JPS60232447A - 熱媒循環式空調装置 - 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］ 零発明け、例えばセントラルヒーティングシステム等の
よう′ｆｘ熱媒循環式暖房装置、詳しくは、空調用熱交
換器とそねに空気を吹き当ててからその空気を器外に吹
き出すファンとを備えた空調器具を被空調室内に配置す
るｔ共に、熱源により設定目標温度となるように温調制
御さねた熱媒流体を前記空調器具の熱交換器に循環させ
るように構成しである熱媒循環式字訓装置における空調
器具の吹き出し風量制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来の空調器具（ここでは暖房用のものを例にとって説
明するが、この説明から冷房用のものについても容易に
類推できようＬにおいては、一般に、ファンの回転数が
実質的に常時一定（風量一定）とさねていたために、熱
媒流体が暖房可能な温度範囲内にある場合であっても、
七〇熱媒温度が比較的低いときＫはファンによる吹き出
し温風に冷風感を覚え、棟た、熱媒温度が比較的高いと
きにはファンによる吹き出し温風に過熱感を覚える、と
い、うように被暖房感覚に比較的大きなムラが生じる、
といった基本的欠点がある。

なお、ファンによる吹き出しＭｋ人為的な手動操作によ
って強（風量大）と弱（風量少゛）とに任意に切替え可
能に構成さねたものもあるが、操作が煩られしくて利便
性に欠けるのみならず、七ねは寸さに吹き出し風の強弱
切替えのみが考慮さ力たものにすぎず、上記欠点の解消
には殆ど役立たない。　なぜならば、人間の操作感覚か
らす力、げ、ファンを弱設定している状態で冷風感を覚
えねば当然にファンを強に切り替え、逆に、ファンを強
設定している状態で過熱感を覚えねばまた当然にファン
を弱に切り替える、という操作をすることになる。　こ
ｈでは、熱媒流体の温度が何らかの制御をさｔ″Ｉ々い
限りにおいては、上記欠点がますます助長さねてしまり
。

一方、特に暖房開始時における冷風の吹き出しを防止す
るために、空調用熱交換器に循環供給される熱媒流体の
温度に応じてＯＮ・ＯＦＦ動作するサーマルリードスイ
ッチやバイメタル等の温度スイッチを滉ｍ吹き出し用フ
ァンの駆動回路中に介装することによって、熱媒流体の
温度が所定値以下の場合には前記ファンを作動させない
ように構成さねたものも知られているか、このようなも
のにおいては、前記温度スイッチの作動特性として、例
えば、熱媒流体の温度が熱交換器付近の奮囲気温度がｊ
ｊ’ｃ程度となるまで下がらないとＯＦＦせず、脣た、
同音囲気温度がＶダＣ捏度となるまで上がらないとＯＮ
Ｌない、というように比軟的大きなヒシテリシスが存在
するために、所望の熱媒流体温度において正確にファン
のＯＮ・ＯＦＦ制御を行なわせることかできず、熱媒温
度が十分暖房可能な温度に達しているのに７１ンが作動
しなかったり、あるいけ、熱媒温度が低下して冷風が出
るようになったのにファンが停止しない、というまうな
欠点が生じる。　従って、このような冷風吹き出し防止
構成を採用したものでも、ファンによる吹き出し風量が
一定である限り、上記基本的欠点を解消することはでき
ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

木発明け、上記実情に鑑みて為さねたものであって、そ
の目的は、空調器具内の熱交換器に循環供給される熱媒
流体の温度変化によって生じる被暖房感覚のムラ（冷Ｒ
感や過熱感）を極力無くすこ七ができるようにぜんとす
ることにある。

〔課題を達成するだめの手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、被空調室の温
度検出結果に基いて前記熱源における熱媒流体の目標温
度を自動的に設定変更させると共に、その設定変更され
た目標温度に基いて前記ファンの吹き出し風量をも自動
的に調節させる、という手段によることを特徴とする熱
媒循環式空調装置における空調器具の吹き出し風量制御
方法を提案するものである。

