JPS6284254A - 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整できる可変風量
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
。

【従来の技術】

エアーダク！・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
のトラブルも少ないなど、と−トボンプチラー・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、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、必要送風社の大小に応じ、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ｆｉｋ、Ｉｌ！Ｊ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ＶＡＶユニットを用いる方式で、室内負荷に応じ
て、室内へ吹き出す風景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ｒｆＬ８！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ｆｆｌ　ｉ　制御によ
る省エネルギ効果はない。 また、もう一つの方式は、絞り形ＶＡＶユニッ１−を用
いる方式で、室内負荷に応じて室内への吹田風景を任意
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、負荷が少なくなれば（風量が少なく
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ｗ
Ｑ便覧（新版・第４版、応用１８）の図２．１０（ａ）
が知られている。 第４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、熱交換器４、送風８ＪＩ５か
ら構成されている。６はこの室内＠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本の枝ダクト、８はこの枝ダク
ト７の途中に配置された絞り形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の末端の天井面に取付けられた
吹出口、１１は部屋１のドアの下部に設けられた吸込口
、１２は廊下天井向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
込ログクト、１４は各部屋１にそれぞれ取付けられたル
ームサーモスタンド、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
検出部を設けた圧力検出器、１７は熱交換器４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８ｋ　ノ
動作ニついて説明する。各ルームサーモスタット１４で
使用者が設定した設定室ン晶と検出された現在の々′７
％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。 乙のダンパ９の開度に応じ、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４３５の容量
を変化させる。 また、送風ｉの労化にと−１ない、＋１１交１＆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８１１７の能力を制御する。 このようにして、ほ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
量で部屋内へ吹き出す。そして、部ｍ１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り、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５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ユニットの通過風量の制御の様子を
表す線図である。 この第５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１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、設定温度との差が小さく
なるにしたがい、ダンパ９は徐々に閉まり、熱負荷とバ
ランスした風景を吹田口１０から部屋１へ吹き出す。な
お、暖房時も、暖房負荷と風量との関係は同様である。 さて、第５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）開度が負荷の減少に
ともない高（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
。 まに１他の従来技術として、特公昭５５−１４９７９号
公報、特公昭５５−４４８５３号公報、特公昭５５−４
４８５４号公報、特公昭５５−２４０２２号公報などが
知られている。 これらは、ダンパ９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１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ｌ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
圧制御を採用した方式である。

【発明が解決しようとする問題点】

上述する従来の絞り形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　（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、吹出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９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１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、ダンパ９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１の供給熱
量と熱損失のバランスがくずれ、室温が変化してしまい
、手動でダンパ９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１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送風圧を変化させ、各部屋１への
送風量を変えると、バランスがくずれ、ダンパ９の開度
変更が必要な部ｍ１が出てくる。 また、代表室に使用頻度の高い部屋１を選定しても、熱
負荷が最大とは限らず、この部屋１に合わせて送風圧を
決定すると、ダンパ９を全開にしても能力の不足する部
屋１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があこの発明は、か
かる問題点を解決するためになされたもので、熱負荷の
大小に応じて最適な送風量の設定を行うことにより、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、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、上記熱負８測定
手段によって測定された熱負荷の総和に基づきダクト内
の圧力の設定圧力を決定する設定圧力決定手段と、この
決定結果と圧力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
風機の容量を制御する送風機制御手

【作　用】

この発明においては、設定圧力決定手段が、送風圧力の
設定値を、各部屋１の熱負荷（設定室温と室温の差）の
総和に比例して決定するから、適切な送風量を各部屋へ
供給できろ。

