JP5568728B2 - 温湿度調整装置及び温湿度調整方法 - Google Patents
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Description
本発明は温湿度調整装置及び温湿度調整方法に関する。
通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い加工精度等が要求される工程では、クリーンルームの温湿度の変化よりも更に小さな温湿度変化の環境であることが要求される。このため、高い加工精度等が要求される工程は、精密な温湿度管理がなされている空間ユニット内に設けられる。
この様な空間ユニットの温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献１には、図９に示す温湿度調整装置が提案されている。
図９に示す温度調整装置は、チャンバー１２４内に、圧縮機１００で圧縮した高温の第1熱媒体の一部を加熱器１０２に供給する加熱流路と、高温の第1熱媒体の残余部を凝縮器１０４で凝縮し、更に第１膨張弁１０６で断熱膨張して冷却してから冷却器１０８に供給する冷却流路と、加熱器１０２と冷却器１０４との間に設け、空気に所定量の水分を供給する噴霧ノズル群１１０とが設けられ、加熱器１０２及び冷却器１０８を通過する空気を所定温度・湿度とする温湿度調整装置であって、冷却流路と加熱流路への高温の第１熱媒体の分配率を変更可能な比例三方弁１１２と、加熱器１０２で冷却されて第2断熱膨張弁１１４で断熱膨張して冷却された第1熱媒体を、外部熱源である第２熱媒体から給熱する吸熱器１１６を具備するヒートポンプ手段と、比例三方弁１１２を制御し、第１熱媒体の分配率を調整して、加熱器１０２と冷却器１０８とを通過する空気を所定温度に制御する温度制御部１１８と、加熱器１４及び冷却器１６を通過した空気を所定湿度に制御するように、噴霧ノズル群１１０に供給する水量を制御する湿度制御部１２０とが設けられている。
更に、図９に示す温湿度調整装置には、冷却流路と加熱流路とへの高温の第1熱媒体の分配率が、加熱流路側への分配率が冷却流路側よりも高くなる加熱側、或いは冷却流路側への分配率が加熱流路側よりも高くなる冷却側に偏るように、圧縮機１００の回転数を変更するCOMP制御部１２２が設けられている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い加工精度等が要求される工程では、クリーンルームの温湿度の変化よりも更に小さな温湿度変化の環境であることが要求される。このため、高い加工精度等が要求される工程は、精密な温湿度管理がなされている空間ユニット内に設けられる。
この様な空間ユニットの温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献１には、図９に示す温湿度調整装置が提案されている。
図９に示す温度調整装置は、チャンバー１２４内に、圧縮機１００で圧縮した高温の第1熱媒体の一部を加熱器１０２に供給する加熱流路と、高温の第1熱媒体の残余部を凝縮器１０４で凝縮し、更に第１膨張弁１０６で断熱膨張して冷却してから冷却器１０８に供給する冷却流路と、加熱器１０２と冷却器１０４との間に設け、空気に所定量の水分を供給する噴霧ノズル群１１０とが設けられ、加熱器１０２及び冷却器１０８を通過する空気を所定温度・湿度とする温湿度調整装置であって、冷却流路と加熱流路への高温の第１熱媒体の分配率を変更可能な比例三方弁１１２と、加熱器１０２で冷却されて第2断熱膨張弁１１４で断熱膨張して冷却された第1熱媒体を、外部熱源である第２熱媒体から給熱する吸熱器１１６を具備するヒートポンプ手段と、比例三方弁１１２を制御し、第１熱媒体の分配率を調整して、加熱器１０２と冷却器１０８とを通過する空気を所定温度に制御する温度制御部１１８と、加熱器１４及び冷却器１６を通過した空気を所定湿度に制御するように、噴霧ノズル群１１０に供給する水量を制御する湿度制御部１２０とが設けられている。
更に、図９に示す温湿度調整装置には、冷却流路と加熱流路とへの高温の第1熱媒体の分配率が、加熱流路側への分配率が冷却流路側よりも高くなる加熱側、或いは冷却流路側への分配率が加熱流路側よりも高くなる冷却側に偏るように、圧縮機１００の回転数を変更するCOMP制御部１２２が設けられている。
図９に示す温湿度調整装置によれば、冷却器１０８、噴霧ノズル群１１０及び加熱器１０２を通過した温湿度調整対象の空気を、所定の温度及び湿度に調整でき、且つヒートポンプ手段の設置によって省エネルギーを図ることができる。
更に、冷却流路と加熱流路とへの高温の第１熱媒体の分配率が、加熱側又は冷却側に偏るように圧縮機１００の回転数が制御されるため、加熱器１０２と冷却器１０８とに供給されるエネルギーのうち、重複するエネルギー量を可及的に少なくでき、更に省エネルギーを図ることができる。
しかし、図９に示す温湿度調整装置では、冷却流路と加熱流路とへの高温の第１熱媒体の分配率のみに基づいて圧縮機１００の回転数を変更しているため、冷却器１０８による除湿能力が変動する。このため、例えば、冷却器１０８によって必要以上に空気が除湿されたとき、噴霧ノズル群１１０からは除湿空気を所定湿度に調湿すべく水分を加えることになる場合がある。この場合、冷却器１０８に余分なエネルギーが加えられており、省エネルギーの観点からは好ましくない。
そこで、本発明は、充分な省エネルギーを図ることが困難である従来の温湿度調整装置の課題を解決し、充分な省エネルギーを図ることができる温湿度調整装置及び温湿度調整方法を提供することにある。
更に、冷却流路と加熱流路とへの高温の第１熱媒体の分配率が、加熱側又は冷却側に偏るように圧縮機１００の回転数が制御されるため、加熱器１０２と冷却器１０８とに供給されるエネルギーのうち、重複するエネルギー量を可及的に少なくでき、更に省エネルギーを図ることができる。
しかし、図９に示す温湿度調整装置では、冷却流路と加熱流路とへの高温の第１熱媒体の分配率のみに基づいて圧縮機１００の回転数を変更しているため、冷却器１０８による除湿能力が変動する。このため、例えば、冷却器１０８によって必要以上に空気が除湿されたとき、噴霧ノズル群１１０からは除湿空気を所定湿度に調湿すべく水分を加えることになる場合がある。この場合、冷却器１０８に余分なエネルギーが加えられており、省エネルギーの観点からは好ましくない。
そこで、本発明は、充分な省エネルギーを図ることが困難である従来の温湿度調整装置の課題を解決し、充分な省エネルギーを図ることができる温湿度調整装置及び温湿度調整方法を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を解決すべく検討したところ、噴霧ノズル群１１０から水噴射され、且つ冷却器１０８及び加熱器１０２を通過した空気が所定温度に維持されているとき、圧縮機１００が高速回転され、冷却器１０８で過剰の除湿がなされていること、その際に、圧縮機１００の回転数を低下し、加熱器１０２、冷却器１０８及びヒートポンプ手段の吸熱器１１６を循環する第１熱媒体の循環量を減少することによって、冷却器１０８による過剰な除湿を抑制でき、省エネルギーを図ることができることを見出した。
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決する手段として、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張されて冷却手段に供給される冷却流路と、前記加熱手段及び冷却手段を通過する温湿度調整対象の気体を所定の温度に調整するように、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記温湿度調整対象の気体に所定量の水分を加える水分供給手段とが設けられ、前記加熱流路及び冷却流路の各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温湿度調整装置であって、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過した気体を所定温度に制御する温度制御部と、前記加熱手段及び冷却手段を通過して所定温度に制御された気体を所定湿度に調整するように、前記水分供給手段を制御する湿度制御部と、前記加熱流路又は冷却流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が所定範囲内となるように、前記圧縮機の回転数を変更する圧縮機制御部と、前記加熱流路と冷却流路に分配される第１熱媒体の分配率と、予め設定した熱媒体分配率とを比較する分配率判定部とが設けられ、前記圧縮機制御部は、前記加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に制御し、前記水分供給手段から水分が供給されていると共に、前記圧縮機の回転数が予め設定された設定回転数よりも高いとき、前記温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に維持して、前記圧縮機の回転数を低下するように制御し、前記分配率判定部が、制御偏差が生じていると判定した場合には、加熱器及び冷却器への第１熱媒体の循環量を変更すべく圧縮機の回転数を変更するように制御し、圧縮機の回転数の変更後の第１熱媒体の分配率が前記分配率判定部にフィードバックされるように制御する温湿度調整装置を提供できる。
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決する手段として、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張されて冷却手段に供給される冷却流路と、前記加熱手段及び冷却手段を通過する温湿度調整対象の気体を所定の温度に調整するように、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記温湿度調整対象の気体に所定量の水分を加える水分供給手段とが設けられ、前記加熱流路及び冷却流路の各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温湿度調整装置であって、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過した気体を所定温度に制御する温度制御部と、前記加熱手段及び冷却手段を通過して所定温度に制御された気体を所定湿度に調整するように、前記水分供給手段を制御する湿度制御部と、前記加熱流路又は冷却流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が所定範囲内となるように、前記圧縮機の回転数を変更する圧縮機制御部と、前記加熱流路と冷却流路に分配される第１熱媒体の分配率と、予め設定した熱媒体分配率とを比較する分配率判定部とが設けられ、前記圧縮機制御部は、前記加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に制御し、前記水分供給手段から水分が供給されていると共に、前記圧縮機の回転数が予め設定された設定回転数よりも高いとき、前記温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に維持して、前記圧縮機の回転数を低下するように制御し、前記分配率判定部が、制御偏差が生じていると判定した場合には、加熱器及び冷却器への第１熱媒体の循環量を変更すべく圧縮機の回転数を変更するように制御し、圧縮機の回転数の変更後の第１熱媒体の分配率が前記分配率判定部にフィードバックされるように制御する温湿度調整装置を提供できる。
