JP2014126255A - 調湿装置及び調湿装置を用いた除湿システム - Google Patents
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Abstract
【課題】吸着剤が担持された2つの吸着熱交換器を有する調湿装置において、吸着熱交換器の凍結や冷媒回路の低圧圧力の低下異常を回避する。
【解決手段】調湿装置(20)の排気通路(50)に、再生側の吸着熱交換器(22,24)を通過して温度が上昇した出口空気の一部を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側の排気通路(50)へ戻す戻し通路(1)を接続する。
【選択図】図1
【解決手段】調湿装置(20)の排気通路(50)に、再生側の吸着熱交換器(22,24)を通過して温度が上昇した出口空気の一部を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側の排気通路(50)へ戻す戻し通路(1)を接続する。
【選択図】図1
Description
本発明は、吸着剤が担持された吸着熱交換器を用いて室内の湿度を調節する調湿装置、及びその調湿装置を用いた除湿システムに関するものである。
従来から、吸着熱交換器を用いて室内の湿度を調節する調湿装置が知られている。特許文献1には、この種の調湿装置として、吸着剤が担持された2つの吸着熱交換器を用いて室内の湿度を調節するものが開示されている。
前記調湿装置は、圧縮機と膨張機構と2つの吸着熱交換器とが接続されて冷媒循環方向が所定時間毎に交互に切り換わる冷媒回路を有している。2つの吸着熱交換器は、冷媒循環方向の切換により、それぞれ蒸発器になる状態と凝縮器になる状態とに交互に切り換わる。また、2つの吸着熱交換器は、蒸発器となる際には、空気を冷媒によって冷却して空気中の水分を吸着剤に吸着させ、凝縮器となる際には、空気を冷媒によって加熱して吸着剤に吸着させた水分を空気中に放出させる。つまり、2つの吸着熱交換器は、蒸発器と凝縮器とに交互に切り換わることにより、空気中の水分を吸着剤に吸着させる吸着動作と、吸着剤に吸着した水分を空気中に放出して吸着剤を再生する再生動作とを交互に行うように構成されている。
ところで、蒸発器となる吸着側の吸着熱交換器を通過する空気が露点以下の温度に冷却されると、吸着側の吸着熱交換器の吸着剤の表面において結露が生じる。このような結露による水滴は、通常、再生動作において冷媒によって加熱されて空気中に放出され、吸着熱交換器の吸着剤の表面から除かれる。
しかしながら、凝縮器となる再生側の吸着熱交換器に流入する空気の温度が極めて低く、また、冷媒回路の凝縮温度が低い場合には、再生側の吸着熱交換器において空気が十分に昇温されない。そのため、吸着側の吸着熱交換器の吸着剤の表面に結露した水滴が、再生側に切り換わっても空気中に放出されることなく残り、その後に吸着側に切り換わったときに凍結してしまうおそれがあった。また、凝縮器となる再生側の吸着熱交換器に流入する空気の温度が低くなると、冷媒回路の低圧圧力も低くなりやすく、低圧圧力の低下異常で冷媒回路の動作が停止してしまうという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸着剤が担持された2つの吸着熱交換器を有する調湿装置において、吸着熱交換器の凍結や冷媒回路の低圧圧力の低下異常を回避することにある。
第1の発明は、調湿空間(S)へ向かう空気が流れる給気通路(40)と、調湿空間(S)外へ向かう空気が流れる排気通路(50)と、冷凍サイクルの冷媒回路(20a)に接続された2つの吸着熱交換器(22,24)と、前記2つの吸着熱交換器(22,24)を吸着側となる蒸発器と再生側となる凝縮器とに交互に切り換える冷媒通路切換機構(25)と、前記給気通路(40)と前記吸着側の吸着熱交換器(22,24)とを連通させて前記給気通路(40)の空気を除湿させ、前記排気通路(50)と再生側の吸着熱交換器(22,24)とを連通させて前記排気通路(50)の空気を加湿させるように切り換える空気通路切換機構(26,27)とを備え、前記排気通路(50)には、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側の排気通路(50)へ戻す戻し通路(1)が接続されている。
第1の発明では、再生側の吸着熱交換器(22,24)を通過して温度が上昇した出口空気が、戻し通路(1)を通じて再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気と合流する。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気の温度が上昇する。
第2の発明は、第1の発明において、前記戻し通路(1)に設けられた風量調整機構(2)と、前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作時に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくなり、一定時間の経過後で次の切換動作時前に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量以上になるように前記風量調整機構(2)を制御する制御部(8)とを備えている。
第2の発明では、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気が、前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作直後に高湿であることから、その切換動作時に前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくすることにより、高湿の空気が再生側の吸着熱交換器(22,24)へ戻る量が減少する。尚、この戻り量はゼロであってもよい。
第3の発明は、第2の発明において、前記制御部(8)は、前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作時に前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくなってから、一定時間の経過後で次の切換動作時前に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量以上になるように前記風量調整機構(2)を制御する。
第3の発明では、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気が、前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作の直後において高湿であるが時間の経過とともに吸着熱交換器(22,24)の水分が空気へ放出されることによって、出口空気が低湿になることから、その切換動作時から一定時間の経過後で次の切換動作時前に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量以上になることにより、低湿の空気が再生側の吸着熱交換器(22,24)へ戻る量が増える。
第4の発明は、第1の発明において、前記戻し通路(1)に設けられた風量調整機構(2)と、前記再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気の湿度を検出する検出部(6)と、前記検出部(6)の検出値が所定値以上の場合よりも前記検出部(6)の検出値が所定値未満の場合の方が前記戻し通路(1)の空気の風量が大きくなるように前記風量調整機構(2)を制御する制御部(8)とを備えている。
第4の発明では、前記再生側の吸着熱交換器(22,24)において、出口空気の湿度が所定値以上になると、この出口空気が再生側の吸着熱交換器(22,24)へ戻る量が少なくなる。
