JP6622631B2 - 外気処理装置 - Google Patents
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Description
[空気の流れの説明]
図1は、本発明の一実施形態に係る外気処理装置100の、空気の流れを模式的に示すブロック図であり、(a)は夏期に実行される除湿モードでの空気の流れを示し、(b)は冬期に実行される加湿モードでの空気の流れを示している。図2は、図1に示す外気処理装置100が、除湿、或いは加湿の対象となる部屋(以下、「対象室」という)に、ダクト等にて接続された様子を模式的に示す説明図である。なお、図2は対象室50内を加湿する場合(即ち、図1(b)の場合)を示している。
次に、図3、図4を参照して、本実施形態に係る外気処理装置100に設けられる冷媒回路の構成について説明する。図3は、冷媒回路の構成を模式的に示す図、図4は、電気的な接続関係を示すブロック図である。図3に示すように、本実施形態に係る外気処理装置100は、上記した図1の構成に加え、各熱交換器4,5,6に冷媒を循環させる冷媒回路を備えている。冷媒回路は、インバータ27(図4参照)の制御により冷媒を圧縮して出力する圧縮機1と、該圧縮機1の前段に設けられ圧縮機1に供給する冷媒を一時的に蓄積するアキュムレータ2と、圧縮機1より送出される圧縮冷媒を第1空気流路12側、或いは第2空気流路13側のいずれかの熱交換器に出力するように切り替える四方弁3(出力切替手段)、を備えている。
次に、除湿モード、加湿モード、及び送風モードにおける冷媒の流れについて説明する。外気処理装置100が送風モードに設定されたときには、図4に示す第1操作部31b、第2操作部31dの制御により冷媒回路を停止し、且つ、デシカント8を停止する。即ち、図3に示す各熱交換器4,5,6、及びデシカント8は作動せず、第1空気流路12、及び第2空気流路13を流れる空気が通過するのみとなる。
次に、図4に示した主制御部31による圧縮機1の制御について説明する。主制御部31は、空気温度センサ24で検出される第1熱交換器4に入る空気温度、及び、空気湿度センサ23で検出される第1熱交換器4に入る空気湿度を取得する。そして、これらの温度データ、及び湿度データに基づき、対象室50内の相対湿度Hcを推定する。この推定演算では、周知の演算方式である、相対湿度→絶対湿度の計算式、絶対湿度→相対湿度の計算方法を採用することができる。即ち、対象室50よりダクトを経由して戻ってきた空気RAは、空気温度が室温と異なるので(ダクトを通過することにより空気温度が変化するので)、相対湿度に誤差が生じてしまう。つまり、空気湿度センサ23で検出される湿度データは、対象室50内の湿度と一致するとは限らない。しかし、絶対湿度は同じであるので、先に空気RAの相対湿度より絶対湿度を計算し、この結果に基づき、室内温度での相対湿度を計算する。
(1)室内想定温度が22℃のとき
Hc=(0.1737×T2−1.2631T+43.355)×(R/100)
(2)室内想定温度が24℃のとき
Hc=(0.1539×T2−1.1192T+38.411)×(R/100)
(3)室内想定温度が26℃のとき
Hc=(0.1366×T2−0.9933T+34.094)×(R/100)
(4)室内想定温度が28℃のとき
Hc=(0.1215×T2−0.8832T+30.316)×(R/100)
即ち、室内想定温度が選択されると、上記(1)〜(4)式を用いて、対象室50内の相対湿度を推定することができる。
(除湿モード)
冷媒温度センサ20で測定される冷媒温度T1、及び冷媒圧力センサ21で測定される冷媒圧力P1に基づいて、冷媒の蒸発温度Teを求める。そして、冷媒温度T1と蒸発温度Teとの温度差、即ち、「T1−Te」を現過熱度SHとする。この現過熱度SHが目標過熱度SSHとなるように、第1膨張弁18、及び第2膨張弁19の開度Vstを決定する。決定方法は、例えば、PID制御等の公知の制御方法を利用することができる。そして、第1膨張弁18、及び第2膨張弁19を共に開度Vstにする。即ち、第1膨張弁18と第2膨張弁19は同一の開度とする。但し、第1、第2膨張弁の開度が予め設定した下限値Min0以下となる場合には、この下限値Min0とする。即ち、除湿モードにおいては、第1膨張弁18及び第2膨張弁19を最低でも下限値Min0の開度とする。
上記と同様の手法で、現過熱度SHを求める。そして、現過熱度SHが目標過熱度SSHとなるように、第2膨張弁19の開度Vstを決定する。決定方法は、例えば、PID制御等の公知の制御方法を利用することができる。そして、第2膨張弁19を開度Vstに設定する。一方、第1膨張弁18の開度を予め設定した第1下限開度Min1に固定する。即ち、第2膨張弁19は開度Vstとなるように制御され、第1膨張弁18は第1下限開度Min1とされる。この際、第1下限開度Min1は、第1熱交換器4に供給される冷媒流量が、該第1熱交換器4を通過する空気中に含まれる水分を凍結させない程度の開度に設定される。換言すれば、第1膨張弁18を第1下限開度Min1とすることにより、第1熱交換器4を通過する空気中の水分が凍結することを防止している。
