WO2006129544A1 - 空調システム - Google Patents

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WO2006129544A1
WO2006129544A1 PCT/JP2006/310429 JP2006310429W WO2006129544A1 WO 2006129544 A1 WO2006129544 A1 WO 2006129544A1 JP 2006310429 W JP2006310429 W JP 2006310429W WO 2006129544 A1 WO2006129544 A1 WO 2006129544A1
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air
operation mode
refrigerant circuit
heat exchanger
room
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PCT/JP2006/310429
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Inventor
Nobuki Matsui
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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    • F25B21/00Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning system, and in particular, a condenser and an evaporator (or an equivalent heater and cooler) of a refrigerant circuit, adsorption of moisture in the air, and release of moisture into the air.
  • the present invention relates to an air conditioning system having a configuration using an adsorbent capable of.
  • the refrigerant circuit of the vapor compression refrigeration cycle has two air heat exchanges (excluding outdoor heat exchange ⁇ and indoor heat exchange) where heat is exchanged between the refrigerant and air.
  • two adsorption heat exchangers heat exchangers that carry an adsorbent on the fin surface of an air heat exchanger
  • indoor heat exchange and two adsorption heat exchanges are placed in the indoor unit, and outdoor heat exchange is performed.
  • flips are arranged in an outdoor unit (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-114294
  • the air conditioning system described above has a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated because it is necessary to provide four heat exchanges in the refrigerant circuit.
  • the indoor heat exchange also becomes an evaporator, so that the dehumidifying and cooling operation is performed at the same time.
  • it was necessary to stop one of the heat exchanges it was necessary to stop one of the heat exchanges, and there was a problem that the configuration was more complicated.
  • the indoor heat exchanger also becomes a condenser during the humidification operation that supplies the air that has passed through the adsorption heat exchange that becomes a condenser to the room, the humidification heating operation is performed at the same time, and the humidification operation and the heating operation are performed. In order to perform them separately, it was necessary to stop one heat exchange, and there was a problem that the configuration was more complicated.
  • the present invention has been made in view of power, and the purpose of the invention is to provide a condenser and an evaporator (or a heater and a cooler corresponding to them) of a refrigerant circuit, and moisture in the air.
  • a condenser and an evaporator or a heater and a cooler corresponding to them
  • moisture in the air In an air-conditioning system using an adsorbent that can adsorb and release moisture into the air, it is possible to cope with various operation modes while preventing the device configuration from becoming complicated. .
  • the first invention includes an air passage (60) having a first passage (61) through which outdoor air is directed indoors and a second passage (62) through which indoor air is directed outdoor, and vapor compression.
  • This presupposes an air conditioning system that includes a refrigerant circuit (50) that performs a refrigerating cycle and an adsorbent that can adsorb moisture in the air and release moisture into the air.
  • the air conditioning system is configured as follows.
  • the heat exchanger of the refrigerant circuit (50) includes a first adsorption heat exchanger (51) and a second adsorption heat exchanger (52) having an adsorbent supported on the surface, and the above
  • the refrigerant circuit (50) includes a first refrigerant circulation state in which the first adsorption heat exchanger (51) serves as an evaporator and the second adsorption heat exchanger (52) serves as a condenser, and a second adsorption heat exchanger (52 ) Is an evaporator, and the first adsorption heat exchanger (51) is configured to be switchable between a second refrigerant flow state in which it is a condenser.
  • the first air passing through the second adsorption heat exchanger (52) passes through the first adsorption heat exchanger (51) while the air flowing toward the outdoor force room passes through the first adsorption heat exchanger (51).
  • the air flow condition of the It is configured to be able to switch between the second air circulation state in which the force air passes through the second adsorption heat exchange (52) and the air force directed from the room to the outdoor passes through the first adsorption heat exchange (51).
  • this air conditioning system performs dehumidification operation mode and humidification operation mode in which the refrigerant circulation state and the air circulation state are switched every predetermined time, and the refrigerant circulation state and the air circulation state are fixed without being switched.
  • a cooling operation mode and a heating operation mode, and a ventilation operation mode in which air is circulated through the air passage (60) while the refrigerant circuit (50) is stopped are configured.
  • the dehumidifying operation mode includes a first operation in which the second refrigerant circulation state and the second air circulation state are simultaneously performed, the first refrigerant circulation state, and the first air. This can be executed by alternately switching the second operation performed simultaneously with the distribution state at predetermined time intervals.
  • the humidifying operation mode includes a first operation in which the second refrigerant circulation state and the first air circulation state are simultaneously performed, and a second operation in which the first refrigerant circulation state and the second air circulation state are simultaneously performed. It can be executed by alternately switching the operation every predetermined time.
  • the cooling operation mode can be executed by selecting either the first operation or the second operation in the dehumidifying operation mode and continuously performing the operation.
  • the adsorbent adsorbs moisture at the initial stage of adsorption, but eventually becomes saturated and does not undergo latent heat treatment, so the adsorption heat exchange (51, 52) is used as a heat exchanger for sensible heat treatment thereafter.
  • the heating operation mode can be executed by selecting either the first operation or the second operation in the humidification operation mode and performing it continuously. In this case as well, the adsorbent initially releases moisture, but eventually does not release moisture and does not perform latent heat treatment, so the adsorption heat exchanger (51, 52) is used as a heat exchanger for sensible heat treatment thereafter. Heating operation.
  • the ventilation operation mode can be implemented by flowing air through the first passage (61) and the second passage (62) with the refrigerant circuit (50) stopped. Specifically, the air flow of the first operation in the dehumidifying operation mode (cooling operation mode) and the second operation in the humidifying operation mode (heating operation mode) are the same, and the first flow in the dehumidifying operation mode (cooling operation mode) is the same. 2) Since the air flow in the first operation in the humidifying operation mode (warming operation mode) is the same, either the first operation or the second operation is selected, or the first operation and the second operation are performed. You can ventilate the room while switching the operation.
  • a second invention is the control means according to the first invention, wherein the optimum operation mode is determined based on at least the state quantity of indoor air and the state quantity of outdoor air, and the operation mode is set (70) It is characterized by having
  • the control means (70) determines which operation mode of the mode and the ventilation operation mode is necessary, and can perform an appropriate operation according to the indoor and outdoor conditions.
  • control means (70) can execute the dehumidifying operation mode when the outside air humidity is higher than the upper limit value of the set humidity.
  • the humidifying operation mode is configured to be executed when the humidity is lower than the lower limit value of the set humidity.
  • the dehumidifying operation mode is normally performed when the outside air humidity is high. However, if the dehumidifying operation is performed when the outside air temperature is low, the indoor temperature may decrease too much. You may ventilate without doing.
  • the humidifying operation mode is usually performed under conditions of low outside humidity, but the outside temperature is high! In some cases, humidifying operation may cause the room temperature to rise too much. Ventilate without using the humidifying mode.
  • the fourth invention is the cooling operation mode and the heating operation mode when the control means (70) is in the second or third invention when the outside air humidity is between the upper limit value and the lower limit value of the set humidity. It is configured to be able to execute the above-mentioned features.
  • the fourth invention when it is determined that the outside air humidity is between the predetermined upper limit value and lower limit value of the set humidity, it is determined whether or not to enter the cooling operation mode or the heating operation mode. can do.
  • a cooling operation mode, a heating operation mode, or a ventilation operation mode can be selected depending on conditions.
  • control means (70) is configured such that the indoor temperature is higher than the outdoor temperature.
  • the cooling operation mode is set when the temperature is low and the room temperature is higher than the set temperature
  • the heating operation mode is set when the room temperature is higher than the outdoor temperature and the room temperature is lower than the set temperature. It is characterized by that.
  • conditions for entering the cooling operation mode and the heating operation mode are defined.
  • the cooling operation mode is set.
  • the outside air humidity is between the predetermined upper limit value and lower limit value, and when the indoor temperature is higher than the outdoor temperature and the indoor temperature is lower than the set temperature.
  • the heating operation mode is set.
  • control means (70) sets the evaporation temperature of the cooling circuit (50) in the cooling operation mode to be higher than the dew point temperature of the outdoor air,
  • the evaporating temperature of the refrigerant circuit (50) is set to be higher than the dew point temperature of the room air! /
  • the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) in the cooling operation mode is lower than the dew point temperature of the outdoor air, or the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) in the heating operation mode is lower than the dew point temperature of the indoor air. If this happens, drain water may be generated in the adsorption heat exchanger (51, 52), whereas in the sixth aspect of the invention, the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) is controlled in advance. The generation of drain water can be prevented.
  • the high and low differential pressure of the refrigerant circuit (50) is predetermined. If the pressure difference is less than, the compressor (53) of the refrigerant circuit (50) is stopped to prohibit the cooling operation mode, and the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) reaches the target value during the heating operation mode. After that, if the high / low differential pressure of the refrigerant circuit (50) does not reach the predetermined pressure difference! /, The compressor (53) of the refrigerant circuit (50) is stopped and the heating operation mode is prohibited. It has been characterized by
  • the seventh aspect of the invention even if the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) reaches the target value during the cooling operation mode and the heating operation mode, it is necessary in the refrigerant circuit (50) depending on outside air conditions. If high or low differential pressure cannot be obtained, the compressor (53) stops because it cannot perform proper operation.
  • An eighth invention is the compressor of the refrigerant circuit (50) according to the fifth, sixth or seventh invention (53) Is constituted by a variable capacity compressor (53), and the evaporating temperature of the refrigerant circuit (50) becomes lower than the dew point temperature of the outdoor air when the compressor (53) is operated at the minimum capacity in the cooling operation mode. Under the conditions, the compressor (53) is stopped to prohibit the cooling operation mode, and the compressor (53) is operated at the minimum capacity in the heating operation mode! Under the condition that the temperature is lower than the dew point temperature of the room air, the compressor (53) is stopped to prohibit the heating operation mode.
  • the eighth aspect of the invention under the condition that the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) is lower than the outdoor dew point temperature even though the compressor (53) is operated at the minimum capacity in the cooling operation mode. If the room is too cold, drainage water may be generated, and the compressor (53) stops. Since the compressor (53) is operated at the minimum capacity in the heating operation mode, drain water may be generated even under the condition that the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) is lower than the indoor dew point temperature. The compressor (53) stops.
  • control means (70) is configured to execute the ventilation operation mode when the cooling operation mode and the heating operation mode are not set.
  • the mode is characterized in that the first ventilation operation mode is performed while the air circulation state is fixed while the refrigerant circuit (50) is stopped.
  • the indoor temperature is lower than the outdoor temperature and the indoor temperature
  • the first ventilation operation mode is selected when both the condition that is higher than the set temperature and the condition that the room temperature is higher than the outdoor temperature and the room temperature is lower than the set temperature are not satisfied. At this time, since the outside air humidity is not too high or too low, the first ventilation mode in which only ventilation is performed is executed.
  • the control means (70) 1S indoor air is closer to the set humidity than outdoor air in a state where the 1S dehumidifying operation mode and the humidifying operation mode are set.
  • the ventilation operation mode is a second ventilation operation mode that is performed while switching the air flow state with the refrigerant circuit (50) stopped.
  • the outside air humidity is larger than the upper limit value of the set humidity and the dehumidifying operation mode is set.
  • the indoor air is set to the set humidity rather than the outdoor air under the condition that forced thermo-off is performed.
  • the second ventilation mode is executed.
  • the second ventilation mode is an operation mode in which the refrigerant circuit (50) is stopped and the refrigerant flow state is switched alternately between the first operation and the second operation, and the air exhausted to the outside of the indoor force chamber is observed.
  • Heat and latent heat are given to one of the adsorption heat exchangers (51, 52), and the sensible heat and latent heat are given to the air supplied from the outside to the room, so that pseudo total heat exchange ventilation is performed. .
  • the eleventh aspect of the present invention is an air passage (60) provided with a first passage (61) in which outdoor air is directed toward the room and a second passage (62) in which indoor air is directed toward the outside, and the air passage.
  • a heater (102) (153) disposed in (60) for heating air
  • a cooler (104) (153) disposed in the air passage (60) for cooling air, and the air passage ( 60), the first adsorbing member (111) (151, 152) and the second adsorbing member (112) (152, 1 51) that can adsorb moisture in the air and release water into the air.
  • the air passage (60) force, the outdoor force, and the air that is directed into the room are cooled by the cooler (104) (153) and the first adsorbing member (111) (151, 152) or the second adsorbing member.
  • this air conditioning system includes a dehumidifying operation mode and a humidifying operation mode in which the air flow is switched every predetermined time in each operation state, a cooling operation mode in which the air flow is fixed without being switched in each operation state, and A heating operation mode and a ventilation operation mode in which air is circulated through the air passage (60) with the heater (102) (153) and the cooler (104) (153) stopped are configured to be possible. !
  • the adsorption member and the cooler (evaporator) and the adsorption member and the heater (condenser) are integrated by using adsorption heat exchange (51, 52).
  • the first adsorption member (111) (151, 152) and the second adsorption member ( 112) (152, 151), cooler (104) (153) and heater (102) (153) can be selected in various operating modes in an air conditioning system in which the air passage (60) is arranged separately. .
  • the outdoor force is directed toward the room through the heater (102) (153) and the first adsorbing member (111) (151, 152).
  • the first air that passes through the cooler (104) (153) and the second adsorbing member (112) (152, 151), and the air that goes from the outside to the inside of the heater (102) ( 153) and the second adsorbing member (112) (152, 151), and air flowing from the room to the outside passes through the cooler (104) (153) and the first adsorbing member (111) (151, 152). This can be done by alternately switching the first operation at predetermined time intervals.
  • the cooling operation mode can be executed by selecting either the first operation or the second operation of the dehumidifying operation mode and performing them continuously, as in the first invention.
  • the heating operation mode can be executed by selecting either the first operation or the second operation in the humidification operation mode and continuously performing the same as in the first invention.
  • the ventilation mode can be implemented by flowing air through the first passage (61) and the second passage (62) with the heater (102) (153) and the cooler (104) (153) stopped. it can.
  • a ventilation operation mode the heater (102) (153) and the cooler (104) (153) are stopped and the air flow is fixed in each operation state.
  • the first ventilation operation mode can be performed while the heater (102) (153) and the cooler (104) (153) are stopped and the air flow is switched in each operation state. It is configured to be characterized by that.
  • the heat medium circuit (100) in which the heat medium flows is provided, and the heat medium circuit (100) is heated by the heat radiation side heat exchanger (102). And a cooler is constituted by the heat absorption side heat exchange (104) in the heat medium circuit (100).
  • the adsorbent is heated by the heat radiation side heat exchanger (102) of the heat medium circuit (100), and the adsorbent is cooled by the heat absorption side heat exchanger (104). it can.
  • the heat medium circuit (100) includes a refrigerant circuit (100) that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating the refrigerant, and the refrigerant circuit (100)
  • the condenser (102) constitutes a heater
  • the evaporator (104) of the refrigerant circuit (100) constitutes a cooler.
  • the adsorbent can be heated by the condenser (102) of the refrigerant circuit (100), and the adsorbent can be cooled by the evaporator (104).
  • the first surface and the second surface are switched between the heat radiation side and the heat absorption side by switching the polarity of the DC power supply to be applied between positive and negative.
  • a Peltier effect element (153) to be replaced is provided, a heater is constituted by the heat dissipation side of the Peltier effect element (153), and a cooler is constituted by the heat absorption side of the Peltier effect element (153) It is said.
  • the adsorbent can be heated by the air that has passed through the heat dissipation side of the Peltier effect element (153), and the adsorbent can be cooled by the air that has passed through the endothermic side.
  • an adsorbent is carried on the surface of the Peltier effect element (153), and the first surface of the Peltier effect element (153) is supported by the first adsorbing member (151, 152). ), And the second adsorption member (152, 151) is constituted by the second surface of the Peltier effect element (153).
  • a member such as a heat exchange fin in contact with the surface of the Peltier effect element (153) is provided. It is also possible to carry it on the surface.
  • the adsorbent can be directly heated on the heat radiation side surface of the Peltier effect element (153), and the adsorbent can be directly cooled on the heat absorption side surface. .
  • an air passage (60) having a first passage (61) for outdoor air to the room and a second passage (62) for room air to the outside, and a vapor compression refrigeration cycle.
  • an air conditioning system having a refrigerant circuit (50) to be performed and an adsorbent capable of adsorbing moisture in the air and releasing moisture into the air
  • the heat exchanger of the refrigerant circuit (50) is adsorbed on the surface.
  • the first adsorption heat exchange (51) and the second adsorption heat exchange (52), and the refrigerant circuit (50) is connected to the first refrigerant circulation state and the second refrigerant circulation state.
  • the air passage (60) can be switched between the first air circulation state and the second air circulation state, so that the refrigerant circulation state and the air circulation state are predetermined.
  • Switching between the dehumidifying operation mode and the humidifying operation mode, which are performed at different times, and the refrigerant flow state and air flow state Fixed and cooling operation mode and heating operation mode performed in, allowing the ventilation operation mode performed by circulating air in the air passage (60) in a state of stopping the refrigerant circuit (50).
  • the heat exchanger of the refrigerant circuit (50) needs only two adsorption heat exchangers (51, 52), and the air passage (60) needs to have a complicated configuration. There is no. Therefore, it is possible to prevent the apparatus configuration of the air conditioning system from becoming complicated, and to cope with various operation modes by simply selecting the refrigerant circulation state and the air circulation state as appropriate.
  • the control means (70) for determining the optimum operation mode and setting the operation mode based on at least the state quantity of the indoor air and the state quantity of the outdoor air is provided.
  • the control means (70) determines which operation mode is required from the dehumidifying operation mode, the humidifying operation mode, the cooling operation mode, the heating operation mode, and the ventilation operation mode. It is possible to automatically select an appropriate operation according to the state of the vehicle.
