JP2005049059A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ドレンパイプなどのドレン配管を少なくすることができ、且つ外気導入を行う場合でも、顕熱冷房ユニットの配置の自由度が高い空気調和システムを提供する。
【解決手段】 空気調和システム１０ａは、室内ユニット１１、外気供給ユニット１２、室外ユニット１５を備えている。室内ユニット１１は、吸込み空気温度・相対湿度検知部２１および制御部２２を備え、吸込み空気温度・相対湿度検知部２１の検知結果に基づいて、室内空間の絶対湿度を算出する。外気供給ユニット１２は、吹出し空気温度・相対湿度検知部３１および制御部３８を備え、吹出し空気温度・相対湿度検知部３１の検知結果に基づいて、室内空間に供給される外気の絶対湿度を算出する。目標蒸発温度演算部４６は、各制御部２２・３８において算出された絶対湿度に基づいて、外気供給ユニット１２において、現在の室内空間の空気に対する適切な潜熱処理を行うための冷媒の目標蒸発温度を演算する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気調和システム、特に顕熱冷房を行う顕熱冷房ユニットを含む空気調和システムに関する。

近年、ビルなどの建物に設置されている空気調和システムにおいては、各フロアーの各室の天井に適当な間隔で室内ユニットが配置されていることが多くなっている。これらの室内ユニットは、室外ユニットなどから供給される熱源（冷媒など）と室内空気との間で熱交換を行い、例えば冷房時には、熱交換後の冷たくなった空気を室内空間へと吹き出している。

このような従来の空気調和システムの室内ユニットにおいては、冷房時に熱源が室内空気の露点温度以下となっていると、室内ユニットの熱交換器において室内空気に含まれる湿気が結露してしまう。このため、この結露した水（以下、ドレン水という。）を外部に排出するために、室内ユニットが設置されているビルの天井裏にドレンパイプが敷設され、室内ユニットにおいて発生するドレン水を外部へ排出している。

このようなドレンパイプの敷設に伴う設計や工事を省力化する目的で、特許文献１に係る発明が提案されている。ここでは、室内に、除湿可能な室内ユニットとともに、顕熱冷房室内ユニットを設置している。そして、除湿可能な室内ユニットだけにドレンパイプを敷設し、天井に設置された顕熱冷房室内ユニットでは、冷媒温度が露点温度よりも高くなるようにして基本的にドレン水が発生しないようにすることで、ドレンパイプの設置を不要にしている。
特開平６−１０１８９４号公報

しかしながら、上記従来の空気調和システムは、以下のような問題点を有している。
すなわち、ビルなどの建物においては、一般的に、汚染された屋内の空気を外部へ排出し、汚染されていない空気を外部から取り入れる目的で換気が行われる。このため、冷房などの空気調和を行っているビル内の空間（室）にも外気が導入されてくる。この外気は、冷房が必要な夏期などにおいては通常、室内空気よりも多くの湿気を含んでいる。つまり、冷房時において、外気の絶対湿度は、室内空気の絶対湿度よりも高くなっていることが多い。そして、冷房時における潜熱負荷（除湿量）の大きさは、換気による室内空間への外気導入量に依存する。

しかし、上記の特許文献１にある空気調和システムでは、空間内で発生する潜熱に対する考慮はされているものの、湿気（水蒸気）を多く含む外気に対する考慮がされているとは言い難い。よって、湿気を多く含む外気が室内に導入されてきた場合には、その湿気による潜熱負荷を除湿可能な室内ユニットで処理することになるため、除湿可能な室内ユニットは、最大換気量に対応した高い処理能力が要求される。さらに、通常、顕熱冷房は吸い込み空気の露点温度以上に冷媒等の熱源の温度を調整して行われるが、比較的大きな潜熱負荷を持つ室内空間への導入外気があまり除湿されずに顕熱冷房室内ユニットに吸い込まれた場合には、露点温度が上昇して冷房能力（顕熱冷房能力）が低下してしまう。このような冷房能力の低下を軽減するためには、外気の導入位置を考慮して、できる限り外気の影響を受けにくい場所へ顕熱冷房室内ユニットを配置しなければならない。したがって、特許文献１の空気調和システムでは、外気導入位置によって顕熱冷房室内ユニットの設置位置が制限されてしまう。

本発明の課題は、ドレンパイプなどのドレン配管を少なくすることができ、且つ外気導入を行う場合でも顕熱冷房ユニットの配置の自由度が高い空気調和システムを提供することにある。