また、本発明者らは、前記課題を解決する手段として、圧縮機で圧縮して加熱した高温の第1熱媒体の一部を加熱手段に供給する加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部を凝縮手段で冷却してから第１膨張手段で断熱的に膨張して冷却手段に供給する冷却流路とを設け、前記加熱流路及び冷却流路に分配する高温の第１熱媒体の分配比率を変更して、前記加熱手段及び冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体の温度を所定温度に調整すると共に、前記温湿度調整対象の気体に水分供給手段によって所定量の水分を加えて、所定湿度に調整し、前記加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体が所定温度に制御され、且つ前記水分供給手段から水分が供給されていると共に、前記圧縮機の回転数が予め設定された設定回転数よりも高いとき、前記温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に維持しつつ、前記圧縮機の回転数を低下するように制御し、加熱流路と冷却流路に分配される第１熱媒体の分配率と、予め設定した熱媒体分配率とを比較し、比較の結果、制御偏差が生じていると判定された場合には、加熱器及び冷却器への第１熱媒体の循環量を変更すべく圧縮機の回転数を変更するように制御し、圧縮機の回転数の変更後の第１熱媒体の分配率が前記分配率判定部にフィードバックされるように制御する温湿度調整方法を提供できる。
本発明者らが提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
予め設定する圧縮機の設定回転数として、加熱手段と冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体を、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率の調整のみで所定温度に制御できる最低回転数とすることによって、省エネルギーを図りつつ、加熱手段と冷却手段とを通過した気体の温度及び湿度を所定値に維持できる。
圧縮機の回転数を設定回転数まで低下する際には、圧縮機制御部による圧縮機の回転数を段階的に変更することによって、温湿度調整対象の気体を所定温度・湿度に維持して設定回転数まで低下できる。
また、水分供給手段から水分が供給されていることは、湿度制御部から前記水分供給手段に発信されている制御出力値から判断できる。
更に、第１膨張手段に自動膨張弁を用い、冷却手段に供給する第１熱媒体の温度と、第１熱媒体の過熱度とが所定範囲となるように、前記自動膨張弁の開度を制御する膨張弁制御部を設けることが好ましい。冷却手段に供給される冷却用の第１熱媒体の温度が低温過ぎる場合、冷却手段に着霜が発生したり、第１熱媒体の過熱度が所定範囲を外れた場合、圧縮機の運転が不安定となることがある。このため、膨張弁制御部によって第1膨張手段として用いる自動膨張弁の開度を調整し、冷却手段に供給する冷却用の第１熱媒体の温度と、第１熱媒体の過熱度とを調整して、冷却手段への着霜防止と圧縮機を安定運転とを図ることができる。
予め設定する圧縮機の設定回転数として、加熱手段と冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体を、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率の調整のみで所定温度に制御できる最低回転数とすることによって、省エネルギーを図りつつ、加熱手段と冷却手段とを通過した気体の温度及び湿度を所定値に維持できる。
圧縮機の回転数を設定回転数まで低下する際には、圧縮機制御部による圧縮機の回転数を段階的に変更することによって、温湿度調整対象の気体を所定温度・湿度に維持して設定回転数まで低下できる。
また、水分供給手段から水分が供給されていることは、湿度制御部から前記水分供給手段に発信されている制御出力値から判断できる。
更に、第１膨張手段に自動膨張弁を用い、冷却手段に供給する第１熱媒体の温度と、第１熱媒体の過熱度とが所定範囲となるように、前記自動膨張弁の開度を制御する膨張弁制御部を設けることが好ましい。冷却手段に供給される冷却用の第１熱媒体の温度が低温過ぎる場合、冷却手段に着霜が発生したり、第１熱媒体の過熱度が所定範囲を外れた場合、圧縮機の運転が不安定となることがある。このため、膨張弁制御部によって第1膨張手段として用いる自動膨張弁の開度を調整し、冷却手段に供給する冷却用の第１熱媒体の温度と、第１熱媒体の過熱度とを調整して、冷却手段への着霜防止と圧縮機を安定運転とを図ることができる。
この温湿度調整装置では、水分供給手段として、加熱手段の温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に設けた、水を噴霧する水分供給ノズルを用い、前記水分供給ノズルに供給する水量を調整する水供給調整部を設けることによって、温湿度調整対象の気体に容易に所定量の水分を加えることができる。かかる水分供給ノズルを、加熱手段と冷却手段との間に設けることによって、気体の湿度調整を容易に行うことができる。
或いは、水分供給手段として、水を加熱ヒータによって加熱して蒸気を発生する蒸気発生装置を用い、前記加熱ヒータの加熱量を調整する加熱調整部を設けることによって、温湿度調整対象の気体に所定量の水分を容易に加えることができる。
或いは、水分供給手段として、水を加熱ヒータによって加熱して蒸気を発生する蒸気発生装置を用い、前記加熱ヒータの加熱量を調整する加熱調整部を設けることによって、温湿度調整対象の気体に所定量の水分を容易に加えることができる。
また、加熱流路と冷却流路との一方の流路に分配する高温の第１熱媒体の分配率を５〜１５％の範囲内とし、且つ他方の流路に分配する高温の第１熱媒体の分配率を９５〜８５％の範囲内となるように、圧縮機の回転数を調整することによって、温湿度調整装置を加熱側又は冷却側に容易に偏らせることができる。
更に、加熱手段の第１熱媒体の出口側と圧縮機との間に、前記加熱手段で熱を放出して冷却された第１熱媒体を断熱膨張する第２膨張手段と、前記第２膨張手段を通過した第１熱媒体が外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段とを具備するヒートポンプ手段を設け、前記ヒートポンプ手段を通過した第１熱媒体が前記圧縮機に再供給することによって、加熱流路側への高温の第１熱媒体の分配率が冷却流路側よりも高くなる加熱側に偏ることが多い系では、加熱手段の加熱能力の向上を図ることができる。
尚、圧縮機制御部に、圧縮機の運転状態を監視し、前記圧縮機の運転状態が保全上危険と判断したとき、前記圧縮機の運転を停止する信号を発生する圧縮機保護判定部を設けることによって、圧縮機の安全を確実に確保できる。
更に、加熱手段の第１熱媒体の出口側と圧縮機との間に、前記加熱手段で熱を放出して冷却された第１熱媒体を断熱膨張する第２膨張手段と、前記第２膨張手段を通過した第１熱媒体が外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段とを具備するヒートポンプ手段を設け、前記ヒートポンプ手段を通過した第１熱媒体が前記圧縮機に再供給することによって、加熱流路側への高温の第１熱媒体の分配率が冷却流路側よりも高くなる加熱側に偏ることが多い系では、加熱手段の加熱能力の向上を図ることができる。
尚、圧縮機制御部に、圧縮機の運転状態を監視し、前記圧縮機の運転状態が保全上危険と判断したとき、前記圧縮機の運転を停止する信号を発生する圧縮機保護判定部を設けることによって、圧縮機の安全を確実に確保できる。
本発明者らが提案した温湿度調整装置によれば、圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配手段と、温湿度調整対象の気体に水分を供給する水分供給手段とによって温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に調整する。
その際に、加熱流路と冷却流路とに分配される第１熱媒体の分配率が予め定められた範囲内となるように、圧縮機の回転数を変更する。かかる圧縮機の回転数の変更によって、温湿度調整対象の気体の温度及び湿度を迅速に調整できる。
この様に、圧縮機の回転数を変更して、温湿度調整対象の気体の温度及び湿度を迅速に調整したとき、水分供給手段から水分が供給されていると共に、圧縮機が許容される最低回転数よりも高い回転数で運転されている場合には、冷却手段によって温湿度調整対象の気体に過剰の除湿を施している。
この点、本発明者らが提案した温湿度調整装置では、加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体が所定温度に制御され、且つ水分供給手段から水分が供給されていると共に、圧縮機の回転数が予め設定された設定回転数よりも高いとき、温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に維持しつつ、前記圧縮機の回転数を低下するように制御し、冷却手段による温湿度調整対象の気体に対して適度な除湿を施している。
その結果、本発明者らが提案した温湿度調整装置では、充分な省エネルギーを図りつつ、温湿度調整対象の気体を所定の温度及び湿度に調整できる。
その際に、加熱流路と冷却流路とに分配される第１熱媒体の分配率が予め定められた範囲内となるように、圧縮機の回転数を変更する。かかる圧縮機の回転数の変更によって、温湿度調整対象の気体の温度及び湿度を迅速に調整できる。
この様に、圧縮機の回転数を変更して、温湿度調整対象の気体の温度及び湿度を迅速に調整したとき、水分供給手段から水分が供給されていると共に、圧縮機が許容される最低回転数よりも高い回転数で運転されている場合には、冷却手段によって温湿度調整対象の気体に過剰の除湿を施している。
この点、本発明者らが提案した温湿度調整装置では、加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体が所定温度に制御され、且つ水分供給手段から水分が供給されていると共に、圧縮機の回転数が予め設定された設定回転数よりも高いとき、温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に維持しつつ、前記圧縮機の回転数を低下するように制御し、冷却手段による温湿度調整対象の気体に対して適度な除湿を施している。
その結果、本発明者らが提案した温湿度調整装置では、充分な省エネルギーを図りつつ、温湿度調整対象の気体を所定の温度及び湿度に調整できる。
本発明者らが提案した温湿度調整装置の一例を説明する概略図を図１に示す。図１に示す温湿度調整装置は、低湿度に湿度調整され、且つ所定温度に温度調整された気体を得るための温湿度調整装置である。
図１に示す温湿度調整装置には、ファン１２によって吸込んだ温湿度調整対象の気体としての空気の温度及び湿度を調整する加熱流路及び冷却流路が設けられている。
かかる加熱流路を形成する加熱手段としての加熱器１４と冷却流路を形成する冷却手段としての冷却器１６，１６とがチャンバー１０内に設けられ、温湿度調整対象の空気は冷却器１６を通過して除湿された後、加熱器１４を通過するように、冷却器１６，１６と加熱器１４とが配設されている。
この様に、冷却手段として、二台の冷却器１６，１６を用いることによって、一台の加熱器１４を用いた加熱手段よりも、冷却手段の熱交換能力を加熱手段よりも高め、温湿度調整対象の空気の除湿を充分に行うことができる。
尚、１台の冷却器１６の熱交換能力が加熱器１４の熱交換能力と同等かそれよりも大きければ、１台の冷却器１６であってもよい。
図１に示す温湿度調整装置には、ファン１２によって吸込んだ温湿度調整対象の気体としての空気の温度及び湿度を調整する加熱流路及び冷却流路が設けられている。
かかる加熱流路を形成する加熱手段としての加熱器１４と冷却流路を形成する冷却手段としての冷却器１６，１６とがチャンバー１０内に設けられ、温湿度調整対象の空気は冷却器１６を通過して除湿された後、加熱器１４を通過するように、冷却器１６，１６と加熱器１４とが配設されている。
この様に、冷却手段として、二台の冷却器１６，１６を用いることによって、一台の加熱器１４を用いた加熱手段よりも、冷却手段の熱交換能力を加熱手段よりも高め、温湿度調整対象の空気の除湿を充分に行うことができる。
尚、１台の冷却器１６の熱交換能力が加熱器１４の熱交換能力と同等かそれよりも大きければ、１台の冷却器１６であってもよい。
