(57)【要約】【課題】構成や設定が簡便であり、空調能力を算出するためのシステム構築のコストを抑制することが可能な空調能力算出システムに関する。【解決手段】本発明の空調能力算出システムは、室外ユニットＡと、前記室外ユニットＡに投入される電力を計測する電力計３２と、前記室外ユニットＡと冷媒配管で接続されると共に、開閉により冷媒の流量を制御する膨張弁と、前記膨張弁に対して前記膨張弁の開度に係る制御指令を出力し、前記膨張弁の開度を制御する弁制御部３１と、を有する室内ユニットａ（ａ１，ａ２，…ａ４）と、前記電力計３２によって計測された電力と、前記弁制御部３１によって出力された制御指令を取得すると共に、取得された電力と、取得された制御指令とに基づいて、エネルギー消費効率を算出する外部情報処理装置３０と、を有することを特徴とする。【選択図】      図２
2012255570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外ユニットと、
前記室外ユニットに投入される電力を計測する電力計と、
前記室外ユニットと冷媒配管で接続されると共に、開閉により冷媒の流量を制御する膨張弁と、前記膨張弁に対して前記膨張弁の開度に係る制御指令を出力し、前記膨張弁の開度を制御する弁制御部と、を有する室内ユニットと、
前記電力計によって計測された電力と、前記弁制御部によって出力された制御指令を取得すると共に、取得された電力と、取得された制御指令とに基づいて、エネルギー消費効率を算出する演算部と、を有することを特徴とする空調能力算出システム。
【請求項２】
前記室外ユニットには、複数の前記室内ユニットが接続されることを特徴とする請求項１に記載の空調能力算出システム。
【請求項３】
エネルギー消費効率が冷房に係るものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調能力算出システム。
【請求項４】
エネルギー消費効率が暖房に係るものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調能力算出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばオフィスビルディングに適用されるマルチ型パッケージ空調機器などの冷暖房を行う空調システムの空調能力を算出する空調能力算出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の空調システムである、いわゆるビル用マルチは、低価格、設計施工、個別制御や操作の容易さから、広く利用されている。最近ではビル用マルチの大容量化や省エネ化の進展にともなって、従来からの小規模建物だけでなく大規模建物においても採用されている。このビル用マルチは、空調システムの能力アップを機械室の増床なく簡便に行なえるため、新設の建物のみならず既設の建物における空調負荷の増強対策としても多用されている。
【０００３】
ここで、昨今の省エネルギー対策のため、建物の管理者等から、稼動中の建物での空調システムの空調能力の評価要請が強まっている。
【０００４】
そこで、従来、これまで空調システムの空調能力を評価するための技術がいくつか提案されている。例えば、特許文献１（特開２００９−１５０６４０号公報）には、容量制御型の圧縮機と室外側熱交換器を備えた室外機と、室内側熱交換器を備えた室内機を冷媒配管で接続してなるパッケージ型空調機を用いた空調能力算出システムの冷房能力を測定する方法であって、室外機から室内機に冷媒が送られる送液管を加熱または冷却し、それに応じた前記圧縮機の消費電力、凝縮圧力および蒸発圧力の変化のデータに基づいて、冷房能力を推定することを特徴とする、パッケージ型空調機による空調能力算出システムの冷房能力測定方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００９−１５０６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の特許文献１記載の技術においては、空調能力を算出するために、室外機から室内機に冷媒が送られる送液管を加熱または冷却するハードウエアが必要であり、さらに、加熱または冷却に応じた圧縮機の消費電力、凝縮圧力および蒸発圧力の変化のデータを取得するための各種センサが必要であるので、構成や設定が複雑であり、空調能力を算出するためのシステム構築のコストが上昇する、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、室外ユニットと、前記室外ユニットに投入される電力を計測する電力計と、前記室外ユニットと冷媒配管で接続されると共に、開閉により冷媒の流量を制御する膨張弁と、前記膨張弁に対して前記膨張弁の開度に係る制御指令を出力し、前記膨張弁の開度を制御する弁制御部と、を有する室内ユニットと、前記電力計によって計測された電力と、前記弁制御部によって出力された制御指令を取得すると共に、取得された電力と、取得された制御指令とに基づいて、エネルギー消費効率を算出する演算部と、を有することを特徴とする空調能力算出システムである。