(57)【要約】  【課題】  恒温恒湿空調室内の負荷に適合した処理能力を有する汎用パッケージ型冷房専用空調機を使用し、恒温恒湿空調室で要求される比較的小さな吹出し温度差、及び比較的大きな吹出し風量に適合し、高精度での温度・湿度制御を可能にし、イニシャルコスト及びランニングコストを低減できる恒温恒湿空調システムを提供する。  【解決手段】  恒温恒湿空調システム１０は、汎用パッケージ型冷房専用空調装置１１及び加熱器１２を含む空調ユニット１３と、空調ユニットから延びるメインダクト１４に接続されたサプライチャンバー１５と、メインダクトに接続された加湿器１６と、恒温恒湿空調室から取り込んだ還流空気をメインダクト又はサプライチャンバーに送風する循環送風機とを備える。空調装置１１は、冷却器１１ａと、送風機１１ｂと、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口１１ｃと、外気を取り入れるための外気取入口１１ｄとを備える。【選択図】  図１
2007113881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調ユニットが空調装置と加熱器とを有し、該空調装置は、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口と、外気を取り入れるための外気取入口と、恒温恒湿空調室内の顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有する冷却器と、送風機とを備えるものであり、
前記空調ユニットがサプライチャンバーを介して恒温恒湿空調室の室内吹出し口に接続され、前記空調ユニットからサプライチャンバーへのダクト又はサプライチャンバーに、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込んで送風する循環送風機、及び加湿器が接続され、該循環送風機と前記空調ユニットの送風機とにより、恒温恒湿空調室内への所要吹出給気量を満たすことを特徴とする恒温恒湿空調システム。
【請求項２】
空調ユニットが第一の空調装置と加熱器とを備え、該第一の空調装置は恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口と、外気を取り入れるための外気取入口と、冷却器と、送風機とを備えるものであり、
第二の空調装置は、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口と、冷却器と、送風機とを備えるものであり、
前記空調ユニットと前記第二の空調装置とを、恒温恒湿空調室内の顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有するように組み合わせ、
前記空調ユニットがサプライチャンバーを介して恒温恒湿空調室の室内吹出し口に接続され、前記空調ユニットからサプライチャンバーへのダクト又はサプライチャンバーに、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込んで送風する循環送風機、及び加湿器が接続され、
前記第二の空調装置が、前記循環送風機からサプライチャンバーへのダクト又は前記サプライチャンバーに接続されたことを特徴とする恒温恒湿空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用の冷房専用パッケージ型空調機を用いて高精度の恒温恒湿要求に対応する恒温恒湿空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空調方式として、従来から汎用パッケージ型空調機が多くの業務用建物の空調に使用されている。汎用パッケージ型空調機の特徴としては、第一に施工が簡単であり、他の空調方式と比べてイニシャルコストやランニングコストが比較的安く、第二にユニットごとに稼動と停止が可能であり、第三に設備の変更が容易であり、他の空調方式と比べて機械室のスペースが小さく、直置きタイプでは機械室が不要である。
かかる汎用パッケージ型の冷房専用空調機としては、例えば、冷房能力が１２．５kw／１４．０kwから５６．０kw／６３．０kwまでの範囲で５〜６機種程度が製造されており、一般的な空調用途における顕熱負荷、潜熱負荷及び風量に適合した処理能力を有している。
