JP4583290B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は空調システムに関し、詳しくは、冷凍回路の蒸発器として機能する空調対象域用の空気冷却器を備えるとともに、この空気冷却器を含むシステム構成要素を制御して空調対象域を目標の温湿度状態に調整する制御手段を備える空調システムに関する。

従来、この種の空調システムの一つとして、図８に示す如く、冷凍回路１６における凝縮器１７から膨張弁１８への冷媒路部分に液ポンプ１９を設けるとともに、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを設定蒸発温度ｔｅｓに調整する蒸発圧力調整弁ＥＰＲを蒸発器１０から圧縮機２２への冷媒路部分に設けた構成にし、
そして、この冷凍回路１６において液ポンプ１９を停止するとともに蒸発圧力調整弁ＥＰＲを非作用にした状態で圧縮機２２の運転により冷媒ｒを循環させて空気冷却器としての蒸発器１０において冷媒ｒを低い蒸発温度で蒸発させる冷却運転と、この冷凍回路１６において蒸発圧力調整弁ＥＰＲを作用させる状態で圧縮機２２と液ポンプ１９との両方の運転により冷媒ｒを循環させて空気冷却器としての蒸発器１０において冷媒ｒを高い設定蒸発温度ｔｅｓ（すなわち、蒸発圧力調整弁ＥＰＲにより規定される高い蒸発温度）で蒸発させる高温運転とを択一的に実施するものが提案されている。

すなわち、この従来システムでは、空調対象域１の温湿度状態を調整するのに、調整対象空気ＭＡを蒸発器としての空気冷却器１０において低温に冷却する必要があるときには冷却運転を実施し、一方、空調対象域１における域内空気中の水分が蒸発器としての空気冷却器１０において結露するのを防止する必要があるときには高温運転を実施する（特許文献１参照）。

また従来、上記システムとは別方式のものとして、図９に示す如く、冷凍回路１６における凝縮器１７から蒸発器１０への冷媒路部分に膨張弁としての定減圧弁１８Ａと可変減圧弁１８Ｂとを並列に設けた構成にし、
そして、この冷凍回路１６において定減圧弁１８Ａに対する冷媒通過を阻止した状態で圧縮機２２の運転により冷媒ｒを循環させて空気冷却器としての蒸発器１０において冷媒ｒを着霜温度よりも低い蒸発温度で蒸発させるフロスト運転と、この冷凍回路１６において定減圧弁１８Ａに対する冷媒通過を許した状態で圧縮機２２の運転により冷媒ｒを循環させて空気冷却器としての蒸発器１０において冷媒ｒを着霜温度よりも高い設定蒸発温度ｔｅｓ（言わば、定減圧弁１８Ａにより規定される高い蒸発温度）で蒸発させるノーフロスト運転とを択一的に実施するものも提案されている。
なお、定減圧弁１８Ａの開度は、圧縮機２２を最大出力で運転したとき空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅが上記の高い設定蒸発温度ｔｅｓとなる開度に固定されている。

すなわち、この後者の従来システムでは、空気冷却器１０での空気冷却を用いて空調対象域１の温湿度状態を調整するのに、空調対象域１の目標温度ｔｍが低温のときにはフロスト運転を実施し、一方、空調対象域１の目標温度ｔｍが高温のときにはノーフロスト運転を実施して空気冷却器１０への着霜を防止する（特許文献２参照）。

特開２００１−２３５２３７号公報 特開２００５−２２１１１０号公報

しかし、上記の如き従来システムでは、高温運転やノーフロスト運転を選択して空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを高い設定蒸発温度ｔｅｓに変更しても、その蒸発温度ｔｅ（＝ｔｅｓ）は蒸発圧力調整弁ＥＰＲや定減圧弁１８Ａにより規定される一定の固定的な蒸発温度であるため、例えば、設定された空調対象域１の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが高温高湿であることに応じ高温運転やノーフロスト運転が選択されたとしても、その目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍの湿度（すなわち、空調対象域１の目標湿度ｘｍ）がかなり高いと、その目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに調整された空調対象域１からの高湿の還気空気ＲＡを含む調整対象空気ＭＡの露点温度が蒸発圧力調整弁ＥＰＲや定減圧弁１８Ａにより規定される一定の高い冷媒蒸発温度ｔｅｓ（高温の設定蒸発温度）よりもさらに高い状態になって、調整対象空気ＭＡが空気冷却器１０において不必要に大きく冷却減湿されてしまう状態を招くことがあり、この為、空調対象域１を目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに調整するのに、その減湿分だけ空気加湿器による大きな加湿が必要になって、システム全体としてのエネルギ効率の低下を招くことがあった。

また逆に、設定された目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが同じく高温高湿であることに応じ高温運転やノーフロスト運転が選択されるとしても、その目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍの湿度（目標湿度ｘｍ）が上記の場合に比べある程度低いと、空調対象域１を目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに調整するのに空気冷却器１０において調整対象空気ＭＡを少しは冷却減湿する必要があるにもかかわらず、空調対象域１からの還気空気ＲＡを含む調整対象空気ＭＡの露点温度が蒸発圧力調整弁ＥＰＲや定減圧弁１８Ａにより規定される一定の高い冷媒蒸発温度ｔｅｓ（高温の設定蒸発温度）よりも低い状態になって、必要な冷却減湿が空気冷却器１０において行われない状態を招くこともあり、そして、この状態では、目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが相対的に高温高湿であるにもかかわらず空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを低い蒸発温度にする冷却運転やフロスト運転を選択せざる得なくなって、それら冷却運転やフロスト運転を用いて空調対象域１を目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに調整するのに、必要量を大きく超えた空気冷却器１０での大きな冷却減湿と、それに続く空気加熱器による大きな再熱や空気加湿器による大きな加湿とを伴うことになり、そのことで、やはりシステム全体としてのエネルギ効率の低下を招くこともあった。

すなわち、これらの点で従来システムは目標温湿度状態の変更に対する対応性が低い問題があった。

以上の実情に鑑み、本発明の主たる課題は、空調対象域を目標の温湿度状態に調整するのに合理的な制御形態を採ることで、目標温湿度状態の変更に対する対応性を高めてシステム全体としてのエネルギ効率を効果的に向上させる点にある。

〔１〕本発明の第１特徴構成は空調システムに係り、その特徴は、
冷凍回路の蒸発器として機能する空調対象域用の空気冷却器を備えるとともに、この空気冷却器を含むシステム構成要素を制御して空調対象域を目標の温湿度状態に調整する制御手段を備える空調システムであって、
前記冷凍回路における凝縮器から膨張弁への冷媒路部分に液ポンプを設けるとともに、
前記冷凍回路における前記蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に、圧縮機吸入冷媒の圧力を設定上限圧力以下に維持する吸入圧力調整弁を設け、
前記制御手段は、目標温湿度状態と前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度との相関を設定した設定演算基準に基づいて、現状の目標温湿度状態に対応する冷媒蒸発温度を演算するとともに、
その演算した冷媒蒸発温度を目標蒸発温度として、
その目標蒸発温度が設定閾温度以下とのときには、前記液ポンプを停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、液ポンプ用のバイパス路を通じ停止状態の前記液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機の運転により冷媒を循環させながら、その圧縮機の出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する低温モード運転を実施し、
前記目標蒸発温度が前記設定閾温度より高いときには、前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機及び前記液ポンプの運転により冷媒を循環させながら、それら圧縮機又は液ポンプの出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する高温モード運転を実施する構成にしてある点にある。
〔２〕また、本発明の第２特徴構成は同じく空調システムに係り、その特徴は、
冷凍回路の蒸発器として機能する空調対象域用の空気冷却器を備えるとともに、この空気冷却器を含むシステム構成要素を制御して空調対象域を目標の温湿度状態に調整する制御手段を備える空調システムであって、
前記冷凍回路における凝縮器から膨張弁への冷媒路部分に液ポンプを設けるとともに、
前記冷凍回路における前記蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に、圧縮機吸入冷媒の圧力を設定上限圧力以下に維持する吸入圧力調整弁を設け、
前記制御手段は、目標温湿度状態と前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度との相関を設定した設定演算基準に基づいて、現状の目標温湿度状態に対応する冷媒蒸発温度を演算するとともに、
その演算した冷媒蒸発温度を目標蒸発温度として、
その目標蒸発温度が設定閾温度以下のときには、前記液ポンプを停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、液ポンプ用のバイパス路を通じ停止状態の前記液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機の運転により冷媒を循環させながら、その圧縮機の出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する低温モード運転を実施し、
前記目標蒸発温度が前記設定閾温度より高いときには、前記圧縮機を停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、圧縮機用のバイパス路を通じ停止状態の前記圧縮機を迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記圧縮機を通過させて冷媒を循環させる形態で、前記液ポンプの運転により冷媒を循環させながら、その液ポンプの出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する高温モード運転を実施する構成にしてある点にある。

