JP2003294274A - 恒温恒湿空調システム - Google Patents

恒温恒湿空調システム

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JP2003294274A
JP2003294274A JP2002103165A JP2002103165A JP2003294274A JP 2003294274 A JP2003294274 A JP 2003294274A JP 2002103165 A JP2002103165 A JP 2002103165A JP 2002103165 A JP2002103165 A JP 2002103165A JP 2003294274 A JP2003294274 A JP 2003294274A
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air
chamber
constant
return
cooling
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JP2002103165A
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Isamu Sakura
勇 佐倉
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Original Assignee
Kajima Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/153—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification with subsequent heating, i.e. with the air, given the required humidity in the central station, passing a heating element to achieve the required temperature

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、除湿のために発生した非効率な冷却負
荷、及びそれによって必要となった再熱負荷を低減させ
る。 【解決手段】 恒温恒湿空調室１５内の顕熱負荷、潜熱
負荷に適合した状態の空気を空調機３３から送風して、
室内温湿度を一定に保つ恒温恒湿空調システム３１にお
いて、空調機３３のリターンチャンバー３５を、二つの
並列する第一チャンバー３７と第二チャンバー３９とで
構成する。この第一チャンバー３７に還気口１７を接続
し、第二チャンバー３９に外気取入口２１を接続すると
共に副冷却・加熱コイル４１を内設する。第一チャンバ
ー３７及び第二チャンバー３９を通過して混合した空気
の流れ方向に、冷却・加熱コイル４３と再熱コイル４５
とを順次介装する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、美術館の収蔵庫、
展示室、病院の手術室、ＩＣＵ、研究所の特殊実験室、
厳密な室内空調条件を要求される生産施設等に用いて好
適な恒温恒湿空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば美術館の収蔵庫等は、室を外部か
らの熱影響が小さくなるような断熱の施された恒温恒湿
室とし、外部からの空気の侵入を小さく抑止した構造と
すると同時に、空調機を一体若しくは別体で接続するこ
とによって、室内の顕熱負荷、潜熱負荷に適合した状態
の空気を送風している。即ち、恒温恒湿室、空調機、ダ
クト、制御装置の他、これらに必要な温湿度センサ等の
補器によって恒温恒湿空調システムを構成している。
【０００３】この種の従来の恒温恒湿空調システムの系
統図を図１５に、従来の恒温恒湿空調システムにおける
冷房時・暖房時の空気線図上の空気の状態変化を図１
６、図１７に示す。空調機１は、空気の流れ方向上流側
から下流側に向かって、フィルター３、冷却・加熱コイ
ル５、再熱コイル７、加湿器９、送風機１１を順次介装
している。上記のフィルター３を内蔵したリターンチャ
ンバー１３の上流部には、恒温恒湿空調室１５の還気口
１７が還気ダクト１９を介して接続されると共に、外気
取入口２１が外気取入ダクト２３を介して接続されてい
る。一方、上記の加湿器９、送風機１１を内蔵したサプ
ライチャンバー２５の下流部は、送風ダクト２７を介し
て恒温恒湿空調室１５の吹出口２９に接続している。な
お、図１５中、２６はボリュームダンパー、２８は外気
量制御ダンパー、３０は、恒温恒湿空調室１５内の空気
圧を調整するリリーフダンパーである。
【０００４】このように構成される恒温恒湿空調システ
ムでは、冷房時、図１６に示すように、Ｏ状態の外気が
