JP7477739B2 - 外気処理装置及び空調システム - Google Patents

Description

本開示は、外気処理装置及び空調システムに関する。

従来、外気を加熱又は冷却して対象空間に供給することで対象空間の換気及び空調を行う外気処理装置と、対象空間内の空気（内気）を加熱又は冷却して対象空間に送ることで対象空間の空気調和を行う空気調和装置とを備える空調システムが用いられている。

従来の空調システムにおいて、外気処理装置は、給気温度を設定値に近づける給気温度制御、及び、室内二酸化炭素濃度を設定値に近づける風量制御を行い、空気調和装置は、室内温度を設定値に近づける室内温度制御を行う。

特開２００６－３４３０３８号公報

しかしながら、気化式加湿機能を持つ従来の外気処理装置を用いて暖房・加湿を行う場合、給気温度は設定値に固定されるが、湿度は成り行きまかせであった。このため、室内二酸化炭素濃度の制御に伴い外気処理装置の処理風量が低下すると、外気処理装置の顕熱・潜熱能力も低下してしまう。一方、顕熱負荷については空気調和装置によって処理可能であるものの、暖房時の潜熱負荷については空気調和装置によって処理できないため、加湿不足が発生するという問題がある。

それに対して、特許文献１には、室内湿度をセンシングし、室内湿度が低下したら風量を増加する調湿装置が提案されているが、この調湿装置では、外気導入量が増加してしまうので、空調システム全体として消費電力の増大が避けられない。

本開示の目的は、消費電力を抑制しつつ湿度を制御できる外気処理装置及び空調システムを提供することにある。

本開示の第１の態様は、取り入れた外気の温度及び湿度を調整して対象空間（SP1、SP2）に給気する外気処理装置であって、空気を加熱する加熱部（12）と、前記加熱部（12）を通過した空気を加湿する加湿部（13）と、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、前記加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更する外調機制御部（31）とを備えることを特徴とする外気処理装置である。

第１の態様では、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更することにより、加湿制御を行うため、湿度が低下したら風量を増加する方式と比較して、消費電力を抑制しつつ湿度を制御できる。

本開示の第２の態様は、前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）への給気温度の目標値を変更することにより、前記加湿部（13）の前記入口（13a）での空気の温度を変更することを特徴とする外気処理装置である。

第２の態様では、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を簡単に変更することができる。

本開示の第３の態様は、第２の態様において、前記対象空間（SP1、SP2）へ給気される空気の風量である処理風量を調整する風量調整部（14）をさらに備えることを特徴とする外気処理装置である。

第３の態様では、例えば、風量調整部（14）により処理風量を増やすことによって、給気温度（凝縮温度）の上げすぎに起因する熱源効率の低下を抑制することができる。

本開示の第４の態様は、第３の態様において、前記外調機制御部（31）は、消費電力が低減されるように、前記給気温度の前記目標値、及び、前記処理風量の少なくとも一方を設定することを特徴とする外気処理装置である。

第４の態様では、給気温度の目標値と処理風量とを組み合せて調整することにより、消費電力の低減を図ることができる。

本開示の第５の態様は、第３又は４の態様において、前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、前記給気温度の前記目標値を設定すると共に、前記対象空間（SP1、SP2）の二酸化炭素濃度に応じて、前記処理風量を設定することを特徴とする外気処理装置である。

第５の態様では、対象空間（SP1、SP2）の湿度を給気温度の調整を通じて制御することにより、換気負荷を抑制することができる。

本開示の第６の態様は、第１乃至５のいずれか１つの態様に記載の外気処理装置（10）と、対象空間（SP1、SP2）の空気の温度を調整する空気調和装置（20）とを備えることを特徴とする空調システムである。

第６の態様では、第１乃至５のいずれか１つの態様に記載の外気処理装置（10）を備えるため、第１乃至５の態様と同様の効果を得ることができる。

本開示の第７の態様は、第６の態様において、前記空気調和装置（20）は、可変冷媒流量制御型の空気調和装置（20）であることを特徴とする空調システムである。

第７の態様では、１台の室外機によって複数台の室内機を個別にコントロールできるので、部屋（対象空間）ごとに適切な空調を行うことが可能となる。

本開示の第８の態様は、取り入れた外気の温度及び湿度を調整して対象空間（SP1、SP2）に給気する外気処理装置（10）と、前記対象空間（SP1、SP2）の空気の温度を調整する空気調和装置（20）とを備える空調システムであって、前記外気処理装置（10）は、空気を加熱する加熱部（12）と、前記加熱部（12）を通過した空気を加湿する加湿部（13）と、前記対象空間（SP1、SP2）へ給気される空気の風量である処理風量を調整する風量調整部（14）と、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、前記対象空間（SP1、SP2）への給気温度の目標値を変更することにより、前記加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更する外調機制御部（31）とを備えることを特徴とする空調システムである。

