JPH04174225A

JPH04174225A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH04174225A
Application number: JP2299445A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Dounen; 道念　信行
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1992-06-22
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714250B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えば、空気ｉ和機と室内との間を１個の給
気ダクト及び１個の還気ダクトとによって接続した構成
の単一ダクト方式と称される空気調和装置に関するもの
である。

（従来の技術）従来、第９図にて図示するようなこの種の空気調和装置
では、通常の室内空気温、湿度制御と、通常の室内空気
温、湿度制御よりもより精密な室内空気温、湿度制御と
が行なわれている。

通常の室内空気温、湿度制御では、空気調和機１０１内
に一定列数設置された冷却コイル１０６内を通す冷水等
の冷媒の流量を可変調整するか、或いは空気調和機１０
１内への流入空気量を可変調整することが必要とされる
。上記通常の室内空気温、湿度制御では、室内空気温度
を検知し、この検知した室内空気温度値のみを基準とし
て制御を行なっているので、室内空気の湿度については
正確な制御が不可能であり、成り行きまかせとならざる
を得ない。又、より精密な室内空気温、湿度制御では、
外気■と室内戻り空気■との混合空気■の冷却コイル１
０６による設定湿度値までの除湿と、この除湿後の空気
■の再熱コイル１０７による加熱とが必要とされていた
。このより精密な室内空気温、湿度制御において用いら
れる再熱コイル１０７は、空気調和機１０１内の冷却コ
イル１０６の設置位置よりも空気移動方向下流側に設置
されている。そして、再熱コイル１０７にて加熱された
後の空気■は、空気調和機１０１内の再熱コイル１０７
よりも更に空気移動方向下流側の部位に設けられたファ
ンによって、室内へと吹出される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記精密な室内空気温、湿度制御では、空気
調和機１０１内の空気に、第１０図の湿り空気線図に表
現されるような状態変化が生じる。

つまり、空気調和機１０１に吸引された外気■と室内戻
り空気■との混合空気■は、第１０図点■にて示され、
冷却コイル１０６出ロ側での空気■は、点■にて示され
、再熱コイル１０７出ロ側での空気■は、点■にて示さ
れる。更に、空気調和機１０７から送気ダクトを通って
室内へと導入され、室内から還気ダクトを通って空気調
和機１０１へと戻ってきた室内戻り空気■は、第１０図
点■にて示される。即ち、空気調和機１０１に吸引され
た第１０図点■にて示した外気は、空気調和機１０１に
おいて、第１０図点■、点■、点■、点■、点■を通る
軌跡を描くこととなる。この第１０図点■から点■に至
る軌跡は、冷却コイル１０６が６列で固定であると仮定
すると、第７図にて示す冷却コイルが６列のときの冷却
コイルの出口空気状態を示す曲線と一致する。

このように、空気調和機１０１内に吸引された空気は、
第１０図の軌跡にて表現されるような状態変化を生じる
。このような空気の状態変化は、点■から点■への移行
を伴うから、点■から点■、点■を結ぶ曲線で示される
冷却コイル出口空気の状態を示す線（第７図、冷却コイ
ルが６列のときの出口空気の状態を示す曲線）上から外
れることとなる。この点■から点■への移行に際しては
、再熱フィル１０７による加熱が必要であり、このため
に精密な室内空気の温、湿度制御を行なうには、再熱負
荷が大きくなるという問題点があった。