Ｒ状態の還気と混合してＡ状態となり、冷却・加熱コイ
ル５によって冷却されてＢ状態となり、再熱コイル７に
よって再熱されてＣ状態となった後、恒温恒湿空調室１
５に送風されてＲ状態となり、このＲ状態の還気が再び
Ｏ状態の外気と混合してＡ状態となり、以下、上記と同
様にして状態変化する。また、暖房時には、図１７に示
すように、Ｏ状態の外気がＲ状態の還気と混合してＡ状
態となり、冷却・加熱コイル５によって加熱されてＢ状
態となり、加湿器９によって加湿されてＤ状態となった
後、恒温恒湿空調室１５に送風されてＲ状態となり、こ
のＲ状態の還気が再びＯ状態の外気と混合してＡ状態と
なり、以下、上記と同様にして状態変化する。
【０００５】このように、従来の恒温恒湿空調システム
によれば、冷房時、リターンチャンバー１３にて外気と
還気を混合した後、送風量の全量に対して冷却減湿及び
再熱を行い、恒温恒湿空調室１５内の顕熱負荷、潜熱負
荷に適合した状態の空気を送風し、室内温湿度を一定に
保っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
恒温恒湿空調システムは、冷房時、空気中の水分を除去
するのに顕熱負荷で必要とされる以上に空気を冷却しな
ければならないため、冷却（除湿）後に室内顕熱負荷に
合わせて再加熱する必要がある。このため、外気負荷、
室内発生負荷のみならず、除湿・再熱のための負荷が熱
源に要求されることとなる。そして、室内顕熱負荷が小
さくなる程、再熱負荷は大きくなり、エネルギー消費量
は室内顕熱負荷に逆行して増減した。本発明は上記状況
に鑑みてなされたもので、従来、除湿のために発生した
冷却負荷、及びそれによって必要となった再熱負荷を低
減させることにより、冷却コイル、再熱コイル、熱源、
及び熱源配管系統を縮小できるとともに、年間の冷却、
再熱負荷も大きく低減できる恒温恒湿空調システムを提
供し、もって、恒温恒湿空調システムのイニシャルコス
ト（設備コスト）、ランニングコスト（運転コスト）の
低減を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載の恒温恒湿空調システム
は、空調機のサプライチャンバーを恒温恒湿空調室の吹
出口に接続し、前記空調機のリターンチャンバーを前記
恒温恒湿空調室の還気口に接続すると共に、前記空調機
のリターンチャンバーに外気取入口を接続し、前記恒温
恒湿空調室内の顕熱負荷、潜熱負荷に適合した状態の空
気を前記空調機から送風して、室内温湿度を一定に保つ
恒温恒湿空調システムであって、前記空調機は、前記リ
ターンチャンバーを二つの並列する第一チャンバーと第
二チャンバーとで構成し、該第一チャンバーに前記還気
口を接続し、前記第二チャンバーに前記外気取入口を接
続すると共に副冷却・加熱コイルを内設し、前記第一チ
ャンバー及び前記第二チャンバーを通過して混合した空
気の流れ方向に、冷却・加熱コイルと再熱コイルとを順
次介装したことを特徴とする。
【０００８】この恒温恒湿空調システムでは、第二チャ
ンバーに導入した外気のみが副冷却・加熱コイルによっ
て冷却され、外気が還気と混ぜられる前の、少量多湿の
外気のみで冷却され、効率的な除湿が可能となる。即
ち、従来のように、少量多湿の外気が還気と混ざること
によって、多量少湿の空気となることがない。このた
め、多量少湿の空気から水分を除去するための多大な冷
却負荷と、その除湿のために必要以上に冷却してしまっ
た空気を再び所定温度まで高めるための大きな再熱負荷
が発生しなくなる。これにより、従来、除湿のために発
生した非効率な冷却負荷、及びそれによって必要となっ
た再熱負荷が低減され、冷却コイル、再熱コイル、熱
源、及び熱源配管系統が縮小可能になるとともに、年間
の冷却、再熱負荷も低減可能となる。
【０００９】請求項２記載の恒温恒湿空調システムは、
空調機のサプライチャンバーを恒温恒湿空調室の吹出口
に接続し、前記空調機のリターンチャンバーを前記恒温
恒湿空調室の還気口に接続すると共に、前記空調機のリ
ターンチャンバーに外気取入口を接続し、前記恒温恒湿
空調室内の顕熱負荷、潜熱負荷に適合した状態の空気を
前記空調機から送風して、室内温湿度を一定に保つ恒温
恒湿空調システムであって、前記空調機は、前記リター
ンチャンバーを二つの並列する第一チャンバーと第二チ
ャンバーとで構成し、該第一チャンバーに前記還気口を
接続すると共に冷却・加熱コイルを内設し、前記第二チ
ャンバーに前記外気取入口を接続すると共に冷却・加熱
コイルを内設し、前記第一チャンバー及び前記第二チャ
ンバーを通過して混合した空気の流れ方向に、再熱コイ
ルを介装したことを特徴とする。
【００１０】この恒温恒湿空調システムでは、外気と還
気のそれぞれが、第一チャンバー、第二チャンバーに設
けられた個別の冷却・加熱コイルによって冷却される。
即ち、外気が第二チャンバーにおいて還気と混ぜられる
前の、少量多湿の外気のみで冷却され、効率的な除湿が
