JPWO2014091541A1 - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

制御装置は、室内熱交換器を蒸発器として機能させる冷房運転を実行する際、温湿度検出手段の温度検出値が、予め設定される空調対象空間の温度目標値に到達していないとき、或いは、温湿度検出手段の湿度検出値が、予め設定される空調対象空間の湿度目標値に到達していないときに、サーキュレータを運転させ、室内熱交換器の蒸発温度が上昇するように、予め設定される空調対象空間の温度目標値を上昇させる。

Description

本発明は、空気調和システムに関するものである。

従来、空気調和システムにおいては、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張手段、室内熱交換器からなる冷凍サイクルで構成され、その冷凍サイクル内に冷媒が充填されているものが提案されている。冷房運転時は、圧縮機で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、室外熱交換器に送り込まれる。室外熱交換器に流れ込んだ冷媒は、空気に熱を放出することで液化する。

液化した冷媒は、膨張手段で減圧されて気液二相状態となり、室内熱交換器にて周囲空気から熱を吸収することでガス化する。一方で、空気は熱を奪われるため、室内空間を冷却除湿することが可能となる。ガス化した冷媒は圧縮機に戻る。このとき、室内熱交換器における冷媒の蒸発温度が低いと、冷却能力、除湿能力が高いということになる。

ここで、室内の環境要素を調節する冷暖房機、天井扇等からなる空気調和システムの制御において、室内の温度、湿度検出器からの出力信号が供給される環境要素検出入力手段、気流速設定手段、快適度（ＰＭＶ）演算手段等を具備し、快適度（ＰＭＶ）が、設定範囲になるように、冷房機、天井扇等の運転指示を行うものが提案されている（たとえば、特許文献１）。

また、無線計測端末に、湿度センサー、風速センサー、グローブ温度計及び日射センサーのうちの少なくとも１つを設け、無線計測端末の位置におけるＳＥＴ又はＰＭＶを演算する演算手段を設けた空調システムが提案されている（たとえば、特許文献２）。
特許文献２に記載の技術は、演算手段の演算結果に基づいて、空気吹出し口からの気流を制御するものであり、空調エリアが、低負荷の場合、蒸発温度を上昇させることにより、空気調和システムの消費電力の増大を抑制させている。

特開平１−２９１０４５号公報（たとえば、５頁上段参照） 特開２０１０−２６１６１７号公報（たとえば、［００８０］及び［０１２５］参照）

特許文献１に記載の技術は、快適度（ＰＭＶ）を用いて、冷房機、天井扇等の運転指示を行い、快適性を維持した運転を行っているが、快適性を維持しながら消費電力を低減させることを考慮したものではなく、その分消費電力が増大してしまうという課題があった。

特許文献２に記載の技術は、温度を用いて負荷を計算し、低負荷の場合、蒸発温度を上昇させ、空気吹出し口からの気流を制御するものであった。このため、高負荷の場合には、蒸発温度を上昇させることができず、その分、消費電力が増大してしまうという課題があった。

なお、室内空間の快適性は、温度の他に、湿度、気流が大きく影響するため、これらを考慮して空調することが課題となることから、従来のビル用マルチエアコンでは、温度を目標温度に制御する際に、湿度も下がるように低い蒸発温度で運転するようにしている。しかしながら、このようなビル用マルチエアコンでは、低い蒸発温度で運転を行うと、その分、圧縮機入力を増大させる必要があり、空調システムの消費電力が増大してしまうという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、ユーザーの快適性を維持しながら、省エネルギー性を向上させることができる空気調和システムを提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和システムは、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成し、圧縮機及び少なくとも室外熱交換器が搭載された室外機と、室内熱交換器が搭載された室内機と、室内機外に設けられ、空調対象空間に送風するサーキュレータと、空調対象空間の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段と、温湿度検出手段の検出結果に基づいてサーキュレータを制御する制御装置と、を有し、制御装置は、室内熱交換器を蒸発器として機能させる冷房運転を実行する際、温湿度検出手段の温度検出値が、予め設定される空調対象空間の温度目標値に到達していないとき、或いは、温湿度検出手段の湿度検出値が、予め設定される空調対象空間の湿度目標値に到達していないときに、サーキュレータを運転させ、室内熱交換器の蒸発温度が上昇するように、予め設定される空調対象空間の温度目標値を上昇させるものである。

本発明に係る空気調和システムによれば、上記構成を有しているので、ユーザーの快適性を維持しながら、省エネルギー性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの一例を示す概略図である。 図１に示す空気調和システムの冷媒回路構成例図である。 図１に示す空気調和システムに設けられる設定手段等の説明図である。 図１に示す換気装置の概略図である。 蒸発温度制御の説明図である。 蒸発温度の変更前後のモリエル線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの空気線図である。 図７に示す空気線図に目標温度及び目標湿度に対応する点を示した図である。 冷房運転時におけるサーキュレータの動作説明図である。 暖房運転時におけるサーキュレータの動作説明図である。 温度及び湿度と、快適性との関係を示す図である。 同一温度の場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。 同一湿度の場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。 温度及び湿度の両方が異なる場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの制御フローの一例である。 温度及び湿度と、サーキュレータの風量ごとの快適性との関係図である。 同一温度の場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。 第１の冷媒回路に対応する圧縮機及び第２の冷媒回路に対応する圧縮機が運転効率がピークとなる周波数より低い周波数で運転していることを示す図である。 全断熱効率と圧縮機周波数との関係を示す図である。 第１の冷媒回路に対応する圧縮機を停止させ、第２冷媒回路に対応する圧縮機の運転周波数を運転効率がピークとなる周波数に近くなるように大きくしたことを示す図である。

