JP2023103877A - Humidity regulation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、湿度調整システムに関する。 The present invention relates to humidity control systems.
例えば、特許文献1は、室内側空気と室外側空気を各々循環させて熱交換させる熱交換素子を備えて室内側空気を除湿する除湿装置を開示している。また、この熱交換素子は、水蒸気のみを選択的に透過する透湿膜を有する透湿層と、空隙を有する断熱層とを備える伝熱板を、間隔板により各伝熱板どうしの間隔を設けて積層され構成されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a dehumidifying device that dehumidifies indoor air by providing a heat exchange element that circulates indoor air and outdoor air to exchange heat. In addition, the heat exchange element includes a heat transfer plate having a moisture permeable layer having a moisture permeable membrane selectively permeating only water vapor, and a heat insulating layer having a gap, and a spacing plate is provided to divide the heat transfer plates. It is configured by providing and stacking.
また、特許文献2は除湿装置において少ないエネルギーで室内の結露を防止するための技術を開示している。この除湿装置は、除湿対象の設備の室内空気と、設備の外部の外気とを熱的に接触させる熱交換器を備え、熱交換器において室内空気を外気によって露点温度に冷却する。 Further, Patent Document 2 discloses a technique for preventing dew condensation in a room with less energy in a dehumidifier. This dehumidifier includes a heat exchanger that thermally contacts the indoor air of the facility to be dehumidified with the outdoor air outside the facility, and the indoor air is cooled to the dew point temperature by the outdoor air in the heat exchanger.
ところで、例えば野菜などの植物を効率よく栽培しようとする場合には、栽培装置を用いて、栽培室内の空気環境、すなわち室内温度、室内湿度、室内空気中の二酸化炭素濃度などを植物の生育に適した状態に維持することが望ましい。 By the way, when trying to cultivate plants such as vegetables efficiently, a cultivation apparatus is used to adjust the air environment in the cultivation room, that is, the indoor temperature, the indoor humidity, the carbon dioxide concentration in the indoor air, etc., to the growth of the plant. It should be kept in good condition.
栽培室内の空気環境を適切に維持するため、例えば特許文献1に示されたような除湿装置を栽培室内に設置して、栽培室内の湿度を適切な範囲内に維持することが考えられる。しかし、特許文献1の除湿装置においては透湿膜が水分(水蒸気)のみを透過し、熱の移動は阻止する。したがって、栽培室内の湿度だけでなく温度の調節を行う場合には、除湿装置の他に例えばエアコンのような空調装置も設置することが不可欠になる。 In order to appropriately maintain the air environment in the cultivation room, it is conceivable to install a dehumidifier such as that shown in Patent Document 1 in the cultivation room to maintain the humidity in the cultivation room within an appropriate range. However, in the dehumidifier of Patent Document 1, the moisture-permeable membrane allows only moisture (water vapor) to pass therethrough and prevents the transfer of heat. Therefore, when adjusting not only the humidity but also the temperature in the cultivation room, it is essential to install an air conditioner such as an air conditioner in addition to the dehumidifier.
一方、特許文献2の除湿装置を用いる場合には、熱交換器が室内空気の熱を外気に放出しながら冷却され、室内空気中の水蒸気を液体の水に変えて排出する。したがって、除湿動作中には、室内の熱を外部に排出したくない場合であっても、室内空気の熱が外部に流出することとなり、エネルギー損失が発生する。 On the other hand, when the dehumidifier of Patent Document 2 is used, the heat exchanger is cooled while releasing the heat of the indoor air to the outside air, and the water vapor in the indoor air is converted into liquid water and discharged. Therefore, during the dehumidifying operation, the heat of the indoor air flows out to the outside even when the heat in the room is not desired to be discharged to the outside, resulting in energy loss.
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、室内の空気環境を適正に維持するためのエネルギー消費を低減可能な湿度調整システムを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a humidity control system capable of reducing energy consumption for properly maintaining an indoor air environment.
前述した目的を達成するために、本発明に係る湿度調整システムは、下記(1)~(12)を特徴としている。
(1) 制御対象室内の空間の空気湿度を調整する湿度調整システムであって、
互いに隔離された一次側空気流路および二次側空気流路を有し、前記一次側空気流路と前記二次側空気流路との間で湿度勾配に応じた水分の通過を許容する機能を有する全熱交換器を備え、
前記一次側空気流路は、前記制御対象室内の空気が流入可能に構成され、
前記二次側空気流路は、前記制御対象室外の外部空間から外気が流入可能、かつ、外部熱源から回収した熱を含む空気が流入可能に構成される、
湿度調整システム。
(2) 前記全熱交換器の前記一次側空気流路と、前記制御対象室内の前記空間とを空気が流通可能な状態で接続する第一接続経路と、
前記全熱交換器の前記二次側空気流路と、前記制御対象室外の外部空間とを外気の流通が可能な状態で接続する第二接続経路と、
外部熱源から回収した熱を含む空気を前記全熱交換器の前記二次側空気流路に供給可能な第三接続経路と、を備える、
上記(1)に記載の湿度調整システム。
In order to achieve the above objects, the humidity control system according to the present invention is characterized by the following (1) to (12).
(1) A humidity adjustment system that adjusts the air humidity in a space within a controlled room,
A function of having a primary side air flow path and a secondary side air flow path that are isolated from each other and allowing passage of moisture according to a humidity gradient between the primary side air flow path and the secondary side air flow path. a total heat exchanger having
The primary side air flow path is configured to allow air in the controlled room to flow in,
The secondary air flow path is configured to allow outside air to flow in from an external space outside the control target room and to allow air containing heat recovered from an external heat source to flow in.
Humidity control system.
(2) a first connection path that connects the primary-side air flow path of the total heat exchanger and the space in the controlled room in a state in which air can flow;
a second connection path that connects the secondary air flow path of the total heat exchanger and an external space outside the controlled room in a state in which outside air can flow;
a third connection path capable of supplying air containing heat recovered from an external heat source to the secondary air flow path of the total heat exchanger;
The humidity control system according to (1) above.
(3) 前記全熱交換器の前記二次側空気流路を流通する空気のうち、前記第二接続経路から導入した空気と、前記第三接続経路から導入した空気との割合を調整可能な調整部を備える、
上記(2)に記載の湿度調整システム。
(3) The ratio of the air introduced from the second connection path and the air introduced from the third connection path in the air flowing through the secondary air flow path of the total heat exchanger can be adjusted. comprising an adjustment unit,
The humidity control system according to (2) above.
(4) 前記制御対象室は、植物を栽培するための栽培室であり、
前記全熱交換器は、前記一次側空気流路から前記二次側空気流路に向かう方向への水分移動により前記栽培室内の空気の除湿を行う、
上記(1)から(3)のいずれかに記載の湿度調整システム。
(4) the control target room is a cultivation room for cultivating plants;
The total heat exchanger dehumidifies the air in the cultivation chamber by moving moisture in a direction from the primary air flow path toward the secondary air flow path.
The humidity control system according to any one of (1) to (3) above.
(5) 前記制御対象室は、植物を栽培するための栽培室であり、
前記第三接続経路は、前記栽培室内を植物栽培に適した環境に調整する機器から発生した排熱を含む空気、又は、前記栽培室の周囲環境から発生した排熱を含む空気を回収する、
上記(2)に記載の湿度調整システム。
(5) the control target room is a cultivation room for cultivating plants;
The third connection path collects air containing exhaust heat generated from a device that adjusts the environment in the cultivation chamber to an environment suitable for plant cultivation, or air containing exhaust heat generated from the surrounding environment of the cultivation chamber.
The humidity control system according to (2) above.
