JP2022102024A - ファンユニットの選定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示が解決しようとする課題は、厳密な圧力損失計算を必要としないファンユニットを提供することである。
【解決手段】第２ユニット３０の選定方法では、第１ユニット２０から対象空間１００Ａ～１００Ｄまでの全圧力損失値の一部である第１圧力損失値に基づいて第２ユニット３０を選定すればよい。その後は、第２ユニット３０側にて第２コントローラ５２が、ダクト４０の実際の圧力損失に対応する前後差圧に基づき第２ファン３１の回転数を自動制御する。それゆえ、事前の厳密な圧力損失計算を必要としない。
【選択図】図１７Ｂ

Description

空気を送風するファンを備えるファンユニットの選定方法に関する。

従来、部屋の空気調和のために送風ファンの回転数を制御する空気調和システムが広く普及している。例えば、特許文献１（特開平１０－２５３１３２号公報）に記載の空気調和システムでは、熱交換器および空調用ファンを有する空調ユニットと、送風ファンを有する複数の通気ユニットと、空調ユニットから通気ユニットに調和空気を分配するダクトと、ダクトを通過する空気量を調節するシャッタとを備えている。

上記のような空気調和システムでは、各空調対象空間に供給される風量が目標の風量となるように、ダンパの開度を対象空間ごとに調節する。それゆえ、通気ユニットの選定でファンの静圧不足の場合は風量不足となり、静圧過多の場合は、ダンパでの絞りが大きくなることで、動力の無駄や送風音増大の原因になるので、圧力損失計算は厳密に行う必要がある。

それゆえ、厳密な圧力損失計算を必要としないファンユニットを提供する、という課題が存在する。

第１観点に係るファンユニットの選定方法は、空気処理の対象空間と空気処理ユニットとの間を連絡するダクトの途中に配置されたファンユニットが、空気処理ユニットによって所定の処理が行われた空気を対象空間まで搬送する空気処理システムの、ファンユニットの選定方法であって、第１ステップとして、回転数可変のファンと、吸込口および吹出口を有し、ファンを収容するケーシングと、ファンの風量または風量相当値を検出する検出部と、ファンの回転数を制御する制御部とを備え、制御部が、検出部の検出値に基づき吸込口と吹出口との空気の圧力差である前後差圧を決定し、前後差圧に基づきファンの回転数を自動制御する、ファンユニットを選定の候補とする。第２ステップとして、空気処理ユニットから対象空間までの全圧力損失値の一部である第１圧力損失値を計算する。第３ステップとして、風量と前後差圧との関係、対象空間へ供給する風量の目標値である風量目標値、および第１圧力損失値とに基づき、ファンユニットを選定する。

このファンユニットの選定方法では、空気処理ユニットから対象空間までの全圧力損失値の一部である第１圧力損失値に基づいてファンユニットを選定すれば、あとはファンユニット側にて制御部が、ダクトの実際の圧力損失に対応する前後差圧に基づきファンの回転数を自動制御するので、事前の厳密な圧力損失計算を必要としない。

第２観点に係るファンユニットの選定方法は、第１観点に係るファンユニットの選定方法であって、第１圧力損失値を算出する際、空気処理ユニットから対象空間までの構成部材のうち、全圧力損失値に対する比率が所定値未満となる構成部材の圧力損失値を算入しない。

このファンユニットの選定方法では、ファンユニット側にて制御部が、ダクトの実際の圧力損失に対応する前後差圧に基づきファンの回転数を自動制御するので、ファンユニットの選定の際に細かな圧力損失値まで計算する必要がない。

第３観点に係るファンユニットの選定方法は、第１観点または第２観点に係るファンユニットの選定方法であって、第１圧力損失値が、少なくとも空気処理ユニットにおける圧力損失値を含む。

このファンユニットの選定方法では、空気処理ユニットから対象空間までの全圧力損失値のうち概ね５０％を占める空気処理ユニットにおける圧力損失を見逃さなければ、ファンユニットの選定方法を誤ることは回避される。

第４観点に係るファンユニットの選定方法は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係るファンユニットの選定方法であって、第３ステップにおいて、ファンユニットの数量および能力の少なくとも１つを決定する。

このファンユニットの選定方法では、ファンユニットの機種は、前後差圧に基づきファンの回転数を自動制御するファンユニットであるので、対象空間の必要換気量（風量目標値）に基づき、数量および能力の少なくとも１つを決定するだけでよい。

第５観点に係るファンユニットの選定方法は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係るファンユニットの選定方法であって、風量目標値に対する第１圧力損失値の変動幅を示す第１範囲は、ファンユニットが変更可能な前後差圧の第２範囲内である。

圧力損失は通風抵抗であり、ダクトの長さとダクト内の風量に依存するため、通風抵抗の変動を測定することは非常に困難であるが、測定容易な前後差圧の変動で代用することができることは、出願人の研究により明らかになっている。

したがって、このファンユニットの選定方法では、風量目標値に対する第１圧力損失値の変動幅を示す第１範囲が、ファンユニットが変更可能な前後差圧の第２範囲内であれば、ファンユニットの選定方法を誤ることは回避される。

第６観点に係るファンユニットの選定方法は、第５観点に係るファンユニットの選定方法であって、風量目標値が、ファンユニットが変更可能な風量の第３範囲内である。

ファンユニットが変更可能な風量範囲は、大きく設定しすぎると、低位側では信頼性を喪失し、高位側ではファンへの入力との関係で経済的合理性を失うことになる。したがって、このファンユニットの選定方法では、風量目標値が、ファンユニットが変更可能な風量の第３範囲内であれば、信頼性と経済的合理性の両立を図ることができる。

第７観点に係るファンユニットの選定方法は、第５観点に係るファンユニットの選定方法であって、第１範囲が、ファンの回転数毎に測定したファンの風量と前後差圧との関係を示す曲線の極値を通る曲線で表される境界と重ならない。

このファンユニットの選定方法では、「ファンの回転数毎に測定したファンの風量と前後差圧との関係を示す曲線の極値を通る曲線」と重ならないので、サージングの発生を防止することができる。

第８観点に係るファンユニットの選定方法は、第１観点から第７観点のいずれか１つに係るファンユニットの選定方法であって、ダクトが、空気処理ユニットから対象空間に至る複数の経路を有している。ファンユニットは複数の経路それぞれに接続され、複数のファンユニットは、複数の経路のうち圧力損失値が最も大きい経路に接続されるファンユニットで統一される。

このファンユニットの選定方法では、圧力損失値が最も大きい経路に接続されるファンユニットならば、当該経路よりも短い経路に接続されるファンユニットとして兼用することができる。

第９観点に係るファンユニットの選定方法は、第１観点から第７観点のいずれか１つに係るファンユニットの選定方法であって、ダクトが、第１経路と第２経路とを含む。第１経路は、空気処理ユニットに接続される主ダクトと、主ダクトから分岐してファンユニットである第１ファンユニットに接続される第１分岐ダクトとを有している。第２経路は、空気処理ユニットに接続される主ダクトと、主ダクトから分岐してファンユニットである第２ファンユニットに接続される第２分岐ダクトとを有している。第１分岐ダクトにおける圧力損失値が、第２分岐ダクトにおける圧力損失値よりも大きい場合、第２ファンユニットは第１ファンユニットで統一される。

このファンユニットの選定方法では、圧力損失値が大きい方の経路に接続されるファンユニットならば、当該経路よりも短い経路に接続されるファンユニットとして兼用することができる。

第２ユニットが搭載された第１実施形態に係る空気処理システムの構成を示す概念図である。 室外空気と供給空気の流れを説明するための第１ユニットの断面側面図である。 室内空気と排出空気の流れを説明するための第１ユニットの断面側面図である。 全熱交換エレメントの一例を示す斜視図である。 第２ユニットの構成の一例を示す模式図である。 コントローラの構成を説明するためのブロック図である。 ダクト長さをパラメータとして、風量とダクト抵抗との関係を示したグラフである。 ファンモータの回転数を１［ｒ／ｍ］変更したときの風量変化量を、第２ユニットの前後差圧を変えて測定した結果を示すグラフである。 前後差圧をパラメータとして、風量とファンモータの回転数との関係を示したグラフである。 前後差圧をパラメータとして、風量とファンモータの回転数との関係を示したグラフである。 前後差圧をパラメータとして、風速とファンモータ回転数との関係を示したグラフである。 図７から導き出した前後差圧と係数および定数項との関係を示すグラフである。 前後差圧をパラメータとして、風量とファンモータの回転数との関係を示したグラフである。 風速とファンモータの回転数との関係を示すグラフである。 風量制御のフローチャートである。 第２ファンのファンモータの回転数をパラメータとする、流量と前後差圧との関係を表すグラフである。 図１２に表された各回転数における極値点を通る曲線を描いたグラフである。 従来の空気処理システムの構成と本実施形態の構成とを比較した構成比較図である。 空気処理システムの設計から運用（管理）に至るまでの工程について、従来システムと本実施形態とを比較した表である。 ダクト圧力損失計算の対象となる構成部材について、従来システムと本実施形態とを比較した表である。 従来システムにおける風量と前後差圧との関係を示すグラフである。 本実施形態における風量と前後差圧との関係を示すグラフである。 第２ユニットが搭載された第２実施形態に係る空気処理システムの構成図である。 コントローラの構成を説明するためのブロック図である。 第２ユニットが搭載された第２実施形態の変形例に係る空気処理システムの構成図である。

