(57)【要約】 【課題】外気導入運転と還気循環運転とを比較的容易に切換えることができるデシカント式調湿装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】デシカント式調湿装置(1)は、給気流路(6)の外気(OA)に接触して外気中の水分を吸着し且つ排気流路(7)の還気(RA)に放湿して再生する乾燥剤を備えたデシカントロータ又はデシカントユニット(2,20)と、還気を予熱する再生用加熱器(8)とを有する。調湿装置は、流路切換装置(10)を外気導入路(OD)及び室内空気導出路(RD)に設け又は介装した構成を有する。流路切換装置は、外気を除湿して室内空間(RM)に供給し且つ還気で乾燥剤を再生する外気導入運転と、還気を除湿して室内空間に供給し且つ外気で乾燥剤を再生する還気循環運転とを選択的に切換える。【選択図】図１
2018173255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気導入路によって取込んだ外気を室内空間に供給するための給気流路と、室内空気導出路によって室内空間から導出した還気を排気するための排気流路と、前記給気流路の外気に接触して外気中の水分を吸着し且つ前記排気流路の還気に放湿して再生する乾燥剤を備えたデシカントロータ又はデシカントユニットと、前記乾燥剤に接触する還気を予熱する再生用加熱器とを有するデシカント式調湿装置において、
前記外気を除湿して室内空間に供給し且つ予熱後の前記還気で前記乾燥剤を再生する外気導入運転と、前記還気を除湿して室内空間に供給し且つ予熱後の前記外気で前記乾燥剤を再生する還気循環運転とを選択的に切換えるために、前記給気流路に前記外気を導入し且つ前記還気を前記排気流路に導入する第１位置と、前記給気流路に前記還気を導入し且つ前記外気を前記排気流路に導入する第２位置とに選択的に切換可能な流路切換装置を前記外気導入路及び室内空気導出路に設け又は介装したことを特徴とするデシカント式調湿装置。
【請求項２】
前記流路切換装置は、単数の四方弁、少なくとも２体の三方弁、或いは、少なくとも４体の開閉弁と、室内環境を制御する制御系の制御下に各弁の弁体位置を切換える弁体駆動装置とを備え、前記流路切換装置は、前記外気導入路を前記排気流路又は前記給気流路のいずれか一方に選択的に連通させる弁装置内流路と、前記室内空気導出路を前記排気流路又は前記給気流路のいずれか一方に選択的に連通させる弁装置内流路とを有することを特徴とする請求項１に記載のデシカント式調湿装置。
【請求項３】
前記還気が保有する顕熱及び／又は潜熱を前記外気に伝熱して排熱回収する全熱交換器又は顕熱交換器と、前記流路切換装置の第２位置において全熱交換器又は顕熱交換器の熱交換作用を実質的に無効にするためのパイパス流路、或いは、全熱交換器又は顕熱交換器の回転制御手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のデシカント式調湿装置。
【請求項４】
前記全熱交換器又は顕熱交換器と前記デシカントロータ又はデシカントユニットとの間の前記給気流路、或いは、該デシカントロータ又はデシカントユニットの給気方向下流側の前記給気流路には、前記外気を冷却する冷却器が配置され、前記デシカントロータ又はデシカントユニットの給気方向下流側の前記給気流路には、前記外気を加湿する加湿器が配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデシカント式調湿装置。
【請求項５】
前記流路切換装置の切換位置を判定すべく、空調システムの運転状態又は建物の運用状態の情報を建物の中央監視システムより取得し、室内空気の二酸化炭素濃度を室内環境検出器より取得し、或いは、外界雰囲気の温度及び／又は湿度を示す外気検出器の情報を取得する制御装置を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデシカント式調湿装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載されたデシカント式調湿装置を有する空調システムであって、
前記調湿装置によって調温・調湿した外気を室内空間に吹出す給気口と、室内空間の二酸化炭素濃度を検知する室内環境検出器と、外界雰囲気の温度及び／又は湿度を検知する外気検出器と、室内空気の温度を調節する個別空調設備又は個別空調装置と、空調システムの運転形態及び運転時間を制御する中央監視システムとを有することを特徴とする空調システム。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載されたデシカント式調湿装置の制御方法であって、
空調立上げ時又は空調システム起動時のウォームアップ運転の時間帯、在室人数が比較的少ない時間帯、或いは、比較的少量の新鮮外気を室内に供給すれば良い条件の時間帯を建物の中央監視システムの情報より判定し、室内環境検出器より取得した情報で室内空間の二酸化炭素濃度を判定し、或いは、外界雰囲気の温度及び／又は湿度を示す外気検出器の情報より、外気導入を遮断すべき運転条件を判定し、
この判定結果に基づいて前記流路切換装置の位置を制御することを特徴とするデシカント式調湿装置の制御方法。
【請求項８】
前記室内空間の二酸化炭素濃度が所定値を超えるとき、前記流路切換装置を第１位置に保持し、或いは、第２位置から第１位置に強制的に切換えることを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載された制御方法を適用した空調システムの制御方法又は運転方法であって、
前記調湿装置によって調温・調湿した外気を室内空間に供給し且つ室内空気の温度を個別空調設備又は個別空調装置によって調節する外気導入運転と、外気の室内導入を遮断し且つ室内空気の温度を個別空調設備又は個別空調装置によって調節する還気循環運転とを前記流路切換装置の切換制御に相応して選択的に実行することを特徴とする空調システムの制御方法又は運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デシカント式調湿装置及びその制御方法に関するものであり、より詳細には、室内空間に給送すべき外気を乾燥剤によって除湿し且つ還気によって乾燥剤を再生する外気導入運転と、乾燥剤によって還気を除湿し且つ外気によって乾燥剤を再生する還気循環運転とを選択的に実行するデシカント式調湿装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空調システムの新鮮外気導入系を構成する調湿装置、除湿装置又は減湿装置（以下、「調湿装置」という。）として、外気を過冷却して外気中の水分を凝縮する冷却除湿方式の調湿装置と、塩化リチウム、シリカゲル、ゼオライト、高分子収着剤等の乾燥剤（デシカント剤）によって外気中の水分を吸着又は収着（以下、「吸着」という。）するデシカント方式の調湿装置（以下、「デシカント式調湿装置」という。）とが知られている。いずれの方式の調湿装置も、外気を除湿又は減湿する外調機又は外気処理装置として機能する。
【０００３】
一般に、冷却除湿方式の調湿装置は、外気を過冷却して顕熱及び潜熱を一体処理又は同時処理することにより、外気を除湿又は減湿（以下、「除湿」という。）する。他方、デシカント式調湿装置は、外気中の水分を乾燥剤で吸着して外気を除湿した後、外気の温度を顕熱交換器、冷温水コイル等により調温し、従って、外気の顕熱及び潜熱を分離処理又は個別処理する。このように、冷却除湿方式及びデシカント方式は、顕熱及び潜熱を一体処理するか、分離処理するかという点において基本的に相違するが、外気の顕熱及び潜熱を分離処理するデシカント式調湿装置は、熱エネルギーの効率的利用や、室内環境制御の制御性等の観点において冷却除湿方式の調湿装置よりも有利であると考えられている。
【０００４】
デシカント式調湿装置として、空気流の方向と平行な回転中心軸線を中心に連続的又は間欠的に回転して給気及び排気に交互に接触する回転式のデシカントロータと、空気流の方向と直交する回転中心軸線を中心に回動して乾燥剤を給気及び排気に交互に接触せしめる交互切換式又は交番切換式のデシカントブロック（以下、「交互切換式デシカントブロック」という。）とが知られている。回転式のデシカントロータを備えたデシカント式調湿装置は、例えば、特許文献１（特開2003-74906号公報）に記載されており、交互切換式のデシカントブロックを備えたデシカント式調湿装置は、例えば、特許文献２（特開2001-46830号公報）に記載されている。
【０００５】
一般に、デシカントロータ及びデシカントブロックは、乾燥剤を担持したハニカムコアを有し、空気を流通可能な多数の狭小流路（以下、「ハニカム流路」という。）がハニカムコアによって形成される。冷房除湿時には、除湿側空気（外気）に接触して空気中の水分を吸着する乾燥剤の吸湿作用と、再生側空気（室内空気の還気）に接触して水分を脱着（放湿）する乾燥剤の放湿作用とが、交互に生じる。除湿量は、除湿側空気及び再生側空気の相対温度差が拡大するほど増大するので、普通は、空調熱源、建物又は施設の排熱、或いは、太陽熱等を利用した温水コイル等の再生用加熱器又は再生用ヒータ（以下、「再生用加熱器」という。）が再生側空気の流路に配置される。再生用加熱器は、再生側空気を予熱し、予熱後の空気は、デシカントロータ又は交互切換式デシカントブロックに供給される。
