JPH0351657A - 空気調和機 - 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］ この発明は各部屋の室温を独立に調節できる可変風量制
御システムを採用したダクト式の空気調和機に関するも
のであり、特に、そのダクト抵抗の差異を検出して端末
ダクトの風量を推定する空気調和機に関するものである
。

［従来の技術］ 従来の可変風量制御式の空気調和機として、送風機によ
り冷風若くは温風をダクトを介して各部屋に分配して供
給するものがある。しかし、各部屋に分岐された枝ダク
トは、その分岐点から各部屋までの長さが各々相違して
いるのが常であり、これらの各分岐ダクトの送風抵抗に
は各々差異がある。また、ダクト取付工事の不具合、例
えば、タクト断面形状の歪等の変形、或いはダクト内へ
の異物の介在等によっても各ダクトの送風抵抗は影響を
受ける。

かかる状態、特に、後者の場合において、共通の送風用
風路部分、即ち、ダクトの根元部分の圧力を検出して送
風機の駆動を制御すると、下流側の圧力損失の差異を無
視することになり、各部屋毎に精度のよい送風制御、ひ
いては室温の制御ができない。

以下に示す従来例は、各部屋に送風される前のダクトの
根元部の圧力を検出して、送風機の駆動を制御するもの
である。

これらの従来例を代表する具体例として、日本冷凍協会
発行の冷凍空調便覧（新版・第４版応用編）の第２章・
空調システムの４１ページに記載されている図２・１０
（ａ）を選び、従来例の動作について説明する。

第５図は前記冷凍空調便覧に記載の従来の空気調和機を
示す構成図である。

図において、（１）は空気調和の対象となる被空調室で
、この図では、４部屋の場合を示している。（２）は被
空調室（１）の天井内等に配設され冷風または温風の送
風源として機能する室内機、（３）は空気中の塵芥等を
除去して空気を浄化するエアーフィルタ、（４）は空気
を冷却または加熱する熱交換器、（５）は冷風または温
風を送風する送風機である。この室内機（２）はエアー
フィルタ（３）、熱交換器（４）、及び送風機（５）で
構成されている。（６）は室内機（２）の空気吹出口に
連通ずる主ダクト、（７）はこの主ダクｌ〜（６）から
各被空調室（１）の数に応じて分岐した枝ダクト、（８
）は各枝ダクト（７）部に装着され各被空調室（１）へ
の送風量を調整する絞り形式の送風調整ユニット、（９
）はこの絞り形式の送風調整ユニット（８）内に回転可
能に取付けられているダンパ、（１０）は枝ダク１−（
７）の末端に位置する吹出口、（１１）は被空調室（１
）の扉の下方部に配設されている吸込口、（１２）は被
空調室（１）外の廊下の天井面に配設されている天井吸
込口、（１３）は天井吸込口（１２）と室内機（２）の
吸込口とを連通ずる吸込ダクトである。（１４）は各被
空調室（１）内に据付けた室温設定及び室温検出用のル
ームサーモスタット、（１５）は主ダクト（６）内で送
風機（５）からの送風温度を検出する温度検出器、（１
６）は同じく主ダクト（６）内で送風機（５）からの送
風による風圧を検出する圧力検出器、（１７）は熱交換
器（４）に接続され熱交換器（４）での熱変換動作を支
配するヒートポンプ等の熱源機である。

従来のダクト方式の集中冷暖房用の空気調和機は上記の
ように構成されており、熱交換器（４）で冷却または加
熱した空気を送風機（５）で冷風または温風としてダク
ト（６）及び／または枝ダクト（７）を介して複数の被
空調室（１）の各室内に分配し送風する集中送風手段、
及び前記各枝ダクト（７）部に装着され前記各被空調室
（１）への冷風または温風の送風量をダンパ（９）の開
閉により調整する送風調整手段たる絞り形式の送風調整
ユニット（８）を有している。

