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技術 空気調和システムおよび空気調和システムの制御方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 濱田守豊島正樹堀江勇人
出願日 2015年11月13日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2017-549959
公開日 2018年4月26日 (1年9ヶ月経過) 公開番号 WO2017-081820
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 許容湿度 全熱負荷 処理熱量 目標相対湿度 空気温度差 目標露点温度 目標室 建物壁面
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図面 (16)

課題・解決手段

空気調和システム(100)は、換気用熱交換器(26)と、冷媒回路(21)と、換気装置(3)と、露点温度を検出する検出部(33)と、冷媒回路(21)の蒸発温度を制御する制御装置(101)とを含む。冷媒回路(21)は、圧縮機(22)、凝縮器(24)、膨張弁(25)および換気用熱交換器(26)に冷媒循環させる。換気装置(3)は、外部から取り入れて換気用熱交換器(26)によって冷媒と熱交換させた空気を、室内へ供給する。検出部(33)は、換気装置(3)の吹出口に設けられ、供給空気の露点温度を検出する。制御装置(101)は、検出部(33)によって検出された供給空気の露点温度が、予め設定された室内空気目標露点温度を上回ったときに冷媒の圧力を低下させる。 本発明によれば、潜熱処理不足を回避し、かつ、過剰処理熱量を低減することができるため、快適性の低下を抑制しつつ、省エネルギー性の低下を抑制することができる。

概要

背景

冷媒回路冷凍サイクル)を有する空気調和装置換気装置とを備えた空気調和システムが知られている。空気調和装置の冷媒回路は、圧縮機、四方弁室外熱交換器膨張弁、および室内熱交換器を含む。圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、および室内熱交換器は、配管によって順次接続される。冷媒は、冷媒回路を循環する。

冷房運転時には、圧縮機で圧縮された高温高圧ガス冷媒は、室外熱交換器に送り込まれる。室外熱交換器において室外空気と冷媒との間で熱交換が行なわれることによって冷媒が液化される。液化した冷媒は、減圧装置減圧されて気液二相状態となり、室内熱交換器に流入する。室内熱交換器に流入した冷媒は室内空気と熱交換し、室内空気から熱を吸収してガス化する。一方で、室内空気は熱を奪われるため室内空間冷房される。ガス化した冷媒は圧縮機に戻る。

また、換気装置は、室内の空気を室外新鮮空気と入れ換える。具体的には、室外の空気を室内に供給する一方、室内の空気を室外に排出している。

このため、この種の換気装置を備えた空気調和システムでは、冷房時、室外から導入される空気(室外空気)のエンタルピーが高い場合は、室外空気が冷房負荷外気負荷)となる。その他の負荷としては、室内で発生する負荷(室内負荷)、建物壁面から侵入する熱負荷がある。

そのため、室内の温度および湿度を一定に保つためには、外気全熱負荷、室内空気の全熱負荷および貫流負荷を処理する必要がある。なお、全熱負荷は潜熱負荷顕熱負荷とを含む。

このため、従来の空気調和装置では、室内熱交換器の温度(冷媒の蒸発温度)を低温一定にして室内空気を除湿することによって潜熱負荷を処理していた。

しかしながら、蒸発温度を低温一定とし潜熱負荷を処理する運転では、空気調和装置と換気装置のトータルとしての運転効率が低下してしまうという課題があった。

一方、蒸発温度を高めると運転効率は向上するが、潜熱処理量が不足して室内湿度が上昇し、快適性が低下するという課題があった。

そこで、特開2009−257649号公報(特許文献1)に記載の技術では、外気の全熱負荷を処理するために、換気装置から室内に供給される空気の温度および湿度を目標値に制御し快適性を保っている。

概要

空気調和システム(100)は、換気用熱交換器(26)と、冷媒回路(21)と、換気装置(3)と、露点温度を検出する検出部(33)と、冷媒回路(21)の蒸発温度を制御する制御装置(101)とを含む。冷媒回路(21)は、圧縮機(22)、凝縮器(24)、膨張弁(25)および換気用熱交換器(26)に冷媒を循環させる。換気装置(3)は、外部から取り入れて換気用熱交換器(26)によって冷媒と熱交換させた空気を、室内へ供給する。検出部(33)は、換気装置(3)の吹出口に設けられ、供給空気の露点温度を検出する。制御装置(101)は、検出部(33)によって検出された供給空気の露点温度が、予め設定された室内空気の目標露点温度を上回ったときに冷媒の圧力を低下させる。 本発明によれば、潜熱処理不足を回避し、かつ、過剰処理熱量を低減することができるため、快適性の低下を抑制しつつ、省エネルギー性の低下を抑制することができる。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、快適性の低下を抑制しつつ、省エネルギー性の低下を抑制することができる空気調和システムを提供する

効果

実績

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請求項1

蒸発器として機能するように構成される第1熱交換器と、圧縮機、凝縮器膨張弁および前記第1熱交換器に冷媒循環させるように構成される冷媒回路と、外部から取り入れて前記第1熱交換器によって前記冷媒と熱交換させた空気を、室内へ供給するように構成される換気装置と、前記換気装置の室内側吹出口に設けられ、前記室内側吹出口からの供給空気露点温度を検出するように構成される検出部と、前記検出部によって検出された前記供給空気の露点温度が、予め設定された室内空気目標露点温度を上回ったときに前記冷媒の圧力を低下させるように構成される制御装置とを備える、空気調和システム

請求項2

前記制御装置は、前記室内空気の目標絶対湿度における露点温度を前記目標露点温度として設定する、請求項1に記載の空気調和システム。

請求項3

前記制御装置は、前記第1熱交換器へ流入する吸込空気の絶対湿度と、前記目標露点温度と、前記第1熱交換器の温度効率とに基づいて、前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度を求め、前記制御装置は、前記供給空気の露点温度が、前記最大蒸発温度を上回ったときに前記冷媒の圧力を低下させる、請求項1または2に記載の空気調和システム。

請求項4

前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記供給空気の露点温度が、最小蒸発温度を下回ったときに冷媒の圧力を上昇させるように構成され、前記最小蒸発温度は、前記最大蒸発温度よりも所定の値だけ低い温度である、請求項3に記載の空気調和システム。

請求項5

前記制御装置は、前記第1熱交換器へ流入する吸込空気の絶対湿度に基づき、前記吸込空気の露点温度を求め、前記制御装置は、前記吸込空気の露点温度と前記目標露点温度との差分と、前記吸込空気の露点温度と前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度との差分との比が、前記第1熱交換器の温度効率と一致するように、前記最大蒸発温度を決定する、請求項1または2に記載の空気調和システム。

請求項6

前記換気装置は、室外空気を室内に供給する給気通風路と、前記室内空気を室外排気する排気通風路と、前記給気通風路を流れる前記室外空気と前記排気通風路を流れる前記室内空気との間で全熱交換を行なう全熱交換器とを備え、前記第1熱交換器は、前記給気通風路において前記全熱交換器の下流に配置され、前記制御装置は、前記室内空気の絶対湿度と、前記室外空気の絶対湿度と、前記全熱交換器の絶対湿度交換効率とに基づいて、前記吸込空気の絶対湿度を決定する、請求項3または4に記載の空気調和システム。

