(57)【要約】【課題】  汎用のファンコイルユニットを使用可能とし、省エネルギ、省スペース、施工性の向上を図った分配給気装置を提供することを目的とする。【解決手段】  分配給気装置は、ファンコイルユニット１と、その吹き出し口に接続した可変空気流量ユニット２とで構成される。ファンコイルユニットは、ケーシング１４の内部に、空気を吸い込む１台のファン１１、コールドコイル１２、ホットコイル１３を備える。可変空気流量ユニットは、複数のゾーン７に対応させてケーシング２９内に形成した分流路２６と、各分流路内に設置した風速センサ２１とダンパ２２を備える。制御回路２３が、風速センサからの風速信号とゾーンごとに設けた手元スイッチ５からの設定信号にもとづいて、ダンパの開度を個別に制御するとともにファンのモータタップ設定を制御することで、各ゾーンに対する送風量を制御する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンコイルユニットと複数の被空調空間に個別に給気する可変空気流量ユニットとを組み合わせた分配給気装置であって、
前記ファンコイルユニットは、空調対象の前記複数の被空調空間に共通のファンと、熱交換器とを備え、
前記可変空気流量ユニットは、
前記複数の被空調空間ごとに給気するための分流路と、
該各分流路内に設置した送風量を制御するダンパと、
空調条件を前記被空調空間ごとに個別に設定する手元スイッチと、
前記ダンパの開度を個別に制御する風量制御手段とを備え、
前記風量制御手段は、前記手元スイッチの設定信号にもとづいて、前記ダンパの開度を制御することで、前記各被空調空間に対する送風量を制御可能とすることを特徴とする分配給気装置。
【請求項２】
前記風量制御手段は、前記手元スイッチの設定信号にもとづいて、さらに前記ファンコイルユニットのファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の分配給気装置。
【請求項３】
前記可変空気流量ユニットは、各分流路内に風速センサを備え、
前記風量制御手段は、前記手元スイッチの被空調空間ごとの設定信号と、対応する前記分流路の風速センサからの風速信号とにもとづいて、前記ダンパの開度を制御するとともに、さらに前記ファンコイルユニットのファンの回転数を制御することで、前記各被空調空間に対する送風量を制御可能とすることを特徴とする請求項１に記載の分配給気装置。
【請求項４】
前記可変空気流量ユニットは、前記ファンコイルユニットに直結し、
前記分流路は、流路断面の中央に窓部を有する多孔板を入口側に備え、前記窓部の下流側に前記風速センサが配置されたことを特徴とする請求項３に記載の分配給気装置。
【請求項５】
前記多孔板の窓部の面積は、分流路の流路断面積に対して３０〜５０％の範囲の面積としたことを特徴とする請求項４に記載の分配給気装置。
【請求項６】
前記多孔板の窓部を除く部分の開口率が７０％以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の分配給気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個別空調用の分配給気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一つの空調機で複数の被空調空間を個別に空調する場合、空調機内に分流路を形成し、分流路ごとにファンを設け、分流路の出口と被空調空間を給気ダクトで連結し、各被空調空間の吹き出し口から給気する方式が知られている（特許文献１）。
そのような従来例を図５にもとづいて説明する。この例は、一つの病室をカーテンにより４つのゾーン７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）に分けて、各ゾーン７に１つのベッドを配置し、各ゾーン７を個別の被空調空間として患者の希望に応じた風量の給気を行う場合である。
【０００３】
空調機１’は、横長箱型のケーシング内に熱交換用のコールドコイル（ＣＣ）１２と、ホットコイル（ＨＣ）１３を配置した熱交換室１７’と、この熱交換室１７’と連通する被空調空間数分の分流路２６’（２６’Ａ、２６’Ｂ、２６’Ｃ、２６’Ｄ）とを形成し、各分流路２６’に小型のファン１５（１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ）が設けられている。
各分流路２６’の出口は天井内に設置された給気ダクト４に接続し、各ゾーン７の天井部に設けられた吹き出し口６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）から各ゾーン７に給気される。
各ゾーン７には、手元スイッチ５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）が配置されている。手元スイッチ５には、「オフ」と、「低」、「中」、「高」の設定位置が設けられ、当該ファン１５のモータの３速タップが、手元スイッチ５の設定位置に対応して切り変えられる。
【特許文献１】特許２９３０２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、空調対象の熱交換容量の点からは、現に市場にある汎用のファンコイルユニットで対応可能な場合でも、被空調空間数分の分流路２６’ごとにファン１５を設ける専用設計の空調機１’になっていた。
