JP2018054245A

JP2018054245A - 風量制御装置

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Publication number: JP2018054245A
Application number: JP2016192910A
Authority: JP
Inventors: 隆晴三枝; Takaharu Saegusa; 照芳羽場; Teruyoshi Haba
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-04-05

Abstract

【課題】空調制御における風量制御が、より正確により容易に実施できるようにする。
【解決手段】風量算出部１０２は、差圧測定部１０１が測定した圧力差をもとに制気口１２３を通過する風量を求める。差圧測定部１０１は、空調対象の部屋１２１の給気部（給排気部）１２２に設けられた制気口１２３の前後の圧力差を測定する。風量算出部１０２は、差圧測定部１０１が測定した圧力差をもとに制気口１２３を通過する風量を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の空調設備における風量を制御する風量制御装置に関する。

空気調和のための空調設備においては、風量を測定して制御することが重要である。このような風量の測定においては、例えば風量測定部をダクトに設けた風量調整装置の上流側に設けた風量測定部で実施されている（特許文献１参照）。また、室内機と分岐チャンバとの間の接続ダクト、および分岐チャンバに接続するバイパスダンパユニットの各々に給気風量計測手段を設け、総給気風量とバイパス風量との比率より、空調機の出力を制御する技術も提案されている（特許文献２参照）。

また、集風フードで天井の制気口からの吹き出し空気を集め、集風フードに連続するセンサーフード内に配置したセンサーにより風量を計測する装置も開発されている（特許文献３参照）。

特開２０１１−１２２７９５号公報特開２０１３−１８５８０９号公報特開２００４−２５７８４２号公報

しかしながら、温度・湿度などを調整した空気を移送するダクトは、曲がりや分岐が多く、直管がほとんどない上に、ダンパなどの障害物が多い。このため、ダクトにおける風量測定では、空調対象の部屋に実際に供給される空調空気の正確な風量が計測できず、正確な制御が実施できない。また、ダンパに風量測定部を設ける場合、設置後の調整や修理などが容易ではないという問題がある。

これらに対し、制気口からの吹き出し空気を集めて風量を測定する技術では、空調対象の部屋に実際に供給される空調空気の風量の測定が可能となるが、常に風量測定を実施することができず、制御に対応させることができないという問題がある。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、空調制御における風量制御が、より正確により容易に実施できるようにすることを目的とする。

本発明に係る風量制御装置は、空調対象の部屋の給排気部に設けられた制気口の前後の圧力差を測定する差圧測定部と、差圧測定部が測定した圧力差をもとに制気口を通過する風量を求める風量算出部と、制気口を通過する風量を調節する風量調節部と、風量算出部が求めた風量をもとに風量調節部の動作を制御する風量制御部とを備える。

また、本発明に係る風量制御装置は、空調対象の部屋の給排気部とダクトとの間に設けられたチャンバーボックスのダクトとの接続口の前後の圧力差を測定する差圧測定部と、差圧測定部が測定した圧力差をもとに接続口を通過する風量を求める風量算出部と、制気口を通過する風量を調節する風量調節部と、風量算出部が求めた風量をもとに風量調節部の動作を制御する風量制御部とを備える。

上記風量制御装置において、部屋に設けられた複数の給排気部に対応して複数の差圧測定部を備え、風量算出部は、複数の差圧測定部が測定した複数の圧力差をもとに複数の給排気部を通過する合計風量を求め、風量制御部は、風量算出部が求めた合計風量をもとに風量調節部の動作を制御するようにしてもよい。

上記風量制御装置において、風量調節部は、給排気部に接続するダクトに設けられたダンパーから構成されている。また、給排気部は、給気部であり、風量調節部は、給気部に空調空気を供給する送風機から構成されている。

以上説明したことにより、本発明によれば、空調制御における風量制御が、より正確により容易に実施できるようになるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態１における風量制御装置の構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態２における風量制御装置の構成を示す構成図である。図３は、本発明の実施の形態３における風量制御装置の構成を示す構成図である。図４は、本発明の実施の形態４における風量制御装置の構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における風量制御装置の構成を示す構成図である。この風量制御装置は、差圧測定部１０１、風量算出部１０２、ダンパー（風量調節部）１０３、風量制御部１０４を備える。

