(57)【要約】【課題】冷房機等の省エネルギ化、低コスト化を促進する省エネルギ装置を提供する。【解決手段】室内機に冷却されて室内の空気から生じた結露水を溜める冷却水タンク１１０と、この冷却水タンクの水を室外機の熱交換器２００の表面に供給する水供給手段１２０と、現在の日付及び時刻を算出する日時算出手段１３１と、日付及び時間帯と関連づけた目標水供給量を記憶した記憶手段１３２と、上記日時算出手段の出力を受け、算出した日付及び時刻に対応する目標水供給量を上記記憶手段から読み出し、水供給量が目標水供給量になるように上記水供給手段を制御する制御手段１３３とを備えた冷房機等の省エネルギ装置１００である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機と室外機との間で熱交換することにより室内を冷却するようにした冷房機等のエネルギ消費量を低減する冷房機等の省エネルギ装置であって、
室内機に冷却されて室内の空気から生じた結露水を溜める冷却水タンクと、
この冷却水タンクの水を室外機の熱交換器の表面に供給する水供給手段と、
現在の日付及び時刻を算出する日時算出手段と、
日付及び時間帯と関連づけた目標水供給量を記憶した記憶手段と、
上記日時算出手段の出力を受け、算出した日付及び時刻に対応する目標水供給量を上記記憶手段から読み出し、水供給量が目標水供給量になるように上記水供給手段を制御する制御手段
とを備えた冷房機等の省エネルギ装置。
【請求項２】
一日を複数の時間帯に分割し、目標水供給量が、一日のなかで単位時間あたりの消費エネルギが最大になると見込んだ時間帯でのみ設定され、又はその時間帯及びその周辺の時間帯でのみ設定されている請求項１の冷房機等の省エネルギ装置。
【請求項３】
さらに、冷却水タンクの液面高さを検出する液面検出手段と、
この液面検出手段の出力により液面高さが上限高さよりも高くなったと判断したとき又は下限高さよりも低くなったと判断したときに、制御手段により設定される水供給量を補正する補正手段
とを備えた請求項１又は請求項２の冷房機等の省エネルギ装置。
【請求項４】
一日を複数の時間帯に分割し、冷却水タンクの容量が、冷房機等により冷却された部屋の一般的な室内温湿度、冷房機等の容量及び過去の真夏日の時間毎の平均外気温湿度を基に、ピーク需要が発生した時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に必要な水供給量の総量から、同時間帯で発生する結露水の総量を差し引いた量に対応して設定されている請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項の冷房機等の省エネルギ装置。
【請求項５】
さらに、雨水を溜める雨水タンクと、
冷却水タンクの液面高さが限界高さ以下になったときに、雨水タンクの雨水を冷却水タンクに補充する雨水補充手段
とを備えた請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項の冷房機等の省エネルギ装置。    
【請求項６】
水供給手段が、一端が冷却水タンクにその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器の表面に向けて配置された水供給管と、この水供給管に設けられ、水供給管の一端側の水を他端側へ圧送するポンプとにより構成されている請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項の冷房機等の省エネルギ装置。
【請求項７】
冷却水タンクが室外機の熱交換器よりも上に設置されていると共に、水供給手段が、一端が冷却水タンクにその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器の表面に向けて配置された水供給管と、この水供給管に設けられた電磁弁とにより構成されている請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項の冷房機等の省エネルギ装置。
【請求項８】
水供給手段が、一端が冷却水タンクにその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器の表面に向けて配置された水供給管と、この水供給管に設けられ、水供給管の一端側の水を他端側へ圧送するポンプと、このポンプの吐出側の水供給管の内部の水圧が所定値よりも低くなるとＯＮする圧力スイッチと、この圧力スイッチに接続され、圧力スイッチからＯＮ信号を受けたときにポンプに通電してポンプを駆動させる駆動制御装置と、水供給管におけるポンプの吐出側で且つ圧力スイッチの下流側に設けられた電磁弁とにより構成されている請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項の冷房機等の省エネルギ装置。
【請求項９】
水供給管の他端が複数に分岐して複数の室外機の熱交換器の表面に向けてそれぞれ配置されており、
各他端には電磁弁が設けられており、
制御手段により上記複数の電磁弁がそれぞれ制御されるように構成されている請求項８の冷房機等の省エネルギ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内機と室外機との間で熱交換することにより室内を冷却するようにした冷房機又は冷凍機（以下、冷房機等とする）のエネルギ消費量を低減する冷房機等の省エネルギ装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、消費電力が設定値を越えたときにノズルから凝縮器として働く熱交換器に水を噴射するように制御する空気調和機の制御装置を開示している。また、特許文献２は、空気調和装置の熱交換器に水を散布するノズル部を備え、上記熱交換器のほぼ全体に水を散布するのに要するノズル部の作動時間と上記熱交換器の吸込口付近の外気温度との関係と、この散布した水が蒸発して上記熱交換器のほぼ全体が乾燥するのに要するノズル部の停止時間と上記吸込口付近の外気温度との関係とをそれぞれ記憶し、温度センサが検出した外気温度と上記記憶に基づき上記ノズル部の作動時間と停止時間とをそれぞれ自動的に制御するようにした空気調和装置の室外機の補助冷却装置を開示している。さらに、特許文献３は、水槽の水を電動ポンプによりラジエータにかけ、この水槽に室内機の結露水を回収するようにした空調装置を開示している。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０７３９６６号公報
