KR100781501B1 - 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법 - Google Patents

공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

공기 조화기는, 인버터 압축기(7)를 가지는 냉동 사이클을 이용하여, 옥내의 잠열(潛熱) 부하 및 현열(顯熱) 부하를 처리하는 것으로, 열교환기(3),(5)와, 흡착제와, 제어부(2)를 구비한다. 흡착제는, 증발기로서 작용하는 열교환기(5),(3)에 의하여 흡열되는 통과 공기의 수분을 흡착하는 흡착 동작, 및, 응축기로서 작용하는 열교환기(3),(5)에 의하여 가열되는 통과 공기에 대하여 수분을 탈리(脫離)하는 재생 동작을 행한다. 제어부(2)는, 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작이 소정의 전환 시간 간격으로 전환되도록 제어하는 것과 함께, 잠열 부하와 현열 부하의 합인 전열 부하, 잠열 부하, 및 현열 부하 중 소정의 부하가 우선하여 처리되도록, 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 흡착 동작과 전환 시간 간격의 변경 제어를 행한다.
공기 조화기, 제어 방법, 열교환기, 압축기, 제어부

Description

공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법{AIR CONDITIONER AND METHOD OF CONTROLLING AIR CONDITIONER}
본 발명은, 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법, 특히, 압축기를 가지는 증기 압축식의 냉동 사이클을 이용하여, 옥내의 잠열(潛熱) 부하 및 현열(顯熱) 부하를 처리하는 공기 조화기에 관한 것이다.
종래부터, 흡착제를 이용하여 공기의 습도 조정을 가능하게 한 공기 조화기가, 데시칸트(desiccant) 조습기(調濕機)나 데시칸트 외조기(外調機)로서 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에 도시되는 공조 시스템에서는, 데시칸트 (흡착제)를 2개 구비하고, 각 데시칸트의 흡착 동작과 재생 동작을 배치(batch)적으로 행하고 있다. 그리고, 예를 들면, 제1 데시칸트의 재생 및 제2 데시칸트에 의한 처리 공기의 제습과, 제1 데시칸트에 의한 처리 공기의 제습 및 제2 데시칸트의 재생을 반복하여 행하는 것에 의하여, 옥내의 제습 공조를 행하고 있다.
특허 문헌 2에 도시되는 조습 장치에서도, 제1 흡착 소자 (흡착제를 포함하는 유닛)에서 흡착 동작을 행하는 것과 함께 제2 흡착 소자에서 재생 동작을 행하는 제1 동작과, 제2 흡착 소자에서 흡착 동작을 행하는 것과 함께 제1 흡착 소자에서 재생 동작을 행하는 제2 동작을 교대로 전환하고, 흡착측의 제1 공기 또는 재생 측의 제2 공기를 실내로 공급하는 것에 의하여, 제습 운전 또는 가습 운전을 행하고 있다.
또한, 종래의 흡착제를 이용한 데시칸트식 외조기의 제습 및 가습 운전의 능력 제어에 대하여, 이하의 방법이 제안되어 있었다.
(1) 재생 공기 온도를 일률적으로 조정하는 제어 방법으로서, 공조 공간의 습도 및 온도에 기초하여, 데시칸트를 재생하는 열원으로 되는 히트 펌프(heat pump)의 운전을 제어하는 방법이, 특허 문헌 3에 기재되어 있다.
(2) 실내 공기 습도 또는 급기(給氣) 공기 습도의 설정값과 측정값으로부터의 재생 공기 온도의 결정에 의한 제어 방법으로서, 처리 공기 경로의 데시칸트로의 수분 흡착 속도를 억제하는 수단과, 재생 공기 경로의 재생 공기의 승온을 촉진하는 수단을 이용하여 능력 제어를 행하는 방법이, 특허 문헌 4에 기재되어 있다.
이 재생 공기의 승온을 촉진하는 수단은, 재생 공기의 경로 내의 재생 공기의 유량을 감소시키는 것에 의하여 재생 공기의 온도를 상승시키거나, 재생 공기 경로의 데시칸트의 상류측에 배치한 보조 가열 수단을 이용하여 재생 공기의 온도를 상승시키거나 한다. 흡착 속도를 억제하는 수단은, 처리 공기 경로에 있어서의 처리 공기의 순환을 정지하는 것에 의하여 수분 흡착 속도를 억제하거나, 처리 공기 경로 내에 설치한 데시칸트의 하류측으로부터 상류측으로 바이패스(bypass)하는 바이패스 유로에 처리 공기를 유통시키는 것에 의하여 수분 흡착 속도를 억제하거나 한다.
나아가, 제습 및 가습 운전의 능력에 대한 다른 제어 방법으로서, 흡배기 풍 량 밸런스 조정에 의한 것도 생각할 수 있다.
[특허 문헌 1]
일본국 공개특허공보 특개평10-9963호 공보
[특허 문헌 2]
일본국 공개특허공보 특개2004-60954호 공보
[특허 문헌 3]
일본국 공개특허공보 특개평9-318128호 공보
[특허 문헌 4]
일본국 공개특허공보 특개평10-54586호 공보
상기와 같은 흡착제를 이용한 종래의 공기 조화기에서는, 흡착제에 의한 공기 중의 수분의 흡착 동작과, 흡착제의 수분을 탈리(脫離)시키는 재생 동작을 전환하고 있지만, 그 전환의 제어에 대해서는, 종래에는 특별히 눈에 띈 기술을 채용하고 있지 않다. 지나치게 전환의 시간 간격이 길면 흡착제의 흡착 작용이 한계에 가까워져 수분의 흡착을 충분히 할 수 없게 되기 때문에, 적당한 시간 간격으로 전환을 행할 필요는 있다고 생각되지만, 그와 같은 적당한 시간 간격을 결정하면, 제가습의 능력에 대해서는 압축기의 용량 제어가 통상 생각할 수 있는 조정 방법이라고 생각된다.
또한, 잠열 부하 및 현열 부하를 처리하는 공기 조화기에 있어서, 어떠한 능력 제어를 행하는 것이 바람직한지에 대해서는, 그다지 눈에 띈 기술이 존재하고 있지 않다.
본 발명의 하나의 과제는, 옥내의 잠열 부하 및 현열 부하를 처리하는 공기 조화기이고, 적절한 능력 제어를 할 수 있는 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
한편, 특허 문헌 3이나 특허 문헌 4에 있는 바와 같은 종래의 데시칸트식 외조기의 제습 및 가습 운전의 능력 제어, 예를 들면 공기 온도를 제어 목표로 하는 능력 제어는, 플로우식 제가습 장치에서는 가능하지만, 배치식 제가습 장치에 대해서는, 배치(batch) 전환 시와 같은 운전 상태의 변화에 대한 공기 온도 변화의 시간적인 지연이 큰 점, 유로 내 각 부에서의 온도 분포 (경시 변화도 포함한다)가 큰 점 등의 이유로부터, 적합한 것은 아니다.
본 발명의 다른 과제는, 적절한 공기 조화기의 능력 및/또는 현잠열 처리량비의 제어를 가능하게 하는 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
제1 발명에 관련되는 공기 조화기는, 압축기를 가지는 증기 압축식의 냉동 사이클을 이용하여, 옥내의 잠열 부하 및 현열 부하를 처리하는 공기 조화기이고, 열교환기와, 흡착제와, 제어부를 구비하고 있다. 열교환기는 냉동 사이클의 유로를 전환하는 것에 의하여 증발기로서 작용하는 상태와 응축기로서 작용하는 상태가 전환된다. 흡착제는, 열교환기의 표면에 담지되어 있거나, 또는, 열교환기의 근방에 배치되어 있고, 증발기로서 작용하는 열교환기에 의하여 흡열되는 통과 공기의 수분을 흡착하는 흡착 동작, 및, 응축기로서 작용하는 열교환기에 의하여 가열되는 통과 공기에 대하여 수분을 탈리하는 재생 동작을 행한다. 제어부는, 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작이 소정의 전환 시간 간격으로 전환되도록 제어한다. 또한, 제어부는, 잠열 부하와 현열 부하의 합인 전열 부하, 잠열 부하, 및 현열 부하 중 소정의 부하가 우선하여 처리되도록, 압축기의 용량 제어를 행하여 전열 부하를 처리하는 전열 능력을 제어하는 것과 함께, 흡착 동작과 재생 동작의 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 잠열 부하를 처리하는 잠열 능력과 현열 부하를 처리하는 현열 능력과의 비인 현잠열 능력비를 제어한다.
여기에서는, 증발기로서 작용하는 열교환기에 의하여 흡착제가 흡착 동작을 행하고, 또한 응축기로서 작용하는 열교환기에 의하여 흡착제가 재생 동작을 행한다. 그리고, 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작의 전환의 시간 간격 (전환 시간 간격)의 변경 제어가, 압축기의 용량 제어와 함께, 제어부에 의하여 행하여진다.
전환 시간 간격의 변경을 하면, 공기 조화기의 잠열 부하를 처리하는 능력 (이하, 잠열 처리 능력이라고 한다.)과 현열 부하를 처리하는 능력 (이하, 현열 처리 능력이라고 한다.)과의 비 (이하, 현잠열 처리량비라고 한다.)를 변경할 수 있다. 한편, 압축기의 용량 제어를 행하면, 잠열 처리 능력 및 현열 처리 능력의 합 (이하, 전열 처리 능력이라고 한다.)을 증감할 수 있다. 즉, 제어부는, 잠열 처리 능력, 현열 처리 능력, 및 전열 처리 능력을, 각각 조정할 수 있다.
그리고, 그와 같은 조정 기능을 가지는 제어부는, 전열 부하, 잠열 부하, 및 현열 부하 중 소정의 부하가 우선하여 처리되도록, 압축기의 용량 제어 및 전환 시간 간격의 변경 제어를 행한다. 이와 같은 제어가 이루어지기 때문에, 본 공기 조화기에서는, 적절한 능력 제어를 하는 것이 용이하게 되어 있다.
예를 들면, 제2 발명에 관련되는 공기 조화기와 같이, 우선하여 처리되는 소정의 부하가 유저(user)에 의하여 선택된 것인 경우에는, 유저로서는, 선택한 부하가 우선하여 처리되게 되어, 보다 기호에 맞는 공조 환경을 얻을 수 있게 된다.
또한, 제3 발명에 관련되는 공기 조화기와 같이, 우선하여 처리되는 소정의 부하를, 잠열 처리 능력과 잠열 처리의 크기의 차분(差分), 현열 처리 능력과 현열 처리의 크기의 차분, 및 전열 처리 능력과 전열 처리의 크기의 차분에 기초하여 결정하는 경우에는, 예를 들면, 차분이 가장 큰 부하를 소정의 부하로서 우선 처리하도록 하여, 전열 부하, 잠열 부하, 현열 부하의 처리의 밸런스를 취할 수 있게 된다.
제2 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명의 공기 조화기이고, 입력부를 더 구비하고 있다. 입력부는, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하를, 유저에게 선택시킨다.
제3 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 제1 차분, 제2 차분, 및 제3 차분에 기초하여, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하를 결정한다. 제1 차분은, 전열 부하를 처리하는 현재의 능력과 전열 부하의 크기의 차이다. 제2 차분은, 잠열 부하를 처리하는 현재의 능력과 잠열 부하의 크기의 차이다. 제3 차분은, 현열 부하를 처리하는 현재의 능력과 현열 부하의 크기의 차이다.
제4 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하가 잠열 부하인 경우에, 압축기의 용량 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경을, 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시킨다.
여기에서는, 잠열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 압축기의 용량 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데도 부족할 때에, 흡착 동작과 재생 동작의 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 한층 더 변화시킨다. 이와 같이, 우선 압축기의 용량 제어를 행하기 때문에, 잠열 부하의 처리량의 변화가 비교적 빠르게 나타나고, 필요한 잠열 부하의 처리가 빠르게 달성되게 된다.
제5 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하가 잠열 부하인 경우에, 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경을, 압축기의 용량 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시킨다.
여기에서는, 잠열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 흡착 동작과 재생 동작의 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데도 부족할 때에, 압축기의 용량 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 한층 더 변화시킨다. 이와 같이, 우선 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하기 때문에, 잠열 부하의 처리량을 증가시킬 필요가 있는 경우에도, 압축기의 용량을 올리는 제어에 의하여 소비 에너지량을 큰폭으로 증가시키는 일 없이 잠열 부하의 처리량을 늘릴 수 있게 된다. 예를 들면, 전환 시간 간격의 변경 제어에 의하여 잠열 부하의 처리량의 현열 부하의 처리량에 대한 비를 크게 하는 것으로 필요한 잠열 부하의 처리량을 확보할 수 있는 경우에는, 압축기의 용량을 올릴 필요는 없다.
제6 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하가 현열 부하인 경우에, 압축기의 용량 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경을, 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시킨다.
여기에서는, 현열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 압축기의 용량 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데도 부족할 때에, 흡착 동작과 재생 동작의 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 한층 더 변화시킨다. 이와 같이, 우선 압축기의 용량 제어를 행하기 때문에, 현열 부하의 처리량의 변화가 비교적 빠르게 나타나고, 필요한 현열 부하의 처리가 빠르게 달성되게 된다.
