(57)【要約】【課題】室内冷房負荷又は圧縮機能力に直接的に対応する空気調和システムの空水冷運転制御に関する技術を提供するものである。【解決手段】定常運転継続後、圧縮機周波数が最大に至ったか否かが判定される。最大に至った状態で、さらに冷房能力を上げる必要があるか否かが判定される。必要ありと判定されるときは、空水冷運転制御が開始される。圧縮機周波数が最大に至っていないときは、次に圧縮機吐出圧Ｐｈが所定の上限値（Ｐ１）を超えているか否かが判定される。上限値（Ｐ１）を超えているときは、上述の空水冷運転制御に移行する。次に、空水冷運転制御下において、吸込温度Ｔｓが設定下限温度（Ｔ０）以下になったか否かが判定される。Ｔ０以下であるときは、さらに圧縮機吐出圧Ｐｈが設定下限圧力（Ｐ０）以下になったか否かが判定される。両方の条件をクリアしているときは空水冷運転制御が解除され、通常の空冷運転制御に復帰する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器を備えた室外機と、蒸発器を備えた室内機と、これらを結ぶ冷媒循環回路と、を含む空気調和装置であって、
さらに、凝縮器表面に散水する散水手段と、圧縮機吐出圧計測手段と、冷房能力検知手段と、室内温度計測手段と、を備え、
圧縮機能力又は圧縮機吐出圧の少なくともいずれかの値に基づいて、散水手段を稼動させる手段を備えて成ることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記圧縮機が最大冷房能力運転状態であり、かつ、さらなる冷房能力要求があったときに、前記散水手段を稼動させることを特徴とする空気調和装置の空水冷運転制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和装置において、
前記圧縮機の吐出圧が所定の上限値を超えたときに、前記散水手段を稼動させることを特徴とする空気調和装置の空水冷運転制御方法。
【請求項４】
室内温度が所定の下限値以下、かつ、圧縮機吐出圧が所定の下限値以下に至ったときに、前記散水手段の稼動を停止させることを特徴とする請求項２又は３に記載の空気調和装置の空水冷運転制御方法。
【請求項５】
前記冷房能力の判定を、圧縮機周波数により行うことを特徴とする請求項２乃至４に記載の空気調和装置の空水冷運転制御方法。
【請求項６】
前記冷房能力の判定を、前記室内機吸込温度及び吹出温度により行うことを特徴とする請求項２乃至５に記載の空気調和装置の空水冷運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置及びその空水冷運転制御方法に関し、特に、既存建物の冷房負荷の増加にも簡易に対応可能な空気調和装置及びその空水冷運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和システムにおける冷房サイクルでは、圧縮機で高温高圧となった冷媒を室外機に搬送して大気に放熱することにより、これを冷却する。冷媒冷却方式としては空冷式と水冷式があるが、施工及びメンテナンスの取り扱いが容易な空冷式が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、空冷式では、夏季等において気温が高く、かつ冷房負荷が高い環境下では放熱量を確保できず冷房能力が低下するという問題がある。このため、年間最大冷房負荷に合わせるために過大な空調設備を確保しておく必要がある。
【０００４】
このような問題を解消するために、室外機凝縮器に散水することにより水の蒸発潜熱を利用して冷房能力を増加させる空水冷方式が公知である（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−１４２０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の空水冷方式による能力制御は外気温度に基づいて行われるため、必ずしも室内の冷房負荷又は圧縮機能力に直接対応するものではなく、室温制御が不十分であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、室内冷房負荷又は圧縮機能力にダイレクトに対応する空気調和システムの空水冷運転制御に関する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の内容をその要旨とする。すなわち、
（１）圧縮機と、凝縮器を備えた室外機と、蒸発器を備えた室内機と、これらを結ぶ冷媒循環回路と、を含む空気調和装置であって、さらに、凝縮器表面に散水する散水手段と、圧縮機吐出圧計測手段と、冷房能力検知手段と、室内温度計測手段と、を備え、圧縮機能力又は圧縮機吐出圧の少なくともいずれかの値に基づいて、散水手段を稼動させる手段を備えて成ることを特徴とする空気調和装置。
【０００８】
（２）上記（１）において、前記圧縮機が最大冷房能力運転状態であり、かつ、さらなる冷房能力要求があったときに、前記散水手段を稼動させることを特徴とする空気調和装置の空水冷運転制御方法。
【０００９】
（３）上記（１）において、前記圧縮機の吐出圧が所定の上限値を超えたときに、前記散水手段を稼動させることを特徴とする空気調和装置の空水冷運転制御方法。
