蒸発温度Teを露点温度Tdewから所定温度だけ差し引いた温度まで低下させるようにすることが考えられる。
(5)空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
しかも、再蒸発防止制御は、圧縮機21の容量制御により行われていることから、制御性が良好である。また、露点温度Tdewを、利用側熱交換器41に供給される室内空気の温度を検出する室内空気温度検出機構としての吸入空気温度センサ45によって検出される温度値と、利用側熱交換器41に供給される室内空気の湿度を検出する吸入空気湿度センサ46によって検出される湿度値とに基づいて得るようにしていること、また、冷媒の蒸発温度Teを、利用側熱交換器41における冷媒温度を検出する利用側熱交温度検出機構としての液側温度センサ44によって検出される温度値に基づいて得るようにしていることから、再蒸発防止制御の制御性が良好となる。
上述の実施形態では、圧縮機21の容量制御により再蒸発防止制御を行うようにしているが、熱源側熱交換器23に空気を供給する送風ファンとしての室外ファン27が運転容量を可変することが可能な送風ファンである場合には、室外ファン27の容量制御により再蒸発防止制御を行うようにしてもよい。
まず、ステップS11において、液側温度センサ44によって検出される温度値(すなわち、利用側熱交換器41における低圧の気液二相状態の冷媒の温度値)に基づいて得られる冷媒の蒸発温度Teと、吸入空気温度センサ45及び吸入空気湿度センサ46によって検出される温度値及び相対湿度値(すなわち、利用ユニット4内に吸入される室内空気の温度値及び相対湿度値)に基づいて得られる室内空気の露点温度Tdewとを比較して、蒸発温度Teが露点温度Tdew以下である場合には、ドレンパン42によって受けられたドレン水が再蒸発しにくい条件(以下、非蒸発条件とする)であると判断して、そのまま再蒸発防止制御の処理を終了する。一方、冷媒の蒸発温度Teが露点温度Tdewよりも高い場合には、ドレンパン42によって受けられたドレン水が再蒸発しやすい条件(以下、再蒸発条件とする)であると判断して、次のステップS12に移行する。このステップS11の処理は、上述の実施形態の圧縮機21の容量制御による再蒸発防止制御におけるステップS1の処理と同じである。
上述の実施形態及び変形例1では、冷媒の蒸発温度Teを、利用側熱交換器41における冷媒温度を検出する利用側熱交温度検出機構としての液側温度センサ44によって検出される温度値に基づいて得るようにしているが、図4に示されるように、冷房運転時や除湿運転時の四路切換弁22の状態において、圧縮機21の吸入側における冷媒圧力を検出する圧力検出機構としての低圧圧力センサ29を設けて、低圧圧力センサ29によって検出される圧力値に基づいて(具体的には、圧縮機21の吸入側における冷媒圧力を飽和温度に換算することによって)得られた冷媒の蒸発温度Teを再蒸発防止制御に用いるようにしてもよい。
(1)空気調和装置の構成
上述の第1実施形態及びその変形例の空気調和装置1では、冷媒の蒸発温度Teと室内空気の露点温度Tdewとの大小関係を判定することによって蒸発温度Teを低下させる再蒸発防止制御を行うようにしているため、ドレンパン42にドレン水が存在するか否かにかかわらず、再蒸発防止制御を行われることになる。言い換えれば、ドレンパン内にドレン水が存在せず、実質的に再蒸発防止制御を行う必要のない運転状態においても、再蒸発防止制御を行われることになる。
そして、利用ユニット104に水位センサ148を設けることによって、冷房運転時や除湿運転時において、以下のような再蒸発防止制御を行うことができる。この再蒸発防止制御について、図6を用いて説明する。ここで、図6は、本実施形態における再蒸発防止制御のフローチャートである。
そして、このステップS103の処理が終了した後、ステップS101において非蒸発条件であるか再蒸発条件であるかどうかの判断が行われ、さらに、ステップS102において制御不要条件であるか制御必要条件であるかどうかの判断が行われる。すなわち、ステップS103の処理は、非蒸発条件又は制御不要条件になるまで繰り返されることになる。
尚、ここでは、圧縮機21の容量制御により再蒸発防止制御を行う例を説明しているが、室外ファン27が運転容量を可変することが可能な送風ファンである場合には、第1実施形態の変形例1と同様に、室外ファン27の容量制御により再蒸発防止制御を行うようにしてもよい。
上述の実施形態では、ドレンパン42に水位センサ148のみを設けるようにしているが、図7に示されるように、利用ユニット104がドレンパン42からユニットの外部へドレン水を排出するドレンポンプ149を備えたものである場合には、ドレンポンプ149の発停を制御するために水位センサが設けられることが多い。このような利用ユニット104を備えた空気調和装置101では、ドレンポンプ149の発停を制御するために水位センサを、上述の実施形態における水位センサ148として兼用することも可能である。
