本发明涉及空气调和机以及具备该空气调和机的空气调和系统。
背景技术：
规定在总面积为规定面积以上的建筑物室内，为使二氧化碳浓度在基准值以下而引入新气。与此相应的空气调和机如日本特许公开公报2009-162411号所示，是用两个热交换器使空调用空气的新气和回气分别热交换后混合，供给至被空调空间制冷或制热的结构；
用该空气调和机制冷时，在冷却除湿后的低温的新气中混入显热（sensibleheat）冷却后的回气，以此获得与用冷水以及温水进行的再热（reheat）相同的温度以及湿度控制效果。在此，再热控制也称为“再热方式”，具体来说，是混合来自室内的回气以及新气进行过冷却并通过结露而减湿，之后用再热器提高空气温度的控制。
上述空气调和机是具备在两个热交换器上串联流有热交换用水的配管、绕过热交换器的配管和设置于所述配管的四个二通阀（twowaytypevalve）的构造。利用这四个二通阀调节热交换用水的流通量从而制冷或制热。因此存在二通阀或配管等构件变多，因构造复杂而成本变高的问题。
本发明的目的在于提供一种简化结构，能使成本降低的空气调和机。
技术实现要素：
本发明的形态中，空气调和机具备：进行利用热交换用水的流通冷却或加热空调用空气的第一处理的第一热交换器，该空调用空气包含来自被空调空间的外侧的新气以及来自被空调空间的回气；进行利用热交换用水的流通冷却或加热空调用空气第二处理的第二热交换器；使热交换用水在所述第一热交换器中流通后在所述第二热交换器中流通的第一水路；从所述第一水路分岔使所述第一处理后的所述热交换用水不通过所述第二热交换器而绕路的第二水路；调节热交换用水的流通量从而调节所述第一处理的能力的第一水量调节阀；调节所述第二热交换器和所述第二水路的热交换用水的流通量的分配从而调节所述第二处理的能力的第二水量调节阀；以及操作所述第一水量调节阀和所述第二水量调节阀将空调用空气调节至与被空调空间的空调相适的空气状态的空调机控制装置。
根据该形态的结构，第二水路从第一水路分岔，因此构成水路的配管长度变短。又，能使水量调节阀的数量相比于以往的结构减少。即，能使构成第一水路和第二水路的配管长度变短，且将第一水量调节阀、第二水量调节阀等构件抑制在最少限度，简化构造。由此，能谋求成本降低。
此外在本发明的其他形态中，空调机控制装置具备根据被空调空间的空调负荷的变动切换控制的空调能力控制部，所述控制分别是操作所述第一水量调节阀和第二水量调节阀使热交换用水在第一热交换器和第二热交换器两方流通、同时改变流通量的控制，和操作所述第一水量调节阀以及所述第二水量调节阀使热交换用水仅在所述第一热交换器中流通、同时改变流通量的控制。
根据该结构，能仅用两个水量调节阀，根据被空调空间的空调负荷的变动将空调用空气高精度地调节至与空调相适的空气状态。例如，空调负荷为峰值时，通过两个水量调节阀使两方热交换器的热交换用水的流通量为最大。若空调负荷减少，则通过两个水量调节阀使热交换用水的流通量根据空调负荷的减少量而减少。进一步，若空调负荷减少，则通过第二水量调节阀使第二热交换器的热交换用水旁通，通过第一水量调节阀使热交换用水仅在第一热交换器中流通。若空调负荷为最小，则通过第二水量调节阀使第二热交换器的热交换用水旁通，通过第一水量调节阀使第一热交换器的热交换用水的流通量为最少。如此，能将空调用空气高精度地调节至与空调相适的空气状态。
此外本发明的其他形态中，具备调节进行第一处理的空调用空气的风量的第一风门和调节进行第二处理的空调用空气的风量的第二风门；所述空调机控制装置具备空调能力补偿部，该空调能力补偿部以比较所述第一处理所需的焓和所述第二处理所需的焓，减少焓较大一方的空调用空气的风量，增加焓较小一方的空调用空气的风量的形式，操作所述第一风门和所述第二风门。
