JP4722013B2 - 空調装置及び空調装置の空調方法 - Google Patents

Description

本発明は、環境試験室や空気中の水分を嫌う物品の製造施設などで、低湿度環境（低露点環境）の形成に用いる空調装置及び空調方法に関する。

従来の低湿度環境形成用の空調装置は、空気を吸着剤層に通すことによって除湿し、必要に応じて、冷却又は加熱してから、低湿度環境に供給している。

このような空調装置では、吸着剤層が一定量の水分を吸着すると、それ以上の吸着が困難となるため、定期的に吸着材を再生しなければならない。しかし、このような作業は、煩雑であると共に装置の稼働率が低下する原因となる。

この問題を解決しうる空調装置が特許文献１に開示されている。この空調装置は、円盤状に形成した吸着材層を回転させて、ｉ）空気を主処理域で除湿し、ii）除湿した吸着剤を外気処理域に移動させて、主処理域に供給する外気を予め除湿し、iii）続いて、吸着剤を再生域に移動させて高温空気にさらして再生して、iv）再生した吸着剤を主処理域に移動して再び除湿に使用する、構成を備える。また、主処理域を通過した除湿空気と再生域を通過した高温空気とを分離するために、パージ用気体を流通させる。
特許第３０８１６０１号公報

しかし、特許文献１に開示された構成だけでは、空調装置から出力される空気を、意図した湿度、温度に制御できない場合が生じる。このため、主処理域の入口に冷却装置を設けて主処理域出口空気温度の湿度、温度を制御したり、主処理域の出口に冷却及び加熱装置を設けて温度制御することが行われている。しかし、この手法では、例えば、室内湿度（室内露点温度）が低く、室内の冷房負荷が少ない時には、主処理域の入口で冷却し、除湿効果を上げる一方、温度が下がった空気を出口で加熱するという処理を行うことになり、再加熱損失を発生させてしまう。

また、特許文献１に開示された空調装置は、パージ用気体の風速、風量などを適切にするための工夫を開示していない。このため、空調装置の使用環境によっては、空調装置のパージ用気体が無駄になったり、不足したりし、ひいては、除湿及び冷房性能に影響が生ずることがあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、損失の少ない空調装置及び空調方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、パージ用気体を使用する空調装置において、パージ用気体の量を適切化することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の空調装置は、
空気を吸着剤層に通風することにより除湿すると共に空気から吸熱手段で熱量を吸収して低温化し、低湿低温化対象領域に供給し、
除湿に用いた吸着剤層に再生用の高温気体を通風して再生する再生処理と再生された吸着剤層にパージ手段によりパージ用気体を通風するパージ処理とを施し、パージ後の吸着剤層を除湿に再使用する空調装置であって、
前記吸着剤層で除湿された空気を供給する低湿低温化対象領域の空気温度を測定する低湿低温化対象領域空気温度測定手段と、
前記パージ手段によるパージ用気体の通風量を前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度に応じて制御する通風量制御手段と、
を備えることを特徴とする。

例えば、前記通風量制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が所定の目標温度より高い場合には、前記パージ手段によるパージ用気体の通風量を増加し、前記空気温度が前記目標温度よりも低い場合には、前記通風量が減少するように制御する。

前記吸着剤層を回転し、除湿域と再生域とパージ域とを回転方向にこの順番で備えるロータと、空気を前記ロータの除湿域に通風させ、再生用気体を前記ロータの再生域に通風させ、パージ用気体を前記ロータのパージ域に通風させる手段と、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気の温度に応じて前記ロータの回転数を制御する回転数制御手段と、をさらに配置してもよい。この場合、パージ用気体の通風量を測定する通風量測定手段を配置し、前記回転数制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が所定の目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数より高い状態において、前記ロータの回転数を減少させ、前記空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定されたパージ用気体の通風量が所定の下限通風量と等しく、且つ、前記ロータの回転数が所定の上限回転数より低い状態において、回転数を増加させる制御を行うように構成してもよい。

例えば、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度に応じて、除湿前の空気から前記吸熱手段が吸収する熱量を制御する吸熱量制御手段を配置してもよい。この場合、パージ用気体の通風量を測定する通風量測定手段を配置し、前記吸熱量制御手段は、前記通風量測定手段で測定されたパージ用気体の通風量が所定の下限通風量と等しい状態において、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段の測定した空気温度に応じて、前記吸熱手段による吸熱量を制御する、ように構成してもよい。

また、パージ用気体の通風量を測定する通風量測定手段と前記吸熱量制御手段とをさらに配置し、前記通風量制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定された通風量が所定の下限通風量より高い状態において、前記通風量を減少させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が所定の目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された空気温度が所定の下限温度と等しく、且つ、前記通風量測定手段で測定された通風量が所定の上限通風量より低い状態において、前記通風量を増加させてもよい。

そして、前記吸熱量制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定されたパージ用気体の通風量が所定の下限通風量と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された空気温度が所定の上限温度より低い状態において、前記吸熱量を減少させることで除湿前の空気温度を上昇させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された空気温度が所定の下限温度より高い状態において、前記吸熱量を増加させることで除湿前の空気温度を低下させてもよい。

