特許 7209485 空気調和システム

(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】2023-01-12

(45)【発行日】2023-01-20

(54)【発明の名称】空気調和システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/83 20180101AFI20230113BHJP

   F24F 3/14 20060101ALI20230113BHJP

   F24F 110/10 20180101ALN20230113BHJP

   F24F 110/20 20180101ALN20230113BHJP

【ＦＩ】

F24F11/83

F24F3/14

F24F110:10

F24F110:20

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018141028

(22)【出願日】2018-07-27

(65)【公開番号】P2020016419

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-07-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000236056

【氏名又は名称】三菱電機ビルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋川 貴大

(72)【発明者】

【氏名】濱田 守

(72)【発明者】

【氏名】堀江 勇人

(72)【発明者】

【氏名】浅見 哲平

(72)【発明者】

【氏名】中尾 藍

(72)【発明者】

【氏名】八森 沙希子

(72)【発明者】

【氏名】寺門 知香

【審査官】佐藤 正浩

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０８１８２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２０５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９８０２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／８３

Ｆ２４Ｆ ３／１４

Ｆ２４Ｆ １１０／１０

Ｆ２４Ｆ １１０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１熱交換器及び該第１熱交換器を収容する第１筐体を有し、前記第１熱交換器を流れる冷媒によって前記第１筐体に吸い込まれた空調対象空間の空気を冷却する室内機と、
第２熱交換器及び該第２熱交換器を収容する第２筐体を有し、前記第２熱交換器を流れる水によって前記第２筐体に吸い込まれた外気を冷却し、冷却された該外気を供給空気として前記空調対象空間に供給する外気供給機と、
前記空調対象空間の温度を検出する第１温度センサーと、
前記空調対象空間の絶対湿度を検出する第１湿度センサーと、
前記空調対象空間の設定温度及び設定湿度を記憶する制御装置と、
を備え、
前記空調対象空間の温度から前記設定温度を減算した値である温度差が第１温度差となっている状態を第１温度差状態とし、前記温度差が前記第１温度差よりも小さい第２温度差となっている状態を第２温度差状態とした場合、
前記第２温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度は、前記第１温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度よりも高くなり、
前記空調対象空間の絶対湿度から前記設定湿度を減算した値である湿度差が第１湿度差となっている状態を第１湿度差状態とし、前記湿度差が前記第１湿度差よりも小さい第２湿度差となっている状態を第２湿度差状態とした場合、
前記第２湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度は、前記第１湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度よりも高くなる構成であり、
前記外気供給機から供給される前記供給空気の絶対湿度の最大値が、前記設定湿度と同じである空気調和システム。

【請求項2】

第１熱交換器及び該第１熱交換器を収容する第１筐体を有し、前記第１熱交換器を流れる冷媒によって前記第１筐体に吸い込まれた空調対象空間の空気を冷却する室内機と、
第２熱交換器及び該第２熱交換器を収容する第２筐体を有し、前記第２熱交換器を流れる水によって前記第２筐体に吸い込まれた外気を冷却し、冷却された該外気を供給空気として前記空調対象空間に供給する外気供給機と、
前記空調対象空間の温度を検出する第１温度センサーと、
前記空調対象空間の絶対湿度を検出する第１湿度センサーと、
前記空調対象空間の設定温度及び設定湿度を記憶する制御装置と、
を備え、
前記空調対象空間の温度から前記設定温度を減算した値である温度差が第１温度差となっている状態を第１温度差状態とし、前記温度差が前記第１温度差よりも小さい第２温度差となっている状態を第２温度差状態とした場合、
前記第２温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度は、前記第１温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度よりも高くなり、
前記空調対象空間の絶対湿度から前記設定湿度を減算した値である湿度差が第１湿度差となっている状態を第１湿度差状態とし、前記湿度差が前記第１湿度差よりも小さい第２湿度差となっている状態を第２湿度差状態とした場合、
前記第２湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度は、前記第１湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度よりも高くなる構成であり、
前記温度差が第１閾値を第１規定時間以上上回っている場合、前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度が下がる構成である空気調和システム。

【請求項3】

第１熱交換器及び該第１熱交換器を収容する第１筐体を有し、前記第１熱交換器を流れる冷媒によって前記第１筐体に吸い込まれた空調対象空間の空気を冷却する室内機と、
第２熱交換器及び該第２熱交換器を収容する第２筐体を有し、前記第２熱交換器を流れる水によって前記第２筐体に吸い込まれた外気を冷却し、冷却された該外気を供給空気として前記空調対象空間に供給する外気供給機と、
前記空調対象空間の温度を検出する第１温度センサーと、
前記空調対象空間の絶対湿度を検出する第１湿度センサーと、
前記空調対象空間の設定温度及び設定湿度を記憶する制御装置と、
を備え、
前記空調対象空間の温度から前記設定温度を減算した値である温度差が第１温度差となっている状態を第１温度差状態とし、前記温度差が前記第１温度差よりも小さい第２温度差となっている状態を第２温度差状態とした場合、
前記第２温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度は、前記第１温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度よりも高くなり、
前記空調対象空間の絶対湿度から前記設定湿度を減算した値である湿度差が第１湿度差となっている状態を第１湿度差状態とし、前記湿度差が前記第１湿度差よりも小さい第２湿度差となっている状態を第２湿度差状態とした場合、
前記第２湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度は、前記第１湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度よりも高くなる構成であり、
前記湿度差が第２閾値を第２規定時間以上上回っている場合、前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度が下がる構成である空気調和システム。

【請求項4】

前記外気の温度を検出する第２温度センサーと、
前記外気の絶対湿度を検出する第２湿度センサーと、
を備え、
前記外気の温度が第１温度となっている状態を第１温度状態とし、前記外気の温度が前記第１温度よりも低い第２温度となっている状態を第２温度状態とした場合、
前記第２温度状態のときに前記第２熱交換器を流れる前記水の温度は、前記第１温度状態のときに前記第２熱交換器を流れる前記水の温度よりも高くなり、
前記外気の絶対湿度が第１絶対湿度となっている状態を第１湿度状態とし、前記外気の絶対湿度が前記第１絶対湿度よりも低い第２絶対湿度となっている状態を第２湿度状態とした場合、
前記第２湿度状態のときに前記第２熱交換器を流れる前記水の温度は、前記第１湿度状態のときに前記第２熱交換器を流れる前記水の温度よりも高くなる構成である請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の空気調和システム。

【請求項5】

前記第２熱交換器に流れる前記水の流量を調節する流量調節機構を備え、
前記第２熱交換器を流れる前記水の流量と、前記第２熱交換器を流れる前記水の温度とを変更することにより、前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度が変更される構成である請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の空気調和システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部屋内等の空調対象空間に外気を供給する外気供給機を備えた空気調和システムに関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機には、直膨式空気調和機と間膨式空気調和機とがある。直膨式空気調和機と間膨式空気調和機とは、空調対象空間に供給する空気の空気調和方式が異なる。直膨式空気調和機では、空調対象空間に供給する空気を加熱又は冷却する熱交換器に、冷媒が供給される。そして、直膨式空気調和機では、この熱交換器に供給された冷媒によって、空調対象空間に供給する空気が冷却又は加熱される。一方、間膨式空気調和機では、熱源機内で、水が冷媒によって加熱又は冷却される。そして、間膨式空気調和機では、空調対象空間に供給する空気を加熱又は冷却する熱交換器に、当該水が供給される。そして、間膨式空気調和機では、この熱交換器に供給された水によって、空調対象空間に供給する空気が冷却又は加熱される。

