(57)【要約】      （修正有）【課題】除湿機併用装置の省エネルギー運転を完全に自動化する。【解決手段】全熱交換機能を有する外調機と、前記外調機から送給された外気を除湿する除湿機と、前記除湿機で除湿された外気又は外調機から直接送給された外気と空調対象空間からの還気との混合空気を空調対象空間に処理空気として送給する空調機とからなり、かつ前記導入された外気、又は外調機で冷却、除湿された外気の湿度が空調に適した湿度以下であって、前記除湿機を作動しなくても事足りる場合に、前記外気を除湿機を経ることなく外調機から空調機に直接送給するバイパスダクトを備えてなる除湿機併用型空調装置の運転が、計測された空調対象空間Ｓの温湿度値及び外気の温湿度値に基づいて省エネルギーを達成するのに最適な状態となるよう自動制御される運転制御装置を備えた除湿機併用空調装置の最適運転制御システムによる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された外気と、空調対象空間からの還気の一部である排気とを全熱交換して前記外気の冷却、除湿、又は加熱、加湿する外調機１と、前記外調機１から送給された外気を除湿する除湿機３と、前記除湿機３で除湿された外気と外調機１から直接送給された外気と空調対象空間Ｓからの還気との３者の混合空気、あるいは外調機１から直接送給された外気と空調対象空間Ｓからの還気との混合空気を冷却、除湿又は加熱、加湿して前記空調対象空間Ｓに処理空気として送給する空調機２とからなり、かつ前記導入された外気、又は外調機１で冷却、除湿された外気の湿度が空調に適した湿度以下であって、前記除湿機３を作動しなくても事足りる場合に、前記外気を除湿機３を経ることなく外調機１から空調機２に直接送給するために、前記外調機１と空調機２との間にバイパスダクト５０を備えてなる除湿機併用型空調装置に係る空調システムにおいて、
前記外調機１、空調機２及び除湿機３の運転が、計測された空調対象空間Ｓの温湿度値及び外気の温湿度値に基づいて省エネルギーを達成するのに最適な状態となるよう自動制御される運転制御装置４を備えてなることを特徴とする除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【請求項２】
前記運転制御装置４が、空調対象空間Ｓの使用想定人数、空調対象空間Ｓの室内設定温湿度値等あらかじめ入力された空調環境条件と、前記室内温湿度値及び外気温湿度値を計測する室内温湿度センサ４２及び外気温湿度センサ４１の計測値に基づいて、省エネルギーを達成するのに最適な状態となるよう外調機１、空調機２及び除湿機３の運転の作動・停止を自動制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【請求項３】
前記運転制御装置４が、使用想定人数から空調対象空間Ｓでの除湿負荷を算出し、かつ、前記除湿負荷と外調機１及び空調機２の除湿能力の比較を行って、空調対象空間Ｓの使用想定人数に適合して設定された空調対象空間Ｓの室内温湿度を、省エネルギーで達成するよう外調機１、空調機２及び除湿機３の運転の作動・停止を自動制御するものであって、
（１）除湿負荷が、外調機１及び空調機２の冷却機能によって除湿可能な量を超えた場合には、外調機１、空調機２、除湿機３を作動させ、
（２）除湿負荷が、外調機１及び空調機２の冷却機能によって除湿可能な量より少なく、かつ外気の温度と絶対湿度が前記空調環境条件として入力された室内設定温湿度値の絶対湿度より小さい場合には、外気の導入量を増加させ、外気による空調を優先させるよう外調機１と空調機２を作動させ、
（３）除湿負荷が、外調機１及び空調機２の冷却機能によって除湿可能な量より少なく、かつ外気の温度と絶対湿度が前記空調環境条件として入力された室内設定温湿度値の絶対湿度を超えている場合には、外調機１を通常運転するように外調機１と空調機２を作動させるよう自動制御するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【請求項４】
前記除湿機併用型空調装置の外調機１の全熱交換ロータ７１が、導入された外気と空調対象空間からの還気の一部である排気との間での熱交換を必要としない場合に、全熱交換ロータ７１をバイパスして外気を導入し排気を排出するバイパス手段５ａ、５ｂを備えてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【請求項５】
