JP4993014B2 - コントローラおよび空調処理システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空調処理システム10の概略構成図である。空調処理システム10は、室内空間の潜熱処理を主に行う調湿装置20と、室内空間の顕熱処理を主に行う空調機40と、調湿装置20および空調機40に制御線90aにより接続され調湿装置20および空調機40の運転制御を行うコントローラ90とから構成される。調湿装置20と空調機40とは、ビル等の室内空間RSに配置され、空調処理を行う。
(2−1)調湿装置の構成
調湿装置20について、図2〜5に基づいて説明する。
本実施形態の調湿装置20では、除湿運転または加湿運転を行うものである。除湿運転中や加湿運転中の調湿装置20は、取り込んだ室外空気OAを湿度調節してから供給空気SAとして室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気RAを排出空気EAとして室外へ排出する。
除湿運転中の調湿装置20では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔(例えば3分間隔)で交互に繰り返される。
加湿運転中の調湿装置20では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔(例えば3分間隔)で交互に繰り返される。
(3−1)空調機の構成
図6は、空調機40の概略構成図である。空調機40は、蒸気圧縮冷凍サイクル運転を行うことによって、室内空間RSの冷暖房に使用される装置である。空調機40は、主として、1台の熱源ユニットとしての室外ユニット50と、それに並列に接続された複数台(本実施形態では、4台)の利用ユニットとしての室内ユニット70a〜70dと、室外ユニット50と室内ユニット70a〜70dとを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管81およびガス冷媒連絡管82とを備えている。すなわち、本実施形態の空調機40の蒸気圧縮式の空調用冷媒回路41は、室外ユニット50と、室内ユニット70a〜70dと、液冷媒連絡管81およびガス冷媒連絡管82とが接続されることによって構成されている。
室内ユニット70a〜70dは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット70a〜70dは、液冷媒連絡管81およびガス冷媒連絡管82を介して室外ユニット50に接続されており、空調用冷媒回路41の一部を構成している。
室外ユニット50は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡管81およびガス冷媒連絡管82を介して室内ユニット70a〜70dに接続されており、室内ユニット70a〜70dとともに空調用冷媒回路41を構成している。
冷媒連絡管81、82は、空調機40をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。このため、例えば、新規に空調機を設置する場合には、空調機40に対して、冷媒連絡管81、82の長さや管径等の設置条件に応じた適正な量の冷媒を充填する必要がある。
次に、本実施形態の空調機40の動作について説明する。
まず、冷房運転について、図6を用いて説明する。
次に、暖房運転について説明する。
(4−1)コントローラの構成
コントローラ90は、図7に示すように、データ処理部91と、記憶部としてのメモリ92と、入力部93と、表示部94と、運転制御部95と、送受信部96とにより構成されている。図7は、コントローラ90の概略構成図である。
コントローラ90は、調湿装置20が除湿運転を行っており、かつ、空調機40が冷房運転を行っている場合に、入力部93により消費電力最小制御モードに設定されると、消費電力最小制御を行う。以下に、消費電力最小制御について図8および図9のフローチャートに基づいて説明する。
(5−1)
本実施形態に係るコントローラ90によれば、メモリ92に記憶されるマップまたは式に基づいて、最適目標値設定処理を行うため、調湿装置20に処理される潜熱処理量と空調機40に処理される潜熱処理量とのバランスと、調湿装置20に処理される顕熱処理量と空調機40に処理される顕熱処理量とのバランスとを最適にする制御を素早く行うことができる。したがって、調湿装置20および空調機40にかかる消費電力を抑えることができ、消費電力を低減させるまでの時間を短縮することができる。
