JP7037095B2 - 空調機 - Google Patents

Description

本発明は、室内の空間を調和する空調機に関するものであり、特に、空調機から送出する風量及び、熱交換器内の熱媒の流量を可変に調整することができる空調機に関する。

一般的にビルや集合住宅、工場等には、これらの屋内空間に温度調整された空気を供給するための空調機が設置されている。このような空調機は主に、熱交換器や、駆動源により駆動するファンを有した送風機、加湿器等の機器が筐体内に配設されており、近年、吹出口やダクト等に設けられたセンサから得た温度・湿度・圧力等の情報や、基盤が搭載された制御部に設定しておいた目標値を基に、制御部が筐体内の各機器バルブの開度調整や送風ファンの回転数制御が求められている。

例えば、特許文献１に示される空調機は、制御部としてのＣＰＵに管理者が入力機器としてのキーボードと表示部としてのＣＲＴを用い、シーケンスリレー盤及びインターフェースを介して空調機の起動時刻を記憶させることで、空調機の起動時刻前において熱媒を通過させる熱媒管に設けたバルブの開度が調整され、起動前に空調機を予熱させるようになっている。このことから、設定した起動時刻には空調済みの空気が空調機から供給されるようになっている（特許文献１参照）。

特開昭５７－１７９５２４号公報（第２頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に示されている空調機は、空調済みの快適な空気を供給させるために予め予熱の必要があるため、急な起動の際には、空調機内が予熱されておらず、また風速も通常運転制御で比較的高速なことから、初動時に熱交換が不十分な空気を供給してしまい良好な空調効率を得ることができなかった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、常時、空調効率の良い空調機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の空調機は、
空気が流通する開口部を有する筐体と、熱媒が流通する熱媒管及び該熱媒の流通を制御するバルブを有し、該筐体内を流通する空気と熱媒とを熱交換させる熱交換器と、該熱交換器で熱交換された空気を前記筐体外に送出する送風機と、を少なくとも備えた空調機であって、
前記筐体内には、該筐体内を流通する空気との熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度とをそれぞれ計測する第１センサと、熱媒との熱交換後の空気の温度を計測する第２センサと、が配設されており、
前記空調機は、熱交換後の空気の目標温度値を設定可能な記憶部と、前記第１センサと前記第２センサとが計測した計測情報が入力される入力部と、前記記憶部が備える前記目標温度値と前記第１及び第２センサからの計測情報に基づき前記バルブの開度を導出する演算部と、前記演算部が導出した値を出力する出力部と、からなる制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記第１センサが計測した前記熱媒の温度差に基づき、前記バルブを開方向へ開度調整する通常運転制御を行うことを特徴としている。
この特徴によれば、制御ユニットの第１センサから得た熱媒の熱交換前の温度と熱交換後の温度との温度差に基づいて、通常運転制御として、出力部がバルブの開方向への開度調整を行い熱媒管内の熱媒を十分に循環させるので、熱交換が十分に行われた空調済みの空気が強い力で送出されることから、予熱の必要がなく、いつ起動しても快適な空気を送出する空調機を提供することができる。

前記空調機は、前記送風機の出力を制御するインバータを更に備え、
前記演算部は、前記記憶部が備える前記目標温度値と前記第１及び第２センサからの計測情報に基づき前記バルブの開度と前記インバータの出力とを導出し、
前記制御ユニットは、前記第１センサが計測した前記熱媒の温度差に基づき、前記バルブを開方向へ開度調整するとともに、前記インバータの出力を上げる通常運転制御を行うことを特徴としている。
この特徴によれば、制御ユニットの第１センサから得た熱媒の熱交換前の温度と熱交換後の温度との温度差に基づいて、通常運転制御として、出力部がバルブの開方向への開度調整を行い熱媒管内の熱媒を十分に循環させ、かつインバータの出力を向上させるので、熱交換が十分に行われた空調済みの空気が強い力で送出されることから、予熱の必要がなく、いつ起動しても快適な空気を送出する空調機を提供することができる。

前記制御ユニットは、前記第１センサが計測した前記熱媒の温度差が一定温度以上と判定された場合、前記通常運転制御を行い、前記第１センサが計測した前記熱媒の温度差が一定温度未満と判定された場合、前記通常運転制御に優先して、前記バルブの閉方向への開度調整と前記インバータの出力を抑える低速運転制御を行うことを特徴としている。
この特徴によれば、第１センサから得た熱媒の熱交換前の温度と熱交換後の温度との温度差が一定温度未満と計測情報が判定された場合、低速運転制御として、出力部がバルブの閉方向への開度調整を行い熱媒の温度生成を促進させかつ、送風機が低速運転となるように制御されるので、熱交換の不十分な空気を送出することを抑えることができる。

前記筐体内の空気を加湿する加湿器と、空調前の空気の湿度を検出する湿度センサが配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、空調前の空気の湿度に応じて、筐体内の空気を適宜加湿させることができる。

前記制御ユニットは、前記目標温度値や前記第１及び第２センサが検知した温度を表示するモニタを有する表示部と、前記目標温度値を変更可能な操作部と、を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、外部から接続する入力機器や表示機器が不要で、空調機の温度状態を視認でき、また設定変更が簡便に行える。