前記除湿機併用型空調装置の外調機１のファン６１、６２がインバータを備え、外気の導入風量、及び排気の排出風量を制御可能にしてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【請求項６】
前記除湿機併用型空調装置の空調機２が、前記除湿機３から送給された処理外気、又は前記バイパスダクト５０を介して外調機１から直接送給された空気と、前記空調対象空間Ｓからの還気との混合空気を冷却する冷水コイル８４又は加熱する温水コイル８２を備えてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【請求項７】
前記除湿機併用型空調装置の空調機２が、前記除湿機３から送給された処理外気、又は前記バイパスダクト５０を介して外調機１から直接送給された空気と、前記空調対象空間Ｓからの還気との混合空気を冷却する冷水コイル８４及び加熱する温水コイル８２を備えてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
除湿機を併用した空調装置の運転制御システムであって、特に外気の温湿度値や空調対象空間の室内温湿度値に基づいて、該空調対象空間の使用想定人数及び設定温湿度値に対応した空調環境条件を、自動制御によって省エネルギーで実現するのに最適な運転機能を備えた除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、収容可能人員の多い空調対象空間に大勢の人が入場し、その人員密度が２．５人／ｍ2に達するというような混雑した状態にある場合でも、その大きな空調対象空間に対する空調システムとしては、一般の空調と同様、図３の従来の空調システムの一実施例を示す概念図に示すような冷水コイル８３、８４と温水コイル８１、８２を利用して過冷却と再熱により温湿度制御を行う空調システムが用いられてきた。
すなわち、外気（新鮮空気）を取り入れ、空調対象空間Ｓ内空気の一部を外部に排出する機能を有する外調機１と、空調対象空間Ｓに温湿度を調節した処理空気を供給する空調機２と、前記外調機１、空調機２、空調対象空間Ｓを結ぶダクト５３、５４、５５、５６、５７とで構成された空調システムであって、前記外調機１のハウジング内は、外気を取り入れるための給気室６と、空調対象空間Ｓ内空気の一部を外部に排出するための排気室７とに分離され、かつ給気室６と排気室７に跨って全熱交換ロータ７１が設けられており、この全熱交換ロータ７１によって外気と排気の持つ顕熱と潜熱を同時に交換するとともに、前記給気室６にはファン６１によって生じる外気の流れの上流から下流に向けて、外気を加熱する温水コイル８１と外気を一次冷却する冷水コイル８３が、また、必要に応じて外気を加湿する加湿器９１が配置され、外気の温湿度の一次調節を行ってダクト５７により空調機２に送られる。
そして空調機２のハウジング内には、空気の流れの上流から下流に向けて順次、外調機１からの外気と空調対象空間Ｓからの還気が混じった空気を過冷却する冷水コイル８４、冷水コイル８４で過冷却された空気を加熱する温水コイル８２を備えて、ファン６５によって空調対象空間Ｓへ送り込む処理空気の温湿度調整を行っている。
【０００３】
上記のような従来の空調システムでは、空調機２の冷水コイル８４に供給される水の温度によりその除湿能力に限界があり、空調対象空間Ｓの温湿度条件は温度２５℃、相対湿度６０％、あるいは、温度２６℃、相対湿度５０％で運用されることが多かった。
【０００４】
一方、人体に優しい室内温度条件としては、外気温度と空調対象空間Ｓの温度との差を少なくするとともに、空調対象空間Ｓの温度を上げるかわりに湿度を下げるのが好ましく、一般には温度２７℃、相対湿度４０％が好適とされている。
しかし、収容可能人員の多い空調対象空間Ｓに大勢の人が入場し、その人員密度が２．５人／ｍ2に達するというような混雑した状態において、上記のような好適な温湿度条件で空調を行う場合には、空調機２の冷水コイル８４の除湿能力の限界により、空調対象空間Ｓに送給する風量は膨大なものとなる。
また、冷水コイル８４へ供給する水の温度を低下させて冷水コイル８４の除湿効果の限界を高めれば空調対象空間Ｓへの送給風量の削減は可能だが、冷凍機等の熱源機器で水温をより一層低下させなければならず、使用できる熱源機器が限られたり、熱源機器の外形寸法が増大したり、熱源機器の効率が低下したりする等の問題が生じる。
【０００５】
