(57)【要約】【課題】除湿運転開始時の過剰な除湿を抑制して安定的な除湿運転を行うことのできる時間を長くすることのできる空調装置及びこの空調装置を備えた空調システムを得る。【解決手段】送風制御手段としての計測制御装置１３は、除湿運転モードでの運転開始時には内気送風機８を最小送風量で運転させ、除湿運転モードでの運転開始から所定時間経過後は、除湿状態に応じて内気送風機８の送風量を増加させる。【選択図】図３
2011112343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外空気が流れる外気風路と、
室内空気が流れる内気風路と、
前記外気風路の空気を送る外気送風機と、
前記内気風路の空気を送る内気送風機と、
前記外気送風機及び内気送風機を制御する送風制御手段と、
空気中の水分を吸着及び脱着可能な吸着剤部と、
前記外気風路と内気風路との間で前記吸着剤部を移動させる吸着剤部移動手段と、
複数の運転モードの中から運転モードを択一的に選択する運転モード選択手段と、を備え、
前記運転モードとして、前記吸着剤部を前記内気風路に配置して前記内気送風機を駆動する除湿運転モードを備え、
前記除湿運転モードにおいて、前記送風制御手段は、
前記除湿運転モードでの運転開始時には前記内気送風機を最小送風量で運転させ、前記除湿運転モードでの運転開始から所定時間経過後は、除湿状態に応じて前記内気送風機の送風量を増加させる
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記内気風路内の前記吸着剤部の配置位置の上流側及び下流側に、温度検出手段及び湿度検出手段を備え、
前記除湿運転モードでの運転開始から所定時間経過後において、前記送風制御手段は、
前記温度検出手段及び湿度検出手段の検出値に基づいて、前記吸着剤部の上流側の絶対湿度と下流側の絶対湿度とを推算し、
前記前記上流側及び下流側の絶対湿度の偏差と前記内気送風機の送風量とを掛け合わせて得られる除湿量が、概ね一定となるように前記内気送風機を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の空調装置。
【請求項３】
前記内気風路内の室内空気の流入部に温度検出手段及び湿度検出手段を備え、
前記除湿運転モードでの運転開始から所定時間経過後において、前記送風制御手段は、
前記温度検出手段及び湿度検出手段の検出値に基づいて推算される絶対湿度が、概ね予め設定された目標値となるように前記内気送風機を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の空調装置。
【請求項４】
前記除湿運転モードにおいて、前記送風制御手段は、
前記吸着剤部の吸着特性に基づいて得られる最大除湿量を実現する送風量以下の範囲で、前記内気送風機を制御する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか記載の空調装置。
【請求項５】
前記外気風路内の前記吸着剤部の配置位置の上流側に、室外空気を加熱する加熱部を備え、
前記運転モードとして、前記吸着剤部を前記外気風路に配置し、前記加熱部と前記外気送風機とを駆動する脱着運転モードを備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか記載の空調装置。
【請求項６】
空気から得られる温熱及び冷熱を蓄熱可能な顕熱蓄熱部と、
前記外気風路と内気風路との間で前記顕熱蓄熱部を移動させる顕熱蓄熱部移動手段と、を備え、
前記除湿運転モードにおいて、前記顕熱蓄熱部を前記外気風路に配置し、前記外気送風機を駆動して前記顕熱蓄熱部に室外空気を送風する
前記脱着運転モードにおいて、前記顕熱蓄熱部を前記内気風路に配置し、前記内気送風機を駆動して前記顕熱蓄熱部に室内空気を送風する
ことを特徴とする請求項５記載の空調装置。
【請求項７】
前記加熱部の熱源として太陽熱を用いた
ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の記載の空調装置。
【請求項８】
請求項５又は請求項６記載の空調装置と、
太陽熱集熱手段及び、前記太陽熱集熱手段と前記加熱部との間で熱媒体を搬送する熱媒体搬送手段を備えた太陽熱集熱ユニットと、を備えた
ことを特徴とする空調システム。
【請求項９】
請求項５又は請求項６記載の空調装置と、
圧縮機、凝縮器、膨張器、及び蒸発器を備えた冷凍サイクル装置と、を備え、
前記加熱部として前記凝縮器を用いた
ことを特徴とする空調システム。
【請求項１０】
請求項５又は請求項６記載の空調装置と、
圧縮機、凝縮器、膨張器、及び蒸発器を備えた冷凍サイクル装置と、
太陽熱集熱手段及び、前記太陽熱集熱手段と前記蒸発器との間で熱媒体を搬送する熱媒体搬送手段を備えた太陽熱集熱ユニットと、を備え、  
前記加熱部として前記凝縮器を用いた
ことを特徴とする空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デシカント方式で空気の除湿を行う空調装置及びこの空調装置を備えた空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデシカント方式による空調装置として、水分を脱着された吸着剤に空気を接触させて、空気の除湿を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２７８３９号公報（第３頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、一般にデシカント方式の除湿においては、除湿運転開始時には吸着剤の水分保持量が少ないために除湿量が多く、除湿運転の実施に伴って吸着剤の水分保持量が増加すると次第に吸着剤の吸着性能が低下して除湿量も減少するという特性がある。
