JPH023104B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、空気調和機の運転方法に係り、居室
の熱負荷の量により空気調和機の能力を調整する
制御方法に関する。

発明の技術的背景 さて、固定風量式の空気調和系統は第１図に例
示するような系統図で表わされる。

つまり、居室１０から還風機２０で排気を行な
い外気ダンパー２１，２２により一部を外気へ放
出し、残りを外気取込ダンパー２３から取り入れ
た外気と混合し、空気調和機３０において冷温水
制御弁４１，４２で流量制御をされる冷温水コイ
ル４０で冷却、加熱を行ない、給風機５０で居室
１０へ給気して、この排気、給気の熱量差で居室
の負荷を処理する方法である。また、湿度が不足
の場合には加湿弁５１でスプレイ５２を制御し加
湿もされる。

これらの制御は、空調機制御装置６０で主とし
て室温設定差の比例制御によつて行なわれる。制
御装置６０は機械的にはその一部が中央監視で行
なわれたりするが、その機能ブロツク図を第２図
に示し説明する。

まず、外気冷房判定部６１で外気温度センサー
３１、外気湿度センサー３２と居室温度センサー
１１、居室湿度センサー１２から、外気による冷
房の可否を判定し、外気取入ダンパー制御部６４
の許可信号を作る。一方外気温度センサー３１よ
り外気温度を取り込み、外気補償制御部６２から
室温偏差比例制御機構６３に居室温度設定値が渡
され、居室１０の温度センサー１１との差による
比例制御出力が外気取込ダンパー制御部６４と冷
温水弁制御部６５に対して行なわれる。外気取入
ダンパー制御部６４および冷温水弁制御部６５は
出力の開閉の方向の反転等を行ない外気取入ダン
パー２１，２２，２３、冷温水弁４１，４２を操
作し、空調負荷に応じたダンパーおよび弁の開度
制御を行なう。一方居室の湿度センサー１２から
の湿度により加湿弁制御部６６が加湿弁５１の制
御も行なう。

背景技術の問題点 このような形態で空気調和機３０の制御が行な
われているが、ひるがえてビル内における空調設
備の選定とエネルギー消費量について考慮する
と、この給排気は年間を通して運転される動力設
備であり、ビルのエネルギー消費において可成り
なウエイトを占める設備である。さらに、送風機
（給風機５０、還風機２０の送風能力の選定はピ
ーク負荷時を基準に行なわれるため、年間を通し
て考えると数％のピーク負荷時のために、多大な
搬送動力を運転していることになる。

この動力を消減する手段としては送風機を間欠
運転する形式と、送風機を回転数制御することに
より送風能力を下げて運転する形式が考えられ
る。

このうち、間欠運転を行なう方法はすでに実施
されており、これは第２図のブロツク中に表わさ
れた室温センサー１１から定時刻毎に設定温度と
の差を判定し、停止時間を起動停止制御部６７で
計算し、給風機５０、還風器２０を制御する方法
である。

ところで、送風機の性能特性からすれば、送風
量は回転数に比例し、軸動力は回転数の３乗に比
例する関係から、間欠運転よりも回転数制御を行
なつた方が動力エネルギーの削減効果が大きく、
かつ、風速の減少に伴い騒音の減少等もありより
一層効果的である。

発明の目的 ここにおいて本発明は、上述のような送風機の
過剰能力を回転数制御を行なうことにより適正な
能力にして使用するための制御方法を提供するこ
とをその目的とする。

発明の概要 本発明は、室温と設定による水系の比例制御を
有する固定風量型の空気調和機において、給風機
および還風機の風量の調節をそれぞれの駆動機構
の回転数制御により行なう方法であり、風量調節
機構（空調機能力判定部、フアン風量制御部）を
附加し、水量の弁開度を一定期間積分し、フアン
の最大送風能力Q_MAXと最小送風能力Q_MINを送風
量の絞り率（100、０％）とみた送風絞り率α％
と平均弁開度β％を水量Ｌの絞り率とみなしα×
βを装置全体の能力の絞り率とし、この装置絞り
率が一定になるように新風量を求める方法であ
り、さらに要すれば風量変換の減少に伴ない前記
駆動機構の間欠運転を行う方法である。

