JPH0587382A

JPH0587382A - 外気導入型空調装置

Info

Publication number: JPH0587382A
Application number: JP3250928A
Authority: JP
Inventors: Akira Morikawa; 朗森川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】外気と空調対象域からの還気との混合気を温
調する温調手段と、その温調手段により温調した混合気
を空調対象域へ給気する送風手段と、空調対象域への給
気量を空調負荷に応じて変更する給気量制御手段とを設
けた外気導入型空調装置において、高い換気性を確保す
る。【構成】給気量制御手段１６，１７ｂを、給気ＳＡ中
の外気量Ｑｏａを設定下限量Ｑｍ以上に保つ状態で給気
量Ｑを変更し、かつ、その給気量変更において給気量Ｑ
が設定下限量Ｑｍとなるときの空調負荷値Ｗｏよりも空
調負荷Ｗが小さい小負荷状態では、空調負荷変化にかか
わらず設定下限量Ｑｍの外気ＯＡ’のみを給気するよう
に構成し、その小負荷状態において給気温度ｔｓを空調
負荷Ｗに応じ変更するように温調手段３を出力調整する
給気温制御手段１７ｃを設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外気と空調対象域から
の還気との混合気を温調する温調手段と、その温調手段
により温調した混合気を前記空調対象域へ給気する送風
手段と、前記空調対象域への給気量を前記空調対象域の
空調負荷に応じて変更する給気量制御手段とを設けた外
気導入型空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の如き外気導入型空調装置に
おいては、前記の給気量制御手段を、図１０に示すよう
に、給気ＳＡ中における外気ＯＡ’と還気ＲＡとの混合
比を常に一定に保つように給気ＳＡ中の外気量Ｑｏａと
還気量Ｑｒａとの両方を変更して給気量Ｑを空調対象域
の空調負荷Ｗに応じ変更する構成としたり、また、図１
１に示すように、基本的には給気ＳＡ中の外気量Ｑｏａ
を一定の設定量Ｑｍに保った状態で還気量Ｑｒａを変更
して給気量Ｑを空調対象域の空調負荷Ｗに応じ変更し、
そして、給気量Ｑが上記の設定量Ｑｍ以下となる小負荷
領域では、外気ＯＡ’のみを空調対象域に給気するとと
もに、その外気量Ｑｏａを空調対象域の空調負荷Ｗに応
じ変更する構成としていた。

【０００３】なお、上記のいずれの形式においても、給
気温度は常に一定温に維持するように前記の温調手段を
出力調整する構成としており、給気量Ｑの変更のみをも
って空調負荷Ｗの変化に対応する形態となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来構
成ではいずれの形式にしても、空調負荷Ｗ変化に対応す
るための給気量Ｑ変更に伴い、空調対象域への外気導入
量Ｑｏａが小負荷状態において大きく減少し、これによ
り、空調対象域の換気性が大巾に低下するため、小負荷
状態において空調対象域内の雰囲気が悪化する問題があ
った。

【０００５】本発明の目的は、合理的な給気形態をもっ
て空調負荷変化に対応することにより上記問題の解消を
図る点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による外気導入型
空調装置の第１の特徴構成は、外気と空調対象域からの
還気との混合気を温調する温調手段と、その温調手段に
より温調した混合気を前記空調対象域へ給気する送風手
段と、前記空調対象域への給気量を前記空調対象域の空
調負荷に応じて変更する給気量制御手段とを設ける構成
において、前記給気量制御手段を、給気中の外気量を設
定下限量以上に保つ状態で給気量を変更し、かつ、その
給気量変更において給気量が前記の設定下限量となると
きの空調負荷値よりも前記空調対象域の空調負荷が小さ
い小負荷状態では、空調負荷変化にかかわらず設定下限
量の外気のみを前記空調対象域へ給気するように構成
し、前記小負荷状態において前記空調対象域への給気温
度を前記空調対象域の空調負荷に応じ変更するように前
記温調手段を出力調整する給気温制御手段を設けたこと
にあり、その作用・効果は次の通りである。

