JP5822931B2 - 調湿装置、空気調和システム及び調湿装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、室内の調湿を行う調湿装置とその調湿装置を備えた空気調和システム、調湿装置の制御方法に関するものである。

従来より、調湿した空気を室内に供給して室内の潜熱負荷を処理する装置として、除湿機能を備えた空気調和装置（例えば、特許文献１参照）や、水分を吸着する吸着剤を担持した熱交換器を冷媒回路に備えた調湿装置（例えば、特許文献２参照）が知られている。

特許文献１の空気調和装置は、熱源側の室外熱交換器と利用側の室内熱交換器とが設けられた冷媒回路を備え、冷媒回路に冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う。そして、空気調和装置は、室内熱交換器における冷媒蒸発温度を室内空気の露点温度よりも低く設定し、室内空気中の水分を凝縮させることで室内の除湿を行っている。

また、特許文献２の調湿装置は、吸着剤を添着した熱交換器を２つ設け、一方を高圧高温の熱交換器として用いて水分の脱着を行うと共に、他方を低圧低温の熱交換器として用いて水分の吸着を行い、所定時間間隔で四方弁の切り替えにより冷媒の循環方向を反転させて高低圧を入れ替えることで、吸脱着を繰り返して行うようにしている。

特許３５４０５３０号公報（第７頁、図１） 特開２０１０−１２１９１２号公報（請求項１、第１図）

特許文献１及び特許文献２の装置では、除湿量を制御するに際し、冷媒の蒸発温度を変化させたり、冷媒回路を反転させたりといったように、冷媒回路を制御する必要がある。しかし、これらの制御を行った場合、冷凍サイクルが安定して能力が立ち上がるまでに時間を要し、運転効率が低下するという問題があった。

また、室内空調においては、室内環境の快適性を向上するにあたり、室内の潜熱負荷だけでなく顕熱負荷の処理も求められている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転効率を低下することなく室内の熱負荷に応じて潜熱処理量と顕熱処理量を制御可能な調湿装置、空気調和システム及び調湿装置の制御方法を得ることを目的とする。

本発明に係る調湿装置は、除湿対象空間から空気を吸込む吸込口と除湿対象空間へ空気を供給する吐出口とを有する本体と、本体内に設けられ、吸込口と吐出口とを連通する風路と、風路内に配置され、相対的に湿度の低い空気に放湿し、相対的に湿度の高い空気から吸湿する第一の水分吸着脱着装置と、風路内に第一の水分吸着脱着装置と離隔して配置され、相対的に湿度の低い空気に放湿する第二の水分吸着脱着装置と、第一の水分吸着脱着装置と第二の水分吸着脱着装置との間に配置され、第一の水分吸着脱着装置または第二の水分吸着脱着装置の放湿により加湿された空気を冷却する冷却装置と、風路内に配置され、吸込口から吸込まれた空気を、第一の水分吸着脱着装置、冷却装置、第二の水分吸着脱着装置の順に通過させる第一の空気経路と、第二の水分吸着脱着装置、冷却装置、第一の水分吸着脱着装置の順に通過させる第二の空気経路とに交互に切り替える切替装置と、空気経路を第一の空気経路又は第二の空気経路に切り替える度に、その切り替えられた側の空気経路の経路維持時間を、除湿対象空間内の熱負荷に基づいて設定し、その設定した経路維持時間となるように切替装置の切り替えを制御する制御装置とを備え、制御装置は、除湿対象空間内の熱負荷に基づいて、潜熱負荷処理量を増加する場合、予め設定した初期設定時間を経路維持時間に設定し、除湿対象空間内の熱負荷に基づいて、顕熱負荷処理量増加する場合、初期設定時間よりも延長した時間を経路維持時間に設定するものである。

本発明によれば、空気経路の経路維持時間を変更するだけで顕熱処理能力と潜熱処理能力のバランスを変更して、顕熱処理量と潜熱処理量を制御することができる。

本発明の実施の形態１に係る調湿装置の構成を示す概略図である。 図１の調湿装置の風路構成説明図である。 図１の調湿装置の制御ブロック図である。 図２の調湿装置の動作時における空気の状態変化を示す湿り空気線図である。 室内空気ＲＡが調湿装置内の各所を通過して調湿空気ＳＡとなるまでの乾球温度図である。 図１の水分吸着脱着装置に用いられる吸着剤の相対湿度と平衡吸着量との関係を示す図である。 経路維持時間Ｔｄａを延長した場合の入力及び熱処理量の変化を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る調湿装置における制御フローチャートである。 図８の経路維持時間設定処理のフローチャートである。 図１の水分吸着脱着装置に用いられる吸着剤の通過風速と吸着、脱着速度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの冷媒回路図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの制御ブロック図である。 蒸発温度とエネルギー効率との関係を示す図である。 調湿装置で除湿を行う場合と室内機で除湿を行う場合のそれぞれにおける、蒸発温度と除湿量との関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和システムの構成を示す図である。

《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１に係る調湿装置の構成を示す概略図である。図２は、図１の調湿装置における空気の流れを説明するための説明図である。図１、図２及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

以下、調湿装置３０について図１及び図２を参照して説明する。
調湿装置３０は、除湿対象空間である室内から室内空気ＲＡを吸込む吸込口３と室内へ調湿空気ＳＡを供給する吐出口４とを有する本体１と、吸込口３と吐出口４とを連通し内部に空気が流れる風路２とが設けられており、この風路２内に、空気中に含まれる水分を吸着または空気中に水分を脱着する水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂと、空気を冷却する冷却装置３２と、風路２内の空気を送風する室内送風装置３５（後述の図３参照）と、風路２内を流れる空気の経路を切り替える切替装置３４ａ、３４ｂとを備えている。また、調湿装置３０は調湿装置制御基板３６を備えている。

図２（ａ）は図１の空気経路Ａ、図２（ｂ）は図１の空気経路Ｂを示している。空気経路Ａは、室内空気が吸込口３から吸い込まれ、水分吸着脱着装置３３ａ、冷却装置３２、水分吸着脱着装置３３ｂを通過し、室内送風装置３５を経て吐出口４から調湿空気として室内へ供給される経路である。空気経路Ｂは、室内空気が吸込口３から吸い込まれ、水分吸着脱着装置３３ｂ、冷却装置３２、水分吸着脱着装置３３ａを通過し、室内送風装置３５を経て吐出口４から調湿空気として室内へ供給される経路である。

この空気経路Ａと空気経路Ｂとは、切替装置３４ａ、３４ｂにより切り替えられる。本実施の形態１は、この切り替え制御に特徴があるが、この点については後述する。切替装置３４ａ、３４ｂにはダンパなどを使用しており、図示しないが、ダンパ動作に用いるモータ回転動作を制御することによって空気経路の切り替えを行っている。

風路２は、吸込口３と吐出口４とを接続する管路を途中で二方向に分岐させた構造となっている。切替装置３４ａはこの分岐が始まる箇所に配置され、切替装置３４ｂは分岐が終わる箇所に配置されている。水分吸着脱着装置３３ａ、冷却装置３２及び水分吸着脱着装置３３ｂは、切替装置３４ａと切替装置３４ｂとに挟まれるように配置され、且つ吸込口３から吐出口４に向かう空気の流れ方向に対して略直角方向に空気が流れる向きに配置されている。このような風路構造にすることで、複雑な管路構造を必要とせず切替装置３４ａ、３４ｂの切り替え動作のみで、一つの風路２内に二つの空気経路を構成することができる。

水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂは、多くの通風断面積がとれるように、風路２の水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂが配置される箇所の管路断面に沿った多角形断面の多孔質平板などからなっており、厚さ方向に空気が通過できるように孔を構成したものである。また、風路２内において水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂは上述した配置構成のため、通風断面積を大きくする場合には、風路２内の切替装置３４ａと切替装置３４ｂとの間隔（図２の左右方向）を広げ水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂの断面積を大きくすればよく、本体１の幅方向（図２の上下方向）への大型化を抑えることができる。なお、多孔質平板は管路断面に沿った形状をして同様の効果が得られるものであれば形状を限定しないものとする。

また、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂと冷却装置３２は、空気経路Ａ、Ｂのどちらの経路の場合においても空気の流れる方向に略直列になるように配置されており、冷却装置３２は水分吸着脱着装置３３ａと水分吸着脱着装置３３ｂとの間に設けられている。これら水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂと冷却装置３２を、それぞれの空気が通過する面が対向するように配置することにより、風路２内にこれら装置を小スペースに収めることができ、調湿装置３０を小型化することが可能となる。なお、この対向とは少々角度がずれたものでもよく、同様の効果が得られる。

