JP3768732B2

JP3768732B2 - 空調制御システム

Info

Publication number: JP3768732B2
Application number: JP17072499A
Authority: JP
Inventors: 隆晴三枝; 英弥斎藤
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: JP2000356389A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フェースダンパ，バイパスダンパ，還気ダンパを有し、これらフェースダンパ，バイパスダンパ，還気ダンパの開度を制御することによって外気冷房を行う機能を備えた空調制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に通常の全熱交換器付き空調機の計装図を示す。同図において、１は外気経路、２は排気経路、３は外気経路１と排気経路２との間に設けられた全熱交換器、４は冷却コイル、５は加熱コイル、６は送風機、７は還風機、８−１は外気経路１中の全熱交換器３への外気の入口に対応して設けられた第１のフェースダンパ、８−２は排気経路２中の全熱交換器３からの排気の出口に対応して設けられた第２のフェースダンパ、９−１は外気経路１中の全熱交換器３への外気の入口を避けた場所（全熱交換器３の脇をバイパスする経路）に設けられた第１のバイパスダンパ、９−２は排気経路２中の全熱交換器３からの排気の出口を避けた場所（全熱交換器３の脇をバイパスする経路）に設けられた第２のバイパスダンパ、１０は外気経路１と排気経路２との間に設けられた還気ダンパである。この空調機１００において、フェースダンパ８−１，８−２はオン／オフ動作型ダンパで構成され、バイパスダンパ９−１，９−２は比例動作型ダンパで構成されている。
【０００３】
外気冷房制御を行う場合（外気冷房有効時）、すなわち外気を取り入れて冷房を行う場合、排気との熱交換を行う必要がないので全熱交換器３をオフとし、フェースダンパ８−１，８−２を全閉として、バイパスダンパ９−１，９−２と還気ダンパ１０の開度制御により空調制御を行う（図６（ａ）参照）。外気冷房制御を行わない場合（外気冷房無効時）には、フェースダンパ８−１，８−２を全開、バイパスダンパ９−１，９−２を全閉とし、全熱交換器３に外気を通して排気との熱交換を行い、省エネを図る（図６（ｂ）参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この空調機１００において、外気冷房の下限外気温度条件（外気冷房の有効／無効の下限判定条件）は例えば１５℃としており、それ以下の温度の外気は理論的に外気冷房可能であるにも拘わらず、実際の外気冷房には活用していなかった。これは、フェースダンパ８−１，８−２をオン／オフ動作型ダンパで構成しているために、全熱交換器３を通過する風量を比例的に制御できないことに起因している。もし、外気が１５℃よりも低温の時に外気冷房有効と判断してしまうと、フェースダンパ８−１，８−２が全閉になるために排気との熱交換が行われず、低温の外気が空調機に流入して、室内の冷房要求以上に強い冷房能力の調和空気を供給してしまい、室内の空調要求が暖房に切り替わり、温水弁が開いて加熱コイル５を動作させてしまい、以後、冷房と暖房の切り替わりが頻発し、制御が安定しなくなる。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、外気冷房の下限外気温度条件を下げ、外気冷房可能範囲を広げ、冷却コイルを使用して冷房を行う機会を減らすことによって、省エネを図ることのできる空調制御システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、第１および第２のフェースダンパ，第１および第２のバイパスダンパおよび還気ダンパを比例動作型ダンパで構成し、外気冷房有効であるとき、外気冷房出力が零である場合には還気ダンパを全開，第１および第２のバイパスダンパ並びに第１および第２のフェースダンパを全閉とし、外気冷房出力が増大するに従って還気ダンパを全開，第１および第２のバイパスダンパを全閉にした状態で第１および第２のフェースダンパの開度を大とし、第１および第２のフェースダンパが全開となった状態から外気冷房出力が増大するに従って第１および第２のバイパスダンパの開度を大とし、還気ダンパおよび第１および第２のフェースダンパの開度を小とする機能を持たせたものである。
