JP4153738B2 - 収容ユニット用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機器が収容される収容ユニット内を空調する収容ユニット用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機器たとえば通信機器を屋外に設置する場合、機器を風雨や太陽光から守るため、収容ユニット（シェルタともいう）に機器が収容される。この収容ユニットはメンテナンス用の扉を有しているが、その扉は通常は閉じられているため、機器の発熱で収容ユニット内が高温度に上昇してしまう。
そこで、空気調和機を設置して収容ユニット内に冷却用空気を供給し、収容ユニット内を冷却して機器の発熱による温度上昇を抑える必要がある。設置される空気調和機として、収容ユニット内に設けられる室内ユニットおよび収容ユニット外に設けられる室外ユニットにより構成され、冷房およびその他の運転が可能な汎用型のたとえば業務用エアコンが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
収容ユニット内に供給される冷却用空気は、機器から熱を奪うだけでなく、機器の筐体面や収容ユニットの内壁面に当たってその部位を冷却する。このため、機器の筐体面や収容ユニットの内壁面に厄介な結露が生じることがある。
【０００４】
結露を防ぐ手段として、空気調和機における圧縮機の運転周波数を制御し、室内ユニットの吹出風の温度を調節する方法がある。
【０００５】
ただし、空気調和機における圧縮機の運転周波数を外部から直接的に操作することは不可能であり、このため結露を防止しようとしても、その実現はなかなか難しいのが実情である。
【０００６】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的は、収容ユニット内の結露を確実に防止することができる信頼性にすぐれた収容ユニット用空調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の収容ユニット用空調装置は、空気調和機の室内熱交換器を通った冷却用空気を通信機器が収容された収容ユニット内に供給し、その収容ユニット内の温度と設定値との差に応じて能力を制御する。そして、空気調和機における室内熱交換器の温度を検知し、その検知温度の情報および収容ユニット内の温度の情報をコントローラに供給する。コントローラは、通信機器の結露を防止するために収容ユニット内の温度が低くなるほど高くなる室内熱交換器の温度の目標値を設定し、その目標値と温度検知手段の検知温度との関係に応じて上記設定値を定め、その設定値への変更指令を空気調和機に送る。この変更指令により、設定値が変化して、空気調和機の能力が変化する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。 図１において、１は収容ユニットで、作業員出入用の扉２を開閉自在に有している。この収容ユニット１内に通信機器３が設置されている。通信機器３は、例えば公衆無線電話回線の中継用機器であり、運転に伴って発熱する発熱源を筐体内に有している。
【００１１】
収容ユニット１内には、通信機器３のほかに、室内ユニット４が設置されている。この室内ユニット４は、収容ユニット１の天井面（あるいは壁面など）に取付けられ、冷媒管（複数本の冷媒管）５および電気ケーブル６を介して収容ユニット１外の室外ユニット７に接続されている。
【００１２】
室内ユニット４は、室内熱交換器１１、室内ファン１２、室内温度センサ１３、熱交換器温度センサ１４、室内制御器１５、ワイヤード式のリモートコントロール装置（以下、リモコンという）１６などを有している。室内ファン１２は、収容ユニット１内の空気を吸込み、その吸込空気を室内熱交換器１１に通して収容ユニット１内に吹出す。室内温度センサ１３は、室内ファン１２により室内ユニット４に取込まれて室内熱交換器１１に吸込まれる吸込空気温度Ｔａをユニット内温度として検知する。