実施の形態．
図１は、実施の形態に係る空気調和システム１００の一例を示す概略図である。図２は、図１に示す空気調和システム１００の冷媒回路構成例図である。図３は、図１に示す空気調和システム１００に設けられている設定手段３１〜３４等の説明図である。図４は、図１に示す換気装置１３の概略図である。なお、図２に示す矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。図１〜図４を参照して、空気調和システム１００の構成について説明する。
図１〜図４を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

本実施の形態に係る空気調和システム１００は、空調対象空間１０１（部屋、ビルの一室、倉庫など）に設置される室内機１１と、室内機１１と延長配管１０４を介して接続されている室外機１２と、空調対象空間１０１の空気を換気する換気装置１３と、空調対象空間１０１に送風するサーキュレータ１４とを有している。
また、空気調和システム１００は、図１に示すように室内機１１、室外機１２、換気装置１３及びサーキュレータ１４を制御する集中コントローラ１０２と、図３に示すように圧縮機２の周波数を調整する圧縮機周波数調整手段３１と、室内機１１に空調対象空間１０１の目標温度（温度目標値）及び目標湿度（湿度目標値）を入力することができる目標温湿度設定手段３２とを有している。
なお、本実施の形態では、空気調和システム１００が、室内機１１、室外機１２及び換気装置１３が接続された冷媒回路１を２つ有している場合例に説明する。すなわち、図１に示すように、紙面上側の４つの室内機１１、１つの室外機１２及び１つの換気装置１３が接続された第１の冷媒回路１と、紙面下側の４つの室内機１１、１つの室外機１２及び１つの換気装置１３が接続された第２の冷媒回路１とを有しているということである。

［室内機１１］
室内機１１は、空調対象空間１０１に設置され、室外機１２と延長配管１０４を介して接続されているものである。すなわち、室内機１１は、室外機１２側から供給される冷媒を利用して、室内機１１内に取り込んだ空気を冷却、或いは加温し、空調対象空間１０１に供給する等の機能を有するものである。
室内機１１は、図２に示すように、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能する室内熱交換器６と、室内熱交換器６に付設される室内熱交換器用送風機８と、冷媒を減圧、膨張させる膨張弁５とを有している。
また、室内機１１は、図３に示すように、空気の温度及び湿度を検出する吸込温湿度検出手段３４を有している。

室内熱交換器６は、一方側が膨張弁５に接続され、他方側が四方弁３に接続されているものである。室内熱交換器６は、たとえば、フィンを通過する空気と、供給される冷媒との間で熱交換ができるようなプレートフィンチューブ熱交換器で構成するとよい。
室内熱交換器用送風機８は、室内機１１内に空気を取り込み、この取り込んだ空気を室内熱交換器６に供給するものである。室内熱交換器用送風機８は、室内熱交換器６に付設されている。室内熱交換器用送風機８は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、集中コントローラ１０２によって運転・停止や回転数などが制御される。

膨張弁５は、一方側が延長配管１０４を介して室外熱交換器４に接続され、他方側が室内熱交換器６に接続されているものである。膨張弁５は、冷房運転及び暖房運転時において、所定の開度となるように制御され、室内熱交換器６に供給される、又は室内熱交換機６から供給される冷媒を減圧・膨張させるものである。膨張弁５は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、集中コントローラ１０２の出力によって膨張弁５の開度が制御される。
吸込温湿度検出手段３４は、室内機１１内に取り込まれた空調対象空間１０１の空気の温度及び湿度を検出するものである。吸込温湿度検出手段３４は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、検出結果を集中コントローラ１０２に出力することができる。この吸込温湿度検出手段３４は、たとえば、温湿度センサーなどで構成するとよい。

［室外機１２］
室外機１２は、空調対象空間１０１外（たとえば、建物の屋上など）に設置され、室内機１１側に冷媒を供給することができるように室内機１１と延長配管１０４を介して接続されているものである。
室外機１２は、図２に示すように、冷房運転時には凝縮器、暖房運転時には蒸発器として機能する室外熱交換器４と、室外熱交換器４に付設される室外熱交換器用送風機７と、冷媒流路を切り替える四方弁３と、冷媒を圧縮して高温・高圧にして吐出する圧縮機２とを有している。
また、室外機１２は、図３に示すように、圧縮機２の吸入側を流れる冷媒の温度を検出する蒸発温度検出手段３３を有している。

室外熱交換器４は、一方側が四方弁３に接続され、他方側が延長配管１０４を介して膨張弁５、５Ｂに接続されているものである。室外熱交換器４は、たとえば、フィンを通過する空気と、供給される冷媒との間で熱交換ができるようなプレートフィンチューブ熱交換器で構成するとよい。
室外熱交換器用送風機７は、室外機１２内に空気を取り込み、この取り込んだ空気を室外熱交換器４に供給するものである。室外熱交換器用送風機７は、室外熱交換器４に付設されている。室外熱交換器用送風機７は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、集中コントローラ１０２によって運転・停止や回転数などが制御される。

