JP4848480B2 - デシカント空調機の処理空気温度制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、デシカント空調システム内及び空調室内において、非結露化（ドレンレス）を達成し、かつ７０％以上の相対湿度の累積頻度が３０％を越えない環境を実現することにより、カビの発生を抑え、健康への悪影響を及ぼさない空調環境を実現したデシカント空調機の処理空気温度制御方法及びその装置に関する。

近年、室内の結露を原因とする室内におけるカビ発生などの問題が顕著となっている。高湿度や結露による被害は、建物の腐朽のほか、カビ毒などによる生物起源のＩＡＱ（Ｉｎｄｏｏｒ Ａｉｒ Ｑｕａｌｉｔｙ）の悪化や健康への悪影響を意味しており、世界的にダンプハウス又はダンプビルディングと称される問題となっている。

従来除湿空調方式としては、冷却除湿方式が多く使用されているが、結露水を受けているドレンパン等の清掃が不十分である場合が多く、カビの発生を招き、ＩＡＱの低下を招いている。また除湿空調方式には、デシカント空調システムがある。
例えば特許文献１（特開２００１−２４１６９３号公報）には、熱源としてヒートポンプを用いた従来のデシカント除湿空調装置が開示されている。
図１５は、特許文献１に開示されたデシカント除湿空調装置の構成図である。

図１５に図示された空気調和装置０１０は、室内の冷房を行なうものであり、冷媒回路０２０と調湿機構０３０とを備えている。冷媒回路０２０は、圧縮機０２１、放熱器０２２、膨張弁０２３及び吸熱器０２４を順に接続して、ＣＯ_２を冷媒とした超臨界圧サイクルを行なうヒートポンプを構成している。
調湿機構０３０には、デシカントロータ０３１が設けられ、吸熱器０２４には、デシカントロータ０３１により減湿した第１空気０６１（空調対象室に供給される空気ＳＡ）を供給し、また放熱器０２２で加熱された第２空気０６２（空調対象室内空気ＲＡ又は外気ＯＡ等が利用される）を利用して、デシカントロータ０３１を再生する。そして減湿されて冷却された第１空気を空調対象室内に供給することによって、ドレンや着霜の問題を回避している。

デシカントロータは、従来公知のものであり、円板状に形成されるとともにハニカム状に形成され、その厚さ方向に空気が貫通できるように構成されている。デシカントロータの表面には、多孔性の無機化合物を主成分とする固体吸着物が設けられている。この多孔性の無機化合物としては、細孔径が０．１〜２０ｎｍ程度で水分を吸着するもの、例えばゼオライトやシリカゲル等が使用される。またデシカントロータは、モータ（図示略）によって駆動されて、中心軸回りに回転し、空調対象室に供給される処理空気からの吸湿と再生空気（空調対象室内空気又は外気等が利用される）に対する放湿とを連続的に行なう。

また特許文献２（特開２００１−１０８３０９号公報）には、かかるデシカント空調システムを適用した除湿装置において、減湿及び冷却された吸熱器０２４の下流側の第１空気０６１の流路に湿度検出器を設け、該検出値が設定値を超えると、第１空気０６１をバイパス経路にバイパスさせてデシカントロータ０３１に戻すように構成して、空調対象室内に供給される第１空気０６１の湿度を設定値以下に下げ、快適な室内環境を維持するようにした発明が開示されている。

特開２００１−２４１６９３号公報 特開２００１−１０８３０９号公報

しかしながら特許文献１に開示されたような従来のデシカント空調システムは、デシカントロータの上流側にプレクーラ（冷凍機）を取り付けて、冷却除湿を組み合わせた方式におけるプレクーラによる結露の発生や、除湿処理した空気を前記吸熱器０２４で冷却する時の結露の発生に対して配慮されておらず、このためプレクーラ時又は除湿処理した空気の冷却時にドレンが発生し、ＩＡＱの低下を招いている。
また前述の特許文献２に開示された発明では、空調空間（空調対象室）に設定値以上の湿度を有する空気が供給されることを防止することはできるが、プレクーラ時の結露の発生や処理空気を冷却するアフタクーラ（図１１の吸熱器０２４）における結露の発生を防止することはできない。

また各室内に配置されたファンコイルユニットの下流側において相対湿度７０％の累積頻度が３０％を越えると、カビなどの微生物の生育速度がこの頻度に比例して速くなることが報告されており、ＩＡＱの悪化を防ぐにはこの点も配慮しなければならない。
そのためデシカント空調機の処理空気のアフタクーラにおいて上記の条件を満たす必要がある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、デシカント空調システム内及び空調室内において非結露（ドレンレス）を達成し、かつ７０％以上の相対湿度の累積頻度が３０％を越えない環境を実現することにより、カビの発生を抑え、ＩＡＱの向上を達成することを目的とする。
また本発明は、排熱のない場合にも安定した再生用熱エネルギが確保できる汎用性のある高効率なデシカント空調システムを実現することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の処理空気温度制御方法の第１の構成は、処理空気流路と再生空気流路とに跨って配設され、該処理空気からの吸湿と該再生空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
ＣＯ _２ 冷媒循環経路に、圧縮機、冷媒ガスクーラとしてのエアヒータ、膨張手段、冷媒蒸発器としてのアフタクーラ及び圧縮機が介設されて、ＣＯ _２ を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、前記エアヒータによりデシカントロータ上流側の再生空気を加熱するとともに、前記アフタクーラによりデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するヒートポンプとを備え、
前記デシカントロータで除湿され前記アフタクーラで冷却された処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調機の処理空気温度制御方法において、
前記圧縮機のＣＯ _２ 冷媒ガス吸入量を連続的に調整できる吸入圧調整弁を備えた超臨界圧サイクルであって
前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、
該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、吸入圧調整弁を開方向に制御し、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、吸入圧調整弁を閉じる方向に制御し、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御することを特徴とする。

前記第１の構成において、吸湿剤としてシリカゲル等を用いた現状のデシカントロータの再生温度が８０℃程度であることから、ヒートポンプの冷媒は超臨界圧サイクルにより高温の空気が取り出せるＣＯ_２を用いる。これによってヒートポンプによる処理空気冷却の排熱を利用してデシカントロータの再生を行なうことができる。
従来ＣＯ_２ヒートポンプの超臨界圧サイクルは、放熱側（エアヒータ）で冷媒温度が一定となる凝縮過程が存在しないため、高温の空気を発生させることができる。しかしエアヒータに供給する空気の温度が変わると、冷却熱量が変化してアフタクーラ（蒸発器）において冷却不足や、処理空気が過剰に冷却されたり、場合によってはアフタクーラで結露が発生したりすることになる。

前記第１の構成において、処理空気は、デシカントロータで除湿され、水蒸気も吸着熱により６５℃程度まで昇温する。昇温した空気はアフタクーラにより２６℃程度まで冷却され、処理空気として各空調対象室内に供給する。処理空気は、例えば外気あるいは空調対象室内から排出した空気を循環して利用できる。また処理空気は、例えば各室内に設けられたファンコイルユニットを介して室内に供給してもよい。ファンコイルユニットは、ホテルなど大型の建物で使用され、各室内の温度を個別に調整するための冷暖房設備であり、この既設のファンコイルユニットに室外機としてデシカント空調機を設け、ファンコイルユニットでは、デシカント空調機で除湿・冷却した処理空気と室内の空気を取り込んで冷却するものである。

