(57)【要約】  空気調和装置は、熱媒体が搬送する熱を生成する熱源機と、熱媒体が流通する複数の負荷側ユニットと、熱源機で消費される共用消費電力を按分する制御装置とを有し、各負荷側ユニットは、熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、流量調整弁における熱媒体の入口圧力を検知する流入圧力センサと、流量調整弁における熱媒体の出口圧力を検知する流出圧力センサとを有し、制御装置は、入口圧力と出口圧力との圧力差に基づいて算出される熱媒体の流量と、熱媒体の温度差とから使用能力を複数の負荷側ユニット毎に算出する能力算出手段と、能力算出手段において算出された各負荷側ユニットの使用能力に基づき、共用消費電力を複数の負荷側ユニットに按分する按分手段と、を有するものである。
2019180952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が搬送する熱を生成する熱源機と、
前記熱媒体が流通する複数の負荷側ユニットと、
前記熱源機で消費される共用消費電力を按分する制御装置と、を有し、
前記各負荷側ユニットは、
前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁の入口側に設けられ、前記熱媒体の入口圧力を検知する流入圧力センサと、
前記流量調整弁の出口側に設けられ、前記熱媒体の出口圧力を検知する流出圧力センサと、を有し、
前記制御装置は、
前記流入圧力センサにより検知された前記入口圧力と前記流出圧力センサにより検知された前記出口圧力との圧力差に基づいて算出される前記熱媒体の流量と、前記熱媒体の温度差とから使用能力を前記複数の負荷側ユニット毎に算出する能力算出手段と、
前記能力算出手段において算出された各負荷側ユニットの使用能力に基づき、前記共用消費電力を前記複数の負荷側ユニットに按分する按分手段と、
を有する空気調和装置。
【請求項２】
前記各負荷側ユニットは、
前記負荷側ユニットの入口側の前記熱媒体の入口温度を検知する流入温度センサと、
前記負荷側ユニットの出口側の前記熱媒体の出口温度を検知する流出温度センサと、をさらに有し、
前記能力算出手段は、
前記複数の負荷側ユニット毎に、前記圧力差および前記流量調整弁の流量係数を用いて前記流量を算出し、前記流入温度センサにより検知された前記入口温度と前記流出温度センサにより検知された前記出口温度との差を前記温度差として算出する、
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記能力算出手段は、
前記流量調整弁の弁開度に対応した前記流量係数を用いる、
請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記熱源機と前記複数の負荷側ユニットとの間に設けられ、前記複数の負荷側ユニットに前記熱媒体を流通させる中継器をさらに有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路と冷媒回路で生成される熱を搬送する熱媒体回路とを有する空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置には、ビル用マルチエアコンなどのように、熱源機が室外機として建物外に配置され、室内機が建物の室内に配置されたものがある。このような空気調和装置において、冷媒回路を循環する冷媒は、室内機の熱交換器に供給される空気に放熱または吸熱して、空気を加温または冷却する。加温または冷却された空気が空調対象空間に送り込まれることで、暖房または冷房が行われる。１次側ループに冷媒を用い、２次側ループに水またはブラインの熱媒体を用いて、２次側ループで人が居る空間を空調する２次ループ方式の空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ビル用マルチエアコンを備えたビルでは、複数の部屋に対応して複数の室内機が設けられているため、共用の熱源機が消費した電力量について、各部屋で使用された電力量に応じて、電気代を計算する必要がある。そこで、各部屋の電気代を算出するために、複数の部屋に熱源機の消費電力を按分する方法の一例が特許文献２に開示されている。特許文献２には、室内機毎の流量調整弁の開度とポンプの回転数とから各室内機の熱媒体の流量を算出し、算出した流量から各室内機の使用能力を求めて消費電力を按分する２次ループ方式の空気調和装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２７２４２号公報
【特許文献２】特許第５７１００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、ビルが複数の室内空間を有しているので、空気調和装置は複数の室内に応じて複数の室内機を有する。また、ビルの規模が大きい場合には、室外機と室内機とを接続する冷媒配管の長さが長くなる傾向がある。そこで、冷媒配管の長さは、例えば、１００ｍになる場合がある。室外機と室内機とを接続する配管が長いと、その長さの分だけ冷媒回路に充填される冷媒量が増加する。【０００６】