図１に示す温湿度調整装置では、加熱器１４及び冷却器１６，１６に供給する第１熱媒体としては、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが用いられる。かかる第１熱媒体の気化・液化によって、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過する空気を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第１熱媒体は、圧縮機１８によって圧縮（加熱）されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体は、分配手段として二方弁２０ａ，２０ｂによって、加熱器１４が設けられた加熱流路側と冷却器１６，１６が設けられた冷却流路側とに分配される。
この様な第１熱媒体は、圧縮機１８によって圧縮（加熱）されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体は、分配手段として二方弁２０ａ，２０ｂによって、加熱器１４が設けられた加熱流路側と冷却器１６，１６が設けられた冷却流路側とに分配される。
二方弁２０ａ，２０ｂによって加熱流路側に分配された高温の第１熱媒体は、加熱器１４に直接供給され、チャンバー１０内に吸引されて冷却器１６で冷却された空気流を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第１熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第１熱媒体となる。
一方、冷却流路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器２６によって冷却されてから第１膨張弁としての自動膨張弁２８によって断熱的に膨張して更に冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された第１熱媒体は、冷却器１６，１６に供給され、チャンバー１０内に吸込まれた空気流を冷却して除湿する。
かかる凝縮器２６には、加熱器１４側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却用として配管３０を経由して、外部から加熱又は冷却されることなく供給された第２熱媒体として冷却水が供給されている。かかる冷却水は、凝縮器２６内で７０℃程度の第１熱媒体によって３０℃程度に加熱されて配管３１から吐出される。この配管３１から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器３２に加熱源として供給される。
一方、冷却流路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器２６によって冷却されてから第１膨張弁としての自動膨張弁２８によって断熱的に膨張して更に冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された第１熱媒体は、冷却器１６，１６に供給され、チャンバー１０内に吸込まれた空気流を冷却して除湿する。
かかる凝縮器２６には、加熱器１４側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却用として配管３０を経由して、外部から加熱又は冷却されることなく供給された第２熱媒体として冷却水が供給されている。かかる冷却水は、凝縮器２６内で７０℃程度の第１熱媒体によって３０℃程度に加熱されて配管３１から吐出される。この配管３１から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器３２に加熱源として供給される。
この吸熱器３２には、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して更に冷却した１０℃程度の第１熱媒体が供給されている。このため、吸熱器３２では、凝縮器２６で吸熱して３０℃程度に昇温された冷却水と１０℃程度に冷却された第１熱媒体との温度差及び冷媒の気化による気化潜熱に基づいて、第１熱媒体が冷却水から吸熱できる。この膨張弁３４としては、手動の膨張弁であってもよい。
吸熱器３２で冷却水から吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ３６を経由して圧縮機１８に供給される。このアキュームレータ３６には、冷却器１６に供給されてチャンバー１０内に吸込まれた空気流から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ３６は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機１８に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機１８に供給できる。
このアキュームレータ３６としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ３６を設置しなくても、吸熱器３２で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器１６に供給されてチャンバー１０内に吸込まれた気体から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機１８に再供給できればよい。
吸熱器３２で冷却水から吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ３６を経由して圧縮機１８に供給される。このアキュームレータ３６には、冷却器１６に供給されてチャンバー１０内に吸込まれた空気流から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ３６は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機１８に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機１８に供給できる。
このアキュームレータ３６としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ３６を設置しなくても、吸熱器３２で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器１６に供給されてチャンバー１０内に吸込まれた気体から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機１８に再供給できればよい。
図１に示す温湿度調整装置には、冷却器１６，１６と加熱器１４との間に、水供給ノズルとしての二流体ノズル１５が設けられている。この二流体ノズル１５は、冷却器１６，１６を通過して除湿された空気に水を噴霧して調湿を施している。
かかる二流体ノズル１５には、水タンク１７に貯留されている純水がポンプ１９及び水供給配管２１に設けられた制御弁２３を経由して供給される。更に、供給された純水を噴霧するための圧縮空気も、配管２５及び制御弁５０を経由して二流体ノズル１５に供給される。
かかる水タンク１７には、配管３３を経由して供給された通常水を純水器３５に供給して得た純水が貯留されている。この水タンク１７の純水の貯留量は、純水供給配管３７に設けられた制御弁３９によって一定に保持されている。
かかる二流体ノズル１５には、水タンク１７に貯留されている純水がポンプ１９及び水供給配管２１に設けられた制御弁２３を経由して供給される。更に、供給された純水を噴霧するための圧縮空気も、配管２５及び制御弁５０を経由して二流体ノズル１５に供給される。
かかる水タンク１７には、配管３３を経由して供給された通常水を純水器３５に供給して得た純水が貯留されている。この水タンク１７の純水の貯留量は、純水供給配管３７に設けられた制御弁３９によって一定に保持されている。
図１に示す温湿度調整装置では、圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体を加熱流路側と冷却流路側とに分配する二方弁２０ａ，２０ｂは、コントロール部３８に設けられた温度制御部２２によって制御されている。
温度制御部２２では、図２に示す様に、ファン１２から吐出される温湿度調整された空気の温度を測定する温度センサー２９によって測定された測定温度と設定された設定温度とを温度到達判定部２２ａで比較する。測定温度と設定温度とが相違していたとき、測定温度が設定温度と一致するように、温度到達判定部２２ａからのデータを受けた熱媒分配率調整部２２ｂは、二方弁２０ａ，２０ｂの各開度を実質的に連続して変更する。
かかる二方弁２０ａ，２０ｂの各開度の変更によって、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配率を実質的に連続して変更され、チャンバー１０内に吸込まれた空気を所定温度に調整できる。
この二方弁２０ａ，２０ｂの各特性は、図３に示す様に、バルブ開度と流量との関係が直線状ではない。このため、温度制御部２２の熱媒分配率調整部２２ｂは、図３に示す二方弁２０ａ，２０ｂの各々についての流量特性データを保持している。従って、熱媒分配率調整部２２ｂからは、二方弁２０ａ，２０ｂの各流量特性に基づいて各二方弁２０ａ，２０ｂへの開度信号を発信する。
ここで、「実質的に連続して変更」するとは、二方弁２０ａ，２０ｂの開度をステップ制御によって調整し、高温の第１熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する際に、二方弁２０ａ，２０ｂの開度が、微視的には段階的に変更されているものの、全体として高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路とへの分配率を連続して変更している場合を含むことを意味する。
かかる温度制御部２２に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。更に、図１に示す温度センサー２９は、ファン１２の吐出側に設置されているが、ファン１２の吸入側に設置してもよく、ファン１２の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
温度制御部２２では、図２に示す様に、ファン１２から吐出される温湿度調整された空気の温度を測定する温度センサー２９によって測定された測定温度と設定された設定温度とを温度到達判定部２２ａで比較する。測定温度と設定温度とが相違していたとき、測定温度が設定温度と一致するように、温度到達判定部２２ａからのデータを受けた熱媒分配率調整部２２ｂは、二方弁２０ａ，２０ｂの各開度を実質的に連続して変更する。
かかる二方弁２０ａ，２０ｂの各開度の変更によって、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配率を実質的に連続して変更され、チャンバー１０内に吸込まれた空気を所定温度に調整できる。
この二方弁２０ａ，２０ｂの各特性は、図３に示す様に、バルブ開度と流量との関係が直線状ではない。このため、温度制御部２２の熱媒分配率調整部２２ｂは、図３に示す二方弁２０ａ，２０ｂの各々についての流量特性データを保持している。従って、熱媒分配率調整部２２ｂからは、二方弁２０ａ，２０ｂの各流量特性に基づいて各二方弁２０ａ，２０ｂへの開度信号を発信する。
ここで、「実質的に連続して変更」するとは、二方弁２０ａ，２０ｂの開度をステップ制御によって調整し、高温の第１熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する際に、二方弁２０ａ，２０ｂの開度が、微視的には段階的に変更されているものの、全体として高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路とへの分配率を連続して変更している場合を含むことを意味する。
かかる温度制御部２２に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。更に、図１に示す温度センサー２９は、ファン１２の吐出側に設置されているが、ファン１２の吸入側に設置してもよく、ファン１２の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
図１に示す温湿度調整装置において、吐出する空気の湿度調整は、冷却器１６，１６が温湿度調整対象の空気を除湿するため、冷却器１６，１６での除湿程度を調整することによっても可能である。