差圧測定部１０１は、空調対象の部屋１２１の給気部（給排気部）１２２に設けられた制気口１２３の前後の圧力差を測定する。制気口１２３は、例えば、アネモスタットなどの空調用ディフューザーである。

例えば、部屋１２１の天井裏領域１３１には、図示していない室内機に接続されているダクト１３２、ダクト１３２に接続されたチャンバーボックス１３３が配置されている。ダクト１３２で移送された空調空気は、チャンバーボックス１３３を経て、給気部１２２に設けられた制気口１２３を通過して部屋１２１に供給される。

例えば、第１圧力導入管１１１の第１導入口１１２を制気口１２３のチャンバーボックス１３３の側に配置し、第２圧力導入管１１３の第２導入口１１４を制気口１２３の部屋１２１側に配置する。第１導入口１１２は、例えば、制気口１２３の構造体上面に配置すればよい。また、第２導入口１１４は、制気口１２３近傍の部屋１２１の天井面に配置すればよい。第１導入口１１２より第１圧力導入管１１１を経由して検出される第１圧力と、第２導入口１１４より第２圧力導入管１１３を経由して検出される第２圧力との差圧が、差圧測定部１０１で測定（検出）される。圧力導入管は、例えば、高分子材料から構成されたチューブや、金属製の配管から構成されている。

風量算出部１０２は、差圧測定部１０１が測定した圧力差をもとに制気口１２３を通過する風量を求める。風量算出部１０２は、例えば、空調用コントローラである。

よく知られているように、オリフィスなどの絞り部の前後の圧力差を用い、流量＝ｋ（圧力差）^1/2［ｋは定数］により、絞り部を通過する風量を求めることができる。発明者らの鋭意の検討の結果、制気口１２３が上記絞り部と同様の効果を発現し、制気口１２３前後の圧力差により上記同様に制気口１２３を通過する風量が求められるという知見を得るに至った。定数ｋは、用いられている制気口１２３に対応させ、他の手段で測定した風量と測定される圧力差との関係より予め求めておけばよい。

ダンパー１０３は、制気口１２３を通過する風量を調節する。ダンパー１０３は、給気部１２２に接続するダクト１３２に設けられている。風量制御部１０４は、風量算出部１０２が求めた風量をもとにダンパー１０３の動作を制御する。風量制御部１０４は、設定されている風量値と風量算出部１０２が求めた風量値とが一致するように、ダンパー１０３の開度を制御する。例えば、風量算出部１０２が求めた風量値が、設定されている風量値より大きい場合、ダンパー１０３の開度をより小さくする。また、風量算出部１０２が求めた風量値が、設定されている風量値より小さい場合、ダンパー１０３の開度をより大きくする。

上述したように、実施の形態１では、差圧測定ステップで空調対象の部屋の給排気部に設けられた制気口の前後の圧力差を測定し、風量算出ステップで、測定した圧力差をもとに制気口を通過する風量を求める風量測定方法により風量を測定し、測定した風量をもとに風量調節部の動作を制御するようにしたところに大きな特徴がある。

実施の形態１によれば、制気口の前後の圧力差をもとに制気口を通過する風量を求め、求めた風量をもとに風量調節部の動作を制御するようにしたので、空調対象の部屋に実際に供給される空調空気の風量が正確に求められ、空調制御における風量制御が、より正確により容易に実施できるようなる。風量測定のための機器は、制気口近辺に配置すればよいので、空調設備が設置された後であっても、調整や修理などが非常に容易である。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２における風量制御装置の構成を示す構成図である。この風量制御装置は、差圧測定部２０１、風量算出部２０２、ダンパー（風量調節部）２０３、風量制御部２０４を備える。

差圧測定部２０１は、空調対象の部屋２２１の給気部（給排気部）２２２とダクト２３２との間に設けられたチャンバーボックス２３３のダクト２３２との接続口２３４の前後の圧力差を測定する。

例えば、部屋２２１の天井裏領域２３１には、図示していない室内機に接続されているダクト２３２、ダクト２３２に接続口２３４で接続されたチャンバーボックス２３３が配置されている。ダクト２３２で移送された空調空気は、接続口２３４を通過し、チャンバーボックス２３３を経て、制気口２２３を通過して部屋２２１に供給される。なお、制気口２２３は、例えば、アネモスタットなどの空調用ディフューザーである。