【0003】

現在、中小規模のビル等においては、ビル用マルチエアコン等の直膨式空調機が多く採用されている。しかしながら、フロンの排出を抑制するという観点から、冷媒総量の少ない間膨式空気調和機が見直されている。このため、今後、直膨式空調機及び間膨式空気調和機の双方を用いた空気調和システムの普及が想定される。

【0004】

ここで、室内機内に吸い込まれた空調対象空間の空気を加熱又は冷却し、加熱又は冷却された該空気を空調対象空間に戻す空気調和機は、内調機と呼ばれる。また、換気のために外気供給機内に吸い込まれた外気を加熱又は冷却し、加熱又は冷却された該外気を空調対象空間に戻す空気調和機は、外調機と呼ばれる。内調機に直膨式空気調和機を使用し、外調機に間膨式空気調和機を使用する建物が増えている。

【0005】

従来、内調機である直膨式空気調和機と外調機である間膨式空気調和機とは、互いに独立して制御されている。このため、内調機と外調機とを合わせた空調システム全体としての消費電力には、削減の余地があると言える。

【0006】

このため、内調機である直膨式空気調和機と外調機である間膨式空気調和機とを備えた従来の空気調和システムには、消費電力の低減を図った空気調和システムも提案されている（特許文献１参照）。詳しくは、特許文献１に記載の空気調和システムは、快適性指標の範囲毎に対応づけた複数の最適負荷分配関数が生成される。また、特許文献１に記載の空気調和システムは、複数の最適負荷分配関数のうちから、ユーザーが設定した快適性指標に基づいていずれかの最適負荷分配関数を選択する。そして、特許文献１に記載の空気調和システムは、選択された最適負荷分配関数に基づいて、空気調和システム全体としての消費電力が低減されるように、内調機の空調負荷及び外調機の空調負荷を決定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第５９５１５２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の空気調和システムは、内調機及び外調機のそれぞれをモデル化し、事前のシミュレーションによって最適負荷分配関数を作成しておく必要がある。このため、特許文献１に記載の空気調和システムは、製造する際に手間がかかってしまうという課題があった。

【0009】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、製造する際に手間がかかることを抑制でき、消費電力を抑制することができる空気調和システムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る空気調和システムは、第１熱交換器及び該第１熱交換器を収容する第１筐体を有し、前記第１熱交換器を流れる冷媒によって前記第１筐体に吸い込まれた空調対象空間の空気を冷却する室内機と、第２熱交換器及び該第２熱交換器を収容する第２筐体を有し、前記第２熱交換器を流れる水によって前記第２筐体に吸い込まれた外気を冷却し、冷却された該外気を供給空気として前記空調対象空間に供給する外気供給機と、前記空調対象空間の温度を検出する第１温度センサーと、前記空調対象空間の絶対湿度を検出する第１湿度センサーと、前記空調対象空間の設定温度及び設定湿度を記憶する制御装置と、を備え、前記空調対象空間の温度から前記設定温度を減算した値である温度差が第１温度差となっている状態を第１温度差状態とし、前記温度差が前記第１温度差よりも小さい第２温度差となっている状態を第２温度差状態とした場合、前記第２温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度は、前記第１温度差状態のときに前記第１熱交換器を流れる前記冷媒の温度よりも高くなり、前記空調対象空間の絶対湿度から前記設定湿度を減算した値である湿度差が第１湿度差となっている状態を第１湿度差状態とし、前記湿度差が前記第１湿度差よりも小さい第２湿度差となっている状態を第２湿度差状態とした場合、前記第２湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度は、前記第１湿度差状態のときに前記外気供給機から供給される前記供給空気の温度よりも高くなる構成であり、前記外気供給機から供給される前記供給空気の絶対湿度の最大値が、前記設定湿度と同じである。

【発明の効果】

【0011】

内調機は主に顕熱負荷を処理し、外調機は主に潜熱負荷を処理する。内調機の室内機の第１熱交換器を流れる冷媒の温度、及び外調機の外気供給機から供給される空気の温度を本発明のように変化させることにより、内調機の空調負荷を顕熱負荷に応じた負荷にでき、外調機の空調負荷を潜熱負荷に応じた負荷にできる。このため、本発明に係る空気調和システムは、空気調和システム全体としての消費電力を低減することができる。また、本発明に係る空気調和システムは、事前の複雑なモデル化作業及びシミュレーション作業を必要としない。このため、本発明に係る空気調和システムは、製造する際に手間がかかることも抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの概略構成を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの内調機の冷媒回路を示す図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの外調機の冷媒回路及び水回路を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける外調機の外気供給機の概略構成を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、第１熱交換器を流れる冷媒の目標蒸発温度の決定方法を説明するための図である。

【図6】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、外気供給機から部屋内へ供給される供給空気の目標供給空気温度の決定方法を説明するための図である。

【図7】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、第２熱交換器を流れる水の目標水温の決定方法を説明するための空気線図である。

【図8】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、第２熱交換器を流れる水の目標水温の算出方法を説明するための空気線図である。

【図9】本発明の実施の形態１に係る空気調和システムが冷房除湿運転を行うときの制御フローを説明するための図である。

【図10】本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの概略構成を示す図である。

【図11】本発明の実施の形態２に係る空気調和システムにおける外調機の外気供給機の概略構成を示す図である。

【図12】本発明の実施の形態２に係る空気調和システムにおける、外気供給機から部屋内へ供給される供給空気の目標供給空気温度の上限値の決定方法を説明するための空気線図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、各実施の形態において、本発明に係る空気調和システムの一例について説明する。なお、本発明に係る空気調和システムの具体的な構成は、以下の各実施の形態で示される構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0014】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの概略構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの内調機の冷媒回路を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの外調機の冷媒回路及び水回路を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける外調機の外気供給機の概略構成を示す図である。

【0015】

図１に示すように、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、内調機１及び外調機２を備えている。

【0016】

内調機１は、室外機１０及び室内機１１を備えている。室外機１０は、屋外に配置されている。室内機１１は、内部が空調対象空間となる部屋１０１に設けられている。室内機１１は、部屋１０１内の空気を吸い込んで冷却し、冷却された空気を部屋１０１内へ吹き出すものである。室外機１０と室内機１１とは、冷媒配管１８で接続されている。なお、図１で示す室外機１０及び室内機１１の数は、一例である。例えば、図１では、１つの部屋１０１に複数の室内機１１が設けられているが、１つの部屋１０１に１つの室内機１１が設けられていてもよい。また例えば、１つの室内機１１で複数の部屋１０１を冷却してもよい。また、図１では、内調機１は複数の室外機１０を備えているが、内調機１は１つの室外機１０のみを備えていてもよい。すなわち、１つの室外機１０に全ての室内機１１が接続されていてもよい。