  • the dehumidifying operation mode can be executed when the outside air humidity is larger than the upper limit value of the set humidity. At this time, if the outside air temperature is high and the outside air temperature is low, the indoor temperature may decrease too much if the dehumidifying operation is performed.In such a case, it is possible to ventilate without performing the dehumidifying operation mode. is there. Further, when the outside air humidity is smaller than the lower limit value of the set humidity, the humidifying operation mode can be executed. At that time, even if the outside air humidity is low, the outside air temperature is high! In such a case, it is possible to ventilate without performing the humidifying operation mode.
  • the cooling operation mode and the heating operation mode can be executed.
  • the cooling operation mode, heating operation mode, or ventilation operation mode can be selected depending on conditions. That is, an appropriate operation can be automatically selected.
  • the outside air temperature is between the predetermined upper limit value and lower limit value of the set humidity, and the indoor temperature is lower than the outdoor temperature and the indoor temperature.
  • the cooling mode is selected.
  • the outside air humidity is between the predetermined upper limit and lower limit of the set humidity, and when the indoor temperature is higher than the outdoor temperature and the indoor temperature is lower than the set temperature, heating is performed.
  • the operation mode is selected. Therefore, also in this case, an appropriate operation can be automatically selected.
  • the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) in the cooling operation mode is lower than the dew point temperature of the outdoor air, or the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) in the heating operation mode. If the temperature of the water is lower than the dew point temperature of the room air, drain water may be generated in the adsorption heat exchanger (51, 52), whereas the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) in the cooling operation mode Is set higher than the outdoor dew point temperature, and the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) in the heating operation mode is set higher than the indoor dew point temperature, thereby preventing the generation of drain water. Therefore, generation of mold caused by drain water in the air conditioning system can be prevented.
  • the compressor (53) stops because it cannot operate properly according to the designed Mollier diagram. As a result, useless operation can be eliminated. In this case, for example, the compressor (53) may be stopped until a predetermined time has elapsed, and then restarted.
  • the compressor (53) is operated with the minimum capacity in the cooling operation mode, and the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) is higher than the dew point temperature of the outdoor air.
  • the compressor (53) is stopped and the cooling operation mode is prohibited, and the compressor (53) is operated at the minimum capacity in the heating operation mode! Under conditions where the temperature is lower than the dew point temperature of the air, the compressor (53) is stopped and the heating operation mode is prohibited! /. Therefore, useless operation can be prevented.
  • the indoor temperature is lower than the outdoor temperature and
  • the first ventilation operation mode is selected when both the condition that the room temperature is higher than the set temperature and the condition that the room temperature is higher than the outdoor temperature and the room temperature is lower than the set temperature are not satisfied.
  • the outside air humidity is not too high or too low, so the first ventilation mode, which only performs ventilation, is executed, just turn the fan in the first passage (61) and the second passage (62)! Therefore, the simplest driving can be done.
  • the second ventilation operation mode is executed when the indoor air is closer to the set humidity than the outdoor air in a state where the conditions for setting the dehumidifying operation mode and the humidifying operation mode are satisfied. I am doing so. In other words, if the outdoor air is outside the set humidity range and the indoor air is closer to the set humidity than the outdoor air, pseudo total heat exchange ventilation is performed without dehumidification or humidification. In this way, power consumption due to activation of the refrigerant circuit (50) can be suppressed.
  • each operation mode of dehumidification operation mode, humidification operation mode, cooling operation mode, heating operation mode, ventilation operation mode is possible Therefore, it can support various operation modes.
  • the first adsorbing members (111) (151 and 152) and the second adsorbing members (112) (152 and 151), the coolers (104) (153) and the heaters (102) (153) are connected to the air passage.
  • the above operation modes can be realized only by switching or stopping the operation in the first operation state or the second operation state, so there is no need to complicate the configuration.
  • the heat medium circuit (100) through which the heat medium of cold / warm water or refrigerant flows is used, and the heater is provided by the heat radiation side heat exchanger (102) in the heat medium circuit (100). Since the cooler is constituted by the heat absorption side heat exchanger (104) in the heat medium circuit (100), the adsorbent is heated by the heat radiation side heat exchanger (102) of the heat medium circuit (100). The adsorbent can be cooled by the heat absorption side heat exchanger (104).
  • the refrigerant circuit (100) that performs the vapor compression refrigeration cycle by circulating the refrigerant is used, and the heater is configured by the condenser (102) of the refrigerant circuit (100). Since the evaporator (104) of the refrigerant circuit (100) constitutes a cooler, the adsorbent is heated by the condenser (102) of the refrigerant circuit (100), and the adsorbent by the evaporator (104). Can be cooled.
  • a Peltier effect element in which the first surface and the second surface are switched between the heat radiation side and the heat absorption side by switching the polarity of the DC power supply to be applied between plus and minus. 153), a heater is formed by the heat dissipation side of the Peltier effect element (153), and a cooler is configured by the heat absorption side of the Peltier effect element (153).
  • the adsorbent can be heated by the air that has passed through the heat radiation side of 153), and the adsorbent can be cooled by the air that has passed through the heat absorption side.
  • the adsorbent is supported on the surface of the Peltier effect element (153), and the first adsorbing member (151, 152) is attached by the first surface of the Peltier effect element (153). So that the second adsorbing member (152, 151) is configured by the second surface of the Peltier effect element (153)! /, So it is directly on the heat dissipation side surface of the Peltier effect element (153).
  • the adsorbent can be heated and the adsorbent can be directly cooled on the endothermic surface.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an air conditioner that constitutes an air conditioning system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of the air conditioner according to Embodiment 1, in which (A) is a left side view, (B) is a plan view, and (C) is a right side view.
  • FIG. 3 is a piping diagram showing the configuration of the refrigerant circuit of Embodiment 1, wherein (A) shows the operation during the first operation, and (B) shows the operation during the second operation. The operation is shown.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of an adsorption heat exchanger.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the air conditioner showing the air flow during the first operation in the dehumidifying operation mode, (A) is a left side view, (B) is a plan view, and (C) is a plan view. The right side view is shown.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the air conditioner showing the air flow during the second operation in the dehumidifying operation mode, (A) is a left side view, (B) is a plan view, and (C) is a plan view. The right side view is shown.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the air conditioner showing the air flow during the first operation in the humidifying operation mode, (A) is a left side view, (B) is a plan view, and (C) is a right side view. This shows a front view.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the air conditioner showing the air flow during the second operation in the humidifying operation mode, (A) is a left side view, (B) is a plan view, and (C) is a right side view. This shows a front view.
  • FIG. 9 is a flowchart showing switching of operation modes of the air conditioning system of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to a first modification of the other embodiment, in which (A) shows the operation during the first operation, and (B) shows the second operation. It shows the operation during operation.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of an air conditioning unit according to a second modification of the other embodiment.
  • Air conditioner air conditioning system
  • Condenser Thermal heat exchange ⁇ , Heater
  • Evaporator heat absorption side heat exchange, cooler
  • Second adsorption member (first adsorption member)
  • the air conditioning system of the present embodiment includes an air passage (60) having a first passage (61) where outdoor air is directed indoors and a second passage (62) where indoor air is directed outdoor, and a vapor compression refrigeration cycle. And an air conditioner (10) equipped with a refrigerant circuit (50) to perform and an adsorbent (adsorbing member (111, 112)) capable of adsorbing moisture in the air and releasing moisture into the air Has been.
  • This air conditioning system is a ventilation type air conditioning system. During operation, outdoor air (OA) is taken in and supplied to the room, and at the same time, indoor air (RA) is taken in and discharged outside the room.
  • the air conditioner (10) will be described with reference to FIGS. Unless otherwise specified, “up”, “down”, “left”, “right”, “front”, “rear”, “front”, and “back” used in the description here refer to the air conditioner (10) on the front side. It means the direction when seen from.
  • the air conditioner (10) includes a casing (11).
  • a refrigerant circuit (50) is accommodated in the casing (11).
  • the refrigerant circuit (50) includes a first adsorption heat exchanger (51), a second adsorption heat exchanger (52), a compressor (53), a four-way switching valve (54), and an electric expansion valve (55). It is connected. Details of the refrigerant circuit (50) will be described later.
  • the casing (11) is formed in a rectangular parallelepiped shape that is slightly flat and relatively low in height.
  • a front panel (12) is erected on the left front side in FIG. 1, and a rear panel (13) is erected on the right rear side in FIG.
  • the direction toward the direction is the longitudinal direction.
  • the exhaust port (21) is opened to the left and the air supply port (22) is opened to the right.
  • the rear panel (13) of the casing (11) has an open air inlet (24) at a position to the left and an open air inlet (24) at a position to the right.
  • the internal space of the casing (11) is partitioned into a part on the front panel (12) side and a part on the back panel (13) side.
  • the space on the front panel (12) side in the casing (11) is cut into two left and right spaces.
  • the left space constitutes the exhaust fan chamber (35)
  • the right space constitutes the air supply fan chamber (36).
  • the exhaust fan chamber (35) communicates with the outdoor space via the exhaust port (21).
  • the exhaust fan chamber (35) accommodates an exhaust fan (25), and the outlet of the exhaust fan (25) is connected to the exhaust port (21)!
  • the air supply fan chamber (36) communicates with the indoor space via the air supply port (22).
  • An air supply fan (26) is accommodated in the air supply fan chamber (36), and an air outlet of the air supply fan (26) is connected to the air supply port (22).
  • the supply fan chamber (36) also houses a compressor (53).
  • the space on the back panel (13) side in the casing (11) is left and right by the first partition plate (16) and the second partition plate (17) erected in the casing (11). It is divided into two spaces.
  • These partition plates (16, 17) also have a rear panel (13) force extending along the longitudinal direction of the casing (11).
  • the first partition plate (16) is disposed near the right side plate of the casing (11), and the second partition plate (17) is disposed near the left side plate of the casing (11).
  • the left space of the first partition plate (16) is partitioned into two upper and lower spaces, and the upper space defines the exhaust side flow path (31) and the lower space. Constitutes the outside air flow path (32).
  • the exhaust side flow path (31) communicates with the exhaust fan chamber (35).
  • the outside air channel (32) communicates with the outdoor space via the outside air inlet (23).
  • the right side space is divided into two upper and lower spaces, and the upper space constitutes the air supply side channel (33) and the lower space constitutes the inside air side channel (34).
  • the air supply side flow path (33) communicates with the air supply fan chamber (36).
  • the room air side channel (34) communicates with the room through the room air inlet (24).
  • the space between the first partition plate (16) and the second partition plate (17) is further partitioned into a front and rear two spaces by a central partition plate (18).
  • the space on the front side of the central partition plate (18) constitutes the first heat exchange chamber (37), and the space on the rear side constitutes the second heat exchange chamber (38).
  • the first heat exchanger chamber (37) accommodates the first adsorption heat exchanger (51), and the second heat exchanger chamber (38) accommodates the second adsorption heat exchanger (52).
  • These two adsorption heat exchanges (51, 52) are arranged so as to cross the heat exchange chamber (37, 38) in which they are accommodated in the front-rear direction.
  • the first partition plate (16) is provided with four openable dampers (41 to 44). Specifically, in the first partition plate (16), the first damper (41) is located in the upper part on the front side, the second damper (42) is located in the upper part on the rear side, and the third damper (43) is located in the lower part on the front side. Force A fourth damper (44) is attached to the lower part of the rear side.
  • the first damper (41) When the first damper (41) is opened, the exhaust side flow path (31) and the first heat exchange chamber (37) communicate with each other.
  • the second damper (42) When the second damper (42) is opened, the exhaust side flow path (31) and the second heat exchanger chamber (38) communicate with each other.
  • the third damper (43) is opened, the outside air flow path (32) and the first heat exchanger chamber (37) communicate with each other.
  • the fourth damper (44) is opened, the outside air flow path (32) and the second heat exchange chamber (38) communicate with each other.
  • the second partition plate (17) has a fifth damper (45) at the top on the front side, a sixth damper (46) force at the top on the back side, and a seventh damper (47) force at the bottom on the front side.
  • Eighth dampers (48) are respectively attached to the lower part of the rear side.
  • the fifth damper (45) is opened, the air supply side flow path (33) and the first heat exchanger chamber (37) communicate with each other.
  • the sixth damper (46) is opened, the supply side flow path (33) and the second heat exchanger chamber (38) communicate with each other.
  • the seventh damper (47) is opened, the inside air flow path (34) and the first heat exchange chamber (37) communicate with each other.
  • the eighth damper (48) is opened, the inside air flow path (34) and the second heat exchanger chamber (38) communicate with each other.
  • the air passage (60) provided in the casing (11) of the air conditioner (10) includes a first passage (61) through which the outdoor air is directed toward the room and a first passage (61) through which the room air is directed to the outside.
  • the first air circulation state passing through (52) and the outdoor force The air directed toward the room passes through the second adsorption heat exchange (52), and the air directed from the room to the outside flows through the first adsorption heat exchange (51) It is configured to be switchable to the second air flow state passing through.
  • the refrigerant circuit (50) will be described with reference to FIG.
  • the refrigerant circuit (50) includes a first adsorption heat exchange (51), a second adsorption heat exchange (52), a compressor (53), a four-way switching valve (54), and an electric expansion valve ( 55) is a closed circuit.
  • the refrigerant circuit (50) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a filled refrigerant.
  • the compressor (53) is a variable capacity compressor capable of variably controlling the operating capacity by controlling the operating frequency by inverter control.
  • the discharge side is the first port of the four-way switching valve (54), and the suction side is the second port of the four-way switching valve (54).
  • Each port is connected.
  • One end of the first adsorption heat exchange (51) is connected to the third port of the four-way switching valve (54).
  • the other end of the first adsorption heat exchanger (51) is connected to one end of the second adsorption heat exchanger (52) via the electric expansion valve (55).
  • the other end of the second adsorption heat exchanger (52) is connected to the fourth port of the four-way switching valve (54).
  • the four-way switching valve (54) is in the first state (the state shown in FIG. 1 (A)) in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other. Can be switched to the second state (the state shown in Fig. 1 (B)) where the first port communicates with the fourth port and the second port communicates with the third port. .
  • the refrigerant circuit (50) includes a first refrigerant flow state in which the first adsorption heat exchanger (51) serves as an evaporator and the second adsorption heat exchanger (52) serves as a condenser.
  • the second adsorption heat exchanger (52) serves as an evaporator, and the first adsorption heat exchanger (51) can be switched to a second refrigerant circulation state serving as a condenser.
  • the first adsorption heat exchanger (51) and the second adsorption heat exchanger (52) are both constituted by cross-fin type fins and tubes heat exchangers ⁇ . Speak.
  • These adsorption heat exchanges (51, 52) include a copper heat transfer tube (58) and an aluminum fin (57)!
  • the plurality of fins (57) provided on the adsorption heat exchanger (51, 52) are each rectangular plates. Are formed at regular intervals.
  • the heat transfer tube (58) is provided so as to penetrate each fin (57).
  • each of the adsorption heat exchanges (51, 52) an adsorbent is supported on the surface of each fin (57), and air passing between the fins (57) is supported on the fin (57). In contact with the adsorbent formed.
  • materials capable of adsorbing moisture in the air and releasing moisture into the air such as zeolite, silica gel, activated carbon, and organic high molecular weight materials having a hydrophilic functional group, are used.
  • the air conditioner (10) of the present embodiment is configured to be capable of six types of operation modes: a dehumidifying operation mode, a humidifying operation mode, a cooling operation mode, a heating operation mode, a first ventilation operation mode, and a second ventilation operation mode.
  • a dehumidifying operation mode a humidifying operation mode
  • a cooling operation mode a cooling operation mode
  • a heating operation mode a heating operation mode
  • a first ventilation operation mode a second ventilation operation mode.
  • a second ventilation operation mode has been.
  • the air conditioner (10) supplies the outdoor air (OA) taken in to the room as supply air (SA), and at the same time, takes the indoor air (RA) taken in as outdoor air (EA). To discharge.
  • the air supply fan (26) and the exhaust fan (25) are operated.
  • the air supply fan (26) is operated, outdoor air is sucked into the casing from the outside air inlet (23).
  • the air conditioner (10) in the dehumidifying operation mode the first operation and the second operation are alternately repeated at a predetermined time interval (for example, every 3 minutes).
  • the four-way switching valve (54) is set to the first state.
  • the refrigerant circulates to perform a refrigeration cycle.
  • the refrigerant discharged by the compressor (53) is discharged in the order of the first adsorption heat exchange (51), the electric expansion valve (55), and the second adsorption heat exchange (52).
  • the first adsorption heat exchanger (51) becomes a condenser and the second adsorption heat exchanger (52) becomes an evaporator.
  • the moisture in the first air is adsorbed by the adsorbent, and the heat of adsorption generated at that time is absorbed by the refrigerant.
  • the first air dehumidified by the second adsorption heat exchanger (52) flows into the supply side flow path (33) through the sixth damper (46) and passes through the supply fan chamber (36) before being supplied. It is supplied into the room through the mouth (22).
  • the second air that has flowed from the room air inlet (24) into the room air channel (34) flows into the first heat exchanger chamber (37) through the seventh damper (47), and then Pass through the first adsorption heat exchanger (51).
  • the first adsorption heat exchanger (51) moisture is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed moisture is given to the second air.
  • the second air, which has been given moisture in the first adsorption heat exchange (51) flows into the exhaust-side flow path (31) through the first damper (41), passes through the exhaust fan chamber (35), and then enters the exhaust port. It will be discharged outside through (21).
  • the four-way switching valve (54) is set to the second state.
  • the refrigerant circulates to perform a refrigeration cycle.
  • the refrigerant discharged by the compressor (53) is discharged in the order of the second adsorption heat exchange (52), the electric expansion valve (55), and the first adsorption heat exchange (51).
  • the second adsorption heat exchanger (52) becomes a condenser and the first adsorption heat exchanger (51) becomes an evaporator.