但し、冷却器１６，１６での除湿のみの調湿では、温湿度調整装置から吐出される空気の湿度のバラツキが大きくなるおそれがある。
このため、図１に示す温湿度調整装置では、吐出される空気の湿度のバラツキを可及的に少なくすべく、温湿度調整対象の空気の調湿を二流体ノズル１５から噴霧される水噴霧量によって施している。
つまり、ファン１２から吐出された空気の湿度を測定する湿度センサー２４によって測定された測定湿度と設定された設定湿度とを、図２に示すコントロール部３８に設けられた湿度制御部２７の湿度到達判定部２７ａで比較する。湿度到達判定部２７ａにおいて、測定湿度が設定湿度に対して不足し、且つ冷却器１６，１６と加熱器１４との開度制御のみでは湿度調整不可能と判断されたとき、湿度到達判定部２７ａからの情報に基づいて水分供給調整部２７ｃから発信された信号によって制御弁２３，５０を所定開度に開き、所定量の水を冷却器１６，１６と加熱器１４との間に噴霧して、ファン１２から吐出される空気流を所定湿度に調整する。
ここで、冷却器１６，１６と加熱器１４との間に噴霧された噴霧水が凝縮して水滴となっても、加熱器１４によって蒸発される。かかる加熱器１４は、前述したヒートポンプ手段によって加熱能力が向上されており、水滴は加熱器１４内で蒸発でき、空気中に所定量の水分を確実に供給できる。このため、加熱水蒸気発生装置等の他の水分供給手段及び加熱手段を用いることを要しない。
尚、かかる湿度調整は、吐出する空気の温度調整が終了した後に行うようにしてもよい。
但し、冷却器１６，１６での除湿のみの調湿では、温湿度調整装置から吐出される空気の湿度のバラツキが大きくなるおそれがある。
このため、図１に示す温湿度調整装置では、吐出される空気の湿度のバラツキを可及的に少なくすべく、温湿度調整対象の空気の調湿を二流体ノズル１５から噴霧される水噴霧量によって施している。
つまり、ファン１２から吐出された空気の湿度を測定する湿度センサー２４によって測定された測定湿度と設定された設定湿度とを、図２に示すコントロール部３８に設けられた湿度制御部２７の湿度到達判定部２７ａで比較する。湿度到達判定部２７ａにおいて、測定湿度が設定湿度に対して不足し、且つ冷却器１６，１６と加熱器１４との開度制御のみでは湿度調整不可能と判断されたとき、湿度到達判定部２７ａからの情報に基づいて水分供給調整部２７ｃから発信された信号によって制御弁２３，５０を所定開度に開き、所定量の水を冷却器１６，１６と加熱器１４との間に噴霧して、ファン１２から吐出される空気流を所定湿度に調整する。
ここで、冷却器１６，１６と加熱器１４との間に噴霧された噴霧水が凝縮して水滴となっても、加熱器１４によって蒸発される。かかる加熱器１４は、前述したヒートポンプ手段によって加熱能力が向上されており、水滴は加熱器１４内で蒸発でき、空気中に所定量の水分を確実に供給できる。このため、加熱水蒸気発生装置等の他の水分供給手段及び加熱手段を用いることを要しない。
尚、かかる湿度調整は、吐出する空気の温度調整が終了した後に行うようにしてもよい。
図１に示す温湿度調整装置では、二方弁２０ａ，２０ｂの各開度の変更によって高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路とへの分配率を変更して、吐出する空気の温度を調整する。
このため、高温の第１熱媒体が加熱流路と冷却流路との一方側に極端に偏って分配される場合がある。かかる場合、加熱器１４と冷却器１６，１６とを通過する温湿度調整対象の空気流に加えることが必要なエネルギーに対して、加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段を循環する第１熱媒体の循環量が少なく、高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路との分配率の変更のみによっては、吐出する空気の温度の調整は困難である。
また、高温の第１熱媒体が加熱流路と冷却流路との分配率が接近する場合がある。かかる場合には、加熱器１４と冷却器１６，１６とを通過する温湿度調整対象の空気流に加えることが必要なエネルギーに対して、加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段を循環する第１熱媒体の循環量が多い。このため、高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路との分配率の変更のみによって、吐出する空気の温度及び湿度を容易に調整できる。しかし、加熱器１４と冷却器１６，１６とに加えられるエネルギーのうち、重複して互いに打ち消し合う部分が大きいため、エネルギー的に無駄である。
このため、高温の第１熱媒体が加熱流路と冷却流路との一方側に極端に偏って分配される場合がある。かかる場合、加熱器１４と冷却器１６，１６とを通過する温湿度調整対象の空気流に加えることが必要なエネルギーに対して、加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段を循環する第１熱媒体の循環量が少なく、高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路との分配率の変更のみによっては、吐出する空気の温度の調整は困難である。
また、高温の第１熱媒体が加熱流路と冷却流路との分配率が接近する場合がある。かかる場合には、加熱器１４と冷却器１６，１６とを通過する温湿度調整対象の空気流に加えることが必要なエネルギーに対して、加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段を循環する第１熱媒体の循環量が多い。このため、高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路との分配率の変更のみによって、吐出する空気の温度及び湿度を容易に調整できる。しかし、加熱器１４と冷却器１６，１６とに加えられるエネルギーのうち、重複して互いに打ち消し合う部分が大きいため、エネルギー的に無駄である。
この点、図１に示す本発明者等が提案した温湿度調整装置では、図２に示す様に、圧縮機制御部６０の分配率判定部６０ａにて、温度制御部２２の熱媒分解率調整部２２ｂから受信した高温の第１熱媒体の分配率データと予め定められた分配率の範囲とを比較する。高温の第１熱媒体の分配率データが予め定められた分配率の範囲外である場合、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに、高温の第１熱媒体の分配率データが、予め定められた分配率の範囲内となるように、圧縮機１８の回転数を変更する信号を発信する。
この「予め定められた範囲」としては、加熱流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が５〜１５％であって、冷却流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が９５〜８５％の範囲となる場合が考えられる。この場合の温湿度調整装置は、温湿度調整対象の空気に対して冷却する温調を行う冷却側にある。
この加熱流路への分配率が５％未満（冷却流路への分配率が９５％を超える）となったとき、温湿度調整対象の空気流に対して冷却量不足の状態となる傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を上げて、加熱器１４と冷却器１６，１６に対する第１熱媒体の循環量を増加する。一方、加熱流路への分配率が１５％を超える（冷却流路への分配率が８５％未満）とき、温湿度調整対象の空気流に対して充分に冷却されている状態にある。しかし、加熱器１４と冷却器１６，１６とによって互いに打ち消すエネルギー量が増加する傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を下げて、加熱器１４と冷却器１６，１６への第１熱媒体の循環量を減少する。
この「予め定められた範囲」としては、加熱流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が５〜１５％であって、冷却流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が９５〜８５％の範囲となる場合が考えられる。この場合の温湿度調整装置は、温湿度調整対象の空気に対して冷却する温調を行う冷却側にある。
この加熱流路への分配率が５％未満（冷却流路への分配率が９５％を超える）となったとき、温湿度調整対象の空気流に対して冷却量不足の状態となる傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を上げて、加熱器１４と冷却器１６，１６に対する第１熱媒体の循環量を増加する。一方、加熱流路への分配率が１５％を超える（冷却流路への分配率が８５％未満）とき、温湿度調整対象の空気流に対して充分に冷却されている状態にある。しかし、加熱器１４と冷却器１６，１６とによって互いに打ち消すエネルギー量が増加する傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を下げて、加熱器１４と冷却器１６，１６への第１熱媒体の循環量を減少する。
また、「予め定められた範囲」としては、加熱流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が９５〜８５％であって、冷却流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が５〜１５％の範囲となる場合が考えられる。この場合の温湿度調整装置は、温湿度調整対象の空気に対して加熱する温調を行う加熱側にある。
この加熱流路への分配率が９５％を超える（冷却流路への分配率が５％未満）となったとき、温湿度調整対象の空気流に対して加熱量不足の状態となる傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を上げて、加熱器１４と冷却器１６，１６に対する第１熱媒体の循環量を増加する。一方、加熱流路への分配率が８５％未満（冷却流路への分配率が１５％を超える）とき、温湿度調整対象の空気流に対して充分に加熱されている状態にある。しかし、加熱器１４と冷却器１６，１６とによって互いに打ち消すエネルギー量が増加する傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を下げて、加熱器１４と冷却器１６，１６への第１熱媒体の循環量を減少する。
かかる圧縮機回転数調整部６０ｄによる圧縮機１８の回転数の変更は、段階的に行われる。つまり、圧縮機１８の回転数を２〜３％程度増減し、回転数を変更したときは、変更した回転数で所定時間保持する。変更した圧縮機１８の回転数で所定時間保持（２〜３分程度の保持）しても、分配率が予め定められた範囲内とならないときは、再度、圧縮機回転数調整部６０ｄから圧縮機１８の回転数の変更信号を発信する。
この加熱流路への分配率が９５％を超える（冷却流路への分配率が５％未満）となったとき、温湿度調整対象の空気流に対して加熱量不足の状態となる傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を上げて、加熱器１４と冷却器１６，１６に対する第１熱媒体の循環量を増加する。一方、加熱流路への分配率が８５％未満（冷却流路への分配率が１５％を超える）とき、温湿度調整対象の空気流に対して充分に加熱されている状態にある。しかし、加熱器１４と冷却器１６，１６とによって互いに打ち消すエネルギー量が増加する傾向にある。このため、分配率判定部６０ａから圧縮機回転数調整部６０ｄに信号が発信され、圧縮機１８の回転数を下げて、加熱器１４と冷却器１６，１６への第１熱媒体の循環量を減少する。
かかる圧縮機回転数調整部６０ｄによる圧縮機１８の回転数の変更は、段階的に行われる。つまり、圧縮機１８の回転数を２〜３％程度増減し、回転数を変更したときは、変更した回転数で所定時間保持する。変更した圧縮機１８の回転数で所定時間保持（２〜３分程度の保持）しても、分配率が予め定められた範囲内とならないときは、再度、圧縮機回転数調整部６０ｄから圧縮機１８の回転数の変更信号を発信する。
