JPH07234043A - 空調設備における室内側熱交換器の能力把握方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内の空調を行っているときに在室者に何ら
迷惑を及ぼすことなく室内側熱交換器の熱交換能力が把
握できる、空調設備における室内側熱交換器の能力把握
方法を提供する。 【構成】 室外機４から得られる測定値とモリエル線図
とを利用して、室内側熱交換器２の出入口における冷媒
のエンタルピ値の差ｈ１と、室外側熱交換器５の出入口
における冷媒のエンタルピ値の差ｈ２とを算出し、その
比の値ｈ１／ｈ２に、室外側熱交換器５の吸排気を測定
して得られる該熱交換器５の熱交換量を乗算することに
より、室内側熱交換器２の熱交換量を求めるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調設備の冷房能力や
暖房能力の低下具合を診断する際に適用される、空調設
備における室内側熱交換器の能力把握方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】空調設備のメンテナンスで冷房能力や暖
房能力の低下具合を診断する際には、室内機に設置され
ている室内側熱交換器の熱交換能力を把握する必要があ
る。そして、かかる室内側熱交換器の熱交換能力は、該
熱交換器の吸い込み空気と吹き出し空気の持つ熱量の変
化分から求められるので、従来は、室内側熱交換器の吸
い込み口部分の温湿度と吹き出し口部分の温湿度と風量
とを測定し、これらの測定値に基づいて該熱交換器の熱
交換量を算出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように室内側熱交換器の吸い込み空気や吹き出し空気
のデータに基づいて該熱交換器の熱交換量を求めるとい
う従来の手法は、空調設備が運転中で冷房または暖房が
行われている室内において、室内機に対する各種の測定
作業を実施しなければならないので、在室者に迷惑が及
ぶという不具合があった。そこで、室内の空調を必要と
しない夜間や休日等に測定作業を実施することも考えら
れるが、測定のためにだけ空調設備を運転するというの
はあまりに不経済であり、作業の実施時期が限定される
というのも都合が悪かった。

【０００４】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
もので、その目的は、室内の空調を行っているときに在
室者に何ら迷惑を及ぼすことなく室内側熱交換器の熱交
換能力が把握できる、空調設備における室内側熱交換器
の能力把握方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明は、圧縮器を有して冷媒を圧縮する圧縮
手段と、冷媒を膨張させる膨張手段と、冷房運転時は冷
媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器とし
て機能する室外側熱交換器と、この室外側熱交換器に対
する室外空気の吸排気を行う室外機ファンと、冷房運転
時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮
器として機能する室内側熱交換器と、この室内側熱交換
器に対する室内空気の吸排気を行う室内機ファンとを備
え、上記圧縮手段が室外機に設置されている空調設備に
おいて、上記圧縮手段の圧縮器に吸入される冷媒の温度
および圧力と、該圧縮器から吐出される冷媒の温度およ
び圧力と、上記室外側熱交換器から吐出もしくは該熱交
換器へ吸入される冷媒の温度とを測定し、これらの測定
値を冷媒に対応するモリエル線図上に表して、上記圧縮
器の吸入口および吐出口における冷媒の各エンタルピ値
と、上記室外側熱交換器の出口部分もしくは入口部分に
おける冷媒のエンタルピ値とを求めることにより、上記
室内側熱交換器の出入口における冷媒のエンタルピ値の
差である第１のエンタルピ差と、上記室外側熱交換器の
出入口における冷媒のエンタルピ値の差である第２のエ
ンタルピ差とを算出するとともに、上記室外側熱交換器
の吸気側温湿度と排気側温湿度と風量の各測定値に基づ
いて、該室外側熱交換器の熱交換量を算出し、この熱交
換量を、上記第１のエンタルピ差と上記第２のエンタル
ピ差との比の値に乗算することにより、上記室内側熱交
換器の熱交換量を求めるようにした。

