JPH0420736A - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JPH0420736A
JPH0420736A JP2123639A JP12363990A JPH0420736A JP H0420736 A JPH0420736 A JP H0420736A JP 2123639 A JP2123639 A JP 2123639A JP 12363990 A JP12363990 A JP 12363990A JP H0420736 A JPH0420736 A JP H0420736A
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blower
damper
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裕 瀬下
Hideo Igarashi
英雄 五十嵐
Tetsuji Okada
哲治 岡田
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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
御御システムを採用した主ダクトおよび枝ダクトを有す
る゛空気調和装置に関するものである。
(従来の技術) 従来の送風機風量を制御する可変風量制御ンステムを採
用した空気調和装置として、送風機により冷風若しくは
温風をダクトを介して各部屋に分配して提供するものが
ある。しかし、各部屋に分岐された枝ダクトは、この分
岐点がら各部屋までの長さか各々相違しているのが常で
あり、こわらの各分岐ダクトの送風抵抗には各々差異が
ある。
また、ダクト取付工事の不具合、例えば、ダクト断面形
状の歪等による変形、或いはダクト内への異物の介在等
によっても各ダクトの送風抵抗は影響を受ける。
かかる状態、特に、後者の場合において、共通の送風用
風路部分、即ち、主ダクトの根元部分の圧力を検出して
送風機の駆動を制御すると、下流側の圧力損失の差異を
無視することになり、各部屋毎に精度のよい送風制御、
ひいては室温の制御ができない。
以下に示す従来例は、各部屋に送風される前の主ダクト
の根元部の圧力を検出して、送風機の駆動を制御するも
のである。
これらの従来例を代表する具体例として、日本冷凍協会
発行の冷凍空調便覧(新版・第4版応用編)の第2章・
空調システムの41ページに記載されている図2・10
(a)の例を選び、その動作について以下説明する。
第6図は前記冷凍空調便覧に記載の従来の空気調和装置
を示す構成図である。
図において、1は空気調和の対象となる被空調室で、こ
の図では、4部屋の場合を示している。
2は被空調室1の天井内等に配設され冷風または温風の
送風源として機能する室内機である集中送風手段、3は
空気中の塵芥等を除去して空気を浄化するエアーフィル
タ、4は空気を冷却または加熱する熱交換器、5は冷風
または温風を送風する送風機である。この室内機2はエ
アーフィルタ3、熱交換器4、及び送風機5で構成され
ている。6は室内機2の空気吹出口に連通ずる主ダクト
、7はこの主ダクト6から各被空調室1の数に応して分
岐した枝ダクト、8は各枝ダクト7部に装着され各被空
調室1への送風量を調整する絞り形式の送風調整ユニッ
ト、9はこの絞り形式の送風調整ユニット8内に回動可
能に取付けられているダンパ、IOは枝ダクト7の末端
に位置する吹出口、11は被空調室工の扉の下方部に配
設されている吸込口、12は被空調室1外の廊下の天井
面に配設されている天井吸込口、13は天井吸込口12
と室内機2の吸込口とを連通する吸込ダクトである。1
4は各被空調室1内に据付けた室温設定及び室温検出用
のルームサーモスタット、15は主ダクト6内で送風機
5からの送風温度を検出する温度検出器、16は同しく
主ダクト6内で送風機5からの送風による風圧を検出す
る圧力検出器、17は熱交換器4に接続され熱交換器4
ての熱変換動作を支配するヒートポンプ等の熱源機であ
る。
従来のダクト方式の集中冷暖房用の空気調和装置は上記
のように構成されており、熱交換器4で冷却または加熱
した空気を送風機5て冷風または温風として主ダクト6
及び/または枝ダクト7を介して複数の被空調室1の各
