JP2691324B2

JP2691324B2 - 空気調和システム

Info

Publication number: JP2691324B2
Application number: JP4019100A
Authority: JP
Inventors: 雅巳仁藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH05215382A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源用の冷温水を発生
する冷温水発生機と、この冷温水の流量を調整できる流
量調節弁が備わった空気調和機とからなる空気調和シス
テムに係り、特に寒冷地でも冷温水を凍結させないよう
にした空気調和システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の空気調和システムは、図８に示
すように、大別して、冷温水発生機１０１と、空気調和
機１０２とから構成される。ここで、冷温水発生機１０
１は、例えば熱エネルギーや動力エネルギーの供給を受
け、例えば夏期には冷水を、冬季には温水を発生する。
冷温水発生機１０１は、冷温水ポンプ１０３を備えた戻
管１０４及び往管１０５を介して空気調和機１０２に接
続されている。

【０００３】このような空気調和システムでは、冷温水
ポンプ１０３の作用により、冷温水発生機１０１で発生
した冷温水は、往管１０５により空気調和機１０２に供
給され、空気調和機１０２で熱を放出した後、戻管１０
４を介して冷温水発生機１０１に戻る。

【０００４】ところで、このような空気調和システムを
寒冷地に設置する場合、空気調和機１０２の運転停止状
態で、室温、外気温が低下したときに、空気調和機１０
２内の熱交換器のコイル内に水が流れていないと、凍結
によりコイル破壊の恐れがあることから、冷温水の凍結
を防止する必要があった。このため、従来、次のような
凍結対策を施していた。

【０００５】（１）凍結時期に至ると、冷温水ポンプ１
０３を常時運転しておく。

【０００６】（２）外気温度検出器１０６（もしくは冷
温水配管温度検出器）を設置し、この検出器からの検出
信号により、凍結の可能性のある温度になると、強制的
に冷温水ポンプを運転し、それでも凍結の可能性のある
温度になったときに、さらに暖房運転をさせるなどの制
御を行っていた。

【０００７】一方、熱負荷の状態に応じて冷温水の流量
を調整する流量調節弁の場合、空気調和機１０２の運転
を停止してしまうと、全く遮断してしまうので、冷温水
が凍結してしまう可能がある。このため、寒冷地に設置
する空気調和機には、流量調節弁を取り付けることがで
きなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
省エネルギーの観点から冷温水の搬送動力を低減するこ
とが求められてきており、熱負荷に応じて冷温水の流量
を変換させる必要があったが、従来の空気調和システム
では、凍結防止すると省エネルギーができず、省エネル
ギー対策をすると凍結の防止ができないという欠点があ
った。

【０００９】本発明は、上述した点を解消し、寒冷地で
も凍結防止と省エネルギーの双方を可能にした空気調和
システムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空気調和システムは、冷温水を発生する冷
温水発生機と、この冷温水の供給を受けて熱負荷に熱を
供給する空気調和機とからなる空気調和システムにおい
て、前記空気調和機に供給する冷温水の流量を調整する
流量調節弁と、気温を検出して温度検出信号を得る温度
検出器と、前記温度検出器からの検出信号を取り込み、
前記検出温度が予め設定した設定温度以下となったとき
に前記流量調節弁を全開とする弁制御信号を形成する制
御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】ここで、前記制御手段は外気温度を検出す
る外気温度検出器からの検出信号を取り込み、前記外気
検出温度が予め設定した設定温度以下となったときに前
記流量調節弁を全開とする弁制御信号を形成するコント
ローラを使用すればよい。

【００１２】また、前記制御手段は、室温を検出する室
温検出器からの検出信号を取り込み、前記室温が予め設
定した設定温度以下となったときに前記流量調節弁を全
開とする弁制御信号を形成する空気調和機運転制御用の
温度調節器を兼用するようにしてもよい。

【００１３】

【作用】上記構成の空気調和システムにおいては、ま
ず、省エネルギーのために流量調節弁を取り付けてい
る。また、凍結防止対策としては、冷温水が凍結する温
度が予め分かっているため、気温を気温検出器で検出
し、気温が凍結温度に近くなったとき前記流量調節弁を
全開することにより、空気調和機内に冷温水を流し、凍
結を防止する。

