JPH01208645A - 躯体蓄熱型空気調和システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、床スラブ下面と天井板との間を閉空間に形成
し、前記天井板の所定箇所に温調空気の吹き出し口を設
けるとともに、前記閉空間内に温調空気を送風するよう
に構成した躯体蓄熱型空気調和システムに関する。

〈従来の技術〉 上述の躯体蓄熱型空気調和システムは、例えば、運転開
始に際し、室内に温調空気を吹き出す前に、床スラブ下
面と天井板との間に形成された閉空間内に温調空気を送
って床スラブなどに蓄熱し、所定の蓄熱を完了してから
温調空気を室内に吹き出すように構成され、これにより
、運転初期において、躯体に熱を奪われ、暖房の場合に
は低温空気が、そして、冷房の場合には高温空気がそれ
ぞれ室内に吹き出されて不快になることを回避できるよ
うになっている。

そして、従来では、例えば、午前８時から運転を開始す
るとすれば、そのときには蓄熱が完了しているように、
蓄熱に必要な時間を加味し、運転開始時刻を午前７時４
０分などに設定するようにしていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、通常は、業務の開始時刻などに基づいて
運転開始時刻を設定するものであり、そのときに、蓄熱
に要する時間を加味することを忘れがちであり、また、
運転開始時刻に変化があったような場合には、その都度
、蓄熱に要する時間を加味し直さなければならず、空調
運転の開始時刻の設定操作が煩わしい欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、空調運転を設定時刻から開始するときに、その設定
時刻には躯体への蓄熱を完了し、設定時刻からは確実に
所定温度の温調空気を室内に吹き出すことができるよう
にして、空調運転の開始時刻の設定操作を容易に行うこ
とができながら、快適に空調できるようにすることを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、冒頭に記
載した躯体蓄熱型空気調和システムにおいて、空気調和
機の運転開始時刻を設定する運転開始時刻設定手段と、
前記運転開始時刻設定手段によって設定される運転開始
時刻より躯体の蓄熱に要する時間だけ前になったときに
蓄熱開始信号を出力する蓄熱開始判別手段と、前記蓄熱
開始信号に応答して前記閉空間内にのみ温調空気を吹き
出す運転制御手段とを備えて構成する。

〈作用〉 上記構成によれば、運転開始の際に、業務の開始時刻等
に基づいて空調の必要な時刻を判断し、その時刻に設定
しさえすれば、蓄熱開始判別手段から所定のタイミング
で蓄熱開始信号を出力し、空調の必要な時刻までに躯体
への蓄熱を完了することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の躯体蓄熱型空気調和システムに係る
実施例の装置構成図であり、床スラブ１の下面と天井板
２との間に閉空間Ｓが形成されるとともに、天井板２の
所定箇所に温調空気の吹き出し口３が設けられている。

閉空間Ｓ内に空気調和機４が設けられ、その空気調和機
４に、室内側に連通された第１吸い込み口５と、閉空間
Ｓに連通された第２吸い込み口６とが連通接続されてい
る。

吹き出し口３それぞれには、電磁操作式の開閉弁７が付
設され、また、第１吸い込み口５には室内側開閉弁８が
付設され、一方、第２吸い込み口６には閉空間側開閉弁
９が付設され、空気調和機４の送風ファン１０、および
、熱交換器１１に冷媒を流動するポンプ１２（第２図参
照）を作動するとともに、開閉弁？、８．９のうちの所
定のものを開くことにより、閉空間Ｓ内にのみ温調空気
を送風する蓄熱運転状態と、温調空気を室内に吹き出す
通常運転状態とが択一的に得られるように構成されてい
る。

床スラブ１の所定箇所には、その厚み方向に所定間隔を
隔てて、躯体温度を測定する、それぞれ熱電対型の第１
ないし第４温度センサＴ１．．．Ｔ２゜Ｔ３．Ｔ４が設
けられている。これら第１ないし第４温度センサＴｌ、
Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４は、床スラブ１と等しい熱伝導率のケ
ーシング１）で被覆されており、床スラブｌの厚み方向
における各点の温度と等しい温度を測定できるように構
成されている。