従って本発明の目的は、大きな再熱負荷を要せずして、
精密な室内空気温、湿度制御を行なうことができる空気
調和装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明に係る空気調和装置は
、並設されている複数個の冷却コイルと、これら各冷却
コイル間を接続する冷媒配管に設けられ、制御信号が印
加されたときに冷媒配管を開／閉する複数個の冷媒配管
間／閉手段とを有し、外気と室内戻り空気とを吸引して
前記各冷却コイルに設けられた空気通路を通した後、室
内に吹出す空気調和機と、与えられた前記吹出し空気の
温度検出信号及び湿度検出信号を受けて予め設定された
エンタルピを求めるためのアルゴリズムに基づき前記吹
出し空気のエンタルピを求めるとともに、与えられた前
記室内戻り空気の温度検出信号及び湿度検出信号を受け
て前記アルゴリズムに基づき前記室内戻り空気のエンタ
ルピを求めるエンタルビ算出手段と、前記算出された２
つのエンタルピを受けて予め設定されている顕熱比を求
めるためのアルゴリズムに基づき室内顕熱比を求め、こ
の求めた室内顕熱比と、与えられた室内温湿度設定値情
報とから冷媒配管と接続すべき冷却コイルの列数を決定
して、この決定したコイル列数に基づき前記複数個の冷
媒配管間／閉手段を制御するコイル列数制御手段と、を
備えた構成した。

（作　用）上記構成において、空気調和機は、並設されている複数
個の冷却コイルと、これら各冷却コイル間を接続する冷
媒配管に設けられ、制御信号が印加されたときに冷媒配
管を開／閉する複数個の冷媒配管間／閉手段とを有し、
外気と室内戻り空気とを吸引して前記各冷却コイルに設
けられた空気通路を通した後、室内に吹出すようになっ
ている。

又、エンタルピ算出手段は、与えられた前記吹出し空気
の温度検出信号及び湿度検出信号を受けて予め設定され
たエンタルピを求めるためのアルゴリズムに基づき前記
吹出し空気のエンタルピを求めるとともに、与えられた
前記室内戻り空気の温度検出信号及び湿度検出信号を受
けて前記アルゴリズムに基づき前記室内戻り空気のエン
タルピを求めるようになっている。更に、コイル列数制
御手段は、前記算出された２つのエンタルピを受けて予
め設定されている顕熱比を求めるためのアルゴリズムに
基づき室内顕熱比を求め、この求めた室内顕熱比と、与
えられた室内温湿度設定値情報とから冷媒配管と接続す
べき冷却コイルの列数を決定して、この決定したコイル
列数に基づき前記複数個の冷媒配管間／閉手段を制御す
る。このようにして、冷媒配管と接続すべき冷却コイル
の列数を決定し、制御することとしたもので、大きな再
熱負荷を要せずして、精密な室内空気温、湿度制御を行
なうことが可能となった。

（実施例）以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置の全体
構成を示したブロック図である。第１図にて図示した空
気調和装置は、単一ダクト方式と称されるものである。

この空気調和装置は、空気調和機１と室内３との間を、
送気ダクト２と還気ダクト４とにより接続し、更に空気
調和機１の空気移動方向上流側に、外気ダクト５が設け
られた構成となっている。

空気調和機１の空気移動方向上流側には、冷却コイル６
が複数個配列されている。本実施例では、冷媒として冷
水が用いられており、この複数個配列されている冷却コ
イル６の冷水移動方向最下流側には、冷水電動２方弁（
ＭＶｌ）８が設けられている。この冷水電動２方弁８は
、エンタルピ算出手段及びコイル列数制御手段、例えば
ダイレクトディジタルコントローラ（以下ｒＤＤｃＪと
略記する）１０から出力される制御信号によって開／閉
動作する。空気調和機１の冷却コイル６の設置位置より
空気移動方向下流側には、再熱コイル７が設けられてい
る。この再熱コイル７の温水移動方向下流側には、温水
電動２方弁（ＭＶ２）９が設けられている。この温水電
動２方弁９は、ＤＤＣＩＯから出力される制御信号によ
って開／閉動作する。空気調和機１の再熱コイル７の設
置位置より空気移動方向下流側には、温度計（Ｔ１）１
１と湿度計（Ｈｌ）１２とが取付けられている。

