JP4052319B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、調湿装置で除湿した空気と、空調装置で冷却した空気とを同一の室内に供給する空調システムに関するものである。

従来より、調湿した空気を室内に供給して室内の顕熱を処理する空調装置や、調湿した空気を室内に供給して室内の潜熱を処理する調湿装置などが知られている。

例えば特許文献１には、冷媒回路で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルを行う空調装置が開示されている。この空調装置の冷媒回路には、圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、及び四方切換弁が接続されている。この空調装置は、四方切換弁の切換によって冷媒の循環方向が可逆となっており、冷房運転と暖房運転とが切換可能となっている。そして、例えば冷房運転では、蒸発器となる室内熱交換器で冷却された空気が室内に供給され、室内空間の冷房が行われる。一方、暖房運転では、凝縮器となる室内熱交換器で加熱された空気が室内に供給され、室内空間の暖房が行われる。

また、例えば特許文献２には、水分の吸着を行う吸着剤を担持する吸着熱交換器が冷媒回路に接続された調湿装置が知られている。この調湿装置は、冷媒の循環方向が切り換わることによって上記吸着熱交換器が蒸発器又は凝縮器として機能し、除湿運転と加湿運転とが切換可能となっている。例えば除湿運転では、吸着熱交換器で蒸発する冷媒によって吸着剤が冷却される。空気が吸着熱交換器を通過すると、冷却された吸着剤と空気とが接触し、空気中の水分がこの吸着剤に吸着される。吸着剤に水分を付与して除湿された空気は室内に供給され、室内の除湿が行われる。一方、加湿運転では、吸着熱交換器で凝縮する冷媒によって吸着剤が加熱される。空気が吸着熱交換器を通過すると、加熱された吸着剤と空気とが接触し、吸着剤に吸着された水分がこの空気に放出される。この水分を含んで加湿された空気は室内に供給され、室内の加湿が行われる。
特開２００３−１０６６０９号公報 特開２００４−２９４０４８号公報

ところで、室内の調湿と温調とを同時に行うために、上述の空調装置及び調湿装置を同一の室内で併用する空調システムが考えられる。例えばこの空調システムでは、空調装置で空気の冷却を行うと同時に調湿装置で空気の除湿を行い、室内を冷房除湿することが可能となる。ここで、この空調システムの冷房除湿運転時に、室外空気の湿度が極端に高くなると、調湿装置で処理する潜熱負荷も極端に増大してしまう。その結果、この調湿装置が過負荷運転状態となり、この調湿装置の運転効率が低下してしまう。したがって、空調システムの効率が低下してしまう、あるいは室内の除湿を確実に行えなくなるという問題が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、調湿装置と空調装置とを備えて冷房除湿を行う空調システムにおいて、いかなる運転条件においても、室内の除湿を確実かつ効率的に行えるようにすることである。

第１の発明は、調湿装置（10）及び空調装置（20）を備え、上記調湿装置（10）で除湿した空気と上記空調装置（20）で冷却した空気とを同一の室内に供給する空調システムを前提としている。そして、この空調システムは、上記空調装置（20）が、空気の冷却時に空気中の水分を凝縮させて該空気を除湿する運転が可能に構成され、上記調湿装置（10）のみで空気の除湿を行う通常運転と、該調湿装置（10）及び空調装置（20）で空気を除湿する同時除湿運転とを切り換え可能に構成され、上記調湿装置（10）は、容量が可変な圧縮機（53）を有する冷媒回路（50）と、吸着剤が担持された吸着部材（51,52）とを備え、冷媒回路（50）の冷媒で冷却した吸着部材（51,52）の吸着剤と接触する空気を除湿するように構成され、少なくとも室内湿度と室内の目標湿度とに基づいて空調システムの必要除湿量を算出し、該必要除湿量を調湿装置（10）のみで処理する場合に要する圧縮機（53）の運転周波数を算出する演算部（43）を備え、該演算部（43）で算出した圧縮機（53）の運転周波数が上限周波数よりも小さくなると通常運転を行い、上記演算部（43）で算出した圧縮機（53）の運転周波数が上限周波数以上になると同時除湿運転を行うことを特徴とするものである。

第１の発明では、調湿装置（10）が空気の潜熱を処理すると共に、空調装置（20）が空気の顕熱を処理することで、室内の冷房と除湿とが同時に行われる。上記空調装置（20）は、例えば冷却温度を低く設定することで、空気中の水分を凝縮させて空気を除湿可能に構成されている。