四方弁３は、冷房運転時においては、圧縮機２の吐出側と室外熱交換器４とを接続するとともに、室内熱交換器６及び換気装置用冷却器９と圧縮機２の吸入側とを接続するものである。また、四方弁３は、暖房運転時においては、圧縮機２の吐出側と室内熱交換器６とを接続するとともに、室外熱交換器４と圧縮機２の吸入側とを接続するものである。
圧縮機２は、吸入した冷媒を圧縮するものであり、吐出側が四方弁３に接続されている。圧縮機２は、たとえば容量が可変であるインバーター圧縮機などで構成するとよい。
蒸発温度検出手段３３は、圧縮機２に吸入される冷媒温度を検出するものである。より詳細には、蒸発温度検出手段３３は、蒸発器として機能する室内熱交換器６及び換気装置用冷却器９から流出し、圧縮機２に吸入される前の冷媒の温度を検出するものである。蒸発温度検出手段３３は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、検出結果を集中コントローラ１０２に出力することができる。この蒸発温度検出手段３３は、たとえば温度センサーなどで構成するとよい。

［換気装置１３］
換気装置１３は、図４に示すように、空調対象空間１０１に設置され、空調対象空間１０１外の空気を取り込むとともに空調対象空間１０１内の空気を排出して換気をするものである。
換気装置１３は、図４に示すように、取り込んだ空調対象空間１０１外の空気（図４のＯＡに対応）と、取り込んだ空調対象空間１０１内の空気（図４のＲＡに対応）とを全熱交換させる全熱交換器２２と、換気装置１３内に空調対象空間１０１外の空気を取り込むのに利用される給気用送風機１０と、換気装置１３内に空調対象空間１０１内の空気を取り込むのに利用される排気用送風機２１とを有している。

また、換気装置１３は、図１に示すように換気装置１３内に取り込んだ空調対象空間１０１外の空気を冷却する換気装置用冷却器９と、図２及び図３に示すように換気装置用冷却器９に供給される冷媒を減圧・膨張させる膨張弁５Ｂとを有している。
さらに、換気装置１３は、換気装置１３内に取り込んだ空調対象空間１０１内の空気の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段２３を有している。
なお、換気装置１３は、空調対象空間１０１に供給する空気（図４のＳＡに対応）が流れる給気風路１３Ａと、空調対象空間１０１外に排出する空気（図４のＥＡに対応）が流れる排気風路１３Ｂとを有している。
なお、図２及び図３には、冷媒回路１を構成する膨張弁５Ｂ及び換気装置用冷却器９と、換気装置用冷却器９に付設する給気用送風機１０を図示している。

全熱交換器２２は、給気風路１３Ａにおいて換気装置用冷却器９の上流側に設けられ、排気風路１３Ｂにおいて排気用送風機２１の上流側に設けられているものである。
給気用送風機１０は、給気風路１３Ａであって換気装置用冷却器９の下流側に設けられているものである。給気用送風機１０は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、集中コントローラ１０２によって運転・停止や回転数などが制御される。
排気用送風機２１は、排気風路１３Ｂであって全熱交換器２２の下流側に設けられているものである。排気用送風機２１は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、集中コントローラ１０２によって運転・停止や回転数などが制御される。

換気装置用冷却器９は、給気風路１３Ａであって、全熱交換器２２の下流側であるとともに給気用送風機１０の上流側に設けられているものである。なお、換気装置用冷却器９は、延長配管１０４を介して冷媒が循環するように、室外機１２に接続されている。なお、換気装置用冷却器９は、たとえば熱交換器で構成するとよい。
膨張弁５Ｂは、冷房運転時において、所定の開度に設定されて、換気装置用冷却器９に供給される冷媒を減圧・膨張させるものである。なお、膨張弁５Ｂは、暖房運転時においては、閉とし、換気装置用冷却器９に冷媒が供給されないようにする。膨張弁５Ｂは、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、集中コントローラ１０２によって膨張弁５Ｂの開度が制御される。
温湿度検出手段２３は、換気装置１３内に取り込まれた空調対象空間１０１の空気の温度及び湿度を検出するものである。温湿度検出手段２３は、伝送線１０３を介して集中コントローラ１０２に接続されており、検出結果を集中コントローラ１０２に出力することができる。この温湿度検出手段２３は、たとえば、温湿度センサーなどで構成するとよい。

（サーキュレータ１４）
サーキュレータ１４は、空調対象空間１０１に送風するものであり、空調対象空間１０１に設置されるものである。サーキュレータ１４は、集中コントローラ１０２からの信号で、個別に運転、停止、風量調整が可能なようになっている。
サーキュレータ１４は、図１に示すように、第１の冷媒回路１に対応する室内機１１の間に１つずつ計３つ設けられた第１のサーキュレータ群１４Ａと、第２の冷媒回路１に対応する室内機１１の間に１つずつ計３つ設けられた第２のサーキュレータ群１４Ｂとから構成されている。
第１のサーキュレータ群１４Ａ及び第２のサーキュレータ群１４Ｂの配置について説明する。第１のサーキュレータ群１４Ａは、略同一直線上に配置されている。また、第２のサーキュレータ群１４Ｂも、略同一直線上に配置されている。そして、第１のサーキュレータ群１４Ａと第２のサーキュレータ群１４Ｂとは、お互いが対向するように配置されている。なお、第１のサーキュレータ群１４Ａ及び第２のサーキュレータ群１４Ｂは、同じ空調対象空間に設けられている。