＜第１実施形態＞
（１）全体構成
図１Ａは、第２ユニット３０が搭載された空気処理システム１０の構成図である。図１Ａにおいて、空気処理システム１０は、建物ＢＬの一フロアの天井裏に配置されており、部屋の換気を行う。

空気処理システム１０は、全熱交換器を搭載した第１ユニット２０と、給気用のファンユニットまたは排気用のファンユニットとして機能する第２ユニット３０Ａ～３０Ｄと、第１ユニット２０と空気処理の対象空間１００Ａ～１００Ｄとを連絡するダクト４０とを備えている。

第２ユニット３０Ａは、第１の対象空間１００Ａに対応する第２ユニット３０を示している。同様に、第２ユニット３０Ｂは第２の対象空間１００Ｂに対応する第２ユニット３０であり、第２ユニット３０Ｃは第３の対象空間１００Ｃに対応する第２ユニット３０であり、第２ユニット３０Ｄは第４の対象空間１００Ｄに対応する第２ユニット３０である。

ダクト４０は、給気ダクト４１と、還気ダクト４６とを含んでいる。第１ユニット２０には、外気ダクト１８と、給気ダクト４１と、還気ダクト４６と、排気ダクト１９が接続されている。

外気ダクト１８は、建物ＢＬの外へ通じる開口部４から第１ユニット２０に繋がる空気流路を構成する。給気ダクト４１は、第１ユニット２０から各対象空間１００Ａ～１００Ｄに設けられた吹出口２に繋がる空気流路を構成する。

還気ダクト４６は、各対象空間１００Ａ～１００Ｄに設けられた吸込口３から第１ユニット２０に繋がる空気流路を構成する。排気ダクト１９は、第１ユニット２０から建物ＢＬの外へ通じる開口部５に繋がる空気流路を構成する。

給気ダクト４１は、分岐チャンバ９１により、複数の給気分岐ダクト４２Ａ～４２Ｄに枝分かれしている。

還気ダクト４６は、分岐チャンバ９２により、複数の還気分岐ダクト４７Ａ～４７Ｄに枝分かれしている。

第１ユニット２０は、ユニット内を通過する空気に対して、空気の中の塵埃を除去、空気の温度の変更、空気の湿度の変更、空気中の所定化学成分および所定病原体の除去を行う。

第２ユニット３０には、各給気分岐ダクト４２Ａ～４２Ｄに接続されている第２ユニットと、各還気分岐ダクト４７Ａ～４７Ｄに接続されている第２ユニットとがある。

各給気分岐ダクト４２Ａ～４２Ｄに接続されている第２ユニットと、吹出口２との間は給気連絡ダクト４３Ａ～４３Ｄによって連絡されている。

各還気分岐ダクト４７Ａ～４７Ｄに接続されている第２ユニットと、吸込口３との間は還気連絡ダクト４８Ａ～４８Ｄによって連絡されている。

空気処理システム１０では、第１ユニット２０がファンを有していないので、第１ユニット２０内の空気の流れは、第２ユニット３０の稼働によって発生する。

したがって、第２ユニット３０の前後差圧の変化は主に他の第２ユニット３０のファンの風量変化により生じる。

（２）詳細構成
（２－１）第１ユニット２０
図１Ｂは、室外空気と供給空気の流れを説明するための第１ユニット２０の断面側面図である。図１Ｃは、室内空気と排出空気の流れを説明するための第１ユニットの断面側面図である。図１Ｄは、全熱交換エレメント１２の一例を示す斜視図である。

図１Ｂ～図１Ｄにおいて、第１ユニット２０は、全熱交換器ユニットである。第１ユニット２０は、ハウジング１１、全熱交換エレメント１２、第１フィルタ１３、第２フィルタ１４を有している。

（２－１－１）ハウジング１１および全熱交換エレメント１２
ハウジング１１は、内部に、略四角柱形状の全熱交換エレメント１２を収容している。ハウジング１１には、外気ダクト１８に接続するための開口１１ａ、給気ダクト４１に接続するための開口１１ｂ、還気ダクト４６に接続するための開口１１ｃ、及び排気ダクト１９に接続するための開口１１ｄが設けられている。

ハウジング１１の中の空間は、主に、第１空間ＳＰ１、第２空間ＳＰ２、第３空間ＳＰ３及び第４空間ＳＰ４の４つに分割されている。第１空間ＳＰ１は、全熱交換エレメント１２に対して外気ダクト１８の側に設けられている。第２空間ＳＰ２は、全熱交換エレメント１２に対して給気ダクト４１の側に設けられている。第３空間ＳＰ３は、全熱交換エレメント１２に対して還気ダクト４６の側に設けられている。第４空間ＳＰ４は、全熱交換エレメント１２に対して排気ダクト１９の側に設けられている。

したがって、外気ダクト１８により、室外と第１空間ＳＰ１とが繋がる。給気ダクト４１により、室内と第２空間ＳＰ２とが繋がる。還気ダクト４６により、室内と第３空間ＳＰ３とが繋がる。排気ダクト１９により、室外と第４空間ＳＰ４とが繋がる。

図１Ｂの側面断面図に示されているように、室外の室外空気ＯＡは、第２ユニット３０が稼働することで、外気ダクト１８を介して、全熱交換エレメント１２に至る。さらに、全熱交換エレメント１２を通過した空気は、給気ダクト４１を介して、新鮮な供給空気ＳＡとして室内に供給される。

図１Ｃの側面断面図に示すように、室内の室内空気ＲＡは、第２ユニット３０が稼働することで、還気ダクト４６を介して、全熱交換エレメント１２に至る。さらに、全熱交換エレメント１２を通過した空気は、排出空気ＥＡとなって室外に排出される。

この全熱交換エレメント１２は、図１Ｄに示されているように、室内空気ＲＡと室外空気ＯＡとが互いに混ざり合うことがないようにしつつ室内空気ＲＡと室外空気ＯＡとの間で全熱交換を行わせる。言い換えると、全熱交換エレメント１２は、室内空気ＲＡと室外空気ＯＡとの間で、潜熱交換と顕熱交換を同時且つ連続的に行わせる。

（２－１－２）第１フィルタ１３および第２フィルタ１４
第１フィルタ１３は、全熱交換エレメント１２のうち、第３空間ＳＰ３に露出している部分を覆うように配置されている。第２フィルタ１４は、全熱交換エレメント１２のうち、第１空間ＳＰ１に露出している部分を覆うように配置されている。

これにより、室外空気ＯＡおよび室内空気ＲＡのいずれの空気についても、全熱交換エレメント１２に供給する前に埃を除去することができ、全熱交換エレメント１２内に集塵が流入することを防ぐことができている。

（２－２）第２ユニット３０
図１Ｅは、第２ユニット３０の構成の一例を示す模式図である。第２ユニット３０は、第２ファン３１と、第２ファン３１を回転させるファンモータ３１ｂと、第２風量検出手段３２とを有している。

各ファンモータ３１ｂは、対応する１つの第２コントローラ５２に接続されており、ファンモータ３１ｂから回転数が第２コントローラ５２に送られる。各第２風量検出手段３２は、対応する１つの第２コントローラ５２に接続されている。

第２風量検出手段３２には、例えば、風量センサ、風速センサまたは差圧センサを用いることができる。本実施形態では、第２風量検出手段３２は、第２ファン３１が送風する風量を検出する。

第２風量検出手段３２が検出した風量値は、第２コントローラ５２に入力される。第２風量検出手段３２が検出した風量は、給気連絡ダクト４３Ａ～４３Ｄを流れる風量であり、各第２ユニット３０から各対象空間１００Ａ～１００Ｄに供給される給気風量でもある。

（２－３）リモコン５５
各対象空間１００Ａ～１００Ｄには、対応する第２ユニット３０Ａ～３０Ｄに対して遠隔で風量を設定するリモコン５５が設置されている。リモコン５５は、後述のコントローラ５０を構成する第１コントローラ５１および第２コントローラ５２のいずれかに接続さる。

