(57)【要約】  幾つかの動作の状態において置換システムの機能を完全にするために、同じ空気調節機に対して入る空気と離れる空気との間の温度勾配を高く維持するように、空気調節機によって供給される電力と、空気調節機の空気流速との調節を組み合わせて行う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
必要な電力または必要な負荷に関連した、空気調節機の置換調節を行う方法であり、
上記空気調節機によって供給される電力の調節を含み、
上記空気調節機によって供給される空気流速の調節もまた組み合わせて含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
調節のために測定される参照パラメータが、分配される空気の、および／または戻ってくる空気の、または周囲空気の温度であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記空気調節機の電力と空気流速との両方の調節を、幾つかの傾きに従って変調させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記電力の調節を変調させることと、空気流速を別々の段階によって調節することとを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記空気調節機の電力と空気流速との両方を、別々の段階によって調節することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記空気流速の調節を変調させることと、空気調節機の電力を別々の段階によって調節することとを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記空気調節機によって供給される電力と、空気調節機によって供給される空気流速との、組み合わせた調節を特徴とする換気空気調節システム。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１つによる調節の方法を用いた、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、置換空気調節を用いて、物を冷却する分野に関するものである。
【０００２】
いわゆる”置換”の技術によれば、本来知られているように、部屋の冷気の流れは床の高さでは低速で供給される。
【０００３】
この流れを供給する空気調節機または冷蔵庫は、部屋の内部または外部に設置されることがある。より濃縮した冷気は床中を広がる。冷気は、例えば冷却されるための装置である部屋内の熱源に接触する時、熱くなり、転換によって上行性移動が生じる。部屋の天井近くで熱せられた空気は、空気調節機に吸い込まれ、冷却されて循環内に戻される。空気調節機を特徴付けるものは、空気が低速であることである。幾つかの書籍により、空気の速度の上限が０．５ｍ／ｓであることが明示されている。冷却空気、すなわち、空気調節機によって放出される空気は、冷却されるための熱源を通り、大気とは混ざらないか、あるいは最低限しか混ざらない。
【０００４】
置換空気の冷却は、導管網を介して外部に設置されるエアコンと接続する、冷却されるために部屋内に設置される空気拡散機を用いて、および／または部屋内に設置されるエアコンを用いて直に、行われる。
【０００５】
置換システムにおいて冷却空気の移動は、床高さでの冷たい冷却空気と天井高さでの温められた冷却空気との間の熱勾配によって引き起こされる。それゆえに、この熱勾配を、設計値に近接させた状態に、またはシステムが正しく動作するためのプリセットされた限界値以上に維持することが非常に重要である。
【０００６】
本発明は、勾配を常に、ある限界値以上に維持することを目的としている。
【０００７】
熱勾配は、空気流速および部屋の熱負荷と結びついている。同じ空気流速で、熱負荷が大きくなればなるほど勾配は大きくなる。同じ熱負荷で、空気流速が小さくなればなるほど勾配は大きくなる。
【０００８】
部屋の熱負荷は、部屋内にある装置によって放出される内生の熱、部屋の人々によって放出される内生の熱、および部屋と外との間の構造物（壁、床、天井）を介して交換される熱によって決まる。
【０００９】
