〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係る空調システム100を、図面に基づいて説明する。
図1〜図4に示すように、当該空調システム100は、主要な機器構成として、一対の調湿素子E(E1、E2)と、当該一対の調湿素子Eを、給気側素子Eaと回復側素子Ebとに交互に切り換える切換機構VとしてのダンパV1〜V12と、通過する空気を加熱する加熱部21とを備えるものである。詳しくは後述するが、図1及び図2には、室内に供給する室外空気OAを給気側素子Eaにする状態が示され、図3及び図4には、室内に供給する室外空気OAを給気側素子Eaにより加湿する状態が示されている。
一対の調湿素子Eの夫々は、通過する空気の水分を吸着又は通過する空気に水分を脱着する調湿部W、及び、通過する冷却用空気CAにて調湿部Wの水分の吸着に伴う吸着熱を吸収する冷却部Cを有する(図5、図6参照)。
空調システム100には、一対の調湿素子E(E1、E2)のうちの何れか一方を、給気通路L1a、L1bを通流する室外空気OAが調湿用空気WAとして調湿部Wを通過する給気側素子Eaとし、他方の調湿素子Eを、回復用空気Rが調湿部Wを通過する回復側素子Ebとする状態で、一対の調湿素子E(E1、E2)の夫々を、給気側素子Eaと回復側素子Ebとに切り換える切換処理を切換機構Vにより実施する制御部Sが設けられている。
また、空調システム100は、給気側素子Eaの調湿部Wに調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を吸着させ、給気側素子Eaの冷却部Cに冷却用空気CAを通過させて調湿部Wにて発生する吸着熱を吸収させ、回復側素子Ebの調湿部Wに加熱部21(回復用加熱部)により加熱した回復用空気Rを通過させて回復用空気Rに水分を脱着させる除湿運転(図1、図2参照)と、給気側素子Eaの調湿部Wに加熱部21(給気用加熱部)により加熱した調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに水分を脱着させ、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用空気Rを通過させて水分を吸着させる加湿運転(図3、図4参照)との何れか一方の運転が行われるように構成されている。
なお、本実施形態においては、給気側素子Eaの調湿部Wを通過する調湿用空気WAを加熱する給気用加熱部と、回復側素子Ebの調湿部Wを通過する回復用空気Rを加熱する回復用加熱部とが、加熱部21によって構成されている。
除湿運転が行われる場合には、第1調湿素子E1を、室内空間に供給する室外空気OAを除湿する給気側素子Eaとし、第2調湿素子E2を、調湿部Wに吸着された水分を脱着する回復側素子Ebとするように切り換えられた第1除湿空調状態(図1)と、第1調湿素子E1を、調湿部Wに吸着された水分を脱着する回復側素子Ebとし、第2調湿素子E2を、室内空間に供給する室外空気OAを除湿する給気側素子Eaとするように切り換えられた第2除湿空調状態(図2)とに切り換えられる。
この第1除湿空調状態及び第2除湿空調状態においては、調湿素子Eが、給気側素子Eaに切り換えられた場合には、調湿部Wに室内空間に供給する室外空気OAとしての調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を吸着しつつ、冷却部Cに冷却用空気CAを通過させて調湿部Wにおいて調湿用空気WAの水分の吸着に伴って発生する吸着熱を吸収する状態で、給気側素子Eaの調湿部Wを通過して水分が除去された調湿用空気WAを室内空間に供給するように構成されている。一方、回復側素子Ebに切り換えられた場合には、回復用空気Rを調湿部Wに通過させて、調湿部Wから回復用空気R中に水分を脱着して、その回復用空気Rを室外空間に排出するように構成されている。
また、加湿運転が行われる場合には、第1調湿素子E1を、室内空間に供給する室外空気OAを加湿する給気側素子Eaとし、第2調湿素子E2を、水分を吸着する回復側素子Ebとするように切り換えられた第1加湿空調状態(図3)と、第1調湿素子E1を、水分を吸着する回復側素子Ebとし、第2調湿素子E2を、室内空間に供給する室外空気OAを加湿する給気側素子Eaとするように切り換えられた第2加湿空調状態(図4)とに切り換えられる。
この第1加湿空調状態及び第2加湿空調状態においては、調湿素子Eが、給気側素子Eaに切り換えられた場合には、調湿用空気WAを調湿部Wに通過させて、調湿部Wから脱着する水分により加湿された調湿用空気WAが室内空間に供給するように構成されている。一方、回復側素子Ebに切り換えられた場合には、回復用空気Rを調湿部Wに通過させて、調湿部Wから回復用空気R中に水分を脱着して、その回復用空気Rを室外空間に排出するように構成されている。
図5に調湿素子Eの斜視図を示し、図6に調湿素子Eの分解斜視図を示す。
図5及び図6に示すように、一対の調湿素子Eの夫々は、略六角形状に形成された複数の平板部材1が、当該平板部材1同士の間の夫々に冷却部C又は調湿部Wを形成する状態で積層され、平板部材1の積層方向において、冷却部Cと調湿部Wとが交互に配設されて構成されている。複数の平板部材1の外周縁部には、平板部材1の外周縁部同士を接続する側壁板2が設けられている。なお、本実施形態では、6枚の平板部材1によって、3層の冷却部Cと2層の調湿部Wが形成された場合について説明するが、実用レベルでは、100枚以上の平板部材1を積層して、50層以上の冷却部Cと調湿部Wとを夫々形成することが想定される。
図5〜図7に基づいて、調湿素子Eについて具体的に説明する。図7は、調湿素子Eの拡大断面図である。
図5及び図6に示すように、調湿部Wには、調湿素子Eの上面視で、六角形状の平板部材1の長手方向の両端部に、流入口側の流入領域8と、流出口側の流出領域10とが設けられ、流入領域8と流出領域10との間に誘導部分9が設けられている。また、冷却部Cには、調湿素子Eの上面視で、六角形状の平板部材1の長手方向の両端部に、流入口側の流入領域11と、流出口側の流出領域13とが設けられ、流入領域11と流出領域13との間に誘導部分12が設けられている。
調湿部Wの誘導部分9には、調湿用空気WAを誘導する第1誘導部材3が設けられ、冷却部Cの誘導部分12には、冷却用空気CAを誘導する第2誘導部材4が設けられている。第1誘導部材3及び第2誘導部材4は、上面視で誘導部分9、12と同等の寸法に形成された波板部材によって構成され、調湿部W及び冷却部Cの流入領域8、11から流出領域10、13に向かう方向に直交する方向における断面視が波形状となるように誘導部分9、12に配置されている。
また、調湿部Wの流入領域8側の側面部分に調湿部入口Winが設けられ、調湿部Wの流出領域10側の側面部分に調湿部出口Woutが設けられている。一方、冷却部Cの流入領域11側の側面部分に空気が流入する冷却部入口Cinが設けられ、冷却部Cの流出領域13側の側面部分に空気が流出する冷却部出口Coutが設けられている。
第1誘導部材3及び第2誘導部材4は、調湿部Wにおける調湿用空気WAと冷却部Cにおける冷却用空気CAとの流れ方向とが、互いに向かい合う方向となるように誘導部分9及び誘導部分12に夫々配置されて、調湿用空気WAと冷却用空気CAとが平板部材1を介して対向流を成す状態で、調湿部Wと冷却部Cとの間で熱交換することができる。
また、図6に示すように、調湿部Wに設けられた第1誘導部材3は、第1波板部材5aと後述する吸湿剤6とにより構成され、冷却部Cに設けられた第2誘導部材4は、第2波板部材5bと後述する吸湿剤6とにより構成されている。
平板部材1、側壁板2、第1波板部材5a及び第2波板部材5bは、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、又は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂を材質として、50ミクロン程度の厚さの薄板により構成されている。その他、平板部材1及び側壁板2については、例えば、紙(空気に含まれる水分が透過しない処理がなされたもの)、金属(例えばアルミニウム等)、ガラス、セラミックなどの材料を用いて作製することができる。また、第1波板部材5a及び第2波板部材5bについては、例えば、紙、金属(例えばアルミニウム等)、ガラス、セラミックなどの材料を用いて作製することができる。本実施形態では、平板部材1及び波板部材5及び側壁板2としてポリエチレンテレフタレートを用いる。
また、図7に示すように、平板部材1の調湿部Wに面する第1面1aには、調湿部Wを通過する調湿用空気WAに含まれる水分を吸脱着する吸湿剤6が保持されている。さらに、第1波板部材5aの表面、つまり、第1波板部材5aの上面側及び下面側にも吸湿剤6が保持されている。このように、平板部材1及び表面積の大きな波板部材5の両面に多くの吸湿剤6を保持させることができるので、調湿部Wにおける水分の吸着性能を高くすることができる。
吸湿剤6としては様々な種類のものを用いることができるが、例えば、ポリアクリル酸系の樹脂(架橋構造を有するポリアクリル酸ナトリウム等)を主成分とする材料を用いることができる。また、平板部材1と吸湿剤6とのバインダーとして、吸湿剤6を構成する材料と極性が近く、吸湿剤6の体積変化やヒートサイクルに耐えることのできる(即ち、バインダーとしての機能を維持できる)柔軟性を有する材料を用いることができる。例えば、吸湿剤6として上述のようなポリアクリル酸系の材料を用いる場合、バインダーとしては水性ウレタン樹脂、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの材料を利用できる。或いは、上述した材料を混合したものをバインダーとして利用することもできる。本実施形態では、吸湿剤6としてポリアクリル酸ナトリウムを用い、バインダーとして水性ウレタン樹脂を用いる。
尚、吸湿剤6を平板部材1及び波板部材5(第1波板部材5a)に対してバインダーを用いて保持させる場合、それら三者の接着性を良好にするためには、平板部材1及び波板部材5(第1波板部材5a)は、極性が上記バインダー又は吸湿剤6に近く、耐熱性を有する樹脂材料であることが好ましい。よって、本実施形態では、上述の如く、平板部材1及び波板部材5及び側壁板2としてポリエチレンテレフタレートを用いている。