前記第１ないし第４温度センサＴｌ、　Ｔ２．　Ｔ３、
Ｔ４からの温度信号、温度差を設定する設定器１４から
の温度差信号、運転スイッチ１５による運転信号、運転
開始時刻設定手段としてのタイマ１６からの設定時刻信
号、ならびに、時計１７からの時刻信号それぞれは、第
２図に示すように、入力インターフェイス１８を介して
、ＣＰＵ１９とＲＯＭ２０とＲＡＭ２１とから構成され
るマイクロコンピュータ２２に入力され、それらの信号
に応じて、マイクロコンピュータ２２から出力インター
フェイス２３を介して開閉弁？、８，９、送風ファン１
０およびポンプ１２それぞれに指令信号を出力し、所定
の運転状態が得られるように構成されている。

ＣＰＵＬ９には、第３図に示すように、蓄熱状態判別手
段２４と蓄熱開始判別手段２５とが備えられている。

前記蓄熱状態判別手段２４には、第１温度センサＴ１と
第２温度センサＴ２との測定温度の差を算出する第１減
算手段２６、第２温度センサＴ２と第３温度センサＴ３
との測定温度の差を算出する第２減算手段２７、第３温
度センサＴ３と第４温度センサＴ４との測定温度の差を
算出する第３減算手段２日、第１減算手段２６で得られ
た温度差と設定温度差とを比較して、温度差が設定温度
差よりも大きくなったときにファン停止信号を出力する
とともに温度差が零またはそれに近い値になったときに
蓄熱完了信号を出力する第１比較手段２９、第２減算手
段２７で得られた温度差と設定温度差とを比較して、温
度差が設定温度差よりも大きくなったときにファン停止
信号を出力するとともに温度差が零またはそれに近い値
になったときに蓄熱完了信号を出力する第２比較手段３
０、第３減算手段２８で得られた温度差と設定温度差と
を比較して、温度差が設定温度差よりも大きくなったと
きにファン停止信号を出力するとともに温度差が零また
はそれに近い値になったときに蓄熱完了信号を出力する
第３比較手段３１、ならびに、運転スイッチ１５からの
運転信号と第１ないし第３比較手段２９，３０．３１か
らのファン停止信号に応答して指令信号を出力する運転
制御手段３２を備えて構成されている。

前記第１ないし第３比較手段２９，３０．３１それぞれ
では、測定温度差が設定温度差よりも小さいときには送
風単独信号を出力し、それに応答して、運転制御手段３
２から送風ファン１０に駆動信号を出力するようになっ
ている。

前記蓄熱開始判別手段２５には、躯体の蓄熱量を測定す
る蓄熱量センサとして兼用される第４温度センサＴ４に
加えて、その第４温度センサＴ４による測定蓄熱量に基
づいて設定蓄熱量を得るのに必要な空気調和機４の運転
時間を算出する運転時間算出手段３３と、タイマＩ６か
らの設定時刻信号と時計１７からの時刻信号とから設定
運転開始時刻までの開始前時間を算出する開始前時間算
出手段３４と、前記運転時間と前記開始前時間とを比較
して両時間差が設定時間内になったときに蓄熱開始信号
を出力する第４比較手段３５とが備えられている。

次に、上記ＣＰＵ１９による動作につき、第４図および
第５図のフローチャートを用いて説明す先ず、運転開始
時の動作について説明すれば、第４図に示すように、運
転制御手段３２では、暖房運転状態か（ステップＮｌ）
冷房運転状態か（ステップＮ２）を判断する。

暖房運転状態であると判断したときには、第４温度セン
サＴ４によって測定された温度ｔ４を入力しくステップ
Ｎ３）、その測定温度ｔ４に基づき、運転時間算出手段
３３において、蓄熱に要する運転時間り、を算出する（
ステップＮ４）、−方、開始前時間算出手段３４では、
予め設定された運転開始時ｔｉｒＩｈｌをタイマ１６か
ら入力する２ともに（ステップＮ５）、現在時刻ｈ２を
時計１７から入力しくステップＮ６）、運転開始時刻ｈ
１と現在時刻ｈ２との差により１．設定運転開始時刻ま
でにどれだけの時間（開始前時間）　ｈ　（−ｈｌ−ｈ
２）があるかを算出する（ステップＮ７）。

次いで、ステップＮ８に移行し、第４比較手段３５にお
いて一２開始前時間りと、前述した蓄熱に要する運転時
間ｈ工に所定時間α（例えば、２分間など）を足した所
要時間（ｈＨ十α）とを比較する。