第１のサーキュレータ群１４Ａは、第２の冷媒回路１に対応する室内機１１及び第２のサーキュレータ群１４Ｂ側に空気を送風するように、第１のサーキュレータ群１４Ａの送風口が向けられている。また、第２のサーキュレータ群１４Ｂは、第１の冷媒回路１に対応する室内機１１及び第１のサーキュレータ群１４Ａ側に空気を送風するように、第２のサーキュレータ群１４Ｂの送風口が向けられている。
なお、図１では、第１のサーキュレータ群１４Ａのサーキュレータ１４と、第２のサーキュレータ群１４Ｂのサーキュレータ１４とが対向配置している状態を例に示しているが、それに限定されるものではない。たとえば、第１のサーキュレータ群１４Ａのサーキュレータ１４と、第２のサーキュレータ群１４Ｂのサーキュレータ１４との配置を千鳥配置としてもよい。

なお、サーキュレータ１４の第１のサーキュレータ群１４Ａが略同一直線上に配置されるとともに、第２のサーキュレータ群１４Ｂが略同一直線上に配置されるものとして説明したが、それに限定されるものではなく、略同一直線上からずれていてもよい。
ただし、図１に示すように、第１のサーキュレータ群１４Ａが略同一直線上に配置されるとともに、第２のサーキュレータ群１４Ｂが略同一直線上に配置される方が、空調対象空間１０１内の気流の流れを形成しやすい分、ユーザーの快適性をより向上できる。

また、第１のサーキュレータ群１４Ａ及び第２のサーキュレータ群１４Ｂの台数は、それぞれ３台ずつである場合を例に示したが、それに限定されるものではなく、２台でもよいし、４台以上でもよい。

（集中コントローラ１０２）
集中コントローラ１０２は、制御信号などが伝達される伝送線１０３を介して室内機１１、室外機１２、換気装置１３及びサーキュレータ１４に接続されている。
集中コントローラ１０２は、吸込温湿度検出手段３４、蒸発温度検出手段３３、温湿度検出手段２３、目標温湿度設定手段３２、及び圧縮機周波数調整手段３１の検出結果、設定結果に基づいて、圧縮機２の周波数、室内熱交換器用送風機８及び室外熱交換器用送風機７の回転数、給気用送風機１０及び排気用送風機２１の回転数、膨張弁５、５Ｂの開度、四方弁３の切り替えなどを制御するものである。
集中コントローラ１０２は、図１に示すように、空調対象空間１０１に設置されている場合を例に示しているがそれに限定されるものではなく、ビルの集中管理室などに設置されていてもよい。

（圧縮機周波数調整手段３１）
圧縮機周波数調整手段３１は、圧縮機２の周波数を調整するものである。圧縮機周波数調整手段３１は、圧縮機２に接続されており、集中コントローラ１０２からの出力に基づいて圧縮機周波数調整手段３１が圧縮機２の周波数を制御する。圧縮機周波数調整手段３１は、たとえばインバーター制御装置などに対応するものである。

（目標温湿度設定手段３２）
目標温湿度設定手段３２は、空調対象空間１０１の温度目標値（目標温度）及び湿度目標値（目標湿度）を設定するものである。この目標温湿度設定手段３２は、たとえば、空調対象空間１０１に設置されるリモコンなどに対応するものである。目標温湿度設定手段３２は、各室内機１１に接続されており、目標温湿度設定手段３２の設定結果が集中コントローラ１０２に出力されて圧縮機２の周波数などが制御されるようになっている。

［動作説明：蒸発温度について］
図５は、蒸発温度制御の説明図である。図６は、蒸発温度の変更前後のモリエル線図である。図５及び図６を参照して、蒸発温度制御について説明する。
図５に示すように、空気調和システム１００の集中コントローラ１０２は、吸込温湿度検出手段３４で検出された空調対象空間１０１の温度ｔａと、目標温湿度設定手段３２で設定した目標温度ｔａ＿ｔｇｔ（℃）との差である顕熱負荷ΔＴに基づいて、最大蒸発温度Ｔｅ＿ｍａｘ（℃）と最小蒸発温度Ｔｅ＿ｍｉｎ（℃）の間で決定される蒸発温度Ｔｅ（℃）を算出する。そして、集中コントローラ１０２は、この算出した蒸発温度Ｔｅとなるように圧縮機周波数調整手段３１によって圧縮機２の周波数を調整する。
なお、本実施の形態では、蒸発温度と顕熱負荷との関係は、最大蒸発温度Ｔｅ＿ｍａｘ（最小負荷ΔＴｍｉｎ）と最小蒸発温度Ｔｅ＿ｍｉｎ（最大負荷ΔＴｍａｘ）と間の範囲においては、右肩下がりの直線になっている。

この蒸発温度制御では、顕熱負荷ΔＴが小さくなることに応じて蒸発温度Ｔｅを上昇させる。これにより、目標温度に到達可能な範囲で、図６のｐ−ｈ線図に示すように、圧縮機入力を低減し、高効率運転が可能となる。
空気調和システム１００の通常時の運転は、顕熱負荷ΔＴが小さいところ（低負荷）での運転時間が長いので、この高効率運転が省エネ効果に大きく影響する。すなわち、空調対象空間１０１の顕熱負荷が小さい場合において、空気調和システム１００は、蒸発温度Ｔｅが高くなるように、集中コントローラ１０２が圧縮機周波数調整手段３１に出力を行うので、図６に示すように、圧縮機２の入力を低減させることができる。

