JPS6266041A - 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節できる可変風量
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
ものである。

〔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
配して空気調和を行なうセントラル空気調和システムは
、加湿器や高性能フィルターが容易に組込め、外気処理
や全熱交換器の採用も可能で質の高い空気調和が可能で
あり、また空気調和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るほか、さらに熱搬送系
のトラブルも少ないなど、ビートポンプチラー・ファン
コイル方式やパッケージエアコン分散配’ｆ１方式すど
に比べ多くのメリットを有し、このためビル空調等に多
く採用されている。その中でも省エネルギ一連動が可能
な可変風量制御方式（以下ＶＡＶ方式と呼ぶ）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
屋の空気調和を停止させる事も可能で、かつ必要送風量
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
ろ事もでき、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ろ。

上記ＶＡＶ方式には風量調節用ダンパの形式に応じて２
つの方式がある。１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
ものである。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
ルギー効果はない。

もう１つの方式は絞り形ＶＡＶユニットを用しする方式
である。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送風機
の容量を制御するもので、負荷が少なくなれば（風量が
少なくなる、この時ダクト内の空気温度は一定に制御さ
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。

ＶＡＶ方式におけるダンパ制御に伴う送風機。

熱源機の容量制御方法に関する従来技術には特公昭５５
−１４９７９号、特公昭５５−２２６９６号、特公昭５
５−２４０２２号、特公昭５５−４４８５３号公報等が
ある。第４図はこれら従来における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は部屋１の天
井内に配置されたエアーハンドリングユニットで、エア
ーフィルター３．熱交換蓋４．送風機５から構成されて
いる。６はこのエアーハンドリングユニット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
６から部屋数に応じて分岐した３本の枝ダクト、８はこ
の枝ダクトの途中に挿入された絞り形のＶＡＶユニット
、９はとの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の末端に取付けられた
吹出口、１１は上記部屋１のドアー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
はこの天井吸込口１２と上記エアーハンドリングユニッ
ト２の吸込口を連絡する吸込ダクト、１４は上記各部屋
１に各々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内に取付けられた温度検出器、１６は
同じくメインダクト６内に設けられた圧力検出器、１７
は上記熱交換器４に接続したヒートポンプ等の熱源機で
ある。

上記のように構成された従来の空気調和機において、各
ルームサーモスタット１４で使用者が設定した設定温度
と検出された現在の空気温度の温度差に応じダンパ９の
開度を任意の位置に各々調節する。そしてダンパ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、過剰圧力にならないよう送風機
５の容量を変化させる。また、送風量の変化に伴ない熱
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、予め設定しておいた空気温度にな
るよう熱源機１７の能力を制御する。

このように略一定温度に調節された空気は吹出口１０か
ら室内熱負荷の大小に応じた風量で部屋１内へ吹き出す
。部屋１を空調した空気は吸込口１１から廊下等のスペ
ースを通り天井吸込口１２へ流れ、吸込ダクト１３を経
由して再びエアーハンドリングユニット２へ戻る。

なお、第４図ではリターンエアーを廊下等を利用して帰
す方式としているが、各部屋１からエアーハンドリング
ユニッｌ−２までリターンダクトを設け、制御性および
一層の省エネ性を増す方式もある。また、第４図ではメ
インダクト６から枝ダクト７を分岐させていたが、メイ
ンダクト６を設けずエアーハンドリングユニット２から
タコ足状に枝ダクト７を配設する方法もある。また、エ
アーハンドリングユニット２には、第４図に示したよう
な天井埋込形以外にも床置形、天吊形などがあり、さら
にはガスファーネスを組込んだ形式のものもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の絞り形ＶＡＶユニットを用いた空気
調和機では、ルームサーモスタット１４の設定値の大幅
な変更等により各ダンパ９の総開度が急激に変わった場
合、特に風量が絞られた場合には問題がある。つまりダ
ンパ９の開度変更によって変化したメインダクト６内圧
力を圧力検出器１６により検知し、一定圧力になるよう
送風量を制御し、そして送風量変化によって変わった吹
田空気温を温度検出器１５により検知し、一定温度にな
るよう熱源機１７の能力を制御しているが、ダンパ９の
開度の変更が大きい場合は送風量の変更および能力の変
更が十分追従できず、特に熱源機１７にと一層・ポンプ
を用いた場合には一時的に冷凍回路の圧力が変動し安定
した運転ができなくなることがあった。また設定圧力と
検出圧力の差に対する送風量変化率、および設定温度と
検出温度の差に対する能力変化率を必要以上に大きくと
ると圧力、温度がハンチングを起こして、やはり安定し
た運転ができなくなるという問題があった。

