JP2013238395A - 空気調和装置及び空気調和システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】室外から室内に向かう空気の流れを形成する空気流路Aと、室内から室外に向かう空気の流れを形成する空気流路Bと、室外から流入して室外に排出する空気の流れを形成する空気流路Cと、空気流路Aを流れる空気との空気流路Bを流れる空気との間で全熱交換を行う全熱交換器10と、空気流路Aの全熱交換器10を通過後の空気と空気流路Cの空気との間で顕熱交換を行う顕熱交換器20とを備え、室内を冷房加湿する場合又は室外が低温高湿の環境において室内を冷房除湿する場合に、空気流路Aに流入した室外の空気を全熱交換器10で空気流路Bの空気と熱交換させた後、顕熱交換器20で空気流路Cの空気と熱交換させて室内に供給するものである。
【選択図】図1
Description
《装置構成》
図1は本発明の実施の形態1に関わる空気調和装置の構成と各検知装置の配置図である。装置内部には3つの空気流路がある。一つは外気OA1が給気SAとして排出される空気流路A(第1の空気流路)である。空気流路Aには3つの経路がある。第1経路は、外気OA1が全熱交換器10を通過し(経路A1)、顕熱交換器20を通過し(経路A3)、送風装置30aによって給気SAとして室内に供給される空気経路である。第2経路は、外気OA1が全熱交換器10を通過し(経路A1)、顕熱交換器20を迂回し(経路A4)、送風装置30aによって給気SAとして室内に供給される空気経路である。第3経路は、外気OA1がそのまま送風装置30aによって給気SAとして室内に供給される空気経路(経路A2)である。空気経路A1〜A4は外部より指定された運転状態に合わせて切り替わるように空気経路切り替え装置40a、40bを備えている。
空気経路A1では外気OA1は吸込口から吸い込まれ、全熱交換器10を経て空気経路B1の室内空気RAと全熱交換する。空気経路A2では外気OA1が送風装置30aを経てそのまま給気SAとして室内に供給される。空気経路A3では全熱交換器10を通過した空気が顕熱交換器20へと流入し、空気流路Cの外気OA2と顕熱交換し、送風装置30aを経て、給気SAとして室内側へ給気される。空気経路A4では全熱交換器10を通過した空気が顕熱交換器20を迂回し、送風装置30aを経て給気SAとして室内側へ給気される。
空気経路B1では室内空気RAは吸込口から吸い込まれ、全熱交換器10を経て空気流路Aの外気OA1と全熱交換し、送風装置30bを経て排気EA1として室外に排出される。空気経路B2では全熱交換器10を迂回し、送風装置30bを経て排気EA1として室外に排出される。
外気OA2は吸込口から吸い込まれ、顕熱交換器20を経て空気流路Aの全熱交換器10を通過した後の外気OA1と顕熱交換する。顕熱交換器20を通過した空気は送風装置30cを経て、排気EA2として室外側へ排気される。
制御回路4には、inputとして温湿度検知装置1a〜1c、温度検知装置2及び風速検知装置3a〜3cが接続され、これらの各検知装置からの検知信号に基づき、outputとしての送風装置30a〜30c及び空気経路切り替え装置40a〜40cを制御する。また、風速検知装置3a〜3cを用いて風速を制御することによって全熱交換器10及び顕熱交換器20に流れる風量を制御し、熱交換能力を制御する。
図1及び図3を用いて、本実施の形態1の冷房加湿運転時の動作について説明する。
(空気流路A)
続いて、冷房加湿運転時における空気流路Aの空気側回路の動作について図3を用いて説明する。このとき室外空気は室内空気よりも低温低湿であるとする。
空気流路Aでは、外気OA1より導入された導入空気(状態a1)は空気経路切り替え装置40bを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Bを通過する室内空気RAと全熱交換を行って暖房加湿される(状態a2)。このとき、加湿された空気は導入空気より温度は高くなり、露点温度は高くなる。加湿された導入空気は空気経路切り替え装置40aを通過して空気経路A1の顕熱交換器20に流入する。ここで導入空気は空気流路Cを通過する外気OA2と顕熱交換を行って冷却される(状態a3)。このとき、空気流路Aの顕熱交換器20を通過する空気の露点温度が外気OA2よりも高い場合は結露するため冷却除湿され、低い場合は冷却のみとなる。顕熱交換した通過空気は給気SAとなり室内に供給される。
空気流路Bでは、還気RAより導入された導入空気(状態b1)は空気経路切り替え装置40cを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Aを通過する外気OA1(状態a1)と全熱交換を行って冷却除湿される(状態b2)。冷却除湿された通過空気は排気EA1となり室外に排気される。
空気流路Cでは、外気OA2より導入された導入空気(状態c1)は顕熱交換器20に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Aを通過する空気(状態a2)と顕熱交換を行って加熱される(状態c2)。加熱された通過空気は排気EA2となり室外に排気される。
図1、図4を用いて、本実施の形態1の暖房加湿運転時の動作について説明する。
(空気流路A)
続いて、暖房加湿運転時における空気流路Aの空気側回路の動作について図4を用いて説明する。このとき室外空気は室内空気よりも低温低湿であるとする。