請求項7

前記制御装置は、前記第1熱交換器へ流入する吸込空気の温度と、前記目標露点温度と、前記第1熱交換器の温度効率とに基づいて、前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度を決定する、請求項1または2に記載の空気調和システム。

請求項8

前記制御装置は、前記吸込空気の温度と前記目標露点温度との差分と、前記吸込空気の温度と前記最大蒸発温度との差分との比が前記第1熱交換器の温度効率と一致するように、前記最大蒸発温度を決定する、請求項7に記載の空気調和システム。

請求項9

前記換気装置は、室外空気を室内に供給する給気通風路と、前記室内空気を室外に排気する排気通風路と、前記給気通風路を流れる前記室外空気と前記排気通風路を流れる前記室内空気との間で全熱交換を行なう全熱交換器とを備え、前記第1熱交換器は、前記給気通風路において前記全熱交換器の下流に配置され、前記制御装置は、前記室内空気の温度と、前記室外空気の温度と、前記全熱交換器の温度交換効率とに基づき、吸込空気の温度を決定する、請求項7または8に記載の空気調和システム。

請求項10

前記制御装置は、前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度を上限として、前記蒸発温度の範囲である蒸発温度範囲を設定し、前記制御装置は、前記室内空気の絶対湿度と室内空気の目標絶対湿度との差に応じて、前記蒸発温度範囲内で前記蒸発温度の目標値を決定し、前記制御装置は、決定した前記目標値となるように前記冷媒回路の蒸発温度を制御する、請求項2〜9のいずれか1項に記載の空気調和システム。

請求項11

前記室内の顕熱負荷を処理する空気調和装置をさらに備え、前記空気調和装置は、第2熱交換器と、第2圧縮機、第2凝縮器、第2膨張弁および前記第2熱交換器に冷媒を循環させる第2冷媒回路とを含み、前記制御装置は、前記室内空気の温度と前記室内空気の目標温度との差に応じて、前記第2冷媒回路の蒸発温度を制御する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の空気調和システム。

請求項12

蒸発器として機能するように構成される第1熱交換器と、圧縮機、凝縮器、膨張弁および前記第1熱交換器に冷媒を循環させるように構成される冷媒回路と、外部から取り入れて前記第1熱交換器によって前記冷媒と熱交換させた空気を、室内へ供給するように構成される換気装置と、前記換気装置の室内側吹出口に設けられ、前記室内側吹出口からの供給空気の露点温度を検出するように構成される検出部とを有する空気調和システムの制御方法であって、前記検出部の検出結果から前記供給空気の露点温度を算出するステップと、前記供給空気の露点温度が、予め設定された室内空気の目標露点温度を上回ったときに冷媒の圧力を低下させるステップとを備える、空気調和システムの制御方法。

技術分野

0001

本発明は、換気装置を備えた空気調和システムとその制御方法に関する。

背景技術

0002

冷媒回路冷凍サイクル)を有する空気調和装置と換気装置とを備えた空気調和システムが知られている。空気調和装置の冷媒回路は、圧縮機、四方弁室外熱交換器膨張弁、および室内熱交換器を含む。圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、および室内熱交換器は、配管によって順次接続される。冷媒は、冷媒回路を循環する。

0003

冷房運転時には、圧縮機で圧縮された高温高圧ガス冷媒は、室外熱交換器に送り込まれる。室外熱交換器において室外空気と冷媒との間で熱交換が行なわれることによって冷媒が液化される。液化した冷媒は、減圧装置減圧されて気液二相状態となり、室内熱交換器に流入する。室内熱交換器に流入した冷媒は室内空気と熱交換し、室内空気から熱を吸収してガス化する。一方で、室内空気は熱を奪われるため室内空間冷房される。ガス化した冷媒は圧縮機に戻る。

0004

また、換気装置は、室内の空気を室外新鮮空気と入れ換える。具体的には、室外の空気を室内に供給する一方、室内の空気を室外に排出している。

0005

このため、この種の換気装置を備えた空気調和システムでは、冷房時、室外から導入される空気(室外空気)のエンタルピーが高い場合は、室外空気が冷房負荷外気負荷)となる。その他の負荷としては、室内で発生する負荷(室内負荷)、建物壁面から侵入する熱負荷がある。

0006

そのため、室内の温度および湿度を一定に保つためには、外気全熱負荷、室内空気の全熱負荷および貫流負荷を処理する必要がある。なお、全熱負荷は潜熱負荷顕熱負荷とを含む。

0007

このため、従来の空気調和装置では、室内熱交換器の温度(冷媒の蒸発温度)を低温一定にして室内空気を除湿することによって潜熱負荷を処理していた。

0008

しかしながら、蒸発温度を低温一定とし潜熱負荷を処理する運転では、空気調和装置と換気装置のトータルとしての運転効率が低下してしまうという課題があった。

0009

一方、蒸発温度を高めると運転効率は向上するが、潜熱処理量が不足して室内湿度が上昇し、快適性が低下するという課題があった。

0010

そこで、特開2009−257649号公報(特許文献1)に記載の技術では、外気の全熱負荷を処理するために、換気装置から室内に供給される空気の温度および湿度を目標値に制御し快適性を保っている。

先行技術

0011

特開2009−257649号公報(請求項1)

発明が解決しようとする課題

0012

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、一度冷却除湿した外気を再加熱して、室内に供給している。このため、顕熱処理の熱量が増大し、消費電力量が増大して省エネルギー性が低下するという課題がある。

0013

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、快適性の低下を抑制しつつ、省エネルギー性の低下を抑制することができる空気調和システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

この発明に係る空気調和システムは、第1熱交換器と、冷媒回路と、換気装置と、露点温度を検出する検出部と、冷媒回路の蒸発温度を制御する制御装置とを含む。

0015

第1熱交換器は、蒸発器として機能する。冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および第1熱交換器に冷媒を循環させるように構成される。換気装置は、外部から取り入れて第1熱交換器によって冷媒と熱交換させた空気を、室内へ供給するように構成される。

0016

検出部は、換気装置の吹出口に設けられ、供給空気の露点温度を検出するように構成される。制御装置は、検出部によって検出された供給空気の露点温度が、予め設定された室内空気の目標露点温度を上回ったときに冷媒の圧力を低下させるように構成される。

発明の効果

0017

本発明によれば、潜熱処理不足を回避し、かつ、過剰処理熱量を低減することができるため、快適性の低下を抑制しつつ、省エネルギー性の低下を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0018

実施の形態1における空気調和システムの構成を示す概略図である。
実施の形態1における空気調和システムの冷媒系統の概略図である。
実施の形態1における空気調和システムの換気装置の構成を示す概略図である。
実施の形態1における冷媒系統の制御に関する構成を追記した概略図である。
湿度差ΔXに応じた目標蒸発温度Teの決定方法の説明図である。
露点温度差ΔTdpに応じた目標蒸発温度Teの決定方法の説明図である。
実施の形態1における空気調和システムの動作を示すフローチャートである。
換気装置の給気通風路Aにおける空気状態の変化を示す空気線図である。
実施の形態1における第2冷媒系統のp−h線図である。
実施の形態1における空気調和システムの動作の変形例1を示すフローチャートである。
変形例1における換気装置の給気通風路Aにおける空気状態の変化を示す空気線図である。
冷却器26の温度効率ηtと温度差ΔTとの関係を示す図である。
冷却器26の温度効率ηtと給気通風路Aの風量との関係を示す図である。
冷却器26の温度効率ηtと冷却器26出口過熱度SHとの関係を示す図である。
実施の形態1における空気調和システムの変形例3の動作を説明する図である。

