JP4579810B2 - 空調制御システム - Google Patents

Description

この発明は、被制御対象室からの還気に外気を取り入れて空調制御を行う空調制御システムに関するものである。

従来より、クリーンルームなどにおいては、室内の空気質を確保するために、被制御対象室からの還気の一部を空調機に戻し、この空調機へ戻す還気に外気を取り入れて還気と外気との混合空気とし、この混合空気を必要に応じて空調機で冷却又は加熱し、或いは加湿し、調和空気として被制御対象室内へ供給するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

図３に還気に外気を取り入れて空調制御を行う従来の空調制御システムの概略を示す。同図において、１は被制御対象室（クリーンルーム）、２は被制御対象室１に調和空気を供給する空調機、Ｔ２は空調機２から吹き出される調和空気の温度（空調機吹出温度）ｔＳＡを検出する給気温度センサ、Ｔ３は被制御対象室１内の温度（被制御室温度）ｔｐｖを検出する室内温度センサ、Ｈ３は被制御対象室１内の湿度（被制御室湿度）Ｈｐｖを検出する室内湿度センサである。

空調機２は、冷却コイル２−１と、加熱コイル２−２と、加湿器２−３と、給気ファン２−４とを備えており、冷却コイル２−１には冷水弁ＣＶ１を介して冷水が供給され、加熱コイル２−２には温水弁ＣＶ２を介して温水が供給され、加湿器２−３には蒸気弁ＣＶ３を介して蒸気が供給される。

空調機２に対しては、外気ファンＦ１と、排気ファンＦ２と、外気取入ダンパＣＡＶ１と、排気ダンパＣＡＶ２と、外気導入ダンパＤＰ１と、大気排出ダンパＤＰ２と、全熱交換器３と、空調機制御装置４とが設けられている。

全熱交換器３は、外気ファンＦ１と外気取入ダンパＣＡＶ１との連通路Ｌ１と排気ダンパＣＡＶ２と排気ファンＦ２との連通路Ｌ２との間に設けられており、連通路Ｌ１を通して取り込まれる外気ＯＡ_INと連通路Ｌ２を通して排出される排気ＥＡ_INとの間で全熱交換を行わせる。なお、全熱交換器３の運転／停止は、外気ＯＡ_INの温度に基づく自己発停とされる。

空調機制御装置４は、湿度コントローラＨＩＣと温度コントローラＴＩＣとを備え、給気温度センサＴ２が検出する空調機吹出温度ｔＳＡ、室内温度センサＴ３が検出する被制御室温度ｔｐｖおよび室内湿度センサＨ３が検出する被制御室湿度Ｈｐｖに基づいて、冷水弁ＣＶ１を介する冷却コイル２−１への冷水の量、温水弁ＣＶ２を介する温水コイル２−２への温水の量、蒸気弁ＣＶ３を介する加湿器２−３への蒸気の量、外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度を制御する。

〔外気を利用した空気質の確保と省エネルギー制御〕
この空調制御システムにおける外気を利用した空気質の確保と省エネルギー制御を図４に示すタイムチャートを用いて説明する。

図４（ａ）は空調機２に戻される還気（ＲＡ）と空調機２に取り込まれる外気（ＯＡ）との混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸの変化を示し、図４（ｂ）は冷却コイル２−１への冷水の供給状況を示し、図４（ｃ）は混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気（ＯＡ）の混合比率の変化を示し、図４（ｄ）は全熱交換器３の運転状況を示す。

なお、図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、横軸は外気温度を示す。また、この空調制御システムでは、空調機２から吹き出す調和空気の温度の目標値として空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐ（例えば、ｔＳＡｓｐ＝１６℃）が定められており、被制御対象室１内の温度（室内温度）の目標値として被制御室目標温度ｔｓｐ（例えば、ｔｓｐ＝２３℃）が定められている。

今、図４のｔ０点にあり、外気温度が低く、外気導入ダンパＤＰ１と大気排出ダンパＤＰ２が全閉状態とされ、外気取入ダンパＣＡＶ１と排気ダンパＣＡＶ２が規定の開度（同開度）とされているものとする。また、外気ファンＦ１および排気ファンＦ２が規定の回転数（同回転数）で運転されているものとする。