各室内からの排気は、デシカントロータの再生（除湿）に使うことができ、ＣＯ_２冷媒の超臨界ガスと空気とを熱交換するエアヒータにより８０℃程度に加熱され、デシカントロータの再生（除湿）に使われた後に排気される。
また圧縮機駆動モータの回転数は、潤滑油の潤滑不良が生じない範囲でインバータ制御される。圧縮機の駆動モータには通常誘導電動機が使用されており、誘導電動機の回転数は周波数に比例する。従って駆動モータの周波数が低下すると、潤滑油の潤滑不良が生じるため、潤滑不良が生じない範囲で駆動モータの回転数をインバータ制御する。

本発明の前記第１の制御方法において、好ましくは、前記圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲の下限値まで低下させても前記空気温度が設定値より低下する場合は、
前記圧縮機駆動モータの回転数を前記下限値に固定し、
次に前記吸入圧調整弁を閉じる方向に制御して前記圧縮機の吸入圧力を低下させることにより、前記空気温度が設定値となるように制御する。

また本発明方法の第２の構成は、
前記アフタクーラから冷水タンクを介して前記アフタクーラに冷水を循環する冷水循環経路と、
前記冷水循環経路上に設けた冷水の温度調整手段とを備え、
前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、
該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を低下させる制御を行い、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を上昇させる制御を行い、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御することを特徴とする。

前記第２の構成においては、前記アフタクーラの冷却機能は、ＣＯ_２ヒートポンプの蒸発器で冷却した冷水を前記冷水タンクを経て前記アフタクーラに供給することで付与され、前記アフタクーラの出口側空気温度が設定値となるように、圧縮機駆動モータの回転数とアフタクーラに供給する冷水の温度とを制御する。
デシカントロータ通過後の処理空気温度が低下する場合や、エアヒータ入口側の再生空気温度が低下したときは、冷却能力が余剰になる。圧縮機駆動モータの回転数が前記下限値において冷熱が余剰になる場合は、冷水タンクの冷水温度及びＣＯ_２ヒートポンプの蒸発温度が低下する。
しかしこの第２の構成では、アフタクーラに供給する冷水の温度を制御することにより、蒸発温度は、結露が発生するまで低下することはない。

前記第２の構成において、好ましくは、前記冷水タンクの温度及び建物の空調対象室内に設けたファンコイルユニットを含む既存の冷温水製造ユニットに付設された冷温水タンクの温度を検出し、
該冷水タンクの温度が該冷温水タンクの温度より低下した場合に、前記冷水タンク及び冷温水タンク間で水を循環させて前記冷水タンク内の水温を上昇させるようにする。

冷水タンクの冷水温度が低下し、ＣＯ_２ヒートポンプの蒸発温度が低下することによって、ヒートポンプのＣＯＰが低下することを避けるために、ファンコイルユニット用の既存の冷温水タンクの冷水温度及び冷水タンクの冷水温度を温度センサによって検出し、冷水タンクの冷水温度が冷温水タンクの冷水温度より低下した場合には、両タンク間の冷水を循環させて、冷水タンクの冷水温度を上昇させるように制御する。
逆にデシカントロータ通過後の処理空気温度が上昇した場合や、エアヒータ入口側再生空気温度が上昇した場合は冷却不足となる。このときは圧縮機駆動モータの周波数を前記下限値から次第に上げていくことにより、冷却不足を解消する。

また本発明は、
ヒートポンプの冷媒循環経路に介在させた蒸発器から冷水タンクを経てデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラに冷水を供給し、
該アフタクーラの出口側処理空気の湿度を検出し、
該湿度検出値に基づいて、前記圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲でインバータ制御することにより前記アフタクーラの出口側空気湿度を設定値になるように制御してもよい。

かかる構成では、デシカントロータにおける水分の脱着に必要な再生空気の熱量、即ちデシカントロータ上流側でエアヒータから再生空気に付加される加熱量を基準にして制御を行なうものである。エアヒータの加熱量は、デシカントロータ下流側の処理空気の湿度と一義的な関係にあり、該湿度を検出することにより算定できるので、デシカントロータ下流側に配設されたエアヒータ出口側の処理空気経路に湿度センサを設け、その検出値に基づいて圧縮機駆動モータの回転数を制御する。

圧縮機駆動モータの回転数を制御して、エアヒータ出口側の処理空気の湿度を設定値に保持することにより、高いＩＡＱを確保することができる。
なおエアヒータの加熱量を基準としたことで、夏季の高湿度条件下などでは、エアヒータの加熱量が大きくなり、ヒートポンプによる冷却と加熱を行なうと、冷却熱量が余剰となる。アフタクーラを直接ＣＯ_２冷媒で冷却すると、蒸発温度及び空気温度が低下しすぎて、ＩＡＱが低下するとともに、蒸発温度の低下によりＣＯＰが低下する。

これを回避するため、蒸発器とアフタクーラの間に水を冷却媒体として用いる。即ちヒートポンプの冷媒循環経路に介在させた蒸発器から冷水タンクを経てデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラに冷水を供給し、アフタクーラの出口側処理空気の温度を検出し、該温度が設定値になるように該アフタクーラに供給する冷水の温度を制御する。これによって相対湿度７０％以上の累積頻度が３０％を越えない空調環境を作り出すことができる。

なお冷熱量が余剰となり、冷水タンク内の水温が低下する場合には、建物のファンコイルユニットなどを含む室内機のチラーユニットなどの排熱水の排熱を利用して該冷水タンク内の冷水温度が低下しすぎないように制御する。
これによりＣＯ_２ヒートポンプの蒸発圧力の低下を抑えながら、効率の良い運転ができるとともに、室内機のチラーユニットの凝縮温度を下げることにより、室内機の効率も上げることが可能となる。

また本発明は、デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気の湿度を検出し、該湿度検出値に基づいて、ヒートポンプの圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲でインバータ制御してアフタクーラの出口側処理空気の湿度を設定値に保持するとともに、アフタクーラの出口側処理空気の温度を検出し、デシカントロータ下流側の再生空気の一部をヒートポンプを構成する蒸発器と熱交換させ、該蒸発器の冷媒蒸発温度の低下を抑えることによりアフタクーラの出口側空気温度を設定値になるように制御してもよい。

前記構成により、アフタクーラの出口側処理空気の湿度を設定値に保持するとともに、アフタクーラの出口側空気温度の低下を防止して、カビなどが生えない高いＩＡＱ環境を維持することができる。

また本発明装置の第１の構成は、
処理空気流路と再生空気流路とに跨って配設され、該処理空気からの吸湿と該再生空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
ＣＯ _２ 冷媒循環経路に、圧縮機、冷媒ガスクーラとしてのエアヒータ、膨張手段、冷媒蒸発器としてのアフタクーラ及び圧縮機が介設されて、ＣＯ _２ を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、前記エアヒータによりデシカントロータ上流側の再生空気を加熱するとともに、前記アフタクーラによりデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するヒートポンプとを備え、
前記デシカントロータで除湿され前記アフタクーラで冷却された処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調機において、
入口側にＣＯ _２ 冷媒ガス吸入量を調整できる吸入圧調整弁を備えた圧縮機と
前記ヒートポンプの圧縮機駆動モータの回転数を制御可能とするインバータ装置と、
前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出するセンサと、
前記センサによりアフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、
該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、吸入圧調整弁を開方向に制御し、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、吸入圧調整弁を閉じる方向に制御し、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。