［動作説明：換気装置１３］
図７は、実施の形態に係る空気調和システム１００の空気線図である。図８は、図７に示す空気線図に目標温度及び目標湿度に対応する点を示した図である。図７及び図８を参照して換気装置１３の動作について説明する。
換気装置１３の排気側は、排気用送風機２１で空調対象空間１０１の空気ＲＡを吸込み、全熱交換器２２を通過して排気ＥＡとして空調対象空間１０１外に排出される。
また、換気装置１３の給気側は、給気用送風機１０で空調対象空間１０１外の空気ＯＡを吸込み、全熱交換器２２及び換気装置用冷却器９を通過して給気ＳＡとして空調対象空間１０１室内に供給される。

なお、全熱交換器２２では、空調対象空間１０１内の空気ＲＡと空調対象空間１０１外の空気ＯＡとの熱交換を実施している。このため、図７に示すように、空調対象空間１０１外の空気ＯＡは温度、絶対湿度ともに低くなった状態で、換気装置用冷却器９に流入する。

換気装置用冷却器９に流入した空気は、冷却除湿され、給気ＳＡとして室内に供給される。なお、換気装置用冷却器９の冷媒蒸発温度は、図５で算出された蒸発温度Ｔｅである。この蒸発温度Ｔｅは、蒸発温度Ｔｅと換気装置用冷却器９との特性であるエンタルピー効率ηｅによって決定される。なお、蒸発温度Ｔｅが高ければ換気装置用冷却器の潜熱能力は低下し、蒸発温度Ｔｅが低ければ換気装置用冷却器９の潜熱能力は上昇するということになる。

目標温湿度設定手段３２によって設定される空調対象空間１０１の目標温度及び目標湿度は、空気線図上においては、図８の絶対湿度ｘａ＿ｉ（ｋｇ／ｋｇ’）に対応する点である。換気装置１３は、このｘａ＿ｉに対応する点に室内空気絶対湿度が近づくように、潜熱負荷を処理する。すなわち、集中コントローラ１０２は、このｘａ＿ｉに対応する点に室内空気絶対湿度が近づくように、換気装置１３の給気用送風機１０及び排気用送風機２１の風量などを制御している。

［動作説明：サーキュレータ１４］
図９は、冷房運転時におけるサーキュレータ１４の動作説明図である。図１０は、暖房運転時におけるサーキュレータ１４の動作説明図である。
たとえば、冷房運転時は、図９に示すような循環運転を行うとよい。
すなわち、第１のサーキュレータ群１４Ａ及び第２のサーキュレータ群１４Ｂのうち、千鳥配置の位置関係となるサーキュレータ１４を運転させるとよい。具体的には、空調対象空間１０１の気流感を増すように、第１のサーキュレータ群１４Ａ及び第２のサーキュレータ群１４Ｂのうち、互いに対向位置の関係にない第１のサーキュレータ群１４Ａ及び第２のサーキュレータ群１４Ｂを運転させる。これにより、空調対象空間１０１の天井付近を循環する空気の流れが形成し、空調対象空間１０１の居住域にも気流が生じ、冷房運転時におけるユーザーの快適性を向上させることができる。
なお、第１のサーキュレータ群１４Ａのサーキュレータ１４と、第２のサーキュレータ群１４Ｂのサーキュレータ１４との配置が千鳥配置とした場合には、運転させないサーキュレータ１４を選択しなくともよい。

一方、暖房運転時は、図１０に示すような運転で一方向吹出しとするとよい。すなわち、空調対象空間１０１に気流感を与えることなく、空気を撹拌し、室温分布を均一化するように、第１のサーキュレータ群１４Ａ及び第２のサーキュレータ群１４Ｂのうちのいずれか一方を運転させる。
空調対象空間１０１の天井付近を進んだ空気が反対側の壁に当たり流速が低下するため、空調対象空間１０１の居住域には気流が生じ難い。

このようにすることで、冷房運転時は、気流感による快適性向上、暖房運転時は気流感（ドラフト感）を与えることなく室温分布を均一化することができる。

図１１は、温度及び湿度と、快適性との関係を示す図である。図１２は、同一温度の場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。図１３は、同一湿度の場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。図１４は、温度及び湿度の両方が異なる場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。図１１〜図１４を参照して、冷房運転時における同一快適線がシフトする様子について説明する。
空気調和システム１００は、空調対象空間１０１の温度が、目標温湿度設定手段３２で設定した温度及び湿度になるように、図５に示すように、ΔＴに応じて蒸発温度Ｔｅで運転する。このとき、空気調和システム１００の運転状態としては、以下の４つの状態が考えられる。

（１）Ｔｅ＿ｍａｘで運転し、目標湿度に到達している場合
（２）Ｔｅ＿ｍａｘで運転し、目標湿度に到達していない場合
（３）Ｔｅ＿ｍａｘでは運転せず（目標温度にΔＴだけ未達）、目標湿度に到達している場合、
（４）Ｔｅ＿ｍａｘでは運転せず（目標温度にΔＴだけ未達）、目標湿度に到達していない場合

（１）の場合は、圧縮機２は、Ｔｅ＿ｍａｘ（最高効率）となるように運転し、目標温湿度に到達している。このため、目標温湿度に到達するとともに最高効率で運転しているため、問題はない。

