JP4071854B2

JP4071854B2 - 空調装置および空調方法

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Publication number: JP4071854B2
Application number: JP01216398A
Authority: JP
Inventors: バウアーアルバート
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2018-01-05
Also published as: CA2225768C; DE19654542C2; EP0851179A2; ATE259493T1; DE19654542A1; AU4931797A; ES2216102T3; JPH10227512A; CA2225768A1; EP0851179A3; CN1191292A; EP0851179B1; DK0851179T3; PT851179E; AU736822B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空調装置および空調方法に係り、予め決められた所望温度に加温もしくは冷却した空気を供給することにより、少なくとも一つの部屋における温度を制御することができるようにした装置ならびに方法に関するものである。
【０００２】
空調装置は、一年を通じていつでも空調すべき部屋を快適な状態に保っておくことができるように、空気の温度や湿度を或る範囲内に維持したり新気を用いて充分に換気することができるようになっている。
【０００３】
冬場は空気で部屋を暖めるから給気温度が室温より高く、夏場は部屋を所望の冷房状態に保っておくために室温よりも低い温度で給気される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来からある一般的な空調装置では、暖房や冷房の要求を満たすために大量の空気を循環させるようにしている。例えば、部屋が所望温度に到達しているにもかかわらず大量の空気を依然として循環させているが、これは好ましいことでない。さらに、給気が部屋に給気通路を介して吹き込まれると、直ちに排気通路を介して空調すべき部屋から出ていってしまうという無駄なことが起こっている。すなわち、新気と室内空気とが充分に混り合わないという点で問題がある。
【０００５】
さらに、数部屋を空調する場合には部屋ごとに要望される温度が異なることがあるという事情を抱えており、部屋ごとの快適さを実現すべく個々に温度管理することは技術的に不可能でないが容易なことでもない。
【０００６】
後述する本発明における課題は、経済的に運転することができる空調装置を実現することである。そして、その装置によって室内空気と新気との適度な混合が図られ、暖房，冷房，加湿、除湿といった操作が迅速であって、より一層快適な居住空間を確保できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これらの課題は、加温された給気または冷却された給気を送ることにより、少なくとも一つの部屋１の温度を予め決められた所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL に調節するようになっている空調装置や空調方法を実現した本発明によって解決することができる。その構成は、図１および図８を参照して、空調すべき部屋１に給気通路１０を介して給気を供給する給気送風機１５と、給気を加温もしくは冷却するために給気通路１０に設けられた加温装置３０，３３および冷却装置４０のいずれかと、排気通路１１と、排気通路１１を介して排気を吸引する排気送風機１６とを備えたものであり、空調装置は空調すべき部屋１の屋外圧Ｐ_A との差圧を制御するものであって、部屋を屋外圧Ｐ_A に対して予め決められた超過圧に保つための差圧が生じるように、部屋１の超過圧Ｐ_DIFF _SOLL を排気送風機１６によって調整し、部屋の超過圧が、給気温度Ｔ_ZUの変化につれて給気温度Ｔ_ZUの予め決められた温度範囲で専ら変化するようになっており、給気温度Ｔ_ZUがその温度範囲以下であるとき超過圧は一定の大きさとなる一方、給気温度Ｔ_ZUが温度範囲以上であるときは、超過圧は予め決められた別の一定の大きさとなるようにして、給気が室内の空気とよく混ざりあうようにしたことである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、空調すべき部屋での超過圧が高くなればなるほど、部屋を通過する給気の混合度が向上される。それと共に部屋の昇温が速くなって運転時の空調効率も改善され、そして部屋内での大きい温度変動が発生するのを回避しておくことができる。例えば上部空間は大層暑く感じる一方で床に近いところでは暖かみを感じないとか、部屋の左右や前後方向の位置で温度差が生じるといったようなことはなくなる。
【０００９】
部屋の中で空気がうまく流れて換気が行き届けば、可及的に短い時間でかつより僅かな空気量でもって部屋を暖め冷やしまた加湿し除湿することができる。その一方で、吹き込まれる給気量の少ない方が気持ちのよいことは言うまでもないが、暖房，冷房，加湿，除湿の制御のための所望値に迅速に到達させるようにしているので、空調装置の効率も改善することができる。
【００１０】
いま特に、部屋の超過圧Ｐ_DIFF _SOLL を給気温度Ｔ_ZUの影響も考慮して決定するようにしている。この給気温度Ｔ_ZUに基づいて排気送風機１６を制御することは、空気の流れを最適化するうえで重要である。すなわち、給気温度が高くなるほど、空調すべき部屋における空気の混ざりあう流れをよくするために超過圧は大きくされねばならない。また、低くなるほど空調すべき部屋の超過圧を大きくせねばならない。いずれにしても、給気の吹き込まれる部屋を通過する空気の流れが最適となるようにするためには、やや高いくらいの超過圧が与えられねばならないということである。