前記第１の構成は、本発明方法の前記第１の構成を実施するための装置である。なお前記吸入圧調整弁は、リニアバルブのような連続的に絞り量が自動で調整できる弁を用いることが望ましい。
なおこのような連続的な絞りを行う自動弁は高価であるため、前記吸入圧調整弁を前記圧縮機の吸入配管に並列に接続され各個にキャピラリチューブ又は手動弁及び電磁弁を付設した複数の配管で構成し、前記電磁弁を用いて段階的に冷媒流路を切り替えて吸入圧を制御するようにしてもよい。

処理空気流路と再生空気流路とに跨って配設され、該処理空気からの吸湿と該再生空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
ＣＯ _２ 冷媒循環経路に、圧縮機、冷媒ガスクーラとしてのエアヒータ、膨張手段、冷媒蒸発器としてのアフタクーラ及び圧縮機が介設されて、ＣＯ _２ を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、前記エアヒータによりデシカントロータ上流側の再生空気を加熱するとともに、前記アフタクーラによりデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するヒートポンプとを備え、
前記デシカントロータで除湿され前記アフタクーラで冷却された処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調機において、
前記アフタクーラから冷水タンクを介して前記アフタクーラに冷水を循環する冷水循環経路と、
前記冷水循環経路上に設けた冷水の温度調整手段とを備え、
該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を低下させる制御を行い、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を上昇させる制御を行い、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御する制御装置を備えたものである。

前記第２の構成は、本発明方法の前記第２の構成を実施するためのものである。好ましくは、前記冷水の温度調整手段が、
前記冷水タンクから前記アフタクーラに冷水を循環する冷水循環経路に介設されたポンプと、
前記アフタクーラと冷水タンク間を循環する経路と水タンクを経由しない経路が選択できる選択位置に三方弁を設け、前記制御装置により前記三方弁を切り替え制御して、前記アフタクーラに供給される冷水の温度を制御するように構成する。前記三方弁の切り替え操作によって前記アフタクーラに供給される冷水の温度を調節し、これによって前記アフタクーラにおいて結露の発生を生じないようにすることができる。

また前記第２の構成において、好ましくは、前記冷水タンクの温度を検出するセンサと、
建物の空調対象室内に設けたファンコイルユニットを含む既存の冷温水製造ユニットに付属した冷温水タンクの温度を検出するセンサと、
前記冷水タンク及び冷温水タンクを結ぶ水循環管路と、
該水循環管路に介設されたポンプと、
前記冷水タンクの温度が前記冷温水タンクの温度より低下したときに、前記水循環管路を介して両タンク間の水を循環させて前記冷水タンク内の水温を上昇させる制御装置とを備えるようにする。

かかる構成により、既存の冷温水製造ユニットに付属した冷温水タンクの冷温水温度及び前記冷水タンクの冷水温度を前記温度センサによって検出し、該冷水タンクの冷水温度が該冷温水タンクの冷温水温度より低下した場合には、両タンク間の冷水を循環させて、冷水タンクの冷水温度を上昇させるように制御する。

本発明方法の第１の構成によれば、前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、該処理空気温度検出値に基づいて、前記ヒートポンプの圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲でインバータ制御するとともに、前記圧縮機の吸入圧力を制御することにより、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御することにより、デシカント空調システムを構成する機器及び空調室内において、特にプレクーラ時やアフタクーラにおける結露の発生を確実に防止することができるとともに、７０％以上の相対湿度の累積頻度が３０％を越えない環境を実現することができ、これによってカビの発生を抑え、ＩＡＱの向上を達成することができる。

またＣＯ_２を冷媒とした超臨界圧サイクルを行なうヒートポンプを用いているため、エアヒータ（凝縮器）で冷媒温度が一定となる凝縮過程が存在しないため、エアヒータで高温の再生空気を発生させることができ、安定した再生用熱エネルギを確保することができる。

また本発明方法の第２の構成によれば、前記ヒートポンプの冷媒循環経路に介在させた蒸発器から冷水タンクを経て前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラに冷水を供給し、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、該空気温度検出値に基づいて、前記圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲でインバータ制御するとともに、前記アフタクーラに供給する冷水の温度を制御することにより、前記アフタクーラの出口側空気温度を設定値になるように制御するため、本発明方法の前記第１の構成と同様に、結露の発生を確実に防止することができるとともに、安定した再生用熱エネルギを確保することができる。

また本発明の第２の制御方法において、好ましくは、前記冷水タンクの温度及び建物の空調対象室内に設けたファンコイルユニットを含む既存の冷温水製造ユニットに付設された冷温水タンクの温度を検出し、前記冷水タンクの温度が前記冷温水タンクの温度より低下した場合に、前記両タンク間の水を循環させて前記冷水タンク内の水温を上昇させることにより、既設の設備を利用して、簡易に結露の発生を防止することができる。また併せてヒートポンプのＣＯＰの低下を防止することができる。

また本発明方法の第３の構成によれば、デシカントロータ下流側に配設されたエアヒータ出口側の処理空気経路に湿度センサを設け、その検出値に基づいて圧縮機駆動モータの回転数を制御することにより、処理空気の湿度を設定値以下として、デシカントロータ下流側の機器類及び空調対象室でカビ等の発生を防止し、また蒸発器とアフタクーラの間に水を冷却媒体として用い、かつデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラに冷水を供給し、アフタクーラの出口側処理空気の温度を検出し、該温度が設定値になるように該アフタクーラに供給する冷水の温度を制御することにより、相対湿度７０％以上の累積頻度が３０％を越えない空調環境を作り出すことができる。

なお冷熱量が余剰となり、冷水タンク内の水温が低下する場合には、建物のファンコイルユニットなどを含む室内機のチラーユニットなどの排熱水タンクの排熱を利用して該冷水タンク内の冷水温度が低下しすぎないように制御することにより、ＣＯ_２ヒートポンプの蒸発圧力の低下を抑えながら、効率の良い運転ができるとともに、室内機のチラーユニットの凝縮温度を下げることにより、室内機の効率も上げることが可能となる。

また本発明方法の第４の構成によれば、デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気の湿度を検出し、該湿度検出値に基づいて、ヒートポンプの圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲でインバータ制御するとともに、前記エアヒータの出口側処理空気の温度を検出し、デシカントロータ下流側の再生空気の一部を前記ヒートポンプを構成する蒸発器と熱交換させ、該蒸発器の冷媒蒸発温度の低下を抑えることによりアフタクーラの出口側空気温度を設定値になるように制御することにより、アフタクーラの出口側処理空気の湿度及び温度を設定値に保持して、カビ等の発生を抑え、良好な空調環境を達成することができる。