【０００６】

【作用】いま、室内側熱交換器の出入口における冷媒の
エンタルピ値の差（上記第１のエンタルピ差）をｈ１、
室外側熱交換器の出入口における冷媒のエンタルピ値の
差（上記第２のエンタルピ差）をｈ２、室内側熱交換器
と室内空気との熱交換量をＱ１、室外側熱交換器と室外
空気との熱交換量をＱ２とすると、冷媒の冷凍サイクル
においては、ｈ１：ｈ２＝Ｑ１：Ｑ２という関係が成り
立つので、Ｑ１＝Ｑ２×ｈ１／ｈ２という関係式が得ら
れる。そして、式中のｈ１とｈ２とＱ２の各値はいずれ
も、稼動中の室外機を測定することで求められるので、
室内機に対する測定を行うことなく、上記関係式から室
内側熱交換器の熱交換量Ｑ１を求めることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
基づいて説明する。ここで、図１は本実施例に係る各種
センサを設置した冷房運転時の空調設備概略図、図２は
該空調設備の運転時における冷媒の状態変化を示すモリ
エル線図である。

【０００８】図１において、符号１は空調設備の室内機
を総括的に示し、この室内機１の内部には、冷房運転時
は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器
として機能する室内側熱交換器２と、該熱交換器２を通
して室内の空気を吸い込んで熱交換を行わせ、これを再
び室内へ排気するための室内機ファン３とが設置されて
いる。符号４は空調設備の室外機を総括的に示し、この
室外機４の内部には、冷房運転時は冷媒の凝縮器として
機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能する室外側
熱交換器５と、該熱交換器５を通して室外の空気を吸い
込んで熱交換を行わせ、これを再び室外へ排気するため
の室外機ファン６と、冷媒を圧縮するための圧縮器７
と、冷媒を膨張させるための膨張弁８とが設置されてい
る。また、符号９ａ〜９ｄはすべて冷媒配管を示してお
り、冷房運転中の本実施例では、室内側熱交換器２によ
り熱交換されて気化した冷媒が冷媒配管９ａを通って圧
縮器７の吸入口へ送られ、圧縮器７により高温高圧とな
った冷媒が冷媒配管９ｂを通って室外側熱交換器５の入
口へ送られ、室外側熱交換器５により熱交換されて凝縮
した冷媒が冷媒配管９ｃを通って膨張弁８へ送られ、膨
張弁８により低温低圧となった冷媒が冷媒配管９ｄを通
って室内側熱交換器２の入口へ送られるようになってい
る。

【０００９】符号１０〜１４は冷房運転中の冷媒の状態
を測定するために室外機４に取着された各種センサで、
このうち、符号１０は圧縮器７に吸い込まれるガス状の
冷媒の温度を測定するために該圧縮器７の吸入口付近の
表面に取り付けられた圧縮器吸入冷媒温度センサ、符号
１１は圧縮器７に吸い込まれる冷媒の圧力を測定するた
めの低圧冷媒圧力センサであり、該圧力センサ１１は圧
縮器７の吸入口付近の冷媒配管９ａに付設された冷媒圧
測定端子１１ａに接続されている。また、符号１２は圧
縮器７から吹き出すガス状の冷媒の温度を測定するため
に該圧縮器７の吐出口付近の表面に取り付けられた圧縮
器吐出冷媒温度センサ、符号１３は圧縮器７から吹き出
す冷媒の圧力を測定するための高圧冷媒圧力センサであ
り、該圧力センサ１３は圧縮器７の吐出口付近の冷媒配
管９ｂに付設された冷媒圧測定端子１３ａに接続されて
いる。また、符号１４は凝縮器として機能している室外
側熱交換器５から吐出する液状の冷媒の温度を測定する
ために冷媒配管９ｃの表面に取り付けられた室外側熱交
換器吐出冷媒温度センサである。そして、符号１５で示
す冷媒エンタルピ値演算部が、上記圧縮器吸入冷媒温度
センサ１０、低圧冷媒圧力センサ１１、圧縮器吐出冷媒
温度センサ１２、高圧冷媒圧力センサ１３、および室外
側熱交換器吐出冷媒温度センサ１４の各測定値と、後述
するモリエル線図とに基づいて、圧縮器７の吸入口およ
び吐出口における冷媒の各エンタルピ値と、室外側熱交
換器５の出口部分における冷媒のエンタルピ値とを算出
し、さらに、その算出結果から、室内側熱交換器２の出
入口における冷媒のエンタルピ値の差（以下、この差を
第１のエンタルピ差と称す）と、室外側熱交換器５の出
入口における冷媒のエンタルピ値の差（以下、この差を
第２のエンタルピ差と称す）とを計算するようになって
いる。

