(57)【要約】【課題】循環ポンプから発生する熱によって冷凍機が無駄に稼働することを抑制する。【解決手段】自動制御盤８０が、水温センサ７０の検出温度が１０℃以上であるか否かについてステップＳ１００で判定し、冷水弁６０の開度が６０％以上であるか否かについてステップＳ１１０で判定する。工場内の熱負荷が増え、水冷媒の温度が上昇して、冷水弁６０の開度が広げられる。すると、水温センサ７０の検出温度が１０℃以上で（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、かつ冷水弁６０の開度が６０％以上になり（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、第１の冷凍機１０を起動する（ステップＳ１２０）。【選択図】図２
2007155263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷媒を冷却する第１の冷凍機（１０）と、
外気を導入して工場内に吹き出す送風機（５１）と、この送風機により導入される外気を前記第１の冷凍機により冷却された水冷媒によって冷却する冷房用熱交換器（５２）と、を備える室内機（５０）と、
電動モータを有し、この電動モータの作動により前記第１の冷凍機および前記熱交換器の間で前記水冷媒を循環させる循環ポンプ（４０）と、
前記冷房用熱交換器から排出される水冷媒の温度を検出する水温検出手段（７０）と、
前記工場内の熱負荷を検出して、この検出された熱負荷が第１のレベル未満のとき、および前記水温検出手段の検出温度が第１の冷水温度未満のときのうち、いずれか一方のときに前記第１の冷凍機を停止し、また前記検出された熱負荷が第１のレベル以上で、かつ前記水温検出手段の検出温度が第１の冷水温度以上のときに前記第１の冷凍機を起動する制御装置（８０）と、
を備えることを特徴とする工場用空調機器。
【請求項２】
前記循環ポンプによる冷媒流れに対して前記第１の冷凍機と並列に配置されて、前記第１の冷凍機とともに前記水冷媒を冷却する第２の冷凍機（２０）を備え、
前記制御装置は、前記検出された熱負荷が前記第１のレベル以上のとき、および前記水温検出手段の検出温度が、前記第１の冷水温度以上の第２の冷水温度以上であるときのうち、いずれか一方のときに前記第２の冷凍機を停止し、また前記検出された熱負荷が前記第１のレベル以上で、かつ前記水温検出手段の検出温度が前記第２の冷水温度以上であるときに前記第２の冷凍機を起動することを特徴とする請求項１に記載の工場用空調機器。
【請求項３】
外気を検出する外気温センサ（７３）を備え、
前記制御装置は、前記検出された熱負荷が前記第１のレベル未満のとき、前記水温検出手段の検出温度が第２の冷水温度未満のとき、および前記外気センサの検出温度が第１の外気温度未満のときのうち少なくとも１つのときに前記第２の冷凍機を停止し、また前記検出された熱負荷が前記第１のレベル以上で、かつ前記水温検出手段の検出温度が前記第２の冷水温度以上で、さらに前記外気センサの検出温度が第１の外気温度以上であるときに前記第２の冷凍機を起動することを特徴とする請求項２に記載の工場用空調機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場内を冷房する工場用空調機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、揮発性物質を扱う工場では、工場内において揮発性物質が揮発して空気中の揮発性物質の濃度が高くなるのを避けるために、換気回数を数多く設定することが求められている。
【０００３】
このような工場に対応して、水冷媒を冷却する冷凍機と、外気を導入してこの導入した外気を冷凍機により冷却された水冷媒により冷却して工場内に吹き出す室内機と、電動モータを内蔵してその電動モータの作動により冷凍機および室内機の間で水冷媒を循環させる循環ポンプと、を備える工場用空調機器がある。
【０００４】
このものにおいては、室内機から排出される水冷媒の温度を検出する水温センサと、この水温センサの検出温度が閾値以上になると冷凍機を起動し、また水温センサの検出温度が閾値未満になると冷凍機を停止する制御装置とが備えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の工場用空調機器において、春期、秋期などの中間期の夜間には、外気温が下がるので、工場内に侵入する熱量が減る。このため、夏期に比べて、工場内の熱負荷は小さくなるため、室内機において外気から水冷媒に移動する熱量が少なくなる。したがって、室内機から排出される水冷媒の温度が、上述の閾値よりも低い状態になる場合がある。
【０００６】
