以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の空調システム(1)は、調湿運転を行う調湿装置(10)と、空調運転を行う空調装置(100)とを備えている。この空調システム(1)では、調湿装置(10)で処理した空気と、空調装置(100)で処理した空気との双方が同一の室内(3)に供給される。また、調湿装置(10)と、空調装置(100)とは、伝送ライン(2)で接続され、計測値データ等を互いに送信可能に構成されている。
<調湿装置の構成>
調湿装置(10)について、図2及び図3を適宜参照しながら説明する。この調湿装置(10)は、本発明に係る調湿装置を構成するものである。
尚、ここでの説明で用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、特にことわらない限り、調湿装置(10)を前面側から見た場合の方向を意味している。
上記調湿装置(10)は、室内の湿度調節と共に室内の換気を行うものであり、取り込んだ室外空気(OA)を湿度調節して室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気(RA)を室外に排出するように構成されている。
上記調湿装置(10)は、ケーシング(11)を備えている。また、ケーシング(11)内には、冷媒回路(50)が収容されている。この冷媒回路(50)には、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、電動膨張弁(55)及び四路切換弁(54)が接続されている。また、冷媒回路(50)には、調湿制御部(61)が接続されている。冷媒回路(50)の詳細は後述する。
ケーシング(11)は、やや扁平で高さが比較的低い直方体状に形成されている。図2に示すケーシング(11)では、左手前の側面(即ち、前面)が前面パネル部(12)となり、右奥の側面(即ち、背面)が背面パネル部(13)となり、右手前の側面が第1側面パネル部(14)となり、左奥の側面が第2側面パネル部(15)となっている。
ケーシング(11)には、外気吸込口(24)と、内気吸込口(23)と、給気口(22)と、排気口(21)とが形成されている。外気吸込口(24)及び内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)に開口している。外気吸込口(24)は、背面パネル部(13)の下側部分に配置されている。内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)の上側部分に配置されている。給気口(22)は、第1側面パネル部(14)における前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。排気口(21)は、第2側面パネル部(15)における前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。
ケーシング(11)の内部空間には、上流側仕切板(71)と、下流側仕切板(72)と、中央仕切板(73)と、第1仕切板(74)と、第2仕切板(75)とが設けられている。これらの仕切板(71〜75)は、何れもケーシング(11)の底板に立設されており、ケーシング(11)の内部空間をケーシング(11)の底板から天板に亘って区画している。
上流側仕切板(71)及び下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)及び背面パネル部(13)と平行な姿勢で、ケーシング(11)の前後方向に所定の間隔をおいて配置されている。上流側仕切板(71)は、背面パネル部(13)寄りに配置されている。下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)寄りに配置されている。
第1仕切板(74)及び第2仕切板(75)は、第1側面パネル部(14)及び第2側面パネル部(15)と平行な姿勢で設置されている。第1仕切板(74)は、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間を右側から塞ぐように、第1側面パネル部(14)から所定の間隔をおいて配置されている。第2仕切板(75)は、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間を左側から塞ぐように、第2側面パネル部(15)から所定の間隔をおいて配置されている。
中央仕切板(73)は、上流側仕切板(71)及び下流側仕切板(72)と直交する姿勢で、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間に配置されている。中央仕切板(73)は、上流側仕切板(71)から下流側仕切板(72)に亘って設けられ、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間を左右に区画している。
ケーシング(11)内において、上流側仕切板(71)と背面パネル部(13)の間の空間は、上下2つの空間に仕切られており、上側の空間が内気側通路(32)を構成し、下側の空間が外気側通路(34)を構成している。内気側通路(32)は、内気吸込口(23)に接続するダクトを介して室内と連通している。内気側通路(32)には、内気側フィルタ(27)と内気湿度センサ(96a)と内気温度センサ(96b)とが設置されている。外気側通路(34)は、外気吸込口(24)に接続するダクトを介して室外空間と連通している。外気側通路(34)には、外気側フィルタ(28)と外気湿度センサ(97a)と外気温度センサ(97b)とが設置されている。
ケーシング(11)内における上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間は、中央仕切板(73)によって左右に区画されており、中央仕切板(73)の右側の空間が第1熱交換器室(37)を構成し、中央仕切板(73)の左側の空間が第2熱交換器室(38)を構成している。第1熱交換器室(37)には、第1吸着熱交換器(51)が収容されている。第1吸着熱交換器(51)は、本発明に係る第1の吸着ユニットを構成するものである。第2熱交換器室(38)には、第2吸着熱交換器(52)が収容されている。第2吸着熱交換器(52)は、本発明に係る第2の吸着ユニットを構成するものである。また、図示しないが、第1熱交換器室(37)には、冷媒回路(50)の電動膨張弁(55)が収容されている。
