特開 2024-75384 塗装ブース用空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024075384

(43)【公開日】2024-06-03

(54)【発明の名称】塗装ブース用空調システム

(51)【国際特許分類】

   F25B 30/06 20060101AFI20240527BHJP

   F25B 13/00 20060101ALI20240527BHJP

   F24F 3/00 20060101ALI20240527BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

F25B30/06 T

F25B13/00 U

F24F3/00 B

F24F5/00 101A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186795

(22)【出願日】2022-11-22

(71)【出願人】

【識別番号】000110343

【氏名又は名称】トリニティ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114605

【弁理士】

【氏名又は名称】渥美 久彦

(72)【発明者】

【氏名】後藤 征弘

【テーマコード（参考）】

3L053

3L054

3L092

【Ｆターム（参考）】

3L053BA01

3L054BF03

3L054BF10

3L054BG08

3L092AA02

(57)【要約】

【課題】地中熱を利用して温熱及び冷熱を同時供給する場合に、効率的な熱供給が可能な塗装ブース用空調システムを提供すること。
【解決手段】本発明の塗装ブース用空調システム１０は、ヒートポンプ８０、地中熱交換器６１及び塗装ブース用空調機２１を備える。地中熱交換器６１は、ヒートポンプ８０との間で循環水が循環するように構成される。塗装ブース用空調機２１は、空気を加熱する加熱手段２２，２５及び空気を冷却する冷却手段２４を有する。さらに、ヒートポンプ８０は、加熱手段２２，２５に温水を供給する温水用ヒートポンプ８１と、冷却手段２４に冷水を供給する冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃとにより構成される。そして、温水用ヒートポンプ８１の一次側の熱源とすべく、冷水用ヒートポンプ８２ａの一次側の排熱を温水用ヒートポンプ８１側に移送する排熱移送手段１１１が設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のヒートポンプと、
前記ヒートポンプの一次側流路に接続され、前記ヒートポンプとの間で循環水が循環するように構成された地中熱交換器と、
前記ヒートポンプの二次側流路に接続され、空気を取り込んでその温湿度を調節して塗装ブースへ送気する塗装ブース用空調機と
を備え、
前記塗装ブース用空調機は、前記空気を加熱して給気温度を上げる加熱手段及び前記空気を冷却して給気温度を下げる冷却手段を有しており、
複数の前記ヒートポンプは、前記加熱手段に温水を供給する温水用ヒートポンプと、前記冷却手段に冷水を供給する冷水用ヒートポンプとにより構成されており、
前記温水用ヒートポンプの一次側の熱源とすべく、前記冷水用ヒートポンプの一次側の排熱を前記温水用ヒートポンプ側に移送する排熱移送手段が設けられている
ことを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【請求項2】

前記排熱移送手段は、
前記冷水用ヒートポンプと前記温水用ヒートポンプとの間を繋ぐ排熱移送流路と、
前記排熱移送流路上に設けられた弁体と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の塗装ブース用空調システム。

【請求項3】

前記排熱移送手段は、前記弁体を開閉制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の塗装ブース用空調システム。

【請求項4】

複数の前記ヒートポンプは、前記温水用ヒートポンプ及び前記冷水用ヒートポンプのどちらにも使用可能であり、
外気温が地中温度よりも高い場合には、少なくとも１つの前記温水用ヒートポンプを含むようにして、前記冷水用ヒートポンプの数を前記温水用ヒートポンプの数よりも多くして使用し、
前記外気温が前記地中温度よりも低い場合には、前記温水用ヒートポンプの数を前記冷水用ヒートポンプの数よりも多くして使用する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塗装ブース用空調システム。

【請求項5】

前記加熱手段を経て温度が下がった前記温水を前記温水用ヒートポンプに供給する経路上に温水タンクが設けられ、
前記冷却手段を経て温度が上がった前記冷水を前記冷水用ヒートポンプに供給する経路上に冷水タンクが設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塗装ブース用空調システム。

【請求項6】

前記温水用ヒートポンプから前記加熱手段に供給される前記温水の加熱、及び、前記冷水用ヒートポンプから前記冷却手段に供給される前記冷水の冷却のうち少なくとも前記温水の加熱を行う空冷ヒートポンプを備えるとともに、
前記制御手段が、特定条件下であると判定したときに、前記空冷ヒートポンプを補助的に作動させる制御を行う
ことを特徴とする請求項３に記載の塗装ブース用空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地中熱を利用した塗装ブース用空調システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車ボディ等の被塗物に塗料を塗布する塗装ブースに対して、塗装ブース用空調機によって温湿度を調整した空気を送気することが行われている。また、塗装ブース用空調機は、加熱装置、冷却装置、加湿装置（ワッシャ）、給気ファンなどの機器で構成されている。ところが、上記の各装置はエネルギー消費量が多い。近年では、二酸化炭素排出量低減の要求が高まっているため、エネルギー消費量をできるだけ小さくすることが望まれている。

【0003】

このような事情のもと、例えば、地中熱を利用して、加熱装置に用いられる温水や冷却装置に用いられる冷水を生成することが考えられている。なお、一般的に、地中熱は、冬季に温熱源として使用され、夏季に冷熱源として使用される。しかし、塗装ブース用空調機は、空気の温湿度を調節するものであるため、夏季においても冷熱源及び温熱源の両方が必要である。よって、温熱源としては別の熱源を用いる必要がある。例えば、夏季において、ヒートポンプの蒸発器（冷熱源）で冷やされた水を冷水コイル（冷温水コイル）に供給すると同時に、地中熱で冷やされた水をヒートポンプの凝縮器（温熱源）で加熱して再熱器に供給する除湿再熱空調システムが従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１５０７７８号公報（図３，図４等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、特許文献１に記載の従来技術では、再熱器に供給される温水が、ヒートポンプからの排熱による成り行きで温められている。このため、温水を効率良く温めることができず、空調システムの効率的な運転ができないという問題がある。

【0006】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、地中熱を利用して温熱及び冷熱を同時供給する場合に、効率的な熱供給が可能な塗装ブース用空調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】

【0007】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数のヒートポンプと、前記ヒートポンプの一次側流路に接続され、前記ヒートポンプとの間で循環水が循環するように構成された地中熱交換器と、前記ヒートポンプの二次側流路に接続され、空気を取り込んでその温湿度を調節して塗装ブースへ送気する塗装ブース用空調機とを備え、前記塗装ブース用空調機は、前記空気を加熱して給気温度を上げる加熱手段及び前記空気を冷却して給気温度を下げる冷却手段を有しており、複数の前記ヒートポンプは、前記加熱手段に温水を供給する温水用ヒートポンプと、前記冷却手段に冷水を供給する冷水用ヒートポンプとにより構成されており、前記温水用ヒートポンプの一次側の熱源とすべく、前記冷水用ヒートポンプの一次側の排熱を前記温水用ヒートポンプ側に移送する排熱移送手段が設けられていることを特徴とする塗装ブース用空調システムをその要旨とする。

【0008】

従って、請求項１に記載の発明によると、循環水を介して地中熱交換器から地中へ捨てられる冷水用ヒートポンプの一次側の排熱が、排熱移送手段によって温水用ヒートポンプ側に移送される。これにより、冷水用ヒートポンプの一次側の排熱を、温水用ヒートポンプの一次側の熱源として再利用することができる。即ち、温水用ヒートポンプにおいて、冷水用ヒートポンプを経て温度が上がった循環水からの吸熱を行うことにより、熱源（温水用ヒートポンプ）の温度が高くなるため、温水を効率良く温めて加熱手段に供給することができる。ゆえに、地中熱を利用して温熱及び冷熱を同時供給する場合に、効率的な熱供給が可能となる。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記排熱移送手段は、前記冷水用ヒートポンプと前記温水用ヒートポンプとの間を繋ぐ排熱移送流路と、前記排熱移送流路上に設けられた弁体とを備えることをその要旨とする。

【0010】

従って、請求項２に記載の発明によると、弁体を開閉することにより、必要に応じて、冷水用ヒートポンプの排熱を温水用ヒートポンプに移送することができる。なお、弁体としては、三方弁や四方弁等を用いることができる。また、弁体として、複数の二方弁を組み合わせて用いることも可能である。