根据该结构，减少焓较大的空调用空气的风量，增加焓较小的空调用空气的风量，因此能减少多余的空调负荷，谋求节能。
此外本发明的其他形态中，具备在所述第一热交换器和第二热交换器的一方或两方的下风处加湿所述空调用空气的加湿器；所述空调机控制装置具备在所述空调用空气的新气温度比所述被空调空间的温度低时通过所述加湿器加湿而制冷所述被空调空间的新气制冷控制部。
根据该结构，例如能在空调用空气的新气温度较低的冬季期间制冷时，仅用加湿器的加湿制冷，因此能谋求节能。
此外本发明的其他形态中，所述加湿器是利用水的汽化蒸发加湿空调用空气的汽化式的加湿器，或是利用蒸汽加湿所述空调用空气的蒸汽式的加湿器。
根据该结构，若加湿器为汽化式加湿器则能有效利用汽化冷却，因而节能。若加湿器为蒸汽式加湿器或两个汽化式加湿器，则新气制冷时也不会加湿不足而会是舒适的环境。
此外本发明的其他形态中，所述第一水量调节阀由二通阀构成，所述第二水量调节阀由三通阀构成。
根据该结构，两个调节阀能可由市售构件的二通阀和三通阀构成，因此能谋求成本降低。
此外本发明的其他形态中，空气调和系统具备：具备空调机控制装置的空气调和机；对为了调节所述空调用空气的空气状态而供给至所述空气调和机的循环水的供给水温进行调节的热源机；以及独立于所述空调机控制装置且根据新气负荷的变动自动调节所述循环水的供给水温的热源机控制装置。
根据该结构，通常被空调空间的空调负荷与作为新气负荷的室外的温度和湿度成比例地改变，因此能预测新气负荷较少则被空调空间的空调负荷也较少。因而，若使热源机控制装置中流向空调机的循环水的供给水温夏季期间升高冬季期间降低，则能减少热源机的消耗能量，谋求节能。不使用复杂且费成本的中央控制方式，而使控制在空调机侧和热源机侧完全分离且独立，因而双控制装置的安装工序被简化，双控制装置的保养管理也变得轻松。
此外本发明的其他形态中，具备使循环水循环的水循环机器；热源机控制装置具备热源机输出补偿部，当向空气调和机的供给所产生的循环水的水温差脱离预先设定的水温差的范围内时，该热源机输出补偿部控制所述水循环机器调节所述循环水的水速，以此补偿热源机输出的过剩或不足。
根据该结构，当空调机的热交换所产生的循环水的水温差脱离预先设定的水温差的范围内时，会导致供给至空调机的循环水的能量出现过剩或不足。因此，能通过在超出预先设定的水温差的范围时控制水循环机器提高循环水的水速，在未达到水温差的范围时降低循环水的水速，以此来弥补热源机输出的过剩或不足。即使控制于调机侧和热源机侧完全分离且独立，也能使从热源机向空调机的能量供给稳定，谋求舒适性的维持与节能。
此外本发明的其他形态中，在被空调空间的制冷时，使利用热源机控制装置自动调节的循环水的供给水温相对于预先设定的新气温度以及新气湿度，在新气为高温高湿时设定为6~7℃，所述新气为低温高湿时设定为7~8℃，所述新气为高温低湿时设定为8~9℃，所述新气为低温低湿时设定为9~10℃；在所述被空调空间的制热时，使利用所述热源机控制装置自动调节的所述循环水的所述供给水温相对于预先设定的新气温度，在所述新气为高温时设定为34~36℃，所述新气为低温时设定为39~41℃。
根据该结构，因为细致地调节循环水的供给水温，所以包括热源机和空调机在内的空调系统整体的节能效率变高。
附图说明
图1是根据本发明第一实施形态的空气调和机的整体结构图。
图2是示出热交换器的常规结构的图。
图3是示出存储器内的图表的图。
图4是示出空调机控制装置的变形例的图。
图5是示出使用图1的空气调和机的空气调和系统的图；
符号说明：
1 第一热交换器；
2 第二热交换器；
3 第一水路；
4 第二水路；
5 第一水量调节阀；
6 第二水量调节阀；
7 加湿器；
8 第一风门；
9 第二风门；
11 空调机控制装置；
19 空调能力控制部；
22 汽化冷却控制部；