【０００６】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、デシカントロータを有するデシカント式調湿装置の基本構成を概念的に示すシステム構成図及び部分断面図である。デシカントロータを備えた従来のデシカント式調湿装置の基本構成について、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）を参照して説明する。
【０００７】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すデシカント式調湿装置は、デシカントロータＤＲ、排気ファンＥＦ及び給気ファンＳＦを備えるとともに、隔壁Ｗによって分離・区画された給気流路ＳＰ及び排気流路ＥＰを有する。デシカントロータＤＲは、乾燥剤を担持したハニカム構造の除湿ロータからなり、給気流路ＳＰ及び排気流路ＥＰに跨がって配置される。大気条件の外気ＯＡが、給気ファンＳＦの給気圧力下にデシカントロータＤＲの下半部ハニカム流路を流通又は通過する。デシカントロータＤＲの乾燥剤は外気中の水分を吸着し、外気ＯＡを除湿する。除湿後の外気ＯＡは、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに給送される。他方、室内空間ＲＭの空気は、還気ＲＡとして排気ファンＥＦの吸引圧力下に再生用加熱器ＨＥに伝熱接触して加熱（予熱）された後、デシカントロータＤＲの上半部ハニカム流路を流通又は通過する。デシカントロータＤＲの乾燥剤は、比較的高温且つ低湿の還気ＲＡに接触して放湿し、湿度上昇した還気ＲＡは、排気ＥＡとして系外（屋外環境等）に排気される。デシカントロータＤＲは、流路方向と平行な回転中心軸線Ｘ−Ｘを中心に一定方向に回転し、除湿後の外気ＯＡを給気ＳＡとして持続的又は継続的に室内空間ＲＭに供給する。なお、通常は、給気温度（室内吹出し温度）を調節する冷温水コイル等（図示せず）が給気流路ＳＰに配設されるとともに、室内負荷を処理する冷却コイルやファンコイルユニット等の個別冷房手段（図示せず）が、給気系ダクトや、室内空間等の適所に配設される。また、多くのデシカント式調湿装置は、このような夏期の除湿運転を実行し得るだけではなく、適当な設計変更や付加的機器の配設等により、冬季の加湿運転を実行することができるが、加湿運転についての説明は、省略する。
【０００８】
このようなデシカント式調湿装置は、前述のとおり、室内空間ＲＭに供給すべき外気ＯＡを除湿する外調機又は外気処理装置として機能するが、外界環境が極めて高温多湿の状態である場合や、急激な外気環境の変化（外乱）によって外気ＯＡの湿度が急激に上昇した場合等には、室内空間ＲＭの湿度を所望の如く制御し難く、例えば、室内空間ＲＭの湿度が大きく変動し、或いは、目標湿度を超えて大きく上昇する状態が過渡的に生じ得る。
【０００９】
特許文献３及び４（特開2005-315545号公報及び特開2006-317076号公報）には、外気導入を遮断して還気を室内に再循環する方式のデシカント式調湿装置が記載されている。特許文献３及び４に記載されたデシカント調湿装置の還気循環形態が図１７（Ｃ）に示されている。
【００１０】
図１７（Ｃ）に示す如く、デシカントロータＤＲは、その回転中心軸線を鉛直方向に向けた水平姿勢に位置決めされる。還気ＲＡの流路は給気ＳＡの流路に連通し、外気ＯＡの流路は排気ＥＡの流路に連通する。このような流路構成においては、外気ＯＡを加熱する再生用加熱器ＨＥ’（破線で示す）が外気導入路に付加的に配設される。デシカントロータＤＲは、還気ＲＡ中の水分を吸着して還気ＲＡを除湿するとともに、加熱後の外気ＯＡに放湿して再生する。除湿後の還気ＲＡは、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに給送されるので、デシカント式調湿装置は、外気導入を完全に遮断した還気循環形態で運転される。
【００１１】
他方、交互切換式デシカントブロックを備えた前述のデシカント式調湿装置においては、調湿装置は、特許文献２に記載される如く、第１及び第２デシカントブロックを備えたデシカントユニットを有し、各デシカントブロックは、空気流の方向と直交する水平な回転中心軸線廻りに９０度の位相差を有する。第１及び第２デシカントブロックは、交互に給気流路又は排気流路に連通する。デシカントユニットは、第１デシカントブロックのハニカム流路が給気流路に連通し且つ第２デシカントブロックのハニカム流路が排気流路に連通する第１位置と、第２デシカントブロックのハニカム流路が給気流路に連通し且つ第１デシカントブロックのハニカム流路が排気流路に連通する第２位置とに交互に切り換えられる。この形式のデシカント式調湿装置は、本出願人等の出願に係る特開2016-40506号公報（特許文献５）にも記載されている。なお、この形式のデシカント式調湿装置の構成については、後述する本発明の実施形態（図１０〜図１２）において詳細に説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2003-74906号公報
【特許文献２】特開2001-46830号公報
【特許文献３】特開2005-315545号公報
【特許文献４】特開2006-317076号公報
【特許文献５】特開2016-40506号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
外界環境が極めて高温多湿の状態である場合や、急激な外気環境の変化（外乱）によって外気の湿度が急激に上昇した場合等には、デシカント式調湿装置の外気負荷が大きく変動するので、外気導入を遮断した還気循環の形態で過渡的にデシカント式調湿装置を運転することが望ましいと考えられる。前述の特許文献３及び４に記載されたデシカント式調湿装置は、前述の如く、外気導入を遮断した還気循環の形態で運転することができるので、外界環境の影響を受けない安定した湿度制御を実行し得ると考えられる。しかしながら、特許文献３及び４のデシカント式調湿装置は、乾燥剤によって外気を除湿し且つ予熱後の還気によって乾燥剤を再生する外気導入運転と、乾燥剤によって還気を除湿し且つ予熱後の外気によって乾燥剤を再生する還気循環運転とを容易に切換え可能な構成を備えていない。
【００１４】
また、特許文献３及び４に記載されたデシカント式調湿装置は、デシカントロータを垂直位置及び水平位置に全体的に回動する機構又は構造を有し、しかも、デシカントロータの位置の切替に相応した流路方向及び流路構成等の変更を要するので、調湿装置の機構、配管系及び制御系の構造又は構成が複雑化するばかりでなく、初期費及び維持管理費等が高額化するという問題が生じる。
【００１５】
他方、前述の交互切換式デシカントブロックを備えたデシカント式調湿装置（特許文献２及び５）は、室内空気を再生用空気として排気し且つ除湿後の外気を室内空間に給送する外気導入運転において、外界環境の湿度上昇時や外乱時等に外気導入を過渡的に遮断した状態で室内環境の湿度制御を実行可能な構成及び機能を備えていない。
【００１６】
また、デシカント式調湿装置を外調機又は外気処理装置として用いた従来の空調システムでは、空調立上げ時又は空調システム起動時のウォームアップ運転の時間帯、在室人数が比較的少ない時間帯、或いは、比較的少量の新鮮外気を室内に供給すれば良い条件の時間帯等においても、デシカント式調湿装置は、定常運転時の条件に従って比較的多量の調湿・調温外気を室内空間に給気するので、外気負荷処理のために熱エネルギーが過剰に消費される。
【００１７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、室内空間に給送すべき外気を乾燥剤によって除湿し且つ予熱後の還気によって乾燥剤を再生する外気導入運転と、乾燥剤によって還気を除湿し且つ予熱後の外気によって乾燥剤を再生する還気循環運転とを選択的に実行することができ、しかも、外気導入運転と還気循環運転とを比較的容易に切換えることができるデシカント式調湿装置及びその制御方法を提供することにある。
【００１８】
本発明は又、このようなデシカント式調湿装置を備えた空調システム及びその制御方法又は運転方法において、空調システムの運転形態又は運転時期や、室内空間の空気質と関連してデシカント式調湿装置の運転形態を変更し、これにより、空調システムの外気負荷を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記目的を達成すべく、外気導入路によって取込んだ外気を室内空間に供給するための給気流路と、室内空気導出路によって室内空間から導出した還気を排気するための排気流路と、前記給気流路の外気に接触して外気中の水分を吸着し且つ前記排気流路の還気に放湿して再生する乾燥剤を備えたデシカントロータ又はデシカントユニットと、前記乾燥剤に接触する還気を予熱する再生用加熱器とを有するデシカント式調湿装置において、
