(57)【要約】【課題】空気調和装置の高負荷運転時、並びに中及び低負荷運転時でも、省エネが可能となる空気調和装置の運転方法を提供する。【解決手段】  １台の空気調和装置で、複数系列の独立駆動する複数のファンモータ・給気ファンを設け、複数系列の独立して冷温水の供給量を制御可能な電動二方弁を用いて稼働する冷暖房の熱交換用のコイルを設けた空気調和装置において、冷暖房の高負荷運転時では全供給ファンを室内温度センサーの値によって自動制御で駆動し、コイル吹出し側の温度センサーの値によって全コイルを自動制御で稼働し、中負荷運転時では複数系列の全供給ファン又は選択した給気ファンを室内温度センサーの値によって自動制御で駆動し、コイル吹出し側の温度センサーの値によって複数系列の全コイル又は選択したコイルを自動制御で稼働し、低負荷運転時は選択した１系列の給気ファンを制御して駆動し、選択した１系列のコイルを制御して稼働する運転方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台の空気調和装置であって、複数系列の独立駆動する複数のインバーターを介して駆動可能なファンモータ及び給気ファンを設けるとともに、複数系列の独立して冷温水の供給量を制御可能な電動二方弁を用いて稼働する冷暖房の熱交換用のコイルを設けた空気調和装置において、
空気調和装置の冷暖房の高負荷運転時では、全部の供給ファンを室内温度センサーの値によって自動制御で駆動するとともに、コイル吹き出し側の温度センサーの値によって全部のコイルを自動制御で稼働させ、
中負荷運転時では、複数系列の全部の供給ファン又は選択した給気ファンを室内温度センサーの値によって自動制御で駆動させるとともに、コイル吹き出し側の温度センサーの値によって複数系列の全部のコイル又は選択したコイルを自動制御で稼働し、
低負荷運転時は選択した１系列の給気ファンを回転制御して駆動させるとともに、選択した１系列のコイルを制御して稼働させるようにしたことを特徴とする空気調和装置の運転方法。
【請求項２】
前記複数の各回転制御される給気ファンが停止する場合には、チャタリングが発生する領域の回転数以上に維持した後、チャタリングが発生しない状態になった時点で停止し、給気ファンが回転始動する場合には、チャタリングが発生する状態を経過した後にチャタリングが発生する領域の回転数以上から稼働するようにしたことを特徴とする請求項１に記載空気調和装置の運転方法。
【請求項３】
前記高負荷運転時では複数系列の駆動可能なファンモータ及び給気ファンは、２系列であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の運転方法。
【請求項４】
前記高負荷運転時では複数系列のコイルは、２系列であることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の空気調和装置の運転方法。
【請求項５】
前記高負荷運転時では複数系列のコイルは、３系列であることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４に記載の空気調和装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を調和する空調システムに係り、効率よくファンモータや給気ファンを駆動させ、及び、効率よくコイルを稼働させる空気調和装置の運転方法に関し、特に、低負荷時に省エネ稼働が可能な空気調和装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置は、夏場や冬場のピーク負荷の時に空調が可能なように設計されるため、運転の大部分を占める、ピーク負荷時以外の部分負荷時にはオーバースペックとなっている。特に、低負荷時はＶＡＶや電動二方弁で風量・水量制御が可能とはいえ、インバータの最低運転周波数や電動二方弁の微小開度での制御性の悪化など、十分にコントロールできている状態とはなっていない。
このため、特許文献１のように、給気ファンである送風機側を２台以上のダブルプラグファンを備えた空気調和装置も提案されているが、ファンが故障する事故があった場合に、これに対処するための２台給気ファンにすることを主眼としているため、省エネ運転や低負荷時での制御が十分には行われない。
