WO2023079709A1 - 空気処理システム - Google Patents

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WO2023079709A1
WO2023079709A1 PCT/JP2021/040864 JP2021040864W WO2023079709A1 WO 2023079709 A1 WO2023079709 A1 WO 2023079709A1 JP 2021040864 W JP2021040864 W JP 2021040864W WO 2023079709 A1 WO2023079709 A1 WO 2023079709A1
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WO
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air
outdoor
air conditioner
heat exchanger
target space
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PCT/JP2021/040864
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English (en)
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Inventor
勇人 堀江
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0083Indoor units, e.g. fan coil units with dehumidification means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/46Improving electric energy efficiency or saving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20Humidity

Definitions

  • the present disclosure relates to an air processing system in which an internal air conditioner and an outdoor air conditioner are connected to an outdoor unit for the internal air conditioner and an outdoor unit for the outdoor air conditioner.
  • Patent Document 1 In a room where multiple air conditioners are installed, there is a technology that determines the roles of multiple air conditioners, such as latent heat treatment machines and sensible heat treatment machines, and changes the number of latent heat treatment machines according to the latent heat load.
  • Patent Document 1 For example, Patent Document 1,
  • the latent heat load may exceed the latent heat capacity of the outdoor unit due to a decrease in ventilation volume of the outdoor unit and an increase in the amount of moisture generated due to an increase in the number of people in the room.
  • it can be dealt with by increasing the latent heat capacity of the internal air conditioner.
  • the evaporating temperature of the internal air conditioner may be lowered.
  • the air volume of the internal air conditioner may be reduced. If there is control such as a decrease in evaporation temperature and a decrease in air volume, the heat transfer rate of the internal air conditioner will decrease, resulting in a problem of low energy efficiency operation.
  • the purpose of this disclosure is to maintain the maximum latent heat capacity of the outdoor unit, thereby suppressing a decrease in the energy efficiency of the internal unit and increasing the energy efficiency of the entire air processing system.
  • An air treatment system includes: an interior conditioner that air-conditions air in a target space to be air-conditioned; outside air for ventilating the target space is sucked in, the sucked outside air is either heated or cooled, and the outside air that has undergone either heating or cooling is supplied to the target space as supply air. , an outdoor air conditioning unit that sucks in the air in the target space and discharges the sucked air from the target space as exhaust gas; a control device for controlling the processing capacity of the outdoor air conditioner with respect to the latent heat load so that the outdoor air conditioner can independently process the latent heat load of the target space; Prepare.
  • the energy efficiency of the indoor air conditioner can be maintained high, and the energy efficiency of the entire air conditioning system can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram of the first embodiment, showing the configuration of an air processing system 1;
  • Fig. 4 is a diagram of the first embodiment, showing a refrigeration cycle 521A formed by an internal air conditioner 510 and an outdoor unit 520;
  • Fig. 20 is a diagram of the first embodiment and shows a schematic structure of the outdoor air conditioner 610N;
  • Fig. 6 is a diagram of the first embodiment, showing a refrigeration cycle 621N configured by an outdoor unit 610N and an outdoor unit 620N for the outdoor unit 610N;
  • FIG. 1 is a diagram of the first embodiment, showing the configuration of an air processing system 1;
  • Fig. 4 is a diagram of the first embodiment, showing a refrigeration cycle 521A formed by an internal air conditioner 510 and an outdoor unit 520;
  • Fig. 20 is a diagram of the first embodiment and shows a schematic structure of the outdoor air conditioner 610N;
  • Fig. 6 is a diagram of the first embodiment, showing a refrigeration cycle 621N configured by an outdoor unit
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment and is a perspective view showing the structure of the outdoor air conditioner 610D; Another perspective view showing the structure of the outdoor air conditioner 610D in the view of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing a case where a heat exchanger 635 and a heat exchanger 645 used in the outdoor air conditioner 610D are realized as part of refrigerating cycles 621D and 622D;
  • Fig. 10 is a diagram of the first embodiment, in which a heat exchanger 635 serving as a heater and a heat exchanger 645 serving as a cooler are realized as part of one refrigeration cycle 623D;
  • Fig. 2 is a diagram of the first embodiment and shows a hardware configuration of the control device 100; Fig.
  • FIG. 10 is a flowchart showing control of the outdoor air conditioner 610N having no desiccant by the control device 100 in the diagram of the first embodiment
  • FIG. 10 is a flowchart showing control of the outdoor air conditioner 610D having a desiccant by the control device 100 in the diagram of the first embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a diagram of the first embodiment showing the relationship between the evaporation temperature ET of the refrigerant in the evaporator and the latent heat capacity of the outdoor air conditioner 610 when the air volume Q is used as a parameter
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment showing the relationship between the damper switching time of the outdoor air conditioner 610D and the latent heat capacity of the outdoor air conditioner 610 when the air volume Q is used as a parameter
  • FIG. 10 is a flowchart showing control of the outdoor air conditioner 610N having no desiccant by the control device 100 in the diagram of the first embodiment
  • FIG. 10 is a flowchart showing control of the outdoor air conditioner 610D having
  • FIG. 10 is a view of the first embodiment and shows a method for determining the upper limit of the ventilation air volume common to both the outdoor air conditioner 610N without a desiccant and the outdoor air conditioner 610D with a desiccant.
  • FIG. 2 is a diagram of the first embodiment and shows a configuration in which the functions of the control device 100 are realized by hardware;
  • unit may be read as “circuit”, “process”, “procedure”, “process” or “circuitry” as appropriate.
  • FIG. 1 shows the configuration of an air treatment system 1.
  • the air processing system 1 includes a human sensor 82 , a CO 2 sensor 83 , an outdoor sensor 84 , an indoor sensor 85 , a control device 100 , a device group 500 and a device group 600 .
  • the control device 100 is connected to the indoor unit 510 , the outdoor unit 520 , the outdoor unit 610 and the outdoor unit 620 via the communication line 180 .
  • the communication line 180 may be wired or wireless.
  • control device 100 may communicate with interior unit 510 via outdoor unit 520 and may communicate with outdoor unit 610 via outdoor unit 620 .
  • the air processing system 1 includes an internal air conditioner 510 , an external air conditioner 610 and a control device 100 .
  • the interior conditioner 510 air-conditions the air in the room 381 to be air-conditioned.
  • the internal air conditioner 510 adjusts the temperature and humidity of the air in the room 381 with a heat exchanger 511 .
  • the room 381 is a target space for air conditioning.
  • the outdoor air conditioner 610 sucks in the outside air 91 for ventilating the room 381 and either heats or cools the sucked outside air 91 .
  • outdoor air conditioner 610 will be described in the case of cooling outside air 91 .
  • the outdoor air conditioner 610 supplies the heated or cooled outside air 91 to the room 381 as supply air.
  • the outdoor air conditioner 610 sucks the air in the room 381 as return air 92 and discharges the sucked return air 92 from the room 381 as exhaust.
  • the outdoor air conditioner 610 adjusts the temperature and humidity of the outside air 91 with heat exchangers 611 and 645 .
  • the control device 100 controls the processing capacity of the outdoor air conditioner 610 with respect to the latent heat load so that the outdoor air conditioner 610 can independently process the latent heat load of the room 381 .
  • a device group 500 including a plurality of devices related to the interior air conditioners 510 includes a plurality of interior air conditioners 510 and an outdoor unit 520 for each interior air conditioner 510 .
  • a plurality of indoor air conditioners 510 are arranged in the ceiling space 382 .
  • a plurality of indoor air conditioners 510 and outdoor units 520 are connected by refrigerant pipes 530 .
  • the internal air conditioner 510 is an indoor unit in an air conditioner.
  • the indoor unit 510 heats or cools the air sucked into the indoor unit in the target space for air conditioning, and returns the heated or cooled air to the target space.
  • the device group 500 shown in FIG. 1 may be called an internal conditioner.
  • a device group 600 including a plurality of devices related to an outdoor air conditioner 610 includes an outdoor air conditioner 610 and an outdoor unit 620 for the outdoor air conditioner 610 .
  • a plurality of outdoor air conditioners 610 may be provided.
  • the outdoor unit 610 and the outdoor unit 620 are connected by a refrigerant pipe 630 .
  • the outdoor unit 610 is an indoor unit in an air conditioner.
  • the outdoor air conditioner 610 heats or cools outside air sucked into an outside air supply machine, which is an indoor unit, for ventilation, and supplies the heated or cooled outside air to a space to be air-conditioned.