第８の態様では、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更することにより、加湿制御を行うため、湿度が低下したら風量を増加する方式と比較して、消費電力を抑制しつつ湿度を制御できる。

本開示の第９の態様は、第８の態様において、前記外調機制御部（31）は、前記外気処理装置（10）の消費電力と前記空気調和装置（20）の消費電力との合計が低減されるように、前記給気温度の前記目標値、及び、前記処理風量の少なくとも一方を設定することを特徴とする空調システムである。

第９の態様では、給気温度の目標値と処理風量とを組み合せて調整することにより、消費電力の低減を図ることができる。

本開示の第１０の態様は、第８又は９の態様において、前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、前記空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷よりも高い場合、前記給気温度の前記目標値を高くすることを特徴とする空調システムである。

第１０の態様では、空気調和装置（20）の負荷（顕熱能力）を外気処理装置（10）にシフトすることによって、空調システム全体の顕熱能力は維持したまま、加湿量（潜熱）のみ増加させることができる。

本開示の第１１の態様は、第１０の態様において、前記外調機制御部（31）は、前記給気温度の前記目標値が所定の上限値に達した場合、前記処理風量を増大させることを特徴とする空調システムである。

第１１の態様では、給気温度の変更だけでは加湿量が不足しても、処理風量を増大させることによって加湿量を増加させることができる。

本開示の第１２の態様は、第８又は９の態様において、前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、前記空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷以下である場合、前記処理風量を増大させることを特徴とする空調システムである。

第１２の態様では、空気調和装置（20）の暖房負荷が低く、給気温度を上昇させると冷房負荷（混合ロス）が生じる恐れがあるような場合、給気温度ではなく処理風量を増大させることによって、消費電力を抑制しつつ加湿量を増加させることができる。

本開示の第１３の態様は、第１２の態様において、前記外調機制御部（31）は、前記処理風量の増大に起因して前記空気調和装置（20）に冷房負荷が生じる場合、前記処理風量を増大させると共に、前記給気温度の前記目標値を低くすることを特徴とする空調システムである。

第１３の態様では、処理風量の増大に起因して空気調和装置（20）に冷房負荷が生じることを抑制することができる。

図１は、実施形態に係る空調システムの構成の一例を示す図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

〈空調システムの構成〉
図１は、実施形態に係る空調システム（100）の構成の一例を示す図である。空調システム（100）は、家屋、ビル、工場、公共施設等の建築物内に含まれる対象空間において、空気調和を実現するシステムである。

本実施形態において、空調システム（100）は、複数（例えば２つ）の対象空間（SP1、SP2）を含む建物（BL）に適用される。対象空間（SP1）、（SP2）は、それぞれ個別の室内空間であってもよいし、同一室内の別空間であってもよい。建物（BL）は、後述する外気処理装置（10）が配置される機械室（BL1）と、対象空間（SP1、SP2）が存在する専有部区画（BL2）と、機械室（BL1）と専有部区画（BL2）との間に介在する廊下（BL3）とを有する。

図１に示すように、空調システム（100）は、外気処理装置（10）と、空気調和装置（20）と、制御装置（30）とを備える。外気処理装置（10）は、取り入れた外気（OA）の温度及び湿度を調整して対象空間（SP1、SP2）に給気する。外気（OA）は、対象空間（SP1、SP2）の外部の空気、本実施形態では、建物（BL）の外部の空気である。空気調和装置（20）は、対象空間（SP1、SP2）の空気つまり内気（IA）の温度を調整する。

空調システム（100）では、対象空間（SP1、SP2）に設置されるリモコン（40）にコマンドを適宜入力することで、外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）の運転状態を切り換えられる。制御装置（30）は、リモコン（40）に入力されたコマンド（発停、運転種別、設定温度、設定風量等に係るコマンド）、及び、外気（OA）や内気（IA）の温度、湿度等に応じて、外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）の運転状態を制御する。

〈外気処理装置の構成〉
外気処理装置（10）は、主として、エア・ハンドリングユニット（以下、「エアハンユニット」という）（11）と、熱源ユニットとなるチラーユニット（図示省略）とを備える。エアハンユニット（11）は、水方式でもよいし、冷媒方式（直膨エアハン）でもよい。

外気処理装置（10）は、運転中、建物（BL）の外壁に設けられた吸気口（15）から吸気ダクト（L1）を経由して外気（OA）をエアハンユニット（11）に取り込み、冷却若しくは加熱、又は、除湿若しくは加湿して、給気ダクト（L2）を経由して給気口（16）から対象空間（SP1、SP2）に給気（SOA）として供給する。

また、外気処理装置（10）は、排気ファン（17）によって、対象空間（SP1、SP2）の排気口（図示省略）から排気ダクト（L3）を経由して建物（BL）の外部に排気（EA）を放出する。

