特許 7129281 デシカント空調機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-24

(45)【発行日】2022-09-01

(54)【発明の名称】デシカント空調機

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/147 20060101AFI20220825BHJP

   F24F 3/153 20060101ALI20220825BHJP

【ＦＩ】

F24F3/147

F24F3/153

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018159832

(22)【出願日】2018-08-29

(65)【公開番号】P2020034201

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-06-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000104836

【氏名又は名称】クボタ空調株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木原 勇信

(72)【発明者】

【氏名】山本 健

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 俊介

(72)【発明者】

【氏名】森田 英和

【審査官】奈須 リサ

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２５７５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０３４５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０３００１２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特許第５６６９５８７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１６－０４０５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－００８９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１９０３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９４２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－０８８５６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－２３１５５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ ３／００－３／１６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、
排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、
給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、
デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、
デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、
給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、
デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、
第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、
再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、
第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーを備え、
外気冷房時の過冷却防止運転モードにおいて、
デシカントロータの回転を停止し、
給気ファンが、給気ダンパーを開放する状態で、給気バイパス経路を通ってデシカントロータを迂回する外気を、給気経路を通して室内へ給気し、
排気ファンが、第１還気ダンパーを開放する状態で、還気経路の還気を、デシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路を通して排気し、
再生コイルが還気経路を通る還気を加熱し、
第２還気ダンパーが、還気経路から第２還気バイパス経路を通して給気経路の外気に混合される還気の量を調整して、室内に給気する外気の温度を調整する
ことを特徴とするデシカント空調機。

【請求項2】

給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、
排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、
給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、
デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、
デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、
給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、
デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、
第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、
再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、
第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーと、
デシカントロータより上流側の給気経路に介装した予冷コイルと、
デシカントロータより下流側の給気経路に介装した冷却コイルを備え、
冷房時のデシカント運転モードにおいて、
給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予冷コイルとデシカントロータと冷却コイルを通して外気を室内へ給気し、
予冷コイルが給気経路を通る外気を予冷し、
デシカントロータが除湿用定格回転数の低速で回転して予冷コイルを通った外気の湿気を収着して除湿し、
冷却コイルがデシカントロータを通った外気を冷却し、
排気ファンが、第１還気ダンパーと第２還気ダンパーを閉鎖する状態で、再生コイルとデシカントロータを通して室内からの還気を排気し、
再生コイルが還気経路を通る還気を加熱し、
再生コイルで加熱した還気でデシカントロータを再生する
ことを特徴とするデシカント空調機。

【請求項3】

給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、
排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、
給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、
デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、
デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、
給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、
デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、
第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、
再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、
第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーを備え、
デシカントロータより下流側の給気経路に介装した冷却コイルと、
再生コイルより上流側の還気経路と冷却コイルより上流側でデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第３還気バイパス経路と、
第３還気バイパス経路に介装した第３還気ダンパーを備えた
ことを特徴とするデシカント空調機。

【請求項4】

冷房時ウォーミングアップ運転モードにおいて、
給気ダンパーと第１還気ダンパーと第２還気ダンパーを閉鎖し、第３還気ダンパーを開放し、排気ファンを停止する状態で、給気ファンが還気経路の全還気を、第３還気バイパス経路と給気経路を通して室内に給気し、
冷却コイルが給気経路を通る全還気を冷却する
ことを特徴とする請求項３に記載のデシカント空調機。

【請求項5】

還気経路に介装した還気中のＣＯ２濃度を計測するＣＯ２センサを備える
ことを特徴とする請求項３に記載のデシカント空調機。

【請求項6】

冷房時のＣＯ２制御下のデシカント運転モードにおいて、
給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予冷コイルとデシカントロータと冷却コイルを通して外気を室内へ給気し、
予冷コイルが給気経路を通る外気を予冷し、
デシカントロータが予冷コイルを通った外気の湿気を収着して除湿し、
冷却コイルがデシカントロータを通った外気を冷却し、
排気ファンが、第１還気ダンパーを閉鎖する状態で、デシカントロータを通して室内からの還気を排気し、
再生コイルが還気経路を通る還気を加熱し、
再生コイルで加熱した還気でデシカントロータを再生し、
第３還気ダンパーが、ＣＯ２センサで検出する還気のＣＯ２濃度が設定値より低い場合に、ＣＯ２濃度に応じた開度に開いて、還気経路の還気の一部を、第３還気バイパス経路を通して給気経路に供給する
ことを特徴とする請求項５に記載のデシカント空調機。

【請求項7】

給気経路に介装した外気温度を計測する外気温度センサおよび外気湿度を計測する外気湿度センサと、
還気経路に介装して還気温度を計測する還気温度センサおよび還気湿度を計測する還気湿度センサを備える
ことを特徴とする請求項３に記載のデシカント空調機。