各吸着熱交換器(51,52)は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器の表面に吸着剤を担持させたものであって、全体として長方形の厚板状あるいは扁平な直方体状に形成されている。各吸着熱交換器(51,52)は、その前面及び背面が上流側仕切板(71)及び下流側仕切板(72)と平行になる姿勢で、熱交換器室(37,38)内に立設されている。
ケーシング(11)の内部空間において、下流側仕切板(72)の前面に沿った空間は、上下に仕切られており、この上下に仕切られた空間のうち、上側の部分が給気側通路(31)を構成し、下側の部分が排気側通路(33)を構成している。
上流側仕切板(71)には、開閉式のダンパ(41〜44)が4つ設けられている。各ダンパ(41〜44)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、上流側仕切板(71)のうち内気側通路(32)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1内気側ダンパ(41)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2内気側ダンパ(42)が取り付けられる。また、上流側仕切板(71)のうち外気側通路(34)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1外気側ダンパ(43)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2外気側ダンパ(44)が取り付けられる。
下流側仕切板(72)には、開閉式のダンパ(45〜48)が4つ設けられている。各ダンパ(45〜48)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、下流側仕切板(72)のうち給気側通路(31)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1給気側ダンパ(45)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2給気側ダンパ(46)が取り付けられる。また、下流側仕切板(72)のうち排気側通路(33)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1排気側ダンパ(47)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2排気側ダンパ(48)が取り付けられる。
ケーシング(11)内において、給気側通路(31)及び排気側通路(33)と前面パネル部(12)との間の空間は、仕切板(77)によって左右に仕切られており、仕切板(77)の右側の空間が給気ファン室(36)を構成し、仕切板(77)の左側の空間が排気ファン室(35)を構成している。
給気ファン室(36)には、給気ファン(26)が収容されている。また、排気ファン室(35)には排気ファン(25)が収容されている。給気ファン(26)及び排気ファン(25)は、何れも遠心型の多翼ファン(いわゆるシロッコファン)である。給気ファン(26)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を給気口(22)へ吹き出す。排気ファン(25)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を排気口(21)へ吹き出す。
給気ファン室(36)には、冷媒回路(50)の圧縮機(53)と四路切換弁(54)と、図3に示すように、給気温度センサ(62a)と給気湿度センサ(62b)とが収容されている。圧縮機(53)及び四路切換弁(54)は、給気ファン室(36)における給気ファン(26)と仕切板(77)との間に配置されている。給気温度センサ(62a)は、給気ファン室(36)から室内へ供給される供給空気(SA)の温度(Tsa)を計測する温度センサである。給気温度センサ(62a)で計測された供給空気(SA)の温度(Tsa)は、随時、調湿コントローラ(60)の露点温度検出部(62)へ送られる。また、給気湿度センサ(62b)は、給気ファン室(36)から室内へ供給される供給空気(SA)の湿度(Rsa)を計測する湿度センサである。給気湿度センサ(62b)で計測された供給空気(SA)の湿度(Rsa)は、随時、調湿コントローラ(60)の露点温度検出部(62)へ送られる。
ケーシング(11)内において、第1仕切板(74)と第1側面パネル部(14)の間の空間は、第1バイパス通路(81)を構成している。第1バイパス通路(81)の始端は、外気側通路(34)だけに連通しており、内気側通路(32)からは遮断されている。第1バイパス通路(81)の終端は、仕切板(78)によって、給気側通路(31)、排気側通路(33)、及び給気ファン室(36)から区画されている。仕切板(78)のうち給気ファン室(36)に臨む部分には、第1バイパス用ダンパ(83)が設けられている。
ケーシング(11)内において、第2仕切板(75)と第2側面パネル部(15)の間の空間は、第2バイパス通路(82)を構成している。第2バイパス通路(82)の始端は、内気側通路(32)だけに連通しており、外気側通路(34)からは遮断されている。第2バイパス通路(82)の終端は、仕切板(79)によって、給気側通路(31)、排気側通路(33)、及び排気ファン室(35)から区画されている。仕切板(79)のうち排気ファン室(35)に臨む部分には、第2バイパス用ダンパ(84)が設けられている。
これら給気側通路(31)、内気側通路(32)、排気側通路(33)、外気側通路(34)、第1バイパス通路(81)及び第2バイパス通路(82)が空気通路を構成する。また、第1内気側ダンパ(41)、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、第1排気側ダンパ(47)、第2排気側ダンパ(48)、第1バイパス用ダンパ(83)及び第2バイパス用ダンパ(84)が開閉ダンパを構成する。
なお、図3の右側面図及び左側面図では、第1バイパス通路(81)、第2バイパス通路(82)、第1バイパス用ダンパ(83)、及び第2バイパス用ダンパ(84)の図示を省略している。