【０００５】
そのため、空調機１’のコストが高くなる。さらに、小型のファン１５が被空調空間数分必要となるため、汎用のファンコイルユニットの場合より消費電力が多く、省エネルギ性に欠け、騒音値が高いという問題があった。
またファン１５が各分流路２６’に組み込まれるため分流路２６’の幅が大きくなり、空調機１’全体の分流路出口側の幅が大きくなる。その結果、省スペース、施工性の点で劣るという問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決するために、汎用のファンコイルユニットを使用可能とし、省エネルギ、省スペース、施工性の向上を図った分配給気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、ファンコイルユニットと複数の被空調空間に個別に給気する可変空気流量ユニットとを組み合わせた分配給気装置であって、ファンコイルユニットは、空調対象の複数の被空調空間に共通のファンと、熱交換器とを備え、可変空気流量ユニットは、複数の被空調空間ごとに給気するための分流路と、各分流路内に設置した送風量を制御するダンパと、空調条件を被空調空間ごとに個別に設定する手元スイッチと、ダンパの開度を個別に制御する風量制御手段とを備え、風量制御手段は、手元スイッチの設定信号にもとづいて、ダンパの開度を制御することで、各被空調空間に対する送風量を制御可能とするものとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、空調対象の複数の被空調空間に共通のファンと熱交換器とにより所要の送風量を賄うファンコイルユニットに、複数の被空調空間に給気を分ける分流路を形成し、分流路に設けたダンパの開度で分流路の風量を制御する可変空気流量ユニットを組み合わせているので、分流路ごとに小型のファンを設ける場合より、大型の余裕のあるファンとファン用のモータを用いる事ができ、送風効率が向上し、消費電力が少なくて済む。また、騒音が低減される。
【０００８】
また、分流路内にファンを設けず、アクチュエータ付きのダンパを設けるだけなので、分流路の幅が小さくでき、従来の専用設計の空調機の幅に比較して、汎用のファンコイルユニットと可変空気流量ユニットとを組み合わせた分配給気装置全体の幅が小さくできる。その結果、従来のものより小型化が可能となり、省スペース、施工性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は本発明の分配給気装置の構成図である。
例えば、一つの病室をカーテンにより４つのゾーン７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）に分けた各ゾーン７に１つのベッドが配置され、各ゾーン７をそれぞれ一つの被空調空間として、患者の希望に応じた風量による空調を可能とするため、分配給気装置から天井内に配置された給気ダクト４を経て各ゾーン７の天井部に設けられた吹き出し口６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）からゾーン７に空調された空気が給気される。
各ゾーン７には、手元スイッチ５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）が配置され、例えば「オフ」と、「低」、「中」、「高」の３段階の風量の設定を可能としている。
【００１０】
空調対象の複数の被空調空間に対して１台のファンコイルユニット１が設けられ、その横長箱型のケーシング１４内に、熱交換用のコールドコイル（ＣＣ）１２とホットコイル（ＨＣ）１３とファン１１を組み込んで熱交換室１７を形成している。このファン１１のモータは、例えば「Ｈ」、「Ｍ」、「Ｌ」の３速タップを有している。
コールドコイル１２、ホットコイル１３にはそれぞれ冷水配管、温水配管が接続している。
【００１１】
ファンコイルユニット１は、空気吹き出し口側で、可変空気流量ユニット２と接続している。
可変空気流量ユニット２は、その横長箱型のケーシング２９内に、ファンコイルユニット１の熱交換室１７と連通する被空調空間数分の矩形の流路断面を有した分流路２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）が形成されている。
【００１２】
各分流路２６の入口には、分流路断面の中央に円形の窓部２４（図２参照）を有する多孔板２５が設置されている。多孔板２５の窓部２４の下流側に、風車形式の風速センサ２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ）が設置され、その回転羽根部の中心軸は流れ方向から見て前述の窓部２４の中心と合っている。
多孔板２５の窓部２４の面積は分流路２６の流路断面積の３０〜５０％であり、その直径は風速センサ２１の回転羽根部の直径（計測有効範囲）とほぼ同じである。また、多孔板２５の窓部２４を除いた部分の開口率は７０％以上としてある。
図２の（ａ）は、図１のＸ部拡大図である。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＹ−Ｙ矢視図である。図２では、分流路２６Ｂを例に風速センサ２１Ｂと多孔板２５の位置関係を示したが、他の分流路２６Ａ、２６Ｃ、２６Ｄも同じ構成である。