請求項１に係る空気調和システムは、所定の空間を冷房するための空気調和システムであって、顕熱冷房ユニットと、外気供給ユニットとを備えている。顕熱冷房ユニットは、冷熱源を空間内にある空間内空気の露点温度以上になるように制御して、空間を顕熱冷房する。外気供給ユニットは、空間に外気を供給するユニットであり、空間に供給する外気の絶対湿度を小さくして外気の潜熱負荷を低減する。

ここでは、顕熱冷房ユニットが顕熱冷房を行う対象である所定の空間に対して、外気供給ユニットが外気の供給を行う。この外気供給ユニットは、単に空間に対して外気を供給するのではなく、絶対湿度を小さくし、潜熱負荷の低減した状態の外気を空間に対して供給する。したがって、空間に供給される外気は比較的湿気（水蒸気）を含んでいないものとなっている。よって、この外気がたとえ直接的に空間内空気として顕熱冷房ユニットに吸い込まれたと仮定した場合でも、その空気の露点温度はあまり高くなく、冷熱源が露点温度以上になるように制御する顕熱冷房ユニットがその能力を制限されてしまうことが少ない。すなわち、空間内において、たとえ外気の影響が大きい場所に顕熱冷房ユニットを配置したとしても、その外気は潜熱処理が施された状態で流入してくるため、顕熱冷房ユニットは外気の潜熱に起因する悪影響を受けにくい。つまり、本請求項の空気調和システムは、顕熱冷房ユニットの配置の自由度が高くなっていると言える。

一方、ドレン配管については、潜熱処理を行う外気供給ユニットに対して必要に応じて設置しなければならないとしても、湿度を下げられた外気が室内に供給されるため、顕熱冷房ユニットには原則としてドレン配管が不要となる。よって、本請求項の空気調和システムではドレン配管を従来よりも少なくすることができる。
なお、外気供給ユニットによる外気の潜熱負荷の低減度合いが所定の空間に対して十分でない場合にも、その空間に顕熱冷房ユニットに加えて除湿能力のある潜熱冷房ユニットを設置することによって、その空間における顕熱冷房ユニットに対応するドレン配管を不要にできる。この場合にも、空間に供給される外気の潜熱負荷がある程度低減されているため、特許文献１の空気調和システムと較べて、顕熱冷房ユニットの配置の自由度を高めることができる。

請求項２に係る空気調和システムは、請求項１に記載の空気調和システムであって、外気供給ユニットは、空間に供給する外気の絶対湿度を、空間内空気の絶対湿度よりも小さくする。
ここでは、その空間の空気（空間内空気）よりも絶対湿度の小さい外気が空間に供給される。このため、外気供給ユニットが外気を供給すると、それによって空間内の潜熱も低減される。したがって、冷房時において空間内の潜熱を処理する潜熱冷房ユニットを空間内に別途設けなくても、外気供給ユニットの持つ能力を用いて、空間内の潜熱を低減することができる。これにより、空間内に顕熱冷房ユニットしか設けられていない場合でも、その空間内空気よりも絶対湿度の小さい外気が供給されてくるため、空間内の潜熱を低く維持することができる。このように、潜熱については外気供給ユニットが処理し、顕熱については空間内に設置された顕熱冷房ユニットが処理することで、空気調整の対象となる空間において、換気を行いながら常に快適な空調環境を確保できる。

さらに、以上のように、空間内に潜熱処理用の潜熱冷房ユニットを別個に設けなくても、空間内の潜熱が処理されて快適な空調環境を確保できるため、ドレン配管も必要に応じて外気供給ユニットだけに設置する、あるいはドレン配管の必要のない外気供給ユニットを採用する場合にはドレン配管を全く設置しない空気調和システムも実現可能となる。これにより、ビル等に空気調和システムを設置するときのドレン配管を天井裏等に設置するために必要な工事費等を大幅に削減できるため、結果として、低コストの空気調和システムを提供することができる。

請求項３に係る空気調和システムは、請求項２に記載の空気調和システムであって、空間内空気センサと、空間絶対湿度演算部と、外気センサと、外気絶対湿度演算部とを備えている。空間内空気センサは、空間内空気の温度および相対湿度を検知する。空間絶対湿度演算部は、空間内空気の温度および相対湿度から、空間内空気の絶対湿度を演算する。外気センサは、空間に供給する外気の温度および相対湿度を検知する。外気絶対湿度演算部は、空間に供給する外気の温度および相対湿度から、空間に供給する外気の絶対湿度を演算する。

