特許 6877213 ＶＡＶユニット制御装置及びＶＡＶユニットの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6877213

(24)【登録日】2021年4月30日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】ＶＡＶユニット制御装置及びＶＡＶユニットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/46 20180101AFI20210517BHJP

   F24F 11/50 20180101ALI20210517BHJP

   F24F 11/64 20180101ALI20210517BHJP

   F24F 11/74 20180101ALI20210517BHJP

   F24F 11/79 20180101ALI20210517BHJP

   F24F 11/83 20180101ALI20210517BHJP

   F24F 140/00 20180101ALN20210517BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/46

   F24F11/50

   F24F11/64

   F24F11/74

   F24F11/79

   F24F11/83

   F24F140:00

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-70555(P2017-70555)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-173206(P2018-173206A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2019年9月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(74)【代理人】

【識別番号】100199749

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 成

(74)【代理人】

【識別番号】100188880

【弁理士】

【氏名又は名称】坂元 辰哉

(74)【代理人】

【識別番号】100197767

【弁理士】

【氏名又は名称】辻岡 将昭

(74)【代理人】

【識別番号】100201743

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 和真

(72)【発明者】

【氏名】松浦 友朋

【審査官】 浅野 弘一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１８９６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１６１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０００８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２０８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２７０８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６３４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／００−８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の空調対象空間ごとに設けられて、当該複数の空調対象空間に対して１つ設けられた空調機が送出した冷風又は温風に対して対応する空調対象空間へ吹き出す風量を調整するＶＡＶユニットを制御するＶＡＶユニット制御装置であって、
目標値を空調対象空間の設定温度とし、制御量を当該空調対象空間の室内温度とするフィードバック演算により、当該空調対象空間に要求される要求風量を算出する風量算出部と、
前記風量算出部により算出された要求風量を全ての空調対象空間について合計した合計風量と、前記空調機の送風ファンの静圧−風量特性とを用いて、前記送風ファンの出口静圧を算出するファン静圧算出部と、
前記風量算出部により算出された空調対象空間に要求される要求風量と、前記ファン静圧算出部により算出された出口静圧と、前記送風ファンと当該空調対象空間に対応するＶＡＶユニットとの間に設けられたダクトの空気抵抗とを用いて、当該ＶＡＶユニットの一次側静圧を算出する一次側静圧算出部と、
前記風量算出部により算出された空調対象空間に要求される要求風量と、前記一次側静圧算出部により算出された当該空調対象空間に対応するＶＡＶユニットの一次側静圧とを用いて、当該ＶＡＶユニットに要求される空気抵抗を算出する抵抗算出部と、
前記抵抗算出部により算出されたＶＡＶユニットに要求される空気抵抗と、当該ＶＡＶユニットの開度−空気抵抗特性とを用いて、当該ＶＡＶユニットの開度を算出する開度算出部とを備えることを特徴とするＶＡＶユニット制御装置。

【請求項2】

優先度が低い空調対象空間の設定温度を緩和する補正部を備え、
前記風量算出部は、前記補正部により緩和された設定温度を用いて要求風量を算出することを特徴とする請求項１記載のＶＡＶユニット制御装置。

【請求項3】

前記風量算出部により算出された要求風量を全ての空調対象空間について合計した合計風量に対応できる前記送風ファンの回転数を算出し設定する送風ファン出力設定部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＶＡＶユニット制御装置。

