特許 7577823 空調システム，空調プログラム，及び空調方法

(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】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】空調システム，空調プログラム，及び空調方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/80 20180101AFI20241028BHJP

   F24F 11/64 20180101ALI20241028BHJP

【ＦＩ】

F24F11/80

F24F11/64

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023205621

(22)【出願日】2023-12-05

【審査請求日】2024-01-22

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000141060

【氏名又は名称】株式会社関電工

(74)【代理人】

【識別番号】100090413

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 康稔

(72)【発明者】

【氏名】石川 誠司

【審査官】奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６１１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／００－１１／８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

居室内の空調を行う空調システムであって、
前記居室内の温湿度が予め定めた設定範囲となるように空調を行う空調手段，
前記居室内の温湿度の目標値に基づいて決定された比エンタルピーの目標値となるように、前記空調手段を制御する温湿度制御手段，
を備えており、
前記居室内の温湿度の設定範囲を、冷房時と暖房時とで異なる範囲にそれぞれ設定するとともに、これらの範囲内となるように、前記居室内の温湿度の目標値を設定したことを特徴とする空調システム。

【請求項2】

前記温湿度制御手段は、
前記居室内の温湿度の目標値と、それに基づいて決定された比エンタルピーの目標値を、温湿度設定データとして保存するとともに、
前記居室内の温湿度を検出する温湿度検出手段と、
前記温湿度設定データと、前記温湿度検出手段による検出結果に基づいて、前記空調手段による制御データを演算する演算手段と、
前記制御データに基づいて、前記空調手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の空調システム。

【請求項3】

居室内の空調を行う空調システムであって、
室内機と外調機とによって構成されており、前記外調機の前記居室への給気側の温湿度が予め定めた設定範囲となるように空調を行う空調手段，
前記外調機の前記居室への給気側の温湿度の目標値に基づいて決定された比エンタルピーの目標値となるように、前記外調機を制御する温湿度制御手段，
を備えており、
前記外調機の前記居室への給気側の設定範囲を、冷房時と暖房時とで異なる範囲にそれぞれ設定するとともに、これらの範囲内となるように、前記外調機の前記居室への給気側の温湿度の目標値を設定したことを特徴とする空調システム。

【請求項4】

前記温湿度制御手段は、
前記外調機の前記居室への給気側の温湿度の目標値と、それに基づいて決定された比エンタルピーの目標値を、温湿度設定データとして保存するとともに、
前記外調機の前記居室への給気側の温湿度を検出する温湿度検出手段と、
前記温湿度設定データと、前記温湿度検出手段による検出結果に基づいて、前記外調機による制御データを演算する演算手段と、
前記制御データに基づいて、前記外調機を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３記載の空調システム。

【請求項5】

居室内の空調を行う空調システムであって、
室内機と外調機とによって構成されており、前記外調機が全熱交換器を備えており、前記全熱交換器の前記居室に対する給気側の温湿度が予め定めた設定範囲となるように空調を行う空調手段，
前記全熱交換器の前記居室に対する給気側の温湿度の目標値に基づいて決定された比エンタルピーの目標値となるように、前記外調機を制御する温湿度制御手段，
を備えており、
前記全熱交換器の前記居室への給気側の設定範囲を、冷房時と暖房時とで異なる範囲にそれぞれ設定するとともに、これらの範囲内となるように、前記全熱交換器の前記居室への給気側の温湿度の目標値を設定したことを特徴とする空調システム。

【請求項6】

前記温湿度制御手段は、
前記全熱交換器の前記居室に対する給気側の温湿度の目標値と、それに基づいて決定された比エンタルピーの目標値を、温湿度設定データとして保存するとともに、
前記全熱交換器の前記居室に対する給気側の温湿度を検出する温湿度検出手段と、
前記温湿度設定データと、前記温湿度検出手段による検出結果に基づいて、前記外調機による制御データを演算する演算手段と、
前記制御データに基づいて、前記外調機を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項５記載の空調システム。

【請求項7】

温湿度制御手段に、最適起動・停止制御部が設けられており、
該最適起動・停止制御部は、
居室の利用開始時に許容可能な比エンタルピーに達するまでの運転時刻を、過去の場合と比較し、より短い時刻を採用して空調手段の運転を開始し、
居室の運転停止時に許容可能な比エンタルピーに達するまでの停止時刻を、過去の場合と比較し、より短い時刻を採用して空調手段の運転を停止する
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項8】

前記温湿度設定データを、
冷房時は、温度２８℃以下，相対湿度７０％以下，
暖房時は、温度１８℃以上，相対湿度４０％以上，
の範囲内となるように設定したことを特徴とする請求項２，４，６のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項9】

請求項２記載の空調システムの温湿度制御手段で実行される温湿度制御プログラムであって、
前記温湿度設定データと、前記温湿度検出手段による検出結果に基づいて、前記空調手段による制御データを演算するステップと、
前記制御データに基づいて、前記空調手段を制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする温湿度制御プログラム。