しかし、上記特許文献１に記載の装置においては、このような吸着剤の特性に基づいた除湿運転が行われていない。このため、除湿運転開始時に除湿量が過剰となってしまい、吸着剤の吸着性能の低下が早まることとなり、安定的な除湿運転を行うことのできる時間が短かった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、除湿運転開始時の過剰な除湿を抑制して安定的な除湿運転を行うことのできる時間を長くすることのできる空調装置及びこの空調装置を備えた空調システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空調装置は、室外空気が流れる外気風路と、室内空気が流れる内気風路と、前記外気風路の空気を送る外気送風機と、前記内気風路の空気を送る内気送風機と、前記外気送風機及び内気送風機を制御する送風制御手段と、空気中の水分を吸着及び脱着可能な吸着剤部と、前記外気風路と内気風路との間で前記吸着剤部を移動させる吸着剤部移動手段と、複数の運転モードの中から運転モードを択一的に選択する運転モード選択手段と、を備え、前記運転モードとして、前記吸着剤部を前記内気風路に配置して前記内気送風機を駆動する除湿運転モードを備え、前記除湿運転モードにおいて、前記送風制御手段は、前記除湿運転モードでの運転開始時には前記内気送風機を最小送風量で運転させ、前記除湿運転モードでの運転開始から所定時間経過後は、除湿状態に応じて前記内気送風機の送風量を増加させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る空調装置は、除湿運転モードにおいて、除湿運転モードでの運転開始時には内気送風量を最小送風量で運転させ、除湿運転モードでの運転開始から所定時間経過後は、除湿状態に応じて内気送風機の送風量を増加させる。このため、除湿運転モードでの運転開始時の除湿量と、運転開始から所定時間経過後の除湿量を概ね一定とすることができ、安定した除湿運転を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空調システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る除湿ユニットの断面模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る除湿運転モードでの運転制御フローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る送風量と除湿量の相関関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る他の除湿ユニットの断面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る他の空調装置の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る除湿運転モードでの運転制御フローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３に係る空調システムの構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る除湿ユニットの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
［空調システムの構成］
図１は、実施の形態１に係る空調システム１００の構成図である。
空調システム１００は、空調装置１と、空調対象と空調装置１とを接続するダクト９ａ、９ｂと、太陽光発電ユニット２００と、太陽光発電ユニット２００と空調装置１とを接続するブライン搬送ダクト２３ａ、２３ｂとを備える。本実施の形態１において、空調装置１の空調対象は、部屋３００である。
【００１０】
（空調装置）
空調装置１は、室外空気を通過させる外気通路２と、ダクト９ａによって搬送された部屋３００の室内空気を通過させる内気通路３とを備える。
また、空調装置１は、温度センサ１４ａ〜１４ｇと、湿度センサ１５ａ〜１５ｇと、空調装置１の運転制御を行う計測制御装置１３と、後述するデシカントロータ５を回転させる回転駆動部１６とを備える。
【００１１】
外気通路２には、風路上流から順に、加熱熱交換器４、吸着材を備えたデシカントロータ５、顕熱交換ロータ６、及び外気送風機７が配置されている。
内気通路３には、風路上流から順に、デシカントロータ５、顕熱交換ロータ６、及び内気送風機８が配置されている。
デシカントロータ５と顕熱交換ロータ６は、外気通路２と内気通路３に跨って設置されている。
なお、以下の説明において、外気通路２、内気通路３、及びデシカントロータ５を合わせて、除湿ユニット１０と称する。
【００１２】
図２は、除湿ユニット１０の断面模式図である。
デシカントロータ５は、所定の厚みの円板形状を有し、２つの半円部に分割されている。一方の半円部は吸着剤部５ａ、他方の半円部は中空部５ｂである。
吸着剤部５ａには、例えばシリカゲルなどの吸着剤が配置されている。中空部５ｂの内部はがらんどうである。
【００１３】
また、デシカントロータ５は、その中心軸を軸心として、駆動モータである回転駆動部１６によって、矢印で示す方向に一体的に回転駆動可能に構成されている。
デシカントロータ５は、後述する運転モードに応じて、吸着剤部５ａが内気通路３あるいは外気通路２のいずれかに位置するように回転される。図２（Ａ）では、吸着剤部５ａが内気通路３に配置され、中空部５ｂが外気通路２に配置されている。図２（Ｂ）では、吸着剤部５ａが外気通路２に配置され、中空部５ｂが内気通路３に配置されている。
なお、本実施の形態１において、回転駆動部１６は、本発明の吸着剤部移動手段に相当する。
【００１４】
顕熱交換ロータ６は、デシカントロータ５と同様に円板形状を有し、その内部は熱を伝えやすい金属製の格子で構成されている。そして、顕熱交換ロータ６は、図示しない駆動モータによって回転可能に構成されており、金属製の格子が、外気通路２と内気通路３とを交互に移動可能となっている。
【００１５】
外気送風機７は、ファン回転数が可変の送風機であり、計測制御装置１３によりそのファン回転数が制御される。
【００１６】
