(57)【要約】【課題】本発明の課題は、温室空間の温湿度調整にかかるランニングコストを低減することができる空気調和システムを提供することにある。【解決手段】空気調和システム１０，１０ａは、複数の利用側熱交換器３２と温度検出手段Ｓｅ１と湿度検出手段Ｓｅ２と制御部７，７ａとを備える。複数の利用側熱交換器は、同一の空調対象空間Ｚ１に配備され、放熱器または吸熱器として機能する。温度検出手段は、空調対象空間内の温度を空間温度Ｔ１として検出する。湿度検出手段は、空調対象空間内の湿度を空間湿度Ｈ１として検出する。制御部は、空調対象空間を暖房する暖房運転を行う場合に、空間温度が目標温度Ｔｔに近づくように、かつ、空間湿度が目標湿度Ｈｔに近づくように、複数の利用側熱交換器の一部を少なくとも一時期に吸熱器として機能させ、一部以外の複数の利用側熱交換器を放熱器として機能させる温湿度制御を行う。【選択図】図１
2010002119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の空調対象空間（Ｚ１）に配備され、放熱器または吸熱器として機能する複数の利用側熱交換器（３２）と、
前記空調対象空間内の温度を空間温度（Ｔ１）として検出する温度検出手段（Ｓｅ１）と、
前記空調対象空間内の湿度を空間湿度（Ｈ１）として検出する湿度検出手段（Ｓｅ２）と、
前記空調対象空間を暖房する暖房運転を行う場合に、前記空間温度が目標温度に近づくように、かつ、前記空間湿度が目標湿度に近づくように、前記複数の利用側熱交換器の一部を少なくとも一時期に吸熱器として機能させ、前記一部以外の前記複数の利用側熱交換器を放熱器として機能させる温湿度制御を行う制御部（７，７ａ）と、
を備える空気調和システム（１０，１０ａ）。
【請求項２】
前記複数の利用側熱交換器は、少なくとも１台の熱源ユニット（２）に接続されてその冷媒系統を同一とし、その一部を放熱器として、前記一部以外を吸熱器として機能させることが可能な冷暖同時マルチ空気調和装置の利用側の熱交換器である、
請求項１に記載の空気調和システム（１０）。
【請求項３】
前記複数の利用側熱交換器は、一部の前記複数の熱交換器が第１熱源ユニットに接続される第１冷媒系統の利用側の熱交換器であり、前記一部以外の前記複数の利用側熱交換器が前記第１熱源ユニットとは異なる第２熱源ユニットに接続される前記第１冷媒系統とは異なる第２冷媒系統の利用側の熱交換器である、
請求項１に記載の空気調和システム（１０ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビニルハウスなどの園芸用の温室空間内の温湿度を調整する空気調和システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
園芸用の植物を栽培するビニルハウス内部などの温室空間の温湿度調整を行う場合に、その温室空間の湿度が１年を通して常に高くなるという理由から、夏季には冷房運転を行いながら除湿（冷房除湿）し、冬季には暖房運転を行いながら除湿（暖房除湿）する必要がある。このような場合に、従来では、冷房手段として空気調和装置（冷房除湿機）を利用しており、暖房手段として重油などの燃料が必要な例えばバーナなどを利用した温風暖房機を利用している（特許文献１参照）。特許文献１の技術では、冷房除湿には冷房除湿機（いわゆる空気調和装置の冷房運転）を利用しており、暖房除湿には温風暖房機により温度を上昇させることで結果的に相対湿度を下げる手法を利用している。また、暖房除湿としては、特許文献１のような温風暖房機と除湿機とを併用して行う場合もある。
【特許文献１】特開平８−３０８３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、暖房除湿として特許文献１のような温風暖房機を利用すると、燃料を必要とするため、近年の燃料コストが増大している傾向からランニングコストが多くかかるという問題がある。
【０００４】
本発明の課題は、温室空間の温湿度調整にかかるランニングコストを低減することができる空気調和システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る空気調和システムは、複数の利用側熱交換器と、温度検出手段と、湿度検出手段と、制御部とを備える。複数の利用側熱交換器は、同一の空調対象空間に配備され、放熱器または吸熱器として機能する。温度検出手段は、空調対象空間内の温度を空間温度として検出する。湿度検出手段は、空調対象空間内の湿度を空間湿度として検出する。制御部は、空調対象空間を暖房する暖房運転を行う場合に、空間温度が目標温度に近づくように、かつ、空間湿度が目標湿度に近づくように、複数の利用側熱交換器の一部を少なくとも一時期に吸熱器として機能させ、一部以外の複数の利用側熱交換器を放熱器として機能させる温湿度制御を行う。