  • the first adsorption heat exchanger (51) moisture in the first air is adsorbed by the adsorbent, and the adsorption heat generated at that time is absorbed by the refrigerant.
  • the first air dehumidified by the first adsorption heat exchanger (51) The air flows into the air supply side flow path (33) through the damper (45), passes through the air supply fan chamber (36), and is supplied to the room through the air supply port (22).
  • the second adsorption heat exchanger (52) moisture is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed moisture is given to the second air.
  • the second air given moisture by the second adsorption heat exchanger (52) flows into the exhaust side flow path (31) through the second damper (42) and passes through the exhaust fan chamber (35) before being exhausted. It is discharged out of the room through the mouth (21).
  • the first operation and the second operation are alternately repeated at a predetermined time interval (for example, every 3 minutes). That is, the first operation of resorbing the adsorbent of the first adsorption heat exchanger (51) with the second air while adsorbing the moisture of the first air with the adsorbent of the second adsorption heat exchanger (52). The second operation of regenerating the adsorbent of the second adsorption heat exchanger (52) with the second air while adsorbing the moisture of the first air with the adsorbent of the first adsorption heat exchanger (51) And dehumidifying the room continuously by repeating these operations alternately.
  • a predetermined time interval for example, every 3 minutes
  • the air supply fan (26) and the exhaust fan (25) are operated.
  • the air supply fan (26) is operated, outdoor air is sucked into the casing from the outside air inlet (23).
  • the four-way selector valve (54) In the refrigerant circuit (50) during the first operation, as shown in FIG. 3 (A), the four-way selector valve (54)
  • the first adsorption heat exchanger (51) serves as a condenser and the second adsorption heat exchanger (52) serves as an evaporator.
  • the first adsorption heat exchanger (51) moisture is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed moisture is given to the second air.
  • the second air humidified by the first adsorption heat exchange (51) flows into the supply side flow path (33) through the fifth damper (45) and is supplied after passing through the supply fan chamber (36). It is supplied into the room through the mouth (22).
  • the four-way selector valve (54) is set to the second state.
  • the second adsorption heat exchanger (52) serves as a condenser and the first adsorption heat exchanger (51) serves as an evaporator.
  • the first damper (41), the fourth damper (44), the sixth damper (46), and the seventh damper (47) are in the open state.
  • the remaining dampers (42,43,45,48) are closed.
  • the first adsorption heat exchanger (51) moisture in the first air is adsorbed by the adsorbent, and the adsorption heat generated at that time is absorbed by the refrigerant.
  • the first air deprived of moisture by the first adsorption heat exchanger (51) flows into the exhaust side flow path (31) through the first damper (41) and is exhausted after passing through the exhaust fan chamber (35). It is discharged out of the room through the mouth (21).
  • the second adsorption heat exchanger (52) moisture is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed moisture is given to the second air.
  • the second air humidified by the second adsorption heat exchanger (52) flows through the sixth damper (46) into the supply side flow path (33) and passes through the supply fan chamber (36). It is supplied into the room through the air supply port (22).
  • the first operation and the second operation are alternately repeated at a predetermined time interval (for example, every 3 minutes).
  • a predetermined time interval for example, every 3 minutes.
  • the first operation of applying the first aerodynamic moisture to the adsorbent of the second adsorption heat exchanger (52) is performed.
  • the second air is humidified with the adsorbent of the second adsorption heat exchanger (52)
  • the second operation of applying the first aerodynamic moisture to the adsorbent of the first adsorption heat exchanger (51) is performed.
  • the indoor humidification is continuously performed by repeating these operations alternately.
  • either the first operation or the second operation in the dehumidifying operation mode is selected, and the selected operation is continuously performed. That is, the switching between the first operation and the second operation is not performed during the cooling operation mode.
  • the adsorbent of the second adsorption heat exchanger (52) adsorbs moisture in the first air at the beginning of the first operation, but eventually reaches saturation. More than that, it will not absorb moisture from the first air. If the first operation is further continued in this state, the first air passing through the second adsorption heat exchanger (52) is subjected only to the cooling process by the refrigerant flowing through the second adsorption heat exchanger (52). Become. That is, in this operation mode, it is possible to perform only cooling without dehumidifying the room.
  • either the first operation or the second operation in the humidification operation mode is selected, and the selected operation is continuously performed. That is, switching between the first operation and the second operation is not performed during the heating operation mode.
  • the adsorbent of the first adsorption heat exchanger (51) In the initial stage, moisture is given to the second air, but all the moisture is eventually released, and no more moisture is given to the second air. If the first operation is further continued in this state, the second air passing through the first adsorption heat exchanger (51) is only subjected to the heat treatment by the refrigerant flowing through the first adsorption heat exchanger (51). . That is, in this operation mode, it is possible to perform only heating without humidifying the room.
  • the air flow is the same except for the distinction between the first air (dehumidification side air) and the second air (humidification side air).
  • the air flow is the same except for the distinction between the first and second air.
  • This first ventilation operation mode is an operation mode in which the refrigerant circuit (50) is stopped and only one of the first operation and the second operation is performed, and switching between the first operation and the second operation is performed. I will not. Therefore, during the first ventilation operation mode, outdoor air (OA) is simply supplied to the room through the first adsorption heat exchanger (51) or the second adsorption heat exchanger (52), and The air (RA) simply passes through the second adsorption heat exchanger (52) or the first adsorption heat exchanger (51) and is discharged to the outside of the room for simple ventilation.
  • OA outdoor air
  • RA simply passes through the second adsorption heat exchanger (52) or the first adsorption heat exchanger (51) and is discharged to the outside of the room for simple ventilation.
  • the first ventilation operation mode is an operation mode in which the refrigerant circuit (50) is stopped and only one of the first operation and the second operation is performed
  • the second ventilation operation mode is a refrigerant operation mode.
  • the circuit (50) is stopped and the first operation and the second operation are switched. Therefore, during this second ventilation mode, the adsorption heat exchanger (51, 52) through which outdoor air (OA) flows and the adsorption heat exchange (52, 51) through which indoor air (RA) flows alternate. Therefore, ventilation is performed while performing pseudo total heat exchange between outdoor air (OA) and indoor air (RA).
  • the refrigerant circulation state and the air circulation state are changed every predetermined time.
  • Dehumidifying operation mode and humidifying operation mode performed by switching to, cooling operation mode and heating operation mode performed without switching between the refrigerant circulation state and the air circulation state, and the air circulation state with the refrigerant circuit (50) stopped.
  • a total of six types of operation modes are possible: a first ventilation operation mode that is performed while fixing the air flow, and a second ventilation operation mode that is performed while switching the air flow state with the refrigerant circuit (50) stopped.
  • the air conditioning system includes control means for determining an optimum operation mode based on at least the state quantity of indoor air and the state quantity of outdoor air, and setting the operation mode. .
  • the control contents of the control means (70) will be described below based on the flowchart of FIG.
  • step ST1 the relationship between the indoor set humidity and the outside air humidity is determined.
  • the set humidity is determined in a range where the relative humidity of the indoor air at the set temperature is 40% as the lower limit and 60% as the upper limit under normal conditions.
  • the relative humidity of the indoor air at the set temperature is set to a range where the lower limit is 20% and the upper limit is 40%. This flow explains the operation under normal conditions.
  • (A) is when the outside air humidity> upper limit of the set humidity is satisfied.
  • (B) is when the condition of outside air humidity ⁇ lower limit of set humidity is satisfied.
  • (C) shows when the lower limit value of set humidity ⁇ outside air humidity ⁇ upper limit value of set humidity is satisfied.
  • step ST2 determines whether or not the dehumidifying operation mode is executed.
  • step ST4 determines whether or not the humidification operation mode is performed.
  • step ST6 determines whether or not to execute the cooling operation mode and the heating operation mode.
  • thermo-off level is level 1 or level 2. If not, the dehumidifying operation mode is executed.
  • the determination of the thermo-off level is a determination for controlling the operating state of the compressor (53) .For example, if the dehumidifying operation is performed under conditions of high and low outdoor air, the indoor temperature may become too low. If the room temperature drops below the set temperature in the room, compression is performed at thermo-off level 1. Reduce the operating frequency by reducing the frequency of the compressor (53). If the temperature continues to decrease even if the operating capacity is minimized, stop the compressor (53) at thermo-off level 2.
  • thermo-off level 2 including thermo-off level 1
  • step ST3 execute the dehumidifying operation mode.
  • the humidity determination similar to step ST1 is performed every 12 minutes while switching between the first operation and the second operation every 3 minutes as described above, and the operation mode is switched according to the determination result. Switching takes place.
  • thermo-off level is level 1 or level 2. If not, the humidifying operation mode is executed.
  • the determination of the thermo-off level is a determination for controlling the operating state of the compressor (53) .For example, if the humidifying operation is performed under conditions where the outdoor air is low humidity and high temperature, the indoor temperature may become too high. If the room temperature becomes higher than the set temperature in the room, the operating capacity is reduced by reducing the frequency of the compressor (53) at thermo-off level 1, and the temperature rises even if the operating capacity is minimized. If this continues, stop the compressor (53) at thermo-off level 2.
  • thermo-off level 2 including thermo-off level 1
  • step ST5 execute the humidifying operation mode.
  • the humidity determination similar to step ST1 is performed every 12 minutes while switching between the first operation and the second operation every 3 minutes as described above, and the operation mode is switched according to the determination result. Switching takes place.
  • step ST2 and step ST4 If it is determined in step ST2 and step ST4 that the thermo-off level is 2, the temperature is too low during dehumidification and the temperature is too high during humidification even though the compressor is stopped. At this time, although the dehumidifying operation mode and the humidifying operation mode are originally set, the indoor air is closer to the set humidity than the outdoor air. In these cases, V and deviation go to step ST7, and the ventilation mode is executed.
  • step ST7 it is a condition that the compressor (53) is not moved even though the outside air humidity is outside the set humidity range.
  • the second ventilation operation mode is performed while switching the air flow state with the refrigerant circuit (50) stopped.
  • the second ventilation operation mode the sensible heat and latent heat of the indoor air exhausted to the outside are applied to one adsorption heat exchanger (51, 52) in the first operation, for example, and then switched to the second operation.
  • the sensible heat and latent heat of the indoor air are taken away by the adsorption heat exchanger (51, 52) of the air supplied from the outside to the room.
  • pseudo total heat exchange ventilation can be performed by alternately repeating the first mode and the second mode.
  • thermo-off level is continued, and when it is detected that the thermo-off level has changed to level 1, the operation returns to the humidity determination operation.
  • (D) is the room temperature ⁇ outdoor temperature
  • step ST8 the process proceeds to step ST8 to control the cooling operation mode.
  • step ST9 the process proceeds to control the heating operation mode, and the determination result When is (F), proceed to step ST10 to control the ventilation mode.
  • the ventilation operation mode of step ST10 is the first ventilation operation mode performed while fixing the air flow state with the refrigerant circuit (50) stopped. At this time, the outside air humidity is within the set humidity range, and there is no need for power and air conditioning, so ventilation is simply performed in the first ventilation operation mode. In the first ventilation operation mode, the humidity determination similar to step ST1 is performed every 15 seconds, and the operation mode is switched according to the determination result.
  • step ST8 In the cooling operation mode of step ST8, the same humidity determination as in step ST1 is performed every 3 minutes, and the operation mode is switched according to the determination result.
  • the control means (70) performs control to set the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) to be higher than the dew point temperature of the outdoor air. This is because drain water is generated in the adsorption heat exchanger (51, 52) when the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) becomes lower than the dew point temperature of the outdoor air. This is to wait.
  • the compressor ( 53) is stopped and the cooling operation mode is prohibited. This is because the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) must be higher than the dew point temperature of the outdoor air, and depending on the outdoor air conditions, the high and low differential pressures may not be applied. If it does not circulate, the compressor is stopped while the refrigerant circuit (50) does not operate normally. In this case, start the compressor after a certain period of time.
  • the compressor (53) In the cooling operation mode, the compressor (53) is operated at the minimum capacity !, and under the condition that the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) is lower than the dew point temperature outside the room, the room is cooled. Since drain water may be generated too much, stop the compressor (53) and prohibit the cooling operation mode.
  • step ST9 In the heating operation mode of step ST9, the same humidity determination as in step ST1 is performed every 3 minutes, and the operation mode is switched according to the determination result.
  • the control means (70) performs control to set the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) to be higher than the dew point temperature of the room air. This is because drain water is generated in the adsorption heat exchanger (51, 52) when the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) becomes lower than the dew point temperature of the indoor air.
  • the compressor (53) In the heating operation mode, the compressor (53) is operated at the minimum capacity !, and even in the condition where the evaporation temperature of the refrigerant circuit (50) is lower than the dew point temperature in the room, the cooling operation mode As with the time, stop the compressor (53) and disable the heating mode.
  • the ventilation operation mode is divided into two modes.
  • the ventilation operation mode is a mode in which air is circulated through the air passage (60) with the refrigerant circuit (50) stopped. If this is the case, the first ventilation mode or the second ventilation mode You can do either one!
  • the heat exchanger provided in the refrigerant circuit (50) is only the two adsorption heat exchangers (51, 53), and the second heat exchanger is operated with the refrigerant circuit (50) being operated. If the 1st operation and the 2nd operation are alternately switched, the dehumidifying operation mode and the humidifying operation mode are switched. If the first operation and the 2nd operation are not switched while the refrigerant circuit (50) is operating, the cooling operation mode and the heating operation are performed. If the mode is not switched between the first operation and the second operation with the refrigerant circuit (50) stopped, the first ventilation operation mode is selected.If the refrigerant circuit (50) is stopped, the first operation is performed. The second ventilation operation mode can be performed by alternately switching between the second operation and the second operation.
  • the configuration of the refrigerant circuit (50) is simple, and the refrigerant flow state is selected from the flow state or the stopped state, and the air flow state is selected from the switching state or the fixed state. It is possible to correspond to six operation modes just by doing. In other words, the configuration and control of the air conditioning system is simple, but it is possible to support various operation modes.
  • the air conditioner (10) may be comprised as follows. Here, a modification of the air conditioner (10) will be described.
  • the air conditioner (10) of the first modification includes a refrigerant circuit (100) and two adsorbing elements (111, 112).
  • the refrigerant circuit (100) is a closed circuit in which a compressor (101), a condenser (102), an expansion valve (103), and an evaporator (104) are connected in order.
  • a vapor compression refrigeration cycle is performed.
  • the refrigerant circuit (100) constitutes heat source means for heating at least the adsorption elements (111, 112).
  • the first adsorption element (111) and the second adsorption element (112) include an adsorbent such as zeolite and constitute a first adsorption member and a second adsorption member, respectively.
  • Each adsorbing element (111, 112) has a large number of air holes, and the air comes into contact with the adsorbent when passing through the air holes.
  • the air conditioner (10) switches the air passage (60) and repeats the first operation and the second operation.
  • the air conditioner (10) in the first operation regenerates the adsorbent by supplying the air heated by the condenser (102) to the first adsorption element (111).
  • the second adsorption element (112) The air deprived of moisture is cooled by an evaporator (104).
  • the air conditioner (10) in the second operation supplies air heated by the condenser (102) to the second adsorption element (112) to regenerate the adsorbent. Meanwhile, the air deprived of moisture by the first adsorption element (111) is cooled by the evaporator (104).
  • the air conditioner (10) includes an air passage (60) having a first passage (61) for outdoor air to the room and a second passage (62) for room air to the outside.
  • a condenser (102) that is a heater that is disposed in the air passage (60) and heats the air
  • an evaporator (104) that is a cooler that is disposed in the air passage (60) and cools the air
  • an air conditioner including a first adsorption element (111) and a second adsorption element (112) arranged in the air passage (60) and capable of adsorbing moisture in the air and releasing moisture into the air. It is configured as a system.
  • the outdoor force is also directed toward the room. Air passes through the first adsorption element (111) or the second adsorption element (112) and the evaporator (104) (in order). Or vice versa, directing force from the room to the outside, the first operating state where air passes through the condenser (102) and the second adsorption element (112) or the first adsorption element (111), and the outdoor force. Air passes through the condenser (102) and the first adsorbing element (111) or the second adsorbing element (112), and the indoor force is directed to the outside. The air is directed to the second adsorbing element (112) or the first adsorbing element (111 ) And the evaporator (104) (the order may be reversed).
  • the air conditioning system of the first modified example also includes a control means (not shown) for determining the optimum operation mode based on at least the indoor air state quantity and the outdoor air state quantity and setting the operation mode.
  • the ventilation operation mode which is performed by circulating air through the air passage (60) while the condenser (102) and the evaporator (104) are stopped, is automatically switched.
  • the ventilation operation mode is the first ventilation operation performed while stopping the condenser (102) and the evaporator (104) and fixing the air flow in each operation state. It is possible to perform the mode and the second ventilation operation mode in which the condenser (102) and the evaporator (104) are stopped and the air flow is switched in each operation state. [0152]
  • the operation status in each operation mode and the specific explanation regarding switching of each operation mode are omitted here, but the specific contents of the operation operation and switching conditions are appropriately determined according to the device configuration, installation conditions, etc. You just have to decide.
  • a heater is configured by the condenser (102) of the refrigerant circuit (100) and a cooler is configured by the evaporator (104).
  • a heat medium circuit other than the refrigerant circuit (100) such as a water circuit is used, and a heater is configured by the heat dissipation side heat exchanger in this heat medium circuit, and a cooler is configured by the heat absorption side heat exchanger in this heat medium circuit Please do it.
  • the air conditioner (10) constituting the air conditioning system of the second modified example includes an air conditioning unit (150).
  • This air conditioning unit (150) includes a Peltier effect element (153) in which the first surface and the second surface are switched between the heat radiation side and the heat absorption side by switching the polarity of the DC power source to be applied between plus and minus, and a pair of And suction fins (151, 152).