前記ステップＮ２において冷房運転状態と判断したとき
には、ステップＮ９に移行し、第４温度センサＴ４によ
って測定された温度ｔ４を入力し、その測定温度ｔ４に
基づき、運転時間算出手段３３において、蓄熱に要する
運転時間ｈｃを算出する（ステップＮｌ０）、一方、開
始前時間算出手段３４では、予め設定された運転開始時
刻ｈ１をタイマ１，６から入力するとともに（ステップ
Ｎ１１）、現在時刻ｈ２を時計１７から入力しくステッ
プＮ１２）、運転開始時刻ｈ１と現在時刻ｈ２との差に
より、設定運転開始時刻までにどれだけの時間（開始前
時間）ｈ　＜＝ｈ　Ｌ−ｈ２）があるかを算出する（ス
テップＮ１５）。

次いで、ステップＮ１４に移行し、第４比較手段３５に
おいて、開始前時間りと、前述した蓄熱に要する運転時
間ｈｃに所定時間α（例えば、２分間など）を足した所
要時間（ｈｃ＋α）とを比較する。

前記ステップＮ８において、開始前時間りが所要時間（
ｈイ＋α）よりも短くなったと判断したとき、または、
前記ステップＮ１４において、開始前時間りが所要時間
（ｈｃ＋α）よりも短くなったと判断したときには蓄熱
開始信号を出力し、駆動回路３６を介して、送風ファン
１０およびポンプ１２に駆動信号を、開閉弁７，７およ
び室内側開閉弁８には閉じ信号を、そして、閉空間側開
閉弁９には開き信号をそれぞれ出力し、開閉弁７゜７お
よび室内側開閉弁８を閉じるとともに閉空間側開閉弁９
のみを開いて床スラブｌに蓄熱するようになっている（
ステップＮ１５〜ステツプＮ１９）。

その後、第３減算手段２Ｂで得られた温度差ｔ、４が下
限側設定温度差ΔＬ４よりも小さいかどうかを比較判断
しくステップＮ２０）、温度差ｔ３４が下限側設定温度
差ΔＬ４よりも小さくなったときには、第３比較手段３
１から蓄熱完了信号を出力する（ステップＮ２１）。

次いで、第２減算手段２７で得られた温度差を鵞１が下
限側設定温度差Δｔ４よりも小さいかどうかを比較判断
しくステップＮ２２）、温度差ｔ。

が下限側設定温度差Δｔ４よりも小さくなったときには
、第２比較手段３０から蓄熱完了信号を出力する（ステ
ップＮ２５）。

更に、第１減算手段２６で得られた温度差ｔｉｔが下限
側設定温度差Δｔ４よりも小さいかどうかを比較判断し
くステップＮ２４）、温度差Ｌ１１が下限側設定温度差
Δｔ４よりも小さくなったときには、第１比較手段２９
から蓄熱完了信号を出力する（ステップＮ２５）。

上述のようにして、第１ないし第３比較手段２９．３０
．３１の全てから蓄熱完了信号が出力されると、それに
応答して開閉弁７．７および室内側開閉弁８には開き信
号を、そして、閉空間側開閉弁９には閉じ信号をそれぞ
れ出力し、開閉弁７゜７および室内側開閉弁８を開くと
ともに閉空間側開閉弁９を閉じ、床スラブｌへの蓄熱を
完了するとともに、温調空気を室内側に吹き出すように
なっている（ステップＮ２６〜ステツプＮ２８）。

ここでは、蓄熱運転開始後、蓄熱が完了したことを自動
的に判別し、その蓄熱完了に伴い、温調空気を室内側に
吹き出す状態に自動的に切り換えられるように構成して
いるが、運転開始時刻になるまで蓄熱運転状態を継続し
、運転開始時刻になるに伴って温調空気を室内側に吹き
出す状態に切り換えるように構成しても良く、また、例
えば、蓄熱完了に伴って一旦停止し、その後の運転要求
に伴って温調空気を室内側に吹き出す状態に切り換える
ように構成しても良い。

一方、時刻設定による運転開始時以外においては、第５
図に示すように、先ず、運転制御手段３２では、運転ス
イッチ１５の入り操作に伴い、暖房運転状態か冷房運転
状態かを判断する（ステップ３１およびステップＳ２）
。

