JPH09203552A - 空気調和システム - Google Patents

空気調和システム

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JPH09203552A
JPH09203552A JP8012538A JP1253896A JPH09203552A JP H09203552 A JPH09203552 A JP H09203552A JP 8012538 A JP8012538 A JP 8012538A JP 1253896 A JP1253896 A JP 1253896A JP H09203552 A JPH09203552 A JP H09203552A
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JP
Japan
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blower
surging
air volume
air
rotation speed
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Application number
JP8012538A
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English (en)
Inventor
Shuzo Akita
州三 秋田
Haruhiko Adachi
晴彦 安達
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Kubota Corp
KUBOTA TRANE Ltd
Original Assignee
Kubota Corp
KUBOTA TRANE Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

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  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】VCSコントローラ42は、複数のVAVユニ
ット26のそれぞれを通過する風量を合計することによ
って全体風量を算出し、サージング風量と全体風量とを
比較することによって送風機16がサージング域にある
か否かを判定する。そして、送風機16がサージング域
にあると判定すると、回転数制御装置44へ制御電圧を
急峻な勾配で下降させる指令を与え、サージング域から
脱出するように送風機16の回転数を急減させる。 【効果】安価にしてサージングを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気調和システムに
関し、特にたとえば送風機のサージングを防止する機能
を備える、空気調和システムに関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の空気調和システムの一例
が、特開昭63−223396号(特願昭62−572
52号)に開示されている。この従来技術は、送風機の
吐出口に接続された主ダクトに関連して風速センサーを
設け、風速センサーを用いて主ダクトを流れる実風量を
検出し、実風量とサージング風量とを比較して送風機が
サージング域にあることを判定し、サージング域にある
と判定したとき送風機の回転数を急減させるようにした
ものである。
【0003】なお、送風機の「サージング」とは、送風
機の扱い風量が或る限度以下になった場合に、正規の流
れ方向の空気が羽根間の流路に充満せず、空気の逆流が
生じたりして空気流が脈動し、不安定な運転状態になる
ことをいい、「サージング風量」とは、送風機がサージ
ング域に入る風量をいう。送風機にサージングが生じる
と、騒音や振動が大きくなり、極端な場合には羽根車や
軸受等の破損を惹起する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、主ダク
トに関連して設けた風速センサーを用いて送風機から送
出される風量を検出するようにしていたが、風速センサ
ーが高価なため、全体としてコスト高であるという問題
点があった。それゆえにこの発明の主たる目的は、コス
トを低減できる、空気調和システムを提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、送風機、送
風機の吐出口に接続される主ダクト、主ダクトから分岐
される複数の分岐ダクト、複数の分岐ダクトのそれぞれ
に設けられて分岐ダクトの風量を検出しかつ調節するた
めの複数の風量調節手段、風量調節手段の状態に応じて
送風機の回転数を制御するための回転数制御手段、送風
機の回転数に基づいてサージング風量を求めるサージン
グ風量算出手段、複数の風量調節手段のそれぞれが検出
した風量を合計して全体風量を求める全体風量算出手
段、サージング風量と全体風量とを比較して送風機がサ
ージング域にあることを判定するサージング判定手段、
および送風機がサージング域にあると判定したとき送風
