JPS6284244A

JPS6284244A - 空気調和機

Info

Publication number: JPS6284244A
Application number: JP60208001A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Otsuka; 大塚　信夫
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-09-18
Filing date: 1985-09-18
Publication date: 1987-04-17

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】

乙の発明は、各部屋の室温を独立に調整できろ可変風景
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
。

【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、空気調和（以下、空調という）を行うセントラ
ル空調システムは、加湿器や高性能フィルタが容易に組
み込め、外気処理や全熱交換器の採用も可能で質の高い
空調が行え、また、空調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、さらに、搬送系の
トラブルモ少すいなど、ヒートポンプチラー・ファンコ
イル方式や、パッケージエアーコン分散配置方式などに
比べて、多くのメリットを有して、ビル空調などに用い
られている。その中でも、省エネルギ運転が可能な弓変風址制御方式
（以下、ＶＡＶ方式という）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調を停止させ
ることも可能で、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こともできる。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１．風ｉｔ調節用グンパの形式に応じて
、二つの方式がある。そのうちの一つは、バイパス形Ｖ
ＡＶユニットを用いる方式で、室内負荷に応じて、室内
へ吹き出す風量と直接熱源機へ戻す（バイパスさせる）
風量の比率を調節する。この方式は、送風量が一定のため、熱源機の能力制御が
むずかしいパッケージエアーコンを用いたシステムに用
いられることが多いが、送風機制御による省エネルギ効
果はない。また、もう−っの方式は、絞り形ＶＡＶユニットを用い
る方式で、室内負荷に応じて室内への吹田風量を任意の
値に調節する。この方式ば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に、送風機の容
量を制御するので、負荷が少なくなれば（風力が少なく
なってもダクト内の空気温度はほぼ一定に制御される）
、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、特開昭５
７−１９６０２９号公報や日本冷凍協会発行の冷凍室ｒ
ｆＦＪ便覧（新版・第４版、応用！Ｉり（Ｆ）図２．１
０（ａ）が知られている。第５図はこれら従来並びにこの発明の基礎となる空気調
和機のシステム構成図である。ここでは、空調される部
屋は３部屋として描いである。この第５図において、５
６は天井内に配設された室内機である。この室内機５６はエアーフィルタ５、熱交換器゛　５８
、送風機２から構成されている。この室内機５６の空気
吹出口にメインダクト３が接続されている。メインダク
ト３の他端は３本の枝ダクト５９が分岐されている。この枝ダクト５９の途中には、絞り形ＶＡＶユニット６
０が挿入されている。このＶＡＶユニット６０内に回転
可能にダンパ４が取付けられている。また上記技ダクト５９の末端の天井面に吹田口６１が取
付けられており、さらに、部屋のドアの下部に吸込口６
２が設けられている。また、６３は廊下天井面に設けられた天井吸込口であり
、６４はこの天井吸込口と上記室内機５６の吸込口を連
絡する吸込口ダクト、７は各部屋にそれぞれ取付けられ
たルームサーモスタットである。さらに、上記メインダクト３内に温度検出器６が取付ら
れているとともに、検出器を設けた圧力計５が取付けら
れている。なお、１は、熱交換器５８に接続したヒートポンプなど
の熱源機である。次に、以上のように構成されら従来の空気調和機の動作
について説明する。各ルームサーモスタットで使用者が
設定した設定室温と検出された現在の空気温度の温度差
に応じて、ダンパ４のＵＦＪ度を任意の位置にそれぞれ
調節する。とのダンパ４の開度に応じ、メインダクＩ−３内の圧力
が変化し、これを圧力検出器５が検出し、あらかじめ設
定しておいた設定圧力になるように、送風Ｉａ２の容量
を変化させる。また、送風量の変化にともない、熱交換器５８の出口空
気温度が変わるため、この温度を温度検出Ｗｊ６で検出
し、あらかじめ設定しておいた空気温度になるように、
熱源４！１１の能力を制御する。このようにして、はぼ一定の温度になるように調節され
た空気は吹田口６１から室内熱風負荷の大小に応じた風
量で部屋内へ吹き出す。そして、部屋を空調した空気は
吸込口６２から廊下などのスペースを通り、天井吸込口
６３へ流れ、吸込ダクト６４を経由して、再び室内機５
６へ戻る。第６図は上記冷凍空調便覧の図２１４に示された冷房負
荷に対するＶＡＶユニットの通過風量の制御の様子を表
す線図である。この第６図において、横軸は冷房負荷、縦軸は風量を表
しているが、冷房負荷は現在の室温と設定温度の差、風
量ばダンパ４の開度と置換えろことができる。冷房運転により、室温が低下し、設定温度との差が小さ
くなるにしたがい、ダンパ４は徐々に閉まり、熱負荷と
バランスした風量を吹出口６１から部屋へ吹き出す。なお、暖房時も１．暖房負荷と風量との関係は同様であ
る。さて、第６図において、冷房負荷がある値以下に減少し
た場合、風量は一定となり、送風温度が負荷の減少にと
もない、高くなるように制御される。これは、ビルなどにおいて、最小換気量を確保するため
の制御で、最小風量を維持しながら、送風温度を変え、
負荷に対応していく制御（定風量方式＝ＣＡＶ方式）で
ある。また、他の従来技術として、特公昭５５−１４９７９号
公報や特公昭５５−４４８５４号公報、特公昭５５−２
４０２２号公報などが知られている。これらは、ダンパ４の開度調節を手動で行い、送風機と
熱源機の制御は自動で行うＶＡＶ方式であり、常時使用
されるような代表の部屋またはリターン空気の通路にた
だ一つの室温検出部を設け、暖房時において、この部屋
の室温が下がると、送風圧を高くして送風量を増し、上
がると送風圧を低くして送風量を減少させる可変静圧制
御と、送風温度を外気温に追従して変化させ、熱負荷の
大小に応じて熱源機の能力を制御する司変渇度制御を採
用した方式であった。

