JP6800333B2

JP6800333B2 - 空気調和機及び空気調和システム

Info

Publication number: JP6800333B2
Application number: JP2019528255A
Authority: JP
Inventors: 勇人堀江; 守濱田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: JPWO2019008694A1; US11293655B2; US20200200413A1; CN110799793A; WO2019008694A1; EP3650772B1; EP3650772A1; CN110799793B; EP3650772A4

Description

本発明は、外気負荷を処理する空気調和機及びそれを含む空気調和システムに関するものである。

特許文献１には、熱交換器で互いに交差する給気風路及び排気風路を備える空気調和装置が記載されている。この空気調和装置は、熱交換器よりも送風方向下流の給気風路に配置される加湿器と、熱交換器よりも送風方向上流の排気風路を熱交換器と加湿器との間の給気風路に連通させるバイパス開口と、バイパス開口を開閉する開閉手段と、室内の湿度を検出する手段と、検出される湿度に応じて開閉手段の駆動を制御する制御手段と、を備えている。

特許第４６５６３５７号公報

特許文献１に記載の空気調和装置では、熱交換器を通過する前の室内の暖かい空気の一部がバイパス開口を介して加湿器に流れるため、加湿性能を向上させることができる。空気を加熱する加熱部が加湿器の上流側に設けられていれば、加熱された空気を加湿器に流通させることができる。このため、空気調和装置の加湿性能がさらに向上し、室内湿度を速やかに上昇させることができる。しかしながら、特許文献１には、加湿器の上流側に加熱部が配置された構成についての具体的な記載はない。一般に、加湿器の上流側で空気が加熱されると、室内に供給される空気の温度が上昇してしまうため、室内温度が必要以上に高くなってしまうという課題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、室内湿度をより早く上昇させることができるとともに、室内温度が必要以上に高くなってしまうのを防ぐことができる空気調和機及び空気調和システムを提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、室内に供給される室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、前記連通路を開閉する開閉装置と、前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備え、前記制御部は、前記室内温度が閾値温度以上である場合には、前記冷媒温度が低下するように前記冷媒回路を制御し、前記室内温度が前記閾値温度よりも低い場合には、前記冷媒温度が上昇するように前記冷媒回路を制御し、前記室内湿度が閾値湿度以上である場合には、前記開閉装置を閉状態に設定し、前記室内湿度が前記閾値湿度よりも低い場合には、前記開閉装置を開状態に設定するように構成されているものである。
また、本発明に係る空気調和機は、室内に供給される室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、前記連通路を開閉する開閉装置と、前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備え、前記制御部は、特定の指令を外部から受信した場合には、前記冷媒温度が一定となるように前記冷媒回路を制御するとともに、閾値湿度から前記室内湿度を減算した値に基づいて前記開閉装置の開度を制御するように構成されているものである。
また、本発明に係る空気調和機は、室内に供給される室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、前記連通路を開閉する開閉装置と、前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備え、前記空気−冷媒熱交換器及び前記加湿装置は、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側に配置されているものである。
本発明に係る空気調和システムは、外気負荷を処理して室内に室外空気を供給する第１空気調和機と、前記室内の負荷を処理する第２空気調和機と、前記第１空気調和機及び前記第２空気調和機を制御するように構成されたシステムコントローラーと、を備えた空気調和システムであって、前記第１空気調和機は、前記室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、前記連通路を開閉する開閉装置と、前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備えており、前記第１空気調和機は、前記空気−冷媒熱交換器が凝縮器として動作しかつ前記加湿装置による加湿を行う加熱加湿運転を実行可能であり、前記第２空気調和機は、冷媒を循環させる前記冷媒回路の一部を構成する負荷側熱交換器を有しており、前記第２空気調和機は、前記負荷側熱交換器が蒸発器として動作する冷房運転を実行可能であり、前記システムコントローラーは、前記第１空気調和機が前記加熱加湿運転を行っており、かつ前記第２空気調和機が前記冷房運転を行っている場合、前記第２空気調和機の前記冷媒回路の蒸発温度を上昇させるように構成されているものである。

