JP6365649B2 - 空気調和システム - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和システム、特に、屋内の空調対象空間の空調を行うために、空調対象空間の周囲の屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空気調和システムに関する。
従来から、空調対象外の天井室などの屋内の共通空間を活用して空気調和を行う複数の小型一体型空気調和機を用いた空気調和システムが提案されている。例えば特許文献１（特開昭４８−２７５６号公報）に記載されている一体型空気調和機は、冷凍サイクルを行うための調温用熱交換器と放熱用熱交換器の両方が屋内、特に天井との境界部分に配置されている。そして、共通空間の空気が複数の一体型空気調和機の複数の放熱用熱交換器による熱交換に用いられている。
例えば、特許文献１に記載されている空気調和システムでは、天井室などの屋内の共通空間を断熱空気流路とし、排風機によって天井室内空気を入れ替えている。しかしながら、特許文献１に記載されている排風機によって天井室内空気を入れ換えるだけでは、建物の構造、一体型空気調和機の台数及び一体型空気調和機の配置によっては、効率の良い空調運転が難しい場合がある。
本発明の課題は、空調対象外の屋内の共通空間の空気を複数の空気調和機で熱交換のために効率良く共用して消費エネルギーを抑制することのできる空気調和システムを提供することである。
本発明の第１観点に係る空気調和システムは、屋内の空調対象空間の空調を行うために、空調対象空間の周囲の屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システムであって、空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器、空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器、及び共通空間から取り入れられる空気を共通空間側熱交換器に流して共通空間に吹き出させる共通空間側ファンをそれぞれが有し、複数の共通空間側熱交換器が共通空間に配置され、空調対象空間に対して複数の空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機と、共通空間内の複数位置に配置されて、共通空間内の空気の温度を検出する複数の温度センサとを備え、複数の空気調和機のうちの特定の空気調和機が、特定の空気調和機の有していない温度センサの検出温度を少なくとも特定の空気調和機の制御に用いることにより、共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機の制御を行う、ものである。
第１観点に係る空気調和システムによれば、共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機の制御を行うことにより、各位置の温度情報に合わせて当該位置の空気調和機のより効率的な運転のできる制御を行うことができる。
本発明の第２観点に係る空気調和システムは、第１観点の空気調和システムにおいて、共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機の能力制御を行う、ものである。
第２観点に係る空気調和システムによれば、共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機の能力制御をそれぞれに行うことにより、各々の位置の温度に適した能力を発揮させることができる。
本発明の第３観点に係る空気調和システムは、屋内の空調対象空間の空調を行うために、空調対象空間の周囲の屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システムであって、空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器、空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器、及び共通空間から取り入れられる空気を共通空間側熱交換器に流して共通空間に吹き出させる共通空間側ファンをそれぞれが有し、複数の共通空間側熱交換器が共通空間に配置され、空調対象空間に対して複数の空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機を備え、共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機の空調能力の分散を決定して、複数の前記空気調和機の制御を行う、
ものである。
第３観点に係る空気調和システムによれば、共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機の空調能力の分散を決定することにより、共通空間の温度情報から熱交換効率の良い空気調和機と熱交換効率の悪い空気調和機を選別して熱交換効率の良い空気調和機が発揮する空調能力のシステム全体に占める割合を適切に引き上げ、熱交換効率の悪い空気調和機が発揮する空調能力のシステム全体に占める割合を適切に引き下げることができる。
本発明の第４観点に係る空気調和システムは、屋内の空調対象空間の空調を行うために、空調対象空間の周囲の屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システムであって、空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器、空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器、及び共通空間から取り入れられる空気を共通空間側熱交換器に流して共通空間に吹き出させる共通空間側ファンをそれぞれが有し、複数の共通空間側熱交換器が共通空間に配置され、空調対象空間に対して複数の空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機を備え、空調対象空間の温度制御に関する各々の空気調和機に対する要求と共通空間内の複数位置の温度情報とに基づいて複数の空気調和機の制御を行う、ものである。