【0011】

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記排熱移送手段は、前記弁体を開閉制御する制御手段をさらに備えることをその要旨とする。

【0012】

従って、請求項３に記載の発明によると、制御手段によって弁体の開閉制御が自動的に行われるため、冷水用ヒートポンプの排熱の移送を、人手に頼らずに正確に行うことができる。

【0013】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、複数の前記ヒートポンプは、前記温水用ヒートポンプ及び前記冷水用ヒートポンプのどちらにも使用可能であり、外気温が地中温度よりも高い場合には、少なくとも１つの前記温水用ヒートポンプを含むようにして、前記冷水用ヒートポンプの数を前記温水用ヒートポンプの数よりも多くして使用し、前記外気温が前記地中温度よりも低い場合には、前記温水用ヒートポンプの数を前記冷水用ヒートポンプの数よりも多くして使用することをその要旨とする。

【0014】

従って、請求項４に記載の発明によると、外気温が地中温度よりも高い場合（夏季など）に、冷水用ヒートポンプの数を温水用ヒートポンプの数よりも多くして使用することで、冷却手段に多くの冷水が供給される。このため、塗装ブース用空調機に取り込んだ熱い空気を効率良く冷却することができる。また、外気温が地中温度よりも高い場合であっても、少なくとも１つの温水用ヒートポンプが含まれる。その結果、加熱手段に温水を供給できるため、加熱手段により、塗装ブース用空調機に取り込んだ空気の湿度調整を行うことができる。一方、外気温が地中温度よりも低い場合（冬季など）に、温水用ヒートポンプの数を冷水用ヒートポンプの数よりも多くして使用することで、加熱手段に多くの温水が供給される。このため、塗装ブース用空調機に取り込んだ冷たい空気を効率良く加熱することができる。

【0015】

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記加熱手段を経て温度が下がった前記温水を前記温水用ヒートポンプに供給する経路上に温水タンクが設けられ、前記冷却手段を経て温度が上がった前記冷水を前記冷水用ヒートポンプに供給する経路上に冷水タンクが設けられていることをその要旨とする。

【0016】

従って、請求項５に記載の発明によると、加熱手段を経て温度が下がった温水を、バッファタンクである温水タンクに一時的に溜めておくことができるため、温水タンクに溜まった温水を用いて、温水用ヒートポンプを安定して作動させることができる。同様に、冷却手段を経て温度が上がった冷水を、バッファタンクである冷水タンクに一時的に溜めておくことができるため、冷水タンクに溜まった冷水を用いて、冷水用ヒートポンプを安定して作動させることができる。

【0017】

請求項６に記載の発明は、請求項３において、前記温水用ヒートポンプから前記加熱手段に供給される前記温水の加熱、及び、前記冷水用ヒートポンプから前記冷却手段に供給される前記冷水の冷却のうち少なくとも前記温水の加熱を行う空冷ヒートポンプを備えるとともに、前記制御手段が、特定条件下であると判定したときに、前記空冷ヒートポンプを補助的に作動させる制御を行うことをその要旨とする。

【0018】

従って、請求項６に記載の発明によると、季節変動（外気温の変動）や負荷変動（外気温度の変動、例えば、冬季の朝など、最低気温が大きく下がったときの変動）が大きい特定条件下において、温水の加熱や冷水の冷却のベース分を地中熱ヒートポンプ（温水用ヒートポンプや冷水用ヒートポンプ）で賄い、上記した変動分を空冷ヒートポンプで賄うように分担することが可能である。なお、地中熱交換器は、設置費用が比較的高いため、温水の加熱や冷水の冷却を設置費用が比較的安い空冷ヒートポンプに分担させれば、全体のイニシャルコストを抑えることができる。

【発明の効果】

【0019】

以上詳述したように、請求項１～６に記載の発明によると、地中熱を利用して温熱及び冷熱を同時供給する場合に、効率的な熱供給が可能な塗装ブース用空調システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態における塗装ブース用空調システムを示す概略構成図。

【図2】温水用ヒートポンプを示す概略構成図。

【図3】冷水用ヒートポンプを示す概略構成図。

【図4】塗装ブース用空調システムの電気的構成を示すブロック図。

【図5】第２実施形態における塗装ブース用空調システムを示す概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

［第１実施形態］
以下、本発明を具体化した第１実施形態の塗装ブース用空調システムを図面に基づき詳細に説明する。

【0022】

図１に示されるように、塗装ブース用空調システム１０は、塗装ブース用空調機２１と、複数本の地中熱交換器６１と、４台の水冷ヒートポンプ８０とを備えている。塗装ブース用空調機２１は、外部から取り入れた空気を所定温度及び所定湿度に調節して、塗装ブース（図示略）へ送気するための機器である。塗装ブースは、被塗物（例えば自動車ボディなど）を搬送する搬送ライン上に配置されている。

【0023】

なお、塗装ブースは、塗装室と、塗装室に空気を供給するための給気室と、塗装室内の空気を排気するための排気室とを備えている。本実施形態の塗装ブースでは、塗装ブース用空調機２１から排出される空調空気が、給気室からダウンフローで塗装室内に供給される。塗装室では、図示しない塗装機から塗料ミストを噴射することで、被塗物の塗装が行われる。このとき、塗装機からオーバースプレーされて飛散した塗料ミストは、塗装室内に作用するダウンフローの空調空気によって塗装室から排気室に排出される。そして、排気室では、乾式フィルターを使用して空気中に含まれる塗料ミストが捕捉され、塗料が回収される。なお、排気室から排出される空気は、排気ファンによって大気に放出される。

【0024】

また、図１に示されるように、塗装ブース用空調機２１は、プレヒータ２２、ワッシャ２３、クーリングコイル２４、レヒータ２５及び給気ファン２６を備えている。なお、塗装ブース用空調機２１の出口側と塗装ブースとの間は、空調空気移送経路（図示略）を介して流路的に接続されている。

【0025】

プレヒータ２２は、取り込んだ空気を加熱して給気温度を上げる加熱手段（前段側加熱手段）である。プレヒータ２２は、各水冷ヒートポンプ８０の二次側流路である温水供給流路３１と、同じく二次側流路である温水戻り流路３２とに接続されている。また、ワッシャ２３は、プレヒータ２２を経た空気に対する水の噴射により、空気の湿度を上げる加湿手段である。さらに、クーリングコイル２４は、ワッシャ２３を経た空気を冷却して給気温度を下げる冷却手段である。クーリングコイル２４は、各水冷ヒートポンプ８０の二次側流路である冷水供給流路３３と、同じく二次側流路である冷水戻り流路３４とに接続されている。また、レヒータ２５は、クーリングコイル２４を経た空気を再び加熱して給気温度を上げる加熱手段（後段側加熱手段）である。レヒータ２５は、温水供給流路３１及び温水戻り流路３２に接続されている。そして、給気ファン２６は、調温及び調湿された空気（即ち空調空気）を塗装ブースに圧送するための手段である。

【0026】

図１に示されるように、温水供給流路３１は、下流側（塗装ブース用空調機２１側）においてプレヒータ側供給流路３５とレヒータ側供給流路３６とに分岐している。また、温水戻り流路３２は、上流側（塗装ブース用空調機２１側）においてプレヒータ側戻り流路３７とレヒータ側戻り流路３８とに分岐している。

【0027】

そして、プレヒータ側戻り流路３７からは第１温水バイパス流路３９が分岐し、第１温水バイパス流路３９はプレヒータ側供給流路３５に接続されている。プレヒータ側戻り流路３７と第１温水バイパス流路３９との接続部分には、第１バイパスバルブ４０（三方弁）が設置されている。なお、第１バイパスバルブ４０の開度が「全閉」である場合、温水は、温水用ヒートポンプ８１→第１流路４５→温水供給流路３１→第１温水バイパス流路３９→第１バイパスバルブ４０→温水戻り流路３２→温水タンク１０１→第２流路４７→温水用ヒートポンプ８１の順に流れる。一方、第１バイパスバルブ４０の開度が「全開」である場合、温水は、温水用ヒートポンプ８１→第１流路４５→温水供給流路３１→プレヒータ側供給流路３５→プレヒータ２２→プレヒータ側戻り流路３７→第１バイパスバルブ４０→温水戻り流路３２→温水タンク１０１→第２流路４７→温水用ヒートポンプ８１の順に流れる。また、第１バイパスバルブ４０が「中間開度」である場合、温水は、プレヒータ側戻り流路３７及び第１温水バイパス流路３９の両方から第１バイパスバルブ４０に流入した後、温水戻り流路３２に流れる。