さらに、前記回転数制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定された通風量が所定の下限通風量と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された空気温度が所定の上限温度と等しく、且つ、前記回転数が所定の上限回転数より低い状態において前記回転数を増加させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数より高い状態において、前記回転数を減少させるようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の空調方法は、
空気を吸着剤層に通風させて除湿する除湿ステップと、
除湿前の空気から熱量を吸収する冷却ステップと、
前記除湿ステップと冷却ステップで除湿及び冷却された空気を低湿低温化対象領域へ供給する供給ステップと、
前記吸着剤層の前記除湿ステップにおいて除湿に使用した部分に再生用気体を通風させて前記吸着剤層を再生する再生ステップと、
前記吸着剤層の前記再生ステップで再生された部分にパージ用気体を通風させて前記再生ステップで通風させた前記再生用気体を排気するパージステップと、
前記除湿ステップで除湿された空気を供給する低湿低温化対象領域の空気温度を測定する温度測定ステップと、
前記パージステップで通風させるパージ用気体の量を前記測定ステップで測定された空気の温度に応じて制御する通風量制御ステップと、
を備えることを特徴とする。

この発明によれば、パージ用気体の通風量を吸着剤層で除湿された空気を供給する低湿低温化対象領域の空気温度に応じて制御する。従って、再生用気体の熱が除湿空気の温度に与える影響を抑えることができる。これにより、空気温度を適切な値に維持できる範囲が広くなり、熱損失を抑えることができる。また、パージ用気体の無駄や不足を防止でき、ひいては、適切な空調に寄与することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る空調装置３００の構成について説明する。

空調装置３００は、図１に示すように、吹出口２１及び２７と、吸込口２３及び２５と、吸着ロータ３０と、外気処理用冷水コイル５０と、主処理用冷水コイル５２と、加熱コイル６０と、送風機８０及び排風機８２と、ＶＡＶ装置１００と、冷水制御弁１１０と、ロータ回転用モータ１２０と、ドライルーム室内温度計１３０と、主処理入口温度計１３２と、コントローラ１５０と、空気を送風するのに使用する風路２０１〜２２３と、から構成される。

なお、空調装置３００はリチウムイオン電池の製造現場等、低温低湿度環境が要求されるドライルーム１０を低湿低温化対象領域とする。

吹出口２１は再生用気体ＨＡを屋外へ排気し、吹出口２７は除湿後の空気ＳＡをドライルーム１０へ送風するためのものである。吸込口２３は屋外から外気ＯＡを空調装置３００内に取り込み、吸込口２５はドライルーム１０内から還気ＲＡと空調装置３００内に取り込むためのものである。

吸着ロータ３０は、図２に示すように、シリカゲルやゼオライトなどの吸着剤から構成された通気性の円板状吸着剤層Ｘを備える。吸着ロータ３０の回転経路は、ロータ回転方向に、主処理域３１と、外気処理域３３と、再生域３５と、パージ域３７とに、この順に区画された構成を有する。吸着ロータ３０の回転に伴い、吸着剤層Ｘの各部が主処理域３１、外気処理域３３、再生域３５、パージ域３７の順に移行し、再び主処理域３１に戻る。

図１と図２とに示すように、風路２０１は吸込口２３と吸着ロータ３０の外気処理域３３とを外気処理用冷水コイル５０を介して接続し、外気ＯＡを冷却すると共に外気処理域３３の吸着剤層Ｘに導く。

風路２０３は外気処理域３３とＶＡＶ（Variable Air Volume;可変風量）装置１００とを接続する。風路２０５はＶＡＶ装置１００とパージ域３７とを接続する。これにより、外気処理域３３を通過した空気のうち、ＶＡＶ装置１００で制御された流量の空気（パージ用気体）ＰＡがパージ域３７に導かれる。

風路２０７はパージ域３７と加熱コイル６０とを接続し、風路２０９は加熱コイル６０と再生域３５とを接続する。これにより、パージ域３７を通過したパージ用気体ＰＡが、加熱コイル６０により加熱されて、再生用気体ＨＡとして、再生域３５に導かれる。

風路２１１は再生域３５と排風機８２とを接続し、風路２１３は排風機８２と吹出口２１とを接続し、再生域３５を通過した再生用気体ＨＡは排風機８２により吹出口２１へ送風される。風路２１５は風路２１３と風路２０７とを接続し、排風機８２が送出した空気の一部を加熱コイル６０に戻すことにより、一部を再生域３５に循環させて熱効率を改善する。

風路２１７は吸込口２５と送風機８０とを接続し、風路２１９は風路２０３と風路２１７とを接続する。この構成により、吸込口２５より取り入れたドライルーム１０からの還気ＲＡと外気処理域３３を通過した外気ＯＡの一部との混合気ＭＡが、送風機８０を介して、主処理用冷水コイル５２により冷却されて主処理域３１に導かれ、主処理域３１で除湿される。

風路２２３は主処理域３１と吹出口２７とを接続し、主処理域３１で除湿された空気を吹出口２７に導き、ドライルーム１０に供給する。

前述のように、外気処理用冷水コイル５０は、風路２０１内を流れる外気ＯＡを冷却する。主処理用冷水コイル５２は、風路２０７内を流れる混合気ＭＡを冷却する。加熱コイル６０は、風路２１５内を流れる再生用気体ＨＡを加熱する。

