(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
空気を吹出口から吹き出す室内ファン、前記吹出口からの吹き出された前記空気との間で熱交換を行う熱交換器、及び、前記熱交換器を通過した空気を室内に供給する供給口が形成された筐体を有する空気調和機と、
前記空気調和機が設置された設備内の消費電力に基づいてデマンド信号を出力し、該デマンド信号に基づいて前記室内ファンから吹き出される前記空気の風量を調整するデマンド制御装置と、
前記空気の風量の変化に応じて、前記筐体における前記供給口の開口面積を調整可能な開口調整機構と、
を備え、
前記デマンド制御装置は、前記供給口の開口面積が調整された後に、成績係数COPが最大となるように、前記空気調和機に対してフィードバック制御を行う空気調和システム。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述したデマンド制御では、例えば消費電力を低減すべく圧縮機やファンの回転数や供給電流を抑える制御を行った場合、室内への空気の供給量が減少することになるため、室内機から離れた領域まで空調後の空気が到達しにくくなる。この結果、室内の空調が十分でなくなる可能性がある。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、デマンド制御下であっても、快適な室内空間を提供することができる空気調和システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係る空気調和システムは、空気を吹出口から吹き出す室内ファン、前記吹出口からの吹き出された前記空気との間で熱交換を行う熱交換器、及び、前記熱交換器を通過した空気を室内に供給する供給口が形成された筐体を有する空気調和機と、前記空気調和機が設置された設備内の消費電力に基づいてデマンド信号を出力し、該デマンド信号に基づいて前記室内ファンから吹き出される前記空気の風量を調整するデマンド制御装置と、前記空気の風量の変化に応じて、前記筐体における前記供給口の開口面積を調整可能な開口調整機構と、を備え
、前記デマンド制御装置は、前記供給口の開口面積が調整された後に、成績係数COPが最大となるように、前記空気調和機に対してフィードバック制御を行う。
【0008】
このような空気調和システムによれば、デマンド制御装置によって、設備内の消費電力に基づいて、例えば空気調和機における圧縮機の回転数を調整して、室内ファンから室内に供給される空気の風量を調整するデマンド制御が行われる。そして、例えばデマンド制御によって室内ファンからの空気の風量が減少した際には、開口調整機構を動作させて供給口の開口面積を小さくすることで、室内に供給される空気の風速を増大させることができる。このため、室内機から離れた位置や空気調和が必要な位置に、スポット的に空気を供給することができる。逆に室内へ供給される空気の風速が大きく、快適性が損なわれていると判断される場合には、開口調整機構によって供給口の開口面積を大きくすることで、空気の風速を減少させることも可能である。
また、駆動調整機構によって供給口の開口面積を調整することで例えば供給口の開口面積が小さくなった場合、空気が供給口から流出する際の圧力損失が増大し、空気調和機の運転点がCOPの低い領域に移動してしまうことがある。このような場合に、デマンド制御装置でフィードバック制御を行ってCOPを最大とすることで、室内の快適性を得つつ、空気調和システムの運転効率を向上することができる。
【0009】
また、本発明の第二の態様に係る空気調和システムは、上記第一の態様における前記開口調整機構を駆動する駆動装置と、前記駆動装置を前記室内の状態に基づいて制御し、前記開口調整機構によって、前記供給口の開口面積を調整可能な駆動制御装置と、をさらに備えていてもよい。
【0010】
このような駆動装置、及び駆動制御装置を設けることで、室内の状態(例えば室内の空気の風速、温度、湿度等)の変化に応じて、供給口の開口面積を調整し、室内ファンから室内へ供給される空気の風速を調整することができる。従って、室内の快適性を向上することができる。
【0011】