【0017】

外調機２は、熱源機の一例であるチラー３０と、例えばエアーハンドリングユニットである外気供給機３１とを備えている。チラー３０は、屋外に配置されている。外気供給機３１は、外気を取り込み、該外気を冷却して部屋１０１内に供給するものである。チラー３０と外気供給機３１とは、水配管４６で接続されている。なお、図１に示すチラー３０及び外気供給機３１の数は、一例である。例えば、本実施の形態１では、１つの外気供給機３１から、ダクト等を介して複数の部屋１０１に外気が供給される構成となっている。これに限らず、部屋１０１毎に外気供給機３１を設ける等、外調機２が複数の外気供給機３１を備えていてもよい。また例えば、複数の外気供給機３１のそれぞれに１つずつのチラー３０を接続する等、外調機２が複数のチラー３０を備えていてもよい。

【0018】

図２に示すように、内調機１は、冷媒回路１２を備えている。冷媒回路１２の各構成要素は、室外機１０又は室内機１１に収容されている。詳しくは、冷媒回路１２は、構成要素として、圧縮機１３、室外熱交換器１４、膨張弁１５、及び、室内熱交換器である第１熱交換器１６を備えている。そして、これらの構成要素が冷媒配管で接続されて、冷媒回路１２が構成されている。すなわち、室外機１０に収容された冷媒回路１２の構成要素と、室内機１１に収容された冷媒回路１２の構成要素とを接続する冷媒配管が、図１に示す冷媒配管１８となる。

【0019】

圧縮機１３は、冷媒を圧縮するものである。室外熱交換器１４は、凝縮器として機能する熱交換器である。室外熱交換器１４は、圧縮機１３の吐出口と接続されている。また、室外熱交換器１４は、膨張弁１５を介して第１熱交換器１６とも接続されている。圧縮機１３及び室外熱交換器１４は、室外機１０に収容されている。また、室外機１０には、室外機ファン１９も収容されている。室外機ファン１９は、室外熱交換器１４に、該室外熱交換器１４を流れる冷媒の熱交換対象である外気を供給するものである。

【0020】

膨張弁１５は、冷媒を膨張させて減圧させるものである。第１熱交換器１６は、蒸発器として機能する熱交換器である。第１熱交換器１６は、上述のように、膨張弁１５を介して室外熱交換器１４に接続されている。また、第１熱交換器１６は、圧縮機１３の吸入口と接続されている。膨張弁１５及び第１熱交換器１６は、室内機１１の第１筐体１１ａに収容されている。また、室内機１１の第１筐体１１ａには、室内機ファン２０も収容されている。すなわち、第１筐体１１ａ内で室内機ファン２０が回転すると、第１筐体１１ａに、部屋１０１内の空気が吸い込まれる。そして、第１筐体１１ａに吸い込まれた空気は、第１熱交換器１６を流れる冷媒によって冷却され、部屋１０１内へ吹き出される。なお、膨張弁１５を室外機１０に収容してもよい。

【0021】

ここで、本実施の形態１では、１つの冷媒回路１２に、２つの室内機１１を備えている。このため、冷媒回路１２には、膨張弁１５及び第１熱交換器１６の組が２つ設けられている。そして、膨張弁１５及び第１熱交換器１６の組のそれぞれは、室外熱交換器１４と圧縮機１３の吸入口との間に、並列に接続されている。

【0022】

また、図２に示すように、本実施の形態１に係る冷媒回路１２は、室内機１１において冷房運転及び暖房運転の双方を可能とするため、圧縮機１３の吐出側に設けられた四方弁１７を備えている。この四方弁１７は、圧縮機１３の吐出口の接続先を、切り替えるものである。詳しくは、圧縮機１３の吐出口が室外熱交換器１４と接続される状態に四方弁１７の流路がなっている場合、圧縮機１３の吸入口は、第１熱交換器１６と接続される。この場合、室外熱交換器１４は凝縮器として機能し、第１熱交換器１６は蒸発器として機能する。また、圧縮機１３の吐出口が第１熱交換器１６と接続される状態に四方弁１７の流路がなっている場合、圧縮機１３の吸入口は、室外熱交換器１４と接続される。この場合、室外熱交換器１４は蒸発器として機能し、第１熱交換器１６は凝縮器として機能する。四方弁１７は、室外機１０に収容されている。なお、第１熱交換器１６を凝縮器として機能させる必要が無い場合、四方弁１７を設ける必要はない。

【0023】

図３に示すように、外調機２は、冷媒回路３２及び水回路４０を備えている。冷媒回路３２の各構成要素は、チラー３０に収容されている。水回路４０の構成要素は、チラー３０又は外気供給機３１に収容されている。

【0024】

冷媒回路３２は、構成要素として、圧縮機３３、冷媒－空気熱交換器３４、膨張弁３５、及び水－冷媒熱交換器３６を備えている。すなわち、圧縮機３３、冷媒－空気熱交換器３４、膨張弁３５、及び水－冷媒熱交換器３６の冷媒流路が冷媒配管で接続されて、冷媒回路３２が構成されている。圧縮機３３、冷媒－空気熱交換器３４、膨張弁３５、及び水－冷媒熱交換器３６は、上述のように、チラー３０に収容されている。また、チラー３０には、チラーファン３８も収容されている。

【0025】

圧縮機３３は、冷媒を圧縮するものである。冷媒－空気熱交換器３４は、凝縮器として機能する熱交換器である。具体的には、冷媒－空気熱交換器３４を流れる冷媒は、チラーファン３８から供給された外気によって冷却され、凝縮する。冷媒－空気熱交換器３４は、圧縮機３３の吐出口と接続されている。また、冷媒－空気熱交換器３４は、膨張弁３５を介して、水－冷媒熱交換器３６の冷媒流路とも接続されている。膨張弁３５は、冷媒を膨張させて減圧させるものである。

【0026】

水－冷媒熱交換器３６は、蒸発器として機能する熱交換器である。具体的には、水－冷媒熱交換器３６の冷媒流路を流れる冷媒は、水－冷媒熱交換器３６の水流路を流れる冷媒を冷却する際に加熱され、蒸発する。水－冷媒熱交換器３６の冷媒流路は、上述のように、膨張弁３５を介して冷媒－空気熱交換器３４に接続されている。また、水－冷媒熱交換器３６の冷媒流路は、圧縮機３３の吸入口と接続されている。ここで、後述のように、水－冷媒熱交換器３６の水流路には、水回路４０を循環する水が流れる。このため、水－冷媒熱交換器３６が蒸発器として機能する場合、水－冷媒熱交換器３６で冷却された水によって、部屋１０１内に供給される外気が冷却されることとなる。

【0027】

なお、本実施の形態１に係る冷媒回路３２は、圧縮機３３の吐出側に設けられた四方弁３７を備えている。この四方弁３７は、圧縮機３３の吐出口の接続先を、切り替えるものである。詳しくは、圧縮機３３の吐出口が冷媒－空気熱交換器３４と接続される状態に四方弁３７の流路がなっている場合、圧縮機３３の吸入口は水－冷媒熱交換器３６の冷媒流路と接続される。この場合、冷媒－空気熱交換器３４は凝縮器として機能し、は水－冷媒熱交換器３６は蒸発器として機能する。また、圧縮機３３の吐出口が水－冷媒熱交換器３６の冷媒流路と接続される状態に四方弁３７の流路がなっている場合、圧縮機３３の吸入口は、冷媒－空気熱交換器３４と接続される。この場合、冷媒－空気熱交換器３４は蒸発器として機能し、水－冷媒熱交換器３６は凝縮器として機能する。この場合、水－冷媒熱交換器３６で加熱された水によって、部屋１０１内に供給される外気が加熱されることとなる。なお、部屋１０１内に供給される外気を加熱する必要が無い場合、四方弁３７を設ける必要はない。

