JP6116096B2 - 除湿システム - Google Patents
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Description
本発明は、吸着剤を用いて除湿する除湿システムに関する。
空気に含まれる水分を吸着剤で吸着して除湿し、熱風を送り込むことで吸着剤を再生させる除湿機が知られている。また、太陽熱を利用して吸着剤を再生する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、太陽光を集めて空気を加熱する太陽光集熱器と、この太陽光集熱器によって加熱された空気をデシカントロータに送風する加熱空気輸送用ファンと、この加熱空気輸送用ファンの送風量を制御する制御部と、を備える空調装置について記載されている。
ところで、外気の温湿度や日射量等を考慮すると、前記した加熱空気輸送用ファンの回転速度を小さくしても、デシカントロータの吸着剤を適切に再生できる場合がある。しかしながら、特許文献１に記載の発明は、このような点を考慮した構成になっておらず、システム全体のエネルギ効率をさらに向上させる余地がある。
そこで、本発明は、エネルギ効率の高い除湿システムを提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る除湿システムは、太陽光発電パネルの発電電力からシステム全体の消費電力を減算することで算出される評価関数に基づいて、第１インバータを含む機器の駆動を制御する制御手段と、太陽光発電パネルに照射される太陽光の日射量、外気温度、及び処理エリアにおいて吸着剤に向かう気体の温湿度に対応して、前記評価関数を最大とする前記第１インバータの周波数がテーブルとして格納される記憶手段と、を備え、前記制御手段は、日射センサによって検出される日射量と、温湿度センサによって検出される外気の温湿度と、前記処理エリアにおいて前記吸着剤に向かう気体の温湿度を検出する別の温湿度センサの検出値と、を含む情報に対応する前記第１インバータの周波数を、前記テーブルを参照して取得し、前記評価関数に基づき、当該評価関数を最大とするように、前記第１インバータを含む機器の駆動を制御することを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
本発明により、エネルギ効率の高い除湿システムを提供できる。
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。以下では、一例として、除湿機１０（図１参照）がデシカントロータ１１を有する場合について説明する。
≪第１実施形態≫
＜除湿システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る除湿システムの構成図である。除湿システムＳは、太陽光発電を行う際に太陽熱を回収し、除湿機１０の吸着剤を再生するための熱源として利用するシステムである。
除湿システムＳは、空気に含まれる水分をデシカントロータ１１で吸着して除湿する処理側システム１００と、水分を吸着したデシカントロータ１１に熱風を送り込んで再生（脱着）させる再生側システム２００と、を備えている。また、除湿システムＳは、日射センサ３０１等のセンサ類と、制御装置４００（図２参照）と、を備えている。
＜除湿システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る除湿システムの構成図である。除湿システムＳは、太陽光発電を行う際に太陽熱を回収し、除湿機１０の吸着剤を再生するための熱源として利用するシステムである。
除湿システムＳは、空気に含まれる水分をデシカントロータ１１で吸着して除湿する処理側システム１００と、水分を吸着したデシカントロータ１１に熱風を送り込んで再生（脱着）させる再生側システム２００と、を備えている。また、除湿システムＳは、日射センサ３０１等のセンサ類と、制御装置４００（図２参照）と、を備えている。
（除湿機）
まず、前記した処理側システム１００と、再生側システム２００と、の両方に含まれる除湿機１０について説明する。除湿機１０は、処理ファン１０３から送り込まれる空気（気体）を除湿し、除湿した空気を室内Ｋ（被空調空間）に供給するものである。除湿機１０は、デシカントロータ１１と、筐体１２と、を有している。
まず、前記した処理側システム１００と、再生側システム２００と、の両方に含まれる除湿機１０について説明する。除湿機１０は、処理ファン１０３から送り込まれる空気（気体）を除湿し、除湿した空気を室内Ｋ（被空調空間）に供給するものである。除湿機１０は、デシカントロータ１１と、筐体１２と、を有している。
デシカントロータ１１は、室内Ｋに向かう空気の水分を処理エリアＡ１において吸着剤で吸着して除湿し、吸着した水分を再生エリアＡ２において脱着することで吸着剤を再生させる機能を有している。前記した吸着材とは、例えば、シリカゲル剤、ゼオライト剤である。
デシカントロータ１１は円盤状を呈しており、処理ファン１０３等から送り込まれる空気の通流方向（紙面左右方向）と、前記円盤の径方向（紙面上下方向）と、が略垂直となるように設置されている。デシカントロータは１１、円形状の面の略半分が処理エリアＡ１に露出し、残りの半分が再生エリアＡ２に露出した状態で回転可能に軸支されている。制御装置４００からの指令に従ってモータ（図示せず）が駆動することで、筐体１２内でデシカントロータ１１が回転する。
筐体１２は、処理エリアＡ１と再生エリアＡ２とを仕切壁１２ａで仕切るとともに、以下に示す各機器を収容している。すなわち、筐体１２は、処理エリアＡ１において上流側から順（紙面右向き）に、処理ファン１０３、冷水熱交換器１０４、デシカントロータ１１、及び冷水熱交換器１０５、を収容している。また、筐体１２は、再生エリアＡ２において上流側から順（紙面左向き）に、再生ファン２０３、温水熱交換器２０５、及びデシカントロータ１１を収容している。
処理エリアＡ１の流入口は、ダクトｄ１，ｄ２を介して室内Ｋに連通するとともに、ダクトｄ３を介して系外に開放されている。処理エリアＡ１の流出口は、ダクトｄ４を介して室内Ｋに連通している。
再生エリアＡ２の流入口は、ダクトｄ１，ｄ５を介して室内Ｋに連通するとともに、ダクトｄ６を介して系外に開放されている。再生エリアＡ２の流出口は、ダクトｄ７を介して系外に開放されている。
再生エリアＡ２の流入口は、ダクトｄ１，ｄ５を介して室内Ｋに連通するとともに、ダクトｄ６を介して系外に開放されている。再生エリアＡ２の流出口は、ダクトｄ７を介して系外に開放されている。
（処理側システム）
処理側システム１００は、冷凍機１０１と、冷水ポンプ１０２と、処理ファン１０３と、冷水熱交換器１０４，１０５と、を有している。
冷凍機１０１は、例えば、周知の冷凍サイクルを利用したターボ冷凍機であり、処理ファン１０３から送り込まれる空気に冷熱を供給する冷熱源である。冷凍機１０１には、冷水熱交換器１０４，１０５が配管ｅ１，ｅ２を介して並列接続されている。
処理側システム１００は、冷凍機１０１と、冷水ポンプ１０２と、処理ファン１０３と、冷水熱交換器１０４，１０５と、を有している。
冷凍機１０１は、例えば、周知の冷凍サイクルを利用したターボ冷凍機であり、処理ファン１０３から送り込まれる空気に冷熱を供給する冷熱源である。冷凍機１０１には、冷水熱交換器１０４，１０５が配管ｅ１，ｅ２を介して並列接続されている。
冷水ポンプ１０２は、制御装置４００からの指令に従い、冷凍機１０１から冷水熱交換器１０４，１０５に向けて所定流量の冷水を圧送するポンプである。
処理ファン１０３は、ダクトｄ１、ｄ２を介して室内Ｋから空気を吸い込み、処理エリアＡ１でデシカントロータ１１に向けて空気を送り込むファンである。処理ファン１０３は、処理エリアＡ１の所定位置（上流部）に設置され、制御装置４００からの指令に従って駆動する。
処理ファン１０３は、ダクトｄ１、ｄ２を介して室内Ｋから空気を吸い込み、処理エリアＡ１でデシカントロータ１１に向けて空気を送り込むファンである。処理ファン１０３は、処理エリアＡ１の所定位置（上流部）に設置され、制御装置４００からの指令に従って駆動する。
冷水熱交換器１０４（第２熱交換器）は、自身を通流する冷水と、処理ファン１０３から送り込まれる空気と、を熱交換することで前記した空気を冷却する熱交換器である。冷水熱交換器１０４は、処理エリアＡ１において処理ファン１０３とデシカントロータ１１との間に介装されている。
冷水熱交換器１０５（第２熱交換器）は、自身を通流する冷水と、デシカントロータ１１で除湿された空気と、を熱交換することで前記した空気を冷却する熱交換器である。冷水熱交換器１０５は、処理エリアＡ１においてデシカントロータ１１の下流側に設置されている。
つまり、本実施形態では、デシカントロータ１１を挟むように二つの冷水熱交換器１０４，１０５が設置され、処理ファン１０３から送り込まれる空気を二段階で冷却する構成になっている。