熱交換器温度センサ１４は、室内熱交換器１１の温度Ｔｃを例えば冷凍サイクル保護のためのレリース制御用（運転周波数低減用）に検知することなどを本来の目的としているが、熱交換器温度Ｔｃと当該室内ユニット４から吹出される冷却用空気の温度との相関関係が強いことから、冷却用空気の温度検知手段としても機能する。
【００１３】
室内制御器１５は、上記電気ケーブル６を介して室外ユニット７とのデータ送受信を行いながら、当該空気調和機の全般にわたる制御を行う。リモコン１６は、運転モード（冷房／暖房／送風）の切替、室内温度設定値Ｔｓの初期設定、運転の開始／停止などの各種操作を行うために用意されている。
【００１４】
室外ユニット７は、収容ユニット１の外壁面に設けられた支持板上に設置され、図示していないが圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、室外ファンを有するとともに、室外制御器１７を有している。この室外ユニット７の圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁および室内ユニット４の室内熱交換器１１が上記冷媒管５で接続されることにより、冷房運転および暖房運転が可能なヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。
【００１５】
この室内ユニット４および室外ユニット７からなる空気調和機は、いわゆる業務用エアコンとして多数台が製造・販売されている汎用型のもので、室内温度センサ１３で検知される吸込空気温度（ユニット内温度）Ｔａがリモコン１６の操作による設定値Ｔｓとなるように能力（圧縮機の運転周波数Ｆ）を制御する。
【００１６】
一方、収容ユニット１の壁面に外気導入ファン２０が設けられている。この外気導入ファン２０は、収容ユニット１内の温度を検知する温度センサ２１を付属して備え、その温度センサ２１の検知温度が異常上昇（例えば４１℃以上）した場合に動作し、収容ユニット１内に外気を導入する。
【００１７】
収容ユニット１内の壁面に集中コントローラ３０が取付けられ、この集中コントローラ３０と室内ユニット４の室内制御器１５とが信号線３１により接続されている。
【００１８】
集中コントローラ３０は、少なくとも空気調和機の情報（運転状態、吸込空気温度Ｔａ、熱交換器温度Ｔｃなど）を管理局５０のサーバ５１に報知する報知機能を有しており、報知用の情報を付属の通信機３２により通信回線４０を介して管理局５０のサーバ５１に送信する。
【００１９】
また、集中コントローラ３０は、報知機能のほかに、少なくとも空気調和機に関する制御機能として次の（１）〜（３）の手段を備えている。
（１）熱交換器温度センサ１４で検知される熱交換器温度Ｔｃに応じて空気調和機の設定値Ｔｓを制御する露付防止用の制御手段。
（２）空気調和機が冷房以外の状態にあるとき、収容ユニット内温度Ｔａが所定値Ｔｘ以上になると、空気調和機の冷房運転を設定する制御手段。
【００２０】
（３）空気調和機の運転が停止したとき、その空気調和機の送風をたとえば１５分間実行させる制御手段。
【００２１】
つぎに、上記の構成の作用を図２のフローチャートを参照しながら説明する。
収容ユニット１に通信機器３が収容されて通信機器３の運用が開始されるのと同時に、リモコン１６で空気調和機の電源オン操作および冷房運転の開始操作が作業員により行われる。これにより、空気調和機の冷房運転が開始され、室内ユニット４から冷却用空気が吹出される。吹出された冷却用空気は、収容ユニット１内の空間を流れて通信機器３の筐体に流入し、筐体内の発熱源から熱を奪う。熱を奪って温度上昇した冷却用空気は通信機器３の筐体から排出され、室内ユニット４に吸込まれて再び冷却用の空気となる。
【００２２】