【請求項8】

冷房時の外気冷房運転モードにおいて、
デシカントロータは、外気温度と外気湿度から決まる外気露点が外気露点温度上限値以下の場合に、回転を停止し、
給気ファンが、給気ダンパーを開放する状態で、給気バイパス経路を通ってデシカントロータを迂回する外気を、給気経路を通して室内へ給気し、
排気ファンが、第１還気ダンパーを開放する状態で、還気経路を通る室内からの還気を、デシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路を通して排気し、
第３還気ダンパーは、外気温度と外気湿度から決まる外気エンタルピーが還気温度と還気湿度から決まる還気エンタルピーより低く、外気温度が還気温度より低い場合に、第２還気ダンパーを閉鎖した状態で、外気温度と還気温度の差に応じた開度に開いて、還気経路の還気の一部を、第３還気バイパス経路を通して給気経路に供給し、室内に給気する外気の温度を調整する
ことを特徴とする請求項７に記載のデシカント空調機。

【請求項9】

給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、
排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、
給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、
デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、
デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、
給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、
デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、
第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、
再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、
第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーを備え、
デシカントロータより下流側の給気経路に介装した加熱コイルを備え、
暖房時ウォーミングアップ運転モードにおいて、
給気ファンが、給気ダンパーと第１還気ダンパーを閉鎖し、第２還気ダンパーを開放し、排気ファンを停止する状態で、還気経路の全還気を、第２還気バイパス経路および給気経路を通して室内に給気し、再生コイルおよび加熱コイルが給気経路を通る全還気を加熱する
ことを特徴とするデシカント空調機。

【請求項10】

給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、
排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、
給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、
デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、
デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、
給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、
デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、
第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、
再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、
第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーと、
デシカントロータより下流側の給気経路に介装した加熱コイルと、
デシカントロータより上流側の給気経路に介装した予熱コイルを備え、
暖房時全熱交換運転モードにおいて、
排気ファンが、第１還気ダンパーと第２還気ダンパーを閉鎖する状態で、デシカントロータを通して室内からの還気を排気し、
給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予熱コイルとデシカントロータと加熱コイルを通して外気を室内へ給気し、
予熱コイルが給気経路を通る外気を予熱し、
デシカントロータが、全熱交換用定格回転数の高速で回転して、還気位置で還気の湿気を収着するとともに還気の熱を蓄熱し、給気位置で外気中に湿気を放出するとともに放熱し、
加熱コイルが外気を加熱する
ことを特徴とするデシカント空調機。

【請求項11】

給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、
排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、
給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、
デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、
デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、
給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、
デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、
第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、
再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、
第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーと、
デシカントロータより下流側の給気経路に介装した加熱コイルと、
デシカントロータより上流側の給気経路に介装した予熱コイルを備え、
再生コイルより上流側の還気経路と加熱コイルより上流側でデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第３還気バイパス経路と、
第３還気バイパス経路に介装した第３還気ダンパーと、
還気経路に介装した還気中のＣＯ２濃度を計測するＣＯ２センサを備える
ことを特徴とするデシカント空調機。

【請求項12】

暖房時のＣＯ２制御下の全熱交換運転モードにおいて、
排気ファンが、第１還気ダンパーと第２還気ダンパーを閉鎖する状態で、デシカントロータを通して室内からの還気を排気し、
給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予熱コイルとデシカントロータと加熱コイルを通して外気を室内へ給気し、
予熱コイルが給気経路を通る外気を予熱し、
デシカントロータが、全熱交換用定格回転数の高速で回転して、還気位置で還気の湿気を収着するとともに還気の熱を蓄熱し、給気位置で外気中に湿気を放出するとともに放熱し、
加熱コイルが外気を加熱し、
第３還気ダンパーが、ＣＯ２センサで検出する還気のＣＯ２濃度が設定値より低い場合に、ＣＯ２濃度に応じた開度に開いて、還気経路の還気の一部を、第３還気バイパス経路を通して給気経路に供給する
ことを特徴とする請求項１１に記載のデシカント空調機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はデシカント空調機に係り、寒冷地向けの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空気調和機には、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、空調システムであり、外気を除湿する除湿可能ロータと、前記除湿可能ロータを通った外気を冷却し、居室側に送風するアフタークーラーと、前記除湿可能ロータを通り前記アフタークーラーに送風される前の外気に前記居室から送風される還気を混合する混合部とを備えており、前記除湿可能ロータが、デシカントロータまたは全熱交換ロータからなり、あるいは前記除湿可能ロータが、回転数を変更することによりデシカントロータと全熱交換ロータの機能を有するものである。