【実施例】

す下、この発明の空気調和機の一実施例について図面に
基づき説明する。 乙の実施例は第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、ほぼ一定湿度の温風または冷温風
を発生させるための熱源機１７と、この熱源機１７と接
続された熱交換器４を通して冷温風を搬送する容量可変
形の送風機５と、この送風機５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、各部屋１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、これによって熱負荷の大小を測定する。ダンパ制御
手段１９は熱負荷決定手段１８の出力に基づいて各ダン
パ９の開度を制御する也のである。まｔ二、この熱負荷
測定手＠１Ｂで測定された熱負荷の総和に基づきメイン
ダクト６内の圧力をいくらにするかを設定圧力決定手段
２０によって決定し、この決定結果と上記圧力検出器１
６からの検出信号を入力とする圧力測定手段２１の出力
に基づき送風機５の容量を送風量決定手段２２によって
決定し、この決定手段２２の出力に基づいて送風機５の
容量を送風１　ｆｔ１ｌＪ　８１１手段２３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と第３図の設定圧力の説明
線図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
るものであるが、その回路は省略する。 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し、ステップ３０で８１
［１のルームサーモスタッ）・１４からそれぞれの設定
温度Ｔ　ｏと現在の室２Ｗｒ　Ｔ　Ｆｅ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
定を行う。ここで、室温と設定室１品が等しければ、ダ
ンパ９の開度変更は行われず、室温が低くければ、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、先に測定さ
れた各部屋の設定室ン晶と室温の差の総和（総熱負荷）
の値が求められる。なお、この場合、ルームサーモスタ
ット１４のスイッチなどで暖房運転が停止されている部
屋（非空調室）の熱負荷は除外される。 また、総和の求め方には室温が設定室温を若干を回って
いる場合、この値を負の熱負荷として総和に含める方向
と、含めない方向があり、どちらかを採用するとよい。 シ〜ｌ＋ｙ−＋ニー、、−−リＪＩＦｌｙ＋％−ｒＬｌ
ｌ−Ｔ）−−−＋Ａ［Σ（Ｔｏ−Ｔｏ）：ｌの計算を行
いＰｏを求める。なお、Ｐｏは設定圧力、Ｐｏｎ＋ｉｎ
は送風機５が安定して運転できる範囲内で定めた下限設
定圧力（定数）、Ａは定数である。設定圧力Ｐｏの値は
ステップ３５で下限設定圧力（Ｐｏｍｉｎ）を下回って
いないかどうか判定され、下回っていれば、次のステッ
プ３８でＰｏ＝Ｐｏｍｉｎと設定する。 同じく、ステップ３７で設定圧力が上限設定圧力（Ｐｏ
＋ｍ口）を上回っていないかどうか判定され、上回って
いれば、次のステップ３８でＰｏ＝Ｐ　ｏ　ｔｍａｘと
設定する。 ステップ３９では、圧力検出Ｗｇ１６から信号が入力さ
れ、現在のダクト内の圧力Ｐが測定される。 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閉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で現在送風機５が運転
されているかどうか判定され、停止されていれば送風Ｉ
ｄ＆５を運転して（ステップ４２）、ステップ４３へ進
む。 ステップ４３では、ダクト内の圧力Ｐと設定圧力ＰＯと
の値が比較され、Ｐ　ｏ　）　Ｐの関係ならば、送風機
５の容量が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、ダウンされる（
ステップ４５）。 さらに、圧力Ｐが設定圧力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、サイリスク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。 なお、ステップ４０で各ダンパ９が全て全閉と判定され
た場合は、ステップ４７へ進み、ここで送風機５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、各部屋１の熱負荷の総和が大きい場合
は、設定圧力との値は高めに設定され、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ｌのダンパ９はほぼ全開状態となる。 風量の温風が供給され、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、各部屋の熱負荷の総和が小さい場合、設定圧力の
値は下げられ、送風量は下がる。この送風量の低下に伴
い室温が低下すると、各ダンパ９は開方向へ動作し、最
終的には低い設定圧力でダンパ９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５が運
転されることになり、送風機入力は低減する。 なお、上記実施例では、設定圧力を変更するＡの値を定
数としていたが、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、設定圧力決定手段２０から送風
機制御手段２３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
、圧力測定手段２１、設定圧力決定手段２０．送風量決
定手段２２、送風機制御手段２３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をサイリスクにより
回転数制御することにより送風量を制御していたが、こ
れらは他の制御手段によってもよい。 また、上記実施例では熱源機１７をセパレート形のヒー
トポンプとしていたが、これは一体形のヒートポンプ、
カスファーネス、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】

この発明は以上説明したとおり、ダンパの自動制御と共
に、メインダクト６内の設定圧力を総熱負荷に応じて決
定する手段を設け、乙の決定に基づいて適切な送風量を
各部屋へ与えることができるように構成しなので、熱負
荷が大きいときても室温を設定値に正確に制御でき、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図は総熱負荷と設定値の関係を示す説明線図、第４図
は従来の空気調和機の構成図、第５図は従来例の空気調
和機の冷房負荷と風量の関係を示す説明線図である。 １・一部屋、２・・・室内機、４・・熱交換器、５　送
風機、６・　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、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　・設定圧力決定手段、２１　・
圧力測定手段、２２　送風量決定手段、２３・・送風機
制御手段。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示ず。 代理人　　大　岩　　増　雄（ほか２名）第３図 第５図 →冷房負荷 手　続　補・正　書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ一定温度の冷風または冷温風を発生させる熱
   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
   ムサーモスタットと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
   負荷測定手段により測定された各部屋の熱負荷の総和に
   基づきダクト内の設定圧力を決定する設定圧力決定手段
   と、上記設定圧力決定手段の出力とダクト内圧力検出器
   からの検出信号を入力とする圧力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
   手段とを備えた空気調和機。