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空調能力算出システムにおいて、前記室外ユニットには、複数の前記室内ユニットが接続されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の空調能力算出システムに
おいて、エネルギー消費効率が冷房に係るものであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の空調能力算出システムにおいて、エネルギー消費効率が暖房に係るものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る空調能力算出システムによれば、電力計による計測値と、膨張弁の開度に係る制御指令とに基づいて、エネルギー消費効率を算出するので、構成や設定が簡便であり、空調能力を算出するためのシステム構築のコストを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る空調能力算出システムにより能力算出が行われる空調システム構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空調能力算出システムにより能力算出が行われる空調システムの制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る空調能力算出システムにより能力算出が行われる空調システムの適用例を示す図である。
【図４】室外ユニットの負荷率と効率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る空調能力算出システムにより能力算出が行われる空調システムの制御ブロック図の一例を示すである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る空調能力算出システムが適用されたマルチ型パッケージ空調機器（マルチ形の空気調和装置）の冷熱サイクル構成図である。
【００１３】
マルチ型パッケージ空調機器は、１台の室外ユニットＡ、複数台の室内ユニットａ（ａ１，ａ２，…ａ４）及び、各ユニットを接続する冷媒配管Ｄ１、Ｄ２で構成されている。冷媒配管Ｄ１、Ｄ２は、ガス側分岐管８および液側分岐管９で分岐接続され、室内ユニットａ１，ａ２，…ａ４に分配して冷媒を供給する。室外ユニットＡのガス側阻止弁１に冷媒配管Ｄ１を接続し、液側阻止弁２に冷媒配管Ｄ２を接続することで、一つの冷熱サイクル系統を構成している。
【００１４】
室内ユニットａ（ａ１，ａ２，…ａ４）は、機内に室内膨張弁（減圧装置）５を有する室内ユニットであり、その他に室内送風機３と室内熱交換器４を有している。
【００１５】
室外ユニットＡにおいて、１０は圧縮機、１１は四方弁、１２は室外送風機、１３は室外熱交換器、１４は室外膨張弁、１５は冷媒タンク、１６はアキュミュレータである。矢印は冷媒配管を流れる冷媒の方向を示し、実線矢印が冷房運転時で、逆向きの破線矢印が暖房運転時を示す。この冷媒の流れ方向は、室外ユニットＡ内の四方弁１１の切り換えにより決められる。
【００１６】
図２は本発明実施例の制御ブロック図である。１７は室内ユニットａ（ａ１，ａ２，…ａ４）に動作指令（運転、停止、運転モード、風量・風向設定、温度設定など）を与えるリモコン、１８はリモコン線である。２０はマルチ型パッケージ空調機器全体の動作を制御する集中管理制御部、２３は室外ユニットＡの制御器、２４は室内ユニットａの制御器、２５は室内ユニットｂの制御器である。２１は前記制御部２０と制御器２３を接続する集中管理制御伝送線、１９は室外ユニットＡと室内ユニットａ、ｂを接続する室内外伝送線、３０は前記集中管理制御部２０から空調システムの運転状況に係るデータを取得したり、前記集中管理制御部２０に対して制御指令を出力したりするパーソナルコンピュータ
