JPH05223318A - 水熱源ヒ−トポンプ式空気調和機の流量表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】流量計を用いることなく設置時は勿論のこと、
その後何時でも簡単に水−冷媒熱交換器３への流量を認
識することができる。 【構成】熱源水入口温度センサ７、熱源水出口温度セン
サ８、室内湿球温度センサ９及び室内乾球温度センサ１
０からの検出温度に基づき、冷房能力演算回路１２、暖
房能力演算回路１３、温度差演算回路１４、放熱量演算
回路１５、吸熱量演算回路１６及び流量演算回路１７で
流量を演算し、この流量を表示装置２１に表示して、水
−冷媒熱交換器３への熱源水の流量を常時認識できるよ
うにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水−冷媒熱交換器への熱
源水の流量を表示する水熱源ヒ−トポンプ式空気調和機
の流量表示システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水熱源ヒ−トポンプ式空気調和機
を設置するときは、ヒ−トポンプ式の冷媒回路を設置す
るとともに、この冷媒回路の水−冷媒熱交換器には水、
ブライン等の熱源水が循環する水循環回路を設置し、空
気熱交換器にて室内空気と熱交換した熱をこの水−冷媒
熱交換器の熱源水と熱交換し、室内の冷暖房を行ってい
る。

【０００３】この空気調和機においては、このように水
を媒体として熱交換を行っているため、水循環回路内の
水の流量が熱交換能力に大きな影響を与える。そこで、
この空気調和機を設置するときは、水循環回路内を循環
する熱源水の流量が適量となっているか否かを流量計で
測定しており、ここで、この水循環回路内にゴミ等が詰
って流量不足となっているときは、このゴミ等の除去等
適当な作業を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように前記従来の
水熱源ヒ−トポンプ式空気調和機では、この空気調和機
の設置時の不具合については流量計で対処しているが、
水循環回路における流量の減少は、長期間の使用に伴う
配管系の腐食や継手部分の弛緩によっても起こる。即
ち、配管系の腐食により、配管の内径が小さくなった
り、或いは、継手部分の弛緩によって水漏れを起こすか
らである。

【０００５】このような熱源水の循環において、その流
量減少が水循環回路に配置された水−冷媒熱交換器への
定格流量の５０％までに止まっているときはその冷暖房
能力に影響を与えることが少ないが、それ以下に減少す
るときは冷暖房能力が著しく低下することが実験的に明
らかとなっている。

【０００６】しかしながら、このような不具合は冷暖房
能力の低下という問題が起きたときに、はじめて認識さ
れるものであり、これを監視するには、流量計を用いて
頻繁に流量を計測しなければならず、メンテナンスが非
常に煩雑になるという問題点を有していた。

【０００７】本発明の目的は、前記従来の課題に鑑み、
流量計を用いることなく設置時は勿論のこと、その後何
時でも簡単に水−冷媒熱交換器への流量を認識すること
ができる水熱源ヒ−トポンプ式空気調和機の流量表示シ
ステムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、水循環回路のポンプ手段で循環する水、ブラ
イン等の熱源水と、水熱源ヒ−トポンプ回路の圧縮機に
て循環する冷媒とを水−冷媒熱交換器で熱交換し、他
方、室内空気と該水熱源ヒ−トポンプ回路の冷媒とを空
気熱交換器で熱交換し、室内の冷暖房を行なう水熱源ヒ
−トポンプ式空気調和機の流量表示システムにおいて、
室内の湿球温度を検出する室内湿球温度センサと、室内
の乾球温度を検出する室内乾球温度センサと、前記水−
冷媒熱交換器における熱源水の入口温度を検出する熱源
水入口温度センサと、前記水−冷媒熱交換器における熱
源水の出口温度を検出する熱源水出口温度センサと、前
記室内湿球温度センサの検出信号及び前記熱源水入口温
度センサの検出信号に基づき冷房能力を演算する冷房能
力演算回路と、前記室内乾球温度センサの検出信号及び
前記熱源水入口温度センサの検出信号に基づき暖房能力
を演算する暖房能力演算回路と、前記冷房能力演算回路
により求められた冷房能力と前記圧縮機の仕事量から前
記水−冷媒熱交換器への放熱量を演算する放熱量演算回
路と、前記暖房能力演算回路により求められた暖房能力
と前記圧縮機の仕事量から前記水−冷媒熱交換器からの
吸熱量を演算する吸熱量演算回路と、前記熱源水入口温
度センサの検出信号及び前記熱源水出口温度センサの検
出信号に基づき熱源水の温度差を演算する温度差演算回
路と、前記放熱量演算回路又は前記吸熱量演算回路で求
められた吸・放熱量と、前記温度差演算回路で求められ
た温度差から熱源水の流量を演算する流量演算回路と、
前記流量演算回路の出力信号に基づき熱源水の流量を表
示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、冷房運転時において水−冷媒
熱交換器への流量は次のようにして表示される。

