(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調空気を給気する送風機を有するヒートポンプ式の空調機と、
前記空調機に接続された主流路および該主流路から分岐して複数の部屋のそれぞれまで配管された分岐流路を有する給気流路と、
前記分岐流路の途中に配設され、各部屋への通過風量を調節する可変風量装置と、
各部屋からの空調空気を前記空調機に回収する還気流路と、
前記主流路から分岐して前記複数の部屋の下流側まで配管されたバイパス流路と、
前記還気流路から前記空調機を介して前記主流路におけるバイパス流路の分岐部または前記分岐流路の分岐部のいずれかまで至る経路の途中に配設され、総給気風量を計測するための風量計測手段と、
前記バイパス流路の途中に配設され、バイパス流路を流れる風量を調節するダンパを備えるバイパス風量制御装置と、
を備え、
前記バイパス風量制御手段は、前記風量計測手段で計測した総給気風量が常に略一定となるように前記ダンパの開度を制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記複数の部屋の下流側に共用空間部を設け、
前記バイパス流路は、前記共用空間部に配管されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記バイパス流路は、前記主流路から前記各部屋へ分岐するいずれの分岐部よりも上流側で分岐することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記風量計測手段は、前記還気流路の途中、または前記空調機の給気口から前記主流路におけるバイパス流路の分岐部に至る経路の途中に配設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部屋を空調するセントラル空調方式の空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１台の空調機で複数の部屋を空調する、いわゆるセントラル空調方式の空気調和装置が知られており、例えば、特許文献１にはヒートポンプ式の空調機を用いた空気調和装置が開示されている。この空気調和装置は、空調機からの空調空気を給気ダクトにより各部屋に給気して個別に空調するようになっており、各部屋に通ずる分岐ダクトには風量制御ユニットが設けられている。そして、各部屋に対応した風量制御ユニットで測定された風量の総和に応じて空調機の風量を制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる従来の空気調和装置では、各部屋を設定された室温にするために室内機は送風機の風量を制御するので、室内機、室外機および各風量制御ユニットを協働して動作させる必要があるため制御が複雑となる。
【０００５】
さらに、ヒートポンプ式ではフロン等の冷媒を冷熱源または温熱源としているため、風量を減少させるには限界があった。また、停止操作により各部屋の可変風量装置（風量制御ユニット）が急にダンパを閉めた場合、室内機がこれをフィルタ詰まり異常として検知してしまうおそれがあった。
【０００６】
そこで、これらの問題点を解決するためには空調機の風量を略一定にして運転する定風量制御を行うことが考えられる。このように空調機を定風量制御するためには、給気ダクトと還気ダクトを直接配管し、各部屋をバイパスするバイパス流路を設け、このバイパス流路の通過風量を制御することで達成できる。この場合、バイパス流路の通過風量を制御するには、バイパス流路の途中に可変風量装置を設置することになる。
【０００７】
ところが、このようにバイパス流路を設ける方式では、各部屋の総風量を求める制御回路や、バイパス流路を通過する風量を検知する必要があり、空気調和装置の構造が複雑になってしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、複雑な専用制御回路を必要とせずに、簡素な構造で、空調機の定格風量を維持しつつ各部屋の温度制御が可能になる空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る空気調和装置は、空調空気を給気する送風機を有するヒートポンプ式の空調機と、前記空調機に接続された主流路および該主流路から分岐して複数の部屋のそれぞれまで配管された分岐流路を有する給気流路と、前記分岐流路の途中に配設され、各部屋への通過風量を調節する可変風量装置と、各部屋からの空調空気を前記空調機に回収する還気流路と、前記主流路から分岐して前記複数の部屋の下流側まで配管されたバイパス流路と、前記還気流路から前記空調機を介して前記主流路におけるバイパス流路の分岐部または前記分岐流路の分岐部のいずれかまで至る経路の途中に配設され、総給気風量を計測するための風量計測手段と、前記バイパス流路の途中に配設され、バイパス流路を流れる風量を調節するダンパを備えるバイパス風量制御装置と、を備え、前記バイパス風量制御手段は、前記風量計測手段で計測した総給気風量が常に略一定となるように前記ダンパの開度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る空気調和装置においては、還気流路から空調機を介して主流路におけるバイパス流路の分岐部に至る経路の途中に風量計測手段を配設してある。従って、複雑な専用制御回路を必要とせずに、簡素な構造で、空調機の定格風量を維持しつつ各部屋の温度制御が可能になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明にかかる空気調和装置の第１の実施形態を概略的に示す全体構成図である。
