JP2003130399A - 恒温・恒湿室用の空調装置 - Google Patents

恒温・恒湿室用の空調装置

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JP2003130399A
JP2003130399A JP2001326833A JP2001326833A JP2003130399A JP 2003130399 A JP2003130399 A JP 2003130399A JP 2001326833 A JP2001326833 A JP 2001326833A JP 2001326833 A JP2001326833 A JP 2001326833A JP 2003130399 A JP2003130399 A JP 2003130399A
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air
humidity
temperature
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conditioned room
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JP2001326833A
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Kenichi Suzuki
賢一 鈴木
Shizuo Kawaguchi
静男 川口
Naoki Takahara
直樹 高原
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Toyo Seisakusho KK
Original Assignee
Toyo Seisakusho KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】被空調室の負荷変動に対して充分な追従性を有
し、エネルギロスを無くしてランニングコストを低減し
た恒温・恒湿室用の空調装置を提供する。 【解決手段】冷凍機６の冷却コイル２と、電気ヒータよ
りなる加熱コイル３と、加湿ノズル４とをケーシング内
に備える空調機１と、還気ダクト１０の途中に一端が接
続された分岐ダクト１０ａの他端が固体ロータ吸着式の
除湿機１１における被処理空気の吸入口に接続され、同
除湿機の送出口に一端が接続された除湿空気ダクト１９
の他端が前記空調機の還気口に接続され、圧縮機２２の
吸入圧力制御弁２７の開度または圧縮機の回転数を調節
して冷却出力を制御するとともに、前記加熱コイルへの
加熱出力を制御する温度制御部２９と、前記除湿機にお
ける再生用加熱器の温度を調整して除湿出力を制御する
とともに、前記加湿ノズルの蒸気放出量を調節して加湿
出力を制御する湿度制御部３０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は環境試験室等の恒温
・恒湿室用の空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】人工気象室や各種の機械・
電気製品に対する環境試験・信頼性試験・耐久性試験を
行なう環境試験室等の恒温・恒湿室では、室内を広範囲
の温度・湿度に制御し、かつ所要の温度・湿度に正確に
維持する必要があり、安定した空調を行なうには、室内
の負荷変動に対して充分な追従性を有する冷却・加熱・
加湿・除湿用の各機器を備える空調装置を設けなければ
ならない。
【０００３】ところで、従来の空調装置における冷却制
御は、冷凍機における圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ制御によっ
て行なうのが一般的であるが、圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ制
御では冷却温度が不安定となり、高精度の冷却制御を行
なうことができない。
【０００４】また除湿制御は、除湿機のＯＮ−ＯＦＦ制
御によって行なわれるが、除湿機は応答性が良好ではな
く、除湿負荷の変動に対して充分に追従できない。
【０００５】そこで従来の空調装置において、温度制御
および湿度制御を高精度にかつ安定して行なうには、冷
凍機と除湿機をともに安定して運転することのできるフ
ル稼働の状態に保ち、被空調室からの還気を一旦所要の
温度・湿度よりも低温・低湿の状態に冷却・除湿して、
その後制御性の良好な電気ヒータよりなる再熱用加熱器
および応答性の良好な加湿器で所要の温度、湿度まで再
熱、再加湿を行なっていた。
