特許 7509971 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/72 20180101AFI20240625BHJP

   F24F 11/74 20180101ALI20240625BHJP

   F24F 11/84 20180101ALI20240625BHJP

   F24F 3/14 20060101ALI20240625BHJP

   F24F 11/63 20180101ALI20240625BHJP

   F24F 110/20 20180101ALN20240625BHJP

   F24F 140/20 20180101ALN20240625BHJP

【ＦＩ】

F24F11/72

F24F11/74

F24F11/84

F24F3/14

F24F11/63

F24F110:20

F24F140:20

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023127753

(22)【出願日】2023-08-04

【審査請求日】2023-08-04

(73)【特許権者】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】日本キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 徳臣

(72)【発明者】

【氏名】松本 勇司

【審査官】関口 勇

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１７５９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２９９９０７０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２１８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１７５５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３３７１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３９２４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／７２

Ｆ２４Ｆ １１／７４

Ｆ２４Ｆ １１／８４

Ｆ２４Ｆ ３／１４

Ｆ２４Ｆ １１／６３

Ｆ２４Ｆ １１０／２０

Ｆ２４Ｆ １４０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気を導入する空気導入部と、
前記空気導入部に導入された空気を除湿する除湿部と、
前記除湿部に冷水を供給する冷水供給部と、
前記除湿部により除湿された空気を居室内に供給する給気部と、
前記居室内の湿度を検知する湿度検知部と、
前記冷水供給部から前記除湿部への冷水の供給を制御する制御部と、
を備え、
前記空気導入部は、空気の導入量を変更可能であり、
前記制御部は、前記湿度検知部が検知する湿度に基づいて、前記冷水供給部から前記除湿部へ供給される冷水の温度と供給量を一定に制御した状態で前記空気導入部に導入する空気の導入量を変更することにより前記居室内の湿度を調整し、これにより前記居室内の湿度が所定の湿度にならない場合には、前記冷水供給部から前記除湿部へ供給される冷水の温度と供給量を変更することにより前記居室内の湿度を調整する空調システム。

【請求項2】

前記冷水供給部は、前記除湿部に供給する冷水の温度の設定を変更可能であり、
前記制御部は、前記冷水供給部において設定されている冷水の温度を変更することにより、前記居室内の湿度を調整する請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記冷水供給部と前記除湿部との間で冷水を循環する循環水路と、
前記循環水路における冷水の循環量を制御する制御バルブと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記制御バルブの開度を変更することにより、前記居室内の湿度を調整する請求項１に記載の空調システム。

【請求項4】

前記冷水供給部と前記除湿部との間で冷水を循環する循環水路と、
前記循環水路において前記冷水供給部を経由せずに冷水を循環するバイパス水路と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記バイパス水路を流れる冷水の流量を変更することにより、前記居室内の湿度を調整する請求項１に記載の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、外調機と内調機を備える空調システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－８６２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の空調システムによれば、外調機と内調機は、それそれ独立して制御されている。そのため、従来の空調システムでは、居室内の湿度環境を向上できない状況や、外調機と内調機を含むシステム全体としてのエネルギー効率を向上できない状況が発生する。

【0005】

本実施形態は、居室内の湿度環境の向上やシステム全体としてのエネルギー効率の向上を図ることができる空調システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る空調システムは、空気を導入する空気導入部と、前記空気導入部に導入された空気を除湿する除湿部と、前記除湿部に冷水を供給する冷水供給部と、前記除湿部により除湿された空気を居室内に供給する給気部と、前記居室内の湿度を検知する湿度検知部と、前記冷水供給部から前記除湿部への冷水の供給を制御する制御部と、を備え、前記空気導入部は、空気の導入量を変更可能であり、前記制御部は、前記湿度検知部が検知する湿度に基づいて、前記冷水供給部から前記除湿部へ供給される冷水の温度と供給量を一定に制御した状態で前記空気導入部に導入する空気の導入量を変更することにより前記居室内の湿度を調整し、これにより前記居室内の湿度が所定の湿度にならない場合には、前記冷水供給部から前記除湿部へ供給される冷水の温度と供給量を変更することにより前記居室内の湿度を調整する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る空調システムの構成例を概略的に示す図