つまり、本実施形態では、デシカントロータ１１を挟むように二つの冷水熱交換器１０４，１０５が設置され、処理ファン１０３から送り込まれる空気を二段階で冷却する構成になっている。
なお、冷水熱交換器１０４，１０５を経由するように配設される「第２循環流路」は、配管ｅ１、冷水熱交換器１０４，１０５の伝熱管、及び配管ｅ２を含んで構成される。前記した冷凍機１０１は、この第２循環流路を介して通流する冷水の温度を調整する機能を有している。
（再生側システム）
再生側システム２００は、太陽光発電ユニット２０１と、温水ポンプ２０２と、再生ファン２０３と、インバータ２０４と、温水熱交換器２０５と、を備えている。
太陽光発電ユニット２０１は、太陽光発電を行うとともに、太陽熱を回収する機能を有している。太陽光発電ユニット２０１は、太陽光が照射されることで発電する太陽光発電パネル２０１ａと、太陽熱を温水（熱媒体）によって回収する熱回収装置２０１ｂと、を有している。
再生側システム２００は、太陽光発電ユニット２０１と、温水ポンプ２０２と、再生ファン２０３と、インバータ２０４と、温水熱交換器２０５と、を備えている。
太陽光発電ユニット２０１は、太陽光発電を行うとともに、太陽熱を回収する機能を有している。太陽光発電ユニット２０１は、太陽光が照射されることで発電する太陽光発電パネル２０１ａと、太陽熱を温水（熱媒体）によって回収する熱回収装置２０１ｂと、を有している。
太陽光発電パネル２０１ａは、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池モジュール（図示せず）を複数有している。それぞれの太陽電池モジュールは互いに直並列接続され、太陽光が適切に照射されるように仰角が設定されている。ちなみに、太陽光発電パネル２０１ａとして、太陽の位置に応じて仰角を変化させる可動式のものを用いてもよい。
太陽光発電パネル２０１ａには、その発電電圧を昇降圧するコンバータ（図示せず）、太陽光発電パネル２０１ａの発電電力が供給される負荷（図示せず）等が電気的に接続されている。
太陽光発電パネル２０１ａには、その発電電圧を昇降圧するコンバータ（図示せず）、太陽光発電パネル２０１ａの発電電力が供給される負荷（図示せず）等が電気的に接続されている。
熱回収装置２０１ｂ（熱回収手段）は、太陽光発電パネル２０１ａの背面に設置され、温水によって太陽熱を回収する機能を有している。熱回収装置２０１ｂには、太陽熱を回収するための温水が通流する温水流路（図示せず）が形成されている。
なお、熱回収装置２０１ｂを経由するように配設される「第１循環流路」は、配管ｆ１と、前記した温水流路と、配管ｆ２と、温水熱交換器２０５の伝熱管と、を含んで構成される。
なお、熱回収装置２０１ｂを経由するように配設される「第１循環流路」は、配管ｆ１と、前記した温水流路と、配管ｆ２と、温水熱交換器２０５の伝熱管と、を含んで構成される。
太陽光発電パネル２０１ａに太陽光が照射されると、前記した温水流路（図示せず）を通流する温水が、太陽熱によって昇温する。なお、図１では、三つの熱回収装置２０１ｂが並列接続される構成を示したが、熱回収装置２０１ｂ（太陽光発電ユニット２０１）の個数及び接続関係は適宜変更できる。
温水ポンプ２０２（第１循環手段）は、制御装置４００からの指令に従い、前記した第１循環流路を介して温水を循環させるポンプであり、配管ｆ１に設置されている。
温水ポンプ２０２（第１循環手段）は、制御装置４００からの指令に従い、前記した第１循環流路を介して温水を循環させるポンプであり、配管ｆ１に設置されている。
再生ファン２０３は、ダクトｄ５，ｄ６を介して空気を吸い込み、再生エリアＡ２でデシカントロータ１１に向けて空気を送り込むファンである。再生ファン２０３は、再生エリアＡ２の所定位置（上流部）に設置され、制御装置４００からの指令に従って駆動する。
インバータ２０４（第１インバータ）は、温水ポンプ２０２のモータ（図示せず）の周波数を制御するものであり、制御装置４００（図２参照）からの指令に従って駆動する。
インバータ２０４（第１インバータ）は、温水ポンプ２０２のモータ（図示せず）の周波数を制御するものであり、制御装置４００（図２参照）からの指令に従って駆動する。
温水熱交換器２０５（第１熱交換器）は、自身の伝熱管を通流する温水と、再生エリアＡ２においてデシカントロータ１１に向かう空気と、を熱交換させる熱交換器である。温水熱交換器２０５の伝熱管は、上流端が配管ｆ１を介してそれぞれの熱回収装置２０１ｂに接続され、下流端が配管ｆ２を介してそれぞれの熱回収装置２０１ｂに接続されている。温水熱交換器２０５は、再生エリアＡ２において再生ファン２０３とデシカントロータ１１との間に介装されている。
（センサ類）
除湿システムＳは、日射センサ３０１と、温湿度センサ３０２，３０３と、を備えている。
日射センサ３０１は、太陽光発電パネル２０１ａに照射される日射量を検出し、検出した日射量を制御装置４００（図２参照）に出力する。温湿度センサ３０２は、外気の温湿度を検出し、検出した温湿度を制御装置４００に出力する。温湿度センサ３０３は、処理エリアＡ１において冷水熱交換器１０４よりも下流側、かつ、デシカントロータ１１よりも上流側に設置されている。温湿度センサ３０３は、冷水熱交換器１０４からデシカントロータ１１に向かう空気の温湿度を検出し、制御装置４００に出力する。
除湿システムＳは、日射センサ３０１と、温湿度センサ３０２，３０３と、を備えている。
日射センサ３０１は、太陽光発電パネル２０１ａに照射される日射量を検出し、検出した日射量を制御装置４００（図２参照）に出力する。温湿度センサ３０２は、外気の温湿度を検出し、検出した温湿度を制御装置４００に出力する。温湿度センサ３０３は、処理エリアＡ１において冷水熱交換器１０４よりも下流側、かつ、デシカントロータ１１よりも上流側に設置されている。温湿度センサ３０３は、冷水熱交換器１０４からデシカントロータ１１に向かう空気の温湿度を検出し、制御装置４００に出力する。
（制御装置）
制御装置４００（制御手段）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路（図示せず）を含んで構成され、設定されたプログラムに従って各種処理を実行する。
図２は、制御装置を含む構成図である。図２に示すように、制御装置４００は、記憶部４０１と、制御部４０２と、を有している。
制御装置４００（制御手段）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路（図示せず）を含んで構成され、設定されたプログラムに従って各種処理を実行する。
図２は、制御装置を含む構成図である。図２に示すように、制御装置４００は、記憶部４０１と、制御部４０２と、を有している。
記憶部４０１（記憶手段）には、温水ポンプ特性情報４０１ａ、熱回収装置特性情報４０１ｂ、熱交換器特性情報４０１ｃ、除湿機特性情報４０１ｄ、発電パネル特性情報４０１ｅ、及び室内モデル４０１ｆを含む情報が、数式又はデータベースとして格納されている。なお、それぞれの特性情報については後記する。
制御部４０２は、日射センサ３０１、温湿度センサ３０２，３０３から入力される情報と、記憶部４０１に格納されている情報と、を用いてインバータ２０４の周波数等を制御する。ちなみに、図２に示す「その他機器」とは、デシカントロータ１１を回転させるモータ（図示せず）、冷凍機１０１、処理ファン１０３、及び再生ファン２０３を含んでいる。制御部４０２が実行する処理の詳細については後記する。
＜評価関数について＞
図３は、インバータの周波数を変化させた場合の、太陽光発電パネルの発電電力Ｗg、温水ポンプの消費電力Ｗa、その他機器の消費電力Ｗk、及び評価関数ΔＷの大きさの変化を示す説明図である。以下では、制御装置４００が、前記した「その他機器」のそれぞれを定電力（定回転速度）で駆動し、外気の温湿度や日射量に応じてインバータ２０４（図１参照）の周波数を調整するものとする。
図３は、インバータの周波数を変化させた場合の、太陽光発電パネルの発電電力Ｗg、温水ポンプの消費電力Ｗa、その他機器の消費電力Ｗk、及び評価関数ΔＷの大きさの変化を示す説明図である。以下では、制御装置４００が、前記した「その他機器」のそれぞれを定電力（定回転速度）で駆動し、外気の温湿度や日射量に応じてインバータ２０４（図１参照）の周波数を調整するものとする。
インバータ２０４の周波数を大きくした場合、温水ポンプ２０２によって圧送される温水の流量が増大する。したがって、熱回収装置２０１ｂで回収される熱量が大きくなり、太陽光発電パネル２０１ａの放熱量が大きくなる。ここで、太陽光発電パネル２０１ａは、日射量を一定とした場合、その温度が低いほど発電効率が大きくなるという特性を有している。したがって、図３に示すように、インバータ２０４の周波数を大きくするほど、太陽光発電パネル２０１ａの発電電力も大きくなる。