エアハンユニット（11）は、主として、加熱部（12）、加湿部（13）、及び、風量調整部（14）を有している。加熱部（12）は、外気（OA）の加熱器及び／又は冷却器として機能する外気熱交換器であり、伝熱管及び伝熱フィンを有する。外気熱交換器では、伝熱管及び伝熱フィンの周囲を通過する外気（OA）と、伝熱管を通過する熱媒体との間で熱交換が行われる。加湿部（13）は、加熱部（12）を通過した外気（OA）を加湿する。加湿部（13）の方式や型式は特に限定されないが、例えば、一般的な自然蒸発式（気化式）の加湿器を用いてもよい。風量調整部（14）は、外気（OA）をエアハンユニット（11）内に取り込み、給気ダクト（L2）へ送る送風機である。送風機の型式については特に限定されないが、例えば、シロッコファン等の給気ファンを用いてもよい。風量調整部（14）は、ファンモータを含み、ファンモータがインバータ制御されることによって回転数が調整される。すなわち、風量調整部（14）は、対象空間（SP1、SP2）へ給気される空気の風量である処理風量を調整する。

エアハンユニット（11）には、各種センサ、例えば、エアハンユニット（11）内に吸入される外気（OA）の温度及び湿度を検出する外気温度センサ及び外気湿度センサ、並びに、給気ダクト（L2）（つまり対象空間（SP1、SP2））に送られる給気（SOA）の温度（給気温度）を検出する給気温度センサ等が配置されている。

給気ダクト（L2）は、外気（OA）の流路を形成する部材である。給気ダクト（L2）は、風量調整部（14）が駆動することで外気（OA）が流入するように、一端がエアハンユニット（11）に接続される。給気ダクト（L2）の他端は、複数に分岐しており、各分岐先において対象空間（SP1、SP2）に連通する。具体的には、給気ダクト（L2）の他端（各分岐先）は、対象空間（SP1、SP2）の天井に形成された給気口（16）に接続される。

外気処理装置（10）は、外気処理装置（10）に含まれる各部の動作を制御する外調機制御部（31）を備える。外調機制御部（31）は、ＣＰＵやメモリ及び各種電装品等で構成される。外調機制御部（31）は、外気処理装置（10）に含まれる各機器と配線を介して接続される。外調機制御部（31）は、通信線を介して制御装置（30）やリモコン（40）と電気的に接続される。本実施形態では、外調機制御部（31）は、エアハンユニット（11）やチラーユニット（図示省略）に配置されるマイクロコンピュータや各電装品が互いに電気的に接続されることで構成される。

外調機制御部（31）は、設定温度や給気温度等に応じて、給気温度の目標値を設定し、当該目標値に基づき各部の動作を適宜調整する。これにより、外気処理装置（10）の運転容量（空調能力）が適宜変更される。尚、給気温度の目標値は、制御装置（30）によって設定されてもよい。

〈空気調和装置の構成〉
空気調和装置（20）は、冷媒回路を含み、冷媒回路において冷媒を循環させて蒸気圧縮方式の冷凍サイクルを行うことにより、対象空間（SP1、SP2）の冷房、除湿又は暖房等の空気調和を実現する。空気調和装置（20）は、複数の運転モードを有しており、運転モードに応じた運転を行う。具体的には、空気調和装置（20）は、冷房を行う冷房運転、除湿を行う除湿運転、暖房を行う暖房運転等の運転を行う。

空気調和装置（20）は、主として、熱源ユニットとなる１台の室外機（21）と、複数台（例えば２台）の室内機（22）とを有する。空気調和装置（20）の型式については特に限定されないが、例えば、可変冷媒流量制御（ＶＲＶ）型のものを用いてもよい。

空気調和装置（20）では、室外機（21）と各室内機（22）とが、冷媒連絡管（23）を介して接続されることによって、冷媒回路が構成される。冷媒回路に封入される冷媒は、特に限定されないが、例えばＲ３２やＲ４１０Ａ等のＨＦＣ冷媒を用いてもよい。

室外機（21）は、対象空間（SP1、SP2）の外部、本実施形態では、建物（BL）の外部に配置される。図示は省略しているが、室外機（21）は、主として、圧縮機と、四路切換弁と、室外熱交換器と、室外ファンとを有する。圧縮機は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。四路切換弁は、冷媒回路における冷媒の流れ方向を切り換えるための流路切換手段である。室外熱交換器は、通過する空気流（室外ファンによって生成される室外空気流）と冷媒とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器は、正サイクル運転（冷房運転や除湿運転）時には、冷媒の凝縮器又は放熱器として機能し、逆サイクル運転（暖房運転）時には、冷媒の蒸発器として機能する。室外ファンは、室外空気流を生成する送風機である。室外空気流は、室外機（21）内に流入し、室外熱交換器を通過して室外機（21）外に流出する外気の流れである。室外空気流は、正サイクル運転時における室外熱交換器内の冷媒の冷却源であり、逆サイクル運転時における室外熱交換器内の冷媒の加熱源である。室外ファンは、ファンモータを含み、ファンモータがインバータ制御されることによって回転数が調整される。すなわち、室外ファンは、風量可変である。