ここでは、空間内空気センサの検知結果に基づいて空間絶対湿度演算部で空間内空気の絶対湿度、および外気センサの検知結果に基づいて外気絶対湿度演算部で空間へ供給する外気の絶対湿度を精度よく求める。このため、空間内空気の絶対湿度よりも低い外気を空間内の供給するためには、取り込んだ外気の絶対湿度をどれだけ下げればよいかを認識できる。よって、所望の絶対湿度以下になるように潜熱処理を行って、常に室内空気の絶対湿度よりも低い外気を室内に供給できるため、外気の絶対湿度を顕熱冷房ユニットに誤って空間内空気よりも絶対湿度の高い外気が吸い込まれて顕熱冷房ユニットの冷房能力が低下してしまうといった不具合の発生を抑制できる。

請求項４に係る空気調和システムは、請求項１から３のいずれかに記載の空気調和システムであって、外気供給ユニットは、空間に供給する外気を露点温度以下に冷却して、凝縮した水分を除去する。
ここでは、外気供給ユニットで外気に含まれる湿気の一部を除去して外気の潜熱負荷を低減する際において、同時に空間に供給する外気が冷却されることになる。したがって、潜熱とともに顕熱についても処理されて温湿度が低くなった外気を室内に供給できるため、空間内に設置された顕熱冷房ユニットにかかる負荷を小さくすることができる。

請求項５に係る空気調和システムは、請求項１から３のいずれかに記載の空気調和システムであって、外気供給ユニットは、吸着剤を利用して、空間に供給する外気の除湿を行う。
ここでは、例えば、ハニカムロータに含浸させたシリカゲル等の固体吸着剤により外気中の水分を追出して除湿を行う、あるいは、塩化リチウムなど吸湿性液体（液体吸着剤）を外気と接触させることにより除湿を行う。前者の方法を用いた場合には、吸着剤に吸着させた外気中の湿気を加熱して空間外へ放出することで、室内ユニット１１だけでなく外気供給ユニットからもドレン配管をなくして、ドレンレスの空気調和システムを実現できる。

請求項１に記載の空気調和システムでは、湿度の高い外気の供給による顕熱冷房ユニットの処理能力の低下を防止できる。さらに、外気供給位置に関わらず、顕熱冷房ユニットを自由に配置することができる。
請求項２に記載の空気調和システムでは、外気供給ユニットにおいて外気の供給とともに空間内の潜熱処理が同時に行われるため、空間内に顕熱冷房ユニットしかない簡易な構成の空気調和システムで、快適な空調環境を確保できる。さらに、空間内の顕熱冷房ユニットからドレン水を排出する必要がなくなるため、例えば、顕熱冷房ユニットが天井に配置されている場合には、天井裏にドレン配管を設けるドレン配管設置工事を不要にできる。よって、ビル等に空気調和システムを設置する際の設備工事費用を大幅に削減できる。

請求項３に記載の空気調和システムでは、外気供給ユニットが、現在の空間内の空気に対して最適な絶対湿度の外気を空間内に供給することができる。よって、空間内空気のよりも絶対湿度が高い外気が顕熱冷房ユニットに吸い込まれて、顕熱冷房能力が低下することを防止できる。
請求項４に記載の空気調和システムでは、空間内に供給される外気は、湿度とともに温度も低下させた状態で供給されるため、外気の顕熱も低くなる。よって、顕熱冷房ユニットにかかる負荷を小さくすることができる。

請求項５に記載の空気調和システムでは、外気供給ユニットにおいて吸着剤を用いて外気中の湿度を放出するため、外気供給ユニットからドレン配管をなくして、いわゆるドレンレスの空気調和システムを実現できる。

〈空気調和システムの全体構成〉
本発明に係る一実施形態を示す空気調和システム１０を図１に示す。
本実施形態の空気調和システム１０は、ビル等の屋内の空調制御を行うために設置された空気調和システムであって、図１に示すように、室内ユニット（顕熱冷房ユニット）１１、外気供給ユニット１２、給水配管１３、ドレン配管１４および後述する室外ユニット１５（図２参照）を備えている。