そして、ポリアクリル酸ナトリウムと水性ウレタン樹脂等の材料で構成されたバインダーとを含む混合液を、第1面1a及び第1波板部材5aの表面に塗布することにより、アクリル酸ナトリウムを第1面1a及び第1波板部材5aの表面に保持させることができる。
一方、複数の平板部材1の冷却部Cに面する第2面1bには金属膜7が形成されている。金属膜7は、アルミニウム等の材質により、数ミクロン程度の厚さで構成され、蒸着により第1面1aに形成されている。これにより、第1面1aに形成された金属膜7の良好な熱伝導性により、冷却用空気CAと平板部材1との間における伝熱面積が金属膜7により拡大するので、冷却用空気CAと平板部材1との間の伝熱を促進することができる。これにより、冷却部Cと調湿部Wとの間における熱交換効率が向上する。ここで、本実施形態のように平板部材1が樹脂、紙(空気に含まれる水分が透過しない処理がなされたもの)、ガラス、セラミックで構成される場合には、上述の如く、その第1面1aにアルミニウム等の金属膜7を形成することにより冷却部Cと調湿部Wとの間における熱交換効率を向上させることができる。また、平板部材1が金属(例えばアルミニウム等)で構成される場合には、その第1面1aに、平板部材1を構成する金属よりも熱伝導性に優れた金属を材料として金属膜7を形成することにより冷却部Cと調湿部Wとの間における熱交換効率を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る除湿運転における空調システム100の通路構成について説明する。
図1に示した空調システム100の状態は、一対の調湿素子Eのうちの第1調湿素子E1が室内空間に供給する室外空気OAを除湿する給気側素子Eaに、第2調湿素子E2が室外空気OAの除湿により吸着した水分を脱着する回復側素子Ebに切り換えられた第1除湿空調状態である。
図1に基づいて、第1除湿用給気通路L1a、第1除湿用排気通路L2a及び第1室外空気循環通路L3aについて説明する。図1では、第1除湿用給気通路L1aを2点鎖線で示し、第1除湿用排気通路L2aを1点鎖線で示し、第1室外空気循環通路L3aを破線で示す。
第1除湿用給気通路L1a(給気通路の一例)は、第1調湿素子E1が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する通路である。
第1除湿用給気通路L1aを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入して、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過して、下流側となる室内給気口33から流出して室内空間に供給される。具体的には、室外給気口30から流入した室外空気OAが、上流側から下流側に向かって、第1分岐部P1、第2分岐部P2、第1合流部R1、第1調湿素子E1の調湿部W、第3分岐部P3及び第2合流部R2を順次通過して室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
第1除湿用給気通路L1aには、室外給気口30から第1分岐部P1までの通路部に室外空気OAを吸入する給気ファンF1が設けられ、第1分岐部P1の下流側であって第2分岐部P2の上流側に通路を開閉するダンパV1が設けられ、第2分岐部P2の下流側であって第1合流部R1の上流側に通路を開閉するダンパV2が設けられ、第3分岐部P3の下流側であって第2合流部R2の上流側に通路を開閉するダンパV3が設けられている。
さらに、第1除湿用給気通路L1aには、第1調湿素子E1の調湿部出口Woutの下流側であって第3分岐部P3の上流側に、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過した空気の温度を検出する第1温度検出部35A(温度検出部の一例)と、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過した空気の湿度を検出する第1湿度検出部35B(湿度検出部の一例)とが設けられている。この第1湿度検出部35Bは、絶対湿度を検出するものである。
また、第1除湿用排気通路L2a(排気通路の一例)は、第1調湿素子E1が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを冷却用空気CAとして、第1調湿素子E1の冷却部Cを通過させて室外空間へ排気する通路である。
第1除湿用排気通路L2aを通流する冷却用空気CAは室内空気RAとされ、上流側となる室内排気口31から流入し、第1調湿素子E1の冷却部Cを通過して、下流側である室外排気口32から室外空間に排出される。具体的には、室内排気口31から流入した室内空気RAが、上流側から下流側に向かって、第4分岐部P4、第1調湿素子E1の冷却部C及び第3合流部R3を順次通過して室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。
第1除湿用排気通路L2aには、第4分岐部P4の下流側であって第1調湿素子E1の冷却部入口Cinの上流側に通路を開閉するダンパV4が設けられ、第3合流部R3の下流側であって室外排気口32の上流側に空気を室外空間に排出する排気ファンF2が設けられている。
また、第1室外空気循環通路L3aは、第2調湿素子E2が回復側素子Ebに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを回復用空気Rとして、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室外空間へ排出する通路である。
第1室外空気循環通路L3aを通流する回復用空気Rは室外空気OAとされ、上流側となる室外給気口30から流入し、加熱部21を通過した後に、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過して、下流側となる室外排気口32から室外空間に排出される。具体的には、室外給気口30から流入した室外空気OAが、上流側から下流側に向かって、第1分岐部P1、加熱部21、第6分岐部P6、第4合流部R4、第2調湿素子E2の調湿部W、第5分岐部P5、第5合流部R5、及び、第3合流部R3を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。
第1室外空気循環通路L3aには、第1分岐部P1の下流側であって第6分岐部P6の上流側に加熱部21が設けられ、第6分岐部P6の下流側であって第4合流部R4の上流側に通路を開閉するダンパV5が設けられている。また、第5分岐部P5の下流側であって第5合流部R5の上流側に通路を開閉するダンパV6が設けられている。さらに、上述した給気ファンF1及び排気ファンF2が設けられている。
図2に示した空調システム100の状態は、一対の調湿素子Eのうちの第1調湿素子E1が、室外空気OAの除湿により吸着した水分を脱着する回復側素子Ebに、第2調湿素子E2が、室内空間に供給する室外空気OAを除湿する給気側素子Eaに切り換えられた第2除湿空調状態である。
図2に基づいて、第2除湿用給気通路L1b、第2除湿用排気通路L2b及び第2室外空気循環通路L3bについて説明する。図2では、第2除湿用給気通路L1bを2点鎖線で示し、第2除湿用排気通路L2bを1点鎖線で示し、第2室外空気循環通路L3bを破線で示す。
第2除湿用給気通路L1b(給気通路の一例)は、第2調湿素子E2が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する通路である。
第2除湿用給気通路L1bを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入して、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過して、下流側となる室内給気口33から流出して室内空間に供給される。具体的には、室外給気口30から流入した室外空気OAが、上流側から下流側に向かって、第1分岐部P1、第2分岐部P2、第4合流部R4、第2調湿素子E2の調湿部W、第5分岐部P5及び第2合流部R2を順次通過して、室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
第2除湿用給気通路L1bには、給気ファンF1が設けられ、第2分岐部P2の下流側であって第4合流部R4の上流側に通路を開閉するダンパV7が設けられ、第5分岐部P5の下流側であって第2合流部R2の上流側に通路を開閉するダンパV8が設けられている。
さらに、第2除湿用給気通路L1bには、第2調湿素子E2の調湿部出口Woutの下流側であって第5分岐部P5の上流側に、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過した空気の温度を検出する第2温度検出部34Aと、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過した空気の湿度を検出する第2湿度検出部34Bとが設けられている。この第2湿度検出部34Bは、絶対湿度を検出するものである。
また、第2除湿用排気通路L2b(排気通路の一例)は、第2調湿素子E2が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを冷却用空気CAとして、第2調湿素子E2の冷却部Cを通過させて室外空間へ排気する通路である。
第2除湿用排気通路L2bを通流する冷却用空気CAは室内空気RAとされ、上流側となる室内排気口31から流入し、第2調湿素子E2の冷却部Cを通過して、下流側である室外排気口32から室外空間に排出される。具体的には、室内空気RAが室内排気口31から流入し、上流側から下流側に向かって、第4分岐部P4、第2調湿素子E2の冷却部C、第5合流部R5及び第3合流部R3を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出するように構成されている。第2除湿用排気通路L2bには、上述した排気ファンF2が設けられている。