前記制御ユニットは、前記熱交換器の上流側の圧力と、前記熱交換器の下流側の圧力との差圧に基づき前記空調機から送出される風量を導出することを特徴としている。
この特徴によれば、筐体内の空気が熱交換器を通過する際に生じる圧力差を利用して、筐体から送出される空調済み空気の正確な流量を導出させることができる。

実施例１，２における空調機を示す斜視図である。 （ａ）は空調機の一部側断面図を示し、（ｂ）は上面図を示す。 空調機のＡ－Ａ断面図を示す。 実施例１における制御盤の制御体系を示す模式図である。 実施例１における空調機の制御フローを示すブロック図である。 実施例２における制御盤の制御体系を示す模式図である。 実施例２における空調機の制御フローを示すブロック図である。

本発明に係る空調機を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る空調機につき、図１から図５を参照して説明する。先ず図１の符号１は、本発明の適用された空調機であり、後述するように温度及び湿度を調整した空気（空調済み空気）を生成し、送出するものである。

図１に示されるように、空調機１は、空調前の外気を取り込む開口部５及び空調済みの空気を送出する開口部６（図２，３参照）を有し略直方体を成す筐体２を備えている。筐体２は、天板２Ａ、側面板２Ｂ，２Ｂ、背面板２Ｃ、正面板２Ｄ、底板２Ｅとから構成され、これ等の板材の内部に空間を有しており、底板２Ｅを除く各板は、ウレタン等の断熱材を２枚の薄板で挟持させたサンドイッチパネルから成っている。また、筐体２には、筐体内の内部空間と連通し、開閉可能な扉が複数配設されている。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、筐体２には、その内部に配設され熱媒と空気とを熱交換する熱交換器７と、熱交換器７で熱交換された空気を適宜加湿する加湿器９と、筐体２内にて熱交換及び加湿された空気を筐体２外に送出するモータ１８を備えた送風機８と、後述する制御ユニットとしての制御盤３と、が主に配設されている。また、筐体２内には、熱交換前と熱交換後の空気の圧力をそれぞれ計測する圧力計Ｐと、筐体２内に流入された空気の湿度を計測する湿度計Ｈと、熱交換前の熱媒の温度を計測する温度計Ｔ１と、熱交換後の熱媒の温度を計測する温度計Ｔ２と、熱交換後の空気の温度を計測する温度計Ｔ３とが設置されている。

すなわち空調機１は、筐体２内に上記した熱交換器７、加湿器９及び送風機８等の機器一式が配設されたユニットとして構成されており、このユニットを運搬し所望の個所に設置するとともに、付帯工事として後述する配管工事、及び配線工事等を行うことで使用に供される。

以下、空調機１の構造について詳細に説明する。尚、図２に参照されるように、空気が流入する開口部５側を左側または上流側とし、熱交換後の空気が送出される開口部６側を右側または下流側として、上流側から順に説明する。また、実施例１における流通路とは、空気が流入する開口部５から空気が送出される開口部６間に形成される空気の主たる移動通路を指す。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、空気を導入する開口部としての開口部５は、筐体２の図示左側に開口形成されており、その開口面の略全面に配されたフィルタ５ａを介し筐体２の内外を連通している。開口部５には図示しないダクトが外方側から連結され、外気等の空調前の空気を筐体内に取り込むようになっている。

図２（ｂ）に示されるように、開口部５に連通する筐体２の内部には、筐体２の内面と制御盤３の背面板３ａと後述するエアフィルタ１２の前面とから構成される空間Ｓ１が形成されている。開口部５から筐体２内に流入した空気は、まず空間Ｓ１に流入される。空間Ｓ１の上流側には、湿度センサＨが配設されており、空間Ｓ１に流入された空気の湿度を測定し図示しないケーブルを介して測定結果を制御盤３の入力部３Ａに送信するようになっている。

空間Ｓ１の下流側には、エアフィルタ１２が、断面視略矩形状で図示左右方向に延設された短管状の枠体２１に、全周に亘り固定されて配設されている。この枠体２１は、筐体２の内面から上下左右に離間して設置されている。また、エアフィルタ１２は、開口部５から流入した空気中の塵埃等のパーティクルを除去するために配設されており、枠体２１に組み付けられた略矩形状のアルミフレーム１２ｂに、合成繊維不織布またはガラス繊維の濾材１２ａが張設されて形成されている。なお、ここでの断面方向は、筐体２内の空気が流通する紙面左右方向に直交する方向を指す。よって、空間Ｓ１の空気は、エアフィルタ１２を通過するとともに空気中のパーティクルが除去され、更に枠体２１内を通過するようになっている。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、エアフィルタ１２が配設されている枠体２１の下流側には、この枠体２１よりも上下左右方向に大形に開口するとともに上流側から下流側へ延びる短管状の膨出ダクト２２が配設されている。これにより、エアフィルタ１２の下流側から枠体２１の内方側と膨出ダクト２２の内方側には、空間Ｓ２が形成されるようになっている。また、空間Ｓ２内には、圧力計Ｐが配設されており、膨出ダクト２２が形成する熱交換前の空間Ｓ２内の圧力と、後述する空間Ｓ３の圧力を計測し、図示しないケーブルを介して測定結果を制御盤３の入力部３Ａに送信するようになっている。