  • the device group 600 shown in FIG. 1 may also be called an outdoor air conditioner.
  • the two indoor air conditioners 510 are arranged in the ceiling space 382 .
  • the two indoor units 510 are connected to the outdoor unit 520 by pipes 590 .
  • the number of the internal conditioners 510 may be three or more, or may be one.
  • the outdoor air conditioner 610 is arranged in the ceiling space 382 .
  • the outdoor unit 610 is connected to the outdoor unit 620 via a pipe 690 .
  • Outdoor air conditioner 610N In the air processing system 1, there are two types of the outdoor air conditioner 610 shown in FIG. An outdoor air conditioner 610 not equipped with a desiccant is denoted as an outdoor air conditioner 610N.
  • the outdoor air conditioner 610 equipped with a stationary desiccant is denoted as an outdoor air conditioner 610D.
  • the outdoor air conditioner 610N and the outdoor air conditioner 610D need not be distinguished from each other, they are simply referred to as the outdoor air conditioner 610.
  • FIG. 3 shows the structure of the outdoor air conditioner 610N.
  • the outdoor air conditioner 610N includes a heat exchanger 611, a fan 612, a fan 613, and a partition plate 614.
  • the return air 92 in the room 381 is sucked as the return air 92 by the blower 613 from the suction port 615 and is discharged from the discharge port 616 to the outside of the room 380 as exhaust air.
  • the outside air 91 is sucked from the intake port 617 by the blower 612 of the outdoor air conditioner 610N, and is supplied from the supply port 618 to the outside of the room 380 as supply air.
  • the paths of the outside air 91 indicated by a plurality of black arrows and the paths of the return air 92 indicated by a plurality of hatched arrows do not interfere with each other due to the partition plate 614 .
  • FIG. 4 shows a refrigerating cycle 621N composed of an outdoor unit 610N and an outdoor unit 620N for the outdoor unit 610N.
  • a refrigerating cycle 621 N includes a compressor 621 , a four-way valve 622 , a heat exchanger 623 , an expansion valve 624 and a heat exchanger 611 .
  • FIG. 4 shows the case where the heat exchanger 611 functions as an evaporator.
  • FIG. 5 and 6 are perspective views showing the structure of the outdoor air conditioner 610D. 5 and 6 transparently show the outdoor air conditioner 610D. FIG. 5 shows the first damper state. FIG. 6 shows the second damper state.
  • the outdoor air conditioner 610D includes (1) an inflow device 210, (2) a heat exchanger 635 functioning as a heater, (3) a heat exchanger 645 functioning as a cooler, (4) an upstream damper 20, and (5) a second (6) a second static desiccant 31; (7) a downstream damper 21;
  • the inflow device 210 will be described with reference to FIG.
  • the inflow device 210 has the shape of a hollow cuboid.
  • the inflow device 210 is divided into two rectangular parallelepiped spaces of the same shape by a partition plate 216 .
  • the inflow device 210 has a return air inlet 211 into which return air flows and an outside air inlet 213 into which outside air flows.
  • the inlet device 210 has an outlet 212 opening and an outlet 214 opening.
  • the lower side of the outflow port 212 is closed with a partition plate 217
  • the upper side of the outflow port 214 is closed with a partition plate 218 .
  • the return air inlet 211 is circular.
  • the outside air inlet 213 is also circular.
  • the return air 92 that has flowed into the return air inlet 211 flows out in the X direction from the outlet 212 formed on the upper left.
  • the outside air 91 that has flowed into the outside air inlet 213 flows out in the X direction from the outlet 214 formed on the lower right.
  • Heat exchanger 635 heats return air 92 into hot, dry air that regenerates the desiccant.
  • the heat exchanger 645 cools the outside air 91 into low-temperature, high-humidity air that is dehumidified (adsorbed) by a desiccant.
  • the upstream damper 20 switches the desiccant into which the return air 92 and the outside air 91 flow.
  • the upstream damper 20 is the first damper.
  • the first stationary desiccant 30 dehumidifies the outside air when passing through it.
  • the second stationary desiccant 31 dehumidifies the outside air when passing through it.
  • the downstream damper 21 is switched according to the switching of the upstream damper 20, and the return air and the outside air pass through.
  • Downstream damper 21 is a second damper.
  • the outflow device 220 is divided into two upper and lower spaces by the third partition plate 303 . Outflow device 220 is connected to downstream damper 21 . In the outflow device 220, an outside air outflow outlet 222 and a return air outflow outlet 221 are formed.
  • the first stationary desiccant 30 and the second stationary desiccant 31 are arranged on the left and right sides of the outflow direction of the return air 92 and the outside air 91 .
  • the upstream damper 20 allows the return air to flow into one of the first static desiccant 30 and the second static desiccant 31, and the outside air to flow into the other.
  • inlet device 210, heat exchanger 635, heat exchanger 645, upstream damper 20, first static desiccant 30, second static desiccant 31, downstream damper 21 and outflow device 220 are: arranged in this order.
  • the first partition plate 301 divides the interior of the housing 360 between the inflow device 210 and the upstream damper 20 into upper and lower parts.
  • a heat exchanger 635 is positioned above the first partition plate 301 and a heat exchanger 645 is positioned below the first partition plate 301 .
  • the first partition plate 301 is a quadrangle indicated by A, B, C, and D.
  • the second partition plate 302 divides the inside of the housing 360 from the upstream damper 20 to the downstream damper 21 into left and right.
  • the first stationary desiccant 30 is positioned on the left side of the second partition plate 302
  • the second stationary desiccant 31 is positioned on the right side of the second partition plate 302 .
  • the second partition plate 302 is a square indicated by E, F, G, and H.
  • the third partition plate 303 divides the interior of the outflow device 220 into upper and lower parts starting from the downstream damper 21 .
  • supply air flows out from the upper side of the third partition plate 303 and exhaust air flows out from the lower side of the third partition plate 303 .
  • the third partition plate 303 is a square indicated by I, J, K, and L.
  • the outdoor air conditioner 610 ⁇ /b>D further includes an upstream damper opening/closing device 320 and a downstream damper opening/closing device 321 .
  • the upstream damper opening/closing device 320 and the downstream damper opening/closing device 321 are opening/closing mechanisms for opening and closing each sub damper of the upstream damper 20 and the downstream damper 21 .
  • the upstream damper opening/closing device 320 opens and closes the sub dampers 20 a , 20 b , 20 c and 20 d of the upstream damper 20 .
  • the downstream damper opening/closing device 321 opens and closes the sub dampers 21 a, 21 b, 21 c, and 21 d of the downstream damper 21 .
  • control device 100 controls the upstream damper opening/closing device 320 and the downstream damper opening/closing device 321 to open the sub dampers 20b, 20c, 21a, and 21d in the second damper state.
  • the details of control by the control device 100 will be described below.
  • FIG. 7 shows a case where heat exchanger 635 and heat exchanger 645 used in outdoor air conditioner 610D are implemented as part of a refrigeration cycle.
  • the outdoor air conditioner 610 ⁇ /b>D includes a heat exchanger 635 , a fan 636 , a heat exchanger 645 and a fan 646 .
  • Heat exchanger 635 functions as a condenser.
  • Heat exchanger 645 functions as an evaporator.
  • the outdoor unit 620 ⁇ /b>D includes a compressor 631 , a four-way valve 632 , a heat exchanger 633 and an expansion valve 634 .
  • a compressor 631, a four-way valve 632, a heat exchanger 633, an expansion valve 634, a heat exchanger 635 and a blower 636 form a refrigeration cycle 621D.
  • the outdoor unit 620 ⁇ /b>D includes a compressor 641 , a four-way valve 642 , a heat exchanger 643 and an expansion valve 644 .
  • a compressor 641, a four-way valve 642, a heat exchanger 643, an expansion valve 644, a heat exchanger 645 and a blower 646 form a refrigeration cycle 622D.
  • FIG. 8 shows a case where the heat exchanger 635 serving as a heater and the heat exchanger 645 serving as a cooler are implemented as part of one refrigeration cycle 623D.
  • the outdoor air conditioner 610D of FIG. Heat exchanger 635 functions as a condenser.
  • Heat exchanger 645 functions as an evaporator.
  • the outdoor unit 620D in FIG. 8 includes a compressor 641, a four-way valve 642, and a heat exchanger 635-1 functioning as a condenser.