【００１０】一方、符号１６〜２０は室外機４の吸排気
の状態を測定するための各種センサで、このうち、符号
１６は室外機ファン６により室外側熱交換器５に吸い込
まれる室外空気の温度を測定するための吸気温度セン
サ、符号１７は同じく室外側熱交換器５に吸い込まれる
室外空気の湿度を測定するための吸気湿度センサ、符号
１８は室外機ファン６により室外側熱交換器５を通過し
て冷媒の熱を奪い再び室外へ放出される空気の温度を測
定するための排気温度センサ、符号１９は同じく室外側
熱交換器５を通過して再び室外へ放出される空気の湿度
を測定するための排気湿度センサ、符号２０は室外側熱
交換器５を通貨して再び室外へ放出される空気の風速を
室外機４の吹き出し口の数点で測定する排気風速センサ
である。そして、符号２１で示す室外機熱交換量演算部
が、排気風速センサ２０により測定された数点の風速の
平均値を計算する平均風速値演算機能と、この平均風速
値に室外機４の吹き出し口の面積を乗算して得られる室
外機４の吹き出し風量値演算機能とを有するとともに、
この吹き出し風量値と、上記吸気温度センサ１６、吸気
湿度センサ１７、排気温度センサ１８、排気湿度センサ
１９の各測定値とに基づいて、室外側熱交換器５の熱交
換量を計算するようになっている。

【００１１】符号２２は室内機熱交換量演算部で、該演
算部２２は、冷媒エンタルピ値演算部１５から入力され
る第１および第２のエンタルピ差の値と、室外機熱交換
量演算部２１から入力される室外側熱交換器５の熱交換
量の値とに基づいて、室内側熱交換器２の熱交換量を計
算するようになっている。

【００１２】また、冷媒の状態変化を示す図２のモリエ
ル線図において、横軸ｅは冷媒のエンタルピ値（ｋｃａ
ｌ／ｋｇ）、縦軸ｆは冷媒の圧力値（ｋｇ／平方ｃ
ｍ）、曲線ｍは冷媒の飽和液線、曲線ｎは冷媒の飽和ガ
ス線を示しており、冷媒は曲線ｍの左側で液体、曲線ｎ
の右側でガス、曲線ｍ，ｎ間で湿り蒸気となる。

【００１３】次に、冷房運転時において、室内側熱交換
器２の熱交換量を演算する過程を、図２のモリエル線図
上に表される冷凍サイクル線Ｓを参照しつつ説明する。

【００１４】図２において、縦軸ｆ上の点Ｐ１は低圧冷
媒圧力センサ１１の測定値である低圧冷媒圧力値、点Ｐ
２は高圧冷媒圧力センサ１３の測定値である高圧冷媒圧
力値であり、また、冷凍サイクル線Ｓ上の点ａは低圧冷
媒圧力値Ｐ１と圧縮器吸入冷媒温度センサ１０の測定値
との双方を満たす点、点ｂは高圧冷媒圧力値Ｐ２と圧縮
器吐出冷媒温度センサ１２の測定値との双方を満たす
点、点ｃは高圧冷媒圧力値Ｐ２と室外側熱交換器吐出冷
媒温度センサ１４の測定値との双方を満たす点、点ｄは
圧力値がＰ１でエンタルピ値が点ｃと同じ点である。そ
して、これらのａ〜ｄの各点をつないで表される冷凍サ
イクル線Ｓに沿って、冷媒は図示矢印方向に循環しなが
ら、状態を変化させる。すなわち、冷凍サイクル線Ｓ上
のイ部分ではガス状の冷媒が圧縮器７により圧縮されて
高温高圧のガスに変化しており、ロ部分では室外側熱交
換器５により熱を奪われて凝縮した冷媒が曲線ｍを通過
して完全な液体となる状態変化が行われており、ハ部分
では膨張弁８により膨張させられた冷媒が低温低圧に変
化しており、ニ部分では室内側熱交換器２により熱を与
えられて蒸発した冷媒が曲線ｎを通過して完全なガスと
なる状態変化が行われている。