【図２】図２は、本発明にかかる空気調和装置の第２の実施形態を概略的に示す全体構成図である。
【図３】図３は、本発明にかかる空気調和装置の第３の実施形態を概略的に示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
[第１の実施形態]
図１は、本発明にかかる空気調和装置１の第１の実施形態を示し、この空気調和装置１は、ヒートポンプ式の空調機２によって複数の部屋Ｒ１〜Ｒ４を個別に空調できるようになっている。なお、本実施形態では４つの部屋Ｒ１〜Ｒ４を示すが、これに限ることなく部屋は２つ以上であればよく、このことは以下に述べる第２、第３の実施形態にあっても同様とする。
【００１４】
ヒートポンプ（冷凍サイクル）式の空調機２は、一般には室外機と室内機を有し、フロン等の冷媒を圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器に循環させることにより冷熱を発生し、また、逆循環させることにより温熱を発生させることができる。なお、本実施形態の空調機２は、便宜上、室外機を省略して室内機のみを示してあり、この室内機には、蒸発器または凝縮器として機能する熱交換器２１と、空調空気を送風する送風機２２を備えている。そして、空調空気は、空調機２の吹出口２ａから給気される。なお、空調機２としては、室外機と室内機が一体型となったものでもよい。
【００１５】
空調機２の吹出口２ａから吐出された空調空気は、給気流路３を介して各部屋Ｒ１〜Ｒ４に給気される。この給気流路３は、空調機２に接続されて空調機２からの空調空気を導入する主流路３１と、この主流路３１から分岐して各部屋Ｒ１〜Ｒ４まで配管された分岐流路３２とによって構成される。
【００１６】
即ち、主流路３１は、一端３１ａが空調機２の吹出口２ａに接続されており、一端３１ａから他端３１ｂまで延在するダクトに形成されている。そして、主流路３１における途中には、分岐部３２ａを介して複数の分岐流路３２が接続されている。なお、図１における最も右側の分岐部３２ａは、主流路３１の他端３１ｂと一致している。
【００１７】
分岐流路３２に分配された空調空気は、各部屋Ｒ１〜Ｒ４に設けた給気口Ｒinからそれぞれの部屋Ｒ１〜Ｒ４に給気される。また、各部屋Ｒ１〜Ｒ４に給気した後の空調空気は、各部屋Ｒ１〜Ｒ４の通気口Ｒoutから廊下等の共用空間部ＳＳへと排出される。なお、通気口Ｒoutは、アンダーカットのドアとして形成することができる。
【００１８】
また、各分岐流路３２の途中には、各部屋Ｒ１〜Ｒ４の設定温度に応じて通過風量を調節する可変風量装置としてのＶＡＶ（Variable Air Volume）ユニット４がそれぞれ配設される。ＶＡＶユニット４は、分岐流路３２の開度を調節するダンパ４１と、分岐流路３２の通過風量を検出する機能を有するプロペラ式の第１の風速センサ４２とを備えている。
【００１９】
第１の風速センサ４２は、分岐流路３２を通過する空調空気によってプロペラが回転し、この時の回転速度から風速を検知できる。このように第１の風速センサ４２で風速を検知することにより、この検知した風速と分岐流路３２の断面積とから分岐流路３２を通過する風量を検出できる。
【００２０】
各ＶＡＶユニット４には、ダンパ４１の開度を制御するＶＡＶ制御部４３が設けられている。このＶＡＶ制御部４３には、各部屋Ｒ１〜Ｒ４に設けられた第１のリモコン５からの信号が入力されるようになっている。この第１のリモコン５は、空調温度を設定する機能と、温度を検出する機能とを有し、設定した温度情報と検出した室内温情報とがＶＡＶ制御部４３に送られる。
【００２１】
そして、ＶＡＶ制御部４３は、第１の風速センサ４２で検知した風速から算出した風量と、第１のリモコン５で設定した室内温度と、検出した室内温度とによってダンパ４１の開度を決定するようになっている。つまり、ダンパ４１の開度が制御されることにより、分岐流路３２を通過する給気量が調節され、ひいては、各部屋Ｒ１〜Ｒ４に給気する給気量を制御できる。
【００２２】
ここで、本実施形態の空気調和装置１では、共用空間部ＳＳの還気口ＳＳoutと空調機２の還気口２ｂとを接続する還気流路７が設けられており、共用空間部ＳＳから排出された空調空気を還気流路７を介して空調機２に取り込んで循環させるようになっている。なお、還気流路７の還気導入口７ａは、還気口ＳＳoutに直接接続されている。
【００２３】