特許文献２に開示された空気調和装置では、複数の室内機に熱媒体を供給するポンプが、熱源機と複数の室内機との間の中継器に設けられている。そのため、中継器と複数の室内機とを接続する複数の配管の長さが互いに異なる場合、配管長の違いが流量の算出に及ぼす影響が大きくなる。この場合、各室内機の流量の算出精度が低下し、複数の室内機に消費電力を正確に按分できない。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、熱源機の消費電力を複数の負荷側ユニット毎に精度よく按分する空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、熱媒体が搬送する熱を生成する熱源機と、前記熱媒体が流通する複数の負荷側ユニットと、前記熱源機で消費される共用消費電力を按分する制御装置と、を有し、前記各負荷側ユニットは、前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の入口側に設けられ、前記熱媒体の入口圧力を検知する流入圧力センサと、前記流量調整弁の出口側に設けられ、前記熱媒体の出口圧力を検知する流出圧力センサと、を有し、前記制御装置は、前記流入圧力センサにより検知された前記入口圧力と前記流出圧力センサにより検知された前記出口圧力との圧力差に基づいて算出される前記熱媒体の流量と、前記熱媒体の温度差とから使用能力を前記複数の負荷側ユニット毎に算出する能力算出手段と、前記能力算出手段において算出された各負荷側ユニットの使用能力に基づき、前記共用消費電力を前記複数の負荷側ユニットに按分する按分手段と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、各負荷側ユニットにおいて、流量調整弁の前後における熱媒体の圧力差から流量を算出しているため、各負荷側ユニットに流通する熱媒体の流量の算出精度が向上する。その結果、共用消費電力を各負荷側ユニットの使用能力に応じてより正確に按分することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の一構成例を示す図である。
【図２】図１に示した負荷側制御装置の構成例を示す図である。
【図３】図１に示した熱源機の一構成例を示す図である。
【図４】図３に示した制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】図４に示した制御装置が実行する消費電力算出の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の別の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本実施の形態１の空気調和装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の一構成例を示す図である。空気調和装置１は、熱媒体が搬送する熱を生成する熱源機２００と、熱源機２００との間で循環する熱媒体を熱源として空調対象空間の空気調和を行う複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃとを有する。熱媒体は、例えば、水およびブラインである。
【００１２】
複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃは、互いに並列に接続され、各負荷側ユニットは熱源機２００と接続配管７１および７２を介して直列に接続されている。複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃは、例えば、ビルの複数の部屋に設置され、各負荷側ユニットは互いに異なる部屋に設置されている。
【００１３】
熱源機２００は１本の接続配管７１に接続され、接続配管７１は３本の接続配管７１ａ〜７１ｂに分岐している。接続配管７１ａは負荷側ユニット１００ａと接続されている。接続配管７１ｂは負荷側ユニット１００ｂと接続されている。接続配管７１ｃは負荷側ユニット１００ｃと接続されている。また、接続配管７２ａ〜７２ｃは、接続配管７２に合流して熱源機２００と接続されている。接続配管７２ａは負荷側ユニット１００ａに接続されている。接続配管７２ｂは負荷側ユニット１００ｂに接続されている。接続配管７２ｃは負荷側ユニット１００ｃに接続されている。
【００１４】
図１を参照して、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの構成を説明する。負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃは同一の構成であるため、ここでは、負荷側ユニット１００ａの構成を説明し、負荷側ユニット１００ｂおよび１００ｃの詳細な説明を省略する。
【００１５】
負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃは、例えば、ファンコイルユニットである。負荷側ユニット１００ａは、例えば、熱交換器１２ａと、送風機２ａと、流量調整弁３ａと、負荷側制御装置９ａとを有する。負荷側制御装置９ａにはリモートコントローラ１０ａが接続される。負荷側ユニット１００ａには、室温Ｔａｒを検知する室温センサ６ａが設けられている。リモートコントローラ１０ａは、負荷側ユニット１００ａの使用者が運転モード、室内温度および風量等を設定するなど、負荷側ユニット１００ａの運転操作の指示を入力するためのインタフェースである。
【００１６】
熱交換器１２ａは、熱媒体と空気３０と熱交換を行うものであり、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器およびプレート熱交換器等からなる。送風機２ａは、空調対象空間の空気を熱交換器１２ａに供給するものであり、例えば、クロスフローファンおよびシロッコファン等のファンからなる。流量調整弁３ａは、接続配管７１ａを介して負荷側ユニット１００ａに流入する熱媒体の流量を調整するものである。流量調整弁３ａは、熱交換器１２ａの熱媒体出口側に設けられ、負荷側制御装置９ａからの指示にしたがって開度を調節する。
【００１７】
流量調整弁３ａの熱媒体入口側には、流入圧力センサ４ａが設けられている。流入圧力センサ４ａは、流量調整弁３ａの入口側の熱媒体の入口圧力Ｐａｉｎを検知する。流量調整弁３ａの熱媒体出口側には、流出圧力センサ５ａが設けられている。流出圧力センサ５ａは、流量調整弁３ａの出口側の熱媒体の出口圧力Ｐａｏｕｔを検知する。熱交換器１２ａの熱媒体入口側には、流入温度センサ７ａが設けられている。流入温度センサ７ａは、熱交換器１２ａの熱媒体入口側の熱媒体の入口温度Ｔａｉｎを検知する。熱交換器１２ａの熱媒体出口側には、流出温度センサ８ａが設けられている。流出温度センサ８ａは、熱交換器１２ａの熱媒体出口側の熱媒体の出口温度Ｔａｏｕｔを検知する。流入圧力センサ４ａ、流出圧力センサ５ａ、流入温度センサ７ａおよび流出温度センサ８ａは検知した値を、熱源機２００に設けられた制御装置５０に出力する。室温センサ６ａは検知した値を負荷側制御装置９ａおよび制御装置５０に出力する。
