JP6761890B1 - 空気調和システム - Google Patents

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Abstract

【課題】空気調和システムにおけるダクトを使った調和空気の供給で、熱源側のエネルギー消費を抑えるように調和空気の供給を制御する。【解決手段】熱交換器ユニット10が利用側熱交換器11を含む。複数のダクト20が熱交換器ユニット10の利用側熱交換器11を通過した調和空気を分配する。複数のファンユニット30が、複数のダクト20を介して熱交換器ユニット10から調和空気を吸引して空調対象空間SAに供給する。調和空気の個別の供給空気量を変更できるように構成されているアクチュエータであるファンモータ33を、各ファンユニット30が含む。コントローラが、複数のファンモータ33を制御することにより、複数のファンユニット30の供給空気量をそれぞれ制御する。【選択図】図1

Description

複数のファンユニットを備える空気調和システム
建物の内部の空気調和を行う従来の空気調和システムの中には、例えば特許文献1(特開平11−132489号公報)に記載されているように、ダクトを使って建物内の複数の箇所に調和空気を供給する空気調和システムがある。
しかしながら、特許文献1に記載されている空気調和システムでは、熱源側の省エネルギー性を考慮しないファンユニットの制御内容が記載されている。
このようなダクトを使って建物内の複数の箇所に調和空気を供給する空気調和システムでは、ダクトを使った調和空気の供給において熱源側のエネルギーの消費を抑えるように調和空気の供給を制御するという課題がある。
第1観点の空気調和システムは、利用側熱交換器を有する熱交換器ユニットを備え、利用側熱交換器での熱交換によって調和空気を生成し、調和空気を熱交換器ユニットに連通する複数の分配流路を介して空調対象空間に供給する空気調和システムである。この空気調和システムは、コントローラと、複数のダクトと、複数のファンユニットとを備えている。複数のダクトは、熱交換器ユニットの利用側熱交換器を通過した調和空気を分配するためのものである。複数のファンユニットは、複数のダクトに対応して設けられ、熱交換器ユニットから複数のダクトを介して空調対象空間に調和空気を供給する。複数のアクチュエータは、空調対象空間に供給する調和空気の供給空気量を変更できるように構成されている。複数のダクトの各々が、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。複数のファンユニットの各々が、第1ファンを有し、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。複数のアクチュエータの各々が、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。コントローラが、複数のアクチュエータを制御することにより、複数のファンユニットの供給空気量をそれぞれ制御する。
第1観点の空気調和システムでは、コントローラが複数のファンユニットの供給空気量を制御するので、利用側熱交換器で効率的に熱交換できるように利用側熱交換器を通過する風量を調整でき、エネルギー消費を抑制することができる。
第2観点の空気調和システムは、第1観点のシステムであって、コントローラが、複数のファンユニットの供給空気量に関する複数の指示により複数のアクチュエータを制御する。
第2観点の空気調和システムは、コントローラが複数のアクチュエータに供給空気量に関する指示により複数のアクチュエータを制御し、利用側熱交換器で効率的に熱交換できるように利用側熱交換器を通過する風量を調整して、エネルギー消費を抑制する。
第3観点の空気調和システムは、第2観点のシステムであって、コントローラが、複数の指示を送信するメインコントローラと、メインコントローラから複数の指示を受信する少なくとも一つのサブコントローラとを含む。少なくとも一つのサブコントローラが、複数の指示に基づき、複数のアクチュエータを制御する。
第3観点の空気調和システムでは、メインコントローラが、少なくとも一つのサブコントローラを介して複数のアクチュエータを制御するので、メインコントローラの制御が単純化されてダクト設計及びシステムのレイアウト変更が容易になる。
第4観点の空気調和システムは、第3観点のシステムであって、複数のアクチュエータの各々は、第1ファンを駆動するファンモータである。
第5観点の空気調和システムは、第4観点のシステムであって、少なくとも一つのサブコントローラが、複数のサブコントローラであり、複数のファンユニットの各々が、ユニット内を通過する風量を検知する風量検知部を有し、複数のサブコントローラの各々が、風量検知部により検知される風量をメインコントローラに指示された供給空気量に近づけるようにファンモータの回転数を制御する。
第5観点の空気調和システムでは、サブコントローラによるファンユニットの供給空気量の制御を確実に行うことができる。
第6観点の空気調和システムは、第1観点から第5観点のいずれかのシステムであって、コントローラが、複数のファンユニットの各々の調整する室内空気温度と設定温度との温度差及び送風温度から各ファンユニットの供給空気量を算出し、算出した供給空気量に基づいて複数の指示を決定する。
第6観点の空気調和システムでは、供給空気量の変更により、空調対象空間の温度制御が容易になる。
第7観点の空気調和システムは、第1観点から第6観点のいずれかのシステムであって、熱交換器ユニットが、第2ファンを有し、コントローラが、複数のファンユニットの供給空気量に基づき、第2ファンを制御する。
第7観点の空気調和システムでは、コントローラが、複数の第1ファンの供給空気量に合わせて適正な値なるように第2ファンを制御でき、空気調和システムの消費エネルギーが抑制される。
第8観点の空気調和システムは、第1観点または第2観点のシステムであって、熱交換器ユニットが、第2ファンを有し、コントローラは、複数のファンユニットの供給空気量に関する複数の指示により複数のアクチュエータを制御するメインコントローラと、メインコントローラが送信した複数の指示を受信して複数のアクチュエータを制御する複数のサブコントローラとを含み、メインコントローラが、複数の指示により指示する供給空気量の総量に対して予め定められている出力になるよう、第2ファンを制御する。
第8観点の空気調和システムでは、複数の第1ファンの供給空気量に合わせて第2ファンの出力を適正な値にするための第2ファンの制御が容易になる。
第9観点の空気調和システムは、第1観点または第2観点のシステムであって、コントローラが、複数のアクチュエータを制御する少なくとも一つのサブコントローラと、少なくとも一つのサブコントローラと通信するメインコントローラとを含み、メインコントローラが、熱交換器ユニットに配置されている、ものである。
第9観点の空気調和システムでは、メインコントローラが熱交換器ユニットに配置されているので、熱交換器ユニットから供給される調和空気の流れに合わせてメインコントローラと複数のアクチュエータとを結ぶネットワークを構築すればよいため、メインコントローラの指示を伝えるためのネットワークを、熱交換器ユニットを起点として容易に構築できる。
第10観点の空気調和システムは、第1観点または第2観点のシステムであって、コントローラが、複数のアクチュエータを制御する少なくとも一つのサブコントローラと、少なくとも一つのサブコントローラと通信するメインコントローラとを含み、メインコントローラが、複数のファンユニットの中の一つに配置されている、ものである。
第10観点の空気調和システムでは、複数のファンユニットの中の一つにメインコントローラが配置されているので、複数のファンユニットのネットワークを接続することでメインコントローラを複数のファンユニットの中に一つ含む空気調和システムが形成でき、空気調和システムを容易に構築できる。
なお、第10観点の空気調和システムを構成する際に、メインコントローラが2つ以上存在する場合には、2つ以上のメインコントローラのうちの少なくとも一つが複数のファンユニットの中の一つに入っていればよい。
第11観点の空気調和システムは、第1観点または第2観点のシステムであって、コントローラが、複数のアクチュエータを制御する少なくとも一つのサブコントローラと、少なくとも一つのサブコントローラと通信するメインコントローラとを含み、メインコントローラが、熱交換器ユニット及び複数のファンユニット以外の場所に配置されている、ものである。
第11観点の空気調和システムでは、熱交換器ユニット及び複数のファンユニット以外の場所にメインコントローラが配置されるので、メインコントローラの設置が熱交換器ユニット及び複数のファンユニットに束縛されなくなってメインコントローラの設置の自由度が増し、メインコントローラが取り扱い易くなる。
第12観点の空気調和システムは、第1観点、第9観点から第11観点のいずれかのシステムであって、利用側熱交換器を通過する気流が複数のファンユニットの空気吸込力のみによって発生するように構成されている、ものである。
第12観点の空気調和システムでは、利用側熱交換器を通過する気流が複数のファンユニットの空気吸込力のみによって発生するように構成されているので、熱交換器ユニットの中に気流を発生させる動力源を設けなくても済むことから熱交換器ユニットの中に気流発生のための動力源を設ける場合に比べてコストを低減することができる。
第13観点の空気調和システムは、第1観点、第9観点から第12観点のいずれかのシステムであって、熱交換器ユニットが、利用側熱交換器または利用側熱交換器に接続されている配管内を流れる熱媒体の温度を検知するための熱媒体温度センサ、及び熱交換器ユニットに吸い込まれる空気の温度を検知するための吸込温度センサのうちの少なくとも一つを有している。熱媒体温度センサおよび/または吸込温度センサは、メインコントローラに接続されている。
第14観点の空気調和システムは、第13観点のシステムであって、メインコントローラが、供給空気量の増減に関する指示の決定に、熱媒体温度センサ及び吸込温度センサのうちの少なくとも一つの検出値を使用する、ものである。
第14観点の空気調和システムでは、熱媒体温度センサ及び吸込温度センサのうちの少なくとも一つの検出値を供給空気量の増減に関する指示の決定に使用するので、熱交換器ユニットの動作条件に適するように複数のファンユニットに空気の供給をさせる指示をメインコントローラが出し易くなる。
第15観点の空気調和システムは、第1観点、第9観点から第14観点のいずれかのシステムであって、空調対象空間の温度を設定する設定温度機能及び空調対象空間の室内温度検知機能を持つリモートコントローラをさらに備え、メインコントローラが、供給空気量の増減に関する指示の決定に、リモートコントローラの設定温度及びリモートコントローラで検知された室内温度を使用する、ものである。
第15観点の空気調和システムでは、メインコントローラがリモートコントローラの設定温度及びリモートコントローラで検知された室内温度を使用して供給空気量の増減に関する指示を決定するので、空調対象空間の温度を設定温度に近づけるようにメインコントローラが指示をすることができる。
第16観点の空気調和システムは、第1観点、第9観点から第15観点のいずれかのシステムであって、冷媒を圧縮する圧縮機と、利用側熱交換器に循環される冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間で流通する冷媒を膨張させる膨張弁とをさらに備え、メインコントローラは、システム動作を制御するために圧縮機及び/または膨張弁に接続されている、ものである。
第16観点の空気調和システムでは、システム動作を制御するために圧縮機及び/または膨張弁にメインコントローラが接続されているので、供給空気量の増減とともに例えば演算により導き出される冷媒循環量になるように圧縮機の回転数及び/または膨張弁の弁開度を制御してシステム動作を適切に制御することができ、利用側熱交換器と熱源側熱交換器を循環する冷媒に適切な冷凍サイクルを行わせながら供給空気量の増減を制御することができる。
第17観点の空気調和システムは、第1観点、第9観点から第15観点のいずれかのシステムであって、冷媒を圧縮する圧縮機と、利用側熱交換器に循環される冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間で流通する冷媒を膨張させる膨張弁とをさらに備え、メインコントローラは、全ファンユニットから送信される供給空気量を合計して得た利用側熱交換器を通過する空気の総風量と、熱交換器ユニットに吸い込まれた空気温度とから、圧縮機の運転周波数及び/または膨張弁の弁開度を算出する、ことを特徴とするものである。
第18観点の空気調和システムは、第1観点、第9観点から第15観点のいずれかのシステムであって、冷媒を圧縮する圧縮機と、利用側熱交換器に循環される冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間で流通する冷媒を膨張させる膨張弁とをさらに備え、メインコントローラは、圧縮機の運転周波数及び/または膨張弁の弁開度を示す情報に基づいて、アクチュエータを制御する、ものである。
第18観点の空気調和システムでは、圧縮機の回転数及び/または膨張弁の弁開度に基づいてメインコントローラがアクチュエータを制御するので、利用側熱交換器と熱源側熱交換器を循環する冷媒に適切な冷凍サイクルを行わせながら供給空気量の増減を制御することができる。
第19観点の空気調和システムは、第1観点、第9観点から第18観点のいずれかのシステムであって、メインコントローラは、複数のダクトのうちの少なくとも一つのダクトで熱交換器ユニットから空調対象空間に向かう調和空気が逆流しないように少なくとも一つのダクトのアクチュエータを調整しつつ少なくとも一つのダクトのアクチュエータにより利用側熱交換器を通過する風量を制御する、ものである。
第19観点の空気調和システムでは、メインコントローラが少なくとも一つのダクトで熱交換器ユニットから複数の吹出口に向かう調和空気が逆流しないように少なくとも一つのダクトのアクチュエータを調整しつつ少なくとも一つのダクトのアクチュエータにより利用側熱交換器を通過する風量を制御するので、調和空気が少なくとも一つのダクトで逆流することによる熱交換効率の低下を防止することができる。
第20観点の空気調和システムは、第19観点のシステムであって、複数のダンパまたは複数の風向板を備え、複数のダンパまたは複数の風向板の各々は、複数の分配流路のうちの一つに配置され、複数のアクチュエータは、複数のダンパまたは複数の風向板を駆動する複数のモータを含み、メインコントローラは、複数のダクトのうちの少なくとも一つのダクトで熱交換器ユニットから空調対象空間に向かう調和空気が逆流しないように少なくとも一つのダクトのダンパまたは風向板の開度を調整する、ものである。
第20観点の空気調和システムでは、ダンパまたは風向板の開度を調整することにより少なくとも一つのダクトで調和空気が逆流しないように制御するので、調和空気が少なくとも一つのダクトで逆流することによる熱交換効率の低下の防止を容易に実現することができる。
第21観点の空気調和システムは、第19観点または第20観点のシステムであって、複数のアクチュエータは、複数のファンユニットの個別の供給空気量を変更できるように構成されている複数のファンモータを含み、メインコントローラは、複数のダクトのうちの少なくとも一つのダクトで熱交換器ユニットから空調対象空間に向かう調和空気が逆流しないように少なくとも一つのダクトのファンモータの回転数を調整する、ものである。
第21観点の空気調和システムでは、少なくとも一つのダクトのファンモータの回転数を調整することにより少なくとも一つのダクトで調和空気が逆流しないように制御するので、調和空気が少なくとも一つのダクトで逆流することによる熱交換効率の低下の防止を容易に実現することができる。
