JP2002195627A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明はランニングコストの増大を招くこ
となく被空気調和室に外気を取り入れることができるよ
うにした空気調和装置を提供することにある。 【解決手段】 被空気調和室１の空気調和を行う空気調
和装置において、給気ファン１３，２２及び熱交換器１
２，２１を有し、上記被空気調和室の空気調和を行う空
気調和機１１ａ〜１１ｄ，１８と、上記被空気調和室の
入退出部を通過する人数を検出する赤外線センサ３と、
この赤外線センサからの検出信号によって上記被空気調
和室に滞留する滞留人数を算出するとともに、その滞留
人数と予め設定された設定人数とを比較しその比較に基
づき上記給気ファンの回転数を制御して上記被空気調和
室への外気の取り入れ量を制御する制御装置７とを具備
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は被空気調和室に外
気を取り入れて空気調和を行うための空気調和装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】被空気調和室の空気調和は、その被空気
調和室の温度、湿度、気流及び清浄度の４つの要素を目
的とする状態に整えることである。被空気調和室の空気
調和の条件は、法令によって規定されており、たとえば
清浄度においては被空気調和室における炭酸ガスや一酸
化炭素の含有率が所定値以内であること、すなわち清浄
度が規定されている。

【０００３】集会場などのように人の出入りが多い被空
気調和室において、炭酸ガスの含有率を基準値以内に設
定するには、被空気調和室の炭酸ガスの濃度に応じて外
気を取り入れるということが行われている。

【０００４】外気を取り入れる場合、外気導入ダクトに
送風機及びダンパを設け、送風機の運転状態を一定に維
持し、上記ダンパの開度を調整することで外気の取り入
れ量を制御するということが行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダンパ
の開度によって外気の取り入れ量を制御する場合、送風
機の運転状態が一定であるため、外気の取り入れ量に応
じて外気導入ダクトを流れる外気の流れの抵抗が変化す
ることになる。そのため、その抵抗の変動によって送風
機を駆動する動力に無駄が生じることが避けられず、ラ
ンニングコストが高くなるということがあった。

【０００６】また、被空気調和室の炭酸ガス濃度を測定
し、その測定結果に基づいて外気の取り入れ量を制御す
ると、被空気調和室の炭酸ガスの濃度が上昇してから外
気が取り入れられることになる。そのため、被空気調和
室において、炭酸ガスの濃度が基準値以内になるまでの
制御時間が長くなり、追従性が悪くなるということがあ
る。

【０００７】この発明は、ランニングコストの増加を招
くことなく外気を取り入れることができ、しかも被空気
調和室の清浄度が低下することを予測して外気の取り入
れが行えるようにした空気調和装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、被空気調和室の空気調和を行う空気調和装置におい
て、送風機及び熱交換器を有し、上記被空気調和室の空
気調和を行う空気調和機と、上記被空気調和室への入退
出部を通過する人員を検出する検出手段と、この検出手
段からの検出信号によって上記被空気調和室に滞留する
滞留人数を算出するとともに、その滞留人数と予め設定
された設定人数とを比較しその比較に基づき上記送風機
の回転数を制御して上記被空気調和室への外気の取り入
れ量を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする
空気調和装置にある。

【０００９】請求項２の発明は、被空気調和室の空気調
和を行う空気調和装置において、送風機及び熱交換器を
有し、上記被空気調和室の温度制御を行う第１の空気調
和機と、上記被空気調和室の入退出部を通過する人数を
検出する検出手段と、送風機を有し、上記被空気調和室
に外気を導入する第２の空気調和機と、上記検出手段か
らの検出信号によって上記被空気調和室に滞留する滞留
人数を算出するとともに、その滞留人数と予め設定され
た設定人数とを比較しその比較に基づき第２の空気調和
機の送風機の回転数を制御して上記被空気調和室への外
気の取り入れ量を制御する制御手段とを具備したことを
特徴とする空気調和装置にある。

【００１０】請求項３の発明は、上記検出手段は、上記
被空気調和室の入退出部を通過する人数と各人の方向を
検出し、上記制御手段は、上記検出手段が検出する人の
数と方向とから上記被空気調和室に滞留する人数を算出
することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気
調和装置にある。