実施例

0019

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

0020

[実施の形態1]図1は、本発明の実施の形態1における空気調和システムの構成を示す概略図である。

0021

図1に示すように、空気調和システム100は、複数の室内機1A〜1Cと、室内機1A〜1Cに対応して設けられた室外機2と、換気装置3と、換気装置3に対応して設けられた室外機4と、集中コントローラ102とを含む。図1に示した例では、室内機は複数、換気装置は単数であるが、室内機は単数であっても良く、また換気装置は複数であっても良い。

0022

複数の室内機1A〜1Cと室外機2とは、冷媒配管104によって接続されている。室内機1A〜1Cは室内200に配置され、室外機2は室外に配置されている。

0023

換気装置3と室外機4とは、冷媒配管105で接続されている。換気装置3は室内200に配置され、室外機4は室外に配置されている。

0024

集中コントローラ102は、室内機1A〜1C、室外機2、換気装置3、および室外機4の各々と、伝送線103によって接続されている。集中コントローラ102には、設定入力部44が設けられている。

0025

図2は、実施の形態1における空気調和システムの冷媒系統の概略図である。図2に示すように、空気調和システム100は、室内機系統である冷媒回路11と、換気装置系統である冷媒回路21との2つの冷媒系統を含む。

0026

冷媒回路11は、圧縮機12と、四方弁13と、室外熱交換器14と、膨張弁15A,15Bと、室内熱交換器16A,16Bと、室外熱交換器14用の送風機17と、室内熱交換器16A,16B用の送風機18A,18Bとを含む。

0027

圧縮機12、四方弁13、室外熱交換器14、膨張弁15A,15B、および室内熱交換器16A,16Bは、配管によって順次接続され、冷媒が循環する冷媒回路11を構成する。圧縮機12、四方弁13、室外熱交換器14、および送風機17は、室外機2に設置されている。膨張弁15A、室内熱交換器16A、および送風機18Aは、室内機1Aに設置されている。膨張弁15B、室内熱交換器16B、および送風機18Bは、室内機1Bに設置されている。

0028

なお、図2においては、複雑となるのを避けるため、室内機1Cについては図示を省略しているが、室内機1Cは、室内機1Bと同様に室内機1Aと並列に、室外熱交換器14と四方弁13との間に接続されている。なお、室内機1Cの構成は、室内機1Bの構成と同様である。

0029

冷媒回路21は、圧縮機22と、四方弁23と、室外熱交換器24と、膨張弁25と、冷却器26と、室外熱交換器24用の送風機27とを含む。圧縮機22、四方弁23、室外熱交換器24、膨張弁25、および冷却器26は、順次配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路21を構成する。圧縮機22、四方弁23、室外熱交換器24、および送風機27は、室外機4に設置されている。膨張弁25、および冷却器26は、換気装置3に設置されている。

0030

図2においては、四方弁13,23が冷房に設定された状態が示されており、冷媒は矢印に示した向きに流れる。

0031

なお、本実施の形態1では、室内機系統である冷媒回路11と、換気装置系統である冷媒回路21との2つの冷媒系統を備えた空気調和システム100を説明するが、室内機系統である冷媒回路11を備えない構成でも良い。つまり、空気調和システム100は、冷媒回路21と、換気装置3と、集中コントローラ102(制御装置)とを備える構成であれば良い。

0032

図3は、本発明の実施の形態1における空気調和システムの換気装置の構成を示す概略図である。

0033

図3に示すように、換気装置3は、本体ケーシング内に、冷却器26と、全熱交換器30と、給気用送風機28と、排気用送風機29とを備える。また、本体ケーシング内には、給気通風路Aと排気通風路Bとが互いに独立して形成されている。

0034

給気通風路Aは、給気用送風機28によって室外空気OAを取り入れて全熱交換器30および冷却器26に通過させ、供給空気SAとして室内200に供給する通風路である。

0035

排気通風路Bは、排気用送風機29によって室内空気RAを取り入れて全熱交換器30に通過させ、排気EAとして室外に排気する通風路である。

0036

なお、以下では、給気通風路Aにおいて全熱交換器30を通過した後、冷却器26に流入する空気を吸込空気IAという。

0037

換気装置3は、さらに、室外空気OAの乾球温度および絶対湿度を検出する温度・湿度検出部31と、室内空気RAの乾球温度および絶対湿度を検出する温度・湿度検出部32と、供給空気SAの露点温度を検出する検出部33とを備える。

0038

全熱交換器30は、例えば互いに直交する通風路が交互に積層された構造を有する。その通風路に室内空気RAと室外空気OAとが通過することによって、室内空気RAと室外空気OAとの間で全熱交換を行なう。室外空気OAは、全熱交換器30を通過すると吸込空気IAとなる。室内空気RAは、全熱交換器30を通過すると排気EAとなる。

0039

冷却器26は、上述したように冷媒回路の蒸発器で構成され、自身を通過する空気を露点温度以下に冷却して除湿する。

0040

換気装置3は、換気の他に上述したように室内200の潜熱負荷を処理する役割を有する。換気装置3は、全熱交換器30と冷却器26とによって室内200の潜熱負荷を処理する。すなわち、換気装置3によって除湿された供給空気SAが、室内空気と置換されることによって、全体として室内の空気が除湿され、室内200の潜熱負荷が処理される。

0041

なお、全熱交換器30を省略し、冷却器26のみによって室内200の潜熱負荷を処理する構成としても良い。

0042

図4は、実施の形態1における冷媒系統の制御に関する構成を追記した概略図である。図2においては図示省略していたが、冷媒回路11および冷媒回路21には、図4に示すように各種検出装置および制御装置が設けられる。

0043

空気調和システム100は、冷却器26と、冷媒回路21と、換気装置3と、露点温度を検出する検出部33と、冷媒回路21の蒸発温度を制御する制御装置101とを含む。冷却器26は、蒸発器として機能する。冷媒回路21は、圧縮機22、室外熱交換器24、膨張弁25および冷却器26に冷媒を循環させる。室外熱交換器24は、凝縮器として機能する。換気装置3は、室外空気OAを冷却器26によって冷媒と熱交換させ、供給空気SAとして室内へ供給する。検出部33は、換気装置3の吹出口に設けられ、供給空気SAの露点温度を検出する。制御装置101は、検出部33によって検出された供給空気SAの露点温度が、予め設定された室内空気RAの目標露点温度Tdp_inを下回るように、冷媒回路21の蒸発温度Teを制御する。