ところで、第１熱媒体の分配率は、温湿度調整装置から吐出される空気の温度に基づいて変更されており、二流体ノズル１５からの水噴霧量は、温湿度調整装置から吐出される空気の湿度に基づいて調整されている。更に、圧縮機１８の回転数も、第１熱媒体の分配率に基づいて調整されている。
この様に、二流体ノズル１５からの水噴霧量は、第１熱媒体の分配率及び圧縮機１８の回転数の変更と独立してなされている。
このため、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度・湿度に調整されたとき、二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８が許容される最低回転数よりも高い回転数で運転されている場合がある。
この場合、冷却器１６，１６において、温湿度調整対象の空気を過剰に除湿していることになり、省エネルギーの観点からは不利である。
このため、図１に示す温湿度調整装置では、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度に調整され、且つ二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高いとき、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気を所定の温度及び湿度に維持しつつ、圧縮機１８の回転数を段階的に低下して、加熱器１４、冷却器１６，１６に循環する第１熱媒体の循環量を減少し、冷却器１６，１６の温湿度調整対象の空気に対する過剰の除湿を緩和する。この場合、冷却流路又は加熱流路に分配される第1熱媒体の分配率が、所定範囲内であれば、最終的に圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下することができる。
この様に、加熱器１４、冷却器１６，１６に循環する第１熱媒体の循環量を減少することによって、冷却器１６，１６による温湿度調整対象の空気に対する除湿程度が緩和され、二流体ノズル１５からの水噴霧量も低下される。
この様に、二流体ノズル１５からの水噴霧量は、第１熱媒体の分配率及び圧縮機１８の回転数の変更と独立してなされている。
このため、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度・湿度に調整されたとき、二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８が許容される最低回転数よりも高い回転数で運転されている場合がある。
この場合、冷却器１６，１６において、温湿度調整対象の空気を過剰に除湿していることになり、省エネルギーの観点からは不利である。
このため、図１に示す温湿度調整装置では、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度に調整され、且つ二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高いとき、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気を所定の温度及び湿度に維持しつつ、圧縮機１８の回転数を段階的に低下して、加熱器１４、冷却器１６，１６に循環する第１熱媒体の循環量を減少し、冷却器１６，１６の温湿度調整対象の空気に対する過剰の除湿を緩和する。この場合、冷却流路又は加熱流路に分配される第1熱媒体の分配率が、所定範囲内であれば、最終的に圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下することができる。
この様に、加熱器１４、冷却器１６，１６に循環する第１熱媒体の循環量を減少することによって、冷却器１６，１６による温湿度調整対象の空気に対する除湿程度が緩和され、二流体ノズル１５からの水噴霧量も低下される。
二流体ノズル１５から水噴霧されているか否かは、湿度制御部２７の水分供給調整部２７ｃから制御弁２３，５０に発信する制御出力値に基づいて、圧縮機制御部６０の制御出力値判定部６０ｂによって判断される。
制御出力値判定部６０ｂにおいて、二流体ノズル１５から水噴霧されていることが判断されたとき、その信号が過剰除湿判定部６０ｅに発信される。この過剰除湿判定部６０ｅには、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度が到達したとき、温度到達判定部２２ａ及び湿度到達判定部２７ａから発信された信号が受信される。
かかる過剰除湿判定部６０ｅでは、圧縮機１８の回転数として、予め設定した設定回転数が入力されており、温度到達判定部２２ａ及び湿度到達判定部２７ａから加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度に到達したことの信号、及び制御出力値判定部６０ｂから二流体ノズル１５から水噴霧されていることの信号を受信したとき、圧縮機１８の回転数と設定回転数とを比較する。
ここで、圧縮機１８の回転数が設定回転数を超えていたとき、過剰除湿判定部６０ｅでは、冷却器１６，１６で過剰除湿がされていると判断し、圧縮機回転数調整部６０ｄに圧縮機１８の回転数を低下する信号が発せられる。この際の圧縮機１８の回転数の低下を段階的に行うことによって、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気を所定の温度及び湿度に維持しつつ、圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下できる。
つまり、圧縮機１８の回転数を２〜３％程度低下し、低下した回転数で所定時間保持する（保持時間２〜３分程度）。低下した圧縮機１８の回転数で所定時間保持しても、依然として、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度に調整され、且つ二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高い場合には、再度、圧縮機回転数調整部６０ｄから圧縮機１８の回転数の低下信号を発信する。以下、同様に繰り返し、最終的に圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下することができる。
かかる圧縮機１８の設定回転数としては、加熱手段と冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体を、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率の調整のみで所定温度に制御できる最低回転数とすることによって、省エネルギーを図りつつ、加熱手段と冷却手段とを通過した気体の温度・湿度を所定値に維持できるため好ましい。この最低回転数は、実験的に求めることができる。
制御出力値判定部６０ｂにおいて、二流体ノズル１５から水噴霧されていることが判断されたとき、その信号が過剰除湿判定部６０ｅに発信される。この過剰除湿判定部６０ｅには、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度が到達したとき、温度到達判定部２２ａ及び湿度到達判定部２７ａから発信された信号が受信される。
かかる過剰除湿判定部６０ｅでは、圧縮機１８の回転数として、予め設定した設定回転数が入力されており、温度到達判定部２２ａ及び湿度到達判定部２７ａから加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度に到達したことの信号、及び制御出力値判定部６０ｂから二流体ノズル１５から水噴霧されていることの信号を受信したとき、圧縮機１８の回転数と設定回転数とを比較する。
ここで、圧縮機１８の回転数が設定回転数を超えていたとき、過剰除湿判定部６０ｅでは、冷却器１６，１６で過剰除湿がされていると判断し、圧縮機回転数調整部６０ｄに圧縮機１８の回転数を低下する信号が発せられる。この際の圧縮機１８の回転数の低下を段階的に行うことによって、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気を所定の温度及び湿度に維持しつつ、圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下できる。
つまり、圧縮機１８の回転数を２〜３％程度低下し、低下した回転数で所定時間保持する（保持時間２〜３分程度）。低下した圧縮機１８の回転数で所定時間保持しても、依然として、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度及び湿度に調整され、且つ二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高い場合には、再度、圧縮機回転数調整部６０ｄから圧縮機１８の回転数の低下信号を発信する。以下、同様に繰り返し、最終的に圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下することができる。
かかる圧縮機１８の設定回転数としては、加熱手段と冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体を、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率の調整のみで所定温度に制御できる最低回転数とすることによって、省エネルギーを図りつつ、加熱手段と冷却手段とを通過した気体の温度・湿度を所定値に維持できるため好ましい。この最低回転数は、実験的に求めることができる。
また、図１に示す温湿度調整装置には、第１膨張弁としての自動膨張弁２８の開度を、コントロール部３８の膨張弁制御部４２によって、冷却器１６，１６に供給される第１熱媒体の温度と、第１熱媒体の過熱度とが所定範囲となるように制御し、圧縮機１８の回転数の変更に伴う空気流の温湿度の変動を可及的に少なくしている。
この膨張弁制御部４２では、冷却器１６，１６への供給配管に設けられた入口熱媒温度センサー４４によって測定された冷却器入口熱媒温度が予め設定された所定温度範囲内にあるか否か入口熱媒温度判定部４２ａで判断する。
ここで、冷却器入口熱媒温度が所定温度範囲よりも高い場合には、入口熱媒温度判定部４２ａからの情報に基づいて開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を減少する信号を発信し、冷却器入口の熱媒温度が所定温度範囲よりも低い場合には、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を増加する信号を発信する。
また、膨張弁制御部４２では、過熱度判定部４２ｂにおいて、圧縮機１８の入口側（吹込側）に設けられた入口熱媒の温度センサー４６によって測定された圧縮機入口側の第１熱媒体温度と、圧縮機１８の出口側に設けられた圧力センサー６４によって測定された圧縮機１８の出口側の第１熱媒体圧力に基づいて推測される圧縮機１８の出口側第１熱媒体温度との温度差に基づいて第１熱媒体の過熱度を算出し、予め設定された所定過熱度範囲内にあるか否か判断する。
ここで、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも高い場合には、過熱度判定部４２ｂからの情報に基づいて開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を減少する信号を発信し、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも低い場合には、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を増加する信号を発信する。
尚、図１に示す様に、冷却器１６，１６の各出口側に出口熱媒温度センサー４８を設け、出口熱媒温度を測定し、出口熱媒温度が着霜するおそれのない２℃以上となるように、自動膨張弁２８の開度を調整してもよい。
この膨張弁制御部４２では、冷却器１６，１６への供給配管に設けられた入口熱媒温度センサー４４によって測定された冷却器入口熱媒温度が予め設定された所定温度範囲内にあるか否か入口熱媒温度判定部４２ａで判断する。