【0028】

水回路４０は、構成要素として、ポンプ４１、水－冷媒熱交換器３６及び第２熱交換器４２を備えている。そして、ポンプ４１、水－冷媒熱交換器３６の水流路、及び第２熱交換器４２が水配管で接続されて、水回路４０が構成されている。上述のように、水回路４０の構成要素は、チラー３０又は外気供給機３１に収容されている。このため、チラー３０に収容された水回路４０の構成要素と、外気供給機３１に収容された水回路４０の構成要素とを接続する水配管が、図１に示す水配管４６となる。

【0029】

ポンプ４１は、吸い込んだ水を吐出し、水回路４０内に水を循環させるものである。水－冷媒熱交換器３６は、上述のように、冷媒流路を流れる冷媒と水流路を流れる水とが熱交換するものである。第２熱交換器４２は、該第２熱交換器４２を流れる水によって、外気を冷却又は加熱するものである。

【0030】

また、本実施の形態１に係る水回路４０は、第２熱交換器４２に流れる水の流量を調節する流量調節機構４３を備えている。この流量調節機構４３は、バイパス配管４４及び三方弁４５を備えている。バイパス配管４４は、第２熱交換器４２をバイパスするように設けられている。三方弁４５は、水－冷媒熱交換器３６と第２熱交換器４２とを接続する水配管と、バイパス配管４４との接続箇所に設けられている。すなわち、三方弁４５の３つの開口部のうちの１つ目は、水－冷媒熱交換器３６と接続されている。三方弁４５の３つの開口部のうちの２つ目は、第２熱交換器４２と接続されている。三方弁４５の３つの開口部のうちの３つ目は、バイパス配管４４に接続されている。三方弁４５によってバイパス配管４４に流れる水の流量を多くするほど、第２熱交換器４２に流れる水の流量が少なくなっていく。

【0031】

水回路４０の構成要素のうち、ポンプ４１、水－冷媒熱交換器３６及び流量調節機構４３は、チラー３０に収容されている。水回路４０の構成要素のうち、第２熱交換器４２は、外気供給機３１の第２筐体５０に収容されている。なお、流量調節機構４３を外気供給機３１の第２筐体５０に収容してもよい。

【0032】

図４に示すように、外気供給機３１の第２筐体５０には、第１吸込口５１及び第１吹出口５２が形成されている。第１吸込口５１は、第２筐体５０に外気を取り込むための吸込口である。第１吸込口５１は、例えばダクト等を介して、屋外と連通している。第１吹出口５２は、第２筐体５０に取り込まれた外気を第２筐体５０外へ吹き出すための吹出口である。第１吹出口５２は、例えばダクト等を介して、各部屋１０１内と連通している。また、第２筐体５０には、給気用ファン５５が収容されている。ここで、上述のように、第２筐体５０には、水回路４０の第２熱交換器４２が収容されている。このため、給気用ファン５５が回転することにより、第１吸込口５１から第２筐体５０に吸い込まれた外気は、第２熱交換器４２を流れる水によって冷却又は加熱される。そして、冷却又は加熱された外気は、第１吹出口５２及びダクトを介して、供給空気として各部屋１０１内へ供給される。

【0033】

なお、本実施の形態１に係る第２筐体５０には、第２吸込口５３及び第２吹出口５４も形成されている。第２吸込口５３は、第２筐体５０に部屋１０１内の空気を取り込むための吸込口である。第２吸込口５３は、例えばダクト等を介して、各部屋１０１内と連通している。第２吹出口５４は、第２筐体５０に取り込まれた部屋１０１内の空気を第２筐体５０外へ吹き出すための吹出口である。第２吹出口５４は、例えばダクト等を介して、屋外と連通している。また、第２筐体５０には、排気用ファン５６が収容されている。排気用ファン５６が回転することにより、第２吸込口５３から第２筐体５０に部屋１０１内の空気が吸い込まれ、第２筐体５０に吸い込まれた部屋１０１内の空気が第２吹出口５４から屋外へ吹き出される。また、本実施の形態１に係る第２筐体５０には、第１吸込口５１から吸い込まれた外気と第２吸込口５３から吸い込まれた部屋１０１内の空気とが熱交換する全熱交換器５７も設けられている。

【0034】

また、図１に示すように、空気調和システム１００は、複数のセンサー、及び、これらのセンサーの検出値に基づいて空気調和システム１００の各構成を制御する制御装置６０を備えている。

【0035】

具体的には、空気調和システム１００は、第１温度センサー７１、第２温度センサー７２、温度センサー７３、第１湿度センサー８１、及び第２湿度センサー８２を備えている。

【0036】

第１温度センサー７１は、部屋１０１内の温度つまり空調対象空間の温度を検出するセンサーである。第１温度センサー７１は、部屋１０１内に少なくとも１つあればよい。また、第１温度センサー７１の設置位置は、部屋１０１内の温度を検出できれば任意である。なお、本実施の形態１では、各室内機１１に、第１温度センサー７１を設けている。第２温度センサー７２は、外気の温度を検出するセンサーである。第２温度センサー７２の設置位置は、外気の温度を検出できれば任意である。なお、本実施の形態１では、外気供給機３１の第２筐体５０内において、第１吸込口５１近傍に第２温度センサー７２を設置している。温度センサー７３は、外気供給機３１から部屋１０１内に供給される供給空気の温度を検出するセンサーである。温度センサー７３の設置位置は、外気供給機３１から部屋１０１内に供給される供給空気の温度を検出できれば任意である。なお、本実施の形態１では、外気供給機３１の第２筐体５０内において、第１吹出口５２近傍に温度センサー７３を設置している。なお、本実施の形態１では、特に言及しない限り、温度とは乾球温度を指すこととする。

【0037】

第１湿度センサー８１は、部屋１０１内の絶対湿度つまり空調対象空間の絶対湿度の温度を検出するセンサーである。第１湿度センサー８１は、部屋１０１内に少なくとも１つあればよい。また、第１湿度センサー８１の設置位置は、部屋１０１内の絶対湿度を検出できれば任意である。なお、本実施の形態１では、各部屋１０１内において、各部屋１０１内と外気供給機３１とを連通するダクト近傍に、第１湿度センサー８１を設置している。第２湿度センサー８２は、外気の絶対湿度を検出するセンサーである。第２湿度センサー８２の設置位置は、外気の絶対湿度を検出できれば任意である。なお、本実施の形態１では、外気供給機３１の第２筐体５０内において、第１吸込口５１近傍に第２湿度センサー８２を設置している。なお、本実施の形態１では、特に言及しない限り、湿度とは絶対湿度を指すこととする。

【0038】

制御装置６０は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成されている。なお、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はプロセッサともいう。

【0039】

制御装置６０が専用のハードウェアである場合、制御装置６０は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置６０が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。

【0040】

制御装置６０がＣＰＵの場合、制御装置６０が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置６０の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。