【請求項10】

請求項４又は６記載の空調システムの温湿度制御手段で実行される温湿度制御プログラムであって、
前記温湿度設定データと、前記温湿度検出手段による検出結果に基づいて、前記外調機による制御データを演算するステップと、
前記制御データに基づいて、前記外調機を制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする温湿度制御プログラム。

【請求項11】

請求項１～６のいずれか一項に記載の空調システムによって、前記居室内の温湿度の設定範囲を、冷房時と暖房時とで異なる範囲にそれぞれ設定するとともに、これらの範囲内となるように、前記居室内の温湿度の目標値を設定して前記居室内の空調を行うことを特徴とする空調方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調システムに関し、特に空調に要するエネルギーの節約に好適な空調手法の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

省エネルギーを目的とした空調手法の背景技術としては、例えば、下記特許文献１記載の「温湿度制御システムおよび温湿度制御方法」がある。これは、空調対象のビル居室内の温度及び湿度の基準設定（例えば、２４℃，５０％ＲＨ）に対する±２℃、±１０％ＲＨの範囲（許容範囲）を設定ゾーンＳとし、この設定ゾーンＳの周囲に目標値決定ゾーンＺ１～Ｚ６を定める。そして、外気条件が位置する目標値決定ゾーンに応じ、処理熱量が一番少ないと考えられる設定ゾーンＳにおける設定点として、室内温度設定値および室内湿度設定値を決定する。この決定した室内温度設定値および室内湿度設定値に室内温度および室内湿度が合致するように、空調制御対象室への給気の温湿度を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2003-50038号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した特許文献１記載の背景技術では、外気の温度・湿度によって目標値決定ゾーンが成り行きで変化し、このため、処理熱量が一番少ない設定ゾーンに外気条件に応じた温度や湿度を設定したとしても、設定値に曖昧さが生じ、結果的に必ずしも処理熱量が一番少ない制御が行われるとは限らないといった不都合がある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、空調対象の居室内の温度及び湿度を、最小限のエネルギーで良好に設定範囲内に制御することを、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、居室内の空調を行うにあたって、前記居室内の温湿度の目標値に基づいて比エンタルピーの目標値を決定し、この比エンタルピーの目標値となるように、空調手段を制御することを特徴とする。あるいは、室内機と外調機を備えている場合に、外調機の前記居室への給気側の温湿度の目標値に基づいて比エンタルピーの目標値を決定し、この比エンタルピーの目標値となるように、外調機を制御することを特徴とする。更に、室内機と外調機を備えており、前記外調機に全熱交換器が設けられている場合に、全熱交換器の前記居室に対する給気側の温湿度の目標値に基づいて比エンタルピーの目標値を決定し、この比エンタルピーの目標値となるように、前記外調機を制御することを特徴とする。そして、冷房時と暖房時とで異なる温湿度の範囲を設定し、この範囲内となるように、前記比エンタルピーの目標値が設定される。

【0007】

比エンタルピーの目標値となるように制御を行うことで、結果的に比エンタルピーは一定となる。比エンタルピーは、室内の空気が持っている熱量であると考えることができ、これを変更しないように空調運転を行うことで、省エネルギー化を図ることができる。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、制御対象となる空気の温湿度が、冷房時・暖房時においてそれぞれ定めた比エンタルピーとなるように空調制御を行うことで、人が許容できる空気の熱量と温度の範囲内で空調の省エネルギー化を図ることができ、脱炭素社会の実現に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例１の空調システムの主要構成を示す図である。

【図2】前記実施例１の室内の冷房時における制御の様子を示す図である。

【図3】前記実施例１の室内の暖房時における制御の様子を示す図である。

【図4】前記実施例１の主要動作を示す図である。

【図5】本発明の実施例２の空調システムの主要構成を示す図である。

【図6】前記実施例２の外調機の冷房時における制御の様子を示す図である。

【図7】前記実施例２の外調機の暖房時における制御の様子を示す図である。

【図8】本発明の実施例３の空調システムの主要構成を示す図である。

【図9】本発明の実施例４の主要部とその動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

【実施例1】

【0011】

最初に、図１～図４を参照しながら、本発明の実施例１について説明する。図１は、本実施例の空調システム１００の主要構成を示しており、セントラル空調方式のビル空調の例で、ビル内の多数の居室の一つを示している。また、熱源となるボイラや冷凍機をまとめて空調機として示している。同図において、空調システム１００の空調対象ないし制御対象の居室１１０には、給気口１１２と、還気口１１４が設けられており、給気口１１２から供給される空気によって居室１１０内の温度や湿度が制御されるようになっている。