  • the adsorption fins (151 and 152) are obtained by carrying an adsorbent such as zeolite on the surface of a so-called heat sink. In some cases, an adsorbent may be directly supported on the surface of the Peltier effect element (153).
  • the suction fins (151 and 152) constitute two suction members.
  • the first suction fin (151) as the first suction member is joined to the first surface
  • the second suction fin (152) as the second suction member is joined to the second surface. Yes.
  • a direct current is passed through the Peltier effect element (153)
  • one of the two adsorption fins (151, 152) becomes the heat absorption side and the other becomes the heat dissipation side. That is, a heater is configured by the heat dissipation side of the Peltier effect element (153), and a cooler is configured by the heat absorption side of the Peltier effect element (153). Therefore, the Peltier effect element (153) combines the function of a cooler for cooling the first suction fin (151) and the second suction fin (152) and the function of heating for heating.
  • the air conditioner (10) repeats the first operation and the second operation.
  • the air conditioning unit (150) in the first operation heats the first suction fin (151) on the heat dissipation side, and cools the second suction fin (152) on the heat absorption side.
  • the humidity control unit (150) in the second operation heats the second suction fin (152) that has become the heat dissipation side, while the first suction fin (151) that has become the heat absorption side. Cool down.
  • the air conditioning system of the second modified example includes an air passage including a first passage through which outdoor air is directed toward the room and a second passage through which indoor air is directed toward the outside. Yes.
  • the air conditioning unit (150) the first suction fin (151) provided on the first surface of the Peltier effect element (153) is located in the first passage, and the Peltier effect element (153)
  • the second suction fins (152) provided on the second surface are arranged so as to be located in the second passage.
  • the air passage is directed toward the room through the first adsorption fin (151) or the second adsorption fin (152) where the air is on the heat absorption side, and is directed toward the outside from the room.
  • the first operating state that passes through the second suction fin (152) or the first suction fin (151) where the air is on the heat dissipation side, and the first suction fin where the air that is directed toward the outdoor force is on the heat dissipation side (151) or 2nd adsorption fin (152)
  • the second operating state that passes through the 2nd adsorption fin (152) or the 1st adsorption fin (151) where the air directed from the room to the outside is on the heat absorption side And can be switched.
  • the air conditioning system of the second modified example also includes control means (not shown) for determining the optimum operation mode based on at least the indoor air state quantity and the outdoor air state quantity and setting the operation mode.
  • control means for determining the optimum operation mode based on at least the indoor air state quantity and the outdoor air state quantity and setting the operation mode.
  • it is configured to automatically switch to a ventilation operation mode in which air is circulated through the air passage while the heater and the cooler are stopped.
  • the ventilation operation mode includes a first ventilation operation mode in which the heater and the cooler are stopped and the air flow is fixed in each operation state, and each operation state. It is advisable to stop the heater and cooler and to enable the second ventilation operation mode while switching the air flow.
  • the present invention relates to a condenser and an evaporator (or a corresponding heater and cooler) of a refrigerant circuit, adsorption of moisture in the air, and release of moisture into the air. This is useful for air conditioning systems that use adsorbents that can be used.

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Abstract

 冷媒回路(50)の熱交換器を、吸着剤が担持された第1,第2吸着熱交換器(51,52)にし、蒸発器と凝縮器を切り換えられる構成にする。空気通路(60)を、室外から室内へ向かう空気と室内から室外へ向かう空気が第1,第2吸着熱交換器(51,52)のどちらを流れる状態でも切り換わるように構成する。そして、冷媒の流れと空気の流れを所定時間ごとに切り換えて行う除湿運転モード及び加湿運転モードと、冷媒の流れと空気の流れを切り換えずに行う冷房運転モード及び暖房運転モードと、冷媒回路(50)を停止した状態で空気通路(60)に空気を流して行う換気運転モードとを可能にする。

Description

技術分野
[0001] 本発明は、空調システムに関し、特に、冷媒回路の凝縮器及び蒸発器 (またはそれ らに相当する加熱器及び冷却器)と、空気中の水分の吸着と空気中への水分の放出 とが可能な吸着剤とを用いた構成の空調システムに関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、この種の空調システムとして、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路に、冷 媒と空気とが熱交換をする 2つの空気熱交 (室外熱交^^と室内熱交 の 他に 2つの吸着熱交換器 (空気熱交換器のフィンの表面に吸着剤を担持した熱交換 器)を設け、室内熱交翻と 2つの吸着熱交翻を室内ユニットに配置し、室外熱交 翻を室外ユニットに配置したものがある (例えば特許文献 1参照)。
[0003] この空調システムでは、蒸発器となった吸着熱交換器において空気中の水分が吸 着剤で吸着され、凝縮器となった吸着熱交 にお ヽて吸着剤カゝら水分が放出され る。したがって、吸着熱交^^で除湿された空気または加湿された空気を室内へ供 給することにより、室内の潜熱負荷を処理することができる。一方、室内熱交^^で は、空気の冷却または加熱が行われる。したがって、室内熱交換器で冷却された空 気または加熱された空気を室内へ供給することにより、室内の顕熱負荷を処理するこ とがでさる。
[0004] なお、この空調システムでは、室外から取り込んだ空気を一方の吸着熱交換器を通 して室内へ供給し、室内から取り込んだ空気を他方の吸着熱交換器を通して室外へ 排出する換気運転も可能に構成されている。
特許文献 1:特開 2005 - 114294号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかし、上記の空調システムでは、冷媒回路に 4つの熱交翻を設ける必要がある ため、装置構成が複雑になってしまうという問題があった。 [0006] また、蒸発器となる吸着熱交換器を通過した空気を室内に供給する除湿運転時に は室内熱交 も蒸発器となるため、同時に冷房が行われる除湿冷房運転となり、 除湿運転と冷房運転を別々に行うには一方の熱交 を停止させる必要があり、構 成がより複雑ィ匕する問題があった。さらに、凝縮器となる吸着熱交 を通過した空 気を室内に供給する加湿運転時には室内熱交換器も凝縮器となるため、同時に暖 房が行われる加湿暖房運転となり、加湿運転と暖房運転を別々に行うにはやはり一 方の熱交 を停止させる必要があり、構成がより複雑ィ匕する問題があった。
[0007] このように、吸着熱交換器を用いた従来の空調システムでは、装置構成自体が 4つ の熱交^^を必要とする複雑なものであるのに加えて、多様な運転モードに対応す るにはさらに構成が複雑になる問題があった。
[0008] 本発明は、力かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒回路の凝縮器 及び蒸発器 (またはそれらに相当する加熱器及び冷却器)と、空気中の水分の吸着 と空気中への水分の放出とが可能な吸着剤とを用いた空調システムにおいて、装置 の構成が複雑になるのを防止しながら、多様な運転モードに対応できるようにするこ とである。
課題を解決するための手段
[0009] 第 1の発明は、室外空気が室内へ向力う第 1通路 (61)及び室内空気が室外へ向か う第 2通路 (62)を備えた空気通路 (60)と、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路( 50)と、空気中の水分の吸着と空気中への水分の放出とが可能な吸着剤とを備えた 空調システムを前提として 、る。
[0010] そして、この空調システムは、以下のように構成されたことを特徴として 、る。
[0011] まず、上記冷媒回路 (50)の熱交換器が、表面に吸着剤が担持された第 1吸着熱交 換器 (51)及び第 2吸着熱交換器 (52)により構成され、上記冷媒回路 (50)が、第 1吸 着熱交 (51)が蒸発器となり、第 2吸着熱交 (52)が凝縮器となる第 1の冷媒 流通状態と、第 2吸着熱交換器 (52)が蒸発器となり、第 1吸着熱交換器 (51)が凝縮 器となる第 2の冷媒流通状態とを切り換え可能に構成されている。上記空気通路 (60 )は、室外力 室内へ向力う空気が第 1吸着熱交 (51)を通り、室内から室外へ向 力う空気が第 2吸着熱交換器 (52)を通る第 1の空気流通状態と、室外から室内へ向 力う空気が第 2吸着熱交 (52)を通り、室内から室外へ向力う空気が第 1吸着熱 交 (51)を通る第 2の空気流通状態とを切り換え可能に構成されている。
[0012] さらに、この空調システムは、冷媒流通状態と空気流通状態を所定時間ごとに切り 換えて行う除湿運転モード及び加湿運転モードと、冷媒流通状態と空気流通状態を 切り換えずに固定して行う冷房運転モード及び暖房運転モードと、冷媒回路 (50)を 停止した状態で空気通路 (60)に空気を流通させて行う換気運転モードとが可能に構 成されている。
[0013] この第 1の発明では、除湿運転モードは、第 2の冷媒流通状態と第 2の空気流通状 態とが同時に行われる第 1動作と、第 1の冷媒流通状態と第 1の空気流通状態とが同 時に行われる第 2動作とを所定時間ごとに交互に切り換えることで実行できる。また、 加湿運転モードは、第 2の冷媒流通状態と第 1の空気流通状態とが同時に行われる 第 1動作と、第 1の冷媒流通状態と第 2の空気流通状態とが同時に行われる第 2動作 とを所定時間ごとに交互に切り換えることで実行できる。
[0014] 冷房運転モードは、除湿運転モードの第 1動作か第 2動作の何れか一方を選択し、 それを連続して行うことで実行できる。つまり、吸着剤は、吸着初期は水分を吸着す るがやがて飽和状態となって潜熱処理をしなくなるため、それ以降は吸着熱交 ( 51, 52)を顕熱処理用の熱交換器として利用して冷房運転を行える。また、暖房運転 モードは、加湿運転モードの第 1動作か第 2動作の何れか一方を選択し、それを連 続して行うことで実行できる。この場合も吸着剤は当初は水分を放出するがやがて水 分を放出しなくなって潜熱処理をしなくなるため、それ以降は吸着熱交換器 (51, 52) を顕熱処理用の熱交換器として利用して暖房運転を行える。
[0015] 換気運転モードは、冷媒回路 (50)を停止した状態で第 1通路 (61)と第 2通路 (62) に空気を流すことによって実施することができる。具体的には、除湿運転モード (冷房 運転モード)の第 1動作と加湿運転モード (暖房運転モード)の第 2動作の空気の流 れは同じであり、除湿運転モード (冷房運転モード)の第 2動作と加湿運転モード (暖 房運転モード)の第 1動作の空気の流れは同じであるため、これら第 1動作と第 2動作 の何れか一方を選択して、あるいは第 1動作と第 2動作を切り換えながら、室内を換 気することができる。 [0016] 第 2の発明は、第 1の発明において、少なくとも室内空気の状態量と室外空気の状 態量とに基づいて最適の運転モードを判別し、運転モードを設定する制御手段 (70) を備えて 、ることを特徴として 、る。
[0017] この第 2の発明では、室内空気の温度や湿度などの状態量と、室外空気の温度や 湿度などの状態量に基づいて、除湿運転モード、加湿運転モード、冷房運転モード 、暖房運転モード、及び換気運転モードのどの運転モードが必要であるのかを制御 手段 (70)で判断して、室内外の状態に合わせた適切な運転をすることができる。
[0018] 第 3の発明は、第 2の発明において、制御手段 (70)が、外気湿度が設定湿度の上 限値よりも高いときに除湿運転モードを実行することが可能で、外気湿度が設定湿度 の下限値よりも低いときに加湿運転モードを実行することが可能なように構成されて 、ることを特徴として 、る。
[0019] この第 3の発明では、予め定められた設定湿度の上限値よりも外気湿度が高いとき は除湿運転モードに入るための判別をすることができ、予め定められた制限湿度の 下限値よりも外気湿度が低いときは加湿運転モードに入るための判別をすることがで きる。例えば、外気湿度が高湿の条件では通常は除湿運転モードが行われるが、外 気温度が低い場合は除湿運転をすると室内温度が下がりすぎることがあるため、その ような場合には除湿運転モードを行わずに換気をしてもよい。同様に、外気湿度が低 湿の条件では通常は加湿運転モードが行われるが、外気温度が高!、場合は加湿運 転をすると室内温度が上がりすぎることがあるため、そのような場合には加湿運転モ ードを行わずに換気をしてもょ 、。
[0020] 第 4の発明は、第 2または第 3の発明において、制御手段 (70)が、外気湿度が設定 湿度の上限値と下限値の間にあるときに、冷房運転モード及び暖房運転モードを実 行することが可能なように構成されて 、ることを特徴として 、る。
[0021] この第 4の発明では、外気湿度が予め定められた設定湿度の上限値と下限値の間 にあると判定されたときに、冷房運転モードや暖房運転モードに入るかどうかの判別 をすることができる。この場合、条件によって冷房運転モード、暖房運転モード、ある いは換気運転モードを選択することができる。
[0022] 第 5の発明は、第 4の発明において、制御手段(70)が、室内温度が室外温度よりも 低ぐかつ室内温度が設定温度よりも高いときに冷房運転モードを設定し、室内温度 が室外温度よりも高ぐかつ室内温度が設定温度よりも低いときに暖房運転モードを 設定するように構成されて 、ることを特徴として 、る。
