雪を用いた空調システム
【課題】中間期や冬季において外気を利用した外気冷房を効果的に行いつつ給気の加湿不足を防止し、中間期や夏季の冷房負荷が大きい時に運転エネルギの大幅低減が図れるようにする。
【解決手段】機械室２には、外気導入口３に連通する外気通路４と、還気取入口５を介し空調対象室６に連通する還気通路７と、外気通路４及び還気通路７に区画して連通する混合部９と、混合部９と区画して連通し且つ給気風路１０を介し空調対象室６に連通する給気通路１１とを備え、室外には、雪を堆積した雪貯蔵部３０を備え、還気通路７には還気ＲＡを断熱加湿する１段目加湿器１２を設置し、給気通路１１には、冷却コイル１５と混合気ＭＡを断熱加湿する２段目加湿器１４と給気ファン１９とを設置し、外気通路４には外気ファン２３、空調対象室６には排気ファン２７を夫々設置し、外気通路４に外気ＯＡと雪冷外気ＳＯＡを切り換えて導き、冷却コイル１５に雪冷水３６の冷熱を導くようにする。
【解決手段】機械室２には、外気導入口３に連通する外気通路４と、還気取入口５を介し空調対象室６に連通する還気通路７と、外気通路４及び還気通路７に区画して連通する混合部９と、混合部９と区画して連通し且つ給気風路１０を介し空調対象室６に連通する給気通路１１とを備え、室外には、雪を堆積した雪貯蔵部３０を備え、還気通路７には還気ＲＡを断熱加湿する１段目加湿器１２を設置し、給気通路１１には、冷却コイル１５と混合気ＭＡを断熱加湿する２段目加湿器１４と給気ファン１９とを設置し、外気通路４には外気ファン２３、空調対象室６には排気ファン２７を夫々設置し、外気通路４に外気ＯＡと雪冷外気ＳＯＡを切り換えて導き、冷却コイル１５に雪冷水３６の冷熱を導くようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は雪を用いた空調システムに関するものである。特に空調対象室の熱負荷が１年中多く発生し、人などの潜熱負荷が殆どなく、室内湿度許容範囲が厳しい場合に適用できる雪を用いた空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットデータセンターや電算機室等においては、機器からの発熱を除去し且つ所定の湿度を保持するようにして機器が正常に動作する環境の提供を図るために、空調機（冷房機）を通年で稼働して冷房及び湿度調整を行うようにしているが、インターネットデータセンターや電算機室等の機器は大量の熱を発するために、冷房機への還り空気温度は高く、そのため、還気を設定温度まで冷却して給気するのに年間を通して多大のエネルギ（電力）を消費している。
【０００３】
空調対象室内に大量の熱を発する電算機やサーバラックなどが存在しない、一般事務所ビルにおいては、外気を利用して還気の温度を低下し、冷却コイルでの冷凍機消費エネルギを低減するようにした外気利用空調システムがあり、例えば本特許出願人による特許文献１がある。特許文献１の外気利用空調システムは、空気調和機の内部に外気系に連通して外気ＯＡを取り入れる第一の流通路と、還気系を介し空調対象室に連通して取入れた還気ＲＡを加湿器により加湿する第二の流通路と、第一の流通路及び第二の流通路に連通すると共に給気系を介し前記空調対象室に連通する第三の流通路を備え、冷凍機に接続された冷却手段を前記第一の流通路と第二の流通路とに備えた構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０６４５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によれば、中間期（春季や秋季）及び冬季において、室温よりも低温である外気ＯＡを利用することによって省エネルギを図ることができる。しかし、還気ＲＡのみを加湿する方式であるため、加湿による冷却効果を最大限に利用することができないという問題がある共に、空調対象室内に大量の熱を発する電算機やサーバラックなどがあって大風量の外気による冷却が必要なところへ適用する場合、外気ＯＡを取入れる割合を所定以上に増加した場合には給気ＳＡの湿度が低下し、そのために外気ＯＡの取入れが制限される問題があり、せっかくの外気冷熱が最大限利用できず、又、更なる給気ＳＡの冷却が必要な場合には還気ＲＡ及び外気ＯＡを冷凍機に接続した冷却手段で冷却することにより所要の給気温度を維持しているが、冷凍機の運転エネルギ（電力）が増大する場合が生じていた。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑み、中間期や冬季において、室内に大量の熱を発生する機器があり室内温湿度許容範囲が狭く管理が厳しい（例えば電算機室の場合、室内湿度の許容範囲を相対湿度±１０％で管理する場合もある。）空調対象室内に外気を利用した外気冷房を行う場合に、大量の外気を混合することによる給気に対する加湿不足を防止することができると共に、加湿による冷却効果を最大限に利用できるようにし、又、中間期や夏季において、冷房負荷が大きくて外気混合冷却だけでは冷房能力が不足する際に、雪貯蔵部からの雪冷外気を還気に混合する、及び又は、雪貯蔵部からの雪冷水の冷熱を用いた冷却手段により給気ＳＡを冷却するようにして雪の冷熱を有効に利用し、冷凍機のような冷熱供給装置の使用を最少限にして運転エネルギの大幅低減が図れるようにした、雪を用いた空調システムを提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の雪を用いた空調システムは、機械室には、外気導入口に連通する第一の流通路である外気通路と、還気取入口を介し空調対象室に連通する第二の流通路である還気通路と、前記外気通路及び前記還気通路に外気通路及び還気通路とは区画された混合部を介して連通すると共に、前記混合部と区画され且つ給気風路を介し空調対象室に連通する第三の流通路である給気通路とを備え、
室外には、雪を堆積した雪貯蔵部を備え、
前記還気通路には、前記還気取入口からの還気を水により断熱加湿する１段目加湿手段を設置し、前記給気通路には、外気導入口からの外気と還気取入口からの還気が混合した混合気を水により断熱加湿する２段目加湿手段と、前記雪貯蔵部からの雪冷水が有する冷熱を供給可能な冷熱媒を循環流路に流す冷熱供給手段に接続された冷却コイルである冷却手段と、給気通路内の混合気を給気風路を介して空調対象室に送給する給気手段とを設置し、前記外気通路には、混合気の温湿度状態を調整するための外気を搬送する風量調整が可能な外気送給手段を設置し、前記空調対象室には、室内空気の一部を排気するための排気手段を設置し、前記外気導入口には、外気と前記雪貯槽部の雪により冷却した雪冷外気とを切り換えて供給し得る外気切換手段を設置した
ことを特徴とする雪を用いた空調システム、に係るものである。
【０００８】
又、本発明の請求項２の雪を用いた空調システムにおいては、前記冷却手段に接続される前記冷熱供給手段は、前記冷熱媒に対し、前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水の冷熱を熱交換器により、冷凍機により発生した冷熱を熱交換器により、それぞれ適宜伝熱させることが可能であることを特徴とする。
【０００９】
又、本発明の請求項３の雪を用いた空調システムにおいては、１段目加湿手段の加湿量を還気取入口にて計測し演算された絶対湿度に応じて、外気送給手段の風量を混合部にて計測し演算されたエンタルピに応じて、２段目加湿手段の加湿量を給気風路にて計測し演算された絶対湿度に応じて、それぞれ制御する制御装置を有していることを特徴とする。
【００１０】
又、本発明の請求項４の雪を用いた空調システムにおいては、空調対象室へ給気風路内を送給される給気設定温湿度点のエンタルピと同エンタルピ線上にあり、且つ、給気風路内を送給される給気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を境界点として設定し、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点左側領域を２分し、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な１段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域を２分することで、少なくともＴ−Ｘａ空気線図上を前記境界点を頂点に持つ４つの領域に分けて、温湿度を測定し求めた外気の状態点が４つの領域の何れに含まれるかで運転モードを切り替える制御装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
又、本発明の請求項５の雪を用いた空調システムにおいては、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、１段目加湿手段はＯＦＦとし、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
又、本発明の請求項６の雪を用いた空調システムにおいては、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１３】
又、本発明の請求項７の雪を用いた空調システムにおいては、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御し、１段目加湿手段はＯＦＦとし、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
又、本発明の請求項８の雪を用いた空調システムにおいては、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づいて外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて２段目加湿手段の加湿量を制御し、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
又、本発明の請求項９の雪を用いた空調システムにおいては、前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水が有する冷熱の利用可能を判断して、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒への雪冷水が有する冷熱の供給を制御する雪冷水利用動作指令部を有することを特徴とする。
【００１６】
又、本発明の請求項１０の雪を用いた空調システムにおいては、外気の状態点がＴ−Ｘａ空気線図上で請求項５乃至８の何れの場合にも当てはまらない場合では、雪冷外気を外気通路に供給する第１冷却と、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却と、冷熱が不足する場合に前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却とを行う最大負荷時対応指令部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の外気利用空調システムによれば、中間期や冬季において外気を利用した外気冷房を行う際に、還気を加湿する１段目加湿器と、外気と還気の混合気を加湿する２段目加湿器を備えたことにより、給気の加湿不足を防止できると共に、加湿による冷却効果を利用することができ、外気利用による冷却効果を最大限に高められる効果がある。更に、中間期や夏季に、冷房負荷が大きくて外気混合冷却だけでは冷房能力が不足する際にも、雪貯蔵部からの雪冷外気を還気に混合し、及び又は、雪貯蔵部からの雪冷水の冷熱を用いた冷却手段により給気を冷却することにより、雪の冷熱を有効に利用して、冷凍機のような冷熱供給装置の使用を最少限にして運転エネルギの大幅低減が図れるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の雪を用いた空調システムの概略構成を示す側面図である。
【図２】図１の雪を用いた空調システムに備える制御装置の一例と、運転モード１の領域の動作指令部及び運転モード２の領域の動作指令部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の制御装置による運転モード１の領域の動作指令部及び運転モード２の領域の動作指令部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図４】運転モード３の領域の動作指令部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の運転モード３の領域の動作指令部と図６の運転モード４の領域の動作指令部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図６】運転モード４の領域の動作指令部の構成を示すブロック図である。
【図７ａ】運転モード５の領域の動作指令部の構成の一部を示すブロック図である。
【図７ｂ】図７ａに書き切れない部分を取り出して示したブロック図である。
【図８】図７ａ、図７ｂの運転モード５の領域の動作指令部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図９】雪冷水利用動作指示部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の雪冷水利用動作指示部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図１１】図１の雪を用いた空調システムにおける乾球温度と絶対湿度と等エンタルピと飽和曲線との関係を示す空気線図である。
【図１２】図１の雪を用いた空調システムにおける運転モードの算出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２０】
図１は雪を用いた空調システムの一実施例を示しており、雪を用いた空調システム１は、機械室２の内部に、外気ガラリ等である外気導入口３に連通する第一の流通路である外気通路４と、還気取入口５を介し空調対象室６に連通する第二の流通路である還気通路７と、外気通路４及び還気通路７に連通し外気ＯＡと還気ＲＡを混合して混合気ＭＡとするための、外気側及び空調対象室とを仕切壁８で区画された混合部９と、混合部９内の混合気ＭＡを導入して給気風路１０を介し前記空調対象室６に給気ＳＡを供給するケーシングで混合部９と区画された第三の流通路である給気通路１１とを有している。
【００２１】
前記還気通路７には還気取入口５からの還気ＲＡを加湿して還気ＲＡ'とするための１段目加湿器１２（１段目加湿手段）を設けている。例えば、機械室２の一部を断熱パネル１３などで区画し、還気取入口５を一端部に、他端部には還気フィルタ７'を設けて還気通路７とし、還気取入口５と還気フィルタ７'との中間に１段目加湿器１２を下部にドレンパンを付属させて設ける。この１段目加湿器１２は水加湿器であり、加湿前後の還気は断熱変化する。Ｖ１は１段目加湿器１２のスプレー量を調節するための１段目調節バルブである。尚、前記還気フィルタ７'は備えなくてもよい。
【００２２】
又、前記給気通路１１はケーシングを有する空調機であり、前記給気通路１１には、前記外気導入口３からの外気ＯＡと還気取入口５から導入され１段目加湿器１２で加湿された還気ＲＡ'が混合した混合気ＭＡを加湿するための２段目加湿器１４（２段目加湿手段）を下部にドレンパンを付属させて設ける。この２段目加湿器１４は水加湿器であり、加湿前後の混合気ＭＡは断熱変化する。Ｖ２は２段目加湿器１４のスプレー量を調節するための２段目調節バルブである。上記１段目及び２段目加湿器１２，１４には、水スプレー、気化式加湿器、超音波加湿器、など加湿水を加熱しないで処理空気加湿前後で断熱変化になる、いわゆる水加湿を用いることができる。
【００２３】