【0012】

空調機１２０は、前記居室１１０に対して給気を行う熱源として機能し、ファン１２２によって空調用の空気が給気ダクト１３０を介して前記居室１１０の給気口１１２に送られるようになっている。また、居室１１０の還気口１１４から還気された空気は、還気ダクト１３２から空調機１２０の吸入口１２４に還気され、一部は排気口１３４から排気されるようになっている。また、外気導入口１３６から導入された外気が吸入口１２４から空調機１２０に取り込まれるようになっている。吸入口１２４から吸入した還気もしくは外気の温度や湿度を空調機１２０で調整して居室１１０に供給することで、居室１１０内の空調が行われる。このような構成は公知である。

【0013】

ところで、本実施例では、温湿度制御装置１５０と、乾球温度及び相対湿度を計測するための温湿度検出器１５２，１５４，１５６が設けられている。これらのうち、温湿度検出器１５２は、室内設置型のもので、居室１１０内の乾球温度及び相対湿度を計測する。温湿度検出器１５４は、ダクト挿入型のもので、還気ダクト１３２内の乾球温度及び相対湿度を計測する。温湿度検出器１５６は、外気の乾球温度及び相対湿度を計測する。なお、以下の説明では、「乾球温度」を単に「温度」と表現し、「相対湿度」を単に「湿度」と表現する。

【0014】

次に、温湿度制御装置１５０には、温湿度設定データ１６０が予め保存されており、温湿度演算部１６２と、温湿度制御部１６４が設けられている。温湿度演算部１６２は、前記温湿度設定データ１６０や前記温湿度検出器１５２，１５４，１５６の検出結果に基づいて制御データを演算し、この演算結果に基づいて、前記温湿度制御部１６４により空調機１２０の動作が制御されるようになっている。これらは、例えばコンピュータシステムのデータ及びプログラムとして実現される。

【0015】

温湿度設定データ１６０は、本実施例では、冷房及び暖房の各運転モードに対応して設定されており、室内環境基準（建築物環境衛生管理基準）内となるように設定される。具体的には、
ａ，冷房時：温度２８℃以下，湿度７０％以下
ｂ，暖房時：温度１８℃以上，湿度４０％以上
と定められているので、この範囲内となるように制御範囲が設定される。例えば、
ａ，冷房時：温度２５～２８℃，湿度７０％以下
ｂ，暖房時：温度１８～２２℃，湿度４０％以上
といった具合である。

【0016】

そして、温湿度制御装置１５０では、上記制御範囲内において目標となる室内温湿度が更に設定される。例えば、
ａ，冷房時目標室内温湿度：温度２５℃，湿度７０％
ｂ，暖房時目標室内温湿度：１８℃，湿度４０％
といった具合である。これら室内温湿度の目標値が決まると、空気線図から比エンタルピーの目標値が決定される。

【0017】

図２には、冷房時における範囲設定の様子が示されており、
ａ，空気線図の横軸の「温度２５～２８℃」によって、温度の範囲が決まる。
ｂ，冷房時目標室内温湿度「温度２５℃，湿度７０％」から、目標比エンタルピーが６０．６kJ/kgとなる。
ｃ，目標比エンタルピー６０．６kJ/kgのグラフと前記温度２５℃の交点から相対湿度は７０％となり、前記温度２８℃の交点から相対湿度は５３％となる。

【0018】

以上のように、冷房時は、
(1)温度２５～２８℃
(2)湿度５３～７０％
(3)比エンタルピー６０．６kJ/kg
が温湿度設定データ１６０として設定される。そして、前記比エンタルピーが前記目標値となるように、温湿度演算部１６２で演算が行われ、この演算結果に基づいて、温湿度制御部１６４で空調機１２０の制御が行われる。この制御範囲は、上述した環境基準内に収まっている。例えば、外気ないし還気ダクト１３２の温湿度が前記設定データの範囲を超えているときは、空調機１２０で、冷却及び除湿を行って居室１１０に給気するといった具合である。

【0019】

なお、相対湿度（空気線図の曲線）の代わりに、絶対湿度（空気線図の縦軸）を用いてもよい。絶対湿度は、温度と相対湿度から求めることができ、図２の例は、０．０１２８～０．０１４２kg/kgとなる。

【0020】

図３には、暖房時における制御範囲設定の様子が示されており、
ａ，空気線図の横軸の「温度１８～２２℃」によって、温度の制御範囲が決まる。
ｂ，暖房時目標室内温湿度「温度１８℃，湿度４０％」から、目標比エンタルピーが３１kJ/kgとなる。
ｃ，目標比エンタルピー３１．１kJ/kgのグラフと前記温度１８℃の交点から相対湿度は４０％となり、前記温度２２℃の交点から相対湿度は２０％となる。
以上のようにして、暖房時は、
(1)温度１８～２２℃
(2)湿度２０～４０％
(3)比エンタルピー３１．１kJ/kg
となるように、温湿度制御装置１５０で演算が行われ、この演算結果に基づいて、比エンタルピーが目標値となるように空調機１２０の制御が行われる。しかし、この制御範囲は、上述した湿度４０％以上という環境基準内に収まっていない。そこで、本実施例では、図３に示す湿度４０％未満の領域Ｒ３Ａにおいて、加湿を行うようにしている。すなわち、前記(2)の条件は「湿度４０％」となる。