尚、室外機（21）には、各種センサ、例えば、圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサや、圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ等が配置される。

各室内機（22）は、対応する対象空間（SP1、SP2）に配置される。すなわち、本実施形態では、１台の室外機（21）に対して２台の室内機（22）が互いに並列に接続される。各室内機（22）の型式については特に限定されないが、例えば、対象空間（SP1、SP2）の天井に設置される天井埋込型のものであってもよい。この場合、各室内機（22）は、対象空間（SP1、SP2）において吸込口及び吹出口が天井から露出するように設置される。

図示は省略しているが、各室内機（22）は、室内熱交換器と、膨張弁と、室内ファンとを有する。室内熱交換器は、通過する空気流（室内ファンによって生成される室内空気流）と冷媒とを熱交換させる熱交換器である。室内熱交換器は、正サイクル運転時には、冷媒の蒸発器として機能し、逆サイクル運転時には、冷媒の凝縮器又は放熱器として機能する。膨張弁は、冷媒の減圧手段又は流量調整手段として機能する弁、例えば、開度制御が可能な電動膨張弁であり、室内熱交換器と液側冷媒連絡管との間に配置される。室内ファンは、室内空気流を生成する送風機である。室内空気流は、室内機（22）内に流入し、室内熱交換器を通過して室内機（22）外に流出する内気の流れである。室内空気流は、正サイクル運転時における室内熱交換器内の冷媒の加熱源であり、逆サイクル運転時における室内熱交換器内の冷媒の冷却源である。室内ファンは、ファンモータを含み、ファンモータがインバータ制御されることによって回転数が調整される。すなわち、室内ファンは、風量可変である。

尚、各室内機（22）には、各種センサ、例えば、室内機（22）内に吸入される室内空気流（内気）の温度、湿度及び二酸化炭素濃度を検出する室内温度センサ、室内湿度センサ及び二酸化炭素濃度センサ、並びに、室内熱交換器における冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ等が配置される。

空気調和装置（20）は、空気調和装置（20）に含まれる各部の動作を制御する空調機制御部（32）を有する。空調機制御部（32）は、ＣＰＵやメモリ及び各種電装品等で構成される。空調機制御部（32）は、空気調和装置（20）に含まれる各機器と配線を介して接続される。空調機制御部（32）は、各室内機（22）に配置される各種センサと電気的に接続される。空調機制御部（32）は、対象空間（SP1、SP2）に設置されるリモコン（40）と通信可能に接続される。空調機制御部（32）は、通信線を介して制御装置（30）及びリモコン（40）と電気的に接続される。

本実施形態では、空調機制御部（32）は、室外機（21）及び各室内機（22）にそれぞれ配置される各マイクロコンピュータや各電装品が互いに電気的に接続されることによって構成される。空調機制御部（32）は、設定温度や室内温度等の状況に応じて、各室内機（21）において蒸発温度の目標値を設定し、当該目標値に基づき圧縮機の容量や室外ファンの風量等を適宜調整する。これにより、空気調和装置（20）の運転容量（空調能力）が適宜変更される。尚、蒸発温度の目標値は、制御装置（30）によって設定されてもよい。

〈制御装置及びリモコン〉
制御装置（30）は、空調システム（100）の動作を統括的に制御する機能部であり、具体的にはメモリやＣＰＵ等で構成されるコンピュータを備えており、当該コンピュータがプログラムを実行することによって、空調システム（100）の各機能が実施される。プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えばＲＯＭ等に記録される。

制御装置（30）は、外調機制御部（31）及び空調機制御部（32）と電気的に接続されており、互いに信号の送受信を行う。制御装置（30）は、外調機制御部（31）及び空調機制御部（32）に対して所定の信号（例えば、目標給気温度や目標蒸発温度を設定する制御信号）を送信することで、外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）のそれぞれを構成する各機器の動作を制御可能である。また、制御装置（30）は、外調機制御部（31）及び空調機制御部（32）から送信される所定の信号を受信することで、外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）のそれぞれに配置された各種センサの検出値や、外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）のそれぞれの運転状態を特定する情報を取得可能である。

リモコン（40）は、ユーザが外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）の運転状態（発停、運転種別、設定温度、設定湿度、設定風量等）を個別に切り換える各種コマンドを入力するための入力装置である。また、リモコン（40）は、所定の情報（例えば外気処理装置（10）や空気調和装置（20）の運転状態、内気や外気の温度や湿度等）を表示するための表示装置としても機能する。

〈外気処理装置による湿度制御〉
空調システム（100）において、外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）はそれぞれ独立した熱源を有する。外気処理装置（10）及び空気調和装置（20）がいずれも冷房運転（除湿している場合もある）又は暖房運転（加湿している場合もある）している場合、外気処理装置（10）が給気温度制御されると共に、対象空間（SP1、SP2）の負荷に応じて空気調和装置（20）の冷房能力又は暖房能力の調整が行われる。