空気調和システムの構成の概要を示す模式図。 熱交換器ユニット、ダクト、ファンユニットおよび吹出口ユニットの接続の一例を示す模式的な斜視図。 ファンユニットの送風ファンの一例を示す断面図。 制御系統の一例を示すブロック図。 ファンユニットの構成の他の例を示す模式図。 変形例1Oのメインコントローラとファンコントローラの接続関係を説明するためのブロック図。 変形例1Pのメインコントローラとファンコントローラの接続関係の一例を説明するためのブロック図。 変形例1Pのメインコントローラとファンコントローラの接続関係の他の例を説明するためのブロック図。 変形例1Qのメインコントローラとファンコントローラの接続関係の一例を説明するためのブロック図。 変形例1Qのメインコントローラとファンコントローラの接続関係の他の例を説明するためのブロック図。 変形例1Qのメインコントローラとファンコントローラの接続関係のさらに他の例を説明するためのブロック図。 変形例1Rのメインコントローラとファンコントローラの接続関係の他の例を説明するためのブロック図。 第3実施形態に係る空気調和システムの構成を示す概念図。 コントローラの構成を説明するためのブロック図。 変形例に係る空気調和システムの構成の他の例を示す概念図。
<第1実施形態>
(1)全体構成
図1に示されている空気調和システム1は、空調対象空間SAに調和空気を供給するシステムである。空調対象空間SAには、建物BLの中の部屋RA1,RA2などがある。部屋RA1,RA2は、仕切壁78で仕切られている。ここでは、空調対象空間SAが2つの部屋RA1,RA2である場合について説明するが、空気調和システム1は、種々の大きさ、種々の形状、及び様々な個数の部屋に対応させることができる。空気調和システム1が調和空気を供給する空調対象空間SAは、部屋RA1,RA2のように周囲(前後・上下・左右)が壁面で囲まれていることが好ましい。なお、空調対象空間SAは、部屋RA1,RA2に限られず、例えば、廊下、階段及びエントランスであってもよい。空調対象空間SAは、例えば、大ホールのような1つの空間であってもよく、また互いに仕切られた複数の部屋のような複数の空間であってもよい。
空気調和システム1は、図1に示されているように、熱交換器ユニット10と、複数のダクト20と、複数のファンユニット30と、コントローラ300(図5参照)とを備えている。空気調和システム1は、熱交換器ユニット10での熱交換によって調和空気を生成し、生成した調和空気を複数の分配流路を介して空調対象空間SAに供給する。複数のダクト20の各々は複数の分配流路のうちの一つに配置される。複数のファンユニット30の各々は複数の分配流路のうちの一つに配置される。なお、複数のダクト20を区別する場合には、ダクト20aのようにアルファベットの添え字を付して表す。ここでは、ダクト20として、4つのダクト20a〜20dが示されている。また、ファンユニット30として、4台のファンユニット30a〜30dが示されている。また、吹出口ユニット70、リモートコントローラ60として、それぞれ4つの吹出口ユニット70a〜70d、リモートコントローラ60a〜60dが示されている。複数の吹出口ユニット70a〜70dの各々は複数の分配流路のうちの1つに配置される。
熱交換器ユニット10は、利用側熱交換器11を含んでいる。この熱交換器ユニット10は、利用側熱交換器11での熱交換によって調和空気を生成する機能を有している。複数のダクト20は、一端21が熱交換器ユニット10に接続されている。複数のダクト20は、熱交換器ユニット10が生成した調和空気を送る複数の管であって、調和空気を分配する機能を有する。言い換えると、複数のダクト20は、熱交換器ユニット10の利用側熱交換器11を通過した調和空気を分配するためのものである。
複数のファンユニット30は、複数のダクト20の他端22に接続されている。ここでは、例えば熱交換器ユニット10に接続されている1つのダクト20aに、対応する1つのファンユニット30aが接続されている。同様に、ファンユニット30b〜30dも、それぞれ、対応するダクト20b〜20dに接続されている。ここでは、各ダクト20が1つの一端21と1つの他端22を持つ場合について説明するが、1つのダクト20が、1つの一端21と複数の他端22を持つように分岐していてもよく、そのように分岐した複数の他端22にそれぞれファンユニット30が接続されていてもよい。また、ファンユニット30a〜30dは、吹出口ユニット70a〜70dおよびリモートコントローラ60a〜60dに接続されている。
空気調和システム1は、空調対象空間SAに配置された複数の吹出口71を有している。各ファンユニット30は、対応する各吹出口71に調和空気を供給する。各吹出口71に調和空気を供給するため、各ファンユニット30は、熱交換器ユニット10から各ダクト20を介して、調和空気を吸引する。各ファンユニット30は、調和空気を吸引するため、各ファンユニット30の各ケーシング31の中に、送風ファン32を有している。各送風ファン32は、各ダクト20の他端22から各吹出口71に向って送風する。各ファンユニット30が有する送風ファン32の台数は、1台でもよく、複数台であってもよい。ここでは、ファンユニット30a〜30dのケーシング31の中に、それぞれ送風ファン32a〜32dが1台ずつ設けられている。
各ファンユニット30は、アクチュエータによって、各吹出口71に供給する調和空気の個別の供給空気量を変更できるように構成されている。供給空気量は、単位時間あたりに空調対象空間SAに供給される空気量である。ここでは、回転数を変更可能なファンモータ33が、アクチュエータである。ここでは、4台のファンモータ33a〜33dが個別に回転数を変更できるように構成されており、ファンモータ33a〜33dがそれぞれ個別に回転数を変更することによって、ファンユニット30a〜30dが個別に供給空気量を変更することができる。
コントローラ300が、複数のアクチュエータを制御することにより、複数のファンユニット30の供給空気量をそれぞれ制御する。さらに詳細には、コントローラ300のメインコントローラ40は、複数のファンユニット30の供給空気量に関する複数の指示により、複数のアクチュエータを制御する。そのために、第1実施形態の空気調和システム1は、メインコントローラ40から複数のアクチュエータに供給空気量の増減に関する指示を出す。「供給風量の増減に関する指示」には、供給風量のパラメータを直接に増減させる指示を出して供給風量を増減させる場合だけでない。例えば、ファンユニット30の風速のパラメータを増減させる指示を出して当該風速のパラメータの増減に応じて風速が増減した結果として供給風量が増減される場合、風速のパラメータを増減させる指示が「供給風量の増減に関する指示」に含まれる。また、熱交換器ユニット10、ダクト20及びファンユニット30の中の所定箇所の差圧のパラメータを増減させる指示を出して当該差圧のパラメータの増減の結果として供給風量が増減される場合、差圧のパラメータを増減させる指示が「供給風量の増減に関する指示」に含まれる。前述のように、供給風量の増減を直接指示する場合だけでなく、間接的に供給風量の増減を指示する場合も「供給風量の増減に関する指示」に含まれる。コントローラ300のメインコントローラ40を含む空気調和システム1の制御系統については後述する。
空気調和システム1は、上記の構成に加えて、熱源ユニット50と、リモートコントローラ60と、吹出口ユニット70と、吸込口ユニット80と、種々のセンサとを備えている。空気調和システム1が備えるセンサについては後述する。
(2)詳細構成
(2−1)熱交換器ユニット10
熱交換器ユニット10は、利用側熱交換器11と、利用側熱交換器11を収納する中空のハウジング12と、メインコントローラ40とを備えている。ハウジング12は、吸込口81に接続される1つの空気入口12aと、複数のダクト20に接続される複数の空気出口12bとを有している。ここでは、空気入口12aが1つの場合を示しているが、空気入口12aは複数設けられてもよい。利用側熱交換器11は、例えば、フィンアンドチューブ式の熱交換器であり、伝熱フィンの間を通過する空気と、伝熱管の中を流れる冷媒の間で熱交換が行なわれる。空気入口12aから吸い込まれる空気が利用側熱交換器11を通過するときに、利用側熱交換器11を通過する冷媒(熱媒体)と空気との間で熱交換が行なわれ、調和空気が生成される。利用側熱交換器11で生成された調和空気は、空気出口12bから各ダクト20a〜20bに吸い込まれる。
熱交換器ユニット10には、ファンが設けられていない。空気入口12aから熱交換器ユニット10が空気を吸い込むことができるのは、複数のダクト20が全て複数の空気出口12bから空気を吸い込むことにより熱交換器ユニット10の中が負圧になるからである。
(2−2)ダクト20
調和空気を分配する機能を有する複数のダクト20は、熱交換器ユニット10の複数の空気出口12bと複数のファンユニット30とを接続している。ここでは、各ファンユニット30と各吹出口ユニット70が直接接続されている場合について説明するが、ファンユニット30と吹出口ユニット70との間にもダクト20が配置され、ファンユニット30と吹出口ユニット70がダクト20で接続されてもよい。
ダクト20には、金属製の形状が固定された管が用いられてもよく、自在に曲げられる素材からなる管が用いられてもよい。このようなダクト20をつなぎ合せることで、熱交換器ユニット10、複数のファンユニット30及び複数の吹出口ユニット70の様々な配置が可能になる。
図2には、天井裏室ATで接続されている熱交換器ユニット10と、4つのファンユニット30と、4つの吹出口ユニット70が概念的に示されている。このように構成されている熱交換器ユニット10とファンユニット30と吹出口ユニット70は、薄く形成することが容易であるので、部屋RM1,RM2の床下の空間に配置してもよい。
(2−3)ファンユニット30
各ファンユニット30が備える送風ファン32には、例えば遠心ファンを用いることができる。送風ファン32として用いられる遠心ファンには、例えばシロッコファンがある。各ファンユニット30が備えるケーシング31には、吸気口36と排出口37を有している。各ケーシング31の吸気口36には、各ダクト20の他端22が接続されている。各ケーシング31の排出口37には、各送風ファン32の吹出口が接続されるとともに、対応する吹出口ユニット70が接続される。送風ファン32から吹出された調和空気は、吹出口ユニット70の中を通って、吹出口71から吹出される。
ケーシング31には、ファンコントローラ34が取り付けられている。ここでは、全てのファンコントローラ34が、メインコントローラ40に接続されている。
図3には、送風ファン32の一例として、シロッコファンが示されている。この送風ファン32のファンロータ35を回転させるファンモータ33は、回転数を変更することができる。従って、送風ファン32は、ファンモータ33の回転数を変えることによって供給空気量を変更することができる。ファンコントローラ34は、ファンモータ33に接続されており、ファンモータ33の回転数を制御することができる。
各ファンユニット30は、後述する風量検知部として機能する差圧センサ121を備えており、ダクト長さによって各ファンユニット30までのダクト20で生じる空気抵抗が異なっても、必要な供給空気量を出すために必要なファンモータ33の回転数を各ファンコントローラ34が自動的に補正できるように構成されている。ただし、このような補正機能をファンユニット30に搭載しなくてもよい場合もある。
(2−4)熱源ユニット50
熱源ユニット50は、熱交換器ユニット10の利用側熱交換器11の熱交換に要する熱エネルギーを供給する。図1に示されている空気調和システム1では、熱源ユニット50と熱交換器ユニット10との間で冷媒が循環し、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行なわれる。熱源ユニット50と熱交換器ユニット10は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍サイクル装置を構成している。図1に示された例では、熱源ユニット50が建物BLの外に置かれ、外気を熱源としているが、熱源ユニット50の配置箇所は建物BLの外には限られない。
熱源ユニット50は、圧縮機51と、熱源側熱交換器52と、膨張弁53と、四方弁54と、熱源側ファン55と、熱源コントローラ56と、ユニット内冷媒配管57,58とを備えている。圧縮機51の吐出口が四方弁54の第1ポートに接続され、圧縮機51の吸入口が四方弁54の第3ポートに接続されている。圧縮機51は、吸入口から吸入したガス状態の冷媒(以下、ガス冷媒ともいう)または気液二相状態の冷媒を圧縮して吐出口から吐出する。圧縮機51は、例えばインバータ制御により回転数(または運転周波数)を変更することのできる圧縮機モータを内蔵している。圧縮機51は、運転周波数を変更することにより吐出する冷媒の単位時間当たりの吐出量を変更することができる。
四方弁54は、第2ポートに熱源側熱交換器52の一方の出入口を接続し、第4ポートにユニット内冷媒配管58を接続している。四方弁54は、冷房運転時には、実線で示されているように、第1ポートから第2ポートに冷媒が流れて圧縮機51から吐出された冷媒が熱源側熱交換器52に送られ、利用側熱交換器11からユニット内冷媒配管132と冷媒連絡配管92とユニット内冷媒配管58とを介して第4ポートから第3ポートに冷媒が流れて圧縮機51の吸入口に冷媒が送られる。四方弁54は、暖房運転時には、破線で示されているように、第1ポートから第4ポートに冷媒が流れて圧縮機51から吐出された冷媒がユニット内冷媒配管58と冷媒連絡配管92とユニット内冷媒配管132とを介して利用側熱交換器11に送られ、第2ポートから第3ポートに冷媒が流れて熱源側熱交換器52から圧縮機51の吸入口に冷媒が送られる。熱源側熱交換器52は、例えば、フィンアンドチューブ式の熱交換器であり、伝熱フィンの間を通過する空気と、伝熱管の中を流れる冷媒の間で熱交換が行なわれる。
熱源側熱交換器52の他方の出入口は膨張弁53の一方端に接続され、膨張弁53の他方端はユニット内冷媒配管57と冷媒連絡配管91とユニット内冷媒配管131とを介して利用側熱交換器11の一方の出入口に接続されている。利用側熱交換器11の他方の出入口は、ユニット内冷媒配管132に接続されている。
このような熱源ユニット50と熱交換器ユニット10が接続されることで冷媒回路200が構成されている。冷媒回路200では、冷房運転時に、圧縮機51、四方弁54、熱源側熱交換器52、膨張弁53、利用側熱交換器11、四方弁54、圧縮機51の順に冷媒が流れる。また、暖房運転時に、冷媒回路200では、圧縮機51、四方弁54、利用側熱交換器11、膨張弁53、熱源側熱交換器52、四方弁54、圧縮機51の順に冷媒が流れる。
(2−4−1)冷房運転時の冷媒の循環
冷房運転時には、圧縮機51で圧縮されたガス冷媒が、四方弁54を通って熱源側熱交換器52に送られる。この冷媒は、熱源側ファン55によって流れる空気に熱源側熱交換器52で放熱し、膨張弁53で膨張して減圧され、ユニット内冷媒配管57と冷媒連絡配管91とユニット内冷媒配管131とを通って利用側熱交換器11に送られる。膨張弁53から送られてきた低温低圧の冷媒は、利用側熱交換器11で熱交換を行って吸込口81から送られてきた空気から熱を奪う。利用側熱交換器11で熱交換を終えたガス冷媒または気液二相の冷媒は、ユニット内冷媒配管132と冷媒連絡配管92とユニット内冷媒配管58及び四方弁54を通って圧縮機51に吸入される。利用側熱交換器11で熱を奪われた調和空気が、複数のダクト20、複数のファンユニット30及び複数の吹出口71を通って部屋RA1,RA2に吹出されることにより、部屋RA1,RA2の冷房が行われる。
冷房運転では、圧縮機51で液圧縮が起きないように、例えば、圧縮機51の吸入口に吸入される冷媒の過熱度を過熱度目標値に一致させるような膨張弁53の開度調節の制御が行なわれる。また、このような膨張弁53の開度調節が行なわれつつ、冷房負荷を処理できるように、圧縮機51の運転周波数を変更する制御が行われる。過熱度は、例えば、利用側熱交換器11から送り出されるガス冷媒の温度から利用側熱交換器の中の冷媒の蒸発温度を差し引いて算出される。
(2−4−2)暖房運転時の冷媒の循環