そこで本発明者は、先に特願２００５−１２５９１によって、図４の従来の空調システムの他の実施例の概念図に示すような空調システムを発明した。
すなわち、ハウジング内の仕切壁によって、外気（新鮮空気）を導入するための給気室６と空調対象空間Ｓからの還気の一部である排気を外部に排出するための排気室７に２分され、かつ給気室６と排気室７に跨って全熱交換ロータ７１が設けられ、この全熱交換ロータ７１によって外気と排気の持つ顕熱と潜熱を同時に交換する全熱交換機４と、
ハウジング内の仕切壁によって前記全熱交換機４から送給された外気の除湿を行う除湿室８と別途外部から取り入れた空気を加熱して除湿剤を乾燥させる乾燥室９とに２分され、かつ除湿室８と乾燥室９に跨って除湿剤使用の除湿ロータ７２が設けられ、また除湿室８には全熱交換機４から送給された外気を冷却又は加熱する冷温コイル８５が前記除湿ロータ７２の上流に配置されてなる除湿機３と、
前記除湿ロータ７２により除湿されてダクト５２から送給された空気と空調対象空間Ｓからの還気とが混じった処理空気を冷却又は加熱する冷温コイル８６、及び必要に応じて空調対象空間Ｓへ送り込む処理空気に加湿する加湿器９２を有する空調機２と、
前記全熱交換機４、除湿機３、空調機２及び空調対象空間Ｓを結ぶダクト５１、５２、５３、５４、５５、５６からなる空調システムである。
【０００６】
上記発明によって、空調機２の冷温コイル８６へ送給される水の温度を図３に示した従来の空調システムと同じ値にして空調を行っても、空調対象空間Ｓを人体に優しい環境条件である温度２７℃、相対湿度４０％程度に保持でき、従来の空調システムに比較して空調対象空間Ｓへ送り込む処理空気量を少なくすることもできる。したがって、空調機２の小型化、空調騒音の低減、ダクト５１、５２、５３、５４、５５、５６の小径化が可能となり、さらには従来の空調システムに比べてエネルギー消費量、及び冷凍機等の熱源機器の容量を減少させることができ、空調システムの省エネルギー化、コストダウンが図れることとなったが、前記発明も、外調機１のファン６１の制御ができず常に一定の外気（新鮮空気）が導入されており、また導入された外気はすべて除湿機３に送給されるため、空調対象空間Ｓへの入場人員数が少ない場合でも導入する外気を減らすことができず、また外気が乾燥していて全熱交換機４での除湿で十分事足りる場合や除湿機３での除湿量が極めて少ない場合でも除湿機３を停止できず、除湿機３のガスバーナーＢは常に点火された状態にあり、不要なエネルギーを消費してしまうという問題点が残されていた。
【０００７】
そこで本発明者は、さらに特願２００６−０５５３６５号の発明によって、前記除湿機３を作動しなくても事足りる場合に、除湿機の運転が停止できるよう、前記外気を除湿機３を経ることなく外調機１から空調機２に直接送給できるバイパスダクト５０を前記外調機１と空調機２との間に備え、また、外調機１のファンにインバータを備え、外気の導入風量及び排気の排出風量を制御可能とした空調システムを発明した（図５参照）。
【特許文献１】特願２００５−１２５９１号
【特許文献２】特願２００６−５５３６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特願２００６−５５３６５号の空調システムも、除湿機の作動・停止は手動によって行われており、除湿機の運転停止による省エネルギーの効果を完全には活用し得ないという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑み、上記特願２００６−５５３６５号の空調システムの完全自動制御化を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は上記課題を下記の手段で解決した。
〔１〕導入された外気と、空調対象空間からの還気の一部である排気とを全熱交換して前記外気の冷却、除湿、又は加熱、加湿する外調機と、前記外調機から送給された外気を除湿する除湿機と、前記除湿機で除湿された外気と外調機から直接送給された外気と空調対象空間からの還気との３者の混合空気、あるいは外調機から直接送給された外気と空調対象空間からの還気との混合空気を冷却、又は加熱、加湿して前記空調対象空間に処理空気として送給する空調機とからなり、かつ前記導入された外気、又は外調機で冷却、除湿された外気の湿度が空調に適した湿度以下であって、前記除湿機を作動しなくても事足りる場合に、前記外気を除湿機を経ることなく外調機から空調機に直接送給するために、前記外調機と空調機との間にバイパスダクトを備えてなる除湿機併用型空調装置に係る空調システムにおいて、