また、特許文献２には、本出願人らによって、２台以上のファンと２台以上のコイルを設けた空気調和装置が提案されているが、空調の中断が許されない電算機室のような施設におけるバックアップであって、省エネ運転や低負荷時での制御のためではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８０６１７号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した特許文献１の空気調和装置(システム)はファンが故障する事故があった場合に、これに対処するための２台構成の給気ファンにすることとしているため、省エネ運転や低負荷時での制御を行うものではない。
また、前述した特許文献２の空気調和装置(システム)も、バックアップのために２台構成の給気ファンを備えた空気調和装置ではあるが、電算室用として開発したものであるため、暖房用コイルは配置しておらず、通常運転時の空気調和状態とほぼ同等の状態に維持しなければならず、熱交換機であるコイルも二台備え、そのためのファンモータを回転制御するためのインバータもそれぞれ備える必要があった。
すなわち、１台のファンが停止した異常運転時には駆動しているファンモータの回転数をインバータにより高めるとともにコイルへの熱媒体の供給量を調整する必要があり、又は、１台のコイルの稼働が停止した異常運転時には、稼働しているコイルへの熱媒体の供給量を調整する必要があった。
このため、通常の居室の空気調和装置では、暖房システムが必要であるが暖房コイルが配置されておらず、また、高価な冷却コイルを２台設けることや、駆動モータを制御するためのインバータを必要とすること、駆動モータへの複雑な制御手段を必要とする等の問題点があった。
また、電算機室用として開発したものであるので、空調の中断が許されないことから、バックアップ機能を設けたもので、省エネ運転や低負荷時での制御のためではない。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、冷暖房が可能な通常の空気調和装置においても、１台では夏場の日中や厳寒の冬場の空気調和装置のピーク負荷の時に、空調が可能なように設計された大型のファン駆動モータや冷媒供給コイルにおいて、１年を通じれば運転時間が多い中負荷運転時や低負荷運転時では、効率が余り良くなく、省エネ運転とは言えない場合が多かった。
本発明の課題は、夏期や冬期の空気調和装置のファン駆動モータ及び冷媒供給コイルにおける高負荷運転時であるピーク時において、複数の給気ファンモータ及び給気ファンとコイルが、効率の良い運転ができ、中負荷運転時や低負荷運転時であるオフピーク時にも、これに適した給気ファンモータ及び給気ファンとコイルが効率よく省エネルギー運転を可能とし、更に低負荷運転時には、給気ファンモータ及び給気ファンとコイルを制御可能な範囲に広げて、ファンモータと電動二方弁とを全域で空調制御が可能となり、且つ、より省エネが可能となる空気調和装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、１台の空気調和装置であって、複数系列の独立駆動する複数のインバーターを介して駆動可能なファンモータ及び給気ファンを設けるとともに、複数系列の独立して冷温水の供給量を制御可能な電動二方弁を用いて稼働する冷暖房の熱交換用のコイルを設けた空気調和装置において、
空気調和装置の冷暖房の高負荷運転時では、全部の供給ファンを室内温度センサーの値によって自動制御で駆動するとともに、コイル吹き出し側の温度センサーの値によって全部のコイルを自動制御で稼働させ、
中負荷運転時では、複数系列の全部の供給ファン又は選択した給気ファンを室内温度センサーの値によって自動制御で駆動させるとともに、コイル吹き出し側の温度センサーの値によって複数系列の全部のコイル又は選択したコイルを自動制御で稼働し、
低負荷運転時は選択した１系列の給気ファンを制御して駆動させるとともに、選択した１系列のコイルを制御して稼働させるようにしたことを特徴とする空気調和装置の運転方法である。
請求項２の発明は、前記複数の各回転制御される給気ファンが停止する場合には、チャタリングが発生する領域の回転数以上に維持した後、チャタリングが発生しない状態になった時点で停止し、給気ファンが回転始動する場合には、チャタリングが発生する状態を経過した後にチャタリングが発生する領域の回転数以上から稼働するようにしたことを特徴とする請求項１に記載空気調和装置の運転方法。