暖房運転時には、圧縮機51で圧縮されたガス冷媒が、四方弁54及びユニット内冷媒配管58と冷媒連絡配管92とユニット内冷媒配管132を通って利用側熱交換器11に送られる。この冷媒は、利用側熱交換器11で熱交換を行って吸込口81から送られてきた空気に熱を与える。利用側熱交換器11で熱交換を行った冷媒は、ユニット内冷媒配管131と冷媒連絡配管91とユニット内冷媒配管57を通って膨張弁53に送られる。膨張弁53で膨張して減圧された低温低圧の冷媒は、熱源側熱交換器52に送られ、熱源側熱交換器52で熱交換を行い、熱源側ファン55によって流れる空気から熱を得る。熱源側熱交換器52で熱交換を終えたガス冷媒または気液二相の冷媒は、四方弁54を通って圧縮機51に吸入される。利用側熱交換器11で熱を与えられた調和空気が、複数のダクト20、複数のファンユニット30及び複数の吹出口71を通って部屋RA1,RA2に吹出されることにより、部屋RA1,RA2の暖房が行われる。
暖房運転では、例えば、利用側熱交換器11の出口(ユニット内冷媒配管131)における冷媒の過冷却度を過熱度目標値に一致させるように膨張弁53の開度を調節する制御が行われる。また、このような膨張弁53の開度調節が行なわれつつ、暖房負荷を処理できるように、圧縮機51の運転周波数を変更する制御が行われる。利用側熱交換器11の過冷却度は、例えば、利用側熱交換器11の中の冷媒の凝縮温度から利用側熱交換器11から出る液冷媒の温度を差し引くことにより算出される。
吹出口ユニット70は、例えば、吹出口71を下方に向けて天井CEに取り付けられる。ここでは、吹出口ユニット70が天井CEに取り付けられる場合を例に示しているが、例えば吹出口ユニット70が壁に取り付けられてもよく、吹出口ユニット70の取り付け箇所は天井CEには限られない。
(2−5)吹出口ユニット70
吹出口ユニット70は、中空のケーシング72の中に、エアフィルタ73を備えている。吹出口ユニット70a〜70dは、それぞれファンユニット30a〜30dに接続している。ファンユニット30から送られてきた調和空気は、エアフィルタ73を通って吹出口71から吹出される。ここでは、吹出口ユニット70がエアフィルタ73を備えている場合について説明しているが、吹出口ユニット70はエアフィルタ73を備えない構成であってもよい。
また、吹出口ユニット70は、中空のケーシング72の中に、風向板74を備えている。吹出口ユニット70は、風向板74を駆動するための風向板用モータ75を備えている。ここでは、風向板74を駆動するための風向板用モータ75が、アクチュエータである。風向板74は、風向板用モータ75によって移動することができ、風向を調節することができる。さらに、風向板74は、吹出口71を締め切れる位置に移動することもできる。風向板用モータ75は、例えばファンユニット30のファンコントローラ34に接続される。従って、ファンコントローラ34は、風向及び吹出口71の開閉を制御することができる。ここでは、吹出口ユニット70が風向板74及び風向板用モータ75を備えている場合について説明しているが、吹出口ユニット70は風向板74及び風向板用モータ75を備えない構成であってもよい。
吸込口ユニット80は、例えば、吸込口81を建物BLの外に向けて建物BLの壁に取り付けられる。ここでは、吸込口ユニット80が建物BLに取り付けられる場合を例に示しているが、例えば吸込口ユニット80が建物BLに取り付けられてもよく、吸込口ユニット80の取り付け箇所は建物BLの壁には限られない。
吸込口ユニット80は、中空のケーシング82の中に、エアフィルタ83を備えている。熱交換器ユニット10に送られる空気は、エアフィルタ83を通って吸込口81から取り入れられる。ここでは、吸込口ユニット80がエアフィルタ83を備えている場合について説明しているが、吸込口ユニット80がエアフィルタ83を備えない構成であってもよい。
(2−6)制御系統
図4に示されているように、メインコントローラ40は、複数のファンコントローラ34及び熱源コントローラ56に接続されている。熱源コントローラ56は、例えば熱源ユニット50の中の各種の機器に接続されたプリント配線基板上に設けられている各種の回路により構成されており、圧縮機51、膨張弁53、四方弁54及び熱源側ファン55などの熱源ユニット50の中の各種の機器を制御する。また、メインコントローラ40は、各ファンコントローラ34を介して各リモートコントローラ60に接続されている。リモートコントローラ60a〜60dは、吹出口ユニット70a〜70dに対応しており、ファンユニット30a〜30dに接続されている。ここでは、リモートコントローラ60がファンコントローラ34を介してメインコントローラ40に接続される場合について説明しているが、リモートコントローラ60を直接メインコントローラ40に接続してもよい。ここでは、メインコントローラ40と複数のファンコントローラ34と熱源コントローラ56と複数のリモートコントローラ60が、有線で接続されている場合を示しているが、これらの全てまたは一部が無線通信によって接続されてもよい。
メインコントローラ40と複数のファンコントローラ34と熱源コントローラ56と複数のリモートコントローラ60は、例えばコンピュータにより実現されるものである。メインコントローラ40と複数のファンコントローラ34と熱源コントローラ56と複数のリモートコントローラ60を構成するコンピュータは、制御演算装置と記憶装置とを備える。制御演算装置には、CPU又はGPUといったプロセッサを使用できる。制御演算装置は、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の画像処理や演算処理を行う。さらに、制御演算装置は、プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。しかし、メインコントローラ40と複数のファンコントローラ34と熱源コントローラ56と複数のリモートコントローラ60は、CPUとメモリを用いて行うのと同様の制御を行うことができる集積回路(IC)を用いて構成されてもよい。ここでいうICには、LSI(large-scale integrated circuit)、ASIC(application-specific integrated circuit)、ゲートアレイ、FPGA(field programmable gate array)等が含まれる。
熱交換器ユニット10には、吸込温度センサ101、ガス側温度センサ102、液側温度センサ103及び利用側熱交換器温度センサ104が配置されている。なお、これらの温度センサあるいは後述する温度センサには例えばサーミスタを用いることができる。吸込温度センサ101、ガス側温度センサ102、液側温度センサ103及び利用側熱交換器温度センサ104は、メインコントローラ40に接続され、これらの検出結果がメインコントローラ40に送信される。吸込温度センサ101は、空気入口12aから吸い込まれる空気の温度を検出する。ガス側温度センサ102は、ユニット内冷媒配管132に接続された利用側熱交換器11の一方の出入口の冷媒の温度を検出する。液側温度センサ103は、ユニット内冷媒配管131に接続された利用側熱交換器11の他方の出入口の冷媒の温度を検出する。利用側熱交換器温度センサ104は、利用側熱交換器11内の冷媒流路の中途付近に取り付けられ、利用側熱交換器11の中を流れる気液二相状態の熱交換器温度を検出する。メインコントローラ40は、吸込温度センサ101、ガス側温度センサ102、液側温度センサ103及び利用側熱交換器温度センサ104のうちの少なくとも一つの検出値を供給空気量の増減に関する指示の決定に使用する。
熱源ユニット50には、熱源側空気温度センサ111、吐出管温度センサ112及び熱源側熱交換器温度センサ113が配置されている。熱源側空気温度センサ111、吐出管温度センサ112及び熱源側熱交換器温度センサ113は、熱源コントローラ56に接続されている。熱源側空気温度センサ111、吐出管温度センサ112及び熱源側熱交換器温度センサ113の検出結果は、熱源コントローラ56を介してメインコントローラ40に送信される。熱源側空気温度センサ111は、熱源側ファン55によって生じる熱源側熱交換器52を通過する前の気流の温度を検出する。吐出管温度センサ112は、圧縮機51から吐出される冷媒の温度を検出する。熱源側熱交換器温度センサ113は、熱源側熱交換器52内の冷媒流路の中途付近に取り付けられ、熱源側熱交換器52の中を流れる気液二相状態の熱交換器温度を検出する。
ファンユニット30には、差圧センサ121及び吹出温度センサ122が配置されている。差圧センサ121では、例えば、ファンユニット30の設置箇所の風上側と風下側の気流の差圧を検出する。差圧センサ121は、ファンコントローラ34に接続されており、ファンコントローラ34に検出した差圧のデータを送信する。例えば、差圧センサ121が取り付けられる箇所の流路の断面積が予め決められており、ファンコントローラ34は、差圧センサ121の検出値から供給空気量を算出することができる。また、差圧センサ121の圧力差から風向を検出することができる。吹出温度センサ122は、例えば各ファンユニット30のケーシング31の中に設置され、各ファンユニット30から吹出される調和空気の温度を検出する。ここでは、吹出温度センサ122が、ファンユニット30のケーシング31の中に設置される場合について説明するが、吹出温度センサ122の設置場所は、他の場所であってもよく、例えば吹出口ユニット70の中を設置場所としてもよい。
複数のリモートコントローラ60は、それぞれ、室内温度センサ61を内蔵しており、空気調和システム1及び/またはファンユニット30の運転のオン・オフの指示、冷暖房の切替、設定温度及び設定風量を入力できるように構成されている。設定温度は例えば、数値で入力できるように構成され、設定風量は微風、弱風、中風、強風の中から選択することで入力できるように構成されている。例えば、ユーザは、リモートコントローラ60の入力ボタンを使って、冷房運転を選択し、設定温度を28℃に設定し、設定風量として中風を選択する。
メインコントローラ40は、各吹出温度センサ122で検出される吹出温度と設定温度から各ファンユニット30から吹出させる必要な供給空気量を算出し、ファンモータ33の回転数を制御して、室内温度センサ61の検出値を設定温度に近づける制御を行う。なお、ここでは、室内温度センサ61がリモートコントローラ60に内蔵されている場合について説明しているが、室内温度センサ61を設ける位置はリモートコントローラ60には限られない。例えば、室内温度センサが一つの独立した機器として存在し、独立した室内温度センサからメインコントローラ40が室内温度の値を受信できるように構成することもできる。
例えば、初期には、3台のファンユニット30が熱交換器ユニット10に接続され、熱交換器ユニット10の空気出口12bの1つが塞がれている場合を想定する。このような場合に、さらに1台のファンユニット30を追加するときには、塞がれていた空気出口12bにダクト20を接続し、そのダクト20に追加するファンユニット30を接続し、追加されたファンユニット30に吹出口ユニット70を接続する。このようにして追加されたファンユニット30のファンコントローラ34をメインコントローラ40に接続すれば、メインコントローラ40と4つのファンコントローラ34のネットワークが完成し、メインコントローラ40の指示を伝えるネットワークを簡単に構築することができる。
(3)空気調和システム1の動作
空気調和システム1では、複数のリモートコントローラ60から入力される設定風量が、複数のファンユニット30の供給空気量を決める基本的な供給空気量になる。しかしながら、設定風量を変えないとすると、設定温度に達した後に冷房運転では設定温度を下回り、暖房運転では設定温度を上回ってしまう。そこで、メインコントローラ40からの指令によって、室内空気温度を設定温度に収束させるために、各ファンユニット30の供給空気量を設定風量から変更する。メインコントローラ40は、室内空気温度と設定温度の温度差から空調負荷を算出し、各ファンユニット30の空調負荷と送風温度から必要な供給空気量を決める。例えば、室内空気温度が設定温度に一致して温度差がない場合には空調負荷が0になるので、メインコントローラ40は、室内空気温度が設定温度に一致しているファンユニット30については、設定風量が0でなくても送風を停止させる。ただし、吹出口71から熱交換器ユニット10に向けて空気を逆流させないために、空調負荷で判断すれば停止させるファンユニット30であっても逆流を抑制するために供給空気量を0にしないように制御されてもよい。
(3−1)起動時
ファンユニット30a〜30dのファンコントローラ34は、それぞれ、4つのリモートコントローラ60の設定風量から各ファンユニット30a〜30dが供給する供給空気量を、メインコントローラ40に送信する。なお、停止しているファンユニット30も、吹出口71から熱交換器ユニット10に向けて空気を逆流させないために極めて僅かに送風する運転しているときには、その微少供給空気量を総風量に含めるように空気調和システム1を構成してもよい。あるいは、その微少供給空気量を総風量に含めないように空気調和システム1を構成してもよい。
メインコントローラ40は、全てのファンユニット30から送信されてきた供給空気量を合計して、利用側熱交換器11を通過する総風量を算出する。メインコントローラ40は、熱交換器ユニット10の吸込温度センサ101から、熱交換器ユニット10に吸い込まれた空気温度を算出する。そして、メインコントローラ40は、利用側熱交換器11を通過する空気の総風量と空気温度から算出した必要な冷媒循環量を熱源ユニット50の熱源コントローラ56に要求する。熱源ユニット50の熱源コントローラ56は、メインコントローラ40からの要求に応じて、圧縮機51の運転周波数を変更して冷媒循環量を変更する。
(3−2)通常運転時
空気調和システム1は、通常運転において、総風量が下限値以上の場合と、下限値より小さい場合で制御を変えている。
(3−2−1)総風量が下限値以上のとき
起動時から所定時間が経過して通常運転状態になったときに、メインコントローラ40は、総風量が下限値以上になっているか否かを判断する。下限値の設定については後述する。総風量が下限値以上になっていれば、メインコントローラ40は、次の手順で空気調和システム1の制御を行う。
起動時から所定時間が経過して通常運転状態になったときには、所定のインターバルで各ファンコントローラ34が個々の供給空気量を再計算するように構成されている。この再計算においては、例えばリモートコントローラ60が検知した室内空気温度を使って、各吹出口ユニット70の近傍の室内空気温度が、設定温度に対して「近づいている」「離れている」等の状況に基づいて空調負荷を算出し、各ファンコントローラ34が設定風量を補正する。そして、各ファンユニット30が補正した補正供給空気量をメインコントローラ40に送信する。なお、設定風量の補正に関する計算は、メインコントローラ40で行うように構成してもよい。メインコントローラ40は、インターバルごとに複数のファンコントローラ34から送られてくる供給空気量を再計算して総風量を算出し、総風量が下限値以上であれば、インターバルごとの利用側熱交換器11を通過する空気の総風量と空気温度から算出した必要な冷媒循環量を熱源ユニット50の熱源コントローラ56に要求する。熱源ユニット50の熱源コントローラ56は、メインコントローラ40からの要求に応じて、圧縮機51の運転周波数を変更して冷媒循環量を変更する。
(3−2−2)総風量が下限値より小さいとき
メインコントローラ40は、総風量が下限値より小さいときには、算出した総風量と下限値との差である不足分を計算する。メインコントローラ40は、予め決められている風量分配規則に従って不足分を複数のファンユニット30に割り振る。複数のファンユニット30に不足分を割り振る際には、総風量が下限値以上であればよいので、不足分に一致する供給空気量を割り振る場合と、不足分以上の供給空気量を割り振る場合とがある。
例えば、下限値が30m/分であり、ファンユニット30aのファンコントローラ34が16m/分、ファンユニット30bのファンコントローラ34が0m/分、ファンユニット30cのファンコントローラ34が10m/分、ファンユニット30dのファンコントローラ34が6m/分をメインコントローラ40に要求している場合を考える。このとき、メインコントローラ40が算出した総風量が32m/分>30m/分となり、メインコントローラ40は、総風量が下限値よりも大きいと判断する。