内気送風機８は、ファン回転数が可変の送風機である。内気送風機８は、計測制御装置１３によりそのファン回転数が制御される。内気送風機８のファンの回転数に応じた送風量の特性は既知であるものとし、計測制御装置１３に制御されるファン回転数に応じて、そのときの内気送風機８の送風量が把握可能である。
【００１７】
ダクト９ａ、９ｂは、部屋３００と空調装置１とを接続している。
ダクト９ａは、部屋３００の室内空気を内気通路３へと搬送し、ダクト９ｂは、内気通路３の空気を部屋３００へと搬送する。
【００１８】
加熱熱交換器４は、外気通路２の外気風路上に設置されている。加熱熱交換器４は、外気通路２を通過する室外空気と、後述するブライン搬送ダクト２３ｂにより搬送される熱媒体（ブライン）との間で、熱交換を行わせる装置である。
【００１９】
次に、温度センサ１４ａ〜１４ｇ、湿度センサ１５ａ〜１５ｇについて説明する。
内気通路３において、デシカントロータ５の上流側には温度センサ１４ａと湿度センサ１５ａが、デシカントロータ５の下流側であって顕熱交換ロータ６の上流側には温度センサ１４ｂと湿度センサ１５ｂが、デシカントロータの下流側には温度センサ１４ｃと湿度センサ１５ｃが設置されている。
外気通路２において、加熱熱交換器４の上流側には温度センサ１４ｄと湿度センサ１５ｄが、加熱熱交換器４の下流側であってデシカントロータ５の上流側には温度センサ１４ｅと湿度センサ１５ｅが、デシカントロータ５の下流側であって顕熱交換ロータ６の上流側には温度センサ１４ｆと湿度センサ１５ｆが、顕熱交換ロータ６の下流側には温度センサ１４ｇと湿度センサ１５ｇが設置されている。
【００２０】
温度センサ１４ａ〜１４ｇ（以下、温度センサ１４と総称する場合がある）は、それぞれ、設置箇所の空気の温度を計測し、計測結果を計測制御装置１３に出力する。
湿度センサ１５ａ〜１５ｇ（以下、湿度センサ１５と総称する場合がある）は、それぞれ、設置箇所の空気の相対湿度を計測し、計測結果を計測制御装置１３に出力する。
ここで、温度センサ１４ａと湿度センサ１５ａの計測対象となる空気は、内気通路３に流入して除湿や熱交換が行われていない状態のものである。したがって、温度センサ１４ａと湿度センサ１５ａで計測される温度又は湿度は、部屋３００の室内空気の温度又は湿度であるといえる。また、温度センサ１４ｄと湿度センサ１５ｄの計測対象となる空気は、外気通路２に流入して除湿や熱交換が行われていない状態のものである。したがって、温度センサ１４ｄと湿度センサ１５ｄで計測される温度又は湿度は、室外空気の温度又は湿度であるといえる。
【００２１】
計測制御装置１３は、温度センサ１４と湿度センサ１５の計測情報や、図示しない操作パネルを介してなされる装置使用者の運転指示に基づいて、デシカントロータ５の回転、顕熱交換ロータ６の回転、外気送風機７及び内気送風機８の送風量、及び後述するブラインポンプ２２の発進・停止などを制御する。計測制御装置１３は、本発明の送風制御手段に相当する。
【００２２】
（太陽光発電ユニット）
太陽光発電ユニット２００は、太陽光発電パネル２０と、パネル冷却器２１と、ブラインポンプ２２とを備えている。太陽光発電ユニット２００は、ブライン搬送ダクト２３ａ、２３ｂによって空調装置１と接続されている。なお、太陽光発電ユニット２００は、本発明の太陽熱集熱ユニットに相当する。
【００２３】
パネル冷却器２１は、太陽光により発電する太陽光発電パネル２０を冷却するためのパネルであり、その内部を冷却媒体であるブラインが通過する。ブラインは、ブラインポンプ２２の動力によって、ブライン搬送ダクト２３ａ、２３ｂを通って加熱熱交換器４とパネル冷却器２１との間を循環する。
なお、本実施の形態１において、パネル冷却器２１が本発明の太陽熱集熱手段に相当し、ブラインポンプ２２とブライン搬送ダクト２３ａ、２３ｂが本発明の熱媒体搬送手段に相当する。
【００２４】
［空調システムの運転動作］
次に、本実施の形態１に係る空調システム１００の動作を説明する。
ここで、空調装置１は、脱着運転モードと除湿運転モードのいずれかの運転モードで運転可能である。脱着運転モードは、デシカントロータ５の吸着剤部５ａに含まれる水分を脱着させる運転モードであり、除湿運転モードは、室内空気に含まれる水分をデシカントロータ５の吸着剤部５ａに吸着させて室内空気を除湿する運転モードである。
この運転モードの切り換えは、予め設定されたタイマーに基づいて計測制御装置１３が行うことができ、この場合はタイマーと計測制御装置１３が本発明の運転モード選択手段に相当する。また、運転モードの切り換えは、図示しない操作パネルを介してなされる装置使用者の運転指示によっても行うことができ、この場合は、操作パネルと計測制御装置１３が本発明の運転モード選択手段に相当する。
【００２５】
また、本実施の形態１では、空調対象である部屋３００が一般家庭の部屋であって、運転を行う時期が夏期であるものとして、動作説明を行う。一般家庭では、昼間は在宅人数が少なく除湿運転の必要性が低いために除湿運転の負荷が小さい。一方で、夜間は、気候により相対湿度が高くなるとともに、在宅人数の増加、調理、入浴後の発汗による水分発生によっても相対湿度が上昇するため、除湿運転の負荷が大きくなる。そこで、本実施の形態１では、昼間に脱着運転モードでの運転を行い、夜間に除湿運転モードでの運転を行うものとして説明する。
【００２６】
（脱着運転モード）
まず、脱着運転モードでの運転を開始する際の空調システム１００の状態を説明する。
脱着運転モード開始時は、それまでに行っていた除湿運転モードでの運転によって、デシカントロータ５の吸着剤部５ａに大量の水分が吸着している状態である。
【００２７】
次に、脱着運転モードでの運転動作を説明する。
まず、計測制御装置１３は回転駆動部１６を制御してデシカントロータ５を回転させ、図２（Ｂ）に示すように吸着剤部５ａが外気通路２に配置されるようにする。
また、計測制御装置１３は、顕熱交換ロータ６の回転を停止させ、外気送風機７を所定風量で送風するように駆動し、内気送風機８の運転を停止させ、ブラインポンプ２２を駆動する。
【００２８】