第2除湿用排気通路L2bには、第4分岐部P4の下流側であって第2調湿素子E2の冷却部入口Cinの上流側に通路を開閉するダンパV9が設けられている。
また、第2室外空気循環通路L3bは、第1調湿素子E1が回復側素子Ebに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを回復用空気Rとして、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室外空間へ排出する通路である。
第2室外空気循環通路L3bを通流する回復用空気Rは室外空気OAとされ、上流側となる室外給気口30から流入し、加熱部21を通過した後に、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過して、下流側となる室外排気口32から室外空間に排出される。具体的には、室外給気口30から流入した室外空気OAが、上流側から下流側に向かって、第1分岐部P1、加熱部21、第6分岐部P6、第1合流部R1、第1調湿素子E1の調湿部W、第3分岐部P3、第3合流部R3を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出するように構成されている。
第2室外空気循環通路L3bには、上述した給気ファンF1及び排気ファンF2が設けられ、第1分岐部P1の下流側であって第6分岐部P6の上流側に加熱部21が設けられ、第6分岐部P6の下流側であって第1合流部R1の上流側に通路を開閉するダンパV10が設けられている。第3分岐部P3の下流側であって第3合流部R3の上流側に通路を開閉するダンパV11が設けられている。さらに、第2室外空気循環通路L3bには、上述した第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bが設けられている。
加熱部21は、加湿運転における調湿用空気WA及び除湿運転における回復用空気Rを、熱媒流通路20を通流する熱媒との熱交換により加熱するものであり、加熱部21を通過する調湿用空気WA及び回復用空気Rの温度が予め設定された設定温度となるように、制御部Sにより熱媒流通路20を通流する熱媒の流量を変化させるように構成されている。
熱媒流通路20には、図示しないボイラーから供給される湯水や、図示しないコジェネレーションシステムから排出された湯水等が、熱媒として通流するものであり、熱媒流通路20に設けられた図示しない熱媒流量調整弁が制御部Sにより制御されて熱媒流通路20を通流する熱媒の流量を調整可能とされている。また、ダンパV1〜V12、給気ファンF1及び排気ファンF2の動作が制御部Sによって制御されるように構成されている。
次に、本実施形態に係る加湿運転における空調システム100の通路構成について説明する。
図3に基づいて、第1加湿用給気通路L4a及び、第1加湿用排気通路L5aについて説明する。図3では、第1加湿用給気通路L4aを2点鎖線で示し、第1加湿用排気通路L5aを破線で示す。
第1加湿用給気通路L4a(給気通路の一例)は、第1調湿素子E1が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、加熱部21及び第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する通路である。
第1加湿用給気通路L4aを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入して、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過して、下流側となる室内給気口33から流出して室内空間に供給される。具体的には、室外給気口30から流入した室外空気OAが、上流側から下流側に向かって、第1分岐部P1、加熱部21、第6分岐部P6、第1合流部R1、第1調湿素子E1の調湿部W、第3分岐部P3及び第2合流部R2を順次通過して、室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
第1加湿用給気通路L4aには、上述した給気ファンF1、加熱部21、ダンパV10及びダンパV3が設けられている。さらに、上述した第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bが設けられている。
なお、上述の如く、本実施形態においては、給気側素子Eaの調湿部Wを通過する調湿用空気WAを加熱する給気用加熱部と、回復側素子Ebの調湿部Wを通過する回復用空気Rを加熱する回復用加熱部とが、加熱部21によって構成されている。
また、第1加湿用排気通路L5a(排気通路の一例)は、第2調湿素子E2が回復側素子Ebに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室外空間へ排出する排気通路である。
第1加湿用排気通路L5aを通流する室内空気RAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室内排気口31から流入して、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過して、下流側となる室外排気口32から流出して室外空間に排出される。具体的には、室内排気口31から流入した室内空気RAが、上流側から下流側に向かって、第4分岐部P4、第2分岐部P2、第4合流部R4、第2調湿素子E2の調湿部W、第5分岐部P5、第5合流部R5及び第3合流部R3を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。
第1加湿用排気通路L5aには、第4分岐部P4の下流側であって第2分岐部P2の上流側にダンパV12が設けられている。さらに、上述した排気ファンF2、ダンパV7及びダンパV6が設けられている。上述した第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bが設けられている。
次に、図4に基づいて、第2加湿用給気通路L4b及び、第2加湿用排気通路L5bについて説明する。図4では、第2加湿用給気通路L4bを2点鎖線で示し、第2加湿用排気通路L5bを破線で示す。
第2加湿用給気通路L4b(給気通路の一例)は、第2調湿素子E2が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、加熱部21及び第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する通路である。
第2加湿用給気通路L4bを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入して、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過して、下流側となる室内給気口33から流出して室内空間に供給される。具体的には、室外給気口30から流入した室外空気OAが、上流側から下流側に向かって、第1分岐部P1、加熱部21、第6分岐部P6、第4合流部R4、第2調湿素子E2の調湿部W、第5分岐部P5及び第2合流部R2を順次通過して、室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
第2加湿用給気通路L4bには、上述した給気ファンF1、加熱部21、ダンパV5及びダンパV8が設けられている。さらに、上述した第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bが設けられている。
第2加湿用排気通路L5b(排気通路の一例)は、第1調湿素子E1が回復側素子Ebに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室外空間へ排出する通路である。
第2加湿用排気通路L5bを通流する室内空気RAとしての回復用空気Rは、上流側となる室内排気口31から流入して、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過して、下流側となる室外排気口32から流出して室外空間に排出される。具体的には、室内排気口31から流入した室内空気RAが、上流側から下流側に向かって、第4分岐部P4、第2分岐部P2、第1合流部R1、第1調湿素子E1の調湿部W、第3分岐部P3、第3合流部R3を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。
第2加湿用排気通路L5bには、上述した排気ファンF2、ダンパV12、ダンパV2及びダンパV11が設けられている。また、上述した第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bが設けられている。
次に、本実施形態に係る空調システム100を、第1除湿空調状態から第2除湿空調状に切り換える切換処理について説明する。
この空調システム100は、除湿運転において、図1に示すように、第1調湿素子E1を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を調湿部Wに吸着させ、給気側素子Eaの冷却部Cに冷却用空気CAを通過させて調湿部Wにて発生する吸着熱を吸収させ、第2調湿素子E2を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに加熱部21により加熱した回復用空気Rを通過させて調湿部Wから回復用空気Rに水分を脱着させる第1除湿空調状態と、図2に示すように、第2調湿素子E2を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を調湿部Wに吸着させ、給気側素子Eaの冷却部Cに冷却用空気CAを通過させて調湿部Wにて発生する吸着熱を吸収させ、第1調湿素子E21を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに加熱部21により加熱した回復用空気Rを通過させて調湿部Wから回復用空気Rに水分を脱着させる第2除湿空調状態とに切り換えられるように構成されている。