開閉装置の動作が制御されることにより、室外空気と比較して相対的に湿度の高い室内空気の一部を、連通路を介して給気風路に流入させ、室外空気と共に室内に供給することができる。また、空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度が制御されることにより、加湿装置よりも上流側で空気の温度を上昇させることができる。したがって、本発明によれば、室内湿度をより早く上昇させることができる。一方で、空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度は、室内温度に基づいて制御される。したがって、本発明によれば、室内温度が必要以上に高くなってしまうのを防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る第１空気調和機２０１を含む空気調和システムの構成を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係る第１空気調和機２０１の構成を示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係る第１空気調和機２０１の外気処理機２０の構成を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係る第１空気調和機２０１の制御部３１で実行される制御の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る空気調和システムのシステムコントローラー３０で実行される制御の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る第１空気調和機２０１の外気処理機２０の構成を示す模式図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る空気調和機及び空気調和システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係る第１空気調和機２０１を含む空気調和システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、空気調和システムは、外気処理機２０及び室外機２１を備える第１空気調和機２０１と、複数の室内機１０及び室外機１１を備える第２空気調和機２０２と、を有している。外気処理機２０及び複数の室内機１０は、天井裏１０１に配置されている。外気処理機２０は、冷媒配管２２を介して室外機２１と接続されている。複数の室内機１０は、冷媒配管１２を介して室外機１１と接続されている。室外機１１、２１は、室外に配置されている。この空気調和システムでは、室内１０２の熱負荷は主に複数の室内機１０で処理され、外気負荷は主に外気処理機２０で処理される。外気処理機２０は、外調機と呼ばれる場合もある。図１では１台の外気処理機２０を示しているが、外気処理機２０の台数は２台以上であってもよい。また、図１では２台の室内機１０を示しているが、室内機１０の台数は１台又は３台以上であってもよい。

外気処理機２０は、室内ダクト２３を介して室内１０２に接続されている。室内ダクト２３には、外気処理機２０から室内に空気を供給する給気ダクトと、室内の空気を外気処理機２０に戻す還気ダクトと、が含まれる。また、外気処理機２０は、室外ダクト２４を介して室外に接続されている。室外ダクト２４には、室外空気を外気処理機２０に導入する外気ダクトと、外気処理機２０から室外に空気を排出する排気ダクトと、が含まれる。

空気調和システムは、第１空気調和機２０１及び第２空気調和機２０２を制御するシステムコントローラー３０を有している。システムコントローラー３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。システムコントローラー３０は、第１空気調和機２０１を制御する制御部３１（図１では図示せず）、及び第２空気調和機２０２を制御する制御部のそれぞれと、通信線３２を介して接続されている。

図２は、本実施の形態に係る第１空気調和機２０１の構成を示す冷媒回路図である。図２に示すように、第１空気調和機２０１は、冷媒を循環させる冷媒回路４０と、冷媒回路４０を制御する制御部３１と、を有している。冷媒回路４０は、圧縮機４１、四方弁４２、熱源側熱交換器４３、膨張弁４４及び負荷側熱交換器４５が順次環状に接続された構成を有している。圧縮機４１、四方弁４２及び熱源側熱交換器４３は、熱源側熱交換器４３に空気を供給する室外送風機４６と共に、室外機２１に収容されている。膨張弁４４及び負荷側熱交換器４５は、負荷側熱交換器４５に空気を供給する給気用送風機４７と共に、外気処理機２０に収容されている。

圧縮機４１には、制御部３１の制御により圧縮機４１の駆動周波数を調整する周波数調整部４９が設けられている。すなわち、圧縮機４１の駆動周波数は、制御部３１によって制御される。四方弁４２は、制御部３１の制御により、冷房運転時の冷媒の流れと暖房運転時の冷媒の流れとを切り替えるものである。これにより、冷媒回路４０では、負荷側熱交換器４５が蒸発器として機能する冷房運転と、負荷側熱交換器４５が凝縮器として機能する暖房運転と、を切り替えて実行できるようになっている。図２では、冷房運転時の冷媒の流れ方向を矢印で示している。

熱源側熱交換器４３は、室外送風機４６により供給される空気と内部を流通する冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器である。膨張弁４４は、冷媒を減圧して膨張させる弁である。膨張弁４４としては、制御部３１の制御により開度を調整可能な電子膨張弁が用いられる。負荷側熱交換器４５は、給気用送風機４７により供給される空気と内部を流通する冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器である。

冷媒回路４０のうち圧縮機４１の吸入側には、蒸発温度センサー４８が設けられている。蒸発温度センサー４８は、冷媒の蒸発温度を測定し、測定値に対応した信号を制御部３１に出力する。

