JP2012189268A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和装置の信頼性を向上させる。
【解決手段】空気を送風する送風装置１１０と、送風装置を駆動する電動機１２０と、送風装置の吹出口とダクト３００との間の通風路を開閉するダンパ５６０とを備えた空気調和装置において、ダクトに空気調和装置が複数台接続され、複数台の空気調和装置の一部が停止した場合に、停止した空気調和装置に備えられたダンパを閉じ、運転中の空気調和装置に備えられたダンパを送風装置の風量が下がるように開度を調整する制御装置１５０を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気調和装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特開平４−３５９７１７号公報（特許文献１）がある。この公報には、鉛直方向の上部から下部に向かって空気を流すようにダクトを設置し、このダクトの内部に、上部と下部とで互いに反対方向に曲げられた上部折り曲げ部と下部折り曲げ部とを有する風向板を回転支点を介して支持することで、逆風時には風向板が自動的に閉じ、逆風状態から送風状態に変移したときは、風向板が自動的に開くようにする空気調和装置側への逆流を防止するダンパ機構が記載されている。

特開平４−３５９７１７号公報

しかし前記特許文献１では、一部の空気調和機が停止した場合に他の運転中の空気調和機の送風機の風量が増加することについて考慮されていない。送風機の風量が通常の使用範囲を超える風量に増加すると、送風機の電動機の負荷が大きくなり故障しやすくなるため、空気調和装置の信頼性が低減するおそれがある。

そこで本発明は、空気調和装置の信頼性の向上を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、空気を送風する送風装置と、前記送風装置を駆動する電動機と、前記送風装置の吹出口とダクトとの間の通風路を開閉するダンパとを備えた空気調和装置において、前記ダクトに前記空気調和装置が複数台接続され、前記複数台の空気調和装置の一部が停止した場合に、停止した前記空気調和装置に備えられた前記ダンパを閉じ、運転中の前記空気調和装置に備えられた前記ダンパを前記送風装置の風量が下がるように開度を調整する制御装置を備えることを特徴とする。

また、空気を送風する送風装置と、前記送風装置を駆動する電動機と、前記送風装置の吹出口とダクトとの間の通風路を開閉するダンパとを備えた空気調和装置において、前記ダクトに前記空気調和装置が複数台接続され、前記複数台の空気調和装置の一部の運転中に他の前記空気調和装置が運転開始する場合、前記一部の空気調和装置に備えられた前記ダンパを前記送風装置の風量が上がるように開度を調整する制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、空気調和装置の信頼性を向上させることができる。

本実施例の空気調和装置の構成図。 逆流防止ダンパの構成図。 送風装置と逆流防止ダンパの動作を説明するフロー図。 状態Ｂを説明する図。 実施例２における空気調和装置を示す構成図。 モータダンパの構成図。 空気調和装置のダクトダンパ制御に係わる回路図。 モータダンパ制御フロー図。 実施例２における空気調和装置の送風機特性図。 図９の状態を説明する構成図。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、ダクト側から空気調和装置への逆流を防止することができる空気調和装置１００及び２００を説明する。

図１は、本実施例の空気調和装置１００及び２００の構成図である。
空気調和装置１００，２００は、それぞれ送風装置１１０，２１０，電動機１２０，２２０，ベルト１３０，２３０，熱交換器１４０，２４０，制御装置１５０，２５０，逆流防止ダンパ１６０，２６０を有する。

制御装置１５０，２５０からの信号により電動機１２０，２２０が駆動し、電動機１２０，２２０とベルト１３０，２３０によって接続された送風装置１１０，２１０が駆動する。空気調和装置１００，２００の一部に設けられた吸込口（図示なし）から空気を吸込み、熱交換器１４０，２４０により空気が冷却または加熱された後、送風装置１１０，２１０に吸込まれる。逆流防止ダンパ１６０，２６０はそれぞれ送風装置１１０，２１０の吹出口とメインダクト３００との間に接続されており、送風装置１１０，２１０から吹出された空気は逆流防止ダンパ１６０，２６０を介し、メインダクト３００に送られる。