【発明が解決しようとする問題点】

先に述べた従来の絞り形ＶＡＶユニットを用いた空気調
和機は、上記のように構成されているので、各部屋の熱
負荷が大きく異なる場合でも、枝ダクト５９の寸法や吸
込口６２の寸法、吹田口６１の中に設けられた風量調節
用の絞り　（図示せず）などで正確な各部屋の風量バラ
ンスを取る必要がな（、ｖＡＶユニット６０のダンパ４
が各部屋の熱負荷に応じた風量を自！Ｉｉ！ＩＸＩ！Ｊ
節していた。しかし、熱負荷は外気温や室内発生熱などにより大きく
異なり、吹田空気温度とダクト内ルカがいつも一定に制
御される場合には、吹田空気温度と圧力の設定値のとり
方によっては、熱負荷が大きいとき、ダンパ４を全開に
しても、能力が足らず、室温が設定値に到達しない部屋
が出る場合や、熱負荷が小さいときには、風量を下げる
ため、各ダンパをすべて絞り込んで圧力損失の大きい状
態で運転するという問題があった。なお、低負荷時、ＶＡＶ方式からＣＡＶ方式に単純に切
り換える方式では、送風機動力を十分低減できない。また、後者のダンパを手動制御する空気調和機では、代
表室などの室温検出部の温度により、送風圧を変化させ
、送風量を増減させると、熱負荷の異なる他の部屋の供
給熱量と熱損失のバランスが（ずれ、室温が変化してし
まい、手動でダンパ４の開度を変更し直さなければなら
ない。これは、室温検出部がリターンエアー通路に置かれた場
合も同じで、外気温が変化した場合、室内発生熱との関
係で、各部屋の熱負荷は一率には変化せず、リターン空
気の温度のみにより差風圧を変化させ、各部屋への送風
量を変えると、バランスがくずれ、ダンパ４の開度変更
が必要な部屋が出て（る。また、代表室に使用頻度の高い部屋を選定しても、熱負
荷が最大とは限らず、この部屋に合わせて送風圧を決定
すると、ダンパ４を全開にしても、能力の不足する部屋
ができることもある。さらに、代表室を利用しない（ダンパ全閉）場合、適切
な送風圧制御が行われなくなる問題点があっｔこ。加えて、外気温により、送風温を変化させ、暖房能力を
単純に増減させても、各部屋の熱負荷は内部発生熱にも
大きく影響されろため、熱負荷に見合った最適な運転能
力が得られるとは限らず、さらに、熱負荷の異なる各部
屋への送風址調節を手動ダンパ４を用いて行わなければ
ならず、各部屋の室温を希望温度に維持する乙とがむず
かしいという問題点もあった。この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、熱負荷が大きいときでも室温を正確に設定値に制
御することができ、熱負荷が小さいときは送風機の動力
をより一層低減することができろ空気調和機を得ること
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、メインダクト内の設定圧
力と設定温度を熱負荷の大小に応じて決定し、かつその
決定に基づいて所定の送風社と所定の送風温度の冷温風
を各部屋に供給する手段を設けたものである。