第４観点に係る空気調和システムによれば、複数の空気調和機の制御が複数位置の温度情報だけでなく、空調対象空間の温度制御に関するそれぞれに対する要求にも基づいて行われるので、空調対象空間に対する各空気調和機の空調能力の不適切な低下を抑制しながらシステム全体の熱交換効率を向上させることできる。
本発明の第５観点に係る空気調和システムは、屋内の空調対象空間の空調を行うために、空調対象空間の周囲の屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システムであって、空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器、空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器、及び共通空間から取り入れられる空気を共通空間側熱交換器に流して共通空間に吹き出させる共通空間側ファンをそれぞれが有し、複数の共通空間側熱交換器が共通空間に配置され、空調対象空間に対して複数の空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機を備え、共通空間内の複数位置の温度情報である共通空間内の温度分布に基づいて複数の空気調和機の制御を行う、ものである。
第５観点に係る空気調和システムによれば、共通空間内の温度分布に基づいて複数の空気調和機の制御を行うことにより、複数の空気調和機の効率的な運転ができるように共通空間内の温度分布に適した制御を行うことができる。
本発明の第６観点に係る空気調和システムは、第１観点から第５観点のいずれかの空気調和システムにおいて、共通空間内の複数位置の温度情報は、共通空間内の複数位置の温度をリアルタイムに測定して得られるリアルタイム温度情報である、ものである。
第６観点に係る空気調和システムによれば、共通空間内の複数位置の温度をリアルタイムに測定して得られるリアルタイム温度情報に基づいて複数の空気調和機の制御を行うことにより、実際の温度と温度情報の温度の誤差によって複数の空気調和機の運転が最適な運転状態からずれることにより発生するエネルギーロスを抑制することができる。
本発明の第１観点に係る空気調和システムでは、システム全体の消費エネルギーを抑制することができる。
本発明の第２観点に係る空気調和システムでは、熱交換効率の良い空気調和機の負担を増やすことでシステム全体としての熱交換効率を上げることができる。
本発明の第３観点に係る空気調和システムでは、適切な能力の分散が図られてシステム全体としての熱交換効率を上げることができる。
本発明の第４観点に係る空気調和システムでは、空調対象空間に対する気温調整能力の低下を抑制できる。
本発明の第５観点に係る空気調和システムでは、共通空間内に温度分布に合わせて空気調和システムを運転することで消費エネルギーの抑制を向上させることができる。
本発明の第６観点に係る空気調和システムでは、共通空間の気温の時間的変化によるエネルギーロスを抑制してシステム全体のエネルギー消費を抑制することができる。
実施形態に係る空気調和システムが設置されたビルの模式的な断面図。 実施形態に係る空気調和システムが設置されたビルの模式的な平面図。 実施形態に係る空気調和システムの構成の一例を示すブロック図。 空気調和システムを構成する一体型の空気調和機の模式的な断面図。 図４の空気調和機の冷媒回路の一例を示す回路図。 実施形態の空気調和システムの動作の一例を示すフローチャート。 変形例１Ｂの空気調和システムが設置されたビルの模式的な平面図。 変形例１Ｅの空気調和システムが設置されたビルの模式的な断面図。 変形例１Ｆの空気調和機の第１ケーシングの一例を示す斜視図。 図９に示された空気調和機の模式的な断面図。
（１）全体構成
本発明の一実施形態に係る空気調和システムについて図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２に示されている空気調和システム１０は、屋内９８の空調対象空間である部屋ＲＭの空調を行うために、部屋ＲＭの周囲の屋内９８に配置されている空調対象外の共通空間である天井裏ＡＴの空気との間で熱交換を行う。ここでは、部屋ＲＭが１つの場合について説明しているが、複数の部屋を空気調和システム１０で空調する場合にも本願発明を適用することができる。また、ここで説明する空気調和システム１０が空気の経路を制御するのは連続した１つの共通空間である。しかし、例えばビルの１階の天井裏と２階の天井裏のように独立した複数の共通空間の空気の経路を本発明に係る１台の空気調和システムで制御するように構成してもよい。
図１に示されている空気調和システム１０は、複数の一体型の空気調和機２１，２２，２３，２４，２５とコントローラ３０と第１換気ファン４６と１２個の共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌを備えている。図３には、コントローラ３０と空気調和システム１０の他の構成機器との関係の概要が示されている。上述の５台の一体型の空気調和機２１〜２５は、全てコントローラ３０によって制御されている。また、第１換気ファン４６が、コントローラ３０によって制御されている。コントローラ３０は、共通空間内の共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌが設定されている位置の温度情報に基づいて、複数の空気調和機２１〜２５を制御する。
（２）詳細構成
（２−１）一体型の空気調和機２１〜２５