前記外調機、空調機及び除湿機の運転が、計測された空調対象空間Ｓの温湿度値及び外気の温湿度値に基づいて省エネルギーを達成するのに最適な状態となるよう自動制御される運転制御装置を備えてなることを特徴とする除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【００１０】
〔２〕前記運転制御装置が、空調対象空間の使用想定人数、空調対象空間の室内設定温湿度値等あらかじめ入力された空調環境条件と、前記室内温湿度値及び外気温湿度値を計測する室内温湿度センサ及び外気温湿度センサの計測値に基づいて、省エネルギーを達成するのに最適な状態となるよう外調機、空調機及び除湿機の運転の作動・停止を自動制御するものであることを特徴とする前項〔１〕に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【００１１】
〔３〕前記運転制御装置が、使用想定人数から空調対象空間での除湿負荷を算出し、かつ、前記除湿負荷と外調機及び空調機の除湿能力の比較を行って、空調対象空間の使用想定人数に適合して設定された空調対象空間の室内温湿度を、省エネルギーで達成するよう外調機、空調機及び除湿機の運転の作動・停止を自動制御するものであって、
（１）除湿負荷が、外調機及び空調機の冷却機能によって除湿可能な量を超えた場合には、外調機、空調機、除湿機を作動させ、
（２）除湿負荷が、外調機及び空調機の冷却機能によって除湿可能な量より少なく、かつ外気の温度と絶対湿度が前記空調環境条件として入力された室内設定温湿度値の絶対湿度より小さい場合には、外気の導入量を増加させ、外気による空調を優先させるよう外調機と空調機を作動させ、
（３）除湿負荷が、外調機及び空調機の冷却機能によって除湿可能な量より少なく、かつ外気の温度と絶対湿度が前記空調環境条件として入力された室内設定温湿度値の絶対湿度を超えている場合には、外調機を通常運転するように外調機と空調機を作動させるよう自動制御するものであることを特徴とする前項〔１〕又は〔２〕に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【００１２】
〔４〕前記除湿機併用型空調装置の外調機の全熱交換ロータが、導入された外気と空調対象空間からの還気の一部である排気との間での熱交換を必要としない場合に、全熱交換ロータをバイパスして外気を導入し排気を排出するバイパス手段を備えてなることを特徴とする前項〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【００１３】
〔５〕前記除湿機併用型空調装置の外調機のファンがインバータを備え、外気の導入風量、及び排気の排出風量を制御可能にしてなることを特徴とする前項〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【００１４】
〔６〕前記除湿機併用型空調装置の空調機が、前記除湿機から送給された処理外気、又は前記バイパスダクトを介して外調機から直接送給された空気と、前記空調対象空間からの還気との混合空気を冷却する冷水コイル又は加熱する温水コイルを備えてなることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【００１５】
〔７〕前記除湿機併用型空調装置の空調機が、前記除湿機から送給された処理外気、又は前記バイパスダクトを介して外調機から直接送給された空気と、前記空調対象空間からの還気との混合空気を冷却する冷水コイル及び加熱する温水コイルを備えてなることを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕のいずれか１項に記載の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システム。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムにより下記の効果が発揮される。
（ア）本発明の除湿機併用型空調装置が、計測された空調対象空間の室内温湿度値及び外気の温湿度値に基づいて外調機、空調機、除湿機の運転を制御する運転制御装置を備え、該運転制御装置が、空調対象空間の使用想定人数や室内設定温湿度値等あらかじめ入力された空調環境条件と計測された前記室内温湿度値及び外気温湿度値から、より少ない消費エネルギーで先に設定された空調環境条件を維持するよう外調機、空調機、除湿機の運転を制御するので、省エネを考慮した最適運転が可能になる。