〔作用ならびに効果］ 上記の方法によりば、熱源によって生成される熱媒流体
の目標温度を被堅調室の温度に応じて自動的に設定変更
するようにしたから、空調器具に対して循環供給さねる
熱媒流体の温度を、被空調室の温度如何に応じて、快適
な空調性能に支障をきたさない範囲内で可及的に低く抑
えるように自動制御できるため、配管等からの放熱によ
るエネルギー損失を非常に小さくでき、また、熱源へ帰
還する熱媒流体の温度も可及的に低くできることから、
熱源の効率も向上し、全体として快適空調性能、を十分
に維持しなから大きな省エネルギー化を達成できる、と
いった優ねた基本的効果が得らｒるのみならず、前述の
ように自動設定変更さねた熱媒流体の目標温度［５して
空調器具におけるファンの吹き出し風量をも自動的に調
節するように、つまり、熱交換器に循環供給さ力る熱媒
流体温度が高けねば高い程吹き出し風量を多くし、低け
ｈば低い程吹き出し風量を少なくするようＫにｔｌけ暖
房の場合で、冷房の場合は逆となる）ファンを自動制御
するようにしたので、熱媒流体温度が変化しても単位風
量あたりの保有熱量が均一化される傾向となる。　つま
り、熱媒流体温度に拘わらず吹き出し風の温度が略々一
定となり、従って、熱媒流体の温度変化に起因する冷風
感や過熱感といった被暖房感覚のムラを極力小さくでき
るため、つ捷り、暖房時においては、熱媒温度が比較的
低い場合の冷風感や比較的高い場合の過熱感が、また、
冷房時においては、熱媒温度が比較的高い場合の温風感
や比較的低い場合の過冷感が、従来に比べて大幅に緩和
されるため、常に極めて快適な空調を行なえるようにな
った。

また、上記の効果が得られることから、熱媒流体と外気
温との温度差を可及的に小さくして、つまり、暖房の場
合にけ熱媒流体の温度を低下させて、また、冷房の場合
には熱媒流体の温度を上昇させて運転しても、空調の快
適性を確保できるため、この点からも熱媒流体の搬送に
ょる放熱ロスを可及的に小さく抑えらねることとなり、
一層の省エネルギー効果が達成できる。

更Ｋまた、上記構成によｈば、空調開始時における冷風
吹き出しく暖房の場合）の防止をも容易に達成できるの
で、格別の冷風吹き出し防止機構を不要にできる、とい
う利点もある。

なお、熱媒流体の温度そのものに基いてファンの吹き出
し風量を比例的に制御することも考えらハるが、その場
合には、熱媒流体温度の微少な変動に対してもファンの
吹き出し風量が変動する可能性が大きいのに対し、本発
明においては、熱媒流体温度そのものという直接的なパ
ラメータを用いるのでは無く、間接的なパラメータであ
る熱媒流体の目標温度を用いた制御を行なうので、ファ
ンの吹き出し風量に熱媒流体温度の微少な変動が反映さ
れることが無く、安定な制御を行なえる利点がある。

〔実施例〕

以下、本発明方法を適用した具体的実施例を図面に基い
て説明する。

第１図はセントラル方式による暖房システムの全体概略
構成を示し、中央熱源ｉｌ）としてのボイラから導出さ
れた熱媒流体（温水）循環路（２）の途中に、複数の被
空調室（Ｒ＋　＋　ｔ＝　ｒ〜ｎ）内に夫々配設さねた
初数の端末空調器具（ファンコンベクタ）　（３ｉ　、
　ｉ＝　１−ｎ）が、ヘッダー（Ｈ）　９（Ｈ）および
ボックスコック（ＢＣ）・・を介して互いに並列に接続
さ力ている。

