JP2688374B2 - 空調における空気流及び圧力の制御方法及び装置 - Google Patents

空調における空気流及び圧力の制御方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的は空調システムにおける新鮮な空気、入
力空気、排気空気、廃棄空気、及び戻り空気の流量制御
方法及び装置、並びに入力空気ダクト及び排気ダクト内
の空気圧の制御方法及び装置を提供することにある。こ
こにおいて該空調システムは、新鮮な空気の閉成及び制
御機構と熱再生交換器に関する新鮮な空気のバイパス流
の閉成及び制御機構とが空気吸入機構として組み合わさ
れると共に、排気空気の閉成及び制御機構と排気空気と
戻り空気の閉成及び制御機構とが出口空気機構として組
み合わされている。
空調システムとして２種類の基本的な形式がある。定
流システムと、流れレートを制御可能なシステムとであ
る。定流システムは普通１個又は２個の異なる動作レー
ト、代表的には1/1レート及び1/2レートを有する。
定流システムでは、或る基本的なセッティングの後は
空気流は全く調整されない。このため、空気の流れは空
調システムの使用経過と共に、例えば、フィルタの汚
れ、冷却ラジエータ上に堆積した油に起因する加熱ラジ
エータの汚れ、熱再生交換器の凍結等の原因で変化す
る。空気流は又、例えば、空調ダクト内の新鮮な空気と
内部空気との温度差に起因する熱的な力や外部の風等に
よっても変化する。又、定流システムでの空気流はダク
ト系内の圧力変化で調整されることはない。このよう
に、空調プラントの空気流は、季節、フィルタの状態並
びにファン及びダクト系の特性曲線の形状に依存して変
わる。新鮮な空気流及び廃棄空気流は互いに独立に変化
する。
流れレート制御可能システムは通常流れレートの制御
が可能な空調システムと結びついている。制御の目的は
ダクト内を一定圧力に保つことである。ダクト系内の圧
力が測定され、この測定に基づいて空調プラント内の空
気流が必要に応じて調整される。空調システム内の新鮮
な空気の流れ及び廃棄空気の流れの変化は互いに独立で
ある。
従来の空調システム内の空気流は、例えば、フィルタ
が汚れたり又は熱再生装置が凍結した場合ただちに変化
する。新鮮な空気の流れと廃棄空気の流れは互いに独立
に変わるので、ビルの異なる部分間の圧力関係の変化が
生じる。最大の問題は、疑いもなく、新鮮な空気の流れ
と廃棄空気の流れが互いに独立に変わることである。こ
の結果、ビルの室内に存在する湿気は窓や構造物上にた
まり、構造を損傷する可能性がある。さらに、ビル及び
通気口の周りに臭気が拡がることもある。
本発明方法によれば、上述した欠点に対し、画期的な
救いが得られる。これを達成するために、本発明方法は
請求の範囲第１項の特徴部に開示されていることを特徴
とし、装置は請求の範囲第10項に開示されていることを
特徴とする。
本発明の最も重要な利点は、新鮮な空気の流量と廃棄
空気の流量が連続して且つ互いに独立して制御し得る
（調整又は一定に保つ）ことである。加えて、本発明に
係る空調システム内では、入力空気ダクト内の圧力及び
排気ダクト内の圧力の制御は、相互に依存すると共に、
新鮮な空気の流量及び廃棄空気の流量にも依存する。シ
ステムが構造上シンプルであることももう一つの利点で
ある。
添付図面につき本発明を以下に詳細に説明する。本発
明システムが設置される空調プラントを略式図示したも
のである。
空気の流れの記号は以下のようである。Ａは、新鮮な
空気の流れ、Ｂは入力空気の流れ、Ｃは排気の流れ、Ｄ
は廃棄空気の流れ、Ｅは戻りの空気の流れ、Ｆは熱再生
交換器に対する新鮮な空気のバイパス流、Ａ′は熱再生
交換器に入る新鮮な空気の流れである。
空調システムの入力空気側は、例えば、下記の要素を
含む。新鮮な空気のダクト21内のフィルタ2;新鮮な空気
のバイパスの閉成及び制御を行う吸入空気機構3;熱再生
交換器4;入力空気ダクト１内の入力空気ファン５、入力
空気フローメータ６、入力空気圧力メータ12;新鮮な空
気のフローメータ15及び種々の空気取扱デバイス、例え
ば、加熱ラジエータ、冷却ラジエータ、空気加湿器、空
