JP2679418B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調空気の吹出風量を
調節して空調能力を制御するＶＡＶシステム（バリアブ
ル・エア・ボリューム・システム）を備えた空気調和装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のＶＡＶシステムを採
用した空気調和装置は知られ、このＶＡＶシステムの１
例として変風量単一ダクト式のものがある。このもの
は、室内の各ゾーンに配設された複数のＶＡＶユニット
（バリアブル・エア・ボリューム・ユニット＝変風量ユ
ニット）を室内ユニットの吹出口にダクトを介して接続
し、室内ユニットから供給された空調空気を各ＶＡＶユ
ニットに分配するとともに、この各ＶＡＶユニットで吹
出風量を調節して空調空気を室内の複数箇所のゾーンに
吹き出すようにしている。

【０００３】そして、この場合、例えば特公昭６０―４
７４９７号公報等に示されるように、室内ユニットで生
成する空調空気の温度は給気量に拘らず一定温度（ＶＡ
Ｖユニットから１００％の風量が吹き出されるときに空
調能力が１００％になる温度）に調節し、各ＶＡＶユニ
ットでは、空調すべきゾーンの実際の室温と設定温度と
の差に比例した風量に制御する比例制御を行い、ゾーン
の熱負荷の増減に応じて送風量（給気量）を調整するこ
とで、各ゾーンの室温を設定温度に維持するようになさ
れており、このため、ＶＡＶユニット毎に能力制御が可
能である。場合によっては、最小負荷となるゾーンの室
温が設定温度以下にならないように給気温度をシフトす
ることもある。

【０００４】また、送風機動力の低減や送風音の低減等
を図るために、静圧一定制御や可変静圧制御等のファン
制御を行ったり、全閉型ＶＡＶユニットにより部分的に
空調を停止することもある。上記静圧一定制御は、室内
ユニットの吹出口に静圧検出用のチャンバを設け、そこ
に静圧センサを配置して静圧を検出し、インバータ等の
出力可変手段を用いて送風機モータの出力を変化させ、
検出した静圧が目標値に収束するようフィードバック制
御するものである。一方、静圧可変制御は、例えば特開
昭６１―１３０７４７号公報等に示されるように、各Ｖ
ＡＶユニットの全開信号と風量達成度とを検出し、全開
でかつ風量が達成されていないＶＡＶユニットがあれば
ファン回転数を上昇させ、逆に、全てのＶＡＶユニット
が全開になっていないのに風量が達成されている場合に
は、ファン回転数を低下させることにより、ダクト内静
圧を必要最小限とするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
給気温度を一定温度に制御し、各ＶＡＶユニットからの
吹出風量のみで空調能力を制御する場合、全く問題がな
いわけではない。つまり、空調負荷が大きいときにはよ
いが、負荷が低くなると、それに応じて吹出風量が下が
ることとなり、特に、低い能力を要求しているＶＡＶユ
ニットでは顕著となる。それに伴い、内気循環量（還気
量）が減少してフィルタでの除塵効率が低下したり、外
気導入量が減少して換気性能が低下したりする等の問題
が生じる。

【０００６】この発明は斯かる諸点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、空調能力の制御形
態を変えることにより、各ＶＡＶユニットでの空調能力
を適正に保持しつつ、能力の低いＶＡＶユニットでもそ
の送風量を大にして、フィルタによる除塵効率や換気性
能を増大させて快適性の向上維持を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１の発明では、各ＶＡＶユニットでの空調能
力が空調空気の吹出風量のみならずその温度も関与して
いることに着目し、この給気温度を、最大能力が要求さ
れているＶＡＶユニットの能力に合わせて補正するよう
にしたものである。

【０００８】すなわち、この発明では、図１に示すよう
に、目標温度に調整された空調空気を生成する給気生成
手段（４）と、この給気生成手段（４）により生成され
た空調空気を送風する送風機（５）とを内蔵した室内ユ
ニット（１）を備えるとともに、各々、室内の複数のゾ
ーン（Ｚ），（Ｚ），…にそれぞれ配設され、かつ上記
室内ユニット（１）にダクト（１８）を介して分岐接続
され、各ゾーン（Ｚ）の目標風量を設定し、該目標風量
になるように吹出風量を調節して送風機（５）からの空
調空気を吹き出させる複数のＶＡＶユニット（３１），
（３１），…とを備えた空気調和装置が前提である。

