JP2020143885A - 空気調和装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの外部に露出する側に特別な内装を施すことなく、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの結露の発生を抑える。【解決手段】室外に設置される室外機と、室内に設置される少なくとも１つの室内機であって、各室内機は室外機から冷媒の供給を受けて冷暖房を行う直膨式のチルドビーム及び輻射パネルの何れかである少なくとも１つの室内機と、冷房運転及び除霜運転の何れかが行われている際に、少なくとも１つの室内機の各室内機の蒸発温度が、室内の露点温度よりも高くなるように制御する制御部とを備えた空気調和装置。【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置及びその制御方法に関する。

メインヒートポンプシステムと、建築物表面に設置され、メインヒートポンプシステムの端末として機能する直膨式強冷暖輻射板とを有し、直膨式強冷暖輻射板はメインヒートポンプシステム内の冷媒が内部を循環するように構成されており、直膨式強冷暖輻射板の外部に露出する側に装飾面が設けられ、装飾面と直膨式強冷暖輻射板との間に閉空洞構造を有する充填層が設置されているヒートポンプシステムは、知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−５２１８２号公報

直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの外部に露出する側に装飾面を設け、装飾面と直膨式のチルドビーム又は輻射パネルとの間に閉空洞構造を有する充填層を設置することにより、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの結露の発生を抑える構成を採用した場合、結露の発生を抑えるためには、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの外部に露出する側に特別な内装を施す必要がある。

本発明の目的は、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの外部に露出する側に特別な内装を施すことなく、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの結露の発生を抑えることにある。

かかる目的のもと、本発明は、室外に設置される室外機と、室内に設置される少なくとも１つの室内機であって、各室内機は室外機から冷媒の供給を受けて冷暖房を行う直膨式のチルドビーム及び輻射パネルの何れかである少なくとも１つの室内機と、冷房運転及び除霜運転の何れかが行われている際に、少なくとも１つの室内機の各室内機の蒸発温度が、室内の露点温度よりも高くなるように制御する制御部とを備えた空気調和装置を提供する。

空気調和装置は、室内の温度を検知する温度検知部と、室内の湿度を検知する湿度検知部とを更に備え、制御部は、温度検知部により検知された室内の温度と、湿度検知部により検知された室内の湿度とに基づいて、室内の露点温度を特定する、ものであってよい。その場合、制御部は、室外機に設けられている、ものであってよい。

空気調和装置は、少なくとも１つの室内機の各室内機における結露を検知する結露検知部と、少なくとも１つの室内機の特定の室内機における結露が結露検知部により検知された場合に、特定の室内機への冷媒の供給を遮断する遮断部とを更に備えた、ものであってよい。その場合、結露検知部及び遮断部は、少なくとも１つの室内機の各室内機に設けられている、ものであってよい。

また、本発明は、室外に設置される室外機と、室内に設置される少なくとも１つの室内機であって、各室内機は室外機から冷媒の供給を受けて冷暖房を行う直膨式のチルドビーム及び輻射パネルの何れかである少なくとも１つの室内機とを含む空気調和装置において、冷房運転及び除霜運転の何れかが行われている際に、室内の露点温度を特定するステップと、少なくとも１つの室内機の各室内機の蒸発温度が、特定された露点温度よりも高くなるように制御するステップとを含む空気調和装置の制御方法も提供する。

本発明によれば、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの外部に露出する側に特別な内装を施すことなく、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの結露の発生を抑えることができる。

本発明の実施の形態における空気調和装置の装置構成例を示した図である。 本発明の実施の形態における空気調和装置の冷媒回路構成例を示した図である。 本発明の実施の形態における空気調和装置の室外制御部の動作例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態における空気調和装置の室内制御部の動作例を示したフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［装置構成］
図１は、本実施の形態における空気調和装置１の装置構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における空気調和装置１の装置構成は、室外機１０と、チルドビーム２０ａ〜２０ｃと、輻射パネル３０ａ〜３０ｃと、液冷媒配管４１と、ガス冷媒配管４２と、外調機５０とを含む。図では、チルドビーム２０ａ〜２０ｃ、輻射パネル３０ａ〜３０ｃを示したが、これらを区別しない場合は、チルドビーム２０、輻射パネル３０と称することもある。また、図には、チルドビーム２０、輻射パネル３０を３つずつ示したが、これらはそれぞれ１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。