제7 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하가 현열 부하인 경우에, 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경을, 압축기의 용량 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시킨다.
여기에서는, 현열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 흡착 동작과 재생 동작의 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데도 부족할 때에, 압축기의 용량 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 한층 더 변화시킨다. 이와 같이, 우선 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하기 때문에, 현열 부하의 처리량을 증가시킬 필요가 있는 경우에도, 압축기의 용량을 올리는 제어에 의하여 소비 에너지량을 큰폭으로 증가시키는 일 없이 현열 부하의 처리량을 늘릴 수 있게 된다. 예를 들면, 전환 시간 간격의 변경 제어에 의하여 현열 부하의 처리량의 잠열 부하의 처리량에 대한 비를 크게 하는 것으로 필요한 현열 부하의 처리량을 확보할 수 있는 경우에는, 압축기의 용량을 올릴 필요는 없다.
제8 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하가 전열 부하인 경우에, 우선 압축기의 용량 제어를 행한다.
전열 부하를 증감시킬 때에는 압축기의 용량을 변경하는 것이 효과적인 것으로부터, 여기에서는, 전열 부하를 우선하여 처리해야 할 때에, 우선 압축기의 용량 제어를 행하고 있다.
제9 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 우선하여 처리를 행하는 소정의 부하가 전열 부하인 경우에, 우선 전환 시간 간격의 제어에 의하여 잠열 부하의 처리량과 현열 부하의 처리량의 비를 고정하고, 그 후에 압축기의 용량 제어를 행한다.
전열 부하를 우선시키는 경우, 기본적으로는 현잠열 처리량비를 변경할 필요가 없기 때문에, 여기에서는, 현잠열 처리량비를 우선 고정한 다음 압축기의 용량 제어를 행하고 있다. 이 때문에, 불필요한 현잠열 처리량비의 변화가 억제된다.
보다 구체적으로 설명한다. 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작을 전환하는 방식의 공기 조화기에 있어서 전열 부하 내의 현잠열 부하의 비에 맞추어 현잠열 처리량비를 조정하여 가면, 능력 제어가 쓸데없이 복잡화하여 버릴 우려가 있다. 그러나, 여기에서는, 우선 전열 부하의 처리량을 변화시켜 가고, 현열 또는 잠열의 부하와 현열 또는 잠열의 처리량이 어느 정도 균형된 시점으로부터, 남는 현열 부하 또는 잠열 부하의 처리량을 현잠열 처리량비의 조정에 의하여 변화시킬 수 있어, 제어를 심플화할 수 있다.
제10 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 열교환기로서, 표면에 흡착제가 설치된 제1 흡착 열교환기 및 제2 흡착 열교환기를 구비하고 있다. 그리고, 제어부는, 제1 상태와 제2 상태를 전환한다. 제1 상태에서는, 제1 흡착 열교환기의 흡착제의 흡착 동작 또는 재생 동작에 의하여 제습 또는 가습된 공기를, 옥내로 공급한다. 제2 상태에서는, 제2 흡착 열교환기의 흡착제의 흡착 동작 또는 재생 동작에 의하여 제습 또는 가습된 공기를, 옥내로 공급한다.
이 공기 조화기에서는, 열교환기로서 2개의 흡착 열교환기를 구비하고 있고, 일방(一方)의 흡착 열교환기로부터 제습 또는 가습된 공기를 옥내로 보내는 상태 (제1 상태)와, 타방(他方)의 흡착 열교환기로부터 제습 또는 가습된 공기를 옥내로 보내는 상태 (제2 상태)를 전환한다. 이와 같이 2개의 흡착 열교환기를 구비하고 있기 때문에, 일방의 흡착 열교환기의 흡착제에 흡착 동작을 시키면서 타방의 흡착 열교환기의 흡착제에 재생 동작을 시킬 수 있어, 연속적으로 옥내에 대하여 제습 또는 가습된 공기를 계속 보내는 것이 가능하게 되어 있다.
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제12 발명에 관련되는 공기 조화기는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 한 발명의 공기 조화기이고, 제어부는, 증발기의 온도, 증발기의 압력, 응축기의 온도, 및 응축기의 압력 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 압축기의 용량 제어 및 전환 시간 간격의 변경 제어를 행한다.
여기에서는, 흡착제에 흡착 동작이나 재생 동작을 행하게 하는 열교환기의 온도나 압력 (증발기의 온도, 증발기의 압력, 응축기의 온도, 응축기의 압력)으로부터, 열교환기 내의 냉매의 상태를 얻을 수 있다. 이 냉매의 상태는, 흡착제의 온도에 큰 영향을 주는 팩터(factor)이다. 한편, 여기에서는 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작이 소정의 전환 시간 간격으로 전환되기 때문에, 흡착제나 열교환기의 주위의 온도나 습도만으로부터 흡착제의 온도를 추정하려고 하면, 그 추정 정도를 확보하는 것이 어렵다.
이것을 감안하여, 잠열 부하의 처리 능력이나 현열 부하의 처리 능력, 특히 잠열 부하의 처리 능력에 직접적인 영향을 주는 흡착제의 온도에 깊은 관계가 있는 증발기의 압력, 응축기의 온도, 및 응축기의 압력 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 압축기의 용량 제어 및 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하고 있다. 이것에 의하여, 냉방 제습 운전이나 난방 가습 운전 등을 행할 때의 능력 제어 (압축기의 용량 제어 및 전환 시간 간격의 변경 제어)가, 보다 적절히 이루어지게 된다.
제13 발명에 관련되는 공기 조화기의 제어 방법은, 압축기 및 유로를 전환하는 것에 의하여 증발기로서 작용하는 상태와 응축기로서 작용하는 상태가 전환되는 열교환기를 가지는 증기 압축식의 냉동 사이클을 이용하고, 열교환기의 표면에 담지되어 있거나, 또는, 열교환기의 근방에 배치되어 있고 흡착 동작 및 재생 동작을 행하는 흡착제를 사용하여, 옥내의 잠열 부하 및 현열 부하를 처리하는 공기 조화기의 제어 방법이다. 흡착제의 흡착 동작이란, 증발기로서 작용하는 열교환기에 의하여 흡열되는 통과 공기의 수분을 흡착하는 동작이다. 흡착제의 재생 동작이란, 응축기로서 작용하는 열교환기에 의하여 가열되는 통과 공기에 대하여 수분을 탈리하는 동작이다. 그리고, 이 공기 조화기의 제어 방법에서는, 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작이 소정의 전환 시간 간격으로 전환되도록 제어하는 것과 함께, 잠열 부하와 현열 부하의 합인 전열 부하, 잠열 부하, 및 현열 부하 중 소정의 부하가 우선하여 처리되도록, 압축기의 용량 제어를 행하여 상기 전열 부하를 처리하는 전열 능력을 제어하는 것과 함께, 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 잠열 부하를 처리하는 잠열 능력과 현열 부하를 처리하는 현열 능력과의 비인 현잠열 능력비를 제어한다.
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도 1은 본 발명의 일실시예에 관련되는 공기 조화기의 내부 구조를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 II-II로부터 본 단면도.
도 3은 도 1의 III-III으로부터 본 단면도.
도 4는 공기 조화기의 냉매 회로를 도시하는 회로도.
도 5는 공기 조화기에 있어서의 냉방 제습 환기 운전 상태를 도시하는 블록도.
도 6은 공기 조화기에 있어서의 냉방 제습 순환 운전 상태를 도시하는 블록도.
도 7은 공기 조화기에 있어서의 난방 가습 환기 운전 상태를 도시하는 블록도.
도 8은 공기 조화기에 있어서의 난방 가습 순환 운전 상태를 도시하는 블록도.
도 9는 공기 조화기에 있어서의 응축기 온도 및 증발기 온도를 이용한 능력 제어의 플로차트.
도 10은 공기 조화기에 있어서의 응축기 온도 및 실내 공기의 습도를 이용한 능력 제어의 냉방 제습 시의 플로차트.
도 11은 공기 조화기에 있어서의 응축기 온도 및 실내 공기의 습도를 이용한 능력 제어의 난방 가습 시의 플로차트.
도 12는 본 발명의 다른 실시예 (2)에 관련되는 공기 조화기의 개략 구성도.
도 13의 (A)는 본 발명의 다른 실시예 (3)에 관련되는 공기 조화기에 있어서의 가습 운전의 제1 상태를 도시하는 도면, (B)는 본 발명의 다른 실시예 (3)에 관련되는 공기 조화기에 있어서의 가습 운전의 제2 상태를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 다른 실시예 (4)에 관련되는 공기 조화기에 있어서의 냉방 제습 운전 상태를 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 다른 실시예 (5)에 관련되는 공기 조화기에 있어서의 냉방 제습 운전 상태를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 냉매 회로 2 : 제어부
3 : 제1 흡착 열교환기 5 : 제2 흡착 열교환기
7 : 인버터 압축기 9 : 사방 전환 밸브
10 : 공기 조화기 12, 13 : 온도 센서
14 : 급기 습도 센서 15 : 실내 공기의 습도 센서
101 : 압축기 105 : 재생 열교환기
110 : 공기 조화기 181, 182 : 조습 엘리멘트
210 : 공기 조화기 211 : 실외 열교환기
213 : 제1 흡착 열교환기 214 : 제2 흡착 열교환기
221 : 압축기 222 : 실외 열교환기
224 : 흡착 열교환기
<공기 조화기(10)의 기본 구성>
도 1 ~ 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 공기 조화기(10)는, 열교환기의 표면에 실리카 겔(silica gel) 등의 흡착제를 담지한 데시칸트식 외조기이고, 실내 공간으로 공급되는 공기에 대하여 냉방 제습 운전이나 난방 가습 운전을 행하는 것이며, 중공(中空) 직방체상의 케이싱(17)을 구비하고 있다. 그리고, 케이싱(17)에는 냉매 회로(1) 등이 수납되어 있다.
냉매 회로(1)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 주파수를 변경 가능한 인버터 압축기(7)와, 사방 전환 밸브(9)와, 제1 흡착 열교환기(3)와, 전동 밸브 등의 팽창 밸브(11)와, 제2 흡착 열교환기(5)가 순서대로 접속되어 폐회로에 형성되어 있다. 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)는, 사방 전환 밸브(9)에 의하여 냉매의 유로를 전환하는 것에 의하여, 응축기 및 증발기의 어느 일방의 기능을 가진다.
나아가, 냉매 회로(1)는, 냉매가 회로 전체에 충전되고, 냉매가 순환하여 증 기 압축식의 냉동 사이클을 행하도록 구성되어 있다.
제1 흡착 열교환기(3)의 일단(一端)은, 사방 전환 밸브(9)에 접속되어 있다. 제1 흡착 열교환기(3)의 타단(他端)은, 팽창 밸브(11)를 통하여 제2 흡착 열교환기(5)의 일단에 접속되어 있다. 제2 흡착 열교환기(5)의 타단은, 사방 전환 밸브(9)에 접속되어 있다.
<흡착 열교환기 및 흡착제의 구성>
도 1 ~ 3에 도시하는 바와 같이, 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)는, 예를 들어, 크로스 핀(cross fin)식의 핀·앤드·튜브(fin and tube)형 열교환기에 의하여 구성되고, 구체적으로, 장방형 판상(板狀)으로 형성된 알루미늄제의 다수의 핀과, 핀을 관통하는 동제(銅製)의 전열관을 가지고 있다. 핀 및 전열관의 외표면에는, 흡착제가 담지되어 있다. 흡착제로서는, 제올라이트, 실리카 겔, 활성탄, 친수성 또는 흡수성을 가지는 유기 고분자 폴리머계 재료, 카르본산기 또는 술폰산기를 가지는 이온 교환 수지계 재료, 감온성 고분자 등의 기능성 고분자 재료 등이 채용될 수 있다.
<압축기의 구성>
여기에서는, 주파수 변경 가능한 압축기로서, 인버터 압축기가 채용되고 있다. 인버터 압축기는, 주파수를 변경하는 것에 의하여 용량 제어 (출력의 제어)가 가능하다.
<사방 전환 밸브의 구성>
사방 전환 밸브(9)는, 제1 포트(P1)와 제3 포트(P3)가 연통(連通)하는 것과 동시에 제2 포트(P2)와 제4 포트(P4)가 연통하는 상태 (도 4(A)에 도시하는 상태)와, 제1 포트(P1)와 제4 포트(P4)가 연통하는 것과 동시에 제2 포트(P2)와 제3 포트(P3)가 연통하는 상태 (도 4(B)에 도시하는 상태)로 전환 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 이 사방 전환 밸브(9)를 전환하는 것에 의하여, 제1 흡착 열교환기(3)가 응축기로서 기능하는 것과 동시에 제2 흡착 열교환기(5)가 증발기로서 기능하는 제1 상태와, 제2 흡착 열교환기(5)가 응축기로서 기능하는 것과 동시에 제1 흡착 열교환기(3)가 증발기로서 기능하는 제2 상태의 전환이 행하여진다.