この場合、被制御対象室１からの還気ＲＡ０がＲＡ１として排気ダンパＣＡＶ２へ至り、その一部が排気ＥＡ_INとして全熱交換器３へ送られ、残りが還気ＲＡ３として空調機２に戻される。また、外気ファンＦ１を介する外気ＯＡ_INが全熱交換器３を介して外気取入ダンパＣＡＶ１へ至り、その全てが外気ＯＡ１として空調機２に送られる。

ここで、全熱交換器３は、排気ＥＡ_INの温度が外気ＯＡ_INの温度よりも高いので、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの温熱を供給し、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度を上げる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

空調機２では、被制御対象室１から戻された還気ＲＡ３と外気取入ダンパＣＡＶ１からの外気ＯＡ１とが混合され、すなわち還気ＲＡ３に外気ＯＡ１が取り入れられ、混合空気ＭＩＸ１とされる。ここで、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は、外気取入ダンパＣＡＶ１および排気ダンパＣＡＶ２が規定の開度とされていることにより、所定値（この例では、２０％）とされる。

この混合空気ＭＩＸ１は、空調機２内の冷却コイル２−１，加熱コイル２−２、加湿器２−３を通り、給気ファン２−４から調和空気として被制御対象室１へ吹き出される。この場合、外気温度が低いので、空調機２から吹き出される調和空気の温度（空調機吹出温度）ｔＳＡは空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも低い。従って、空調機制御装置４は、冷却コイル２−１への冷水の供給は行わない。また、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％であるので、被制御対象室１の空気質が確保される。

外気温度が上昇し、空調機吹出温度ｔＳＡが空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも高くなると、すなわち混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸ が空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも高くなると（図４（ａ）に示すｔ１点）、空調機制御装置４は、空調機吹出温度ｔＳＡを空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐに一致させるように、冷却コイル２−１への冷水の供給を開始する。また、空調機制御装置４は、被制御室目標温度ｔｓｐと被制御室温度ｔｐｖとの温度差Δｔｐｖに応ずる外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度制御（同開度制御）を開始する。これにより、還気ＲＡ３と外気ＯＡ１との混合空気ＭＩＸ１への外気ＯＡ２の導入が開始され、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がアップする。

外気ＯＡ２は外気導入ダンパＤＰ１を介して空調機２にダイレクトに送り込まれる。したがって、外気ＯＡ２の温度は、外気取入ダンパＣＡＶ１を介して取り込まれる外気ＯＡ１の温度よりも低く、混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸの低下に貢献する。これにより、冷却コイル２−１への冷水の供給量が少なくて済み、その分、省エネルギーが図られる。この制御は外気導入冷却制御と呼ばれる。

外気温度が上昇するにつれ、外気導入ダンパＤＰ１を介する外気ＯＡ２の導入量も増え、それに伴って混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率もアップして行く。外気導入ダンパＤＰ１が全開となると、外気ＯＡ２の導入量はそれ以上増えず、外気の混合比率のアップが止まる（図４（ｃ）に示すｔ２点）。この例では、外気の混合比率が５０％で止まり、その後の外気温度の上昇に対しては、冷却コイル２−１への冷水の供給のみで対応する。全熱交換器３は、外気ＯＡ_INの温度が高くなり、中間期となると、その運転を停止する（図４（ｄ）に示すｔ３点）。

さらに外気温度が上昇し、被制御室目標温度ｔｓｐと被制御室温度ｔｐｖとの間に所定値以上の差が生じ始めた場合、空調機制御装置４は、外気導入による冷房が不可能になり始めたと判断し、外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度を絞り始める（図４（ｃ）に示すｔ４点）。これにより、外気ＯＡ２の導入量が減り、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がダウンし始める。

外気温度が上昇するにつれ、外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度は絞られて行き、最後には全閉とされる（図４（ｃ）に示すｔ５点）。これにより、外気ＯＡ２の導入量が０となり、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％に戻る。

全熱交換器３は、夏期に入り、外気ＯＡ_INの温度が２３℃を上回り始めると、運転を開始する（図４（ｄ）に示すｔ５点）。この場合、排気ＥＡ_INの温度が外気ＯＡ_INの温度よりも低いので、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの冷熱が供給され、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が下げられる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