次に、ファンユニット30cのファンコントローラ34にリモートコントローラ60から送風停止の指示が入ると、ファンユニット30cのファンコントローラ34の要求が10m/分から0m/分に変更される。そうすると、総風量が32m/分から22m/分に低下するため、メインコントローラ40は、総風量が下限値以下となる変更が指示された判断する。
一つの例としては、下限値以下となる変更が指示された判断をしたとき、メインコントローラ40は、不足分を、例えば、運転しているファンユニット30に均等に割り振る。上述の場合、8(=30−22)m/分をファンユニット30aに4m/分とファンユニット30bに4m/分とに割り振り、ファンユニット30aが20m/分、ファンユニット30dが10m/分に変更される。
他の例としては、下限値以下となる変更が指示された判断をしたとき、メインコントローラ40は、不足分を、例えば、全てのファンユニット30に均等に割り振る。上述の場合、8(=30−22)m/分をファンユニット30a〜30dに2m/分ずつ割り振り、ファンユニット30aが18m/分、ファンユニット30bが2m/分、ファンユニット30bが2m/分、ファンユニット30dが8m/分に変更される。
(3−2−3)下限値の設定
空気調和システム1の総風量の下限値は、メインコントローラ40が、例えば熱交換器温度に基づいて判断する。例えば、冷房運転において、熱交換器温度が高い場合には、熱源ユニット50の熱エネルギーの供給能力が足りていないと判断して、総風量の下限値を高く設定する。そのような場合と比較して、冷房運転において、熱交換器温度が低い場合には、熱源ユニット50の熱エネルギーの供給能力に余裕があると判断して、総風量の下限値を前述の場合に比べて低く設定する。下限値の具体的な値については、例えば、空気調和システム1の実機の試験および/またはシミュレーションによって決定する。
(3−2−4)空気逆流の検出
例えば、ダクト20aとファンユニット30aと吹出口ユニット70aからなる分配流路において、熱交換器ユニット10から吹出口71に向う気流が正常な気流であり、逆に、吹出口71から熱交換器ユニット10に向う気流が、異常な気流であって、空気逆流である。ダクト20b〜20dとファンユニット30b〜30dと吹出口ユニット70b〜70dからなる分配流路においても同様に、吹出口71から熱交換器ユニット10に向う気流が空気逆流である。ファンユニット30a〜30dのそれぞれに1つずつ設けられている差圧センサ121は、その検出結果を、ファンコントローラ34を介してメインコントローラ40に送信する。
メインコントローラ40は、ファンユニット30a〜30dの吸気口36の空気圧に比べて排出口37の空気圧が低いかまたは同じときには正常な気流であると判断し、逆に、ファンユニット30a〜30dの吸気口36の空気圧に比べて排出口37の空気圧が高いときには空気逆流が発生していると判断する。
(3−2−5)空気逆流が発生したときの動作
メインコントローラ40は、ファンユニット30の連動により空気逆流を解消する。具体的には、メインコントローラ40は、空気逆流が発生している分配流路に繋がっているファンユニット30を検知する。空気逆流の発生している分配流路のファンユニット30のファンコントローラ34に対して、メインコントローラ40からファンモータ33の回転数を増加させる指令を送信する。例えば、ファンモータ33が停止していた場合には、予め決まっている回転数で駆動を始める指令が送信される。また、例えば、ファンモータ33が低速で回転している場合には、さらにファンモータ33の回転数を上げる指令が送信される。
なお、風向板74で空気抵抗を変更できるときには、空気逆流を解消するために風向板74を使ってもよい。例えば、ファンモータ33が停止していた場合には、空気逆流が発生している吹出口ユニット70の風向板74を全閉にするように構成してもよい。ファンモータ33が低速で回転している場合には、さらにファンモータ33の回転数を上げるとともに風向板74の空気抵抗を増加させる指令が送信されるように構成してもよい。
また、空気逆流の気流の力だけで全閉する逆流防止ダンパを分配流路の中に設ける構成を採用してもよい。その場合には、メインコントローラ40からの指令がなくても逆流を防止することができる。
(4)変形例
(4−1)変形例1A
上記第1実施形態では、熱交換器ユニット10にダクト20を直接接続する場合について説明したが、ダクト20を熱交換器ユニット10に間接的に接続してもよい。例えば、ダクト20と熱交換器ユニット10の間に、ダクト20を熱交換器ユニット10に接続するための複数の空気出口を持つアタッチメントを取り付けるように構成してもよい。接続可能なダクト20の本数が異なる複数種類のアタッチメントを準備することで、同じ機種の熱交換器ユニット10に接続できるダクト20の本数を変更することができる。
(4−2)変形例1B
上記第1実施形態では、1台のファンユニット30に1つの吹出口ユニット70を接続する場合について説明したが、1台のファンユニット30に複数の吹出口ユニット70を接続するように構成してもよい。1台のファンユニット30に対して複数の吹出口71を設けてもよいということである。この場合、各吹出口ユニット70に対して、1つのリモートコントローラ60を設けるなど、各ファンユニット30に複数のリモートコントローラ60を接続してもよい。
(4−3)変形例1C
上記第1実施形態では、部屋RA1,RA2の間の壁に、通風口79を設けて、吸込口81を1つだけ設ける場合について説明した。しかし、吸込口81を設ける数は、1つに限られず、複数であってもよい。また、吸込口81は、例えば、同じ部屋RA1に複数設けてもよく、異なる部屋RA1,RA2の両方に設けてもよい。吸込口81を各部屋RA1,RA2に設ける場合には、通風口79を設けなくてもよい。
(4−4)変形例1D
熱交換器ユニット10に一端21が接続されたダクト20の他端22に接続されたファンユニット30に、さらに他のダクト20と他のファンユニット30が接続されてもよい。
例えば、1つの分配流路に対して、複数のファンユニット30を直列に接続してもよい。このような接続態様の一例として、熱交換器ユニット10からダクト20、ファンユニット30、ダクト20、ファンユニット30、吹出口ユニット70の順に、2つのダクト20と2つのファンユニット30と1つの吹出口ユニット70を直列に接続する態様がある。1つの分配流路に複数の動力源を設けることで、熱交換器ユニット10から吹出口71までの距離を、同じ動力源を一つだけ設ける場合に比べて長く設定することが可能になる。
(4−5)変形例1E
上記第1実施形態では、1台の熱源ユニット50に1台の熱交換器ユニット10が接続される場合について説明したが、熱源ユニット50と熱交換器ユニット10の接続態様は、このような態様には限られない。例えば、1台の熱源ユニット50に複数台の熱交換器ユニット10を接続してもよい。また、複数台の熱交換器ユニット10に対して複数の熱源ユニット50を接続するように構成してもよい。これらの接続態様では、熱交換器ユニット10に、利用側熱交換器11を流れる冷媒の流量を調節する流量調整装置を設けてもよい。このような流量調整装置としては、弁開度を変更可能な流量調整弁がある。
(4−6)変形例1F
上記第1実施形態では、熱源ユニット50の圧縮機51が回転数を変更できるタイプである場合について説明した。しかし、熱源ユニット50には、圧縮機51として、回転数を変更できないタイプのものを用いてもよい。
(4−7)変形例1G
上記第1実施形態では、空気調和システム1が冷房運転と暖房運転を切り換えられるように構成されている場合について説明した。しかし、上記第1実施形態の技術コンセプトは、冷房専用または暖房専用の空気調和システムに適用することができる。
(4−8)変形例1H
上記第1実施形態では、熱源ユニット50と熱交換器ユニット10が接続されて、利用側熱交換器11に冷媒を流す冷凍サイクル装置を構成する場合について説明したが、熱源ユニット50は熱交換器ユニット10が接続されて冷凍サイクル装置を構成する場合に限らない。利用側熱交換器11に熱エネルギーを供給する熱源ユニットは、例えば、温水及び/または冷水などの熱媒体を供給するように構成してもよい。
このように利用側熱交換器11に熱媒体を流すように構成する場合、利用側熱交換器11に流れる熱媒体の流量を調節するための流量調整装置を熱交換器ユニット10に設けてもよい。
また、このような熱媒体を供給する熱源ユニットに熱交換器ユニット10を接続する場合、1台の熱源ユニットに複数台の熱交換器ユニット10を接続するように構成してもよい。
(4−9)変形例1I
上記第1実施形態では、起動時において、メインコントローラ40が、算出した利用側熱交換器11を通過する空気の総風量と、算出した熱交換器ユニット10に吸い込まれた空気温度から計算した冷媒回路200の必要な冷媒循環量を要求する場合について説明した。しかし、メインコントローラ40が要求する必要な冷媒循環量の決定方法は前述の方法には限られない。
例えば、空気調和システム1を次のように構成してもよい。起動時に、メインコントローラ40は、全てのファンユニット30から送信されてきた供給空気量を合計して、利用側熱交換器11を通過する総風量を算出する。メインコントローラ40は、例えば内部のメモリに総風量と必要な冷媒循環量との関係を示す風量テーブルを記憶している。メインコントローラ40は、算出した総風量に最も近い風量を風量テーブルに記述されている風量の中から選択する。風量テーブルの中の選択された総風量に対応する冷媒循環量を、メインコントローラ40が熱源コントローラ56に要求する。そして、風量テーブルの中の選択された風量と総風量との差分については、メインコントローラ40からファンコントローラ34に指令を出して、差分に相当する供給空気量を複数のファンユニット30に変更させるように空気調和システム1を構成してもよい。
また、例えば、空気調和システム1を次のように構成してもよい。起動時において、メインコントローラ40は、ファンコントローラ34を介してリモートコントローラ60の設定温度を受信する。また、メインコントローラ40は、リモートコントローラ60で検出される室内空気温度、吸込温度センサ101の検出値から算出される室内空気温度、またはメインコントローラ40に室内空気温度を送信可能な室内温度センサから室内空気温度を受信する。メインコントローラ40は、受信した設定温度と室内空気温度から空気調和システム1の全体の空調負荷を算出する。メインコントローラ40は、算出した空調負荷から総風量と必要な冷媒循環量を算出する。メインコントローラ40は、各ファンユニット30の個々の供給空気量を、総風量と各ファンユニット30の空調負荷の比率との積によって算出して複数のファンコントローラ34に指令を出す。メインコントローラ40から指示された個々の供給空気量に合わせて各ファンコントローラ34が各自で調整を行うように空気調和システム1を構成してもよい。
(4−10)変形例1J
上記第1実施形態の空気調和システム1では、総風量を主に決定して、それに熱源ユニット50の冷媒に係る条件を従わせるような制御をメインコントローラ40が行う場合について説明した。しかし、逆に熱源ユニット50の冷媒に係わる条件を主に決定し、その条件に従わせるように総風量を決定するように、空気調和システム1を構成してもよい。
例えば、熱源コントローラ56が、圧縮機51の運転周波数及び/または膨張弁53の弁開度の制御を行うように、空気調和システム1が構成される。このように構成された空気調和システム1では、熱源コントローラ56が、現在の利用側熱交換器11を通過する空気の総風量に関する情報を把握する。熱源コントローラ56は、圧縮機51の運転周波数及び/または膨張弁53の開度に関する情報から、現在の総風量に対して、風量を増減させる必要があることをメインコントローラ40に送信する。メインコントローラ40は、熱源コントローラ56からの風量の増減の指示を受けて、複数のファンユニット30に対し、どのような割合で各ファンユニット30の風量を増減させるのがシステム全体のエネルギーを抑制するのに適しているかを計算して指示を出す。
(4−11)変形例1K
上記第1実施形態の空気調和システム1では、圧縮機51の運転周波数を変更することで、冷媒回路200の冷媒循環量を調節している。しかし、空気調和システム1における冷媒循環量の制御は、圧縮機51の運転周波数の制御に限られない。例えば、圧縮機51の運転周波数とともに膨張弁53の弁開度を調節することによって冷媒回路200の冷媒循環量を調節するように制御してもよく、膨張弁53の弁開度を調節することによって冷媒回路200の冷媒循環量を調節するように制御してもよい。
(4−12)変形例1L
上記第1実施形態では、利用側熱交換器11の熱交換器温度で総風量の下限値を決めたが、凝縮温度(TC)、蒸発温度(TE)、過熱度(SH)及び過冷却度(SC)を用いてもよい。過熱度は、例えば、利用側熱交換器11の入口温度と出口温度、あるいは利用側熱交換器11の入口圧力と出口温度を用いて算出することができる。過冷却度は、例えば、利用側熱交換器11の入口温度と出口温度、あるいは利用側熱交換器11の入口圧力と出口温度を用いて算出することができる。
総風量の下限値は、例えば、予め決めていた固定された値であってもよく、予め下限値が8m/分と決められていれば、その下限値8m/分を常に下回らないように、メインコントローラ40が制御を行う。
また、総風量の下限値は、例えば、冷房運転では、過熱度と現在の総風量と熱交換器ユニット10に吸い込まれる空気の吸込温度に応じて決められるように空気調和システム1を構成してもよい。また、暖房運転では、過冷却度と現在の総風量と熱交換器ユニット10に吸い込まれる空気の吸込温度に応じて総風量の下限値が決められるように、空気調和システム1を構成してもよい。また、冷媒循環量(例えば、圧縮機51の運転周波数)と蒸発温度(TE)と熱交換器ユニット10に吸い込まれる吸込空気温度及び吸込風量に応じて総風量の下限値が決められるように、空気調和システム1を構成してもよい。また、利用側熱交換器11の通過後の冷媒の渇き度または湿り度から算出される風量過不足風量と現在風量に応じて総風量の下限値が決められるように、空気調和システム1を構成してもよい。さらには、利用側熱交換器11の出口の冷媒圧力と冷媒の温度に応じて総風量の下限値が決められるように、空気調和システム1を構成してもよい。
(4−13)変形例1M
(4−13−1)
第1実施形態では、熱交換器ユニット10から複数のダクト20を介して吸引して空調対象空間SAの複数の吹出口71に供給する調和空気の個別の供給空気量を変更できるように構成されている複数のアクチュエータとして、回転数を変更できるファンモータ33を例に挙げて説明した。しかし、アクチュエータはファンモータ33に限られず、例えば、複数のアクチュエータとして、図5に示されているダンパ38の駆動モータ39を用いてもよい。図5に示されている送風ファン32のファンモータ33は、第1実施形態と同様の回転数を変更できるタイプのモータであってもよいが、回転数を変更できないタイプのモータであってもよい。ファンモータ33が回転数を変更できないタイプであるときには、ダンパ38だけでファンユニット30から吹出口ユニット70への供給空気量(風量)を変更することになる。それに対して、ファンモータ33が回転数を変更できるタイプであるときには、ダンパ38の開度の変更だけでなく、ファンモータ33の回転数の変更も合わせてファンユニット30から吹出口ユニット70への供給空気量(風量)を変更することになる。
また、吹出口71に供給する調和空気の個別の供給空気量を変更するためのユニットとして、ダンパ38を有するがファンを有しないダンパユニットを用いることができる。言い換えると、空気調和システム1が、例えばファンを一定の速度で回転させるだけで供給空気量を変更する機能を持たないファンユニットと、当該ファンユニットとは別体のダンパユニットとを備えるように構成することもできる。例えば、ダンパ38で供給空気量を変更することのできるダンパユニットをダクト20a〜20dのうちの少なくとも一つの途中に設けるように、空気調和システム1を構成してもよい。また、空気調和システム1は、供給空気量を変更する機能を有するファンユニット30と、供給空気量を変更する機能を有するダンパユニットとを一緒にダクト20a〜20dのうちの少なくとも一つに配置する構成をとることもできる。
