JP5390242B2 - 除湿装置および除湿装置の制御方法 - Google Patents
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、取得された前記好適ロータ回転数に従って前記除湿ロータを回転させることで、前記除湿ロータを、前記除湿区域、前記再生区域、前記パージ区域の順に繰り返し割り当ててもよい。
好適運転条件を取得してもよい。
区域、前記パージ区域に対して順に繰り返し割り当てる、区域変更手段と、を備える除湿装置において、前記除湿対象の空気の温度と前記除湿区域を通過することで除湿された空気の温度とを取得する温度取得ステップと、予め準備された、前記除湿対象空気の温度および前記除湿された空気の温度と前記除湿対象の空気の湿度との対応関係に基づいて、前記温度取得ステップで取得された前記温度に対応する、前記除湿対象の空気の推定湿度を取得する推定湿度取得ステップと、予め準備された、前記除湿された空気の露点が前記所定の範囲内のまま前記除湿ロータの再生に要する熱量が最小となる運転条件である好適運転条件と、前記除湿対象の空気の湿度と、の関係を示す好適運転条件情報に基づいて、前記推定湿度取得ステップで取得された前記推定湿度に対応する前記好適運転条件を取得する好適運転条件取得ステップと、前記好適運転条件に従って、前記除湿装置における除湿ロータの回転数および前記再生空気の温度の少なくとも何れかを制御する制御ステップと、を実行する、除湿装置の制御方法である。
度調節する。除湿ロータ11の、再生ゾーン11bに対応する位置にある部分の除湿能力は、再生空気によって再生され、その後除湿ゾーン11aに対応する位置まで移動することで、再び除湿に用いられる。
本実施形態に係る除湿装置では、本発明に係る除湿ゾーン入口空気の絶対湿度を推定してロータ回転数および/または再生温度を制御する処理に先立って(または同時に)、再生風量の制御が行われる。なお、再生風量とは、再生ゾーン11bに導入されることで、除湿ロータ11の除湿能力の再生に用いられる空気(ここでは高温に加熱された空気)の風量である。再生導入ダクト32に設けられた再生ファン31は、再生ファン31より下流に設けられた風量計46において計測される風量が、設定された目標再生風量(本実施形態では、以下に説明する方法で決定される好適再生風量が目標再生風量に設定される)となるように制御される。但し、再生風量の制御には、実施の形態に応じてその他の方法が採用されてもよい。また、実施の形態によっては、後述する再生風量の制御は、省略されてもよい。
移行することとなる。ここで、図中のEの状態のロータは、出口近傍を除く大部分の領域が摂氏140度程度まで達している。また、ロータの体積あたりの熱容量は空気の熱容量よりもはるかに大きいことから、Eの状態のロータは高温の蓄熱状態となっている。このロータに低温のパージ空気を流すと、パージ空気は速やかに摂氏140度程度まで昇温され、再生が未完了である吸湿剤の再生が行われる(F〜G)。このような処理により、本実施形態に係る除湿装置では、従来に比べて再生に要するエネルギーを節約することとしている。
更に、本実施形態に係る乾式除湿装置は、ロータ回転数および再生温度が、制御演算装置CUによって制御されることで、効率的な運転を実現する。また、本実施形態において、好適ロータ回転数または好適再生温度は、除湿ゾーン出入口12a、13aの空気の温度から割り出される。
ゾーン面風速vproを算出する。
度xAとの関係を示す図である。また、図7は、本実施形態における、好適再生温度Treg,optと除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAとの関係を示す図である。なお、この関係についても、予め実験やシミュレーション等で事前に調べておき、関係式(以下に示す式(2)および式(3)を参照)、ロータ回転数制御用マップ(図6を参照)、または再生温度制御用マップ(図7を参照)等の形式で、好適運転条件情報として、制御演算装置CUの記憶装置に記憶させておく。
、除湿ロータ11を駆動するモータの回転数を調節する。
図8は、除湿ゾーン通過面風速vpro=2.0 メートル/秒における除湿ゾーン出口空気の
露点温度Td,B、ロータ回転数ωの関係の例を示す図である。ロータ回転数を一定とした場合、除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xA[g/kg(DA)]が低下するほど、除湿ゾーン出口空気の露点温度Td,Bは低下するため、必要以上の除湿が行われることとなる。本実施形態に係るロータ回転数の制御によれば、除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAが低い場合に、供給空気露点が設計仕様を満足する範囲内でロータ回転数ωを遅くするように制御するため、再生ゾーン11bでの除湿ロータ滞在時間が長くなり、より少ない再生熱量で(より少ない再生風量で)、再生を行うことが可能となる。