図２（ａ）に示されるように膨出ダクト２２の下流側には、開口部６方向へ延びる短管状のダクト２３が溶接され接続されている。ダクト２３の内部には、熱交換器７が配設されている。図３に示されるように熱交換器７は、流通路方向に空気が流通する隙間を設け複数の薄板状の金属板を平行に並べて配列されたフィン群Ｆと、このフィン群Ｆを貫通し内部に熱媒が流通する熱媒管としての伝熱管１７と、から主に構成されている。また、伝熱管１７は筐体２に形成された孔部を貫通し、その両端部７ａ，７ｂが筐体２の外部に配設され、図示しない熱媒管と連通している。更に筐体２の外部に配設されている図示しない加熱・冷却手段により、加熱若しくは冷却された熱媒が前記した熱媒管を介し端部７ａから熱交換器７へ供給され、熱交換器７で空気と熱交換された熱媒が端部７ｂから前記した加熱・冷却手段へ排出されることで、熱媒が循環するようになっている。尚、本実施例では熱媒の一種として水が適用されているが、Ｒ４１０Ａや他の代替フロン、アンモニアや炭酸ガス等の熱媒のみならず、ブラインなど全ての熱媒に適用可能である。更に尚、熱媒として冷媒を適用し、当該冷媒を図示しない圧縮機や膨張弁が構成された冷凍サイクルによって循環冷却させてもよい。

また、端部７ａとフィン群Ｆの間には、制御盤３の出力部３Ｄにより開度調整される電磁弁Ｖ１が配設されており、伝熱管１７内を流通する熱媒の流量が制御されるようになっている。電磁弁Ｖ１は、図示しない制御用ケーブルにより制御盤３と接続されている。また、電磁弁Ｖ１とフィン群Ｆの間には管内を流通する熱交換前の熱媒の温度を計測する温度計Ｔ１（第１センサ）が配設され、端部７ｂと筐体２内におけるフィン群Ｆの間には熱交換後の熱媒の温度を計測する温度計Ｔ２（第１センサ）が配設されている。温度計Ｔ１及びＴ２は、図示しない信号ケーブルを介して計測データを制御盤３の入力部３Ｃへ送信するようになっている。

また、図３に示されるように、膨出ダクト２２には、下流側に向けて開口された貫通孔２２ａが形成されており、圧力計Ｐから延出されたケーブルＣ１が挿通され、後述する空間Ｓ３の圧力を検出させるようになっている。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、熱交換器７が配設されているダクト２３の下流側には、このダクト２３よりも上下左右方向に大形に開口するとともに断面視略コ字状に形成され、空気の流通路側が開放された膨出ダクト２４が配設されている。これにより熱交換器７の下流側から後述する加湿器９の間にかけて空間Ｓ３が形成され、膨出ダクト２４が区画する空間Ｓ３には、熱交換後の空気が通過するようになっている。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、膨出ダクト２４の下流側には、加湿器９が断面視略矩形状で短管状の枠体２５内に固定されて配設されている。加湿器９は、熱交換器７にて熱交換された空気を加湿するために配設されており、筐体２の内外を連通する給水管９ａから供給される水を図示しない噴霧口から熱交換器７側へ噴霧させることで空気を加湿するようになっている。また、給水管９ａには、制御盤３の出力部３Ｄにより開度調整され噴霧口から噴霧される水量が制御される電磁弁Ｖ２が配設されている。電磁弁Ｖ２は、図示しない制御用ケーブルにより制御盤３と接続されている。

加湿器９の下流側には、筐体２の上面２Ａ、側面板２Ｂ，２Ｂ、正面板２Ｄ，底面２Ｅと、膨出ダクト２２の下流側側部から構成される空間Ｓ３’が形成されている。加湿器９で加湿された空気は、空間Ｓ３’内に流出されるようになっている。空間３’には、熱媒との熱交換後の空気の温度を計測する第２センサとしての温度計Ｔ３が配設されており、図示しない信号ケーブルを介して計測データを制御盤３の入力部３Ｃへ送信するようになっている。

筐体２の空間Ｓ２の最下部に設けられた底板２Ｅの一部は、ドレンパン１０Ａ，１０Ｂとして構成されている。ドレンパン１０Ａ，１０Ｂは、図示左右方向の中央部が最も低い底部である凹形状のテーパ面が形成されており、開口部５から空間Ｓ１に取り込まれる取り込み空気に伴い、筐体２内に流入する雨水や結露水や、熱交換器７において熱交換時に生じる結露による水分、及び加湿器９から噴霧される水分をドレン水として受水可能とされている。

また筐体２の正面の下部に、ドレンパン１０Ａ，１０Ｂの最も低い底部と筐体２外部とを連通するドレン口１０ａ，１０ｂがそれぞれ形成されており、空調機１の設置の際には付帯工事として、ドレン口１０ａに順次ドレン配管や、排水トラップを接続するとともに、この排水トラップを下水管等の排水管に接続する配管工事を要する。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、下流側の空間Ｓ３’には、底板２Ｅ上にモータ１８が配設されており、該モータ１８はモータ１８の上方に配設されている送風機８に接続されている。本実施例の送風機８は、縦長の細長い板状の羽根が筒状に取り付けられているシロッコファンであり、モータ１８を駆動させることで送風機８の図示しない羽根車が回転することで、空間Ｓ３’内の空気を筐体２の内外に連通し正面板２Ｄに形成されている開口部６に送出するようになっている。尚、モータ１８には、図示しないインバータが接続されており、該インバータは制御盤３の出力部３Ｄと図示しない制御用ケーブルにより接続されている。送風機８のファンは、出力部３Ｄからの出力によりインバータが周波数制御されることで、モータ１８の回転速度に追従して可変に制御されるようになっている。