外気処理装置と空気調和装置とを組み合わせた従来の空調システムでは、基本的に各装置は独立して制御され、外気処理装置については外気条件に基づき運転がＯＮ／ＯＦＦされ、空気調和装置については室内温度条件に基づき運転がＯＮ／ＯＦＦされる。

それに対し、本実施形態の外気処理装置（10）では、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更することにより、対象空間（SP1、SP2）の湿度を制御する。加湿部（13）が例えば気化式加湿器であれば、入口（13a）での空気の温度を上昇させれば、加湿量を増大させることができ、入口（13a）での空気の温度を低下させれば、加湿量を低下させることができる。

対象空間（SP1、SP2）の湿度（以下、室内湿度という）が高いのか、低いのか、それとも適切なのかは、例えば、次のように判断してもよい。所定値α（例えば１０％ＲＨ）を用いて、室内湿度が「設定湿度－α」よりも低ければ「低い」、室内湿度が「設定湿度＋α」よりも高ければ「高い」、室内湿度が「設定湿度－α」～「設定湿度＋α」の範囲内であれば「適切」と判断する。ここで、湿度として、絶対湿度や露点温度を用いてもよい。

外調機制御部（31）は、対象空間（SP1、SP2）への給気温度の目標値を変更することにより、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更してもよい。この場合、外調機制御部（31）は、消費電力、例えば、外気処理装置（10）の消費電力と空気調和装置（20）の消費電力との合計消費電力が低減されるように、給気温度の目標値、及び、処理風量の少なくとも一方を設定してもよい。

外気処理装置（10）の消費電力の算出は、外調機制御部（31）又は制御装置（30）が、予め定義されている外気処理装置（10）の消費電力の算出式に基づき、外気の状況や外気処理装置（10）の運転状況等に応じて行ってもよい。また、空気調和装置（20）の消費電力の算出は、空調機制御部（32）又は制御装置（30）が、予め定義されている空調機制御部（32）の消費電力の算出式に基づき、内気の状況や空気調和装置（20）の運転状況等に応じて行ってもよい。

外調機制御部（31）は、対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、給気温度の目標値を設定すると共に、対象空間（SP1、SP2）の二酸化炭素濃度に応じて、処理風量を設定してもよい。

外調機制御部（31）は、対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷よりも高い場合、給気温度の目標値を高く設定してもよい。この場合、外調機制御部（31）は、給気温度の目標値が所定の上限値に達したときには、処理風量を増大させてもよい。

空気調和装置（20）の暖房負荷を示す指標としては、例えば、「負荷率（定格能力に対する負荷の割合）」、「稼働率（室内機台数に対するサーモオン台数）」、「設定温度に対する室内温度の乖離」等を用いてもよい。負荷率の所定値（基準値）が例えば２０％であるとすると、負荷率が２０％を超えれば「高負荷」、負荷率が２０％未満であれば「低負荷」と判断する。稼働率の所定値（基準値）が例えば５０％であるとすると、稼働率が５０％を超えれば「高負荷」、負荷率が５０％未満であれば「低負荷」と判断する。「設定温度に対する室内温度の乖離」の所定値（基準値）が例えば「設定温度＋１℃」であるとすると、設定温度が２０℃の場合、室内温度が２１℃未満であれば「高負荷」、室内温度が２１℃を超えれば「低負荷」と判断する。

また、外調機制御部（31）は、対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷以下である場合、処理風量を増大させてもよい。この場合、外調機制御部（31）は、処理風量の増大に起因して空気調和装置（20）に冷房負荷が生じる場合、処理風量を増大させると共に、給気温度の目標値を低く設定してもよい。

処理風量を増大させながら給気温度の目標値を低く設定する場合、「給気温度の目標値を低くすることによる加湿量の減少分」が「処理風量を増大させることによる加湿量の増加分」よりも小さくなるように、処理風量及び給気温度の目標値を設定する。このとき、「加湿量∝処理風量×（給気温度－Ａ（運転状況で決まる変数））」の関係を用いて、処理風量及び給気温度の目標値を設定してもよい。

処理風量を増大させながら給気温度の目標値を低く設定する場合、「処理風量を増大させることによる外気処理装置（10）の暖房能力の増加分」から「給気温度の目標値を低くすることによる外気処理装置（10）の暖房能力の減少分」を減じた値が、「空気調和装置（20）の暖房負荷」以下になるように、処理風量及び給気温度の目標値を設定する。このとき、外気処理装置（10）の暖房能力及び空気調和装置（20）の暖房負荷のそれぞれの現在値を各機器から取得した上で、「外気処理装置（10）の暖房能力∝処理風量×（給気温度－Ｂ（運転状況で決まる変数））」の関係を用いて、処理風量及び給気温度の目標値を設定してもよい。