0044

冷媒回路11は、圧縮機の周波数を制御する制御部41と、蒸発温度を検出する温度検出部42と、温度・湿度検出部43A,43Bとを含む。

0045

温度検出部42は、圧縮機12に吸入される冷媒の温度を検出する。温度・湿度検出部43A,43Bは、複数の室内機1A,1Bにそれぞれ設けられる。温度・湿度検出部43A,43Bは、室内機1A,1Bの吸込空気(室内空気)の温度および湿度をそれぞれ検出する。

0046

制御部41は、圧縮機12の駆動モータの回転速度(運転周波数)を制御することによって、圧縮機22の運転容量を変更する。また、制御部41は、集中コントローラ102から、冷媒回路11の蒸発温度の目標値の情報を取得する。そして、制御部41は、温度検出部42が検出した温度が、蒸発温度の目標値となるように圧縮機12の運転周波数を制御する。具体的には、検出温度が目標値よりも低い場合には、制御部41は圧縮機12の運転周波数を低下させる。逆に、検出温度が目標値よりも高い場合には、制御部41は圧縮機12の運転周波数を増加させる。

0047

さらに、制御部41は、温度検出部42、および温度・湿度検出部43A,43Bの検出値の情報を、集中コントローラ102へ送信する。

0048

冷媒回路21は、制御部51と、温度検出部52とを備えている。温度検出部52は、圧縮機22に吸入される冷媒の温度を検出する。制御部51は、圧縮機22の駆動モータの回転速度(運転周波数)を制御することで、圧縮機22の運転容量を変更する。

0049

また、制御部51は、集中コントローラ102から、冷媒回路21の蒸発温度の目標値の情報を取得する。そして、制御部51は、温度検出部52が検出した温度が、蒸発温度の目標値となるように圧縮機22の運転周波数を制御する。具体的には、検出温度が目標値よりも低い場合には、制御部41は圧縮機12の運転周波数を低下させる。逆に、検出温度が目標値よりも高い場合には、制御部41は圧縮機12の運転周波数を増加させる。

0050

さらに、制御部51は、温度・湿度検出部31、温度・湿度検出部32、検出部33および温度検出部52の情報を集中コントローラ102へ送信する。

0051

集中コントローラ102は、設定入力部44によって、室内200内の目標空気の温度である目標温度、および目標空気の絶対湿度である目標絶対湿度を設定する。

0052

また、集中コントローラ102は、冷媒回路21の蒸発温度の範囲(以下、蒸発温度範囲)を決定し、この蒸発温度範囲内において蒸発温度の目標値を決定する。この目標値の決定についての詳細は図5図6を用いて後述する。集中コントローラ102の設定入力部44においては、室内200内の目標空気の温度である目標温度、および目標空気の露点温度である目標露点温度を設定するようにしても良い。

0053

なお、温度・湿度検出部31、温度・湿度検出部32、検出部33、温度検出部42、温度・湿度検出部43A,43B、および温度検出部52は、温度センサ湿度センサまたは露点計などのセンサ装置によって構成されている。制御部51は、検出部33の検出結果に基づいて供給空気SAの露点温度を算出する。なお露点温度の算出は、集中コントローラ102が行なっても良い。

0054

制御部41、制御部51、集中コントローラ102は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、マイコンまたはCPUなどの演算装置上で実行されるソフトウェアとして実現することもできる。

0055

なお、制御部41、および制御部51を、集中コントローラ102に設けても良い。また、集中コントローラ102の機能を制御部41または制御部51に設けても良い。

0056

なお、集中コントローラ102、および制御部41、51は、全体として本発明における制御装置101として動作する。また、冷却器26は、本発明における「第1熱交換器」に相当する。

0057

次に、冷房運転時と暖房運転時の冷媒回路の動作を説明する。 まず、冷房運転時の動作を説明する。冷媒回路11において、圧縮機12から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁13を通過して室外熱交換器14へと流れて室外空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、膨張弁15で減圧され低圧気液二相冷媒となり、室内熱交換器16A,16Bへと流れて空気と熱交換してガス化する。ガス化した冷媒は、四方弁13を通過して圧縮機12に吸入される。

0058

これにより、室内熱交換器16A,16B用の送風機18A,18Bで送られる室内空気は冷やされて室内200に吹出され、室内200を冷房する。

0059

冷媒回路21において、圧縮機22から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁23を通過して室外熱交換器24へと流れ、給気通風路Aを通過する室外空気OAと熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、膨張弁25で減圧され低圧の気液二相冷媒となり、冷却器26へと流れて室外空気OAと熱交換してガス化する。ガス化した冷媒は、四方弁23を通過して圧縮機22に吸入される。

0060

これにより、給気通風路Aを通過する室外空気OAは冷却器26で冷やされ、潜熱負荷が処理されて供給空気SAとして室内200へ供給される。

0061

次に、暖房運転時の動作を説明する。暖房運転時には、四方弁13は、図4の状態から90°回転した状態に設定される。冷媒回路11において、圧縮機12から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁13を通過して室内熱交換器16A,16Bへと流れて室内空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は膨張弁15で減圧され低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器14へと流れて空気と熱交換してガス化する。ガス化した冷媒は四方弁13を通過して圧縮機12に吸入される。

0062

これにより、室内熱交換器16A,16B用の送風機18A,18Bで送られる室内空気は暖められて室内200に吹出され、室内200を暖房する。

0063

冷媒回路21において、暖房運転時には、四方弁23は、図4の状態から90°回転した状態に設定される。圧縮機22から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁23を通過して冷却器26へと流れ、給気通風路Aを通過する室外空気OAと熱交換して凝縮液化する。なお、冷却器26は、暖房運転時には凝縮器として作動する。

0064

冷却器26において凝縮液化した冷媒は膨張弁25で減圧され低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器24へと流れて空気と熱交換してガス化する。ガス化した冷媒は四方弁23を通過して圧縮機22に吸入される。

0065

これにより、給気通風路Aを通過する室外空気OAは凝縮器として作動する冷却器26で暖められて、暖められた空気は供給空気SAとして室内200へ供給される。

0066

なお、空気調和システム100は、少なくとも冷房運転を実施するもので良く、四方弁13、23は省略可能である。(冷媒回路21の蒸発温度の調整動作) 次に、空気調和システム100の冷媒回路21における蒸発温度の調整動作について説明する。後に図7のフローチャートで詳細は説明するが、冷媒回路21の蒸発温度の調整動作では、最大蒸発温度Te_max、最小蒸発温度Te_minを決定し、これらの間の範囲において湿度差ΔXに基づいて目標蒸発温度Teが決定される。そこで、目標蒸発温度Teの決定方法について2例を説明する。

0067

図5は、湿度差ΔXに応じた目標蒸発温度Teの決定方法の説明図である。図5において横軸は湿度差ΔX、縦軸は蒸発温度を示す。空気調和システム100の冷媒回路21においては、図3の温度・湿度検出部32で検出された室内空気RAの絶対湿度x_ra[kg/kg’]と、図1の設定入力部44で設定された目標空気の絶対湿度Xa_tgt[kg/kg’]との湿度差ΔX(潜熱負荷)が算出される。そして湿度差ΔXに応じて、目標蒸発温度Te[℃]が決定される。