すなわち筐体２の内部には、筐体２の内面と膨出ダクト２２の上流側側壁とで形成される空間Ｓ１と、エアフィルタ１２の下流側から枠体２１の内方側と膨出ダクト２２の内方側および熱交換器７の上流側端部よりも上流側に形成される空間Ｓ２と、熱交換器７の下流側から膨出ダクト２４の内方側および加湿器９の上流側端部よりも上流側に形成される空間Ｓ３と、筐体２の内面と加湿器９の下流側から形成される空間Ｓ３’とに便宜的に分類され、それぞれの空間は連通状態となっている。これにより、開口部５を介し筐体２の空間Ｓ１に流入した空気は、エアフィルタ１２を通過して空間Ｓ２へ流入され、空間Ｓ２の空気が下流側へ向けて移動することで熱交換器７において熱交換されたのち空間Ｓ３へ流入され、更に空間Ｓ３の空気が下流側へ向けて移動することで加湿器９を通過するに伴い加湿されて空間Ｓ３’に流入されるようになっている。

次に、図４を用いて制御盤３について詳しく説明する。図４に示されるように制御盤３は、熱交換後の空気の目標温度値を記憶する記憶部３Ａと、上述した温度計Ｔ１，Ｔ２及び温度計Ｔ３，圧力計Ｐ，湿度計Ｈが計測した温度情報、圧力情報及び湿度情報等の計測情報が入力される入力部３Ｃと、記憶部３Ａが記憶した目標温度値と温度計Ｔ１，Ｔ２、温度計Ｔ３、圧力計Ｐ及び湿度計Ｈが計測した計測情報に基づき熱交換器７に配設される電磁弁Ｖ１の開度と加湿器９に配設される電磁弁Ｖ２の開度とモータ１８に接続されたインバータの出力値とを導出する演算部３Ｂと、演算部３Ｂが導出した値を電磁弁Ｖ１と電磁弁Ｖ２に出力する出力部３Ｄと、目標温度値や温度計Ｔ１，Ｔ２と温度計Ｔ３，圧力計Ｐ，湿度計Ｈが検知した値を表示するモニタを有する表示部３Ｅと、目標温度値を変更可能な操作部３Ｆと、から主に構成されている。

制御盤３の操作について説明すると、表示部３Ｅとしてのモニタにタッチパネルによる入力機能が搭載された操作部３Ｆを操作することにより、目標温度値が変更可能に記憶部３Ａに記憶されるようになっている。ここで本実施例の目標温度値とは、熱交換後の空気の温度を意味し、実際の熱交換後の空気の温度は、空間Ｓ３’において下流側の開口部６近傍に配設された温度計Ｔ３によって計測される。

図５及び図２（ａ），（ｂ）を用いて、本発明の空調機１が行う空調制御について説明する。まず本発明の空調制御には、空調機１から吹き出される空調済み空気の温度を制御する吹出温度制御と、空調機１に還流される空気の温度を制御する還気温度制御とに分類されるが、本実施例では吹出温度制御について説明する。吹出温度制御とは、熱交換後の空気の温度を計測する温度計Ｔ３の目標温度値を設定し、この目標温度値若しくはその近傍温度に空調された空気を、インバータ制御を介して送風機８で送出する制御を指す。尚、還気温度制御は、吹出温度制御に代えて、空調機１から送出される空調済みの空気を供給する供給先から空調機１に還流させる場合に設定される制御であり、再度空調機１の上流側の開口部５から空間Ｓ１内に還気させ空間Ｓ１内にて還気温度を計測し、該還気温度を目標温度値として設定するものである。還気温度制御は、目標温度値として設定される温度が吹出温度制御と異なり、当該目標温度値を除いて吹出温度制御と略同じ制御のため、本実施例においては、吹出温度制御について説明し、還気温度制御の説明は省略する。

まず、空調機１の利用者もしくは管理者（以下、操作者と称する）は、操作部３Ｆとしてのタッチパネルを利用して、表示部３Ｅに表示された吹出温度制御アイコン及び還気温度制御アイコン（図示略）のうち、吹出温度制御アイコンを選択する（ステップ１）。

次に、操作者は、タッチパネルを利用して同様の操作で熱媒温度差制御を有効にするか無効にするかを選択する（ステップ２）。この熱媒温度差制御とは、熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が所定の設定値以上の場合に行われる通常運転制御と、上記した温度差が設定値未満の場合に通常運転制御に優先して行われる低速運転制御とが切替え可能な制御である。尚、熱媒温度差制御が有効な場合に演算部３Ｂが参照する熱媒の温度差の参照値は、記憶部３Ａに予め記憶されており、夏場（冷房季）・冬場（暖房季）等の季節や空調機１の配設環境にも応じて変動可能になっており、更に操作部３Ｆを介して設定変更も可能となっている。