本発明の空調システムでは、調湿装置（10）と空調装置（20）とが連動して制御され、通常運転と同時除湿運転とが切り換えられる。具体的に、上記通常運転では、調湿装置（10）が空気の除湿を行うと同時に、空調装置（20）は空気の冷却のみを行うように冷却能力が調節される。つまり、この通常運転では、この空調システムで処理すべき潜熱を調湿装置（10）が全て処理するような運転制御がなされる。一方、上記同時除湿運転では、調湿装置（10）が空気中の水分を凝縮させるように冷却するため、調湿装置（10）において空気の除湿と冷却との双方が行われる。同時に、空調装置（20）は所定の除湿能力で空気の除湿を行う。つまり、この同時除湿運転では、この空調システムで処理すべき必要な調湿量を調湿装置（10）と空調装置（20）とが分担して処理する。

また、本発明では、演算部（43）は、調湿装置（10）のみで空気の除湿をする場合に、この調湿装置（10）の圧縮機（53）の運転周波数がどの程度になるかを予測する。この運転周波数は、この空調システムの現時点での運転条件（例えば室内温湿度、室外温湿度、室内の目標湿度等）に基づいて算出される。また、この空調システムには、圧縮機（53）及び調湿装置（10）を効率的に運転するための上限周波数が設定されている。

この空調システムでは、上記演算部（43）で予測される圧縮機（53）の運転周波数と、上限周波数との大小比較によって上記通常運転と同時除湿運転との切り換え判定が行われる。具体的には、例えば室外の湿度が比較的低い運転条件において、演算部（43）で予測された圧縮機（53）の運転周波数が上限周波数よりも小さくなる場合、この空調システムで通常運転を行っても圧縮機（53）及び調湿装置（10）の効率が低下しないと予測される。したがって、この場合、空調システムで通常運転が行われる。逆に、例えば室外の湿度が極端に高い運転条件において、演算部（43）で予測された圧縮機（53）の運転周波数が上記上限周波数以上となる場合、この空調システムで通常運転を行ってしまうと圧縮機（53）及び調湿装置（10）の効率が低下してしまうと予測される。したがって、この場合、空調システムで同時除湿運転が行われ、この空調システムで処理すべき必要除湿量を調湿装置（10）と空調装置（20）とが分担して処理する。

本発明では、調湿装置（10）と空調装置（20）とを連動して制御し、通常運転と同時除湿運転とを切り換え可能としている。このため、この空調システムで処理すべき必要除湿量が極端に高い場合にも、上記同時除湿運転を行うことで、この必要除湿量を調湿装置（10）と空調装置（20）とで分担して処理することができる。また、この空調システムで処理すべき必要除湿量がさほど高くない場合には、上記通常運転を行うことで、この必要除湿量を調湿装置（10）で確実に処理することができる。以上のように本発明によれば、この空調システムの運転条件に応じて通常運転と同時除湿運転とを切り換えることができるので、いかなる運転条件においても、この空調システムで確実且つ効率的に空気を除湿することができる。

また、本発明では、演算部（43）で予測した圧縮機（53）の運転周波数と、上限周波数とを比較し、通常運転と同時除湿運転とを自動的に切り換えるようにしている。したがって、いかなる運転条件においても、圧縮機（53）及び調湿装置（10）を効率的に運転させることができ、この空調システムで効率的に空気を除湿することができる。

本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の空調システム（1）は、調湿装置（10）と空調装置（20）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（20）で処理した空気との双方が同一の室内に供給される。また、この空調システム（1）は、上記調湿装置（10）及び空調装置（20）の制御手段として調湿制御部（41）及び空調制御部（42）を備えている。

<調湿装置の概略構成>
本実施形態の調湿装置（10）は、除湿した空気を室内へ供給する除湿運転と、加湿した空気を室内へ供給する加湿運転とが可能に構成されている。

図２に示すように、上記調湿装置（10）は、冷媒回路（50）を備えている。この冷媒回路（50）は、第１吸着熱交換器（51）、第２吸着熱交換器（52）、圧縮機（53）、四方切換弁（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。

上記冷媒回路（50）において、圧縮機（53）は、その吐出側が四方切換弁（54）の第１のポートに、その吸入側が四方切換弁（54）の第２のポートにそれぞれ接続されている。第１吸着熱交換器（51）の一端は、四方切換弁（54）の第３のポートに接続されている。第１吸着熱交換器（51）の他端は、電動膨張弁（55）を介して第２吸着熱交換器（52）の一端に接続されている。第２吸着熱交換器（52）の他端は、四方切換弁（54）の第４のポートに接続されている。

上記四方切換弁（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２(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２(Ｂ)に示す状態）とに切り換え可能となっている。