空気調和機では、室内温度センサ１３の検知温度（吸込空気温度）Ｔａと設定値Ｔｓとの差に応じて、圧縮機の運転周波数Ｆが制御される。すなわち、図３に示すように、検知温度Ｔａが設定値Ｔｓを中心とする所定範囲よりも高いところでは、検知温度Ｔａが高いほど運転周波数Ｆが高めに設定されて冷房能力が増大される。検知温度Ｔａが設定値Ｔｓを中心とする所定範囲に収まると、そのときの運転周波数Ｆがそのまま保持される。検知温度Ｔａが所定範囲よりも低いところでは、検知温度Ｔａが低いほど運転周波数Ｆが低めに設定されて冷房能力が減少される。
【００２３】
空気調和機の電源オン時（ステップ１０１のＹＥＳ）、設定値Ｔｓとして初期値たとえば３７℃を設定するための指令が集中コントローラ３０から室内制御器１５に送られる（ステップ１０２）。この初期値３７℃の設定は、電源オンから一定時間たとえば６分間が経過するまで、以下の制御にかかわらず保持される。
【００２４】
空気調和機の情報として、空気調和機の状態、室内温度センサ１３の検知温度（吸込空気温度）Ｔａ、熱交換器温度センサ１４の検知温度（熱交換器温度）Ｔｃなどが集中コントローラ３０により監視されており（ステップ１０３）、その監視結果が集中コントローラ３０から管理局５０に報知される（ステップ１０４）。
【００２５】
集中コントローラ３０には、図４に示すようなＴｃｍ設定条件のデータテーブルが予め記憶されている。このデータテーブルがユニット内温度Ｔａに基づいて参照されることにより、熱交換器温度Ｔｃに対する露付防止用の目標値（許容下限値）Ｔｃｍが設定される（ステップ１０５）。すなわち、吸込空気温度Ｔａが低くなるほど、高めの目標値Ｔｃｍが設定される。なお、Ｔｃｍ設定条件のデータテーブルは、収容ユニット１の設置場所の環境、室内温度センサ１３の設置場所、空気調和機の据付け条件などに応じて適宜に変更される。
【００２６】
そして、熱交換器温度Ｔｃおよび目標値Ｔｃｍの関係に応じて空気調和機の設定値Ｔｓが設定され、その設定値Ｔｓへの変更指令が集中コントローラ３０から室内制御器１５に送られる。この変更指令により、空気調和機の設定値Ｔｓが実際に変更される（ステップ１０６）。
すなわち、図５のＴｓ変更条件に示すように、熱交換器温度Ｔｃが目標値Ｔｃｍより高いＰゾーンに在れば、結露の可能性が無いとの判断の下に、設定値Ｔｓが所定時間たとえば数十秒毎に１Ｋずつ、徐々に下げられていく。この設定値Ｔｓの低下により、圧縮機の運転周波数Ｆが上昇方向に制御され、冷房能力が増大される。なお、設定値Ｔｓの下降限界として３７℃が定められている。
熱交換器温度Ｔｃが目標値Ｔｃｍ以下のＲゾーンに低下すると、結露の可能性が有るとの判断の下に、設定値Ｔｓが所定時間毎に１Ｋずつ、徐々に上げられていく。この設定値Ｔｓの上昇により、運転周波数Ｆが下降方向に制御され、冷房能力が減少される。この冷房能力の減少により、室内ユニット４から吹出される冷却用空気の温度低下が抑制され、通信機器３の筐体や収容ユニット１の内壁面への結露が防止される。なお、設定値Ｔｓの上昇限界として４０℃が定められている。
その後、熱交換器温度Ｔｃが目標値Ｔｃｍより高くて“Ｔｃｍ+２Ｋ”よりも低いＱゾーンに入ると、そのときの設定値Ｔｓが保持される。
【００２７】
以上のように、収容ユニット１内の結露の可能性を室内ユニット４から吹出される冷却用空気と相関関係が強い熱交換器温度Ｔｃから判別し、結露の可能性が無い場合は設定値Ｔｓを下げてできるだけ冷房能力を増大させ、結露の可能性が有る場合は設定値Ｔｓを上げて冷房能力を減少させることにより、収容ユニット１内を十分に冷却しながら、収容ユニット１内の結露を確実に防止することができる。
【００２８】
メンテナンスのために作業員が扉２を開けて湿った外気が収容ユニット１内に流入した場合でも、室内ユニット４から吹出される冷却用空気が収容ユニット１内を循環し、冷却作用および結露防止の両方を満足する冷房が継続される。
【００２９】
とくに、設定値Ｔｓの変更という間接的な操作によって運転周波数Ｆを制御するので、室内ユニット４および室外ユニット７の既存の制御プログラムには何ら手を加える必要がなく、多数台が製造・販売されている汎用タイプの業務用空気調和機を露付き防止に有効に活用することができる。収容ユニットを専用に冷却する空気調和機を開発する場合に比べ、コストを大幅に低減することができる。