<공기 조화기의 내부의 상세 구성>
다음으로, 도 1 ~ 3에 기초하여, 공기 조화기(10)의 내부 구조에 대하여 더 상세하게 설명한다. 덧붙여, 케이싱(17)은, 도 1에 있어서, 하단을 케이싱(17)의 정면으로 하고, 상단을 케이싱(17)의 배면으로 하며, 좌단을 케이싱(17)의 좌측면으로 하고, 우단을 케이싱(17)의 우측면으로 한다. 또한, 케이싱(17)은, 도 2 ~ 3에 있어서, 상단이 케이싱(17)의 상면(上面)이고, 하단이 케이싱(17)의 하면(下面)이다.
케이싱(17)은, 평면으로 볼 때 정방형이고, 편평(扁平)한 상자형으로 형성되어 있다. 케이싱(17)의 좌측면판(17a)에는, 외기(外氣, OA)를 도입하는 제1 흡입구(19)와, 리턴 공기인 실내로부터의 환기(還氣, RA)를 도입하는 제2 흡입구(21)가 형성되어 있다. 한편, 케이싱(17)의 우측면판(17b)에는, 배기(排氣, EA)를 실외로 배출하는 제1 취출구(23)와, 공조 공기인 급기(SA)를 실내로 공급하는 제2 취출구(25)가 형성되어 있다.
케이싱(17)의 내부에는, 칸막이 부재인 칸막이판(27)이 설치된다. 칸막이판(27)에 의하여, 케이싱(17)의 내부에는, 공기실(29a)과 기기실(29b)이 형성되어 있다. 칸막이판(27)은, 케이싱(17)의 두께 방향인 수직 방향으로 설치되고, 도 2 ~ 3에 있어서, 상단인 케이싱(17)의 상면판(17e)으로부터 하단인 케이싱(17)의 하면판(17f)에 걸쳐 설치되어 있다. 나아가, 칸막이판(27)은, 도 1에 있어서, 하단인 케이싱(17)의 정면판(17c)으로부터 상단인 케이싱(17)의 배면판(17d)에 걸쳐 설치되어 있다. 또한, 칸막이판(27)은, 도 1에 있어서, 케이싱(17)의 중앙부보다 약간 우측에 배치되어 있다.
기기실(29b)에는, 냉매 회로(1)에 있어서의 흡착 열교환기(3, 5)를 제외하는 인버터 압축기(7) 등의 기기가 배치되는 것과 함께, 제1 팬(79) 및 제2 팬(77)이 수납되어 있다. 제1 팬(79)은 제1 취출구(23)에 접속되고, 제2 팬(77)은 제2 취출구(25)에 접속되어 있다.
케이싱(17)의 공기실(29a)에는, 칸막이 부재인 제1 단면판(33)과 제2 단면판(31)과 중앙의 구획판(67)이 설치되어 있다. 제1 단면판(33)과 제2 단면판(31)과 구획판(67)은, 케이싱(17)의 두께 방향인 수직 방향으로 설치되고, 도 2 ~ 3에 도시하는 바와 같이, 케이싱(17)의 상면판(17e)으로부터 하면판(17f)에 걸쳐 설치되어 있다.
제1 단면판(33)과 제2 단면판(31)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 케이싱(17)의 좌측면판(17a)으로부터 칸막이판(27)에 걸쳐 설치되어 있다. 또한, 제1 단면판(33)은, 도 1에 있어서, 케이싱(17)의 중앙부보다 약간 상측 (배면판(17d) 측) 에 배치되고, 제2 단면판(31)은, 도 1에 있어서, 케이싱(17)의 중앙부보다 약간 하측 (정면판(17c) 측)에 배치되어 있다.
구획판(67)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 단면판(33)과 제2 단면판(31)에 걸쳐 설치되어 있다.
케이싱(17)의 내부에는, 제1 단면판(33)과 제2 단면판(31)과 구획판(67)과 칸막이판(27)에 의하여, 제1 열교환실(69)이 구획 형성되어 있다. 또한, 케이싱(17)의 내부에는, 제1 단면판(33)과 제2 단면판(31)과 구획판(67)과 케이싱(17)의 좌측면판(17a)에 의하여, 제2 열교환실(73)이 구획 형성되어 있다. 즉, 제1 열교환실(69)은, 도 1에 있어서 우측에 위치하고, 제2 열교환실(73)은, 도 1에 있어서 좌측에 위치하며, 제1 열교환실(69)과 제2 열교환실(73)은, 인접하여 나란히 형성되어 있다.
또한, 제1 열교환실(69)에는 제1 흡착 열교환기(3)가 배치되고, 제2 열교환실(73)에는 제2 흡착 열교환기(5)가 배치되어 있다.
제1 단면판(33)과 케이싱(17)의 배면판(17d)의 사이에는, 칸막이 부재인 수평판(61)이 도 2에 도시하는 바와 같이 설치되어, 제1 유입로(63)와 제1 유출로(65)가 형성된다. 또한, 제2 단면판(31)과 케이싱(17)의 정면판(17c)의 사이에는, 칸막이 부재인 수평판(55)이 도 3에 도시하는 바와 같이 설치되어 제2 유입로(57)와 제2 유출로(59)가 형성된다.
수평판(61, 55)은, 케이싱(17)의 내부 공간을, 케이싱(17)의 두께 방향인 수직 방향으로 상하로 칸막이하고 있다. 그리고, 도 2에 있어서, 제1 유입로(63)가 상면판(17e) 측에, 제1 유출로(65)가 하면판(17f) 측에 형성되고, 도 3에 있어서, 제2 유입로(57)가 상면판(17e) 측에, 제2 유출로(59)가 하면판(17f) 측에 형성되어 있다.
그리고, 제1 유입로(63) 및 제1 유출로(65)와 제2 유입로(57) 및 제2 유출로(59)는, 도 1에 있어서, 제1 열교환실(69) 및 제2 열교환실(73)을 횡단하는 중앙면 (정면판(17c)과 배면판(17d)의 중앙에 위치하는 가상면)을 기준으로 하여 면대칭으로 배치되어 있다.
제1 유입로(63)는 제1 흡입구(19)에 연통하고 있다. 제1 유출로(65)는, 제1 팬(79)에 연통하고, 제1 취출구(23)에 연통하고 있다. 제2 유입로(57)은, 제2 흡입구(21)에 연통하고 있다. 제2 유출로(59)는, 제2 팬(77)에 연통하고, 제2 취출구(25)에 연통하고 있다.
제1 단면판(33)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 4개의 개구(33a ~ 33d)가 형성되고, 각 개구(33a ~ 33d)에는, 제1 댐퍼(47), 제2 댐퍼(49), 제3 댐퍼(51) 및 제4 댐퍼(53)가 설치되어 있다. 4개의 개구(33a ~ 33d)는, 행렬 방향으로 근접하여 위치하고 있다. 즉, 개구(33a ~ 33d)는, 상하 좌우에 2개씩 네모진 칸상(狀)으로 배치되고, 제1 개구(33a)와 제3 개구(33c)가 제1 열교환실(69)에 개구하고, 제2 개구(33b)와 제4 개구(33d)가 제2 열교환실(73)에 개구하고 있다.
제1 개구(33a)는, 제1 유입로(63)와 제1 열교환실(69)을 연통시키고, 제3 개구(33c)는, 제1 유출로(65)와 제1 열교환실(69)을 연통시키고 있다. 또한, 제2 개구(33b)는, 제1 유입로(63)와 제2 열교환실(73)을 연통시키고, 제4 개구(33d)는, 제1 유출로(65)와 제2 열교환실(73)을 연통시키고 있다.
제2 단면판(31)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 4개의 개구(31a ~ 31d)가 형성되고, 각 개구(31a ~ 31d)에는, 제5 댐퍼(35), 제6 댐퍼(37), 제7 댐퍼(39) 및 제8 댐퍼(41)가 설치되어 있다. 4개의 개구(31a ~ 31d)는, 행렬 방향으로 근접하여 위치하고 있다. 즉, 개구(31a ~ 31d)는, 상하 좌우에 2개씩 네모진 칸상으로 배치되고, 제5 개구(31a)와 제7 개구(31c)가 제1 열교환실(69)에 개구하고, 제6 개구(31b)와 제8 개구(31d)가 제2 열교환실(73)에 개구하고 있다.
제5 개구(31a)는, 제2 유입로(57)와 제1 열교환실(69)을 연통시키고, 제7 개구(31c)는, 제2 유출로(59)와 제1 열교환실(69)을 연통시키고 있다. 또한, 제6 개구(31b)는, 제2 유입로(57)와 제2 열교환실(73)을 연통시키고, 제8 개구(31d)는, 제2 유출로(59)와 제2 열교환실(73)을 연통시키고 있다.
<공기 조화기의 제1 상태, 제2 상태, 및 양 상태의 배치 전환 동작의 개략>
본 실시예의 공기 조화기(10)는, 도 4(A)에 도시하는 제1 상태와 같이, 응축기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3)에 실내로부터의 환기(RA) 또는 외기(OA)를 제2 공기로서 받아들여 제습을 행한 후, 실외로 배기(EA)를 배출하고, 또는 실내로 급기(SA)를 공급한다. 그것과 함께, 제1 상태에서는, 증발기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5)에, 외기(OA) 또는 실내로부터의 환기(RA)를 제1 공기로서 받아들여 가습을 행한 후, 실내로 급기(SA)를 공급하고, 또는 실외로 배기(EA)를 배출한다.
그리고, 소정의 배치 전환 시간 간격으로, 사방 전환 밸브(9)를 전환하는 것과 함께, 댐퍼(47 ~ 53, 35 ~ 41)에 의한 공기 유로의 전환을 행한다. 이것에 의 하여, 도 4(B)에 도시하는 제2 상태로 된다.
이 제2 상태에서는, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3)에 외기(OA) 또는 실내로부터의 환기(RA)를 제1 공기로서 받아들여 가습을 행한 후, 실내로 급기(SA)를 공급하고, 또는 실외로 배기(EA)를 배출한다. 그것과 함께, 제2 상태에서는, 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5)에 실내로부터의 환기(RA) 또는 외기(OA)를 제1 공기로서 받아들여 제습을 행한 후, 실외로 배기(EA)를 배출하고, 또는 실내로 급기(SA)를 공급한다.
이와 같이, 본 실시예의 공기 조화기(10)는, 제1 상태와 제2 상태를 전환하는 것으로, 각 흡착 열교환기(3, 5)에 있어서 흡착 동작과 재생 동작을 교대로 행하게 할 수 있다. 즉, 각 흡착 열교환기(3, 5)에서는, 흡착 동작 혹은 재생 동작이라고 하는 배치(batch)가, 소정의 배치 전환 시간 간격으로 전환된다.
<공기 조화기의 제습 운전 및 가습 운전>
다음으로, 공기 조화기(10)의 제습 운전 및 가습 운전에 대하여 설명한다.
공기 조화기(10)가 제습 운전을 행하는 경우에는, 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)를 교대로 증발기로서 기능시키고, 이 제1 흡착 열교환기(3) 또는 제2 흡착 열교환기(5)를 통하여 공기 조화기(10) 내를 흐르는 공기에 포함되는 수분을 흡착제로 흡착시킨다. 한편, 제2 흡착 열교환기(5) 또는 제1 흡착 열교환기(3)를 응축기로서 기능시키고, 응축열에 의하여, 이 제2 흡착 열교환기(5) 또는 제1 흡착 열교환기(3)를 통하여 공기 조화기(10) 내를 흐르는 공기에 대하여 흡착제에서 흡착한 수분을 방출하여 흡착제를 재생시킨다. 그리고, 흡착제에 의하여 제습된 공기를 실내로 공급하고, 또한 흡착제로부터 수분이 방출된 공기를 실외로 방출하도록, 사방 전환 밸브(9)에 의하여 냉매 회로(1)의 냉매 순환의 방향을 전환하는 것과 함께, 제1 ~ 제8 댐퍼(47 ~ 53, 35 ~ 41)에 의하여 공기 유로를 전환한다.
공기 조화기(10)가 가습 운전을 행하는 경우에는, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3) 또는 제2 흡착 열교환기(5)의 흡열 작용에 의하여 공기 조화기(10) 내를 흐르는 공기에 포함되는 수분을 흡착제로 흡착한다. 한편, 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5) 또는 제1 흡착 열교환기(3)의 방열 작용에 의하여 공기 조화기(10) 내를 흐르는 공기에 대하여 흡착제에서 흡착한 수분을 방출하여 흡착제를 재생한다. 그리고, 흡착제로부터의 수분의 방출을 받아 가습된 공기를 실내로 공급하도록, 사방 전환 밸브(9)에 의하여 냉매 회로(1)의 냉매 순환의 방향을 전환하는 것과 함께, 제1 ~ 제8 댐퍼(47 ~ 53, 35 ~ 41)에 의하여 공기 유로를 전환한다.
구체적으로는, 전 환기 모드에 있어서 제습 운전을 행하는 경우 (제습 환기 운전을 행하는 경우)에는, 외기(OA)를 받아들여, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3) 또는 제2 흡착 열교환기(5)의 표면에 담지된 흡착제에서 외기(OA)의 수분을 흡착하고, 외기(OA)를 제습된 급기(SA)로서 실내로 공급한다. 한편으로는, 실내로부터의 환기(RA)를 받아들여, 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5) 또는 제1 흡착 열교환기(3)의 표면에 담지된 흡착제로부터 수분을 방출시켜 흡착제를 재생하고, 가습 공기로 된 환기(RA)를 배기(EA)로서 실외로 방출한다.