可能となる。従って、従来のように、少量多湿の外気が
還気と混ざることによって、多量少湿の空気となること
がない。このため、多量少湿の空気から水分を除去する
ための多大な冷却負荷と、その除湿のために必要以上に
冷却してしまった空気を再び所定温度まで高めるための
大きな再熱負荷が発生しなくなる。これにより、従来、
除湿のために発生した非効率な冷却負荷、及びそれによ
って必要となった再熱負荷が低減され、冷却コイル、再
熱コイル、熱源、及び熱源配管系統が縮小可能になると
ともに、年間の冷却、再熱負荷も低減可能となる。
【００１１】請求項３記載の恒温恒湿空調システムは、
空調機のサプライチャンバーを恒温恒湿空調室の吹出口
に接続し、前記空調機のリターンチャンバーを前記恒温
恒湿空調室の還気口に接続すると共に、前記空調機のリ
ターンチャンバーに外気取入口を接続し、前記恒温恒湿
空調室内の顕熱負荷、潜熱負荷に適合した状態の空気を
前記空調機から送風して、室内温湿度を一定に保つ恒温
恒湿空調システムであって、前記空調機は、前記リター
ンチャンバーを二つの並列する第一チャンバーと第二チ
ャンバーとで構成し、該第一チャンバーに前記還気口を
接続し、前記第二チャンバーに前記外気取入口を接続す
ると共に、空気の流れ方向に、副冷却・加熱コイルと再
熱コイルとを順次内設し、前記第一チャンバー及び前記
第二チャンバーを通過して混合した空気の流れ方向に、
冷却・加熱コイルを介装したことを特徴とする。
【００１２】この恒温恒湿空調システムでは、第二チャ
ンバーに導入した外気のみが副冷却・加熱コイルによっ
て冷却され、外気が還気と混ぜられる前の、少量多湿の
外気のみで冷却され、効率的な除湿が可能となる。従っ
て、従来のように、少量多湿の外気が還気と混ざること
によって、多量少湿の空気となることがない。このた
め、多量少湿の空気から水分を除去するための多大な冷
却負荷と、その除湿のために必要以上に冷却してしまっ
た空気を再び所定温度まで高めるための大きな再熱負荷
が発生しなくなる。これにより、従来、除湿のために発
生した非効率な冷却負荷、及びそれによって必要となっ
た再熱負荷が低減され、冷却コイル、再熱コイル、熱
源、及び熱源配管系統が縮小可能になるとともに、年間
の冷却、再熱負荷も低減可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る恒温恒湿空調
システムの好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説
明する。図１は本発明に係る恒温恒湿空調システムの第
１の実施の形態を表すシステム構成図、図２は第１の実
施の形態の冷房時における空気線図上の空気の状態変化
を表す説明図、図３は第１の実施の形態の暖房時におけ
る空気線図上の空気の状態変化を表す説明図、図４は第
１の実施の形態と従来システムとの年間負荷比較を表し
た説明図である。なお、以下の各実施の形態において、
図１５に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し
て説明する。
【００１４】本実施の形態による恒温恒湿空調システム
３１において、空調機３３は、リターンチャンバー３５
を二つの並列する第一チャンバー３７と第二チャンバー
３９とで構成している。この分割チャンバー構成は、一
つのリターンチャンバーを仕切って、第一チャンバー３
７と第二チャンバー３９とを形成してもよく、又既存の
リターンチャンバーである第一チャンバー３７に、新た
な第二チャンバー３９を付設するものであってもよい。
【００１５】第一チャンバー３７には、恒温恒湿空調室
１５の還気口１７を、還気ダクト１９を介して接続して
いる。第二チャンバー３９には、外気取入口２１を、外
気取入ダクト２３を介して接続している。また、この第
二チャンバー３９には、副冷却・加熱コイル４１を、外
気取入ダクト２３から導入された外気と熱交換可能に内
蔵している。そして、空調機３３には、第一チャンバー
３７及び第二チャンバー３９を通過して混合した空気の
流れ方向に、冷却・加熱コイル４３と再熱コイル４５と
を順次介装している。また、第一チャンバー３７、第二
チャンバー３９のそれぞれには、還気、外気に対して塵
埃を除去するフィルター４７、４９を設けている。そし
て、空調機３３のサプライチャンバー２５には、従来と
同様に、加湿器９、送風機１１を配設している。なお、
図１中、２６はボリュームダンパー、２８は外気量制御
ダンパー、３０は恒温恒湿空調室１５内の空気圧を調整
するリリーフダンパー、４４はボリュームダンパーであ
る。
【００１６】また、上記の副冷却・加熱コイル４１、冷
却・加熱コイル４３、再熱コイル４５には、図示しない
熱源である例えば冷凍機が、冷媒配管を介して接続され
ている。この他、熱源としては、ボイラー、蓄熱槽、電
気ヒータ等を利用するものであってもよい。
【００１７】このように構成される恒温恒湿空調システ
