JPS6266042A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各部屋の室温を独立に調節できろ可変風量
制御システムを採用したダクト式の空気調和機に関する
ものである。

〔従来の技術〕

エアーダクトを用いて温度調節された空気を各部屋へ分
配して空気調和を行なうセントラル空気調和システムは
、加湿器や高性能フィルターが容易に組込め、外気処理
や余熱交換器の採用も可能で質の高い空気調和が可能で
あり、また空気調和する部屋には吹出口と吸込口しかな
く、室内スペースが有効に使えるほか、熱搬送系のトラ
ブルも少ないなど、ヒートポンプチラー・ファンコイル
方式やパッケージエアコン分散配置方式などに比べ多く
のメリットを有し、このためビル空調等に多く採用され
ている。その中でも省エネルギー運転が可能な可変風量
制御方式（以下ＶＡＶ方式と呼ぶ）（ま、熱負荷の異な
る各部屋を独立に温度制御でき、使用しない部屋の空気
調和を停止させろ事も可能で、かつ必要送風量の大小に
応じ送風機の動力を可変して運転費を低減させる事もで
き、また同時使用率を考慮することにより熱源機の能力
を小さく設計することができる。

上記ＶＡＶ方式には風量調節用ダンパの形式に応じて２
つの方式がある。１つはバイパス形ＶＡＶユニットを用
いる方式で、室内負荷に応じて室内へ吹出す風量と直接
熱源機へ戻す（バイパスさせる）風量の比率を調節する
ものである。この方式は送風量が一定のため熱源機の能
力制御がむずかしいパッケージエアコンを用いたシステ
ムに用いられろことが多いが、送風機制御による省エネ
ルギー効果はない。

もう１つの方式は絞り形ＶＡＶユニットを用いる方式で
ある。この方式はダンパの開度に応じて変化するダクト
内の圧力を検出し、この値が設定値になるよう送風機の
容量を制御するもので、負荷が少なくなれぼく風量が少
なくなってもこの時ダクト内の空気温度は一定に制御さ
れる）、熱源機の所要能力が小さくなると同時に送風機
の動力も低減される。

絞９形ＶＡＶユニットを用いた従来技術には、特開昭５
７−１９６０２９号公報や、日本冷凍協会発行の冷凍空
調便覧（新版・第４版・応用編）０’）図２．１０　（
ａ）が知られている。第４図はこれら従来における空気
調和機のシステム構成図である。同図において、１は空
調される部屋で、ここでは３部屋の場合を示している。

２ば部屋１の天井内に配置された室内機で、エアーフィ
ルター３戸熱交換器４．送風機５から構成されている。

６は室内機２の空気吹出口に接続されたメインダクト、
７はこのメインダクト６から部屋数に応じて分岐した３
本の枝ダクト、８はこの枝ダクト７の途中に挿入された
絞り形のＶＡＶユニット、９はとのＶＡＶユニット８内
に回転可能に取付けられたダンパ、１０ば上記技ダクト
７の末端に取付けられた吹出口、１１は上記部屋１のド
アー下部に設けられた吸込口、１２ば廊下天井面に設け
られた天井吸込口、１３ばこの天井吸込口１２と上記室
内機２の吸込口を連絡する吸込ダクト、１４は上記各部
屋１に各々取付けられたルームサーモスタット、１５は
上記メインダクト６内に取付けられた温度検出器、１６
は同じくメインダクト６内に設けられた圧力検出器、１
７は上記熱交換器４に接続したし−トポンプ等の熱源機
である。

上記のように構成された従来の空気調和機において、各
ルームサーモスタット１４で使用者が設定した設定温度
と検出された現在の空気温度の温度差に応じダンパ９の
開度を任意の位置に各々調節する。そしてダンパ９ｑ開
度に応じ、メインダグ１−６内の圧力が変化し、これを
圧力検出器１６が検出し、予め設定した設定圧力になる
よう送風［５の容量を変化させる。また、送風量の変化
に伴ない熱交換器４の出口空気温度が変わるため、乙の
温度を温度検出器１５で検出し、予め設定しておいた空
気温度になるようＲＡ源機１７の能力を制御する。この
ように略一定温度に調節された空気は吹田口１０から室
内熱負荷の大小に応じた風量で部屋１内へ吹き出す。部
屋１を空調１７た空気は吸込口１１から廊下等のスペー
スを通り天井吸込口１２へ流れ、吸込ダクト１３を経由
して再び室内機２へ戻る。