[0023] この第 5の発明では、冷房運転モードと暖房運転モードに入るための条件が定めら れている。つまり、外気湿度が予め定められた設定湿度の上限値と下限値の間にあ るときであって、かつ、室内温度が室外温度よりも低ぐし力も室内温度が設定温度よ りも高いときに、冷房運転モードが設定される。また、外気湿度が予め定められた設 定湿度の上限値と下限値の間にあるときであって、かつ、室内温度が室外温度よりも 高ぐし力も室内温度が設定温度よりも低いときに、暖房運転モードが設定される。
[0024] 第 6の発明は、第 5の発明において、制御手段(70)が、冷房運転モードにおける冷 媒回路 (50)の蒸発温度を室外空気の露点温度よりも高く設定し、暖房運転モードに おける冷媒回路 (50)の蒸発温度を室内空気の露点温度よりも高く設定するように構 成されて!/、ることを特徴として!/、る。
[0025] 冷房運転モードにおける冷媒回路 (50)の蒸発温度が室外空気の露点温度よりも 低力つたり、暖房運転モードにおける冷媒回路 (50)の蒸発温度が室内空気の露点 温度よりも低力つたりすると、吸着熱交換器 (51, 52)でドレン水が発生するおそれが あるのに対して、この第 6の発明では、冷媒回路 (50)の蒸発温度を予め制御しておく ことによりドレン水の発生を予防できる。
[0026] 第 7の発明は、第 5または第 6の発明において、冷房運転モード中に冷媒回路 (50) の蒸発温度が目標値に到達した後に、冷媒回路 (50)の高低差圧が所定の圧力差に 満たな ヽ場合は、冷媒回路 (50)の圧縮機 (53)を停止して冷房運転モードを禁止し、 暖房運転モード中に冷媒回路 (50)の蒸発温度が目標値に到達した後に、冷媒回路 (50)の高低差圧が所定の圧力差に満たな!/、場合は、冷媒回路 (50)の圧縮機 (53) を停止して暖房運転モードを禁止するように構成されて 、ることを特徴として 、る。
[0027] この第 7の発明では、冷房運転モード中と暖房運転モード中に冷媒回路 (50)の蒸 発温度が目標値に達しても、外気条件などによって冷媒回路 (50)内で必要な高低 差圧が得られない場合は、適切な運転が行えないため、圧縮機 (53)が停止する。
[0028] 第 8の発明は、第 5,第 6または第 7の発明において、冷媒回路 (50)の圧縮機 (53) が可変容量圧縮機 (53)により構成され、冷房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小 容量で運転されている状態で冷媒回路 (50)の蒸発温度が室外空気の露点温度より も低くなる条件では、圧縮機 (53)を停止して冷房運転モードを禁止し、暖房運転モ ードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて!、る状態で冷媒回路 (50)の蒸発温 度が室内空気の露点温度よりも低くなる条件では、圧縮機 (53)を停止して暖房運転 モードを禁止するように構成されて 、ることを特徴として 、る。
[0029] この第 8の発明では、冷房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて いるのに冷媒回路 (50)の蒸発温度が室外の露点温度よりも低くなる条件では、室内 の冷えすぎゃドレン水の発生のおそれがあるため圧縮機 (53)が停止する。暖房運転 モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて 、るのに冷媒回路 (50)の蒸発温 度が室内の露点温度よりも低くなる条件でもドレン水の発生のおそれがあるため圧縮 機 (53)が停止する。
[0030] 第 9の発明は、第 5の発明において、制御手段 (70)が、冷房運転モードと暖房運転 モードが設定されない条件のときに換気運転モードを実行するように構成され、この 換気運転モードが、冷媒回路 (50)を停止した状態で空気流通状態を固定しながら 行う第 1換気運転モードであることを特徴としている。
[0031] この第 9の発明では、外気湿度が予め定められた設定湿度の上限値と下限値の間 にあると判定されたときであって、室内温度が室外温度よりも低ぐかつ室内温度が 設定温度よりも高いという条件と、室内温度が室外温度よりも高ぐかつ室内温度が 設定温度よりも低いという条件の両方を満たさないときに、第 1換気運転モードが選 択される。このときは外気湿度が高すぎたり低すぎたりしないので、単純に換気のみ を行う第 1換気モードが実行される。
[0032] 第 10の発明は、第 3の発明において、制御手段(70) 1S 除湿運転モードと加湿運 転モードが設定される条件を満たす状態で室外空気よりも室内空気が設定湿度に近 い場合に換気運転モードを実行するように構成され、この換気運転モードが、冷媒回 路 (50)を停止した状態で空気流通状態を切り換えながら行う第 2換気運転モードで あることを特徴としている。
[0033] この第 10の発明では、外気湿度が設定湿度の上限値よりも大きくて除湿運転モー ドを実行できるときか、外気湿度が設定湿度の下限値よりも小さくて加湿運転モード を実行できるときに、強制サーモオフが行われるような条件で室外空気よりも室内空 気の方が設定湿度に近いときは、第 2換気モードが実行される。第 2換気モードは、 冷媒回路 (50)は停止した状態で冷媒流通状態を第 1動作と第 2動作に交互に切り換 えながら行う運転モードであり、室内力 室外へ排出される空気の顕熱と潜熱が吸着 熱交 (51, 52)の一方に与えられ、その顕熱と潜熱が室外から室内へ供給される 空気に与えられるので、擬似的な全熱交換換気が行われることになる。
[0034] 第 11の発明は、室外空気が室内へ向力う第 1通路 (61)及び室内空気が室外へ向 力 第 2通路 (62)を備えた空気通路 (60)と、該空気通路 (60)に配置されて空気を加 熱する加熱器(102) (153)と、該空気通路 (60)に配置されて空気を冷却する冷却器( 104) (153)と、該空気通路 (60)に配置されて空気中の水分の吸着と空気中への水 分の放出とが可能な第 1吸着部材 (111) (151, 152)及び第 2吸着部材 (112) (152, 1 51)とを備えた空調システムを前提として!/、る。
[0035] この空調システムでは、上記空気通路 (60)力 室外力 室内へ向力う空気が冷却 器(104) (153)と第 1吸着部材(111) (151, 152)または第 2吸着部材(112) (152, 151 )とを通り、室内から室外へ向かう空気が加熱器(102) (153)と第 2吸着部材(112) (15 2, 151)または第 1吸着部材(111) (151, 152)とを通る第 1運転状態と、室外から室内 へ向力う空気が加熱器(102) (153)と第 1吸着部材(111) (151, 152)または第 2吸着 部材(112) (152, 151)とを通り、室内から室外へ向力う空気が冷却器(104) (153)と第 2吸着部材(112) (152, 151)または第 1吸着部材(111) (151, 152)とを通る第 2運転 状態とを切り換え可能に構成されている。また、この空調システムは、各運転状態で 空気の流れを所定時間ごとに切り換えて行う除湿運転モード及び加湿運転モードと 、各運転状態で空気の流れを切り換えずに固定して行う冷房運転モード及び暖房運 転モードと、加熱器(102) (153)及び冷却器(104) (153)を停止した状態で空気通路 (60)に空気を流通させて行う換気運転モードとが可能に構成されて!ヽる。
[0036] 上記第 1から第 10の発明では、吸着熱交翻(51, 52)を用いることにより吸着部材 と冷却器 (蒸発器)及び吸着部材と加熱器 (凝縮器)をそれぞれ一体化した構成にし ているが、この第 11の発明では、第 1吸着部材(111) (151, 152)及び第 2吸着部材( 112) (152, 151)と、冷却器(104) (153)及び加熱器(102) (153)とが空気通路(60)に 別々に配置された空調システムにおいて、各種の運転モードを選択できる。
[0037] 例えば、除湿運転モードは、第 1運転状態において、室外から室内へ向かう空気が 冷却器(104) (153)と第 1吸着部材(111) (151, 152)を通り、室内から室外へ向かう空 気が加熱器(102) (153)と第 2吸着部材(112) (152, 151)とを通る第 1の動作と、室外 力も室内へ向力 空気が冷却器(104) (153)と第 2吸着部材(112) (152, 151)とを通り 、室内から室外へ向かう空気が加熱器(102) (153)と第 1吸着部材(111) (151, 152) とを通る第 2の動作とを所定の時間間隔で交互に切り換えることで行える。また、加湿 運転モードは、第 2運転状態において、室外力 室内へ向力う空気が加熱器(102) ( 153)と第 1吸着部材(111) (151, 152)を通り、室内力 室外へ向力う空気が冷却器(1 04) (153)と第 2吸着部材(112) (152, 151)を通る第 1の動作と、室外から室内へ向か う空気が加熱器(102) (153)と第 2吸着部材(112) (152, 151)を通り、室内から室外へ 向力う空気が冷却器(104) (153)と第 1吸着部材(111) (151, 152)を通る第 1の動作と を所定の時間間隔で交互に切り換えることで行える。
[0038] 冷房運転モードは、第 1の発明と同様に、除湿運転モードの第 1動作か第 2動作の 何れか一方を選択し、それを連続して行うことで実行できる。また、暖房運転モードは 、第 1の発明と同様に、加湿運転モードの第 1動作か第 2動作の何れか一方を選択し 、それを連続して行うことで実行できる。換気運転モードは、加熱器(102) (153)及び 冷却器(104) (153)を停止した状態で第 1通路 (61)と第 2通路 (62)に空気を流すこと によって実施することができる。
[0039] 第 12の発明は、第 11の発明において、換気運転モードとして、各運転状態で加熱 器(102) (153)及び冷却器(104) (153)を停止するとともに空気の流れを固定しながら 行う第 1換気運転モードと、各運転状態で加熱器 (102) (153)及び冷却器 (104) (153 )を停止するとともに空気の流れを切り換えながら行う第 2換気運転モードとが可能に 構成されて 、ることを特徴として 、る。
[0040] この第 12の発明では、第 1換気運転モードを実行することにより単純に換気だけを 行うことができ、第 2換気運転モードを実行することにより擬似的に全熱交換換気を 行うことができる。 [0041] 第 13の発明は、第 11または第 12の発明において、熱媒体が流れる熱媒体回路(1 00)を備え、該熱媒体回路(100)における放熱側熱交換器 (102)により加熱器が構成 され、該熱媒体回路(100)における吸熱側熱交 (104)により冷却器が構成され ていることを特徴としている。
[0042] この第 13の発明では、熱媒体回路(100)の放熱側熱交換器(102)により吸着剤の 加熱を行い、吸熱側熱交換器(104)により吸着剤の冷却を行うことができる。
[0043] 第 14の発明は、第 13の発明において、熱媒体回路(100)が、冷媒の循環により蒸 気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路(100)により構成され、該冷媒回路(100)の凝 縮器 (102)により加熱器が構成され、該冷媒回路(100)の蒸発器 (104)により冷却器 が構成されて 、ることを特徴として 、る。
[0044] この第 14の発明では、冷媒回路(100)の凝縮器(102)により吸着剤の加熱を行い、 蒸発器(104)により吸着剤の冷却を行うことができる。
[0045] 第 15の発明は、第 11または第 12の発明において、印加する直流電源の極性をプ ラスとマイナスに切り換えることによって第 1面と第 2面とが放熱側と吸熱側とに切り換 わるペルチェ効果素子(153)を備え、該ペルチェ効果素子(153)の放熱側により加 熱器が構成され、該ペルチェ効果素子(153)の吸熱側により冷却器が構成されてい ることを特徴としている。
[0046] この第 15の発明では、ペルチェ効果素子(153)の放熱側を通過した空気により吸 着剤の加熱を行 ヽ、吸熱側を通過した空気により吸着剤の冷却を行うことができる。
[0047] 第 16の発明は、第 15の発明において、ペルチヱ効果素子(153)の表面に吸着剤 が担持され、該ペルチェ効果素子(153)の第 1面により第 1吸着部材(151, 152)が構 成され、該ペルチェ効果素子(153)の第 2面により第 2吸着部材(152, 151)が構成さ れていることを特徴としている。ここで、ペルチヱ効果素子(153)の表面に吸着材を担 持する態様としては、その表面に直接に担持するほか、ペルチェ効果素子(153)の 表面に接する熱交換フィンなどの部材を設けて、その表面に担持することも可能であ る。
[0048] この第 16の発明では、ペルチェ効果素子(153)の放熱側の面で直接的に吸着剤 の加熱を行 、、吸熱側の面で直接的に吸着剤の冷却を行うことができる。 発明の効果
[0049] 本発明によれば、室外空気が室内へ向かう第 1通路 (61)及び室内空気が室外へ 向かう第 2通路 (62)を備えた空気通路 (60)と、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒 回路 (50)と、空気中の水分の吸着と空気中への水分の放出とが可能な吸着剤とを 備えた空調システムにおいて、冷媒回路 (50)の熱交換器を表面に吸着剤が担持さ れた第 1吸着熱交翻 (51)及び第 2吸着熱交翻 (52)により構成するとともに、上 記冷媒回路 (50)を第 1の冷媒流通状態と第 2の冷媒流通状態とを切り換え可能に構 成し、さらに上記空気通路 (60)を第 1の空気流通状態と第 2の空気流通状態とを切り 換え可能に構成したことにより、冷媒流通状態と空気流通状態を所定時間ごとに切り 換えて行う除湿運転モード及び加湿運転モードと、冷媒流通状態と空気流通状態を 切り換えずに固定して行う冷房運転モード及び暖房運転モードと、冷媒回路 (50)を 停止した状態で空気通路 (60)に空気を流通させて行う換気運転モードとを可能にし ている。
[0050] このように、本発明によれば、冷媒回路 (50)の熱交換器は 2つの吸着熱交換器 (51 , 52)だけでよぐ空気通路 (60)も複雑な構成にする必要がない。したがって、空調シ ステムの装置構成が複雑になってしまうのを防止でき、しかも冷媒流通状態や空気 流通状態を適宜選択するだけで多様な運転モードに対応できる。
[0051] 上記第 2の発明によれば、少なくとも室内空気の状態量と室外空気の状態量とに基 づ 、て最適の運転モードを判別し、運転モードを設定する制御手段 (70)を設けたこ とにより、除湿運転モード、加湿運転モード、冷房運転モード、暖房運転モード、及 び換気運転モードの中からどの運転モードが求められているのかを制御手段(70)で 判断して、室内外の状態に合わせた適切な運転を自動的に選択することができる。
[0052] 上記第 3の発明によれば、外気湿度が設定湿度の上限値よりも大きいときには除湿 運転モードを実行することが可能である。その際、外気湿度が高湿でも外気温度が 低い場合は除湿運転をすると室内温度が下がりすぎることがあるため、そのような場 合には除湿運転モードを行わずに換気をすることも可能である。また、外気湿度が設 定湿度の下限値よりも小さいときには加湿運転モードを実行することが可能である。 その際、外気湿度が低湿でも外気温度が高!ヽ場合は加湿運転をすると室内温度が 上がりすぎることがあるため、そのような場合には加湿運転モードを行わずに換気を することも可會である。
[0053] 上記第 4の発明によれば、外気湿度が設定湿度の上限値と下限値の間にあるとき に、冷房運転モード及び暖房運転モードを実行することができるようにして 、るので、 条件によって冷房運転モード、暖房運転モード、あるいは換気運転モードを選択す ることができる。つまり、適切な運転を自動的に選択できる。
[0054] 上記第 5の発明によれば、外気湿度が予め定められた設定湿度の上限値と下限値 の間にあるときであって、かつ、室内温度が室外温度よりも低ぐしかも室内温度が設 定温度よりも高いときに、冷房運転モードが選択される。また、外気湿度が予め定め られた設定湿度の上限値と下限値の間にあるときであって、かつ、室内温度が室外 温度よりも高ぐし力も室内温度が設定温度よりも低いときに、暖房運転モードが選択 される。したがって、この場合も適切な運転を自動的に選択できる。
[0055] 上記第 6の発明によれば、冷房運転モードにおける冷媒回路 (50)の蒸発温度が室 外空気の露点温度よりも低力つたり、暖房運転モードにおける冷媒回路 (50)の蒸発 温度が室内空気の露点温度よりも低力つたりすると、吸着熱交換器 (51, 52)でドレン 水が発生するおそれがあるのに対して、冷房運転モードにおける冷媒回路 (50)の蒸 発温度を室外の露点温度よりも高く設定し、暖房運転モードにおける冷媒回路 (50) の蒸発温度を室内の露点温度よりも高く設定するようにしているため、ドレン水の発 生を予防できる。したがって、空調システムの装置内でのドレン水による鲭びゃカビ の発生を防止できる。
[0056] 上記第 7の発明によれば、冷房運転モード中と暖房運転モード中に冷媒回路 (50) の蒸発温度が目標値に達しても、外気条件などによって冷媒回路 (50)内で必要な 高低差圧が得られな ヽ (高圧圧力が上がらな ヽ)場合は、設計されたモリエル線図に 沿った適切な運転が行えないため、圧縮機 (53)が停止する。これにより、無駄な運 転を省くことができる。この場合、例えば所定の時間が経過するまで圧縮機 (53)を停 止しておき、その後に再起動をすればよい。
[0057] 上記第 8の発明によれば、冷房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転さ れて 、るのに冷媒回路 (50)の蒸発温度が室外空気の露点温度よりも低くなる条件で は、圧縮機 (53)を停止して冷房運転モードを禁止し、暖房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて!、るのに冷媒回路 (50)の蒸発温度が室内空気の露 点温度よりも低くなる条件では、圧縮機 (53)を停止して暖房運転モードを禁止するよ うにして!/、るので、無駄な運転が行われるのを防止できる。
[0058] 上記第 9の発明によれば、外気湿度が予め定められた設定湿度の上限値と下限値 の間にあると判定されたときであって、室内温度が室外温度よりも低ぐかつ室内温 度が設定温度よりも高いという条件と、室内温度が室外温度よりも高ぐかつ室内温 度が設定温度よりも低いという条件の両方を満たさないときに、第 1換気運転モード が選択される。このときは外気湿度が高すぎたり低すぎたりしないので、単純に換気 のみを行う第 1換気モードが実行され、第 1通路 (61)と第 2通路 (62)でファンを回す だけでよ!、ため、最も簡単な運転で済ませることができる。
[0059] 上記第 10の発明によれば、除湿運転モードと加湿運転モードが設定される条件を 満たす状態で室外空気よりも室内空気が設定湿度に近い場合に第 2換気運転モー ドを実行するようにしている。つまり、外気湿度が設定湿度の範囲外にあるときに室外 空気よりも室内空気の方が設定湿度に近ければ、除湿や加湿をせずに擬似的な全 熱交換換気を行う。こうすることで、冷媒回路 (50)の起動による動力消費を抑えられ る。