（イ）前記運転制御装置が、空調対象空間の使用想定人数から該空調対象空間での除湿負荷を算出し、該除湿負荷と外調機及び空調機の冷却機能によって除湿可能な量とを比較し除湿負荷が除湿可能な量より少ない場合には、除湿機の運転を停止するよう制御し、かつ除湿機が停止したときに外調機から空調機に除湿機を経ることなく外気を直接送給するバイパスダクトを備えているので、除湿機のガスバーナーとファンを停止でき、省エネルギー効果が増大する。
（ウ）外調機のファンにインバータを備え、外気の導入風量、及び排気の排出風量を制御できるので、空調対象空間の使用想定人数に対応しての外気導入が可能になり、また外気の温湿度が低い場合、外調機での冷却、除湿を行うことなく外気のみでの冷却、除湿ができ、空調装置の省エネルギー化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムの作用を説明するフローチャート、図２は本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムを採用した除湿機併用型空調装置の概念図である。
図において１は外調機、２は空調機、３は除湿機、４は運転制御装置、６は給気室、７は排気室、８は除湿室、９は乾燥室、４１は外気温湿度センサ、４２は室内温湿度センサ、５０はバイパスダクト、５１、５２、５３、５４、５５、５６はダクト、５ａ、５ｂはバイパス手段、６１、６２、６３、６４、６５はファン、７１は全熱交換ロータ、７２は除湿ロータ、８１、８２は温水コイル、８３、８４は冷水コイル、９１は加湿器、Ｂはガスバーナー、Ｓは空調対象空間である。
【００１８】
まず初めに、本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムを採用した除湿機併用型空調装置について説明する。
本発明における除湿機併用型空調装置は、外調機１、空調機２、除湿機３とで構成される空調装置であり、除湿機３の運転の作動・停止の制御が可能なものであれば採用できる運転制御システムである。
本発明における除湿機併用型空調装置の一例としては、図２に示すように、
導入された外気と、空調対象空間Ｓからの還気の一部である排気とを全熱交換して前記外気の冷却、除湿、又は加熱、加湿を行う外調機１と、前記外調機１から送給された外気を除湿する除湿機３と、前記除湿機３で除湿された外気と外調機１から直接送給された外気と空調対象空間Ｓからの還気との３者の混合空気、あるいは外調機１から直接送給された外気と空調対象空間Ｓからの還気との混合空気を冷却、又は加熱、加湿して前記空調対象空間Ｓに処理空気として送給する空調機２とからなる除湿機併用型空調装置にあって、前記導入された外気、又は外調機１で冷却、除湿された外気の湿度が空調に適した湿度以下であって、前記除湿機３を作動しなくても事足りる場合に、前記外気を除湿機３を経ることなく外調機１から空調機２に直接送給するために、前記外調機１と空調機２との間にバイパスダクト５０を備えている。
そして、前記外調機１は、そのハウジング内の仕切壁によって外気を導入する給気室６と空調対象空間Ｓからの還気の一部である排気を導入する排気室７とに２分されており、その給気室６と排気室７とに跨って前記外気と排気間の全熱交換を行う全熱交換ロータ７１が配設され、前記給気室６には外気を導入し給気室６内に気流を起こすファン６１と、前記全熱交換ロータ７１によって熱交換された外気を加熱する温水コイル８１、及び冷却する冷水コイル８３が、また前記排気室７には前記全熱交換ロータ７１で熱交換された排気を外部に排出するファン６２が備えられている。
さらに、前記外調機１の全熱交換ロータ７１には導入された外気と空調対象空間Ｓからの還気の一部である排気との間での熱交換を必要としない場合に、全熱交換ロータ７１をバイパスして外気を導入し排気を排出するバイパス手段５ａ、５ｂが備えられ、また、前記外調機１のファン６１、６２にはインバータが備えられ、外気の導入風量、及び排気の排出風量を制御可能にしている。
【００１９】