また、本実施形態では、空調機２の吹出口２ａと後述するバイパス流路９の分岐部９ａとの途中に、空調機２の総給気風量を計測するための風量計測手段としての第２の風速センサ８が配設されている。なお、この第２の風速センサ８は、総給気風量を計測できればよいため、還気流路７の還気導入口７ａ（還気口ＳＳout）から空調機２を介してバイパス流路９の分岐部９ａまで至る経路の途中に設けてあればよい。好ましくは、空調機２を除いた経路、つまり、還気流路７の途中、または空調機２の吹出口２ａから分岐部９ａの途中に配設すればよい。
【００２４】
第２の風速センサ８は、上述した第１の風速センサ４２と同様にプロペラによって風速を検知するようになっている。この検知した風速と、予め決定されている風速センサ８が配設されている流路の断面積とにより総給気風量を算出できる。ここで、総給気風量とは、空調機２から主流路３１へ給気される風量の総量である。
【００２５】
なお、第２の風速センサ８および第１の風速センサ４２は、それぞれをプロペラ式として構成した場合を示したが、これ以外にも圧力式（ピトー管式やオリフィス式）、熱線式、超音波式等のいずれかの方式で構成することもできる。
【００２６】
また、本実施形態では、主流路３１の途中に設けられた分岐部９ａと共用空間部ＳＳとがバイパス流路９によって接続されている。具体的には、バイパス流路９の上流端は分岐部９ａであり、下流端９ｂが共用空間部ＳＳの側壁に接続されている。
【００２７】
バイパス流路９の途中には、第２の風速センサ８で計測した総給気風量を常に略一定となるように制御するためのバイパス風量制御装置としてのバイパスダンパユニット１０が配設されている。このバイパスダンパユニット１０は、バイパス流路９の開度を変化させるダンパ１１を備えているが、ＶＡＶユニット４のように風速センサは備えていない。
【００２８】
また、バイパスダンパユニット１０には、ダンパ１１の開度を制御するバイパスダクトコントローラ１２が備わっており、このバイパスダクトコントローラ１２には第２の風速センサ８で検知した風速信号が入力される。そして、その風速信号から算出した総給気風量に応じてダンパ１１の開度を決定するようになっている。このときのダンパ１１の開度は、第２の風速センサ８で計測した総給気風量が略一定となるように制御される。
【００２９】
なお、上述したバイパスダンパユニット１０は、バイパス流路９のいずれの箇所に配設しても良いが、好ましくは、上流側の分岐部９ａの近傍に配設することにより制御性が良好となる。
【００３０】
また、バイパス流路９は、主流路３１のいずれの位置から分岐しても良いが、本実施形態のように主流路３１の上流部で分岐した方が、バイパス風量の制御性の点から好ましい。
【００３１】
従って、本実施形態の空気調和装置１では、空調機２の駆動により吹出口２ａから吐出された空調空気は、主流路３１から各分岐流路３２を介して給気口Ｒinから各部屋Ｒ１〜Ｒ４に給気される。そして、各部屋Ｒ１〜Ｒ４を空調した空調空気は、各部屋Ｒ１〜Ｒ４の通気口Ｒoutから共用空間部ＳＳへと排出されて、この共用空間部ＳＳを空調する。
【００３２】
このとき、各部屋Ｒ１〜Ｒ４に給気される空調空気は、分岐流路３２に設けたＶＡＶユニット４によって流量制御される。
【００３３】
一方、吹出口２ａから吐出された空調空気の一部が分岐部９ａからバイパス流路９を介して共用空間部ＳＳに直接給気され、部屋Ｒ１〜Ｒ４から排出された空調空気と共に共用空間部ＳＳを空調する。
【００３４】
そして、各部屋Ｒ１〜Ｒ４およびバイパス流路９から共用空間部ＳＳに流入した空調空気は、還気流路７を介して空調機２に戻され、熱交換器２１で再度温度調節された後に吹出口２ａから主流路３１に吐出される。
【００３５】
ここで、前述したように、空調空気の一部がバイパス流路９を通過する際、バイパスダンパユニット１０に設けたダンパ１１の開度調節によって流量制御される。この流量制御は、空調機２から給気する総給気風量（第２の風速センサ８の計測値）が略一定となるよう制御される。総給気風量は、各部屋Ｒ１〜Ｒ４へ給気される空調空気とバイパス流路９を通過する空調空気の総量でもある。したがって、各部屋Ｒ１〜Ｒ４への給気風量が変化しても、ダンパ１１の開度を調節することによりバイパス流路を通過する風量を変化させ、空調機２から吐出される空調空気を略一定に制御することが可能となる。よって、空調機２の定格風量を維持することができる。
【００３６】
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００３７】
（１）本実施形態にかかる空気調和装置１によれば、風量計測手段である第２の風速センサ８を前記還気流路７から前記空調機２を介して前記主流路３１におけるバイパス流路９の分岐部９ａまで至る経路の途中に配設した。このため、複雑な専用制御回路が不要となり、簡素な構造で、空調機２の定格風量を維持しつつ各部屋Ｒ１〜Ｒ４の温度制御が可能になるという効果を有する。
【００３８】
特に、還気流路７の途中、または空調機２の吹出口２ａから分岐部９ａの途中に配設することによって、前記の効果が更に高まる。
【００３９】