室外機１０は、建物内の部屋等の空調空間の空調を行う設備のうち、建物の屋上等の室外に設置される機器である。

チルドビーム２０及び輻射パネル３０は、建物内の部屋等の空調空間の空調を行う設備のうち、空調空間である室内に設置される室内機として機能する機器である。

ここで、チルドビーム２０は、直膨式とする。つまり、室外機１０から冷媒の供給を受け、この冷媒を自機内で直接膨張させて、外調機５０から供給された外気により誘引された空調空間内の空気との間で熱交換を行う。これにより、チルドビーム２０は、空調空間の冷暖房を行う。

また、輻射パネル３０も、直膨式とする。つまり、室外機１０から冷媒の供給を受け、この冷媒を自機内で直接膨張させて、空調空間内の空気等との間で熱交換を行うことにより、空調空間に輻射を行う。これにより、輻射パネル３０は、空調空間の冷暖房を行う。

液冷媒配管４１は、液化した冷媒である液冷媒が流通する配管である。ガス冷媒配管４２は、気化した冷媒であるガス冷媒が流通する配管である。

外調機５０は、空調空間である室内の空気を吸い込んで室外へ排気し、室外から外気を取り込んで熱処理を行い、その熱処理後の外気をチルドビーム２０に供給する。ここで、熱処理とは、冷房時においては冷却及び除湿の処理であり、暖房時においては加熱及び加湿の処理である。

［冷媒回路構成］
図２は、本実施の形態における空気調和装置１の冷媒回路構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における空気調和装置１の冷媒回路構成は、室外機１０と、チルドビーム２０と、輻射パネル３０と、配管４０と、室内温度センサ６１と、室内湿度センサ６２とを備えている。尚、図２に示す例では、１台の室外機１０に対して１台のチルドビーム２０及び１台の輻射パネル３０が接続されているが、チルドビーム２０及び輻射パネル３０はそれぞれ２台以上であってもよい。

室外機１０は、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させる室外熱交換器１１と、室外熱交換器１１に空気を当てて冷媒と空気との熱交換を促進させる送風機１２と、凝縮された液冷媒を膨張気化させて低圧かつ低温にする室外膨張弁１３とを備えている。また、冷媒の流路を切り換える四路切換弁１４と、蒸発し切れなかった冷媒液を分離するアキュムレータ１５と、冷媒を圧縮する圧縮機１６とを備えている。四路切換弁１４は、室外熱交換器１１、アキュムレータ１５及び圧縮機１６とそれぞれ配管で接続されている。また、室外熱交換器１１と室外膨張弁１３とは配管で接続され、アキュムレータ１５と圧縮機１６とは配管で接続されている。尚、図２では、四路切換弁１４の切換接続状態として、暖房運転を行う場合の状態を示している。

また、室外機１０は、送風機１２、室外膨張弁１３、圧縮機１６等の作動や、四路切換弁１４の切り換え等を制御する室外制御部１９を備えている。特に、室外制御部１９は、室内温度センサ６１、室内湿度センサ６２及び圧縮機１６と接続され、室内温度センサ６１から送られた室内温度と、室内湿度センサ６２から送られた室内湿度とに基づいて、空調空間である室内の露点温度を取得する。そして、冷房運転又は除霜運転（デフロスト運転）が行われている際に、チルドビーム２０及び輻射パネル３０の蒸発温度が、空調区間である室内の露点温度よりも高くなるよう、圧縮機１６の回転数を制御する。本実施の形態では、温度検知部により検知された室内の温度と、湿度検知部により検知された室内の湿度とに基づいて、室内の露点温度を特定する制御部の一例として、また、各室内機の蒸発温度が室内の露点温度よりも高くなるように制御する制御部の一例として、室外制御部１９を設けている。

チルドビーム２０は、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させる室内熱交換器２１と、凝縮された液冷媒を膨張気化させて低圧かつ低温にする室内膨張弁２３とを備えている。

また、チルドビーム２０は、室内熱交換器２１の蒸発温度を計測する蒸発温度センサ２７と、室内熱交換器２１の表面に結露が生じているかを検出する結露センサ２８とを備えている。本実施の形態では、室内機における結露を検知する結露検知部の一例として、結露センサ２８を設けている。

更に、チルドビーム２０は、室内膨張弁２３の作動等を制御する室内制御部２９を備えている。特に、室内制御部２９は、結露センサ２８及び室内膨張弁２３と接続され、室内熱交換器２１の表面に結露が生じていることが結露センサ２８により検知された場合に、室外機１０からチルドビーム２０へ冷媒が供給されないように室内膨張弁２３を閉じる。本実施の形態では、室内機における結露が結露検知部により検知された場合に室内機への冷媒の供給を遮断する遮断部の一例として、室内制御部２９を設けている。

輻射パネル３０は、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させる室内熱交換器３１と、凝縮された液冷媒を膨張気化させて低圧かつ低温にする室内膨張弁３３とを備えている。