また、前記除湿機３は、そのハウジング内の仕切壁によって、外調機１から送給された外気の除湿を行う除湿室８と別途外部から取り入れた空気を加熱して除湿剤を乾燥させる乾燥室９とに２分されており、前記除湿室８と乾燥室９とに跨って除湿剤使用の除湿ロータ７２が配設され、前記乾燥室９には別途取り入れた空気を加熱するガスバーナーＢ等の加熱手段が、また除湿室８、乾燥室９にはそれぞれ室内に気流を生じさせるファン６３、６４が備えられている。
そして、前記空調機２は、前記除湿機３から送給された処理外気、又は前記バイパスダクト５０を介して外調機１から直接送給された外気と、前記空調対象空間Ｓからの還気との混合空気を冷却する冷水コイル８４及び加熱する温水コイル８２を備えている。
【００２０】
前記外調機１は、そのハウジング内が外気を取り入れるための給気室６と空調対象空間Ｓからの還気の一部を外部に排出するための排気室７とに２分されており、かつ給気室６と排気室７に跨って全熱交換ロータ７１が設けられ、外気と排気の持つ顕熱と潜熱を同時に交換している。そして給気室６にはファン６１によって生じる外気の流れの上流から下流に向けて、外気を加熱する温水コイル８１と外気を一次冷却する冷水コイル８３が、また必要に応じて外気を加湿する加湿器９１が配置され、外気の温湿度の一次調節を行ってダクト５１により除湿機３に送られる。
なお、取り入れられた外気が乾燥していて除湿の必要がなかったり、前記外調機１での除湿によって空調に必要な湿度前後の空気が得られたりして除湿機３を作動しなくても事足りる場合には、それまで前記除湿機３に送給していた外気を外調機１から空調機２に直接送給するためのバイパスダクト５０に送給するよう切り替えられる構成となっている。
そしてまた、前記給気室６と排気室７にはインバーターを付加したファン６１、６２を設け、前記ファン６１、６２の回転数を制御することによって導入する外気量及び外部に排出する排気量の制御を可能としており、少ない入場人員数の場合には外気の導入を抑制して空調対象空間Ｓからの還気の循環利用量を増やし、効率のよい空調が行えるようにしている。
さらに、空調対象空間Ｓにおいて冷却や除湿が必要で、かつ外気の温湿度が室内設定温湿度よりも低く全熱交換ロータ７１での熱交換の必要がない場合には、全熱交換ロータ７１の動作を停止して外気を送給できるようバイパス手段５ａ、５ｂが備えられている。
【００２１】
前記除湿機３は、そのハウジング内の仕切壁によって、外気からダクト５１を介して送給された外気の除湿を行う除湿室８と、別途取り入れた空気を加熱して除湿剤を乾燥させる乾燥室９とに２分されており、前記除湿室８と乾燥室９とに跨ってシリカゲル等の除湿剤を回転させて除湿する除湿ロータ７２が設けられている。
【００２２】
本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムは、上記除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムである。
なお、本発明における最適運転とは、省エネルギーを達成するのに最適な状態で除湿機併用型空調装置が運転されることであり、本発明は、外気の状況や空調対象空間の状況に合わせて空調装置の運転が無駄なくなされるよう自動的に制御される制御システムである。
【００２３】
本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムは、空調対象空間Ｓ内に設置され空調対象空間Ｓの室内温湿度を計測する室内温湿度センサ４２と、外気の温湿度を計測する外気温湿度センサ４１によって計測された空調対象空間Ｓの温湿度値及び外気の温湿度値に基づいて、外調機１、空調機２、除湿機３の運転の作動・停止が自動制御される運転制御装置４を備えている。
そして、運転制御装置４は、空調対象空間Ｓの使用想定人数、空調対象空間Ｓの室内設定温湿度値及び前記外気温湿度センサ４１及び空調対象空間Ｓ内の室内温湿度センサ４２の計測値に基づいて、省エネルギーを達成するのに最適な状態となるよう外調機１、空調機２及び除湿機３の運転の作動・停止を自動制御する。
自動制御の一例としては、前記運転制御装置４が、まず最初に空調対象空間Ｓの使用想定人数、室内設定温湿度値から前記空調対象空間Ｓでの除湿負荷を算出する。そして、次に算出された除湿負荷と、外気温湿度センサ４１及び空調対象空間Ｓ内の室内温湿度センサ４２の計測値に基づいて、省エネルギーを達成するのに最適な状態となるよう外調機１、空調機２及び除湿機３の運転の作動・停止を以下のように自動制御する。
制御１．前記除湿負荷が、外調機１及び空調機２の冷却機能によって除湿可能な量を超えた場合、「除湿機運転必要」と判断し、外調機１、空調機２、除湿機３を作動させる。