この発明によれば、外気冷房有効時（外気冷房可能であるとき）、外気冷房出力が零である場合には還気ダンパが全開，第１および第２のバイパスダンパ並びに第１および第２のフェースダンパが全閉とされる。この状態から外気冷房出力が増大すると、還気ダンパを全開，第１および第２のバイパスダンパを全閉にした状態で、第１および第２のフェースダンパの開度が大とされて行く。そして、第１および第２のフェースダンパが全開となった後は、外気冷房出力が増大するに従って、第１および第２のバイパスダンパの開度が大とされて行き、還気ダンパおよび第１および第２のフェースダンパの開度が小とされて行く。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。図３はこの発明に係る空調制御システムの要部を示すブロック図である。同図において、図５と同一符号は同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。但し、本実施の形態では、フェースダンパ８−１，８−２として、全熱交換器３への外気および排気の通過風量を連続的に操作できるように、オン／オフ動作型ダンパではなく比例動作型ダンパを使用している。
【０００８】
図３において、２０は空調機１００に付設された外気取入制御装置、２１は空調機１００からの給気の温度を検出する給気温度センサ、２２は空調機１００へ戻される還気のＣＯ₂濃度を検出するＣＯ₂濃度センサ、２３は空調機１００への外気の風速を検出する風速センサである。
【０００９】
外気取入制御装置２０は、最小外気取り入れ風量設定値（％）を出力する第１の風量決定部２０−１と、ＣＯ₂濃度設定値ＣｓｐとＣＯ₂濃度センサ２２からのＣＯ₂濃度の測定値Ｃｐｖとを入力とし外気取り入れ風量設定値（濃度出力（％））を出力する第２の風量決定部２０−２と、給気温度の設定値Ｔｓｐと給気温度センサ２１からの給気温度の測定値Ｔｐｖとを入力とし外気取り入れ風量設定値〔外気冷房出力（外冷出力）（％）〕を出力する第３の風量決定部２０−３と、風量決定部２０−１，２０−２，２０−３からの最小外気取り入れ風量設定値，濃度出力，外冷出力を入力としその中から最も大きいものを出力するハイセレクト部２０−４とを備えている。風量決定部２０−３は、外気冷房有効時、すなわち外気の温度が予め定められた下限温度と上限温度との範囲内にある時にのみ、外冷出力を出力する。
【００１０】
また、外気取入制御装置２０は、風速センサ２３からの外気経路１内の風速から実風量を求め空調機１００の定格送風量に対する比率（％）を外気取り入れ実風量値ＰＶ１として出力する実風量値算出部２０−５と、ハイセレクト部２０−４からの外気取り入れ風量設定値ＳＰ１を制御信号出力として入力しこの制御信号出力ＳＰ１に応じてフェースダンパ８−１，８−２，バイパスダンパ９−１，９−２および還気ダンパ１０のダンパ開度を制御するダンパ制御部２０−６とを備えている。
【００１１】
図２にダンパ制御部２０−６における非外気冷房時（外気冷房無効時）のダンパ開度制御シーケンスを示す。ダンパ制御部２０−６は、外気冷房無効であるとき、全還気運転時では還気ダンパ１０を全開、フェースダンパ８−１，８−２およびバイパスダンパ９−１，９−２を全閉とし、制御信号出力が増大するに従って還気ダンパ１０を全開，バイパスダンパ９−１，９−２を全閉にした状態でフェースダンパ８−１，８−２を開いて行き、フェースダンパ８−１，８−２が全開となった状態から制御信号出力が増大するに従って還気ダンパ１０を絞って行く。この場合、ダンパをなるべく開き気味に運転するので、フェースダンパ８−１，８−２と還気ダンパ１０との逆動作に比べて、ダンパによる圧損が低減されるという利点がある。