前記給気通路１１における２段目加湿器１４の下流には、冷却手段を構成する冷却コイル１５が設けられている。図１に示す冷却コイル１５による冷却は、外気採り入れ・水噴霧加湿では給気ＳＡが目標温度に達しない場合に冷却を行うためのものである。この冷却コイル１５に冷熱媒を供給する冷熱供給手段には、循環ポンプＰ３により冷熱媒を循環させる循環流路１６が設けられている。循環流路１６には、その途中に雪冷水熱交換器３８の２次側と、冷凍機発生冷熱熱交換器１７の２次側と、冷熱媒の流量を制御するバルブＶ３とが設けられている。該冷凍機発生冷熱熱交換器１７の１次側と冷凍機Ｒ２との間には、冷水ポンプＰ４で冷水を循環させる冷水循環流路１８が設けられる。さらに冷水循環流路１８には、冷水ポンプＰ４で搬送される冷水の一部又は全部を前記冷凍機発生冷熱熱交換器１７からバイパスできるバイパス管と、該バイパス管に制御バルブＶ６とを設けている。
【００２４】
前記給気通路１１の冷却コイル１５の下流には、給気通路１１の給気ＳＡを給気風路１０へ送給するための給気ファン１９（給気手段）が設けられている。図１の給気風路１０は、前記給気通路１１からの給気ＳＡを床下部の空間２０を介して前記空調対象室６に供給する場合を示している。これは、電算室やデータセンター等で多く見られるもので、サーバーラック、電算機等の機器２１が発生する大量の熱で暖められ上昇する空気の流れを利用して、空調対象室６の熱くなった還気をいち早く還気取入口５及び排気手段へ導くことで、室内に空気が澱むことなく、有効な冷房が行われるように、冷たい空気を床から吹き出して、天井側で還気を取るようにしている。
【００２５】
前記外気通路４の上流側で外気導入口３の下流側には、外気フィルタ２２が設けられると共に、外気フィルタ２２の下流側には、外気導入口３からの新鮮な外気ＯＡを取り入れて前記還気ＲＡ'と共に混合部９へ送給するようにした外気ファン２３（外気送給手段）を設けている。
【００２６】
また、空調対象室６の所要位置には、空調対象室６の室内空気の一部を排気ＥＡとして外部へ排出するようにした排気口２５を有する排気風路２６が接続されており、該排気風路２６には排気ファン２７（排気手段）を設けている。排気ファン２７は、室内機器の稼働状態の切替などにより外気ＯＡを、空調対象室６を細分したエリア毎に多量／少量に逐一流動的に取り入れることによって、空調対象室６のうちのエリア毎に圧力差が生じることを防止するためのものである。
【００２７】
排気ファン２７は排出する排気ＥＡの流量がファンモータのインバータ制御器２８によって制御されており、又、外気ファン２３は吸引する外気ＯＡの流量がファンモータのインバータ制御器２９によって制御されており、外気ファン２３による外気ＯＡの単位時間あたりの吸引量に連動して、排気ファン２７による排気ＥＡの単位時間あたりの排出量が同等になるように、外気ファン２３及び排気ファン２７の回転数が制御されており、又、給気ファン１９は常に一定の給気ＳＡを前記空調対象室６に給気するようになっている。図１中、ＲＡｓは還気ＲＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、ＲＡｓ'は加湿された還気ＲＡ'の乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、ＯＡｓは外気ＯＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、Ｍｓは混合気ＭＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、ＳＡｓは給気ＳＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器である。
【００２８】
一方、室外には、雪を堆積した雪貯蔵部３０を備えている。雪貯蔵部３０は、降雪地域において従来から実施されている雪捨て場を一部改造したものである。雪捨て場に雪が堆積していない状態の構造を説明すると、敷地のある一方向に、開口が上側を向くようＵ字トラフ３１を連続して直線状に配置した連続溝３２を複数並行に形成し、その複数の連続溝３２の底面に同じ向きに勾配を付けて、前記敷地のある一方向に直交する長手方向を有する地面を掘り込んで躯体とした雪山下部ピットに接続する。複数の前記連続溝３２は、雪貯蔵部３０の敷地にほぼ均等に所定の間隔をもって設置されている。この連続溝３２の上部には、１０ｃｍ以上堆積した雪のブリッジングが崩れる寸法よりも小さい隙間開口を有するグレーチングを備え、敷地全体の地面勾配を、前記連続溝３２に向けて下がり勾配にしておく。前記雪山下部ピットの下方側面には、雪冷水３６の取り出し管端が接続されている。この雪貯蔵部３０の敷地上部に、雪３３を積み上げることにより雪貯蔵部３０全体を形成している。この雪貯蔵部３０は、冬期に雪を積み上げておいて、中間期（春季や秋季）及び夏季に雪の冷熱を冷房に利用できるようにしたものであり、雪貯蔵部３０の雪の冷熱を冷房に利用する際は、雪貯蔵部３０に積まれた雪３３の、連続溝３２の直上部から、所定の間隔（例えば２ｍ）をおいて、作業者が持ち運ぶホースなどから吐出する水を下向きに噴出して、雪山の雪３３の一部を前記グレーチングが見えるまで溶かして、雪山の上方外気と前記連続溝３２とが連通するように穴３４を形成させる。
【００２９】
更に、前記雪山下部ピットの上方側面には、雪貯蔵部３０の平面視部分のみ地中埋設ダクトとなっている外気ダクト３５の一端３５ａが接続され、該外気ダクト３５には、雪外気ダンパーＤ１と外気ダンパーＤ２からなる外気切換手段を設けている。そして、雪外気ダンパーＤ１と外気ダンパーＤ２との間の外気ダクト３５は、前記外気導入口３に連通されており、雪外気ダンパーＤ１と外気ダンパーＤ２の切り換えにより、雪３３の穴３４から連続溝３２を通った雪冷外気ＳＯＡと、外気ＯＡとを切り換えて前記外気ファン２３により吸引し得るようになっている。ＳＯＡｓは雪冷外気ＳＯＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器である。
【００３０】
又、雪貯蔵部の下部に設けた雪山下部ピットで受けた雪解け水からなる雪冷水３６は雪冷水槽３７に重力落下もしくはポンプアップで移動して貯められており、前記循環流路１６に設けた雪冷水熱交換器３８の一次側と前記雪冷水槽３７との間には雪冷水ポンプＰ２により雪冷水３６を循環させる雪冷水循環流路３９が設けられている。さらに雪冷水循環流路３９には、雪冷水ポンプＰ２で搬送される雪冷水の一部又は全部を前記雪冷水熱交換器３８からバイパスできるバイパス管と、該バイパス管に制御バルブＶ５とを設け、雪冷水循環流路本管にフィルタ４０も設けている。
【００３１】
又、前記雪冷水槽３７には、ブライン冷凍機Ｒ１を有するバックアップ熱源が接続されていてもよい。このバックアップ熱源は、前記雪冷水槽３７の雪冷水３６の導入管近傍に往き帰り管を接続した、バックアップ雪冷水ポンプＰ５とフィルタ４１を備えたバックアップ雪冷水循環流路４２を備え、このバックアップ雪冷水循環流路４２に２次側を設けたバックアップ熱交換器４３の１次側とブライン冷凍機Ｒ１との間には、バックアップブラインポンプＰ１を備えたバックアップブライン循環流路４４を設けている。さらにバックアップブライン循環流路４４には、バックアップブラインポンプＰ１で搬送されるブラインの一部又は全部を前記バックアップ熱交換器４３からバイパスできるバイパス管と、該バイパス管に制御バルブＶ４とを設けている。前記ブライン冷凍機Ｒ１は、前記冷水循環流路１８の冷凍機Ｒ２が故障した場合、及び、雪冷水槽３７内の雪冷水３６の温度が所定温度以上に上昇した場合にバックアップとして作用するものである。このバックアップ熱源はなくても良く、前記冷水循環流路１８の冷凍機Ｒ２を複数台バックアップで用意しておくことで代用しても可能である。Ｌは雪冷水槽３７の雪冷水３６の水位計、Ｔ１ｓは雪冷水槽３７の雪冷水３６の温度計、Ｔ２ｓは循環流路１６の冷熱媒の温度計、Ｔ３ｓは冷水循環流路１８の冷水の温度計、ｐ１ｓは循環流路１６の冷熱媒の圧力計である。
【００３２】
図１の雪を用いた空調システム１には、図２に示す制御装置が備えられている。図２中、Ｃ１は制御装置を構成する外気利用運転システムコントローラであり、この外気利用運転システムコントローラＣ１には、外気ＯＡの温湿度が日射や風の影響を受けずに計測できるよう設けた図１の検出器ＯＡｓからの測定値（ＯＡ Ｔｍ,ＯＡ Ｈｍ）が入力されて外気状態点を演算している。更に、調整用ＰＣ等の制御監視機器４５からは、給気条件（温度、相対湿度）、還気条件（温度、相対湿度）、１段目加湿器飽和効率、２段目加湿器飽和効率、設定絶対湿度、ＳＡエンタルピ、ＲＡエンタルピ、１段目加湿後条件（温度、相対湿度）＝ＲＡ'、混合気エンタルピ＝Ｍ'、１段目加湿限界線係数、２段目加湿限界線係数、等飽和効率線係数等が入力されている。
【００３３】
そして、外気状態点や還気状態点の測定値から絶対湿度、エンタルピを算出して制御に利用するようにしている。ちなみに本明細書中では、空気の状態点を表現する各数値の記号は、乾球温度をＴ、相対湿度をＨ、絶対湿度をＸａ，エンタルピを（Ｈ）で表す。尚、上記検出及び算出には種々の方法が考えられ、検出器で検出した測定値を変換器に与え、変換器で得た必要な測定演算値（絶対湿度Ｘａ、エンタルピ（Ｈ）等）を外気利用運転システムコントローラＣ１に与える方法、及び、外気利用運転システムコントローラＣ１に測定演算値（絶対湿度、エンタルピ等）の算出部を備えて算出する方法、更には、直接的に必要な測定値（絶対湿度、エンタルピ等）を専用の測定器で測定するようにした方法等が考えられる。
【００３４】
そして、上記のパラメータが入力される外気利用運転システムコントローラＣ１は、図１１に示す乾球温度と絶対湿度と等エンタルピと飽和曲線との関係を示すＴ−Ｘａ空気線による運転モードマップを作成し、複数の運転モードの領域を演算する演算部４６を有している。演算部４６は具体的には、図１１において、空調対象室へ給気風路内を送給されるＳＡエンタルピと同エンタルピ線上にあり、且つ、給気風路内を送給される給気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を境界点Ｍとして設定し、還気設定温湿度点と前記境界点Ｍとを結んで境界点側に延長した直線（境界線＝ＲＡ−Ｍ）により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点左側領域を２分し、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な１段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線（Ｍ−Ｎ）により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域を２分することで、少なくともＴ−Ｘａ空気線図上を前記境界点Ｍを頂点に持つ４つの運転モードの領域に分け、還気条件ＲＡの絶対湿度Ｘａよりも大きく且つ１段目加湿後条件ＲＡ'と還気条件ＲＡとを結ぶ線よりも大きい領域を、５個目の運転モードの領域として設定する。
【００３５】
次に、運転領域マップのパラメータに基づいて、図１１のＴ−Ｘａ空気線図上で運転モード１〜５の領域に分割する意味合いについて説明する。
【００３６】
外気ＯＡの状態点が運転モード１の領域にある場合には、還気ＲＡと外気ＯＡの混合を外気量ひいては排気を減じた還気量を各々調整することにより線分Ｍ−ＳＡ上に混合点を移動させることができる。点Ｍは２段目加湿器１４の加湿冷却によって点ＳＡに到達できる最遠の点なので、還気ＲＡと外気ＯＡの混合点を線分Ｍ−ＳＡ上とすることができれば、２段目加湿器１４の加湿冷却によって混合点から点ＳＡの状態とすることができる。即ち、外気ＯＡの状態点と点ＲＡとを結んだ直線が線分Ｍ−ＳＡと交わる点に混合点が存在するような外気ＯＡ量の状態では、２段目加湿器１４によって点ＳＡの状態とすることができる。これを「混合２段目加湿単独運転」とする。
【００３７】
このとき、外気ＯＡの状態が運転モード１の領域から更に低湿度あるいは高温度となり、直線ＲＡ−Ｍより水平に対する傾きが大きくなった場合、即ち外気ＯＡの状態点が直線ＲＡ−Ｍよりも下側に来た場合には、点ＲＡと外気ＯＡの状態点とを結んだ直線は線分Ｍ−ＳＡと交わらない。つまり、還気ＲＡと外気ＯＡを点ＳＡと等エンタルピになるように混合しても、その線上で点Ｍよりも右下の状態となるため、２段目加湿器１４の能力では点ＳＡまで到達しない。これは、点Ｍが２段目加湿器１４により点ＳＡに到達できる飽和曲線から最遠の点であるからである。よって、外気ＯＡの状態点が直線ＲＡ−Ｍよりも下側に来た場合には、上記「混合２段目加湿単独運転」では点ＲＡから点ＳＡの空気の状態を作ることはできない。
【００３８】
上記直線ＲＡ−Ｍは図１１のＴ−Ｘａ空気線図上において１次の関数（Ｘａ＝ａ１×Ｔ＋ｂ１）で表すことができるため、この関数を使い、外気ＯＡの状態を判断することができる。具体的には、外気ＯＡが設定絶対湿度（直線ＳＡ−ＲＡ）より小さく、また設定ＳＡのエンタルピより小さく、且つ外気乾球温度Ｔ、外気絶対湿度ＡＨとしたとき、ＡＨ＞＝ａ１×Ｔ＋ｂ１であれば、外気ＯＡの状態点が運転モード１の領域にあると判断して、前記「混合２段目加湿単独運転」を行う。
【００３９】
又、外気の状態が運転モード２の領域にある場合には、まず点ＲＡを１段目加湿器１２によって加湿し、点ＲＡ'とする。そして点ＲＡ'と運転モード２の領域にある外気ＯＡの状態点を結んだ直線は線分Ｍ−ＳＡと交わることができるので、線分Ｍ−ＳＡ上となるように１段目加湿器１２で加湿後の還気ＲＡ'と外気ＯＡを混合すれば、あとは２段目加湿器１４による加湿によって点ＳＡに到達させることができる。これを「混合２段階加湿運転」とする。
【００４０】
直線ＲＡ'−Ｍは図１１のＴ−Ｘａ空気線図上において、１次の関数（Ｘａ＝ａ２×Ｔ＋ｂ２）で表すことができる。ここで、直線ＲＡ'−Ｍは、運転モード１，２と運転モード３，４とを分かつ境界線である。即ち、外気ＯＡの状態がＲＡ'−Ｍの右側の領域は、外気ＯＡと還気ＲＡの混合と加湿だけでは点ＳＡには到達することができない領域であり、従ってこの領域では冷却コイル１５による冷却が必要になる。ただし、加湿器の飽和効率、その他の条件（給気ＳＡ、還気ＲＡ）によって傾きａ２は正負のいずれかとなる。よって、「混合２段階加湿運転」を実施する条件は、外気ＯＡが設定ＳＡのエンタルピより小さく、さらに外気乾球温度Ｔ、外気絶対湿度ＡＨとしたとき、ＡＨ＜ａ１×Ｔ＋ｂ１であり、且つａ２＞０の場合にＡＨ≧ａ２×Ｔ+ｂ２またはａ２＜０の場合にＡＨ≦ａ２×Ｔ＋ｂ２となる場合である。
【００４１】
上記したように、外気ＯＡの状態点と還気ＲＡとの直線でも、外気ＯＡの状態点とＲＡ'との直線でも線分Ｍ−ＳＡと交わらない場合には、加湿及び外気ＯＡの混合のみでは点ＲＡから点ＳＡまで到達することができない。この場合が運転モード３の領域、運転モード４の領域（白抜き）である。これらの領域では、冷却コイル１５に雪冷水３６による冷熱を供給して冷却し、それでも冷熱が不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。
【００４２】
まず、外気ＯＡの状態が運転モード４の領域にある場合、すなわち、横軸に乾球温度、縦軸に絶対湿度をとったＴ−Ｘａ空気線図上で曲線Ｍ−Ｎの線上またはその上部に外気ＯＡの状態点がある場合には、曲線Ｍ−Ｎは、点ＳＡに対する点Ｍのように、点ＳＡから点ＲＡまでの各点を到達点とした場合、その各点に到達できる飽和曲線から最遠の点の集合であるので、取り入れた外気ＯＡをそのまま２段目加湿器１４で（等エンタルピ変化で）加湿することで、直線ＳＡ−ＲＡ上に到達させることができる。その到達した点から点ＳＡまでは冷却コイル１５による冷熱冷却となる。これを「全外気２段目加湿単独運転」とする。
【００４３】
このときの運転条件は、外気ＯＡのエンタルピがＳＡエンタルピより大きく、ＲＡエンタルピより小さくて、また設定絶対湿度より湿度が小さく、且つＴ−Ｘａ空気線図上において曲線Ｍ−Ｎを任意の関数Ｘａ＝ｆ３(Ｔ)で表したとき、外気乾球温度Ｔ、外気絶対湿度ＡＨで、ＡＨ＞ｆ３（Ｔ）となる場合である。
