JP4990339B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
図において、冷凍サイクル51がコンデンサ52、サブコンデンサ53、膨張弁54、エバポレータ55、コンプレッサ56で構成されている。エバポレータ55の下方には、エバポレータ55に付着した凝縮水を受ける容器57と、この容器57内の凝縮水をコンデンサ52またはサブコンデンサ53もしくは両方に放出するノズル58を備えている。
また、凝縮水のみでは凝縮器の冷却効果はさほど得られず、また、室内環境の快適性を考慮していないため快適性を阻害することがあるという問題点があった。
図1はこの発明の実施の形態1を示す冷凍サイクル装置の構成図、図2はこの冷凍サイクル装置において、外気温度と散水の有無による消費電力の関係を示す図、図3はこの冷凍サイクル装置において、外気温度に対して全て有効に使える必要散水量を示す図、図4はこの冷凍サイクル装置において、外気温度Toの未来値の予測演算を示すグラフ図、図5はこの冷凍サイクル装置において、外気温度による散水量制御を示すフローチャートである。
まず、図2は散水の有無による外気温度と消費電力の関係を示し、散水有は、一定散水量を行った場合である。そこで、散水有無による消費電力の入力差を見てみると、外気温度の低下とともに入力差が小さくなっており、外気温度が低い場合には、散水量の一部が有効に使われていないことがわかる。そこで、図3に外気温度Toに対して全て有効に使える必要散水量Gを示す。外気温度Toの低下とともに必要散水量は小さくなり、たとえば次式(1)のように表される。
G=0.1711・To+3.9736 ・・・ (1)
散水量演算手段26では、外気温度Toから式(1)の演算が成され、必要散水量Gを決定する。
y1=(y0−y-1)2/(y-1−y-2)+y0 ・・・ (2)
まず、ステップS10では、外気温度Toを検出する。この値は時々刻々3点まで、すなわちt0、t-1、t-2時刻のときの各外気温度検出値y0、y-1、y-2が散水制御器25に記憶される。ステップS11では、検知し記憶されている3点の外気温度Toから式(2)により外気温度の予測値Toyが演算される。ステップS12では、外気温度予測値Toyと散水を行う基準温度として予め設定された設定外気温度To*を比較して、ToがTo*以上であるかどうか判断する。ここで、例えば設定外気温度To*=30℃と設定しておく。
なお、上記式(2)は外気温度の予測に用いたものを示したが、空調負荷の増減によって生じる運転周波数、消費電力、凝縮温度、凝縮圧力の予測にも用いることができる。また、式(2)ではなく単純な直線近似による予測でも代用は可能である。
実施の形態1では室内負荷を検出する方法として外気温度を検出して必要な散水量を演算し散水したものを示したが、外気温度以外の検出値でも必要な散水量を演算し散水することができる。本実施の形態2では、外気温度以外の検出値による散水について詳述する。なお、冷凍サイクル装置の構成図は、図1と同様である。
G=0.0613・fz + 6.2149 ・・・ (3)
ここで、周波数が増えていくと冷凍サイクル側では、消費電力、凝縮温度、凝縮圧力が同時に上昇していくのが容易に想像できる。
G=0.0084・P + 5.7879 ・・・ (4)
G=1.2223・Tc + 24.24 ・・・ (5)
G=3.9832・Pc + 36.303 ・・・ (6)
よって、運転周波数、消費電力、凝縮温度、凝縮圧力のいずれを検知しても必要な散水量を演算することができる。
G=(−0.2598・To + 0.0605)・Ro +(0.265・To + 3.8953) ・・・ (7)
以上のように、この実施の形態2では、散水による消費電力の低減効果に加え、運転周波数、凝縮温度、凝縮圧力、消費電力、外気温度、外気湿度に対して水を過不足無く使用することができ、さらに散水動作の応答遅れを補償することができる。
図12はこの発明の実施の形態3を示す冷凍サイクル装置における圧縮機の運転周波数に対する蒸発器の蒸発温度を示す図、図13はこの冷凍サイクル装置における圧縮機の運転周波数に対する顕熱比(以下、SHFという)を示す図、図14はこの冷凍サイクル装置の圧縮機の運転周波数に対する蒸発器の吹出温度を示す図である。なお、冷凍サイクル装置の構成図は、図1と同様である。
まず、被空調域の快適性を向上させるには、室内の温度制御に加えて、室内の湿度制御を行う必要がある。冷房の場合には除湿が重要となる。除湿する方法としては、室内に蒸発器と再熱器を並べて配置するのが理想的であるが、構造が複雑になる上、コスト高になり、実用的ではない。そこで、別の方法として、蒸発器14による除湿を考えると、除湿するには蒸発温度を低くし、冷凍サイクルのSHFを小さくする必要がある。
以上のことから、凝縮器12への散水量を制御することにより、上記問題点が生じることなく、被空調域の湿度を制御することが可能となる。
図15はこの発明の実施の形態3を示す冷凍サイクル装置の空気線図における室内空気状態(室内温度Tr、室内湿度Rr)と目標室内空気状態(目標室内温度Tr*、目標室内湿度Rr*)と目標蒸発温度Te*の関係を示す図である。図において、室内空気状態は蒸発器14の入口空気状態に相当し、室内空気状態と目標室内空気状態を結ぶ直線が飽和線と交差する点が目標蒸発温度Te*となる。すなわち、この勾配の状態が冷凍サイクル装置のSHFと被空調室の空調負荷SHFが等しい状態に相当する。よって、ここで求めた目標蒸発温度Te*に蒸発温度Teを収束させれば、室内空気状態を目標室内空気状態にすることができ、以下に図を用いて説明する。