0068

図5に示すように、この目標蒸発温度Teは、最大蒸発温度Te_max[℃]と最小蒸発温度Te_min[℃]の間の蒸発温度範囲内で決定される。

0069

目標蒸発温度Teは、0〜X1の領域において、湿度差ΔXが大きいほど小さく設定される。例えば図5に示すように、湿度差ΔXがゼロのとき、目標蒸発温度Teは最大蒸発温度Te_maxに設定される。湿度差ΔXが許容湿度差X1のとき、目標蒸発温度Teは最小蒸発温度Te_minに設定される。なお、湿度差ΔXと目標蒸発温度Teとの関係は、図5に示すように線形関係(直線)でも良いし、湿度差ΔXが小さいほど傾斜角が小さくなる関数などによって定めても良く、任意に設定できる。

0070

また、目標蒸発温度Teは他の方法によっても決定することができる。図6は、露点温度差ΔTdpに応じた目標蒸発温度Teの決定方法の説明図である。図6において横軸は露点温度差ΔTdp、縦軸は蒸発温度を示す。空気調和システム100の冷媒回路21においては、図3の温度・湿度検出部32で検出された室内空気RAの露点温度Tdp[℃]と、設定入力部44で設定された目標空気の露点温度Tdp[℃]との差である露点温度差ΔTdp(潜熱負荷)に応じて、目標蒸発温度Te[℃]が決定される。

0071

図6に示すように、この目標蒸発温度Teは、最大蒸発温度Te_max[℃]と最小蒸発温度Te_min[℃]の間で決定される蒸発温度範囲内で決定される。

0072

また、目標蒸発温度Teは、0〜Tdp1の領域において、露点温度差ΔTdpが大きいほど小さく設定される。例えば図6に示すように、露点温度差ΔTdpがゼロのとき、目標蒸発温度Teは最大蒸発温度Te_maxに設定される。露点温度差ΔTdpが許容露点温度差Tdp1のとき、目標蒸発温度Teは最小蒸発温度Te_minに設定される。なお、露点温度差ΔTdpと目標蒸発温度Teとの関係は、図6に示すように線形関係(直性)でも良いし、露点温度差ΔTdpが小さいほど傾斜角が小さくなる関数などによって定めても良く、任意に設定できる。

0073

集中コントローラ102は、決定した目標蒸発温度Teの情報を制御部51へ送信し、制御部51は、その目標蒸発温度Teになるように、冷媒回路21の冷媒回路の制御(圧縮機22の周波数制御、送風機27の回転速度制御等)を行なう。

0074

本実施の形態に係る空気調和システムは、上記のように蒸発温度Teを定めることによって、内調機(空気調和装置)と外調機(換気装置)の熱処理配分を適正化する。外調機は潜熱を処理し、内調機は顕熱を処理するように作動させる。そのように作動させるために、集中コントローラ102は、過剰熱処理とならない範囲内(Te_min〜Te_max)で、外調機の蒸発温度Teを絶対湿度差ΔX(図5)または露点温度差ΔTdp(図6)に応じて変化させる。

0075

図5または図6で示したように、目標蒸発温度Teを決定するためには、過剰熱処理とならない範囲内(Te_min〜Te_max)を状況に応じて変更する必要がある。この範囲の変更を含めた目標蒸発温度Teの決定処理についてフローチャートを用いて説明する。

0076

図7は、本発明の実施の形態1における空気調和システムの動作を示すフローチャートである。図7のフローチャートの処理は、運転指示があった場合や、所定の時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。以下、図7に基づき、集中コントローラ102の動作を説明する。

0077

集中コントローラ102は、冷媒回路21の動作を開始し、タイマースタートさせる。集中コントローラ102は、温度・湿度検出部31、および温度・湿度検出部32の検出値から、室内空気RAの温度および絶対湿度、室外空気OAの温度および絶対湿度を取得する(ステップS1)。

0078

次に、集中コントローラ102は、冷媒回路21の換気装置3が全熱交換器30を使用しているか否かを判断する(ステップS2)。換気装置3が全熱交換器30を使用しているか否かについては、たとえば、集中コントローラ102自身が全熱交換器30をバイパスさせるバイパス風路への切替を行なっているか否かによって判断できる。

0079

換気装置3が全熱交換器30を使用している場合(S2でYES)、全熱交換器30の絶対湿度交換効率ηhxと、室内空気RAの絶対湿度x_raと、室外空気OAの絶対湿度x_oaとから、吸込空気IAの絶対湿度x_0を算出し、この絶対湿度x_0を露点温度に換算して、吸込空気IAの露点温度Tdp_0を決定する(ステップS3)。

0080

一方、例えばバイパス風路などによって、換気装置3が全熱交換器30を使用していない場合や、換気装置3が全熱交換器30を備えていない構成である場合(S2でNO)、集中コントローラ102は、室外空気OAの絶対湿度を露点温度に換算し、室外空気OAの露点温度を求め、これを吸込空気IAの露点温度Tdp_0とする(ステップS4)。

0081

そして、吸込空気IAの露点温度Tdp_0と、目標絶対湿度における室内空気RAの露点温度Tdp_inと、冷却器26の温度効率ηtとの関係に基づいて、最大蒸発温度Te_maxを決定する(ステップS5)。そして、集中コントローラ102は、ステップS6において、最小蒸発温度Te_minを決定する。

0082

以下、最大蒸発温度Te_maxおよび最小蒸発温度Te_minの決定方法について順に説明する。

0083

(最大蒸発温度Te_maxの決定)図8は、図1の換気装置の給気通風路Aにおける空気状態の変化を示す空気線図である。図8の空気線図の縦軸は空気の絶対湿度[kg/kg’]、横軸は空気の乾球温度[℃]である。

0084

なお、空気状態は、乾球温度と絶対湿度とから空気線図上の1点で表され、図8には、室外空気OA、吸込空気IA、供給空気SAのそれぞれの空気状態を示している。ここでは、室外空気OAが室内空気RAよりも高温高湿の場合を例に説明する。

0085

図3および図8を参照して、室外空気OAは、全熱交換器30の通過時に排気通風路Bからの室内空気RAと全熱交換し、冷却除湿されて吸込空気IAとなって冷却器26に流入する。

0086

冷却器26に流入した吸込空気IAは、冷却器26の通過時に露点温度Tdp_0以下まで冷やされて冷却除湿され、供給空気SAとなって室内200へ供給される。

0087

このように、給気通風路Aでは、室外空気OAは、全熱交換器30で室内空気RAと全熱交換して冷却除湿され、さらに冷却器26で冷却除湿されてから室内200に供給される。

0088

ところで、図8の空気線図上において、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、目標室内空気の露点温度Tdp_in以下の温度であれば、室内200の潜熱負荷を処理して室内200を目標絶対湿度(または目標露点温度)以下にすることが可能となる。つまり、供給空気SAを室内空気と換気することによって、室内の湿度を次第に目標値まで下げることができる。言い換えれば、室内200の潜熱負荷を処理して室内200を目標絶対湿度(または目標露点温度)にするには、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、目標露点温度Tdp_inと一致していればよい。