ム３１では、冷房時、外気条件及び室内発湿の状況から
必要とされる除湿を外気量のみで行う。そして、冷却除
湿した外気を還気と混合した全送風量で、室内顕熱負荷
に合わせて再冷却又は再熱して恒温恒湿空調室１５へ送
風する。また、暖房時には、外気を予熱した後、還気と
混合して、室内顕熱・潜熱負荷に合わせて加熱及び加湿
して室内へ送風する。
【００１８】この動作をより詳しく説明すれば、図２、
図３に示すとおりとなる。なお、図２、図３中のＯ、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｒの符号は、図１に同符号で示し
た位置の空気の状態を表す。即ち、冷房時、図２に示す
ように、Ｏ状態の外気が副冷却・加熱コイル４１によっ
て冷却されてＡ状態となり、Ｒ状態の還気と混合してＢ
状態となり、冷却・加熱コイル４３によって冷却してＣ
状態となった後、恒温恒湿空調室１５に送風されてＲ状
態となり、このＲ状態の還気が再びＡ状態の外気と混合
してＢ状態となり、以下、上記と同様にして状態変化す
る。室内顕熱負荷が小さい時には、Ｂ状態から再熱され
た後恒温恒湿空調室１５に送風されてＲ状態となる。ま
た、暖房時には、図３に示すように、Ｏ状態の外気が副
冷却・加熱コイル４１によって加熱されてＡ状態とな
り、Ｒ状態の還気と混合してＢ状態となり、冷却・加熱
コイル４３によって加熱されてＣ状態となり、加湿器９
によって加湿されてＥ状態となった後、恒温恒湿空調室
１５に送風されてＲ状態となり、このＲ状態の還気が再
びＡ状態の外気と混合してＢ状態となり、以下、上記と
同様にして状態変化する。
【００１９】日本の一般的な気候では、冷房時の外気の
絶対湿度は高いため、本恒温恒湿空調システム３１のよ
うに外気のみで除湿するほうが、従来システムのように
外気と還気を混合した全風量で除湿するよりも、図４に
示すように、除湿が必要とされる特に４月〜１１月にお
いて、冷却負荷が低減して効率がよくなる。これに加
え、本恒温恒湿空調システム３１では、除湿のための冷
却熱量が小さくなるのに連携して、図４に示すように、
還気と混合した後の再熱負荷が小さくなる。本実施の形
態においては、図２からも分るように再熱負荷を生じな
くすることも可能となる。なお、図４において、暖房負
荷については、本恒温恒湿空調システム３１と従来シス
テムとで差異はないので、その線図は重なっている。
【００２０】このように、本実施の形態による恒温恒湿
空調システム３１によれば、第二チャンバー３９に導入
した外気のみが副冷却・加熱コイル４１によって冷却さ
れ、外気が還気と混ぜられる前の、少量多湿の外気のみ
で冷却され、効率的な除湿が可能となる。即ち、従来の
ように、少量多湿の外気が還気と混ざることによって、
多量少湿の空気となることがない。このため、多量少湿
の空気から水分を除去するための多大な冷却負荷と、そ
の除湿のために必要以上に冷却してしまった空気を再び
所定温度まで高めるための大きな再熱負荷が発生しなく
なる。これにより、従来、除湿のために発生した非効率
な冷却負荷、及びそれによって必要となった再熱負荷が
低減され、冷却コイル、再熱コイル、熱源、及び熱源配
管系統が縮小可能になるとともに、年間の冷却、再熱負
荷も低減可能となる。
【００２１】次に、本発明に係る恒温恒湿空調システム
の第２の実施の形態を説明する。図５は本発明に係る恒
温恒湿空調システムの第２の実施の形態を表すシステム
構成図、図６は第２の実施の形態の冷房時における空気
線図上の空気の状態変化を表す説明図、図７は第２の実
施の形態の暖房時における空気線図上の空気の状態変化
を表す説明図である。
【００２２】本実施の形態による恒温恒湿空調システム
５１において、空調機５３は、リターンチャンバー３５
を二つの並列する第一チャンバー３７と第二チャンバー
３９とで構成している。この分割チャンバー構成は、一
つのリターンチャンバーを仕切って、第一チャンバー３
７と第二チャンバー３９とを形成してもよく、又既存の
リターンチャンバーである第一チャンバー３７に、新た
な第二チャンバー３９を付設するものであってもよい。
【００２３】第一チャンバー３７には、恒温恒湿空調室
１５の還気口１７を、還気ダクト１９を介して接続して
いる。第二チャンバー３９には、外気取入口２１を、外
気取入ダクト２３を介して接続している。第一チャンバ
ー３７には冷却・加熱コイル４３を、還気ダクト１９か
ら導入した還気と熱交換可能に内蔵している。また、第
二チャンバー３９には冷却・加熱コイル４３を、外気取
入ダクト２３から導入された外気と熱交換可能に内蔵し
ている。そして、空調機５３には、第一チャンバー３７
及び第二チャンバー３９を通過して混合した空気の流れ
方向に、再熱コイル４５を介装している。また、第一チ
ャンバー３７、第二チャンバー３９のそれぞれには、還
気、外気に対して塵埃を除去するフィルター４７、４９
を設けている。そして、空調機５３のサプライチャンバ