  • Compressor 641, heat exchanger 635-1, heat exchanger 635, expansion valve 644, heat exchanger 645 and four-way valve 642 form refrigeration cycle 623D.
  • the air processing system 1 further includes an upstream damper opening/closing device 320, a downstream damper opening/closing device 321, and a control device 100.
  • Devices such as an indoor sensor 85 for detecting the temperature and humidity in the room 381, an upstream damper opening/closing device 320, and a downstream damper opening/closing device 321 are connected to the control device 100.
  • the outdoor air conditioner 610N includes a heat exchanger 611 (FIG. 4) through which a refrigerant flows and which adjusts the temperature and humidity of the sucked outside air.
  • heat exchanger 611 functions as an evaporator. That is, the heat exchanger 611 is a cooler for the outside air 91 .
  • the control device 100 (1) ventilation air volume; (2) the temperature of the refrigerant flowing through the heat exchanger 611 (cooler); (3) a refrigerant flow rate flowing through the heat exchanger 611; of the Control at least one. These controls control the processing capacity of the outdoor air conditioner 610N with respect to the latent heat load.
  • the temperature of the refrigerant flowing through the heat exchanger 611 is, for example, the evaporation temperature ET of the refrigerant.
  • Control of outdoor air conditioner 610D For the outdoor air conditioner 610D, the control device 100 (1) ventilation air volume; (2) the temperature of the refrigerant flowing through the heat exchanger 645 (cooler); (3) a refrigerant flow rate flowing through the heat exchanger 645; (4) switching time of the upstream damper 20 and the downstream damper 21; of the Control at least one. Through these controls, the latent heat load processing capacity of outdoor air conditioner 610 is controlled. Alternatively, (5) adding the temperature of refrigerant flowing through heat exchanger 635 (heater), control device 100 controls at least one of (1) to (5) for outdoor air conditioner 610D. Through these controls, the latent heat load processing capacity of outdoor air conditioner 610 is controlled.
  • FIG. 9 shows the hardware configuration of the control device 100. As shown in FIG. The hardware configuration of the control device 100 will be described with reference to FIG.
  • the control device 100 is a computer.
  • the control device 100 has a processor 110 .
  • the control device 100 includes multiple pieces of hardware in addition to the processor 110 .
  • a plurality of pieces of hardware are a main storage device 120, an auxiliary storage device 130, an input IF 140, an output IF 150 and a communication IF 160.
  • Processor 110 is connected to other hardware via signal line 170 and controls the other hardware.
  • the control device 100 includes an acquisition unit 111 and a control unit 112 as functional elements. Functions of the acquisition unit 111 and the control unit 112 are implemented by the control program 131 .
  • the acquisition unit 111 acquires detection values from various sensors. Control of each device by the control device 100 is executed by the control unit 112 .
  • the processor 110 is a device that executes the control program 131 .
  • the functions of the acquisition unit 111 and the control unit 112 are realized by the processor 110 executing the control program 131 .
  • the processor 110 is an IC (Integrated Circuit) that performs arithmetic processing.
  • Specific examples of the processor 110 are a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and a GPU (Graphics Processing Unit).
  • the main memory device 120 is a storage device. Specific examples of the main memory device 120 are SRAM (Static Random Access Memory) and DRAM (Dynamic Random Access Memory). The main memory device 120 holds the computation results of the processor 110 .
  • the auxiliary storage device 130 is a storage device that stores data in a non-volatile manner.
  • a specific example of the auxiliary storage device 130 is an HDD (Hard Disk Drive).
  • the auxiliary storage device 130 may be a portable recording medium.
  • Portable recording media include SD (registered trademark) (Secure Digital) memory cards, NAND flash, flexible disks, optical disks, compact disks, Blu-ray (registered trademark) disks, and DVD (Digital Versatile Disks).
  • Auxiliary storage device 130 stores control program 131 .
  • the input IF 140 is a port through which data is input from each device.
  • Various devices are connected to the output IF 150 .
  • the output IF 150 is a port through which data is output by the processor 110 to various devices.
  • Communication IF 160 is a communication port for processor 110 to communicate with other devices.
  • Various devices are connected to the communication IF 160 .
  • the communication IF 160 includes a human sensor 82, a CO2 sensor 83, an outdoor sensor 84, an indoor sensor 85, an upstream damper opening/closing device 320, a downstream damper opening/closing device 321, an indoor unit 510, an outdoor unit 520, an outdoor unit 610, and an outdoor unit. 620 is connected.
  • the processor 110 loads the control program 131 from the auxiliary storage device 130 to the main storage device 120 .
  • the processor 110 reads the loaded control program 131 from the main storage device 120 and executes it.
  • the main storage device 120 also stores an OS (Operating System).
  • the processor 110 executes the control program 131 while executing the OS.
  • the control device 100 may include multiple processors that substitute for the processor 110 . These multiple processors share the execution of the control program 131 .
  • Each processor, like processor 110, is a device that executes a control program 131.
  • FIG. Data, information, signal values and variable values used, processed or output by control program 131 are stored in main memory 120, auxiliary memory 130, registers or cache memory within processor 110.
  • the control program 131 is a program that causes a computer to execute each process, each procedure, or each process obtained by replacing the "unit" of the acquisition unit 111 and the control unit 112 with "processing", "procedure”, or "step”.
  • the method is a method performed by the control device 100, which is a computer, executing the control program 131.
  • the control program 131 may be stored in a computer-readable recording medium and provided, or may be provided as a program product.
  • control device 100 controls of outdoor air conditioner 610 by control device 100 to control method. Further, the operation of the control device 100 corresponds to processing of the control program.
  • FIG. 10 is a flow chart showing control by control device 100 to outdoor air conditioner 610N having no desiccant.
  • step S1 the acquisition unit 111 of the control device 100 obtains the latent heat load and the latent heat capacity.
  • the control device 100 can determine the latent heat load according to the difference between the target humidity of the room 381 and the detected value of the humidity detected in the room 381 .
  • Control device 100 determines and controls the processing capacity of outdoor air conditioner 610 based on the latent heat load.
  • the obtaining unit 111 can use the difference between the target indoor humidity and the current indoor humidity as the latent heat load.
  • control device 100 is connected to interior conditioner 510 via communication IF 160 .
  • Acquisition unit 111 acquires the target indoor humidity set in interior air conditioner 510 from interior air conditioner 510 .
  • Control device 100 is connected to indoor sensor 85 via communication IF 160 .
  • Acquisition unit 111 acquires the current indoor humidity from indoor sensor 85 .
  • the obtaining unit 111 identifies the latent heat load from the difference between the obtained target indoor humidity and the current indoor humidity.
  • the latent heat capacity which is the latent heat processing capacity
  • the acquisition unit 111 holds the device characteristics of the outdoor unit 610 and the outdoor unit 620 .
  • the acquisition unit 111 may obtain the latent heat capacity of the outdoor air conditioner 610 from the current outside air temperature and humidity, the refrigerant evaporation temperature of the evaporator that cools the outside air 91, and the ventilation air volume.
  • the current outside air temperature and humidity is obtained from an outdoor sensor 84 that detects the outside air temperature and humidity.
  • the control device 100 is connected to the outdoor sensor 84 via the communication IF 160.
  • the acquisition unit 111 acquires the current outdoor temperature and humidity from the outdoor sensor 84 .
  • the evaporator is the heat exchanger 611 in FIG. 3 for the outdoor air conditioner 610N, and the heat exchanger 645 for the outdoor air conditioner 610D.
  • Control device 100 is connected to outdoor air conditioner 610 via communication IF 160 .
  • Acquisition unit 111 acquires the evaporation temperature of the refrigerant from outdoor air conditioner 610N and outdoor air conditioner 610D.
  • the outdoor air conditioner 610N and the outdoor air conditioner 610D have sensors for detecting the evaporation temperature of the refrigerant.
  • acquisition unit 111 acquires the amount of rotation of fan 612 and fan 613 (FIG. 3) of outdoor air conditioner 610N. Acquisition unit 111 acquires the amount of rotation of fan 636 and fan 646 of outdoor air conditioner 610D (FIG. 7). The acquisition unit 111 identifies the ventilation air volume from the amount of rotation of the fans 612 and 613 or the amount of rotation of the fans 636 and 646 . From the above, the obtaining unit 111 can obtain the latent heat capacity of the outdoor air conditioner 610 from the current outside air temperature and humidity, the refrigerant evaporation temperature of the cooling evaporator, and the ventilation air volume.