図３に示すように、第１吸着熱交換器（51）及び第２吸着熱交換器（52）は、何れもクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。これら吸着熱交換器（51,52）は、銅製の伝熱管（58）とアルミニウム製のフィン（57）とを備えている。吸着熱交換器（51,52）に設けられた複数のフィン（57）は、それぞれが長方形板状に形成され、一定の間隔で並べられている。また、伝熱管（58）は、各フィン（57）を貫通するように設けられている。

上記各吸着熱交換器（51,52）では、各フィン（57）の表面に吸着剤が担持されており、本発明の吸着部材を構成している。この吸着熱交換器（51,52）のフィン（57）の間を通過する空気がフィン（57）の表面の吸着剤と接触する。この吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、親水性の官能基を有する有機高分子材料など、空気中の水蒸気を吸着できるものが用いられる。

また、この調湿装置（10）には、図示しないが空気の温度や湿度を検出する複数のセンサが設けられている。これら複数のセンサは、室外空気の温度を検出する室外温度センサと、室外空気の相対湿度を検出する室外湿度センサと、室内空気の温度を検出する室内温度センサと、室内空気の相対湿度を検出する室内湿度センサとで構成されている。

<空調装置の概略構成>
本実施形態の空調装置（20）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可能に構成されている。

図４に示すように、上記空調装置（20）は、室内ユニット（21）及び室外ユニット（22）を備えている。上記室内ユニット（21）は室内に配置されている。この室内ユニット（21）には、室内熱交換器（62）が収納されている。一方、上記室外ユニット（22）は室外に配置されている。この室外ユニット（22）には、室外熱交換器（61）、圧縮機（63）、四方切換弁（64）、及び電動膨張弁（65）が収納されている。上記室内ユニット（21）と上記室外ユニット（22）とは、２本の連絡配管（23,24）で互いに接続されている。そして、空調装置（20）には、閉回路である冷媒回路（60）が構成されている。この冷媒回路（60）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。

上記冷媒回路（60）において、圧縮機（63）は、その吐出側が四方切換弁（64）の第１のポートに、その吸入側が四方切換弁（64）の第２のポートにそれぞれ接続されている。室外熱交換器（61）の一端は、四方切換弁（64）の第３のポートに接続されている。室外熱交換器（61）の他端は、電動膨張弁（65）を介して室内熱交換器（62）の一端に接続されている。室内熱交換器（62）の他端は、四方切換弁（64）の第４のポートに接続されている。

上記四方切換弁（64）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。また、この空調装置（20）には、室内から空調装置（20）への吸込室内空気の温度を検出する吸込温度センサが設けられている。

<調湿制御部及び空調制御部の構成>
図１に示すように、本実施形態の空調システム（1）には、調湿制御部（41）、及び空調制御部（42）が設けられている。

上記調湿制御部（41）は、調湿装置（10）の調湿能力を制御するものである。具体的に、調湿制御部（41）は、運転条件に応じて調湿装置（10）の圧縮機（53）の運転周波数を制御し、冷媒回路（50）の冷媒循環量を調節する。その結果、吸着熱交換器（51,52）における冷媒の吸熱量や放熱量が変更され、調湿装置（10）の調湿能力が調節される。

なお、空調システム（1）には、図示しないコントローラを介して室内の目標温度（設定温度）が入力される。この空調システム（1）では、この設定温度に応じて室内の目標湿度も自動的に決定される。そして、この調湿装置（10）の調湿能力は、室内の湿度が上記目標湿度に近づくよう調節される。

空調制御部（42）は、空調装置（20）の温調能力を調節するものである。具体的に、空調制御部（42）は、運転条件に応じて圧縮機（63）の運転周波数を制御し、冷媒回路（60）の冷媒循環量を調節する。更に、空調制御部（42）は、運転条件に応じて室内熱交換器（62）の冷媒蒸発温度や冷媒凝縮温度を調節する。その結果、室内熱交換器（62）での冷媒の吸熱量や放熱量が調節され、空調装置（20）の温調能力が調節される。この空調装置（20）の温調能力は、室内の温度が上記設定温度に近づくように調節される。

また、空調装置（20）は、冷房運転時において、室内熱交換器（62）の蒸発温度を所定温度に低下させることで、室内熱交換器（62）による空気の冷却時に空気中の水分を凝縮させて空気を除湿する運転が可能に構成されている。