【０００３】
一方、恒温恒湿空調室の空調条件としては、一般的に対象となる部屋の断熱・気密性を高めることにより熱負荷を低減し、空調機の風量を大きくすることにより、吹き出し空気が室内に均一な気流で循環され、温度・湿度制御の精度が高められる。また吹き出し空気の温湿度は、設定温湿度との差が可能な限り小さくし、吹出し空気による直接的な温湿度の室内への影響を抑制する。
このような空調条件を満たすため、空気は、過冷却、再加熱、加湿のサイクルにより処理され、このサイクルに上記の汎用パッケージ型冷房専用空調機を適用する際には、再加熱器と蒸気発生器と伴に用いられる。すなわち、恒温恒湿空調室から還流した空気と外気とを混合した空気を冷却器（汎用パッケージ型冷房専用空調機）により露点温度以下まで冷却し、混合空気を低温・低湿度とする。次に、冷却器を通過させた混合空気を、再加熱器により加熱して設定温度まで上昇させ、さらに、蒸気発生器により混合空気を設定湿度まで加湿するものである。
【０００４】
上述したような空調条件の恒温恒湿空調室に汎用パッケージ型冷房専用空調機を使用するためには、顕熱負荷、潜熱負荷、吹出し温度差、及び吹出し風量に適合する機種を選定する必要がある。
一般的に、空調機の吹出し風量は、下記の計算式（１）（２）から求められる。
（１）冷房顕熱負荷〔W〕÷1.2×（室温〔℃〕−吹出し空気温度〔℃〕）
（２）暖房顕熱負荷〔W〕÷1.2×（吹出し空気温度〔℃〕−室温〔℃〕）
しかしながら、恒温恒湿空調室では、あらかじめ断熱・気密性が高められて顕熱負荷が低減されているため、この比較的小さな顕熱負荷により空調機を選定すると、吹出し風量は小さなものになり、恒温恒湿空調室の空調条件に適合するような大きな吹出し風量を得ることができない。
【０００５】
逆に、恒温恒湿空調室で求められる比較的大きな吹出し風量に適合させるべく、空調機を選定した場合、恒温恒湿空調室が必要とする吹出し温度差４℃程度の吹出し風量に見合う汎用パッケージ型冷房専用空調機では、冷房能力が過大となり、過冷却後の再熱容量も過大になるという問題が生じる。
【０００６】
また再熱容量は、夏季最大冷房負荷時のものが下記の計算式（３）から求められ、春季、秋季及び冬季に必要になる再熱容量は下記の計算式（４）から求められる。
（３）汎用パッケージ型冷房専用空調機能力（顕熱）−冷房負荷容量（顕熱）
（４）汎用パッケージ型冷房専用空調機能力（顕熱）＋暖房負荷容量（顕熱）
したがって、再熱容量は、汎用パッケージ型冷房専用空調機能力と、暖房負荷容量とを加算した容量が必要となり、再熱容量は過大なものになる。
【０００７】
さらに、蒸気発生器の容量は、夏季のものが下記の計算式（５）から求められ、春季、秋季及び冬季等の外気乾燥時のものが下記の計算式（６）から求められる。
（５）汎用パッケージ型冷房専用空調機能力（潜熱）−冷房負荷（潜熱）
（６）汎用パッケージ型冷房専用空調機能力（潜熱）＋暖房負荷（潜熱）
したがって、蒸気発生器の加湿容量は、汎用パッケージ型冷房専用空調機能力（潜熱）に比例して、蒸気発生器の加湿容量は過大なものになる。
【０００８】
恒温恒湿空調室の空調条件に適合させるべく、以上のように、汎用パッケージ型冷房専用空調機の機種の選定を行った場合には、この空調機自体の容量、再加熱器及び蒸気発生器の容量が過大なものになり、イニシャルコスト（設備コスト）が大きくなるという欠点がある。また過剰な冷却や除湿により、再加熱器や蒸気発生器のランニングコスト（運転コスト）が大きくなり、無駄なエネルギー損失が発生するという欠点もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、恒温恒湿空調室内の顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有する汎用パッケージ型冷房専用空調機を使用し、恒温恒湿空調室において要求される比較的小さな吹出し温度差、及び比較的大きな吹出し風量に適合し、高精度での温度・湿度制御を可能にし、イニシャルコスト及びランニングコストを低減できる恒温恒湿空調システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、空調ユニットが空調装置と加熱器とを有し、該空調装置は、