【００１１】
空調すべき部屋で空気のより良い流れを発生させようとすれば、超過圧はできるだけ高い方がよい。その一方で、他の状態において超過圧が大きいと受け入れられないことが起こるから、超過圧は余り過大なものであってはならない。超過圧があまりに大きいとドアそれ自体が開いたままとなるか開くことができなくなるか、強い力をかけても開かないか閉めることができないというようなことが起こるからである。これによって、二つの相反する要求を満たすことができる。
【００１２】
ここで注目すべきは、空調された大量の空気が不必要に循環されることはなくなり、その部屋を最も迅速に空調するに必要な量だけが常に循環されることになるということである。
【００１３】
以上は空調装置としての解決手段と効果を述べたが、それぞれについて空調方法として捉えることもでき、その構成は上記と実質的に異なるところがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以後、本発明の実施の形態を説明する。最も簡単なケースは空調装置により一つの部屋が暖房されまた除湿される場合であるが、多くの部屋を空調する制御について、以下に図面に基づきその実施の形態を詳細に述べる。
【００１５】
図１は多くの部屋を同時に空調するための通気循環系の概略図を示しており、その空調すべき部屋１から一方の側へ出ている給気管５が給気通路１０に繋がれ、他方の側から出ている排気管６は排気通路１１に接続されている。
【００１６】
給気管５ごとにスロットルバルブ６０が、排気管６ごとにスロットルバルブ６１が配置されている。
【００１７】
給気通路１０と排気通路１１とは、循環気通路１２を介して相互に連結されている。
【００１８】
給気通路１０の上流側には新気取入通路２０が接続され、排気通路１１の下流側に空気吐出通路２１が接続されている。
【００１９】
新気取入通路２０に新気取入弁７０が、循環気通路１２には空気混合弁７２が、空気吐出通路２１には空気吐出弁７１が予め少なくともそれぞれ一つ備えられている。
【００２０】
給気通路１０においては、空気の流れの方向に沿って第一加温装置３０，冷却装置４０，第二加温装置３３，給気電動機Ｍ１を備えた給気送風機１５および湿潤化装置５０が直列に配置されている。
【００２１】
給気送風機１５によって給気通路１０に給気圧Ｐ_ZUが発生され、空調すべき部屋１に充分な送風量の給気を吹き込むことができるようになっている。
【００２２】
一方、排気通路１１においては排気電動機Ｍ２を備えた排気送風機１６によって負圧Ｐ_ABが発生され、これによって室内空気が吸引される。
【００２３】
最も単純な場合として、事務室の単なる換気を行うようなときは、室内空気を吸引した排気が、排気通路１１や空気吐出通路２１を経て外気へ放出される。一方、新気取入通路２０を経て必要な新気としての給気が給気通路１０に吸入される。その場合、新気取入弁７０と空気吐出弁７１とが開かれ、空気混合弁７２は閉じられている。新気取入弁７０と空気吐出弁７１とはそのとき常に同じ開度とされる。
【００２４】
空調している部屋１の暖房を上げる場合、吸入された新気は第一加温装置３０すなわち予熱ヒータを流れ、それを経て暖房の要求に応じて吸入された量の空気が所要の給気温度Ｔ_ZUに加温される。オフとなっている冷却装置４０と第二加温装置３３すなわちアフタヒータとを通過した後に空気は湿潤化装置５０に導入され、必要な湿りが補給される。
【００２５】
空調すべき部屋に所要の冷房を施すときには、第一加温装置３０に代えて冷却装置４０が運転される。湿気があまりに多ければ、湿潤化装置５０に代えて除湿のためにアフタヒータ３３が運転される。第一加温装置３０と第二加温装置３３の両方を運転すれば一層急速な加温が可能となるが、これは暖房時のことであって、除湿時にはそのようにすることがない。
【００２６】
このようにして処理の施された空気は、給気送風機１５，給気通路１０およびスロットルバルブ６０を備えた給気管５を介して空調すべき各部屋へ供給される。各部屋へ個々に吹き込まれまたそこから吸引される空気量は、給気管５や排気管６にそれぞれ配設したスロットルバルブ６０，６１によって調整されるようになっている。
【００２７】
例えば朝の暖房時のように暖房の要求が強い場合は、部屋の中へ新気を供給する一方で部屋から吸引した空気の一部を繰り返して使用することが好ましい。暖房と換気とを同時にする場合には、新気の最少量を遙に越えた所望の給気量を確保するようにすればよい。そのために、給気温度Ｔ_ZUに基づいて定められた設定値ｙ_V が図２に示す制御装置５００により演算され、それが図２に示した空気弁５５０あるいは図１の各空気弁７０，７１，７２に供給されるようになっている。
【００２８】
新気取入弁７０と空気吐出弁７１とが同一の制御信号を受けている間は、循環気通路１２の空気混合弁７２には反対となる制御信号が与えられる。すなわち、空気混合弁７２の開度は、常に１００％から新気取入弁７０または空気吐出弁７１の開度をさし引いた残りとなる。例えば、新気取入弁７０および空気吐出弁７１の開度がそれぞれ７０％なら、空気混合弁７２の開度は３０％となる。空気混合弁が７０％の開度を示せば、新気取入弁７０と空気吐出弁７１のそれぞれの開度は３０％である。
【００２９】
このようにして、吸引された室内空気のうちの決定された或る量が、循環気通路１２を介して再び給気に混入される。同時に、新気取入通路２０および新気取入弁７０を介して給気へはそれ相当の量の新気が補給される。この新気の量は、実施例によれば就業時間帯に行う換気の場合１００％にもなる。それゆえ就業時間中には通例空気混合弁７２が開かれることはなく、新気取入弁７０と空気吐出弁７１とが一般的にはいつも１００％開かれる。暖房の要求が強いときや最高給気圧が望まれるようなすなわち朝の暖房の場合には、新気の部分が約１０％にまで減少される。
