JPH0428944A - 空調システム - 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〕 本発明は空調システムに関し、詳しくは、空調対象空間
への給気を温調する温調手段、及び、給気量を設定温に
調整維持するように前記温調手段の温調能力を自動調整
する能力制御手段を備える空調器を設け、前記空調器か
ら前記空調対象空間への給気量を前記空調対象空間の熱
負荷に応じて自動調整する変風量装置を設けた空調シス
テムに関する。

〔従来の技術〕

従来、上記の空調システムにおいては、給気量調整制御
の目標である設定温（ｔｓｐ）を一定温に固定しており
、第５図に示すように、給気量（ｔｓ）を一定設定温Ｃ
ｔＳｐ’　）に常時調整維持しながら、変風量装置によ
る給気量（Ｖ）調整だけで空調状態を、空調対象空間の
熱負荷（Ｑ）と空調能力とが見合う平衡状態（すなわち
、冷房では冷房負荷と冷房能力とが見合う状態、又、暖
房では暖房負荷と暖房能力とが見合う状態）に調整する
構成となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の従来システムでは、熱負荷（Ｑ）が小さ
い軽負荷時に、給気源（ｔｓ）を一定としたままでの変
風量装置による給気量（Ｖ）調整だけで空調能力を小熱
負荷に見合った小能力に調整するために、空調対象空間
への給気量（Ｖ）が大幅に低減され、このために、軽負
荷時に、空調対象空間に対する換気が不十分となったり
、又、空調対象空間での気流効果による快適性が大幅に
低下したりする問題があった。

本発明の目的は、合理的な給気温調整制御を行うことに
より、システム全体としての設備構成の煩雑化を回避し
ながら上述の如き軽負荷時における問題の解消を図る点
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による空調システムの特徴構成は、空調対象空間
への給気を温調する温調手段、及び、給気源を設定温に
調整維持するように前記温調手段の温調能力を自動調整
する能力制御手段を備える空調器を設け、前記空調器か
ら前記空調対象空間への給気量を前記空調対象空間の熱
負荷に応じて自動調整する変風量装置を設ける構成にお
いて、 前記能力制御手段により調整される前記温調手段の温調
能力に基づいて、この温調能力が小となるほど前記設定
温を熱負荷解消側とは反対側に変更する給気源制御手段
を前記空調器に装備したことにあり、その作用・効果は
次の通りである。

〔作　用〕

つまり、この種の空調システムにおいては、空調状態を
熱負荷（Ｑ）と空調能力とが見合う平衡状態に調整すべ
く、空調対象空間の熱負荷（Ｑ）が小となるほど変風量
装置は給気量（Ｖ）を小量側に自動調整するが、給気量
（Ｖ）が小量となるほど能力制御手段は、給気源（ｔｓ
）を設定温（ｔｓｐ）に調整維持する上で温調手段の温
調能力（Ｇ）を小能力側に自動調整することから、温調
手段の温調能力（Ｇ）は結果的に空調対象空間の熱負荷
（Ｑ）に対応したものとなる。

従って、能力制御手段により調整される温調手段の温調
能力（Ｇ）が小となるほど、給気温調整制御の目標であ
る設定温（ｔｓｐ）を熱負荷解消側とは反対側（すなわ
ち、冷房では高温側、又、暖房では低温側）に変更する
ことは、空調状態の熱負荷（Ｑ）が小となるほど給気源
（ｔｓ）を熱負荷解消側とは反対側に変更することに相
当する。

そして、この設定温（ｔｓＩ））変更による給気源（ｔ
ｓ）変更の結果として、給気源（ｔｓ）を一定設定温（
ｔｓｐ’　）に常時調整維持する形態の従来システムに
比べ、軽負荷時における給気量（Ｖ）の低減が熱負荷解
消側とは反対側への給気源（ｔｓ）変更幅に見合う分だ
け抑制される。

〔発明の効果〕

以上作用の結果、軽負荷時における給気量の低減が抑制
されることにより、軽負荷時に給気量の大幅な低減のた
めに空調対象空間に対する換気が不十分となったり、空
調対象空間での気流効果による快適性が大幅に低下した
りするといった、従来システムにおける軽負荷時の問題
を抑制できて、換気面や快適性の面で空調性能を向上し
得るに至った。