【００１４】また、このために、コントローラと外気温
度検出器とを設けて凍結防止するか、あるいは空気調和
機の運転制御用の温度調節器を使用して凍結を防止する
ようにしている。

【００１５】

【実施例】以下、本発明について図示の実施例を基に説
明する。

【００１６】図１は、本発明の空気調和システムの実施
例を示す系統図である。図２は、本発明の実施例で使用
するコントローラの制御動作の説明図であり、横軸に温
度を縦軸に弁の開度を取っている。

【００１７】図１に示す空気調和システムは、冷温水発
生機１と、空気調和機２とから構成される。ここで、冷
温水発生機１は、例えば吸収冷凍機、レシプロ冷凍機等
で構成すればよい。吸収式冷凍機では、冷水は冷凍サイ
クルで、温水は加熱源で直接加熱することにより得る。
レシプロ冷凍機では、冷水は冷凍サイクルで、温水はヒ
ートポンプで得る。このように冷温水発生機１は、熱エ
ネルギーや動力エネルギーの供給を受け、例えば夏期に
は冷水を、冬季には温水を発生する。冷温水発生機１
は、冷温水ポンプ３を備えた戻管４と、往管５との二つ
の配管で空気調和機２に接続されている。このとき、往
管５は、流量調節弁６を介して空気調和機２に接続され
ている。また、各空気調和機２には、その熱負荷の状態
に応じて流量調節弁６の弁開度を調整する温度調節器７
がそれぞれ備わっている。

【００１８】また、冷温水発生機１は、外気温度検出器
１１を接続したコントローラ１０の制御下に動作するよ
うになっている。また、このコントローラ１０は、外気
温度検出器１１からの検出信号により、図２に示すよう
に、外気温度が設定温度Ｔａ以下になったときに流量調
節弁６を全開させ、外気温度が設定温度Ｔｂ以上になっ
たときに全閉させる弁制御信号を形成する。このコント
ローラ１０は、信号線１２を介して各温度調節器７に接
続されており、コントローラ１０からの弁制御信号を信
号線１２により温度調節器７に供給するとともに、各空
気調和機２からの運転停止状態を示す状態信号をコント
ローラ１０に供給するようになっている。この温度調節
器７は、空気調和機２側を運転停止したときのみ、コン
トローラ１０からの弁制御信号を流量調節弁６に供給で
きるようにしてある。

【００１９】このような空気調和システムの作用を図１
を基に図２及び図３を参照して説明する。

【００２０】図３は、本発明の空気調和システムの実施
例における凍結時期のコントローラの動作を説明するた
めのフローチャートである。

【００２１】まず、通常の冷房、暖房動作の説明をす
る。この空気調和システムでは、コントローラ１０は、
空気調和機２が運転停止中であるか否かを判定し（ステ
ップＳ３００）、空気調和機２が運転中であれば（ステ
ップＳ３００；Ｎ）、何らの凍結防止動作に移行せず
に、各空気調和機２の温度調節器７による空気調和制御
を実行させる（ステップＳ３０１〜Ｓ３００；Ｎ）。こ
の動作状態のときには、空気調和システムでは、冷温水
ポンプ３の作用により、冷温水発生機１で発生した冷水
または温水からなる冷温水は、往管５・流量調節弁６を
介して空気調和機２に供給され、空気調和機２で熱を放
出した後、戻管４を介して冷温水発生機１に戻る。この
際に、温度調節器７は、空気調和機２の熱負荷の状態に
応じて流量調節弁６の弁開度を調整することになり、空
気調和機２の熱負荷に応じた冷温水の流量のみを空気調
和機２に供給することになる。このため、冷温水ポンプ
３の出力が小さくなり、省エネルギーとなる。上述した
動作となることにより、最適温度で、冷房あるいは暖房
ができる。

【００２２】次に、凍結時期において、空気調和機２の
運転を停止した場合の動作を説明する。空気調和機２の
運転を停止すると、温度調節器７が動作して流量調節弁
６の弁開度を閉じることになる。また、空気調和機２の
運転を停止すると（ステップＳ３００；Ｙ）、コントロ
ーラ１０は動作を開始して、外気温度検出器１１からの
検出信号を取り込み、図２に示すように、この信号によ
り外気温度が設定温度Ｔａ以下になったときに（ステッ
プＳ３０２；Ｙ）、流量調節弁６を全開させる弁制御信
号を出力する（ステップＳ３０３）。これにより、空気
調和機２の流量調節弁６が全開となり、空気調和機２に
は冷温水が往管５・戻管４により流れ、凍結を防止する
ことができることになる。