【0003】

また、特許文献２に記載するものは、低温再生デシカント空調機であり、系内へ流入する外気の潜熱を制御する潜熱制御部と外気の顕熱を制御する顕熱制御部を有し、潜熱制御部および顕熱制御部を通して外気を室内へ給気し、室内からの還気を、潜熱制御部を通して排気するものであって、潜熱制御部は、外気経路側で外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、冷房時にデシカントロータへ通気する外気を冷却し、暖房時にデシカントロータへ通気する外気を加熱する冷温水コイルと、潜熱制御部を制御する指標としての還気の湿度を検知する還気湿度センサを備えており、潜熱制御部の下流側において還気経路と外気経路とを連通する還気の戻り経路を有するものである。

【0004】

また、特許文献３に記載するものは、暖房対応型デシカント空調装置であり、２つの流路からなる向流型流路と、顕熱交換器及び除湿器と、ヒータと、２つの流路のエア導入側にそれぞれ接続され、２つの流路をそれぞれ屋外にまた室内にそれぞれ交互に切り替えて連通させる第１の流通切替手段と、２つの流路のエア導出側にそれぞれ接続され、２つの流路を屋外にまたは室内にそれぞれ交互に切替えて連通させる第２の流通切替手段を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１８０８４３

【文献】特許第５６６９５８７号

【文献】特開２００２－３４９９０５

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般的なデシカント空調機は、夏期には冷房においてデシカントロータが機能して外気を除湿するが、冬期には暖房において除湿を必要としない。このため、省エネルギー化を図るためには、別途の全熱交換器を必要としている。

【0007】

また、寒冷地において夏期にデシカント空調機を運転し、外気を外気温度のままで室内に供給して外気冷房を行う場合に、室内の冷房負荷に対して外気温度が低すぎると、給気温度が設定値より低くなり、冷却能力が過剰となって室内が過冷却となる課題があった。

【0008】

また、冬期のオフィス等において休日明け日には室内が冷え切っており、暖房運転の開始時に室内温度を設定値まで上昇させるためのウォーミングアップの時間が長くなる課題があった。

【0009】

本発明は上記した課題を解決するものであり、デシカント空調機において、夏期の外気冷房時に給気温度が過剰に低温度になることを防止する。また、冬期の暖房運転時のウォーミングアップの時間の短縮を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明に係るデシカント空調機は、給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーを備え、外気冷房時の過冷却防止運転モードにおいて、デシカントロータの回転を停止し、給気ファンが、給気ダンパーを開放する状態で、給気バイパス経路を通ってデシカントロータを迂回する外気を、給気経路を通して室内へ給気し、排気ファンが、第１還気ダンパーを開放する状態で、還気経路の還気を、デシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路を通して排気し、再生コイルが還気経路を通る還気を加熱し、第２還気ダンパーが、還気経路から第２還気バイパス経路を通して給気経路の外気に混合される還気の量を調整して、室内に給気する外気の温度を調整することを特徴とする。

【0013】

本発明に係るデシカント空調機は、給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、 デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーと、デシカントロータより上流側の給気経路に介装した予冷コイルと、デシカントロータより下流側の給気経路に介装した冷却コイルを備え、冷房時のデシカント運転モードにおいて、給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予冷コイルとデシカントロータと冷却コイルを通して外気を室内へ給気し、予冷コイルが給気経路を通る外気を予冷し、デシカントロータが除湿用定格回転数の低速で回転して予冷コイルを通った外気の湿気を収着して除湿し、冷却コイルがデシカントロータを通った外気を冷却し、排気ファンが、第１還気ダンパーと第２還気ダンパーを閉鎖する状態で、再生コイルとデシカントロータを通して室内からの還気を排気し、再生コイルが還気経路を通る還気を加熱し、再生コイルで加熱した還気でデシカントロータを再生することを特徴とする。

【0014】

本発明に係るデシカント空調機は、給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーを備え、デシカントロータより下流側の給気経路に介装した冷却コイルと、再生コイルより上流側の還気経路と冷却コイルより上流側でデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第３還気バイパス経路と、第３還気バイパス経路に介装した第３還気ダンパーを備えたことを特徴とする。

【0015】

本発明に係るデシカント空調機では、冷房時ウォーミングアップ運転モードにおいて、給気ダンパーと第１還気ダンパーと第２還気ダンパーを閉鎖し、第３還気ダンパーを開放し、排気ファンを停止する状態で、給気ファンが還気経路の全還気を、第３還気バイパス経路と給気経路を通して室内に給気し、冷却コイルが給気経路を通る全還気を冷却することを特徴とする。