【0028】

図１に示されるように、レヒータ側戻り流路３８からは第２温水バイパス流路４１が分岐し、第２温水バイパス流路４１はレヒータ側供給流路３６に接続されている。レヒータ側戻り流路３８と第２温水バイパス流路４１との接続部分には、第２バイパスバルブ４２（三方弁）が設置されている。なお、第２バイパスバルブ４２の開度が「全閉」である場合、温水は、温水用ヒートポンプ８１→第１流路４５→温水供給流路３１→第２温水バイパス流路４１→第２バイパスバルブ４２→温水戻り流路３２→温水タンク１０１→第２流路４７→温水用ヒートポンプ８１の順に流れる。一方、第２バイパスバルブ４２の開度が「全開」である場合、温水は、温水用ヒートポンプ８１→第１流路４５→温水供給流路３１→レヒータ側供給流路３６→レヒータ２５→レヒータ側戻り流路３８→第２バイパスバルブ４２→温水戻り流路３２→温水タンク１０１→第２流路４７→温水用ヒートポンプ８１の順に流れる。また、第２バイパスバルブ４２が「中間開度」である場合、温水は、レヒータ側戻り流路３８及び第２温水バイパス流路４１の両方から第２バイパスバルブ４２に流入した後、温水戻り流路３２に流れる。

【0029】

さらに、冷水戻り流路３４からは冷水バイパス流路４３が分岐し、冷水バイパス流路４３は冷水供給流路３３に接続されている。冷水戻り流路３４と冷水バイパス流路４３との接続部分には、第３バイパスバルブ４４（三方弁）が設置されている。なお、第３バイパスバルブ４４の開度が「全閉」である場合、冷水は、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃ→第３流路４９→冷水供給流路３３→冷水バイパス流路４３→第３バイパスバルブ４４→冷水戻り流路３４→冷水タンク１０２→第４流路５１→冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの順に流れる。一方、第３バイパスバルブ４４の開度が「全開」である場合、冷水は、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃ→第３流路４９→冷水供給流路３３→クーリングコイル２４→冷水戻り流路３４→第３バイパスバルブ４４→冷水戻り流路３４→冷水タンク１０２→第４流路５１→冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの順に流れる。また、第３バイパスバルブ４４が「中間開度」である場合、冷水は、冷水戻り流路３４及び冷水バイパス流路４３の両方から第３バイパスバルブ４４に流入した後、冷水戻り流路３４に流れる。

【0030】

図１に示されるように、温水供給流路３１は、上流側（水冷ヒートポンプ８０側）において４つの第１流路４５に分岐しており、各第１流路４５は、各水冷ヒートポンプ８０にそれぞれ接続されている。そして、各冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに接続される３つの第１流路４５には、それぞれ温水供給バルブ４６が設置されている。温水供給バルブ４６は、第１流路４５を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。なお、本実施形態の温水供給バルブ４６は、図示しないモーターにより作動する電動弁である。

【0031】

温水戻り流路３２は、下流側（水冷ヒートポンプ８０側）において４つの第２流路４７に分岐しており、各第２流路４７は、各水冷ヒートポンプ８０にそれぞれ接続されている。そして、各冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに接続される３つの第２流路４７には、それぞれ温水戻りバルブ４８が設置されている。温水戻りバルブ４８は、第２流路４７を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。なお、本実施形態の温水戻りバルブ４８は、図示しないモーターにより作動する電動弁である。

【0032】

図１に示されるように、冷水供給流路３３は、上流側（水冷ヒートポンプ８０側）において３つの第３流路４９に分岐しており、各第３流路４９は、３台の冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃにそれぞれ接続されている。そして、各第３流路４９には、それぞれ冷水供給バルブ５０が設置されている。冷水供給バルブ５０は、第３流路４９を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。なお、本実施形態の冷水供給バルブ５０は、図示しないモーターにより作動する電動弁である。

【0033】

冷水戻り流路３４は、下流側（水冷ヒートポンプ８０側）において３つの第４流路５１に分岐しており、各第４流路５１は、３台の冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃにそれぞれ接続されている。そして、各第４流路５１には、それぞれ冷水戻りバルブ５２が設置されている。冷水戻りバルブ５２は、第４流路５１を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。なお、本実施形態の冷水戻りバルブ５２は、図示しないモーターにより作動する電動弁である。

【0034】

図１に示されるように、各地中熱交換器６１は、深さ１００ｍ程度の地中から得られる１０℃～２０℃程度の地中熱を利用した機器である。各地中熱交換器６１には、Ｕ字状をなす地中熱交換配管６２が設けられている。なお、本実施形態の地中熱交換器６１は、垂直埋設型の熱交換器である。また、各地中熱交換器６１は、各水冷ヒートポンプ８０との間で循環水が循環するように構成されている。具体的に言うと、各地中熱交換器６１は、各水冷ヒートポンプ８０の一次側流路である循環水排出流路７１と、同じく一次側流路である循環水戻り流路７２とに接続されている。従って、各水冷ヒートポンプ８０から地中熱交換器６１に供給された循環水は、地中熱によって加熱または冷却された後に、図示しないポンプにより、各水冷ヒートポンプ８０に戻されて再利用されるようになる。

【0035】

また、各水冷ヒートポンプ８０は、プレヒータ２２及びレヒータ２５に温水を供給する１台の温水用ヒートポンプ８１と、クーリングコイル２４に冷水を供給する３台の冷水用ヒートポンプ８２ａ，８２ｂ，８２ｃとにより構成されている。図２に示されるように、温水用ヒートポンプ８１は、熱媒体としての冷媒が流れる冷媒流路９０を有している。冷媒流路９０上には、第１熱交換器９１、第２熱交換器９２、圧縮機９３、膨張弁９４及び四方弁９５が設置されている。第１熱交換器９１は、冷媒流路９０に接続される熱源コイル９１ａと冷温水流路９６に接続される受熱コイル９１ｂとの間で熱を交換する凝縮器であり、熱源コイル９１ａ内を流れる冷媒の熱が受熱コイル９１ｂ内を流れる温水に伝達（放熱）されるようになっている。そして、この温水は、図示しないポンプにより、受熱コイル９１ｂに接続された冷温水流路９６及び温水供給流路３１を介してプレヒータ２２及びレヒータ２５に供給される。なお、プレヒータ２２及びレヒータ２５を経て温度が下がった温水は、ポンプにより、温水戻り流路３２を介して温水用ヒートポンプ８１に戻され、再び加熱される。

【0036】

また、第２熱交換器９２は、冷媒流路９０に接続される熱源コイル９２ａと再熱流路９７に接続される受熱コイル９２ｂとの間で熱を交換する蒸発器であり、熱源コイル９２ａ内を流れる冷媒に受熱コイル９２ｂ内を流れる循環水の熱が伝達（吸熱）されるようになっている。そして、この循環水は、図示しないポンプにより、受熱コイル９２ｂに接続された再熱流路９７及び循環水排出流路７１を介して地中熱交換器６１に供給される。なお、地中熱交換器６１を経て温度が下がった循環水は、ポンプにより、循環水戻り流路７２を介して温水用ヒートポンプ８１に戻され、再び冷却される。

【0037】

図２に示されるように、圧縮機９３は、第１熱交換器９１の上流側（及び第２熱交換器９２の下流側）に配置されており、冷媒流路９０内を流れる冷媒を圧縮して第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａに送るようになっている。また、膨張弁９４は、第１熱交換器９１の下流側（及び第２熱交換器９２の上流側）に配置されており、開度を調整することにより、冷媒流路９０内を流れる冷媒の流量を調整するようになっている。膨張弁９４は、開度に応じた量の冷媒を、第２熱交換器９２の熱源コイル９２ａに供給可能となっている。