(4−13−2)逆流が発生したときの動作
メインコントローラ40は、ファンユニット30の連動により空気逆流を解消する。空気逆流解消のために先ず、メインコントローラ40は、空気逆流が発生している分配流路に繋がっているファンユニット30を検知する。ファンユニット30がダンパ38のみで供給空気量を調整する構成の場合には、空気逆流の発生している分配流路のファンユニット30のファンコントローラ34に対して、メインコントローラ40からダンパ38の開度を変更させる指令を送信する。例えば、空気逆流が発生しているファンユニット30が運転していない場合には、ダンパ38を全閉にする指令が送信される。ファンモータ33を一定の回転で送風しながらダンパ38の開度によって送風しているときには通常は空気逆流が発生することは無いので、メインコントローラ40は、そのような場合に空気逆流が発生した場合には、例えばリモートコントローラ60を使って異常の発生をユーザに報知する。
ファンユニット30がファンモータ33の回転数とダンパ38の開度の両方で供給空気量を調整できる構成の場合には、空気逆流の発生している分配流路のファンユニット30のファンコントローラ34に対して、メインコントローラ40からファンモータ33の回転数および/またはダンパ38の開度を変更させる指令を送信する。例えば、空気逆流が発生しているファンユニット30が運転していない場合には、ダンパ38を全閉にする指令が送信される。また、例えば、ファンモータ33が低速で回転している場合には、さらに回転数を上げる指令が送信される。あるいは、例えば、ファンモータ33が低速で回転している場合には、ダンパ38の開度を小さくするとともにファンモータ33の回転数を上げる指令が送信されるように構成されてもよい。
(4−14)変形例1N
上記第1実施形態では、空気逆流を検出する検出装置として、差圧センサ121が用いられる場合について説明したが、空気逆流を検出する検出装置は差圧センサ121を用いるものには限られない。このような検出装置として、指向性のある風速センサを用いてもよい。差圧センサ121に変えて指向性のある風速センサを用いる場合には、風速センサを例えばファンユニット30に配置してファンコントローラ34に接続する。指向性のある風速センサを用いる場合には、例えば、正の方向の風速を示すときには正常な方向に空気が流れ、その逆の負の方向の風速を示すときには空気逆流が発生していることを、メインコントローラ40が検知することができる。また、検出装置を複数の無指向性の風速センサを用いて構成することもできる。複数の無指向性の風速センサで風速の分布を検出し、風速の分布が逆流の際に生じる分布であれば、メインコントローラ40で、逆流が発生していると判断することができる。
(4−15)変形例1O
上記第1実施形態では、熱交換器ユニット10に設置されているメインコントローラ40に並列に複数のファンユニット30の複数のファンコントローラ34を直接接続する場合について説明した。しかし、複数のファンユニット30を親機と子機に分けて、ファンコントローラ34をメインコントローラ40に接続してもよい。
例えば、1台の熱交換器ユニット10に5台のファンユニット30M,30Sを接続する場合、図6に示されているように、1台の親機のファンユニット30Mと4台の子機のファンユニット30Sに分ける。5台のファンユニット30M,30Sの構成は、上述のファンユニット30と同じ構成である。熱交換器ユニット10のメインコントローラ40は、熱源ユニット50の熱源コントローラ56と、1台の親機のファンユニット30Mとに接続される。さらに、1台の親機のファンユニット30Mのファンコントローラ34は、4台の子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34に接続される。メインコントローラ40は、親機のファンユニット30Mのファンコントローラ34を介して、4台の子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34を管理する。4台の子機のファンコントローラ34への指令は、メインコントローラ40が直接行なってもよく、メインコントローラ40からの指令を受けて親機のファンユニット30Mのファンコントローラ34が行なってもよい。
(4−16)変形例1P
上記第1実施形態、変形例1Oでは、熱交換器ユニット10にメインコントローラ40を設置したが、メインコントローラ40は、図7または図8に示されているように、親機のファンユニット30Mに設置してもよい。
この場合には、熱交換器ユニット10には、内部に配置される種々のセンサへの接続のためのターミナル19が設けられる。メインコントローラ40は、熱交換器ユニット10のターミナル19を介して、熱交換器ユニット10の内部のセンサに接続される。図7に記載されているように、熱源ユニット50の熱源コントローラ56は、熱交換器ユニット10を介してファンユニット30Mのメインコントローラ40に接続される。あるいは、図8に記載されているように、熱源ユニット50の熱源コントローラ56は、直接、ファンユニット30Mのメインコントローラ40に接続される。
例えば、1台の熱交換器ユニット10に5台のファンユニット30M,30GM,30Sを接続する場合、図7または図8に示されているように、1台の親機のファンユニット30Mと、2台のグループ親機のファンユニット30GMと、2台の子機のファンユニット30Sに分ける。ここでは、親機のファンユニット30Mのファンコントローラ34がメインコントローラ40に置き換わるだけで、その他、5台のファンユニット30M,30GM,30Sの構成は、上述のファンユニット30と同じ構成である。ファンユニット30Mのメインコントローラ40は、グループ親機のファンユニット30GMとに接続される。次に、各グループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34には、各グループの子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34が接続される。ここでは、1台のグループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34に、1台の子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34が接続される場合について説明しているが、グループ親機のファンコントローラ34に接続される子機のファンコントローラ34の数は1台に限られず、2台以上であってもよい。また、グループ親機の数も2台に限られず、1台であってもよく、3台以上であってもよい。さらには、1台のファンユニット30Mのメインコントローラ40に、子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34を並列に複数接続するように構成してもよい。
メインコントローラ40は、2台のグループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34を管理する。また、メインコントローラ40は、グループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34を介して、2台のグループ子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34を管理する。2台の子機のファンコントローラ34への指令は、メインコントローラ40が直接行なってもよく、メインコントローラ40からの指令を受けてグループ親機のファンコントローラ34が行なってもよい。
(4−17)変形例1Q
上記第1実施形態、変形例1O乃至変形例1Pでは、熱交換器ユニット10にメインコントローラ40を設置したが、メインコントローラ40は、図9、図10、図11または図12に示されているように、熱交換器ユニット10、ファンユニット30及び熱源ユニット50以外の他の場所に設置してもよい。
この場合には、熱交換器ユニット10には、内部に配置される種々のセンサへの接続のためのターミナル19が設けられる。メインコントローラ40は、熱交換器ユニット10のターミナル19を介して、熱交換器ユニット10の内部のセンサに接続される。
図9には、第1実施形態のメインコントローラ40とファンコントローラ34と熱源コントローラ56の接続形態と同様の接続で、メインコントローラ40の設置位置を熱交換器ユニット10から他の場所に移動した構成が示されている。
図10には、図7に示された変形例1Oのメインコントローラ40とファンコントローラ34と熱源コントローラ56の接続形態と同様の接続で、メインコントローラ40の設置位置を熱交換器ユニット10から他の場所に移動した構成が示されている。
(4−18)変形例1R
上記変形例1Qでは、メインコントローラ40に並列に複数のファンユニット30の複数のファンコントローラ34を直接接続する場合(図9参照)と、1台の親機のファンユニット30Mのファンコントローラ34に2台のグループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34を接続し、グループ親機に子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34を接続する場合(図10及び図11参照)とについて説明した。しかし、全体の親機を設けずに、親機をグループの親機に分けて、ファンコントローラ34をメインコントローラ40に接続してもよい。
例えば、1台の熱交換器ユニット10に5台のファンユニット30GM,30Sを接続する場合、図12に示されているように、3台のグループ親機のファンユニット30GMと、2台の子機のファンユニット30Sに分ける。5台のファンユニット30GM,30Sの構成は、上述のファンユニット30と同じ構成である。熱交換器ユニット10のメインコントローラ40は、熱源ユニット50の熱源コントローラ56と、3台のグループ親機のファンユニット30GMとに接続される。次に、2台のグループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34には、各グループの子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34が接続される。しかし、1台のグループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34には、子機のファンコントローラ34が接続されていない。ここでは、1台のグループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34に、1台の子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34が接続される場合と子機のファンコントローラ34が接続される場合について説明しているが、グループ親機のファンコントローラ34に接続される子機のファンコントローラ34の数は1台に限られず、2台以上であってもよい。
メインコントローラ40は、2台のグループ親機のファンユニット30GMのファンコントローラ34を介して、2台のグループ子機のファンユニット30Sのファンコントローラ34を管理する。2台の子機のファンコントローラ34への指令は、メインコントローラ40が直接行なってもよく、メインコントローラ40からの指令を受けてグループ親機のファンコントローラ34が行なってもよい。
このように、熱交換器ユニット10及び複数のファンユニット30以外の場所にメインコントローラ40が配置されるので、メインコントローラ40の設置が熱交換器ユニット10及び複数のファンユニット30GM,30Sに束縛されなくなってメインコントローラ40の設置の自由度が増し、メインコントローラ40が取り扱い易くなる。
(4−19)変形例1S
上記第1実施形態では、差圧センサ121を用いて決められた区間内の差圧を検出する構成について説明したが、風量を検知する構成はこのような構成には限られない。風量を検知する構成は、例えば、差圧センサを用いてファンユニット30の送風ファン32の前後の差圧を検知し、送風ファン32の前後の差圧特性からメインコントローラ40またはファンコントローラ34が風量を算出するように構成することもできる。例えば、風速センサを用いて特定の位置の風速を検知し、特定の位置の風速特性からメインコントローラ40またはファンコントローラ34が風量を算出するように構成することもできる。例えば、圧力センサを用いて内部圧力変位を検知し、既定の風量が流れた際の内部圧力変位と、検知された圧力変位とを比較してメインコントローラ40またはファンコントローラ34が風量を算出するように構成することもできる。また、例えば、送風ファン32の運転電流を用いて、ファンモータ33の仕事量からメインコントローラ40またはファンコントローラ34が風量を算出するように構成することもできる。
(4−20)変形例1T
上記第1実施形態では、メインコントローラ40が冷媒循環量を算出し、熱源コントローラ56に圧縮機51の運転周波数の変更の要求を送信し、熱源コントローラ56が圧縮機51の運転周波数を制御する場合を例に挙げて説明した。しかし、メインコントローラ40が、圧縮機51の運転周波数の制御及び/または膨張弁53の弁開度の制御を行うように、空気調和システム1が構成されてもよい。
(4−21)変形例1U
上記第1実施形態では、熱交換器ユニット10に複数のダクト20a〜20dが接続され、各ダクト20a〜20dが途中で分岐せずに熱交換器ユニット10から各ファンユニット30まで延びている場合について説明した。しかし、空気調和システム1には、途中で分岐するダクトを用いることもできる。例えば、1つのダクトの分岐したそれぞれの分岐先に一つずつファンユニット30を接続するように、空気調和システム1を構成することもできる。
(5)特徴
(5−1)
第1実施形態の空気調和システム1は、コントローラ300と、複数のダクト20,20a〜20eと、複数のファンユニット30,30a〜30d,30M,30GM,30Sとを備えている。複数のダクト20,20a〜20は、熱交換器ユニット10の利用側熱交換器11を通過した調和空気を分配するためのものである。複数のファンユニット30,30a〜30d,30M,30GM,30Sは、複数のダクト20,20a〜20eに対応して設けられ、熱交換器ユニット10から複数のダクト20,20a〜20eを介して空調対象空間SAに調和空気を供給する。複数のアクチュエータは、空調対象空間SAに供給する調和空気の供給空気量を変更できるように構成されている。第1実施形態において、複数のアクチュエータは、複数のファンモータ33、複数の駆動モータ39及び複数の風向板用モータ75の中から選択される。複数のアクチュエータは、複数のファンモータ33、複数の駆動モータ39または複数の風向板用モータ75である場合がある。それだけでなく、複数のアクチュエータは、異なる種類のアクチュエータ、例えばファンモータ33と駆動モータ39の両方を同時に含む場合もある。複数のダクト20,20a〜20eの各々が、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。複数のファンユニット30,30a〜30d,30M,30GM,30Sの各々が、第1ファンである送風ファン32,32a〜32dを有し、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。複数のアクチュエータの各々が、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。コントローラ300が、複数のアクチュエータを制御することにより、複数のファンユニット30,30a〜30d,30M,30GM,30Sの供給空気量をそれぞれ制御する。その結果、第1実施形態の空気調和システム1は、利用側熱交換器11で効率的に熱交換できるように利用側熱交換器11を通過する風量を調整でき、エネルギー消費を抑制することができる。
(5−2)