【００３０】
空調する際には室温Ｔ_RAUM _IST ₁, Ｔ_RAUMIST ₂ ないしＴ_RAUM _IST _Nが計測され、その中から図２に示す集中制御装置としての最小値選択装置４００において室温の最低値Ｔ_{RAUM IST} _MINが決定され、暖房の要求に則した演算に供される。そのために、室温の最低値Ｔ_RAUM _IST _MINがブロック図中の加合せ点１００にフィードバックされ、予め与えられている各部屋における所望の温度Ｔ_RAUM _SOLL （場合によっては所望の温度のうちの最高値Ｔ_RAUM _SOLL _MAX ）から差し引かれる。このようにして演算された温度差（制御差）ΔＴに基づき、温度制御回路１３０によって図１に示した第一加温装置３０における加温弁１７０のための適当な所望値ｙ’が決定されるようになっている。
【００３１】
図３（図２の上段左部分に該当）に示した温度レギュレータ１２０によって演算された温度制御のための設定量ｙ_R は、次に置かれているスイッチ装置１２５により監視され、通常のレギュレータでよく起こる温度のオーバスイングを抑止することができるようになっている。標準的な場合であって室温の最低値Ｔ_RAUM _IST _MINが所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL より低い間は、スイッチ装置１２５が設定量ｙ_R を変えることなくｙ’として加温弁１７０へ送り出す。しかし、室温の最低値Ｔ_RAUM _IST _MINが所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL を超えたなら、そのときはｙ_R に代えてそれよりずっと小さな設定量ｙ’が加温弁１７０に送り出される。なお、設定量ｙ’の値は、外気温Ｔ_A を考慮して最低限度必要となる給気温度Ｔ_ZU _MINを確保するものである。このようにして、本実施例では所望温度に対するオーバスイングを多くても僅か０．３℃にとどめておくことができ、しかも、実質的にアンダスイングを起こさせるようなことはない。
【００３２】
温度レギュレータ１２０の設定信号ｙ_R は、本実施例では図７の制御器１２７および最小値選択器１２８によって監視される。制御器１２７はこのとき同時に温度レギュレータ１２０に対抗して設定信号ｙ_S を発生するが、これは、所望の温度Ｔ_RAUM _SOLL が実際の室温Ｔ_RAUM _ISTより大きい場合には最大の値をとり、実際の室温Ｔ_RAUM _ISTが所望の温度Ｔ_RAUM _SOLL を超えると直ちに最低の設定値信号ｙ_S _MIN となるようになっている。
【００３３】
制御器１２７の設定値信号ｙ_S _MIN は演算器１２９によって調整されるようになっているが、これによって、新気を吸い込むかどうかに影響する外気温Ｔ_A に基づく温度制御でしばしば生じるようなアンダスイングをカットしておくことができるようになる。
【００３４】
最小値選択器１２８は二つの設定値信号ｙ_R ，ｙ_S のうち小さい方を採用すべく選択し、ｙ’としてこれを加温弁１７０へ送り出す。このようにして、制御されるべき温度のオーバスイングが大きくなるのを可及的に阻止しておくことができる。なお、加合せ点１００から加温弁１７０までの構成が図２，図３および図７に表されているが、温度制御回路１３０の構成を系統的に表すと図１０中の一点鎖線で囲んだようになる。すなわち、温度制御回路１３０は温度レギュレータ１２０とスイッチ装置１２５からなり、そのスイッチ装置１２５は最小値選択器１２８，制御器１２７および演算器１２９からなっているのである。
【００３５】
給気温度Ｔ_ZUに基づき、給気送風機１５の送風量が実際の給気圧Ｐ_ZU _ISTによって調整される。そのため、まず図２のＰ_ZU _SOLL 演算装置２００において、給気圧のための所望値Ｐ_ZU _SOLL が決定されるようになっている。給気温度Ｔ_ZUと所望の給気圧Ｐ_ZU _SOLL との間の関係は、図６（ａ）に表されているとおりであり、実際の室温Ｔ_RAUM _ISTが所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL よりも低い場合を示している。
【００３６】
この図において、給気の通路圧Ｐ_ZUは給気温度Ｔ_ZUの予め決められた温度範囲で専ら変化するようになっており、給気温度Ｔ_ZUがその温度範囲以下であるとき給気の通路圧Ｐ_ZU _{は常に或る一定の大きさとなる一方、給気温度Ｔ} _ZUがその温度範囲以上にあるとき給気の通路圧Ｐ_ZUは常に予め決められた別の一定の大きさとなるように設定されている。
【００３７】
そして、実際の給気温度Ｔ_ZUが室温Ｔ_RAUM _ISTより高い場合に、或る決められた給気温度の範囲では、給気の所望通路圧Ｐ_ZU _SOLL が給気温度Ｔ_ZUの上昇につれてその最低圧Ｐ_ZU _SOLL _MIN から最高圧Ｐ_ZU _SOLL _MAX にまで増大する一方、給気温度Ｔ_ZUが低下するにつれて給気の所望通路圧Ｐ_ZU _SOLL は最高圧Ｐ_ZU _SOLL _MAX から最低圧Ｐ_ZU _SOLL _MIN にまで低減されるようになっている。
【００３８】
このようになっていると、相反する要求を両立させるための最適化が図られる。すなわち、給気の通路圧に対する二つの制御システムが動作することによって、一面としては、給気の通路圧が高くなるほど空気の好ましい流れが部屋中に迅速に生じると共に暖房のより速やかな立ち上がりが実現され、空調効率が改善される。他の面としては、空気の流れが強すぎないようにしておくことができ、快適な空調が達成される。
【００３９】