【００３０】
しかも、設定値Ｔｓの変更という間接的な操作によって運転周波数Ｆを制御するので、空気調和機に冷凍サイクル保護用のレリース制御（運転周波数制御）が存在する場合には、そのレリース制御を優先的に機能させることができ、空気調和機の運転および安全に関して高い信頼性を保つことができる。
【００３１】
Ｔｓ変更に関する集中コントローラ３０および空気調和機の制御体系を参考として図６に示している。
【００３２】
一方、通信機器３のメンテナンスなどに際し、作業員のリモコン操作により、空気調和機で冷房以外の運転（暖房運転、送風運転、除湿運転等）が実行されることがある。たとえば、冬季のように外気温度が低い場合、暖房運転が実行されることがある。この場合、メンテナンスの終了後に作業員がリモコン操作によって冷房運転を再設定してくれればよいが、再設定がなされないまま作業員が収容ユニット１を去り、冷房以外の運転がいつまでも継続してしまうことが考えられる。
【００３３】
このような冷房以外の運転が実行された場合には（ステップ１０７のＹＥＳ）、ユニット内温度Ｔａと設定値（例えば３７℃）Ｔｘとが比較される（ステップ１０８）。冷房以外の運転が実行されたまま、ユニット内温度Ｔａが設定値Ｔｘ以上に上昇すると（ステップ１０８のＹＥＳ）、集中コントローラ３０から室内ユニット４に対し冷房運転の設定が指令される（ステップ１０９）。この指令により、冷房運転が再開される。
【００３４】
また、メンテナンス時の作業員のリモコン操作により、空気調和機の運転が停止されることがある。この運転停止に際しては（ステップ１１０のＹＥＳ）、室内ファン１２を１５分間運転させるための指令が集中コントローラ３０から室内ユニット４に出される（ステップ１１１）。この指令により室内ユニット４からの送風が継続し、今まで冷風が当たっていたところに継続して風が当たることになるので、結露を防ぐことができる。
【００３５】
この室内ファン１２の運転中、あるいは１５分間が経過して室内ファン１２が停止した後、検知温度Ｔａが設定値Ｔｘ以上に上昇した場合には（ステップ１０８のＹＥＳ）、上記同様、冷房運転の設定が集中コントローラ３０から室内ユニット４に指令される（ステップ１０９）。この指令により、冷房運転が再開される。
【００３６】
ただし、空気調和機の運転停止が異常によるものであれば、１５分間の運転指令が出ても室内ファン１２が動作しなかったり、冷房運転の設定指令が出ても冷房運転が再開されない事態となり、そのままでは収容ユニット１内の温度がどんどん上昇してしまう。
収容ユニット１内の温度が４１℃以上に異常上昇すると、外気導入ファン２０が動作し、外気が収容ユニット１内に導入される。この外気導入により、収容ユニット１内の異常温度上昇が抑制される。
【００３７】
空気調和機の異常による運転停止は集中コントローラ３０で監視されており（ステップ１０３）、その監視結果が外部の管理局５０に報知される（ステップ１０４）。この報知に基づき、作業員が収容ユニット１に出向き、作業員による必要な処置が行われる。
【００３８】
なお、室内温度センサ１３で検知される吸込空気温度Ｔａをユニット内温度として使用したが、図１に破線で示すように、室内ユニット４の室内制御器１５から導出される延長式の室内温度センサ１８を室内ユニット４から通信機器３に向かって流れる冷却用空気の流路に取付け、通信機器３の筐体に当たる直前の冷却用空気の温度Ｔａ´をその室内温度センサ１８で検知し、その検知温度Ｔａ´をユニット内温度として使用するようにしても、同様に実施することができる。この場合、図４に示すＴｃｍ設定条件のデータテーブルにおける吸込空気温度Ｔａが冷却用空気温度Ｔａ´に置き換わった形のＴａ´専用のデータテーブルを用意すればよい。
【００３９】
