(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれパッケージ型エアコンである複数台の空気調和機と、
それぞれの空気調和機に接続されている送風ダクトと、
それらの送風ダクト同士を連通すると共に、複数の空調対象ゾーンへの吹き出し口を備えている連通ダクトと、
前記送風ダクトの途中から分岐し前記空気調和機の吸気側に給気の一部を戻すための戻りダクトと、を有し、
前記送風ダクトの先端が前記連通ダクトの途中に、互いに離れた連結点で連結されると共に、前記連結点同士の間に、各送風ダクトからの風量を調節または遮断するための風量ダンパが介在され、
前記連通ダクトの先端側が前記連結点から空調対象ゾーンに向かって延び、その先端に前記吹き出し口が開口しており、
前記送風ダクトにおける戻りダクトの分岐点と前記連結点との間にそれぞれ第２風量ダンパを備え、
それぞれの戻りダクトの途中に第３風量ダンパを備えているスポット空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスポット空調システムに関する。さらに詳しくは、複数台の空気調和機（エアコン）の吹き出し口を、広い空気調和対象ゾーンに分散して配置して、各吹き出し口からスポット的に空気調和を行うのに適するスポット空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄構内や工場の作業エリアなど、密閉しにくい広い空間に対して冷房や暖房などの空気調和を行う場合、全体を空気調和するには大規模な空調機が必要で、効率が低い。そのため従来より、たとえば図７に示すように、いわゆるパッケージ型のエアコン１０１の吹き出し口１０２を対象領域内に複数個所に分散して配置し、比較的狭い対象ゾーンＺ１、Ｚ２ごとに空調を行うという、スポット空調（局所空調）の方法が採用されている。それにより必要な小領域のみの空調を行い、省エネルギ効果を図ることができる。なお、符号１０３はエアコン１０１と対象ゾーンの間を連結する送風ダクトであり、符号１０４はエアコン１０１の空気吸い込みダクトである。
【０００３】
他方、特開平４−６３３９号公報には、図８に示すような副流路（戻り流路）１１０を備えたヒートポンプ式空調装置が開示されている。このものは吸気口１１１から熱交換機１１２を経て送風口１１３へ至る主流路１１４と、熱交換機１１２の下流に設けた送風機１１５と、前記主流路の送風口１１３に近い部位と吸気口１１１に近い部位と連結する副流路１１０とを備えている。そして主・副流路への送風を切り換えるダンパ１１６と、冷媒圧力／空気温度検出手段１１７とを設け、空気温度の上昇に伴って副流路１１０の開度を小さくしていく切り換えダンパの制御装置を採用している。このものは、ヒートポンプ式の空調機の立ち上がり時、とくに暖房時に冷風が出て強風で吹き出すと人体に不快感を与えるという問題を解決しようとするものであり、上記構成により、温度が低いときには主流路１１４からの吹き出しを抑制し、副流路１１０で空気を還流させ、それによって冷媒温度を速やかに上昇させて、暖房能力を最大限に発揮させることができるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のスポット空調の方法は、必要な領域にスポット的に空気調和を行うため、ある程度省エネルギ効果がある。しかし個々のエアコンは個別に運転するため、エアコンの運転条件の制限によって、風量の調整幅や、温度の調整幅に限界がある。たとえば一般には定格風量の６５〜１００％の風量で運転する必要があり、風量を絞りすぎるとファンがサージングを起こし、急激に能力が低下する。また、冷房の場合、冷却コイル面に霜が発生する可能性がある。そのため、要求される風量以上の風量にする必要があり、エネルギが無駄に使用される。さらに各ゾーンごとにエアコンが独立しているため、たとえば２台運転の場合で、全体として５０％の負荷の場合でも、スポット給気の要求エリアが２ゾーンにまたがる場合は、１台のエアコンを止めるとそのゾーンの空調環境が低下するため、２台共運転する必要があり、エネルギが無駄になる。