23 新气制冷控制部；
300 空气调和系统；
600 热源机；
700 热源机控制装置。
具体实施方式
（第一实施形态）
图1是根据本发明的冷温水式空气调和机100的整体结构图。空气调和机100配置于建筑物的室内或大厅等被空调空间s的外侧，即室外，与该被空调空间s借由管路110连接。空气调和机100从室外将空调用空气的新气（oa）向被空调空间s输送（sa），从被空调空间s接收空调用空气的回气（ra）。各图中粗实线箭头示出空气流动的方向。
空气调和机100具备第一热交换器1、第二热交换器2、第一水路3、第二水路4、第一水量调节阀5、第二水量调节阀6、两个加湿器7、调节风量的第一风门（damaper）8、同样调节风量的第二风门9、送风机10、空调机控制装置11以及外壳12。加湿器7设置在各热交换器1、2上，第一热交换器1、第二热交换器2以及加湿器7设置于外壳12内。第一水路3从各热交换器1、2向外壳12的外侧延伸，第一水量调节阀5设置于从第一热交换器1延伸的第一水路3的途中，第二水量调节阀6设置于第一水路3与第二水路4的分岔部位。
第一热交换器1进行利用热交换用水的流通冷却或加热空调用空气的新气（oa）的第一处理。第二热交换器2进行利用热交换用水的流通冷却或加热空调用空气的回气（ra）的第二处理。通过两个热交换器1、2使空调用空气的新气（oa）和回气（ra）各自进行热交换后混合两空气。第一水路3使热交换用水在第一热交换器1中流通后在第二热交换器2中连续流通。第二水路4使第一处理后的热交换用水不通过第二热交换器2而绕路。
第一水量调节阀5由如下二通阀构成：以改变第一处理前的热交换用水的流通量从而调节第一热交换器1的第一处理的能力的形式进行比例控制。第二水量调节阀6由如下三通阀构成：以改变第一水路3和第二水路4的热交换用水的流通量的分配从而调节第二热交换器2的第二处理的能力的形式进行比例控制。该第二水量调节阀6也可由如下三通阀构成：仅是以使第一水路3和第二水路4的任一方全量流动而另一方不流动的形式切换的机构。
空调机控制装置11根据被空调空间s的空调负荷的变动操作第一水量调节阀5、第二水量调节阀6、加湿器7、第一风门8、第二风门9以及送风机10，将新气、回气和其他空调用空气调节至与被空调空间s的空调相适的空气状态（温度以及湿度）。图1中，第一热交换器1、第二热交换器2、加湿器7以及送风机10设置于外壳12内，但空调机控制装置11、第一水路3、第二水路4、第一水量调节阀5、第二水量调节阀6、第一风门8以及第二风门9也可以设置于外壳12内。
加湿器7构成为在第一热交换器1和第二热交换器2的一方或两方（图例中为两方）的下风处利用水的汽化蒸发加湿空调用空气的汽化式。第一风门8增减并调节进行第一处理的空调用空气的风量。第二风门9增减并调节进行第二处理的空调用空气的风量。实施形态中，空调用空气的新气（oa）通过第一风门8、第一热交换器1以及加湿器7，空调用空气的回气（ra）通过第二风门9、第二热交换器2以及加湿器7，通过送风机10供给至被空调空间s。第一风门8、第二风门9和送风机10上构成风量调节装置80。
如图2所示，第一热交换器1与常规的板翅式线圈（plate-fincoil）一样，构成为在多块相互平行的传热板1中插入以横穿该多块传热板13的形式弯曲的传热管14。传热管14的内部流有为冷水或温水的热交换用水，使空调用空气与传热管14以及传热板13接触，以此使空调用空气与热交换用水进行热交换，冷却或加热空调用空气。第二热交换器2也是与第一热交换器1同样的构成。