制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御部３１は、システムコントローラー３０からの指令、及び蒸発温度センサー４８を含む各種センサーからの出力信号等に基づき、圧縮機４１、四方弁４２、膨張弁４４、室外送風機４６及び給気用送風機４７等を制御する。制御部３１は、室外機２１に設けられていてもよいし、外気処理機２０に設けられていてもよい。また、制御部３１は、室外機２１に設けられた室外機制御部と、外気処理機２０に設けられ室外機制御部と通信可能な外気処理機制御部と、を有していてもよい。

図３は、本実施の形態に係る第１空気調和機２０１の外気処理機２０の構成を示す模式図である。図３に示すように、外気処理機２０は、筐体５０を有している。筐体５０内には、室内に供給される室外空気を流通させる給気風路５１と、室外に排出される室内空気を流通させる排気風路５２と、が形成されている。筐体５０内において、給気風路５１と排気風路５２との間は、後述する連通路６０を除いて互いに仕切られている。給気風路５１の上流端には、室外空気を給気風路５１に導入する外気導入口５３が形成されている。外気導入口５３は、外気ダクトを介して室外に接続される。以下、外気導入口５３を介して室外から導入される室外空気を「外気ＯＡ」という場合がある。給気風路５１の下流端には、室外空気を室内に供給する給気口５４が形成されている。給気口５４は、給気ダクトを介して室内に接続される。以下、給気口５４を介して室内に供給される室外空気を「給気ＳＡ」という場合がある。

排気風路５２の上流端には、室内空気を排気風路５２に導入する還気口５５が形成されている。還気口５５は、還気ダクトを介して室内に接続される。以下、還気口５５を介して室内から導入される室内空気を「還気ＲＡ」という場合がある。排気風路５２の下流端には、室内空気を室外に排出する排気口５６が形成されている。排気口５６は、排気ダクトを介して室外に接続される。以下、排気口５６を介して室外に排出される室内空気を「排気ＥＡ」という場合がある。

筐体５０内には、給気風路５１を流通する室外空気と、排気風路５２を流通する室内空気と、の間で顕熱及び潜熱を交換する全熱交換器５７が設けられている。全熱交換器５７としては、静止型全熱交換器を用いることもできるし、回転型全熱交換器を用いることもできる。回転型全熱交換器が用いられる場合、全熱交換器５７の動作は制御部３１によって制御される。

以下、給気風路５１のうち全熱交換器５７よりも上流側を上流側給気風路５１ａという場合がある。給気風路５１のうち全熱交換器５７よりも下流側を下流側給気風路５１ｂという場合がある。排気風路５２のうち全熱交換器５７よりも上流側を上流側排気風路５２ａという場合がある。排気風路５２のうち全熱交換器５７よりも下流側を下流側排気風路５２ｂという場合がある。

上流側給気風路５１ａには、給気用送風機４７が配置されている。給気用送風機４７は、給気風路５１に、外気導入口５３から給気口５４に向かう方向の空気の流れを生じさせるように構成されている。給気用送風機４７の動作は、制御部３１によって制御される。

下流側給気風路５１ｂには、冷媒回路４０の一部を構成する負荷側熱交換器４５が配置されている。負荷側熱交換器４５は、冷房運転時には空気を冷却する蒸発器として動作し、暖房運転時には空気を加熱する凝縮器として動作する。

下流側給気風路５１ｂのうち負荷側熱交換器４５よりも下流側には、加湿装置５８が配置されている。加湿装置５８としては、例えば、透湿膜式又は滴下気化式等の気化式の加湿器が用いられる。加湿装置５８の動作は、制御部３１によって制御される。外気処理機２０は、負荷側熱交換器４５が凝縮器として動作し、かつ加湿装置５８による加湿を行う加熱加湿運転を実行可能である。加熱加湿運転が実行されると、負荷側熱交換器４５で加熱された高温の空気が加湿装置５８に供給されるため、高い加湿性能が得られる。

上流側排気風路５２ａには、排気用送風機５９が配置されている。排気用送風機５９は、排気風路５２に、還気口５５から排気口５６に向かう方向の空気の流れを生じさせるように構成されている。排気用送風機５９の動作は、制御部３１によって制御される。