【０００６】
本発明では、同一の空調対象空間に配備された、複数の熱交換器が空調対象空間を暖房する場合に、一部の熱交換器が少なくとも蒸発器として機能することにより温湿度の調整を行う。
【０００７】
したがって、暖房運転を行いつつ、蒸発器として機能する利用側熱交換器による除湿を行うことができる。これにより、燃料を必要とする機器を利用しなくとも、利用ユニットと熱源ユニットを含む空気調和装置を利用することのみで、暖房除湿を行うことができる。このため、燃料にかかるランニングコストを低減することができ、エネルギー消費を低減させることができる。
【０００８】
第２発明に係る空気調和システムは、第１発明に係る空気調和システムであって、複数の利用側熱交換器は、少なくとも１台の熱源ユニットに接続されてその冷媒系統を同一とし、その一部を放熱器として、一部以外を吸熱器として機能させることが可能な冷暖同時マルチ空気調和装置の利用側の熱交換器である。
【０００９】
本発明では、冷暖同時マルチ空気調和装置により、暖房運転を行いつつ除湿運転を行うことを実現している。
【００１０】
第３発明に係る空気調和システムは、第１発明に係る空気調和システムであって、複数の利用側熱交換器は、一部の複数の熱交換器が第１熱源ユニットに接続される第１冷媒系統の利用側の熱交換器であり、一部以外の複数の利用側熱交換器が第１熱源ユニットとは異なる第２熱源ユニットに接続される第１冷媒系統とは異なる第２冷媒系統の利用側の熱交換器である。
【００１１】
本発明では、複数系統の空気調和装置により暖房運転を行いつつ除湿運転を行うことを実現している。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明、第２発明、第３発明に係る空気調和システムでは、暖房運転を行いつつ、蒸発器として機能する利用側熱交換器による除湿を行うことができる。これにより、燃料を必要とする機器を利用しなくとも、利用ユニットと熱源ユニットを含む空気調和装置を利用することのみで、暖房除湿を行うことができる。このため、燃料にかかるランニングコストを低減することができ、エネルギー消費を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜空気調和システムの構成＞
本実施形態に係る空気調和システム１０は、ビニルハウス８などの内部の園芸用の空調対象空間としての温室空間Ｚ１の温度および湿度の調整（以下、温湿度制御とする）を行うことが可能であり、同一冷媒系統における複数の利用ユニットとしての複数の室内ユニット３の冷暖同時運転が可能な空気調和装置１からなる。この空気調和装置１は、主に、熱源ユニットとしての室外ユニット２と、複数の室内ユニット３（本実施形態ではＮ台とする）と、複数の接続ユニット４と、冷媒連絡配管５，６ａ，６ｂとを備えている。図１は、本実施形態に係る空気調和システムとしての空気調和装置１のビニルハウス８に対する配置図である。
【００１４】
（室内ユニット）
室内ユニット３は、液冷媒連絡配管５、ガス冷媒連絡配管としての吸入ガス冷媒連絡配管６ａおよび吐出ガス冷媒連絡配管６ｂ、および接続ユニット４を介して、室外ユニット２に接続されており、室外ユニット２との間で冷媒回路９を構成している。室内ユニット３は、主として、冷媒回路９の一部を構成しており、室内膨張弁３１と、利用側熱交換器としての室内熱交換器３２とを有している。
【００１５】
本実施形態において、室内膨張弁３１は、室内熱交換器３２へ流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室内熱交換器３２の液側に接続された電動膨張弁である。
【００１６】