【０００５】
また、１台のエアコンの冷房能力や暖房能力には限界があり、夏期で対象ゾーンの温度が高い場合は、充分な低温度送風ができない場合がある。そして暖房時にも充分な高温度送風ができない。たとえば、吸い込み空気が温度３５℃（夏期）、相対湿度５５％、湿球温度２７℃の場合、１００％風量時には、冷房時下限が約２３℃である。また、吸い込み温度が５℃（冬期、室内）の場合、１００％風量時には、暖房上限が約２４℃である。そのため、吹き出し口の周辺の人に対して充分に冷風、温風を吹き出すことができない。
【０００６】
本発明は、従来独立的に運転していた複数台のスポット空調用エアコンをシステムとして総合的に運転し、それにより、各エアコンの運転条件を満たしながら風量の調整範囲を拡大することを技術課題としている。さらに本発明は、上記のヒートポンプ式空調装置のバイパスダクトの考え方を採用し、吸い込み空気環境が不充分な場合でも、送風温度の下限を下げ、上限を上げることができ、それによりによりスポット空調を一層快適にしうるスポット空調システムを提供することを技術課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のスポット空調システムは、それぞれパッケージ型エアコンである複数台の空気調和機と、それぞれの空気調和機に接続されている送風ダクトと、それらの送風ダクト同士を連通すると共に、複数の空調対象ゾーンへの吹き出し口を備えている連通ダクトと、前記送風ダクトの途中から分岐し前記空気調和機の吸気側に給気の一部を戻すための戻りダクトとを有し、前記送風ダクトの先端が前記連通ダクトの途中に、互いに離れた連結点で連結されると共に、前記連結点同士の間に、各送風ダクトからの風量を調節または遮断するための風量ダンパが介在され、前記連通ダクトの先端側が前記連結点から空調対象ゾーンに向かって延び、その先端に前記吹き出し口が開口しており、前記送風ダクトにおける戻りダクトの分岐点と前記連結点との間に、それぞれ第２風量ダンパを備え、さらにそれぞれの戻りダクトの途中に第３風量ダンパを備えていることを特徴としている。
【０００８】
【作用および発明の効果】
本発明の空調システムでは、複数台の空気調和機の送風ダクトが連通ダクトによって連結されているので、全体の負荷が少ないときは、その一部の運転だけで、全体の対象ゾーンに対して空調を行うことができる。その場合、運転している空気調和機の運転条件を満たしながら、要求風量に応じて風量を大きく低下させることができる。したがって風量の調整範囲が広がる。
【０００９】
さらに前記連通ダクトに、各送風ダクトからの風量を調節または遮断するための風量ダンパが介在されているので、風量ダンパを遮断することにより、必要なゾーンのみを空調の対象とすることができる。そのため負荷に応じて必要最小限の台数のみの運転で済み、必要とされる送風量を維持しながら、省エネルギ運転を行うことができる。
さらに前記空気調和機にその送風ダクトの途中から吸気側に空気の一部を戻すための戻りダクトを設けているので、戻りダクトにより戻された温風（あるいは冷風）により空気調和機の吸い込み温度を高く（あるいは低く）することができる。そのため、周囲の吸い込み温度が低い（あるいは高い）場合でも、空調効果を高くすることができる。
【００１０】
少なくとも１個の吹き出し口に、風量を調節または遮断するための風量ダンパが設けられているスポット空調システムでは、その吹き出し口の近辺に人が居ないとき、あるいは少ないときは、その吹き出し口の風量ダンパを遮断することにより、省エネルギ効果が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明のスポット空調システムの実施の形態を説明する。図１は本発明の空調システムの基本的な実施形態を示すダクト系統図、図２はその空調システムの運転パターンを示すタイムチャート、図３は本発明の空調システムの他の実施形態を示すダクト系統図、図４はその空調システムの運転パターンを示すタイムチャート、図５および図６はそれぞれ本発明の空調システムのさらに他の実施形態を示すダクト系統図である。