第1実施形態のコントローラ300のメインコントローラ40が、複数のファンユニット30の中の複数のアクチュエータである複数のファンモータ33の回転数もしくは複数のダンパ38の駆動モータ39または風向板74の風向板用モータ75を制御するために、複数のファンユニット30の供給空気量に関する複数の指示を出している。その結果、利用側熱交換器11で効率的に熱交換できるように利用側熱交換器11を通過する風量を調整でき、エネルギー消費を抑制することができる。
(5−3)
第1実施形態に係る空気調和システム1では、メインコントローラ40が熱交換器ユニット10に配置されているので、熱交換器ユニット10から供給される調和空気の流れに合わせてメインコントローラ40と複数のアクチュエータであるファンモータ33とを結ぶネットワークを構築すればよい。そのため、メインコントローラ40の指示を伝えるためのネットワークを、熱交換器ユニット10を起点として容易に構築できる。
(5−4)
メインコントローラ40が、複数のファンユニット30の中の一つである親機のファンユニット30Mに配置されている場合には、複数のファンユニット30のネットワークを接続することでメインコントローラ40を複数のファンユニット30の中に一つ含む空気調和システム1が形成でき、空気調和システム1を容易に構築できる。言い換えると、複数のファンユニット30の中に少なくとも一つの親機のファンユニット30Mが含まれていればよいので、空気調和システム1の設計及び施工が容易になる。
なお、メインコントローラ40が複数存在する場合には、複数のメインコントローラ40が協調して恰も1つのメインコントローラとして振舞うように構成してもよい。例えば、増築した場合に、新たに追加されたメインコントローラ40と増築前からあるメインコントローラ40が通信して、新たな1つのメインコントローラとして機能するように構成することもできる。
(5−5)
熱交換器ユニット10及び複数のファンユニット30以外の場所にメインコントローラ40が配置される場合には、メインコントローラ40の設置が熱交換器ユニット10及び複数のファンユニット30M,30GM,30Sに束縛されなくなってメインコントローラ40の設置の自由度が増し、メインコントローラ40が取り扱い易くなる。
(5−6)
第1実施形態の空気調和システム1は、利用側熱交換器11を通過する気流が複数のファンユニット30の空気吸込力のみによって発生するように構成されている。その結果、熱交換器ユニット10の中に気流を発生させる動力源を設けなくても済むことから熱交換器ユニット10の中に気流発生のための動力源を設ける場合に比べてコストを低減することができる。また、熱交換器ユニット10を薄型化し易くなり、空気調和システム1を設置できる範囲を広げることができる。
(5−7)
熱交換器ユニット10が、利用側熱交換器11または利用側熱交換器11に接続されている配管内を流れる熱媒体である冷媒の温度を検知するための熱媒体温度センサであるガス側温度センサ102、液側温度センサ103及び利用側熱交換器温度センサ104並びに熱交換器ユニットに吸い込まれる空気の温度を検知するための吸込温度センサ101のうちの少なくとも一つを有し、メインコントローラ40が、供給空気量の増減に関する指示の決定に、熱媒体温度センサ及び吸込温度センサのうちの少なくとも一つの検出値を使用している場合には、熱交換器ユニット10の動作条件に適するように複数のファンユニット30に空気の供給をさせる指示をメインコントローラ40が出し易くなる。例えば、熱源ユニット50から熱交換器ユニット10に供給する熱エネルギーが不足するときに、メインコントローラ40が、利用側熱交換器温度センサ104の検出値に基づいて供給空気量を減少させることで、熱源ユニット50から供給される冷媒の温度が下がりすぎるなどの不具合を抑制することができる。
(5−8)
第1実施形態の空気調和システム1のリモートコントローラ60は、空調対象空間SAである部屋RA1,RA2の温度を設定する設定温度機能及び室内温度検知機能を持っている。メインコントローラ40は、供給空気量の増減に関する指示の決定に、リモートコントローラ60の設定温度及びリモートコントローラ60で検知された室内温度を使用する。その結果、空調対象空間SAの温度を設定温度に近づけるようにメインコントローラ40が指示をすることができる。第1実施形態では、リモートコントローラ60が空調対象空間SAである部屋RA1の中の複数の箇所に設置されているので、複数個所のそれぞれの室内空気温度を設定温度に近づけ易くなる。
(5−9)
第1実施形態の空気調和システム1は、利用側熱交換器11に循環させる冷媒を圧縮する圧縮機51と、利用側熱交換器11に循環される冷媒の熱交換を行う熱源側熱交換器52と、利用側熱交換器11と熱源側熱交換器52との間で流通する冷媒を膨張させる膨張弁53とを備えている。そして、メインコントローラ40は、熱源コントローラ56を介して、システム動作を制御するために圧縮機51及び/または膨張弁53に接続されている。その結果、供給空気量の増減とともに例えば演算により導き出される冷媒循環量になるように圧縮機51の回転数及び/または膨張弁53の弁開度を制御してシステム動作を適切に制御することができ、利用側熱交換器11と熱源側熱交換器52を循環する冷媒に適切な冷凍サイクルを行わせながら供給空気量の増減を制御することができる。
(5−10)
第1実施形態の空気調和システム1では、システム動作を制御するために圧縮機51及び/または膨張弁53にメインコントローラ40が接続されているので、メインコントローラ40が、供給空気量の増減とともに例えば演算により導き出される冷媒循環量になるように圧縮機51の回転数及び/または膨張弁53の弁開度を制御してシステム動作を適切に制御することができる。メインコントローラ40は、利用側熱交換器11と熱源側熱交換器52を循環する冷媒に適切な冷凍サイクルを行わせながら供給空気量の増減を制御することができる。
(5−11)
第1実施形態の空気調和システム1では、システム動作を制御するために圧縮機51の回転数及び/または膨張弁53の弁開度を示す情報に基づいてメインコントローラ40がアクチュエータであるファンモータ33またはダンパ38を制御するので、利用側熱交換器と熱源側熱交換器を循環する冷媒に適切な冷凍サイクルを行わせながら供給空気量の増減を制御することができる。
(5−12)
メインコントローラ40は、複数のダクト20で熱交換器ユニット10から複数の吹出口71に向かう調和空気が逆流しないように複数のアクチュエータであるファンモータ33を調整しつつ複数のファンモータ33により利用側熱交換器11を通過する風量を制御する。その結果、調和空気が複数のダクトで逆流することによる熱交換効率の低下を防止することができる。また、メインコントローラ40は、前述の制御と合わせて、圧縮機51の回転数及び/または膨張弁53の弁開度によって冷媒の循環量を制御することで、熱交換効率の低下を抑制し易くなる。
(5−13)
第1実施形態の空気調和システム1が、各ダクト20に取り付けられた各ファンユニット30の各ダンパ38を備え、各ダンパ38を駆動する駆動モータ39(アクチュエータの一例)を含んでいる。メインコントローラ40は、複数のダクト20で熱交換器ユニット10から複数の吹出口71に向かう調和空気が逆流しないように複数のダンパ38の開度を調整する制御を行う。その結果、調和空気が複数のダクト20で逆流することによる熱交換効率の低下の防止を容易に実現することができる。
あるいは、各ダクト20に取り付けられた各吹出口ユニット70の各風向板74を備え、各風向板74を駆動する風向板用モータ75を含んでいる。メインコントローラ40は、複数のダクト20で熱交換器ユニット10から複数の吹出口71に向かう調和空気が逆流しないように複数の風向板74の開度を調整する制御を行う。その結果、調和空気が複数のダクト20で逆流することによる熱交換効率の低下の防止を容易に実現することができる。
(5−14)
第1実施形態の空気調和システム1は、複数のファンユニット30の個別の供給空気量を変更できるように構成されている複数のファンモータ33を備えている。そして、空気調和システム1は、各ファンモータ33の回転数を調整することにより各ダクト20で調和空気が逆流しないように制御するので、調和空気が各ダクト20で逆流することによる熱交換効率の低下の防止を容易に実現することができる。
<第2実施形態>
(6)全体構成
複数のファンユニット30の供給空気量に関する複数の指示により複数のアクチュエータをメインコントローラ40が制御する形態は、第1実施形態の形態には限られない。複数のファンユニット30の供給空気量に関する複数の指示により複数のアクチュエータをメインコントローラ40が制御する空気調和システム1は、第2実施形態のように構成されてもよい。第2実施形態の空気調和システム1では、メインコントローラ40が送信した複数の指示を複数のサブコントローラである複数のファンコントローラ34が受信する。第2実施形態の空気調和システム1では、複数のファンコントローラ34の各々が、複数の指示のうちの少なくとも一つに基づき、複数のアクチュエータのうちの少なくとも一つを制御する。
具体的には、第2実施形態の空気調和システム1が、第1実施形態の空気調和システム1と同様に、図1に示されている構成を有している場合を例に挙げて説明する。第2実施形態では、図1に示されている空気調和システム1が、ファンモータ33により供給空気量を変更し、ダンパ38及び風向板74が供給空気量の変更に関与しない場合について説明する。
第2実施形態のメインコントローラ40が、第1実施形態のメインコントローラ40と同様に、各吹出温度センサ122で検出される吹出温度と設定温度から各ファンユニット30から吹出させるのに必要な供給空気量を算出する。具体的には、例えば、メインコントローラ40は、室内空気温度と設定温度との温度差及び送風温度から各ファンユニット30a〜30dの供給空気量を算出する。メインコントローラ40は、算出した各ファンユニット30a〜30dの供給空気量(目標供給空気量)を、各ファンユニット30a〜30dに与える指示として決定する。
メインコントローラ40は、算出した複数の供給空気量を目標供給空気量として、複数のファンコントローラ34に送信する。言い換えると、メインコントローラ40は、ファンユニット30a〜30dを制御する複数のファンコントローラ34に、複数の指示を送信する。メインコントローラ40は、例えば、ファンユニット30aに取り付けられているファンコントローラ34に、ファンユニット30aの目標供給空気量を送信する。このファンユニット30aの目標供給空気量が、ファンユニット30の供給空気量に関する指示である。ファンユニット30aのファンコントローラ34は、供給空気量を目標供給空気量に近づけるようにファンモータ33aの回転数を制御する。同様に、メインコントローラ40は、ファンユニット30b〜30dに取り付けられているファンコントローラ34に、ファンユニット30b〜30dの目標供給空気量を送信する。ファンユニット30b〜30dのファンコントローラ34は、供給空気量を目標供給空気量に近づけるようにファンモータ33b〜33dを制御する。
さらに詳細に説明すると、ファンユニット30a〜30dは、それぞれ、ユニット内を通過する風量を検知する差圧センサ121を有している。例えば、差圧センサ121に代えて、風速センサを用いてもよい。例えば、ファンユニット30aのファンコントローラ34は、ファンユニット30aの差圧センサ121で検知されるファンユニット30aの中を通過する風量(供給空気量)と目標風量(目標供給空気量)とを比較する。ファンユニット30aのファンコントローラ34は、ファンユニット30aの中を通過する風量が目標風量よりも小さければ、ファンモータ33aの回転数を増加させて、ファンユニット30aの風量(供給空気量)を増加させて目標風量に近づける。逆に、ファンユニット30aの中を通過する風量が目標風量よりも大きければ、ファンモータ33aの回転数を減少させて、ファンユニット30aの風量(供給空気量)を減少させて目標風量に近づける。
ここでは、ファンコントローラ34がファンユニット30に取り付けられている場合について説明している。しかし、ファンコントローラ34はファンユニット30に取り付けられていなくてもよい。
(7)変形例
(7−1)変形例2A
上記第2実施形態では、ファンモータ33が、供給空気量を変更するアクチュエータとして機能する場合について説明した。しかし、第2実施形態における供給空気量を変更するアクチュエータは、ファンモータ33には限られない。例えば、複数のアクチュエータとして、図5に示されているダンパ38の駆動モータ39を用いてもよい。図5に示されている送風ファン32のファンモータ33は、第2実施形態と同様の回転数を変更できるタイプのモータであってもよいが、回転数を変更できないタイプのモータであってもよい。ファンモータ33が回転数を変更できないタイプであるときには、例えば、ダンパ38だけでファンユニット30から吹出口ユニット70への供給空気量(風量)を変更することになる。それに対して、ファンモータ33が回転数を変更できるタイプであるときには、ダンパ38の開度の変更だけでなく、ファンモータ33の回転数の変更も合わせてファンユニット30から吹出口ユニット70への供給空気量(風量)を変更することになる。この場合、ファンコントローラ34が、アクチュエータである駆動モータ39とファンモータ33の両方を制御するように構成されてもよい。
ファンモータ33が回転数を変更できないタイプであって、ダンパ38だけでファンユニット30から吹出口ユニット70への供給空気量(風量)を変更する場合、ファンコントローラ34に代えてダンパコントローラが設けられる。メインコントローラ40は、算出した供給空気量を目標供給空気量として、複数のダンパコントローラに送信する。メインコントローラ40は、例えば、ファンユニット30a〜30dに取り付けられているダンパコントローラに、ファンユニット30a〜30dの目標供給空気量を送信する。このファンユニット30a〜30dの目標供給空気量が、ファンユニット30の供給空気量に関する指示である。言い換えると、メインコントローラ40は、ファンユニット30a〜30dを制御する複数のダンパコントローラに、複数の指示を送信する。ファンユニット30a〜30dのダンパコントローラは、供給空気量を目標供給空気量に近づけるようにダンパ38の開度を制御する。
さらに詳細に説明すると、例えば、ファンユニット30a〜30dのダンパコントローラは、それぞれ、ファンユニット30a〜30dの差圧センサ121で検知されるファンユニット30aの中を通過する風量(供給空気量)と目標風量(目標供給空気量)とを比較する。ファンユニット30a〜30dのダンパコントローラは、それぞれ、ファンユニット30a〜30dの中を通過する風量が目標風量よりも小さければ、駆動モータ39によりダンパ38の開度を増加させて、ファンユニット30a〜30dの風量(供給空気量)を増加させて目標風量に近づける。逆に、ファンユニット30a〜30dの中を通過する風量が目標風量よりも大きければ、それぞれ、駆動モータ39によりダンパ38の開度を減少させて、ファンユニット30a〜30dの風量(供給空気量)を減少させて目標風量に近づける。
例えば、複数のアクチュエータとして、風向板用モータ75を用いてもよい。送風ファン32のファンモータ33は、第2実施形態と同様の回転数を変更できるタイプのモータであってもよいが、回転数を変更できないタイプのモータであってもよい。ファンモータ33が回転数を変更できないタイプであるときには、例えば、ダンパ38と風向板74の両方またはいずれか一方でファンユニット30から吹出口ユニット70への供給空気量(風量)を変更することになる。それに対して、ファンモータ33が回転数を変更できるタイプであるときには、ダンパ38と風向板74の両方またはいずれか一方の開度の変更だけでなく、ファンモータ33の回転数の変更も合わせてファンユニット30及び吹出口ユニット70から空調対象空間SAへの供給空気量(風量)を変更することになる。
ファンモータ33が回転数を変更できないタイプであって、風向板74だけでファンユニット30から吹出口ユニット70への供給空気量(風量)を変更する場合、ファンコントローラ34に代えて風向板コントローラが設けられる。メインコントローラ40は、算出した供給空気量を目標供給空気量として、複数の風向板コントローラに送信する。メインコントローラ40は、例えば、ファンユニット30a〜30dに取り付けられている風向板コントローラに、ファンユニット30a〜30dの目標供給空気量を送信する。このファンユニット30a〜30dの目標供給空気量が、ファンユニット30a〜30dの供給空気量に関する指示である。言い換えると、メインコントローラ40は、ファンユニット30a〜30dを制御する複数の風向板コントローラに、複数の指示を送信する。ファンユニット30a〜30dの風向板コントローラは、供給空気量を目標供給空気量に近づけるように風向板74の開度を制御する