一体型の空気調和機２１〜２５は、互いに異なる構造の機器とすることもできるが、ここでは全て同じ構造の機器で構成されているものとして説明する。従って、全ての一体型の空気調和機２１〜２５の代表として空気調和機２１を例に挙げて図４及び図５を用いて説明する。空気調和機２１は、空調対象空間である部屋ＲＭの空気と熱交換を行う空調対象空間側熱交換器６１、空調対象空間側熱交換器６１との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器６２、天井裏ＡＴから取り入れられる空気を共通空間側熱交換器６２に流して再び天井裏ＡＴに吹き出させる共通空間側ファン６３、部屋ＲＭから取り入られる空気を空調対象空間側熱交換器６１に流して再び部屋ＲＭに吹き出させる空調対象空間側ファン６４、及びケーシング６５を有している。他の一体型の空気調和機２２〜２５も、空気調和機２１と同じように、空調対象空間側熱交換器６１、共通空間側熱交換器６２、共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４をそれぞれのケーシング６５の内部に有している。従って、空気調和機２２〜２５の複数の共通空間側熱交換器６２が共通空間である天井裏ＡＴの空気を共用することができる。
空調対象空間側熱交換器６１及び共通空間側熱交換器６２には、例えば多数のフィン（図示せず）の間を通過する空気とそれらフィンを貫通する複数の伝熱管（図示せず）の中を流れる冷媒との熱交換を行わせるフィンアンドチューブ式の熱交換器をそれぞれに用いることができる。空調対象空間側熱交換器６１と共通空間側熱交換器６２の間では、図５に示されている冷媒回路６０を流れる冷媒によって熱の伝達が行われる。
共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４には、例えば遠心送風機、軸流送風機又は横断流送風機（クロスフローファン）をそれぞれに用いることができる。図４に示されている共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４はクロスフローファンである。ここで示されている共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４は、共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４の回転数をそれぞれ独立して変更可能に構成されている。従って、コントローラ３０は、空気調和機２１から空気調和機２５までの共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４に流れる共通空間側送風量及び空調対象空間側送風量を、共通空間側と空調対象空間側とで独立して別々に制御することができ、また空気調和機２１〜２５について独立して個別に制御することができる。
空気調和機２１のケーシング６５の内部空間は、内部に配置された仕切板６５ａによって、空調対象空間側区域６５ｂと共通空間側区域６５ｃとに分けられている。部屋ＲＭに露出しているケーシング６５の側面には、部屋ＲＭから空気を取り入れるための部屋側吸気口６５ｄ及び部屋ＲＭに空気を吹き出すための部屋側吹出口６５ｅが形成されている。また、天井裏ＡＴに露出しているケーシング６５の側面には、天井裏ＡＴから空気を取り入れるための共通空間側吸気口６５ｆ及び天井裏ＡＴに空気を吹き出すための共通空間側吹出口６５ｇが形成されている。
図５には冷媒回路６０の一例が示されている。冷媒回路６０は、圧縮機６６、四路切換弁６７、共通空間側熱交換器６２、膨張機構６８、空調対象空間側熱交換器６１及びアキュムレータ６９が冷媒配管６０ａで接続されて構成されている。冷房運転時には、四路切換弁６７が実線の接続になり、圧縮機６６から吐出された冷媒が四路切換弁６７を介して共通空間側熱交換器６２に流れる。共通空間側熱交換器６２において天井裏ＡＴの空気との熱交換により冷やされた冷媒は、膨張機構６８で膨張されて空調対象空間側熱交換器６１に流れる。空調対象空間側熱交換器６１において部屋ＲＭの空気と熱交換により暖められた冷媒は、四路切換弁６７及びアキュムレータ６９を介して圧縮機６６に吸入される。暖房運転時には、四路切換弁６７が破線の接続になり、圧縮機６６から吐出された冷媒が四路切換弁６７を介して空調対象空間側熱交換器６１に流れる。空調対象空間側熱交換器６１において部屋ＲＭの空気との熱交換により冷やされた冷媒は、膨張機構６８で膨張されて共通空間側熱交換器６２に流れる。共通空間側熱交換器６２において天井裏ＡＴの空気と熱交換により暖められた冷媒は、四路切換弁６７及びアキュムレータ６９を介して圧縮機６６に吸入される。
空気調和機２１は、制御のために、温度センサ７１〜７６を備えている。温度センサ７１は、共通空間側熱交換器６２で熱交換される前の天井裏ＡＴの空気の温度を検知する。温度センサ７２は、空調対象空間側熱交換器６１で熱交換される前の部屋ＲＭの空気の温度を検知する。温度センサ７３は、膨張機構６８と空調対象空間側熱交換器６１との間において、空調対象空間側熱交換器６１の出入口の冷媒の温度を検知する。温度センサ７４は、膨張機構６８と共通空間側熱交換器６２との間において、共通空間側熱交換器６２の出入口の冷媒の温度を検知する。温度センサ７５は、アキュムレータ６９と圧縮機６６との間において、圧縮機６６に吸入される冷媒の温度を検知する。温度センサ７６は、圧縮機６６と四路切換弁６７との間において、圧縮機６６から吐出される冷媒の温度を検知する。空気調和機２１は、これら温度センサ７１〜７６を用いて例えば圧縮機６６に吸入される冷媒の過熱度が所定の範囲に収まるように制御される。また圧縮機６６から吐出される冷媒の温度が所定値以下になるように制御される。空気調和機２１の冷媒回路６０では、冷凍サイクル、特に蒸気圧縮式冷凍サイクルが実施される。
圧縮機６６は、回転数（運転周波数）を変化させることで容量を変更可能に構成されている。空気調和機２１〜２５は、例えば、圧縮機６６の回転数、共通空間側ファン６３の回転数及び空調対象空間側ファン６４の回転数を調整することによって処理負荷量に対応することができる。処理負荷量は、例えば、部屋ＲＭの設定温度と部屋ＲＭから空気調和機２１〜２５に吸い込まれる空気の温度との温度差よって増減する。例えば、冷房運転において、設定温度が２８℃且つ吸い込まれる空気の温度が３０℃の場合に比べて設定温度が２８℃且つ吸い込まれる空気の温度が３２℃の場合の方が、処理負荷量は大きくなる。また、例えば、冷房運転において、設定温度が２８℃且つ吸い込まれる空気の温度が３０℃の場合に比べて設定温度が２６℃且つ吸い込まれる空気の温度が３０℃の場合の方が、処理負荷量は大きくなる。暖房運転では、例えば、設定温度が２４℃且つ吸い込まれる空気の温度が２０℃の場合に比べて設定温度が２４℃且つ吸い込まれる空気の温度が１８℃の場合の方が処理負荷量は大きく、設定温度が２２℃且つ吸い込まれる空気の温度が２０℃の場合に比べて設定温度が２４℃且つ吸い込まれる空気の温度が２０℃の場合の方が処理負荷量は大きくなる。