本実施形態に係るコントローラ90によれば、その時の室内湿度Hraがユーザによって設定されている室内空間RSの目標湿度から乖離している場合に、室内湿度Hraが室内空間RSの目標湿度に近づくように、マップまたは式における調湿用圧縮機24の目標運転周波数を補正する。このため、室内空間RS全体の潜熱負荷に対して潜熱処理量の過不足が生じたとしても、調湿用圧縮機24の目標運転周波数を調整することにより、確実に室内湿度Hraを室内空間RSの目標湿度に達するように制御状態を修正することができる。
本実施形態に係るコントローラ90によれば、運転制御部95は、目標運転周波数以下になるように調湿用圧縮機24を制御し、目標蒸発温度以下になるように空調用圧縮機51および/または室内膨張弁71a〜71dを制御する。
本実施形態に係るコントローラ90によれば、潜熱処理効率判定部91bが調湿装置20における潜熱処理効率が低下したか否かを判定し、調湿装置20における潜熱処理効率が低下したと判定された場合に、目標値設定処理部91aは最適目標値設定処理を行わずにマスクをONとする。調湿装置20は、2つの吸着熱交換器22,23を有しており、外気から水分を吸着する吸着処理と、所定空間からの吸込空気により吸着熱交換器に吸着した水分を蒸発させる再生処理とを定期的に切り換えている(バッチ切換)。したがって、室内空間RSで発生する潜熱が大きい場合には再生処理の効率が低下することになり、調湿装置による潜熱処理が低下する。
(6−1)変形例A
上記実施形態では、空調処理システムは、1つの空間に配置される調湿装置20および空調機40を1台のコントローラ90により制御しているが、これに限らずに、複数の空間に配置される調湿装置20および空調機40を同一空間ごとに分けて1台のコントローラにより制御しても良い。
上記実施形態では、コントローラ90は、メモリ92に予め記憶されているマップに基づいて、最適目標値設定処理を行っているがこれに限らずに、調湿用圧縮機24の目標運転周波数を下げ、かつ、室内熱交換器72a〜72dにおける目標蒸発温度を下げる第1処理を行ったり、目標運転周波数を上げ、かつ、目標蒸発温度を上げる第2処理を行ったりすることで、調湿装置20に処理される潜熱処理量と空調機40に処理される潜熱処理量とのバランスと、調湿装置20に処理される顕熱処理量と空調機40に処理される顕熱処理量とのバランスとを全体の消費電力が最小になるように最適に制御しても良い。なお、第1処理を行うことにより、調湿装置20に処理される潜熱負荷の一部を空調機40に処理させることができ、第2処理を行うことにより、空調機40に処理される潜熱負荷の一部を調湿装置20に処理させることができる。このため、調湿装置20および空調機40にかかる消費電力を抑えることができる。
上記実施形態では、コントローラ90は、調湿用圧縮機24の運転周波数を制御することにより、調湿装置20の潜熱処理量を制御しているが、これに限らずに、調湿用四路切換弁25を切り換えるバッチ時間を調整して、調湿装置20の潜熱処理量を制御しても良いし、これらの制御を並行して調湿装置20の潜熱処理量を制御しも良い。
上記実施形態では言及していないが、コントローラ90は、データ処理部91がロジック更新部91dをさらに備えており、送受信部が受信した最適消費電力マップ(または式)に、ロジック更新部91dがメモリ92に記憶されているマップまたは式を行進するようにしても良い。具体的には、送受信部96は、ネットワークと接続され、遠隔に配置されるネットワークセンターに対してネットワークを介して、調湿装置20または空調機40の運転状態データを送信する。ネットワークセンターは、運転状態データに基づいてさらに最適になるように最適消費電力マップを作成する。そして、ロジック更新部は、送受信部が受信した最適消費電力最小マップにメモリ92に記憶されているマップを更新する。
上記実施形態では、コントローラ90は、外気温度Toaおよび外気湿度Hoaをセンサにより取得しているが、変形例Dのようにネットワークに接続されている状態で、送受信部96が受信した気象予測情報から予測される外気温度Toaおよび外気湿度Hoaを採用して、目標運転周波数と目標蒸発温度とを設定しても良い。