リモコン５５は、第２ユニット３０の風量目標値を入力する入力部５５０と、第２ユニット３０の風量を表示する表示部５５１とを有している（図２参照）。

第１実施形態では、リモコン５５は第２コントローラ５２に接続されており、リモコン５５から設定された風量は、風量設定値として第２コントローラ５２を介して第１コントローラ５１に入力される。

説明の便宜上、第２コントローラ５２およびリモコン５５には、対応する対象空間１００Ａ～１００Ｄの末尾のアルファベットを付している。例えば、第１の対象空間１００Ａに対応する「第２コントローラ５２」および「リモコン５５」は、第２コントローラ５２Ａおよびリモコン５５Ａという。

（２－４）コントローラ５０
図２は、コントローラ５０の構成を説明するためのブロック図である。図２において、コントローラ５０は、第１コントローラ５１と複数の第２コントローラ５２とを含んでいる。第１コントローラ５１と複数の第２コントローラ５２とは互いに接続されている。

（２－４－１）第１コントローラ５１
第１コントローラ５１は、プロセッサ５１ａと、メモリ５１ｂとを含む。プロセッサ５１ａは、メモリ５１ｂに記憶されている風量制御プログラムを読み取り、各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄに必要な指令を出力する。メモリ５１ｂは、各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄから送られてくる風量設定値を随時記憶する。

プロセッサ５１ａは、メモリ５１ｂに記憶された風量設定値を基に、各対象空間１００Ａ～１００Ｄに供給すべき風量目標値を演算する。

上記の記載は、一例であって、上記記載内容に限定されるものではない。

（２－４－２）第２コントローラ５２
第２コントローラ５２は、プロセッサ５２ａと、メモリ５２ｂとを含む。プロセッサ５２ａは、メモリ５２ｂに記憶されている第２ファン３１の風量制御プログラムを読み取り、第２ファン３１に必要な指令を出力する。

メモリ５２ｂは、第２ファン３１の風量制御プログラムの他、第１コントローラ５１から出力される風量目標値、第２風量検出手段３２の検出値を随時記憶する。

プロセッサ５２ａは、メモリ５２ｂに記憶された風量目標値および第２風量検出手段３２の検出値を読み取り、第２ファン３１の回転数目標値を演算する。

上記の記載は、一例であって、上記記載内容に限定されるものではない。

（３）空気処理システム１０の動作の概要
各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄは、対応するリモコン５５Ａ～５５Ｄから入力された各対象空間１００Ａ～１００Ｄの風量設定値を受信する。各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄは、入力された風量設定値を記憶する。

各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄは風量設定値と風量測定値を第１コントローラ５１に送信する。第１コントローラ５１は、風量設定値と風量測定値に基づき、各第２ユニット３０Ａ～３０Ｄの風量目標値を決定する。第１コントローラ５１は、風量目標値の値を各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄに送信する。

第１コントローラ５１は、対象空間１００Ａ～１００Ｄに供給すべき風量目標値に応じて、各第２ファン３１の風量目標値を決定して各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄに送信する。各第２ユニット３０Ａ～３０Ｄでは、対応する第２コントローラ５２によって第２ファン３１の回転数が調整される。複数の第２ファン３１の回転数の調整は互いに独立して行われる。

各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄは、給気風量を風量目標値に一致させるべく、各第２ファン３１の回転数を制御する。複数の第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄは、互いに独立して、複数の第２ファン３１の回転数を制御する。各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄは、風量目標値に対して、第２風量検出手段３２が検出した風量が小さければ、各第２ファン３１の回転数を増加させる。各第２コントローラ５２Ａ～５２Ｄは、風量目標値に対して、第２風量検出手段３２が検出した風量が大きれば、各第２ファン３１の回転数を減少させる。

具体的な風量制御については、「（５）風量制御」の節で述べる。

（４）ダクト抵抗について
（４－１）ダクト抵抗の特性
第１ユニット２０と第２ユニット３０とを接続するダクト４０の長さは、第２ユニット３０の吹出口の位置によって異なり、また、第１ユニット２０と第２ユニット３０とが据え付けられる物件によっても異なる。

ダクト４０内を流れる空気とダクト４０の内面との間には抵抗（以後、ダクト抵抗という。）があり、ダクト４０内を流れる空気の静圧は摩擦により減少する。ダクト４０が長いほど、ダクト抵抗は大きくなる。

図３は、ダクト長さをパラメータとして、風量とダクト抵抗との関係を示したグラフである。図３において、ダクト抵抗は、ダクト４０内を流れる空気の風量に対して非線形に変化している。したがって、風量はファンの回転数に比例しない。それゆえ、風量目標値を実現する回転数は比例的に計算できない。

（４－２）第２ユニット３０の送風特性
第２ユニット３０の吹出口における静圧と吸込口における静圧の差を、第２ユニット３０の前後差圧という。

図４は、ファンモータ３１ｂの回転数を１［ｒ／ｍ］変更したときの風量変化量を、第２ユニット３０の前後差圧を変えて測定した結果を示すグラフである。変更前のファンモータ３１ｂの回転数は１００［ｒ／ｍ］である。

図３および図４において、風量を変化させると、ダクト抵抗が変動するので、第２ユニット３０の前後差圧が変化する。ファン回転数を１［ｒ／ｍ］変えたときに変化する風量がそのときの状況（前後差圧）によって異なるので、調整が困難である。それゆえ、ダクト抵抗の変化分を考慮してファン回転数を調整しなければ、風量目標値に到達しない可能性がある。

例えば、図５に示すように、風量を１０［ｍ^３／ｍｉｎ］から１５［ｍ^３／ｍｉｎ］に変更する場合でも、ダクト抵抗が異なれば同じ風量変化量であっても、必要となるファンモータ３１ｂの回転数変更量は異なる。なぜなら、風量変化によってダクト抵抗も変化するからである。したがって、ダクト抵抗の変化を考慮した風量調整機能が必要となる。

また、図１Ａのように、給気ダクト４１から分岐した給気分岐ダクト４２Ａ～４２Ｄそれぞれが第２ユニット３０に接続されている場合には、第２ユニット３０の前後差圧が、他の第２ユニット３０の風量変化の影響を受ける。

また、図６に示すように、他の第２ユニット３０の風量が変化して、前後差圧が図６の点線ラインまで増加した場合、ファンモータ３１ｂの回転数を維持しただけでは、風量は１０［ｍ^３／ｍｉｎ］から５［ｍ^３／ｍｉｎ］まで低下するので、当初の風量１０［ｍ^３／ｍｉｎ］を維持するためには、ファンモータ３１ｂの回転数を増加させなければならない。

一方、前後差圧が図６の２点鎖線ラインまで低下した場合、ファンモータ３１ｂの回転数を維持し続けると、風量は１０［ｍ^３／ｍｉｎ］から１５［ｍ^３／ｍｉｎ］まで増加するので、当初の風量１０［ｍ^３／ｍｉｎ］を維持するためには、ファンモータ３１ｂの回転数を減少させなければならない。

したがって、第２ユニット３０は、前後差圧の変化を考慮した風量維持機能も必要となる。

（５）風量制御
上記の通り、第２ユニット３０の風量制御には、ダクト抵抗、他の第２ユニット３０の風量を考慮した風量維持機能が必要であることは分かった。しかしながら、第１ユニット２０および第２ユニット３０が据え付けられる物件、または第２ユニット３０の据え付け位置によってダクト長さは変わり、そのダクト抵抗もダクト長さ、そのダクト内を流れる空気の風量によって変動する。それゆえ、従来の試運転調整によってファンモータ３１ｂの回転数と風量との関係をデータ化することは困難である。

そこで、出願人は、ダクト抵抗の変化は前後差圧となって現れることに着目し、第２ユニット３０の風量、風速または前後差圧の情報を取得して、ファンモータ３１ｂの回転数および風量目標値を加えた変数を用いる関数によって、ファンモータ３１ｂの回転数目標値またはファンモータ３１ｂの回転数変更量を算出することを見出した。

これによって、事前の試験工数が低減され、およびダクト接続時の試運転が不要となる。以下、風量制御ロジックについて説明する。

（５－１）前後差圧△Ｐの導出
図７は、前後差圧△Ｐをパラメータとして、風速Ｖとファンモータ３１ｂの回転数Ｎとの関係を示すグラフである。図７において、前後差圧△Ｐが同じ場合、ファンモータ３１ｂの回転数Ｎは、係数ａおよび定数項ｂを用いて、風速Ｖの一次式で表すことができる。
Ｎ＝ａ×Ｖ＋ｂ ［１］
図７に示す通り、前後差圧一定の場合、少なくとも３点の値を得る試験を実施することにより、［１］式を導き出すことができる。