また、本発明の第三の態様に係る空気調和システムは、上記第一の態様における前記開口調整機構を駆動する駆動装置と、前記室内ファンから吹き出される空気の風量と快適性とにより決まる風速から、その風量と風速に対応する開口面積を、計算式又は予め記憶されたデータにて求めることで前記供給口の開口面積を決定し、前記開口調整機構によって前記供給口の開口面積を調整可能な駆動制御装置と、をさらに備えていてもよい。
【0012】
駆動制御装置が設けられていることで、室内ファンから吹き出される空気の風量を取得し、この取得値と予め駆動制御装置に記憶されたデータとを比較すること(又は計算式によって計算すること)で風量に見合った供給口の開口面積を決定することができる。そして決定された開口面積となるように開口調整機構を駆動することで、室内へ供給される空気の風速を容易に、かつ、室内の快適性を向上するように調整することが可能となる。
【0013】
また、本発明の第四の態様に係る空気調和システムでは、上記第一から第三のいずれかの態様における前記デマンド制御装置は、前記空気調和機の成績係数COPが最大となるように、前記空気調和機を制御してもよい。
【0014】
空気調和機のCOP(Coefficient Of Performance)が最大となるように室内ファンからの空気の風量が調整されることで、空気調和システムの運転効率の向上につながる。そして本発明では、成績係数COPを最大とすることによって室内へ供給される空気の風量が不十分となってしまった場合であっても、開口調整機構によって供給口の開口面積を小さくすることで、室内へ供給される空気の風速を増大させることができる。風速の増大により、空調機からの温湿度調整済みの空調空気の室内到達距離を確保することができ、室内機から離れた室内の領域においても快適性を確保することができる。従って、空気調和システムの運転効率を向上しつつも、室内の快適性を向上することができる。
【0017】
また、本発明の第
五の態様に係る空気調和システムでは、上記第一か第
四のいずれかの前記開口調整機構は、前記供給口の開口縁部に沿って延びる軸線回りに回動可能な板状をなす第一フラップと、前記第一フラップに対向して配置されるとともに、前記供給口の開口縁部に沿って延びる軸線回りに回動可能な板状をなし、回動によって前記供給口から離れる側の先端部が、前記第一フラップにおける前記供給口から離れる側の先端部に対して近接離間することで、前記供給口の開口面積を調整可能な第二フラップと、を有していてもよい。
【0018】
開口調整機構が第一フラップと第二フラップとを有し、これら第一フラップ及び第二フラップが回動することで供給口の開口面積が調整される。そして第一フラップ及び第二フラップは板状をなしているため、供給口から離れる側の先端部に向かって、即ち、開口縁部から離れるに従って徐々に流路幅が狭くなる空気の流路を形成することができる。この結果、供給口から吹き出される空気が開口調整機構を通過する際の空気の損失圧力を低減することができる。よって、第一フラップと第二フラップとによって滑らかに空気を案内しつつ供給口の開口面積を減少させ、又は増大させることができ、空気調和システムの運転効率の向上につながる。
【発明の効果】
【0019】
上記の空気調和システムによれば、デマンド制御下であっても、開口調整機構によって室内ファンからの空気の風速を調整でき、快適な室内空間を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
〔
参考例〕
以下、本発明の
参考例における空気調和システム1について説明する。
図1に示すように、空気調和システム1は、室内Rの空気調和を行う空気調和機11と、空気調和機11の制御を行うデマンド制御装置12と、前記空気調和機11から室内Rへ供給される空気Aの供給口25aの開口面積を調整可能な開口調整機構13と、開口調整機構13を動作させる駆動装置14と、駆動装置14を制御する駆動制御装置15とを備えている。
【0022】
空気調和機11は、室外の空気と冷媒RFとの間で熱交換を行う室外機21と、室外機21とともに冷媒RFの循環する冷凍サイクルを構成し、室内Rの空気Aと冷媒RFとで熱交換を行って熱交換後の空気Aを室内Rに供給する室内機22とを有している。