  • step S ⁇ b>2 the control unit 112 compares the latent heat load obtained by the acquisition unit 111 and the latent heat capacity. If the latent heat capacity is greater than or equal to the latent heat load, the controller 112 continues the current operation of the outdoor air conditioner 610 (step S5). If the latent heat capacity is insufficient, the control unit 112 executes the process of step S3. That is, when the latent heat load is greater than the latent heat capacity, the control unit 112 executes the process of step S3 (YES in step S2).
  • step S3 the control unit 112 determines whether the ventilation air volume has reached the set upper limit. If the ventilation air volume has not reached the set upper limit, the controller 112 increases the ventilation air volume (step S4). When the ventilation air volume is equal to or higher than the upper limit, the controller 112 lowers the temperature of the refrigerant flowing through the heat exchanger and increases the refrigerant flow rate (step S6).
  • the heat exchanger is the heat exchanger 611 (FIG. 3).
  • the heat exchanger is the heat exchanger 645 (FIG. 7).
  • An outdoor air conditioner 610 is connected to the control device 100 via a communication IF 160 . Control unit 112 controls outdoor air conditioner 610 via communication IF 160 to lower the temperature of the refrigerant flowing through the heat exchanger and increase the flow rate of refrigerant flowing through the refrigerant circuit.
  • FIG. 11 is a flow chart showing control by control device 100 to outdoor air conditioner 610D having a desiccant. Steps S1 to S5 are the same as the control of the desiccant-less outdoor air conditioner 610N.
  • step S6 the control unit 112 determines whether the damper switching time can be extended.
  • the controller 112 has a set maximum damper switching time.
  • the control unit 112 determines whether the damper switching time can be extended based on the maximum value of the damper switching time held. For example, assume that the maximum damper switching time is two hours. Assume that the control unit 112 calculates that the damper switching time is 2.5 hours according to the latent heat load and the air volume. Since 2.5 hours exceeds the maximum value (NO in step S6 of FIG. 11), the control unit 112 recognizes that the damper switching time is 2 hours. After that, the process moves to step S8 in FIG.
  • the maximum damper switching time can be determined, for example, by the performance of the desiccant itself.
  • the performance of the desiccant itself is a performance like a limit point at which an increase in the amount of dehumidification by the desiccant cannot be expected even if the switching time is extended beyond a certain switching time.
  • the control unit 112 calculates the damper switching time to be 1.5 hours when the maximum value of the damper switching time is 2 hours. Since 1.5 hours is less than the maximum value of 2 hours (YES in step S6 of FIG. 11), the process proceeds to step S7 of FIG.
  • the control unit 112 recognizes that the damper switching time is 1.5 hours.
  • the control unit 112 controls the damper switching time. Specifically, control unit 112 increases the damper switching time toward the maximum value.
  • the control unit 112 extends the damper switching time. If it is determined that the damper switching time cannot be extended (NO in step S6), the control unit 112 adjusts the refrigerant flow rate and refrigerant temperature for the heat exchanger 645 functioning as a cooler and the heat exchanger 635 functioning as a heater. adjust.
  • the control unit 112 adjusts the refrigerant flow rate and refrigerant temperature for the heat exchangers 645 and 635 as follows. Basically, as in step S8 of FIG. 11, the control unit 112 implements at least one of the following (1), (2), and (3). Thereby, the control unit 112 increases the latent heat capacity. (1) Coolant temperature drop in the cooler, (2) refrigerant temperature rise in the heater, (3) Refrigerant flow rate increase. Regarding the implementation of (1), (2), and (3), the control unit 112 performs calculations to obtain the processing that consumes the least power with respect to the increase in the amount of dehumidification of the outside air, that is, the processing with high energy efficiency, and performs calculations for (1), (2), ) and (3) can be processed to implement at least one.
  • FIG. 12 shows the relationship between the refrigerant evaporation temperature ET in the evaporator and the latent heat capacity of the outdoor air conditioner 610 when the air volume Q is used as a parameter.
  • the horizontal axis is the evaporation temperature ET, and the vertical axis is the latent heat capacity.
  • the air volume Q is a parameter.
  • a graph 41 is the air volume Q1
  • a graph 42 is the air volume Q2.
  • the air volume Q1 is larger than the air volume Q2.
  • FIG. 13 shows the relationship between the damper switching time of the outdoor air conditioner 610D and the latent heat capacity of the outdoor air conditioner 610 when the air volume Q is used as a parameter.
  • the horizontal axis is the damper switching time, and the vertical axis is the latent heat capacity.
  • the air volume Q is a parameter.
  • a graph 51 is the air volume Q1
  • a graph 52 is the air volume Q2. From FIG. 12, the lower the evaporation temperature ET, the higher the latent heat capacity. From FIG. 13, the longer the damper switching time, the higher the latent heat capacity.
  • the desiccant characteristics shown in FIGS. 12 and 13 are examples. Depending on the desiccant, the latent heat capacity may increase as the damper switching time becomes shorter.
  • the latent heat capacity may increase at a specific switching time.
  • the control unit 112 adjusts the damper switching time so that the latent heat capacity increases.
  • the control unit 112 stores the characteristics as shown in FIGS. 12 and 13 in the auxiliary storage device 130. FIG.
  • FIG. 14 shows a method for determining the upper limit of the ventilation air volume common to both the outdoor air conditioner 610N without a desiccant and the outdoor air conditioner 610D with a desiccant.
  • the control unit 112 determines the upper limit of the ventilation air volume.
  • the upper limit value QUL1 of the ventilation air volume is determined according to the number of people present in the room 380 and the CO 2 concentration in the room 380 (step S11).
  • the number of people present in the room 380 can be detected by the human sensor 82.
  • - ⁇ The CO 2 concentration in room 380 can be detected by CO 2 sensor 83 .
  • Acquisition unit 111 acquires a detection value from a motion sensor or a CO2 sensor.
  • step S12 the control unit 112 calculates the first upper limit value QUL1 of the ventilation air volume from the CO 2 concentration or the number of people.
  • step S13 the control unit 112 determines whether the latent heat load can be processed with the first upper limit value QUL1 of the ventilation air volume. This determination can be made by using graphs 41, 42, 51 and 52 shown in FIGS.
  • step S14 the control unit 112 sets the first upper limit value QUL1 to the upper limit value of the ventilation air volume.
  • the process proceeds to step S15.
  • step S15 referring to the information in FIG. 12, the control unit 112 determines the second upper limit value QUL2 of the ventilation air volume that can be processed by the latent heat load at the current evaporation temperature ET of the refrigerant in the evaporator (see FIG. 12 ).
  • the evaporators here are heat exchanger 611 (FIG. 3) and heat exchanger 645 (FIG. 7).
  • step S16 the control unit 112 sets the second upper limit value Q UL2 to the upper limit value. 14 is executed between steps S2 and S3 in FIGS.
  • Embodiment 1 *** Effect of Embodiment 1 *** According to the air processing system 1 of Embodiment 1, by maintaining the maximum latent heat capacity of the outdoor unit, the energy efficiency of the internal unit is maintained at a high level, and the energy efficiency of the entire air conditioning system is increased.
  • FIG. 15 shows a configuration in which the functions of the control device 100 are realized by hardware.
  • An electronic circuit 190 in FIG. 15 is a dedicated electronic circuit that implements the functions of the acquisition unit 111 and the control unit 112 of the control device 100 .
  • Electronic circuit 190 is connected to signal line 191 .
  • Electronic circuit 190 is specifically a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, GA, ASIC, or FPGA.
  • GA is an abbreviation for Gate Array.
  • ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit.
  • FPGA is an abbreviation for Field-Programmable Gate Array.
  • the functions of the constituent elements of control device 100 may be realized by one electronic circuit, or may be distributed and realized by a plurality of electronic circuits. Moreover, some functions of the components of the control device 100 may be implemented by electronic circuits, and the remaining functions may be implemented by software.
  • Each of the processor 110 and the electronic circuit 190 is also called processing circuitry or circuitry.
  • the functions of the acquisition unit 111 and the control unit 112 may be realized by circuitry.
  • Embodiment 1 has been described above. A plurality of technical matters in Embodiment 1 may be combined and implemented. Alternatively, one of the technical matters of the first embodiment may be partially implemented.