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口と、外気を取り入れるための外気取入口と、恒温恒湿空調室内の顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有する冷却器と、送風機とを備えるものであり、前記空調ユニットがサプライチャンバーを介して恒温恒湿空調室の室内吹出し口に接続され、前記空調ユニットからサプライチャンバーへのダクト又はサプライチャンバーに、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込んで送風する循環送風機、及び加湿器が接続され、該循環送風機と前記空調ユニットの送風機とにより、恒温恒湿空調室内への所要吹出給気量を満たすことを特徴とする恒温恒湿空調システムが提供される。
【００１１】
上記構成の恒温恒湿空調システムでは、還気取入口と外気取入口と冷却器と送風機とを備える空調装置、すなわち、汎用パッケージ型冷房専用空調機を使用するものであり、この汎用パッケージ型冷房専用空調機は、恒温恒湿空調室内の顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有するものが選定され、また加熱器は、汎用パッケージ型冷房専用空調機能力（顕熱）と、暖房負荷（顕熱）とを加算した負荷に適合する加熱容量を有するものが選定され、これにより、イニシャルコスト及びランニングコストの低減が可能になる。また本発明では、恒温恒湿空調室からの還流空気を取り込んで送風する循環送風機が、空調ユニットからサプライチャンバーへのダクト又はサプライチャンバーに接続され、これにより、汎用パッケージ型冷房専用空調機では不足する吹出し風量が補われると共に吹出し温度差が下げられて、恒温恒湿空調室で要求される比較的小さな吹出し温度差で、高精度の温度・湿度制御を可能にする。
【００１２】
また本発明では、空調ユニットが第一の空調装置と加熱器とを備え、該第一の空調装置は恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口と、外気を取り入れるための外気取入口と、冷却器と、送風機とを備えるものであり、第二の空調装置は、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口と、冷却器と、送風機とを備えるものであり、前記空調ユニットと前記第二の空調装置とを組み合わせ、前記空調ユニットがサプライチャンバーを介して恒温恒湿空調室の室内吹出し口に接続され、前記空調ユニットからサプライチャンバーへのダクト又はサプライチャンバーに、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込んで送風する循環送風機、及び加湿器が接続され、前記第二の空調装置が、前記循環送風機からサプライチャンバーへのダクト又は前記サプライチャンバーに接続されたことを特徴とする恒温恒湿空調システムが提供される。
【００１３】
上記構成の恒温恒湿空調システムでは、還気取入口と外気取入口と冷却器と送風機とを備える第一の空調装置、及び還気取入口と冷却器と送風機とを備える第二の空調装置、すなわち、第一及び第二の汎用パッケージ型冷房専用空調機を使用するものであり、これら複数の汎用パッケージ型冷房専用空調機は、この複数台を併せたものが、恒温恒湿空調室内の顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有するように選定され、かつ第一の空調装置と第二の空調装置の冷房能力は、（１）が第二の空調装置で、（２）が第一の空調装置の能力で選定する。
（１）第二の空調装置の冷房能力
春季・秋季の最大潜熱負荷と冷房負荷とを処理できる能力
（２）第一の空調装置の冷房能力
最大冷房負荷（顕熱）−第二の空調装置の冷房能力（顕熱）
最大冷房負荷（潜熱）−第二の空調装置の冷房能力（潜熱）
を処理できる能力
また加熱器は、最大暖房負荷に適合する加熱容量を有するものが選定される。
したがって、季節に応じて汎用パッケージ型冷房専用空調機の稼動台数を適宜調整すれば、更にランニングコストの低減が可能になる。例えば、夏季は複数台の汎用パッケージ型冷房専用空調機を同時に稼動させ、春季、秋季及び冬季には、そのときの顕熱負荷及び潜熱負荷に応じて空調装置を稼動させる。