送風機８０は風路２１７を通じて混合気ＭＡを主処理域３１に通風し、排風機８２は風路２２３を通じて再生用気体ＨＡを屋外へ排気する。

ＶＡＶ装置１００は、コントローラ１５０から指示された流量のパージ用気体ＰＡを通過させ、パージ域３７に供給する。ＶＡＶ装置１００は、パージ用気体ＰＡの実際の風量（ｍ^３／ｈ）を測定し、測定値をパージ風量としてコントローラ１５０に送信する。

冷水制御弁１１０は、コントローラ１５０からの指示に従って、主処理用冷水コイル５２へ供給する冷水量を制御する。コントローラ１５０は、主処理入口温度計１３２で測定された主処理入口温度が低いときには、制御弁を閉じるように指示する閉信号を冷水制御弁１１０に供給して、冷水量を減少させることで、主処理入口温度を上げさせる。また、コントローラ１５０は、測定された主処理入口温度が高いときには、制御弁を開けるように指示する開信号を冷水制御弁１１０に供給して、冷水量を増加させることで、主処理入口温度を低下させる。

ロータ回転用モータ１２０は、コントローラ１５０からの制御信号に従った速度で、吸着ロータ３０を回転させる。

ドライルーム室内温度計１３０は、ドライルーム１０内の代表位置に配置され、ドライルーム１０内の空気温度を測定し、この値をドライルーム室内温度としてコントローラ１５０に送信する。
主処理入口温度計１３２は、風路２２１に配置され、主処理用冷水コイル５２で冷却された混合気ＭＡの温度を測定し、主処理入口温度としてコントローラ１５０に送信する。

コントローラ１５０は、ＣＰＵ１５１と、ＲＯＭ１５３と、ＲＡＭ１５５と、Ｉ／Ｏ１５７とを備え、空調装置３００を制御する。

ＣＰＵ(Central Processing Unit)１５１は、ＲＯＭ１５３に格納されたプログラムを読み出して実行する。

ＲＯＭ(Read Only Memory)１５３は図３を参照して後述する空調処理を含む、空調装置３００の制御を行うプログラム及び初期設定値を格納する。ここで、初期設定値は、上限パージ風量Ｖ_maxと、下限パージ風量Ｖ_minと、上限処理入口温度ＴＩ_maxと、下限処理入口温度ＴＩ_minと、上限回転数Ｒ_maxと、下限回転数Ｒ_minと、である。測定値は、主処理入口温度ＴＩと、ドライルーム室内温度ＴＲと、パージ風量Ｖと、回転数Ｒと、である。

ＲＡＭ(Random Access Memory)１５５は、ＣＰＵ１５１のワークエリアとして機能する。

Ｉ／Ｏ（入出力装置）１５７は、ロータ回転用モータ１２０、ドライルーム室内温度計１３０及び主処理入口温度計１３２から各種測定値を受信してＣＰＵ１５１に供給し、ＣＰＵ１５１が出力した、ＶＡＶ装置１００、冷水制御弁１１０及びロータ回転用モータ１２０へ制御信号を送信する。各設定値、制御方法については後述する。

次に、上記構成を有する空調装置３００の動作について、図１から図３を参照して詳細に説明する。
まず、空調装置３００に取り込まれた空気の流れに沿って、空調装置３００の動作の概略を、外気処理、主処理、再生、パージの順に説明する。

（１） 外気処理
送風機８０は、吸入口２３から外気ＯＡを取り込み、風路２０１を介して外気処理用冷水コイル５０に導く。外気処理用冷水コイル５０には、冷水が供給されており、該コイルの出口に設置するサーモスタット（図示せず）で制御し、外気ＯＡを除湿効率の改善のために冷却する。送風機８０は、さらに、冷却された外気ＯＡを、風路２０１を介して、吸着ロータ３０の外気処理域３３の吸着剤層Ｘに通風させる。外気ＯＡは、吸着剤層Ｘの水分吸着により予め除湿される。外気処理後の吸着剤層Ｘは、吸着ロータ３０の回転により再生域３５に移行する。

（２）主処理
送風機８０は、吸込口２５よりドライルーム１０から取り込んだ還気ＲＡと外気処理後の外気ＯＡの一部との混合気ＭＡを、主処理用冷水コイル５２を介して主処理域３１に送風する。主処理用冷却コイル５２は、混合気ＭＡを主処理域３１に至る前に、除湿効率改善のため冷却する。混合気ＭＡは、主処理域３１の吸着剤層Ｘの水分吸着により混合気ＭＡを除湿する。主処理後の吸着剤層Ｘは、吸着ロータ３０の回転により外気処理域３３に移行する。