【0021】

なお、暖房時においても、相対湿度（空気線図の曲線）の代わりに、絶対湿度（空気線図の縦軸）を用いてよい。図３の例では、０．００３５～０．００５６kg/kgとなる。

【0022】

次に、図４も参照しながら、本実施例の全体の動作を説明する。図４には、本実施例の空調システム１００の全体の動作手順が示されている。同図の例では、動作モードとして、
ａ，居室１１０内に居る利用者が室内の温度や湿度の値を設定する手動運転モード，
ｂ，本発明による比エンタルピーを考慮した自動運転モード，
があり、空調システムの運転に当たって、いずれかが選択される（ステップＳＡ）。そして、手動運転モードが選択されたときは、居室１１０内が利用者によって設定された温湿度（例えば温度２６℃，湿度５０％）となるように、空調機１２０の運転が行われる（ステップＳＢ）。この運転は、一般的な空調システムにおいて公知である。

【0023】

次に、自動運転モードが選択されたときは、冷房・暖房のいずれを行うのかによって、冷房・暖房に応じて（ステップＳＣ）、上述した制御範囲が設定される（ステップＳＤ，ＳＥ）。冷房・暖房の切り替えは、例えば季節毎に行われる。次に、居室１１０内，外気，還気ダクト１３２内の温湿度が温湿度検出器１５２，１５４，１５６でそれぞれ測定され（ステップＳＦ）、これらが温湿度制御装置１５０に入力される。すると、温湿度制御装置１５０は、前記温湿度設定データ１６０を参照し、温湿度演算部１６２において、居室１１０内が設定された温湿度の範囲内であって、比エンタルピーが目標値となる給気の温度及び湿度を演算する（ステップＳＧ）。そして、この演算結果に基づいて、温湿度制御部１６４で空調機１２０による冷暖房及び加湿除湿の制御が行われ、制御後の空気が居室１１０に供給される（ステップＳＨ）。これらの動作を繰り返すことで、居室１１０内の温湿度は、予め設定された目標比エンタルピーであって、かつ、温湿度の制御範囲に制御されるようになる。なお、暖房時に、図３に示す湿度４０％未満の領域Ｒ３Ａにおいて、加湿を行う点は、上述したとおりである。

【0024】

以上のようにして、居室１１０内の温湿度は、図２ないし図３に示した制御範囲であって比エンタルピーが目標値となるように制御される。すなわち、居室１１０内の比エンタルピーが目標値一定となるように保持される。比エンタルピーは、室内の空気が持っている熱量であると考えることができ、これを変更しないように空調運転が行われることになる。従来の手動運転（ステップＳＢ）と比較すると、本実施例では目標値からの温湿度のずれが生ずるが、それでも環境基準内には収まっており、比エンタルピーを目標値一定とする制御の省エネルギー効果が得られる。

【0025】

また、冷房期であれば温度設定を上げ、暖房期であれば温度設定を下げるといった具合に、温度を所定範囲で変化させても、比エンタルピーが一定である以上、空気の熱量は一定であり、この点からも、省エネルギー化を図ることができ、空調環境品質の定量化を図ることができる。空調システム，特にビル空調においては、居室内温度を１℃緩和するだけで、約１０％の節電・省エネの効果が得られることが知られており（関東経済産業局「省エネの進め方と現場で役立つ着眼点」２０２０年）、本発明を適用することで、大幅な省エネ効果が期待できる。

【実施例2】

【0026】

次に、図５～図７を参照して、本発明の実施例２について説明する。図５は、本実施例の空調システム２００の主要構成を示しており、外調機と室内機を備えた空調システムに対して本発明を適用した例で、ビル内の多数の居室の一つを示している。同図において、空調対象の居室２１０には、給気口２１２とファン２１４，室内機２８０が設けられている。室内機２８０としては、ＦＣＵ（ファンコイルユニット）方式，ＰＡＣ（パッケージエアコン）方式など、各種の公知の方式が適用される。給気口２１２から供給される空気と、室内機２８０による空調動作によって居室２１０内の温度や湿度が調整され、ファン２１４によって排気ダクト２１６及び排気口２３４から排気されるようになっている。外調機２２０は、前記居室２１０に対して給気を行う熱源として機能し、外気を外気導入口２３６から取り込むとともに、ファン２２２によって空調された空気を給気ダクト２３０から居室２１０の給気口２１２に供給するようになっている。これらの室内機２８０，外調機２２０の基本的な動作は、公知である。

【0027】

ところで、本実施例では、居室２１０の室内機２８０に室内制御部２８２が設けられており、室内制御部２８２は、室内設置型温湿度検出器２８４によって検出された室内の温湿度に基づいて制御用の信号が演算され、室内機２８０の動作が制御されるようになっている。これら、室内制御部２８２，室内型温湿度検出器２８４による室内機２８０の制御範囲の設定や動作は、上述した実施例１と同じである。