【図2】第２実施形態に係る空調システムの構成例を概略的に示す図

【図3】第３実施形態に係る空調システムの構成例を概略的に示す図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、空調システムに係る複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0009】

（第１実施形態）
図１に例示する空調システム１００は、いわゆるエアハンドリングユニットなどと称される空調システムであり、外調機１０１と内調機１０２を備えている。外調機１０１は、その内部に図示しない送風機を備えており、外部から空気を導入可能であるとともに、その導入した空気を居室１０３内に供給可能である。外調機１０１は、空気導入部の一例である。外調機１０１は、送風機の駆動を制御するインバータ１０４を備えている。以下、インバータ１０４を単に「ＩＮＶ１０４」と称する場合がある。

【0010】

外調機１０１は、その内部に冷却器１０５を備えており、この冷却器１０５により、外調機１０１内に導入された空気を除湿可能である。よって、居室１０３内には、冷却器１０５により除湿された空気が供給される。冷却器１０５は、除湿部の一例である。なお、外調機１０１は、その内部に図示しない加熱器を備え、この加熱器により、外調機１０１内に導入された空気を加熱可能な構成としてもよい。外調機１０１は、その内部に図示しない加湿器を備え、この加湿器により、外調機１０１内に導入された空気を加湿可能な構成としてもよい。外調機１０１は、その内部に図示しないエアフィルタを備え、このエアフィルタにより、外調機１０１内に導入された空気に含まれている例えば塵埃などといった異物を捕獲可能な構成としてもよい。外調機１０１は、その内部に図示しないエリミネータを備え、図示しない加湿器により噴霧された水滴を分散したり除去したりすることが可能な構成としてもよい。

【0011】

外調機１０１は、給気口１０６に接続されている。給気口１０６は、給気部の一例であり、外調機１０１から供給される空気、つまり、冷却器１０５により除湿された空気を居室１０３内に供給する。居室１０３内には、当該居室１０３内の湿度を検知する湿度センサ１０７が設けられている。湿度センサ１０７は、湿度検知部の一例である。

【0012】

内調機１０２は、いわゆる室内機であり、図示しない室外機とともに周知の空気調和機を構築している。内調機１０２は、居室１０３内の空気を冷却したり加熱したりすることにより、居室１０３内の空気の温度を調整可能である。

【0013】

空調システム１００は、さらに熱源機１０８を備えている。熱源機１０８は、例えば周知の冷凍機などにより構成されており、循環水路１０９を介して冷却器１０５に冷水を供給可能である。熱源機１０８は、冷水供給部の一例である。熱源機１０８にはモジュールコントローラ１１０が設けられている。以下、モジュールコントローラ１１０を単に「ＭＣ１１０」と称する場合がある。ＭＣ１１０は、熱源機１０８の動作全般を制御可能である。ＭＣ１１０は、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を制御可能である。即ち、熱源機１０８は、冷却器１０５に供給する冷水の温度と供給量の設定を適宜変更することが可能である。

【0014】

空調システム１００は、さらにエアハンドリングユニットコントローラ１１１を備えている。以下、エアハンドリングユニットコントローラ１１１を単に「ＡＵＣ１１１」と称する場合がある。ＡＵＣ１１１は、制御部の一例であり、空調システム１００の動作全般を制御可能である。ＡＵＣ１１１は、湿度センサ１０７が検知する居室１０３内の湿度に基づいて、ＩＮＶ１０４を制御つまり図示しない送風機を制御することにより、外調機１０１における空気の導入量、ひいては、居室１０３内への空気の供給量を変更可能である。