【０００７】

【作用】つまり、上記の第１特徴構成によれば、給気量
を空調負荷に応じ変更する中ないし大負荷状態では、給
気中の外気量を設定下限量以上に保つ状態で給気量を変
更することにより、空調対象域への外気導入量を確保し
て充分な換気性を得ることができる。

【０００８】そして、その給気量変更において給気量が
上記の設定下限量となるときの空調負荷値よりも空調負
荷が小さい小負荷状態では、空調負荷変化にかかわらず
設定下限量の外気のみを空調対象域へ給気することによ
り、すなわち、給気量を設定下限量に一定化した状態で
の全外気運転により、空調対象域への外気導入量を確保
して充分な換気性を維持することができる。

【０００９】また、全外気運転で給気量を設定下限量に
一定化する上記小負荷状態においては、給気温度を空調
負荷に応じ変更するように温調手段を出力調整すること
で空調負荷変化に対応することができる。

【００１０】

【発明の効果】つまり、本発明の第１特徴構成によれ
ば、前記作用の如く、中ないし大負荷状態のみならず小
負荷状態においても空調負荷変化に対応しながら充分な
換気性を確保できることで、中ないし大負荷状態、並び
に、小負荷状態の全てを通じ空調対象域内の雰囲気を良
好に保ち得るに至った。

【００１１】

【実施例】次に実施例を説明する。

【００１２】図１において、１は複数の空調対象室１ａ
の集合である空調対象域、２は空調機である。

【００１３】空調機２には、給気側熱交換器３、排気側
熱交換器４、圧縮機５、及び、膨張弁６を主要装置とし
て、それらを冷媒循環回路７で接続したヒートポンプＨ
を内蔵してあり、冷媒流れ方向の切り換えにより、冷房
運転では給気側熱交換器３を蒸発器として機能させ、か
つ、排気側熱交換器４を凝縮器として機能させ、また、
暖房運転では逆に給気側熱交換器３を凝縮器として機能
させ、かつ、排気側熱交換器４を蒸発器として機能させ
るようにしてある。

【００１４】一方、風路構成については、基本的には、
還気風路８を介し各対象室１ａから空調機２に戻る還気
ＲＡの一部を第１ダンパＤ１と第２ダンパＤ２とにより
分流比を調整して第２ダンパＤ２の側に分流し、この分
流還気ＲＡ’と外気風路９を介し空調機２に取り入れた
外気ＯＡとの合流混合気を冷房では凝縮熱の放熱対象と
して、また、暖房では気化熱の吸熱対象として排気側熱
交換器４に通風した後、排気風路１０を介し排気ファン
１１により系外に廃棄し、また、それに並行して、分流
還気ＲＡ’の合流点よりも上流側で取り入れ外気ＯＡの
一部を第３ダンパＤ３と第４ダンパＤ４とにより分流比
を調整して第４ダンパＤ４の側に分流（分流還気ＲＡ’
とほぼ等しい風量）するとともに、この分流外気ＯＡ’
を分流還気ＲＡ’の分流点よりも下流側で還気ＲＡに合
流させ、そして、この分流外気ＯＡ’と還気ＲＡとの合
流混合気を給気側熱交換器３で温調した後、給気ＳＡと
して給気風路１２を介し給気ファン１３により各対象室
１ａに分配供給する構成としてある。

【００１５】すなわち、還気ＲＡの一部を系外に廃棄す
るとともに、各対象室１ａへの給気ＳＡ中に外気ＯＡの
一部を混合することにより、各対象室１ａを冷房ないし
暖房に並行して換気するようにしてある。

【００１６】また、上記の風路構成において、第１ない
し第４ダンパＤ１〜Ｄ４の操作により、還気ＲＡの全量
を排気風路１０を介し排気して給気ＳＡの全量を外気Ｏ
Ａとするいわゆる全外気運転の実施を可能としてある。

