低温再生デシカント空調機
【課題】潜熱負荷と顕熱負荷を別途に制御することが可能であり、室内の温湿度制御の精度が高くてエネルギーの無駄がない低温再生デシカント空調機を提供する。
【解決手段】外気経路６の外気と還気経路７の還気との間で顕熱および潜熱を交換する熱全熱交換器２００と、全熱交換器バイパス経路２０１と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第１の経路切替装置としての第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、と、外気経路の外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータ１０２と、デシカントロータバイパス経路１５０と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第２の経路切替装置をなす第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を備える。
【解決手段】外気経路６の外気と還気経路７の還気との間で顕熱および潜熱を交換する熱全熱交換器２００と、全熱交換器バイパス経路２０１と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第１の経路切替装置としての第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、と、外気経路の外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータ１０２と、デシカントロータバイパス経路１５０と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第２の経路切替装置をなす第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温再生デシカント空調機に関し、デシカントロータの効率的な使用に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、特許文献１に記載するものがある。この装置は、蒸発器と再生式湿気交換器を備え、被管理空間に供給される空気の温度と湿度を制御する。この装置において、供給空気は、蒸発器を通すことによって冷却および除湿され、回転する再生式湿気交換器を通すことによってさらに除湿される。
【０００３】
また、特許文献２に記載する装置は、空気供給路にエンタルピー熱交換器として作用する乾燥剤ホイール、その下流側に冷却器として作用する熱交換器と、除湿器として作用する乾燥剤ホイールを備え、供給空気の温度と湿度を制御する。
【０００４】
この装置において、供給空気は、一つ目の乾燥剤ホイールでエンタルピーと湿度の両方が下げられ、さらに熱交換器で冷却、除湿されて後に、二つ目の乾燥剤ホイールでさらに除湿される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２２８２３４号公報
【特許文献２】特表平２−５０３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１の構成において、冷房モードには、被管理空間に供給する空気の温度と湿度を冷却器によって制御するので、空気の温度と湿度を個別に制御することはできず、暖房モードには、再生式湿気交換器によって空気の温度と湿度を制御するので、加湿を十分に行うことができず、被管理空間に供給する空気の湿度が不足する。このため、快適な温度と快適な湿度を同時的に実現することが困難である。
【０００７】
また、特許文献２の構成においては２つの乾燥剤ホイールが動作しており、外気の温度や湿度の空気条件によっては、乾燥剤ホイール（除湿器）の熱容量によるエネルギーの無駄が発生する。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、潜熱負荷と顕熱負荷を別途に制御することが可能であり、室内の温湿度制御の精度が高くてエネルギーの無駄がない低温再生デシカント空調機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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の低温再生デシカント空調機は、外気を室内へ給気する外気経路と、室内からの還気を排気する還気経路と、外気経路の外気の潜熱を制御する潜熱制御部と、外気経路の外気の顕熱を制御する顕熱制御部と、外気と還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器部を備え、全熱交換器部は、潜熱制御部へ通気する外気経路の外気と潜熱制御部を通過した還気経路の還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器と、全熱交換器の上流側および下流側で外気経路に連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第１の経路切替装置を有し、潜熱制御部は、外気経路の外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、デシカントロータの上流側および下流側で外気経路に連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第２の経路切替装置を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の低温再生デシカント空調機において、第１の経路切替装置および第２の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の低温再生デシカント空調機において、潜熱制御部の下流において還気経路と外気経路を連通する還気の戻り経路を有することを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法は、室内へ給気する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気し、全熱交換器によって潜熱制御部へ通気する外気と潜熱制御部を通過した還気との間で顕熱および潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第１の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第２の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、冷房モードに外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房モードに外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房モードには第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする。
【００１３】
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、冷房モードに外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房モードに外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房モードには第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、室内に取り入れる外気の湿度を制御することにより室内の潜熱負荷を調整することと、温度制御による顕熱負荷を調整することとを別々に処理するので、室内の温湿度制御の精度が高くなる。また、デシカントロータは還気により湿気を脱着させて再生するので、再生のための加熱源を基本的には必要とせず、エネルギーの無駄がなくなる。
【００１５】
外気のエンタルピーを制御指標として第１の経路切替装置および第２の経路切替装置を操作し、全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、デシカントロータバイパス経路とデシカントロータを通る外気経路とを切替えることで、全熱交換器とデシカントロータを使い分けて冷却機器や加熱機器の能力を無駄なく使用する運転が実現できる。
【００１６】
冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合は、デシカントロータを停止させてデシカントロータによる顕熱移動のロスを避け、全熱交換器により外気の熱負荷を低減して省エネルギー化を実現できる。