制御２．前記除湿負荷が、外調機１及び空調機２の冷却機能によって除湿可能な量より少なく、かつ外気の温度と絶対湿度が室内の設定温湿度値の絶対湿度より小さい場合、「除湿機運転不要」「外調機の全熱ロータによる熱交換不要」と判断し、外気を外調機１で熱交換処理することなく空調機２へ直接送給し、外気による空調を優先させるよう外調機１と空調機２を作動させる。
この際、外気の導入風量を変更できるように制御することもできる。
制御３．前記除湿負荷が、外調機１及び空調機２の冷却機能によって除湿可能な量より少なく、かつ外気の温度と絶対湿度が室内の設定温湿度値の絶対湿度を超えている場合、「除湿機運転不要」、「外調機による熱交換必要」と判断し、外調機１を通常運転するように外調機１と空調機２を作動させる。
外調機１の通常運転とは、外気と排気の持つ顕熱と潜熱の交換のために外調機１内の全熱交換ロータ７１の作動や、外気を加熱する温水コイル８１や外気を一次冷却する冷水コイル８３の作動、あるいは必要に応じて外気を加湿する加湿器９１の作動が行われる運転である。
【００２４】
上記、各制御１、２、３は、それぞれ運転制御装置４が、空調対象空間Ｓの使用想定人数から算出された除湿負荷と、前記外気温湿度センサ４１及び空調対象空間Ｓ内の室内温湿度センサ４２の計測値に基づいて、前記空調対象空間Ｓの設定温湿度値の快適な空調環境条件を、より少ない消費エネルギーで維持するのに最適な運転制御である。
なお、上記制御１、２、３は本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムにおける一実施例として挙げたものに過ぎず、除湿機併用型空調装置の設置場所や空調対象空間Ｓの大きさ、使用状況、使用目的、使用している人の平均年齢、あるいは季節等、環境や状況を考慮して、様々な制御パターンを設けることができる。
例えば、制御２において、空調対象空間Ｓの入場人員数が少ない場合には、外気の取り入れ風量を制御し、外気の導入風量を減らすとともに排気量を減らし、空調対象空間Ｓからの還気の再利用率を高め、入場人員数の変動が大きい場合に、効率的な空調ができるようにする制御パターンを別に設定することもできる。
【００２５】
本発明の除湿機併用空調の最適運転制御システムは、上記のように、外気温湿度センサ４１及び空調対象空間内の室内温湿度センサ４２で計測された計測値である温湿度値に基づいて、省エネルギーを達成するのに最適な運転状態となるよう外調機１、空調機２、除湿機３を自動制御する運転制御装置４が備えられている。
前記外気温湿度センサ４１は、外気の温度、相対湿度等、室内温湿度センサ４２は、室内の温度、相対湿度等、空調に必要な情報を計測し、運転制御装置４に計測値を送る。
前記外気温湿度センサ４１、室内温湿度センサ４２は、いずれも１個又は複数個設置してもよく、また室内温湿度センサ４２は、空調対象空間Ｓ内に設置しても、空調対象空間Ｓに配置される空調機２の還気ダクト５４に備えてもよい。
また、前記運転制御装置４は、除湿機併用型空調装置を構成する外調機１、空調機２、除湿機３との間に、これら構成機器の作動・停止を制御するための制御回線を備えている。
【００２６】
以下、図１のフローチャートに基づいて、本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムの制御作用を説明する。なお、図１では外調機１、及び空調機２での除湿可能な量を除湿量と記す。
まずステップ１（Ｓ１）では、運転制御装置４に空調対象空間Ｓの使用想定人員、空調対象空間Ｓの室内設定温湿度値及び、外気温湿度センサ４１の計測値である外気温度、相対湿度が入力される。この際外気温湿度センサ４１と運転制御装置４との間に外気温湿度センサ４１の計測値を伝送する信号回線を設けて、外気温湿度センサ４１の計測値を随時運転制御装置４に自動入力されるようにしておくことにより、外気の温湿度の変化に素早く対応でき、無駄のない運転制御が可能となる。
ステップ２（Ｓ２）では、前記入力された空調対象空間Ｓの使用想定人員、空調対象空間Ｓの室内設定温湿度値、及び外気温湿度センサ４１の計測値に基づいて、空調対象空間Ｓでの除湿負荷、外調機１及び空調機２での除湿可能な量（除湿量）、温湿度値の低い導入外気による外冷除湿量が運転制御装置４において算出される。この際、外気のエンタルピと露点温度、空調対象空間Ｓの室内設定エンタルピと露点温度など、空調に関する情報を算出しておくことが望ましい。