第5の発明は、第1から第4の何れか1つに記載の調湿装置(10)を備える除湿システムである。そして、前記給気通路(40)と前記排気通路(50)とに跨って回転可能に設けられた吸着ロータ(31)を有し、前記給気通路(40)の空気の水分を前記給気通路(40)に位置する前記吸着ロータ(31)の吸着部(32)で吸着し、前記排気通路(50)に位置する吸着ロータ(31)の再生部(34)に吸着した水分を前記調湿装置(10)の再生側の吸着熱交換器(22,24)で加湿される前の前記排気通路(50)の空気へ放出する除湿ユニット(30)を備えている。
第5の発明では、前記給気通路(40)の空気の水分が、吸着側の吸着熱交換器(22,24)と前記吸着ロータ(31)の吸着部(32)との両方で吸着される。また、前記吸着ロータ(31)の再生部(32)を通過した空気が、供給通路(53)を通じて再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側へ供給される。
本発明によれば、排気通路(50)に戻し通路(1)を接続するようにしたので、この戻し通路(1)を通じて、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気を入口空気に合流させることができる。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気の温度を上昇させることができる。この結果、冷媒回路(20a)の高圧圧力が上昇して、吸着熱交換器(22,24)の凍結や冷媒回路(20a)の低圧圧力の低下異常を回避することができる。
また、前記第2の発明によれば、前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作時に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくなるようにしたので、高湿の空気が再生側の吸着熱交換器(22,24)へ戻る量を減少させることができる。これにより、この戻り量を減少させない場合に比べて、吸着熱交換器(22,24)の再生時間を早くすることができる。
尚、戻り量を減少させると、再生側の入口空気の温度が低下し、冷媒回路(20a)の高圧圧力が低下して、吸着熱交換器(22,24)の凍結等を引き起こしてしまうことが考えられるが、戻り量が減少した分だけ、再生側の吸着熱交換器(22,24)を通過する空気の量も減少するので、再生側の出口空気の温度が上昇し、冷媒回路(20a)の高圧圧力の低下が抑制することができる。
また、前記第3の発明によれば、前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作時から一定時間の経過後で次の切換動作時前に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量以上になるようにしたので、低湿の空気が再生側の吸着熱交換器(22,24)へ戻る量を増やすことができる。これにより、この戻り量を増やさない場合に比べて、吸着熱交換器(22,24)の再生時間を早くすることができる。
また、前記第4の発明によれば、前記再生側の吸着熱交換器(22,24)において、出口空気の湿度が所定値以上になると、この出口空気の戻り量が少なくなるようにしたので、出口空気の戻り量を少なくしない場合に比べて、入口空気の湿度の上昇が抑えられる。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の再生時間が長くなるのを防ぐことができる。
また、前記第5の発明によれば、排気通路(50)に供給通路(53)を接続するようにしたので、この供給通路(53)を通じて、前記除湿ユニット(30)を通過して温度が上昇した空気を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側へ供給することができる。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気の温度をさらに上昇させることができる。この結果、冷媒回路(20a)の高圧圧力が上昇して、吸着熱交換器(22,24)の凍結や冷媒回路(20a)の低圧圧力の低下異常を回避することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《発明の実施形態1》
本発明の実施形態1は、調湿空間(S)を調湿する調湿装置(20)に関するものである。この調湿装置(20)は、図1に示すように、給気通路(40)と排気通路(50)と戻し通路(1)とを備えている。給気通路(40)は、室外空気(OA)を給気(SA)として調湿空間(S)へ供給するものである。この給気通路(40)には、空気を調湿空間(S)へ搬送するための給気ファン(63)が設けられている。排気通路(50)は、給気通路(40)を流れる空気の一部を室外へ排気するものである。排気通路(50)は、給気通路(40)から分岐するように設けられている。この排気通路(50)には、空気を室外へ排出するための排気ファン(66)が設けられている。戻し通路(1)は、排気通路(50)を流れる空気の一部を下流側から上流側へ戻すものである。この戻し通路(1)には、空気の風量を調整するダンパ(2)が接続されている。このダンパ(2)が、本発明の風量調整機構(2)を構成する。
本発明の実施形態1は、調湿空間(S)を調湿する調湿装置(20)に関するものである。この調湿装置(20)は、図1に示すように、給気通路(40)と排気通路(50)と戻し通路(1)とを備えている。給気通路(40)は、室外空気(OA)を給気(SA)として調湿空間(S)へ供給するものである。この給気通路(40)には、空気を調湿空間(S)へ搬送するための給気ファン(63)が設けられている。排気通路(50)は、給気通路(40)を流れる空気の一部を室外へ排気するものである。排気通路(50)は、給気通路(40)から分岐するように設けられている。この排気通路(50)には、空気を室外へ排出するための排気ファン(66)が設けられている。戻し通路(1)は、排気通路(50)を流れる空気の一部を下流側から上流側へ戻すものである。この戻し通路(1)には、空気の風量を調整するダンパ(2)が接続されている。このダンパ(2)が、本発明の風量調整機構(2)を構成する。
この調湿装置(20)は、圧縮機(21)、第1吸着熱交換器(22)、膨張弁(23)、第2吸着熱交換器(24)、及び四方切換弁(25)が接続された冷媒回路(20a)を備え、図示していないケーシング内に機器が収納されている。各吸着熱交換器(22,24)はフィンアンドチューブ式の熱交換器の表面に吸着剤が担持されたものであり、ケーシング内には、第1吸着熱交換器(22)を収納する収容室と、第2吸着熱交換器(24)を収納する収容室が設けられている(図示せず)。
四方切換弁(25)は、第1から第4までのポートを有し、第1ポートが圧縮機(21)の吐出側と、第2ポートが圧縮機(21)の吸入側と、第3ポートが第1吸着熱交換器(22)の端部と、第4ポートが第2吸着熱交換器(24)の端部とそれぞれ接続されている。四方切換弁(25)は、第1ポートと第3ポートとが連通するとともに第2ポートと第4ポートとが連通する第1状態(図1の実線で示す状態)と、第1ポートと第4ポートとが連通するとともに且つ第2ポートと第3ポートとが連通する第2状態(図1の破線で示す状態)とに切換可能に構成されている。ここで、四方切換弁(25)が、本発明の冷媒通路切換機構を構成する。
調湿装置(20)は、2つの吸着熱交換器(22,24)へ流入する空気の流れを変更する第1流路切換部(26)と、2つの吸着熱交換器(22,24)を流出した空気の流れを変更する第2流路切換部(27)とを備えている。各流路切換部(26,27)は、開閉式の複数のダンパによって構成されている。各流路切換部(26,27)は、図1の実線で示す状態と、図2の実線で示す状態とに、空気の流路を切換可能に構成されている。ここで、第1流路切換部(26)及び第2流路切換部(27)が、本発明の空気通路切換機構を構成する。