請求項３の発明は、前記高負荷運転時では複数系列の駆動可能なファンモータ及び給気ファンは２系列であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の運転方法である。
請求項４の発明は、前記高負荷運転時では複数系列のコイルは２系列であることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の空気調和装置の運転方法である。
請求項５の発明は、前記高負荷運転時では複数系列のコイルは３系列であることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４に記載の空気調和装置の運転方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、夏期の日中や冬期の夜等の空気調和装置の高負荷運転時であるピーク時において、複数系統の全部の給気ファンモータや給気ファンと熱交換のコイルとを稼働させて、十分に対応する冷暖房運転ができる。
また、冷夏や暖冬、秋や春の中負荷運転時には、複数系列の全部の供給ファン又は選択した給気ファンを室内温度センサーの値によって自動制御で駆動し、複数系列の全部のコイル又は選択したコイルを自動制御で稼働するので、各系列の効率よい運転が可能となるので、省エネルギー運転が可能となる。
更に、温度調整が殆ど不要なオフピーク時の低負荷運転時にも、１系列の１台の給気ファンモータ及び給気ファンとコイルを稼働させて、小型の給気ファンモータと極めて低い送風範囲にまで制御可能となり、１系列の１台コイルの電動二方弁が制御可能な最低値まで下げることが可能となり、結果として、制御範囲が広がるとともに省エネルギー運転が可能となる。
また、付随的効果として、１台の空気調和装置に２台以上のファン駆動モータ及び給気ファンとコイルを配備したので、一方のファン駆動モータやファンが故障したり、コイルに不具合が生じても、他方のファン駆動モータ及び給気ファンやコイルを稼働させれば、空気調和装置の運転方法を正常な他のファン駆動モータ及び給気ファンで連続して駆動させることができるので、その間に故障した給気ファンの補修が可能である。
また、請求項５の発明によれば、低負荷運転時において、給気ファンモータの回転は、チャタリングが発生しない所定の回転数と停止との間には存在させないようにしたので、空調機の操作が安定し、騒音の発生も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例の空気調和装置の運転方法の全体の概略を示す正面図、
【図２】図１のファン室側からの側面図、
【図３】図１の給気ダンパ部分の部分断面における上方からの平面図、
【図４】２ファン→１ファンの稼働動作を示す第１の実施例のブロック図、
【図５】実施例の２ファン→１ファンの空気割合を示すグラフの図、
【図６】２ファン→１ファンの稼働動作を示す第２の実施例のブロック図、
【図７】実施例の冷暖房時の２コイル→１コイルの空気割合を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の好適な複数の給気ファンのうち２台の給気ファンを備え、複数のコイルの２台のコイルを設けた空気調和装置の運転方法の実施例を図面に沿って説明する。
図１は空気調和装置１の全体の概略を示す正面図で、１台の空気調和装置１において、２系列の独立駆動する複数のインバーターを介して駆動可能なファンモータ及び給気ファンを設けるとともに、２系列の独立して冷温水の供給量を制御可能な電動二方弁を用いて稼働する冷暖房の熱交換用のコイルを設けた空気調和装置である。図２はファン室側からの側面図、図３は図１の平面図である。図１乃至図３において、空気調和装置１は、主に図１の右側の熱交換(コイル)室２と左側ファン室３からなっており、両室はファン室３の振動を熱交換室２に伝わるのを遮るために、必要に応じて連結キャンバス４で気密に連結されている。なお、振動が少ない場合や遮断する必要がなければ、連結キャンバス４ではなく直結してもよい。
このように、本空気調和装置の運転方法は、給気ファン(送風機)側を複数系列の「ダブルプラグファン」と、コイル側を複数系列の「段数分割型コイル」とで構成することにより、中負荷時及び低負荷時の制御性の向上を図った空調機である。
【００１０】