上流側排気風路５２ａと下流側給気風路５１ｂとの間には、上流側排気風路５２ａのうち排気用送風機５９よりも下流側と、下流側給気風路５１ｂのうち負荷側熱交換器４５よりも上流側と、を連通させる連通路６０が形成されている。本実施の形態の連通路６０は、上流側排気風路５２ａと下流側給気風路５１ｂとの間の仕切板が開口されることによって形成されている。連通路６０が形成されていることにより、上流側排気風路５２ａを流れる室内空気の一部は、全熱交換器５７に流入せずに連通路６０を通って下流側給気風路５１ｂに流入し、負荷側熱交換器４５よりも上流側で室外空気と合流する。なお、連通路６０と負荷側熱交換器４５及び加湿装置５８との位置関係は特に限定されない。すなわち、連通路６０は、上流側排気風路５２ａと下流側給気風路５１ｂとを連通させるように形成されていればよい。

連通路６０には、連通路６０を開閉するダンパー６１が設けられている。ダンパー６１は、回転軸を一端に備える板状部材６１ａと、回転軸を中心として板状部材６１ａを回転駆動させる駆動部６１ｂと、を有している。ダンパー６１の動作は、制御部３１によって制御される。ダンパー６１の開度は、開状態又は閉状態の二位置で制御されてもよいし、３段階以上の多段階、又は連続的に制御されてもよい。

上流側排気風路５２ａには、温湿度センサー６２が設けられている。温湿度センサー６２は、還気ＲＡの温度及び湿度をそれぞれ室内温度及び室内湿度として測定し、それぞれの測定値に対応した信号を制御部３１に出力する。温度センサーと湿度センサーとは個別に設けられていてもよい。また、制御部３１は、室内温度及び室内湿度の情報を第１空気調和機２０１の外部から取得してもよい。

ダンパー６１が閉状態である場合の外気処理機２０の動作について説明する。外気処理機２０では、加熱加湿運転が行われているものとする。排気風路５２には、排気用送風機５９によって還気口５５から排気口５６に向かう空気の流れが生じる。これにより室内空気は、還気ダクト及び還気口５５を介して、還気ＲＡとして上流側排気風路５２ａに吸い込まれる。吸い込まれた室内空気は、上流側排気風路５２ａを流通し、全熱交換器５７に流入する。全熱交換器５７から流出した室内空気は、下流側排気風路５２ｂを流通し、排気口５６及び排気ダクトを介して排気ＥＡとして室外に排出される。

一方、給気風路５１には、給気用送風機４７によって外気導入口５３から給気口５４に向かう空気の流れが生じる。これにより室外空気は、外気ダクト及び外気導入口５３を介して、外気ＯＡとして上流側給気風路５１ａに吸い込まれる。吸い込まれた室外空気は、上流側給気風路５１ａを流通し、全熱交換器５７に流入する。全熱交換器５７に流入した室外空気は、室内空気との全熱交換により室内空気の顕熱及び潜熱を回収し、全熱交換器５７から流出する。全熱交換器５７から流出した室外空気は、下流側給気風路５１ｂを流通し、負荷側熱交換器４５で冷媒との熱交換により加熱され、さらに加湿装置５８で加湿される。加熱及び加湿された室外空気は、給気口５４及び給気ダクトを介して給気ＳＡとして室内に供給される。

次に、ダンパー６１が開状態である場合の外気処理機２０の動作について説明する。ダンパー６１が開状態になると、上流側排気風路５２ａを流通する室内空気の一部は、図３中の破線矢印で示すように、全熱交換器５７に流入せず、連通路６０を介して下流側給気風路５１ｂに流入する。下流側給気風路５１ｂに流入した室内空気は、全熱交換器５７を通過した室外空気と合流して混合される。室内空気と室外空気とが混合した空気は、負荷側熱交換器４５で冷媒との熱交換により加熱され、さらに加湿装置５８で加湿される。加熱及び加湿された空気は、給気口５４及び給気ダクトを介して、給気ＳＡとして室内に供給される。

図４は、本実施の形態に係る第１空気調和機２０１の制御部３１で実行される制御の一例を示すフローチャートである。図４に示す制御は、外気処理機２０で加熱加湿運転又は暖房運転が実行されているときに実行される。まず、制御部３１は、温湿度センサー６２からの入力信号に基づき、室内温度及び室内湿度を取得する（ステップＳ１）。

次のステップＳ２では、制御部３１は、取得した室内温度と予め設定されている閾値温度とを比較する。室内温度が閾値温度よりも低い場合にはステップＳ３に進み、室内温度が閾値温度以上である場合にはステップＳ６に進む。