【００１８】
図２は、図１に示した負荷側制御装置の構成例を示す図である。図２に示すように、負荷側制御装置９ａは、プログラムを記憶するメモリ９２と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９１とを有する。メモリ９２は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。負荷側制御装置９ａは、リモートコントローラ１０ａを介して入力される設定温度Ｔａｓと室温センサ６ａから受け取る室温Ｔａｒとの温度差に基づいて、流量調整弁３ａの開度を制御する。また、負荷側制御装置９ａは、リモートコントローラ１０ａを介して設定される風量にしたがって、送風機２ａの回転数を制御する。設定温度Ｔａｓと室温Ｔａｒとの温度差から流量調整弁３ａの開度を決めるテーブルおよび計算式等の開度設定情報が、メモリ９２に記憶されている。開度設定情報は、暖房および冷房の運転モードに対応してメモリ９２に記憶されていてもよい。
【００１９】
負荷側制御装置９ａは、使用者が設定した設定温度Ｔａｓおよび運転モードの情報を制御装置５０に通知する。負荷側制御装置９ａは、流量調整弁３ａの弁開度Ｆｃｖａの情報を制御装置５０に通知する。負荷側制御装置９ａは、負荷側ユニット１００ａに設けられた送風機２ａ等の機器の消費電力を制御装置５０に通知してもよい。送風機２ａの回転数から消費電力を求めるテーブルおよび計算式等のファン消費電力情報はメモリ９２に記憶されている。
【００２０】
なお、図１は、流量調整弁３ａ〜３ｃ、流入圧力センサ４ａ〜４ｃおよび流出圧力センサ５ａ〜５ｃが熱交換器１２ａ〜１２ｃの熱媒体出口側に設けられている場合を示しているが、これらの構成の位置は図１に示す場合に限らない。流量調整弁３ａ〜３ｃ、流入圧力センサ４ａ〜４ｃおよび流出圧力センサ５ａ〜５ｃは、熱交換器１２ａ〜１２ｃの熱媒体入口側に設けられていてもよく、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの外に設けられていてもよい。
【００２１】
次に、熱源機２００の構成を説明する。図３は、図１に示した熱源機の一構成例を示す図である。図３に示すように、熱源機２００は、圧縮機６１、流路切替装置６２、熱交換器６３、絞り装置６４、熱交換器６５、送風機６６および制御装置５０を有する。圧縮機６１、熱交換器６３、絞り装置６４および熱交換器６５が冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路７０が構成される。また、熱交換器６５および熱交換器１２ａが接続配管７１、７１ａ、７２ａおよび７２を介して接続され、熱媒体回路が構成される。熱交換器６５および熱交換器１２ｂが接続配管７１、７１ｂ、７２ｂおよび７２を介して接続され、熱媒体回路が構成される。熱交換器６５および熱交換器１２ｃが接続配管７１、７１ｃ、７２ｃおよび７２を介して接続され、熱媒体回路が構成される。
【００２２】
圧縮機６１は、冷媒回路７０を循環する冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機６１は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機および往復圧縮機等の圧縮機である。流路切替装置６２は、圧縮機６１の吐出側に設けられている。流路切替装置６２は、例えば、四方弁である。熱交換器６３は、冷媒と室外空気とが熱交換を行う熱交換器である。熱交換器６３は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器およびプレート熱交換器等の熱交換器である。熱交換器６５は、冷媒と熱媒体とが熱交換を行う熱交換器である。熱媒体が水である場合、熱交換器６３において、冷水および温水が生成される。熱交換器６５は、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器および二重管式熱交換器等の熱交換器からなる。
【００２３】
絞り装置６４は、例えば、冷媒の流量を調整できる電子膨張弁である。送風機６６は、室外空気を熱交換器６３に供給する。送風機６６は、例えば、プロペラファンおよびターボファン等のファンである。熱交換器６５には、接続配管７１および７２が接続されている。接続配管７１には、ポンプ６７が設けられている。ポンプ６７は、例えば、循環水ポンプである。ポンプ６７は、羽根車およびモータを有し、モータが羽根車を回転させることで、熱交換器６５から流入する熱媒体を接続配管７１に送り出す。
【００２４】
図４は、図３に示した制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置５０は、プログラムを記憶するメモリ５２と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ５１とを有する。メモリ５２は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。図４に示すように、制御装置５０は、空気調和装置１の動作を制御する主制御手段５３と、各負荷側ユニットの使用能力を算出する能力算出手段５４と、熱源機２００が消費する電力を各負荷側ユニットに按分する按分手段５５とを有する。ＣＰＵ５１がメモリ５２に記憶されたプログラムを実行することで、図４に示す主制御手段５３、能力算出手段５４および按分手段５５が実現される。
【００２５】
主制御手段５３は、負荷側制御装置９ａ〜９ｃから設定温度Ｔａｓ〜Ｔｃｓを受け取り、室温センサ６ａ〜６ｃから室温Ｔａｒ〜Ｔｃｒを受け取る。主制御手段５３は、負荷側制御装置９ａ〜９ｃから指示された運転モードに対応して、設定温度Ｔａｓと室温Ｔａｒとの温度差、設定温度Ｔｂｓと室温Ｔｂｒとの温度差、および設定温度Ｔｃｓと室温Ｔｃｒとの温度差から必要な熱量を算出する。設定温度と室温との温度差から必要な熱量を算出するテーブルおよび計算式等の熱量算出情報は、メモリ５２に記憶されている。