そして、制御部Sが、一対の調湿素子Eを上述のように第1除湿空調状態と第2除湿空調状態とに切り換える切換処理を、切換機構VとしてのダンパV1〜V12の開閉状態を制御することにより実施するように構成されている。なお、図1及び図2には、空気が通流している通路を太線で示し、空気が通流していない通路を細線で示す。
制御部SによるダンパV1〜V12の開閉状態の制御について、図1に示した第1除湿空調状態について説明すると、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第1除湿用給気通路L1aに設けられたダンパV1、V2、V3、第1除湿用排気通路L2aに設けられたダンパV4、第1室外空気循環通路L3aに設けられたダンパV5、V6が開状態に制御され、細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパV7〜V12が閉状態に制御されている。なお、図1及び図2においては、閉状態となっているダンパに黒丸を付して示し、開状態となっているダンパに白抜きの丸を付して示す。
また、制御部SによるダンパV1〜V12の開閉状態の制御について、図2に示した第2除湿空調状態について説明すると、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第2除湿用給気通路L1bに設けられたダンパV1、V7、V8、第2除湿用排気通路L2bに設けられたダンパV9、第2室外空気循環通路L3bに設けられたダンパV10、V11、第1加湿用排気通路L5aに設けられたダンパV12が開状態に制御され、細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパV2〜V6が閉状態に制御されている。
次に、本実施形態に係る空調システム100を、第1加湿空調状態から第2加湿空調状に切り換える切換処理について説明する。
空調システム100は、加湿運転において、図3に示すように、第1調湿素子E1を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに加熱部21により加熱した調湿用空気WAを通過させて調湿部Wから調湿用空気WAに水分を脱着させ、第2調湿素子E2を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用空気Rを通過させて調湿部Wに水分を吸着させる第1加湿空調状態と、図4に示すように、第2調湿素子E2を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに加熱部21により加熱した調湿用空気WAを通過させて調湿部Wから調湿用空気WAに水分を脱着させ、第1調湿素子E1を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用空気Rを通過させて調湿部Wに水分を吸着させる第2加湿空調状態とに切り換えられるように構成されている。
そして、制御部Sが、一対の調湿素子Eを上述のように第1加湿空調状態と第2加湿空調状態とに切り換える切換処理を、切換機構VとしてのダンパV1〜V12の開閉状態を制御することにより実施するように構成されている。なお、図3及び図4においては、空気が通流している通路部分を太線で示し、空気が通流していない通路部分を細線で示す。
制御部SによるダンパV1〜V12の開閉状態の制御について、図3に示した第1加湿空調状態について説明すると、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第1加湿用給気通路L4aに設けられたダンパV3、V10、第1加湿用排気通路L5aに設けられたダンパV7、V6、V12が開状態に制御され、その他の細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパが閉状態に制御されている。なお、図3及び図4においては、閉状態となっているダンパに黒丸を付して示し、開状態となっているダンパに白抜きの丸を付して示す。
また、制御部SによるダンパV1〜V12の開閉状態の制御について、図4に示した第2加湿空調状態について説明すると、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第2加湿用給気通路L4bに設けられたダンパV5、V8、第2加湿用排気通路L5bに設けられたダンパV2、V11、V12が開状態に制御され、その他の細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパが閉状態に制御されている。
次に、空調システム100の除湿運転及び加湿運転において、各通路を通流する空気の流量調整について説明する。
各通路を通流する空気の流量調整は、各通路に通流させる空気の目標流量(単位時間あたりの流量)を決定し、その決定した目標流量となるように給気ファンF1、排気ファンF2の送風能力及びダンパV1〜V12の開度を調節することによって行う。
例えば、第1除湿空調状態においては、第1除湿用給気通路L1aにより室内空間へ供給する室外空気OAの目標流量、第1除湿用排気通路L2aにより室内空間から取り出す室内空気RAの目標流量、及び、第1室外空気循環通路L3aにより回復側素子Ebの調湿部Wを通過させる室外空気OAの目標流量を決定する。
そして、各通路に通流する空気の流量が目標流量となるように、空気を通流させない通路に設けられたダンパ、つまり、第2除湿用給気通路L1bに設けられたダンパV7、V8、第2除湿用排気通路L2bに設けられたダンパV9、第2室外空気循環通路L3bに設けられたダンパV10、V11、第1加湿用排気通路L5aに設けられたダンパV12を閉状態として、給気ファンF1、排気ファンF2のファン回転数を調節しつつ、空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第1除湿用給気通路L1aに設けられたダンパV1〜V3、第1除湿用排気通路L2aに設けられたダンパV4、第1室外空気循環通路L3aに設けられたダンパV5、V6の開度を調節する。
なお、第1除湿用給気通路L1a及び第1除湿用排気通路L2aの目標流量については、例えば、使用者によって設定された室内の換気量に基づいて決定される。また、第1室外空気循環通路L3aの目標流量については、回復用空気Rとして回復側素子Ebの調湿部Wの水分を脱着させるために必要となる予め定められた所定の流量とされている。
また、本実施形態においては、室内の圧力を一定に維持した状態で換気するために、第1除湿用給気通路L1aにより室内空間へ供給する室外空気OAの流量と、第1除湿用排気通路L2aにより室内空間から取り出す室内空気RAの流量とが同等となるように、第1除湿用給気通路L1aと第1除湿用排気通路L2aとの目標流量が決定される。
そして、上述の如く、例えば、第1除湿空調状態においては、第1除湿用給気通路L1a、第1除湿用排気通路L2a、及び、第1室外空気循環通路L3aの夫々の通路の流量が、決定された目標流量となるように、制御部Sが、給気ファンF1、排気ファンF2の送風能力及び第1除湿用給気通路L1aに設けられたダンパV1〜V3、第1除湿用排気通路L2aに設けられたダンパV4、第1室外空気循環通路L3aに設けられたダンパV5、V6の開度を調節することにより調整される。
なお、第2除湿空調状態、第1加湿空調状態、及び、第2加湿空調状態においても、各通路を通流する空気の流量が同様に調整されている。
次に、制御部Sが、除湿運転において、切換処理を実施するタイミングについて、第1除湿空調状態から第2除湿空調状態への切換処理を例に挙げて説明する。
本実施形態では、制御部Sは、除湿運転において、第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bの少なくとも一方の検出結果に基づいて切換機構Vにより切換処理を実施するように構成されている。
つまり、第1除湿空調状態において、制御部Sは、給気側素子Eaとなる第1調湿素子E1の調湿部Wを通過して除湿される調湿用空気WA(供給空気SA)の温度及び湿度を、第1除湿用給気通路L1aに設けられた第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bにより検出し、その検出結果に基づいて、第1除湿空調状態から第2除湿空調状態への切換処理を切換機構Vによって実施するように構成されている。なお、第1湿度検出部35Bにて検出される湿度は絶対湿度である。
図8は、第1除湿空調状態において、第1温度検出部35Aにおいて検出された調湿用空気WA(供給空気SA)の温度検出結果、及び、第1湿度検出部35Bにおいて検出された調湿用空気WA(供給空気SA)の湿度検出結果を示すものである。図8においては、切換処理の実施時を切換処理の開始時T0として、切換処理からの経過時間である切換後経過時間Taを横軸に示し、調湿用空気WAの温度、及び、調湿用空気WAの湿度(絶対湿度)を縦軸に示す。また、図8において、絶対湿度HOAは、室外空間の室外空気OAの絶対湿度を示し、室外温度TEOAは、室外空間の室外空気OAの温度を示す。
図8に示す調湿用空気WAの湿度については、切換処理の実施直後においては、給気側素子Eaの調湿部Wの水分の吸着性能が高いため、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が低くなる。その後、切換後経過時間Taの経過に伴って、給気側素子Eaの調湿部Wの水分の吸着性能が低下するので、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が上昇することとなる。
また、図8に示す調湿用空気WAの温度について説明する。給気側素子Eaの調湿部Wは、調湿部Wへの水分吸着による吸着熱により加熱され、冷却部Cにより常に冷却されているので、この冷却と加熱により調湿部Wを通過する調湿用空気WAの温度が変化することとなる。