ステップＳ３では、制御部３１は、取得した室内湿度と予め設定されている閾値湿度とを比較する。ここで、閾値湿度は、室内湿度の制御目標値である設定湿度よりも低い値に設定されている。例えば、設定湿度がＲＨ５０％である場合、閾値湿度はＲＨ４０％に設定される。室内湿度が閾値湿度よりも低い場合にはステップＳ４に進み、室内湿度が閾値湿度以上である場合にはステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、制御部３１は、ダンパー６１を開状態に設定する。また、制御部３１は、圧縮機４１の駆動周波数を含む冷媒回路４０の動作を制御し、負荷側熱交換器４５内の冷媒の凝縮温度を上昇させる。

ステップＳ５では、制御部３１は、ダンパー６１を閉状態に設定する。また、制御部３１は、圧縮機４１の駆動周波数を含む冷媒回路４０の動作を制御し、負荷側熱交換器４５内の冷媒の凝縮温度を上昇させる。

ステップＳ６では、制御部３１は、取得した室内湿度と予め設定されている閾値湿度とを比較する。室内湿度が閾値湿度よりも低い場合にはステップＳ７に進み、室内湿度が閾値湿度以上である場合にはステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、制御部３１は、ダンパー６１を開状態に設定する。また、制御部３１は、圧縮機４１の駆動周波数を含む冷媒回路４０の動作を制御し、負荷側熱交換器４５内の冷媒の凝縮温度を低下させる。

ステップＳ８では、制御部３１は、ダンパー６１を閉状態に設定する。また、制御部３１は、圧縮機４１の駆動周波数を含む冷媒回路４０の動作を制御し、負荷側熱交換器４５内の冷媒の凝縮温度を低下させる。

以上のように、本実施の形態では、室内温度に基づいて冷媒回路４０の動作が制御され、室内湿度に基づいてダンパー６１の動作が制御される。室内温度が閾値温度よりも低い場合には、負荷側熱交換器４５内の冷媒の凝縮温度が上昇するように冷媒回路４０が制御される（ステップＳ４及びＳ５）。これにより、負荷側熱交換器４５での空気への放熱量が増加するため、給気ＳＡの温度が上昇する。室内温度が閾値温度以上である場合には、負荷側熱交換器４５内の冷媒の凝縮温度が低下するように冷媒回路４０が制御される（ステップＳ７及びＳ８）。これにより、負荷側熱交換器４５での空気への放熱量が減少するため、給気ＳＡの温度が低下する。

また、室内湿度が閾値湿度よりも低い場合には、ダンパー６１が開状態に設定される（ステップＳ４及びＳ７）。閾値湿度は設定湿度よりも低い値に設定されているため、外気処理機２０の定常運転中には、通常、室内湿度は閾値湿度以上となっている。これに対し、外気処理機２０の運転が開始された直後には、室内湿度が閾値湿度よりも低くなっている場合がある。室内湿度は、閾値湿度より低い場合であっても、通常、室外空気の湿度と比較すると高い。ダンパー６１が開状態に設定されることにより、室外空気と比較して相対的に湿度の高い還気ＲＡの一部と、室外空気と、が混合されて給気ＳＡとなるため、給気ＳＡの湿度が上昇する。一方、室内湿度が閾値湿度以上である場合には、ダンパー６１が閉状態に設定される（ステップＳ５及びＳ８）。これにより、給気ＳＡには、還気ＲＡとの混合による湿度の上昇は生じない。

なお、ダンパー６１の開度が多段階又は連続的に制御される場合には、閾値湿度から室内湿度を減算した値ΔＲＨに基づいてダンパー６１の開度が制御されるようにしてもよい。この場合、ダンパー６１の開度は、ΔＲＨが大きいほど大きくなり、ΔＲＨが小さいほど小さくなるように制御される。これにより、下流側給気風路５１ｂで室外空気と混合される室内空気の風量は、ΔＲＨが大きいほど多くなる。

また、本実施の形態では、省エネルギー性を高めるための特定の指令が、システムコントローラー３０、又は、外気処理機２０を操作する操作部等の外部から制御部３１に送信される場合がある。制御部３１は、上記の指令を受信した場合には、負荷側熱交換器４５内の凝縮温度が通常の値よりも低い値で一定となるように圧縮機４１を制御するとともに、閾値湿度から室内湿度を減算した値ΔＲＨに基づいてダンパー６１の開度を制御する。