【0038】

なお、冷温水流路９６及び温水供給流路３１内を流れる温水の加熱は、以下の順序で行われる。まず、圧縮機９３を駆動し、冷媒を四方弁９５を介して第１熱交換器９１（凝縮器）の熱源コイル９１ａに送る。この時点では、冷媒の温度は低く、膨張弁９４の開度も小さい。つまり、冷媒は膨張弁９４を通過しにくくなっているため、冷媒が熱源コイル９１ａに送られるのに伴って冷媒が圧縮され、熱源コイル９１ａ付近の冷媒が高温となる。その結果、第１熱交換器９１において、熱源コイル９１ａ内の冷媒の熱が受熱コイル９１ｂ内の温水に伝達され、受熱コイル９１ｂ及び冷温水流路９６内を流れる温水の温度が高くなる。即ち、温水用ヒートポンプ８１は、出口において温水の温度を所定値（例えば４５℃）にする。なお、熱源コイル９１ａ付近の冷媒が高温になるのに伴って、膨張弁９４の開度が大きくなり、膨張弁９４を通過する冷媒の流量が増加する。

【0039】

また、第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａ付近の冷媒が圧縮されるのに伴って、第２熱交換器９２の熱源コイル９２ａ付近の冷媒が膨張されて低温となる。その結果、第２熱交換器９２において、受熱コイル９２ｂ内の循環水の熱が熱源コイル９２ａ内の冷媒に伝達され、受熱コイル９２ｂ及び再熱流路９７内を流れる循環水の温度が低くなる。

【0040】

図３に示されるように、本実施形態の各冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃは、温水用ヒートポンプ８１と略同じ構造を有している。具体的に言うと、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの第１熱交換器９１は、冷媒流路９０に接続される熱源コイル９１ａと冷温水流路９６に接続される受熱コイル９１ｂとの間で熱を交換する蒸発器であり、熱源コイル９１ａ内を流れる冷媒に受熱コイル９１ｂ内を流れる冷水の熱が伝達（吸熱）されるようになっている。なお、第１熱交換器９１は、温水用ヒートポンプ８１の四方弁９５を切り替えることにより、蒸発器として作動するものであると言うことができる。そして、この冷水は、図示しないポンプにより、受熱コイル９１ｂに接続された冷温水流路９６及び冷水供給流路３３を介してクーリングコイル２４に供給される。なお、クーリングコイル２４を経て温度が上がった冷水は、ポンプにより、冷水戻り流路３４を介して冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに戻され、再び冷却される。

【0041】

また、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの第２熱交換器９２は、冷媒流路９０に接続される熱源コイル９２ａと再熱流路９７に接続される受熱コイル９２ｂとの間で熱を交換する凝縮器であり、熱源コイル９２ａ内を流れる冷媒の熱が受熱コイル９２ｂ内を流れる循環水に伝達（放熱）されるようになっている。なお、第２熱交換器９２は、温水用ヒートポンプ８１の四方弁９５を切り替えることにより、凝縮器として作動するものであると言うことができる。そして、この循環水は、図示しないポンプにより、受熱コイル９２ｂに接続された再熱流路９７及び循環水排出流路７１を介して地中熱交換器６１に供給される。なお、地中熱交換器６１を経て温度が下がった循環水は、ポンプにより、循環水戻り流路７２を介して冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに戻され、再び加熱される。

【0042】

図３に示されるように、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの圧縮機９３は、第２熱交換器９２の上流側（及び第１熱交換器９１の下流側）に配置されており、冷媒流路９０内を流れる冷媒を圧縮して第２熱交換器９２の熱源コイル９２ａに送るようになっている。また、膨張弁９４は、第２熱交換器９２の下流側（及び第１熱交換器９１の上流側）に配置されており、開度を調整することにより、冷媒流路９０内を流れる冷媒の流量を調整するようになっている。膨張弁９４は、開度に応じた量の冷媒を、第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａに供給可能となっている。

【0043】

なお、冷温水流路９６及び冷水供給流路３３内を流れる冷水の冷却は、以下の順序で行われる。まず、圧縮機９３を駆動し、冷媒を四方弁９５を介して第２熱交換器９２（凝縮器）の熱源コイル９２ａに送る。この時点では、冷媒の温度は低く、膨張弁９４の開度も小さい。つまり、冷媒は膨張弁９４を通過しにくくなっているため、冷媒が熱源コイル９２ａに送られるのに伴って冷媒が圧縮され、熱源コイル９２ａ付近の冷媒が高温となる。その結果、第２熱交換器９２において、熱源コイル９２ａ内の冷媒の熱が受熱コイル９２ｂ内の循環水に伝達され、受熱コイル９２ｂ及び再熱流路９７内を流れる循環水の温度が高くなる。なお、熱源コイル９２ａ付近の冷媒が高温になるのに伴って、膨張弁９４の開度が大きくなり、膨張弁９４を通過する冷媒の流量が増加する。

【0044】

また、第２熱交換器９２の熱源コイル９２ａ付近の冷媒が圧縮されるのに伴って、第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａ付近の冷媒が膨張されて低温となる。その結果、第１熱交換器９１において、受熱コイル９１ｂ内の冷水の熱が熱源コイル９１ａ内の冷媒に伝達され、受熱コイル９１ｂ及び冷温水流路９６内を流れる冷水の温度が低くなる。即ち、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃは、出口において冷水の温度を所定値（例えば７℃）にする。

【0045】

図１に示されるように、プレヒータ２２及びレヒータ２５を経て温度が下がった温水を温水用ヒートポンプ８１に供給する経路、即ち、温水戻り流路３２上には、温水タンク１０１が設けられている。また、クーリングコイル２４を経て温度が上がった冷水を冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに供給する経路、即ち、冷水戻り流路３４上には、冷水タンク１０２が設けられている。

【0046】

さらに、塗装ブース用空調システム１０には排熱移送手段１１１が設けられている。排熱移送手段１１１は、温水用ヒートポンプ８１の一次側の熱源とすべく、同温水用ヒートポンプ８１に隣接する冷水用ヒートポンプ８２ａの一次側の排熱を、温水用ヒートポンプ８１側に移送する機能を有している。また、排熱移送手段１１１は、排熱移送流路１１２と、２つの三方弁１１３，１１４（弁体）とを備えている。排熱移送流路１１２は、冷水用ヒートポンプ８２ａと温水用ヒートポンプ８１との間を繋ぐ流路である。具体的に言うと、排熱移送流路１１２は、供給流路１１５、排出流路１１６及び接続流路１１７からなっている。供給流路１１５は、地中熱交換器６１から温水用ヒートポンプ８１に循環水を供給する流路であり、排出流路１１６は、冷水用ヒートポンプ８２ａから地中熱交換器６１に循環水を排出する流路である。接続流路１１７は、供給流路１１５と排出流路１１６とを繋ぐ流路である。また、各三方弁１１３，１１４は排熱移送流路１１２上に設けられている。具体的に言うと、供給流路１１５と接続流路１１７との接続部分に三方弁１１３が設けられ、排出流路１１６と接続流路１１７との接続部分に三方弁１１４が設けられている。