ステップ２で操作者が熱媒温度差制御を有効にする操作をした場合、表示部３Ｅとしてのモニタに運転開始アイコン及び選択した制御内容，目標温度値等を設定入力・変更可能に表示させ、操作者が操作部３Ｆとしてのタッチパネルを押圧操作することで運転が開始する（ステップ３）。

熱媒温度差制御を有効とした空調運転が開始されると、出力部３Ｄからの出力信号に基づき所定の周波数に制御されたインバータを介し、送風機８のモータ１８が出力を上げ、開口部５から筐体２内の空間Ｓ１に空気が流入するようになっている。この空気流入に伴い、空間Ｓ１に配設されている湿度計Ｈにより空気の湿度が計測され、この湿度情報が入力部３Ｃに入力されるようになっている。次に、空間Ｓ１の空気はエアフィルタ１２を通過して空間Ｓ２に流入され、空間Ｓ２内に配設されている圧力計Ｐにより熱交換前の圧力が計測され、この圧力情報が入力部３Ｃに入力されるようになっている。

次に、空間Ｓ２から空間Ｓ３の間に配設されている熱交換器７により、フィン群Ｆを通過する空気と熱媒との熱交換が開始される。熱交換器７は、出力部３Ｄにより伝熱管１７に配設された電磁弁Ｖ１が開方向に開度調整され、筐体２内の空気と伝熱管１７内を流通する熱媒との熱交換が開始される。また、このとき、温度計Ｔ１が熱交換前の熱媒の温度を計測し、また、温度計Ｔ２が熱交換後の熱媒の温度を計測し、それぞれの温度情報が入力部３Ｃに入力される（ステップ４）。

次に、演算部３Ｂは、温度計Ｔ１が計測した熱交換前の熱媒の温度と温度計Ｔ２が計測した熱交換後の熱媒の温度との温度差を算出するとともに、記憶部３Ａに記憶されている熱媒の温度差の参照値に基づき、これら計測された熱媒の温度差が所定の設定値以上であるか否かを判定する（ステップ５）。

熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が、設定値以上の場合は、熱交換が効率的に行われていると演算部３Ｂから判定され、空調機１の通常状態として熱交換後の空気を、インバータ制御を介して適切な風量で供給先へ送出する通常運転制御に移行する（ステップ６）。また、通常運転制御中においても、演算部３Ｂは、計測された熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が設定値以上であるか否かを、定期的に判定するようになっている（ステップ５）。

またステップ５において、計測された熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が設定値未満と演算部３Ｂにより判定された場合は、熱媒と空気との熱交換が効率的に行われていないものとして、通常運転制御に優先して、低速運転制御に移行する（ステップ７）。低速運転制御は、熱媒の温度差が小さい場合に通常運転制御よりも優先して行われるものであり、電磁弁Ｖ１を閉方向へ開度調整することで熱交換器７内の熱媒の流通を少なくし、筐体２外に配設されている図示しない熱媒循環路において熱媒の熱交換を促進させるとともに、インバータの出力を抑えることで送風機８の図示しないファンを低速に運転させる制御である。この低速運転制御中はファンが低速で運転していることから、熱交換が不十分な空気を供給先に大量に供給することを一時的に抑えている。また、この低速運転制御中においても、演算部３Ｂは、計測された熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が設定値以上であるか否かを定期的に判定し（ステップ５）、設定値以上と判定された場合は、再度通常運転制御に移行するようになっている（ステップ６）。

また、圧力計Ｐから空間Ｓ３へ延出されたチューブＣ１の先端開口は圧力検知部として配設されており空間Ｓ３の圧力を計測するようになっている。圧力計Ｐは、熱交換前の空間Ｓ１における圧力の空気を取り入れるとともに、熱交換後の空間Ｓ３における圧力の空気を取り入れ、これらの圧力の差圧のデータを電気信号として、制御盤３内の入力部３Ｃに送信するようになっている。また制御盤３内の演算部３Ｂは、空間Ｓ１で検出された圧力と、空間Ｓ３で検出された圧力の差圧に基づき、空調機１から送出される風量（単位時間あたりの空気量）を導出するようになっており、導出した風量を表示部３Ｅに表示させるようになっている。

ステップ２に戻り、操作者が熱媒温度差制御を無効とする操作をした場合、表示部３Ｅとしてのモニタに運転開始アイコン及び選択した制御内容，目標温度値等を設定入力・変更可能に表示させ、操作者が操作部３Ｆとしてのタッチパネルを押圧操作することで運転が開始する（ステップ８）。

次に、空間Ｓ２から空間Ｓ３の間に配設されている熱交換器７により、フィン群Ｆを通過する空気と熱媒との熱交換が開始される。熱交換器７は、出力部３Ｄにより伝熱管１７に配設された電磁弁Ｖ１の開度が一定に維持され、筐体２内の空気と熱媒との熱交換が開始される。

次に、熱交換後の空気をインバータ制御を介して供給先へ送出する通常運転制御に移行する（ステップ９）。このように、熱媒温度差制御を無効とした空調運転の場合、上記した熱媒の温度差を判定することなく、すなわち低速運転制御に移行することなく常に通常運転制御が行われる。