ちなみに、軽負荷時における給気量（Ｖ）の低減を従来
システムに比して抑制するに、別法として、空調対象空
間に設けた熱負荷検出手段の検出情報に基づいて、ある
いは、熱負荷に対応することになる変風量装置の給気量
調整状態に基づき、熱負荷（Ｑ）が小となるほど設定温
（ｔｓｐ）変更により給気源（ｔｓ）を熱負荷解消側と
は反対側に変更させるようにすることも考えられるが、
この場合、空調対象空間に設けた熱負荷検出手段や変風
量装置と空調器との間に熱負荷情報伝達用の信号線を施
設する必要が生じ、システム全体としての設備構成が煩
雑化する。殊に、空調対象空間が複数室の集合であって
熱負荷検出手段や変風量装置も複数ユニットの集合とし
て構成される場合等では上記信号線の施設数が複数とな
るためにシステム全体としての設備構成が一層煩雑とな
る。

この点、本発明の特徴構成では、空調器において能力制
御手段により調整される温調手段の温調能力（Ｇ）に基
づき、給気温制御手段に設定温（ｔｓｐ）変更を行わせ
るから、又、その給気温制御手段そのものを温調手段及
び能力制御手段とともに空調器に装備するから、上記別
法の如く、空調対象空間に設けた熱負荷検出手段や変風
量装置と空調器とにわたらせて熱負荷情報伝達用の信号
を施設する必要がなく、このため、システム全体として
の設備構成の煩雑化を回避できて、設備コスト面、施工
面、及び、メンテナンス面において有利である。

〔実施例〕

次に実施例を説明する。

第１図は空調システムの全体構成を示し、（１）は複数
の対象室（１ａ）の集合としての空調対象空間で、あり
、（２）は空調対象空間（１）への給気（ＳＡ）を温調
する温調手段としてのヒートポンプ装置（Ｈ）を備える
空調器である。

空調器（２）におけるヒートポンプ装置（Ｈ）は、冷媒
流れ方向の切換えにより冷房運転時には蒸発器として機
能させ、かつ、暖房運転時には凝縮器として機能させる
室内気側熱交換器（３）、冷房運転時及び暖房運転時の
各々において室内気側熱交換器（３）とは逆に機能させ
る室外気側熱交換器（４）、再熱交換器（３）、　（４
）を結ぶ冷媒回路（５）中に介装した複数の圧縮機（６
）、膨張弁（７）等を主要構成装置として構成されてい
る。

そして、空調器（２）は、基本的には空調対象空間（１
）から還気風路（８）を介して戻る還気（ＲＡ）を室内
気側熱交換器（３）で温調（冷房では冷却、暖房では加
熱）し、その温調気を給気（ＳＡ）として給気ファン（
９）により空調対象空間（１）への給気風路（ｌＯ）に
送出し、一方、これに並行して、外気風路（１１）を介
し外気ファン（１２）により取入れた外気（ＯＡ）を冷
房では放熱対象として、又、暖房では採熱対象として室
外気側熱交換器（４）で熱授受させ、その後、この外気
（ＯＡ）を排気ファン（１３）により排気風路（１４）
を介し屋外へ廃棄する構成となっている。

さらに詳細には、還気（ＲＡ）はダンパ（１５）、　（
１６）調整により一部を分流し、その分流還気（ＲＡ’
　）はその保有熱（冷房では冷熱、暖房では温熱）を回
収すべく室外気側熱交換器（４）よりも上流側で外気（
ＯＡ）に合流させて室外気側熱交換器（４）に通過させ
た後、外気（ＯＡ）とともに屋外へ廃棄し、一方、取入
れ外気（ＯＡ）はダンパ（１７）、　（１８）調整によ
り還気分流量に相当する量を分流し、その分流外気（Ｏ
Ａ”）は空調対象空間（１）へ供給すべき新鮮気として
室内気側熱交換器（３）よりも上流側で還気（ＲＡ）に
合流させて室内気側熱交換器（３）で温調した上で給気
風路（１０）へ送出する構成となっている。