露点温度Td,B、再生温度Tregの関係の例を示す図である。再生温度Tregを一定とした場合、除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAが低下するほど、除湿ゾーン出口空気の露点温度Td,Bは低下するため、必要以上の除湿が行われることとなる。本実施形態に係る再生温度の制御によれば、除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAが低い場合に、供給空気露点が設計仕様を満足する範囲内で再生温度Tregを下げるように制御するため、再生ゾーン11bにおける除湿ロータ11の温度上昇幅が小さくなり、加熱再生に要する熱量が減少する。
面風速は、vpro=2.0 メートル/秒(定格)およびvpro=1.0 メートル/秒の2ケースとした。なお、パージ面風速は式(4)で定め、再生風量は上記した処理によって制御した。
、v=1.0 メートル/秒時に約22%再生熱量を低減できることが分かる。このような省エネ
効果を得るために、従来技術では湿度計や露点計を用いる必要があったが、本実施形態に係る乾式除湿装置によれば、湿度計や露点計を用いずにこれと同等の省エネ効果を得ることが出来る。従来技術に比べて除湿性能の安定性が向上する上、湿度計や露点計の定期的な校正作業が不要となり保守が容易になる。
図11は、本実施形態における、除湿ゾーン出口側の空気温度分布を示す図である。定
常的あるいは過渡的にパージ風量が少ない状態での運転がなされると、パージゾーン11cでの除湿ロータ11の冷却が不十分なまま除湿ゾーン11aへ除湿ロータ11が移動する場合がある。図11に示すように、パージゾーン11cでの冷却が十分なときには除湿ゾーン出口側にはほとんど温度分布が生じないが、パージゾーン11cでの冷却が不十分なときには、除湿ロータ11の熱容量によってパージゾーン11cから除湿ゾーン11aへと熱が移行し、除湿ゾーン出口側のパージゾーン11c寄りの空気が相対的に高温となる。このような場合、吸着熱以外の要因によって除湿ゾーン出入口12a、13aの空気温度差ΔTproが大きくなってしまうため、除湿ゾーン出口側のダクト内の空気の温度から除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAを推定すると、除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAを過大に推定することになる。このため、除湿された空気の温度を計測するための温度センサを、セクション分割カセット13の除湿ゾーン出口側の再生ゾーン11b寄りに設け(図示は省略する)、この位置で計測された温度を、湿度推定に用いることとしてもよい。
図14は、ゾーン通気風量を差圧および温度に基づく推定によって算出する場合の、差圧および温度の検出位置の例を示す図である。図14のように温度センサと差圧計dPを各ゾーンに設置して測定すれば、風量計を用いなくても、次式で各ゾーンの通気風量を求めることができる。風量計についても、湿度計等と同様、誤測定や保守の問題を有することがあるため、除湿性能の安定性の観点からは、推定による方法のほうが好ましい結果が得られる場合がある。なお、差圧と温度に基づいて風量を推定する場合には、以下に示す式(4)を用いることが出来る。
拌し、攪拌後の空気をゾーン出口空気として、その温度を測定してもよい。このような攪拌は、ゾーン出口側空気流路に設けられたダンパ、プロペラ、整流板、またはエルボによって行うようにしてもよい。または、攪拌をせずに、ゾーン出口側カセット部に一定間隔(位置角方向に)で複数本の温度センサを挿入しておき、その温度平均値をゾーン出口空気温度としてもよい。
図15は、2段階処理システムに本発明を適用する場合の、温度測定位置の例を示す図である。図15に示した例では、除湿ゾーンが第1除湿ゾーン11a1および第2除湿ゾーン11a2に分割されており、除湿対象の空気は、一旦第1除湿ゾーン11a1を通過した後、更に第2除湿ゾーン11a2を通過する。即ち、図15に示した例では、除湿対象空気は除湿ゾーンを2度通過する。図15に示すような2段階処理システムに方法1を適用する場合、第1除湿ゾーン11a1の出入口温度差から第1除湿ゾーン11a1の入口湿度を推定し、第2除湿ゾーン11a2の出入口温度差から第2除湿ゾーン11a2の入口湿度を推定して制御を行うことができる。第1除湿ゾーン11a1の出口空気温度と第2除湿ゾーン11a2入口空気の温度がほぼ等しい場合には、何れか一方の温度センサは省略できる。
また、除湿ロータ11の回転数を減少させた場合には、パージゾーン11cでの除湿ロータ滞在時間が長くなるため、より少ないパージ風量で除湿ロータ11の冷却が可能となる。特に、除湿風量の一部をパージ風量に用いる形式のシステムにおいては、パージ風量を減らせば必然的に除湿風量も減少することになるので、再生ファン回転数(インバータ制御)やパージ流路に設けたダンパの開度等を調節して、パージ風量がロータ回転数と比例するように制御することが望ましい。好適ロータ回転数に対応した好適パージ面風速は以下に示す式(5)で算出する。
・・・式(5)
11 除湿ロータ
11a 除湿ゾーン
11b 再生ゾーン
11c パージゾーン
12、13 セクション分割カセット
42、43、44 温度センサ
23、46 風量計
Claims (6)
- 通過する空気の除湿を行うための除湿ユニットを有する除湿装置であって、