【0015】

ここで、外調機１０１における空気の導入量を多くするほど、冷却器１０５と熱交換する空気の量が多くなり、除湿が十分に行われた空気が居室１０３内に供給されやすくなる。そのため、居室１０３内の湿度を低下させることができる。一方、外調機１０１における空気の導入量を少なくするほど、冷却器１０５と熱交換する空気の量が少なくなり、除湿が十分に行われた空気が居室１０３内に供給されにくくなる。そのため、居室１０３内の湿度を上昇させることができる。

【0016】

ＡＵＣ１１１は、グループコントローラ１１２を介してＭＣ１１０に接続されている。以下、グループコントローラ１１２を単に「ＧＣ１１２」と称する場合がある。ＡＵＣ１１１は、湿度センサ１０７が検知する居室１０３内の湿度に基づいて、ＧＣ１１２を介してＭＣ１１０を制御つまり熱源機１０８を制御することにより、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を変更可能である。

【0017】

ここで、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度を高くするほど、冷却器１０５における除湿作用が弱くなるから、居室１０３内の湿度を上昇させることができる。一方、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度を低くするほど、冷却器１０５における除湿作用が強くなるから、居室１０３内の湿度を低下させることができる。

【0018】

また、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の供給量を少なくするほど、冷却器１０５における除湿作用が弱くなるから、居室１０３内の湿度を上昇させることができる。一方、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の供給量を多くするほど、冷却器１０５における除湿作用が強くなるから、居室１０３内の湿度を低下させることができる。

【0019】

以上の通り、ＡＵＣ１１１は、熱源機１０８においてＭＣ１１０により設定されている冷水の温度や供給量を、ＧＣ１１２を介して適宜変更可能な構成となっている。これにより、ＡＵＣ１１１は、熱源機１０８をコントロールすることで、居室１０３内の湿度を調整可能な構成となっている。なお、ＡＵＣ１１１は、例えばＧＣ１１２などといった中継装置を介することなく、熱源機１０８つまりＭＣ１１０を直接制御可能な構成としてもよい。

【0020】

ＡＵＣ１１１は、居室１０３内の湿度を調整する場合には、まず、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を一定に制御つまり維持した状態で、外調機１０１に導入する空気の導入量を変更する。これにより、ＡＵＣ１１１は、居室１０３内の湿度を所定の湿度に調整することを試みる。なお、所定の湿度は、適宜変更して設定することができる。

【0021】

しかしながら、外調機１０１に導入する空気の導入量の変更だけでは、居室１０３内の湿度を所定の湿度に調整できない場合も有り得る。そのため、ＡＵＣ１１１は、外調機１０１に導入する空気の導入量を変更しても居室１０３内の湿度が所定の湿度にならない場合には、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を変更する。これにより、ＡＵＣ１１１は、居室１０３内の湿度を所定の湿度に調整することを試みる。

【0022】

なお、ＡＵＣ１１１は、外調機１０１に導入する空気の導入量の変更を継続しながら、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を変更してもよいし、外調機１０１に導入する空気の導入量の変更を停止した上で、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を変更してもよい。

【0023】

また、ＡＵＣ１１１は、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量の双方を同時に変更してもよいし、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量のうち何れか一方を変更し、その結果、居室１０３内の湿度を所定の湿度に調整できない場合に、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量のうち他方を変更するようにしてもよい。

【0024】

以上に例示した空調システム１００によれば、外調機１０１に導入する空気の導入量を変更したり、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を変更したりすることによって、居室１０３内の湿度を適宜調整することができ、居室１０３内の湿度環境の向上を図ることができる。

【0025】

また、空調システム１００によれば、内調機１０２により空調が行われる居室１０３内の空気の湿度を湿度センサ１０７により検知し、その検知された湿度に基づいて、外調機１０１に導入する空気の導入量を変更したり、熱源機１０８から冷却器１０５へ供給される冷水の温度と供給量を変更したりすることができる。そのため、空調システム１００によれば、外調機１０１と内調機１０２と熱源機１０８とを相互に連携させながら居室１０３内の湿度を調整することが可能であり、これにより、外調機と内調機と熱源機をそれぞれ独立して制御する空調システムに比べ、空調システム１００全体としてのエネルギー効率の向上を図ることができる。