0089

また、供給空気SAの絶対湿度(露点温度)を調整するには、冷却器26の蒸発温度を調整すればよい。冷却器26の蒸発温度が高くなれば供給空気SAの絶対湿度(露点温度)が上がるため、冷却器26の潜熱処理能力は低下し、冷却器26の蒸発温度が低くなれば供給空気SAの絶対湿度が下がるため冷却器26の潜熱処理能力は上昇する。

0090

以上のことから、室内200の潜熱負荷を処理して室内200を目標絶対湿度(または目標露点温度)にするには、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、目標絶対湿度における室内空気RAの露点温度(または目標露点温度)Tdp_inと一致するときの蒸発温度を、冷却器26の蒸発温度の最大値(以下、最大蒸発温度Te_max)として設定すればよい。

0091

つまり、最大蒸発温度Te_maxを下回る所定の範囲で、目標蒸発温度Teを設定すれば、冷却器26の潜熱処理が過剰になりすぎることが無く、快適性を維持しつつ、消費エネルギーを低減できる。

0092

具体的には、冷却器26へ流入する吸込空気IAの露点温度Tdp_0と、目標絶対湿度における室内空気RAの露点温度(または目標露点温度)Tdp_inと、冷却器26の温度効率ηtとの関係に基づいて、最大蒸発温度Te_maxを決定する。

0093

ここで、冷却器26の温度効率ηtは、以下の式(1)のように定義される。 温度効率ηt=(冷却器26を通過する前後の空気温度差)/(吸込空気IAの温度−蒸発温度) …(1) 冷却器26を通過する前後の空気温度差を(Tdp_0−Tdp_in)とし、(吸込空気IAの温度−蒸発温度)を(Tdp_0−Te_max)とする。すると、以下の式(2)が得られる。

0094

(Tdp_0−Te_max):(Tdp_0−Tdp_in)=1:ηt …(2)最大蒸発温度Te_maxを上記の式(2)を満たすように決定すれば、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、目標絶対湿度における室内空気RAの露点温度(または目標露点温度)Tdp_inと一致する。

0095

なお、温度効率ηtは、冷媒回路21の冷凍能力および冷却器26の熱交換容量などに応じて、予め設定される固定値である。

0096

つまり、制御装置101は、冷却器26へ流入する吸込空気IAの絶対湿度x_0に基づき、吸込空気IAの露点温度Tdp_0を決定する。そして、制御装置101は、吸込空気IAの露点温度Tdp_0と目標露点温度Tdp_inとの差分と、吸込空気IAの露点温度Tdp_0と目標露点温度Tdp_inと一致する蒸発温度である最大蒸発温度Te_maxとの差分との比が、冷却器26の温度効率ηtと一致するように、最大蒸発温度Te_maxを決定する。目標蒸発温度Teは、図5図6に示したように最大蒸発温度Te_maxより低く定められるので、制御装置101は、供給空気SAの露点温度が最大蒸発温度Te_maxを上回った時には、冷媒圧力を低下させるように圧縮機等を制御する。制御装置101は冷媒圧力を低下させるように、圧縮機22の周波数制御を行なう。なお、冷媒圧力を低下させるために、圧縮機22の周波数制御に代えて、または加えて、送風機27の回転速度制御、膨張弁25の開度変更制御等を行なっても良い。

0097

また、冷却器26へ流入する吸込空気IAの露点温度Tdp_0は、冷却器26へ流入する吸込空気IAの絶対湿度x_0から換算できる。

0098

吸込空気IAの絶対湿度x_0は、全熱交換器30の絶対湿度交換効率ηhxと、室内空気RAの絶対湿度x_raと、室外空気OAの絶対湿度x_oaとから求めることができる。

0099

ここで、全熱交換器30の絶対湿度交換効率ηhxは、全熱交換器30に固有の値であり、予め設定される値である。室内空気RAの絶対湿度x_raは、温度・湿度検出部32によって検出される。室外空気OAの絶対湿度x_oaは、温度・湿度検出部31によって検出される。

0100

なお、絶対湿度交換効率ηhxは、全熱交換する空気条件によって変動する場合があるため、室内200および室外の空気条件等に応じて変えても良い。

0101

なお、上記の説明では、冷却器26へ流入する吸込空気IAの絶対湿度x_0および露点温度Tdp_0を絶対湿度交換効率ηhx、絶対湿度x_raと、絶対湿度x_oaなどから算出する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。冷却器26へ流入する吸込空気IAの露点温度Tdp_0を検出するセンサ別途設けても良い。

0102

以上、最大蒸発温度Te_maxの決定方法について説明した。再び、図7に戻って、集中コントローラ102は、ステップS6において、最小蒸発温度Te_minを決定する。以下に、最小蒸発温度Te_minの決定方法の詳細について説明をする。

0103

(最小蒸発温度Te_minの決定) 最小蒸発温度Te_minは、最大蒸発温度Te_maxから、降下分αを引いた値とする。

0104

降下分αは、予め設定された固定値(例えば5Kなど)でも良いし、室内200の潜熱負荷に応じて決定するようにしても良い。

0105

例えば、室内200の潜熱負荷に応じて決定する場合、室内200の在席人数が最大のときに潜熱負荷を処理できる蒸発温度から、降下分αを定めることができる。

0106

最大在席人数Np_max[人]と、予め設定されている一人あたりの潜熱負荷Lp[kW/人]から、室内200からの発生潜熱負荷Ltpを以下の式(3)によって決定する。

0107

Ltp=Np_max×Lp[kW] …(3) そして、換気装置3の給気用送風機28の換気風量Vで、発生潜熱負荷Ltpを処理するための、最大蒸発温度Te_maxからの蒸発温度の低下分を算出し、算出した低下分を降下分αとする。以上のようにして、αを求め、Te_max−αを最小蒸発温度Te_minに設定する。目標蒸発温度Teは、図5図6に示したように最小蒸発温度Te_minより高く定められるので、制御装置101は、供給空気SAの露点温度が最小蒸発温度Te_minを下回った時には、冷媒圧力を上昇させるように圧縮機等を制御する。制御装置101は冷媒圧力を上昇させるように、圧縮機22の周波数制御を行なう。なお、冷媒圧力を低下させるために、圧縮機22の周波数制御に代えて、または加えて、送風機27の回転速度制御、膨張弁25の開度変更制御等を行なっても良い。

0108

ここで、図5に例示したような湿度差ΔXを目標蒸発温度Teに変換するマップを作るには、Te_max,Te_minに加えて、さらに許容湿度差X1を決定する必要がある。許容湿度差X1の決定方法についても説明する。

0109

(許容湿度差X1の決定) 許容湿度差X1は、快適性上許容される湿度差とする。例えば、目標室内温度目標相対湿度=26℃/50%(絶対湿度x)に対して、実際の室内温度/実際の相対湿度=26℃/55%(絶対湿度x’)まで許容できるとすると、X1=x’−xとなる。この許容湿度差X1は、予め設定した固定値でも良いし、目標室内温度によって変化させても良い。

0110

図5に示したように、湿度差ΔXが許容湿度差X1を下回ると、目標蒸発温度Teが上昇する。つまり、室内200の快適性を損なうことがない範囲で、目標蒸発温度Teを上昇させることによって潜熱処理量を低減させ、消費エネルギーを低減させることができる。