送風機８０は主処理後の空気ＳＡを、吹出口２７からドライルーム１０へ送風する。主処理後の空気ＳＡによって、ドライルーム１０は低湿低温度雰囲気を形成する。

（３） 再生
排風機８２は、パージ後のパージ用気体ＰＡと再生後の再生用気体ＨＡの一部との混合気を、再生用気体ＨＡとして加熱コイル６０を介して再生域３５に導く。加熱コイル６０は、再生用気体ＨＡを、吸着剤層Ｘの水分脱着温度以上に加熱する。加熱された再生用気体ＨＡが再生域３５で吸着剤層Ｘを通過することにより、吸着剤層Ｘから水分が脱着され、吸着剤層Ｘが再生される。再生後の吸着剤層Ｘは、吸着ロータ３０の回転によりパージ域３７に移行する。

（４） パージ
排風機８２は、外気処理後の外気ＯＡの一部を、ＶＡＶ装置１００を介して、パージ用気体ＰＡとしてパージ域３７に導く。ＶＡＶ装置１００の制御により、パージ用気体の流量は、コントローラ１５０が指示する流量に制御される。吸着剤層Ｘに残留する再生用気体ＨＡは、パージ域３７において、パージ用気体ＰＡの通風により、排気（パージ）される。パージ後の吸着剤層Ｘは、吸着ロータ３０の回転により主処理域３１に移行する。

このようにして、吸着剤層Ｘを吸着ロータ３０により回転させながら、外気を取り込んでから、外気処理域３３で外気処理を行った後、主処理域３１で主除湿を行って除湿してドライルーム１０に供給することにより、ドライルーム１０を目標温度に制御する一方で、再生域３５で吸着剤層Ｘを再生して、主処理域３１に移動させることで、吸着剤層Ｘを再利用しながら、温度制御が可能となる。
また、パージ用気体にて、再生域３５で高温になった吸着剤層Ｘを冷却することにより、再生用気体で高温になった吸着剤層Ｘが主処理後の空気の温度を上昇させることを防止するという動作を繰り返す。

次に、図１〜図４を参照して、吹出口２７からドライルーム１０に供給する空気を目標温度に制御する処理について説明する。

この空調装置３００が動作している間、ＣＰＵ１５１は、図３に示す処理を、例えば、周期的なタイマ割込などにより、繰り返して実行する。
まず、ＣＰＵ１５１は、Ｉ／Ｏ１５７を介して、主処理入口温度計１３２が検出した主処理入口温度ＴＩと、ドライルーム室内温度計１３０で取り込んだドライルーム室内温度ＴＲと、ＶＡＶ装置１００が実測したパージ用気体ＰＡの流量Ｖと、ロータ回転用モータ１２０が実測した吸着ロータ３０の回転数Ｒと、ユーザがコントローラ１５０に入力したドライルーム室内設定温度ＴＴ（℃）と、を取り込み、ＲＡＭ１５５に格納する。そして、ＣＰＵ１５は、パージ風量上限値Ｖ_maxと、パージ風量下限値Ｖ_minと、処理入口温度上限値ＴＩ_maxと、処理入口温度下限値ＴＩ_minと、回転数上限値Ｒ_maxと、回転数下限値Ｒ_minと、の各種設定値をＲＯＭ１５３から読み出し、ＲＡＭ１５５に格納する（ステップＳ１０）。

続いて、ＣＰＵ１５１は、ドライルーム室内温度計１３０で計測されたドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいか否かを判別する（ステップＳ１５）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいと判別された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１５の処理に戻る。一方、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと不等であると判別された場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１は、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより低いか否かを判別する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０で、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより低いと判別された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はパージ風量Ｖが下限パージ風量Ｖ_minと等しいか否かを判断する（ステップＳ２５）。パージ風量Ｖが下限パージ風量Ｖ_minと不等であると判別された場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、パージ風量Ｖが下限パージ風量Ｖ_minより高い状態である。この場合、ＣＰＵ１５１はＩ／Ｏ１５７を通じてＶＡＶ装置１００にパージ風量Ｖの減少を指示する減少信号を送信することでパージ風量Ｖを所定値減少させる（ステップＳ３０）。そして、ＣＰＵ１５１はドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいか否かを判別する（ステップＳ３５）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと不等であると判別された場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ２５の処理に戻る。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいと判別された場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１５へ戻る。

ステップＳ２５で、パージ風量Ｖが下限パージ風量Ｖ_minと等しいと判別された場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は主処理入口温度ＴＩが上限処理入口温度ＴＩ_maxと等しいか否かを判別する（ステップＳ４０）。主処理入口温度ＴＩが上限処理入口温度ＴＩ_maxと不等であると判別された場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、主処理入口温度ＴＩが上限処理入口温度ＴＩ_maxより低い状態である。この場合、ＣＰＵ１５１は、Ｉ／Ｏ１５７を通じて冷水制御弁１１０に、制御弁を閉じるように指示する閉信号を送信することで制御弁を所定値閉じさせる。ＣＰＵ１５１は冷水制御弁１１０の弁を閉じさせることで、処理入口温度ＴＩを上昇させる（ステップＳ４５）。そして、ＣＰＵ１５１はドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいか否かを判別する（ステップＳ５０）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと不等であると判別された場合（ステップＳ５０：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ４０の処理に戻る。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいと判別された場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１５へ戻る。