【0026】

（第２実施形態）
図２に例示する空調システム１００は、熱源機１０８と冷却器１０５との間で冷水を循環する循環水路１０９の途中に複数、この場合、２つの水温センサ１１３を備えている。水温センサ１１３は、循環水路１０９を流れる冷水の温度を検知可能である。循環水路１０９は、熱源機１０８を起点として往路１０９ａ及び復路１０９ｂを備えている。水温センサ１１３は、往路１０９ａ及び復路１０９ｂにそれぞれ１つずつ備えられている。空調システム１００は、さらに制御バルブ１１４を備えている。制御バルブ１１４は、この場合、循環水路１０９のうち復路１０９ｂに備えられている。また、制御バルブ１１４は、復路１０９ｂのうち水温センサ１１３よりも冷却器１０５側に備えられている。

【0027】

制御バルブ１１４は、循環水路１０９の流路の開閉弁として機能するものであり、その開度を変更可能である。ＡＵＣ１１１は、制御バルブ１１４の開度を変更することにより、循環水路１０９における冷水の循環量を制御可能である。そして、ＡＵＣ１１１は、循環水路１０９における冷水の循環量を変更することにより、居室１０３内の湿度を調整可能である。

【0028】

即ち、ＡＵＣ１１１は、制御バルブ１１４の開度を小さくすることにより、循環水路１０９における冷水の循環量を少なくする。これにより、冷却器１０５には、熱源機１０８により冷却された冷水が供給されにくくなり、冷却器１０５における除湿作用が弱くなる。そのため、除湿が不十分な空気が居室１０３内に供給されやすくなるから、居室１０３内の湿度を上昇させることができる。

【0029】

一方、ＡＵＣ１１１は、制御バルブ１１４の開度を大きくすることにより、循環水路１０９における冷水の循環量を多くする。これにより、冷却器１０５には、熱源機１０８により冷却された冷水が供給されやすくなり、冷却器１０５における除湿作用が強くなる。そのため、除湿が十分に行われた空気が居室１０３内に供給されやすくなるから、居室１０３内の湿度を低下させることができる。

【0030】

また、ＡＵＣ１１１は、循環水路１０９を循環する冷水の温度を水温センサ１１３により検知し、その検知温度に基づいて制御バルブ１１４の開度を調整することができる。これにより、制御バルブ１１４の開度の調整を、循環水路１０９を循環する冷水の温度に応じてきめ細かく行うことができ、ひいては、居室１０３内の湿度の調整をきめ細かく行うことができる。

【0031】

（第３実施形態）
図３に例示する空調システム１００は、熱源機１０８と冷却器１０５との間で冷水を循環する循環水路１０９の途中にバイパス水路１１５を備えている。バイパス水路１１５は、循環水路１０９を構成する往路１０９ａと復路１０９ｂとの間に掛け渡されるように設けられており、循環水路１０９において熱源機１０８を経由せずに冷水を循環する迂回水路を形成している。空調システム１００は、さらに制御バルブ１１４を備えている。制御バルブ１１４は、この場合、循環水路１０９のうち往路１０９ａに備えられている。また、制御バルブ１１４は、往路１０９ａのうちバイパス水路１１５よりも熱源機１０８側に備えられている。

【0032】

空調システム１００は、循環水路１０９の途中に循環ポンプ１１６を備えている。循環ポンプ１１６は、この場合、循環水路１０９のうち往路１０９ａに備えられている。また、制御バルブ１１４は、往路１０９ａのうちバイパス水路１１５よりも冷却器１０５側に備えられている。

【0033】

循環ポンプ１１６は、循環水路１０９のうち主としてバイパス水路１１５を経由する水の流れを形成する。即ち、循環水路１０９において熱源機１０８を経由する水は、当該熱源機１０８が発生する圧送力により循環水路１０９を循環することができる。しかし、循環水路１０９において熱源機１０８を経由しない水つまりバイパス水路１１５を経由する水は、熱源機１０８が発生する圧送力を受けることができない。そのため、循環ポンプ１１６は、循環水路１０９において特にバイパス水路１１５を経由する水を循環させるための圧送力あるいは吸引力を発生する。