水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂを構成する多孔質平板の表面には、相対的に湿度の高い空気から水分を吸着（吸湿）して相対的に湿度の低い空気に対して水分を脱着（放湿）する特性を有する吸着剤が塗布、表面処理あるいは含浸されている。これら吸着剤には、空気の相対湿度に対して吸着することのできる水分量（平衡吸着量）がある。吸着剤がある相対湿度の空気から水分を吸着し続けて平衡吸着量に達すると、吸着剤は平衡状態となり、それ以上の水分量を吸着することができなくなる。よって、水分を空気に対して脱着させ、再び吸着可能な状態にする必要があり、吸着動作と脱着動作とを交互に繰り返す必要がある。

冷却装置３２は、水分吸着脱着装置３３ａ又は水分吸着脱着装置３３ｂを通過した空気を露点温度以下まで冷却し、空気の相対湿度を高くすると共に、空気中に含まれる水分を凝縮水として取り除く目的で設けられている。冷却装置３２で凝縮した水分は、図示はしていないが、一般的な調湿装置と同様に、例えば排水経路を設けて本体１外に排水されるようになっている。

冷却装置３２には冷凍サイクルのヒートポンプの低温側熱交換器である蒸発器や、ブラインクーラーなどを使用する。図示はしないが、ブラインクーラーとした場合には、ブライン回路によって冷却されたブラインをフィンチューブ型熱交換器の配管内を通過させ、空気がこの熱交換器を通過することによって冷却されるようになっている。ここでは、蒸発器を用いており、蒸発器に接続された配管には膨張装置としての膨張弁３１が接続されている。また、蒸発器に接続された配管には温度センサ２ａ、２ｂが接続され、温度センサ２ａ、２ｂによって測定された温度情報に基づいて、後述の調湿装置制御基板３６により膨張弁３１の開度を制御して蒸発器の蒸発温度を制御可能となっている。

室内送風装置３５はファンなどから構成されており、空気条件に応じて風路２内を流れる空気の風量を設定することが可能である。ファンを回転させるモータにＤＣモータを使用する場合には、電流値を変化させて回転数を制御することで風量を制御し、ＡＣモータを使用する場合には、インバータ制御により電源周波数を変化させて回転数を制御することで風量を制御することが可能となる。

また、室内送風装置３５の風量を制御することによって水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂを通過する空気の流速も変化する。水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂに使用される吸着剤の吸着、脱着速度（吸着、脱着時における空気と吸着剤間の水分移動速度）は、吸着剤を通過する空気の流速が上がると増加するため、室内送風装置３５の風量を増加させることで、吸着剤の吸脱着能力を上昇させることが可能となる。

なお、室内送風装置３５は本実施の形態１においては風路２内の最下流に配置されているが、空気経路Ａ、Ｂにおける目標の風量が得られればよいので、図２の配置位置より上流、例えば風路２内の最上流などに配置してもよく、更に、上流と下流などのように複数配置してもよく、室内送風装置３５の配置位置と数は限定しないものとする。

図３は、図１の調湿装置の制御ブロック図である。
調湿装置３０は、温度や湿度の設定操作を受け付けると共に、各種制御を行うコントローラ４０を有し、このコントローラ４０に、温度センサ２ａ、２ｂ、温湿度センサ３ａが接続されている。そしてコントローラ４０は、これらのセンサからのセンサ情報に基づいて調湿装置制御基板３６を介して膨張弁３１の制御、室内送風装置３５の風量制御、切替装置３４ａ、３４ｂの切り替え制御等を行う。

《除湿動作》
次に調湿装置３０の除湿動作を説明する。
次に、本発明の実施の形態１に係る調湿装置の動作について説明する。
図４は、図２の調湿装置の動作時における空気の状態変化を示す湿り空気線図である。図４の湿り空気線図の縦軸は空気の絶対湿度、横軸は空気の乾球温度である。また、図４中の曲線は飽和線（相対湿度１００％）を示している。図４中には、湿り空気線図における空気状態を（１）〜（４）で示し、図２（ａ）の（１）〜（４）、図２（ｂ）の（１）〜（４）にそれぞれ対応している。図５は、室内空気ＲＡが調湿装置内の各所を通過して調湿空気ＳＡとなるまでの乾球温度（図５の点線）と絶対湿度湿度（図５の実線）の変化の様子を示した図で、横軸が経路、縦軸が乾球温度と絶対湿度である。

空気経路Ａの場合の空気の状態変化を図２（ａ）、図４、図５を用いて説明する。
（１）の状態の室内空気ＲＡは風路２の吸込口３に導入され、水分吸着脱着装置３３ａに流入する。ここで導入空気は室内環境では、相対湿度が４０〜６０％であることが多く、水分吸着脱着装置３３ａは、そのときの水分吸着脱着装置３３ａの水分含量に応じて水分を脱着する、言い換えれば空気中に水分を放出する。このため、水分吸着脱着装置３３ａを通過した空気は加湿され、乾球温度が低下すると共に絶対湿度が上昇し、（２）の状態となる。また、絶対湿度の上昇により、露点温度が上昇する。ここで、乾球温度の低下は、水分吸着脱着装置３３ａが脱着時に吸熱反応をするためである。このように、（１）から（２）への状態変化では、水分吸着脱着装置３３ａの脱着反応により、空気を加湿して露点温度を上昇させ、次に通過する冷却装置３２で水分が凝縮されやすい空気状態に変化させている。

（２）の状態の空気は、冷却装置３２に流入する。冷却装置３２に流入した空気は、冷却装置３２通過時に露点温度以下に冷却され、（３）の状態となる。露点温度以下に冷却することで、（２）の状態の絶対湿度と（３）の状態の絶対湿度との差分の水分が凝縮され、空気は除湿される。また、この冷却により空気は飽和空気となり、空気の相対湿度は１００％程度まで高まる。このように、(２)から（３）への状態変化では、空気を除湿すると共に、空気の相対湿度を上昇させ、次に通過する水分吸着脱着装置３３ｂが水分を吸着しやすい空気状態に変化させている。

（３）の状態の空気は、水分吸着脱着装置３３ｂに流入する。水分吸着脱着装置３３ｂは、そのときの水分吸着脱着装置３３ｂの水分含量に応じて、空気中から水分を吸着するため、水分吸着脱着装置３３ｂを通過した空気は除湿され、乾球温度が上昇すると共に絶対湿度が低下し、（４）の状態となる。ここで、乾球温度の上昇は、水分吸着脱着装置３３ｂが吸着時に放熱反応をするためである。このように、（３）から（４）への状態変化では、水分吸着脱着装置３３ｂの吸着反応により、空気を除湿して室内に供給する調湿空気に変化させている。
（４）の状態の空気は、室内送風装置３５を経て、風路２の吐出口４より調湿空気として室内に供給される。

次に、空気経路Ｂの場合の空気の状態変化を図２（ｂ）、図４、図５を用いて説明する。
（１）の状態の室内空気は風路２の吸込口３に導入され、水分吸着脱着装置３３ｂに流入する。ここで導入空気は室内環境では、相対湿度が４０〜６０％であることが多く、水分吸着脱着装置３３ｂは、そのときの水分吸着脱着装置３３ｂの水分含量に応じて水分を脱着する、言い換えれば空気中に水分を放出する。このため、水分吸着脱着装置３３ｂを通過した空気は加湿され、乾球温度が低下すると共に絶対湿度が上昇し、（２）の状態となる。また、絶対湿度の上昇により、露点温度が上昇する。ここで、乾球温度の低下は、水分吸着脱着装置３３ｂが脱着時に吸熱反応をするためである。このように、（１）から（２）への状態変化では、水分吸着脱着装置３３ｂの脱着反応により、空気を加湿して露点温度を上昇させ、次に通過する冷却装置３２で水分が凝縮されやすい空気状態に変化させている。

（２）の状態の空気は、冷却装置３２に流入する。冷却装置３２に流入した空気は、冷却装置３２通過時に露点温度以下に冷却され、（３）の状態となる。露点温度以下に冷却することで、（２）の状態の絶対湿度と（３）の状態の絶対湿度との差分の水分が凝縮され、空気は除湿される。また、この冷却により空気は飽和空気となり、空気の相対湿度は１００％程度まで高まる。このように、(２)から（３）への状態変化では、空気を除湿すると共に、空気の相対湿度を上昇させ、次に通過する水分吸着脱着装置３３ａが水分を吸着しやすい空気状態に変化させている。

（３）の状態の空気は、水分吸着脱着装置３３ａに流入する。水分吸着脱着装置３３ａは、そのときの水分吸着脱着装置３３ａの水分含量に応じて、空気中から水分を吸着するため、水分吸着脱着装置３３ａを通過した空気は除湿され、乾球温度が上昇すると共に絶対湿度が低下し、（４）の状態となる。ここで、乾球温度の上昇は、水分吸着脱着装置３３ａが吸着時に放熱反応をするためである。このように、（３）から（４）への状態変化では、水分吸着脱着装置３３ａの吸着反応により、空気を除湿して室内に供給する調湿空気に変化させている。
（４）の状態の空気は、室内送風装置３５を経て、風路２の吐出口４より調湿空気として室内に供給される。