【００１３】
図１の空調システム１０は、第１エアコンＡ１と第２エアコンＡ２の２台のエアコン（空気調和機）を用いる場合の基本的な形態を示している。戻りダクトおよび第２風量ダンパ、第３風量ダンパは省略している。各エアコンＡ１、Ａ２からは送風ダクト１１、１２が延びており、それらの先端は連通ダクト１３の途中に連結されている。そして各送風ダクト１１、１２と連通ダクト１３との連結点１１ａ、１２ａの間に、風量ダンパＤ１が介在している。連通ダクト１３の両端は、それぞれ第１の空調対象ゾーン（第１ゾーン）Ｚ１および第２の空調対象ゾーン（第２ゾーン）Ｚ２に向かって開口している。なお符号１４、１５はエアコンＡ１、Ａ２の吸い込みダクトである。連通ダクト１３は通常は各送風ダクト１１、１２との連結点１１ａ、１２ａの間でできるだけ背圧の差を生じないように、ある程度広い断面積のダクトを用いる。
【００１４】
各エアコンＡ１、Ａ２としては、通常はコンプレッサと熱交換機とが一体化されたパッケージ型のエアコンが用いられ、送風ダクト１１、１２に空気を送るための送風ファンを内蔵している。送風ファンによる送風量は、メーカー、機種によりバラツキがあるが、一般的には定格風量の６５〜１００％の範囲で調節することができる。コンプレッサはＯＮ／ＯＦＦの切り換えのみが行えるものである。ただしインバータ制御により、コンプレッサの回転数を調節するようにしてもよい。前記風量ダンパＤ１は、たとえばダクトを遮る遮蔽板を軸によって回動自在に設け、ダクトを遮断する状態と、送風する状態とをとることができるものである。そしてダクトの遮断と送風の切り換えは、軸に連結したモータなどで行い、そのモータを制御器によって遠隔操作することができるようにしている。
【００１５】
上記のように構成される空調システム１０は、風量ダンパＤ１、各エアコンＡ１、Ａ２の送風ファンの風量をダンパにて調節することにより、以下のような種々のパターンで運転することができる。
【００１６】
［独立運転モード］
風量ダンパＤ１を閉じると、従来のエアコン同士が独立の場合と同様に、各エアコンＡ１、Ａ２を個別的に運転することができる。そのため、たとえば第２ゾーンＺ２の空調が不要である場合は、風量ダンパＤ１を閉じた上で、第２エアコンＡ２を停止し、第１エアコンＡ１のみを運転して第１ゾーンＺ１を空調すればよい。逆の場合も同様である。
【００１７】
［単独運転モード］
全体の負荷が少ない場合は、風量ダンパＤ１を開いた上で、第１エアコンＡ１のみを運転する。その場合、第１エアコンＡ１の風量を定格風量の６５％に絞れば、両方のゾーンＺ１、Ｚ２へはその１／２の３２．５％の風量で送風することができる。そして第１エアコンＡ１の風量を１００％まで増加していくことにより、各ゾーンＺ１、Ｚ２の風量を５０％まで増加させていくことができる（図２の「１台運転」の欄の想像線Ｐ参照）。それにより省エネルギ効果が達せられる。
【００１８】
［両方運転モード］
各ゾーンＺ１、Ｚ２で要求される風量が全風量の５０％以上の場合は、第１エアコンＡ１と第２エアコンＡ２の両方を運転する。その場合、両方のエアコンＡ１、Ａ２の送風量を６５％に絞れば、各ゾーンＺ１、Ｚ２に対して６５％の風量で送風することができる。風量をそれ以上増加させたい場合は、両方のエアコンＡ１、Ａ２の送風量を増加させていけばよく、それにより各ゾーン共１００％の風量まで上げることができる（図２の「２台運転」の欄の想像線Ｐ参照）。
【００１９】