また、図８は、図７から導き出した前後差圧△Ｐと係数ａおよび定数項ｂとの関係を示すグラフである。図８において、前後差圧△Ｐと係数ａおよび定数項ｂとの関係は、以下の式で表すことができる。
ａ＝ｍ×△Ｐ＋ｎ ［２］
ｂ＝ｐ×△Ｐ＋ｑ ［３］

上記［１］、［２］および［３］式から、回転数Ｎ、風速Ｖ、前後差圧△Ｐの関係は、次式で表される。
Ｎ＝（ｍ×△Ｐ＋ｎ）×Ｖ＋（ｐ×△Ｐ＋ｑ） ［４］

［４］式から、さらに次式が導き出される。
△Ｐ＝（Ｎ－ｎ×Ｖ－ｑ）／（ｍ×Ｖ＋ｐ） ［５］

［５］式は、第２ファン３１のファンモータ３１ｂが回転数Ｎで運転したときの風速Ｖを計測すれば前後差圧△Ｐを計算することができることを意味している。

したがって、ファンモータ３１ｂの回転数Ｎと、第２ファン３１の風速Ｖまたは風量Ｑと、前後差圧△Ｐとは、それらの内の２つの値から残り１つの値が導き出される関係を有するパラメータである。

（５－２）ダクト抵抗変化を考慮した風量調整機能
上記［５］式とファンの理論式とから、回転数目標値Ｎｙを算出する計算式を導き出すことができる。現在の前後差圧△Ｐｘ、現在の風量Ｑｘ、前後差圧目標値△Ｐｙおよび風量目標値Ｑｙの関係は、ファンの理論式より、
△Ｐｙ／△Ｐｘ＝（Ｑｙ／Ｑｘ）^２ ［６］
となる。

上記［５］式および［６］式より、
（Ｎｙ－ｎ×Ｖｙ－ｑ）／（ｍ×Ｖｙ＋ｐ）＝（Ｑｙ／Ｑｘ）^２×△Ｐｘ ［７］
となる。また、Ｖｙ＝（Ｑｙ／Ｑｘ）×Ｖｘであるので、
Ｎｙ＝（Ｑｙ／Ｑｘ）^２×△Ｐｘ×｛ｍ×（Ｑｙ／Ｑｘ）×Ｖｘ＋ｐ｝＋ｎ×（Ｑｙ／Ｑｘ）×Ｖｘ＋ｑ ［８］
となる。以下、この［８］式を第１関数とよぶ。

第１関数の技術的意義を、図９を参照しながら説明する。図９は、前後差圧△Ｐをパラメータとして、風量とファンモータ３１ｂの回転数との関係を示すグラフである。図９において、ダクト抵抗の変化は前後差圧△Ｐの変化として現れる。

例えば、前後差圧５０［Ｐａ］で風量１０［ｍ^３／ｍｉｎ］を維持するためのファンモータ３１ｂの回転数は９２０［ｒ／ｍ］である。仮に、風量に関係なくダクト抵抗が一定であるならば、風量を１５［ｍ^３／ｍｉｎ］に変更する場合、単に回転数を１１００［ｒ／ｍ］にすればよい。

しかしながら、風量を変化させることによってダクト抵抗が変化する。図９によれば、風量を１５［ｍ^３／ｍｉｎ］に変更することによって、ダクト抵抗の変化に起因して前後差圧が１０９．９［Ｐａ］まで増加する。前後差圧が１０９．９［Ｐａ］のときに風量１５［ｍ^３／ｍｉｎ］を維持するためには、ファンモータ３１ｂの回転数を１３４８［ｒ／ｍ］に維持する必要がある。

したがって、ダクト抵抗の変化を考慮した風量調整機能が必要であり、第１関数（上記［８］式）の回転数Ｎｙはダクト抵抗の変化を考慮した回転数である。

第２コントローラ５２は、第１コントローラ５１からの風量指示値である風量目標値Ｑｙが変更されたときは、第１関数を用いて、第２ファン３１のファンモータ３１ｂの回転数目標値を計算する。

（５－３）前後差圧の変化を考慮した風量調整機能
ファンモータ３１ｂの回転数が回転数目標値に到達した後も前後差圧△Ｐが変動しなければ、その回転数が維持されるが、他の第２ユニット３０の風量が変化した場合に、前後差圧△Ｐが変動する。

図１０は、風速とファンモータ３１ｂの回転数との関係を示すグラフである。図１０において、例えば、前後差圧５０［Ｐａ］で風速目標値Ｖｙを維持するために必要なファンモータ３１ｂの回転数は、９８０［ｒ／ｍ］である。

ここで、前後差圧△Ｐが図１０の点線ラインまで増加した場合、ファンモータ３１ｂの回転数９８０［ｒ／ｍ］を維持しただけでは、風速Ｖｘまで低下するので風量が不足する。

風量目標値を維持するためには、風速をＶｘからＶｙまで戻す必要があり、ファンモータ３１ｂの回転数を２００ｒ／ｍ増加させて１１８０［ｒ／ｍ］にする必要がある。

このファンモータ３１ｂの回転数変更量△Ｎは、［２］式および［４］式から、
△Ｎ＝ａ×（Ｖｙ－Ｖｘ） ［９］
となる。以下、この［９］式を第２関数とよぶ。

第２関数が用いられる場面は、風量目標値Ｑｙに変更がないが、前後差圧△Ｐの変動でファンモータ３１ｂの回転数の変更が必要なときの回転数変更量を計算するときである。

図１１は、風量制御のフローチャートである。以下、図１１を参照しながら、風量制御について説明する。

（ステップＳ１）
先ず、第２コントローラ５２は、ステップＳ１において、第１コントローラ５１から風量目標値Ｑｙを受信したか否かを判定する。第２コントローラ５２は、風量目標値Ｑｙを受信したときにステップＳ２へ進む。また、第２コントローラ５２は、風量目標値Ｑｙを受信していないときにステップＳ６へ進む。

（ステップＳ２）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ２において、風量目標値Ｑｙを実現する風速目標値Ｖｙを算出する。

（ステップＳ３）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ３において、風速目標値ＶｙをステップＳ２で算出した値に更新する。

（ステップＳ４）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ４において、ステップＳ３で更新された風速目標値Ｖｙを実現するファンモータ３１ｂの回転数目標値Ｎｙを、第１関数を用いて算出する。

（ステップＳ５）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ５において、ファンモータ３１ｂの回転数目標値をステップＳ４で計算された値Ｎｙへ更新する。第２コントローラ５２は、回転数目標値をＮｙへ更新した後、ファンモータ３１ｂの回転数が目標値になるように制御する。

（ステップＳ６）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ６において、第２風量検出手段３２の検出値を現在の風速Ｖｘとして取得する。

（ステップＳ７）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ７において、風速目標値Ｖｙと現在の風速Ｖｘとの差を算出する。

（ステップＳ８）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ８において、前後差圧△Ｐを算出する。

（ステップＳ９）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ９において、制御パラメータとしての係数ａを算出する。

（ステップＳ１０）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ１０において、ステップＳ７で算出した風速目標値Ｖｙと現在の風速Ｖｘとの差と、ステップＳ９で算出した係数ａとを第２関数に適用して回転数変更量△Ｎを算出する。

（ステップＳ１１）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ１１において、ステップＳ１０で算出した回転数変更量△Ｎに基づき回転数目標値Ｎｙを算出する。

（ステップＳ１２）
次に、第２コントローラ５２は、ステップＳ１２において、回転数をステップＳ１１で算出した回転数目標値Ｎｙへ更新する。そして、第２コントローラ５２は、ステップＳ１へ戻る。

上記の通り、第１コントローラ５１から風量目標値の指示があるときはステップＳ１からステップＳ５までの第１プログラムを実行し、第１コントローラ５１から風量目標値の指示がないときはステップＳ６からステップＳ１２までの第２プログラムを実行する。

第１プログラムは第１関数を用いて回転数目標値を算出するプログラムであり、第２プログラムは第２関数を用いて回転数変更量を算出するプログラムである。

また、第２関数を用いて回転数目標値Ｎｙを算出することもでき、且つ第２コントローラ５２は第１プログラムと第２プログラムとを切換可能であるので、第２ユニット３０では、新たな風量目標値Ｑｙまたは風速目標値Ｖｙを取得した場合でも、第１関数を用いずに、第２関数で回転数変更量△Ｎを演算しながら回転数を制御することができる。

（５－４）サージング検知機能
（５－４－１）サージングの発生要因
図１２は、第２ファン３１のファンモータ３１ｂの回転数Ｎをパラメータとする、風量Ｑと前後差圧△Ｐとの関係を表すグラフである。図１２において、横軸が風量Ｑ、縦軸が前後差圧△Ｐを表している。

