JPS60232449A - 空調器具の吹き出し風量制御方法 - 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〕 本発明は、例えばセントラルヒーティングシステム等の
ような熱媒循環式暖房装置において被空調室内に設置さ
れる端末空調器具・、詳しくは、熱媒流体が循環供給さ
ね、る空調用熱交換器と、その熱交換器に空気を吹き当
ててからその空気を室内に吹き出すための７アンとを備
えている空調器具におけるファンによる吹き出し風量を
制御する方法に関する。

〔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
類推できょう）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）とさねてぃたために、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、
その熱媒温度が比較的低いときにはファンによる吹き出
し温風に冷風感を覚え、また、熱媒温度が比較的高いと
きには７１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風を人為的な手助操作によ
って強（風量大）と弱（風量少）とに任意に切替え１１
１１′能に構成ζｔまたものもあるが、操作が煩られし
くて利便性に欠けるのみならず、それはまさに吹き出し
風の強弱切替えのみが考慮されたものにすぎず、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ｈば、ファンを弱設定している状態で冷風
＃８を覚えり、ば当然にファンを強に切替え、逆に、フ
ァンを強設定している状態で過熱感を覚えれば！た当然
にファンを弱Ｖｃ９Ｊ替える、という操作をすることに
なる。　こねでは、熱媒流体の温度が何らかの制御をさ
ｈない限りにおいては、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１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温風吹き出し用フ
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
ように構成されたものも知られているが、このようなも
のにおいては、１ｅｊｌ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ｊｊ℃程度となるまで下がらないとＯＦＦせず、ま
た、同音囲気温度かりり℃程度々なるまで上がらないと
ＯＮＬない、というように比較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＠を行なわせることができず、熱
媒温度が十分暖房可能な温度に達しているのにファンが
作動しなかったり、あるいは、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
ような欠点が生じる。　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〕

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、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（冷風
感や過熱ｔｉ８）を極力無くすことができるようにぜん
とすることにある。

〔課題を達成するための手段〕

かかる目的を達成するために、木発明け、熱媒流体が循
環供給される空調用熱交換器と、その熱交換器に空気を
吹き当ててからその空気を室内に吹き出すためのファン
とを備えている空調器具において、前記熱媒流体の検出
温度に基いて、ｉ「（記ファンの吹角出し風量を自動的
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〕

上記の方法によりは、熱交換器に循環供給される熱媒流
体温度が高ければ高い程吹き出し風量を多くし、低けれ
ば低い程吹き出し風量を少なくするようににわは暖房の
場合であって、冷房の場合には逆となる）ファンが自動
制御されるので、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
々一定となる。

〔効　果〕

以上の作用から次の効果かもたらされる。

即ち、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、つま
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と七から、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ＶｃＦｉ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、熱媒流体の搬送による放熱
ロスを可及的に小さく抑えられることとなり、省エネル
ギーの面でも非常に有利である。

史Ｋまた、上記構成によれば、空調開始時における冷風
吹き出しく暖房の温容）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、更に
、熱媒流体温度の検出を空調器具自体の側で行なえば、
既設のセントラル空調システムに対しても、空調器具の
交換を行なうだけで、本発明を容易に実施できる、とい
う利点もある。

〔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（１）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（Ｒ１＋＋＝□〜ｎ）内に夫々配設された複数の
端末空調器具（ファンコンベクタ）（３１，ｉ＝１〜ｎ
）が、ヘッダー知Ｉ（６）およびボックスコック（ＢＣ
）・・を介して互いに並列に接続さｈている。

前記中央熱源ｆｉ＋において、＋４１Ｆｉ燃料ガス供給
ｔｉｌｔ、（ａｌａ−ｔ）先端に接続されたブンゼン式
ツメインバーナ、（６）けパイロットバーナ、（７）は
そのパイロットバーナ＋６１　ＶＣ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
、（ＭＶ）は電磁式メインパルプであり、ｔり、［９１
Ｈフィンチューブ式の熱媒流体加熱用熱交換器、（１０
）けこの熱交換器１９）の入口側に介装さｔまた熱媒流
体循環用ポンプ、（ＴＨａ）は熱交換器（９）の出口側
に介装さｈた熱媒流体出口温度（θａ）を検出するため
の温度センサー、（Ｉｌｌけジスターンである。