【作　用】

この発明においては、メインダクト内の送風の設定圧力
と送風の設定温度を各部屋の熱負荷に応じて決定し、そ
の決定により各部屋の熱負荷の大きいときには、熱源機
の能力を上げ、各部屋の熱負荷が小さいときは熱源機の
能力を下げて、各部屋に所定温度で所定圧力の送風を行
うように作用する。

【実施例】

以下、この発明の空気調和機の実施例について図面に基
づき説明する。第１図はその一実施例の全体の構成を示
す図である。この第１図において、第５図と同一部分に
は同一符号を付して説明する。温風または冷風を発生させる能力可変形の熱源機からの
温風または冷風は、容量可変形の送風機２により熱交換
器を通してメインダクト３方向に搬送するようにしてい
る。メインダクト３はこの送風機２に接続され、メインダク
ト３の枝部分に風量ＷＪｆｆｉｊ用のダンパ４が１５１
されている。メインダクト３内には、圧力検出器５とル
ームサーモスタット６が配置されている。圧力検出器５はメインダクト３内の冷風まｔ二は温風の
圧力を検出するものである。また、温度検出器６は同じ
く、メインダクト３内の温度を検出するものである。こ
の圧力検出器５および温度検出器６の検出出力は圧力温
度測定手段１２に送出するようになっている。また、各部屋にルームサーモスタット７が取付けられて
いる。このルームサーモスタット７は各部屋の温度を検
出し、その検出出力は熱負荷測定手段８に送出すように
なっている。この熱負荷測定手段８は、熱負荷の大小を測定し、その
出力に基づきダンパ制御手段９がダンパ４の開度を制御
するようになっているとともに、ダンパ制御手段９と熱
負荷測定手段８の出力に基づきメインダクト３内の圧力
をいくらにするかを設定圧力決定手段１０で決定し、同
じく、送風温度をいくらにするかを設定温度決定手段１
１で決定するようにしている。この決定結果と圧力検出器５と温度検出器６からの検出
信号とにより、圧力、温度測定手段１２の出力に基づき
、送風機２の容量と熱源機ｌの能力を送風址決定手段１
３と能力決定手段１５とによって決定するようになって
いる。この能力決定手段１５の出力に基づいて、送風機制御手
段１４で送風機２の容量を制−するようにしているとと
もに、熱源機制御手段１６により、熱源機１の能力を制
御するように構成している。次に、この第１図の実施例の動作について、第２図ない
し第４図の制御プログラムフローチャー１・を参照しな
がら、暖房時について説明する。なお、これらの制御は
マイクロコンピュータを利用して実現させることが望ま
しいが、その回路はここでは省略することにする。また、熱負荷に見合った送風量を調節するためのダンパ
４の開度制御法についての詳細も省略する。まず、ステップ１７で各部屋のルームサーモスタット７
からそれぞれの設定温度ＴＯと実際の出力１尺の値が熱
負荷測定手段８に入力され、ステップ１８．１９に移行
する。ステップ１８は各ダンパ４の開度決定であり、ステップ
１９はダンパ４の制御出力を行うものである。この場合
、室温１尺と設定温度が等しければ、ダンパ４の開度変
更は行われず、室温１尺が設定温度ＴＯよりも低くけれ
ば、ダンパ４を開ける方向にダンパ制御手段９により制
御する。逆に、室温Ｔ２が設定温度ＴＯよりも高ければ、ダンパ
制御手段９により、ダンパ４を閉める方向に制御する。次に、メインダクト３内の設定圧力の決定と、設定温度