次に、上述のように構成された本実施形態に係る外気処理装置100の処理手順を、図9〜図13に示すフローチャートを参照して説明する。
ステップS3において、主制御部31は、前述の(1)〜(4)に示した演算式を用いて、対象室50内の湿度Hcを算出する。
次に、除湿モード、加湿モード、及び送風モードにおける、各位置における温度、湿度の具体的な例について図14〜図17を参照して説明する。
以上説明したように、本実施形態に係る外気処理装置100では、対象室50内の湿度に応じて、圧縮機1の出力を制御し、除湿能力、或いは加湿能力を制御する構成としたので、対象室50内の湿度を高精度に制御することが可能となる。
2 アキュムレータ
3 四方弁(出力切替手段)
4 第1熱交換器
5 第2熱交換器
6 第3熱交換器
8 デシカント(水分吸着手段)
8a 回転モータ
9 EAファン
10 SAファン
11 全熱交換器
12 第1空気流路
13 第2空気流路
18 第1膨張弁
19 第2膨張弁
20 冷媒温度センサ
21 冷媒圧力センサ
23 空気湿度センサ(湿度検出部)
24 空気温度センサ(温度検出部)
27 インバータ
31 主制御部(制御手段)
31a センサ入力部
31b 第1操作部
31c 圧縮機出力部
31d 第2操作部
50 対象室(対象となる部屋)
51 高顕熱エアコン
52 リモコン
53a 室内機
53b 室外機
100 外気処理装置
Claims (5)
- 対象となる部屋の室内に、室外の空気を処理して除湿空気、或いは加湿空気を供給する外気処理装置において、
室外から室内に向かう空気の流路となる第1空気流路と、
室内から室外に向かう空気の流路となる第2空気流路と、
前記第1空気流路と第2空気流路とに跨って配置され、前記第1空気流路と第2空気流路のうちの一方の流路を流れる空気の水分を吸着し、他方の流路を流れる空気に水分を放出する水分吸着手段と、
冷媒を循環させる冷媒回路と、を有し、
前記冷媒回路は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記第2空気流路の、前記水分吸着手段の上流側に配置された第1熱交換器、及び下流側に配置された第3熱交換器と、
前記第1空気流路の、前記水分吸着手段の上流側に配置された第2熱交換器と、
除湿した空気を室内に供給する除湿モード時には、前記圧縮機より出力される冷媒を前記第1熱交換器及び第3熱交換器に供給し、且つ、加湿した空気を室内に供給する加湿モード時には、前記圧縮機より出力される冷媒を前記第2熱交換器に供給するように切り替える出力切替手段と、
前記第1熱交換器と第2熱交換器との間に設けられる第1膨張弁、及び、前記第3熱交換器と第2熱交換器との間に設けられる第2膨張弁と、
前記第1膨張弁及び第2膨張弁の開度を制御し、且つ、前記出力切替手段を制御する制御手段と、
前記室内より戻される空気の温度を検出する温度検出部、及び室内より戻される空気の湿度を検出する湿度検出部と、を備え、
更に、前記制御手段は、
前記除湿モード時には、前記圧縮機より出力される冷媒を、第1熱交換器の出力側から、前記第1膨張弁を経由する経路、及び、前記第3熱交換器の出力側から、前記第2膨張弁を経由する経路を合流し、その後、前記第2熱交換器を経由する経路を循環させ、
前記加湿モード時には、前記圧縮機より出力される冷媒を、第2熱交換器の出力側から、前記第1膨張弁と前記第1熱交換器を経由する経路、及び、前記第2膨張弁と前記第3熱交換器を経由する経路を循環させるように冷媒の流路を設定し、
更に、前記温度検出部で検出される温度、及び前記湿度検出部で検出される湿度に基づき、前記室内の湿度が予め設定した目標湿度となるように、前記圧縮機の出力を制御すること
を特徴とする外気処理装置。 - 前記制御手段は、
前記除湿モード時には、前記第1熱交換器と前記第3熱交換器にて冷媒を凝縮させ、且つ、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁が同一の開度で、冷媒の過熱度が目標過熱度となるように制御すること
を特徴とする請求項1に記載の外気処理装置。 - 前記制御手段は、
前記加湿モード時には、前記第1熱交換器よりも前記第3熱交換器にてより多くの冷媒を蒸発させるように、前記第1膨張弁の開度を設定し、更に、冷媒の過熱度が目標過熱度となるように前記第2膨張弁の開度を制御すること
を特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の外気処理装置。 - 前記制御手段は、除湿モード及び加湿モードに加えて、中間期モードの切り替えを行い、前記中間期モードでは、前記圧縮機、及び前記水分吸着手段を停止すること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の外気処理装置。 - 前記第1熱交換器と前記第2熱交換器の上流側に設けられ、前記第1空気流路と前記第2空気流路との間で熱交換する全熱交換器、を更に備え、前記中間期モードでは、前記全熱交換器により前記第1空気流路と前記第2空気流路の空気中の水分を交換すること
を特徴とする請求項4に記載の外気処理装置。
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