【００１０】即ち、室内湿球温度センサで検出された温
度と、熱源水入口温度センサで検出された温度とを冷房
能力演算回路に入力し、この各温度を、冷房能力と室内
湿球温度との関係を熱源水入口温度毎に表した関数に当
てはめることにより、冷房能力が演算される。

【００１１】この冷房能力演算回路で求められた冷房能
力を放熱量演算回路に入力し、この冷房能力に圧縮機の
仕事量を加算し水−冷媒熱交換器の放熱量を演算する。

【００１２】他方、熱源水入口温度センサの検出温度及
び熱源水出口温度センサの検出温度を温度差演算回路に
入力し、熱源水の温度差を演算する。

【００１３】このようにして求められた放熱量及び温度
差を流量演算回路に入力し、この放熱量を温度差で除算
し水−冷媒熱交換器への流量を演算する。

【００１４】この流量演算回路で求められた流量に対応
する信号を表示装置に入力し、この表示装置で流量を表
示する。

【００１５】また、暖房運転時における水−冷媒熱交換
器への流量は次のようにして表示される。

【００１６】即ち、室内乾球温度センサで検出された温
度と、熱源水入口温度センサで検出された温度とを暖房
能力演算回路に入力し、この各温度を、暖房能力と室内
乾球温度との関係を熱源水入口温度毎に表した関数に当
てはめることにより、暖房能力が演算される。

【００１７】この暖房能力演算回路で求められた暖房能
力を吸熱量演算回路に入力し、この暖房能力から圧縮機
の仕事量を減算し水−冷媒熱交換器の吸熱量を演算す
る。

【００１８】他方、熱源水入口温度センサの検出温度及
び熱源水出口温度センサの検出温度を温度差演算回路に
入力し、熱源水の温度差を演算する。

【００１９】このようにして求められた吸熱量及び温度
差を流量演算回路に入力し、この放熱量を温度差で除算
し水−冷媒熱交換器への流量を演算する。

【００２０】この流量演算回路で求められた流量に対応
する信号を表示装置に入力し、この表示装置で流量を表
示する。

【００２１】

【実施例】図１乃至図６は本発明に係る水熱源ヒ−トポ
ンプ式空気調和機の流量表示システムの一実施例を示す
もので、図１はこのシステムの水熱源ヒ−トポンプ回路
及び水循環回路を示す図である。

【００２２】このシステムは複数の水熱源ヒ−トポンプ
回路Ａと水循環回路Ｂを有している。この水熱源ヒ−ト
ポンプ回路Ａは、圧縮機１、四方弁２、水−冷媒熱交換
器３、膨脹弁４、空気熱交換器（送風機を含む）５にて
構成されている。この水熱源ヒ−トポンプ回路Ａはその
冷媒を、図１の実線矢印に示すように、圧縮機１→四方
弁２→水−冷媒熱交換器３→膨脹弁４→空気熱交換器５
→四方弁２→圧縮機１と順次循環することにより冷房運
転が行われる。他方、図１の一点鎖線矢印に示すよう
に、圧縮機１→四方弁２→空気熱交換器５→膨脹弁４→
水−冷媒熱交換器３→四方弁２→圧縮機１と順次循環す
ることにより暖房運転が行われる。