上記冷媒回路(50)は、図4に示すように、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)、及び電動膨張弁(55)が設けられた閉回路である。この冷媒回路(50)は、充填された冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う。
冷媒回路(50)において、圧縮機(53)は、その吐出側が四路切換弁(54)の第1のポートに、その吸入側が四路切換弁(54)の第2のポートにそれぞれ接続されている。また、冷媒回路(50)では、第1吸着熱交換器(51)と電動膨張弁(55)と第2吸着熱交換器(52)とが、四路切換弁(54)の第3のポートから第4のポートへ向かって順に接続されている。
四路切換弁(54)は、第1のポートと第3のポートが連通して第2のポートと第4のポートが連通する第1状態(図4(A)に示す状態)と、第1のポートと第4のポートが連通して第2のポートと第3のポートが連通する第2状態(図4(B)に示す状態)とに切り換え可能となっている。
圧縮機(53)は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機とが1つのケーシングに収容された全密閉型の圧縮機である。圧縮機(53)の電動機へ供給する交流の周波数(即ち、圧縮機(53)の運転周波数)を変化させると、電動機により駆動される圧縮機構の回転速度が変化し、単位時間当たりに圧縮機(53)から吐出される冷媒の量が変化する。つまり、この圧縮機(53)は、容量可変に構成されている。
冷媒回路(50)において、圧縮機(53)の吐出側と四路切換弁(54)の第1のポートとを繋ぐ配管には、高圧圧力センサ(91)と吐出管温度センサ(93)とが取り付けられている。高圧圧力センサ(91)は、圧縮機(53)から吐出された冷媒の圧力を計測する。吐出管温度センサ(93)は、圧縮機(53)から吐出された冷媒の温度を計測する。
また、冷媒回路(50)において、圧縮機(53)の吸入側と四路切換弁(54)の第2のポートとを繋ぐ配管には、低圧圧力センサ(92)と吸入管温度センサ(94)とが取り付けられている。低圧圧力センサ(92)は、圧縮機(53)へ吸入される冷媒の圧力を計測する。吸入管温度センサ(94)は、圧縮機(53)へ吸入される冷媒の温度を計測する。
また、冷媒回路(50)において、四路切換弁(54)の第3のポートと第1吸着熱交換器(51)とを繋ぐ配管には、配管温度センサ(95)が取り付けられている。配管温度センサ(95)は、この配管における四路切換弁(54)の近傍に配置され、配管内を流れる冷媒の温度を計測する。
上記調湿コントローラ(60)は、上記調湿装置(10)に設けられ、この調湿装置(10)の運転制御を行うものである。調湿コントローラ(60)は、調湿制御部(61)と露点温度検出部(62)とを備えている。また、調湿コントローラ(60)は、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)と接続されている。
上記調湿制御部(61)は、上述した内気湿度センサ(96a)、内気温度センサ(96b)、外気湿度センサ(97a)、外気温度センサ(97b)、及び冷媒回路(50)に設けられた各センサ(91,92,…)が接続されている。これら接続されたセンサから計測される計測値が上記調湿制御部(61)に入力されている。そして、調湿制御部(61)は、各センサから入力された計測値に基づいて、室内の湿度が設定された湿度になるよう調湿装置(10)の調湿運転制御を行う。
上記露点温度検出部(62)は、供給空気(SA)の温度(Tsa)と供給空気(SA)の湿度(Rsa)とに基づいて供給空気(SA)の露点温度(Td)を検出する露点温度検出手段を構成するものである。露点温度検出部(62)は、給気温度センサ(62a)、給気湿度センサ(62b)に接続されている。露点温度検出部(62)は、給気温度センサ(62a)から入力された供給空気(SA)の温度(Tsa)と、給気湿度センサ(62b)から入力された供給空気(SA)の湿度(Rsa)とに基づいて供給空気(SA)の露点温度(Td)を検出する。検出した露点温度(Td)は、伝送ライン(2)を介して後述する空調コントローラ(115)へ送られる。
<空調装置の構成>
本実施形態の空調装置(100)は、冷却した空気を室内へ供給する冷房運転と、加熱した空気を室内へ供給する暖房運転とが切り換え可能に構成され、本発明に係る空調装置を構成している。
図1及び図5に示すように、空調装置(100)は、室外に配置された室外ユニット(101)及び室内に配置された室内ユニット(102)を備えている。この室外ユニット(101)には、熱源側熱交換器である室外熱交換器(103)、圧縮機(105)、膨張機構である電動膨張弁(106)、四路切換弁(109)及び室外ファン(107)が収納されている。室内ユニット(102)には、利用側熱交換器である室内熱交換器(104)と室内ファン(108)とが収納されている。
上記室内ユニット(102)と室外ユニット(101)とは、2本の連絡配管で互いに接続されている。そして、空調装置(100)には、閉回路である冷媒回路(110)が構成されている。この冷媒回路(110)は、充填された冷媒を循環させることによって蒸気圧縮冷凍サイクルを行うよう構成されている。また、冷媒回路(110)には、空調装置(100)を制御する空調コントローラ(115)の空調制御部(116)が接続されている。
上記四路切換弁(109)の切換動作により、上記冷媒回路(110)は、冷房運転状態から暖房運転状態、又は暖房運転状態から冷房運転状態への切り換えが可能に構成されている。ここで、冷房運転状態とは、上記四路切換弁(109)が、第1ポートと第3ポートとが連通すると同時に第2ポートと第4ポートとが連通する第1状態(図5(A)で示す状態)に切り換えられた場合の運転状態であり、暖房運転状態とは、第1ポートと第4ポートとが連通すると同時に第2ポートと第3ポートとが連通する第2状態(図5(B)で示す状態)に切り換えられた場合の運転状態である。
また、空調装置(100)の室内ユニット(102)には、冷媒回路(110)における冷媒蒸発温度を計測する熱交温度センサ(112)と、室内空気の温度を計測する室内温度センサ(111)とが設けられている。熱交温度センサ(112)は、室内熱交換器(104)の電動膨張弁(106)側の端部に設けられている。室内温度センサ(111)は、室内空気を吸い込む吸込口に設けられている。熱交温度センサ(112)の計測値と室内温度センサ(111)の計測値とは、空調制御部(116)に送信される。