さらに詳細に説明すると、例えば、ファンユニット30a〜30dの風向板コントローラは、それぞれ、ファンユニット30a〜30dの差圧センサ121で検知されるファンユニット30aの中を通過する風量(供給空気量)と目標風量(目標供給空気量)とを比較する。ファンユニット30a〜30dの風向板コントローラは、それぞれ、ファンユニット30a〜30dの中を通過する風量が目標風量よりも小さければ、風向板用モータ75により風向板74の開度を増加させて、ファンユニット30a〜30dの風量(供給空気量)を増加させて目標風量に近づける。逆に、ファンユニット30a〜30dの中を通過する風量が目標風量よりも大きければ、それぞれ、風向板用モータ75により風向板74の開度を減少させて、ファンユニット30a〜30dの風量(供給空気量)を減少させて目標風量に近づける。
(8)特徴
(8−1)
第2実施形態の空気調和システム1も、第1実施形態の(5‐1)で説明した特徴を有している。
(8−2)
第2実施形態のコントローラ300が、複数のファンユニット30a〜30dの供給空気量に関する複数の指示により複数のアクチュエータを制御する。第2実施形態のアクチュエータは、ファンモータ33、駆動モータ39及び風向板用モータ75のうちの少なくとも一つである。このような制御により、空気調和システム1は、利用側熱交換器11で効率的に熱交換できるように利用側熱交換器11を通過する風量を調整でき、空気調和システム1のエネルギー消費を抑制することができる。第2実施形態では、コントローラ300の複数のファンコントローラ34、複数のダンパコントローラ及び複数の風向板コントローラのうちの少なくとも一つが、複数のアクチュエータを制御する。
(8−3)
第2実施形態の空気調和システム1のコントローラ300は、複数の指示を送信するメインコントローラ40と、メインコントローラ40から複数の指示を受信する少なくとも一つのサブコントローラとを含んでいる。第2実施形態のサブコントローラには、ファンコントローラ34、ダンパコントローラ及び風向板コントローラがある。少なくとも一つのサブコントローラが、複数の指示に基づき、複数のアクチュエータを制御する。例えば、複数のアクチュエータが複数のファンモータ33のみの場合、ファンコントローラ34とファンモータ33が1対1に対応するように設けられてもよい。また、1つのファンコントローラ34に対して複数のファンモータ33が対応するように設けられてもよい。このような空気調和システム1では、メインコントローラ40が、少なくとも一つのサブコントローラを介して複数のアクチュエータを制御するので、メインコントローラ40の制御が単純化されてダクト設計及びシステムのレイアウト変更が容易になる。
(8−4)
第2実施形態の空気調和システム1では、複数のファンユニット30a〜30dの各々が、ユニット内を通過する風量を検知する差圧センサ121または風速センサを有する。複数のサブコントローラの各々が、差圧センサ121または風速センサにより検知される風量をコントローラ300に指示された供給空気量に近づけるようにファンモータ33a〜33dの回転数を制御する。それにより、コントローラ300によるファンユニット30a〜30dの供給空気量の制御を確実に行うことができる。
(8−5)
第2実施形態の空気調和システム1では、コントローラ300が、複数のファンユニット30a〜30dの各々の調整する室内空気温度と設定温度との温度差及び送風温度からファンユニット30a〜30dの各々の供給空気量を算出し、算出した供給空気量に基づいて複数の指示を決定する。その結果、空気調和システム1は、供給空気量の変更により、空調対象空間SAの温度制御が容易になる。
<第3実施形態>
(9)全体構成
図13に示されている空気調和システム510は、熱交換器ユニット520と、ファンユニット530と、複数のダクト540と、コントローラ550とを備えている。熱交換器ユニット520は、第2ファン521を有する。複数のファンユニット530は、それぞれ、第1ファン531を有する。各第1ファン531は、空気をファンユニット530から空調対象空間SAに供給する。空調対象空間SAは、例えば、建物内の部屋である。部屋は、例えば、床、天井及び壁によって空気の移動が制限された空間である。1つまたは複数の空間を含む空調対象空間SAに対して、複数のファンユニット530が配設される。図13には、複数のファンユニット530を備える空気調和システム510の代表例として、2つのファンユニット530を備える空気調和システム510が1つの空調対象空間SAに対して配設されている例が示されている。ファンユニット530の個数は、3以上であってもよく、適宜設定されるものである。先にも述べたが、ファンユニット530が配設される空調対象空間SAは、2以上の空間であってもよい。
ダクト540は、熱交換器ユニット520から第2ファン521により送出される空気SArを、複数のファンユニット530に分配する。ダクト540は、主管541と、主管541から分岐した枝管542とを含んでいる。図13では、主管541が、熱交換器ユニット520の外に配置されている場合が示されているが、主管541は、熱交換器ユニット520の中に配置されてもよく、また熱交換器ユニット520の中から熱交換器ユニット520の外まで延びるように配置されてもよい。主管541は、熱交換器ユニット520の中に配置されている場合には、熱交換器ユニット520のケーシングの一部が主管541として機能する場合も含む。図13では、主管541の入口541aは、熱交換器ユニット520に接続されている例が示されている。第2ファン521は、熱交換器ユニット520内に配置されている。ここでは、第2ファン521から吹出される空気は、全てダクト540に流れ込むように構成されている。
ダクト540の主管541の出口541bは、枝管542の入口542aに接続されている。枝管542の複数の出口542bは、複数のファンユニット530に接続されている。
各ファンユニット530と、空調対象空間SAとは、通風路581により繋がっている。通風路581の入口581aがファンユニット530に接続されている。通風路581の出口581bが空調対象空間SAに接続されている。各第1ファン531は、ファンユニット530の中で、ダクト540の出口542bから通風路581の入口581aに向う気流を発生させる。これは別の観点で見ると、各第1ファン531は、枝管542の出口542bから空気SArを吸引しているということである。各第1ファン531は、回転数を変更することにより各ファンユニット530の中(通風路581の入口581aの手前)の静圧を変更することができる。各第1ファン531は、ダクト540の静圧が一定であるとすると、回転数を大きくすることにより、各ファンユニット530の中(通風路581の入口581aの手前)の静圧を高くすることができる。ファンユニット530の中の静圧が高くなると、通風路581を流れる空気SArの空気量が多くなる。このように流れる空気量が変わることによって、各通風路581の出口581bから空調対象空間SAに吹出される供給空気量が変わる。
コントローラ550は、メインコントローラ551と複数のサブコントローラ552とを含んでいる。メインコントローラ551と複数のサブコントローラ552とが互いに接続されて、コントローラ550が構成されている。メインコントローラ551は、第2ファン521の回転数を制御する。言い換えると、メインコントローラ551が第2ファン521の出力を制御する。第2ファン521の出力が高くなれば、第2ファン521の送風量が多くなる方向に第2ファン521の状態が変わる。
各ファンユニット530に対しては、1つのサブコントローラ552が設けられている。各サブコントローラ552は、対応する第1ファン531のファンモータ531aに風量変更に関する指示を出す。各サブコントローラ552は、目標風量(目標供給空気量)を記憶している。各サブコントローラ552は、目標風量に対して供給空気量が不足していれば第1ファン531のファンモータ531aの回転数を増加させる指示(風量変更に関する指示)を出す。逆に、サブコントローラ552は、目標風量に対して供給空気量が過剰であれば、第1ファン531のファンモータ531aの回転数を減少させる指示(風量変更に関する指示)を出す。風量変更に関する指示が、ファンユニット530の供給空気量に関する指示である。
コントローラ550は、複数の第1ファン531により空調対象空間SAに供給される供給空気量の情報を得る。供給空気量の情報は、例えば、1秒間当たりに空調対象空間SAに供給すべき空気量であり、この供給すべき空気量を言い換えると必要供給空気量ということになる。得られた供給空気量の情報を基に第2ファン521の要求出力を決定する。コントローラ550は、決定した要求出力になるように、第2ファン521の出力を制御する。具体的には、各サブコントローラ552が、対応するファンユニット530から、当該ファンユニット530の供給空気量の情報を得ている。各サブコントローラ552は、供給空気量の情報をメインコントローラ551に出力する。
(10)詳細構成
(10−1)熱交換器ユニット520
熱交換器ユニット520は、既に説明した第2ファン521以外に、利用側熱交換器522、第1風量検知手段523、温度センサ524及び水量調整弁525を有している。利用側熱交換器522には、熱源ユニット560から熱媒体として例えば冷水または温水が供給される。利用側熱交換器522に供給される熱媒体は、冷水または温水以外のもの、例えばブラインであってもよい。第1風量検知手段523には、例えば、風量センサ、風速センサまたは差圧センサを用いることができる。
第1風量検知手段523は、第2ファン521が送風する風量を検知する。第1風量検知手段523は、メインコントローラ551に接続されている。第1風量検知手段523が検知した風量の値は、第1風量検知手段523からメインコントローラ551に送信される。第1風量検知手段523が検知した風量は、ダクト540の主管541を流れる風量である。言い換えると、第1風量検知手段523が検知した風量は、複数のファンユニット530から空調対象空間SAに供給される供給空気量の総量になる。
温度センサ524は、第2ファン521からダクト540に送られる空気SArの温度を検知する。温度センサ524は、メインコントローラ551に接続されている。温度センサ524が検知した温度の値は、温度センサ524からメインコントローラ551に送信される。
熱交換器ユニット520は、通風路582を介して、空調対象空間SAに繋がっている。通風路582を通って空調対象空間SAから戻ってきた空気RArは、第2ファン521により、利用側熱交換器522を通ってダクト540に送り出される。利用側熱交換器522を通るときに、空気RArは、利用側熱交換器522を流れる冷水または温水と熱交換して調和空気になる。利用側熱交換器522で熱交換をしてダクト540に送り出される空気SArに与えられる熱量は、水量調整弁525によって調整される。水量調整弁525の開度は、メインコントローラ551により制御される。水量調整弁525の開度が大きくなれば、利用側熱交換器522に流れる水量が多くなり、利用側熱交換器522と空気SArとの間で単位時間あたりに交換される熱量が多くなる。逆に、水量調整弁525の開度が小さくなれば、利用側熱交換器522に流れる水量が少なくなり、利用側熱交換器522と空気SArとの間の単位時間あたりの熱交換量が少なくなる。
(10−2)ファンユニット530
ファンユニット530は、既に説明した第1ファン531以外に、第1風量検知部である第2風量検知手段532を有している。第2風量検知手段532は、第1ファン531が送風する風量を検知する。各第2風量検知手段532は、対応する1つのサブコントローラ552に接続されている。第2風量検知手段532が検知した風量の値は、サブコントローラ552に送信される。第2風量検知手段532が検知した風量は、通風路581を流れる風量である。言い換えると、第2風量検知手段532が検知した風量は、各ファンユニット530から空調対象空間SAに供給される供給空気量になる。第2風量検知手段532には、例えば、風量センサ、風速センサまたは差圧センサを用いることができる。
(10−3)リモートセンサ570
複数のリモートセンサ570は、温度センサの機能を有している。各リモートセンサ570は、対応するサブコントローラ552に、空調対象空間SAの温度を示すデータを送信できるように構成されている。
(11)空気調和システム510の動作
複数のサブコントローラ552は、それぞれ、接続されているリモートセンサ570から、検知した対象空間の温度の値を受信する。各サブコントローラ552は、設定温度を示すデータを保持している。例えば、リモートコントローラ(図示せず)などから、各サブコントローラ552に設定温度を示すデータが予め送信される。各サブコントローラ552は、リモートコントローラなどから受信した設定温度を示すデータを内蔵するメモリなどの記憶装置552b(図14参照)に記憶している。各サブコントローラ552が設定温度の値をメインコントローラ551に送信する。メインコントローラ551は、設定温度に基づき、対応するリモートセンサ570の検知した温度に応じて、各ファンユニット530の目標風量を決定する。メインコントローラ551は、目標風量の値を各サブコントローラ552に送信する。
メインコントローラ551は、空調対象空間SAに供給すべき目標風量の総量に応じて、第2ファン521の出力を決定する。
例えば、主管541の出口541b(枝管542の入口542a)の静圧が主管541の入口541aの静圧と枝管542の出口542bの静圧の中間の値をとる場合と、中間の値よりも大きな値をとる場合とを比較すると、中間の値よりも大きな値をとる場合の方が第2ファン521の出力の割合が複数の第1ファン531の出力の割合よりも大きくなる。逆に、主管541の出口541b(枝管542の入口542a)の静圧が当該中間の値をとる場合と中間の値よりも小さな値をとる場合とを比較すると、小さな値をとる場合の方が第2ファン521の出力の割合が複数の第1ファン531の出力の割合よりも小さくなる。第2ファン521の出力と複数の第1ファン531の出力の割合には、効率の良い範囲がある。そこで、メインコントローラ551は、効率の良い割合になるように、第2ファン521の出力を決定する。言い換えると、それは、メインコントローラ551が、目標風量の総量に対して、予め定められている適切な出力に、第2ファン521の出力を決定する、ということである。
例えば、第2ファン521の出力の次のような決定方法を考えれば、第2ファン521の出力に消費電力の削減に適した第2ファン521の出力の範囲があることが分かる。第2ファン521の出力を上げて第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が上がるのであれば、第2ファン521の出力を徐々に下げ、第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が再び上昇に転じる前の第2ファン521の出力に決定すれば、その決定された出力の範囲が他の範囲よりも消費電力が小さな範囲になる。逆に、第2ファン521の出力を下げて第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が上がるのであれば、第2ファン521の出力を徐々に上げ、第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が再び上昇に転じる前の第2ファン521の出力に決定すれば、その決定された出力の範囲が他の範囲よりも消費電力が小さな範囲になる。第2ファン521の出力を上げて第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が下がるのであれば、第2ファン521の出力を徐々に上げ、第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が再び上昇に転じる前の第2ファン521の出力に決定すれば、その決定された出力の範囲が他の範囲よりも消費電力が小さな範囲になる。逆に、第2ファン521の出力を下げて第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が下がるのであれば、第2ファン521の出力を徐々に下げ、第2ファン521及び複数の第1ファン531の消費電力の総計が再び上昇に転じる前の第2ファン521の出力に決定すれば、その決定された出力の範囲が他の範囲よりも消費電力が小さな範囲になる。ただし、第2ファン521の適切な出力を決定するのはこのような方法には限られない。