【0016】

本発明に係るデシカント空調機では、還気経路に介装した還気中のＣＯ_２濃度を計測するＣＯ_２センサを備えることを特徴とする。

【0017】

本発明に係るデシカント空調機では、冷房時のＣＯ_２制御下のデシカント運転モードにおいて、給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予冷コイルとデシカントロータと冷却コイルを通して外気を室内へ給気し、予冷コイルが給気経路を通る外気を予冷し、デシカントロータが予冷コイルを通った外気の湿気を収着して除湿し、冷却コイルがデシカントロータを通った外気を冷却し、排気ファンが、第１還気ダンパーを閉鎖する状態で、デシカントロータを通して室内からの還気を排気し、再生コイルが還気経路を通る還気を加熱し、再生コイルで加熱した還気でデシカントロータを再生し、第３還気ダンパーが、ＣＯ_２センサで検出する還気のＣＯ_２濃度が設定値より低い場合に、ＣＯ_２濃度に応じた開度開いて、還気経路の還気の一部を、第３還気バイパス経路を通して給気経路に供給することを特徴とする。

【0018】

本発明に係るデシカント空調機では、給気経路に介装した外気温度を計測する外気温度センサおよび外気湿度を計測する外気湿度センサと、還気経路に介装して還気温度を計測する還気温度センサおよび還気湿度を計測する還気湿度センサを備えることを特徴とする。

【0019】

本発明に係るデシカント空調機では、冷房時の外気冷房運転モードにおいて、デシカントロータは、外気温度と外気湿度から決まる外気露点が外気露点温度上限値以下の場合に、回転を停止し、給気ファンが、給気ダンパーを開放する状態で、給気バイパス経路を通ってデシカントロータを迂回する外気を、給気経路を通して室内へ給気し、排気ファンが、第１還気ダンパーを開放する状態で、還気経路を通る室内からの還気を、デシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路を通して排気し、第３還気ダンパーは、外気温度と外気湿度から決まる外気エンタルピーが還気温度と還気湿度から決まる還気エンタルピーより低く、外気温度が還気温度より低い場合に、第２還気ダンパーを閉鎖した状態で、外気温度と還気温度の差に応じた開度に開いて、還気経路の還気の一部を、第３還気バイパス経路を通して給気経路に供給し、室内に給気する外気の温度を調整することを特徴とする。

【0021】

本発明に係るデシカント空調機は、給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーと、デシカントロータより下流側の給気経路に介装した加熱コイルを備え、暖房時ウォーミングアップ運転モードにおいて、給気ファンが、給気ダンパーと第１還気ダンパーを閉鎖し、第２還気ダンパーを開放し、排気ファンを停止する状態で、還気経路の全還気を、第２還気バイパス経路および給気経路を通して室内に給気し、再生コイルおよび加熱コイルが給気経路を通る全還気を加熱することを特徴とする。

【0023】

本発明に係るデシカント空調機は、給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、
デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーと、デシカントロータより下流側の給気経路に介装した加熱コイルと、デシカントロータより上流側の給気経路に介装した予熱コイルを備え、暖房時全熱交換運転モードにおいて、排気ファンが、第１還気ダンパーと第２還気ダンパーを閉鎖する状態で、デシカントロータを通して室内からの還気を排気し、給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予熱コイルとデシカントロータと加熱コイルを通して外気を室内へ給気し、予熱コイルが給気経路を通る外気を予熱し、デシカントロータが、全熱交換用定格回転数の高速で回転して、還気位置で還気の湿気を収着するとともに還気の熱を蓄熱し、給気位置で外気中に湿気を放出するとともに放熱し、加熱コイルが外気を加熱することを特徴とする。

【0024】

本発明に係るデシカント空調機は、給気ファンを有して外気を室内へ給気する給気経路と、排気ファンを有して室内からの還気を室外へ排気する還気経路と、給気経路に対応する給気位置と還気経路に対応する還気位置とにわたって回転するデシカントロータと、デシカントロータより上流側の還気経路に設けた再生コイルと、デシカントロータの上流側および下流側で給気経路に連通してデシカントロータを迂回する給気バイパス経路と、給気バイパス経路に介装した給気ダンパーと、デシカントロータの上流側および下流側で還気経路に連通してデシカントロータを迂回する第１還気バイパス経路と、第１還気バイパス経路に介装した第１還気ダンパーと、再生コイルより下流側でデシカントロータより上流側の還気経路とデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第２還気バイパス経路と、第２還気バイパス経路に介装した第２還気ダンパーと、デシカントロータより下流側の給気経路に介装した加熱コイルと、デシカントロータより上流側の給気経路に介装した予熱コイルを備え、再生コイルより上流側の還気経路と加熱コイルより上流側でデシカントロータより下流側の給気経路とを連通する第３還気バイパス経路と、第３還気バイパス経路に介装した第３還気ダンパーと、還気経路に介装した還気中のＣＯ２濃度を計測するＣＯ２センサを備えることを特徴とする。