【0028】

一方、外調機２２０に対しては、温湿度制御装置２５０と、乾球温度及び相対湿度を計測するための温湿度検出器２５２，２５４，２５６が設けられている。これらのうち、温湿度検出器２５２は、ダクト挿入型のもので、給気ダクト２３０内の乾球温度及び相対湿度を計測する。温湿度検出器２５４は、ダクト挿入型のもので、排気ダクト２１６内の乾球温度及び相対湿度を計測する。温湿度検出器２５６は、外気の乾球温度及び相対湿度を計測する。

【0029】

前記温湿度制御装置２５０には、温湿度設定データ２６０が予め保存されており、温湿度演算部２６２と、温湿度制御部２６４が設けられている。温湿度演算部２６２は、前記温湿度設定データ２６０や前記温湿度検出器２５２，２５４，２５６の検出結果に基づいて制御データを演算し、この演算結果に基づいて、前記温湿度制御部２６４により外調機２２０の動作が制御されるようになっている。これらは、例えばコンピュータシステムのデータ及びプログラムとして実現される。

【0030】

温湿度制御装置２５０では、居室２１０に対する外調機２２０からの給気温湿度が、例えば以下のように設定され、温湿度設定データ２６０として保存される。
ａ，冷房時：温度１９～２８℃，湿度７０％以下
ｂ，暖房時：温度１８～２４℃，湿度４０％以上
といった具合である。そして、温湿度制御装置２５０では、上記制御範囲内において目標となる給気温湿度が更に設定される。例えば、
ａ，冷房時目標温湿度：温度２５℃，湿度７０％
ｂ，暖房時目標温湿度：温度１８℃，湿度４０％
といった具合である。これら給気温湿度の目標値が決まると、空気線図から比エンタルピーが決定される。

【0031】

図６には、冷房時における制御範囲設定の様子が示されている。
ａ，上述したように、居室２１０に対する外調機２２０からの給気温度が、冷房時は１９～２８℃の設定となっているので、空気線図の横軸の「温度１９～２８℃」によって、温度の制御範囲が決まる。
ｂ，前記目標温湿度：温度２５℃，湿度７０％から、目標比エンタルピーが５４．１kJ/kgとなる。
ｃ，目標比エンタルピー５４．１kJ/kgのグラフと前記温度１９℃の交点から絶対湿度は０．０１４kg/kgとなり、前記温度２８℃の交点から絶対湿度は０．０１０２kg/kgとなる。本実施例では、外調機２２０から居室２１０に供給される給気の比エンタルピーが上記目標値となるように、温湿度制御装置２５０による外調機２２０の制御が行われる。

【0032】

なお、図６において、
ａ，領域Ｒ６Ａ：温度２５～２８℃，湿度７０％以下の室内温湿度領域，
ｂ，領域Ｒ６Ｂ：真夏における晴天の日の外気の温湿度で多くみられる領域，
ｃ，領域Ｒ６Ｃ：外調機２２０で除湿を行って、居室２１０に供給する給気温度を露点温度以下とする領域，
をそれぞれ示す（東京の場合）。

【0033】

以上のように、冷房時は、
(1)温度１９～２８℃
(2)比エンタルピー５４．１kJ/kg
(3)湿度４３～１００％（絶対湿度０．０１０２～０．０１３８kg/kg）
となるように、温湿度制御装置２５０で制御データの演算が行われ、この演算結果に基づいて、比エンタルピーが目標値となるように外調機２２０の制御が行われる。
なお、上述した図２と図６を比較すると、冷房時目標温湿度は、温度２５℃，湿度７０％で同じであるが、室内の場合、座標上の比エンタルピーが給気温度の場合は、除湿のため、絶対湿度線上の露点温度が比エンタルピー決定時の基準となる。

【0034】

図７には、暖房時における制御範囲設定の様子が示されており、
ａ，上述したように、居室２１０に対する外調機２２０からの給気温度が、暖房時は温度１８～２４℃の設定となっているので、空気線図の横軸の「温度１８～２４℃」によって、温度の制御範囲が決まる。
ｂ，前記基準室内温湿度：温度１８℃，湿度４０％から、比エンタルピーが３１．１kJ/kgとなる。
ｃ，比エンタルピー３１．１kJ/kgのグラフと前記温度１８℃の交点から絶対湿度は０．００５４kg/kgとなり、前記温度２４℃の交点から絶対湿度は０．００３kg/kg（相対湿度１６％）となる。本実施例では、外調機２２０から居室２１０に供給される給気の比エンタルピーが上記値となるように、温湿度制御装置２５０による外調機２２０の制御が行われる。