つぎに図３を参照して、さらに発展させた空調システム２０を説明する。図３に示す空調システム２０は、各エアコンＡ１、Ａ２の送風ダクト１１、１２の途中から吸い込みダクト１４、１５への戻りダクト（バイパス）１７、１８を設けた点に特徴がある。そしてこの実施形態では、各戻りダクト１７、１８の効果を一層発揮させるべく、送風ダクト１１、１２における戻りダクト１７、１８の分岐点１７ａ、１８ａと、送風ダクト１１、１２の連通ダクト１３への連結点１１ａ、１２ａとの間に、それぞれ第２風量ダンパＤ２を介在させると共に、戻りダクト１７、１８の途中にも第３風量ダンパＤ３を介在させている。第２風量ダンパＤ２は風量の調節ができればよく、遮断する機能を有しなくてもよい。ただし遮断する機能を設けてもよく、その場合は、対応するエアコンを運転しない場合に遮断させるのが好ましい。
【００２０】
この空調システム２０では、第２風量ダンパＤ２を全開にし、第３風量ダンパＤ３を閉じれば図１の空調システム１０と同じになる。そのため、前述と同じ作用効果を奏する。なお戻りダクトによる戻り風量の割合は、吸い込み温度などの条件によって変化するが、目安として０〜５０％程度にすることができる。その場合、各エアコンについて、第２風量ダンパＤ２をある程度絞り、第３風量ダンパＤ３をある程度開くことにより、たとえば０〜５０％の範囲で一旦、冷却あるいは加熱した空気を再び戻りダクト１７、１８を通じて吸い込み側に戻して周囲の空気と混合させることができる。それにより、周囲空気温度より吸い込み空気温度が高く、あるいは低くなり、送風ダクト１１、１２から連通ダクト１３へ送風する空気は、図１の空調システム１０の場合よりも、さらに冷却された、あるいは加熱された空気とすることができる。
【００２１】
たとえば吸い込み空気（周囲空気）が温度３５℃（夏期）、相対湿度５５％、湿球温度２７℃の場合、１００％風量時には、冷房時下限が約２３℃である。しかしこの実施形態では、冷却あるいは加熱空気を一部戻すことにより、冷房時下限を約１７〜１８℃（吸い込み、湿球温度２３℃）とすることができる。また、同様に、室内温度が５℃（冬期、室内）の場合、１００％風量時には、暖房上限が約２４℃であるが、この実施形態では、暖房時の上限を約４３℃（吸い込み、乾球温度２４℃）とすることができる。このように冷却あるいは加熱空気を戻すことにより、連通ダクト１３から吹き出す空気の温度の調節範囲を、戻しダクトがない場合に比して大幅に拡げることができる。
【００２２】
さらに戻しダクト１７、１８で送風ダクト１１、１２の空気をエアコンＡ１、Ａ２側に戻すことにより、送風ダクト１１、１２から連通ダクト１３に送る風量が減り、たとえば５０〜１００％の範囲となる。このことは、エアコンＡ１、Ａ２の送風ファンの風量を６５％に絞った場合、送風ダクト１１、１２から連通ダクト１３への送風量を３２．５〜６５％まで絞ることができることを意味する（図４の１台運転の欄の実線参照）。そのため、１台運転の場合、片方のゾーンには、その５０％、すなわち１６．５〜３２．５％まで絞れることになる（図４の１台運転の欄の想像線Ｐ参照）。したがって図３の空調システム２０では、温度の調節範囲だけでなく、風量の調整範囲も大幅に拡げることができる。
【００２３】
前記実施形態では、いずれも２台のエアコンを用いているが、本発明の空調システムでは３台以上を用いることもでき、その方が一層、風量および温度の調節範囲を広げることができる。図５に示す空調システム３０では、３台以上のエアコンＡ１、Ａ２、Ａ３・・・を用いている。各エアコンＡ１・・から連通ダクト１３までの管路構成は図３の場合と同じである。各エアコンの送風ダクト１１、１２、３１と連通ダクト１３との連結点１１ａ、１２ａ、３１ａとそれぞれの対応するゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３とは連通しており、隣接する連結点１１ａ、１２ａ、３１ａ同士の間に、連通ダクト１３を遮断し、あるいは風量を調節する第１風量ダンパＤ１を介在させている。
【００２４】
エアコンＡ１、Ａ２・・・は一般的には、一個所に設置する方がメンテナンスや制御器との配線などが簡単になるので好ましい。しかし分散配置することもできる。分散配置する場合は、たとえば連通ダクト１３の左端と右端を送風ダンパを介在させて連結し、連通ダクト１３をループ状に設けてもよい。
【００２５】