また本発明装置の第１の構成によれば、前記ヒートポンプの圧縮機駆動モータの周波数を制御可能とするインバータ装置と、前記圧縮機の入口側に設けられた吸入圧調整弁と、前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出するセンサと、該処理空気温度検出値に基づいて、前記圧縮機の駆動モータの周波数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲でインバータ制御するとともに、前記圧縮機の吸入圧力を制御することにより、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御する制御装置とを備えたことにより、本発明の前記第１の制御方法を確実に実施することができ、前記第１の制御方法によって奏される作用効果を得ることができる。

また本発明装置の前記第１の構成において、前記吸入圧調整弁を前記圧縮機の吸入配管に並列に接続され各個にキャピラリチューブ又は手動弁及び電磁弁を付設した複数の配管で構成すれば、安価な装置で圧縮機の吸入圧の調整を行なうことができる。

また本発明装置の前記第２の構成によれば、前記ヒートポンプの冷媒循環経路に介在させた蒸発器と、前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラと、前記蒸発器から第１の水タンクを介して冷水を前記アフタクーラに供給する冷水循環路と、前記第１の水タンクから前記アフタクーラに供給する冷水の温度調整手段と、前記アフタクーラの出口側空気温度検出値に基づいて、前記圧縮機駆動モータの周波数と前記アフタクーラに供給する冷水の温度とを制御することにより、前記アフタクーラの出口側空気温度を設定値になるように制御する制御装置とを備えたことにより、本発明の前記第２の制御方法を確実に実施することができ、前記第２の制御方法によって奏される作用効果を得ることができる。

また本発明の前記第２の制御装置において、好ましくは、前記冷水温度調整手段を、前記冷水タンクから前記アフタクーラに冷水を循環する冷水循環経路に介設されたポンプと、
前記アフタクーラから前記冷水タンクに冷水を戻す戻し管に介設され、冷水を前記冷水タンク又は該アフタクーラへの冷水供給管に切り替え可能に構成された三方弁とからなり、前記制御装置により前記三方弁を切り替え制御して、前記アフタクーラに供給される冷水の温度を制御するように構成したことにより、三方弁を用いた簡単な構成で、前記アフタクーラに供給される冷水の温度を調節できるため、前記アフタクーラ等において結露の発生を確実に防止することができる。

また本発明の前記第２の制御装置において、好ましくは、前記第１の水タンクの温度を検出するセンサと、建物の空調対象室内に設けたファンコイルユニットを用いた冷暖房設備に付属した第２の水タンクの温度を検出するセンサと、前記第１の水タンク及び第２の水タンクを結ぶ冷水循環管路と、該冷水循環管路に介設されたポンプと、前記第１の水タンクの温度が前記第２の水タンクの温度より低下した場合に、前記第１及び第２の水タンク間の水を循環させて前記第１の水タンク内の水温を上昇させる制御装置とを備えれば、既存の冷暖房設備を利用して、簡易に前記第１水タンクの水温の低下を防止でき、これによって冷却能力に余剰が生じた場合に、前記前記第１水タンクの水温の低下を防止でき、ヒートポンプのＣＯＰが低下することを避けることができる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明装置の第１実施例の全体構成図、図２は第１実施例の制御工程を示すフローチャート、図３は、吸入圧調整弁の別な例を示す構成図、図４は、本発明の第２実施例の全体構成図、図５は第２実施例の制御系を示すブロック線図、図６及び図７は、前記第２実施例の制御工程を示すフローチャートである。

図８は、前記第２実施例における制御例を示す線図、図９は、前記第２実施例における運転例を示す構成図、図１０は、前記第２実施例における別な運転例を示す構成図、図１１は、本発明の第３実施例の全体構成図、図１２は、前記第３実施例の制御系を示すブロック線図、図１３は、本発明の第４実施例の全体構成図、図１４は、前記第４実施例の制御系を示すブロック線図である。

図１において、本実施例で空調対象となる建物の部屋（空調対象室）１１内の空気ＲＡは、再生空気経路Ｂを通って最終的に外部に排気（ＥＡ）される。一方外気ＯＡが、ファン１４によって処理空気経路Ａに供給され、再生空気経路Ｂには空調空間１１から室内空気ＲＡがファン１５によって供給される。

またＣＯ_２を冷媒として超臨界圧サイクルを構成するヒートポンプＨＰが設けられ、ヒートポンプＨＰのＣＯ_２冷媒循環経路Ｃには、圧縮機２１、エアヒータ（ガスクーラ）２３、膨張弁２４、アフタクーラ（蒸発器）２５及び圧縮機２１の吸入側に設けられた吸入圧調整弁２６が介設されている。圧縮機２１の駆動モータ２２はインバータ２７によりその回転数が無段階に制御される。

エアヒータ２３は、デシカントロータ１２の上流側の再生空気経路Ｂに介設されて、再生空気ＢにヒートポンプＨＰの排熱を与え、またアフタクーラ２５は、顕熱ロータ１３の下流側の処理空気経路１４に介設されて、処理空気を冷却する。
処理空気経路Ａと再生空気経路Ｂとに跨って配設された除湿ロータ（デシカントロータ）１２は、前述のとおりロータ表面に多孔性の無機化合物を主成分とする固体吸着物が設けられ、駆動モータ（図示略）によって駆動されて、中心軸回りに回転し、処理空気Ａからの吸湿と再生空気Ｂに対する放湿とを連続的に行なう。

また顕熱ロータ１３は、処理空気経路Ａと再生空気経路Ｂとに跨って配設され、処理空気Ａと再生空気Ｂとの間の補助的な熱交換機能を有し、処理空気Ａを冷却し、再生空気Ｂを加熱する役目をもつ。なお顕熱ロータ１３は必要に応じ選択的に設けられる。

各空調対象室１１には各室内の温度を個別に調整するための冷暖房設備であるファンコイルユニット１６が設けられ、処理空気経路Ａに導入された外気ＯＡは、処理空気経路Ａで除湿及び温度制御された後、このファンコイルユニット１６で温度調節され、空調対象室内１１に供給される。またファンコイルユニット１６は、循環経路６４で室内１１の空気を循環して温度調整を行なう。

アフタクーラ２５下流側の処理空気経路Ａには温度センサ１７が設けられ、温度センサ１７の温度検出値は制御装置３１に入力され、制御装置３１では、該温度検出値に基づいて吸入圧調整弁２６の開度及び圧縮機２１の駆動モータ（誘導電動機）２２の周波数を３０Ｈｚ以上の範囲で制御することにより、アフタクーラ２５の下流側の処理空気の温度を設定値に制御する。なお吸入圧調整弁２６は、リニアバルブのような連続的に絞り量を自動調整できるバルブである。

本第１実施例において、圧縮機２１は油冷式レシプロ型圧縮機であり、潤滑機能と冷却機能を兼ねる潤滑油は、ＣＯ_２冷媒用の合成油を使用しており、また圧縮機２１の駆動モータ２２は４極式誘導電動機であり、レシプロ式圧縮機２１の潤滑機能維持の観点から駆動モータ２２の周波数を３０Ｈｚ以上の範囲でインバータ制御する。