又、この空調器（２）は、上記ダンパ（１５）、　（１
６）。

（１７）、　（１８）の調整により、取入れ外気（ＯＡ
）の全量を室内気側熱交換器（３）に通過させて給気風
路（１０）へ送出し、一方、還気（ＲＡ）の全量を室外
気側熱交換器（４）に通過させて排気風路（１４）を介
し屋外へ廃棄する、いわゆるオールフレッシュ運転が可
能な構成となっている。

空調器（２）における給気温調整制御については、給気
温センサ（１９）による検出給気温（ｔｓ）と後述の給
気温制御部（２０）により設定される設定温（ｔｓＩ）
）との偏差（Δｔｓ）に基づいて、給気温（ｔｓ）を設
定温（ｔｓｐ）に調整維持するように温調手段としての
ヒートポンプ装置（Ｈ）の温調能力（換言すれば、ヒー
トポンプ装置（Ｈ）における圧縮機（６）の総出力（Ｇ
））を調整する能力制御部（２１）を空調器（２）に装
備しである。

ヒートポンプ装置（Ｈ）の能力調整（すなわち、圧縮機
（６）の総出力（Ｇ）の調整）は、圧縮機（６）の運転
台数制御と個々の圧縮機（６）の出力制御との組合せと
をもって行うようにしてあり、上記能力制御部（２１）
は、検出給気温（ｔｓ）と設定温（ｔｓｐ）とを比較す
る比較器（２２）、この比較器（２２）による比較結果
としての給気温偏差（Δｔｓ）に対するＰＩＤ動作によ
り必要な圧縮機総出力（Ｇ）を指定する調節器（２３）
、並びに、この調節器（２３）により指定される圧縮機
総出力（Ｇ）に応じ、予め設定されている調整パターン
に基づき運転すべき圧縮機（６）（換言すれば圧縮機運
転台数）及び運転すべき圧縮機（６）夫々の出力（ｇ）
を決定して、各圧縮機（６）に対するインバータ制御器
（２４）の夫々に決定に応じた圧縮機出力調整制御を実
行させる演算器（２５）をもって構成しである。

一方、空調対象空間（１）の側においては、対象室（ｌ
ａ）の冷暖房負荷（ｑ）に応じて対象室（１ａ）への給
気量（Ｖ）を自動調整する変風量ユニット（２６）を対
象室（１ａ）の夫々に装備してあり、これら変風量ユニ
ット（２６）による自動給気量調整により、各対象室（
Ｉａ）の空調状態を冷暖房負荷（ｑ）と冷暖房能力とが
見合う平衡状態に調整維持するようにしである。

換言すれば、空調対象空間（１）の全体に対する冷暖房
能力が空調対象空間（１）の全体冷暖房負荷（Ｑ＝Σｑ
）に見合うように、その全体冷暖房負荷（Ｑ）に応じて
空調対象空間（１）に対する全体給気量（Ｖ＝ΣＶ）を
自動調整する変風量装置（２６Ｎ）を上記変風量ユニッ
）　（２６）の集合を以て構成しである。

変風量ユニット（２６）は、風路開度調整により対象室
（１ａ）への給気量（Ｖ）を調整するモータダンパ（２
７）、及び、そのモータダンパ（２７）に対する制御部
から成り、このモータダンパ制御部は、対象室（１ａ）
の室温（ｔｒ）を検出する室温センサ（２８）、目標室
温（ｔｒｐ）を設定する設定器（２９）、室温センサ（
２８）による検出室温（ｔｒ）と設定器（２９）により
設定された目標室温（ｔｒｐ）とを比較する比較器（３
０）、並びに、この比較器（３０）による比較結果とし
ての室温偏差（Δｔｒ＝　ｔｒ　−ｔｒｌ））に応じて
モータダンパ（２７）を開度調整制御する調節器（３１
）を備えている。