また、前記端末空調器具（３ｉ、ｉ＝１〜ｎ）において
、（１２）・・けフィンチューブ式の空調用熱交換器、
（ｖ３）・・Ｉ／′ｉ前記空調用熱交換器（ｌ匂・・に
対する電磁式流路開閉パルプ、（ＴＨｂ）・・け前記空
調用熱交換器（１２１・・に供給される熱媒流体の温度
（θｂ）を検出するための温度センサーであり、（１３
１・・は前記熱交換器（１２）・・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、（
１’Ｈ＋　＋　ｌ：＋〜ｎ）は夫々前記各被空調室（Ｒ
ｉ＋ｉ＝　、−ｎ）　ｔ７）室内温度検出用サーモ、（
ＳＷｉ、ｉ−１〜ｎ）は各端末空調器具（３ｉ、ｉ＝１
〜ｎ）に対する起動・停止用ＯＮ・ＯＦＦスイッチ、（
１４）・・はＩＱ記スフアン１（至）・・に対する電源
、（１６）・・け前記熱媒流体温度検出用センサー（Ｔ
Ｈｂ）　、　−にょる検出温度（θｂ）に基いて、ファ
ン（１□□□・・に対する供給電力を調節することによ
り、その吹き出し風量を自動的に制御する（詳しくは後
述する）だめの回路である。　なお、前記室内温度検出
用サーモ（１ゴ（ｉ、ｉ＝＋−ｎ）は、夫々、室（Ｒｉ
　、　ｉ＝　、−ｎ）の室内温度が設定温度にｈは任意
ＶＣ設定変更可能とされている）Ｋ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
れているものであり、従って、Ｗｒ記ＯＮ・ＯＦＦスイ
ッチ（ＳＷｉ、ｉ＝１〜ｎ）が投入（ＯＮ）された状態
で室（Ｒｉ　、ｉ＝　１〜ｎ）の室内温度が設定温度以
下である場合に限って、前記開閉パルプ（ｖ３）は開動
されると共に、前記ファン（３１が作動させらｈること
になる。

そして、（Ｃ）　Ｉ／１ＣＰＵを主要構成とする自制制
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（ＭＶ）ｔ−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）に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、ｌｆ「記熱媒流体出口温度検出用サーモ
（ＴＨａ）およびｉｆｌ記各室内温度検出１４．１サー
モ（ＴＴ（ｉ　、　ｉ＝＋　−ｎ　）Ｋよる軸度検出結
果と、前記各端末空軸器具（３）・・のＯＮ　−ＯＦＦ
スイッチ（ＳＷｉ　＋　ｉ＝、−ｎ）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（θａ）の自動
制御を行なう。

即ち、前記自動制御装置Ｎは、基本的に、設定された熱
媒流体の制御目標ＩＮ１度（θＳ）と、前記熱媒流体出
口温度検出用サーモ（ＴＨａ）による検出出口温度（θ
ａ）との比較に基いて、ＰＩＤ制＃によって熱媒流体出
口温度（θａ）をｐｔｆ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（ＭＶ）を開閉制御
する構成とされているが、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＝ｔ〜ｎ）のうちから選定され
たひとつの空調器具（３ｉ）の継続作動時間に応じて１
、前記循理熱媒の目標温度（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）に近づく方向に自動的に設定変更させる、 というものである。

かかる基本的方法を実現するための具体的な手段のひと
つとして、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（θｍａｘ）（例えば２０℃）に設定する。

（１１）起動され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。

（１）　その選定さｈた基準空調器具（３ｉ）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（
１）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（１）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（Ｔｏ）に近づくように
、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
（Ｔｏ）以下である場合には、その作動継続時間（Ｔ）
ＫＦ３じて、 ＜１＞　Ｔ　＜　Ｔ、のときには、 θ８をθ。−θ−８（θ―；例えば５０℃）に、＜２＞
　Ｔ、≦Ｔ　＜　Ｔ−、のときには、θＳをθ。−θ−
１に、 ＜３＞　Ｔ、≦Ｔ　＜　Ｔ−１のときには、θＳをθ。

−θ−８に、 ＜４＞　’１１≦Ｔ≦Ｔｏのときには、θＳをθ。（基
準温度）に、 熱媒の目標温度（θＳ）を自動変更させ、前記作動継続
時間α）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（３ｉ
）の作動が停止するのを待つこと無く、 ＜５＞　Ｔ　＞　Ｔ、となったときにθＳをθ。＋０１
に、＜６＞　Ｔ　＞　Ｔ、となったときにθＳをθ。＋
０２に、＜７＞　Ｔ　＞　Ｔ、となったときにθＳをθ
。＋０３（θｍａｘ：例えば、ｒ　ｏ　”ｒ２　）に、 というように、熱媒の目標温度（θＳ）を多段階に強制
的に自ｗＪ設定変更させるのである。