延長式の室内温度センサ１８は、室内制御器１５にコネクタ接続されている室内温度センサ１３を取外し、その室内温度センサ１３に替えて室内制御器１５にコネクタ接続するだけの簡単な操作で差し替えが完了する。
【００４０】
［２］第２の実施形態について説明する。
図７に示すように、収容ユニット１内の例えば床面に循環用ファン１９が設置され、その循環ファン１９が集中コントローラ３０に信号線接続されている。
集中コントローラ３０は、第１の実施形態における（３）の手段に代えて、次の（３ａ）を有している。
（３ａ）空気調和機の運転が停止したとき、循環用ファン１９をたとえば１５分間運転させる制御手段。
【００４１】
このような構成によれば、メンテナンス時の作業員のリモコン操作によって空気調和機の運転が停止された場合でも、循環用ファン１９が１５分間運転して収容ユニット１内の空気が循環する。これにより、今まで冷風が当たっていたところに継続して風が当たることになるので、結露を防ぐことができる。
【００４２】
空気調和機の運転停止が異常によるもので、空気調和機の送風が不可能な状況であっても、それにかかわらず、収容ユニット１内の空気を確実に循環させて収容ユニット１内の温度上昇を抑えることができる。
他の構成および作用効果は第１の実施形態と同じである。
【００４３】
［３］第３の実施形態について説明する。
第１の実施形態では熱交換器温度センサ１４の検知温度Ｔｃを露付防止制御に用いたが、この第３の実施形態では、図８に示すように室内ユニット４から通信機器３に向かって流れる冷却用空気の流路に温度センサ６０が設けられ、その温度センサ６０の検知温度Ｔｂおよび室内温度センサ１３の検知温度（吸込空気温度）Ｔａが露付防止制御に用いられる。温度センサ６０の検知温度Ｔｂは、通信機器３の筐体に当たる直前の冷却用空気の温度である。
【００４４】
集中コントローラ３０は、第１の実施形態における（１）の手段に代えて、次の（１ａ）を有している。
（１ａ）温度センサ６０の検知温度Ｔｂおよび室内温度センサ１３の検知温度（吸込空気温度）Ｔａに応じて空気調和機の設定値Ｔｓを制御する露付防止用の制御手段。
この場合、集中コントローラ３０にＴｂｍ設定条件のデータテーブルが予め記憶され、そのデータテーブルが吸込空気温度Ｔａに基づいて参照されることにより、検知温度Ｔｂに関する露付防止用の目標値（許容下限値）Ｔｂｍが設定される。すなわち、吸込空気温度Ｔａが低くなるほど、高めの目標値Ｔｂｍが設定される。なお、Ｔｂｍ設定条件のデータテーブルは、収容ユニット１の設置場所の環境、温度センサ６０の設置場所、室内温度センサ１３の設置場所、空気調和機の据付け条件などに応じて適宜に変更される。
【００４５】
そして、検知温度Ｔｂおよび目標値Ｔｂｍの関係に応じて空気調和機の設定値Ｔｓが設定され、その設定値Ｔｓへの変更指令が集中コントローラ３０から室内制御器１５に送られる。この変更指令により、空気調和機の設定値Ｔｓが実際に変更される。このＴｓ変更条件は、図５における熱交換器温度Ｔｃを検知温度Ｔｂと置換え、目標値ＴｃｍをＴｂｍと置き換えて見ることにより、第１の実施形態におけるＴｓ変更条件と同じパターンになる。
【００４６】
すなわち、検知温度Ｔｂが目標値Ｔｂｍより高いＰゾーンに在れば、結露の可能性が無いとの判断の下に、設定値Ｔｓが所定時間毎に１Ｋずつ、徐々に下げられていく。この設定値Ｔｓの低下により、圧縮機の運転周波数Ｆが上昇方向に制御され、冷房能力が増大される。
検知温度Ｔｂが目標値Ｔｂｍ以下のＲゾーンに低下すると、結露の可能性が有るとの判断の下に、設定値Ｔｓが所定時間毎に１Ｋずつ、徐々に上げられていく。この設定値Ｔｓの上昇により、運転周波数Ｆが下降方向に制御され、冷房能力が減少される。この冷房能力の減少により、室内ユニット４から吹出される冷却用空気の温度低下が抑制され、通信機器３の筐体や収容ユニット１の内壁面への結露が防止される。
その後、検知温度Ｔｂが目標値Ｔｂｍより高くて“Ｔｂｍ+２Ｋ”よりも低いＱゾーンに入ると、そのときの設定値Ｔｓが保持される。
【００４７】