上記の空調システム３０の作用については、図３の空調システム２０と実質的に同じである。ただしエアコンの台数が多い分、風量の下限をさらに下げることができる。すなわち１台だけで運転すれば、各ゾーンには、その台数分の１の風量で供給できる。そして負荷が大きくなれば、それに応じて運転するエアコンの台数を増加すればよい。また、１個所のゾーンＺ１で要求される送風温度が低く、他のゾーンではそれほど低い送風温度が求められない場合は、左端の第１風量ダンパＤ１を閉じ、あるいは絞り量を多くした上で、そのエアコンＡ１の戻りダクト１７を活用して送風温度を低下させればよい。このように空調システム３０では、省エネルギ効果と空調効果の向上を両立させることができる。
【００２６】
また、連通ダクト１３から各ゾーンＺ１、Ｚ２・・まで空気を送る吹き出しダクト１９の途中に、第４風量ダンパＤ４を設けて、吹き出し空気の遮断および風量調節を行い、出口側で風量を絞ることもできる。その場合も、省エネルギ効果が発揮される。この点は前記いずれの空調システム１０、２０においても同じである。
【００２７】
前記図１や図３の実施形態では、第１ダンパＤ１は単に遮断・送風を切り換えるダンパであるが、遮蔽板の角度を調節して送風量を調節する風量ダンパを用いることもできる。その場合は、風量ダンパＤ１の絞り量を変えることにより、各ゾーンに配分する給気量を変えることができる。ただし各エアコンＡ１、Ａ２の送風ダクトと連通ダクトの連結点１１ａ、１２ａ同士の圧力に差が生ずるため、実際には送風ダクト１１、１２を通る風量の制御が難しくなる。したがって第１ダンパＤ１を通る風量を制御するには、たとえば図６に示すように、各送風ダクト１１、１２に、風量ダンパ（比例ダンパ）４１、４２、風量センサ４３、４４およびそれらの風量センサ４３、４４の出力に基づいて風量ダンパ４１、４２の開度を調節するダンパ開度調節用コントローラ４５を設け、そのコントローラ４５により各ダクト１１、１２を通る風量を同じに、あるいは所定の比率に維持しながら、第１ダンパＤ１の絞り量を調節するようにするなどの対策をとることが望ましい。
【００２８】
このようにして第１ダンパＤ１の絞り量を変化させることにより、第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２への風量に差を設ける場合は、一層、風量調節の範囲および温度調節の範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の空調システムの基本的な実施形態を示すダクト系統図である。
【図２】  図１の空調システムの運転パターンを示すタイムチャートである。
【図３】  本発明の空調システムの他の実施形態を示すダクト系統図である。
【図４】  図３の空調システムの運転パターンを示すタイムチャートである。
【図５】  本発明の空調システムのさらに他の実施形態を示すダクト系統図である。
【図６】  本発明の空調システムのさらに他の実施形態を示すダクト系統図である。
【図７】  従来の独立型の空調設備の一例を示すダクト系統図である。
【図８】  従来の空気装置の他の例を示す系統図である。
【符号の説明】
１０  空調システム
Ａ１  第１エアコン
Ａ２  第２エアコン
１１、１２  送風ダクト
１３  連通ダクト
１１ａ、１２ａ  連結点
Ｄ１  （第１）風量ダンパ
Ｚ１  第１ゾーン
Ｚ２  第２ゾーン
１４、１５  吸い込みダクト
２０  空調システム
１７、１８  戻りダクト
１７ａ、１８ａ  分岐点
Ｄ２  第２風量ダンパ
Ｄ３  第３風量ダンパ
３０  空調システム
Ａ３  エアコン
３１  送風ダクト
Ｚ３  ゾーン
３１ａ  連結点
Ｄ４  第４風量ダンパ
１９  吹き出しダクト
４１、４２  風量ダンパ
４３、４４  風量センサ
４５  ダンパ開度調節用コントローラ
【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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