この空気経路Ａと空気経路Ｂとの切り替えは、切替装置３４ａ、３４ｂを動作させることで行っている。空気経路Ａと空気経路Ｂとが切り替わることによって、空気経路Ａで脱着反応をしていた水分吸着脱着装置３３ａが空気経路Ｂでは吸着反応、空気経路Ａで吸着反応をしていた水分吸着脱着装置３３ｂが空気経路Ｂでは脱着反応をすることになる。このように、切替装置３４ａ、３４ｂの切り替え動作によって吸着と脱着とを交互に行うので、連続的に除湿運転を行うことが可能となる。

ここで、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂに用いられる吸着剤として、本実施の形態１では、相対湿度８０〜１００％における平衡吸着量（空気の相対湿度に対して吸着できる水分量）が多く、相対湿度４０〜６０％における平衡吸着量との差が大きい特性を有する吸着剤を使用している。

図６は、図１の水分吸着脱着装置に用いられる吸着剤の相対湿度と平衡吸着量との関係を示す図である。縦軸は平衡吸着量であり、横軸は相対湿度である。実線の曲線（ａ）は水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂに用いられる吸着剤の特性を示し、破線の曲線（ｂ）は、比較のために別の吸着剤の特性を示したものである。

図６に示すように、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂに用いられる吸着剤は、相対湿度４０〜１００％の空気に対する平衡吸着量が略直線的に増加し、高湿域（相対湿度８０〜１００％）における平衡吸着量が特に多い特性を有している。すなわち、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂの吸着時と脱着時に通過する空気の相対湿度差を大きくすることで、平衡吸着量の差も大きくなり、吸着、脱着能力を高くすることができる。

比較例として示している吸着剤は、相対湿度の上昇に対する平衡吸着量の増加が少ない。そのため、比較例の吸着剤を用いて一般的な室内空間の空気（相対湿度４０〜６０％程）の除湿を行う場合には、吸着時と脱着時に通過する空気の平衡吸着量に差を出すために、加熱装置などの脱着熱源を設けて脱着前に空気を加熱し、空気の相対湿度を２０％程に下げる必要が生じる。

しかし、ここでは高湿域（相対湿度８０〜１００％）で平衡吸着量が特に多い吸着剤を水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂに用いているため、一般的な室内空間の空気（相対湿度４０〜６０％程）における平衡吸着量と十分に差を出すことができる。したがって、このような特性を有する吸着剤を用いることによって、風路２内に脱着熱源がなくとも除湿運転が可能である。

このような特性を有する吸着剤として、例えば、有機系ではポリアクリル酸ナトリウム架橋体、無機系ではナノチューブ珪酸塩（イモゴライト）やアルミニウム珪酸塩（ハスクレイ）などがある。

本実施の形態１は、上述したように切替装置３４ａ、３４ｂによる空気経路Ａ、Ｂの切り替え制御に特徴がある。以下、切り替え制御を説明するに先だって、調湿装置３０における熱処理能力について説明する。なお、以下では、室内が調湿装置３０とは別の空調機により冷房されており、同一空間を調湿装置３０によって除湿することを前提として説明する。

《調湿装置における熱負荷処理量》
図７は、経路維持時間Ｔｄａを延長した場合の入力及び熱処理量の変化を示す図で、横軸に経路維持時間Ｔｄａ、縦軸に入力及び熱処理能力を示している。入力とは、冷却装置３２を構成する蒸発器を備えた冷凍サイクルにおける入力電力である。熱処理量には、潜熱処理量、顕熱処理量、全熱処理量がある。潜熱処理量とは、処理対象の空気の湿度を変化させることができる能力量、顕熱処理量とは、処理対象の空気の温度を変化させることができる能力量、全熱処理量とは、潜熱処理量と顕熱処理量との合計である。

図７に示すように、調湿装置３０では、経路維持時間Ｔｄａを長くすればするほど顕熱処理量が増加し、逆に潜熱処理量が減少する特性を有している。つまり例えば空気経路Ａを初期設定時間Ｔｄａｓの間、継続した場合と、更に延長した場合とでは、延長した場合の方が顕熱処理量が多くなり、潜熱処理量が減ることになる。また、図７より、入力が一定のままでも、経路維持時間Ｔｄａに応じて顕熱処理量と潜熱処理量のバランスが変化していることが分かる。

以下、このように経路維持時間Ｔｄａに応じて潜熱処理量と顕熱処理量が変化する理由について詳細に説明する。
経路維持時間Ｔｄａを長くすると、吸着剤が飽和して吸着反応が起こらず、また脱着側でも脱着反応が起こらず、冷却装置３２のみが熱処理する時間が発生する。具体的には、例えば空気経路Ａの場合で説明すると、水分吸着脱着装置３３ａで脱着反応が起こらず、水分吸着脱着装置３３ｂで吸着反応が起こらない時間が発生する。水分吸着脱着装置３３ａで脱着反応が起こらないと、水分吸着脱着装置３３ａを通過後の空気の露点温度が上昇しないため、次に通過する冷却装置３２で水分が凝縮されやすい状態を作り出すことができない。よって、除湿量が低下する。このようなことから、経路切替直後と飽和状態に近い状態とを比較すると、飽和状態に近い状態の方が潜熱処理量が少なくなる。

一方、経路維持時間Ｔｄａを長くした場合に、顕熱処理量は以下の理由から上昇する。ここでも空気経路Ａの場合で説明する。水分吸着脱着装置３３ａは、上述したように吸着時に放熱反応するが、飽和状態に近づくとその放熱反応が弱くなる。よって、経路切替直後と飽和状態に近い状態とを比較すると、飽和状態に近い状態の方が、顕熱処理量が多くなる。

空気経路の切替初期の冷却装置３２を通過する空気と、吸着剤が飽和した後に冷却装置３２を通過する空気とでは温湿度は異なるが、空気のエンタルピーは略同じである。これは空気と吸着剤が吸着、脱着反応時には、略等エンタルピー線上に沿って空気温湿度が変化するためである。したがって潜熱処理量と顕熱処理量のそれぞれは、経路維持時間に応じて変化するが全熱処理量は変化しない。この点について図４を参照して説明する。

調湿空気ＳＡは、経路切替直後は（４）の状態であるが、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂが飽和して行くにつれ、（３）の状態に近づいていき、最終的に飽和状態に達すると（３）の状態となる。ここで、（３）の状態は、図４から明かなように、経路切替直後の（４）の状態の調湿空気ＳＡよりも乾球温度が低く絶対湿度が高い。よって、経路維持時間Ｔｄａが長くなるにつれ、経路切替直後よりも湿っぽくて冷たい調湿空気が室内に供給されることになる。したがって、経路維持時間Ｔｄａを長くした方が、短い時間で空気経路を切り替えるよりも室内を冷やすスピードが上昇し、湿度を低下させるスピードが減少することになる。このことから、室内環境を快適な状態にするにあたり、室内湿度を早く下げることを優先する場合には、経路維持時間Ｔｄａを短めにして早々に空気経路を切り替え、室内温度Ｔｒａを早く下げることを優先する場合には、経路維持時間Ｔｄａを長めにして顕熱処理能力が高い状態での運転を長く行ってから空気経路を切り替えるようにすればよい。

調湿装置３０では以上に説明した特性があることを鑑み、本実施の形態１では以下の制御を行う。

≪調湿装置制御≫
図８は、本発明の実施の形態１に係る調湿装置における制御フローチャートである。図８Ａは、図８の経路維持時間設定処理のフローチャートである。ここでは、室内が調湿装置３０とは別に設けられた空調機の室内機で冷房されており、室内の調湿のために調湿装置３０を運転する場合を例に説明する。なお、図８の制御フローチャートは、空気経路の切替直後に開始される処理の流れを示している。ここではまず、空気経路Ａの状態に切替えられたものとして説明する。また、冷却装置３２の冷却能力は一定であるものとする。

ここでまず、調湿装置３０における制御の概要を説明する。調湿装置３０は、湿度が設定湿度よりも高い場合に運転を開始する。運転開始時において室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の場合は、湿度を設定湿度まで低下させることよりも、室内温度Ｔｒａを設定温度Ｔｍまで低下させることを優先した運転を行う。これは、人間は、湿度が高くても、室内温度が適温であれば快適に感じるという性質があるためである。よって、室内温度が高い場合は顕熱負荷処理を優先することで、室内環境を速やかに快適な環境にすることができる。

以上の観点から調湿装置３０は、運転を開始した後、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の場合は、潜熱負荷よりも顕熱負荷の処理を優先する運転を行う。一方、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍよりも低い場合は、潜熱負荷の処理を優先する運転を行う。なお、顕熱負荷の処理を優先した場合、室内の潜熱負荷の処理を行っていないわけではなく、顕熱負荷処理と同時に潜熱負荷処理も行っていることは言うまでもない。