【００２６】
主制御手段５３は、指定された運転モードにしたがって流路切替装置６２を制御する。主制御手段５３は、算出した必要な熱量に基づいて、圧縮機６１、送風機６６およびポンプ６７の回転数、ならびに絞り装置６４の開度を制御する。必要な熱量から圧縮機６１、送風機６６およびポンプ６７の回転数と絞り装置６４の開度とを決めるテーブルおよび計算式等の機器設定情報は、メモリ５２に記憶されている。また、主制御手段５３は、圧縮機６１、送風機６６、ポンプ６７および絞り装置６４の消費電力を算出する。圧縮機６１、送風機６６およびポンプ６７の回転数と絞り装置６４の動作とから消費電力を求めるテーブルおよび計算式等の消費電力算出情報が、メモリ５２に記憶されている。主制御手段５３は、算出した消費電力を、複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃが共用する共用消費電力Ｙｓｕとして能力算出手段５４に通知する。
【００２７】
能力算出手段５４は、流入圧力センサ４ａ〜４ｃから入口圧力Ｐａｉｎ〜Ｐｃｉｎを受け取る。能力算出手段５４は、流出圧力センサ５ａ〜５ｃから出口圧力Ｐａｏｕｔ〜Ｐｃｏｕｔを受け取る。能力算出手段５４は、流入温度センサ７ａ〜７ｃから入口温度Ｔａｉｎ〜Ｔｃｉｎを受け取る。能力算出手段５４は、流出温度センサ８ａ〜８ｃから出口温度Ｔａｏｕｔ〜Ｔｃｏｕｔを受け取る。能力算出手段５４は、負荷側制御装置９ａ〜９ｃから弁開度Ｆｃｖａ〜Ｆｃｖｃの情報を受け取る。
【００２８】
能力算出手段５４は、流量調整弁３ａ〜３ｃの弁開度Ｆｃｖａ〜Ｆｃｖｃに基づいて流量係数Ｃｖａ〜Ｃｖｃを求める。流量調整弁３ａ〜３ｃに対応して、弁開度Ｆｃｖから流量係数Ｃｖを求めるテーブルおよび計算式等の流量係数情報がメモリ５２に記憶されている。能力算出手段５４は、複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに対応して、入口圧力Ｐａｉｎ〜Ｐｃｉｎと出口圧力Ｐａｏｕｔ〜Ｐｃｏｕｔとの圧力差ΔＰと、流量調整弁３ａ〜３ｃの流量係数Ｃｖとに基づいて、熱媒体の流量を算出する。また、圧力差ΔＰおよび流量係数Ｃｖから流量を算出する流量計算式はメモリ５２に記憶されている。
【００２９】
また、能力算出手段５４は、複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに対応して、入口温度Ｔａｉｎ〜Ｔｃｉｎと出口温度Ｔａｏｕｔ〜Ｔｃｏｕｔとの差を、熱媒体の熱交換器１２ａ〜１２ｃにおける流通前後の温度差として算出する。能力算出手段５４は、複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃ毎に、算出した流量および温度差から使用能力を算出する。流量および温度差から使用能力を算出する能力計算式はメモリ５２に記憶されている。能力算出手段５４は、主制御手段５３から受け取る共用消費電力Ｙｓｕを按分手段５５に通知する。按分手段５５は、能力算出手段５４が算出した各負荷側ユニットの使用能力に対応して、共用消費電力Ｙｓｕを複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに按分する。
【００３０】
なお、本実施の形態１では、制御装置５０と負荷側制御装置９ａ〜９ｃが別々の構成の場合で説明したが、これらの制御装置が一体で構成されてもよい。例えば、制御装置５０が負荷側制御装置９ａ〜９ｃの機能を備えていてもよい。この場合、制御装置５０の設置位置は熱源機２００に限らない。また、図１および図３では、装置間の通信手段、装置と冷媒機器との通信手段、および装置とセンサとの通信手段を、図に示すことを省略している。通信手段は、有線であってもよく、無線であってもよい。
【００３１】
次に、空気調和装置１の動作について説明する。ここでは、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃが同じ運転モードで運転し、熱媒体が水の場合で説明する。負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの各使用者が、リモートコントローラ１０ａ〜１０ｃを操作して、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの起動指示、運転モード、設定温度Ｔａｓ〜Ｔｃｓおよび風量を入力する。負荷側制御装置９ａ〜９ｃは、リモートコントローラ１０ａ〜１０ｃを介して入力された設定温度Ｔａｓ〜Ｔｃｓ、起動指示および運転モードを制御装置５０に通知する。起動指示および運転モードは、負荷側制御装置９ａ〜９ｃのうち、いずれか１つの負荷制御装置が制御装置５０に通知してもよい。
【００３２】
主制御手段５３は、負荷側制御装置９ａ〜９ｃから起動指示を受け付けると、ポンプ６７を起動する。主制御手段５３は、負荷側制御装置９ａ〜９ｃから運転モードの情報を受け取ると、運転モードに対応して流路切替装置６２を制御する。主制御手段５３は、負荷側制御装置９ａ〜９ｃから設定温度Ｔａｓ〜Ｔｃｓを受け取ると、室温センサ６ａ〜６ｃから室温Ｔａｒ〜Ｔｃｒを収集し、複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに必要な熱量を算出する。そして、主制御手段５３は、算出した熱量に基づいて、圧縮機６１、送風機６６およびポンプ６７の回転数、ならびに絞り装置６４の開度を設定し、これらの機器を起動する。
【００３３】
運転モードが冷房の場合の冷媒回路７０における冷媒の流れを、図３を参照して説明する。図３には、冷媒回路７０において冷媒の流通方向を実線矢印で示す。
【００３４】