なお、本実施例においては、標準目標温度としての上記
θ。をにｊ　℃に、そして、θ−３＝７５℃、θ−８＝
１０℃、θ−１＝ｊ℃、θ１＝ｊ℃、θ、＝１０℃、θ
、＝／ｊ’ｃに設定しているが、この数値に限定される
ものでは無い。

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。

即チ、５ＴＡＲＴ後ステツプ■で演算のための各種パラ
メータの初期設定ケ行なった後、ステップ■において、
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（Ｒｉ、ｉ＝、〜ｎ）の広
さや位置等を勘案して空調負荷の大きさの順位を定めて
テーブル化しておき、起動さねている、つまり、前記Ｏ
Ｎ　−ＯＦＦスイッチ（ＳＷｉ、ｉ＝、〜ｎ）がＯＮさ
ｈている空調器具（３１）のうちから、最も空軸負荷の
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）ヲ
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（
ＴＨｉ）のＯＮ状態からＯＦＦ状嚢への切換わりを判定
して、続くステップ■でｆ４１を記作動継続時間σ）を
算出する。

次に、ステップ■でその作動継続時間（Ｔ）ＶＣ応じて
、前述した〈１〉〜〈７〉のアルゴリズムによって、熱
媒の目標温度を設定変更する。

セして、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状態に
切換わわばｉｆｆ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、起動されている空調
器具（３ｉ、ｉ＝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）
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′ｒＩｃによる制御を
行々つでもよい。

次に、前述した各空調器具（３ｉ）Ｋおける熱媒流体温
度検出センサー（ＴＨｂ）の検出温度に基いてファン時
の吹き出し［８の自動制御を行なう回路Ｏ荀の制御動作
について説明する。

この自動制御回路（＋５）は、基本的に、前記熱媒流体
の検出温度（θｂ）の高低に応じて前記ファン（１多拳
・の吹き出し風量決定する回転数（ｒ）を自動的に増減
させるように構成されている。　その回転＆　（ｒ）と
熱媒流体の検出温度（θｂ）との関係は、一般に、連続
関数のみならず不連続関数？も含むという意味Ｋｊｉ、
’いて、広義の増加関数ｒ＝ｆ（θｂ） で任意のものを採用できるが、本実施例では、第４図に
示すような上限（ｒｍａｘ）および下限（ｒｍ＝０）付
きの一次（比例）関数を採用している。

即ち、 ＜１〉θｂ〈θ―のときには ｒ＝０（ファン停止） 〈１１〉θ−媚θｂ６θｍａｘのときＶｃＩ／ｉｒ＝に
、θｂ　＋　ｋ、　（回転数可変範囲）〈…〉θｂ〉θ
ｍａｘのときには ｒ　＝　ｒｍａｘ　（回転数最大） としたものである。

なお・、本実施例においては、７アン０（至）の吹き出
し風量を決定する７ｔめの基準として、前述のように空
調用熱交換器（１２）への往き熱媒流体温度（θｂ）を
用いているか、そねに代えて、空調用熱交換器（１２）
からの戻り熱媒流体温度を用いてもよく、あるい（／：
ｊ、前記中央熱源（１）側でセンサー（ＴＨａ）［より
検出さｈる温度（θａ）を用いてもよい。　ただし、空
調器具（３１）側に設けられたセンサーによる検出温度
による場合の方が、既存のシステムに対する適用が容易
であるという点で有利である。　また、前記自動制御回
路（１６）には、ファン（Ｉ瞬の急激な回転数（ｊｉｉ
Ｌ量）変化を防止するために、遅延制御や積分制御等の
機能を持たせるのが望ましい。　特に中央熱源＋１）が
ＯＮ・ＯＦＦ制御さ−わる形式のものである場合には熱
媒流体温度の一定時間当りの平均値を基準にしてファン
の用量制御を行なうのが有効である。

史にまた、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か、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ｆｄ：、本発明に係る空浸１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だめのグラフ、第３図はその制
御フローチャート、そして、第４図は風量制御方法を説
明するためのグラフである。 （３１）・・・・・空＊；、Ｉ器具、（１匂・・・・・
空調用熱交換器、（１３）・・　・ファン。 代理人　弁理士　北　村　修

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　熱媒流体が循環供給される空調用熱交換器（１２１
   と、その熱交換器（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７７ンＱ３）とを備えてい
   る空調器具（３１）において、前記熱媒流体の検出温度
   に基いて、前記ファン（１３）の吹き出し風量を自動的
   に調節させることを特徴とする空調器具の吹き出し風量
   １御方法。 ■　前記熱媒流体の温度検出を空調器具（３１）自体の
   内部に組み込まれた温度センサー（ＴＨｂ）により行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第０項に記載の吹き
   出し風量１１御方法。