【0023】
室外機21は、詳細な図示は省略するが、圧縮機、四方切換弁、熱交換器、室外ファン、電子膨張弁(EEV)、アキュームレータ、コントローラ等を有して構成されている。
【0024】
室内機22は、筐体25と、筐体25内に収容された室内ファン26及び熱交換器27を有している。
【0025】
室内ファン26は、筐体25の内部に配置され、室内Rから空気Aを取り込んで吹出口26aから空気Aを吹き出す。
【0026】
熱交換器27は、筐体25の内部で、室内ファン26の吹出口26aに対向して配置され、室内ファン26からの空気Aを通過させることで、この空気Aと冷媒RFとの間で熱交換を行う。
【0027】
筐体25には、熱交換器27を通過した空気Aを室内Rに供給可能とするように、室内Rに向かって開口する供給口25aが形成されている。供給口25aと熱交換器27との間には、供給口25aから室内Rに供給する空気Aの風向を調整可能なルーバー29が設けられている。
【0028】
デマンド制御装置12は、空気調和機11が設置された設備(工場、ビル、家庭)内の全体の消費電力を監視する監視部41と、監視部41で得た消費電力の数値の大小の判断を行う判断部42と、消費電力の数値に基づいてデマンド信号を出力可能とする信号出力部43と、デマンド信号に基づいて室内ファン26から吹き出される空気Aの風量を調整する制御部44を有している。
【0029】
監視部41は、空気調和機11が設置された設備内の消費電力を連続的に、又は、所定のタイミングで監視する。
【0030】
判断部42は、監視部41で監視している空気調和機11が設置された設備内の消費電力に基づいて、この消費電力が所定の閾値に近づいたか否かを判断する。この閾値とは、例えば空気調和システム1が設置された設備内で使用される機器の全消費電力が、契約電力を超えないレベルの数値に設定される。
【0031】
信号出力部43は、消費電力が上記の閾値に近づいたと判断部42で判断された際に、デマンド信号を生成し出力する。ここで、消費電力が「閾値に近づいた」状態とは設備内の消費電力の値が閾値未満の値となっている状態であって、消費電力の値が閾値を超える前に、閾値を超えないように空気調和機11の制御が十分に可能な状態を示す。
【0032】
制御部44は、信号出力部43からのデマンド信号に基づいて、空気調和機11が設置された設備内の消費電力が上記の閾値を超えないように、空気調和機11での消費電力を抑える制御を行う。空気調和機11を制御では、例えば圧縮機や室内ファン26の回転数を減少させたり、圧縮機や室内ファン26への供給電流を抑えたりすることで、室内ファン26から吹き出される空気Aの風量を減少させる。一方で制御部44は、上記の設備内での消費電力が閾値に比べて十分に小さくなり、信号出力部43からのデマンド信号の出力が無くなった場合には、空気調和機11の制御を停止する。
【0033】
開口調整機構13は、本
参考例では筐体25の供給口25aに設けられた第一フラップ31及び第二フラップ32を有している。
【0034】
第一フラップ31は、供給口25aの開口縁部25bに沿って延びる軸線O1回りに、回動可能となるように筐体25に取り付けられている。具体的には、例えば本
参考例では供給口25aは矩形状をなしており、第一フラップ31は、この矩形状の供給口25aの上部の開口縁部25b1に沿って配置されるとともに、供給口25aから離間するように延びる平板状をなしている。このようにして第一フラップ31では、供給口25aから離れる側の先端部31aが上下に移動可能になっている。
【0035】
また、第二フラップ32は、第一フラップ31と同様に供給口25aの開口縁部25bに沿って延びる軸線O1に平行な軸線O2回りに回動可能となるように筐体25に取り付けられている。そして第二フラップ32は、供給口25aの下部の開口縁部25b2に沿って配置されるとともに、供給口25aから離間するように延びる平板状をなしている。このようにして第二フラップ32では、供給口25aから離れる側の先端部32aが上下に移動可能になっている。そして、第二フラップ32の先端部32aが、第一フラップ31における先端部31aに近接離間することで、供給口25aの開口面積を調整可能としている。