例えば、第１圧力導入管２１１の第１導入口２１２を接続口２３４のダクト２３２の側に配置し、第２圧力導入管２１３の第２導入口２１４を接続口２３４のチャンバーボックス２３３側に配置する。例えば、第１導入口２１２は、接続口２３４近傍のダクト２３２内に配置すればよい。また、第２導入口２１４は、接続口２３４近傍のチャンバーボックス２３３内に配置すればよい。第１導入口２１２より第１圧力導入管２１１を経由して検出される第１圧力と、第２導入口２１４より第２圧力導入管２１３を経由して検出される第２圧力との差圧が、差圧測定部２０１で測定（検出）される。圧力導入管は、例えば、高分子材料から構成されたチューブや、金属製の配管から構成されている。

風量算出部２０２は、差圧測定部２０１が測定した圧力差をもとに接続口２３４を通過する風量を求める。風量算出部２０２は、例えば、空調用コントローラである。

よく知られているように、オリフィスなどの絞り部の前後の圧力差を用い、流量＝ｋ（圧力差）^1/2［ｋは定数］により、絞り部を通過する風量を求めることができる。発明者らの鋭意の検討の結果、チャンバーボックス２３３のダクト２３２との接続口２３４が上記絞り部と同様の効果を発現し、接続口２３４前後の圧力差により上記同様に接続口２３４を通過する風量が求められるという知見を得るに至った。定数ｋは、接続口２３４の形状などに対応させ、他の手段で測定した風量と測定される圧力差との関係より予め求めておけばよい。

ダンパー２０３は、制気口２２３を通過する風量を調節する。ダンパー２０３は、給気部２２２にチャンバーボックス２３３を介して接続するダクト２３２に設けられている。風量制御部２０４は、風量算出部２０２が求めた風量をもとにダンパー２０３の動作を制御する。風量制御部２０４は、設定されている風量値と風量算出部２０２が求めた風量値とが一致するように、ダンパー２０３の開度を制御する。例えば、風量算出部２０２が求めた風量値が、設定されている風量値より大きい場合、ダンパー２０３の開度をより小さくする。また、風量算出部２０２が求めた風量値が、設定されている風量値より小さい場合、ダンパー２０３の開度をより大きくする。

上述したように、実施の形態２では、測定ステップで、空調対象の部屋の給排気部とダクトとの間に設けられたチャンバーボックスのダクトとの接続口の前後の圧力差を測定し、風量算出ステップＳで、測定した圧力差をもとに接続口を通過する風量を求める風量測定方法により風量を測定し、測定した風量をもとに風量調節部の動作を制御するようにしたところに大きな特徴がある。

実施の形態２によれば、接続口の前後の圧力差をもとに接続口を通過する風量を求め、求めた風量をもとに風量調節部の動作を制御するようにしたので、空調対象の部屋に実際に供給される空調空気の風量が正確に求められ、空調制御における風量制御が、より正確により容易に実施できるようなる。風量測定のための機器は、制気口近辺に配置すればよいので、空調設備が設置された後であっても、調整や修理などが非常に容易である。

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態３における風量制御装置の構成を示す構成図である。この風量制御装置は、差圧測定部１０１ａ，差圧測定部１０１ｂ、風量算出部３０２、ダンパー（風量調節部）１０３、風量制御部１０４を備える。

差圧測定部１０１ａは、空調対象の部屋１２１の給気部１２２ａに設けられた制気口１２３ａの前後の圧力差を測定する。差圧測定部１０１ｂは、空調対象の部屋１２１の給気部１２２ｂに設けられた制気口１２３ｂの前後の圧力差を測定する。

例えば、部屋１２１の天井裏領域１３１には、図示していない室内機に接続されているダクト１３２、ダクト１３２に接続されたチャンバーボックス１３３ａ，チャンバーボックス１３３ｂが配置されている。ダクト１３２で移送された空調空気は、チャンバーボックス１３３ａを経て、給気部１２２ａに設けられた制気口１２３ａを通過して部屋１２１に供給される。また、ダクト１３２で移送された空調空気は、チャンバーボックス１３３ｂにも供給され、ここを経て給気部１２２ｂに設けられた制気口１２３ｂを通過して部屋１２１に供給される。