本実施形態において、室内熱交換器３２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。なお、本実施形態において、室内熱交換器３２は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であってもよい。なお、室内熱交換器３２が蒸発器として機能する場合に、蒸発器として機能する室内熱交換器３２により熱交換された空気は、冷却されると同時に除湿も行われることになる。これは、水分を含んだ空気が冷却されることでほとんどの場合においてその露点を下回るため、蒸発器として機能している熱交換器２３，３１に空気に含まれた水分が凝縮水として取り除かれることになるためである。なお、図示しないが、室内ユニット３は、室内熱交換器３２と周囲空気（温室空間Ｚ１内部の空気）との熱交換を促進する室内ファンを有している。
【００１７】
また、室内ユニット３には、温室空間Ｚ１の温度を温室温度Ｔ１として検出する温室温度センサＳｅ１と、温室空間Ｚ１の湿度を温室湿度Ｈ１として検出する温室湿度センサＳｅ２とが設けられている。なお、温室温度センサＳｅ１および温室湿度センサＳｅ２は、室内ユニット３に限らずに、温室空間Ｚ１にそれぞれ単独で設けても良い。
【００１８】
（室外ユニット）
室外ユニット２は、主として、冷媒回路９の一部を構成しており、圧縮機２１と、三方切換弁２２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、高圧遮断弁２５とを有している。
【００１９】
圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータ（図示せず）によって駆動される容積式圧縮機である。
【００２０】
三方切換弁２２は、室外熱交換器２３を凝縮器として機能させる際（以下、凝縮運転状態とする）には圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを接続し、室外熱交換器２３を蒸発器として機能させる際（以下、蒸発運転状態とする）には圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側とを接続するように、冷媒回路９内における冷媒の流路を切り換えるための弁である。また、圧縮機２１の吐出側と三方切換弁２２との間には、吐出ガス冷媒連絡配管６ｂが接続されている。これにより、圧縮機２１において圧縮および吐出された高圧のガス冷媒を三方切換弁２２の切り換え動作に関係なく、室内ユニット３に供給できるようになっている。また、圧縮機２１の吸入側には、吸入ガス冷媒連絡配管６ａが接続されている。これにより、室内ユニット３から戻る低圧のガス冷媒を三方切換弁２２の切り換え動作に関係なく、圧縮機２１の吸入側に戻すことができるようになっている。
【００２１】
本実施形態において、室外熱交換器２３は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。なお、本実施形態において、室外熱交換器２３は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であってもよい。
【００２２】
本実施形態において、室外膨張弁２４は、冷媒回路９内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、冷房運転を行う際の冷媒回路９における冷媒の流れ方向において室外熱交換器２３の下流側であって室内膨張弁３１の上流側に配置された（本実施形態においては、室外熱交換器２３の液側に接続されている）電動膨張弁である。
【００２３】
また、高圧遮断弁２５は、圧縮機２１の吐出側と三方切換弁２２との間の位置と吐出ガス冷媒連絡配管６ｂとの間を結ぶ冷媒管に設けられており、必要に応じて、圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒を吐出ガス冷媒連絡配管６ｂに送るのを遮断することを可能にしている。本実施形態において、高圧遮断弁２５は、電磁弁である。なお、本実施形態においては、凝縮運転状態と蒸発運転状態とを切り換えるための機構として、三方切換弁２２を使用しているが、これに限定されるものではなく、四路切換弁や複数の電磁弁等で構成したものを使用してもよい。
【００２４】
また、室外ユニット２には、外部空間Ｚ２の温度を外気温度Ｔ２として検出する外気温度センサＳｅ３が設けられている。なお、外気温度センサＳｅ３は、室外ユニット２に限らずに、外部空間Ｚ２に単独で設けても良い。
【００２５】
（接続ユニット）