以上説明したように、本発明によれば、制御盤３（制御ユニット）の温度計Ｔ１，Ｔ２（第１センサ）から得た熱媒の熱交換前の温度と熱交換後の温度との温度差に基づいて、通常運転制御として、出力部３Ｄが電磁弁Ｖ１（バルブ）の開方向への開度調整を行い伝熱管１７（熱媒管）内の熱媒を十分に循環させかつ、インバータの出力を向上させるので、熱交換が十分に行われた空調済みの空気が強い力で送出されることから、予熱の必要がなく、いつ起動しても快適な空気を送出する空調機１を提供することができる。

また、制御盤３の入力部３Ｃに温度計Ｔ１，Ｔ２から得た熱媒の熱交換前の温度と熱交換後の温度との温度差が一定温度未満と判定された場合、低速運転制御として、出力部３Ｄが電磁弁Ｖ１の閉方向への開度調整を行い熱媒の温度生成を促進させかつ、送風機８が低速運転となるように制御されるので、熱交換の不十分な空気を送出することを抑えることができる。

また、空調機１には、筐体２内の空気を加湿する加湿器９と、空調前の空気の湿度を検出する湿度計Ｈ（湿度センサ）が配設されており、制御盤３によって制御されていることで、空調前の空気の湿度に応じて、筐体２内の空気を適宜加湿させることができる。

また、制御盤３は、目標温度値や温度計Ｔ１，Ｔ２及び温度計Ｔ３（第２センサ）が検知した温度を表示するモニタを有する表示部３Ｅと、目標温度値を変更可能な操作部３Ｆとを備えることで、外部から接続する入力機器としてのキーボードや表示機器としてのＣＲＴ等が不要で、空調機の温度状態を視認でき、また設定変更が簡便に行える。

また、制御盤３は、熱交換器７の上流側の圧力と、熱交換器７の下流側の圧力との差圧に基づき、空調機１から送出される風量を導出することで、筐体２内の空気が熱交換器７を通過する際に生じる圧力差を利用して、筐体２から送出される空調済み空気の正確な流量を導出させることができる。

次に、実施例２に係る空調機１１につき、図１～３、図６及び図７を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する説明を省略する。

本実施例２の空調機１１は、実施例１の空調機１と同様の筐体２を備え、その内部に配設され熱媒と空気とを熱交換する熱交換器７と、熱交換器７で熱交換された空気を適宜加湿する加湿器９と、筐体２内にて熱交換及び加湿された空気を筐体２外に送出するモータ１８を備えた送風機８と、後述する制御ユニットとしての制御盤３と、が主に配設されている。また、筐体２内には、熱交換前と熱交換後の空気の圧力をそれぞれ計測する圧力計Ｐと、筐体２内に流入された空気の湿度を計測する湿度計Ｈと、熱交換前の熱媒の温度を計測する温度計Ｔ１と、熱交換後の熱媒の温度を計測する温度計Ｔ２と、熱交換後の空気の温度を計測する温度計Ｔ３とが設置されている。 本実施例２の空調機１１は、上述した実施例１の空調機１と比べ、制御盤１３にインバータを備えていない点で異なり、その他の点で実施例２の空調機１１は、実施例１の空調機１と同じ構造を有している。

次に、図６を用いて制御盤１３について詳しく説明する。図６に示されるように制御盤１３は、熱交換後の空気の目標温度値を記憶する記憶部１３Ａと、上述した温度計Ｔ１，Ｔ２及び温度計Ｔ３，圧力計Ｐ，湿度計Ｈが計測した温度情報、圧力情報及び湿度情報等の計測情報が入力される入力部１３Ｃと、記憶部１３Ａが記憶した目標温度値と温度計Ｔ１，Ｔ２、温度計Ｔ３、圧力計Ｐ及び湿度計Ｈが計測した計測情報に基づき熱交換器７に配設される電磁弁Ｖ１の開度と加湿器９に配設される電磁弁Ｖ２の開度を導出する演算部１３Ｂと、演算部１３Ｂが導出した値を電磁弁Ｖ１と電磁弁Ｖ２に出力する出力部１３Ｄと、目標温度値や温度計Ｔ１，Ｔ２と温度計Ｔ３，圧力計Ｐ，湿度計Ｈが検知した値を表示するモニタを有する表示部１３Ｅと、目標温度値を変更可能な操作部１３Ｆと、から主に構成されている。

制御盤１３の操作について説明すると、表示部１３Ｅとしてのモニタにタッチパネルによる入力機能が搭載された操作部１３Ｆを操作することにより、目標温度値が変更可能に記憶部１３Ａに記憶されるようになっている。ここで本実施例の目標温度値とは、熱交換後の空気の温度を意味し、実際の熱交換後の空気の温度は、空間Ｓ３’において下流側の開口部６近傍に配設された温度計Ｔ３によって計測される。

図７及び図２（ａ），（ｂ）を用いて、本発明の空調機１１が行う空調制御について説明する。まず本発明の空調制御には、空調機１１から吹き出される空調済み空気の温度を制御する吹出温度制御と、空調機１１に還流される空気の温度を制御する還気温度制御とに分類されるが、本実施例では吹出温度制御について説明する。吹出温度制御とは、熱交換後の空気の温度を計測する温度計Ｔ３の目標温度値を設定し、この目標温度値若しくはその近傍温度に空調された空気を、送風機８で送出する制御を指す。尚、還気温度制御は、吹出温度制御に代えて、空調機１１から送出される空調済みの空気を供給する供給先から空調機１１に還流させる場合に設定される制御であり、再度空調機１１の上流側の開口部５から空間Ｓ１内に還気させ空間Ｓ１内にて還気温度を計測し、該還気温度を目標温度値として設定するものである。還気温度制御は、目標温度値として設定される温度が吹出温度制御と異なり、当該目標温度値を除いて吹出温度制御と略同じ制御のため、本実施例においては、吹出温度制御について説明し、還気温度制御の説明は省略する。