特開平１１−２１１１９０号公報

しかしながら、上述した従来の空調制御システムでは、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率を変えることによって外気導入冷却制御を行うようにしているが、被制御室目標温度ｔｓｐと被制御室温度ｔｐｖとの温度差Δｔｐｖに基づいて外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度制御を行うようにしているので、外気の温度や湿度など外気の変化に対して反応が遅く、時間遅れが生じていた。
また、外気導入冷却制御中であるにも拘わらず、全熱交換器３によって外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの温熱が供給され、外気ＯＡ１の温度が上げられるため、省エネルギー効果が薄れてしまうという問題もあった。

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、外気の温度や湿度など外気の変化に対して直ぐに反応し、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを行うことが可能な空調制御システムを提供することにある。
また、外気の温度や湿度など外気の変化に対して直ぐに反応し、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを行うことが可能で、かつ、外気導入冷却制御中は熱交換器の運転を停止するようにして、さらなる省エネルギーを図ることが可能な空調制御システムを提供することにある。

このような目的を達成するために、第１発明（請求項１に係る発明）は、被制御対象室に調和空気を供給する空調機と、被制御対象室からの還気の一部を排気として排出し、残りを還気として空調機に戻す規定の開度とされた排気ダンパと、空調機に戻される還気に所定の混合比率で外気を取り入れる規定の開度とされた外気取入ダンパとを備えた空調制御システムにおいて、外気取入ダンパとは別の空調機への外気の導入通路に設けられた第１の変風量装置と、排気ダンパとは別の制御対象室からの還気の排出通路に設けられた第２の変風量装置と、被制御対象室に対して定められる目標温度と外気の温度との温度差に基づいて第１の変風量装置による空調機への外気の導入量および第２の変流量装置による制御対象室からの還気の排出量の同風量制御を行う手段とを設けたものである。
この発明によれば、被制御室目標温度と外気の温度との温度差に基づいて第１の変風量装置による空調機への外気の導入量および第２の変流量装置による制御対象室からの還気の排出量が同風量制御され、排気ダンパによって戻される還気と外気取入ダンパによって取り入れられる外気との混合空気に新たな外気が導入され、その混合空気に含まれる外気の混合比率が変化する。これにより、混合空気に含まれる外気の混合比率が外気の温度の変化に直ぐに反応して変化し、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを図ることが可能となる。

第２発明（請求項２に係る発明）は、被制御対象室に調和空気を供給する空調機と、被制御対象室からの還気の一部を排気として排出し、残りを還気として空調機に戻す規定の開度とされた排気ダンパと、空調機に戻される還気に所定の混合比率で外気を取り入れる規定の開度とされた外気取入ダンパとを備えた空調制御システムにおいて、外気取入ダンパとは別の空調機への外気の導入通路に設けられた第１の変風量装置と、排気ダンパとは別の制御対象室からの還気の排出通路に設けられた第２の変風量装置と、被制御対象室に対して定められる目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて第１の変風量装置による空調機への外気の導入量および第２の変流量装置による制御対象室からの還気の排出量の同風量制御を行う手段とを設けたものである。
この発明によれば、被制御室目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて第１の変風量装置による空調機への外気の導入量および第２の変流量装置による制御対象室からの還気の排出量が同風量制御され、その混合空気に含まれる外気の混合比率が変化する。これにより、混合空気に含まれる外気の混合比率が外気のエンタルピの変化に直ぐに反応して変化し、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを図ることが可能となる。この発明では、温度差ではなく、エンタルピ差とすることにより、湿度によるエネルギー分も加味した制御が行える。

第３発明（請求項３に係る発明）は、第１発明において、外気取入ダンパによって取り入れられる外気と排気ダンパによって排出される還気との間で熱交換を行わせる熱交換器を設け、この熱交換器の運転・停止を被制御室目標温度と外気の温度との温度差に基づいて制御するようにしたものである。
この発明によれば、被制御室目標温度と外気の温度との温度差に基づいて、熱交換器の運転・停止が制御される。これにより、外気導入冷却制御の開始と同期して熱交換器の運転を停止し、外気導入冷却制御の終了と同期して熱交換器の運転を開始するというようにして、外気導入冷却制御中の熱交換器の運転を停止して、さらなる省エネルギーを図ることが可能となる。