暖房運転状態の時には、ステップＳ３に移行して、第４
温度センサＴ４の温度ｔ４が設定温度Ｌ□以上である蓄
熱状態かを判断する。そして、暖房運転状態で無い時、
即ち、冷房運転状態の時には、ステップＳ４に移行して
、第４温度センサＴ４の温度が設定温度ｔｃ以下である
蓄熱状態かを判断する。

前記ステップＳ３またはステップＳ４において蓄熱状態
でないと判断したときには、駆動回路３６を介して、送
風ファン１０およびポンプ１２に駆動信号を、開閉弁７
．７および室内側開閉弁８には閉じ信号を、そして、閉
空間側開閉弁９には開き信号をそれぞれ出力し、開閉弁
７，７および室内側開閉弁８を閉じるとともに閉空間側
開閉弁９のみを開いて床スラブｌに蓄熱するようになっ
ている（ステップ３５〜ステツプＳ９）。

その後、第３減算手段２８で得られた温度差ｔ３４が下
限側設定温度差Δｔ４よりも小さいかどうかを比較判断
しくステップ５ＩＯ）、温度差ｔ３４が下限側設定温度
差Δｔ４よりも小さくなったときには、第３比較手段３
１から蓄熱完了信号を出力する（ステップ５１１）。

次いで、第２減算手段２７で得られた温度差Ｌ■が下限
側設定温度差ΔＬ４よりも小さいかどうかを比較判断し
くステップ５１２）、温度差ｔ２３が下限側設定温度差
Δｔ４よりも小さくなったときには、第２比較手段３０
から蓄熱完了信号を出力する（ステップ５１））。

更に、第１減算手段２６で得られた温度差ｔＩ！が下限
側設定温度差Δｔ４よりも小さいかどうかを比較判断し
くステップ５１４）、温度差ｔｉｔが下限側設定温度差
Δｔ４よりも小さ（なったときには、第１比較手段２９
から蓄熱完了信号を出力する（ステップ５１５）。

上述のようにして、第１ないし第３比較手段２９．３０
．３１の全てから蓄熱完了信号が出力されると、それに
応答して開閉弁７．７および室内側開閉弁８には開き信
号を、そして、閉空間側開閉弁９には閉じ信号をそれぞ
れ出力し、開閉弁７゜７および室内側開閉弁８を開くと
ともに閉空間側開閉弁９を閉じ、床スラブ１への蓄熱を
完了するとともに、温調空気を室内側に吹き出すように
なっている（ステップ３１６〜ステツプ８１８）。

一方、ステップＳ３またはステップＳ４において蓄熱状
態であると判断したときには、ステップＳ１９に移行し
て、例えば、午前８時から゛午後８時などの設定時間外
かどうかを判断する。ここにおいて、設定時間外で無け
れば、ステップＳ１に戻り、通常の運転を継続する。

一方、設定時間外であると判断したときには、送風ファ
ン１０に駆動信号を、ポンプ１２に駆動停止信号を、開
閉弁７．７および室内側開閉弁８には開き信号を、そし
て、閉空間側開閉弁９には閉じ信号をそれぞれ出力し、
開閉弁７．７および室内側開閉弁８を開くとともに閉空
間側開閉弁９を閉じ、送風ファン１０のみの駆動により
、床スラブ１に蓄熱された熱を利用して’ｔＨｉＦＩ空
気を室内側に吹き出すようになっている（ステップ３２
０〜ステツプ５２４）。

次いで、第１減算手段２６で得られた温度差Ｌ１□が上
限側設定温度差Δ１ｕよりも大きいかどうかを比較判断
しくステップ５２５）、ｉｃ度差Ｌｌｆｆｉが上限側設
定温度差Δｔ６よりも大きくなったときには、第１比較
手段２９からファン停止信号を出力する（ステップ３２
６）。

その後、第２ｖｔ算手段２７で得られた温度差Ｌ２、が
上限側設定温度差Δ乞工よりも大きいかどうかを比較判
断しくステップ５２７）、温度差ｔ２３が上限側設定温
度差Δｔｕよりも大きくなったときには、第２比較手段
３０からファン停止信号を出力する（ステップ３２Ｂ）
。

更に、第３減算手段２８で得られた温度差ｔ３４が上限
側設定温度差ΔＬｕよりも大きいかどうかを比較判断し
くステップ５２９）、温度差１）４が上限側設定温度差
Δｔ工よりも大きくなったときには、第３比較手段３１
からファン停止信号を出力する（ステップ５３０）。

