JPS6284253A - 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】 【産業上の利用力ＩＦＩ この発明は、各部屋の室温を独立に調整できる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習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、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、直膨式の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可変風量制御方式
（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、風ｉｔ調節用ダ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ＶＡ
Ｖ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
景の比率を調節する。 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
果は少ない。 また、もう一つの方式は、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に送風機の容
量を制御するので、負荷が少なくなり、ダクト内の空気
温度が一定に制御されるときには風量が少なくなるので
、熱源機の所要能力が小さくなると共に、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空調
便覧（新版・第４版、応用Ｉｉ）の図２．１０（ａ）が
知られている。 第３図はこれら従来の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
３部屋の場合を示している。２は天井内に配置された室
内機で、エアーフィルタ３、熱交換ｖｊ４、送風機５か
ら構成されている。６はこの室内機２の空気吹出口に接
続されたメインダクト、７はこのメインダクトから部屋
数に応じて分岐された３木の枝ダクト、８はこの枝ダク
ト７の途中に設けられた絞り形ＶＡＶユニット、９はと
のＶＡＶユニットゆ内に回転可能に取付けられたダンパ
、ｌＯは上記技ダクト７の末端の天井面に取り付けられ
た吹出口、１１は部屋１のドアの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
天井吸込口と上記室内機を連絡する吸込口ダクト、１４
は各部屋１にそれぞれ取付けられたルームサーモスタッ
ト、１５は上記メインダクト６内に取付られな温度検出
器、１６は同じくメインダクト６内に設けた圧力検出器
、１７は熱交換Ｗｉ４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９の開度を任意の位置にそれぞれ調節
する。 コノタンパ９のｆｊ１度に応じ、メインダクト６内の圧
力が変化し、これを圧力検出器１６が検出し、あらかじ
め設定しておいた設定圧力になるように、送風機５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
、あらかじめ設定しておいた空気温度になるように、熱
源機１７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１０から室内熱風負荷の大小に応じた風
量で部屋１内へ吹き出す。そして、部屋を空調した空気
は吸込口１１から廊下などのスペースを通抄、天井吸込
口１２へ流れ、吸込ダクト１３を経由して、再び室内機
２へ戻る。 第４図は上記冷凍空調便覧の図２．１４に示された冷房
負荷に対するＶＡＶユニットの通過風景の制御の様子を
表す線図である。 この第４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
量はダンパ９の開度と置換えることができる。 冷房運転により室温が低下し、設定湿度との差が小さく
なるにしたがい、ダンパ９は徐々に閑まり、熱負荷とバ
ランスした風量を吹田口ｌＯから部屋１へ吹き出す。な
お、暖房時も、ｌＩｌ房負荷と風量との関係は同様であ
る また他の従来技術として、実公昭５８−３５６９４号公
報などが知られている。これはダンパの開度制御は手動
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、送風静圧制御部と送風温度制御部とタイマー装
置を備え、始動時に室温を設定室温に早く到達させるた
め、運転開始直後の一定時間の間送風機または熱源機あ
るいは送風機と熱源機を最大能力にして運転するもので
ある。