【００４４】
外気ＯＡが設定絶対湿度より小さくＲＡエンタルピより小さい場合には、上記の運転モード１、２及び４に当てはまらず、この場合が運転モード３の領域となる。この場合には、まず還気ＲＡを１段目加湿器１２により還気ＲＡ'とする。次に、曲線Ｍ−Ｎが交わる点になるように加湿後の還気ＲＡ'と外気ＯＡを混合する。このとき、横軸に乾球温度、縦軸に絶対湿度をとったＴ−Ｘａ空気線図上において、還気ＲＡ'と外気ＯＡの状態点を結んだ直線と曲線Ｍ−Ｎの交点を求め、その交点の乾球温度および絶対湿度となるように混合制御を行う。そして混合気ＭＡを２段目加湿器１４により直線ＳＡ−ＲＡ上の点まで到達させるために、冷却コイル１５による冷熱冷却を行う。これを「混合２段階加湿＋冷却器併用運転」とする。横軸に乾球温度、縦軸に絶対湿度をとったＴ−Ｘａ空気線図上において曲線Ｍ−Ｎを任意の関数Ｘａ＝ｆ３(Ｔ)で表すことができるので、還気ＲＡ'と外気ＯＡの状態点を結んだ直線を１次の関数あるいは曲線で表したとき、その交点を算出することで混合後の乾球温度と絶対湿度を求めることができる。
【００４５】
上記した運転モード１〜４の領域に当てはまらない場合が運転モード５の領域に相当し、この領域では、利用が可能であれば雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを利用するため外気通路に供給する第１冷却を行い、更に、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却を行い、それでも冷熱が不足する場合には、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却を行うことにより、給気ＳＡを要求される給気温度に維持する。
【００４６】
次に、運転モードマップのパラメータに基づいて、運転モードマップを形成するＴ−Ｘａ空気線図上で分割された運転モード１〜５の領域に対し、検出器ＯＡｓで計測した外気状態点を代入して運転モードを求める方法について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
尚、図１２のフローチャートでは、外気ＯＡｉ計測値の絶対湿度Ｘａと給気設定値の絶対湿度Ｘａとを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｘａ）がＳＡ（Ｘａ）よりも小さいことで、外気冷房が行える条件の一つが満たされる。ここでＮＯならば、外気の冷熱がないので運転モード５に相当し、冷熱源を雪冷外気ＳＯＡ及び又は雪冷水、更に冷凍機などの熱源に頼る。ＹＥＳならば、次の外気ＯＡｉ計測値のエンタルピＯＡｉ（Ｈ）と給気設定値ＳＡのエンタルピＳＡ（Ｈ）とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｈ）がＳＡ（Ｈ）よりも小さいことで、前ステップと併せて初めて外気冷房が行える条件が整う。ここでＮＯならば、外気の冷熱がないので運転モード５に相当し、冷熱源を雪冷外気ＳＯＡ及び又は雪冷水、更に冷凍機などの熱源に頼る。ＹＥＳならば、次の外気ＯＡｉ計測値のエンタルピＯＡｉ（Ｈ）と給気設定値ＳＡのエンタルピＳＡ（Ｈ）とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｈ）がＳＡ（Ｈ）よりも小さいことで、外気ＯＡｉを還気ＲＡに混合することで混合気を外気利用して直接冷却し、且つ水加湿を利用することで所定の給気設定値ＳＡまで持っていく条件が整う。ここでＮＯならば、外気の冷熱が直接利用には少ないので運転モード３又は運転モード４に相当し、雪冷水槽３７の雪冷水３６の冷熱により冷却コイル１５で冷却する、更には冷凍機Ｒ２による冷熱を用いて冷却する。ＹＥＳならば、運転モード１又は運転モード２に相当し、雪冷外気ＳＯＡの利用、冷却コイル１５による冷却を利用しなくてよい。そして、ＹＥＳのフローを進めると、次の外気ＯＡｉ計測値の絶対湿度ＯＡｉ（Ｘａ）と境界線である還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の絶対湿度値（Ｘａ）＝ａ１＊ＯＡ（Ｔ）＋ｂ１とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｘａ）が（Ｘａ）＝ａ１＊ＯＡ（Ｔ）＋ｂ１よりも大きいことで、ＯＡｉを還気ＲＡに混合することで混合気を外気利用して直接冷却し、且つ２段目加湿器を利用することで所定の給気設定値ＳＡまで持っていく条件が整う。ＹＥＳならば運転モード１に相当する。ここでＮＯならば、次のステップで外気ＯＡｉ（Ｈ）が設定給気ＳＡ（Ｈ）のエンタルピより小さく、さらに外気ＯＡｉの乾球温度Ｔ、絶対湿度ＡＨとしたとき、ＡＨ＜ａ１×Ｔ＋ｂ１であり、且つａ２＞０の場合にＡＨ≧ａ２×Ｔ＋ｂ２またはａ２＜０の場合にＡＨ≦ａ２×Ｔ＋ｂ２となる場合には(ＹＥＳ)、運転モード２に相当し、ＮＯの場合は運転モード３に相当する。
【００４８】
外気ＯＡｓ計測値のエンタルピＯＡｉ（Ｈ）と給気設定値ＳＡのエンタルピＳＡ（Ｈ）とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｈ）がＳＡ（Ｈ）よりも大きい場合は運転モード５に相当し、この場合では外気ＯＡｉを還気ＲＡに混合するのみでは冷熱が不足し、従ってこの場合には、雪冷外気ＳＯＡを利用するため外気通路に供給する第１冷却を行い、更に、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却を行い、それでも冷熱が不足する場合には、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却を行う。
【００４９】
次に、雪を用いた空調システム１の制御装置の作動について図２〜図１０を参照して説明する。
【００５０】
図２，図３に示す外気利用運転システムコントローラＣ１は、前記したように、検出器ＲＡｓで計測する還気ＲＡの状態点や、検出器ＯＡｓで計測する外気ＯＡの状態点である測定値が入力されており、これらの外気状態点や還気状態点の測定値から絶対湿度、エンタルピを算出して制御に利用するようにしている。又、前記Ｃ１においては、初期値あるいは運転開始時に設定する設定値や条件値である、給気条件（温度、相対湿度）、還気条件（温度、相対湿度）、１段目加湿器飽和効率、２段目加湿器飽和効率、還気取入れ口の設定絶対湿度、給気風路の設定絶対湿度、ＳＡエンタルピ、ＲＡエンタルピ、１段目加湿後条件（温度、相対湿度）＝ＲＡ'、混合気エンタルピ＝Ｍ'、１段目加湿限界線係数、２段目加湿限界線係数、等飽和効率線係数など、調整用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の制御監視機器４５から出力された、運転モードマップを作成するのに必要なパラメータを、演算部４６で受け取り、演算部４６はそれらの値により導かれる数値範囲と外気状態点の測定値とを比較して、運転モード１〜５の何れの領域に該当するかの演算を行う。更に、運転モードマップ上で外気温度がどの領域にあるかの判断結果に基づいて、各コントローラＣ２〜Ｃ６及びＣ７へ指令を与えるようになっている。空調対象室内の発熱負荷が大きく変更になり、給気ＳＡの設定点が変更になったり、設備の変更によって空調対象室の温湿度条件となるはずの還気ＲＡの設定点が変更になった場合には、運転モードマップのパラメータを更新する必要があるので、定期的に、調整用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の制御監視機器４５から設定値として与えられた還気条件（温度、相対湿度）と検出器ＲＡｓの計測値とを比較検証して、必要ならばパラメータを更新する。パラメータの更新は管理者による任意実施としている。
【００５１】
図２に示すＣ２は、運転モード１の領域の動作指令部１−ａを有するコントローラであり、該動作指令部１−ａは、上位の外気利用運転システムコントローラＣ１から運転指示と、給気ＳＡ温湿度の設定値とを受け取り、１段目調節バルブＶ１にはＶ１指示部４７を介してＯＦＦ指示を与え、２段目調節バルブＶ２に対しては絶対湿度演算部を有するＶ２指示部４８を介して運転の信号を与え、且つＶ２指示部４８には給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）を与えて絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように前記２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。２段目加湿器１４が稼動する場合は、そのどのモードでの稼動においても設定値が設定絶対湿度となるので、動作指令部１−ａからの信号は運転か停止かの信号だけでよく、設定値の入力は不要である。更に、エンタルピ演算部を有するファン指示部４９は、前記動作指令部１−ａからの、混合気ＭＡのエンタルピの設置値＝ＳＡ条件のエンタルピ設定値を受け取り、実際の混合気ＭＡの温湿度の計測値（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）を見ながら外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。排気ファン２７は、取り入れた外気量と同量を排気すればよいので、例えば外気ファン２３と排気ファン２７が同容量であれば、外気ファン２３の回転数と同じに制御すればよく、あるいは室内外の差圧を計測し、その差圧を無くすように回転数を制御してもよい。
【００５２】
図２に示すＣ３は、運転モード２の領域の動作指令部２−ａを有するコントローラであり、該動作指令部２−ａは、上位の外気利用運転システムコントローラＣ１からの運転指示と、給気ＳＡの温湿度の設定値を受け取り、Ｖ１指示部４７に１段目調節バルブＶ１の一定開度指示を与え、Ｖ２指示部４８には２段目調節バルブＶ２に運転の信号を与え、且つＶ２指示部４８には給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）を与えて絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。ファン指示部４９は、前記動作指令部２−ａからの、混合気ＭＡのエンタルピの設置値＝ＳＡ条件のエンタルピ設定値を受け取り、実際の混合気ＭＡの温湿度の計測値（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）を見ながら外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。
【００５３】
図４、図５に示すＣ４は、運転モード３の領域の動作指令部３−ａを有するコントローラであり、動作指示部３−ａは、図２の上位の外気利用運転システムコントローラＣ１からの運転指示と、混合気ＭＡの温湿度の設定値を受け取り、１段目調節バルブＶ１に一定開度指示を与え、２段目調節バルブＶ２一定開度指示を与える。ファン指示部４９は、前記動作指令部３−ａからの、混合気ＭＡのエンタルピの設置値＝ＳＡ条件のエンタルピ設定値を受け取り、実際の混合気ＭＡの温湿度の計測値（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）を見ながら外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。この運転モード３の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合することを組み合わせてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００５４】
図６、図５に示すＣ５は、運転モード４の領域の動作指令部４−ａを有するコントローラであり、該動作指示部４−ａは、図２の上位の外気利用運転システムコントローラＣ１から運転指示と、給気ＳＡの温湿度の設定値を受け取り、ファン指示部４９へ一定回転数指示を与えて外気ファン２３と排気ファン２７を一定回転数制御する。Ｖ２指示部４８には動作指示部４−ａから運転の信号を与え、給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。この後、ＳＡを計測する検出器ＳＡｓの計測値から、設定値に達するように冷熱供給手段の循環流路１６の制御バルブＶ３の開度が制御される。この運転モード４の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合することを組み合わせてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００５５】
図７ａ、図７ｂ、図８に示すＣ６は、運転モード５の領域の動作指令部５−ａ（最大負荷時対応指令部）を有するコントローラであり、図２の上位の外気利用運転システムコントローラＣ１からの運転指示と、給気ＳＡの温湿度の設定値を受け取り、Ｖ１指示部４７による１段目調節バルブＶ１へのＯＦＦ指示、Ｖ２指示部４８による２段目調節バルブＶ２へのＯＦＦ指示、ファン指示部４９による外気ファン２３、排気ファン２７へのＯＦＦ指示、冷熱供給手段の循環流路１６に備えた制御バルブＶ３の開度指示値を与えるようにしている（運転Ａ〜Ｄ）。
管理者は、雪貯蔵部３０の雪残量を目視により確認して雪冷外気系の利用判断を行い、利用可能な場合には手動スイッチ５０をＯＮとして以降の自動制御に引き渡す。この手動スイッチ５０がＯＮの場合には運転Ａ〜Ｄの各運転が定常状態になると考えられる定常効果時間をカウントするデイリータイマー５１の設定時間後に、運転Ｅの雪冷外気取り入れ運転にすすみ、同時にタイマー５２の設定時間後の検出器ＳＯＡｓの計測値により演算した雪冷外気状態点によって、その後の運転モードを更に判断する運転Ｆに進む。雪冷外気系運転開始時（運転Ｅ）は、雪外気ダンパーＤ１に開指示を与え、外気ダンパーＤ２に閉指示を与え、ファン指示部４９では、混合気ＭＡの温度測定値（Ｍ Ｔｍ）と湿度測定値（Ｍ Ｈｍ）から混合気ＭＡのエンタルピ演算を行い、外気ファン２３と排気ファン２７に回転数の指示値を与えて雪冷外気ＳＯＡによる第１冷却を行う。このとき、Ｖ２指示部４８は２段目調節バルブＶ２に開度指示値を与える。
【００５６】
運転Ｅ後（Ｆ運転）では、図７ｂに示すように、タイマー５２により運転Ｅの定常効果時間を待った後、雪冷外気ＳＯＡ（SnowＯＡ）の温度測定値（ＳＯＡ Ｔｍ）と湿度測定値（ＳＯＡ Ｈｍ）より演算部５３で雪冷外気ＳＯＡのエンタルピ演算を行い、雪冷外気ＳＯＡが運転モード１の領域にあるか、運転モード５の領域にあるかの判断を領域判断部５４で行う。運転モード１の領域にあると判断された場合はＶ３指示部５５にバルブＶ３のＯＦＦ指示を与え、雪冷外気運転を継続する。運転モード５の領域にあると判断された場合は、雪外気ダンパーＤ１の開指示と外気ダンパーＤ２の閉指示を与え、ファン指示部４９には外気ファン２３と排気ファン２７への回転数指示を与え、Ｖ２指示部４８には２段目調節バルブＶ２へのＯＦＦ指示を与え、冷却コイル１５を備えた循環流路１６のバルブＶ３には開度指示値を与え、このとき、雪貯蔵部３０からの雪冷水３６の冷熱を冷却手段の冷却コイル１５に供給する第２冷却を行う。それでも冷熱が不足する場合には冷凍機Ｒ２の冷熱を冷却手段の冷却コイル１５に供給する第３冷却を行う。
【００５７】