(6) 前記第一接続経路は、前記全熱交換器の前記一次側空気流路と並列に配置されたバイパス経路を含み、
前記全熱交換器の前記一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を可変にするバイパス流量調整部を備える、
上記(2)(3)、及び(5)のいずれかに記載の湿度調整システム。
(6) the first connection path includes a bypass path arranged in parallel with the primary side air flow path of the total heat exchanger;
A bypass flow rate adjusting unit that varies the ratio between the flow rate of air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of air flowing through the bypass path,
The humidity control system according to any one of (2), (3), and (5) above.
(7) 前記制御対象室を通って循環する全体の空気流量を目標値に応じて制御する室内流量調整部を備え、
前記バイパス流量調整部は、前記室内流量調整部の制御状態に合わせて、前記全熱交換器の前記一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を調整する、
上記(6)に記載の湿度調整システム。
(7) an indoor flow rate adjusting unit that controls the overall air flow rate circulating through the controlled room according to a target value;
The bypass flow rate adjusting section adjusts the ratio of the flow rate of the air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of the air flowing through the bypass path according to the control state of the indoor flow rate adjusting section. adjust,
The humidity control system according to (6) above.
(8) 前記全熱交換器の前記二次側空気流路に流れる空気の流量と、前記一次側空気流路に流れる空気の流量とを連動させて調整する全熱交換風量調整部を備える、
上記(7)に記載の湿度調整システム。
(8) A total heat exchange air volume adjustment unit that interlocks and adjusts the flow rate of air flowing through the secondary side air flow path and the flow rate of air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger,
The humidity control system according to (7) above.
(9) 前記調整部は、前記全熱交換器の前記二次側空気流路を流通する空気のうち、前記第二接続経路から導入する外気の量を抑制し、前記第三接続経路から導入する空気の量を増やすように、前記割合を調整する、
上記(3)に記載の湿度調整システム。
(9) The adjusting unit suppresses the amount of outside air introduced from the second connection path among the air flowing through the secondary air flow path of the total heat exchanger, and introduces from the third connection path adjusting the ratio to increase the amount of air to
The humidity control system according to (3) above.
(10) 前記調整部は、前記全熱交換器の前記二次側空気流路を流通する空気のうち、前記第三接続経路から導入する空気の量を抑制し、前記第二接続経路から導入する外気の量を増やすように、前記割合を調整する、
上記(3)に記載の湿度調整システム。
(10) The adjustment unit suppresses the amount of air introduced from the third connection path among the air flowing through the secondary air flow path of the total heat exchanger, and introduces from the second connection path adjusting the ratio to increase the amount of outside air flowing through
The humidity control system according to (3) above.
(11) 前記全熱交換器は、前記一次側空気流路と前記二次側空気流路とを分離する部位に、水分を透過する機能を有する透湿膜を備える、
上記(1)から(10)のいずれかに記載の湿度調整システム。
(11) The total heat exchanger includes a moisture permeable membrane having a function of permeating moisture in a portion separating the primary side air flow path and the secondary side air flow path.
The humidity control system according to any one of (1) to (10) above.
(12) 植物を栽培するための栽培室を前記制御対象室として備える、
上記(1)から(11)のいずれかに記載の湿度調整システム。
(12) A cultivation room for cultivating plants is provided as the controlled room,
The humidity control system according to any one of (1) to (11) above.
上記(1)及び(2)の構成の湿度調整システムによれば、湿度勾配に従って前記全熱交換器の一次側空気流路から二次側空気流路に向かって水分が通過できるので、前記制御対象室の室内空気の湿度を下げることが可能である。また、前記全熱交換器を通って熱も移動するので、例えば冬期のように前記全熱交換器の一次側空気流路側と二次側空気流路側との温度差が大きくなる場合は、前記制御対象室の室内空気の温度が必要以上に低下する可能性がある。しかし、前記熱を含む空気を前記全熱交換器の二次側空気流路に供給することで、前記全熱交換器の一次側空気流路と二次側空気流路との温度差を小さくすることができる。これにより、室内の熱を外部に排出したくない状況において、全熱交換器から外部への熱移動を抑制して、エネルギー損失を低減できる。よって、前記制御対象室の室内空気の温度調節のために必要とされるエネルギー消費を減らすことができる。また、上記(2)の構成の湿度調整システムによれば、第一接続経路を介して制御対象室内の空気が一次側空気流路を流通させることができ、第二接続経路及び第三接続経路を介して外気及び熱を含む空気を二次側空気流路に供給できる。 According to the humidity control system having the configurations of (1) and (2) above, since moisture can pass from the primary side air flow path toward the secondary side air flow path of the total heat exchanger according to the humidity gradient, the control It is possible to reduce the humidity of the indoor air in the target room. In addition, since heat also moves through the total heat exchanger, for example, when the temperature difference between the primary side air flow path side and the secondary side air flow path side of the total heat exchanger becomes large, such as in winter, the above The temperature of indoor air in the controlled room may drop more than necessary. However, by supplying the air containing the heat to the secondary side air flow path of the total heat exchanger, the temperature difference between the primary side air flow path and the secondary side air flow path of the total heat exchanger can be reduced. can do. As a result, in a situation in which indoor heat is not desired to be discharged to the outside, heat transfer from the total heat exchanger to the outside can be suppressed, and energy loss can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the energy consumption required for adjusting the indoor air temperature of the controlled room. Further, according to the humidity adjustment system having the configuration of (2) above, the air in the controlled room can be circulated through the primary side air flow path via the first connection path, and the second connection path and the third connection path Outside air and heat-laden air can be supplied to the secondary air flow path via the .
上記(3)の構成の湿度調整システムによれば、前記調整部が、前記第二接続経路から導入した空気(外気)と、前記第三接続経路から導入した空気(前記熱を含む空気)との割合を調整することで、室内空間における熱収支を制御でき、エネルギー損失を低減できる。例えば、室内の熱を外部に排出したくない状況においては、前記第三接続経路から導入した空気の割合を増やすことで全熱交換器から外部への熱移動を抑制できる。また、外気温度が低い場合において室内の熱を外部に排出したい状況においては、冷たい外気をそのまま導入して熱交換することで、効率的に室内の熱を排出できる。 According to the humidity adjustment system having the configuration of (3) above, the adjustment unit includes the air introduced from the second connection path (outside air) and the air introduced from the third connection path (air containing heat). By adjusting the ratio of , the heat balance in the indoor space can be controlled, and the energy loss can be reduced. For example, in a situation where indoor heat is not desired to be discharged to the outside, heat transfer to the outside from the total enthalpy heat exchanger can be suppressed by increasing the ratio of the air introduced from the third connection path. In addition, when the outside air temperature is low and it is desired to discharge the indoor heat to the outside, the indoor heat can be efficiently discharged by introducing the cold outside air as it is for heat exchange.
上記(4)の構成の湿度調整システムによれば、例えば季節変動などに起因して外気温度が大きく変動する場合であっても、エネルギー消費を抑制しつつ、前記栽培室内を植物栽培に適した空気環境に維持することが容易になる。すなわち、植物からの蒸散により発生する水分を、特別なエネルギーを消費することなく前記全熱交換器の除湿機能により外部に排出できることに加え、前記栽培室内の温度調節に伴うエネルギー消費も減らすことができる。 According to the humidity control system having the configuration of (4) above, even when the outside air temperature fluctuates greatly due to, for example, seasonal fluctuations, energy consumption is suppressed and the cultivation chamber is kept suitable for plant cultivation. It becomes easier to maintain in an air environment. That is, the moisture generated by transpiration from the plants can be discharged to the outside by the dehumidification function of the total heat exchanger without consuming special energy, and the energy consumption associated with temperature control in the cultivation chamber can also be reduced. can.
上記(5)の構成の湿度調整システムによれば、植物栽培に使用する機器からの排熱、又は、栽培室外の、別の施設からの排熱を有効利用できる。植物栽培に使用する機器からの排熱を利用する場合には、別の施設からの排熱を利用するための配管などを外側に接続する必要がなく、栽培装置の小型化が容易になり設備コストも低減できる。 According to the humidity control system having the configuration (5) above, it is possible to effectively utilize exhaust heat from equipment used for plant cultivation or exhaust heat from another facility outside the cultivation room. When using waste heat from equipment used for plant cultivation, there is no need to connect piping to the outside to utilize waste heat from another facility, making it easier to downsize the cultivation equipment. Costs can also be reduced.