前記外気を除湿して室内空間に供給し且つ予熱後の前記還気で前記乾燥剤を再生する外気導入運転と、前記還気を除湿して室内空間に供給し且つ予熱後の前記外気で前記乾燥剤を再生する還気循環運転とを選択的に切換えるために、前記給気流路に前記外気を導入し且つ前記還気を前記排気流路に導入する第１位置と、前記給気流路に前記還気を導入し且つ前記外気を前記排気流路に導入する第２位置とに選択的に切換可能な流路切換装置を前記外気導入路及び室内空気導出路に設け又は介装したことを特徴とするデシカント式調湿装置を提供する。
【００２０】
本発明の上記構成によれば、デシカント式調湿装置は、流路切換装置を第１位置に保持することにより、除湿後の外気を室内空間に供給して室内空間を調湿する外気導入形態で稼働し、流路切換装置を第２位置に切換えることにより、外気の室内供給を遮断し、除湿後の還気を室内空間に再循環して室内空間を調湿する還気循環形態で稼働する。デシカントロータ又はデシカントユニットは、外気導入形態の運転において外気を除湿し且つ予熱後の還気によって再生され、還気循環運転において還気を除湿し且つ予熱後の外気によって再生される。従って、デシカント式調湿装置は、流路切換装置の切換制御によって外気導入運転及び還気循環運転を容易に切換えることができる。
【００２１】
本発明は又、このような構成を有するデシカント式調湿装置の制御方法であって、
空調立上げ時又は空調システム起動時のウォームアップ運転の時間帯、在室人数が比較的少ない時間帯、或いは、比較的少量の新鮮外気を室内に供給すれば良い条件の時間帯を建物の中央監視システムの情報より判定し、室内環境検出器より取得した情報で室内空間の二酸化炭素濃度を判定し、或いは、外界雰囲気の温度及び／又は湿度を示す外気検出器の情報より、外気導入を遮断すべき運転条件を判定し、
この判定結果に基づいて前記流路切換装置の位置を制御することを特徴とするデシカント式調湿装置の制御方法を提供する。
【００２２】
本発明の上記構成によれば、デシカント式調湿装置は、室内の空気質維持のための換気（新鮮外気の取込み）を要しない運転時期に外気導入を遮断し、或いは、外界の気象条件の変化に起因した極端な外気負荷増大を回避すべく外気導入を遮断し、これにより、外気負荷処理のための熱エネルギー消費量を削減することができる。
【００２３】
好適には、上記流路切換装置は、単数の四方弁又は四方弁形式のダンパ（以下、「四方弁」という。）、少なくとも２体の三方弁又は三方弁形式のダンパ（以下、「三方弁」という。）、或いは、少なくとも４体の開閉弁又は開閉弁形式のダンパ（以下、「開閉弁」という。）と、室内環境を制御する制御系の制御下に各弁の弁体位置を切換える弁体駆動装置とを備える。流路切換装置は、外気導入路を排気流路又は給気流路のいずれか一方に選択的に連通させる弁装置内流路と、室内空気導出路を排気流路又は給気流路のいずれか一方に選択的に連通させる弁装置内流路とを有する。
【００２４】
好ましくは、デシカント式調湿装置は、流路切換装置の切換位置を判定すべく、空調システムの運転状態又は建物の運用状態の情報を建物の中央監視システムより取得し、室内空気の二酸化炭素濃度を室内環境検出器より取得し、或いは、外界雰囲気の温度及び／又は湿度を示す外気検出器の情報を取得する制御装置を有する。制御装置は、これらの情報に基づいて所定の条件で流路切換装置を切換え制御し、外気導入運転を還気循環運転に切換えるが、室内空間の二酸化炭素濃度が所定値を超える場合、流路切換装置を第１位置に保持して外気導入運転を維持し、或いは、還気循環運転時に二酸化炭素濃度が所定値を超えると、流路切換装置を強制的に第１位置に切換え、外気導入運転に移行する。これにより、還気循環運転に起因した室内環境の悪化を防止することができる。
【００２５】
更に好ましくは、デシカント式調湿装置は、還気が保有する顕熱及び／又は潜熱を外気に伝熱して排熱回収する全熱交換器又は顕熱交換器を備えるとともに、給気、還気又は外気が全熱交換器又は顕熱交換器を迂回するためのパイパス流路、或いは、全熱交換器又は顕熱交換器の回転を過渡的に停止する回転制御手段を有する。バイパス流路は、流路切換装置の第２位置において全熱交換器又は顕熱交換器の熱交換作用を実質的に無効にするように給気、還気又は外気を迂回させ、回転制御手段は、全熱交換器又は顕熱交換器の回転を過渡的に停止するように全熱交換器又は顕熱交換器の駆動部又は駆動装置を制御する。好適には、全熱交換器又は顕熱交換器とデシカントロータ又はデシカントユニットとの間の給気流路、或いは、デシカントロータ又はデシカントユニットの給気方向下流側の給気流路には、外気を冷却する冷却器が配置され、デシカントロータ又はデシカントユニットの給気方向下流側の前記給気流路には、外気を加湿する加湿器が配置される。
【００２６】
他の観点より、本発明は、上記構成のデシカント式調湿装置を有する空調システムであって、
前記調湿装置によって調温・調湿した外気を室内空間に吹出す給気口と、室内空間の二酸化炭素濃度を検知する室内環境検出器と、外界雰囲気の温度及び／又は湿度を検知する外気検出器と、室内空気の温度を調節する個別空調設備又は個別空調装置と、空調システムの運転形態及び運転時間を制御する中央監視システムとを有することを特徴とする空調システムを提供する。
【００２７】
本発明は又、上記構成の制御方法を適用した空調システムの制御方法又は運転方法であって、
前記調湿装置によって調温・調湿した外気を室内空間に供給し且つ室内空気の温度を個別空調設備又は個別空調装置によって調節する外気導入運転と、外気の室内導入を遮断し且つ室内空気の温度を個別空調設備又は個別空調装置によって調節する還気循環運転とを前記流路切換装置の切換制御に相応して選択的に実行することを特徴とする空調システムの制御方法又は運転方法を提供する。
【００２８】
このような空調システム、或いは、その制御方法又は運転方法によれば、空調立上げ時又は空調システム起動時のウォームアップ運転の時間帯、在室人数が比較的少ない時間帯、或いは、比較的少量の新鮮外気を室内に供給すれば良い条件の時間帯等には、還気循環運転により外気負荷を軽減し、外気負荷処理のための熱エネルギーの損失を抑制することができる。
【００２９】
好ましくは、空調システムは、室内空間の二酸化炭素濃度が所定値を超える場合、流路切換装置を第１位置に保持して外気導入運転を維持し、或いは、還気循環運転時に二酸化炭素濃度が所定値を超えると、流路切換装置を強制的に第１位置に切換え、外気導入運転に移行する。これにより、還気循環運転に起因した室内環境の悪化を防止することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のデシカント式調湿装置及びその制御方法によれば、室内空間に給送すべき外気を乾燥剤によって除湿し且つ予熱後の還気によって乾燥剤を再生する外気導入運転と、乾燥剤によって還気を除湿し且つ予熱後の外気によって乾燥剤を再生する還気循環運転とを選択的に実行することができ、しかも、外気導入運転と還気循環運転とを比較的容易に切換えることができる。
【００３１】
また、本発明の空調システム及びその制御方法又は運転方法によれば、このようなデシカント式調湿装置を備えた空調システム及びその制御方法において、空調システムの運転形態又は運転時期や、室内空間の空気質と関連してデシカント式調湿装置の運転形態を変更し、これにより、空調システムの外気負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の好適な実施形態に係るデシカント式調湿装置の構成を概念的に示すシステム構成図であり、図１（Ｂ）は、デシカントロータ部分の縦断面図であり、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）は、図１（Ａ）に示す流路切換装置の変形例を示す流路構成図である。図１には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。
【図２】図２（Ａ）は、図１に示すデシカント式調湿装置を還気循環運転時の状態で示すシステム構成図であり、図２（Ｂ）は、デシカントロータ部分の縦断面図であり、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）は、図２（Ａ）に示す流路切換装置の変形例を示す流路構成図である。
【図３】図３は、デシカント式調湿装置の制御ユニットによる流路切換装置の制御態様を概略的に示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の他の好適な実施形態に係るデシカント式調湿装置の構成を概念的に示すシステム構成図であり、図４には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。
【図５】図５は、図４に示すデシカント式調湿装置を還気循環運転時の状態で示すシステム構成図である。
【図６】図６は、図４及び図５に示す実施形態の変形例に係るデシカント式調湿装置の構成を概念的に示すシステム構成図であり、図６には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。