図１２に示すように、第２ユニット３０において、第２ファン３１のファンモータ３１ｂの回転数Ｎを一定に維持した状態で、風量Ｑが変化すると、前後差圧△Ｐは上昇から下降に転じる１つの極値を有することがわかる。以後、極値を示す点を極値点という。

この極値点における風量は、第２ユニット３０に接続されているダクト４０の抵抗に拮抗しているので、そこから風量が下がるとダクト４０の抵抗が下がる。そのため、今度は風量が極値点よりも右側に振れ、風量が増える。その結果、ダクト４０の抵抗が増加し、空気を押し返す。このように、空気の挙動が繰り返される状態をサージングという。

サージングによって、周期的な圧力変動が起こり、機器に悪影響を及ぼす音、振動を招来する。通常、ファンは、そのような風量およびその風量近傍を避けた使われ方がなされるが、本実施形態に係る空気処理システム１０では、第２ユニット３０が、第１ユニット２０の吐出圧、他の第２ユニット３０の風量の増減によって前後差圧が変動するため、図１２に示す極値に意図せず到達する可能性がある。

（５－４－２）サージングの判定方法
図１３は、図１２に表された各回転数における極値点を通る曲線を描いたグラフである。図１２において、風量が極値点よりも左側に振れたときにサージングが発生する。したがって、風量と前後差圧との組合せが、図１３の縦軸と曲線とで囲まれた領域（以後、サージング発生領域という）の外側にあれば、サージングは発生しない。図１３に記載の曲線を式で表すと、
ｆ（Ｑ）＝ｒ×Ｑ^２＋ｓ×Ｑ ［１０］
である。ｒおよびｓは、実験データにより決定することができる。

（５－４－２－１）現在の風量Ｑｘによるサージングの判定
したがって、上記［１０］式に現在の風量Ｑｘを代入して算出したｆ（Ｑｘ）は、風量Ｑｘのときにサージングを起こし得る前後差圧に相当する。

仮に、現在の前後差圧△Ｐｘがサージ発生領域にあるならば、△Ｐｘ－ｆ（Ｑｘ）≧０となる。逆に、現在の前後差圧△Ｐｘがサージ発生領域の外側にあるならば、△Ｐｘ－ｆ（Ｑｘ）＜０となる。

例えば、第２コントローラ５２が、第１コントローラ５１から風量目標値Ｑｙの指示信号を受信すると、第２コントローラ５２は、［６］式：△Ｐｙ／△Ｐｘ＝（Ｑｙ／Ｑｘ）^２ に風量目標値Ｑｙ、現在の前後差圧△Ｐｘおよび風量Ｑｘを代入して、前後差圧目標値△Ｐｙを算出する。さらに、上記［１０］式に風量目標値Ｑｙを代入してｆ（Ｑｙ）を算出する。

仮に、前後差圧目標値△Ｐｙがサージ発生領域にあるならば、△Ｐｙ－ｆ（Ｑｙ）≧０となる。逆に、前後差圧目標値△Ｐｙがサージ発生領域の外側にあるならば、△Ｐｙ－ｆ（Ｑｙ）＜０となる。

したがって、風量目標値Ｑｙがサージングを招来するか否かは、△Ｐｙ－ｆ（Ｑｙ）≧０であるか否かで判断することができる。

（６）第２ユニット３０の選定方法
（６－１）従来システムおよび本実施形態の概要
図１４は、従来の空気処理システムの構成と本実施形態の構成とを比較した構成比較図である。図１４において、上段に従来システムの概略構成を示し、下段に本実施形態の概略構成を示している。

従来システムでは、全熱交換器ユニットのファンの稼働によって送られてくる空気は、ダクトを介して各対象空間Ａ～Ｄに導かれ、風量が目標値となるように、各対象空間Ａ～Ｄに対応するダンパの開度が調整される。例えば、対象空間Ａに対応するダンパの開度を調節したとき、他の対象空間Ｂ，ＣおよびＤに流れる風量が変化するので、各ダンパの開度調整は繰り返し行う必要がある。

一方、本実施形態では、第１ユニット２０は全熱交換エレメント１２を搭載しているが、ファンを搭載していない。そのため、各対象空間１００Ａ～１００Ｄに対応する第２ユニット３０Ａ～３０Ｄの第２ファン３１が稼働することによって、空気が全熱交換エレメント１２を通過する。各対象空間１００Ａ～１００Ｄに必要な風量は、各対象空間１００Ａ～１００Ｄに対応する第２ユニット３０Ａ～３０Ｄによって自動調整される。

（６－２）設計手順における従来システムおよび本実施形態の比較
図１５は、空気処理システム１０の設計から運用（管理）に至るまでの工程について、従来システムと本実施形態とを比較した表である。図１５において、工程は設計、施工、検査および管理の４項目に分けられ、工程項目ごとに作業手順を記載している。

本実施形態の手順（図１５の表右欄参照）に沿って説明しながら、必要に応じて、従来システムとの相違点を紹介する。

（設計手順Ａ１ｂ）
ここでは、各対象空間１００Ａ～１００Ｄに必要とされる換気量（風量）が算定される。必要換気量（風量目標値）は、対象空間ごとに設定されている最大収容人数に１人当たりの必要換気量を乗じて算出される。

（設計手順Ａ２ｂ）
ここでは、ダクトを介して空気が流通する通風経路が決定される。通風経路は、空調機、照明、火災報知器などの他の機材を考慮しながら検討される。

（設計手順Ａ３ｂ）
ここでは、設備構成部材が選定される。設備構成部材として、ダクトおよびそのサイズ、分岐接手、室内端末および屋外端末が選定される。

（設計手順Ａ４ｂ）
ここでは、通風経路の圧力損失を計算する。本実施形態では、ダクト圧力損失の計算は大まかな計算でよい。それに対し、従来システムでは、複雑な通風経路に対応した細かな計算が必要である。

図１６は、ダクト圧力損失計算の対象となる構成部材について、従来システムと本実施形態とを比較した表である。図１６において、従来システムでは、圧力損失が全圧力損失の１０％にも満たない構成部材もダクト圧力損失の計算対象となる。

それに対して、本実施形態では、圧力損失が全圧力損失の１０％にも満たない構成部材はダクト圧力損失の計算対象から除外されている。

第２ユニット３０では、風量変動によるダクト抵抗の変動が前後差圧の変化として顕れることを利用して、第２コントローラ５２が実測風量と第２ファン３１の回転数から前後差圧を算出し、算出された前後差圧において、風量目標値を実現するように第２ファン３１の回転数を制御する。

それゆえ、圧力損失が全圧力損失の１０％にも満たない構成部材による圧力損失で風量が変動しても、第２ユニット３０による第２ファン３１の回転数制御によって風量目標値を維持することができる。

したがって、第２ユニット３０の運転可能範囲内であれば、据え付け先にて風量の調整が可能となるので、圧力損失の計算は圧力損失全体に対する比率が１０％以上の構成部材についてのみ行えばよい。

以後、圧力損失全体に対する比率が１０％以上の損失を生じさせる構成部材の総和を「第１圧力損失値」という。

第１圧力損失値は、全ての通風経路について計算する必要はなく、第１ユニット２０と各対象空間１００Ａ～１００Ｄそれぞれとを連絡する通風経路のうち、圧力損失値が最も大きい通風経路について行えばよい。なぜなら、第２ユニット３０の選定において、圧力損失値が最も大きい通風経路に接続される第２ユニット３０であるならば、当該通風経路よりも短い通風経路に接続される第２ユニットとして兼用することができるからである。

（設計手順Ａ５ｂ）
ここでは、第２ユニット３０の機種が選定される。以下、図１７Ａおよび図１７Ｂを参照しながら、送風機の選定方法を説明する。

（従来システム）
図１７Ａは、従来システムにおける風量と前後差圧との関係を示すグラフである。図１７Ａにおいて、右上がりで描かれた曲線は、風量と通風経路における圧力損失との関係を表している。通風経路を通過する風量が大きくなるほど、ダクト及びその他設備構成部材における抵抗は大きくなり、圧力損失が大きくなる。図１７Ａの実線の曲線は圧力損失の設計上の値であり、その実線の曲線を挟むように点線で表された２本の曲線は、実際に組み立てられる際に設計値と異なることも見越した、圧力損失のバラツキの上下限を表している。

また、図１７Ａにおいて、右下がりの一点鎖線で描かれた曲線は、全熱交換器ユニットのファンの前後差圧と風量との関係を表している。その一点鎖線の曲線を挟むように２点鎖線で表された２本の曲線はファン毎の風量のバラツキの上下限を表している。