また、室内ユニット３は、室内熱交換器３２のガス側が接続ユニット４を介して吸入ガス冷媒連絡配管６ａおよび吐出ガス冷媒連絡配管６ｂに切り換え可能に接続されている。接続ユニット４は、主として、冷暖切換弁４１を備えている。冷暖切換弁４１は、室内ユニット３が冷房運転を行う場合には室内ユニット３の室内熱交換器３２のガス側と吸入ガス冷媒連絡配管６ａとを接続する状態（以下、冷房運転状態とする）と、室内ユニット３が暖房運転を行う場合には室内ユニット３の室内熱交換器３２のガス側と吐出ガス冷媒連絡配管６ｂとを接続する状態（以下、暖房運転状態とする）との切り換えを行う切換機構として機能する弁である。なお、本実施形態においては、冷房運転状態と暖房運転状態とを切り換えるための機構として、三方切換弁からなる冷暖切換弁４１を使用しているが、これに限定されるものではなく、四路切換弁や複数の電磁弁等で構成したものを使用してもよい。
【００２６】
（制御部）
本実施形態において、制御部７は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェースなどを有するマイクロコンピュータを用いて構成される。また、制御部７は、図３に示されるように、各種センサＳｅ１，Ｓｅ２，Ｓｅ３の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号などに基づいて各種機器および弁２１，２２，Ｄ１，Ｄ２を制御することができるように接続されている。また、本実施形態において、制御部７は、室外ユニット２に設けられている。なお、制御部７は、室外ユニット２に限らず、室内ユニット３に設けても構わないし、接続ユニット４に設けても構わないし、外部に独立して設けても構わないし、室外ユニット２と室内ユニット３と接続ユニット４とにそれぞれ制御部を設けてそのすべてを接続したものを制御部７として機能させても構わない。
【００２７】
このような空気調和装置１の構成により、室内ユニット３は、例えば、一部の室内ユニット３を冷房運転しつつ、それ以外の室内ユニット３を暖房運転する等の、いわゆる、冷暖同時運転を行うことが可能になっている。
【００２８】
＜温湿度制御＞
本実施形態においては、空気調和システム１０は、ビニルハウス８の温室空間Ｚ１の温室温度Ｔ１と温室湿度Ｈ１とを適当な目標値（目標温度Ｔｔおよび目標湿度Ｈｔ）に制御する温湿度制御を行っている。なお、目標温度Ｔｔおよび目標湿度Ｈｔは園芸される植物やその成長過程によって最適な値が設定される。本実施形態において、ビニルハウス８は園芸用に利用され、例えば水耕栽培などに利用される場合には、基本的にビニルハウス８の温室空間Ｚ１において水を噴霧している状態であるために温室空間Ｚ１内部の湿度は高くなる（例えば、相対湿度が８５〜９０％ほどになる）。したがって、暖房運転を行う場合でも、湿度は十分にあるため除湿運転を行うことにより湿度の調整を行っている。本実施形態において、空気調和システム１０では、冬季には、暖房運転状態において除湿運転が行われる暖房除湿制御が行われ、夏季には、冷房運転状態において除湿運転が行われる冷房除湿制御が行われる。すなわち、温湿度制御には、暖房除湿制御と冷房除湿制御とがある。空気調和システム１０では、外気温度Ｔ２に基づいて夏季であるか冬季であるかの判定を行っている。なお、一般的に冬季および夏季以外の期間である中間期においては、上述した冬季であるか夏季であるかの判定を行い、その判定された結果に基づいた制御が行われることになる。
【００２９】
（暖房除湿制御）
暖房除湿制御では、前提として、目標温度ＴｔになるようにＮ台全部の室内ユニット３の暖房運転が行われている。この暖房運転では、基本的には、目標温度Ｔｔと温室温度Ｔ１とに基づいて、その都度、圧縮機を停止するサーモオフ制御により、温室空間Ｚ１の温室温度Ｔ１を目標温度Ｔｔに近づける制御が行われている。そして、この暖房運転が行われている状態で、まず、制御部７が、温室湿度Ｈ１が目標湿度Ｈｔを超えているか否かを、判定する。温室湿度Ｈ１が目標湿度Ｈｔを超えていると制御部７が判定した場合には、Ｎ台のうちのａ台の室内ユニット３の冷房運転を行う。これにより、冷房運転が行われている室内ユニット３に属する室内熱交換器３２を蒸発器として機能させることができ、温室空間Ｚ１の除湿を行うことができる。このように、本実施形態においては、（Ｎ−ａ）台の室内ユニット３の暖房運転を行いつつ、ａ台の室内ユニット３の冷房運転を行うことにより、暖房除湿制御を実現している。
【００３０】
（冷房除湿制御）