外壳12内设置有检测新气的温度以及湿度的新气传感器15、检测回气的温度以及湿度的回气传感器16、检测送气的温度以及湿度的送气传感器17。被空调空间s内设置有检测被空调空间s的二氧化碳浓度的二氧化碳浓度传感器18。空调机控制装置11具备空调能力控制部19、空调能力补偿部20、二氧化碳浓度控制部21、汽化冷却控制部22、新气制冷控制部23以及水温差控制部24。空调机控制装置11由微处理器、各种传感器和其他控制机器构成。
空调机控制装置11上连接有存储器120。该存储器120内如图3所示，储存有预先设定的送气温度t1、预先设定的二氧化碳的浓度的范围c1、预先设定的被空调空间s的湿度w1和预先设定的水温度差h1等。这些值可由空气调和机100的使用者或设置人员设定。
空调能力控制部19根据被空调空间s的空调负荷的变动切换如下控制：操作第一水量调节阀5以及第二水量调节阀6使热交换用水在第一热交换器1以及第二热交换器2两方流通、同时改变水量的控制，和操作第一水量调节阀5以及第二水量调节阀6使热交换用水仅在第一热交换器1中流通、同时改变水量的控制。例如，在第一热交换器1仅进行第一处理但制冷或制热被空调空间s的能力仍不足的情况下，可以并用第二热交换器2的第二处理来弥补能力不足。空调能力控制部19能操作加湿器7。
空调能力补偿部20根据新气传感器15和回气传感器16检测出的温度以及湿度计算焓。比较第一热交换器1的第一处理所需的焓与第二热交换器2的第二处理所需的焓。空调能力补偿部20以减少焓较大一方的处理的空调用空气的风量，并增加焓较小一方的空调用空气的风量的形式，操作第一风门8和第二风门9。如此，因为减少焓较大一方的空调用空气的风量，并增加焓较小一方的空调用空气的风量，所以能减少多余的空调负荷，谋求节能。在此，第一处理所需的焓是指将第一处理前的空调用空气冷却或加热至预先设定的送气温度t1所需的焓。第二处理所需的焓是指将第二处理前的空调用空气冷却或加热至预先设定的送气温度t1所需的焓。
例如，第一处理所需的焓比第二处理所需的焓小的情况下，增加第一处理前的新气的风量，减少第二处理前的回气的风量。由此减少被浪费使用的冷却或加热的能量。第一处理以及第二处理所需的焓根据新气传感器15和回气传感器16检测出的温度以及湿度来计算。
二氧化碳浓度控制部21操作第一风门8和第二风门9的一方或两方，以使二氧化碳浓度传感器18检测出的被空调空间s的二氧化碳浓度在预先设定的范围c1内的形式调节空调用空气的新气风量。本实施形态中，用第一风门8调节新气风量，用第二风门9调节回气风量。
汽化冷却控制部22在第一热交换器1的第一处理前和第二热交换器2的第二处理前的一方或两方的空调用空气的湿度比预先设定的被空调空间s的设定湿度w1低的情况下，以利用第一处理和第二处理的一方或两方进行汽化冷却的形式操作加湿器7。例如，制冷运行时，第一处理前的新气湿度和第二处理前的回气湿度的一方或两方比被空调空间s的设定湿度w1低的情况下，不增加第一热交换器1和第二热交换器2的一方或两方的热交换用水的流通量（冷却的能量），利用汽化蒸发加湿的同时冷却，因而节能。被空调空间s的湿度由回气传感器16检测，新气湿度由新气传感器15检测。
新气制冷控制部23在空调用空气的新气温度比被空调空间s的温度低的情况下用加湿器7加湿，对被空调空间s制冷。例如，在第一热交换器1的第一处理前的新气温度比被空调空间s的温度低的情况下，能在利用汽化冷却的同时对被空调空间s进行新气制冷。
水温差控制部24在使热交换用水在第一热交换器1中流通后在第二热交换器2中连续流通的情况下，为了使第一热交换器1以及第二热交换器2的流通前和流通后的热交换用水的水温度差为预先设定的水温度差h1，操作第一水量调节阀5和第二水量调节阀6从而控制热交换用水的流通量。能够通过使热交换用水在第一热交换器1和第二热交换器2中连续流通来扩大水温度差，通过抑制水温度差的变动来提高热源机的运行效率，谋求节能。