まず、空調機１１の利用者もしくは管理者（以下、操作者と称する）は、操作部１３Ｆとしてのタッチパネルを利用して、表示部１３Ｅに表示された吹出温度制御アイコン及び還気温度制御アイコン（図示略）のうち、吹出温度制御アイコンを選択する（ステップ１１）。

次に、操作者は、タッチパネルを利用して同様の操作で熱媒温度差制御を有効にするか無効にするかを選択する（ステップ１２）。この熱媒温度差制御とは、熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が所定の設定値以上の場合に行われる通常運転制御と、上記した温度差が設定値未満の場合に通常運転制御に優先して行われる低速運転制御とが切替え可能な制御である。尚、熱媒温度差制御が有効な場合に演算部１３Ｂが参照する熱媒の温度差の参照値は、記憶部１３Ａに予め記憶されており、夏場（冷房季）・冬場（暖房季）等の季節や空調機１１の配設環境にも応じて変動可能になっており、更に操作部１３Ｆを介して設定変更も可能となっている。

ステップ１２で操作者が熱媒温度差制御を有効にする操作をした場合、表示部１３Ｅとしてのモニタに運転開始アイコン及び選択した制御内容，目標温度値等を設定入力・変更可能に表示させ、操作者が操作部１３Ｆとしてのタッチパネルを押圧操作することで運転が開始する（ステップ１３）。

熱媒温度差制御を有効とした空調運転が開始されると、出力部１３Ｄからの出力信号に基づき、送風機８のモータ１８が出力を上げ、開口部５から筐体２内の空間Ｓ１に空気が流入するようになっている。この空気流入に伴い、空間Ｓ１に配設されている湿度計Ｈにより空気の湿度が計測され、この湿度情報が入力部１３Ｃに入力されるようになっている。次に、空間Ｓ１の空気はエアフィルタ１２を通過して空間Ｓ２に流入され、空間Ｓ２内に配設されている圧力計Ｐにより熱交換前の圧力が計測され、この圧力情報が入力部１３Ｃに入力されるようになっている。

次に、空間Ｓ２から空間Ｓ３の間に配設されている熱交換器７により、フィン群Ｆを通過する空気と熱媒との熱交換が開始される。熱交換器７は、出力部１３Ｄにより伝熱管１７に配設された電磁弁Ｖ１が開方向に開度調整され、筐体２内の空気と伝熱管１７内を流通する熱媒との熱交換が開始される。また、このとき、温度計Ｔ１が熱交換前の熱媒の温度を計測し、また、温度計Ｔ２が熱交換後の熱媒の温度を計測し、それぞれの温度情報が入力部１３Ｃに入力される（ステップ１４）。

次に、演算部１３Ｂは、温度計Ｔ１が計測した熱交換前の熱媒の温度と温度計Ｔ２が計測した熱交換後の熱媒の温度との温度差を算出するとともに、記憶部１３Ａに記憶されている熱媒の温度差の参照値に基づき、これら計測された熱媒の温度差が所定の設定値以上であるか否かを判定する（ステップ１５）。

熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が、設定値以上の場合は、熱交換が効率的に行われていると演算部１３Ｂから判定され、空調機１１の通常状態として熱交換後の空気を、適切な風量で供給先へ送出する通常運転制御に移行する（ステップ１６）。また、通常運転制御中においても、演算部１３Ｂは、計測された熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が設定値以上であるか否かを、定期的に判定するようになっている（ステップ１５）。

またステップ１５において、計測された熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が設定値未満と演算部１３Ｂにより判定された場合は、熱媒と空気との熱交換が効率的に行われていないものとして、バルブ開度が調整されて風量が制御され、熱交換が不十分な空気を供給先に大量に供給することを一時的に抑えている。また、このバルブ開度の調整後においても、演算部１３Ｂは、計測された熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度との温度差が設定値以上であるか否かを定期的に判定し（ステップ１５）、設定値以上と判定された場合は、再度通常運転制御に移行するようになっている（ステップ１６）。

また、圧力計Ｐから空間Ｓ３へ延出されたチューブＣ１の先端開口は圧力検知部として配設されており空間Ｓ３の圧力を計測するようになっている。圧力計Ｐは、熱交換前の空間Ｓ１における圧力の空気を取り入れるとともに、熱交換後の空間Ｓ３における圧力の空気を取り入れ、これらの圧力の差圧のデータを電気信号として、制御盤１３内の入力部１３Ｃに送信するようになっている。また制御盤１３内の演算部１３Ｂは、空間Ｓ１で検出された圧力と、空間Ｓ３で検出された圧力の差圧に基づき、空調機１１から送出される風量（単位時間あたりの空気量）を導出するようになっており、導出した風量を表示部１３Ｅに表示させるようになっている。