そして、以上の運転により室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍ以下となると、調湿装置３０は運転を停止する。なお、潜熱負荷処理を優先する判断基準として、ここでは室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の場合としたが、これに限られたものではなく、例えば室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍよりも所定の温度以上、高い場合としてもよい。

以下、図８及び図８Ａのフローチャートを参照して調湿装置の動作を説明する。
まず、調湿装置３０の運転を開始させるか停止させるかを、室内絶対湿度ＡＨｒａと設定絶対湿度ＡＨｍに基づいて判定する（Ｓ１）。なお、室内絶対湿度ＡＨｒａは、温湿度センサ３ａの測定結果により計算でき、設定絶対湿度ＡＨｍは、コントローラ（図示せず）により設定された室内の設定温度Ｔｍと設定相対湿度とから計算できる。

室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍよりも高い場合には、調湿運転を開始する（Ｓ２）。すなわち、調湿装置３０内部に配置された室内送風装置３５を運転させると共に冷却装置３２を運転させる。冷却装置３２の運転とは、膨張弁３１の開度を制御して、設定された蒸発温度の冷媒を冷却装置３２内部に流すことに相当し、これにより冷却装置３２を通過する空気を冷却することができる。室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍ以下の場合には、調湿運転を停止、すなわち室内送風装置３５及び冷却装置３２の運転を停止する（Ｓ３）。

続いて、調湿装置３０は空気経路Ａの経路維持時間Ｔｄａを設定する処理を行う（Ｓ４）。

次に、経路維持時間Ｔｄａの設定処理について図８Ａを参照して説明する。
まず、コントローラ４０で外部より設定された室内の設定温度Ｔｍと、温湿度センサ３ａの測定結果から得られる室内温度Ｔｒａとを比較する（Ｓ４１）。そして、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍよりも低い場合には、室内の潜熱負荷の処理を優先すると判断し、経路維持時間Ｔｄａを初期設定時間Ｔｄａｓに設定する（Ｓ４２）。

一方、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の場合には、室内温度Ｔｒａを早く設定温度Ｔｍに近づけるべく、経路維持時間Ｔｄａを初期設定時間Ｔｄａｓよりも長くすることを目的として延長時間ΔＴを決定する（Ｓ４３）。この延長時間ΔＴは、現時点から吸着剤が飽和するまでにかかる時間（以下、飽和残り時間という）に基づいて決定する。ここでは、例えば飽和残り時間の１／３を延長時間ΔＴに決定するものとする。

なお、飽和残り時間は、室内空気の現在の湿度や冷却装置３２の冷却能力によって異なるものであり、冷却装置（ここでは蒸発器）３２を流れる冷媒蒸発温度と、温湿度センサ３ａの測定結果である空気の温湿度とにより算出できる。そして、延長時間ΔＴをＴｄａ（初回は初期設定時間Ｔｄａｓ）に加算した時間Ｔｄａｓ＋ΔＴを、経路維持時間Ｔｄａとして設定する（Ｓ４４）。

そして、調湿装置３０は、以上のようにして設定された経路維持時間Ｔｄａの間、空気経路Ａを維持し（Ｓ５）、その後、空気経路を空気経路Ｂに切り替える。以上により空気経路Ａについての１サイクルの処理が終了する。そして、再びステップＳ１に戻って次に空気経路Ｂについて上記と同様の処理を行う。

以下、具体例で説明する。ここでは、室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍよりも高いものとして説明する。以下、空気経路Ａに切り替えられた直後からの調湿装置３０の動作の流れを説明する。また、初期設定時間Ｔｄａｓをここでは１０分とする。
空気経路Ａに切り替えられてまず、室内絶対湿度ＡＨｒａと設定絶対湿度ＡＨｍとを比較し（Ｓ１）、ここでは室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍよりも高いため、室内送風装置３５及び冷却装置３２の運転を開始する（Ｓ２）。これにより、室内の温調及び調湿が開始される。

そして、ここでは室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上であるとすると（Ｓ４１）、続いて延長時間ΔＴを決定する（Ｓ４３）。ここでは飽和残り時間が例えば２１分と算出されたものすると、その１／３の７分を延長時間ΔＴとして決定し、その延長時間７分を初期設定時間Ｔｄａｓ分に加算して経路維持時間Ｔｄａを１７分として設定し（Ｓ４４）、空気経路Ａを１７分間、継続する（Ｓ５）。このように、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の場合には、経路維持時間Ｔｄａを初期設定時間Ｔｄａｓの１０分よりも延長することで、初期設定時間Ｔｄａｓの１０分とする場合に比べ、室内の顕熱負荷を積極的に処理することができ、速やかに室内温度Ｔｒａを下げることができる。

なお、図８Ａの制御によると、今現在の室内環境等に応じて求められた飽和残り時間から決定した延長時間ΔＴを、前回求めた経路維持時間Ｔｄａに加算するため、ΔＴ加算後の経路維持時間Ｔｄａが飽和残り時間を超える場合がある。飽和残り時間を超えるということは、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂが飽和した状態で運転を継続することになるが、飽和残り時間を超えても問題ない。水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂが飽和した状態で運転を継続することは、言い換えれば顕熱処理能力が高い状態が長く続くことに相当し、速やかに顕熱負荷を処理できる。よって、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の状態のときは、顕熱負荷を積極的に処理すべく、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂが飽和した状態で運転を継続しても構わない。なお、ΔＴ加算後の経路維持時間Ｔｄａが飽和残り時間を超える場合、経路維持時間Ｔｄａを飽和残り時間に制限し、飽和状態で運転が継続することを避ける構成としてもよい。どちらの制御とするかは任意である。

そして、経路維持時間Ｔｄａの１７分が経過すると、調湿装置３０は空気経路を空気経路Ｂに切り替え（Ｓ６）、ステップＳ１に戻る。そして、空気経路Ｂについての１サイクルの処理を開始し、まず、ステップＳ１の判断を行って、ここではＹＥＳと判断し、室内送風装置３５及び冷却装置３２の運転をそのまま継続する（Ｓ２）。そして、空気経路Ｂの経路維持時間Ｔｄａの設定処理に入る（Ｓ４）。ここではまだ、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上であるとすると（Ｓ４１）、空気経路Ｂの延長時間ΔＴを決定すべく、まず、飽和残り時間を算出する。

この時点において、現時点までに行われていた空気経路Ａでの調湿運転により、室内温度Ｔｒａ及び絶対湿度ＡＨｒａが変化していることが影響して前回とは異なる飽和残り時間が算出され、ここでは例えば３０分と算出されたものとする。この場合、調湿装置３０は、ΔＴを１０分に決定する（Ｓ４３）。そして、前回の空気経路Ａでの経路維持時間Ｔｄａの１７分に、ΔＴの１０分を加算した２７分を、空気経路Ｂの経路維持時間Ｔｄａとして設定し（Ｓ４４）、空気経路Ｂでの運転を２７分間継続する（Ｓ５）。このようにして前回の空気経路Ａのときよりも更に空気経路Ｂの経路維持時間Ｔｄａを延長することで、より速やかに室内温度Ｔｒａを下げることができる。

そして、空気経路Ｂでの運転を２７分間継続後、再び空気経路Ａに切り替え（Ｓ６）、
ステップＳ１に戻る。そして、空気経路Ａについての１サイクルの処理を開始し、まず、ステップＳ１の判断を行って、ここではＹＥＳと判断し、室内送風装置３５及び冷却装置３２の運転をそのまま継続する（Ｓ２）。そして、続いて空気経路Ａの経路維持時間Ｔｄａの設定処理に入る（Ｓ４）。ここで、今までの空気経路Ａでの１７分間の運転、その次の空気経路Ｂでの２７分での運転の結果、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍよりも下がったとすると、経路維持時間Ｔｄａを初期設定時間Ｔｄａｓの１０分に戻し、空気経路Ａでの運転を１０分間行う。

以上のステップＳ２〜Ｓ６の処理を、室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍよりも高い間、繰り返し行い、室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍ以下となると、調湿装置３０自体の運転を停止、つまり室内送風装置３５及び冷却装置３２の運転を停止する（Ｓ３）。

以上説明したように、本実施の形態１では、空気経路の経路維持時間Ｔｄａを変更するだけで顕熱処理能力と潜熱処理能力のバランスを変更して、顕熱処理量と潜熱処理量を制御することができる。このため、潜熱処理能力を上げて除湿量を増やしたい場合に、従来のように冷凍サイクルの圧縮機の運転周波数を上昇させたり、蒸発温度を低下させたり、また、冷媒回路の冷媒の流れを反転させたり、といった動作が不要である。よって、設定温湿度に応じた空調能力を冷凍サイクルの安定を崩すことなく制御することが可能となる。よって、冷凍サイクルが安定するまで能力が出ず、不快な状態が長く続くといった不都合を抑制でき、室内環境を速やかに目標の環境に到達させることができる。