【0035】

なお、図７において、
ａ，領域Ｒ７Ａ：温度１８～２２℃，湿度４０％以下の室内温湿度領域，
ｂ，領域Ｒ７Ｂ：冬期における雨天の日の外気の温湿度領域，
ｃ，領域Ｒ７Ｃ：外調機２２０から居室２１０に対する給気温度を下げられる領域，
ｄ，領域Ｒ７Ｄ：湿度が低く加湿が必要な領域であり、給気温度の上昇によって加湿効率が向上する領域，
をそれぞれ示す。

【0036】

以上のように、暖房時は、
(1)温度１８～２４℃
(2)比エンタルピー３１．１kJ/kg
(3)湿度１６～４０％（絶対湿度０．００３～０．００５４kg/kg）
となるように、温湿度制御装置２５０で制御データの演算が行われ、この演算結果に基づいて、比エンタルピーが目標値となるように外調機２２０の制御が行われる。

【0037】

次に、本実施例の全体の動作を説明すると、図４に示した動作モードの選択や居室内の利用者による目標値の設定は上述した実施例１と同様であり、自動運転モードが選択されたときは、以下の動作が行われる。すなわち、冷房時は、
ａ，外調機２２０では、温湿度制御装置２５０による演算結果に基づいて、比エンタルピーが一定の空気が居室２１０に供給される。冷房時の図６の例では比エンタルピー５４．１kJ/kg，暖房時の図７の例では比エンタルピー３１．１kJ/kgである。
ｂ，室内機２８０では、室内制御部２８２による演算結果に基づいて、比エンタルピーが一定となるように居室２１０の空調が行われる。冷房時の図２の例では比エンタルピー６０．６kJ/kg，暖房時の図３の例では比エンタルピー３１．１kJ/kgである。

【0038】

以上のように、本実施例によれば、室内機２８０及び外調機２２０のいずれにおいても、比エンタルピーが目標値一定となるように制御され、空気が持っている熱量を変更しないように空調運転が行われる。また、外調機２２０と室内機２８０の全体を見ても、
ａ，冷房時は、比エンタルピーが、給気５４．１kJ/kg → 室内 ６０．６kJ/kg
ｂ，暖房時は、比エンタルピーが、給気３１．１kJ/kg → 室内 ３１．１kJ/kg
となり、除湿，加湿を必用としない状態において空気の比エンタルピーはほとんど変化せず、この点からも、余分なエネルギーの消費が低減される。

【実施例3】

【0039】

次に、図８ならびに実施例２で使用した図６，７を参照して、本発明の実施例３について説明する。図８は、本実施例の空調システム３００の主要構成を示しており、外調機３１０に全熱交換器３５０を設けた構成となっている。同図において、外調機３１０は、下段が給気側３１２，上段が排気側３１４となっている。給気側３１２には、全熱交換器３５０の吸込側３５２，直膨コイル（冷温水コイル）３２４，加湿器３２６，給気ファン３２８が設けられている。一方、外調機３１０の排気側３１４には、排気ファン３３８，全熱交換器３５０の排出側３５４が設けられている。

【0040】

外調機３１０と居室４００とは、給気ファン３２８側が給気口４１０に給気ダクト４１２によって接続されており、排気ファン３３８側が排気口４２０が排気ダクト４２２によって接続されている。一方、外調機３１０と外気との間は、全熱交換器３５０の吸込側３５２が吸込口３２０に吸込ダクト３２２によって接続されており、全熱交換器３５０の排出側３５４が排出口３３０に排出ダクト３３２によって接続されている。

【0041】

すなわち、外気は吸込口３２０から外調機３１０側に吸い込まれ、全熱交換器３５０による熱交換が行われた後、直膨コイル３２４及び加湿器３２６による温湿度制御が行われ、給気ファン３２８によって給気口４１０から居室４００内に供給される。一方、居室４００内で空調に寄与した空気は、排気口４２０から外調機３１０側に排気ファン３３８によって排気され、全熱交換器３５０による熱交換が行われた後、排出口３３０から外気に排出される。このような仕組みは公知である。

【0042】

ところで、本実施例では、外調機３１０の温湿度制御を行う温湿度制御装置４５０が設けられており、乾球温度及び相対湿度を計測するための温湿度検出器３６０，３６２，３６４，３６６，３６８が設けられている。これらのうち、温湿度検出器３６０，３６４，３６６，３６８は、いずれもダクト挿入型のもので、ダクト内の乾球温度及び相対湿度を計測する。温湿度検出器３６２は、全熱交換器３５０の吸込側３５２の出口側に設けられており、全熱交換器３５０の吸込出口における乾球温度及び相対湿度を計測する。

【0043】

前記温湿度制御装置４５０には、温湿度設定データ４６０が予め保存されており、温湿度演算部４６２と、温湿度制御部４６４が設けられている。温湿度演算部４６２は、前記温湿度設定データ４６０や前記温湿度検出器３６０～３６８の検出結果に基づいて制御データを演算し、この演算結果に基づいて、前記温湿度制御部４６４により外調機３１０の動作が制御されるようになっている。