このように、給気温度Ｔ_ZUと給気の所望通路圧Ｐ_ZU _SOLL とが相互に関連づけられているが、図６（ａ）の場合には部屋の給気温度Ｔ_ZUと実際の室温Ｔ_RAUM _ISTとの間に与えられた関係に基づいて所望通路圧Ｐ_ZU _SOLL を定めることにしており、その実際の室温の変化につれて複数の部屋１もしくは単一の部屋内の複数のゾーンへの給気の所望通路圧Ｐ_{ZU SOLL} を増大しもしくは低減させるようにしている。なお、給気温度Ｔ_ZUとしては実際の給気温度を採用してもよく、以下においてはこの実際の給気温度とした場合を例にして述べる。
【００４０】
まず、給気温度Ｔ_ZUが明らかに所望の温度を本実施例のように５℃超えているときは、所望の給気圧Ｐ_ZU _SOLL が高められる。給気温度Ｔ_ZUがこの敷居値Ｔ_RAUMIST ＋５℃以下の場合には、部屋の換気にのみ必要となる量の空気が空調すべき部屋へ吹き込まれることになる。
【００４１】
実際の室温Ｔ_RAUM _ISTと所望の給気圧Ｐ_ZU _SOLL との関係は図６（ｂ）に表されているとおりであり、これは実際の室温Ｔ_RAUM _ISTが所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL より大きいか所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL に等しい場合を示している。
【００４２】
実際の室温Ｔ_RAUM _ISTが増大して所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL より＋０．１から＋０．４の間で大きくなったときは給気温度Ｔ_ZUが下げられ、所望の給気圧Ｐ_ZU _SOLL はその最高圧Ｐ_ZU _SOLL _MAX から最低圧Ｐ_ZU _SOLL _MIN に向けて下降される。すなわち、実際の室温Ｔ_RAUM _ISTが所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL 以上のときは図６（ｂ）に従って所望の給気圧Ｐ_ZU _SOLL _{がその最高圧Ｐ} _ZU _SOLL _MAX から最低圧Ｐ_ZU _SOLL _MIN に向かって下げられることになる。
【００４３】
このようにしておけば、空調された大量の空気が不必要に循環することはなくなり、予め決められた所望の値に対応してその部屋を最も迅速に空調するに必要な量だけが循環されるようになる。
【００４４】
図２のＰ_ZU _SOLL 演算装置２００によって決定された所望の給気圧Ｐ_ZU _SOLL はブロック図中の加合せ点２３０において実際の給気圧Ｐ_ZU _ISTと比較され、その圧力差ΔＰが圧力制御回路２５０に導入されるようになっている。
【００４５】
圧力自動制御系の全体は図４のとおり（図２の上段中央部分に該当）であり、制御差ΔＰは、設定量ｙ_P を設定する圧力レギュレータ２４０に導入されるようになっている。限界スイッチ２４５は、最低換気量に相当する予め決められた最低の給気圧Ｐ_ZU _MINより下がらないように設定値ｙ_P を監視している。限界スイッチ２４５の設定値ｙ_P ' でもって図４に示した給気送風機２８５または図１の給気送風機１５の給気電動機Ｍ１が制御される。なお、制御器２８６で給気圧Ｐ_ZU _ISTの信号が生成される。
【００４６】
上記の圧力制御回路２５０おいては排気通路１１に設けた排気送風機１６によって負圧Ｐ_ABが発生され、それぞれの部屋において予め決められた超過圧を維持するようにそれ相当の空気量が吸引されるようになっている。なお、その排気電動機Ｍ２の制御については後述することにする。
【００４７】
給気通路１０で温度の上げられた給気は、給気管５を介して全部屋の換気および暖房に供せられる。各室に吹き込まれまた吸引される空気量は、スロットルバルブ６０，６１によりその時点で実際に要求される暖房の強さに見合ったものとなる。そのために、その都度所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL ，実際の室温Ｔ_RAUM _IST，給気温度Ｔ_ZUおよび最小換気風量が、スロットルバルブを制御するために関係づけられている。この各室用温度制御回路は図２に３００と付したブロックに示されているものに相当し、図５のように表される。
【００４８】
ブロック図中の加合せ点３１０において、個々の所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL _N がそれに対応した実際の室温Ｔ_RAUM _IST _Nと比較され、そのとき得られた制御差ΔＴ_N が通路圧レギュレータ３２０に導入される。このレギュレータが温度差ΔＴ_N ，給気温度Ｔ_ZUおよび給気圧Ｐ_ZUを基にして、実際の給気圧Ｐ_ZUと前記した最低の給気圧Ｐ_ZU _MINとから与えられる最小の値を下まわることのない設定信号ｙTNを発生させるようになっている。その設定信号ｙ_TNが図５のスロットルバルブ３３０と図１のスロットルバルブ６０，６１に導入される。なお、個々の温度制御回路で、３４０と付したブロックにより表されている制御器により室温Ｔ_RAUM _ISTの信号が生成される。
【００４９】
それゆえ、スロットルバルブ６０，６１は、部屋ごとに調整された所望の温度Ｔ_RAUM _SOLL _{、部屋ごとに計測された実際の温度Ｔ} _RAUM _ISTおよび給気温度値Ｔ_ZUに基づいて制御される。なお、給気圧Ｐ_ZUもしくは給気電動機Ｍ１の回転数に基づいてスロットルバルブを制御するようにしてもよい。
【００５０】