熱交換(コイル)室２は、還気口２１が還気ダクト(図示せず)に連結されていて、この還気口２１で居室等からの還気ＲＡを取り入れ、プレフィルター付きのフィルター２２、２台の冷暖房用のコイル２３、これら２台のコイル２３(２３a,２３ｂ)に冷暖房水の供給量を制御可能な二方弁２４(２４ａ，２４ｂ)を接続し、その下流に加湿を調整する水気化式加湿器２５の順に通過させて空気調和する。
この二方弁２４はコイル２３の下流側に設けた温度センサー２４２の値に対応して制御ボックス２４１により制御される。
この空気調和された空気はファン室３に導入されるが、ファン室３は２台の給気ファンであるプラグファン５a,５bのために隔壁３１で仕切られて、それぞれのプラグファン室３２a,３２bが形成され、このそれぞれの室内にプラグファン５a,５bとこれらの給気ファンからの吹き出された空気を案内する渦巻き状の空気案内板５１a,５１bが配置されており、これらのプラグファン５a,５bに対応して、ファン室３のファン室枠体３３の外側のモータ架台３４a,３４bを直結し、且つ、おのおののプラグファン５a,５bは、互いに独立して駆動可能な駆動モータ６a,６bが接続されている。
【００１１】
なお、駆動モータ６a,６bをファン室３のファン室枠体３３の外側に設けたのは、駆動モータ６a,６bを気密にファン室枠体３３の外側の適所にモータ架台３４a,３４bに据え付けてあるが、プラグファン５a,５bに交換作業や修理作業、及びメンテナンスが容易にでき、また、駆動モータ６a,６b自体の保守が容易であるのと、駆動モータ６a,６bの発熱による空気を、ファン室３の外側に放出するためである。
また、プラグファン５a,５bは駆動モータ６a,６bに直結させたので、従来のようなベルトや軸受けを必要としないので伝動ロスが少なく、軸動力を軽減するとともに、ベルト交換に関わる時間、材料費、メンテナンスコストを不要としている。
前記プラグファン５a,５bに対応して、ファンの下流には居室８に調和された給気ＳＡを給気ダクト(図示さず)に連結する共通の供給口３５が設けられ、また、ファンの下流側で供給口３５の下流側の中間位置には、それぞれの稼働時のプラグファン５a,５bの風圧により自動的に開口し、風圧が無い場合には閉じる供給ダンパ７a,７bが配置されている。
【００１２】
この供給ダンパ７a,７bは、特に、図２に示すように、ダンパ羽根７１がその面の縁近傍に配置した回動軸７２を中心に回動可能に軸支されており、ダンパ羽根７１の数は風量によって数は変わるが本実施例では３枚である。そして、ダンパ羽根７１自体は自重で水平位置になるようにしてあるが、中央のダンパ羽根７１は回動軸７２の延長上には重り７４が回動腕７３の適所に調整可能に固定されている。
この重り７４は、ダンパ羽根７１の自重による回動度合いを調整するためのもので、図２の右側の点線の状態のように、ファンからの風圧が無い場合には、ダンパ羽根７１自体の重さの下向きの力（図矢印）によりダンパ羽根７１自体も反時計方向に回転し、複数のダンパ羽根７１はリンク７５により連動して同じように水平状態に近づき、供給ダンパ７a,７bを閉じた状態に維持する。
逆に、プラグファン５a,５bが稼働され風圧が生じると、図２の左側の実線の状態のように、ダンパ羽根７１の面が風圧を受け、ダンパ羽根の自重での下向の力に抗して、供給ダンパ７a,７bのダンパ羽根７１が時計方向に回動して自動的に開口するが、この際にダンパ羽根７１の自重が余り重すぎると開口負荷が大きすぎるので、重り７４は、その際の回動度合いが適当になるように、すなわち、ダンパ羽根７１の回動が軽くなるように、下向きの加重を調整可能となるように取り付けられている。そして、供給ダンパ７a,７bが自動開口されて給気ＳＡを居室８に供給する。
したがって、この供給ダンパ７a,７bは、ダンパ入れ替えの手間もなく、別途に動力を必要としない省エネルギータイプのものである。なお、ダンパ羽根７１の回動方向の反時計方向及び時計方向については、ダンパの自動開閉が可能であれば逆方向であっても勿論構わない。
【００１３】
２台のプラグファン５a,５bと、これを駆動する駆動モータ６a,６bは、空調対照の居室８内に設けられた温度センサー８１の値に対応して、可変風量制御装置(ＡＶＡ)８２より最適の空調にインバーター装置８３によって回転がそれぞれ独立してプログラムにより制御される。
【００１４】
以上の構成による本発明の実施例の作動を説明する。
[給気ファン(送風機)の作動]
[２ファン稼働の正常運転時]