－実施形態の効果－
従来の外気処理装置では、定格風量で加湿器が選定されるため、換気量が低下した場合の加湿不足はそもそも考慮されておらず、湿度を維持したい場合には処理風量を維持する必要があった。しかし、従来の外気処理装置では、二酸化炭素濃度等による換気量制御は省エネルギーを目的として行われるため、増エネルギーになる処理風量の増大による加湿量増加は適さなかった。

それに対して、本実施形態の外気処理装置（10）によると、空気を加熱する加熱部（12）と、加熱部（12）を通過した空気を加湿する加湿部（13）と、対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更する外調機制御部（31）とを備える。このため、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更することにより、加湿制御を行うことができるので、湿度が低下したら風量を増加する方式と比較して、消費電力を抑制しつつ湿度を制御できる。

例えば、外気処理装置（10）において加湿部（13）として気化式加湿器を用いて少換気量で外気を給気している際に対象空間（SP1、SP2）に加湿不足が発生しそうな場合、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を上昇させるだけで、処理風量を増大させることなく、言い換えると、消費電力を抑制しつつ、加湿量を増加させることができる。

また、本実施形態の外気処理装置（10）において、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）への給気温度の目標値を変更することにより、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更すると、当該温度を簡単に変更することができる。

また、本実施形態の外気処理装置（10）において、対象空間（SP1、SP2）へ給気される空気の風量である処理風量を調整する風量調整部（14）をさらに備えると、例えば、風量調整部（14）により処理風量を増やすことによって、給気温度（凝縮温度）の上げすぎに起因する熱源効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の外気処理装置（10）において、外調機制御部（31）が、消費電力が低減されるように、給気温度の目標値、及び、処理風量の少なくとも一方を設定すると、給気温度の目標値と処理風量とを組み合せて調整することにより、消費電力の低減を図ることができる。

また、本実施形態の外気処理装置（10）において、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、給気温度の前記目標値を設定すると共に、対象空間（SP1、SP2）の二酸化炭素濃度に応じて、処理風量を設定すると、対象空間（SP1、SP2）の湿度を給気温度の調整を通じて制御することにより、換気負荷を抑制することができる。

また、本実施形態の空調システム（100）は、前述の外気処理装置（10）と、対象空間（SP1、SP2）の空気の少なくとも温度を調整する空気調和装置（20）とを備えるため、前述の効果を得ることができる。また、空気調和装置（20）の運転状況に応じて、外気処理装置（10）の給気温度及び処理風量を調整することによって、消費電力を抑制することができる。例えば、空気調和装置（20）の暖房負荷が大きい場合、外気処理装置（10）の給気温度を上昇させることにより、消費電力を抑制しつつ、加湿量を増加させることができる。また、空気調和装置（20）の暖房負荷が小さい場合、或いは、空気調和装置（20）に冷房負荷が生じている場合、処理風量（外気、循環）を増大させることにより、給気温度上昇による冷房負荷（混合ロス）の発生や増大を回避しつつ、加湿量を増加させることができる。

以上のように、本実施形態の空調システム（100）においては、外気処理装置（10）と空気調和装置（20）とを連携させることにより、快適性（湿度制御）と省エネルギー性とを両立させることができる。本来、外気処理装置（10）は、取り入れた外気の温度を制御するものであって、特に外気処理装置（10）のみで空調を行っている場合などは、加湿のために給気温度等を任意に変えることは許されないが、本実施形態は、空気調和装置（20）（室内機（22））の運転状態に応じた外気処理装置（10）による湿度制御を可能とする。

また、本実施形態の空調システム（100）において、空気調和装置（20）がＶＲＶ型の空気調和装置（20）であると、１台の室外機によって複数台の室内機を個別にコントロールできるので、部屋（対象空間）ごとに適切な空調を行うことが可能となる。

また、本実施形態の空調システム（100）において、外調機制御部（31）が、外気処理装置（10）の消費電力と空気調和装置（20）の消費電力との合計が低減されるように、給気温度の目標値、及び、処理風量の少なくとも一方を設定すると、給気温度の目標値と処理風量とを組み合せて調整することにより、消費電力の低減を図ることができる。

また、本実施形態の空調システム（100）において、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷よりも高い場合、給気温度の目標値を高くすると、次のような効果を得ることができる。すなわち、空気調和装置（20）の負荷（顕熱能力）を外気処理装置（10）にシフトすることによって、空調システム全体の顕熱能力は維持したまま、加湿量（潜熱）のみ増加させることができる。この場合、外調機制御部（31）が、給気温度の目標値が所定の上限値に達した場合、処理風量を増大させると、給気温度の変更だけでは加湿量が不足しても、処理風量を増大させることによって加湿量を増加させることができる。