前記中央熱源（＋）において、（４）は燃料ガス供給路
、（５）はその先端に接続されたブンゼン式のメイン、
バーナ、＋６１　ｔ／ｉパイロットバーナ、（７）はそ
のパイロットバーナ（６）に対するスパーク点火器、（
８）はパイロットバーナ炎検出用熱電対、（ｖｏ）は手
動式元パルプ、（ＳＶ）は電磁式安全遮断パルプ、（Ｍ
Ｖ）は電磁式メインバルブであり、また、（９）はフィ
ンチューブ式の熱媒流体加熱用熱交換器、（ｌＯ）はこ
の熱交換器（９）の入口側に介装さねた熱媒流体循環用
ポンプ、（ＴＨｏ）は熱交換器（９）の出口側に介装さ
れた熱媒流体出口温度（θ）を検出するための温度セン
サー、（１１）はジスターンである。

また、前記端末空調器具（３１＋　ｌ”　１〜ｎ）にお
いて、（１２）・・はフィンチューブ式の空調用熱交換
器、（ｖ３）・・け前記空調用熱交換器０２）・・に対
する電磁式流路開閉パルプ、（１３）・・け前記熱交換
器（１２１・・に空気を吹き当ててからその空気を室内
に吹き出すための空調用ファン、（ＴＨｉ、ｉ＝＋−ｎ
）＃−を夫々前記各被空調室（Ｒｉ　＋　ｉ＝　（−ｎ
）の室内温度検出用サーモ、（ＳＷｉ　、　ｉ＝　、〜
ｎ）は各端末空調器具（３ｉ、ｉ＝、〜ｎ）に対する起
動・停止用ＯＮ・ＯＦＦスイッチ、［＋４１・・は前記
ファン（１３）・拳に対する電源、（１５１・・け１１
記フアン（１３・・・に対する回転数制御装置である。

　なお、ｎｆｆｆｆ内室内温度検出用サーモＨｉ　、　
ｉ＝１−　ｎ）は、大々、室（Ｒ＋＋１＝１〜ｎ）の室
内温度にねは任意に設定変更可能とされている）ＶＣ達
するまではＯＮ状態にあり、達したときにＯＦＦ状態と
なるように構成さｈているものであり、従って、前記Ｏ
Ｎ　−０ＦＦスイツチ（ＳＷｉ　＋　ｉ＝、−ｎ）が投
入（ＯＮ）さねた状態で室（Ｒ１＋　＋＝　１〜ｎ）の
室内温度が設定温度以下である場合に限って、前記開閉
バルブ（Ｖ、）Ｆｉ開動さｈると共に、前記ファン（１
３）が作動させられることになる。

そして、（ｃ）ｆｉｃｐｕを主要構成とする自動制御装
置であって、起動操作に伴って、前記安全遮断パルプ（
Ｓｖ）、メインパルプ（ＭＹ）を開動させると共に点火
器（７）を作動させる自動点火制御、前記熱電対＋８）
Ｋよるパイロットバーナ炎消火検知に伴って安全遮断パ
ルプ（ＳＶ）を閉動させる自動安全制御（上記両自動制
御については公知であるからその説明は省略する）、な
らびに、前記熱媒流体出口温度検出用サーモ（ＴＨｏ）
および前記各室内温度検出用サーモ（’ｒ）ＩＩ　＋　
１＝１〜ｎ）による温度検出結果と、前記各端末空調器
具（３）・・のＯＮ　＝　ＯＦＦスイッチ（ＳＷｉ　＋
　ｉ＝　７ｎ）の状態検知結果とに基いて、次のように
熱媒流体出口温度（θ）ならびにファン（１３）・・の
回転数（α）（吹き出し風量）の自動制御を行なう。

即ち、前記自動制御装置（Ｃ）は、基本的に、設定され
た熱媒流体の制御目標温度（θＳ）と、前記熱媒流体出
口温度検出用サーモ（Ｔ）ｌａ　）による検出出口温度
（θ）との比較に基いて、ＰＩＤ制御によって粋媒流体
出口温度（θ）を前記制御目標温度（θｓ）付近に維持
するように、前記メインパルプ（ＦｉｆＶ）を開閉制御
する構成とさ力ているが、本実施例においては、前記制
御目標温度（θＳ）の設定を次のように自動的に行なう
ようにしである。