前記除湿ユニットを、除湿対象の空気を通過させて除湿し、露点を所定の範囲内とするための除湿区域と、温度調節された空気を通過させることで該除湿ユニットの除湿能力を再生させるための再生区域と、通過する空気によって該除湿ユニットの放熱を行うためのパージ区域と、に区分けするための区分手段と、
前記除湿ユニットを、前記除湿区域、前記再生区域、前記パージ区域に対して順に繰り返し割り当てる、区域変更手段と、
前記除湿対象の空気の温度と前記除湿区域を通過することで除湿された空気の温度とを取得する温度取得手段と、
予め準備された、前記除湿対象空気の温度および前記除湿された空気の温度と前記除湿対象の空気の湿度との対応関係に基づいて、前記温度取得手段によって取得された前記温度に対応する、前記除湿対象の空気の推定湿度を取得する推定湿度取得手段と、
予め準備された、前記除湿された空気の露点が前記所定の範囲内のまま前記除湿ユニットの再生に要する熱量が最小となる運転条件である好適運転条件と、前記除湿対象の空気の湿度と、の関係を示す好適運転条件情報に基づいて、前記推定湿度取得手段によって取得された前記推定湿度に対応する前記好適運転条件を取得する好適運転条件取得手段と、を備え、
前記除湿ユニットは、設定された単位時間当たり回転数で回転することで前記除湿区域、前記再生区域、前記パージ区域の順に繰り返し割り当てられる除湿ロータであり、
前記好適運転条件取得手段は、該除湿装置における、前記除湿された空気の露点が前記所定の範囲内のまま前記除湿ロータの再生に要する熱量が最小となる好適ロータ回転数と、前記除湿区域を通過する空気の風量と、前記推定湿度と、再生空気の温度調節目標値である再生温度と、除湿対象の空気の温度と、の関係を示す前記好適運転条件情報に基づいて、前記推定湿度に対応する前記好適ロータ回転数を取得し、
前記区域変更手段は、取得された前記好適ロータ回転数に従って前記除湿ロータを回転させることで、前記除湿ロータを、前記除湿区域、前記再生区域、前記パージ区域の順に繰り返し割り当てる、
除湿装置。 - 前記パージ区域に導入される空気の風量であるパージ風量は、前記ロータ回転数の変化
に比例して変化するように制御される、
請求項1に記載の除湿装置。 - 前記除湿区域に導入される前の空気と該除湿区域を通過した後の空気との差圧を取得する差圧取得手段と、
予め準備された、前記差圧と前記除湿風量との対応関係に基づいて、前記差圧取得手段によって取得された前記差圧に対応する、前記除湿区域に導入される空気の推定除湿風量を取得する推定風量取得手段と、を更に備え、
前記好適運転条件取得手段は、前記推定湿度取得手段によって取得された前記推定湿度および前記推定風量取得手段によって取得された前記推定除湿風量に対応する前記好適運転条件を取得する、
請求項1又は2に記載の除湿装置。 - 前記再生区域に導入される空気は、設定された再生温度となるように、再生ヒータによって温度調節され、
前記好適運転条件取得手段は、該除湿装置における、前記除湿された空気の露点が前記所定の範囲内のまま前記除湿ユニットの再生に要する熱量が最小となる好適再生温度と、前記除湿対象の空気の湿度と、の関係を示す前記好適運転条件情報に基づいて、前記推定湿度に対応する前記好適再生温度を取得し、
前記再生ヒータは、前記再生区域に導入される空気を、該空気の温度が前記好適再生温度となるように温度調節する、
請求項1から3の何れか一項に記載の除湿装置。 - 前記温度取得手段は、前記除湿対象の空気の温度と、前記除湿された空気のうち前記除湿区域の中心から前記再生区域寄りの区域において除湿された空気の温度と、を取得する、
請求項1から4の何れか一項に記載の除湿装置。 - 通過する空気の除湿を行うための除湿ロータを、除湿対象の空気を通過させて除湿し、露点を所定の範囲内とするための除湿区域と、温度調節された再生空気を通過させることで該除湿ロータの除湿能力を再生させるための再生区域と、通過する空気によって該除湿ロータの放熱を行うためのパージ区域と、に区分けするための区分手段と、前記除湿ロータを、設定された単位時間当たり回転数で回転することで前記除湿区域、前記再生区域、前記パージ区域に対して順に繰り返し割り当てる、区域変更手段と、を備える除湿装置において、
前記除湿対象の空気の温度と前記除湿区域を通過することで除湿された空気の温度とを取得する温度取得ステップと、
予め準備された、前記除湿対象空気の温度および前記除湿された空気の温度と前記除湿対象の空気の湿度との対応関係に基づいて、前記温度取得ステップで取得された前記温度に対応する、前記除湿対象の空気の推定湿度を取得する推定湿度取得ステップと、
前記除湿された空気の露点が前記所定の範囲内のまま前記除湿ロータの再生に要する熱量が最小となる好適ロータ回転数と、前記除湿区域を通過する空気の風量と、前記推定湿度と、再生空気の温度調節目標値である再生温度と、除湿対象の空気の温度と、の関係を示す前記好適運転条件情報に基づいて、前記推定湿度に対応する前記好適ロータ回転数を取得する好適運転条件取得ステップと、
前記好適運転条件取得ステップで取得された前記好適ロータ回転数に従って前記除湿ロータを回転させることで、前記除湿ロータを、前記除湿区域、前記再生区域、前記パージ区域の順に繰り返し割り当てるステップと、
を実行する、除湿装置の制御方法。
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