【００１３】
分流路２６内の風速センサ２１の下流側にはアクチュエータ付きのダンパ２２（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）が配置され、アクチュエータでダンパを駆動し、分流路２６を全閉から全開まで制御可能としている。
分流路２６は、その出口側において各ゾーン７の吹き出し口６まで配管されている給気ダクト４に接続している。
【００１４】
可変空気流量ユニット２は、制御回路２３を備え、各ゾーン７の手元スイッチ６の風量設定信号は、制御回路２３に入力される。また、各分流路２６の風速センサ２１の風速信号も制御回路２３に入力される。制御回路２３では、風速センサ２１の風速信号を風量に換算して、各ゾーン７からの手元スイッチ５の３段階の風量設定に対応するように、ダンパ２２のアクチュエータを制御し、開度を調節する。制御回路２３は、さらにファンコイルユニット１のファン１１のモータタップを選択制御したり、モータを停止したりする。
なお、制御回路２３は、例えばマイクロコンピュータと不揮発メモリとリレースイッチを含んでおり、ケーシング２９のメンテナンスしやすい適切な位置に取り付けられている。リレースイッチは、マイクロコンピュータに制御されてファン１１のモータタップを切り替える。
また、ダンパ２２のアクチュエータは無通電時、ダンパ２２を全閉状態にするように構成されている。
【００１５】
次に、図３にもとづいて、多孔板の働きを説明する。ファンコイルユニット１のファン１１で給気され、ホットコイル１３、コールドコイル１２を通過直後の気流は、空気の流れを矢印で示すように乱れた気流状態である。つまり乱流、偏流が存在する気流状態である。乱れた気流中では、風速センサ２１は正確な風速の測定ができない。
そこで、分流路２６の流路断面積の３０〜５０％の面積を有する円形の窓部２４を流路断面の中央に有する多孔板２５を、分流路２６の入口側に設ける。そして、分流路２６に流入する気流を窓部２４に誘導しつつ、自身の開口率７０％以上の多孔板２５も小口径の孔に給気を通過させて、気流を整流している。
【００１６】
この結果、給気が多孔板２５および風速センサ２１を通過するときに、気流が窓部２４に絞り込まれることによる圧損の増大を少なくしている。
また、流路断面積の３０〜５０％の窓部２４（計測有効範囲）に気流を誘導することにより分流路に流入した気流の乱流、偏流を緩和し、計測有効範囲の径方向の流速分布を平坦にしている。
【００１７】
次に、制御回路２３における各ゾーン７の風量制御と、ファンコイルユニット１のファン１１の回転数の制御方法を以下に説明する。
手元スイッチ５の設定位置は「オフ」、「低」、「中」、「高」の４位置となっているので、ゾーン数が４の場合スイッチ位置の組み合わせパターンは２５６通りとなる。
この２５６通りの組み合わせを制御回路２３のマイクロコンピュータで演算し、ファン１１のモータタップを設定する。
【００１８】
制御回路２３の不揮発メモリは、図４の表に示すパラメータ値を記憶している。パラメータ値は、例えば各ゾーンの手元スイッチの設定位置の「高」、「中」、「低」それぞれに対応する最大風量値、中間風量値、最小風量値と、ファンコイルユニット１の「Ｈ」、「Ｍ」、「Ｌ」の各モータタップに対する運転上限値、運転下限値である。
記憶させるパラメータ値の最大風量値、中間風量値、最小風量値は、１ｍ３／ｈ単位で、運転上限値、運転下限値は０．１％単位で設定可能であり、適宜パラメータ値を書き換えできる。
制御回路２３は、図４の表のＮｏ．００１から００４までの最大風量値を合計し、「全風量合計値」とする。また、現在の各手元スイッチ５の風量設定位置に対応する風量を合計し、「現在の要求風量合計値」とする。
【００１９】
ついで、制御回路２３は、（「現在の要求風量合計値」／「全風量合計値」）×１００＝「現在の要求風量比率」により、「現在の要求風量比率」を得て、図４の表のＮｏ．０１３から０１８までの各モータタップに対する運転上限値、運転下限値と比較し、いずれのモータタップ位置に対応するかを判定し、モータタップ位置を設定する。
例えば、４つのゾーンの手元スイッチ５の設定が全て「中」の設定の場合、
（（１３０×４）／（１８０×４））×１００＝７２．２％
となり、ファン１１のモータタップは「Ｍ」が設定される。
【００２０】
本実施の形態の制御回路２３は本発明の風量制御手段を構成する。また、コールドコイル１２およびホットコイル１３は、本発明の熱交換器に対応する。
以上のように本実施の形態によれば、空調対象の複数の被空調空間分の所要熱交換容量を有した共通のファン１１とコールドコイル１２およびホットコイル１３を有するファンコイルユニット１と、その下流側に必要数の被空調空間分の分流路２６を形成し、分流路２６内に設けたダンパ２２で各ゾーンへの風量を制御する可変空気流量ユニット２とを直接接続して組み合わせ、分配給気装置を構成するものとしている。
【００２１】
その結果、ファンコイルユニット１として現に市場にある汎用のファンコイルユニットを使用できるので、空調対象の被空調空間に対して共通の熱交換室１７’と必要な数の分流路２６’を形成し、分流路２６’内にファンを配置する従来の専用設計の空調機１’よりコストを安くできる。