なお、本実施形態では、２台の室内ユニット１１、１台の外気供給ユニット１２を備えた空気調和システム１０について説明するが、後述する室外ユニット１５の台数を含め、各ユニット１１，１２，１５の台数については本実施形態であげた例に限定されるものではない。
室内ユニット１１は、ビル等の室内空間Ｓの天井裏に設置されており、後述する室外ユニット１５などから供給される冷媒と室内空気との間で熱交換を行わせて、顕熱負荷を処理する。これにより、例えば、冷房時には吸い込んだ室内空間Ｓの空気の温度を低下させて室内空間Ｓへと送り出すことで、室内空間Ｓにおける空気の温度を下げることができる。

外気供給ユニット１２は、ビルの機械室等に設置されており、室内空間Ｓに外気を供給することで室内空間Ｓの換気を行うとともに、外気に対する潜熱処理を行う。後述するように、室内空間Ｓに供給する外気の絶対湿度を室内空間Ｓの空気の絶対湿度よりも低くするため、外気供給ユニット１２は、結果的に、室内空間Ｓの潜熱の処理をも行うことになる。

ここで、顕熱とは、物質の温度上昇（または下降）量とその物質の熱容量（単位重量当たり、１℃温度変化させるのに必要な熱量）との積で求められる熱であって、物体の温度を上昇させるために使われる熱をいう。顕熱負荷とは、冷暖房負荷のうち顕熱によるもので、顕熱の出入りによる温度の上下動という。日射や外気との温度差、室内に設置されたＯＡ機器等がその発生源となる。一方、潜熱とは、物質が、固体から液体または液体から固体に、或いは液体から気体または気体から液体に相（そう）が変化する際に必要な熱をいう。潜熱負荷とは、冷暖房負荷のうち潜熱によるもので、水蒸気量の出入りによる増減をいう。人体や取り入れ外気、隙間風等に含まれる水蒸気が潜熱負荷の発生源となる。

給水配管１３は、外気供給ユニット１２内に設けられた図示しない加湿エレメントに接続されており、暖房運転時には必要に応じて加湿エレメントに水分を供給する。
ドレン配管１４は、外気供給ユニット１２における潜熱処理（外気除湿）によって発生したドレン水を室外へ排出する。
〈室内ユニットの構成〉
室内ユニット１１は、室内空間Ｓの顕熱冷房を行う顕熱冷房ユニットとして機能し、図２に示す空気調和システム１０ａにおいては、吸い込み空気温度・相対湿度検知部（空間内空気センサ）２１、制御部（空間絶対湿度演算部）２２、蒸発圧力制御弁２３、蒸発温度検知部２４、出口温度検知部２５、電子膨張弁２６、室内ファン２７および熱交換器２８を備えている。

吸込み空気温度・相対湿度検知部２１は、室内ユニット１１内へ吸い込んだ室内空間Ｓの空気の温度および相対湿度を検知する。
制御部２２は、室内ユニット１１を構成する各部の動作を制御して室内空間Ｓの空気の温度調整を行う。さらに、制御部２２は、吸込み空気温度・相対湿度検知部２１における検知結果に基づいて室内空間の空気の露点温度を算出するとともに、室内空間の空気の絶対湿度を算出する。

蒸発圧力制御弁２３は、熱交換器２８から室外ユニット１５へ送り出される冷媒配管に設けられており、制御部２２における演算結果に基づいて、熱交換器２８から室外ユニット１５へ送り出される冷媒の蒸発圧力を調整する。
蒸発温度検知部２４は、熱交換器２８と電子膨張弁２６との間に設けられており、冷媒の蒸発温度を検知する。

出口温度検知部２５は、熱交換器２８と蒸発圧力制御弁２３との間の冷媒配管に設けられており、熱交換器２８通過後の冷媒の温度を検知する。
電子膨張弁２６は、制御部２２からの指示に基づいて開度を調整して、室外ユニット１５から熱交換器２８へ送られる冷媒の圧力を減圧する。
室内ファン２７は、室内空間Ｓの空気を室内ユニット１１内に取り込んで、その空気を熱交換器２８へ送り込むとともに、熱交換された空気を再び室内空間Ｓへと送り出す。

熱交換器２８は、電子膨張弁２６において減圧された冷媒と室内ファン２７から送り込まれた空気との間で熱交換を行わせる。
〈室内ユニットの動作〉
ここで、本実施形態の空気調和システム１０における室内ユニット１１の冷房運転時の動作について説明する。