【0025】

本発明に係るデシカント空調機では、暖房時のＣＯ_２制御下の全熱交換運転モードにおいて、排気ファンが、第１還気ダンパーを閉鎖する状態で、デシカントロータを通して室内からの還気を排気し、給気ファンが、給気ダンパーを閉鎖する状態で、予熱コイルとデシカントロータと加熱コイルを通して外気を室内へ給気し、予熱コイルが給気経路を通る外気を予熱し、デシカントロータが、全熱交換用定格回転数の高速で回転して、還気位置で還気の湿気を収着するとともに還気の熱を蓄熱し、給気位置で外気中に湿気を放出するとともに放熱し、加熱コイルが外気を加熱し、第３還気ダンパーが、ＣＯ_２センサで検出する還気のＣＯ_２濃度が設定値より低い場合に、ＣＯ_２濃度に応じた開度に開いて、還気経路の還気の一部を、第３還気バイパス経路を通して給気経路に供給することを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

以上のように本発明によれば、夏期の外気冷房時に、再生コイルによって還気経路を通る還気を加熱し、還気経路から第２還気バイパス経路を通して給気経路の外気に混合される還気の量を第２還気ダンパーによって調整することにより、室内に給気する外気の温度を調整することで、給気温度が過剰に低温度になることを防止できる。

【0027】

冬期の暖房運転時に、還気経路の全還気を、第２還気バイパス経路および給気経路を通して室内に給気し、再生コイルおよび加熱コイルが給気経路を通る全還気を加熱することで、ウォーミングアップの時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施の形態に係るデシカント空調機の冷房時におけるウォーミングアップ運転モードを示すフロー図

【図2】同デシカント空調機の冷房時における全外気運転の通常デシカント運転モードを示すフロー図

【図3】同デシカント空調機の冷房時におけるＣＯ_２制御運転のデシカント運転モードを示すフロー図

【図4】同デシカント空調機の冷房時におけるＣＯ_２制御運転の外気冷房運転モードを示すフロー図

【図5】同デシカント空調機の冷房時における低外気温度時の外気冷房運転モードを示すフロー図

【図6】同デシカント空調機の暖房時におけるウォーミングアップ運転モードを示すフロー図

【図7】同デシカント空調機の暖房時における全外気運転の通常全熱交換運転モードを示すフロー図

【図8】同デシカント空調機の暖房時におけるＣＯ_２制御運転の全熱交換運転モードを示すフロー図

【図9】同デシカント空調機の運転モード切替空気線図

【図10】同デシカント空調機の冷房時における全外気運転の通常デシカント運転モード空気線図

【図11】同デシカント空調機の暖房時における全外気運転の通常全熱交換運転モード空気線図

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（全体構造）
図１から図８に示すように、デシカント空調機は、ケーシング１００の内部に、還気ＲＡが流れる還気室２００と、外気ＯＡが流れる給気室３００を有している。

【0030】

給気室３００は、外気ＯＡを室内へ給気ＳＡとして送気する給気経路２の一部を形成し、還気室２００は、室内からの還気ＲＡを室外へ排気ＥＡとして送気する還気経路４の一部を形成している。

【0031】

給気経路２には、ケーシング１００よりも上流側に外気ＯＡの温度を測る外気温度センサ１８および外気ＯＡの湿度を測る外気湿度センサ１９を介装し、ケーシング１００よりも下流側に給気ＳＡの温度を測る給気温度センサ３１および給気ＳＡの湿度を測る給気湿度センサ３２を介装している。

【0032】

還気経路４には、ケーシング１００よりも上流側に還気ＲＡの温度を測る還気温度センサ２０と、還気ＲＡの湿度を測る還気湿度センサ２１および還気中のＣＯ_２濃度を測るＣＯ_２センサ１７を介装している。

【0033】

ケーシング１００の内部の給気経路２には、上流側から下流側へ順次に、フィルタ３３、予熱コイル２３、予冷コイル１３、デシカントロータ８、冷却コイル１４、加熱コイル２２、加湿器３４、給気ファン１を介装している。

【0034】

ケーシング１００の内部の還気経路４には、上流側から下流側へ順次に、フィルタ３５、再生コイル５、制御温度センサ３６、デシカントロータ８、排気ファン３を介装している。

【0035】

デシカントロータ８は、給気経路２に対応する給気位置と還気経路４に対応する還気位置とにわたって回転する。給気室３００においてデシカントロータ８を迂回する給気バイパス経路９がデシカントロータ８の上流側および下流側で給気経路２に連通しており、給気バイパス経路９に給気ダンパー１０を介装している。還気室２００においてデシカントロータ８を迂回する第１還気バイパス経路１１がデシカントロータ８の上流側および下流側で還気経路４に連通しており、第１還気バイパス経路１１に第１還気ダンパー１２を介装している。

【0036】

また、第２還気バイパス経路６が、再生コイル５および制御温度センサ３６より下流側でデシカントロータ８より上流側の還気経路４と、デシカントロータ８より下流側で冷却コイル１４より上流側の給気経路２とを連通しており、第２還気バイパス経路６に第２還気ダンパー７を介装している。