また、輻射パネル３０は、室内熱交換器３１の蒸発温度を計測する蒸発温度センサ３７と、室内熱交換器３１の表面に結露が生じているかを検出する結露センサ３８とを備えている。本実施の形態では、室内機における結露を検知する結露検知部の一例として、結露センサ３８を設けている。

更に、輻射パネル３０は、室内膨張弁３３の作動等を制御する室内制御部３９を備えている。特に、室内制御部３９は、結露センサ３８及び室内膨張弁３３と接続され、室内熱交換器３１の表面に結露が生じていることが結露センサ３８により検知された場合に、室外機１０から輻射パネル３０へ冷媒が供給されないように室内膨張弁３３を閉じる。本実施の形態では、室内機における結露が結露検知部により検知された場合に室内機への冷媒の供給を遮断する遮断部の一例として、室内制御部３９を設けている。

配管４０は、室外機１０とチルドビーム２０及び輻射パネル３０との間に接続されてこれら室外機１０とチルドビーム２０及び輻射パネル３０との間で循環する冷媒が流通する。配管４０は、液冷媒が流通する液冷媒配管４１と、ガス冷媒が流通するガス冷媒配管４２とを有している。液冷媒配管４１は、チルドビーム２０の室内膨張弁２３及び輻射パネル３０の室内膨張弁３３と、室外機１０の室外膨張弁１３との間を冷媒が流通するように配置される。ガス冷媒配管４２は、室外機１０の四路切換弁１４と、チルドビーム２０の室内熱交換器２１のガス側及び輻射パネル３０の室内熱交換器３１のガス側との間を冷媒が通過するように配置される。

室内温度センサ６１は、空調空間である室内の温度を計測し、この計測した室内温度を室外制御部１９へ送信する。本実施の形態では、室内の温度を検知する温度検知部の一例として、室内温度センサ６１を設けている。

室内湿度センサ６２は、空調空間である室内の湿度を計測し、この計測した室内湿度を室外制御部１９へ送信する。本実施の形態では、室内の湿度を検知する湿度検知部の一例として、室内湿度センサ６２を設けている。

［制御動作］
図３は、本実施の形態における室外機１０に含まれる室外制御部１９の動作例を示したフローチャートである。尚、この動作例は、空気調和装置１が冷房運転又は除霜運転を行っている際に、定期的に実行されるものとする。

図示するように、室外制御部１９は、まず、室内温度センサ６１から室内温度を取得する（ステップ１０１）。

また、室外制御部１９は、室内湿度センサ６２から室内湿度を取得する（ステップ１０２）。

次に、室外制御部１９は、ステップ１０１で取得した室内温度と、ステップ１０２で取得した室内湿度とに基づいて、露点温度を取得する（ステップ１０３）。ここで、露点温度は、例えば、室内温度及び室内湿度の組み合わせと露点温度とを対応付けたテーブルを参照することにより、取得すればよい。或いは、室内温度及び室内湿度を用いた計算により、取得してもよい。

次いで、室外制御部１９は、蒸発温度センサ２７で検知された室内熱交換器２１の蒸発温度及び蒸発温度センサ３７で検知された室内熱交換器３１の蒸発温度が、ステップ１０３で取得された露点温度よりも高くなるように、圧縮機１６を制御する（ステップ１０４）。ここで、圧縮機１６の制御は、室内熱交換器２１の蒸発温度及び室内熱交換器３１の蒸発温度のうちの最も低い蒸発温度が露点温度よりも高い場合には、圧縮機１６の回転数を大きくし、室内熱交換器２１の蒸発温度及び室内熱交換器３１の蒸発温度のうちの最も低い蒸発温度が露点温度よりも低い場合には、圧縮機１６の回転数を小さくすることによって行えばよい。

尚、この動作例では、室内温度センサ６１から取得した室内温度と、室内湿度センサ６２から取得した室内湿度とに基づいて、露点温度を取得することとしたが、この限りではない。室内に露点温度を計測する露点センサを設け、この露点センサから露点温度を取得することとしてもよい。

図４は、本実施の形態におけるチルドビーム２０に含まれる室内制御部２９の動作例を示したフローチャートである。尚、この動作例は、空気調和装置１が冷房運転又は除霜運転を行っている際に、定期的に実行されるものとする。

図示するように、室内制御部２９は、まず、結露センサ２８から信号を取得する（ステップ２０１）。

次に、室内制御部２９は、結露センサ２８からの信号が、室内熱交換器２１に結露が生じていることを示しているかどうかを判定する（ステップ２０２）。

その結果、結露センサ２８からの信号が、室内熱交換器２１に結露が生じていることを示していると判定すれば、室内制御部２９は、室内膨張弁２３を閉じるように制御し（ステップ２０３）、処理を終了する。一方、結露センサ２８からの信号が、室内熱交換器２１に結露が生じていることを示していると判定しなければ、室内制御部２９は、室内膨張弁２３を閉じる制御を行うことなく、処理を終了する。