この発明は上記従来の問題点を解決したもので、熱負荷
の変動によりダンパ開度が大幅に変化しても熱源機を安
定して運転できる空気調和機を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる空気調和機は、熱源機からの冷温風が
ダクトを介して分配される各部屋の温度を検出する各部
屋ごとのルームサーモスタットの出力信号に基づいて熱
負荷を測定する熱負荷測定手段と、この測定結果から枝
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、このダンパ制御量に基づいて送風機の容量を変
更する送風量変更手段および熱源機の能力を変更する能
力変更手段と、ダクト内に設けられた圧力検出器と温度
検出器のダンパ制御後の出力信号に基づいて運転状態を
測定する運転状態測定手段と、この測定結果に基づき最
終的な送風量を決定し制御する送風量決定および送風機
制御手段と、上記測定手段の測定結果に基づき熱源機の
能力を決定し制御する能力決定および能力制御手段とか
ら構成したものである。

〔作　用〕　　　′ この発明においては、送風量変更手段および能力変更手
段が、ダンパ制御量に応じて送風機および熱源機の容量
を一次修正する作用をし、送風量決定手段および能力決
定手段は、運転状態測定手段によって測定されたダンパ
制御後のダクト内圧力と温度に基づき、送風機および熱
源機の容量を最終的に決定することになり、これにより
熱源機を常に最適な条件下で安定に運転させ得る。

〔実施例〕

第１図はこの発明による空気調和機の一実施例を示す全
体の原理構成図である。第１図から明らかなように、エ
アーハンドリングユニット２の熱交換器４と接続された
ヒートポンプ等の熱源機１７と、この熱源機１７および
熱交換器４により発生する冷温風を搬送する送風機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７ト内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＠１６および吹出空気温度を検出する温度検出器１
５と、各部屋１に取付けられたルームサーモスタット１
４を備え、このルームサーモスタット１４の設定温度信
号および検出温度信号を入力とする熱負荷測定手段１８
により各部屋１の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１９を制御して各ダンパ９の開度を
制御し、これによるダンパ４の制御量に基づき送風量変
更手段２０を動作させて送風機５の容量を一次修正する
。さらにダンパ９の制御量に基づき能力変更手段２１を
動作させて熱源＠１７の能力を−大修正し、次いで、ダ
ンパ９の制御後のダクト６内の圧力と温度を上記圧力検
出器１６．温度検出器１５の検出信号を入力とする運転
状態測定手段２２により測定し、この圧力測定結果と上
記送風量変更手段２０の値により送風量決定手段２３を
動作させて送風機５の容量を最終修正し、この送風量決
定手段２３の出力に基づいて送風機５を送風機制御手段
２４で制御する。また上記運転状態測定手段２２の温度
測定結果と上記能力変更手段２１の値により能力決定手
段２５を作動させて熱源機１７の能力を最終修正し、こ
の能力決定手段２５の出力に基づいて熱源機１７の能力
を能力制御手段２６で制御するように構成されている。