【００２３】また、水循環回路Ｂは循環ポンプ６によ
り、図１の二点鎖線矢印に示すように、各水熱源ヒ−ト
ポンプ回路Ａの水−冷媒熱交換器３に熱源の水を循環さ
せるもので、この水−冷媒熱交換器３にてこの水と水熱
源ヒ−トポンプ回路Ａの冷媒との間で熱交換している。
なお、６´は熱源水の温度を制御する熱源水温度コント
ロ−ル装置である。

【００２４】さらに、水−冷媒熱交換器３の入口には水
温を検出する熱源水入口温度センサ７を、また、出口に
は熱源水出口温度センサ８を設けている。他方、空気熱
交換器５の近傍には室内の湿球温度を検出する室内湿球
温度センサ９及び室内の乾球温度を検出する室内乾球温
度センサ１０が設置されている。

【００２５】図２はこのシステムの駆動制御を示すブロ
ック図である。１１はマイクロコンピュ−タで、冷房能
力演算回路１２、暖房能力演算回路１３、温度差演算回
路１４、放熱量演算回路１５、吸熱量演算回路１６、流
量演算回路１７を有している。これらの各回路１２〜１
７は各センサ７〜１０及び冷暖房スイッチ１８，１９に
基づき図３のフロ−チャ−トに示すように駆動制御され
る。

【００２６】即ち、冷房スイッチ１８がオンとなり冷房
運転を行っているとき（Ｓ１）は、室内湿球温度センサ
９で検出した室内の湿球温度と熱源水入口温度センサ７
で検出した熱源水の温度とを冷房能力演算回路１２に入
力する（Ｓ２）（Ｓ３）。この冷房能力演算回路１２に
は図４の(a) に示すように、定格の熱源水流量時におけ
る冷房能力と室内湿球温度との関係を熱源水入口温度毎
に表した複数の関数ａ，ｂ，ｃ……が記憶されており、
この熱源水入口温度から所定の関数を選択し、この関数
で室内の湿球温度に対応する冷房能力を導き出すことが
できる（Ｓ４）。 この冷房能力演算回路１２で求めら
れた冷房能力を放熱量演算回路１５に入力する。ここ
で、図５のモリエル線図で表された冷凍サイクルに示す
ように、冷房時の水−冷媒熱交換器３における放熱量
（Ｑ１）はＢ点のエンタルピ（ｉ）からＣ点のエンタル
ピ（ｉ）を減算した値に冷媒循環量（Ｇ）を乗算した
値、即ち 、 Ｑ１＝（ｉＢ−ｉＣ）×Ｇ であり、また、冷房能力（ｑ１）はＡ点のエンタルピ
（ｉ）からＤ点のエンタルピ（ｉ）を減算した値に冷媒
循環量（Ｇ）を乗算した値、即ち、 ｑ１＝（ｉＡ−ｉＤ）×Ｇ であり、さらに、圧縮機１の仕事量（ｑ２）はＢ点のエ
ンタルピ（ｉ）からＡ点のエンタルピ（ｉ）を減算した
値に冷媒循環量（Ｇ）を乗算した値、即ち、 ｑ２＝（ｉＢ−ｉＡ）×Ｇ であり、この仕事量（ｑ２）は圧縮機１の容量に基づき
一定の値がこの放熱量演算回路１５に入力されている。
ここで、このモリエル線図に基づき、 ｉＢ−ｉＣ＝（ｉＡ−ｉＤ）＋（ｉＢ−ｉＡ） となっているから、 Ｑ１＝ｑ１＋ｑ２ であり、この放熱量（Ｑ１）は、冷房能力演算回路１２
で求められた冷房能力（ｑ１）に既に入力されている圧
縮機１の仕事量（ｑ２）を加算することにより求められ
る（Ｓ５）。