熱負荷は、実質、時間が経てば変化する。なぜなら、人々および装置によって放出される内生の熱と、部屋の内部および外部の状態によって決まる交換される熱との両方が変化するからである。
【００１０】
本発明の先行技術の水準によると、冷却置換を備えたシステムにおいて、空気調節機によって供給される電力を制御することによって調節を行う。しかしながら従来のシステムは、過度に温度勾配が低下する時、完全に、温度勾配におけるばらつきを防ぐという目的を達成できない。これにより、置換システムの正確な機能を妨げる。
【００１１】
上述した問題を避けるために、本発明によって、請求項１に請求されるような調節方法、および請求項７に請求されるようなシステムが、対策に役立てられる。さらに新しくかつ有効な特徴が、従属項において請求される。すなわち、調節方法は、空気調節機によって供給される電力、および空気調節機の空気流速を、連続的にかつ合わせて調節することを提供する。空気流速および電力の両方の調節を、変調させる型のものであってもよい。または、電力の調節を変調させて、空気流速の調節を別々の段階によって行ってもよい。または、空気流速および電力の調節を、別々の段階によって行ってもよい。または、最後に、空気流速の調節を変調させて、電力の調節を別々の段階によって行ってもよい。
【００１２】
新たな調節方法は、上述した目的を達成し、技術水準に関連付けて上述した欠点を改善する。特に、新たな調節方法は、温度勾配を常に均等に維持する、あるいは設計値に近接させて変化させる。さらに、周囲温度が低下するに連れて、ファンが供給すべき電力が大きく低下するという理由で、ファンの電力消費に関する効果がある。
【００１３】
限定されない本発明の実施例について、添付する図を参照にして、以下において述べる。
図１は、空気調節機によって供給される電力と空気流速との両方（Ｙ軸にその両方をプロットした）の調節を変調させる場合の、本発明の調節方法を示したものであり、システムが必要とする電力（またはシステム負荷、Ｘ軸にプロットした）の関数として（に関連した）、空気流速を実線で示し、空気調節機によって供給される電力を点から成る線で示したグラフである。
図２は、図１の場合の、空気流速、および空気調節機の電力の変調を測定温度（Ｘ軸）の関数としてプロットし、図１と同様である図形記号で、空気流速、および空気調節機によって供給される電力をＹ軸にプロットしたグラフである。
図３は、図１のような調節の場合の、特に、空気温度（Ｘ軸）が変化する間に温度勾配（Ｙ軸）が一定に維持されているという本発明による効果を示したものであり、実線が従来の調節による温度勾配の傾き（傾向）を示し、点線が本発明の調節による温度勾配の傾きを示し、より太い水平破線が正確な置換機能のための設計勾配を示したグラフである。
図４は、本発明の他の効果、すなわち、ファン消費量の減少を示したものであり、ファン消費割合を、Ｘ軸にプロットされる空気温度の関数としてＹ軸に示し、従来の調節による消費量を実線で、直流ファンの場合での本発明の調節による消費量を点線で、交流ファンの場合での本発明の調節による消費量を四角からなる線で示したグラフである。
図５は、システムが必要とする電力（Ｘ軸に示した）の関数として、段階による空気流速調節（Ｙ軸に実線で示した）と、電力調節の変調（Ｙ軸に点線で示した）とを用いた実施の形態における調節方法を示したグラフである。
図６は、図５のような本発明の実施の形態を示したものであり、空気調節機によって供給される電力と空気流速とを、図５と同じ形状で示し、空気温度の関数としてプロットしたものである。
図７は、空気温度（Ｘ軸に示した）の関数として、従来の調節（実線）と図６に示したような調節（点線）とによる温度勾配の傾き（Ｙ軸に示した）、および設計勾配（太い水平破線）を示したものである。
図８は、空気温度（Ｘ軸に示した）の関数としてファンの消費量（Ｙ軸に示した）を示したものであり、直流電源供給を用いたファンの場合（点線）および交流電源供給を用いたファンの場合（四角からなる線）の図６に示した調節と、従来の調節（実線）とを示したものである。
図９は、最初のグラフ（ａ）が、空気調節機により供給される一定の電力（点線）を用いた段階的な空気流速の調節（実線）を示したものであり、２番目のグラフ（ｂ）が、空気調節機により供給される電力（点線）と空気流速（実線）との両方の段階的な調節を示したものであり、（ａ）と（ｂ）との両方の場合にシステムが必要とする電力の関数として示したものである。