空気流路Aでは、外気OA1より導入された導入空気(状態a1)は空気経路切り替え装置40bを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Bを通過する室内空気RAと全熱交換を行って暖房加湿される(状態a2)。このとき、加湿された空気は、導入空気より温度が高くなり、露点温度も高くなる。加湿された導入空気は空気経路切り替え装置40aを介して空気経路A4に流入し、給気SAとなって室内に供給される。
空気流路Bでは、還気RAより導入された導入空気(状態b1)は空気経路切り替え装置40cを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Aを通過する外気OA1(状態a1)と全熱交換を行って冷却除湿される(状態b2)。冷却除湿された通過空気は排気EA1となり室外に排気される。
空気流路Cでは、暖房加湿運転の場合は空気流路Aの空気が顕熱交換器20を通過しないために、送風装置30cを停止させて空気流路Cに空気が流れないようにしている(顕熱交換は行わない)。
図1、図5を用いて、本実施の形態1の冷房除湿運転時(外気が高温高湿)の動作について説明する。
(空気流路A)
続いて、冷房除湿運転時における空気流路Aの空気側回路の動作について図5を用いて説明する。このとき室外空気は室内空気よりも高温高湿であるとする。
空気流路Aでは、外気OA1より導入された導入空気(状態a1)は空気経路切り替え装置40bを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Bを通過する室内空気RAと全熱交換を行って冷房除湿される(状態a2)。このとき、除湿された空気は導入空気より温度は低くなり、露点温度は低くなる。除湿された導入空気は空気経路切り替え装置40aを通過して空気経路A4を通過して給気SAとなり室内に供給される。
空気流路Bでは、還気RAより導入された導入空気(状態b1)は空気経路切り替え装置40cを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Aを通過する外気OA1(状態a1)と全熱交換を行って加熱し、加湿される(状態b2)。加熱し、加湿された通過空気は排気EA1となり室外に排気される。
空気流路Cでは、冷房除湿運転の場合は空気流路Aの空気が顕熱交換器20を通過しないために、送風装置30cを停止させて空気流路Cに空気が流れないようにしている(顕熱交換は行わない)。
図1、図6を用いて、本実施の形態1の冷房除湿運転時(外気が低温高湿)の動作について説明する。
(空気流路A)
続いて、冷房除湿運転時(外気が低温高湿)における空気流路Aの空気側回路の動作について図6を用いて説明する。このとき室外空気は室内空気よりも低温高湿であるとする。
空気流路Aでは、外気OA1より導入された導入空気(状態a1)は空気経路切り替え装置40bを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Bを通過する室内空気RAと全熱交換を行って加熱され、除湿される(状態a2)。このとき、加熱され、除湿された空気は導入空気より温度は高くなり、露点温度は低くなる。加湿された導入空気は空気経路切り替え装置40aを通過して空気経路A3の顕熱交換器20に流入する。ここで導入空気は空気流路Cを通過する外気OA2と顕熱交換を行って冷却される(状態a3)。このとき、空気流路Aの顕熱交換器20を通過する空気の露点温度が外気OA2よりも高い場合は結露するため冷却除湿され、低い場合は冷却のみとなる。顕熱交換した通過空気は給気SAとなり室内に供給される。
空気流路Bでは、還気RAより導入された導入空気(状態b1)は空気経路切り替え装置40cを通過して全熱交換器10に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Aを通過する外気OA1(状態a1)と全熱交換を行って冷却され、加湿される(状態b2)。冷却され、加湿された通過空気は排気EA1となり室外に排気される。
空気流路Cでは、外気OA2より導入された導入空気(状態c1)は顕熱交換器20に送り込まれる。ここで導入空気は空気流路Aを通過する空気(状態a2)と顕熱交換を行って加熱される(状態c2)。加熱された通過空気は排気EA2となり室外に排気される。
換気運転では、空気経路切り替え装置40bを操作して空気流路Aを経路A2とし、外気がそのまま給気SAとなり、空気経路切り替え装置40cを操作して空気流路Bを経路B2とし、室内空気RAをそのままEA1となる。なお、換気運転の場合は、空気流路Aの空気が顕熱交換器20を通過しないために、送風装置30cを停止させて空気流路Cに空気が流れないようにしている。
実施の形態2は、実施の形態1の空気調和装置を備えた空気調和システムに関する。
実施の形態2の空気調和システムは、実施の形態1の空気調和装置を外気処置換気装置100として備えている。空気調和システムは更に、冷暖房装置110と加湿装置120とを備え、これら3つの装置によって同一の空調対象空間200の空調を行う。この構成により、室内換気負荷を外気処置換気装置100が軽減し、室内潜熱負荷(加湿時)は加湿装置120が処理し、室内顕熱負荷を冷暖房装置110が処理することにより、冷暖房装置110の後述の圧縮機による熱処理量を減少でき、効率の良い空気調和システムが得られる。
