JPH0532658B2

JPH0532658B2 -

Info

Publication number: JPH0532658B2
Application number: JP59089042A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Sugimoto; Akishi Kegasa; Tatsuji Yamada; Yoichi Higuchi; Kunyoshi Okamoto
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1984-05-02
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1993-05-17
Also published as: JPS60232447A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、空調用熱交換器とそれに空気を吹き
当ててからその空気を器外に吹き出すフアンとを
備えた空調器具を被空調室に配置すると共に、前
記空調器具の熱交換器に循環させる熱媒流体の温
度が、目標温度になるように熱源を制御する制御
手段を設けた熱媒循環式空調装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の空調器具（ここでは暖房用のものを例に
とつて説明するが、この説明から冷房用のものに
ついても容易に類推できよう）においては、一般
に、フアンの回転数が実質的に常時一定（風量一
定）とされていたために、熱媒流体が暖房可能な
温度範囲内にある場合であつても、その熱媒温度
が比較的低いときにはフアンによる吹き出し温風
に冷風感を覚え、また、熱媒温度が比較的高いと
きにはフアンによる吹き出し温風に過熱感を覚え
る、というように被暖房感覚に比較的大きなムラ
が生じる、といつた基本的欠点がある。

なお、フアンによる吹き出し風を人為的な手動
操作によつて強（風量大）と弱（風量少）とに任
意に切替え可能に構成されたものもあるが、操作
が煩らわしくて利便性に欠けるのみならず、それ
はまさに吹き出し風の強弱切替えのみが考慮され
たものにすぎず、上記欠点の解消には殆ど役立た
ない。なぜならば、人間の操作感覚からすれば、
フアンを弱設定している状態で冷風感を覚えれば
当然にフアンを強い切り替え、逆に、フアンを強
設定している状態で過熱感を覚えればまた当然に
フアンを弱に切り替える、という操作をすること
になる。これでは、熱媒流体の温度が何らかの制
御をされない限りにおいては、上記欠点がますま
す助長されてしまう。

一方、特に暖房開始時における冷風の吹き出し
を防止するために、空調用熱交換器に循環供給さ
れる熱媒流体の温度に応じてON・OFF動作する
サーマルリードスイツチやバイメタル等の温度ス
イツチを温風吹き出し用フアンの駆動回路中に介
装することによつて、熱媒流体の温度が所定値以
下の場合には前記フアンを作動させないように構
成されたものも知られているが、このようなもの
においては、前記温度スイツチの作動特性とし
て、例えば、熱媒流体の温度が熱交換器付近の雰
囲気温度が35℃程度となるまで下がらないと
OFFせず、また、同雰囲気温度が49℃程度とな
るまで上がらないとONしない、というように比
較的大きなヒシテリシスが存在するために、所望
の熱媒流体温度において正確にフアンのON・
OFF制御を行わせることができず、熱媒温度が
十分暖房可能な温度に達しているのにフアンが作
動しなかつたり、あるいは、熱媒温度が低下して
冷風が出るようになつたのにフアンが停止しな
い、というような欠点が生じる。従つて、このよ
うな冷風吹き出し防止構成を採用したものでも、
フアンにより吹き出し風量が一定である限り、上
記基本的欠点を解消することはできない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであ
つて、その目的は、空調器具内の熱交換器に循環
供給される熱媒流体の温度変化によつて生じる被
暖房感覚のムラ（冷風感や過熱感）を極力無くす
ことができるようにせんとすることにある。

〔課題を達成するための手段〕

本発明による熱媒循環式空調装置の特徴構成
は、前記フアンの吹き出し風量を制御する風量制
御手段を設け、前記制御手段を、前記熱媒流体の
目標温度を空調負荷が増大するほど負荷解消側に
設定変更するとともに、その設定変更された目標
温度に基づいて、前記フアンによる目標吹き出し
風量を空調負荷が増大するほど増大させるように
設定変更するように構成し、前記風量制御手段
を、前記制御手段にて設定された目標吹き出し風
量になるように前記フアンによる吹き出し風量を
制御するように構成してある点にある。