発明の実施例 本発明の一実施例の構成を第３図に示す。これ
は第１図の制御装置６０の機能ブロツク第２図に
相当し、本発明が従来と相違する構成は次のとお
りである。

○イ 外気補償制御部６２の出力は新に備えた空調
機能力判定部６８へ出力され、外気補償の微調
整はフアン風量で制御される。すなわち、フア
ン風量制御部６９を介して給風機５０、還風機
２０の回転数制御がなされる。

○ロ 起動停止制御部６７は空調機能力判定部６８
で設定された風量がフアン風量制御部６９で判
定、処理された後段の制御（間欠制御）とな
る。

○ハ フアン風量制御部６９は必要風量が風量可変
範囲よりもさらに小さい場合は、フアンの起
動、停止制御機構６７へ出力する。

○ニ 外気取入量は風量により変化するので、外気
取入れの絶対量を補償するため、外気取入ダン
パー制御部６４に対し送風量を加味したダンパ
ー開度を出力する。

では、本発明の作用を第３図について説明す
る。

まず、空調機能力判定部６８において空調コイ
ル（冷温水コイル４０）の熱交換量は水供給量、
風供給量、水の入口のエンタルピ（Kcal／Kg）、
空気の入口のエンタルピ（Kcal／KgDA）によつ
て定まり、水量、風量の微小変化に対しては、近
似的に （水量の絞り率）×（風量の絞り率）＝一定
……（１式） と見做し得る。

そこで、水系の制御を従来の方法である室温と
の設定差で比例制御している場合を想定すると、
弁４１，４２開度より求めた水量絞り率に、その
ときの風量の絞り率を乗じた値が、装置能力に対
する絞り率であると見做すことができ、水量を増
加させることによつて風量を抑えることができ
る。

ただし、弁開度は常時変化するため、一定周期
で一定時間の積分値を求め、冷温水弁４１，４２
の開度制御の応答が一番望ましい開度（一般には
50〜80％）で換算しなおした風量が装置能力を考
慮した操作点となる。

しかして、このときの弁開度積分中の風量制御
は０次ホールドつまり一定風量をつづける。これ
により、居室負荷変動を、設定室温差で比例制御
される弁開度の積分を行うことで、つかまえるこ
とができる。

なお、ここで室温設定差を求めるための外気補
償された設定室温は外気補償制御部６２から従来
の如く室温偏差比例制御機構６３へ出力しなくと
も、この空調機能力判定部６８へ出力することで
外気補償制御が可能である。

フアン風量制御部６９は指定された風量が出力
可能か否かの判断を行い（送風量を下げるとダク
ト抵抗によりある程度以下になれば送風できなく
なる）、可能であれば還風機２０、給風機２０に
対し指定風量に相当する回転数を予め作成ずみの
回転数−風量相関表より求めて、設定出力を出力
する。

一方、一般に居室では空調機の他の排風機２５
もあり、外気量は一定値を確保しなければ風量の
バランスが崩れすきま風による熱負荷が増大する
ので、この外気量に相当する風量の確保が必要と
なるため、風量−開度曲線に従いダンパー２１〜
２３の開度を計算し、外気取入ダンパー制御部６
４へ出力し外気の絶対取入量を確保する。第４図
は、本発明における装置絞り率が一定になるよう
に新風量を求める方法の説明図である。

第４図に示すように、フアンの最大送風能力
Q_MAXと最小送風能力Q_MINを送風量の絞り率
（100、０％）とみた送風絞り率α％と平均弁開度
β％を水量Ｌの絞り率とみなしα×βを装置全体
の能力の絞り率とする。

あるバランス点の理想点Ａ点（α1、β2）で外
乱が生起し、たとえば居室負荷が増大し比例制御
される水量（弁開度）βが（β1→β2）に増えて
Ｂ点（α1、β2）へ移つた場合に、その推移その
ものは問題にしていない。

ただし、Ｂ点の弁開度β2が上限に近くであつ
たり、制御制の悪いポイントの場合は、送風絞り
率（風量）βの理想点β1の近くへ持つて行くよ
うに制御するというのである。