上記(6)の構成の湿度調整システムによれば、前記制御対象室の室内を流通する空気の流量を安定化することができるので、例えば植物の栽培に適した環境の維持が容易になる。すなわち、前記全熱交換器において所望の除湿性能を得るためには、前記全熱交換器の一次側空気流路、及び二次側流路に流れる空気の流量をそれぞれ調整しなければならない。しかし、前記全熱交換器の一次側空気流路を流れる空気の流量が変化すると、前記制御対象室の室内を循環する空気の流量も変化する。その結果、室内の空気環境にムラが生じやすくなる。また、特に植物を栽培する場合には、室内空気の流量変化によって、植物の葉の周辺の空気が影響を受けるため、葉における二酸化炭素の吸収状態や気孔の開閉状態に変化が現れ、光合成速度の低下に繋がる懸念がある。しかし、前記バイパス流量調整部が前記全熱交換器の一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を可変にすることで、前記制御対象室の室内を流通する空気の流量を変化させることなく除湿性能を調整することが可能になる。 According to the humidity control system having the above configuration (6), the flow rate of the air circulating in the controlled room can be stabilized, so that an environment suitable for plant cultivation, for example, can be easily maintained. That is, in order to obtain desired dehumidification performance in the total heat exchanger, the flow rates of the air flowing through the primary side air flow path and the secondary side flow path of the total heat exchanger must be adjusted. However, when the flow rate of the air flowing through the primary air flow path of the total heat exchanger changes, the flow rate of the air circulating inside the control target room also changes. As a result, the indoor air environment tends to be uneven. In addition, especially when cultivating plants, the air around the leaves of plants is affected by changes in the flow rate of indoor air. There is concern that it will lead to a decline in However, the bypass flow rate adjusting unit changes the ratio between the flow rate of the air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of the air flowing through the bypass path, whereby the indoor air flow rate of the control target room It is possible to adjust the dehumidification performance without changing the flow rate of the air that circulates.
上記(7)の構成の湿度調整システムによれば、前記室内流量調整部の制御により、前記制御対象室内を通って循環する全体の空気流量を目標値に維持することが容易になる。また、前記バイパス流量調整部が前記全熱交換器の一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を調整することで、前記制御対象室内を循環する空気流量に影響を及ぼすことなく、所望の除湿性能に調整できる。 According to the humidity control system having the configuration (7) above, it becomes easy to maintain the flow rate of the entire air circulating through the controlled room at a target value by controlling the indoor flow rate adjusting section. Further, the bypass flow rate adjustment unit adjusts the ratio of the flow rate of the air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of the air flowing through the bypass path, thereby circulating in the controlled room. Desired dehumidification performance can be adjusted without affecting the air flow rate.
上記(8)の構成の湿度調整システムによれば、前記全熱交換風量調整部の調整機能により、前記全熱交換器の一次側空気流路と二次側空気流路との差圧を0に近づけることが容易になる。これにより、前記全熱交換器におけるガスバリア性を維持できる。言い換えれば、前記制御対象室内の空気中の二酸化炭素が、前記全熱交換器を通って二次側に漏れ出すのを避けることができる。 According to the humidity adjustment system having the configuration of (8) above, the differential pressure between the primary side air flow path and the secondary side air flow path of the total heat exchanger is reduced to 0 by the adjustment function of the total heat exchange air volume adjustment unit. becomes easier to approach. Thereby, the gas barrier property in the total heat exchanger can be maintained. In other words, it is possible to avoid carbon dioxide in the air in the controlled room from leaking out to the secondary side through the total heat exchanger.
上記(9)の構成の湿度調整システムによれば、前記調整部は、前記全熱交換器の二次側空気流路を流通する空気のうち、前記第二接続経路から導入する外気の量を抑制し、前記第三接続経路から導入する空気の量を増やすように、前記割合を調整する。この調整により、前記全熱交換器の一次側空気流路と二次側空気流路の温度差が小さくなり、前記全熱交換器から外気に放出される熱量が減る。したがって、制御対象室からの熱の放出を止める必要がある状況、例えば外気温が低すぎる場合において、全熱交換器から外部への熱移動を抑制して、エネルギー損失を低減しながら、前記制御対象室内の温度を安定化することが容易になる。 According to the humidity adjustment system having the configuration of (9) above, the adjustment unit adjusts the amount of outside air introduced from the second connection path out of the air flowing through the secondary side air flow path of the total heat exchanger. The ratio is adjusted so as to suppress and increase the amount of air introduced from the third connection path. This adjustment reduces the temperature difference between the primary side air flow path and the secondary side air flow path of the total heat exchanger, thereby reducing the amount of heat released from the total heat exchanger to the outside air. Therefore, in a situation where it is necessary to stop heat release from the controlled room, for example, when the outside air temperature is too low, the heat transfer from the total heat exchanger to the outside is suppressed, and the energy loss is reduced while the control is performed. It becomes easier to stabilize the temperature in the target room.
上記(10)の構成の湿度調整システムによれば、前記調整部は、前記全熱交換器の二次側空気流路を流通する空気のうち、前記第三接続経路から導入する空気の成分を抑制し、前記第二接続経路から導入する外気の成分の割合を増やすように、前記割合を調整する。この調整により、前記全熱交換器の一次側空気流路と二次側空気流路の温度差が増大し、この熱勾配により前記全熱交換器から外気に放出される熱量が増える。したがって、制御対象室からの熱の放出を必要とする状況、例えば前記制御対象室内の温度が高すぎる場合に、効率的に室内の熱を外部に排出して、前記制御対象室内の温度を下げることが容易になる。 According to the humidity adjustment system having the configuration of (10) above, the adjustment unit adjusts the components of the air introduced from the third connection path out of the air flowing through the secondary air flow path of the total heat exchanger. The proportion is adjusted so as to suppress and increase the proportion of the outside air component introduced from the second connection path. This adjustment increases the temperature difference between the primary side air flow path and the secondary side air flow path of the total heat exchanger, and this thermal gradient increases the amount of heat released from the total heat exchanger to the outside air. Therefore, in a situation where it is necessary to release heat from the controlled room, for example, when the temperature in the controlled room is too high, the heat in the room is efficiently discharged to the outside to lower the temperature in the controlled room. becomes easier.
上記(11)の構成の湿度調整システムによれば、前記全熱交換器に透湿膜を備えることで、外部から多量の電気エネルギーなどを供給しなくても、除湿機能や放熱機能を実現できる。したがって、前記制御対象室内で植物を栽培するような場合には、栽培に必要な空気環境を維持するために必要なエネルギーのコストを削減できる。 According to the humidity control system having the configuration (11) above, by providing the moisture-permeable membrane in the total heat exchanger, the dehumidification function and the heat dissipation function can be realized without supplying a large amount of electric energy from the outside. . Therefore, when cultivating plants in the controlled room, the cost of energy required for maintaining the air environment necessary for cultivating can be reduced.
上記(12)の構成の湿度調整システムによれば、エネルギー消費を抑制しつつ、前記栽培室内を植物栽培に適した空気環境に維持することが容易な栽培装置を実現できる。 According to the humidity control system having the configuration (12), it is possible to realize a cultivation apparatus that can easily maintain an air environment suitable for plant cultivation in the cultivation chamber while suppressing energy consumption.
本発明によれば、室内の空気環境を適正に維持するためのエネルギー消費を低減可能な湿度調整システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the humidity control system which can reduce the energy consumption for maintaining indoor air environment appropriately can be provided.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Furthermore, the details of the present invention will be further clarified by reading the best mode for carrying out the invention described below with reference to the accompanying drawings.