ステップＳ４０で、主処理入口温度ＴＩが上限処理入口温度ＴＩ_maxと等しいと判別された場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は回転数Ｒが上限回転数Ｒ_maxと等しいか否かを判別する（ステップＳ５５）。回転数Ｒが上限回転数Ｒ_maxと等しいと判別された場合（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は他の処理へ移行する。回転数Ｒが上限回転数Ｒ_maxと不等であると判別された場合（ステップＳ５５：ＮＯ）、回転数Ｒは上限回転数Ｒ_maxより低い。この場合、ＣＰＵ１５１は、Ｉ／Ｏ１５７を通じてロータ回転用モータ１２０に回転数Ｒの増加を指示する増加信号を送信することで回転数Ｒを所定値だけ増加させる（ステップＳ６０）。そして、ＣＰＵ１５１はドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいか否かを判別する（ステップＳ６５）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと不等であると判別された場合（ステップＳ６５：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ５５の処理に戻る。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいと判別された場合（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１５へ戻る。

図４に示すように、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより高いと判別された場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１は回転数Ｒが下限回転数Ｒ_minと等しいか否かを判別する（ステップＳ１００）。回転数Ｒが下限回転数Ｒ_minと不等であると判別された場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、回転数Ｒは下限回転数Ｒ_minより高い。この場合、ＣＰＵ１５１は、Ｉ／Ｏ１５７を通じてロータ回転用モータ１２０に回転数Ｒの減少を指示する減少信号を送信することで回転数Ｒを所定値だけ減少させる（ステップＳ１０５）。そして、ＣＰＵ１５１はドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいか否かを判別する（ステップＳ１１０）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと不等であると判別された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１００の処理に戻る。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいと判別された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１５へ戻る。

ステップＳ１００で、回転数Ｒが下限回転数Ｒ_minと等しいと判別された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は主処理入口温度ＴＩが下限処理入口温度ＴＩ_minと等しいか否かを判別する（ステップＳ１１５）。主処理入口温度ＴＩが下限処理入口温度ＴＩ_minと不等であると判別された場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、主処理入口温度ＴＩが下限処理入口温度ＴＩ_minより高い状態である。この場合、ＣＰＵ１５１は、Ｉ／Ｏ１５７を通じて冷水制御弁１１０に、制御弁を開けるように指示する開信号を送信することで制御弁を所定値開けさせる。ＣＰＵ１５１は冷水制御弁１１０の弁を開けさせることで、主処理入口温度ＴＩを低下させる（ステップＳ１２０）。そして、ＣＰＵ１５１はドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいか否かを判別する（ステップＳ１２５）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと不等であると判別された場合（ステップＳ１２５：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１１５の処理に戻る。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいと判別された場合（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１５へ戻る。

主処理入口温度ＴＩが下限処理入口温度ＴＩ_minと等しいと判別された場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はパージ風量Ｖが上限パージ風量Ｖ_maxと等しいか否かを判断する（ステップＳ１３０）。パージ風量Ｖが上限パージ風量Ｖ_maxと等しいと判別された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は他の処理へ移行する。パージ風量Ｖが上限パージ風量Ｖ_maxと不等であると判別された場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、パージ風量Ｖが上限パージ風量Ｖ_maxより低い状態である。この場合、ＣＰＵ１５１はＩ／Ｏ１５７を通じてＶＡＶ装置１００にパージ風量Ｖの増加を指示する増加信号を送信することでパージ風量Ｖを所定値増加させる（ステップＳ１３５）。そして、ＣＰＵ１５１はドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいか否かを判別する（ステップＳ１４０）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと不等であると判別された場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１３０の処理に戻る。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴと等しいと判別された場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ１５へ戻る。

以上の制御を繰り返すことにより、空調装置３００は、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより低い場合、パージ風量Ｖが所定の下限パージ風量Ｖ_minより高い状態において、パージ風量Ｖを減少させ、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより高い場合、吸着ロータ３０の回転数Ｒが下限回転数Ｒ_minと等しく、且つ、主処理入口温度ＴＩが下限処理入口温度ＴＩと等しく、且つ、パージ風量Ｖが所定の上限パージ風量Ｖ_maxより低いとき、前記パージ風量Ｖを増加させる。

また、空調装置３００は、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより低い場合、パージ風量Ｖが下限パージ風量Ｖ_minと等しく、且つ、主処理入口温度ＴＩが上限処理入口温度ＴＩ_maxより低いとき、主処理入口温度ＴＩを上昇させ、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより高い場合、吸着ロータ３０の回転数Ｒが下限回転数Ｒ_minと等しく、且つ、主処理入口温度ＴＩが下限処理入口温度ＴＩ_minより高いとき、主処理入口温度ＴＩを低下させる。

さらに、空調装置３００は、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより低い場合、パージ風量Ｖが下限パージ風量と等しく、且つ、主処理入口温度ＴＩが上限処理入口温度と等しく、且つ、吸着ロータ３０の回転数Ｒが上限回転数Ｒ_maxより低いとき、吸着ロータ３０の回転数Ｒを増加させ、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより高い場合、吸着ロータ３０の回転数が下限回転数Ｒ_minより高いとき、吸着ロータ３０の回転数Ｒを減少させる。