このようにして、第１ないし第３比較手段２９゜３０．
３１それぞれからファン停止信号が出力されると、それ
に応答して送風ファン１０に駆動停止信号を出力し、温
調空気の吹き出しを停止し、残業時などの設定時間外に
おいて、躯体への蓄熱分を利用して行う空調運転を停止
する（ステップ５３１）。

上記実施例では、時刻設定による運転開始に当たり、躯
体の蓄熱量に応じた時間を算出し、設定された運転開始
時刻またはそれに近い時刻になった段階で確実に蓄熱が
完了して室内側への空調に自動的に移行することができ
、外気温度の変化に起因する躯体の必要蓄熱量の変動の
いかんにかかわらず、その蓄熱量に適した必要最小限の
時間だけ、送風ファンｌＯおよびポンプ１２を駆動し、
ランニングコストを一層低減できるようにしているが、
例えば、蓄熱に要する運転時間（例えば、２０分など）
を予め初期設定しておき、運転開始時刻（例えば、午前
８時など）が設定されるに伴い、その設定運転開始時刻
から初期設定される蓄熱運転時間を減算した時刻（例え
ば、午前７時４０分など）から蓄熱のための運転を自動
的に開始できるように構成しても良い。

上記実施例では、蓄熱量センサとして、躯体が蓄熱状態
かどうかを判断するために設けられた熱電対型の第１な
いし第４温度センサＴｌ、Ｔ２゜Ｔ３．Ｔ４のうちの第
４温度センサＴ４を兼用し、その構成を簡略化している
が、専用の温度センサを用いても良く、また、熱電対型
の温度センサに限らず、例えば、躯体の輻射熱を感知す
る赤外線式センサを用いて蓄熱量を測定するなど、各種
のセンサを適用できる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、蓄熱に必要な時間を加味することなく
運転開始時刻を設定すれば良く、運転開始時刻の設定操
作を容易に行うことができながら、その設定した運転開
始時刻には所定温度の温調空気により快適に空調できる
ようになった。

殊に、臨時に運転開始時刻の変更が必要になったような
ときでも、その都度、蓄熱に必要な時間を加味せずに済
み、実用上極めて便利である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る躯体蓄熱型空気調和システムの実
施例を示し、第１図は装置構成図、第２図はブロック図
、第３図は、ＣＰＵの概略構成を示すブロック図、第４
図および第５図は、それぞれＣＰＵの動作を説明するフ
ローチャートである。 ｌ・・・床スラブ ２・・・天井板 ３・・・吹き出し口 ４・・・空気調和機 １６・・・運転開始時刻設定手段としてのタイマ２５・
・・蓄熱開始判別手段 ３２・・・運転制御手段 ３３・・・運転時間算出手段 ３４・・・開始前時間算出手段 ３５・・・第４比較手段 Ｓ・・・閉空間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）床スラブ下面と天井板との間を閉空間に形成し、
   前記天井板の所定箇所に温調空気の吹き出し口を設ける
   とともに、前記閉空間内に温調空気を送風するように構
   成した躯体蓄熱型空気調和システムにおいて、 前記空気調和機の運転開始時刻を設定する運転開始時刻
   設定手段と、 前記運転開始時刻設定手段によって設定される運転開始
   時刻より躯体の蓄熱に要する時間だけ前になったときに
   蓄熱開始信号を出力する蓄熱開始判別手段と、 前記蓄熱開始信号に応答して前記閉空間内にのみ温調空
   気を吹き出す運転制御手段と、 を備えたことを特徴とする躯体蓄熱型空気調和システム
   。
2. （２）前記蓄熱開始判別手段には、 躯体の蓄熱量を測定する蓄熱量センサと、 前記蓄熱量センサによる測定蓄熱量に基づいて設定蓄熱
   量を得るのに必要な前記空気調和機の運転時間を算出す
   る運転時間算出手段と、 前記設定運転開始時刻までの開始前時間を算出する開始
   前時間算出手段と、 前記運転時間と前記開始前時間とを比較し、両時間差が
   設定時間内になったときに前記蓄熱開始信号を出力する
   比較手段と、 を備える（１）項記載の躯体蓄熱型空気調和システム。