JPS6284245A - 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Ｗｌ この発明は、各部屋の室温を独立に調整できる可変風量
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
。 【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、空気調和（以下、空調という）を行うセントラ
ル空調システムは、加湿器や高性能フィルタが容易に組
み込め、外気処理や全熱交換器の採用も可能で質の高い
空調が行え、また、空調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、さらに、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）パッケージエアーコン分ｌｔ＆ｉ５［方
式などに比べて、多くのメリットを有し、ビル空調など
に用いられている。 特にその中でも、省エネルギ運転が可能な可変風量制御
方式（以下、ＶＡＶ方式という）は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調を停止
させることも可能で、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こともできる。 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。 ＶＡＶ方式には、風量調節用ダンパの形式に応じて、二
つの方式がある。そのうちの一つは、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
き出す風量と直接熱陣機へ戻す（バイパスさせる）風量
の比率を調節する。 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ーコンを用いたシステムに用
いられることが多いが、送風機制御による省エネルギ効
果はない。 また、もう一つの方式は、絞り形ＶＡＶユニットを用い
る方式で、室内負荷に応じて室内への吹田風量を任意の
値に調節する。 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に、送風機の容
量を制御するので、負荷が少なくなれば（風量が少なく
なってもダクト内の空気温度はほぼ一定に制御される）
、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。 絞り形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）の図２．１０（ａ）が知
られている。 第５図はこれら従来並びにこの発明の基礎となる空気調
和機のシステム構成図である。ここでは、空調される部
屋は３部屋として描いである。 この第５図において、４２は天井内に配設された室内機
で、エアーフィルタ４３・熱交換＠４４・送風機２から
構成されている。この室内８１４２の空気吹出口にメイ
ンダクｌ−３が接続されている。 メインダクト３からは３本の枝ダクト４５が分岐されて
いる。乙の枝ダクト４５の途中には、絞す形ＶＡＶユニ
ット４６が挿入されていて、このＶＡＶユニット４６内
に回転可能にダンパ４が取付けられている。 まｔコ上記技ダクト４５の末端の天井面に吹田口４７が
取付けられており、さらに、部屋のドアの下部に吸込口
４８が設けられている。 まｊコ、４９は廊下天井面に設けられた天井吸込口であ
り、５０はこの天井吸込口４９と上記室内機４２の吸込
口を連絡する吸込口ダクトである。 さらに、上記メインダクト３内には温度検出器５、圧力
検出器５１が設けられている。この温度検出器５はメイ
ンダクト３内の温度を検出し、圧力検出器５１はメイン
ダクト３内の空気圧力を検出するもので、メインダクト
３内に検出部を有している。 なお、１は、熱交換器４４に接続したヒートポンプなど
の熱源機、６ば、各部にそれぞれ取り付けられたルーム
サーモスタットである。 従来の空気調和機は、上記の構成において各ルームサー
モスタット６で使用者が設定した設定室温と検出された
現在の空気温度の温度差に応じて、ダンパ４の開度を任
意の位置にそれぞれ調節している。 このダンパ４の開度に応じ、メインダクト３内の圧力が
変化し、これを圧力検出器５１が検出し、あらかじめ設
定しておいた設定圧力になるように、送風機２の容量を
変化させる。 また、送風量の変化にともない、熱交換Ｗ４４の出口空
気温度が変わるため、この温度を温度検出器５で検出し
、あらかじめ設定しておいた空気温度になるように、熱
源機１の能力を制御する。 このようにして、はぼ一定の温度になるように調節され
た空気は吹田口４７から室内熱風負荷の大小に応じた風
量で部屋内へ吹き出す。そして、部屋を空調した空気は
吸込口４８から廊下などのスペースを通り、天井吸込口
４９へ流れ、吸込ダクト５０を経由して、再び室内８１
４２へ戻る。 第６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ユニットの通過風足の制御の様子を
表す線図である。 この第６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とも
ない、高くなるように制御される。 これは、ビルなどにおいて、最小換気景を確保するため
の制御で、最小風景を維持しながら、送風温度を変え、
負荷に対応してい（制御（定風量方式−ＣＡＶ方式）で
ある。横軸は冷房負荷、縦軸は風景を表しているが、冷
房負荷は現在の室温と設定温度の差、風量はダンパ４の
開度と置換えることができる。 冷房運転により室温が低下し、設定温度との差が小さく
なるにしたがい、ダンパ４は徐々に閉まり、熱負荷とバ
ランスした風量を吹田口４７から部屋へ吹き出す。 なお、暖房時も、暖房負荷と風景との関係は同様である
。 また、他の従来技術として、特公昭５５−１４９７９号
公報や特公昭５５−４４８５４号公報、特公昭５５−２
４０２２号公報などが知られている。 これらは、ダンパ４の開度調節を手動で行い、送風機と
熱源機の制御は自動で行うＶＡＶ方式であり、送風温度
を外気温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可変温度制御を採用した方式でる
。 【発明が解決しようとする問題点】 先に述べた従来の絞り形ＶＡＶユニットを用いた空気調
和機は上記のように構成されているので、各部屋の熱負
荷が大きく異なる場合でも、枝ダクト４５の寸法や吹田
口４７の寸法、吹田口４７の中に設けられた風量調節用
の絞り（図示せず）などで正確な各部屋の風量バランス
を取る必要がなく、ＶＡＶユニット４６のダンパ４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、吹出空気温度とダクト内圧力がいつも一定に制
御される場合には、吹田空気温度と圧力の設定値のとり
方によっては、熱負荷が大きいとき、ダンパ４を全開に
しても能力が足らず、室温が設定値に到達しない部屋が
出る場合や、熱負荷が小さいときには、風量を下げろた
め、各ダンパをすべて絞９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
り換える方式では、送風機動力を十分低減できない。 また、後者のダンパを手動制御する空気調和機では、外
気温により送風量を変化させ、暖房能力を単純に増減さ
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る
とは限らない。 さらに、熱負荷の異なる各部屋への送風量調節を手動ダ
ンパ４を用いて行わなければならず、各部屋の室温を希
望温度に維持することが難しいという問題点があった。 この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、熱負荷が大きいときでも室温を正確に設定値に制
御することができ、熱負荷が小さいときは送風機の動力
をより−Ｊ−低減することができる空気調和機を得るこ
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、メインダクト内の設定温
度を熱負荷の大小に応じて決定する手段と、この手段の
決定に基づいて適切な送風温度の冷風又は温風を各部屋
に供給する手段を設けたものである。