例えば、風量目標値が５００ｍ^３／ｈであるとき、従来システムでは、風量が５００ｍ^３／ｈにおける圧力損失のバラツキと風量のバラツキとが重複する範囲の前後差圧（ダクト静圧に相当）を確保することができるユニットが選定される。

（本実施形態）
図１７Ｂは、本実施形態における風量と前後差圧との関係を示すグラフである。図１７Ｂにおいて、右上がりで描かれた曲線は、風量と通風経路における圧力損失との関係を表している。図１７Ｂの実線の曲線は圧力損失の設計上の値であり、その実線の曲線を挟むように点線で表された２本の曲線は、実際に組み立てられる際に設計値と異なることも見越した、圧力損失のバラツキの上下限を示している。

また、図１７Ｂにおいて、４つの直線および２つの曲線で囲まれた範囲は、第２ユニット３０の運転可能範囲Ｒを表している。

本実施形態では、先ずは、風量目標値Ｑｙが、第２ユニット３０が変更可能な風量の範囲である第３範囲Ｒ３の中央値またはその近傍となるように第２ユニット３０の機種を選定する。それゆえ、従来システムのユニットの機種選定に比べて選定作業が容易である。

（設計手順Ａ６ｂ）
ここでは、第２ユニット３０の能力を確認する。具体的には、第２ユニット３０に必要な能力が、選定した第２ユニット３０の運転可能範囲Ｒ内にあるか否かを確認する。

（第２ユニットの運転可能範囲Ｒの説明）
運転可能範囲Ｒの第１範囲Ｒ１は、風量目標値Ｑｙに対する第１圧力損失値の変動幅を示す。第２範囲Ｒ２は、第２ユニット３０が変更可能な前後差圧△Ｐｘの範囲である。第１範囲Ｒ１は、第２範囲Ｒ２の範囲内である。

圧力損失は通風抵抗であり、ダクトの長さとダクト内の風量に依存するため、通風抵抗の変動を測定することは非常に困難であるが、測定容易な前後差圧△Ｐｘの変動で代用することができる。

したがって、風量目標値Ｑｙに対する第１圧力損失値の変動幅を示す第１範囲Ｒ１が、第２ユニット３０が変更可能な前後差圧△Ｐｘの第２範囲Ｒ２内であれば、第２ユニット３０の選定方法を誤ることは回避される。

運転可能範囲Ｒの第３範囲Ｒ３は、風量目標値Ｑｙが、第２ユニット３０が変更可能な風量の範囲である。第２ユニット３０の許容風量範囲は、低位側ではモータの信頼性を考慮して、高位側では第２ファン３１への入力との関係で経済的合理性を考慮して設定されている。

第２ユニット３０が変更可能な風量範囲を大きく設定しすぎた場合、低位側では信頼性を喪失し、高位側では第２ファン３１への入力との関係で経済的合理性を失うことになる。したがって、風量目標値Ｑｙが、第２ユニット３０が変更可能な風量の第３範囲内であれば、信頼性と経済的合理性の両立を図ることができる。

また、サージング発生境界Ｒ４は、第２ファン３１の回転数毎に測定した第２ファン３１の風量と前後差圧との関係を示す曲線（図１２参照）の極値を通る曲線で表される境界（図１３参照）である。第１範囲Ｒ１は、サージング発生境界Ｒ４と重ならない。それゆえ、サージングの発生を防止することができる。

本実施形態では、例えば、風量目標値Ｑｙが５００ｍ^３／ｈの場合、風量５００ｍ^３／ｈは第２ユニット３０が変更可能な風量の第３範囲内である。また、風量５００ｍ^３／ｈにおける第１圧力損失値の変動幅である第１範囲Ｒ１は３２０～４４０Ｐａであり、第２ユニット３０が変更可能な前後差圧△Ｐｘの第２範囲Ｒ２（０～５８０Ｐａ）の範囲内であり、サージング発生境界Ｒ４とも重なっていない。以上で、第２ユニット３０の能力確認は完了である。

参考として、従来システムでは、Ｐ－Ｑ線図による能力確認を行った後、暫定的な風量およびダンパの開度を設定している。

（６－３）施工手順における従来システムおよび本実施形態の比較
（施工手順Ｂ１ｂ）
ここでは、第１ユニット２０、第２ユニット３０およびダクト４０の設置を行う。第２ユニット３０が複数ある場合は、第２ユニット３０毎に風量目標値Ｑｙを入力するだけで、風量の自動制御が可能となる。

これに対して、従来システムの場合は、全熱交換器ユニット、ダンパおよびダクトの設置が完了した後、対象空間毎にダンパ開度の調整が必要である。１つの対象空間に対応するダンパの開度を調整すると、他の対象空間の風量が影響を受けるので、繰り返しダンパ開度の調整が必要となり、作業に手間がかかる。

（６－４）検査手順における従来システムおよび本実施形態の比較
（検査手順Ｃ１ｂ）
ここでは、第１ユニット２０、第２ユニット３０、ダクト４０など設備の設置状態を確認する。従来システムでも、設備に差異はあるものの、同様の確認を行う。

（検査手順Ｃ２ｂ）
ここでは、設備の性能検査を行う。具体的には、試運転モードでの運転だけで検査は完了する。第２ユニット３０は、ダクト抵抗の変動により前後差圧が変化しても、実測風量と第２ファン３１の回転数から前後差圧を算出して、算出された前後差圧において、風量目標値Ｑｙを実現するように第２ファン３１の回転数を制御する。したがって、作業者による風量調整は不要である。

これに対して、従来システムでは、各対象空間の空気吹出口に風速チャンバを設置して風速を測定し、風量を計算する必要がある。風量が適切でない場合は、ダンパ開度の調整を繰り返す必要があるので、風量調整作業は複雑である。

（６－５）管理手順における従来システムおよび本実施形態の比較
（管理手順Ｄ１ｂ）
ここでは、風量の確認を行う。風量測定は、リモコンで実風量を確認する。第２ユニット３０には、風速センサである第２風量検出手段３２を搭載しているので、作業者はリモコンで実風速を確認することができる。

これに対し、従来システムでは、各対象空間の空気吹出口に風速チャンバを設置して風速を測定し、風量を計算する必要がある。それゆえ、風量が適切でない場合は、ダンパ開度の調整を繰り返す必要があるので、風量調整作業が複雑である。

（７）特徴
（７－１）
第２ユニット３０の選定方法では、第１ユニット２０から対象空間１００Ａ～１００Ｄまでの全圧力損失値の一部である第１圧力損失値に基づいて第２ユニット３０を選定すればよい。その後は、第２ユニット３０側にて第２コントローラ５２が、ダクト４０の実際の圧力損失に対応する前後差圧に基づき第２ファン３１の回転数を自動制御する。それゆえ、事前の厳密な圧力損失計算を必要としない。

（７－２）
第２ユニット３０の選定方法では、第１圧力損失値を算出する際、第１ユニット２０から各対象空間１００Ａ～１００Ｄまでの構成部材のうち、全圧力損失値に対する比率が所定値未満となる構成部材の圧力損失値を算入しない。第２ユニット３０側にて第２コントローラ５２が、ダクト４０の実際の圧力損失に対応する前後差圧に基づき第２ファン３１の回転数を自動制御するので、第２ユニット３０の選定の際に細かな圧力損失値まで計算する必要がない。

（７－３）
第２ユニット３０の選定方法では、第１圧力損失値が、少なくとも第１ユニット２０における圧力損失値を含む。第１ユニットから各対象空間１００Ａ～１００Ｄまでの全圧力損失値のうち概ね５０％を占める第１ユニット２０における圧力損失を見逃さなければ、第２ユニット３０の選定方法を誤ることは回避される。

（７－４）
第２ユニット３０の選定方法では、第２ユニット３０の数量および能力の少なくとも１つを決定する。第２ユニット３０は、前後差圧に基づきファンの回転数を自動制御するユニットであるので、対象空間の必要換気量（風量目標値Ｑｙ）に基づき、数量および能力の少なくとも１つを決定するだけでよい。

（７－５）
圧力損失は通風抵抗であり、ダクトの長さとダクト内の風量に依存するため、通風抵抗の変動を測定することは非常に困難であるが、測定容易な前後差圧の変動で代用することができる。したがって、第２ユニット３０の選定方法では、風量目標値Ｑｙに対する第１圧力損失値の変動幅を示す第１範囲Ｒ１が、第２ユニット３０が変更可能な前後差圧の第２範囲Ｒ２内であれば、第２ユニット３０の選定方法を誤ることは回避される。

（７－６）
第２ユニット３０が変更可能な風量範囲は、大きく設定しすぎた場合、低位側では信頼性を喪失し、高位側ではファンへの入力との関係で経済的合理性を失うことになる。したがって、第２ユニット３０の選定方法では、風量目標値Ｑｙが、第２ユニット３０が変更可能な風量の第３範囲Ｒ３内であれば、信頼性と経済的合理性の両立を図ることができる。