かかる第１実施例の装置において、外気ＯＡは、ファン１４により処理空気経路Ａに導入され、除湿ロータ１２で除湿され、水蒸気の吸着熱により６５℃程度まで昇温する。昇温した処理空気Ａは、顕熱ロータ１３で冷却された後、アフタクーラ２５により２６℃まで冷却され、各室内に設けられたファンコイルユニット１６を介して空調対象室１１内に供給される。
また空調対象室１１内の空気ＲＡは、ファン１５によって再生空気経路Ｂに導入され、ＣＯ_２冷媒の超臨界ガスと室内空気ＲＡとを熱交換するエアヒータ２３により８０℃程度に加熱され、除湿ロータ１２の再生に使われた後、外部に排気される。

第１実施例装置の制御方法を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２において、圧縮機２１の運転開始後（ＳＴ１）、アフタクーラ２５出口の処理空気温度ＴＥの制御は、温度センサ１７の検出値に基づき、圧縮機駆動モータ２２の周波数をインバータ２７により３０Ｈｚ以上の範囲で制御することにより、設定値（２６℃）になるように制御する。即ち処理空気温度ＴＥが設定値より高い場合は（ＳＴ４）、吸入圧調整弁２６を開方向に制御し（ＳＴ８，９）、さらにモータ周波数を上げていく（ＳＴ１０，１１）。

圧縮機モータ２２の周波数は、３０Ｈｚ未満になると、冷凍機油の潤滑不良が起こるため、圧縮機モータ２２の周波数を３０Ｈｚまで低下させても、処理空気温度ＴＥが設定値より低下する場合は、圧縮機モータ２２の周波数を３０Ｈｚに固定して（ＳＴ５）、吸入圧調整弁２６を閉じる方向に動かし（ＳＴ６）、蒸発温度を低下させずに吸入圧力を低下させることにより、処理空気温度ＴＥが設定値となるように制御する。

図３は、吸入圧調整弁１７の別の構成例を示す。吸入圧調整弁１７として連続的な絞りを行なう自動弁を用いると高価であるため、圧縮機２１の吸入配管４１に、キャピラリチューブ又は手動弁４２及び電磁弁４３を付設した複数の分岐配管４４を並列に接続し、電磁弁４３を用いて段階的に冷媒流路を切り替えて吸入圧力の制御を行うようにする。
これによって安価な吸入圧調整弁１７により圧縮機吸入圧力の制御を行うことができる。

かかる第１実施例によれば、ファンコイルユニット１６を含むデシカント空調機を構成する全機器類に亘って結露の発生を確実に防止でき、特にプレクーラ時やアフタクーラにおける結露の発生を確実に防止することができるとともに、７０％以上の相対湿度の累積頻度が３０％を越えない環境を実現することにより、カビの発生を抑え、ＩＡＱの向上を達成することができる。
またＣＯ_２を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成するヒートポンプを用いているため、エアヒータ２３で冷媒温度が一定となる凝縮過程が存在しないため、エアヒータで高温の再生空気を発生させることができ、安定した再生用熱エネルギを確保することができる。

次に本発明の第２実施例を図４〜７に基づいて説明する。図４〜６において、前記第１実施例を示す図１及び２と同一符号を付した部材又は機器は、同一構造・機能の部材又は機器であり、それらの説明を省略する。即ち第２実施例でも第１実施例と同様に、ＣＯ_２冷媒を用いた超臨界圧サイクルを構成するヒートポンプＨＰを具備し、また圧縮機２１及び駆動モータ２２の構造、機能及び使用している潤滑油は、第１実施例と同一である。

図４において、ヒートポンプＨＰのＣＯ_２冷媒循環経路Ｃに介設された蒸発器５１は、冷水循環経路５５を介して水タンクIと接続され、水タンクIと処理空気経路Ａに介設されたアフタクーラ２５とは、冷水循環経路５７を介して接続されている。かかる構成によって、蒸発器５１で製造された冷水が、冷水循環経路５５、水タンクI及び冷水循環経路５７を経由してアフタクーラ２５に供給される。

冷水循環経路５５では戻り配管に設けられたポンプ５６によって蒸発器５１及び水タンクI間を冷水が循環している。また水タンクI及びアフタクーラ２５間ではポンプ５８によって冷水循環経路５７を冷水が循環している。冷水循環経路５７の戻り配管５７ｂには電動三方弁５４が介設され、冷水を水タンクIに直接戻す戻り配管５７ｂ又はアフタクーラ２５側に冷水を戻す分岐管５７ｃに流路を切り替えることができる。

また別途ホテルなどの建物で使用されているファンコイルユニット１６を用いた既存の冷暖房設備Ｄが配設されており、冷水又は温水製造ユニット６１でつくり出された冷水又は温水は水タンクIIに貯留され、ファンコイルユニット１６に供給される。ファンコイルユニット１６及び水タンクII間は循環経路６３によって冷水又は温水が循環され、冷温水製造ユニット６１及び水タンクII間は循環経路６２によって冷水又は温水が循環される。水タンクI及び水タンクII間に設けられた冷水循環経路５９では、ポンプ６０により冷水が循環されている。

次に第２実施例の制御系を図５により説明する。図５において、制御装置６４は、アフタクーラ２５の出口側処理空気の温度を検出する温度センサ１７の検出値を入力して、圧縮機駆動モータ２２の周波数を制御するインバータ２７を制御するとともに、三方弁５４を制御して、アフタクーラ２５に供給される冷水の温度を制御することにより、アフタクーラ２５の出口側処理空気温度が設定値になるように制御する。

また制御装置６４は、水タンクIに設けられた温度センサ５２の冷水温度検出値及び水タンクIIに設けられた温度センサ５３の冷水温度検出値を入力して、水タンクIの温度検出値が水タンクIIの温度検出値より低下した場合に、ポンプ６０を作動させて両タンク内の冷水を循環して水タンクI内の冷水温度を上昇させる。

かかる構成の第２実施例において、その作動方法を説明する。
第２実施例においては、ヒートポンプＨＰはＣＯ_２を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、アフタクーラ２５での処理空気の冷却は、ＣＯ_２冷媒循環経路Ｃに介設された蒸発器５１で製造された冷水を水タンクIを経由してアフタクーラ２５の熱交換器に循環させることによって行う。

即ち温度センサ１７によってアフタクーラ２５出口側の処理空気温度（ＴＥ１）を検出し、制御装置６４が、該検出値に基づいてＴＥ１が設定温度になるように電動三方弁５４を切り替え作動して、アフタクーラ２５に供給される冷水の温度を制御する。即ちＴＥ１が設定値より低い場合は、冷水の流路を分岐路５７ｃ側に切り替え、ＴＥ１が設定値より高い場合には戻り管５７ｂ側に切り替える。
また冷水の冷却は蒸発器５１で行い、圧縮機モータ２２の周波数は、三方弁５４の開度とアフタクーラ出口温度ＴＥ１に基づいて制御する。第２実施例の運転工程を図６のフローチャートに示す。

また第２実施例において、除湿ロータ１２通過後の処理空気の温度が低下する場合や、エアヒータ２３入口側再生空気温度が低下したときは冷却能力が余剰になる。圧縮機駆動モータ２２の周波数が３０Ｈｚにおいて冷熱が余剰になる場合には、水タンクIの冷水温度とＣＯ_２ヒートポンプＨＰの蒸発温度が低下する。しかしアフタクーラ２５に供給する冷水の温度は三方弁５４によって制御され、結露が発生するまで低下しない。