【作　用】

この発明においては、メインダク！・内の送風温度の設
定値を各ダンパの開度信壮とダクト内の温度の信号に基
づき、いずれかの部屋の室温が設定室温に到達しないと
き、熱源機の能力が大きくなる方向に変更し、かつ設定
温度以上のとき、熱源機の能力が小さくなる方向に変更
する作用をする。

【実施例】

以下、この発明の空気調和機の実施例について図面に基
づき説明する。 第１図はその一実施例の全体の構成を示す図である。こ
の第１図において、第５図と同一部分には同一符号を付
して説明する。この実施例用は第１図から明らかなよう
に、温風または冷風を発生させる能力可変形の熱源機１
と、この熱源機の冷温風を搬送する送風機２と、この送
風機に接続したメインダクト３と、このメインダクト３
の枝部分に配置されら風量調節用のダンパ４と、ダクト
３内の温度を検出する温度検出器５と各部屋に取付けら
れたルームサーモスタット６を備えている。 また、このルームサーモスタット６の検出信号を入力と
する熱負荷測定手段７によって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８によって各ダンパ４
の開度を制御し、次いでダンパ制御手段８と上記熱負荷
測定手段７の出力に基づきメインダクＩ・３内の送風温
度を幾らにするかを設定温度決定手段９によって決定し
、この決定結果と温度検出器５からの検出信号を入力と
する温度測定手段１０に出力に基づき熱源機１の能力を
能力決定手段１１によって決定し、この決定手段の出力
に基づいて熱源機１の能力を熱源機制御子段１２で制御
するように構成されている。 次に、この上記の実施例の動作について、第２図ないし
第４図の制御プログラムフローチャートを参照しながら
、暖房時について説明する。なお、これらの制御はマイ
クロコンピュータを利用して実現させることが望ましい
が、その回路はここでは省略することにする。 また、熱負荷に見合った送風量を調節するためのダンパ
４の開度制御法についての詳細も省略する。 まず、ステップ１３で各部屋のルームサーモスタット６
からそれぞれの設定温度Ｔｏと実際の出力Ｔ尺の値かに
入力される。 ’室ｉＴ尺が設定温度と等しければ、ダンパ４の開度変
更は行われず、室温１゛尺が設定温度Ｔｏよりも低くけ
れば、ダンパ４を開ける方向にダンパ制御手段９により
制御する。逆に、室温Ｔ尺が設定温度Ｔｏよりも高けれ
ば、ダンパ制御手段９により、ダンパ４を閉める方向に
制御する（ステップ１４．１５）。 次に、メインダク！・３内の設定温度の決定がステップ
１６〜３２において実行される。ここでは、いずれかの
部屋の室温が一定時間内に設定温度内に到達しない場合
は、設定温度も上昇させ、送風温度を高め、暖房能力を
大きくする。 反対に、空調室のダンパ４がいずれも絞られた状態が一
定時間続いた場合は暖房能力が大きすぎているので、設
定温度を下げ、能力を低下させる。 まず、ステップ１６で、第１番目の部屋が空調中が非空
調中かが判定され、空調中であれば、ステップ１７へ移
る。 ここでは、ダンパ４が全開かどうかの判定がなされ、全
開ならば次のステップ１８へ移動する。 このステップ１８では、先のステップ１３で測定された
現在の室温が設定室温を下回っているがどうか判定され
、下回っている場合には、次のステップ１９に移行する
。 このステップ１９で各部屋ごとに時間が積算され、さら
に次にステップ２０で各部屋ごとのＭ算時間が連続３０
分以上続いたかどうが判定される。 この積算時間が３０分以上の場合、次のステップ２１で
積算時間はクリアされ、次のステップ２２で設定温度の
変更が行われる。すなわち、運転スタート時に自動的に
セットされた設定温度Ｔは、Ｔ＋Ａの値に変更される。 なお、Ａの値は定数である。 次のステップ２３．２４で設定圧力が上限設定温度（Ｔ
　ｍ口）を上回っていないかどうが判定され、上回って
いれば、Ｔ＝Ｔｍａにと設定する。 上記ステップ１６，１７，１８，２０でｒＮＯＪと判定
された場合には、ステップ２５に移行する。 このステップ２５で各部屋について計算が終わったかど