【００１７】
冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合は、デシカントロータで除湿することで、冷却機器の能力を最小とし、加熱機器による再熱のエネルギーを小さくすることができる。
【００１８】
暖房モードは、全熱交換器で外気の熱負荷を低減し、加熱機器でデシカントロータを再生することで、還気より吸収した水分を給気側で加湿に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の他の実施の形態における空気調和機の構成を示し、冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合の運転状態を示す模式図
【図２】同実施の形態における冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合の空気線図
【図３】同実施の形態における空気調和機の冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合の運転状態を示す模式図
【図４】同実施の形態における冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合の空気線図
【図５】同実施の形態における空気調和機の暖房モードの運転状態を示す模式図
【図６】同実施の形態における暖房モードの空気線図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１、図３、図５において、低温再生デシカント空調機は、ケーシング１に外気口２、給気口３、還気口４、排気口５を有しており、ここでは外気口２から給気口３までの通気路を外気経路６とし、還気口４から排気口５までの通気路を還気経路７として説明する。
【００２１】
外気経路６には上流側から下流側へ順次に、プレフィルタ８、全熱交換器２００、外気ファン９、潜熱制御部１０、プレフィルタ１１、中性能フィルタ１２１、顕熱制御部１２、給気ファン１３を介装しており、給気口３に接続した給気ダクト１４には給気湿度センサ１５を介装している。
【００２２】
還気経路７には上流側から下流側へ順次に、プレフィルタ１６、潜熱制御部１０、全熱交換器２００、排気ファン１７を介装しており、還気口４に接続した還気ダクト１８には還気温度センサ１９および還気湿度センサ２０を介装している。潜熱制御部１０の外気経路６における下流側には、還気経路７と外気経路６とを連通する還気の戻り経路２１と、還気の戻り経路２１に設けた還気ダンパ２２を有している。
【００２３】
全熱交換器２００は外気経路６のプレフィルタ８を通過した外気と、還気経路７の潜熱制御部１０を通過した還気との間で熱と水分を交換するものであり、全熱交換器２００としては回転型、静止型があるが、何れの形態であってもよい。
【００２４】
外気経路６には全熱交換器バイパス経路２０１が設けてあり、全熱交換器バイパス経路２０１は全熱交換器２００の上流側および下流側で外気経路６に連通して全熱交換器２００を迂回する経路をなす。
【００２５】
全熱交換器２００を通る外気経路６と全熱交換器バイパス経路２０１とを切替える第１の経路切替装置として、第１および第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、２０３を設けている。
【００２６】
第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２は全熱交換器バイパス経路２０１に介装してあり、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３は全熱交換器２００の上流側で、かつ全熱交換器バイパス経路２０１の分岐点より下流側の外気経路６に介装している。
【００２７】
潜熱制御部１０は、外気経路６に上流側から下流側へ順次に冷温水コイル１０１、デシカントロータ１０２、気化式加湿器１０３を介装し、還気経路７に上流側から下流側へ順次に温水コイル１０４、デシカントロータ１０２を介装している。
【００２８】
デシカントロータ１０２は、冷房モードでは外気経路６に対応する処理側で外気から湿気を収着し、還気経路７に対応する再生側で還気により湿気を脱着させて再生するものであり、暖房モードでは還気経路７に対応する処理側で還気から湿気を収着し、外気経路６に対応する再生側で外気により湿気を脱着させて再生するものである。
【００２９】
デシカントロータの収着材としては、ゼオライト、塩化リチウム、シリカゲルなどの乾燥剤や高分子収着材を用いるのがよく、本実施の形態では、低温再生での吸湿性が高い高分子収着材からなる。
【００３０】
冷房モードでは、冷温水コイル１０１がデシカントロータ１０２へ通気する外気を冷却する外気予冷部として作用し、温水コイル１０４がデシカントロータ１０２へ通気する還気を加熱する還気予熱部として作用する。
【００３１】
暖房モードでは、冷温水コイル１０１がデシカントロータ１０２へ通気する外気を加熱する外気予熱部として作用し、気化式加湿器１０３がデシカントロータ１０２を通過した外気を加湿する外気加湿部として作用する。
【００３２】
外気経路６にはデシカントロータバイパス経路１５０が設けてあり、デシカントロータバイパス経路１５０は冷温水コイル１０１より下流側で、かつデシカントロータ１０２の上流側で外気経路６に連通するとともに、デシカントロータ１０２の下流側で外気経路６に連通してデシカントロータ１０２を迂回する経路をなす。
【００３３】
デシカントロータ１０２を通る外気経路６とデシカントロータバイパス経路１５０とを切替える第２の経路切替装置として、第１および第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、１５２を設けている。
【００３４】
第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１はデシカントロータバイパス経路１５０に介装してあり、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２はデシカントロータ１０２の上流側で、かつデシカントロータバイパス経路１５０の分岐点より下流側の外気経路６に介装している。
【００３５】
顕熱制御部１２は、外気経路６に上流側から下流側へ順次に冷水コイル１２２、温水コイル１２３を介装している。
還気温度センサ１９は顕熱制御部１０を制御する指標としての還気の温度を検知し、還気の温度に基づいて冷水コイル１２２、温水コイル１２３の各バルブ１２４、１２５を開閉制御もしくは開度制御する。
【００３６】
還気湿度センサ２０は潜熱制御部１２を制御する指標としての還気の湿度を検知し、還気の湿度に基づいて冷温水コイル１０１、気化式加湿器１０３、温水コイル１０４の各バルブ１０７、１０８、１０９を開閉制御もしくは開度制御し、還気の湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御する。
【００３７】
給気湿度センサ１５は潜熱制御部１０を制御する指標としての給気の湿度を検知し、給気の湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御する。
【００３８】
第１の経路切替装置および第２の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を設けており、本実施の形態ではエンタルピー測定手段として外気の温度を測定する外気温度センサ３０１と外気の湿度を測定する外気湿度センサ３０２を設けている。
【００３９】
外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２はそれぞれ、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２に接続している。
【００４０】
第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２の制御部は、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出するとともに、予め設定したエンタルピーと比較して開閉動作を制御する。
【００４１】
本実施の形態では、外気のエンタルピーと設定値のエンタルピーとを比較した。しかしながら、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２に加えて、還気温度センサ１９と還気湿度センサ２０をそれぞれ、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２に接続する構成とすることも可能である。