【０００９】そして、この空気調和装置に対し、上記複
数のＶＡＶユニット（３１），（３１），…の中から、
最大の空調能力が要求されているＶＡＶユニット（３
１）を検出する空調能力検出手段（４２）と、この空調
能力検出手段（４２）の出力を受け、空調能力検出手段
（４２）により検出されたＶＡＶユニット（３１）の空
調負荷が最大値から低下したとき、該ＶＡＶユニット
（３１）での吹出風量が、ＶＡＶユニット（３１）で必
要な空調能力を達成するための設定値に増大するよう
に、上記給気生成手段（４）による空調空気の目標温度
を補正する給気温度補正手段（４３）とを設ける。

【００１０】請求項２記載の発明では、上記給気温度補
正手段（４３）における吹出風量の設定値を、ＶＡＶユ
ニット（３１）での最大風量とする。

【００１１】

【作用】請求項１の発明では、最大の空調能力が要求さ
れているＶＡＶユニット（３１）が空調能力の最大値か
ら低下したとき、その吹出風量が、ＶＡＶユニット（３
１）で必要な空調能力を達成するための設定値に増大す
るように、給気生成手段（４）での空調空気目標温度が
シフトされる。このため、上記ＶＡＶユニット（３１）
による空調能力は本来の目標値を保持したままで、空調
空気温度がシフトされた分だけ、吹出風量を増加させる
ことができる。この吹出風量の増加により、必要能力の
小さい他のＶＡＶユニット（３１）でも、その風量は比
較的大に保たれて風量低下が少なくなり、フィルタでの
除塵効率や換気性能が大きく低下せず、空気調和装置の
快適性を向上することができる。

【００１２】請求項２の発明では、上記ＶＡＶユニット
（３１）で必要な空調能力を達成するための設定値が最
大値であり、ＶＡＶユニット（３１）での吹出風量がこ
の最 大値になるよう、空調空気の目標温度が補正される
ので、空調空気の補正温度を最大にシフトすることがで
き、その分、吹出風量をさらに増加させて、上記効果を
より一層確実に得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図２以下の各図に基
づいて説明する。

【００１４】図２は本発明の実施例に係る空気調和装置
の全体構成を示す。この空気調和装置は、基本的に、１
つの室内ユニット（１）と、３つのＶＡＶユニット（３
１），（３１），…とで構成されている。上記室内ユニ
ット（１）のハウジング（２）には外気及び内気取入ダ
クト（８），（９）の各下流端が接続され、外気取入ダ
クト（８）の上流端は室外に開口する外気取入口（１
０）に接続され、途中には外気取入ダンパ（１１）が配
設されている。一方、内気取入ダクト（９）の上流端は
室内の所定位置に開口する内気取入口（１２）に接続さ
れ、途中には還気用送風機（１３）及び内気取入ダンパ
（１４）が上流側から順に配設されている。上記還気用
送風機（１３）下流側でかつ内気取入ダンパ（１４）上
流側のダクト（９）には排気ダクト（１５）の上流端が
切換ダンパ（１６）を介して分岐接続され、この排気ダ
クト（１５）の下流端は室外に開口する排気口（１７）
に接続されている。そして、外気取入ダンパ（１１）を
閉じ、かつ内気取入ダンパ（１４）を開き、さらに内気
取入ダクト（９）が排気ダクト（１５）と連通遮断され
るように切換ダンパ（１６）を切り換えたときに、還気
用送風機（１３）により、内気取入口（１２）から取り
入れた内気（還気）を内気取入ダクト（９）を介してハ
ウジング（２）内に吸い込むことにより、内気を冷却又
は加熱して室内を冷暖房する。一方、外気取入ダンパ
（１１）を開き、かつ内気取入ダンパ（１４）を閉じ、
さらに切換ダンパ（１６）を切り換えて、還気用送風機
（１３）下流側の内気取入ダクト（９）を排気ダクト
（１５）と連通させたときに、還気用送風機（１３）に
より、内気取入口（１２）から取り入れた内気を排気口
（１７）から室外に排出し、かつ、外気取入口（１０）
から取り入れた外気を外気取入ダクト（８）を介してハ
ウジング（２）内に吸い込むことにより、室内を冷暖房
しながら換気するようになっている。

【００１５】上記ハウジング（２）内にはフィルタ
（３）、室内側熱交換器（４）、及び図示しないモータ
により駆動される送風機（５）が配設されている。上記
室内側熱交換器（４）は、図外の室外ユニットと冷媒配
管（６）を介して接続されており、ハウジング（２）内
に吸い込んだ空気をフィルタ（３）で濾過した後、熱交
換器（４）で熱交換して空調空気（給気）を生成し、こ
の空調空気を送風機（５）によりハウジング（２）内か
ら吹き出させるようになっている。