【図７】図７は、図６に示すデシカント式調湿装置を還気循環運転時の状態で示すシステム構成図である。
【図８】図８は、図６及び図７に示すデシカント式調湿装置の変形例を示すシステム構成図である。図８には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。
【図９】図９は、図８に示すデシカント式調湿装置を還気循環運転時の状態で示すシステム構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の更に他の好適な実施形態に係るデシカント式調湿装置の基本構成を概念的に示すシステム構成図である。図８には、デシカント式調湿装置の外気導入運転の形態が示されている。
【図１１】図１１は、図１０に示すデシカント式調湿装置の還気循環形態を示すシステム構成図である。
【図１２】図１２は、図１０及び図１１に示すデシカント式調湿装置の構造を示す部分斜視図である。
【図１３】図１３は、夏期冷房時における外気導入形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図である。
【図１４】図１４は、夏期冷房時における還気循環形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図である。
【図１５】図１５は、冬季暖房時における外気導入形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図である。
【図１６】図１６は、冬季暖房時における還気循環形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、デシカントロータを有する従来のデシカント式調湿装置の基本構成を概念的に示すシステム構成図及び部分断面図であり、図１７（Ｃ）は、回転中心軸線を鉛直方向に向けた水平姿勢にデシカントロータを位置決めした状態を示す従来のデシカント式調湿装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 
【００３４】
図１（Ａ）及び図２（Ａ）は、本発明の好適な実施形態に係るデシカント式調湿装置の構成を概念的に示すシステム構成図であり、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）は、デシカントロータ部分の縦断面図である。また、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）は、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示す流路切換装置の変形例を示す流路構成図である。図１には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されており、図２には、還気循環運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。
【００３５】
本実施形態に係るデシカント式調湿装置の基本構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００３６】
建物の空調システムを構成するデシカント式調湿装置１（以下、「調湿装置１という。）は、ハウジング１ａ内に配設されたデシカントロータ２、排気ファン３及び給気ファン４を備える。ハウジング１ａ内には、逆方向に給気流及び排気流が流通する給気流路６及び排気流路７が画成され、給気流路６及び排気流路７は、水平な隔壁５によって上下に分離している。デシカントロータ２は、乾燥剤を担持したハニカム構造の除湿ロータからなり、給気流路６及び排気流路７に跨がって配置される。調湿装置１は、四方弁構造の流路切換装置１０を備える。流路切換装置１０の各ポートは夫々、外気導入路ＯＤ、第１給送路Ｄ１、室内空気導出路ＲＤ、第２給送路Ｄ２に接続される。
【００３７】
図１には、流路切換装置１０の第１位置が示されており、流路切換装置１０の弁装置内流路は、外気導入路ＯＤを第１給送路Ｄ１に接続し、室内空気導出路ＲＤを第２給送路Ｄ２に接続する。第１給送路Ｄ１は、外気導入路ＯＤの一部として機能し、第２給送路Ｄ２は、室内空気導出路ＲＤの一部として機能する。大気条件の外気ＯＡが、外気導入路ＯＤ及び第１給送路Ｄ１を介して給気ファン４に誘引され、給気ファン４の給気圧力下に給気流路６に送出され、デシカントロータ２の下半部ハニカム流路を流通又は通過し、給気流路ＳＤを介して室内空間ＲＭに供給される。デシカントロータ２の乾燥剤は外気ＯＡ中の水分を吸着し、外気ＯＡを除湿する。除湿後の外気ＯＡは、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに給送され、室内空間ＲＭの壁面又は天井面に配置された給気口（図示せず）から室内空間ＲＭに吹出す。
【００３８】
他方、室内空間ＲＭの空気は、還気ＲＡとして排気ファン３の吸引圧力下に室内空気導出路ＲＤ及び第２給送路Ｄ２を介して再生用加熱器８を流通又は通過し、再生用加熱器８の放熱部に伝熱接触して加熱（予熱）された後、デシカントロータ２の上半部ハニカム流路を流通又は通過する。デシカントロータ２の乾燥剤は、相対的に高温且つ低湿の還気ＲＡに接触して放湿し、湿度上昇し且つ温度降下した還気ＲＡは、排気ＥＡとして排気ファン３の吐出圧力下に排気系流路に送出され、系外（屋外環境等）に排気される。
【００３９】
デシカントロータ２は、所定方向にデシカントロータ２を回転させる回転駆動機構（図示せず）を備えており、給気流路６及び排気流路７に矢印で示す空気流（外気ＯＡ、給気ＳＡ、還気ＲＡ及び排気ＥＡの各気流）の方向と平行な回転中心軸線Ｘ−Ｘを中心に矢印で示す方向に所定速度で連続的又は間欠的に回転する。デシカントロータ２は、外気ＯＡを持続的又は継続的に除湿し、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに供給するとともに、乾燥剤が吸着した水分を持続的又は継続的に還気ＲＡに放湿して再生される。
【００４０】
従って、調湿装置１は、流路切換装置１０の第１位置において、外気ＯＡを除湿して室内空間ＲＭに供給するとともに、室内空間ＲＭの還気ＲＡを予熱し且つデシカントロータ２を介して排気することにより、デシカントロータ２の乾燥剤を再生する外気導入形態で運転される。
【００４１】
図２には、流路切換装置１０の第２位置が示されている。流路切換装置１０の弁装置内流路は、第２位置において、外気導入路ＯＤを第２給送路Ｄ２に接続し、室内空気導出路ＲＤを第１給送路Ｄ１に接続する。第２給送路Ｄ２は、外気導入路ＯＤの一部として機能し、第１給送路Ｄ１は、室内空気導出路ＲＤの一部として機能する。室内空間ＲＭの還気ＲＡは、給気ファン４の吸引圧力下に室内空間ＲＭから導出され、室内空気導出路ＲＤ及び第１給送路Ｄ１を介して給気ファン４に誘引され、給気ファン４の給気圧力下に給気流路６に送出され、デシカントロータ２の下半部ハニカム流路を流通又は通過し、給気流路ＳＤを介して室内空間ＲＭに再循環される。デシカントロータ２の乾燥剤は還気ＲＡ中の水分を吸着し、還気ＲＡを除湿する。従って、除湿後の還気ＲＡが給気ＳＡとして室内空間ＲＭに給送され、室内空間ＲＭの壁面又は天井面に配置された給気口（図示せず）から室内空間ＲＭに吹出す。他方、大気条件の外気ＯＡは、排気ファン３の吸引圧力下に外気導入路ＯＤ及び第２給送路Ｄ２を介して再生用加熱器８を流通又は通過し、再生用加熱器８の放熱部に伝熱接触して加熱（予熱）された後、デシカントロータ２の上半部ハニカム流路を流通又は通過する。デシカントロータ２の乾燥剤は、相対的に高温且つ低湿の外気ＯＡに接触して放湿し、湿度上昇し且つ温度降下した外気ＯＡは、排気ＥＡとして排気ファン３の吐出圧力下に排気系流路に送出され、系外（屋外環境等）に排気される。
【００４２】
従って、調湿装置１は、流路切換装置１０の第２位置において、還気ＲＡを除湿して室内空間ＲＭに再循環するとともに、外気ＯＡを再生用空気として使用した還気循環形態で運転される。外気ＯＡは、再生用加熱器８で予熱された後、デシカントロータ２を介して排気され、デシカントロータ２の乾燥剤は、加熱後の外気ＯＡに接触して脱着（放湿）し、再生される。
【００４３】
なお、通常は、給気温度（室内吹出し温度）を調節する冷温水コイル、室内負荷を処理する冷却コイル、或いは、ファンコイルユニット等の冷房機器又は冷房設備等が、給気流路６、給気ＳＡの給気系、或いは、室内空間ＲＭに配設される。所望により、空気搬送用ブースターファン等の補助的加圧手段が空気循環系又は空気搬送系の適所に配置される。このような調温手段、冷房設備や補助的加圧手段については、各図において図示を省略されている。また、調湿装置１は、上述した夏期の除湿運転を実行し得るだけではなく、冬季運転用の加熱器及び／又は加湿器等を備えることにより、冬季の加湿運転を実行し得る構成のものであるが、加湿運転用の加湿器等の機器又は設備等についても、各図において図示を省略されている。
【００４４】