この空調システム（1）では、調湿装置（10）が除湿運転を行うと同時に空調装置（20）が冷房運転を行う冷房除湿運転が可能となっている。更に、この冷房除湿運転時には、通常運転と同時除湿運転とが切り換え可能に構成されている。上記通常運転は、上記調湿装置（10）のみが空気の除湿を行うと同時に、空調装置（20）が空気の冷却を行う運転である。一方、上記同時除湿運転は、調湿装置（10）が空気の除湿を行うと同時に空調装置（20）が空気の除湿と冷却とを行う運転である。空調システム（1）の冷房除湿運転では、この２種類の運転の切り換えが自動的に行われる。この２種類の運転の切り換えは、調湿制御部（41）に設けられる演算部（43）の算出結果に基づいて行われる（詳細は後述する）。

−運転動作−
<調湿装置の運転動作>
図２に示すように、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。除湿運転中や加湿運転中の調湿装置（10）は、取り込んだ室外空気（OA）を調湿してから供給空気（SA）として室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気（RA）を排出空気（EA）として室外へ排出する。つまり、除湿運転中や加湿運転中の調湿装置（10）は、室内の換気を行っている。また、上記調湿装置（10）は、除湿運転中と加湿運転中の何れにおいても、第１動作と第２動作を所定の時間間隔（例えば３分間隔）で交互に繰り返す。

上記調湿装置（10）は、除湿運転中であれば第１空気として室外空気（OA）を、第２空気として室内空気（RA）をそれぞれ取り込む。また、上記調湿装置（10）は、加湿運転中であれば第１空気として室内空気（RA）を、第２空気として室外空気（OA）をそれぞれ取り込む。

先ず、第１動作について説明する。第１動作中には、第１吸着熱交換器（51）へ第２空気が、第２吸着熱交換器（52）へ第１空気がそれぞれ送り込まれる。この第１動作では、第１吸着熱交換器（51）についての再生動作と、第２吸着熱交換器（52）についての吸着動作とが行われる。

図２(Ａ)に示すように、第１動作中の冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第１状態に設定される。圧縮機（53）を運転すると、冷媒回路（50）内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機（53）から吐出された冷媒は、第１吸着熱交換器（51）で放熱して凝縮する。第１吸着熱交換器（51）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（55）を通過する際に減圧され、その後に第２吸着熱交換器（52）で吸熱して蒸発する。第２吸着熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、圧縮機（53）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（53）から吐出される。

このように、第１動作中の冷媒回路（50）では、第１吸着熱交換器（51）が凝縮器となり、第２吸着熱交換器（52）が蒸発器となる。第１吸着熱交換器（51）では、フィン（57）表面の吸着剤が伝熱管（58）内の冷媒によって加熱され、加熱された吸着剤から脱離した水分が第２空気に付与される。一方、第２吸着熱交換器（52）では、フィン（57）表面の吸着剤に第１空気中の水分が吸着され、発生した吸着熱が伝熱管（58）内の冷媒に吸熱される。

そして、除湿運転中であれば、第２吸着熱交換器（52）で除湿された第１空気が室内へ供給され、第１吸着熱交換器（51）から脱離した水分が第２空気と共に室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第１吸着熱交換器（51）で加湿された第２空気が室内へ供給され、第２吸着熱交換器（52）に水分を奪われた第１空気が室外へ排出される。

次に、第２動作について説明する。第２動作中には、第１吸着熱交換器（51）へ第１空気が、第２吸着熱交換器（52）へ第２空気がそれぞれ送り込まれる。この第２動作では、第２吸着熱交換器（52）についての再生動作と、第１吸着熱交換器（51）についての吸着動作とが行われる。

図２(Ｂ)に示すように、第２動作中の冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第２状態に設定される。圧縮機（53）を運転すると、冷媒回路（50）内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機（53）から吐出された冷媒は、第２吸着熱交換器（52）で放熱して凝縮する。第２吸着熱交換器（52）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（55）を通過する際に減圧され、その後に第１吸着熱交換器（51）で吸熱して蒸発する。第１吸着熱交換器（51）で蒸発した冷媒は、圧縮機（53）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（53）から吐出される。

このように、冷媒回路（50）では、第２吸着熱交換器（52）が凝縮器となり、第１吸着熱交換器（51）が蒸発器となる。第２吸着熱交換器（52）では、フィン（57）表面の吸着剤が伝熱管（58）内の冷媒によって加熱され、加熱された吸着剤から脱離した水分が第２空気に付与される。一方、第１吸着熱交換器（51）では、フィン（57）表面の吸着剤に第１空気中の水分が吸着され、発生した吸着熱が伝熱管（58）内の冷媒に吸熱される。

そして、除湿運転中であれば、第１吸着熱交換器（51）で除湿された第１空気が室内へ供給され、第２吸着熱交換器（52）から脱離した水分が第２空気と共に室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第２吸着熱交換器（52）で加湿された第２空気が室内へ供給され、第１吸着熱交換器（51）に水分を奪われた第１空気が室外へ排出される。