２ファン稼働の正常運転時、すなわち、夏場(日中)や冬場(夜間)の空気調和装置の稼働ピーク時、或いは、日中や夜間の稼働ピーク時には、２台の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bは通常の回転で、送風を最大にして空気調和した給気ＳＡを居室８に供給する。この場合は図４の運転状態図の右側の状態の２台運転領域であり、図５に示すように、２ファン風量−静圧線図である。
上記図４について詳細に説明すると、２台のファンＡ,Ｂを稼働する第１の実施例を示す図で、給気ファン制御を行うステップＳ１１でファンＡ,Ｂを制御するが、その時点でのステップＳ１２で目標風量が設定値(ＳＰ)される。目標風量が設定値(ＳＰ)が、仮に、給気ファン作動図のＳＰ線に示すように設定されると、これに近づくようにファンＡ,Ｂが制御される。
この場合、目標風量が設定値(ＳＰ)が、日中の稼働ピーク時の稼働負荷が最大の場合は、図４の右側の状態でファンＡ,Ｂともにmaxの１００％の風量を供給する。
次に、日中の稼働ピーク時を過ぎて稼働負荷が下がり、ステップＳ１２で目標風量が設定値(ＳＰ)が下がってくると、ファンＢに風量を低下させるＶＡＶ開度制御信号が出力され、ファンＡの回転数が下がり、ファンＡ,Ｂ全体で適正な風量に制御される。
【００１５】
後述する１台のファン駆動で説明するが、更に目標風量が設定値(ＳＰ)が下がってくると、図４に示すように、給気ファンＡは、駆動モータ６a,６bが低回転時に回転と停止を小刻みに繰り返す所謂チャタリングを発生するが、この駆動モータ６a,６bの回転がチャタリングを発生するチャタリング発生領域に存在することを避ける為に、チャタリング発生領域に入る直前の最小回転数(min)に維持し、チャタリング発生領域を過ぎた時点で停止し、給気ファンＢの単独稼働となる。
このチャタリング発生について本実施例で更に説明すると、１台の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bの稼働を停止に近づいた場合に、小刻みに駆動モータ６a,６bがon/offを繰り返すチャタリングが発生することがある。これを防止するために、図４の給気ファン作動図に示すように、例えば、給気ファンＡの回転数が低下して、チャタリング発生領域に入る直前の最小回転数(min)、或いは、チャタリングが発生しない所定の回転数を維持し、チャタリングが発生しない領域を経過した時点で給気ファンＡの稼働を停止すようにすればよい。給気ファンＢの停止の場合の動作も同じである。
目標風量が設定値(ＳＰ)が更に下がって、給気ファンＢによる送風が不必要となると、給気ファンＢの回転は、チャタリング発生領域に存在することを避ける為に、チャタリング発生領域に入る直前の最小回転数(min)に維持し、チャタリング発生領域を過ぎた時点で停止する。
【００１６】
[１ファン単独稼働の利点]
１ファン稼働の正常運転時には、春、秋等或いは朝夕のオフピーク時には、どちらか１台の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bの稼働を停止する。
これは、例えば、温度センサーを用いて制御すれば良いが、この場合には図４の１台の運転領域で、図５の２ファンと１ファンの送風割合のグラフから明らかなように、２台の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bをフル稼働させた状態(１００％)に比べて、１台だけの稼働でも２台稼働時の約７０％の風量が得られることを利用したもので、１台だけの稼働であるから省エネルギーに寄与する。
また、インバータの下限周波数運転時の風量が大型の1ファン時の約半分まで小風量化でき、全体の制御幅が大きくすることができる。
逆に、給気ファンＡ，Ｂの回転を開始する場合も、開始直後は通常であればチャタリング発生領域に遭遇するので、図４の給気ファンＡ，Ｂの給気ファン作動図に示すように、チャタリング発生領域を避けるために、各給気ファンＡ，Ｂの最小回転数(min)に達する状態になった時点で回転を開始する。こうして、給気ファンファンＡ，Ｂの回転開始時に発生するチャタリングを防止する。
【００１７】
次に、積極的に１台のファンを単独稼働した利点を利用する２台のファンＡ,Ｂを稼働する第２の実施例を図６を参照して説明する。
この第２の実施例が第１の実施例と異なるのは、２台のファンＡ,Ｂが１００％稼働した後、負荷が軽減した場合に、２台のファンＡ,Ｂの回転が同時に低下させるように稼働させる。
