JPH10197009A - バイパス制御による室温制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイパス制御空調システムにおける温度制御
範囲を広くする。 【解決手段】 熱交換器15を通過して熱交換された外気
と還気との通過混合空気と、該熱交換器15をバイパスし
た外気と還気とのバイパス混合空気と、単独外気との３
種類の気体を、その混合割合を制御しつつ混合して所望
温度の給気を作り出し、該給気を室内に送ることによっ
て室温を調節する。単独外気は、通過混合空気に対する
その温度差がバイパス混合空気の場合のそれよりも大き
いので、室内への給気を作り出すだめに混合される各気
体間の温度差が大きくなり、その分だけ広い温度調節範
囲を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バイパス制御によ
る室温制御方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の領域(居室等)に対して空調を行う
方法として採用される一般的なマルチゾーン空調システ
ムを図１に示した。このシステムにおいては、加熱コイ
ル３と冷却コイル４とを並列に配置して、この両者によ
って与えられる暖気および冷気の混合割合をダンパ装置
によって制御し、所望温度の空気を作り出して該空気を
各室に送っている。

【０００３】加熱コイルおよび冷却コイルの両方を使用
して空調を行うこのシステムにおいては、２つのコイル
を使用しなければならない他、温熱源および冷熱源の相
反する２つの熱源が同時に必要となる。さらには、加熱
された暖気と冷却された冷気とを混合して温度調節を行
うためエネルギロスが大きいという問題もある。

【０００４】かかる問題を解消した空調システムとし
て、バイパス制御空調システムが知られている。このシ
ステムは、図１に示したシステムから加熱コイルまたは
冷却コイルの一方を省略してバイパス路を形成するとと
もに、冷房期には冷水が、暖房期には温水が選択的に送
られる熱交換コイルを１つ配置してなるものである。そ
のようなバイパス制御空調システムの一例を図２に示し
た。

【０００５】図２のバイパス制御空調システムにおいて
は、熱交換コイル７と熱源(図示せず)とを結ぶ配管経路
中に設けられたバルブ(図示せず)を切り換えることによ
って、該熱交換コイル７に冷房期には冷水が暖房期には
温水が選択的に送られる。冷房期について考えると、フ
ィルタ１および給気ファン２を通過した外気と還気との
混合空気は、その一部がバイパス路６に、残りの部分が
コイル７へと進む。コイル７を通過した混合空気は熱交
換によって冷却されて温度が低下するが、バイパス路６
へ進んだ混合空気の温度はそのままである。これらの混
合空気は、各室に送られる前にさらに混合されるのであ
るが、その混合割合をダンパ装置５によって制御するこ
とによって、各室の温度を調節することができる。暖房
期についてもほぼ同様に考えることができる。

【０００６】ところが、上記のようなバイパス制御空調
システムにおいては、バイパス路に進むのは外気と還気
との混合空気である。このような混合空気は、冷房期で
は外気よりも低温であり、暖房期では外気よりも高温と
なるため、コイル７を通過して熱交換された混合空気と
バイパス路６に進んだ混合空気との温度差が小さく、し
たがって、そのような狭い温度差の範囲内でしか室温制
御ができないという欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決すべき技術的課題は、バイパス制御空調システムに
おける温度制御範囲を広くすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段・作用・効果】本発明の温度
制御方法は、前記課題を有効に解決するために創案され
たものであって、熱交換器を通過して熱交換された外気
と還気との通過混合空気と、該熱交換器をバイパスした
外気と還気とのバイパス混合空気と、単独外気との３種
類の空気を、その混合割合を制御しつつ混合して所望温
度の給気を作り出し、該給気を室内に送ることによって
室温を調節することを特徴としている。

【０００９】上記方法においては、所望温度の給気を作
り出すために、通過混合空気およびバイパス混合空気に
加えて、単独外気が追加採用されている。そしてこの単
独外気は、通過混合空気に対するその温度差がバイパス
混合空気の場合のそれよりも大きい。したがって、通過
混合空気およびバイパス混合空気のみを混合する場合よ
りも、これに単独外気を加えた３種類の気体を混合して
給気を作り出す方が混合される空気間の温度差が大きい
ので、混合によって作り出される給気をより広い温度範
囲で制御することができ、したがって室温の制御範囲が
広がる。

【００１０】本発明の室温制御方法においては、熱負荷
が最大の場合には前記通過混合空気のみを使用して室温
制御を行い、熱負荷が最大値から減少していくにつれて
通過混合空気に対する前記バイパス混合空気の混合割合
を増加していき、バイパス混合空気の混合割合がほぼ10
0％となった状態よりもさらに熱負荷が減少するとき、
その減少につれてバイパス混合空気に対する前記単独外
気の混合割合を増加させていくことが好ましい。

【００１１】このような制御方法を採用した場合には、
熱負荷が極端に低い場合には、外気のみを使用して室温
制御を行うことが可能になる。したがって、冷房期にお
いて冷え過ぎた室内の温度を所望温度にまでより迅速に
高めることや、暖房期において高温になり過ぎた室内の
温度を所望温度にまでより迅速に下げることができる。
さらには、外気のみを使用して室温制御を行っている際
には、熱交換器を使用しないので空調システム全体の省
エネルギ化を達成することができる。

【００１２】また、本発明の空気調和機は、外気と還気
との混合空気を導入する第１入口および外気のみを導入
する第２入口と、第１入口に連通するとともに途中で２
つの分岐路に分岐して第１出口よび第２出口に至る第１
通路と、第２入口に連通するとともに第３出口に至る第
２通路と、第１〜第３の出口のそれぞれに配置された第
１〜第３のダンパとを備えている。前記第１通路の第１
出口に至る分岐路には熱交換器が配置されているととも
に、第２出口に至る他方の分岐路は該熱交換器をバイパ
スするバイパス路を構成している。また第２入口から導
入された単独外気は、第２通路を通って第３出口に至
る。

【００１３】以上のように構成された空気調和機を使用
すれば、熱交換器を通過した混合空気と、該熱交換器を
バイパスした混合空気と、第２通路を通過した単独外気
との３種類の気体を、前記３つの各ダンパの相対開度を
調節することによってその混合割合を制御しつつ混合し
て所望温度の給気を作り出し、該給気を室内に送ること
によって室温を調節することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】添付の図面を参照して、本発明の
室温制御方法および空気調和機の実施形態を詳細に説明
する。図３に、本発明が採用された空調システムの概略
図を示した。

【００１５】図３のシステムは、図２に示した従来のバ
イパス制御空調システムと比べて、空気調和機内に単独
外気を通す第２の通路18が増設されている点において異
なる。すなわち、このシステムにおいては、空気調和機
10に外気を導入する２つの独立したダクトが設けられて
いる。外気は、外気ファン30によって空気調和機10に導
入されるのであるが、外気ファン30を通過した後に２つ
のダクト21および22に分流される。

【００１６】一方のダクト21に流入した外気は、還気フ
ァン20によって送られてくる還気と混合される。この混
合空気(以下、外気-還気混合空気という)は、第１入口6
1から空気調和機10内に入り、フィルタ11およびファン1
3を通過する。他方のダクト22に流入した外気は、単独
で第２入口62から空気調和機10内に入り、フィルタ12お
よびファン14を通過する。

【００１７】空気調和機10は、上記のように第１および
第２の２つの入口を備えているが、その出口は以下に説
明するように第１〜第３までの３つが設けられている。
すなわち、第１入口61は、途中で２つに分岐する通路を
経て第１出口71および第２出口72の２つの出口に至る。
また、第２入口62は、第２の独立した通路18を経て第３
出口73に至る。第１入口61に連通する通路は、第１出口
71に至る第１分岐路16と第２出口72に至る第２分岐路17
とに分岐している。第１分岐路16には、熱交換コイル15
が配置されているとともに、第２分岐路17は該熱交換コ
イル15をバイパスするバイパス路を構成する。

【００１８】第１入口61から空気調和機内10に入った外
気-還気混合空気は、ファン13を通過した後、その一部
が第１分岐路16へと進み熱交換コイル15を通過する。外
気-還気混合空気の他の部分は、バイパス路17に進む。
すなわち、外気-還気混合空気は、コイルを通過した通
過混合空気と該コイルをバイパスしたバイパス混合空気
とに分かれて、通過混合空気は第１出口71から、バイパ
ス混合空気は第２出口72から、それぞれ空気調和機を出
る。一方、第２入口62から空気調和機内に進入した単独
外気は、熱交換されることなく第３出口73から空気調和
機を出る。

【００１９】以上のように、空気調和機10からは３種類
の気体が独立して個別に出ていく。すなわち、熱交換
コイル15を通過した外気-還気混合空気の一部(通過混合
空気)と、熱交換コイル15をバイパスした外気-還気混
合空気の残りの部分(バイパス混合空気)と、空気調和
機内の第２の独立通路18を通過した単独外気と、であ
る。

【００２０】空気調和機10を出た通過混合空気は空気調
和機10からダクト41を通って、バイパス混合空気はダク
ト42を通って、単独外気はダクト43を通って、それぞ
れ、ダンパ装置50まで進む。ダンパ装置50は、３つのダ
ンパ51、52、53から構成されており、通過混合空気が通
るダクト41に対してはダンパ51が、バイパス混合空気が
通るダクト42に対してはダンパ52が、単独外気が通るダ
クト43に対してはダンパ53が、それぞれ機能する。