【００４２】
この構成では、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２の制御部において、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出するとともに、還気温度センサ１９と還気湿度センサ２０の測定値を受けて還気のエンタルピーを算出し、還気のエンタルピーと外気のエンタルピーを比較して開閉動作を制御する。
【００４３】
上述した本実施の形態においては、プレフィルタ８、１１と中性能フィルタ１２１および外気ファン９は必ずしも必要ではなく、必要に応じて設置するものであり、温水コイル１０４は冷房モードの基本的な運転においては不要であるが、冷温水コイル１０１の予冷による除湿能力が不足する時にデシカントロータ１０２へ通気する還気を加熱する還気予熱部として作用し、デシカントロータ１０２を加熱再生して除湿能力を確保するバックアップ機能を果すものである。
【００４４】
以下、上記した構成における作用を説明する。本実施の形態の低温再生デシカント空調機の基本的な作用は以下のものである。すなわち、還気の戻り経路２１を通して還気が合流する還気混合前に、外気経路６を流れる外気の潜熱（湿度）を潜熱制御部１０で制御し、還気混合後に還気を含む外気の顕熱（温度）を顕熱制御部１２で制御して室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部１０を通して排気する。
【００４５】
つまり、潜熱制御部１０において室内に取り入れる外気の湿度制御を行うことで室内の潜熱負荷を処理し、顕熱制御部１２において外気と還気の混合空気の温度制御を行うことで室内の顕熱負荷を処理する。このように、室内の潜熱負荷と顕熱負荷を別々に処理することで室内の温湿度制御の精度が高くなり、エネルギーの無駄がなくなる。
冷房モード１（外気のエンタルピーが高い）
図１および図２において、冷房モードの外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより高い場合の冷房モードの運転について説明する。
第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２の制御部は、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出する。還気のエンタルピーを算出する場合には制御部が還気温度センサ１９と還気湿度センサ２０の測定値を受けて還気のエンタルピーを算出する。
【００４６】
制御部は、算出した外気のエンタルピーと予め設定した設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーとを比較してダンパの開閉動作を制御する。
例えば、算出した外気のエンタルピーが予め設定した設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより高い場合には、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２を閉操作し、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３を開操作し、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１を開操作し、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を閉操作する。
【００４７】
この冷房モード１においては、デシカントロータ１０２を停止させてデシカントロータ１０２による顕熱移動のロスを避けて、全熱交換器２００により外気の熱負荷を低減して省エネルギー化を実現する。
【００４８】
すなわち、外気を冷温水コイル１０１で冷却し、潜熱制御部１０を通過した外気に還気の戻り経路２１を通して還気ＲＡを混合し、還気混合後の外気ＯＡを顕熱制御部１２へ通気させて冷水コイル１２２により冷却し、顕熱（温度）を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部１２を通過した給気ＳＡを室内へ送気する。
【００４９】
潜熱制御部１０および顕熱制御部１２は還気湿度センサ２０で検知する還気ＲＡの湿度および還気温度センサ１９で検知する還気ＲＡの温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ２０は潜熱制御部１０を制御する指標としての還気ＲＡの湿度を検知し、還気ＲＡの湿度に基づいて冷温水コイル１０１のバルブ１０７を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御して除湿量を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。
【００５０】
還気温度センサ１９は顕熱制御部１２を制御する指標としての還気ＲＡの温度を検知し、還気ＲＡの温度に基づいて冷水コイル１２２のバルブ１２４を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
冷房モード２（外気のエンタルピーが低い）
図３および図４において、冷房モードの外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより低い場合について説明する。
【００５１】
算出した外気のエンタルピーが予め設定した設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより低い場合には、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２を開操作し、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３を閉操作し、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１を閉操作し、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を開操作する。
【００５２】
この冷房モード２においては、デシカントロータ１０２で除湿することで、冷温水コイル１０１の能力を最小にした運転が実現できる。
すなわち、デシカントロータ１０２へ通気する外気ＯＡを冷温水コイル１０１により冷却し、その乾球温度および絶対湿度を低減させる。予冷した外気ＯＡはデシカントロータ１０２の外気経路側を通過し、外気ＯＡの湿気をデシカントロータ１０２が収着して除湿し、その絶対湿度を低減させて潜熱（湿度）を制御する。デシカントロータ１０２は還気経路側で還気ＲＡにより湿気を脱着させて再生する。このため、還気ＲＡのエネルギーをデシカントロータ１０２の再生エネルギーとして有効に利用でき、デシカントロータ１０２を別途の熱源による加熱を要することなく再生でき、省エネが図られる。
【００５３】
そして、潜熱制御部１０を通過した外気ＯＡに還気の戻り経路２１を通して還気ＲＡを混合し、還気混合後の外気ＯＡを顕熱制御部１２へ通気させて冷水コイル１２２により冷却し、顕熱（温度）を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部１２を通過した給気ＳＡを室内へ送気する。
【００５４】
潜熱制御部１０および顕熱制御部１２は還気湿度センサ２０で検知する還気ＲＡの湿度および還気温度センサ１９で検知する還気ＲＡの温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ２０は潜熱制御部１０を制御する指標としての還気ＲＡの湿度を検知し、還気ＲＡの湿度に基づいて冷温水コイル１０１のバルブ１０７を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御して除湿量を制御し、還気ＲＡの湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。
【００５５】
還気温度センサ１９は顕熱制御部１２を制御する指標としての還気ＲＡの温度を検知し、還気ＲＡの温度に基づいて冷水コイル１２２のバルブ１２４を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
【００５６】