ーなどの外部情報処理装置、２９は前記集中管理制御部２０と外部コントローラーとして機能する前記部情報処理装置３０とを接続する外部インターフェイス線、３１は室内膨張弁５に対して室内膨張弁５の開度に係る制御指令を出力する弁制御部、３２は前記室外ユニットＡに投入される電力を計測する電力計である。
【００１７】
外部情報処理装置３０としては、演算部、記憶部、インターフェイス部などを有し、ウインドウズ（登録商標）などのオペレーティングシステムが組み込まれた一般的なパーソナルコンピューターを利用することができる。
【００１８】
室内ユニットａの制御器２４は、リモコン１７による昇温指令・降温指令などの設定に応じて、弁制御部３１に対する指令を行う。弁制御部３１は、制御器２４からの指令に基づいて、室内膨張弁５に対して室内膨張弁５の開度に係る制御指令を出力する。室内膨張弁５の開度に応じて、例えば冷房運転の場合には、冷媒の気化熱が制御され、これにより、室内ユニットａによる空調コントロールが行われるようになっている。
【００１９】
それぞれの室内ユニットａ（ａ１，ａ２，…ａ４）で、室内膨張弁５に対して出力された室内膨張弁５の開度に係る制御指令は、それぞれの制御器２４から、室外ユニットＡの制御器２３を経て、集中管理制御部２０で収集される。さらに、室内膨張弁５の開度に係る制御指令データは、集中管理制御部２０から外部情報処理装置３０に転送されて、外部情報処理装置３０において、エネルギー消費効率を算出するために利用される。
【００２０】
また、商用電源から室外ユニットＡに投入される電力は電力計３２によって計測され、室外ユニットＡの制御部２３によって取得される。電力計３２により計測された電力値データは、制御部２３から集中管理制御部２０に転送され、さらに、集中管理制御部２０から外部情報処理装置３０に取り込まれるようになっている。電力計３２により計測された電力値データは、外部情報処理装置３０において、エネルギー消費効率を算出するために利用される。
【００２１】
次に、以上のように構成される空調システムを２系統用いて、1つの空間Ｒの空調を行
う事例について検討し、このような事例で、本発明の実施形態に係る空調能力算出システムを有効に活用する方法について説明する。
【００２２】
図３には、１つの空間Ｒを、室外ユニットＡとこれに接続された室内ユニットａ（ａ１，ａ２，…ａ４）とからなる系統の空調システム（以下、系統Ａの空調システムともいう）と、室外ユニットＢとこれに接続された室内ユニットｂ（ｂ１，ｂ２，…ｂ４）とからなる系統の空調システム（以下、系統Ｂの空調システムともいう）とにより、空調を行う事例が示されている。
【００２３】
また、図４は室外ユニットＡ及び室外ユニットＢの負荷率と効率との関係を示すグラフである。いずれの室外ユニットも負荷率がＬｏより低くなると、効率の低下率が著しくなることが分かる。図３に示すように系統Ａ及び系統Ｂの２つ以上の系統の空調システムで１つの空間Ｒの空調を行う場合で、空調の運転水準が低くても良いときには、室外ユニットＡ及び室外ユニットＢの双方を負荷率Ｌｏより低い負荷率で利用するのではなく、室外ユニットＡ又は室外ユニットＢのいずれか一方を負荷率Ｌｏより高い負荷率で利用し、他方の室外ユニットは停止してしまった方が、全体としてより効率的な運転を行うことが可能になるものと考えられる。系統Ａ及び系統Ｂの２つ以上の系統の空調システムで、このような運転方法を実行させるためには、例えば、外部情報処理装置３０によって集中管理制御部２０を制御することで、これを行うようにすることができる。
【００２４】
ところで、上記のように外部情報処理装置３０によって集中管理制御部２０を制御する
ことで、全体として効率がよいことを立証するためには、空調能力を算出する必要がある。本発明の実施形態に係る空調能力算出システムは、このようなニーズに応えるために、空調能力を簡便に算出するものである。
【００２５】
本実施形態に係る空調能力算出システムにおいては、外部情報処理装置３０が、電力計３２によって計測された電力値と、弁制御部３１によって出力された制御指令を取得する。
【００２６】
外部情報処理装置３０は、取得された電力値と、取得された制御指令とに基づいて、下式（１）により、空調システムのエネルギー消費効率（ＣＯＰ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を演算する。なお、式（１）は冷房に関するエネルギー消費効率を算出するための算出式である。
【００２７】
【数１】
2012255570.tif 000003