【0041】

制御装置６０の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

【0042】

本実施の形態１に係る制御装置６０は、機能部として、入力部６１、第１演算部６２、第２演算部６３、第３演算部６４、制御部６５、及び記憶部６６を備えている。

【0043】

入力部６１は、第１温度センサー７１、第２温度センサー７２、温度センサー７３、第１湿度センサー８１、及び第２湿度センサー８２の検出値等が入力される機能部である。また、入力部６１には、図示せぬリモートコントローラ等から、室内機１１及び外気供給機３１の動作モードも入力される。また、入力部６１には、部屋１０１内の設定温度及び設定湿度も入力される。

【0044】

第１演算部６２は、室内機１１の第１熱交換器１６が蒸発器として機能する際、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度を演算する機能部である。目標蒸発温度とは、第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度を制御する際の制御目標値である。第２演算部６３は、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度を演算する機能部である。目標供給空気温度とは、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度を制御する際の制御目標値である。第３演算部６４は、外気供給機３１の第２熱交換器４２を流れる水の目標水温を演算する機能部である。目標水温とは、第２熱交換器４２を流れる水の温度を制御する際の制御目標値である。

【0045】

制御部６５は、入力部６１に入力された情報及び上述の各演算部が演算した制御目標値等に基づいて、空気調和システム１００の各構成を制御する機能部である。記憶部６６は、入力部６１に入力された情報、上述の各演算部が制御目標値を演算する際に用いる情報、上述の各演算部の演算結果、及び、制御部６５が制御に用いる情報等を記憶する機能部である。

【0046】

続いて、本実施の形態１に係る空気調和システム１００の動作について説明する。なお、以下では、空気調和システム１００が冷房除湿運転を行うときの動作について説明する。

【0047】

空気調和システム１００が冷房除湿運転を行う場合、内調機１の室内機１１は、部屋１０１内の空気を第１筐体１１ａに吸い込む。そして、内調機１の室内機１１は、部屋１０１内の温度が設定温度となるように、第１熱交換器１６を流れる冷媒によって第１筐体１１ａに吸い込まれ空気を冷却し、冷却された空気を部屋１０１内に供給する。また、空気調和システム１００が冷房除湿運転を行う場合、外調機２の外気供給機３１は、外気を第２筐体５０に吸い込む。そして、外調機２の外気供給機３１は、部屋１０１内の絶対湿度が設定湿度となるように、第２熱交換器４２を流れる水によって第２筐体５０に吸い込まれ外気を冷却して除湿し、冷却された外気を供給空気として部屋１０１内に供給する。

【0048】

ここで、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、内調機１の空調負荷が顕熱負荷に応じた負荷となるように、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度を以下のように決定している。

【0049】

本実施の形態１に係る空気調和システム１００の制御装置６０の第１演算部６２は、第１温度センサー７１の検出温度から記憶部６６に記憶されている部屋１０１内の設定温度を減算し、温度差ΔＴを演算する。換言すると、第１演算部６２は、部屋１０１内の温度から部屋１０１内の設定温度を減算し、温度差ΔＴを演算する。そして、第１演算部６２は、温度差ΔＴに応じて、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定する。

【0050】

詳しくは、温度差ΔＴが大きいときは、顕熱負荷が大きい。このため、室内機１１の第１筐体１１ａに吸い込まれた空気を冷却するためのエネルギーが多く必要となる。一方、温度差ΔＴが小さいときは、顕熱負荷が小さい。このため、室内機１１の第１筐体１１ａに吸い込まれた空気を冷却するためのエネルギーは少なくてもよい。したがって、第１演算部６２は、温度差ΔＴが大きいときには目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを下げ、温度差ΔＴが小さいときには目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを上げる。すなわち、本実施の形態１に係る空気調和システム１００においては、温度差ΔＴが第１温度差となっている状態を第１温度差状態とし、温度差ΔＴが第１温度差よりも小さい第２温度差となっている状態を第２温度差状態とした場合、第２温度差状態のときに第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度は、第１温度差状態のときに第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度よりも高くなる。

【0051】

なお、１つの部屋１０１内に複数の第１温度センサー７１が設置されている場合、第１演算部６２は、全ての第１温度センサー７１の検出温度に対して温度差ΔＴを演算する。そして、第１演算部６２は、最も大きな値の温度差ΔＴを用いて、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定する。また、１つの部屋１０１内に複数の室内機１１が設置され、室内機１１毎に設定温度が設定されている場合、第１演算部６２は、全ての室内機１１の設定温度に対して温度差ΔＴを演算する。そして、第１演算部６２は、最も大きな値の温度差ΔＴを用いて、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定する。また、１つの部屋１０１内に複数の室内機１１が設置され、室内機１１毎に第１温度センサー７１が設けられている場合、第１演算部６２は、室内機１１毎にΔＴを演算する。そして、第１演算部６２は、最も大きな値の温度差ΔＴを用いて、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定する。このように、目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定することにより、内調機１が顕熱負荷に対して能力不足になってしまうことを防止できる。

【0052】

具体的には、本実施の形態１では、第１演算部６２は、次のように目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定している。

【0053】

図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、第１熱交換器を流れる冷媒の目標蒸発温度の決定方法を説明するための図である。なお、図５の横軸は、第１温度センサー７１の検出温度から部屋１０１内の設定温度を減算した値である温度差ΔＴとなっている。また、図５の縦軸は、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔとなっている。

【0054】

制御装置６０の記憶部６６には、目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔの上限値Ｔｅ＿ｍａｘ及び目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔの下限値Ｔｅ＿ｍｉｎが予め記憶されている。そして、温度差ΔＴ＜０のとき、第１演算部６２は、目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを上限値Ｔｅ＿ｍａｘに決定する。また、温度差ΔＴ＞ΔＴ１のとき、第１演算部６２は、目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを下限値Ｔｅ＿ｍｉｎに決定する。また、０≦温度差ΔＴ≦ΔＴ１のとき、第１演算部６２は、上限値Ｔｅ＿ｍａｘと下限値Ｔｅ＿ｍｉｎとの間で、温度差ΔＴが小さいほど目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔが大きくなるように、目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定する。なお、ΔＴ１は、例えば、設定温度に対する部屋１０１内の温度の許容される上場幅である。ΔＴ１は、固定値として予め記憶部６６に記憶されていてもよいし、入力部６１を介してユーザーが記憶部６６に記憶させた値であってもよい。

【0055】

また、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、外調機２の空調負荷が潜熱負荷に応じた負荷となるように、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度を以下のように決定している。

【0056】

本実施の形態１に係る空気調和システム１００の制御装置６０の第２演算部６３は、第１湿度センサー８１の検出湿度から記憶部６６に記憶されている部屋１０１内の設定湿度を減算し、湿度差Δｘを演算する。換言すると、第２演算部６３は、部屋１０１内の絶対湿度から部屋１０１内の設定湿度を減算し、湿度差Δｘを演算する。そして、第２演算部６３は、湿度差Δｘに応じて、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを決定する。