温度計１１は、再熱コイル７の設置位置を通って流れ出
る空気（即ち、吹出し空気ＳＡ）の温度を測定し、この
測定結果をアナログ信号としてＤＤＣｌｏに出力するよ
うになっている。湿度計１２も温度計１１と同様に、再
熱コイル７の設置位置を通って流れ出る吹出し空気ＳＡ
の湿度を測定し、この測定結果をアナログ信号としてＤ
ＤＣｌｏに出力するようになっている。更に、空気調和
機１の空気移動方向最下流端には、ファン１３が設けら
れている。ファン１３は、例えば、ＤＤＣｌｏから出力
される制御信号によってその回転数が制御される。ファ
ン１３は、回転することによって空気調和機１内を負圧
状態とし、外気ダクト５、還気ダクト４を通して外気Ｏ
Ａと室内戻り空気ＲＡとを夫々空気調和機１内に吸引し
て、外気ＯＡと室内戻り空気ＲＡとの混合空気を形成す
る。ファン１３は、回転することによってこの混合空気
を冷却コイル６、再熱コイル７の設置位置へと導いた後
、送気ダクト２を通して室内３に吹出す。ファン１３の
回転によって、外気が外気ダクト５を通して空気調和機
１内に吸引されるとともに、空気調和機１から送気ダク
ト２に吹出された空気ＳＡは、送気ダクト２、室内３、
還気ダクト４を通って室内戻り空気ＲＡとして空気調和
機１内に還流する。

還気ダクト４には、温度計Ｔ２）１４と湿度計（Ｈ２）
１５とが取付けられている。温度計１４は、室内３から
還気ダクト４に流出した空気（即ち、室内戻り空気ＲＡ
）の温度を測定し、この測定結果をアナログ信号として
ＤＤＣＩＯに出力するようになっている。湿度計１５も
温度計１４と同様に、室内３から還気ダクト４に流出し
た室内戻り空気ＲＡの湿度を測定し、この測定結果をア
ナログ信号としてＤＤＣＩＯに出力するようになってい
る。

本実施例では、第１図にて示した冷却コイル６は、例え
ば、第２図にて示したように複数列（４列）設けられて
おり、各冷却コイル６１，６２゜６３．６４には、空気
調和機１内を移動する空気を通すフィン６１ａ、６２ａ
、６３ａ、６４ａが夫々設けられている。本実施例では
、冷却コイル６の配列数を４個としたが、冷却コイル６
の配列数は４個に限定されない。冷媒配管、例えば、冷
水配管２１には、冷水移動方向最上流側に設置されてい
る冷却コイル６１と、冷媒配管間／閉手段、例えば、３
方電磁弁２５．２８及び上述した冷水電動２方弁８とが
接続されている。冷水配管２２には、２列目の冷却コイ
ル６２と、冷媒配管間／閉手段、例えば、３方電磁弁２
６とが接続されており、その冷水移動方向上流側は、３
方電磁弁２５を通して、又、その冷水移動方向下流側は
、３方電磁弁２８を通して夫々冷水配管２１と接続され
ている。冷水配管２３には、３列目の冷却コイル６３が
接続されており、その冷水移動方向上流側は、３方電磁
弁２６を通して冷水配管２２と、又、その冷水移動方向
下流側は、冷媒配管間／閉手段、例えば、３方電磁弁２
７を通して冷水配管２１と続く冷水配管２３、冷水配管
２４と夫々接続されている。更に、冷水配管２４には、
４列目の冷却コイル６４が接続されており、その冷水移
動方向上流側は、３方電磁弁２７を通して冷水配管２３
と、又、その冷水移動方向下流側は、冷水配管２２と接
続されている。各３方電磁弁２５゜２６．２７．２８は
、ＤＤＣｌｏから出力される制御信号に従って動作する
。上記構成において、例えば、１列目の冷却コイル６１
のみに冷水を流入させる場合には、３方電磁弁２５の冷
水配管２２側、３方電磁弁２７の冷水配管２３側が閉じ
るように、３方電磁弁２５．２７が夫々制御される。又
、３方電磁弁２８の冷水配管２２側が閉じるように３方
電磁弁２８が制御される。１列目の冷却コイル６１と２
列目の冷却コイル６２に冷水を流入させる場合には、３
方電磁弁２５よりも冷水移動方向下流側の冷水配管２１
を閉じるように、３方電磁弁２５が制御される。又、冷
水配管２３側を閉じるように、３方電磁弁２６が制御さ
れ、且つ３方電磁弁２８よりも冷水移動方向上流側の冷
水配管２１を閉じるように、３方電磁弁２８が制御され
る。又、１列目の冷却コイル６１．２列目の冷却フィル
６２．３列目の冷却コイル６３に冷水を流入させる場合
には、３方電磁弁２５については、該３方電磁弁２５よ
りも冷水移動方向下流側の冷水配管２１を閉じるように
３方電磁弁２５が制御される。３方電磁＃２６について
は、該３方電磁弁２６よりも冷水移動方向下流側の冷水
配管２２を閉じるように３方電磁弁２６が制御される。