【００１７】各対象室１ａに対する分岐給気風路１２ａ
の夫々には、室温センサ１４により検出される室温ｔｉ
と設定器１５により設定された目標室温ｔｉｉ（例え
ば、冷房ではｔｉｉ＝２７℃、暖房ではｔｉｉ＝２５
℃）との偏差ｄｔｉに基づき、室温ｔｉが目標室温ｔｉ
ｉになるように対象室１ａへの給気量ｑを調整する変風
量装置１６を設けてあり、これら変風量装置１６は、目
標室温ｔｉｉに対して検出室温ｔｉの方が高温であるほ
ど対象室１ａへの給気量ｑを増大させ、かつ、目標室温
ｔｉｉに対して検出室温ｔｉの方が低温であるほど対象
室１ａへの給気量ｑを減少させて室温ｔｉを目標室温ｔ
ｉｉに調整する冷房モードと、逆に目標室温ｔｉｉに対
して検出室温ｔｉの方が高温であるほど対象室１ａへの
給気量ｑを減少させ、かつ、目標室温ｔｉｉに対して検
出室温ｔｉの方が低温であるほど対象室１ａへの給気量
ｑを増大させて室温ｔｉを目標室温ｔｉｉに調整する暖
房モードとに運転モードを、空調機２の冷暖房運転切り
換えとともに切り換える構成としてある。

【００１８】１７は図２の制御フローに示す如く空調機
２を運転制御する制御器であり、この制御器１７には、（イ）冷房運転及び暖房運転の夫々において、圧縮機５
の回転数Ｃｎ（すなわち、圧縮機５の出力）が設定回転
数Ｃｎｎよりも大きいときには外気混合モードを選択
し、かつ、圧縮機５の回転数Ｃｎ（すなわち、圧縮機５
の出力）が設定回転数Ｃｎｎ以下のときには全外気モー
ドを選択するモード選択部１７ａ、（ロ）このモード選択部１７ａによる選択モードが外気
混合モードの場合には、給気圧センサ１８により検出さ
れる給気風路１２の風路圧ｐｓが設定圧ｐｓｓになるよ
うに給気ファン１３の回転数Ｆｎ（すなわち、給気ファ
ン１３の出力）を調整し、かつ、選択モードが全外気モ
ードの場合には、給気ファン１３の回転数Ｆｎを設定回
転数Ｆｎｎに維持するファン制御部１７ｂ、（ハ）選択モードが外気混合モードの場合には、給気温
センサ１９により検出される給気温度ｔｓが設定温度ｔ
ｓｓ（例えば、冷房ではｔｓｓ＝１２℃、暖房ではｔｓ
ｓ＝４０℃）になるように、圧縮機５の回転数Ｃｎを調
整して給気側熱交換器３の温調出力を調整し、かつ、選
択モードが全外気モードの場合には、還気温センサ２０
により検出される還気温度ｔｒが目標室温ｔｉｉになる
ように、圧縮機５の回転数Ｃｎを調整して給気側熱交換
器３の温調出力を調整する給気温制御部１７ｃ、（ニ）
図３に示すように、選択モードが外気混合モードの場合
には、給気ファン１３の回転数調整に対し給気ファン１
３の回転数Ｆｎと第１ダンパＤ１の開度ｄ１との関係を
所定の関係ｄ１＝ｆ（Ｆｎ）に維持するように、給気フ
ァン１３の回転数Ｆｎに応じて第１ダンパＤ１の開度ｄ
１を調整し、かつ、選択モードが全外気モードの場合に
は、第１ダンパＤ１の開度ｄ１を０％開度（全閉）に維
持し、また、第２、第３、第４ダンパＤ２，Ｄ３，Ｄ４
については、それらの開度ｄ２，ｄ３，ｄ４をモード切
り換えにかかわらず空調機運転状態において夫々、常に
一定の設定開度ｄｓ２，ｄｓ３，ｄｓ４（例えば、ｄｓ
２＝２５％開度、ｄｓ３＝１００％開度、ｄｓ４＝１
５．４％開度）に保つダンパ制御部１７ｄ、を設けてあ
る。