例えば、第１圧力導入管１１１ａの第１導入口１１２ａを制気口１２３ａのチャンバーボックス１３３ａの側に配置し、第２圧力導入管１１３ａの第２導入口１１４ａを制気口１２３ａの部屋１２１側に配置する。同様に、第１圧力導入管１１１ｂの第１導入口１１２ｂを制気口１２３ｂのチャンバーボックス１３３ｂの側に配置し、第２圧力導入管１１３ｂの第２導入口１１４ｂを制気口１２３ｂの部屋１２１側に配置する。

第１導入口１１２ａは、例えば、制気口１２３ａの構造体上面に配置すればよい。また、第２導入口１１４ａは、制気口１２３ａ近傍の部屋１２１の天井面に配置すればよい。同様に、第１導入口１１２ｂは、制気口１２３ｂの構造体上面に配置すればよい。また、第２導入口１１４ｂは、制気口１２３ｂ近傍の部屋１２１の天井面に配置すればよい。

第１導入口１１２ａより第１圧力導入管１１１ａを経由して検出される第１圧力と、第２導入口１１４ａより第２圧力導入管１１３ａを経由して検出される第２圧力との差圧が、差圧測定部１０１ａで測定される。同様に、第１導入口１１２ｂより第１圧力導入管１１１ｂを経由して検出される第１圧力と、第２導入口１１４ｂより第２圧力導入管１１３ｂを経由して検出される第２圧力との差圧が、差圧測定部１０１ｂで測定される。

風量算出部３０２は、差圧測定部１０１ａ，差圧測定部１０１ｂが測定した各々の圧力差をもとに制気口１２３ａ，制気口１２３ｂを通過する合計の風量を求める。ダンパー１０３は、制気口１２３ａ，制気口１２３ｂを通過する風量を調節する。ダンパー１０３は、給気部１２２ａ，給気部１２２ｂに接続するダクト１３２に設けられている。

風量制御部１０４は、風量算出部３０２が求めた合計風量をもとにダンパー１０３の動作を制御する。風量制御部１０４は、設定されている風量値と風量算出部３０２が求めた風量値とが一致するように、ダンパー１０３の開度を制御する。例えば、風量算出部３０２が求めた合計の風量値が、設定されている風量値より大きい場合、ダンパー１０３の開度をより小さくする。また、風量算出部３０２が求めた合計の風量値が、設定されている風量値より小さい場合、ダンパー１０３の開度をより大きくする。

実施の形態３によれば、前述した実施の形態１と同様であり、空調対象の部屋に実際に供給される空調空気の風量が正確に求められ、空調制御における風量制御が、より正確により容易に実施できるようなる。また、実施の形態３によれば、１つの部屋に設けられた複数の給排気部における合計風量をもとに風量制御を実施するので、より正確な制御が実施できる。

ところで、１つの部屋に対して複数の給排気部が設けられている場合、例えば、統べたの給気部における吹き出し風量は連動して増減する場合が多い。従って、いずれかの給気部で測定された風量をもとに、他の給気部における風量値が予測可能である。このため、代表の給気部で測定された風量をもとに、他の給気部における風量値を予測し、予測した値による合計風量をもとに風量制御を実施してもよい。この場合、非常設の圧力計で。代表としている給気部以外の給気部における風量値を確認しておくとよい。

なお、実施の形態３では、制気口の前後の圧力差をもとに制気口を通過する風量を求めるようにしたが、実施の形態２と同様に、接続口の前後の圧力差をもとに接続口を通過する風量を求めるようにしても同様である。

［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態４における風量制御装置の構成を示す構成図である。この風量制御装置は、差圧測定部１０１、風量算出部１０２、送風機（風量調節部）４０３、風量制御部４０４を備える。

差圧測定部１０１は、空調対象の部屋１２１の給気部１２２に設けられた制気口１２３の前後の圧力差を測定する。制気口１２３は、例えば、アネモスタットなどの空調用ディフューザーである。

例えば、第１圧力導入管１１１の第１導入口１１２を制気口１２３のチャンバーボックス１３３の側に配置し、第２圧力導入管１１３の第２導入口１１４を制気口１２３の部屋１２１側に配置する。第１導入口１１２は、例えば、制気口１２３の構造体上面に配置すればよい。また、第２導入口１１４は、制気口１２３近傍の部屋１２１の天井面に配置すればよい。第１導入口１１２より第１圧力導入管１１１を経由して検出される第１圧力と、第２導入口１１４より第２圧力導入管１１３を経由して検出される第２圧力との差圧が、差圧測定部１０１で測定（検出）される。