また水タンクIの冷水温度が低下し、ヒートポンプＨＰの蒸発温度が低下することによってヒートポンプＨＰのＣＯＰが低下することを避けるために、ファンコイルユニット１６用の既存水タンクIIの冷水温度（ＴＥ３）と水タンクIの冷水温度（ＴＥ２）を温度センサ５２及び５３によって検出し、ＴＥ２がＴＥ３より低下した場合は、両タンクを結合する冷水循環経路５９に設けたポンプ６０を作動させることにより、両タンク間で貯留水を循環させ、水タンクIの冷水温度を上昇させる。このときの運転工程を図７のフローチャートに示す。

逆に除湿ロータ１２通過後の処理空気温度が上昇した場合や、エアヒータ２３入口側再生空気温度が上昇した場合は冷却不足となる。このときは、図６に示すように、三方弁５４による分岐管５７ｃへの切り替えを止め（ＳＴ３０）、アフタクーラ２５出口温度ＴＥ１が低下しない信号を受けて、圧縮機駆動モータ２２の周波数を３０Ｈｚから次第に上げていく。

かかる第２実施例によれば、前記第１実施例と同様に、アフタクーラ２５等を含め全空調システムにおいて結露の発生を確実に防止することができるとともに、安定した再生用熱エネルギを確保することができる。
またファンコイルユニット１６を用いた既存の冷却暖房設備を利用し、かつ三方弁５４を用いた簡単な冷水温度調節機構にて簡易に結露の発生を防止することができる。

図８は、図１に示す前記第１実施例において、圧縮機駆動モータ２２の周波数制御と吸入圧力の減圧制御とを連続して行なった制御例を示す。本データは、空気流量２０００ｍ^３／ｈ、アフタクーラ２５入口側処理空気温度６５℃、アフタクーラ２５出口側処理空気温度２６℃、エアヒータ２３入口側再生空気温度２７℃の条件で設計した第１実施例のドレンレス空調システムにおいて、アフタクーラ２５の入口側処理空気温度が６５〜５０℃に、エアヒータ２３の入口側再生空気温度が２４〜３３℃に変化したときに、アフタクーラ２５の出口側処理空気温度を２６℃一定に制御する場合について示したものである。
なお本データは処理風量の関係から設定条件における圧縮機駆動モータ２２の周波数を３０Ｈｚとしている。

図８にように、圧縮機駆動モータ２２の周波数制御と圧縮機吸入圧力のバルブ開度による減圧制御とを行なうことにより、アフタクーラ２５の出口側処理空気温度を一定にすることができる。またこのとき蒸発温度は２０．９〜２２．５℃の範囲となり、アフタクーラ２５や他の熱交換器に結露が発生せず、またファンコイルユニット１６出口の相対湿度が７０％を越えることはなかった。
なお図３に示す構造の吸入圧調整弁を使用した場合、吸入圧力の減圧値が連続でなく段階的な調整になるため、アフタクーラ２５の出口側処理空気温度の制御値は幅が生じるが、同様にして制御が可能である。

図４に示した第２実施例において、アフタクーラ２５の入口側処理空気温度が６５℃の場合と５０℃の場合の各値をそれぞれ図９及び図１０に示す。なおアフタクーラ２５の出口側空気温度２６℃、エアヒータ２３の入口側空気温度２７℃、空気流量２０００ｍ^３／ｈは一定としている。
アフタクーラ２５入口空気温度が６５℃の場合、圧縮機駆動モータ周波数３０Ｈｚで水タンクIの温度は２０℃となり、三方弁５４のバイパス路５７ｃ全閉（冷水を水タンクIにすべて返す）でアフタクーラ２５出口空気温度は２６℃になる。

図１０のように、アフタクーラ２５入口空気温度が５０℃になると、圧縮機モータ周波数３０Ｈｚで水タンクIの冷水温度は７℃となり、水タンクIIとの間のポンプ６０が稼動する。アフタクーラ２５に供給される冷却水は、アフタクーラ２５出口空気温度ＴＥ１が設定値２６℃になるように三方弁５４により温度制御され、この場合には２２．３℃の冷水が供給される。
またＣＯ_２ヒートポンプＨＰの冷却熱量は２１．０１ｋｗであり、アフタクーラ２５の冷却熱量が１６．３１ｋｗであるから、この差４．７ｋｗが既存の冷水ユニットの補助熱源として利用される。

本実施例では、アフタクーラ２５の入口空気温度が５０℃以下に低下しても、ファンコイルユニット１６の熱負荷がある場合には、蒸発温度はこれ以上低下することはなく、ＣＯＰの高い運転が可能となる。またＣＯ_２ヒートポンプＨＰを用い、エアヒータ２３の加熱能力の低下も少ないため、安定した除湿を行なうことができる。逆にアフタクーラ２５の出口空気温度が上昇した場合には、圧縮機モータ２２の周波数を上げることで対応することができる。

次に本発明の第３実施例を図１１に基づいて説明する。第１、第２実施例と同様に、本実施例のデシカント空調システムはホテル等の建築物の空調設備の室外機として設置される。室外機では外気の温度および湿度の調整（外気処理）を行い、各室内に処理した空気を供給する。また、各室内では個別に温度を調整することができる室内機がある。非結露のデシカント空調機システムによって、カビなどの微生物の生育を抑制し、高いＩＡＱの空調を確保するには、最も温度が低くなる室内機のＦＣＵ吹き出し部においても、相対湿度７０％以上の累積頻度が３０％を超えない条件が必要とされる。これを達成するためには、室外機において処理される空気の湿度を制御する必要がある。

図１１において、第２実施例を示す図４と同一符号を付した部材又は機器は同一の構成及び機能を有するものであるので、説明を省略する。夏季の高湿度の条件で高いＩＡＱを確保するためには室内からの排気と外気からの給気を熱交換する全熱交換器７１が必要となる。全熱交換器７１により除湿ロータ１２の負荷は軽減されるが、アフタクーラ２５の冷却熱量に対して除湿ロータ１２に供給する空気を加熱するエアヒータ２３の加熱量が大きくなり、ＣＯ_２ヒートポンプＨＰにより冷却と加熱を行うと冷却熱量が余剰となる。

本実施例は、除湿ロータ１２における水分の脱着に必要な熱量すなわちエアヒータ２３の加熱量を基準にして制御を行うものであり、アフタクーラ２５の出口における湿度をアフタクーラ２５の出口側処理空気経路Ａに介設した湿度センサＨＥ１で検出し、圧縮機２１の駆動モータ２２に設けたインバータ２７を用いて圧縮機の回転数制御を行う。エアヒータ２３の加熱量を基準としたことで、アフタクーラ２５の冷却熱量が余ることになり、アフタクーラ２５を直接ＣＯ_２冷媒で冷却すると、蒸発温度および空気温度が低下しすぎて、ＩＡＱが低下するとともに蒸発温度の低下によりＣＯＰが低下する。