図１（Ｃ）、図１（Ｄ）、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）には、流路切換装置１０の変形例が示されている。図１（Ｃ）、図１（Ｄ）、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示す三方弁１１、１２の組合せ、或いは、開閉弁１１〜１４の組合せによれば、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示す各弁の位置において、上記流路切換装置１０の第１位置で形成される流路（図１（Ａ））と実質的に同じ形態の流路が形成され、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示す各弁の位置において、上記流路切換装置１０の第２位置で形成される流路（図２（Ａ））と実質的に同じ形態の流路が形成される。なお、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）において実線の矢印で示す各流路は、外気ＯＡ又は還気ＲＡが流通する状態の流路であり、各図において破線の矢印で示す各流路は、外気ＯＡ又は還気ＲＡの流通が遮断された状態の流路である。
【００４５】
次に、流路切換装置１０の制御系について説明する。
【００４６】
流路切換装置１０は、弁体を第１又は第２位置に選択的に切換えるための調節部又は駆動部１０ａ（以下、「駆動部１０ａ」という。）を備える。駆動部１０ａは、弁体を回転又は移動させる電動式又は流体作動式のアクチュエータ、モータ等を有する。駆動部１０ａは、制御信号線Ｌ１を介して調湿装置１の制御ユニットＣ／Ｕに接続される。制御ユニットＣ／Ｕは、制御信号線Ｌ２を介してＣＯ２センサ等の室内環境検出器ＣＳに接続される。検出器ＣＳは、室内空間ＲＭに配置され、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度を検出するとともに、室内空間ＲＭの温度及び湿度を検出する。所望により、検出器ＣＳを還気路ＲＤに配置しても良い。制御ユニットＣ／Ｕは、制御信号線Ｌ３を介して建物の中央監視システム又は中央監視装置ＢＡＳ（図示せず）に接続される。制御ユニットＣ／Ｕは更に、制御信号線Ｌ４を介して外気センサＯＳに接続される。外気センサＯＳは、屋外空間の温度及び湿度を検出する。
【００４７】
調湿装置１は、室内空間ＲＭの空気質維持に要する所定量の外気ＯＡをデシカントロータ２によって除湿し、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに供給する。外気ＯＡは、外気冷房の場合を除き、室内空間ＲＭの空気を新鮮外気で希釈し、その空気質を良好な状態に維持するためのものである。一般に、外気ＯＡの供給量は、室内空間ＲＭの空気質を生活環境又は執務環境上、許容可能な状態に維持するという観点より定められ、例えば、外気ＯＡの最小限の供給量は、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度を許容濃度（1000ppm）以下に維持するのに要する必要換気量に設定される。必要換気量は、室内空間ＲＭの容積や、在室人数により相違するが、通常は、室の面積及び用途等に基づき、建築設計上の在室人数が設定されるとともに、在室人数に相応した必要換気量が設定される。
【００４８】
他方、事務所ビル、公共施設、学校建築等においては、早朝の時間帯や、始業直前の時間帯、空調システムの起動運転時又はウォームアップ運転時、或いは、在室人数が大きく減少する時間帯等の如く、必要換気量の新鮮外気を要しない条件の時間帯があり、このような条件では、必要換気量の外気ＯＡの室内供給は、室内空気質の維持という観点では過剰であり、従って、このような過剰な外気供給量を削減することにより、空調システムの外気負荷を軽減することが可能となる。
【００４９】
図３は、制御ユニットＣ／Ｕによる流路切換装置１０の制御態様を概略的に示すフローチャートである。制御ユニットＣ／Ｕは、図３のフローチャートによって概略的に示す制御用スレッド又はプロセスを所定時間毎に実行する。以下、制御ユニットＣ／Ｕの制御態様について説明する。
【００５０】
制御ユニットＣ／Ｕは、空調システムの起動又はウォームアップ運転の時間帯や、在室人数が減少する時間帯、即ち、換気量を低減可能な時間帯（以下、「換気量低減可能時間」という。）の情報を中央監視システムＢＡＳより取得する（Ｓ１）。制御ユニットＣ／Ｕは又、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度を示す室内環境検出器ＣＳの検出信号を受信し、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度を検出する（Ｓ１）。制御ユニットＣ／Ｕは更に、外気温度及び外気湿度を示す外気センサＯＳの検出信号を受信し、外界雰囲気の温湿度を検出する（Ｓ１）。
【００５１】
制御ユニットＣ／Ｕは、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が所定値（閾値）α以下であり、換気量低減可能時間に該当する場合（Ｓ２，Ｓ３）、或いは、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が所定値（閾値）β（β＜α）以下に低下した状態が所定時間以上継続した場合（Ｓ４）、室内空間ＲＭの在室人数が極めて少ない状態であると判断し、流路切換装置１０を第２位置に切換える（Ｓ７）。制御ユニットＣ／Ｕは又、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が所定値α以下であり（Ｓ２）、外気センサＯＳの検出結果が極端な外界気象条件の変化（過大な湿度上昇又は温度上昇等）を示す場合（Ｓ５）、急激な外気負荷増大や室内環境の悪化等を回避すべく、流路切換装置１０を第２位置に切換える（Ｓ７）。なお、所定値βは、所定値αよりも小さい値に設定され、例えば、所定値αは、設計基準値（1000PPM）の９０％程度の二酸化炭素濃度（例えば、900PPM）に設定され、所定値βは、設計基準値（1000PPM）の６０％程度の二酸化炭素濃度（例えば、600PPM）に設定される。
【００５２】
他方、制御ユニットＣ／Ｕは、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が所定値αを超える場合（Ｓ２）、流路切換装置１０を第１位置に保持し、或いは、流路切換装置１０を第２位置から第１位置に強制的に切換える（Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９）。
【００５３】
かくして、調湿装置１は、夏期冷房時期において、常時は、外気導入形態で運転され、所要量の新鮮外気を室内空間ＲＭに供給するが、ウォームアップ運転時等の換気量低減可能時間、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度の低下時、或いは、外界環境の過大な湿度上昇時等には、過渡的に還気循環形態で運転されるので、空調システムの外気負荷を軽減することができる。また、流路切換装置１０は、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が高い値を示すと、第１位置に保持され、或いは、第２位置から第１位置に強制的に切換えられるので、還気循環運転に起因した室内環境の悪化を確実に防止することができる。なお、所望により、外気導入運転及び還気循環運転の切換信号（例えば、外気カット信号）を中央監視システムＢＡＳから制御ユニットＣ／Ｕに入力し、外気導入運転及び還気循環運転を任意に切換えることができるように調湿装置１の制御系を設計し、これにより、外気導入運転及び還気循環運転の切換動作を中央監視システムＢＡＳでマニュアル操作又は遠隔操作するようにすることも可能である。
【００５４】
図４及び図５は、本発明の他の好適な実施形態に係るデシカント式調湿装置の構成を概念的に示すシステム構成図である。図４には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されており、図５には、還気循環運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。各図において、図１及び図２に示す各構成要素又は構成機器等と実質的に同一又は同等の構成要素又は構成機器等については、同一の参照符号が付されている。
【００５５】
図４及び図５に示す調湿装置１は、図１及び図２に示す調湿装置１において、デシカントロータ２の給気下流側に回転型の顕熱交換器９を更に配設した構成を有する。顕熱交換器９は、給気流路６及び排気流路７に跨がって配置される。顕熱交換器９は、ハニカム構造の顕熱交換ロータと、顕熱交換ロータを全体的に回転させる回転駆動装置とを有し、デシカントロータ２と同様、流路方向と平行に配向された回転中心軸線Ｘ−Ｘを中心に連続的又は間欠的に回転する。顕熱交換器９は、図４に示す外気導入運転において外気ＯＡ及び還気ＲＡを顕熱交換し、排熱回収する。他方、顕熱交換器９は、開閉弁１７ａを介装したバイパス流路１７を含み、図５に示す還気循環運転において、開閉弁１７ａを開放して給気流路６の給気ＳＡを給気流路ＳＤにバイパスする。従って、還気循環運転においては、顕熱交換器９の顕熱交換作用は有効に機能せず、還気ＲＡが保有する冷熱（顕熱）が外気ＯＡとの顕熱交換により損失するのを防止し得る。変形例として、バイパス流路１７及び開閉弁１７ａを設けず、還気循環運転においても還気ＲＡを顕熱交換器９を流通又は通過せしめる一方、還気循環運転時に顕熱交換器９の回転を停止して顕熱交換器９の顕熱交換作用を実質的に無効にする制御手段を制御系に設けても良い。