また、給気湿度センサ１５は潜熱制御部１０を制御する指標としての給気の湿度を検知し、給気の湿度に基づいて潜熱制御部１０の運転の起動、停止を制御する。すなわち、給気湿度が冷水コイル１２２で冷却除湿が生じる湿度となる場合、例えば給気の湿度がＲＨ８５％を超えた場合には、冷水コイル１２２で冷却除湿になり、デシカントロータ１０２での除湿の効果が小さくなるので、デシカントロータ１０２の回転を停止し、冷温水コイル１０１の冷水供給を停止する。
【００５７】
そして、冷水コイル１２２と温水コイル１２３により除湿冷却と再熱制御を行う。還気湿度センサ２０で検出する還気ＲＡの相対湿度が設定値＋１０％の範囲内になったらデシカントロータ１０２および冷温水コイル１０１の運転を再開する。この運転制御により、デシカントロータ１０２におけるエネルギーロスを低減できる。
【００５８】
上述したように、デシカントロータ１０２を使用することで、例えば２６℃以上の高温低湿（２８℃、ＲＨ４０％）の室内条件を過冷却なしで実現できる。また、室内負荷はドライコイルで顕熱冷却するので衛生的な空気を室内に供給できる。
【００５９】
冷温水コイル１０１の予冷による除湿能力が不足する時には、還気ＲＡを温水コイル１０４で加熱してデシカントロータ１０２へ通気することでデシカントロータ１０２を加熱再生して除湿能力を確保する。
【００６０】
低温再生デシカント空調機の冷房運転終了時には、停止に先立って、デシカントロータバイパス経路１５０により潜熱制御部１０の外気経路６におけるデシカントロータ１０２の上流側と下流側を連通させて外気ＯＡを通気し、外気ＯＡがデシカントロータ１０２の処理側を迂回し、デシカントロータ１０２の再生側に還気ＲＡが通気する状態で一定時間運転し、デシカントロータ１０２を乾燥させてその後に空調機を運転停止させることにより、カビ発生を防止できる。
暖房モード
図５および図６において暖房モードの運転について説明する。暖房モードにおいては、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２を閉操作し、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３を開操作し、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１を閉操作し、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を開操作する。
【００６１】
この暖房モードでは、冷温水コイル１０１でデシカントロータ１０２を再生することで、還気ＲＡより吸収した水分を給気側で加湿に使用することができる。
すなわち、デシカントロータ１０２へ通気する外気ＯＡを冷温水コイル１０１により加熱する。予熱した外気ＯＡはデシカントロータ１０２の外気経路側を通過し、外気ＯＡでデシカントロータ１０２から湿気を脱着させて再生し、外気ＯＡを加湿する。デシカントロータ１０２は還気経路側で還気ＲＡから湿気を収着する。このように、室内からの水分を外気ＯＡに移行させることで、加湿に必要な水の使用量を低減させることができる。
【００６２】
そして、潜熱制御部１０を通過した外気ＯＡに還気の戻り経路２１を通して還気ＲＡを混合し、還気混合後の外気ＯＡを顕熱制御部１２へ通気させて温水コイル１２３により加熱し、顕熱（温度）を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部１２を通過した給気ＳＡを室内へ送気する。
【００６３】
潜熱制御部１０および顕熱制御部１２は還気湿度センサ２０で検知する還気ＲＡの湿度および還気温度センサ１９で検知する還気ＲＡの温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ２０は潜熱制御部１０を制御する指標としての還気ＲＡの湿度を検知し、還気ＲＡの湿度に基づいて冷温水コイル１０１のバルブ１０７を開閉制御もしく開度制御して温水の流量の制御により加熱を調整し、デシカントロータ１０２における加湿量を制御するとともに、還気ＲＡの湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。加湿が不足する場合には、気化式加湿器１０３により外気ＯＡを加湿する。
【００６４】
還気温度センサ１９は顕熱制御部１２を制御する指標としての還気ＲＡの温度を検知し、還気ＲＡの温度に基づいて温水コイル１２３のバルブ１２５を開閉制御もしくは開度制御して温水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
【００６５】
上述した実施の形態では、室内顕熱負荷を処理するのに必要な風量を確保するために還気の戻り経路２１を設けて、外気ＯＡと還気ＲＡを混合するようにしていたが、外気風量だけで室内顕熱負荷を賄える場合や別途空調機を設けたりする場合は、還気の戻り経路２１を設けない構成であってもよい。
【００６６】
上述した実施の形態では、還気温度センサ１９、還気湿度センサ２０は、還気ダクト１８に設けられていたが、ケーシング１内の還気経路７や、被管理空間の室内に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ ケーシング
２ 外気口
３ 給気口
４ 還気口
５ 排気口
６ 外気経路
７ 還気経路
８ プレフィルタ
９ 外気ファン
１０ 潜熱制御部
１１ プレフィルタ
１２ 顕熱制御部
１３ 給気ファン
１４ 給気ダクト
１５ 給気湿度センサ
１６ プレフィルタ
１７ 排気ファン
１８ 還気ダクト
１９ 還気温度センサ
２０ 還気湿度センサ
２１ 還気の戻り経路
２２ 還気ダンパ
１０１ 冷温水コイル
１０２ デシカントロータ
１０３ 気化式加湿器
１０４ 温水コイル
１０７、１０８、１０９、１２４、１２５ バルブ
１２１ 中性能フィルタ
１２２ 冷水コイル
１２３ 温水コイル
１５０ デシカントロータバイパス経路
１５１ 第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ
１５２ 第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ
２００ 全熱交換器
２０１ 全熱交換器バイパス経路
２０２ 第１の全熱交換器通気制御用ダンパ
２０３ 第２の全熱交換器通気制御用ダンパ
３０１ 外気温度センサ
３０２ 外気湿度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温再生デシカント空調機に関し、デシカントロータの効率的な使用に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、特許文献１に記載するものがある。この装置は、蒸発器と再生式湿気交換器を備え、被管理空間に供給される空気の温度と湿度を制御する。この装置において、供給空気は、蒸発器を通すことによって冷却および除湿され、回転する再生式湿気交換器を通すことによってさらに除湿される。
【０００３】
また、特許文献２に記載する装置は、空気供給路にエンタルピー熱交換器として作用する乾燥剤ホイール、その下流側に冷却器として作用する熱交換器と、除湿器として作用する乾燥剤ホイールを備え、供給空気の温度と湿度を制御する。
【０００４】
この装置において、供給空気は、一つ目の乾燥剤ホイールでエンタルピーと湿度の両方が下げられ、さらに熱交換器で冷却、除湿されて後に、二つ目の乾燥剤ホイールでさらに除湿される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２２８２３４号公報
【特許文献２】特表平２−５０３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１の構成において、冷房モードには、被管理空間に供給する空気の温度と湿度を冷却器によって制御するので、空気の温度と湿度を個別に制御することはできず、暖房モードには、再生式湿気交換器によって空気の温度と湿度を制御するので、加湿を十分に行うことができず、被管理空間に供給する空気の湿度が不足する。このため、快適な温度と快適な湿度を同時的に実現することが困難である。
【０００７】