また、調湿装置(20)は、制御コントローラ(5)を備えている。この制御コントローラ(5)によって、調湿装置(20)の運転が制御される。この制御運転の中には、再生空気の入口温度制御が含まれる。この制御については、詳しく後述する。
−運転動作−
調湿装置(20)の運転時には、図1に示す第1動作と図2に示す第2動作とが所定時間おきに(例えば5分間隔のバッチ時間で)交互に行われる。また、給気ファン(63)と排気ファン(66)とが運転される。
調湿装置(20)の運転時には、図1に示す第1動作と図2に示す第2動作とが所定時間おきに(例えば5分間隔のバッチ時間で)交互に行われる。また、給気ファン(63)と排気ファン(66)とが運転される。
第1動作では、第2吸着熱交換器(24)で空気を除湿すると同時に、第1吸着熱交換器(22)の吸着剤を再生する。第1動作では、第2吸着熱交換器(24)が本発明の吸着側の吸着熱交換器を構成し、第1吸着熱交換器(22)が本発明の再生側の吸着熱交換器を構成する。
第1動作中の冷媒回路(20a)では、四方切換弁(25)が図1の状態となり、膨張弁(23)が所定開度に制御される。第1流路切換部(26)は、給気通路(40)と第2吸着熱交換器(24)の収容室(図示省略)の入口とを連通させ、且つ排気通路(50)と第1吸着熱交換器(22)の収容室(図示省略)の入口とを連通させる。また、第2流路切換部(27)は、第2吸着熱交換器(24)の収容室の出口と給気通路(40)とを連通させ、且つ第1吸着熱交換器(22)の収容室の出口と排気通路(50)とを連通させる。
第1動作において、圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、四方切換弁(25)を通過して、凝縮器としての第1吸着熱交換器(22)を流れる。第1吸着熱交換器(22)では、冷媒によって吸着剤が加熱され、吸着剤中の水分が空気へ放出される。第1吸着熱交換器(22)で放熱して凝縮した冷媒は、膨張弁(23)で減圧された後、蒸発器としての第2吸着熱交換器(24)を流れる。第2吸着熱交換器(24)では、空気中の水分が吸着剤に吸着され、この際に生じる吸着熱が冷媒に付与される。第2吸着熱交換器(24)で吸熱して蒸発した冷媒は、圧縮機(21)に吸入されて圧縮される。
第2動作では、第1吸着熱交換器(22)で空気を除湿すると同時に、第2吸着熱交換器(24)の吸着剤を再生する。第2動作では、第1吸着熱交換器(22)が本発明の吸着側の吸着熱交換器を構成し、第2吸着熱交換器(24)が本発明の再生側の吸着熱交換器を構成する。
第2動作中の冷媒回路(20a)では、四方切換弁(25)が図2の状態となり、膨張弁(23)が所定開度に制御される。第1流路切換部(26)は、給気通路(40)と第1吸着熱交換器(22)の収容室(図示省略)の入口とを連通させ、且つ排気通路(50)と第2吸着熱交換器(24)の収容室(図示省略)の入口とを連通させる。また、第2流路切換部(27)は、第1吸着熱交換器(22)の収容室の出口と給気通路(40)とを連通させ、且つ第2吸着熱交換器(24)の収容室の出口と排気通路(50)とを連通させる。
第2動作において、圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、四方切換弁(25)を通過して、凝縮器としての第2吸着熱交換器(24)を流れる。第2吸着熱交換器(24)では、冷媒によって吸着剤が加熱され、吸着剤中の水分が空気へ放出される。第2吸着熱交換器(24)で放熱して凝縮した冷媒は、膨張弁(23)で減圧された後、蒸発器としての第1吸着熱交換器(22)を流れる。第1吸着熱交換器(22)では、空気中の水分が吸着剤に吸着され、この際に生じる吸着熱が冷媒に付与される。第1吸着熱交換器(22)で吸熱して蒸発した冷媒は、圧縮機(21)に吸入されて圧縮される。
室外空気(OA)は、給気通路(40)に流入する。第1動作では、この空気が調湿装置(20)の第2吸着熱交換器(24)を通過する。第2吸着熱交換器(24)では、空気中の水分が吸着剤に吸着される。また、第2動作では、この空気は、調湿装置(20)の第1吸着熱交換器(22)で除湿される。各吸着熱交換器(22,24)で吸着剤に水分が吸着されるときに発生する吸着熱は、吸着熱交換器(22,24)を流れる冷媒に与えられる。また、給気通路(40)を流れる空気は冷媒による冷却作用を受けるので、除湿されて湿度が低下するとともに冷却されて温度も低下する。
一方、給気通路(40)を流れる空気の一部は、排気通路(50)へ流入する。具体的には、給気通路(40)から排気通路(50)への分岐点は、吸着熱交換器(22,24)の上流側に位置しているので、吸着熱交換器(22,24)で除湿される前の空気の一部が排気通路(50)へ流入する。第1動作において、この空気は、調湿装置(20)の第1吸着熱交換器(22)を通過する。第1吸着熱交換器(22)では、吸着剤から空気中へ水分が脱離し、吸着剤が再生される。第1吸着熱交換器(22)から流出した空気は、その一部が戻し通路(1)へ流入し、残りが排気(EA)として室外へ排出される。また、第2動作では、空気が第2吸着熱交換器(24)の吸着剤を再生した後、第2吸着熱交換器(24)から流出した空気は、その一部が戻し通路(1)へ流入し、残りが排気(EA)として室外へ排出される。具体的には、戻し通路(1)の流入端が排気通路(50)の吸着熱交換器(22,24)の下流側に接続され、戻し通路(1)の流出端が排気通路(50)の吸着熱交換器(22,24)の上流側に接続されている。そして、戻し通路(1)のダンパ(2)の調整により、この空気の戻り量が調整される。
(再生空気の入口温度制御)
次に、制御コントローラ(5)が行う再生空気の入口温度制御について説明する。
次に、制御コントローラ(5)が行う再生空気の入口温度制御について説明する。
制御コントローラ(5)には、室外空気温度センサ(11)と再生空気入口温度センサ(15)と再生空気出口温度センサ(6)とが信号線で接続されている。制御コントローラ(5)には、これらのセンサ(6,11,15)の検出値が入力される。
室外空気温度センサ(11)は、給気通路(40)と排気通路(50)との分岐点よりも上流側の給気通路(40)に設けられている。この室外空気温度センサ(11)は室外の空気温度を検知する。再生空気入口温度センサ(15)は、第1流路切換部(26)よりも上流側の排気通路(50)に設けられている。この再生空気入口温度センサ(15)は、再生側の吸着熱交換器(22,24)へ流入する空気の温度を検知する。再生空気出口温度センサ(6)は、第2流路切換部(27)よりも下流側の排気通路(50)に設けられている。再生空気出口温度センサ(6)は、再生側の吸着熱交換器(22,24)から流出する空気の温度を検知する。
また、制御コントローラ(5)は、検知部(7)及び制御部(8)を備えている。検知部(7)は、四方切換弁(25)、第1流路切換部(26)及び第2流路切換部(27)の切換動作を検知するものである。制御部(8)は、再生空気の入口温度制御を行うものである。
制御コントローラ(5)の制御部(8)は、再生空気入口温度センサ(15)の検出値が所定温度(例えば、5℃)未満であることを検知すると、その検出値が所定温度以上になるように、戻し通路(1)のダンパ(2)の開度を調整する。この制御を第1制御という。
また、制御部(8)は、この第1制御の途中で、検知部(7)が切換動作(調湿装置(20)の第1動作から第2動作の切換、又は第2動作から第1動作の切換)を検知すると、その切換動作の直後に、第1制御を中断し、戻し通路(1)のダンパ(2)の開度を最小開度まで強制的に閉じ、最小開度の状態を一定時間(例えば、60秒)保持する。この制御を第2制御という。そして、この一定時間の経過後、第2制御を終了して第1制御を再開する。
このように、第1制御から第2制御へ切り換えることにより、図6に示すように、絶対湿度がA値(例えば、5g/kgDA)以下の再生出口空気のみを再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側へ戻すことができる。尚、このA値は、運転条件によって変化させるようにしてもよい。