圧縮機(105)は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機とが1つのケーシングに収容された全密閉型の圧縮機である。圧縮機(105)の電動機へ供給する交流の周波数(即ち、圧縮機(105)の運転周波数)を変化させると、電動機により駆動される圧縮機構の回転速度が変化し、単位時間当たりに圧縮機(105)から吐出される冷媒の量が変化する。つまり、この圧縮機(105)は、容量可変に構成されている。
上記空調装置(100)の冷媒回路(110)において、圧縮機(105)の吐出側と四路切換弁(109)の第1ポートとを繋ぐ配管には、高圧圧力センサ(図示なし)と吐出管温度センサ(図示なし)とが取り付けられている。上記圧縮機(105)の吸入側と四路切換弁(109)の第2ポートとを繋ぐ配管には、低圧圧力センサ(図示なし)と吸入管温度センサ(図示なし)とが取り付けられている。
上記空調コントローラ(115)は、上記空調装置(100)に設けられて該空調装置(100)の運転制御を行うものである。具体的に、空調コントローラ(115)には、空調制御部(116)が設けられている。また、空調コントローラ(115)は、伝送ライン(2)を介して調湿コントローラ(60)と接続されている。
上記空調制御部(116)には、上述した高圧圧力センサ、吐出管温度センサ、低圧圧力センサ、吸入管温度センサ、熱交温度センサ(112)及び室内温度センサ(111)が接続されている。これらの各センサから計測される計測値が該空調制御部(116)に随時入力される。これらの計測値に基づいて室内の温度が設定温度になるよう空調装置(100)の空調運転制御を行う。空調制御部(116)では、「冷房運転」の際に、設定された室内温度になるよう冷媒回路(110)の冷媒蒸発温度の設定温度を調節している。つまり、空調制御部(116)は、この設定温度に基づいて、空調装置(100)の運転を行う制御手段を構成している。
また、空調制御部(116)は、空調装置(100)が冷房運転を行うと共に、調湿装置(10)が加湿運転を行う「冷房加湿運転」において、調湿コントローラ(60)の露点温度検出部(62)から送られた露点温度(Td)に基づいて、空調装置(100)の冷媒蒸発温度の設定温度を調節するよう構成されている。具体的には、調湿装置(10)から送られた露点温度(Td)データは空調制御部(116)へ入力される。空調制御部(116)では、冷媒蒸発温度の設定温度が、この露点温度(Td)以上となるよう空調装置(100)の運転を制御する蒸発温度制御を行っている。そして、空調制御部(116)では、「冷房加湿運転」の時に、入力された露点温度(Td)を基準温度とし、冷媒回路(110)における冷媒蒸発温度(Te)の設定温度が基準温度以上となるよう圧縮機(105)の運転周波数を制御する。
<調湿装置の運転動作>
本実施形態の調湿装置(10)では、除湿運転と加湿運転とが行われる。
−除湿運転−
除湿運転中の調湿装置(10)では、後述する第1調湿動作と第2調湿動作が所定の時間間隔(例えば3〜4分間隔)で交互に繰り返される。この除湿運転中において、第1バイパス用ダンパ(83)及び第2バイパス用ダンパ(84)は、常に閉状態となる。
除湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第1空気として取り込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第2空気として取り込まれる。
先ず、除湿運転の第1調湿動作について説明する。図6に示すように、この第1調湿動作中には、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。また、この第1調湿動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第1状態(図4(A)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。
外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第1空気は、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第2吸着熱交換器(52)で除湿された第1空気は、第2給気側ダンパ(46)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
一方、内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第2空気は、第1内気側ダンパ(41)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第1吸着熱交換器(51)で水分を付与された第2空気は、第1排気側ダンパ(47)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
次に、除湿運転の第2調湿動作について説明する。図7に示すように、この第2調湿動作中には、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。また、この第2調湿動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第2状態(図4(B)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第1空気は、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第1吸着熱交換器(51)で除湿された第1空気は、第1給気側ダンパ(45)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
一方、内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第2空気は、第2内気側ダンパ(42)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第2吸着熱交換器(52)で水分を付与された第2空気は、第2排気側ダンパ(48)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