図９、図１０に示すＣ７は、外気利用運転システムコントローラＣ１とは独立して前記雪冷水３６による冷熱を利用して制御を行うための雪冷水利用動作指示部５６を有するコントローラであり、該雪冷水利用動作指示部５６では、雪冷水槽３７の水位計Ｌで計測した水位や、温度計Ｔ１ｓで計測した雪冷水温度により雪冷水系の利用可能判断を行う。雪冷水系が利用可能な場合は、利用可能指示部５７によりバルブＶ５のＯＦＦ指示（バイパス遮断）を与え、ポンプＰ２、Ｐ３へ指示値を与える。これにより、雪冷水槽３７の雪冷水３６による冷熱を利用した冷却が行われる。尚、上記雪冷水利用動作指示部５６により雪冷水３６の供給を行っている際には、前記雪冷外気ＳＯＡによる冷却が同時に行われる。雪冷水槽３７の雪冷水３６の温度が所定温度以上に上昇した場合には、パルブＶ４にＯＦＦ指示（バイパス遮断）を与え、ポンプＰ１、Ｐ５に指示値を与えてブライン冷凍機Ｒ１をＯＮにし、ブライン冷凍機Ｒ１によるバックアップ冷却を行う。雪冷水系が利用不可の場合は、利用不可指示部５８によりバルブＶ５のＯＮ指示（バイパス）を与え、バルブＶ６のＯＦＦ指示（バイパス遮断）を与え、ポンプＰ１、Ｐ２へ指示値を与え、冷凍機Ｒ２をＯＮにして、冷凍機Ｒ２による冷却を行う。
【００５８】
以下に、各運転モードの運転概要を説明する。
Ｉ）混合２段目加湿単独運転（運転モード１の領域での運転）
【００５９】
この場合は、運転モード１の領域の動作指令部１−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１から１段目調節バルブＶ１を閉止するＯＦＦ指令を受け、Ｖ１指示部４７は１段目調節バルブＶ１をＯＦＦとし、絶対湿度演算部を有するＶ２指示部４８は運転の信号を２段目調節バルブＶ２に与え、且つＶ２指示部４８には検出器ＳＡｍからの給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）を与えて絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように前記２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。２段目加湿器１４が稼動する場合は、そのどのモードでの稼動においても設定値が設定絶対湿度となるので、外気利用運転システムコントローラＣ１からの信号は、初期調整時における設定値の入力のみでよい。更に、ファン指示部４９は、前記動作指令部１−ａから、混合気エンタルピＭ'の設定値、つまりＭ−ＳＡ線上にあるエンタルピ設定値を受け取り、検出器Ｍｍによる実際の温湿度（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）から演算される混合気エンタルピＭ'計測値との偏差に基づき外気ファン２３の回転数を制御する。
【００６０】
上記の状態においては、冷却コイル１５を通過する給気ＳＡの温湿度は設定給気条件を満たしているので、冷却手段による冷却は不要である。排気ファン２７は、加圧空気量を別とすれば取り入れた外気量と同量を排気すればよいので、例えば外気ファン２３と排気ファン２７が同容量であれば、外気ファン２３の回転数と同じに制御すればよく、あるいは室内外の差圧を計測し、その差圧を無くすように回転数を制御してもよい。
ＩＩ）混合２段階加湿運転（運転モード２の領域での運転）
【００６１】
この場合、運転モード２の領域の動作指令部２−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１から１段目調節バルブＶ１の一定開度指示を与え、且つ給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から絶対湿度を演算してＶ１指令部４７を介して１段目調節バルブＶ１の開度制御を行う。１段目加湿器１２を運転する場合、運転パラメータから還気ＲＡ'の絶対湿度を設定絶対湿度とし、ＲＡ'の絶対湿度の計測値から１段目調節バルブＶ１の開度制御を行うが、１段目加湿器１２の入口条件は一定（ＲＡ）であり、ＲＡ'は１段目加湿器１２の能力（飽和効率）から設定されているため、基本的には１段目調節バルブＶ１の開度は制御する必要はなく、外気利用運転システムコントローラＣ１からＶ１指令部４７への信号は運転か停止かの信号のみにするほうが簡易的な場合もある。
【００６２】
ファン指示部４９は、外気利用運転システムコントローラＣ１から、混合気エンタルピＭ'の設定値、つまりＭ−ＳＡ線上にあるエンタルピ設定値を受け取り、検出器Ｍｍによる実際の温湿度（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）から演算される混合気エンタルピＭ'計測値との偏差に基づき外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。
【００６３】
Ｖ２指令部４８は、外気利用運転システムコントローラＣ１から２段目調節バルブＶ２を開放し開度調整するような偏差を有する絶対湿度の設定値信号を受け取り、検出器ＳＡｍによる給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から求め絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度制御を行う。
ＩＩＩ）混合２段階加湿＋冷却コイル併用運転（運転モード３の領域での運転）
【００６４】
この場合、運転モード３の領域の動作指令部３−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１から１段目調節バルブＶ１を開放する方向、且つ流量調整可能に偏差を有する絶対湿度の設定値を受け取り、Ｖ１指示部４７を介して１段目調節バルブＶ１を開とする。
【００６５】
ファン指示部４９は、外気利用運転システムコントローラＣ１から、混合気エンタルピＭ'の設置値（ＲＡ'と外気状態点を結んだ直線と曲線Ｍ−Ｍ'との交点の乾球温度および絶対湿度におけるエンタルピ）を受け取り、検出器Ｍｍからの実際の温湿度から演算される混合気エンタルピＭ'計測値との偏差に基づき外気ファン２３の回転数を制御する。
【００６６】
Ｖ２指示部４は、外気利用運転システムコントローラＣ１から、１段目調節バルブＶ１を開放し開度調整するような偏差を有する絶対湿度の設定値信号を受け取り、検出器ＳＡｍによる給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から求め絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度制御を行う。上記運転モード３の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合するようにしてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
ＩＶ）全外気２段目加湿単独運転（運転モード４の領域での運転）
【００６７】
この場合、運転モード４の領域の動作指令部４−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１からの指令により図示しない１段目調節バルブＶ１はＯＦＦとされ、ファン指示部４９は、外気利用運転システムコントローラＣ１からの一定回転数指令によって外気ファン２３と排気ファン２７を一定回転数で制御する。
【００６８】
Ｖ２指示部４８は、外気利用運転システムコントローラＣ１から２段目調節バルブＶ２を開放し開度調整するような偏差を有する絶対湿度の設定値信号を受け取り、検出器ＳＡｍによる給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から求め絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度制御を行う。上記運転モード４の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合するようにしてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００６９】
更に、上記運転モード１〜４のいずれにも当てはまらない運転モード５の場合には、運転モード５の領域の動作指令部５−ａは、外気利用運転システムコントローラＣ１からの指令により、冷却手段の冷却コイル１５を用いて給気ＳＡの計測温度が設定温度になるように制御される。このとき、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡが利用可能な場合には雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合して混合気ＭＡの温度を低下させる第１冷却を行い、更に、冷却手段の冷却コイル１５に雪冷水３６の冷熱を供給する第２冷却を行い、それでも冷熱が不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱を冷却手段の冷却コイル１５に供給する第３冷却を行う。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷水３６の冷熱を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００７０】
上記したように、本発明の雪を用いた空調システムによれば、中間期や冬季において外気を利用した外気冷房を行う際に、還気ＲＡを加湿する１段目加湿器１２と、外気ＯＡと還気ＲＡの混合気ＭＡを加湿する２段目加湿器１４を備えたことにより、給気ＳＡの加湿不足を防止できると共に、加湿による冷却効果を利用することができ、よって外気利用による冷却効果を最大限に高められる効果がある。更に、中間期や冬季に、冷房負荷が大きくて外気混合冷却だけでは冷房能力が不足する際にも、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合し、及び又は、雪貯蔵部３０からの雪冷水３６の冷熱を用いた冷却手段により給気ＳＡを冷却することにより、雪の冷熱を有効に利用して、冷凍機のような冷熱供給装置の使用を最少限にして運転エネルギを大幅低減することができる。
【００７１】
尚、本発明の雪を用いた空調システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 雪を用いた空調システム
３ 外気導入口
４ 外気通路
５ 還気取入口
６ 空調対象室
７ 還気通路
９ 混合部
１０ 給気風路
１１ 給気通路
１２ １段目加湿器（１段目加湿手段）
１４ ２段目加湿器（２段目加湿手段）
１５ 冷却コイル（冷却手段）
１６ 循環流路
１７ 冷凍機発生冷熱熱交換器
１９ 給気ファン（給気手段）
２３ 外気ファン（外気送給手段）
２７ 排気ファン（排気手段）
３０ 雪貯蔵部
３１ Ｕ字溝
３２ 連続溝
３３ 雪
３６ 雪冷水
３７ 雪冷水槽
３８ 雪冷水熱交換器
５６ 雪冷水利用動作指示部
５−ａ 運転モード５の領域の動作指令部（最大負荷時対応指令部）
Ｄ１ 雪外気ダンパー（外気切換手段）
Ｄ２ 外気ダンパー（外気切換手段）
Ｒ１ ブライン冷凍機
Ｒ２ 冷凍機
【技術分野】
【０００１】
本発明は雪を用いた空調システムに関するものである。特に空調対象室の熱負荷が１年中多く発生し、人などの潜熱負荷が殆どなく、室内湿度許容範囲が厳しい場合に適用できる雪を用いた空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットデータセンターや電算機室等においては、機器からの発熱を除去し且つ所定の湿度を保持するようにして機器が正常に動作する環境の提供を図るために、空調機（冷房機）を通年で稼働して冷房及び湿度調整を行うようにしているが、インターネットデータセンターや電算機室等の機器は大量の熱を発するために、冷房機への還り空気温度は高く、そのため、還気を設定温度まで冷却して給気するのに年間を通して多大のエネルギ（電力）を消費している。
【０００３】
空調対象室内に大量の熱を発する電算機やサーバラックなどが存在しない、一般事務所ビルにおいては、外気を利用して還気の温度を低下し、冷却コイルでの冷凍機消費エネルギを低減するようにした外気利用空調システムがあり、例えば本特許出願人による特許文献１がある。特許文献１の外気利用空調システムは、空気調和機の内部に外気系に連通して外気ＯＡを取り入れる第一の流通路と、還気系を介し空調対象室に連通して取入れた還気ＲＡを加湿器により加湿する第二の流通路と、第一の流通路及び第二の流通路に連通すると共に給気系を介し前記空調対象室に連通する第三の流通路を備え、冷凍機に接続された冷却手段を前記第一の流通路と第二の流通路とに備えた構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０６４５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によれば、中間期（春季や秋季）及び冬季において、室温よりも低温である外気ＯＡを利用することによって省エネルギを図ることができる。しかし、還気ＲＡのみを加湿する方式であるため、加湿による冷却効果を最大限に利用することができないという問題がある共に、空調対象室内に大量の熱を発する電算機やサーバラックなどがあって大風量の外気による冷却が必要なところへ適用する場合、外気ＯＡを取入れる割合を所定以上に増加した場合には給気ＳＡの湿度が低下し、そのために外気ＯＡの取入れが制限される問題があり、せっかくの外気冷熱が最大限利用できず、又、更なる給気ＳＡの冷却が必要な場合には還気ＲＡ及び外気ＯＡを冷凍機に接続した冷却手段で冷却することにより所要の給気温度を維持しているが、冷凍機の運転エネルギ（電力）が増大する場合が生じていた。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑み、中間期や冬季において、室内に大量の熱を発生する機器があり室内温湿度許容範囲が狭く管理が厳しい（例えば電算機室の場合、室内湿度の許容範囲を相対湿度±１０％で管理する場合もある。）空調対象室内に外気を利用した外気冷房を行う場合に、大量の外気を混合することによる給気に対する加湿不足を防止することができると共に、加湿による冷却効果を最大限に利用できるようにし、又、中間期や夏季において、冷房負荷が大きくて外気混合冷却だけでは冷房能力が不足する際に、雪貯蔵部からの雪冷外気を還気に混合する、及び又は、雪貯蔵部からの雪冷水の冷熱を用いた冷却手段により給気ＳＡを冷却するようにして雪の冷熱を有効に利用し、冷凍機のような冷熱供給装置の使用を最少限にして運転エネルギの大幅低減が図れるようにした、雪を用いた空調システムを提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の雪を用いた空調システムは、機械室には、外気導入口に連通する第一の流通路である外気通路と、還気取入口を介し空調対象室に連通する第二の流通路である還気通路と、前記外気通路及び前記還気通路に外気通路及び還気通路とは区画された混合部を介して連通すると共に、前記混合部と区画され且つ給気風路を介し空調対象室に連通する第三の流通路である給気通路とを備え、
室外には、雪を堆積した雪貯蔵部を備え、
前記還気通路には、前記還気取入口からの還気を水により断熱加湿する１段目加湿手段を設置し、前記給気通路には、外気導入口からの外気と還気取入口からの還気が混合した混合気を水により断熱加湿する２段目加湿手段と、前記雪貯蔵部からの雪冷水が有する冷熱を供給可能な冷熱媒を循環流路に流す冷熱供給手段に接続された冷却コイルである冷却手段と、給気通路内の混合気を給気風路を介して空調対象室に送給する給気手段とを設置し、前記外気通路には、混合気の温湿度状態を調整するための外気を搬送する風量調整が可能な外気送給手段を設置し、前記空調対象室には、室内空気の一部を排気するための排気手段を設置し、前記外気導入口には、外気と前記雪貯槽部の雪により冷却した雪冷外気とを切り換えて供給し得る外気切換手段を設置した
ことを特徴とする雪を用いた空調システム、に係るものである。
【０００８】