（２−２）排気口４３及び吸気口４４
排気口４３は、ビル９０の北壁９１に形成されている。吸気口４４は、ビル９０の東壁９２に形成されている。これら北壁９１と東壁９２は、ビル９０の内部である屋内９８と屋外９９との間に設けられた境界である。排気口４３及び吸気口４４を通して屋外９９と天井裏ＡＴとの間で空気を通気させる。ここでは、排気口４３及び吸気口４４が北壁９１と東壁９２に形成されているが、排気口４３及び吸気口４４の形成される場所は、北と東に限られるものではない。排気口４３及び吸気口４４の形成される場所は、例えば北と南、東南と南西、又は同じ北壁の東寄りと西寄りでもよい。
（２−３）第１換気ファン４６
第１換気ファン４６には、例えば遠心送風機、軸流送風機又は横断流送風機をそれぞれに用いることができる。図２に示されている第１換気ファン４６は、軸流送風ファンである。第１換気ファン４６は、排気口４３に取り付けられている排気ファンである。言い換えると、第１換気ファン４６が排気口４３の近傍に設けられているということである。換気ファン取り付け位置は、換気口近傍であればよいので、上述のように排気口４３に取り付けられる場合だけでなく、換気口に気流を発生させられる離れた場所に取り付けられていてもよい。
この第１換気ファン４６の駆動により、図２に矢印ＡＲ１で示されている天井裏ＡＴから排気口４３を通って屋外９９に吹き出す気流が発生する。矢印ＡＲ１で示されている気流の発生にともなって天井裏ＡＴが負圧になり、屋外９９から吸気口４４を通って天井裏ＡＴに流れ込む気流（矢印ＡＲ２で示された気流）が発生する。その結果、天井裏ＡＴでは、吸気口４４から排気口４３に向かう気流（矢印ＡＲ３で示された気流）が発生する。
（２−４）コントローラ３０
コントローラ３０は、図３に示されているように、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）３１とメモリ３２とクロック３３とを含んでいる。コントローラ３０は、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５の各制御部２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａに接続されている。コントローラ３０は、第１換気ファン４６の制御部４６ａにも接続されている。また、コントローラ３０には共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌが接続され、共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌの検知温度がコントローラ３０に入力される。また、空気調和機２１〜２５の運転状態に関する情報が制御部２１ａ〜２５ａからコントローラ３０に送信される。そのため、コントローラ３０は、空気調和機２１〜２５がそれぞれ運転されているか否かを検知することができる。また、コントローラ３０は、処理負荷量を算出するためのデータを制御部２１ａ〜２５ａから入力することができる。
例えば、コントローラ３０のメモリ３２には、後述する実施形態の空気調和システム１０の動作を制御するためのプログラムが記憶されている。ＭＰＵ３１がメモリ３２に記憶されているプログラムに従って制御部２１ａ〜２５ａ，４６ａに指令を送信する。ここでは、コントローラ３０がビル９０の内部に設置されている場合について説明するが、コントローラ３０はビル９０の外部に設置されていてもよく、コントローラ３０の記憶機能と処理機能が別々の場所に設けられていてもよい。
（２−５）共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌ
共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌには、例えばサーミスタを用いることができる。これら１２個の共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌは、第１換気ファン４６及び空気調和機２１〜２５から吹き出される空気の影響を受け難い場所に取り付けられる。取り付け場所としては、例えば、空気調和機２１〜２５の共通空間側吹出口６５ｇ（図４参照）から吹き出される空気が直接当たらない天井ＣＥに近い場所あるいは天井ＣＥから離れた高い場所などがある。
（３）全体動作
（３−１）概要
ビル９０の構造及びビル９０の周囲の環境などから、排気口４３及び吸気口４４を設ける場所に制限が生じる場合がある。また、既に排気口４３及び吸気口４４が形成されている既存のビル９０に対して、後から空気調和機２１〜２５を設置せざるを得ない場合もある。これらの場合には、必ずしも天井裏ＡＴにおいて最適な空気の経路を設定できず、例えば図２に示されている北壁９１と東壁９２にしか排気口４３と吸気口４４を設けられないために南西に空気の流れが弱くなったりよどみが発生したりするようなこともある。空気の流れが弱くなったりよどみが発生したりすると、天井裏ＡＴ内において部分的に換気不足が生じ、換気不足の場所で好ましくない温度変化（冷房運転時であれば温度上昇、暖房運転時であれば温度降下。）が生じる。例えば、このような換気不足の場所の空気を使って熱交換をしなければならない共通空間側熱交換器６２を有する空気調和機２４は、排気口４３と吸気口４４を結ぶ直線状にある空気調和機２２に比べて熱交換効率が悪くなる傾向がある。そこで、空気調和システム１０は、共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌから得られる天井裏ＡＴの複数位置の温度情報に基づいて空気調和機２１〜２５の制御を行う。具体的には、例えば、換気不足の場所に在る空気調和機２４が発揮する空調能力を抑え、換気が良好な場所に在る空気調和機２２が発揮する空調能力を高めるように、コントローラ３０が制御する。なお、空調能力は、冷房運転については冷房能力であり、暖房運転については暖房能力であり、一定時間内にどの程度の熱エネルギーを空調対象空間から奪う（又は与える）ことができるかの性能である。空調能力が大きいほど多くの熱エネルギーを空調対象空間から奪う（又は与える）ことができる。このように、共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌから得られる天井裏ＡＴの複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機２１〜２５の能力制御について説明する。