つまり、これら第１又は第２特徴構成によれば、いずれも、制御手段が設定演算基準に基づいて現状の目標温湿度状態に対応する冷媒蒸発温度を演算し、その演算した冷媒蒸発温度を目標蒸発温度として空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整するから、その演算に用いる設定演算基準として、目標温湿度状態の変更範囲内におけるいずれの温湿度状態についても、それが現状の目標温湿度状態として設定されたときに空調対象域をその現状の目標温湿度状態に効率的に調整し得る適切な冷媒蒸発温度（＝目標蒸発温度）が演算される設定演算基準を、実地試験やシミュレーション結果などに基づき設定しておけば、目標温湿度状態が広い変更範囲において多様に変更されるとしても、その変更にかかわらず、先述の従来システムにおいて招いていた空気冷却器での不必要に大きな冷却減湿を効果的に回避した状態で、空調対象域を効率的に目標温湿度状態に自動調整することができる。

すなわち、この点で先述の従来システムに比べ、目標温湿度状態の変更に対する対応性を効果的に高めることができ、ひいては、高いエネルギ効率を安定的に維持し得る省エネ面及び運転コスト面で一層優れた空調システムにすることができる。

なお、第１又は第２特徴構成の実施において、目標温湿度状態を特定する温度及び湿度（すなわち、空調対象域の目標温度及び目標湿度）は、ともに１数値で設定されるものに限らず、それら温度と湿度とのいずれか一方が１数値で設定されるのに対し、他方が数値範囲で設定されるものや他方が非指定（いわゆる成り行き）のものであってもよい。また、目標湿度は絶対湿度により設定されるもの、あるいは相対湿度により設定されるもののいずれであってもよい。

設定演算基準は、目標温湿度状態を特定する目標温度及び目標湿度をパラメータとする数式形態のものや数表形態のものを初め、現状の目標温湿度状態に対応する適切な冷媒蒸発温度（目標蒸発温度）を演算し得るものであれば、どのような形態のものであってもよい。

また、設定演算基準は、冷凍回路（冷凍サイクル）の特性や、蒸発器としての空気冷却器とともにシステム構成要素として装備する空気加熱器や空気加湿器の特性、さらには、空調対象域の域特性などにも配慮して設定するのが望ましい。

ちなみに、参考構成として、前記制御手段は、前記冷凍回路における圧縮機の出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する構成にすることができ、この場合は次の利点がある。

つまり、蒸発器における冷媒蒸発温度を調整するには、別法として、蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に介装する蒸発圧力調整弁により蒸発器における冷媒蒸発温度を設定蒸発温度に調整する方式において、その設定蒸発温度（すなわち、蒸発圧力調整弁により規定する冷媒蒸発温度）を連続的ないし多段階的に変更する方式を採ることも考えられるが、これに比べ、冷凍回路の圧縮機に対する出力調整はインバータ制御による圧縮機出力の調整に代表されるように、冷凍出力の調整などの目的で冷凍回路において広く採用される極汎用な技術であり、この点で、冷凍回路の圧縮機に対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を調整する上記参考構成によれば、技術面及び製作コスト面において実施を容易にすることができる。

また、冷凍回路における圧縮機の出力は、これもインバータ制御による圧縮機出力の調整に代表される如く、広い調整範囲にわたって連続的ないし多段階的に精度良く調整し得ることから、冷凍回路の圧縮機に対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を調整する上記参考構成によれば、圧縮機に対する出力調整と同調させた状態で蒸発器における冷媒蒸発温度も広い調整範囲にわたってきめ細かく精度良く調整することができ、これにより、蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（換言すれば、目標蒸発温度の変更範囲）を広くして目標温湿度状態の変更可能範囲を広く確保しながら、その冷媒蒸発温度のきめ細かな精度良い調整により目標温湿度状態の変更に対する対応性の面での効果も一層高めることができる。

なお、上記参考構成の実施において、冷凍回路における圧縮機の出力を調整するには、インバータ制御による出力調整に限らず、圧縮機の出力を連続的ないし多段階的に調整し得る方式であれば、種々の方式を採用することができる。

また、上記参考構成の実施においては、圧縮機に対する出力調整のみにより蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する方式に限らず、例えば、圧縮機に対する出力調整と膨張弁に対する開度調整との組み合わせなどにより蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する方式などを採用してもよい。

ここで、前記した本発明の第１及び第２特徴構成のうち、本発明の第１特徴構成では、
前記冷凍回路における凝縮器から膨張弁への冷媒路部分に液ポンプを設け、
前記制御手段は、
前記目標蒸発温度が設定閾温度以下とのときには、前記液ポンプを停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、液ポンプ用のバイパス路を通じ停止状態の前記液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機の運転により冷媒を循環させながら、その圧縮機の出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する低温モード運転を実施し、
前記目標蒸発温度が前記設定閾温度より高いときには、前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機及び前記液ポンプの運転により冷媒を循環させながら、それら圧縮機又は液ポンプの出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する高温モード運転を実施する構成にしてあるから、そのことで次の作用効果も得ることができる。

つまり、冷凍回路の圧縮機に対する出力調整は前述の如く冷凍回路において広く採用される極汎用な技術であり、また、液ポンプに対する出力調整も極一般的な汎用技術であることから、低温モード運転での圧縮機に対する出力調整、及び、高温モード運転での圧縮機又は液ポンプに対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を調整する前記第１特徴構成によれば、上記参考構成と同様、技術面及び製作コスト面において実施を容易にすることができる。

また、冷凍回路における圧縮機の出力や液ポンプの出力は、インバータ制御による圧縮機出力の調整やポンプ出力の調整に代表される如く、広い調整範囲にわたって連続的ないし多段階的に精度良く調整し得ることから、低温モード運転での圧縮機に対する出力調整、及び、高温モード運転での圧縮機又は液ポンプに対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を調整する前記第１特徴構成によれば、圧縮機又は液ポンプに対する出力調整と同調させた状態で蒸発器における冷媒蒸発温度も広い調整範囲にわたってきめ細かに精度良く調整することができ、これにより、上記参考構成と同様、蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（換言すれば、目標蒸発温度の変更範囲）を広くして目標温湿度状態の変更可能範囲を広く確保しながら、その冷媒蒸発温度のきめ細かな精度良い調整により目標温湿度状態の変更に対する対応性の面での効果も一層高めることができる。