ー２５には、従来と同様に、加湿器９、送風機１１を配
設している。なお、図５中、２６はボリュームダンパ
ー、２８は外気量制御ダンパー、３０は恒温恒湿空調室
１５内の空気圧を調整するリリーフダンパーである。
【００２４】また、上記の副冷却・加熱コイル４１、冷
却・加熱コイル４３、再熱コイル４５には、図示しない
熱源である例えば冷凍機が、冷媒配管を介して接続され
ている。この他、熱源としては、ボイラー、蓄熱槽、電
気ヒータ等を利用するものであってもよい。
【００２５】このように構成される恒温恒湿空調システ
ム５１では、冷房時、外気条件及び室内発湿の状況から
必要とされる除湿を外気量のみで行う。そして、冷却除
湿した外気を冷却された還気と混合して送風する。室内
顕熱負荷が小さい時にはさらに再熱して恒温恒湿空調室
１５へ送風する。また、暖房時には、外気を予熱した
後、同じく予熱された還気と混合して、加湿負荷に合わ
せて加湿して室内へ送風する。
【００２６】この動作をより詳しく説明すれば、図６、
図７に示すとおりとなる。なお、図６、図７中のＯ、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｒの符号は、図５に同符号で示し
た位置の空気の状態を表す。即ち、冷房時、図６に示す
ように、Ｏ状態の外気が冷却・加熱コイル４３によって
冷却されてＡ状態となり、Ｒ状態の還気が冷却・加熱コ
イル４３によって冷却されてＢ状態となり、これらが混
合してＣ状態となった後、恒温恒湿空調室１５に送風さ
れてＲ状態となり、このＲ状態の還気が再び冷却・加熱
コイル４３によって冷却されてＢ状態となり、以下、上
記と同様にして状態変化する。また、暖房時には、図７
に示すように、Ｏ状態の外気が冷却・加熱コイル４３に
よって加熱されてＡ状態となる。一方、還気は冷却・加
熱コイル４３によって加熱されてＢ状態となり、Ａ状態
の外気と混合してＣ状態となり、加湿器９によって加湿
されてＥ状態となった後、恒温恒湿空調室１５に送風さ
れてＲ状態となり、このＲ状態の還気が再びＢ状態に加
熱されて、Ａ状態の外気と混合し、以下、上記と同様に
して状態変化する。
【００２７】日本の一般的な気候では、冷房時の外気の
絶対湿度は高いため、本恒温恒湿空調システム５１のよ
うに外気のみで除湿するほうが、従来システムのように
外気と還気を混合した全風量で除湿するよりも効率がよ
くなる。これに加え、本恒温恒湿空調システム５１で
は、除湿のための冷却熱量が小さくなるのに連携して、
還気と混合した後の再熱負荷が小さくなる。
【００２８】この恒温恒湿空調システム５１によれば、
外気と還気のそれぞれが、第一チャンバー３７、第二チ
ャンバー３９に設けられた個別の冷却・加熱コイル４３
によって冷却され、外気が還気と混ぜられる前の、少量
多湿の外気のみで冷却され、効率的な除湿が可能とな
る。即ち、従来のように、少量多湿の外気が還気と混ざ
ることによって、多量少湿の空気となることがない。こ
のため、多量少湿の空気から水分を除去するための多大
な冷却負荷と、その除湿のために必要以上に冷却してし
まった空気を再び所定温度まで高めるための大きな再熱
負荷が発生しなくなる。これにより、従来、除湿のため
に発生した非効率な冷却負荷、及びそれによって必要と
なった再熱負荷が低減され、冷却コイル、再熱コイル、
熱源、及び熱源配管系統が縮小可能になるとともに、年
間の冷却、再熱負荷も低減可能となる。
【００２９】次に、本発明に係る恒温恒湿空調システム
の第３の実施の形態を説明する。図８は本発明に係る恒
温恒湿空調システムの第３の実施の形態を表すシステム
構成図、図９は第３の実施の形態の冷房時における空気
線図上の空気の状態変化を表す説明図、図１０は第３の
実施の形態の暖房時における空気線図上の空気の状態変
化を表す説明図である。
【００３０】本実施の形態による恒温恒湿空調システム
６１において、空調機６３は、リターンチャンバー３５
を二つの並列する第一チャンバー３７と第二チャンバー
３９とで構成している。この分割チャンバー構成は、一
つのリターンチャンバーを仕切って、第一チャンバー３
７と第二チャンバー３９とを形成してもよく、又既存の
リターンチャンバーである第一チャンバー３７に、新た
な第二チャンバー３９を付設するものであってもよい。
【００３１】第一チャンバー３７には、恒温恒湿空調室
１５の還気口１７を、還気ダクト１９を介して接続して
いる。第二チャンバー３９には、外気取入口２１を、外
気取入ダクト２３を介して接続している。また、この第
二チャンバー３９には、副冷却・加熱コイル４１を、外
気取入ダクト２３から導入された外気と熱交換可能に内
蔵し、その下流に、再熱コイル４５を順次介装してい
る。そして、空調機６３には、第一チャンバー３７及び
第二チャンバー３９を通過して混合した空気の流れ方向
に、冷却・加熱コイル４３を介装している。また、第一