【0047】

図１に示されるように、この塗装ブース用空調システム１０には、幾つかの箇所にセンシング手段が設けられている。具体的に言うと、塗装ブース用空調機２１は、第１の温度センサーＴ１（第１の温度測定手段）、第２の温度センサーＴ２（第２の温度測定手段）、第３の温度センサーＴ３（第３の温度測定手段）、第１の湿度センサーＨ１（第１の湿度測定手段）及び第２の湿度センサーＨ２（第２の湿度測定手段）を備えている。詳述すると、塗装ブース用空調機２１の給気入口には、空気の温度を測定する第１の温度センサーＴ１と、空気の湿度を測定する第１の湿度センサーＨ１とが設置されている。第１の温度センサーＴ１は、空気（外気）の温度を計測して、ＣＰＵ１２２に第１温度測定信号を出力するようになっている。第１の湿度センサーＨ１は、空気（外気）の湿度を測定して、ＣＰＵ１２２に第１湿度測定信号を出力するようになっている。また、プレヒータ２２の下流側には、空気（具体的には、プレヒータ２２において加熱された空気）の温度を測定する第２の温度センサーＴ２が設置されている。第２の温度センサーＴ２は、プレヒータ２２の中央付近における空気の温度を計測して、ＣＰＵ１２２に第２温度測定信号を出力するようになっている。さらに、給気ファン２６の下流側には、空気の温度を測定する第３の温度センサーＴ３と、空気の湿度を測定する第２の湿度センサーＨ２とが設置されている。第３の温度センサーＴ３は、給気ファン２６の下流側における空気の温度を測定して、ＣＰＵ１２２に第３温度測定信号を出力するようになっている。第２の湿度センサーＨ２は、給気ファン２６の下流側における空気の湿度を測定して、ＣＰＵ１２２に第２湿度測定信号を出力するようになっている。なお、空気は、給気ファン２６を通過する際に１℃程度加熱されるため、本実施形態の第３の温度センサーＴ３及び第２の湿度センサーＨ２を、給気ファン２６の下流側に設置している。

【0048】

また、各水冷ヒートポンプ８０内の二次側（塗装ブース用空調機２１側）の入口及び出口には、温水または冷水の温度を測定する水温センサー（図示略）が設置されている。そして、各水温センサーからの温度測定信号が示す温水または冷水の温度に基づいて、水冷ヒートポンプ８０の温水または冷水の温度が設定水温になるように制御される。

【0049】

次に、塗装ブース用空調システム１０の電気的構成について説明する。

【0050】

図４に示されるように、塗装ブース用空調システム１０は、システム全体を統括的に制御するための制御装置１２１を備えている。制御装置１２１は、ＣＰＵ１２２（制御手段）、ＲＯＭ１２３、ＲＡＭ１２４、入出力回路等により構成されている。ＣＰＵ１２２には、ワッシャ２３、給気ファン２６、温水用ヒートポンプ８１及び冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃが各々のドライバ回路（図示略）を介して電気的に接続されている。また、ＣＰＵ１２２には、第１の温度センサーＴ１、第２の温度センサーＴ２、第３の温度センサーＴ３、第１の湿度センサーＨ１及び第２の湿度センサーＨ２が電気的に接続されている。さらに、ＣＰＵ１２２には、第１バイパスバルブ４０、第２バイパスバルブ４２、第３バイパスバルブ４４、温水供給バルブ４６、温水戻りバルブ４８、冷水供給バルブ５０、冷水戻りバルブ５２及び三方弁１１３，１１４が電気的に接続されている。このように構成された制御装置１２１では、各センサーＴ１～Ｔ３，Ｈ１，H２から出力される温度や湿度の測定結果に基づいて、塗装ブース用空調機２１における制御対象が可変制御される。その結果、所定の温度や湿度に調整された空調空気が生成されるようになっている。

【0051】

次に、塗装ブース用空調システム１０の温湿度制御方法を説明する。

【0052】

まず、ＣＰＵ１２２（図４参照）は、第１の温度センサーＴ１からの第１温度測定信号が示す空気（外気）の温度（温度情報）及び第１の湿度センサーＨ１からの第１湿度測定信号が示す空気（外気）の湿度（湿度情報）と、予めＲＯＭ１２３に記憶（設定）されている塗装ブース設定給気温湿度とを比較し、制御モードを夏季モードにするか冬季モードにするかを判定する。なお、夏季モードは、外気温が地中温度よりも高い場合に設定される制御モードであり、冬季モードは、外気温が地中温度よりも低い場合に設定される制御モードである。

【0053】

制御モードを夏季モードにすると判定した場合、１台の温水用ヒートポンプ８１を含むようにして、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの数（本実施形態では３）を温水用ヒートポンプ８１の数（本実施形態では１）よりも多くした状態で、塗装ブース用空調システム１０を使用する（図１参照）。このとき、各冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに接続された冷水供給バルブ５０（第３流路４９）及び冷水戻りバルブ５２（第４流路５１）は開状態に切り替えられ、同じく各冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに接続された温水供給バルブ４６（第１流路４５）及び温水戻りバルブ４８（第２流路４７）は閉状態に切り替えられる。

【0054】

そして、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃによる冷水の冷却を、以下の順序で行う。図３に示されるように、圧縮機９３を駆動し、冷媒を四方弁９５を介して第２熱交換器９２の熱源コイル９２ａに送る。この時点では、冷媒の温度は低く、膨張弁９４の開度も小さい。つまり、冷媒は膨張弁９４を通過しにくくなっているため、冷媒が熱源コイル９２ａに送られるのに伴って冷媒が圧縮され、熱源コイル９２ａ付近の冷媒が高温となる。その結果、第２熱交換器９２において、熱源コイル９２ａ内の冷媒の熱が受熱コイル９２ｂ内の循環水に伝達され、受熱コイル９２ｂ及び再熱流路９７内を流れる循環水の温度が高くなる。なお、熱源コイル９２ａ付近の冷媒が高温になると、膨張弁９４の開度が大きくなるため、膨張弁９４を通過する冷媒の流量は増加するようになる。

【0055】

また、第２熱交換器９２の熱源コイル９２ａ付近の冷媒が圧縮されるのに伴って、第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａ付近の冷媒が膨張されて低温となる。その結果、第１熱交換器９１において、受熱コイル９１ｂ内の冷水の熱が熱源コイル９１ａ内の冷媒に伝達され、受熱コイル９１ｂ及び冷温水流路９６内を流れる冷水の温度が低くなる。その後、冷温水流路９６内を流れる冷水は、図示しないポンプにより、冷水供給流路３３を介してクーリングコイル２４に供給される。

【0056】

そして、供給された冷水を用いてクーリングコイル２４で空気を冷却した結果、温度が上がった冷水が、クーリングコイル２４から排出される。その後、クーリングコイル２４から排出された冷水は、冷水タンク１０２に一時的に貯留され、ポンプにより冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに供給される。

【0057】

なお、クーリングコイル２４に流入する冷水の流量は、以下のようにして調整される。即ち、ＣＰＵ１２２（図４参照）は、予めＲＯＭ１２３に記憶（設定）されている塗装ブース設定給気温湿度に基づいて、空気の第１露点温度を目標値として算出する。また、ＣＰＵ１２２は、第３の温度センサーＴ３からの第３温度測定信号が示す空気の温度（温度情報）と、第２の湿度センサーＨ２からの第２湿度測定信号が示す空気の湿度（湿度情報）とに基づいて、空気の第２露点温度を算出する。そして、ＣＰＵ１２２は、目標値を第２露点温度と比較しながら、クーリングコイル２４に供給される冷水の流量を、クーリングコイル２４の表面に結露が生じる程度の範囲内で調整する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ１２２は、第３バイパスバルブ４４（三方弁）の開度を調整することにより、クーリングコイル２４に供給される冷水の流量を調整する制御を行う。その結果、クーリングコイル２４の表面で空気が結露して除去され、空気（外気）が除湿される。なお、本実施形態のクーリングコイル２４は、レヒータ２５との組み合わせで再熱除湿を行うようになっている。また、ＣＰＵ１２２は、冷水の流量を制御する『冷水流量制御手段』としての機能を有している。

【0058】

さらに、レヒータ２５に流入する温水の流量は、以下のようにして調整される。即ち、ＣＰＵ１２２は、目標値（設定温度）と、第３の温度センサーＴ３からの第３温度測定信号が示す空気の温度（温度情報）とを比較しながら、レヒータ２５に供給される温水の流量を調整する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ１２２は、第２バイパスバルブ４２（三方弁）の開度を調整することにより、レヒータ２５に供給される温水の流量を調整する制御を行う。この場合、温水の流量が増加することにより、加熱が行われる。即ち、ＣＰＵ１２２は、温水の流量を制御する『温水流量制御手段』としての機能を有している。