つまり、調湿用空気WAは、切換処理の開始時T0においては、冷却部Cにより冷却されているので、室外空気OAの温度である室外温度TEOAよりも低い温度となっている。そして、切換処理の開始後においては、給気側素子Eaの調湿部Wの水分の吸着性能が高いため、給気側素子Eaの調湿部Wへの水分の吸着量が多くなるので、水分の吸着により調湿部Wから発生する吸着熱の発生量が増加して、調湿用空気WAの温度が上昇する。その後、切換後経過時間Taが経過することにより、調湿部Wに吸着した水分が増加すると、調湿部Wの吸着性能が低下して、調湿部Wが新たに吸着する水分が少なくなるため、吸着熱の発生量が減少する。
そして、図8に示すように、制御部Sは、切換処理を実施した後、第1温度検出部35Aによって検出された調湿用空気WA(供給空気SA)の温度が除湿用設定温度TEa以上となる場合、又は、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が上昇して除湿用設定湿度Ha以上となる場合に、切換処理を実施するように構成されている。
つまり、調湿用空気WAの温度が上昇して除湿用設定温度TEa以上となる時期、又は、湿度が上昇して除湿用設定湿度Ha以上となる時期のいずれか早い方の時期に切換処理が実施される。
また、本実施形態においては、除湿を良好に行うために、給気側素子Eaの調湿部Wが吸着できる水分量に余裕があるときに切換処理が実施されるように、除湿用設定湿度Ha及び除湿用設定温度TEaが設定されている。例えば、給気側素子Eaの調湿部Wに水分が飽和状態まで吸着したときの水分量である飽和吸着水分量の70%程度の吸着水分量となったときに、第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bにより検出される調湿用空気WAの温度及び湿度を予め実験等により求めて、その温度及び湿度を除湿用設定湿度Ha及び除湿用設定温度TEaとして用いることができる。
よって、制御部Sは、第1温度検出部35Aによって検出された調湿用空気WAの温度が、除湿用設定温度TEa以上となる切換後吸着時間T1、又は、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が除湿用設定湿度Ha以上となる切換後吸着時間T2のいずれか早い方の時期に切換処理が実施されるので、図8に示す例においては、調湿用空気WAの温度が、除湿用設定温度TEa以上となる切換後吸着時間T1において第1除湿空調状態から第2除湿空調状態に切り換える切換処理が実施される。
また、第2除湿空調状態に切り換え後には、第2除湿空調状態から第1除湿空調状態への切換処理が、第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bによって検出された温度及び湿度に基づいて、第1除湿空調状態から第2除湿空調状態へ切換処理と同様に実施される。このようにして切換処理が繰り返され、連続して除湿された室外空気が室内に供給される。
次に、制御部Sが、加湿運転において、一対の調湿素子Eの夫々を、給気側素子Eaと回復側素子Ebとに切り換える切換処理を実施する時期について、第1加湿空調状態から第2加湿空調状態への切換を例に挙げて説明する。
第1加湿空調状態において、制御部Sは、給気側素子Eaとして機能する第1調湿素子E1の調湿部Wを通過して加湿され、室内空間に供給される調湿用空気WA(供給空気SA)の温度及び湿度を、第1加湿用給気通路L4aに設けられた第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bにより検出し、その検出結果に基づいて、第1加湿空調状態から第2加湿空調状態への切換処理を実施するように構成されている。なお、第1湿度検出部35Bにて検出される湿度は絶対湿度である。
図9は、第1加湿空調状態において、第1温度検出部35Aにおいて検出された調湿用空気WA(供給空気SA)の温度検出結果、及び、第1湿度検出部35Bにおいて検出された調湿用空気WA(供給空気SA)の湿度検出結果を示すものである。図9においては、切換処理の実施時を切換処理の開始時T0として、切換処理からの経過時間である切換後経過時間Taを横軸に示し、調湿用空気WAの温度、及び、調湿用空気WAの湿度(絶対湿度)を縦軸に示す。また、図9において、絶対湿度HOAは、室外空間の室外空気OAの絶対湿度を示し、室外温度TEOAは、室外空間の室外空気OAの温度を示している。
図9に示す調湿用空気WAの絶対湿度の変化について説明すると、切換処理の実施直後においては、給気側素子Eaの調湿部Wから脱着する水分量が多いため、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの絶対湿度Hが高くなる。その後、時間経過に伴って、給気側素子Eaの調湿部Wに残留する水分が減少することにより、調湿部Wから調湿用空気WA中に脱着する水分量が低下するので、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が、時間経過に伴って、室外空気OAの絶対湿度HOAに向かって徐々に減少することとなる。
また、図9に示す調湿用空気WAの温度変化について説明すると、加熱部21によって加熱した室外空気OAを調湿用空気WAとして給気側素子Eaの調湿部Wを通過させるので、調湿用空気WAの温度は室外空気の温度である室外温度TEOAよりも高い温度となる。なお、調湿用空気WAは、加熱部21の出口における温度が出口温度TEhとなるように加熱部21により加熱されている。
切換処理の実施直後においては、給気側素子Eaの調湿部Wから脱着する水分量が多いので、調湿用空気WAの温度が低い温度となっている。つまり、調湿部Wに吸着している水分が多いので、調湿用空気WAに蒸発する水分が多くなる。これにより、調湿用空気WAから大きな蒸発潜熱が奪われて調湿用空気WAの温度が出口温度TEhよりも大幅に低下する。その後、時間経過に伴って、調湿部Wに残留している水分が少なくなると、調湿部Wから調湿用空気WAへ蒸発する水分が減少するので、調湿用空気WAから奪われる蒸発潜熱が少なくなる。これにより、調湿用空気WAの温度が徐々に出口温度TEhに向かって上昇することとなる。
そして、制御部Sは、切換処理を実施した後、第1温度検出部35Aによって検出された調湿用空気WA(供給空気SA)の温度が加湿用設定温度TEb以上となる場合、又は、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が低下して加湿用設定湿度Hb以下となる場合に、切換処理を実施するように構成されている。
つまり、制御部Sは、調湿用空気WAの温度が上昇して加湿用設定温度TEb以上となる時期、又は、湿度が上昇して加湿用設定湿度Hb以下となる時期のいずれか早い方の時期に切換処理が実施するように構成されている。
また、本実施形態においては、加湿を良好に行うために、給気側素子Eaの調湿部Wに残留する水分量が充分にあるときに切換処理が行われるように加湿用設定湿度Hb及び加湿用設定温度TEbが設定されている。例えば、給気側素子Eaの調湿部Wに水分が飽和状態まで吸着したときの水分量である飽和吸着水分量の30%程度の残留水分量となったときに、第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bにより検出される調湿用空気WAの温度及び湿度を予め実験等により求め、その温度及び湿度を除湿用設定湿度Ha及び除湿用設定温度TEaとして用いることができる。
そして、本実施形態では、制御部Sは、第1温度検出部35Aによって検出された調湿用空気WAの温度が、加湿用設定温度TEb以上となる切換後経過時間T5、又は、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が加湿用設定湿度Hb以下となる切換後経過時間T6のいずれか早い方の時期に切換処理が実施されるので、図9に示す例においては、調湿用空気WAの温度が、加湿用設定温度TEb以上となる切換後経過時間T5において第1加湿空調状態から第2加湿空調状態に切り換える切換処理が実施される。
また、第2加湿空調状態に切り換え後には、第2加湿空調状態から第1加湿空調状態への切換処理が、第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bによって検出された温度及び湿度に基づいて、第1加湿空調状態から第2加湿空調状態へ切換処理と同様に実施される。このようにして切換処理が繰り返され、連続して加湿された室外空気が室内に供給される。
〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態を説明するが、この第2実施形態では、除湿運転における、給気流路、排気流路、室外空気循環流路、及び、加湿運転における、給気流路、排気流路の流路構成が第1実施形態と異なるものであって、その他の構成は第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第1実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。
第2実施形態に係る除湿運転における空調システム200の通路構成について説明する。
図10に示した空調システム200の状態は、一対の調湿素子Eのうちの第1調湿素子E1が室内空間に供給する室外空気OAを除湿する給気側素子Eaに、第2調湿素子E2が室外空気OAの除湿により吸着した水分を脱着する回復側素子Ebに切り換えられた第1除湿空調状態である。
図10に基づいて、第1除湿用給気通路L11a、第1除湿用排気通路L12a及び第1室外空気循環通路L13aについて説明する。図10では、第1除湿用給気通路L11aを2点鎖線で示し、第1除湿用排気通路L12aを破線で示し、第1室外空気循環通路L13aを一点鎖線で示す。
第1除湿用給気通路L11a(給気通路の一例)は、第1調湿素子E1が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する通路である。