上記実施形態では、コントローラ90は、目標運転周波数以下になるように調湿用圧縮機24を制御し、目標蒸発温度以下になるように空調用圧縮機51および/または室内膨張弁71a〜71dを制御しており、目標運転周波数および目標蒸発温度を最大制御値として利用しているがこれに限らずに、目標運転周波数および目標蒸発温度を固定値として利用しても良い。
21 調湿用冷媒回路
22 第1吸着熱交換器
23 第2吸着熱交換器
24 調湿用圧縮機
25 調湿用四路切換弁(切換機構)
26 調湿用電動膨張弁(調湿用膨張機構)
40 空調機
51 空調用圧縮機
53 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
63 室外膨張弁(空調用膨張機構)
71a〜71d 室内膨張弁(空調用膨張機構)
72a〜72d 室内熱交換器(利用側熱交換器)
90 コントローラ
91a 目標値設定処理部
91b 潜熱処理効率判定部
91c 消費電力検出部
91d ロジック更新部
92 メモリ(記憶部)
95 運転制御部
96 送受信部
Claims (10)
- 調湿用圧縮機(24)と、第1吸着熱交換器(22)と、第2吸着熱交換器(23)と、調湿用膨張機構(26)と、前記調湿用圧縮機から吐出された冷媒を前記第1吸着熱交換器、前記調湿用膨張機構、前記第2吸着熱交換器の順に循環させる第1切換状態と、前記調湿用圧縮機から吐出された冷媒を前記第2吸着熱交換器、前記調湿用膨張機構、前記第1吸着熱交換器の順に循環させる第2切換状態とに切り換え可能な切換機構(25)とが接続されてなる調湿用冷媒回路(21)を有し、所定空間(RS)の調湿処理を行う調湿装置(20)と、
空調用圧縮機(51)と、熱源側熱交換器(53)と、利用側熱交換器(72a〜72d)と、空調用膨張機構(63,71a〜71d)とが少なくとも接続されてなる空調用冷媒回路(41)を有し、前記所定空間の空調処理を行う空調機(40)と、
の運転制御を行うコントローラ(90)であって、
前記所定空間における顕熱負荷および潜熱負荷のそれぞれの処理を共に行う前記調湿装置および前記空調機、の消費電力を検出する消費電力検出部(91a)と、
前記調湿装置および前記空調機の消費電力を検出する消費電力検出部(91c)と、
前記調湿用圧縮機の目標運転周波数を下げ、かつ、前記利用側熱交換器における目標蒸発温度を下げることによって、前記調湿装置に処理される潜熱負荷の一部を前記空調機に処理させる第1処理、または、前記目標運転周波数を上げ、かつ、前記目標蒸発温度を上げることによって、前記空調機に処理される潜熱負荷の一部を前記調湿装置に処理させる第2処理、を行うことにより、前記消費電力が最小となるように前記目標運転周波数と前記目標蒸発温度とを設定する最適目標値設定処理を行う目標値設定処理部(91a)と、
前記目標運転周波数になるように前記調湿用圧縮機を制御し、前記目標蒸発温度になるように前記空調用圧縮機および/または前記空調用膨張機構を制御する運転制御部(95)と、
を備えるコントローラ(90)。 - 調湿用圧縮機(24)と、第1吸着熱交換器(22)と、第2吸着熱交換器(23)と、調湿用膨張機構(26)と、前記調湿用圧縮機から吐出された冷媒を前記第1吸着熱交換器、前記調湿用膨張機構、前記第2吸着熱交換器の順に循環させる第1切換状態と、前記調湿用圧縮機から吐出された冷媒を前記第2吸着熱交換器、前記調湿用膨張機構、前記第1吸着熱交換器の順に循環させる第2切換状態とに切り換え可能な切換機構(25)とが接続されてなる調湿用冷媒回路(21)を有し、所定空間(RS)の調湿処理を行う調湿装置(20)と、
空調用圧縮機(51)と、熱源側熱交換器(53)と、利用側熱交換器(72a〜72d)と、空調用膨張機構(63,71a〜71d)とが少なくとも接続されてなる空調用冷媒回路(41)を有し、前記所定空間の空調処理を行う空調機(40)と、
の運転制御を行うコントローラ(90)であって、
前記所定空間における顕熱負荷および潜熱負荷のそれぞれの処理を共に行う前記調湿装置および前記空調機、の消費電力を検出する消費電力検出部と、
前記調湿用圧縮機の運転周波数と、前記利用側熱交換器における蒸発温度と、前記消費電力と、少なくとも前記顕熱負荷および前記潜熱負荷に関する運転条件と、を関連づけた消費電力最小ロジック、を記憶する記憶部と、
前記調湿装置の顕熱処理量および潜熱処理量と、前記空調機の顕熱処理量および潜熱処理量と、前記運転条件と、前記消費電力最小ロジックとから、前記消費電力が最小となるように前記調湿用圧縮機の目標運転周波数と前記利用側熱交換器における目標蒸発温度とを設定する最適目標値設定処理、を行う目標値設定処理部と、