【００１６】上記室内ユニット（１）の送風機（５）吹
出口には吹出ダクト（１８）の上流端が接続され、この
ダクト（１８）の下流端は３つの分岐ダクト（１８
ａ），（１８ａ），…に分岐されて、室内の異なるゾー
ン（Ｚ），（Ｚ），…に配置した吹出口（１９），（１
９，）…に接続され、上記各分岐ダクト（１８ａ）の途
中にそれぞれ上記ＶＡＶユニット（３１）が配設されて
いる。この各ＶＡＶユニット（３１）は、各ゾーン
（Ｚ）での室温及び設定温度に基づいて目標風量を設定
し、実際の風量が該目標風量になるように吹出風量を調
節して、送風機（５）からの空調空気を吹き出させるも
のである。すなわち、ＶＡＶユニット（３１）には、図
３に示すように、各ゾーン（Ｚ）での実際の室温を検出
する室温検出サーモ（３２）と、室温の設定温度（Ｔs
）を設定する室温設定部（３３）と、吹出口（１９）
から吹き出される風量を調節する風量調節ダンパ（３
４）と、上記室温検出サーモ（３２）で検出された室温
及び室温設定部（３３）による設定温度（Ｔs ）に基づ
いて目標風量を演算し、この目標風量に実際の風量がな
るように風量調節ダンパ（３４）の開度を制御する目標
風量演算部（３５）とが設けられている。上記目標風量
の演算を行う場合、例えば冷房時では、図４に示すよう
に、室温と設定温度（Ｔs ）とを比較し、例えば室温が
設定温度（Ｔs ）よりも０．４°Ｃ以上低いときには、
目標風量を定格風量（１００％）の３０％に固定し、室
温と設定温度（Ｔs ）の差が−０．４°Ｃ〜＋１°Ｃま
では、その温度差に応じて目標風量を３０％から１００
％まで比例して増加させ、温度差が＋１°Ｃ以上では目
標風量を１００％に固定するようにしている。

【００１７】再び、図２に示す如く、上記室内ユニット
（１）の熱交換器（４）に接続された配管（６）には、
熱交換器（４）に対する冷媒流量を調整する流量調整弁
（７）が配設され、この流量調整弁（７）の開度制御に
より、室内ユニット（１）の送風機（５）から吹き出さ
れる空調空気の温度を制御するようにしている。

【００１８】上記流量調整弁（７）の開度制御はコント
ロールユニット（４１）によって行われる。上記コント
ロールユニット（４１）には、図３に示すように、送風
機（５）から吹き出される空調空気（給気）の温度を検
出する給気温度サーモ（５０）、及び各ＶＡＶユニット
（３１）の目標風量演算部（３５）がそれぞれ接続され
ており、コントロールユニット（４１）において、給気
温度サーモ（５０）及び各ＶＡＶユニット（３１）の目
標風量演算部（３５）の信号を基に空調空気温度の目標
値つまり目標給気温度（Ｔ1t）を演算して、この目標温
度（Ｔ1t）に空調空気温度がなるように流量調整弁
（７）の開度をフィードバック制御する。

【００１９】ここで、空気調和装置の冷房時に、上記コ
ントロールユニット（４１）で行われる制御手順につい
て図５により具体的に説明する。まず、スタート後のス
テップＳ1 でタイマがタイムアップしたか否かを判定す
る。このタイマは、一定周期を計時するもので、後述の
如く５分間をカウントする。ここでタイムアップしてい
ると判定されると、ステップＳ2 に進み、３つのＶＡＶ
ユニット（３１），（３１），…における室温と設定温
度との温度差（δＴ1 ）〜（δＴ3 ）の中から最大値を
選定して、それを最大温度差（δＴ）とする。つまり、
このステップＳ2 において、室温と設定温度との温度差
（δＴ1 ）〜（δＴ3 ）を基に、３つのＶＡＶユニット
（３１），（３１），…のうち、最大の空調能力が要求
されている１つのＶＡＶユニット（３１）を検出する。