図１０は、空気温度の関数として、空気流速（実線）と、空気調節機によって供給される電力（点線）との、段階による調節を示したグラフである。
図１１は、空気温度の関数として、従来の調節から得られる温度勾配（実線）と、図９および図１０に示した調節から得られる温度勾配（点線）とを示したものであり、設計勾配を、太い水平破線で示したグラフである。
図１２は、空気温度の関数として、ファンの消費量に対する効果を示したものであり、従来の調節については実線で、直流ファンの場合の図９および図１０に示した調節については点線で、交流ファンの場合の図９および図１０に示した調節については四角からなる線で、ファンの消費量をＹ軸にプロットしたグラフである。
図１３および図１４は、空気調節機によって供給される電力の段階による調節（点線）、および空気流速調節の変調（実線）を用いた実施の形態に関するものであり、図１３はシステムが必要とする電力をＸ軸にプロットしたものであり、図１４は空気温度をＸ軸にプロットしたものである。
【００１４】
本発明の出願の対象は、置換原理あるいはそのようなものによって機能する、部屋の空気調節機における調節方法である。またそれ故に、本発明の出願の対象は、調節される部屋が必要とする電力に関係なく、調節される部屋内を、設計温度勾配に、または設計勾配より高く一定に維持する調節方法である。新たな方法によって、調節の組合せを、空気調節機によって供給される電力、および空気調節機の空気流速によって行う。空気流速は、ファンの回転数を変化させること、エアロックを用いること、またはその他の方法によって変化する。
【００１５】
新たな方法によると、更に特別に、空気調節機の内部または外部にセンサが設置される方法を用いて、システムが必要とする負荷（必要とする電力）の変動を示す空気温度の変動を測定する。測定される温度は、分配される空気の温度、戻ってきた空気の温度、またはその両方であればよい。空気流速と電力とを、この／これらの測定される温度の関数として、勾配がプリセットされた値におおよそ維持されるように調節する。
【００１６】
空気流速と電力との調節の組合せを、様々な方法で行ってもよい。
【００１７】
図１〜４は、本発明の第一の実施の形態に関する。第一の実施の形態によれば、空気流速と電力との両方の調節の”変調”を行う。本文において、”変調”という表現は、少しも不連続でない、連続した機能を用いて制御されるパラメータ（電力および／または流速）の変動に相当する。第一の実施の形態において、システムが必要とする電力が１００％のとき、空気調節機によって供給される電力と、空気流速との両方が１００％（設計値）である。システムが必要とする電力または負荷が低下するに連れて、供給される電力と空気流速との両方は、いくつかの傾きに従って増大する。図１および図２は、線状の変動を示す。温度センサの感度を改善させるために、および／または、幾つかの場合において部屋の空気を移動させるために、空気流速が最小値以下に低下しないようにする措置がなされる。実際には、空気流速および電力の調節を、必要とされる負荷の連続測定よりむしろ、図２に示したように、空気温度を連続測定して行う。温度は必要とされる負荷を示すものである。両方のパラメータ（空気調節機の電力および空気流速）の調節は、図２で垂直の破線で示した、ある調節範囲内に起きる。調節範囲の幅は無秩序であり、得られる制御の精度に依存するのみである。この範囲内で、上述した調節方法が適用される。
【００１８】
従来の調節方法を用いると、空気調節機が単独で電力調節することにより、勾配は置換原理に従って、システムの正確な機能を妨げる値と同じくらいまで極端に低下する一方、上述した調節方法を用いて、温度勾配は維持され、１００％（設計値）と同等になる。さらに、ファンの回転を修正することによって流速の変動がおきた場合、図４に示したように、ファンの電気消費量に関して大きな効果が得られる。すなわち、従来の調節方法を用いると、周囲温度の変動に伴ってファンの消費量は常に１００％であるのに対して、図１および図２に示したような調節方法を用いると、交流ファンと直流ファンとは異なる範囲で、相当の減少がある。
【００１９】