【０００６】したがって、冷却および除湿に要するエネ
ルギと加熱および加湿に要するエネルギが重複し、ラン
ニングコストが嵩むという問題がある。
【０００７】なお、前述した圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ制御
による冷却制御において、冷凍機を１台ではなく、小容
量の冷凍機を複数台設け、冷凍機全体における圧縮機の
駆動台数を制御することによって冷却負荷の変動に対す
る追従性を高め、安定した冷却制御を行なうことができ
るようにして、冷却エネルギと加熱エネルギの重複を少
なくするようにしたものも従来からあるが、装置コスト
が嵩むとともに機器の設置スペースが大となり、しかも
空冷式の冷凍機の場合は室外機の設置スペースも冷凍機
の台数に応じて余分に必要となるという問題がある。
【０００８】
【目的】本発明の目的とするところは、被空調室の負荷
変動に対して充分な追従性を有し正確かつ安定した温度
制御および湿度制御を行なうことができ、しかも冷却と
加熱および除湿と加湿をそれぞれ重複して行なうような
エネルギロスがなくてランニングコストの低減を期すこ
とができ、しかも冷凍機は１台で済み、装置の設置スペ
ースを小ならしめることのできる恒温・恒湿室用の空調
装置を提供することにある。
【０００９】
【発明の構成】上記目的を達成するために、本発明に係
る空調装置は、被空調室たる恒温・恒湿室からの還気ダ
クトが接続された還気口と被空調室への給気ダクトが接
続された給気口を有する空調機のケーシング内に、冷凍
機からの冷媒往管および同復管が接続され、冷凍機から
の冷媒を蒸発させて還気の冷却を行なう冷却コイルと、
電気ヒータよりなる加熱コイルと、加湿器から供給され
る蒸気を噴出する加湿ノズルとを、前記還気口側からこ
の順に備え、前記還気ダクトの途中に一端が接続された
分岐ダクトの他端が除湿機における被処理空気の吸入口
に接続され、同除湿機の送出口に一端が接続された除湿
空気ダクトの他端が前記空調機の還気口に接続され、前
記除湿機は、ケーシング内に被処理空気通路と再生用空
気通路を並列に備えるとともに、円筒状に形成した吸着
材よりなり、軸方向に空気が流通されるよう前記被処理
空気通路と再生用空気通路を跨いで設けられ、軸まわり
に回転駆動される除湿ロータを備え、再生用加熱器によ
り加熱した再生用空気を再生用空気通路において除湿ロ
ータに流過せしめることによって除湿ロータの除湿能力
を再生する固体ロータ吸着式のものとしてあり、また、
温度制御部と湿度制御部とを備える動力制御盤を備え、
温度制御部は予め設定された設定温度と被空調室内の温
度との比較に基づいて前記冷凍機における圧縮機の吸入
管に設けた吸入圧力制御弁の開度または圧縮機の回転数
をインバータ回路により調節して冷却出力を制御すると
ともに、前記加熱コイルへの供給電力を調節して加熱出
力を制御し、湿度制御部は予め設定された設定湿度と被
空調室内の湿度との比較に基づいて前記除湿機における
再生用加熱器の温度を調節して除湿出力を制御するとと
もに、前記加湿器から加湿ノズルへの蒸気供給量を調節
して加湿出力を制御するようにしたものとしてある。
【００１０】また、前記温度制御部は、設定温度に対す
る被空調室内の温度の偏差に応じて冷却出力と加熱出力
を制御し、かつ被空調室内の温度が設定温度よりも高い
場合には加熱出力を０、被空調室内の温度が設定温度よ
りも低い場合には冷却出力を０とし、また、前記湿度制
御部は、設定湿度に対する被空調室内の湿度の偏差に応
じて除湿出力と加湿出力を制御し、かつ被空調室内の湿
度が設定湿度よりも高い場合には加湿出力を０、被空調
室内の湿度が設定湿度よりも低い場合には除湿出力を０
とするようにしたものとしてある。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係る装置の実施例を添付図面
に示す具体例に基づいて詳細に説明する。空調機１は還
気口１ａと給気口１ｂを有するケーシング内に、還気口
側から冷却コイル２、加熱コイル３、加湿ノズル４、送
風機５をこの順に備えている。
【００１２】前記冷却コイル２は冷凍機６から供給され
る冷媒を蒸発させることによって被処理空気の冷却を行
なうものとしてあり、冷凍機６における圧縮機２２の吐
出口に一端が接続された冷媒往管２３の他端を図示省略
の凝縮器を備える室外ユニット２４と膨張弁２５を介し
て冷却コイル２の入口２ａに接続し、同出口２ｂに一端
が接続された冷媒復管２６の他端を、圧縮機の吸入管２
２ａに接続し、この吸入管に吸入圧力制御弁２７を設け
てある。