そしてまた、目標蒸発温度に応じて低温モード運転と高温モード運転とを選択的に実施する前記第１特徴構成によれば、これら低温モード運転と高温モード運転とによる分担（すなわち、目標蒸発温度が低いときには低温モード運転で蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整し、かつ、目標蒸発温度が高いときには高温モード運転で蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する調整分担）により、蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（目標蒸発温度の変更範囲）を一層広くすることができて、目標温湿度状態の変更可能範囲を一層広く確保することができる。

なお、前記第１特徴構成の実施において、冷凍回路における圧縮機と液ポンプとの運転により冷媒を循環させる高温モード運転では、液ポンプの出力を一定に保った状態での圧縮機に対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する形態、又は、圧縮機の出力を一定に保った状態での液ポンプに対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する形態、又は、圧縮機と液ポンプとの両方に対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する形態のいずれを採ってもよい。

前記第１特徴構成の実施において、冷凍回路における圧縮機や液ポンプの出力を調整するには、インバータ制御による出力調整に限らず、圧縮機や液ポンプの出力を連続的ないし多段階的に調整し得る方式であれば、種々の方式を採用することができる。

また、前記第１特徴構成の実施においては、圧縮機や液ポンプに対する出力調整のみにより蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する方式に限らず、例えば、圧縮機や液ポンプに対する出力調整と膨張弁に対する開度調整との組み合わせなどにより蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する方式などを採用してもよい。

前記第１特徴構成の実施において、低温モード運転では、停止状態の液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態、あるいは、停止状態の液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態のいずれを採用してもよい。

一方、前記した本発明の第１及び第２特徴構成のうち、本発明の第２特徴構成では、
前記冷凍回路における凝縮器から膨張弁への冷媒路部分に液ポンプを設け、
前記制御手段は、
前記目標蒸発温度が設定閾温度以下のときには、前記液ポンプを停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、液ポンプ用のバイパス路を通じ停止状態の前記液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機の運転により冷媒を循環させながら、その圧縮機の出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する低温モード運転を実施し、
前記目標蒸発温度が前記設定閾温度より高いときには、前記圧縮機を停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、圧縮機用のバイパス路を通じ停止状態の前記圧縮機を迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記圧縮機を通過させて冷媒を循環させる形態で、前記液ポンプの運転により冷媒を循環させながら、その液ポンプの出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する高温モード運転を実施する構成にしてあるから、そのことで次の作用効果も得ることができる。

つまり、冷凍回路の圧縮機に対する出力調整は前述の如く冷凍回路において広く採用される極汎用な技術であり、また、液ポンプに対する出力調整も極一般的な汎用技術であることから、低温モード運転での圧縮機に対する出力調整、及び、高温モード運転での液ポンプに対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を調整する前記第２特徴構成によれば、第１特徴構成と同様、技術面及び製作コスト面において実施を容易にすることができる。

また、冷凍回路における圧縮機の出力や液ポンプの出力は、インバータ制御による圧縮機出力の調整やポンプ出力の調整に代表される如く、広い調整範囲にわたって連続的ないし多段階的に精度良く調整し得ることから、低温モード運転での圧縮機に対する出力調整、及び、高温モード運転での液ポンプに対する出力調整により蒸発器における冷媒蒸発温度を調整する上記第４特徴構成によれば、圧縮機又は液ポンプに対する出力調整と同調させた状態で蒸発器における冷媒蒸発温度も広い調整範囲にわたってきめ細かに精度良く調整することができ、これにより、第１特徴構成と同様、空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（換言すれば、目標蒸発温度の変更範囲）を広くして目標温湿度状態の変更可能範囲を広く確保しながら、その冷媒蒸発温度のきめ細かな精度良い調整により目標温湿度状態の変更に対する対応性の面での効果も一層高めることができる。

そしてまた、目標蒸発温度に応じて低温モード運転と高温モード運転とを選択的に実施する前記第２特徴構成によれば、第１特徴構成と同様、これら低温モード運転と高温モード運転とによる調整分担により、蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（目標蒸発温度の変更範囲）を一層広くすることができて、目標温湿度状態の変更可能範囲を一層広く確保することができ、しかも、前記第２特徴構成によれば、このように目標温湿度状態の変更範囲を広く確保しながらも、高温モード運転では圧縮機を停止するから、その圧縮機停止分だけ、第１特徴構成に比べシステム全体としてのエネルギ効率を一層高めることができる。

なお、第１特徴構成と同様、前記第２特徴構成の実施において、冷凍回路における圧縮機や液ポンプに対する出力調整は、インバータ制御による出力調整に限らず、圧縮機や液ポンプの出力を連続的ないし多段階的に調整し得る方式であれば、種々の方式を採用することができる。

また、前記第２特徴構成の実施においては、圧縮機や液ポンプに対する出力調整のみにより蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する方式に限らず、例えば、圧縮機や液ポンプに対する出力調整と膨張弁に対する開度調整との組み合わせなどにより蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する方式などを採用してもよい。

前記第２特徴構成の実施において、低温モード運転では、停止状態の液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態、あるいは、停止状態の液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態のいずれの構成を採ってもよく、また、高温モード運転では、停止状態の圧縮機を迂回させて冷媒を循環させる形態、あるいは、停止状態の圧縮機を通過させて冷媒を循環させる形態のいずれを採ってもよい。
上記の各技術事項に加え、前記した本発明の第１及び第２特徴構成は、いずれも、前記冷凍回路における前記蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に、圧縮機吸入冷媒の圧力を設定上限圧力以下に維持する吸入圧力調整弁を設けることも特徴的は技術事項の一つとするものであるが、この吸入圧力調整弁については後記する。

〔３〕本発明の第３特徴構成は、第１又は第２特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御手段は、前記高温モード運転において前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を前記冷凍回路の凝縮器における冷媒凝縮温度よりも高温にする運転状態を前記液ポンプの運転により現出する構成にしてある点にある。

つまり、この第３特徴構成では、前記高温モード運転において凝縮器から膨張弁への冷媒路部分での液ポンプによる冷媒の昇圧幅を、それに続く膨張弁での冷媒の降圧幅よりも大きくすることで、蒸発器における冷媒蒸発温度（＝目標蒸発温度）を凝縮器における冷媒凝縮温度よりも高温にする運転状態を現出する。

そして、このように高温モード運転において蒸発器における冷媒蒸発温度を凝縮器における冷媒凝縮温度よりも高温にする運転状態を現出することで、空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（換言すれば、目標蒸発温度の変更範囲）を上限側へ効果的に拡大することができて、目標温湿度状態の変更可能範囲を一層効果的に拡大することができる。

なお、第３特徴構成の実施においては、目標蒸発温度の変更範囲のうち高温モード運転を実施する高温側部分の全体について、蒸発器における冷媒蒸発温度を凝縮器における冷媒凝縮温度よりも高温にする運転形態を採るに限らず、高温モード運転を実施する高温側部分のうちの下限側領域については低温モード運転と同様、蒸発器における冷媒蒸発温度を凝縮器における冷媒凝縮温度よりも低温とする状態で高温モード運転を実施し、そして、その高温側部分における上限側領域についてのみ蒸発器における冷媒蒸発温度を凝縮器における冷媒凝縮温度よりも高温にする状態で高温モード運転を実施するようにしてもよい。

〔４〕本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御手段は、前記冷凍回路の凝縮器において冷媒と熱交換させる放熱用流体の流量又は温度を調整することで前記凝縮器における冷媒凝縮温度を目標蒸発温度に応じて調整する構成にしてある点にある。