（７－７）
第２ユニット３０の選定方法では、第１範囲Ｒ１が、サージング発生境界Ｒ４と重ならない。それゆえ、サージングの発生を防止することができる。

（７－８）
第２ユニット３０の選定方法では、圧力損失値が最も大きい経路に接続される第２ユニット３０であるならば、当該経路よりも短い経路に接続される第２ユニットとして兼用することができる。

（８）第１実施形態の変形例
上記第１実施形態では、排気用の第２ユニット３０が複数の還気分岐ダクト４７Ａ～４７Ｄそれぞれに設けられる構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、変形例として、排気ダクトに１つの排気用の第２ユニット３０だけが設けられる構成であってもよい。

＜第２実施形態＞
上記実施形態の空気処理システムは、第２ユニット３０を給気用ファンユニットおよび排気用ファンユニットとして利用することによって、ファンを有しない第１ユニット２０の全熱交換エレメント１２に空気を流通させることができる換気システムを例に説明した。

ここでは、生成した調和空気を送り出す第１ファン２１を有する第１ユニット２２０と、ダクト４０を介して第１ユニット２２０に接続される第２ユニット３０を備えた空気処理システムについても、上記第２ユニット３０の選定方法を適用することができる。

以下、具体例を挙げて説明する。

（１）構成
図１８は、第２ユニット３０が搭載された第２実施形態に係る空気処理システム２１０の構成図である。図１８において、空気処理システム２１０は、第１ユニット２２０と、複数の第２ユニット３０と、ダクト４０と、コントローラ５０とを備えている。

（１－１）第１ユニット２２０
第１ユニット２２０は、第１ファン２１、熱交換器２２、第１風量検出手段２３、温度センサ２４及び水量調整弁２５を有している。熱交換器２２には、熱源ユニット６０から熱媒体として例えば冷水または温水が供給される。熱交換器２２に供給される熱媒体は、冷水または温水以外のもの、例えばブラインであってもよい。

第１風量検出手段２３には、例えば、風量センサ、風速センサまたは差圧センサを用いることができる。本実施形態では、第１風量検出手段２３は、第１ファン２１が送風する風量を検出する。第１風量検出手段２３は、第１コントローラ５１に接続されている。第１風量検出手段２３が検出した風量値は、第１風量検出手段２３から第１コントローラ５１に送信される。第１風量検出手段２３が検出した風量は、ダクト４０の給気ダクト４１を流れる風量であり、複数の第２ユニット３０から対象空間１００に供給される給気風量の総量でもある。

温度センサ２４は、第１ファン２１からダクト４０に送られる供給空気ＳＡの温度を検出する。温度センサ２４は、第１コントローラ５１に接続されている。温度センサ２４が検出した値は、第１コントローラ５１に入力される。

第１ユニット２２０は、通風路８２を介して、対象空間１００に繋がっている。通風路８２を通って対象空間１００から戻ってきた室内空気ＲＡは、第１ファン２１により、熱交換器２２を通ってダクト４０に送り出される。これが供給空気ＳＡとなる。

対象空間１００から戻ってきたこの室内空気ＲＡは、対象空間１００の中に在った空気である。熱交換器２２を通るときに、戻ってきた室内空気ＲＡは、熱交換器２２を流れる冷水または温水と熱交換して調和空気になる。

熱交換器２２で熱交換をしてダクト４０に送り出される供給空気ＳＡに与えられる熱量は、水量調整弁２５によって調整される。水量調整弁２５の開度は、第１コントローラ５１により制御される。水量調整弁２５の開度が大きくなれば、熱交換器２２に流れる水量が多くなり、熱交換器２２と空気との間で単位時間あたりに交換される熱量が多くなる。逆に、水量調整弁２５の開度が小さくなれば、熱交換器２２に流れる水量が少なくなり、熱交換器２２と空気との間の単位時間あたりの熱交換量が少なくなる。

（１－２）第２ユニット３０
図１８には、複数の第２ユニット３０を備える空気処理システム２１０の代表例として、２つの第２ユニット３０を備える空気処理システムが１つの対象空間１００に対して配設されている例が示されている。

第２ユニット３０の個数は、３以上であってもよく、適宜設定されるものである。第２ユニット３０が配設される対象空間１００は、２以上であってもよい。

（１－３）ダクト４０
ダクト４０は、第１ユニット２２０から第１ファン２１により送出される供給空気ＳＡを、複数の第２ユニット３０に分配する。ダクト４０は、給気ダクト４１と、給気ダクト４１から分岐した給気分岐ダクト４２とを含んでいる。

図１８では、給気ダクト４１が、第１ユニット２２０の外に配置されている場合が示されているが、給気ダクト４１は、第１ユニット２２０の中に配置されてもよく、また第１ユニット２２０の中から第１ユニット２２０の外まで延びるように配置されてもよい。

給気ダクト４１は、第１ユニット２２０の中に配置されている場合には、第１ユニット２２０のケーシング２６の一部が給気ダクト４１として機能する場合も含む。図１８では、給気ダクト４１の入口４１ａは、第１ユニット２２０に接続されている例が示されている。

第１ファン２１は、第１ユニット２２０内に配置されている。ここでは、第１ファン２１から吹出される空気は、全てダクト４０に流れ込むように構成されている。

ダクト４０の給気ダクト４１の出口４１ｂは、給気分岐ダクト４２の入口４２ａに接続されている。給気ダクト４１から給気分岐ダクト４２に分岐させる構成として、分岐チャンバを用いた構成であってもよい。

第２ユニット３０のケーシング３３は、吸込口３３ａと吹出口３３ｂとを有し、給気分岐ダクト４２の複数の出口４２ｂは、複数の第２ユニット３０の吸込口３３ａに接続されている。

各第２ユニット３０と、対象空間１００とは、通風路８１により繋がっている。通風路８１の入口８１ａが第２ユニット３０の吹出口３３ｂに接続されている。各第２ファン３１は、第２ユニット３０の中で、ダクト４０の出口４２ｂから通風路８１の入口８１ａに向う気流を発生させる。したがって、各第２ファン３１は、給気分岐ダクト４２の出口４２ｂから供給空気ＳＡを吸引している。

（１－４）コントローラ５０
図１９は、コントローラ５０の構成を説明するためのブロック図である。図１９において、コントローラ５０は、第１コントローラ５１と複数の第２コントローラ５２とを含んでいる。第１コントローラ５１と複数の第２コントローラ５２とは互いに接続されている。

対象空間１００には、温度センサの機能を有する複数のリモートセンサ７０が設置されており、各リモートセンサ７０は、対応する第２コントローラ５２に、対象空間１００の室内空気ＲＡの温度を示すデータを送信する。

（１－４－１）第１コントローラ５１
第１コントローラ５１は、プロセッサ５１ａと、メモリ５１ｂとを含む。プロセッサ５１ａは、メモリ５１ｂに記憶されている第１ファン２１の風量制御プログラムを読み取り、第１ファン２１、各第２コントローラ５２に必要な指令を出力する。

メモリ５１ｂは、第１ファン２１の風量制御プログラムの他、第１風量検出手段２３および温度センサ２４の検出値を随時記憶する。

プロセッサ５１ａは、メモリ５１ｂに記憶された第１風量検出手段２３および温度センサ２４の検出値を読み取り、第１ファン２１の風量目標値（対象空間１００に供給すべき目標風量の総量）を演算する。

上記の記載は、一例であって、上記記載内容に限定されるものではない。

（１－４－２）第２コントローラ５２
第２コントローラ５２は、プロセッサ５２ａと、メモリ５２ｂとを含む。プロセッサ５２ａは、メモリ５２ｂに記憶されている第２ファン３１の風量制御プログラムを読み取り、第２ファン３１に必要な指令を出力する。

メモリ５２ｂは、第２ファン３１の風量制御プログラムの他、第１コントローラ５１から出力される風量目標値、第２風量検出手段３２の検出値を随時記憶する。

プロセッサ５２ａは、メモリ５２ｂに記憶された風量目標値および第２風量検出手段３２の検出値を読み取り、第２ファン３１の回転数目標値を演算する。

上記の記載は、一例であって、上記記載内容に限定されるものではない。

（１－５）動作
各第２ファン３１は、モータの回転数を変更することにより各第２ユニット３０の吸込口３３ａと吹出口３３ｂとの空気の圧力差である前後差圧を変更することができる。各第２ファン３１は、ダクト４０の静圧が一定であるとすると、回転数を大きくすることにより、各第２ユニット３０の前後差圧を大きくすることができる。