以上説明したように、本実施の形態に係る第１空気調和機２０１は、室内に供給される室外空気を流通させる給気風路５１、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路５２が形成された筐体５０と、筐体５０内に設けられ、室外空気と室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う全熱交換器５７と、給気風路５１に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路４０の一部を構成し、室外空気と冷媒との熱交換を行う負荷側熱交換器４５と、給気風路５１のうち負荷側熱交換器４５よりも下流側に配置され、室外空気を加湿する加湿装置５８と、排気風路５２のうち全熱交換器５７よりも上流側と、給気風路５１のうち全熱交換器５７よりも下流側と、を連通させる連通路６０と、連通路６０を開閉するダンパー６１と、室内の室内温度に基づいて負荷側熱交換器４５内の冷媒温度を制御するとともに、室内の室内湿度に基づいてダンパー６１の動作を制御するように構成された制御部３１と、を備えている。ここで、第１空気調和機２０１は、空気調和機の一例である。全熱交換器５７は、空気−空気熱交換器の一例である。負荷側熱交換器４５は、空気−冷媒熱交換器の一例である。ダンパー６１は、開閉装置の一例である。

この構成によれば、室内湿度に基づいてダンパー６１の動作が制御されることにより、室外空気と比較して相対的に湿度の高い室内空気の一部を、連通路６０を介して給気風路５１に流入させ、室外空気と共に室内に供給することができる。このため、室内湿度をより早く上昇させることができる。また、室内温度に基づいて負荷側熱交換器４５内の冷媒温度が制御されることにより、加湿装置５８よりも上流側で空気の温度を上昇させることができる。このため、室内温度及び室内湿度をより早く上昇させることができる。したがって、特に第１空気調和機２０１の運転が開始された直後において、室内温度及び室内湿度のそれぞれを速やかに目標値に到達させることができる。一方で、負荷側熱交換器４５内の冷媒温度は、室内温度に基づいて制御される。このため、室内温度が必要以上に高くなってしまうのを防ぐことができ、結果的に無駄なエネルギー消費を抑えることができる。

本実施の形態に係る第１空気調和機２０１において、制御部３１は、室内温度が閾値温度以上である場合には、負荷側熱交換器４５内の冷媒温度が低下するように冷媒回路４０を制御し、室内温度が閾値温度よりも低い場合には、負荷側熱交換器４５内の冷媒温度が上昇するように冷媒回路４０を制御し、室内湿度が閾値湿度以上である場合には、ダンパー６１を閉状態に設定し、室内湿度が閾値湿度よりも低い場合には、ダンパー６１を開状態に設定するように構成されていてもよい。

本実施の形態に係る第１空気調和機２０１において、制御部３１は、室内湿度が閾値湿度よりも低い場合には、閾値湿度から室内湿度を減算した値ΔＲＨに基づいてダンパー６１の開度を制御するように構成されていてもよい。この構成によれば、連通路６０を通って室外空気と混合される室内空気の風量は、ΔＲＨが大きいほど多くなり、ΔＲＨが小さいほど少なくなる。したがって、室外空気と混合される室内空気の風量をできるだけ抑えつつ、室内湿度をより早く上昇させることができる。

本実施の形態に係る第１空気調和機２０１において、制御部３１は、特定の指令を外部から受信した場合には、負荷側熱交換器４５内の冷媒温度が一定となるように冷媒回路４０を制御するとともに、閾値湿度から室内湿度を減算した値ΔＲＨに基づいてダンパー６１の開度を制御するように構成されていてもよい。この構成によれば、冷媒回路４０の凝縮温度を一定に保つ制御が有効になった場合であっても、室外空気と混合される室内空気の風量がΔＲＨに基づいて制御されるため、室内湿度をより早く上昇させることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る空気調和システムについて説明する。本実施の形態に係る空気調和システムは、実施の形態１と同様に、外気処理機２０及び室外機２１を備える第１空気調和機２０１と、少なくとも１台の室内機１０及び室外機１１を備える第２空気調和機２０２と、第１空気調和機２０１及び第２空気調和機２０２を制御するシステムコントローラー３０と、を有している。室内１０２の熱負荷は主に複数の室内機１０で処理され、外気負荷は主に外気処理機２０で処理される。