部屋ＲＭが冷房されているときには、一体型の空気調和機２１〜２５から部屋ＲＭに向かって冷風が吹き出される。部屋ＲＭに吹き出される冷風の温度は、通常、屋外９９の気温よりも低い。このとき空気調和機２１〜２５から天井裏ＡＴに向かって温風が吹き出される。このとき天井裏ＡＴに吹き出される温風の温度は、通常、屋外９９の気温よりも高い。部屋ＲＭが暖房されているときには、空気調和機２１〜２５から部屋ＲＭに向かって温風が吹き出される。部屋ＲＭに吹き出される温風の温度は、通常、屋外９９の気温よりも高い。このとき空気調和機２１〜２５から天井裏ＡＴに向かって冷風が吹き出される。このとき天井裏ＡＴに吹き出される冷風の温度は、通常、屋外９９の気温よりも低い。
天井裏ＡＴの複数の位置において温度に差が生じる場合の空気調和システム１０の冷房運転時及び暖房運転時の動作について図６のフローに沿って説明する。図６の説明においては、説明を分かり易くするために、空気調和機２１〜２５の設定温度は同じであるものとして説明する。まず、コントローラ３０は、全ての空気調和機２１〜２５について空調能力の初期設定を行う（ステップＳ１）。このとき、予め運転開始後に生じる天井裏ＡＴの複数位置の温度差を想定して、空気調和機２１〜２５の空調能力の設定に差を設けておいてもよい。例えば、空気調和機２１〜２３，２５に対して空気調和機２４の空調能力を低く設定するなどである。空調能力を低く設定する方法として、例えば、空気調和機２４の圧縮機６６の回転数及び／又は共通空間側ファン６３の回転数の上限を他の空気調和機２１〜２３，２５よりも低く設定するなどがある。運転が開始されると、コントローラ３０は、予め設定されているインターバルを置いて共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌの検知温度を取得する（ステップＳ２）。コントローラ３０は、例えばクロック３３をカウントすることによりインターバルを検知している。取得した複数位置（ここでは１２箇所）の検知温度から、コントローラ３０は、空気調和機周辺の気温の変化を判断する（ステップＳ３）。インターバル終了までに天井裏ＡＴの気温に変化が無ければ、コントローラ３０は、各空気調和機２１〜２５の空調能力をそのまま維持して（ステップＳ４）、次のステップＳ６に進む。インターバル終了までに天井裏ＡＴの気温に変化が生じれば、コントローラ３０は、天井裏ＡＴの気温の変化に応じて各空気調和機２１〜２５の空調能力を調整して（ステップＳ５）、次のステップＳ６に進む。冷房運転時に周囲の温度が上昇している空気調和機及び暖房運転時に周囲の温度が下降している空気調和機については空調能力を下げる。冷房運転時に周囲の温度が下降している空気調和機及び暖房運転時に周囲の温度が上昇している空気調和機については可能であれば空調能力を上げる。もし、空調能力を引き上げたくても既に上限に達しているものについてはそのままにする。また、もし、空調能力を引き下げたくても、停止しているものについてはそのまま停止状態を維持させる。ステップＳ６で、コントローラ３０は、空気調和システム１０の運転を停止するか否かを判断して、運転を続行する場合にはステップＳ２に戻り、運転を停止する場合には空気調和機２１〜２５の空調能力を調整するための動作であるステップＳ１〜Ｓ６を終了する。
（３−２）空調能力の調整方法
空調能力の一つの調整方法として、共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機の空調能力の分散を決定する方法がある。まず、コントローラ３０は、設定温度と部屋ＲＭの気温から空気調和機２１〜２５の全体の空調能力を決定する。例えば、全体の空調能力を「１」とすると、空気調和機２１〜２５の空調能力の総和が「１」になるように調整する。この実施形態では、最も気流の流れが速くなる空気調和機２２の空調能力を大きくし、空気がよどんで周囲が不適切な気温になりがちな空気調和機２４の空調能力を小さくする。例えば、空気調和機２１〜２５の空調能力を、それぞれ「０．２」、「０．３」、「０．２」、「０．１」、「０．２」に設定する。または、空気調和機２４の周囲と他の空気調和機２１〜２３，２５の周囲とで著しく大きな温度差が生じている場合には、空気調和機２４を停止して他の４台の空調能力の総和を「１」にするという調整もあり得る。
上述のような空調能力の分散を決定するための基準として、共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌから求められる天井裏ＡＴの温度分布を用いてもよい。天井裏ＡＴの温度分布は、例えば、実験又はシミュレーションを繰り返して、天井裏ＡＴの温度分布と共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌの検知温度と屋外９９の気温と第１換気ファン４６との関連付けを予め行っておくことによりコントローラ３０で取得することができる。なお、天井裏ＡＴの温度分布と共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌの検知温度と屋外９９の気温と第１換気ファン４６以外のパラメータ、例えば天気及び屋外９９の気流などを加えて天井裏ＡＴの温度分布を取得するように構成してもよい。天井裏ＡＴの温度分布と共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌの検知温度と屋外９９の気温と第１換気ファン４６との関連付けのデータは、例えば、コントローラ３０のメモリ３２に記憶しておけばよい。
（４）変形例