主制御手段５３は、圧縮機６１から吐出される冷媒が熱交換器６３に流入するように、流路切替装置６２の流路を切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機６１によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機６１から吐出される。圧縮機６１から吐出されたガス冷媒は、流路切替装置６２を経由して、熱交換器６３に流入する。熱交換器６３に流入した冷媒は、熱交換器６３において、空気と熱交換することで凝縮し、低温高圧の液冷媒となって熱交換器６３から流出する。
【００３５】
熱交換器６３から流出した液冷媒は、絞り装置６４によって低温低圧の液冷媒になる。液冷媒は、熱交換器６５に流入する。熱交換器６５に流入した冷媒は、熱交換器６５において、水と熱交換することで蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって熱交換器６５から流出する。熱交換器６５において、冷媒が水から吸熱することで、接続配管７２から流入する水が冷却される。その結果、冷水が熱交換器６５から接続配管７１および７１ａ〜７１ｃを介して複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに搬送される。熱交換器６５から流出した冷媒は、流路切替装置６２を介して圧縮機６１に吸入される。運転モードが冷房の間、圧縮機６１から吐出する冷媒が、熱交換器６３、絞り装置６４および熱交換器６５を順に流通した後、圧縮機６１に吸引されるまでのサイクルが繰り返される。
【００３６】
続いて、運転モードが暖房の場合の冷媒回路７０における冷媒の流れを、図３を参照して説明する。図３には、冷媒回路７０において冷媒の流通方向を破線矢印で示す。主制御手段５３は、圧縮機６１から吐出される冷媒が熱交換器６５に流入するように、流路切替装置６２の流路を切り替える。
【００３７】
低温低圧の冷媒が圧縮機６１によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機６１から吐出される。圧縮機６１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置６２を経由して、熱交換器６５に流入する。熱交換器６５に流入した冷媒は、熱交換器６５において、水と熱交換することで凝縮され、高温高圧の液冷媒となって熱交換器６５から流出する。熱交換器６５において、冷媒が水に放熱することで、接続配管７２から流入する水が温められる。その結果、温水が熱交換器６５から接続配管７１および７１ａ〜７１ｃを介して複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに搬送される。
【００３８】
熱交換器６５から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置６４によって低温低圧の液冷媒になる。液冷媒は、熱交換器６３に流入する。熱交換器６３に流入した冷媒は、熱交換器６３において、空気と熱交換することで蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって熱交換器６３から流出する。熱交換器６３から流出した冷媒は、流路切替装置６２を介して圧縮機６１に吸入される。運転モードが暖房の間、圧縮機６１から吐出される冷媒が、熱交換器６５、絞り装置６４および熱交換器６３を順に流通した後、圧縮機６１に吸引されるまでのサイクルが繰り返される。
【００３９】
次に、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの動作について説明する。負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの動作は同様であるため、ここでは、負荷側ユニット１００ａの動作を説明する。熱源機２００のポンプ６７によって送り出された熱媒体は、接続配管７１および７１ａを介して熱交換器１２ａに流入する。熱交換器１２ａを流通する熱媒体は、後で説明するが、空気と熱交換を行った後、接続配管７２ａおよび７２を介して熱源機２００に戻る。
【００４０】
負荷側制御装置９ａは、リモートコントローラ１０ａを介して設定した風量にしたがって、送風機２ａの回転数を制御する。送風機２ａが動作することで、空気３０が吸込口から負荷側ユニット１００ａ内に流入する。負荷側ユニット１００ａ内に流入した空気３０は、熱交換器１２ａを通過する際、熱源機２００から供給される熱媒体と熱交換する。熱交換後の空気３０は、吹出口から負荷側ユニット１００ａから室内へ吹き出される。熱媒体が温水である場合、熱交換器１２ａにおいて空気３０が温められ、室内の空気が暖められる。熱媒体が冷水である場合、熱交換器１２ａにおいて空気３０が冷却され、室内の空気が冷やされる。
【００４１】
負荷側制御装置９ａは、リモートコントローラ１０ａを介して入力された設定温度Ｔａｓと室温センサ６ａから受け取る室温Ｔａｒとの温度差に基づいて、流量調整弁３ａの開度を制御する。負荷側制御装置９ａは、設定温度Ｔａｓと室温Ｔａｒとの差が決められた範囲よりも大きい場合、流量調整弁３ａの開度を大きくして熱媒体の流量を増やす。一方、負荷側制御装置９ａは、設定温度Ｔａｓと室温Ｔａｒとの差が決められた範囲内の場合、流量調整弁３ａの開度を小さくして熱媒体の流量を少なくする。
【００４２】
次に、制御装置５０が複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃ毎の消費電力を計算する動作を説明する。図５は、図４に示した制御装置が実行する消費電力算出の手順を示すフローチャートである。
【００４３】
能力算出手段５４は、消費電力の算出に必要な情報を収集する（ステップＳＴ３０１）。収集される情報のうち、温度に関する値は、熱媒体の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの入口温度Ｔａｉｎ〜Ｔｃｉｎおよび出口温度Ｔａｏｕｔ〜Ｔｃｏｕｔである。収集される情報のうち、圧力に関する値は、熱媒体の流量調整弁３ａ〜３ｃの入口圧力Ｐａｉｎ〜Ｐｃｉｎおよび出口圧力Ｐａｏｕｔ〜Ｐｃｏｕｔである。主制御手段５３が、熱源機２００の消費電力として共用消費電力Ｙｓｕ［ｋＷ］を能力算出手段５４に通知する。負荷側制御装置９ａ〜９ｃは、流量調整弁３ａ〜３ｃの弁開度Ｆｃｖａ〜Ｆｃｖｃを能力算出手段５４に通知する。