<空調装置の運転動作>
本実施形態の空調装置（20）では、冷房運転と暖房運転とが行われる。

空調装置（20）の冷房運転では、図４(Ａ)に示すように、冷媒回路（60）の四方切換弁（64）が第１状態に設定される。圧縮機（63）を運転すると、冷媒回路（60）内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機（63）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（61）で放熱して凝縮する。室外熱交換器（61）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（65）を通過する際に減圧され、その後に室内熱交換器（62）で吸熱して蒸発する。室内熱交換器（62）で蒸発した冷媒は、圧縮機（63）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（63）から吐出される。

このように、冷媒回路（60）では、室外熱交換器（61）が凝縮器となり、室内熱交換器（62）が蒸発器となる。一方、室内から空調装置（20）に吸い込まれた空気は、蒸発器となる室内熱交換器（62）を通過する。この空気は、室内熱交換器（62）で冷却された後、室内に供給される。

一方、空調装置（20）の暖房運転では、図４(Ｂ)に示すように、冷媒回路（60）の四方切換弁（64）が第２状態に設定される。圧縮機（63）を運転すると、冷媒回路（60）内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機（63）から吐出された冷媒は、室内熱交換器（62）で放熱して凝縮する。室内熱交換器（62）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（65）を通過する際に減圧され、その後に室外熱交換器（61）で吸熱して蒸発する。室外熱交換器（61）で蒸発した冷媒は、圧縮機（63）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（63）から吐出される。

このように、冷媒回路（60）では、室外熱交換器（61）が蒸発器となり、室内熱交換器（62）が凝縮器となる。一方、室内から空調装置（20）に吸い込まれた空気は、凝縮器となる室内熱交換器（62）を通過する。この空気は、室内熱交換器（62）で加熱された後、室内に供給される。

−冷房除湿運転における制御動作−
本実施形態の空調システム（1）では、上述した調湿装置（10）の除湿運転又は加湿運転と、上述した空調装置（20）の冷房運転又は暖房運転との組み合わせによって４通りの運転が行われる。具体的に、空調システム（1）では、「冷房除湿運転」、「暖房加湿運転」、「冷房加湿運転」、及び「暖房除湿運転」とが切換可能となっている。

上記冷房除湿運転時においては、通常、調湿装置（10）が空気の除湿を行うと同時に空調装置（20）が空気の冷却を行う。ところで、このような冷房除湿運転時において、例えば室外空気の湿度が極端に高くなり、この空調システム（1）で処理すべき必要除湿量が増大してしまうと、従来であれば調湿装置（10）が過負荷運転となり、この空調システム（1）の運転効率が低下したり、室内の湿度を目標湿度に維持するのが困難となったりする恐れがある。この問題を解決するため、本実施形態の空調システム（1）の冷房除湿運転時には、運転条件に応じて上述した「通常運転」と「同時除湿運転」とが切り換えられる。

まず、本発明の前提となる参考形態の空調システム（1）の冷房除湿運転時における通常運転と同時除湿運転との切り換え制御動作について、図５を参照しながら説明する。

ステップＳ１において、演算部（43）は運転条件に基づいてこの空調システム（1）で処理すべき必要除湿量を算出する。具体的にこの必要除湿量は、室外温度センサ及び室外湿度センサで検出した室外温湿度と、室内温度センサ及び室内湿度センサで検出した室内温湿度と、空調システム（1）の目標湿度とに基づいて算出される。更に、演算部（43）は、この必要除湿量を調湿装置（10）のみで処理する場合における調湿装置（10）の運転効率を算出する。具体的に、演算部（43）は、調湿装置（10）の必要除湿量と、この必要除湿量を調湿装置（10）のみで処理した際のＣＯＰとの関係を予めデータベース化したものを記憶している。そして、演算部（43）は、調湿装置（10）が必要除湿量を全て処理する場合のＣＯＰを上記データベースを用いて算出し、得られた値を予測ＣＯＰとする。なお、調湿装置（10）でのＣＯＰとは、調湿装置（10）の運転に要する電力消費量と、この運転時の調湿装置（10）の調湿能力との比を意味するものである。

次に、ステップＳ２において、調湿制御部（41）は、通常運転と同時除湿運転との切り換えの判定を行う。具体的に、調湿制御部（41）では、ステップＳ１で算出した予測ＣＯＰと、予め設定された基準ＣＯＰとの大小比較を行い、通常運転と同時除湿運転との切り換えを行う。なお、上記基準ＣＯＰは、この調湿装置（10）で充分な運転効率（基準運転効率）を達成できる際のＣＯＰであり、本参考形態では、この基準ＣＯＰが３．５に設定されている。