以上のように、収容ユニット１内の結露の可能性を通信機器３に向かって流れる冷却用空気の温度Ｔｂから判別し、結露の可能性が無い場合は設定値Ｔｓを下げてできるだけ冷房能力を増大させ、結露の可能性が有る場合は設定値Ｔｓを上げて冷房能力を減少させることにより、収容ユニット１内を十分に冷却しながら、収容ユニット１内の結露を確実に防止することができる。
【００４８】
Ｔｓ変更に関する集中コントローラ３０および空気調和機の制御体系を参考として図９に示している。
他の構成および作用効果は第１の実施形態と同じである。
［４］その他の実施形態
上記各実施形態では、収容ユニット１に収容される機器として通信機器３を例に説明したが、コンピュータや家電機器など発熱を伴うものであれば他の機器が収容される場合についても同様に実施可能である。
その他、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、収容ユニット内の結露を確実に防止することができる信頼性にすぐれた収容ユニット用空調装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の構成を断面して示す図。
【図２】第１および第２の実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図３】各実施形態における空気調和機の通常の運転周波数制御を示す図。
【図４】第１および第２の実施形態のＴｃｍ設定条件のデータテーブルのフォーマットを示す図。
【図５】第１および第２の実施形態のＴｓ変更条件を示す図。
【図６】第１および第２の実施形態のＴｓ変更に関する集中コントローラおよび空気調和機の制御体系を示す図。
【図７】第２の実施形態の構成を断面して示す図。
【図８】第３の実施形態の構成を断面して示す図。
【図９】第３の実施形態のＴｓ変更に関する集中コントローラおよび空気調和機の制御体系を示す図。
【符号の説明】
１…収容ユニット、２…扉、３…通信機器（機器）、４…室内ユニット、７…室外ユニット、１１…室内熱交換器、１２…室内ファン、１３…室内温度センサ、１４…熱交換器温度センサ、１５…室内制御器、１６…リモコン、１７…室外制御器、１８…延長式の室内温度センサ、１９…循環用ファン、２０…外気導入ファン、２１…温度センサ、３０…集中コントローラ、３１…信号線、３２…通信機、４０…通信回線、５０…管理局、５１…サーバ

Claims (3)

1. 通信機器が収容される収容ユニット内を空調する収容ユニット用空調装置において、
   室内熱交換器を通った冷却用空気を前記収容ユニット内に供給し、その収容ユニット内の温度と設定値との差に応じて能力を制御する空気調和機と、
   前記室内熱交換器の温度を検知する温度検知手段と、
   前記収容ユニット内の温度の情報および前記温度検知手段の検知温度の情報を受け、前記通信機器の結露を防止するために収容ユニット内の温度が低くなるほど高くなる前記室内熱交換器の温度の目標値を設定し、その目標値と温度検知手段の検知温度との関係に応じて前記設定値を定め、その設定値への変更指令を前記空気調和機に送るコントローラと、
   を備えたことを特徴とする収容ユニット用空調装置。
2. 請求項１に記載の収容ユニット用空調装置において、
   前記収容ユニット内の温度は、前記機器に向かって流れる冷却用空気の温度であることを特徴とする収容ユニット用空調装置。
3. 請求項１または２に記載の収容ユニット用空調装置において、
   前記コントローラは、前記温度検知手段の検知温度が目標値より高い場合は設定値を下げ、前記温度検知手段の検知温度が目標値以下の場合は設定値を上げ、前記温度検知手段の検知温度が目標値以下から目標値とその目標値に所定値を加えた値の間に変化した時は、前記温度検知手段の検知温度が目標値に所定値を加えた値以上の値に変化するまでそのときの設定値保持することを特徴とする収容ユニット用空調装置。

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