【請求項4】

複数の空調対象空間ごとに設けられて、当該複数の空調対象空間に対して１つ設けられた空調機が送出した冷風又は温風に対して対応する空調対象空間へ吹き出す風量を調整するＶＡＶユニットの制御方法であって、
風量算出部が、目標値を空調対象空間の設定温度とし、制御量を当該空調対象空間の室内温度とするフィードバック演算により、当該空調対象空間に要求される要求風量を算出する風量算出ステップと、
ファン静圧算出部が、前記風量算出ステップにより算出された要求風量を全ての空調対象空間について合計した合計風量と、前記空調機の送風ファンの静圧−風量特性とを用いて、前記送風ファンの出口静圧を算出するファン静圧算出ステップと、
一次側静圧算出部が、前記風量算出ステップにより算出された空調対象空間に要求される要求風量と、前記ファン静圧算出ステップにより算出された出口静圧と、前記送風ファンと当該空調対象空間に対応するＶＡＶユニットとの間に設けられたダクトの空気抵抗とを用いて、当該ＶＡＶユニットの一次側静圧を算出する一次側静圧算出ステップと、
抵抗算出部が、前記風量算出ステップにより算出された空調対象空間に要求される要求風量と、前記一次側静圧算出ステップにより算出された当該空調対象空間に対応するＶＡＶユニットの一次側静圧とを用いて、当該ＶＡＶユニットに要求される空気抵抗を算出する抵抗算出ステップと、
開度算出部が、前記抵抗算出ステップにより算出されたＶＡＶユニットに要求される空気抵抗と、当該ＶＡＶユニットの開度−空気抵抗特性とを用いて、当該ＶＡＶユニットの開度を算出する開度算出ステップとを備えることを特徴とするＶＡＶユニットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ＶＡＶ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｉｒ Ｖｏｌｕｍｅ）ユニットを制御する装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１及び特許文献２の空気調和装置のように、空調方式の１つとして、複数の被空調室それぞれに対応させてダンパを設け、ダンパの開度を制御することによって、空調機が送出した冷風又は温風の被空調室への吹き出し風量を調整するＶＡＶ方式が知られている。
ダンパは、当該ダンパを回動させる駆動機構等とともにＶＡＶユニットを構成した状態で、分岐チャンバ出口もしくは被空調室の吹出し口に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２５３６２３４号公報

【特許文献2】特許第２５４０７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、ＶＡＶユニットの制御としては、目標値を要求風量とし、制御量をＶＡＶユニットが送出する風量を計測する風量センサの計測風量とし、操作量をＶＡＶユニットのダンパの開度としたフィードバック制御が行われている。なお、風量センサに代えて圧力センサを用いたフィードバック制御とすることもある。このようなフィードバック制御によって、外乱の影響が取り除かれるようにされている。この外乱としては、ＶＡＶユニットの一次側静圧の変動が挙げられる。
しかしながら、上記のようなフィードバック制御では風量センサ又は圧力センサが必要であり、コストアップの要因となっていた。

【0005】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＶＡＶユニットが送出する風量を計測する風量センサ、又は、風圧を計測する圧力センサを設けなくても、外乱の影響を低減した制御を行うことができるＶＡＶユニット制御装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係るＶＡＶユニット制御装置は、複数の空調対象空間ごとに設けられて、当該複数の空調対象空間に対して１つ設けられた空調機が送出した冷風又は温風に対して対応する空調対象空間へ吹き出す風量を調整するＶＡＶユニットを制御するものであって、目標値を空調対象空間の設定温度とし、制御量を当該空調対象空間の室内温度とするフィードバック演算により、当該空調対象空間に要求される要求風量を算出する風量算出部と、風量算出部により算出された要求風量を全ての空調対象空間について合計した合計風量と、空調機の送風ファンの静圧−風量特性とを用いて、送風ファンの出口静圧を算出するファン静圧算出部と、風量算出部により算出された空調対象空間に要求される要求風量と、ファン静圧算出部により算出された出口静圧と、送風ファンと当該空調対象空間に対応するＶＡＶユニットとの間に設けられたダクトの空気抵抗とを用いて、当該ＶＡＶユニットの一次側静圧を算出する一次側静圧算出部と、風量算出部により算出された空調対象空間に要求される要求風量と、一次側静圧算出部により算出された当該空調対象空間に対応するＶＡＶユニットの一次側静圧とを用いて、当該ＶＡＶユニットに要求される空気抵抗を算出する抵抗算出部と、抵抗算出部により算出されたＶＡＶユニットに要求される空気抵抗と、当該ＶＡＶユニットの開度−空気抵抗特性とを用いて、当該ＶＡＶユニットの開度を算出する開度算出部とを備えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、ＶＡＶユニットが送出する風量を計測する風量センサ、又は、風圧を計測する圧力センサを設けなくても、外乱の影響を低減した制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の実施の形態１に係るＶＡＶユニット制御装置を備えた空調システムの構成図である。