−加湿運転−
加湿運転中の調湿装置(10)では、後述する第1調湿動作と第2調湿動作が所定の時間間隔(例えば3〜4分間隔)で交互に繰り返される。この加湿運転中において、第1バイパス用ダンパ(83)及び第2バイパス用ダンパ(84)は、常に閉状態となる。
加湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第2空気として取り込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第1空気として取り込まれる。
先ず、加湿運転の第1調湿動作について説明する。図8に示すように、この第1調湿動作中には、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。また、この第1調湿動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第1状態(図4(A)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。
内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第1空気は、第2内気側ダンパ(42)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第2吸着熱交換器(52)で水分を奪われた第1空気は、第2排気側ダンパ(48)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
一方、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第2空気は、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第1吸着熱交換器(51)で加湿された第2空気は、第1給気側ダンパ(45)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
次に、加湿運転の第2調湿動作について説明する。図9に示すように、この第2調湿動作中には、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。また、この第2調湿動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第2状態(図4(B)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第1空気は、第1内気側ダンパ(41)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(51)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第1吸着熱交換器(51)で水分を奪われた第1空気は、第1排気側ダンパ(47)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
一方、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第2空気は、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第2吸着熱交換器(52)で加湿された第2空気は、第2給気側ダンパ(46)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
<空調装置の運転動作>
本実施形態の空調装置(100)では、冷房運転と暖房運転とが行われる。
空調装置(100)の冷房運転では、図5(A)に示すように、冷媒回路(110)の四路切換弁(109)が第1状態に設定される。圧縮機(105)を運転すると、冷媒回路(110)内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機(105)から吐出された冷媒は、室外熱交換器(103)で放熱して凝縮する。室外熱交換器(103)で凝縮した冷媒は、電動膨張弁(106)を通過する際に、減圧され、その後に室内熱交換器(104)で吸熱して蒸発する。室内熱交換器(104)で蒸発した冷媒は、圧縮機(105)へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機(105)から吐出される。
このように、冷媒回路(110)では、室外熱交換器(103)が凝縮器となり、室内熱交換器(104)が蒸発器となる。一方、室内から空調装置(100)に吸い込まれた空気は、蒸発器となる室内熱交換器(104)を通過する。この空気は、室内熱交換器(104)で冷却された後、室内に供給される(空調装置(100)からの供給空気(SA))。
一方、空調装置(100)が暖房運転では、図5(B)に示すように、冷媒回路(110)の四路切換弁(109)が第2状態に設定される。圧縮機(105)を運転すると、冷媒回路(110)内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機(105)から吐出された冷媒は、室内熱交換器(104)で放熱して凝縮する。室内熱交換器(104)で凝縮した冷媒は、電動膨張弁(106)を通過する際に減圧され、その後に室外熱交換器(103)で吸熱して蒸発する。室外熱交換器(103)で蒸発した冷媒は、圧縮機(105)へ吸入され、再び圧縮機(105)から吐出される。
このように、冷媒回路(110)では、室外熱交換器(103)が蒸発器となり、室内熱交換器(104)が凝縮器となる。一方、室内から空調装置(100)に吸い込まれた空気は、凝縮器となる室内熱交換器(104)を通過する。この空気は、室内熱交換器(104)で加熱された後、室内に供給される。
<空調システムの制御動作>
本実施形態の空調システム(1)では、調湿装置(10)の除湿運転又は加湿運転と、空調装置(100)の冷房運転又は暖房運転との組み合せによって4通りの運転が行われる。具体的に、空調システム(1)では、調湿装置(10)で除湿運転を行うと同時に空調装置(100)で冷房運転を行う「冷房除湿運転」と、調湿装置(10)で除湿運転を行うと同時に空調装置(100)で暖房運転を行う「暖房除湿運転」と、調湿装置(10)で加湿運転を行うと同時に空調装置(100)で冷房運転を行う「冷房加湿運転」と、調湿装置(10)で加湿運転を行うと同時に空調装置(100)で暖房運転を行う「暖房加湿運転」とが切換可能となっている。