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Abstract

空気処理システム(1)は、2台の内調機(510)、外調機(610)及び制御装置(100)を備えている。外調機(610)は、室内(381)を換気するための外気(91)を吸い込み、外気(91)に加熱と冷却とのいずれかを実施し、外気(91)を室内(381)に供給する。また外調機(610)は室内(381)の還気(92)を吸い込み、還気(92)を室内(381)から排出する。制御装置(100)は外調機(610)が室内(381)の潜熱負荷を単独で処理できるように、潜熱負荷に対する外調機(610)の処理能力を制御する。

Description

空気処理システム
 本開示は、内調機と外調機が、内調機用の室外機、外調機用の室外機に接続された空気処理システムに関する。
 複数の空気調和機が設置された室内において、複数の空気調和機について、潜熱処理機、顕熱処理機のように役割を決定し、潜熱負荷に応じて、潜熱処理機の台数を変える技術がある(例えば、特許文献1)。
 しかし、外調機の換気量の低下、及び、室内人数の増加による水分発生量の増加よって、潜熱負荷が、外調機の潜熱能力を上回るケースが発生し得る。その場合、内調機の潜熱能力を増加させる事で対応することができる。内調機の潜熱能力の増加のためには、内調機の蒸発温度を低下させる場合がある。また、過剰な顕熱能力抑制のため、内調機の風量を低下させる場合がある。蒸発温の低下及び風量低下のような制御あると、内調機の熱通過率が低下して、エネルギー効率の低い運転となる課題があった。
特開2019-215106号公報
 本開示は、外調機の潜熱能力を最大限維持する事で、内調機のエネルギー効率の低減を抑え、空気処理システム全体のエネルギー効率を高めることを目的とする。
 本開示に係る空気処理システムは、
 空気調和の対象の対象空間の空気を空気調和する内調機と、
 前記対象空間を換気するための外気を吸い込み、吸い込んだ前記外気に加熱と冷却とのいずれかを実施し、加熱と冷却とのいずれかが実施された外気を給気として前記対象空間に供給し、前記対象空間の空気を吸い込み、吸い込んだ前記空気を排気として前記対象空間から排出する外調機と、
 前記外調機が前記対象空間の潜熱負荷を単独で処理できるように、前記潜熱負荷に対する前記外調機の処理能力を制御する制御装置と、
を備える。
 本開示の空気処理システムによれば、外調機の潜熱能力を最大限維持する事で、内調機のエネルギー効率を高く維持し、空気調和システム全体のエネルギー効率を高めることができる。
実施の形態1の図で、空気処理システム1の構成を示す図。 実施の形態1の図で、内調機510と室外機520とによって形成する冷凍サイクル521Aを示す図。 実施の形態1の図で、外調機610Nの概略構造を示す図。 実施の形態1の図で、外調機610Nと、外調機610Nのための室外機620Nとによって構成される冷凍サイクル621Nを示す図。 実施の形態1の図で、外調機610Dの構造を示す斜視図。 実施の形態1の図で、外調機610Dの構造を示すもう一つの斜視図。 実施の形態1の図で、外調機610Dに使用される、熱交換器635及び熱交換器645とが、冷凍サイクル621D,622Dの一部として実現される場合を示す図。 実施の形態1の図で、加熱器となる熱交換器635及び冷却器となる熱交換器645とが、一つの冷凍サイクル623Dの一部として実現される図。 実施の形態1の図で、制御装置100のハードウェア構成を示す図。 実施の形態1の図で、制御装置100による、デシカントを持たない外調機610Nへの制御を示すフローチャート。 実施の形態1の図で、制御装置100による、デシカントを持つ外調機610Dへの制御を示すフローチャート。 実施の形態1の図で、風量Qをパラメータとした場合の、蒸発器における冷媒の蒸発温度ETと、外調機610の潜熱能力との関係を示す図。 実施の形態1の図で、風量Qをパラメータとした場合の、外調機610Dのダンパーの切替時間と、外調機610の潜熱能力との関係を示す図。 実施の形態1の図で、デシカントを持たない外調機610N及びデシカントを持つ外調機610Dの両者に共通の、換気風量の上限決定方法を示す図。 実施の形態1の図で、制御装置100の機能がハードウェアで実現される構成を示す図。
 実施の形態の説明及び図面において、同じ要素及び対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略又は簡略化する。以下の実施の形態では、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」又は「サーキットリー」に適宜読み替えてもよい。
 実施の形態1.
***構成の説明***
<空気処理システム1>
 図1は、空気処理システム1の構成を示す。空気処理システム1は、人感センサー82、COセンサー83、室外センサー84、室内センサー85、制御装置100、装置群500及び装置群600を備えている。制御装置100は内調機510、室外機520,外調機610,室外機620と通信線180で接続している。通信線180は有線でも無線でもよい。また、制御装置100は、室外機520を介して内調機510と通信接続し、室外機620を介して外調機610と通信接続してもよい。
 空気処理システム1は、内調機510、外調機610及び制御装置100を備えている。内調機510は、空気調和の対象の室内381の空気を空気調和する。内調機510は熱交換器511で室内381の空気の温湿度を調整する。室内381は空気調和の対象の対象空間である。外調機610は、室内381を換気するための外気91を吸い込み、吸い込んだ外気91に加熱と冷却とのいずれかを実施する。以下の実施の形態1では外調機610は、外気91を冷却する場合で説明する。外調機610は、加熱と冷却とのいずれかが実施された外気91を、給気として室内381に供給する。外調機610は、室内381の空気を還気92として吸い込み、吸い込んだ還気92を排気として室内381から排出する。外調機610は熱交換器611,645で外気91の温湿度を調整する。制御装置100は、外調機610が室内381の潜熱負荷を単独で処理できるように、潜熱負荷に対する外調機610の処理能力を制御する。
<装置群500>
 内調機510に関する複数の装置からなる装置群500は、複数の内調機510、各内調機510のための室外機520を備える。複数の内調機510は天井裏382に配置される。複数の内調機510と室外機520は、冷媒配管530で接続している。内調機510とは、空気調和機における室内機である。内調機510は、室内機に吸い込まれた空気調和の対象空間の空気を、加熱又は冷却し、加熱又は冷却された該空気を対象空間に戻す。なお、図1に示す装置群500が内調機と呼ばれる場合もある。
 図2は、内調機510と室外機520とによって形成される冷凍サイクルを示す。冷凍サイクル521Aは、圧縮機521、四方弁522、熱交換器523、膨張弁524及び熱交換器611を備えている。熱交換器511は送風機512を備えている。熱交換器523は送風機525を備えている。内調機510の熱交換器511は、蒸発器として機能する場合を示している。
<装置群600>
 外調機610に関する複数の装置からなる装置群600は、外調機610、外調機610のための室外機620を備える。外調機610は複数台あってもよい。外調機610と室外機620は、冷媒配管630で接続している。外調機610とは、空気調和機における室内機である。外調機610とは、換気のために室内機である外気供給機に吸い込まれた外気を加熱又は冷却し、加熱又は冷却された外気を空気調和の対象空間に供給する。なお、なお、図1に示す装置群600が外調機と呼ばれる場合もある。
<装置群500>
 2台の内調機510は、天井裏382に配置されている。2台の内調機510は、配管590で室外機520に接続する。内調機510は、3台以上でもよいし、1台でもよい。外調機610は、天井裏382に配置されている。外調機610は、配管690で室外機620に接続する。
<外調機610N、外調機610D>
 空気処理システム1では、図1に示す外調機610について、デシカントを搭載していない外調機610と、静止型デシカントを搭載した外調機610との2種類がある。デシカントを搭載していない外調機610は外調機610Nと表記する。静止型デシカントを搭載した外調機610は外調機610Dと表記する。外調機610Nと外調機610Dを区別不要のときは、単に、外調機610と表記する。
<外調機610Nの構造>
 図3は、外調機610Nの構造を示す。外調機610Nは、熱交換器611、送風機612、送風機613及び仕切り板614を備える。室内381の還気92は、送風機613によって還気92として吸込口615から吸い込まれ、排出口616から部屋380の外へ排気として排出される。外気91は、外調機610Nの送風機612によって取入口617から吸い込まれ、供給口618から部屋380の外へ給気として供給される。複数の黒矢印で示す外気91の経路と、複数の斜線矢印で示す還気92の経路とは、仕切り板614によってお互いに干渉しない。
<冷凍サイクル621N>
 図4は、外調機610Nと、外調機610Nのための室外機620Nとによって構成される冷凍サイクル621Nを示す。冷凍サイクル621Nは、圧縮機621、四方弁622、熱交換器623、膨張弁624及び熱交換器611を備えている。図4では、熱交換器611が、蒸発器として機能する場合を示している。