つまり、凝縮器において冷媒と熱交換させる放熱用流体の流量又は温度を調整して凝縮器での冷媒と放熱用流体との熱交換量（すなわち、凝縮器での放熱量）を調整すれば、凝縮器における冷媒凝縮温度を調整し得ることが知られているが、上記第４特徴構成によれば、目標温湿度状態の大きな変更による目標蒸発温度の大きな変更に応じて蒸発器における冷媒蒸発温度を大きく変化させる場合に、放熱用流体の流量又は温度の調整により凝縮器における冷媒凝縮温度も目標蒸発温度に応じて調整することで、蒸発器における冷媒蒸発温度の大きな変化にかかわらず、その冷媒蒸発温度（＝目標蒸発温度）と凝縮器における冷媒凝縮温度との差を適正範囲に保つことができて、冷凍回路の運転を安定的に継続することができ、その分、蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（目標蒸発温度の変更範囲）を一層広くすることができて、目標温湿度状態の変更可能範囲を一層効果的に拡大することができる。

なお、このように放熱用流体の流量又は温度の調整により凝縮器における冷媒凝縮温度を目標蒸発温度に応じ変更して、蒸発器における冷媒蒸発温度（＝目標蒸発温度）と凝縮器における冷媒凝縮温度との差を適正範囲に保つようにすることは、目標蒸発温度の変更範囲の全体あるいは一部のいずれで実施するようにしてもよく、さらにまた、蒸発器における冷媒蒸発温度が凝縮器における冷媒凝縮温度よりも低温の運転状態、あるいは、蒸発器における冷媒蒸発温度が凝縮器における冷媒凝縮温度よりも高温の運転状態のいずれで実施するようにしてもよい。

凝縮器において冷媒と熱交換させる放熱用流体としては、凝縮器と冷却塔との間で循環させる循環冷却水、あるはい、河川水、湖水、海水、湧水、井水などの自然水を用いた冷却水、あるいはまた、外気など、凝縮器において冷媒を冷却により凝縮させ得るものであれば、どのような流体であってもよい。

ここで、前記した本発明の第１及び第２特徴構成では、前述の如く、いずれも、
前記冷凍回路における前記蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に、圧縮機吸入冷媒の圧力を設定上限圧力以下に維持する吸入圧力調整弁を設けてあるから、次の作用効果も得ることができる。

つまり、蒸発器における冷媒蒸発温度を前述の如く広い調整範囲にわたって調整する場合、その冷媒蒸発温度を高温側に調整した際、蒸発器における冷媒蒸発温度の上昇（すなわち、蒸発器における冷媒蒸発圧力の上昇）に伴い圧縮機吸入冷媒の圧力が上昇して圧縮機の過負荷運転を招く虞があるが、前記第１又は第２特徴構成によれば、蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に設けた吸入圧力調整弁により圧縮機吸入冷媒の圧力が蒸発器における冷媒蒸発温度の変化にかかわらず設定上限圧力以下に維持されることで、蒸発器における冷媒蒸発温度の変化に原因する圧縮機の過負荷運転を確実に防止することができ、その分、蒸発器における冷媒蒸発温度の調整範囲（目標蒸発温度の変更範囲）を一層広くすることができて、目標温湿度状態の変更可能範囲を一層効果的に拡大することができる。

〔５〕本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記冷凍回路の圧縮機から送出される高圧冷媒の一部を熱源として空気を加熱する冷媒利用空気加熱器を設けてある点にある。

つまり、この第５特徴構成によれば、冷媒利用空気加熱器の付加装備により空調システムの機能性を高めることができ、また、この冷媒利用空気加熱器は圧縮機から送出される高圧冷媒（いわゆるホットガス）の一部を熱源として空気の加熱を行うものであるから、上記の如く空調システムの機能性を高めながらも、同目的の空気加熱を専用熱源により行う空気加熱器を設けるのに比べ、システム構成を簡素にすることができてシステムコストを安価にすることができる。

なお、第５特徴構成の実施において、冷媒利用空気加熱器による空気加熱の目的は、空調対象域の温度調整や空調対象域に導入する換気用外気の予熱など、空調対象域の温湿度調整に直接的ないし間接的に係わる空気加熱であれば、どのようなものであってもよい。

〔６〕本発明の第６特徴構成は、第１〜第５特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記空気冷却器と補助空気加熱器とを、その順に空気流れ方向の上流側から並べて調整対象空気の通気経路に配置し、
前記制御手段は、前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整することに併行して、その冷媒蒸発温度と目標蒸発温度との検出偏差に応じ前記補助空気加熱器の出力を偏差解消方向へ調整する構成にしてある点にある。

つまり、この第６特徴構成では、空調対象域を目標温湿度状態に調整することにおいて、空調対象域からの還気空気を含む調整対象空気を空気冷却器での冷却に続き補助空気加熱器において加熱するが、空調負荷の変動などに原因して蒸発器における冷媒蒸発温度が一時的に目標蒸発温度から外れた状態になることに対し、上記の如く制御手段が、蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整することに併行して、蒸発器における冷媒蒸発温度と目標蒸発温度との検出偏差に応じ補助空気加熱器の出力（すなわち、調整対象空気に対する補助空気加熱器の加熱量）を偏差解消方向へ調整するから、例えば、補助空気加熱器の出力を空調対象域における検出温湿度状態と目標温湿度状態との偏差に応じて調整するのに比べ、蒸発器における冷媒蒸発温度と目標蒸発温度との差分に原因する域内温湿度状態の目標温湿度状態からのズレを制御遅れの少ない状態で一層迅速に縮小することができる。

そして、このことと蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に復帰させる本来の蒸発温度調整とが相俟って、空調負荷変動などに原因する域内温湿度状態の目標温湿度状態からのズレをそのズレ幅の面と時間的な面との両面で効果的に抑止することができ、この点で、空調対象域を目標温湿度状態に調整する調整機能に一層優れた空調システムにすることができる。

ちなみに、第６特徴構成の実施にあたり、前記第５特徴構成における冷媒利用空気加熱器を補助空気加熱器として用いる構成を採れば、前記第５特徴構成によるシステム構成の簡素化の効果を活かしながら、空調対象域を目標温湿度状態に調整する調整機能を一層高めることができる。

なお、蒸発器における冷媒蒸発温度は蒸発器における冷媒蒸発圧力と１対１の対応関係を有し、また、凝縮器における冷媒凝縮温度も凝縮器における冷媒凝縮圧力と１対１の対応関係を有することから、本発明の第１〜第６特徴構成夫々の実施については、冷媒蒸発温度、目標蒸発温度、冷媒凝縮温度の夫々を冷媒蒸発圧力、目標蒸発圧力、冷媒凝縮圧力と読み換えないし書き換えて各特徴構成を実施してもよい。

〔第１実施形態〕
図１，図２は環境試験室用の空調システムを示し、１は空調対象域である環境試験室、２はその環境試験室１を温湿度調整する空調機、３は外気導入路４を通じて取り入れる換気用外気ＯＡを予調整的に温湿度調整する外調機であり、この空調システムでは、外調機３から調整外気路５を通じて導く調整済みの換気用外気ＯＡ′と環境試験室１から還気路６を通じて導く還気空気ＲＡとの混合空気ＭＡを調整対象空気として空調機２で温湿度調整し、この温湿度調整した混合空気を給気空気ＳＡとして給気路７を通じ給気ファン８により環境試験室１に給送することで、環境試験室１を目標の温湿度状態（すなわち、目標温度ｔｍでかつ目標湿度ｘｍ（本例では絶対湿度）の状態）に調整する。