経路維持時間Ｔｄａの具体的な設定方法としては、室内の潜熱負荷を優先して処理する場合には、経路維持時間Ｔｄａを予め設定した初期設定時間Ｔｄａｓとし、顕熱負荷を優先して処理する場合には、初期設定時間Ｔｄａｓよりも延長した時間を経路維持時間Ｔｄａに設定すればよい。

また、延長時間ΔＴを、飽和残り時間に基づいて決めるようにしたので、目的の温湿度に到達するまでの時間を短くすることができる。

また、調湿装置３０の運転を開始して、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上である間は、顕熱負荷を積極的に処理することを目的として、空気経路を切り替える毎にその空気経路の経路維持時間Ｔｄａを順次延長する運転を行うようにした。これにより、例えば、初期設定時間Ｔｄａｓが１０分である場合に、空気経路Ａを２０分維持した後、空気経路Ｂでまた同じ２０分維持する場合に比べて目的の温湿度に到達するまでの時間を短くすることができる。

また、本実施の形態１では、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍよりも低い場合、経路維持時間Ｔｄａを初期設定時間Ｔｄａｓに初期化するようにしたため、直ちに顕熱処理能力を上げることができ、目的の湿度に到達するまでの時間を短くできる。つまり、例えば、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の間が続いて経路維持時間Ｔｄａを順次延長することが続いた後、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ未満に転じたような場合に、例えば段階的に経路維持時間Ｔｄａを短くするような場合に比べて、初期設定時間Ｔｄａｓに初期化することにより、直ちに顕熱処理能力を上げることができる。よって、目的の湿度に到達するまでの時間を短くできる。以上の点から室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍよりも低い場合に初期設定時間Ｔｄａｓに初期化することは効果的であるが、本発明は、必ずしもこの方法に限定するものではなく、段階的に経路維持時間Ｔｄａを短くする場合も含むものとする。

また、調湿装置３０は、室内絶対湿度ＡＨｒａが設定絶対湿度ＡＨｍより高くて運転を開始した後であっても、室内温度Ｔｒａが設定温度Ｔｍ以上の場合には、室内絶対湿度ＡＨｒａを設定絶対湿度ＡＨｍに下げることよりも、室内温度Ｔｒａを設定温度Ｔｍに下げることを優先して制御を行うので、湿度低下を優先して制御する場合に比べ、調湿運転開始後、速やかに室内を快適な環境にすることができる。

また、本実施の形態１の調湿装置３０は、図６の（ａ）のように高湿域で平衡吸着量の多い吸着剤を用いた水分吸着脱着装置を用いることによって、水分吸着脱着装置３３ａ又は３３ｂの水分含有量と空気相対湿度で決定する平衡吸着量との差のみで脱着することが可能になる。つまり、加熱装置などの脱着熱源なしでの脱着が可能であり、脱着熱源を省略でき、装置小型化が可能となる。

また、加熱装置などの脱着熱源なしで脱着をしているため、冷却装置３２は、脱着熱源によって通過空気が得た熱量を処理せずに済むため、還気ＲＡの熱処理のみをすることになり、省エネとなる。

また、脱着熱源がないために、空気経路を切り替えたときの水分吸着脱着装置３３ａと水分吸着脱着装置３３ｂとの温度差が小さくなると共に、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂの温度と水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂを通過する空気温度との温度差も小さくなる。このため、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂにおける通過空気との温度差によって発生する吸着剤の熱抵抗が少なくなり、高効率で除湿運転が可能となる。

また、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂと冷却装置３２は、空気経路Ａ、Ｂのどちらの経路の場合においても空気の流れる方向に略直列になるように配置されており、冷却装置３２は水分吸着脱着装置３３ａと水分吸着脱着装置３３ｂとの間に設けられている。これら水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂと冷却装置３２を、それぞれの空気が通過する面が対向するように配置することにより、風路２内にこれら装置を小スペースに収めることができ、調湿装置３０を小型化することができる。なお、この対向とは少々角度がずれたものでもよく、同様の効果が得られる。

また、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂに使用される吸着剤の吸着、脱着速度（吸着、脱着時における空気と吸着剤間の水分移動速度）は風速依存性に加えて温度依存性があり、温度が高いほど吸着、脱着速度が高くなる。
図９に水分吸着脱着装置に使用される吸着剤の通過風速と吸着、脱着速度との関係を示す。図９の縦軸は吸着剤の吸着、脱着速度、横軸は吸着剤を通過する空気の通過風速である。図９中のＴ１、Ｔ２は吸着時または脱着時に吸着剤を通過する空気の温度であり、Ｔ１はＴ２よりも高く、温度の高いＴ１の方が吸着、脱着速度が高くなっている。

ここで、Ｔ１を脱着時の空気温度、Ｔ２を吸着時の空気温度とし、ある一定の風速で除湿運転を行った場合、Ｔ１とＴ２とには温度差があるため脱着時と吸着時とで吸着、脱着速度に差が生じる。このとき、吸着、脱着時における吸着剤と空気間を移動する水分の合計量は吸着、脱着速度の遅い方で平衡してしまう。本実施の形態１の調湿装置では脱着時に加熱していないため、加熱装置がある場合と比較すると吸着と脱着での空気温度の差は小さくなり、吸着速度と脱着速度との差は小さくなる。そのため、吸着、脱着速度が互いに均一に近くなり、吸着剤のポテンシャルを高効率に利用することが可能となる。

更に、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂは風路２内に固定されて静止しているため、デシカントローターのように回転などの動作を行うために生じる形状の制限がなく、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂの通風面積を風路２の形状に合わせることが可能である。そして、通風面積を多く確保して風速を減少させ、圧力損失を低減させることや、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂの吸着剤の空気との接触面積を増やし、吸脱着量を増加させることが可能となる。

また、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂは吸着時と脱着時とでは空気の流入方向が逆となり、吸着時と脱着時の通風方向が反転するため、除加湿効率を上昇させることが可能となる。

空気経路ＡとＢの切替動作時には一時的に調湿装置３０内を通過する時の風量が変化するが、切替装置３４ａ、３４ｂの動作時間は切替装置３４ａ、３４ｂに使用されるモータの回転速度を上げる等により、風路切替の周期に対して十分に短くすることが可能である。よって、冷凍サイクルに影響を与えずに空気経路ＡとＢを切り替えることが可能である。

なお、本実施の形態１では、脱着熱源を設けない構成としたが、脱着熱源を設けた構成としても構わない。しかし、脱着熱源を設けない方が、上述したように各種の効果があるため望ましい。

《実施の形態２》
実施の形態２以降では、実施の形態１の調湿装置３０と、温調を行う室内機とを用いて同一空間の空調を行う空気調和システムについて説明する。実施の形態２では特に、調湿装置３０と室内機とが一つの冷媒回路で接続されて空気調和システムを構成しており、その冷媒回路の低温側熱交換器である蒸発器によって、調湿装置３０の冷却装置３２が構成されている構成例について説明する。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。なお、実施の形態２において実施の形態１と同様の構成部分について適用される変形例は、本実施の形態２についても同様に適用される。この点は、後述の実施の形態においても同様である。

《システム構成》
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構成を示す図である。
空気調和システム１００は、室外機１０ａと、室内機１０ｂと調湿装置３０と、コントローラ４０Ａとを備えている。室内機１０ｂ及び調湿装置３０のそれぞれは、室外機１０ａから延びる液側主管１０２とガス側主管１０３に分岐管を介して接続されており、室外機１０ａに並列接続されている。また、室外機１０ａは、室内機１０ｂ及び調湿装置３０のそれぞれと伝送線１０１で接続されている。室外機１０ａとコントローラ４０Ａとの間も伝送線１０１で接続されている。

図１０では室内機１０ｂと調湿装置３０の接続台数は各１台であるが、室外機能力、必要除湿量に応じて接続台数を個別に変更しても良く、台数を限定するものではない。この点については後述の実施の形態でも同様である。また、調湿装置３０は実施の形態１と同様であるため、調湿装置３０における空気流路側のセンサ配置、空気回路側の動作説明、システム制御方法などについては説明を割愛する。この点についても、後述の実施の形態でも同様である。

《冷媒回路構成》
図１１は、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの冷媒回路図である。
室外機１０ａ内にはインバータ駆動の容量可変型の圧縮機１１、冷暖房切替用の四方弁１３、室外熱交換器１２、アキュムレータ１４が設けられている。室内機１０ｂには、ステッピングモータを用いて弁開度をパルス制御可能とした膨張弁２１及び室内熱交換器２２が設けられている。室内機１０ｂの膨張弁２１及び室内熱交換器２２と、調湿装置３０の膨張弁３１及び冷却装置３２とは、室外機１０ａに対して並列に接続されており、圧縮機１１、冷暖房切替用の四方弁１３、室外熱交換器１２、膨張弁２１、３１、室内熱交換器２２、３２、アキュムレータ１４が順次接続されて冷媒回路が構成されている。