【００１５】したがって、冷凍サイクル線Ｓのａ〜ｄの
各点に対応する冷媒のエンタルピ値を求めることによ
り、上記第１および第２のエンタルピ差を計算すること
ができる。つまり、図２中で点ａに対応するエンタルピ
値ｇ２は、圧縮器７の吸入口における冷媒のエンタルピ
値であるが、これは室内側熱交換器２の出口部分おける
冷媒のエンタルピ値と同等であり、また、点ｂに対応す
るエンタルピ値ｇ３は、圧縮器７の吐出口における冷媒
のエンタルピ値であるが、これは室外側熱交換器５の入
口部分おける冷媒のエンタルピ値と同等である。また、
点ｃおよび点ｄに対応するエンタルピ値ｇ１は、室外側
熱交換器５の出口部分における冷媒のエンタルピ値であ
り、かつ、室内側熱交換器２の入口部分における冷媒の
エンタルピ値である。それゆえ、室内側熱交換器２の出
入口における冷媒のエンタルピ値の差である第１のエン
タルピ差ｈ１は、ｈ１＝ｇ２−ｇ１として求められ、ま
た、室外側熱交換器５の出入口における冷媒のエンタル
ピ値の差である第２のエンタルピ差ｈ２は、ｈ２＝ｇ３
−ｇ１として求められる。

【００１６】このようにして、冷媒エンタルピ値演算部
１５により、室内側熱交換器２の熱交換に使われる第１
のエンタルピ差ｈ１と、室外側熱交換器５の熱交換に使
われる第２のエンタルピ差ｈ２とが演算できるが、前者
ｈ１と後者ｈ２の比は、室内側熱交換器２の熱交換量Ｑ
１と室外側熱交換器５の熱交換量Ｑ２の比と同じであ
り、ｈ１：ｈ２＝Ｑ１：Ｑ２、すなわち、Ｑ１＝Ｑ２×
ｈ１／ｈ２という関係式が成り立つ。そして、Ｑ２の値
は、各センサ１６〜２０の測定値に基づいて室外機熱交
換量演算部２１により演算されるので、両演算部１５，
２１の演算結果が入力される室内機熱交換量演算部２２
において、上記関係式からＱ１の値を求めることができ
る。

【００１７】上述したように本実施例は、室内側熱交換
器２の熱交換に使われる第１のエンタルピ差ｈ１と、室
外側熱交換器５の熱交換に使われる第２のエンタルピ差
ｈ２との比の値ｈ１／ｈ２に、室外側熱交換器５と室外
空気との熱交換量Ｑ２を乗算することによって、室内側
熱交換器２と室内空気との熱交換量Ｑ１を求めるという
手法を採用しており、ｈ１とｈ２が室外機４に取り付け
た各センサ１０〜１４の測定結果から算出でき、かつＱ
２が室外機４の吸排気の状態を測定する各センサ１６〜
２０の測定結果から算出できることから、稼動中の室内
機１に対する測定を行うことなく、したがって冷房中の
室内にいる人たちに何ら迷惑を及ぼすことなく、室内側
熱交換器２の熱交換能力が把握できるようになってい
る。