つぎに、上記のような構成の従来の空気調和機の動作に
ついて説明する。

まず、各ルームサーモスタット（１４）で使用者等が設
定した設定温度と検出された現在の実際の室温との温度
差に応じて絞り形式の送風調整ユニット（８）のダンパ
（９）の開度を任意の位置に各々調節する。このダンパ
（９）の開度に応じて主ダクト（６）内の圧力も変化す
る。この圧力の変化は圧力検出器（１６）で検出され、
予め設定した設定圧力となるように送風機（５）による
送風容量を調整する。また、送風量の変化に伴い熱交換
器（４）の出口側の送風温度も変化するため、この変化
を温度検出器（１５）が検出し、予め設定した送風温度
となるように熱源機（１７）の能力を制御する。

このような一連の制御により、略一定温度に調節された
適量適温の空気が吹出口（１０）から被空調室（１）内
に吹出される。すなわち、各被空調室（１）内の熱負荷
の大小に応じた風量で吹出される。また、被空調室（１
）内を空調した空気は吸込口（１１）から廊下等の空間
を通り天井吸込口（１２）に流入し、吸込ダクト（１３
）を経て再び室内機（２）に戻る。そして、再度、上記
の動作に従って同一の流れを繰返す。

上記のように、従来の一般的な絞り形式の送風調整ユニ
ット（８）を用いたダクト方式の集中冷暖房用の空気調
和機では、各被空調室（１）内の熱負荷の変動に応じて
送風温度と送風圧力との最適値を決定し、これらの値が
略一定となるように熱源機（１７）と送風機（５）の容
量を適宜制御している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の空気調和機では、送風機（５）によ
る送風量の制御を、送風の際の主ダクト（６）内の圧力
変化を制御指標として０行なっていた。

しかし、主ダクト（６）の根元圧力を一定にするように
、根元圧力を制御指標とした送風機（５）の送風容量の
制御では、各分岐ダクトの送風抵抗が各々相違するため
、各分岐ダクトを通過する風量、即ち、各被空調室（１
）への供給風量を適正に維持できなかった。

また、ダクト取付工事の不具合、例えば、タクト断面形
状の歪等の変形、或いはダクト内への異物の介在等によ
り送風障害が分岐ダクトに存在する場合には、上記の各
被空調室（１）への供給風量を適正に維持することは特
に困難であった。

なお、上記のような主ダクト（６）内の圧力変化を制御
指標としない装置が、特公昭６０−４７４９７号公報に
開示されていた。これは、各吹出口の端末風量制御ユニ
ットに風速センサとしての機能をもたせて送風機（５）
等を制御するものであった。そして、この装置では、ダ
ンパ（９）が全開となって送風条件が最も劣勢にある送
風調整ユニットが設定風量以下の出力を発した場合に、
この出力に基づいて送風機（５）の送風量を増大するよ
うにし、送風機（５）を常に必要最小能力に制御してい
た。

しかし、上記の公報で開示された技術では、各吹出口で
適正な風量を得ることができるものの、各端末風量制御
ユニット等が風速センサの存在により、犬山りとなり極
めて高価となっていた。通常、この種の空気調和機の端
末は５〜１５程度であり、この価格の高低は極めて重要
であった。

そこで、この発明は簡易な構成及び手段により、送風機
の容量制御が適正に行なえる空気調和機の提供を課題と
するものである。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる空気調和機は、熱交換器（４）で冷却
または加熱した空気を送風機（５）で冷風または温風と
して主ダクト（６）及び枝ダクト（７）を介して複数の
被空調室（１）の各室内に分配し送風する集中送風手段
と、前記各枝ダクト（７）に装着され前記各被空調室（
１）への冷風または温風の送風量をダンパ（９）の開閉
により調整する送風調整手段と、前記送風調整手段のダ
ンパ（９）の開閉を試運転モードのときに各−白傷に開
閉度合を変えるとともに他を全閉とするダンパ制御手段
（２０）と、前記送風機（５）からの送風量を風量検出
器（１９）で検出し実際の送風量を測定する風量測定手
段（２１）と、前記送風機（５）からの送風によるダク
ト内の圧力を圧力検出器（１６）で検出し実際のダクト
内の圧力を測定する圧力測定手段（２４）と、前記圧力
測定手段（２４）と風量測定手段（２１）とダンパ制御
手段（２０）の各出力により前記各送ｍ調整手段の通過
風量とダンパ（９）の開閉度合とダクト内圧力との相関
関係を演算し各ダクト内の送風抵抗を算出する風量演算
手段（２３）とを具備し、各ダクトの風路抵抗の差異を
事前に検知し、各端末風量制御ユニットの風量を間接的
に推定して、設定風量に対するダクト内圧力及びダンパ
（９）の開閉度合を求めるようにしたものである。

