JP6047725B2 - 温湿度調整装置 - Google Patents
温湿度調整装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6047725B2 JP6047725B2 JP2011271091A JP2011271091A JP6047725B2 JP 6047725 B2 JP6047725 B2 JP 6047725B2 JP 2011271091 A JP2011271091 A JP 2011271091A JP 2011271091 A JP2011271091 A JP 2011271091A JP 6047725 B2 JP6047725 B2 JP 6047725B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- humidity
- refrigerant
- compressor
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
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。
かかる精度の高い精密加工等が要求される工程では、通常、クリーンルームの温度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、精度の高い精密加工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。
図3に示す温湿度調整装置では、圧縮機100によって圧縮された冷媒が2つの二方弁101、102によって加熱流路と冷却流路に分配される。ここで加熱流路と冷却流路に分配するのは三方弁であってもよい。
加熱流路側には、対象空気の温度を上昇させるための加熱器103(冷媒の凝縮器)が設けられている。
冷却器108では、温度調整対象の空気から吸熱することで調整対象空気を冷却する。冷却された調整対象空気は、継いで加熱器103に導入され、所定温度に加熱される。
また、冷却流路側で温度調整対象の空気を冷却除湿し、昇温した冷媒は、加熱流路側の冷媒と合流して圧縮機100に戻される。
このように、調整対象の空気をまず冷却器によって冷却、除湿し、その後加熱することにより、所望の温度・露点に調整された空気を得ることができる。
この構成では、水槽内に電気ヒータを配置し、水槽内の水を電気ヒータで加熱し蒸発させることで、蒸発した水蒸気を調整対象空気に与えている。
加熱流路へ分配される冷媒の分配率が高くなった場合(例えば、加熱流路側への冷媒の分配率が95%以上となった場合)においては、調整対象空気に対して加熱量不足の状態となる傾向にあるため、圧縮機100の回転数を上げて冷媒の循環量を増加させる。
そして、加熱流路へ分配される冷媒の分配率が所定量よりも低くなった場合(例えば、加熱流路側への冷媒の分配率が85%未満の場合)においては、圧縮機100の回転数を下げて冷媒の循環量を減少させる。
一方、水蒸気発生手段を設けた場合には、水を加熱させる加熱ヒータの消費電力は装置全体の消費電力の中でも非常に大きい割合を占めている。したがって、加熱ヒータの出力を制限すれば消費電力の削減に大いに寄与できる。
しかし、消費電力削減のために、単に加熱ヒータの出力の制限を行おうとして、加熱ヒータの出力を下げすぎてしまい、その状態が継続すると蒸発槽に貯留された水の温度が下がり、再度加湿量を増やすために水温を上げるのに時間がかかってしまい、湿度調整の応答性が悪く、精密な温湿度調整が難しいという課題がある。
図1に示す温湿度調整装置30は、調整対象となる精密な温湿度管理がなされる空間ユニット内の空気の温度及び湿度を調整するように設置される。
温湿度調整装置30には、調整対象空気を流通させる流通路31を有しており、流通路31内には、調整対象空気を温度調整する冷却器16、加熱器14、水蒸気が供給される供給口44、流通路31内で空気を流すためのファン33とが設けられている。
調整対象空気は、冷却器16及び加熱器14を通過することによって所定の温度に調整され、また水蒸気発生手段40によって発生した水蒸気が供給口44から供給されることにより、所定の湿度に調整される。
冷却器16では、冷媒は調整対象空気と熱交換して加熱され、その後アキュームレータ27を介して圧縮機18に戻る。
加熱回路22に分配された冷媒は、まず加熱器14に導入され、調整対象空気と熱交換して冷却される。加熱器14を出た冷媒は、受液器37、膨張弁34及び逆止弁35を通過する。そして、加熱回路22は、逆止弁35の下流側で、冷却回路24の冷却器16の上流側において冷却回路24と合流している。このため、加熱器14によって調整対象空気と熱交換して冷却された冷媒は、冷却回路24内を流通する冷媒と合流して冷却器16に供給される。
そこで、空気を再熱する手段として水を直設噴霧して加湿するのではなく、本実施形態のように水蒸気発生手段40を設けて直接水蒸気を供給して加湿する手段を用いることが好ましい。
加熱回路22および冷却回路24を流通する冷媒としては、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、炭酸ガスがあげられる。