【００４４】
なお、負荷側制御装置９ａは、負荷側ユニット１００ａに個別に発生する消費電力Ｚａ［ｋＷ］として、送風機２ａ等の機器の消費電力を按分手段５５に通知してもよい。これと同様に、負荷側制御装置９ｂは負荷側ユニット１００ｂに個別に発生する消費電力Ｚｂ［ｋＷ］を按分手段５５に通知してもよく、負荷側制御装置９ｃは負荷側ユニット１００ｃに個別に発生する消費電力Ｚｃ［ｋＷ］を按分手段５５に通知してもよい。
【００４５】
次に、能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの入口と出口の熱媒体の温度差ΔＴを負荷側ユニット毎に算出する（ステップＳＴ３０２）。例えば、負荷側ユニット１００ａの場合、冷房運転時の温度差ΔＴａはΔＴａ＝Ｔａｏｕｔ−Ｔａｉｎの式で算出され、暖房運転時の温度差ΔＴａはΔＴａ＝Ｔａｉｎ−Ｔａｏｕｔの式で算出される。これと同様に、負荷側ユニット１００ｂの場合、温度差ΔＴｂは、ΔＴｂ＝｜Ｔｂｉｎ−Ｔｂｏｕｔ｜の式で算出される。負荷側ユニット１００ｃの場合、温度差ΔＴｃは、ΔＴｃ＝｜Ｔｂｉｎ−Ｔｂｏｕｔ｜の式で算出される。
【００４６】
また、能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに流れる熱媒体の圧力差ΔＰを算出する（ステップＳＴ３０３）。例えば、負荷側ユニット１００ａの場合、能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ａの入口と出口の熱媒体の圧力差ΔＰａを、ΔＰａ＝Ｐａｉｎ−Ｐａｏｕｔの式を用いて算出する。これと同様に、能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ｂの入口と出口の熱媒体の圧力差ΔＰｂを、ΔＰｂ＝Ｐｂｉｎ−Ｐｂｏｕｔの式を用いて算出する。能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ｃの入口と出口の熱媒体の圧力差ΔＰｃを、ΔＰｃ＝Ｐｃｉｎ−Ｐｃｏｕｔの式を用いて算出する。
【００４７】
続いて、能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃにおける熱媒体の流量Ｖ[Ｌ／ｍｉｎ]を、Ｖ＝１．４４×Ｃｖ×(ΔＰ)１／２の式を用いて算出する（ステップＳＴ３０４）。例えば、負荷側ユニット１００ａの場合、能力算出手段５４は、熱媒体の流量Ｖａを、Ｖａ＝１．４４×Ｃｖａ×(ΔＰａ)１／２の式を用いて算出する。これと同様に、能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ｂにおける熱媒体の流量Ｖｂを、Ｖｂ＝１．４４×Ｃｖｂ×(ΔＰｂ)１／２の式を用いて算出する。能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ｃにおける熱媒体の流量Ｖｃを、Ｖｃ＝１．４４×Ｃｖｃ×(ΔＰｃ)１／２の式を用いて算出する。
【００４８】
次に、能力算出手段５４は、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃ毎の使用能力Ｑ［ｋＷ］を、Ｑ＝４．１８×（Ｖ／６０）×ΔＴの式を用いて算出する（ステップＳＴ３０５）。この式の右辺の分母の６０は、右辺と左辺の単位を合わせるためのものである。各パラメータの単位によって、分母の６０は省略される場合がある。負荷側ユニット１００ａの場合、能力算出手段５４は、使用能力Ｑａを、Ｑａ＝４．１８×（Ｖａ／６０）×ΔＴａの式を用いて算出する。これと同様に、負荷側ユニット１００ｂの使用能力Ｑｂを、能力算出手段５４は、Ｑｂ＝４．１８×（Ｖｂ／６０）×ΔＴｂの式を用いて算出する。負荷側ユニット１００ｃの使用能力Ｑｃを、能力算出手段５４は、Ｑｃ＝４．１８×（Ｖｃ／６０）×ΔＴｃの式を用いて算出する。
【００４９】
なお、熱媒体の温度範囲が複数に分類され、複数の温度範囲に対応して、複数種の流量計算式および複数種の能力計算式がメモリ５２に記憶されていてもよい。能力算出手段５４は、図５に示したステップＳＴ３０４〜ＳＴ３０５において、熱媒体の温度に適した流量計算式および能力計算式を使用する。熱媒体の密度および比熱は温度によって変化するが、この場合、算出される流量および使用能力が温度に対応して補正されるため、計算精度をより高くすることができる。
【００５０】
次に、按分手段５５は、共用消費電力Ｙｓｕを負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの使用能力Ｑａ〜Ｑｃに応じて按分する（ステップＳＴ３０６）。共用消費電力Ｙｓｕを負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに按分する電力を、共用分配電力Ｙａ〜Ｙｃと称する。負荷側ユニット１００ａの場合、按分手段５５は、共用分配電力Ｙａを、Ｙａ＝Ｙｓｕ×Ｑａ／（Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ）の式を用いて算出する。これと同様に、負荷側ユニット１００ｂの共用分配電力Ｙｂを、按分手段５５は、Ｙｂ＝Ｙｓｕ×Ｑｂ／（Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ）の式を用いて算出する。負荷側ユニット１００ｃの共用分配電力Ｙｃを、按分手段５５は、Ｙｃ＝Ｙｓｕ×Ｑｃ／（Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ）の式を用いて算出する。
【００５１】