Claims (14)
- 室外から室内に向かう空気の流れを形成する第1の空気流路と、
前記室内から前記室外に向かう空気の流れを形成する第2の空気流路と、
前記室外から流入して前記室外に排出する空気の流れを形成する第3の空気流路と、
前記第1の空気流路を流れる空気と前記第2の空気流路を流れる空気との間で全熱交換を行う全熱交換器と、
前記第1の空気流路の前記全熱交換器を通過後の空気と前記第3の空気流路の空気との間で顕熱交換を行う顕熱交換器と
を備え、
室内を冷房加湿する場合又は室外が低温高湿の環境において室内を冷房除湿する場合に、
前記第1の空気流路に流入した室外の空気を前記全熱交換器で前記第2の空気流路の空気と熱交換させた後、前記顕熱交換器で前記第3の空気流路の空気と熱交換させて室内に供給することを特徴とする空気調和装置。 - 室内を暖房加湿する場合又は室外が高温高湿の環境において室内を冷房除湿する場合には、
前記第1の空気流路を流れる空気の経路を、前記全熱交換器を通過後、前記顕熱交換器を迂回する経路とすることを特徴とする請求項1記載の空気調和装置。 - 外気をそのまま取り入れて室内を換気する場合には、
前記第1の空気流路を流れる空気の経路を、前記全熱交換器及び前記顕熱交換器の両方を迂回する経路とすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の空気調和装置。 - 前記第3の空気経路に室外の空気を流通させる送風装置を停止させることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の空気調和装置。
- 室外から室内に向かう空気の流れを形成する第1の空気流路と、
前記室内から前記室外に向かう空気の流れを形成する第2の空気流路と、
前記室外から流入して前記室外に排出する空気の流れを形成する第3の空気流路と、
前記第1の空気流路を流れる空気と前記第2の空気流路を流れる空気との間で全熱交換を行う全熱交換器と、
前記第1の空気流路の前記全熱交換器を通過後の空気と前記第3の空気流路の空気との間で顕熱交換を行う顕熱交換器と
を備え、
前記第1の空気流路において全熱交換器よりも上流の空気温度を検出する第1の温度検知装置と、
前記第2の空気流路において全熱交換器よりも上流の空気温度を検出する第2の温度検知装置とを備え、
室内を冷房除湿する場合には、
前記第1の温度検知装置により検知された空気温度が前記第2の温度検知装置により検知された空気温度以上であったとき、
前記第1の空気流路を流れる空気の経路を、前記全熱交換器を通過後、前記顕熱交換器を迂回する経路とし、
前記第1の温度検知装置により検知された空気温度が前記第2の温度検知装置により検知された空気温度未満であったとき、
前記第1の空気流路を流れる空気の経路を、前記全熱交換器及び前記顕熱交換器の両方を通過する経路とすることを特徴とする空気調和装置。 - 室内を冷房加湿する場合又は室外が低温高湿の環境において室内を冷房除湿する場合に、
前記第1の空気流路に流入した室外の空気を前記全熱交換器で前記第2の空気流路の空気と熱交換させた後、前記顕熱交換器で前記第3の空気流路の空気と熱交換させて室内に供給することを特徴とする請求項5記載の空気調和装置。 - 前記第3の空気流路に室外の空気を流通させる送風装置を制御して、前記顕熱交換器における熱交換量を調整することを特徴とする請求項1又は請求項6記載の空気調和装置。
- 室内を冷房加湿する場合に、前記第1の空気流路において前記顕熱交換器を通過する空気の露点温度が、前記第3の空気流路において前記顕熱交換器を通過する空気の温度よりも高いとき、前記送風装置の能力を下げて前記第3の空気流路の風量を減少させることを特徴とする請求項7記載の空気調和装置。
- 前記第1の空気流路において前記全熱交換器を通過後の経路を、
前記顕熱交換器を通過する経路と、
前記顕熱交換器を迂回する経路と
に切り替え可能としたことを特徴とする請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第1の空気流路を、
前記全熱交換器及び前記顕熱交換器を通過する経路と、
前記全熱交換器及び前記顕熱交換器の両方を迂回する経路と
に切り替え可能としたことを特徴とする請求項1〜請求項9の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第1の空気流路を流れる空気の前記顕熱交換器の流入位置が前記顕熱交換器の流出位置よりも高いことを特徴とする請求項1〜請求項10の何れか一項に記載の空気調和装置。
- 前記第1の空気流路の前記顕熱交換器内部の流路壁面は親水性又は疎水性を有することを特徴とする請求項1〜請求項11の何れか一項に記載の空気調和装置。
- 請求項1〜請求項12の何れか一項に記載の空気調和装置と、加湿装置と、冷媒回路を有する冷暖房装置とを備え、これら3つの装置により同一の室内空間の空調を行うことを特徴とする空気調和システム。
- 外部より室内の目標温度及び目標湿度を設定するリモートコントローラーを備え、
前記加湿装置が加湿運転しており、前記冷暖房装置が冷房運転している場合には、前記冷暖房装置の室内機を流れる冷媒の蒸発温度を、前記目標温度及び前記目標湿度から演算される露点温度以上とすることを特徴とする請求項13記載の空気調和システム。
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