【図2】この発明の実施の形態１に係るＶＡＶユニット制御装置による制御の概要を示す図である。

【図3】ＶＡＶユニットの開度−空気抵抗特性の求め方を説明するグラフである。

【図4】この発明の実施の形態１に係るＶＡＶユニット制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図5】この発明の実施の形態１に係るＶＡＶユニット制御装置の処理を等価回路で示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るＶＡＶユニット制御装置１を備えた空調システム１００を示す図である。空調システム１００は、複数の部屋を対象に空調を行うものであり、図１では、部屋Ａ〜Ｃがそれぞれ空調対象空間となっている場合を示している。なお、空調システム１００の空調対象空間の個数は、実施の形態１では一例として３つの場合を示すが、それ以外の個数であっても構わない。

【0010】

空調システム１００は、ＶＡＶユニット制御装置１、空調機２、ダクト３、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃ及び室外ユニット５等を有する。
ＶＡＶユニット制御装置１は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃを制御する。具体的には、ＶＡＶユニット制御装置１は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃが有するダンパ４１Ａ〜４１Ｃの開度を制御する。以下では、「ダンパ４１Ａ〜４１Ｃの開度」を適宜「ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃの開度」とも表記する。
空調機２は、冷風又は温風を作り送出する。空調機２は、建物の天井等に設置され、熱交換器２１及び送風ファン２２等を有する。空調機２は、室外ユニット５との間で冷媒を循環し、熱交換器２１にて冷媒と熱交換させた空気を送風ファン２２によって冷風又は温風として送出する。

【0011】

ダクト３は、空調機２と部屋Ａ〜Ｃとの間に設けられ、空調機２が送出した冷風又は温風を部屋Ａ〜Ｃへ導く。
ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃは、部屋Ａ〜Ｃごとに設けられている。ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃはそれぞれ、ダンパ４１Ａ〜４１Ｃ等を有する。ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃは、ダクト３と部屋Ａ〜Ｃの吹出し口との間に設けられており、ダンパ４１Ａ〜４１Ｃによって、対応する部屋へ吹き出す風量を調整する。
室外ユニット５は、圧縮機５１及び熱交換器５２等を有し、室外に設けられている。圧縮機５１及び熱交換器５２等の働きにより、暖房時は冷媒が温められ、冷房時は冷媒が冷やされる。空調機２及び室外ユニット５の動作は、ＶＡＶユニット制御装置１と連携した不図示のシステム制御部により制御される。

【0012】

ある風量の冷風又は温風を、ＶＡＶユニット４Ａから部屋Ａへ吹き出したい場合、ＶＡＶユニット４Ａの一次側静圧が既知であれば、ＶＡＶユニット４Ａのダンパ４１Ａの開度は一意に決まる。これは、ＶＡＶユニット４Ａ以外のＶＡＶユニット４Ｂ，４Ｃでも同様である。ＶＡＶユニットの一次側とは、ＶＡＶユニットから見て空調機２がある側を指し、上流側に相当する。しかしながら、この一次側静圧には、いくつかの変動要因がある。一次側静圧の変動は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃを制御するにあたり外乱となる。

【0013】

ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃを制御するにあたっての外乱としては、例えば、他の部屋の風量の変動が挙げられる。空調機２が送出した冷風又は温風は、チャンバ（不図示）で分岐してダクト３により各部屋へ送られる。つまり、部屋Ａ〜Ｃそれぞれの吹出し口は、チャンバを介して繋がっている。このため、部屋Ａ〜Ｃの風量は互いに干渉し合っており、熱負荷の変動又は設定温度の変更等によってある１つの部屋へ吹き出される風量に変動があると、他の部屋へ吹き出される風量に影響を与える。