第1除湿用給気通路L11aを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入して、下流側に向かって、第1分岐部P11、給気用加熱部22、第2分岐部P12、第3分岐部P13、第1調湿素子E1の調湿部W、第1合流部R11、第2合流部R12、熱交換器EX1を順次通過して室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
熱交換器EX1は、第1除湿用給気通路L11aによって室内空間に供給される調湿用空気WAと、後述する第1除湿用排気通路L12aによって室内空間から取り出された室内空気RAの熱交換を行うものである。熱交換器EX1により、室内空間に供給される調湿用空気WAと室内空間から取り出された室内空気RAとの熱交換を行うことで、室内空間に供給される調湿用空気WAを室内空間の温度に近づけることができる。
第1除湿用給気通路L11aには、室外給気口30から第1分岐部P11までの通路部に室外空気OAを吸入する給気ファンF11が設けられ、第2分岐部P12の下流側であって第3分岐部P13の上流側に通路を開閉するダンパV21が設けられ、第1合流部R11の下流側であって第2合流部R12の上流側に通路を開閉するダンパV22が設けられ、ダンパV22の下流側であって室内給気口33の上流側に熱交換器EX1が設けられている。なお、第1除湿用給気通路L11aでは、給気用加熱部22は作用しない状態となっている。
さらに、第1除湿用給気通路L11aには、第1調湿素子E1の調湿部出口Woutの下流側であって第1合流部R11の上流側に、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過した空気の温度を検出する第1温度検出部35A(温度検出部の一例)と、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過した空気の湿度を検出する第1湿度検出部35B(湿度検出部の一例)とが設けられている。この第1湿度検出部35Bは、絶対湿度を検出するものである。
また、第1除湿用排気通路L12a(排気通路の一例)は、第2調湿素子E2が回復側素子Ebに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを回復用空気Rとして、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室外空間へ排気する通路である。
第1除湿用排気通路L12aを通流する回復用空気Rは、上流側となる室内排気口31から流入し、下流側に向かって、熱交換器EX1、回復用加熱部24、第4分岐部P14、第3合流部R13、第2調湿素子E2の調湿部W、第5分岐部P15、第4合流部R14、第5合流部R15を順次通過して室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。なお、回復用空気Rは、第2調湿素子E2の調湿部出口Woutから調湿部入口Winに向かって第2調湿素子E2の調湿部Wを通流する。
第1除湿用排気通路L12aには、第4分岐部P14の下流側であって第3合流部R13の上流側に通路を開閉するダンパV24が設けられ、第5分岐部P15の下流側であって第4合流部R14の上流側に通路を開閉するダンパV25が設けられ、第5合流部R15の下流側であって室外排気口32の上流側に空気を室外空間に排出する排気ファンF12が設けられている。
回復用加熱部24は、除湿運転における回復用空気Rを、回復用熱媒流通路25を通流する熱媒との熱交換により加熱するものであり、回復用加熱部24を通過する回復用空気Rの温度が予め設定された設定温度となるように、制御部Sにより回復用加熱部24を通流する熱媒の流量を調整可能とされている。
具体的には、回復用熱媒流通路25には、図示しないボイラーから供給される湯水や、図示しないコジェネレーションシステムから排出された湯水等が、熱媒として通流するものであり、回復用熱媒流通路25に設けられた図示しない熱媒流量調整弁が、制御部Sにより回復用熱媒流通路25を通流する熱媒の流量を調整可能とされている。
また、第1室外空気循環通路L13aは、第1調湿素子E1が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを冷却用空気CAとして、第1調湿素子E1の冷却部Cを通過させて室外空間へ排出する通路である。
第1室外空気循環通路L13aを通流する冷却用空気CAは室外空気OAとされ、上流側となる室外給気口30から流入し、下流側に向かって、第1分岐部P11、第6分岐部P16、第1調湿素子E1の調湿部W、第6合流部R16、第5合流部R15を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。
第1室外空気循環通路L13aには、第6分岐部P16の下流側であって第1調湿素子E1の冷却部入口Cinの上流側にダンパV23が設けられている。また、上述した給気ファンF11及び排気ファンF12が設けられている。
図11に示した空調システム100の状態は、一対の調湿素子Eのうちの第1調湿素子E1が、室外空気OAの除湿により吸着した水分を脱着する回復側素子Ebに、第2調湿素子E2が、室内空間に供給する室外空気OAを除湿する給気側素子Eaに切り換えられた第2除湿空調状態である。
図11に基づいて、第2除湿用給気通路L11b、第2除湿用排気通路L12b及び第2室外空気循環通路L13bについて説明する。図11では、第2除湿用給気通路L11bを2点鎖線で示し、第2除湿用排気通路L12bを破線で示し、第2室外空気循環通路L13bを1点鎖線で示す。
第2除湿用給気通路L11b(給気通路の一例)は、第2調湿素子E2が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する通路である。
第2除湿用給気通路L11bを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入して、下流側に向かって、第1分岐部P11、給気用加熱部22、第2分岐部P12、第5分岐部P15、第2調湿素子E2の調湿部W、第3合流部R13、第2合流部R12、熱交換器EX1を順次通過して、室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
第2除湿用給気通路L11bには、給気ファンF11が設けられ、第2分岐部P12の下流側であって第5分岐部P15の上流側に通路を開閉するダンパV26が設けられ、第3合流部R13の下流側であって第2合流部R12の上流側に通路を開閉するダンパV27が設けられている。さらに、上述した第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bが設けられている。第2除湿用給気通路L11bでは給気用加熱部22が作用しない。
また、第2除湿用排気通路L12b(排気通路の一例)は、第1調湿素子E1が回復側素子Ebに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを回復用空気Rとして、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室外空間へ排気する通路である。
第2除湿用排気通路L12bを通流する回復用空気Rは室内空気RAとされ、上流側となる室内排気口31から流入し、下流側に向かって、熱交換器EX1、回復用加熱部24、第4分岐部P14、第1合流部R11、第1調湿素子E1の調湿部W、第3分岐部P13、第6合流部R16及び第5合流部R15を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出するように構成されている。なお、回復用空気Rは、第1調湿素子E1の調湿部出口Woutから調湿部入口Winに向かって第1調湿素子E1の調湿部Wを通流する。
第2除湿用排気通路L12bには、上述した排気ファンF12が設けられ、第4分岐部P14の下流側であって第1合流部R11の上流側に通路を開閉するダンパV29が設けられ、第3分岐部P13の下流側であって第6合流部R16の上流側に通路を開閉するダンパV30が設けられている。
さらに、第2室外空気循環通路L13bは、第2調湿素子E2が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを冷却用空気CAとして、第2調湿素子E2の冷却部Cを通過させて室外空間へ排出する室外空気循環通路である。
第2室外空気循環通路L13bを通流する冷却用空気CAは、上流側となる室外給気口30から流入し、下流側に向かって、第1分岐部P11、第6分岐部P16、第2調湿素子E2の冷却部C、第4合流部R14、第5合流部R15を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出するように構成されている。なお、冷却用空気CAは、調湿部出口Woutから調湿部入口Winに向かって第1調湿素子E1の調湿部Wを通流する。
第2室外空気循環通路L13bには、上述した給気ファンF11及び排気ファンF12が設けられ、第6分岐部P16の下流側であって第2調湿素子E2の冷却部入口Cinの上流側に通路を開閉するダンパV28が設けられている。
次に、第2実施形態に係る加湿運転における空調システム100の通路構成について説明する。
図12に基づいて、第1加湿用給気通路L14a及び、第1加湿用排気通路L15aについて説明する。図12では、第1加湿用給気通路L14aを2点鎖線で示し、第1加湿用排気通路L15aを破線で示す。
第1加湿用給気通路L14a(給気通路の一例)は、第1調湿素子E1が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、給気用加熱部22及び第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する給気通路である。