また、分流路内ファンを設けず、風速センサ２１とアクチュエータ付きのダンパ２２を設けるだけなので、分流路の幅を小さくできる。その結果、従来の専用設計の空調機１’の幅に比較して、汎用のファンコイルユニットと可変空気流量ユニットとを組み合わせた分配給気装置全体の幅が小さくできる。たとえば従来、１６００ｍｍ幅の専用設計の空調機１’（図６参照）であったものが、本発明を適用すると、ファンコイルユニット１の幅は１０００ｍｍ、可変空気流量ユニットの幅は６００ｍｍとコンパクトになり、省スペースで、施工性が向上する。
【００２２】
また、ファンは小型のものより大型のほうが送風効率は高いので、全風量合計値が同じとき、従来のように分流路ごとに小型のファン１５を設けて運転するより、１台のファン１１を運転するほうが１４％（５０Ｈｚ）、１９％（６０Ｈｚ）節電できる。また、運転騒音も効率のよい１台のファンの方が低減する。
【００２３】
また、コールドコイル１２、ホットコイル１３を過ぎた後の気流は乱れた状態であるが、分流路２６の中央に窓部２４を有する多孔板２５を分流路２６の入口側に設け、窓部２４に気流を誘導しつつ窓部２４の径方向の流速分布を平坦化し、また多孔板２５も小口径の孔に給気を通過させて、気流を整流している。
この結果、低圧損で精度のよい風速計測ができる。
また多孔板２５を設けて整流しているので、分流路２６は気流の整流のために長い流路を必要とせず、可変空気流量ユニット２をコンパクトにでき、ファンコイルユニット１の吹き出し口側に直接取り付けることができ、ファンコイルユニット１と可変空気流量ユニット２を組み合わせた分配給気装置全体としてコンパクトに設置可能としている。
【００２４】
さらに、制御回路２３は、各被空調空間の風量をダンパ２２の開度だけで設定するのではなく、各被空調空間の要求風量を合計して、「全風量合計値」で除した比からファン１１の最適のモータタップの設定を一意に決め、風速センサ２１からの風速信号によって風量を検出し、各手元スイッチ５の設定信号に対応した風量に合うように各ダンパ２２の開度を制御しているので、容易に各被空調空間の所要の風量の給気を行うことができる。
【００２５】
なお、従来はファン１５の回転数の切り替え段数がそのモータタップの数により制限されており、手元スイッチ５は、例えば「低」、「中」、「高」の３速設定に制限された。しかし、本実施の形態において、手元スイッチ５の設定を「オフ」、「Ｍｉｎ〜Ｍａｘ」とし、「Ｍｉｎ〜Ｍａｘ」はスライドまたはノブにより連続設定可能とすることにより、ダンパ２２の開度を連続的に調整でき、各ゾーン７の風量を連続的に制御可能とできる。
【００２６】
さらに、手元スイッチ５と制御回路２３を風量設定、風量制御機能だけでなく、温度設定、自動温度制御機能とすることも容易に可能である。
例えば、手元スイッチ５は温度センサと温度設定機能を備え、制御回路２３は、手元スイッチ５の温度センサの検出温度が設定温度に一致するように、個々のダンパ２２をフィードバック制御し、さらに各分流路２６のダンパ２２によって決まる「現在の要求風量合計値」を満足するように、ファン１１のモータタップ設定を制御するようにしてもよい。
【００２７】
なお、実施の形態のファンコイルユニット１において、熱交換室１７の入口側にファン１１を配置する構成を示したがそれに限定されるものではない。
熱交換室１７の出口側にファン１１を配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】多孔板と風速センサの詳細を示す図である。
【図３】多孔板の気流の整流効果を説明する図である。
【図４】制御回路が予め記憶するパラメータを説明する図である。
【図５】従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１        ファンコイルユニット
１’      空調機
２        可変空気流量ユニット
４        給気ダクト
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ    手元スイッチ
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ    吹き出し口
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ    ゾーン
１１      ファン
１２      コールドコイル
１３      ホットコイル
１４、２９    ケーシング
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ    ファン
１７、１７’    熱交換室
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ    風速センサ
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ    ダンパ
２３      制御回路
２４      窓部
２５      多孔板
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ    分流路
２６’Ａ、２６’Ｂ、２６’Ｃ、２６’Ｄ    分流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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