JPH0351658A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH0351658A
JPH0351658A JP1186579A JP18657989A JPH0351658A JP H0351658 A JPH0351658 A JP H0351658A JP 1186579 A JP1186579 A JP 1186579A JP 18657989 A JP18657989 A JP 18657989A JP H0351658 A JPH0351658 A JP H0351658A
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Yutaka Seshimo
裕 瀬下
Nobuo Otsuka
大塚 信夫
Keiko Okuma
大熊 圭子
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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、各部屋毎の精度のよい送風制御、ひ
いては室温の制御ができないことになる。
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)はこの主ダクト(6)から各
被空調室(1)の数に応じて分岐した枝ダクト、(8)
は各技ダクト(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)は枝ダクト(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、(16)
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。
マス、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−白筒に開
閉度合を変えるとともに他を全開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、前記風量測定手段(21)からの信号に
より実際の送風量が所定の送風量となるように前記送風
機(5)の回転数を制御する送風機制御手段(22)と
、前記送風機制御手段(22)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風調
整手段の通過風量とダンパ(9)の開閉度合と送風機(
5)の回転数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
ンパ(9)の開閉度合及び送風機(5)の回転数を求め
るようにしたものである。
[作用] 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(20)が送風調整手段のダンパ(
9)を各々−白筒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)で測定し、この測定
風量から送風機制御手段(22)が予め設定された所定
の風量となるように送風機(5)の回転数を補正する。
そして、」二記のダンパ制御手段(20)によるダンパ
(9)の開閉情報及び送風機制御手段(22)による送
風機(5)の制御情報及び風量測定手段(2])による
風量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、各技ダク1−(7)
等に所定の風量を送風するには、送風機(5)の回転数
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、送風機(5)
の回転数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] 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)、及び(9)は−に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1〜(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、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1−(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。(2o)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(2o)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(19)の検出信号に
基づき実際の送風量を測定する風量71[11定手段で
ある。(22)は風量測定手段(21)による測定風量
値を入力として風量が予め決められた所定の風量値とな
るように送風機(5)の回転数を制御する送風機制御手
段である。(23)は前記送風機制御手段(22)と風
量測定手段(21)とダンパ制御手段(20)の各出力
によりダンパ(9)の開閉度合と送風機(5)の回転数
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1i111定手段(21)からの測
定風量出力と送風機制御手段(22)からの送風機回転
数の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し、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)による静圧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)に至る枝ダクト(7)等の送風抵抗を
示す抵抗曲線である。実線のパラメータは送風機(5)
の回転数Rであり、破線のパラメータは各ダンパ(9)
の開度りである。なお、通常パラメータRに対するQ−
Pの関係は既知である。また、枝ダク1−(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)の開度りを数段階に亘
って順次変化させ(このとき、他のダンパ(9)は全開
状態である)、風量をQsにした時の送風機(5)の回
転数がR3であったとすると、上記の既知のQ−Pの関
係から0点が定まり、このときの圧力損失P3が求まる
。すなわち、風量をQsにした時の送風機(5)の回転
数Rより、圧力損失Pが求まる。このように、ダンパ(
9)の開度D1を数段階に亘って変化させて、同様の動
作を行なえば、ダンパ開度D1と風量Q、該ダンパ(9
)を有する送風調整手段を含む枝ダクト(7)等の圧力
損失P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DJ と
し、他のダンパ(9)を全開状態にしたときの、圧力損
失をPとすれば、風量Qsが得られる。すなわち、回転
数RとこのときのQ−Pの関係は送風機特性として既知
であるために、このRとQとDi との関係を知ること
ができ、この結果、任意の2つの未知数が決定されれば
、他の1つの値も自ずと推定できることになる。
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
の回転数R(結果的には圧力損失P)と風量Qとダンパ
開度D1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、送風機(5)の回転数R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、送風機(5)の回転数Rのときの
各送風調整手段のダンパ(9)の開度D1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。ステップS6で
は送風機(5)による送風量が設定風量となるように送
風機(5)の駆動を制御する。すなわち、測定風量が設
定風量よりも大きい場合には送風機(5)の回転数を低
下させ、逆に測定風量が設定風量よりも小さい場合には
送風機(5)の回転数を増加させる。この送風機(5)
の制御は送風機(5)による実際の送風量を測定する風
量測定手段(21)及び送風機制御手段(22)により
行なわれる。ステップS7では送風機(5)の回転数R
が測定される。そして、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)(I =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SllでI=1+1として再度ステップS5に
戻り」二記の動作を繰返す。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、送風機(5)の回
転数、及び送風量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、送風機(5)の回転数、及び送風量の関係
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、送風機(5)
の回転数及び既知であるRとQ−P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に、ダ
ンパ開度を全開とした場合の圧力損失Pを各々算出する
。つぎに、ステップS22で各送風調整手段の圧力損失
Pの最大値P maxを選出する。ステップ323では
各送風調整手段について圧力損失PがP max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で圧力損失PがP
 max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S24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S25で各送風調整手段の風量の総和ΣQに対して圧
力損失の最大値Pmaxを与える回転数Rを設定して、
この設定値に基づいて送風機(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1171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−金色に開閉度合を変えるとともに池を全開
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(19)を介して風量測定手段(21)で
測定される。送風機制御手段(22)は上記の測定風量
から予め設定された所定の風量となるように送風機(5
)の回転数を補正する。そして、−、Iz記のダンパ制
御手段(20)によるダンパ(9)の開閉情報及び送風
機制御手段(22)による送風機(5)の制御情報及び
風量測定手段(21)による風量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2整手段の数だけ行
なわれ、各技ダクト(7)等に所定の風量を送風するに
は、送風機(5)の回転数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バ(9)の開閉度合
及び送風機(5)の回転数を求める。
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、送風機(5)の回転数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量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。
の制御情報及び風量測定手段による風量情報から風量演
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送
風機の回転数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、送風機の回
転数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
量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。
[発明の効果] 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
報及び送風機制御手段による送風機
【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 5:送風機 7:枝ダクト 19:風量検出器 21:風量測定手段 23:風量演算手段 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。 熱交換器 主ダクト ダンパ ダンパ制御手段 送風機制御手段 0 2 第2図 Q→

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、前記風量測定手段から
    の信号により実際の送風量が所定の送風量となるように
    前記送風機の回転数を制御する送風機制御手段と、 前記送風機制御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
    の開閉度合と送風機の回転数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。
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