これを改善するため、蒸発器５１とアフタクーラ２５の間に水を冷却媒体として用いる。蒸発器５１で冷水タンクIに貯めた水は蒸発器５１で冷却され、また冷水タンクIに貯めた冷却水はアフタクーラ２５に供給される。冷水循環経路５７に設けた給水ポンプ５８入口には、アフタクーラ２５への給水温度を制御するためにアフタクーラ２５からの戻りの水と混合ができるように電動三方弁５４を用い、アフタクーラ２５の空気出口温度センサ１７が一定となるように、アフタクーラ２５への給水温度が制御される。

本実施例では、室内の既存の冷暖房設備として、チラーユニット７３と、チラーユニット７３で製造した冷水を貯留する冷水タンク７４と、チラーユニット７３の図示しない凝縮器で排出される排熱を吸収した水を貯留した凝縮熱吸収水タンク７５と、該凝縮熱吸収水を冷却するクーリングタワー７６とを設けている。
本実施例システムの運転では冷熱量が余剰となり、冷水タンクI内の水温が低下するため、タンク７５の排熱水から排熱を冷水タンクIに供給して、冷水タンクI内の冷水温度が低下しすぎないように制御を行う。

これにより、ＣＯ_２ヒートポンプＨＰの蒸発圧力の低下を抑えながら、効率の良い運転ができるとともに、室内機のチラーユニットの凝縮温度を下げることにより、室内機の効率も上げることが可能となる。本実施例システムの制御系を図１２に示し、また具体的な運転方法を以下に説明する。

まず制御装置７７により、アフタクーラ２５の出口湿度センサ８０の湿度検出値に基づき、インバータ２７に信号を発して圧縮機２１の回転数制御を行う。次にアフタクーラ２５の出口温度センサ１７から得られた温度検出値に基づいてアフタクーラ２５に供給する冷水の温度を電動三方弁５４で制御する。即ち該出口温度検出値が設定値より低いときは分岐管５７ｃを開とし、アフタクーラ２５からの戻り水を分岐管５７ｃを通してアフタクーラ２５に戻す。また該出口温度検出値が設定値より高いときは、戻り管５７ｂを開とし、アフタクーラ２５からの戻り水を戻り管５７ｂを通して冷水タンクIに戻し、冷水タンクI内の冷水をアフタクーラ２５に供給する。

またチラーユニット７３のタンク７５の冷却水温度（ＴＥ３）＞冷水タンクIの冷水温度（ＴＥ２）のときに、両タンクを結ぶ配管５９のポンプ６０を稼動して、両タンク内の冷水を循環させ、冷水タンクI内の冷水温度の降下を防ぐ。
図１１に記入された運転値は一例であり、この条件では、エアヒータ２３の加熱量は３４．８８ｋＷ、アフタクーラ２５の冷却熱量は１５．５７ｋＷ、余剰冷熱量は９．６６ｋＷとなり、この余剰熱量により室内機が冷却される。また、本実施例において、除湿ロータ１２出口とアフタクーラ２５の間と、全熱交換器７１とエアヒータの間の空気を熱交換させる顕熱熱交換器を設けるようにしてもよい。

本第３実施例によれば、アフタクーラ２５出口側の処理空気の湿度を検出して、該検出値に基づいて圧縮機の回転数を制御することにより、アフタクーラ２５出口側の処理空気の湿度を設定値以上とするとともに、アフタクーラ２５出口側の処理空気の温度を検出して、該検出値に基づいて、アフタクーラ２５に供給する冷水の温度を設定値に制御することにより、空調対象室１１を良好な空調環境に保持することができる。

なお冷熱量が余剰となり、冷水タンクI内の水温が低下する場合には、チラーユニット７３の排熱水タンク７５の排熱を利用して該冷水タンク内の冷水温度が低下しすぎないように制御することにより、ＣＯ_２ヒートポンプＨＰの蒸発圧力の低下を抑えながら、効率の良い運転ができるとともに、室内機のチラーユニットの凝縮温度を下げることにより、室内機の効率も上げることが可能となる。

次に本発明の第４実施例を図１３及び１４により説明する。図１３及び１４において、図１１及び１２と同一の符号を付した部材又は機器は、同一の部材及び機器を有するので、それらの説明を省略する。
本実施例では、除湿ロータ１２の脱着に必要となる加熱量を基準として圧縮機２１を制御するため、冷却熱量が余剰となり、ヒートポンプＨＰの蒸発器をアフタクーラ２５と排熱回収用蒸発器８２の二つ設けて、再生空気経路Ｂを通って除湿ロータ１２通過後に戸外に排気される再生空気の一部を用いて蒸発圧力の低下を防ぐものである。本実施例の制御系を図１４に示す。

本実施例の制御は、制御装置８２により、アフタクーラ２５の出口湿度センサ（ＨＥ１）８０で得られた該出口温度検出値に基づいて、インバータ２７を操作し、圧縮機２１の回転数制御を行う。次にアフタクーラの出口温度センサ（ＴＥ１）で得られた該出口温度検出値に基づいて、除湿ロータ１２から戸外に排気される再生空気のうち、排熱回収に用いる流量を三方弁８１で調整し、戻り経路Ｃを通して蒸発器８２に供給し、蒸発器８２でＣＯ_２冷媒と熱交換させることにより、ヒートポンプＨＰの蒸発温度の低下を抑える。

本実施例システムは冷熱を排熱回収に利用することにより、蒸発温度を前記第３実施例の場合よりも高めた運転をすることができ、室内機の有無および発停にかかわらず高いＣＯＰの運転を行うことが可能となる。

図１３に記入された運転値は一例であり、この条件では、アフタクーラ２５の加熱量は３４．８８ｋＷ、アフタクーラ２３の冷却熱量は１５．５７ｋＷ、蒸発器８２による排熱回収熱量は１１．１２ｋＷとなる。なお、排熱回収用蒸発器８２の再生空気温度は入口６０℃、出口４０℃程度であり、蒸発温度２１℃を制御するには十分である。また、本実施例においても、除湿ロータ１２出口とアフタクーラ２５の間と、全熱交換器７１とエアヒータ２３の間の空気を熱交換させる顕熱熱交換器を設けるようにしてもよい。

本発明によれば、デシカント空調システム内及び空調室内において、いかなる場合においても非結露化（ドレンレス）を達成し、かつ７０％以上の相対湿度の累積頻度が３０％を越えない環境を実現し、それによってカビの発生を抑え、健康への悪影響を及ぼさない空調環境を実現することができるとともに、ＣＯ_２ヒートポンプを利用して、排熱のない場合にも安定した再生用熱エネルギが確保できる利点がある。

本発明装置の第１実施例の全体構成図である。 前記第１実施例の制御工程を示すフローチャートである。 吸入圧調整弁の別な例を示す構成図である。 本発明の第２実施例の全体構成図である。 前記第２実施例の制御系を示すブロック線図である。 前記第２実施例の制御工程を示すフローチャートである。 前記第２実施例の別な制御工程を示すフローチャートである。 前記第２実施例における制御例を示す線図である。 前記第２実施例における運転例を示す構成図である。 前記第２実施例における別な運転例を示す構成図である。 本発明の第３実施例の全体構成図である。 前記第３実施例の制御系を示すブロック線図である。 本発明の第４実施例の全体構成図である。 前記第４実施例の制御系を示すブロック線図である。 熱源としてヒートポンプを用いた従来のデシカント除湿空調装置のブロック線図である。