【0014】

また、他にも例えば、空調機２の風量設定の変更が、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃを制御するにあたっての外乱として挙げられる。空調機２が送出する風量を増やそうと又は減らそうとして送風ファン２２の回転数を変更し、空調機２の風量設定を変更すると、送風ファン２２の静圧−風量特性が変わるため、全ての部屋Ａ〜Ｃへ吹き出される風量に影響を与える。

【0015】

ＶＡＶユニット制御装置１は、これらのような外乱の影響を低減するために、風量算出部１１、ファン静圧算出部１２、一次側静圧算出部１３、抵抗算出部１４、開度算出部１５及び補正部１６を有する。図２は、ＶＡＶユニット制御装置１による制御の概要を示す図である。
風量算出部１１は、部屋Ａ〜Ｃごとに、目標値を部屋の設定温度とし、制御量を当該部屋の室内温度とするフィードバック演算、例えばＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）演算により、当該部屋に吹出すことが要求される要求風量を算出する。風量算出部１１は、部屋の設定温度を、例えば不図示のリモコンから取得する。当該リモコンは例えば部屋ごとに置かれており、ユーザは、当該リモコンを操作して希望する設定温度を空調システム１００に指示することができる。また、風量算出部１１は、部屋の室内温度を、当該部屋に設けられた不図示の温度センサから取得する。当該温度センサは、例えば、ユーザが設定温度を指示するための不図示のリモコンに内蔵されている。風量算出部１１は、算出した各部屋の要求風量をファン静圧算出部１２、一次側静圧算出部１３、抵抗算出部１４及び補正部１６に出力する。

【0016】

ファン静圧算出部１２は、風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量を合計、実施の形態１では部屋Ａ〜Ｃの要求風量を合計して、合計風量を算出する。そして、ファン静圧算出部１２は、合計風量と、空調機２の送風ファン２２の静圧−風量特性とを用いて、送風ファン２２の出口静圧を算出する。風量設定ごとの送風ファン２２の静圧−風量特性は、送風ファンの仕様として既知であるので、送風ファン２２の吹き出し風量が定まれば、その風量に対応した送風ファン２２の静圧−風量特性から送風ファン２２の出口静圧は算出可能である。ファン静圧算出部１２は、部屋Ａ〜Ｃの要求風量を合計した合計風量が送風ファン２２から送出されると仮定して、当該合計風量つまり送風ファン２２の風量設定と、送風ファン２２の静圧−風量特性とを用いてその際の送風ファン２２の出口静圧を推定する。なお、風量設定ごとの送風ファン２２の静圧−風量特性は、不図示の記憶部に予め記憶されている。ファン静圧算出部１２は、算出した送風ファン２２の出口静圧を一次側静圧算出部１３に出力する。

【0017】

このように、ＶＡＶユニット制御装置１は、部屋Ａ〜Ｃの要求風量を合計した合計風量が送風ファン２２から送出されるとの仮定のもと、ファン静圧算出部１２で上記のように送風ファン２２の出口静圧を算出することにより、他の部屋の風量の変動、及び、空調機２の風量設定の変更等の外乱の影響を、送風ファン２２の出口静圧の算出以降の計算に反映している。

【0018】

一次側静圧算出部１３は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃごとに、一次側静圧を算出する。ＶＡＶユニット４Ａの一次側静圧であれば、一次側静圧算出部１３は、風量算出部１１が算出した部屋Ａの要求風量と、ファン静圧算出部１２が算出した送風ファン２２の出口静圧と、送風ファン２２とＶＡＶユニット４Ａとの間に設けられたダクト３の空気抵抗とを用いて、ＶＡＶユニット４Ａの一次側静圧を算出する。ＶＡＶユニット４Ｂ，４Ｃの一次側静圧の算出についても、同様である。なお、送風ファン２２からＶＡＶユニット４Ａに至るまでにどれ程の空気抵抗をダクト３から受けるかは、実測又は数値計算等により予め求められて、不図示の記憶部に記憶されている。一次側静圧算出部１３は、算出したＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃの一次側静圧を抵抗算出部１４に出力する。