機の回転数を急減させる回転数急減手段を備える、空気
調和システムである。
【0006】
【作用】全体風量算出手段では、複数の風量調節手段の
それぞれを通過する風量を合計することによって全体風
量が求められ、サージング判定手段では、サージング風
量と全体風量とを比較することによって、送風機がサー
ジング域にあることが判定される。したがって、従来の
ように主ダクトに関連して風速センサーを設ける必要が
ない。
【0007】
【発明の効果】この発明によれば、主ダクトに関連して
高価な風速センサーを設ける必要がないので、全体とし
てコストを低減できる。この発明の上述の目的,その他
の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の
実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0008】
【実施例】図1を参照して、この実施例の空気調和シス
テム10は空気調和機12を含む。空気調和機12は、
熱交換器14および送風機16を含み、ダンパ18,2
0および22を開閉して外気を取り入れまたは還気を排
出する。熱交換器14の熱交換能力は、図示しない熱流
体制御弁を制御することによって制御され、熱交換器1
4によって調和された空気が送風機16によって、送風
機の吐出口に接続された主ダクト24に送出される。
【0009】主ダクト24は各空気調和空間毎に分岐さ
れ、それぞれの分岐ダクトには、風量調節手段としての
VAVユニット261,262,…26nが設けられ、
VAVユニット261,262,…26nを通して、調
和された空気が吹出口281,282,…28nから空
気調和空間に吹き出される。各空気調和空間にはルーム
サーモスタット301,302,…30nが設けられ、
ルームサーモスタット301〜30nによって、それぞ
れの空気調和空間(室)の設定温度と実際の温度との温
度偏差が検知される。
【0010】各VAVユニット26は、図2に示すよう
に、ダンパ32を含み、ダンパ32は、ダンパモータ3
4によって駆動されて開閉される。また、VAVユニッ
ト26は、ダンパ32の上流側に配置された風速センサ
36を含み、この風速センサ36からの実風量(Qp)
を表す信号(実風量信号)がダンパ制御器38に入力さ
れる。ダンパ制御器38は、また、上述のルームサーモ
スタット30からの温度偏差に応じた要求風量(Qr)
を表す信号(要求風量信号)を受け、両信号を比較し
て、実風量が要求風量になるようにダンパモータ34す
なわちダンパ32を図3に示すように制御する。すなわ
ち、Qp<Qrのときダンパ32は開方向に動かされ、
Qp>Qrのとき閉方向に動かされ、Qp=Qrのとき
その開度が維持される。
【0011】このようにして、VAVユニット26のダ
ンパ32はダンパ制御器38によってそれぞれ個別に開
閉されるが、このようなダンパ開度が図示しないリミッ
トスイッチによってダンパモータ34の回転角度に基づ
いて検出されるとともに、ダンパ32の動いている方向
が図示しないリレー等によって検出される。そして、ダ
ンパ開度および回動方向(開方向,閉方向または停止状
態)を示す信号が、ダンパ制御器38からデジタル通信
ライン40を通してVCSコントローラ42(図1)に
入力される。なお、この実施例では、ダンパ開度が10
0%であることを検知する第1のリミットスイッチおよ
びダンパ開度が85%以上であることを検知する第2の
リミットスイッチの少なくとも2つのリミットスイッチ
がダンパ32に関連して設けられ、デジタル通信ライン
40は、2芯シールド線で構成される。
【0012】次表1が各VAVユニット26から送られ
る信号を表す。
【0013】
【表1】
【0014】表1からよくわかるように、ダンパ開度が
100%でありかつダンパが開方向に駆動されていると
きには、そのVAVユニット26からは送風能力の増大
を要求する信号UPが出力される。ダンパ開度が85%未
満でありかつダンパが閉方向に駆動されているときに
は、そのVAVユニットからは送風能力の減少を要求す
る信号DOWNが出力される。そして、ダンパ開度が85%
〜99%のとき、およびダンパ開度が100%でかつ閉
方向に駆動されているかまたは停止しているとき、送風
能力の増減を要求しない信号OK1 が出力される。ダンパ
開度が0%〜85%でかつ開方向に駆動されているかま
たは停止しているとき、送風能力の増減を要求しない信
号OK2 が出力される。
【0015】VCSコントローラ42は、表1に示すそ
れぞれの信号に基づいてたとえばインバータ回路等のよ
うな回転数制御装置44に制御信号を与え、回転数制御
装置44(インバータ回路の場合)は、空気調和機12
の送風機16の回転数を制御する。すなわち、1つでも
上述の信号UPを出力しているVAVユニットがあると
き、VCSコントローラ42から回転数制御装置44に
は、送風機16の回転数を上昇するような制御信号が与
えられる。逆に、全てのVAVユニットから上述の信号
DOWNまたはOK2 が出力されているとき、VCSコントロ
ーラ42から回転数制御装置44には、送風機16の回