一方、インバータ２０４の周波数を大きくした場合、図３に示すように、温水ポンプ２０２の消費電力Ｗaも大きくなる。なお、前記したその他機器（冷凍機１０１、処理ファン１０３、再生ファン２０３等）の消費電力は一定である。
したがって、太陽光発電パネル２０１ａの発電電力Ｗgから消費電力Ｗa，Ｗkの和（又は、消費電力Ｗaのみ）を減算した評価関数ΔＷの大きさが最大となる場合、除湿システムＳのエネルギ効率が最大になる。
したがって、太陽光発電パネル２０１ａの発電電力Ｗgから消費電力Ｗa，Ｗkの和（又は、消費電力Ｗaのみ）を減算した評価関数ΔＷの大きさが最大となる場合、除湿システムＳのエネルギ効率が最大になる。
なお、太陽光の照射量は時間が経過するにつれて変化するため、太陽光発電パネル２０１ａの発電電力Ｗgも変動する。また、制御部４０２は、外気の温湿度の変動に対応しつつ、室内Ｋの設定湿度を満足するようにインバータ２０４等を制御する必要がある。本実施形態では、前記した条件下で制御部４０２がシミュレーションを行い、評価関数ΔＷを最大化するようにインバータ２０４を制御する構成にした。
＜制御装置の動作＞
図４は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において制御部４０２は、日射センサ３０１から入力される日射量と、温湿度センサ３０２，３０３から入力される温湿度と、を読み込む。
図４は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において制御部４０２は、日射センサ３０１から入力される日射量と、温湿度センサ３０２，３０３から入力される温湿度と、を読み込む。
ステップＳ１０２において制御部４０２は、現時点での空調負荷Ｑ0を算出する。すなわち、制御部４０２は、ステップＳ１０１で読み込んだ日射量及び外気の温湿度と、記憶部４０１に格納されている室内モデル４０１ｆ（図２参照）と、に基づいて、空調負荷Ｑ0を算出する。なお、前記した室内モデル４０１ｆとは、室内Ｋの容積及び構造、室内Ｋに設置される電気機器（図示せず）の発熱量等に基づき、日射量や外気の温湿度に応じて空調負荷Ｑ0を出力するモデルであり、予め記憶部４０１に格納されている。
ステップＳ１０３において制御部４０２は、室内Ｋを所定の設定湿度とするための必要除湿量Ｈ0を算出する。すなわち、制御部４０２は、室内Ｋの設定湿度と、ステップＳ１０１で読み込んだ温湿度センサ３０３の検出値（つまり、デシカントロータ１１よりも上流側の温湿度）と、ステップＳ１０２で算出した空調負荷Ｑ0と、に基づいて必要除湿量Ｈ0を算出する。
ステップＳ１０４において制御部４０２は、温水ポンプ２０２に接続されるインバータ２０４の周波数ｆwを最大値ｆw(Max)とする。前記した最大値ｆw(Max)は、所定の変化幅Δｆでインバータの周波数を変更する際（Ｓ１１４，Ｓ１１５）の初期値であり、予め設定されている。また、制御部４０２は、値ｉとして０を入力する。値ｉは、後記するステップＳ１０５〜Ｓ１１３の処理を行うたびにインクリメントされる整数である。
以下で説明するステップＳ１０５〜Ｓ１１３の処理は、ステップＳ１０４（又は後記するＳ１１５）で設定した周波数でインバータ２０４を駆動すると仮定した場合でのシミュレーションである。
ステップＳ１０５において制御部４０２は、再生ファン２０３の風量Ｆを算出する。なお、本実施形態では再生ファン２０３を定速回転させるため、前記した風量Ｆは一定である。
ステップＳ１０５において制御部４０２は、再生ファン２０３の風量Ｆを算出する。なお、本実施形態では再生ファン２０３を定速回転させるため、前記した風量Ｆは一定である。
ステップＳ１０６において制御部４０２は、温水ポンプ２０２の流量Ｑを算出する。すなわち、制御部４０２は、図２に示す温水ポンプ特性情報４０１ａを参照し、ステップＳ１０４で設定したインバータの周波数ｆw(Max)に対応する温水ポンプ２０２の流量Ｑを算出する。
ここで、温水ポンプ特性情報４０１ａ（第１循環手段特性情報）とは、温水ポンプ２０２を駆動するインバータ２０４の周波数ｆwに対応して、温水ポンプ２０２の流量Ｑ及び消費電力を特定するための情報である。なお、温水ポンプ２０２の消費電力は、後記するステップＳ１１０の処理で用いられる。
ステップＳ１０７において制御部４０２は、デシカントロータ１１の再生温度Ｔrを算出する。ここで、前記した「再生温度」とは、再生エリアＡ２において温水熱交換器２０５で昇温した空気（温水熱交換器２０５よりも下流側、かつ、デシカントロータ１１よりも上流側の空気）の温度である。
まず、制御部４０２は、図２に示す熱回収装置特性情報４０１ｂを参照し、ステップＳ１０１で読み込んだ日射量及び外気温度に対応する熱回収量を算出する。なお、前記した熱回収量とは、熱回収装置２０１ｂにおいて単位時間当たりに温水が太陽光発電パネル２０１ａから回収する熱量を意味している。
また、熱回収装置特性情報４０１ｂ（熱回収手段特性情報）とは、太陽光発電パネル２０１ａに照射される太陽光の日射量、及び外気温度に対応して、熱回収装置２０１ｂの熱回収量を特定するための情報である。
また、熱回収装置特性情報４０１ｂ（熱回収手段特性情報）とは、太陽光発電パネル２０１ａに照射される太陽光の日射量、及び外気温度に対応して、熱回収装置２０１ｂの熱回収量を特定するための情報である。
さらに、制御部４０２は、図２に示す熱交換器特性情報４０１ｃを参照し、前記した熱回収量と、ステップＳ１０５で算出した風量Ｆと、ステップＳ１０６で算出した流量Ｑと、に対応する再生温度Ｔrを算出する。
なお、熱交換器特性情報４０１ｃ（第１熱交換器特性情報）とは、熱回収装置２０１ｂの熱回収量、温水ポンプ２０２の流量Ｑ、及び再生ファン２０３の風量Ｆに対応して、温水熱交換器２０５からデシカントロータ１１に向かう空気の温湿度を特定するための情報である。
なお、熱交換器特性情報４０１ｃ（第１熱交換器特性情報）とは、熱回収装置２０１ｂの熱回収量、温水ポンプ２０２の流量Ｑ、及び再生ファン２０３の風量Ｆに対応して、温水熱交換器２０５からデシカントロータ１１に向かう空気の温湿度を特定するための情報である。
ステップＳ１０８において制御部４０２は、処理エリアＡ１での除湿量Ｈを算出する。すなわち、制御部４０２は、図２に示す除湿機特性情報４０１ｄを参照し、ステップＳ１０１で読み込んだ温湿度センサ３０３の検出値と、ステップＳ１０７で算出した再生温度Ｔrと、に基づいて、デシカントロータ１１による除湿量Ｈ（単位時間当たりの吸着量）を算出する。
ここで、除湿機特性情報４０１ｄとは、温水熱交換器２０５からデシカントロータ１１に向かう空気の温湿度、及び、処理エリアＡ１においてデシカントロータ１１に向かう空気の温湿度に対応して、除湿機１０による除湿量Ｈを特定するための情報である。なお、再生温度Ｔrが高いほど除湿量Ｈの値も大きくなる。
これによって、インバータ２０４を周波数ｆw(Max)で駆動した場合の除湿量Ｈを算出できる。
これによって、インバータ２０４を周波数ｆw(Max)で駆動した場合の除湿量Ｈを算出できる。
ステップＳ１０９において制御部４０２は、ステップＳ１０８で算出した除湿量ＨがステップＳ１０３で算出した必要除湿量Ｈ0以上であるか否かを判定する。つまり、制御部４０２は、インバータ２０４を周波数ｆw(Max)で駆動すると仮定した場合、室内Ｋを所定の設定湿度以下にするための必要除湿量Ｈ0を満たしているか否かを判定する。
除湿量Ｈが必要除湿量Ｈ0以上である場合（Ｓ１０９→Ｙｅｓ）、制御部４０２の処理はステップＳ１１０に進む。一方、除湿量Ｈが必要除湿量Ｈ0未満である場合（Ｓ１０９→Ｎｏ）、制御部４０２の処理はステップＳ１１４に進む。
除湿量Ｈが必要除湿量Ｈ0以上である場合（Ｓ１０９→Ｙｅｓ）、制御部４０２の処理はステップＳ１１０に進む。一方、除湿量Ｈが必要除湿量Ｈ0未満である場合（Ｓ１０９→Ｎｏ）、制御部４０２の処理はステップＳ１１４に進む。
ステップＳ１１０において制御部４０２は、除湿システムＳ全体での総消費電力ΣＷを算出する。図５は、除湿システムの総消費電力ΣＷの算出処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１１０１において制御部４０２は、温水ポンプ２０２の消費電力Ｗaを算出する。すなわち、制御部４０２は、前記した温水ポンプ特性情報４０１ａ（図２参照）を参照し、ステップＳ１０４で設定した周波数ｆw（＝ｆw(Max)）での温水ポンプ２０２の消費電力を算出する。
ステップＳ１１０１において制御部４０２は、温水ポンプ２０２の消費電力Ｗaを算出する。すなわち、制御部４０２は、前記した温水ポンプ特性情報４０１ａ（図２参照）を参照し、ステップＳ１０４で設定した周波数ｆw（＝ｆw(Max)）での温水ポンプ２０２の消費電力を算出する。
ステップＳ１１０２において制御部４０２は、冷水ポンプ１０２の消費電力Ｗbを算出する。ステップＳ１１０３において制御部４０２は、冷凍機１０１の消費電力Ｗcを算出する。なお、本実施形態では、前記した各消費電力Ｗb，Ｗcは一定である。