【0036】
駆動装置14は、例えば電動モータ及び歯車等が設けられた伝達機構(不図示)を有し、第一フラップ31及び第二フラップ32を軸線O1、O2回りに回動させる。
【0037】
駆動制御装置15は、デマンド制御装置12によって室内ファン26から吹き出される空気Aの風量が調整されて風量が変化した後の状態に応じて、室内Rの状態に基づいて駆動装置14を制御し、開口調整機構13によって供給口25aの開口面積を調整する。
【0038】
具体的には駆動制御装置15は、室内Rの状態を取得するセンサ51と、センサ51からの信号を受けてセンサ51の計測値が、室内Rが快適な状態であるか否かを判断する快適性判断部52と、快適性判断部52での判断に基づいて駆動装置14を制御する駆動制御部53とを有している。
【0039】
ここで室内Rの状態とは、室内Rの温度、湿度、風速等の状態を示す。これら温度、湿度、風速等の値は、例えばセンサ51を室内Rに設けたり、センサ51を空気調和機11の操作用のリモートコントローラに埋め込んだりすることで取得される。
また、快適性判断部52では、予め快適条件としての温度、湿度、風速等の値を記憶しており、この値とセンサ51で得られた値とを比較することで、快適性の判断を行う。
【0040】
次に、
図2を参照して、デマンド制御装置12及び駆動制御装置15での処理フローについて説明する。
【0041】
まず、デマンド制御装置12の監視部41で、空気調和機11が設置された設備内の消費電力を監視する(ステップS1)。
次に、デマンド制御装置12の判断部42で、設備内の消費電力が上記の閾値に近づいたか否かを判断する(ステップS2)。
【0042】
そして、判断部42でNO(消費電力が上記の閾値に近づいていない)と判断された際には、監視部41によって設備内の消費電力の監視を継続する。一方で、判断部42でYES(消費電力が上記の閾値に近づいた)と判断された際には、信号出力部43でデマンド信号を生成し出力する(ステップS3)。
【0043】
その後、デマンド制御装置12の制御部44がデマンド信号を受け、空気調和機11を制御し、即ち、圧縮機や室内ファン26の回転数を減少させたり、圧縮機や室内ファン26への供給電流を抑えたりする。これにより室内ファン26から室内Rに供給される空気Aの風量を調整する(ステップS4)。
【0044】
そして、デマンド制御装置12の制御部44によって空気調和機11の風量が調整されている状態で、駆動制御装置15が動作する。具体的には、まず室内Rの状態をセンサ51によって取得する(ステップS5)。
【0045】
次に、快適性判断部52で、室内Rの快適性の判断を行う(ステップS6)。即ち、その時点でYES(室内Rが十分に快適な状態である)と判断された際にはセンサ51での計測を継続する。一方で、NO(室内Rが十分に快適な状態でない)と判断された際には、駆動制御部53によって開口調整機構13の第一フラップ31及び第二フラップ32を回動させる(ステップS7)。そして、上記のステップS1〜S7は繰り返し実行される。
【0046】
開口調整機構13を動作させる際には、第一フラップ31の先端部31aと第二フラップ32の先端部32aとを近接させることで、供給口25aの開口面積を減少させる。開口面積の減少によって、室内Rに供給される空気Aの風速を増大させる。
【0047】
ここで、駆動制御装置15での具体的な制御の手法の一例としては、例えば、センサ51による室内Rの端の温湿度の計測値から、快適性判断部52で室内Rの端での快適性を判断し、室内Rの中央部に比べて、室内Rの端での室温が目標室温から乖離している場合は、空調された空気Aの到達距離が足りていないと判断して風速をあげる制御を行う。
【0048】
以上説明した本
参考例の空気調和システム1によると、室内ファン26から吹き出された空気Aが熱交換器27によって調温されて供給口25aから室内Rに供給される。この際、デマンド制御装置12によって、契約電力等によって決定される閾値を判断基準として、室内ファン26からの空気Aの風量を調整するデマンド制御が行われる。そして、このデマンド制御によって圧縮機の回転数を下げ、室内Rに供給される空気Aの風量が減少した際には、第一フラップ31及び第二フラップ32を調整することで、室内Rに供給される空気Aの風速を大きくすることができる。