【００２３】一方、コントローラ１０は、外気温度が設
定温度Ｔａ以上のままか、あるいは外気温度が設定温度
Ｔａ以下となった後に再び設定温度Ｔｂ以上になったと
きに（ステップＳ３０２；Ｎ）、流量調節弁６を全閉さ
せる弁制御信号を出力する（ステップＳ３０４）。これ
により、流量調節弁６が全閉することになり、不必要な
冷温水が空気調和機２に流れないので、冷温水ポンプ３
の負担が小さくなる。これにより、従来寒冷時に冷温水
を流し放しとする方式に比較して、冷温水が不必要な温
度のときには流さないので、これによっても省エネルギ
ーを図ることができる。

【００２４】図４は、本発明の他の実施例の一部を示す
系統図である。

【００２５】図４に示す実施例では、空気調和機２は、
温度調節器７で弁開度が調整制御される流量調節弁６を
備えており、かつ凍結防止動作を温度調節器７で実行さ
れるようにした点に特徴がある。すなわち、この実施例
では、通常の運転時であって、空調時には、室温検出器
を持つ温度調節器７により、流量調節弁６を制御させる
ことにより室温制御を行なうものである。また、この実
施例は、コントローラ１０からの弁制御信号を使用せず
に、空調停止時においては、室温検出器からの検出信号
を基に室温が予め定められた設定温度Ｔｎよりも低くな
ったききに、流量調節弁６を開かせるようにしたもので
ある。また、温度調節器７は、運転スイッチ等のキー入
力回路１４からの入力により、流量調節弁６の制御をす
るとともに、ファンモータ１５の運転を制御する。

【００２６】この他の構成は、図１と同一構成を有して
いるので、説明を省略する。

【００２７】図５は、上記他の実施例で使用される制御
系統を示すブロック図である。図６は、温度調節器によ
り凍結防止動作を実行する際の室温と弁開度の関係を示
す図であり、横軸に室温を、縦軸に弁開度を示してい
る。また、図６（ａ）は二方弁の動作を、図６（ｂ）は
三方弁の動作を説明するための図である。

【００２８】図５において、室温検出器７１は、温度検
出回路７２を介して中央演算処理部７３に接続されてお
り、室温検出器７１から出力された検出信号を温度検出
回路７２でデジタル信号として中央演算処理部７３に供
給できる。中央演算処理部７３は、キー入力回路１４か
らの操作信号を基に、室温検出器７１からの検出信号に
応じて各種の演算制御を行う。中央演算処理部７３に
は、駆動ドライバ７５を介して流量調節弁６が接続され
るとともに、ファン駆動回路７６を介してファンモータ
１５が接続されている。

【００２９】このような実施例の動作を図４及び図５を
基に図７を参照して説明する。

【００３０】空気調和機２を運転しているときには（ス
テップＳ７００；Ｎ）、温度調節器７により流量調節弁
６を通常の空気調和制御を行わせる。

【００３１】また、凍結時期において、キー入力回路１
４からの操作等により空気調和機２の運転を停止した場
合（ステップＳ７００；Ｙ）、温度調節器７は、凍結防
止動作を開始し、室温検出器７１からの検出信号を取り
込み、図２に示すように、この信号により外気温度が設
定温度Ｔｎ以下になったときに（ステップＳ７０２；
Ｙ）、流量調節弁６を全開させる弁制御信号を出力する
（ステップＳ７０３）。これにより、空気調和機２の流
量調節弁６が全開となり、空気調和機２には冷温水が往
管５・戻管４により流れ、凍結を防止することができる
ことになる。

【００３２】一方、室温検出器７１からの検出信号を入
力する中央演算処理部７３は、流量調節弁６が二方弁の
場合、図６（ａ）に示すように、外気温度が設定温度Ｔ
ｎ以上のままか、外気温度が設定温度Ｔｎ以下となった
後に再び設定温度Ｔｍ以上になったときに（ステップＳ
７０２；Ｎ）、流量調節弁６を全閉させる弁制御信号を
出力する（ステップＳ７０４）。