又、本発明の請求項２の雪を用いた空調システムにおいては、前記冷却手段に接続される前記冷熱供給手段は、前記冷熱媒に対し、前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水の冷熱を熱交換器により、冷凍機により発生した冷熱を熱交換器により、それぞれ適宜伝熱させることが可能であることを特徴とする。
【０００９】
又、本発明の請求項３の雪を用いた空調システムにおいては、１段目加湿手段の加湿量を還気取入口にて計測し演算された絶対湿度に応じて、外気送給手段の風量を混合部にて計測し演算されたエンタルピに応じて、２段目加湿手段の加湿量を給気風路にて計測し演算された絶対湿度に応じて、それぞれ制御する制御装置を有していることを特徴とする。
【００１０】
又、本発明の請求項４の雪を用いた空調システムにおいては、空調対象室へ給気風路内を送給される給気設定温湿度点のエンタルピと同エンタルピ線上にあり、且つ、給気風路内を送給される給気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を境界点として設定し、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点左側領域を２分し、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な１段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域を２分することで、少なくともＴ−Ｘａ空気線図上を前記境界点を頂点に持つ４つの領域に分けて、温湿度を測定し求めた外気の状態点が４つの領域の何れに含まれるかで運転モードを切り替える制御装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
又、本発明の請求項５の雪を用いた空調システムにおいては、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、１段目加湿手段はＯＦＦとし、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
又、本発明の請求項６の雪を用いた空調システムにおいては、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１３】
又、本発明の請求項７の雪を用いた空調システムにおいては、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御し、１段目加湿手段はＯＦＦとし、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
又、本発明の請求項８の雪を用いた空調システムにおいては、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づいて外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて２段目加湿手段の加湿量を制御し、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
又、本発明の請求項９の雪を用いた空調システムにおいては、前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水が有する冷熱の利用可能を判断して、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒への雪冷水が有する冷熱の供給を制御する雪冷水利用動作指令部を有することを特徴とする。
【００１６】
又、本発明の請求項１０の雪を用いた空調システムにおいては、外気の状態点がＴ−Ｘａ空気線図上で請求項５乃至８の何れの場合にも当てはまらない場合では、雪冷外気を外気通路に供給する第１冷却と、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却と、冷熱が不足する場合に前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却とを行う最大負荷時対応指令部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の外気利用空調システムによれば、中間期や冬季において外気を利用した外気冷房を行う際に、還気を加湿する１段目加湿器と、外気と還気の混合気を加湿する２段目加湿器を備えたことにより、給気の加湿不足を防止できると共に、加湿による冷却効果を利用することができ、外気利用による冷却効果を最大限に高められる効果がある。更に、中間期や夏季に、冷房負荷が大きくて外気混合冷却だけでは冷房能力が不足する際にも、雪貯蔵部からの雪冷外気を還気に混合し、及び又は、雪貯蔵部からの雪冷水の冷熱を用いた冷却手段により給気を冷却することにより、雪の冷熱を有効に利用して、冷凍機のような冷熱供給装置の使用を最少限にして運転エネルギの大幅低減が図れるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の雪を用いた空調システムの概略構成を示す側面図である。
【図２】図１の雪を用いた空調システムに備える制御装置の一例と、運転モード１の領域の動作指令部及び運転モード２の領域の動作指令部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の制御装置による運転モード１の領域の動作指令部及び運転モード２の領域の動作指令部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図４】運転モード３の領域の動作指令部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の運転モード３の領域の動作指令部と図６の運転モード４の領域の動作指令部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図６】運転モード４の領域の動作指令部の構成を示すブロック図である。
【図７ａ】運転モード５の領域の動作指令部の構成の一部を示すブロック図である。
【図７ｂ】図７ａに書き切れない部分を取り出して示したブロック図である。
【図８】図７ａ、図７ｂの運転モード５の領域の動作指令部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図９】雪冷水利用動作指示部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の雪冷水利用動作指示部を雪を用いた空調システムに備えた状態を示すブロック図である。
【図１１】図１の雪を用いた空調システムにおける乾球温度と絶対湿度と等エンタルピと飽和曲線との関係を示す空気線図である。
【図１２】図１の雪を用いた空調システムにおける運転モードの算出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２０】
図１は雪を用いた空調システムの一実施例を示しており、雪を用いた空調システム１は、機械室２の内部に、外気ガラリ等である外気導入口３に連通する第一の流通路である外気通路４と、還気取入口５を介し空調対象室６に連通する第二の流通路である還気通路７と、外気通路４及び還気通路７に連通し外気ＯＡと還気ＲＡを混合して混合気ＭＡとするための、外気側及び空調対象室とを仕切壁８で区画された混合部９と、混合部９内の混合気ＭＡを導入して給気風路１０を介し前記空調対象室６に給気ＳＡを供給するケーシングで混合部９と区画された第三の流通路である給気通路１１とを有している。
【００２１】
前記還気通路７には還気取入口５からの還気ＲＡを加湿して還気ＲＡ'とするための１段目加湿器１２（１段目加湿手段）を設けている。例えば、機械室２の一部を断熱パネル１３などで区画し、還気取入口５を一端部に、他端部には還気フィルタ７'を設けて還気通路７とし、還気取入口５と還気フィルタ７'との中間に１段目加湿器１２を下部にドレンパンを付属させて設ける。この１段目加湿器１２は水加湿器であり、加湿前後の還気は断熱変化する。Ｖ１は１段目加湿器１２のスプレー量を調節するための１段目調節バルブである。尚、前記還気フィルタ７'は備えなくてもよい。
【００２２】
又、前記給気通路１１はケーシングを有する空調機であり、前記給気通路１１には、前記外気導入口３からの外気ＯＡと還気取入口５から導入され１段目加湿器１２で加湿された還気ＲＡ'が混合した混合気ＭＡを加湿するための２段目加湿器１４（２段目加湿手段）を下部にドレンパンを付属させて設ける。この２段目加湿器１４は水加湿器であり、加湿前後の混合気ＭＡは断熱変化する。Ｖ２は２段目加湿器１４のスプレー量を調節するための２段目調節バルブである。上記１段目及び２段目加湿器１２，１４には、水スプレー、気化式加湿器、超音波加湿器、など加湿水を加熱しないで処理空気加湿前後で断熱変化になる、いわゆる水加湿を用いることができる。
【００２３】
前記給気通路１１における２段目加湿器１４の下流には、冷却手段を構成する冷却コイル１５が設けられている。図１に示す冷却コイル１５による冷却は、外気採り入れ・水噴霧加湿では給気ＳＡが目標温度に達しない場合に冷却を行うためのものである。この冷却コイル１５に冷熱媒を供給する冷熱供給手段には、循環ポンプＰ３により冷熱媒を循環させる循環流路１６が設けられている。循環流路１６には、その途中に雪冷水熱交換器３８の２次側と、冷凍機発生冷熱熱交換器１７の２次側と、冷熱媒の流量を制御するバルブＶ３とが設けられている。該冷凍機発生冷熱熱交換器１７の１次側と冷凍機Ｒ２との間には、冷水ポンプＰ４で冷水を循環させる冷水循環流路１８が設けられる。さらに冷水循環流路１８には、冷水ポンプＰ４で搬送される冷水の一部又は全部を前記冷凍機発生冷熱熱交換器１７からバイパスできるバイパス管と、該バイパス管に制御バルブＶ６とを設けている。
【００２４】
前記給気通路１１の冷却コイル１５の下流には、給気通路１１の給気ＳＡを給気風路１０へ送給するための給気ファン１９（給気手段）が設けられている。図１の給気風路１０は、前記給気通路１１からの給気ＳＡを床下部の空間２０を介して前記空調対象室６に供給する場合を示している。これは、電算室やデータセンター等で多く見られるもので、サーバーラック、電算機等の機器２１が発生する大量の熱で暖められ上昇する空気の流れを利用して、空調対象室６の熱くなった還気をいち早く還気取入口５及び排気手段へ導くことで、室内に空気が澱むことなく、有効な冷房が行われるように、冷たい空気を床から吹き出して、天井側で還気を取るようにしている。
【００２５】
前記外気通路４の上流側で外気導入口３の下流側には、外気フィルタ２２が設けられると共に、外気フィルタ２２の下流側には、外気導入口３からの新鮮な外気ＯＡを取り入れて前記還気ＲＡ'と共に混合部９へ送給するようにした外気ファン２３（外気送給手段）を設けている。
【００２６】
また、空調対象室６の所要位置には、空調対象室６の室内空気の一部を排気ＥＡとして外部へ排出するようにした排気口２５を有する排気風路２６が接続されており、該排気風路２６には排気ファン２７（排気手段）を設けている。排気ファン２７は、室内機器の稼働状態の切替などにより外気ＯＡを、空調対象室６を細分したエリア毎に多量／少量に逐一流動的に取り入れることによって、空調対象室６のうちのエリア毎に圧力差が生じることを防止するためのものである。
【００２７】
排気ファン２７は排出する排気ＥＡの流量がファンモータのインバータ制御器２８によって制御されており、又、外気ファン２３は吸引する外気ＯＡの流量がファンモータのインバータ制御器２９によって制御されており、外気ファン２３による外気ＯＡの単位時間あたりの吸引量に連動して、排気ファン２７による排気ＥＡの単位時間あたりの排出量が同等になるように、外気ファン２３及び排気ファン２７の回転数が制御されており、又、給気ファン１９は常に一定の給気ＳＡを前記空調対象室６に給気するようになっている。図１中、ＲＡｓは還気ＲＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、ＲＡｓ'は加湿された還気ＲＡ'の乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、ＯＡｓは外気ＯＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、Ｍｓは混合気ＭＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器、ＳＡｓは給気ＳＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器である。
【００２８】
一方、室外には、雪を堆積した雪貯蔵部３０を備えている。雪貯蔵部３０は、降雪地域において従来から実施されている雪捨て場を一部改造したものである。雪捨て場に雪が堆積していない状態の構造を説明すると、敷地のある一方向に、開口が上側を向くようＵ字トラフ３１を連続して直線状に配置した連続溝３２を複数並行に形成し、その複数の連続溝３２の底面に同じ向きに勾配を付けて、前記敷地のある一方向に直交する長手方向を有する地面を掘り込んで躯体とした雪山下部ピットに接続する。複数の前記連続溝３２は、雪貯蔵部３０の敷地にほぼ均等に所定の間隔をもって設置されている。この連続溝３２の上部には、１０ｃｍ以上堆積した雪のブリッジングが崩れる寸法よりも小さい隙間開口を有するグレーチングを備え、敷地全体の地面勾配を、前記連続溝３２に向けて下がり勾配にしておく。前記雪山下部ピットの下方側面には、雪冷水３６の取り出し管端が接続されている。この雪貯蔵部３０の敷地上部に、雪３３を積み上げることにより雪貯蔵部３０全体を形成している。この雪貯蔵部３０は、冬期に雪を積み上げておいて、中間期（春季や秋季）及び夏季に雪の冷熱を冷房に利用できるようにしたものであり、雪貯蔵部３０の雪の冷熱を冷房に利用する際は、雪貯蔵部３０に積まれた雪３３の、連続溝３２の直上部から、所定の間隔（例えば２ｍ）をおいて、作業者が持ち運ぶホースなどから吐出する水を下向きに噴出して、雪山の雪３３の一部を前記グレーチングが見えるまで溶かして、雪山の上方外気と前記連続溝３２とが連通するように穴３４を形成させる。
【００２９】
更に、前記雪山下部ピットの上方側面には、雪貯蔵部３０の平面視部分のみ地中埋設ダクトとなっている外気ダクト３５の一端３５ａが接続され、該外気ダクト３５には、雪外気ダンパーＤ１と外気ダンパーＤ２からなる外気切換手段を設けている。そして、雪外気ダンパーＤ１と外気ダンパーＤ２との間の外気ダクト３５は、前記外気導入口３に連通されており、雪外気ダンパーＤ１と外気ダンパーＤ２の切り換えにより、雪３３の穴３４から連続溝３２を通った雪冷外気ＳＯＡと、外気ＯＡとを切り換えて前記外気ファン２３により吸引し得るようになっている。ＳＯＡｓは雪冷外気ＳＯＡの乾球温度Ｔと相対湿度Ｈの検出器である。
【００３０】
又、雪貯蔵部の下部に設けた雪山下部ピットで受けた雪解け水からなる雪冷水３６は雪冷水槽３７に重力落下もしくはポンプアップで移動して貯められており、前記循環流路１６に設けた雪冷水熱交換器３８の一次側と前記雪冷水槽３７との間には雪冷水ポンプＰ２により雪冷水３６を循環させる雪冷水循環流路３９が設けられている。さらに雪冷水循環流路３９には、雪冷水ポンプＰ２で搬送される雪冷水の一部又は全部を前記雪冷水熱交換器３８からバイパスできるバイパス管と、該バイパス管に制御バルブＶ５とを設け、雪冷水循環流路本管にフィルタ４０も設けている。
【００３１】