次に、給気ファン(送風機)Ａは全体の風量が６０〜７０％に達するとその回転数を維持し、チャタリング発生領域を経過した後に停止させる。一方、給気ファン(送風機)Ｂは全体の風量が６０〜７０％に達するとその回転数を維持し、給気ファンＡが停止すると１００％の稼働に戻し、以後は給気ファンＢだけを稼働する。
すなわち、本件発明は、一台だけを１００％稼働させると、コイルの風損が軽減するので、２台回動の全体の６０〜７０％をカバーでき、効率よく稼働できるからである。
給気ファンＢだけを稼働させた状態は、第１の実施例と同じで、停止直前ではチャタリング発生領域を避けて停止させる。また、逆に、給気ファンＡ，Ｂの回転を開始する場合も、第１の実施例と同じでように、給気ファンＡ，Ｂの最小回転数(min)に達する状態、又は、効率が良い風量が６０〜７０％に達する時点で回転を開始する。
【００１８】
[コイル稼働の正常運転時]
２台の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bが最大稼働に対応して、２台のコイルは最大量の冷暖房を供給する。
この場合は、図７において、ステップＳ２１で吹出温度制御工程でコイルＡ,ＢのバルブＡ,Ｂを制御するが、夏場の日中或いは冬場の夜間の稼働ピーク時を過ぎて稼働負荷が下がってくると、適正なコイルの冷水或いは温水を供給するためステップＳ２２の目標吹出温度設定で、ステップＳ２２の目標吹出温度設定値であるの固定値や外部信号を出力する。この目標吹出温度設定値(ＳＰ)に基づいてコイルＡ,ＢのバルブＡ,Ｂの開度を閉める信号が出力され、ステップＳ２３でコイルに供給される冷媒が冷房であるか暖房であるかを判断してコイルＡ,ＢのバルブＡ,Ｂ全体で適正な水量に制御される。その後はステップＳ２１に戻る。なお、この際、夏場はコイルＡ,Ｂには冷水が、冬場には温水を供給するようにプログラムされている場合や、手動で切り替える。
この目標吹出温度設定値(ＳＰ)に基づいて、バルブＡ,Ｂの開度が制御されるが、目標吹出温度設定値(ＳＰ)が最大高負荷冷房時(図７)の冷房バルブ作動図の右側に出力された場合には、コイルＡ及びコイルＢは１００％で稼働し、図７のような位置に目標吹出温度設定値(ＳＰ)が設定された場合には、中負荷冷房時にはコイルＢの水量を最大し１００％で稼働し、コイルＡの水量は０％〜１００％に制御し稼働する。また、あまり冷房が必要でなく、図７冷房時バルブ作動図で目標吹出温度設定値(ＳＰ)が左側にある場合の低負荷冷房時には、バルブＢを０％〜１００％で単独稼働し、コイルＡの水量を０％として稼働を停止する。
また、図７のステップＳ２３で暖房と判断され、最大高負荷暖房の場合には暖房バルブ作動図の左側に示すように、コイルＡ及びコイルＢは１００％で稼働し、図７のような位置に目標吹出温度設定値(ＳＰ)が設定された場合の中負荷暖房の場合には、コイルＢは１００％で稼働し、コイルＡは０％〜１００％で稼働し、低負荷冷房時にはコイルＢを０％〜１００％で単独稼働し、コイルＡの水量を０％として稼働を停止する。
【００１９】
[１コイルの単独稼働の利点]
１コイル稼働の正常運転時の場合には、１コイルだけを稼働して、適切な水量を維持しする。すなわち、上下複数段のヘッダ・電動(電磁)二方弁を持つコイルにすれば、中負荷運転時、低負荷運転時のような部分負荷時は通水段数を削減することによって、主管での水速を維持し、コイルの効率と制御性を確保するとともに、コイル出口水温の確保を容易にする。また、低負荷運転時の風量低減による吹出し温度の低下を、非通水部を通過するバイパスエアのミキシングによって軽減させることができる。すなわち、電動二方弁２４を分割することによって、1コイルの単位時間あたりにバルブを通過する流体の体積であるＣＶ値を小さく出来、少水量時の制御性を向上させ、更に少ない水量まで制御可能にする。
この場合には、低負荷冷房時にはコイルＡのバルブＡを閉めて水量を止め、コイルＢをバルブＢの開度を０％〜１００％で適切な水量を供給するように稼働させる。また、低負荷暖房時にはコイルＡのバルブＢを閉めて、コイルＢを０％〜１００％で単独稼働させる。このように、空調すべき空気温度差があり、適度の水速のある最も効率の良い状態でのコイルを稼働するようにする。
ところで、吹出し温度制御をコイル出口温度センサー２４２で行うが、負荷率に応じてコイル２３上段の電動二方弁２４から通水量を制御し、上段二方弁２４aの全閉後は下段の二方弁２４bだけを制御すれば、結露の影響を排除できる。