冷房除湿制御では、暖房除湿制御と同様に、前提として、目標温度ＴｔになるようにＮ台全部の室内ユニット３の冷房運転が行われている。この冷房運転では、暖房運転と同様に基本的には、目標温度Ｔｔと温室温度Ｔ１とに基づいて、その都度、圧縮機を停止するサーモオフ制御により、温室空間Ｚ１の温室温度Ｔ１を目標温度Ｔｔに近づける制御が行われている。そして、この冷房運転が行われている状態で、まず、制御部７が、温室湿度Ｈ１が目標湿度Ｈｔを超えているか否かを、判定する。温室湿度Ｈ１が目標湿度Ｈｔを超えていると制御部７が判定した場合には、Ｎ台のうちのｂ台の室内ユニット３の暖房運転を行う。これにより、温室空間Ｚ１に擬似的な熱負荷を与えることができ、冷房運転を行っている残りの（Ｎ−ｂ）台の室内ユニット３がサーモオフ制御となる回数を減らすことができる。したがって、すべての室内ユニットを温室空間Ｚ１の除湿を行うことができる。このように、本実施形態においては、（Ｎ−ｂ）台の室内ユニット３の冷房運転を行いつつ、ｂ台の室内ユニット３の暖房運転を行うことにより、冷房除湿制御を実現している。
【００３１】
＜特徴＞
（１）
本実施形態では、冷暖同時運転が可能な冷暖同時マルチ空気調和装置である空気調和装置１を採用して、同一の空調対象空間である温室空間Ｚ１に複数の室内熱交換器３２を有する室内ユニット３を配備している。そして、この空気調和装置１が温室空間Ｚ１を暖房する場合に、例えば、温室湿度Ｈ１が目標湿度Ｈｔを超えた場合に（Ｎ−ａ）台の室内ユニット３の暖房運転を行いつつ、ａ台の室内ユニット３の冷房運転を行う暖房除湿制御を行うことにより、温室空間Ｚ１の温湿度を調整している。
【００３２】
したがって、暖房運転を行いつつ、蒸発器として機能するａ台の室内ユニット３に属する室内熱交換器３２による除湿を行うことができる。これにより、燃料を必要とする機器を利用しなくとも、空気調和装置１を利用することのみで、暖房除湿を行うことができる。このため、燃料にかかるランニングコストを低減することができ、エネルギー消費を低減させることができる。
【００３３】
＜変形例＞
（１）
上記実施形態では、空気調和装置１として冷暖同時運転が可能な冷暖同時マルチ空気調和装置が採用されているが、これに限らない。
【００３４】
例えば図４に示すように、１台の室外ユニット２ａと１台の室内ユニット３ａとが冷媒連絡配管５ａによる接続されて１つの冷媒系統を構成するペア型の空気調和装置１ａをＮ台設けることによりビニルハウス８内の温室空間に室内ユニット３ａをＮ台設置して空気調和システム１０ａを構成し、温湿度制御を実現しても構わない。なお、この場合に、Ｎ台の空気調和装置１ａのうちの１台の室外ユニット２ａに制御部７ａを設けて親機とし、残りの（Ｎ−１）台の空気調和装置１ａと制御線により接続されることになる。そして、制御部７ａが、各空気調和装置１ａを制御することにより温湿度制御を実現することになる。
【００３５】
（２）
上記実施形態では、暖房運転に空気調和装置１のみを利用しているが、これに限らず、暖房能力が不足時に備えて例えば燃料が必要な補助暖房装置を設けても構わない。
【００３６】
この場合であっても、本発明においては、補助暖房装置は、暖房能力が不足したときのみに利用されるため、燃料の消費を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る空気調和システムは、ランニングコストを低減させるという効果を奏し、ビニルハウスなどの園芸用の温室空間内の温湿度を調整する空気調和システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和システムの概略構成図。
【図２】冷媒回路の概略図。
【図３】空気調和システムの制御ブロック図。
【図４】変形例（１）に係る空気調和システムの概略構成図。
【符号の説明】
【００３９】
２          室外ユニット（熱源ユニット）
７，７ａ    制御部
１０，１０ａ  空気調和システム
３２          室内熱交換器（複数の利用側熱交換器）
Ｈ１          温室湿度（空間湿度）
Ｈｔ          目標湿度
Ｔ１          温室温度（空間温度）
Ｔｔ          目標温度
Ｓｅ１        温室温度センサ（温度検出手段）
Ｓｅ２        温室湿度センサ（湿度検出手段）
Ｚ１          温室空間（空調対象空間）
【図１】
2010002119.tif 000003
【図２】
2010002119.tif 000004
【図３】
2010002119.tif 000005
【図４】
2010002119.tif 000006