即ち、その自動制御の基本的方法は、 前記空調器具（３ｉ、ｉ＝１〜ｎ）のうち、から選定さ
ｈたひとつの空調器具（３１）の継続作動時間に応じて
、前記循環熱媒の目標温度（θＳ）を、前記選定さ力た
空調器具（３１）の次回の継続作動時間が所定の設定時
間（Ｔｏ）Ｋ近づく方向に自動的に設定変更させる、 七いうものである。

かかる基本的方法全実現するための具体的な手段のひと
つきして、次のようなアルゴリズムによる手順を採用し
ている。

（１）　スタート時には、制御目標温度（θＳ）を所定
の上限温度（θｍａｘＸ例えばｇｏ℃）ＶＣ設定する０ （１１）起動さねている空調器具のうち、制御の基準と
して、最も空調負荷の大きいもの（３１）を選定する。

（ｌｉｔ）　−ｔの選定された基準空調器具（３１）に
ついて、その室内温度検出用サーモ（ＴＨｉ　）のＯＮ
状態継続時間から、その基準空調器具（３１）の作動継
続時間（Ｔ′）を判定する。

（１ｖ）そして、前記基準空調器具（３１）の作動継続
時間（℃に応じて、前記循環熱媒の目標温度（θＳ）を
、その基準空調器具（３１）の次回の作動継続時間が予
め定められている適当な時間（Ｔ、）に近づくように自
動設定すると共に、その自動設定された目標温度（θ５
）ＫＥ３じて、前記ファンＯ萄・−の回転数制御装置θ
６）・・に与える目標回転数（αＳ）も自動設定する。

　即ち、第２図に示すように、 基準空調器具（３１）の作動継続時間（Ｔ）が設定時間
（’ｒｏ）以下である場合には、その作動継続時間（Ｔ
）に応じて、 Ｇ＞　Ｔ　＜　Ｔ、のときには、 θＳをθ。−α−３（０ｍ）Ｋ１そして、αＳをα。−
α−３（α廟）に、 ＜２＞Ｔ−３≦Ｔ　＜　Ｔ−、のとさには、θＳを００
〜θ−２に、そして、 αＳをα。−α−，ＶＣ。

＜３＞　Ｔ、　４　Ｔ　＜　Ｔ、のときには、θＳをθ
。−θ−，に、そして、 ＱＩｓをα。−α−１に、 ＜４＞　Ｔ、≦Ｔ　６　Ｔｏのときには、θＳをθ。（
基準温度）に、そして αＳをα。（基準回転数）に、 夫々自動変更させ、 前記作動継続時間（Ｔ′）が設定時間（Ｔｏ）を越えた
場合には、暖房の快適性を重視する考え方から、前記基
準空調器具（３１）の作動が停止するのを待つこと無く
、 ＜５＞　Ｔ　＞　Ｔｏとなったときに１θＳをθ。十θ
１に、そして、 αＳをα。＋α１に、 ＜６＞　Ｔ　＞　Ｔ１となったさきに、θＳをθ。＋θ
２に、そして、 αＳをα。十α、に１ ＜７＞　Ｔ　＞　Ｔ、となったときに、θＳをθ。十θ
、（θｍａｘ）Ｋ、そして、αＳをα。＋α３（αｍａ
ｘ）ＶＣ。

というように、熱媒流体の目標温度（θＳ）とファンの
吹き出し風景を決定する目標回転数（αＳ）とを、多段
階に強制的に自動設定変更させるのである。　々お、前
記最低回転数（α−）を０としておけば、暖房開始時に
おける冷風吹き出し防止を容易に達成することができる
。