【発明が解決しようとする問題点】

従来の絞り形ＭＡＹ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７の寸法や吹田口１０の寸
法、吹田口１０の中に設けられた風量調節用の絞りく図
示せず）などで正確な各部屋１の風量バランスを取る必
要がなく、ｖＡＶユニット８のダンパ９が各部屋の熱負
荷に応じた風量を自動調節していた。 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圧力がいつも一定に制
御される場合には、吹出空気温度と圧力の設定値のとり
方によっては、運転開始直後の熱負荷が大きいとき、ダ
ンパ９を全開にしても能力が足らず、室温が設定値に中
々到達しない部屋１が出るという問題があった。 また、実公昭５６−３５６９４号などに示される如く、
ダンパを手動制御し、運転開始後一定時間、送風機また
は熱源機あるいは送風機と熱源機を最大能力で運転する
方式では、運転開始後の一定時間手動でダンパ９を全開
状態に設定し、その後各部屋１の熱負荷に応じてダンパ
９の開度を再調節する手間がかかり、しかも、外気温や
室内熱負荷状態に関係なく一定時間最大能力で運転した
場合、部屋１によっては室温が設定室温を下回ってしま
う場合や、負荷が大きい場合は時間内に各部屋１０）室
温が設定室温に到達しないまま、通常の能力での運転に
切り換わってしまい、設定室温になるまで長い時間がか
かるという問題があった。 との発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、熱負荷の大きいときでも良好な室温の立上がり特
性が得られる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、ルームサーモスタットの
検出信号をもとに各部屋の熱負荷を測定する熱負荷測定
手段と、この測定結果に基づきダクトに設けられたダン
パの開度を制御するダンパ制御手段と、運転開始直後は
上記熱負荷測定手段によって測定された熱負荷に基づき
総熱負荷がある値以下になるまで送風機の運転圧力を最
大値に、もしくは送風機からの送風温度を最大値（暖房
時）に、または最小値（冷房時）に設定し、通常運転時
は圧力と温度を設定値に設定し、かつ圧力検出温と温度
検出器からの検出信号を入力とする運転状態測定手段と
、この出力に基づき送風機の容量と熱源機の能力の少な
くとも一方を決定する手段と、この決定結果に基づき送
風機及び熱源機を制御する制御手段を設けたものである
。

【作　用】

この発明においては、送風量決定手段及び能力決定手段
が運転状態測定手段からの出力に基づいて運転開始後の
送風圧力及び送風温度の設定値を、熱負荷測定手段によ
って測定された空調中の各部屋の熱負荷の総和がゼロま
たはある設定値に到達するまで、その最大値または最小
値に設定し、それ以降の通常運転時の送風圧力と送風温
度をあらかじめ定められた設定値になるよう設定し、こ
の設定値と運転状態測定手段の出力に基づき送風機また
は熱源機の容量・能力を決定することで室温の立上がり
特性の良好な空気調和を可能する。