ここでは、チルドビーム２０に含まれる室内制御部２９の動作例を示したが、輻射パネル３０に含まれる室内制御部３９の動作例についても同様である。その場合、図４の説明において、室内制御部２９を室内制御部３９とし、結露センサ２８を結露センサ３８とし、室内熱交換器２１を室内熱交換器３１とし、室内膨張弁２３を室内膨張弁３３とすればよい。

尚、本実施の形態では、室外機１０に含まれる室外制御部１９が、チルドビーム２０の蒸発温度が室内の露点温度よりも高くなるように、かつ、輻射パネル３０の蒸発温度が室内の露点温度よりも高くなるように制御したが、この限りではない。室外機１０から独立した集中コントローラが、チルドビーム２０の蒸発温度が室内の露点温度よりも高くなるように、かつ、輻射パネル３０の蒸発温度が室内の露点温度よりも高くなるように制御してもよい。

また、本実施の形態では、チルドビーム２０内に結露センサ２８を設け、チルドビーム２０に含まれる室内制御部２９が、チルドビーム２０に結露が生じている場合にチルドビーム２０への冷媒の供給を遮断するように制御し、輻射パネル３０内に結露センサ３８を設け、輻射パネル３０に含まれる室内制御部３９が、輻射パネル３０に結露が生じている場合に輻射パネル３０への冷媒の供給を遮断するように制御したが、この限りではない。チルドビーム２０に結露が生じているか及び輻射パネル３０に結露が生じているかを一括して検出する結露センサを設け、チルドビーム２０及び輻射パネル３０から独立した集中コントローラが、結露が生じている特定のチルドビーム２０又は輻射パネル３０への冷媒の供給を遮断するように制御してもよい。

本実施の形態では、室外機１０と直膨式のチルドビーム２０及び輻射パネル３０の少なくとも何れか一方である室内機とを含む空気調和装置１において、冷房運転及び除霜運転の何れかが行われている際に、各室内機の蒸発温度が、室内の露点温度よりも高くなるように制御するようにした。これにより、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの外部に露出する側に特別な内装を施すことなく、直膨式のチルドビーム又は輻射パネルの結露の発生を抑えることができるようになった。

１…空気調和装置、１０…室外機、１１…室外熱交換器、１２…送風機、１３…室外膨張弁、１６…圧縮機、１９…室外制御部、２０…チルドビーム、２１，３１…室内熱交換器、２３，３３…室内膨張弁、２７，３７…蒸発温度センサ、２８，３８…結露センサ、２９，３９…室内制御部、３０…輻射パネル、６１…室内温度センサ、６２…室内湿度センサ

Claims (6)

1. 室外に設置される室外機と、
   室内に設置される少なくとも１つの室内機であって、各室内機は前記室外機から冷媒の供給を受けて冷暖房を行う直膨式のチルドビーム及び輻射パネルの何れかである少なくとも１つの室内機と、
   冷房運転及び除霜運転の何れかが行われている際に、前記少なくとも１つの室内機の各室内機の蒸発温度が、前記室内の露点温度よりも高くなるように制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記室内の温度を検知する温度検知部と、
   前記室内の湿度を検知する湿度検知部と
   を更に備え、
   前記制御部は、前記温度検知部により検知された前記室内の温度と、前記湿度検知部により検知された前記室内の湿度とに基づいて、前記室内の露点温度を特定することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、前記室外機に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記少なくとも１つの室内機の各室内機における結露を検知する結露検知部と、
   前記少なくとも１つの室内機の特定の室内機における結露が前記結露検知部により検知された場合に、当該特定の室内機への冷媒の供給を遮断する遮断部と
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
5. 前記結露検知部及び前記遮断部は、前記少なくとも１つの室内機の各室内機に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
6. 室外に設置される室外機と、室内に設置される少なくとも１つの室内機であって、各室内機は前記室外機から冷媒の供給を受けて冷暖房を行う直膨式のチルドビーム及び輻射パネルの何れかである少なくとも１つの室内機とを含む空気調和装置において、
   冷房運転及び除霜運転の何れかが行われている際に、前記室内の露点温度を特定するステップと、
   前記少なくとも１つの室内機の各室内機の蒸発温度が、特定された前記露点温度よりも高くなるように制御するステップと
   を含むことを特徴とする空気調和装置の制御方法。