【００１８】なお、上記実施例では空調設備が冷房運転
中の場合について説明したが、暖房運転中の場合は、冷
媒が逆向きに循環するので、センサ１２，１３がそれぞ
れ圧縮器７の吸入口における冷媒の温度と圧力を測定
し、センサ１０，１１がそれぞれ圧縮器７の吐出口にお
ける冷媒の温度と圧力を測定し、センサ１４が室外側熱
交換器５の入口部分における冷媒の温度を測定すること
になり、モリエル線図上に表される冷凍サイクル線の上
辺において、室内側熱交換器２により熱を奪われて冷媒
が凝縮する状態変化が行われ、下辺において、室外側熱
交換器５により熱を与えられて冷媒が蒸発する状態変化
が行われる。しかしこの場合も、各センサ１０〜１４の
測定値に基づいて、モリエル線図から、室内側熱交換器
２の熱交換に使われる第１のエンタルピ差と、室外側熱
交換器５の熱交換に使われる第２のエンタルピ差とが算
出できるので、両エンタルピ差の比の値に室外側熱交換
器５の熱交換量を乗じることにより、室内機１に対する
測定を行うことなく、室内側熱交換器２の熱交換能力を
把握することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、室内側
熱交換器の出入口における冷媒のエンタルピ値の差と、
室外側熱交換器の出入口における冷媒のエンタルピ値の
差との比が、室内側熱交換器の熱交換量と室外側熱交換
器の熱交換量との比に等しく、しかも、室外機から得ら
れる測定値とモリエル線図とを利用して、室内側熱交換
器や室外側熱交換器の熱交換に使われるエンタルピ差が
求められることに着目したものであり、稼動中の室内機
に対する測定を行うことなく、したがって室内の空調を
行っているときに在室者に何ら迷惑を及ぼすことなく、
室内側熱交換器の熱交換能力が把握できるので、通常運
転時に空調設備の冷房能力や暖房能力の低下具合が支障
なく診断できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る各種センサを設置した冷房運転
時の空調設備概略図である。

【図２】該空調設備の運転時における冷媒の状態変化を
示すモリエル線図である。

【符号の説明】

１ 室内機 ２ 室内側熱交換器 ３ 室内機ファン ４ 室外機 ５ 室外側熱交換器 ６ 室外機ファン ７ 圧縮器 ８ 膨張弁 ９ａ〜９ｄ 冷媒配管 １０，１２，１４ 温度センサ １１，１３ 圧力センサ １５ 冷媒エンタルピ値演算部 １６〜１９ 温湿度センサ ２０ 風速センサ ２１ 室外機熱交換量演算部 ２２ 室内機熱交換量演算部 ｈ１ 第１のエンタルピ差 ｈ２ 第２のエンタルピ差 Ｓ 冷凍サイクル線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大平 義博 東京都千代田区神田錦町１丁目６番地 株 式会社日立ビルシステムサービス内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮器を有して冷媒を圧縮する圧縮手段
   と、冷媒を膨張させる膨張手段と、冷房運転時は冷媒の
   凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機
   能する室外側熱交換器と、この室外側熱交換器に対する
   室外空気の吸排気を行う室外機ファンと、冷房運転時は
   冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器と
   して機能する室内側熱交換器と、この室内側熱交換器に
   対する室内空気の吸排気を行う室内機ファンとを備え、
   上記圧縮手段が室外機に設置されている空調設備におい
   て、上記圧縮手段の圧縮器に吸入される冷媒の温度およ
   び圧力と、該圧縮器から吐出される冷媒の温度および圧
   力と、上記室外側熱交換器から吐出もしくは該熱交換器
   へ吸入される冷媒の温度とを測定し、これらの測定値を
   冷媒に対応するモリエル線図上に表して、上記圧縮器の
   吸入口および吐出口における冷媒の各エンタルピ値と、
   上記室外側熱交換器の出口部分もしくは入口部分におけ
   る冷媒のエンタルピ値とを求めることにより、上記室内
   側熱交換器の出入口における冷媒のエンタルピ値の差で
   ある第１のエンタルピ差と、上記室外側熱交換器の出入
   口における冷媒のエンタルピ値の差である第２のエンタ
   ルピ差とを算出するとともに、上記室外側熱交換器の吸
   気側温湿度と排気側温湿度と風量の各測定値に基づい
   て、該室外側熱交換器の熱交換量を算出し、この熱交換
   量を、上記第１のエンタルピ差と上記第２のエンタルピ
   差との比の値に乗算することにより、上記室内側熱交換
   器の熱交換量を求めるようにしたことを特徴とする空調
   設備における室内側熱交換器の能力把握方法。