第４発明（請求項４に係る発明）は、第２発明において、外気取入ダンパによって取り入れられる外気と排気ダンパによって排出される還気との間で熱交換を行わせる熱交換器を設け、この熱交換器の運転・停止を制御室目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて制御するようにしたものである。
この発明によれば、被制御室目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて、熱交換器の運転・停止が制御される。これにより、外気導入冷却制御の開始と同期して熱交換器の運転を停止し、外気導入冷却制御の終了と同期して熱交換器の運転を開始するというようにして、外気導入冷却制御中の熱交換器の運転を停止して、さらなる省エネルギーを図ることが可能となる。

第１発明によれば、被制御室目標温度と外気の温度との温度差に基づいて第１の変風量装置による空調機への外気の導入量および第２の変流量装置による制御対象室からの還気の排出量の同風量制御を行うことにより、混合空気に含まれる外気の混合比率が外気の温度の変化に直ぐに反応して変化し、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを行うことが可能となる。

第２発明によれば、被制御室目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて第１の変風量装置による空調機への外気の導入量および第２の変流量装置による制御対象室からの還気の排出量の同風量制御を行うことにより、混合空気に含まれる外気の混合比率が外気のエンタルピの変化（温度や湿度の変化）に直ぐに反応して変化し、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを行うことが可能となる。

第３発明によれば、外気取入ダンパによって取り入れられる外気と排気ダンパによって排出される還気との間で熱交換を行わせる熱交換器の運転・停止を被制御室目標温度と外気の温度との温度差に基づいて制御することにより、外気導入冷却制御中の熱交換器の運転を停止するようにして、さらなる省エネルギーを図ることが可能となる。
第４発明によれば、外気取入ダンパによって取り入れられる外気と排気ダンパによって排出される還気との間で熱交換を行わせる熱交換器の運転・停止を制御室目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて制御することにより、外気導入冷却制御中の熱交換器の運転を停止するようにして、さらなる省エネルギーを図ることが可能となる。

〔実施の形態１〕
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る空調制御システムの一実施の形態の概略を示す図である。同図において、図３と同一符号は図３を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。なお、本実施の形態における全熱交換器および空調機制御装置は、その機能が図３に示した従来のものとは一部異なるので、全熱交換器３’および空調制御装置４’として示している。

この空調制御システムでは、外気ファンＦ１への外気の導入路に、外気の温度ｔｏｕｔを検出する外気温度センサＴ１と、外気の露点温度ｄｏｕｔを検出する露点計Ｈ１を設けており、この外気温度センサＴ１が検出する外気の温度ｔｏｕｔおよび露点計Ｈ１が検出する外気の露点温度ｄｏｕｔを外気導入冷却制御装置５へ与えるようにしている。

また、この空調制御システムでは、図３に示した外気導入ダンパＤＰ１に変えて変風量装置ＶＡＶ１（外気導入ＶＡＶ１）を設け、図３に示した大気排出ダンパＤＰ２に変えて変風量装置ＶＡＶ２（大気排出ＶＡＶ２）を設け、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の開度（通過風量）を外気導入冷却制御装置５によって制御するようにしている。

また、この空調制御システムでは、空調機２への還気ＲＡ３の導入路に電動弁ＭＤを設け、電動弁ＭＤの開度を外気導入冷却制御装置５によって制御するようにしている。なお、電動弁ＭＤは外気導入冷却制御時の大気排出ＶＡＶ２からの還気ＲＡ２の放出をし易くするために設けており、大気排出ＶＡＶ２とは逆の開度制御とする。

また、この空調制御システムでは、外部からその運転／停止を制御することが可能な全熱交換器３’を用い、この全熱交換器３’の運転／停止を外気導入冷却制御装置５によって制御するようにしている。なお、この実施の形態では、外気導入冷却制御装置５を空調機制御装置４’とは別に設けたが、空調機制御装置４’に外気導入冷却制御装置５の機能を付加するようにしてもよい。外気導入冷却制御装置５の機能については後述する。