水蒸気発生手段40は、蒸発用の水が貯留された水槽41と、水を加熱する加熱ヒータ42と、加熱ヒータ42によって加熱されて蒸発した水蒸気を供給する供給口44とを有している。加熱ヒータ42はヒータ制御部52によって制御される。ヒータ制御部52としては、ソリッドステートリレー(SSR)等を用いることができる。
しかし、本発明としては、温度調整前の調整対象空気に水蒸気を供給するようにしてもよい。
温度センサ38が検出した温度データ、及び湿度センサ39が検出した湿度データは、制御部50に送信される。
制御部50は、CPU及びメモリを備えており、予めメモリに記憶されているプログラムに基づいてCPUが所定動作を実行し、温湿度調整を制御する。
制御部50は、温度センサ38から入力された温度データ、及び湿度センサ39から入力された湿度データに基づいて、分配器20及び圧縮機18を制御して、加熱回路22側に流れる冷媒の量と、冷却回路24側に流れる冷媒の量を調整する。
制御部50による湿度調整の詳細については後述する。
すなわち、ヒータ制御部52は、加熱ヒータ42への供給電力を時分割比例等の方式で調整し、加熱ヒータ42への出力によって水槽41の水温を調整して発生させる蒸気量を制御できる。
すなわち、冷却器16における冷却制御により露点を調整した後、水蒸気発生手段40によって、水蒸気が供給されて所定の湿度へ到達するように制御される。
図2では、湿度調整の際の圧縮機の回転数制御についてのフローチャートを示している。
まず、ステップS1において、制御部50は湿度精度について判断している。湿度精度の判断とは、ユーザが欲している所定の湿度(予め制御部50に設定して記憶されている)に対して、ユーザへ供給する調整対象空気の現在の実測湿度がどの程度到達しているかを判断するということである。現在の実測湿度は、制御部50に入力される湿度センサ39の湿度データに基づいて判断される。
ステップS2において、制御部50が加熱ヒータ42の出力値が、最大出力値の7%未満であると判断した場合、ステップS3へ移行する。ステップS3では、制御部50は圧縮機18の回転数を上昇させるように制御する。回転数を上昇させてその回転数を維持する時間は予め設定しておき、制御部50は、設定された時間が経過した後(ステップS5)、再度ステップS1に戻る。本実施形態では、回転数を維持する設定時間として3分間を想定している。
そこで、消費電力を削減しつつユーザが要求する湿度精度を維持するためには、圧縮機18の回転数を増加させて、調整対象空気に対する除湿量を多くすることで、水槽41の水温の低下を抑制できる程度の加熱ヒータ42の出力を保つことができるため、湿度精度に対する応答性を維持することができる。
そこで、消費電力を削減しつつ、ユーザが要求する湿度精度を維持するためには、圧縮機18の回転数を減少させて、調整対象空気に対する除湿量を少なくすることで、水蒸気の供給量を減らし、加熱ヒータ42の出力を下げて消費電力を削減することができる。
かかる場合には、制御部50は、圧縮機18の回転数の変動に基づく温度ブレに対して分配器20、冷却回路24中の膨張弁25及び加熱回路22中の膨張弁34を適宜制御し、回転数の変動に基づく温度ブレを吸収できるようにする。
なお、加熱ヒータ42としては、電気を用いて水槽41内の水を加熱できる構成であれば、どのような構成であってもよい。例えば、電極式のような構成であってもよい。
しかし、温湿度調整装置としては、加熱ヒータによって水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生手段を備えたものであれば、他の回路構成はどのようなものであってもよく、例えば、加熱回路22において調整対象空気を加熱して凝縮した冷媒を、膨張弁等によって断熱膨張させた後に、冷却器24とは別に加熱回路22に設けた蒸発器に導入して吸熱させてから冷却器16の下流で冷却回路24の冷媒と合流させ、圧縮機18に戻すような構成であってもよい(いわゆるヒートポンプバランス回路)。
さらに、他の回路構成としては、例えば、冷凍サイクル中の加熱器(本実施形態における加熱回路22の加熱器14)ではなく、電気ヒータによって調整対象空気を加熱する構成(ヒータPID制御方式)であってもよい。
調整対象空気の設定温度は23℃、設定湿度は60%。空気風量は20m3/minであるとする。
まず従来の温湿度制御方式であるが、水蒸気発生手段の加湿用の加熱ヒータ42の出力値では圧縮機18の回転数は制御しておらず、湿度は、湿度センサ39からの実測湿度データによるヒータ制御部52の加湿用の加熱ヒータ42の出力制御と、制御部50における冷却器16の除湿のみである。なお、調整対象空気の再熱は電気ヒータによるPID制御によるものとする。
この場合、圧縮機18は一定速度で回転し、調整対象空気が仕様上最も低い露点(例として10℃)となるように予め調整される。この条件での圧縮機の消費電力は、およそ2.4kWである。同様に調整対象空気の再熱用電気ヒータによる消費電力は、5.3kWである。水蒸気発生手段における加熱ヒータの消費電力は、3kWである。調整対象空気の送風用のファンの消費電力は、0.4kWである。
したがって、従来の温湿度制御によれば、常用運転時の電力は11.1kWとなる。