本発明に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
<システムの主要部の構成>
本発明の実施形態における湿度調整システム100の主要部の構成例を図1に示す。
Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to each drawing.
<Configuration of main parts of the system>
FIG. 1 shows a configuration example of the main part of a
図1に示した湿度調整システム100は、一例として、栽培装置に備わる栽培室10の内部にある栽培空間11の空調、特に湿度及び温度を調整するために利用することを目的として構成されている。湿度調整システム100は、栽培室10と接続され、外気から遮断された栽培空間11、すなわち栽培室10内の空間の空気湿度を調整する。勿論、栽培室10以外の空間の空調を制御するために湿度調整システム100を利用することも可能である。
As an example, the
植物を栽培するための栽培室10は、例えば箱形であり、内部の栽培空間11を外気から隔離できるように、例えば樹脂などの断熱材や遮光性の材料で構成された壁面、天井、床面を有している。すなわち、栽培室10は、気密性を有する状態で外気から隔離された空間である栽培空間11を内部に有する。外気から遮断された栽培空間11内で野菜などの植物を栽培することにより、外気の影響を受けにくくした状態で植物を安定的に栽培することが可能になる。また、栽培室10を用いることにより、植物の育成に悪影響を及ぼす害虫や細菌などの侵入を避けることが容易になる。
The
栽培空間11内で植物を栽培する場合には、室内空気の湿度、温度、酸素濃度、二酸化炭素濃度などを植物の育成に適した状態に維持する必要がある。また、植物の光合成のためには光が必要だが、外部からの光が栽培空間11内に入らない、又は、不足する場合には、例えばLED光源などを用いた照明装置により栽培空間11の内部で光を植物に照射する必要がある。更に、植物の葉の部位に常時適度な風が当たる状態を維持しないと、二酸化炭素の吸収や気孔開閉に悪影響が生じ、光合成速度が低下する可能性がある。したがって、栽培空間11内で空気を循環させる必要がある。また、室内の場所毎に植物の生育状態が不均一になるのを避けるためには、栽培空間11内における空気の循環状態にムラが生じないように管理する必要がある。
When cultivating plants in the
また、植物を栽培する時には、植物の葉からの蒸散が発生するので、もしも空調をしなければ、外気から隔離された栽培空間11内は水蒸気が増えて相対湿度がいずれ100%まで上昇し、植物の生育に適さない状態になってしまう。したがって、栽培空間11内を除湿することが必要である。
In addition, when plants are grown, transpiration occurs from the leaves of the plants, so if air conditioning is not performed, water vapor increases in the
また、栽培装置では、植物の光合成に必要な光を発生する光源や、養液を循環、管理するための装置等の運転による発熱に起因して、栽培空間11内の温度が上昇し、植物の生育に適さない状態になりうる。したがって、外気温度が低下する冬期においても冷房運転が必要となるなど、栽培空間11内の温度を調整する必要がある。
In addition, in the cultivation apparatus, the temperature in the
図1に示した栽培室10の内部には、送風機14、及びエアコン15の室内機15aが設置されている。エアコン15の室外機15bは栽培室10の外側に設置され、複数の配管15cを介して室内機15aと接続されている。エアコン15は栽培空間11内の空気の温度を調節するために利用できる。尚、エアコン15は主として冷房運転を行うが、暖房機能を有していてもよい。
Inside the
送風機14は、栽培空間11内の所定部位に配置されたファンの回転により、栽培空間11を通って空気が循環するように風の流れを形成することができる。栽培空間11内で均一になるように空気を循環させることで、空気中の温度、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度等にムラが生じるのを抑制できる。特に、各植物の葉の近傍で均一に空気の流れを形成することで、二酸化炭素の吸収や気孔の開閉状態を光合成が促進される状態に維持し、植物の生育に適した空気環境を形成できる。
The
送風機14は、ファンを空気入口13の近傍、即ち図1において符号16で示す位置に配置されることが好ましい。空気入口13の近傍に配置されたファンの回転により、空気入口13から栽培空間11内に放出される方向の空気流を増やすことができるため、栽培空間11内の気圧を外気に比べて陽圧にすることができる。栽培空間11内を陽圧に維持することで、植物の生育に悪影響を及ぼす害虫や細菌等が外気側から隙間を通って栽培空間11内に侵入するのを防止できる。
The
一方、栽培空間11の外側に接続されている空気循環用配管21、22、23、全熱交換器30等が空調用の別の風路を形成している。
On the other hand, the
空気循環用配管21は、その一端が栽培室10の空気出口12と接続され、他端が風量調整弁25及び26と接続されている。空気循環用配管22は、一端が風量調整弁25を介して空気循環用配管21と接続され、他端が全熱交換器30の一次側流路31の空気入口と接続されている。
The
空気循環用配管23は、その一端が栽培室10の空気入口13と接続され、他端が全熱交換器30の一次側流路31の空気出口と接続されている。バイパス経路24の配管は、風量調整弁26を介して空気循環用配管21、23の間を接続できるように配置されている。
The
バイパス経路24は、全熱交換器30の一次側流路31と並列になるように別の流路を形成する。また、全熱交換器30の一次側流路31の出口付近に送風機33が設置されている。この送風機33は、ファンの回転により、一次側流路31の入口から出口に向かう方向に空気の流れを形成できる。
The
したがって、栽培空間11中の空気は、空気出口12から空気循環用配管21に導入され、空気循環用配管21、風量調整弁25、空気循環用配管22、一次側流路31、送風機33、及び空気循環用配管23を順に通過して、空気入口13から栽培空間11に戻り循環するように流通する。すなわち、一次側流路31は、制御対象室内の空気の一例である栽培空間11中の空気が、空気循環用配管21及び空気循環用配管22を介して流入可能、かつ、空気循環用配管23を介して流出可能に構成されている。なお、一次側流路31には、栽培空間11中の空気が配管を介さずに流出入可能に構成されていてもよい。
Therefore, the air in the
また、風量調整弁26を開くことで、循環する空気の少なくとも一部が、全熱交換器30の一次側流路31を通過せずバイパス経路24を通過するように、風路を形成することもできる。
Further, by opening the air
全熱交換器30は、ガスバリア性を有し互いに分離された一次側流路31及び二次側流路32を備えている。この全熱交換器30は、一次側流路31と二次側流路32との間で潜熱および顕熱の交換を行う機能を有する熱交換素子を内蔵している。この熱交換素子は、一次側空気流路と二次側空気流路とを分離する部位、つまり、一次側流路31と二次側流路32との境界に、水分を透過する機能を有する透湿膜を備える。すなわち、一次側流路31を通過する空気と二次側流路32を通過する空気とが直接接触することはないが、空気中の水蒸気は、透湿膜を介して、一次側流路31、二次側流路32間を湿度勾配に従って移動できるので、潜熱の調整機能を実現できる。また、顕熱は、透湿膜を介して、一次側流路31、二次側流路32の間を温度勾配に従って移動できるので、顕熱の調整機能も実現できる。
The
全熱交換器30の二次側流路32の入口側には二次側配管35が接続され、二次側流路32の出口側には二次側配管40が接続されている。また、二次側流路32の出口近傍に送風機34が設置されている。この送風機34は、ファンの回転により二次側流路32の入口側から出口側に向かう空気の流れを形成できる。二次側配管40の出口側は、空気を外気に放出できるように開放されている。
A
二次側配管35の空気導入側の端部には、風量調整弁36及び38が接続されている。風量調整弁36は、外気導入部37の配管から二次側配管35に流れ込む空気の量を調整できる。外気導入部37の一端は外気を導入できるように外気と連通している。すなわち、二次側流路32は、栽培室10外の外部空間から、外気が外気導入部37の配管及び二次側配管35を介して流入可能、かつ、二次側配管40を介して流出可能に構成される。なお、二次側流路32には、外気が栽培室10外の外部空間から配管を介さずに流出入可能に構成されていてもよい。
Air
排熱回収用配管39は、その配管入側39aが室外機15bと接続され、配管出側39bが風量調整弁38の空気導入側と接続されている。したがって、エアコン15の稼働により室外機15bで発生する排熱を配管入側39aの部位で回収し、排熱回収用配管39を介して風量調整弁38の空気導入側まで導くことができる。つまり、エアコン15の排熱により加熱され外気よりも温度が高くなった空気を風量調整弁38に供給でき、風量調整弁38を開くことで、この空気を全熱交換器30の二次側流路32に供給できる。すなわち、二次側流路32は、外部熱源の一例である室外機15bから回収した熱を含む空気が、排熱回収用配管39及び二次側配管35を介して流入可能に構成される。なお、二次側流路32には、外部熱源から回収した熱を含む空気が、配管を介さずに流入可能に構成されていてもよい。
The exhaust
したがって、風量調整弁36及び38の開度の比率を調整すれば、風量調整弁36から二次側配管35に導入される外気と風量調整弁38から二次側配管35に導入される空気との割合を可変にすることができる。つまり、風量調整弁36及び38の開度の比率を調整することにより、二次側配管35から全熱交換器30の二次側流路32に導入する空気の温度を調整できる。
Therefore, if the opening ratio of the air