なお、本実施例ではコイルの段数は２段以上の複数段にしたが、２段の場合も同じ段数で分割する以外に、段数比１：２など変えるパターンにしても良い。
【００２０】
ところで、空調負荷は建物の使用状況、在室人員、外気状態などに大きく左右され、年間（シーズン）だけでなく、日間（デイリー）の大部分がオフピーク運転で賄える。本実施例では、駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bのどちらかの片方を停止するだけで、図５のグラフのように、送風性能約７０％で冷房加熱能力約８０％を確保でき、しかも、インバータやＶＡＶ等の施設を必要とせず、運転ロスも軽減できる。
【００２１】
[ファン回転制御の下限値(インバーター下限周波数：極低負荷運転時）]
前述したように、この極低負荷運転時には給気ファンの回転は超低速にしなければならいが。インバーターの周波数を低くしての駆動モータ６a,６bの回転制御は困難となり、コイルの流速・流量とも僅かになり電動二方弁２４での制御が困難になる。
従来、この領域での給気ファンの回転は制御不能であり、負荷は零に近いので、給気ファンモータは停止するか、或いは、成り行き又はプログラム制御されたＯＮ−ＯＦＦ制御に切り替えるか、また、コイルの電動二方弁が制御可能な最低値以下になった場合には、電動二方弁とを閉めるか、或いは、成り行き又はプログラム制御されたＯＮ−ＯＦＦ制御に切り替えていた。
この点、本発明では、上記のチャタリングを防止するために、第１の実施例１のように、チャタリング発生領域に入る直前の最小回転数(min)に維持するか、或いは、第２の実施例のように、給気ファンの単独稼働でも６０から７０％の風量が得られる回転数で両方の給気ファンの回転数を維持して、両実施例とのチャタリング発生領域を過ぎた時点で停止するようにする。また、単独稼働となった給気ファンの停止もチャタリング発生領域に入る直前の最小回転数(min)に維持し、チャタリング発生領域を過ぎた時点で停止する。
すなわち、複数の各回転制御される給気ファン(送風機)が停止する場合には、チャタリングが発生する領域の回転数以上に維持した後、チャタリングが発生しない状態になった時点で停止し、給気ファンが回転始動する場合には、チャタリングが発生する状態を経過した後にチャタリングが発生する領域の回転数以上から稼働するようにしたものである。
逆に給気ファンの回転をあげる場合も図４、図６に示すように、チャタリング発生領域をさける稼働に給気ファンの回転を制御する。
このように制御することにより、給気ファンに過大な負荷を与えず、騒音も少なくすることができる。
【００２２】
[故障の運転時]
上述したように、駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bの一方だけでも、２台稼働時に比べて約７０％の送風が得られるので、万が一、一方の１台の駆動モータ６a,６bが故障等で停止しても、他方の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bでバックアップ運転が可能となり、又、停止した駆動モータ６a,６b側の給気ダンパ７a,７bが閉じる。したがって、従来のようにバックアップ機を用意する必要がないので、常に最低限の風量が確保できるので、スペース的にも有利でありバックアップスペースの無い現場でも採用可能であり、サービス性の低下等で大きな損害を来すこともない。
しかも、互いの両駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bが独立構造で、かつ、どちらか一方の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bを停止しても最低限の風量が確保できることから、他方の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bのメンテナンス、修理、交換が容易に行うことができ、これまで不可能であって空調中のメンテナンスを行うことができる。
もっとも、故障し停止した駆動モータ６a,６b側の供給ダンパ７a,７bは自動的に閉じて、バックアップ運転に切り替わるが、本実施例では、メンテナンス対象のプラグファン５a,５bのインレットコーン等の吸い込み口には、特段封鎖手段を設けていないので、メンテナンス作業に当たっては、一旦２台駆動モータ６a,６bを停止してメンテナンス対象の吸い込み口に蓋をする必要がある。