チャンバー３７、第二チャンバー３９のそれぞれには、
還気、外気に対して塵埃を除去するフィルター４７、４
９を設けている。そして、空調機６３のサプライチャン
バー２５には、従来と同様に、加湿器９、送風機１１を
配設している。なお、図８中、２６はボリュームダンパ
ー、２８は外気量制御ダンパー、３０は恒温恒湿空調室
１５内の空気圧を調整するリリーフダンパー、４４はボ
リュームダンパーである。
【００３２】また、上記の副冷却・加熱コイル４１、冷
却・加熱コイル４３、再熱コイル４５には、図示しない
熱源である例えば冷凍機が、冷媒配管を介して接続され
ている。この他、熱源としては、ボイラー、蓄熱槽、電
気ヒータ等を利用するものであってもよい。
【００３３】このように構成される恒温恒湿空調システ
ム６１では、冷房時、外気条件及び室内発湿の状況から
必要とされる除湿を外気量のみで行う。そして、冷却除
湿した外気を一定温度に加熱した後還気と混合した全送
風量で、室内顕熱負荷に合わせて再冷却又は再熱して恒
温恒湿空調室１５へ送風する。また、暖房時には、外気
を予熱した後、還気と混合して、室内顕熱・潜熱負荷に
合わせて加熱及び加湿して室内へ送風する。
【００３４】この動作をより詳しく説明すれば、図９、
図１０に示すとおりとなる。なお、図９、図１０中の
Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｒの符号は、図８に同符号で
示した位置の空気の状態を表す。即ち、冷房時、図９に
示すように、Ｏ状態の外気が副冷却・加熱コイル４１に
よって冷却されてＡ状態となり、再熱コイル４５によっ
て加熱されてＢ状態となり、Ｒ状態の還気と混合してＣ
状態となり、冷却・加熱コイル４３によって冷却してＤ
状態となった後、恒温恒湿空調室１５に送風されてＲ状
態となり、このＲ状態の還気が再びＢ状態の外気と混合
してＣ状態となり、以下、上記と同様にして状態変化す
る。また、暖房時には、図１０に示すように、Ｏ状態の
外気が副冷却・加熱コイル４１によって加熱されてＡ状
態となり、Ｒ状態の還気と混合してＣ状態となり、冷却
・加熱コイル４３によって加熱されてＤ状態となり、加
湿器９によって加湿されてＥ状態となった後、恒温恒湿
空調室１５に送風されてＲ状態となり、このＲ状態の還
気が再びＡ状態の外気と混合してＣ状態となり、以下、
上記と同様にして状態変化する。
【００３５】日本の一般的な気候では、冷房時の外気の
絶対湿度は高いため、本恒温恒湿空調システム６１のよ
うに外気のみで除湿するほうが、従来システムのように
外気と還気を混合した全風量で除湿するよりも効率がよ
くなる。これに加え、本恒温恒湿空調システム６１で
は、除湿のための冷却熱量が小さくなるのに連携して、
還気と混合した後の再熱負荷が小さくなる。
【００３６】このように、本実施の形態による恒温恒湿
空調システム６１によれば、第二チャンバー３９に導入
した外気のみが副冷却・加熱コイル４１によって冷却さ
れ、外気が還気と混ぜられる前の、少量多湿の外気のみ
で冷却され、効率的な除湿が可能となる。即ち、従来の
ように、少量多湿の外気が還気と混ざることによって、
多量少湿の空気となることがない。このため、多量少湿
の空気から水分を除去するための多大な冷却負荷と、そ
の除湿のために必要以上に冷却してしまった空気を再び
所定温度まで高めるための大きな再熱負荷が発生しなく
なる。これにより、従来、除湿のために発生した非効率
な冷却負荷、及びそれによって必要となった再熱負荷が
低減され、冷却コイル、再熱コイル、熱源、及び熱源配
管系統が縮小可能になるとともに、年間の冷却、再熱負
荷も低減可能となる。なお、この第３の実施の形態によ
る恒温恒湿空調システム６１では、外気を再熱すること
によってＲ状態の還気と同じ温度として温度制御を容易
にしている。
【００３７】なお、上記した各実施の形態による恒温恒
湿空調システムは、従来と異なり、加熱コイルが少なく
とも二箇所となるので、上記の各実施の形態で説明した
暖房運転とは異なる暖房運転方法が可能となる。以下
に、図１１〜図１４を参照してその暖房運転のバリエー
ションを説明する。
【００３８】図１１は第１の実施の形態における暖房運
転方法の変形例を表す説明図、図１２は第２の実施の形
態における暖房運転方法の変形例１を表す説明図、図１
３は第２の実施の形態における暖房運転方法の変形例２
を表す説明図、図１４は第３の実施の形態における暖房
運転方法の変形例を表す説明図である。
【００３９】第１の実施の形態による恒温恒湿空調シス
テムの暖房運転は、図１１に示すように、Ｏ状態の外気
が副冷却・加熱コイル４１によって加熱されることな
く、Ｒ状態の還気と混合してＢ状態となり、冷却・加熱
コイル４３によって加熱されてＣ状態となり、加湿器９
によって加湿されてＥ状態となった後、恒温恒湿空調室
１５に送風されてＲ状態となり、このＲ状態の還気が再
びＯ状態の外気と混合してＢ状態となり、以下、上記と