室内に分配し送風する集中送風手段2、及び前記各枝ダ
クト7部に装着され前記各被空馬室1への′/@風また
は温風の送風量をダンパ9の開閉により調整する送風調
整手段である絞り形式の送風調整ユニット8を有してい
る。
つきに、上記のような構成の従来の空気調和装置の動作
について説明する。
まず、各ルームサーモスタット14で使用者等か設定し
た設定温度と検出された現在の実際の室温との温度差に
応して絞り形式の送風調整ユニット8のダンパ9の開度
を任意の位置に各々調節する。このダンパ9の開度に応
して主ダクト6内の圧力も変化する。この圧力の変化は
圧力検出器16て検出され、予め設定した設定圧力とな
るように送風機5による送風容量を調整するわまた、送
風量の変化に伴い熱交換器4の出口側の送風温度も変化
するため、この変化を温度検出器15か検出し、予め設
定した送風温度となるように熱源機17の能力を制御す
る。
このような一連の制御により、略一定温度に調節された
適M適温の空気が吹出口10から被空調室1内に吹出さ
れる。すなわち、各被空調室1内の熱負荷の大小に応し
た風量で吹出される。また、被空調室1内を空調した空
気は吸込口11゜ら廊下等の空間を通り天井吸込口12
に流入し、吸込ダクト13を経て再び室内機2に戻る。
そ1て、再度、上記の動作に従って同一の流れを繰iす
上記のように、従来の一般的な絞り形式の送月調整ユニ
ット8を用いたダクト方式の集中冷暖B用の空気調和装
置では、各被空調室1内の熱負たの変動に応して送風温
度と送風圧力との最適値苓決定し、これらの値か略一定
となるように熱源穏17と送風機5の容量を制御してい
る。
なお、上記のような主ダクト6内の圧力変化を制御指標
としない装置か特公昭60−47497号公報に開示さ
れている。これは、各吹出口の端末風量制御ユニットに
風速センサとしての機能をもたせて送風機5等を制御す
るものである。そして、この装置では、ダンパ9が全開
となって送風条件が最も劣勢にある送風調整ユニットが
設定風量以下の出力を発した場合に、この出力に基づい
て送風機5の送風量を増大するようにし、送風機5を常
に必要最小能力に制御している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来の空気調和装置ては、主ダクト6の根
元圧力を一定にするように、根元圧力を制御指標とした
送風機5の送風容量の制御では、各分岐ダクトの送風抵
抗が各々相違するため、各分岐ダクトを通過する風量、
即ち、各被空調室1への供給風量を適正に制御できなか
った。
また、ダクト取付工事の不具合、例えばダクト断面形状
の歪等による変形、或いはダクト内への異物の介在等に
より送風障害が分岐ダクトに存在する場合には、上記の
各被空調室1への供給風量を適正に維持することは特に
困難であった。
なお前記、特公昭60−47497号公報に開示されて
いるような装置では、各室内の吹出口での風速を測定し
て適正な風量を得ることかできるものの、各端末風量制
御ユニット等が風速センサを必要とするため、大損りな
設備となり極めて高価となっていた。通常、この種の空
気調和装置の端末は5〜15程度もあり、この価格の高
低は極めて重要であった。
この発明は、上記の問題点を解消して成されたもので、
簡易な構成及び手段により、送風機の容量制御か適切に
行なえ、がっ各被空調室への通風量か適切に制御てきる
空気調和装置を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
このため、この発明に係る空気調和装置は、送風機と熱
交換器を有し該熱交換器で熱交換した空気を前記送風機
に接続した主ダクト及び枝ダクトを介して複数の被空調
室に送風する集中送風手段と、前記各校ダクトに装着さ
れ前記被空調室への冷風または温風の送風量をダンパの
開閉により調整する送風調整手段と、前記送風調整手段
のダンパの開閉を制御するダンパ制御手段と、前記送風
機に供給する電源を所定の周波数に設定する送風機制御
手段と5前記送風機からの送風量を風量検出器により検
出して実際の送風量を測定する風量測定手段と、前記送
風機制御手段と風M?!II定手段とダンパ制御手段の
各出力により、前記各送風調整手段の全開時の通IA風