３方電磁弁２７については、冷水配管２４側を閉じるよ
うに制御される。そして、３方電磁弁２８については、
冷水配管２２側を閉じるように制御されることとなる。

更に、４列全部の冷却コイル（６１，６２，６Ｂ、６４
）に冷水を流入させる場合には、３方電磁弁２５．２６
に関しては３列の冷却コイル（６１，６２，６３）に冷
水を流入させる制御と同様な制御が行なわれる。

一方、３方電磁弁２７については、冷水配管２１と続く
冷水配管２３側が閉じるように、又、３方電磁弁２８に
ついては、該３方電磁弁２８よりも冷水移動方向上流側
の冷水配管２１が閉じるように、夫々制御されることと
なる。

ＤＤＣＩＯは、演算処理部を始め、記憶部、ディジタル
アウトプット（以下、「ＤＯ」と略述する）１０ａ、デ
ィジタルインプット（以下、ｒＤＩＪと略述する）１０
ｂ、アナログアウトプット（以下、ｒＡＯＪと略述する
）１０ｃ、アナログインプット（以下、ｒＡＩＪと略述
する）１０ｄを備えている。

Ｄｏｌｏａは、上記演算処理部の制御下で、各３方電磁
弁２５，２６，２７．２８に対し、制御信号（ディジタ
ル信号）を出力することによって、これら各３万電磁弁
２５，２６，２７．２８を上述したように制御する。Ａ
ＯＩＯＣは、Ｄｏｌｏａと同様に、演算処理部の制御下
で、冷水電動２方弁８、温水電動２方弁９に対し、比例
制御するための信号（アナログ信号）を出力することに
よって、冷水電動２方弁８、温水電動２方弁９を比例制
御するようになっている。Ａ１１０ｄは、温度計１１か
ら出力される吹出し空気温度測定値と湿度計１２から出
力される吹出し空気湿度測定値とを読込んで、演算処理
部に与える。Ａ１１０ｄは、又、温度計１４から出力さ
れる室内戻り空気温度測定値と湿度計１５から出力され
る室内戻り空気湿度測定値とを読込んで、演算処理部に
与えるようになっている。

ＤＤＣｌｏの記憶部には、例えば、第３図にて図示する
ような湿り空気のｈ−Ｘ線図データが記憶されている。

この湿り空気のｈ−Ｘ線図データは、空気調和機１から
室内３に吹出された吹出し空気のエンタルピ及び室内３
から還気ダクト４を通って空気調和機１に還流した室内
戻り空気のエンタルピを求めるために用いられるもので
ある。

上記湿り空気のｈ−Ｘ線図データは、これら求めた吹出
し空気のエンタルピ及び室内戻り空気のエンタルピから
、室内顕熱比（ＳＨＦ）を算出するためにも用いられる
。第３図において、直線［相］は、エンタルピを表わし
ており、曲線［相］は、相対湿度１００％を示しており
、点０は、温度計１１、湿度計１２によって夫々検出さ
れた室内吹出し空気の温、湿度を、点＠は、温度計１４
、湿度計１５によって夫々検出された室内戻り空気の温
、湿度を夫々示している。上記点０と点＠とを結ぶ直線
は、室内顕熱比（室内５ＨＦ）を示している。なお、第
３図縦軸は、絶対湿度値を、又、第３図横軸は、温度値
を、夫々示している。上記室内ＳＨＦは、られる。