0111

また、図5に代えて図6を用いても良い旨説明していたが、図6の湿度差ΔTdpを目標蒸発温度Teに変換するマップを作るには、Te_max,Te_minに加えて、さらに許容湿度差Tdp1を決定する必要がある。許容湿度差Tdp1の決定方法についても説明する。

0112

(許容露点温度差Tdp1の決定)許容湿度差Tdp1は、快適性上許容される露点温度差とする。例えば、目標室内温度/目標相対湿度=26℃/50%(露点温度Tdp)に対して、実際の室内温度/実際の相対湿度=26℃/55%(絶対湿度Tdp’)まで許容できるとすると、Tdp1=tdp’−tdpとなる。この許容湿度差Tdp1は、予め設定した固定値でも良いし、目標室内温度によって変化させても良い。

0113

図6に示したように、湿度差ΔTdpが許容湿度差Tdp1を下回ると、目標蒸発温度Teが上昇する。つまり、室内200の快適性を損なうことがない範囲で、目標蒸発温度Teを上昇させて潜熱処理量を低減させ、消費エネルギーを低減することができる。

0114

上より図5または図6に示される図を作成することができるので、目標蒸発温度Teを決定する準備が整った。

0115

再び、図7に戻って、ステップS5,S6において、Te_max,Te_minが決定された後に、ステップS7において目標蒸発温度Teを決定する。

0116

集中コントローラ102は、図5に示したように、最大蒸発温度Te_maxと最小蒸発温度Te_minとの間で決定される蒸発温度範囲内で、室内空気RAの絶対湿度x_raと目標空気の絶対湿度Xa_tgtとの湿度差ΔXに応じて、目標蒸発温度Teを決定する。

0117

または、絶対湿度差ΔXのかわりに、図6に示したように、最大蒸発温度Te_maxと最小蒸発温度Te_minとの間で決定される蒸発温度範囲内で、室内空気RAの露点温度Tdpaと目標空気の露点温度Tdp_tgtとの露点温度差ΔTdpに応じて、目標蒸発温度Teを決定するようにしても良い。

0118

このようにして、ステップS5〜S7において、制御装置101は、目標露点温度Tdp_inと一致する蒸発温度である最大蒸発温度Te_maxを上限として、蒸発温度の範囲である蒸発温度範囲Te_max〜Te_minを設定する。例えば、制御装置101は、図5に示したように、室内空気RAの絶対湿度x_raと室内空気RAの目標絶対湿度Xa_tgtとの差ΔXに応じて、蒸発温度範囲内で蒸発温度の目標値Teを決定する。また、例えば、制御装置101は、図6に示したように、室内空気RAの露点温度と室内空気RAの目標露点温度との差ΔTdpに応じて、蒸発温度範囲内で蒸発温度の目標値Teを決定する。制御装置101は、決定した目標値Teとなるように冷媒回路21の蒸発温度を制御する。

0119

その後、集中コントローラ102は、設定入力部44によって目標室内温度または目標室内湿度が変更されたか否か、または、タイマーがある時間T1以上となったか否かを判断する(ステップS8)。集中コントローラ102は、ステップS8の条件が成立しない場合は、ステップS7の動作を繰り返して実行する。

0120

一方、ステップS8の条件が成立した場合、集中コントローラ102は、タイマーをリセットし(ステップS9)、ステップS10において処理をメインルーチンに戻す。

0121

上記のフローチャートに示したように、本実施の形態では、外気の変化と室内空気の変化に対応するために、定期的にTe_max,Te_min、目標蒸発温度Teを決定している。特に、室内の湿度は目標蒸発温度Teを設定し直してもすぐには変化しないので、一定時間(ここではT1)運転した後に、状況(湿度)を見て目標蒸発温度Teを再設定することとしている。

0122

以上のように本実施の形態においては、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、目標絶対湿度における室内空気RAの露点温度Tdp_inと一致する蒸発温度を、最大蒸発温度Te_maxとして求め、最大蒸発温度Te_maxを下回るように冷媒回路の蒸発温度を制御する。たとえば、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、室内空気の目標露点温度(=Tdp_in)を上回った場合には、制御装置101は冷媒圧力を低下させるように、圧縮機22の周波数制御を行なう。なお、冷媒圧力を低下させるために、圧縮機22の周波数制御に代えて、または加えて、送風機27の回転速度制御、膨張弁25の開度変更制御等を行なっても良い。

0123

このため、潜熱負荷に応じて最適な蒸発温度とすることが可能となる。つまり、潜熱負荷を確実に処理するとともに、過剰な潜熱処理量を抑制することが可能となり、快適性を維持しながら省エネルギー面での性能の低下を抑制することができる。

0124

また、蒸発温度範囲内(Te_min〜Te_max)で、湿度差ΔX(潜熱負荷)または露点温度差ΔTdp(潜熱負荷)に応じて、目標蒸発温度Teを決定する。このため、快適性を損なわない範囲で蒸発温度を高くすることができる。この効果について、図9を用いて説明する。

0125

図9は、本発明の実施の形態1における第2冷媒系統のp−h線図である。上述した図5または図6に示したように、湿度差ΔXまたは露点温度差ΔTdpの低下に伴い目標蒸発温度Teを上げることによって、図9に示すように圧縮機22入口の冷媒状態が点XAから点XBに変化する。

0126

これにより、図9に示すp−h線図を見ても分かるように、蒸発温度が上昇することによって、高圧と低圧の差が小さくなり、圧縮機22にかかる負荷が減少する。圧縮機22入力がH1からH2に減少し、空気調和システムを高効率運転とすることができる。よって、空気調和システムの消費電力の低減を実現できる。

0127

(変形例1) ここで、最大蒸発温度Te_maxの決定動作の別の例について説明する。

0128

図10は、本発明の実施の形態1における空気調和システムの動作の変形例1を示すフローチャートである。図10のフローチャートは、図7のフローチャートにおけるステップS3,S4,S5に代えてステップS13,S14,S15の処理を含む。以下、図10に基づき、先に説明した図7との相違点について説明する。

0129

ステップS2の条件が成立する場合、集中コントローラ102は、吸込空気IAの温度T0を、室内空気RAの温度t_raと、室外空気OAの温度t_oaと、全熱交換器30の温度交換効率ηt2とに基づいて決定する(ステップS13)。一方、ステップS2の条件が成立しない場合、集中コントローラ102は、室外空気OAの温度t_oaを、吸込空気IAの温度T0とする(ステップS14)。

0130

そして、ステップS13またはステップS14で求めた吸込空気IAの温度T0を用いて最大蒸発温度Te_maxを決定する(ステップS15)。その他の動作は、図7と同様である。

0131

ここで、ステップS13およびステップS15における処理についてより詳細に説明する。

0132

図11は、図3の換気装置の給気通風路Aにおける空気状態の変化を示す空気線図である。

0133

図11において、供給空気SAの相対湿度を100%と仮定し、冷却器26へ流入する吸込空気IAの乾球温度T0と、目標室内空気の露点温度Tdp_inと、冷却器26の温度効率ηtとから、最大蒸発温度Te_maxを決定する(ステップS15)。