上記したアルゴリズムによ・る自動制御を行なわせるた
めの制御用サブルーチンのフローチャートの一例を第３
図に示す。

即ち、５ＴＡＲＴ後ステツプ■で演算のための各種パラ
メータの初期設定を行なった後、ステップ■ｆおいて、
制御の基準となる空調器具（３１）をひとつ選定する。

　本実施例では、各被空調室（Ｒｌ　＋　１　＝　１〜
ｎ）の広さや位置等を勘案して空調負荷の大きさの１位
を定めてテーブル化しておき、起動されている、つまり
、前記ＯＮ・ＯＦＦスイッチ（ＳＷ　ｒ　＋　ｒ　＝　
１〜ｎ）がＯＮされている空調器具（３１）のうちから
、最も空調負荷の大きいものを選ぶようにしている。

次に、ステップ■において、熱媒の目標温度（θＳ）を
最高温（θｍａｘ　）に初期設定し、ステップ■で、室
内温度検出用サーモ（ＴＨｉ　）のＯＮ状態継続時間′
すなわち空調器具（３１）の作動継続時間（Ｔ）を計時
するタイマーをスタートさせる。

そして、ステップ■において、室内温度検出用サーモ（
ＴＩ（ｉ　）のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換わりを
判定して、続くステップ■で前記作動継続時間ＣＴ）を
算出する。

次に、ステップ■でその作動継続時間σ）に応じて、１
１１述した〈１〉〜＜７〉のアルゴリズムによって、熱
媒の目標温度（θＳ）およびファンの目標回転数（αＳ
）を設定変更する。

そして、ステップ■でタイマーをリセットし、ステップ
■で室内温度検出用サーモ（ＴＨｉ）が再びＯＮ状態と
なるまで待機し、そのサーモ（ＴＨｉ）　−がＯＮ状９
はに切換わねば前記ステップ■に戻るのである。

なお、上記実施例においては、制御の基準となるひとつ
の空調器具（３１）を選定するに、起動さｈている空調
器具（３Ｌｉ＝１〜ｎ）のうちで最も空調負荷が大きい
ものを選ぶようにしたが、必ずしもそのようにしなくて
もよく、例えば平均的な空調負荷のものを選ぶようにし
てもよい。

また、上記実施例においては、熱媒の目標温度（θＳ）
およびファンの目標回転数（αＳ）を多段階（２段階）
に自動設定変更するようにしたが、例えば第２図の一点
鎖線で示すような比例制御を行なってもよく、あるいけ
、その他の関数による制御を行なってもよい。

更にまた、上記実施例においては、本発明方法を暖房シ
ステムに適用したものを示したが、冷房システムや冷暖
房システムにも適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る熱媒循環式空副装置における空調
器具の吹き出し風量制御方法を適用したセントラル空調
システムの実施例を示し、第１図はシステムの全体概略
構成図、第２図は制御アルゴリズムを説明するためのグ
ラフ、そして、第３図はその制御７０−チャートである
。 ｉｌ＋・・・・・熱源、（３１）　・空調器具、ｇ２）
曲・空調用熱交換器、〔１３ｊ・・・　ファン、（Ｒｉ
）　・・被空調室。 代理人　弁理士　北　村　修

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空調用熱交換器（１２）とそねに空気を吹き当ててから
   その空気を器外に吹き出すファン（１３）とを備えた空
   調器具（３１）を被空調室（Ｒ１）内に配置すると共に
   、熱源＋１）により設定目標温度となるように温調制御
   された熱媒流体を前記空調器具（３１）の熱交換器（Ｉ
   ２）に循環させるように構成しである熱媒循環大空調装
   ｗＶｃおける空調器具の吹き出しｈ＠量制御方法であっ
   て、前記被空調室（Ｒｉ）の温度検出結果に基いて前記
   熱源ｆｌ＋における熱媒流体の目標温度を自動的に設定
   変更させると共に、その設定変更された目標温度に基い
   て前記ファン（１３）の吹き出し風量をも自動的に調節
   させることを特徴とする熱媒循環式空調装置における空
   調器具の吹き出し風量制御方法。