の決定がステップ２０〜４２において実行される。ここ
では、いずれかの部屋の室温が一定時間内に設定温度内
に到達しない場合は、設定圧力を上昇させ送風量を増す
とともに、設定温度も上昇させ、送風温度を高め、暖房
能力を大きくする。反対に、空調室のダンパ４がいずれも絞られた状態で一
定時間続いた場合は、暖房能力が大きすぎているので、
設定圧力と設定温度を下げ、能力を低下させる。まず、ステップ２０で、第１番目の部屋が空調中が非空
調中かが判定され、空調中であれば、ステップ２１へ移
る。ここでは、ダンパ４が全開かどうかの判定がなされ、全
開ならば次のステップ２２へ移動する。このステップ２２においては、先のステップ１７で測定
された現在の室温が設定室温を下回っているかどうか判
定され、下回っている場合には、次のステップ２３に移
行する。このステップ２３で部屋ごとに時間が積算され、さらに
次にステップ２４で各部屋ごとの積算時間が連続３０分
以上続いたかどうか判定される。この積算時間が３０分以上の場合、次のステップ２５で
積算時間はクリアされ、次のステップ２６で設定圧力の
変更が行われる。すなわち、運転スタート時に自動的に
セットされた設定圧力Ｐｏは、Ｐ　ｏ　十Ａの値に変更
される。同じく、ステップ２７で設定温度の変更が行われ、運転
スタート時に自動的にセットされた設定温度Ｔは（Ｔ十
Ｂ）の値に変更される。なお、ＡとＢの値は定数である
。次のステップ２８．２９で設定圧力が上限設定圧力を上
回っていないかどうか判定され、上回っていれば、Ｐｏ
＝Ｐｍａｘと設定する。同じく、ステップ３０．３１で設定温度が上限設定温度
を上回っていれば、Ｔ＝ＴｏＩａにと設定する。上記ステップ２０，２１，２２．２４でｒＮＯＪと判定
された場合には、ステップ３２に移行する。このステップ３２で各部屋について計算が終わったかど
うか判定され、終了していなければ、先の、ふ−１．−
／　Ｑ　ｌ’ｌ　Ａ臣ｈ　ん＾飲傅ハ畦竺ム鍔入ｚして
、すべての部屋の計算をすれば、次のステップ３３（第
３図）へ移る。ここでは、全開しているダンパ４が一つ以上あるかどう
か判定し、なければ次のステップ３４で時間が積算され
、さらに次のステップ３５で積算時間が連続３０分以上
続いたかどうか判定される。積算時間が３０分以上の場合、次のステップ３６で積算
時間がクリアされ、次のステップ３７で設定圧力はＰ　
ｏ　−Ｃの値に変更される。同じく、ステップ３８で設定温度がＴ−Ｄの値に変更さ
れる。なお、ＣとＤの値は定数である。次のステップ３９．４０で設定圧力が下限設定圧力を下
回っていないかどうか判定され、下回っていなければ、
Ｐｏ＝Ｐｍｉｎと設定する。同じく、ステップ４１，４２で設定温度が下限設定温度
を下回っていないかどうか判定され下回っていれば、Ｔ
＝Ｔｍｉｎと設定する。次に、第４図のステップに移り、ステップ４３では、圧
力検出器５と温度検出器６から信号が入力され、現在の
メインダクト３内の圧力Ｐ、Ｉ−潟Ｉｒ：ｆＴｓが測定
される。次のステップ４４では、各ダンパ４がすべて全閉または
運転限界を越える全開に近い状態かどうか判定され、全
開でなければ、次のステップ４５で現在熱源機１が運転
されているかどうか判定され、運転されていれば、次の
ステップ２７へ、また、熱源機１の運転が停止されてい
れば、ステップ４６で熱源機１と送風機２を運転して、
ステップ４７へ進む。ステップ４７では、メインダクト３内の圧力Ｐと設定圧