（２）の場合は、Ｔｅ＿ｍａｘ（最高効率）で運転し、目標温度には到達しているが、目標湿度に到達していないため、快適性が低下する。図１１に示すように、横軸温度、縦軸相対湿度のグラフとすると、同一快適性線は、右肩下がりの線となり、現在の温湿度状態は、同一快適性線よりも上側（不快側）にくる。
なお、（２）の場合は、サーキュレータ１４を図９に示すような形で運転し、居住空間の気流感を増し、ユーザーの快適性を維持するようにする。気流感が増すと、図１２に示すように同一快適性線は、高温高湿度側に移動するため、（２）の状態が同一快適性線よりも下側（快適側）にきて、快適性は維持されることになる。

（３）の場合は、目標温度にはΔＴだけ到達していないため（Ｔｅ＿ｍａｘで運転せず）、快適性が低下するとともに、空気調和システム１００の消費電力が増えてしまう。
図１３に示すように、横軸温度、縦軸相対湿度のグラフとすると、現在の温湿度状態は、同一快適性線よりも上側（不快側）にくる。
なお、（３）の場合は、サーキュレータ１４を図９に示すような形で運転し、居住空間の気流感を増し快適性を維持する。また、設定温度をΔＴだけ上昇させることで、設定温度と空調対象空間１０１の温度との差が縮まって、蒸発温度ＴｅをＴｅ＿ｍａｘに近づけることができ、空気調和システム１００の消費電力を低減することができる。

（４）の場合は、目標温度にはΔＴだけ到達せず（Ｔｅ＿ｍａｘで運転せず）、湿度も到達していないため、（３）同様に快適性が低下するとともに、空気調和システム１００の消費電力が増えてしまう。図１４に示すように、横軸温度、縦軸相対湿度のグラフとすると、現在の温湿度状態は、同一快適性線よりも上側（不快側）にくる。
なお、（４）の場合は、（３）の場合と同様に、サーキュレータ１４を図９に示すような形で運転し、居住空間の気流感を増し快適性を維持する。また、設定温度をΔＴだけ変更することで、設定温度と空調対象空間１０１の温度との差が縮まって、蒸発温度ＴｅをＴｅ＿ｍａｘに近づけることができ、空気調和システム１００の消費電力を低減することができる。

［動作説明：集中コントローラ１０２］
図１５は、空気調和システム１００の制御フローの一例である。図１５を参照して、集中コントローラ１０２の冷房運転時における動作について説明する。

（ステップＳ−０）
集中コントローラ１０２は、冷房運転のための制御に移行する。

（ステップＳ−１）
集中コントローラ１０２は、吸込温湿度検出手段３４で検出された空調対象空間１０１の温度Ｔａと、目標温湿度設定手段３２で設定した目標温度Ｔａ＿ｔｇｔとの差である顕熱負荷ΔＴを算出する。

（ステップＳ−２）
集中コントローラ１０２は、ステップＳ−１で算出した顕熱負荷ΔＴが、予め設定される最大負荷であるΔＴｍａｘ（図５参照）以下であるか否かを判定する。
最大負荷以下である場合には、ステップＳ−３に移行する。
最大負荷以下でない場合には、ステップＳ−１に戻る。

（ステップＳ−３）
集中コントローラ１０２は、タイマーをカウント（ｔｉｍｅカウント）させる。

（ステップＳ−４）
集中コントローラ１０２は、ステップＳ−１で算出した顕熱負荷と、予め設定される蒸発温度と顕熱負荷との関係に基づいて、蒸発温度Ｔｅを算出する。
なお、予め設定される蒸発温度と顕熱負荷との関係とは、図５に示す右肩下がりの直線に対応するものである。
また、本実施の形態のように、室内機１１を複数有する空気調和システム１００の場合には、各室内機１１で顕熱負荷ΔＴを算出して、最大となる顕熱負荷ΔＴに応じて蒸発温度Ｔｅを決定するとよい。

（ステップＳ−５）
集中コントローラ１０２は、ステップＳ−３におけるカウントが、予め設定された時間ｔ０を経過したかどうか判定する。
経過した場合には、ステップＳ−６に移行する。
経過していない場合には、ステップＳ−１に戻る。

（ステップＳ−６）
集中コントローラ１０２は、空調対象空間１０１の温度ｔａと、空調対象空間１０１の目標温度ｔａ＿ｔｇｔとの比較を行う。
空調対象空間１０１の温度ｔａが目標温度ｔａ＿ｔｇｔ以下である場合には、ステップＳ−７に移行する。
空調対象空間１０１の温度ｔａが目標温度ｔａ＿ｔｇｔ以下でない場合には、ステップＳ−９に移行する。

（ステップＳ−７）
集中コントローラ１０２は、空調対象空間１０１の湿度ＲＨと目標湿度ＲＨ＿ｔｇｔとの比較を行う。
空調対象空間１０１の湿度ＲＨが目標湿度ＲＨ＿ｔｇｔ以下である場合には、ステップＳ１１に移行する。
空調対象空間１０１の湿度ＲＨが目標湿度ＲＨ＿ｔｇｔ以下でない場合には、ステップＳ８に移行する。