なお、９は換気用外気ＯＡ′の導入量に相当する風量の室内空気を排気空気ＥＡとして環境試験室１から外部へ排出する排気路である。

空調機２には、そのケーシング２ａ内における調整対象空気ＭＡの通気経路ｆに空気冷却器１０と空気加熱器１１と空気加湿器１２とを、その順に空気流れ方向の上流側から並べて配備してあり、また、それら空気冷却器１０、空気加熱器１１、空気加湿器１２夫々の出力（すなわち、調整対象空気ＭＡに対する冷却量、加熱量、加湿量）を調整する制御器１３を装備してある。

１４は環境試験室１の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍを人為的にないし設定スケジュールに従って自動的に設定する設定器、１５は環境試験室１の温湿度状態（すなわち、室内温度ｔ及び室内湿度ｘ）を検出する温湿度センサであり、空調機２に装備の制御器１３は、設定器１４により設定された目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍと温湿度センサ１５による検出温湿度状態ｔ，ｘとに基づき空気冷却器１０、空気加熱器１１、空気加湿器１２夫々の出力を調整（発停を含む）することで、環境試験室１を設定器１４により設定された目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに自動調整する。

図２に示す如く、空気冷却器１０としては冷凍回路１６の蒸発器として機能する所謂直膨式の冷却コイルを用いてあり、この空気冷却器１０では、冷凍回路１６において凝縮器１７での冷媒凝縮と蒸発器１０での冷媒蒸発とを伴う状態で冷媒ｒを循環させながら、蒸発器としての空気冷却器１０において冷媒ｒと調整対象空気ＭＡとを熱交換させることで、蒸発器１０での冷媒蒸発に伴う気化熱奪取をもって調整対象空気ＭＡを冷却する。

冷凍回路１６における凝縮器１７から膨張弁１８への冷媒路部分には、凝縮器１７での凝縮冷媒ｒを膨張弁１８を通じて蒸発器１０に加圧送給する液ポンプ１９を介装するとともに、この液ポンプ１９に対するバイパス路２０、及び、そのバイパス路２０を開閉するバイパス弁２１を装備してあり、また、冷凍回路１６における蒸発器１０から圧縮機２２への冷媒路部分には、圧縮機吸入冷媒ｒの圧力ｐｓを減圧弁作用により設定上限圧力ｐｓｓ以下に維持する吸入圧力調整弁２３（所謂ＳＰＲ）を介装してある。

２４は空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを検出する蒸発温度センサであり、また、制御器１３には、選択が可能な目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍと空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅとの相関を設定した設定演算基準Ｋを記憶させてあり、環境試験室１では用途上、目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが広い変更範囲において多様に変更されることに対し、この制御器１３は、設定器１４により設定された現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍと温湿度センサ１５による検出温湿度状態ｔ，ｘとに基づき空気加熱器１１及び空気加湿器１２の出力を調整することに加え、現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに応じた空気冷却器１０の出力調整として、上記の設定演算基準Ｋと蒸発温度センサ２４による検出蒸発温度ｔｅとに基づき次の（イ）〜（ハ）の制御を実行する構成にしてある。

なお、設定演算基準Ｋとしては、目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍの変更範囲内におけるいずれの温湿度状態についても、それが設定器１４により現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍとして設定されたときに空調対象域としての環境試験室１をその現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに効率的に調整し得る適切な冷媒蒸発温度ｔｅ（＝ｔｅｍ）が設定演算基準Ｋにおける目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍと冷媒蒸発温度ｔｅとの相関から演算し得るものを実地試験やシミュレーションなどに基づき作成してある。

（イ）設定器１４により設定された現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに対応する冷媒蒸発温度ｔｅ（＝ｔｅｍ）を設定演算基準Ｋに基づき演算し、その演算した冷媒蒸発温度ｔｅを目標蒸発温度ｔｅｍとする。

（ロ）目標蒸発温度ｔｅｍが設定閾温度ｔｅｅ以下のとき（ｔｅｍ≦ｔｅｅ）は、液ポンプ１９を停止するとともにバイパス弁２１を開いた状態で冷凍回路１６において圧縮機２２の運転により冷媒ｒを圧縮機２２−凝縮器１７−バイパス路２０−膨張弁１８−空気冷却器としての蒸発器１０−吸入圧力調整弁２３−圧縮機２２の順に循環させる低温モード運転を実行し、これにより、図３（イ）に示す如き一般的な冷凍サイクル（ａ−ｂ−ｃ−ｄ）を冷凍回路１６において実施する。

そして、この低温モード運転では、蒸発温度センサ２４による検出蒸発温度ｔｅと目標蒸発温度ｔｅｍとの偏差Δｔｅに応じ圧縮機２２の出力をインバータ制御により調整（具体的には、周波数制御により圧縮機モータの回転周波数を調整）して、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを設定閾温度ｔｅｅ以下の低温の目標蒸発温度ｔｅｍに調整する。

なお、図３（イ）に示す冷凍サイクルにおいて、ａ−ｂは圧縮機２２による圧縮工程、ｂ−ｃは凝縮器１７での凝縮工程、ｃ−ｄは膨張弁１８による減圧膨張工程、ｄ−ａは空気冷却器としての蒸発器１０での蒸発工程である。

また、本例では設定閾温度ｔｅｅを凝縮器１７における許容器内圧力の上限値に対応する冷媒凝縮温度に相当の温度としている

（ハ）目標蒸発温度ｔｅｍが設定閾温度ｔｅｅよりも高いとき（ｔｅｍ＞ｔｅｅ）は、バイパス弁２１を閉じた状態で冷凍回路１６において圧縮機２２と液ポンプ１９との両方の運転により冷媒ｒを圧縮機２２−凝縮器１７−液ポンプ１９−膨張弁１８−空気冷却器としての蒸発器１０−吸入圧力調整弁２３−圧縮機２２の順に循環させる高温モード運転を実行し、これにより、液ポンプ１９の運転による昇圧をもって蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅ（＝目標蒸発温度ｔｅｍ）を凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃよりも高くした図３（ロ）に示す如きサイクル（ａ′−ｂ′−ｃ′−ｃ″−ｄ′−ａ″）を冷凍回路１６において実施する。

そして、この高温モード運転では、蒸発温度センサ２４による検出蒸発温度ｔｅと目標蒸発温度ｔｅｍとの偏差Δｔｅに応じ圧縮機２２及び液ポンプ１９の出力をインバータ制御により調整（あるいは、圧縮機２２と液ポンプ１９とのいずれか一方の出力を一定化した状態で他方の出力をインバータ制御により調整）して、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを設定閾温度ｔｅｅよりも高い高温の目標蒸発温度ｔｅｍに調整する。

なお、図３（ロ）に示すサイクルにおいて、ａ′−ｂ′は圧縮機２２による圧縮工程、ｂ′−ｃ′は凝縮器１７での凝縮工程、ｃ′−ｃ″は液ポンプ１９による昇圧工程、ｃ″−ｄ′は膨張弁１８による減圧膨張工程、ｄ′−ａ″は空気冷却器としての蒸発器１０での蒸発工程、ａ″−ａ′は吸入圧力調整弁２３による減圧工程であり、この吸入圧力調整弁２３による減圧により、蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅ（＝ｔｅｍ）の上昇に原因する圧縮機２２の過負荷運転を防止する。

つまり、この制御器１３は基本的に、設定器１４により設定された現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに対応する冷媒蒸発温度ｔｅを設定演算基準Ｋに基づき演算し、その演算した冷媒蒸発温度ｔｅを目標蒸発温度ｔｅｍとして、冷凍回路１６における圧縮機２２又は液ポンプ１９に対する出力調整により空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを目標蒸発温度ｔｅｍに調整する構成にしてある。