風量算出部１０２は、差圧測定部１０１が測定した圧力差をもとに制気口１２３を通過する風量を求める。

送風機４０３は、制気口１２３を通過する風量を調節する。送風機４０３は、給気部１２２に接続するダクト１３２に空調空気を供給する。送風機４０３により送風される空調空気は、ダクト１３２を介して給気部１２２に供給される。風量制御部４０４は、風量算出部１０２が求めた風量をもとに送風機４０３の動作を制御する。風量制御部４０４は、設定されている風量値と風量算出部１０２が求めた風量値とが一致するように、送風機４０３による送風量を制御する。例えば、風量算出部１０２が求めた風量値が、設定されている風量値より大きい場合、送風機４０３の送風量をより小さくする。また、風量算出部１０２が求めた風量値が、設定されている風量値より小さい場合、送風機４０３の送風量をより大きくする。

実施の形態３によれば、前述した実施の形態１と同様であり、空調対象の部屋に実際に供給される空調空気の風量が正確に求められ、空調制御における風量制御が、より正確により容易に実施できるようなる。

なお、実施の形態４では、制気口の前後の圧力差をもとに制気口を通過する風量を求めるようにしたが、実施の形態２と同様に、接続口の前後の圧力差をもとに接続口を通過する風量を求めるようにしても同様である。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

例えば、上述では、部屋に対して導入される空調空気の風量を測定する場合を例に説明したが、これに限るものではない。部屋に設けられた排気部より排出される空気の風量を測定する場合についても同様である。例えば、排気部に設けられている制気口の前後の圧力差をもとに、前述同様に制気口を通過する風量を求めるようにすればよい。排気経路にチャンバーボックスが設けられている場合についても同様である。

また、上述では、部屋の上部天井裏にダクトなどが配置され、天井部に制気口が配置されている場合を例に説明したが、これに限るものではない。例えば、制気口が、部屋の側部、部屋の床部に設けられている場合についても同様である。

１０１…差圧測定部、１０２…風量算出部、１０３…ダンパー（風量調節部）、１０４…風量制御部、１１１…第１圧力導入管、１１２…第１導入口、１１３…第２圧力導入管、１１４…第２導入口、１２１…部屋、１２２…給気部（給排気部）、１２３…制気口、１３１…天井裏領域、１３２…ダクト、１３３…チャンバーボックス。

Claims

空調対象の部屋の給排気部に設けられた制気口の前後の圧力差を測定する差圧測定部と、
前記差圧測定部が測定した圧力差をもとに前記制気口を通過する風量を求める風量算出部と、
前記制気口を通過する風量を調節する風量調節部と、
前記風量算出部が求めた風量をもとに前記風量調節部の動作を制御する風量制御部と
を備えることを特徴とする風量制御装置。
空調対象の部屋の給排気部とダクトとの間に設けられたチャンバーボックスの前記ダクトとの接続口の前後の圧力差を測定する差圧測定部と、
前記差圧測定部が測定した圧力差をもとに前記接続口を通過する風量を求める風量算出部と、
前記制気口を通過する風量を調節する風量調節部と、
前記風量算出部が求めた風量をもとに前記風量調節部の動作を制御する風量制御部と
を備えることを特徴とする風量制御装置。
請求項１または２記載の風量制御装置において、
前記部屋に設けられた複数の前記給排気部に対応して複数の前記差圧測定部を備え、
前記風量算出部は、複数の前記差圧測定部が測定した複数の圧力差をもとに複数の前記給排気部を通過する合計風量を求め、
前記風量制御部は、前記風量算出部が求めた合計風量をもとに前記風量調節部の動作を制御する
ことを特徴とする風量制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の風量制御装置において、
前記風量調節部は、前記給排気部に接続するダクトに設けられたダンパーから構成されている
ことを特徴とする風量制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の風量制御装置において、
前記給排気部は、給気部であり、
前記風量調節部は、前記給気部に空調空気を供給する送風機から構成されている
ことを特徴とする風量制御装置。