また、本実施形態の空調システム（100）において、外調機制御部（31）が、対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷以下である場合、処理風量を増大させると、次のような効果を得ることができる。すなわち、空気調和装置（20）の暖房負荷が低く、給気温度を上昇させると冷房負荷（混合ロス）が生じる恐れがあるような場合、給気温度ではなく処理風量を増大させることによって、消費電力を抑制しつつ加湿量を増加させることができる。この場合、外調機制御部（31）が、処理風量の増大に起因して空気調和装置（20）に冷房負荷が生じる場合、処理風量を増大させると共に、給気温度の目標値を低くすると、処理風量の増大に起因して空気調和装置（20）に冷房負荷が生じることを抑制することができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態では、外調機制御部（31）は、対象空間（SP1、SP2）への給気温度の目標値を変更することにより、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更した。しかし、これに代えて、他の方法、例えば、専用ヒータ等を用いて、加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更してもよい。

また、前記実施形態では、外気処理装置（10）や空気調和装置（20）の消費電力の算出を、外調機制御部（31）、空調機制御部（32）又は制御装置（30）が、予め定義されている算出式に基づき、外気や内気の状況、各装置の運転状況等に応じて行った。しかし、これに代えて、外気処理装置（10）及び／又は空気調和装置（20）の消費電力を、状況別に予め定義されたテーブルに基づいて取得してもよい。また、外気処理装置（10）及び／又は空気調和装置（20）の消費電力については、必ずしもリアルタイムに算出される必要はなく、例えば、各装置の消費電力を直接的に計測する電力計測器を用いて、各装置の消費電力を取得してもよい。

また、前記実施形態では、空調システム（100）が２つの対象空間（SP1、SP2）を持つ建物（BL）に適用される場合について説明した。しかし、空調システム（100）の設置環境については特に限定されない。例えば、空調システム（100）は、３つ以上の対象空間を持つ建物に適用されてもよいし、或いは、１つの対象空間を持つ建物に適用されてもよい。ここで、室内機（22）の台数については、対象空間の数に応じて適宜変更されてもよい。また、１つの対象空間に複数台の（22）が配置されてもよい。

また、前記実施形態では、外気処理装置（10）は、１台のエアハンユニット（11）と、１台のチラーユニットとを有していた。しかし、外気処理装置（10）が有するエアハンユニット（11）及びチラーユニットの台数については１台に限定されず、設置環境や設計仕様に応じて適宜変更が可能である。すなわち、外気処理装置（10）は、エアハンユニット（11）及び／又はチラーユニットをそれぞれ複数有していてもよい。尚、エアハンユニット（11）の台数と、チラーユニットの台数とは、必ずしも同数である必要はない。

また、前記実施形態では、空気調和装置（20）は、１台の室外機（21）と、２台の室内機（22）とを有していた。しかし、空気調和装置（20）に含まれる室外機（21）及び室内機（22）の台数については、設置環境や設計仕様に応じて適宜変更が可能である。すなわち、空気調和装置（20）は、室外機（21）を複数有していてもよいし、３台以上又は１台の室内機（22）を有していてもよい。

また、前記実施形態では、ＶＲＶ型の空気調和装置（20）を用いたが、空気調和装置（20）の型式は特に限定されるものではなく、ＶＲＶ型に代えて、ファンコイル型の空気調和装置（20）を用いてもよい。

また、前記実施形態では、室内機（22）が対象空間（SP1、SP2）の天井に設置される場合について説明した。しかし、室内機（22）の型式や設置態様については特に限定されない。室内機（22）は、例えば、いわゆる天吊り型、壁掛け型、床置き型等であってもよい。

また、空調システム（100）に含まれる各種センサの配置位置は、前記実施形態の態様に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、外気温度センサ、外気湿度センサ及び／又は給気温度センサは、必ずしもエアハンユニット（11）に配置される必要はなく、他のユニットに配置されてもよいし、独立して配置されてもよい。また、例えば、室内温度センサ、室内湿度センサ及び／又は二酸化炭素濃度センサは、必ずしも室内機（22）に配置される必要はなく、他のユニットに配置されてもよいし、独立して配置されてもよい。

また、前記実施形態では、制御装置（30）の設置態様について特に説明していなかったが、制御装置（30）の設置態様については適宜選択が可能である。制御装置（30）は、例えば、建物（BL）の管理室に配置されてもよいし、ＷＡＮやＬＡＮで通信可能に接続された遠隔地に設置されてもよい。また、制御装置（30）の構成態様についても適宜変更されてもよい。例えば、制御装置（30）の各機能部は必ずしも一体に配置される必要はなく、分散配置された各機能部が通信ネットワークで接続されることで制御装置（30）が構成されてもよい。また、制御装置（30）は、複数のデバイス（例えばＰＣやスマートフォン等）が接続されることで構成されてもよい。また、制御装置（30）は、外調機制御部（31）及び／又は空調機制御部（32）と接続されることで構成されてもよい。さらに、制御装置（30）の各機能部を、外調機制御部（31）及び／又は空調機制御部（32）に代替させることも可能である。或いは、外調機制御部（31）及び／又は空調機制御部（32）の各機能部を、制御装置（30）又は他の制御部に代替させることも可能である。