そして、この制御方式を採ることにおいて、設定演算基準Ｋを前述の如く、目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍの変更範囲内におけるいずれの温湿度状態についても、それが現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍとして設定されたときに空調対象域としての環境試験室１をその現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに効率的に調整し得る適切な冷媒蒸発温度ｔｅ（＝ｔｅｍ）が演算されるものにしておくことにより、設定器１４による設定で目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが広い変更範囲において多様に変更されるとしても、その変更にかかわらず、空調対象域としての環境試験室１を設定器１４により設定された現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに効率的に自動調整し得るようにしてある。

すなわち、この空調システムでは、設定器１４により設定された目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが例えば図４（イ）の湿り空気線図において点Ｐ１で示す如き低温低湿の状態（ｔｍ＝ｔ１，ｘｍ＝ｘ１）である場合、設定演算基準Ｋに基づく演算により低温の蒸発温度ｔｅ１が目標蒸発温度ｔｅｍとして選定され、この目標蒸発温度ｔｅｍ（＝ｔｅ１）が設定閾温度ｔｅｅよりも低温であることで低温モード運転が選択される。

そして、この低温モード運転において前記の如く圧縮機２２に対する出力調整により空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅが低温の目標蒸発温度ｔｅｍ（＝ｔｅ１）に調整されることで、点Ｐｒの状態にある調整対象空気の混合空気ＭＡは空気冷却器１０において同図４（イ）における点Ｐ２の状態まで冷却減湿され、これに続き、その冷却減湿後の空気ＭＡ′は温湿度センサ１５による検出温湿度状態ｔ，ｘと目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍとの温度偏差Δｔに応じて出力調整される空気加熱器１１において点Ｐ３の状態まで再熱（冷却減湿に続く加熱）される。

また、その再熱後の空気ＭＡ″は温湿度センサ１５による検出温湿度状態ｔ，ｘと目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍとの湿度偏差Δｘに応じて出力調整される空気加湿器１２において点Ｐ４の状態まで加湿され、この加湿後の空気が給気空気ＳＡとして給気路７を通じ環境試験室１に給送されることで、環境試験室１がそのときの室内負荷Ｌに対し低温低湿の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍ（ｔｍ＝ｔ１，ｘｍ＝ｘ１）に調整維持される。

一方、設定器１４により設定された目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが例えば図４（ロ）の湿り空気線図において点Ｐ１′で示す如き高温高湿の状態（ｔｍ＝ｔ２，ｘｍ＝ｘ２）である場合、設定演算基準Ｋに基づく演算により高温の蒸発温度ｔｅ２が目標蒸発温度ｔｅｍとして選定され、この目標蒸発温度ｔｅｍ（＝ｔｅ２）が設定閾温度ｔｅｅよりも高温であることで高温モード運転が選択される。

そして、この高温モード運転において前記の如く圧縮機２２又は液ポンプ１９に対する出力調整により空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅが高温の目標蒸発温度ｔｅｍ（＝ｔｅ２）に調整されることで、点Ｐｒ′の状態にある調整対象空気の混合空気ＭＡは空気冷却器１０において同図４（ロ）における点Ｐ２′の状態まで冷却減湿され、これに続き、その冷却減湿後の空気ＭＡ′は前記温度偏差Δｔに応じて出力調整される空気加熱器１１において点Ｐ３′の状態まで再熱され、さらに、その再熱後の空気ＭＡ″は前記湿度偏差Δｘに応じて出力調整される空気加湿器１２において点Ｐ４′の状態まで加湿され、この加湿後の空気が給気空気ＳＡとして給気路７を通じ環境試験室１に送給されることで、環境試験室１がそのときの室内負荷Ｌ′に対し高温高湿の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍ（ｔｍ＝ｔ２，ｘｍ＝ｘ２）に調整維持される。

また、設定器１４により設定された目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが例えば図４（ロ）の湿り空気線図において点Ｐ１″で示す如き上例の点Ｐ１′の状態よりもさらに湿度の高い高温高湿の状態（ｔｍ＝ｔ３，ｘｍ＝ｘ３）である場合、設定演算基準Ｋに基づく演算により上例の蒸発温度ｔｅ２よりもさらに高温の蒸発温度ｔｅ３（＞ｔｅ２）が目標蒸発温度ｔｅｍとして選定され、この目標蒸発温度ｔｅｍ（＝ｔｅ３）が設定閾温度ｔｅｅよりも高温であることで上例と同様、高温モード運転が選択される。

そして、この高温モード運転において前記の如く圧縮機２２又は液ポンプ１９に対する出力調整により空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅが高温の目標蒸発温度ｔｅｍ（＝ｔｅ３＞ｔｅ２）に調整されることで、点Ｐｒ″の状態にある調整対象空気の混合空気ＭＡは空気冷却器１０において上例の点Ｐ２′よりも高湿側の点Ｐ２″の状態まで冷却減湿され、これに続き、その冷却減湿後の空気ＭＡ′は前記温度偏差Δｔに応じて出力調整される空気加熱器１１において点Ｐ３″の状態まで再熱され、さらに、その再熱後の空気ＭＡ″は前記湿度偏差Δｘに応じて出力調整される空気加湿器１２において点Ｐ４″の状態まで加湿され、この加湿後の空気が給気空気ＳＡとして給気路７を通じ環境試験室１に送給されることで、環境試験室１がそのときの室内負荷Ｌ″に対し上例よりもさらに湿度の高い高温高湿の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍ（ｔｍ＝ｔ３，ｘｍ＝ｘ３）に調整維持される。

これらの例から分かるように、この空調システムによれば、環境試験室１の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが広い変更範囲において多様に変更されることにかかわらず、空気冷却器１０での不必要に大きな冷却減湿を効果的に回避した状態で、空調対象域としての環境試験室１を効率的に目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに自動調整することができる。

なお、図４において、Ｌ，Ｌ′，Ｌ″の夫々は空調対象域である環境試験室１の空調負荷による空気状態の移行を示す。

〔第２実施形態〕
図５（イ）は第２実施形態における冷凍回路１６の回路構成を示し、この冷凍回路１６では、圧縮機２２に対するバイパス路２５、及び、その圧縮機用バイパス路２５を開閉するバイパス弁２６を設けてある。

そして、本第２実施形態において制御器１３は、高温モード運転の際、上述の第１実施形態の如く圧縮機２２と液ポンプ１９との両方の運転により冷媒ｒを循環させるのに代え、圧縮機用バイパス路２５のバイパス弁２６を開くとともに圧縮機２２を停止した状態で、液ポンプ１９の運転のみにより冷媒ｒを液ポンプ１９−膨張弁１８−空気冷却器としての蒸発器１０−吸入圧力調整弁２３−圧縮機用バイパス路２５−凝縮器１７−液ポンプ１９の順に循環させ、この冷媒循環において液ポンプ１９の出力をインバータ制御により調整することで、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを設定閾温度ｔｅｅよりも高い高温の目標蒸発温度ｔｅｍに調整する構成にしてある。

すなわち、本第２実施形態においては、高温モード運転の際、圧縮機２２を停止し、かつ、圧縮機用バイパス路２５を開いた状態で液ポンプ１９を運転することにより、蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃよりも高くした図５（ロ）に示す如きサイクル（ｂ′−ｃ′−ｃ″−ｄ′−ａ″）を冷凍回路１６で実施し、このサイクルの実施下において液ポンプ１９の出力を調整することで、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを設定閾温度ｔｅｅよりも高い高温の目標蒸発温度ｔｅｍに調整する。

図５（ロ）に示すサイクルにおいて、ｂ′−ｃ′は凝縮器１７での凝縮工程、ｃ′−ｃ″は液ポンプ１９による昇圧工程、ｃ″−ｄ′は膨張弁１８による減圧膨張工程、ｄ′−ａ″は空気冷却器としての蒸発器１０での蒸発工程、ａ″−ｂ′は吸入圧力調整弁２３による減圧工程である。