なお、本実施例においては、パージ風量の制御を比例制御で行っているが、上限値下限値近くにおいてＣＰＵ１５１はパージ風量と、その上限値又は下限値との偏差を求め、当該偏差に比例した出力と、当該偏差の積分に比例する出力と、当該偏差の微分に比例した出力との和を出力し、上限値又は下限値に向かって制御する、いわゆるＰＩＤ制御を行っても良い。主処理入口温度ＴＩ及び回転数についても同様である。
なお、初期設定値に関して、パージ風量を小さくしすぎると、高温の再生用気体ＨＡが十分に排気されず、除湿の効率が低下する。一方、パージ風量Ｖの上限は、通風抵抗や運転時の消費エネルギーとのバランスその他の諸条件から定まる。よって、絶対湿度を設定湿度以下に維持できるパージ風量Ｖの制御範囲は一定範囲に制限される。ＣＰＵ１５１は、予め設定された値を読み出すのでなく、ステップＳ１０の前に絶対湿度、設定湿度及びパージ風量その他諸条件から、上限パージ風量と、下限パージ風量と、を算出する構成としてもよい。

また、主処理入口温度ＴＩを高くしすぎると、混合気ＭＡが十分に冷却されず、除湿の効率が低下する。一方、主処理入口温度ＴＩの下限は、主処理用冷水コイル５２の性能、このコイルに通水する冷水の温度、冷水供給装置の性能、運転時の消費エネルギーとのバランスなどから定まる。よって、絶対湿度を設定湿度以下に維持できる主処理入口温度ＴＩの制御範囲は一定範囲に制限される。そこで、ＣＰＵ１５１は、予め設定された値を読み出すのでなく、別に測定されたドライルーム室内の絶対湿度と、主処理出口空気の設定湿度及び主処理入口温度ＴＩその他諸条件と、から上限処理入口温度ＴＩ_maxを算出する構成としてもよい。

また、除湿、再生、パージを十分に行うには、主処理域３１と、外気処理域３３と、再生域３５と、パージ域３７と、に一定時間以上空気を通風する必要がある。そして、各域に空気が通風される時間は吸着ロータ３０の回転数により定まる。よって、主処理出口空気の絶対湿度を主処理出口空気の設定絶対湿度以下に維持できる回転数の制御範囲は一定範囲に制限される。そこで、ＣＰＵ１５１は、予め設定された値を読み出すのでなく、別に測定された主処理出口空気の絶対湿度と、主処理出口空気の設定絶対湿度その他諸条件と、から、上限回転数及び下限回転数を算出する構成としてもよい。

図５は吸着ロータに直径Φ＝１９４０ｍｍのロータを使った場合の制御を示す一例を示す。図５（ａ）は、パージ風量Ｖと、主処理入口温度ＴＩと、回転数Ｒと、の制御によるドライルーム室内温度ＴＲの制御の一例を示す。同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるシステムの運転状態ポイントがＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の時のパージ風量Ｖと、主処理入口温度ＴＩと、回転数Ｒと、主処理出口空気絶対湿度ＸＯと、主処理出口空気温度ＴＯと、ドライルーム室内温度ＴＲとを具体的な数値で示したものである。

例えば、システムの運転状態ポイントがＴ１の時、即ち主処理出口空気温度ＴＯが１４．７（℃）、かつパージ風量Ｖが１４１８（ｍ^３／ｈ）、主処理空気入口温度１０（℃）、ロータ回転数が８（ｒｐｈ）である時、ユーザがドライルーム室内設定温度ＴＴとして２３（℃）及び主処理出口空気の設定絶対湿度として０．００６４（ｇ／ｋｇ）を入力したときを考える。ＣＰＵ１５１はパージ風量Ｖと、主処理入口温度ＴＩと、回転数Ｒと、の調整により、ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴの２３（℃）になるように制御を行う。また、初期設定値は、上限パージ風量Ｖ_maxが１４１８（ｍ^３／ｈ）、下限パージ風量Ｖ_minが４４３（ｍ^３／ｈ）、上限処理入口温度ＴＩ_maxが１１（℃）、下限処理入口温度ＴＩ_minが１０（℃）、上限回転数が１０（ｒｐｈ）、下限回転数が８（ｒｐｈ）であるとする。

まず、コントローラ１５０は、各測定値と、設定値と、を読み出す（ステップＳ１０）。ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴ（２３℃）より低い時（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、パージ風量１４１８（ｍ^３／ｈ）は下限パージ風量４４３（ｍ^３／ｈ）より大きいので（ステップＳ２５：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はパージ風量を減少させる（ステップＳ３０）。

すると、図４（ａ）に示すように、システムの運転状態は当初のＴ１から、パージ風量が減少するにつれて、高温の吸着剤の冷却量が減少するため、主処理出口空気温度ＴＯが上昇する結果、ドライルーム室内温度ＴＲが上昇する。システムの運転状態Ｔ２においては、パージ風量は、下限パージ風量４４３（ｍ^３／ｈ）となる。ここで、図４（ｂ）から、運転状態Ｔ２における主処理入口温度ＴＩは１０（℃）、主処理出口空気温度ＴＯは１９．６（℃）である。