【００１９】そして、給気ファン１３の設定回転数Ｆｎ
ｎには、各変風量装置１６による給気量ｑ調整に対し、
給気風路１２の風路圧ｐｓを上記の設定圧ｐｓｓに維持
するように給気ファン１３の回転数Ｆｎを調整し、か
つ、給気温度ｔｓを上記の設定温度ｔｓｓに維持するよ
うに圧縮機５の回転数Ｃｎを調整する制御形態（すなわ
ち、前記の外気混合モードで採用する制御形態）におい
て、圧縮機５の回転数Ｃｎが前記の設定回転数Ｃｎｎと
なるときの給気ファン１３の回転数Ｆｎを設定してあ
り、これによって、図４に示す如く、給気風路１２の風
路圧ｐｓが設定圧ｐｓｓになるように給気ファン１３の
回転数Ｆｎを調整する外気混合モードと給気ファン１３
の回転数Ｆｎを設定回転数Ｆｎｎに一定化する全外気モ
ードとの相互切り換えの際の全体給気量Ｑ（＝Σｑ）に
連続性を持たせてある。

【００２０】つまり、空調対象域１における全体空調負
荷との関係からすれば、給気温度ｔｓを設定温度ｔｓｓ
に一定化した状態で、変風量装置１６による対象室１ａ
ごとの給気量ｑ調整、及び、それに伴う給気ファン１３
の回転数Ｆｎ調整により全給気量Ｑを変更して空調対象
域１における全体空調負荷Ｗに対処する形態となる前記
の外気混合モード、並びに、還気温度ｔｒが目標室温ｔ
ｉｉになるように給気側熱交換器３の温調出力を調整す
ることで全給気量Ｑを一定化しながら空調対象域１にお
ける全体空調負荷Ｗに対処する形態となる前記の全外気
モードのいずれにしても、空調対象域１における全体空
調負荷Ｗの変化に対し圧縮機５の回転数Ｃｎが全体空調
負荷Ｗに応じて調整される。

【００２１】したがって、上記の制御器１７構成によれ
ば、全体空調負荷Ｗとモード切り換えの関係として、圧
縮機５の回転数Ｃｎが設定回転数Ｃｎｎとなるときの全
体空調負荷Ｗｏよりも全体空調負荷Ｗが大きい（Ｗ＞Ｗ
ｏ）領域では、第４ダンパＤ４の開度ｄ４を設定開度ｄ
ｓ４に維持した状態で第１ダンパＤ１の開度ｄ１を給気
ファン１３の回転数Ｆｎに応じ調整することにより、外
気（分流外気ＯＡ’）と還気ＲＡとの混合気を給気ＳＡ
として各対象室１ａに供給する外気混合モードが実施さ
れ、また、その外気混合モードとの間でのモード切り換
えの際の全体給気量Ｑに連続性を持たせながら、圧縮機
５の回転数Ｃｎが設定回転数Ｃｎｎとなるときの全体空
調負荷Ｗｏよりも全体空調負荷Ｗが小さい（Ｗ＜Ｗｏ）
領域では、第４ダンパＤ４の開度ｄ４は設定開度ｄｓ４
に維持したままで第１ダンパＤ１の開度ｄ１を０％（全
閉）とすることにより、外気（分流外気ＯＡ’）のみを
給気ＳＡとして各対象室１ａに供給する全外気モードが
実施される。