各季節ごとの運転モードを更に具体的に記載すれば、下記のようになる。
（夏季）第一の空調装置の冷却器ON、加熱器ON、送風機ON、加湿器ONにする。
第二の空調装置の冷却器ON、送風機ONにする。
循環送風機ONにする。
（春季及び秋季）
第一の空調装置の冷却器OFF、加熱器ON、送風機ON、加湿器ONにする。
第二の空調装置の冷却器ON、送風機ONにする。
循環送風機ONにする。
（冬季）第一の空調装置の冷却器OFF、加熱器ON、送風機ON、加湿器ONにする。
第二の空調装置の冷却器OFF、送風機ONにする。
循環送風機ONにする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の恒温恒湿空調システムは、恒温恒湿空調室において要求される比較的小さな吹出し温度差、及び比較的大きな吹出し風量に適合し、高精度での温度・湿度制御を可能にし、イニシャルコスト及びランニングコストを低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
＜第一の実施形態＞
図１は本発明の第一の実施形態に係る恒温恒湿空調システム１０を表すシステム構成図である。この恒温恒湿空調システム１０は、汎用パッケージ型冷房専用空調装置１１（以下、「空調装置１１」という）及び加熱器１２を含む空調ユニット１３と、この空調ユニット１３から延びるメインダクト１４に接続されたサプライチャンバー１５と、メインダクト１４に接続された加湿器１６と、恒温恒湿空調室（図示せず）から取り込んだ還流空気をメインダクト１４又はサプライチャンバー１５に送風する循環送風機１７とを主要な構成として備える。
【００１７】
空調装置１１は、冷却器１１ａと、送風機１１ｂと、恒温恒湿空調室の還流空気を取り込むための還気取入口１１ｃと、外気を取り入れるための外気取入口１１ｄとを有する。
空調装置１１の還気取入口１１ｃは、図１に示したように空調装置１１自体に設けられ、空調装置１１が恒温恒湿空調室内に設置される場合には、還気は還気取入口１１ｃから直接取り入れられ、一方、空調装置１１が恒温恒湿空調室外に設置される場合には、恒温恒湿空調室との間に設けられる還気取入ダクト（図示せず）から取り入れられる。外気取入口１１ｄには、外部まで延びる外気取入ダクト１８が接続される。
空調装置１１の冷却器１１ａは、恒温恒湿空調室内の一年を通した顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有するものである。一方、加熱器１２は、最大暖房負荷及び春季・秋季の再熱負荷を処理する加熱容量を有するものが使用され、図１に示したように空調装置１１の筐体１１ｅ内に収容されるか、サプライチャンバー１５内に収容されるか、あるいはメインダクト１９に配置される。なお、加熱器１２は、基本的には筐体１１ｅ内に設置するものであるが、必要容量のヒーターが設置できない場合には、サプライチャンバー１５やメインダクト１９に不足分を配置することも可能である。
【００１８】
循環送風機１７には、一方に還気取入ダクト１７ａが接続され、その先端に還気取入口１７ｂが設けられ、他方が連結ダクト１７ｃによりメインダクト１４又はサプライチャンバー１５に接続される。この循環送風機１７は、空調装置１１の送風機１１ｂと併せたときに、その送風量が、恒温恒湿空調室で必要とされる風量を満たすものが用いられる。
サプライチャンバー１５には、空気の上流側にメインダクト１４が接続され、空気の下流側に給気ダクト１９が接続され、メインダクト１９から複数の分岐ダクト（図示せず）が恒温恒湿空調室の複数の室内吹出し口（図示せず）まで延設され、恒温恒湿空調室が均一な気流と均一な温度分布になるように複数の室内吹出し口から吹き出される。
【００１９】
次に、恒温恒湿空調システム１０の作用について説明する。
空調ユニット１３では、恒温恒湿空調室内から還気取入口１１ｃを通して還流空気（矢印ＲＡ１）が取り込まれると共に、室外から外気取入口１１ｄを通して外気（矢印ＯＡ１）が取り込まれ、これら還流空気と外気との混合空気が冷却器１１ａで過冷却されて除湿が行われる。混合空気は、この冷却除湿後に加熱器１２で所定の温度まで過熱され、送風機１１ｂによりメインダクト１４を介してサプライチャンバー１５に送り出される。サプライチャンバー１５には、この過熱された混合空気以外にも、循環送風機１７から恒温恒湿空調室内の還流空気（矢印ＲＡ２）が送り込まれ、恒温恒湿空調室で必要とされる風量が満たされると共に、加湿器１６から供給された加湿空気により所定の湿度に調整される。