全熱交換器30においては、一次側流路31と二次側流路32の間の温度勾配に従って顕熱が移動するので、二次側流路32を流れる空気の温度変化が顕熱の移動量及び移動速度に影響を及ぼす。したがって、風量調整弁36、38の開度調整により二次側配管35に流入する2種類の系統の空気配分を調整することにより、全熱交換器30により交換される顕熱の移動量及び移動速度を制御できる。
In the
図1に示した湿度調整システム100はシステム全体を制御するために制御装置50を備えている。制御装置50は、例えばパーソナルコンピュータのような制御部と、各種センサ、スイッチ、アクチュエータ、制御用のソフトウェアなどを組み合わせて構成することができる。
The
図1に示した例では、制御装置50は、室内温湿度検出部51、循環風量検出部52、循環風量調整部53、バイパス流量比調整部54、全熱交換風量調整部55、外気温湿度検出部56、及び二次側流量比調整部57を備えている。
In the example shown in FIG. 1, the
室内温湿度検出部51は、例えば栽培空間11内の所定部位に設置された温度センサ及び湿度センサを含んでいる。制御装置50は、室内温湿度検出部51が検出した栽培空間11内の温度及び湿度に基づいて湿度調整システム100の空調制御を行い、植物の栽培に適した温湿度の空気環境を維持することができる。
The indoor temperature/
例えば、栽培空間11内の温度が目標範囲を超えた場合には、エアコン15を冷房運転することで温度を下げることができる。また、栽培空間11内を循環する空気を全熱交換器30に通すことで、例えば除湿および熱の排出ができるので、栽培空間11内の湿度および温度をそれぞれ目標範囲内に維持することが可能になる。勿論、全熱交換器30は、栽培空間11内を循環する空気が外気よりも低温低湿である場合には、一次側流路31を通過する空気を加湿加熱することもできる。
For example, when the temperature in the
循環風量検出部52は、栽培空間11内を循環する空気の風量又は風速を、例えば空気循環用配管21内に設置された風量センサにより検出できる。
循環風量調整部53は、栽培空間11内を循環する空気の風量又は風速が目標範囲内に維持されるように、循環風量検出部52が検出した風量又は風速に基づいて、例えば送風機14のファンの回転速度を調整できる。
The circulation air
The circulation air
バイパス流量比調整部54は、栽培空間11内を循環する空気の風量又は風速が目標範囲内に維持されるように、循環風量検出部52が検出した風量又は風速に基づいて、風量調整弁25及び26の開度をそれぞれ調整する。すなわち、空気循環用配管22を通過する空気の流量とバイパス経路24を通過する空気の流量との比率をバイパス流量比調整部54が調整する。これにより、空気循環用配管22を通過する空気の流量が変動する場合でも、栽培空間11内を循環する空気の風量又は風速を一定に維持することができる。
The bypass flow
外気温湿度検出部56は、外気、すなわち制御対象の栽培室10の外側における空気の温度および湿度をそれぞれ検出するセンサを備えている。
The outside air temperature/
全熱交換風量調整部55は、全熱交換器30において必要とされる湿度調整機能を実現できるように、室内湿度Hinおよび外気湿度Houtを反映して、送風機33、34を制御し、一次側流路31を流れる空気および二次側流路32を流れる空気の流量を調整する。一例として、全熱交換風量調整部55は、まず、室内湿度Hinおよび外気湿度Houtを反映して、送風機33の制御により、一次側流路31を流れる空気の流量を調整する。次に全熱交換風量調整部55は、この一次側流路31の空気圧と二次側流路32の空気圧との差圧が0に近づくように、送風機34を制御して、二次側流路32を流れる空気の流量を調整する。
The total heat exchange air
全熱交換器30において一次側流路31の空気圧と二次側流路32の空気圧との差圧が0に近い状態を維持することで、それらの間にある透湿膜のガスバリア性を維持し、二酸化炭素などのガスが全熱交換器30から漏れ出すのを防止できる。
By maintaining a state in which the differential pressure between the air pressure in the
二次側流量比調整部57は、室内温度Tin、外気温度Toutなどに基づいて、風量調整弁36及び38の開度をそれぞれ調整し、外気導入部37から二次側配管35に導入される空気と、排熱回収用配管39から二次側配管35に導入される空気との流量の割合を調整する。例えば、外気温度Toutが低すぎる場合に、外気の割合を減らして排熱回収用配管39から導入する空気の割合を増やすことで、全熱交換器30における顕熱の移動を抑制し、熱エネルギーの損失を減らすことができる。
The secondary flow rate
<熱交換素子の構成例>
全熱交換器30に内蔵される熱交換素子70の構成例を図2に示す。また、熱交換素子70の一部分の縦断面における構成を図3に模式的に示す。
<Configuration example of heat exchange element>
FIG. 2 shows a configuration example of the
この熱交換素子70は、ほぼ同じ形状に形成された2種類のスペーサSPC1及びSPC2と、それらの間に配置された透湿膜71とを有している。各スペーサSPC1、SPC2は、山形の形状の部位と谷形の形状の部位とが交互に繰り返す規則的な形状を成している。
This
図2に示すように、平面形状の透湿膜71をそれぞれの境界の部位に挟み込んだ状態で、2種類のスペーサSPC1及びSPC2を厚み方向(図2における上下方向)に積み重ねることで、断面形状が二等辺三角形状の多数の風路を周期的に形成できる。なお、各スペーサSPC1、SPC2の形状については必要に応じて変更してもよい。
As shown in FIG. 2, two types of spacers SPC1 and SPC2 are stacked in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2) with the planar moisture-
また、図2に示すように互いに隣接する2種類のスペーサSPC1及びSPC2を互いに向きがほぼ直交する状態で配置することで、透湿膜71の上側と下側の風路の向きを直交する状態で配置できる。 In addition, as shown in FIG. 2, two types of spacers SPC1 and SPC2 adjacent to each other are arranged so that their directions are substantially perpendicular to each other. can be placed with
つまり、全熱交換器30の一次側流路31に相当する風路P1を通過する気流A11と、二次側流路32に相当する風路P2を通過する気流A21とが互いに異なる向きで流れつつ、透湿膜71を介して対向する状態になるように熱交換素子70が形成されている。
That is, the airflow A11 passing through the air passage P1 corresponding to the
一方の気流A11は、入口側のポートP1Iから熱交換素子70内の風路P1に入り、出口側のポートP1Oから排出される。他方の気流A21は、入口側のポートP2Iから熱交換素子70内の風路P2に入り、出口側のポートP2Oから排出される。
One airflow A11 enters the air passage P1 in the
2種類のスペーサSPC1、SPC2、及び透湿膜71の組み合わせにより形成されるセルを多数積層することで、2種類の風路を通過する気流A11、A21が熱交換素子70内で互いに対向する面積を増やし、熱交換の効率を上げることができる。
By stacking a large number of cells formed by combining two types of spacers SPC1 and SPC2 and moisture
つまり、図3に示すように、透湿膜71の上側に位置する風路P1、すなわち一次側流路31に侵入した気流A11と、透湿膜71の下側に位置する風路P2、すなわち二次側流路32に侵入した気流A21とが透湿膜71で隔離された状態で互いに対向しながら流通する。ここで、透湿膜71は一次側流路31と二次側流路32の間の湿度勾配に従って水分、すなわち水蒸気を透過する機能を有している。また、透湿膜71は一次側流路31と二次側流路32の間の温度勾配に従って顕熱を移動させる機能を有している。
That is, as shown in FIG. 3, the airflow path P1 located above the moisture
例えば、一次側流路31の湿度が高く、二次側流路32の湿度が相対的に低い場合には、一次側流路31から二次側流路32に向かって水分が透湿膜71を透過し移動する。また、一次側流路31の温度が高く、二次側流路32の温度が相対的に低い場合には、一次側流路31から二次側流路32に向かって顕熱が透湿膜71を通り移動する。つまり、このような熱交換素子70を有する全熱交換器30は、潜熱の交換および顕熱の交換ができる。
For example, when the humidity in the primary-
なお、透湿膜71はその物理特性として十分なガスバリア性を有している。したがって、一次側流路31と二次側流路32の風圧が同じ程度である限り、二酸化炭素や酸素などのガス成分が透湿膜71を通過することはない。そのため、栽培空間11内の二酸化炭素が全熱交換器30から漏れ出すのを防止できる。
Incidentally, the moisture
<循環風量制御の動作>
図1に示した湿度調整システム100における循環風量制御の動作例を図4に示す。例えば、図1中の制御装置50において循環風量検出部52、循環風量調整部53、及びバイパス流量比調整部54が図4の循環風量制御を実施する。図4の動作について以下に説明する。
<Operation of circulation air volume control>
FIG. 4 shows an operation example of circulation air volume control in the
制御装置50は、栽培空間11内の空気環境として適切な循環風量目標値の範囲を表す値を、例えば事前に定めた定数として内部メモリなどから取得する(S11)。