尚、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気の絶対湿度が図6のように変化するのは、四方切換弁(25)、第1流路切換部(26)及び第2流路切換部(27)の切換動作直後、吸着熱交換器(22,24)が吸着側から再生側へ切り換わったばかりなので、吸着熱交換器(22,24)に吸着した水分の量は多く、再生側の出口空気の湿度が高い。その後、時間の経過とともに吸着熱交換器(22,24)の水分保有量が減少することによって、再生側の出口空気の湿度が低くなる。本実施形態では、制御部(8)の再生空気の入口温度制御によって、高湿の再生空気の戻り量を少なくし、低湿の再生空気を積極的に取り込むようにしている。
また、制御部(8)の第2制御時、再生側の出口空気の吸着熱交換器(22,24)への戻り量が減少するため、再生側の入口空気の温度が低下し、冷媒回路(20a)の高圧圧力が下がることが考えられるが、この戻り量が減少することにより、吸着熱交換器(22,24)へ流入する空気の量が少なくなるので、冷媒回路(20a)の高圧圧力の低下が抑制される。
−実施形態1の効果−
本実施形態1によれば、排気通路(50)に戻し通路(1)を接続するようにしたので、この戻し通路(1)を通じて、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気を入口空気に合流させることができる。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気の温度を上昇させることができる。この結果、冷媒回路(20a)の高圧圧力が上昇して、吸着熱交換器(22,24)の凍結や冷媒回路(20a)の低圧圧力の低下異常を回避することができる。
本実施形態1によれば、排気通路(50)に戻し通路(1)を接続するようにしたので、この戻し通路(1)を通じて、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気を入口空気に合流させることができる。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気の温度を上昇させることができる。この結果、冷媒回路(20a)の高圧圧力が上昇して、吸着熱交換器(22,24)の凍結や冷媒回路(20a)の低圧圧力の低下異常を回避することができる。
また、本実施形態1によれば、四方切換弁(25)、第1流路切換部(26)及び第2流路切換部(27)の切換動作時に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくなるようにしたので、高湿の空気が再生側の吸着熱交換器(22,24)へ戻る量を減少させることができる。これにより、この戻り量を減少させない場合に比べて、吸着熱交換器(22,24)の再生時間を早くすることができる。
尚、戻り量を減少させると、再生側の入口空気の温度が低下し、冷媒回路(20a)の高圧圧力が低下して、吸着熱交換器(22,24)の凍結等を引き起こしてしまうことが考えられるが、戻り量が減少した分だけ、再生側の吸着熱交換器(22,24)を通過する空気の量も減少するので、冷媒回路(20a)の高圧圧力の低下を抑制することができる。
また、本実施形態1によれば、四方切換弁(25)、第1流路切換部(26)及び第2流路切換部(27)の切換動作時から一定時間の経過後で次の切換動作時前に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量以上になるようにしたので、低湿の空気が再生側の吸着熱交換器(22,24)へ戻る量を増やすことができる。これにより、この戻り量を増やさない場合に比べて、吸着熱交換器(22,24)の再生時間を早くすることができる。また、この戻り量が増えると、再生側の吸着熱交換器(22,24)を通過する空気の量が増加するので、冷媒回路(20a)の高圧圧力と低圧圧力の差圧が小さくなって、冷媒回路(20a)の運転効率が上がる。
−実施形態1の変形例−
実施形態1の変形例では、制御コントローラ(5)の制御部(8)の構成が、上述した実施形態とは異なる。変形例の制御部(8)では、再生側の出口空気の湿度を検出する湿度センサ(9)の検出値に基いて、再生空気の入口温度制御を行う。具体的には、この湿度センサ(9)の検出値が、図6のA値に相当する相対湿度以上の場合に、制御部(8)の第1制御を中断して第2制御へ切り換え、戻し通路(1)のダンパ(2)の開度を最小開度まで強制的に閉じるようにする。
実施形態1の変形例では、制御コントローラ(5)の制御部(8)の構成が、上述した実施形態とは異なる。変形例の制御部(8)では、再生側の出口空気の湿度を検出する湿度センサ(9)の検出値に基いて、再生空気の入口温度制御を行う。具体的には、この湿度センサ(9)の検出値が、図6のA値に相当する相対湿度以上の場合に、制御部(8)の第1制御を中断して第2制御へ切り換え、戻し通路(1)のダンパ(2)の開度を最小開度まで強制的に閉じるようにする。
これにより、高湿の出口空気の再生側の吸着熱交換器(22,24)への戻り量を確実に減少させることができる。
《発明の実施形態2》
本発明の実施形態2は、調湿空間(S)を除湿する除湿システム(10)に関するものである。この除湿システム(10)は、室外空気(OA)を除湿し、この空気を給気(SA)として室内へ供給する。除湿対象となる調湿空間(S)は、低露点空気が求められるリチウム電池の製造ラインのドライクリーンエリアであり、図1の除湿システム(10)はリチウムイオン電池の製造ラインの一部を構成するものである。
本発明の実施形態2は、調湿空間(S)を除湿する除湿システム(10)に関するものである。この除湿システム(10)は、室外空気(OA)を除湿し、この空気を給気(SA)として室内へ供給する。除湿対象となる調湿空間(S)は、低露点空気が求められるリチウム電池の製造ラインのドライクリーンエリアであり、図1の除湿システム(10)はリチウムイオン電池の製造ラインの一部を構成するものである。
図1に示すように、除湿システム(10)は、第1除湿ユニット(20)と、第2除湿ユニット(30)と、第3除湿ユニット(60)とを備えている。ここで、第1除湿ユニット(20)が、本発明の調湿装置を構成する。また、第2除湿ユニット(30)が、本発明の除湿ユニットを構成する。尚、実施形態1の調湿装置と第1除湿ユニット(20)とは同じ構成であるため、第1除湿ユニット(20)の構成についての説明は省略する。
この除湿システム(10)は、室外空気(OA)を除湿して給気(SA)として調湿空間(S)へ供給するための給気通路(40)を備えている。給気通路(40)は、第1から第3までの給気路(41,42,43)を有している。第1給気路(41)は、第1除湿ユニット(20)の上流側に形成されている。第2給気路(42)は、第1除湿ユニット(20)と第2除湿ユニット(30)の間に形成され、中間冷却器を介さずに第1除湿ユニット(20)と第2除湿ユニット(30)を直接に接続している。第3給気路(43)は、第2除湿ユニット(30)の下流側に形成されている。
また、除湿システム(10)は、給気通路(40)の一部の空気を排気(EA)として室外へ排出するための排気通路(50)を備えている。排気通路(50)は、第1から第4までの排気路(51,52,53,54)を備えている。排気通路(50)は、流入端が第2給気路(42)に接続し、流出端が室外に連通している。尚、第3排気路(53)が、本発明の供給通路を構成する。
前記給気通路(40)は調湿空間(S)へ供給される空気が通過する通路であり、排気通路(50)は室外へ排出される空気が通過する通路であって、この給気通路(40)と排気通路(50)により、空気通路(40,50)が構成されている。そして、この空気通路(40,50)には、前記第3除湿ユニット(60)と第1除湿ユニット(20)と第2除湿ユニット(30)が、調湿空間(S)へ供給される空気である室外空気の入口側から順に配置されている。