室内ユニット１１においては、室外ユニット１５から送られてくる冷媒が、電子膨張弁２６によって減圧されて熱交換器２８へ送られる。そして、熱交換器２８において、冷媒と室内ファン２７によって送り込まれる室内空気との間で熱交換が行われることで、室内空気の顕熱冷房が行われる。冷媒は、熱交換により蒸発した後、蒸発圧力制御弁２３を介して室外ユニット１５へと送り返される。

空気調和システム１０では、このような顕熱冷房において、制御部２２が、吸込み空気温度・相対湿度検知部２１における検知結果に基づいて室内空間Ｓの空気の露点温度を算出する。そして、制御部２２は、算出された露点温度と蒸発温度検知部２４および出口温度検知部２５における検知結果とに基づいて、電子膨張弁２６の開度を調整したり室外ユニット１５に圧縮機４５の容量制御に関する信号を送ったりする。具体的には、室内空間Ｓの空気の露点温度よりも熱交換器２８内の冷媒の温度のほうが低くなることがないようにして、熱交換器２８の表面に結露が生じてドレン水が発生してしまうことを防止する。

本実施形態ではさらに、制御部２２が、吸込み空気温度・相対湿度検知部２１における検知結果に基づいて室内空間Ｓの空気の絶対湿度を算出し、室外ユニット１５内の目標蒸発温度演算部４６へ送信する。
〈外気供給ユニットの構成〉
外気供給ユニット１２は、外気処理エアコンとして機能し、図２に示すように、吹出し空気温度・相対湿度検知部（外気センサ）３１、蒸発温度検知部３２、出口温度検知部３３、電子膨張弁３４、ドレンパン３５、外気供給ファン３６、熱交換器３７および制御部（外気絶対湿度演算部）３８を備えている。

吹出し空気温度・相対湿度検知部３１は、外気供給ユニット１２の送風出口付近に設置されており、室内空間Ｓへ供給される外気の温度と相対湿度とを検知する。
蒸発温度検知部３２は、室外ユニット１５から送られてくる冷媒の蒸発温度を検知する。
出口温度検知部３３は、熱交換器３７において外気と冷媒との間で熱交換が行われた後の冷媒温度を検知する。

電子膨張弁３４は、制御部３８からの指示に基づいて開度を調整して、室外ユニット１５から熱交換器３７に供給される冷媒の圧力を減圧する。
ドレンパン３５は、外気供給ユニット１２の熱交換器３７における外気と冷媒との間で行われた熱交換により発生したドレン水を集めて、屋外へ排出する。
外気供給ファン３６は、外気供給ユニット１２内に外気を取り込むとともに、熱交換器３７において冷媒との間で熱交換された外気を室内空間Ｓへ供給する。

熱交換器３７は、外気供給ファン３６によって外気供給ユニット１２内に取り込まれた外気と熱交換器３７に流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。
制御部３８は、吹出し空気温度・相対湿度検知部３１において検知された外気の温度および湿度に基づいて、室内空間Ｓへ供給される外気の絶対湿度を算出する。そして、制御部３８は、蒸発温度検知部３２および出口温度検知部３３における検知結果に基づいて電子膨張弁３４を制御したり室外ユニット１５に圧縮機４５の容量制御に関する信号を送ったりして、熱交換器３７において外気と冷媒との間で行われる熱交換量を制御する。さらに、本実施形態の空気調和システム１０では、制御部３８は、室外ユニット１５の目標蒸発温度演算部４６から受信した演算結果に基づいて、吹出し空気温度・相対湿度検知部３１において検知される外気の絶対湿度が室内空間Ｓの空気の絶対湿度よりも低くなるように制御を行う。

〈外気供給ユニットの動作〉
ここで、本実施形態の空気調和システム１０における冷房時の外気供給ユニット１２の動作について説明する。
外気供給ユニット１２では、外気供給ファン３６が外気供給ユニット１２内に外気を取り込むとともに、熱交換器３７が取り込まれた外気と室外ユニット１５から送られる冷媒との間で熱交換を行わせて、熱交換された外気が室内空間Ｓへと供給される。このとき、外気と冷媒との間の熱交換によって冷やされた外気から結露によりドレン水が発生して熱交換器３７等に付着するが、このドレン水はドレンパン３５に集められて外部へ排出される。