外気導入冷却制御装置５は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して制御装置としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能して外気導入冷却制御機能を備えている。以下、図２に示すタイムチャートに従って、外気導入冷却制御装置５が有する外気導入冷却制御機能について説明する。

図２（ａ）は空調機２に戻される還気（ＲＡ）と空調機２に取り込まれる外気（ＯＡ）との混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸ の変化を示し、図２（ｂ）は冷却コイル２−１への冷水の供給状況を示し、図２（ｃ）は混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気（ＯＡ）の混合比率の変化を示し、図２（ｄ）は全熱交換器３’の運転状況を示す。図２（ａ）において、ｔＳＡｓｐは空調機吹出目標温度、ｔｓｐは被制御室目標温度である。図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の横軸は外気温度を示す。なお、この例では、ｔＳＡｓｐ＝１６℃、ｔｓｐ＝２３℃とされているものとする。

今、図２のｔ０点にあり、外気温度が低く、外気導入ＶＡＶ１と大気排出ＶＡＶ２が全閉状態（通過風量０）とされ、外気取入ダンパＣＡＶ１と排気ダンパＣＡＶ２が規定の開度（同開度）とされているものとする。また、外気ファンＦ１および排気ファンＦ２が規定の回転数（同回転数）で運転されているものとする。

この場合、被制御対象室１からの還気ＲＡ０がＲＡ１として排気ダンパＣＡＶ２へ至り、その一部が排気ＥＡ_INとして全熱交換器３’へ送られ、残りが還気ＲＡ３として空調機２に戻される。また、外気ファンＦ１を介する外気ＯＡ_INが全熱交換器３’を介して外気取入ダンパＣＡＶ１へ至り、その全てが外気ＯＡ１として空調機２に送られる。

外気導入冷却制御装置５は、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔ（Δｔｏｕｔ＝ｔｓｐ−ｔｏｕｔ）を求め、Δｔｏｕｔが３５℃よりも大きい場合（Δｔｏｕｔ＞３５℃）、あるいは０℃よりも小さい場合（Δｔｏｕｔ＜０℃）、全熱交換器３’に運転指令を送る。これに対し、０℃≦Δｔｏｕｔ≦３５℃である場合、全熱交換器３’に停止指令を送る。

図２のｔ０点では、Δｔｏｕｔ＞３５℃であるので、外気導入冷却制御装置５は全熱交換器３’に運転指令を送る。この全熱交換器３’の運転により、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの温熱が供給され、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が上げられる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

空調機２では、被制御対象室１から戻された還気ＲＡ３と外気取入ダンパＣＡＶ１からの外気ＯＡ１とが混合され、すなわち還気ＲＡ３に外気ＯＡ１が取り入れられ、混合空気ＭＩＸ１とされる。ここで、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は、外気取入ダンパＣＡＶ１および排気ダンパＣＡＶ２が規定の開度とされていることにより、所定値（この例では、２０％）とされる。

この混合空気ＭＩＸ１は、空調機２内の冷却コイル２−１，加熱コイル２−２、加湿器２−３を通り、給気ファン２−４から調和空気として被制御対象室１へ吹き出される。この場合、外気温度が低いので、空調機２から吹き出される調和空気の温度（空調機吹出温度）ｔＳＡは空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも低い。従って、空調機制御装置４’は、冷却コイル２−１への冷水の供給は行わない。また、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％であるので、被制御対象室１の空気質が確保される。

外気温度が上昇し、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが３５℃となると（図２（ａ）に示すｔ１点）、外気導入冷却制御装置５は、全熱交換器３’に停止指令を送ると共に、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差に応ずる外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御（同風量制御）を開始する。これにより、全熱交換器３’の運転が停止されると共に、空調機２への外気ＯＡ２の導入が開始され、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がアップする。

なお、本実施の形態において、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２に対する設定風量は、設定風量＝（ｔｓｐ−ｔｏｕｔ）×α＋βとして定める。この式において、αは負の係数とし、βは正の係数とし、外気温度ｔｏｕｔが上昇するにつれて設定風量を増大させる。