（２）専用のシステム化された空調機ではなく、汎用性のあるヒートポンプ式の空調機２を利用できるため、コストが安価になる。
【００４０】
（３）また、ヒートポンプ式の空調機２の問題点を解消しつつ、冷温水式のセントラル式空調機と同等の空調環境が得られる。
【００４１】
（４）共用空間部ＳＳは、部屋Ｒ１〜Ｒ４から排出された空調空気を利用して空調されるだけでなく、バイパス流路を経由した空調空気も空調に利用されるので、無駄の少ない空気調和装置となる。
【００４２】
（５）空気調和装置１の構造が簡素化されるため、計装が簡単になり、施工時の計装間違いが減少される。
【００４３】
（６）フロアのパーテーション変更や空調負荷変更等の改装による設計変更にも容易に対応可能になる。
【００４４】
[第２の実施形態]
図２は、本発明の第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００４５】
本実施形態の空気調和装置１Ａは、基本的に第１の実施形態の空気調和装置１と同様の構成となるが、第１の実施形態と異なる点は、バイパス流路９の下流端９ｂを還気流路７に接続した点にある。
【００４６】
具体的には、第１実施形態では、バイパス流路９における下流端９ｂは、共用空間部ＳＳの側壁に接続されている。しかし、本実施形態によるバイパス流路９における下流端９ｂは、還気流路７の途中に接続されている。
【００４７】
その他の構成は、第１の実施形態の空気調和装置１と同様であるため、ここではその同様となった構成の作用を含めた説明は省略するものとする。
【００４８】
以上説明したように第２の実施形態によれば、バイパス流路９の下流端９ｂを還気流路７の途中に接続した場合にも、第１の実施形態と同様の機能を奏する。
【００４９】
[第３の実施形態]
図３は、本発明の第３の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００５０】
本実施形態の空気調和装置１Ｂは、基本的な構成は第１の実施形態の空気調和装置１と同様である。第１の実施形態と異なる点は、一つは給気流路３を、全体的に内部空間容積が大きな分岐チャンバ１００として形成したことにある。また、一つはバイパス流路９を、分岐チャンバ１００の下流側端１００ｂと共用空間部ＳＳの上流側端壁ＳＳｂとに接続させたことにある。
【００５１】
分岐チャンバ１００の下面１００ｃには各部屋Ｒ１〜Ｒ４のＶＡＶユニット４を直接取り付けてあり、分岐チャンバ１００内の空調空気を各ＶＡＶユニット４内に取り込むようになっている。そして、各ＶＡＶユニット４はダクト３４を介して各部屋Ｒ１〜Ｒ４の給気口Ｒinに接続され、ＶＡＶユニット４を通過した空調空気が各部屋Ｒ１〜Ｒ４に分配される。
【００５２】
従って、本実施形態の空気調和装置１Ｂでは、分岐チャンバ１００が主流路として機能し、ダクト３４が分岐流路として機能する。
【００５３】
一方、分岐チャンバ１００の下流側端１００ｂにはバイパスダンパユニット１０が直接取り付けられ、このバイパスダンパユニット１０を介して空調空気の一部がバイパス流路９に取り込まれるようになっている。そして、このバイパス流路９に取り込まれた空調空気は、共用空間部ＳＳの上流側端部内にバイパスされるようになっている。
【００５４】
また、本実施形態では空調機２と分岐チャンバ１００とは、連流路３３で接続されており、この連流路３３内に総給気風量を計測する第２の風速センサ８が配設されている。
【００５５】
その他の構成は、第１の実施形態の空気調和装置１と同様であるため、ここではその同様となった構成の作用を含めた説明は省略するものとする。
【００５６】
以上説明したように第３の実施形態によれば、主流路を分岐チャンバ１００で形成し、この分岐チャンバ１００に各部屋Ｒ１〜Ｒ４のＶＡＶユニット４を直接取り付けた場合にも、第１の実施形態と同様の機能を奏する。また、バイパス流路９を分岐チャンバ１００の下流側端１００ｂと共用空間部ＳＳの上流側端壁ＳＳｂとに接続させた場合にも、第１の実施形態と同様の機能を奏する。
【００５７】
ところで、本発明は、前記各実施形態、特にビル用空調に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく、たとえば個人向け住宅における全館空調も本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更により実施可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１、１Ａ、１Ｂ  空気調和装置
２  空調機
２２  送風機
３  給気流路
３１  主流路
３２  分岐流路
３４  ダクト（分岐流路）
４  ＶＡＶユニット（可変風量装置）
７  還気流路
８  第２の風速センサ（風量計測手段）
９  バイパス流路
９ａ  分岐部
１０  バイパスダンパユニット（バイパス風量制御装置）
Ｒ１〜Ｒ４  部屋
【図１】
0005855880.tif 000002
【図２】
0005855880.tif 000003
【図３】
0005855880.tif 000004