【0049】
この結果、室内機22の供給口25aから離れた室内Rの領域や、空気調和が必要な室内Rの領域にスポット的に空気Aを供給することができ、室内Rを快適な空間とすることができる。
【0050】
また、開口調整機構13として第一フラップ31及び第二フラップ32を設けたことで、開口縁部25bから離れるに従って、即ち、先端部31a、32aに向かって徐々に流路幅が狭くなる空気Aの流路を形成することができる。よって、供給口25aから吹き出される空気Aの流路が急激に狭まることがなく、開口調整機構13を通過する際の空気Aの損失圧力を低減することができる。よって、第一フラップ31と第二フラップ32とによって、滑らかに空気Aを室内R側に向かって案内しつつ、供給口25aの開口面積を減少させ、又は増大させることができ、空気調和システム1の運転効率の向上につながる。
【0051】
ここで、本
参考例では、デマンド制御装置12では、空気調和システム1が設置された設備内の消費電力が閾値よりも十分に小さくなっている場合には、上述の場合とは逆に、圧縮機回転数を上げ、室内ファン26からの空気Aの風量を増大させる制御を行ってもよい。そしてこの場合に、仮に快適性判断部52で室内Rの快適性が損なわれていると判断された際に、第一フラップ31及び第二フラップ32の先端部31a、32aを互いに離間させることで供給口25aの開口面積を大きくし、空気Aの風速を減少させてもよい。これにより、室内Rの快適性の向上を図ることができる。
【0052】
また、室内ファン26からの空気Aの風量を増大させてもなお、室内Rの快適性が不十分である場合には、供給口25aの開口面積を小さくすることで空気Aの風速を増大させてもよい。また、室内ファン26からの空気Aの風量を減少させてもなお、室内Rの快適性が不十分である場合には、供給口25aの開口面積を大きくすることで空気Aの風速を減少させてもよい。
【0053】
さらに、
図3に示すように、駆動制御装置15は、室内Rの状態を取得する上記のセンサ51に代えて、室内ファン26からの空気Aの風量に対応する供給口25aの開口面積のデータを記憶する記憶部54を有していてもよい。記憶部54は、例えば空気Aの風量毎に、室内Rが快適な条件となる供給口25aの開口面積の値をマップ(データ)として記憶している。
【0054】
図4に示すように駆動制御部53では、デマンド制御によって制御されることで空気Aの風量が調整された状態でこの風量を取得し、風量を記憶部54のマップに当てはめることで供給口25aの開口面積を決定する(ステップS51)。そして供給口25aが決定された開口面積となるように、開口調整機構13における第一フラップ31及び第二フラップ32を動作させる。
【0055】
このように記憶部54が設けられていることで、予め記憶されたマップと、室内Rへ供給される空気Aの風量とを比較し、供給口25aの開口面積を決定し、開口調整機構13を駆動することで、空気Aの風速を容易に、かつ、室内Rの快適性を向上するように調整することができる。
【0056】
なお、記憶部54では、室内Rが快適な条件となる供給口25aの開口面積の値を算出する計算式を上記のマップに代えて記憶し、駆動制御装置15ではこの計算式から供給口25aの開口面積を算出、決定してもよい。さらに、駆動制御装置15は、室内Rの状態を取得する上記のセンサ51と記憶部54とを併設してもよい。
【0057】
ここで、本
参考例のデマンド制御装置12の制御部44では、デマンド信号によって室内Rへ供給される空気Aの風量を調整する制御を行いつつ、空気調和機11での成績係数COPが最大となるように制御を行ってもよい。
この場合、開口調整機構13の制御によって室内の快適性を向上するとともに、成績係数COPが最大となることで空気調和システム1の運転効率を向上することができる。
【0058】
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態では、