ブラインポンプ２２が駆動すると、ブライン搬送ダクト２３ａ、２３ｂ内をブラインが流れる。
脱着運転モードで運転を行う昼間においては、太陽光発電パネル２０で発電が行われ、これに伴って太陽光発電パネル２０に高温の熱が発生する。そこで、太陽光発電パネル２０の温度上昇に伴う発電効率の低下を回避するために、パネル冷却器２１と冷却媒体であるブラインによって、太陽光発電パネル２０から熱を除去する。具体的には、ブラインポンプ２２の動力によりブライン搬送ダクト２３ａを通ってブラインがパネル冷却器２１に搬送される。パネル冷却器２１は太陽熱集熱手段として太陽光発電パネル２０から集熱し、パネル冷却器２１内を流れる熱媒体であるブラインがその熱を取得する。熱を取得したブラインは、大凡６０℃程度の温度となる。温度が上昇したブラインは、その後、ブライン搬送ダクト２３ｂを通ってブラインポンプ２２を経て、加熱熱交換器４へと流入する。すなわち、加熱熱交換器４には、高温のブラインが流入する。
【００２９】
外気送風機７を駆動すると、外気通路２内を室外空気が搬送される。
外気送風機７の駆動により搬送される室外空気は、まず、加熱熱交換器４に流入し、高温のブラインと熱交換する。ブラインと熱交換した室外空気は、５０℃程度の高温となり、温度上昇に伴って相対湿度が低下した状態となる。
次に、室外空気は、デシカントロータ５の吸着剤部５ａに流入する。吸着剤部５ａに流入した室外空気は、吸着剤部５ａに吸着している水分を脱着し、これによって相対湿度が上昇した状態となる。
その後、室外空気は顕熱交換ロータ６を経て外気通路２の出口側から空調装置１の外へ流出する。
【００３０】
以上のように、脱着運転モードでは、太陽光発電パネル２０が有する熱、すなわち太陽熱を熱源として、デシカントロータ５の吸着剤部５ａの水分を脱着させる。
【００３１】
（除湿運転モード）
まず、除湿運転モードでの運転を開始する際の空調システム１００の状態を説明する。
除湿運転モード開始時は、それまでに行っていた脱着運転モードでの運転によってデシカントロータ５の吸着剤部５ａから水分が脱着されて、吸着剤部５ａの保持水分が少ない状態である。
【００３２】
次に、除湿運転モードでの運転動作を説明する。
まず、計測制御装置１３は回転駆動部１６を制御してデシカントロータ５を回転させ、図２（Ａ）に示すように吸着剤部５ａが内気通路３に配置されるようにする。
また、計測制御装置１３は、顕熱交換ロータ６を所定の速度で回転させ、外気送風機７を所定風量で送風するように駆動し、内気送風機８を後述する制御方法により送風量可変の状態で運転させ、ブラインポンプ２２の運転は停止させる。
【００３３】
このようにすると、内気送風機８の駆動により搬送される室内空気は、デシカントロータ５の吸着剤部５ａに流入する。吸着剤部５ａに流入した室内空気は、吸着剤部５ａの吸着剤にその水分が吸着するために低湿となる。また、水分が吸着剤部５ａに吸着するときに発生する吸着熱により、室内空気は高温となる。
次に、室内空気は顕熱交換ロータ６に流入する。
【００３４】
一方、外気送風機７の駆動により搬送される室外空気は、加熱熱交換器４を通過し、デシカントロータ５の中空部５ｂを通過し、顕熱交換ロータ６に流入する。
【００３５】
そして、顕熱交換ロータ６において、室内空気と室外空気との間で熱交換する。前述のように、デシカントロータ５の吸着剤部５ａを通過した室内空気は、吸着熱のために高温となっているので、そのまま部屋３００へ戻すと室内温度を上昇させ、快適性を低下させてしまう。一方で、除湿運転を行う夜間においては、一般に室外空気温度と室内温度とが近接する。そこで、顕熱交換ロータ６において、高温となった室内空気と室外空気との間で熱交換させることにより、除湿後の室内空気の温度を室外空気の温度程度まで低下させるのである。
このようにすることで、部屋３００の室内温度を上昇させることなく、湿度を低下させることのできる除湿運転が実現できる。
なお、顕熱交換ロータ６において熱交換した室外空気は、デシカントロータ５の出口における室内空気の温度程度まで高温となった状態で、空調装置１の外へ排気される。
【００３６】
（除湿運転モードでの室内送風機の運転制御）
次に、除湿運転モードにおける内気送風機８の運転制御方法を詳細に説明する。
図３は、除湿運転モードでの計測制御装置１３による運転制御のフローチャートである。
（Ｓ１０１）
まず、装置使用者により、空調装置１の除湿量の目標値が設定される。目標値の設定は、図示しない操作パネル等を介して行われる。
（Ｓ１０２）
装置使用者による除湿運転開始の指示により、あるいは、予め設定されたタイミングになると、除湿運転モードでの運転を開始する。
（Ｓ１０３）
除湿運転モードでの運転を開始すると、内気送風機８はその送風量が初期値となるようにして駆動される。内気送風機８の送風量の初期値は、送風量の最小値となるように設定される。このようにすることで、運転開始時の除湿量が過剰となることを抑制する。
（Ｓ１０４）
送風量を最小値とする内気送風機８の運転を、所定時間続ける。
【００３７】
（Ｓ１０５、Ｓ１０６）
その後、内気通路３のデシカントロータ５の上流側に設置された温度センサ１４ａ、湿度センサ１５ａが検知する温度と湿度を取得し、取得した情報に基づいて部屋３００の室内の絶対湿度を演算する。
（Ｓ１０７、Ｓ１０８）
続けて、内気通路３のデシカントロータ５の下流側に設置された温度センサ１４ｂ、湿度センサ１５ｂが検知する温度と湿度を取得し、取得した情報に基づいてデシカントロータ５の下流側の室内空気の絶対湿度を演算する。
（Ｓ１０９）
デシカントロータ５での除湿量を演算する。具体的には、ステップＳ１０６で算出したデシカントロータ５の上流側の絶対湿度と、ステップＳ１０８で算出したデシカントロータ５の下流側の絶対湿度の偏差と、内気送風機８の送風量を掛け合わせることで、デシカントロータ５での除湿量を算出する。
（Ｓ１１０、Ｓ１１１）
次に、ステップＳ１０９で算出した現在の除湿量と、除湿量の目標値とを比較する。そして、現在の除湿量が除湿量の目標値より少なければ、ステップＳ１１１へ進んで内気送風機８の送風量を所定量増加させて運転する。現在の除湿量が除湿量の目標値以上であれば、送風量を変更することなくステップＳ１０４へと進む。