前記目標運転周波数になるように前記調湿用圧縮機を制御し、前記目標蒸発温度になるように前記空調用圧縮機および/または前記空調用膨張機構を制御する運転制御部(95)と、
を備える、コントローラ(90)。 - 前記運転条件は、前記顕熱負荷および前記潜熱負荷以外に、さらに、前記所定空間の目標温度および目標湿度と、前記所定空間の空間温度および空間湿度と、外気温度および外気湿度と、に関する、
請求項2に記載のコントローラ(90)。 - そのときの前記所定空間の湿度が前記所定空間の目標湿度から乖離していると判定された場合に、前記所定空間の湿度が前記所定空間の目標湿度と一致するように、前記消費電力最小ロジックにおける前記調湿用圧縮機の目標運転周波数を補正する、
請求項2または3に記載のコントローラ(90)。 - ネットワークと接続され、遠隔に配置されるネットワークセンターに対して前記ネットワークを介して、前記調湿装置または前記空調機の運転状態データを送信し、前記運転状態データに基づいてさらに最適になるように更新された最適消費電力最小ロジックを受信する送受信部(96)と、
前記送受信部が受信した最適消費電力最小ロジックに前記消費電力最小ロジックを更新するロジック更新部(91d)と、
をさらに備える、
請求項2から4のいずれかに記載のコントローラ(90)。 - 前記送受信部は、気象予測情報をさらに受信し、
前記目標値設定処理部は、前記運転条件のうちの外気温度および外気湿度として、受信した前記気象予測情報を採用して、前記目標運転周波数と前記目標蒸発温度とを設定する、
請求項5に記載のコントローラ(90)。 - 前記運転制御部は、前記目標運転周波数以下になるように前記調湿用圧縮機を制御し、前記目標蒸発温度以下になるように前記空調用圧縮機および/または前記空調用膨張機構を制御する、
請求項1から6のいずれかに記載のコントローラ(90)。 - 前記調湿装置における潜熱処理効率が低下したか否かを判定する潜熱処理効率判定部(91b)をさらに備え、
前記目標値設定処理部は、前記調湿装置における潜熱処理効率が低下したと判定された場合に前記最適目標値設定処理を行わない、
請求項1から7のいずれかに記載のコントローラ(90)。 - 前記潜熱処理効率判定部は、外気の絶対湿度と前記調湿装置から前記所定空間に吹き出される吹出空気の絶対湿度との差を、外気の絶対湿度と前記所定空間の絶対湿度との差により除した値が所定値を超えた場合に、前記調湿装置における潜熱処理効率が低下したと判定する、
請求項8に記載のコントローラ(90)。 - 調湿用圧縮機(24)と、第1吸着熱交換器(22)と、第2吸着熱交換器(23)と、調湿用膨張機構(26)と、前記調湿用圧縮機から吐出された冷媒を前記第1吸着熱交換器、前記調湿用膨張機構、前記第2吸着熱交換器の順に循環させる第1切換状態と、前記調湿用圧縮機から吐出された冷媒を前記第2吸着熱交換器、前記調湿用膨張機構、前記第1吸着熱交換器の順に循環させる第2切換状態とに切り換え可能な切換機構(25)とが接続されてなる調湿用冷媒回路(21)を有し、所定空間(RS)の調湿処理を行う調湿装置(20)と、
空調用圧縮機(51)と、熱源側熱交換器(53)と、利用側熱交換器(72a〜72d)と、空調用膨張機構(63,71a〜71d)とが少なくとも接続されてなる空調用冷媒回路(41)を有し、前記所定空間の空調処理を行う空調機(40)と、
前記所定空間における顕熱負荷および潜熱負荷のそれぞれの処理を共に行う前記調湿装置および前記空調機、の消費電力を検出する消費電力検出部(91c)と、前記調湿用圧縮機の目標運転周波数を下げ、かつ、前記利用側熱交換器における目標蒸発温度を下げることによって、前記調湿装置に処理される潜熱負荷の一部を前記空調機に処理させる第1処理、または、前記目標運転周波数を上げ、かつ、前記目標蒸発温度を上げることによって、前記空調機に処理される潜熱負荷の一部を前記調湿装置に処理させる第2処理、を行うことにより、前記消費電力が最小となるように前記目標運転周波数と前記目標蒸発温度とを設定する最適目標値設定処理を行う目標値設定処理部(91a)と、前記目標運転周波数になるように前記調湿用圧縮機を制御し、前記目標蒸発温度になるように前記空調用圧縮機および/または前記空調用膨張機構を制御する運転制御部(95)と、を有するコントローラ(90)と、
を備える空調処理システム(10)。
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