また、前記実施形態では、外気処理装置（10）が、外気（OA）のみを給気（SOA）として供給する場合について説明した。しかし、外気処理装置（10）内に還気流路を形成して、外気（OA）と内気（IA）とを混合して給気（SOA）として供給するように構成してもよい。ここで、外気（OA）と内気（IA）との混合割合については、設置環境や設計仕様に応じて適宜変更が可能である。

また、前記実施形態では、外気処理装置（10）は、機械室（BL1）に配置された。しかし、外気処理装置（10）は、例えば、対象空間（SP1、SP2）の天井裏、床下、側壁等に設置されてもよい。

また、前記実施形態では、空調システム（100）が、単一ダクト方式の外気処理装置（10）を備える態様について説明されていた。しかし、空調システム（100）が他の態様で構成されてもよいことは言うまでもない。

以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

本開示は、外気処理装置及び空調システムについて有用である。

１０ 外気処理装置
１１ エアハンユニット
１２ 加熱部
１３ 加湿部
１４ 風量調整部
１５ 吸気口
１６ 給気口
１７ 排気ファン
２０ 空気調和装置
２１ 室外機
２２ 室内機
２３ 冷媒連絡管
３０ 制御装置
３１ 外調機制御部
３２ 空調機制御部
４０ リモコン
１００ 空調システム
ＳＰ１、ＳＰ２ 対象空間
ＢＬ 建物
ＢＬ１ 機械室
ＢＬ２ 専有部区画
ＢＬ３ 廊下
Ｌ１ 吸気ダクト
Ｌ２ 給気ダクト

Claims (12)

1. 取り入れた外気の温度及び湿度を調整して対象空間（SP1、SP2）に給気する外気処理装置であって、
   空気を加熱する加熱部（12）と、
   前記加熱部（12）を通過した空気を加湿する加湿部（13）と、
   前記対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、前記加湿部（13）の入口（13a）での空気の温度を変更する外調機制御部（31）と
   を備え、
   前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）への給気温度の目標値を変更することにより、前記加湿部（13）の前記入口（13a）での空気の温度を変更することを特徴とする外気処理装置。
2. 請求項１において、
   前記対象空間（SP1、SP2）へ給気される空気の風量である処理風量を調整する風量調整部（14）をさらに備えることを特徴とする外気処理装置。
3. 請求項２において、
   前記外調機制御部（31）は、消費電力が低減されるように、前記給気温度の前記目標値、及び、前記処理風量の少なくとも一方を設定することを特徴とする外気処理装置。
4. 請求項２又は３において、
   前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度に応じて、前記給気温度の前記目標値を設定すると共に、前記対象空間（SP1、SP2）の二酸化炭素濃度に応じて、前記処理風量を設定することを特徴とする外気処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の外気処理装置（10）と、
   前記対象空間（SP1、SP2）の空気の温度を調整する空気調和装置（20）と
   を備えることを特徴とする空調システム。
6. 請求項５において、
   前記空気調和装置（20）は、可変冷媒流量制御型の空気調和装置（20）であることを特徴とする空調システム。
7. 請求項１に記載の外気処理装置（10）と、前記対象空間（SP1、SP2）の空気の温度を調整する空気調和装置（20）とを備える空調システムであって、
   前記外気処理装置（10）は、
   前記対象空間（SP1、SP2）へ給気される空気の風量である処理風量を調整する風量調整部（14）
   を備えることを特徴とする空調システム。
8. 請求項７において、
   前記外調機制御部（31）は、前記外気処理装置（10）の消費電力と前記空気調和装置（20）の消費電力との合計が低減されるように、前記給気温度の前記目標値、及び、前記処理風量の少なくとも一方を設定することを特徴とする空調システム。
9. 請求項７又は８において、
   前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、前記空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷よりも高い場合、前記給気温度の前記目標値を高くすることを特徴とする空調システム。
10. 請求項９において、
    前記外調機制御部（31）は、前記給気温度の前記目標値が所定の上限値に達した場合、前記処理風量を増大させることを特徴とする空調システム。
11. 請求項７又は８において、
    前記外調機制御部（31）は、前記対象空間（SP1、SP2）の湿度が所定の湿度よりも低く、且つ、前記空気調和装置（20）の暖房負荷が所定の負荷以下である場合、前記処理風量を増大させることを特徴とする空調システム。
12. 請求項１１において、
    前記外調機制御部（31）は、前記処理風量の増大に起因して前記空気調和装置（20）に冷房負荷が生じる場合、前記処理風量を増大させると共に、前記給気温度の前記目標値を低くすることを特徴とする空調システム。

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