第1加湿用給気通路L14aを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入し、下流側に向かって、第1分岐部P11、給気用加熱部22、第2分岐部P12、第3分岐部P13、第1調湿素子E1の調湿部W、第1合流部R11、第2合流部R12、熱交換器EX1を順次通過して、室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
第1加湿用給気通路L14aには、上述した給気ファンF11、給気用加熱部22、ダンパV21及びダンパV22、熱交換器EX1が設けられている。さらに、上述した第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bが設けられている。
給気用加熱部22は、加湿運転における調湿用空気WAを、給気用熱媒流通路23を通流する熱媒との熱交換により加熱するものであり、給気用加熱部22を通過する調湿用空気WAの温度が予め設定された設定温度となるように、制御部Sにより給気用熱媒流通路23を通流する熱媒の流量を変化させるように構成されている。
給気用熱媒流通路23には、図示しないボイラーから供給される湯水や、図示しないコジェネレーションシステムから排出された湯水等が、熱媒として通流するものであり、給気用熱媒流通路23に設けられた図示しない熱媒流量調整弁が、制御部Sにより制御されて回復用熱媒流通路25を通流する熱媒の流量を調整可能とされている。
第1加湿用排気通路L15a(排気通路の一例)は、第1調湿素子E1が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを、第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室外空間へ排出する排気通路である。
第1加湿用排気通路L15aを通流する室内空気RAとしての回復用空気Rは、上流側となる室内排気口31から流入して、下流側に向かって、熱交換器EX1、回復用加熱部24、第4分岐部P14、第3合流部R13、第2調湿素子E2の調湿部W、第5分岐部P15、第4合流部R14、第5合流部R15を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。
なお、回復用空気Rは、第2調湿素子E2の調湿部出口Woutから調湿部入口Winに向かって第2調湿素子E2の調湿部Wを通流する。また、第1加湿用排気通路L15aにおいては、回復用加熱部24が作用しない状態となっている。
そして、第1加湿用排気通路L15aには、上述したダンパV24、ダンパV25、及び排気ファンF12が設けられている。
次に、図13に基づいて、第2加湿用給気通路L14b及び、第2加湿用排気通路L15bについて説明する。図13では、第2加湿用給気通路L14bを2点鎖線で示し、第2加湿用排気通路L15bを破線で示す。
第2加湿用給気通路L14b(給気通路の一例)は、第2調湿素子E2が給気側素子Eaに切り換えられているときに、室外空間から取り込んだ室外空気OAを、加熱部21及び第2調湿素子E2の調湿部Wを通過させて室内空間へ供給する給気通路である。
第2加湿用給気通路L14bを通流する室外空気OAとしての調湿用空気WAは、上流側となる室外給気口30から流入して、下流側に向かって、第1分岐部P11、給気用加熱部22、第2分岐部P12、第5分岐部P15、第2調湿素子E2の調湿部W、第3分岐部R13、第2合流部R12及び熱交換器EX1を順次通過して、室内給気口33から流出して室内空間に供給されるように構成されている。
第2加湿用給気通路L14bには、上述した給気ファンF11、給気用加熱部22、ダンパV26及びダンパV27が設けられている。さらに、上述した第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bが設けられている。
第2加湿用排気通路L15b(排気通路の一例)は、第1調湿素子E1が回復側素子Ebに切り換えられているときに、室内空間から取り出した室内空気RAを、熱交換器EX1を通過させた後、第1調湿素子E1の調湿部Wを通過させて室外空間へ排出する排気通路である。
第2加湿用排気通路L15bを通流する室内空気RAとしての回復用空気Rは、上流側となる室内排気口31から流入して、下流側に向かって、熱交換器EX1、回復用加熱部24、第4分岐部P14、第1合流部R11、第1調湿素子E1の調湿部W、第3分岐部P13、第6合流部R16、第5合流部R15を順次通過して、室外排気口32から室外空間に排出されるように構成されている。そして、第2加湿用排気通路L15bには、排気ファンF12、ダンパV29、ダンパV30が設けられている。なお、第2加湿用排気通路L15bにおいては、回復用加熱部24が作用しない状態となっている。また、回復用空気Rは、第1調湿素子E1の調湿部出口Woutから調湿部入口Winに向かって第1調湿素子E1の調湿部Wを通流する。
次に、図10及び図11に基づいて、除湿運転における制御部SによるダンパV21〜V30の開閉状態の制御について説明する。なお、図10及び図11においては、閉状態となっているダンパに黒丸を付して示し、開状態となっているダンパに白抜きの丸を付して示している。そして、空気が通流している通路部分を太線で示し、空気が通流していない通路部分を細線で示す。
図10に示した第1除湿空調状態については、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第1除湿用給気通路L11aに設けられたダンパV21、V22、第1除湿用排気通路L12aに設けられたダンパV23、第1室外空気循環通路L13aに設けられたダンパV24、V25が開状態に制御され、細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパV26〜V30が閉状態に制御されている。
また、図11に示した第2除湿空調状態については、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第2除湿用給気通路L11bに設けられたダンパV26、V27、第2除湿用排気通路L12bに設けられたダンパV29、V30、第2室外空気循環通路L13bに設けられたダンパV28が開状態に制御され、細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパV21〜V25が閉状態に制御されている。
このように、ダンパV21〜V30の開閉状態が制御されることにより、空調システム200では、図10に示すように、第1調湿素子E1を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに室外空気OAである調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を調湿部Wに吸着させ、給気側素子Eaの冷却部Cに室外空気OAである冷却用空気CAを通過させて調湿部Wにて発生する吸着熱を吸収させ、第2調湿素子E2を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用加熱部24により加熱した室内空気RAである回復用空気Rを通過させて調湿部Wから回復用空気Rに水分を脱着させる第1除湿空調状態と、図11に示すように、第2調湿素子E2を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに室外空気OAである調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を調湿部Wに吸着させ、給気側素子Eaの冷却部Cに室外空気OAである冷却用空気CAを通過させて調湿部Wにて発生する吸着熱を吸収させ、第1調湿素子E1を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用加熱部24により加熱した室内空気RAである回復用空気Rを通過させて調湿部Wから回復用空気Rに水分を脱着させる第2除湿空調状態とに切り換えられるように構成されている。
そして、第1除湿空調状態から第2除湿空調状態に切換える切換処理については、第1実施形態と同様に、第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bの少なくとも一方の検出結果に基づいて切換機構Vにより切換処理を実施するように構成されている。また、第2除湿空調状態から第1除湿空調状態に切換える切換処理についても、第1実施形態と同様に、第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bの少なくとも一方の検出結果に基づいて切換機構Vにより切換処理を実施するように構成されている。
また、図12及び図13に基づいて、加湿運転における制御部Sによる切換機構VとしてのダンパV21〜V30の開閉状態の制御について説明する。なお、図12及び図13においては、閉状態となっているダンパに黒丸を付して示し、開状態となっているダンパに白抜きの丸を付して示している。そして、空気が通流している通路部分を太線で示し、空気が通流していない通路部分を細線で示す。
図12に示した第1加湿空調状態では、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第1加湿用給気通路L14aに設けられたダンパV21、ダンパV22、第1加湿用排気通路L15aに設けられたダンパV24、V25が開状態に制御され、その他の細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパV23、ダンパV26〜V30が閉状態に制御されている。
また、図13に示した第2加湿空調状態では、太線で示した空気が通流する通流状態となっている通路に設けられたダンパ、つまり、第2加湿用給気通路L14bに設けられたダンパV26、V27、第2加湿用排気通路L15bに設けられたダンパV29、V30が開状態に制御され、その他の細線で示した空気が通流していない非通流状態となっている通路に設けられたダンパV21〜V25、ダンパV28が閉状態に制御されている。