図２は、逆流防止ダンパ１６０，２６０の構成図である。
複数の板状の羽根１６２で送風装置１１０，２１０からメインダクト３００への通風路が覆われ、１つの羽根１６２につき１つの回転軸１６１を備える。送風装置１１０，２１０が駆動し、空気が逆流防止ダンパ１６０，２６０に送られると、回転軸１６１で開閉可能に支持された羽根１６２が風圧により押し上げられ開状態となり、メインダクト３００への通風が可能となる。また、送風装置１１０，２１０が停止し、羽根１６２の受ける風圧がなくなることにより、羽根１６２は送風装置１１０，２１０の吹出口を塞ぐように自重でストッパ１６３部まで閉じ、メインダクト３００から送風装置１１０，２１０への逆流を防止する。

羽根１６２は開度制御されておらず、風量が多いほど羽根１６２の開度が大きく、風量が少ないほど開度が小さくなる。回転軸１６１を羽根１６２の中央から左右の何れかに寄せて重心をずらすと、羽根１６２が自重で閉じやすくなる。図では回転軸１６１を羽根１６２の右側に寄せて、羽根１６２が時計回りに開き、反時計回りに閉じる状態を示す。また、送風装置１１０，２１０の最大風量時でも羽根１６２が回転軸１６１を通る鉛直線上にまで回転してこないことが必要である。鉛直線上を越えて開くと（時計回り）、風圧がなくなった場合に反時計回りに閉じなくなってしまうためである。このような大開度が想定される場合は、ストッパ１６３とは別に、開度制限用のストッパ１６４を設けるとよい。この開度制限用のストッパ１６４は、羽根１６２が閉状態から回転軸１６１を通る鉛直線上に位置する開状態までの間の開度で止まるような位置に設けられる。なお、開度制限用のストッパ１６４は隣の羽根１６２の回動を妨げない位置に設けられる。

図３は、送風装置１１０，２１０と逆流防止ダンパ１６０，２６０の動作を説明するフロー図である。
２台の空気調和装置１００，２００の場合、以下の各状態が存在する。送風装置１１０，２１０が共に駆動し、逆流防止ダンパ１６０，２６０が共に開状態となる状態Ａと、送風装置１１０が駆動し逆流防止ダンパ１６０が開状態となり、送風装置２１０が停止し逆流防止ダンパ２６０が閉状態となる状態Ｂと、送風装置１１０が停止し逆流防止ダンパ１６０が閉状態となり、送風装置２１０が駆動し逆流防止ダンパ２６０が開状態となる状態Ｃと、送風装置１１０，２１０が共に停止し、逆流防止ダンパ１６０，２６０が共に閉状態となる状態Ｄとがある。

図４は、前記状態Ｂを説明する図である。
送風装置２１０が停止すると、逆流防止ダンパ２６０が閉じ、送風装置１１０からメインダクト３００に送られた冷却または過熱された空気が空気調和装置２００に逆流することを防止する。また、状態Ｄも状態Ｂと同様に、送風装置１１０が停止すると、逆流防止ダンパ１６０が閉じ、送風装置２１０からメインダクト３００に送られた冷却または過熱された空気が空気調和装置１００に逆流することを防止する。

本実施例では、ダクト側から空気調和装置への逆流を防止する機能を有するだけでなく、風量を調節することができる空気調和装置を説明する。

図５は、実施例２における空気調和装置５００及び６００を示す構成図の例である。
空気調和装置５００及び６００は、それぞれ送風装置１１０，２１０，電動機１２０，２２０，ベルト１３０，２３０，熱交換器１４０，２４０，制御装置５５０，６５０，モータダンパ５６０，６６０を有し、前記モータダンパはそれぞれメインダクト３００に接続される。

制御装置５５０，６５０からの信号により電動機１２０，２２０が駆動し、電動機１２０，２２０とベルト１３０，２３０により接続された送風装置１１０，２１０が駆動し、熱交換器１４０，２４０により冷却または加熱された空気がモータダンパ５６０，６６０を介し、メインダクト３００に送られる。

図６は、モータダンパ５６０，６６０の構成図である。
モータダンパ５６０，６６０は、回転軸５６１により固定された羽根５６２とモータダンパ制御部５６４を有し、羽根５６２はモータダンパ制御部により全開状態から全閉状態まで自由に角度を変更できる。１つの羽根５６２につき１つの回転軸５６１で角度を変更するので、回転軸５６１にかかるトルクを小さくできる。特に下から吹出す空気に対抗して羽根５６２の角度が小さくなるように制御する場合にも効果がある。