【００３８】
ここで、図４を参照して、送風量と除湿量の関係について説明する。図４は、内気送風機８の送風量とデシカントロータ５での除湿量との相関関係を示すグラフであり、吸着剤部５ａの保持する水分量が少ない場合のグラフを実線で、多い場合のグラフを破線で示している。
図４の２つのグラフに示すように、内気送風機８の送風量とデシカントロータ５の除湿量はある特性を持つ。すなわち、ある送風量（最大送風量）において除湿量が最大となり、最大送風量より少ない送風量の範囲では、送風量の増加に伴って除湿量も増加する。また、最大送風量を超えた送風量としても、除湿量は増加しない。
本実施の形態１に係る空調装置１は、内気送風機８の送風量の最小値を初期値として運転しているので（ステップＳ１０３参照）、図４に示す最大送風量より少ない領域で運転していることになる。そこで、上述したステップＳ１１１においては、現在の除湿量が除湿量の目標値より少ない場合は、内気送風機８の送風量を所定量増加させて運転するのである。また、現在の除湿量が除湿量の目標値より大きい場合、あるいは目標値と一致する場合は、現在の送風量を維持した運転をするようにしている。
【００３９】
（ＳＳ１１２、Ｓ１１３）
次に、内気送風機８の現在の送風量と、最大送風量とを比較する。そして、現在の送風量が最大送風量以上であれば、ステップＳ１１３へ進んで内気送風機８の送風量を最大送風量に設定する。現在の送風量が最大送風量未満であれば、送風量を変更することなくステップＳ１０４へと進む。
【００４０】
ここで、ステップＳ１１２、Ｓ１１３での処理について図４を参照しつつ説明する。
除湿運転モードでの運転を所定時間続けると、室内空気の水分吸着に伴ってデシカントロータ５の吸着剤部５ａの保持する水分量が次第に増加し、デシカントロータ５の吸着剤部５ａの吸着性能が低下する。こうなると、送風量と除湿量の相関関係は、図４に示すように実線で示すグラフから破線で示すグラフへと変化する。すなわち、同一送風量における除湿量が次第に低下するという特性を示す。
本実施の形態１に係る空調装置１は、ステップＳ１１０、Ｓ１１１で示したように、現在の除湿量が目標値を下回る場合には、内気送風機８の送風量を増加させている。一方で、図４に示したように、除湿運転を続けて吸着剤部５ａの保持する水分量が増加すると除湿量が低下していき、また、最大送風量以上に送風量を増加させても除湿量を増加させることはできない。すなわち、最大送風量以上に送風量を増加させても、除湿量を増加させることができないばかりか、無駄な消費電力を発生させてしまう。そこで、ステップＳ１１３においては、現在の送風量が最大送風量と等しい場合、あるいは最大送風量を超える場合には、現在の除湿量が目標値より少ない場合であっても、送風量を最大送風量に設定して運転する。このようにすることで、除湿量の増加に寄与しない無駄な消費電力の増加を回避することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態１に係る空調装置１によれば、除湿モードの運転開始時には、内気送風機８の送風量を最小値とし、その後、除湿量に応じて送風量を次第に増加させるようにした。このようにすることで、除湿モードでの運転開始時に、過剰な除湿量で運転することを回避することができる。このため、除湿モードでの運転開始時の吸着剤の急激な性能低下を抑制することができ、除湿運転モードでの安定的な運転を長時間行うことができる。
【００４２】
また、除湿運転モードでの運転においては、最大除湿量を得ることのできる送風量（最大送風量）より多い送風量で内気送風機８の運転を行わないようにした。このため、除湿量の増加に寄与しない無駄な送風量と消費電力の増加を抑制でき、省エネルギーに資する。
【００４３】
また、昼間に太陽熱を用いてデシカントロータ５の吸着剤の水分を脱着する脱着運転モードでの運転を行い、夜間にデシカントロータ５の吸着剤に水分を吸着させる除湿運転モードでの運転を行う。この際、必要となる動力は、外気送風機７と内気送風機８の駆動、顕熱交換ロータ６の回転、ブラインポンプ２２の駆動など、空気や熱媒体の搬送のためのものが中心となる。例えばヒートポンプを用いた除湿機などのように、除湿に必要な冷熱生成のために圧縮機を駆動する動力と比較して、本実施の形態１に係る空調装置１に必要な動力は少ないので、より省エネルギーな空調装置を得ることができる。
【００４４】
また、空調装置１では、デシカントロータ５の吸着剤部５ａをロータ構成とすることで、外気通路２と内気通路３との間を吸着剤部５ａが移動可能にした。また、デシカントロータ５において吸着剤の無い風路を確保するために中空部５ｂを設けた。このため、除湿運転モードと脱着運転モードの運転モード変更に伴う、風路の切り換えが不要となる。
例えば上述した特許文献１に記載の技術では、吸着剤部が固定であって風路が１つのみであるため、運転モードに応じて多数のダンパーを用いて風路の切り換えを行っており、装置の構成が複雑であった。
しかし、本実施の形態１に係る空調装置１によれば、運転モードの変更に伴う風路の切り換えが不要であるため、特許文献１に記載のような風路切り換えのためのダンパーも不要となる。このため、装置の構成を簡素化でき、コンパクトかつ低コストな空調装置を実現できる。
【００４５】
なお、本実施の形態１では、吸着剤部を図２に示す構成のデシカントロータ５に設けたが、吸着剤部が外気通路２と内気通路３の間を移動可能なものであれば、他の構成とすることもでき、同様の効果を得ることができる。
他の吸着剤部の例を、図５に示す。図５に示す構成では、外気通路２と内気通路３とを断面ほぼ同形状の矩形とし、また、吸着剤部５ａ’を風路断面とほぼ同形状の矩形としている。そして、外気通路２と内気通路３との間を、吸着剤部５ａ’が図示しない駆動部に駆動されて水平に移動する。このようにすることで、ロータ構造と比較すると駆動構造が複雑となるが、外気通路２あるいは内気通路３の風路全体に吸着剤部５ａ’を配置することができるので、ロータ構造と比較すると同量の吸着剤での吸着剤部の厚みを薄くすることができる。このため、空調装置をよりコンパクトに構成することができる。