［作用コ この発明の空気調和機においては、試運転モードのとき
に、ダンパ制御手段（２ｏ）が送風調整手段のダンパ（
９）を各々一台毎に開閉度合を変えるとともに他を全閉
とし、このときの送風機（５）の送風量を風量検出器（
１９）により風量測定手段（２１）で測定するとともに
、ダクト内の圧力を圧力検出器（１６）により圧力測定
手段（２４）で測定する。そして、上記のダンパ制御手
段（２０）によるダンパ（９）の開閉情報及び風量測定
手段（２１）による風量情報及び圧力測定手段（２４）
によるダクト内圧力情報から風量演算手段（２３）はこ
れらの各関係を演算してテーブル化或いは定式化する。

この一連の動作は送風調整手段の数だけ行なわれ、各枝
ダクト（７）等に所定の風量を送風するには、ダクト内
圧力及び送風調整手段のダンパ（９）の開閉度合をいか
に制御すべきかの情報を順次蓄積する。一方、実際の運
転モードのときには、上記の各情報に基づきダクト内圧
力及び送風調整手段のダンパ（９）の開閉度合を適宜制
御し、各被空調室（１）に適量の冷風または温風を設定
風量に応じて適正に供給する。

［実施例コ 第１図はこの発明の一実施例である空気調和機のシステ
ム全体を示す構成図である。なお、図中、（２）、（４
）から（７）、（９）及び（１６）は上記従来例の構成
部分と同一または相当する構成部分であるから、ここで
は重複する説明を省略する。また、この空気調和機も従
来例と同様に、熱交換器（４）で冷却または加熱した空
気を送風機（５）で冷風または温風としてダクト（６）
及び技ダクト（７）を介して複数の被空調室（１）の各
室内に分配し送風する集中送風手段、及び前記各枝ダク
ト（７）に装着され前記各被空調室（１）への冷風また
は温風の送風量をダンパ（９）の開閉により調整する送
風調整手段を有している。

なお、この空気調和機の運転モードによる通常の運転制
御動作は従来より周知なので、ここではこの空気調和機
の試運転モードについて説明する。

第１図において、（１９）は主ダクト（６）の根元部に
配設されている風量検出器であり、送風機（５）による
送風量を検出する。（２０）は各送風調整手段のダンパ
（９）の開度を制御するダンパ制御手段である。このダ
ンパ制御手段（２０）には各ダンパ（９）の開閉動作を
個々に行なう駆動機構（図示せず）が接続されており、
ダンパ制御手段（２０）からの開度信号に応じて各々の
駆動機構を作動させ、対応するダンパ（９）の開度を制
御する。（２１）は風量検出器（１つ）の検出信号に基
づき実際の送風量を測定する風量測定手段である。（２
４）は圧力検出器（１６）の検出信号に基づき実際のダ
クト内の圧力を測定する圧力測定手段である。（２３）
は前記圧力測定手段（２４）と風量測定手段（２１）と
ダンパ制御手段（２０）の各出力により送風調整手段の
通過風量とダンパ（９）の開閉度合とダクト内圧力との
関係を演算する風量演算手段である。この風量演算手段
（２３）は風量測定手段（２１）からの測定風量出力と
圧力測定手段（２４）からの測定圧力出力とダンパ制御
手段（２０）からの当該ダンパ開度情報出力を入力とし
て、これらの関係を演算評価し、テーブル化或いは定式
化することにより、各ダクト内の送風抵抗を算出する。

ここで、上記のように構成された空気調和機の風量演算
手段（２３）の機能及び動作の一例について、第２図を
参考にして説明する。第２図はこの発明の一実施例の空
気調和機に用いる送風機の風量と圧力との関係を示す送
風特性図である。