【００２０】次のステップＳ3 では、上記選定された最
大温度差（δＴ）が一定値（＝１．５）以上かどうかを
判定し、この判定がδＴ≧１．５のＹＥＳのときには、
上記検出されたＶＡＶユニット（３１）に大きな冷房能
力が要求されているので、ステップＳ4 で空調空気の目
標温度（Ｔ1t）を、上記検出されたＶＡＶユニット（３
１）が定格風量にある場合に空調能力（冷房能力）が定
格能力となるような温度である初期値（Ｔ1MAX）（＝例
えば１３°Ｃ）に設定した後、ステップＳ9 に進む。

【００２１】上記ステップＳ3 での判定がδＴ＜１．５
のＮＯであるとき、つまり最大の冷房負荷が要求されて
いるＶＡＶユニット（３１）での冷房負荷が最大負荷か
ら下がったときには、ステップＳ5 に進み、最大温度差
（δＴ）が第１設定値（＝１．０°Ｃ）以上かどうかを
判定し、この判定がδＴ≧１．０のＹＥＳのときには、
ステップＳ6 で空調空気の目標温度（Ｔ1t）を、それま
での目標温度（Ｔ1t）から０．５°Ｃだけ低い（Ｔ1t−
０．５）°Ｃとして冷房能力の増大する温度にシフトし
た後、ステップＳ9 に進む。

【００２２】また、上記ステップＳ5 での判定がδＴ＜
１．０のＮＯであるときには、ステップＳ7 に進み、最
大温度差（δＴ）が第２設定値（＝０．５°Ｃ）以下か
否かを判定し、この判定がδＴ≦０．５のＹＥＳのとき
には、ステップＳ8 で空調空気の目標温度（Ｔ1t）を、
それまでの目標温度（Ｔ1t）から０．５°Ｃだけ高い
（Ｔ1t＋０．５）°Ｃとして冷房能力の減少する温度に
リセットした後、ステップＳ9 に進む。

【００２３】上記ステップＳ9 ではタイマを５分間にセ
ットする。この後、ステップＳ10で上記タイマのカウン
トを行い、最初のステップＳ1 に戻る。このステップＳ
1 で、未だタイムアップなしのＮＯと判定されると、直
ちにステップＳ10に進み、タイムアップするのを待つ。

【００２４】この実施例では、上記フローにおけるステ
ップＳ2 により、３つのＶＡＶユニット（３１），（３
１），…のうち、最大の空調能力が要求されているＶＡ
Ｖユニット（３１）を検出する空調能力検出手段（４
２）が構成される。

【００２５】また、ステップＳ3 ，Ｓ7 ，Ｓ8 により、
上記空調能力検出手段（４２）の出力を受け、検出手段
（４２）により検出されたＶＡＶユニット（３１）の空
調負荷が最大値から低下したとき、該ＶＡＶユニット
（３１）での吹出風量が、ＶＡＶユニット（３１）で必
要な空調能力を達成するための設定値としての最大値
（１００％）に増大するように、上記熱交換器（４）に
よる空調空気の目標温度（Ｔ1t）を初期値（Ｔ1MAX）か
ら補正値（Ｔ1MAX＋０．５）まで補正する給気温度補正
手段（４３）が構成される。

【００２６】したがって、上記実施例においては、空気
調和装置の冷房時、コントロールユニット（４１）で、
熱交換器（４）により生成される空調空気の目標温度
（Ｔ1t）が演算され、給気温度サーモ（５０）で検出さ
れた空調空気温度が該目標温度（Ｔ1t）になるように流
量調整弁（７）の開度がフィードバック制御される。こ
のとき、ＶＡＶユニット（３１），（３１），…の中か
ら最大能力が要求されているＶＡＶユニット（３１）が
選定され、このＶＡＶユニット（３１）の空調能力が最
大値（１００％）から低下すると、上記空調空気温度の
目標値（Ｔ1t）は初期値（Ｔ1MAX）から、該ＶＡＶユニ
ット（３１）での吹出風量が最大値に増大したと仮定し
た場合に該ＶＡＶユニット（３１）で必要な空調能力が
達成される温度（Ｔ1MAX＋０．５）にシフトされる。そ
して、タイマで設定される５分毎に、上記空調空気温度
の目標値（Ｔ1t）が見直され、冷房負荷の増大変化に応
じて目標値が初期値（Ｔ1MAX）にリセットされる。