ここで、冷却器入口熱媒温度が所定温度範囲よりも高い場合には、入口熱媒温度判定部４２ａからの情報に基づいて開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を減少する信号を発信し、冷却器入口の熱媒温度が所定温度範囲よりも低い場合には、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を増加する信号を発信する。
また、膨張弁制御部４２では、過熱度判定部４２ｂにおいて、圧縮機１８の入口側（吹込側）に設けられた入口熱媒の温度センサー４６によって測定された圧縮機入口側の第１熱媒体温度と、圧縮機１８の出口側に設けられた圧力センサー６４によって測定された圧縮機１８の出口側の第１熱媒体圧力に基づいて推測される圧縮機１８の出口側第１熱媒体温度との温度差に基づいて第１熱媒体の過熱度を算出し、予め設定された所定過熱度範囲内にあるか否か判断する。
ここで、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも高い場合には、過熱度判定部４２ｂからの情報に基づいて開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を減少する信号を発信し、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも低い場合には、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を増加する信号を発信する。
尚、図１に示す様に、冷却器１６，１６の各出口側に出口熱媒温度センサー４８を設け、出口熱媒温度を測定し、出口熱媒温度が着霜するおそれのない２℃以上となるように、自動膨張弁２８の開度を調整してもよい。
更に、図１に示す温湿度調整装置では、圧縮機１８の回転数を変更するため、圧縮機１８の過熱度が、圧縮機１８の運転が不安定となる領域や圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される液バック現象が発生するおそれのある領域に入り込むことがある。液バック現象等が発生すると、圧縮機１８が破損するおそれがある。
このため、図１に示す温湿度調整装置の圧縮機制御部６０には、圧縮機１８の入口側に設けられた第１熱媒体の圧力センサー６２から推定される第１熱媒体の温度と温度センサー４６の測定温度とのデータに基づいて、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される液バックの可能性について圧縮機保護判定部６０ｃで判定する。
更に、圧縮機保護判定部６０ｃでは、第１熱媒体の過熱度についても、膨張弁制御部４２の過熱度判定部４２ｂのデータに基づいて、圧縮機１８にとって危険な領域に入っているか否か判定する。
圧縮機保護判定部６０ｃにおいて、第１熱媒体の過熱度が、圧縮機１８にとって危険な領域に到達、或いは圧縮機１８に液バック現象が発生する可能性のある領域に入ったと判定したとき、圧縮機保護判定部６０ｃからは圧縮機回転数調整部６０ｄに向けて圧縮機１８を停止する停止信号を発信し、圧縮機１８の運転を停止させる。これによって、圧縮機１８が損傷する事態を避けることができる。
このため、図１に示す温湿度調整装置の圧縮機制御部６０には、圧縮機１８の入口側に設けられた第１熱媒体の圧力センサー６２から推定される第１熱媒体の温度と温度センサー４６の測定温度とのデータに基づいて、圧縮機１８に液状の第１熱媒体が供給される液バックの可能性について圧縮機保護判定部６０ｃで判定する。
更に、圧縮機保護判定部６０ｃでは、第１熱媒体の過熱度についても、膨張弁制御部４２の過熱度判定部４２ｂのデータに基づいて、圧縮機１８にとって危険な領域に入っているか否か判定する。
圧縮機保護判定部６０ｃにおいて、第１熱媒体の過熱度が、圧縮機１８にとって危険な領域に到達、或いは圧縮機１８に液バック現象が発生する可能性のある領域に入ったと判定したとき、圧縮機保護判定部６０ｃからは圧縮機回転数調整部６０ｄに向けて圧縮機１８を停止する停止信号を発信し、圧縮機１８の運転を停止させる。これによって、圧縮機１８が損傷する事態を避けることができる。
以上、説明した図１に示す温湿度調整装置には、凝縮器２６に冷却水を供給する配管３０に、冷水制御手段としての制水弁４０が設けられている。この制水弁４０は、圧縮機１８の吐出圧が一定となるように制御されている。かかる制水弁４０は、図４に示す様に、冷却水の流路内に設けられた弁部４０ａの開口部を開閉する弁体４０ｂを具備する棒状部が設けられている。この棒状部は、その先端面が当接するバネ４０ｃによって弁体４０ｂが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に付勢されている。また、棒状部の他端面は、圧縮機１８から吐出された第１熱媒体の圧力が供給されるベローズ４０ｄに当接し、棒状部をバネ４０ｃの付勢力に抗して弁部４０ａの開口部を開放する方向に弁体４０ｂを付勢している。
このため、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以上となったとき、ベローズ４０ｄによって弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が増加して、凝縮器２６の冷却能力が向上される。この様に、凝縮器２６の冷却能力が向上されて、圧縮機１８の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以下となったとき、弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が減少して、凝縮器２６の冷却能力が低下する。このため、圧縮機１８の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機１８の吐出圧を一定に保持することによって、温湿度調整装置を安定して運転できる。また、凝縮器２６に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。
このため、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以上となったとき、ベローズ４０ｄによって弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が増加して、凝縮器２６の冷却能力が向上される。この様に、凝縮器２６の冷却能力が向上されて、圧縮機１８の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以下となったとき、弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が減少して、凝縮器２６の冷却能力が低下する。このため、圧縮機１８の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機１８の吐出圧を一定に保持することによって、温湿度調整装置を安定して運転できる。また、凝縮器２６に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。
図１〜図４に示す温湿度調整装置のコントロール部３８での制御方法を図５に示す。予め設定した設定温度に対し、加熱器１４及び冷却器１６，１６の出口に設けられた温度センサー２９で検知した空気流の出口温度が、比較部としての温度到達判定部２２ａで比較されて制御偏差が算出される。この制御偏差に基づいて、制御部である熱媒分配率調整部２２ｂからの信号によって二方弁２０ａ，２０ｂの開度を調整して、加熱器１４と冷却器１６，１６とに分配する高温の第１熱媒体の分配率を調整し、加熱器１４と冷却器１６，１６とを通過する空気流に対する加熱量を調整することによって出口空気の温度を調整する。
また、予め設定した設定湿度に対し、温湿度調整装置の出口に設けられた湿度センサー２４で検知した空気流の出口湿度が、比較部としての湿度到達判定部２７ａで比較されて制御偏差が算出される。この制御偏差に基づいて、制御部である水分供給調整部２７ｃからの信号によって制御弁２３，５０の開度を調整して、二流体ノズル１５から噴出されて温湿度調整対象の空気に加える水噴出量を調整し、出口空気の湿度を調整する。
かかる出口空気の温度・湿度は、温度センサー２９及び湿度センサー２４で検知され、温度到達判定部２２ａ及び湿度到達判定部２７ａにフィードバックされて、出口空気の温度・湿度を設定温度及び設定湿度となるように制御する。その結果、出口空気の温度・湿度を高精度に制御できる。
また、予め設定した設定湿度に対し、温湿度調整装置の出口に設けられた湿度センサー２４で検知した空気流の出口湿度が、比較部としての湿度到達判定部２７ａで比較されて制御偏差が算出される。この制御偏差に基づいて、制御部である水分供給調整部２７ｃからの信号によって制御弁２３，５０の開度を調整して、二流体ノズル１５から噴出されて温湿度調整対象の空気に加える水噴出量を調整し、出口空気の湿度を調整する。
かかる出口空気の温度・湿度は、温度センサー２９及び湿度センサー２４で検知され、温度到達判定部２２ａ及び湿度到達判定部２７ａにフィードバックされて、出口空気の温度・湿度を設定温度及び設定湿度となるように制御する。その結果、出口空気の温度・湿度を高精度に制御できる。
また、二方弁２０ａ，２０ｂの開度調整による第１熱媒体の加熱回路と冷却回路との第１熱媒体の分配率の変更は、出口空気の温度に基づいて行われ、二流体ノズル１５から水噴霧量の調整は、出口空気の湿度に基づいて行われる。この様に、温度調整と湿度調整とは、独立してなされている。
このため、第１熱媒体の分配率が、加熱器１４と冷却器１６，１６とに加えられるエネルギーのうち、互いに打ち消し合うエネルギー部分が大きくなる事態、或いは冷却器１６，１６での過剰な除湿がなされる事態が発生するおそれがある。かかる事態は、省エネルギーの観点からは好ましくない。
この様な事態を避けるべく、図１に示す温湿度調整装置の比較部である分配率判定部６０ａでは、加熱流路と冷却流路との第１熱媒体の分配率を設定した熱媒体分配率と比較し、制御偏差が生じている場合には、圧縮機回転数調整部６０ｄからの信号によって圧縮機１８の回転数を変更し、加熱器１４及び冷却器１６，１６への第１熱媒体の循環量を変更する。圧縮機１８の回転数の変更後の第１熱媒体の分配率が分配率判定部６０ａにフィードバックされて、二方弁２０ａ，２０ｂの開度を再度調整して、設定した熱媒体分配率とする。
このため、第１熱媒体の分配率が、加熱器１４と冷却器１６，１６とに加えられるエネルギーのうち、互いに打ち消し合うエネルギー部分が大きくなる事態、或いは冷却器１６，１６での過剰な除湿がなされる事態が発生するおそれがある。かかる事態は、省エネルギーの観点からは好ましくない。
この様な事態を避けるべく、図１に示す温湿度調整装置の比較部である分配率判定部６０ａでは、加熱流路と冷却流路との第１熱媒体の分配率を設定した熱媒体分配率と比較し、制御偏差が生じている場合には、圧縮機回転数調整部６０ｄからの信号によって圧縮機１８の回転数を変更し、加熱器１４及び冷却器１６，１６への第１熱媒体の循環量を変更する。圧縮機１８の回転数の変更後の第１熱媒体の分配率が分配率判定部６０ａにフィードバックされて、二方弁２０ａ，２０ｂの開度を再度調整して、設定した熱媒体分配率とする。
更に、図１に示す温湿度調整装置において、図２に示す圧縮機制御部６０の比較部である過剰除湿判定部６０ｅでは、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度・湿度に調整され、且つ二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高い場合には、冷却器１６，１６で過剰除湿が行われていると判断し、圧縮機回転数調整部６０ｄからの信号によって圧縮機１８の回転数を段階的に低下し、加熱器１４及び冷却器１６，１６への第１熱媒体の循環量を低下する。圧縮機１８の回転数が低下したときは、その状態を所定時間保持した後、温度到達判定部２２ａ及び湿度調整判定部２７ａのデータ、及び圧縮機１８の回転数を過剰除湿判定部６０ｅにフィードバックする。フィードバックされたデータに基づいて、過剰除湿判定部６０ｅにおいて、依然として、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度・湿度に調整され、且つ二流体ノズル１５から水噴霧がなされていると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高いと判断された場合には、再度、圧縮機回転数調整部６０ｄから圧縮機１８の回転数の低下信号が発信され、圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下できる。