图1中将第一热交换器1、第二热交换器2、加湿器7以及送风机10设置于外壳12内。但是，空调机控制装置11、第一水路3、第二水路4、第一水量调节阀5、第二水量调节阀6、第一风门8以及第二风门9也可以设置于外壳12内。
（控制动作）
夏季期间进行需要除湿的制冷运行时
在进行热交换用水为冷水且夏季期间需要除湿的制冷运行的情况下，空调能力控制部19用第一热交换器1冷却新气。伴随着新气的冷却，新气在一定程度上被除湿。空调能力控制部19生成冷却至未被第二热交换器2除湿程度的回气。混合该回气和被除湿的新气，控制在目标送气温度以及送气湿度。由此，将被空调空间s空调至预先设定的温度t1以及湿度w1。在不需要新气除湿的制冷运行时，能使新气制冷控制部23工作，并用加湿器7的汽化冷却进行制冷运行。
冬季期间进行制热运行时
在进行热交换用水为温水且冬季期间制热运行的情况下，空调能力控制部19用第一热交换器1加热新气，用第二热交换器2加热回气，根据状况利用加湿器7加湿、混合，以此控制送气的温度以及湿度。
冬季期间进行制冷运行时
存在即便是冬季期间，但被空调空间s的温度较高时进行制冷运行的情况。这种情况下，若热交换用水为温水，则空调能力控制部19使比被空调空间s的温度低温的新气免去被第一热交换器1加热而直接送气（sa），使回气（ra）免去被第二热交换器2加热而直接供给至被空调空间s进行新气制冷。这种情况下，也可以用第一热交换器1加热至与制冷相适的温度。此时根据状况用加湿器7加湿回气（ra），通过加湿温度较高的回气，从而汽化式也能增加加湿量。
另，图1所示的空气调和机100中，加湿器7也可以是在第一热交换器1和第二热交换器2的一方或两方的下风处利用蒸汽加湿空调用空气的蒸汽式。这种情况下，如图4所示，可以从空调机控制装置11中省略汽化冷却控制部22。这种情况下，在夏季期间与冬季期间之间的中间期等，还能进行蒸汽加湿的制热。
（第二实施形态）
申请人构想了使用如图1所示的空气调和机100的空气调和系统。在此，常规的空气调和系统具备调节循环水的温度的热源机、利用有循环水流动的热交换器调节空调用空气的送气温度从而进行被空调空间的空调的如上所述的空气调和机、和使循环水在空气调和机以及热源机中循环的水循环机器。通过空气调和机的热交换器对空调用空气吸热或放热而偏离设定水温的循环水，通过被热源机冷却或加热而调节至设定水温。而且，以根据被空调空间的空调负荷改变热源机的供给水温的中央控制方式来谋求热源机的节能化。
然而，像这样的中央控制方式中，需要用于计量被空调空间的空调负荷的传感器类，或热源机的控制装置与空气调和机的控制装置的通信机器等，因而控制变得复杂。又，相关传感器类或控制机器的安装工序等的设备成本变高。又，空气调和机混合新气和回气后，用热交换器进行冷却或除湿、加热等。如此方式的空气调和机中，例如夏季期间的制冷运行时，制冷除湿后若不进行再热则无法进行送气的湿度控制。因此，需要再热的能量之余，还需要使冷水和温水同时流动的所谓四管式的设备。由此，空气调和机的设备成本和运行成本变高。又，存在冬季期间也需要制冷运行的情况，此时也需要四管式的设备而存在设备成本和运行成本变高的问题。申请人为解决该问题而构思了如下所示的空气调和系统。
图5是空气调和系统300的整体图。该空气调和系统300具备：具备所述空调机控制装置11的空气调和机100、具备外调机控制装置510的外调机（outsideconditioner）500、热源机600、水循环机器800以及热源机控制装置700。该空气调和系统300例如使用于三层建的建筑物400，每层设置有室内或大厅等被空调空间s和空气调和机100的设置空间z。即，本实施形态中空气调和系统300具有三个空气调和机100。另，建筑物400不限于三层建筑；