第２図において、縦軸は送風機（５）によるダクト内圧
力Ｐ、横軸は風量Ｑ、実線は送風機（５）の特性曲線、
破線は所定のダンパ（９）に至る技ダクト（７）等の送
風抵抗を示す抵抗曲線である。

破線のパラメータは各ダンパ（９）の開度りである。な
お、実線の送風特性曲線は送風機（５）の回転数を所定
の回転数に固定したときを示している。また、枝ダクト
（７）等の送風抵抗を示す抵抗曲線はダンパ（９）の開
度りによって図のように変化する。

この特性図を利用することにより、上記実施例の所定の
−の送風調整手段のダンパ（９）の開度Ｄを数段階に亘
って順次変化させる。なお、このとき、他のダンパ（９
）は全閉状態である。このときの各風量Ｑ１３．　Ｑ１
２．　Ｑ１３とこの風量に対応する圧力ＰＬ、Ｐ２．Ｐ
３を測定すれば、圧力Ｐと風量Ｑｌとダンパ（９）の開
度Ｄ１の相関関係が判明する。

したがって、所定の−のダンパ（９）の開度をＤＩとし
、他のダンパ（９）を全閉状態にしたときの、風量がＱ
ｌｌでダクト内圧力がＰｌであれば、点１はそのときの
送風機（５）の送風特性曲線と抵抗曲線の交点となる。

このため、例えば、Ｐｌがダクト内の壁面圧力等のダク
ト静圧を測定したものであれば、このＰｌは明らかに風
量Ｑｌｌとしたときの当該ダンパ（９）を含むダクト管
路の送風抵抗と等しい。

上記と同様の操作を他の各送風調整手段のダンパ（９）
についても行なうことにより、各々の送風経路について
の圧力Ｐと風量Ｑｉとダンパ開度Ｄｉの関係をテーブル
化或いは定式化できる。

そして、このテーブル化或いは定式化した結果を用いれ
ば、ダクト内圧力Ｐと各送風調整手段のダンパ（９）の
開度Ｄ１を既知として、各風量Ｑを算出することができ
る。或いは、各送風調整手段を通過する通過風量を予め
設定すれば、ダクト内圧力Ｐのときの各送風調整手段の
ダンパ（９）の開度Ｄｉを各々算出することができる。

したがって、上記のような風量演算手段（２３）等を用
いて空気調和機を構成すれば、従来より要求されていた
各部屋毎の精度のよい送風制御を、根元圧力及び風量を
制御指標として送風機（５）の送風容量の制御ができる
。また、従来例で引例とした特公昭６０−４７４９７号
公報で開示されているような搬送動力を極小にするよう
な送風制御や、或いは各送風調整手段毎に風量検出セン
サ機能等を備える必要がなくなる。

つぎに、この実施例の空気調和機による動作を第３図に
より説明する。第３図はこの発明の一実施例の空気調和
機の試運転モードにおける制御動作例を示すフローチャ
ートである。なお、この制御動作はマイクロコンピュー
タを利用して実現するものであるが、その回路について
はここでは説明を省略する。

空気調和機の運転モードを試運転モードにすることによ
り、以下のルーチンに従って動作制御が行なわれる。

まず、ステップＳ１で運転モードが試運転モードにある
か否かを判断する。試運転モードにない場合には、以下
に述べる一連の制御動作は行なわれない。試運転モード
にある場合には、ステップＳ２で熱源機（本実施例では
図示せず）の運転を停止し、ステップＳ３で送風機（５
）の運転を開始する。そして、ステップＳ４で主ダクト
（６）に接続されている送風調整手段のダンパ（９）の
個数Ｎを設定し、ステップＳ５で最初（Ｉ＝１）のダン
パ（９）を初期開度に設定し、残りの他のダンパ（９）
を全閉状態にする。このダンパ（９）の開閉制御はダン
パ制御手段（２０）により行なわれる。そして、ステッ
プＳ６でこのときの送風機（５）による実際の送風量が
風量検出器（１９）及び風量測定手段（２１）によって
測定され、ステップＳ７でこのときの送風機（５）によ
るダクト内の実際の圧力が圧力検出器（１６）及び圧力
測定手段（２４）によって測定される。続いて、ステッ
プＳ８で上記のダンパ（９）（Ｉ＝１）の開度が次の設
定開度にすべきか否かを判断する。