熱交換は、吹出し空気温度・相対湿度検知部３１、蒸発温度検知部３２および出口温度検知部３３における検知結果、本実施形態ではさらに目標蒸発温度演算部４６からの受信信号に基づいて、制御部３８によって制御される。具体的には、後段にて詳述する室外ユニット１５（目標蒸発温度演算部４６）から受信した目標蒸発温度に基づいて、外気供給ユニット１２において外気との間で熱交換を行う冷媒の蒸発温度を制御し、室内空間Ｓに供給する外気が露点温度以下になるように、取り込んだ外気を熱交換により冷却する。そして、熱交換器３７の表面に凝集して付着した外気中の水分をドレン水として排出して外気中の水分を除去することで、潜熱処理を行う。特に、本実施形態では、室内空間Ｓへ供給される外気の絶対湿度が、現在の室内空間Ｓの絶対湿度よりも低くなるように潜熱処理が行われる。

〈室外ユニットの構成〉
室外ユニット１５は、図２に示すように、室外ファン４１、熱交換器４２、室外膨張弁４３、四路切換弁４４、圧縮機４５および目標蒸発温度演算部（室内絶対湿度演算部、外気絶対湿度演算部）４６を備えている。
室外ファン４１は熱交換器４２に対して空気を供給し、熱交換器４２が室外ファン４１から送られる空気と蒸発した冷媒との間で熱交換を行わせる。ここで空気との間で熱交換された冷媒は液冷媒となり、室外膨張弁４３を介して室内ユニット１１および外気供給ユニット１２へ送られる。

四路切換弁４４は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り換える。
圧縮機４５は、運転中の各種条件に応じて運転周波数が制御される。すなわち、室外ユニット１５では、圧縮機４５の容量制御が行われる。
目標蒸発温度演算部４６は、室内ユニット１１の吸込み空気温度・相対湿度検知部２１および外気供給ユニット１２の吹出し空気温度・相対湿度検知部３１における検知結果に基づいて、外気供給ユニット１２における潜熱処理の目標蒸発温度を算出し、外気供給ユニット１２の制御部３８へ送信する。

〈室外ユニットの動作〉
ここで、本実施形態の空気調和システム１０における冷房時の室外ユニット１５の動作について説明する。
室外ユニット１５においては、室内ユニット１１および外気供給ユニット１２から送られてきた冷媒が圧縮機４５において圧縮され、四路切換弁４４を介して熱交換器４２へ送られる。続いて、冷媒は、熱交換器４２において室外ファン４１によって送られる室外空気と冷媒との間で熱交換されて液冷媒となった後、室外膨張弁４３を介して室内ユニット１１および外気供給ユニット１２へ送られる。

また、本実施形態の空気調和システム１０では、室外ユニット１５内に目標蒸発温度演算部４６を備えている。目標蒸発温度演算部４６は、室内ユニット１１内の吸込み空気温度・相対湿度検知部２１における検知結果と外気供給ユニット１２内の吹出し空気温度・相対湿度検知部３１における検知結果とを受信する。そして、室内空間Ｓへ供給される外気に対して外気供給ユニット１２において行われる潜熱処理に関し、上記各検知結果に基づいて外気供給ユニット１２の熱交換器３７における冷媒の目標蒸発温度を演算し、外気供給ユニット１２内の制御部３８へ送信する。このとき、演算された目標蒸発温度は、室内空間Ｓへ供給される外気の絶対湿度が室内ユニット１１から受信した室内空間Ｓの空気の絶対湿度よりも低くなるような値として求められ、外気供給ユニット１２へ送信される。

〈空気調和システムの特徴〉
（１）
従来の空気調和システム１００においては、図５に示すように、外気供給ユニット１２において外気負荷処理を行うとともに、室内ユニット１０１において、室内空間Ｓの顕熱冷房、潜熱処理を行うこととしていた。

このため、室内ユニット１０１における潜熱処理によって発生したドレン水を排出するために、室内ユニット１０１にドレン配管１０３を設けて、ドレン水を屋外へ排出する必要があった。特に、ビル等に設置される空気調和システムでは、一般的に、室内ユニット１０１が天井裏に設置されることが多く、ドレン配管を天井裏に配設する必要があることから、従来の空気調和システム１００の設置工事には多大な時間と費用がかかっていた。