図１に示す温湿度調整装置においては、図５に示す様に、予め設定された冷却器１６，１６に供給される第１熱媒の温度範囲と、温度センサー４４で測定された冷却器１６，１６に供給される第１熱媒温度とが、比較部としての入口熱媒温度判定部４２ａで比較され、その制御偏差が存在するとき、開度調整部４２ｃからの信号によって第１膨張弁としての自動膨張弁２８の開度を調整する。自動膨張弁２８の開度を調整した後に、温度センサー４４で測定された冷却器１６，１６に供給される第１熱媒温度のデータは入口熱媒温度判定部４２ａにフィードバックされ、冷却器１６，１６に供給される第１熱媒温度を設定温度範囲内とするように、自動膨張弁２８の開度を再調整する。
また、圧縮機１８の入口側に設置された温度センサー４６と圧縮機１８の出口側に設置された圧力センサー６４とから算出した第１熱媒体の過熱度と、予め設定された第１熱媒体の過熱度範囲とを、比較部としての過熱度判定部４２ｂで比較し、その制御誤差が存在するとき、過熱度判定部４２ｂからの信号によって自動膨張弁２８の開度を調整する。自動膨張弁２８の開度を調整した後に、温度センサー４６と圧力センサー６４とから算出した第１熱媒体の過熱度のデータは入口熱媒温度判定部４２ａにフィードバックされ、第１熱媒体の過熱度を設定範囲内に調整する。
また、圧縮機１８の入口側に設置された温度センサー４６と圧縮機１８の出口側に設置された圧力センサー６４とから算出した第１熱媒体の過熱度と、予め設定された第１熱媒体の過熱度範囲とを、比較部としての過熱度判定部４２ｂで比較し、その制御誤差が存在するとき、過熱度判定部４２ｂからの信号によって自動膨張弁２８の開度を調整する。自動膨張弁２８の開度を調整した後に、温度センサー４６と圧力センサー６４とから算出した第１熱媒体の過熱度のデータは入口熱媒温度判定部４２ａにフィードバックされ、第１熱媒体の過熱度を設定範囲内に調整する。
過熱度判定部４２ｂのデータは、圧縮機保護判定部６０ｃに送られ、第１熱媒体の過熱度が圧縮機１８の運転を不安定とする領域に含まれるか否か判定する。ここで、圧縮機保護判定部６０ｃにおいて、過熱度判定部４２ｂから送られてきた第１熱媒体の過熱度が圧縮機１８に運転を不安定化する領域に属すると判定された場合には、圧縮機保護判定部６０ｃから圧縮機１８の運転停止の信号を圧縮機回転数調整部６０ｄに発信し、圧縮機１８の運転を停止する。
また、圧縮機保護判定部６０ｃでは、圧縮機１８の入口側に設けた温度センサー４４で測定した温度が、圧縮機１８の入口側に設けた圧力センサー６２から求めた第１熱媒体の飽和温度に近い場合、圧縮機１８に液バックが発生する危険性が存在すると判断したとき、圧縮機保護判定部６０ｃから圧縮機１８の運転停止の信号を圧縮機回転数調整部６０ｄに発信し、圧縮機１８の運転を停止する。これによって圧縮機１８の安全を確保できる。
また、圧縮機保護判定部６０ｃでは、圧縮機１８の入口側に設けた温度センサー４４で測定した温度が、圧縮機１８の入口側に設けた圧力センサー６２から求めた第１熱媒体の飽和温度に近い場合、圧縮機１８に液バックが発生する危険性が存在すると判断したとき、圧縮機保護判定部６０ｃから圧縮機１８の運転停止の信号を圧縮機回転数調整部６０ｄに発信し、圧縮機１８の運転を停止する。これによって圧縮機１８の安全を確保できる。
図１に示す温湿度調整装置で用いる二流体ノズル１５は、加熱器１４と冷却器１６，１６との間に設けているが、図６（ａ）に示す様に、加熱器１４の空気の出口側に二流体ノズル１５を配設してもよい。この様に、二流体ノズル１５を加熱器１４の空気の出口側に配設しても、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４で加熱され空気流によって充分に加熱できる。
また、冷却器１６と加熱器１４とを、図６（ｂ）に示す様に、空気が加熱器１４に供給された後、冷却器１６に供給されるように配設し、冷却器１６と加熱器１４との間に二流体ノズル１５を配設してもよい。この場合も、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４で加熱され空気流によって充分に加熱できる。
更に、図６（ｂ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図６（ｃ）に示す様に、加熱器１４の空気の入口側に二流体ノズル１５を配設してもよい。この場合も、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４によって充分に加熱できる。
但し、例えば、図６（ａ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図６（ｄ）に示す如く、冷却器１６の空気の入口側に二流体ノズル１５を配設した場合には、二流体ノズル１５から噴霧された純水は、冷却器１６内で凝縮されて空気流から除去されるため、空気流を所定の湿度に調整することが困難となる。
尚、図６において、冷却器１６としては、一台の冷却器１６のみを図示した。
また、冷却器１６と加熱器１４とを、図６（ｂ）に示す様に、空気が加熱器１４に供給された後、冷却器１６に供給されるように配設し、冷却器１６と加熱器１４との間に二流体ノズル１５を配設してもよい。この場合も、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４で加熱され空気流によって充分に加熱できる。
更に、図６（ｂ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図６（ｃ）に示す様に、加熱器１４の空気の入口側に二流体ノズル１５を配設してもよい。この場合も、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４によって充分に加熱できる。
但し、例えば、図６（ａ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図６（ｄ）に示す如く、冷却器１６の空気の入口側に二流体ノズル１５を配設した場合には、二流体ノズル１５から噴霧された純水は、冷却器１６内で凝縮されて空気流から除去されるため、空気流を所定の湿度に調整することが困難となる。
尚、図６において、冷却器１６としては、一台の冷却器１６のみを図示した。
図１〜図６に示す温湿度調整装置には、湿度調整手段として二流体ノズル１５を用いていたが、温湿度調整対象の空気、例えば滅菌室用空気である場合、湿度調整手段としても滅菌された湿度調整手段が必要である。
かかる湿度調整手段を用いた温湿度調整装置の一例を、図７に示す。図７に示す温湿度調整装置の湿度調整手段として、蒸気発生装置７０を用いている。蒸気発生装置７０は、チャンバー１０内に設けており、冷却器１６，１６及び加熱器１４を通過した空気を調湿する。
かかる蒸気発生装置７０は、冷却器１６，１６及び加熱器１４を通過した空気の通路に載置された蒸発槽７０ａと、蒸発槽７０ａに貯留された水を加熱して蒸発する電気ヒータ７０ｂと、電気ヒータ７０ｂに供給する電圧を制御する電圧制御部７０ｃとから成る。この蒸気発生装置７０の蒸発槽７０ａでは、冷却器１６，１６及び加熱器１４を通過した空気に、水を沸騰させて発生した蒸気を供給するため、加熱滅菌された滅菌蒸気を空気流に供給できる。
更に、この蒸気発生装置７０の電圧制御部７０ｃは、湿度制御部２７の水分供給調整部２７ｃに制御されており、水分供給調整部２７ｃから発信される制御出力値に基づいて電気ヒータ７０ｂに供給する電圧値を制御する。
また、過剰除湿判定部６０ｅでは、電気ヒータ７０ｂに給電されて蒸発槽７０ａから水蒸気が発生しており、且つ加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度・湿度が到達していると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高いと判断したとき、冷却器１６，１６で過剰除湿がされていると判断し、圧縮機回転数調整部６０ｄに圧縮機１８の回転数を低下する信号を発信する。この際の圧縮機１８の回転数の低下も、段階的に行うことによって、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気を所定の温度・湿度に維持しつつ、圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下できる。
ここで、蒸発槽７０ａに貯留された水を加熱して蒸発する電気ヒータ７０ｂとしては、一本でもよく複数本でもよい。複数本の電気ヒータ７０ｂ，７０ｂ・・を設けた場合には、電圧制御部７０ｃによって全ての電気ヒータ７０ｂに供給する電圧を制御するようにしてもよく、個々の電気ヒータ７０ｂに供給する電圧を制御するようにしてもよい。或いは、電気を供給する電気ヒータ７０ｂの本数を制御するようにしてもよい。また、電気ヒータ７０ｂに代えて、蒸気加熱のヒータを用いてもよい。
尚、図７に示す温湿度調整装置では、図１に示す温湿度調整装置の構成部材と同一部材については、図１に示す構成部材と同一番号を付して詳細な説明を省略する。
かかる湿度調整手段を用いた温湿度調整装置の一例を、図７に示す。図７に示す温湿度調整装置の湿度調整手段として、蒸気発生装置７０を用いている。蒸気発生装置７０は、チャンバー１０内に設けており、冷却器１６，１６及び加熱器１４を通過した空気を調湿する。
かかる蒸気発生装置７０は、冷却器１６，１６及び加熱器１４を通過した空気の通路に載置された蒸発槽７０ａと、蒸発槽７０ａに貯留された水を加熱して蒸発する電気ヒータ７０ｂと、電気ヒータ７０ｂに供給する電圧を制御する電圧制御部７０ｃとから成る。この蒸気発生装置７０の蒸発槽７０ａでは、冷却器１６，１６及び加熱器１４を通過した空気に、水を沸騰させて発生した蒸気を供給するため、加熱滅菌された滅菌蒸気を空気流に供給できる。
更に、この蒸気発生装置７０の電圧制御部７０ｃは、湿度制御部２７の水分供給調整部２７ｃに制御されており、水分供給調整部２７ｃから発信される制御出力値に基づいて電気ヒータ７０ｂに供給する電圧値を制御する。
また、過剰除湿判定部６０ｅでは、電気ヒータ７０ｂに給電されて蒸発槽７０ａから水蒸気が発生しており、且つ加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気が所定の温度・湿度が到達していると共に、圧縮機１８の回転数が予め設定した設定回転数よりも高いと判断したとき、冷却器１６，１６で過剰除湿がされていると判断し、圧縮機回転数調整部６０ｄに圧縮機１８の回転数を低下する信号を発信する。この際の圧縮機１８の回転数の低下も、段階的に行うことによって、加熱器１４及び冷却器１６，１６を通過した空気を所定の温度・湿度に維持しつつ、圧縮機１８の回転数を設定回転数まで低下できる。
ここで、蒸発槽７０ａに貯留された水を加熱して蒸発する電気ヒータ７０ｂとしては、一本でもよく複数本でもよい。複数本の電気ヒータ７０ｂ，７０ｂ・・を設けた場合には、電圧制御部７０ｃによって全ての電気ヒータ７０ｂに供給する電圧を制御するようにしてもよく、個々の電気ヒータ７０ｂに供給する電圧を制御するようにしてもよい。或いは、電気を供給する電気ヒータ７０ｂの本数を制御するようにしてもよい。また、電気ヒータ７０ｂに代えて、蒸気加熱のヒータを用いてもよい。
尚、図７に示す温湿度調整装置では、図１に示す温湿度調整装置の構成部材と同一部材については、図１に示す構成部材と同一番号を付して詳細な説明を省略する。
図１〜図７に示す温湿度調整装置では、凝縮器２６及び吸熱器３２には、外部からの水を用いた水冷方式であったが、図８に示す様に、冷却ファン７２を用いて、凝縮器２６及び吸熱器３２に冷却風を吹き付ける空冷方式であってもよい。
図８に示す温湿度調整装置では、図７に示す温湿度調整装置では、図１に示す温湿度調整装置の構成部材と同一部材については、図１に示す構成部材と同一番号を付して詳細な説明を省略する。