【００２７】この水−冷媒熱交換器３の放熱量を求めた
後に、熱源水入口温度センサ７の検出温度（Ｔ１）及び
熱源水出口温度センサ８の検出温度（Ｔ２）を温度差演
算回路１４に入力し（Ｓ６）（Ｓ７）、熱源水の温度差
（△Ｔ）を △Ｔ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜ として演算する（Ｓ８）。

【００２８】このように、水−冷媒熱交換器３の放熱量
（Ｑ１）及び熱源水の温度差（△Ｔ）を求めたときは、
これを流量演算回路１７に入力し、水−冷媒熱交換器３
の流量（Ｖ）を、 Ｖ＝Ｑ１／△Ｔ から求める（Ｓ９）。

【００２９】そして、この流量演算回路１７で求められ
た流量に対応する信号を表示装置駆動回路２０を介して
表示装置２１に出力し、水−冷媒熱交換器３の流量を表
示する（Ｓ10）。

【００３０】ここで、メンテナンスを行う者は、この流
量と水−冷媒熱交換器３への定格流量とを比較し、この
流量が−５０％に近づいているときは、水循環回路Ｂに
ゴミが詰まっていたり、或いは、水漏れを起こしている
ことを認識することができる。このようなときは、この
水循環回路Ｂを点検・修理し、将来起こるおそれのある
冷房能力の低下を未然に防止する。

【００３１】他方、暖房スイッチ１９がオンとなり暖房
運転を行っているとき（Ｓ１）は、室内乾球温度センサ
１０で検出した室内の乾球温度と熱源水入口温度センサ
７で検出した熱源水の温度とを暖房能力演算回路１３に
入力する（Ｓ11）（Ｓ12）。この暖房能力演算回路１３
には図４の(b) に示すように、暖房能力と室内乾球温度
との関係を熱源水入口温度毎に表した複数の関数α，
β，γ……が記憶されており、この熱源水入口温度から
所定の関数を選択し、この関数で室内の乾球温度に対応
する暖房能力を導き出すことができる（Ｓ13）。

【００３２】この暖房能力演算回路１３で求められた暖
房能力を吸熱量演算回路１６に入力する。ここで、図６
のモリエル線図で表された冷凍サイクルに示すように、
暖房時の水−冷媒熱交換器３における吸熱量（Ｑ２）は
Ａ´点のエンタルピ（ｉ）からＤ´点のエンタルピ
（ｉ）を減算した値に冷媒循環量（Ｇ）を乗算した値、
即ち、 Ｑ２＝（ｉＡ´−ｉＤ´）×Ｇ であり、また、暖房能力（ｑ３）はＢ´点のエンタルピ
（ｉ）からＣ´点のエンタルピ（ｉ）を減算した値に冷
媒循環量（Ｇ）を乗算した値、即ち、 ｑ３＝（ｉＢ´−ｉＣ´）×Ｇ であり、さらに、圧縮機１の仕事量（ｑ２）は前述した
冷房運転と同様にＢ´点のエンタルピ（ｉ）からＡ´点
のエンタルピ（ｉ）を減算した値に冷媒循環量（Ｇ）を
乗算した値、即ち、 ｑ２＝（ｉＢ´×ｉＡ´）×Ｇ であり、この仕事量（ｑ２）は圧縮機１の容量に基づき
一定の値がこの吸熱量演算回路１６に入力されている。
ここで、このモリエル線図に基づき、 ｉＡ´−ｉＤ´＝（ｉＢ´−ｉＣ´）−（ｉＢ´−ｉＡ
´） となっているから、 Ｑ２＝ｑ３−ｑ２ であり、この吸熱量（Ｑ２）は、暖房能力演算回路１３
で求められた暖房能力（ｑ３）から既に入力されている
圧縮機１の仕事量（ｑ２）を減算することにより求めら
れる（Ｓ１４）。