 図5及び図6は、外調機610Dの構造を示す斜視図である。図5及び図6は、外調機610Dを透過的に示している。図5は、第1のダンパー状態を示す。図6は、第2のダンパー状態を示す。
<外調機610Dの構造>
 外調機610Dは、(1)流入装置210、(2)加熱器として機能する熱交換器635、(3)冷却器として機能する熱交換器645、(4)上流ダンパー20、(5)第1の静止型デシカント30、(6)第2の静止型デシカント31、(7)下流ダンパー21、(8)流出装置220、を備える。
(1)図5を参照して流入装置210を説明する。流入装置210は内部が中空の直方体の形状である。流入装置210は、仕切り板216によって、同じ形状の2つの直方体の空間に分けられている。流入装置210は、還気が流入する還気流入口211と、外気が流入する外気流入口213とを有する。流入装置210は、開口である流出口212及び開口である流出口214を有する。流出口212の下側は仕切り板217で塞がれており、流出口214の上側は仕切り板218で塞がれている。還気流入口211は円形である。外気流入口213も円形である。還気流入口211に流入した還気92は、左上に形成された流出口212からX方向へ流出する。外気流入口213に流入した外気91は、右下に形成された流出口214からX方向へ流出する。
(2)熱交換器635は、還気92を加熱して、デシカントを再生させる高温低湿の空気にする。
(3)熱交換器645は、外気91を冷却し、デシカントによって除湿(吸着)される低温高湿の空気にする。
(4)上流ダンパー20は、還気92と外気91が流入するデシカントを切り替える。
上流ダンパー20は第1のダンパーである。
(5)第1の静止型デシカント30は、外気が通る場合に外気を除湿する。
(6)第2の静止型デシカント31は、外気が通る場合に外気を除湿する。
(7)下流ダンパー21は、上流ダンパー20の切り替えに応じて切り替わり、還気及び外気が通る。下流ダンパー21は第2のダンパーである。
(8)流出装置220は、第3仕切り板303によって、上下の2つの空間に分けら得ている。流出装置220は、下流ダンパー21に接続している。流出装置220では、外気流出口222と還気流出口221が形成されている。
 第1の静止型デシカント30と第2の静止型デシカント31は、還気92及び外気91が流出する流出方向に対して左右に配置されている。
 上流ダンパー20は、第1の静止型デシカント30と第2の静止型デシカント31とのうち、一方に還気を流入させ、他方に外気を流入させる。
 図5に示すように、流入装置210、熱交換器635、熱交換器645、上流ダンパー20、第1の静止型デシカント30、第2の静止型デシカント31、下流ダンパー21及び流出装置220が、この順に配置されている。
<仕切り板>
 図5に示すように、第1仕切り板301は、流入装置210と上流ダンパー20との間の筐体360の内部を、上下に分けている。第1仕切り板301の上部には熱交換器635が位置し、第1仕切り板301の下部には熱交換器645が位置する。第1仕切り板301は、A、B,C,Dで示される四角形である。
 第2仕切り板302は、上流ダンパー20から下流ダンパー21までの筐体360の内部を左右に分けている。第2仕切り板302の左側には第1の静止型デシカント30が位置し、第2仕切り板302の右側には第2の静止型デシカント31が位置する。第2仕切り板302は、E,F,G,Hで示される四角形である。
 第3仕切り板303は、下流ダンパー21を起点として流出装置220の内部を上下に分けている。流出装置220において、第3仕切り板303の上側から給気が流出し、第3仕切り板303の下側から排気が流出する。第3仕切り板303は、I,J,K,Lで示される四角形である。
<ダンパー開閉装置、仕切り板開閉装置>
 外調機610Dは、さらに、上流ダンパー開閉装置320、下流ダンパー開閉装置321を備える。上流ダンパー開閉装置320及び下流ダンパー開閉装置321は、上流ダンパー20及び下流ダンパー21の各サブダンパーを開閉させる開閉機構である。上流ダンパー開閉装置320は、上流ダンパー20の有するサブダンパー20a、20b、20c、20dを開閉する。下流ダンパー開閉装置321は、下流ダンパー21の有するサブダンパー21a、21b、21c、21dを開閉する。
 図6では、制御装置100による上流ダンパー開閉装置320下流ダンパー開閉装置321への制御によって、サブダンパー20b、20c、21a、21dが開いた第2のダンパー状態である。制御装置100による制御の内容は、以下で説明する。
<冷凍サイクル621D、622D、623D>
 図7は、外調機610Dに使用される、熱交換器635及び熱交換器645とが、冷凍サイクルの一部として実現される場合を示す。外調機610Dは、熱交換器635、送風機636、熱交換器645及び送風機646を備える。熱交換器635は凝縮器として機能する。熱交換器645は蒸発器として機能する。室外機620Dは、圧縮機631、四方弁632、熱交換器633、膨張弁634を備える。圧縮機631、四方弁632、熱交換器633、膨張弁634、熱交換器635及び送風機636は、冷凍サイクル621Dを形成する。室外機620Dは、圧縮機641、四方弁642、熱交換器643、膨張弁644を備える。圧縮機641、四方弁642、熱交換器643、膨張弁644、熱交換器645及び送風機646は、冷凍サイクル622Dを形成する。
 図8は、加熱器となる熱交換器635及び冷却器となる熱交換器645とが、一つの冷凍サイクル623Dの一部として実現される場合を示す。図8の外調機610Dは、熱交換器635、送風機636、膨張弁644、熱交換器645及び送風機646を備える。熱交換器635は凝縮器として機能する。熱交換器645は蒸発器として機能する。図8の室外機620Dは、圧縮機641、四方弁642及び凝縮器として機能する熱交換器635-1を備える。圧縮機641、熱交換器635-1、熱交換器635、膨張弁644、熱交換器645及び四方弁642は、冷凍サイクル623Dを形成する。
 空気処理システム1は、さらに、上流ダンパー開閉装置320、下流ダンパー開閉装置321、及び制御装置100を備える。制御装置100には、室内381の温湿度を検知する室内センサー85、上流ダンパー開閉装置320、下流ダンパー開閉装置321のような装置が接続している。
<外調機610Nの制御>
 外調機610Nは、冷媒が流れ、吸い込んだ外気の温湿度を調整する熱交換器611(図4)を備えている。実施の形態1では、熱交換器611は蒸発器として機能する。つまり、熱交換器611は外気91の冷却器である。
制御装置100は、外調機610Nについて、
(1)換気風量と、
(2)熱交換器611(冷却器)を流れる冷媒の温度と、
(3)熱交換器611を流れる冷媒流量と、
のうち、
少なくともいずれかを制御する。
これらの制御により、潜熱負荷に対する外調機610Nの処理能力を制御する。熱交換器611を流れる冷媒の温度とは、例えば冷媒の蒸発温度ETである。
<外調機610Dの制御>
 制御装置100は、外調機610Dについて、
(1)換気風量と、
(2)熱交換器645(冷却器)を流れる冷媒の温度と、
(3)熱交換器645を流れる冷媒流量と、
(4)上流ダンパー20及び下流ダンパー21の切替時間と、
のうち、
少なくともいずれかを制御する。これらの制御によって、外調機610の潜熱負荷に対する処理能力を制御する。
あるいは
(5)熱交換器635(加熱器)を流れる冷媒温度を加え、制御装置100は、外調機610Dについて、(1)から(5)のうち、少なくともいずれかを制御する。これらの制御によって、外調機610の潜熱負荷に対する処理能力を制御する。
***構成の説明***
 図9は、制御装置100のハードウェア構成を示す。図9を参照して制御装置100のハードウェア構成を説明する。
 制御装置100は、コンピュータである。制御装置100は、プロセッサ110を備える。制御装置100は、プロセッサ110の他に複数のハードウェアを備える。複数のハードウェアは、主記憶装置120、補助記憶装置130、入力IF140、出力IF150及び通信IF160である。プロセッサ110は、信号線170を介して、他のハードウェアと接続され、他のハードウェアを制御する。
 制御装置100は、機能要素として、取得部111及び制御部112を備える。取得部111及び制御部112の機能は、制御プログラム131により実現される。取得部111は各種のセンサから検知値を取得する。制御装置100による各装置への制御は、制御部112によって実行される。
 プロセッサ110は、制御プログラム131を実行する装置である。プロセッサ110が制御プログラム131を実行することで、取得部111及び制御部112の機能が実現される。プロセッサ110は、演算処理を行うIC(Integrated Circuit)である。プロセッサ110の具体例は、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)である。
 主記憶装置120は記憶装置である。主記憶装置120の具体例は、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)である。主記憶装置120は、プロセッサ110の演算結果を保持する。