【特許文献２】特許第３７３９５３０号公報
【特許文献３】特開平１０−２６４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように冷房機等の室外機の熱交換器に水をかけて冷却すると、熱効率が向上するので、電気モータで駆動される電気駆動の冷房機等では省電力化が実現し、ガスエンジンで駆動されるガス駆動の冷房機等では省ガス化が実現し、いずれも省エネルギ化が達成される。その場合、室外機の熱交換器にかける水は、水道水を用いるよりも室内機に冷却されて室内の空気から生じた結露水（以下、単に結露水ということがある）を用いる方がコスト的に安くなる。しかし、結露水は水道水などとは異なり、発生量がばらつき、安定的に供給することが難しい。そのため、結露水が不足して結露水が冷房機等の室外機の熱交換器に十分に供給されず、省エネルギ化を達成できないという事態が生じたり、逆に、結露水が多くて結露水が冷房機等の室外機の熱交換器に供給過多となっても何ら省エネルギ化に寄与しないという事態も生じる。
【０００５】
また、電気駆動の冷房機等を用いる場合、電気料金を低減するには、個々のユーザーにとっての最大電力需要（ピーク電力）を抑えて契約電力つまり年間最大デマンドを下げることが必要である。このように個々のユーザーとしてではなく、電力市場全体での最大電力需要（ピーク需要）は、例えば真夏日の午後などに生じることが多い。
【０００６】
本発明は、このような点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、結露水を冷却水タンクに溜めておき、これを日付及び時間帯と関連づけて用意しておいた目標水供給量に基づいて室外機の熱交換器の表面に適切に供給することにより、冷房機等の省エネルギ化、低コスト化を促進することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、室内機と室外機との間で熱交換することにより室内を冷却するようにした冷房機等のエネルギ消費量を低減する冷房機等の省エネルギ装置であって、この冷房機等の省エネルギ装置は、室内機に冷却されて室内の空気から生じた結露水を溜める冷却水タンクと、この冷却水タンクの水を室外機の熱交換器の表面に供給する水供給手段と、現在の日付及び時刻を算出する日時算出手段と、日付及び時間帯と関連づけた目標水供給量を記憶した記憶手段と、上記日時算出手段の出力を受け、算出した日付及び時刻に対応する目標水供給量を上記記憶手段から読み出し、水供給量が目標水供給量になるように上記水供給手段を制御する制御手段とを備えている。
【０００８】
室内機に冷却されて室内の空気から生じた結露水は冷却水タンクに溜まり、水供給手段により冷却水タンクの水が室外機の熱交換器の表面に供給され、この水の蒸発潜熱により室外機の熱交換器が冷却されることから冷房機等の熱効率が向上し、省エネルギ化が実現される。そして、制御手段により、上記日時算出手段で算出した日付及び時刻に対応する目標水供給量が上記記憶手段から読み出され、水供給量が目標水供給量になるように上記水供給手段が制御される。そして、水道水などを用いずに結露水を用いるので、低コスト化が実現される。
【０００９】
その場合、目標水供給量の設定はユーザーが自由に行うことができるが、例えば最も省エネルギ化が狙える時間帯に優先的に室外機熱交換器への水供給を行うように目標水供給量を設定すれば、限られた結露水を用いて最も効率よく省エネルギ化が実現される。この最も省エネルギ化が狙える時間帯は、冷房機等の冷却負荷が最大となる時間帯である。この冷却負荷は、例えば冷却時に室外から室内に熱が流入したり室内で熱発生したりすることで生じる熱損失、熱取得などの量をさし、冷却の負担を示している。したがって、室外の気温が高くなれば冷却負荷は高くなり、室内に居る人の数が増せば冷却負荷は高くなる。
【００１０】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置は、一日を複数の時間帯に分割し、目標水供給量が、一日のなかで単位時間あたりの消費エネルギが最大になると見込んだ時間帯でのみ設定され、又はその時間帯及びその周辺の時間帯でのみ設定されていてもよい。
【００１１】
このようにすれば、設定を時間帯単位で行うことができ、設定操作が比較的簡単である。また、電気駆動の冷房機等にあっては、そのユーザーにおけるピーク電力が抑えられ、契約電力つまり年間最大デマンドが下がり、電気料金が低減し、低コスト化が実現される。
【００１２】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置は、さらに、冷却水タンクの液面高さを検出する液面検出手段と、この液面検出手段の出力により液面高さが上限高さよりも高くなったと判断したとき又は下限高さよりも低くなったと判断したときに、制御手段により設定される水供給量を補正する補正手段とを備えていてもよい。
【００１３】
このようにすれば、冷却水タンクの水量に余裕があるときは水供給を行う時間帯を拡張することが可能となり、省エネルギ化が促進される。逆に、冷却水タンクの水量が少なくなったり枯渇したときは水供給を行う時間を縮小したり水供給を取り止めて水供給手段の故障などを未然に防ぐことが可能となる。
【００１４】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置は、一日を複数の時間帯に分割し、冷却水タンクの容量が、冷房機等により冷却された部屋の一般的な室内温湿度、冷房機等の容量及び過去の真夏日の時間毎の平均外気温湿度を基に、ピーク需要が発生した時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に必要な水供給量の総量から、同時間帯で発生する結露水の総量を差し引いた量に対応して設定されていてもよい。