又、前記雪冷水槽３７には、ブライン冷凍機Ｒ１を有するバックアップ熱源が接続されていてもよい。このバックアップ熱源は、前記雪冷水槽３７の雪冷水３６の導入管近傍に往き帰り管を接続した、バックアップ雪冷水ポンプＰ５とフィルタ４１を備えたバックアップ雪冷水循環流路４２を備え、このバックアップ雪冷水循環流路４２に２次側を設けたバックアップ熱交換器４３の１次側とブライン冷凍機Ｒ１との間には、バックアップブラインポンプＰ１を備えたバックアップブライン循環流路４４を設けている。さらにバックアップブライン循環流路４４には、バックアップブラインポンプＰ１で搬送されるブラインの一部又は全部を前記バックアップ熱交換器４３からバイパスできるバイパス管と、該バイパス管に制御バルブＶ４とを設けている。前記ブライン冷凍機Ｒ１は、前記冷水循環流路１８の冷凍機Ｒ２が故障した場合、及び、雪冷水槽３７内の雪冷水３６の温度が所定温度以上に上昇した場合にバックアップとして作用するものである。このバックアップ熱源はなくても良く、前記冷水循環流路１８の冷凍機Ｒ２を複数台バックアップで用意しておくことで代用しても可能である。Ｌは雪冷水槽３７の雪冷水３６の水位計、Ｔ１ｓは雪冷水槽３７の雪冷水３６の温度計、Ｔ２ｓは循環流路１６の冷熱媒の温度計、Ｔ３ｓは冷水循環流路１８の冷水の温度計、ｐ１ｓは循環流路１６の冷熱媒の圧力計である。
【００３２】
図１の雪を用いた空調システム１には、図２に示す制御装置が備えられている。図２中、Ｃ１は制御装置を構成する外気利用運転システムコントローラであり、この外気利用運転システムコントローラＣ１には、外気ＯＡの温湿度が日射や風の影響を受けずに計測できるよう設けた図１の検出器ＯＡｓからの測定値（ＯＡ Ｔｍ,ＯＡ Ｈｍ）が入力されて外気状態点を演算している。更に、調整用ＰＣ等の制御監視機器４５からは、給気条件（温度、相対湿度）、還気条件（温度、相対湿度）、１段目加湿器飽和効率、２段目加湿器飽和効率、設定絶対湿度、ＳＡエンタルピ、ＲＡエンタルピ、１段目加湿後条件（温度、相対湿度）＝ＲＡ'、混合気エンタルピ＝Ｍ'、１段目加湿限界線係数、２段目加湿限界線係数、等飽和効率線係数等が入力されている。
【００３３】
そして、外気状態点や還気状態点の測定値から絶対湿度、エンタルピを算出して制御に利用するようにしている。ちなみに本明細書中では、空気の状態点を表現する各数値の記号は、乾球温度をＴ、相対湿度をＨ、絶対湿度をＸａ，エンタルピを（Ｈ）で表す。尚、上記検出及び算出には種々の方法が考えられ、検出器で検出した測定値を変換器に与え、変換器で得た必要な測定演算値（絶対湿度Ｘａ、エンタルピ（Ｈ）等）を外気利用運転システムコントローラＣ１に与える方法、及び、外気利用運転システムコントローラＣ１に測定演算値（絶対湿度、エンタルピ等）の算出部を備えて算出する方法、更には、直接的に必要な測定値（絶対湿度、エンタルピ等）を専用の測定器で測定するようにした方法等が考えられる。
【００３４】
そして、上記のパラメータが入力される外気利用運転システムコントローラＣ１は、図１１に示す乾球温度と絶対湿度と等エンタルピと飽和曲線との関係を示すＴ−Ｘａ空気線による運転モードマップを作成し、複数の運転モードの領域を演算する演算部４６を有している。演算部４６は具体的には、図１１において、空調対象室へ給気風路内を送給されるＳＡエンタルピと同エンタルピ線上にあり、且つ、給気風路内を送給される給気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を境界点Ｍとして設定し、還気設定温湿度点と前記境界点Ｍとを結んで境界点側に延長した直線（境界線＝ＲＡ−Ｍ）により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点左側領域を２分し、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な１段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線（Ｍ−Ｎ）により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域を２分することで、少なくともＴ−Ｘａ空気線図上を前記境界点Ｍを頂点に持つ４つの運転モードの領域に分け、還気条件ＲＡの絶対湿度Ｘａよりも大きく且つ１段目加湿後条件ＲＡ'と還気条件ＲＡとを結ぶ線よりも大きい領域を、５個目の運転モードの領域として設定する。
【００３５】
次に、運転領域マップのパラメータに基づいて、図１１のＴ−Ｘａ空気線図上で運転モード１〜５の領域に分割する意味合いについて説明する。
【００３６】
外気ＯＡの状態点が運転モード１の領域にある場合には、還気ＲＡと外気ＯＡの混合を外気量ひいては排気を減じた還気量を各々調整することにより線分Ｍ−ＳＡ上に混合点を移動させることができる。点Ｍは２段目加湿器１４の加湿冷却によって点ＳＡに到達できる最遠の点なので、還気ＲＡと外気ＯＡの混合点を線分Ｍ−ＳＡ上とすることができれば、２段目加湿器１４の加湿冷却によって混合点から点ＳＡの状態とすることができる。即ち、外気ＯＡの状態点と点ＲＡとを結んだ直線が線分Ｍ−ＳＡと交わる点に混合点が存在するような外気ＯＡ量の状態では、２段目加湿器１４によって点ＳＡの状態とすることができる。これを「混合２段目加湿単独運転」とする。
【００３７】
このとき、外気ＯＡの状態が運転モード１の領域から更に低湿度あるいは高温度となり、直線ＲＡ−Ｍより水平に対する傾きが大きくなった場合、即ち外気ＯＡの状態点が直線ＲＡ−Ｍよりも下側に来た場合には、点ＲＡと外気ＯＡの状態点とを結んだ直線は線分Ｍ−ＳＡと交わらない。つまり、還気ＲＡと外気ＯＡを点ＳＡと等エンタルピになるように混合しても、その線上で点Ｍよりも右下の状態となるため、２段目加湿器１４の能力では点ＳＡまで到達しない。これは、点Ｍが２段目加湿器１４により点ＳＡに到達できる飽和曲線から最遠の点であるからである。よって、外気ＯＡの状態点が直線ＲＡ−Ｍよりも下側に来た場合には、上記「混合２段目加湿単独運転」では点ＲＡから点ＳＡの空気の状態を作ることはできない。
【００３８】
上記直線ＲＡ−Ｍは図１１のＴ−Ｘａ空気線図上において１次の関数（Ｘａ＝ａ１×Ｔ＋ｂ１）で表すことができるため、この関数を使い、外気ＯＡの状態を判断することができる。具体的には、外気ＯＡが設定絶対湿度（直線ＳＡ−ＲＡ）より小さく、また設定ＳＡのエンタルピより小さく、且つ外気乾球温度Ｔ、外気絶対湿度ＡＨとしたとき、ＡＨ＞＝ａ１×Ｔ＋ｂ１であれば、外気ＯＡの状態点が運転モード１の領域にあると判断して、前記「混合２段目加湿単独運転」を行う。
【００３９】
又、外気の状態が運転モード２の領域にある場合には、まず点ＲＡを１段目加湿器１２によって加湿し、点ＲＡ'とする。そして点ＲＡ'と運転モード２の領域にある外気ＯＡの状態点を結んだ直線は線分Ｍ−ＳＡと交わることができるので、線分Ｍ−ＳＡ上となるように１段目加湿器１２で加湿後の還気ＲＡ'と外気ＯＡを混合すれば、あとは２段目加湿器１４による加湿によって点ＳＡに到達させることができる。これを「混合２段階加湿運転」とする。
【００４０】
直線ＲＡ'−Ｍは図１１のＴ−Ｘａ空気線図上において、１次の関数（Ｘａ＝ａ２×Ｔ＋ｂ２）で表すことができる。ここで、直線ＲＡ'−Ｍは、運転モード１，２と運転モード３，４とを分かつ境界線である。即ち、外気ＯＡの状態がＲＡ'−Ｍの右側の領域は、外気ＯＡと還気ＲＡの混合と加湿だけでは点ＳＡには到達することができない領域であり、従ってこの領域では冷却コイル１５による冷却が必要になる。ただし、加湿器の飽和効率、その他の条件（給気ＳＡ、還気ＲＡ）によって傾きａ２は正負のいずれかとなる。よって、「混合２段階加湿運転」を実施する条件は、外気ＯＡが設定ＳＡのエンタルピより小さく、さらに外気乾球温度Ｔ、外気絶対湿度ＡＨとしたとき、ＡＨ＜ａ１×Ｔ＋ｂ１であり、且つａ２＞０の場合にＡＨ≧ａ２×Ｔ+ｂ２またはａ２＜０の場合にＡＨ≦ａ２×Ｔ＋ｂ２となる場合である。
【００４１】
上記したように、外気ＯＡの状態点と還気ＲＡとの直線でも、外気ＯＡの状態点とＲＡ'との直線でも線分Ｍ−ＳＡと交わらない場合には、加湿及び外気ＯＡの混合のみでは点ＲＡから点ＳＡまで到達することができない。この場合が運転モード３の領域、運転モード４の領域（白抜き）である。これらの領域では、冷却コイル１５に雪冷水３６による冷熱を供給して冷却し、それでも冷熱が不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。
【００４２】
まず、外気ＯＡの状態が運転モード４の領域にある場合、すなわち、横軸に乾球温度、縦軸に絶対湿度をとったＴ−Ｘａ空気線図上で曲線Ｍ−Ｎの線上またはその上部に外気ＯＡの状態点がある場合には、曲線Ｍ−Ｎは、点ＳＡに対する点Ｍのように、点ＳＡから点ＲＡまでの各点を到達点とした場合、その各点に到達できる飽和曲線から最遠の点の集合であるので、取り入れた外気ＯＡをそのまま２段目加湿器１４で（等エンタルピ変化で）加湿することで、直線ＳＡ−ＲＡ上に到達させることができる。その到達した点から点ＳＡまでは冷却コイル１５による冷熱冷却となる。これを「全外気２段目加湿単独運転」とする。
【００４３】
このときの運転条件は、外気ＯＡのエンタルピがＳＡエンタルピより大きく、ＲＡエンタルピより小さくて、また設定絶対湿度より湿度が小さく、且つＴ−Ｘａ空気線図上において曲線Ｍ−Ｎを任意の関数Ｘａ＝ｆ３(Ｔ)で表したとき、外気乾球温度Ｔ、外気絶対湿度ＡＨで、ＡＨ＞ｆ３（Ｔ）となる場合である。
【００４４】
外気ＯＡが設定絶対湿度より小さくＲＡエンタルピより小さい場合には、上記の運転モード１、２及び４に当てはまらず、この場合が運転モード３の領域となる。この場合には、まず還気ＲＡを１段目加湿器１２により還気ＲＡ'とする。次に、曲線Ｍ−Ｎが交わる点になるように加湿後の還気ＲＡ'と外気ＯＡを混合する。このとき、横軸に乾球温度、縦軸に絶対湿度をとったＴ−Ｘａ空気線図上において、還気ＲＡ'と外気ＯＡの状態点を結んだ直線と曲線Ｍ−Ｎの交点を求め、その交点の乾球温度および絶対湿度となるように混合制御を行う。そして混合気ＭＡを２段目加湿器１４により直線ＳＡ−ＲＡ上の点まで到達させるために、冷却コイル１５による冷熱冷却を行う。これを「混合２段階加湿＋冷却器併用運転」とする。横軸に乾球温度、縦軸に絶対湿度をとったＴ−Ｘａ空気線図上において曲線Ｍ−Ｎを任意の関数Ｘａ＝ｆ３(Ｔ)で表すことができるので、還気ＲＡ'と外気ＯＡの状態点を結んだ直線を１次の関数あるいは曲線で表したとき、その交点を算出することで混合後の乾球温度と絶対湿度を求めることができる。
【００４５】
上記した運転モード１〜４の領域に当てはまらない場合が運転モード５の領域に相当し、この領域では、利用が可能であれば雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを利用するため外気通路に供給する第１冷却を行い、更に、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却を行い、それでも冷熱が不足する場合には、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却を行うことにより、給気ＳＡを要求される給気温度に維持する。
【００４６】
次に、運転モードマップのパラメータに基づいて、運転モードマップを形成するＴ−Ｘａ空気線図上で分割された運転モード１〜５の領域に対し、検出器ＯＡｓで計測した外気状態点を代入して運転モードを求める方法について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
尚、図１２のフローチャートでは、外気ＯＡｉ計測値の絶対湿度Ｘａと給気設定値の絶対湿度Ｘａとを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｘａ）がＳＡ（Ｘａ）よりも小さいことで、外気冷房が行える条件の一つが満たされる。ここでＮＯならば、外気の冷熱がないので運転モード５に相当し、冷熱源を雪冷外気ＳＯＡ及び又は雪冷水、更に冷凍機などの熱源に頼る。ＹＥＳならば、次の外気ＯＡｉ計測値のエンタルピＯＡｉ（Ｈ）と給気設定値ＳＡのエンタルピＳＡ（Ｈ）とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｈ）がＳＡ（Ｈ）よりも小さいことで、前ステップと併せて初めて外気冷房が行える条件が整う。ここでＮＯならば、外気の冷熱がないので運転モード５に相当し、冷熱源を雪冷外気ＳＯＡ及び又は雪冷水、更に冷凍機などの熱源に頼る。ＹＥＳならば、次の外気ＯＡｉ計測値のエンタルピＯＡｉ（Ｈ）と給気設定値ＳＡのエンタルピＳＡ（Ｈ）とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｈ）がＳＡ（Ｈ）よりも小さいことで、外気ＯＡｉを還気ＲＡに混合することで混合気を外気利用して直接冷却し、且つ水加湿を利用することで所定の給気設定値ＳＡまで持っていく条件が整う。ここでＮＯならば、外気の冷熱が直接利用には少ないので運転モード３又は運転モード４に相当し、雪冷水槽３７の雪冷水３６の冷熱により冷却コイル１５で冷却する、更には冷凍機Ｒ２による冷熱を用いて冷却する。ＹＥＳならば、運転モード１又は運転モード２に相当し、雪冷外気ＳＯＡの利用、冷却コイル１５による冷却を利用しなくてよい。そして、ＹＥＳのフローを進めると、次の外気ＯＡｉ計測値の絶対湿度ＯＡｉ（Ｘａ）と境界線である還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の絶対湿度値（Ｘａ）＝ａ１＊ＯＡ（Ｔ）＋ｂ１とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｘａ）が（Ｘａ）＝ａ１＊ＯＡ（Ｔ）＋ｂ１よりも大きいことで、ＯＡｉを還気ＲＡに混合することで混合気を外気利用して直接冷却し、且つ２段目加湿器を利用することで所定の給気設定値ＳＡまで持っていく条件が整う。ＹＥＳならば運転モード１に相当する。ここでＮＯならば、次のステップで外気ＯＡｉ（Ｈ）が設定給気ＳＡ（Ｈ）のエンタルピより小さく、さらに外気ＯＡｉの乾球温度Ｔ、絶対湿度ＡＨとしたとき、ＡＨ＜ａ１×Ｔ＋ｂ１であり、且つａ２＞０の場合にＡＨ≧ａ２×Ｔ＋ｂ２またはａ２＜０の場合にＡＨ≦ａ２×Ｔ＋ｂ２となる場合には(ＹＥＳ)、運転モード２に相当し、ＮＯの場合は運転モード３に相当する。
【００４８】
外気ＯＡｓ計測値のエンタルピＯＡｉ（Ｈ）と給気設定値ＳＡのエンタルピＳＡ（Ｈ）とを比較するステップにおいて、ＯＡｉ（Ｈ）がＳＡ（Ｈ）よりも大きい場合は運転モード５に相当し、この場合では外気ＯＡｉを還気ＲＡに混合するのみでは冷熱が不足し、従ってこの場合には、雪冷外気ＳＯＡを利用するため外気通路に供給する第１冷却を行い、更に、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却を行い、それでも冷熱が不足する場合には、冷熱供給手段の循環流路１６を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却を行う。
【００４９】
次に、雪を用いた空調システム１の制御装置の作動について図２〜図１０を参照して説明する。
【００５０】
図２，図３に示す外気利用運転システムコントローラＣ１は、前記したように、検出器ＲＡｓで計測する還気ＲＡの状態点や、検出器ＯＡｓで計測する外気ＯＡの状態点である測定値が入力されており、これらの外気状態点や還気状態点の測定値から絶対湿度、エンタルピを算出して制御に利用するようにしている。又、前記Ｃ１においては、初期値あるいは運転開始時に設定する設定値や条件値である、給気条件（温度、相対湿度）、還気条件（温度、相対湿度）、１段目加湿器飽和効率、２段目加湿器飽和効率、還気取入れ口の設定絶対湿度、給気風路の設定絶対湿度、ＳＡエンタルピ、ＲＡエンタルピ、１段目加湿後条件（温度、相対湿度）＝ＲＡ'、混合気エンタルピ＝Ｍ'、１段目加湿限界線係数、２段目加湿限界線係数、等飽和効率線係数など、調整用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の制御監視機器４５から出力された、運転モードマップを作成するのに必要なパラメータを、演算部４６で受け取り、演算部４６はそれらの値により導かれる数値範囲と外気状態点の測定値とを比較して、運転モード１〜５の何れの領域に該当するかの演算を行う。更に、運転モードマップ上で外気温度がどの領域にあるかの判断結果に基づいて、各コントローラＣ２〜Ｃ６及びＣ７へ指令を与えるようになっている。空調対象室内の発熱負荷が大きく変更になり、給気ＳＡの設定点が変更になったり、設備の変更によって空調対象室の温湿度条件となるはずの還気ＲＡの設定点が変更になった場合には、運転モードマップのパラメータを更新する必要があるので、定期的に、調整用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の制御監視機器４５から設定値として与えられた還気条件（温度、相対湿度）と検出器ＲＡｓの計測値とを比較検証して、必要ならばパラメータを更新する。パラメータの更新は管理者による任意実施としている。