また、特許文献２の構成においては２つの乾燥剤ホイールが動作しており、外気の温度や湿度の空気条件によっては、乾燥剤ホイール（除湿器）の熱容量によるエネルギーの無駄が発生する。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、潜熱負荷と顕熱負荷を別途に制御することが可能であり、室内の温湿度制御の精度が高くてエネルギーの無駄がない低温再生デシカント空調機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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の低温再生デシカント空調機は、外気を室内へ給気する外気経路と、室内からの還気を排気する還気経路と、外気経路の外気の潜熱を制御する潜熱制御部と、外気経路の外気の顕熱を制御する顕熱制御部と、外気と還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器部を備え、全熱交換器部は、潜熱制御部へ通気する外気経路の外気と潜熱制御部を通過した還気経路の還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器と、全熱交換器の上流側および下流側で外気経路に連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第１の経路切替装置を有し、潜熱制御部は、外気経路の外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、デシカントロータの上流側および下流側で外気経路に連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第２の経路切替装置を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の低温再生デシカント空調機において、第１の経路切替装置および第２の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の低温再生デシカント空調機において、潜熱制御部の下流において還気経路と外気経路を連通する還気の戻り経路を有することを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法は、室内へ給気する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気し、全熱交換器によって潜熱制御部へ通気する外気と潜熱制御部を通過した還気との間で顕熱および潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第１の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第２の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、冷房モードに外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房モードに外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房モードには第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする。
【００１３】
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、冷房モードに外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房モードに外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房モードには第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、室内に取り入れる外気の湿度を制御することにより室内の潜熱負荷を調整することと、温度制御による顕熱負荷を調整することとを別々に処理するので、室内の温湿度制御の精度が高くなる。また、デシカントロータは還気により湿気を脱着させて再生するので、再生のための加熱源を基本的には必要とせず、エネルギーの無駄がなくなる。
【００１５】
外気のエンタルピーを制御指標として第１の経路切替装置および第２の経路切替装置を操作し、全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、デシカントロータバイパス経路とデシカントロータを通る外気経路とを切替えることで、全熱交換器とデシカントロータを使い分けて冷却機器や加熱機器の能力を無駄なく使用する運転が実現できる。
【００１６】
冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合は、デシカントロータを停止させてデシカントロータによる顕熱移動のロスを避け、全熱交換器により外気の熱負荷を低減して省エネルギー化を実現できる。
【００１７】
冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合は、デシカントロータで除湿することで、冷却機器の能力を最小とし、加熱機器による再熱のエネルギーを小さくすることができる。
【００１８】
暖房モードは、全熱交換器で外気の熱負荷を低減し、加熱機器でデシカントロータを再生することで、還気より吸収した水分を給気側で加湿に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の他の実施の形態における空気調和機の構成を示し、冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合の運転状態を示す模式図
【図２】同実施の形態における冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合の空気線図
【図３】同実施の形態における空気調和機の冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合の運転状態を示す模式図
【図４】同実施の形態における冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合の空気線図
【図５】同実施の形態における空気調和機の暖房モードの運転状態を示す模式図
【図６】同実施の形態における暖房モードの空気線図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１、図３、図５において、低温再生デシカント空調機は、ケーシング１に外気口２、給気口３、還気口４、排気口５を有しており、ここでは外気口２から給気口３までの通気路を外気経路６とし、還気口４から排気口５までの通気路を還気経路７として説明する。
【００２１】
外気経路６には上流側から下流側へ順次に、プレフィルタ８、全熱交換器２００、外気ファン９、潜熱制御部１０、プレフィルタ１１、中性能フィルタ１２１、顕熱制御部１２、給気ファン１３を介装しており、給気口３に接続した給気ダクト１４には給気湿度センサ１５を介装している。
【００２２】
還気経路７には上流側から下流側へ順次に、プレフィルタ１６、潜熱制御部１０、全熱交換器２００、排気ファン１７を介装しており、還気口４に接続した還気ダクト１８には還気温度センサ１９および還気湿度センサ２０を介装している。潜熱制御部１０の外気経路６における下流側には、還気経路７と外気経路６とを連通する還気の戻り経路２１と、還気の戻り経路２１に設けた還気ダンパ２２を有している。
【００２３】
全熱交換器２００は外気経路６のプレフィルタ８を通過した外気と、還気経路７の潜熱制御部１０を通過した還気との間で熱と水分を交換するものであり、全熱交換器２００としては回転型、静止型があるが、何れの形態であってもよい。
【００２４】
外気経路６には全熱交換器バイパス経路２０１が設けてあり、全熱交換器バイパス経路２０１は全熱交換器２００の上流側および下流側で外気経路６に連通して全熱交換器２００を迂回する経路をなす。
【００２５】
全熱交換器２００を通る外気経路６と全熱交換器バイパス経路２０１とを切替える第１の経路切替装置として、第１および第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、２０３を設けている。
【００２６】
第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２は全熱交換器バイパス経路２０１に介装してあり、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３は全熱交換器２００の上流側で、かつ全熱交換器バイパス経路２０１の分岐点より下流側の外気経路６に介装している。
【００２７】
潜熱制御部１０は、外気経路６に上流側から下流側へ順次に冷温水コイル１０１、デシカントロータ１０２、気化式加湿器１０３を介装し、還気経路７に上流側から下流側へ順次に温水コイル１０４、デシカントロータ１０２を介装している。
【００２８】
デシカントロータ１０２は、冷房モードでは外気経路６に対応する処理側で外気から湿気を収着し、還気経路７に対応する再生側で還気により湿気を脱着させて再生するものであり、暖房モードでは還気経路７に対応する処理側で還気から湿気を収着し、外気経路６に対応する再生側で外気により湿気を脱着させて再生するものである。