また、図１〜図８に示す温湿度調整装置では、分配手段として二方弁２０ａ，２０ｂを用いたが、比例三方弁を用いてもよく、膨張弁３４としては、キャピラリーチューブを用いてもよい。
ところで、図１〜図８に示す温湿度調整装置では、加熱器１４を通過した第１熱媒体を断熱膨張する自動膨張弁２８又は膨張弁３４と吸熱器３２とを具備するヒートポンプ手段を採用しているが、加熱器１４を具備する加熱流路に分配される第１熱媒体の分配率が冷却器１６，１６を具備する冷却流路に分配される第１熱媒体の分配率に比較して大幅に低い場合、すなわち温湿度調整装置が大幅に冷却側に大幅に傾いている場合には、加熱器１４を通過する第１熱媒体量が少なく、ヒートポンプ手段は殆ど機能しない。
このため、図１〜図８に示す温湿度調整装置が、殆ど冷却側の条件下で稼働されることが予測される場合には、ヒートポンプ手段を省略しても、省エネルギー効果には殆ど影響がなく、温湿度調整装置の構造を簡素化できる。
図８に示す温湿度調整装置では、図７に示す温湿度調整装置では、図１に示す温湿度調整装置の構成部材と同一部材については、図１に示す構成部材と同一番号を付して詳細な説明を省略する。
また、図１〜図８に示す温湿度調整装置では、分配手段として二方弁２０ａ，２０ｂを用いたが、比例三方弁を用いてもよく、膨張弁３４としては、キャピラリーチューブを用いてもよい。
ところで、図１〜図８に示す温湿度調整装置では、加熱器１４を通過した第１熱媒体を断熱膨張する自動膨張弁２８又は膨張弁３４と吸熱器３２とを具備するヒートポンプ手段を採用しているが、加熱器１４を具備する加熱流路に分配される第１熱媒体の分配率が冷却器１６，１６を具備する冷却流路に分配される第１熱媒体の分配率に比較して大幅に低い場合、すなわち温湿度調整装置が大幅に冷却側に大幅に傾いている場合には、加熱器１４を通過する第１熱媒体量が少なく、ヒートポンプ手段は殆ど機能しない。
このため、図１〜図８に示す温湿度調整装置が、殆ど冷却側の条件下で稼働されることが予測される場合には、ヒートポンプ手段を省略しても、省エネルギー効果には殆ど影響がなく、温湿度調整装置の構造を簡素化できる。
１０ チャンバー
１２ ファン
１４ 加熱器
１５ 二流体ノズル
１６ 冷却器
１７ 水タンク
１８ 圧縮機
２０ａ，２０ｂ 各二方弁
２２ 温度制御部
２２ａ 温度到達判定部
２２ｂ 熱媒分配率調整部
２３ 制御弁
２３ 制御弁
２４ 湿度センサー
２６ 凝縮器
２７ 湿度制御部
２７ａ 湿度到達判定部
２７ｃ 水分供給調整部
２８ 自動膨張弁
２９ 温度センサー
３２ 吸熱器
３４ 膨張弁
３８ コントロール部
４２ 膨張弁制御部
４２ａ 入口熱媒温度判定部
４２ｂ 過熱度判定部
４２ｃ 開度調整部
６０ 圧縮機制御部
６０ａ 分配率判定部
６０ｂ 制御出力値判定部
６０ｄ 圧縮機回転数調整部
６０ｃ 圧縮機保護判定部
６０ｅ 過剰除湿判定部
６２，６４ 圧力センサー
７０ 蒸気発生装置
７２ 冷却ファン
１２ ファン
１４ 加熱器
１５ 二流体ノズル
１６ 冷却器
１７ 水タンク
１８ 圧縮機
２０ａ，２０ｂ 各二方弁
２２ 温度制御部
２２ａ 温度到達判定部
２２ｂ 熱媒分配率調整部
２３ 制御弁
２３ 制御弁
２４ 湿度センサー
２６ 凝縮器
２７ 湿度制御部
２７ａ 湿度到達判定部
２７ｃ 水分供給調整部
２８ 自動膨張弁
２９ 温度センサー
３２ 吸熱器
３４ 膨張弁
３８ コントロール部
４２ 膨張弁制御部
４２ａ 入口熱媒温度判定部
４２ｂ 過熱度判定部
４２ｃ 開度調整部
６０ 圧縮機制御部
６０ａ 分配率判定部
６０ｂ 制御出力値判定部
６０ｄ 圧縮機回転数調整部
６０ｃ 圧縮機保護判定部
６０ｅ 過剰除湿判定部
６２，６４ 圧力センサー
７０ 蒸気発生装置
７２ 冷却ファン
Claims (16)
- 圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第１熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張されて冷却手段に供給される冷却流路と、前記加熱手段及び冷却手段を通過する温湿度調整対象の気体を所定の温度に調整するように、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記温湿度調整対象の気体に所定量の水分を加える水分供給手段とが設けられ、前記加熱流路及び冷却流路の各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温湿度調整装置であって、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過した気体を所定温度に制御する温度制御部と、
前記加熱手段及び冷却手段を通過して所定温度に制御された気体を所定湿度に調整するように、前記水分供給手段を制御する湿度制御部と、
前記加熱流路又は冷却流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が所定範囲内となるように、前記圧縮機の回転数を変更する圧縮機制御部と、
前記加熱流路と冷却流路に分配される第１熱媒体の分配率と、予め設定した熱媒体分配率とを比較する分配率判定部とが設けられ、
前記圧縮機制御部は、
前記加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に制御し、
前記水分供給手段から水分が供給されていると共に、前記圧縮機の回転数が予め設定された設定回転数よりも高いとき、前記温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に維持して、前記圧縮機の回転数を低下するように制御し、
前記分配率判定部が、制御偏差が生じていると判定した場合には、加熱器及び冷却器への第１熱媒体の循環量を変更すべく圧縮機の回転数を変更するように制御し、
圧縮機の回転数の変更後の第１熱媒体の分配率が前記分配率判定部にフィードバックされることを特徴とする温湿度調整装置。 - 予め設定する圧縮機の設定回転数が、加熱手段と冷却手段とを通過する気体を、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率の調整のみで所定温度に制御できる最低回転数である請求項１記載の温湿度調整装置。
- 圧縮機制御部による圧縮機の回転数は、段階的に変更される請求項１又は請求項２記載の温湿度調整装置。
- 水分供給手段から水分が供給されていることは、湿度制御部から前記水分供給手段に発信されている制御出力値から判断される請求項１〜３のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
- 第１膨張手段に自動膨張弁が用いられ、冷却手段に供給される第１熱媒体の温度と、第１熱媒体の過熱度とが所定範囲となるように、前記自動膨張弁の開度を制御する膨張弁制御部が設けられている請求項１〜４のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
- 水分供給手段が、加熱手段の温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に設けられた、水を噴霧する水分供給ノズルであって、前記水分供給ノズルに供給する水量を調整する水供給調整部が設けられている請求項１〜５のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
- 水分供給ノズルが、加熱手段と冷却手段との間に設けられている請求項６記載の温湿度調整装置。
- 水分供給手段が、水を加熱ヒータによって加熱して蒸気を発生する蒸気発生装置であって、前記加熱ヒータの加熱量を調整する加熱調整部が設けられている請求項１〜５のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
- 加熱流路と冷却流路との一方の流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が５〜１５％の範囲内となり、且つ他方の流路に分配される高温の第１熱媒体の分配率が９５〜８５％の範囲内となるように、圧縮機の回転数が調整される請求項１〜８のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
- 加熱手段の第１熱媒体の出口側と圧縮機との間に、前記加熱手段で熱を放出して冷却された第１熱媒体を断熱膨張する第２膨張手段と、前記第２膨張手段を通過した第１熱媒体が外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段とを具備するヒートポンプ手段が設けられ、前記ヒートポンプ手段を通過した第１熱媒体が前記圧縮機に再供給される請求項１〜９のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
- 圧縮機制御部には、圧縮機の運転状態を監視し、前記圧縮機の運転状態が保全上危険と判断したとき、前記圧縮機の運転を停止する信号を発生する圧縮機保護判定部が設けられている請求項１〜１０のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
- 圧縮機で圧縮して加熱した高温の第１熱媒体の一部を加熱手段に供給する加熱流路と、前記高温の第１熱媒体の残余部を凝縮手段で冷却してから第１膨張手段で断熱的に膨張して冷却手段に供給する冷却流路とを設け、前記加熱流路及び冷却流路に分配する高温の第１熱媒体の分配比率を変更して、前記加熱手段及び冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体の温度を所定温度に調整すると共に、
前記温湿度調整対象の気体に水分供給手段によって所定量の水分を加えて、所定湿度に調整し、
前記加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体が所定温度に制御され、且つ前記水分供給手段から水分が供給されていると共に、前記圧縮機の回転数が予め設定された設定回転数よりも高いとき、前記温湿度調整対象の気体を所定温度及び湿度に維持しつつ、前記圧縮機の回転数を低下するように制御し、
加熱流路と冷却流路に分配される第１熱媒体の分配率と、予め設定した熱媒体分配率とを比較し、
比較の結果、制御偏差が生じていると判定された場合には、加熱器及び冷却器への第１熱媒体の循環量を変更すべく圧縮機の回転数を変更するように制御し、
圧縮機の回転数の変更後の第１熱媒体の分配率が前記分配率判定部にフィードバックされることを特徴とする温湿度調整方法。 - 予め設定する圧縮機の設定回転数としては、加熱手段と冷却手段とを通過する気体を、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率の調整のみで所定温度に制御できる最低回転数である請求項１２記載の温湿度調整方法。
- 圧縮機制御部による圧縮機の回転数を、段階的に変更する請求項１２又は請求項１３記載の温湿度調整方法。
- 第１膨張手段として、自動膨張弁を用い、冷却手段に供給する第１熱媒体の温度と、第１熱媒体の過熱度とを所定範囲とするように、前記自動膨張弁の開度を調整する請求項１２〜１４のいずれか一項記載の温湿度調整方法。
- 加熱手段の第１熱媒体の出口側と圧縮機との間に、前記加熱手段で熱を放出して冷却された第１熱媒体を断熱膨張する第２膨張手段と、前記第２膨張手段を通過した第１熱媒体が外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段とを具備するヒートポンプ手段を設け、前記ヒートポンプ手段を通過した第１熱媒体を前記圧縮機に再供給する請求項１２〜１５のいずれか一項記載の温湿度調整方法。
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| JP2009289710A JP5568728B2 (ja) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | 温湿度調整装置及び温湿度調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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