又、この調節器（３１）は具体的には、第２図に示すよ
うに、室温偏差（Δｔｒ）が正の閾値（Δｔｒａ）（例
えば＋０．０５℃）以上となると、次に室温偏差（Δｔ
ｒ）が負の閾値（Δｔｒｂ）　（例えば−０，０５°Ｃ
）以下となるまでの間、所定の速度で漸次的にモータダ
ンパ（２７）の開度を冷房では増大させ、又、暖房では
減少させ、一方、室温偏差（Δｔｒ）が負の閾値（Δｔ
ｒｂ）以下となると、次に室温偏差（Δｔｒ）が正の閾
値（Δｔｒａ）以上となるまでの間、上記の所定速度で
モータダンパ（２７）の開度を冷房では減少させ、又、
暖房では増大させる構成としてあり、以上の構成により
、対象室（１ａ）の冷暖房負荷（ｑ）に応じて対象室（
１ａ）への給気量（Ｖ）を自動調整するようにしである
。

空調器（２）に装備した前述の給気量制御部（２０）は
、変風量ユニット（２６）の集合としての前述変風量装
置（２６Ｎ）による全体給気量（Ｖ）の自動調整との関
連において、空調器（２）での給気量調整制御の目標で
ある前記の設定温（ｔｓｐ）を、空調対象空間（１）の
全体冷暖房負荷（Ｑ）（熱負荷）に応じ設定変更するも
のであり、具体的制御動作としては、前述のヒートポン
プ能力調整制御系における能力制御部（２１）の演算器
（２５）により決定される圧縮機運転台数（ｎ）に基づ
き、第３図の表に示す如く圧縮機運転台数（ｎ）が減少
するほど設定温（ｔｓｐ）を冷暖房負荷解消側と反対側
（すなわち、冷房では高温側、暖房では低温側）へ変更
する構成としである。

つまり、この空調システムにおいては、空調対象空間（
１）の全体冷暖房負荷（Ｑ）が小となるほど変風量ユニ
ット（２６）の集合としての変風量装置（２６Ｎ）は全
体給気量（Ｖ）を小量側に自動調整するが、全体給気量
（Ｖ）が小量となるほど、空調器（２）における能力制
御部（２１）は、給気量（ｔｓ）を設定温（ｔｓＩ））
に調整維持する上で、圧縮機（６）の運転台数変更と運
転圧縮機（６）個々の出力調整をもってヒートポンプ装
置（Ｈ）の温調能力（すなわち、圧縮機総出力（Ｇ））
を減少側に自動調整することとなり、結果的に見れば、
全体冷暖房負荷（Ｑ）に応じた前記変風量装置（２６Ｎ
）による全体給気量（Ｖ）の自動調整との関連において
、温調手段としてのヒートポンプ装置（Ｈ）の温調能力
（圧縮機総出力（Ｇ））は全体冷暖房負荷（Ｑ）が小と
なるほど減少側に調整され、又、その調整において圧縮
機（６）の運転台数（ｎ）は全体冷暖房負荷（Ｑ）が小
となるほど減少側に変更される。

従って、能力制御部（２１）の演算器（２５）により決
定される圧縮運転台数（ｎ）か減少するほど（換言すれ
ば、温調手段としてのヒートポンプ装置（Ｈ）の能力が
小となるほど）、給気源調整制御の目標である設定温（
ｔｓｐ）を冷暖房負荷解消側とは反対側に変更すること
は、空調対象空間（１）の全体冷暖房負荷（Ｑ）が小と
なるほど給気源（ｔｓ）を冷暖房負荷解消側とは反対側
に変更することに相当する。

そして、具体的には、前記変風量装置（２６Ｎ）による
全体給気量（Ｖ）の自動調整との関連において前述の如
く圧縮機（６）の運転台数（ｎ）に応じて給気量制御部
（２０）が第３図に示すように設定温（ｔｓｐ）を変更
することで、給気源（ｔｓ）及び全体給気量（Ｖ）が全
体冷暖房負荷（Ｑ）との相関において冷房では第４図（
イ）に示す如く、又、暖房では第４図（ロ）に示す如く
変化するようにしてあり、これによって、第５図に示す
如く給気源（ｔｓ）を一定設定温（ｔｓｐ’　）に常時
維持するようにしながら冷暖房負荷（Ｑ）（熱負荷）に
応じて給気量（Ｖ）だけを変更調整する型式に比べ、軽
負荷時における全体給気量（Ｖ）の低減を抑制して、軽
負荷時に全体給気量（Ｖ）の大幅な低減のために各対象
室（ｌａ）に対する換気が不十分となったり、又、各対
象室（１ａ）での気流効果による快適性が低下したりす
るといったことを防止するようにしである。