【００１１】請求項４の発明は、上記送風機の回転数
は、インバータ回路部によって制御することを特徴とす
る請求項１又は請求項２記載の空気調和装置にある。

【００１２】この発明によれば、送風機の回転数を制御
して外気の取り入れを制御するため、送風機を駆動する
動力に無駄が生じるのを防止でき、しかも被空気調和室
に入退場する人数から滞留者数を求めて外気の取り入れ
量を制御するため、被空気調和室の空気の清浄度が大幅
に低下する前に外気を取り入れて清浄度を維持すること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の一実施の形態を説明する。

【００１４】図１はこの発明の空気調和装置の概略的構
成を示しており、同図中１は集会場や展示場などのよう
に人員の出入りが多い被空気調和室である。この被空気
調和室１には人員が出入りするための入退出部２が設け
られている。この入退出部２の上方には、被空気調和室
１に入る人員と、出る人員とを判別して検出する検出手
段としての赤外線センサ３が設けられている。

【００１５】すなわち、上記赤外線センサ３は上記入退
出部２の上方に複数の素子が行列状に設けられている。
この赤外線センサ３による検出領域５は、図２（ａ）、
（ｂ）に示すように上記出入り口部２の横方向全長及び
この横方向と交差する前後方向沿って所定の範囲となっ
ている。

【００１６】上記赤外線センサ３の検出領域５を人４が
通過すると、その人４が発する赤外線が赤外線センサ３
の所定の素子によって検出される。この赤外線センサ３
の検出領域５では、図２（ｂ）に示すように赤外線セン
サ３の各素子によって検出された人４のパターンＰの数
と移動方向Ｄが検出され、その検出信号が図１に示す変
換器６に入力される。この変換器６では、その検出信号
が所定の電気信号に変換され、その電気信号が制御装置
７に入力される。

【００１７】制御装置７は、変換器６からの検出信号の
パターンＰが人４であるか否かを判別し、人４であると
判別すると、そのパターンＰの数と移動方向Ｄとから検
出領域５を通過して入退出部２から入室した人数と、退
室した人数の差、つまり上記被空気調和室１に残留する
人数を算出する。この算出値は上記制御装置７に予め設
定された設定値と比較され、その比較に基づいて後述す
るごとく上記被空気調和室１への外気の導入量が決定さ
れるようになっている。

【００１８】上記被空気調和室１の空気調和は複数台、
この実施の形態では第１乃至第４のの４台の第１の空気
調和機１１ａ〜１１ｄによって行われる。各第１の空気
調和機１１ａ〜１１ｄは熱交換器１２と第１の給気ファ
ン１３を有し、この第１の給気ファン１３が運転される
ことで、上記熱交換器１２で熱交換された空気が給気ダ
クト１４を通じて被空気調和室１に供給されるようにな
っている。

【００１９】上記熱交換器１２には図示しない供給管に
よって温水又は冷水が供給される。それによって，熱交
換器１２を通過する空気を加熱或いは冷却することがで
きるようになっている。この実施の形態では，各第１の
空気調和機１１ａ〜１１ｄには熱交換器１２がそれぞれ
１つだけしか設けられていないが，温水用と冷水用との
２つの熱交換器を設けるようにしてもよい。

【００２０】各第１の空気調和機１１ａ〜１１ｄはそれ
ぞれ還気ファン１５を有し、この還気ファン１５は上記
被空気調和室１と還気ダクト１６によって連通してい
る。還気ファン１５によって還気された被空気調和室１
の空気の一部は空気調和機１１ａ〜１１ｄに戻され、熱
交換器１２で熱交換されて第１の給気ファン１３によっ
て被空気調和室１に供給される。

【００２１】還気ファン１５によって還気された被空気
調和室１の空気の残りの一部は、第１の排気ダクト１７
ａと第２の排気ダクト１７ｂを通じて大気中に放散され
る。つまり、第１の排気ダクト１７ａを流れる空気は第
２の空気調和機１８の第１の排気ファン１９を通じて大
気中に放出され、第２の排気ダクト１７ｂを流れる空気
は第２の空気調和機としてのファンユニット２５の第２
の排気ファン２７を通じて大気中に放散される。

【００２２】上記第１の排気ダクト１７ａは４台の第１
の空気調和機１１ａ〜１１ｄの還気ファン１５に連通
し、第２の排気ダクト１７ｂは２台の第１の空気調和機
１１ａ，１１ｂの還気ファン１５に連通している。

