【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。