〔作用ならびに効果〕

上記特徴構成によれば、熱源によつて生成され
る熱媒流体の目標温度を空調負荷が増大するほど
負荷解消側に設定変更するようにしたから、空調
器具に対して循環供給される熱媒流体の温度を空
調負荷如何に応じて、快適な空調性能に支障をき
たさない範囲内で可及的に低く抑えるように自動
制御できるため、配管等からの放熱によるエネル
ギー損失を非常に小さくでき、また、熱源へ帰還
する熱媒流体の温度も可及的に低くできることか
ら、熱源の効率も向上し、全体として快適空調性
能を十分に維持しながら大きな省エネルギー化を
達成できる、といつた優れた基本的効果が得られ
る。しかも、前述のように自動設定変更された熱
媒流体の目標温度に基づいて、フアンによる目標
吹き出し風量を空調負荷が増大するほど増大させ
るように設定変更するようにして、熱交換器に循
環供給される熱媒流体温度が高ければ高いほど吹
き出し風量を多くし、低ければ低いほど吹き出し
風量を少なくするように（これは暖房の場合で、
冷房の場合は逆になる）フアンを自動制御するよ
うにしたので、熱媒流体温度が変化しても単位風
量あたりの保有熱量が均一化される傾向となる。
つまり、熱媒流体温度に拘わらず吹き出し風の温
度が略々一定となり、従つて、熱媒流体の温度変
化に起因する冷風感や過熱感といつた被暖房感覚
のムラを極力小さくできるため、つまり、暖房時
においては、熱媒温度が比較的低い場合の冷風感
や比較的高い場合の過熱感が、また、冷房時にお
いては、熱媒温度が比較的高い場合の温風感や比
較的低い場合の過冷感が、従来に比べて大幅に緩
和されるため、常に極めて快適な空調を行えるよ
うになつた。

また、上記の効果が得られることから、熱媒流
体と外気温との温度差を可及的に小さくして、つ
まり、暖房の場合には熱媒流体の温度を低下させ
て、また、冷房の場合には熱媒流体の温度を上昇
させて運転しても、空調の快適性を確保できるた
め、この点からも熱媒流体の搬送による放熱ロス
を可及的に小さく抑えられることとなり、一層の
省エネルギー効果が達成できる。

更にまた、上記構成によれば、空調開始時にお
ける冷風吹き出し（暖房の場合）の防止をも容易
に達成できるので、格別の冷風吹き出し防止機構
を不要にできる、という利点もある。

なお、熱媒流体の温度そのものに基いてフアン
の吹き出し風量を比例的に制御することも考えら
れるが、その場合には、熱媒流体温度の微少な変
動に対してもフアンの吹き出し風量が変動する可
能性が大きいのに対し、本発明においては、熱媒
流体温度そのものという直接的なパラメータを用
いるのでは無く、間接的なパラメータである熱媒
流体の目標温度を用いた制御を行うので、フアン
の吹き出し風量に熱媒流体温度の微少な変動が反
映されることが無く、安定な制御を行える利点が
ある。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した具体的実施例を図面に
基いて説明する。

第１図はセントラル方式による暖房システムの
全体概略構成を示し、中央熱源１としてのボイラ
から導出された熱媒流体（温水）循環路２の途中
に、複数の被空調室（Ri、ｉ＝₁〜ｎ）内に夫々
配設された複数の端末空調器具（フアンコンベク
タ）（３ｉ、ｉ＝₁〜ｎ）が、ヘツダーＨ，Ｈおよ
びボツクスコツクBC…を介して互いに並列に接
続されている。

前記中央熱源１において、４は燃料ガス供給
路、５はその先端に接続されブンゼン式のメイン
バーナ、６はパイロツトバーナ、７はそのパイロ
ツトバーナ６に対するスパーク点火器、８はパイ
ロツトバーナ炎検出用熱電対、V₀は手動式元バ
ルブ、SVは電磁式安全遮断バルブ、MVは電磁
式メインバルブであり、まや、９はフインチユー
ブ式の熱媒流体加熱用熱交換器、１０はこの熱交
換器９の入口側に介装された熱媒流体循環用ポン
プ、TH₀は熱交換器９の出口側に介装された熱
媒流体出口温度θを検出するための温度センサ
ー、１１はシスターンである。