本発明による第二の実施の形態について、図５〜８に関連して示した。システムが必要とする電力が１００％のとき、空気調節機によって供給される電力と、空気流速との両方が、１００％（設計値）と同等である。別々の段階（幾つかの数の段階）によって空気流速を変化させることと、続く、幾つかの傾き（変動を変調させること）に従って、空気調節機が供給する電力を変化させることとにより調節を行う。これにより、システムが必要とする電力が変化する、または、むしろ測定される空気温度が変化する。温度センサの感度を改善するために、および／または、一部の場合に部屋の空気を移動させるために、システムが必要とする電力が最小の場合、空気流速もまた最小値に維持してもよい。図６において、２つの垂直破線が調節範囲を定めている。調節範囲の量は無秩序であり、得られる制御精度によって決まる。空気流速の変動の段階が作動する温度値は変更可能であり、得られる温度勾配は、正確に置換の機能を行わせるための最小値より大きい。
【００２０】
第二の実施の形態における効果は、第一の方法の効果と類似している。特に、図７に見られるように、勾配は常に、適正に置換機能するための下限値以上に維持されている。さらに、図８に示したように、ファンの回転の変動により流速の変動が起きる場合、周囲温度が低下するに連れて（それゆえに、システムが必要とする電力が低下するに連れて）、（単数または複数の）ファンの消費量が減少する。減少は、ファンが交流で供給されるか直流で供給されるかによって異なる。
【００２１】
本発明による第三の実施の形態において、別々の段階による調節を、空気流速と電力との両方に実行する。この実施の形態を、図９〜１２に示した。
【００２２】
電力の段階調節は、実際のところはエネルギーの調節である。実際には、空気調節機は作動して、作動を停止する。しかし、それでもやはり空気調節機は、作動時には常に電力の１００％を供給する。例えば、エネルギーの５０％を得るために、３０分間作動し、さらに３０分間作動停止する。
【００２３】
図９（ａ）のような一つの段階調節の場合、圧縮機が機能するとき、圧縮機は常に電力の１００％を供給する。システムが必要とする電力が最大設計電力に到達するまで（または、さらに最大設計電力を超えるまで）、空気流速は最大量に等しい。この場合、空気流速が設計最大値まで上昇する。
【００２４】
図９（ｂ）の場合、空気調節機によって供給される電力を、２つの段階を形成するように制御する。空気流速は、システムが必要とする電力値に対して、別々の段階によって低下する。システムが必要とする電力値は、空気調節機によって供給される電力調節のパーセントの関数として変化しうる。
【００２５】
前述の場合は、実際には、図１０のグラフに見られるように、センサによって読まれる（分配される、戻ってくる、またはその両方の）空気温度に基づいて調節を行う。調節範囲内で、空気流速は別々の段階によって低下する。調節範囲の幅は無秩序であり、得られる制御精度によって決まるのみである。空気流速の変動段階が作動する温度値は変化してもよい。段階は、調節範囲の最小温度より低い値で作動し、また調節範囲の最大温度より高い値で作動停止してもよい。
【００２６】
特に、他の実施の形態に関して述べたように、調節方法により温度勾配を定められた閾値以上に維持するという効果が得られる。そして、従来の調節システムと比較して、周囲温度が低下するに連れてファンの消費量が相当減少するという効果が得られる。減少は、直流で供給されるファンにとって、より顕著である。
【００２７】
第四の実施の形態によれば、別々の段階による電力の調節と、空気流速の調節を変調させることとを実行する。上記２つの調節を、図１３においてシステムが必要とする電力の関数として示し、図１４において（分配される、戻ってくる／周囲の、またはその両方の）空気温度の関数として示した。垂直破線で定められた調節範囲内で、温度が低下するに連れて、空気流速は幾つかの傾きに従って連続的に低下し、空気調節機によって供給される電力は段階によって低下する。前述の実施の形態に関して述べたような効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】空気調節機によって供給される電力と空気流速との両方（Ｙ軸にその両方をプロットした）の調節を変調させる場合の、本発明の調節方法を示したものであり、システムが必要とする電力（またはシステム負荷、Ｘ軸にプロットした）の関数として（に関連して変化するように）、空気流速を実線で示し、空気調節機によって供給される電力を点から成る線で示したグラフである。