또한, 순환 모드에 있어서 제습 운전을 행하는 경우 (제습 순환 운전을 행하는 경우)에는, 실내로부터의 환기(RA)를 받아들여, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3) 또는 제2 흡착 열교환기(5)의 표면에 담지된 흡착제에서 수분을 흡착시키고, 제습된 환기(RA)를 급기(SA)로서 실내로 공급한다. 한편, 흡착제의 재생에 대해서는, 외기(OA)를 받아들여, 그 외기(OA)에 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5) 또는 제1 흡착 열교환기(3)의 표면에 담지된 흡착제로부터 수분을 방출시켜 흡착제를 재생시키고, 가습된 외기(OA)를 배기(EA)로서 실외로 방출한다.
또한, 전 환기 모드에 있어서 가습 운전을 행하는 경우 (가습 환기 운전을 행하는 경우)에는, 실내로부터의 환기(RA)를 받아들여, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3) 또는 제2 흡착 열교환기(5)의 표면에 담지된 흡착제에서 받아들여진 공기에 포함되는 수분을 흡착하고, 제습된 환기(RA)를 배기(EA)로서 실외로 배출한다. 한편으로는, 외기(OA)를 받아들여, 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5) 또는 제1 흡착 열교환기(3)의 표면에 담지된 흡착제로부터 수분을 방출시켜 흡착제를 재생하고, 가습된 외기(OA)를 급기(SA)로서 실내로 공급한다.
또한, 순환 모드에 있어서 가습 운전을 행하는 경우 (가습 순환 운전을 행하는 경우)에는, 외기(OA)를 받아들여, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3) 또는 제2 흡착 열교환기(5)의 표면에 담지된 흡착제에서 받아들여진 외기(OA)에 포함되는 수분을 흡착시키고, 제습된 외기(OA)를 배기(EA)로서 옥외로 방출한다. 한편으로는, 실내로부터의 환기(RA)를 받아들여, 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5) 또는 제1 흡착 열교환기(3)의 표면에 담지된 흡착제로부터 수분을 방출하 여 흡착제를 재생하고, 가습된 환기(RA)를 급기(SA)로서 실내로 공급한다.
<제어부에 의한 각 운전의 상세와 공조 능력 제어>
도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1 흡착 열교환기(3)의 내부에 있어서의 냉매의 온도를 측정하기 위하여, 서미스터(thermistor) 등의 온도 센서(12)가 설치되어 있다. 또한, 제2 흡착 열교환기(5)의 내부에 있어서의 냉매의 온도를 측정하기 위하여, 온도 센서(13)가 설치되어 있다. 이들 온도 센서(12, 13)는, 구체적으로는, 각 흡착 열교환기(3, 5)의 냉매를 통하는 전열관에 접촉하여 전열관의 온도를 측정하는 것으로 냉매의 온도를 측정하는 것이며, CPU 등으로 이루어지는 제어부(2)에 접속되어 있다.
제어부(2)는, 온도 센서(12, 13)에 의하여 검출된 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)의 냉매의 온도에 기초하여, 인버터 압축기(7)의 주파수의 제어에 의한 용량 제어, 및 배치 전환 시간 간격을 제어한다. 또한, 제어부(2)는, 유저나 메인터넌스(maintenance) 담당자에게 입력을 행하게 하는 딥 스위치(Dual In-line Package switch) 등의 입력부(2a)를 가지고 있고, 그 입력부(2a)에 입력된 우선하여 처리해야 할 부하 (잠열 부하, 현열 부하, 혹은 전열 부하)가 우선하여 처리되도록, 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 제어를 행한다. 덧붙여, 전열 부하란, 잠열 부하와 현열 부하의 합이다.
배치 전환 시간 간격의 제어는, 구체적으로는, 사방 전환 밸브(9)의 전환, 및 제1 ~ 8 댐퍼(47 ~ 53, 35 ~ 41)에 의한 공기 유로와 사방 전환 밸브(9)의 전환을 행하는 시간 간격인 배치 전환 시간 간격의 제어이다.
나아가, 본 실시예에서는, 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)의 냉매의 온도 이외의 추가의 제어 조건으로서, 급기 습도 및 실내 공기의 습도도 이용한다. 급기 습도를 측정하기 위한 급기 습도 센서(14) 및 실내 공기의 습도를 측정하기 위한 실내 공기의 습도 센서(15)도, 제어부(2)에 접속되어 있다.
이하에, 본 실시예의 공기 조화기(10)의 각 운전에 대하여 상세하게 설명하고, 그 후에 배치 전환 시간 간격의 제어를 포함하는 공조 능력 제어에 대하여 자세하게 설명한다. 덧붙여, 여기에서는 대표적인 운전으로서, 냉방 제습 운전이나 난방 가습 운전을 들어 설명하고 있지만, 사방 전환 밸브(9)의 전환과 제1 ~ 8 댐퍼(47 ~ 53, 35 ~ 41)에 의한 공기 유로의 전환의 시간을 늦추거나, 제1 ~ 8 댐퍼(47 ~ 53, 35 ~ 41)에 의한 공기 유로의 전환을 더욱 세세하게 제어하거나 하는 것에 의하여, 냉방 가습 운전이나 난방 가습 운전을 행하는 것도 가능하다.
(냉방 제습 환기 운전)
제1 상태에서는, 제1 팬(79) 및 제2 팬(77)을 구동한 상태에서, 사방 전환 밸브(9)가 도 5에 도시하는 상태로 전환되어 있다. 그 결과, 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5)에서의 흡착제의 재생 (탈리) 동작과, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3)에서의 흡착제의 흡착 동작이 행해지게 된다. 즉, 제1 상태에서는, 실내로부터의 환기(RA)를 제2 흡착 열교환기(5)로 공급하고, 제2 흡착 열교환기(5)로부터 탈리한 수분이 환기(RA)에 부여되는 것에 의하여, 가습된 환기(RA)가 배기(EA)로서 실외로 배출된다. 한편으로는, 외기(OA)가 제1 흡착 열교환기(3)로 공급되고, 제1 흡착 열교환기(3)에서 외기(OA) 중의 수분이 흡착되어, 제 습된 외기(OA)가 급기(SA)로서 실내로 공급된다. 이 급기(SA)는, 제습이 이루어지고 있는 것과 함께, 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3)에 의하여 냉각되어 있다.
즉, 인버터 압축기(7)로부터 토출된 고온 고압의 냉매는, 가열용의 열 매체로서 제2 흡착 열교환기(5)에 흐르고, 제2 흡착 열교환기(5)의 외표면에 담지된 흡착제가 가열된다. 이 가열에 의하여 흡착제로부터 수분이 탈리하고, 제2 흡착 열교환기(5)의 흡착제가 재생된다.
한편, 제2 흡착 열교환기(5)에서 응축한 냉매는, 팽창 밸브(11)에서 감압된다. 감압 후의 냉매는, 냉각용의 열 매체로서 제1 흡착 열교환기(3)에 흐른다. 이 제1 흡착 열교환기(3)에 있어서, 제1 흡착 열교환기(3)의 외표면에 담지된 흡착제가 외기(OA) 중의 수분을 흡착할 때에 흡착열이 발생한다. 제1 흡착 열교환기(3)의 냉매는, 이 흡착열이나 외기(OA)의 열을 흡열하여 증발한다. 증발한 냉매는, 인버터 압축기(7)로 되돌아와 압축된다.
이 제1 상태에 있어서 상기의 동작을 소정의 배치 전환 시간 간격만큼 행한 후, 제2 상태로 전환된다.
제2 상태에서는, 제1 팬(79) 및 제2 팬(77)을 구동한 상태에서, 사방 전환 밸브(9)가, 도 5에 도시하는 상태 (즉, 인버터 압축기(7)로부터 제2 흡착 열교환기(5)로 냉매를 압력을 가하여 수송하는 상태)로부터, 인버터 압축기(7)로부터 제1 흡착 열교환기(3)로 냉매를 압력을 가하여 수송하는 상태로 전환되어 있다. 또한, 댐퍼(47 ~ 53) 및 댐퍼(35 ~ 41)에 의한 공기 유로의 전환에 의하여, 실내로부터의 환기(RA)가 제1 흡착 열교환기(3)로 공급되고, 외기(OA)가 제2 흡착 열교환기(5)로 공급되도록 되어 있다.
그 결과, 제2 상태에서는, 실내로부터의 환기(RA)가 제1 흡착 열교환기(3)로 공급되고, 제1 흡착 열교환기(3)의 흡착제로부터 탈리한 수분이 환기(RA)로 방출되어, 가습된 환기(RA)가 배기(EA)로서 배출된다. 한편으로는, 외기(OA)가 제2 흡착 열교환기(5)로 공급되고, 받아들여진 외기(OA) 중의 수분이 제2 흡착 열교환기(5)의 흡착제에 흡착되는 것에 의하여, 제습된 외기(OA)가 급기(SA)로서 실내로 공급된다. 이 급기(SA)는, 제습이 이루어지고 있는 것과 함께, 증발기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5)에 의하여 냉각되어 있다.
즉, 인버터 압축기(7)로부터 토출된 고온 고압의 냉매는, 가열용의 열 매체로서 제1 흡착 열교환기(3)에 흐르고, 제1 흡착 열교환기(3)의 외표면에 담지된 흡착제가 가열된다. 이 가열에 의하여 흡착제로부터 수분이 탈리하고, 제1 흡착 열교환기(3)의 흡착제가 재생된다.
한편, 제1 흡착 열교환기(3)에서 응축한 냉매는, 팽창 밸브(11)에서 감압된다. 감압 후의 냉매는, 냉각용의 열 매체로서 제2 흡착 열교환기(5)에 흐른다. 이 제2 흡착 열교환기(5)에 있어서, 제2 흡착 열교환기(5)의 외표면에 담지된 흡착제가 외기(OA) 중의 수분을 흡착할 때에 흡착열이 발생한다. 제2 흡착 열교환기(5)의 냉매는, 이 흡착열이나 외기(OA)의 열을 흡열하여 증발한다. 증발한 냉매는, 인버터 압축기(7)로 되돌아와 압축된다.
이상과 같은 제1 상태 및 제2 상태를 소정의 배치 전환 시간 간격으로 교대 로 전환하는 것에 의하여, 냉방 제습 및 환기가 연속적으로 행하여진다.
(냉방 제습 순환 운전)
상술의 냉방 제습 환기 운전과 비교하여, 기본적인 열교환기의 흡착 동작 및 재생 동작은 같지만, 도 6에 도시하는 바와 같이, 외기(OA)를 받아들여 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5)(또는 제1 흡착 열교환기(3))로 공급하고 다시 배기(EA)로서 실외로 배출하는 것과 함께, 실내로부터 받아들인 환기(RA)를 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3)(또는 제2 흡착 열교환기(5))로 공급하고 다시 실내로 급기(SA)로서 공급하는 점에서 다르다. 즉, 실내로 공급되는 급기(SA)는, 실내로부터 받아들여진 환기(RA)를 제습·냉각한 것으로 되고, 외기(OA)의 실내로의 공급은 행하여지지 않는다.
(난방 가습 환기 운전)
제1 상태에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 외기(OA)를 받아들여 제2 흡착 열교환기(5)로 공급하고, 제2 흡착 열교환기(5)의 흡착제로부터 탈리한 수분이 부여된 외기(OA, 가습 공기)가, 급기(SA)로서 실내로 공급된다. 한편으로는, 실내로부터 받아들인 환기(RA)가 제1 흡착 열교환기(3)로 공급되고, 제1 흡착 열교환기(3)의 흡착제에 환기(RA) 중의 수분이 흡착된다. 이와 같이 하여 제습된 환기(RA)는, 배기(EA)로서 실외로 배출된다. 이 급기(SA)는, 가습되는 것과 함께, 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5)에 의하여 가열된다.
이 제1 상태에 있어서 상기의 동작을 소정의 배치 전환 시간 간격만큼 행한 후, 제2 상태로 전환된다.
제2 상태에서는, 제1 팬(79) 및 제2 팬(77)을 구동한 상태에서, 사방 전환 밸브(9)가, 도 7에 도시하는 상태 (즉, 인버터 압축기(7)로부터 제2 흡착 열교환기(5)로 냉매를 압력을 가하여 수송하는 상태)로부터, 인버터 압축기(7)로부터 제1 흡착 열교환기(3)로 냉매를 압력을 가하여 수송하는 상태로 전환되어 있다. 또한, 댐퍼(47 ~ 53) 및 댐퍼(35 ~ 41)에 의한 공기 유로의 전환에 의하여, 실내로부터의 환기(RA)가 제2 흡착 열교환기(5)로 공급되고, 외기(OA)가 제1 흡착 열교환기(3)로 공급되도록 되어 있다.
그 결과, 제2 상태에서는, 제1 흡착 열교환기(3)의 흡착제로부터 탈리한 수분이 외기(OA)에 부여되는 것에 의하여, 가습된 외기(OA)가 급기(SA)로서 실내로 공급된다. 한편으로는, 제2 흡착 열교환기(5)의 흡착제에 환기(RA)의 수분이 흡착되는 것에 의하여, 제습된 환기(RA)가 배기(EA)로서 배출된다. 또한, 급기(SA)는, 응축기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3)에 의하여 가열되어 있다.