《冷凍サイクル動作》
［冷房運転］
図１１を参照して冷凍サイクルの冷房動作を説明する。冷房運転時は、四方弁１３が図１１の実線側に切り替えられる。
圧縮機１１から吐出された冷媒は四方弁１３より室外熱交換器１２へと流れて空気と熱交換する際に凝縮液化し、液側主管１０２より液側分岐管１０４へと分岐して膨張弁２１、３１に流入する。そして、膨張弁２１、３１に流入した冷媒は、膨張弁２１、３１で減圧された後、室内熱交換器２２、３２へと流れて空気と熱交換して蒸発する。蒸発した冷媒はガス側分岐管１０５よりガス側主管１０３に流入した後、四方弁１３とアキュムレータ１４を通過して再び圧縮機１１に吸入される。

［暖房運転］
図１１を参照して冷凍サイクルの暖房動作を説明する。暖房運転時は、四方弁１３が図１１の点線側に切り替えられる。
圧縮機１１から吐出された冷媒は四方弁１３よりガス側主管１０３よりガス側分岐管１０５へと分岐し、室内熱交換器２２、３２へと流入する。室内熱交換器２２、３２へと流入した冷媒は、空気と熱交換する際に凝縮液化し、膨張弁２１、３１によって減圧され、液側主管１０２へと流れる。低圧となった冷媒は室外熱交換器１２を流れて空気と熱交換して蒸発した後、四方弁１３とアキュムレータ１４を通過して再び圧縮機１１に吸入される。

冷媒回路において使用される冷媒は、限定するものではなく、（１）二酸化炭素、炭化水素又はヘリウムのような自然冷媒、（２）ＨＦＣ４１０Ａ又はＨＦＣ４０７Ｃなどの塩素を含まない冷媒、（３）既存の製品に使用されているＲ２２又はＲ１３４ａなどのフロン系冷媒、などである。そして、かかる冷媒を循環させる圧縮機などの流体機器は、レシプロ、ロータリー、スクロール又はスクリューなどの各種タイプが適用可能である。

室外送風装置１５及び室内送風装置２３、３５は風量を制御することが可能であり、例えば空気条件に応じて風量を設定したりすることが可能である。風量制御は、ファンを回転させるモータにＤＣモータを用いて回転数を変化させるか、ＡＣモーターを用いてインバータ制御により電源周波数を変化させて回転数を変化させることにより実現可能である。風量制御はコントローラ４０Ａにより行われる。

《システム構成機器》
室外機１０ａは、室外熱交換器１２に空気を通過させるための室外送風装置１５（後述の図１２参照）を備えている。また、室外機１０ａは、圧縮機１１の吐出側に吐出圧力センサ１ａ、吸入側に吸入圧力センサ１ｂ、室外熱交換器１２の空気吸込み側に外気温度センサ２ｃを備えている。室外機１０ａは更に、室外機制御基板１６を備えており、室外機１０ａに設置された各センサからのセンサ情報を取得し、それらの情報に基づいて圧縮機１１の回転数制御、室外送風装置１５の風量の制御などを行う。また、室外機制御基板１６にはコントローラ４０Ａが接続され、コントローラ４０Ａからの例えば冷房運転開始等の運転制御信号を受信するようになっている。

室内機１０ｂは、室内熱交換器２２に空気を通過させるための室内送風装置（図示せず）を備えており、室内から空気を吸込み、室内熱交換器２２に空気を通過させて温度調整を行った後、室内に送風する。また、室内機１０ｂは、液管温度センサ２ａと、ガス管温度センサ２ｂと、室内熱交換器２２の空気吸込み側の温度を検知する吸込み空気温度センサ２ｄとを備えている。室内機１０ｂは更に、室内機制御基板２４を備えており、室内機１０ｂに設置された各センサからのセンサ情報を取得し、それらの情報に基づいて膨張弁２１の制御などを行う。また、室内機制御基板２４にはコントローラ４０Ａが接続され、コントローラ４０Ａからの例えば冷房運転開始等の運転制御信号を受信するようになっている。

《システム制御方法》
図１２は、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの制御ブロック図である。
空気調和システム１００は、温度や湿度の設定操作を受け付けると共に、各種制御を行うコントローラ４０Ａを有し、このコントローラ４０Ａに、圧力センサ１ａ、１ｂ、温度センサ２ａ、２ｂ、温湿度センサ３ａが接続されている。コントローラ４０Ａは、いわば実施の形態１のコントローラ４０を組み込んで空気調和システム１００全体の制御を行う装置として構成したもので、室内機１０ｂに対する暖房又は冷房運転の指示等も可能に構成されている。そしてコントローラ４０Ａは、これらのセンサからセンサ情報を取得し、室外機制御基板１６、室内機制御基板２４、調湿装置制御基板３６に制御信号を送信することによって、圧縮機１１、膨張弁２１、３１、室外送風装置１５、室内送風装置２３、３５、切替装置３４ａ、３４ｂの動作制御を行う。

《運転効率》
図１３は、蒸発温度とエネルギー効率との関係を示す図である。
図１３より、冷凍サイクルを高エネルギー効率で運転するには、蒸発温度を高くすればよいことが分かる。そして、蒸発温度が室内空気露点温度を超えてなお、高エネルギー効率の運転が可能である。

図１４は、調湿装置で除湿を行う場合と室内機で除湿を行う場合のそれぞれにおける、蒸発温度と除湿量との関係を説明するための図である。図１５において横軸は蒸発温度、縦軸は除湿量である。
図１５より明かなように、室内機１０ｂ及び調湿装置３０のどちらも、蒸発温度が高くなるにつれ、除湿量が低下するが、室内機１０ｂは、蒸発温度が露点温度を超えると除湿量が０になるのに対し、調湿装置３０は、蒸発温度が露点温度を超えても直ちに０になることはなく、必要除湿量を確保することができる。このように、調湿装置３０では、蒸発温度を室内空気露点温度より高くしても必要除湿量を確保することができるため、室内機１０ｂで必要除湿量を確保するよりも、調湿装置３０で除湿を行う方が、効率的であることが分かる。

以上のように構成された空気調和システム１００は、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、調湿装置３０で除湿を行うため、顕熱処理用の室内機１０ｂで除湿を行う必要がなく、室内機１０ｂで除湿を行う場合に比べて蒸発温度を高める運転が可能となる。よって、システム全体としての効率を上昇させることが可能であり、消費電力を低減させることができる。また、高蒸発温度の冷媒を用いて除湿可能な調湿装置を用いることにより、負荷発生源が室内、室外に関わらず高効率に調温、調湿が可能となる。

また、調湿装置３０を室外機１０ａに接続して室内に配置するため、調湿装置３０内に圧縮機１１を搭載する必要がなく、調湿装置３０の軽量化が可能となる。

また、調湿装置３０が、水分吸着脱着装置３３ａ、３３ｂから水分を脱着するための加熱装置等の脱着熱源を持たないため、従来の室内機と同様の接続が可能であり、既存の空気調和システムの室内機を調湿装置３０に交換することが可能となる。

室外機１０ａに対して複数の室内機１０ｂが接続されている場合には室内機１０ｂと調湿装置３０の設置台数のバランスを変更して、除湿能力を環境に応じて変更することが可能となる。

《実施の形態３》
実施の形態３の空気調和システムは、実施の形態２の空気調和システム１００と同様に、室外機１０ａ、室内機１０ｂ、調湿装置３０及びコントローラ４０Ａとを備え、室内機１０ｂと調湿装置３０により同一空間の空調を行う点は同様であり、以下の点が異なる。すなわち、実施の形態２は、室外機１０ａ、室内機１０ｂ及び調湿装置３０が一つの冷媒回路で接続されていたのに対し、実施の形態３は、室内機１０ｂと調湿装置３０とがそれぞれ独立の冷媒回路を構成している点が異なっている。そして、調湿装置３０側の冷媒回路の蒸発器で冷却装置３２が構成されている。以下、実施の形態３が実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。

図１５は、本発明の実施の形態３に係る空気調和システムの構成を示す図である。
空気調和システム１００Ａでは、室外機１０ａに室内機１０ｂが接続されて空調機１０が構成されている。そして、室外機３０ａに調湿装置３０が接続されている。室外機１０ａと室内機１０ｂの間は液側主管１０２及びガス側主管１０３の配管と伝送線１０１で接続されている。また、室外機３０ａと調湿装置３０は、空調機１０側とは別の液側主管１０２及びガス側主管１０３の配管と伝送線１０１で接続されている。また、コントローラ４０Ａは、室外機１０ａ及び室外機３０ａのそれぞれと伝送線１０１で接続されている。