【００５１】
図２に示すＣ２は、運転モード１の領域の動作指令部１−ａを有するコントローラであり、該動作指令部１−ａは、上位の外気利用運転システムコントローラＣ１から運転指示と、給気ＳＡ温湿度の設定値とを受け取り、１段目調節バルブＶ１にはＶ１指示部４７を介してＯＦＦ指示を与え、２段目調節バルブＶ２に対しては絶対湿度演算部を有するＶ２指示部４８を介して運転の信号を与え、且つＶ２指示部４８には給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）を与えて絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように前記２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。２段目加湿器１４が稼動する場合は、そのどのモードでの稼動においても設定値が設定絶対湿度となるので、動作指令部１−ａからの信号は運転か停止かの信号だけでよく、設定値の入力は不要である。更に、エンタルピ演算部を有するファン指示部４９は、前記動作指令部１−ａからの、混合気ＭＡのエンタルピの設置値＝ＳＡ条件のエンタルピ設定値を受け取り、実際の混合気ＭＡの温湿度の計測値（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）を見ながら外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。排気ファン２７は、取り入れた外気量と同量を排気すればよいので、例えば外気ファン２３と排気ファン２７が同容量であれば、外気ファン２３の回転数と同じに制御すればよく、あるいは室内外の差圧を計測し、その差圧を無くすように回転数を制御してもよい。
【００５２】
図２に示すＣ３は、運転モード２の領域の動作指令部２−ａを有するコントローラであり、該動作指令部２−ａは、上位の外気利用運転システムコントローラＣ１からの運転指示と、給気ＳＡの温湿度の設定値を受け取り、Ｖ１指示部４７に１段目調節バルブＶ１の一定開度指示を与え、Ｖ２指示部４８には２段目調節バルブＶ２に運転の信号を与え、且つＶ２指示部４８には給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）を与えて絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。ファン指示部４９は、前記動作指令部２−ａからの、混合気ＭＡのエンタルピの設置値＝ＳＡ条件のエンタルピ設定値を受け取り、実際の混合気ＭＡの温湿度の計測値（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）を見ながら外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。
【００５３】
図４、図５に示すＣ４は、運転モード３の領域の動作指令部３−ａを有するコントローラであり、動作指示部３−ａは、図２の上位の外気利用運転システムコントローラＣ１からの運転指示と、混合気ＭＡの温湿度の設定値を受け取り、１段目調節バルブＶ１に一定開度指示を与え、２段目調節バルブＶ２一定開度指示を与える。ファン指示部４９は、前記動作指令部３−ａからの、混合気ＭＡのエンタルピの設置値＝ＳＡ条件のエンタルピ設定値を受け取り、実際の混合気ＭＡの温湿度の計測値（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）を見ながら外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。この運転モード３の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合することを組み合わせてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００５４】
図６、図５に示すＣ５は、運転モード４の領域の動作指令部４−ａを有するコントローラであり、該動作指示部４−ａは、図２の上位の外気利用運転システムコントローラＣ１から運転指示と、給気ＳＡの温湿度の設定値を受け取り、ファン指示部４９へ一定回転数指示を与えて外気ファン２３と排気ファン２７を一定回転数制御する。Ｖ２指示部４８には動作指示部４−ａから運転の信号を与え、給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。この後、ＳＡを計測する検出器ＳＡｓの計測値から、設定値に達するように冷熱供給手段の循環流路１６の制御バルブＶ３の開度が制御される。この運転モード４の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合することを組み合わせてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００５５】
図７ａ、図７ｂ、図８に示すＣ６は、運転モード５の領域の動作指令部５−ａ（最大負荷時対応指令部）を有するコントローラであり、図２の上位の外気利用運転システムコントローラＣ１からの運転指示と、給気ＳＡの温湿度の設定値を受け取り、Ｖ１指示部４７による１段目調節バルブＶ１へのＯＦＦ指示、Ｖ２指示部４８による２段目調節バルブＶ２へのＯＦＦ指示、ファン指示部４９による外気ファン２３、排気ファン２７へのＯＦＦ指示、冷熱供給手段の循環流路１６に備えた制御バルブＶ３の開度指示値を与えるようにしている（運転Ａ〜Ｄ）。
管理者は、雪貯蔵部３０の雪残量を目視により確認して雪冷外気系の利用判断を行い、利用可能な場合には手動スイッチ５０をＯＮとして以降の自動制御に引き渡す。この手動スイッチ５０がＯＮの場合には運転Ａ〜Ｄの各運転が定常状態になると考えられる定常効果時間をカウントするデイリータイマー５１の設定時間後に、運転Ｅの雪冷外気取り入れ運転にすすみ、同時にタイマー５２の設定時間後の検出器ＳＯＡｓの計測値により演算した雪冷外気状態点によって、その後の運転モードを更に判断する運転Ｆに進む。雪冷外気系運転開始時（運転Ｅ）は、雪外気ダンパーＤ１に開指示を与え、外気ダンパーＤ２に閉指示を与え、ファン指示部４９では、混合気ＭＡの温度測定値（Ｍ Ｔｍ）と湿度測定値（Ｍ Ｈｍ）から混合気ＭＡのエンタルピ演算を行い、外気ファン２３と排気ファン２７に回転数の指示値を与えて雪冷外気ＳＯＡによる第１冷却を行う。このとき、Ｖ２指示部４８は２段目調節バルブＶ２に開度指示値を与える。
【００５６】
運転Ｅ後（Ｆ運転）では、図７ｂに示すように、タイマー５２により運転Ｅの定常効果時間を待った後、雪冷外気ＳＯＡ（SnowＯＡ）の温度測定値（ＳＯＡ Ｔｍ）と湿度測定値（ＳＯＡ Ｈｍ）より演算部５３で雪冷外気ＳＯＡのエンタルピ演算を行い、雪冷外気ＳＯＡが運転モード１の領域にあるか、運転モード５の領域にあるかの判断を領域判断部５４で行う。運転モード１の領域にあると判断された場合はＶ３指示部５５にバルブＶ３のＯＦＦ指示を与え、雪冷外気運転を継続する。運転モード５の領域にあると判断された場合は、雪外気ダンパーＤ１の開指示と外気ダンパーＤ２の閉指示を与え、ファン指示部４９には外気ファン２３と排気ファン２７への回転数指示を与え、Ｖ２指示部４８には２段目調節バルブＶ２へのＯＦＦ指示を与え、冷却コイル１５を備えた循環流路１６のバルブＶ３には開度指示値を与え、このとき、雪貯蔵部３０からの雪冷水３６の冷熱を冷却手段の冷却コイル１５に供給する第２冷却を行う。それでも冷熱が不足する場合には冷凍機Ｒ２の冷熱を冷却手段の冷却コイル１５に供給する第３冷却を行う。
【００５７】
図９、図１０に示すＣ７は、外気利用運転システムコントローラＣ１とは独立して前記雪冷水３６による冷熱を利用して制御を行うための雪冷水利用動作指示部５６を有するコントローラであり、該雪冷水利用動作指示部５６では、雪冷水槽３７の水位計Ｌで計測した水位や、温度計Ｔ１ｓで計測した雪冷水温度により雪冷水系の利用可能判断を行う。雪冷水系が利用可能な場合は、利用可能指示部５７によりバルブＶ５のＯＦＦ指示（バイパス遮断）を与え、ポンプＰ２、Ｐ３へ指示値を与える。これにより、雪冷水槽３７の雪冷水３６による冷熱を利用した冷却が行われる。尚、上記雪冷水利用動作指示部５６により雪冷水３６の供給を行っている際には、前記雪冷外気ＳＯＡによる冷却が同時に行われる。雪冷水槽３７の雪冷水３６の温度が所定温度以上に上昇した場合には、パルブＶ４にＯＦＦ指示（バイパス遮断）を与え、ポンプＰ１、Ｐ５に指示値を与えてブライン冷凍機Ｒ１をＯＮにし、ブライン冷凍機Ｒ１によるバックアップ冷却を行う。雪冷水系が利用不可の場合は、利用不可指示部５８によりバルブＶ５のＯＮ指示（バイパス）を与え、バルブＶ６のＯＦＦ指示（バイパス遮断）を与え、ポンプＰ１、Ｐ２へ指示値を与え、冷凍機Ｒ２をＯＮにして、冷凍機Ｒ２による冷却を行う。
【００５８】
以下に、各運転モードの運転概要を説明する。
Ｉ）混合２段目加湿単独運転（運転モード１の領域での運転）
【００５９】
この場合は、運転モード１の領域の動作指令部１−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１から１段目調節バルブＶ１を閉止するＯＦＦ指令を受け、Ｖ１指示部４７は１段目調節バルブＶ１をＯＦＦとし、絶対湿度演算部を有するＶ２指示部４８は運転の信号を２段目調節バルブＶ２に与え、且つＶ２指示部４８には検出器ＳＡｍからの給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）を与えて絶対湿度を算出し、その絶対湿度が設定絶対湿度になるように前記２段目調節バルブＶ２の開度を制御する。２段目加湿器１４が稼動する場合は、そのどのモードでの稼動においても設定値が設定絶対湿度となるので、外気利用運転システムコントローラＣ１からの信号は、初期調整時における設定値の入力のみでよい。更に、ファン指示部４９は、前記動作指令部１−ａから、混合気エンタルピＭ'の設定値、つまりＭ−ＳＡ線上にあるエンタルピ設定値を受け取り、検出器Ｍｍによる実際の温湿度（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）から演算される混合気エンタルピＭ'計測値との偏差に基づき外気ファン２３の回転数を制御する。
【００６０】
上記の状態においては、冷却コイル１５を通過する給気ＳＡの温湿度は設定給気条件を満たしているので、冷却手段による冷却は不要である。排気ファン２７は、加圧空気量を別とすれば取り入れた外気量と同量を排気すればよいので、例えば外気ファン２３と排気ファン２７が同容量であれば、外気ファン２３の回転数と同じに制御すればよく、あるいは室内外の差圧を計測し、その差圧を無くすように回転数を制御してもよい。
ＩＩ）混合２段階加湿運転（運転モード２の領域での運転）
【００６１】
この場合、運転モード２の領域の動作指令部２−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１から１段目調節バルブＶ１の一定開度指示を与え、且つ給気ＳＡの温湿度の計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から絶対湿度を演算してＶ１指令部４７を介して１段目調節バルブＶ１の開度制御を行う。１段目加湿器１２を運転する場合、運転パラメータから還気ＲＡ'の絶対湿度を設定絶対湿度とし、ＲＡ'の絶対湿度の計測値から１段目調節バルブＶ１の開度制御を行うが、１段目加湿器１２の入口条件は一定（ＲＡ）であり、ＲＡ'は１段目加湿器１２の能力（飽和効率）から設定されているため、基本的には１段目調節バルブＶ１の開度は制御する必要はなく、外気利用運転システムコントローラＣ１からＶ１指令部４７への信号は運転か停止かの信号のみにするほうが簡易的な場合もある。
【００６２】
ファン指示部４９は、外気利用運転システムコントローラＣ１から、混合気エンタルピＭ'の設定値、つまりＭ−ＳＡ線上にあるエンタルピ設定値を受け取り、検出器Ｍｍによる実際の温湿度（Ｍ Ｔｍ,Ｍ Ｈｍ）から演算される混合気エンタルピＭ'計測値との偏差に基づき外気ファン２３と排気ファン２７の回転数を制御する。
【００６３】
Ｖ２指令部４８は、外気利用運転システムコントローラＣ１から２段目調節バルブＶ２を開放し開度調整するような偏差を有する絶対湿度の設定値信号を受け取り、検出器ＳＡｍによる給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から求め絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度制御を行う。
ＩＩＩ）混合２段階加湿＋冷却コイル併用運転（運転モード３の領域での運転）
【００６４】
この場合、運転モード３の領域の動作指令部３−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１から１段目調節バルブＶ１を開放する方向、且つ流量調整可能に偏差を有する絶対湿度の設定値を受け取り、Ｖ１指示部４７を介して１段目調節バルブＶ１を開とする。
【００６５】
ファン指示部４９は、外気利用運転システムコントローラＣ１から、混合気エンタルピＭ'の設置値（ＲＡ'と外気状態点を結んだ直線と曲線Ｍ−Ｍ'との交点の乾球温度および絶対湿度におけるエンタルピ）を受け取り、検出器Ｍｍからの実際の温湿度から演算される混合気エンタルピＭ'計測値との偏差に基づき外気ファン２３の回転数を制御する。
【００６６】
Ｖ２指示部４は、外気利用運転システムコントローラＣ１から、１段目調節バルブＶ１を開放し開度調整するような偏差を有する絶対湿度の設定値信号を受け取り、検出器ＳＡｍによる給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から求め絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度制御を行う。上記運転モード３の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合するようにしてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
ＩＶ）全外気２段目加湿単独運転（運転モード４の領域での運転）
【００６７】
この場合、運転モード４の領域の動作指令部４−ａは外気利用運転システムコントローラＣ１からの指令により図示しない１段目調節バルブＶ１はＯＦＦとされ、ファン指示部４９は、外気利用運転システムコントローラＣ１からの一定回転数指令によって外気ファン２３と排気ファン２７を一定回転数で制御する。
【００６８】