【００１３】なお、前記冷却コイルは伝熱面積が大であ
り、かつ前記膨張弁２５の自動制御によって蒸発温度が
被処理空気の露点温度より高く維持されるように構成し
て冷却除湿が行なわれないようにしてあり、かくすると
後述の加湿器７による再加湿用のエネルギを余分に消費
せずに済むという利点がある。
【００１４】また前記加熱コイル３は制御性の良好な電
気ヒータよりなるものとしてあり、加湿ノズル４は空調
機の外部に設けられた加湿器７から供給される蒸気を噴
出するものとしてある。
【００１５】前記給気口１ｂに一端が接続された給気ダ
クト８の他端は被空調室９の吹出口９ａに接続してあ
り、また、被空調室の吸込口９ｂに一端が接続された還
気ダクト１０の他端を前記空調機１の還気口１ａに接続
してあって、前記被空調室の吸込口９ｂにはフィルタ９
ｃを設けてある。
【００１６】前記被空調室９においては、天井９ｄより
も上方の側壁に前記吹出口９ａをあけてあり、天井にあ
けた空気流通用の多数の孔から空調空気を室内に送り出
して、室内全体に万遍なく空調空気が供給されるように
してある。
【００１７】前記還気ダクト１０は、その途中に分岐ダ
クト１０ａの一端を接続してあって、この分岐ダクトの
他端を、除湿機１１の吸入口１３ａに接続された吸入ダ
クト１２の途中に接続してある。
【００１８】上記除湿機１１は固体ロータ吸着式の除湿
機としてあって、吸入口１３ａから送出口１３ｂに至る
被処理空気通路１３と、再生用空気入口１４ａから同出
口１４ｂに至る再生用空気通路１４を、仕切壁１１ａに
よって互いの空気流通方向が逆向きとなるように並列に
形成してあり、これら被処理空気通路１３と再生用空気
通路１４を跨ぎ、軸方向に空気を流通する円筒状の除湿
ロータ１５を備え、被処理空気通路１３における除湿ロ
ータの上流側には送風機１６を設けてあるとともに、再
生用空気通路１４における除湿ロータの上流側には送風
機１７と電気ヒータよりなる再生用加熱器１８を空気入
口１４ａ側からこの順に設けてある。
【００１９】前記除湿ロータ１５は、例えば活性シリカ
ゲル等の吸着材をハニカム状に成形したものとしてあ
り、軸１５ａまわりの回転により軸まわり半周ずつ前記
被処理空気通路１３と再生用空気通路１４を通り、被処
理空気通路側において同通路を流過する被処理空気中の
水分を吸着し、再生用空気通路側において同通路を流過
する再生用の加熱空気によって水分を放出し、再び被処
理空気通路にて水分の吸着を行なうようになっている。
【００２０】また、前記被処理空気通路１３の送出口１
３ｂに一端が接続された除湿空気ダクト１９の他端は空
調機１の還気口１ａに接続されている。なお、図中の符
号１２ａは外気吸入口、１２ｂはフィルタ、２０は再生
用空気ダクト、２０ａは再生用空気の吸入口、２０ｂは
フィルタ、２１は排気ダクト、２１ａは排気口をそれぞ
れ示す。
【００２１】しかして上述のように構成した本発明の装
置においては、温度制御と湿度制御がそれぞれ動力制御
盤２８内に設けた温度制御部２９と湿度制御部３０から
の信号によって行なわれるようになっており、温度制御
部２９に一端が接続された冷却制御信号線３１と加熱制
御信号線３２の他端がそれぞれ前記冷凍機６における吸
入圧力制御弁２７と加熱コイル３に接続され、また湿度
制御部３０に一端が接続された除湿制御信号線３３と加
湿制御信号線３４の他端がそれぞれ前記除湿機１１の再
生用加熱器１８と加湿器７に接続されている。
【００２２】また、前記温度制御部２９と湿度制御部３
０には、被空調室９内に設けられた温度センサ３５と湿
度センサ３６がそれぞれ接続されており、また、設定温
度および設定湿度の入力を行なう操作パネル３７も温度
制御部２９と湿度制御部３０に接続されている。
【００２３】しかして、温度制御における冷却制御は前
記圧縮機２２の吸入冷媒ガス圧を調節することによって
行われ、加熱制御は前記加熱コイル３の出力制御によっ
て行われるようになっており、具体的には前記温度制御
部２９において、温度センサ３５にて検出される被空調
室内９の室内温度と操作パネル３７にて予め入力された
設定温度とを比較し、設定温度よりも室内温度が高い場
合には、加熱出力を０すなわち加熱コイル３への加熱用
電力供給を停止するとともに、図２中における高温側に
示されるように室内温度の偏差に応じて前記吸入圧力制
御弁２７の開度を大ならしめて圧縮機の吸入圧力を上げ
ることによって冷却出力を増大させ、設定温度よりも室
内温度が低い場合には、圧縮機２２の駆動を停止して冷
却出力を０とするとともに、図２中における低温側に示
されるように室内温度の偏差に応じて前記加熱コイル３
への加熱用電力の供給を大ならしめることによって加熱