なお、第１図において、第４図と同一符号は同−又は相
当部分を示している。

第２図は第１図の原理構成に対応する機能手段の具体例
を示す回路図で、全体符号２７は制御装置であり、この
Ｉ制御装置２７はマイクロコンピュータ２８を備え、マ
イクロコンビコータ２８はＣＰＵ２９．メモリー３０．
タイマー３１．入力回路３２．出力回路３３から構成さ
れている。３４は各ルームサーモスタット１４と圧力検
出器１６゜温度検出器１５の検出信号が入力されるアナ
ログマルチプレクサ−１３５はその出力をディジタルに
変換するＡ／Ｄ変換器であり、その出力は入力回路３２
に与えられる。３６ａ〜３６ｃは出力回路３３に接続さ
れたホトカプラ・ＳＳＲのユニットで、ホトカプラ・５
ＳＲ３６ａには熱源８１１７の電動機１７ａを制御する
インバータ３７が接続されている。また、ホトカプラ・
５ＳＲ３６ｂには送風機５の電Ｔｉｈ機５日を制御する
サイリスターまたはインバータよりなる送風機コントロ
ーラ３８が接続され、さらにホトカプラー５ＳＲ３６ｃ
にばダンパ９のステッピングモータ９ａを制御するダン
パコントローラ３９が接続されている。４０は各機器を
駆動する交流および直流の電源である。

なお、第２図では熱源機１７の運転スイッチや四方弁等
の補助８Ｉ器の回路は省略しである。

次に上記実施例の動作を第４図に示すフローチャートを
参照しながら暖房時について説明する。

なお、第４図に示す制御プログラムはマイクロコンピュ
ータ２８のメモリー３０に記憶されている。

空気調和機が暖房運転されろと、第４図に示す制御プロ
グラムがスタートシ、まず、各ルームサーモスタット１
４から設定室温と現在の室温の信号がアナログマルチプ
レクサ−３４，Ａ／Ｄ変換器３５、入力口ａ！ｌ！ｉ３
２’ｆｒ経由してＣＰＵ２９へ入力され（ステップ４１
）、温度差から各部屋１の熱負荷が測定される（ステッ
プ４２）。この熱負荷の大小により次のステップ４３で
ダンパ９の開度の変化量が決定される。温度差の大きさ
に比例した開度の変化量がＣＰ　Ｕ　２９から出力回路
３３゜ホトカプラ・ＳＳＲユニット３６ｃを経由してダ
ンパコント四−ラ３９へ伝えられステッピングモータ９
ａ、ダンパ９を調節する（ステップ４４）。

なお、ダンパ９の制御の方法には、ダンパ９を全開と全
閉の２位置に制御し室温を設定値に制御する方法（ＯＮ
１０ＦＦ制御）と、ダンパ９を熱負荷とバランスした任
意の開度に設定する方法（比例制ＶＳ＞があり、どちら
の方式を採用してもよい。

こうして各部屋１についてダンパ９の開度変更が行なわ
れる（ステップ４５）。この時のダンパ９の総開度、あ
るいは総開度変更量はメモリー３０に記憶される（ステ
ップ４６）。

次いで、ダンパ９の開度変更量に応じ開ループ制御を行
なう。メインダクト６内の圧力を一定とした場合、枝ダ
クト７の圧損等により若干異なるが、各ダンパ９の総開
度に対する送風８１５の風その容量はあらかじめ求めて
おくことができ、開度変更量に定数を乗じて得られた値
だけ送風８１５の回転数を一次修正する（ステップ４７
）。また吹出空気温を一定とした場合、外気温等により
若干異なるが、重量（ダンパ開度の関数）に対する熱源
機１７の圧ｗＪ機（図示せず）のおよその回転数はあら
かじめ求めておくことができ、開度変更量ζζ定数を乗
じて得られた値だけ圧縮機の回転数を一次修正する（ス
テップ４８）。ダンパ９制御後、メインダクト６内の圧
力は短時間に、また湿度は熱交換器４の熱容量等のため
ゆるやかに変化する。

この圧力を圧力検出器１６で、温度を温度検出器１５で
検出し、この値により閉ループ制御を行なう。

検出器１５．１６からの信号はアナログマルチプレクサ
−３４よりＣＰＵ２９へ入力される（ステップ４９）。

あらかじめメモリー３０に記憶されている圧力設定値と
検出された圧力の差に定数を乗じて得られた値を先に一
次修正された送風機５の回転数に加え、運転回転数を決
定する（ステップ５０）。同じくメモリー３０に記憶さ
れている温度設定値と検出された温度の差に定数を乗じ
て得られた値を先に一次修正された圧縮機の回転数に加
え、運転回転数を決定する（ステップ５２）。