【0037】

さらに、第３還気バイパス経路１５が、再生コイル５およびフィルタ３５より上流側の還気経路４と、冷却コイル１４より上流側でデシカントロータ８より下流側の給気経路２とを連通しており、第３還気バイパス経路１５に第３還気ダンパー１６を介装している。

【0038】

以下、上記した構成における作用を説明する。ここでは、参照する各図において空気の流れる経路を太線で表示する。
（冷房時のウォーミングアップ運転モード）
図１に示すように、冷房運転の開始時に、給気ダンパー１０と第１還気ダンパー１２と第２還気ダンパー７を閉鎖し、第３還気ダンパー１６を開放し、排気ファン３を停止する。この状態で、給気ファン１を駆動し、外気ＯＡより温度の低い室内からの還気ＲＡの全てを、還気経路４と第３還気バイパス経路１５と給気経路２を通して室内に給気する。そして、冷却コイル１４により給気経路２を通る全還気を冷却し、還気温度センサ２０で測る還気ＲＡが設定温度になるまで冷房時のウォーミングアップ運転モードを継続する。

【0039】

このとき、還気ＲＡが第３還気バイパス経路１５を通って給気経路２に至る場合には、第２還気バイパス経路６を通って給気経路２に至る場合に比べて、機内抵抗が小さいので、送風動力の低減により省エネルギーに寄与できる。
（冷房時の全外気運転の通常デシカント運転モード）
ウォーミングアップ運転によって室内の温度が設定温度に達したら、図２に示すように、全外気運転の通常デシカント運転モードに移行する。また、図９に示すように、外気露点は外気露点温度上限値以上である。

【0040】

ここでは、給気ダンパー１０と第１還気ダンパー１２と第２還気ダンパー７と第３還気ダンパー１６を閉鎖し、排気ファン３および給気ファン１を駆動する。

【0041】

この状態で、再生コイル５と予冷コイル１３と冷却コイル１４を稼働し、デシカントロータ８を除湿用定格回転数の低速で回転させ、給気ファン１により給気経路２を通して外気ＯＡを室内へ給気する。

【0042】

このとき、外気ＯＡは予冷コイル１３とデシカントロータ８と冷却コイル１４を通り、予冷コイル１３が外気ＯＡを予冷し、デシカントロータ８が除湿用定格回転数の低速で回転して予冷コイル１３を通った外気ＯＡの湿気を収着して除湿する。さらに、冷却コイル１４がデシカントロータ８を通った外気ＯＡを冷却する。

【0043】

そして、給気温度センサ３１で測る給気温度を指標として冷却コイル１４を制御して給気室３００から出る給気ＳＡを設定温度に調整し、給気湿度センサ３２で測る給気湿度を指標として再生コイル５、予冷コイル１３およびデシカントロータ８を制御して給気室３００から出る給気ＳＡを設定湿度に調整する。

【0044】

一方、第１還気ダンパー１２を閉鎖する状態で、排気ファン３により還気経路４を通して還気ＲＡを排気する。このとき、還気ＲＡは再生コイル５とデシカントロータ８を通り、再生コイル５が還気経路４を通る還気を加熱し、再生コイル５で加熱した還気ＲＡでデシカントロータ８を再生する。

【0045】

例えば、図１０に示すように、外気ＯＡは、乾球温度が約３１℃で、絶対湿度が約０．０１７ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）で給気経路２に入り、予冷コイル１３で予冷されて、乾球温度が約１７℃で、絶対湿度が約０．０１２ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）なる。予冷コイル１３を出た外気ＯＡはデシカントロータ８で除湿されて、乾球温度が約３０℃で、絶対湿度が約０．００８ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）となり、冷却コイル１４で乾球温度１８℃に冷却されて後に給気される。

【0046】

還気ＲＡは、乾球温度が約２８℃で、絶対湿度が約０．００９ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）で還気経路４に入り、再生コイル５で加熱されて、乾球温度が約５５℃となり、デシカントロータ８を再生して後に、乾球温度が約３９℃で、絶対湿度が約０．０１４ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）となって排気される。
（冷房時のＣＯ_２制御下のデシカント運転モード）
室内のＣＯ_２濃度を制御指標とするＣＯ_２制御運転のデシカント運転モードでは、図２で説明した通常デシカント運転モードを行う設定に加えて以下の運転を行う。

【0047】

図３に示すように、ＣＯ_２センサ１７で測るＣＯ_２濃度が設定値よりも低い場合には、第３還気ダンパー１６を開いて還気ＲＡの一部を、第３還気バイパス経路１５を通して給気経路２に混気する。

【0048】

第３還気ダンパー１６は、ＣＯ_２センサ１７で測るＣＯ_２濃度に応じて開度を可変し、室内のＣＯ_２負荷が大きい場合には給気経路２に混気する還気ＲＡの風量を少なくし、ＣＯ_２負荷が小さくなるにつれて徐々に混気する還気ＲＡの風量を多くする。

