JPS62194145A - 空気調和機 - 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〕 この発明は、各部屋の室温を独立に調節できる可変風量
制御システムを採用したダクト式の空気調和機に関する
ものである。

〔従来の技術〕

エアーダクトを用いて温度調節された空気を各部屋へ分
配して空気調和を行うセントラル空気調和システムは、
加湿器や高性能フィルターが容易に組込め、外気処理や
全熱交換器の採用も可能である質の高い空気調和が可能
であり、また空気調和する部屋には吹出口と吸込口しか
なく、室内スペースが有効に使えるほか、熱搬送系のト
ラブルも少ないなど、ヒートポンプチラー・ファンコイ
ル方式やパッケージエアコン分散配置方式などに比べ多
くのメリットを有し、このためビル空調等に多く採用さ
れている。その中でも省エネルギー運転が可能な可変風
量制御方式（以下ＶＡＶ方式と呼ぶ）は、熱負荷の異な
る各部屋を独立に温度制御でき、使用しない部屋の空気
調和を停止させる事も可能で、かつ必要送風量の大小に
応じ送風機の動力を可変して運転費を低減させる事もで
き、また同時使用率を考慮することにより熱源機の能力
を小さく設計することができる。

ＶＡＶ方式にはいくつかのものがある。その１つの方式
は絞り形ＶＡＶユニットを用いる方式である。この方式
はダンパの開度に応じて変化するダクト内の圧力を検出
し、この値が設定値になるよう送風機の容量を制御する
もので、負荷が少な（なれば（風量が少なくなってもダ
クト内の空気温度は一定に制御される）、熱源機の所要
能力が小さくなると同時に送風機の動力も低減される。

絞り形ＶＡＶユニットを用いた従来技術には、特公昭６
０−４７４９７号公報や、日本冷凍協会発行の冷凍空調
便覧（新版・第４版・応用編）の図２．１０（ａ）が知
られている。第３図はこれら従来における空気調和機の
システム構成図である。

同図において、１は空調される部屋で、ここでは４部屋
の場合を示している。２は部屋１の天井内に配置された
室内機で、エアーフィルター３．熱交換器４．送風機５
から構成されている。６は室内機２の空気吹出口に接続
された主ダクト７はこの主ダクト６から部屋数に応じて
分岐した４本の枝ダクト、８はこの各技ダクト７の途中
に挿入された絞り形のＶＡＶユニット、９はこのＶＡＶ
ユニット８内に回転可能に取付けられたダンパ、１０は
上記技ダクト７の末端に取付けられた吹出口、１１は上
記部屋１のドアー下部に設けられた吸込口、１２は廊下
天井面に設けられた天井吸込口、１３はこの天井吸込口
１２と上記室内機２の吸込口を連絡する吸込ダクト、１
４は上記各部屋１に各々取付けられ室温検出器（図示せ
ず）を内蔵したルームコントローラ、１５は上記主ダク
ト６内に取付けられた温度検出器、１６は同じく主ダク
ト６内に設けられた圧力検出器、１７は上記熱交換器４
に接続したビートポンプ等の熱源機、１８はこの熱源機
および上記送風機５．ダンパ９を運転制御する制御装置
、１９は冷房、暖房、停止等の切換え及び室温のプログ
ラム設定等を行う操作盤としてのメインコントローラで
ある。

上記のように構成された従来の空気調和機において、各
ルームコントローラ１４で設定した設定温度と検出され
た現在の空気温度の温度差に応じてダンパ９の開度を任
意の位置に各々調節する。

そしてダンパ９の開度に応じ、主ダクト６内の圧力が変
化し、これを圧力検出器１６が検出し、予め設定した設
定圧力になるよう送風機５の容量を変化させる。また、
送風量の変化に伴ない熱交換器４の出口空気温度が変わ
るため、この温度を温度検出器１５で検出し、予め設定
しておいた空気温度になるよう熱源機１７の能力を制御
する。このように略一定温度に調節された空気は吹出口
１０から室内熱負荷の大小に応じた風量で部屋１内へ吹
き出す。部屋１を空調した空気は吸込口１１から廊下等
のスペースを通り天井吸込口１２へ流れ、吸込ダクト１
３を経由して再び室内機２へ戻る。