【００４６】
また、本実施の形態１では、外気通路２と内気通路３を通過する空気の間で熱交換を行わせるために顕熱交換ロータ６を設けたが、他の熱交換手段を用いることもできる。
他の熱交換手段の例を図６に示す。図６（Ａ）では、図１で示した顕熱交換ロータ６に代えて、顕熱交換器１７を設けている。顕熱交換器１７は、図６（Ｂ）に示すように、内気通路３を入口とし外気通路２を出口とする通気層１７ａと、外気通路２を入口とし内気通路３を出口とする通気層１７ｂとを、直交するように重ねて配置したものである。このような顕熱交換器１７を用いた場合、実施の形態１で示したような顕熱交換ロータ６と比較して風路構成が複雑になるとともに熱交換に必要な容積が増加するが、顕熱交換ロータ６を回転させるための動力が不要となるので、省エネルギーに資する。
【００４７】
また、顕熱交換ロータ６に代えて、外気通路２と内気通路３に配置したフィンチューブ熱交換器を接続してヒートパイプを構成し、外気通路２と内気通路３を通過する空気に熱交換を行わせる構成としてもよい。
また、外気通路２と内気通路３に跨るフィンを配置し、熱伝導によって外気通路２と内気通路３を通過する空気に熱交換を行わせる構成としてもよい。
このような構成としても、顕熱交換ロータ６を回転させるための動力が不要となるので、省エネルギーに資する。
【００４８】
また、本実施の形態１では、吸着剤部５ａの脱着の熱源として太陽光発電ユニット２００により得た太陽熱を用いる構成としたが、他の高温熱源を用いることもでき、同様の脱着効果を得ることができる。
【００４９】
実施の形態２．
本実施の形態２では、内気送風機の他の運転制御方法について説明する。なお、本実施の形態２で説明する空調システムは、前述の実施の形態１と同様の構成を備えている。
図７は、実施の形態２に係る空調装置の、除湿運転モードでの運転制御のフローチャートである。図７に示すフローチャートは、前述の実施の形態１で説明した図３のフローチャートと処理の一部が共通しており、以下、図３との相違点を中心に説明する。
【００５０】
（Ｓ２０１）
まず、装置使用者により、室内温度と相対湿度の目標値が設定される。目標値の設定は、図示しない操作パネル等を介して行われる。
（Ｓ２０２）
計測制御装置１３は、設定された室内温度と相対湿度の目標値に基づいて、室内の絶対湿度の目標値を演算する。
前述の実施の形態１では、除湿運転の目標値を除湿量で表したが、本実施の形態２では目標値を絶対湿度で表している。
（Ｓ２０３）
装置使用者による除湿運転開始の指示により、あるいは、予め設定されたタイミングになると、除湿運転モードでの運転を開始する。
（Ｓ２０４）
除湿運転モードでの運転を開始すると、内気送風機８はその送風量が初期値となるようにして駆動される。内気送風機８の送風量の初期値は、送風量の最小値となるように設定される。このようにすることで、運転開始時の除湿量が過剰となることを抑制する。
（Ｓ２０５）
送風量を最小値とする内気送風機８の運転を、所定時間続ける。
【００５１】
（Ｓ２０６、Ｓ２０７）
その後、内気通路３のデシカントロータ５の上流側に設置された温度センサ１４ａ、湿度センサ１５ａが検知する温度と湿度を取得し、取得した情報に基づいて部屋３００の室内の絶対湿度（以下、室内絶対湿度と称する場合がある）を演算する。
なお、ステップＳ２０４〜Ｓ２０７は、前述の図３のステップＳ１０２〜Ｓ１０６と同様の処理である。
【００５２】
（Ｓ２０８）
次に、ステップＳ２０７で算出した現在の絶対湿度と、予め設定された絶対湿度の目標値とを比較する。そして、現在の絶対湿度と絶対湿度の目標値とがほぼ同じであれば（両者の差異が所定範囲内であれば）、ステップＳ２１０へ進み、そうでなければステップＳ２０９へ進む。
（Ｓ２０９）
現在の室内絶対湿度と絶対湿度の目標値との関係に応じて、内気送風機８の送風量を制御する。
具体的には、現在の室内絶対湿度が絶対湿度の目標値より高い場合には、現在の空調装置１による除湿量が必要量に不足していると判断し、内気送風機８の送風量を所定量増加させる。このようにすることで、空調装置１の除湿量を増加させる。
また、現在の室内絶対湿度が絶対湿度の目標値より小さい場合には、空調装置１による除湿量が必要量より過大であると判断し、内気送風機８の送風量を所定量減少させる。このようにすることで、空調装置１による除湿量を減少させる。なお、内気送風機８が初期値である最小風量で動作している場合には、その送風量を維持した運転を続ける。
【００５３】
（Ｓ２１０、Ｓ２１１）
次に、内気送風機８の現在の送風量と、最大送風量とを比較する。そして、現在の送風量が最大送風量以上であれば、ステップＳ２１１に進んで内気送風機８の送風量を最大送風量に設定する。内気送風機８の現在の送風量が最大送風量未満であれば、ステップＳ２１２へと進む。
【００５４】
図４を参照して前述したように、内気送風機８の送風量には、デシカントロータ５の除湿量が最大となるような送風量（最大送風量）が存在し、この最大送風量を超える送風量で運転したとしても除湿量を増加させることができない。そこで、前述したステップＳ２１１においては、現在の送風量が最大送風量と等しい場合、あるいは最大送風量を超える場合には、現在の絶対湿度が絶対湿度の目標値より少ない場合であっても、送風量を最大送風量に設定して運転する。このようにすることで、除湿量の増加に寄与しない無駄な消費電力の増加を回避することができる。
【００５５】
（Ｓ２１２、Ｓ２１３）
次に、内気送風機８の現在の送風量と、最小送風量とを比較する。そして、現在の送風量が最小送風量以下であれば、ステップＳ２１３に進んで内気送風機８の送風量を最小送風量に設定する。内気送風機８の現在の押す風量が最小送風量より大きければ、ステップＳ２０５へと進む。
【００５６】