[0060] 上記第 11の発明によれば、第 1吸着部材(111) (151, 152)及び第 2吸着部材(112 ) (152, 151)と、冷却器(104) (153)及び加熱器(102) (153)とが空気通路 (60)に別 々に配置された空調システムにおいて、除湿運転モード、加湿運転モード、冷房運 転モード、暖房運転モード、換気運転モードの各運転モードが可能であり、多様な運 転モードに対応できる。また、第 1吸着部材(111) (151, 152)及び第 2吸着部材(112 ) (152, 151)と、冷却器(104) (153)及び加熱器(102) (153)とが空気通路 (60)に別 々に配置された空調システムにおいて、上記の各運転モードを第 1運転状態や第 2 運転状態における動作の切り換えや停止だけで実現できるので、構成を複雑にする 必要もない。
[0061] 上記第 12の発明によれば、第 1換気運転モードを実行することにより単純に換気だ けを行うことができ、第 2換気運転モードを実行することにより擬似的に全熱交換換気 を行うことができるので、より多様な運転モードに対応できる。
[0062] 上記第 13の発明によれば、冷温水や冷媒の熱媒体が流れる熱媒体回路(100)を 用い、該熱媒体回路(100)における放熱側熱交換器 (102)により加熱器を構成し、該 熱媒体回路(100)における吸熱側熱交換器(104)により冷却器を構成しているので、 熱媒体回路(100)の放熱側熱交換器 (102)により吸着剤を加熱し、吸熱側熱交換器 (104)により吸着剤を冷却できる。
[0063] 上記第 14の発明によれば、冷媒の循環により蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒 回路(100)を用い、該冷媒回路(100)の凝縮器 (102)により加熱器を構成し、該冷媒 回路(100)の蒸発器(104)により冷却器を構成しているので、該冷媒回路(100)の凝 縮器 (102)により吸着剤を加熱し、蒸発器 (104)により吸着剤を冷却できる。
[0064] 上記第 15の発明によれば、印加する直流電源の極性をプラスとマイナスに切り換 えることによって第 1面と第 2面とが放熱側と吸熱側とに切り換わるペルチェ効果素子 (153)を用いて、該ペルチヱ効果素子(153)の放熱側により加熱器を構成し、該ペル チヱ効果素子(153)の吸熱側により冷却器を構成するようにしているので、ペルチヱ 効果素子(153)の放熱側を通過した空気により吸着剤の加熱を行!ヽ、吸熱側を通過 した空気により吸着剤の冷却を行うことができる。
[0065] 上記第 16の発明によれば、ペルチェ効果素子(153)の表面に吸着剤を担持して、 該ペルチ 効果素子(153)の第 1面により第 1吸着部材(151, 152)を構成し、該ペル チェ効果素子(153)の第 2面により第 2吸着部材(152, 151)を構成するようにして!/、る ので、ペルチヱ効果素子(153)の放熱側の面で直接的に吸着剤の加熱を行い、吸 熱側の面で直接的に吸着剤の冷却を行うことができる。
図面の簡単な説明
[0066] [図 1]図 1は、実施形態 1の空調システムを構成する空調装置の構成を示す斜視図で ある。
[図 2]図 2は、実施形態 1の空調装置の概略構成を示し、(A)は左側面視、(B)は平 面視、(C)は右側面視の構成図である。
[図 3]図 3は、実施形態 1の冷媒回路の構成を示す配管系統図であって、(A)は第 1 動作中の動作を示すものであり、(B)は第 2動作中の動作を示すものである。 [図 4]図 4は、吸着熱交換器の概略斜視図である。
[図 5]図 5は、除湿運転モードの第 1動作中における空気の流れを示す空調装置の 概略構成図であり、(A)は左側面視、(B)は平面視、(C)は右側面視を示している。
[図 6]図 6は、除湿運転モードの第 2動作中における空気の流れを示す空調装置の 概略構成図であり、(A)は左側面視、(B)は平面視、(C)は右側面視を示している。 圆 7]図 7は、加湿運転モードの第 1動作中における空気の流れを示す空調装置の 概略構成図であり、(A)は左側面視、(B)は平面視、(C)は右側面視を示している。 圆 8]図 8は、加湿運転モードの第 2動作中における空気の流れを示す空調装置の 概略構成図であり、(A)は左側面視、(B)は平面視、(C)は右側面視を示している。
[図 9]図 9は、実施形態 1の空調システムの運転モードの切り換えを示すフローチヤ一 トである。
[図 10]図 10は、その他の実施形態の第 1変形例における空調装置の概略構成図で あって、(A)は第 1動作中の動作を示すものであり、(B)は第 2動作中の動作を示すも のである。
[図 11]図 11は、その他の実施形態の第 2変形例における空調ユニットの概略斜視図 である。
符号の説明
10 空調装置 (空調システム)
50 冷媒回路
51 第 1吸着熱交換器
52 第 2吸着熱交換器
53 圧縮機
60 空気通路
61 第 1通路
62 第 2通路
70 制御手段
100 冷媒回路 (熱媒体回路)
102 凝縮器 (放熱側熱交^^、加熱器) 104 蒸発器 (吸熱側熱交翻、冷却器)
111 第 1吸着部材
112 第 2吸着部材
151 第 1吸着部材 (第 2吸着部材)
152 第 2吸着部材 (第 1吸着部材)
153 ペルチエ効果素子 (加熱器、冷却器)
発明を実施するための最良の形態
[0068] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[0069] 《発明の実施形態 1》
本発明の実施形態 1について説明する。本実施形態の空調システムは、室外空気 が室内へ向かう第 1通路 (61)及び室内空気が室外へ向かう第 2通路 (62)を備えた空 気通路 (60)と、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路 (50)と、空気中の水分の吸 着と空気中への水分の放出とが可能な吸着剤 (吸着部材 (111、 112) )とを備えた空 調装置(10)により構成されている。この空調システムは、換気型の空調システムであ つて、運転動作中は、室外空気(OA)を取り込んで室内へ供給すると同時に室内空 気 (RA)を取り込んで室外に排出する動作を行う。
[0070] 〈空調装置の全体構成〉
上記空調装置(10)について、図 1及び図 2を参照しながら説明する。尚、ここでの 説明で用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、特にことわらない限り、上 記空調装置(10)を前面側から見た場合の方向を意味している。
[0071] 上記空調装置(10)は、ケーシング(11)を備えている。また、ケーシング(11)内には 、冷媒回路 (50)が収容されている。この冷媒回路 (50)には、第 1吸着熱交換器 (51) 、第 2吸着熱交換器 (52)、圧縮機 (53)、四方切換弁 (54)、及び電動膨張弁 (55)が 接続されている。冷媒回路 (50)の詳細は後述する。
[0072] 上記ケーシング(11)は、やや扁平で高さが比較的低い直方体状に形成されている 。このケーシング(11)では、図 1における左手前側に前面パネル(12)が、同図にお ける右奥側に背面パネル(13)がそれぞれ立設されており、同図における左手前から 右奥へ向力う方向が長手方向となっている。 [0073] ケーシング(11)の前面パネル(12)では、左寄りの位置に排気口(21)力 右寄りの 位置に給気口(22)がそれぞれ開口している。ケーシング(11)の背面パネル(13)に は、左寄りの位置に外気吸込口(23)力 右寄りの位置に内気吸込口(24)がそれぞ れ開口している。
[0074] 上記ケーシング(11)の内部空間は、前面パネル(12)側の部分と背面パネル(13) 側の部分とに区画されている。
[0075] 上記ケーシング(11)内における前面パネル(12)側の空間は、左右 2つの空間に仕 切られている。この左右に仕切られた空間は、左寄りの空間が排気ファン室 (35)を、 右寄りの空間が給気ファン室 (36)をそれぞれ構成している。排気ファン室 (35)は、排 気口(21)を介して室外空間と連通している。この排気ファン室 (35)には排気ファン (2 5)が収容されており、排気ファン (25)の吹出口が排気口(21)に接続されて!、る。一 方、給気ファン室 (36)は、給気口(22)を介して室内空間と連通している。この給気フ アン室 (36)には、給気ファン (26)が収容されており、給気ファン (26)の吹出口が給気 口(22)に接続されている。また、給気ファン室 (36)には、圧縮機 (53)も収容されてい る。
[0076] 一方、上記ケーシング(11)内の背面パネル(13)側の空間は、ケーシング(11)内に 立設された第 1仕切板(16)及び第 2仕切板(17)によって左右 3つの空間に仕切られ ている。これら仕切板(16,17)は、背面パネル(13)力もケーシング(11)の長手方向に 沿って延びている。第 1仕切板(16)はケーシング(11)の右側板寄りに、第 2仕切板( 17)はケーシング(11)の左側板寄りにそれぞれ配置されている。
[0077] 上記ケーシング(11)内において、第 1仕切板(16)の左側の空間は上下 2つの空間 に仕切られており、上側の空間が排気側流路 (31)を、下側の空間が外気側流路 (32 )をそれぞれ構成して 、る。排気側流路 (31)は、排気ファン室 (35)と連通して 、る。 外気側流路 (32)は、外気吸込口(23)を介して室外空間と連通している。一方、右側 の空間は上下 2つの空間に仕切られており、上側の空間が給気側流路 (33)を、下側 の空間が内気側流路 (34)をそれぞれ構成している。給気側流路 (33)は、給気ファン 室 (36)と連通している。内気側流路 (34)は、内気吸込口(24)を介して室内と連通し ている。 [0078] 第 1仕切板(16)と第 2仕切板(17)との間の空間は、更に中央仕切板(18)によって 前後 2つの空間に仕切られている。そして、中央仕切板(18)の前側の空間が第 1熱 交 室 (37)を構成し、その後側の空間が第 2熱交 室 (38)を構成している。第 1熱交換器室 (37)には第 1吸着熱交換器 (51)が、第 2熱交換器室 (38)には第 2吸着 熱交翻 (52)がそれぞれ収容されている。これら 2つの吸着熱交翻 (51,52)は、そ れぞれが収容される熱交 室 (37,38)を前後方向へ横断するように配置されて 、 る。
[0079] 上記第 1仕切板(16)には、開閉式のダンバ (41〜44)が 4つ設けられている。具体 的に、第 1仕切板(16)では、前面側の上部に第 1ダンバ (41)が、背面側の上部に第 2ダンバ (42)が、前面側の下部に第 3ダンバ (43)力 背面側の下部に第 4ダンバ (44 )がそれぞれ取り付けられている。第 1ダンバ (41)を開くと、排気側流路 (31)と第 1熱 交 室 (37)が連通する。第 2ダンバ (42)を開くと、排気側流路 (31)と第 2熱交換 器室 (38)が連通する。第 3ダンバ (43)を開くと、外気側流路 (32)と第 1熱交換器室( 37)が連通する。第 4ダンバ (44)を開くと、外気側流路 (32)と第 2熱交 室 (38)が 連通する。
[0080] 上記第 2仕切板(17)には、開閉式のダンバ (45〜48)が 4つ設けられている。具体 的に、第 2仕切板(17)では、前面側の上部に第 5ダンバ (45)が、背面側の上部に第 6ダンバ (46)力 前面側の下部に第 7ダンバ (47)力 背面側の下部に第 8ダンバ (48 )がそれぞれ取り付けられている。第 5ダンバ (45)を開くと、給気側流路 (33)と第 1熱 交換器室 (37)が連通する。第 6ダンバ (46)を開くと、給気側流路 (33)と第 2熱交換 器室 (38)が連通する。第 7ダンバ (47)を開くと、内気側流路 (34)と第 1熱交 室( 37)が連通する。第 8ダンバ (48)を開くと、内気側流路 (34)と第 2熱交換器室 (38)が 連通する。
[0081] この空調装置(10)のケーシング(11)内に設けられている空気通路(60)は、室外空 気が室内へ向力う第 1通路 (61)及び室内空気が室外へ向かう第 2通路 (62)を備え、 第 1通路 (61)における空気の経路と第 2通路 (62)における空気の経路が切り換わる ようになつている。具体的に言うと、上記空気通路 (60)は、室外から室内へ向かう空 気が第 1吸着熱交 (51)を通り、室内から室外へ向力う空気が第 2吸着熱交 (52)を通る第 1の空気流通状態と、室外力 室内へ向力う空気が第 2吸着熱交 ( 52)を通り、室内から室外へ向力う空気が第 1吸着熱交 (51)を通る第 2の空気流 通状態とに切り換え可能に構成されている。
[0082] 〈冷媒回路の構成〉
上記冷媒回路 (50)について、図 3を参照しながら説明する。
[0083] 上記冷媒回路 (50)は、第 1吸着熱交翻 (51)、第 2吸着熱交翻 (52)、圧縮機 (5 3)、四方切換弁 (54)、及び電動膨張弁 (55)が設けられた閉回路である。この冷媒回 路 (50)は、充填された冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行 うものである。また、上記圧縮機 (53)は、インバータ制御により運転周波数を制御す ることにより運転容量を可変に制御できる可変容量圧縮機である。
[0084] 上記冷媒回路 (50)にお 、て、圧縮機 (53)は、その吐出側が四方切換弁 (54)の第 1のポートに、その吸入側が四方切換弁 (54)の第 2のポートにそれぞれ接続されてい る。第 1吸着熱交翻(51)の一端は、四方切換弁 (54)の第 3のポートに接続されて いる。第 1吸着熱交換器 (51)の他端は、電動膨張弁 (55)を介して第 2吸着熱交換器 (52)の一端に接続されている。第 2吸着熱交換器 (52)の他端は、四方切換弁 (54) の第 4のポートに接続されて 、る。
[0085] 上記四方切換弁 (54)は、第 1のポートと第 3のポートが連通して第 2のポートと第 4 のポートが連通する第 1状態(図 1(A)に示す状態)と、第 1のポートと第 4のポートが 連通して第 2のポートと第 3のポートが連通する第 2状態(図 1(B)に示す状態)とに切 り換え可能となっている。
[0086] したがって、上記冷媒回路 (50)は、第 1吸着熱交換器 (51)が蒸発器となり、第 2吸 着熱交換器 (52)が凝縮器となる第 1の冷媒流通状態と、第 2吸着熱交換器 (52)が蒸 発器となり、第 1吸着熱交 (51)が凝縮器となる第 2の冷媒流通状態とに切り換え 可能に構成されている。
[0087] 図 4に示すように、第 1吸着熱交換器 (51)及び第 2吸着熱交換器 (52)は、何れもク ロスフィン型のフィン'アンド ·チューブ熱交^^によって構成されて ヽる。これら吸着 熱交翻 (51,52)は、銅製の伝熱管(58)とアルミニウム製のフィン (57)とを備えて!/、 る。吸着熱交翻 (51,52)に設けられた複数のフィン (57)は、それぞれが長方形板 状に形成され、一定の間隔で並べられている。また、伝熱管(58)は、各フィン (57)を 貫通するように設けられて 、る。
[0088] 上記各吸着熱交翻 (51,52)では、各フィン (57)の表面に吸着剤が担持されてお り、フィン (57)の間を通過する空気がフィン (57)に担持された吸着剤と接触する。こ の吸着剤としては、ゼォライト、シリカゲル、活性炭、親水性の官能基を有する有機高 分子材料など、空気中の水分の吸着と空気中への水分の放出とが可能なものが用 いられる。
[0089] 運転動作
本実施形態の空調装置装置(10)は、除湿運転モード、加湿運転モード、冷房運転 モード、暖房運転モード、第 1換気運転モード、及び第 2換気運転モードの 6種類の 運転モードが可能に構成されている。この空調装置(10)は、各運転モード中に、取り 込んだ室外空気(OA)を供給空気 (SA)として室内へ供給すると同時に、取り込んだ 室内空気 (RA)を排出空気 (EA)として室外へ排出する。
[0090] 〈除湿運転モード〉
除湿運転モード中の空調装置(10)では、給気ファン (26)及び排気ファン (25)が運 転される。給気ファン (26)を運転すると、室外空気が外気吸込口(23)からケーシング
(11)内へ第 1空気として取り込まれる。排気ファン (25)を運転すると、室内空気が内 気吸込口(24)力 ケーシング(11)内へ第 2空気として取り込まれる。また、除湿運転 モード中の空調装置 (10)では、第 1動作と第 2動作が所定の時間間隔 (例えば 3分 間隔)で交互に繰り返される。
[0091] 除湿運転モード時の第 1動作について説明する。このとき、空気通路 (60)は第 2の 空気流通状態となり、冷媒回路 (50)は第 2の冷媒流通状態となる。
[0092] この第 1動作中の冷媒回路 (50)では、図 3(A)に示すように、四方切換弁 (54)が第 1状態に設定される。この状態の冷媒回路 (50)では、冷媒が循環して冷凍サイクル が行われる。その際、冷媒回路 (50)では、圧縮機 (53)力 吐出された冷媒が第 1吸 着熱交翻 (51)、電動膨張弁 (55)、第 2吸着熱交翻 (52)の順に通過し、第 1吸着 熱交 (51)が凝縮器となって第 2吸着熱交 (52)が蒸発器となる。
[0093] 図 5に示すように、この第 1動作中には、第 1ダンバ (41)、第 4ダンバ (44)、第 6ダン パ (46)、及び第 7ダンバ (47)だけが開状態となり、残りのダンバ (42,43,45,48)が閉状 態となる。
[0094] 外気吸込口(23)から外気側流路 (32)へ流入した第 1空気は、第 4ダンバ (44)を通 つて第 2熱交換器室 (38)へ流入し、その後に第 2吸着熱交換器 (52)を通過する。第 2吸着熱交換器 (52)では、第 1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた 吸着熱が冷媒に吸熱される。第 2吸着熱交換器 (52)で除湿された第 1空気は、第 6 ダンバ (46)を通って給気側流路 (33)へ流入し、給気ファン室 (36)を通過後に給気 口(22)を通って室内へ供給される。
[0095] 一方、内気吸込口(24)から内気側流路 (34)へ流入した第 2空気は、第 7ダンバ (47 )を通って第 1熱交換器室 (37)へ流入し、その後に第 1吸着熱交換器 (51)を通過す る。第 1吸着熱交換器 (51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この 脱離した水分が第 2空気に付与される。第 1吸着熱交 (51)で水分を付与された 第 2空気は、第 1ダンバ (41)を通って排気側流路 (31)へ流入し、排気ファン室 (35) を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
[0096] 除湿運転モード時の第 2動作について説明する。このとき、空気通路 (60)は第 1の 空気流通状態となり、冷媒回路 (50)は第 1の冷媒流通状態となる。
[0097] この第 2動作中の冷媒回路 (50)では、図 3(B)に示すように、四方切換弁 (54)が第 2状態に設定される。この状態の冷媒回路 (50)では、冷媒が循環して冷凍サイクル が行われる。その際、冷媒回路 (50)では、圧縮機 (53)力 吐出された冷媒が第 2吸 着熱交翻 (52)、電動膨張弁 (55)、第 1吸着熱交翻 (51)の順に通過し、第 2吸着 熱交 (52)が凝縮器となって第 1吸着熱交 (51)が蒸発器となる。
[0098] 図 6に示すように、この第 2動作中には、第 2ダンバ (42)、第 3ダンバ (43)、第 5ダン パ (45)、及び第 8ダンバ (48)だけが開状態となり、残りのダンバ (41,44,46,47)が閉状 態となる。