量と送風機を駆動する電源の周波数との相関関係を演算
して各校ダクトのjA風風損時特性求め、該通風損失特
性と既知のダンパの開閉度合に対するダンパの通風損失
特性とに基づいて、前記各送風調整手段における連通風
量とダンパの開閉度合と送風機電源の設定周波数との相
関関係を演算して求め、空気調和運転時に、各送風調整
手段について必要な送風圧力差のうちの最大値を求め、
該送風圧力差最大値のとき各送風調整手段が要求M量と
なる各ダンパの開閉度にダンパ制御手段を制御し、送風
調整手段の要求風量の総和に対する前記送風圧力差最大
値となる周波数に送風機制御手段を制御する演算処理手
段とを備えたことを特徴とする構成によって、前記の目
的を達成しようとするものである。
〔作 用〕
この発明に係る空気調和装置は1以上の構成により、ま
ずダンパ制御手段か送風調整手段のダンパの1台を全開
とするとともに他を全閉とする制御を行う。
ついで、送風機制御手段によって、あらかしめ設定され
た所定の周波数の電力を送風機に入力する。さらに、こ
のときの送風機の送風量を風量検出器により検出してJ
iil量測定手段で測定する。そして、上記のダンパ制
御手段によるダンパの開閉情報及び送風機制御手段によ
る送風機の運転周波数情報及び風量測定手段による送風
量の測定値及び既知のダンパの開閉角度に対するその通
風損失特性情報から演算処理手段はこれらの関係を演算
してテーブル化或いは定式化する。
この一連の動作は送風調整手段の数たけ行われ、各枝ダ
クトに所定の風量を送風するには、送風機の運転周波数
及び送風調整手段のダンパの開閉度合をいかに制御すべ
きかの情報を蓄積する。
そして、実際の空気調和運転のときには、演算処理手段
は上記の蓄積情報に基づいて、送風機の運転周波数及び
送風調整手段のダンパの開閉度合を制御して、送風機の
運転を必要充分な容量に制御し、また各被空調室に適量
の冷風または温風を設定風量に応して適切に供給する。
〔実施例〕
以下、この発明に係る空気調和装置を実施例により説明
する。
第1図はこの発明の一実施例である空気調和装置の風量
制御システムを示す構成図である。なお、図中、符号2
.4から9まて、および14て示す部分は前記従来例の
構成部分と同一または相当する部分てあり、重複説明を
省略する。
この空気調和装置も従来例と同様に、熱源機(図示せず
)に接続された熱交換器4で冷却または加熱した空気を
送風機5で冷風または温風として主ダクト6及び枝ダク
ト7を介して複数の被空調室1の各室内に送風する集中
送風手段2、及び前記各枝ダクト7に装着され前記各被
空調室1への冷風または温風の送風量をダンパ9の開閉
により調整する送風調整手段8を有している。また、各
被空調室1には室温設定および室温検出用のルームサー
モスタット14を備え、演算処理手段23に接続されて
いる。また、この空気調和装置の通常の空気調和運転は
従来より周知の運転動作に準しており、熱源機(図示せ
ず)の温度・発熱量制御も従来例に準しているので説明
省略し、この発明の特徴である風量制御について以下説
明する。
先ず、この空気調和装置の試運転子−トについて説明1
−る。
第1図において、19は主ダクト6の根元部に配設され
ている風量検出器であり、集中送風手段2からの送風量
を検出する。20は各送風調整手段8のダンパ9の開度
を制御するダンパ制御手段である。このダンパ9には各
ダンパ9の開閉動作を個々に行なう駆動機構(図示せず
)が接続されており、ダンパ制御手段20からの開度信
号に応じて各々の駆動機構を作動させ、対応するダンパ
9の開度を制御する。21は風量検出器19の検出信号
に基づき実際の送風量を測定する風量測定手段である。
22は送風機に供給する電源を所定の周波数に設定する
送風機制御手段である。23は前記送風機制御手段22
と風量測定手段21とダンパ制御手段20の各出力と、
ダンパの開度による通風損失特性の既知情報により送風
調整手段8の通過風聞とダンパ9の開閉度合と送風機5
の電源周波数との関係を演算し、ダンパ制御手段20お
よび送風機制御手段22を制御する演算処理手段である
。この演算処理手段23は風量測定手段21からの測定
風量出力と送風機制御手段22からの送風機運転周波数
の出力とダンパ制御手段20からの当該ダンパ開閉度情
報出力と、既知のダンパ開度とその通風損失特性情報を