１１ 空調対象室
１２ 除湿ロータ（デシカントロータ）
１６ ファンコイルユニット
１７ アフタクーラ出口側空気温度センサ
２１ 圧縮機
２２ 圧縮機駆動モータ
２３ エアヒータ（ガスクーラ）
２５ アフタクーラ（蒸発器）
２６ 吸入圧調整弁
２７ インバータ
３１，６４，７７，８２ 制御装置
４２ 手動弁又はキャピラリチューブ
４３ 電磁弁
５１ 蒸発器
５２ 水タンクI温度センサ
５３ 水タンクII温度センサ
５４，８１ 電動三方弁
５５，５７，５９ 冷水循環経路
５８，６０ ポンプ
５７ｂ 戻り管
５７ｃ 分岐管
Ａ 処理空気経路
Ｂ 再生空気経路
Ｄ 既設冷暖房設備
ＥＡ 排気
ＨＰ ＣＯ_２ヒートポンプ
ＯＡ 外気
ＲＡ 室内空気
ＳＡ 処理空気

Claims (8)

1. 処理空気流路と再生空気流路とに跨って配設され、該処理空気からの吸湿と該再生空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
   ＣＯ _２ 冷媒循環経路に、圧縮機、冷媒ガスクーラとしてのエアヒータ、膨張手段、冷媒蒸発器としてのアフタクーラ及び圧縮機が介設されて、ＣＯ _２ を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、前記エアヒータによりデシカントロータ上流側の再生空気を加熱するとともに、前記アフタクーラによりデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するヒートポンプとを備え、
   前記デシカントロータで除湿され前記アフタクーラで冷却された処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調機の処理空気温度制御方法において、
   前記圧縮機のＣＯ _２ 冷媒ガス吸入量を調整できる吸入圧調整弁を備えた超臨界圧サイクルであって
   前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、
   該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、吸入圧調整弁を開方向に制御し、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
   一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、吸入圧調整弁を閉じる方向に制御し、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御することを特徴とするデシカント空調機の処理空気温度制御方法。
2. 前記圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない範囲の下限値まで低下させても前記空気温度が設定値より低下する場合は、
   前記圧縮機駆動モータの回転数を前記下限値に固定し、
   次に前記吸入圧調整弁を閉じる方向に制御して前記圧縮機の吸入圧力を低下させることにより、前記空気温度が設定値となるように制御することを特徴とする請求項１記載のデシカント空調機の処理空気温度制御方法。
3. 処理空気流路と再生空気流路とに跨って配設され、該処理空気からの吸湿と該再生空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
   ＣＯ _２ 冷媒循環経路に、圧縮機、冷媒ガスクーラとしてのエアヒータ、膨張手段、冷媒蒸発器としてのアフタクーラ及び圧縮機が介設されて、ＣＯ _２ を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、前記エアヒータによりデシカントロータ上流側の再生空気を加熱するとともに、前記アフタクーラによりデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するヒートポンプとを備え、
   前記デシカントロータで除湿され前記アフタクーラで冷却された処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調機の処理空気温度制御方法において、
   前記アフタクーラから冷水タンクを介して前記アフタクーラに冷水を循環する冷水循環経路と、
   前記冷水循環経路上に設けた冷水の温度調整手段とを備え、
   前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、
   該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を低下させる制御を行い、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
   一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を上昇させる制御を行い、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御することを特徴とするデシカント空調機の処理空気温度制御方法。
4. 前記冷水タンクの温度及び建物の空調対象室内に設けたファンコイルユニットを含む既存の冷温水製造ユニットに付設された冷温水タンクの温度を検出し、
   該冷水タンクの温度が該冷温水タンクの温度より低下した場合に、前記冷水タンク及び冷温水タンク間で水を循環させて前記冷水タンク内の水温を上昇させることを特徴とする請求項３記載のデシカント空調機の処理空気温度制御方法。
5. 処理空気流路と再生空気流路とに跨って配設され、該処理空気からの吸湿と該再生空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
   ＣＯ _２ 冷媒循環経路に、圧縮機、冷媒ガスクーラとしてのエアヒータ、膨張手段、冷媒蒸発器としてのアフタクーラ及び圧縮機が介設されて、ＣＯ _２ を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、前記エアヒータによりデシカントロータ上流側の再生空気を加熱するとともに、前記アフタクーラによりデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するヒートポンプとを備え、
   前記デシカントロータで除湿され前記アフタクーラで冷却された処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調機において、
   入口側にＣＯ _２ 冷媒ガス吸入量を調整できる吸入圧調整弁を備えた圧縮機と
   前記ヒートポンプの圧縮機駆動モータの回転数を制御可能とするインバータ装置と、
   前記デシカントロータ下流側の処理空気を冷却するアフタクーラの出口側処理空気温度を検出するセンサと、
   前記センサによりアフタクーラの出口側処理空気温度を検出し、
   該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、吸入圧調整弁を開方向に制御し、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
   一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、吸入圧調整弁を閉じる方向に制御し、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とするデシカント空調機。
6. 前記吸入圧調整弁が前記圧縮機の吸入配管に並列に接続され各個にキャピラリチューブ又は手動弁及び電磁弁を付設した複数の配管で構成されていることを特徴とする請求項５記載のデシカント空調機。
7. 処理空気流路と再生空気流路とに跨って配設され、該処理空気からの吸湿と該再生空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
   ＣＯ _２ 冷媒循環経路に、圧縮機、冷媒ガスクーラとしてのエアヒータ、膨張手段、冷媒蒸発器としてのアフタクーラ及び圧縮機が介設されて、ＣＯ _２ を冷媒とした超臨界圧サイクルを構成し、前記エアヒータによりデシカントロータ上流側の再生空気を加熱するとともに、前記アフタクーラによりデシカントロータ下流側の処理空気を冷却するヒートポンプとを備え、
   前記デシカントロータで除湿され前記アフタクーラで冷却された処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調機において、
   前記アフタクーラから冷水タンクを介して前記アフタクーラに冷水を循環する冷水循環経路と、
   前記冷水循環経路上に設けた冷水の温度調整手段とを備え、
   該出口処理空気温度検出値が設定値より高い場合は、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を低下させる制御を行い、さらに前記圧縮機の駆動モータの回転数を上げていく制御を行い、
   一方前記処理空気温度が設定値より低下する場合は、圧縮機駆動モータの回転数を潤滑油の潤滑不良が生じない下限回転数まで前記圧縮機の回転数を下げていく制御を行い、該下限回転数に達した後、前記圧縮機の駆動モータの回転数を固定して、前記冷水の温度調整手段により冷水循環経路内の前記アフタクーラに向かう冷水の温度を上昇させる制御を行い、前記アフタクーラの出口側処理空気温度を設定値になるように制御する制御装置を備えたことを特徴とするデシカント空調機。
8. 前記冷水の温度調整手段が、
   前記冷水タンクから前記アフタクーラに冷水を循環する冷水循環経路に介設されたポンプと、
   前記アフタクーラと冷水タンク間を循環する経路と水タンクを経由しない経路が選択できる選択位置に三方弁を設け、前記制御装置により前記三方弁を切り替え制御して、前記アフタクーラに供給される冷水の温度を制御するように構成したことを特徴とする請求項７記載のデシカント空調機。

Images