 補助記憶装置130は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置130の具体例は、HDD(Hard Disk Drive)である。また、補助記憶装置130は、可搬記録媒体であってもよい。可搬記録媒体として、SD(登録商標)(Secure Digital)メモリカード、NANDフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD(Digital Versatile Disk)がある。補助記憶装置130は、制御プログラム131を記憶している。
 入力IF140は、各装置からデータが入力されるポートである。出力IF150は、各種機器が接続される。出力IF150は、各種機器にプロセッサ110によってデータが出力されるポートである。通信IF160は、プロセッサ110が他の装置と通信するための通信ポートである。通信IF160には各種の装置が接続している。
 通信IF160には、人感センサー82、CO2センサー83、室外センサー84、室内センサー85、上流ダンパー開閉装置320、下流ダンパー開閉装置321、内調機510、室外機520,外調機610、室外機620が接続している。
 プロセッサ110は補助記憶装置130から制御プログラム131を主記憶装置120にロードする。プロセッサ110は、ロードされた制御プログラム131を主記憶装置120から読み込んで実行する。主記憶装置120には、制御プログラム131の他に、OS(Operating System)も記憶されている。プロセッサ110は、OSを実行しながら、制御プログラム131を実行する。制御装置100は、プロセッサ110を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。これら複数のプロセッサは、制御プログラム131の実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ110と同じように、制御プログラム131を実行する装置である。制御プログラム131によって利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値及び変数値は、主記憶装置120、補助記憶装置130、または、プロセッサ110内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。
 制御プログラム131は、取得部111及び制御部112の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させるプログラムである。
 また、方法は、コンピュータである制御装置100が制御プログラム131を実行することにより行われる方法である。制御プログラム131は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
***動作の説明***
 以下に制御装置100の外調機610に対する制御を説明する。制御装置100の動作は、制御方法に相当する。また制御装置100の動作は、制御プログラムの処理に相当する。
<デシカントを持たない外調機610Nの場合>
 図10は、制御装置100による、デシカントを持たない外調機610Nへの制御を示すフローチャートである。
<ステップS1>
 ステップS1において、制御装置100の取得部111は、潜熱負荷と潜熱能力を求める。制御装置100は、潜熱負荷を、室内381の目標湿度と、室内381で検知される湿度の検知値との差に応じて決定することができる。制御装置100は決定して潜熱負荷に基づいて、外調機610の処理能力を制御する。実施の形態1では、取得部111は、潜熱負荷として、目標室内湿度と現在の室内湿度との差を用いることができる。
 図9に示すように、制御装置100は、内調機510に通信IF160を介して接続している。取得部111は、内調機510から、内調機510に設定されている目標室内湿度を取得する。制御装置100は、室内センサー85に通信IF160を介して接続している。取得部111は、室内センサー85から現在の室内湿度を取得する。取得部111は、取得した目標室内湿度と、現在の室内湿度との差から、潜熱負荷を特定する。
 潜熱の処理能力である潜熱能力については、取得部111は、外調機610及び室外機620の機器特性を保持している。そして、取得部111は、現在の外気温湿度、外気91を冷却する蒸発器の冷媒蒸発温度、及び換気風量から、外調機610の潜熱能力を求めてもよい。現在の外気温湿度は、外気の温湿度を検知する室外センサー84から取得する。
 制御装置100は、室外センサー84に通信IF160を介して接続している。取得部111は、室外センサー84から現在の室外の温湿度を取得する。蒸発器については、外調機610Nであれば、図3の熱交換器611であり、外調機610Dであれば、熱交換器645である。制御装置100は、外調機610に通信IF160を介して接続している。取得部111は、外調機610N、外調機610Dから、冷媒の蒸発温度を取得する。なお、外調機610N、外調機610Dは、冷媒の蒸発温度を検知するセンサを持つ。換気風量については、取得部111は、外調機610Nの送風機612及び送風機613(図3)の回転量を取得する。取得部111は、外調機610D(図7)の送風機636及び送風機646の回転量を取得する。取得部111は、送風機612及び送風機613の回転量、あるいは送風機636及び送風機646の回転量から、換気風量を特定する。以上から、取得部111は、現在の外気温湿度、冷却する蒸発器の冷媒蒸発温度及び換気風量から、外調機610の潜熱能力を求めることができる。
<ステップS2>
 ステップS2において、制御部112は、取得部111が求めた潜熱負荷と潜熱能力とを比較する。制御部112は、潜熱能力が潜熱負荷以上の場合は、外調機610に対する現状の運転を継続する(ステップS5)。制御部112は、潜熱能力が不足している場合は、ステップS3の処理を実行する。つまり、潜熱負荷が潜熱能力よりも大きい場合は、制御部112は、ステップS3の処理を実行する(ステップS2でYES)。
<ステップS3>
 ステップS3において、制御部112は、換気風量が設定上限に達しているかを判定する。換気風量が設定上限に達していない場合は、制御部112は、換気風量を増加させる(ステップS4)。換気風量が上限以上の場合は、制御部112は、熱交換器に流れる冷媒の温度を低下させ、かつ、冷媒流量を増加させる(ステップS6)。外調機610Nであれば熱交換器は、熱交換器611(図3)である。外調機610Dであれば熱交換器は、熱交換器645(図7)である。制御装置100には通信IF160を介して外調機610が接続している。制御部112は、通信IF160を介して外調機610を制御することで、熱交換器に流れる冷媒の温度を低下させ、かつ、冷媒回路を流れる冷媒流量を増加させる。
<デシカント外調機の場合>
 図11は、制御装置100による、デシカントを持つ外調機610Dへの制御を示すフローチャートである。ステップS1からステップS5は、デシカント無し外調機610Nの制御と同様である。
<ステップS6、S7、S8>
 ステップS3で換気量が上限にある場合は、処理はステップS6に進む。ステップS6において、制御部112は、ダンパー切替時間を延ばせるかを判定する。
 制御部112は、設定されたダンパー切替時間の最大値をもっている。制御部112は、保有するダンパー切替時間の最大値に基づいて、ダンパー切替時間を延ばせるかを判断する。例えば、ダンパー切替時間の最大値が2時間とする。制御部112は、潜熱負荷と風量とに応じてダンパーの切替時間を2.5時間と算出したとする。2.5時間は最大値を超えているので(図11のステップS6でNO)、制御部112は、ダンパーの切替時間を2時間と認識する。その後、処理は図11のステップS8へ移行する。ダンパー切替時間の最大値は、例えばデシカントそのものの性能によって決めることができる。デシカントそのものの性能とは、ある切替時間以上に切替時間延ばしても、デシカントによる除湿量の上昇が見込めない限界ポイントのような性能である。ダンパー切替時間の最大値が2時間の場合に、制御部112がダンパー切替時間を1.5時間と算出したとする。1.5時間は最大値2時間未満なので(図11のステップS6でYES)、処理は図11のステップS7へ移行する。制御部112は、ダンパーの切替時間を1.5時間と認識する。ステップS7では、制御部112は、ダンパーの切替時間を制御する。具体的には、制御部112は、ダンパーの切替時間を最大値に向かって大きくする。
このようにダンパーの切替時間を延ばせる場合は、制御部112はダンパー切替時間を延ばす。ダンパー切替時間を延ばせないと判断した場合(ステップS6でNO)、制御部112は、冷却器として機能する熱交換器645と加熱器として機能する熱交換器635とについて、冷媒流量及び冷媒温度を調整する。
 制御部112は、熱交換器645及び熱交換器635について、以下のように、冷媒流量及び冷媒温度を調整する。基本的には、図11のステップS8にあるように、制御部112は、以下の(1)(2)(3)のうち、少なくとも一つを実施する。これにより、制御部112は、潜熱能力を増大する。
(1)冷却器の冷媒温度低下、
(2)加熱器の冷媒温度上昇、
(3)冷媒流量増加。