【図２】図１の場合の、空気流速、および空気調節機の電力の変調を測定温度（Ｘ軸）の関数としてプロットし、図１と同様である図形記号で、空気流速、および空気調節機によって供給される電力をＹ軸にプロットしたグラフである。
【図３】図１のような調節の場合の、特に、空気温度（Ｘ軸）が変化する間に温度勾配（Ｙ軸）が一定に維持されているという本発明による効果を示したものであり、実線が従来の調節による温度勾配の傾きを示し、点線が本発明の調節による温度勾配の傾きを示し、より太い水平破線が正確な置換機能のための設計勾配を示したグラフである。
【図４】本発明の他の効果、すなわち、ファン消費量の減少を示したものであり、ファン消費割合を、Ｘ軸にプロットされる空気温度の関数としてＹ軸に示し、従来の調節による消費量を実線で、直流ファンの場合での本発明の調節による消費量を点線で、交流ファンの場合での本発明の調節による消費量を四角からなる線で示したグラフである。
【図５】システムが必要とする電力（Ｘ軸に示した）の関数として、段階による空気流速調節（Ｙ軸に実線で示した）と、電力調節の変調（Ｙ軸に点線で示した）とを用いた実施の形態における調節方法を示したグラフである。
【図６】図５のような本発明の実施の形態を示したものであり、空気調節機によって供給される電力と空気流速とを、図５と同じ形状で示し、空気温度の関数としてプロットしたものである。
【図７】空気温度（Ｘ軸に示した）の関数として、従来の調節（実線）と図６に示したような調節（点線）とによる温度勾配の傾き（Ｙ軸に示した）、および設計勾配（太い水平破線）を示したものである。
【図８】空気温度（Ｘ軸に示した）の関数としてファンの消費量（Ｙ軸に示した）を示したものであり、直流電源供給を用いたファンの場合（点線）および交流電源供給を用いたファンの場合（四角からなる線）の図６に示した調節と、従来の調節（実線）とを示したものである。
【図９】最初のグラフ（ａ）が、空気調節機により供給される一定の電力（点線）を用いた段階的な空気流速の調節（実線）を示したものであり、２番目のグラフ（ｂ）が、空気調節機により供給される電力（点線）と空気流速（実線）との両方の段階的な調節を示したものであり、（ａ）と（ｂ）との両方の場合にシステムが必要とする電力の関数として示したものである。
【図１０】空気温度の関数として、空気流速（実線）と、空気調節機によって供給される電力（点線）との、段階による調節を示したグラフである。
【図１１】空気温度の関数として、従来の調節から得られる温度勾配（実線）と、図９および図１０に示した調節から得られる温度勾配（点線）とを示したものであり、設計勾配を、太い水平破線で示したグラフである。
【図１２】空気温度の関数として、ファンの消費量に対する効果を示したものであり、従来の調節については実線で、直流ファンの場合の図９および図１０に示した調節については点線で、交流ファンの場合の図９および図１０に示した調節については四角からなる線で、ファンの消費量をＹ軸にプロットしたグラフである。
【図１３】空気調節機によって供給される電力の段階による調節（点線）、および空気流速調節の変調（実線）を用いた実施の形態に関するものであり、システムが必要とする電力をＸ軸にプロットしたものである。
【図１４】空気調節機によって供給される電力の段階による調節（点線）、および空気流速調節の変調（実線）を用いた実施の形態に関するものであり、空気温度をＸ軸にプロットしたものである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月8日(2003.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
空気調節される部屋内の熱勾配を設計値より高く、または設計値に維持するための、必要な電力または必要な負荷に関連した、空気調節機の置換調節を行う方法であり、
上記空気調節機によって供給される電力の調節を含み、
上記空気調節機によって供給される空気流速の調節もまた組み合わせて含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2005514575.tif 000017
2005514575.tif 000018
2005514575.tif 000019