次の設定開度にすべき場合には、ステップＳ９で上記の
ダンパ（９）（１＝１）の開度を次の設定開度に変更し
、ステップＳ６に戻りステップＳ６及びステップＳ７の
動作を行なう。この開度の変更はダンパ（９）の種類に
よっても相違するが、通常、２段階から４段階の水準で
よい。なお、この場合にも他のダンパ（９）は全閉状態
のままである。このステップＳ６からステップＳ９の動
作はダンパ（９）の開度が所定の設定開度となるまで繰
返し行なわれる。一方、ステップＳ８でダンパ（９）（
Ｉ＝１）の開度を次の設定開度にすべきでない場合、即
ち、この場合は上記ダンパ（９）の開度が所定の設定開
度まで到達した場合であるが、ステップＳ１０で上記の
設定開度まで到達したダンパ（９）がＮ番目のダンパ（
９）か否かを判断する。未だＮ番目でない場合には、ス
テップＳ１１でＩ＝Ｉ＋１として再度ステップＳ５に戻
り上記の動作を繰返す。したがって、上記の動作はＩ＝
１からＩ＝Ｎまでのダンパ（９）のすべてについて順次
行なわれ、合計でＮ回繰返されることになる。そして、
ステップＳ１０でＩ＝Ｎ番目のダンパ（９）となったこ
とを確認した場合には、ステップＳ１２で上記一連の動
作で得た各ダンパ（９）の開度、送風量、及びダクト内
圧力の各データからこれらの関係を演算し、各送風調整
手段についてテーブル化或いは定式化する。この演算動
作は風量演算手段（２３）により行なわれる。

続いて、上記のテーブル化或いは定式化した各ダンパ（
９）の開度、送風量、及びダクト内圧力の関係を用いて
行なわれるダンパ（９）及び送風機（５）の実際の制御
動作について、第４図のフローチャートの流れに沿って
簡単に説明をする。

第４図はこの発明の一実施例の空気調和機の制御動作例
を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２１で各送風調整手段について、上記
の風量演算手段（２３）で各送風調整手段毎に定式化或
いはテーブル化された風量、ダンパ開度、ダクト内圧力
の関係を用いて、各送風調整手段における風量を設定風
量とするとき、ダンパ開度を全開とした場合の必要ダク
ト内圧力Ｐ１を各々算出する。つぎに、ステップＳ２２
で各送風調整手段のダクト内圧力Ｐ１の最大値ＰＩｍａ
Ｘ。

を選出する。ステップ８２３では各送風調整手段につい
てダクト内圧力Ｐ１がＰＩｍａｘ、のときに各設定風量
を与える各々のダンパ開度を上記の関係から求める。こ
のとき、ステップＳ２１でダクト内圧力ｐｔがＰｌｍａ
ｘ、であった送風調整手段のダンパ（９）の開度は当然
全開状態となる。そして、ステップ８２４ではステップ
８２３で求めたダンパ開度を各々の送風調整手段に指示
して、ダンパ（９）を動作させる。この後、ステップＳ
２５でダクト内圧力ＰｌがＰｉｍａｘ、となるように送
風機（５）を制御する。

このような制御動作を行なうことにより、例えば、従来
例の引例として述べた特公昭６０−４７４９７号公報で
開示されているような、搬送動力を極小にするような送
風制御をより簡易に実現できる。