【００１５】
このようにすれば、冷却水タンクの容量が、真夏日のピーク需要が発生する時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に室外機熱交換器へ水供給を行うのに過不足のない容量に設定される。そのため、電気駆動の冷房機等の一般的なユーザーがピーク電力を抑えて年間最大デマンドを下げるにあたり、冷却水タンクの大きさが最小限に抑えられ、さらに低コスト化が実現される。
【００１６】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置は、さらに、雨水を溜める雨水タンクと、冷却水タンクの液面高さが限界高さ以下になったときに、雨水タンクの雨水を冷却水タンクに補充する雨水補充手段とを備えていてもよい。
【００１７】
このようにすれば、冷却水タンクの水量が少なくなったり枯渇しそうなときは雨水が補充されるので、ほぼ設定どおりの水供給が行えることになり、確実に省エネルギ化が実現する。また、冷却水タンクの水量がほぼ設定どおりであるときには、補充される雨水によって水供給を行う時間帯を拡張することが可能となり、省エネルギ化が促進される。
【００１８】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置の水供給手段は、水供給手段が、一端が冷却水タンクにその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器の表面に向けて配置された水供給管と、この水供給管に設けられ、水供給管の一端側の水を他端側へ圧送するポンプとにより構成されていてもよい。
【００１９】
このようにすれば、ポンプが作動すると、冷却水タンクの水がポンプの圧送により水供給管を介して室外機の熱交換器の表面に供給される。
【００２０】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置の水供給手段は、冷却水タンクが室外機の熱交換器よりも上に設置されていると共に、水供給手段が、一端が冷却水タンクにその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器の表面に向けて配置された水供給管と、この水供給管に設けられた電磁弁とにより構成されていてもよい。
【００２１】
このようにすれば、電磁弁が開くと、冷却水タンクの水が位置エネルギでもって水供給管を介して室外機の熱交換器の表面に供給される。
【００２２】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置の水供給手段は、一端が冷却水タンクにその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器の表面に向けて配置された水供給管と、この水供給管に設けられ、水供給管の一端側の水を他端側へ圧送するポンプと、このポンプの吐出側の水供給管の内部の水圧が所定値よりも低くなるとＯＮする圧力スイッチと、この圧力スイッチに接続され、圧力スイッチからＯＮ信号を受けたときにポンプに通電してポンプを駆動させる駆動制御装置と、水供給管におけるポンプの吐出側で且つ圧力スイッチの下流側に設けられた電磁弁とにより構成されていてもよい。
【００２３】
このようにすれば、ポンプの吐出側の水圧が所定値よりも低くなると圧力スイッチがＯＮし、それを受けて駆動制御装置によりポンプが作動してポンプの吐出側の水圧が所定値以上に保たれる。そして、電磁弁が開くと、冷却水タンクの水が水供給管を介して室外機の熱交換器の表面に供給される。
【００２４】
この冷房機等の省エネルギ装置の水供給手段は、水供給管の他端が複数に分岐して複数の室外機の熱交換器の表面に向けてそれぞれ配置されており、各他端には電磁弁が設けられており、制御手段により上記複数の電磁弁がそれぞれ制御されるように構成されていてもよい。
【００２５】
このようにすれば、一つの冷却水タンクから複数の熱交換器へ水が供給される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置は、水道水などを用いずに結露水を用いるので、低コスト化を実現することができる。そして、最も省エネルギ化が狙える時間帯に優先的に室外機熱交換器への水供給を行うように目標水供給量を設定すれば、限られた結露水を用いて最も効率よく省エネルギ化を実現することができる。
【００２７】
目標水供給量を、一日のなかで単位時間あたりの消費エネルギが最大になると見込んだ時間帯などでのみ設定したときには、設定を時間帯単位で行うことができて設定操作が比較的簡単である。また、電気駆動の冷房機等にあっては、そのユーザーにおけるピーク電力が抑えられ、契約電力つまり年間最大デマンドが下がり、電気料金が低減し、低コスト化を実現することができる。
【００２８】
さらに、液面高さが上限高さよりも高くなったとき又は下限高さよりも低くなったときに制御手段により設定される水供給量を補正するようにしたときには、冷却水タンクの水量に余裕があるときは水供給を行う時間帯を拡張することが可能となって省エネルギ化を促進することができ、逆に、冷却水タンクの水量が少なくなったり枯渇したときは水供給を行う時間を縮小したり水供給を取り止めて水供給手段の故障などを未然に防ぐことができる。
【００２９】
冷却水タンクの容量を、一日を複数の時間帯に分割し、冷却水タンクの容量を、冷房機等により冷却された部屋の一般的な室内温湿度、冷房機等の容量及び過去の真夏日の時間毎の平均外気温湿度を基に、ピーク需要が発生した時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に必要な水供給量の総量から、同時間帯で発生する結露水の総量を差し引いた量に対応して設定したときには、冷却水タンクの容量が、当該時間帯などに室外機熱交換器へ水供給を行うのに過不足のない容量に設定されるので、電気駆動の冷房機等の一般的なユーザーがピーク電力を抑えて年間最大デマンドを下げるにあたり、冷却水タンクの大きさが最小限に抑えられ、さらに低コスト化を実現することができる。