さらに、按分手段５５は、空気調和装置１の全消費電力ＷＡのうち、負荷側ユニット１００ａが占める消費電力Ｗａを算出する場合、ステップＳＴ３０６で算出した共用分配電力Ｙａに負荷側ユニット１００ａの消費電力Ｚａを加算する（ステップＳＴ３０７）。これと同様に、全消費電力ＷＡに占める負荷側ユニット１００ｂの消費電力Ｗｂを算出する場合、按分手段５５は、共用分配電力Ｙｂに消費電力Ｚｂを加算する。全消費電力ＷＡに占める負荷側ユニット１００ｃの消費電力Ｗｃを算出する場合、按分手段５５は、共用分配電力Ｙｃに消費電力Ｚｃを加算する。
【００５２】
按分手段５５は、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの消費電力Ｗａ〜Ｗｃを経過時間で積分することで、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの消費電力量を算出する。按分手段５５は、消費電力Ｗａ〜Ｗｃおよび消費電力量の履歴を時系列でメモリ５２に格納する。能力算出手段５４は、一定の周期で、ステップＳＴ３０１〜ＳＴ３０５の処理を繰り返すことで使用能力Ｑａ〜Ｑｃを更新する。按分手段５５は、能力算出手段５４から受け取る使用能力Ｑａ〜Ｑｃが更新される度に、使用能力Ｑａ〜Ｑｃの更新を負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの消費電力Ｗａ〜Ｗｃに反映させる。
【００５３】
空気調和装置１の全消費電力ＷＡはＷａ＋Ｗｂ＋Ｗｃで表される。空気調和装置１の消費電力量は、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃの消費電力量の履歴から求められる。空気調和装置１の管理者は、電力会社から請求される電力使用料金について、空気調和装置１の消費電力量と消費電力Ｗａ〜Ｗｃの履歴とを用いて、各負荷側ユニットの使用者が分担する電力使用料金を算出できる。
【００５４】
なお、本実施の形態１では、空気調和装置１に３台の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃが接続される構成の場合で説明したが、負荷側ユニットの数は２台であってもよく、４台以上であってもよい。複数の負荷側ユニットに対して、本実施の形態１を適用することで、各負荷側ユニットの消費電力の按分量を算出できる。また、流量係数Ｃｖａ〜Ｃｖｃが流量調整弁３ａ〜３ｃの弁開度Ｆｃｖａ〜Ｆｃｖｃに依存しない場合、流量係数Ｃｖａ〜Ｃｖｃは流量調整弁３ａ〜３ｃ毎に設定された定数であってもよい。
【００５５】
本実施の形態１の空気調和装置１は、各負荷側ユニットの流量調整弁の前後の熱媒体の圧力に基づいて算出される流量Ｖと、熱媒体の温度差ΔＴとから使用能力を算出し、算出した使用能力に基づき、共用消費電力を複数の負荷側ユニットに按分するものである。
【００５６】
本実施の形態１によれば、各負荷側ユニットにおいて、流量調整弁の前後における熱媒体の圧力差から流量を算出している。そのため、熱源機２００と複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃとを接続する接続配管の長さが負荷側ユニット毎に異なっていても、各負荷側ユニットに流通する熱媒体の流量を精度よく算出できる。例えば、複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃが同じビルの異なる階に設置されている場合、熱源機２００と各負荷側ユニットとを接続する配管の長さの違いは顕著となる。このような場合でも、各負荷側ユニットに流通する熱媒体の流量を精度よく算出できる。そのため、熱源機２００で消費される共用消費電力Ｙｓｕを各負荷側ユニットの使用能力に応じてより正確に按分することができる。その結果、空気調和装置１の管理者は、各負荷側ユニットの使用者に対して、使用された消費電力量に対応する電力使用料金を請求できる。
【００５７】
ビル用マルチエアコンの室内機は、例えば、オフィス空間、居室および店舗等の人が居る室内空間に配置されることが多い。冷媒配管に充填される冷媒量が多いと、室内空間で冷媒漏れが起きたとき、室内空間での酸素濃度が低下するなどの問題がある。この問題に対して、本実施の形態１の空気調和装置１は、冷媒回路および熱媒体回路を有する２次ループ方式であるため、室内空間に冷媒漏れが起きることを防止できる。
【００５８】
また、本実施の形態１において、能力算出手段５４は、負荷側ユニット毎に、流量調整弁の前後の熱媒体の圧力差ΔＰと流量係数Ｃｖとを用いて流量を算出し、熱媒体の負荷側ユニットの入口温度と出口温度との差を温度差ΔＴとして算出してもよい。負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃにおいて、使用される熱量の指標となる温度差が負荷側ユニット毎に算出されるため、各負荷側ユニットの使用能力Ｑの算出精度が向上する。
【００５９】
さらに、能力算出手段５４は、熱媒体の流量を算出する際、流量調整弁３ａ〜３ｃに対応して一定の流量係数を用いてもよく、流量調整弁３ａ〜３ｃの弁開度Ｆｃｖａ〜Ｆｃｖｃに対応した流量係数Ｃｖａ〜Ｃｖｃを用いてもよい。流量調整弁３ａ〜３ｃの弁開度Ｆｃｖａ〜Ｆｃｖｃに対応した流量係数を用いる場合、流量の算出精度がさらに向上する。流量調整弁３ａ〜３ｃに対応して一定の流量係数を用いる場合、能力算出手段５４が行う流量算出の演算処理の負荷が軽減する。
【００６０】
なお、本実施の形態１の空気調和装置１において、熱源機２００と複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃとの間に中継器が設けられていてもよい。図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の別の構成例を示す図である。図６では、負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃを図に示すことを省略している。
【００６１】