【００２３】
以上のように、本発明の各実施例によれば、１台の空気調和装置１に２台の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５b、並びに、２台の熱交換器であるコイル２３a,２３bを配備したので、夏期や冬期の高負荷運転時であるピーク時において、複数の給気ファンモータ及び給気ファンとコイルは、効率の良い運転ができ、中負荷運転時や低負荷運転時であるオフピーク時にも、これに適した給気ファンモータ及び給気ファンとコイルが効率よく省エネルギーに寄与することになり、更に低負荷運転時には、１台の給気ファンモータ及び給気ファンとコイルを稼働させて、全体として給気ファンモータとコイルの電動二方弁が制御可能な最低値をより下げ、それより更に最低値以下になった場合には、ファンモータを停止及び電動二方弁とを閉めるか、或いは、給気ファンモータの回転は、チャタリング発生が発生しない所定の回転数と停止との間には存在させないようにしたので、空調機の操作が安定し、騒音の発生も小さくすることができる。
すなわち、オフピーク時には、一方の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bを停止させ、１台の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bを最も適正な状態で効率良く稼働させることができるので省エネルギーに寄与することが可能となる。
【００２４】
付随的効果として、一方のファン駆動モータ６a,６bが故障したりプラグファン５a,５bに不具合が生じても、他方の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bを稼働させて、通常運転時或いはほぼ通常運転時の約７０％程度の空気調和状態に維持することができ、かつ、空気調和装置の運転方法を正常な他の駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bで連続して駆動させることができるので、その間に故障したファンの補修が可能である。
さらに、各プラグファン５a,５bの下流の供給口３５には風圧により自動的に開口し風圧が無い場合には閉じる供給ダンパ７a,７bをそれぞれ配置し、いずれかのプラグファン５a,５bが停止した異常運転時には、対応する駆動モータ６a,６b及びプラグファン５a,５bの供給ダンパ７a,７bが自動的に閉じるようにしたので、複雑な制御系を必要とせず装置の製作費も安価で保守が簡便である。
また、基本的には空気調和装置１の１台だけでバックアップ空気調和装置を配備する必要がなく制作費用を安価にすることが出来る。
【００２５】
なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、実施例では、２台の駆動モータ及びプラグファン、及び、２台コイルを設けたが、２台以上の、例えば３台の駆動モータ及びプラグファン,３台以上のコイルとしてもよく、多くすればそれだけ、効率のよい駆動モータやコイルを使用することができる。また、給気ファンとして、プラグファンを用いたが、同じ性能を有するものであれば、他形式のファンを用いてもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１・・空気調和装置、
２・・熱交換室、２１・・還気口、２２・・フィルター、
２３(２３a,２３ｂ)・・冷暖房コイル、
２４(２４a,２４ｂ)・・電動二方弁、２４１・・制御ボックス、
２４２・・温度センサー、
２５・・水気化式加湿器、
３・・ファン室、３１・・隔壁、３２a,３２b・・プラグファン(給気ファン)室、３３・・ファン室枠体、
３４a,３４b・・モータ架台、３５・・供給口、
４・・連結キャンバス、
５a,５b・・プラグファン、５１a,５１b・・空気案内板、
６a,６b・・駆動モータ（給気ファンモーター）、
７a,７b・・供給ダンパ、７１・・ダンパ羽根、７２・・回動軸、
７３・・回動腕、７４・・重り、７５・・リンク、
８・・居室、８１・・温度センサー、８２・・可変風量制御装置(ＡＶＡ)、
８３・・インバーター装置８３
【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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