【００３０】
さらに、冷却水タンクの液面高さが限界高さ以下になったときに雨水タンクの雨水を冷却水タンクに補充するようにしたときには、冷却水タンクの水量が少なくなったり枯渇しそうなときは雨水が補充されてほぼ設定どおりの水供給が行え、確実に省エネルギ化を実現することができ、冷却水タンクの水量がほぼ設定どおりであるときは水供給を行う時間帯を拡張することが可能となって省エネルギ化を促進することができる。
【００３１】
冷却タンクの水をポンプの圧送により、又は位置エネルギにより、又は所定値以上に保たれたポンプ吐出側の水圧により、水供給管を介して室外機の熱交換器の表面に供給する冷房機等の省エネルギ装置を例示することができた。また、一つの冷却水タンクから複数の熱交換器へ水を供給する冷房機等の省エネルギ装置を例示することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、第１実施形態の冷房機等の省エネルギ装置１００を示す。この省エネルギ装置１００は、室内機（図示省略）と室外機（熱交換器を除いて図示省略）との間で熱交換することにより室内を冷却するようにした冷房機に用いられる。ここでは本発明を、冷房運転又は暖房運転を選択的に実行することができる空気調和機に用いているが、冷房専用の冷房機に用いてもよいし、室内を冷房機よりもさらに低い温度に冷却する冷凍機に用いてもよい。また、この実施形態の冷房機は電気駆動の冷房機であるが、本発明はガス駆動の冷房機又は冷凍機にも用いることもできる。要するに電気駆動であれガス駆動であれ、室内機と室外機との間で熱交換することにより室内を冷却するようにした冷房機等に用いることができる。この省エネルギ装置１００は、室外機の熱交換器２００に水を供給してこれを冷却することにより冷房機のエネルギ消費量を低減する。このエネルギ消費量の低減は、電気駆動の冷房機では電力消費量の低減を意味して省電力化をもたらすし、ガス駆動の冷房機ではガス消費量の低減を意味して省ガス化をもたらす。
【００３３】
上記省エネルギ装置１００は、室内機に冷却されて室内の空気から生じた結露水を溜める冷却水タンク１１０を備えている。この冷却水タンク１１０は水を溜めることができる容器である。そして、室内機の熱交換器に室内の空気が接触することで熱交換器の表面に結露して生じた結露水を集水管１１１によって冷却水タンク１１０に導入するようにしている。上記省エネルギ装置１００は、さらに、この冷却水タンク１１０の水を室外機の熱交換器２００の表面に供給する水供給手段１２０を備えている。この実施形態では、一端が冷却水タンク１１０にその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器２００の表面に向けて配置された水供給管１２１と、この水供給管１２１に設けられ、水供給管１２１の一端側の水を他端側へ圧送するポンプ１２２とを備えており、この水供給管１２１及びポンプ１２２により水供給手段１２０を構成している。
【００３４】
水供給手段１２０は、マイクロプロセッサ、メモリなどを備えた公知のプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣという。シーケンサーともいう）１３０に接続されている。このＰＬＣ１３０には、空気調和機の運転時にＯＮする運転スイッチ１４１、外気温度を検出する温度センサ１４２、冷却水タンク１１０に設けられその液面高さを検出する液面検出手段１４３からの信号がそれぞれ入力されている。そして、ＰＬＣ１３０から水供給手段１２０のポンプ１２２に信号が送られ、この信号に基づいて水供給手段１２０の作動が制御される。水供給手段１２０からの水供給は、水を連続的に出す形態であってもよいし、間欠的に出す形態であってもよい。ＰＬＣ１３０は、現在の日付及び時刻を算出する日時算出手段１３１と、日付及び時間帯と関連づけた目標水供給量を記憶した記憶手段１３２とを備えている。ここでいう時間帯とは、一日の時間を複数に分割して得られるものである。ここでは一日２４時間を１２分割することで一つの時間帯を２時間としているが、分割数は任意であり、また均等に分割しなくてもよく、分割の形態はこれに限定されない。そして、ＰＬＣ１３０は、上記水供給手段１２０を制御する。その制御内容を図２のフローチャート図により説明する。
【００３５】
まず、省エネルギ装置１００のスイッチをＯＮして制御を開始すると、ステップＳ１で運転スイッチ１４１がＯＮかＯＦＦかをみて空気調和機が運転中か否かを判断する。空気調和機が運転中であるか否かの判断は、室内機と室外機との間で熱交換がされる状態にあるか否かをみることで行う。これは冷媒を圧縮する圧縮機がＯＮしているか否かで判断できるので、運転スイッチ１４１は圧縮機の作動スイッチであるが、空気調和機が運転中か否かの判断方法は、これに限定されない。運転しておらず停止しているＮＯのときは、元に戻ってこの判断を繰り返す。一方、運転しているＹＥＳのときは、ステップＳ２で温度センサ１４２からの信号で外気温度を検出し、空気調和機が冷房機として冷房運転されているかそれ以外の運転かを判断する。この判断は、これに代えて空気調和機から出る運転モードに対応する信号を得て行ってもよい。そして、冷房運転以外の運転時であるＮＯのときは元に戻り、一方、冷房運転中であるＹＥＳのときはステップＳ３に進み、液面検出手段１４３からの信号で液面高さを検出し、上限高さ以下であると判断したＮＯのときは、ステップＳ４において、日時算出手段１３１で算出した日付及び時刻に対応する目標水供給量を記憶手段１３２から読み出す。そして、ステップＳ５で水供給手段１２０を作動させ、冷却水タンク１１０の水を室外機の熱交換器２００の表面に供給し、ステップＳ６で水供給手段１２０の作動時間をみることで水供給量が目標水供給量に達したか否かを判断し、未だ達していないＮＯのときはステップＳ５に戻って水供給手段１２０を作動させ続ける。