この場合、全熱交換器３’の運転が停止されるため、外気ＯＡ_INへの排気ＥＡ_INからの温熱の供給が行われず、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が下がる。また、外気ＯＡ２は外気導入ＶＡＶ１を介して空調機２にダイレクトに導入される。これにより、混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸの上昇が抑えられ、冷却コイル２−１への冷水の供給を行わなくて済み、その分、省エネルギーが図られる。

外気温度が上昇するにつれ、外気導入ＶＡＶ１を介する外気ＯＡ２の導入量も増え、それに伴って混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率もアップして行く。外気導入ＶＡＶ１が全開（最大風量）となると、外気ＯＡ２の導入量はそれ以上増えず、外気の混合比率のアップが止まる（図２（ｃ）に示すｔ２点）。この例では、外気の混合比率が５０％で止まる。

外気の混合比率のアップが止まると、外気温度が上昇するにつれて、空調機吹出温度ｔＳＡが空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐより高くなろうとする。これに対しては、空調機吹出温度ｔＳＡを空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐに一致させるように、空調制御装置４’が冷却コイル２−１へ冷水を供給することによって対応する。

さらに外気温度が上昇し、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０に近づくと、外気導入冷却制御装置５は、外気導入による冷房が不可能になり始めたと判断し、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量を絞り始める（図２（ｃ）に示すｔ３点）。これにより、空調機２への外気ＯＡ２の導入量が減り、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がダウンし始める。

被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０に近づくにつれ、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量は絞られて行き、最後には全閉（通過風量０）とされる（図２（ｃ）に示すｔ４点）。これにより、空調機２への外気ＯＡ２の導入量が０となり、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％に戻る。

被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０℃よりも小さくなると（Δｔｏｕｔ＜０）、すなわち外気温度ｔｏｕｔが被制御室目標温度ｔｓｐよりも高くなると、外気導入冷却制御装置５は、全熱交換器３’へ運転指令を送る（図２（ｄ）に示すｔ４点）。この全熱交換器３’の運転により、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの冷熱が供給され、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が下げられる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

以上の説明から分かるように、本実施の形態の空調制御システムによれば、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔに応じて外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御を行うようにしているので、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率が外気の温度の変化に直ぐに反応して変化し、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを図ることができるようになる。

また、本実施の形態の空調制御システムによれば、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０℃≦Δｔｏｕｔ≦３５℃である場合、全熱交換器３’を停止するようにしているので、外気導入冷却制御中であるにも拘わらず全熱交換器３’によって空調機２への外気ＯＡ１の温度が上げられてしまうということがなく、全熱交換器３’の運転の停止と外気ＯＡ１の温度の低下によって、さらなる省エネルギーを図ることが可能となる。

また、本実施の形態の空調制御システムによれば、被制御室目標温度ｔｓｐと被制御室温度ｔｐｖとの温度差Δｔｐｖではなく、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔに基づいて混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率を変化させるようにしているので、空調機制御装置４’が空調機吹出温度ｔＳＡを空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐに一致させる制御のみを行うものとした場合、被制御室温度ｔｐｖを検出する室内温度センサＴ３を被制御対象室１から取り去ることも可能となる。

〔実施の形態２〕
上述した実施の形態では、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔに応じて外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御を行うようにしたが、被制御対象室１に対して定められる目標エンタルピ（被制御室目標エンタルピ）と外気のエンタルピとのエンタルピ差に応じて外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御を行い、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率を変化させるようにしてもよい。

この場合、被制御室目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づき、外気導入冷却制御の開始と同期して全熱交換器３’の運転を停止し、外気導入冷却制御の終了と同期して全熱交換器３’の運転を開始することにより、外気導入冷却制御中は全熱交換器３’の運転を停止するようにする。

また、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２に対する設定風量は、設定風量＝（被制御室目標エンタルピ−外気のエンタルピ）×α＋βとして定める。この式において、αは負の係数とし、βは正の係数とし、外気のエンタルピが増大するにつれて設定風量を増大させる。

また、被制御室目標エンタルピは、被制御対象室目標温度と被制御対象室目標湿度から求める。外気のエンタルピは、外気の温度ｔｏｕｔと外気の露点温度ｄｏｕｔから求める。参考として、エンタルピｈの演算式を下記に示す。
ｈ＝（１．００×ｔ＋（２．４９５＋１．９３×ｔ）×ｘ）／（１＋ｔ）・・・（１）
但し、ｔ：乾球温度〔℃〕、ｘ：絶対湿度〔ｋｇ／ｋｇ〕、ｈ：エンタルピ〔ｋＪ／ｋｇ〕。