上記のように、この実施例では試運転モードのときに、
ダンパ制御手段（２０）が送風調整手段のダンパ（９）
の開閉を各−白色に開閉度合を変えるとともに他を全閉
とする制御を行なう。このときの送風機（５）の送風量
が風量検出器（１つ）を介して風量測定手段（２１）で
測定される。また、このときの送風機からの送風による
ダクト内の圧力が圧力検出器を介して圧力測定手段（２
４）で測定される。そして、上記のダンパ制御手段（２
０）によるダンパ（９）の開閉情報及び風量測定手段（
２１）による風量情報及び圧力測定手段（２４）による
ダクト内圧力情報から風量演算手段（２３）はこれらの
各関係を演算してテーブル化或いは定式化する。この一
連の動作は送風調整手段の数だけ行なわれ、各枝ダクト
（７）等に所定の風量を送風するには、ダクト内圧力及
び送風調整手段のダンパ（９）の開閉度合をいかに制御
すべきかの情報を順次蓄積する。このように、各ダクト
の風路抵抗の差異を事前に検知し、各端末風量制御ユニ
ットの風量を間接的に推定して、設定風量に対する適正
なダンパ（９）の開閉度合及びダクト内圧力を求める。

そして、実際の運転モードのときに、上記の各情報に基
づき、ダクト内圧力及び送風調整手段のダンパ（９）の
開閉度合を適宜制御することにより、各被空調室（１）
に適量の冷風または温風を安定して供給できる。

したがって、この実施例では各ダクトの送風抵抗等に応
じて、極めて容易に適正風景の配分と搬送動力の低減を
図ることができ、各被空調室（１）への供給風量を適正
に維持できる。しかも、これらの制御を風速センサ機能
を有する特殊な端末風量制御ユニット等を用いることな
く簡易な構成でできる。この結果、安価な構成により、
効率のよい送風動作を実現できる。

［発明の効果１ 以上説明したとおり、この発明の空気調和機は、試運転
モードのときに、ダンパ制御手段によるダンパの開閉情
報及び風量測定手段による風量情報及び圧力測定手段に
よるダクト内圧力情報から風量演算手段はこれらの各関
係を演算してテーブル化或いは定式化することにより、
各ダクトの風路抵抗の差異を事前に検知し、各端末風量
制御ユニットの風量を間接的に推定し、設定風量に対す
る適正なダンパの開閉度合及びダクト内圧力を求めるこ
とができる。そして、実際の運転モードのときに、上記
の各情報に基づき、ダクト内圧力及び送風調整手段のダ
ンパの開閉度合を適宜制御することにより、各ダクトの
送風抵抗等に応じて、適正風景の配分と搬送動力の低減
を図ることができ、各被空調室への供給風量を適正に維
持でき、しかも、これらの制御を特殊な端末風量制御ユ
ニット等を用いることなく簡易な構成でできるので、経
済的で効率のよい送風動作を実現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例である空気調和機のシステ
ム全体を示す構成図、第２図はこの発明の一実施例であ
る空気調和機に用いる送風機の風量と圧力との関係を示
す送風特性図、第３図はこの発明の一実施例である空気
調和機の試運転モードにおける制御動作例を示すフロー
チャート、第４図はこの発明の一実施例である空気調和
機の制御動作例を示すフローチャート、第５図は従来の
空気調和機を示す構成図である。 図において。 １：被空調室　　　　　　４：熱交換器５：送風機　　
　　　　　６：主ダクト７：枝ダクト　　　　　　９．
ダ、２ず１６：圧力検出器　　　　１９：風量検出器２
０：ダンパ制御手段　　２１：風量測定手段２３：風量
演算手段　　　２４：圧力測定手段である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱交換器で熱交換した空気を送風機でダクト及び枝ダク
   トを介して複数の被空調室の各室内に分配し送風する集
   中送風手段と、 前記各枝ダクト部に装着され前記各被空調室への冷風ま
   たは温風の送風量をダンパの開閉により調整する送風調
   整手段と、 前記送風調整手段のダンパの開閉を試運転モードのとき
   、各一台毎に開閉度合を変えるとともに他を全閉とする
   ダンパ制御手段と、 前記送風機からの送風量を風量検出器で検出し実際の送
   風量を測定する風量測定手段と、前記送風機からの送風
   によるダクト内の圧力を圧力検出器で検出し、実際のダ
   クト内の圧力を測定する圧力測定手段と、 前記圧力測定手段と風量測定手段とダンパ制御手段の各
   出力により、前記各送風調整手段の通過風量とダンパの
   開閉度合とダクト内圧力との相関関係を演算し各ダクト
   内の送風抵抗を算出する風量演算手段と を具備することを特徴とする空気調和機。