【００２９】
デシカントロータの収着材としては、ゼオライト、塩化リチウム、シリカゲルなどの乾燥剤や高分子収着材を用いるのがよく、本実施の形態では、低温再生での吸湿性が高い高分子収着材からなる。
【００３０】
冷房モードでは、冷温水コイル１０１がデシカントロータ１０２へ通気する外気を冷却する外気予冷部として作用し、温水コイル１０４がデシカントロータ１０２へ通気する還気を加熱する還気予熱部として作用する。
【００３１】
暖房モードでは、冷温水コイル１０１がデシカントロータ１０２へ通気する外気を加熱する外気予熱部として作用し、気化式加湿器１０３がデシカントロータ１０２を通過した外気を加湿する外気加湿部として作用する。
【００３２】
外気経路６にはデシカントロータバイパス経路１５０が設けてあり、デシカントロータバイパス経路１５０は冷温水コイル１０１より下流側で、かつデシカントロータ１０２の上流側で外気経路６に連通するとともに、デシカントロータ１０２の下流側で外気経路６に連通してデシカントロータ１０２を迂回する経路をなす。
【００３３】
デシカントロータ１０２を通る外気経路６とデシカントロータバイパス経路１５０とを切替える第２の経路切替装置として、第１および第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、１５２を設けている。
【００３４】
第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１はデシカントロータバイパス経路１５０に介装してあり、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２はデシカントロータ１０２の上流側で、かつデシカントロータバイパス経路１５０の分岐点より下流側の外気経路６に介装している。
【００３５】
顕熱制御部１２は、外気経路６に上流側から下流側へ順次に冷水コイル１２２、温水コイル１２３を介装している。
還気温度センサ１９は顕熱制御部１０を制御する指標としての還気の温度を検知し、還気の温度に基づいて冷水コイル１２２、温水コイル１２３の各バルブ１２４、１２５を開閉制御もしくは開度制御する。
【００３６】
還気湿度センサ２０は潜熱制御部１２を制御する指標としての還気の湿度を検知し、還気の湿度に基づいて冷温水コイル１０１、気化式加湿器１０３、温水コイル１０４の各バルブ１０７、１０８、１０９を開閉制御もしくは開度制御し、還気の湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御する。
【００３７】
給気湿度センサ１５は潜熱制御部１０を制御する指標としての給気の湿度を検知し、給気の湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御する。
【００３８】
第１の経路切替装置および第２の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を設けており、本実施の形態ではエンタルピー測定手段として外気の温度を測定する外気温度センサ３０１と外気の湿度を測定する外気湿度センサ３０２を設けている。
【００３９】
外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２はそれぞれ、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２に接続している。
【００４０】
第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２の制御部は、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出するとともに、予め設定したエンタルピーと比較して開閉動作を制御する。
【００４１】
本実施の形態では、外気のエンタルピーと設定値のエンタルピーとを比較した。しかしながら、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２に加えて、還気温度センサ１９と還気湿度センサ２０をそれぞれ、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２に接続する構成とすることも可能である。
【００４２】
この構成では、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２の制御部において、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出するとともに、還気温度センサ１９と還気湿度センサ２０の測定値を受けて還気のエンタルピーを算出し、還気のエンタルピーと外気のエンタルピーを比較して開閉動作を制御する。
【００４３】
上述した本実施の形態においては、プレフィルタ８、１１と中性能フィルタ１２１および外気ファン９は必ずしも必要ではなく、必要に応じて設置するものであり、温水コイル１０４は冷房モードの基本的な運転においては不要であるが、冷温水コイル１０１の予冷による除湿能力が不足する時にデシカントロータ１０２へ通気する還気を加熱する還気予熱部として作用し、デシカントロータ１０２を加熱再生して除湿能力を確保するバックアップ機能を果すものである。
【００４４】
以下、上記した構成における作用を説明する。本実施の形態の低温再生デシカント空調機の基本的な作用は以下のものである。すなわち、還気の戻り経路２１を通して還気が合流する還気混合前に、外気経路６を流れる外気の潜熱（湿度）を潜熱制御部１０で制御し、還気混合後に還気を含む外気の顕熱（温度）を顕熱制御部１２で制御して室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部１０を通して排気する。
【００４５】
つまり、潜熱制御部１０において室内に取り入れる外気の湿度制御を行うことで室内の潜熱負荷を処理し、顕熱制御部１２において外気と還気の混合空気の温度制御を行うことで室内の顕熱負荷を処理する。このように、室内の潜熱負荷と顕熱負荷を別々に処理することで室内の温湿度制御の精度が高くなり、エネルギーの無駄がなくなる。
冷房モード１（外気のエンタルピーが高い）
図１および図２において、冷房モードの外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより高い場合の冷房モードの運転について説明する。
第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２の制御部は、外気温度センサ３０１と外気湿度センサ３０２の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出する。還気のエンタルピーを算出する場合には制御部が還気温度センサ１９と還気湿度センサ２０の測定値を受けて還気のエンタルピーを算出する。
【００４６】
制御部は、算出した外気のエンタルピーと予め設定した設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーとを比較してダンパの開閉動作を制御する。
例えば、算出した外気のエンタルピーが予め設定した設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより高い場合には、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２を閉操作し、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３を開操作し、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１を開操作し、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を閉操作する。
【００４７】
この冷房モード１においては、デシカントロータ１０２を停止させてデシカントロータ１０２による顕熱移動のロスを避けて、全熱交換器２００により外気の熱負荷を低減して省エネルギー化を実現する。
【００４８】
すなわち、外気を冷温水コイル１０１で冷却し、潜熱制御部１０を通過した外気に還気の戻り経路２１を通して還気ＲＡを混合し、還気混合後の外気ＯＡを顕熱制御部１２へ通気させて冷水コイル１２２により冷却し、顕熱（温度）を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部１２を通過した給気ＳＡを室内へ送気する。