【0019】

抵抗算出部１４は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃごとに、要求される空気抵抗を算出する。ＶＡＶユニット４Ａの空気抵抗であれば、抵抗算出部１４は、風量算出部１１が算出した部屋Ａの要求風量と、一次側静圧算出部１３が算出したＶＡＶユニット４Ａの一次側静圧とを用いて、ＶＡＶユニット４Ａに要求される空気抵抗を算出する。ＶＡＶユニット４Ｂ，４Ｃに要求される空気抵抗の算出についても、同様である。抵抗算出部１４は、算出したＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃに要求される空気抵抗を開度算出部１５に出力する。

【0020】

開度算出部１５は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃごとに、開度を算出する。ＶＡＶユニット４Ａの開度であれば、開度算出部１５は、抵抗算出部１４が算出したＶＡＶユニット４Ａに要求される空気抵抗と、ＶＡＶユニット４Ａの開度−空気抵抗特性とを用いて、ＶＡＶユニット４Ａの開度を算出する。ＶＡＶユニット４Ａの各開度における風量−差圧特性は、既知である。ＶＡＶユニット４Ａの差圧とは、ＶＡＶユニット４Ａの一次側と二次側の差圧である。ＶＡＶユニット４Ａの開度−空気抵抗特性は、ＶＡＶユニット４Ａの風量−差圧特性を開度ごとに線形近似することで求めることができる。例えば、ＶＡＶユニット４Ａの開度αでの風量−差圧特性が図３に示す曲線Ｓであるとする。この曲線Ｓを線形近似した直線Ｌの傾きから、開度αでの空気抵抗を求める。開度ごとの空気抵抗をいくつか求めて、開度−空気抵抗特性を定める。このようにして開度−空気抵抗特性を予め定め、不図示の記憶部に記憶させておく。
ＶＡＶユニット４Ｂ，４Ｃの開度の算出についても、同様である。

【0021】

補正部１６は、風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量を合計した合計風量が、送風ファン２２の送風能力を超えており、全ての部屋Ａ〜Ｃの要求風量が同時に達成可能ではない場合、合計風量を下げる補正を行うためのものである。
補正部１６は、例えば、優先度が低い部屋の設定温度を緩和して風量算出部１１に出力し、風量算出部１１は、補正部１６が出力した緩和後の設定温度を用いて、当該部屋の要求風量を算出し直す。部屋Ａ〜Ｃの優先度は、予め設定されている。設定温度を緩和することは、暖房時であれば設定温度を下げることを指し、冷房時であれば設定温度を上げることを指す。例えば、暖房時であれば設定温度が２℃下げられ、冷房時であれば設定温度が１℃上げられる。

【0022】

なお、補正部１６は、優先度が最も低い部屋だけでなく、その次に低い部屋についても設定温度を緩和するなど、複数の部屋の設定温度を緩和するようにしてもよい。また、補正部１６は、優先度に拘らず全ての部屋の設定温度を緩和するようにしてもよい。
また、補正部１６は、合計風量が送風ファン２２の送風能力を超えない程度の値に収まるように、風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量を直接下げて、その下げた値をファン静圧算出部１２、一次側静圧算出部１３及び抵抗算出部１４に出力するよう風量算出部１１に指示してもよい。

【0023】

また、補正部１６は、送風ファン２２のその時点での実際の風量設定を用いて、優先度が低い部屋の設定温度を緩和するかを判定してもよい。例えば、送風ファン２２がその時点で風量設定が最大の状態で動作しており、かつ、設定温度を緩和する対象である優先度が低い部屋以外の部屋に対応するＶＡＶユニットの中にその時点での開度が１００％のものがあり、かつ、ＶＡＶユニットの開度が１００％となっているその部屋の室内温度が設定温度に閾値以上足りない場合に、優先度が低い部屋の設定温度が緩和される。閾値は、例えば１．５℃程度に設定される。
送風ファン２２のその時点での実際の風量設定は、空調機２及び室外ユニット５を制御する不図示のシステム制御部から取得可能である。