【実施例】

第１図はこの発明による空気調和機の一実施例の全体構
成図である。 この実施例は第１図から明らかなように、室内機２の熱
交換器４と接続され、温風または冷温風を発生させるた
めの能力可変形の熱源８１１７と、この熱源機１１と接
続された熱交換器４を通しての冷温風を搬送する容ｋｋ
ｕＪ変形の送風機５と、この送風８ａ５に接続したメイ
ンダクト６と、このメインダクト６の枝ダクト７の部分
に配置された風量調節用のダンパ９と、上記メインダク
ト６内の圧力を検出する圧力検出器１６と、同じくメイ
ンダクト６内の温度を検出する温度検出器１５と、各部
屋に取付けられたルームサーモスタット１４を備え、各
ルームサーモスタット１４の検出信号は熱負荷測定手段
１８に入力され、これによって各部屋の熱負荷の大小を
測定するようになっている。ダンパ制御手段９は熱負荷
測定手段１８の出力に基づき各ダンパ９の開度を制御す
るものである。また、上記圧力検出器１６と温度検出器
１５からの検出信号は運転状態測定手段２０に入力され
、これによってメインダクト６内の現在の圧力と温度を
測定し、この圧力と湿度が運転開始直後は空調中の各部
屋の熱負荷の総和が０か、又はある設定された値になる
まで最大値に、通常運転時は各々の設定値になるように
送風量決定手段２１及び能力決定手段２３によって、そ
れぞれの送風機５及び熱源機１７の送風量と能力の値を
決定し、乙の決定手段２１の出力に基づき送風８ａ５の
容量を送風機制御手段２２で制御し、決定手段２３Ｑ）
出力に基づき熱源機１７の能力を＃Ｉ源機制御手段２４
で制御するように構成されている。 次に、この第１図の実施例の動作について、第２図の制
御プログラムフローチャート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れろものであるが、その回路はこ
こでは省略する。また、熱負荷に見合った送風量を調節
するためのダンパ９の開度制御法についての詳細も省略
する。 まず、空気調和機が暖房運転モードになると、第２図に
示す制御プログラムがスタートシ、ステップ３０で各部
屋１のルームサーモスタット１４からそれぞれの設定温
度Ｔｏと現在の室温Ｔ尺の値が入力され、これに基づい
て次のステップ３１で各ダンパの開度決定がさなれる。 ここで、室温と設定温度が等しければ、ダンパ９の開度
変更（ま行われず、室温Ｔ尺が低くければ、ダンパ９を
開ける方向に、高ければ閉める方向に制御する（ステッ
プ３２）。 次のステップ３３では、ダンパ９の制御後のメインダク
ト６内の圧力Ｐが圧力検出器１６により、同じく送風温
度Ｔｓが温度検出器１５により検出される。 次のステップ３４では、上記ステップ３Ｇで検出された
Ｔｏと１尺の値を用い、ルームサーモスタット１４のス
イッチ等で暖房運転が停止させられている非空調室を除
く各部ｍ１の熱負荷の総和を求める。なお、ここでは熱
負荷＝設定室温−室温と定義する。 次のステップ３５において、熱負荷の総和がある定めら
れた値Ｃ（定数、Ｃ＝Ｏｄｅｇであってもよい）より大
きいかどうか判定され、大きければ次のステップ３６で
フラグＦが１かどうか判定し、１でないならばステップ
３７で設定圧力ＰＯが最大設定圧力Ｐ　ｏ　ｗａｘに、
設定温度Ｔが最大設定温度’ｒｅｌａｘに設定されろ。 なお、上記ステップ３５で、「ＮＯ」と判定された場合
はステップ３８へ進み、ここでフラグが１に設定され、
さらに次のステップ３９へ進み、設定圧力ばあらかじめ
定めておいた設定値（Ａ）に、設定温度は設定値（Ｂ）
にそれぞれ設定される。また、上記ステップ３６で「Ｙ
ＥＳ」と判定された場合は、ステップ３９へ進む。 次のステップ４０では、各ダンパ９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
閉でなければ、次のステップ４１で現在熱源機１７が運
転されているかどうか判定されろ。運転されていれば次
のステップ４２へ、また、停止されていれば熱源機１７
と送風機５を運転して（ステップ４２）、次のステップ
４３へ進む。ステップ４３では、ＰとＰＯとの値が比較
され、Ｐｏ）Ｐの関係ならば送風機５の容量をＰとＰｏ
の差に応じてアップされ（ステップ４４）、また、Ｐく
Ｐｏの関係ならば下げられる（ステップ４５）。 さらに、ＰがＰＯの不感帯ならば、回転数の変更を行わ
ず、次のステップ４６へ進む。このステップ４６では、
サイリスタなどのコントローラにより、送風機５の回転
数制御が行われる。 次のステップ４７では、設定温度′ｒと温度Ｔｓの値が
比較され、Ｔ　＞　Ｔ　ｓの関係ならば、熱源機１７の
能力（熱源機１７がヒートポンプの場合は、図示してい
ないが圧ｒａｍの回転数）をＴとＴ　ｓの差に応じてア
ップしくステップ４８）　、ＴＮＴｓならばダウンする
（ステップ４９）。 また、ＴがＴｓの不感帯ならば、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は、イン
パークなどのコントローラにより、熱源８１１７の回転
数制御が行われる。 なお、ステップ５０で各ダンパ９がすべて全閉と判定さ
れた場合は、ステップ５１へ進み、ここで送風機５と熱
源機１７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。これらの一
連の制御により、運転開始直後において、ある特定の一
室あるいは複数室の室温が設定室温を下回っている場合
は、設定圧力と設定温度の値は最大値に設定され、また
ダンパ９の開度も熱負荷の大小に比例するため、熱負荷
の大きい部屋１のダンパ９はほぼ全開状態となる。 この結果、熱負荷の大きい部屋１へは高温で大風景の温
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１のダンパ９は絞
られ、適切な風量の温風が供給される。 また、各部屋１の室温がすべて設定室温に近づき、総熱
負荷の値が小さくなると、設定圧力と設定温度は通常の
設定値に戻される。 なお、上記実施例では、運転開始直後、能力を大きくす
るために送風圧力と送風温度の両方を最大値に設定する
ようにしていたが、騒音や熱＃、機１７の効率等をＰ；
慮して、どちらか−力のみを最大値に設定するようにし
てもよい。 また送風ｉｓと熱源８１１７の能力を最大にする方法と
して、上記実施例では送風圧力と送風’ｌｈＡ度をある
定められた設計上の最大値に設定するようにしていたが
、これに限らず、送風機５′ｉたけ圧縮機を許容最高回
転数（あるいは最高運転周波数）で運転するようにして
もよい。 さらに上記実施例では、総熱負荷を求めろ方法として、
設定室温と室温の差を用いていたが、こノ（Ｄ’ｌ　ｉ
ｆ　タンパ９の開度に反映されるため、この開度により
送風圧力と送風温度の設定値の変更を行うようにしても
よい。つまり各ダンパ９の開度の総和がある値以下にな
るまでは、最大能力で運転する。 また上記実施例では、通常運転時の送風圧力と送風温度
の設定値を一定（定数Ａ、Ｂ）にする制御としていたが
、各種可変静圧制御法、可変送風温度制御法を通常運転
時に採用してもよい。 なお、総熱負荷の求め方のタイミングには、毎制御ごと
の計測、ある間隔をおいての計測、ある時間内の積算値
または平均値としての計ｔ（１などいくつかの方法があ
る。 また上記実施例では、運転状態測定手段２０から熱源機
制御手段２４までを第１図に示した順序で順次実行する
ように構成したが、各手段の実行時間は短く、順序もそ
れほど重量ではないため。 例えば各手段の順序を、運転状態測定手段２０、送風及
決定手段２１、能力決定ｆ一段２３、送風機制御手段２
２、熱源機制御手段２４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５をサイリスタにより、
熱源機１７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！ＩＩＩＩｌｉＩＩ＋シていたが、こ
れは他の制御手段によってもよい。 また、上記実施例では熱源［１７をセパレート形のヒー
トポンプとしていたが、これは一体形のビートポンフ、
ガスファーネス、ファンコイルユニットなどの他の熱源
機であってもよい。 【発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、運転開始直後の送風圧
力の値と送風温度の値を総熱負荷の値がある値以下にな
るまで最大値に設定するように構成したので、熱負荷の
大きい場合でも各室温を比較的短時間に設定室温に到達
させろ乙とができる。