上述の実施形態及び変形例1では、ドレンパン42内のドレン水の有無を検出するために水位センサ148が使用されているが、図8に示されるように、結露検出機構としての結露センサ150をドレンパン42に設けてもよい。この場合には、上述のステップS102における制御必要条件及び制御不要条件の判断において、結露センサ150の検出信号を使用することになる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(A)
上述の実施形態及びその変形例では、1台の熱源ユニットに1台の利用ユニットが接続された構成を有する空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、1台の熱源ユニットに複数台の利用ユニットが接続された構成や複数台の熱源ユニットに1台の利用ユニットが接続された構成、あるいは、複数台の熱源ユニットに複数台の利用ユニットが接続された構成を有する空気調和装置に本発明を適用してもよい。
上述の実施形態及びその変形例では、冷暖房切換可能な空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、冷房専用の空気調和装置に本発明を適用してもよい。
(C)
上述の実施形態及びその変形例では、利用ユニットと熱源ユニットが冷媒連絡配管を介して接続されたセパレート型の空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、例えば、両ユニットの構成機器が一体のユニットに内蔵された一体型の空気調和装置に本発明を適用したり、圧縮機が利用ユニットに内蔵されかつ熱源側熱交換器及び室外ファンが熱源ユニットに内蔵された、いわゆる、リモートコンデンサ型の空気調和装置に本発明を適用してもよい。
10 冷媒回路
21 圧縮機
23 熱源側熱交換器
24 膨張弁(膨張機構)
27 室外ファン(送風ファン)
29 低圧圧力センサ(圧力検出機構)
41 利用側熱交換器
42 ドレンパン
44 液側温度センサ(利用側熱交温度検出機構)
45 吸入空気温度センサ(室内空気温度検出機構)
46 吸入空気湿度センサ(室内空気湿度検出機構)
148 水位センサ(水位検出機構)
150 結露センサ(結露検出機構)
Tdew 室内空気の露点温度
Te 冷媒の蒸発温度
Claims (8)
- 冷媒を圧縮する圧縮機(21)と、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させることが可能な熱源側熱交換器(23)と、前記熱源側熱交換器において凝縮された冷媒を減圧することが可能な膨張機構(24)と、前記膨張機構において減圧された冷媒を室内空気と熱交換させることによって蒸発させることが可能な利用側熱交換器(41)とが接続されてなる冷媒回路(10)を備えており、
冷媒の蒸発温度(Te)が室内空気の露点温度(Tdew)よりも高い場合に、冷媒の蒸発温度を下げる再蒸発防止制御を行う、
空気調和装置(1、101)。 - 前記再蒸発防止制御は、冷媒の蒸発温度(Te)を室内空気の露点温度(Tdew)以下になるまで行う、請求項1に記載の空気調和装置(1、101)。
- 前記利用側熱交換器(41)において発生するドレン水を受けるドレンパン(42)と、前記ドレンパン内のドレン水の有無を検出する水位検出機構(148)又は結露検出機構(150)をさらに備えており、
前記水位検出機構又は前記結露検出機構によってドレン水の存在が検出された場合に、前記再蒸発防止制御を行う、
請求項1又は2に記載の空気調和装置(101)。 - 前記再蒸発防止制御は、前記圧縮機(21)の容量制御により行う、請求項1〜3のいずれかに記載の空気調和装置(1、101)。
- 前記熱源側熱交換器(23)には、冷媒と熱交換させるための空気が送風ファン(27)によって供給されるようになっており、
前記再蒸発防止制御は、前記送風ファンの容量制御により行う、
請求項1〜3のいずれかに記載の空気調和装置(1、101)。 - 室内空気の露点温度(Tdew)は、前記利用側熱交換器(41)に供給される室内空気の温度を検出する室内空気温度検出機構(45)によって検出される温度値と、前記利用側熱交換器に供給される室内空気の湿度を検出する室内空気湿度検出機構(46)によって検出される湿度値とに基づいて得られる、請求項1〜5のいずれかに記載の空気調和装置(1、101)。
- 冷媒の蒸発温度(Te)は、前記利用側熱交換器(41)における冷媒温度を検出する利用側熱交温度検出機構(44)によって検出される温度値、又は、前記圧縮機(21)の吸入側における冷媒圧力を検出する圧力検出機構(29)によって検出される圧力値に基づいて得られる、請求項1〜6のいずれかに記載の空気調和装置(1、101)。
- 冷媒を圧縮する圧縮機(21)と、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させることが可能な熱源側熱交換器(23)と、前記熱源側熱交換器において凝縮された冷媒を減圧することが可能な膨張機構(24)と、前記膨張機構において減圧された冷媒を室内空気と熱交換させることによって蒸発させることが可能な利用側熱交換器(41)とが接続されてなる冷媒回路(10)を備えており、
冷媒の蒸発温度(Te)を室内空気の露点温度(Tdew)以下に制御する、
空気調和装置(1、101)。
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