ここで、循環ポンプは、その作動に伴って、電動モータから熱を発生するため、工場内の熱負荷が小さいにも関わらず、電動モータからの熱により室内機から排出される水冷媒が暖められて水温が上述の閾値を越え、冷凍機が起動することがある。しかし、循環ポンプから発生する熱量は、小さなものであるため、冷凍機が起動後、短期間で停止し、その後、再び、冷凍機が短期間だけ稼働するといった動作を繰り返す。このため、冷凍機が無駄に電力を消費するといった問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑みて、循環ポンプから発生する熱によって冷凍機が無駄に稼働することを抑制するようにした工場用空調機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の冷凍機（１０）と、送風機（５１）と冷房用熱交換器（５２）と、を備える室内機（５０）と、循環ポンプ（４０）と、前記冷房用熱交換器から排出される水冷媒の温度を検出する水温検出手段（７０）と、工場内の熱負荷を検出して、この検出された熱負荷が第１のレベル未満のとき、および水温検出手段の検出温度が第１の冷水温度未満のときのうち、いずれか一方のときに第１の冷凍機を停止し、また前記検出された熱負荷が第１のレベル以上で、かつ水温検出手段の検出温度が第１の冷水温度以上のときに第１の冷凍機を起動する制御装置（８０）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
したがって、工場内の熱負荷が低いにも関わらず、循環ポンプから発生する熱によって第１の冷凍機を稼働することを抑制することができる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に、本発明に係る工場用空調機器の一実施形態を示す。図１は工場用空調機器の概略構成を示す。本実施形態の工場用空調機器は、第１、第２の冷凍機１０、２０、水配管３０、３１、３２、３３、循環ポンプ４０、室内機５０、冷水弁６０、水温センサ７０、室温センサ７１、電源スイッチ７２ａ、７２ｂ、温度設定器７２ｃ、外気温センサ７３、および自動制御盤８０から構成されている。
【００１２】
第１、第２の冷凍機１０、２０は、それぞれ、冷凍サイクル装置により水冷媒を冷却する周知の冷凍機であり、第１、第２の冷凍機１０、２０は、水配管３０内の冷媒流れ（図中矢印Ｙ参照）に対して並列に接続されている。
【００１３】
水配管３０は、第１、第２の冷凍機１０、２０から排出される水冷媒を室内機５０に流すために設けられている。水配管３１は、室内機５０から排出される水冷媒を第１、第２の冷凍機１０、２０に戻すために設けられている。
【００１４】
循環ポンプ４０は、水配管３０の中間部に配置されているものであって、電動モータを有してこの電動モータの作動によって第１、第２の冷凍機１０、２０および室内機５０の間で水冷媒を循環させる。
【００１５】
室内機５０は、電動送風機５１および冷房用熱交換器５２から構成されており、電動送風機５１は、外気を導入して工場内に吹き出す。冷房用熱交換器５２は、水配管３２、３３を介して水配管３０、３１に接続されているものであって、電動送風機５１により導入される外気を水配管３２から流入される水冷媒により冷却する。
【００１６】
冷水弁６０は、水配管３０、３２の間に接続されて、冷房用熱交換器５２に流入する流量を調整する電磁弁である。室温センサ７１は、工場内の空気温度を検出する。水温センサ７０は、冷房用熱交換器５２から排出される水冷媒の温度を検出する。外気温センサ７３は、工場外の外気の温度を検出する。
【００１７】
電源スイッチ７２ａは、商用電源から第１、第２の冷凍機１０、２０および循環ポンプ４０への電力供給およびその停止を行うためのスイッチである。電源スイッチ７２ｂは、商用電源から電動送風機５１への電力供給およびその停止を行うスイッチである。
温度設定器７２ｃは、工場内の空気温度の目標温度を設定するためのスイッチである。自動制御盤８０は、第１、第２の冷凍機１０、２０、および冷水弁６０をそれぞれ並列して制御する各シーケンス制御回路を備えている。
【００１８】
次に、本実施形態の工場用空調機器の具体的な作動について図２、図３、図４を参照して説明する。
【００１９】
作業者が電源スイッチ７２ａをオンすると、商用電源から第１、第２の冷凍機１０、２０および循環ポンプ４０に電源供給される。これに伴い、循環ポンプ４０が起動するため、循環ポンプ４０が、第１、第２の冷凍機１０、２０および室内機５０の間で水冷媒を循環させる。ここで、自動制御盤８０は、電源スイッチ７２ａからの出力信号に基づいて、電源スイッチ７２ａがオンされたことを判定すると、図２、図３のフローチャートにしたがって、第１、第２の冷凍機１０、２０の制御をそれぞれ開始する。
【００２０】
次に、作業者が電源スイッチ７２ｂをオンすると、商用電源から電動送風機５１に電源供給される。これに伴い、電動送風機５１が起動して、電動送風機５１が工場内に外気を導入する。
【００２１】