すなわち、水供給手段１２０による供給水の流量がほぼ一定であると仮定して、水供給手段１２０の作動時間により水供給量を割り出している。そして、水供給量が目標水供給量に達してＹＥＳになると、ステップ７に進んで水供給手段１２０の作動を停止させ、ステップＳ８で省エネルギ装置１００のスイッチがＯＦＦになったかどうかを判断し、省エネルギ装置１００のスイッチが未だＯＮであるＮＯのときはステップＳ１に戻って制御を続け、省エネルギ装置１００のスイッチがＯＦＦであるＹＥＳのときは制御を終了する。目標水供給量の設定はユーザーが自由に行うことができる。しかし、この実施形態の場合、目標水供給量は、一日のなかにおいて冷房機の使用を予定している時間枠のなかで最も省エネルギ化が狙える時間帯に優先的に室外機熱交換器への水供給を行うように設定される。この最も省エネルギ化が狙える時間帯は、冷房機の冷却負荷が最大となる時間帯である。また、室内温度と室外温度の差が大きいほど冷房機の冷却負荷は大きくなる。この冷却負荷は、冷房機が使用される時間枠のなかで生じる。したがって、例えば昼間には冷房機を使わず夜間の営業時にのみ冷房機を使うときは、冷房機の使用を予定している時間枠が夜間の営業時であるので、その時間枠のなかで目標水供給量が設定されることになる。この実施形態の場合、目標水供給量が、一日のなかで単位時間あたりの消費エネルギが最大になると見込んだ時間帯でのみ設定されている。具体的には、目標水供給量が、それぞれの日付におけるピーク電力が発生する時間帯でのみ設定されている。一例を挙げると、８月であればピーク電力が発生する午後２時から午後４時までの時間帯では目標水供給量を設定し、それ以外の時間帯では目標水供給量を設定しないという具合である。目標水供給量は、季節、曜日（祝祭日の特定も含む）、時間帯に応じて定められている。また、目標水供給量は、過去の気候のデータ、それに基づくシミュレーション結果などに基づいて割り出される。これに代えて、目標水供給量を、一日のなかで単位時間あたりの消費エネルギが最大になると見込んだ時間帯及びこの時間帯に連続する周辺の時間帯でのみ設定してもよい。上の例でいえば、８月であればピーク電力が発生する午後２時から午後４時までの時間帯に加えて、これに連続する周辺の時間帯である午後２時よりも前の時間帯及び／又は午後４時よりも後の時間帯でも目標水供給量を設定し、それ以外の時間帯では目標水供給量を設定しないという具合である。また、一般に冷房機が起動したときには冷房機に一気に冷却負荷がかかるので、この起動直後の時間帯が冷房機の冷却負荷が最大となる時間帯になり、最も省エネルギ化が狙える時間帯になる可能性がある。そこで、目標水供給量を、一日のなかで単位時間あたりの消費エネルギが最大になると見込んだ時間帯でのみ設定する場合の別の設定例として、目標水供給量を、冷房機起動直後の時間帯でのみ設定することがある。これは例えば、目標水供給量を、それぞれの日付における冷房機が起動されると予想される時刻の直後の時間帯でのみ設定するケースである。また例えば、目標水供給量を、それぞれの日付におけるタイマ又はメモリ等により冷房機が予約起動される設定時刻の直後の時間帯でのみ設定するケースである。先の設定例と同様に、目標水供給量は、季節、曜日（祝祭日の特定も含む）、時間帯に応じて定められる。また、目標水供給量を、冷房機起動後の時間帯及びこの時間帯に続く時間帯でのみ設定してもよい。この実施形態の場合、ステップＳ１で運転スイッチ１４１が停止していると判断したＮＯのときは、元に戻ってこの判断を繰り返すようにしているので、目標水供給量を、冷房機の起動前から始まって冷房機の起動直後にまで至る時間帯でのみ設定すれば、ステップＳ１で運転スイッチ１４１が停止しているときは水供給手段１２０は作動せず、運転スイッチ１４１が入って冷房機が起動すると同時に水供給手段１２０が作動することになり、結果的に目標水供給量を冷房機起動直後の時間帯でのみ設定することと同じことになる。
【００３６】
一方、ステップＳ３で液面高さが上限高さよりも高いと判断したＹＥＳのときは、ステップＳ９において、日時算出手段１３１で算出した日付及び時刻に対応する補正された目標水供給量を記憶手段１３２から読み出す。この補正された目標水供給量は、ステップＳ４で読み出される目標水供給量を補正して出来たものである。そして、ステップＳ５で水供給手段１２０を作動させ、冷却水タンク１１０の水を室外機の熱交換器２００の表面に供給し、ステップＳ６で水供給手段１２０の作動時間をみることで水供給量が補正された目標水供給量に達したか否かを判断し、未だ達していないＮＯのときはステップＳ５に戻って水供給手段１２０を作動させ続ける。そして、水供給量が補正された目標水供給量に達してＹＥＳになると、ステップ７に進んで水供給手段１２０の作動を停止させ、ステップＳ８で省エネルギ装置１００のスイッチがＯＦＦになったかどうかを判断し、省エネルギ装置１００のスイッチが未だＯＮであるＮＯのときはステップＳ１に戻って制御を続け、省エネルギ装置１００のスイッチがＯＦＦであるＹＥＳのときは制御を終了する。ここで、上記目標水供給量を補正して出来た目標水供給量は、先に説明した本来の時間帯で設定された目標水供給量と、それ以外の時間帯で設定された追加の目標水供給量とからなる。８月の目標水供給量を午後２時から午後４時までの時間帯で設定した先の例でいえば、この午後２時ないし午後４時を外れた時間帯でも追加の目標水供給量を設定し、それ以外の時間帯では目標水供給量を設定しないという具合である。また、８月の目標水供給量を午後２時から午後４時までの時間帯に加え、これに連続する午後２時よりも前の時間帯及び／又は午後４時よりも後の時間帯でも設定した先の例でいえば、この時間帯を外れた時間帯でも追加の目標水供給量を設定し、それ以外の時間帯では目標水供給量を設定しないという具合である。
【００３７】