調湿装置３０及び空調機１０のそれぞれの冷媒回路の図示は割愛するが、どちらも、圧縮機、四方弁（空調機１０側のみ）、熱源側熱交換器、膨張弁及び利用側熱交換器が順次配管で接続された構成を有している。また、室外機１０ａ及び室外機３０ａのそれぞれに設けられる圧縮機は、全体を一つの冷媒回路で構成した実施の形態２の室外機１０ａに設けられる圧縮機に比べ、圧縮機容量の少ない圧縮機とすることができる。このため、蒸発温度を同じ温度だけ下げるときの入力電力は、実施の形態２の室外機１０ａ側よりも低くできる。

このように構成した実施の形態３の空気調和システム１００Ａでは、実施の形態１、２と同様の効果が得られると共に、調湿装置３０と室内機１０ｂのそれぞれの冷媒回路が独立しているため、調湿装置３０側の冷媒回路の蒸発温度と、室内機１０ｂ側の冷媒回路の蒸発温度とを別々に設定することができる。したがって、顕熱処理用の室内機１０ｂ側の冷媒回路では、温調のみを目的として蒸発温度の設定が可能であるため、調湿装置３０と室内機１０ｂを同一の冷媒回路で構成していた実施の形態２の構成に比べて更に蒸発温度を上昇させることができ、空気調和システム全体の高効率化を図ることが可能となる。

また、室内から発生する潜熱負荷が多い場合、調湿装置３０側の冷媒回路の蒸発温度を下げて除湿量を増加させ、室内機１０ｂ側については冷媒回路の蒸発温度を上昇させて高効率に顕熱処理をすることで、快適性を維持したまま、高効率に空調負荷を処理することが可能になる。よって、空気調和システム１００Ａでは負荷状態によらず高効率な運転の対応が可能となる。

《実施の形態４》
実施の形態４の空気調和システムは、図１０に示した実施の形態２の空気調和システム１００に、更に外気処理装置を接続し、調湿装置３０、室内機１０ｂ及び外気処理装置で同一空間の空調を行うシステムである。以下、実施の形態４が、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。

図１６は、本発明の実施の形態４に係る空気調和システムの構成を示す図である。
空気調和システム１００Ｂは、顕熱処理用の室内機１０ｂと潜熱処理用の調湿装置３０に加えて更に、外気処理用の外気処理装置５０を備えた構成である。

外気処理装置５０は、室外から取り込んだ外気を温調及び調湿してから室内へ供給する装置であり、ステッピングモータを用いて弁開度をパルス制御可能とした膨張弁（図示せず）と、室内熱交換器５２と、全熱交換器５３と、加湿装置５４と、給気用送風装置（図示せず）と、排気用送風装置（図示せず）と、外処理制御基板（図示せず）とを備えている。

全熱交換器５３は、外気ＯＡと室内還気ＲＡとで全熱交換をする熱交換器である。外気処理装置５０の冷媒回路は室内機１０ｂと同様であり、外気処理装置５０の膨張弁（図示せず）及び室内熱交換器５２が、室外機１０ａから延びる液側主管１０２及びガス側主管１０３に分岐管を介して接続されており、室外機１０ａに対して並列接続されている。また、外気処理装置５０と室外機１０ａとは伝送線１０１で接続されている。図１６では、外気処理装置５０の接続台数は１台であるが、１台に限られたものではなく、２台以上としてもよい。

外気処理装置５０の内部では、外気ＯＡは全熱交換器５３、室内熱交換器５２、加湿装置５４の順で通過し、給気ＳＡとして室内に供給される。外気処理装置５０の内部では室内還気ＲＡは全熱交換器５３を通過し、排気ＥＡとして室外に排出される。そして、全熱交換器５３では、外気ＯＡと室内還気ＲＡで全熱交換するため、外気を換気のために直接室内に給気する場合に比べて、室内に発生する負荷を低減させることができ、室外機１０ａの圧縮機１１（図１１参照）の入力を減少することが可能となる。

実施の形態４の空気調和システム１００Ｂでは、実施の形態１及び実施の形態２と同様の作用効果が得られると共に、外気処理装置５０を設けたため、外気処理装置５０を設けずに外気を直接、室内に導入する場合に比べて、室外機１０ａの圧縮機１１の入力を減少することが可能となる。

また、外気が室内空気より高温高湿の場合（室外機１０ａは冷房運転とする）、全熱交換器５３を通過後の外気は室内空気よりも高温高湿である。したがって、外気処理装置５０において室内熱交換器５２を流れる冷媒の蒸発温度と通過空気温度との差は、室内機１０ｂの室内熱交換器２２の蒸発温度と室内空気温度との差と比較して増加し、室内熱交換器５２は、室内熱交換器２２に比べて高効率に熱処理することが可能となる。

更に、外気が室内空気より低温低湿の場合（室外機１０ａは暖房運転とする）、全熱交換器５３を通過後の外気は室内空気よりも低温低湿である。したがって、外気処理装置５０において室内熱交換器５２を流れる冷媒の凝縮温度と通過空気温度との差は、室内機１０ｂの室内熱交換器２２の蒸発温度と室内空気温度との差と比較して増加し、室内熱交換器５２は、室内熱交換器２２に比べて高効率に熱処理することが可能となる。

冬期に暖房加湿運転を行う場合には加湿装置５４を用いることにより、室内を加湿することが可能となる。加湿装置５４には、給水型の透湿膜を使用したもの、超音波加湿器等を用いることができる。

外気処理装置５０は圧縮機を搭載していないため、天井裏に配置される全ての機器（室内機１０ｂ、調湿装置３０及び外気処理装置５０）に圧縮機を搭載する必要がなく、軽量化且つ小型化が可能となる。よって、空気調和システム１００Ｂを設置する際の作業負担を軽減できる。

また、外気処理装置５０に外気の温湿度を検知するセンサを設けて外気の情報を外気処理装置５０より得るようにし、外気が室内よりも低負荷である場合には、外気処理装置５０により室内負荷処理を行い、調湿装置３０や室内機１０ｂを停止させるようにすれば、省エネとすることが可能となる。

《実施の形態５》
本実施の形態５の空気調和システム１００Ｃは、調湿装置３０、室内機１０ｂ及び外気処理装置５０により同一空間の空調を行うシステムである点は実施の形態４と同様であり、以下の点が異なる。空気調和システム１００Ｃは、図１６に示した実施の形態４の空気調和システム１００Ｂにおいて調湿装置３０を独立させ、室内機１０ｂ及び外気処理装置５０側とは別の冷媒回路で構成したものである。以下、実施の形態５が実施の形態４と異なる部分を中心に説明する。

図１７は、本発明の実施の形態５に係る空気調和システムの構成を示す図である。
空気調和システム１００Ｃは、室外機１０ａに室内機１０ｂが接続されて空調機１０が構成されており、この空調機１０に更に外気処理装置５０が接続されている。そして、室外機３０ａに調湿装置３０が接続され、空調機１０とは別の独立した冷媒回路が構成されている。室外機１０ａと室内機１０ｂの間は液側主管１０２及びガス側主管１０３の配管と伝送線１０１で接続されている。

また、室外機１０ａ及び室外機３０ａのそれぞれに設けられる圧縮機は、全体を一つの冷媒回路で構成した実施の形態２の室外機１０ａに設けられる圧縮機に比べ、圧縮機容量の少ない圧縮機とすることができ、蒸発温度を同じ温度だけ下げるときの入力電力を、実施の形態２の室外機１０ａ側よりも低くできる。また、外気処理装置５０は実施の形態４の外気処理装置５０と同様であるため、構成や動作説明などについては説明を割愛する。

実施の形態５の空気調和システム１００Ｃでは、実施の形態１〜４と同様の作用効果が得ることができ、更に以下の効果を得ることができる。すなわち、室内機１０ｂ及び外気処理装置５０が接続された冷媒回路と、潜熱処理用の調湿装置３０側の冷媒回路とを分離したため、空調機１０側で除湿を行う必要がない。よって、空調機１０側では調温のみを行えば良く、蒸発温度を更に高める運転が可能となり、消費電力の低減が可能となる。

１ 本体、１ａ 吐出圧力センサ、１ｂ 吸入圧力センサ、２ 風路、２ａ 液管温度センサ、２ｂ ガス管温度センサ、２ｃ 外気温度センサ、２ｄ 空気温度センサ、３ 吸込口、３ａ 温湿度センサ、４ 吐出口、１０ 空調機、１０ａ 室外機、１０ｂ 室内機、１１ 圧縮機、１２ 室外熱交換器、１３ 四方弁、１４ アキュムレータ、１５ 室外送風装置、１６ 室外機制御基板、２１ 膨張弁、２２ 室内熱交換器、２３ 室内送風装置、２４ 室内機制御基板、３０ 調湿装置、３０ａ 室外機、３１ 膨張弁、３２ 冷却装置、３３ａ、３３ｂ 水分吸着脱着装置、３４ａ、３４ｂ 切替装置、３５ 室内送風装置、３６ 調湿装置制御基板、４０ コントローラ、４０Ａ コントローラ、５０ 外気処理装置、５２ 室内熱交換器、５３ 全熱交換器、５４ 加湿装置、１００ 空気調和システム、１００Ａ 空気調和システム、１００Ｂ 空気調和システム、１００Ｃ 空気調和システム、１０１ 伝送線、１０２ 液側主管、１０３ ガス側主管、１０４ 液側分岐管、１０５ ガス側分岐管。