第２空気調和機２０２は、第１空気調和機２０１の冷媒回路４０とは別に、冷媒を循環させる冷媒回路を有している。冷媒回路のうち少なくとも熱源側熱交換器は室外機２１に収容されており、冷媒回路のうち少なくとも負荷側熱交換器は室内機１０に収容されている。第２空気調和機２０２は、負荷側熱交換器が蒸発器として動作する冷房運転と、負荷側熱交換器が凝縮器として動作する暖房運転と、を実行可能である。

図５は、本実施の形態に係る空気調和システムのシステムコントローラー３０で実行される制御の一例を示すフローチャートである。図５のステップＳ１１では、システムコントローラー３０は、第１空気調和機２０１の外気処理機２０が加熱加湿運転を実行中であるか否かを判定する。外気処理機２０が加熱加湿運転を実行中である場合にはステップＳ１２に進み、それ以外の場合には処理を終了する。

ステップＳ１２では、システムコントローラー３０は、第２空気調和機２０２の室内機１０が冷房運転を実行中であるか否かを判定する。室内機１０が冷房運転を実行中である場合にはステップＳ１３に進み、それ以外の場合には処理を終了する。

ステップＳ１３では、システムコントローラー３０は、第２空気調和機２０２の冷媒回路の蒸発温度を上昇させるように第２空気調和機２０２を制御する。

以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和システムは、外気負荷を処理して室内に室外空気を供給する第１空気調和機２０１と、室内の負荷を処理する第２空気調和機２０２と、第１空気調和機２０１及び第２空気調和機２０２を制御するシステムコントローラー３０と、を備えている。第１空気調和機２０１は、負荷側熱交換器４５が凝縮器として動作しかつ加湿装置５８による加湿を行う加熱加湿運転を実行可能である。第２空気調和機２０２は、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成する負荷側熱交換器を有している。第２空気調和機２０２は、負荷側熱交換器が蒸発器として動作する冷房運転を実行可能である。システムコントローラー３０は、第１空気調和機２０１の外気処理機２０が加熱加湿運転を行っており、かつ第２空気調和機２０２の室内機１０が冷房運転を行っている場合、第２空気調和機２０２の冷媒回路の蒸発温度を上昇させるように構成されている。

この構成によれば、外気処理機２０が加熱加湿運転を行っており、かつ室内機１０が冷房運転を行っている場合、第２空気調和機２０２の冷媒回路の蒸発温度が上昇するため、室内機１０での除湿が抑制される。これにより、外気処理機２０での必要な加湿量が減少する。室内機１０での除湿が抑制され、外気処理機２０での必要な加湿量が減少するため、空気調和システムの省エネルギー性を向上させることができるとともに、外気処理機２０の加湿能力不足を防ぐことができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る空気調和機について説明する。図６は、本実施の形態に係る第１空気調和機２０１の外気処理機２０の構成を示す模式図である。図６に示すように、外気処理機２０の筐体５０内には、給気風路５１を流通する室外空気と、排気風路５２を流通する室内空気と、の間で顕熱を交換する顕熱交換器６３が設けられている。すなわち、本実施の形態の外気処理機２０は、実施の形態１の外気処理機２０と比較すると、全熱交換器５７に代えて顕熱交換器６３を備えている。

負荷側熱交換器４５は、上流側給気風路５１ａのうち給気用送風機４７よりも下流側に配置されている。加湿装置５８は、上流側給気風路５１ａのうち負荷側熱交換器４５よりも下流側に配置されている。外気処理機２０の他の構成は、実施の形態１の外気処理機２０の構成と同様である。また、外気処理機２０のダンパー６１等の動作は、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和機において、負荷側熱交換器４５及び加湿装置５８は、給気風路５１のうち顕熱交換器６３よりも上流側に配置されている。ここで、負荷側熱交換器４５は、空気−冷媒熱交換器の一例である。顕熱交換器６３は、空気−空気熱交換器の一例である。

この構成によれば、実施の形態２のように、外気処理機２０が加熱加湿運転を行っており、かつ室内機１０が冷房運転を行っている場合、以下のような効果が得られる。すなわち、外気処理機２０の負荷側熱交換器４５で加熱され、加湿装置５８で加湿された室外空気は、顕熱交換器６３での室内空気との熱交換によって冷却されてから室内に供給される。これにより、室内の冷房負荷の増加を防ぐことができるため、室内機１０での室内負荷の処理に要するエネルギーを削減することができる。したがって、空気調和システムの省エネルギー性を向上させることができる。