図７は、空気調和装置５００，６００のモータダンパ制御に係わる回路図である。
制御装置５５０，６５０は、電動機１２０，２２０と連動して動作する送風装置動作リレー５５１，６５１と、電動機１２０，２２０が停止時に動作する送風装置停止リレー５５２，６５２を有し、モータダンパ５６０，６６０は、モータダンパ制御部５６４，６６４と、モータダンパ駆動用モータ５６５，６６５を有し、制御装置５５０，６５０からの信号がモータダンパ制御部５６４，６６４に入力され、モータダンパ５６０，６６０が駆動制御される。また、制御装置５５０，６５０は、現地施工配線７００を接続する端子台５５３，６５３を有している。

図８は、モータダンパ５６０，６６０制御フロー図である。
送風装置１１０，２１０が駆動または停止したときのそれぞれの送風装置動作リレー５５１，６５１，送風装置停止リレー５５２，６５２，モータダンパ制御部５６４，６６４への入力，モータダンパ５６０，６６０の動作を説明している。例えば、送風装置１１０が駆動し、送風装置２１０が停止している場合、モータダンパ制御部への入力はＡ１−Ｃ１間とＡ１−Ｄ１間に通電があり、モータダンパ５６０は４分の１開となり、図７のような回路となる。

図９は、実施例２における空気調和装置５００または６００の送風機特性図である。
ダクトに接続された空気調和装置は、その風量が多くなるほど全静圧が大きくなる。全静圧は空気調和装置の機内抵抗とダクト抵抗の和で示され、ダクト抵抗は空気調和装置の運転台数が多くなるほど大きくなる。また、送風装置における風量−静圧特性は、図のように山なりとなるか、風量が多くなるほど静圧が小さくなる特性を示す。

空気調和装置が２台共運転している状態Ｓ８０１では、２台の送風装置の各々には、送風装置の特性に基づく静圧がかかる。この静圧は、空気調和装置の機内抵抗Ｓ８０４と空気調和装置が２台共運転している状態のダクト抵抗Ｓ８０５を合わせた全静圧（Ｓ８０４＋Ｓ８０５）と一致し、送風装置はこの全静圧に応じた風量で空気を吹出している。空気調和装置の１台が停止すると、これまで空気調和装置の２台分の空気を通過させていたダクトを空気調和装置１台で使用できる。このため、２台運転時よりも１台の送風装置にかかる抵抗が小さくなり、送風装置からメインダクト３００へ空気が押し出され易くなり、風量が増加して状態Ｓ８０３となる。即ち、空気調和装置の運転台数に応じた全静圧を示す曲線と送風装置の特性を示す曲線との交点（Ｓ８０１，Ｓ８０３）において、空気調和装置が運転するように制御される。

具体的なメカニズムは以下のようになる。
２台の空気調和装置が同じ風量で運転する場合、空気調和装置１台が停止するとメインダクト３００を通過する風量は、２台運転時の２分の１となり風速も２分の１となる。ダクト系の抵抗は概ね風速の２乗に比例することから、空気調和装置が１台運転している状態のダクト抵抗Ｓ８０６は、空気調和装置が２台運転している状態のダクト抵抗Ｓ８０５の４分の１となる。つまり、空気調和装置２台の運転中に１台が停止すると、全静圧がＳ８０７だけ減少することになる（状態Ｓ８０２）。しかし状態Ｓ８０２となると、送風装置の特性と１台運転時に生じるべき全静圧とが一致しなくなるので、状態Ｓ８０２から風量が増加して、安定した状態Ｓ８０３まで移行する。

このように運転台数が減少することで全静圧が減少し、駆動する電動機にかかる負荷が大きくなる場合、予め想定した電動機の使用限界を超えて空気調和装置が故障したり、空気調和装置の風量の使用範囲を逸脱して冷凍サイクルの運転が不安定になるおそれがある。