【００２２】また、上記の制御構成において（同図４参
照）、外気混合モードと全外気モードとの切り換え基準
とする圧縮機５の設定回転数Ｃｎｎは、給気ファン１３
の回転数Ｆｎが設定回転数Ｆｎｎであるときの全体給気
量Ｑｏ、すなわち、圧縮機５の回転数Ｃｎが設定回転数
Ｃｎｎとなるときの全体給気量Ｑｏが、各対象室１ａの
換気性を良好に維持するに足りる全給気量Ｑ中外気の設
定下限量Ｑｍに等しくなるように設定してあり、さら
に、外気混合モードにおいて第１ダンパＤ１の開度調整
基準とする第１ダンパ開度ｄ１と給気ファン回転数Ｆｎ
との所定関係ｄ１＝ｆ（Ｆｎ）としては、給気ファン１
３の回転数Ｆｎ変更による全給気量Ｑの変化を分流外気
ＯＡ’に対して混合する還気ＲＡの量Ｑｒａ変更で吸収
して、全給気量Ｑ中の外気量Ｑｏａを上記の設定下限量
Ｑｍに一定化した状態で維持する関係を与えてあり、こ
れらのことにより、外気混合モードでは、全体空調負荷
Ｗの変化に応じ全給気量Ｑを変更することにおいて、全
給気量Ｑ中の外気量Ｑｏａを上記の設定下限量Ｑｍに保
つことで、空調対象域１への外気導入量を確保して対象
室１ａの夫々で充分な換気性を保ち、また、全体空調負
荷Ｗの低減に伴い全給気量Ｑが少量化して上記の設定下
限量Ｑｍとなる全外気モードでは、全体空調負荷Ｗの変
化にかかわらず設定下限量Ｑｍの外気ＯＡ’のみを空調
対象域１へ給気することにより、すなわち、全給気量Ｑ
を設定下限量Ｑｍに一定化した状態での全外気運転によ
り、空調対象域１への外気導入量を確保して対象室１ａ
の夫々で外気混合モードと同等の充分な換気性を維持す
るようにしてある。

【００２３】なお、図５は冷房の場合の給気温度ｔｓ変
化を示し、また、図６は暖房の場合の給気温度ｔｓ変化
を示す。

【００２４】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。

【００２５】図７に示すように、外気混合モードにおい
て、全給気量Ｑ中の外気量Ｑｏａを設定下限量Ｑｍ以上
に保ちながら、その全給気量Ｑ中の外気量Ｑｏａを全給
気量Ｑの変更に伴い増減変化させるようにしてもよい。
また、この場合、図８及び図９に示すように、外気混合
モードにおいては、第３ダンパＤ３の開度ｄ３を一定の
設定開度ｄｓ３（例えば、ｄｓ３＝１００％開度）に固
定した状態で、第１ダンパＤ１、第２ダンパＤ２、第４
ダンパＤ４夫々の開度ｄ１，ｄ２，ｄ４と給気ファン１
３の回転数Ｆｎとの関係を所定の関係ｄ１＝ｆ１（Ｆ
ｎ），ｄ２＝ｆ２（Ｆｎ），ｄ４＝ｆ４（Ｆｎ）に保つ
ように、第１ダンパＤ１、第２ダンパＤ２、第４ダンパ
Ｄ４夫々の開度ｄ１，ｄ２，ｄ４を給気ファン１３の回
転数Ｆｎに応じて調整し、かつ、全外気モードにおいて
は、第３ダンパＤ３の開度ｄ３を上記の設定開度ｄｓ３
に固定したままで、第１ダンパＤ１の開度ｄ１を０％開
度（全閉）とするとともに、第２及び第４ダンパＤ２，
Ｄ４の開度ｄ２，ｄ４を夫々、設定開度ｄｓ２，ｄｓ４
（例えば、ｄｓ２＝３３％開度，ｄｓ４＝１５．４％開
度）に固定するようにする。

【００２６】全給気量Ｑを一定化する全外気モードにお
いて、空調対象域１の全体空調負荷Ｗに応じ給気温度ｔ
ｓを変更するに、各対象室１ａの目標室温ｔｉｉ１，ｔ
ｉｉ２，ｔｉｉ３が異なる場合には、還気温度ｔｒが目
標室温ｔｉｉ１，ｔｉｉ２，ｔｉｉ３の平均値（ｔｉｉ
１＋ｔｉｉ２＋ｔｉｉ３）／３となるように、あるい
は、各対象室１ａの給気量ｑ１，ｑ２，ｑ３を重み付け
した目標室温の平均値（ｔｉｉ１・ｑ１＋ｔｉｉ２・ｑ
２＋ｔｉｉ３・ｑ３）／（ｑ１＋ｑ２＋ｑ３）となるよ
うに、還気温度ｔｒ検出に基づき圧縮機５の回転数Ｃｎ
を調整して、給気側熱交換器３の温調出力を調整する形
態を採用してもよい。