つまり、Ｂ点（α1、β2）をバランス点Ｄ点
（α2、β3）へ移行させ、α・β＝一定の条件で制
御する。

この場合、 α1・β2＝α2・β3＝α1・β2／β1・β3 であり、 β1＝β3 の条件が成立するように、つまり α2＝α1β2／β1 とすればよい。

したがつて、この負荷増加分を風量の増加でカ
ーバーするとした計算 α2＝（α1・β2）・β1 で新風量を求めてα2の送風を行う。

この結果、居室への熱供給が促され、弁開度は
（β2→β3）に低下し、風量が増加した次のバラン
ス点（β3、β2）に収束する。

このようにして、この装置絞り率が一定になる
ように新風量を求める。

なお、理論的には微少区間で 風量Δα∝熱量ΔQ であるが、熱交換器の変換効率は、必ずしも 風量Δα∝熱量ΔQ∝弁開度Δβ とならないので、一般に、 α2＝α1β2／β1 の風量とした場合に、 β3＞α1 となる。

本発明における制御の目標は、制御制の良い弁
開度β1の近傍へ弁開度を持つて来ることなので、 弁開度β3〓弁開度β1 になるように、風量α2を変化させる。

この風量変化をさせることで充分である。

結論として次のように云える。

本発明は、外乱発生前の理想弁解度のＡ点と、
外乱対応後のバランス点のＤ点を照合したとき
は、α・β≠一定となつている。

しかるに、本発明は、理想点のＡ点から外乱に
対応したバランス点のＢ点から、過渡状態点のＣ
点を経由して、外乱状態における望まれるバラン
ス点のＤ点へ持つて行くように、α・β＝一定の
条件で風量α2を決定する制御手段である。

Ｂ点とＤ点を通るα・β一定のカーブＣ２は、
負荷増大前のＡ点のα・β一定のカーブＣ１より
大となるのは当然であり、またＣ点のα・β一定
のカーブＣ３は過渡状態として、Ｂ点とＣ点を通
るα・Ｂ一定のカーブＣ２より大きい。

風量の下限以下で出力不能であれば、最小風量
に抑えたうえで、さらに風量減少分を次の（２
式）で計算した間欠運転時間だけフアンを停止さ
せる信号を起動停止制御部６７へ出力し、間欠運
転を行なわしめる。

間欠停止時間＝（最小風量−要求風量）／（最小風量） ×制御周期 ……（２式） 発明の効果 かくして本発明によれば、固定風量空系におい
て、装置絞り率が一定のまま弁閉度が設定絞り率
になるような風量変換を行うことにより、給風機
および還風機の風量の調節をそれぞれのフアン回
転数制御として、制御性の良い弁開度近傍へ弁開
度をもつていくことから搬送動力の削減ができ、
かつ風速を落すことによりダクト抵抗が減り、冷
温水コイル回りの熱効率が上昇し、騒音が少なく
なる効果も期待できる。

さらに間欠運転による居室の吹出し風量の大幅
な変化を抑えられるため、コールド・ドリフト等
による不快感も減じることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気調和機回りのシステム系統図、第
２図は従来の制御機能ブロツク図、第３図は本発
明の一実施例のブロツク図、第４図は本発明にお
ける装置絞り率が一定になるように新風量を求め
る方法の説明図である。 １０……居室、１１……室温センサー、１２…
…室湿センサー、２０……還風機、２５……排風
機、５０……給風機、２１，２２，２３……外気
取入ダンパー、３０……空気調和機、３１……外
気温度センサー、３２……外気湿度センサー、４
０……冷温水コイル、４１……冷水制御弁、４２
……温水制御弁、６０……空調機制御装置、６１
……外気冷房判定部、６２……外気補償制御部、
６３……室温偏差比例制御機構、６４……外気取
入ダンパー制御部、６５……冷温水弁制御部、６
６……加湿弁制御部、６７……起動停止制御部、
６８……空調機能力判定部、６９……フアン風量
制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 室温と設定による水系の比例制御を有する固
   定風量型の空気調和機において、 風量調節機構を付加し、一定風量をつづけなが
   ら水量の弁開度を一定期間積分し、フアンの最大
   送風能力Q_MAXと最少送風能力Q_MINを送風量の絞
   り率（100、０％）とみた送風量の絞り率α％と
   平均弁開度β％を水量Ｌの絞り率とみなしα×β
   を装置全体の能力の絞り率として、 この装置絞り率が一定のまま弁開度が設定絞り
   率になるような風量への風量変換を行うことによ
   り、 給風機および還風機の風量の調節をそれぞれの
   駆動機構の回転制御をして、制御性の良い弁開度
   近傍へ弁開度をもつていく ことを特徴とする空気調和機の風量制御方法。 ２ 風量変換の減少に伴ない前記駆動機構の間欠
   運転を行う 特許請求の範囲第１項記載の空気調和機の風量制
   御方法。