これに対して、本実施形態の空気調和システム１０では、現在の室内空間Ｓの絶対湿度と室内空間Ｓへ供給される外気の絶対湿度とを算出している。そして、室内空間Ｓへ供給される外気の絶対湿度が室内空間Ｓの空気の絶対湿度よりも低くなるように外気供給ユニット１２において潜熱処理を行う。これにより、室内空間Ｓには室内空間Ｓよりも絶対湿度が低い外気が常に供給されるため、室内ユニット１１は顕熱冷房だけを行えばよい。よって、室内ユニット１１からドレン水が発生することはなく、室内ユニット１１用に天井裏に設置されたドレン配管をなくすことができる。

（２）
また、室内ユニットにおける冷媒の温度を室内空間の空気の露点温度以上で運転する従来の空気調和システムでは、ドレン配管が不要になるというメリットがある一方で、外気供給ユニットにおいて室内空間Ｓの湿度等に関係なく外気が室内空間Ｓへ供給されていた。このため、外気が大量の湿気を含んでいる場合には、外気とともに大量の潜熱が室内空間Ｓに供給される。この場合、室内空間の空気の露点温度が上昇するため、室内ユニットは顕熱冷房を十分に行うことができず、冷房能力が著しく低下してしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態の空気調和システム１０では、現在の室内空間Ｓの絶対湿度と室内空間Ｓへ供給される外気の絶対湿度とを算出している。そして、室内空間Ｓへ供給される外気の絶対湿度が室内空気の絶対湿度よりも低くなるように外気供給ユニット１２において潜熱処理を行う。これにより、外気に対する潜熱処理が外気供給ユニット１２において一括処理されるため、外気とともに大量の潜熱が室内空間Ｓに供給されることはない。また、室内空間Ｓの空気よりも絶対湿度の低い外気が室内空間Ｓに供給されてくるため、これにより室内空間Ｓにおける潜熱の処理も行われることになる。よって、室内ユニット１１は、顕熱冷房だけを行う顕熱冷房ユニットとしての機能を有していればよくなり、ドレン配管が不要になるとともに、室内空間Ｓへ大量の潜熱を含む外気の供給により顕熱冷房の能力が低下することを防止できる。また、室内空間Ｓよりも湿度の高い外気によって悪影響を受けることがないため、外気導入位置に関わらず室内ユニット１１を自由に配置することができる。

［他の実施形態］
（Ａ）
上記実施形態では、外気供給ユニット１２において室内空間Ｓに供給する外気の絶対湿度が室内空間Ｓにおける空気の絶対湿度よりも低くなるまで潜熱処理を行って、その外気を室内空間Ｓに供給する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、室内空間Ｓの空気の絶対湿度に関係なく、ある程度潜熱処理を行った外気を室内空間Ｓに供給する場合でも、室内ユニット１１の負担を軽減できる。ただし、上記実施形態のように、絶対湿度が室内空間Ｓの空気よりも低くなるように潜熱処理を行うことにより、室内ユニット１１が顕熱冷房機能だけを有していればよくなるため、室内ユニット１１用のドレン配管を不要にできるとともに、従来の空気調和システムと比較して室内ユニット１１の構成を簡略化できる。

（Ｂ）
上記実施形態では、目標蒸発温度演算部４６が室外ユニット１５内に設けられている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、室内ユニット１１の制御部２２あるいは外気供給ユニット１２の制御部３８において目標蒸発温度の演算を行ってもよい。

（Ｃ）
上記実施形態では、外気供給ユニット１２において、露点温度以下まで外気を冷却して凝集した水分を外気中から除去して潜熱処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外気供給ユニット１２は外気を冷却することなく、外気中の水分を除去する潜熱処理を行ってもよい。ただし、上記実施形態のように、外気供給ユニット１２において外気を冷却して潜熱処理を行うことにより、室内空間Ｓに供給される外気は、潜熱、顕熱の両方の処理が行われた状態で室内空間Ｓに供給されるため、室内ユニット１１の顕熱冷房負担を軽減できるためより好ましい。

なお、顕熱冷房を伴わない潜熱処理としては、例えば、液体リチウム等の吸湿性液体（液体吸着剤）等を用いる方法がある。また、シリカゲル等の固体吸着剤を含浸させたハニカムロータを介して外気中に含まれる水分を吸着して外気を除湿する方法を採用してもよい。固体吸着剤を用いて外気を除湿する方法を採用した場合には、吸着した水分を加熱して放出することにより、外気供給ユニット１２からドレン水が発生しなくなり、外気供給ユニット１２においてもドレン配管が不要となり、ドレンレスの空気調和システムが実現できる。