制御装置50は、栽培空間11内の実際の循環風量を、例えば空気循環用配管21上で測定した値に基づき循環風量検出部52から取得する(S12)。
The
The
制御装置50は、S11で取得した循環風量目標値の範囲と、S12で取得した実際の循環風量とを比較して循環風量の調節が必要か判断する(S13)。この比較結果が、循環風量調整部53及びバイパス流量比調整部54の制御に反映される。
The
例えば、実際の循環風量が目標値に比べて不足している場合は循環風量調整部53が送風機14の回転速度を上げて風量を増やす。但し、適切な空調のために全熱交換器30の一次側流路31に流れる風量を抑制する必要があるような場合は、空気循環用配管21、22、及び23を通過する風量が減少して実際の循環風量が不足する可能性がある。そのような場合は、制御装置50はS13からS14の処理に進み、バイパス流量比調整部54でバイパス流量比を調整する。すなわち、空気循環用配管21及び23を通って循環する空気の一部分が空気循環用配管22を迂回してバイパス経路24を通過するように、風量調整弁25及び26のそれぞれの開度、又は両者の開度の比率を適切に調整する。
For example, when the actual circulating air volume is insufficient compared to the target value, the circulating air
<全熱交換風量制御の動作>
図1に示した湿度調整システム100における全熱交換風量制御の動作例を図5に示す。例えば、図1中の制御装置50において全熱交換風量調整部55が図5の全熱交換風量制御を実施する。図5の動作について以下に説明する。
<Operation of total heat exchange air volume control>
FIG. 5 shows an operation example of total heat exchange air volume control in the
制御装置50は、栽培空間11内の空気環境として適切な室内湿度の目標範囲を表す値を、例えば事前に定めた定数として内部メモリなどから取得する(S21)。
制御装置50は、現在の室内湿度Hin及び外気湿度Houtの情報を、例えば外気温湿度検出部56がセンサにより測定した最新の値としてそれぞれ取得する(S22)。
The
The
制御装置50は、全熱交換器30において適切な除湿性能が得られるように送風機33を制御して、一次側流路31の風量を調節する(S23)。
The
また、制御装置50の全熱交換風量調整部55は、全熱交換器30の一次側流路31と二次側流路32との差圧を0に近づけるために、送風機34を制御して、二次側流路32を流れる空気の流量を調整する(S24)。この差圧を0に近づけることで、透湿膜71におけるガスバリア性の低下を避けることが可能になり、栽培空間11内の二酸化炭素が全熱交換器30から外部に漏れ出すのを防止できる。
Further, the total heat exchange air
例えば、室内湿度Hinが目標範囲よりも高い場合において、外気湿度Houtが、室内湿度Hinより低いものの、比較的高く室内湿度Hinとの差が小さいと、湿度勾配が小さくなり、全熱交換器30の除湿性能が低下する。この場合、全熱交換器30の一次側流路31、及び二次側流路32の風量を増やして除湿性能を高める必要がある。
For example, when the indoor humidity Hin is higher than the target range, if the outside air humidity Hout is lower than the indoor humidity Hin but relatively high and the difference from the indoor humidity Hin is small, the humidity gradient becomes small, and the
また、例えば外気湿度Houtが比較的低いと湿度勾配が大きくなり全熱交換器30の除湿性能が高くなるので、全熱交換器30の一次側流路31、及び二次側流路32の風量を減らして適切な除湿性能に調整する場合がある。また、室内の除湿が不要な状態では、全熱交換器30の一次側流路31、及び二次側流路32の風量を減らして除湿性能を下げる場合がある。
Also, for example, when the outside air humidity Hout is relatively low, the humidity gradient increases and the dehumidification performance of the
<排熱利用制御の動作>
図1に示した湿度調整システム100における排熱利用制御の動作例を図6に示す。例えば、図1中の制御装置50において二次側流量比調整部57が図6の排熱利用制御を実施する。図6の動作について以下に説明する。
<Operation of Exhaust Heat Utilization Control>
FIG. 6 shows an operation example of exhaust heat utilization control in the
制御装置50の二次側流量比調整部57は、風量調整弁36及び38の開度調節により、排熱回収用配管39からの排熱を含む空気と外気導入部37からの外気との二次側配管35における混合割合を調整する(S31)。これにより、全熱交換器30の二次側流路32に導入される空気の温度を調節できる。
The secondary flow rate
二次側流量比調整部57は、外気温度Toutが室内温度Tinより低い場合において、室内温度Tinと外気温度Toutの温度差が所定値以上か否かをS32で識別する。また、室内温度Tinと外気温度Toutの温度差が所定値以上である場合は、二次側流量比調整部57は栽培空間11内の顕熱を排出したくない状況か否かをS33で識別する。栽培空間11内の顕熱を排出したくない状況とは、例えば、室内温度Tinが目標範囲内か又は目標範囲より低い場合であり、例えば、室内温度Tinが目標範囲より高い場合は、栽培空間11内の顕熱を排出したい状況である。
In a case where the outside air temperature Tout is lower than the inside temperature Tin, the secondary flow rate
栽培空間11内の顕熱を排出したくない状況であれば、二次側流量比調整部57は排熱回収用配管39から二次側配管35に導入される排熱を含む空気の割合を増やし、二次側配管35に導入される外気の割合を減らす(S34)。これにより、全熱交換器30の二次側流路32に導入する空気の温度低下を抑制できる。つまり、一次側流路31と二次側流路32の間の温度勾配を小さくして全熱交換器30内での顕熱の移動を抑制できる。
In a situation in which sensible heat in the
栽培空間11内の顕熱を排出したい状況であれば(S33でNO)、二次側流量比調整部57は排熱回収用配管39から二次側配管35に導入される排熱を含む空気の割合を減らして、二次側配管35に導入される外気の割合を増やす(S35)。これにより、全熱交換器30の二次側流路32に導入する空気の温度を下げることができる。つまり、一次側流路31と二次側流路32の間の温度勾配を大きくして全熱交換器30内での顕熱の移動を促進できる。
If it is desired to discharge the sensible heat in the cultivation space 11 (NO in S33), the secondary-side flow rate
<変形の可能性>
本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。図1に示した湿度調整システム100は栽培室10の空調を目的としているが、栽培室10以外であっても、同じように外気から隔離されている室内の湿度および温度を調整する必要のある用途であればこの湿度調整システム100を使用できる。
<Possibility of deformation>
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the claims. The
図1に示した湿度調整システム100は、栽培室10の空調目的で使用するエアコン15の排熱を排熱回収用配管39で回収して全熱交換器30の二次側流路32側に導入する機能を有しているが、外部熱源はエアコン15に限定されない。エアコン15以外の植物栽培に用いられる機器の排熱を利用することも可能である。例えば、植物に照射する光を発生する光源の本体が栽培空間11の外側にある場合には、この光源の排熱を回収して二次側流路32に供給できる。また、栽培室10において利用される、植物の栽培と無関係な機器若しくは設備からの排熱を外部熱源として利用することも可能である。さらに、栽培室10の周囲環境、即ち、栽培室10外の施設等からの排熱を外部熱源として利用することも可能である。
なお、図1中に示した栽培空間11は所謂「半閉鎖空間」であるが、本発明の湿度調整システム100は「半閉鎖空間」及び「完全閉鎖空間」のいずれを対象として空調制御を行ってもよい。ここで、「半閉鎖空間」とは環境調節のために必要な部位を除いて、外気から遮断された空間を意味し、「完全閉鎖空間」とは外気から完全に遮断され閉鎖された空間を意味する。
Although the
<補足説明>
ここで、上述した本発明に係る湿度調整システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[12]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 制御対象室(栽培室10)内の空間(栽培空間11)の空気湿度を調整する湿度調整システム(100)であって、
互いに隔離された一次側空気流路(一次側流路31)および二次側空気流路(二次側流路32)を有し、前記一次側空気流路と前記二次側空気流路との間で湿度勾配に応じた水分の通過を許容する機能を有する全熱交換器(30)を備え、
前記一次側空気流路は、前記制御対象室内の空気が流入可能に構成され、
前記二次側空気流路は、前記制御対象室外の外部空間から外気が流入可能、かつ、外部熱源から回収した熱を含む空気が流入可能に構成される、
湿度調整システム。