【0057】

詳しくは、湿度差Δｘが大きいときは、潜熱負荷が大きい。このため、外気供給機３１の第２筐体５０に吸い込まれ外気をより低温まで冷却し、外気からより多くの水分を除去する必要がある。一方、湿度差Δｘが小さいときは、潜熱負荷が小さい。このため、外気供給機３１の第２筐体５０に吸い込まれ外気を冷却して水分を除去する量は、少なくてよい。したがって、第２演算部６３は、湿度差Δｘが大きいときには目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを下げ、湿度差Δｘが小さいときには目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを上げる。すなわち、本実施の形態１に係る空気調和システム１００においては、湿度差Δｘが第１湿度差となっている状態を第１湿度差状態とし、湿度差Δｘが第１湿度差よりも小さい第２湿度差となっている状態を第２湿度差状態とした場合、第２湿度差状態のときに外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度は、第１湿度差状態のときに外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度よりも高くなる。

【0058】

なお、１つの部屋１０１内に複数の第１湿度センサー８１が設置されている場合、第２演算部６３は、全ての第１湿度センサー８１の検出湿度に対して湿度差Δｘを演算する。そして、第２演算部６３は、最も大きな値の湿度差Δｘを用いて外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを決定する。また、１つの外気供給機３１によって複数の部屋１０１内に供給空気を供給する場合、第２演算部６３は、全ての部屋１０１に対して湿度差Δｘを演算する。そして、第２演算部６３は、最も大きな値の湿度差Δｘを用いて外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを決定する。

【0059】

具体的には、本実施の形態１では、第２演算部６３は、次のように目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを決定している。

【0060】

図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、外気供給機から部屋内へ供給される供給空気の目標供給空気温度の決定方法を説明するための図である。なお、図６の横軸は、第１湿度センサー８１の検出湿度から部屋１０１内の設定湿度を減算した値である湿度差Δｘとなっている。また、図６の縦軸は、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔとなっている。

【0061】

制御装置６０の記憶部６６には、目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔの上限値ＴＳＡ＿ｍａｘ及び目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔの下限値ＴＳＡ＿ｍｉｎが予め記憶されている。そして、湿度差Δｘ＜０のとき、第２演算部６３は、目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを上限値ＴＳＡ＿ｍａｘに決定する。また、湿度差Δｘ＞Δｘ１のとき、第２演算部６３は、目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを下限値ＴＳＡ＿ｍｉｎに決定する。また、０≦湿度差Δｘ≦Δｘ１のとき、第２演算部６３は、上限値ＴＳＡ＿ｍａｘと下限値ＴＳＡ＿ｍｉｎとの間で、湿度差Δｘが小さいほど目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔが大きくなるように、目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを決定する。なお、Δｘ１は、例えば、設定湿度に対する部屋１０１内の湿度の許容される上場幅である。Δｘ１は、固定値として予め記憶部６６に記憶されていてもよいし、入力部６１を介してユーザーが記憶部６６に記憶させた値であってもよい。

【0062】

第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを上述のように決定することにより、内調機１の空調負荷が顕熱負荷に応じた負荷となる。また、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを上述のように決定することにより、外調機２の空調負荷が潜熱負荷に応じた負荷となる。このため、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、空気調和システム１００全体としての消費電力を低減することができる。

【0063】

ここで、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔが下限値Ｔｅ＿ｍｉｎとなっている状態において、温度差ΔＴが予め設定された閾値ΔＴ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間以上連続するとする。この場合、第２演算部６３は、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを下限値ＴＳＡ＿ｍｉｎとする。換言すると、温度差ΔＴが第１閾値を第１規定時間以上上回っている場合、本実施の形態１に係る空気調和システム１００では、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度が下がる。このように外調機２の顕熱処理能力を上げることで、空気調和システム１００が顕熱負荷に対して能力不足になってしまうことを防止できる。

【0064】

また、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔが下限値ＴＳＡ＿ｍｉｎとなっている状態において、湿度差Δｘが予め設定された閾値Δｘ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間以上連続するとする。この場合、第１演算部６２は、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを下限値Ｔｅ＿ｍｉｎとする。換言すると、湿度差Δｘが第２閾値を第２規定時間以上上回っている場合、第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度が下がる。このように内調機１における潜熱処理能力を上げることで、空気調和システム１００が潜熱負荷に対して能力不足になってしまうことを防止できる。

【0065】

なお、１つの外気供給機３１によって複数の部屋１０１内に供給空気を供給し、部屋１０１毎に冷房を担う室内機１１が異なる場合には、第２演算部６３は、異なる室内機１１が担う部屋１０１毎に、湿度差Δｘを参照する。そして、ある部屋１０１において、湿度差Δｘが閾値Δｘ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間以上連続するとする。この場合、第１演算部６２は、当該部屋１０１内の冷房を担う室内機１１の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを下限値Ｔｅ＿ｍｉｎとする。また、１つの部屋１０１内に複数の第１湿度センサー８１が設置されている場合、第２演算部６３は、全ての第１湿度センサー８１の検出湿度に対して湿度差Δｘを演算する。この場合、最も大きな値の湿度差Δｘを用いる。

【0066】

また、本実施の形態１に係る空気調和システム１００においては、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の温度を外気条件に応じて変更し、消費電力をさらに低減している。

【0067】

ここで、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度を変更する方法として、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の温度を変更する方法と、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の流量を変更する方法とが考えられる。外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の温度を変更する方法の場合、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の温度を上げることによってチラー３０の消費電力を低減できる。このため、空気調和システム１００の消費電力を低減できる。しかしながら、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の温度を実際に異ならせるためには、チラー３０の水－冷媒熱交換器３６で冷却された水が第２熱交換器４２に到達するのを待つ必要がある。このため、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の温度を変更する方法の場合、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の流量を変更する方法と比べ、応答が遅く、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度を目標水温に細かく追従させることが難しい。

【0068】

そこで、本実施の形態１に係る空気調和システム１００においては、外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の温度を外気条件に応じて変更し、その上で外気供給機３１の第２熱交換器４２に流れる水の流量を変更して、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度を変更している。すなわち、本実施の形態１に係る空気調和システム１００においては、第２熱交換器４２を流れる水の流量と、第２熱交換器４２を流れる水の温度とを変更することにより、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度が変更される。これにより、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度を目標水温に細かく追従させることができ、空気調和システム１００の消費電力を低減することもできる。

【0069】

図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、第２熱交換器を流れる水の目標水温の決定方法を説明するための空気線図である。なお、図７の横軸が乾球温度を示しており、図７の縦軸が絶対湿度を示している。
制御装置６０の第３演算部６４は、例えば図７のように外気温度及び外気絶対湿度に応じて領域を分け、領域毎に外気供給機３１の第２熱交換器４２を流れる水の目標水温を決定する。具体的には、第３演算部６４は、第２温度センサー７２が検出する外気の温度及び第２湿度センサー８２が検出する外気の絶対湿度に基づいて、外気条件がどの領域に該当するかを判断する。そして、第３演算部６４は、該当する領域の条件に基づいて、外気供給機３１の第２熱交換器４２を流れる水の目標水温を決定する。