（４）室内温度が所定の下限値以下、かつ、圧縮機吐出圧が所定の下限値以下に至ったときに、前記散水手段の稼動を停止させることを特徴とする（２）又は（３）に記載の空気調和装置の空水冷運転制御方法。
【００１０】
（５）前記冷房能力の判定を、圧縮機周波数により行うことを特徴とする（２）乃至（４）に記載の空気調和装置の空水冷運転制御方法。
（６）前記冷房能力の判定を、前記室内機吸込温度及び吹出温度により行うことを特徴とする（２）乃至（５）に記載の空気調和装置の空水冷運転制御方法。
上記各発明の作用について図３を参照して説明する。同図は冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すエンタルピー−圧力線図（ｐ−ｈ線図）である。空冷運転制御状態下において、外気温上昇、冷房負荷の増加等により凝縮圧力がＰ１、すなわち圧縮機の吐出圧限界に至ったとする。冷凍サイクルはＡ→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’となり、このときの冷房能力はｑ’、圧縮仕事はｗ’で示される。この状態で空水冷運転制御（凝縮器表面に散水）を行うことにより、水の蒸発潜熱により冷媒温度が下がり、これに伴い凝縮圧力も低下するため冷凍サイクルは、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄとなる。このときの冷房能力はｑ、圧縮仕事はｗで示される。両サイクルの冷房能力、圧縮仕事を比較すると、ｗ＜ｗ’、かつ、ｑ＞ｑ’であるから、圧縮機の消費電力を少なくでき、かつ、冷房能力も増加することになる。さらに、空冷運転制御を継続して行い、凝縮圧力がＰ０となった時点において冷凍サイクルは、Ａ→Ｂ”→Ｃ”→Ｄ”に変化する。この時点で散水を停止して空冷運転制御状態に戻す。
【００１１】
この方式は、圧縮機の吐出圧を検知して空冷運転制御→空水冷運転制御の切替を制御するものであるが、圧縮機が最大冷房能力運転状態であり、かつ、より以上の冷房能力要求があったときに切替を行う方式であってもよい。この場合、圧縮機が最大能力での運転状態であるか否かの判定は周波数で行い、冷房能力の判定は室内機吸込温度により行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記各発明によれば、室内冷房負荷に対応して冷房能力を制御することが可能となる。
また、既存の空調設備を増設することなく、室外機に散水装置を付設するのみで冷房能力アップの要求に対応することが可能となる。
また、デマンド制御中であっても、散水により必要な冷房能力の確保が可能となる。
また、室外機送風機が低騒音モードで運転している状態であっても、散水により送風機風量を上げることなく、必要な冷房能力の確保が可能となる。
また、送風機が低騒音モードで運転している状態であっても、送風機風量を上げることなく必要な冷房能力の確保が可能となる。
また、室外機の設置場所が悪いために排気がショートサーキットを起こしている場合であっても、夏場は散水で対応することにより、室外機の移設を行うことなく必要な冷房能力の確保が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る空気調和装置の空水冷運転制御方法の１実施形態について、図１乃至３を参照してさらに詳細に説明する。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。図１は、本発明に係る空気調和装置１の一実施形態を示す図である。図２は、本実施形態における空水冷運転制御フローを示す図である。
【００１４】
図１を参照して、空気調和装置１は、室外機２、圧縮機３、室内機４、膨張弁５、これらを結ぶ冷媒循環回路６ａ乃至６ｃ、及び装置の運転制御を行う制御部８を主要構成としている。このうち、室内機４及びこれに搭載される膨張弁５は室内に設置されているが、その他の構成要素は室外機内に一体に搭載されている。
【００１５】
室内機４は、蒸発器４ａ、送風機４ｂを備えており、送風機４ｂにより吸い込まれる室内空気を蒸発器４ａで冷却して室内に吹き出す。吸込み空気の温度は温度センサ４ｃにより検知される。室外機２は、筐体２ｃ内部にフィンチューブ型凝縮器２ａ、送風機２ｂ、散水装置１２を備えている。散水装置１２は、水道ラインに直結する散水配管１３、散水配管１３途中に設けられている散水制御弁１４、散水配管１３末端に設けられているスプレー装置１１により構成されている。散水制御弁１４は、制御部８からの信号を受けて開弁、閉弁を行うように構成されており、散水制御弁１４の開弁により凝縮器２ａのフィン表面に水が噴霧される。
【００１６】
各構成要素間は冷媒循環回路６ａ乃至６ｃにより接続されており、内部を冷媒が循環するように構成されている。空気調和装置１は、この他にも四方弁、アキュムレーター、四方弁等のヒートポンプシステムを構成する各種要素が含まれるが、図では省略してある。空気調和装置１の冷凍能力は、圧縮機３の回転数をインバータ制御することにより調整される。制御部８は、いずれも不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶部等を備え、各センサの検出値に基づいてＲＯＭに格納されている所定のプログラムに従って後述の制御を行うように構成されている。