実施の形態3では、凝縮器12への散水により室内温度、室内湿度制御が可能となるが、被空調域の空調負荷SHFが、さらに小さい場合には散水のみでは室内湿度制御が困難になる場合がある。そこで、実施の形態3の手法に加えて、凝縮器送風機16の送風量と蒸発器送風機17の送風量の制御を行い、湿度制御の範囲を広くすることについて、以下に図を用いて説明する。
図において、ステップS50からS57の動作は、上記実施の形態3の図16のブロック線図の動作と同一であるため、説明を省略する。ステップS58では、ステップS57で求めた散水量Gが散水量最大値Gmax(可能最大値)を超えたかどうかを判断し、超えた場合には、散水量GをGmaxと設定し、ステップS59で凝縮器送風機16の送風量Vcをアップする。ステップS60では、凝縮器送風機16の送風量Vcが凝縮器送風機16の送風量最大値Vcmaxを超えたかどうかを判断し、超えた場合には、凝縮器送風機16の送風量VcはVcmaxに設定し、ステップS61に進み蒸発器送風機17の送風量Veをダウンする。これら一連の動作により蒸発温度を下げることが可能となる。
さらに、ステップS60で凝縮器送風機16の送風量Vcが凝縮器送風機16の送風量最大値Vcmaxを超えない場合には、ステップS64で蒸発器送風機17の送風量Veはアップする。
その後、ステップS62では、例えば数十秒間隔等のある一定制御タイミングを経過したかどうかを判断し、経過した場合には、ステップS51へ戻り、上記動作を繰り返す。
図18はこの発明の実施の形態5を示す冷凍サイクル装置の一部構成図であり、散水ユニットおよび凝縮器のみの構成を示す。なお、散水ユニットおよび凝縮器以外の構成は、図示していないが、図1と同一である。
図において、図1と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。40は凝縮器12の下端部表面に取り付けられ、凝縮器12表面の水分の有無を検出する第1の水分センサ、41は凝縮器12近傍の下方に取り付けられ、凝縮器12から流れ落ちた水分の有無を検出する第2の水分センサである。なお、第1の水分センサ、第2の水分センサは、それぞれ第1の水分検出手段、第2の水分検出手段を示す。
本実施形態では、凝縮器12への散水動作について説明する。
最も効率的に散水するには、凝縮器12が満遍なく濡れた状態で、かつ、凝縮器12の下方へ水が流れ落ちないように散水量を設定することが必要である。そこで、第1の水分センサ40により凝縮器12下端表面の水分有りを検出し、かつ、第2の水分センサ41により凝縮器12から離れた下方に水分を検出しないように、スプレーノズル21により散水を行う。
なお、この実施形態では、散水動作のみを説明したが、散水以外の動作については上記各実施形態のように行ってもよいことはいうまでもない。
Claims (3)
- 圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張手段を有する冷媒回路を形成した冷凍サイクル装置において、
冷却対象の室内空気の乾球温度を検出する室内温度検出手段と、
冷却対象の室内空気の湿度を検出する室内湿度検出手段と、
前記蒸発器の蒸発温度を検知する蒸発温度検出手段と、
前記凝縮器へ散水する散水手段と、
前記凝縮器への散水量を演算する散水量演算手段と、
この散水量演算手段による散水量になるように、前記散水手段による散水量を制御する散水制御手段とを備え、
前記散水量演算手段は、
前記室内温度検出手段による室内温度(Tr)及び前記室内湿度検出手段による室内湿度(Rr)から決定される空気線図上の点と、予め設定される目標室内温度(Tr* )及び目標室内湿度(Rr* )から決定される空気線図上の点とを通る直線が、空気線図の飽和線に交わる点より目標蒸発温度(Te* )を算出し、
前記算出された目標蒸発温度(Te* )及び前記蒸発温度検出手段による蒸発温度(Te)に基づいて前記凝縮器への散水量を演算する
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記蒸発器へ送風する送風機の送風量を制御する蒸発器送風量制御手段または/および前記凝縮器へ送風する送風機の送風量を制御する凝縮器送風量制御手段を備え、前記散水量演算手段により演算された散水量に応じて、蒸発器送風量制御手段または/および凝縮器送風量制御手段により、蒸発器または/および凝縮器への送風量を制御することを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記凝縮器の表面下部に設けられ、凝縮器表面上の水分を検出する第1の水分検出手段と、
前記凝縮器の下方に設けられ、凝縮器表面から流れ落ちる水分を検出する第2の水分検出手段とを備え、
前記散水制御手段により、第1の水分検出手段により水分が検出される状態、かつ、第2の水分検出手段により水分が検出されない状態になるように前記散水手段による散水量を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
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