【0034】

循環ポンプ１１６の駆動は、ＡＵＣ１１１とは別のコントローラにより制御されている。但し、循環ポンプ１１６の駆動は、ＡＵＣ１１１が制御する構成としてもよい。また、循環ポンプ１１６の駆動は、例えば、循環水路１０９を循環する冷水の温度に基づいて制御するとよい。

【0035】

ＡＵＣ１１１は、制御バルブ１１４の開度を変更することにより、循環水路１０９においてバイパス水路１１５を流れる冷水の流量を制御可能である。そして、ＡＵＣ１１１は、循環水路１０９においてバイパス水路１１５を流れる冷水の流量を変更することにより、居室１０３内の湿度を調整可能である。

【0036】

即ち、ＡＵＣ１１１は、制御バルブ１１４の開度を小さくすることにより、循環水路１０９においてバイパス水路１１５を流れる冷水の流量を多くする。これにより、冷却器１０５には、バイパス水路１１５を流れる冷水つまり熱源機１０８により冷却されていない冷水が供給されやすくなり、熱源機１０８により冷却された冷水が供給されにくくなるから、冷却器１０５における除湿作用が弱くなる。そのため、除湿が不十分な空気が居室１０３内に供給されやすくなるから、居室１０３内の湿度を上昇させることができる。

【0037】

一方、ＡＵＣ１１１は、制御バルブ１１４の開度を大きくすることにより、循環水路１０９においてバイパス水路１１５を流れる冷水の流量を少なくする。これにより、冷却器１０５には、バイパス水路１１５を流れる冷水つまり熱源機１０８により冷却されていない冷水が供給されにくくなり、熱源機１０８により冷却された冷水が供給されやすくなるから、冷却器１０５における除湿作用が強くなる。そのため、除湿が十分に行われた空気が居室１０３内に供給されやすくなるから、居室１０３内の湿度を低下させることができる。

【0038】

なお、第３実施形態においても、空調システム１００は、循環水路１０９の途中に水温センサ１１３を備える構成としてもよい。この構成例によれば、ＡＵＣ１１１は、循環水路１０９を循環する冷水の温度を水温センサ１１３により検知し、その検知温度に基づいて制御バルブ１１４の開度を調整することができる。これにより、制御バルブ１１４の開度の調整を、循環水路１０９を循環する冷水の温度に応じてきめ細かく行うことができ、ひいては、居室１０３内の湿度の調整をきめ細かく行うことができる。

【0039】

（その他の実施形態）
なお、本実施形態は、上述した複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や拡張を行うことができる。例えば、空調システムは、上述した複数の実施形態を適宜選択して組み合わせた構成とすることができる。

【0040】

以上、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、あくまでも例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0041】

図面において、１００は空調システム、１０１は外調機（空気導入部）、１０５は冷却器（除湿部）、１０６は給気口（給気部）、１０７は湿度センサ（湿度検知部）、１０８は熱源機（冷水供給部）、１０９は循環水路、１１１はエアハンドリングユニットコントローラ：ＡＵＣ（制御部）、１１４は制御バルブ、１１５はバイパス水路を示す。

【要約】

【課題】本実施形態は、居室内の湿度環境の向上やシステム全体としてのエネルギー効率の向上を図ることができる空調システムを提供する。
【解決手段】本実施形態に係る空調システムは、空気を導入する空気導入部と、前記空気導入部に導入された空気を除湿する除湿部と、前記除湿部に冷水を供給する冷水供給部と、前記除湿部により除湿された空気を居室内に供給する給気部と、前記居室内の湿度を検知する湿度検知部と、前記冷水供給部から前記除湿部への冷水の供給を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記湿度検知部が検知する湿度に基づいて、前記冷水供給部から前記除湿部へ供給される冷水の温度と供給量のうち少なくとも何れか一方を制御することにより、前記居室内の湿度を調整する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】