上記の各実施の形態は、互いに組み合わせて実施することが可能である。

１０室内機、１１室外機、１２冷媒配管、２０外気処理機、２１室外機、２２冷媒配管、２３室内ダクト、２４室外ダクト、３０システムコントローラー、３１制御部、３２通信線、４０冷媒回路、４１圧縮機、４２四方弁、４３熱源側熱交換器、４４膨張弁、４５負荷側熱交換器、４６室外送風機、４７給気用送風機、４８蒸発温度センサー、４９周波数調整部、５０筐体、５１給気風路、５１ａ上流側給気風路、５１ｂ下流側給気風路、５２排気風路、５２ａ上流側排気風路、５２ｂ下流側排気風路、５３外気導入口、５４給気口、５５還気口、５６排気口、５７全熱交換器、５８加湿装置、５９排気用送風機、６０連通路、６１ダンパー、６１ａ板状部材、６１ｂ駆動部、６２温湿度センサー、６３顕熱交換器、１０１天井裏、１０２室内、２０１第１空気調和機、２０２第２空気調和機、ＥＡ排気、ＯＡ外気、ＲＡ還気、ＳＡ給気。

Claims

室内に供給される室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、
前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、
前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、
前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、
前記連通路を開閉する開閉装置と、
前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記室内温度が閾値温度以上である場合には、前記冷媒温度が低下するように前記冷媒回路を制御し、
前記室内温度が前記閾値温度よりも低い場合には、前記冷媒温度が上昇するように前記冷媒回路を制御し、
前記室内湿度が閾値湿度以上である場合には、前記開閉装置を閉状態に設定し、
前記室内湿度が前記閾値湿度よりも低い場合には、前記開閉装置を開状態に設定するように構成されている空気調和機。
前記制御部は、前記室内湿度が前記閾値湿度よりも低い場合には、前記閾値湿度から前記室内湿度を減算した値に基づいて前記開閉装置の開度を制御するように構成されている請求項１に記載の空気調和機。
室内に供給される室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、
前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、
前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、
前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、
前記連通路を開閉する開閉装置と、
前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、
特定の指令を外部から受信した場合には、
前記冷媒温度が一定となるように前記冷媒回路を制御するとともに、閾値湿度から前記室内湿度を減算した値に基づいて前記開閉装置の開度を制御するように構成されている空気調和機。
室内に供給される室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、
前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、
前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、
前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、
前記連通路を開閉する開閉装置と、
前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備え、
前記空気−冷媒熱交換器及び前記加湿装置は、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側に配置されている空気調和機。
外気負荷を処理して室内に室外空気を供給する第１空気調和機と、
前記室内の負荷を処理する第２空気調和機と、
前記第１空気調和機及び前記第２空気調和機を制御するように構成されたシステムコントローラーと、を備えた空気調和システムであって、
前記第１空気調和機は、
前記室外空気を流通させる給気風路、及び室外に排出される室内空気を流通させる排気風路が形成された筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で少なくとも顕熱の熱交換を行う空気−空気熱交換器と、
前記給気風路に配置され、冷媒を循環させる冷媒回路の一部を構成し、前記室外空気と前記冷媒との熱交換を行う空気−冷媒熱交換器と、
前記給気風路のうち前記空気−冷媒熱交換器よりも下流側に配置され、前記室外空気を加湿する加湿装置と、
前記排気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも上流側と、前記給気風路のうち前記空気−空気熱交換器よりも下流側と、を連通させる連通路と、
前記連通路を開閉する開閉装置と、
前記室内の室内温度に基づいて前記空気−冷媒熱交換器内の冷媒温度を制御するとともに、前記室内の室内湿度に基づいて前記開閉装置の動作を制御するように構成された制御部と、を備えており、
前記第１空気調和機は、前記空気−冷媒熱交換器が凝縮器として動作しかつ前記加湿装置による加湿を行う加熱加湿運転を実行可能であり、
前記第２空気調和機は、冷媒を循環させる前記冷媒回路の一部を構成する負荷側熱交換器を有しており、
前記第２空気調和機は、前記負荷側熱交換器が蒸発器として動作する冷房運転を実行可能であり、
前記システムコントローラーは、
前記第１空気調和機が前記加熱加湿運転を行っており、かつ前記第２空気調和機が前記冷房運転を行っている場合、
前記第２空気調和機の前記冷媒回路の蒸発温度を上昇させるように構成されている空気調和システム。