このとき、自動制御盤８０は、電源スイッチ７２ｂからの出力信号に基づいて、電源スイッチ７２ｂがオンされたことを判定すると、図４のフローチャートにしたがって、冷水弁６０の制御を開始する。以下、第１の冷凍機１０の制御、第２の冷凍機２０の制御、および冷水弁６０の開度制御についてそれぞれ個別に説明する。
【００２２】
（第１の冷凍機１０の制御）
自動制御盤８０による第１の冷凍機１０の制御について図２を参照して説明する。
まず、水温センサ７０の検出温度が１０℃以上であるか否かについてステップＳ１００で判定する。水温センサ７０の検出温度が１０℃未満であるとき（ステップＳ１００：ＮＯ）、ステップＳ１００の判定処理を再度実施し、水温センサ７０の検出温度が１０℃以上のとき（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０に移行する。
【００２３】
ここで、冷水弁６０の開度が６０％以上であるか否かについてステップＳ１１０で判定する。冷水弁６０の開度は、後述するように、工場内の熱負荷に対応して制御されるものである。そして、冷水弁６０の開度が６０％未満であるときには（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１００に戻る。このように、水温センサ７０の検出温度が１０℃未満であるとき、および冷水弁の開度が６０％未満であるときのうち、いずれか一方である場合には、第１の冷凍機１０の停止状態が維持される。
【００２４】
その後、外気温度が上昇して工場内の熱負荷が増加すると、この熱負荷の増加に伴って冷水弁６０の開度が広げられ、また外気温度の上昇に伴って、室内機５０の冷房用熱交換器５２において外気から水冷媒に移動する熱量が増えるため、水冷媒の温度が上昇する。
【００２５】
このとき、水温センサ７０の検出温度が１０℃以上で（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、かつ冷水弁６０の開度が６０％以上になると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、第１の冷凍機１０を起動する（ステップＳ１２０）。これに伴い、第１の冷凍機１０が水冷媒を冷却してこの冷却された冷媒が循環ポンプ４０の作動により冷房用熱交換器５２に供給される。
【００２６】
その後、水温センサ７０の検出温度が８℃以上で（ステップＳ１３０：ＮＯ）、かつ冷水弁６０の開度が５０％以上（ステップＳ１４０：ＮＯ）を維持する限り、第１の冷凍機１０の稼働状態を続ける。
【００２７】
次に、外気温度が低くなると、冷房用熱交換器５２において外気から水冷媒に移動する熱量が減る。これに伴って、水温センサ７０の検出温度が８℃未満になると、ステップＳ１３０でＹＥＳと判定して第１の冷凍機１０を停止する（ステップＳ１５０）。また、ステップＳ１３０でＮＯと判定したときでも、工場内の熱負荷が少なくなり、冷水弁６０の開度が５０％未満のときには（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、第１の冷凍機１０を停止する（ステップＳ１５０）。
【００２８】
その後、ステップＳ１００に戻り、上述のステップＳ１００〜Ｓ１５０の制御処理を繰り返す。このことによって、第１の冷凍機１０は、工場内の熱負荷、水冷媒の温度に基づいて制御されて、起動および停止する。
【００２９】
（第２の冷凍機２０の制御）
自動制御盤８０は、夏期など外気温が高く、工場内の熱負荷が高いとき、第１の冷凍機１０を補助するために第２の冷凍機２０を起動させる。以下、自動制御盤８０による第２の冷凍機２０の制御について図３を参照して説明する。
【００３０】
まず、水温センサ７０の検出温度が１２℃以上で（ステップ２００：ＹＥＳ）、かつ冷水弁６０の開度が６０％以上（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、さらに外気温センサ７３の検出温度が２５℃以上であるとき（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、第２の冷凍機２０を起動する。これに伴い、第２の冷凍機２０が水冷媒を冷却してこの冷却された冷媒が循環ポンプ４０の作動により冷房用熱交換器５２に供給される。
【００３１】
その後、水温センサ７０の検出温度が１０℃以上で（ステップＳ２４０：ＮＯ）、かつ冷水弁６０の開度が５０％以上（ステップＳ２５０：ＮＯ）、さらに外気温センサ７３の検出温度が２０℃以上であるときには（ステップＳ２６０：ＮＯ）には、第２の冷凍機２０の稼働状態を維持する。
【００３２】
その後、工場内の熱負荷が小さくなり、水温センサ７０の検出温度が１０℃未満になると、ステップＳ２４０でＹＥＳと判定して、第２の冷凍機２０を停止する（ステップＳ２７０）。またステップＳ２４０でＮＯと判定したときでも、冷水弁６０の開度が５０％以下のときにはステップＳ２５０でＹＥＳと判定して、第２の冷凍機２０を停止する（ステップＳ２７０）。さらに、ステップＳ２５０でＮＯと判定したときでも、外気温度が下がり、外気温センサ７３の検出温度が２０℃以下のときには、ステップＳ２６０でＹＥＳと判定して、第２の冷凍機２０を停止する（ステップＳ２７０）。