図６に示す空気調和装置１ａは、熱源機２００ａと、図１に示した複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃと、複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃに熱媒体を流通させる中継器２５０とを有する。図３に示した熱交換器６５およびポンプ６７は、熱源機２００ａの代わりに、中継器２５０に設けられている。図６に示す空気調和装置１ａでは、冷媒回路７０を循環する冷媒と熱交換器６５で熱交換した熱媒体が、中継器２５０と複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃとの間を循環する。そのため、中継器２５０と複数の負荷側ユニット１００ａ〜１００ｃとを接続する接続配管の長さが負荷側ユニット毎に異なっていても、各負荷側ユニットに流通する熱媒体の流量を精度よく算出できる。
【符号の説明】
【００６２】
１、１ａ  空気調和装置、２ａ〜２ｃ  送風機、３ａ〜３ｃ  流量調整弁、４ａ〜４ｃ  流入圧力センサ、５ａ〜５ｃ  流出圧力センサ、６ａ〜６ｃ  室温センサ、７ａ〜７ｃ  流入温度センサ、８ａ〜８ｃ  流出温度センサ、９ａ〜９ｃ  負荷側制御装置、１０ａ〜１０ｃ  リモートコントローラ、１２ａ〜１２ｃ  熱交換器、３０  空気、５０  制御装置、５１  ＣＰＵ、５２  メモリ、５３  主制御手段、５４  能力算出手段、５５  按分手段、６１  圧縮機、６２  流路切替装置、６３  熱交換器、６４  絞り装置、６５  熱交換器、６６  送風機、６７  ポンプ、７０  冷媒回路、７１、７１ａ〜７１ｃ  接続配管、７２、７２ａ〜７２ｃ  接続配管、９１  ＣＰＵ、９２  メモリ、１００ａ〜１００ｃ  負荷側ユニット、２００、２００ａ  熱源機、２５０  中継器。
【図１】
2019180952.tif 000003
【図２】
2019180952.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019180952.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月8日(2020.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、熱媒体が搬送する熱を生成する熱源機と、それぞれが前記熱源機と長さが互いに異なる配管を介して並列に接続されて、前記熱媒体が流通する複数の負荷側ユニットと、前記熱源機で消費される共用消費電力を按分する制御装置と、を有し、前記各負荷側ユニットは、前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の入口側に設けられ、前記熱媒体の入口圧力を検知する流入圧力センサと、前記流量調整弁の出口側に設けられ、前記熱媒体の出口圧力を検知する流出圧力センサと、前記負荷側ユニットの入口側の前記熱媒体の入口温度を検知する流入温度センサと、前記負荷側ユニットの出口側の前記熱媒体の出口温度を検知する流出温度センサと、を有し、前記制御装置は、前記流入圧力センサにより検知された前記入口圧力と前記流出圧力センサにより検知された前記出口圧力との圧力差に基づいて算出される前記熱媒体の流量と、前記流入温度センサにより検知された前記入口温度と前記流出温度センサにより検知された前記出口温度との差として算出される前記熱媒体の温度差とから使用能力を前記複数の負荷側ユニット毎に算出する能力算出手段と、前記能力算出手段において算出された各負荷側ユニットの使用能力に基づき、前記共用消費電力を前記複数の負荷側ユニットに按分する按分手段と、を有するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が搬送する熱を生成する熱源機と、
それぞれが前記熱源機と長さが互いに異なる配管を介して並列に接続されて、前記熱媒体が流通する複数の負荷側ユニットと、
前記熱源機で消費される共用消費電力を按分する制御装置と、を有し、
前記各負荷側ユニットは、
前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁の入口側に設けられ、前記熱媒体の入口圧力を検知する流入圧力センサと、
前記流量調整弁の出口側に設けられ、前記熱媒体の出口圧力を検知する流出圧力センサと、
前記負荷側ユニットの入口側の前記熱媒体の入口温度を検知する流入温度センサと、
前記負荷側ユニットの出口側の前記熱媒体の出口温度を検知する流出温度センサと、を有し、
前記制御装置は、
前記流入圧力センサにより検知された前記入口圧力と前記流出圧力センサにより検知された前記出口圧力との圧力差に基づいて算出される前記熱媒体の流量と、前記流入温度センサにより検知された前記入口温度と前記流出温度センサにより検知された前記出口温度との差として算出される前記熱媒体の温度差とから使用能力を前記複数の負荷側ユニット毎に算出する能力算出手段と、
前記能力算出手段において算出された各負荷側ユニットの使用能力に基づき、前記共用消費電力を前記複数の負荷側ユニットに按分する按分手段と、
を有する空気調和装置。
【請求項２】
前記能力算出手段は、
前記複数の負荷側ユニット毎に、前記圧力差および前記流量調整弁の流量係数を用いて前記流量を算出する、
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記能力算出手段は、
前記流量調整弁の弁開度に対応した前記流量係数を用いる、
請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記熱源機と前記複数の負荷側ユニットとの間に設けられ、前記複数の負荷側ユニットに前記熱媒体を流通させる中継器をさらに有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【国際調査報告】
2019180952.tif 000009
2019180952.tif 000010
2019180952.tif 000011