【００５６】
図４に示す調湿装置１の外気導入運転において、大気条件の外気ＯＡは、外気導入路ＯＤ及び第１給送路Ｄ１を介して給気ファン４に誘引され、給気ファン４の給気圧力下に給気流路６に送出され、デシカントロータ２の下半部ハニカム流路を流通又は通過して除湿され、顕熱交換器９の下半部ハニカム流路を流通又は通過して還気ＲＡと顕熱交換し、しかる後、給気流路ＳＤに送出され、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに供給される。他方、室内空間ＲＭの空気は、還気ＲＡとして第２給送路Ｄ２に導出され、排気ファン３の吸引圧力下に顕熱交換器９の上半部ハニカム流路を流通又は通過して給気ＳＡと顕熱交換し、再生用加熱器８の加熱部に伝熱接触して加熱（予熱）され、しかる後、デシカントロータ２の上半部ハニカム流路を流通又は通過してデシカントロータ２を再生し、排気ＥＡとして排気流路７から系外（屋外環境等）に排気される。
【００５７】
これに対し、図５に示す調湿装置１の還気循環運転においては、室内空間ＲＭの還気ＲＡは、給気ファン４の吸引圧力下に室内空間ＲＭから導出され、室内空気導出路ＲＤ及び第１給送路Ｄ１を介して給気ファン４に誘引され、給気ファン４の給気圧力下に給気流路６に送出され、デシカントロータ２の下半部ハニカム流路を流通又は通過して除湿された後、バイパス流路１７を介して給気流路ＳＤに送出され、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに再循環する。他方、大気条件の外気ＯＡは、排気ファン３の吸引圧力下に顕熱交換器９を流通又は通過し、加熱器８を流通又は通過して加熱（予熱）された後、デシカントロータ２の上半部ハニカム流路を流通又は通過してデシカントロータ２を再生し、排気ＥＡとして排気流路７から系外（屋外環境等）に排気される。なお、前述のとおり、バイパス流路１７による還気パイパス作用に換えて、還気循環運転に顕熱交換器９の回転を停止し、これにより、顕熱交換器９の顕熱交換作用が還気循環運転に有効に機能しないように設定しても良い。
【００５８】
前述した実施形態と同じく、本実施形態の調湿装置１においても、調湿装置１は、夏期冷房時期に外気導入形態で定常的に運転され、所要量の新鮮外気を室内空間ＲＭに供給するが、ウォームアップ運転時等の換気量低減可能時間、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度の低下時、或いは、外界環境の過大な湿度上昇時等には、還気循環形態で運転されるので、空調システムの外気負荷を軽減することができる。また、流路切換装置１０は、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が高い値を示すと、第１位置に保持され、或いは、第２位置から第１位置に強制的に切換えられるので、還気循環運転に起因した室内環境の悪化を確実に防止することができる。なお、顕熱交換器９及びバイパス流路１７を設けた点を除く本例の調湿装置１の構成は、図１及び図２に示す調湿装置１の構成と実質的に同一であるので、本実施形態に関する更に詳細な説明は、省略する。
【００５９】
図６及び図７は、図４及び図５に示す実施形態の変形例に係るデシカント式調湿装置の構成を概念的に示すシステム構成図である。図６には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されており、図７には、還気循環運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。各図において、前述の各実施形態の構成要素又は構成機器等と実質的に同一又は同等の構成要素又は構成機器等については、同一の参照符号が付されている。
【００６０】
図６及び図７に示す調湿装置１は、図４及び図５に示す調湿装置１において、顕熱交換器９に換えて、回転型の全熱交換器９０をデシカントロータ２の給気上流側に配設した構成を有する。全熱交換器９０は、吸湿性を有するハニカムコアと、ハニカムコアを全体的に回転させる回転駆動装置とを有し、回転中心軸線Ｘ−Ｘを中心に連続的又は間欠的に回転する。全熱交換器９０は、図６に示す外気導入運転において外気ＯＡ及び還気ＲＡを全熱交換し、排熱回収する。他方、全熱交換器９０は、開閉弁１７ａを介装したバイパス流路１７を含み、図７に示す還気循環運転において開閉弁１７ａを開放し、還気ＲＡが全熱交換器９０を迂回するようにバイパス流路１７を開放する。従って、還気循環運転においては、全熱交換器９０の全熱交換作用は有効に機能せず、還気ＲＡが保有する冷熱（顕熱及び潜熱）が外気ＯＡとの熱交換により損失するのを防止し得る。なお、全熱交換器９０及びバイパス流路１７を設けた点を除く本例の調湿装置１の構成及び機能は、図４及び図５に示す調湿装置１の構成及び機能と実質的に同一である。
【００６１】
図６に示す調湿装置１の外気導入運転において、大気条件の外気ＯＡは、外気導入路ＯＤ及び第１給送路Ｄ１を介して給気ファン４に誘引され、全熱交換器９０の下半部ハニカム流路を流通又は通過して還気ＲＡと全熱交換し、デシカントロータ２の下半部ハニカム流路を流通又は通過して除湿され、しかる後、給気ファン４の給気圧力下に給気流路６から給気流路ＳＤに送出され、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに供給される。他方、室内空間ＲＭの空気は、排気ファン３の吸引圧力下に還気ＲＡとして室内空気導出路ＲＤに導出され、第２給送路Ｄ２を介して調湿装置１の排気流路７に導入され、全熱交換器９０の上半部ハニカム流路を流通又は通過して外気ＯＡと全熱交換し、再生用加熱器８の加熱部に伝熱接触して加熱（予熱）され、しかる後、デシカントロータ２の上半部ハニカム流路を流通又は通過してデシカントロータ２を再生し、排気ＥＡとして排気流路７から系外（屋外環境等）に排気される。
【００６２】
図７に示す調湿装置１の還気循環運転において、室内空間ＲＭの還気ＲＡは、給気ファン４の吸引圧力下に室内空間ＲＭから導出され、室内空気導出路ＲＤ、第１給送路Ｄ１及びバイパス流路１７を介してデシカントロータ２の上流側の給気流路６に導入され、デシカントロータ２の下半部ハニカム流路を流通又は通過して除湿された後、給気ＳＡとして室内空間ＲＭに再循環する。他方、大気条件の外気ＯＡは、排気ファン３の吸引圧力下に全熱交換器９０を流通又は通過し、加熱器８を流通又は通過して加熱（予熱）された後、デシカントロータ２の上半部ハニカム流路を流通又は通過してデシカントロータ２を再生し、排気ＥＡとして排気流路７から系外（屋外環境等）に排気される。
【００６３】
なお、前述の実施形態と同様、バイパス流路１７及び開閉弁１７ａに換えて、還気循環運転時に全熱交換器９０の回転を停止する制御手段を制御系に設け、これにより、還気循環運転時に全熱交換器９０の回転を停止し、全熱交換器９０の全熱交換作用が還気循環運転時に有効に機能しないように設定することも可能である。
【００６４】
かくして、前述した各実施形態と同じく、本実施形態の調湿装置１においても、調湿装置１は、夏期冷房時期に外気導入形態で定常的に運転され、所要量の新鮮外気を室内空間ＲＭに供給するが、ウォームアップ運転時等の換気量低減可能時間、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度の低下時、或いは、外界環境の過大な湿度上昇時等には、還気循環形態で運転されるので、空調システムの外気負荷を軽減することができる。また、流路切換装置１０は、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が高い値を示すと、第１位置に保持され、或いは、第２位置から第１位置に強制的に切換えられるので、還気循環運転に起因した室内環境の悪化を確実に防止することができる。 
【００６５】
図８及び図９は、図６及び図７に示すデシカント式調湿装置の変形例を示すシステム構成図である。図８には、外気導入運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されており、図９には、還気循環運転時のデシカント式調湿装置の状態が示されている。
【００６６】