Claims (16)

1. 除湿対象空間から空気を吸込む吸込口と該除湿対象空間へ空気を供給する吐出口とを有する本体と、
   前記本体内に設けられ、前記吸込口と前記吐出口とを連通する風路と、
   前記風路内に配置され、相対的に湿度の低い空気に放湿し、相対的に湿度の高い空気から吸湿する第一の水分吸着脱着装置と、
   前記風路内に前記第一の水分吸着脱着装置と離隔して配置され、相対的に湿度の低い空気に放湿する第二の水分吸着脱着装置と、
   前記第一の水分吸着脱着装置と前記第二の水分吸着脱着装置との間に配置され、前記第一の水分吸着脱着装置または前記第二の水分吸着脱着装置の放湿により加湿された空気を冷却する冷却装置と、
   前記風路内に配置され、前記吸込口から吸込まれた空気を、前記第一の水分吸着脱着装置、前記冷却装置、前記第二の水分吸着脱着装置の順に通過させる第一の空気経路と、前記第二の水分吸着脱着装置、前記冷却装置、前記第一の水分吸着脱着装置の順に通過させる第二の空気経路とに交互に切り替える切替装置と、
   空気経路を前記第一の空気経路又は第二の空気経路に切り替える度に、その切り替えられた側の空気経路の経路維持時間を、前記除湿対象空間内の熱負荷に基づいて設定し、その設定した経路維持時間となるように前記切替装置の切り替えを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記除湿対象空間内の熱負荷に基づいて、潜熱負荷処理量を増加する場合、予め設定した初期設定時間を経路維持時間に設定し、
   前記除湿対象空間内の熱負荷に基づいて、顕熱負荷処理量を増加する場合、前記初期設定時間よりも延長した時間を経路維持時間に設定する調湿装置。
2. 前記制御装置は、
   室内温度が設定温度以上か又は室内温度が設定温度よりも所定の温度以上、高い場合に前記顕熱負荷処理量を増加し、
   室内温度が設定温度未満の場合か又は室内温度が設定温度よりも所定の温度高い温度未満の場合に前記潜熱負荷処理量を増加する請求項１記載の調湿装置。
3. 前記制御装置は、顕熱負荷処理を継続すると、その度に、前回の経路維持時間よりも延長した時間を今回の経路維持時間に決定する請求項１記載の調湿装置。
4. 前記制御装置は、
   前記潜熱負荷処理する場合、前回の切替時の経路維持時間よりも短い時間を今回の経路維持時間に設定し、
   前記顕熱負荷処理する場合、前回の切替時の経路維持時間よりも長い時間を今回の経路維持時間に設定する請求項１記載の調湿装置。
5. 前記第一の水分吸着脱着装置と前記第二の水分吸着脱着装置は、前記風路内に固定され静止している請求項１〜４の何れか一項に記載の調湿装置。
6. 前記第一の水分吸着脱着装置と前記第二の水分吸着脱着装置は、多数の小透孔を有する通風体である請求項１〜５の何れか一項に記載の調湿装置。
7. 前記第一の水分吸着脱着装置と前記第二の水分吸着脱着装置は、それぞれの空気通過面が前記冷却装置の空気通過面に対向するように配置された請求項１〜６の何れか一項に記載の調湿装置。
8. 前記第一の水分吸着脱着装置、前記冷却装置及び前記第二の水分吸着脱着装置は、空気の経路の切り替えによって前記第一の水分吸着脱着装置、前記冷却装置及び前記第二の水分吸着脱着装置を通過する空気の通過方向が反転するように配置された請求項１〜７の何れか一項に記載の調湿装置。
9. 前記風路は、前記第一の水分吸着脱着装置及び前記第二の水分吸着脱着装置の上流側に設けられ、経路を二方向に分岐する第一の分岐部と、前記第一の水分吸着脱着装置及び前記第二の水分吸着脱着装置の下流側に設けられ、経路を二方向に分岐する第二の分岐部とを有し、
   前記切替装置は、前記第一の分岐部と前記第二の分岐部とにそれぞれ配置された請求項１〜８の何れか一項に記載の調湿装置。
10. 前記冷却装置は、冷凍サイクルの蒸発器である請求項１〜９の何れか一項に記載の調湿装置。
11. 前記除湿対象空間に配置された１台以上の室内機と室外機との間で、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路と、
    請求項１〜１０の何れか一項に記載の１台以上の調湿装置とを備え、
    前記調湿装置の前記冷却装置を、前記冷媒回路の前記室外機に並列に接続された蒸発器とした空気調和システム。
12. 前記除湿対象空間の温調を行う１台以上の室内機と室外機との間で、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う第一の冷媒回路と、
    前記第一の冷媒回路とは独立した第二の冷媒回路と、
    前記第二の冷媒回路中において蒸発器として機能する熱交換器を前記冷却装置として備えた請求項１〜１０の何れか一項に記載の１台以上の調湿装置と
    を備えた空気調和システム。
13. 室外から取り込んだ外気を温調及び調湿してから前記除湿対象空間内に供給する１台以上の外気処理装置を備え、前記外気処理装置と、前記調湿装置と、前記室内機とにより同一空間の空調を行う請求項１１又は請求項１２記載の空気調和システム。
14. 室外から取り込んだ外気を温調及び調湿してから前記除湿対象空間内に供給する１台以上の外気処理装置を備え、
    前記外気処理装置は、
    室外から室内に向かう空気の流れを形成する第一の空気流路と、
    前記室内から前記室外に向かう空気の流れを形成する第二の空気流路と、
    前記第一の空気流路を流れる空気と前記第二の空気流路を流れる空気との間で全熱交換を行う全熱交換器と、
    前記第一の空気流路において前記全熱交換器の下流に配置され、前記冷媒回路の前記室外機に並列に接続された熱交換器と
    を備えた請求項１１記載の空気調和システム。
15. 室外から取り込んだ外気を温調及び調湿してから前記除湿対象空間内に供給する１台以上の外気処理装置を備え、
    前記外気処理装置は、
    室外から室内に向かう空気の流れを形成する第一の空気流路と、
    前記室内から前記室外に向かう空気の流れを形成する第二の空気流路と、
    前記第一の空気流路を流れる空気と前記第二の空気流路を流れる空気との間で全熱交換を行う全熱交換器と、
    前記第一の空気流路において前記全熱交換器の下流に配置され、前記第一の冷媒回路の前記室外機に並列に接続された熱交換器と
    を備えた請求項１２記載の空気調和システム。
16. 除湿対象空間から空気を吸込む吸込口と該除湿対象空間へ空気を供給する吐出口とを有する本体と、前記本体内に設けられ、前記吸込口と前記吐出口とを連通する風路と、前記風路内に配置され、相対的に湿度の低い空気に放湿し、相対的に湿度の高い空気から吸湿する第一の水分吸着脱着装置と、前記風路内に前記第一の水分吸着脱着装置と離隔して配置され、相対的に湿度の低い空気に放湿する第二の水分吸着脱着装置と、前記第一の水分吸着脱着装置と前記第二の水分吸着脱着装置との間に配置され、前記第一の水分吸着脱着装置または前記第二の水分吸着脱着装置の放湿により加湿された空気を冷却する冷却装置と、前記風路内に配置され、前記吸込口から吸込まれた空気を、前記第一の水分吸着脱着装置、前記冷却装置、前記第二の水分吸着脱着装置の順に通過させる第一の空気経路と、前記第二の水分吸着脱着装置、前記冷却装置、前記第一の水分吸着脱着装置の順に通過させる第二の空気経路とに交互に切り替える切替装置とを備えた調湿装置の制御方法であって、
    空気経路を前記第一の空気経路又は第二の空気経路に切り替える度に、その切り替えられた側の空気経路の経路維持時間を、前記除湿対象空間内の熱負荷に基づいて以下の（１）又は（２）に設定し、その設定した経路維持時間となるように前記切替装置の切り替えを制御する調湿装置の制御方法。
    （１）前記除湿対象空間内の熱負荷に基づいて、潜熱負荷処理量を増加する場合、予め設定した初期設定時間を経路維持時間に設定する。
    （２）前記除湿対象空間内の熱負荷に基づいて、顕熱負荷処理量を増加する場合、前記初期設定時間よりも延長した時間を経路維持時間に設定する。

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