各被空调空间s、建筑物400的外部、各空气调和机100和外调机500由省略图示的管路连接，送气（sa）、新气（oa）、回气（ra）以及排气（ea）相互送风。被空调空间s和设置空间z被间隔墙310隔开。各设置空间z中设置有一个空气调和机100，该空气调和机100的内部结构如图1所示。
热源机600设置于建筑物400的最高位，为了空调用空气的调节而调节供给至空气调和机100的循环水的供给水温。水循环机器800具备以循环水相对热源机600和空气调和机100循环的形式构成的水循环配管810、和具有可改变水循环配管810的循环水的水速和送水量等功能的送水泵820。热源机控制装置700为独立于空调机控制装置11的控制装置，以根据新气负荷的变动自动调节循环水的供给水温的形式构成。
热源机控制装置700与检测新气温度以及湿度的新气温湿度检测器710、检测流向空气调和机100的循环水的供给水温的供给水温检测器720、检测从空气调和机100返回至热源机600的循环水的回程水温的回程水温检测器730、和检测水循环配管810的水速或送水量的送水检测器740连接。热源机控制装置700具备送水控制部750、供给水温控制部760和热源机输出补偿部770。热源机控制装置700由微处理器、各种传感器和其他控制机器构成。
送水控制部750控制送水泵820的转速从而调节水速或送水量。供给水温控制部760将预先设定的新气温度以及新气湿度与新气温湿度检测器710检测的新气温度以及新气湿度进行比较。根据其结果在被空调空间s的制冷时，使自动调节的循环水的供给水温相对于预先设定的新气温度以及新气湿度，在新气为高温高湿时设定为6~7℃，新气为低温高湿时设定为7~8℃，新气为高温低湿时设定为8~9℃，新气为低温低湿时设定为9~10℃。该情况下的预先设定的新气温度以及新气湿度例如为干球温度28℃且绝对湿度0．011kg/kg（da）。
供给水温控制部760在被空调空间s的制热时，使自动调节的循环水的供给水温相对于预先设定的新气温度，在新气为高温时设定为34~36℃，新气为低温时设定为39~41℃。该情况下的预先设定的新气温度例如为干球温度13℃。另，上述供给水温和预先设定的新气温度以及新气湿度为一个例子，并不限定于此。
当向空气调和机100的供给所产生的循环水的水温差（从热源机600供给至空气调和机100的循环水与从空气调和机100返回至热源机600的循环水的水温差）脱离预先设定的水温差的范围（例如6~10℃）内时，热源机输出补偿部770控制水循环机器800从而调节循环水的水速，以此补偿热源机输出的过剩或不足。循环水的水温差根据供给水温检测器720和回程水温检测器730所检测的水温来计算。热源机输出补偿部770将该循环水的水温差与预先设定的水温差的范围进行比较。超出预先设定的水温差的范围时，热源机输出补偿部770控制水循环机器800，提高循环水的水速或送水量，未达到水温差的范围时降低循环水的水速或送水量。
另，热源机600可适用于热泵式冷却器（chiller）或吸收式等各种。又，水循环配管810在直接回水（directreturn）方式、逆回水（reversereturn）方式或它们的并用方式等各种方式中自由变更。
又，第一水量调节阀5以及第二水量调节阀6也可以不是二通阀或三通阀。上述说明中也可以分别使空调用空气的新气替换回气、回气替换新气地构成。又，加湿器7也可以构成为具有汽化式加湿器和蒸汽式加湿器任一方或两方。例如，针对空调用空气，首先用能量消耗较少的汽化式加湿器加湿，用汽化式加湿器加湿不足的情况下，仅对该不足部分用蒸汽加湿器进行最低限度加湿，以此能谋求加湿精度提高和消耗能量削减两者。
由于本发明在不脱离基本特征的主旨下可具备多种形式，因而上述实施形态用于说明而非限制，因本发明的范围由所附的权利要求限定而不是在前的说明书限定，故落入权利要求的边界和范围内、或等同于这样的边界和范围的所有变更均包含在权利要求中。