以上のステップＳ１ないしＳ９のなかで、ステップＳ４ないしＳ７により、日時算出手段１３１の出力を受け、算出した日付及び時刻に対応する目標水供給量を記憶手段１３２から読み出し、水供給量が目標水供給量になるように水供給手段１２０を制御する制御手段１３３を構成している。また、ステップＳ３及びＳ９により、液面検出手段１４３の出力により液面高さが上限高さよりも高くなったと判断したときに、制御手段１３３により設定される水供給量を補正する補正手段１３４を構成している。この実施形態では、液面検出手段１４３の出力により液面高さが上限高さよりも高くなったと判断したときに、制御手段１３３により設定される水供給量を補正したが、液面検出手段の出力により液面高さが下限高さよりも低くなったと判断したときに、制御手段により設定される水供給量を補正するようにしてもよい。それは、例えば目標水供給量を設定した時間帯を短縮する補正であり、このような補正を行えば水供給手段１２０が作動する時間帯の長さが短くなる。また、目標水供給量を設定していた時間帯のなかで目標水供給量の設定を間引く補正をしてもよく、このような補正を行えば同時間帯のなかで水供給手段１２０が一時的に不作動になる。この不作動になるタイミングの設定は補正データのなかに予め入力しておいてもよいし、液面検出手段の出力に応じて液面が下がったときには不作動にさせ、液面が回復したときには作動させるようにしてもよい。
【００３８】
冷却水タンク１１０の容量は、冷房機の一般的な使用条件を基にして設定される。すなわち、冷房機により冷却された部屋の一般的な室内温湿度、冷房機の容量及び過去の真夏日の時間毎の平均外気温湿度を基に、ピーク需要が発生した時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に必要な水供給量の総量から、同時間帯で発生する結露水の総量を差し引いた量に対応して設定されている。その場合、ピーク需要が発生した時間帯のみならず、これに連続する周辺の時間帯を含めてもよい。ここで、冷房機により冷却された部屋の一般的な室内温湿度には、例えば一般的なユーザーが冷房機を稼働させるときに冷房機に設定するとされる目標値としての室内温度又は室内湿度が含まれるし、例えば一般的なユーザーが目標値を設定しないまでも適宜冷房機能を調節したときに室内で実現される成り行きの室内温度又は室内湿度が含まれるし、これらを組み合わせたものも含まれる。これらの室内温度又は室内湿度のデータは、調査やシミュレーションなどにより得られる。この一般的な室内温度としては例えば摂氏２６度ないし２８度の範囲で想定されるが、これはあくまで例示である。冷房機ではなく冷凍機の省エネルギ装置に用いる冷却水タンクについても同様の方法で容量を決めることができる。すなわち、冷却水タンクの容量は、冷凍機により冷却された部屋の一般的な室内温湿度、冷凍機の容量及び過去の真夏日の時間毎の平均外気温湿度を基に、ピーク需要が発生した時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に必要な水供給量の総量から、同時間帯で発生する結露水の総量を差し引いた量に対応して設定される。
【００３９】
さらに、この省エネルギ装置１００は、雨水を溜める雨水タンク１５１と、冷却水タンク１１０の液面高さが限界高さ以下になったときに、雨水タンク１５１の雨水を冷却水タンク１１０に補充する雨水補充手段１５２とを備えている。この実施形態では、雨水タンク１５１の水位が冷却水タンク１１０の水位よりも高くなるように設け、両タンクの底部同士を連通管１５２ａで連通し、この連通管１５２ａの冷却水タンク側の開口に公知のボールタップ弁１５２ｂを設け、冷却水タンク１１０の液面高さが限界高さ以下になったときに、ボールタップ弁１５２ｂが開いて雨水タンク１５１の雨水が水位差によって冷却水タンク１１０に流れ込むようになっている。そして、この連通管１５２ａとボールタップ弁１５２ｂとにより雨水補充手段１５２を構成している。このボールタップ弁１５２ｂに代えて通常の電磁弁等を設け、冷却水タンクの液面高さが限界高さ以下になったことを検出して電磁弁等を開けるようにしてもよい。また、連通管にポンプを設け、このポンプにより雨水タンクの雨水を冷却水タンクに送るようにしてもよい。そうすれば、雨水タンクの水位が冷却水タンクの水位よりも高くなるように設ける必要がなくなる。
【００４０】
この実施形態ではＰＬＣを用いたが、コンピュータを用いて水供給手段を制御してもよい。
【００４１】
従って、上記実施形態の冷房機等の省エネルギ装置１００においては、室内機に冷却されて室内の空気から生じた結露水は冷却水タンク１１０に溜まり、水供給手段１２０により冷却水タンク１１０の水が室外機の熱交換器２００の表面に供給され、この水の蒸発潜熱により室外機の熱交換器２００が冷却されることから冷房機の熱効率が向上し、省エネルギ化が実現される。そして、制御手段１３３により、上記日時算出手段１３１で算出した日付及び時刻に対応する目標水供給量が上記記憶手段１３２から読み出され、水供給量が目標水供給量になるように上記水供給手段１２０が制御される。そして、水道水などを用いずに結露水を用いるので、低コスト化が実現される。
【００４２】
その場合、目標水供給量の設定はユーザーが自由に行うことができるが、上記実施形態のように最も省エネルギ化が狙える時間帯に優先的に室外機熱交換器への水供給を行うように目標水供給量を設定すれば、限られた結露水を用いて最も効率よく省エネルギ化が実現される。この最も省エネルギ化が狙える時間帯は、冷房機の冷却負荷が最大となる時間帯である。
【００４３】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置における目標水供給量を設定する時間帯が、上記実施形態によって限定解釈されることはない。しかし、上記実施形態では、一日を複数の時間帯に分割し、目標水供給量を、一日のなかで単位時間あたりの消費エネルギが最大になると見込んだ時間帯でのみ設定し、又はその時間帯及びその周辺の時間帯でのみ設定した。このようにすれば、設定を時間帯単位で行うことができ、設定操作が比較的簡単である。また、電気駆動の冷房機のユーザーにおけるピーク電力が抑えられ、契約電力つまり年間最大デマンドが下がり、電気料金が低減し、低コスト化が実現される。