うか判定され、終了していなければ、先のステップ１６
へ戻り、次の部屋の計算を行う。 また、すべての部屋の計算が終了すれば、次のステップ
２６（第３図）へ移る。 ここでは、全開しているダンパ４が一つ以上あるかどう
か判定し、なければ次のステップ２７で時間が積算され
、さらに次のステップ２８で積算時間が連続３０分以上
続いたかどうか判定される。 積算時間が３０分以上の場合、次のステップ２９で積算
時間がクリアされ、次のステップ３０で設定温度はＴ−
Ｂの値に変更される。なお、Ｂの値は定数である。 次のステップ３１．３２で設定圧力が下限設定温度（Ｔ
ｗｉｎ）を下回っていないかどうか判定され、下回って
いなければ、Ｔ＝Ｔｍｉｎと設定する。 また、第４図に示すステップ３３では、温度検出器５と
温度検出器５から信号が入力され、現在のメインダクト
３内の温度Ｔｓが測定される。 次のステップ３４では、各ダンパ４がすべて全閉または
運転限界を越える全開に近い状態かどうか判定され、全
閉でなければ、次のステップ３５で現在熱源機１が運転
されているかどうか判定され、運転されていれば、次の
ステップ３７へ進み、逆に停止していれば熱源機ｌの運
転を停止して、ステップ３６，３７へ進む。 次のステップ３７では、設定温度Ｔと温度Ｔｓの値が比
較され、ＴＮＴｓの関係ならば、熱源機１の能力（熱源
機１．がピートポンプの場合は圧縮機の回転数）がとの
ＴとＴｓの差に応じて上げられ（ステップ３８）　、Ｔ
＜Ｔｓの関係ならば下げられる（ステップ３９）。 また、設定温度Ｔが温度Ｔｓの不感帯ならば、回転数の
変更を行わず、次のステップ４０へ進む。 このステップ４０では、インバータなどのフン）・ロー
ラにより、熱源機ｌの回転数制御が行われる。 なお、ステップ３４で各ダンパ４がすべて全開と判定さ
れた場合は、ステップ４１へ進み、熱源８１１を停止さ
せる。 以上の制御が一定時間間隔で繰り返されろ。なお、ダン
パ４を全開しても、室温が所定の時間内、たとえば、３
０分以内に設定温度に到達しない部屋が同時に２室あっ
た場合、ステップ２２を２度通ることになり、′ｒは（
Ｔ＋２Ａ）に変更される。 また、３０分から６０分の間にまだ設定温度に達しない
部屋がある場合には、さらに、Ｔの値は修正される。こ
れらの一連の制御により、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１．１高目に設定される。この結果、最大熱負
荷の部屋へは、高温の温風が供給され、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のダンパ４は絞ら
れ、適切な風景の温風が供給されろ。 また、各部屋の室温がすべて設定温度に近づき、最大熱
負荷の値が小さくなると、各ダンパ４は絞られ、その結
果、設定圧力と設定温度が下げられ、送風温度が下がる
。その影響により、室温が低下すると、各ダンパ４は開
く方向に動作し、最終的には低い設定温度でダンパ４は
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ＩＪ２が運転されることになり、送風機２の
入力は低減する。 なお、上記実施例では、設定温度を変更するＡ。 Ｂの値を定数としていたが、外気温などに比例させた変
数としてもよい。 また、上記実施例では、設定温度決定手段９から熱源機
制御手段１２までを第１図に示した順序で順次実行する
ように構成していたが、各手段の実行時間は短く、順序
もそれほど重要でないため、たとえば、各手段の順序を
温度測定手段１０、設定温度決定手段９、能力決定手段
１１、熱！ＩｆＡ機制御手段１２のように入れ換えても
よい。 さらに、上記実施例では、熱源ｍ１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
らは他の制御手段によってもよい。 まｔコ、上記実施例のステップ２０と２８で積算時間の
判定を３０分としていたが、この時間は熱源機１の能力
、空調面積などに応し゛Ｃ１最適な値に設定するとよい
。