【００３３】
その後、ステップＳ２００に戻り、上述のステップＳ２００〜Ｓ２６０の制御処理を繰り返す。このことによって、第２の冷凍機２０は、工場内の熱負荷、水冷媒の温度、および外気温に基づいて制御されて、起動および停止する。そして、第２の冷凍機２０によって冷却された水冷媒が循環ポンプ４０の作動により冷房用熱交換器５２に供給される。
【００３４】
（冷水弁６０の制御）
自動制御盤８０による冷水弁６０の制御について図４を参照して説明する。
まず、工場内の目標温度と室温センサ７１の検出空気温度との温度差ΔＴ（＝目標温度−検出空気温度）を工場内の熱負荷として求める（ステップＳ３００）。これに伴って、温度差ΔＴに基づいて冷水弁６０の開度を調整する（ステップＳ３１０）。
【００３５】
具体的には、図４中の特性図Ｇに示すように、温度差ΔＴ（すなわち、工場内の熱負荷）と冷水弁６０の開度とは１対１で特定されるように予め決められており、温度差ΔＴが大きくなる程、冷水弁６０の開度を徐々に大きくする。このため、温度差ΔＴが大きくなるほど、冷房用熱交換器５２内に流入する水冷媒の量が増え、冷房用熱交換器５２の冷房能力が増す。なお、図４中のグラフＧにおいて冷水弁６０の開度を６０％、５０％に対応する温度差ΔＴ１、ΔＴ２が特許請求項に記載の第１レベルに相当する。
【００３６】
以上のようなステップＳ３００、Ｓ３１０の制御処理を繰り返すことにより、
温度差ΔＴに対応して冷房用熱交換器５２の冷房能力が調整され、この調整された冷房用熱交換器５２によって電動送風機５１による導入外気が冷却され工場内に吹き出される。
【００３７】
以上説明した本実施形態によれば、自動制御盤８０は、水冷媒の温度および工場内の熱負荷（具体的には冷水弁６０の開度）を用いて第１、第２の冷凍機１０、２０を制御している。このため、工場内の熱負荷が少ないにも関わらず、循環ポンプ４０の発生する熱が原因で冷凍機が無駄に稼働することを抑制することができる。
【００３８】
上述の実施形態では、工場内の熱負荷として冷水弁６０の開度を用いて第１、第２の冷凍機１０、２０を制御する例について説明したが、これに限らず、工場内の目標温度と室温センサ７１の検出値との温度差ΔＴを用いて、第１、第２の冷凍機１０、２０を制御してもよい。
【００３９】
上述の実施形態では、２つの冷凍機１０、２０を用いて工場用空調機器を構成した例について説明したが、これに限らず、冷凍機を１つだけ用いて工場用空調機器を構成してもよい。
【００４０】
上述の実施形態では、冷凍機２０を制御するに際して外気温を用いた例について説明したが、工場内の空気温と水冷媒の温度だけを用いて冷凍機２０を制御してもよい。
【００４１】
上述の実施形態では、工場内の目標温度と工場内の実際の空気温度との温度差ΔＴを工場内の熱負荷として、算出した例について説明したが、これに限らず、工場内の実際の湿度、日射量等を当該温度差ΔＴに加味して工場内の熱負荷を算出してもよい。
【００４２】
上述の実施形態では、第１の外気温度として外気温２５℃、２０℃を用いた例について説明したが、これに限らず、外気温２５℃、２０℃以外の他の値を用いてもよい。
【００４３】
上述の実施形態では、第１の冷水温度として、１０℃、８℃を用いた例について説明したが、これに限らず、１０℃、８℃以外の他の値を用いてもよい。
【００４４】
上述の実施形態では、第２の冷水温度として、１２℃、１０℃を用いた例について説明したが、これに限らず、１２℃、１０℃以外の他の値を用いてもよい。
上述の実施形態では、第１、第２の冷凍機１０、２０を制御する際に用いる冷水弁６０の開度としては６０％、５０％を用いた例について説明したが、これに限らず、他の値を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る工場用空調機器の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１の第１の冷凍機を制御するため制御処理を示すフローチャートである。
【図３】図１の第の冷凍機を制御するため制御処理を示すフローチャートである。
【図４】図１の冷水弁を制御するため制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０、２０…冷凍機、４０…循環ポンプ、５０…室内機、
６０…冷水弁、７０…水温センサ、７１…室温センサ、
７２ａ、７２ｂ…電源スイッチ、７２ｃ…温度設定器、７３…外気温センサ、  ８０…自動制御盤。
【図１】
2007155263.tif 000003
【図２】
2007155263.tif 000004
【図３】
2007155263.tif 000005
【図４】
2007155263.tif 000006