なお、図５（イ）に示す冷凍回路１６では、液ポンプ１９に対するバイパス路２０を設けておらず、低温モード運転では、液ポンプ１９を停止するとともに圧縮機用バイパス路２５のバイパス弁２５を閉じた状態で圧縮機２２の運転により冷媒ｒを圧縮機２２−凝縮器１７−停止状態の液ポンプ１９−膨張弁１８−空気冷却器としての蒸発器１０−吸入圧力調整弁２３−圧縮機２２の順に循環させて、同図５（ロ）に示す如き図３（イ）と同様の通常の冷凍サイクル（ａ−ｂ−ｃ−ｄ）を冷凍回路１６で実施し、この通常冷凍サイクルの実施下において圧縮機２２の出力を調整することで、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを設定閾温度ｔｅｅ以下の低温の目標冷媒温度ｔｅｍに調整する。他については第１実施形態と同様である。

〔参考例〕
図６（イ）は参考例としての冷凍回路１６の回路構成を示し、この冷凍回路１６では、液ポンプ１９を設けるのに代え、凝縮器１７において冷媒ｒと熱交換させる冷却水Ｗ（放熱用流体の一例）の流量を調整する流量調整弁２７を設けてある。

そして、本参考例において制御器１３は、目標蒸発温度ｔｅｍの高低変化にかかわらず圧縮機２２の運転により冷媒ｒを圧縮機２２−凝縮器１７−膨張弁１８−空気冷却器としての蒸発器１０−圧縮機２２の順に循環させ、この冷媒循環において、圧縮機２２の出力を調整することで空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを目標蒸発温度ｔｅｍに調整するとともに、目標蒸発温度ｔｅｍが高温であるほど凝縮器１７に対する冷却水Ｗの供給流量を絞って凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを高める方向で、流量調整弁２７の調整により目標蒸発温度ｔｅｍに応じ凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを調整する。

すなわち、本参考例では、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを設定演算基準Ｋに基づき演算される目標蒸発温度ｔｅｍに調整することで環境試験室１を効率的に目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに調整することにおいて、上記の如く凝縮器１７に対する冷却水供給流量の調整により目標蒸発温度ｔｅｍに応じて凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを調整することで、目標蒸発温度ｔｅｍが低いときには図６（ロ）において破線で示す如き低温低圧寄りの冷凍サイクル（ａ−ｂ−ｃ−ｄ）を実施し、また、目標蒸発温度ｔｅｍが高いときには図６（ロ）において実線で示す如き高温高圧寄りの冷凍サイクル（ａ′−ｂ′−ｃ′−ｄ′）を実施し、これにより、蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅと凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃとの差Δｔｅｃ（＝ｔｃ−ｔｅ）を適度に保って圧縮機２２の過負荷運転を防止しながら、蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅの調整範囲（換言すれば、目標蒸発温度ｔｅｍの変更範囲）を上限側に拡大して、目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍの変更可能範囲を大きく確保するようにしてある。

なお、本参考例の実施において、流量調整弁２７の調整により目標蒸発温度ｔｅｍに応じて凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを調整するのに、その具体的制御方式としては、凝縮温度センサ２８により検出する凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃと目標蒸発温度ｔｅｍとに基づき、それらの差（ｔｅｍ−ｔｃ）を設定差に保つように流量調整弁２７を調整する方式、あるいは、蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅが目標蒸発温度ｔｅｍに調整されることを前提として蒸発温度センサ２４による検出蒸発温度ｔｅと凝縮温度センサ２８による検出凝縮温度とに基づき、それらの差（ｔｅ−ｔｃ）を設定差に保つように流量調整弁２７を調整する方式、あるいはまた、目標蒸発温度ｔｅｍないし蒸発温度センサ２４による検出蒸発温度ｔｅと凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃとの相関を設定した設定調整基準にしたがって、流量調整弁２８の調整により凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを設定調整基準上で現状の目標蒸発温度ｔｅｍないし検出蒸発温度ｔｅに対応する目標の凝縮温度に調整する方式など、種々の方式を採ることができる。

また、上記の如く目標蒸発温度ｔｅｍに応じて凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを調整するのに、凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを凝縮器１７に対する冷却水供給流量の調整により調整するのに代え、凝縮器１７に対する供給冷却水Ｗの温度の調整により凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを調整するようにしてもよい。

凝縮器１７に供給する冷却水Ｗ（ないし、他の放熱用流体）の流量又は温度の調整により上記の如く目標蒸発温度ｔｅｍに応じて凝縮器１７における冷媒凝縮温度ｔｃを調整することは、本参考例の空調システムに限らず、前記の第１，第２実施形態あるいは後記の第３実施形態の空調システムにも適用することができる。

〔第３実施形態〕
図７（イ）は第３実施形態における冷凍回路１６の回路構成を示し、この冷凍回路１６では、第１実施形態で示した回路構成において圧縮機２２から凝縮器１７への冷媒路部分に冷媒利用の空気加熱器２９を設けるとともに、この冷媒利用空気加熱器２９に対するバイパス路３０を設け、さらに、それら冷媒利用空気加熱器２９とバイパス路３０とに対する冷媒ｒの分流比を調整する冷媒流量調整弁３１ａ，３１ｂを設けてある。

この冷媒利用空気加熱器２９は圧縮機２２から送出される高圧冷媒ｒ（所謂ホットガス）の一部を熱源として空気を加熱するものであり、本例では図７（ロ）に示す如く、この冷媒利用空気加熱器２９を空気冷却器１０に対する補助空気加熱器として調整対象空気ＭＡの流れ方向で空気冷却器１０と空気加熱器１１との間に配置して空調機２に装備してある。

そして、本第３実施形態において制御器１３は、第１実施形態と同様、目標蒸発温度ｔｅｍに応じて低温モード運転と高温モード運転とを選択的に実施するとともに、それら低温モード運転及び高温モード運転の夫々において、蒸発温度センサ２４による検出蒸発温度ｔｅと目標蒸発温度ｔｅｍとの偏差Δｔｅに応じ、その偏差Δｔｅを解消する方向で冷媒利用空気加熱器２９に対する冷媒供給流量を冷媒流量調整弁３１ａ，３１ｂにより調整して冷媒利用空気加熱器２９の出力（すなわち、空気冷却器１０を通過した調整対象空気に対する加熱量）を調整する構成にしてある。

つまり、本第３実施形態では、空調負荷の変動などに原因して蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅが一時的に目標蒸発温度ｔｅｍから外れた状態になることに対し、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを目標蒸発温度ｔｅｍに調整することに併行して、上記の如く蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅと目標蒸発温度ｔｅｍとの検出偏差Δｔｅに応じ補助空気加熱器としての冷媒利用空気加熱器２９の出力を偏差解消方向へ調整することにより、蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅと目標蒸発温度ｔｅｍとの差分Δｔｅに原因する室内温湿度状態ｔ、ｘの目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍからのズレを制御遅れの少ない状態で迅速に解消できるようにしてある。

なお、上記の如く空気流れ方向において空気冷却器１０の下流側に設けた補助空気加熱器２９の出力を空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅと目標蒸発温度ｔｅｍとの検出偏差Δｔｅに応じて偏差解消側に調整することは、第１実施形態の空調システムに限らず、第２実施形態の空調システムにも適用することができる。