第５図は上記冷凍空調便覧の図２．１４に示された冷房
負荷に対するＶＡＶユニットの通過風量の制御の様子を
表わす線図である。同図において、横軸は冷房負荷、縦
軸は風量を表わしているが、冷房負荷は現在の室温と設
定室温の差に、風景はダンパ９の開度に置きかえること
ができる。冷房運転により室温が低下し設定室温との差
が小さくなるに従いダンパ９は徐々に閉まり、熱負荷と
バランスした風量を吹出口１０より部屋１内へ吹き出す
。なお、暖房時も暖房負荷と風量との関係シよ同様であ
る。

さて第５図において、冷房負荷がある値以下に減少した
場合、風量は一定となり、送風温度が負荷の減少に伴な
い高くなるようｆｆｌ１１御されている。

これは、ビル等において最小換気量を確保するための制
御で、最小風量を維持しながら送風温度を変え負荷に対
応していく制御（定風量方式−〇ＡＶ方式）である。

また他の従来技術としては、特公昭５５−１４９７９号
公報や特公昭５５−４４８５４号公報、特公昭５５−４
４８５４け公報、特公昭５５−２４０２２号公報などが
知られている。これらはダンパ９の開度調節を手動で行
ない、送風機と熱源機の制御は自動で行なうＶＡＶ方式
であり、送風温度を外気に追従して変化させ、熱負荷の
大小に応じて熱源機の能力を制御する方式である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の絞り形ＶＡＶユニットを用いた空気
調和機では、各部屋の熱負荷が大きく異なる場合でも枝
ダクト７の寸法や吹田口１０の寸法、吹出口１０の内側
に設けられた風量調整用の絞り　（図示せず）などで正
確な各部屋の風景バランスをとる６製がなく、ｖＡＶユ
ニット８のダンパ９が各部屋の熱負荷に応じた風量を自
動調節していた。しかし熱負荷は外気温や室内発生熱な
どにより大きく異なり、吹田空気温度とダクト内圧力が
いつも一定に制御される場合、吹田空気温度と圧力の設
定値のとり方によ−）では熱負荷が大きい時ダンパ９を
全開にしても能力が不足して室温が設定値に到達しない
部屋がでる場合や、熱負荷が小さい時は、風量を下げる
ため各ダンパをすへて絞り込んで圧力損失の大きい状態
で運転するという問題があった。なお、低負荷時ＶＡＶ
方式からＣＡＶ方式に単純に切換えろ方式では送風機動
力を十分低減できない。

また、ダンパ９を手動制御する空気調和機では、外気温
により送風圧を変化させ、送風量を単純に増減させても
、各部屋の熱負荷は内部発生熱にも大きく影響されるた
め、熱負荷に見合った最適な運転能力が得られろとは限
らず、さらに熱負荷の異なる各部屋への送風量調節を手
動のダンパ９を用いて行なわなければならず、各部屋の
室温を希望湿度に維持することが値しいという間；項が
あった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、室内の熱負荷の大小に応して最適な送風温度の設定
を行なうことにより、熱負荷が大きい時でも室温を正確
に設定値に制御することができ、熱負荷が小さい時は送
風機の動力をよリ一層低減することができる空気調和機
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る空気調和機は、ルームサーモスタットの
検出信号を入力とする熱負荷測定手段によって各部屋の
熱負荷を測定し、この測定結果に基づき熱源機に接続さ
れたダクトに設けられたダンパの開度をダンパ制御手段
によって制御し、上記熱負荷測定手段によって測定され
た各部屋の熱負荷の内の最大の値に基づき送風１度の設
定温度を設定温度決定手段によって決定し、この決定結
果と温度検出器からの検出信号を入力とする温度測定手
段の出力に基づき、熱源機の能力を能力決定手段によっ
て決定し、この出力に基づいて熱源機の容量を制御する
能力制御手段を設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、設定湿度決定手段が、送風温度の
設定温度を最大の熱負荷がゼロ以下の時は設計上の上下
の限界温度に、最大の熱負荷が設定値以上の時は同じく
設計上の上下の限界温度に、最大の熱負荷がゼロから設
定値の間は、熱負荷に比例させた温度に値を決定するこ
とにより、これによって高熱負荷時の正確な室温制御、
および低熱負荷時の送風機動力の低減を可能にする。

〔実施例〕

第１図はこの発明による空気調和機の一実施例を示す全
体のシステム構成図である。第１図から明らかなように
、室内機２の熱交換器４と接続されたヒートポンプ等の
熱源機１７と、この熱源機１７および熱交換器４により
発生する冷温風を搬送する送風機５と、この送風機５に
接続したメインダクト６と、このメインダクト６の枝ダ
クト７内に配置された風量調節用のダンパ９と、上記メ
インダクト６内の圧力を検出する圧力検出Ｍ１６および
吹出空気湿度を検出する温度検出器１５と、４各部屋１
に取付けられたルームサーモスタット１４を備え、この
ルームサーモスタット１４の設定温度信号および検出温
度信号を入力とする熱負荷測定手段１８により各部屋１
の熱負荷の大小を測定し、その出力に基づきダンパ制御
手段１９を制御して各ダンパ９の開度を制御し、次いで
各部屋１の熱負荷の内の最大の値に基づき、送風温度を
いくらにするかを設定温度決定手段２０によって決定し
、この決定結果と温度検出器１５からの検出信号を入力
とする温度測定手段２１の出力に基づき熱源機１７の能
力を能力決定手段２２によって決定し、この決定手段２
２の出力に基づいて熱源機１７の容量を能力制御手段２
３で制御するように構成したものである。