【００３３】また、流量調節弁６が制御弁の場合、温度
調節器７は、図６（ｂ）に示すように、外気温度が設定
温度Ｔｎ以下となった後に再び設定温度Ｔｎ以上になっ
たときに（ステップＳ７０２；Ｎ）、流量調節弁６を室
温が高くなるにしたがって閉じてゆき、室温が設定温度
Ｔｍに達したときに全閉とする弁制御信号を出力する
（ステップＳ３０４）。これにより、流量調節弁６は、
室温が設定温度Ｔｎを越えて高くなるにつれて弁開度を
閉じてゆき、室温が設定温度Ｔｍに達したときに全閉と
なるので、凍結の防止が確実になる。また、不必要な冷
温水は空気調和機２に流れないので、冷温水ポンプ３の
負担が小さくなる。

【００３４】また、上記他の実施例では、図１の実施例
のような各空気調和機２間の信号線１２が不要になり、
単体ですべての制御が完結されることになり、かつ室内
での空気調和機２の凍結を防止できることになる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、通常では寒冷地では空気調和器に流量調節弁
がつけられなかったものが、使用することが可能にな
り、凍結を防止するとともに、流量調節弁により必要な
流量のみを空気調和機に供給するだけとなるので、省エ
ネルギーなシステムとすることができる。

【００３６】また、請求項２記載の制御手段によれば、
外気の状態に応じて流量調節弁を全開とするため、確実
に凍結防止できる。

【００３７】さらに、請求項３記載の制御手段によれ
ば、空気調和機の運転制御用の温度調節器を使用してい
るので、部品点数が少なくなり、かつ室温での凍結防止
が図れることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す系統図である。

【図２】本発明の外気温度と流量調節弁の制御を説明す
るための図である。

【図３】本発明の実施例の作用を説明するためのフロー
チャートである。

【図４】本発明の他の実施例を示す系統図である。

【図５】同他の実施例の制御系を示すブロック図であ
る。

【図６】同他の実施例の外気温度と流量調節弁の制御を
説明するための図である。

【図７】同他の実施例の作用を説明するためのフローチ
ャートである。

【図８】従来の空気調和システムを示す系統図である。

【符号の説明】

１冷温水発生機２空気調和機３冷温水ポンプ４戻管５往管６流量調節弁７温度調節器１０コントローラ１１外気温度検出器１４キー入力回路１５ファンモータ７１室温検出器７２温度検出回路７３中央演算処理部７５駆動ドライバ７６ファン駆動回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷温水を発生する冷温水発生機と、この
冷温水の供給を受けて熱負荷に熱を供給する空気調和機
とからなる空気調和システムにおいて、前記空気調和機に供給する冷温水の流量を調整する流量
調節弁と、気温を検出して温度検出信号を得る温度検出
器と、前記温度検出器からの検出信号を取り込み、前記
検出温度が予め設定した設定温度Ｔｎ以下となったとき
に前記流量調節弁を全開し、検出温度が予め設定した設
定温度Ｔｎ以下となったのちに前記設定温度Ｔｎを超え
て上昇した場合は、前記設定温度Ｔｎと検出温度の差に
比例して前記流量調節弁を閉じてゆき、検出温度が予め
設定した設定温度Ｔｍ（Ｔｎ＜Ｔｍ）となったときに全
閉とする弁制御信号を形成する制御手段とを備えたこと
を特徴とする空気調和システム。
【請求項２】前記制御手段は、外気温度を検出する外
気温度検出器からの検出信号を取り込み、前記外気検出
温度が予め設定した設定温度以下となったときに前記流
量調節弁を全開とする弁制御信号を形成するコントロー
ラからなることを特徴とする請求項１記載の空気調和シ
ステム。
【請求項３】前記制御手段は、室温を検出する室温検
出器からの検出信号を取り込み、前記室温が予め設定し
た設定温度以下となったときに前記流量調節弁を全開と
する弁制御信号を形成する空気調和機運転制御用の温度
調節器を兼用したことを特徴とする請求項１記載の空気
調和システム。