気フィルタ７、８等。これらは空調システムの入力空気
側の種々の点におくことができる。一般に、ダクト１内
の入力空気流量Ｂはダクト21内の新鮮な空気の流量Ａに
等しい。
空調システムの排気側は例えば、排気ダクト９内の排
気フィルタ16及び排気圧力メータ19、排気流及び戻り空
気流の閉成及び制御を行う出口機構10、並び廃棄空気ダ
クト22内の廃棄エアファン11及び廃棄空気フローメータ
20を含む。一般に、ダクト９内の排気流量Ｃはダクト22
内の廃棄流量Ｄに等しい。
入力空気ファン５、吸入空気機構３及び出口空気機構
10は制御装置13により制御され、廃棄ファン11は制御装
置14により制御される。入力空気フローメータ６、入力
空気圧力メータ12及び新鮮な空気のフローメータ15は制
御装置13に接続され、排気圧力メータ19及び廃棄フロー
メータ20は制御装置14に接続される。加えて、制御装置
13及び14は互いに接続される。吸入空気機構３及び出口
空気機構10は、熱再生交換器４とリンクされ、本願出願
人によるフィンランド特許願第874008号に開示されてい
る構造にすると好適である。
空調システムの入力空気側１の流れ抵抗が何らかの理
由で、例えば、空気フィルタ７、８は汚れたりして上昇
した場合、入力空気ファン５の制御が適当にされなかっ
たり又は入力空気側の流れ抵抗が他の理由で対応して下
がらないと入力空気流Ｂは減少する。入力空気ファン５
及び入力空気流制御手段17は入力空気フローメーター６
又は圧力測定器12のいずれかの測定値に基づいて制御装
置13により制御される。この測定と制御とは、入力空気
ファン５又は入力空気制御手段17が外乱因子により生じ
た変位を正確に補正することによって行われる。制御技
術的に言えば、この補正の基礎は新鮮な空気の流量と廃
棄空気流量との間の差（Ａ−Ｄ）又はそれらの比（A/
D）であり、これらのいずれか一つ若しくは両方を交互
に切り替えて又はこれらの間のどこかの値が、制御装置
13により一定、即ち予め定められたレベルに保たれる。
上述の調整作用下で空気流がある限界値に達すると、
フィルタが汚れ続けるに従って入力空気流の低下が継続
する。本発明によれば、この時入力空気ファン５の制御
装置13は廃棄ファン11及び／又は廃棄流制御手段18の制
御装置14を制御して、入力空気流Ｂと排気流Ｃの差又は
比率が一定（これは空調された室内空間に関して本質的
に重要なことである）に留まるように保つ。戻り空気流
Ｅが閉じられた場合でも、入力空気流量Ｂは常に正確に
新鮮な空気の流量Ａと等しく、これは新鮮な空気の流れ
と廃棄空気の流れの間の差（Ａ−Ｄ）又はそれらの比率
（A/D）を予め定められたレベルに保つことに相当す
る。
空調システムの排気側ダクト９で流れ抵抗が何らかの
理由、例えば、排気フィルタ16が汚れたり、熱再生交換
器４が凍ったり、空気ダクトシステムの火災ダンパがト
リガされる等して増大した場合も動作は類似している。
このような場合廃棄ファン11及び／又は廃棄流制御手段
18の制御装置14が入力空気ファン５及び／又は入力空気
流制御手段17の制御装置13を制御して新鮮な空気の流れ
Ａと廃棄空気の流れＤとの間の差（Ａ−Ｄ）若しくはそ
れらの比率（A/D）又はそれらの間の特定値が一定、あ
るいは、予め定められた値を維持するように制御する。
廃棄空気の流量Ｄが所定値以下にまで低下し、同時に
室外の温度が所定値以下に低くなった場合は、吸入空気
機構３が、新鮮な空気の流れＡの全量が新鮮な空気のバ
イパス流れＦとなる位置、即ち、熱再生交換器を通る新
鮮な空気の流れＡ′を遮断する位置に切り替えられる。
この結果、熱再生交換器４が凍ってしまった場合であっ
ても、廃棄空気の流れがそれを溶かし始める。廃棄空気
の流量が予め定められた値に復帰し、且つ空気流Ａ′の
遮断から予め定められた時間が経過し又はそのいずれか
一方が生じたとき、吸入空気機構３はその初期位置に復
帰する。この場合新鮮な空気のバイパス流れＦは存在し
なくなる。この一連のステップは予め定められた回数、
普通は２〜３回繰り返すことができる。廃棄空気の流量
がこれにより予め定められた値まで戻らない場合は、誤
動作の警報信号が生じる。