第3除湿ユニット(60)は、前記室外空気を冷却して除湿する外気冷却熱交換器(61)と、外気冷却熱交換器(61)で凝縮した水を回収するドレンパン(62)とを備え、外気冷却熱交換器(61)が第1給気路(41)に設けられている。また、第2給気路(42)には、空気を調湿空間(S)へ搬送するための給気ファン(63)が設けられている。第3給気路(43)には、空気を加熱する再熱熱交換器(64)が設けられている。
第2除湿ユニット(30)は、吸着ロータ(31)と再生熱交換器(65)とを有している。吸着ロータ(31)は、円板状の多孔性の基材の表面に吸着剤が担持されることにより構成されている。吸着ロータ(31)は、給気通路(40)と排気通路(50)に跨って配置されるとともに、駆動機構(図示省略)によって駆動されて、両通路(40,50)の間の軸心を中心として回転するように構成されている。
吸着ロータ(31)には、給気通路(40)の第3給気路(43)を流れる空気が通過する第1吸着部(32)と、排気通路(50)の第1排気路(51)を流れる空気が通過する第2吸着部(33)と、排気通路(50)の第2排気路(52)を流れる空気が通過する再生部(34)とが形成されている。第1吸着部(32)と第2吸着部(33)とでは、空気中の水分が吸着され、再生部(34)では、吸着剤中の水分が空気中へ放出される。
第1排気路(51)は、吸着ロータ(31)の第2吸着部(33)の上流側に形成されている。第2排気路(52)は、吸着ロータ(31)の第2吸着部(33)と、該吸着ロータ(31)の再生部(34)との間に形成されている。第3排気路(53)は、吸着ロータ(31)の再生部(34)と第1除湿ユニット(20)の間に形成されている。本実施形態では、第3排気路(53)は、吸着ロータ(31)の再生部(34)と第1除湿ユニット(20)の戻し通路(1)とを接続している。
第2排気路(52)には、吸着ロータ(31)を再生するために空気を加熱する前記再生熱交換器(65)が、吸着ロータ(31)への再生側空気の入口側に設けられている。第4排気路(54)には、空気を室外へ放出するための排気ファン(66)が設けられる。
除湿システム(10)は、調湿空間(S)空気(RA)を給気通路(40)へ返送する環気通路(58)を備えている。環気通路(58)は、流入端が調湿空間(S)に連通する還気口(58a)に接続され、流出端が第2給気路(42)に接続している。つまり、環気通路(58)の流出端は、給気通路(40)における第1除湿ユニット(20)と吸着ロータ(31)との間に接続されている。また、環気通路(58)の流出端は、排気通路(50)の流入端よりも上流側に位置している。環気通路(58)には、調湿空間(S)空気を給気通路(40)へ送り出す換気ファン(59)と、空気冷却部を構成する環気冷却熱交換器(67)が設けられている。
吸着熱交換器(22,24)と吸着ロータ(31)には異なる性質の吸着剤が用いられている。具体的には、前段側に位置する吸着熱交換器(22,24)には、高い水蒸気分圧(相対湿度)で吸着剤を操作するため、高分子収着剤やB型シリカゲルのように吸着等温線が右上がりの直線に対して下に凸の吸着等温線を有する吸着剤が用いられ、後段側に位置する吸着ロータ(31)には、低い水蒸気分圧(相対湿度)で吸着剤を操作するため、A型シリカゲルやゼオライトのように吸着等温線が右上がりの直線に対して上に凸の吸着等温線を有する吸着剤が用いられている。
つまり、吸着熱交換器(22,24)では、相対湿度が比較的高いときに含水率が大きく、かつ空気の相対湿度が高くなるほど相対湿度の単位増加量当たりの吸着量が大きくなる吸着等温線を有する吸着剤が選定され、吸着ロータ(31)では、相対湿度が比較的低いときに含水率が大きく、かつ空気の相対湿度が低くなるほど相対湿度の単位増加量当たりの吸着量が大きくなる吸着等温線を有する吸着剤が選定されている。
第3除湿ユニット(60)の外気冷却熱交換器(61)による冷却除湿は露点が約8℃以上の領域で、第1除湿ユニット(20)の吸着熱交換器(22,24)による吸着除湿は露点が約10℃〜−20℃の領域で、第2除湿ユニット(30)の吸着ロータ(31)による乾式除湿は露点が約−20℃〜−80℃の領域で用いるのに適している。
図5に示すように、本実施形態2の除湿システム(10)は、前記各熱交換器(61,64,65,67,83,88)が接続される冷媒回路(70a)を有する冷凍ユニット(70)を備えている。本実施形態2の冷媒回路(70a)は、1つの閉回路を冷媒が循環する一元冷凍サイクル式の冷媒回路である。
冷媒回路(70a)には、圧縮機(80)が接続されている。圧縮機(80)は、ロータリー式、スイング式、スクロール式等の回転式流体機械である。圧縮機(80)は、インバータ回路によって回転数が調節される可変容量式に構成されている。
圧縮機(80)の吐出側は、第1吐出ライン(71)と第2吐出ライン(72)とに分岐している。第1吐出ライン(71)には、上流側から下流側に向かって順に、前記再生熱交換器(65)、第1膨張弁(81)、前記再熱熱交換器(64)、及び第2膨張弁(82)が接続されている。第2吐出ライン(72)には、上流側から下流側に向かって順に、凝縮圧力調整熱交換器(83)と第3膨張弁(84)とが接続されている。凝縮圧力調整熱交換器(83)の近傍には、室外空気を送風する第1室外ファン(85)が設けられている。
圧縮機(80)の吸入側は、第1吸入ライン(73)と第2吸入ライン(74)とに分岐している。第1吸入ライン(73)には、上流側から下流側に向かって順に、前記外気冷却熱交換器(61)、逆止弁(86)、環気冷却熱交換器(67)が接続されている。第1吸入ライン(73)には、外気冷却熱交換器(61)及び逆止弁(86)をバイパスするバイパス管(77)が接続されている。バイパス管(77)には、電磁式の開閉弁(92)が設けられている。第2吸入ライン(74)には、上流側から下流側に向かって順に、第4膨張弁(87)と蒸発圧力調整熱交換器(88)とが接続されている。蒸発圧力調整熱交換器(88)の近傍には、室外空気を送風する第2室外ファン(89)が設けられる。
各吐出ライン(71,72)の流出端と各吸入ライン(73,74)の流入端との間には、1本の合流管(75)が接続されている。合流管(75)には、気液分離器(79)が設けられる。気液分離器(79)の気相部には、インジェクション管(76)の流入端が接続している。インジェクション管(76)の流出端は、圧縮機(80)の吸入管に接続している。インジェクション管(76)には、第5膨張弁(91)が設けられる。
再生熱交換器(65)、再熱熱交換器(64)、及び凝縮圧力調整熱交換器(83)は、冷媒が空気へ放熱して凝縮する凝縮器を構成する。外気冷却熱交換器(61)、環気冷却熱交換器(67)、及び蒸発圧力調整熱交換器(88)は、冷媒が空気から吸熱して蒸発する蒸発器を構成する。上述した各膨張弁(81,82,84,87,91)は、例えば電子膨張弁であり、冷媒の圧力を調整する減圧機構を構成している。
除湿システム(10)は、各種のセンサを備えている。具体的に、除湿システム(10)は、冷媒回路(70a)の高圧圧力(凝縮圧力)を検出する高圧圧力センサ(95)と、冷媒回路(70a)の低圧圧力(蒸発圧力)を検出する低圧圧力センサ(96)とを備えている。また、除湿システム(10)は、再生熱交換器(65)、再熱熱交換器(64)、外気冷却熱交換器(61)、及び環気冷却熱交換器(67)の必要能力を検出するための負荷検出手段を備えている。この負荷検出手段は、例えば、再生熱交換器(65)の下流側の空気温度を検知する第1空気温度センサ(101)、再熱熱交換器(64)の下流側の空気温度を検知する第2空気温度センサ(102)、外気冷却熱交換器(61)の下流側の空気温度を検知する第3空気温度センサ(103)、及び環気冷却熱交換器(67)の下流側の空気温度を検知する第4空気温度センサ(104)で構成される。
除湿システム(10)は、コントローラ(110)を備えている。コントローラ(110)は、上述した各種のセンサの検出値や、ユーザーによって入力される各種の設定値に基づいて、圧縮機(80)の回転数、各膨張弁(81,82,84,87,91)の開度、各室外ファン(85,89)の送風量等を制御する。