これら一連の制御はメインコントローラ１９．ルームコ
ントローラ１４．温度検出器１５．圧力検出器１６およ
び熱源機１７内の各種検出器（図示せず）の検出信号に
基づき制御装置１８が省エネルギーと快適性を満足させ
るよう最適制御を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の空気調和機は上記のように構成されていたが、省
エネルギー性と快適性を完全に両立させることはむずか
しかった。ＶＡＶ方式ではルームコントローラ１４の信
号に基づきダンパ９の開度が制御され各室温が正確に制
御されると共に、存室者のいない部屋１のダンパ９を閉
め必要な部屋１のみを空調することにより大幅な運転費
の節約を計っていた。一方、空調の止っていた部屋１へ
入室する場合には、ルームコントローラ１４等でその部
屋１の空調を開始させることが必要で、開始後設定室温
に到達するまで詩画がかかり、操作の煩わしさと室温が
設定値になるまでの快適性が従来の全室同時空調のダク
ト式空気調和機に比べ劣っていた。さてＶＡＶ方式の空
気調和機を住宅用として販売する場合、購入者の所得や
省エネルギー意識により必ずしも受は入れられる層は広
くなかった。つまり高所得者層は運転費に負担を感じて
いないため従来通りの全室同時空調の空気調和機でよか
った（なお全室空調の従来システムでは１台のルームサ
ーモスタットで室温制御を行うため、各室の室温を正確
に制御することはできなかった）。またＶＡＶ方式はＶ
ＡＶユニット８とルームコントローラ１４の機器化と工
事背分だけ従来の全室同時空調のダクト式空気調和機に
比べ高くなるため、運転費の安さにもかかわらず低所得
者層の人には購入しずらかった。

一方、従来の空気調和機は、室温を一定に制御するため
にヒートポンプやガスファーネスの熱源機１７をオン・
オフ制御していた。この制御方式では室温は上下に周期
的に変動し、また熱負荷の小さい時期には熱源機１７の
オン・オフ回数が非常に多くなり装置の信頬性には問題
を生じさせることがあった。

このようにして、空気調和機には各種形態・性能のもの
が要求されているが、すべての要求に応じて製品化を行
うと、流通段階における在庫が増え経費が高くつくとい
う問題があった。

この発明は上記のような従来の問題点を解決するために
なされたもので、全室同時空調仕様の空気調和機をＶＡ
Ｖ方式に低コストで容易に変更できる空気調和機を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る空気調和機は、全室同時空調用の制御ア
ルゴリズムを有する制御装置に、ＶＡＶ制御に必要な制
御アルゴリズムを付加し、ＶＡＶ仕様時はオプションと
してのダンパ及びルームコントローラを分岐ダクト及び
部屋に組付けてＶＡＶ方式に変更したものである。

〔作用〕

この発明においては、空気調和機が全室同時空調仕様で
システム構成されるとき、オプションとしてのダンパ及
びルームコントローラが設備されず、これにより制御装
置は全室同時空調モードで機能する。そして全室同時空
調仕様の空気調和機をＶＡＶ方式に変更するときは、オ
プションであるダンパ及びルームコントローラを分岐ダ
クト及び部屋内に設置し、これらを制御装置に接続する
と共に制御化装置をＶＡＶ制御モードに切換え、各部屋
毎の空調を可能にする。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明に係る空気調和機の一例を示すシステ
ム構成図である。同図において、２０は能力可変のダク
ト式空気調和機全体の運転制御を行う制御装置で、マイ
クロプロセッサ２０Ａと、ダクト式空気調和機の全室同
時空調に必要な制御アルゴリズム及びＶＡＶ制御に必要
な制御アルゴリズムを記憶したメモリ２０Ｂを備えてい
るほか、オプションであるダンパ、ルームコントローラ
等の各種外部機器を接続するための入出力用端子台及び
これら外部機器への制御出力に必要なリレー類（いずれ
も図示せず）を備えている。

なお、上記両アルゴリズムの使い分けは、後述するルー
ムコントローラ１４が制御装置２０に接続されいるかど
うかを自動検出することにより、あるいは装置の据付時
にセットされるスイッチ（図示せず）の位置により判別
されるものである。

メインコントローラ１９は、従来と同様に冷房。

暖房、停止等の切換え及び室温のプログラム設定等を行
うもので、上記制御装！２０に接続され、そして全室同
時空調とＶＡＶ制御の両方に共通して使用できる仕様に
なっている。