上記のごとく、給気圧Ｐ_ZUもしくは給気電動機Ｍ１の回転数に基づいて制御する場合は給気温度と各部屋の室温とに関係なく制御することになる。これは、一つの部屋のみをできるだけ迅速に暖房しなければならないが、すでに所望温度となっている他の部屋ではできるだけ少しずつ暖房すべきであるといった状態となっている場合に行われる。給気温度が上昇すれば暖まっている個々の部屋ではスロットルバルブが閉止される方向となり、それによってそれらの部屋やその中にいる人々に対して新気の供給を停止しておくことができる。
【００５１】
上で述べたようにスロットルバルブ６０，６１の開口面積は調整することができるが、制御回路によって、スロットルバルブ６０，６１の調整範囲内で給気圧に基づいて与えられる或る最小の開口面積が保証される。この最小の開口面積はその都度調整され、予め決められた絶対的に最少な量の新気を各部屋に確保する。
【００５２】
すなわち、スロットルバルブ６０，６１の開口面積を設定するための通路圧レギュレータ３２０は、スロットルバルブ６０，６１を給気の通路圧Ｐ_ZUに基づいて与えられる最小開口面積以下に調整することはなく、このレギュレータ３２０がその最小開口面積を設定すれば、予め決められた新気の絶対的な最少の量が各部屋１に供給される。
【００５３】
このようにして、給気温度が所望の室温以上となっている場合に、所望温度になっている部屋へは要求される新気の最少量だけを吹き込むことができる。すなわち、所望の室温となっている部屋へも充分な空気が供給されることになり、そのうえ所望の温度以上となっている給気によって部屋が過剰に暖められてしまうといったことが可及的に回避される。もちろん、給気のうちの新気の部分を朝の暖房の立ち上げ時に可能ならば少なくしておくことが好ましいことから、新気の規定された最少量を与えるために要求されるスロットルバルブの最小の開度は、給気温度と給気のうちの新気の部分の温度によって決められる。このようにして部屋の急速な暖房を実現すると共に循環する空気で置き換えることができる。
【００５４】
なお、スロットルバルブ６０，６１の最小開口断面は、上記とは異なり、前述した制御装置５００により調整された新気取入弁７０，空気吐出弁７１および空気混合弁７２の開度に基づいて設定するようにしておくこともできる。この場合も、各制御状態において新気の最少量を得ることが可能となる。
【００５５】
給気と排気の送風量すなわち通路圧が規定されると、スロットルバルブ６０，６１の開度は部屋１ごとに同一となるように設定される。もう少し詳しく述べれば、給気と排気の通路圧すなわちそれぞれの送風量が決められると、個々に対応して設けられたスロットルバルブ６０，６１の開度設定が、一つの部屋１または部屋内の単一のゾーンに対して同一にされる。なお、このような暖房の制御の場合と同じ要領によって、冷房の制御も行うことができる。
【００５６】
ちなみに、新気取入弁７０，空気吐出弁７１および空気混合弁７２の開度設定は、前述したごとく給気温度Ｔ_ZUに基づいて制御装置５００で定めた設定値ｙ_V をもとに決められるようになっているが、これらの弁は共通して、給気電動機Ｍ１の回転数または給気の通路圧Ｐ_ZUに基づいて調整するようにしておいてもよい。給気電動機Ｍ１の回転数の増加につれてもしくは給気の通路圧Ｐ_ZUの増大につれて新気の最少量を確保するための或る最小の開度とするとき、新気取入弁７０および空気吐出弁７１の開度を減少させる一方、空気混合弁７２の開度を増大させることができる。
【００５７】
以上の説明から分かるように、給気の通路圧Ｐ_ZUを制御する圧力制御回路２５０が温度制御回路１３０に組み込まれ、圧力制御回路２５０における送風量を決めるための給気の所望の通路圧Ｐ_ZU _SOLL が、前述した図６（ａ）のように、実際の給気温度Ｔ_ZUに対して一定の関係のもとに設定可能となっている。これにより、温度制御において過度に大きな温度昇降変動が回避され、室温Ｔ_RAUM _ISTは速やかに所望の温度Ｔ_RAUM _SOLL に到達する。
【００５８】
ところで、図８（ｂ）の排気電動機７８５または図１の排気電動機Ｍ２を制御する際に、図８（ａ）のＰ_DIFF _SOLL 演算装置７１０において排気送風機１６の所望する排気圧Ｐ_AB _SOLL が外気温Ｔ_A に基づいて演算される。次いで、この所望値と運転中の屋外圧Ｐ_A とから、外気温Ｔ_A に相関性を持たせた室超過圧Ｐ_DIFF _SOLL が求められる。なお、所望する排気圧Ｐ_AB _SOLL を、給気温度Ｔ_ZUや給気圧Ｐ_ZUに基づいて決めるようにしておくこともできる。
【００５９】
外気温Ｔ_A と、排気電動機７８５，Ｍ２によって駆動される排気送風機１６のための所望値すなわち排気圧の所望値Ｐ_AB _SOLL と屋外圧Ｐ_A との差で与えられる所望の室超過圧Ｐ_DIFF _SOLL （＝Ｐ_AB _SOLL −Ｐ_A ）との関係が、図８（ｃ）に表されている。外気温Ｔ_A がある限界値例えば−１０℃を超えたなら、排気電動機７８５，Ｍ２によって駆動される排気送風機１６の所望値Ｐ_DIFF _SOLL は、外気温が例えば＋１５℃まで上昇する間にその最大値Ｐ_DIFF _SOLL _MAX から他の限界値である最小値Ｐ_DIFF _SOLL _MIN まで低下する。外気温が二つの限界値によって規定されたこの温度範囲以下または以上にある場合は、排気送風機の所望値Ｐ_DIFF _SOLL は変化することのない最高超過圧Ｐ_DIFF _SOLL _MAX または最低超過圧Ｐ_DIFF _SOLL _MIN に保持される。なお、上記の外気温Ｔ_A に代えて給気温度Ｔ_ZUを採用してもよい。すなわち、所望する室超過圧Ｐ_DIFF _SOLL が給気温度Ｔ_ZUの変化につれて給気温度の予め決められた温度範囲で専ら変化するようになっており、給気温度Ｔ_ZUが上昇するにつれて最高超過圧Ｐ_DIFF _SOLL _MAX から最低超過圧Ｐ_DIFF _SOLL _MIN まで低下し、給気温度がその温度範囲以下であるときその最高超過圧に保持され、その温度範囲以上であるとき最低超過圧に保持されるようにしておく。