送風機５の回転数制御信号はＣＰＵ２９から出力回路３
３．ホトカプラ・５ＳＲ３６ｂ、送風機コント四−ラ３
８を経由して送風機５へ出力される（ステップ５１）。

また圧縮機の回転数制御信号もＣＰＵ２９から出力回＄
３３１１−　カプラ−３Ｓ　Ｒ３６ａ、インバータ３７
を経由して圧縮機へ出力される（ステップ５３）。これ
ら一連の制御はタイマー３１により一定時間間隔で繰り
返される。

なお、上記実施例では、手段１９によるダンパの制御に
引き続き、変更手段２０．．２１による送風量と能力の
変更、測定手段２２による運転状態の測定、手段２３．
２４による送風機の制御および手段２５．２６による能
力制御を行なわせていたが、送風量および能力決定手段
２３，２５より送風量および能力変更手段２０．２１が
先行することを除けば他の順序はそれほど重要ではない
。

また、上記実施例は絞ゆ形ＶＡＶ方式における送風機５
と熱源８１１７の制御方法に関するものであるが、バイ
パス形ＶＡＶ方式の場合には、送風機５の容量制御を行
なわないため、熱源機１７の能力制御のみを行なう。

さらに、上記実施例では熱源機を容量制御形ヒートポン
プとして説明したが、これは他の！＠源、例えば容址制
御形ファーネス等であっても同様である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ダンパの開度変更値に
よって送風機、熱源機容量の開ループ制御を行ない、開
度変更後のダクト内圧力および温度により送風機、熱源
機容量の最終的な閉ループ制御を行なう方式としたので
、熱負荷等の変動でダンパ開度が大幅に変化した場合で
も熱源機を最適な条件で安定して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を示す全体の
原理構成図、第２図はこの発明の原理構成に対応する具
体例を示す回路図、第３図は第２図の動作を説明するた
めのフローチャー１・、第４図は従来における空気調和
機のシステム構成図である。 １　・ｍｆｆ１．２・・・エアーハンドリングユニット
、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、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・・送風量変更手段、２１・能力変更手段、２２・
運転状態測定手段、２３　・送風量決定手段、２４・・
送風機制御手段、２５・・能力決定手段、２６能力制御
手段、２８・・・マイクロコンピュータ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄（外２名） 手続補正書（自発）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷風または温風を発生させる熱源機、この熱源機
   の冷温風を各部屋へ供給分配する送風機およびダクト、
   このダクトの枝部分に配置され風量を可変することによ
   り室温を制御するダンパ、各部屋のルームサーモスタッ
   トの設定値および検出信号を入力として熱負荷を測定す
   る熱負荷測定手段、この熱負荷測定手段の出力に基づき
   前記ダンパの開度を制御するダンパ制御手段、このダン
   パ制御量に基づき送風機の容量を変更する送風量変更手
   段および熱源機の能力を変更する能力変更手段、ダンパ
   制御後のダクト内の圧力を検出する圧力検出器およびダ
   クト内の空気温度を検出する温度検出器の検出信号に基
   づいて運転状態を測定する運転状態測定手段、この運転
   状態測定手段の出力に基づき前記送風量変更手段で得ら
   れた送風量を修正決定する送風量決定手段、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
   制御手段、前記運転状態測定手段の出力に基づき前記能
   力変更手段で得られた能力を修正決定する能力決定手段
   、この能力決定手段の出力に基づき圧縮機の能力を制御
   する能力制御手段を備えた空気調和機。
2. （２）送風機制御手段は送風機の回転数を調節するよう
   になっている特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。
3. （３）能力制御手段は熱源機がヒートポンプの場合、圧
   縮機の回転数を調節するようになっている特許請求の範
   囲第１項記載の空気調和機。