以下には、これらの運転のうち「冷房加湿運転」時の空調システム(1)の制御動作について説明する。冷房加湿運転は、例えば春や秋に見られるような高温で低湿度の外気条件の時に行われる運転を想定している。空調システム(1)で冷房加湿運転が開始されると、調湿装置(10)の加湿運転及び空調装置(100)での冷房運転が同時に行われる。
調湿装置(10)では、調湿コントローラ(60)に入力された室内の目標温度(Ts)及び目標湿度(Rs)を調湿制御部(61)が受信する。また、調湿装置(10)の外気温度センサ(97b)及び内気温度センサ(96b)で検出された検出温度と、外気湿度センサ(97a)及び内気湿度センサ(96a)で検出された検出湿度とを調湿制御部(61)が受信する。一方、調湿コントローラ(60)に入力された供給空気(SA)の温度(Tsa)及び供給空気(SA)の湿度(Rsa)を露点温度検出部(62)が受信する。
調湿制御部(61)は、室外の検出温度及び検出湿度から室外空気(OA)の絶対湿度を算出する。また、室内の検出温度及び検出湿度から室内空気(RA)の絶対湿度を算出する。調湿制御部(61)では、室外空気(OA)及び室内空気(RA)の絶対湿度と、目標絶対湿度とに基づいて、室内の絶対湿度が目標絶対湿度に近づくように調湿装置(10)の加湿能力を制御する。この調湿装置(10)の加湿能力の制御は、例えば圧縮機(53)の運転周波数を変更して冷媒循環量を変化させることによって行われる。また、調湿制御部(61)は、調湿装置(10)の第1調湿動作及び第2調湿動作の両調湿動作を切り換える際に、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)へ調湿動作切換信号を送出する。
露点温度検出部(62)は、調湿装置(10)の供給空気(SA)の温度(Tsa)と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の湿度(Rsa)とから供給空気(SA)の露点温度(Td)を随時算出する。露点温度検出部(62)では、算出した露点温度(Td)を伝送ライン(2)を介して空調装置(100)の空調コントローラ(115)へ連続して送出する。
上記空調装置(100)では、空調コントローラ(115)が、露点温度検出部(62)から送られた露点温度(Td)の温度データを受信する。
空調制御部(116)は、図10に示すように、空調コントローラ(115)が受信した露点温度(Td)及び調湿装置(10)の調湿動作切換信号に基づいて冷媒蒸発温度(Te)の温度を上記設定温度に決定する。
具体的には、まず、調湿装置(10)が、例えば加湿運転の第1調湿動作で運転を開始すると共に、空調装置(100)の運転が開始すると、空調制御部(116)は、室内温度センサ(111)の計測値と熱交温度センサ(112)の計測値とに基づき、A期間での冷媒蒸発温度(Te)を設定して室内温度センサ(111)の計測値が目標温度に近づくように、必要に応じて圧縮機(105)の運転周波数の制御を行う。このとき、空調コントローラ(115)は、A期間中の露点温度(Td)データを連続して受信する。
次に、調湿装置(10)が第1調湿動作から第2調湿動作に切り換わると、調湿制御部(61)は、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)へ調湿動作切換信号を送出する。つまり、このときの第2調湿動作は、本発明に係る一の調湿動作を構成する一方、第1調湿動作は、一の調湿動作の直前の調湿動作を構成する。空調コントローラ(115)が、調湿制御部(61)から調湿動作切換信号を受信するとB期間に切り換わる。空調コントローラ(115)が、調湿動作切換信号を受信すると、空調制御部(116)では、A期間での露点温度(Td)の最大値を空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度に変更する。このとき、空調コントローラ(115)では、B期間での露点温度(Td)を連続して受信する。そして、空調制御部(116)では、B期間中の同時刻での空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)とを比較する。比較中に、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)が、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度よりも大きくなると、空調制御部(116)は、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を露点温度(Td)以上にする。続いて、空調制御部(116)は、冷媒蒸発温度(Te)が設定温度になるように圧縮機(105)の運転周波数を算出し、算出された運転周波数で圧縮機(105)を駆動させて空調装置(100)を運転する。
次に、調湿装置(10)が第2調湿動作から第1調湿動作に切り換わると、調湿制御部(61)は、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)へ調湿動作切換信号を送出する。つまり、このときの第1調湿動作は、本発明に係る一の調湿動作を構成する一方、第2調湿動作は、一の調湿動作の直前の調湿動作を構成する。空調コントローラ(115)が、調湿制御部(61)から調湿動作切換信号を受信するとC期間に切り変わる。空調制御部(116)では、B期間での露点温度(Td)の最大値を空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度に変更する。このとき、空調コントローラ(115)では、C期間での露点温度(Td)を連続して受信する。そして、空調制御部(116)では、C期間中の同時刻での空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)とを比較する。