【0024】

風量算出部１１、ファン静圧算出部１２、一次側静圧算出部１３、抵抗算出部１４、開度算出部１５及び補正部１６は、例えば、不図示のプロセッサが不図示のメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサ及び複数のメモリを連携させて実現してもよい。

【0025】

次に、上記のように構成されたＶＡＶユニット制御装置１の処理の一例について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
ＶＡＶユニット制御装置１は、ユーザが不図示のリモコンを操作するなどして指示した設定温度を取得する。また、ＶＡＶユニット制御装置１は、各部屋に設けられた不図示の温度センサから室内温度を周期的に取得する。ＶＡＶユニット制御装置１が設定温度及び室内温度を取得している状況下で、図４に示すフローチャートは、周期的、例えば室内温度を取得するたびに行われる。

【0026】

風量算出部１１は、部屋Ａ〜Ｃごとに、目標値を部屋の設定温度とし、制御量を当該部屋の室内温度とするフィードバック演算により、当該部屋に吹出すことが要求される要求風量を算出する（ステップＳＴ１）。風量算出部１１は、算出した要求風量を補正部１６に出力する。

【0027】

続いて、補正部１６は、風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量を合計した合計風量が、送風ファン２２の送風能力を超えるかを判定する（ステップＳＴ２）。例えば、補正部１６は、合計風量が送風ファン２２の最大送風量を超える場合に、送風ファン２２の送風能力を超えていると判定する。
補正部１６が、合計風量が送風ファン２２の送風能力を超えると判定した場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）、補正部１６は、優先度が低い部屋の設定温度を緩和して風量算出部１１に出力する（ステップＳＴ３）。
続いて、風量算出部１１は、緩和後の設定温度を用いて、設定温度が緩和された部屋の要求風量を、フィードバック演算により再度算出する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４の処理の後は、ステップＳＴ２の処理に戻り、合計風量が送風ファン２２の送風能力を超えなくなるまでステップＳＴ３及びステップＳＴ４の処理が繰り返される。

【0028】

補正部１６が、合計風量が送風ファン２２の送風能力を超えないと判定した場合（ステップＳＴ２；ＮＯ）、風量算出部１１はファン静圧算出部１２、一次側静圧算出部１３及び抵抗算出部１４に算出した各部屋の要求風量を出力し、ファン静圧算出部１２は風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量を合計した合計風量と、空調機２の送風ファン２２の静圧−風量特性とを用いて、送風ファン２２の出口静圧を算出する（ステップＳＴ５）。ファン静圧算出部１２は、算出した送風ファン２２の出口静圧を一次側静圧算出部１３に出力する。

【0029】

続いて、一次側静圧算出部１３は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃごとに、一次側静圧を算出する（ステップＳＴ６）。既に述べたように、例えばＶＡＶユニット４Ａの一次側静圧であれば、一次側静圧算出部１３は、風量算出部１１が算出した部屋Ａの要求風量と、ファン静圧算出部１２が算出した送風ファン２２の出口静圧と、送風ファン２２とＶＡＶユニット４Ａとの間に設けられたダクト３の空気抵抗とを用いて、ＶＡＶユニット４Ａの一次側静圧を算出する。一次側静圧算出部１３は、算出したＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃの一次側静圧を抵抗算出部１４に出力する。