以上のように、空調ユニット１３、加湿器１６及び循環送風機１７からサプライチャンバー１５に送られた空気はサプライチャンバー１５で混合され、給気ダクト１９から複数の分岐ダクトを通り、均一な気流と均一な温湿度分布になるように複数の室内吹出し口から恒温恒湿空調室に吹き出される。
つまり、本発明の恒温恒湿空調システム１０では、汎用パッケージ型冷房専用空調機（空調装置１１）のみでは不足する吹出し風量が、循環送風機１７により補われることにより、吹出し温度差が下げられ、比較的大きな吹出し風量も確保されるため、恒温恒湿空調室で要求される比較的小さな吹出し温度差（例えば４℃程度）や、均一な気流と均一な温湿度分布が可能になり、イニシャルコスト及びランニングコストが低減される。
【００２０】
＜第二の実施形態＞
図２は本発明の第二の実施形態に係る恒温恒湿空調システム３０を表すシステム構成図である。この恒温恒湿空調システム３０は、図１の恒温恒湿空調システム１０とほぼ同じ構成のシステムに、さらに、汎用パッケージ型冷房専用空調装置３１（以下、「第二の空調装置３１」という）を付加したものであり、第二の空調装置３１は、連結ダクト３２により、循環送風機１７から延びる連結ダクト１７ｃに接続される。第二の実施形態においては、第一の実施形態と異なる構成についてのみ説明し、第一の実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２１】
図２における第一の空調装置１１は、図１の空調装置１１に相当するものである。
また第二の空調装置３１は、冷却器３１ａと、送風機３１ｂと、恒温恒湿空調室の還流空気（矢印ＲＡ３）を取り込むための還気取入口３１ｃとを備える。冷却器３１ａは、第一の空調装置１１の冷却器１１ａと併せたときに、恒温恒湿空調室内の一年を通した顕熱負荷及び潜熱負荷に適合した処理能力を有するものであり、汎用パッケージ型冷房専用空調装置３１としては、そのような冷却器３１ａを有する機器が選定される。還気取入口３１ｃは、空調装置３１自体に設けられる
循環送風機１７は、その送風量が、第一の空調装置１１と第二の空調装置３１の両方の送風機１１ｂ，３１ｂと併せたときに、恒温恒湿空調室で必要とされる風量を満たすものが用いられる。
【００２２】
上述したように恒温恒湿空調システム３０は、第一の空調装置１１と第二の空調装置３１の二台の汎用パッケージ型冷房専用空調機を使用するものであり、季節に応じて二台の空調装置の何れか一方だけ、或いは両方を適宜調整しながら稼動させれば、ランニングコストの低減が可能になる。例えば、夏季は第一の空調装置１１と第二の空調装置３１の両方を同時に稼動させ、春季、秋季及び冬季には、そのときの顕熱負荷及び潜熱負荷に応じて第二の空調装置３１、第一の空調装置１１の送風機１１ｂ、加熱器１２及び加湿器１６を稼動させる。
また恒温恒湿空調システム３０でも、恒温恒湿空調システム１０と同様に、恒温恒湿空調室からの還流空気を取り込んで送風する循環送風機１７がサプライチャンバー１５に接続され、これにより、汎用パッケージ型冷房専用空調機のみによっては不足する吹出し風量が補われると共に吹出し温度差が下げられ、恒温恒湿空調室で要求される比較的小さな吹出し温度差や、高精度での温度・湿度制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一の実施形態に係る恒温恒湿空調システムのシステム構成図である。
【図２】第二の実施形態に係る恒温恒湿空調システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  恒温恒湿空調システム
１１  空調装置
１１ａ  冷却器
１１ｂ  送風機
１１ｃ  還気取入口
１１ｄ  外気取入口
１２  加熱器
１３  空調ユニット
１４  メインダクト
１５  サプライチャンバー
１６  加湿器
１７  循環送風機
３０  恒温恒湿空調システム
３１  第二の空調装置
３１ａ  冷却器
３１ｂ  送風機
３１ｃ  還気取入口
【図１】
2007113881.tif 000003
【図２】
2007113881.tif 000004