以上のように、本実施の形態２に係る空調装置１によれば、除湿モードの運転開始時には、内気送風機８の送風量を最小値とし、その後、室内の絶対湿度の状態に応じて送風量を増減させるようにした。このようにすることで、除湿モードでの運転開始時に、過剰な除湿量で運転することを回避することができる。このため、除湿モードでの運転開始時の吸着剤の急激な性能低下を抑制することができ、除湿運転モードでの安定的な運転を長時間行うことができる。
また、室内の絶対湿度が、予め設定された温度と湿度の目標値から算出される室内の絶対湿度の目標値となるように内気送風機８の送風量が制御されるので、必要な除湿量が得られるように空調装置１を運転することができる。
【００５７】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る空調システム１００Ａの構成図である。本実施の形態３では、前述の実施の形態１との相違点を中心に説明し、図１と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
【００５８】
［空調システムの構成］
本実施の形態３に係る空調システム１００Ａは、太陽光発電ユニット２００と空調装置１が、冷凍サイクル装置４００を介して接続されている点に特徴を有する。
【００５９】
（冷凍サイクル）
図８に示すように、圧縮機４１、加熱熱交換器４Ａ、膨張弁４２、及びブライン熱交換器４３が環状に接続されており、これらによって冷凍サイクル装置４００が構成されている。冷凍サイクル装置４００内には冷媒が封入されており、この冷媒は圧縮機４１によって圧縮され、膨張弁４２により減圧される。
【００６０】
加熱熱交換器４Ａは、外気通路２を通過する室外空気と、冷凍サイクル装置４００を流れる冷媒との間で、熱交換を行わせる装置である。
【００６１】
ブライン熱交換器４３は、太陽光発電ユニット２００のブライン搬送ダクト２３ａ、２３ｂにより搬送されるブラインと、冷凍サイクル装置４００を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる装置である。
【００６２】
［空調システムの運転動作］
次に、本実施の形態３に係る空調システム１００Ａの動作を説明する。空調システム１００Ａは、前述の実施の形態１と同様、脱着運転モードと除湿運転モードのいずれかの運転モードで運転可能である。
【００６３】
（除湿運転モード）
除湿運転モードでは、圧縮機４１は動作せず、冷凍サイクル装置４００は機能を停止した状態である。すなわち、空調システム１００Ａは前述の実施の形態１と同様の運転動作を行う。
【００６４】
（脱着運転モード）
実施の形態１で説明した脱着運転モードでの運転と同様に、デシカントロータ５を回転させて吸着剤部５ａを外気通路２に配置し、顕熱交換ロータ６の回転を停止させ、外気送風機７を所定風量で送風するように駆動し、内気送風機８の運転を停止させ、ブラインポンプ２２を駆動する。
さらに、圧縮機４１を駆動して冷凍サイクル装置４００を機能させる。このようにすると、冷凍サイクル装置４００において、圧縮機４１の駆動によって昇圧された高温高圧のガス冷媒が加熱熱交換器４Ａに流入する。加熱熱交換器４Ａに流入した高温のガス冷媒は、外気通路２を流れる室外空気と熱交換し、冷却されて凝縮液化する。すなわち、本実施の形態３では、室外空気との間で熱交換を行う熱媒体は、冷凍サイクル装置４００に封入された冷媒であるといえる。
凝縮液化した冷媒は、膨張弁４２に流入して低圧二相の冷媒となる。その後、冷媒はブライン熱交換器４３に流入し、ブライン搬送ダクト２３ｂを通って搬送された高温のブラインを冷却しながら自身は加熱蒸発し、低圧のガス冷媒となって圧縮機４１に吸入される。
【００６５】
このような冷凍サイクル装置４００の動作により、加熱熱交換器４において室外空気が加熱されるとともに、ブライン熱交換器４３ではブラインが冷却される。この冷凍サイクル装置４００の動作以外は、前述の実施の形態１と同様の動作を行う。
【００６６】
このようにすることで、加熱熱交換器４Ａにおける室外空気の熱交換を、安定的に行うことができる。
すなわち、太陽光発電ユニット２００での集熱量は、日射量によって変動するため、条件によっては集熱量が低下する場合がある。太陽光発電ユニット２００の集熱量が低下すると、パネル冷却器２１でのブラインの加熱量が低下するので、ブラインの温度が低下した状態となる。例えば、室外空気の熱交換をブラインと直接行うこととすると、ブラインの温度が低い場合には室外空気の加熱が不十分となり、デシカントロータ５の吸着剤部５ａから水分を脱着するのに十分な高温が得られなくなる可能性がある。こうなると、吸着剤部５ａの水分の残留量が多くなり、次に除湿運転モードで運転を行うときの吸着性能が低下し、十分に除湿運転を行えない可能性がある。
【００６７】
しかし、本実施の形態３に係る空調システム１００Ａでは、太陽光発電ユニット２００により得られる太陽熱を熱源として冷凍サイクル装置４００を駆動して、加熱熱交換器４Ａに必要な高温を生成することとした。このため、ブライン温度が低めであっても、加熱熱交換器４Ａにおいて安定的に室外空気の加熱を行うことができる。したがって、脱着運転モードにおいて吸着剤部５ａの水分の残留量を所定値まで安定的に低下させることができ、次に除湿運転モードで運転するときの吸着性能を適切に確保して除湿性能を安定させることができる。
【００６８】
また、冷凍サイクル装置４００において、冷媒を高温化する熱源として太陽光発電ユニット２００を流れるブラインを用いることとした。このブラインは、太陽熱を受けて高温化するため通常は室外空気よりも温度が高い。このため、冷凍サイクル装置４００では、室外空気を冷媒の高温化の熱源とするよりも運転効率を向上させることができ、省エネルギーに資する。
【００６９】
実施の形態４．
本実施の形態４では、実施の形態１で説明したデシカントロータ５と異なる構成のデシカントロータを備えた空調システムについて、図１と図１０に基づいて説明する。なお、本実施の形態４では、前述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７０】
［空調システムの構成］