同様にして状態変化するように運転制御してもよい。
【００４０】第２の実施の形態による恒温恒湿空調シス
テムの暖房運転は、図１２に示すように、Ｏ状態の外気
が冷却・加熱コイル４３によって加熱されることなくＢ
状態に加熱した還気と混合してＣ状態となり、加湿器９
によって加湿されてＥ状態となった後、恒温恒湿空調室
１５に送風されてＲ状態となり、このＲ状態の還気が再
びＢ状態に加熱されて、Ｏ状態の外気と混合し、以下、
上記と同様にして状態変化するように運転制御してもよ
い。また、第２の実施の形態では、図１３に示すよう
に、Ｏ状態の外気が副冷却・加熱コイル４１によって加
熱されることなく、還気と混合してＣ状態となり、再熱
コイル４５によって加熱されてＤ状態となり、加湿器９
によって加湿されてＥ状態となった後、恒温恒湿空調室
１５に送風されてＲ状態となり、このＲ状態の還気が再
びＯ状態の外気と混合してＣ状態となり、以下、上記と
同様にして状態変化するように運転制御してもよい。
【００４１】第３の実施の形態による恒温恒湿空調シス
テムの暖房運転は、図１４に示すように、Ｏ状態の外気
が副冷却・加熱コイル４１によって加熱されることな
く、還気と混合してＣ状態となり、再熱コイル４５によ
って加熱されることなく冷却・加熱コイル４３によって
加熱されてＤ状態となり、加湿器９によって加湿されて
Ｅ状態となった後、恒温恒湿空調室１５に送風されてＲ
状態となり、このＲ状態の還気が再びＯ状態の外気と混
合してＣ状態となり、以下、上記と同様にして状態変化
するように運転制御してもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る請求項１記載の恒温恒湿空調システムによれば、空調
機のリターンチャンバーを、二つの並列する第一チャン
バーと第二チャンバーとで構成し、第一チャンバーに還
気口を接続し、第二チャンバーに外気取入口を接続する
と共に副冷却・加熱コイルを内設し、第一チャンバー及
び第二チャンバーを通過して混合した空気の流れ方向
に、冷却・加熱コイルと再熱コイルとを順次介装したの
で、外気のみを副冷却・加熱コイルによって冷却するこ
とで、外気を還気と混ぜる前の、少量多湿の外気のみを
冷却して除湿を行うことができる。従って、従来、除湿
のために発生した非効率な冷却負荷、及びそれによって
必要となった再熱負荷を低減させることにより、冷却コ
イル、再熱コイル、熱源、及び熱源配管系統を縮小でき
るとともに、年間の冷却、再熱負荷も大きく低減するこ
とができる。この結果、恒温恒湿空調システムのイニシ
ャルコスト、ランニングコストを低減することができ
る。
【００４３】請求項２記載の恒温恒湿空調システムによ
れば、空調機のリターンチャンバーを、二つの並列する
第一チャンバーと第二チャンバーとで構成し、第一チャ
ンバーに還気口を接続すると共に冷却・加熱コイルを内
設し、第二チャンバーに外気取入口を接続すると共に冷
却・加熱コイルを内設し、第一チャンバー及び第二チャ
ンバーを通過して混合した空気の流れ方向に、再熱コイ
ルを介装したので、外気と還気のそれぞれを個別の冷却
・加熱コイルによって冷却することで、外気を還気と混
ぜる前の、少量多湿の外気のみを冷却して除湿を行うこ
とができる。従って、従来、除湿のために発生した非効
率な冷却負荷、及びそれによって必要となった再熱負荷
を低減させることにより、冷却コイル、再熱コイル、熱
源、及び熱源配管系統を縮小できるとともに、年間の冷
却、再熱負荷も大きく低減することができる。この結
果、恒温恒湿空調システムのイニシャルコスト、ランニ
ングコストを低減することができる。
【００４４】請求項３記載の恒温恒湿空調システムによ
れば、空調機のリターンチャンバーを二つの並列する第
一チャンバーと第二チャンバーとで構成し、第一チャン
バーに還気口を接続し、第二チャンバーに外気取入口を
接続すると共に、空気の流れ方向に、副冷却・加熱コイ
ルと再熱コイルとを順次内設し、第一チャンバー及び第
二チャンバーを通過して混合した空気の流れ方向に、冷
却・加熱コイルを介装したので、外気のみを副冷却・加
熱コイルによって冷却することで、外気を還気と混ぜる
前の、少量多湿の外気のみを冷却して除湿を行うことが
できる。従って、従来、除湿のために発生した非効率な
冷却負荷、及びそれによって必要となった再熱負荷を低
減させることにより、冷却コイル、再熱コイル、熱源、
及び熱源配管系統を縮小できるとともに、年間の冷却、
再熱負荷も大きく低減することができる。この結果、恒
温恒湿空調システムのイニシャルコスト、ランニングコ
ストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る恒温恒湿空調システムの第１の実
施の形態を表すシステム構成図である。
【図２】第１の実施の形態の冷房時における空気線図上
の空気の状態変化を表す説明図である。
【図３】第１の実施の形態の暖房時における空気線図上