また、主ダクト６内の空気温度を検出する温度検出器１
５及び主ダクト６内の風圧を検出する圧力検出器１６も
制御装置２０に接続されている。

２１は制御装置２０に接続した熱源機能力制御回路で、
その出力側には熱源機１７が接続されている。また、上
記熱源機能力制御回路２１には、熱源機１７がヒートポ
ンプやエアコンの場合、出力周波数を可変制御すること
で圧縮機の回転数を変えて能力制御するインバータが使
用され、そして、熱源機１７がガスファーネスの場合は
、ガス流量比例弁でガス流量を可変にする能力制御方式
が使用される。

一方、符号２２は制御装置２０に接続した送風機容量制
御回路で、サイリスクを用いた位相制御装置、あるいは
可変周波数のインバータから構成され、その出力側には
送風機５が接続されている。

第１図において、破線で示した複数のダンパ９及び複数
のルームコントローラ１４は、全室同時空調仕様のダク
ト式空気調和機をＶＡＶ方式に変更する時、オプション
としてそれぞれの分岐ダクト７（第３図参照）内及び各
部屋ｌ内に組付けられるもので、これらダンパ及びルー
ムコントローラ１４は図示しない入出力端子台を通して
制御装置！２０に接続されている。なお、上記ダンパ９
は、その開度動作を行わせるステッピングモータを備え
ている。

上記のように構成された空気調和機において、これを全
室同時空調方式として機能させる場合は、第１図の破線
で示す各ダンパ９及びルームコントローラ１４を取り除
いた状態におかれる。この場合、制御装置２０は全室同
時空調に必要な制御アルコリズムで動作し、そしてメイ
ンコントローラ１９の室温プログラム及び温度検出器１
５、圧力検出器１６からの検知信号に基づいて熱源機１
７及び送風機５を能力制御し、メインコントローラ９で
設定された温度に全部屋の室温を同時にコントロールす
ることになる。

一方、今まで全室同時空調方式として設備されていたダ
クト式空気調和機をＶＡＶ方式にシステム変更する場合
は、各分岐ダクト内に第３図に示すようにオプションで
あるダンパ９を組付け、さらに各部屋１内にはルームコ
ントローラ１４をそれぞれ設置し、そしてこれらダンパ
９及びルームコントローラ１４を制御装！２Ｇに接続す
る。これに伴い制御装置２０はＶＡＶ制御のための制御
アルゴリズムに切換ねり、この制御アルゴリズムによっ
て各部屋を個別にＶＡＶ制御することになる。

なお、上記いずれの空調方式でも、主ダクト６内の送風
圧力及び送風空気温度は、それぞれ圧力検出器１６及び
温度検出器１５により検出され、これらの値が一定にな
るように熱源機能力制御回路２１．送風機容量制御回路
２２により熱源機１７゜送風機５を制御する′。その結
果、熱源機１７のオン・オフ回数の少ない安定した運転
が実現できる。

上記のような空気調和機にあっては、全室同時空調と、
各部屋ごと空調が可能なＶＡＶ方式が、同一機器で実現
できるから、空気調和機としての機種が減少し、流通段
階での製品の在庫量及び経費を大幅に低減でき、低所得
者層においても購入し易いものとなる。

また、オプションであるダンパ９及びルームコントロー
ラの接続に必要な入出力端子台、リレー類及び制御アル
ゴリズムを制御装置に予め付加しておくことにより、ダ
ンパ及びルームコントローラの据付時の手間が省け、そ
の作業性も向上できる。

第２図はこの発明における空気調和機の他の実施例を示
す。この実施例では、第１図における制御装置２０を第
１の制御装置２３を第２の制御装置２４に分け、第１の
制御装置２３には全室同時空調に必要なメインコントロ
ーラ１９．温度検出器１５．圧力検出器１６．熱源機能
力制御回路２１及び送風機容量制御回路２２のみを接続
し、そして第２の制御装置２４には各ダンパ９及び各ル
ームコントローラ１４を接続し、これらをＶＡＶ仕様時
にのみ組込まれるオプションとすると共に、この第２の
制御装置２４と第１の制御装置２３間をコネクタ２５に
より互いに接続し、信号の授受がなされるようになって
いる。また、第２の制御１９２４にはダンパ９及びルー
ムコントローラ１４の制御に必要な制御アルゴリズムを
記憶したマイクロコンピュータ及び入出力端子台、リレ
ー類（いずれも図示せず）が設けられている。