第２ユニット３０の前後差圧が大きくなると、通風路８１を流れる供給空気ＳＡの空気量が多くなる。このように流れる空気量が変わることによって、各通風路８１の出口８１ｂから対象空間１００に吹出される給気風量が変わる。

コントローラ５０は、第１コントローラ５１と複数の第２コントローラ５２とを含んでいる。第１コントローラ５１と複数の第２コントローラ５２とは互いに接続されている。

第１コントローラ５１は、第１ファン２１のファンモータ２１ｂの回転数を制御する。第１ファン２１の回転数が増加すると、第１ファン２１の送風量が多くなる。

１つの第２ユニット３０に対して、１つの第２コントローラ５２が設けられている。各第２コントローラ５２は、対応する第２ファン３１の風量を制御する。各第２コントローラ５２は、第１コントローラ５１から受信する風量目標値を記憶する。

各第２コントローラ５２は、風量目標値に対して給気風量が不足していれば第２ファン３１の回転数を増加させる。逆に、第２コントローラ５２は、風量目標値に対して給気風量が過剰であれば、第２ファン３１の回転数を減少させる。

コントローラ５０は、複数の第２ファン３１により対象空間１００に供給される空気の空気量の情報を得る。空気量の情報は、例えば、１秒間当たり、または１分間当たりに対象空間１００に供給すべき必要給気風量である。

各第２コントローラ５２は、空気量の情報を第１コントローラ５１に出力する。第１コントローラ５１は、得られた空気量の情報を基に、第１ファン２１に要求すべき出力を決定する。

空気処理システム１０では、回転数目標値の演算式の変数として「前後差圧」を導入しているので、刻々と変化するダクト抵抗の変化を風量目標値の演算に反映することができ、入力値（回転数）に対する出力値（風量）の応答時間の短縮を図ることができる。

（１－６）第２ユニット３０の選定方法
第２実施形態における第２ユニット３０の選定には、第１実施形態で説明した第２ユニット３０の選定方法が適用される。

また、第１圧力損失値は、全ての通風経路について計算する必要はなく、第１ユニット２０と対象空間１００とを連絡する２つの経路のうち、圧力損失値が最も大きい通風経路について行えばよい。なぜなら、第２ユニット３０の選定において、圧力損失値が最も大きい通風経路に接続される第２ユニット３０であるならば、当該通風経路よりも短い通風経路に接続される第２ユニットとして兼用することができるからである。

（２）第２実施形態の変形例
上記第２実施形態では、第１ユニット２２０が第１ファン２１を有しているが、必ずしも第１ユニット２２０が第１ファン２１を必要とするものではない。本開示の第２ユニット３０の選定方法は、ファンを有しない第１ユニットにダクトを介して接続される第２ユニットにも適用可能である。

図２０は、第２ユニットが搭載された第２実施形態の変形例に係る空気処理システム２１０の構成図である。図２０において、空気処理システム２１０は、建物の一フロアの天井裏に配置されている。

空気処理システム２１０と図１８の空気処理システムとの相違点は、第１ユニット２２０が第１ファンを有していないことであり、それ以外の構成は図１８の空気処理システムと同じである。それゆえ、図１８の空気処理システムと同じ構成には同一符号を付して、説明を省略する。

空気処理システム２１０では、第１ユニット２２０がファンを有していないので、第１ユニット２２０内の空気の流れを、第２ユニット３０が発生させる。

したがって、第２ユニット３０の前後差圧の変化は主に他の第２ユニット３０の第２ファン３１の風量変化により生じるが、回転数目標値の演算式の変数として「前後差圧」を導入しているので、刻々と変化するダクト抵抗の変化を風量目標値の演算に反映することができ、入力値（回転数）に対する出力値（風量）の応答時間の短縮を図ることができる。

第２実施形態の変形例における第２ユニット３０の選定には、第１実施形態で説明した第２ユニット３０の選定方法が適用される。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ 空気処理システム
２０ 第１ユニット（空気処理ユニット）
３０ 第２ユニット（ファンユニット）
３１ 第２ファン（ファン）
３２ 第２風量検知手段（検出部）
３３ ケーシング
３３ａ 吸込口
３３ｂ 吹出口
４０ ダクト
４１ 主ダクト
４２Ａ 第１分岐ダクト
４２Ｂ 第２分岐ダクト
５０ コントローラ（制御部）
５１ 第１コントローラ（制御部）
５２ 第２コントローラ（制御部）
１００ 対象空間
２１０ 空気処理システム
２２０ 第１ユニット（空気処理ユニット）

特開平１０－２５３１３２号公報

Claims (9)

1. 空気処理の対象空間（１００）と空気処理ユニット（２０）との間を連絡するダクト（４０）の途中に配置されたファンユニットが、前記空気処理ユニット（２０）によって所定の処理が行われた空気を前記対象空間（１００）まで搬送する空気処理システムの、
   ファンユニットの選定方法であって、
   第１ステップとして、
   回転数可変のファン（３１）と、
   吸込口（３３ａ）および吹出口（３３ｂ）を有し、前記ファン（３１）を収容するケーシング（３３）と、
   前記ファン（３１）の風量（Ｑｘ）または風量相当値（Ｖｘ）を検出する検出部（３２）と、
   前記ファン（３１）の回転数を制御する制御部（５０）と、
   を備え、
   前記制御部（５０）が、前記検出部（３２）の検出値に基づき前記吸込口（３３ａ）と前記吹出口（３３ｂ）との空気の圧力差である前後差圧（△Ｐｘ）を決定し、前記前後差圧（△Ｐｘ）に基づき前記ファン（３１）の回転数を自動制御する、
   ファンユニット（３０）を選定の候補とし、
   第２ステップとして、前記空気処理ユニット（２０）から前記対象空間（１００）までの全圧力損失値の一部である第１圧力損失値を計算し、
   第３ステップとして、前記風量（Ｑｘ）と前記前後差圧（△Ｐｘ）との関係、前記対象空間へ供給する風量の目標値である風量目標値（Ｑｙ）、および前記第１圧力損失値とに基づき、ファンユニット（３０）を選定する、
   ファンユニットの選定方法。
2. 前記第１圧力損失値を算出する際、前記空気処理ユニット（２０）から前記対象空間（１００）までの構成部材のうち、全圧力損失値に対する比率が所定値未満となる前記構成部材の圧力損失値を算入しない、
   請求項１に記載のファンユニットの選定方法。
3. 前記第１圧力損失値は、少なくとも空気処理ユニット（２０）における圧力損失値を含む、
   請求項１または請求項２に記載のファンユニットの選定方法。
4. 前記第３ステップにおいて、前記ファンユニット（３０）の数量および能力の少なくとも１つを決定する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のファンユニットの選定方法。
5. 前記風量目標値（Ｑｙ）に対する前記第１圧力損失値の変動幅を示す第１範囲は、前記ファンユニット（３０）が変更可能な前記前後差圧（△Ｐｘ）の第２範囲内である、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のファンユニットの選定方法。
6. 前記風量目標値（Ｑｙ）は、前記ファンユニット（３０）が変更可能な風量の第３範囲内である、
   請求項５に記載のファンユニットの選定方法。
7. 前記第１範囲は、前記ファン（３１）の回転数毎に測定した前記ファン（３１）の風量と前記前後差圧との関係を示す曲線の極値を通る曲線で表される境界と重ならない、
   請求項５に記載のファンユニットの選定方法。
8. 前記ダクト（４０）は、前記空気処理ユニット（２０）から前記対象空間（１００）に至る複数の経路を有し、
   前記ファンユニット（３０）は複数の前記経路それぞれに接続され、複数の前記ファンユニット（３０）は、複数の前記経路のうち圧力損失値が最も大きい経路に接続されるファンユニットで統一される、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のファンユニットの選定方法。
9. 前記ダクト（４０）は、第１経路と第２経路とを含み、
   前記第１経路は、
   前記空気処理ユニット（２０）に接続される主ダクト（４１）と、
   前記主ダクト（４１）から分岐して前記ファンユニット（３０）である第１ファンユニット（３０Ａ）に接続される第１分岐ダクト（４２Ａ）と、
   を有し、
   前記第２経路は、
   前記空気処理ユニット（２０）に接続される主ダクト（４１）と、
   前記主ダクト（４１）から分岐して前記ファンユニット（３０）である第２ファンユニット（３０Ｂ）に接続される第２分岐ダクト（４２Ｂ）と、
   を有し、
   前記第１分岐ダクト（４２Ａ）における圧力損失値が、前記第２分岐ダクト（４２Ｂ）における圧力損失値よりも大きい場合、前記第２ファンユニット（３０Ｂ）は前記第１ファンユニット（３０Ａ）で統一される、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のファンユニットの選定方法。

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