【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全体構成図
、第２図は第１図の制御動作を示すフローチャート、第
３図は従来例の空気調和機の構成図、第４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・・部屋、２・室内機、４・・熱交換器、５・・送風
機、６・メインメインダクト、７・・枝ダクト、９・・
ダンパ、１４・・ルームサーモスタット、１５・・・温
度検出器、１６・・圧力検出器、１７・・熱源機、１８
・・・熱負荷測定手段、１９・・ダンパ制御手段、２０
・運転状態測定手段、２１・・・送風量決定手段、２２
・・送風機制御手段、２３・・・能力決定手段、２４・
・・熱源機制御手段。 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）第４図 →冷房負荷

Claims (3)

【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、この熱源機の冷温風を各部屋へ分配する容量可変
   形の送風機及びダクトと、この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
   サーモスタットを備えた空気調和機において、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
   上記ダンパの開度を制御するダンパ制御手段と、始動か
   らの運転開始直後は上記熱負荷測定手段により測定され
   た空調中の各部屋の熱負荷の内の総和がゼロまたは設定
   されたある値に到達するまで上記送風機の運転圧力及び
   上記熱源機の送風温度の少なくとも一方をその最大値（
   冷房時の送風温度は最小値）に設定し、それ以降の通常
   運転時は運転圧力を通常運転用設定値に設定し、かつ上
   記ダクト内に設けられた圧力検出器と温度検出器からの
   検出信号を入力とする運転状態測定手段と、この運転状
   態測定手段の出力に基づき送風機の容量を決定する送風
   量決定手段、及び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、上記運転状態測定手段
   の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. （２）送風量決定手段は、運転開始直後の送風機の運転
   圧力を最大値に、通常運転時の運転圧力を設定値にそれ
   ぞれ設定し、この設定値と圧力検出器からの検出信号を
   入力とする運転状態測定手段の出力に基づき送風機の容
   量を決定す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。
3. （３）能力決定手段は、開始直後の熱源機からの送風温
   度を最大値（暖房時）または最小値（冷房時）に、通常
   運転時の送風温度を設定値にそれぞれ設定し、この設定
   値と温度検出器からの検出信号を入力とする運転状態測
   定手段の出力に基づき熱源機の能力を決定するようにな
   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。