したがって、本発明の温湿度制御によれば、常用運転時の電力は2.4kWとなり、従来の温湿度制御と比較すると最大で80%もの消費電力の削減が可能となる。
16 冷却器
18 圧縮機
20 分配器
20a 二方弁
20b 二方弁
22 加熱回路
24 冷却回路
25 膨張弁
26 凝縮器
27 アキュームレータ
30 温湿度調整装置
31 流通路
32 逆止弁
33 ファン
34 膨張弁
35 逆止弁
36 オイルセパレータ
37 受液器
38 温度センサ
39 湿度センサ
40 水蒸気発生手段
41 水槽
42 加熱ヒータ
44 供給口
50 制御部
52 ヒータ制御部
Claims (5)
- 調整対象空気の温度・湿度を調整する温湿度調整装置において、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮機で圧縮されて送り出される冷媒が、調整対象空気を冷却する冷却器に導入されるように冷凍サイクルを構成する冷却回路と、
調整対象空気を加熱する加熱器と、
調整対象空気に水分を付与するために、加熱ヒータによって水を加熱して蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、
前記水蒸気発生手段の加熱ヒータの出力値に基づいて、前記圧縮機の回転数制御を実行する制御部とを具備し、
前記制御部は、
予め設定された所定湿度に対して現在の実測湿度の到達度である湿度制御精度が所定精度以上の場合には、圧縮機の回転数を増加させ、増加させた回転数を予め設定された設定時間維持するように制御し、
前記湿度制御精度が所定精度未満の場合には、前記加熱ヒータの出力値が、加熱ヒータの最大出力値に対して、予め設定された所定の範囲内にあるか否かを判断するステップに移行し、
所定の範囲よりも低い値である場合には、圧縮機の回転数を増加させ、増加させた回転数を予め設定された設定時間維持するように制御し、
所定の範囲よりも高い値である場合には、圧縮機の回転数を減少させ、減少させた回転数を予め設定された設定時間維持するように制御し、
所定の範囲内である場合には、圧縮機の回転数をそのまま維持するように制御し、
前記増加若しくは減少させた回転数の維持の終了後、又は前記回転数をそのまま維持した後、前記湿度制御精度が所定精度以上か否かを判断するステップに戻り、
前記加熱ヒータの出力値として予め設定された所定の範囲における下限値は、加熱ヒータが配置される水槽の水温を一定に保つための、加熱ヒータの下限出力値であることを特徴とする温湿度調整装置。 - 前記制御部は、
前記加熱ヒータの出力値が、加熱ヒータの最大出力値に対して、少なくとも7%以上となるように、前記圧縮機の回転数を制御することを特徴とする請求項1記載の温湿度調整装置。 - 前記加熱器は、前記圧縮機で圧縮されて送り出される冷媒のうち分配器によって前記冷却回路との間で分配した分配分を導入して冷媒から調整対象空気に放熱し、
前記加熱器によって放熱して凝縮した冷媒を、前記冷却回路の冷却器の上流側で冷却回路の冷媒と合流させるように冷凍サイクルが構成された加熱回路が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の温湿度調整装置。 - 前記加熱器は、前記圧縮機で圧縮されて送り出される冷媒のうち分配器によって前記冷却回路との間で分配した分配分を導入して冷媒から調整対象空気に放熱し、
前記加熱器によって放熱して凝縮した冷媒を、蒸発器によって温度上昇させた後に前記圧縮機の上流側で冷却回路の冷媒と合流させるように冷凍サイクルが構成された加熱回路が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の温湿度調整装置。 - 前記加熱器は、電気ヒータであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の温湿度調整装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011271091A JP6047725B2 (ja) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 温湿度調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011271091A JP6047725B2 (ja) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 温湿度調整装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013122349A JP2013122349A (ja) | 2013-06-20 |
JP6047725B2 true JP6047725B2 (ja) | 2016-12-21 |
Family