【００１２】
図１にダンパ制御部２０−６における外気冷房時（外気冷房有効時）のダンパ開度制御シーケンスを示す。ダンパ制御部２０−６は、外気冷房有効であるとき、外気冷房出力が零である場合には、還気ダンパ１０を全開，バイパスダンパ９−１，９−２およびフェースダンパ８−１，８−２を全閉とし、外冷出力が増大するに従って還気ダンパ１０を全開に保持して、バイパスダンパ９−１，９−２を全閉にした状態でフェースダンパ８−１，８−２を開いて行き、フェースダンパ８−１，８−２が全開となった状態から外冷出力が増大するに従ってバイパスダンパ９−１，９−２を開いて行き、還気ダンパ１０およびフェースダンパ８−１，８−２を絞って行く。
【００１３】
図４に図１における各時点でのフェースダンパ８−１，８−２、バイパスダンパ９−１，９−２および還気ダンパ１０の開度制御状況を示す。ｔ１時点では、図４（ａ）に示すように、バイパスダンパ９−１，９−２が全閉（０％）、還気ダンパ１０が全開（１００％）、フェースダンパ８−１，８−２が３０％開度とされる。ｔ２時点では、図４（ｂ）に示すように、バイパスダンパ９−１，９−２が全閉、還気ダンパ１０が全開、フェースダンパ８−１，８−２が全開とされる。
【００１４】
ｔ３時点では、図４（ｃ）に示すように、バイパスダンパ９−１，９−２が２５％開度、還気ダンパ１０が７５％開度、フェースダンパ８−１，８−２が５０％開度とされる。ｔ４時点では、図４（ｄ）に示すように、バイパスダンパ９−１，９−２が５０％開度、還気ダンパ１０が５０％開度、フェースダンパ８−１，８−２が全閉とされる。ｔ５時点では、図４（ｅ）に示すように、バイパスダンパ９−１，９−２が全開、還気ダンパ１０が全閉、フェースダンパ８−１，８−２が全閉とされる。
【００１５】
図１に示すようなシーケンスでフェースダンパ８−１，８−２、バイパスダンパ９−１，９−２および還気ダンパ１０の開度を制御することにより、外気が低温空気であっても外気冷房に適した温度域にまで熱回収されるものとなり、外気冷房の下限外気温度条件を下げ（或いは下限外気温度条件を撤廃し）、外気冷房可能範囲を広げ、冷却コイル４を使用して冷房を行う機会を減らすことによって、省エネを図ることができるようになる。
【００１６】
なお、本実施の形態では、ｔ２時点以降、還気ダンパ１０とフェースダンパ８−１，８−２を絞って行く際、還気ダンパ１０とバイパスダンパ９−１，９−２の開度変化は同じとするが、フェースダンパ８−１，８−２の開度変化は還気ダンパ１０およびバイパスダンパ９−１，９−２の開度変化よりも急激とする。
【００１７】
また、本実施の形態では、ｔ４時点でフェースダンパ８−１，８−２が全閉とされたとき、全熱交換器３を停止させるようにしている。これにより、フェースダンパ８−１，８−２の全閉時に全熱交換器３を動作させる無駄が省け、省エネとなる。すなわち、外気冷房有効範囲での外気温度が高い領域においては、全熱交換器３を起動させて、更に熱交換を行うことは省エネに反するので、全熱交換器３を停止し、フェースダンパ８−１，８−２を全閉とする。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、外気冷房有効時、外気冷房出力が零である場合には還気ダンパが全開，第１および第２のバイパスダンパ並びに第１および第２のフェースダンパが全閉とされ、この状態から外気冷房出力が増大すると、還気ダンパを全開，第１および第２のバイパスダンパを全閉にした状態で、第１および第２のフェースダンパの開度が大とされて行き、第１および第２のフェースダンパが全開となった後は、外気冷房出力が増大するに従って、第１および第２のバイパスダンパの開度が大とされて行き、還気ダンパおよび第１および第２のフェースダンパの開度が小とされて行くものとなり、外気が低温空気であっても外気冷房に適した温度域にまで熱回収し、外気冷房の下限外気温度条件を下げ（或いは下限外気温度条件を撤廃し）、外気冷房可能範囲を広げ、冷却コイルを使用して冷房を行う機会を減らすことによって、省エネを図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３に示した空調制御システムにおける外気冷房時（外気冷房有効時）のダンパ開度制御シーケンスを示す図である。