【００２３】なお、各第１の空気調和気１１ａ〜１１ｄ
の第１の排気ダクト１７ａにはそれぞれ排気用ダンパ２
０が設けられ、この排気用ダンパ２０の開度を調整する
ことで、各空気調和機１１ａ〜１１ｄの還気ファン１５
から被空気調和室１に還流される空気量と、第２の空気
調和気１８の第１の排気ファン１９によって大気中に放
散される空気量との比率を設定できるようになってい
る。

【００２４】第２の空気調和機１８は熱交換器２１及び
第２の給気ファン２２（送風機）を有し、この第２の給
気ファン２２が作動することで、その内部に外気が導入
される。導入された外気は熱交換器２１で熱交換され、
分配ダクト２３を通じて各第１の空気調和機１１ａ〜１
１ｄに分配供給されるようになっている。

【００２５】上記ファンユニット２５は第３の給気ファ
ン２６（送風機）を有し、この第３の給気ファン２６が
作動することで、給気ダクト２８を通じて２台の第１の
空気調和機１１ａ，１１ｂの熱交換器１２の上流側に外
気を供給するようになっている。

【００２６】上記第１の給気ファン１３、還気ファン１
５、第１の排気ファン１９、第２の給気ファン２２、第
３の給気ファン２６及び第２の排気ファン２７はそれぞ
れインバータ回路部３１を有し、上記制御装置７からの
制御信号によって回転数が制御されるようになってい
る。

【００２７】インバータ回路部３１は、詳細は図示しな
いが、商用電源が入力される整流部、この整流部で整流
された直流電圧が入力するスイッチ部を有し、このスイ
ッチ部に上記制御装置７からの制御信号が入力されるこ
とで、任意の周波数の出力が得られるようになってお
り、その周波数に応じて各ファンの回転数が制御される
ようになっている。

【００２８】第１空気調和機１１ａ〜１１ｄに設けられ
た第１の給気ファン１３の回転数を制御すれば、熱交換
器１２で熱交換して被空気調和室１に導入される空気量
を調整できる。それによって、被空気調和室１の温度を
制御することができる。

【００２９】還気ファン１５の回転数を制御すること
で、被空気調和室１から排出される空気量を調整するこ
とができ、第１、第２の排気ファン１９、２７の回転数
を制御すれば、大気中に排出される空気量を制御するこ
とができる。さらに、第１、第２の給気ファン２２，２
６の回転数を制御することで、第１の空気調和機１１ａ
〜１１ｄを通じて被空気調和室１に供給される給気量及
び外気量を調整できる。

【００３０】つぎに、上記構成の空気調和装置によって
被空気調和室１を空気調和する場合の動作を図３と図４
のフローチャートを参照しながら説明する。

【００３１】４台の空気調和機１１ａ〜１１ｄが被空気
調和室１の温度、湿度、気流及び清浄度が所定の条件に
なるよう運転されている状態において、被空気調和室１
の入退出部２に設けられた赤外線センサ３によって被空
気調和室１に出入りする舞台を検出すると、その物体の
パターンが制御装置７に予め設定されたパターンと比較
され、その一致度合に応じて赤外線センサ３が検出する
パターンが人４であるか否かを判別する。

【００３２】パターンＰが人４であると判別されると、
制御装置７はそのパターンＰの数と方向Ｄとから被空気
調和室１に対する入場人数と退場人数とをカウントし、
その差から被空気調和室１に残留する人数を算出する。
ここまでを図３のフローチャートに示す。

【００３３】制御装置７によって被空気調和室１に残留
する人数（残留人数）が算出されると、図４に示すよう
にその残留人数が制御装置７に予め設定された人数（設
定人数）と比較される。比較の結果、残留人数が設定人
数と異なると、その差に応じて外気の導入量が設定され
る。

【００３４】つまり、残留人数が設定人数よりも少ない
場合には、制御装置７から第２の空気調和機１８の第２
の給気ファン２２のインバータ回路部３１に制御信号が
出力され、その回転数が残留人数と設定人数との差に応
じて低下する。それによって各第１の空気調和機１１ａ
〜１１ｄへの外気の供給量が減少する。

【００３５】一方、残留人数が設定人数よりも多い場合
には、制御装置７から第２の空気調和機１８の第２の給
気ファン２２のインバータ回路部３１に制御信号が出力
され、その回転数が残留人員数と設定人員数との差に応
じて増加する。それによって各第１の空気調和機１１ａ
〜１１ｄへの外気の供給量が増大する。