また、前記端末空調器具（３ｉ、ｉ＝₁〜ｎ）
おいて、１２…はフインチユーブ式の空調用熱交
換器、V₃…は前記空調用熱交換器１２…に対す
る電磁式流路開閉バルブ、１３…は前記熱交換器
１２…に空気を吹き当ててからその空気を室内に
吹き出すための空調用フアン、（THi、ｉ＝₁〜
ｎ）は夫々前記各被空調室（Ri、ｉ＝₁〜ｎ）の
室内温度検出用サーモ、（SWi、ｉ＝₁〜ｎ）は各
端末空調器具（３ｉ、ｉ＝₁〜ｎ）に対する起
動・停止用ON・OFFスイツチ、１４…は前記フ
アン…に対する電源、１５…は、前記フアン１３
による吹き出し風量を制御する風量制御手段とし
ての、前記フアン１３に対する回転数制御装置で
ある。なお、前記室内温度検出用サーモ（THi、
ｉ＝₁〜ｎ）は、夫々、室（Ri、ｉ＝₁〜ｎ）の室
内温度（これは任意に設定変更可能とされてい
る）に達するまではON状態にあり、達したとき
にはOFF状態となるように構成されているもの
であり、従つて、前記ON・OFFスイツチ
（SWi、ｉ＝₁〜ｎ）が投入（ON）された状態で
室（Ri、ｉ＝₁〜ｎ）の室内温度が設定温度以下
である場合に限つて、前記開閉バルブV₃は閉動
されると共に、前記フアン１３が作動させられる
ことになる。

そして、ＣはCPUを主要構成とする制御手段
としての自動制御装置であつて、起動操作に伴つ
て、前記安定遮断バルブSV、メインバルブMV
を開動させると共に点火器７を作動させる自動点
火制御、前記熱電対８によるパイロツトバーナ炎
消化検知に伴つて安全遮断バルブSVを閉動させ
る自動安全制御（上記両自動制御については公知
であるからその説明は省略する）、ならびに、前
記熱媒流体出口温度検出用サーモTH₀および前
記前記各室内温度検出用サーモ（THi、ｉ＝₁〜
ｎ）による温度検出結果と、前記各端末空調器具
３…のON・OFFスイツチ（SWi、ｉ＝₁〜ｎ）
の状態検知結果とに基づいて、次のように熱媒流
体出口温度θならびにフアン１３…の回転数α
（吹き出し風量）の自動制御を行う。

即ち、前記自動制御装置Ｃは、基本的に、設定
された熱媒流体の制御目標温度θsと、前記熱媒流
体出口温度検出用サーモTHaによる検出出口温
度θとの比較に基づいて、PID制御によつて熱媒
流体出口温度θを前記制御目標温度θs付近に維持
するように、前記メインバルブMVを開閉制御す
る構成とされているが、本実施例においては、前
記制御目標温度θsの設定を次のように自動的に行
うようにしてある。

即ち、その自動制御の基本的方法は、前記空調器具（３ｉ、ｉ＝₁〜ｎ）のうちから
選定されたひとつの空調器具３ｉの継続作動時間
に応じて、前記循環熱媒の目標温度θsを、前記選
定された空調器具３ｉの次回の継続作動時間が所
定の設定時間T₀に近づく方向に自動的に設定変
更させる、というものである。

かかる基本的方法を実現するための具体的な手
段のひとつとして、次のようなアルゴリズムによ
る手順を採用している。

(i) スタート時には、制御目標温度θsを所定の上
限温度θmax（例えば80℃）に設定する。

(ii) 起動されている空調器具のうち、制市の基準
として、最も空調負荷の大きいもの３ｉを選定
する。

(iii) その選定された基準空調器具３ｉについて、
その室内温度検出用サーモTHiのON状態継続
時間から、その基準空調器具３ｉの作動継続時
間Ｔを判定する。

(iv) そして、前記基準空調器具３ｉの作動継続時
間Ｔに応じて、前記循環熱媒の目標温度θsを、
その基準空調器具３ｉの次回の作動継続時間が
予め定められている適当な時間T₀に近づくよ
うに自動設定すると共に、その自動設定された
目標温度θsに応じて、前記フアン１３…の回転
数制御装置１５…に与える目標回転数αs（目標
吹き出し風量）も自動設定する。即ち、第２図
に示すように、基準空調器具３ｉの作動継続時間Ｔが設定時間
T₀以下である場合には、その作動継続時間Ｔに
応じて、＜１＞Ｔ＜T_-3のときには、 θsをθ₀−θ_-3（θmin）に、そして、αsをα₀−
α1_-3（αmin）に、＜２＞ T_-3≦Ｔ＜T_-2のときには、 θsをθ₀−θ_-2に、そして、 αsをα₀−α_-2に＜３＞ T_-2≦Ｔ＜T_-1のときには、 θsをθ₀−θ_-1に、そして、 αsをα₀−α_-1に、＜４＞ T_-1≦Ｔ≦T₀のときには、 θsをθ₀（基準温度）に、そして、 αsをα₀（基準回転数）に、夫々自動変更させ、前記作動継続時間Ｔが設定時間T₀を越えた
場合には、暖房の快適性を重視する考え方か
ら、前記基準空調器具３ｉの作動が停止するの
を待つことなく、＜５＞Ｔ＞T₀となつたときに、 θsをθ₀＋θ₁に、そして、 αsをα₀＋α₁に、＜６＞Ｔ＞T₁となつたときに、 θsをθ₀＋θ₂に、そして、 αsをα₀＋α₂に、＜７＞Ｔ＞T₂となつたときに、 θsをθ₀＋θ₃（θmax）に、そして、 αsをα₀＋α₃（αmax）に、というように、熱媒流体の目標温度θsとフアンの
吹き出し風量を決定する目標回転数αsとを、多
段階に強制的に自動設定変更させるのである。な
お、前記最低回転数（αmin）を０としておけば、
暖房開始時における冷風吹き出し防止を容易に達
成することができる。