【００４４】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置には液面検出手段及び補正手段を設けなくてもよい。しかし、上記実施形態は液面検出手段１４３及び補正手段１３４を備えているので、冷却水タンク１１０の水量に余裕があるときは水供給を行う時間帯を拡張することが可能となり、省エネルギ化が促進される。逆に、冷却水タンク１１０の水量が少なくなったり枯渇したときは水供給を行う時間を縮小したり水供給を取り止めて水供給手段１２０の故障などを未然に防ぐことが可能となる。
【００４５】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置における冷却水タンクの容量が、上記実施形態によって限定解釈されることはない。しかし、上記実施形態は、冷却水タンク１１０の容量が、一日を複数の時間帯に分割し、冷却水タンク１１０の容量が、冷房機により冷却された部屋の一般的な室内温湿度、冷房機の容量及び過去の真夏日の時間毎の平均外気温湿度を基に、ピーク需要が発生した時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に必要な水供給量の総量から、同時間帯で発生する結露水の総量を差し引いた量に対応して設定されている。このようにすれば、冷却水タンク１１０の容量が、真夏日のピーク需要が発生する時間帯、又はその時間帯及びその周辺の時間帯に室外機熱交換器へ水供給を行うのに過不足のない容量に設定される。そのため、電気駆動の冷房機の一般的なユーザーがピーク電力を抑えて年間最大デマンドを下げるにあたり、冷却水タンクの大きさが最小限に抑えられ、さらに低コスト化が実現される。
【００４６】
本発明の冷房機等の省エネルギ装置には雨水タンク及び雨水補充手段を設けなくてもよい。しかし、上記実施形態は雨水タンク１５１及び雨水補充手段１５２を備えているので、冷却水タンク１１０の水量が少なくなったり枯渇しそうなときは雨水が補充されるので、ほぼ設定どおりの水供給が行えることになり、確実に省エネルギ化が実現する。また、冷却水タンク１１０の水量がほぼ設定どおりであるときには、補充される雨水によって水供給を行う時間帯を拡張することが可能となり、省エネルギ化が促進される。
【００４７】
図４は第２実施形態の冷房機等の省エネルギ装置１００を示す。第１実施形態では水供給管１２１及びポンプ１２２により水供給手段１２０を構成した。第２実施形態の冷房機等の省エネルギ装置１００では、冷却水タンク１１０を室外機の熱交換器２００よりも上に設置し、位置エネルギでもって冷却水タンク１１０の水を室外機の熱交換器２００の表面に供給するようにしている。したがって、水供給手段は、一端が冷却水タンク１１０にその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器２００の表面に向けて配置された水供給管１２１ａと、この水供給管１２１ａに設けられた電磁弁１２５とにより構成されており、電磁弁１２５が開くと、冷却水タンク１１０の水が位置エネルギでもって水供給管１２１ａを介して室外機の熱交換器２００の表面に供給される。そのため、ポンプが不要となる。図４において、１２１ｂはオーバーフロー管であって、一端が冷却水タンク１１０の内部の上限高さ付近に開口し、他端が水供給管１２１ａの電磁弁１２５よりも下流側に接続しており、冷却水タンク１１０の上端からオーバーフローした水を水供給管１２１ａを介して室外機の熱交換器２００の表面に供給するようにしている。したがって、実施形態１の場合のように液面検出手段１４３を設けて液面制御することは行わない。その他の構成は第１実施形態のときと同様であり、作用及び効果も同様である。
【００４８】
図５は第３実施形態の冷房機等の省エネルギ装置１００を示す。第１実施形態では、一端が冷却水タンク１１０にその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器２００の表面に向けて配置された水供給管１２１と、この水供給管１２１に設けられ、水供給管１２１の一端側の水を他端側へ圧送するポンプ１２２とにより、冷却水タンク１１０の水を室外機の熱交換器２００の表面に供給する水供給手段１２０を構成し、そして、ＰＬＣ１３０から水供給手段１２０のポンプ１２２に信号を送って水供給手段１２０の作動を制御した。これに対し、第３実施形態では、一端が冷却水タンク１１０にその底部に連通するよう接続され、他端が室外機の熱交換器２００の表面に向けて配置された水供給管１２１と、この水供給管１２１に設けられ、水供給管１２１の一端側の水を他端側へ圧送するポンプ１２２と、このポンプ１２２の吐出側の水供給管１２１の内部の水圧が所定値よりも低くなるとＯＮする圧力スイッチ１２３と、圧力スイッチ１２３に接続され、圧力スイッチ１２３からＯＮ信号を受けたときにポンプ１２２に通電してポンプ１２２を駆動させる駆動制御装置１２４と、水供給管１２１におけるポンプ１２２の吐出側で且つ圧力スイッチ１２３の下流側に設けられた電磁弁１２５とを備えており、この水供給管１２１、ポンプ１２２、圧力スイッチ１２３、駆動制御装置１２４、及び電磁弁１２５により、冷却水タンク１１０の水を室外機の熱交換器２００の表面に供給する水供給手段１２０を構成している。このように構成することで、ポンプ１２２の吐出側の水圧が所定値よりも低くなると圧力スイッチ１２３がＯＮし、それを受けて駆動制御装置１２４によりポンプ１２２を作動させてポンプ１２２の吐出側の水圧を所定値以上に保つようにしている。そして、この第３実施形態でも第１実施形態のときと同様に、この水供給手段１２０はＰＬＣ１３０に接続され、このＰＬＣ１３０には運転スイッチ１４１、温度センサ１４２、液面検出手段１４３からの信号がそれぞれ入力されている。そして、ＰＬＣ１３０から水供給手段１２０の電磁弁１２５に信号が送られ、この信号に基づいて水供給手段１２０の作動が制御される。その他の構成は第１実施形態のときと同様であり、同一部材には同一符合を付して説明を省略する。第３実施形態で得られる他の作用及び効果は第１実施形態のときと同様である。