この実施例にあっては、上記第１図の実施例に示すもの
と同様な効果が得られるほか、全室同時空調のシステム
構成で販売するときの価格が低減できる。

また第２の実施例において、ダンパ９とルームコントロ
ーラ１４の制御に必要な制御アルゴリズムを制御装置！
２３の中に備え、第２制御装置２４には端子台とリレー
類のみを備えるようにしてもよい。第２制御装宜２２内
にマイクロコンピュータを持たない分、価格を安くする
ことができる。

なお熱源機１７にはヒートポンプ、ガスファーネス、エ
アコン、電気ヒータなど各種熱源のものが利用可能で、
さらにこれらのものを組合せて使用することもできる。

また、上記実施例では送風機５の容量制御を圧力検出器
１６と送風機制御器２１により連続的に制御するよう構
成していたが、これは段階的制御でもよいし、場合によ
っては回転数一定の制御であってもよい。

さらにまた、上記実施例では、ＶＡＶ方式で４室空調の
場合、１つのメインコントローラ１９と４つのルームコ
ントローラ１４を使用するように構成していたが、メイ
ンコントローラ１９は１つのルームコントローラ１４を
兼用する室温検出器を内蔵させるようにしてもよい。こ
のような構成とすることによりコントローラの総価格が
低減できる。

さらにメインコントローラ１９を全室同時空調用とＶＡ
Ｖ方式用に別々に用意しておき、選択するようにしても
よい。

〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、能力可変形の熱源機を
備えた空気調和機の制御装置に、オプションであるダン
パとルームコントローラを任意に組合せることができる
構造とすることにより、全室同時空調する空気調和機と
、各室ごとの空調が行なえるＶＡＶ方式の空気調和機が
、同一機器で実現できるため、全室同時空調の空気調和
機をｖＡＶ方式へ容易に低コストで変更できると共に、
機種を減らすことも可能になり、これに伴い流通段階に
おける製品在庫量を大幅に減らすことができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の空気調和機の一実施例を示すシステ
ム全体のブロック図、第２図はこの発明の他の実施例を
示すブロック図、第３図は従来の空気調和機を示すシス
テム構成図である。 ２は送風機、６は主ダクト、９はダンパ、１４はルーム
コントローラ、１７は熱源機、２０，２３゜２４は制御
装置、１９はメインコントローラ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）温風または冷温風を発生させる能力可変形の熱源
   機と、この熱源機に接続された送風機と、この送風機ま
   たは上記熱源機に接続され複数の部屋へ冷温風を分配す
   るダクトと冷房、暖房、停止等の切換え及び室温設定等
   を行うメインコントローラと、このメインコントローラ
   からの指令信号及び送風圧力、送風温度情報に基づいて
   上記熱源機及び送風機を運転制御することにより全室同
   時空調の制御アルゴリズムを有すると共にダンパによる
   可変風量制御アルゴリズムを有する制御装置と、上記制
   御装置に接続されオプションとして上記ダクトの枝部分
   に任意に組付けられる風量調節用ダンパと、このダンパ
   に対応して各部屋にオプションとして配置されると共に
   上記制御装置に接続されたルームコントローラとを備え
   たことを特徴とする空気調和機。
2. （２）ダンパの制御と、ルームコントローラの接続に必
   要な制御アルゴリズムが、熱源機及び送風機の制御アル
   ゴリズムと共に制御装置内に予め設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。
3. （３）ダンパの制御と、ルームコントローラの接続に必
   要な制御アルゴリズムが、オプションであるダンパとル
   ームコントローラを制御装置に接続するときに、制御装
   置内に組込まれるようになっていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の空気調和機。
4. （４）オプションであるダンパとルームコントローラの
   制御装置への接続に必要な端子台・リレー類をあらかじ
   め制御装置が備えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の空気調和機。
5. （５）オプションであるダンパとルームコントローラの
   制御装置への接続に必要な端子台・リレー類が、これら
   の接続の際に、制御装置内に組込まれるようになってい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気調
   和機。
6. （６）熱源機はヒートポンプ、ガスファーネス、エアコ
   ン、電気ヒータの各単独か、またはこれらの組合せから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気
   調和機。
7. （７）熱源機がヒートポンプまたはエアコンのとき、イ
   ンバータによる周波数制御で圧縮機の回転数を可変し能
   力制御することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   の空気調和機。
8. （８）熱源機がガスファーネスのとき、ガス流量を比例
   弁で制御することにより能力制御することを特徴とする
   特許請求の範囲第６項記載の空気調和機。
9. （９）メインコントローラは１つのルームコントローラ
   を兼ねることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   空気調和機。