−運転動作−
除湿システム(10)の運転動作について説明する。
除湿システム(10)の運転動作について説明する。
〈冷凍ユニットの基本動作〉
除湿システムの運転時には、冷凍ユニット(70)で冷凍サイクルが行われる。冷凍ユニット(70)の基本動作時には、第1膨張弁(81)、第2膨張弁(82)、及び第5膨張弁(91)の開度が適宜調節され、第3膨張弁(84)と第4膨張弁(87)とが全閉状態となる。また、第1室外ファン(85)と第2室外ファン(89)とが停止状態となる。
除湿システムの運転時には、冷凍ユニット(70)で冷凍サイクルが行われる。冷凍ユニット(70)の基本動作時には、第1膨張弁(81)、第2膨張弁(82)、及び第5膨張弁(91)の開度が適宜調節され、第3膨張弁(84)と第4膨張弁(87)とが全閉状態となる。また、第1室外ファン(85)と第2室外ファン(89)とが停止状態となる。
圧縮機(80)で圧縮された冷媒は、第1吐出ライン(71)に送られ、再生熱交換器(65)を流れる。再生熱交換器(65)では、冷媒が空気へ放熱して凝縮する。再生熱交換器(65)で凝縮した冷媒は、第1膨張弁(81)でやや低い圧力まで減圧された後、再熱熱交換器(64)を流れる。再熱熱交換器(64)では、冷媒が空気へ放熱して凝縮する。再熱熱交換器(64)で凝縮した冷媒は、第2膨張弁(82)で低圧まで減圧されて気液分離器(90)を通過し、第1吸入ライン(73)に送られる。なお、第2膨張弁(82)の開度は、圧縮機(80)の吸入側の冷媒の過熱度によって制御される。
第1吸入ライン(73)に送られた冷媒は、外気冷却熱交換器(61)を流れる。外気冷却熱交換器(61)では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。外気冷却熱交換器(61)で蒸発した冷媒は、逆止弁(86)を通過して環気冷却熱交換器(67)を流れる。環気冷却熱交換器(67)では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。環気冷却熱交換器(67)で蒸発した冷媒は、圧縮機(80)に吸入されて圧縮される。
〈除湿システムの運転動作〉
次いで、除湿システム(10)の運転動作について説明する。除湿システム(10)の運転時には、第1除湿ユニット(20)が図3に示す第1動作と図4に示す第2動作とを交互に行う。また、給気ファン(63)と排気ファン(66)と還気ファン(59)とが運転される。
次いで、除湿システム(10)の運転動作について説明する。除湿システム(10)の運転時には、第1除湿ユニット(20)が図3に示す第1動作と図4に示す第2動作とを交互に行う。また、給気ファン(63)と排気ファン(66)と還気ファン(59)とが運転される。
室外空気(OA)は、給気通路(40)の第1給気路(41)に流入する。この空気は、比較的高温高湿の空気である。第1給気路(41)を流れる空気は、第3除湿ユニット(60)の外気冷却熱交換器(61)によって冷却される。冷却時に空気中から発生した凝縮水は、ドレンパン(62)に回収される。第1動作では、外気冷却熱交換器(61)で冷却及び除湿された空気は、第1除湿ユニット(20)の第2吸着熱交換器(24)を通過する。第2吸着熱交換器(24)では、空気中の水分が吸着剤に吸着される。また、第2動作では、外気冷却熱交換器(61)で冷却及び除湿された空気は、第1除湿ユニット(20)の第1吸着熱交換器(22)で除湿される。
各吸着熱交換器(22,24)で吸着剤に水分が吸着されるときに発生する吸着熱は、吸着熱交換器(22,24)を流れる冷媒に与えられる。また、給気通路(40)を流れる空気は冷媒による冷却作用を受けるので、除湿されて湿度が低下するとともに冷却されて温度も低下する。
第1除湿ユニット(20)で除湿された空気は、第2給気路(42)を流れ、吸着ロータ(31)の第1吸着部(32)を通過する。その結果、この空気中の水分が吸着ロータ(31)の吸着剤に吸着される。吸着ロータ(31)で除湿された空気は、再熱熱交換器(64)で温度が調整された後、給気(SA)として調湿空間(S)へ供給される。
第2給気路(42)を流れる空気の一部は、排気通路(50)に流入し、吸着ロータ(31)の第2吸着部(33)を通過する。その結果、この空気中の水分が吸着ロータ(31)の吸着剤に吸着される。第2吸着部(33)は高温の再生側空気が通過した再生部(34)が第1吸着部(32)へ移動する途中の段階であり、第2吸着部(33)に第2給気路(42)の空気が流れることにより、第2吸着部(33)が冷やされる作用も生じることになる。
吸着ロータ(31)の第2吸着部(33)で除湿された空気は、第2排気路(52)を流れて再生熱交換器(65)で加熱される。加熱された空気は、吸着ロータ(31)の再生部(34)を通過する。その結果、吸着ロータ(31)の吸着剤から空気中へ水分が脱離し、吸着剤が再生される。吸着ロータ(31)の再生に利用された空気は、第3排気路(53)を流れ、第4排気路(54)から戻り通路(1)を通じて分流してくる空気と合流した後に、さらに分岐路(55)から送られてくる空気と合流する。これらの空気の合流により、分岐路(55)から送られてくる空気のみを吸着熱交換器(22,24)へ流す場合に比べて、吸着熱交換器(22,24)の再生側空気の入口温度を上昇させることができる。
調湿空間(S)の空気の一部は、排気(EA)として室外へ排出される。また、調湿空間(S)の空気の一部は、環気通路(58)に流入する。環気通路(58)を流れる空気は、環気冷却熱交換器(67)によって冷却された後、第2給気路(42)へ返送される。この返送空気は、第1除湿ユニット(20)で除湿された空気と混合される。第1除湿ユニット(20)で除湿された空気と、調湿空間(S)から返送された空気とでは、返送された空気の方が低温、低湿となっている。このため、第1除湿ユニット(20)で除湿された空気は、返送空気と混合されることで、更に低温低湿となる。これにより、吸着ロータ(31)での水分の吸着能力が向上する。
還気通路(58)を流れる空気は、還気ファン(59)によって第2吸気路(42)へ押し込まれる。ここで、還気ファン(59)を設けずに給気ファン(63)だけで調湿空間(S)空気を第2吸気路(42)に吸い込む構成では、ダクトの外から高湿の室外空気を吸い込んで給気(SA)の湿度が高くなるおそれがあるが、本実施形態2では還気ファン(59)で空気を第2吸気路(42)へ押し込んでいるため、系内が陽圧になり、高湿の外気を吸い込むのが防止される。したがって、給気(SA)の湿度が上昇するのを防止できる。
〈除湿システムの省エネルギー化〉
本実施形態2では、二段目に冷媒回路の吸着熱交換器(22,24)を設けることで、空気の除湿と同時に冷却が可能になり、三段目の吸着ロータ(31)の前の冷却コイルが不要になる。
本実施形態2では、二段目に冷媒回路の吸着熱交換器(22,24)を設けることで、空気の除湿と同時に冷却が可能になり、三段目の吸着ロータ(31)の前の冷却コイルが不要になる。
室外空気は、外気冷却熱交換器(61)を通過することにより温度と湿度が低下する。この空気は、吸着熱交換器(22,24)を通過することでさらに温度と湿度が低下する。この空気は、還気通路(58)を流れる空気と混合されて湿度が低下し、さらに吸着ロータ(31)を通過することにより、実質的に水蒸気を含まないF点の低露点(約−50℃)の空気になって調湿空間(S)に供給される。
二段目の除湿ユニットとして吸着熱交換器(22,24)による吸着除湿を行うことにより、低露点の空気が得られると同時に乾球温度も下げることができる。直列に吸着ロータ(31)を並べる場合に比べて、達成の困難な理想的な除湿が可能となる。つまり、吸着熱交換器(22,24)で温度と湿度を下げておけば、空気が低温になっているために3段目の吸着ロータ(31)で発生する吸着熱が少なくなって温度上昇を抑えることができるうえ、吸着熱交換器(22,24)では製造上の問題から吸着面積を大きくしにくいのに対して吸着ロータ(31)では吸着面積を吸着熱交換器(22,24)よりも稼げるために除湿量も大きなり、低湿度で低温の空気を得ることができる。