 制御部112は、(1)(2)(3)の実施に関して、外気の除湿量の増加に対して消費電力が最も小さい、つまりエネルギー効率が良い処理を求める演算して、(1)(2)(3)のうち、少なくとも一つの実施を処理決定することができる。
 図12は、風量Qをパラメータとした場合の、蒸発器における冷媒の蒸発温度ETと、外調機610の潜熱能力との関係を示す。横軸は蒸発温度ETであり、縦軸は潜熱能力である。図12では、風量Qがパラメータである。グラフ41は風量Q1であり、グラフ42は風量Q2である。風量Q1は風量Q2より大きい。
 図13は、風量Qをパラメータとした場合の、外調機610Dのダンパーの切替時間と、外調機610の潜熱能力との関係を示す。横軸はダンパー切替時間であり、縦軸は潜熱能力である。図13では、風量Qがパラメータである。グラフ51は風量Q1であり、グラフ52は風量Q2である。図12から、蒸発温度ETが低いほど、潜熱能力が高くなる。
図13から、ダンパー切替時間が長いほど、潜熱能力が高くなる。図12及び図13に示すデシカント特性は一例である。デシカントによっては、ダンパー切替時間が短かくなるほど潜熱能力が増える場合もある。あるいは特定の切替時間で潜熱能力が増える場合もある。ステップS8では、制御部112は、潜熱能力が増える方向にダンパー切替時間を調整する。制御部112は、図12及び図13のような特性を補助記憶装置130に記憶している。
<換気風量上限の決定方法>
 図14は、デシカントを持たない外調機610N及びデシカントを持つ外調機610Dの両者に共通の、換気風量の上限決定方法を示す。換気風量の上限は、制御部112が決定する。
<ステップS11>
 換気風量の上限値QUL1は、部屋380に存在する人数、部屋380におけるCO濃度に応じて決定される(ステップS11)。部屋380に存在する人数は、人感センサー82で検知できる。部屋380におけるCO濃度は、COセンサー83で検知できる。取得部111は、人感センサーあるいはCOセンサーから検知値を取得する。
<ステップS12>
 ステップS12において、CO濃度または人数から、制御部112は換気風量の第1上限値QUL1を計算する。
<ステップS13>
ステップS13において、制御部112は、潜熱負荷が、換気風量の第1上限値QUL1で処理できるか判定する。この判定は、図12、図13に示すグラフ41、42、51、52を使用することで、可能である。潜熱負荷を処理できる場合は、ステップS14において、制御部112は、第1上限値QUL1を、換気風量の上限値に設定する。制御部112が、潜熱負荷を、第1上限値QUL1で処理できないと判定した場合、処理はステップS15に進む。
<ステップS15>
 ステップS15において、図12の情報を参照して、制御部112は、現状の蒸発器の冷媒の蒸発温度ETで、潜熱負荷が処理できる換気風量の第2上限値QUL2を決定する(図12)。ここで蒸発器は、熱交換器611(図3)及び熱交換器645(図7)である。
<ステップS16>
 ステップS16において、制御部112は、第2上限値QUL2を上限値に設定する。図14の換気風量の上限決定のフローは、図2、3のステップS2とステップS3の間で実行される。
***実施の形態1の効果***
 実施の形態1の空気処理システム1によれば、外調機の潜熱能力を最大限維持する事で、内調機のエネルギー効率を高く維持し、空気調和システム全体のエネルギー効率を高める。
<ハードウェア構成の補足>
 図9の制御装置100では、制御装置100の機能がソフトウェアで実現される。しかし、制御装置100の機能がハードウェアで実現されてもよい。
 図15は、制御装置100の機能がハードウェアで実現される構成を示す。図15の電子回路190は、制御装置100の、取得部111及び制御部112の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路190は、信号線191に接続している。電子回路190は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックIC、GA、ASIC、または、FPGAである。GAは、Gate Arrayの略語である。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略語である。FPGAは、Field-Programmable Gate Arrayの略語である。制御装置100の構成要素の機能は、1つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。また、制御装置100の構成要素の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。
 プロセッサ110と電子回路190の各々は、プロセッシングサーキットリあるいはサーキットリーとも呼ばれる。制御装置100において、取得部111及び制御部112の機能がサーキットリーにより実現されてもよい。
 以上、実施の形態1について説明した。実施の形態1のうち、複数の技術事項を組み合わせて実施してもよい。あるいは、実施の形態1の複数の技術事項のうち、1つを部分的に実施してもよい。
 1 空気処理システム、20 上流ダンパー、20a,20b,20c,20d サブダンパー、21 下流ダンパー、21a,21b,21c,21d サブダンパー、30 第1の静止型デシカント、31 第2の静止型デシカント、41,42 グラフ、51,52 グラフ、82 人感センサー、83 COセンサー、84 室外センサー、85 室内センサー、91 外気、92 還気、100 制御装置、101 制御プログラム、110 プロセッサ、111 取得部、112 制御部、120 主記憶装置、130 補助記憶装置、140 入力IF、150 出力IF、160 通信IF、170 信号線、180 通信線、190 電子回路、191 信号線、210 流入装置、211 還気流入口、212 流出口、213 外気流入口、214 流出口、216,217,218 仕切り板、220 流出装置、221 還気流出口、222 外気流出口、301 第1仕切り板、302 第2仕切り板、303 第3仕切り板、320 上流ダンパー開閉装置、321 下流ダンパー開閉装置、360 筐体、380 部屋、381 室内、382 天井裏、500 装置群、510 内調機、511 熱交換器、512 送風機、520 室外機、521 圧縮機、521A 冷凍サイクル、522 四方弁、523 熱交換器、524 膨張弁、525 送風機、590 配管、600 装置群、610N,610D 外調機、611 熱交換器、612 送風機、613 送風機、614 仕切り板、615 吸込口、616 排出口、617 取入口、618 供給口、620,620D 室外機、621 圧縮機、622 四方弁、621D,622D,623D 冷凍サイクル、623 熱交換器、624 膨張弁、625 送風機、631 圧縮機、632 四方弁、633 熱交換器、634 膨張弁、635,635-1 熱交換器、636 送風機、641 圧縮機、642 四方弁、643 熱交換器、644 膨張弁、645 熱交換器、646 送風機、690 配管。

Claims (4)

  1.  空気調和の対象の対象空間の空気を空気調和する内調機と、
     前記対象空間を換気するための外気を吸い込み、吸い込んだ前記外気に加熱と冷却とのいずれかを実施し、加熱と冷却とのいずれかが実施された外気を給気として前記対象空間に供給し、前記対象空間の空気を吸い込み、吸い込んだ前記空気を排気として前記対象空間から排出する外調機と、
     前記外調機が前記対象空間の潜熱負荷を単独で処理できるように、前記潜熱負荷に対する前記外調機の処理能力を制御する制御装置と、
    を備える空気処理システム。
  2.  前記外調機は、
     冷媒が流れ、吸い込んだ外気の温湿度を調整する熱交換器を備え、
     前記制御装置は、
     前記外調機の換気風量と、前記熱交換器を流れる冷媒の温度と、前記熱交換器を流れる冷媒流量とのうち、少なくともいずれかを制御することで、前記外調機の前記処理能力を制御する請求項1に記載の空気処理システム。
  3.  前記外調機は、
     冷媒が流れ、吸い込んだ外気の温湿度を調整する熱交換器と、
     第1の静止型デシカントと、
     第2の静止型デシカントと、
     吸い込まれた外気を、前記第1の静止型デシカントと前記第2の静止型デシカントとのうち一方に流入させ、吸い込まれた前記対象空間の空気を、前記第1の静止型デシカントと前記第2の静止型デシカントとのうち他方に流入させるとともに、前記外気と前記対象空間の空気との流入するデシカントを切り替えるダンパーと、
    を備え、
     前記制御装置は、
     前記外調機の換気風量と、前記熱交換器を流れる冷媒の温度と、前記熱交換器を流れる冷媒流量と、前記ダンパーの切替時間とのうち、少なくともいずれかを制御することで、前記外調機の前記処理能力を制御する請求項1に記載の空気処理システム。
  4.  前記制御装置は、
     前記潜熱負荷を前記対象空間の目標湿度と、前記対象空間で検知された湿度の検知値との差に応じて決定し、決定した前記潜熱負荷に基づいて前記外調機の前記処理能力を制御する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の空気処理システム。
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