なお、第１図において、第４図と同一符号は同−又は相
当部分を示している。

次に上記実施例の物件を第２図の熱源機制御プログラム
のフローチャートおよび第３図の設定温度の説明線図を
参照しながら暖房時について説明する。なお、これら制
御はマイクロコンピュータを利用して実現させるもので
あるが、その回路は省略した。また送風圧力を一定にす
るための送風＠５の容量制御法と、熱負荷に見合った送
風社を調節するためのダンパ９の開度制御法についての
詳細説明は省略しな。

空気調和機が暖房運転されると、第２図に示す制御プロ
グラムがスタートシ、まず、ステップ３０で各部屋１の
ルームサーモスタット１４から各々の設定室温（Ｔｏ　
）と実際の室温（ＴＲ）の値が入力される。ここで、室
温が設定室温と等しければダンパ９の開度変更は行なわ
れず、室温が低ければダンパ９を開けろ方向に、高けれ
ば閉める方向に制御する。次のステップ３１では非空調
室を除く各部屋の室温ＴＲと各々の設定室温Ｔ。との差
から求められた熱負荷の内の最大値を求める。

なお、ここでば熱負荷＝設定室温Ｔｏ−室Ｆｊｆｘ　Ｔ
　Ｒと定義する。次のステップ３２において、Ｔ＝Ｔｗ
ｉｎ　十Ａ　（Ｔ　□　　Ｔ　Ｒ）の計算を行ないＴを
求めろ。なお、Ｔは送風温度の設定値、Ｔｍ１ｎは熱源
４５！１１７が安定して運転できる範囲内で定めた下限
設定温度（定数）、Ａは定数である。

設定湿度Ｔの値は、ステップ３３で下限設定温度（Ｔ　
ｎ＋ｉｎ）を下回っていないか否かが判定され、下回っ
ていれば、次のステップ３４でＴ＝Ｔｍｉｎと設定する
。一方、ステップ３３での判定結果が「ＮＯ」のときは
、ステップ３５に移行して設定温度Ｔが上限設定温度（
Ｔ　ｗｉｎ）を上回っていないかどうかが判定され、上
回っていれば、ステップ３６でＴ　＝　Ｔ　ｗｉｎと設
定する。

ステップ３７は温度検出器１５から信号を取込み、現在
のダクト６内の温度（Ｔｓ）を測定するものである。こ
の処理が終了すると、次のステップ３８に移行して各ダ
ンパ９がすべて全閉または運転限界を越える全閉に近い
状態かどうかを判定し、全閉でないならば、次のステッ
プ３９で現在＃４源機１７が運転されているか否かが判
定され、運転さねていれば、次のステップ４０へ進み、
停止していれば、熱源機１７を運転させるステップ４１
を経てステップ４０へ進む。ステップ４０でばＴとＴｓ
との値が比較され、Ｔ＞Ｔｓの関係ならば熱源機１７の
能力（熱源機がビートポンプの場りば圧縮機の回転数）
がＴとＴｓとの差に応じてアップされ（ステップ４２）
、ＴくＴｓの関係ならば、ダウンされる（ステップ４３
）。また、ＴがＴｓの不感帯内ならば、回転数の変更を
行なわず、次のステップ４５へ進む。上記ステップ３８
で各ダンパ９がすべて全閉と判定された場合は、熱源機
１７を停止して（ステップ４６）ステップ４５へ進む。

ステップ４５ではインバータ等のコントローラーにより
熱源機１７の回転数制御が行なわれる。以上の制御は一
定時間間隔で繰り返される。これら一連の制御により、
ある特定の一室あるいは複数室の室温が設定室温を大幅
に下回っている場合は設定温度の値は高目に設定され、
また、ダンパ９開度も熱負荷の大小に比例するため最大
熱負荷の部屋１のダンパ９はほぼ全開状態となる。その
結果、最大熱負荷の部屋へは高温で大風量の温風が供給
され、その室温を急速に高める。