このように、ダンパV21〜V30の開閉状態が制御されることにより、空調システム200では、図12に示すように、第1調湿素子E1を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに給気用加熱部22により加熱された調湿用空気WAを通過させて調湿部Wに含まれる水分を調湿用空気WAに脱着させ、第2調湿素子E2を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに室内空気RAである回復用空気Rを通過させて調湿部Wに水分を吸着させる第1加湿空調状態と、図13に示すように、第2調湿素子E2を給気側素子Eaとして、給気側素子Eaの調湿部Wに給気用加熱部22により加熱された調湿用空気WAを通過させて調湿部Wに含まれる水分を調湿用空気WAに脱着させ、第1調湿素子E1を回復側素子Ebとして、回復側素子Ebの調湿部Wに室内空気RAである回復用空気Rを通過させて調湿部Wに水分を吸着させる第2加湿空調状態とに切り換えられる。
そして、第1加湿空調状態から第2加湿空調状態に切換える切換処理については、第1実施形態と同様に、第1温度検出部35A及び第1湿度検出部35Bの少なくとも一方の検出結果に基づいて切換機構Vにより切換処理を実施するように構成されている。また、第2加湿空調状態から第1加湿空調状態に切換える切換処理についても、第1実施形態と同様に、第2温度検出部34A及び第2湿度検出部34Bの少なくとも一方の検出結果に基づいて切換機構Vにより切換処理を実施するように構成されている。
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、第1温度検出部35Aと第1湿度検出部35Bとを備え、第1除湿空調状態から第2除湿空調状態への切換処理を、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が、除湿用設定湿度Ha以上となる場合、又は、第1温度検出部35Aによって検出された調湿用空気WAの温度が、除湿用設定温度TEa以上となる場合に実施するように構成されたが、これに限らず、第1湿度検出部35Bのみを備え、第1除湿空調状態と第2除湿空調状態との切換処理を、第1湿度検出部35Bにおいて検出された湿度が、所定の除湿用設定湿度Ha以上となる場合に実施するように構成してもよい。その他、第1温度検出部35Aのみを備え、第1除湿空調状態と第2除湿空調状態との切換処理を、第1温度検出部35Aにおいて検出された温度が、所定の除湿用設定温度TEa以上となる場合に実施するように構成してもよい。
(2)上記実施形態では、第1温度検出部35Aと第1湿度検出部35Bとを備え、第1加湿空調状態から第2加湿空調状態への切換処理を、第1湿度検出部35Bによって検出された調湿用空気WAの湿度が、加湿用設定湿度Hb以下となる場合、又は、第1温度検出部35Aによって検出された調湿用空気WAの温度が、加湿用設定温度TEb以上となる場合に実施するように構成されたが、これに限らず、第1湿度検出部35Bのみを備え、第1加湿空調状態と第2加湿空調状態との切換処理を、第1湿度検出部35Bにおいて検出された湿度が、所定の加湿用設定湿度Hb以下となる場合に実施するように構成してもよい。その他、第1温度検出部35Aのみを備え、第1加湿空調状態と第2加湿空調状態との切換処理を、第1温度検出部35Aにおいて検出された温度が、所定の加湿用設定温度TEb以上となる場合に実施するように構成してもよい。
(3)上記実施形態においては、除湿運転において、除湿を良好に行うために、給気側素子Eaの調湿部Wが吸着した水分量が調湿部Wの飽和吸着水分量の半分程度となったときに切換処理が実施されるように、除湿用設定湿度Ha及び除湿用設定温度TEaが設定されたが、これに限らず、給気側素子Eaの調湿部Wが、調湿用空気WAの水分を多く吸着した結果、新たに水分が吸着することが困難な状態となったときに切換処理が行われるように除湿用設定湿度Ha及び除湿用設定温度TEaを設定してもよい。
(4)上記実施形態においては、加湿運転において、加湿を良好に行うために、給気側素子Eaの調湿部Wに残留する水分量が調湿部Wの飽和吸着水分量の半分程度となったときに切換処理が行われるように加湿用設定湿度Hb及び加湿用設定温度TEbが設定されたが、これに限らず、給気側素子Eaの調湿部Wから水分を調湿用空気WA中に脱着した結果、新たに調湿部Wから水分が脱着することが困難な状態となったときに切換処理が行われるように加湿用設定湿度Hb及び加湿用設定温度TEbを設定してもよい。
(5)上記実施形態では、除湿運転時において、給気側素子Eaにおいて、冷却部Cにおける冷却用空気CAの流れ方向と調湿部Wにおける調湿用空気WAの流れ方向とが対向流となるように構成したが、これに限らず、給気側素子Eaにおいて、冷却部Cにおける冷却用空気CAの流れ方向と調湿部Wにおける調湿用空気WAの流れ方向とが直交流となるように構成してもよい。
(6)上記実施形態では、第1湿度検出部35Bにより絶対湿度が検出されたが、これに限らず、第1湿度検出部35Bにて検出される湿度を相対湿度として、第1湿度検出部35Bにて検出された相対湿度と、第1温度検出部35Aにて検出された温度により絶対湿度を求めてもよい。
(7)上記実施形態では、調湿素子Eにおいて、6枚の平板部材1を積層することによって、冷却部Cと調湿部Wとが形成されたが、これに限らず、調湿素子Eにおいて、5枚以下の平板部材1を積層することで、冷却部Cと調湿部Wとを形成してもよいし、7枚以上の平板部材1を積層することで、冷却部Cと調湿部Wとを形成してもよい。
(8)上記第1実施形態では、除湿用給気通路、加湿用給気通路、除湿用排気通路、加湿用排気通路、及び、室外空気循環通路において、図1〜図4に示した所定の位置に切換機構VとしてのダンパV1〜V12、給気ファンF1、排気ファンF2が設けられたが、ダンパ及びファンの設置数や設置位置は適宜変更できる。
(9)上記第2実施形態では、除湿用給気通路、加湿用給気通路、除湿用排気通路、加湿用排気通路、及び、室外空気循環通路において、図10〜図13に示した所定の位置に切換機構VとしてのダンパV21〜V30、給気ファンF11、排気ファンF12が設けられたが、ダンパ及びファンの設置数や設置位置は適宜変更できる。
(10)上記実施形態では、一対の調湿素子Eを給気側素子Eaと回復側素子Ebとに切り換える切換機構Vがダンパによって構成されたが、切換機構Vはこれに限るものではない。例えば、給気通路、排気通路及び室外空気循環通路と一対の調湿素子Eとを接続自在に構成して、夫々の調湿素子Eの設置位置を互いに入れ換えるように、一対の調湿素子Eを移動する素子移動装置により切換機構Vを構成してもよい。
(11)上記実施形態では、回復側素子Ebの調湿部Wを通過する回復用空気Rの目標流量を、予め定められた所定の単位時間あたりの流量としたが、これに限らず、回復側素子Ebの調湿部Wを通過する回復用空気Rの目標流量を、調湿部Wにおける調湿用空気WAに対する除湿負荷に応じて調整するように構成してもよい。この場合、調湿用空気WAに対する除湿負荷として、例えば、調湿用空気WAの調湿部Wで実際に吸着された水分量を除湿負荷として利用すること、又は、調湿用空気WAの調湿部Wへの吸着が予測される水分量を除湿負荷として利用できる。
(12)上記第1実施形態では、空調システム100が、給気用加熱部及び回復用加熱部として機能する加熱部21を備え、給気側素子Eaの調湿部Wに調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を吸着させ、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用加熱部として機能する加熱部21により加熱した回復用空気Rを通過させて回復用空気Rに水分を脱着させる除湿運転と、給気側素子Eaの調湿部Wに給気用加熱部として機能する加熱部21により加熱した調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに水分を脱着させ、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用空気Rを通過させて水分を吸着させる加湿運転との何れか一方の運転が行われるように構成されたが、これに限らず、加熱部21を回復用加熱部としてのみ機能するように構成し、空調システム100が除湿運転のみを行うように構成されてもよい。
(13)上記第2実施形態では、空調システム200が、給気用加熱部22及び回復用加熱部24を備え、給気側素子Eaの調湿部Wに調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに含まれる水分を吸着させ、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用加熱部24により加熱した回復用空気Rを通過させて回復用空気Rに水分を脱着させる除湿運転と、給気側素子Eaの調湿部Wに給気用加熱部22により加熱した調湿用空気WAを通過させて調湿用空気WAに水分を脱着させ、回復側素子Ebの調湿部Wに回復用空気Rを通過させて水分を吸着させる加湿運転との何れか一方の運転が行われるように構成したが、これに限らず、給気用加熱部22を省略して、空調システム200が除湿運転のみを行うように構成されてもよい。
(14)上記第1実施形態では、除湿運転において、給気側素子Eaの冷却部Cを通過する冷却用空気CAとして室内空間から取り出した室内空気RAを使用したが、これに限らず、給気側素子Eaの冷却部Cを通過する冷却用空気CAとして、室内空間から取り出した室内空気RAと室外空間から取り込んだ室外空気OAとを混合した混合空気を使用してもよい。
(15)上記第2実施形態では、除湿運転において、給気側素子Eaの冷却部Cを通過する冷却用空気CAとして室外空間から取り込んだ室外空気OAを使用したが、これに限らず、給気側素子Eaの冷却部Cを通過する冷却用空気CAとして、室外空間から取り込んだ室外空気OAと室内空間から取り出した室内空気RAとを混合した混合空気を使用してもよい。
尚、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。