이상과 같은 제1 상태 및 제2 상태를 소정의 배치 전환 시간 간격으로 교대로 전환하는 것에 의하여, 난방 가습 및 환기가 연속적으로 행하여진다.
(난방 가습 순환 운전)
상술의 난방 가습 환기 운전과 비교하여, 기본적인 열교환기의 흡착 동작 및 재생 동작은 같지만, 도 8에 도시하는 바와 같이, 외기(OA)를 받아들여 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3)(또는 제2 흡착 열교환기(5))로 공급하고 다시 배기(EA)로서 실외로 배출하는 것과 함께, 실내로부터 받아들인 환기(RA)를 응축기로서 기능하는 제2 흡착 열교환기(5)(또는 제1 흡착 열교환기(3))로 공급하고 다시 실내 로 급기(SA)로서 공급하는 점에서 다르다. 즉, 실내로 공급되는 급기(SA)는, 실내로부터 받아들여진 환기(RA)를 가습·난방된 것으로 되고, 외기(OA)의 실내로의 공급은 행하여지지 않는다.
(공조 능력 제어)
다음으로, 공조 능력 제어, 즉, 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 대하여 설명한다. 인버터 압축기(7)의 용량 제어는, 구체적으로는 인버터 압축기(7)의 압축기 주파수를 변경하는 것에 의하여 행하여지고, 잠열 부하를 처리하는 잠열 능력의 제어를 포함하는 전열 능력의 제어로 된다. 또한, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어는, 주로, 잠열 부하를 처리하는 잠열 능력과 현열 부하를 처리하는 현열 능력의 비인 현잠열 능력비의 제어로 된다.
본 실시예에서는, 제어부(2)가, 공기 조화기(10)가 상술의 어느 하나의 운전을 행할 때에, 증발기 및 응축기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)에 있어서의 증발기 온도나 응축기 온도에 기초하여, 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행한다. 또한, 제어부(2)는, 제어 목표로서 증발기 온도나 응축기 온도를 이용하는 것에 더하여, 실내 공기의 습도, 급기(SA)의 습도, 및 급기(SA)의 온도 중 하나 또는 복수의 파라미터를 제어 목표로 하여도 무방하다.
우선, 응축기 온도 혹은 증발기 온도를 제어 목표로 한 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 대하여 설명한다.
응축기 온도를 제어 목표로 하여 압축기 주파수를 제어하는 경우, 응축기 온 도가 목표치보다 낮을 때에는 압축기 주파수를 상승시키고, 목표치보다 높을 때에는 압축기 주파수를 하강시킨다. 또한, 응축기 온도를 제어 목표로 하여 배치 전환 시간 간격을 제어하는 경우, 응축기 온도가 목표치보다 낮을 때에는 배치 전환 시간 간격을 짧게 하고, 응축기 온도가 목표치보다 높을 때에는 배치 전환 시간 간격을 길게 한다.
증발기 온도를 제어 목표로 하여 압축기 주파수를 제어하는 경우, 증발기 온도가 목표치보다 낮을 때에는 압축기 주파수를 하강시키고, 목표치보다 높을 때에는 압축기 주파수를 상승시킨다. 또한, 배치 전환 시간 간격을 제어하는 경우, 증발기 온도가 목표치보다 낮을 때에는 배치 전환 시간 간격을 길게 하고, 증발기 온도가 목표치보다 높을 때에는 배치 전환 시간 간격을 짧게 한다.
나아가, 응축기 온도와 증발기 온도의 조합을 제어 목표로 하여, 압축기 주파수 및 배치 전환 시간 간격을 동시에 제어하는 것도 가능하다.
다음으로, 응축기 온도와 증발기 온도의 2개의 제어 목표를 이용하여 공조 능력 제어를 행하는 경우의 제어예에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다. 이 제어는, 냉방 제습 운전에서도 난방 가습 운전에서도 이용된다.
여기에서는, 응축기 온도(Tc)를 제1 목표로 하고, 증발기 온도(Te)를 제2 목표로 한 제어가 행하여진다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 우선, 현재의 응축기 온도(Tc)를 목표의 응축기 온도(Tc0)와 비교하여 (스텝 S1 및 스텝 S2), Tc = Tc0의 경우는 스텝 S5로 스킵하고, Tc < Tc0의 경우에는, 압축기 주파수를 올린다 (스텝 S3). 이것에 의하여, 현재의 응축기 온도(Tc)가 상승하고, 현재의 증발기 온도 (Te)가 하강한다. 한편, Tc > Tc0의 경우에는, 압축기 주파수를 내린다 (스텝 S4). 이것에 의하여, 현재의 응축기 온도(Tc)가 하강하고, 현재의 증발기 온도(Te)가 상승한다.
그 후, 스텝 S5에 있어서, 현재의 증발기 온도(Te)와 목표의 증발기 온도(Te0)의 비교가 행하여진다 (스텝 S5 및 스텝 S6). Te = Te0의 경우는, 압축기 주파수 및 배치 전환 시간 간격을 함께 조작하지 않고 스타트로 되돌아온다. Te < Te0의 경우에는, 배치 전환 시간 간격을 길게 하고 (스텝 S7), 그 후 스타트로 되돌아온다. 배치 전환 시간 간격을 길게 하면, 응축기 온도(Tc) 및 증발기 온도(Te)가 함께 상승한다.
한편, Te > Te0의 경우 (스텝 S8)에는, 배치 전환 시간 간격을 짧게 하고 (스텝 S9), 그 후 스타트로 되돌아온다.
덧붙여, 여기에서는, 각 흡착 열교환기(3, 5)에 있어서 흡착 동작 혹은 재생 동작이라고 하는 배치가 소정의 배치 전환 시간 간격으로 전환되기 때문에, 응축기 온도(Tc)나 증발기 온도(Te)는, 배치마다의 대표값 또는 배치의 사이를 통한 평균 대표값이 된다.
또한, 이 예에서는, 증발기 온도(Te)를 목표의 증발기 온도(Te0)에 맞추기 위하여 배치 전환 시간 간격을 조작 (스텝 S6 ~ S9)한 후, 재차 응축기 온도(Tc)를 조정하기 위하여 압축기를 조작하고 (스텝 S1 ~ S4), 나아가 Te의 조정을 위하여 배치 전환 시간 간격을 조작 (스텝 S6 ~ S9)한다. 도 9에 도시하는 제어 플로에서는, 이와 같은 조작의 반복이 행하여지는 것을 생각할 수 있지만, 반드시 Tc = Tc0 또한 Te = Te0으로 수속(收束)하지 않아도 조작 상은 문제가 없다.
다음으로, 응축기 온도와 실내 공기의 습도의 2개의 제어 목표를 이용하여 공조 능력 제어를 행하는 경우의 제어예에 대하여, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다. 냉방 제습 운전을 행할 때에는 도 10의 플로차트의 제어가 채용되고, 난방 가습 운전을 행할 때에는 도 11의 플로차트의 제어가 채용된다.
여기에서는, 응축기 온도(Tc)를 제1 목표로 하고, 실내 공기의 습도(Hra)를 제2 목표로 한 제어가 행하여진다.
냉방 제습 운전 시의 제어에서는, 압축기 주파수를 올리면, 응축기 온도(Tc)는 올라가고, 실내 공기의 습도(Hra)는 내려간다. 또한, 배치 전환 시간 간격을 길게 하면, 응축기 온도(Tc) 및 실내 공기의 습도(Hra)가 양방 모두 올라간다.
우선, 현재의 응축기 온도(Tc)를 목표의 응축기 온도(Tc0)와 비교하여 (스텝 S11 및 스텝 S12), Tc = Tc0의 경우는 스텝 S15로 스킵하고, Tc < Tc0의 경우에는, 압축기 주파수를 올린다 (스텝 S13). 이때, 현재의 응축기 온도(Tc)는 상승하고, 현재의 실내 공기의 습도(Hra)는 하강한다. 한편, Tc > Tc0의 경우에는, 압축기 주파수를 내린다 (스텝 S14). 이때, 현재의 응축기 온도(Tc)는 하강하고, 현재의 실내 공기의 습도(Hra)는 상승한다.
그 후, 현재의 실내 공기의 습도(Hra)와 목표의 실내 공기의 습도(Hra0)를 비교한다 (스텝 S15 및 스텝 S16). Hra = Hra0의 경우는, 압축기 주파수 및 배치 전환 시간 간격을 함께 조작하지 않고 스타트로 되돌아온다. Hra < Hra0의 경우에는, 배치 전환 시간 간격을 길게 하고 (스텝 S17), 그 후 스타트로 되돌아온다. 배치 전환 시간 간격을 길게 하면, 응축기 온도(Tc) 및 실내 공기의 습도(Hra)가 함께 상승한다. 한편, Hra > Hra0의 경우 (스텝 S18)에는, 배치 전환 시간 간격을 짧게 하고 (스텝 S19), 그 후 스타트로 되돌아온다.
난방 가습 운전의 제어에서는, 냉방 제습 운전의 제어와 마찬가지로, 응축기 온도(Tc)를 제1 목표로 하고, 실내 공기의 습도(Hra)를 제2 목표로 한 제어가 행하여진다.
또한, 난방 가습 운전의 제어에서는, 압축기 주파수를 올리면, 응축기 온도(Tc) 및 실내 공기의 습도(Hra)가 양방 모두 올라간다. 한편, 배치 전환 시간 간격을 길게 하면, 응축기 온도(Tc)는 올라가고, 실내 공기의 습도(Hra)는 내려간다.
여기에서는, 우선, 현재의 응축기 온도(Tc)를 목표의 응축기 온도(Tc0)와 비교하여 (스텝 S21 및 스텝 S22), Tc = Tc0의 경우는 스텝 S25로 스킵하고, Tc < Tc0의 경우에는, 압축기 주파수를 올린다 (스텝 S23). 이때, 현재의 응축기 온도(Tc) 및 현재의 실내 공기의 습도(Hra)는, 양방 모두 상승한다. 한편, Tc > Tc0의 경우에는, 압축기 주파수를 내린다 (스텝 S24). 이때, 현재의 응축기 온도(Tc) 및 현재의 실내 공기의 습도(Hra)는, 양방 모두 하강한다.
그 후, 현재의 실내 공기의 습도(Hra)와 목표의 실내 공기의 습도(Hra0)를 비교한다 (스텝 S25 및 스텝 S26). Hra = Hra0의 경우는, 압축기 주파수 및 배치 전환 시간 간격을 함께 조작하지 않고 스타트로 되돌아온다. Hra < Hra0의 경우에는, 배치 전환 시간 간격을 짧게 하고 (스텝 S27), 그 후 스타트로 되돌아온다.
한편, Hra > Hra0의 경우 (스텝 S28)에는, 배치 전환 시간 간격을 길게 하고 (스텝 S29), 그 후 스타트로 되돌아온다. 배치 전환 시간 간격을 길게 하면, 응축기 온도(Tc)는 상승하고, 실내 공기의 습도(Hra)는 하강한다.
(초기 입력 설정에 기초하는 공조 능력 제어)
공조 능력 제어, 즉, 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 대해서는, 상기와 같이, 증발기 온도나 응축기 온도, 나아가서는 실내 공기의 습도, 급기(SA)의 습도, 및 급기(SA)의 온도 등을 적당 조합하여 제어 목표를 결정하여 행하고 있지만, 이하와 같은 초기 입력 설정에 기초하는 조건도 가미된다.
제어부(2)의 입력부(2a)에는, 유저 등에 의하여, 우선하여 처리해야 할 부하 (잠열 부하, 현열 부하, 혹은 전열 부하)가 입력되어 있는 것이 있다. 이 경우에는, 거기서 입력된 부하에 의하여, 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 제어가 이하와 같이 영향을 받게 된다.
우선, 입력된 우선하여 처리해야 할 부하가 잠열 부하인 경우에는, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경을, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시킨다.
또한, 입력된 우선하여 처리해야 할 부하가 현열 부하인 경우에도, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경을, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시킨다.
또한, 입력된 우선하여 처리해야 할 부하가 전열 부하인 경우에는, 우선 배치 전환 시간 간격의 제어에 의하여 잠열 부하의 처리량과 현열 부하의 처리량의 비인 현잠열 처리량비를 고정하고, 그 후에 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행한다.
<본 실시예의 공기 조화기의 특징>
(1)
본 실시예의 공기 조화기(10)에서는, 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)가 교대로 응축기 및 증발기로서 기능한다. 그리고, 잠열 능력에 직접 영향을 주는 흡착제의 온도가, 급기(SA)의 온도나 실내의 공기 온도보다도, 응축기 및 증발기의 냉매 온도에 의하여 추종하는 것에 착목하여, 공기 조화기(10)의 능력 제어 (압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 변경 제어)에 있어서의 제어 목표로서, 종래와 같이 재생 공기 온도 등을 이용하는 대신에, 여기에서는 증발기 온도나 응축기 온도를 이용하고 있다.
이 때문에, 종래보다 적절한 제가습 시의 잠열 능력 제어 (제가습 수분량의 제어) 및 제가습 시의 현잠열 처리량비의 제어가 가능하도록 되어 있다.