ID=48774399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011271091A Active JP6047725B2 (ja) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 温湿度調整装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6047725B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102609998B1 (ko) * | 2021-05-10 | 2023-12-04 | 이진환 | 가습기 겸용 유니트 쿨러 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0596701U (ja) * | 1991-04-11 | 1993-12-27 | 株式会社東洋製作所 | 蒸気発生装置 |
JP3650758B2 (ja) * | 2002-04-12 | 2005-05-25 | 株式会社朝日工業社 | 精密温湿度制御装置 |
JP2010156513A (ja) * | 2008-12-27 | 2010-07-15 | Daikin Ind Ltd | 空気調和装置 |
JP2011021830A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Orion Machinery Co Ltd | 温湿度調整装置 |
-
2011
- 2011-12-12 JP JP2011271091A patent/JP6047725B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013122349A (ja) | 2013-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5375945B2 (ja) | 温度および湿度の調整を行う空調システム | |
JP6873721B2 (ja) | 空気処理装置、空気処理装置の制御装置、空気処理システム及び空気処理装置の制御方法 | |
JP5737173B2 (ja) | 温度および湿度の調整を行う空調システム | |
JP2018124035A5 (ja) | ||
JP5205601B2 (ja) | 温湿度調整装置 | |
KR20100063680A (ko) | 흡수 냉각기에서 온도를 제어하기 위한 방법 및 시스템 | |
JP2017036911A (ja) | 外調機の制御装置 | |
JP6047725B2 (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP2010139162A (ja) | 空調システム | |
JP2010007961A (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP2013024453A (ja) | 空気調和装置 | |
JP5099843B2 (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP4960292B2 (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP4865758B2 (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP5673524B2 (ja) | 温度および湿度の調整を行う空調システム | |
JP5568728B2 (ja) | 温湿度調整装置及び温湿度調整方法 | |
JP6024726B2 (ja) | 外調機の制御装置 | |
JP2007327727A (ja) | ヒートポンプ給湯機 | |
CN110057038A (zh) | 一种空调除湿控制方法及空调器 | |
JP2011021830A (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP6047726B2 (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP6400978B2 (ja) | 熱媒体循環システム | |
JP2009300049A (ja) | 温湿度調整装置 | |
JP2009122357A (ja) | 板状部材の温度調整装置 | |
JP2009097750A (ja) | 精密温度調整装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150806 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150908 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151102 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160518 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161011 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161017 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6047725 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |