JPS592807B2 - 空調冷暖房における室温制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷暖房および換気を行なう、空調用冷暖房にお
ける室温制御法に関する。

従来冷暖房の切換は切換スイッチによる手動で行なわれ
、圧縮機の運動台数は温度スイッチによる自動で行なわ
れていた。

本発明の目的は、ヒートポンプを用いて、従来のこのよ
うな手動操作を完全匠なくした空調用冷暖房における室
温制御法を提案するものである。

ヒートポンプを使用した空調用冷暖房装置は空気対空気
ヒートポンプ方式と呼ばれるものであり、空気を熱源と
して冷風、淵風を発生させ、冷暖房および換気を行なう
もので、水を必要としない。

また給気ファン、排気ファン、圧縮機、制御盤等の冷暖
房に必要な全ての機器をパッケージに納め、屋外に設置
できるので建物の有効利用にも役立つ。

さらに室内から排出される汚れた空気の熱エネルギーを
回収するようになっているので、経済性にも優れ、今後
空調機に要請される環境のクリーン化、省エネルギー化
、運転および保守の容易さ等を兼ね備えた特徴を有する
。

一般にヒートポンプとは、冷媒を仲介として低い濁度の
媒体から高い湯度の媒体へ熱を運ぶ装置のことであわ、
暖房の場合は外気から熱を取って室内に運び室内を暖め
、冷房の場合は室内の熱を取って外気へ排出し、室内を
冷やす。

この熱を運ぶ作用は、冷媒を圧縮して凝縮蒸発を繰り返
えすことにより行ない、冷媒を圧縮するために電力を使
用する。

つまりヒートポンプは電力を直接熱にするのではなく、
熱を移動させるための動力として使用する。

このため同じＩＫＷｈの電力を使用した場合、電熱とし
て直接発熱させると８６０Ｋｃａｌ Ｌか得られないが
１、ヒートポンプの動力として使用すると、この約′３
倍の熱を得ることができ、ヒートポンプが経済的である
と言われる由縁である。

さらに冷暖房の切換えは冷却の流れを逆にすることによ
り簡単に行なうことができる利点を有する。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明装置の７０−シートを示す。室内１から
の戻り空気はギヤラリ−２から取り入れられた外気空気
と混合され、フィルタ３を通して室内側熱交換器４に送
られ、熱交換された後給気ファン５に゛より再び室内１
に送風される。

一方熱交換率を高めるため外気取入量と同量の室内空気
は排気側に導かれ、ギヤラリ−６から取り入れられた外
気空気と混合され、室外側熱交換器７に送られ、熱交換
された後、排気ファン８により室外に排出さｈる。

１２〜１５は室内空気および外気の取入量を決めるダン
パーである。

冷房時は室内側熱交換器４は蒸発器として働らき、給気
は室内側熱交換器４で蒸発する冷媒により熱を奪われ、
冷空気となって室内ＩＫ放出される。

冷媒は室内側熱交換器４で逆に給気から熱を取って気体
となり、冷媒配管９から四方弁１０を通して圧縮機１１
に吸入され、・該圧縮機１１ＶＣより高温高圧のガス状
態にされ、再び四方弁１０を通して室外側熱交換器７へ
送られる。

室外側熱交換器７は凝縮器として働らき、ここで冷媒ガ
スは外気空気に熱を捨て、妖圧の冷媒液となり、室内側
熱交換器４に送られる。

９後このプロセスを繰り返えし、室内１を冷房する。

暖房時は四方弁１０により冷媒の流れを逆に切換え、室
内側熱交換器４を凝縮器、室外側熱交換器Ｔを蒸発器と
して働かすことにより室内１を暖房する。

上記ヒートポンプを利用した冷暖房装置には、冷房、暖
房および換気の３つの運転モードがある。

すなわち中間期（春、秋）には換気運転を行ない、室温
が設定値より高くなるに従って給気側の外気取入量を増
加して室温を下げるようにする。

逆の場合は外気取入量を決められた最小量まで減少させ
て室温を上げるようにする。

さらに室温が上昇して（夏）、換気運転では室温を設定
値に保つことができな（なると、外気取入量を最小にし
て冷房モードに切換え、それから圧縮機を１台づつ運転
していく。

逆忙室温が減少していくと（冬）、外気取入量を最小に
して暖房モードに切換え、それから圧縮機を一台づつ運
転していく。

上記運転モードをグラフで表わすと、第２図ａｂのよう
になる。

さらにこの運転モードを全自動により実現するために、
第３図に示すような制御フローチャートを実行できるよ
うな冷房、′暖房の自動切換え、ダンパ一連続開閉、圧
縮機の台数制御等の全自動アルゴリズムを持った制御装
置が設けられる。

第４図は制御装置を示す。

２１は電子式空調用調節器で、比例２段の出力特性を有
し、比例１段目部２１ａと比例２段目部２１ｂの各出力
は、冷房モードの場合は室内湿度検出器２２からの入力
に対して第５図ａの如き出力となり、また暖房モードの
場合は室内湯度検出器２２からの入力に対して第５図す
の如き出力となるよう設定されている。

すなわち電子式空調用調節器２１が暖房モード時の基準
値を例えば１８℃に設定されている場合は、第５図ｂＫ
示す如く比例１段目部２１ａは１８℃から１９．５℃ま
での比例帯を有し、比例２段目部２１ｂは２０℃から２
１．５℃までの比例帯を有する。

また電子式空調用調節器２１が冷房モード時の基準値を
例えば２０℃に設定されている場合ひ第５図ａに示す如
く比例１段目部２１ａは２０℃から２１．５℃までの比
例帯を有し、比例２段目部２１ｂは２２℃から２３．５
℃までの比例帯を有する。

なお暖房時の比例１段目部２１ａの出力特性は第５図す
の一点鎖線で示されている。

冷暖房の切換えはダンパー２３（第１図の１３〜１５に
相当）の開度によって行なわれ、ダンパー開度が２０チ
９下の時は暖房モードとし、８０ＳＪＪ上の時は冷房モ
ードとする。

このためにダンパー２３に補助スイッチ２４が設けらし
、タンバー開度が２０％と８０条の時の補助スイッチ２
４の接点をリレー回路２５で受けて四方弁２６（第１図
の１０に＠当）を切換える。

この時同時にスイッチ８１ 、 Ｓ２ 、 Ｓ３ も切
換える。

前記電子式空調用調節器２１の出力端はスイッチＳ２を
介して冷房モード時はその比例１段目部２１ａがダンパ
ー駆動用のモジュトロールモータ２Ｔにかつ比例２段目
部２１ｂがスイッチＳ３を通してステップコントローラ
２８駆動用のモジュトロールモータ２９！ｌｃ接続され
、暖房モード時は上記と逆に接続される。

ただしこの場合ステップコントローラ駆動′用のモジュ
トロールモータ２９は湯度降下に伴なって出力を０％→
１００％に増加される必要があり、冷房モードの時と逆
になるので、暖房モードではスイッチ５３ＶＣより出力
信号を逆特性にしており、第５図すの比例１段目部２１
ａの出力特注ｒ示される実線のようになる。

なおここでステップコントローラ２８は複数の圧縮機Ｍ
、 、 Ｍ２〜１ｖＩ６（第１図の１１に相当）の順次
起動忙使用される。

室温設定値は冷房時と暖房時とでは普通異なるので、冷
房用および暖房用の室温設定器３０および３１の２台を
取付け、スイッチＳ、 ＶＣより設定値を切換える。

なお外気温度が冷房時の室温設定値より高くなった時に
、第２図ａの如くダンパー２３を強制的に最小開度にす
る割り込み処理は挿入形温度調節器３２の出力によりダ
ンパー駆動用のモジュトロールモータ２７およびリレー
回路２５を強ｆｆｔｌＸ動して行なわれる。

次にその動作について説明する。

第４図はスイッチＳ、〜Ｓ３が暖房時の状態ニする時を
示している。

室温が暖房時の設定値より高い時は第５図すの知き電子
式空調用調節器２１の比例２段目部２１ｂの出力がスイ
ッチＳ２を通してダンパー駆動用のモジュトロールモー
タ２７に入力され、室温が２０℃より高くなるにつれて
給気側の外気取入量を増加し、室温を下げるように働く
。

そしてダンパー開度が８０％に達すると、補助スイッチ
２４を介してリレー回路２５は四方弁２６を冷房モード
に切換える。

同時にスイッチ８１〜Ｓ３は切換えられる。

そして比例１段目部２１ａの出力が出力がスイッチＳ２
を通してダンパー駆動用のモジュトロールモータ２７
に加えられ、更に室温が上昇して２１．５℃に達すると
ダンパー２３は全開になる。

そして室温が２２℃に達した時に比例２段目部２１ｂが
出力し、ステップコントローラ駆動用のモジュトロール
モータ２９が駆動され、室温の上昇とともに第２図すの
如く圧縮機は順次起動せしめられる。

と同時匠挿入形温度調節器３２の出力により、ダンパー
２３は最小開度に強制されるとともに、リレー回路２５
はダンパー２３が開度２０チ９下になっても暖房モード
に切換わることなく、冷房モードを保持せしめられる。

。次に室温が下が虱比例１段目部２１ａが動作し、ダン
パー開度が２０％υ下になった時Ｋ リレー回路２５は
四方弁２６を暖房モードに切換え、電子式空調用調節器
２１は第５図すの状態になり、比例２段目部２１ｂが動
作する。

更に室温が下がｂ、比例１段目部２１ｂが動作すると、
ステップコントローラ駆動用のモジュトロールモータ２
９は比例１段目部２１ａの出力により駆動される。

この時比例１段目部２１ａの出力はスイッチ８３により
第５図すの一点鎖線の状態から実線の状態に切換えられ
、従って圧縮機Ｍ１〜Ｍｎは室温の低下とともに順次起
動されることになる。

９℃本発明によれば冷暖房および換気を行なう空調冷暖
房を、手動操作なしに全て自動操作で可能となり、室内
温度を完全に自動制御できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、２第１図は本発明に使
用される冷暖房装置のフローシート、第２図ａ、ｂは運
動モードを示すグラフ、第３図は制御アルゴリズムを示
すフローチャート、第４図は冷暖房装置の系統図、第５
図ａ、ｂは電子式空調用調節器の出力特注図である。 ４・・・室内側熱交換器、７・・・室外側熱交換器１゜
１３〜１５・・・ダンパー、２１・・・電子式空調用調
節器、２１ａ、２１ｂ・・・比例１段目部および比例２
段目部、、２２・・・室内湯度検出器、２３・・・ダン
パー、２４・・・補助スイッチ、２５・・・リレー回路
、２６・・・四方弁、２７・・・モジュトロールモータ
、２Ｂ・・・ステップコントローラ、２９・・・モジュ
トロールモータ１．３２・・・挿入形温度調節器、Ｓ、
〜Ｓ３・・・スイッチ１、Ｍ、〜鳩・・・圧縮機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気を熱源として冷風１、崗風を発生させ、冷暖房
   および換気を行なう空調冷暖房であって、室温によって
   比例２段出力を発生する空調用調節器を用い、冷房モー
   ド時には該空調用調節器の比例１段目出力により外気取
   入用のダンパーを連続制御し１、比例２段目出力により
   圧縮機の台数制御用のステップコントローラを制御し、
   暖房モード時には比例２段目出力により前記ダンパーを
   連続制御し、比例１段目の出力の逆特性の信号により前
   記ステップコントローラを制御し、前記ダンパーの開度
   を検出して冷房モードと暖房モードに切換え、室温を自
   動制御することを特徴とする空調冷暖房における室温制
   御法。