[2] 前記全熱交換器の前記一次側空気流路と、前記制御対象室内の前記空間とを前記空気が流通可能な状態で接続する第一接続経路(空気循環用配管21~23)と、
前記全熱交換器の前記二次側空気流路と、前記制御対象室外の前記外部空間とを前記外気の流通が可能な状態で接続する第二接続経路(二次側配管35、40、外気導入部37)と、
前記外部熱源から回収した熱を含む空気を前記全熱交換器の前記二次側空気流路に供給可能な第三接続経路(排熱回収用配管39)と、を備える、
上記[1]に記載の湿度調整システム(100)。
<Supplementary explanation>
Here, the features of the embodiments of the humidity control system according to the present invention described above are summarized and listed briefly in [1] to [12] below.
[1] A humidity adjustment system (100) that adjusts the air humidity of a space (cultivation space 11) in a control target room (cultivation room 10),
Having a primary side air flow path (primary side flow path 31) and a secondary side air flow path (secondary side flow path 32) isolated from each other, the primary side air flow path and the secondary side air flow path A total heat exchanger (30) having a function of allowing passage of moisture according to the humidity gradient between
The primary side air flow path is configured to allow air in the controlled room to flow in,
The secondary air flow path is configured to allow outside air to flow in from an external space outside the control target room and to allow air containing heat recovered from an external heat source to flow in.
Humidity control system.
[2] a first connection path (
A second connection path (
a third connection path (exhaust heat recovery pipe 39) capable of supplying air containing heat recovered from the external heat source to the secondary side air flow path of the total heat exchanger;
The humidity control system (100) according to [1] above.
[3] 前記全熱交換器の前記二次側空気流路を流通する空気のうち、前記第二接続経路から導入した空気と、前記第三接続経路から導入した空気との割合を調整可能な調整部(風量調整弁36、38、二次側流量比調整部57)を備える、
上記[2]に記載の湿度調整システム(100)。
[3] The ratio of the air introduced from the second connection path and the air introduced from the third connection path in the air flowing through the secondary side air flow path of the total heat exchanger can be adjusted. Provided with an adjustment unit (air
The humidity control system (100) according to [2] above.
[4] 前記制御対象室は、植物を栽培するための栽培室(10)であり、
前記全熱交換器(30)は、前記一次側空気流路から前記二次側空気流路に向かう方向への水分移動により前記栽培室内の空気の除湿を行う、
上記[1]から[3]のいずれかに記載の湿度調整システム。
[4] The controlled room is a cultivation room (10) for cultivating plants,
The total heat exchanger (30) dehumidifies the air in the cultivation chamber by moving moisture in a direction from the primary air flow path toward the secondary air flow path.
The humidity control system according to any one of [1] to [3] above.
[5] 前記制御対象室は、植物を栽培するための栽培室であり、
前記第三接続経路は、前記栽培室内を植物栽培に適した環境に調整する機器(エアコン15)から発生した排熱を含む空気、又は、前記栽培室の周囲環境から発生した排熱を含む空気を回収する、
上記[2]に記載の湿度調整システム。
[5] The controlled room is a cultivation room for cultivating plants,
The third connection path is air containing exhaust heat generated from a device (air conditioner 15) that adjusts the environment in the cultivation chamber to be suitable for plant cultivation, or air containing exhaust heat generated from the surrounding environment of the cultivation chamber. recover the
The humidity control system according to [2] above.
[6] 前記第一接続経路は、前記全熱交換器の前記一次側空気流路と並列に配置されたバイパス経路(24)を含み、
前記全熱交換器の前記一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を可変にするバイパス流量調整部(バイパス流量比調整部54)を備える、
上記[2]、[3]、及び[5]のいずれかに記載の湿度調整システム。
[6] The first connection path includes a bypass path (24) arranged in parallel with the primary side air flow path of the total heat exchanger,
A bypass flow rate adjustment unit (bypass flow ratio adjustment unit 54) that varies the ratio between the flow rate of air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of air flowing through the bypass path,
The humidity control system according to any one of [2], [3] and [5] above.
[7] 前記制御対象室を通って循環する全体の空気流量を目標値に応じて制御する室内流量調整部(循環風量調整部53)を備え、
前記バイパス流量調整部(バイパス流量比調整部54)は、前記室内流量調整部の制御状態に合わせて、前記全熱交換器の前記一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を調整する、
上記[6]に記載の湿度調整システム。
[7] An indoor flow rate adjusting section (circulating air rate adjusting section 53) that controls the overall air flow rate circulating through the controlled room according to a target value;
The bypass flow rate adjustment unit (bypass flow rate ratio adjustment unit 54) adjusts the flow rate of the air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of the bypass route according to the control state of the indoor flow rate adjustment unit. Adjusting the ratio with the flow rate of the flowing air,
The humidity control system according to [6] above.
[8] 前記全熱交換器の前記二次側空気流路に流れる空気の流量と、前記一次側空気流路に流れる空気の流量とを連動させて調整する全熱交換風量調整部(55、S24)を備える、
上記[7]に記載の湿度調整システム。
[8] A total heat exchange air volume adjustment unit (55, S24),
The humidity control system according to [7] above.