転数を下降するような制御信号が与えられる。ただし、
それ以外のときには、同じ状態を維持するために、前と
同じ制御信号を出力し続ける。
【0016】そして、この実施例においては、図4に示
すように、信号UPを出力しているVAVユニット26の
数に応じて、回転数変化速度すなわちVCSコントロー
ラ42の出力電圧の大きさの変化速度を変えるようにし
ている。図4の例でいえば、n台全てのVAVユニット
から信号UPが出力されているときには、送風能力が非常
に不足しているので、点線aで示すように、急峻な勾配
で制御電圧が上昇される。たとえば、空気調和機12の
運転開始時等である。しかしながら、信号UPを出力して
いるVAVユニットが1台だけのときは、風量は全体的
には満足されていて送風能力の不足は小さいので、風量
のうねりを抑制するために、実線bで示す最も緩慢な勾
配で制御電圧が上昇される。
【0017】図1に戻って、VCSコントローラ42に
は、データ入出力用コンピュータ46が接続される。コ
ンピュータ46としては、任意の小型コンピュータを利
用できるが、ハンディターミナルコンピュータやラップ
トップコンピュータなどでよい。コンピュータ46は、
それぞれのVAVユニット261〜26nからVCSコ
ントローラ42に送られた室内温度、吹出温度、実風
量、ダンパ開度情報等のデータを出力し、各VAVユニ
ットに与える室内温度設定値の変更、最大/最小風量設
定値の変更、冷/暖切換、最大風量運転、運転停止等の
指令データを入力するのに利用される。したがって、コ
ンピュータ46を操作することによって、各VAVユニ
ットの作動状態を容易に把握でき、VAVユニットの各
種設定値等を個々にまたは一括して容易に変更すること
ができる。
【0018】VCSコントローラ42によって、空気調
和システム10のサージングが防止される。すなわち、
VCSコントローラ42は、回転数制御装置44に与え
られた送風機16の実回転数を表す信号と予め記憶され
たデータ(或る回転数に対するサージング風量のデー
タ)とに基づいて送風機16の実回転数でのサージング
風量(Qs)を算出し、かつ、複数のVAVユニット2
6のそれぞれから与えられた実風量(Qp)を表す信号
(実風量信号)を合計して全体風量(Qa)を算出す
る。そして、Qs>Qaであるとき、送風機16がサー
ジング域にあると判定し、最も急峻な勾配(図4中の二
点鎖線cで示す勾配)で制御電圧を下降させて送風機1
6の回転数を急減させるように、回転数制御装置44に
指令を与える。
【0019】図5を参照すると、横軸に風量が、縦軸に
送風機16の静圧がそれぞれ示されている。曲線Aは、
送風機16の形式によって決まるサージングラインであ
り、その左側がサージング域であり、右側がサージング
を生じない領域である。曲線Bは、送風経路の抵抗曲線
であり、VAVユニット26の開度によって異なるので
あるが、それぞれのVAVユニット26の制御が安定し
た状態で開度が固定された状態を示す。曲線Cは、送風
機16の所定回転数N0 における特性曲線であり、曲線
Dは回転数Nにおける特性曲線を示す。曲線Aと曲線C
との交点Eが所定回転数N0 におけるサージングポイン
トで、Q0 が回転数N0 におけるサージング風量であ
り、Pはそのときの送風機制圧である。曲線Bと曲線C
との交点Gは、送風経路の抵抗が曲線Bである場合の所
定回転数N0 における運転点を示し、風量はQ1 であ
り、送風機静圧はP1 である。
【0020】ここで、図1における分岐ダクトに設けら
れたVAVユニット26のほとんどが一度に閉じられた
場合を想定する。この場合には、システムとして必要な
要求風量が小さくなり、その要求風量に応じて、回転数
制御装置44が制御され、送風機16からの送風量が小
さくされる。送風機16の送風量制御は、あまり急速な
応答速度で行うと制御のハンチングが生じるので、比較
的緩やかな応答速度(たとえば7〜15分)で行うのが
一般的である。ところが、VAVユニット26(ダンパ
32)の全閉状態は比較的短時間(たとえば2分)で達
成されてしまうので、VAVユニット26の全閉状態が
達成されてから送風機16の送風量制御が完了するまで
の間に何か追加の制御を行わなければ、送風機16の回
転数に対する扱い風量が大幅に減少してサージングを生
じてしまう。そこで、この実施例では、上述したように
送風機16がサージング域に入ったことをコンピュータ
46で判定し、送風機16の回転数を急減させることに
よって、サージング状態から脱するようにしている。
【0021】すなわち、図6の運転点O0 で急激にVA
Vユニット26のほとんどを閉じる指令が出されたとす
ると、送風機16の回転数に対する扱い風量が減少する
ため、たとえば4分後に運転点がサージング域に入って
しまう(O点)。そこで、サージング域からの脱出のた
めにVCSコントローラ42が指令を与え、応答速度を
急増させる。すると、たとえば5分後には運転点は図5
のO1 点に移行し、サージング域を脱する。そのとき、
全体風量(Qa)がサージング風量(Qs)より大きく
(Qa>Qs)なるので、通常の応答速度に戻され、た