出力を増大させる。
【００２４】また、湿度制御における除湿制御は前記除
湿機１１の再生用空気温度を調節することによって行わ
れ、加湿制御は前記加湿器７の出力制御によって行われ
るようになっており、具体的には前記湿度制御部３０に
おいて、湿度センサ３６にて検出される被空調室内９の
室内湿度と操作パネル３７にて予め入力された設定湿度
とを比較し、設定湿度よりも室内湿度が高い場合には、
加湿出力を０すなわち加湿器７への加湿用電力の供給を
停止するとともに、図３中における高湿側に示されるよ
うに室内湿度の偏差に応じて除湿機１１における再生用
加熱器１８の加熱温度を大ならしめ、除湿ロール１５の
再生用空気通路１４における水分放出を促進させること
によって被処理空気通路１３における除湿出力を増大さ
せ、設定湿度よりも室内湿度が低い場合には、除湿出力
を０すなわち再生用加熱器１８への加熱用電力供給を停
止するとともに、図３中における低湿側に示されるよう
に室内湿度の偏差に応じて前記加湿器７から加湿ノズル
４への蒸気の供給量すなわち加湿出力を増大させる。
【００２５】なお、本実施例の装置は除湿機１１の吸入
口１３ａに接続した吸入ダクト１２にて外気を導入する
ように構成してあるので、除湿出力を０とする場合であ
っても外気の導入が必要であれば除湿機１１の被処理空
気用の送風機１６は駆動させる。
【００２６】上述した実施例においては、冷却出力の制
御を圧縮機の吸入ガス圧の調節によって行なう構成とし
てあるが、図４に示すように圧縮機２２にインバータ回
路３８を接続し、このインバータ回路が前記温度制御部
２９からの制御信号に基づいて圧縮機の回転数を制御
し、冷却出力を調節する構成とする場合もある。かくす
ると圧縮機の駆動用エネルギは冷却出力に応じた分だけ
で済み、さらなる省エネルギ効果を期すことができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、冷却出力の制御を、圧
縮機の吸入ガス圧の調節または圧縮機の回転数をインバ
ータ制御することによって行なうようにしたので、高精
度の冷却出力制御を安定して行なうことができ、また、
除湿機に固体ロータ吸着式のものを採用し、かつ再生用
空気の温度を調節することによって除湿出力の制御を行
なうようにしたので、応答性の良好な除湿出力制御を安
定して行なうことができる。
【００２８】したがって、従来の装置においては冷却制
御の精度および除湿制御の応答性を高めるために冷凍機
および除湿機を常に安定した出力を維持できるフル稼働
とし、高精度の温度制御を行なえる再熱用加熱器と応答
性の良好な加湿器で温度、湿度をそれぞれ調節していた
が、本発明においては上述のように冷却出力制御の精度
と除湿出力制御の応答性を向上せしめたので、冷却と加
熱および除湿と加湿を重複して行なう必要はなく、エネ
ルギロスがなくてランニングコストの低減を期すことが
できる。
【００２９】また、冷凍機を多数台設けなくても精度の
高い冷却出力制御を行なうことができるので、冷凍機は
１台で済み、装置の設置スペースを小ならしめることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の実施例を示す構成図。
【図２】本発明に係る装置の温度制御の例を示すグラ
フ。
【図３】本発明に係る装置の湿度制御の例を示すグラ
フ。
【図４】本発明に係る装置の他の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
１ 空調機 ２ 冷却コイル ３ 加熱コイル ４ 加湿ノズル ５ 送風機 ６ 冷凍機 ７ 加湿器 ８ 給気ダクト ９ 被空調室 １０ 還気ダクト １１ 除湿機 １２ 吸入ダクト １３ 被処理空気通路 １４ 再生用空気通
路 １５ 除湿ロータ １６ 送風機 １７ 送風機 １８ 再生用加熱器 １９ 除湿空気ダクト ２０ 再生用空気ダ
クト ２１ 排気ダクト ２２ 圧縮機 ２３ 冷媒往管 ２４ 室外ユニット ２５ 膨張弁 ２６ 冷媒復管 ２７ 吸入圧力制御弁 ２８ 動力制御盤 ２９ 温度制御部 ３０ 湿度制御部 ３１ 冷却制御信号線 ３２ 加熱制御信号
線 ３３ 除湿制御信号線 ３４ 加湿制御信号
線 ３５ 温度センサ ３６ 湿度センサ ３７ 操作パネル ３８ インバータ回
路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被空調室たる恒温・恒湿室からの還気ダク
    トが接続された還気口と被空調室への給気ダクトが接続
    された給気口を有する空調機のケーシング内に、冷凍機