（４−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、第１換気ファン４６が排気ファンである場合について説明したが、第１換気ファン４６は、吸気ファンであってもよい。また、第１換気ファン４６は、吸気と排気とを切り換え可能に構成されたファンであってもよい。
（４−２）変形例１Ｂ
上記実施形態では、換気ファンが１つの第１換気ファン４６だけの場合について説明した。しかし、換気ファンを複数備えてもよく、例えば、図７に示されている変形例１Ｂの空気調和システム１０は、第１換気ファン４６だけでなく、第２換気ファン４７を備えている。そして、第２換気ファン４７は、コントローラ３０により制御されて回転数を変更できるように構成されている排気ファンである。変形例１Ｂの空気調和システム１０は、さらに屋外９９の気温を検知する第１温度センサ５２と第２温度センサ５３とを備えている。第１温度センサ５２は北壁９１の周囲の温度を検知し、第２温度センサ５３は東壁９２の周囲の温度を検知する。そして、変形例１Ｂの空気調和システム１０では、冷房運転の場合には、コントローラ３０が、第１温度センサ５２と第２温度センサ５３の検知温度を比較して気温の低い方から外気を吸気できるように構成され、暖房運転の場合には、コントローラ３０が、第１温度センサ５２と第２温度センサ５３の検知温度を比較して気温の高い方から外気を吸気できるように構成されている。図７に示されているように北壁９１の側から外気を吸気するときは、第１換気ファン４６を停止させて第２換気ファン４７を駆動させる。この第２換気ファン４７の駆動により、図７に矢印ＡＲ１で示されている天井裏ＡＴから換気口４４Ａを通って屋外９９に吹き出す気流が発生する。矢印ＡＲ４で示されている気流の発生にともなって天井裏ＡＴが負圧になり、屋外９９から換気口４３Ａを通って天井裏ＡＴに流れ込む気流（矢印ＡＲ５で示された気流）が発生する。その結果、天井裏ＡＴでは、換気口４３Ａから換気口４４Ａに向かう気流（矢印ＡＲ６で示された気流）が発生する。両方の換気口４３Ａ，４４Ａのうちのより適切な気温の外気を吸気することで、さらに空気調和システム１０の熱交換効率を向上させることができる。なお、換気口４４Ａから換気口４３Ａに向かう気流を形成するには、図２を用いて説明したように、第１換気ファン４６を駆動すればよく、このときには第２換気ファン４７を停止する。
（４−３）変形例１Ｃ
上記実施形態では、天井裏ＡＴに配置した複数の共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌを用いる場合について説明したが、複数の共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌの代わりに各空気調和機２１〜２５が有している温度センサ７１を用いてもよい。また、共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌと複数の温度センサ７１との全ての検知温度を共通空間内の複数位置の温度情報としてもよい。
（４−４）変形例１Ｄ
上記実施形態の説明では、全ての空気調和機２１〜２５の設定温度が同じ場合について説明した。しかし、空調対象空間である部屋ＲＭの温度制御に関する各々の空気調和機２１〜２５に対する要求と共通空間である天井裏ＡＴ内の複数位置の温度情報とに基づいて複数の前記空気調和機２１〜２５の制御を行うようにしてもよい。例えば、各空気調和機２１〜２５で異なる設定温度に設定されてもよい。設定温度が異なる場合に、空調能力の調整を処理負荷量に応じて変えるように構成してもよい。例えば、同じ空気調和機２４で天井裏ＡＴの状況が同じであっても、冷房運転時の設定温度が２８℃の場合の方が、設定温度が３０℃の場合よりも空調能力の減少が小さくなるように調整する。その場合には、設定温度が２８℃の方が、熱交換効率が低下しやすくなるが、逆に部屋ＲＭの快適性が向上しやすくなる。
（４−５）変形例１Ｅ
上記実施形態では、空調対象空間が１つの部屋ＲＭである場合について説明した。しかし、空調対象空間は、独立した１つの空間に限られるものではなく、複数の独立した空間であってもよい。図８には、空調対象空間として、第１の部屋ＲＭ１と第２の部屋ＲＭ２が設けられている場合が示されている。第１の部屋ＲＭ１を空調するのは空気調和機２１〜２３であり、第２の部屋ＲＭ２を空調するのは空気調和機２４，２５である。空調対象空間が複数独立している場合には、独立している空間を空調する空気調和機毎にグルーピングが行われる。図８の空気調和システム１０では、空気調和機２１〜２３が第１グループになり、空気調和機２４，２５が第２グループになる。そして、グループ毎に分散制御が行われる。例えば、第１グループの空調能力が「０．６」、「０．４」とする。このとき、第１グループの空気調和機２１〜２３の空調能力の総和が「０．６」になるように、例えば温度分布に基づいて空気調和機２１〜２３の空調能力の分散を決定する。天井裏ＡＴの気温が最も適切な温度になる空気調和機２２の空調能力が最も大きくなるように、例えば、空気調和機２１〜２３の空調能力を「０．１」、「０．３」、「０．２」に決定する。また、天井裏ＡＴで気流がよどみがちな箇所に設置されている空気調和機２４の空調能力を空気調和機２５よりも小さくなるように、例えば、空気調和機２４，２５の空調能力を「０．１」、「０．３」に決定する。
（４−６）変形例１Ｆ
上記実施形態及び変形例１Ａ〜１Ｅでは、空気調和機２１〜２５が一体型である場合について説明したが、図９及び図１０に示されているようなセパレート型であってもよい。ここでは、空気調和機２１を例に挙げて説明する。セパレート型の空気調和機２１が一体型の空気調和機２１と大きく異なるのは、一体型の空気調和機２１が１つのケーシング６５の内部空間を仕切板６５ａによって分割していたのに対してセパレート型の空気調和機２１が２つの分離した第１ケーシング１１０と第２ケーシング１２０を備えている点である。部屋ＲＭに露出している第１ケーシング１１０には、部屋ＲＭから空気を取り入れるための部屋側吸気口１１１及び部屋ＲＭに空気を吹き出すための部屋側吹出口１１２が形成されている。また、天井裏ＡＴに露出している第２ケーシング１２０には、天井裏ＡＴから空気を取り入れるための共通空間側吸気口１２１及び天井裏ＡＴに空気を吹き出すための共通空間側吹出口１２２が形成されている。図１０に示されているように、空気調和機２１の共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４には遠心ファンを用いることができる。また、空調対象空間側熱交換器６１及び共通空間側熱交換器６２は、共通空間側ファン６３及び空調対象空間側ファン６４を囲むように四角形の環状に形成することができる。例えば、空調対象空間側熱交換器６１は、図９に示されている４つの部屋側吹出口１１２に対応するように配置される４つの辺を有する四角形の環状に形成されている。