【００６０】
このようにしておくと、二つの相反する要求を満たすことができるようになる。すなわち、空調すべき部屋で空気のより良い流れを発生させようとすれば、超過圧はできるだけ高い方がよい。その反面超過圧が過大すぎると、ドアが開いたままとなったり閉まったままとなり、力をかけても開かないとか閉めることができないというようなことが起こる。しかし、その超過圧が適宜選択されて最高超過圧Ｐ_DIFF _SOLL _MAX または最低超過圧Ｐ_{DIFF SOLL} _MIN に保持されたり、外気温Ｔ_A や給気温度Ｔ_ZUの変化につれてその間で超過圧を変化させるようにしているので、部屋内に流れの良い空気を発生させつつ、過大な超過圧の場合に起こる不都合の発生を回避することができるようになる。
【００６１】
図８（ａ）のＰ_DIFF _SOLL 演算装置７１０によって決定された排気電動機の所望値Ｐ_{DIFF SOLL} は、ブロック図中の加合せ点７００において、一つの部屋および数部屋における室内外実差圧Ｐ_DIFF _ISTと比較される。その圧力差ΔＰ_DIFFは、圧力制御回路７３０へ供給されるようになっている。
【００６２】
排気圧制御系の全体が表されている図８（ｂ）中の設定量ｙ_P _DIFFを調整する圧力レギュレータ７４０に、圧力差ΔＰ_DIFFが供給される。もし部屋が大きくて多くの窓が開けられていると排気送風機の運転は完全に停止されることになり、僅かな超過圧を維持するだけとなる。圧力レギュレータ７４０の設定値ｙ_PDIFF でもって、排気電動機７８５または図１の排気電動機Ｍ２が制御される。制御器７８６では室内外実差圧Ｐ_DIFF _ISTの信号が生成される。
【００６３】
なお、室超過圧Ｐ_DIFF _ISTを給気通路１０における通路圧Ｐ_ZUと排気通路１１における通路圧Ｐ_ABとのそれぞれの絶対圧の差によって与えるようにしておけば、個々の部屋でたとえ窓が開けられて空調装置により多数の部屋で超過圧の乱れが発生することがあっても、いずれかの部屋における圧力損失に基因して排気電動機の制御が狂い他の部屋の超過圧を所望外に上昇させてしまうといったことを防止しておくことができる。
【００６４】
排気電動機Ｍ２または７８５のための圧力レギュレータ７４０の実際値は、屋外圧Ｐ_A と室内圧Ｐ_RAUMIST との差Ｐ_RAUM _IST−Ｐ_A から得られる室内外実差圧Ｐ_DIFF _ISTによっても与えられる。この室内圧Ｐ_RAUM _ISTの代わりに排気通路１１における実際の圧力Ｐ_{AB IST}を使用してもよく、その場合には実際値がＰ_AB _IST−Ｐ_A となる。
【００６５】
このようにしておけば空調すべき部屋での超過圧を高めることができ、超過圧が高くなればなるほど、給気による部屋の換気を良くすることができる。それと共に部屋の昇温が速くなって運転時の空調効率も改善され、しかも部屋内での大きい温度変動の発生が回避される。例えば、室内の上層部が暖かすぎる一方で下層部が冷たく感じるといったことや、部屋の左右や前後方向などで場所が異なると温度に違いが生じるといったようなこともなくなる。
【００６６】
部屋の中で空気が都合よく流れて換気が行き届くことになり、可及的に短い時間でかつ一層僅かな空気量でもって部屋の冷暖房や加湿・除湿が実現される。吹き込まれる給気量を少なくしておくことができることから、風が室内を舞って不快感を与えるということもなくなる。暖房，冷房，加湿，除湿をするときの後述する所望値等を迅速に制御系へ適応させることができるようになるので、空調装置の効率改善も図られる。
【００６７】
上記したごとく、排気電動機７８５，Ｍ２を外気温Ｔ_A ，給気温度Ｔ_ZU，給気圧Ｐ_ZUのいずれかに基づいて制御すれば、空気の流れが最適化される。すなわち、給気温度または給気圧は高くなるほど、空調すべき部屋における空気の流れをよくするために超過圧が大きくなる。外気温が低くなるほど空調すべき部屋の超過圧が高くなる傾向にあるが、より一層高い超過圧を与えることができるので、給気の吹き込まれる部屋を通る空気の流れを最適にしておくことができるようになる。
【００６８】
以上述べたような実施の形態は暖房を対象として述べたが、その思想は冷房の場合にも同様に適用することができる。
【００６９】
すなわち、所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL が実際の室温Ｔ_RAUM _ISTより高い場合の冷房時は、実際の室温Ｔ_RAUM _ISTが低下すると冷房を弱める必要があるために、給気の通路圧Ｐ_ZUが減少される。反面、所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL または実際の室温Ｔ_RAUM _ISTが給気温度Ｔ_ZU _{より高く、実際の室温Ｔ} _RAUM _ISTが所望の室温Ｔ_RAUM _SOLL 以上の場合には冷房を強めるために、給気温度Ｔ_ZUの降下につれて給気の通路圧Ｐ_ZUが増大されることになる。
【００７０】
このような暖房や冷房時における制御は、図示しない選択装置において送風量の二つの関係に基づき、いずれかが選択され切り換えられるようにしておけばよい。なお、以上空調装置としての機能や動作を述べてきたが、それぞれについて空調方法としても捉えることができ、上記と実質的に同じ思想が適用される。
【００７１】
付随的に設けた制御装置によって、空調の対象となっている部屋の空気の湿りも制御することができるようになっている。その湿りは相対空気湿度（完全飽和状態での蒸気圧の百分率）として計測されることが好ましく、以下のように簡易化した表示Ｆでもって表現される。しかし、その相対湿度に代えて、絶対湿度（空気１ｍ³ あたりの水蒸気のグラム数），蒸気圧，比湿度（湿潤空気１ｋｇあたりの水分のグラム数）もしくは混合比（乾燥空気１ｋｇあたりの水分のグラム数）を使用することもできる。なお、上記の相対湿度を採用するなら、飽和限界の影響を反映させることができるので都合がよい。ＶＤＩの換気規格によれば、空気湿度は冬場室温２０℃で３５ないし７０％の相対空気湿度にしなければならず、夏場２２℃では７０％および２５℃では６０％にしておかなければならないことになっている。