そして、従来の除湿システムでは、低露点空気(露点−50℃)を得るための再生温度は約140℃の高温が必要であったが、本実施形態のシステムでは、再生熱交換器(65)により加熱した60℃の空気を再生側空気として用いることにより、同様の低露点空気を得ることが可能となり、吸着ロータ(31)の再生に要するエネルギーを低減できる。吸着ロータ(31)を通過した空気は、通路(55)の空気と混合されて、吸着熱交換器(22,24)の再生に用いられる。
吸着ロータ(31)の再生温度を下げることは、2段目に設置した吸着熱交換器(22,24)で除湿した低露点の空気を用いることで達成することが可能となったものである。言い換えると、吸着ロータ(31)に低露点の空気を供給するようにしているので、上述したように水分を多く吸着して低湿度にしても吸着熱がほとんど発生せず、再生温度を下げることができる。
また、再生温度が60℃でになるため、再生の熱源にヒートポンプで加熱する対応が従来は実現が困難であったのに対し、その実現が可能となる。
なお、本実施形態2では、ドライクリーンルームからの還気通路(58)に送風機(59)を設けることにより系内全体を陽圧化しているため、空気への水分混入の可能性が低くなり、システムの安定性も高められる。
〈冷凍ユニットのその他の制御動作〉
図5に示す冷凍ユニット(70)では、除湿システムの運転条件に応じて、以下のような制御動作が適宜実行される。
図5に示す冷凍ユニット(70)では、除湿システムの運転条件に応じて、以下のような制御動作が適宜実行される。
除湿システムの運転時には、コントローラ(110)において、凝縮器側(即ち、再生熱交換器(65)及び再熱熱交換器(64)側)の必要能力Qcと、蒸発器側(即ち、外気冷却熱交換器(61)及び環気冷却熱交換器(67)側)の必要能力Qeとが、各温度センサ(101〜104)の検出温度に基づいて算出される。
凝縮器側の必要能力Qcが、蒸発器側の必要能力Qeよりも大きい場合、高圧圧力センサ(95)で検出された凝縮圧力が、必要能力Qcに基づいて決定される目標凝縮圧力に到達するように、圧縮機(80)の回転数が調節される。これにより、凝縮圧力を速やかに目標凝縮圧力に到達させて、必要能力Qcを確保できる。
一方、凝縮圧力が目標値に至るように圧縮機(80)を制御した場合、蒸発圧力が目標蒸発圧力を上回り、蒸発器側の必要能力Qeが不足してしまうことがある。そこで、このような場合には、第3膨張弁(84)を所定の開度で開放させる。第3膨張弁(84)が開かれると、圧縮機(80)の吐出側の冷媒は、第1吐出ライン(71)と第2吐出ライン(72)との双方を流れ、凝縮圧力調整熱交換器(83)においても冷媒が凝縮する。すると、圧縮機(80)は、凝縮圧力を目標凝縮圧力に維持するように、回転数が大きくなる。その結果、蒸発圧力を低下させて目標の蒸発圧力に近づけることができる。
また、蒸発器側の必要能力Qeが、凝縮器側の必要能力Qcよりも大きい場合、低圧圧力センサ(96)で検出された蒸発圧力が、必要能力Qeに基づいて決定される目標蒸発圧力に到達するように、圧縮機(80)の回転数が調節される。これにより、蒸発圧力を速やかに目標蒸発圧力に到達させて、必要能力Qeを確保できる。
一方、蒸発圧力が目標値に至るように圧縮機(80)を制御した場合、凝縮圧力が目標凝縮圧力を下回り、凝縮器側の必要能力Qcが不足してしまうことがある。そこで、このような場合には、第4膨張弁(87)を所定の開度で開放させる。第4膨張弁(87)が開かれると、圧縮機(80)の吸入側の冷媒は、第1吸入ライン(73)と第2吸入ライン(74)との双方を流れ、蒸発圧力調整熱交換器(88)においても冷媒が蒸発する。すると、圧縮機(80)は、蒸発圧力を目標蒸発圧力に維持するように、回転数が大きくなる。その結果、凝縮圧力を上昇させて目標の凝縮圧力に近づけることができる。
また、冷凍ユニット(70)では、外気温度センサ(図示省略)で検出された室外空気(OA)の温度が、目標蒸発圧力よりも低い場合に、開閉弁(92)が開放される。これにより、冷媒を外気冷却熱交換器(61)をバイパスさせて環気冷却熱交換器(67)へ送ることができる。
−実施形態2の効果−
本実施形態2によれば、排気通路(50)に第3排気路(53)を設けるようにしたので、この第3排気路(53)と戻し通路(1)とを通じて、前記除湿ユニット(30)を通過して温度が上昇した空気を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側へ供給することができる。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気の温度をさらに上昇させることができる。この結果、冷媒回路(20a)の高圧圧力が上昇して、吸着熱交換器(22,24)の凍結や冷媒回路(20a)の低圧圧力の低下異常を回避することができる。
本実施形態2によれば、排気通路(50)に第3排気路(53)を設けるようにしたので、この第3排気路(53)と戻し通路(1)とを通じて、前記除湿ユニット(30)を通過して温度が上昇した空気を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側へ供給することができる。これにより、再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口空気の温度をさらに上昇させることができる。この結果、冷媒回路(20a)の高圧圧力が上昇して、吸着熱交換器(22,24)の凍結や冷媒回路(20a)の低圧圧力の低下異常を回避することができる。
本実施形態2によれば、再生温度を前記のように140℃から60℃まで大幅に下げて再生熱量を低減することが可能になるため、大幅な省エネルギー化を図ることができる。前記の条件で計算したところ、電力消費量が約35%低減され、システムのランニングコストが大幅に低下する。また、再生熱交換器(65)を冷媒回路(70a)の熱交換器にしているので、省エネ効果をさらに高めることができる。
また、本実施形態2では、吸着ロータ(31)の再生温度を60℃にすることが可能になるので、リチウムイオン電池の製造設備から発生する排熱を再生に利用したり、冷媒回路(70a)の排熱を利用したりすることが可能になり、より省エネルギー化を図ることができる。このように排熱を利用できることは、リチウムイオン電池の製造設備に限らず、その他の工場の製造ラインであっても有効である。
また、冷凍ユニット(70)では、再生熱交換器(65)、外気冷却熱交換器(61)、再熱熱交換器(64)、及び環気冷却熱交換器(67)が同じ冷媒回路(70a)に接続されている。これにより、外気冷却熱交換器(61)や環気冷却熱交換器(67)で回収した空気の熱を、再生熱交換器(65)や再熱熱交換器(64)での空気の加熱に利用できる。その結果、除湿システムの省エネ性を向上できる。
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
前記実施形態1では、制御部(8)において、検知部(7)が切換動作を検知すると、その切換動作の直後に、第1制御を中断し、戻し通路(1)のダンパ(2)の開度を最小開度まで強制的に閉じていたが、これに限定されず、ダンパ(2)の開度を全閉にしてもよい。この場合であっても、吸着熱交換器(22,24)の再生時間を早くすることができる。
また、前記実施形態2では、調湿空間(S)空気(RA)を給気通路(40)へ返送する環気通路(58)を設けているが、環気通路(58)は必ずしも設けなくてもよい。
また、前記実施形態2では、除湿システム(10)に第3除湿ユニット(60)を設けているが、必ずしも第3除湿ユニット(60)を設ける必要はない。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、本発明は、除湿した空気を調湿空間へ供給する除湿システムについて有用である。