ステップＳ１１０４において制御部４０２は、除湿システムＳの総消費電力ΣＷを算出する。すなわち、制御部４０２は、ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３で算出した各消費電力Ｗa，Ｗb，Ｗc，…の和（＝ΣＷ）を算出する。
ステップＳ１１０４において制御部４０２は、除湿システムＳの総消費電力ΣＷを算出する。すなわち、制御部４０２は、ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３で算出した各消費電力Ｗa，Ｗb，Ｗc，…の和（＝ΣＷ）を算出する。
次に、図４のステップＳ１１１において制御部４０２は、太陽光発電ユニット２０１の発電電力（三つの太陽光発電ユニット２０１の発電電力の和）を算出する。
まず、制御装置４００は、熱回収装置特性情報４０１ｂ及び発電パネル特性情報４０１ｅ（図２参照）に基づき、ステップＳ１０１で読み込んだ日射量及び外気温度と、ステップＳ１０６で算出した温水ポンプ２０２の流量Ｑと、に対応する太陽光発電パネル２０１ａの温度を算出する。
まず、制御装置４００は、熱回収装置特性情報４０１ｂ及び発電パネル特性情報４０１ｅ（図２参照）に基づき、ステップＳ１０１で読み込んだ日射量及び外気温度と、ステップＳ１０６で算出した温水ポンプ２０２の流量Ｑと、に対応する太陽光発電パネル２０１ａの温度を算出する。
次に、制御部４０２は、図２に示す発電パネル特性情報４０１ｅを参照し、前記した太陽光発電パネル２０１ａの温度と、ステップＳ１０１で読み込んだ日射量と、に対応する発電電力Ｗgを算出する。なお、太陽光発電パネル２０１ａの温度が低くなるほど太陽光発電パネル２０１ａの発電電力Ｗgは大きくなる。また、日射量の値が大きくなるほど太陽光発電パネル２０１ａの発電電力Ｗgは大きくなる。
ステップＳ１１２において制御部４０２は、評価関数ΔＷを算出する。前記した評価関数ΔＷは、発電電力Ｗgから総消費電力ΣＷを減算することで求められる。評価関数ΔＷの値が大きいほど、除湿システムＳ全体でのエネルギ効率は高くなる。
ステップＳ１１３において制御部４０２は、値ｉが値Ｎに等しいか否かを判定する。前記した値Ｎは、インバータ２０４の周波数ｆwを変化させる際の下限値（つまり、ｆw(Max)−ＮΔｆ）を規定する値であり、予め設定されている。値ｉが値Ｎよりも小さい場合（Ｓ１１３→Ｎｏ）、制御部４０２の処理はステップＳ１１４に進む。
ステップＳ１１４において制御部４０２は値ｉをインクリメントする。
ステップＳ１１５において制御部４０２は、インバータ２０４の周波数ｆwを（ｆw(Max)−ｉΔｆ）に設定する。前記した周波数ｆw(Max)は、ステップＳ１０４の処理で設定された値である。また、変化幅Δｆは制御部４０２の演算速度等を考慮して予め設定されている。
ステップＳ１１５において制御部４０２は、インバータ２０４の周波数ｆwを（ｆw(Max)−ｉΔｆ）に設定する。前記した周波数ｆw(Max)は、ステップＳ１０４の処理で設定された値である。また、変化幅Δｆは制御部４０２の演算速度等を考慮して予め設定されている。
また、値ｉが値Ｎに等しい場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、制御部４０２の処理はステップＳ１１６に進む。この場合、Ｎ＋１通りの周波数（ｆw(Max)、ｆw(Max)−Δｆ、ｆw(Max)−２Δｆ、…、ｆw(Max)−ＮΔｆ）のそれぞれについて、評価関数ΔＷを算出したことになる。
ステップＳ１１６において制御装置は、インバータ２０４の周波数を、前記したＮ個の評価関数ΔＷのうち最大となるものに対応する周波数ｆ1wに設定する。つまり、制御部４０２は、除湿システムＳ全体のエネルギ効率が最大となるようにインバータ２０４の周波数を設定する。
ステップＳ１１６において制御装置は、インバータ２０４の周波数を、前記したＮ個の評価関数ΔＷのうち最大となるものに対応する周波数ｆ1wに設定する。つまり、制御部４０２は、除湿システムＳ全体のエネルギ効率が最大となるようにインバータ２０４の周波数を設定する。
ステップＳ１１７において制御部４０２は、ステップＳ１１６で設定した周波数でインバータ２０４を駆動し、処理を終了する（ＥＮＤ）。その他、制御部４０２は、所定の回転速度で冷水ポンプ１０２を駆動するとともに、冷凍機１０１を駆動して冷水熱交換器１０４，１０５に冷水を循環させる。
なお、時間が経過するにつれて太陽の仰角が変化するため、制御部４０２は、図２に示す処理を一日当たり複数回（例えば、数時間に一回）実行する。
なお、時間が経過するにつれて太陽の仰角が変化するため、制御部４０２は、図２に示す処理を一日当たり複数回（例えば、数時間に一回）実行する。
＜除湿システムの動作＞
図６は、除湿システムにおける複数の箇所での状態を示す空気線図である。図６に示す状態Ｐ１〜Ｐ７は、図１に示す位置Ｐ１〜Ｐ７に対応している。制御部４０２は、前記した周波数ｆ1wでインバータ２０４を制御して温水ポンプ２０２を駆動するとともに、冷凍機１０１、冷水ポンプ１０２、再生ファン２０３、及び処理ファン１０３を駆動する。
図６は、除湿システムにおける複数の箇所での状態を示す空気線図である。図６に示す状態Ｐ１〜Ｐ７は、図１に示す位置Ｐ１〜Ｐ７に対応している。制御部４０２は、前記した周波数ｆ1wでインバータ２０４を制御して温水ポンプ２０２を駆動するとともに、冷凍機１０１、冷水ポンプ１０２、再生ファン２０３、及び処理ファン１０３を駆動する。
ダクトｄ１，ｄ２を介して通流する室内空気、及び、ダクトｄ３を介して通流する外気は、処理ファン１０３に吸い込まれ、冷水熱交換器１０４に向けて吹き出される。なお、処理エリアＡ１において冷水熱交換器１０４よりも上流側の位置Ｐ１では、例えば、乾球温度３２．２℃、相対湿度６５％である。処理ファン１０３から吹き出された空気は、冷水熱交換器１０４で冷水と熱交換して放熱する。なお、冷水熱交換器１０４とデシカントロータ１１の間の位置Ｐ２では、例えば、乾球温度２０℃、相対湿度９５％である。
冷水熱交換器１０４から流出した空気は、デシカントロータ１１で除湿される。デシカントロータ１１の吸着剤に水分が吸着する際、吸着熱によって空気が加熱される。なお、デシカントロータ１１と冷水熱交換器１０５との間の位置Ｐ３では、例えば、乾球温度２８．３５℃、相対湿度４３．８５％である。
デシカントロータ１１で除湿された空気は、冷水熱交換器１０５で冷水と熱交換して放熱する。なお、冷水熱交換器１０５よりも下流側の位置Ｐ４を通流する空気は、例えば、乾球温度１８℃、相対湿度８２％である。このように除湿・冷却された空気は、ダクトｄ４を介して室内Ｋに吹き出される。
なお、位置Ｐ１の絶対湿度よりも位置Ｐ４の絶対湿度のほうが低くなっており、適切に除湿されていることがわかる。
デシカントロータ１１で除湿された空気は、冷水熱交換器１０５で冷水と熱交換して放熱する。なお、冷水熱交換器１０５よりも下流側の位置Ｐ４を通流する空気は、例えば、乾球温度１８℃、相対湿度８２％である。このように除湿・冷却された空気は、ダクトｄ４を介して室内Ｋに吹き出される。
なお、位置Ｐ１の絶対湿度よりも位置Ｐ４の絶対湿度のほうが低くなっており、適切に除湿されていることがわかる。
一方、ダクトｄ１，ｄ５を介して通流する室内空気、及び、ダクトｄ６を介して通流する外気は再生ファン２０３に吸い込まれ、温水熱交換器２０５に向けて吹き出される。なお、再生エリアＡ２において温水熱交換器２０５よりも上流側の位置Ｐ５では、例えば、乾球温度２３℃、相対湿度６０％である。
再生ファン２０３から吹き出された空気は温水熱交換器２０５で温水と熱交換して吸熱する。なお、再生ファン２０３とデシカントロータ１１との間の位置Ｐ６では、例えば、乾球温度３５℃、相対湿度３０％である。図６に示すように、この状態において除湿限界付近まで除湿されている。
再生ファン２０３から吹き出された空気は温水熱交換器２０５で温水と熱交換して吸熱する。なお、再生ファン２０３とデシカントロータ１１との間の位置Ｐ６では、例えば、乾球温度３５℃、相対湿度３０％である。図６に示すように、この状態において除湿限界付近まで除湿されている。
温水熱交換器２０５で熱交換した空気は、デシカントロータ１１の吸着剤から水分を取り込む。これによって、吸着剤が再生（脱着）する。なお、再生エリアＡ２においてデシカントロータ１１よりも下流側の位置Ｐ７では、例えば、乾球温度２６℃、相対湿度６７％である。
デシカントロータ１１の吸着剤を再生させた後、空気はダクトｄ７を介して系外に排出される。デシカントロータ１１は回転しているため、前記した吸着と再生（脱着）とが継続的に行われる。
デシカントロータ１１の吸着剤を再生させた後、空気はダクトｄ７を介して系外に排出される。デシカントロータ１１は回転しているため、前記した吸着と再生（脱着）とが継続的に行われる。
＜効果＞