    からの冷媒往管および同復管が接続され、冷凍機からの
    冷媒を蒸発させて還気の冷却を行なう冷却コイルと、電
    気ヒータよりなる加熱コイルと、加湿器から供給される
    蒸気を噴出する加湿ノズルとを、前記還気口側からこの
    順に備え、前記還気ダクトの途中に一端が接続された分
    岐ダクトの他端が除湿機における被処理空気の吸入口に
    接続され、同除湿機の送出口に一端が接続された除湿空
    気ダクトの他端が前記空調機の還気口に接続され、前記
    除湿機は、ケーシング内に被処理空気通路と再生用空気
    通路を並列に備えるとともに、円筒状に形成した吸着材
    よりなり、軸方向に空気が流通されるよう前記被処理空
    気通路と再生用空気通路を跨いで設けられ、軸まわりに
    回転駆動される除湿ロータを備え、再生用加熱器により
    加熱した再生用空気を再生用空気通路において除湿ロー
    タに流過せしめることによって除湿ロータの除湿能力を
    再生する固体ロータ吸着式のものとしてあり、また、温
    度制御部と湿度制御部とを備える動力制御盤を備え、温
    度制御部は予め設定された設定温度と被空調室内の温度
    との比較に基づいて前記冷凍機における圧縮機の吸入管
    に設けた吸入圧力制御弁の開度を調節して冷却出力を制
    御するとともに、前記加熱コイルへの供給電力を調節し
    て加熱出力を制御し、湿度制御部は予め設定された設定
    湿度と被空調室内の湿度との比較に基づいて前記除湿機
    における再生用加熱器の温度を調節して除湿出力を制御
    するとともに、前記加湿器から加湿ノズルへの蒸気供給
    量を調節して加湿出力を制御するようにした恒温・恒湿
    室用の空調装置。
  2. 【請求項２】被空調室たる恒温・恒湿室からの還気ダク
    トが接続された還気口と被空調室への給気ダクトが接続
    された給気口を有する空調機のケーシング内に、冷凍機
    からの冷媒往管および同復管が接続され、冷凍機からの
    冷媒を蒸発させて還気の冷却を行なう冷却コイルと、電
    気ヒータよりなる加熱コイルと、加湿器から供給される
    蒸気を噴出する加湿ノズルとを、前記還気口側からこの
    順に備え、前記還気ダクトの途中に一端が接続された分
    岐ダクトの他端が除湿機における被処理空気の吸入口に
    接続され、同除湿機の送出口に一端が接続された除湿空
    気ダクトの他端が前記空調機の還気口に接続され、前記
    除湿機は、ケーシング内に被処理空気通路と再生用空気
    通路を並列に備えるとともに、円筒状に形成した吸着材
    よりなり、軸方向に空気が流通されるよう前記被処理空
    気通路と再生用空気通路を跨いで設けられ、軸まわりに
    回転駆動される除湿ロータを備え、再生用加熱器により
    加熱した再生用空気を再生用空気通路において除湿ロー
    タに流過せしめることによって除湿ロータの除湿能力を
    再生する固体ロータ吸着式のものとしてあり、また、温
    度制御部と湿度制御部とを備える動力制御盤を備え、温
    度制御部は予め設定された設定温度と被空調室内の温度
    との比較に基づいて前記冷凍機における圧縮機の回転数
    をインバータ回路により調節して冷却出力を制御すると
    ともに、前記加熱コイルへの供給電力を調節して加熱出
    力を制御し、湿度制御部は予め設定された設定湿度と被
    空調室内の湿度との比較に基づいて前記除湿機における
    再生用加熱器の温度を調節して除湿出力を制御するとと
    もに、前記加湿器から加湿ノズルへの蒸気供給量を調節
    して加湿出力を制御するようにした恒温・恒湿室用の空
    調装置。
  3. 【請求項３】前記温度制御部は、設定温度に対する被空
    調室内の温度の偏差に応じて冷却出力と加熱出力を制御
    し、かつ被空調室内の温度が設定温度よりも高い場合に
    は加熱出力を０、被空調室内の温度が設定温度よりも低
    い場合には冷却出力を０とし、また、前記湿度制御部
    は、設定湿度に対する被空調室内の湿度の偏差に応じて
    除湿出力と加湿出力を制御し、かつ被空調室内の湿度が
    設定湿度よりも高い場合には加湿出力を０、被空調室内
    の湿度が設定湿度よりも低い場合には除湿出力を０とす
    るようにした請求項１、２に記載の恒温・恒湿室用の空
    調装置。
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