(2)
본 실시예의 공기 조화기(10)에서는, 제1 및 제2 흡착 열교환기(3, 5)가 표면에 흡착제를 담지하고 있고, 흡착제의 온도는 매우 강하게 냉매 온도에 연동하게 된다. 따라서, 증발기 온도나 응축기 온도를 제어 목표로 하여 공기 조화기(10)의 능력 제어를 행하는 것은, 매우 효과적이다.
(3)
또한, 공기 조화기(10)에서는, 응축기 온도를 제1 목표, 증발기 온도를 제2 목표로 하여 능력 제어를 행하거나, 응축기 온도나 증발기 온도를 제1 목표, 실내 공기의 습도, 급기(SA)의 습도, 및 급기(SA)의 온도 중 하나 또는 복수의 파라미터를 제2 목표로 하여 능력 제어를 행하거나 할 수 있고, 응축기 온도나 증발기 온도만에 의하여 공기 조화기(10)의 능력 제어를 행하는 경우에 비하여 더욱 적절한 능력 제어가 가능하게 된다.
(4)
공기 조화기(10)에서는, 증발기로서 작용하는 흡착 열교환기(3, 5)에 의하여 흡착제가 흡착 동작을 행하고, 또한 응축기로서 작용하는 흡착 열교환기(5, 3)에 의하여 흡착제가 재생 동작을 행한다. 그리고, 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작의 전환의 시간 간격 (배치 전환 시간 간격)의 변경 제어가, 인버터 압축기(7)의 용량 제어와 함께, 제어부(2)에 의하여 행하여지고 있다.
배치 전환 시간 간격의 변경을 하면, 공기 조화기(10)의 잠열 처리 능력과 현열 처리 능력의 비인 현잠열 처리량비를 변경할 수 있다. 한편, 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하면, 잠열 처리 능력 및 현열 처리 능력의 합인 전열 처리 능력을 증감할 수 있다. 즉, 제어부(2)는, 잠열 처리 능력, 현열 처리 능력, 및 전열 처리 능력을, 각각 조정할 수 있다.
그리고, 그와 같은 조정 기능을 가지는 제어부(2)는, 유저 등이 입력부(2a)에 대하여 입력한 부하 (전열 부하, 잠열 부하, 혹은 현열 부하)가 우선하여 처리되도록, 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하고 있다. 이와 같은 제어가 이루어지기 때문에, 본 공기 조화기(10)에서는, 적 절한 능력 제어를 할 수 있는 것과 함께, 유저에 대하여, 그 유저의 취향에 따른 공조 환경을 제공할 수 있다.
구체적으로는, 우선하여 처리해야 할 부하가 잠열 부하인 경우에는, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경을, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키고 있다. 즉, 여기에서는, 잠열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데도 부족할 때에, 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 한층 더 변화시키고 있다. 이와 같이, 우선 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하기 때문에, 잠열 부하의 처리량을 증가시킬 필요가 있는 경우에도, 인버터 압축기(7)의 용량을 올리는 제어에 의하여 소비 전력량을 큰폭으로 증가시키는 일 없이 잠열 부하의 처리량을 늘릴 수 있게 되어 있다. 예를 들면, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의하여 잠열 부하의 처리량의 현열 부하의 처리량에 대한 비를 크게 하는 것으로 필요한 잠열 부하의 처리량을 확보할 수 있는 경우에는, 인버터 압축기(7)의 용량을 올릴 필요는 없다.
또한, 우선하여 처리해야 할 부하가 현열 부하인 경우에도, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경을, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키고 있다. 즉, 여기에서는, 현열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데도 부족할 때에, 인버터 압축기 (7)의 용량 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 한층 더 변화시킨다. 이와 같이, 우선 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하기 때문에, 현열 부하의 처리량을 증가시킬 필요가 있는 경우에도, 인버터 압축기(7)의 용량을 올리는 제어에 의하여 소비 전력량을 큰폭으로 증가시키는 일 없이 현열 부하의 처리량을 늘릴 수 있게 된다. 예를 들면, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의하여 현열 부하의 처리량의 잠열 부하의 처리량에 대한 비를 크게 하는 것으로 필요한 현열 부하의 처리량을 확보할 수 있는 경우에는, 인버터 압축기(7)의 용량을 올릴 필요는 없다.
또한, 우선하여 처리해야 할 부하가 전열 부하인 경우에는, 우선 배치 전환 시간 간격의 제어에 의하여 현잠열 처리량비를 고정하고, 그 후에 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하고 있다. 이것은, 전열 부하를 우선시키는 경우, 기본적으로는 현잠열 처리량비를 변경할 필요가 없기 때문에, 현잠열 처리량비를 우선 고정한 다음 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하고 있는 것이다. 여기에서는, 불필요한 현잠열 처리량비의 변화가 억제되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작을 전환하는 방식의 공기 조화기(10)에 있어서 전열 부하 내의 현잠열 부하의 비에 맞추어 현잠열 처리량비를 조정하여 가는 것은, 능력 제어가 쓸데없이 복잡화하여 버리는 것에 연결될 우려가 높다. 그러나, 여기에서는, 현잠열 처리량비를 고정하여 우선 전열 부하의 처리량을 변화시켜 가고, 현열 또는 잠열의 부하와 현열 또는 잠열의 처리량이 어느 정도 균형된 시점으로부터, 남는 현열 부하 또는 잠열 부하의 처리량을 현잠열 처리량비의 조정에 의하여 변화시킬 수 있다. 따라서, 제어를 심플화하는 것이 가능하게 되어 있다.
덧붙여, 전열 부하 안의 현잠열 부하의 비에 맞추어 현잠열 처리량비를 조정하여 가는 것이 능력 제어의 복잡화로 연결되는 이유는, 다음과 같다. 공기 조화기(10)에서는, 부하를 처리하는 실내의 공기의 온도 (현열) 및 습도 (잠열)를 회수하여 이용하는 방식을 채용하고 있기 때문에, 처리하는 공기 상태의 영향이 직접적으로 현열 처리량이나 잠열 처리량에 개별로 나타난다. 따라서, 공기 조화기(10)나 다른 공기 조화기의 운전에 의하여 현잠열 처리량비가 순차로 변화하여 가고, 그것에 따라 공기 조화기(10)의 현잠열 처리량도 순차로 변화하여 가기 때문에, 최초로 현잠열 처리량비를 결정하였다고 하여도, 처리하는 공기의 온습도 조건이 변화하면 필요한 처리량도 변화하여, 바람직한 현잠열 처리량비가 변화하여 간다. 이와 같이, 현잠열 처리량비의 변경은, 현시점에 있어서의 필요한 잠열, 현열의 각 처리량의 비로부터 조정하여 행하는 것이 바람직하고, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의하여 전열 처리량을 증감시키고 있는 중이고 현잠열 처리량도 순차로 변화하고 있을 때에 행하는 것은, 제어의 복잡화로 연결되어 바람직하지 않다.
<다른 실시예>
이상, 본 발명의 일실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
(1)
상기 실시예에서는, 공기 조화기(10)의 능력 제어를 행할 때의 제어 목표로서 응축기 온도나 증발기 온도를 이용하고 있지만, 응축기 압력이나 증발기 압력을 제어 목표로 하여도, 마찬가지로 종래보다도 적절한 공기 조화기(10)의 능력 제어를 할 수 있다.
(2)
상기 실시예의 구성에 더하여, 도 12에 도시하는 바와 같이, 흡착제를 가지지 않고 현열 처리를 주로 행하는 현열 열교환기(16)와 팽창 밸브(18)를 설치하여, 현열 처리 능력을 향상시켜도 무방하다. 이와 같은 구성의 공기 조화기여도, 흡착 열교환기(3, 5)의 흡착제의 온도가 냉매 온도에 강하게 추종하는 것에 변화는 없기 때문에, 응축기 온도나 증발기 온도 혹은 응축기 압력이나 증발기 압력을 제어 목표로 하여 공기 조화기의 능력 제어를 적절히 행할 수 있다.
(3)
상기 실시예에서는, 흡착제가 제1 흡착 열교환기(3) 및 제2 흡착 열교환기(5)의 표면에 담지되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개2004-69257호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 조습 장치 (공기 조화기)에 대하여 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
도 13(A), (B)에 도시하는 공기 조화기(110)에서는, 흡착제를 가지는 조습 엘리멘트(181, 182)가, 흡착제를 재생시키기 위한 재생 열교환기(105)와는 떨어져 배치되어 있다. 조습 엘리멘트(181, 182)는, 장방형의 평판상(平板狀)의 평판 부재와 파형상(波形狀)의 파판(波板) 부재를 교대로 적층하여 구성되고, 조습측 통로와 냉각측 통로가 평판 부재를 사이에 두고 교대로 구획 형성되어 구성된 것이다. 조습측 통로에 설치된 파판 부재의 표면에는, 무기 다공질 재료와 감온성 유기계 고분자 재료로 이루어지는 흡착제가 담지되어 있다.
공기 조화기(110)는, 배기 팬(108a) 및 급기 팬(108b)을 구동시켜 제1 조습 엘리멘트(181)에서 환기(RA)를 제습하는 것과 함께 제2 조습 엘리멘트(182)를 외기(OA)로 재생하는 제1 상태에서 제1 조습 엘리멘트(181)를 외기(OA)로 재생하는 것과 함께 제2 조습 엘리멘트(182)에서 환기(RA)를 제습하는 제2 상태를 교대로 행한다. 그리고, 공기 조화기(110)는, 조습 엘리멘트(181, 182)에서 가습된 외기(OA)를 실내로 공급한다. 덧붙여, 조습 엘리멘트(181, 182)에서 제습한 외기(OA)나 환기(RA)를 급기(SA)로서 실내로 공급하여 제습 운전을 행하는 것도 가능하지만, 여기에서는 가습 운전에 대하여 설명한다.
가습 운전 시에 있어서, 배기 팬(108a) 및 급기 팬(108b)을 구동하면, 외기(OA)가 케이싱 내에 받아들여지는 것과 함께, 환기(RA)가 케이싱 내에 받아들여진다. 또한, 가습 운전 시에 있어서, 압축기(101)에 의하여 냉동 사이클이 생기는 냉매 회로에서는, 재생 열교환기(105)가 응축기로 되고, 열교환기(107)가 증발기로 된다.
가습 운전의 제1 동작에 대하여, 도 13(A)를 참조하면서 설명한다. 이 제1 동작에서는, 제1 조습 엘리멘트(181)에 대한 흡착 동작과, 제2 조습 엘리멘트(182)에 대한 재생 동작이 행하여진다. 즉, 제1 동작에서는, 제2 조습 엘리멘트(182)에서 공기가 가습되고, 제1 조습 엘리멘트(181)의 흡착제가 수분을 흡착한다. 케이싱에 받아들여진 환기(RA)는, 제1 조습 엘리멘트(181)의 흡착측 통로로 유입한다. 이 흡착측 통로를 흐르는 동안에, 환기(RA)에 포함되는 수증기 (수분)가 흡착제에 흡착된다. 이와 같이 감습된 환기(RA)는, 열교환기(107)를 통과하고, 냉매와의 열교환에 의하여 냉각된다. 그 후, 수분과 열을 빼앗긴 환기(RA)는, 배기(EA)로서 실외로 배출된다.
한편, 케이싱에 받아들여진 외기(OA)는, 제1 조습 엘리멘트(181)의 냉각측 통로로 유입한다. 이 냉각측 통로를 흐르는 동안에, 외기(OA)는, 흡착측 통로에서 수분이 흡착제에 흡착될 때에 생긴 흡착열을 흡열한다. 흡착열을 빼앗은 외기(OA)는, 재생 열교환기(105)를 통과한다. 그때, 재생 열교환기(105)에서는, 외기(OA)가 냉매와의 열교환에 의하여 가열된다.
그리고, 제1 조습 엘리멘트(181) 및 재생 열교환기(105)에서 가열된 외기(OA)는, 제2 조습 엘리멘트(182)의 흡착측 통로로 도입된다. 이 흡착측 통로에서는, 외기(OA)에 의하여 흡착제가 가열되고, 감온성 유기계 고분자 재료가 팽윤상(膨潤相)으로부터 수축상(收縮相)으로 체적 상전이를 일으켜, 수증기가 흡착제로부터 탈리한다. 즉, 제2 조습 엘리멘트(182)의 재생이 행하여진다. 그리고, 흡착제로부터 탈리한 수증기가 외기(OA) 중으로 방출되고, 외기(OA)가 가습된다. 제2 조습 엘리멘트(182)에서 가습된 외기(OA)는, 열교환기(106)를 통과한다. 여기에서는, 열교환기(106)가 휴지(休止)하고 있기 때문에, 외기(OA)는 가열도 냉각도 되지 않는다. 만약, 열교환기(106)가 기능하고 있으면, 외기(OA)가 가열 혹은 냉각된다. 열교환기(106)를 나온 외기(OA)는, 급기 팬(108b)을 통하여 실내로 급기(SA)로서 공급된다.
다음으로, 가습 운전의 제2 동작에 대하여, 도 13(B)를 참조하면서 설명한 다. 이 제2 동작에서는, 제1 동작 시와는 반대로, 제2 조습 엘리멘트(182)에 대한 흡착 동작과, 제1 조습 엘리멘트(181)에 대한 재생 동작이 행하여진다. 즉, 이 제2 동작에서는, 제1 조습 엘리멘트(181)에서 공기가 가습되고, 제2 조습 엘리멘트(182)의 흡착제가 수증기를 흡착한다.