とえば6分後に目標の運転点O2 に到達する。なお、こ
のようなサージング防止のための動作は、たとえば、本
件出願人の出願に係る同時係属中の特開昭63−223
396号(特願昭62−57252号)に説明されてい
るのと同様である。
【0022】さらに、この実施例では、VCSコントロ
ーラ42を用いることによって、以下のように、空気調
和システム10の異常を判定できる。 (1)リミットスイッチの異常判定 ダンパ開度が100%であることを検知する第1のリミ
ットスイッチからON信号が発信されているにも拘わら
ず、ダンパ開度が85%以上であることを検知する第2
のリミットスイッチからON信号が発信されていないと
きはいずれかのリミットスイッチに異常の可能性がある
と判定する。 (2)ダンパモータの異常判定 以下の場合はダンパモータに異常の可能性があると判定
する。 VAVユニット26を停止(ダンパ閉)する指令を発
した後、所定時間(5分程度)経過したにも拘わらず、
風量が所定値(たとえば最大風量の10%)以下になら
ないとき。 VAVユニット26を停止(ダンパ閉)する指令を発
した後、所定時間(5分程度)経過したにも拘わらず、
第1または第2のリミットスイッチがON状態のままで
あるとき。 ダンパの開指令を連続して所定時間(5分程度)発し
たにも拘わらず、第1または第2のリミットスイッチか
らON信号が発信されないとき。 VAVユニット26を通過する実風量がVAVユニッ
ト26の最大設定風量の所定倍率(たとえば1.5倍)
以上であり、かつ、その状態で所定時間(5分程度)以
上経過したとき。 室内温度が設定値に対して所定値(±5℃程度)以上
ずれているとき。 (3)送風制御や給気温度制御等の異常判定 室内温度が設定値に対して所定値(±5℃程度)以上ず
れているときは、送風制御や給気温度制御等に異常の可
能性があると判定する。 (4)風速センサーの異常判定 第1および第2のリミットスイッチからON信号が発信
されているにも拘わらず、風速センサーから信号が発信
されていないときは、風速センサーに異常の可能性があ
ると判定する。
【0023】このようにして、空気調和システム10の
動作に異常があると判定したときは、コンピュータ46
の画面やプリンタ等に警報を発して、点検・修理すべき
箇所を教示する。また、一部のVAVユニット26に異
常があると判定したときは、異常のあるVAVユニット
26は停止しているものとみなして、送風制御や給気温
度制御等の行き過ぎを防止する。
【0024】この実施例によれば、主ダクト24に高価
な風速センサーを設ける必要がないので、全体のコスト
を大幅に低減できる。また、コンピュータ46によって
各VAVユニット26を通過する実風量やダンパ開度情
報等のデータを管理できるので、VAVユニット26個
々の異常をも容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1の実施例のVAVユニットを示す図解図で
ある。
【図3】図2に示すVAVユニットの制御特性を示すグ
ラフである。
【図4】図1の実施例における送風能力制御動作を示す
グラフである。
【図5】送風機静圧と風量との関係を示すグラフであ
る。
【図6】サージング域からの脱出を説明するためのグラ
フである。
【符号の説明】
10 …空気調和システム 12 …空気調和機 14 …熱交換器 16 …送風機 24 …ダクト 26 …VAVユニット 30 …ルームサーモスタット 32 …ダンパ 34 …ダンパ駆動用モータ 36 …風速センサ 38 …ダンパ制御器 40 …デジタル通信ライン 42 …VCSコントローラ 44 …回転数制御装置 46 …コンピュータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送風機、 前記送風機の吐出口に接続される主ダクト、 前記主ダクトから分岐される複数の分岐ダクト、 前記複数の分岐ダクトのそれぞれに設けられて前記分岐
    ダクトの風量を検出しかつ調節するための複数の風量調
    節手段、 前記風量調節手段の状態に応じて前記送風機の回転数を
    制御するための回転数制御手段、 前記送風機の回転数に基づいてサージング風量を求める
    サージング風量算出手段、 前記複数の風量調節手段のそれぞれが検出した風量を合
    計して全体風量を求める全体風量算出手段、 前記サージング風量と前記全体風量とを比較して前記送
    風機がサージング域にあることを判定するサージング判
    定手段、および前記送風機が前記サージング域にあると
    判定したとき前記送風機の回転数を急減させる回転数急
    減手段を備える、空気調和システム。
JP8012538A 1996-01-29 1996-01-29 空気調和システム Pending JPH09203552A (ja)

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Legal Events

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Effective date: 20020611