運転状態Ｔ２においては、主処理出口空気温度ＴＯは１９．６（℃）であるが、それでもなおドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴ（２３℃）より低いとき（ステップＳ３５：ＮＯ）、この時パージ風量４４３（ｍ^３／ｈ）は下限パージ風量４４３（ｍ^３／ｈ）と等しく（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、且つ主処理入口温度ＴＩは１０（℃）で上限処理入口温度ＴＩ_maxの１１（℃）より低いので（ステップＳ４０：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１は制御弁を徐々に閉め、主処理入口温度ＴＩを上昇させる（ステップＳ４５）。

そして、図４（ａ）に示すように、運転状態Ｔ２より、除湿前の空気の温度である主処理入口温度ＴＩが上昇するにつれて、主処理出口空気温度ＴＯはさらに上昇し、その結果ドライルーム室内温度ＴＲもさらに上昇する。運転状態Ｔ３においては、主処理入口温度ＴＩは、上限処理入口温度ＴＩ_max（１１℃）と等しくなる。ここで、図４（ｂ）から、運転状態Ｔ３における回転数は８（ｒｐｈ）、主処理出口空気温度ＴＯは２０．８（℃）である。

運転状態Ｔ３においては、主処理出口空気温度ＴＯは２０．８（℃）となったが、それでもなおドライルーム室内温度ＴＲが、ドライルーム室内設定温度ＴＴ（２３℃）より低いとき（ステップＳ５０：ＮＯ）、このときのパージ風量４４３（ｍ^３／ｈ）は下限パージ風量４４３（ｍ^３／ｈ）と等しく（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、且つ主処理入口温度１１（℃）は上限処理入口温度ＴＩ_max（１１℃）と等しく（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、且つ回転数８（ｒｐｈ）は上限回転数１０（ｒｐｈ）より小さいので（ステップＳ５５：ＮＯ）、ＣＰＵ１５１は回転数Ｒを上昇させる（ステップＳ６０）。

図４（ａ）に示すように、運転状態Ｔ３より、回転数Ｒが上昇するにつれて、パージの時間が短くなって高温の吸着剤の冷却時間が短くなるので、主処理出口空気温度ＴＯは上昇し、その結果ドライルーム室内温度ＴＲは上昇する。運転状態Ｔ４においては、回転数Ｒは、上限回転数１０（ｒｐｈ）となる。ここで、図４（ｂ）から、運転状態Ｔ４における主処理出口空気温度ＴＯはドライルーム室内設定温度ＴＴと同じ２３（℃）になる。

運転状態Ｔ１からＴ４までの間、絶対湿度はそれぞれ０．００４６６（ｇ／ｋｇ）、０．００４５３（ｇ／ｋｇ）、０．００５７５（ｇ／ｋｇ）、０．００４４９（ｇ／ｋｇ）であり設定湿度である０．００６６４（ｇ／ｋｇ）以下に保たれている。

ドライルーム室内温度ＴＲがドライルーム室内設定温度ＴＴより高く、ドライルーム室内温度ＴＲを低下させたいときは、図４のステップＳ１００からステップＳ１４０までに示したように、回転数Ｒ、主処理入口温度ＴＩ、パージ風量Ｖの順で制御する。

なお、本実施例では、パージ風量制御、主処理入口温度制御及び回転数制御の３つの制御を組み合わせてドライルーム室内温度の制御を行ったが、この３つの制御のうち、いずれか１つ又は２つの制御のみで処理出口温度の制御を行っても良い。また、本実施例では、ドライルーム室内温度を上昇させるときは、パージ風量制御、主処理入口温度制御、回転数制御の順で制御を行い、ドライルーム室内温度を低下させるときは、逆の順番で制御を行っているが、環境の変化に伴い、制御の順番を変えてもよい。

本発明の実施の形態によれば、除湿後の空気の加熱、冷却を必要とせずに、制御範囲内で、パージ用気体の通風量と、主処理入口温度と、吸着ロータの回転数と、を制御することで、低湿度環境を維持しつつ、除湿後の空気の温度を制御することができる。そのため、除湿後の空気の加熱、冷却のためのレヒータ、レクーラが不要で、レヒータ・レクーラ本体、供給配管及び容量制御装置などの分だけイニシャルコストが低減する。また、レヒータ、レクーラ本体、供給配管及び容量制御装置の設置スペースの分、空調装置全体の所要面積が低減し、そのため工場でのユニット化が容易となる。さらに、除湿後の空気の冷却、加熱によるエネルギー損失が無く、装置全体のエネルギー効率が上昇し、その結果ランニングコストが低減する。

具体的には、本発明の実施によって、設置スペースについては、従来装置と比較して、装置全体の所要面積を１０〜２０％低減でき、ランニングコストについては年間１５％程度の省エネルギーが可能となる。

本発明の実施の形態に係るシステムフロー図である。 吸着ロータの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る制御処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御処理のフローチャートである。 （ａ）本発明の実施の形態に係る主処理出口温度の制御の一例である。（ｂ）本発明の実施の形態に係るシステムの運転状態での状態値である。