【0049】

従来においては、ＣＯ_２負荷の減少時に給気ファン１の運転を抑制し、外気ＯＡの風量を低減させていたので、室内に供給する給気ＳＡの風量が低下した。しかし、本実施の形態では、ＣＯ_２負荷に応じて給気経路２に混気する還気ＲＡの風量を増減調整するので、外気量を抑制してデシカントロータ８に係る除湿負荷を抑制しつつ、室内に供給する給気ＳＡに十分な風量を確保できる。
（冷房時の外気冷房運転モード）
寒冷地等において外気温度が低い場合には、外気ＯＡのみにより室内の冷房を行う外気冷房運転モードで運転する。

【0050】

すなわち、図９に示すように、外気温度センサ１８で測る外気温度および外気湿度センサ１９で測る外気湿度から決まる外気ＯＡの外気露点が外気露点温度上限値以下で、外気露点温度下限値以上であり、外気温度センサ１８で測る外気温度および外気湿度センサ１９で測る外気湿度から決まる外気エンタルピーが、還気温度センサ３１で測る還気温度および還気湿度センサ３２で測る還気湿度から決まる還気エンタルピーより低く、かつ外気温度が還気温度より低い場合に、外気冷房運転を行う。

【0051】

図４に示すように、給気ダンパー１０と第１還気ダンパー１２と第３還気ダンパー１６を開き、第２還気ダンパー７を閉鎖し、デシカントロータ８を停止し、排気ファン３および給気ファン１を稼働させる。

【0052】

この状態で、外気ＯＡは、給気ダンパー１０を開放した給気バイパス経路９を通ってデシカントロータ８を迂回し、給気ファン１により給気経路２を通して室内へ給気する。また、還気ＲＡは、第１還気ダンパー１２を開放した第１還気バイパス経路１１を通ってデシカントロータ８を迂回し、排気ファン３により還気経路４を通して排気する。

【0053】

第３還気ダンパー１６は、外気温度と還気温度の差に応じた開度に開いて、還気経路４の還気の一部を、第３還気バイパス経路１５を通して給気経路２に供給し、室内に給気する外気ＯＡの温度を調整する。

【0054】

また、室内のＣＯ_２濃度を制御する場合には、ＣＯ_２センサ１７で測るＣＯ_２濃度に応じて第３還気ダンパー１６の開度を可変し、室内のＣＯ_２負荷が大きい場合には給気経路２に混気する還気ＲＡの風量を少なくし、ＣＯ_２負荷が小さくなるにつれて徐々に混気する還気ＲＡの風量を多くする。
（過冷却防止運転モード）
寒冷地等において外気冷房を行う場合にあって、外気温度が外気冷房を行うには低すぎるときには、過冷却防止運転モードで運転する。

【0055】

図５に示すように、給気ダンパー１０と第１還気ダンパー１２と第２還気ダンパー７を開き、第３還気ダンパー１６を閉鎖し、デシカントロータ８を停止し、再生コイル５を稼働し、排気ファン３および給気ファン１を稼働させる。

【0056】

この状態で、外気ＯＡは、給気ダンパー１０を開放した給気バイパス経路９を通ってデシカントロータ８を迂回し、給気ファン１により給気経路２を通して室内へ給気する。また、還気ＲＡは、第１還気ダンパー１２を開放した第１還気バイパス経路１１を通ってデシカントロータ８を迂回し、排気ファン３により還気経路４を通して排気する。

【0057】

このとき、再生コイル５が還気経路４を通る還気ＲＡを加熱し、第２還気ダンパー７は、外気温度センサ１８で測る外気温度と還気温度センサ２０で測る還気温度の差に応じた開度に開いて、加熱された還気経路４の還気の一部を、第２還気バイパス経路６を通して給気経路２に供給し、室内に給気する外気ＯＡの温度を調整する。
（暖房時ウォーミングアップ運転モード）
図６に示すように、暖房運転の開始時に、給気ダンパー１０と第１還気ダンパー１２と第３還気ダンパー１６を閉鎖し、第２還気ダンパー７を開き、排気ファン３を停止し、給気ファン１を駆動し、再生コイル５および加熱コイル２２を駆動する。

【0058】

この状態で、再生コイル５が還気経路４の全還気を加熱し、加熱した還気が第２還気バイパス経路６および給気経路２を通して室内に給気され、加熱コイル２２が給気経路２を通る全還気を加熱し、再生コイル５および加熱コイル２２で加熱された全還気が給気ファン１によって室内に送気される。そして、還気温度センサ２０で測る還気ＲＡが設定温度になるまで暖房時のウォーミングアップ運転モードを継続する。
（暖房時全熱交換運転モード）
ウォーミングアップ運転によって室内の温度が設定温度に達したら、図７に示すように、全熱交換運転モードに移行する。