ステップ１２に戻り、操作者が熱媒温度差制御を無効とする操作をした場合、表示部１３Ｅとしてのモニタに運転開始アイコン及び選択した制御内容，目標温度値等を設定入力・変更可能に表示させ、操作者が操作部１３Ｆとしてのタッチパネルを押圧操作することで運転が開始する（ステップ１８）。

次に、空間Ｓ２から空間Ｓ３の間に配設されている熱交換器７により、フィン群Ｆを通過する空気と熱媒との熱交換が開始される。熱交換器７は、出力部１３Ｄにより伝熱管１７に配設された電磁弁Ｖ１の開度が一定に維持され、筐体２内の空気と熱媒との熱交換が開始される。

次に、熱交換後の空気を供給先へ送出する通常運転制御に移行する（ステップ１９）。このように、熱媒温度差制御を無効とした空調運転の場合、上記した熱媒の温度差を判定することなく、常に通常運転制御が行われる。

以上説明したように、本発明によれば、制御盤１３（制御ユニット）の温度計Ｔ１，Ｔ２（第１センサ）から得た熱媒の熱交換前の温度と熱交換後の温度との温度差に基づいて、通常運転制御として、出力部１３Ｄが電磁弁Ｖ１（バルブ）の開方向への開度調整を行い伝熱管１７（熱媒管）内の熱媒を十分に循環させるので、熱交換が十分に行われた空調済みの空気が強い力で送出されることから、予熱の必要がなく、いつ起動しても快適な空気を送出する空調機１１を提供することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、本実施例の空調機１，１１は、加湿器９及び湿度計Ｈ、すなわち加湿機能を有しているが、これらに加え、加湿用の給水量を可変に調整するバルブを備えてもよいし、あるいは特段に加湿機能を有さずともよい。

また例えば、本実施例の空調機１，１１は、熱交換器７の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧に基づき、空調機１，１１から送出される風量を導出しているが、これに限らず例えば、空調済みの空気が送出される筐体２の開口部６に風量計を設け、空調機１，１１から送出される風量を直接に計測してもよい。

１ 空調機
２ 筐体
３ 制御盤（制御ユニット）
３Ａ 記憶部
３Ｂ 演算部
３Ｃ 入力部
３Ｄ 出力部
３Ｅ 表示部
３Ｆ 操作部
５ 開口部
６ 開口部
７ 熱交換器
８ 送風機
９ 加湿器
１１ 空調機
１２ エアフィルタ
１３ 制御盤（制御ユニット）
１３Ａ 記憶部
１３Ｂ 演算部
１３Ｃ 入力部
１３Ｄ 出力部
１３Ｅ 表示部
１３Ｆ 操作部
１８ モータ
Ｈ 湿度計
Ｐ 圧力計
Ｔ１ 温度計（第１センサ）
Ｔ２ 温度計（第１センサ）
Ｔ３ 温度計（第２センサ）
Ｖ１ 電磁弁（バルブ）
Ｖ２ 電磁弁

Claims (5)

1. 空気が流通する開口部を有する筐体と、熱媒が流通する熱媒管及び該熱媒の流通を制御するバルブを有し、該筐体内を流通する空気と熱媒とを熱交換させる熱交換器と、該熱交換器で熱交換された空気を前記筐体外に送出する送風機と、を少なくとも備えた空調機であって、
   前記筐体内には、該筐体内を流通する空気との熱交換前の熱媒の温度と熱交換後の熱媒の温度とをそれぞれ計測する第１センサと、熱媒との熱交換後の空気の温度を計測する第２センサと、が配設されており、
   前記空調機は、熱交換後の空気の目標温度値を設定可能な記憶部と、前記第１センサと前記第２センサとが計測した計測情報が入力される入力部と、前記記憶部が備える前記目標温度値と前記第１及び第２センサからの計測情報に基づき前記バルブの開度を導出する演算部と、前記演算部が導出した値を出力する出力部と、からなる制御ユニットと、前記送風機の出力を制御するインバータと、を備え、
   前記演算部は、前記記憶部が備える前記目標温度値と前記第１及び第２センサからの計測情報に基づき前記バルブの開度と前記インバータの出力とを導出し、
   前記制御ユニットは、前記第１センサが計測した前記熱媒の温度差に基づき、前記バルブを開方向へ開度調整するとともに、前記インバータの出力を上げる通常運転制御を行うことを特徴とする空調機。
2. 前記制御ユニットは、前記第１センサが計測した前記熱媒の温度差が一定温度以上と判定された場合、前記通常運転制御を行い、前記第１センサが計測した前記熱媒の温度差が一定温度未満と判定された場合、前記通常運転制御に優先して、前記バルブの閉方向への開度調整と前記インバータの出力を抑える低速運転制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の空調機。
3. 前記筐体内の空気を加湿する加湿器と、空調前の空気の湿度を検出する湿度センサが配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空調機。
4. 前記制御ユニットは、前記目標温度値や前記第１及び第２センサが検知した温度を表示するモニタを有する表示部と、前記目標温度値を変更可能な操作部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の空調機。
5. 前記制御ユニットは、前記熱交換器の上流側の圧力と、前記熱交換器の下流側の圧力との差圧に基づき前記空調機から送出される風量を導出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空調機。

Images