尚、図中（３２）は、給気風路（１０）において給気圧
センサ（３３）により検出される給気圧（Ｐｓ）と設定
適正圧（Ｐｓｐ）との偏差（ΔＰｓ）に基づいて、各変
風量ユニット（２６）におけるモータダンパ（２７）の
開度調整に拘らず給気圧（Ｐｓ）を設定適正圧（Ｐｓｐ
）に調整維持するように、給気ファン（９）の送風能力
をインバータ制御するファン能力制御器であり、この給
気圧調整制御により、これを実施しない場合に比べ、同
等の冷暖房負荷（ｑ）に対して各変風量ユニット（２６
）のモータダンパ（２７）をできるだけ大開度側で安定
させるようにし、これによって、圧損によるファン動力
の浪費を抑制して省エネを図っである。

〔別実施例〕

次に本発明の別実施例を列記する。

（イ）空調対象空間（１）への給気（ＳＡ）を温調する
温調手段（）Ｉ）は、ヒートポンプ装置に限定されるも
のではなく、冷温水コイル、ブラインコイル、蒸気コイ
ル、電熱ヒータ等々、どのような型式のものであっても
良い。

（ロ）空調対象空間（１）は、複数空間（１ａ）の集合
空間、及び、単一の空間のいずれであっても良く、空調
対象空間（１）の形態及び用途は不問である。

（ハ）前述実施例においては圧縮機運転台数（ｎ）に応
じて設定温（ｔｓｐ）を段階的に弯更したか、これに代
えて、調整器（２３）により指定される必要圧縮機総出
力（Ｇ）に応じて、その必要圧縮機総出力（Ｇ）が小と
なるほど設定温（ｔｓｐ）を熱負荷解消側とは反、対側
に漸次的に変更するようにしても良い。

又、圧縮機（６）か−台のみのヒートポンプ装置（Ｈ）
を温調手段とする場合には、その−台の圧縮機（６）の
調整出力（Ｇ）に応じて設定温（ｔｓｐ）を変更するよ
うしても良い。

（ニ）本発明は冷房或いは暖房いずれかの専用空調シス
テムについても適用できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示し、第１図は
システムの全体構成図、第２図は変風量ユニットの給気
量調整形態を示すグラフ、第３図は設定温の変更パター
ンの一例を示す表、第４図（４）、　（ｏ）は夫々、給
気源、給気量、熱負荷の相関を示すグラフである。第５
図は従来システムにおける給気源、給気量、熱負荷の相
関を示すグラフである。 （１）・・・・・・空調対象空間、（２）・・・・・・
空調器、（２０）・・・・・・給気温制御手段、（２１
）叫・・能力制御手段、（２６Ｎ）・・・・・・変風量
装置、（ｌ（）・・・・・・温調手段、（ｔｓ）・・・
・・・給気源、（ｔｓｐ）・・川・設定温、（ＳＡ）・
・・・・・給気、（Ｇ）・・・・・・温調能力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空調対象空間（１）への給気（ＳＡ）を温調する温調手
   段（Ｈ）、及び、給気温（ｔｓ）を設定温（ｔｓｐ）に
   調整維持するように前記温調手段（Ｈ）の温調能力（Ｇ
   ）を自動調整する能力制御手段（２１）を備える空調器
   （２）を設け、前記空調器（２）から前記空調対象空間
   （１）への給気量（Ｖ）を前記空調対象空間（１）の熱
   負荷（Ｑ）に応じて自動調整する変風量装置（２６Ｎ）
   を設けた空調システムであって、前記能力制御手段（２
   １）により調整される前記温調手段（Ｈ）の温調能力（
   Ｇ）に基づいて、この温調能力（Ｇ）が小となるほど前
   記設定温（ｔｓｐ）を熱負荷解消側とは反対側に変更す
   る給気温制御手段（２０）を前記空調器（２）に装備し
   た空調システム。