そこで、図８で説明した通り実施例２の空気調和装置は、他の１台の送風装置が停止している場合、運転中の空気調和装置の方のモータダンパの開度を小さくする（閉じる方向に制御する）ことで通風抵抗をつけて風量を低下させる。風量が低下することは電動機が押し出す空気が少なくなるということなので、電動機にかかる負荷も低下して電動機の使用可能な範囲に入るので、電動機の信頼性の低下を防止することができる。従って、空気調和装置の信頼性を向上させることができる。

また、風量が低下することで、熱交換器を通過する風量も通常の使用範囲に戻るので、過剰に冷媒と空気が熱交換することもなく、冷凍サイクルを安定して運転することができる。この場合、更に熱交換器での熱交換量に基づいて適正な風量となるようにモータダンパの開度を調整すると、冷凍サイクルを安定して運転できるだけでなく、効率の良い運転ができる。

図１０は、図９の状態を説明する構成図である。
送風装置２１０が停止すると、モータダンパ６６０が閉じ、送風装置１１０からメインダクト３００に送られた冷却または過熱された空気が空気調和装置２００に逆流することを防止する。

上記のように、空気調和装置２台の運転中に１台が停止して、ダクト抵抗Ｓ８０６がＳ８０７だけ減少した場合、モータダンパ５６０を例えば４分の１程度の開度とし（全開時の開度を１とする）、モータダンパ５６０でＳ８０７分（減少した静圧分）の抵抗をつける。モータダンパ５６０で生じさせる抵抗は、風量が使用範囲内に入るだけの大きさに設定すればよいが、空気調和装置の停止に伴って減少した静圧分の抵抗（上記ではＳ８０７）を生じさせると、２台運転時と同じ風量となるため、一部の空気調和機の運転停止前後で風量を一定に維持することができる。また、空気調和装置は２台に限られず、複数台あればよい。

また、１台運転中にもう１台運転開始する場合は全静圧が増加するので風量が少なくなり、熱交換器を通過する風量が減少して空気との熱交換量が減少する場合がある。従って、２台駆動する場合は先に駆動していた空気調和装置のモータダンパの開度を大きくする。これにより、モータダンパによる通風抵抗が小さくなり風量が増加し、熱交換器を通過する風量も通常の使用範囲に戻るので、冷媒と空気が熱交換量も増加し、冷凍サイクルを安定して運転することができる。

１００，２００，５００，６００ 空気調和装置
１１０，２１０ 送風装置
１２０，２２０ 電動機
１３０，２３０ ベルト
１４０，２４０ 熱交換器
１５０，２５０ 制御装置
１６０，２６０ 逆流防止ダンパ（ダンパ）
３００ メインダクト（ダクト）
５５０，６５０ 制御装置
５６０，６６０ モータダンパ

Claims (7)

1. 空気を送風する送風装置と、前記送風装置を駆動する電動機と、前記送風装置の吹出口とダクトとの間の通風路を開閉するダンパとを備えた空気調和装置において、
   前記ダクトに前記空気調和装置が複数台接続され、前記複数台の空気調和装置の一部が停止した場合に、停止した前記空気調和装置に備えられた前記ダンパを閉じ、運転中の前記空気調和装置に備えられた前記ダンパを前記送風装置の風量が下がるように開度を調整する制御装置を備えることを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１において、前記制御装置は、前記ダンパの開度を小さくするように調整することを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項２において、前記制御装置は、前記複数台の空気調和装置の一部が停止することにより減少する静圧が前記ダンパの抵抗となるように、前記ダンパの開度を調整することを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項２において、空気を熱交換する熱交換器を備えることを特徴とする空気調和装置。
5. 請求項１乃至４の何れかにおいて、前記ダンパは、複数枚の羽根と前記複数枚の羽根の各々を回動する回転軸とを備えることを特徴とする空気調和装置。
6. 空気を送風する送風装置と、前記送風装置を駆動する電動機と、前記送風装置の吹出口とダクトとの間の通風路を開閉するダンパとを備えた空気調和装置において、
   前記ダクトに前記空気調和装置が複数台接続され、前記複数台の空気調和装置の一部の運転中に他の前記空気調和装置が運転開始する場合、前記一部の空気調和装置に備えられた前記ダンパを前記送風装置の風量が上がるように開度を調整する制御装置を備えることを特徴とする空気調和装置。
7. 請求項６において、前記制御装置は、前記ダンパの開度を大きくするように調整することを特徴とする空気調和装置。

Images