一方、室温がほぼ満足されている部屋１のダンパ９は絞
ぼられ適切な風量の温風が供給されろ。また、各部屋１
の室温がすべて設定室温に近づき、最大熱負荷の値が小
さくなると、設定温度の値は下げられ送風温度は低下す
る。乙の温度の低下に伴い室温が低下すると、各ダンパ
９は開く方向に動作し、最終的に８よ低い設定温度でダ
ンパ９ば全開に近い状態で運転される。したがって少な
い圧力損失で送風機５が運転されろ事になり、送風機入
力は低減する。

なお、上記実施例で（よ設定温度（Ｔ）の値を最大熱負
荷、つまり　（Ｔｏ　　ＴＲ）の値がゼロの時からＴｍ
１ｎに固定するようにしていたが、これは必ずしもゼロ
の時からでなくとも良い。

また、上記実施例でば温度測定手段２０を設定温度決定
手段２１の次に位置させていたが、両手段を入れかえて
も同じことである。

さらに、上記実施例では熱源機１７をインバータにより
回転数制御することにより能力を制御していたが、これ
は他の制御手段によってもよい。

また、上記実施例では最大熱負荷（各空調中の部屋の設
定室温−室温の値の最大値）の値に基づいて設定温度の
値を決定ずろようにしたが、最大熱負荷の求め方は毎制
御タイミングごとの計測、ある間隔をおいての計測、あ
る時間内の積算値あるいは平均値としての計測値として
求めろことができる。また最大熱負荷の定義を非空調室
を除く各部屋の室温の内の最小値と（冷房時は最大値）
し、この値に基づいて設定温度の値を決定するようにし
てもよい。

〔発明の効果〕

以上のように乙の発明によれば、ダクＩ・内の設定温度
を最大熱負荷の大小に応じて決定する手段を設け、この
決定に基づいて適切な送風湿度の風を各部屋へ与え得る
ように構成したので、熱負荷が大きい時でも室温を設定
値に正確に制御でき、熱負荷の小さい時は少ない搬送動
力で送風機を運転することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明による空気調和機の一実施例を示すシ
ステム構成図、第２図は第１図の制御動作を示すフロー
チャート、第３図は熱負荷と設定ン晶度の関係を示す説
明線図、第４図は従来における空気調和機の構成説明図
、第５図は従来の冷房負荷と風量の関係を示す説明線図
である。 １　部屋、５・送風機、６　ダクト、７　枝ダクト、９
・・・ダンパ、１４　・ルームサーモスタット、１５・
温度検出器、１７　熱源機、１８−熱負荷測定手段、１
９・ダンパ制御手段、２ｏ　−設定温度決定手段、２１
　・温度測定手段、２２　能力決定手段、２３　・能力
制御手段。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄（外２名） 第２図 第３図 設　　１ 第５図 −→冷房負荷 手続補正書（自発）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷風または冷温風を発生させる能力可変形の熱源
   機と、この熱源機の冷温風を略一定圧力で各部屋へ分配
   する送風機およびダクトと、このダクトの枝部分に配置
   され風量調節用のダンパと、各部屋に設置されたルーム
   サーモスタットを備えた空気調和機において、上記ルー
   ムサーモスタットで設定された室温および検出された室
   温の信号を入力としてその差より各部屋の熱負荷を測定
   する熱負荷測定手段、この熱負荷測定手段の出力に基づ
   き上記ダンパの開度を制御するダンパ制御手段、上記熱
   負荷測定手段によって測定された各部屋の熱負荷の内の
   最大の値に基づきダクト内の送風温度の設定値を決定す
   る設定温度決定手段、この設定温度決定手段の出力とダ
   クト内温度検出器からの検出信号を入力とする温度測定
   手段、この温度測定手段の出力に基づき熱源機の能力を
   決定する能力決定手段、この能力決定手段の出力に基づ
   き熱源機を制御する能力制御手段を備えた空気調和機。
2. （２）設定温度決定手段は、ダクト内の設定温度を最大
   の熱負荷（設定室温と実際室温の温度差）がゼロ以下の
   時は熱源機の運転が可能な設計上の限界温度（暖房時は
   下限温度、冷房時は上限温度）に、最大の熱負荷が設定
   値以上の時は設計上の限界温度（暖房時は上限温度、冷
   房時は下限温度）に、最大の熱負荷がゼロから上記設定
   値の間は、熱負荷に比例させた温度に値を決定するよう
   になっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の空気調和機。
3. （３）能力制御手段は、設定温度決定手段によって決定
   された設定温度と、温度検出器で検出された温度との差
   に応じて熱源機の能力を増減するよう決定するようにな
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   空気調和機。
4. （４）能力制御手段は、熱源機がヒートポンプの場合そ
   の圧縮機の回転数を調節するようになっていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第３項記載の空気
   調和機。