【００７２】
図２のブロック図中の加合せ点６００において、所望の空気湿度Ｆ_AB _SOLL と実際の空気湿度Ｆ_AB _ISTとの差が決定される。ここで、個々の部屋における空気湿度Ｆ_RAUM _ISTを計測しそれを制御すべきであるが、本実施例において具体的には、個々の部屋における空気湿度として排気湿度Ｆ_ABが計測され、それを調節するようにしている。その決定された湿度差ΔＦ_AB（＝Ｆ_AB _SOLL −Ｆ_ABIST ）は、まず給気温度Ｔ_ZUおよび排気温度Ｔ_ABに関連して予め決められた最低湿度Ｆ_AB _MINおよび最高湿度Ｆ_AB _MAXに基づき、空気が循環されているいかなる場所でも飽和限界を超えないようにするための限界値回路装置６１０に供給される。この限界値スイッチ装置６１０から、修正された制御差ΔＦ_AB' が制御信号ｙ_L によって空気湿潤化装置６３０または図１の湿潤化装置５０を制御する調湿レギュレータ６２０へ供給され、このようにして給気の湿度Ｆ_ZUが調整されるようになっている。なお、制御器６４０で実際の空気湿度Ｆ_AB _ISTの信号が生成される。
【００７３】
暖房の場合には、第二加温装置３３に温度制御回路１３０から送出される第一加温装置３０の信号ｙ’を与えるようにすることもできる。しかし、第二加温装置３３は実質的に除湿のためアフタヒータとして機能するにすぎないことが多い。この第二加温装置３３は、所望の湿度を得るために実際の空気湿度Ｆ_IST に基づいて制御されるが、実際の空気湿度Ｆ_IST が所望の空気湿度Ｆ_SOLL例えば６０％を超えて上昇すれば、第二加温装置３３の加熱度も上昇するようになっている。第二加温装置３３の加熱度は、部屋の実際の空気湿度Ｆ_IST として予め決められた湿度範囲内、例えば６０％から７０％までの範囲内で増大することができるようになっている。この関係が図９に表されている。なお、部屋の実際の空気湿度Ｆ_IST がこの湿度範囲以下であれば、第二加温装置３３は運転されることがない。
【００７４】
部屋の湿度Ｆ_IST が上記の湿度範囲以上のときは、第二加温装置３３すなわちアフタヒータがその最大能力でもって運転される。
【００７５】
なお、図示するところではないが、別途設けられた制御装置によって、除湿中には給気の送風量すなわち給気の通路圧Ｐ_ZUが増やされることはなく、吹き込まれる新気も最少量にとどめられるようになっている。
【００７６】
制御システムをより分かりやすくするため、通常朝に行う暖房の立ち上げプロセスを例にして以下に述べる。その制御のフローチャートは図１０のとおりである。空調装置のスイッチが入れられた時点では、全部屋１の実際の温度と吸入新気の温度とは部屋１に要求される所望の温度よりかなり低い。給気温度がまだ大層低い時点では、給気が部屋に吹き込まれることはない。このために、差しあたっては新気の最少量に対応する最低の空気圧Ｐ_ZU _MINが、給気送風機１５によって発生される。
【００７７】
外気温が例えば１６℃より低いと、起動時に温度制御回路１３０が外気温に従った値で先行して動作し、それによって、装置起動時の霜による弊害が回避される。
【００７８】
図１０に示すように、空調すべき全部屋１の実際の温度Ｔ_RAUM _IST ₁, Ｔ_RAUMIST ₂ ，・・・，Ｔ_RAUM _IST _N から最小値選択装置４００が最低値Ｔ_RAUM _IST _MINを選択し、これをブロック図中の加合せ点１００（図１を参照）へ供給する。ここで、所望の室温Ｔ_{RAUM SOLL} と実際の室温Ｔ_RAUM _IST _MINとの差Ｔ_RAUM _SOLL −Ｔ_RAUM _IST _MINが制御差ΔＴとして演算され、図１０に示す温度レギュレータ１２０および制御器１２７へ供給される。その制御差ΔＴに基づいて、温度レギュレータ１２０は設定値ｙ_R を決定する。同時に、所望の温度Ｔ_RAUM _SOLL が実際の室温Ｔ_RAUM _IST _MIN以上にあるかぎり最大値をとる設定値ｙ_S が制御器１２７で決定される。設定値ｙ_S ，ｙ_R からこの時点での温度レギュレータ１２０の設定量ｙ_R として最小値選択器１２８が小さい方を選択し、それが第一加温装置３０へ送られる。これによって、給気通路１０を介して流れる空気が暖められ、給気温度Ｔ_ZUは連続的に上昇することになる。給気圧Ｐ_ZUが給気温度Ｔ_ZUに従って制御されるようになっているので、給気圧Ｐ_ZUは給気の予め決められた温度敷居値例えばＴ_RAUM _IST _＋ ₅ _{℃（またはＴ} _RAUM _SOLL ＋ 5℃）から給気温度Ｔ_ZUが上昇すると給気圧も増大される。そこで送風量が増加し、全室が可及的急速に暖められる。
【００７９】
増加した空気量は新気のみならず排気の一部をも含み、図１の再度循環気通路１２を介して給気に導入される。このようにして部屋１は充分に換気され、同時に多くの新気を加温する必要もなくなる。
【００８０】
朝の暖房立ち上げ時は少なくとも加温された新気のみで構成されることになり、必要となる超過圧が空調すべき部屋で発生される。
【００８１】