力ＰＯとの値が比較され、Ｐｏ＞Ｐの関係ならば、送風
機２の容量がＰとＰＯの差に応じて上げられ（ステップ
４８）、また、Ｐ＜Ｐｏの関係ならば、下げられる（ス
テップ４９）。さらに、圧力Ｐが設定圧力ＰＯの不感帯ならが、回転数
の変更を行わず、次のステップ５０へ進む。このステップ５０では、サイリスタなどのコントローラ
により、送風機２の回転数制御が行われる。次のステップ５１では、設定温度Ｔと温度Ｔｓの値が比
較され、Ｔ＞ＴＳの関係ならば、熱源機１の能力（熱源
機１がヒートポンプの場合は、圧縮機の回転数）がとの
ＴとＴｓの差に応じて上げられる（ステップ５２）。逆に、設定温度Ｔと温度ＴｓがＴ　＜　Ｔ　ｓの関係な
らば、ステップ５３において下げられる。また、設定温度Ｔが温度Ｔｓの不感帯ならば、回転数の
変更を行わず、次のステップ５４へ進む。このステップ５４では、インバータなどのコントローラ
により、熱源機１の回転数制御が行われる。なお、ステップ４４で各ダンパ４がすべて全閉と判定さ
れた場合は、ステップ５５へ進み、ここで送風機２と熱
源機１を停止させる。以上の制御が一定時間間隔で繰り返される。なお、ダン
パ４を全開しても、室温が所定の時間内、たとえば、３
０分以内に設定温度に到達しない部屋が同時に２室あっ
た場合、ステップ２６と２７を２度通ることになり、設
定圧力Ｐｏは（Ｐｏ＋２Ａ）に、設定温度Ｔは（Ｔ＋２
Ｂ）に変更される。また、３０分から６０分の間にまだ設定温度に達しない
部屋がある場合には、さらに、設定圧力ＰＯと設定温度
Ｔの値は修正される。これらの一連の制御により、ある
特定の一室あるいは複数室の室温が設定室温を大幅に下
回っている場合は、設定圧力と設定温度の値は高目に設
定される。この結果、最大熱負荷の部屋へは、高温で大風社の温風
が供給され、室温を急速に高める。一方、室温がほぼ満足されている部屋のダンパ４は絞ら
れ、適切な風量の温風が供給される。また、各部屋の室温がすべて設定温度に近づき、最大熱
負荷の値が小さくなると、各ダンパ４ば絞られ、その結
果、設定圧力と設定温度が下げられ、風量と送風温度が
下がる。この影響により、室温が低下すると、各ダンパ４は開く
方向に動作し、最終的には低い設定圧力、設定温度でダ
ンパ４は全開に近い状態で運転される。したがって、少
ない圧力損失で送風機２が運転されろことになり、送風
機入力は低減する。なお、上記実施例では、設定圧力と設定温度を壺丁才Ｘ
Ａ、Ｂ−Ｃ−ｎの・イｄｉ　６　宇１’、４１　ｆｉ　
ｌ、７　ｔｌｔｙ　ｆ＋＜　−外気温などに比例させた
変数としてもよい。また、上記実施例では、設定温度決定手段１０から熱源
機制御手段１６までを第１図に示した順序で順次実行す
るように構成していたが、各手段の実行時間は短く、順
序もそれほど重要でないため、たとえば、各手段の順序
を、圧力、温度測定手段１２、設定温度決定手段１１、
設定圧力決定手段１０、能力決定手段１５、熱源機制御
手段１６、送風量決定手段１３、送風機制御手段１４の
ように入れ換えてもよい。さらに、上記実施例では、送風機２をサイリスクにより
熱源機１をインバータにより回転数制御することにより
、送風量、能力を制御していたが、これらは他の制御手
段によってもよい。また、上記実施例のステップ２４と３５で積算時間の判
定を３０分としていたが、乙の時間は熱源４３１の能力
、空調面積などに応じて、最適な値に設定するとよい。