0134

つまり、最大蒸発温度Te_maxを以下の式(4)を満たすように決定すれば、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、目標絶対湿度における室内空気RAの露点温度Tdp_inと一致する。

0135

(T0−Te_max):(T0−Tdp_in)=1:ηt …(4)吸込空気IAの温度T0は、室内空気RAの温度t_raと、室外空気OAの温度t_oaと、全熱交換器30の温度交換効率ηt2とに基づいて決定することができる(ステップS13)。

0136

ここで、全熱交換器30の温度交換効率ηt2は、全熱交換器30に固有の値であり、予め設定される。室内空気RAの温度t_raは、温度・湿度検出部32から求まる。室外空気OAの温度t_oaは、温度・湿度検出部31から求まる。

0137

なお、温度交換効率ηt2は、全熱交換する空気条件によって変動する場合があるため、室内200および室外の空気条件等に応じて変えても良い。

0138

なお、上記の説明では、冷却器26へ流入する吸込空気IAの温度T0を算出する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。冷却器26へ流入する吸込空気IAの温度T0を検出するセンサを別途設けても良い。

0139

なお、最小蒸発温度Te_minの決定方法、許容湿度差X1の決定方法、許容露点温度差Tdp1の決定方法は、実施の形態1においてTe_max決定後の処理と同様である。

0140

このような動作においても、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。 (変形例2) 上述した動作では、冷却器26の温度効率ηtが予め設定されている場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。冷却器26の温度効率ηtを、運転条件などに応じて変化させるようにしても良い。

0141

図12は、冷却器26の温度効率ηtと温度差ΔTとの関係を示す図である。図12に示すように、吸込空気IAの温度と冷却器26の蒸発温度との温度差ΔTが大きくなるほど、冷却器26の温度効率ηtが大きくなるという関係がある。

0142

このようなことから、集中コントローラ102は、温度差ΔTと温度効率ηtとの関係の情報(テーブル)を記憶しておき、吸込空気IAの温度と冷却器26の蒸発温度との温度差ΔTを検出して、温度効率ηtを決定しても良い。

0143

図13は、冷却器26の温度効率ηtと給気通風路Aの風量との関係を示す図である。図13に示すように、給気通風路Aの風量(排気用送風機29の送風量)が大きくなるほど、冷却器26の温度効率ηtが小さくなる関係がある。

0144

このようなことから、集中コントローラ102は、給気通風路Aの風量と温度効率ηtとの関係の情報(テーブル)を記憶しておき、給気通風路Aの風量(排気用送風機29の送風量)を検出して、温度効率ηtを決定しても良い。

0145

図14は、冷却器26の温度効率ηtと冷却器26出口の過熱度SHとの関係を示す図である。

0146

図14に示すように、冷却器26出口の過熱度SHが大きくなるほど、冷却器26の温度効率ηtが小さくなる関係がある。

0147

このようなことから、集中コントローラ102は、冷却器26出口の過熱度SHと温度効率ηtとの関係の情報(テーブル)を記憶しておき、冷却器26出口の過熱度SHを検出して、温度効率ηtを決定しても良い。

0148

このように、冷却器26の温度効率ηtを運転条件などに応じて決定することによって、より精度良く最大蒸発温度Te_maxを決定することができる。(変形例3) 上記の説明では、冷媒回路21の蒸発温度の調整動作を説明したが、主に顕熱負荷を処理する冷媒回路11の蒸発温度の調整動作も同時に行なってもよい。以下、具体例を説明する。

0149

図15は、本発明の実施の形態1における空気調和システムの変形例3の動作を説明する図である。図15において、横軸は温度差ΔTを示し、縦軸は冷媒回路11の蒸発温度を示す。

0150

図15に示すように、空気調和システム100の冷媒回路11においては、温度・湿度検出部43A,43Bで検出された室内空気の温度Ta[℃]と、設定入力部44で設定された目標空気の温度Ta_tgt[℃]との温度差ΔT(顕熱負荷)に応じて、目標蒸発温度Te1[℃]を決定する。なお、冷媒回路11は、本発明における「第2冷媒回路」に相当する。

0151

また、この目標蒸発温度Te1は、最大蒸発温度Te_max1[℃]と最小蒸発温度Te_min1[℃]の間で決定される蒸発温度範囲内で決定する。

0152

また、目標蒸発温度Te1は、温度差ΔTが大きいほど、小さく設定される。 例えば図15に示すように、温度差ΔTがゼロのとき、目標蒸発温度Te1を最大蒸発温度Te_max1に設定し、温度差ΔTが許容温度T1のとき、目標蒸発温度Te1を最小蒸発温度Te_min1に設定する。なお、温度差ΔTと目標蒸発温度Te1との関係は、図15に示すように比例関係(直線)でも良いし、温度差ΔTが小さいほど傾斜角が小さくなる関数などによって定めても良く、任意に設定できる。

0153

図4および図15を参照して、空気調和システムは、換気を行なう換気装置3に加えて、室内の顕熱負荷を処理する空気調和装置をさらに備える。空気調和装置は、室内熱交換器16A,16B、圧縮機12、凝縮器として作動する室外熱交換器14、膨張弁15A,15Bに冷媒を循環させる冷媒回路21を含む。制御装置101は、室内空気RAの温度と室内空気RAの目標温度との差ΔTに応じて、冷媒回路21の蒸発温度を制御する。

0154

集中コントローラ102は、決定した目標蒸発温度Te1の情報を制御部41へ送信し、制御部41は、その目標蒸発温度Te1になるように、冷媒回路11の冷媒回路の制御(圧縮機12の周波数制御、送風機17、18A,18Bの回転速度制御等)を行なう。

0155

最大蒸発温度Te_max1、および最小蒸発温度Te_min1は、予め設定した固定値でも良いし、空調調和ステムの負荷に応じて変化させても良い。

0156

例えば、負荷が大きい場合は、最大蒸発温度Te_max1、および最小蒸発温度Te_min1を低く設定する。

0157

一方、負荷が小さい場合は、最大蒸発温度Te_max1、および最小蒸発温度Te_min1を高く設定する。

0158

ここで、負荷を判断する方法として、室外空気OAの温度を用いても良いし、その他の負荷検出手段を用いても良い。

0159

以上のように、室内機系統である冷媒回路11によって、顕熱処理の制御を行ない、換気装置系統である冷媒回路21によって潜熱処理の制御を独立して行なうことで、制御性が高まり、目標温度、目標湿度の両方を目標値にすることが容易となる。

0160

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0161

1A,1B,1C室内機、2,4室外機、3換気装置、11,21冷媒回路、12,22圧縮機、13,23四方弁、14,24室外熱交換器、15,15A,15B,25膨張弁、16A,16B室内熱交換器、17,18A,18B,27送風機、26冷却器、28給気用送風機、29排気用送風機、30全熱交換器、31,32,43A,43B 温度・湿度検出部、33 検出部、41,51 制御部、42,52温度検出部、44設定入力部、100空気調和システム、101制御装置、102集中コントローラ、103伝送線、104,105冷媒配管、200 室内、A給気通風路、B排気通風路。

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