[0099] 外気吸込口(23)から外気側流路 (32)へ流入した第 1空気は、第 3ダンバ (43)を通 つて第 1熱交換器室 (37)へ流入し、その後に第 1吸着熱交換器 (51)を通過する。第 1吸着熱交換器 (51)では、第 1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた 吸着熱が冷媒に吸熱される。第 1吸着熱交換器 (51)で除湿された第 1空気は、第 5 ダンバ (45)を通って給気側流路 (33)へ流入し、給気ファン室 (36)を通過後に給気 口(22)を通って室内へ供給される。
[0100] 一方、内気吸込口(24)から内気側流路 (34)へ流入した第 2空気は、第 8ダンバ (48 )を通って第 2熱交換器室 (38)へ流入し、その後に第 2吸着熱交換器 (52)を通過す る。第 2吸着熱交換器 (52)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この 脱離した水分が第 2空気に付与される。第 2吸着熱交換器 (52)で水分を付与された 第 2空気は、第 2ダンバ (42)を通って排気側流路 (31)へ流入し、排気ファン室 (35) を通過後に排気口(21)を通って室外へ排出される。
[0101] 除湿運転モード中は、上述したように、第 1動作と第 2動作が所定の時間間隔 (例え ば 3分間隔)で交互に繰り返される。つまり、第 2吸着熱交換器 (52)の吸着剤で第 1 空気の水分を吸着して 、る間は第 1吸着熱交換器 (51 )の吸着剤を第 2空気で再生 する第 1動作を行い、第 1吸着熱交換器 (51)の吸着剤で第 1空気の水分を吸着して いる間は第 2吸着熱交換器 (52)の吸着剤を第 2空気で再生する第 2動作を行って、 これらの動作を交互に繰り返すことで室内の除湿を連続して行う。
[0102] 〈加湿運転モード〉
加湿運転モード中の空調装置(10)では、給気ファン (26)及び排気ファン (25)が運 転される。給気ファン (26)を運転すると、室外空気が外気吸込口(23)からケーシング
(11)内へ第 2空気として取り込まれる。排気ファン (25)を運転すると、室内空気が内 気吸込口(24)力 ケーシング(11)内へ第 1空気として取り込まれる。また、加湿運転 モード中の空調装置(10)では、第 1動作と第 2動作とが所定の時間間隔 (例えば 3分 間隔)で交互に繰り返される。
[0103] 加湿運転モード時の第 1動作について説明する。このとき、空気通路 (60)は第 1の 空気流通状態となり、冷媒回路 (50)は第 2の冷媒流通状態となる。
[0104] この第 1動作中の冷媒回路 (50)では、図 3(A)に示すように、四方切換弁 (54)が第
1状態に設定される。そして、この冷媒回路 (50)では、除湿運転モードの第 1動作中 と同様に、第 1吸着熱交 (51)が凝縮器となって第 2吸着熱交 (52)が蒸発器 となる。
[0105] 図 7に示すように、この第 1動作中には、第 2ダンバ (42)、第 3ダンバ (43)、第 5ダン パ (45)、及び第 8ダンバ (48)だけが開状態となり、残りのダンバ (41,44,46,47)が閉状 態となる。
[0106] 内気吸込口(24)から内気側流路 (34)へ流入した第 1空気は、第 8ダンバ (48)を通 つて第 2熱交換器室 (38)へ流入し、その後に第 2吸着熱交換器 (52)を通過する。第 2吸着熱交換器 (52)では、第 1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた 吸着熱が冷媒に吸熱される。第 2吸着熱交換器 (52)で水分を奪われた第 1空気は、 第 2ダンバ (42)を通って排気側流路 (31)へ流入し、排気ファン室 (35)を通過後に排 気口(21)を通って室外へ排出される。
[0107] 一方、外気吸込口(23)から外気側流路 (32)へ流入した第 2空気は、第 3ダンバ (43 )を通って第 1熱交換器室 (37)へ流入し、その後に第 1吸着熱交換器 (51)を通過す る。第 1吸着熱交換器 (51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この 脱離した水分が第 2空気に付与される。第 1吸着熱交 (51)で加湿された第 2空 気は、第 5ダンバ (45)を通って給気側流路 (33)へ流入し、給気ファン室 (36)を通過 後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
[0108] 加湿運転モード時の第 2動作について説明する。このとき、空気通路 (60)は第 2の 空気流通状態となり、冷媒回路 (50)は第 1の冷媒流通状態となる。
[0109] この第 2動作中の冷媒回路 (50)では、図 3(B)に示すように、四方切換弁 (54)が第 2状態に設定される。そして、この冷媒回路 (50)では、除湿運転モードの第 2動作中 と同様に、第 2吸着熱交 (52)が凝縮器となって第 1吸着熱交 (51)が蒸発器 となる。
[0110] 図 8に示すように、この第 2動作中には、第 1ダンバ (41)、第 4ダンバ (44)、第 6ダン パ (46)、及び第 7ダンバ (47)が開状態となり、残りのダンバ (42,43,45,48)が閉状態と なる。
[0111] 内気吸込口(24)から内気側流路 (34)へ流入した第 1空気は、第 7ダンバ (47)を通 つて第 1熱交換器室 (37)へ流入し、その後に第 1吸着熱交換器 (51)を通過する。第 1吸着熱交換器 (51)では、第 1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた 吸着熱が冷媒に吸熱される。第 1吸着熱交換器 (51)で水分を奪われた第 1空気は、 第 1ダンバ (41)を通って排気側流路 (31)へ流入し、排気ファン室 (35)を通過後に排 気口(21)を通って室外へ排出される。
[0112] 一方、外気吸込口(23)から外気側流路 (32)へ流入した第 2空気は、第 4ダンバ (44 )を通って第 2熱交換器室 (38)へ流入し、その後に第 2吸着熱交換器 (52)を通過す る。第 2吸着熱交換器 (52)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この 脱離した水分が第 2空気に付与される。第 2吸着熱交換器 (52)で加湿された第 2空 気は、第 6ダンバ (46)を通って給気側流路 (33)へ流入し、給気ファン室 (36)を通過 後に給気口(22)を通って室内へ供給される。
[0113] 加湿運転モード中は、上述したように、第 1動作と第 2動作が所定の時間間隔 (例え ば 3分間隔)で交互に繰り返される。つまり、第 1吸着熱交換器 (51)の吸着剤で第 2 空気を加湿している間は第 2吸着熱交 (52)の吸着剤に第 1空気力 水分を付与 する第 1動作を行い、第 2吸着熱交換器 (52)の吸着剤で第 2空気を加湿している間 は第 1吸着熱交換器 (51)の吸着剤に第 1空気力 水分を付与する第 2動作を行って 、これらの動作を交互に繰り返すことで室内の加湿を連続して行う。
[0114] 〈冷房運転モード〉
冷房運転モード中は、除湿運転モードの第 1動作または第 2動作の何れか一方が 選択され、選択されたその動作が連続して行われる。つまり、冷房運転モード中には 、第 1動作と第 2動作の切り換えは行われない。
[0115] 例えば第 1動作を連続して行う場合、第 2吸着熱交換器 (52)の吸着剤は、第 1動作 の初期には第 1空気の水分を吸着するが、やがて飽和状態に達し、それ以上は第 1 空気の水分を吸着しなくなる。この状態でさらに第 1動作を継続すると、第 2吸着熱交 換器 (52)を通過する第 1空気は該第 2吸着熱交換器 (52)を流れる冷媒により、冷却 処理だけを受けることになる。つまり、この運転モードでは、室内を除湿せずに冷房 のみ行うことが可能となる。
[0116] 〈暖房運転モード〉
暖房運転モード中は、加湿運転モードの第 1動作または第 2動作の何れか一方が 選択され、選択されたその動作が連続して行われる。つまり、暖房運転モード中には 、第 1動作と第 2動作の切り換えは行われない。
[0117] 例えば第 1動作を連続して行う場合、第 1吸着熱交換器 (51)の吸着剤は、第 1動作 の初期には第 2空気に水分を付与するが、やがて水分をすベて放出し、それ以上は 第 2空気に水分を付与しなくなる。この状態でさらに第 1動作を継続すると、第 1吸着 熱交換器 (51)を通過する第 2空気は該第 1吸着熱交換器 (51)を流れる冷媒により、 加熱処理だけを受けることになる。つまり、この運転モードでは、室内を加湿せずに 暖房のみ行うことが可能となる。
[0118] 〈第 1換気運転モード〉
除湿運転モードの第 1動作と加湿運転モードの第 2動作は第 1空気 (除湿側空気) と第 2空気 (加湿側空気)の区別を除けば空気の流れは同じであり、除湿運転モード の第 2動作と加湿運転モードの第 1動作も第 1空気と第 2空気の区別を除けば空気の 流れは同じである。
[0119] この第 1換気運転モードは、冷媒回路 (50)を停止して、上記第 1動作と第 2動作の 一方のみを行う運転モードであり、第 1動作と第 2動作の切り換えは行われない。した がって、この第 1換気運転モード中は、室外空気 (OA)が単に第 1吸着熱交換器 (51) または第 2吸着熱交換器 (52)を通過して室内に供給され、室内空気 (RA)が単に第 2吸着熱交 (52)または第 1吸着熱交 (51)を通過して室外へ排出されること で単純な換気が行われる。
[0120] 〈第 2換気運転モード〉
第 1換気運転モードが、冷媒回路 (50)を停止して、上記第 1動作と第 2動作の一方 のみを行うようにした運転モードであるのに対して、第 2換気運転モードは、冷媒回路 (50)を停止して、上記第 1動作と第 2動作を切り換えて行う運転モードである。したが つて、この第 2換気運転モード中は、室外空気(OA)の流れる吸着熱交換器 (51, 52) と室内空気 (RA)の流れる吸着熱交 (52, 51)が交互に変わることになるので、室 外空気 (OA)と室内空気 (RA)との間で擬似的に全熱交換を行 ヽながらの換気が行 われる。
[0121] 〈運転モードの切り換え〉
次に、この実施形態の空調システムにおける運転モードの切り換えについて説明 する。
[0122] 本実施形態では、上述したように、冷媒流通状態と空気流通状態を所定時間ごと に切り換えて行う除湿運転モード及び加湿運転モードと、冷媒流通状態と空気流通 状態を切り換えずに固定して行う冷房運転モード及び暖房運転モードと、冷媒回路( 50)を停止した状態で空気流通状態を固定しながら行う第 1換気運転モードと、冷媒 回路 (50)を停止した状態で空気流通状態を切り換えながら行う第 2換気運転モード の、合計 6種類の運転モードが可能に構成されている。
[0123] そして、この空調システムは、少なくとも室内空気の状態量と室外空気の状態量と に基づ!/、て最適の運転モードを判別し、運転モードを設定する制御手段を備えて 、 る。以下、図 9のフローチャートに基づいて、この制御手段(70)の制御内容について 説明する。
[0124] ステップ ST1では、室内の設定湿度と外気湿度との関係が判定される。ここで、設定 湿度は、通常条件では、設定温度の室内空気の相対湿度が 40%を下限値とし、 60 %を上限値とする範囲に定められる。なお、低湿条件では、設定温度の室内空気の 相対湿度が 20%を下限値とし、 40%を上限値とする範囲に定められる。このフロー では通常条件での動作を説明する。
[0125] ステップ ST1の判別結果のうち、
(A)は、外気湿度 >設定湿度の上限値 の条件を満たすとき、
(B)は、外気湿度 <設定湿度の下限値 の条件を満たすとき、
(C)は、設定湿度の下限値≤外気湿度≤設定湿度 の上限値の条件を満たすとき を示している。
[0126] そして、判別結果が (A)のときはステップ ST2に進んで除湿運転モードを実行する 力どうかの判定を行い、判別結果が(B)のときはステップ ST4に進んで加湿運転モー ドを実行するかどうかの判定を行い、判別結果が(C)のときはステップ ST6に進んで 冷房運転モード及び暖房運転モードを実行するかどうかの判定を行う。
[0127] ステップ ST2では、サーモオフレベルがレベル 1であるかレベル 2であるかの判定を 行い、レベル 2でないときには除湿運転モードを実行する。サーモオフレベルの判定 は、圧縮機 (53)の運転状態を制御するための判定であり、例えば室外空気が高湿、 低温の条件で除湿運転をすると室内温度が低くなりすぎることが起こりうるため、室内 の設定温度よりも室内温度が低くなつてしまった場合にはサーモオフレベル 1で圧縮 機 (53)の周波数を低減することで運転容量を少なくし、運転容量を最小にしても温 度低下が継続する場合にはサーモオフレベル 2で圧縮機 (53)を停止する。
[0128] 判定結果がサーモオフレベル 2でない(サーモオフレベル 1を含む)場合は、ステツ プ ST3に進んで除湿運転モードを実行する。この除湿運転モード時は、上述したよう に 3分毎に第 1動作と第 2動作を切り換えながら、 12分毎にステップ ST1と同様の湿 度判定が行われ、判別結果に応じて運転モードの切り換えが行われる。
[0129] ステップ ST4では、サーモオフレベルがレベル 1であるかレベル 2であるかの判定を 行い、レベル 2でないときには加湿運転モードを実行する。サーモオフレベルの判定 は、圧縮機 (53)の運転状態を制御するための判定であり、例えば室外空気が低湿、 高温の条件で加湿運転をすると室内温度が高くなりすぎることが起こりうるため、室内 の設定温度よりも室内温度が高くなつてしまった場合にはサーモオフレベル 1で圧縮 機 (53)の周波数を低減することで運転容量を少なくし、運転容量を最小にしても温 度上昇が継続する場合にはサーモオフレベル 2で圧縮機 (53)を停止する。
[0130] 判定結果がサーモオフレベル 2でない(サーモオフレベル 1を含む)場合は、ステツ プ ST5に進んで加湿運転モードを実行する。この加湿運転モード時は、上述したよう に 3分毎に第 1動作と第 2動作を切り換えながら、 12分毎にステップ ST1と同様の湿 度判定が行われ、判別結果に応じて運転モードの切り換えが行われる。
[0131] ステップ ST2とステップ ST4でサーモオフレベルが 2であると判定された場合、圧縮 機が停止しているのに、除湿時に温度が低下しすぎ、加湿時に温度が上昇しすぎて いる。このとき、本来は除湿運転モードと加湿運転モードが設定される状態であるの に、室外空気よりも室内空気が設定湿度に近い条件になっている。これらの場合は、 V、ずれもステップ ST7へ進み、換気運転モードが実行される。
[0132] ステップ ST7が実行されるときは、外気湿度が設定湿度の範囲外なのに圧縮機 (53 )を動かさな 、条件である。このときは冷媒回路 (50)を停止した状態で空気流通状態 を切り換えながら行う第 2換気運転モードが行われる。この第 2換気運転モードでは、 室外へ排出される室内空気の顕熱と潜熱が、例えば第 1動作で一方の吸着熱交換 器 (51, 52)に与えられた後、第 2動作に切り換えたときに、室外から室内へ供給され る空気にその吸着熱交換器 (51, 52)で室内空気の顕熱と潜熱が奪われる。したがつ て、第 1モードを第 2モードを交互に繰り返すことによって、擬似的な全熱交換換気を 行うことができる。
[0133] この第 2換気運転モード中は、サーモオフレベルの判定が継続されており、サーモ オフレベルがレベル 1に変化したことを検出すると、湿度判定の動作に戻る。
[0134] ステップ ST1の判別結果力 S (C)で、外気湿度が設定湿度の上限と下限の間にあつ た場合は、ステップ ST6に進んで冷房運転モードと暖房運転モードを実行するかどう かを判定する。この場合の判別結果のうち、
(D)は、室内温度 <室外温度
室内温度 >設定温度
室外空気露点温度 <室外温度 15°C の 3つの条件を満たすとき、
(E)は、室内温度 >室外温度
室内温度 <設定温度
室内空気露点温度 <室内温度 15°C の 3つの条件を満たすとき、
(F)は、(D) , (E)の条件が満たされないとき
を示している。 (D) , (E)においては、前の 2つの条件が特に重要である。
[0135] 判別結果が(D)のときはステップ ST8に進んで冷房運転モードの制御を行 、、判別 結果が(E)のときはステップ ST9へ進んで暖房運転モードの制御を行い、判別結果 が(F)のときはステップ ST10へ進んで換気運転モードの制御を行う。ステップ ST10 の換気運転モードは、冷媒回路 (50)を停止した状態で空気流通状態を固定しながら 行う第 1換気運転モードである。このときは、外気湿度が設定湿度の範囲内にあり、し 力も冷暖房の必要もない状態であるため、第 1換気運転モードで単純に換気のみを 行う。第 1換気運転モード時には、 15秒ごとにステップ ST1と同様の湿度判定が行わ れ、判別結果に応じて運転モードの切り換えが行われる。
[0136] ステップ ST8の冷房運転モード時には、 3分毎にステップ ST1と同様の湿度判定が 行われ、判別結果に応じて運転モードの切り換えが行われる。また、この冷房運転モ ード時には、制御手段 (70)により、冷媒回路 (50)の蒸発温度を室外空気の露点温 度よりも高く設定する制御が行われる。これは、冷媒回路 (50)の蒸発温度が室外空 気の露点温度よりも低くなつてしまうと吸着熱交換器 (51, 52)でドレン水が発生してし まうためである。
[0137] さらに、冷房運転モード中は、冷媒回路 (50)の蒸発温度が目標値に到達した後に 、冷媒回路 (50)の高低差圧が所定の圧力差に満たない場合は、圧縮機 (53)を停止 して冷房運転モードを禁止する動作に入る。これは、冷媒回路 (50)の蒸発温度を必 ず室外空気の露点温度よりも高くしないといけないため、外気条件によっては高低差 圧が付力ないことがあり、そのような状態でしか冷媒が循環しないなら、冷媒回路 (50 )が正常に動作しない間は圧縮機を停止するためである。この場合、所定時間が経 過した後に圧縮機を起動すればょ 、。
[0138] また、冷房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて!、る状態で冷媒 回路 (50)の蒸発温度が室外の露点温度よりも低くなる条件では、室内が冷えすぎて ドレン水が発生するおそれもあるため、圧縮機 (53)を停止して冷房運転モードを禁 止する。
[0139] ステップ ST9の暖房運転モード時には、 3分毎にステップ ST1と同様の湿度判定が 行われ、判別結果に応じて運転モードの切り換えが行われる。また、この暖房運転モ ード時には、制御手段 (70)により、冷媒回路 (50)の蒸発温度を室内空気の露点温 度よりも高く設定する制御が行われる。これは、冷媒回路 (50)の蒸発温度が室内空 気の露点温度よりも低くなつてしまうと吸着熱交換器 (51, 52)でドレン水が発生してし まうためである。
[0140] さらに、暖房運転モード中は、冷媒回路 (50)の蒸発温度が目標値に到達した後に 、冷媒回路 (50)の高低差圧が所定の圧力差に満たない場合は、圧縮機 (53)を停止 して暖房運転モードを禁止する動作に入る。これは、冷房運転モード時と同様の理 由による。
[0141] また、暖房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて!、る状態で冷媒 回路 (50)の蒸発温度が室内の露点温度よりも低くなる条件でも、冷房運転モード時 と同様に圧縮機 (53)を停止して暖房運転モードを禁止する。