【0070】

各領域の目標水温は、空調負荷が高くなる外気条件の領域ほど低くなる。例えば、図７に示す領域Ａは、図７に示す領域Ｂと比べ、空調負荷が高い。このため、領域Ａの目標水温は、領域Ｂの目標水温よりも低い。同様に、図７に示す領域Ｂは、図７に示す領域Ｃと比べ、空調負荷が高い。このため、領域Ｂの目標水温は、領域Ｃの目標水温よりも低い。換言すると、外気の温度が第１温度となっている状態を第１温度状態とし、外気の温度が第１温度よりも低い第２温度となっている状態を第２温度状態とした場合、第２温度状態のときに第２熱交換器４２を流れる水の温度は、第１温度状態のときに第２熱交換器４２を流れる水の温度よりも高くなる。また、外気の絶対湿度が第１絶対湿度となっている状態を第１湿度状態とし、外気の絶対湿度が第１絶対湿度よりも低い第２絶対湿度となっている状態を第２湿度状態とした場合、第２湿度状態のときに第２熱交換器４２を流れる水の温度は、第１湿度状態のときに第２熱交換器４２を流れる水の温度よりも高くなる。

【0071】

図８は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける、第２熱交換器を流れる水の目標水温の算出方法を説明するための空気線図である。なお、図８の横軸が乾球温度を示しており、図８の縦軸が絶対湿度を示している。
各領域では、その領域において最も外気温度及び外気湿度が高い点で、空調負荷が最も高くなる。各領域では、その領域において空調負荷を処理するために必要な第２熱交換器４２を流れる水の温度は、その領域において最も外気温度及び外気湿度が高い点で、最も低くなる。各領域において、空調負荷を処理するために必要な第２熱交換器４２を流れるこの水の温度を、第２熱交換器４２を流れる水の目標水温としている。なお、領域Ｂにおいて最も外気温度及び外気湿度が高い点は、図７に示すＤ点となる。また、領域Ｃにおいて最も外気温度及び外気湿度が高い点は、図７に示すＥ点となる。

【0072】

図８を用いて、第２熱交換器４２を流れる水の目標水温の具体的な算出方法を説明する。図８の点ＯＡは、例えば目標水温を算出する時点での外気環境を示している。また、図８の点ＲＡは、部屋１０１内の設定温度及び設定湿度を示している。まず、点ＯＡに示す外気環境と、点ＲＡに示す部屋１０１内の設定温度及び設定湿度と、全熱交換器５７の熱交換効率とに基づいて、第２熱交換器４２に流入する空気の環境を算出する。第２熱交換器４２に流入する空気の環境は、図８の点Ｃｏｉｌ＿ｉｎとなる。なお、ここでいう環境とは、温度及び絶対湿度である。

【0073】

図８の点ＳＡは、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度と、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気が該目標空気温度となった場合の絶対湿度とを示す点である。図８の点Ｔｗは、空調負荷を処理するために必要な第２熱交換器４２を流れる水の温度と、当該温度の飽和空気の絶対湿度とを示す点である。図８に示すΔｘ２は、点Ｃｏｉｌ＿ｉｎの絶対湿度と点ＳＡの絶対湿度との差である。図８に示すΔｘ３は、点Ｃｏｉｌ＿ｉｎの絶対湿度と点Ｔｗの絶対湿度との差である。点Ｃｏｉｌ＿ｉｎを上述のように算出した後、点Ｃｏｉｌ＿ｉｎの環境、点ＳＡに示す環境、及び、Δｘ２とΔｘ３との比率が一定であるとの条件に基づいて、点Ｔｗを算出する。そして、点Ｔｗの温度を、第２熱交換器４２を流れる水の目標水温とする。

【0074】

最後に、空気調和システム１００が冷房除湿運転を行うときの制御フローについて説明する。

【0075】

図９は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムが冷房除湿運転を行うときの制御フローを説明するための図である。
空気調和システム１００の冷房除湿運転が開始されると、ステップＳ１において、第１演算部６２は、第１温度センサー７１の検出温度から部屋１０１内の設定温度を減算し、温度差ΔＴを算出する。また、ステップＳ１において、第２演算部６３は、第１湿度センサー８１の検出湿度から部屋１０１内の設定湿度を減算し、湿度差Δｘを算出する。

【0076】

ステップＳ２において、第１演算部６２は、温度差ΔＴに応じて、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを決定する。また、ステップＳ２において、第２演算部６３は、湿度差Δｘに応じて、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを決定する。

【0077】

ステップＳ３において、第１演算部６２は、温度差ΔＴが閾値ΔＴ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間だけ連続しているか否かを判定する。温度差ΔＴが閾値ΔＴ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間だけ連続していない場合、ステップＳ５に進む。一方、温度差ΔＴが閾値ΔＴ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間だけ連続している場合、ステップＳ４において第２演算部６３は、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを下限値ＴＳＡ＿ｍｉｎに変更する。

【0078】

ステップＳ５において、第２演算部６３は、湿度差Δｘが予め設定された閾値Δｘ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間だけ連続しているか否かを判定する。湿度差Δｘが予め設定された閾値Δｘ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間だけ連続してない場合、ステップＳ７に進む。一方、湿度差Δｘが予め設定された閾値Δｘ＿ｍａｘを上回る状態が、予め設定された時間だけ連続している場合、ステップＳ６において第１演算部６２は、第１熱交換器１６を流れる冷媒の目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔを下限値Ｔｅ＿ｍｉｎに変更する。

【0079】

ステップＳ７において、第３演算部６４は、第２熱交換器４２を流れる水の目標水温Ｔｗ＿ｔｇｔを決定する。

【0080】

ステップＳ８において、制御部６５は、第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度が目標蒸発温度Ｔｅ＿ｔｇｔとなり、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の温度が目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔとなり、第２熱交換器４２を流れる水の温度が目標水温Ｔｗ＿ｔｇｔとなるように、空気調和システム１００の各構成を制御する。

【0081】

ステップＳ９において、制御装置６０は、冷房除湿運転の終了指令が入力されているか否かを判定する。冷房除湿運転の終了指令が入力されていない場合、上述のステップＳ１からステップＳ８が繰り返される。一方、冷房除湿運転の終了指令が入力されている場合、冷房除湿運転の制御フローは終了する。

【0082】

以上、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、室内機１１と、外気供給機３１と、部屋１０１内の温度を検出する第１温度センサー７１と、部屋１０１内の絶対湿度を検出する第１湿度センサー８１と、部屋１０１内の設定温度及び設定湿度を記憶する制御装置６０と、を備えている。室内機１１は、第１熱交換器１６及び該第１熱交換器１６を収容する第１筐体１１ａを有し、第１熱交換器１６を流れる冷媒によって第１筐体１１ａに吸い込まれた部屋１０１内の空気を冷却する。外気供給機３１は、第２熱交換器４２及び該第２熱交換器４２を収容する第２筐体５０を有し、第２熱交換器４２を流れる水によって第２筐体５０に吸い込まれた外気を冷却し、冷却された該外気を供給空気として部屋１０１内に供給する。そして、本実施の形態１に係る空気調和システム１００においては、部屋１０１内の温度から設定温度を減算した値である温度差ΔＴが第１温度差となっている状態を第１温度差状態とし、温度差ΔＴが第１温度差よりも小さい第２温度差となっている状態を第２温度差状態とした場合、第２温度差状態のときに第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度は、第１温度差状態のときに第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度よりも高くなる。また、本実施の形態１に係る空気調和システム１００においては、部屋１０１内の絶対湿度から設定湿度を減算した値である湿度差Δｘが第１湿度差となっている状態を第１湿度差状態とし、湿度差Δｘが第１湿度差よりも小さい第２湿度差となっている状態を第２湿度差状態とした場合、第２湿度差状態のときに外気供給機３１から供給される供給空気の温度は、第１湿度差状態のときに外気供給機３１から供給される供給空気の温度よりも高くなる。