図１０には、１台の空気調和機２１において、一つの共通空間側熱交換器６２と一つの空調対象空間側熱交換器６１との間で熱の伝達が行われる構成について説明したが、１台の空気調和機２１において、第１ケーシング１１０とその中に収納されている機器を複数設けて、一つの共通空間側熱交換器６２と複数の空調対象空間側熱交換器６１との間で熱の伝達が行われるように構成してもよい。その場合に複数の第１ケーシング１１０は同一の空調空間の空調に用いられる。
（４−７）変形例１Ｇ
上記実施形態及び変形例１Ｃでは、共通空間内の複数位置の温度情報が共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌ及び／または空気調和機２１〜２５の温度センサ７１で測定された検知温度である場合について説明した。しかし、共通空間内の複数位置の温度情報は、全ての温度情報が測定ではないものであってもよい。例えば、屋外９９の気温と空気調和機２１〜２５への要求などの必要なデータが揃えば、シミュレーションによって天井裏ＡＴの温度分布を予測することができる。このような温度分布の予測結果に基づいて複数の空気調和機の制御を行うように構成してもよい。
（４−８）変形例１Ｈ
上記実施形態では、共通空間側吸気口６５ｆがケーシング６５の上面に形成されている場合について説明したが、共通空間側吸気口６５ｆの形成箇所は、ケーシング６５の上面には限られない。例えば、共通空間側吸気口６５ｆの形成箇所は、ケーシング６５の側面であってもよい。
（５）特徴
（５−１）
上述の空気調和システム１０は、複数の空気調和機２１〜２５の複数の共通空間側熱交換器６２が共通空間である天井裏ＡＴに配置されている。コントローラ３０は、天井裏ＡＴ内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機２１〜２５の制御を行うことにより、各位置の温度情報に合わせて当該位置の空気調和機２１〜２５のより効率的な運転のできる制御を行うことができる。その結果、空気調和システム１０についてシステム全体の消費エネルギーを抑制することができる。共通空間内の複数位置の温度情報としては、例えば、実施形態で説明した共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌの検知温度、変形例１Ｃで説明した空気調和機２１〜２５の温度センサ７１の検知温度、又は変形例１Ｇで説明した天井裏ＡＴの気温の測定をともなわない天井裏ＡＴの温度分布のシミュレーション結果がある。なお、共通空間は、天井裏ＡＴに限られるものではなく、例えばビルの上下の階の天井裏をつなぐ吹き抜け又は部屋と部屋の間の壁を２重にしてその中に設けられた２つの壁の隙間であってもよい。
（５−２）
空気調和システム１０は、図６を用いて説明したように、天井裏ＡＴ内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機２１〜２５の能力制御をそれぞれに行うことにより、各々の位置の温度に適した能力を発揮させることができる。冷房運転において、天井裏ＡＴの気温の高い位置に設置されている空気調和機の冷房能力を下げ、天井裏の気温の低い位置に設置されている空気調和装置の冷房能力を上げる。その結果、天井裏ＡＴの気温の低いに設置されている空気調和機での効率の良い熱交換に多くの天井裏ＡＴの空気を係らせることができ、熱交換効率の良い空気調和機の負担を増やすことでシステム全体としての熱交換効率を上げることができる。また、暖房運転において、天井裏ＡＴの気温の低い位置に設置されている空気調和機の暖房能力を下げ、天井裏の気温の高い位置に設置されている空気調和装置の暖房能力を上げる。その結果、天井裏ＡＴの気温の高いに設置されている空気調和機での効率の良い熱交換に多くの天井裏ＡＴの空気を係らせることができ、熱交換効率の良い空気調和機の負担を増やすことでシステム全体としての熱交換効率を上げることができる。
（５−３）
天井裏ＡＴ内の複数位置の温度情報に基づいて複数の空気調和機２１〜２５の空調能力の分散を決定することにより、天井裏ＡＴの温度情報から熱交換効率の良い空気調和機と熱交換効率の悪い空気調和機を選別して熱交換効率の良い空気調和機が発揮する空調能力のシステム全体に占める割合を適切に引き上げ、熱交換効率の悪い空気調和機が発揮する空調能力のシステム全体に占める割合を適切に引き下げることができる。その結果、適切な能力の分散が図られてシステム全体としての熱交換効率を上げることができる。
（５−４）
複数の空気調和機２１〜２５の制御が複数位置の温度情報だけでなく、空調対象空間である部屋ＲＭの温度制御に関するそれぞれに対する要求、例えば設定温度と吸い込まれる空気との温度差などから求められる処理負荷量にも基づいて行われると、部屋ＲＭに対する各空気調和機の空調能力の不適切な低下を抑制しながらシステム全体の熱交換効率を向上させることできる。例えば、冷房運転において、設定温度が低く且つ吸い込まれる空気の温度の高い空気調和機の空調能力を下げ過ぎるのを抑制して、その空気調和機の近傍に居るユーザが暑くて不快に感じるのを抑制できる。逆に、設定温度が高く且つ吸い込まれる空気の温度の低い空気調和機の空調能力を上げ過ぎるのを抑制して、その空気調和機の近傍に居るユーザが冷えすぎて不快に感じるのを抑制できる。その結果、空調対象空間に対する気温調整能力の低下を抑制することができる。
（５−５）