【図２】図３に示した空調制御システムにおける非外気冷房時（外気冷房無効時）のダンパ開度制御シーケンスを示す図である。
【図３】本発明に係る空調制御システムの要部を示すブロック図である。
【図４】図１における各時点でのフェースダンパ、バイパスダンパおよび還気ダンパの開度制御状況を示す図である。
【図５】通常の全熱交換器付き空調機の計装図である。
【図６】従来の外気冷房時および非外気冷房時のダンパ開度制御シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
１…外気経路、２…排気経路、３…全熱交換器、４…冷却コイル、５…加熱コイル、６…送風機、７…還風機、８−１…第１のフェースダンパ、８−２…第２のフェースダンパ、９−１…第１のバイパスダンパ、９−２…第２のバイパスダンパ、１０…還気ダンパ、２０…外気取入制御装置、２０−１…第１の風量決定部、２０−２…第２の風量決定部、２０−３…第３の風量決定部、２０−４…ハイセレクト部、２０−５…実風量算出部、２０−６…ダンパ制御部。

Claims

外気経路と排気経路との間に設けられた熱交換器と、
前記外気経路および排気経路中の前記熱交換器への外気の入口および排気の出口に対応して設けられた第１および第２のフェースダンパと、
前記外気経路および排気経路中の前記熱交換器への外気の入口および排気の出口を避けた場所に設けられた第１および第２のバイパスダンパと、
前記外気経路と排気経路との間に設けられた還気ダンパと、
外気温度に基づいて現在外気冷房が可能であるか否かを判断する外気冷房判断手段と、
少なくともこの外気冷房判断手段での外気冷房可／不可の判断結果と空調負荷とに基づいて前記第１および第２のフェースダンパ，前記第１および第２のバイパスダンパおよび前記還気ダンパの開度を制御するダンパ開度制御手段と
を備えた空調制御システムにおいて、
前記第１および第２のフェースダンパ，前記第１および第２のバイパスダンパおよび前記還気ダンパを比例動作型ダンパで構成し、
前記ダンパ開度制御手段に、前記外気冷房判断手段の判断結果が外気冷房可能であるとき、外気冷房可能時の外気取入風量の設定値を示す外気冷房出力が零である場合には前記還気ダンパを全開，前記第１および第２のバイパスダンパ並びに前記第１および第２のフェースダンパを全閉とし、前記外気冷房出力が増大するに従って前記還気ダンパを全開，前記第１および第２のバイパスダンパを全閉にした状態で前記第１および第２のフェースダンパの開度を大とし、第１および第２のフェースダンパが全開となった状態から前記外気冷房出力が増大するに従って前記第１および第２のバイパスダンパの開度を大とし、前記還気ダンパおよび前記第１および第２のフェースダンパの開度を小とする機能を持たせた
ことを特徴とする空調制御システム。
請求項１に記載された空調制御システムにおいて、
前記ダンパ開度制御手段は、前記外気冷房判断手段の判断結果が外気冷房可能であるとき、前記第１および第２のフェースダンパが全開となった状態から外気冷房出力が増大するに従って前記第１および第２のバイパスダンパの開度を大とし、前記還気ダンパおよび前記第１および第２のフェースダンパの開度を小とするように制御する際、前記第１および第２のフェースダンパの開度変化を前記第１および第２のバイパスダンパ並びに前記還気ダンパの開度変化よりも急激とすることを特徴とする空調制御システム。
請求項１に記載された空調制御システムにおいて、
前記第１および第２のフェースダンパが全閉状態とされた時、前記熱交換器を停止させることを特徴とする空調制御システム。