人力として、こわらの関係を演算評価し、テーブル化或
いは定式化し、各ダクト内の送風抵抗を算出する。
次に、上記のように構成された空気調和装置の演算処理
手段23の機能及び動作の一例について、第2図を参照
して説明する。第2図はこの発明の一実施例の空気調和
装置に用いる送風機5の運転周波数と風量と圧力との関
係を示す送風特性図である。
第2図において、縦軸は送風機5による静圧P、横軸は
風量Q、実線は送風機5の特性曲線、破線は所定のダン
パ9に至る枝ダクト7等の送風抵抗を示す抵抗曲線であ
る。実線で示す特性曲線のパラメータは送風機5の運転
周波数Rである。
なお、通常パラメータRに対するQ−Pの関係は既知で
ある。
すなわち、ひとつのダンパ9を全開とし、他のダンパの
すべてを全閉として、このときの送風機5の運転周波数
をR1としたとき、実際の送風量がQlとなったとする
と、上記の既知のQ−P−Rの関係から、圧力損失(す
なわち送風圧力差)Plが求める。一般に、送風圧力差
Pと風量Qは下記の関係を有している。
p=CXQ2 ここに、C:損失係数 したがって、送風機5の運転周波数をR1としたときの
送風量がQlとなる送風圧力差P1を演算すれば、未知
係数Cが定まるため、前記全開としたダンパ9の系統の
枝ダクトの送風抵抗曲線(破線)が既知となり、その枝
ダクト自体の損失係数C(ダンパ全開)を求め得る。
さらに第3図のダンパ開閉角度と通風損失係数との特性
図に示すように、ダンパ9はその開閉角Diによって、
その通風損失係数CDが変化する。この開閉角D1と通
風損失係数CDの関係は、あらかしめ使用するダンパ9
について下記のような関数形て既知とすることができる
c、=F[Di] そして、ダンパ9の開閉度合による通風抵抗と前記枝ダ
クトの送風抵抗は直列抵抗と考えられる。したかつて、
ダンパ9の開度変化を含めた枝ダクトの全送風抵抗CT
は、両者の和(C,=C+CD)として与えることかて
きる。以上のことより、当該枝ダクトの送風系統につい
ての送風圧力差Pと風量Qiとダンパ開度Diとの関係
か以下のように定まる。
P=  (C+F  [Di  コ )  Q  i 
2そして、前述第2図の説明から、P、Qiに対応する
運転周波数Rが求められる。
上記と同様な操作を他の送風調整手段8のダンパ9につ
いても行うことにより、各々の送風系統についての送風
機運転周波数Rと風量Q1とダンパ開度Diとの関係を
テーブル化或いは定式化できることになる。そしてこの
テーブル化或いは定式化した結果を用いることによって
、各送風調整手段8の通過風量をあらかしめ設定すれば
集中送風手段2の送風機運転周波数Rか定まった時の各
送風調整手段8のダンパ開度Diを各々算出してテーブ
ル化、或いは数式化できる。
したがって、上記のような演算処理を実施し、ダンパ制
御手段20と送風機制御手段22を制御する演算処理手
段23を用いて空気調和装置を構成することにより、従
来より要求されていた各被空調室1毎の精度の良い送風
制御が、集中送風手段2の送風機5に入力する電源周波
数と送風調整手段8のダンパ9の開度を制御することに
より可能である。
そして、従来の例えば前記特公昭60−47.497号
公報で開示されているような高価な風速センサを用いた
風量検出センサ機能を各被空調室に備える必要がない。
次に、この実施例の空気調和装置の動作を説明する。
第4図はこの発明の一実施例の空気調和装置の試運転時
における制御動作例を示すフローチャトである。なお、
この制御動作は演算処理装置23に備えたマイクロコン
ピュータの機能を利用し・て実施するものである。
なお、この試運転時の制御動作は、空気調和装置の試運
転時、装置または設備の変更時・定期点検時に実施する
ほか、最大通風量を必要とする被空調室の通風負荷の変
動その他、必要な最大送風圧力の変化か生ずるときに実
施することか望ましい。
まず、第4図ステップS1で運転モートか試運転モート
であるか否かを判断する。試運転モートてない場合には
、以下に述へる一連の制御動作は行なわれない。試運転
モートである場合には、ステップS2で熱源機(図示せ
ず)の運転を停止し、ステップS3で送風機5の運転を
開始する。
そして、ステップS4て枝ダクト7に接続されている送
風調整手段8のダンパ9の個数Nを設定し、ステップS