【0083】

内調機１は主に顕熱負荷を処理し、外調機２は主に潜熱負荷を処理する。内調機１の室内機１１の第１熱交換器１６を流れる冷媒の温度、及び外調機２の外気供給機３１から供給される供給空気の温度を本実施の形態１のように変化させることにより、内調機１の空調負荷を顕熱負荷に応じた負荷にでき、外調機２の空調負荷を潜熱負荷に応じた負荷にできる。このため、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、空気調和システム１００全体としての消費電力を低減することができる。また、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、事前の複雑なモデル化作業及びシミュレーション作業を必要としない。このため、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、製造する際に手間がかかることも抑制できる。

【0084】

実施の形態２．
外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔの上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを以下のように算出することにより、空気調和システム１００の消費電力をさらに低減することができる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、実施の形態１と同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。

【0085】

図１０は、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの概略構成を示す図である。また、図１１は、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムにおける外調機の外気供給機の概略構成を示す図である。

【0086】

本実施の形態２に係る空気調和システム１００は、温度センサー７４及び湿度センサー８３を備えている。温度センサー７４は、第２熱交換器４２に流入する空気の温度を検出するセンサーである。湿度センサー８３は、第２熱交換器４２に流入する空気の絶対湿度を検出するセンサーである。温度センサー７４及び湿度センサー８３は、例えば、外気供給機３１の第２筐体５０内において、全熱交換器５７よりも空気流れの下流側となり、第２熱交換器４２よりも空気流れの上流側となる位置に設置されている。

【0087】

また、本実施の形態２に係る空気調和システム１００の制御装置６０は、機能部として第４演算部６７を備えている。第４演算部６７は、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔの上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを演算する機能部である。

【0088】

続いて、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔの上限値ＴＳＡ＿ｍａｘの決定方法について説明する。

【0089】

図１２は、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムにおける、外気供給機から部屋内へ供給される供給空気の目標供給空気温度の上限値の決定方法を説明するための空気線図である。なお、図１２の横軸が乾球温度を示しており、図１２の縦軸が絶対湿度を示している。

【0090】

本実施の形態２では、外気供給機３１の第２熱交換器４２により、潜熱負荷のうちの外気を設定湿度に除湿するための負荷である換気潜熱負荷を処理することが可能なように、上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを決定する。

【0091】

具体的には、次のように上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを求める。図８の点Ｃｏｉｌ＿ｉｎは、第２熱交換器４２に流入する空気の環境を示している。すなわち、図８の点Ｃｏｉｌ＿ｉｎは、温度センサー７４で検出された第２熱交換器４２に流入する空気の温度と、湿度センサー８３で検出された第２熱交換器４２に流入する空気の絶対湿度とを示している。図８の点ＲＡは、部屋１０１内の設定温度及び設定湿度を示している。図８の点Ｔｗは、第２熱交換器４２を流れる水の目標水温Ｔｗ＿ｔｇｔと、目標水温Ｔｗ＿ｔｇｔのときの飽和空気の絶対湿度とを示している。

【0092】

上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを決定する際、まず、点Ｃｏｉｌ＿ｉｎと点Ｔｗとを直線で結ぶ。そして、そして、当該直線上において部屋１０１内の設定湿度と同湿度になる点を求める。当該点における温度が、上限値ＴＳＡ＿ｍａｘとなる。

【0093】

したがって、上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを算出する式は、次式（１）のようになる。
ＴＳＡ＿ｍａｘ＝ＴＣｏｉｌ＿ｉｎ－（ＴＣｏｉｌ＿ｉｎ－Ｔｗ＿ｔｇｔ）×（ｘＣｏｉｌ＿ｉｎ－ｘＲＡ＿ｓｅｔ）÷（ｘＣｏｉｌ＿ｉｎ－ｘｗ）・・・（１）
なお、ＴＣｏｉｌ＿ｉｎは、点Ｃｏｉｌ＿ｉｎでの温度である。つまり、ＴＣｏｉｌ＿ｉｎは、温度センサー７４で検出された第２熱交換器４２に流入する空気の温度である。ｘＣｏｉｌ＿ｉｎは、点Ｃｏｉｌ＿ｉｎでの絶対湿度である。つまり、ｘＣｏｉｌ＿ｉｎは、湿度センサー８３で検出された第２熱交換器４２に流入する空気の絶対湿度である。ｘＲＡ＿ｓｅｔは、部屋１０１内の設定湿度である。ｘｗは、目標水温Ｔｗ＿ｔｇｔのときの飽和空気の絶対湿度である。

【0094】

本実施の形態２のように上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを決定することにより、潜熱負荷が小さく、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔが上限値ＴＳＡ＿ｍａｘとなった際、外気供給機３１の第２熱交換器４２は、潜熱負荷のうち、外気を設定湿度に除湿するための負荷である換気潜熱負荷を処理することとなる。換言すると、本実施の形態２に係る空気調和システム１００においては、外気供給機３１から供給される供給空気の絶対湿度の最大値が、設定湿度と同じとなる。

【0095】

以上、本実施の形態２に係る空気調和システム１００においては、潜熱負荷が小さい場合、外気供給機３１の第２熱交換器４２は換気潜熱負荷のみを処理すればよいので、外気供給機３１から部屋１０１内へ供給される供給空気の目標供給空気温度ＴＳＡ＿ｔｇｔを高く設定することができる。このため、本実施の形態２のように上限値ＴＳＡ＿ｍａｘを決定することにより、空気調和システム１００の消費電力をさらに低減することができる。

【符号の説明】

【0096】

１ 内調機、２ 外調機、１０ 室外機、１１ 室内機、１１ａ 第１筐体、１２ 冷媒回路、１３ 圧縮機、１４ 室外熱交換器、１５ 膨張弁、１６ 第１熱交換器、１７ 四方弁、１８ 冷媒配管、１９ 室外機ファン、２０ 室内機ファン、３０ チラー、３１ 外気供給機、３２ 冷媒回路、３３ 圧縮機、３４ 冷媒－空気熱交換器、３５ 膨張弁、３６ 水－冷媒熱交換器、３７ 四方弁、３８ チラーファン、４０ 水回路、４１ ポンプ、４２ 第２熱交換器、４３ 流量調節機構、４４ バイパス配管、４５ 三方弁、４６ 水配管、５０ 第２筐体、５１ 第１吸込口、５２ 第１吹出口、５３ 第２吸込口、５４ 第２吹出口、５５ 給気用ファン、５６ 排気用ファン、５７ 全熱交換器、６０ 制御装置、６１ 入力部、６２ 第１演算部、６３ 第２演算部、６４ 第３演算部、６５ 制御部、６６ 記憶部、６７ 第４演算部、７１ 第１温度センサー、７２ 第２温度センサー、７３ 温度センサー、７４ 温度センサー、８１ 第１湿度センサー、８２ 第２湿度センサー、８３ 湿度センサー、１００ 空気調和システム、１０１ 部屋。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】