新鮮な空気の流量Ａを入力空気流量Ｂより小さくし、
比率（A/B）を所望の値にしたい場合は、出口空気機構1
0が排気流Ｃの一部を戻り空気流Ｅとして入力空気流Ｂ
を補うように振向ける。この場合、出口空気機構10の切
替が終了した後に、入力空気の流量Ｂ又は入力空気ダク
ト１内の圧力が予め定められた値となるように調整され
る。その後廃棄ファン11及び／又は廃棄空気制御手段18
が、新鮮な空気の流量と廃棄空気の流量の測定値間の差
（Ａ−Ｄ）又はそれらの比率（A/D）が予め定められた
一定値になる迄調整される。その後、入力空気流量Ｂ又
は入力空気ダクト１内の圧力が予め定められた値より大
きく前記所定値からずれない場合は、新鮮な空気の流れ
の入力空気流に対する比A/Bを予め定められた値と比較
する。この一連のステップは上記シーケンスの全て、又
は部分的に、入力空気流Ｂ、新鮮な空気流の入力空気流
に対する比（A/B）、新鮮な空気の流れと廃棄空気の流
れとの間の差（Ａ−Ｄ）又はそれらの比（A/D）がそれ
ぞれの予め定められた値に達する迄繰り返される。この
ように出口空気機構10、即ち戻り空気流量Ｅは、もとも
と他の基準に従って最初にセットされ、制御ステップに
とっては出発点となる。即ち、出口空気機構は所望の新
鮮な空気の入力空気に対する比（A/B）を達成するため
の制御手段として用いらられる。
戻り空気流Ｅを用いる可能性がなく、排気流量Ｃが何
時も廃棄空気の流量Ｄに等しいように装置が構造上一層
シンプルな場合は、制御方法は単に入力空気ダクト１及
び廃棄空気のダクト22内の流れを直接制御し、新鮮な空
気の流れと廃棄空気の流れの間の差（Ａ−Ｄ）又はそれ
らの比（A/D）を基準として保ちつつ、入力空気流Ｂ及
び廃棄空気の流れＤ又はそのいずれか一方を直接制御す
る簡単なものとなる。
原理上は上述した方法は任意のタイプの部品を用いて
適用できるが、吸入空気機構３及び出口空気機構10の両
方を熱再生交換器４に固定するのが好適である。これら
の機構ではレバー又は類似の手段による閉成及び制御手
段を、出口空気機構10においては排気流Ｄの徐々に閉成
するとこれに対応する速度で戻り空気の流れＥを同時に
徐々に増大し又はその逆が行われ、一方吸入空気機構３
においては、新鮮な空気の流れＡ′が熱再生交換器４に
入るのを閉止すると同時に新鮮な空気のバイパス流れＦ
を開き又はその逆を行うように結合するのが好ましい。
又、入力空気と廃棄空気の流れＡ、Ｄをファン５、18の
圧力開口で測定すること、又は本出願人のフィンランド
特許願第874009号に記載されているように上記開口の延
在部で測定することは信頼できる測定結果を得るために
有利である。
さらに、新鮮な空気流の測定は、空調機と外気ダクト
の接続点、あるいは空調機中のフィルタの前後のポイン
トで行うことが好ましい。又、入力流及び排気流（Ｂ、
Ｃ）の圧力は空調機内部、あるいは空調機と入力、排気
ダクト（１、９）との接続点で測定することが好まし
い。
フロントページの続き (72)発明者 ライネ，ユハニ フィンランド．エスエフ ‐ 00780 ヘルシンキ，テルヴァパアースキーンポ ルク ３ シー (56)参考文献 特開 昭59−225236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−60141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−242746（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−15442（ＪＰ，Ｕ)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】新鮮な空気、入力空気、排気空気、廃棄空
    気及び戻り空気の流量、及び、入力空気ダクトの圧力と
    排気ダクトの圧力とを制御する空調システムにおいて、 新鮮な空気の閉止及び制御機構と熱交換器に対する新鮮
    空気のバイパス流（Ｆ）の閉止及び制御機構とが組み合
    わされて吸入空気機構（３）をなすとともに、排気空気
    の閉止及び制御機構と戻り空気（Ｅ）の閉止及び制御機