【００４９】
図６は、第４実施形態の冷房機等の省エネルギ装置１００を示す。第３実施形態では、室内機と室外機との間で熱交換することにより室内を冷却するようにした冷房機が一台設けられていたが、第４実施形態では、このような冷房機が複数台設けられており、それぞれの冷房機が、室内機と、室外機と、運転スイッチ１４１とを備えている。図では冷房機が２台であるが、３台以上であってもよい。この第４実施形態では、水供給管１２１をポンプ１２２よりも下流側で冷房機の台数に応じた数に分岐している。すなわち、水供給管１２１の他端が複数に分岐しており、これらの他端が冷房機の台数だけある室外機の熱交換器２００の表面に向けてそれぞれ配置されている。そして、これらの他端に電磁弁１２５がそれぞれ設けられている。そして、これら複数の電磁弁１２５が冷房機の台数だけある複数のＰＬＣ１３０にそれぞれ接続されている。これらのＰＬＣ１３０には、対応する冷房機の運転スイッチ１４１がそれぞれ入力されており、また一つの温度センサ１４２からの信号と、一つの液面検出手段１４３からの信号がそれぞれ入力されている。そして、これらのＰＬＣ１３０から、対応する水供給手段１２０の電磁弁１２５にそれぞれ信号が送られ、これらの信号に基づいて水供給手段１２０の電磁弁１２５の作動がそれぞれ制御される。この実施形態では、一つの分岐端にまで至る水供給管１２１、ポンプ１２２、圧力スイッチ１２３、駆動制御装置１２４、及び一つの電磁弁１２５により、冷却水タンク１１０の水を室外機の熱交換器２００の表面に供給する水供給手段１２０を構成しており、各ＰＬＣ１３０により対応する水供給手段１２０を制御するが、その制御内容は図２のフローチャート図に示したとおりである。その場合、冷房機の容量、予想される使用状況に応じて、その冷房機に対応するＰＬＣ１３０ごとに目標水供給量を異なえて設定することができる。冷却水タンク１１０の容量は、全ての空気調和機が運転しているときに必要な最低水量を求め、それに応じて決める。その他の構成は第１実施形態及び第３実施形態のときと同様であり、同一部材には同一符合を付して説明を省略する。第４実施形態で得られる他の作用は第１実施形態及び第３実施形態のときと同様である。例えば、一部又は全部の冷房機において目標水供給量を同一に設定して差し支えないときは、一部又は全部のＰＬＣ１３０の構成のうち、記憶手段１３２を共通化するようにしてもよい。
【００５０】
この第４実施形態の冷房機等の省エネルギ装置１００は、例えば、複数の冷房機をそれぞれ独自に稼働できるようにしておき、これらを対象にして一つの冷却水タンク１１０から複数の冷房機に対応する複数の室外機の熱交換器２００に水を供給するようにした冷房機等の省エネルギ装置として好適である。第４実施形態で得られる他の効果は第１実施形態及び第３実施形態のときと同様である。
【００５１】
第４実施形態では冷房機を複数台設け、ＰＬＣ１３０を冷房機の台数だけ設けたが、制御手段１３３により水供給量の総量を制御する場合、つまり、全ての室外機の熱交換器２００への水供給量が全ての室外機の熱交換器２００への目標水供給量になるように水供給手段１２０を制御する場合は、複数台の冷房機に対してＰＬＣ１３０を一台だけ設ければよい。その場合、ステップＳ１では全ての空気調和機が運転中か否かではなく、少なくとも１つの空気調和機が運転中か否かを判断し、どの空気調和機も運転しておらず全ての空気調和機が停止しているＮＯのときは、元に戻ってこの判断を繰り返す。一方、少なくとも１つの空気調和機が運転しているＹＥＳのときは、ステップＳ２で温度センサ１４２からの信号で外気温度を検出し、空気調和機が冷房機として冷房運転されているかそれ以外の運転かを判断する。また、各々の冷房機の容量に応じて各室外機の熱交換器２００への水供給量を設定しておくことが好ましい。これには例えば、水供給管１２１の通路面積を冷房機の容量に応じて設定すること、同じ通路面積の水供給管１２１を用意し、対応する冷房機に対してその容量に応じた本数の水供給管１２１を並列接続して用いること、などにより実現することができる。
【００５２】
本発明は、以上の実施形態の特徴を組み合わせた実施形態を含んでいる。上記各実施形態は、本発明の省エネルギ装置を電気駆動の冷房機に適用した場合で説明したが、電気駆動の冷凍機に適用したときにも冷却温度が低くなるものの同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、ガス駆動の冷房機やガス駆動の冷凍機に適用したときにも同様の作用及び効果を得ることができる。また、以上の実施形態は本発明の冷房機等の省エネルギ装置のいくつかの例を示したに過ぎない。したがって、これらの実施形態の記載によって本発明の冷房機等の省エネルギ装置が限定解釈されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態の冷房機等の省エネルギ装置を示す概略説明図である。
【図２】第１実施形態の冷房機等の省エネルギ装置におけるＰＬＣの制御内容を説明する省エネルギ装置を示す概略説明図である。
【図３】本発明の冷房機等の省エネルギ装置の構成を説明するブロック図である。
【図４】第２実施形態の冷房機等の省エネルギ装置を示す概略説明図である。ＰＬＣ、センサ、雨水タンクなどは記載を省略している。
【図５】第３実施形態の冷房機等の省エネルギ装置を示す概略説明図である。
【図６】第４実施形態の冷房機等の省エネルギ装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  省エネルギ装置
１１０  冷却水タンク
１２０  水供給手段
１３１  日時算出手段
１３２  記憶手段
１３３  制御手段
１３４  補正手段
１４３  液面検出手段
１５１  雨水タンク
１５２  雨水補充手段
２００  室外機の熱交換器  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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