【００２７】このため、今、室内の３つのゾーン
（Ｚ），（Ｚ），…の冷房負荷がそれぞれ例えば８０
％，５０％，３０％にあるとき、従来では空調空気温度
が１００％相当となるので、ゾーン（Ｚ），（Ｚ），…
の風量及び冷房能力はいずれもそれぞれ８０％，５０
％，３０％であるのに対し、この実施例では、空調空気
温度が８０％相当であるので、ゾーン（Ｚ），（Ｚ），
…の風量はそれぞれ１００％，６２．５％｛＝（１００
／８０）×５０｝，３７．５％｛＝（１００／８０）×
３０｝となり、冷房能力はそれぞれ８０％，５０％，３
０％になる。その結果、従来に比べ冷房能力は変えずに
風量のみが増大する。

【００２８】このような吹出風量の増加により、必要能
力の小さいＶＡＶユニット（３１）でも、その風量低下
が最小に抑制され、フィルタ（３）での除塵効率や換気
性能の大幅な低下を防止して、空気調和装置の快適性を
向上することができる。

【００２９】尚、上記実施例は冷房時の場合であるが、
暖房時にも同様にして制御することができる。

【００３０】また、給気温度の制御については、直膨型
熱交換器の場合も同様であり、能力の制御は、流量調整
弁及び圧縮機の容量等で行う。また、上記実施例は、Ｖ
ＡＶユニット（３１）の数が３つの場合であるが、この
数を２つに減少し、又は４つ以上に増加させてもよいの
はいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，２の発
明によると、所定温度の空調空気を送風する室内ユニッ
トと、各々、上記室内ユニットにダクトを介して接続さ
れ、室内の各ゾーンに吹出風量を調節して室内ユニット
からの空調空気を吹き出させる複数のＶＡＶユニットと
を備えた空気調和装置に対し、ＶＡＶユニットのうち最
大の空調負荷が要求されているユニットが能力の最大値
から低下したとき、その吹出風量が、ＶＡＶユニットで
必要な空調能力を達成するための設定値に増大するよ
う、空調空気の温度を補正するようにしたことにより、
各ＶＡＶユニットの空調能力を保持したままで吹出風量
を増加させて、必要能力の小さいＶＡＶユニットでの風
量低下を抑制でき、空気調和装置の除塵効率や換気性能
の低下を抑えて快適性の向上を図ることができる。

【００３２】特に、請求項２の発明によれば、最大の空
調能力が要求されているＶＡＶユニットでの吹出風量が
該ＶＡＶユニットで必要な空調能力を達成するための最
大値になるよう、空調空気温度を補正するので、吹出風
量の風量低下を最小限に抑制して、上記効果をより一層
確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の全体構成を示す図である。

【図２】実施例に係る空気調和装置の全体構成図であ
る。

【図３】制御系の構成を示すブロック図である。

【図４】各ＶＡＶユニットで目標風量の演算を行うため
の特性図である。

【図５】コントロールユニットでの制御手順を示すフロ
ーチャート図である。

【符号の説明】

（１）…室内ユニット （４）…熱交換器（給気生成手段） （５）…送風機 （１８）…吹出ダクト （３１）…ＶＡＶユニット （３４）…風量調節ダンパ （４１）…コントロールユニット （４２）…空調能力検出手段 （４３）…給気温度補正手段 （５０）…給気温度サーモ （Ｚ）…ゾーン

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標温度に調整された空調空気を生成す
   る給気生成手段（４）と、この給気生成手段（４）によ
   り生成された空調空気を送風する送風機（５）とを内蔵
   した室内ユニット（１）と、 各々、室内の複数のゾーン（Ｚ），（Ｚ），…にそれぞ
   れ配設され、かつ上記室内ユニット（１）にダクト（１
   ８）を介して分岐接続され、各ゾーン（Ｚ）の目標風量
   を設定し、該目標風量になるように吹出風量を調節して
   送風機（５）からの空調空気を吹き出させる複数のＶＡ
   Ｖユニット（３１），（３１），…とを備えた空気調和
   装置において、 上記複数のＶＡＶユニット（３１），（３１），…のう
   ち、最大の空調能力が要求されているＶＡＶユニット
   （３１）を検出する空調能力検出手段（４２）と、 上記空調能力検出手段（４２）の出力を受け、空調能力
   検出手段（４２）により検出されたＶＡＶユニット（３
   １）の空調負荷が最大値から低下したときに、該ＶＡＶ
   ユニット（３１）での吹出風量が、ＶＡＶユニット（３
   １）で必要な空調能力を達成するための設定値に増大す
   るように、上記給気生成手段（４）による空調空気の目
   標温度を補正する給気温度補正手段（４３）とを設けた
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 給気温度補正手段（４３）における吹出
   風量の設定値は、ＶＡＶユニット（３１）での最大風量
   であることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。