（Ｄ）
上記実施形態では、室内ユニット１１と外気供給ユニット１２とで共通の室外ユニット１５を用いている例を挙げて説明したが、本発明の空気調和システムは、図３に示すように、室内ユニット１１と外気供給ユニット１２とで別々の室外ユニット（熱源）１５ａ・１５ｂを設けた空気調和システム１０ｂであってもよい。このように、室外ユニットを室内ユニット１１および外気供給ユニット１２のそれぞれに設けて熱源（冷媒）を供給した場合でも、上記と同様の効果を奏する。

なお、図３に示す空気調和システム１０ｂでは、目標蒸発温度演算部４６を室外ユニット１５ａ・１５ｂに設けてもよいし、いずれか一方に設けてもよい。
（Ｅ）
上記実施形態では、室内ユニット１１内に蒸発圧力調整モジュール（露点温度演算部２、蒸発圧力制御弁３）が設けられている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、蒸発圧力制御について、上記実施形態の空気調和システム１０ａ・１０ｂと異なり、図４に示すように、蒸発圧力調整モジュール（露点温度演算部２、蒸発圧力制御弁３）２９を室内ユニット１１の顕熱冷房ユニット１１’とは分離して設けた空気調和システム１０ｃであっても、上記と同様の効果を奏する。

本発明によれば、ドレンレスの空気調和システムを実現できるため、天井裏への大掛かりなドレン配管工事が必要であったビル等へ設置される空気調和システムへの適用が特に有効である。

本発明の一実施形態を示す空気調和システムの構成を示す概略図。 図１の空気調和システムを構成する室内ユニット、外気供給ユニットおよび室外ユニットの内部構成を示す概略図。 図２の構成とは異なる実施形態を示す概略図。 図２、図３とは異なる他の実施形態を示す概略図。 従来の空気調和システムの構成を示す概略図。

符号の説明

１０・１０ａ〜１０ｃ 空気調和システム
１１ 室内ユニット（顕熱冷房ユニット）
１２ 外気供給ユニット
１３ 給水配管
１４ ドレン配管
２１ 吸込み空気温度・相対湿度検知部（空間内空気センサ）
２２ 制御部（空間絶対湿度演算部）
２３ 蒸発圧力制御弁
２４・３２ 蒸発温度検知部
２５・３３ 出口温度検知部
２６・３４ 電子膨張弁
２７ 室内ファン
２８・３７・４２ 熱交換器
３１ 吹出し空気温度・相対湿度検知部（外気センサ）
３５ ドレンパン
３６ 外気供給ファン
３８ 制御部（外気絶対湿度演算部）
４１ 室外ファン
４３ 室外膨張弁
４４ 四路切換弁
４５ 圧縮器
４６ 目標蒸発温度演算部

Claims (5)

1. 所定の空間を冷房するための空気調和システム（１０）であって、
   冷熱源を前記空間内にある空間内空気の露点温度以上になるように制御して、前記空間を顕熱冷房する顕熱冷房ユニット（１１）と、
   前記空間に外気を供給する外気供給ユニット（１２）と、
   を備え、
   前記外気供給ユニット（１２）は、前記空間に供給する外気の絶対湿度を小さくして外気の潜熱負荷を低減する、
   空気調和システム（１０）。
2. 前記外気供給ユニット（１２）は、前記空間に供給する外気の絶対湿度を、前記空間内空気の絶対湿度よりも小さくする、
   請求項１に記載の空気調和システム（１０）。
3. 前記空間内空気の温度および相対湿度を検知する空間内空気センサ（２１）と、
   前記空間内空気の温度および相対湿度から前記空間の絶対湿度を演算する空間絶対湿度演算部（２２）と、
   前記空間に供給する外気の温度および相対湿度を検知する外気センサ（３１）と、
   前記空間に供給する外気の温度および相対湿度から前記空間に供給する外気の絶対湿度を演算する外気絶対湿度演算部（３８）と、
   をさらに備えた、請求項２に記載の空気調和システム（１０）。
4. 前記外気供給ユニット（１２）は、前記空間に供給する外気を露点温度以下に冷却して凝縮した水分を除去する、
   請求項１から３のいずれかに記載の空気調和システム（１０）。
5. 前記外気供給ユニット（１２）は、吸着剤を利用して前記空間に供給する外気の除湿を行う、
   請求項１から３のいずれかに記載の空気調和システム（１０）。

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