[0142] なお、この実施形態では換気運転モードを 2つのモードに分けている力 換気運転 モードは、冷媒回路 (50)を停止した状態で空気通路 (60)に空気を流通させて行うモ ードであれば、必ずしも 2つに分けず、第 1換気運転モードか第 2換気運転モードの どちらか一方を行うようにしてもよ!、。
[0143] 一実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態では、冷媒回路 (50)に設ける熱交換器は 2つの 吸着熱交換器 (51, 53)だけであり、冷媒回路 (50)を動作させている状態で第 1動作 と第 2動作を交互に切り換えれば除湿運転モードと加湿運転モードを、冷媒回路 (50 )を動作させている状態で第 1動作と第 2動作を切り換えなければ冷房運転モードと 暖房運転モードを、冷媒回路 (50)を停止させている状態で第 1動作と第 2動作を切り 換えなければ第 1換気運転モードを、そして冷媒回路 (50)を停止させている状態で 第 1動作と第 2動作を交互に切り換えれば第 2換気運転モードを行うことができる。
[0144] このように、本実施形態では冷媒回路 (50)の構成が簡単であり、しかも冷媒流通状 態を流通状態か停止状態から選択し、空気流通状態を切換状態か固定状態から選 択するだけで 6つの運転モードに対応できる。つまり、空調システムの構成や制御が 簡単でありながら、多様な運転モードへの対応が可能となる。
[0145] 《その他の実施形態》
上記実施形態では、空調装置(10)が次のように構成されていてもよい。ここでは、 空調装置(10)の変形例について説明する。
[0146] 第 1変形例
図 10に示すように、第 1変形例の空調装置(10)は、冷媒回路(100)と 2つの吸着素 子(111, 112)とを備えている。冷媒回路(100)は、圧縮機(101)と凝縮器 (102)と膨張 弁(103)と蒸発器 (104)が順に接続された閉回路である。冷媒回路(100)で冷媒を循 環させると、蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路(100)は、少なくとも 吸着素子(111, 112)の加熱を行うための熱源手段を構成している。第 1吸着素子(11 1)及び第 2吸着素子(112)は、ゼォライト等の吸着剤を備えており、それぞれ第 1吸 着部材及び第 2吸着部材を構成している。また、各吸着素子(111,112)には多数の 空気孔が形成されており、この空気孔を通過する際に空気が吸着剤と接触する。
[0147] この空調装置(10)は、空気通路 (60)を切り換えて第 1動作と第 2動作を繰り返す。
図 10(A)に示すように、第 1動作中の空調装置(10)は、凝縮器(102)で加熱された空 気を第 1吸着素子(111)へ供給して吸着剤を再生する一方、第 2吸着素子(112)に 水分を奪われた空気を蒸発器(104)で冷却する。また、図 10(B)に示すように、第 2 動作中の空調装置 (10)は、凝縮器 (102)で加熱された空気を第 2吸着素子 (112)へ 供給して吸着剤を再生する一方、第 1吸着素子 (111)に水分を奪われた空気を蒸発 器(104)で冷却する。
[0148] 以上を要約すると、この空調装置(10)は、室外空気が室内へ向かう第 1通路 (61) 及び室内空気が室外へ向かう第 2通路 (62)を備えた空気通路 (60)と、該空気通路( 60)に配置されて空気を加熱する加熱器である凝縮器(102)と、該空気通路 (60)に 配置されて空気を冷却する冷却器である蒸発器(104)と、該空気通路 (60)に配置さ れて空気中の水分の吸着と空気中への水分の放出とが可能な第 1吸着素子(111) 及び第 2吸着素子(112)とを備えた空調システムとして構成されて 、る。
[0149] そして、上記空気通路 (60)は、室外力も室内へ向力 空気が第 1吸着素子(111)ま たは第 2吸着素子(112)と蒸発器 (104)とを通り (順序は逆でもよい)、室内から室外 へ向力 空気が凝縮器 (102)と第 2吸着素子(112)または第 1吸着素子(111)とを通 る第 1運転状態と、室外力 室内へ向力う空気が凝縮器(102)と第 1吸着素子(111) または第 2吸着素子(112)とを通り、室内力 室外へ向力 空気が第 2吸着素子(112 )または第 1吸着素子(111)と蒸発器 (104)とを通る (順序は逆でもよい)第 2運転状態 とを切り換え可能に構成されて 、る。
[0150] この第 1変形例の空調システムも、少なくとも室内空気の状態量と室外空気の状態 量とに基づいて最適の運転モードを判別し、運転モードを設定する制御手段(図示 せず)を備え、各運転状態で空気の流れを所定時間ごとに切り換えて行う除湿運転 モード及び加湿運転モードと、各運転状態で空気の流れを切り換えずに固定して行 う冷房運転モード及び暖房運転モードと、凝縮器(102)及び蒸発器(104)を停止した 状態で空気通路 (60)に空気を流通させて行う換気運転モードとが自動的に切り換わ るように構成されている。
[0151] なお、換気運転モードとしては、上記実施形態と同様に、各運転状態で凝縮器(10 2)及び蒸発器(104)を停止するとともに空気の流れを固定しながら行う第 1換気運転 モードと、各運転状態で凝縮器 (102)及び蒸発器 (104)を停止するとともに空気の流 れを切り換えながら行う第 2換気運転モードとを行えるようにするとよ 、。 [0152] 各運転モードにおける動作の状態や、各運転モードの切り換えに関する具体的説 明はここでは省略するが、運転動作や切り換え条件の具体的な内容は装置構成や 設置条件などに応じて適宜定めればよい。
[0153] また、この第 1変形例では、冷媒回路(100)の凝縮器 (102)により加熱器を構成し、 蒸発器(104)により冷却器を構成しているが、冷温水が流れる冷温水回路など、冷媒 回路(100)以外の熱媒体回路を用い、この熱媒体回路における放熱側熱交換器に より加熱器を構成し、この熱媒体回路における吸熱側熱交換器により冷却器を構成 するようにしてちょい。
[0154] 第 2変形例
図 11に示すように、第 2変形例の空調システムを構成する空調装置(10)は、空調 ユニット(150)を備えている。この空調ユニット(150)は、印加する直流電源の極性を プラスとマイナスに切り換えることによって第 1面と第 2面とが放熱側と吸熱側とに切り 換わるペルチヱ効果素子(153)と、一対の吸着フィン(151, 152)とを備えている。吸着 フィン(151,152)は、いわゆるヒートシンクの表面にゼォライト等の吸着剤を担持させ たものである。なお、場合によってはペルチェ効果素子(153)の表面に吸着材を直接 担持させてもよい。
[0155] この吸着フィン(151,152)は、 2つの吸着部材を構成している。ペルチェ効果素子(1 53)は、第 1面に第 1吸着部材である第 1吸着フィン(151)が、第 2面に第 2吸着部材 である第 2吸着フィン(152)がそれぞれ接合されている。ペルチヱ効果素子(153)に 直流電流を流すと、 2つの吸着フィン(151,152)の一方が吸熱側になって他方が放熱 側になる。つまり、ペルチェ効果素子(153)の放熱側により加熱器が構成され、該ぺ ルチェ効果素子(153)の吸熱側により冷却器が構成されるようになっている。したがつ て、このペルチェ効果素子(153)は、第 1吸着フィン(151)及び第 2吸着フィン(152) の冷却を行う冷却器の機能と、加熱を行う加熱の機能とを兼ね備えて ヽる。
[0156] この空調装置(10)は、第 1動作と第 2動作を繰り返す。第 1動作中の空調ユニット(1 50)は、放熱側となった第 1吸着フィン(151)の加熱を行う一方、吸熱側となった第 2 吸着フィン(152)の冷却を行う。また、第 2動作中の調湿ユニット(150)は、放熱側とな つた第 2吸着フィン(152)の加熱を行う一方、吸熱側となった第 1吸着フィン(151)の 冷却を行う。
[0157] この第 2変形例の空調システムは、図示していないが、室外空気が室内へ向力う第 1通路及び室内空気が室外へ向力う第 2通路を備えた空気通路を備えている。そし て、上記空調ユニット(150)は、ペルチェ効果素子(153)の第 1面に設けられた第 1吸 着フィン(151)が第 1通路内に位置し、該ペルチェ効果素子(153)の第 2面に設けら れた第 2吸着フィン(152)が第 2通路内に位置するように配置されて 、る。
[0158] そして、上記空気通路は、室外力も室内へ向力 空気が吸熱側になっている第 1吸 着フィン(151)または第 2吸着フィン(152)を通り、室内から室外へ向力う空気が放熱 側になっている第 2吸着フィン(152)または第 1吸着フィン(151)を通る第 1運転状態 と、室外力 室内へ向力う空気が放熱側になっている第 1吸着フィン(151)または第 2 吸着フィン(152)を通り、室内から室外へ向力う空気が吸熱側になっている第 2吸着 フィン(152)または第 1吸着フィン(151)を通る第 2運転状態とを切り換え可能に構成 されている。
[0159] この第 2変形例の空調システムも、少なくとも室内空気の状態量と室外空気の状態 量とに基づいて最適の運転モードを判別し、運転モードを設定する制御手段(図示 せず)を備え、各運転状態で空気の流れを所定時間ごとに切り換えて行う除湿運転 モード及び加湿運転モードと、各運転状態で空気の流れを切り換えずに固定して行 う冷房運転モード及び暖房運転モードと、加熱器及び冷却器を停止した状態で空気 通路に空気を流通させて行う換気運転モードとが自動的に切り換わるように構成され ている。
[0160] なお、換気運転モードとしては、上記実施形態と同様に、各運転状態で加熱器及 び冷却器を停止するとともに空気の流れを固定しながら行う第 1換気運転モードと、 各運転状態で加熱器及び冷却器を停止するとともに空気の流れを切り換えながら行 う第 2換気運転モードとを行えるようにするとよい。
[0161] 各運転モードにおける動作の状態や、各運転モードの切り換えに関する具体的説 明はこの第 2変形例についても省略するが、運転動作や切り換え条件の具体的な内 容は装置構成や設置条件などに応じて適宜定めればよい。
[0162] 以上の 2つの変形例についても、空調システムの装置構成が複雑になるのを防止 しながら、多様な運転モードに対応することが可能である。
[0163] なお、以上の実施形態は、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。
産業上の利用可能性
[0164] 以上説明したように、本発明は、冷媒回路の凝縮器及び蒸発器 (またはそれらに相 当する加熱器及び冷却器)と、空気中の水分の吸着と空気中への水分の放出とが可 能な吸着剤とを用いた空調システムにつ 、て有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 室外空気が室内へ向かう第 1通路 (61)及び室内空気が室外へ向かう第 2通路 (62) を備えた空気通路 (60)と、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路 (50)と、空気中 の水分の吸着と空気中への水分の放出とが可能な吸着剤とを備えた空調システムで あって、
上記冷媒回路 (50)の熱交換器が、表面に吸着剤が担持された第 1吸着熱交換器 (
51)及び第 2吸着熱交 (52)により構成され、
上記冷媒回路 (50)は、第 1吸着熱交換器 (51)が蒸発器となり、第 2吸着熱交換器 (
52)が凝縮器となる第 1の冷媒流通状態と、第 2吸着熱交換器 (52)が蒸発器となり、 第 1吸着熱交 (51)が凝縮器となる第 2の冷媒流通状態とを切り換え可能に構成 され、
上記空気通路 (60)は、室外から室内へ向力う空気が第 1吸着熱交 (51)を通り 、室内から室外へ向かう空気が第 2吸着熱交換器 (52)を通る第 1の空気流通状態と 、室外力 室内へ向力う空気が第 2吸着熱交 (52)を通り、室内から室外へ向かう 空気が第 1吸着熱交換器 (51)を通る第 2の空気流通状態とを切り換え可能に構成さ れ、
冷媒流通状態と空気流通状態を所定時間ごとに切り換えて行う除湿運転モード及 び加湿運転モードと、
冷媒流通状態と空気流通状態を切り換えずに固定して行う冷房運転モード及び暖 房運転モードと、
冷媒回路 (50)を停止した状態で空気通路 (60)に空気を流通させて行う換気運転 モードと、
が可能に構成されていることを特徴とする空調システム。
[2] 請求項 1において、
少なくとも室内空気の状態量と室外空気の状態量とに基づいて最適の運転モード を判別し、運転モードを設定する制御手段 (70)を備えて!/ヽることを特徴とする空調シ ステム。
[3] 請求項 2において、 制御手段 (70)は、外気湿度が設定湿度の上限値よりも高いときに除湿運転モード を実行することが可能で、外気湿度が設定湿度の下限値よりも低いときに加湿運転 モードを実行することが可能なように構成されて 、ることを特徴とする空調システム。
[4] 請求項 2において、
制御手段 (70)は、外気湿度が設定湿度の上限値と下限値の間にあるときに、冷房 運転モード及び暖房運転モードを実行することが可能なように構成されて 、ることを 特徴とする空調システム。
[5] 請求項 4において、
制御手段 (70)は、室内温度が室外温度よりも低ぐかつ室内温度が設定温度よりも 高いときに冷房運転モードを設定し、室内温度が室外温度よりも高ぐかつ室内温度 が設定温度よりも低!ヽときに暖房運転モードを設定するように構成されて!ヽることを特 徴とする空調システム。
[6] 請求項 5において、
制御手段 (70)は、冷房運転モードにおける冷媒回路 (50)の蒸発温度を室外空気 の露点温度よりも高く設定し、暖房運転モードにおける冷媒回路 (50)の蒸発温度を 室内空気の露点温度よりも高く設定するように構成されていることを特徴とする空調 システム。
[7] 請求項 5において、
冷房運転モード中に冷媒回路 (50)の蒸発温度が目標値に到達した後に、冷媒回 路 (50)の高低差圧が所定の圧力差に満たな!/、場合は、冷媒回路 (50)の圧縮機 (53 )を停止して冷房運転モードを禁止し、
暖房運転モード中に冷媒回路 (50)の蒸発温度が目標値に到達した後に、冷媒回 路 (50)の高低差圧が所定の圧力差に満たな!/、場合は、冷媒回路 (50)の圧縮機 (53 )を停止して暖房運転モードを禁止するように構成されて!、ることを特徴とする空調シ ステム。
[8] 請求項 5において、
冷媒回路 (50)の圧縮機 (53)が可変容量圧縮機 (53)により構成され、
冷房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて!、る状態で冷媒回路 (50)の蒸発温度が室外空気の露点温度よりも低くなる条件では、圧縮機 (53)を停止 して冷房運転モードを禁止し、
暖房運転モードで上記圧縮機 (53)が最小容量で運転されて!、る状態で冷媒回路 (50)の蒸発温度が室内空気の露点温度よりも低くなる条件では、圧縮機 (53)を停止 して暖房運転モードを禁止するように構成されて ヽることを特徴とする空調システム。
[9] 請求項 5において、
制御手段 (70)は、冷房運転モードと暖房運転モードが設定されない条件のときに 換気運転モードを実行するように構成され、
この換気運転モードは、冷媒回路 (50)を停止した状態で空気流通状態を固定しな 力 行う第 1換気運転モードであることを特徴とする空調システム。
[10] 請求項 3において、
制御手段 (70)は、除湿運転モードと加湿運転モードが設定される条件を満たす状 態で室外空気よりも室内空気が設定湿度に近い場合に換気運転モードを実行する ように構成され、
この換気運転モードは、冷媒回路 (50)を停止した状態で空気流通状態を切り換え ながら行う第 2換気運転モードであることを特徴とする空調システム。
[11] 室外空気が室内へ向力う第 1通路 (61)及び室内空気が室外へ向力う第 2通路 (62) を備えた空気通路 (60)と、該空気通路 (60)に配置されて空気を加熱する加熱器(10 2) (153)と、該空気通路 (60)に配置されて空気を冷却する冷却器(104) (153)と、該 空気通路 (60)に配置されて空気中の水分の吸着と空気中への水分の放出とが可能 な第 1吸着部材 (111) (151, 152)及び第 2吸着部材 (112) (152, 151)とを備えた空調 システムであって、
上記空気通路 (60)は、室外から室内へ向力う空気が冷却器(104) (153)と第 1吸着 部材(111) (151, 152)または第 2吸着部材(112) (152, 151)とを通り、室内から室外 へ向力う空気が加熱器(102) (153)と第 2吸着部材(112) (152, 151)または第 1吸着 部材(111) (151, 152)とを通る第 1運転状態と、室外から室内へ向かう空気が加熱器 (102) (153)と第 1吸着部材(111) (151, 152)または第 2吸着部材(112) (152, 151)と を通り、室内から室外へ向力う空気が冷却器(104) (153)と第 2吸着部材(112) (152, 151)または第 1吸着部材(111) (151, 152)とを通る第 2運転状態とを切り換え可能に 構成され、
各運転状態で空気の流れを所定時間ごとに切り換えて行う除湿運転モード及びカロ 湿運転モードと、
各運転状態で空気の流れを切り換えずに固定して行う冷房運転モード及び暖房運 転モードと、
加熱器(102) (153)及び冷却器(104) (153)を停止した状態で空気通路 (60)に空 気を流通させて行う換気運転モードと、
が可能に構成されていることを特徴とする空調システム。
[12] 請求項 11において、
換気運転モードとして、
各運転状態で加熱器(102) (153)及び冷却器(104) (153)を停止するとともに空気 の流れを固定しながら行う第 1換気運転モードと、
各運転状態で加熱器(102) (153)及び冷却器(104) (153)を停止するとともに空気 の流れを切り換えながら行う第 2換気運転モードと、
が可能に構成されていることを特徴とする空調システム。
[13] 請求項 11において、
熱媒体が流れる熱媒体回路(100)を備え、該熱媒体回路(100)における放熱側熱 交換器 (102)により加熱器が構成され、該熱媒体回路(100)における吸熱側熱交換 器(104)により冷却器が構成されて 、ることを特徴とする空調システム。
[14] 請求項 13において、
熱媒体回路(100)は、冷媒の循環により蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路( 100)により構成され、
該冷媒回路(100)の凝縮器 (102)により加熱器が構成され、該冷媒回路(100)の蒸 発器(104)により冷却器が構成されていることを特徴とする空調システム。
[15] 請求項 11において、
印加する直流電源の極性をプラスとマイナスに切り換えることによって第 1面と第 2 面とが放熱側と吸熱側とに切り換わるペルチエ効果素子(153)を備え、該ペルチェ効 果素子(153)の放熱側により加熱器が構成され、該ペルチェ効果素子(153)の吸熱 側により冷却器が構成されていることを特徴とする空調システム。
請求項 15において、
ペルチェ効果素子(153)の表面に吸着剤が担持され、該ペルチェ効果素子(153) の第 1面により第 1吸着部材(151, 152)が構成され、該ペルチェ効果素子(153)の第 2面により第 2吸着部材(152, 151)が構成されていることを特徴とする空調システム。
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