[9] 前記調整部は、前記全熱交換器の前記二次側空気流路(二次側流路32)を流通する空気のうち、前記第二接続経路から導入する外気の量を抑制し、前記第三接続経路から導入する空気の量を増やすように、前記割合を調整する(S33、S34)、
上記[3]に記載の湿度調整システム。
[9] The adjustment unit suppresses the amount of outside air introduced from the second connection path among the air flowing through the secondary side air flow path (secondary side flow path 32) of the total heat exchanger. , adjusting the ratio so as to increase the amount of air introduced from the third connection path (S33, S34);
The humidity control system according to [3] above.
[10] 前記調整部は、前記全熱交換器の前記二次側空気流路(二次側流路32)を流通する空気のうち、前記第三接続経路(排熱回収用配管39)から導入する空気の量を抑制し、前記第二接続経路(外気導入部37)から導入する外気の量を増やすように、
前記割合を調整する(S33、S35)、
上記[3]に記載の湿度調整システム。
[10] The adjustment unit extracts air flowing through the secondary-side air flow path (secondary-side flow path 32) of the total heat exchanger from the third connection path (exhaust heat recovery pipe 39) In order to suppress the amount of air to be introduced and increase the amount of outside air to be introduced from the second connection path (outside air introduction portion 37),
adjusting the ratio (S33, S35);
The humidity control system according to [3] above.
[11] 前記全熱交換器は、前記一次側空気流路と前記二次側空気流路とを分離する部位に、水分を透過する機能を有する透湿膜(71)を備える、
上記[1]から[10]のいずれかに記載の湿度調整システム。
[11] The total enthalpy heat exchanger comprises a moisture permeable membrane (71) having a function of permeating moisture in a portion separating the primary side air flow path and the secondary side air flow path,
The humidity control system according to any one of [1] to [10] above.
[12] 植物を栽培するための栽培室を前記制御対象室として備える、
上記[1]から[11]のいずれかに記載の湿度調整システム。
[12] A cultivation room for cultivating plants is provided as the controlled room,
The humidity control system according to any one of [1] to [11] above.
10 栽培室
11 栽培空間
12 空気出口
13 空気入口
14 送風機
15 エアコン
15a 室内機
15b 室外機
15c 配管
21,22,23 空気循環用配管
24 バイパス経路
25,26 風量調整弁
30 全熱交換器
31 一次側流路
32 二次側流路
33,34 送風機
35,40 二次側配管
36,38 風量調整弁
37 外気導入部
39 排熱回収用配管
39a 配管入側
39b 配管出側
50 制御装置
51 室内温湿度検出部
52 循環風量検出部
53 循環風量調整部
54 バイパス流量比調整部
55 全熱交換風量調整部
56 外気温湿度検出部
57 二次側流量比調整部
70 熱交換素子
71 透湿膜
100 湿度調整システム
10
Claims (12)
互いに隔離された一次側空気流路および二次側空気流路を有し、前記一次側空気流路と前記二次側空気流路との間で湿度勾配に応じた水分の通過を許容する機能を有する全熱交換器を備え、
前記一次側空気流路は、前記制御対象室内の空気が流入可能に構成され、
前記二次側空気流路は、前記制御対象室外の外部空間から外気が流入可能、かつ、外部熱源から回収した熱を含む空気が流入可能に構成される、
湿度調整システム。 A humidity adjustment system that adjusts the air humidity in a space within a controlled room,
A function of having a primary side air flow path and a secondary side air flow path that are isolated from each other and allowing passage of moisture according to a humidity gradient between the primary side air flow path and the secondary side air flow path. a total heat exchanger having
The primary side air flow path is configured to allow air in the controlled room to flow in,
The secondary air flow path is configured to allow outside air to flow in from an external space outside the control target room and to allow air containing heat recovered from an external heat source to flow in.
Humidity control system.
前記全熱交換器の前記二次側空気流路と、前記制御対象室外の前記外部空間とを前記外気の流通が可能な状態で接続する第二接続経路と、
前記外部熱源から回収した熱を含む空気を前記全熱交換器の前記二次側空気流路に供給可能な第三接続経路と、を備える、
請求項1に記載の湿度調整システム。 a first connection path connecting the primary-side air flow path of the total heat exchanger and the space in the controlled room in a state in which the air can flow;
a second connection path that connects the secondary-side air flow path of the total heat exchanger and the external space outside the controlled room in a state in which the outside air can flow;
a third connection path capable of supplying air containing heat recovered from the external heat source to the secondary air flow path of the total heat exchanger;
A humidity control system according to claim 1 .
請求項2に記載の湿度調整システム。 an adjusting unit capable of adjusting the ratio of the air introduced from the second connection path and the air introduced from the third connection path out of the air flowing through the secondary air flow path of the total heat exchanger. prepare
The humidity control system according to claim 2.
前記全熱交換器は、前記一次側空気流路から前記二次側空気流路に向かう方向への水分移動により前記栽培室内の空気の除湿を行う、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の湿度調整システム。 The control target room is a cultivation room for cultivating plants,
The total heat exchanger dehumidifies the air in the cultivation chamber by moving moisture in a direction from the primary air flow path toward the secondary air flow path.
The humidity control system according to any one of claims 1 to 3.
前記第三接続経路は、前記栽培室内を植物栽培に適した環境に調整する機器から発生した排熱を含む空気、又は、前記栽培室の周囲環境から発生した排熱を含む空気を回収する、
請求項2に記載の湿度調整システム。 The control target room is a cultivation room for cultivating plants,
The third connection path collects air containing exhaust heat generated from a device that adjusts the environment in the cultivation chamber to an environment suitable for plant cultivation, or air containing exhaust heat generated from the surrounding environment of the cultivation chamber.
The humidity control system according to claim 2.
前記全熱交換器の前記一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を可変にするバイパス流量調整部を備える、
請求項2、請求項3、及び請求項5のいずれか1項に記載の湿度調整システム。 The first connection path includes a bypass path arranged in parallel with the primary side air flow path of the total heat exchanger,
A bypass flow rate adjusting unit that varies the ratio between the flow rate of air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of air flowing through the bypass path,
The humidity control system according to any one of claims 2, 3 and 5.
前記バイパス流量調整部は、前記室内流量調整部の制御状態に合わせて、前記全熱交換器の前記一次側空気流路に流れる空気の流量と、前記バイパス経路に流れる空気の流量との割合を調整する、
請求項6に記載の湿度調整システム。 an indoor flow rate adjusting unit that controls the overall air flow rate circulating through the controlled room according to a target value;
The bypass flow rate adjusting section adjusts the ratio of the flow rate of the air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger and the flow rate of the air flowing through the bypass path according to the control state of the indoor flow rate adjusting section. adjust,
Humidity control system according to claim 6.
請求項7に記載の湿度調整システム。 A total heat exchange air volume adjustment unit that interlocks and adjusts the flow rate of air flowing through the secondary side air flow path and the flow rate of air flowing through the primary side air flow path of the total heat exchanger,
Humidity control system according to claim 7.
請求項3に記載の湿度調整システム。 The adjustment unit suppresses the amount of outside air introduced from the second connection path among the air flowing through the secondary air flow path of the total heat exchanger, and reduces the amount of air introduced from the third connection path. adjusting the proportion to increase the amount;
Humidity control system according to claim 3.
請求項3に記載の湿度調整システム。 The adjustment unit suppresses the amount of air introduced from the third connection path among the air flowing through the secondary air flow path of the total heat exchanger, and reduces the amount of outside air introduced from the second connection path. adjusting the proportion to increase the amount;
Humidity control system according to claim 3.
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の湿度調整システム。 The total heat exchanger comprises a moisture permeable membrane having a function of permeating moisture in a portion separating the primary side air flow path and the secondary side air flow path,
Humidity control system according to any one of claims 1 to 10.
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の湿度調整システム。 A cultivation room for cultivating plants is provided as the control target room,
Humidity control system according to any one of claims 1 to 11.
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JP2022004658A JP2023103877A (en) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | Humidity regulation system |
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