の空気の状態変化を表す説明図である。
【図４】第１の実施の形態と従来システムとの年間負荷
比較を表した説明図である。
【図５】本発明に係る恒温恒湿空調システムの第２の実
施の形態を表すシステム構成図である。
【図６】第２の実施の形態の冷房時における空気線図上
の空気の状態変化を表す説明図である。
【図７】第２の実施の形態の暖房時における空気線図上
の空気の状態変化を表す説明図である。
【図８】本発明に係る恒温恒湿空調システムの第３の実
施の形態を表すシステム構成図である。
【図９】第３の実施の形態の冷房時における空気線図上
の空気の状態変化を表す説明図である。
【図１０】第３の実施の形態の暖房時における空気線図
上の空気の状態変化を表す説明図である。
【図１１】第１の実施の形態における暖房運転方法の変
形例を表す説明図である。
【図１２】第２の実施の形態における暖房運転方法の変
形例１を表す説明図である。
【図１３】第２の実施の形態における暖房運転方法の変
形例２を表す説明図である。
【図１４】第３の実施の形態における暖房運転方法の変
形例を表す説明図である。
【図１５】従来の恒温恒湿空調システムの第１の実施の
形態を表すシステム構成図である。
【図１６】図１５に示した従来システムの冷房時におけ
る空気線図上の空気の状態変化を表す説明図である。
【図１７】図１５に示した従来システムの暖房時におけ
る空気線図上の空気の状態変化を表す説明図である。
【符号の説明】
１５…恒温恒湿空調室、１７…還気口、２１…外気取入
口、２５…サプライチャンバー、２９…吹出口、３１，
５１，６１…恒温恒湿空調システム、３３，５３、６３
…空調機、３５…リターンチャンバー、３７…第一チャ
ンバー、３９…第二チャンバー、４１…副冷却・加熱コ
イル、４３…冷却・加熱コイル、４５…再熱コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空調機のサプライチャンバーを恒温恒湿
    空調室の吹出口に接続し、前記空調機のリターンチャン
    バーを前記恒温恒湿空調室の還気口に接続すると共に、
    前記空調機のリターンチャンバーに外気取入口を接続
    し、前記恒温恒湿空調室内の顕熱負荷、潜熱負荷に適合
    した状態の空気を前記空調機から送風して、室内温湿度
    を一定に保つ恒温恒湿空調システムであって、 前記空調機は、 前記リターンチャンバーを二つの並列する第一チャンバ
    ーと第二チャンバーとで構成し、 該第一チャンバーに前記還気口を接続し、 前記第二チャンバーに前記外気取入口を接続すると共に
    副冷却・加熱コイルを内設し、 前記第一チャンバー及び前記第二チャンバーを通過して
    混合した空気の流れ方向に、冷却・加熱コイルと再熱コ
    イルとを順次介装したことを特徴とする恒温恒湿空調シ
    ステム。
  2. 【請求項２】 空調機のサプライチャンバーを恒温恒湿
    空調室の吹出口に接続し、前記空調機のリターンチャン
    バーを前記恒温恒湿空調室の還気口に接続すると共に、
    前記空調機のリターンチャンバーに外気取入口を接続
    し、前記恒温恒湿空調室内の顕熱負荷、潜熱負荷に適合
    した状態の空気を前記空調機から送風して、室内温湿度
    を一定に保つ恒温恒湿空調システムであって、 前記空調機は、 前記リターンチャンバーを二つの並列する第一チャンバ
    ーと第二チャンバーとで構成し、 該第一チャンバーに前記還気口を接続すると共に冷却・
    加熱コイルを内設し、 前記第二チャンバーに前記外気取入口を接続すると共に
    冷却・加熱コイルを内設し、 前記第一チャンバー及び前記第二チャンバーを通過して
    混合した空気の流れ方向に、再熱コイルを介装したこと
    を特徴とする恒温恒湿空調システム。
  3. 【請求項３】 空調機のサプライチャンバーを恒温恒湿
    空調室の吹出口に接続し、前記空調機のリターンチャン
    バーを前記恒温恒湿空調室の還気口に接続すると共に、
    前記空調機のリターンチャンバーに外気取入口を接続
    し、前記恒温恒湿空調室内の顕熱負荷、潜熱負荷に適合
    した状態の空気を前記空調機から送風して、室内温湿度
    を一定に保つ恒温恒湿空調システムであって、 前記空調機は、 前記リターンチャンバーを二つの並列する第一チャンバ
    ーと第二チャンバーとで構成し、 該第一チャンバーに前記還気口を接続し、 前記第二チャンバーに前記外気取入口を接続すると共
    に、空気の流れ方向に、副冷却・加熱コイルと再熱コイ
    ルとを順次内設し、 前記第一チャンバー及び前記第二チャンバーを通過して
    混合した空気の流れ方向に、冷却・加熱コイルを介装し
    たことを特徴とする恒温恒湿空調システム。
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