以上、各実施形態において、制御器１３は、冷凍回路１６における蒸発器としての空気冷却器１０を含む空気加熱器１１や空気加湿器１２などのシステム構成要素を制御して空調対象域１を目標の温湿度状態ｔｍ，ｘｍに調整する制御手段を構成し、この制御手段としての制御器１３は、目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍと空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅとの相関を設定した設定演算基準Ｋに基づいて、現状の目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍに対応する冷媒蒸発温度ｔｅ（＝ｔｅｍ）を演算するとともに、その演算した冷媒蒸発温度ｔｅを目標蒸発温度ｔｅｍとして、空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅが目標蒸発温度ｔｅｍになる状態に冷凍回路１６を制御する構成にしてある。

また、この制御器１３は、冷凍回路１６における圧縮機２２又は液ポンプ１９の出力を調整することで空気冷却器としての蒸発器１０における冷媒蒸発温度ｔｅを目標蒸発温度ｔｅｍに調整する構成にしてある。

〔別の実施形態〕
次に別実施形態を列記する。
前述の各実施形態では、空調対象域１からの還気空気ＲＡと外調機３による調整済み外気ＯＡ′との混合空気ＭＡを空気冷却器１０の調整対象空気とする例を示したが、空気冷却器１０により冷却する調整対象空気は、空調対象域１からの還気空気ＲＡと未調整外気ＯＡとの混合空気であってもよく、また、その全量が空調対象域１からの還気空気ＲＡであってもよく、空調対象域１からの還気空気ＲＡを含む空気であれば、空調対象域１の用途上、どのような空気であってもよい。そしてまた、場合によっては、その全量が外気であってもよい。

本発明による空調システムは、環境試験室に限らず、種々の用途の空調対象域に対する温湿度調整に使用でき、特に、環境試験室の如く目標温湿度状態ｔｍ，ｘｍが広い変更範囲において変更される空調対象域の温湿度調整に好適である。

冷凍回路１６において循環させる冷媒ｒには、フロン系冷媒、アンモニア、二酸化炭素、あるいは、それ以外のフロン代替冷媒など、各種のものを使用できる。

空調システムの全体構成図 第１実施形態における冷凍回路の構成図 （イ）低温モード運転の運転サイクルを示すモリエル線図、及び、（ロ）高温モード運転の運転サイクルを示すモリエル線図 （イ）低温モード運転での温湿度調整形態を示す湿り空気線図、及び、（ロ）高温モード運転での温湿度調整形態を示す湿り空気線図 （イ）第２実施形態における冷凍回路の構成図、及び、（ロ）高温モード運転の運転サイクルを示すモリエル線図 （イ）参考例における冷凍回路の構成図、及び、（ロ）運転サイクルを示すモリエル線図 （イ）第３実施形態における冷凍回路の構成図、及び、（ロ）第３実施形態における空調機の構成図 従来例を示す空調システムのシステム構成図 他の従来例を示す空調システムのシステム構成図

１６ 冷凍回路
１０ 蒸発器，空気冷却器
１１，１２ システム構成要素
１ 空調対象域
ｔｍ，ｘｍ 目標温湿度状態
１３ 制御手段
ｔｅ 冷媒蒸発温度
Ｋ 設定演算基準
ｔｅｍ 目標蒸発温度
２２ 圧縮機
１７ 凝縮器
１８ 膨張弁
１９ 液ポンプ
ｒ 冷媒
ｔｃ 冷媒凝縮温度
Ｗ 放熱用流体
ｐｓ 圧縮機吸入冷媒の圧力
ｐｓｓ 設定上限圧力
２３ 吸入圧力調整弁
２９ 冷媒利用空気加熱器，補助空気加熱器
ＭＡ 調整対象空気
ｆ 通気経路
Δｔｅ 蒸発温度偏差

Claims (6)

1. 冷凍回路の蒸発器として機能する空調対象域用の空気冷却器を備えるとともに、この空気冷却器を含むシステム構成要素を制御して空調対象域を目標の温湿度状態に調整する制御手段を備える空調システムであって、
   前記冷凍回路における凝縮器から膨張弁への冷媒路部分に液ポンプを設けるとともに、
   前記冷凍回路における前記蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に、圧縮機吸入冷媒の圧力を設定上限圧力以下に維持する吸入圧力調整弁を設け、
   前記制御手段は、目標温湿度状態と前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度との相関を設定した設定演算基準に基づいて、現状の目標温湿度状態に対応する冷媒蒸発温度を演算するとともに、
   その演算した冷媒蒸発温度を目標蒸発温度として、
   その目標蒸発温度が設定閾温度以下とのときには、前記液ポンプを停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、液ポンプ用のバイパス路を通じ停止状態の前記液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機の運転により冷媒を循環させながら、その圧縮機の出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する低温モード運転を実施し、
   前記目標蒸発温度が前記設定閾温度より高いときには、前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機及び前記液ポンプの運転により冷媒を循環させながら、それら圧縮機又は液ポンプの出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する高温モード運転を実施する構成にしてある空調システム。
2. 冷凍回路の蒸発器として機能する空調対象域用の空気冷却器を備えるとともに、この空気冷却器を含むシステム構成要素を制御して空調対象域を目標の温湿度状態に調整する制御手段を備える空調システムであって、
   前記冷凍回路における凝縮器から膨張弁への冷媒路部分に液ポンプを設けるとともに、
   前記冷凍回路における前記蒸発器から圧縮機への冷媒路部分に、圧縮機吸入冷媒の圧力を設定上限圧力以下に維持する吸入圧力調整弁を設け、
   前記制御手段は、目標温湿度状態と前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度との相関を設定した設定演算基準に基づいて、現状の目標温湿度状態に対応する冷媒蒸発温度を演算するとともに、
   その演算した冷媒蒸発温度を目標蒸発温度として、
   その目標蒸発温度が設定閾温度以下のときには、前記液ポンプを停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、液ポンプ用のバイパス路を通じ停止状態の前記液ポンプを迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記液ポンプを通過させて冷媒を循環させる形態で、前記圧縮機の運転により冷媒を循環させながら、その圧縮機の出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する低温モード運転を実施し、
   前記目標蒸発温度が前記設定閾温度より高いときには、前記圧縮機を停止した状態で前記冷凍回路において、前記膨張弁を通過させて冷媒を循環させる形態で、かつ、圧縮機用のバイパス路を通じ停止状態の前記圧縮機を迂回させて冷媒を循環させる形態又は停止状態の前記圧縮機を通過させて冷媒を循環させる形態で、前記液ポンプの運転により冷媒を循環させながら、その液ポンプの出力を調整することで前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整する高温モード運転を実施する構成にしてある空調システム。
3. 前記制御手段は、前記高温モード運転において前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を前記冷凍回路の凝縮器における冷媒凝縮温度よりも高温にする運転状態を前記液ポンプの運転により現出する構成にしてある請求項１又は２記載の空調システム。
4. 前記制御手段は、前記冷凍回路の凝縮器において冷媒と熱交換させる放熱用流体の流量又は温度を調整することで前記凝縮器における冷媒凝縮温度を目標蒸発温度に応じて調整する構成にしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の空調システム。
5. 前記冷凍回路の圧縮機から送出される高圧冷媒の一部を熱源として空気を加熱する冷媒利用空気加熱器を設けてある請求項１〜４のいずれか１項に記載の空調システム。
6. 前記空気冷却器と補助空気加熱器とを、その順に空気流れ方向の上流側から並べて調整対象空気の通気経路に配置し、
   前記制御手段は、前記空気冷却器としての蒸発器における冷媒蒸発温度を目標蒸発温度に調整することに併行して、その冷媒蒸発温度と目標蒸発温度との検出偏差に応じ前記補助空気加熱器の出力を偏差解消方向へ調整する構成にしてある請求項１〜５のいずれか１項に記載の空調システム。

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