本実施形態に係る除湿システムＳによれば、太陽光発電パネル２０１ａを用いて太陽光発電を行うとともに、熱回収装置２０１ｂを用いて回収した太陽熱をデシカントロータ１１（吸着剤）の再生に利用する。このように、太陽光発電に加えて太陽熱を回収することで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
さらに、電気ヒータやボイラを用いることなくデシカントロータ１１の吸着剤を再生できるため、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
本実施形態に係る除湿システムＳによれば、太陽光発電パネル２０１ａを用いて太陽光発電を行うとともに、熱回収装置２０１ｂを用いて回収した太陽熱をデシカントロータ１１（吸着剤）の再生に利用する。このように、太陽光発電に加えて太陽熱を回収することで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
さらに、電気ヒータやボイラを用いることなくデシカントロータ１１の吸着剤を再生できるため、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
また、制御部４０２は、予め定められたＮ通りの周波数のそれぞれについてシミュレーションを行い、評価関数ΔＷを最大とするようにインバータ２０４の周波数を設定する。これによって、温水ポンプ２０２の消費電力を可変とし、他の機器の消費電力を一定とするという条件下で、除湿システムＳ全体でエネルギ効率を最大限に高めることができる。
また、空調負荷Ｑ0に基づいて算出される必要除湿量Ｈ0を満たし、かつ、温度や日射量で発電電力が変化する太陽光発電パネル２０１ａの特性を考慮した制御を行うことで、インバータ２０４の周波数を適切に算出できる。
さらに、温水ポンプ２０２のみにインバータ２０４が設置されていることから、制御部４０２が実行する演算量を比較的少なくすることができるとともに、システム全体に要するコストを低減できる。
さらに、温水ポンプ２０２のみにインバータ２０４が設置されていることから、制御部４０２が実行する演算量を比較的少なくすることができるとともに、システム全体に要するコストを低減できる。
≪第２実施形態≫
第２実施形態に係る除湿システムＳは、第１実施形態と比較して、記憶部４０１Ａ（図７参照）に格納されているデータと、制御部４０２Ａ（図７参照）の処理内容と、が異なるが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第２実施形態に係る除湿システムＳは、第１実施形態と比較して、記憶部４０１Ａ（図７参照）に格納されているデータと、制御部４０２Ａ（図７参照）の処理内容と、が異なるが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜制御装置の構成＞
図７は、本実施形態に係る除湿システムが備える制御装置を含む構成図である。制御装置４００Ａは、記憶部４０１Ａと、制御部４０２Ａと、を備えている。
記憶部４０１Ａ（記憶手段）には、日射量と、外気温湿度と、デシカントロータ１１よりも上流側の空気の温湿度と、に対応付けて、前記した評価関数ΔＷを最大にするインバータの周波数ｆ1wが予め検出値‐周波数テーブル４０１ｇ（テーブル）として格納されている。
図７は、本実施形態に係る除湿システムが備える制御装置を含む構成図である。制御装置４００Ａは、記憶部４０１Ａと、制御部４０２Ａと、を備えている。
記憶部４０１Ａ（記憶手段）には、日射量と、外気温湿度と、デシカントロータ１１よりも上流側の空気の温湿度と、に対応付けて、前記した評価関数ΔＷを最大にするインバータの周波数ｆ1wが予め検出値‐周波数テーブル４０１ｇ（テーブル）として格納されている。
すなわち、想定される範囲での日射量、外気温湿度、及びデシカントロータ１１よりも上流側の空気の温湿度に関して、制御部４０２Ａが第１実施形態で説明した演算処理（図４、図５参照）を予め実行し、検出値‐周波数テーブル４０１ｇとして記憶部４０１Ａに格納しておく。
＜制御装置の動作＞
図８は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０１で各検出値を読み込んだ後、ステップＳ２０１において制御部４０２Ａは、図８に示す検出値‐周波数テーブル４０１ｇを参照し、ステップＳ１０１で読み込んだ日射量及び温湿度に対応する周波数ｆ1w（インバータ２０４の周波数）を取得する。
これによって、インバータ２０４に関して、ステップＳ１０１で読み込んだ条件下で評価関数ΔＷを最大にする周波数ｆ1wをただちに取得できる。
ステップＳ１１７は、第１実施形態で説明した処理（図４参照）と同様である。
図８は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０１で各検出値を読み込んだ後、ステップＳ２０１において制御部４０２Ａは、図８に示す検出値‐周波数テーブル４０１ｇを参照し、ステップＳ１０１で読み込んだ日射量及び温湿度に対応する周波数ｆ1w（インバータ２０４の周波数）を取得する。
これによって、インバータ２０４に関して、ステップＳ１０１で読み込んだ条件下で評価関数ΔＷを最大にする周波数ｆ1wをただちに取得できる。
ステップＳ１１７は、第１実施形態で説明した処理（図４参照）と同様である。
＜効果＞
本実施形態に係る除湿システムＳでは、インバータ２０４に関し、評価関数ΔＷを最大にする周波数ｆ1wが検出値‐周波数テーブル４０１ｇとして予め記憶部４０１Ａに格納されている。したがって、第１実施形態と比較して、制御部４０２Ａの演算負荷を大幅に軽減できるとともに、システム全体のエネルギ効率を最大にする周波数ｆ1wをただちに取得できる。
本実施形態に係る除湿システムＳでは、インバータ２０４に関し、評価関数ΔＷを最大にする周波数ｆ1wが検出値‐周波数テーブル４０１ｇとして予め記憶部４０１Ａに格納されている。したがって、第１実施形態と比較して、制御部４０２Ａの演算負荷を大幅に軽減できるとともに、システム全体のエネルギ効率を最大にする周波数ｆ1wをただちに取得できる。
≪第３実施形態≫
第３実施形態に係る除湿システムＳは、第１実施形態に係る除湿システムＳに冷却塔１１０（図９参照）、送風機の周波数を制御するインバータ１１３、及び、再生ファン２０３の周波数を制御するインバータ２０６を追加した点が異なるが、その他の点は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第３実施形態に係る除湿システムＳは、第１実施形態に係る除湿システムＳに冷却塔１１０（図９参照）、送風機の周波数を制御するインバータ１１３、及び、再生ファン２０３の周波数を制御するインバータ２０６を追加した点が異なるが、その他の点は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜除湿システムの構成＞
図９は、本実施形態に係る除湿システムの構成図である。冷却塔１１０は、送風機１１１から送り込まれる外気との熱交換によって、配管ｅ１，ｅ２等を通流する冷水を冷却するものである。冷却塔１１０は、例えば、開放式の冷却塔であり、その内部に担持された充填材（図示せず）に冷却水を流し、外気と熱交換させることで冷却水を冷やすものである。冷却塔１１０は、前記した充填材に向けて外気を送り込む送風機１１１と、配管ｇ１，ｇ２を介して冷却水を圧送する冷却水ポンプ１１２と、を有している。
図９は、本実施形態に係る除湿システムの構成図である。冷却塔１１０は、送風機１１１から送り込まれる外気との熱交換によって、配管ｅ１，ｅ２等を通流する冷水を冷却するものである。冷却塔１１０は、例えば、開放式の冷却塔であり、その内部に担持された充填材（図示せず）に冷却水を流し、外気と熱交換させることで冷却水を冷やすものである。冷却塔１１０は、前記した充填材に向けて外気を送り込む送風機１１１と、配管ｇ１，ｇ２を介して冷却水を圧送する冷却水ポンプ１１２と、を有している。
配管ｇ１、冷却塔１１０の伝熱管、及び配管ｇ２を含む循環流路は、冷凍機１０１を経由するように配設されている。前記した循環流路を介して冷却水を循環させることで、冷却塔１１０で冷やされた低温の冷却水と、冷水熱交換器１０４，１０５から冷凍機１０１に流入する比較的高温の水（冷水）と、が熱交換する。
インバータ１１３（第２インバータ）は、制御装置４００から入力される指令に応じた周波数で送風機１１１を駆動する。
インバータ２０６（第１インバータ）は、制御装置４００から入力される指令に応じた周波数で再生ファン２０３を駆動する。
なお、本実施形態では、制御装置４００の記憶部（図２参照）に再生ファン特性情報（図示せず）が格納されている。前記した「再生ファン特性情報」とは、再生ファン２０３を駆動するインバータ２０６の周波数に対応して、再生ファン２０３の風量及び消費電力を特定するための情報である。