【００４９】
潜熱制御部１０および顕熱制御部１２は還気湿度センサ２０で検知する還気ＲＡの湿度および還気温度センサ１９で検知する還気ＲＡの温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ２０は潜熱制御部１０を制御する指標としての還気ＲＡの湿度を検知し、還気ＲＡの湿度に基づいて冷温水コイル１０１のバルブ１０７を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御して除湿量を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。
【００５０】
還気温度センサ１９は顕熱制御部１２を制御する指標としての還気ＲＡの温度を検知し、還気ＲＡの温度に基づいて冷水コイル１２２のバルブ１２４を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
冷房モード２（外気のエンタルピーが低い）
図３および図４において、冷房モードの外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより低い場合について説明する。
【００５１】
算出した外気のエンタルピーが予め設定した設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより低い場合には、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２を開操作し、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３を閉操作し、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１を閉操作し、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を開操作する。
【００５２】
この冷房モード２においては、デシカントロータ１０２で除湿することで、冷温水コイル１０１の能力を最小にした運転が実現できる。
すなわち、デシカントロータ１０２へ通気する外気ＯＡを冷温水コイル１０１により冷却し、その乾球温度および絶対湿度を低減させる。予冷した外気ＯＡはデシカントロータ１０２の外気経路側を通過し、外気ＯＡの湿気をデシカントロータ１０２が収着して除湿し、その絶対湿度を低減させて潜熱（湿度）を制御する。デシカントロータ１０２は還気経路側で還気ＲＡにより湿気を脱着させて再生する。このため、還気ＲＡのエネルギーをデシカントロータ１０２の再生エネルギーとして有効に利用でき、デシカントロータ１０２を別途の熱源による加熱を要することなく再生でき、省エネが図られる。
【００５３】
そして、潜熱制御部１０を通過した外気ＯＡに還気の戻り経路２１を通して還気ＲＡを混合し、還気混合後の外気ＯＡを顕熱制御部１２へ通気させて冷水コイル１２２により冷却し、顕熱（温度）を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部１２を通過した給気ＳＡを室内へ送気する。
【００５４】
潜熱制御部１０および顕熱制御部１２は還気湿度センサ２０で検知する還気ＲＡの湿度および還気温度センサ１９で検知する還気ＲＡの温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ２０は潜熱制御部１０を制御する指標としての還気ＲＡの湿度を検知し、還気ＲＡの湿度に基づいて冷温水コイル１０１のバルブ１０７を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御して除湿量を制御し、還気ＲＡの湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。
【００５５】
還気温度センサ１９は顕熱制御部１２を制御する指標としての還気ＲＡの温度を検知し、還気ＲＡの温度に基づいて冷水コイル１２２のバルブ１２４を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
【００５６】
また、給気湿度センサ１５は潜熱制御部１０を制御する指標としての給気の湿度を検知し、給気の湿度に基づいて潜熱制御部１０の運転の起動、停止を制御する。すなわち、給気湿度が冷水コイル１２２で冷却除湿が生じる湿度となる場合、例えば給気の湿度がＲＨ８５％を超えた場合には、冷水コイル１２２で冷却除湿になり、デシカントロータ１０２での除湿の効果が小さくなるので、デシカントロータ１０２の回転を停止し、冷温水コイル１０１の冷水供給を停止する。
【００５７】
そして、冷水コイル１２２と温水コイル１２３により除湿冷却と再熱制御を行う。還気湿度センサ２０で検出する還気ＲＡの相対湿度が設定値＋１０％の範囲内になったらデシカントロータ１０２および冷温水コイル１０１の運転を再開する。この運転制御により、デシカントロータ１０２におけるエネルギーロスを低減できる。
【００５８】
上述したように、デシカントロータ１０２を使用することで、例えば２６℃以上の高温低湿（２８℃、ＲＨ４０％）の室内条件を過冷却なしで実現できる。また、室内負荷はドライコイルで顕熱冷却するので衛生的な空気を室内に供給できる。
【００５９】
冷温水コイル１０１の予冷による除湿能力が不足する時には、還気ＲＡを温水コイル１０４で加熱してデシカントロータ１０２へ通気することでデシカントロータ１０２を加熱再生して除湿能力を確保する。
【００６０】
低温再生デシカント空調機の冷房運転終了時には、停止に先立って、デシカントロータバイパス経路１５０により潜熱制御部１０の外気経路６におけるデシカントロータ１０２の上流側と下流側を連通させて外気ＯＡを通気し、外気ＯＡがデシカントロータ１０２の処理側を迂回し、デシカントロータ１０２の再生側に還気ＲＡが通気する状態で一定時間運転し、デシカントロータ１０２を乾燥させてその後に空調機を運転停止させることにより、カビ発生を防止できる。
暖房モード
図５および図６において暖房モードの運転について説明する。暖房モードにおいては、第１の全熱交換器通気制御用ダンパ２０２を閉操作し、第２の全熱交換器通気制御用ダンパ２０３を開操作し、第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５１を閉操作し、第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ１５２を開操作する。
【００６１】
この暖房モードでは、冷温水コイル１０１でデシカントロータ１０２を再生することで、還気ＲＡより吸収した水分を給気側で加湿に使用することができる。
すなわち、デシカントロータ１０２へ通気する外気ＯＡを冷温水コイル１０１により加熱する。予熱した外気ＯＡはデシカントロータ１０２の外気経路側を通過し、外気ＯＡでデシカントロータ１０２から湿気を脱着させて再生し、外気ＯＡを加湿する。デシカントロータ１０２は還気経路側で還気ＲＡから湿気を収着する。このように、室内からの水分を外気ＯＡに移行させることで、加湿に必要な水の使用量を低減させることができる。
【００６２】
そして、潜熱制御部１０を通過した外気ＯＡに還気の戻り経路２１を通して還気ＲＡを混合し、還気混合後の外気ＯＡを顕熱制御部１２へ通気させて温水コイル１２３により加熱し、顕熱（温度）を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部１２を通過した給気ＳＡを室内へ送気する。
【００６３】
潜熱制御部１０および顕熱制御部１２は還気湿度センサ２０で検知する還気ＲＡの湿度および還気温度センサ１９で検知する還気ＲＡの温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ２０は潜熱制御部１０を制御する指標としての還気ＲＡの湿度を検知し、還気ＲＡの湿度に基づいて冷温水コイル１０１のバルブ１０７を開閉制御もしく開度制御して温水の流量の制御により加熱を調整し、デシカントロータ１０２における加湿量を制御するとともに、還気ＲＡの湿度に基づいてデシカントロータ１０２の運転の起動、停止もしくは回転数を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。加湿が不足する場合には、気化式加湿器１０３により外気ＯＡを加湿する。
【００６４】
還気温度センサ１９は顕熱制御部１２を制御する指標としての還気ＲＡの温度を検知し、還気ＲＡの温度に基づいて温水コイル１２３のバルブ１２５を開閉制御もしくは開度制御して温水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