【００３６】第２の空気調和機１８は熱交換器２１を備
えているから、この第２の空気調和機１８を通じて被空
気調和室１に取り入れられる外気は温度制御されてか
ら、第１の空気調和機１１ａ〜１１ｄの熱交換器１２で
さらに温度制御される。そのため、被空気調和室１へ外
気を取り入れるようにしても、この被空気調和室１の温
度が大きく変動するのを防止できる。

【００３７】被空気調和室１への入場人数が大幅に増加
し、外気の取り入れ量が第２の空気調和機１８の能力以
上に必要な場合には、制御装置７からの制御信号によっ
てファンユニット２６の第３の給気ファン２６が不足し
た外気の取り入れ量に応じた回転数で回転させられる。

【００３８】ファンユニット２６の第３の供給ファン２
６によって取り込まれた外気は２台の第１の空気調和機
１１ａ、１１ｂを通じて被空気調和室１に供給されるこ
とになるから、この被空気調和室１の入場人数が急激に
増大しても、その清浄度、とくに炭酸ガス濃度を基準値
以下に維持することができる。

【００３９】制御装置７によって被空気調和室１への外
気の取り入れ量が上述したように制御されると、その取
り入れ量が最適か否か、つまり第２の給気ファン２２と
第３の給気ファン２６の回転数が検出されて制御装置７
にフィードバックされ、その回転数が被空気調和室１の
残留人数に対して最適か否かが検出される。

【００４０】外気導入量が最適でない場合には、被空気
調和室１の残留人数に応じた外気の取り入れ制御が繰り
返して行われ、最適な場合には外気の導入によって変動
する被空気調和室１の温度制御が行われる。

【００４１】被空気調和室１の温度制御は、第１の空気
調和機１１ａ〜１１ｄの熱交換器１２を通過する空気量
によって制御できるから、制御装置７によって第１の給
気ファン１３と還気ファン１５との回転数を制御するこ
とで、被空気調和室１の温度を設定温度に制御すること
ができる。

【００４２】被空気調和室１の温度制御を行う場合、熱
交換器１２に流れる温水や冷水の温度や量を制御するこ
とで、熱交換器１２を通過する空気の温度を調整するよ
うにしてもよい。

【００４３】なお、被空気調和室１の温度制御は、この
被空気調和室１に温度センサ（図示せず）を設け、この
温度センサが検出する温度を制御装置７にフィードバッ
クすることで、被空気調和室１の温度が設定温度になる
ように制御すればよい。

【００４４】以上のように、被空気調和室１への外気の
取り入れ量の制御を、第２の空気調和機１８の第２の給
気ファン２２と、ファンユニット２５の第３の給気ファ
ン２６との回転数をそれぞれのインバータ回路部３１に
よって制御して行うようにした。

【００４５】そのため、各給気ファン２２，２６は、外
気の取り入れ量に応じて無駄なく運転されるため、これ
ら供給ファン２２，２６の消費動力を必要最低限にする
ことができる。つまり、空気調和装置のランニングコス
トを低減することができる。

【００４６】被空気調和室１の清浄度の変化（炭酸ガス
量の変化）を検出せず、被空気調和室１に残留する人数
の変化によって外気の導入量を制御するようにしてい
る。そのため、被空気調和室１の人数が変化すると同時
に、その室内に必要量の外気が導入される。つまり、被
空気調和室１の清浄度が低下する前に外気を導入し、そ
の室内の清浄度を維持するすることができる。

【００４７】被空気調和室１に入る人数と、出る人数と
は、入退出部２の上方に設けられた赤外線センサ３によ
って検出される。この赤外線センサ３による検出領域５
は入退出部２の幅方向全長にわたっていて、検出領域５
における人４のパターンＰ及びそのパターンＰの移動方
向Ｄによって各人４の入退出を判別するようにしてい
る。

【００４８】そのため、複数の人が横方向に並んで入退
出しても、その人数をパターンＰの形状と移動方向とか
ら確実に判別することができるから、被空気調和室１に
残留する人数を正確にカウントすることが可能となる。

【００４９】この発明は上記一実施の形態に限定され
ず、種々変形可能である。たとえば、上記一実施の形態
では被空気調和室に入退出する人数を検出する検出手段
として赤外線センサを用いたが、赤外線センサに代わ
り、固体撮像素子を用いて入退出部を撮像し、その画像
を処理することで、被空気調和室に残留する人数を検出
するようにしてもよく、さらには他のセンサ、たとえば
超音波やマイクロ波などを用いたセンサであってもよ
い。