（ステップＳ−８）
集中コントローラ１０２は、サーキュレータ１４を運転させる。運転方法は、たとえば図９に示すようにするとよい。

（ステップＳ−９）
集中コントローラ１０２は、サーキュレータ１４を運転させる。運転方法は、たとえば図９に示すようにするとよい。

（ステップＳ−１０）
集中コントローラ１０２は、ステップＳ１で算出した顕熱負荷ΔＴだけ設定温度を上昇さる。これにより、設定温度と空調対象空間１０１の温度との差が縮まることから、蒸発温度ＴｅをＴｅ＿ｍａｘに近づけることができ、空気調和システム１００の消費電力を低減することができる。

（ステップＳ−１１）
集中コントローラ１０２は、運転終了かどうか判定する。
運転終了と設定されている場合には、ステップＳ−１３に移行する。
運転終了と設定されていない場合には、ステップＳ−１２に移行する。

（ステップＳ−１２）
集中コントローラ１０２は、ステップＳ−３でカウントしているタイマーをリセット（ｔｉｍｅ＝０）にして、ステップＳ−１に戻る。

（ステップＳ−１３）
集中コントローラ１０２は、冷房運転のための制御を終了する。

集中コントローラ１０２は、ステップＳ−０〜ステップＳ−１５のような制御を実施することで、顕熱負荷の高低にかかわらず、快適性を維持したまま蒸発温度を上昇させた高効率な運転が可能となり、冷房運転時における省エネルギー性を向上させることができる。

［動作説明：サーキュレータ１４の風量変化］
図１６は、温度及び湿度と、サーキュレータ１４の風量ごとの快適性との関係図である。図１７は、同一温度の場合において同一快適線がシフトする様子を示す図である。
サーキュレータ１４の風量を可変できるようにしておいてもよい。すなわち、現在の湿度ＲＨと目標湿度ＲＨ＿ｔｇｔの差、或いは、現在の温度ｔａと目標温度ｔａ＿ｔｇｔの差に応じて、風量を決定することができるようにしても良い。
サーキュレータ１４の風量に応じて、空調対象空間１０１の居住域に与える気流の速度は異なる。サーキュレータ１４の風量変更が、たとえば強、中、弱の３段階で変更可能な場合には、図１６に示すように、強、中、弱のそれぞれに対応した同一快適性線が引ける。

なお、サーキュレータ１４の風量は、空調対象空間１０１の現在の温度及び湿度が、同一快適性線の下側にくるように決定すれば良い。ただし、図１７の例では、風量を強とすると、風量が中と比較すると同一快適性線からの距離が遠くなる分、ユーザーの快適性を損ねてしまう。したがって、サーキュレータ１４の風量は、空調対象空間１０１の現在の温度及び湿度よりも上側の同一快適性線であって、現在の温度及び湿度に一番近い同一快適性線に対応する風量とするとよい。たとえば、図１７のような状態であれば、サーキュレータ１４の風量を中にすれば良い。
このように、サーキュレータ１４の風量が複数段階に可変となっていると、空調対象空間１０１の居住域の気流感を最適にすることができるとともに、サーキュレータ１４の動力増大を抑制し、省エネルギー性を向上させることができる。

［動作説明：第１及び第２の冷媒回路１］
図１８は、第１の冷媒回路１に対応する圧縮機２及び第２の冷媒回路１に対応する圧縮機２が運転効率がピークとなる周波数より低い周波数で運転していることを示す図である。図１９は、全断熱効率と圧縮機周波数との関係を示す図である。図２０は、第１の冷媒回路１に対応する圧縮機２を停止させ、第２の冷媒回路１に対応する圧縮機２の運転周波数を運転効率がピークとなる周波数に近くなるように大きくしたことを示す図である。

低負荷のときに、空調系統を集約して高効率化する運転と組み合わせても良い。図１８のように空調系統に２系統ある場合では、負荷が低い場合は、両系統の動作圧縮機周波数が低くなる。圧縮機周波数と効率の関係は図１９に示す通りで、周波数が低いと効率が低下して省エネルギー性が悪化することになる。

そこで、図２０のように空調機運転系統を１系統にして、動作圧縮機周波数を高効率側にすることで省エネルギー性を高めることができる。この制御は、低負荷（圧縮機低周波数）のときに効果を発揮する。
すなわち、図１５の制御を実施して蒸発温度Ｔｅを高める運転が可能となり、その結果動作圧縮機周波数が低くなる。そして、系統集約運転による省エネルギー化の適用範囲が広がり、その結果、冷房運転時の省エネルギー性を更に増大させることができる。

［変形例について］
本実施の形態に係る空気調和システム１００は、換気装置１３と室内機１１の熱源機を同一（室外機１２）としているが、別にしても良い。この場合には、換気装置用冷却器９の蒸発温度と、室内熱交換器６の蒸発温度を別にすることができ、潜顕分離空調が可能となる。また、室内熱交換器６の蒸発温度は、顕熱を処理する高蒸発温度、換気装置用冷却器９の蒸発温度は、湿度を維持できる蒸発温度となり、さらに省エネルギー性を向上させることができる。

本実施の形態に係る空気調和システム１００は、温度及び湿度が目標値に到達していないと、サーキュレータを運転させる。そして、冷房運転時には、室内熱交換器６の蒸発温度が上昇するように、予め設定される空調対象空間１０１の温度目標値を、当該温度目標値と温度検出値との差の分だけ上昇させるようにしている。これにより、ユーザーの快適性を維持しながら、省エネルギー性を向上させることができる。