【0059】

また、温水用ヒートポンプ８１による温水の加熱を、以下の順序で行う。図２に示されるように、圧縮機９３を駆動し、冷媒を四方弁９５を介して第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａに送る。この時点では、冷媒の温度は低く、膨張弁９４の開度も小さい。つまり、冷媒は膨張弁９４を通過しにくくなっているため、冷媒が熱源コイル９１ａに送られるのに伴って冷媒が圧縮され、熱源コイル９１ａ付近の冷媒が高温となる。その結果、第１熱交換器９１において、熱源コイル９１ａ内の冷媒の熱が受熱コイル９１ｂ内の温水に伝達され、受熱コイル９１ｂ及び冷温水流路９６内を流れる温水の温度が高くなる。その後、冷温水流路９６内を流れる温水は、図示しないポンプにより、温水供給流路３１を介してプレヒータ２２及びレヒータ２５に供給される。なお、熱源コイル９１ａ付近の冷媒が高温になると、膨張弁９４の開度が大きくなるため、膨張弁９４を通過する冷媒の流量が増加するようになる。

【0060】

そして、供給された温水を用いてプレヒータ２２及びレヒータ２５で空気を加熱した結果、温度が下がった温水が、図示しないポンプにより、プレヒータ２２及びレヒータ２５からそれぞれ排出される。その後、プレヒータ２２及びレヒータ２５から排出された温水は、温水タンク１０１に一時的に貯留され、ポンプにより温水用ヒートポンプ８１に供給される。

【0061】

なお、図２に示される温水用ヒートポンプ８１においては、第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａ付近の冷媒が圧縮されるのに伴い、第２熱交換器９２の熱源コイル９２ａ付近の冷媒が膨張されて低温となる。その結果、第２熱交換器９２において、受熱コイル９２ｂ内の循環水の熱が熱源コイル９２ａ内の冷媒に伝達され、受熱コイル９２ｂ及び再熱流路９７内を流れる循環水の温度が低くなる。その後、再熱流路９７内を流れる循環水は、図示しないポンプにより、循環水排出流路７１を介して地中熱交換器６１に供給され、地中熱によってさらに温度が低くなる。なお、地中熱交換器６１を経て温度が下がった循環水は、ポンプにより、循環水戻り流路７２を介して温水用ヒートポンプ８１に戻され、再び冷却される。

【0062】

しかしながら、温水用ヒートポンプ８１の第２熱交換器９２では、地中熱交換器６１で冷やされた循環水がポンプにより受熱コイル９２ｂに供給され、循環水の熱が、温度が低くなった熱源コイル９２ａ内の冷媒に伝達される。即ち、温水用ヒートポンプ８１は、プレヒータ２２及びレヒータ２５に供給する温水を、地中熱交換器６１で冷やされた循環水からの吸熱により温める必要がある。この場合、温水を効率良く温めることができないという問題がある。

【0063】

そこで、本実施形態では、ＣＰＵ１２２（図４参照）が、排熱移送流路１１２の三方弁１１３，１１４を開状態に切り替える制御を行う。なお、ＣＰＵ１２２は、三方弁１１３，１１４を開閉制御する機能を有している。これにより、冷水用ヒートポンプ８２ａから排出される温められた循環水（即ち、循環水を介して地中熱交換器６１から地中へ捨てられる冷水用ヒートポンプ８２ａの一次側の排熱）が、ポンプにより、排熱移送流路１１２を通過して温水用ヒートポンプ８１側に移送される。その結果、温水用ヒートポンプ８１において、冷水用ヒートポンプ８２ａを経て温度が上がった循環水からの吸熱を行うことにより、温水用ヒートポンプ８１内を流れる冷媒の温度が高くなるため、プレヒータ２２及びレヒータ２５に供給する温水を効率良く温めることができる。

【0064】

また、制御モードを冬季モードにすると判定した場合、温水用ヒートポンプ８１の数（本実施形態では４）を冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの数（本実施形態では０）よりも多くした状態で、塗装ブース用空調システム１０を使用する。具体的には、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃの四方弁９５を切り替えることにより、第１熱交換器９１を凝縮器として作動させ、第２熱交換器９２を蒸発器として作動させる。また、ＣＰＵ１２２は、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに接続された冷水供給バルブ５０（第３流路４９）及び冷水戻りバルブ５２（第４流路５１）を閉状態に切り替える制御を行うとともに、同じく冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに接続された温水供給バルブ４６（第１流路４５）及び温水戻りバルブ４８（第２流路４７）を開状態に切り替える制御を行う。これにより、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃが温水用ヒートポンプ８１に切り替えられる。即ち、本実施形態の各水冷ヒートポンプ８０は、温水用ヒートポンプ８１及び冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃのどちらにも使用可能となっている。

【0065】

そして、冬季モードにおいては、各冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃが全て温水用ヒートポンプ８１に切り替わっているため、温水用ヒートポンプ８１による温水の加熱のみが行われる。詳述すると、図２に示されるように、圧縮機９３を駆動し、冷媒を四方弁９５を介して第１熱交換器９１の熱源コイル９１ａに送る。この時点では、冷媒の温度は低く、膨張弁９４の開度も小さい。つまり、冷媒は膨張弁９４を通過しにくくなっているため、冷媒が熱源コイル９１ａに送られるのに伴って冷媒が圧縮され、熱源コイル９１ａ付近の冷媒が高温となる。その結果、第１熱交換器９１において、熱源コイル９１ａ内の冷媒の熱が受熱コイル９１ｂ内の温水に伝達され、受熱コイル９１ｂ及び冷温水流路９６内を流れる温水の温度が高くなる。その後、冷温水流路９６内を流れる温水は、図示しないポンプにより、温水供給流路３１を介してプレヒータ２２に供給される。また、外気温が特に低い場合、温水は、ポンプにより、温水供給流路３１を介してプレヒータ２２及びレヒータ２５の両方に供給される。

【0066】

なお、プレヒータ２２に流入する温水の流量は、以下のようにして調整される。即ち、ＣＰＵ１２２は、予めＲＯＭ１２３に記憶（設定）された塗装ブース設定給気温湿度に基づいて、プレヒータ２２での加熱後の空気の温度を第１の目標値として算出する。そして、ＣＰＵ１２２は、第１の目標値を、第２の温度センサーＴ２からの第２温度測定信号が示す空気の温度（温度情報）と比較しながら、プレヒータ２２に供給される温水の流量を調整する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ１２２は、第１バイパスバルブ４０（三方弁）の開度を調整することにより、プレヒータ２２に供給される温水の流量を調整する制御を行う。この場合、温水の流量が増加することにより、加熱が行われる。

【0067】

さらに、塗装ブース用空調機２１内の空気の湿度は、以下のようにして調整される。即ち、ＣＰＵ１２２は、塗装ブース設定給気温湿度に基づいて算出された第１露点温度と、第３温度測定信号（第３の温度センサーＴ３）が示す空気の温度（温度情報）及び第２湿度測定信号（第２の湿度センサーＨ２）が示す空気の湿度（湿度情報）に基づいて算出された第２露点温度とを比較して、ワッシャ２３による加湿量を調整する制御を行う。即ち、ＣＰＵ１２２は、空気の湿度を制御する『湿度制御手段』としての機能を有している。

【0068】

また、レヒータ２５に流入する温水の流量は、以下のようにして調整される。即ち、ＣＰＵ１２２は、予めＲＯＭ１２３に記憶（設定）された塗装ブース設定給気温湿度に基づいて、レヒータ２５の下流側における空気の温度を第２の目標値として算出する。そして、ＣＰＵ１２２は、第２の目標値を、第３の温度センサーＴ３からの第３温度測定信号が示す空気の温度（温度情報）と比較しながら、レヒータ２５に供給される温水の流量を調整する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ１２２は、第２バイパスバルブ４２（三方弁）の開度を調整することにより、レヒータ２５に供給される温水の流量を調整する制御を行う。この場合、温水の流量が増加することにより、加熱が行われる。