次に、調湿装置(10)が第1調湿動作から第2調湿動作に切り換わると、調湿制御部(61)は、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)へ調湿動作切換信号を送出する。つまり、このときの第2調湿動作は、本発明に係る一の調湿動作を構成する一方、第1調湿動作は、一の調湿動作の直前の調湿動作を構成する。空調コントローラ(115)が、調湿制御部(61)から調湿動作切換信号を受信するとD期間に切り変わる。空調制御部(116)では、C期間での露点温度(Td)の最大値を空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度に変更する。このとき、空調コントローラ(115)では、D期間での露点温度(Td)を連続して受信する。そして、空調制御部(116)では、D期間中の同時刻での空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)とを比較する。比較中に、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)が、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度よりも大きくなると、空調制御部(116)は、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を露点温度(Td)以上にする。続いて、空調制御部(116)は、冷媒蒸発温度(Te)が設定温度になるように圧縮機(105)の運転周波数を算出し、算出された運転周波数で圧縮機(105)を駆動させて空調装置(100)を運転する。このような空調装置(100)の制御は、空調装置(100)又は調湿装置(10)の何れか一方が停止するまで継続して行われる。
−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、調湿装置(10)の調湿動作の切り換え時に稼動する空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を、該切り換えの直前の調湿動作での調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)の最大値以上とした。これにより、冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を供給空気(SA)の露点温度(Td)よりも高く設定することができる。
また、同時刻において、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度よりも、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)が高いと、該空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)の最大値以上にした。このため、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)が、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度よりも高くなっても、該設定温度を露点温度(Td)に追従させることができる。これにより、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度が、上記調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)以下になるのを確実に防止することができる。これらの結果、調湿装置(10)で調湿されて室内へ供給される供給空気(SA)が空調装置(100)で除湿されるのを確実に防止することができる。
−実施形態の変形例−
次に上記実施形態の変形例について説明する。本変形例では、空調装置(100)が、上記実施形態の空調制御部(116)とは制御方法が異なる空調制御部(116a)を備えるようにしたものである。
具体的に、本変形例に係る空調制御部(116a)は、図11に示すように、空調コントローラ(115)が受信した露点温度(Td)及び調湿装置(10)の調湿動作切換信号に基づいて冷媒蒸発温度(Te)の温度を上記設定温度に決定する。
具体的には、まず、調湿装置(10)が、例えば加湿運転の第1調湿動作で運転を開始すると共に、空調装置(100)の運転が開始すると、空調制御部(116a)は、室内温度センサ(111)の計測値と熱交温度センサ(112)の計測値とに基づき、A期間での冷媒蒸発温度(Te)を設定して室内温度センサ(111)の計測値が目標温度に近づくように、必要に応じて圧縮機(105)の運転周波数の制御を行う。このとき、空調コントローラ(115)は、A期間中の露点温度(Td)データを連続して受信する。そして、空調制御部(116a)では、A期間中の同時刻での空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)とを比較する。比較中に、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度が、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)よりも大きいまま、所定時間が経過すると、空調制御部(116a)は、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を現在までのA期間での露点温度(Td)の最大値に近づける。つまり、運転開始後から所定時間経過後に、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を、露点温度(Td)に近づけるよう構成されている。続いて、空調制御部(116a)は、冷媒蒸発温度(Te)が設定温度になるように圧縮機(105)の運転周波数を算出し、算出された運転周波数で圧縮機(105)を駆動させて空調装置(100)を運転する。