本発明に係る空調制御システムの一実施の形態の概略を示す図である。 この空調制御システムにおける外気導入冷却制御を説明するためのタイムチャートである。 従来の空調制御システムの概略を示す図である。 従来の空調制御システムにおける外気導入冷却制御を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１…被制御対象室、２…空調機、２−１…冷却コイル、２−２…加熱コイル、２−３…加湿器、２−４…給気ファン、ＣＶ１…冷水弁、ＣＶ２…温水弁、ＣＶ３…蒸気弁、３’…全熱交換器、４’…空調機制御装置、５…外気導入冷却制御装置、Ｆ１…外気ファン、Ｆ２…排気ファン、ＣＡＶ１…外気取入ダンパ、ＣＡＶ２…排気ダンパ、ＶＡＶ１，ＶＡＶ２…変風量装置（外気導入ＶＡＶ、大気排出ＶＡＶ）、ＭＤ…電動弁、Ｔ１…外気温度センサ、Ｔ２…給気温度センサ、Ｔ３…室内温度センサ、Ｈ１…露点計、Ｈ３…室内湿度センサ。

Claims (5)

1. 被制御対象室に調和空気を供給する空調機と、前記被制御対象室からの還気の一部を排気として排出し、残りを還気として前記空調機に戻す規定の開度とされた排気ダンパと、前記空調機に戻される還気に所定の混合比率で外気を取り入れる規定の開度とされた外気取入ダンパとを備えた空調制御システムにおいて、
   前記外気取入ダンパとは別の前記空調機への外気の導入通路に設けられた第１の変風量装置と、
   前記排気ダンパとは別の前記制御対象室からの還気の排出通路に設けられた第２の変風量装置と、
   前記被制御対象室に対して定められる目標温度と前記外気の温度との温度差に基づいて前記第１の変風量装置による前記空調機への外気の導入量および前記第２の変流量装置による前記制御対象室からの還気の排出量の同風量制御を行う手段と
   を備えたことを特徴とする空調制御システム。
2. 被制御対象室に調和空気を供給する空調機と、前記被制御対象室からの還気の一部を排気として排出し、残りを還気として前記空調機に戻す規定の開度とされた排気ダンパと、前記空調機に戻される還気に所定の混合比率で外気を取り入れる規定の開度とされた外気取入ダンパとを備えた空調制御システムにおいて、
   前記外気取入ダンパとは別の前記空調機への外気の導入通路に設けられた第１の変風量装置と、
   前記排気ダンパとは別の前記制御対象室からの還気の排出通路に設けられた第２の変風量装置と、
   前記被制御対象室に対して定められる目標エンタルピと前記外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて前記第１の変風量装置による前記空調機への外気の導入量および前記第２の変流量装置による前記制御対象室からの還気の排出量の同風量制御を行う手段と
   を備えたことを特徴とする空調制御システム。
3. 請求項１に記載された空調制御システムにおいて、
   前記外気取入ダンパによって取り入れられる外気と前記排気ダンパによって排出される還気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
   前記被制御対象室に対して定められる目標温度と前記外気の温度との温度差に基づいて前記熱交換器の運転・停止を制御する手段と
   を備えたことを特徴とする空調制御システム。
4. 請求項２に記載された空調制御システムにおいて、
   前記外気取入ダンパによって取り入れられる外気と前記排気ダンパによって排出される還気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
   前記被制御対象室に対して定められる目標エンタルピと前記外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づいて前記熱交換器の運転・停止を制御する手段と
   を備えたことを特徴とする空調制御システム。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載された空調制御システムにおいて、
   前記空調機に戻す還気の導通路に設けられた第１のダンパと、
   前記第１の変風量装置が導入する外気と同量の還気を排出するように開度制御される前記第２の変風量装置として設けられた第２のダンパと、
   前記第１のダンパの開度を前記第２のダンパの開度とは逆に制御する手段と
   を備えたことを特徴とする空調制御システム。

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