上記したアルゴリズムによる自動制御を行わせ
るための制御用サブルーチンのフローチヤートの
一例を第３図に示す。

即ち、START後ステツプで演算のための各
種パラメータの初期設定を行つた後、ステツプ
において、制御の基準となる空調器具３ｉをひと
つ選定する。本実施例では、各被空調室（Ri、
ｉ＝₁〜ｎ）の広さや位置等を勘案して空調負荷
の大きさの順位を定めてテーブル化しておき、起
動されている。つまり、前記ON・OFFスイツチ
（SWi、ｉ＝₁〜ｎ）がONされている空調器具３
ｉのうちから、最も空調負荷の大きいものを選ぶ
ようにしている。

次に、ステツプにおいて、熱媒の目標温度θs
を最高温θmaxに初期設定し、ステツプで、室
内温度検出用サーモTHiのON状態継続時間すな
わち空調器具３ｉの作動継続時間Ｔを計時するタ
イマーをスタートさせる。

そして、ステツプにおいて、室内温度検出用
サーモTHiのON状態からOFF状態への切換わり
を判定して、続くステツプで前記作動継続時間
Ｔを算出する。

次に、ステツプでその作動継続時間Ｔに応じ
て、前述した＜１＞〜＜７＞のアルゴリズムによ
つて、熱媒の目標温度θsおよびフアンの目標回転
数αsを設定変更する。

そして、ステツプでタイマーをリセツトし、
ステツプで室内温度検出用サーモTHiが再び
ON状態となるまで待機し、そのサーモTHiが
ON状態に切換われば前記ステツプに戻るので
ある。

なお、上記実施例においては、制御の基準とな
るひとつの空調器具３ｉを選定するに、起動され
ている空調器具（３ｉ、ｉ＝₁〜ｎ）のうちで最
も空調負荷が大きいものを選ぶようにしたが、必
ずしもそのようにしなくてもよく、例えば平均的
な空調負荷のものを選ぶようにしてもよい。

また、上記実施例においては、熱媒の目標温度
θsおよびフアンの目標回転数αsを多段階（７段
階）に自動設定変更するようにしたが、例えば第
２図の一点鎖線で示すような比例制御を行つても
よく、あるいは、その他の関数による制御を行つ
てもよい。

更にまた、上記実施例においては、本発明を暖
房システムに適用したものを示したが、冷房シス
テムや冷暖房システムに適用できることは勿論で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明を適用したセントラル空調シス
テムの実施例を示し、第１図はシステムの全体概
略構成図、第２図は制御アルゴリズムを説明する
ためのグラフ、そして、第３図はその制御フロー
チヤートである。１……熱源、３ｉ……空調器具、１２……空調
用熱交換器、１３……フアン、１５……風量制御
手段、Ｃ……制御手段、Ri……被空調室、θs…
…目標温度。

Claims

【特許請求の範囲】１空調用熱交換器１２とそれに空気を吹き当て
てからその空気を器外に吹き出すフアン１３とを
備えた空調器具３ｉを被空調室Riに配置すると
共に、前記空調器具３ｉの熱交換器１２に循環さ
せる熱媒流体の温度が、目標温度θ_sになるように
熱源１を制御する制御手段Ｃを設けた熱媒循環式
空調装置であつて、前記フアン１３の吹き出し風量を制御する風量
制御手段１５を設け、前記制御手段Ｃを、前記熱
媒流体の目標温度θ_sを空調負荷が増大するほど負
荷解消側に設定変更するとともに、その設定変更
された目標温度θ_sに基づいて、前記フアン１３に
よる目標吹き出し風量を空調負荷が増大するほど
増大させるように設定変更するように構成し、前
記風量制御手段１５を、前記制御手段Ｃに設定さ
れた目標吹き出し風量になるように前記フアン１
３による吹き出し風量を制御するように構成して
ある熱媒循環式空調装置。