図８及び図９に示す調湿装置１は、図６及び図７に示す調湿装置１において、排気流路７の排気流と給気流路６の給気流とが対向流として全熱交換器９０及びデシカントロータ２を流通する流路構成を有し、排気流路７は、垂直隔壁５ａによって分割されている。調湿装置１は又、給気流路６及び排気流路７の流入端に配置されたフィルタユニット３１、３２と、給気流路６に配置された冷温水コイル等の加熱・冷却用熱交換器４１、４２と、排気流路７に配置された温水コイル等の再生用加熱器８と、給気流路６に配置された加湿器４３とを有する。熱交換器４１、４２は、給気流路６においてデシカントユニット２０の上流側及び下流側に夫々配置され、再生用加熱器８は、還気流路７においてデシカントユニット２０の上流側に配置され、加湿器４３は、給気流路６において熱交換器４２と給気ファン４との間に配置される。
【００６７】
図８及び図９に示す調湿装置１の外気導入運転及び還気循環運転において形成される外気流及び還気流の流路構成や、再生用加熱器８の機能又は作用は、図６及び図７に示す調湿装置における外気流及び還気流の流路構成や、再生用加熱器８の機能又は作用と実質的に同一であるので、重複する説明は、省略する。また、熱交換器４１、４２及び加湿器４３の作用及び機能については、後述の実施例において説明する空気線図（図１３〜図１６）に示された還気及び外気の状態変化より容易に理解し得るので、これらの機器の機能及び作用については、後述する。
【００６８】
図１０、図１１及び図１２は、本発明の更に他の好適な実施形態に係るデシカント式調湿装置の基本構成を概念的に示すシステムフロー図及び部分斜視図である。図１０には、デシカント式調湿装置の外気導入運転の形態が示されており、図１１には、デシカント式調湿装置の還気循環運転の形態が示されている。また、図１２（Ａ）には、デシカント式調湿装置の全体構成が外気導入運転時の状態で示され、図１２（Ｂ）には、全熱交換器の構造が示され、図１２（Ｃ）及び図１２（Ｄ）には、交互切替式デシカントブロックの作動形態が示されている。更に、図１３は、外気導入形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図であり、図１４は、還気循環形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図である。なお、図１３及び図１４には、取入れ外気の状態変化が実線で示されており、還気の状態変化が破線で示されている。また、図１３及び図１４において各点Ａ〜Ｅ、ａ〜ｄに示す数値は、温度（℃）／絶対湿度（ｇ／ｋｇ（ＤＡ））である。また、各図において、図１〜９に示す各構成要素又は構成機器等と実質的に同一又は同等の構成要素又は構成機器等については、同一の参照符号が付されている。
【００６９】
本実施形態に係る調湿装置１の基本構成は、本出願人等の特許出願に係る特開2016-40506号公報（特許文献５）に記載されたデシカント式調湿装置の構成と実質的に同一であり、調湿装置１は、調湿装置１の流路方向（中心軸線Ｘ−Ｘ方向）に対して角度４５度傾斜した静止型の全熱交換器９０と、ハニカム構造を有する左右一対のデシカントブロック２１、２２を備えたデシカントユニット２０とを有する。各デシカントブロック２１、２２は、調湿装置１の流路方向に対して角度４５度傾斜した方向に気流を流通又は通過させる多数のハニカム流路を有する。
【００７０】
調湿装置１は又、調湿装置１の流入端に配置されたフィルタユニット３１、３２と、給気流路６及び排気流路７に夫々配置された給気ファン４及び排気ファン３と、冷温水コイル等の加熱・冷却用熱交換器４１、４２と、温水コイル等の再生用加熱器８と、給気流路６に配置された加湿器４３とを有する。熱交換器４１、４２は、給気流路６においてデシカントユニット２０の上流側及び下流側に夫々配置され、再生用加熱器８は、還気流路７においてデシカントユニット２０の上流側に配置され、加湿器４３は、給気流路６において熱交換器４２と給気ファン４との間に配置される。
【００７１】
調湿装置１は更に、全熱交換器９０のバイパス流路１８を有し、バイパス流路１８は、開閉弁１９を有する。バイパス流路１８は、開閉弁１９の開放時に全熱交換器９０の前後の給気流路６の部分を相互連通させる。開閉弁１９は、外気導入運転において閉鎖位置に保持され、還気循環運転において開放される。
【００７２】
調湿装置１は、前述の各実施形態と同じく、四方弁構造の流路切換装置１０を有する。流路切換装置１０の各ポートは夫々、外気導入路ＯＤ、第１給送路Ｄ１、室内空気導出路ＲＤ及び第２給送路Ｄ２に接続される。図１０及び図１１において、還気ＲＡの流路は、破線矢印で示され、外気ＯＡは、実線矢印で示されている。流路切換装置１０の制御系は、前述の各実施形態と実質的に同じ構成を有する。
【００７３】
調湿装置１は、夏期冷房時期において、常時は、図１０、図１２及び図１３に示す外気導入形態で運転され、所要量の新鮮外気を室内空間ＲＭに供給する。以下、図１０、図１２及び図１３を参照して、外気導入運転時の調湿装置１の構成及び作用について説明する。
【００７４】
全熱交換器９０は、特殊加工紙の仕切板及び間隔板によって形成された直交流形式の静止型全熱交換器であり、還気ＲＡ及び外気ＯＡが夫々流通又は通過する多数の流路９１、９２（図１２（Ｂ））を有する。還気ＲＡ及び外気ＯＡは全熱交換器９０において全熱交換する。夏期冷房時には、還気ＲＡが保有する冷熱（潜熱及び顕熱）が外気ＯＡによって排熱回収され、外気ＯＡは温度降下し且つ減湿する。この状態変化は、図１３の空気線図に状態変化Ａ→Ｂ、ａ→ｂとして示されている。
【００７５】
給気流路６及び排気流路７は、前述の実施形態と同じく、水平な隔壁５によって区画されるが、全熱交換器９０が流路方向に対して角度４５度傾斜しているので、全熱交換器９０の下流側において給気流路６及び排気流路７の上下位置が逆転する。全熱交換器９０を流通又は通過した外気ＯＡは、隔壁５の下側に配置された熱交換器４１によって冷却され、しかる後、デシカントユニット２０を流通又は通過して除湿される。この状態変化は、図１３の空気線図に状態変化Ｂ→Ｃ→Ｄとして示されている。他方、全熱交換器９０を流通又は通過した還気ＲＡは、隔壁５の上側に配置された加熱器８によって加熱（予熱）され、しかる後、デシカントユニット２０を流通又は通過してデシカントユニット２０の乾燥剤を再生する。この状態変化は、図１３の空気線図に状態変化ｂ→ｃ→ｄとして示されている。
【００７６】
図１２に示す如く、デシカントユニット２０は、流路方向と直交する中心軸線Ｙ−Ｙを中心に回動する駆動軸２５を有し、駆動軸２５は、駆動機構（図示せず）に作動的に連結される。デシカントユニット２０は、左右一対の交互切換式デシカントブロック２１、２２を有し、各デシカントブロックは、矢印で示すように駆動軸２５の回動に相応して回動する。
【００７７】
各デシカントブロック２１、２２は、デシカントロータと同じくハニカム構造を有し、乾燥剤を担持したハニカムコアと、ハニカムコアによって画成された多数の狭小流路（ハニカム流路）とを備える。デシカントブロック２１、２２は、中心軸線Ｙ−Ｙ廻りに９０度の位相差を有するように配向される。図１２（Ｃ）に示す如く、還気ＲＡがデシカントブロック２１のハニカム流路に流入し、外気ＯＡがデシカントブロック２２のハニカム流路に流入する第１過程と、図１２（Ｄ）に示す如く、還気ＲＡがデシカントブロック２２のハニカム流路に流入し、外気ＯＡがデシカントブロック２１のハニカム流路に流入する第２過程とが所定の時間間隔で交互に実行される。従って、外気ＯＡを除湿し且つ還気ＲＤにより再生するデシカントユニット２０の機能又は作用は、実質的に連続的に継続し又は持続する。
【００７８】
デシカントユニット２０は、全熱交換器９０と同じく、流路方向に対して角度４５度傾斜しており、デシカントユニット２０の上流側における給気流路６及び排気流路７の上下関係は、デシカントユニット２０の下流側において反転する。従って、図１２（Ａ）に示す如くデシカントユニット２０の下側からデシカントユニット２０に流入した外気ＯＡは、デシカントユニット２０によって除湿された後、隔壁５の上側に位置する給気流路６の部分に流出し、熱交換器４２によって冷却され、給気ファン４の給気圧力下に給気ＳＡとして室内空間ＲＭに給送され、室内壁面又は天井面の給気口（図示せず）から室内空間ＲＭに吹出す。この状態変化は、図１３の空気線図に状態変化Ｃ→Ｄ→Ｅとして示されている。他方、図１２（Ａ）に示す如く、デシカントユニット２０の上側からデシカントユニット２０に流入した還気ＲＡは、デシカントユニット２１、２２の乾燥剤を再生した後、排気ファン３（図１０）に吸引され、排気ファン３の排気給送圧力下に系外（屋外空間等）に排気される。
【００７９】
このような外気導入形態の運転状態に関し、夏期の特定の設計条件において熱交換器４１、４２の冷却用瞬時熱量（合計）を計算すると、図１３の空気線図に示す如く、３．３７ｋＷ＋１．６５ｋＷ＝５．０２ｋＷである。
【００８０】