【発明の効果】

この発明は以上説明したとおり、メインダクト内の設定
圧力と設定温度を熱負荷の大小に応じて決定する手段を
設け、この決定に基づいて適切な送風量と送風温度の冷
温風を各部屋へ与えることができるように構成したので
、熱負荷が大きいときでも、室温を設定温度に正確に制
御でき、熱負荷の小さいときは少ない搬送動力で、送風
機を運転することができる。

【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の構成を示す
ブロック図、第２図ないし第４図はそれぞれ同上空気調
和機の動作を説明するためのフローチャート、第５図は
従来の空気調和機の構成を示す図、第６図は従来の空気
調和機の冷房負荷と風量の関係を示す説明線図である。１　熱源機、２・・・送風機、３・・・メインダクト、
４・・・ダンパ、５・・・圧力検出器、６・・温度検出
器、７・・・ルームサーモスタット、８・・熱負荷測定
手段、９・・・ダンパ制御手段、１０・・・設定圧力決
定手段、１１　・設定温度決定手段、１２・・圧力温度
測定手段、１３　送風量決定手段、１４・・送風機制御
手段、１５・・能力決定手段、１６・・熱源準制御手段
。なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。代理人　　大　岩　　増　雄（ほか２名）ｌ！Ｊ６図 →冷房負荷手続補正書（自発）昭和　　年　　月、Ｆ、＼日＼〕

Claims

【特許請求の範囲】

（１）冷風または冷温風を発生させる能力可変形の熱源
機と、この熱源機の冷温風を各部屋へ分配する容量可変
形の送風機とメインダクトと、このメインダクトの温風
を検出する温度検出器と、上記メインダクトの枝部分に
配置された風量調節用のダンパと、各部屋に設置された
ルームサーモスタットと、このルームサーモスタットで
設定された室温および検出された室温の信号を入力とし
てその差より各部屋の熱負荷を測定する熱負荷測定手段
と、この熱負荷測定手段の出力に基づきダンパの開度を
制御するダンパ制御手段と上記熱負荷測定手段の出力に
基づきメインダクト内の設定圧力を決定する設定圧力決
定手段と、上記ダンパ制御手段と上記熱負荷測定手段の
出力に基づきメインダクト内の送風温度の設定値を決定
する設定温度決定手段と、上記設定圧力決定手段の出力
と圧力検出器および温度検出器からの検出信号を入力と
する圧力温度測定手段の出力信号に基づき送風機の容量
を決定する送風量決定手段と、この送風量決定手段の出
力に基づき送風機を制御する送風機制御手段と、上記設
定温度決定手段の出力と上記圧力温度測定手段の温度信
号出力に基づき熱源機の能力を決定する能力決定手段と
、この能力決定手段の出力に基づき熱源機の能力を制御
する熱源機制御手段を備えた空気調和機。
（２）設定圧力決定手段および設定温度決定手段は、い
ずれかの部屋の室温がダンパ全開にもかかわらず一定時
間経過しても設定室温に到達しないとき熱源機の能力が
大きくなる方向に設定圧力と設定温度を変更し、かつ一
定時間経過しても全開になるダンパが存在しないとき熱
源機の能力が小さくなる方向に設定圧力と設定温度を変
更す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。