ステップ３（Ｓ３）では、ステップ２で算出された空調対象空間Ｓでの除湿負荷と、外調機１及び空調機２での除湿量とを比較し、前記除湿負荷が前記外調機１及び空調機２での除湿量より多い場合（図においてはＮＯの場合）には、運転制御装置４が「除湿機運転必要」と判断して外調機１、空調機２、除湿機３を作動させる「制御１」を選択し、各装置を作動させる。
すなわち、外気の湿度が空調に適した湿度（設定湿度）より高く、外調機１や空調機２による除湿量では空調に適した湿度にならない場合に除湿機３を作動させて空調に適した湿度まで除湿させる前記「制御１」を選択し、運転制御装置が外調機１、空調機２、除湿機３のすべてを作動するように制御する。
【００２７】
また、ステップ３（Ｓ３）で前記除湿負荷と外調機１及び空調機２での除湿量とを比較し、前記除湿負荷が前記外調機１及び空調機２での除湿量より少ない場合（図においてはＹＥＳの場合）には、「除湿機運転不要」と判断し、除湿機３の作動を停止する。
これは、例えば、外気湿度が空調に適した湿度より低く、外調機１や空調機２による除湿によって空調に適した湿度（設定湿度）が得られる場合には、除湿機３を停止し、導入外気を外調機１と空調機２の間に配設されたバイパスダクト５０に送給するように切り替えて、除湿機３を経ることなく外調機１から空調機２に直接送給するように制御する。
これによって、除湿機３のファン６３、６４の運転とガスバーナーへのガスの供給が不要となり省エネルギー化が図られることになる。
【００２８】
ステップ４（Ｓ４）、ステップ５（Ｓ５）、ステップ６（Ｓ６）は、ステップ３で、「除湿機運転不要」と判断された場合に、外気の温湿度値が室内設定温湿度値より低いか高いかによって外調機１の動作を選択する制御ステップであって、ステップ４はステップ２で算出された外気エンタルピと室内設定エンタルピとを比較して外気エンタルピが室内エンタルピより大きいかどうか、ステップ５では外気の露点の温度が空調対象空間Ｓ内の露点温度より大きいかどうか、ステップ６では空調対象空間Ｓでの除湿負荷が導入した寒冷な外気による除湿量より多いかどうかを判断し、そのいずれかで外気の方が大きい又は多いとされた場合に、外調機１の冷却除湿機能を作動する「制御３」を、また、いずれもが小さい又は少ないとされた場合には、外調機の全熱交換ロータを停止する「制御２」を選択する。
例えば、空調対象空間Ｓにおいて冷却や除湿が必要な場合で、外気の温湿度が室内設定温湿度より低いときには、「制御２」により外調機の全熱交換ロータを停止し、外気を直接空調機２を介して空調対象空間Ｓに送給するよう制御される。
【００２９】
本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムは、運転制御装置４を備えることによって、空調装置を構成する外調機１、空調機２、除湿機３を、空調対象空間Ｓの使用想定人数、空調対象空間Ｓの設定温湿度値、外気温湿度センサ４１及び室内温湿度センサ４２の計測値に基づいて、上記「制御１」、「制御２」、「制御３」の各運転状態を選択して、より少ないエネルギーで、前記設定温湿度値の空調環境を維持することを可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムの作用を説明するフローチャート
【図２】本発明の除湿機併用型空調装置の最適運転制御システムを採用した除湿機併用型空調装置の概念図
【図３】従来の空調システムの一実施例を示す概念図
【図４】従来の空調システムの他の実施例を示す概念図
【図５】従来の空調システムの第３の実施例の概念図
【符号の説明】
【００３１】
１：  外調機
２：  空調機
３：  除湿機
４：  運転制御装置
６：  給気室
７：  排気室
８：  除湿室
９：  乾燥室
４１：外気温湿度センサ
４２：室内温湿度センサ
５０：バイパスダクト
５１、５２、５３、５４、５５、５６：ダクト
５ａ、５ｂ：バイパス手段
６１、６２、６３、６４、６５：ファン
７１：全熱交換ロータ
７２：除湿ロータ
８１、８２：温水コイル
８３、８４：冷水コイル
９１：加湿器
Ｂ：  ガスバーナー
Ｓ：  空調対象空間
【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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