【0069】

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0070】

（１）本実施形態の塗装ブース用空調システム１０では、夏季モードにおいて、循環水を介して地中熱交換器６１から地中へ捨てられる冷水用ヒートポンプ８２ａの一次側の排熱が、排熱移送手段１１１によって温水用ヒートポンプ８１側に移送される。このため、冷水用ヒートポンプ８２ａの一次側の排熱、即ち、地中熱よりもエクセルギが高い熱を、温水用ヒートポンプ８１の一次側の熱源として再利用することができる。従って、温水用ヒートポンプ８１において、冷水用ヒートポンプ８２ａを経て温度が上がった循環水からの吸熱を行うことにより、温水用ヒートポンプ８１内を流れる冷媒の温度が高くなるため、温水を効率良く温めてプレヒータ２２及びレヒータ２５に供給することができる。ゆえに、地中熱交換器６１と水冷ヒートポンプ８０とを組み合わせて、地中熱を利用して温熱及び冷熱を同時供給する場合に、年間を通して、効率的な熱供給が可能となる。

【0071】

（２）本実施形態では、温水用ヒートポンプ８１を用いることにより、より高い温度でプレヒータ２２及びレヒータ２５に温水を供給することができる。その結果、塗装ブース用空調機２１内の空気をより高い温度に加熱することができ、空気の湿度もより適正な湿度にすることができる。よって、塗装ブース用空調機２１の供給温湿度範囲を広げることができる。

【0072】

（３）本実施形態の塗装ブース用空調システム１０は、水冷ヒートポンプ８０との間で循環水を循環させる地中熱交換器６１を備えている。なお、循環水を加熱または冷却する地中熱は、熱量の変動が小さい。このため、地中熱を用いて、塗装ブース用空調システム１０の安定した運転が可能となる。

【0073】

（４）特許文献１に記載の従来技術は、再熱器（レヒータ）に供給される温水を、ヒートポンプから出て地中熱で冷やされた水の“成り行きの熱”により、温めるようになっている。一方、本実施形態の塗装ブース用空調システム１０は、レヒータ２５に供給される温水を、温水用ヒートポンプ８１により温めている。この場合、温水を温める熱が、“成り行きの熱”よりもエクセルギが高い状態となるため、効率的な熱供給を行うことができる。

【0074】

［第２実施形態］
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に基づき説明する。ここでは、上記第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。

【0075】

図５に示されるように、本実施形態の塗装ブース用空調システム１３０は、４台の水冷ヒートポンプ８０に加えて２台の空冷ヒートポンプ１３１，１３２を備えている。空冷ヒートポンプ１３１，１３２は、塗装ブース用空調機２１の近傍において互いに隣接して配置されている。空冷ヒートポンプ１３１，１３２は、温水用ヒートポンプ８１からプレヒータ２２及びレヒータ２５に供給される温水の加熱、及び、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃからクーリングコイル２４に供給される冷水の冷却を行う。なお、各空冷ヒートポンプ１３１，１３２は、温水供給路１３３を介して温水タンク１０１に接続され、温水排出路１３４を介して温水タンク１０１に接続されている。また、各空冷ヒートポンプ１３１，１３２は、冷水供給路１３５を介して冷水タンク１０２に接続され、冷水排出路１３６を介して冷水タンク１０２に接続されている。

【0076】

また、空冷ヒートポンプ１３１，１３２は、熱媒体としての冷媒が流れる冷媒流路（図示略）を有している。冷媒流路は環状をなす閉じられた流路であり、冷媒流路上には、凝縮器（放熱部）、蒸発器（吸熱部）、コンプレッサ及び膨張弁が設置されている。凝縮器は、冷媒流路と温水供給路１３３との間で熱を交換する機器である。

【0077】

冷媒流路内を流れる冷媒の熱（温熱）は、温水供給路１３３内を流れる温水に伝達されるようになっている。この温水は、温水タンク１０１内を通過した後、図示しないポンプにより、温水戻り流路３２（第２流路４７）を介して水冷ヒートポンプ８０（温水用ヒートポンプ８１）に供給される。そして、温水用ヒートポンプ８１で加熱された温水は、ポンプにより、温水供給流路３１を介してプレヒータ２２及びレヒータ２５に供給される。なお、プレヒータ２２及びレヒータ２５を経て温度が下がった温水は、ポンプにより、温水戻り流路３２及び温水排出路１３４を介して空冷ヒートポンプ１３１，１３２に戻され、再び加熱される。

【0078】

一方、冷媒流路内を流れる冷媒の熱（冷熱）は、冷水供給路１３５内を流れる冷水に伝達されるようになっている。この冷水は、冷水タンク１０２内を通過した後、図示しないポンプにより、冷水戻り流路３４（第４流路５１）を介して冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃに供給される。そして、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃで冷却された冷水は、ポンプにより、冷水供給流路３３を介してクーリングコイル２４に供給される。なお、クーリングコイル２４を経て温度が上がった冷水は、ポンプにより、冷水戻り流路３４及び冷水排出路１３６を介して空冷ヒートポンプ１３１，１３２に戻され、再び冷却される。

【0079】

図５に示されるように、温水供給路１３３には、同温水供給路１３３を開状態または閉状態に切り替える温水供給バルブ１３７が設置され、冷水供給路１３５には、同冷水供給路１３５を開状態または閉状態に切り替える冷水供給バルブ１３８が設置されている。また、温水排出路１３４には、同温水排出路１３４を開状態または閉状態に切り替える温水戻りバルブ１３９が設置され、冷水排出路１３６には、同冷水排出路１３６を開状態または閉状態に切り替える冷水戻りバルブ１４０が設置されている。なお、本実施形態のバルブ１３７～１４０は、図示しないモーターにより作動する電動弁である。

【0080】

なお、制御装置１２１のＣＰＵ１２２（図４参照）は、季節変動（外気温の変動）や負荷変動（外気温度の変動、例えば、冬季の朝など、最低気温が大きく下がったときの変動）が大きい特定条件下であると判定したときに、空冷ヒートポンプ１３１，１３２を補助的に作動させる制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ１２２は、温水を加熱する場合に、温水供給バルブ１３７及び温水戻りバルブ１３９を開状態に切り替える制御を行うとともに、冷水供給バルブ１３８及び冷水戻りバルブ１４０を閉状態に切り替える制御を行う。また、ＣＰＵ１２２は、冷水を冷却する場合に、冷水供給バルブ１３８及び冷水戻りバルブ１４０を開状態に切り替える制御を行うとともに、温水供給バルブ１３７及び温水戻りバルブ１３９を閉状態に切り替える制御を行う。

【0081】

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0082】

（６）本実施形態では、上記した特定条件下において、温水の加熱や冷水の冷却のベース分を地中熱ヒートポンプ（温水用ヒートポンプ８１及び冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃ）で賄い、上記した変動分を空冷ヒートポンプ１３１，１３２で賄うように分担することが可能である。なお、地中熱交換器６１は、設置費用が比較的高いため、本実施形態のように、温水の加熱や冷水の冷却を設置費用が比較的安い空冷ヒートポンプ１３１，１３２に分担させれば、全体のイニシャルコストを抑えることができる。

【0083】

（７）ところで、外気温が地中温度よりも低い冬季においては、大気から熱を吸収した際に、空冷ヒートポンプ１３１，１３２に霜が付着し、空冷ヒートポンプ１３１，１３２が機能しなくなるおそれがある。一方、本実施形態では、塗装ブース用空調システム１３０が２台の空冷ヒートポンプ１３１，１３２を備えているため、一方の空冷ヒートポンプ１３１（１３２）の霜取りを行いつつ、もう一方の空冷ヒートポンプ１３２（１３1）を運転させるようにすることができる。

【0084】

なお、上記各実施形態を以下のように変更してもよい。

【0085】

・上記各実施形態では、外気温が地中温度よりも高い夏季モードにおいて、１台の温水用ヒートポンプ８１を含むようにして、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃを３台にした状態で、塗装ブース用空調システム１０，１３０を使用していた。しかし、冷水用ヒートポンプの数が温水用ヒートポンプの数よりも多くなる範囲内であれば、２台以上の温水用ヒートポンプを含むようにしてもよい。また、冷水用ヒートポンプの数が温水用ヒートポンプの数よりも多くなる範囲内であれば、冷水用ヒートポンプを２台にしてもよいし、４台以上にしてもよい。