ここで、Ｒは個々の室内ユニットから取得された室内膨張弁５の開度に係る制御指令データであり、α1は冷房時における室内膨張弁５の開度を冷媒流量に変換する変換係数で
あり、β1は冷房時における冷媒流量を製造熱量に変換する変換係数であり、Ｗは個々の
室外ユニットに投入された電力値を示している。
【００２８】
また、外部情報処理装置３０は、取得された電力値と、取得された制御指令とに基づいて、下式（２）により、空調システムの暖房に関するエネルギー消費効率（ＣＯＰ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を演算する。
【００２９】
【数２】
2012255570.tif 000004
ここで、Ｒは個々の室内ユニットから取得された室内膨張弁５の開度に係る制御指令データであり、α2は暖房時における室内膨張弁５の開度を冷媒流量に変換する変換係数で
あり、β2は暖房時における冷媒流量を製造熱量に変換する変換係数であり、Ｗは個々の
室外ユニットに投入された電力値を示している。
【００３０】
外部情報処理装置３０は、取得された電力値データと、取得された室内膨張弁５に対する制御指令とに基づいて、上記のように、冷房時には式（１）を適用し、暖房時には式（２）を適用することで、エネルギー消費効率を算出する演算を実行する。演算されたエネルギー消費効率は、外部情報処理装置３０に設けられているディスプレイなどのインターフェイス部によりユーザーに提示される。
【００３１】
従来の技術においては、空調能力を算出するために、室外機から室内機に冷媒が送られる送液管を加熱または冷却するハードウエアが必要であり、さらに、加熱または冷却に応じた圧縮機の消費電力、凝縮圧力および蒸発圧力の変化のデータを取得するための各種センサが必要であったが、上記のように、本発明に係る空調能力算出システムによれば、電力計３２による計測値と、室内膨張弁５の開度に係る制御指令とに基づいて、エネルギー消費効率を算出するので、構成や設定が簡便であり、空調能力を算出するためのシステム構築のコストを抑制することが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５は本発明の他の実施形態に係る空調能力算出システムにより能力算出が行われる空調システムの制御ブロック図の一例を示すである。先の実施形態においては、集中管理制御部２０に接続された外部情報処理装置３０が、電力計３２による計測値と、室内膨張弁５の開度に係る制御指令とを取得して、外部情報処理装置３０がその演算部によりエネルギー消費効率を算出する構成であったが、他の実施形態においては、集中管理制御部２０が電力計３２による計測値と、室内膨張弁５の開度に係る制御指令とを取得して、外部情報処理装置３０がその演算部４１によりエネルギー消費効率を算出する構成となっている。
【００３３】
本実施形態においては、集中管理制御部２０は演算を行い得るマイクロコンピューターなどの演算部４１と、表示装置などのＵＩ部（ユーザーインターフェイス部）４２とを備えており、演算部４１により算出されたエネルギー消費効率はＵＩ部４２によりユーザーに示されるようになっている。
【００３４】
上記のような他の実施形態に係る空調能力算出システムによっても、電力計３２による計測値と、室内膨張弁５の開度に係る制御指令とに基づいて、エネルギー消費効率を算出するので、構成や設定が簡便であり、空調能力を算出するためのシステム構築のコストを抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・ガス側阻止弁
２・・・液側阻止弁
３・・・室内送風機
４・・・室内熱交換器
５・・・室内膨張弁（減圧装置）
８・・・ガス側分岐管
９・・・液側分岐管
１０・・・圧縮機
１１・・・四方弁
１２・・・室外送風機
１３・・・室外熱交換器
１４・・・室外膨張弁
１５・・・冷媒タンク
１６・・・アキュミュレータ
１７・・・リモコン
１８・・・リモコン線
１９・・・室内外伝送線
２１・・・集中管理制御伝送線
２０・・・集中管理制御部
２３・・・室外ユニット制御器
２４・・・室内ユニッ制御器
２５・・・室内ユニット制御器
２９・・・外部インターフェイス線
３０・・・外部情報処理装置
３１・・・弁制御部
３２・・・電力計
４１・・・演算部
４２・・・ＵＩ部
【図１】
2012255570.tif 000005
【図２】
2012255570.tif 000006
【図３】
2012255570.tif 000007
【図４】
2012255570.tif 000008
【図５】
2012255570.tif 000009