本実施の形態に係る空気調和システム１００は、空調対象空間１０１の空気と空調対象空間１０１外の空気との熱交換を行う全熱交換器２２、全熱交換器２２を通過した空気を冷却除湿する換気装置用冷却器９とを有する換気装置１３を有している。このため、冷却除湿した空気を空調対象空間１０１内に送ることが可能となっている。その結果、冷房運転時においては、空調対象空間１０１の温度及び湿度が上昇しにくく、高い蒸発温度で運転しやすくなり、省エネルギー性を向上させることができる。

１ 冷媒回路、２ 圧縮機、３ 四方弁、４ 室外熱交換器、５、５Ｂ 膨張弁、６ 室内熱交換器、７ 室外熱交換器用送風機、８ 室内熱交換器用送風機、９ 換気装置用冷却器、１０ 給気用送風機、１１ 室内機、１２ 室外機、１３ 換気装置、１３Ａ 給気風路、１３Ｂ 排気風路、１４ サーキュレータ、１４Ａ 第１のサーキュレータ群、１４Ｂ 第２のサーキュレータ群、２１ 排気用送風機、２２ 全熱交換器、２３ 温湿度検出手段、３１ 圧縮機周波数調整手段、３２ 目標温湿度設定手段、３３ 蒸発温度検出手段、３４ 吸込温湿度検出手段（温湿度検出手段）、１００ 空気調和システム、１０１ 空調対象空間、１０２ 集中コントローラ、１０３ 伝送線、１０４ 延長配管。

本発明に係る空気調和システムは、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成し、圧縮機及び少なくとも室外熱交換器が搭載された室外機と、室内熱交換器が搭載された室内機と、室内機外に設けられ、空調対象空間に送風するサーキュレータと、空調対象空間の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段と、温湿度検出手段の検出結果に基づいてサーキュレータを制御する制御装置と、を有し、制御装置は、室内熱交換器を蒸発器として機能させる冷房運転を実行する際、温湿度検出手段の温度検出値が、予め設定される空調対象空間の温度目標値に到達していないとき、或いは、温湿度検出手段の湿度検出値が、予め設定される空調対象空間の湿度目標値に到達していないときに、サーキュレータを運転させ、室内熱交換器の蒸発温度が上昇するように、温度目標値と温度検出値とに基づいて予め設定される空調対象空間の温度目標値を上昇させるものである。

Claims (7)

1. 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成し、
   前記圧縮機及び少なくとも前記室外熱交換器が搭載された室外機と、
   前記室内熱交換器が搭載された室内機と、
   前記室内機外に設けられ、空調対象空間に送風するサーキュレータと、
   前記空調対象空間の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段と、
   前記温湿度検出手段の検出結果に基づいて前記サーキュレータを制御する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記室内熱交換器を蒸発器として機能させる冷房運転を実行する際、
   前記温湿度検出手段の温度検出値が、予め設定される前記空調対象空間の温度目標値に到達していないとき、或いは、前記温湿度検出手段の湿度検出値が、予め設定される前記空調対象空間の湿度目標値に到達していないときに、前記サーキュレータを運転させ、
   前記室内熱交換器の蒸発温度が上昇するように、予め設定される前記空調対象空間の前記温度目標値を上昇させる
   ことを特徴とした空気調和システム。
2. 前記制御装置は、
   前記温度目標値と前記温度検出値との差の分だけ、予め設定される前記空調対象空間の前記温度目標値を上昇させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
3. 前記サーキュレータは、
   前記空調対象空間に送風する風量が複数段階に切替可能であり、
   前記制御装置は、
   予め設定される前記空調対象空間の前記温度目標値と前記温度検出値との差に基づいて、前記風量切替手段を制御して、前記サーキュレータの風量を変化させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和システム。
4. 前記サーキュレータは、
   略同一直線上に配置された第１のサーキュレータ群と、
   前記第１のサーキュレータ群と同じ前記空調対象空間に設けられ、略同一直線上であって対応する前記第１のサーキュレータ群の対向位置に配置された第２のサーキュレータ群と、
   から少なくとも構成され、
   前記第１のサーキュレータ群は、
   前記第２のサーキュレータ群側に空気を送風するように設けられ、
   前記第２のサーキュレータ群は、
   前記第１のサーキュレータ群側に空気を送風するように設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和システム。
5. 前記制御装置は、
   前記第１のサーキュレータ群及び前記第２のサーキュレータ群のうち、互いに対向位置の関係にない各群内の前記サーキュレータを運転させ、
   暖房運転時のときには、
   前記第１のサーキュレータ群及び前記第２のサーキュレータ群のうちのいずれか一方を運転させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和システム。
6. 前記空調対象空間外の空気を前記空調対象空間内に供給し、前記空調対象空間内の空気を前記空調対象空間外に排出する換気装置を有し、
   前記換気装置は、
   当該換気装置内に取り込んだ前記空調対象空間外の空気と、前記換気装置内に取り込んだ前記空調対象空間内の空気とを熱交換させる全熱交換器と、
   当該全熱交換器を通過した前記空調対象空間外の空気を冷却させる換気装置用冷却器と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和システム。
7. 前記冷凍サイクルを複数有するものにおいて、
   前記制御装置は、
   低負荷時であるときには、
   複数の前記冷凍サイクルのうち、少なくとも１つの前記圧縮機の運転を停止させ、
   運転を停止させない前記圧縮機の運転周波数を上昇させる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和システム。

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