次に、調湿装置(10)が第1調湿動作から第2調湿動作に切り換わると、調湿制御部(61)は、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)へ調湿動作切換信号を送出する。つまり、このときの第2調湿動作は、本発明に係る一の調湿動作を構成する一方、第1調湿動作は、一の調湿動作の直前の調湿動作を構成する。空調コントローラ(115)が、調湿制御部(61)から調湿動作切換信号を受信するとB期間に切り換わる。空調制御部(116a)では、A期間での露点温度(Td)の最大値を空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度に変更する。このとき、空調コントローラ(115)では、B期間での露点温度(Td)を連続して受信する。そして、空調制御部(116a)では、B期間中の同時刻での空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)とを比較する。比較中に、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)が、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度よりも大きくなると、空調制御部(116a)は、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を露点温度(Td)以上にする。続いて、空調制御部(116a)は、冷媒蒸発温度(Te)が設定温度になるように圧縮機(105)の運転周波数を算出し、算出された運転周波数で圧縮機(105)を駆動させて空調装置(100)を運転する。
次に、調湿装置(10)が第2調湿動作から第1調湿動作に切り換わると、調湿制御部(61)は、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)へ調湿動作切換信号を送出する。つまり、このときの第1調湿動作は、本発明に係る一の調湿動作を構成する一方、第2調湿動作は、一の調湿動作の直前の調湿動作を構成する。空調コントローラ(115)が、調湿制御部(61)の調湿動作切換信号を受信するとC期間に切り換わる。空調制御部(116a)では、B期間での露点温度(Td)の最大値を空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度に変更する。このとき、空調コントローラ(115)では、C期間での露点温度(Td)を連続して受信する。そして、空調制御部(116a)では、C期間中の同時刻での空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)とを比較する。比較中に、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度が、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)よりも大きいまま、所定時間が経過すると、空調制御部(116a)は、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を現在までのC期間での露点温度(Td)の最大値に近づける。つまり、B期間からC期間に切り換わってから所定時間経過後に、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を、露点温度(Td)に近づけるよう構成されている。続いて、空調制御部(116a)は、冷媒蒸発温度(Te)が設定温度になるように圧縮機(105)の運転周波数を算出し、算出された運転周波数で圧縮機(105)を駆動させて空調装置(100)を運転する。
次に、調湿装置(10)が第1調湿動作から第2調湿動作に切り換わると、調湿制御部(61)は、伝送ライン(2)を介して空調コントローラ(115)へ調湿動作切換信号を送出する。つまり、このときの第2調湿動作は、本発明に係る一の調湿動作を構成する一方、第1調湿動作は、一の調湿動作の直前の調湿動作を構成する。空調コントローラ(115)が、調湿制御部(61)から調湿動作切換信号を受信するとD期間に切り換わる。空調制御部(116a)では、C期間での露点温度(Td)の最大値を空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度に変更する。このとき、空調コントローラ(115)では、D期間での露点温度(Td)を連続して受信する。そして、空調制御部(116a)では、D期間中の同時刻での空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度と、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)とを比較する。比較中に、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)が、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度よりも大きくなると、空調制御部(116a)は、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を露点温度(Td)以上にする。続いて、空調制御部(116a)は、冷媒蒸発温度(Te)が設定温度になるように圧縮機(105)の運転周波数を算出し、算出された運転周波数で圧縮機(105)を駆動させて空調装置(100)を運転する。このような空調装置(100)の制御は、空調装置(100)又は調湿装置(10)の何れか一方が停止するまで継続して行われる。
本変形例によれば、同時刻において、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度よりも、調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)が低いと、該空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を該露点温度(Td)に近づけるようにした。つまり、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度を下げることができる。これにより、空調装置(100)の冷媒蒸発温度(Te)の設定温度が、上記調湿装置(10)の供給空気(SA)の露点温度(Td)以下になるのを確実に防止しつつ、空調装置(100)の冷却能力を増加させることができる。その他の構成・作用及び効果は実施形態と同様である。
〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
本実施形態では、空調システム(1)を構成する調湿装置として、吸着熱交換器(51,52)を有するバッチ切換式の調湿装置(10)を用いるようにしたが、本発明は、その他の加湿運転を行う調湿装置についても適用することができる。
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。