Ｖ２指示部４８は、外気利用運転システムコントローラＣ１から２段目調節バルブＶ２を開放し開度調整するような偏差を有する絶対湿度の設定値信号を受け取り、検出器ＳＡｍによる給気ＳＡの計測値（ＳＡ Ｔｍ,ＳＡ Ｈｍ）から求め絶対湿度が設定絶対湿度になるように２段目調節バルブＶ２の開度制御を行う。上記運転モード４の領域において、冷却温度が不足する場合には、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合するようにしてもよく、また、それでも冷熱が不足する場合には冷却コイル１５により雪冷水３６の冷熱を用いて冷却し、更に不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱により冷却することができる。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡ及び雪冷水３６を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００６９】
更に、上記運転モード１〜４のいずれにも当てはまらない運転モード５の場合には、運転モード５の領域の動作指令部５−ａは、外気利用運転システムコントローラＣ１からの指令により、冷却手段の冷却コイル１５を用いて給気ＳＡの計測温度が設定温度になるように制御される。このとき、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡが利用可能な場合には雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合して混合気ＭＡの温度を低下させる第１冷却を行い、更に、冷却手段の冷却コイル１５に雪冷水３６の冷熱を供給する第２冷却を行い、それでも冷熱が不足する場合には最終的に冷凍機Ｒ２による冷熱を冷却手段の冷却コイル１５に供給する第３冷却を行う。ここで、雪貯蔵部３０からの雪冷水３６の冷熱を優先して用いることにより、冷凍サイクルの圧縮動力などの運転動力（エネルギ）を低減することができる。
【００７０】
上記したように、本発明の雪を用いた空調システムによれば、中間期や冬季において外気を利用した外気冷房を行う際に、還気ＲＡを加湿する１段目加湿器１２と、外気ＯＡと還気ＲＡの混合気ＭＡを加湿する２段目加湿器１４を備えたことにより、給気ＳＡの加湿不足を防止できると共に、加湿による冷却効果を利用することができ、よって外気利用による冷却効果を最大限に高められる効果がある。更に、中間期や冬季に、冷房負荷が大きくて外気混合冷却だけでは冷房能力が不足する際にも、雪貯蔵部３０からの雪冷外気ＳＯＡを還気ＲＡに混合し、及び又は、雪貯蔵部３０からの雪冷水３６の冷熱を用いた冷却手段により給気ＳＡを冷却することにより、雪の冷熱を有効に利用して、冷凍機のような冷熱供給装置の使用を最少限にして運転エネルギを大幅低減することができる。
【００７１】
尚、本発明の雪を用いた空調システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 雪を用いた空調システム
３ 外気導入口
４ 外気通路
５ 還気取入口
６ 空調対象室
７ 還気通路
９ 混合部
１０ 給気風路
１１ 給気通路
１２ １段目加湿器（１段目加湿手段）
１４ ２段目加湿器（２段目加湿手段）
１５ 冷却コイル（冷却手段）
１６ 循環流路
１７ 冷凍機発生冷熱熱交換器
１９ 給気ファン（給気手段）
２３ 外気ファン（外気送給手段）
２７ 排気ファン（排気手段）
３０ 雪貯蔵部
３１ Ｕ字溝
３２ 連続溝
３３ 雪
３６ 雪冷水
３７ 雪冷水槽
３８ 雪冷水熱交換器
５６ 雪冷水利用動作指示部
５−ａ 運転モード５の領域の動作指令部（最大負荷時対応指令部）
Ｄ１ 雪外気ダンパー（外気切換手段）
Ｄ２ 外気ダンパー（外気切換手段）
Ｒ１ ブライン冷凍機
Ｒ２ 冷凍機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械室には、外気導入口に連通する第一の流通路である外気通路と、還気取入口を介し空調対象室に連通する第二の流通路である還気通路と、前記外気通路及び前記還気通路に外気通路及び還気通路とは区画された混合部を介して連通すると共に、前記混合部と区画され且つ給気風路を介し空調対象室に連通する第三の流通路である給気通路とを備え、
室外には、雪を堆積した雪貯蔵部を備え、
前記還気通路には、前記還気取入口からの還気を水により断熱加湿する１段目加湿手段を設置し、前記給気通路には、外気導入口からの外気と還気取入口からの還気が混合した混合気を水により断熱加湿する２段目加湿手段と、前記雪貯蔵部からの雪冷水が有する冷熱を供給可能な冷熱媒を循環流路に流す冷熱供給手段に接続された冷却コイルである冷却手段と、給気通路内の混合気を給気風路を介して空調対象室に送給する給気手段とを設置し、前記外気通路には、混合気の温湿度状態を調整するための外気を搬送する風量調整が可能な外気送給手段を設置し、前記空調対象室には、室内空気の一部を排気するための排気手段を設置し、前記外気導入口には、外気と前記雪貯槽部の雪により冷却した雪冷外気とを切り換えて供給し得る外気切換手段を設置した
ことを特徴とする雪を用いた空調システム。
【請求項２】
前記冷却手段に接続される前記冷熱供給手段は、前記冷熱媒に対し、前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水の冷熱を熱交換器により、冷凍機により発生した冷熱を熱交換器により、それぞれ適宜伝熱させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項３】
１段目加湿手段の加湿量を還気取入口にて計測し演算された絶対湿度に応じて、外気送給手段の風量を混合部にて計測し演算されたエンタルピに応じて、２段目加湿手段の加湿量を給気風路にて計測し演算された絶対湿度に応じて、それぞれ制御する制御装置を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項４】
空調対象室へ給気風路内を送給される給気設定温湿度点のエンタルピと同エンタルピ線上にあり、且つ、給気風路内を送給される給気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を境界点として設定し、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点左側領域を２分し、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な１段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域を２分することで、少なくともＴ−Ｘａ空気線図上を前記境界点を頂点に持つ４つの領域に分けて、温湿度を測定し求めた外気の状態点が４つの領域の何れに含まれるかで運転モードを切り替える制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項５】
還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、１段目加湿手段はＯＦＦとし、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項６】
還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項７】
給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御し、１段目加湿手段はＯＦＦとし、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項８】
給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づいて外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて２段目加湿手段の加湿量を制御し、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項９】
前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水が有する冷熱の利用可能を判断して、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒への雪冷水が有する冷熱の供給を制御する雪冷水利用動作指令部を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項１０】
外気の状態点がＴ−Ｘａ空気線図上で請求項５乃至８の何れの場合にも当てはまらない場合では、雪冷外気を外気通路に供給する第１冷却と、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却と、冷熱が不足する場合に前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却とを行う最大負荷時対応指令部を有することを特徴とする雪を用いた空調システム。
【請求項１】
機械室には、外気導入口に連通する第一の流通路である外気通路と、還気取入口を介し空調対象室に連通する第二の流通路である還気通路と、前記外気通路及び前記還気通路に外気通路及び還気通路とは区画された混合部を介して連通すると共に、前記混合部と区画され且つ給気風路を介し空調対象室に連通する第三の流通路である給気通路とを備え、
室外には、雪を堆積した雪貯蔵部を備え、
前記還気通路には、前記還気取入口からの還気を水により断熱加湿する１段目加湿手段を設置し、前記給気通路には、外気導入口からの外気と還気取入口からの還気が混合した混合気を水により断熱加湿する２段目加湿手段と、前記雪貯蔵部からの雪冷水が有する冷熱を供給可能な冷熱媒を循環流路に流す冷熱供給手段に接続された冷却コイルである冷却手段と、給気通路内の混合気を給気風路を介して空調対象室に送給する給気手段とを設置し、前記外気通路には、混合気の温湿度状態を調整するための外気を搬送する風量調整が可能な外気送給手段を設置し、前記空調対象室には、室内空気の一部を排気するための排気手段を設置し、前記外気導入口には、外気と前記雪貯槽部の雪により冷却した雪冷外気とを切り換えて供給し得る外気切換手段を設置した
ことを特徴とする雪を用いた空調システム。
【請求項２】
前記冷却手段に接続される前記冷熱供給手段は、前記冷熱媒に対し、前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水の冷熱を熱交換器により、冷凍機により発生した冷熱を熱交換器により、それぞれ適宜伝熱させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項３】
１段目加湿手段の加湿量を還気取入口にて計測し演算された絶対湿度に応じて、外気送給手段の風量を混合部にて計測し演算されたエンタルピに応じて、２段目加湿手段の加湿量を給気風路にて計測し演算された絶対湿度に応じて、それぞれ制御する制御装置を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項４】
空調対象室へ給気風路内を送給される給気設定温湿度点のエンタルピと同エンタルピ線上にあり、且つ、給気風路内を送給される給気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を境界点として設定し、還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点左側領域を２分し、給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な１段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線により、Ｔ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域を２分することで、少なくともＴ−Ｘａ空気線図上を前記境界点を頂点に持つ４つの領域に分けて、温湿度を測定し求めた外気の状態点が４つの領域の何れに含まれるかで運転モードを切り替える制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項５】
還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、１段目加湿手段はＯＦＦとし、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項６】
還気設定温湿度点と前記境界点とを結んで境界点側に延長した直線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づき外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項７】
給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の上部領域に外気の状態点が含まれる場合には、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づき２段目加湿手段の加湿量を制御し、１段目加湿手段はＯＦＦとし、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項８】
給気及び還気の設定絶対湿度まで加湿可能な２段目加湿手段入口最小絶対湿度点を各乾球温度毎にＴ−Ｘａ空気線図上の境界点右側領域で結んだ曲線の下部領域に外気の状態点が含まれる場合には、還気取入口の還気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて１段目加湿手段の加湿量を制御し、混合部の空気温度測定値により求められたエンタルピに基づいて外気送給手段の風量を制御し、給気風路内の給気温湿度測定値により求められた絶対湿度に基づいて２段目加湿手段の加湿量を制御し、給気風路内の給気温度に基づき、前記冷熱媒が有し前記冷却手段へ供給される供給熱量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項９】
前記雪貯蔵部から外部に取り出した雪冷水が有する冷熱の利用可能を判断して、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒への雪冷水が有する冷熱の供給を制御する雪冷水利用動作指令部を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の雪を用いた空調システム。
【請求項１０】
外気の状態点がＴ−Ｘａ空気線図上で請求項５乃至８の何れの場合にも当てはまらない場合では、雪冷外気を外気通路に供給する第１冷却と、前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ雪冷水が有する冷熱を供給する第２冷却と、冷熱が不足する場合に前記冷熱供給手段の循環流路を流れる前記冷熱媒へ冷凍機が発生する冷熱を供給する第３冷却とを行う最大負荷時対応指令部を有することを特徴とする雪を用いた空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１４５２８９（Ｐ２０１２−１４５２８９Ａ）
【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２０１１−４９６６（Ｐ２０１１−４９６６）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００１８３４）三機工業株式会社 (316)
【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１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００１８３４）三機工業株式会社 (316)
【Ｆターム（参考）】
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