【0086】

・上記各実施形態では、外気温が地中温度よりも低い冬季モードにおいて、温水用ヒートポンプ８１を４台にし、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃを０台にした状態で、塗装ブース用空調システム１０，１３０を使用していた。しかし、温水用ヒートポンプを５台以上に増やしてもよい。また、温水用ヒートポンプの数が冷水用ヒートポンプの数よりも多くなる範囲内であれば、冷水用ヒートポンプを増やしてもよい。

【0087】

・上記各実施形態の排熱移送手段１１１は、３台の冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃのうち、温水用ヒートポンプ８１に隣接する冷水用ヒートポンプ８２ａの一次側の排熱を、温水用ヒートポンプ８１側に移送する機能を有していた。しかし、排熱移送手段１１１は、冷水用ヒートポンプ８２ｂの一次側の排熱を温水用ヒートポンプ８１側に移送する機能を有していてもよいし、冷水用ヒートポンプ８２ｃの一次側の排熱を温水用ヒートポンプ８１側に移送する機能を有していてもよい。

【0088】

・上記各実施形態の排熱移送手段１１１では、供給流路１１５と接続流路１１７との接続部分、及び、排出流路１１６と接続流路１１７との接続部分の両方に三方弁１１３，１１４が設けられていた。しかし、三方弁は、供給流路１１５と接続流路１１７との接続部分のみ、または、排出流路１１６と接続流路１１７との接続部分のみに設けられていてもよい。

【0089】

・上記各実施形態の地中熱交換器６１は、垂直埋設型の熱交換器であったが、水平埋設型の熱交換器であってもよい。

【0090】

・上記第２実施形態の空冷ヒートポンプ１３１，１３２は、温水用ヒートポンプ８１からプレヒータ２２及びレヒータ２５に供給される温水の加熱、及び、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃからクーリングコイル２４に供給される冷水の冷却を行っていた。しかし、空冷ヒートポンプ１３１，１３２は、温水の加熱のみを行ってもよい。

【0091】

・上記第２実施形態の塗装ブース用空調システム１３０は、２台の空冷ヒートポンプ１３１，１３２を備えていたが、３台以上の空冷ヒートポンプを備えていてもよいし、空冷ヒートポンプを１台のみ備えていてもよい。

【0092】

・上記各実施形態では、塗装ブース用空調機２１の各熱交換器（プレヒータ２２、レヒータ２５、クーリングコイル２４）への流量調整を、バイパス流路３９，４１，４３を用いて行っていた。しかし、バイパス流路３９，４１，４３を用いずに、ポンプの回転数を調整することにより、流量調整を行ってもよい。

【0093】

・上記各実施形態では、温水用ヒートポンプ８１、冷水用ヒートポンプ８２ａ～８２ｃ、給気ファン２６、バルブ４０，４２，４４，４６，４８，５０，５２及び三方弁１１３，１１４等の制御を１つのＣＰＵ１２２で行っていたが、各制御を別々のＣＰＵで行うように構成してもよい。

【0094】

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

【0095】

（１）請求項２または３において、前記排熱移送流路は、前記地中熱交換器から前記温水用ヒートポンプに前記循環水を供給する供給流路と、前記冷水用ヒートポンプから前記地中熱交換器に前記循環水を排出する排出流路と、前記供給流路と前記排出流路とを繋ぐ接続流路とからなり、前記供給流路と前記接続流路との接続部分、及び、前記排出流路と前記接続流路との接続部分の少なくとも一方に、前記弁体である三方弁が設けられていることを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【0096】

（２）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記塗装ブース用空調機は、取り込んだ前記空気を加熱して給気温度を上げる前記加熱手段である前段側加熱手段と、前記前段側加熱手段を経た前記空気の湿度を上げる加湿手段と、前記加湿手段を経た前記空気を冷却して給気温度を下げる前記冷却手段と、前記冷却手段を経た前記空気を再び加熱して給気温度を上げる前記加熱手段である後段側加熱手段とを備えることを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【0097】

（３）技術的思想（２）において、前記前段側加熱手段の上流側に、前記温水の温度を測定する第１の温度測定手段と、前記空気の湿度を測定する第１の湿度測定手段とが設置され、前記前段側加熱手段の下流側に、前記空気の温度を測定する第２の温度測定手段が設置されるとともに、前記後段側加熱手段の下流側に、前記温水の温度を測定する第３の温度測定手段と、前記空気の湿度を測定する第２の湿度測定手段とが設置されていることを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【0098】

（４）技術的思想（３）において、前記温水の流量を制御する温水流量制御手段を備え、外気温が地中温度よりも低い場合に、前記温水流量制御手段は、予め設定された塗装ブース設定給気温湿度に基づいて、前記前段側加熱手段での加熱後の前記空気の温度を第１の目標値として算出し、前記第１の目標値を、前記第２の温度測定手段が測定して得た温度情報と比較しながら、前記前段側加熱手段に供給される前記温水の流量を調整する制御を行うことを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【0099】

（５）技術的思想（４）において、外気温が地中温度よりも低い場合に、前記温水流量制御手段は、前記塗装ブース設定給気温湿度に基づいて、前記後段側加熱手段の下流側における前記空気の温度を第２の目標値として算出し、前記第２の目標値を、前記第３の温度測定手段が測定して得た温度情報と比較しながら、前記後段側加熱手段に供給される前記温水の流量を調整する制御を行うことを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【0100】

（６）技術的思想（３）乃至（５）のいずれか１つにおいて、前記空気の湿度を制御する湿度制御手段を備え、外気温が地中温度よりも低い場合に、前記湿度制御手段は、予め設定された塗装ブース設定給気温湿度に基づいて、前記空気の第１露点温度を算出し、前記第３の温度測定手段が測定して得た温度情報と、前記第２の湿度測定手段が測定して得た湿度情報とに基づいて、前記空気の第２露点温度を算出し、前記第１露点温度と前記第２露点温度とを比較しながら、前記加湿手段による加湿量を調整する制御を行うことを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【0101】

（７）技術的思想（３）において、前記冷水の流量を制御する冷水流量制御手段を備え、外気温が地中温度よりも高い場合に、前記冷水流量制御手段は、予め設定された塗装ブース設定給気温湿度に基づいて、前記空気の第１露点温度を目標値として算出し、前記第３の温度測定手段が測定して得た温度情報と、前記第２の湿度測定手段が測定して得た湿度情報とに基づいて、前記空気の第２露点温度を算出し、前記目標値を前記第２露点温度と比較しながら、前記冷却手段に供給される前記冷水の流量を調整する制御を行うことを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【0102】

（８）技術的思想（７）において、前記温水の流量を制御する温水流量制御手段を備え、外気温が地中温度よりも高い場合に、前記温水流量制御手段は、前記目標値と、前記第３の温度測定手段が測定して得た温度情報とを比較しながら、前記後段側加熱手段に供給される前記温水の流量を調整する制御を行うことを特徴とする塗装ブース用空調システム。

【符号の説明】

【0103】

１０，１３０…塗装ブース用空調システム
２１…塗装ブース用空調機
２２…加熱手段としてのプレヒータ
２４…冷却手段としてのクーリングコイル
２５…加熱手段としてのレヒータ
３１…二次側流路としての温水供給流路
３２…二次側流路、及び、加熱手段を経て温度が下がった温水を温水用ヒートポンプに供給する経路としての温水戻り流路
３３…二次側流路としての冷水供給流路
３４…二次側流路、及び、冷却手段を経て温度が上がった冷水を冷水用ヒートポンプに供給する経路としての冷水戻り流路
６１…地中熱交換器
７１…一次側流路としての循環水排出流路
７２…一次側流路としての循環水戻り流路
８０…ヒートポンプとしての水冷ヒートポンプ
８１…温水用ヒートポンプ
８２ａ，８２ｂ，８２ｃ…冷水用ヒートポンプ
１０１…温水タンク
１０２…冷水タンク
１１１…排熱移送手段
１１２…排熱移送流路
１１３，１１４…弁体としての三方弁
１２２…制御手段としてのＣＰＵ
１３１，１３２…空冷ヒートポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】