케이싱에 받아들여진 환기(RA)는, 도 13(B)에 도시하는 제2 조습 엘리멘트(182)의 흡착측 통로로 유입한다. 이 흡착측 통로를 흐르는 동안에, 환기(RA)에 포함되는 수증기가 흡착제에 흡착된다. 이와 같이 감습된 환기(RA)는, 열교환기(107)를 통과하고, 냉매와의 열교환에 의하여 냉각된다. 그 후, 수분과 열을 빼앗긴 환기(RA)는, 배기(EA)로서 실외로 배출된다.
한편, 케이싱에 받아들여진 외기(OA)는, 제2 조습 엘리멘트(182)의 냉각측 통로로 유입한다. 이 냉각측 통로를 흐르는 동안에, 외기(OA)는, 흡착측 통로에서 수증기가 흡착제에 흡착될 때에 생긴 흡착열을 흡열한다. 흡착열을 빼앗은 외기(OA)는, 재생 열교환기(105)를 통과한다. 그때, 재생 열교환기(105)에서는, 외기(OA)가 냉매와의 열교환에 의하여 가열된다.
제2 조습 엘리멘트(182) 및 재생 열교환기(105)에서 가열된 외기(OA)는, 제1 조습 엘리멘트(181)의 흡착측 통로로 도입된다. 이 흡착측 통로에서는, 외기(OA)에 의하여 흡착제가 가열되고, 감온성 유기계 고분자 재료가 팽윤상으로부터 수축상으로 체적 상전이를 일으켜, 흡착제로부터 수증기가 탈리한다. 즉, 제1 조습 엘리멘트(181)의 재생이 행하여진다. 그리고, 흡착제로부터 탈리한 수증기가 외기(OA)로 방출되고, 외기(OA)가 가습된다. 제1 조습 엘리멘트(181)에서 가습된 외기 (OA)는, 열교환기(106)를 통과한다. 그때, 열교환기(106)는 휴지하고 있고, 외기(OA)는 가열도 냉각도 되지 않는다. 그리고, 가습된 외기(OA)는, 급기(SA)로서 실내로 공급된다.
이와 같은 도 13(A), (B)에 도시하는 공기 조화기(110)에 있어서도, 제1 동작과 제2 동작을 소정의 시간 간격으로 전환하기 때문에, 응축기로서 기능하는 재생 열교환기(105)의 응축기 온도나 응축기 압력에 기초하여 능력 제어를 행하면, 급기(SA)의 온도 등에 기초하여 능력 제어를 행하는 것보다도 적절한 제어가 이루어지게 된다.
(4)
도 14에 도시하는 바와 같은 실외의 열원측 열교환기(211)와 실내의 이용측 열교환기(212, 213, 214)로 이루어지는 공기 조화기(210)에 있어서도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하고, 상기 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 14에 도시하는 공기 조화기(210)에서는, 이용측 열교환기로서 흡착제를 가지지 않고 현열 처리를 주로 행하는 현열 열교환기(212)와, 흡착제가 표면에 설치된 흡착 열교환기(213, 214)를 구비하고 있고, 열원측 열교환기로서 실외 열교환기(211)를 구비하고 있다. 압축기(221)는, 그 토출측이 제1 사방 전환 밸브(225)의 제1 포트(P1)에, 그 흡입측이 제1 사방 전환 밸브(225)의 제4 포트(P4)에 각각 접속되어 있다. 실외 열교환기(211)는, 그 일단이 제1 사방 전환 밸브(225)의 제2 포트(P2)에, 타단이 제2 사방 전환 밸브(226)의 제1 포트(P1)에 각각 접속되어 있다. 현열 열교환기(212)는, 그 일단이 제1 사방 전환 밸브(225)의 제3 포트(P3) 에, 타단이 제2 사방 전환 밸브(226)의 제4 포트(P4)에 각각 접속되어 있다. 또한, 제2 사방 전환 밸브(226)의 제2 포트(P2)로부터 제3 포트(P3)를 향하여 순서대로, 제1 흡착 열교환기(213)와 팽창 밸브(223)와 제2 흡착 열교환기(214)가 배치되어 있다.
제1 사방 전환 밸브(225)는, 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2)가 서로 연통하고 제3 포트(P3)와 제4 포트(P4)가 서로 연통하는 제1 상태 (도 14에 도시하는 상태)와, 제1 포트(P1)와 제3 포트(P3)가 서로 연통하고 제2 포트(P2)와 제4 포트(P4)가 서로 연통하는 제2 상태로 전환된다. 한편, 제2 사방 전환 밸브(226)는, 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2)가 서로 연통하고 제3 포트(P3)와 제4 포트(P4)가 서로 연통하는 제1 상태 (도 14에 도시하는 상태)와, 제1 포트(P1)와 제3 포트(P3)가 서로 연통하고 제2 포트(P2)와 제4 포트(P4)가 서로 연통하는 제2 상태로 전환된다.
도 14에 도시하는 공기 조화기(210)에서는, 냉방 제습 운전과 난방 가습 운전이 행하여지지만, 여기에서는 냉방 제습 운전을 예로 들어 설명을 행한다.
냉방 제습 운전 중에는, 제1 사방 전환 밸브(225)가 도 14에 도시하는 제1 상태로 설정되는 것과 함께 팽창 밸브(223)의 개도가 적당 조절되어, 실외 열교환기(211)가 응축기로 되고 현열 열교환기(212)가 증발기로 된다. 한편, 제1 흡착 열교환기(213) 및 제2 흡착 열교환기(214)에 대해서는, 제1 흡착 열교환기(213)가 응축기로 되고 제2 흡착 열교환기(214)가 증발기로 되는 제1 상태와, 제2 흡착 열교환기(214)가 응축기로 되고 제1 흡착 열교환기(213)가 증발기로 되는 제2 상태가, 교대로 반복된다.
나아가, 냉방 제습 운전 중에는, 실외 열교환기(211)로 외기(OA)가 공급되고, 현열 열교환기(212)와 제1 및 제2 흡착 열교환기(213, 214)로는 실내로부터의 환기(RA)가 공급된다. 그리고, 현열 열교환기(212)를 통과한 환기(RA)가 급기(SA)로서 실내로 연속적으로 공급되는 것과 함께, 제1 흡착 열교환기(213)를 통과한 환기(RA)와 제2 흡착 열교환기(214)를 통과한 환기(RA)가, 교대로 급기(SA)로서 실내로 공급된다.
제1 상태에서는, 제1 흡착 열교환기(213)의 흡착제에 대한 재생 동작과, 제2 흡착 열교환기(214)의 흡착제에 대한 흡착 동작이 병행하여 행하여진다. 제1 상태에서는, 제2 사방 전환 밸브(226)가, 도 14에 도시하는 상태로 설정된다. 이 상태에서, 압축기(221)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(211)와 제1 흡착 열교환기(213)를 순서대로 통과하는 동안에 응축하고, 팽창 밸브(223)에서 감압되며, 그 후, 제2 흡착 열교환기(214)와 현열 열교환기(212)를 순서대로 통과하는 동안에 증발하고, 압축기(221)로 흡입되어 압축된다.
이 제1 상태에 있어서, 실외 열교환기(211)에서 냉매로부터 흡열한 외기(OA)가 배기(EA)로서 실외로 배출되고, 현열 열교환기(212)에서 냉각된 실내로부터의 환기(RA)가 급기(SA)로서 실내로 되돌려 보내진다. 제1 흡착 열교환기(213)에서는, 냉매에서 가열된 흡착제로부터 수분이 탈리하고, 이 탈리한 수분이 환기(RA)에 부여된다. 제1 흡착 열교환기(213)로부터 탈리한 수분은, 환기(RA)와 함께 배기(EA)로서 실외로 배출된다 (도 14의 점선으로 도시하는 환기(RA)의 흐름을 참조). 제2 흡착 열교환기(214)에서는, 실내로부터의 환기(RA) 중의 수분이 흡착제에 흡착 되어 환기(RA)가 제습되고, 그때에 생긴 흡착열이 냉매에 흡열된다. 제2 흡착 열교환기(214)에서 제습된 환기(RA)는, 급기(SA)로서 실내로 되돌려 보내진다 (도 14의 점선으로 도시하는 환기(RA)의 흐름을 참조).
한편, 제2 상태에서는, 제1 흡착 열교환기(213)의 흡착제에 대한 흡착 동작과, 제2 흡착 열교환기(214)의 흡착제에 대한 재생 동작이 병행하여 행하여진다. 제2 상태에서는, 압축기(221)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(211)와 제2 흡착 열교환기(214)를 순서대로 통과하는 동안에 응축하고, 팽창 밸브(223)에서 감압되며, 그 후, 제1 흡착 열교환기(213)와 현열 열교환기(212)를 순서대로 통과하는 동안에 증발하고, 압축기(221)로 흡입되어 압축된다.
이 제2 상태에서는, 제1 상태 때와 마찬가지로, 실외 열교환기(211)에서 냉매로부터 흡열한 외기(OA)가 배기(EA)로서 실외로 배출되고, 현열 열교환기(212)에서 냉각된 실내로부터의 환기(RA)가 급기(SA)로서 실내로 되돌려 보내진다. 한편, 제1 흡착 열교환기(213)에서는, 실내로부터의 환기(RA) 중의 수분이 흡착제에 흡착되어 환기(RA)가 제습되고, 그때에 생긴 흡착열이 냉매에 흡열된다. 제1 흡착 열교환기(213)에서 제습된 실내로부터의 환기(RA)는, 급기(SA)로서 실내로 되돌려 보내진다 (도 14의 이점쇄선으로 도시하는 환기(RA)의 흐름을 참조). 제2 흡착 열교환기(214)에서는, 냉매에서 가열된 흡착제로부터 수분이 탈리하고, 이 탈리한 수분이 환기(RA)에 부여된다. 제2 흡착 열교환기(214)로부터 탈리한 수분은, 환기(RA)와 함께 배기(EA)로서 실외로 배출된다 (도 14의 이점쇄선으로 도시하는 환기(RA)의 흐름을 참조).
이와 같은 도 14에 도시하는 공기 조화기(210)에 있어서도, 제1 상태와 제2 상태를 소정의 시간 간격으로 전환하기 때문에, 응축기나 증발기로서 기능하는 제1 흡착 열교환기(213) 및 제2 흡착 열교환기(214)의 응축기 온도나 증발기 온도 등에 기초하여 능력 제어를 행하면, 급기(SA)의 온도 등에 기초하여 능력 제어를 행하는 것보다도 적절한 제어가 이루어지게 된다.
(5)
도 15에 도시하는 실외의 열원측 열교환기(222)와 실내의 이용측 열교환기(224, 227)로 이루어지는 공기 조화기(220)에 있어서도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하고, 상기 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 15에 도시하는 공기 조화기(220)에서는, 실외에 열원측 열교환기로서 실외 열교환기(222)를 구비하고, 실내에, 이용측 열교환기로서, 흡착제를 담지한 흡착 열교환기(224)와, 흡착제를 가지지 않고 현열 처리를 주로 행하는 현열 열교환기(227)를 구비하고 있다.
공기 조화기(220)에서는, 냉방 제습 운전과 난방 가습 운전이 행하여지지만, 여기에서는 냉방 제습 운전을 예로 들어 설명을 행한다.
냉방 제습 운전 중에는, 실외 열교환기(222)가 응축기로 되고 현열 열교환기(227)가 증발기로 되도록, 사방 전환 밸브(225)가 도 15에 도시하는 상태로 설정된다. 그리고, 흡착 열교환기(224)가 증발기로 되는 흡착 동작과, 흡착 열교환기(224)가 응축기로 되는 재생 동작이, 전자 밸브(232b) 및 팽창 밸브(229)의 제어에 의하여, 교대로 반복된다. 나아가, 냉방 제습 운전 중에는, 실외 열교환기(222)로 외기(OA)가 공급되고, 현열 열교환기(227) 및 흡착 열교환기(224)로 실내로부터의 환기(RA)가 공급된다. 그리고, 현열 열교환기(227)에서 냉각된 환기(RA)가 실내로 연속적으로 공급되는 한편, 흡착 열교환기(224)에서 제습된 환기(RA)는 실내로 급기(SA)로서 간헐적으로 공급된다.
흡착 동작 중은, 전자 밸브(232b)가 개방되고, 팽창 밸브(229)의 개도가 적당 조절된다. 이 상태에서, 압축기(221)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(222)에서 응축한 후에 팽창 밸브(229)에서 감압되고, 그 후, 흡착 열교환기(224)와 현열 열교환기(227)를 순서대로 통과하는 동안에 증발하고, 압축기(221)로 흡입되어 압축된다.