インバータ２０６（第１インバータ）は、制御装置４００から入力される指令に応じた周波数で再生ファン２０３を駆動する。
なお、本実施形態では、制御装置４００の記憶部（図２参照）に再生ファン特性情報（図示せず）が格納されている。前記した「再生ファン特性情報」とは、再生ファン２０３を駆動するインバータ２０６の周波数に対応して、再生ファン２０３の風量及び消費電力を特定するための情報である。
＜制御装置の動作＞
図１０は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０３で必要除湿量Ｈ0を算出した後、ステップＳ２０１において制御装置４００は、各インバータ２０４，１１３，２０６の周波数をそれぞれ最大値ｆw(Max)，ｆc(Max),ｆt(Max)に設定する。前記した周波数ｆw(Max)とは、インバータ２０４の周波数を逐次変更する際の最大値（初期値）であり、予め設定されている。周波数ｆc(Max)，ｆt(Max)についても同様である。
図１０は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０３で必要除湿量Ｈ0を算出した後、ステップＳ２０１において制御装置４００は、各インバータ２０４，１１３，２０６の周波数をそれぞれ最大値ｆw(Max)，ｆc(Max),ｆt(Max)に設定する。前記した周波数ｆw(Max)とは、インバータ２０４の周波数を逐次変更する際の最大値（初期値）であり、予め設定されている。周波数ｆc(Max)，ｆt(Max)についても同様である。
ステップＳ１１２で評価関数ΔＷを算出した後、ステップＳ２０２において制御装置４００は、周波数ｆw，ｆc，ｆtの全ての組合せについて評価関数ΔＷ（＝Ｗｇ−ΣＷ）を算出したか否かを判定する。ここで、「周波数ｆw，ｆc，ｆtの全ての組合せ」とは、周波数｛ｆw(Max)、ｆw(Max)−ΔｆA、…、ｆw(Max)−ＮΔｆA、｝、周波数｛ｆc(Max)、ｆc(Max)−ΔｆB、…、ｆc(Max)−ＭΔｆB、｝、及び周波数｛ｆt(Max)、ｆt(Max)−ΔｆC、…、ｆt(Max)−ＫΔｆC、｝の全ての組合せのことを意味している。
なお、前記した値Ｎ，Ｍ，Ｋ、及び周波数の変化幅ΔｆA，ΔｆB，ΔｆCは、予め設定されている。
なお、前記した値Ｎ，Ｍ，Ｋ、及び周波数の変化幅ΔｆA，ΔｆB，ΔｆCは、予め設定されている。
評価関数ΔＷを算出していない周波数の組合せが少なくとも一つ存在する場合（Ｓ２０２→Ｎｏ）、制御装置４００の処理はステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３において制御装置４００は、まだ評価関数ΔＷを算出していない組合せとなるように、周波数ｆw，ｆc，ｆtのうち少なくとも一つを変更し、ステップＳ１０５の処理に進む。
周波数ｆw，ｆc，ｆtの全ての組合せについて評価関数ΔＷを算出した場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、制御装置４００の処理はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において制御装置４００は、評価関数ΔＷが最大となるように周波数ｆ1w，ｆ1c，ｆ1tを設定する。ステップＳ２０５において制御装置４００は、ステップＳ２０４で設定した周波数ｆ1wで温水ポンプを駆動し、周波数ｆ1cで冷却塔１１０の送風機１１１を駆動し、周波数ｆ1tで再生ファン２０３を駆動する。
＜効果＞
本実施形態に係る除湿システムＳによれば、冷水熱交換器１０４，１０５で吸熱した冷水（水）と、冷却塔１１０から流入する冷却水と、を熱交換することで、前記した冷水を放熱させることができる。つまり、冷水熱交換器１０４，１０５から流出する冷水（水）に外気の冷熱を与えることで、冷凍機１０１の負担を軽減できる。その結果、除湿システムＳ全体のエネルギ効率を向上させることができる。
本実施形態に係る除湿システムＳによれば、冷水熱交換器１０４，１０５で吸熱した冷水（水）と、冷却塔１１０から流入する冷却水と、を熱交換することで、前記した冷水を放熱させることができる。つまり、冷水熱交換器１０４，１０５から流出する冷水（水）に外気の冷熱を与えることで、冷凍機１０１の負担を軽減できる。その結果、除湿システムＳ全体のエネルギ効率を向上させることができる。
また、制御装置４００は、評価関数ΔＷが最大となるように各周波数ｆ1w，ｆ1c，ｆ1tを設定する。このように複数のインバータ２０４，１１３，２０６の周波数に関して、評価関数ΔＷが最大となるポイントで運転するため、除湿システムＳ全体のエネルギ効率を第１実施形態よりもさらに高めることができる。
≪第４実施形態≫
第４実施形態に係る除湿システムＳは、第３実施形態の構成に温水槽２１１と、温水ポンプ２１２と、温水温度調整器２１３と、温度センサ２１４と、を追加した点が異なるが、その他は第３実施形態と同様である。したがって、第３実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第４実施形態に係る除湿システムＳは、第３実施形態の構成に温水槽２１１と、温水ポンプ２１２と、温水温度調整器２１３と、温度センサ２１４と、を追加した点が異なるが、その他は第３実施形態と同様である。したがって、第３実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜除湿システムの構成＞
図１１は、本実施形態に係る除湿システムの構成図である。温水槽２１１（タンク）は、熱回収装置２０１ｂから配管ｆ１を介して流入する温水を一時的に貯留するものである。温水槽２１１は、熱回収装置２０１ｂと温水熱交換器２０５とを接続する第１循環流路（配管ｆ１，ｆ２を含む）に介在するように設置されている。
一方の温水ポンプ２０２（第１循環手段）は、温水槽２１１から温水熱交換器２０５に向かう温水が通流する配管ｆ１に設置されている。
他方の温水ポンプ２１２は、温水槽２１１から熱回収装置２０１ｂに向かう温水が通流する配管ｆ２に設置されている。温水ポンプ２０２，２１２を駆動することで、所定流量の温水が前記した第１循環流路を介して循環する。
図１１は、本実施形態に係る除湿システムの構成図である。温水槽２１１（タンク）は、熱回収装置２０１ｂから配管ｆ１を介して流入する温水を一時的に貯留するものである。温水槽２１１は、熱回収装置２０１ｂと温水熱交換器２０５とを接続する第１循環流路（配管ｆ１，ｆ２を含む）に介在するように設置されている。
一方の温水ポンプ２０２（第１循環手段）は、温水槽２１１から温水熱交換器２０５に向かう温水が通流する配管ｆ１に設置されている。
他方の温水ポンプ２１２は、温水槽２１１から熱回収装置２０１ｂに向かう温水が通流する配管ｆ２に設置されている。温水ポンプ２０２，２１２を駆動することで、所定流量の温水が前記した第１循環流路を介して循環する。
温水温度調整器２１３（温度調整手段）は、例えば、電気ヒータであり、制御装置４００からの指令に応じた電流を流すことで抵抗体を発熱させ、温水を加熱する熱源である。温水温度調整器２１３は、温水槽２１１に貯留される温水が所定温度となるように調整する。なお、温水温度調整器２１３として、ボイラ等を用いてもよい。
温度センサ２１４は、温水槽２１１から温水熱交換器２０５に向かう温水が通流する配管ｆ１に設置され、温水槽２１１から流出する温水の温度を検出して制御装置４００に出力する。
温度センサ２１４は、温水槽２１１から温水熱交換器２０５に向かう温水が通流する配管ｆ１に設置され、温水槽２１１から流出する温水の温度を検出して制御装置４００に出力する。
＜制御装置の動作＞
図１２は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０３で必要除湿量Ｈ0を算出した後、ステップＳ３０１において制御装置４００は、インバータ２０４，１１３，２０６の周波数を最大値に設定する（ｆw＝ｆw(Max)，ｆc＝ｆc(Max)，ｆt＝ｆt(Max)）。また、温水槽２１１の温水温度が最大値となるように（Ｔw＝Ｔw(Max)）、温水温度調整器２１３に流す電流値を設定する。
図１２は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０３で必要除湿量Ｈ0を算出した後、ステップＳ３０１において制御装置４００は、インバータ２０４，１１３，２０６の周波数を最大値に設定する（ｆw＝ｆw(Max)，ｆc＝ｆc(Max)，ｆt＝ｆt(Max)）。また、温水槽２１１の温水温度が最大値となるように（Ｔw＝Ｔw(Max)）、温水温度調整器２１３に流す電流値を設定する。
ステップＳ１１２で評価関数ΔＷを算出した後、ステップＳ３０２において制御装置４００は、周波数ｆw，ｆc，ｆt、及び温水温度Ｔwの全ての組合せについて評価関数ΔＷを算出したか否かを判定する。評価関数ΔＷを算出していない周波数の組合せが少なくとも一つ存在する場合（Ｓ３０２→Ｎｏ）、制御装置４００の処理はステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３において制御装置４００は、周波数ｆw，ｆc，ｆt、及び温水温度Ｔwのうち少なくとも一つを変更し、ステップＳ１０５の処理に進む。