【００６５】
上述した実施の形態では、室内顕熱負荷を処理するのに必要な風量を確保するために還気の戻り経路２１を設けて、外気ＯＡと還気ＲＡを混合するようにしていたが、外気風量だけで室内顕熱負荷を賄える場合や別途空調機を設けたりする場合は、還気の戻り経路２１を設けない構成であってもよい。
【００６６】
上述した実施の形態では、還気温度センサ１９、還気湿度センサ２０は、還気ダクト１８に設けられていたが、ケーシング１内の還気経路７や、被管理空間の室内に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ ケーシング
２ 外気口
３ 給気口
４ 還気口
５ 排気口
６ 外気経路
７ 還気経路
８ プレフィルタ
９ 外気ファン
１０ 潜熱制御部
１１ プレフィルタ
１２ 顕熱制御部
１３ 給気ファン
１４ 給気ダクト
１５ 給気湿度センサ
１６ プレフィルタ
１７ 排気ファン
１８ 還気ダクト
１９ 還気温度センサ
２０ 還気湿度センサ
２１ 還気の戻り経路
２２ 還気ダンパ
１０１ 冷温水コイル
１０２ デシカントロータ
１０３ 気化式加湿器
１０４ 温水コイル
１０７、１０８、１０９、１２４、１２５ バルブ
１２１ 中性能フィルタ
１２２ 冷水コイル
１２３ 温水コイル
１５０ デシカントロータバイパス経路
１５１ 第１のデシカントロータ通気制御用ダンパ
１５２ 第２のデシカントロータ通気制御用ダンパ
２００ 全熱交換器
２０１ 全熱交換器バイパス経路
２０２ 第１の全熱交換器通気制御用ダンパ
２０３ 第２の全熱交換器通気制御用ダンパ
３０１ 外気温度センサ
３０２ 外気湿度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を室内へ給気する外気経路と、室内からの還気を排気する還気経路と、外気経路の外気の潜熱を制御する潜熱制御部と、外気経路の外気の顕熱を制御する顕熱制御部と、外気と還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器部を備え、
全熱交換器部は、潜熱制御部へ通気する外気経路の外気と潜熱制御部を通過した還気経路の還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器と、全熱交換器の上流側および下流側で外気経路に連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第１の経路切替装置を有し、
潜熱制御部は、外気経路の外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、デシカントロータの上流側および下流側で外気経路に連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第２の経路切替装置を有することを特徴とする低温再生デシカント空調機。
【請求項２】
第１の経路切替装置および第２の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の低温再生デシカント空調機。
【請求項３】
潜熱制御部の下流において還気経路と外気経路を連通する還気の戻り経路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の低温再生デシカント空調機。
【請求項４】
室内へ給気する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気し、全熱交換器によって潜熱制御部へ通気する外気と潜熱制御部を通過した還気との間で顕熱および潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第１の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第２の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替えることを特徴とする低温再生デシカント空調機の運転方法。
【請求項５】
冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする請求項４に記載の低温再生デシカント空調機の運転方法。
【請求項６】
冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする請求項４に記載の低温再生デシカント空調機の運転方法。
【請求項１】
外気を室内へ給気する外気経路と、室内からの還気を排気する還気経路と、外気経路の外気の潜熱を制御する潜熱制御部と、外気経路の外気の顕熱を制御する顕熱制御部と、外気と還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器部を備え、
全熱交換器部は、潜熱制御部へ通気する外気経路の外気と潜熱制御部を通過した還気経路の還気との間で顕熱および潜熱を交換する全熱交換器と、全熱交換器の上流側および下流側で外気経路に連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第１の経路切替装置を有し、
潜熱制御部は、外気経路の外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、デシカントロータの上流側および下流側で外気経路に連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第２の経路切替装置を有することを特徴とする低温再生デシカント空調機。
【請求項２】
第１の経路切替装置および第２の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の低温再生デシカント空調機。
【請求項３】
潜熱制御部の下流において還気経路と外気経路を連通する還気の戻り経路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の低温再生デシカント空調機。
【請求項４】
室内へ給気する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気し、全熱交換器によって潜熱制御部へ通気する外気と潜熱制御部を通過した還気との間で顕熱および潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第１の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第２の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替えることを特徴とする低温再生デシカント空調機の運転方法。
【請求項５】
冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする請求項４に記載の低温再生デシカント空調機の運転方法。
【請求項６】
冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより高い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより低い場合は、第１の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第１の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第２の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする請求項４に記載の低温再生デシカント空調機の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４５２４７（Ｐ２０１２−１４５２４７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６３０（Ｐ２０１１−２６３０）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【出願人】（０００１０４８３６）クボタ空調株式会社 (31)
【出願人】（３９０００３３３３）新晃工業株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【出願人】（０００１０４８３６）クボタ空調株式会社 (31)
【出願人】（３９０００３３３３）新晃工業株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
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