ここで、潜熱とは、例えば、人が発する蒸気である。

ＤＤＣｌｏの記憶部には、又、第４図にて図示するよう
なデータが記憶されている。第４図にて図示したデータ
は、縦軸に絶対湿度値が、横軸には、温度値が夫々設定
されている。第４図にて図示したデータ中には、例えば
冷却コイル６の配列数が全部で６個あるときに、６個全
部に冷水を通したとき、５個の冷却コイル６に冷水を通
したとき、４個の冷却コイル６に冷水を通したとき、３
個の冷却コイル６に冷水を通したとき、２個の冷却コイ
ル６に冷水を通したとき、及び１個の冷却コイル６に冷
水を通したときの、夫々の空気調和機１の出口空気の状
態を示す曲線が書込まれている。記憶部は、演算処理部
からのデータ読出し要求に応じて、上記各データを演算
処理部に与える。

記憶部は、更に、第４図符号■にて示すような室内温、
湿度設定値を記憶する。この室内空気温、湿度設定値＠
は、例えばＤＤＣｌｏと接続されている操作部（図示し
ない）のオペレータによるキー操作によって設定される
ようになっている。

演算処理部は、温度計１１、湿度計１２から出力され、
Ａ１１０ｄを通して与えられた吹出し空気温度測定値、
吹出し空気湿度測定値を受ける。

そして、これら吹出し空気温度測定値、吹出し空気湿度
測定値と、記憶部に記憶されている第３図にて示す湿り
空気のｈ−Ｘ線図データとから、吹出し空気のエンタル
ピ（第３図、符号０）を求める。演算処理部は、温度計
１４、湿度計１５から出力され、Ａ１１０ｄを通して与
えられた室内戻り空気温度測定値、室内戻り空気湿度測
定値を受ける。そして、これら室内戻り空気温度測定値
、室内戻り空気湿度測定値と、記憶部に記憶されている
上記湿り空気のｈ−Ｘ線図データとから、室内戻り空気
のエンタルピ（第３図、符号＠）を求める。上記プロセ
スにより求めた吹出し空気のエンタルピ（第３図、符号
０）と室内戻り空気のエンタルピ（第３図、符号＠）と
、上記湿り空気のｈ−Ｘ線図データとから、第３図直線
０−■にて示される室内ＳＨＦを求める。

演算処理部は、上記求めた室内ＳＨＦと、記憶部に記憶
されている上述した冷却コイル６の列数毎の出口空気状
態を示すデータと、室内空気温、湿度設定値とから第４
図にて示す、吹出し空気状態点［相］を求める。即ち、
第４図において、符号■にて示す室内空気温、湿度設定
値を基に、前記第３図直線０−ｏにて示した室内ＳＨＦ
と同一勾配で直線を引いて、吹出し空気状態点［相］を
求めるわけである。このようにして得られた吹出し空気
状態点［相］と最も近い出口空気状態を示す曲線を求め
、この曲線に対応するコイル列数を、冷水配管に対して
接続すべき冷却コイル６の列数と判断する。

演算処理部は、上記のようなプロセスを経て求めた列数
値に従い、各３万電磁弁２５．　２６゜２７．２８を開
／閉動作させ、冷却コイル６の列数制御を行なう。この
ようにして冷却コイル６の列数制御を行なった後、予め
前述した操作部（図示しない）によって設定されている
空気温度基準値と温度計１４から出力される室内戻り空
気温度測定値とに基づいて、例えば、冷水電動２方弁８
を比例制御し、冷却コイル６を流れる冷水流量を調整す
ることによって、所定の出口空気状態（即ち、第４図符
号［相］にて示す）を得ることとなる。

なお、上記のように冷却コイル６０列数制御を行なうこ
とによって、冷却コイル６の必要出口空気状態が第４図
、第８図にて示した出口空気状態を示す曲線が複数本引
かれている領域内に存在しているときには、第５図、第
７図にて示した従来のコイル列数固定の空気調和装置と
は異なって再熱負荷が不要となる。又、冷却コイル６の
必要出口空気状態が第４図、第８図にて示した領域から
外れている場合でも、第５図と第６図とを比較対照して
明らかなように、従来装置のようなコイル列数固定のも
のと比較して再熱負荷を大幅に低減することができる。