【００１７】
次に、空気調和装置１の通常（空冷）時における運転動作について説明する。この場合、散水制御弁１４は閉の状態が維持される。圧縮機３で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷媒循環回路６ａを経由して室外機２内の凝縮器２ａに導かれ、ここで外気と熱交換して冷却凝縮される。凝縮した液冷媒は、冷媒循環回路６ｂを経て膨張弁５に導かれる。液冷媒は膨張弁５を通過する際に断熱膨張し、低圧の液ガス並存状態となって室内機４内の蒸発器４ａに導かれる。冷媒は、蒸発器４ａにおいて冷房対象である室内空気から熱を奪って自らは蒸発し、低圧冷媒ガスとなって冷媒循環回路６ｃを経由して圧縮機３に戻る。
【００１８】
次に図３をも参照して、空気調和装置１の空水冷運転制御フローについて説明する。なお、以下のフローでは制御の安定化を考慮して、各ステップは所定の時間インターバルで行われるものとする。制御開始に伴い、初期状態では上述した空冷運転制御、すなわち散水制御弁１４開の閉の状態、により運転される（ステップＳ１０１）。定常運転継続後、圧縮機周波数が最大に至ったか否かが判定される（ステップＳ１０２）。最大に至った状態で（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、さらに冷房能力を上げる必要があるか否かが判定される。この判定は、吸込温度Ｔｓが目標室内温度（Ｔ１）に達しているか否かにより行われる（ステップＳ１０３）。冷房能力を上げる必要がないときは圧縮機周波数最大の状態が維持される（Ｓ１０３においてＮＯ）。必要ありと判定されるときは、空水冷運転制御が開始される（ステップＳ１０４）。すなわち、水制御弁１４は開となり、散水配管１３を介して冷水（水道水）が供給され、スプレー装置１１から凝縮器２ａフィン表面に水が噴霧される。
【００１９】
一方、圧縮機周波数が最大に至っていないときは（ステップＳ１０２においてＮＯ）、次に圧縮機吐出圧Ｐｈが所定の上限値（Ｐ１）を超えているか否かが判定される（ステップＳ１０８）。上限値（Ｐ１）を超えているときは（Ｓ１０８においてＹＥＳ）、上述の空水冷運転制御に移行する（ステップＳ１０４）。（なお、このときの冷凍サイクルは、図３におけるＡ→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’に該当する。）Ｐ１以下のときは（Ｓ１０８においてＮＯ）、次に、さらに冷房能力を上げる必要があるかが判定される（ステップＳ１０９）。冷房能力を上げる必要がないときは（Ｓ１０９においてＮＯ）、その状態で運転が継続される（ステップＳ１０２へ）。必要ありと判定されると圧縮機周波数がさらに１段アップされる（ステップＳ１１０）。
【００２０】
次に、空水冷運転制御下において、吸込温度Ｔｓが設定下限温度（Ｔ０）以下になったか否かが判定される（ステップＳ１０２）。Ｔ０以下であるときは、さらに圧縮機吐出圧Ｐｈが設定下限圧力（Ｐ０）以下になったか否かが判定される（ステップＳ１０２）。両方の条件をクリアしているときは空水冷運転制御が解除され（ステップＳ１０７）、通常の空冷運転制御に復帰する（ステップＳ１０１へ）。（なお、このときの冷凍サイクルは、図３のＡ→Ｂ”→Ｃ”→Ｄ”に該当する。
【００２１】
いずれかの条件が満たされていないときは（ステップＳ１０５又はＳ１０６においてＮＯ）、さらに空水冷運転制御が継続される。
なお、本実施形態では圧縮機最大能力の判定を周波数で行う形態としたが、他の形態、例えば回転数を検知する形態とすることもできる。また、冷房能力の判定は室内機吸込温度で行う形態としたが、他の形態、例えば蒸発器表面温度を検知する形態とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、熱源、冷媒、空調方式、建築構造等の種類を問わず空気調和装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る空気調和装置１の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態における空水冷運転制御フローを示す図である。
【図３】本発明の作用を示すエンタルピー−圧力線図（ｐ−ｈ線図）である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・空気調和装置
２・・・室外機
２ａ・・凝縮器
２ｂ・・送風機
２ｃ・・筐体
３・・・圧縮機
３ａ・・吐出圧センサ
４・・・室内機
４ａ・・蒸発器
４ｂ・・送風機
４ｃ・・温度センサ
５・・・膨張弁
６ａ〜６ｃ・・冷媒循環回路
８・・・制御部
１１・・スプレー装置
１３・・散水配管
１４・・散水制御弁
【図１】
2007024356.tif 000003
【図２】
2007024356.tif 000004
【図３】
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