天井裏ＡＴ内の温度分布に基づいて複数の空気調和機２１〜２５の制御を行うことにより、複数の空気調和機２１〜２５の効率的な運転ができるように天井裏ＡＴ内の温度分布に適した制御を行うことができる。その結果、天井裏ＡＴ内に温度分布に合わせて空気調和システム１０を運転することで消費エネルギーの抑制を向上させることができる。
（５−６）
共通空間用温度センサ５ａ〜５ｌ又は空気調和機２１〜２５の複数の温度センサ７１を用いて天井裏ＡＴ内の複数位置の温度をリアルタイムに測定して得られるリアルタイム温度情報に基づいて複数の空気調和機２１〜２５の制御を行うことにより、実際の温度と温度情報の温度の誤差によって複数の空気調和機２１〜２５の運転が最適な運転状態からずれることにより発生するエネルギーロスを抑制することができる。その結果、天井裏ＡＴの気温の時間的変化によるエネルギーロスを抑制して空気調和システム１０のシステム全体としてのエネルギー消費を抑制することができる。
１０ 空気調和システム
２１〜２５ 空気調和機
３０ コントローラ
４６ 第１換気ファン
４７ 第２換気ファン
５２ 第１温度センサ
５３ 第２温度センサ
５ａ〜５ｌ 共通空間用温度センサ
６１ 空調対象空間側熱交換器
６２ 共通空間側熱交換器
６３ 共通空間側ファン
６４ 空調対象空間側ファン
特開昭４８−２７５６号公報

Claims (6)

  1. 屋内の空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システム（１０）であって、
    前記空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器（６１）、前記空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器（６２）、及び前記共通空間から取り入れられる空気を前記共通空間側熱交換器に流して前記共通空間に吹き出させる共通空間側ファン（６３）をそれぞれが有し、複数の前記共通空間側熱交換器が前記共通空間に配置され、前記空調対象空間に対して複数の前記空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機（２１〜２５）と、
    前記共通空間内の複数位置に配置されて、前記共通空間内の空気の温度を検出する複数の温度センサと
    を備え、
    複数の前記空気調和機のうちの特定の空気調和機が、前記特定の空気調和機の有していない前記温度センサの検出温度を少なくとも前記特定の空気調和機の制御に用いることにより、前記共通空間内の前記複数位置の温度情報に基づいて複数の前記空気調和機の制御を行う空気調和システム。
  2. 前記共通空間内の前記複数位置の前記温度情報に基づいて複数の前記空気調和機の能力制御を行う、
    請求項１に記載の空気調和システム。
  3. 屋内の空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システム（１０）であって、
    前記空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器（６１）、前記空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器（６２）、及び前記共通空間から取り入れられる空気を前記共通空間側熱交換器に流して前記共通空間に吹き出させる共通空間側ファン（６３）をそれぞれが有し、複数の前記共通空間側熱交換器が前記共通空間に配置され、前記空調対象空間に対して複数の前記空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機（２１〜２５）を備え、
    前記共通空間内の複数位置の温度情報に基づいて複数の前記空気調和機の空調能力の分散を決定して、複数の前記空気調和機の制御を行う、空気調和システム。
  4. 屋内の空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システム（１０）であって、
    前記空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器（６１）、前記空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器（６２）、及び前記共通空間から取り入れられる空気を前記共通空間側熱交換器に流して前記共通空間に吹き出させる共通空間側ファン（６３）をそれぞれが有し、複数の前記共通空間側熱交換器が前記共通空間に配置され、前記空調対象空間に対して複数の前記空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機（２１〜２５）を備え、
    前記空調対象空間の温度制御に関する各々の前記空気調和機に対する要求と前記共通空間内の複数位置の温度情報とに基づいて複数の前記空気調和機の制御を行う、空気調和システム。
  5. 屋内の空調対象空間の空調を行うために、前記空調対象空間の周囲の前記屋内に配置されている空調対象外の共通空間の空気との間で熱交換を行う空調システム（１０）であって、
    前記空調対象空間の空気との熱交換を行う空調対象空間側熱交換器（６１）、前記空調対象空間側熱交換器との間で熱の伝達が行われる共通空間側熱交換器（６２）、及び前記共通空間から取り入れられる空気を前記共通空間側熱交換器に流して前記共通空間に吹き出させる共通空間側ファン（６３）をそれぞれが有し、複数の前記共通空間側熱交換器が前記共通空間に配置され、前記空調対象空間に対して複数の前記空調対象空間側熱交換器で空調を行う複数の空気調和機（２１〜２５）を備え、
    前記共通空間内の複数位置の温度情報である前記共通空間内の温度分布に基づいて複数の前記空気調和機の制御を行う空気調和システム。
  6. 前記共通空間内の前記複数位置の前記温度情報は、前記共通空間内の前記複数位置の温度をリアルタイムに測定して得られるリアルタイム温度情報である、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和システム。
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