【0030】

続いて、抵抗算出部１４は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃごとに、要求される空気抵抗を算出する（ステップＳＴ７）。既に述べたように、例えばＶＡＶユニット４Ａの空気抵抗であれば、抵抗算出部１４は、風量算出部１１が算出した部屋Ａの要求風量と、一次側静圧算出部１３が算出したＶＡＶユニット４Ａの一次側静圧とを用いて、ＶＡＶユニット４Ａに要求される空気抵抗を算出する。抵抗算出部１４は、算出したＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃに要求される空気抵抗を開度算出部１５に出力する。

【0031】

続いて、開度算出部１５は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃごとに、開度を算出する（ステップＳＴ８）。既に述べたように、例えばＶＡＶユニット４Ａの開度であれば、開度算出部１５は、抵抗算出部１４が算出したＶＡＶユニット４Ａに要求される空気抵抗と、ＶＡＶユニット４Ａの開度−空気抵抗特性とを用いて、ＶＡＶユニット４Ａの開度を算出する。

【0032】

以上のようにして、ＶＡＶユニット制御装置１によりＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃの開度が算出される。算出された開度は、対応するＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃに出力され、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃは、ＶＡＶユニット制御装置１が算出した開度となるようにモータ等を備えた不図示の駆動機構によりダンパ４１Ａ〜４１Ｃを回動させる。
また、風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量は、空調機２及び室外ユニット５を制御する不図示のシステム制御部に出力され、当該システム制御部に制御された空調機２から、各部屋の要求風量を合計した合計風量の冷風又は温風が送出される。具体的には、当該システム制御部には、送風ファン２２の回転数として、各部屋の要求風量を合計した合計風量に対応できる回転数、つまり当該合計風量を供給可能な回転数を算出する送風ファン出力設定部が備えられている。なお、空調機２の仕様として送風ファン２２が段階的な設定、例えば弱・中・強という３段階での風量設定に対応しているものである場合、送風ファン出力設定部は、弱・中・強の３段階のうち合計風量に応じたいずれかの段階を選択することで、合計風量に対応できる回転数を実質的に算出する。つまりこの場合、段階を選択することが、回転数を算出することを意味している。そして、送風ファン出力設定部は、制御信号を出力して、算出した回転数を送風ファン２２に設定する。このような送風ファン出力設定部を、ＶＡＶユニット制御装置１は、不図示のシステム制御部にて有している。

【0033】

このように、ＶＡＶユニット制御装置１は、風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量を用いた、他の部屋の風量の変動及び空調機２の風量設定の変更等の外乱を考慮したフィードフォワード補正を取り入れて制御を行う。これにより、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃが送出する風量を計測する風量センサ、又は、風圧を計測する圧力センサを用いることなく外乱の影響を低減した制御を行うことができる。これに対し、既に述べたように従来は、上記のような外乱の影響を取り除くために、風量センサ又は圧力センサが必須となるフィードバック制御が行われていた。

【0034】

図５は、上記したＶＡＶユニット制御装置１によるＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃの開度の算出方法を、等価回路を用いて説明するものである。図５の等価回路は、送風ファン２２、ダクト３及びＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃ等を電圧源と抵抗に置き換えたものである。
図５において、空気抵抗Ｒ_ｉは、送風ファン２２の速度つまり回転数選択後の空調機２内部での空気抵抗と、空気抵抗Ｒ_０との和である。空気抵抗Ｒ_０は、空調機２からチャンバ出口までの空気抵抗である。また、風量Ｉ_０は、空調機２が送出する総風量であり、風量Ｉ_１と風量Ｉ_２と風量Ｉ_３との合計値である。また、空気抵抗Ｒ_１〜Ｒ_３は、チャンバ出口からＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃまでのダクト３の空気抵抗である。また、空気抵抗Ｒ_Ｖ１〜Ｒ_Ｖ３は、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃの空気抵抗である。

【0035】

送風ファン２２からチャンバ出口までの圧力損失Ｖ_ｒｓは、式（１）のように表される。
Ｖ_ｒｓ＝Ｒ_ｉ×Ｉ_０ （１）
したがって、チャンバ出口での空気圧Ｖ_ｃは、式（２）のように表される。
Ｖ_ｃ＝Ｅ_ｉ−Ｖ_ｒｓ （２）