ここで、ステップＳ２において、ステップＳ１で算出された予測ＣＯＰが基準ＣＯＰ以上となる場合、調湿装置（10）のみで必要除湿量を全て処理したとしても、調湿装置（10）で効率の高い除湿を行うことができると判断される。したがって、このような場合には、ステップＳ３に移行し、通常運転が行われる。この通常運転では、室内の湿度が目標湿度となるように調湿装置（10）の圧縮機（53）の運転周波数が制御され、調湿装置（10）のみで空気の除湿が行われる。通常運転中の空調装置（20）では、室内の空気を目標温度に近くづけるように冷却能力が制御され、空調装置（20）で空気の冷却が行われる。その際、空調装置（20）では、冷媒の蒸発温度を室内空気の露点温度よりも高く設定し、室内熱交換器（62）でドレン水を生じさせないようにしている。

一方、ステップＳ２において、ステップＳ１で算出された予測ＣＯＰが基準ＣＯＰよりも小さくなる場合、調湿装置（10）のみで必要除湿量を全て処理すると、調湿装置（10）の運転効率が低下してしまうと判断される。したがって、このような場合には、ステップＳ４が実行され、同時除湿運転に移行する。

ステップＳ４では、調湿装置（10）で基準ＣＯＰでの運転を行うための除湿能力が算出され、調湿装置（10）でこの除湿能力となる圧縮機（53）の運転周波数Ｙが算出される。そして、ステップＳ５において、調湿装置（10）の圧縮機（53）の周波数をＹとする周波数制御が行われる。つまり、ステップＳ５では、このような運転条件下で、調湿装置（10）の実際のＣＯＰが基準ＣＯＰを下回らないように、調湿装置（10）の除湿能力が制御される。更に、ステップＳ６では、以上のようにして調湿装置（10）の調湿能力を変更した場合に、空調システム（1）で処理すべき必要除湿量のうち調湿装置（10）のみの除湿では処理できない残りの必要除湿量（空調側必要調湿量）が算出される。つまり、ステップＳ６では、調湿装置（10）で基準ＣＯＰを満たす運転を行う際、空調装置（20）で負担すべき空調側の必要除湿量の算出が行われる。

ステップＳ７では、以上のようにして算出された空調側必要調湿量が、演算部（43）から）空調制御部（42）に送信される。空調制御部（42）は、この空調側必要除湿量を空調装置（20）で処理するために要する室内熱交換器（62）の冷媒の目標蒸発温度Ｔｅを算出する。具体的に、この目標蒸発温度Ｔｅは、上記空調側必要除湿量、目標湿度、室内温湿度等に基づいて算出され、室内空気の露点温度よりも低い値となる。

ステップＳ８で空調装置（20）の冷媒蒸発温度が目標蒸発温度Ｔｅに制御されると、空調装置（20）で処理された空気中の水分が凝縮してこの空気が除湿される。なお、空調装置（20）で凝縮した後の水分は、ドレンパンなどに回収され、ドレン水として空調装置（20）の外部に排出される。

以上のように、同時除湿運転時には、調湿装置（10）で基準ＣＯＰを満たすような空気の除湿が行われる。同時に空調装置（20）では、上記調湿装置（10）の除湿だけでは処理できない残りの水分が除湿され、最終的に室内の湿度が目標湿度に維持される。

−参考形態の変形例１−
図６に示す参考形態の変形例１の制御動作は、同時除湿運転時における空調装置（20）の目標蒸発温度Ｔｅの算出方法が上記実施形態と異なる。具体的に、空調システム（1）が同時除湿運転に移行すると、ステップＳ６では室内の目標湿度の露点温度が算出される。そして、この露点温度に所定温度Ａ（例えば５℃）を差し引いた温度が上記目標蒸発温度Ｔｅとして決定される。

この参考形態の変形例１の制御動作では、調湿装置（10）の除湿能力に拘わらず、空調装置（20）の室内熱交換器（62）の冷媒蒸発温度が確実に空気の露点温度以下となる。したがって、同時除湿運転時において、空調装置（20）で確実に空気中の水分を凝縮させ空気の除湿を行うことができる。

−参考形態の変形例２−
図７に示す参考形態の変形例２の制御動作では、上述したステップＳ６において、空調側必要除湿量の補正が行われる。具体的に、参考形態の変形例２の制御動作では、ステップＳ９において、室内湿度が所定間隔おきに検出される。ここで、室内の目標湿度と現在の室内湿度との湿度差の絶対値が、室内の目標湿度と前回の検出時の室内湿度との湿度差の絶対値よりも大きい場合に、室内の湿度が目標湿度に収束していないと判断される。その結果、ステップＳ１０に移行し、上記前回の室内湿度、現状の室内湿度、及び目標湿度から空調側必要除湿量の補正値が算出される。ステップＳ６では、空調側必要除湿量にこの補正値が乗じられ、室内の湿度が目標湿度に収束するような空調側必要除湿量が再設定される。