【００３３】この水−冷媒熱交換器３の吸熱量を求めた
後に、前述した冷房運転におけるステップ６に移行し、
冷房運転時と同様に暖房運転時の水−冷媒熱交換器３の
流量が求められ、かつ、この流量が表示装置２１に表示
される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷暖房時の流量がこのシステムの設置時はもとより、こ
のシステムの継続運転時においても水−冷媒熱交換器へ
の水熱源の流量を表示装置に常時表示することができる
ため、水循環回路の不具合を逸早く認識できるし、ま
た、従来の如く計測する度に流量計を用いることを要し
ないため、流量の認識も簡単にできるという利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】水熱源ヒ−トポンプ式空気調和機の流量表示シ
ステムの水熱源ヒ−トポンプ回路及び水循環回路を示す
図である。

【図２】このシステムの駆動制御を示すブロック図であ
る。

【図３】このシステムの駆動制御を示すフロ−チャ−ト
である。

【図４】冷暖房能力と室内湿球乾球温度との関係を熱源
水入口温度毎に表した関数を示す図である。

【図５】モリエル線図で表された冷房時の冷凍サイクル
を示す図である。

【図６】モリエル線図で表された暖房時の冷凍サイクル
を示す図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、３…水−冷媒熱交換器、５…空気熱交換
器、６…循環ポンプ、７…熱源水入口温度センサ、８…
熱源水出口温度センサ、９…室内湿球温度センサ、１０
…室内乾球温度センサ、１１…マイクロコンピュ−タ、
１２…冷房能力演算回路、１３…暖房能力演算回路、１
４…温度差演算回路、１５…放熱量演算回路、１６…吸
熱量演算回路、１７…流量演算回路、２０…表示装置駆
動回路、２１…表示装置、Ａ…水熱源ヒ−トポンプ回
路、Ｂ…水循環回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水循環回路のポンプ手段で循環する水、
   ブライン等の熱源水と、水熱源ヒ−トポンプ回路の圧縮
   機にて循環する冷媒とを水−冷媒熱交換器で熱交換し、
   他方、室内空気と該水熱源ヒ−トポンプ回路の冷媒とを
   空気熱交換器で熱交換し、室内の冷暖房を行なう水熱源
   ヒ−トポンプ式空気調和機の流量表示システムにおい
   て、 室内の湿球温度を検出する室内湿球温度センサと、 室内の乾球温度を検出する室内乾球温度センサと、 前記水−冷媒熱交換器における熱源水の入口温度を検出
   する熱源水入口温度センサと、 前記水−冷媒熱交換器における熱源水の出口温度を検出
   する熱源水出口温度センサと、 前記室内湿球温度センサの検出信号及び前記熱源水入口
   温度センサの検出信号に基づき冷房能力を演算する冷房
   能力演算回路と、 前記室内乾球温度センサの検出信号及び前記熱源水入口
   温度センサの検出信号に基づき暖房能力を演算する暖房
   能力演算回路と、 前記冷房能力演算回路により求められた冷房能力と前記
   圧縮機の仕事量から前記水−冷媒熱交換器への放熱量を
   演算する放熱量演算回路と、 前記暖房能力演算回路により求められた暖房能力と前記
   圧縮機の仕事量から前記水−冷媒熱交換器からの吸熱量
   を演算する吸熱量演算回路と、 前記熱源水入口温度センサの検出信号及び前記熱源水出
   口温度センサの検出信号に基づき熱源水の温度差を演算
   する温度差演算回路と、 前記放熱量演算回路又は前記吸熱量演算回路で求められ
   た吸・放熱量と、前記温度差演算回路で求められた温度
   差から熱源水の流量を演算する流量演算回路と、 前記
   流量演算回路の出力信号に基づき熱源水の流量を表示す
   る表示手段とを備えたことを特徴とする水熱源ヒ−トポ
   ンプ式空気調和機の流量表示システム。