5で最初(1=1)のダンパ9を全開に設定し、残りの
ダンパ9を全閉状態にする。このダンパ9の開閉制御は
ダンパ制御手段20により行なわれる。ステップS6で
は送風機5の運転周波数が所定の値となるように送風機
制御手段22により制御する。
ステップS7ではその時の送風量を風量測定手段21に
より測定する。そして、ステップS8では、ダンパ9の
開度とその通風損失特性情報を演算処理手段23に読み
込む。
ステップS9ては上記手順を行ったダンパ9がN番目の
ダンパ9か否かを判断する。未だN番目でない場合には
ステップ510てI、−1+1として再度ステップS5
に戻り上記の動作を繰返す。
したがって、上記の動作はI=1からI=Nまでのダン
パ9のすへてについて順次行なわれ、合計でN回繰返さ
れることになる。そして、ステップS9でI=N番目の
ダンパ9となったことを確認した場合には、ステップS
llで上記一連の動作で得た各ダンパ9の開度、送風機
5の駆動周波数及び送風量の各データからこわらの関係
を演算し、各送風調整手段8についてテーブル化或いは
定式化する。この演算動作は演算処理手段23により行
なう。
次に、上記のテーブル化或いは定式化した各ダンパ9の
開度、送風機5の駆動周波数、及び送風量の関係を用い
て行なわれるダンパ9及び送風機5の実際運転時の制御
動作例について説明する。
第5図はこの発明の一実施例の空気調和装置の空気調和
運転時の制御動作例を示すフローチャートである。
まず、ステップS21で各送風調整手段8について、上
記の演算処理手段23で各送風調整手段8毎に定式化或
いはテーブル化された風量、ダンパ開度、送風機5の駆
動周波数R及び既知であるRとQ−Pの関係を用いて、
各送風調整手段8における風量を設定風量とするときに
、ダンパ開度を全開とした場合の圧力損失Pを各々算出
する。
つぎに、ステップS22で各送風調整手段8の前記圧力
損失Piの最大値Pl[[laxを選出する。ステップ
S23ては各送風調整手段8について圧力損失PかPi
maxのときに各設定風量を与える各々のダンパ開度を
前記の関係から求める。このとき、ステップS21て圧
力損失PiがPimaxてあった送風調整手段8のダン
パ9の開度は当然全開状態となる。そして、ステップS
24てはステップS23で求めたダンパ開度をダンパ制
御手段20を介して各々の送風調整手段8に指示して、
ダンパ9を動作させる。そして、ステップS25て各送
風調整手段8の要求風量の総和ΣQに対して圧力損失の
最大値P i waxを与える電源周波数Rを設定し、
送風機制御手段22を介して、この設定値に基ついて集
中送風手段2の送風機5の駆動を制御する。
このような制御動作を行なうことにより、例えば、前記
特公昭60−47497号公報で開示されているような
、送風動力を極小にするような運転制御をより簡易に実
現できる。
上記のように、この実施例では試運転モートのときに、
ダンパ制御手段20が送風調整手段8のダンパ9の]台
を全開するとともに他を全閉とする制御を行う。
ついて、送風機制御手段22は、あらかしめ設定された
所定の周波数となるように送風機制御手段22を制御す
る。さらに、このときの集中送風手段2の送風量を風量
検出器19により検出し風量測定手段21て測定する。
そして、上記のダンパ制御手段20によるダンパ9の開
閉情報及び送風機制御手段22による送風機5の周波数
情報及び風量測定手段21による送風量の測定値及び既
知のダンパ9の開閉角度に対するその通風損失特性情報
から演算処理手段23はこれらの関係を演算してテーブ
ル化或いは定式化する。この一連の動作は送風調整手段
8の数たけ行われ、各枝ダクト7に所定の風量を送風す
るには、送風機5の周波数及び送風調整手段8のダンパ
9の開閉度合をいかに制御すべきかの情報を蓄積する。
上記のようにして、各枝ダクト7の風路抵抗を事前に検
知し、各送風調整手段8の風量を間接的に推定して、設
定風量に対する適切なダンパ9の開閉度合及び送風機5
の運転周波数を求める。
そして、実際の空気調和運転のときに、上記の各情報に
基づき、送風機5の運転周波数及び送風調整手段8のダ
ンパ9の開閉度合を制御することにより、各被空調室1
に適量の冷風または温風を安定して供給できる。