【発明の効果】

この発明は以上説明したとおり、メインダウ１−内の設
定ン晶度を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温度の冷温風を各部屋へ
与えろことができろように構成したので、熱負荷が大き
いときでも、室温を設定値に正確に制御でき、熱負荷の
小さいとき（，１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図はこの発明の空気調和機の一実施例の全体構成図
、第２図ないし第４図＋、１それぞれ同上空気調和機の
動作を説明ずろためのフローチャー１・、第５図は従来
の空気調和機の構成図、第６図は従来の空気調和機の冷
房負荷と風量の関係を示す説明線図である。 １　熱源機、２　送風機、３　メインダクト、４　ダン
パ、５　温度検出器、６−ルームサーモスタット、７　
熱負荷測定手段、８　ダンパ制御手段、９　設定温度決
定手段、１０　　温度測定手段、１１　能力決定手段、
１２　熱源機制御手段。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　大　岩　　増　＃ｔ（ばか２名）第　２　図 第６図 →冷房負荷

Claims (2)

【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
   する送風機とメインダクトと、このメインダクト内の温
   風を検出する温度検出器と、上記メインダクトの枝部分
   に配置された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と、この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
   段と、この熱負荷測定手段の出力に基づきダンパの開度
   を制御するダンパ制御手段と、このダンパ制御手段と上
   記熱負荷測定手段の出力に基づきメインダクト内の設定
   圧力を決定する設定圧力決定手段と、この設定温度決定
   手段の出力と上記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決定する
   能力決定手段と、この能力決定手段の出力に基づき熱源
   機の能力を制御する熱源機制御手段を備えた空気調和機
   。
2. （２）設定圧力決定手段は、いずれかの部屋の室温がダ
   ンパ全開にもかかわらず一定時間経過しても設定室温に
   到達しないとき、熱源機の能力が大きくなる方向に設定
   温度を変更し、かつ一定時間経過しても全開になるダン
   パが存在しないとき熱源機の能力が小さくなる方向に設
   定温度を変更す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。