1 戻し通路
2 ダンパ(風量調整機構)
5 制御コントローラ
7 検知部
8 制御部
10 調湿装置
22 第1吸着熱交換器
24 第2吸着熱交換器
25 冷媒流路切換機構(四方切換弁)
26 第1流路切換部(空気通路切換機構)
27 第2流路切換部(空気通路切換機構)
40 給気通路
50 排気通路
S 調湿空間
2 ダンパ(風量調整機構)
5 制御コントローラ
7 検知部
8 制御部
10 調湿装置
22 第1吸着熱交換器
24 第2吸着熱交換器
25 冷媒流路切換機構(四方切換弁)
26 第1流路切換部(空気通路切換機構)
27 第2流路切換部(空気通路切換機構)
40 給気通路
50 排気通路
S 調湿空間
Claims (5)
- 調湿空間(S)へ向かう空気が流れる給気通路(40)と、
調湿空間(S)外へ向かう空気が流れる排気通路(50)と、
冷凍サイクルの冷媒回路(20a)に接続された2つの吸着熱交換器(22,24)と、
前記2つの吸着熱交換器(22,24)を吸着側となる蒸発器と再生側となる凝縮器とに交互に切り換える冷媒通路切換機構(25)と、
前記給気通路(40)と前記吸着側の吸着熱交換器(22,24)とを連通させて前記給気通路(40)の空気を除湿させ、前記排気通路(50)と再生側の吸着熱交換器(22,24)とを連通させて前記排気通路(50)の空気を加湿させるように切り換える空気通路切換機構(26,27)とを備え、
前記排気通路(50)には、再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気の一部を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側の排気通路(50)へ戻す戻し通路(1)が接続されていることを特徴とする調湿装置。 - 請求項1において、
前記戻し通路(1)に設けられた風量調整機構(2)と、
前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作時に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくなるように前記風量調整機構(2)を制御する制御部(8)とを備えていることを特徴とする調湿装置。 - 請求項2において、
前記制御部(8)は、前記冷媒通路切換機構(25)及び前記空気通路切換機構(26,27)の切換動作時に前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくなってから、一定時間の経過後で次の切換動作時前に、前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量以上になるように前記風量調整機構(2)を制御することを特徴とする調湿装置。 - 請求項1において、
前記戻し通路(1)に設けられた風量調整機構(2)と、
前記再生側の吸着熱交換器(22,24)の出口空気の湿度を検出する検出部(6)と、
前記検出部(6)の検出値が所定値以上の場合に前記戻し通路(1)の空気の風量が所定量よりも少なくなるように前記風量調整機構(2)を制御する制御部(8)とを備えていることを特徴とする調湿装置。 - 請求項1から4の何れか1つに記載の調湿装置(10)を備える除湿システムであって、
前記調湿装置(10)の給気通路(40)と排気通路(50)とに跨って回転可能に設けられた吸着ロータ(31)を有し、前記給気通路(40)の空気の水分を前記給気通路(40)に位置する前記吸着ロータ(31)の吸着部(32)で吸着し、前記排気通路(50)に位置する吸着ロータ(31)の再生部(34)に吸着した水分を前記排気通路(50)の空気へ放出する除湿ユニット(30)を備え、
前記排気通路(50)には、前記除湿ユニット(30)を通過して温度が上昇した空気を再生側の吸着熱交換器(22,24)の入口側へ供給する供給通路(53)が接続されていることを特徴とする除湿システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012282636A JP2014126255A (ja) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | 調湿装置及び調湿装置を用いた除湿システム |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016170592A1 (ja) * | 2015-04-21 | 2016-10-27 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
CN112880067A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 上海交通大学 | 吸附式制冷与除湿复合系统及其方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09310886A (ja) * | 1996-05-23 | 1997-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 吸着材の脱着装置および吸脱着装置 |
JP2005134005A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Daikin Ind Ltd | 調湿装置 |
JP2010110736A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 乾式減湿装置の運転方法 |
JP2010286197A (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-24 | Daikin Ind Ltd | 調湿装置 |
-
2012
- 2012-12-26 JP JP2012282636A patent/JP2014126255A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09310886A (ja) * | 1996-05-23 | 1997-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 吸着材の脱着装置および吸脱着装置 |
JP2005134005A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Daikin Ind Ltd | 調湿装置 |
JP2010110736A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 乾式減湿装置の運転方法 |
JP2010286197A (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-24 | Daikin Ind Ltd | 調湿装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016170592A1 (ja) * | 2015-04-21 | 2016-10-27 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
JPWO2016170592A1 (ja) * | 2015-04-21 | 2018-01-18 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
CN112880067A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 上海交通大学 | 吸附式制冷与除湿复合系统及其方法 |
CN112880067B (zh) * | 2021-01-22 | 2022-04-26 | 上海交通大学 | 吸附式制冷与除湿复合系统及其方法 |
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