図5に示すように、デマンド制御装置12は、制御部44でデマンド制御を行って供給口25aの開口面積が変化した際に、空気調和機11にフィードバック制御を行うフィードバック制御部45をさらに有してい
る。
ここで、開口調整機構13を動作させ、室内Rへ供給される空気Aの風速を増大させた際、供給口25aから吹き出す際に生じる空気Aの圧力損失によって空気調和機11の運転点がCOPの低下する領域に移動してしまうことがある。このような場合に、フィードバック制御部45が、空気調和機11の成績係数COPが最大となるように、室外機21の圧縮機、室外ファン、室内機22の室内ファン26の回転数等の調整を行う。
【0059】
このようにフィードバック制御部45を設けることで、デマンド制御装置12でフィードバック制御を行って成績係数COPを最大とし、室内Rの快適性を得つつ、空気調和システム1での運転効率の向上を図ることができる。
【0060】
また、第一フラップ31及び第二フラップ32の取り付け位置や形状は、上述の場合に限定されず、供給口25aの形状に応じて適宜変更可能である。例えば、取り付け位置は上部及び下部の開口縁部25bでなくともよく、矩形状の供給口25aの左右の開口縁部であってもよい。即ち、第一フラップ31と第二フラップ32とが対向するように配置されていればよい。また供給口25aが円形状をなしている場合には、第一フラップ31及び第二フラップ32は、円弧状の開口縁部に沿って湾曲する板状をなしていてもよい。
【0061】
〔第二実施形態〕
次に、
図6を参照して、本発明の第二実施形態における空気調和システム61について説明する。
第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態の空気調和システム61では、開口調整機構63が第一実施形態とは異なっている。
【0062】
即ち、開口調整機構63は、供給口25aの上部の開口縁部25b1の上方から供給口25aの上下方向の中央に向かってスライドして伸びるとともに、供給口25aの上下方向の中央から上部の開口縁部25b1の上方に向かってスライドして縮むように設けられた平板状をなす第一シャッター71を有している。同様に開口調整機構63は、供給口25aの下部の開口縁部25b2の下方から供給口25aの上下方向の中央に向かってスライドして伸びるとともに、供給口25aの上下方向の中央から下部の開口縁部25b2の下方に向かってスライドして縮むように設けられた第二シャッター72を有している。即ち、これら第一シャッター71及び第二シャッター72は互いに近接離間するように動作して、供給口25aの開口面積を調整可能となっている。
【0063】
本実施形態の空気調和システム61においても、空気Aの風量がデマンド制御により減少した際には、第一シャッター71及び第二シャッター72を動作させることによって供給口25aの開口面積を調整することができる。従って、室内ファン26からの空気Aの風速を調整でき、室内Rの快適性を向上することができる。
【0064】
ここで
図7に示すように本実施形態では、開口調整機構63は、下部(又は上部)の開口縁部25bの下方(又は上方)から供給口25aの一部を塞ぐように進出可能なシャッター81を有していてもよい。このようなシャッター81によっても供給口25aの開口面積を調整可能である。
【0065】
また
図8に示すように本実施形態では、開口調整機構63は、
図6に示す第一シャッター71及び第二シャッター72や
図7に示すシャッター81に代えて、シートシャッター91を有していてもよい。シートシャッター91が供給口25aの開口面積を減少させる際には、供給口25aの上下方向の中央に向かって巻き出される。その一方で開口面積を増大させる際には、シートシャッター91は巻き取られる。
【0066】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【0067】
例えば、上述の実施形態では、開口調整機構13、63を駆動する駆動装置14、及び駆動制御装置15は必ずしも設けられなくともよい。例えば、室内Rの快適性に応じて手動で開口調整機構13、63を操作し、供給口25aの開口面積を調整することも可能である。
【0068】
また、開口調整機構13、63は上述したものに限定されない。