【0044】

本実施例では、給気口４１０への温湿度検出器３６４において、例えば、
ａ，冷房時目標温湿度：温度１９～２８℃，湿度７０％以下
ｂ，暖房時目標温湿度：温度１８～２４℃，湿度４０％以上
といった具合に設定され、これら目標値に基づいて、上述した図６，図７に示すように、空気線図から比エンタルピーが決定される。

【0045】

例えば、図６の冷房時においては、
(1)温度１９～２８℃
(2)比エンタルピー５４．１kJ/kg
(3)湿度４３～７０％（絶対湿度０．０１０２～０．０１３８kg/kg）
となるように、温湿度制御装置４５０で演算が行われ、この演算結果に基づいて、比エンタルピーが設定値となるように外調機３１０の制御が行われる。図６の領域Ｒ６Ａは、除湿を行う領域である。

【0046】

一方、図７の暖房時においては、
(1)温度１８～２４℃
(2)比エンタルピー３１．１kJ/kg
(3)湿度１４．８～４０％（絶対湿度０．００２７～０．００５１kg/kg）
となるように、温湿度制御装置４５０で演算が行われ、この演算結果に基づいて、比エンタルピーが目標値となるように外調機３１０の制御が行われる。同図の領域Ｒ７Ａは直膨コイル３２４の入口の温湿度領域である。

【0047】

なお、前記説明では、全熱交換器３５０の吸込側３５２の出口ないし直膨コイル３２４の入り口側において、目標となる温湿度を設定し、これら目標値に基づいて空気線図から目標となる比エンタルピーを決定したが、例えば、居室４００に対する給気の温湿度の目標値を設定し、これら目標値に基づいて比エンタルピーを決定するようにしてもよい。

【0048】

以上のように、本実施例では、全熱交換器３５０を備えており、直膨コイル３２４の入口側もしくは居室４００における給気側のいずれかで温湿度を検出し、その検出結果に基づいて、居室に対する給気が比エンタルピーの設定値となるように制御される。冷暖房により調整される比エンタルピーが一定となることから、本実施例によっても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。

【実施例4】

【0049】

次に、図９を参照しながら、本発明の実施例４について説明する。本実施例は、冷暖房の負荷状況に応じて空調機の起動時間ないし停止時間を調整することで、更なる省エネ化を図ったものである。なお、空調機の最適起動・停止の基本的な考え方については、例えば、財団法人省エネルギーセンター「平成１９年度業務用ビルの省エネルギー対策推進事業，新版 省エネチューニングマニュアル」P91～P95（平成20年3月発行）に詳述されている。

【0050】

本実施例では、同図(A)に示すように、上述した実施例１の温湿度制御装置１５０に、最適起動・停止制御部５００が追加して設けられる。この最適起動・停止制御部５００は、予め設定されたスケジュールによる起動・停止時刻を、居室内の比エンタルピーを参照して前倒し起動ないし前倒し停止する。この動作も、コンピュータのプログラムとして実行される。

【0051】

まず、同図(B)を参照して起動時から説明すると、
ａ，最初は、予め設定されたスケジュールに基づく起動時刻に室温が目標温度に到達するように空調機を前倒し運転し、過去の室内の比エンタルピーを演算によって得る。
ｂ，次に、前記演算により得られた過去の室内の比エンタルピーが、居室の利用開始時に許容可能な比エンタルピーに達するまでの運転時間を学習する（ステップＳ１０）。
ｃ，次に、当日の前倒し運転許可時刻以前の室内の比エンタルピーから前倒しに必要な運転時間を算出して、運転開始時刻を決定する（ステップＳ１２）。
ｄ，次に、前記ｃで決定した運転開始時刻と、前記スケジュールの前倒し起動時刻と比較し、より短い前倒し時刻を採用する（ステップＳ１４）。
ｅ，次に、採用した前倒し時刻になったら、前倒し起動運転を開始する（ステップＳ１６）。
ｆ，その後は、上述した目標となる比エンタルピー一定の運転を行う。

【0052】

次に、同図(C)を参照して停止時を説明すると、
a,最初は、予め設定されたスケジュールに基づく停止時刻に停止するように空調機を前倒し停止し、過去の室内の比エンタルピーを演算によって得る。
ｂ，次に、前記演算により得られた過去の室内の比エンタルピーが、居室の運転停止時に許容可能な比エンタルピーに達するまでの運転時間を学習する（ステップＳ２０）。
ｃ，次に、当日の前倒し停止予定時刻以前の室内の比エンタルピーから、前倒し可能な停止時間を算出して、運転停止時刻を決定する（ステップＳ２２）。
ｄ，次に、前記(3)で決定した運転停止時刻と、前記スケジュールの前倒し停止時刻とを比較し、より短い前倒し停止時刻を採用する（ステップＳ２４）。
ｅ，次に、採用した前倒し停止時刻になったら、前倒し停止運転を開始する（ステップＳ２６）。