制御ユニットＣ／Ｕは、このような外気導入形態の運転において外気負荷を軽減可能な条件が図３に示す如く成立すると（Ｓ２〜Ｓ５）、調湿装置１を還気循環運転に切換える（Ｓ７）。即ち、制御ユニットＣ／Ｕは、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が所定値α以下であり、換気量低減可能時間に該当する場合（Ｓ２、Ｓ３）、或いは、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が所定値β以下に低下した状態が所定時間以上継続した場合（Ｓ４）、室内空間ＲＭの在室人数が減少した状態であると判断し、流路切換装置１０を図１１に示す第２位置に切換える。制御ユニットＣ／Ｕは又、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が所定値α以下であり、外気センサＯＳの検出結果が極端な外界気象条件の変化（過大な湿度上昇又は温度上昇等）を示す場合（Ｓ５）、急激な外気負荷増大や室内環境の悪化等を回避すべく、流路切換装置１０を第２位置に切換える（Ｓ７）。制御ユニットＣ／Ｕは更に、バイパス流路１８の開閉弁１９を開放し、全熱交換器９０の前後の給気流路６の部分をバイパス流路１８によって相互連通させる。
【００８１】
流路切換装置１０を第２位置に切換えた運転形態、即ち、還気循環形態の運転では、図１１に示す如く、外気導入路ＯＤは第２給送路Ｄ２に接続し、室内空気導出路ＲＤは第１給送路Ｄ１に接続する。室内空間ＲＭの還気ＲＡは、室内空気導出路ＲＤ及び第１給送路Ｄ１を介して給気ファン４に誘引される。還気ＲＡは、全熱交換器９０を迂回（バイパス）し、熱交換器４１によって冷却され、デシカントユニット２０によって除湿された後、熱交換器４２によって更に冷却され、しかる後、給送ファン４によって給気流路ＳＤに送出され、室内壁面又は天井面の給気口（図示せず）から室内空間ＲＭに吹出す。この状態変化は、図１４の空気線図に状態変化ａ→ｂ→ｃ→ｄとして示されている。
【００８２】
他方、外気ＯＡは、全熱交換器９０を通過し、加熱器８によって加熱又は加温され、しかる後、デシカントユニット２０を流通又は通過する。還気ＲＡが全熱交換器９０を迂回（バイパス）しているので、全熱交換器９０の熱交換作用は、有効に機能せず、従って、全熱交換器９０は、単に排気流路７の一部として機能するにすぎない。外気ＯＡは、加熱器８によって加熱又は加温された後、デシカントユニット２０を流通又は通過してデシカントロータ２の乾燥剤を再生し、しかる後、排気ＥＡとして系外（屋外環境等）に排気される。この状態変化は、図１４の空気線図に状態変化Ａ→Ｂ→Ｃとして示されている。
【００８３】
このような還気循環形態の運転状態に関し、前述の外気循環形態の運転と同じ設計条件において熱交換器４１、４２の冷却用瞬時熱量（合計）を計算すると、熱交換器４１、４２の冷却用瞬時熱量（合計）は、図１４の空気線図に示す如く、２．４４ｋＷ＋０．６３ｋＷ＝３．０７ｋＷである。この値は、前述した外気循環形態の運転における冷却用瞬時熱量の値（５．０２ｋＷ）の約６０％であり、従って、調湿装置１を外気導入形態の運転から還気循環形態の運転に切換えることにより、夏期の特定の設計条件において、約４０％の熱エネルギーを削減することが可能である。
【００８４】
かくして、本実施形態に係る調湿装置１も又、夏期冷房時期において、常時は、外気導入形態で運転され、所要量の新鮮外気を室内空間ＲＭに供給するが、ウォームアップ運転時等の換気量低減可能時間、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度の低下時、或いは、外界環境の過大な湿度上昇時等には、還気循環形態で運転されるので、室内空間ＲＭに対する過剰な外気供給量を削減し、空調システムの外気負荷を軽減することができる。また、流路切換装置１０は、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度が高い値を示すと、第１位置に保持され、或いは、第１位置に強制的に切換えられるので、還気循環運転に起因した室内環境の悪化を回避することができる。
【００８５】
次に、調湿装置１の冬季加湿運転について説明する。
【００８６】
図１５は、外気導入形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図であり、図１６は、還気循環形態のデシカント式調湿装置の作用を示す空気線図である。図１５及び図１６には、外気の状態変化が実線で示されており、還気の状態変化が破線で示されている。なお、図１５及び図１６において各点Ａ〜Ｄ、ａ〜ｃに示す数値は、温度（℃）／絶対湿度（ｇ／ｋｇ（ＤＡ））である。
【００８７】
冬季暖房時期において調湿装置１は、加湿装置として機能するが、その運転態様は、夏期冷房時期の運転と同じく、常時は、図１５に示す外気導入形態で運転され、所要量の新鮮外気を室内空間ＲＭに供給し、ウォームアップ運転時等の換気量低減可能時間、室内空間ＲＭの二酸化炭素濃度の低下時、或いは、外界環境の急激な変動時等には、図１６に示す還気循環形態で運転される。但し、本例の冬季加湿運転においては、外気及び還気は、デシカントユニット２０を単に通過するにすぎず、外気ＯＡは、外気導入形態の運転において、全熱交換器９０、熱交換器４２及び加湿器４３によって加熱・加湿された後、室内空間ＲＭに供給される。この状態変化は、図１５の空気線図に状態変化Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ、ａ→ｂとして示されている。他方、還気ＲＡは、還気循環運転において、熱交換器４２及び加湿器４３によって加熱・加湿された後、室内空間ＲＭに供給される。この状態変化は、図１６の空気線図に状態変化ａ→ｂ→ｃで示されている。なお、加湿器４３として、例えば、気化式加湿器を好ましく使用し得る。
【００８８】
外気導入形態の運転状態に関し、冬季の特定の設計条件において熱交換器４２の加熱用瞬時熱量を計算すると、２．９６ｋＷであり、還気循環形態の運転状態に関し、同一の設計条件において熱交換器４２の加熱用瞬時熱量を計算すると、０．７ｋＷである。即ち、前述した運転条件等に従って、外気導入形態の運転を過渡的に還気循環形態の運転に切り換えることにより、所要の熱エネルギーを著しく削減することが可能である。
【００８９】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において種々の変更又は変形が可能であり、かかる変更又は変形例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【００９０】
例えば、全熱交換器をバイパスする上記バイパス流路は、全熱交換器の排気側流路をバイパスするように構成しても良く、或いは、全熱交換器の排気側流路及び給気側流路の双方をバイパスするように構成しても良い。
【００９１】
また、上記実施形態では、流路切換装置の切換え動作は、デシカント式調湿装置の制御ユニットによって制御されるが、中央監視システム又は中央監視装置によって流路切換装置の動作を遠隔制御又はマニュアル制御し、或いは、室内空間の手動操作スイッチ等によって流路切換装置をマニュアル操作し得るように構成しても良い。
【００９２】
加えて、除湿制御系の演算結果で除湿要求も加湿要求も生じない場合、流路切換装置の作動を停止又は禁止しても良く、更には、新鮮外気の室内供給をも要しない場合、外調機又は外気処理装置としてのデシカント式調湿装置の運転自体を停止することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、デシカント式調湿装置及びその制御方法に適用される。本発明の構成は殊に、室内空間に給送すべき外気を乾燥剤によって除湿し且つ予熱後の還気によって乾燥剤を再生する外気導入運転と、乾燥剤によって還気を除湿し且つ予熱後の外気によって乾燥剤を再生する還気循環運転とを選択的に実行するデシカント式調湿装置及びその制御方法に好ましく適用し得る。本発明によれば、空調システムの運転形態又は運転時期や、室内空間の空気質等と関連して外気導入運転と還気循環運転とを選択的に実行し、デシカント式調湿装置の外気負荷を軽減することができるので、その実用的効果は、顕著である。
【００９４】
本発明は更に、このようなデシカント式調湿装置を含む空調システム及びその制御方法に適用される。本発明によれば、空調システム全体の運転形態又は運転時期や、室内空間の空気質等と関連してデシカント式調湿装置の運転形態を変更し、これにより、空調システム全体の外気負荷を軽減することが可能となる。
【符号の説明】
【００９５】
１  デシカント式調湿装置
２  デシカントロータ
３  排気ファン
４  給気ファン
５  隔壁
６  給気流路
７  排気流路
８  再生用加熱器
９  顕熱交換器
１０  流路切換装置
１１、１２  三方弁（流路切換装置）
１３〜１６  開閉弁（流路切換装置）
１７、１８  バイパス流路
１７ａ、１９  開閉弁
２０  デシカントユニット
２１、２２  交互切換式デシカントブロック
４１、４２  熱交換器
４３  加湿器
９０  全熱交換器
Ｃ／Ｕ  制御ユニット
ＣＳ  室内環境検出器
ＯＳ  外気センサ
ＲＭ  室内空間
ＢＡＳ  中央監視システム又は中央監視装置
ＯＤ  外気導入路
ＳＤ  給気流路
ＲＤ  室内空気導出路
Ｄ１  第１給送路
Ｄ２  第２給送路
ＯＡ  外気
ＲＡ  還気
ＳＡ  給気
ＥＡ  排気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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