    構とが組み合わされて出口空気機構（10）をなし、 新鮮空気と、入力空気と、排気空気と、廃棄空気と、戻
    り空気との流量の制御（A,B,C,D,E）と、入力空気ダク
    ト（Ｂ）内の圧力の制御と、排気空気ダクト（Ｃ）内の
    圧力の制御とが互いに関連づけられ、 これらのうちの一つが所定値から変位した場合には、他
    の値を変化させて、新鮮な空気流と廃棄空気流との流量
    差（Ａ−Ｄ）またはこれらの比（A/D）が所定の関係と
    なるように制御することを特徴とする空調システムの制
    御方法。
  2. 【請求項２】戻り空気の流量（Ｅ）の変化に基づいて入
    力空気ダクト（１）内の流量を制御することにより新鮮
    な空気の流量（Ａ）が調整され、新鮮な空気の流量と廃
    棄空気の流量との間の差（Ａ−Ｄ）又はそれらの比（A/
    D）が一定となるように制御することを特徴とする請求
    の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】入力空気流（Ｂ）、廃棄空気流（Ｄ）及び
    ／又は出口空気機構（10）の制御において、先ず、新鮮
    な空気流量の入力空気流量に対する比（A/B）が、次
    に、新鮮な空気の流量と廃棄空気の流量との間の差（Ａ
    −Ｄ）又はそれらの比（A/D）が予め定められた値にな
    るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１項
    記載の方法。
  4. 【請求項４】出口空気機構（10）の切替後、入力空気流
    量（Ｂ）又は入力空気ダクト（１）内の圧力を予め定め
    られた値に調整し、その後、廃棄空気の流量を、新鮮な
    空気の流量と廃棄空気の流量との間の差（Ａ−Ｄ）又は
    それらの比（A/D）が予め定められた一定の値になるよ
    うに制御し、その後、入力空気流（Ｂ）又は入力空気ダ
    クト（１）内の圧力が所定のずれ量よりも大きく予め定
    められた値からずれない場合は、新鮮な空気の流れの入
    力空気流に対する比（A/B）を予め定められた比と比較
    し、比（A/B）及び差（A/D）又は比（A/D）が予め定め
    られた値になるまで上記一連のステップを全体として又
    は部分的に繰り返すことを特徴とする請求の範囲第３項
    記載の方法。
  5. 【請求項５】排気流量（Ｃ）が廃棄空気の流量（Ｄ）と
    等しい場合に、入力空気流量（Ｂ）を入力空気ダクト
    （１）内の圧力の変化に基づいて制御し、新鮮な空気の
    流れと廃棄空気の流れとの間の差（Ａ−Ｄ）又はそれら
    の比（A/D）を一定に保つことを特徴とする請求の範囲
    第１項記載の方法。
  6. 【請求項６】排気流量（Ｃ）が廃棄空気の流量（Ｄ）に
    等しい場合に、排気ダクト（９）内の圧力変化に基づい
    ていて、廃棄空気のダクト（22）内の流れを、新鮮な空
    気の流れと廃棄空気の流れとの間の差（Ａ−Ｄ）又はそ
    れらの比（A/D）が一定に留まるように調整することに
    より、排気流量（Ｃ）を補正することを特徴とする請求
    の範囲第１項記載の方法。
  7. 【請求項７】排気流量（Ｃ）が廃棄空気の流量（Ｄ）に
    等しい場合に、排気流量（Ｃ）の変化に基づいて入力空
    気流量（Ｂ）を調整し、新鮮な空気の流量と廃棄空気の
    流量との間の差（Ａ−Ｄ）又はそれらの比が一定になる
    ようにし、又は、排気流量（Ｃ）を入力空気流量（Ｂ）
    の変化に基づいて廃棄空気のダクト（22）内の流量を調
    整することにより補正し、新鮮な空気の流量と廃棄空気
    の流量との間の差（Ａ−Ｄ）又はそれらの比（A/D）が
    一定になるようにし、又は、上記２種の調整を交互に切
    り替えて行うことを特徴とする請求の範囲第１項記載の
    方法。
  8. 【請求項８】廃棄空気の流量（Ｄ）が予め定められた値
    より低い値まで下がり、同時に外部温度が予め定められ
    た値より低く下がる時、吸入空気機構（３）を、全ての