【0053】

これらにより、最適起動・停止における前倒し運転の可能な時間の制限を行うことができる。最適起動・停止の前倒し運転中は、空調機１２０の利用状況に応じて、加湿の禁止を行ったり、外気冷房が無効な場合は外気導入を行わずに全還気による空調運転を行うといったことが可能となる。このような最適起動・停止の制御は、上述した他の実施例にも、同様に適用してよい。

【0054】

＜他の実施例＞ なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)ビル空調としては、セントラル空調方式，個別空調方式など各種の方式があるが、いずれに対しても本発明は適用可能である。また、一般家庭用の空調装置にも適用可能である。
(2)前記実施例に示した空調システムの構成は一例であり、公知の各種の構成としてよい。
(3)前記実施例で示した温度・湿度などの数値も一例であり、実際の動作において状況に応じた設定としてよい。
(4)前記実施例では、乾球温度と相対湿度で説明したが、空気線図の縦軸の絶対湿度で考えることもできる。

【0055】

(5)空調開始時において、夏期は設定温度の上限値で、冬期は下限値で、それぞれ運転を開始し、所定の設定時間経過後に、上述した比エンタルピーが設定値となる制御を開始するようにしてもよい。例えば、図６の冷房時の例では、温度制御範囲が１９～２８℃となっているが、運転開始時における外気温が例えば３１℃であるとすると、
ａ，まず、運転開始から一定時間（インターバル時間）は、居室４００への給気温度が２８℃となるまで外調機３１０の運転を行い、
ｂ，その後、比エンタルピーが目標値となるように、外調機３１０の運転制御を行う。
といった具合である。このとき、温度の上下限設定値とインターバル時間は、運転結果に応じて適宜調整する。暖房の場合についても同様である。温度に対する感覚には個人差があり、空調中の暑い寒いといった要求に対し温度設定を変更する手法として２通りの手法がある。一つは比エンタルピーの目標値を上下させることで温度設定を変化させ空気の熱量を変化させる手法であり、もう一つは温度の上下限設定値を同じ値とすることで希望する温度設定値に固定して空調を行う手法である。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明によれば、制御対象となる空気の温湿度の目標値を、冷房時・暖房時においてそれぞれ定めた設定範囲で比エンタルピーを求め、これが設定値となるように居室内の空調制御を行うこととしたので、居室内の温度及び湿度を最小限のエネルギーで良好に設定範囲内に制御して省エネルギー化を図ることができ、ビルや工場、一般家庭における空調に好適である。

【符号の説明】

【0057】

１００：空調システム
１１０：居室
１１２：給気口
１１４：還気口
１２０：空調機
１２２：ファン
１２４：吸入口
１３０：給気ダクト
１３２：還気ダクト
１３４：排気口
１３６：外気導入口
１５０：温湿度制御装置
１５２，１５４，１５６：温湿度検出器
１６０：温湿度設定データ
１６２：温湿度演算部
１６４：温湿度制御部
２００：空調システム
２１０：居室
２１２：給気口
２１４：ファン
２１６：排気ダクト
２２０：外調機
２２２：ファン
２３０：給気ダクト
２３４：排気口
２３６：外気導入口
２５０：温湿度制御装置
２５２，２５４，２５６：温湿度検出器
２６０：温湿度設定データ
２６２：温湿度演算部
２６４：温湿度制御部
２８０：室内機
２８２：室内制御部
２８４：室内設置型温湿度検出器
３００：空調システム
３１０：外調機
３１２：給気側
３１４：排気側
３２０：吸込口
３２２：吸込ダクト
３２４：直膨コイル
３２６：加湿器
３２８：給気ファン
３３０：排出口
３３２：排出ダクト
３３８：排気ファン
３５０：全熱交換器
３５２：吸込側
３５４：排出側
３６０，３６２，３６４，３６６，３６８：温湿度検出器
４００：居室
４１０：給気口
４１２：給気ダクト
４２０：排気口
４２２：排気ダクト
４５０：温湿度制御装置
４６０：温湿度設定データ
４６２：温湿度演算部
４６４：温湿度制御部
５００：最適起動・停止制御部

【要約】

【課題】 空調対象の居室内の温度及び湿度を、最小限のエネルギーで良好に設定範囲内に制御することで、SDGs，カーボンニュートラル，グリーンイノベーションに貢献できる空調装置を提供する。
【解決手段】 居室１１０内の温湿度が温湿度検出器１５２で測定され、これが温湿度制御装置１５０に入力される。温湿度制御装置１５０は、室内の温湿度の値から、予め定めた制御範囲であって、比エンタルピーが設定値となるように、温湿度の制御データを演算し、空調機１２０に出力する。これにより、空調機１２０は、入力された制御データに基づいて給気ダクト１３０から居室１１０に供給する空気の温湿度を調整する。比エンタルピーは、室内の空気が持っている熱量であると考えることができ、これが一定となるように空調運転が行われることになる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】