【0059】

ここでは、給気ダンパー１０と第１還気ダンパー１２と第２還気ダンパー７と第３還気ダンパー１６を閉鎖し、排気ファン３および給気ファン１を駆動する。

【0060】

この状態で、予熱コイル２３と加熱コイル２２と加湿器３４を稼働し、デシカントロータ８を全熱交換用定格回転数の高速で回転させる。

【0061】

そして、給気ファン１により給気経路２と予熱コイル２３とデシカントロータ８と加熱コイル２２と加湿器３４を通して外気ＯＡを室内へ給気し、排気ファン３により還気経路４およびデシカントロータ８を通して還気ＲＡを排気する。

【0062】

このとき、デシカントロータ８が還気位置で還気ＲＡの湿気を収着するとともに還気ＲＡの熱を蓄熱する。外気ＯＡは、予熱コイル２３によって、デシカントロータ８の結露や凍結を防止する程度にまで、予熱される。そして、デシカントロータ８の給気位置では、外気ＯＡ中に湿気を放出するとともにデシカントロータ８に蓄熱した還気ＲＡの熱を放熱する。

【0063】

そして、給気温度センサ３１で測る給気温度を指標として加熱コイル２２を制御して給気室３００から出る給気ＳＡを設定温度に調整し、還気湿度センサ２１で測る還気湿度を指標として加湿器３４を制御して給気室３００から出る給気ＳＡを設定湿度に調整する。

【0064】

例えば、図１１に示すように、外気ＯＡは、乾球温度が約－１３℃で、絶対湿度が約０．００１ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）で給気経路２に入り、予熱コイル２３で予熱されて、乾球温度が約１０℃で、絶対湿度が約０．００１ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）なる。予熱コイル２３を出た外気ＯＡはデシカントロータ８で熱交換されて、乾球温度が約１７℃で、絶対湿度が約０．００４ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）なり、加熱コイル２２で乾球温度３９℃に加熱され、加湿器３４で加湿されて乾球温度が約３２℃で、絶対湿度が約０．００７ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）となって給気される。

【0065】

還気ＲＡは、乾球温度が約２２℃で、絶対湿度が約０．００７ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）で還気経路４に入り、デシカントロータ８で熱交換されて、乾球温度が約１５℃で、絶対湿度が約０．００３ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）となって排気される。
（暖房時のＣＯ_２制御下の全熱交換運転モード）
室内のＣＯ_２濃度を制御指標とするＣＯ_２制御下の全熱交換運転モードでは、図７で説明した全熱交換運転モードを行う設定に加えて以下の運転を行う。

【0066】

図８に示すように、ＣＯ_２センサ１７で測るＣＯ_２濃度が設定値よりも低い場合には、第３還気ダンパー１６を開いて還気ＲＡの一部を、第３還気バイパス経路１５を通して給気経路２に混気する。

【0067】

第３還気ダンパー１６は、ＣＯ_２センサ１７で測るＣＯ_２濃度に応じて開度を可変し、室内のＣＯ_２負荷が大きい場合には給気経路２に混気する還気ＲＡの風量を少なくし、ＣＯ_２負荷が小さくなるにつれて徐々に混気する還気ＲＡの風量を多くする。

【0068】

従来においては、ＣＯ_２負荷の減少時に給気ファン１の運転を抑制し、外気ＯＡの風量を低減させていたので、室内に供給する給気ＳＡの風量が低下した。しかし、本実施の形態では、ＣＯ_２負荷に応じて給気経路２に混気する還気ＲＡの風量を増減調整するので、外気量を抑制して加熱コイル２２および加湿器３４の負荷を抑制しつつ、室内に供給する給気ＳＡに十分な風量を確保できる。

【0069】

また、ＣＯ_２制御により、デシカントロータ８を通過する処理風量は低下し、処理風量が低減することで全熱交換効率が上昇して省エネルギーに寄与できる。

【符号の説明】

【0070】

ＯＡ 外気
ＲＡ 還気
ＳＡ 給気
ＥＡ 排気
１ 給気ファン
２ 給気経路
３ 排気ファン
４ 還気経路
５ 再生コイル
６ 第２還気バイパス経路
７ 第２還気ダンパー
８ デシカントロータ
９ 給気バイパス経路
１０ 給気ダンパー
１１ 第１還気バイパス経路
１２ 第１還気ダンパー
１３ 予冷コイル
１４ 冷却コイル
１５ 第３還気バイパス経路
１６ 第３還気ダンパー
１７ ＣＯ_２センサ
１８ 外気温度センサ
１９ 外気湿度センサ
２０ 還気温度センサ
２１ 還気湿度センサ
２２ 加熱コイル
２３ 予熱コイル
３１ 給気温度センサ
３２ 給気湿度センサ
３３ フィルタ
３４ 加湿器
３５ フィルタ
３６ 制御温度センサ
３７ フィルタ
１００ ケーシング
２００ 還気室
３００ 給気室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】