【００２１】すなわち、ダンパ装置50を制御して各ダン
パ51、52、53の相対開度を調節することによって、通過
混合空気とバイパス混合空気と単独外気とを所望の混合
割合で混合して各室ＡおよびＢに給気することができ、
これによって、その室温制御を行うことができる。な
お、空気調和機10からダンパ装置50へ至る各ダクト41、
42、43は、紙面直角方向に２つに分割されており、同様
に各ダンパ51、52、53も紙面直角方向に同じものが２つ
並列に配置されているので、室ＡおよびＢの温度制御を
独立して行うことができる。同様にして、３つ以上の部
屋の温度制御を独立して行うことも可能である。なお、
各ダンパは、前記ダクトを介することなく空気調和機の
各出口に直接配置してもよい。

【００２２】実際のシステムにおける具体的なダクトお
よびダンパの配置や、空気調和機内における各通路の設
計は図３に示したものに限られず、情況に応じて適切な
構成を適宜採用することができる。図４は、それらの各
構成に共通する概念を説明するシステム略図である。

【００２３】次に、上記のバイパス制御空調システムに
おける実際の室温制御方法の一例を図５のグラフを参照
して説明する。図５のグラフは、各室に送られる給気の
所要温度の高低に対応する上記３種類の気体の混合割合
を示している。グラフ中、実線は単独外気の混合割合
を、一点鎖線は通過混合空気の混合割合を、破線はバイ
パス混合空気の混合割合を、それぞれ示している。ま
た、所要給気温度の高低は、暖房期については左側にな
る程低く、冷房期については左側になる程高く表示して
いる。すなわち、グラフは左側になる程熱負荷が小さ
く、右側になる程熱負荷が大きいことを示している。カ
ッコ内に示した高低の表示は冷房期におけるものであ
る。

【００２４】まず、暖房期について説明するが、暖房期
(例えば、真冬)においては、単独外気の温度が最も低
く、２番目にバイパス混合空気の温度が低く、熱交換器
(加熱コイル)を通過した通過混合空気の温度が最も高い
ということを念頭に置くべきである。

【００２５】所要給気温度が最も高い場合(すなわち、
熱負荷が最も大きい場合)には、ダンパ51を開くととも
にダンパ52および53の両方が閉じられる。つまり、加熱
コイル14を通過して高温化された通過混合空気(３つの
うち最も温度の高い気体)のみが給気される。

【００２６】この状態から室内の設定温度が下がって熱
負荷が減少していくと、ダンパ51の開度を除々に下げる
とともに、これに応じて除々にダンパ52の開度を大きく
してバイパス混合空気(２番目に温度の高い気体)を混入
させる。つまり、熱負荷が最大であった場合には通過混
合空気のみが室内に供給されていたが、熱負荷が減少す
るにつれて給気内に占めるバイパス混合空気の割合を大
きくしていく。

【００２７】バイパス混合空気の割合が除々に大きくな
っていくと、やがてバイパス混合空気のみが室内に給気
されることとなる。ここからさらに熱負荷が減少した場
合(例えば、逆負荷になった場合等)、ダンパ52の開度を
除々に下げるとともに、これに応じて除々にダンパ53の
開度を大きくして単独外気(最も温度の低い気体)を混入
させる。ここからは、熱負荷が下がるにつれて単独外気
の混合割合が大きくなり、最終的には単独外気のみが給
気されるということもあり得る。

【００２８】冷房期においても、温度制御方法の考え方
は前記暖房期の場合と同じである。冷房期について以下
に説明するが、冷房期(例えば、真夏)においては、単独
外気の温度が最も高く、２番目にバイパス混合空気の温
度が高く、熱交換器(冷却コイル)を通過した通過混合空
気の温度が最も低いということを念頭に置くべきであ
る。

【００２９】所要給気温度が最も低い場合(すなわち、
熱負荷が最も大きい場合)には、ダンパ51を開くととも
にダンパ52および53の両方が閉じられる。つまり、冷却
コイル14を通過して低温化された通過混合空気(３つの
うち最も温度の低い気体)のみが給気される。

【００３０】この状態から室内の設定温度が高くなって
熱負荷が減少していくと、ダンパ51の開度を除々に下げ
るとともに、これに応じて除々にダンパ52の開度を大き
くしてバイパス混合空気(２番目に温度の低い気体)を混
入させる。つまり、熱負荷が最大であった場合には通過
混合空気のみが室内に供給されていたが、熱負荷が減少
するにつれて給気内に占めるバイパス混合空気の割合を
大きくしていく。