以上説明した本発明に従う一実施例に係る装置は、室内
を除湿し過ぎることがなく、再熱負荷を小さくすること
も可能であり、簡易なりリーンルームや、コンピユータ
室等、室内ＳＨＦの大きい環境に特に好適に用いられる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、与えられた吹出
し空気の温度検出信号及び湿度検出信号を受けて予め設
定されたエンタルピを求めるためのアルゴリズムに基づ
き吹出し空気のエンタルピを求めるとともに、与えられ
た室内戻り空気の温度検出信号及び湿度検出信号を受け
て前記アルゴリズムに基づき室内戻り空気のエンタルピ
を求め、これら求められた２つのエンタルピを受けて予
め設定されている顕熱比を求めるためのアルゴリズムに
基づき室内顕熱比を求め、この求めた室内顕熱比と、与
えられた室内温、湿度設定値情報とから冷媒配管と接続
すべき冷却コイルの列数を決定して、この決定したコイ
ル列数に基づき複数個の冷媒配管間／閉手段を制御する
こととしたので、大きな再熱負荷を要せずして、精密な
室内空気温、湿度制御を行なうことが可能な′空気調和
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従う空気調和装置の全体
構成を示したブロック図、第２図は、本発明の一実施例
に従う空気調和装置が備えている列数可変冷却コイルを
示した図、第３図は、本発明の一実施例に従う湿り空気
のｈ−Ｘ線図データを示した図、第４図は、本発明の一
実施例に従う空気調和装置における冷却コイル吹出し空
気の状態点を求めるプロセスを示した図、第５図、第７
図は、従来の空気調和装置における列数固定の冷却コイ
ル出口空気の状態曲線を示した図、第６図、第８図は、
本発明の一実施例に従う列数可変冷却コイルにおける各
列毎の冷却コイル出口空気の状態曲線を示した図、第９
図は、従来技術に従う空気調和機の構成を示した説明図
、第１０図は、従来技術に従う空気調和装置における精
密な室内空気温、湿度制御を行なったときの空気調和機
内における空気状態を示した空気線図である。１・・・空気調和機、６・・・冷却コイル、７・・・再
熱コイル、１０・・・ダイレクトディジタルコントロー
ラ、１１．１４・・・温度計、１２．１５・・・湿度計
、１３・・・ファン、２１，２２，２３．２４・・・冷
水配管、２５，２６，２７．２８・・・３方電磁弁。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄図７図　　　第８図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】１、並設されている複数個の冷却コイルと、これら各冷
却コイル間を接続する冷媒配管に設けられ、制御信号が
印加されたときに冷媒配管を開／閉する複数個の冷媒配
管開／閉手段とを有し、外気と室内戻り空気とを吸引し
て前記各冷却コイルに設けられた空気通路を通した後、
室内に吹出す空気調和機と、与えられた前記吹出し空気の温度検出信号及び湿度検出
信号を受けて予め設定されたエンタルピを求めるための
アルゴリズムに基づき前記吹出し空気のエンタルピを求
めるとともに、与えられた前記室内戻り空気の温度検出
信号及び湿度検出信号を受けて前記アルゴリズムに基づ
き前記室内戻り空気のエンタルピを求めるエンタルピ算
出手段と、前記算出された２つのエンタルピを受けて予め設定され
ている顕熱比を求めるためのアルゴリズムに基づき室内
顕熱比を求め、この求めた室内顕熱比と、与えられた室
内温湿度設定値情報とから冷媒配管と接続すべき冷却コ
イルの列数を決定して、この決定したコイル列数に基づ
き前記複数個の冷媒配管開／閉手段を制御するコイル列
数制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調和装置。２、請求項１記載の空気調和装置において、前記空気調
和機は、前記冷却コイルの設置位置より空気移動方向下
流側に、供給された温水を受けて空気調和機内を通る空
気を加熱する再熱コイルを有していることを特徴とする
空気調和装置。