メインコントローラ551が目標風量を決定して目標風量の値を各サブコントローラ552に送信した後、ファン効率が最も高いファンユニット530以外の各ファンユニット530は、対応するサブコントローラ552により第1ファン531のファンモータ531aの回転数(第1ファン531の回転数)を調整される。複数の第1ファン531のファンモータ531aの回転数の調整は互いに独立して行われる。
このとき、決定された第2ファン521の出力において、ファン効率が最も高いファンユニット530の第1ファン531のファンモータ531aの回転数が最大になっている。ここで、ファン効率が最も高いファンユニット530は、枝管542の入口542aの静圧が同じで空調対象空間SAに供給する供給空気量が同じ場合に、消費エネルギーが最も小さいファンユニット530である。また、ファン効率が最も低いファンユニット530は、枝管542の入口542aの静圧が同じで空調対象空間SAに供給する供給空気量が同じ場合に、消費エネルギーが最も大きいファンユニット530である。
各サブコントローラ552は、供給空気量を目標風量に一致させるべく、各第1ファン531のファンモータ531aの回転数を制御する。複数のサブコントローラ552は、互いに独立して、複数の第1ファン531のファンモータ531aの回転数を制御する。各サブコントローラ552は、目標風量に対して、第2風量検知手段532が検知した風量が小さければ、各第1ファン531のファンモータ531aの回転数を増加させる。各サブコントローラ552は、目標風量に対して、第2風量検知手段532が検知した風量が多ければ、各第1ファン531のファンモータ531aの回転数を減少させる。もし、ファン効率が最も高いファンユニット530の回転数が下がったときには、メインコントローラ551は、第2ファン521の出力を変更して、ファン効率が最も高いファンユニット530の回転数が最大になるように調整する。
メインコントローラ551は、複数の第1ファン531の中の少なくとも1台の第1ファン531の運転状態または複数の第1ファン531の中の少なくとも1台の第1ファン531の風量を変更するときには、第2ファン521及び複数の第1ファン531の中のファン効率の高いファンの出力を増やすことを優先するかまたはファン効率の低いファンの出力を減らすことを優先する。言い換えると、メインコントローラ551は、空調対象空間SAへの供給空気量を多くする場合には、第2ファン521及び複数の第1ファン531の中のファン効率の高いファンの出力を増やすように、第2ファン521の出力及び複数のファンユニット530の目標風量を決定する。逆に、メインコントローラ551は、空調対象空間SAへの供給空気量を少なくする場合には、第2ファン521及び複数の第1ファン531の中のファン効率の高いファンの出力を減らすように、第2ファン521の出力及び複数のファンユニット530の目標風量を決定する。
しかし、メインコントローラ551は、複数のファンユニット530の中のファン効率が最大のものの風量が目標風量に達しない場合には、第1ファン3の出力を増加させる。このとき、メインコントローラ551は、第1ファン3の出力を増加させ且つ、ファン効率が最大のファンユニット530の第1ファン531のファンモータ531aの回転数を最大に保たせる。
(12)コントローラ
コントローラ550はコンピュータにより実現されるものである。コントローラ550は、制御演算装置551a,552aと記憶装置551b,552bとを備える。制御演算装置551a,552aには、CPU又はGPUといったプロセッサを使用できる。制御演算装置551a,552aは、記憶装置551b,552bに記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の画像処理や演算処理を行う。さらに、制御演算装置551a,552aは、プログラムに従って、演算結果を記憶装置551b,552bに書き込んだり、記憶装置551b,552bに記憶されている情報を読み出したりすることができる。図14は、制御演算装置551a,552aにより実現される各種の機能ブロックを示している。記憶装置551b,552bは、データベースとして用いることができる。
(13)変形例
(13−1)変形例3A
熱交換器ユニット520には、図15に示されているように、外気導入ユニット610が取り付けられてもよい。外気導入ユニット610は、第3ファン611及び、第2風量検知部である第3風量検知手段612を有している。外気導入ユニット610は、第3ファン611により、空調対象空間SAの外から外気OArを取り入れて熱交換器ユニット520に送風する。第3風量検知手段612は、熱交換器ユニット520に送られる外気OArの風量を検知する。第3風量検知手段612は、検知した外気OArの送風量の値をメインコントローラ551に送信する。外気導入ユニット610から外気OArが熱交換器ユニット520に送られる場合に、メインコントローラ551は、第2ファン521の出力の制御について外気OArの送風量に応じた補正を行うように構成されてもよい。第3風量検知手段612には、例えば、風量センサ、風速センサまたは差圧センサを用いることができる。
(14)特徴
(14−1)
第3実施形態の空気調和システム510は、コントローラ550と、複数のダクト540と、複数のファンユニット530とを備えている。複数のダクト540は、熱交換器ユニット520の利用側熱交換器522を通過した調和空気を分配するためのものである。複数のファンユニット530は、複数のダクト540に対応して設けられ、熱交換器ユニット520から複数のダクト540を介して空調対象空間SAに調和空気を供給する。複数のアクチュエータである複数のファンモータ531aは、空調対象空間SAに供給する調和空気の供給空気量を変更できるように構成されている。複数のダクト540の各々が、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。複数のファンユニット530の各々が、第1ファン有し、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。複数のアクチュエータの各々が、複数の分配流路のうちの一つに配置されている。コントローラ300が、複数のファンモータ531a制御することにより、複数のファンユニット530の供給空気量をそれぞれ制御する。その結果、第3実施形態の空気調和システム510は、利用側熱交換器522で効率的に熱交換できるように利用側熱交換器522を通過する風量を調整でき、エネルギー消費を抑制することができる。
(14−2)
第3実施形態の空気調和システム510では、コントローラ550が、複数のファンユニット530の供給空気量に関する複数の指示により複数のファンモータ531aを制御する。そのため、コントローラ550が複数のファンモータ531aに供給空気量に関する指示より複数のファンモータ531aを制御し、利用側熱交換器522で効率的に熱交換できるように利用側熱交換器522を通過する風量を調整して、エネルギー消費を抑制する。
(14−3)
第3実施形態の空気調和システム510では、コントローラ550が、複数の指示を送信するメインコントローラ551と、メインコントローラ551から複数の指示を受信する少なくとも一つのサブコントローラ552とを含む。少なくとも一つのサブコントローラ552が、複数の指示に基づき、複数のファンモータ531aを制御する。その結果、メインコントローラ551の制御が単純化されてダクト設計及びシステムのレイアウト変更が容易になる。
(14−4)
第3実施形態の空気調和システム510では、複数のファンユニット530の各々が、ユニット内を通過する風量を検知する第1風量検知部である第2風量検知手段532を有している。複数のサブコントローラ552の各々が、第2風量検知手段532により検知される風量をメインコントローラ551に指示された供給空気量に近づけるようにファンモータ531aの回転数を制御する。その結果、サブコントローラ552によるファンユニット530の供給空気量の制御を確実に行うことができる。
(14−5)
第3実施形態の空気調和システム510では、コントローラ550が、複数のファンユニット530の各々の調整する室内空気温度と設定温度との温度差及び送風温度から各ファンユニット530の供給空気量を算出し、算出した供給空気量に基づいて複数の指示を決定する。そのため、空気調和システム510では、供給空気量の変更により、空調対象空間の温度制御が容易になる。
(14−6)
第3実施形態の空気調和システム510では、熱交換器ユニット520が、第2ファン521を有している。この空気調和システム510では、コントローラ550が、複数のファンユニット530の供給空気量に基づき、第2ファン521を制御する。このように、コントローラ550が、複数の第1ファン531の供給空気量に合わせて適正な値なるように第2ファン521を制御でき、空気調和システム510の消費エネルギーが抑制される。
(14−7)
第3実施形態の空気調和システム510では、熱交換器ユニット520が、第2ファン521を有している。この空気調和システム510では、コントローラ550が、メインコントローラ551と、複数のサブコントローラ552を含んでいる。メインコントローラ551は、ファンユニット530の供給空気量に関する複数の指示により複数のファンモータ531aを制御する。サブコントローラ552は、メインコントローラ551が送信した複数の指示を受信して複数のファンモータ531aを制御する。メインコントローラ551が、複数の指示により指示する供給空気量の総量に対して予め定められている出力になるよう、第2ファン521を制御する。その結果、空気調和システム510では、複数の第1ファン531の供給空気量に合わせて第2ファン521の出力を適正な値にするための第2ファン521の制御が容易になる。 以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
1,510 空気調和システム
10,520 熱交換器ユニット
11,522 利用側熱交換器
20,20a〜20e,540 ダクト
30,30a〜30d,30M,30GM,30S,530 ファンユニット
32,32a〜32d 送風ファン(第1ファンの例)
33,531a ファンモータ(アクチュエータの例)
34 ファンコントローラ(サブコントローラの例)
38 ダンパ
39 駆動モータ(アクチュエータの例)
40 メインコントローラ
50 熱源ユニット
51 圧縮機
52 熱源側熱交換器
53 膨張弁
60,60a〜60d リモートコントローラ
74 風向板
75 風向板用モータ(アクチュエータの例)
101 吸込温度センサ
102 ガス側温度センサ(熱媒体温度センサの例)
103 液側温度センサ(熱媒体温度センサの例)
104 利用側熱交換器温度センサ(熱媒体温度センサの例)
121 差圧センサ
300 コントローラ
531 第1ファン
521 第2ファン
532 第2風量検知手段(第1風量検知部の例)
550 コントローラ
551 メインコントローラ
552 サブコントローラ
612 第3風量検知手段(第2風量検知部の例)
SA 空調対象空間
特開平11−132489号公報

Claims (7)

  1. 利用側熱交換器(522)を有する熱交換器ユニット(520)を備え、前記利用側熱交換器での熱交換によって調和空気を生成し、前記調和空気を前記熱交換器ユニットに連通する複数の分配流路を介して空調対象空間(SA)に供給する空気調和システムであって、
    コントローラ(550)と、
    前記熱交換器ユニットの前記利用側熱交換器を通過した前記調和空気を分配するための複数のダクト(540)と、
    前記複数のダクトに対応して設けられ、前記熱交換器ユニットから前記複数のダクトを介して前記空調対象空間に前記調和空気を供給する複数のファンユニット(530)と、
    前記空調対象空間に供給する前記調和空気の供給空気量を変更できるように構成されている複数のアクチュエータ(531a)と、
    を備え、
    前記熱交換器ユニットが、第2ファン(521)を有し、
    前記コントローラは、前記複数のファンユニットの供給空気量に関する複数の指示により前記複数のアクチュエータを制御するメインコントローラ(551)と、前記メインコントローラが送信した複数の指示を受信して前記複数のアクチュエータを制御する複数のサブコントローラ(552)とを含み、
    前記複数のダクトの各々が、前記複数の分配流路のうちの一つに配置され、
    前記複数のファンユニットの各々が、第1ファン(531)を有し、前記複数の分配流路のうちの一つに配置され、
    前記複数のアクチュエータの各々が、前記複数の分配流路のうちの一つに配置され、
    前記コントローラが、前記複数のアクチュエータを制御することにより、前記複数のファンユニットの供給空気量をそれぞれ制御し、
    前記メインコントローラが、前記複数の指示により指示する供給空気量の総量に対して予め定められている出力になるよう、前記第2ファンを制御する、空気調和システム(510)。
  2. 前記複数のアクチュエータの各々は、前記第1ファンを駆動するファンモータ(531a)である、
    請求項1に記載の空気調和システム(510)。
  3. 前記複数のファンユニットの各々が、ユニット内を通過する風量を検知する第1風量検知部(532)を有し、
    前記複数のサブコントローラの各々が、前記第1風量検知部により検知される風量を前記メインコントローラに指示された供給空気量に近づけるように前記ファンモータの回転数を制御する、
    請求項2に記載の空気調和システム(510)。
  4. 前記コントローラが、前記複数のファンユニットの各々の調整する室内空気温度と設定温度との温度差及び送風温度から各ファンユニットの供給空気量を算出し、算出した供給空気量に基づいて前記複数の指示を決定する、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和システム(510)。
  5. 前記メインコントローラが、前記複数のサブコントローラから受信する設定温度および対象空間の温度に応じて供給空気量に関する前記複数の指示を決定する、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和システム(510)。
  6. 前記熱交換器ユニットは、熱媒体として冷水、温水またはブラインが流れる前記利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器に流れる流量を調整する水量調整弁(525)を備え、
    前記メインコントローラは、前記水量調整弁の開度を制御する、
    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(510)。
  7. 空気調和システム(510)は、外気導入ユニット(610)をさらに備え、
    前記外気導入ユニットは、第3ファン(611)および第2風量検知部(612)を有し、
    前記メインコントローラは、前記第2風量検知部により検知される送風量を受信し、受信した送風量に応じて前記第2ファンを制御する、
    請求項1から6のいずれか一項に記載の空気調和システム(510)。
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