【００３１】バイパス混合空気の割合が除々に大きくな
っていくと、やがてバイパス混合空気のみが室内に給気
されることとなる。ここからさらに熱負荷が減少した場
合(例えば、逆負荷になった場合等)、ダンパ52の開度を
除々に下げるとともに、これに応じて除々にダンパ53の
開度を大きくして単独外気(最も温度の高い気体)を混入
させる。ここからは、熱負荷が下がるにつれて単独外気
の混合割合が大きくなり、最終的には単独外気のみが給
気されるということもあり得る。

【００３２】以上のように本発明においては、室内への
給気を作り出すために単独外気が選択的に混入されるの
で、混合される気体間の温度差が大きくなる。すなわ
ち、暖房期にあっては、単独外気はバイパス混合空気よ
りも低温であるから、加熱コイルを通過して高温化され
た通過混合空気との間により大きな温度差を確保するこ
とができる。逆に、冷房期にあっては、単独外気はバイ
パス混合空気よりも高温であるから、冷却コイルを通過
して低温化された通過混合空気との間により大きな温度
差を確保することができる。

【００３３】相対的に低温と高温との空気を混合してそ
の混合割合によって温度調節を行う場合、気体間の温度
差が大きい程、温度調節範囲が広くなる。したがって、
本発明の室温制御方法では、単独外気を採用して気体間
の温度差を大きくした分だけ、従来の方法に比べて温度
調節範囲が広くなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的なマルチゾーン空調システムを示す説
明図である。

【図２】 従来のバイパス制御空調システムを示す説明
図である。

【図３】 本発明に係るバイパス制御空調システムを示
す説明図である。

【図４】 本発明に係るバイパス制御空調システムを説
明するシステム略図である。

【図５】 本発明の室温制御方法における各気体の混合
割合を説明するグラフである。

【符号の説明】

１ フィルタ ２ ファン ３ 加熱コイル ４ 冷却コイル ５ ダンパ装置 ６ バイパス路 ７ 熱交換コイル 10 空気調和機 11、12 フィルタ 13、14 ファン 15 熱交換コイル 16 第１分岐路 17 第２分岐路 18 第２の経路 20 還気ファン 21、22 ダクト 30 外気ファン 41、42、43 ダクト 50 ダンパ装置 51、52、53 ダンパ 61 第１入口 62 第２入口 71 第１出口 72 第２出口 73 第３出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 薫 大阪府大阪市北区南森町１丁目４番５号 新晃工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器(15)を通過して熱交換された外
   気と還気との通過混合空気と、該熱交換器(15)をバイパ
   スした外気と還気とのバイパス混合空気と、単独外気と
   の３種類の気体を、その混合割合を制御しつつ混合して
   所望温度の給気を作り出し、該給気を室内に送ることに
   よって室温を調節することを特徴とする、室温制御方
   法。
2. 【請求項２】 熱負荷が最大の場合には前記通過混合空
   気のみを使用して室温制御を行い、 熱負荷が最大値から減少していくにつれて、通過混合空
   気に対する前記バイパス混合空気の混合割合を増加して
   いき、 バイパス混合空気の混合割合がほぼ100％となった状態
   よりもさらに熱負荷が減少するとき、その減少につれて
   バイパス混合空気に対する前記単独外気の混合割合を増
   加させていくことを特徴とする、請求項１記載の温度制
   御方法。
3. 【請求項３】 外気と還気との混合空気を導入する第１
   入口(61)、および外気のみを導入する第２入口(62)と、 第１入口(61)に連通するとともに途中で２つの分岐路(1
   6、17)に分岐して第１出口(71)および第２出口(72)に至
   る第１通路と、 第２入口(62)に連通するとともに第３出口(73)に至る第
   ２通路(18)と、 第１、第２および第３の出口のそれぞれに配置された第
   １、第２および第３のダンパ(51、52、53)とを備える空
   気調和機であって、 前記第１通路の第１出口に至る分岐路(16)には熱交換器
   (15)が配置されているとともに、第２出口に至る他方の
   分岐路(17)は該熱交換器(15)をバイパスするバイパス路
   を構成しており、 前記熱交換器(15)を通過した混合空気と、該熱交換器(1
   5)をバイパスした混合空気と、第２通路(18)を通過した
   単独外気との３種類の気体を、前記３つの各ダンパの相
   対開度を調節することによってその混合割合を制御しつ
   つ混合して所望温度の給気を作り出し、該給気を室内に
   送ることによって室温を調節することを特徴とする、空
   気調和機。