符号の説明

１０ ドライルーム
２１、２７ 吹出口
２３、２５ 吸込口
３０ 吸着ロータ
５０ 外気処理用冷水コイル
５２ 主処理用冷水コイル
６０ 加熱コイル
８０ 送風機
８２ 排風機
１００ ＶＡＶ装置
１１０ 冷水制御弁
１２０ ロータ回転用モータ
１３０ ドライルーム室内温度計
１３２ 主処理入口温度計
１５０ コントローラ
２０１〜２２３ 風路
ＨＡ 再生用気体
ＭＡ 混合気
ＯＡ 外気
ＰＡ パージ用気体
ＳＡ 主処理出口空気
ＴＯ 主処理出口空気の温度
ＸＯ 主処理出口空気の絶対湿度
Ｘ 吸着剤層

Claims (8)

1. 空気を吸着剤層に通風することにより除湿すると共に空気から吸熱手段で熱量を吸収して低温化し、低湿低温化対象領域に供給し、
   除湿に用いた吸着剤層に再生用の高温気体を通風して再生する再生処理と再生された吸着剤層にパージ手段によりパージ用気体を通風するパージ処理とを施し、処理後の吸着剤層を除湿に再使用する空調装置であって、
   前記低湿低温化対象領域の空気の温度を測定する低湿低温化対象領域空気温度測定手段と、
   前記パージ手段によるパージ用気体の通風量を前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度に応じて制御する通風量制御手段と、
   を備えることを特徴とする空調装置。
2. 前記通風量制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が所定の目標温度より高い場合には、前記パージ手段によるパージ用気体の通風量を増加し、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度よりも低い場合には、前記通風量が減少するように制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 前記吸着剤層を回転し、除湿域と再生域とパージ域とを回転方向にこの順番で備えるロータと、
   空気を前記ロータの除湿域に通風させ、再生用気体を前記ロータの再生域に通風させ、パージ用気体を前記ロータのパージ域に通風させる手段と、
   前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度に応じて前記ロータの回転数を制御する回転数制御手段と、
   をさらに備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空調装置。
4. パージ用気体の通風量を測定する通風量測定手段を備え、
   前記回転数制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が所定の目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数より高い状態において、前記ロータの回転数を減少させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定されたパージ用気体の通風量が所定の下限通風量と等しく、且つ、前記ロータの回転数が所定の上限回転数より低い状態において、回転数を増加させる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の空調装置。
5. 前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度に応じて、除湿前の空気から前記吸熱手段が吸収する熱量を制御する吸熱量制御手段を備える、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の空調装置。
6. パージ用気体の通風量を測定する通風量測定手段と、
   除湿前の空気温度を測定する入口温度測定手段と、
   を備え、
   前記吸熱量制御手段は、前期低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合は、前記通風量測定手段で測定されたパージ用気体の通風量が所定の下限通風量と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された除湿前の空気温度が所定の上限温度より低い状態において、前記吸熱量を減少させることで除湿前の空気温度を上昇させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が所定の目標温度より高い場合には、前記入口温度測定手段により測定された除湿前の空気温度が所定の下限温度より高い状態において、前記吸熱量を増加させることで除湿前の空気温度を低下させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の空調装置。
7. パージ用気体の通風量を測定する通風量測定手段と前記吸熱量制御手段とをさらに備え、
   前記通風量制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定された通風量が所定の下限通風量より多い状態において、前記通風量を減少させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が所定の目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された除湿前の空気温度が所定の下限温度と等しく、且つ、前記通風量測定手段で測定された通風量が所定の上限通風量より少ない状態において、前記通風量を増加させ、
   前記吸熱量制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定されたパージ用気体の通風量が所定の下限通風量と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された除湿前の空気温度が所定の上限温度より低い状態において、前記吸熱量を減少させることで除湿前の空気温度を上昇させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された除湿前の空気温度が所定の下限温度より高い状態において、前記吸熱量を増加させることで除湿前の空気温度を低下させ、
   前記回転数制御手段は、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より低い場合には、前記通風量測定手段で測定された通風量が所定の下限通風量以下と等しく、且つ、前記入口温度測定手段により測定された除湿前の空気温度が所定の上限温度と等しく、且つ、前記回転数が所定の上限回転数より低い状態において前記回転数を増加させ、前記低湿低温化対象領域空気温度測定手段で測定された空気温度が前記目標温度より高い場合には、前記ロータの回転数が所定の下限回転数より高い状態において、前記回転数を減少させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の空調装置。
8. 空気を吸着剤層に通風させて除湿する除湿ステップと、
   除湿前の空気から熱量を吸収する冷却ステップと、
   前記除湿ステップと冷却ステップで除湿及び冷却された空気を低湿低温化対象領域へ供給する供給ステップと、
   前記吸着剤層の前記除湿ステップにおいて除湿に使用した部分に再生用気体を通風させて前記吸着剤層を再生する再生ステップと、
   前記吸着剤層の前記再生ステップで再生された部分にパージ用気体を通風させて前記再生ステップで通風させた前記再生用気体を排気するパージステップと、
   前記除湿ステップで除湿された空気を供給する低湿低温化対象領域の空気温度を測定する温度測定ステップと、
   前記パージステップで通風させるパージ用気体の量を前記測定ステップで測定された空気の温度に応じて制御する通風量制御ステップと、
   を備えることを特徴とする空調方法。

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