この参考形態の変形例２の制御動作では、以上のようにして空調装置（20）の除湿能力の補正が行われるため、室内の湿度を確実に目標湿度に収束させることができる。したがって、この空調システム（1）の信頼性を向上させることができる。

−本発明に係る実施形態の制御動作−
図８に示す本発明に係る実施形態の空調システム（1）の制御動作では、通常運転と同時除湿運転との切り換えの判定動作が上記各参考形態と異なる。即ち、本実施形態では、ステップＳ１において、空調システム（1）で処理すべき必要除湿量が算出されると、演算部（43）は、この必要除湿量を調湿装置（10）のみで処理する場合に要する調湿装置（10）の圧縮機（53）の運転周波数を予測周波数として算出する。

次に、ステップＳ２において、調湿制御部（41）は、通常運転と同時除湿運転との切り換えの判定を行う。具体的に、調湿制御部（41）では、ステップＳ１で算出した予測周波数と、予め設定された上限周波数との大小比較を行い、通常運転と同時除湿運転との切り換えを行う。なお、上記上限周波数は、圧縮機（53）及びこの調湿装置（10）で効率的な運転を行うことができるための上限となる圧縮機（53）の運転周波数である。

ここで、ステップＳ２において、ステップＳ１で算出された予測周波数が上限周波数よりも小さくなる場合、調湿装置（10）のみで必要除湿量を全て処理したとしても、調湿装置（10）で効率の高い除湿を行うことができると判断される。したがって、このような場合には、ステップＳ３に移行し、通常運転が行われる。

一方、ステップＳ２において、ステップＳ１で算出された予測周波数が上限周波数以上となる場合、調湿装置（10）のみで必要除湿量を全て処理すると、調湿装置（10）の運転効率が低下してしまうと判断される。したがって、このような場合には、ステップＳ４に移行し、同時除湿運転が行われる。このステップＳ４では、圧縮機（53）の周波数が上記上限周波数となるように制御される。その後は、上記実施形態と同様に、ステップＳ５からステップＳ７が実行され、調湿装置（10）と空調装置（20）との双方で空気の除湿が行われる。

本実施形態の制御動作では、圧縮機（53）の予測周波数と、上限周波数との大小比較によって通常運転と同時除湿運転とを自動的に切り換えることができる。ここで同時除湿運転時においては、調湿装置（10）の圧縮機（53）の周波数が上限周波数となるように制限される。したがって、調湿装置（10）が過負荷運転となってしまうことを確実に回避でき、この空調システム（1）で空気の除湿を効率的に行うことができる。

なお、本実施形態のステップＳ１からステップＳ４までの切り換え判定動作を、上述した参考形態の変形例１や変形例２に適用するようにしてもよい。

<その他の実施形態>
上記実施形態の調湿装置（10）は、吸着熱交換器（51,52）に担持した吸着剤で空気の除湿を行うようにしている。しかしながら、この調湿装置（10）を以下のような変形例の構成とすることもできる。

−調湿装置の第１変形例−
図９に示すように、第１変形例の調湿装置（10）は、冷媒回路（100）と２つの吸着素子（111,112）とを備えている。冷媒回路（100）は、圧縮機（101）と凝縮器（102）と膨張弁（103）と蒸発器（104）が順に接続された閉回路である。冷媒回路（100）で冷媒を循環させると、蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路（100）は、熱源手段を構成している。第１吸着素子（111）及び第２吸着素子（112）は、ゼオライト等の吸着剤を備えており、それぞれ吸着部材を構成している。また、各吸着素子（111,112）には多数の空気通路が形成されており、この空気通路を通過する際に空気が吸着剤と接触する。

この調湿装置（10）は、第１動作と第２動作を繰り返す。図９(Ａ)に示すように、第１動作中の調湿装置（10）は、凝縮器（102）で加熱された空気を第１吸着素子（111）へ供給して吸着剤を再生する一方、第２吸着素子（112）に水分を奪われた空気を蒸発器（104）で冷却する。また、図９(Ｂ)に示すように、第２動作中の調湿装置（10）は、凝縮器（102）で加熱された空気を第２吸着素子（112）へ供給して吸着剤を再生する一方、第１吸着素子（111）に水分を奪われた空気を蒸発器（104）で冷却する。そして、この調湿装置（10）は、吸着素子（111,112）を通過する際に除湿された空気を室内へ供給する除湿運転と、吸着素子（111,112）を通過する際に加湿された空気を室内へ供給する加湿運転とを切り換えて行う。