周波数ｆw，ｆc，ｆt、温水温度Ｔwの全ての組合せについて評価関数ΔＷを算出した場合（Ｓ３０２→Ｙｅｓ）、制御装置４００の処理はステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４において制御装置４００は、評価関数ΔＷが最大となるように周波数ｆ1w，ｆ1c，ｆ1t、及び温水温度Ｔ1wを設定する。
ステップＳ３０５において制御装置４００は、ステップＳ３０４で設定した周波数ｆ1wで温水ポンプ２０２を駆動し、周波数ｆ1cで冷却塔１１０の送風機１１１を駆動し、周波数ｆ1tで再生ファン２０３を駆動する。また、制御装置４００は、ステップＳ３０４で設定した温水温度Ｔ1wとなるように温水温度調整器２１３を制御する。
＜効果＞
本実施形態に係る除湿システムＳによれば、温水温度調整器２１３は、制御装置４００からの指令に従って、温水槽２１１に貯留される温水が所定温度となるように制御する。
熱回収装置２０１ｂによって回収される太陽熱の熱量は、季節、天候、時間帯等によって変動するが、前記したように温水温度を所定温度となるように調整することで、再生ファン２０３から吹き出される空気に対して温水から安定的に放熱させることができる。
本実施形態に係る除湿システムＳによれば、温水温度調整器２１３は、制御装置４００からの指令に従って、温水槽２１１に貯留される温水が所定温度となるように制御する。
熱回収装置２０１ｂによって回収される太陽熱の熱量は、季節、天候、時間帯等によって変動するが、前記したように温水温度を所定温度となるように調整することで、再生ファン２０３から吹き出される空気に対して温水から安定的に放熱させることができる。
≪変形例≫
以上、本発明に係る除湿システムＳについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記各実施形態では、日射センサ３０１を用いて日射量を検出する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、日射センサ３０１を省略し、日時情報や天気情報に基づいて制御装置４００が日射量を推定するようにしてもよい。
以上、本発明に係る除湿システムＳについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記各実施形態では、日射センサ３０１を用いて日射量を検出する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、日射センサ３０１を省略し、日時情報や天気情報に基づいて制御装置４００が日射量を推定するようにしてもよい。
また、前記各実施形態では、日射量、外気の温湿度、及び室内モデル４０１ｆ（図２参照）に基づいて、制御装置４００が空調負荷Ｑ0を算出する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、ダクトｄ４を介して室内Ｋに流入する空気のエンタルピ及び風量と、ダクトｄ１を介して室内Ｋから流出する空気のエンタルピ及び風量と、に基づいて、制御装置４００が直接的に空調負荷Ｑ0を算出してもよい。
また、前記各実施形態において制御装置４００は、評価関数ΔＷを最大とするようにインバータ２０４を含む機器を制御する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、評価関数ΔＷに加えて他の指標（例えば、室内Ｋのコンピュータに冷風を送るファンの消費電力）も考慮してインバータ２０４等の周波数を決定してもよい。
また、第１実施形態では、温水ポンプ２０２に設置されるインバータ２０４（図１参照）の周波数を制御する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、前記したインバータ２０４に代えて、再生ファン２０３に設置されるインバータ２０６（図９参照）の周波数を制御する構成にしてもよい。また、インバータ２０４，２０６の両方を設置し、評価関数ΔＷが最大となるようにインバータ２０４，２０６の周波数を制御してもよい。
また、温水ポンプ２０２（図１参照）、送風機１１１（図９参照）、再生ファン２０３（図９参照）、及び温水温度調整器２１３のうち少なくとも一つにインバータを設置し、当該インバータの周波数を評価関数ΔＷに基づいて制御するようにしてもよい。
また、温水ポンプ２０２（図１参照）、送風機１１１（図９参照）、再生ファン２０３（図９参照）、及び温水温度調整器２１３のうち少なくとも一つにインバータを設置し、当該インバータの周波数を評価関数ΔＷに基づいて制御するようにしてもよい。
また、前記各実施形態では、太陽光発電パネル２０１ａの背面に熱回収装置２０１ｂを設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、太陽光発電パネル２０１ａの表面及び背面のうち少なくとも一方に熱回収装置を設置してもよい。
また、前記各実施形態では、処理エリアＡ１においてデシカントロータ１１の上流側に冷水熱交換器１０４を設置し、下流側に冷水熱交換器１０５を設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、処理エリアＡ１においてデシカントロータ１１の上流側・下流側のいずれか一方のみに冷水熱交換器を設置する構成にしてもよい。
また、前記各実施形態では、処理エリアＡ１においてデシカントロータ１１の上流側に冷水熱交換器１０４を設置し、下流側に冷水熱交換器１０５を設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、処理エリアＡ１においてデシカントロータ１１の上流側・下流側のいずれか一方のみに冷水熱交換器を設置する構成にしてもよい。
また、第１実施形態では、除湿機１０において処理エリアＡ１のみに温湿度センサ３０３（図１参照）を設置する場合について説明したが、これに限らない。例えば、別の温湿度センサを追加し、この温湿度センサを再生エリアＡ２において温水熱交換器２０５とデシカントロータ１１との間に設置してもよい。この場合、制御部４０２は、追加した温湿度センサによる検出値も含めて必要除湿量Ｈ0等を算出する。
なお、必要除湿量Ｈ0等を算出可能であれば、温湿度センサの位置を適宜変更してもよい。
なお、必要除湿量Ｈ0等を算出可能であれば、温湿度センサの位置を適宜変更してもよい。
また、前記各実施形態で説明した除湿システムＳに、冷凍機１０１の駆動（例えば、ヒートポンプサイクルを構成する圧縮機の駆動）を制御することで冷水温度を調整する冷水温度調整装置を追加してもよい。この場合において制御部４０２は、評価関数ΔＷに基づいて、前記した冷凍機１０１の温度調整装置を含む機器を制御する。
また、前記各実施形態では、日射センサ３０１を設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、これらに代えて、温水熱交換器２０５に流入する温水の温度を検出する温度センサ、温水熱交換器２０５から流出する温水の温度を検出する温度センサ、及び、再生エリアＡ２においてデシカントロータ１１の上流側の温湿度を検出する温湿度センサを追加してもよい。この場合、制御装置４００は、それぞれの温度センサ及び温湿度センサの検出値に基づいて、空調負荷Ｑ0、必要除湿量Ｈ0等を算出する。
また、前記各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、日射量、外気の温湿度等に応じて評価関数ΔＷを最大にするインバータ２０４，１１３，２０６（図９参照）の周波数を算出し、検出値‐周波数テーブル４０１ｇ（図７参照）として記憶部４０１Ａに予め格納する構成でもよい。
また、前記各実施形態では、処理エリアＡ１において空気に冷熱を供給する熱媒体、及び、再生エリアＡ２において空気に熱を供給する熱媒体が水である場合について説明したが、水以外の熱媒体を用いてもよい。
また、前記各実施形態では、除湿機１０がデシカントロータ１１を有する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、室内Ｋに向けて通流する空気の水分を処理エリアＡ１において吸着し、吸着した水分を再生エリアＡ２で脱着する構成であれば、他の種類の除湿機を用いてもよい。例えば、処理エリアＡ１と再生エリアＡ２とを時間的に交互に切り替える切替手段を備える構成でもよい。
Ｓ 除湿システム
１０ 除湿機
１１ デシカントロータ
１００ 処理側システム
１０１ 冷凍機
１０４，１０５ 冷水熱交換器（第２熱交換器）
１１０ 冷却塔
１１１ 送風機
１１３ インバータ（第２インバータ、機器）