図１０は、実施の形態４に係る除湿ユニット１０Ａのデシカントロータ３５の構成を説明する図である。図１０において、デシカントロータ３５は、図２で示したデシカントロータ５の中空部５ｂに代わり、顕熱蓄熱部３６が設けられている。吸着剤部３５ａは、前述の実施の形態１で説明した吸着剤部５ａと同様の構成である。
顕熱蓄熱部３６は、断面格子状となるように金属板が配置されて構成されている。
その他の構成については、実施の形態１で説明した空調システム１００と同様の構成である。
【００７１】
また、デシカントロータ３５は、その中心軸を軸心として、駆動モータである回転駆動部１６によって、矢印で示す方向に一体的に回転駆動可能に構成されている。
なお、本実施の形態４において、回転駆動部１６は、本発明の吸着剤部移動手段及び顕熱蓄熱部移動手段に相当する。
【００７２】
［空調システムの運転動作］
次に、本実施の形態４に係る空調システムの動作を説明する。実施の形態４に係る空調システムは、実施の形態１の除湿運転モードに代わって除湿蓄熱運転モード、脱着運転モードに代わって脱着放熱運転モードで運転を行う。
【００７３】
（除湿蓄熱運転モード）
除湿蓄熱運転モード開始時は、それまでに行っていた脱着放熱運転モードでの運転によって、デシカントロータ３５の吸着剤部３５ａの吸着剤から水分が脱着されて、吸着剤部３５ａの保持水分が少ない状態である。
【００７４】
まず、デシカントロータ３５を回転させ、図１０（Ａ）に示すように吸着剤部３５ａが内気通路３に配置され、顕熱蓄熱部３６が外気通路２に配置されるようにする。
除湿蓄熱運転モードは、実施の形態１の除湿運転モードと同様に夜間に実施する。夜間は、昼間に比べると室外空気の温度が適度に低下しており、この適度に温度の低下した室外空気が顕熱蓄熱部３６を通過することとなる。そうすると、顕熱蓄熱部３６は室外空気と同程度の温度となるので、顕熱蓄熱部３６に蓄熱されることとなる。
なお、他の運転動作については、実施の形態１の除湿運転モードと同様である。
【００７５】
（脱着放熱運転モード）
脱着放熱運転モード開始時は、それまでに行っていた除湿蓄熱運転モードでの運転によって、デシカントロータ３５の吸着剤部３５ａに大量の水分が吸着している状態である。
まず、デシカントロータ３５を回転させ、図１０（Ｂ）に示すように吸着剤部３５ａが外気通路２に配置され、顕熱蓄熱部３６が内気通路３に配置されるようにする。
さらに、顕熱交換ロータ６の回転を停止させ、外気送風機７を所定風量で送風するように駆動し、ブラインポンプ２２を運転させる。脱着放熱運転モードにおけるデシカントロータ３５の吸着剤部３５ａの脱着動作については、実施の形態１の脱着運転モードと同様となる。
【００７６】
また、脱着放熱運転モードでは、部屋３００の室内の状態に応じて内気送風機８を駆動させる。例えば、室内が高温となって冷房が必要な場合には、所定の送風量で内気送風機８を駆動し、それ以外の場合には内気送風機８の運転を停止する。
内気通路３に室内空気が送風されると、デシカントロータ３５の顕熱蓄熱部３６を通過する。このとき、空調が必要とされる状態であるので、室内空気の温度は比較的高温であり、夜間に行った脱着蓄熱モードでの運転時に室外空気と同程度の温度となった顕熱蓄熱部３６よりも高温である。このため、室内空気は、顕熱蓄熱部３６を通過する際に、夜間の低温の室外空気の冷熱を蓄えた顕熱蓄熱部３６との間で熱交換を行うこととなる。すなわち、デシカントロータ３５の顕熱蓄熱部３６が夜間の室外空気により得た冷熱を蓄熱し、この冷熱が昼間の高温の室内空気の冷却に用いられることとなる。
【００７７】
以上のように、本実施の形態４に係る空調システムによれば、吸着剤部３５ａと顕熱蓄熱部３６を有するデシカントロータ３５を備え、夜間の除湿蓄熱モードでの運転で顕熱蓄熱部３６に蓄熱した冷熱を、脱着放熱運転モードにおいて室内空気の冷却に用いるようにした。このようにすることで、脱着放熱運転モードでの運転中における部屋３００の冷房負荷を低減することができる。このため、部屋３００の室内空調に要するエネルギーも低減することができ、省エネルギーに資する。
【００７８】
また、デシカントロータ３５は、吸着剤部３５ａと顕熱蓄熱部３６がそれぞれ半円部を占める構成とし、回転可能とした。このため、吸着剤部３５ａでの吸着・脱着動作と、顕熱蓄熱部３６の蓄熱・放熱動作を容易に切り換えることができ、また、簡単かつコンパクトな装置構成とすることができる。
【００７９】
なお、本実施の形態４では、デシカントロータ３５の顕熱蓄熱部３６を、断面格子状となるように配置した金属板で構成したが、他の構成とすることもできる。例えば、顕熱蓄熱部３６に潜熱蓄熱材などの材料を用いることもでき、このようにすることで蓄熱量を増加させることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  空調装置、２  外気通路、３  内気通路、４  加熱熱交換器、４Ａ  加熱熱交換器、５  デシカントロータ、５ａ  吸着剤部、５ｂ  中空部、６  顕熱交換ロータ、７  外気送風機、８  内気送風機、９ａ  ダクト、９ｂ  ダクト、１０  除湿ユニット、１０Ａ  除湿ユニット、１３  計測制御装置、１４ａ〜１４ｇ  温度センサ、１５ａ〜１５ｇ  湿度センサ、１６  回転駆動部、１７  顕熱交換器、１７ａ  通気層、１７ｂ  通気層、２０  太陽光発電パネル、２１  パネル冷却器、２２  ブラインポンプ、２３ａ  ブライン搬送ダクト、２３ｂ  ブライン搬送ダクト、３５  デシカントロータ、３５ａ  吸着剤部、３６  顕熱蓄熱部、４１  圧縮機、４２  膨張弁、４３  ブライン熱交換器、１００  空調システム、１００Ａ  空調システム、２００  太陽光発電ユニット、３００  部屋、４００  冷凍サイクル装置。
【図１】
2011112343.tif 000003
【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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