이 흡착 동작 중에 있어서, 실외 열교환기(222)에서 냉매로부터 흡열한 외기(OA)가 실외로 배기(EA)로서 배출되고, 현열 열교환기(227)에서 냉각된 실내로부터의 환기(RA)가 실내로 급기(SA)로서 되돌려 보내진다. 또한, 흡착 열교환기(224)에서는, 실내로부터의 환기(RA) 중의 수분이 흡착제에 흡착되어 환기(RA)가 제습되고, 그때에 생긴 흡착열이 냉매에 흡열된다. 흡착 열교환기(224)에서 제습된 실내로부터의 환기(RA)는, 급기(SA)로서 실내로 되돌려 보내진다.
재생 동작 중은, 전자 밸브(232b)가 폐쇄되고, 팽창 밸브(229)가 완전 열림으로 된다. 이 상태에서, 압축기(221)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(222)와 흡착 열교환기(224)를 순서대로 통과하는 동안에 응축하고, 그 후, 캐필러리 튜브(232a)에서 감압된 후에 현열 열교환기(227)에서 증발하고, 압축기(221)로 흡입되어 압축된다.
이 재생 동작 중에 있어서, 실외 열교환기(222)에서 냉매로부터 흡열한 외기(OA)가 실외로 배기(EA)로서 배출되고, 현열 열교환기(227)에서 냉각된 실내로부터의 환기(RA)가 실내로 급기(SA)로서 되돌려 보내진다. 또한, 흡착 열교환기(224)에서는, 냉매에 의하여 흡착제가 가열되어 재생되고, 흡착제로부터 탈리한 수분이 실내로부터의 환기(RA)에 부여된다. 흡착 열교환기(224)로부터 탈리한 수분은, 실내로부터의 환기(RA)와 함께 실외로 배기(EA)로서 배출된다 (도 15의 이점쇄선으로 도시하는 환기(RA)의 흐름을 참조).
이와 같은 도 15에 도시하는 공기 조화기(220)에 있어서도, 흡착 열교환기(224)의 흡착 동작과 재생 동작을 소정의 시간 간격으로 전환하기 때문에, 응축기나 증발기로서 기능하는 흡착 열교환기(224)의 응축기 온도나 증발기 온도 등에 기초하여 능력 제어를 행하면, 급기(SA)의 온도 등에 기초하여 능력 제어를 행하는 것보다도 적절한 제어가 이루어지게 된다.
(6)
상기 실시예에서는, 유저나 메인터넌스 담당자에게 입력을 행하게 하는 딥 스위치 등의 입력부(2a)를 설치하고, 그 입력부(2a)에 입력된 부하 (잠열 부하, 현열 부하, 혹은 전열 부하)가 우선하여 처리되도록, 제어부(2)가 인버터 압축기(7)의 용량 제어 및 배치 전환 시간 간격의 제어를 행하고 있다. 이 경우에는, 유저로서는, 선택한 (입력한) 부하가 우선하여 처리되게 되어, 보다 기호에 맞는 공조 환경을 얻을 수 있게 된다.
이와 같이, 우선하여 처리해야 할 부하를 입력시키는 것이 아니라, 우선하여 처리해야 할 부하를 자동적으로 제어부(2)가 결정하도록 할 수도 있다.
예를 들면, 제어부(2)는, 제1 차분, 제2 차분, 및 제3 차분에 기초하여, 우선하여 처리를 행하는 부하를 결정할 수 있다. 제1 차분은, 전열 부하를 처리하는 현재의 공기 조화기(10)의 능력과, 실내의 전열 부하의 크기의 차이다. 제2 차분은, 잠열 부하를 처리하는 현재의 능력과, 실내의 잠열 부하의 크기의 차이다. 제3 차분은, 현열 부하를 처리하는 현재의 능력과, 실내의 현열 부하의 크기의 차이다. 구체적으로는, 제어부(2)는, 제1 차분, 제2 차분, 및 제3 차분 중 가장 값이 큰 것을 선택하며, 그것이 제1 차분인 경우에는 전열 부하를 우선하여 처리해야 할 부하로서 결정하고, 그것이 제2 차분인 경우에는 잠열 부하를 우선하여 처리해야 할 부하로서 결정하며, 그것이 제3 차분인 경우에는 현열 부하를 우선하여 처리해야 할 부하로서 결정한다. 덧붙여, 각 부하의 크기나 각 부하를 처리하는 현재의 능력에 대해서는, 각종 공기 온도나 냉매 상태 정보 (온도나 압력) 등의 입수 데이터로부터 제어부(2)가 판단할 수 있다.
이와 같이 우선하여 처리해야 할 부하를 제어부(2)에서 자동적으로 결정하도록 하면, 전열 부하, 잠열 부하, 현열 부하의 처리를 밸런스 좋게 행할 수 있게 된다.
(7)
상기 실시예에서는, 우선하여 처리해야 할 부하가 잠열 부하인 경우에, 제어부(2)는, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경을, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경보다 우선시키고 있다.
이와 같은 능력 제어에 대신하여, 우선하여 처리해야 할 부하가 잠열 부하인 경우에, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경을, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 잠열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키는 것도 생각할 수 있다. 여기에서는, 잠열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데도 부족할 때에, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 잠열 부하의 처리량을 한층 더 변화시킨다. 이와 같이 능력 제어를 행하면, 우선 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하기 때문에, 잠열 부하의 처리량의 변화가 비교적 빠르게 나타나게 되어, 필요한 잠열 부하의 처리가 빠르게 달성되게 된다.
(8)
상기 실시예에서는, 우선하여 처리해야 할 부하가 현열 부하인 경우에, 제어부(2)는, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경을, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키고 있다.
이와 같은 능력 제어에 대신하여, 우선하여 처리해야 할 부하가 현열 부하인 경우에, 인버터 압축기(7)의 용량 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경을, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키는 것도 생각할 수 있다. 여기에서는, 현열 부하를 우선하여 처리하는 경우에, 우선 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 변화시키고, 그런데 도 부족할 때에, 배치 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 현열 부하의 처리량을 한층 더 변화시킨다. 이와 같이 능력 제어를 행하면, 우선 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하기 때문에, 현열 부하의 처리량의 변화가 비교적 빠르게 나타나게 되어, 필요한 현열 부하의 처리가 빠르게 달성되게 된다.
(9)
상기 실시예에서는, 우선하여 처리해야 할 부하가 전열 부하인 경우에, 우선 배치 전환 시간 간격의 제어에 의하여 잠열 부하의 처리량과 현열 부하의 처리량의 비인 현잠열 처리량비를 고정하고, 그 후에 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하고 있다.
이와 같은 능력 제어에 대신하여, 우선하여 처리해야 할 부하가 전열 부하인 경우에, 우선 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하게 하는 것도 생각할 수 있다.
전열 부하를 증감시킬 때에는 인버터 압축기(7)의 용량을 변경하는 것이 효과적인 점으로부터, 여기에서는, 전열 부하를 우선하여 처리해야 할 때에, 배치 전환 시간 간격의 제어를 행하기 전에, 우선은 인버터 압축기(7)의 용량 제어를 행하게 하고 있다. 이것에 의하여, 신속하게 전열 부하의 처리량이 증감하고, 전열 부하의 변화에 신속하게 대응할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 흡착제의 흡착 동작과 재생 동작의 전환이 행하여지는 공기 조화기에 있어서, 전열 부하, 잠열 부하, 및 현열 부하 중 소정의 부하가 우선하여 처리되도록, 압축기의 용량 제어 및 전환 시간 간격의 변경 제어를 행한다. 이 때문에, 이 공기 조화기는, 적절한 능력 제어를 하는 것이 용이하고, 옥내의 잠열 부하 및 현열 부하를 처리하는 공기 조화기로서 유용하다.

Claims (20)

  1. 압축기(7, 101, 221)를 가지는 증기 압축식의 냉동 사이클을 이용하여, 옥내의 잠열(潛熱) 부하 및 현열(顯熱) 부하를 처리하는 공기 조화기(10, 210, 220)이고,
    상기 냉동 사이클의 유로를 전환하는 것에 의하여, 증발기로서 작용하는 상태와 응축기로서 작용하는 상태가 전환되는 열교환기(3, 5, 213, 214, 224, 227)와,
    상기 열교환기의 표면에 담지되어 있거나, 또는, 상기 열교환기의 근방에 배치되어 있고, 증발기로서 작용하는 상기 열교환기에 의하여 흡열되는 통과 공기의 수분을 흡착하는 흡착 동작, 및, 응축기로서 작용하는 상기 열교환기에 의하여 가열되는 통과 공기에 대하여 수분을 탈리(脫離)하는 재생 동작을 행하는 흡착제와,
    상기 흡착제의 상기 흡착 동작과 상기 재생 동작이 소정의 전환 시간 간격으로 전환되도록 제어하는 제어부(2)
    를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 잠열 부하와 상기 현열 부하의 합인 전열 부하, 상기 잠열 부하, 및 상기 현열 부하 중 소정의 부하가 우선하여 처리되도록, 상기 압축기의 용량 제어를 행하여 상기 전열 부하를 처리하는 전열 능력을 제어하는 것과 함께, 상기 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 상기 잠열 부하를 처리하는 잠열 능력과 현열 부하를 처리하는 현열 능력과의 비인 현잠열 능력비를 제어하는
    공기 조화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 부하를 유저(user)에게 선택시키는 입력부(2a)를 더 구비한
    공기 조화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전열 부하를 처리하는 현재의 능력과 상기 전열 부하의 크기의 차인 제1 차분(差分), 상기 잠열 부하를 처리하는 현재의 능력과 상기 잠열 부하의 크기의 차인 제2 차분, 및 상기 현열 부하를 처리하는 현재의 능력과 상기 현열 부하의 크기의 차인 제3 차분을 구하고, 상기 제1, 제2, 제3 차분에 기초하여 상기 소정의 부하를 결정하는
    공기 조화기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소정의 부하가 상기 잠열 부하인 경우에, 상기 압축기의 용량 제어에 의한 상기 잠열 부하의 처리량의 변경을, 상기 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 상기 잠열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키는
    공기 조화기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소정의 부하가 상기 잠열 부하인 경우에, 상기 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 상기 잠열 부하의 처리량의 변경을, 상기 압축기의 용량 제어에 의한 상기 잠열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키는
    공기 조화기.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소정의 부하가 상기 현열 부하인 경우에, 상기 압축기의 용량 제어에 의한 상기 현열 부하의 처리량의 변경을, 상기 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 상기 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키는
    공기 조화기.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소정의 부하가 상기 현열 부하인 경우에, 상기 전환 시간 간격의 변경 제어에 의한 상기 현열 부하의 처리량의 변경을, 상기 압축기의 용량 제어에 의한 상기 현열 부하의 처리량의 변경보다도 우선시키는
    공기 조화기.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소정의 부하가 상기 전열 부하인 경우에, 우선 상기 압축기의 용량 제어를 행하는
    공기 조화기.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소정의 부하가 상기 전열 부하인 경우에, 우선 상기 전 환 시간 간격의 제어에 의하여 상기 잠열 부하의 처리량과 상기 현열 부하의 처리량의 비를 고정하고, 그 후에 상기 압축기의 용량 제어를 행하는
    공기 조화기.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기로서, 표면에 상기 흡착제가 설치된 제1 흡착 열교환기(3, 213) 및 제2 흡착 열교환기(5, 214)를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 흡착 열교환기의 상기 흡착제의 상기 흡착 동작 또는 상기 재생 동작에 의하여 제습 또는 가습된 공기를 상기 옥내로 공급하는 제1 상태와, 상기 제2 흡착 열교환기의 상기 흡착제의 상기 흡착 동작 또는 상기 재생 동작에 의하여 제습 또는 가습된 공기를 상기 옥내로 공급하는 제2 상태를 전환하는
    공기 조화기(10, 210).
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 증발기의 온도, 상기 증발기의 압력, 상기 응축기의 온도, 및 상기 응축기의 압력 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 압축기의 용량 제어 및 상기 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하는
    공기 조화기.
  13. 압축기, 및, 유로를 전환하는 것에 의하여 증발기로서 작용하는 상태와 응축기로서 작용하는 상태가 전환되는 열교환기,를 가지는 증기 압축식의 냉동 사이클
    을 이용하고,
    상기 열교환기의 표면에 담지되어 있거나, 또는, 상기 열교환기의 근방에 배치되어 있고, 증발기로서 작용하는 상기 열교환기에 의하여 흡열되는 통과 공기의 수분을 흡착하는 흡착 동작 및 응축기로서 작용하는 상기 열교환기에 의하여 가열되는 통과 공기에 대하여 수분을 탈리하는 재생 동작을 행하는 흡착제
    를 사용하여,
    옥내의 잠열 부하 및 현열 부하를 처리하는 공기 조화기(10, 110, 210, 220)의 제어 방법이고,
    상기 흡착제의 상기 흡착 동작과 상기 재생 동작이 소정의 전환 시간 간격으로 전환되도록 제어하는 것과 함께,
    상기 잠열 부하와 상기 현열 부하의 합인 전열 부하, 상기 잠열 부하, 및 상기 현열 부하 중 소정의 부하가 우선하여 처리되도록, 상기 압축기의 용량 제어를 행하여 상기 전열 부하를 처리하는 전열 능력을 제어하는 것과 함께, 상기 전환 시간 간격의 변경 제어를 행하여 상기 잠열 부하를 처리하는 잠열 능력과 현열 부하를 처리하는 현열 능력과의 비인 현잠열 능력비를 제어하는
    공기 조화기의 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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