−調湿装置の第２変形例−
図１０に示すように、第２変形例の調湿装置（10）は、調湿ユニット（150）を備えている。この調湿ユニット（150）は、ペルチェ素子（153）と一対の吸着フィン（151,152）とを備えている。吸着フィン（151,152）は、いわゆるヒートシンクの表面にゼオライト等の吸着剤を担持させたものである。この吸着フィン（151,152）は、吸着部材を構成している。ペルチェ素子（153）は、その一方の面に第１吸着フィン（151）が、他方の面に第２吸着フィン（152）がそれぞれ接合されている。ペルチェ素子（153）に直流を流すと、２つの吸着フィン（151,152）の一方が吸熱側になって他方が放熱側になる。このペルチェ素子（153）は、熱源手段を構成している。

この調湿装置（10）は、第１動作と第２動作を繰り返す。第１動作中の調湿ユニット（150）は、放熱側となった第１吸着フィン（151）の吸着剤を再生して空気を加湿する一方、吸熱側となった第２吸着フィン（152）の吸着剤に水分を吸着させて空気を除湿する。また、第１動作中の調湿ユニット（150）は、放熱側となった第２吸着フィン（152）の吸着剤を再生して空気を加湿する一方、吸熱側となった第１吸着フィン（151）の吸着剤に水分を吸着させて空気を除湿する。そして、この調湿装置（10）は、調湿ユニット（150）を通過する際に除湿された空気を室内へ供給する除湿運転と、調湿ユニット（150）を通過する際に加湿された空気を室内へ供給する加湿運転とを切り換えて行う。

なお、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。

以上説明したように、本発明は、調湿装置で除湿した空気と、空調装置で冷却した空気とを同一の室内に供給する空調システムについて有用である。

実施形態の空調システムの概略の構成図である。 実施形態の調湿装置の冷媒回路の構成を示す配管系統図であって、(Ａ)は第１動作中の動作を示すものであり、(Ｂ)は第２動作中の動作を示すものである。 吸着熱交換器の概略斜視図である。 実施形態の空調装置の冷媒回路の構成を示す配管系統図であって、(Ａ)は第１の状態を示すものであり、(Ｂ)は第２の状態を示すものである。 参考形態の空調システムの冷房除湿運転時の制御動作を示す概略の制御フロー図である。 参考形態の変形例１の空調システムの冷房除湿運転時の制御動作を示す概略の制御フロー図である。 参考形態の変形例２の空調システムの冷房除湿運転時の制御動作を示す概略の制御フロー図である。 本発明に係る実施形態の空調システムの冷房除湿運転時の制御動作を示す概略の制御フロー図である。 その他の実施形態の第１変形例における調湿装置の概略構成図であって、(Ａ)は第１動作中の動作を示すものであり、(Ｂ)は第２動作中の動作を示すものである。 その他の実施形態の第２変形例における調湿ユニットの概略斜視図である。

符号の説明

1 空調システム
10 調湿装置
20 空調装置
41 空調制御部
42 調湿制御部
43 演算部
50 冷媒回路
51 吸着部材
52 吸着部材
53 圧縮機

Claims (1)

1. 調湿装置（10）及び空調装置（20）を備え、上記調湿装置（10）で除湿した空気と上記空調装置（20）で冷却した空気とを同一の室内に供給する空調システムであって、
   上記空調装置（20）は、空気の冷却時に空気中の水分を凝縮させて該空気を除湿する運転が可能に構成され、
   上記調湿装置（10）のみで空気の除湿を行う通常運転と、該調湿装置（10）及び空調装置（20）で空気を除湿する同時除湿運転とを切り換え可能に構成され、
   上記調湿装置（10）は、容量が可変な圧縮機（53）を有する冷媒回路（50）と、吸着剤が担持された吸着部材（51,52）とを備え、冷媒回路（50）の冷媒で冷却した吸着部材（51,52）の吸着剤と接触する空気を除湿するように構成され、
   少なくとも室内湿度と室内の目標湿度とに基づいて空調システムの必要除湿量を算出し、該必要除湿量を調湿装置（10）のみで処理する場合に要する圧縮機（53）の運転周波数を算出する演算部（43）を備え、
   上記演算部（43）で算出した圧縮機（53）の運転周波数が上限周波数よりも小さくなると通常運転を行い、上記演算部（43）で算出した圧縮機（53）の運転周波数が上限周波数以上になると同時除湿運転を行うことを特徴とする空調システム。

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