【００２７】また、全給気量Ｑを空調対象域１の全体空
調負荷Ｗに応じて調整する外気混合モードにおいて、圧
縮機５の回転数Ｃｎ（換言すれば、給気側熱交換器３の
温調出力）を全体空調負荷Ｗに応じ調整するについて
も、還気温度ｔｒが目標室温や、目標室温の平均値、あ
るいは、各対象室１ａの給気量ｑ１，ｑ２，ｑ３を重み
付けした目標室温の平均値となるように、還気温度ｔｒ
検出に基づき圧縮機５の回転数Ｃｎを調整する形態を採
用してもよい。

【００２８】更にまた、外気混合モード及び全外気モー
ドも夫々において、各対象室１ａにおける目標室温ｔｉ
ｉと検出室温ｔｉとの正負ある偏差ｄｔｉに基づき、そ
れら偏差ｄｔｉの総和Σｄｔｉが所定の収束値（代表例
としては０）に収束するように圧縮機５の回転数Ｃｎを
調整する形態を採用してもよい。

【００２９】空調対象域１は複数室１ａの集合に限定さ
れるものではなく、一室のみを空調対象域１とする場合
にも本発明は適用できる。

【００３０】また、本発明は、変風量装置１６を装備し
ない形式にも適用でき、さらに、冷房ないし暖房のいず
れか一方のみに採用してもよい。

【００３１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】空調設備の構成図

【図２】制御フローチャート

【図３】ダンパ制御形態を示すグラフ

【図４】給気量調整形態を示すグラフ

【図５】冷房における給気温度の変化を示すグラフ

【図６】暖房における給気温度の変化を示すグラフ

【図７】別実施例における給気量調整形態を示すグラフ

【図８】同、ダンパ制御形態を示すグラフ

【図９】同、制御フローチャート

【図１０】従来例における給気量調整形態を示すグラフ

【図１１】他の従来例における給気量調整形態を示すグ
ラフ

【符号の説明】

１空調対象域３温調手段１３送風手段１６，１７ｂ給気量制御手段１７ｃ給気温制御手段ＯＡ’ 外気ＲＡ還気ＳＡ給気Ｑ給気量Ｑｏａ外気量Ｑｍ設定下限量Ｗ，Ｗｏ空調負荷ｔｓ給気温度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外気（ＯＡ’）と空調対象域（１）から
の還気（ＲＡ）との混合気を温調する温調手段（３）
と、その温調手段（３）により温調した混合気を前記空
調対象域（１）へ給気する送風手段（１３）と、前記空
調対象域（１）への給気量（Ｑ）を前記空調対象域
（１）の空調負荷（Ｗ）に応じて変更する給気量制御手
段（１６），（１７ｂ）とを設けた外気導入型空調装置
であって、前記給気量制御手段（１６），（１７ｂ）を、給気（Ｓ
Ａ）中の外気量（Ｑｏａ）を設定下限量（Ｑｍ）以上に
保つ状態で給気量（Ｑ）を変更し、かつ、その給気量変
更において給気量（Ｑ）が前記の設定下限量（Ｑｍ）と
なるときの空調負荷値（Ｗｏ）よりも前記空調対象域
（１）の空調負荷（Ｗ）が小さい小負荷状態では、空調
負荷変化にかかわらず設定下限量（Ｑｍ）の外気（Ｏ
Ａ’）のみを前記空調対象域（１）へ給気するように構
成し、前記小負荷状態において前記空調対象域（１）へ
の給気温度（ｔｓ）を前記空調対象域（１）の空調負荷
（Ｗ）に応じ変更するように前記温調手段（３）を出力
調整する給気温制御手段（１７ｃ）を設けた外気導入型
空調装置。