    新鮮な空気（Ａ）が新鮮な空気のバイパス流（Ｆ）内を
    流れるように切り替え、その後、廃棄空気の流れ（Ｄ）
    が予め定められた値まで上昇し、且つ吸入空気機構
    （３）が上記調整によってバイパス位置（Ａ＝Ｆ）に切
    り替えられてから予め定められた時間経過したか又はそ
    のいずれか一方が生じたとき、前記吸入空気機構を初期
    位置に復帰せしめ、新鮮な空気のバイパス（Ｆ）を停止
    することを特徴とする請求の範囲前記各項のいずれかに
    記載の方法。
  9. 【請求項９】新鮮な空気の流量と廃棄空気の流量との間
    の差（Ａ−Ｄ）及びそれらの比（A/D）が交互に調整ス
    テップの制御基準として切り替えて使用されることを特
    徴とする請求の範囲前記各項のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第１項に記載の方法を実施す
    る空調装置において、該装置は、少なくとも、入力空気
    のフローメータ（６）と、廃棄空気のフローメータ（2
    0）と、入力空気の圧力メータ（12）と、排気空気の圧
    力メータ（19）と、入力空気制御手段（17）を備えた入
    力空気ファン（５）と、廃棄空気制御手段（18）を備え
    た廃棄空気ファン（11）と、新鮮な空気流のフローメー
    タ（15）と、熱交換器（４）と、排気空気と戻り空気の
    閉止と制御を行うために構成された出口空気機構（10）
    と、新鮮な空気とそのバイパス流の閉止と制御を行うた
    めに構成された吸入空気機構（３）とを備え、 前記新鮮な空気のフローメータ（15）と、入力空気のフ
    ローメータ（６）と、入力ダクトの圧力メータ（12）と
    が入力空気制御装置（13）に接続され、前記廃棄空気の
    フローメータ（20）と排気空気ダクト圧力メータ（19）
    とが廃棄空気制御装置（14）に接続され、上記制御装置
    （13、14）は協働して入力及び廃棄ファン（５、11）や
    吸入及び出口制御機構（３、10）を制御し、測定した流
    量又は圧力のいずれかの変化にもとづいて入力空気流
    （Ｂ）、廃棄空気流（Ｄ）、出口空気機構（10）あるい
    は吸入空気機構（３）を調整する事により、新鮮な空気
    量と入力空気量との比（A/B）、及び／又は、新鮮な空
    気量と廃棄空気量との差（A/D）、あるいはそれらの比
    （A/D）が所定値となるよう制御されるとともに、必要
    に応じて、新鮮な空気のバイパス流（Ｆ）が解放あるい
    は閉止されることを特徴とする空調装置。
  11. 【請求項１１】入力空気及び廃棄空気の流れ（Ｂ、Ｄ）
    をファンの圧力開口（５、18）又は開口から延在する位
    置で測定することを特徴とする請求の範囲第10項記載の
    装置。
  12. 【請求項１２】新鮮な空気の流れ（Ａ）を空調システム
    を新鮮な空気ダクトに連結する点又は空調システム内の
    流れ方向でのフィルタの前若しくは後の点で測定するこ
    とを特徴とする請求の範囲第10項記載の装置。
  13. 【請求項１３】入力空気及び排気（Ｂ、Ｃ）の圧力を空
    調システム内又は空調システム内のその入力空気及び排
    気ダクト（１、９）への連結点で測定することを特徴と
    する請求の範囲第10項記載の装置。
  14. 【請求項１４】吸入空気機構（３）及び出口空気機構
    （10）を熱再生交換器（４）に対して固定し、これらに
    おける閉成及び制御機構を互いに連結し、出口空気機構
    （10）では廃棄空気の流れ（Ｄ）の閉成が戻り空気の流
    れ（Ｅ）を同時に解放し、またその逆も行い、吸入空気
    機構（３）では、熱交換器（４）に対する新鮮な空気の
    流れ（Ａ′）の閉成が新鮮な空気のバイパス流（Ｆ）を
    解放し、またその逆も行うことを特徴とする請求の範囲
    第10〜13項のいずれかに記載の装置。
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