【0036】

そして、部屋Ａに風量Ｉ_１で吹出したいのであれば、ＶＡＶユニット４Ａに要求される空気抵抗Ｒ_Ｖ１は、式（３）のように表される。
Ｒ_Ｖ１＝Ｖ_ｃ／Ｉ_１−Ｒ_１ （３）
同様に、ＶＡＶユニット４Ｂに要求される空気抵抗Ｒ_Ｖ２は、式（４）のように表され、ＶＡＶユニット４Ｃに要求される空気抵抗Ｒ_Ｖ３は、式（５）のように表される。
Ｒ_Ｖ２＝Ｖ_ｃ／Ｉ_２−Ｒ_２ （４）
Ｒ_Ｖ３＝Ｖ_ｃ／Ｉ_３−Ｒ_３ （５）

【0037】

式（３）により求めた空気抵抗Ｒ_Ｖ１を得るために必要なＶＡＶユニット４Ａの開度Ａ_１は、開度−空気抵抗特性を用いて算出される。ＶＡＶユニット４Ａの空気抵抗から開度を求める関数をｆ_ｒａ（）とすると、開度Ａ_１は式（６）のように表される。
Ａ_１＝ｆ_ｒａ（Ｒ_Ｖ１） （６）
同様に、空気抵抗Ｒ_Ｖ２を得るために必要なＶＡＶユニット４Ｂの開度Ａ_２は、式（７）のように表され、空気抵抗Ｒ_Ｖ３を得るために必要なＶＡＶユニット４Ｃの開度Ａ_３は、式（８）のように表される。
Ａ_２＝ｆ_ｒａ（Ｒ_Ｖ２） （７）
Ａ_３＝ｆ_ｒａ（Ｒ_Ｖ３） （８）

【0038】

図５では、ダクト３による空気抵抗だけでなく、式（１）（２）のように送風ファン２２からチャンバ出口までの圧力損失、つまりチャンバによる空気抵抗も考慮したが、空調システム１００がチャンバによる影響の少ない構成を採る場合等は、適宜チャンバによる空気抵抗を考慮せずにＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃの一次側静圧を算出してもよい。

【0039】

なお、上記の説明では、ダクトシステム全体の流量と圧力損失の関係を線形に近似したことによる若干の誤差が生じるが、風量算出部１１でのフィードバック演算によりその誤差は解消され、各部屋が最終的に到達する室内温度の精度には影響しない。

【0040】

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、ＶＡＶユニット制御装置１は、風量算出部１１が算出した各部屋の要求風量を用いることで、他の部屋の風量の変動及び空調機２の風量設定の変更等の外乱を考慮してＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃを制御することができる。これにより、ＶＡＶユニット４Ａ〜４Ｃが送出する風量を計測する風量センサ、又は、風圧を計測する圧力センサを設けなくても、外乱の影響を低減した制御を行うことができる。
また、制御の際に外乱の影響を低減できることにより、室内温度を設定温度にするまでの応答速度の向上にもつながる。

【0041】

また、優先度が低い空調対象空間の設定温度を緩和する補正部１６を備え、風量算出部１１は、補正部１６により緩和された設定温度を用いて要求風量を算出することとした。これにより、優先度の高い部屋で優先的に設定温度が達成されるように空調することができる。

【0042】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0043】

１ ＶＡＶユニット制御装置
２ 空調機
３ ダクト
４Ａ ＶＡＶユニット
４Ｂ ＶＡＶユニット
４Ｃ ＶＡＶユニット
５ 室外ユニット
１１ 風量算出部
１２ ファン静圧算出部
１３ 一次側静圧算出部
１４ 抵抗算出部
１５ 開度算出部
１６ 補正部
２１ 熱交換器
２２ 送風ファン
４１Ａ ダンパ
４１Ｂ ダンパ
４１Ｃ ダンパ
５１ 圧縮機
５２ 熱交換器
１００ 空調システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】