２０４，２０６ インバータ（第１インバータ、機器）
２００ 再生側システム
２０１ 太陽光発電ユニット
２０１ａ 太陽光発電パネル
２０１ｂ 熱回収装置（熱回収手段）
２０２ 温水ポンプ（第１循環手段、機器）
２０３ 再生ファン
２０５ 温水熱交換器（第１熱交換器）
２１１ 温水槽（タンク）
２１３ 温水温度調整器（温度調整手段、機器）
３０１ 日射センサ
３０２，３０３ 温湿度センサ
４００，４００Ａ 制御装置（制御手段）
４０１，４０１Ａ 記憶部（記憶手段）
４０１ａ 温水ポンプ特性情報（第１循環手段特性情報）
４０１ｂ 熱回収装置特性情報（熱回収手段特性情報）
４０１ｃ 熱交換器特性情報（第１熱交換器特性情報）
４０１ｄ 除湿機特性情報
４０１ｅ 発電パネル特性情報
４０１ｆ 室内モデル
４０１ｇ 検出値‐周波数テーブル（テーブル）
４０２，４０２Ａ 制御部
Ａ１ 処理エリア
Ａ２ 再生エリア
ｅ１，ｅ２ 配管（第２循環流路）
ｆ１，ｆ２ 配管（第１循環流路）
１０ 除湿機
１１ デシカントロータ
１００ 処理側システム
１０１ 冷凍機
１０４，１０５ 冷水熱交換器（第２熱交換器）
１１０ 冷却塔
１１１ 送風機
１１３ インバータ（第２インバータ、機器）
２０４，２０６ インバータ（第１インバータ、機器）
２００ 再生側システム
２０１ 太陽光発電ユニット
２０１ａ 太陽光発電パネル
２０１ｂ 熱回収装置（熱回収手段）
２０２ 温水ポンプ（第１循環手段、機器）
２０３ 再生ファン
２０５ 温水熱交換器（第１熱交換器）
２１１ 温水槽（タンク）
２１３ 温水温度調整器（温度調整手段、機器）
３０１ 日射センサ
３０２，３０３ 温湿度センサ
４００，４００Ａ 制御装置（制御手段）
４０１，４０１Ａ 記憶部（記憶手段）
４０１ａ 温水ポンプ特性情報（第１循環手段特性情報）
４０１ｂ 熱回収装置特性情報（熱回収手段特性情報）
４０１ｃ 熱交換器特性情報（第１熱交換器特性情報）
４０１ｄ 除湿機特性情報
４０１ｅ 発電パネル特性情報
４０１ｆ 室内モデル
４０１ｇ 検出値‐周波数テーブル（テーブル）
４０２，４０２Ａ 制御部
Ａ１ 処理エリア
Ａ２ 再生エリア
ｅ１，ｅ２ 配管（第２循環流路）
ｆ１，ｆ２ 配管（第１循環流路）
Claims (5)
- 太陽光が照射されることで発電する太陽光発電パネルと、前記太陽光発電パネルの少なくとも一方の面に設置され、太陽熱を熱媒体によって回収する熱回収手段と、を有する太陽光発電ユニットと、
前記熱回収手段を経由する第１循環流路に配置され、前記第１循環流路を介して前記熱媒体を循環させる第１循環手段と、
被空調空間に向けて通流する気体の水分を処理エリアにおいて吸着剤で吸着して除湿し、前記吸着した水分を再生エリアにおいて脱着させて前記吸着剤を再生する除湿機と、
前記第１循環流路を介して循環する熱媒体と、前記除湿機の再生エリアに向かう気体と、を熱交換する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を介して前記除湿機に向かうように、前記再生エリアにおいて気体を通流させる再生ファンと、
前記第１循環手段及び前記再生ファンのうち少なくとも一つに設置される第１インバータと、
前記太陽光発電パネルの発電電力からシステム全体の消費電力を減算することで算出される評価関数に基づいて、前記第１インバータを含む機器の駆動を制御する制御手段と、
前記太陽光発電パネルに照射される太陽光の日射量、外気温度、及び前記処理エリアにおいて前記吸着剤に向かう気体の温湿度に対応して、前記評価関数を最大とする前記第１インバータの周波数がテーブルとして格納される記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、
日射センサによって検出される日射量と、温湿度センサによって検出される外気の温湿度と、前記処理エリアにおいて前記吸着剤に向かう気体の温湿度を検出する別の温湿度センサの検出値と、を含む情報に対応する前記第１インバータの周波数を、前記テーブルを参照して取得し、
前記評価関数に基づき、当該評価関数を最大とするように、前記第１インバータを含む機器の駆動を制御すること
を特徴とする除湿システム。 - 太陽光が照射されることで発電する太陽光発電パネルと、前記太陽光発電パネルの少なくとも一方の面に設置され、太陽熱を熱媒体によって回収する熱回収手段と、を有する太陽光発電ユニットと、
前記熱回収手段を経由する第１循環流路に配置され、前記第１循環流路を介して前記熱媒体を循環させる第１循環手段と、
被空調空間に向けて通流する気体の水分を処理エリアにおいて吸着剤で吸着して除湿し、前記吸着した水分を再生エリアにおいて脱着させて前記吸着剤を再生する除湿機と、
前記第１循環流路を介して循環する熱媒体と、前記除湿機の再生エリアに向かう気体と、を熱交換する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を介して前記除湿機に向かうように、前記再生エリアにおいて気体を通流させる再生ファンと、
前記第１循環手段及び前記再生ファンのうち少なくとも一つに設置される第１インバータと、
前記太陽光発電パネルの発電電力からシステム全体の消費電力を減算することで算出される評価関数に基づいて、前記第１インバータを含む機器の駆動を制御する制御手段と、
を備えるとともに、
前記第１循環手段を駆動する前記第１インバータの周波数に対応して、前記第１循環手段の流量及び消費電力を特定する第１循環手段特性情報と、
前記太陽光発電パネルに照射される太陽光の日射量、及び外気温度に対応して、前記熱回収手段の熱回収量を特定する熱回収手段特性情報と、
前記再生ファンを駆動する前記第１インバータの周波数に対応して、前記再生ファンの風量及び消費電力を特定する再生ファン特性情報と、
前記熱回収量、前記第１循環手段の流量、及び前記再生ファンの風量に対応して、前記再生エリアにおいて前記第１熱交換器から前記吸着剤に向かう気体の温湿度を特定する第１熱交換器特性情報と、
前記再生エリアにおいて前記第１熱交換器から前記吸着剤に向かう気体の温湿度、及び、前記処理エリアにおいて前記吸着剤に向かう気体の温湿度、に対応して、前記除湿機による除湿量を特定する除湿機特性情報と、
前記日射量、外気温度、及び前記第１循環手段の流量に対応して前記太陽光発電パネルの温度を特定するとともに、当該太陽光発電パネルの温度、及び前記日射量に対応して前記太陽光発電パネルの発電電力を特定する発電パネル特性情報と、
が少なくとも格納される記憶手段を備え、
前記制御手段は、
日射センサによって検出される日射量と、温湿度センサによって検出される外気の温湿度と、前記処理エリアにおいて前記吸着剤に向かう気体の温湿度を検出する別の温湿度センサの検出値と、前記記憶手段に格納されるそれぞれの特性情報と、に基づいてシミュレーションを実行し、前記評価関数を算出すること
を特徴とする除湿システム。 - 前記第１循環流路に配置され、前記第１循環流路を介して循環する前記熱媒体を一時的に貯留するタンクと、
前記タンクに貯留される前記熱媒体の温度を調整する温度調整手段と、を備え、
前記制御手段は、前記評価関数に基づいて前記第１インバータ及び前記温度調整手段を含む前記機器の駆動を制御すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の除湿システム。 - 前記処理エリアにおいて前記除湿機の上流側及び／又は下流側に配置され、前記処理エリアを通流する空気と熱交換する第２熱交換器と、
前記第２熱交換器を経由する第２循環流路に配置され、前記第２循環流路を介して通流する熱媒体の温度を調整する冷凍機と、を備え、
前記制御手段は、前記評価関数に基づいて、少なくとも前記第１インバータ及び前記冷凍機を含む前記機器の駆動を制御すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の除湿システム。 - 外気を送風する送風機を有して、前記送風機から送り込まれる外気との熱交換によって、前記第２循環流路を通流する前記熱媒体を冷却する冷却塔と、
前記送風機に設置される第２インバータと、を備え、
前記制御手段は、前記評価関数に基づいて、少なくとも前記第１インバータ、前記冷凍機、及び前記第２インバータを含む前記機器の駆動を制御すること
を特徴とする請求項４に記載の除湿システム。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2013196951A JP6116096B2 (ja) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | 除湿システム |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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