暖房の立ち上げが終わった時点で、通常の商業ベースの温度レギュレータでは部屋１の実際の温度が所望温度より上昇しないようにするため、設定量ｙ_R を減らしはするが急激にならないようにしている。これと同じ理由から、本発明においても所望の温度を超えさせようとする制御器１２７の設定値ｙ_S が落とされるが、予め決められた最少値ｙ_S _MIN にとどめられる。いま、最小値選択器１２８が制御器１２７の設定値ｙ_S を選択し、それを第一加温装置３０へ設定量ｙ’として送り出す。これによって給気温度Ｔ_ZUは再び低下することになるが、少し時間が経てば、いずれの部屋へも量的には最小であるものの、給気の実際の温度Ｔ_ZUが給気の所望温度以下とならないように充分に暖められた新気が送り込まれる。こうして、温度制御回路１３０は時間を掛けてその出力を低下させていくことになる。
【００８２】
ここで、他の複数の部屋がすでに所望温度に達している状態で、残りの一つの部屋を暖房するといった場合について、以下に付記する。
【００８３】
まず、図２の最小値選選択装置４００が未暖房状態にある部屋の最も低い実際の温度を選択し、それをブロック図中の加合せ点１００に供給する。制御差に基づいて設定量ｙ’が設定されると、給気圧がこれに追従して上昇する。しかし、その複数の部屋へはすでに所望温度に到達した暖かい給気を供給する必要がないので、各室用温度制御回路３００は各部屋それぞれのための他のスロットルバルブ６０，６１を介して吹き込み量を制限するように調整する。すなわち、実際の室温Ｔ_RAUM _ISTがすでに所望の温度Ｔ_RAUM _SOLL に到達している複数の部屋のためのスロットルバルブ６０，６１は、各部屋への換気を充分に確保しながらその開度が最小とされる。同時に、暖房されて温度Ｔ_ZUに上昇しようとしている部屋のスロットルバルブ６０，６１は、急速な暖房を実現するために１００％開口され、排気送風機１６の所望値（室超過圧）Ｐ_DIFF _SOLL も１００％のＰ_DIFF _SOLL _MAX まで上げられる。この部屋が所望温度Ｔ_RAUM _SOLL に到達すれば、最小の換気と所望の温度を維持するための空調制御に戻ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空調装置における空気循環系を表した概略図。
【図２】実施例における重要な制御の各要素とそれを含んだ制御装置が表されているブロック回路図。
【図３】図２中の温度制御回路における重要な要素を表したブロック回路図。
【図４】図２中の給気の送風量（通路圧）制御回路の詳細を表したブロック回路図。
【図５】図２中の各部屋のために設けた個々の温度制御回路を表したブロック回路図。
【図６】（ａ）は実際の室温が所望の室温より低いときの例における給気温度と給気圧との関係を表したグラフ、（ｂ）は、実際の室温が所望の室温以上のときの例における室温と給気圧との関係を表したグラフ。
【図７】実施例としての温度制御回路を表したブロック回路図。
【図８】（ａ）は実施例としての排気電動機のための排気圧制御系を表したブロック回路図、（ｂ）は同図（ａ）中の重要な要素を表したブロック回路図、（ｃ）は外気温と排気電動機のレギュレータのための所望の室内外差圧との関係を表したグラフ。
【図９】部屋の排気湿度とアフタヒータのための設定量との関係を表したグラフ。
【図１０】暖房時に関係する最も重要なブロック要素からなるフローチート。
【符号の説明】
１…空調すべき部屋、１０…給気通路（給気集中通路）、１１…排気通路（排気集中通路）、１５，２８５…給気送風機、１６…排気送風機、３０…第一加温装置（予熱ヒータ）、３３…第二加温装置（アフタヒータ）、４０…冷却装置、Ｐ_A …屋外圧、Ｐ_DIFF _SOLL …部屋の超過圧、Ｔ_ZU…給気温度。

Claims

一つもしくはそれ以上の部屋（１）を空調の対象とし、給気通路（１０）を介して給気を空調すべき部屋（１）に供給する給気送風機（１５）と、給気を加温もしくは冷却するために給気通路（１０）に設けられた加温装置（３０，３３）および冷却装置（４０）のいずれかと、排気通路（１１）と、排気通路（１１）を介して排気を吸引する排気送風機（１６）とを備え、各部屋に暖気または冷気を流して室温が所望温度となるように調整することができる空調装置において、
該空調装置は空調すべき部屋（１）の屋外圧（Ｐ_A ）との差圧を制御するものであって、部屋を屋外圧（Ｐ_A ）に対して予め決められた超過圧に保つための差圧が生じるように、部屋（１）の超過圧（Ｐ_DIFF _SOLL ）を排気送風機（１６）によって調整し、
部屋の前記超過圧が、給気温度（Ｔ_ZU）の変化につれて給気温度（Ｔ_ZU）の予め決められた温度範囲で専ら変化するようになっており、給気温度（Ｔ_ZU）が該温度範囲以下であるとき前記超過圧は一定の大きさとなる一方、給気温度（Ｔ_ZU）が前記温度範囲以上であるときは、前記超過圧は予め決められた別の一定の大きさとなるようにして、給気が室内の空気とよく混ざりあうようにしたことを特徴とする空調装置。
給気通路（１０）を介して給気を空調すべき部屋（１）に供給する給気送風機（１５）と、給気を加温もしくは冷却するために給気通路（１０）に設けられた加温装置（３０，３３）および冷却装置（４０）のいずれかと、排気通路（１１）と、排気通路（１１）を介して排気を吸引する排気送風機（１６）とを備え、空調すべき部屋（１）の温度が所望温度となるように暖気または冷気で制御する空調装置により部屋（１）を空調する方法において、
空調すべき部屋（１）の屋外圧（Ｐ_A ）との差圧を制御するにあたって、部屋を屋外圧（Ｐ_A ）に対して予め決められた超過圧に保つための差圧が生じるように、部屋（１）の超過圧（Ｐ_DIFF _SOLL ）を排気送風機（１６）によって調整し、部屋の前記超過圧が、給気温度（Ｔ_ZU）の変化につれて給気温度（Ｔ_ZU）の予め決められた温度範囲で専ら変化するようになっており、給気温度（Ｔ_ZU）が該温度範囲以下であるとき前記超過圧は一定の大きさとなる一方、給気温度（Ｔ_ZU）が前記温度範囲以上であるときは前記超過圧は予め決められた別の一定の大きさとなるようにして、給気が室内の空気とよく混ざりあうようにしたことを特徴とする空調方法。