したかって、この実施例では各ダクトの送風抵抗等に応
じて、極めて容易に適正風量の配分と送風動力の低減を
図ることができ、各被空調室1への供給風量を適正に維
持できる。しかも、これらの制御を風速センサ機能を有
する特殊な端末風量制御ユニット等を各被空調室ごとに
用いることなく簡易な構成て達成てきる。この結果、安
価な構成により、効率のよい空気調和効果を実現できる
(発明の効果) 以上説明したように、この発明に係る空気調和装置は、
試運転のときに、ダンパ制御手段によるダンパの開閉情
報及び送風機制御手段による送風機の制御情報及び風量
測定手段による風量情報及び、既知のダンパの開度とそ
の通風損失特性情報とから演算処理手段はこれらの各関
係を演算してテーブル化或いは定式化することにより、
各ダクトの風路抵抗を事前に検知し、各被空調室への風
量を間接的に推定し、設定風量に対する適正なダンパの
開閉度合及び送風機駆動電源の運転周波数を求めること
ができる。そして、実際の空気調和運転のときは、上記
の各情報に基つき、送風機の電源周波数及び送風調整手
段のダンパの開閉度合を演算処理手段によって制御する
ことにより、送風動力の低減を図ることかでき、かつ各
被空調室への供給風量を適切に維持てきる。しかも、こ
れらの制御を風速センサ等を備えた特殊な端末風量測定
ユニット等を各被空調室に備えることなく、簡易な構成
で達成できるのて、経済的で効率のよい空気調和装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る空気調和装置の一実施例の風量
制御システムを示す構成図、第2図は同上実施例に用い
る送風機の風量と圧力との関係を示す送風特性図、第3
図はダンパの開度と通風損失係数の関係を示す特性図、
第4図は同上実施例の試運転モートにおける制御動作例
を示すフロチャート、第5図は同上実施例の空気調和運
転時の制御動作例を示すフローチャート、第6図は従来
の空気調和装置を示す構成図である。 1は被空調室、2は集中送風手段、4は熱交換器、5は
送風機、6は主ダクト、7は枝ダクト、8は送風調整手
段、9はダンパ、14はルームサーモスタット、19は
風量検出器、20はダンパ制御手段、21は風量測定手
段、22は送風機制御手段、23は演算処理手段である
。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分をボす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 送風機と熱交換器を有し該熱交換器で熱交換した空気を
    前記送風機に接続した主ダクト及び枝ダクトを介して複
    数の被空調室に送風する集中送風手段と、前記各枝ダク
    トに装着され前記被空調室への冷風または温風の送風量
    をダンパの開閉により調整する送風調整手段と、前記送
    風調整手段のダンパの開閉を制御するダンパ制御手段と
    、前記送風機に供給する電源を所定の周波数に設定する
    送風機制御手段と、前記送風機からの送風量を風量検出
    器により検出して実際の送風量を測定する風量測定手段
    と、前記送風機制御手段と風量測定手段とダンパ制御手
    段の各出力により、前記各送風調整手段の全開時の通過
    風量と送風機を駆動する電源の周波数との相関関係を演
    算して各枝ダクトの通風損失特性を求め、該通風損失特
    性と既知のダンパの開閉度合に対するダンパの通風損失
    特性とに基づいて、前記各送風調整手段における通過風
    量とダンパの開閉度合と送風機電源の設定周波数との相
    関関係を演算して求め、空気調和運転時に、各送風調整
    手段について必要な送風圧力差のうちの最大値を求め、
    該送風圧力差最大値のとき各送風調整手段が要求風量と
    なる各ダンパの開閉度にダンパ制御手段を制御し、送風
    調整手段の要求風量の総和に対する前記送風圧力差最大
    値となる周波数に送風機制御手段を制御する演算処理手
    段とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
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