【００５０】外気を導入するために、第２の空気調和機
を用いるようにしたが、第１の空気調和機に設けられた
第１の給気ファンの吸引側を、たとえばダクト及びダン
パを介して外気に連通可能な構成とし、この第１の給気
ファンによって被空気調和室に外気を取り入れるように
してもよい。

【００５１】さらに、被空気調和室に接続される第１の
空気調和機の数や第２の空気調和機の数は被空気調和室
の大きさや各空気調和機の能力に応じて決定されるもの
で、その台数はなんら限定されるものでない。

【００５２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、送風機
の回転数を制御して外気の取り入れを制御するため、送
風機を駆動する動力に無駄が生じるのを防止できるか
ら、ランニングコストの低減を図ることができる。

【００５３】しかも、被空気調和室に入退場する人数か
らこの被空気調和室の滞留者数を求めて外気の取り入れ
量を制御するため、被空気調和室の空気の清浄度が低下
する前に外気を取り入れて清浄度を維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る空気調和装置の
概略的構成図。

【図２】（ａ）は被空気調和室の入退室部に設けられた
赤外線センサの概略的斜視図、（ｂ）は赤外線センサの
検出領域におけるパターンの説明図。

【図３】赤外線センサの検出信号によって被空気調和室
に残留する人数を求める際のフローチャート。

【図４】被空気調和室への外気の導入を説明するための
フローチャート。

【符号の説明】

１…被空気調和室 ２…入退室部 ３…赤外線センサ（検出手段） ５…検出領域 ７…制御装置 １１ａ〜１１ｄ…第１の空気調和機 １３…第１の給気ファン １８…第２の空気調和機 ２２，２６…給気ファン（送風機） ２５…ファンユニット（第２の空気調和機） ３１…インバータ回路部

フロントページの続き (72)発明者 清野 明男 東京都墨田区横網２−10−12 株式会社佐 藤総合計画内 (72)発明者 角田 正 東京都墨田区横網２−10−12 株式会社佐 藤総合計画内 (72)発明者 森 一郎 東京都千代田区神田須田町２丁目25番地２ 東芝空調株式会社内 (72)発明者 米野 聡 東京都千代田区神田須田町２丁目25番地２ 東芝空調株式会社内 (72)発明者 坪田 祐 京都府京都市伏見区竹田段川原町４番地の １ 技研トラステム株式会社内 (72)発明者 三島 一久 京都府京都市伏見区竹田段川原町４番地の １ 技研トラステム株式会社内 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 AA05 CC11 DD08 EE26 3L061 BE02 BF08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被空気調和室の空気調和を行う空気調和
   装置において、 送風機及び熱交換器を有し、上記被空気調和室の空気調
   和を行う空気調和機と、 上記被空気調和室への入退出部を通過する人員を検出す
   る検出手段と、 この検出手段からの検出信号によって上記被空気調和室
   に滞留する滞留人数を算出するとともに、その滞留人数
   と予め設定された設定人数とを比較しその比較に基づき
   上記送風機の回転数を制御して上記被空気調和室への外
   気の取り入れ量を制御する制御手段とを具備したことを
   特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 被空気調和室の空気調和を行う空気調和
   装置において、 送風機及び熱交換器を有し、上記被空気調和室の温度制
   御を行う第１の空気調和機と、 上記被空気調和室の入退出部を通過する人数を検出する
   検出手段と、 送風機を有し、上記被空気調和室に外気を導入する第２
   の空気調和機と、 上記検出手段からの検出信号によって上記被空気調和室
   に滞留する滞留人数を算出するとともに、その滞留人数
   と予め設定された設定人数とを比較しその比較に基づき
   第２の空気調和機の送風機の回転数を制御して上記被空
   気調和室への外気の取り入れ量を制御する制御手段とを
   具備したことを特徴とする空気調和装置。
3. 【請求項３】 上記検出手段は、上記被空気調和室の入
   退出部を通過する人数と各人の方向を検出し、 上記制御手段は、上記検出手段が検出する人の数と方向
   とから上記被空気調和室に滞留する人数を算出すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和装
   置。
4. 【請求項４】 上記送風機の回転数は、インバータ回路
   部によって制御することを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の空気調和装置。