JP6208113B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダクトを通過する空気の湿度調整を行う空調装置に関する。

従来、この種の空調装置として、ダクト内のエアワッシャに供給する水量を変更して加湿量を調整するものが知られている。そのエアワッシャは、例えば水平に延びた幹管から垂下する複数の枝管に複数の噴霧部を備え、空気を所望の湿度にするべく、幹管に供給する水量を変更して全ての噴霧部からの噴霧量を変更する構成になっている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３２７２３９１号（段落［００４１］、図１の符号５、１３）

しかしながら、上述した従来の空調装置では、エアワッシャだけで高い精度の湿度調整を行うことができなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より高い精度の湿度調整を行うことが可能な空調装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、略水平方向又は水平方向に対して傾斜した方向に空気を案内するダクトの内側に複数の噴霧部を上下に分散配置し、それら複数の噴霧部のうち霧を噴出している作動状態の噴霧部の数を変更して前記ダクトを通過する空気の湿度調整を行う空調装置であって、前記作動状態の噴霧部の数を増やすときには、下側の前記噴霧部から順番に非作動状態から前記作動状態に切り替える一方、前記作動状態の前記噴霧部の数を減らすときには、上側の前記噴霧部から順番に前記作動状態から前記非作動状態に切り替える空調装置である。

請求項２の発明は、前記噴霧部を通過した空気の湿度を検出する湿度検出手段と、前記湿度検出手段により検出された湿度が、予め設定された基準湿度に近づくように前記作動状態にする前記噴霧部の数を変更する湿度制御部とを備えた請求項１に記載の空調装置である。

請求項３の発明は、前記ダクトの下部に配置された横管と、前記横管から上方に延びた縦管と、前記縦管の長手方向の複数位置に設けられて常時開通した前記複数の噴霧部と、前記横管を通して前記縦管に水を供給する水供給源と、前記水供給源から前記横管に供給される水の流量を変更するための水量調整手段とを備え、その流量の相違により前記縦管で前記作動状態になる前記噴霧部の数が変わる請求項１又は２に記載の空調装置である。

請求項４の発明は、前記横管は、前記ダクトの幅方向に延び、その横管の長手方向の複数位置から複数の前記縦管が起立している請求項３に記載の空調装置である。

請求項５の発明は、前記ダクトの下部には、前記噴霧部から噴出された過剰な霧を回収する上面開放の回収タンクが設けられ、前記横管が前記回収タンク内に配置されている請求項３又は４に記載の空調装置である。

請求項６の発明は、前記水供給源及び前記水量調整手段としてのインバータポンプを備えた請求項３乃至５の何れか１の請求項に記載の空調装置である。

請求項７の発明は、前記ダクトには、外気を取り込む導入口と、前記複数の噴霧部を有する加湿エリアより上流側で空気を加熱する第１加熱装置を有する第１加熱エリアと、前記加湿エリアより下流側で空気を冷却する冷却装置を有する冷却エリアと、前記冷却エリアより下流側で空気を加熱する第２加熱装置を有する第２加熱エリアとが備えられている請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載の空調装置である。

請求項１の空調装置では、ダクト内で上下に分散配置された複数の噴霧部のうち霧を噴出している作動状態の噴霧部の数を変更するので、ダクトの空気通過断面において、霧が発生している部分と発生していない部分との比率が変わる。ここで、霧は、その発生源である噴霧部から下方には移動し易いが上方には移動し難い。これに対し、本発明では、作動状態の噴霧部の数を増やすときには、下側の噴霧部から順番に非作動状態から作動状態に切り替わる一方、作動状態の噴霧部の数を減らすときには、上側の噴霧部から順番に作動状態から非作動状態に切り替わるので、ダクトの空気通過断面において、霧が発生している部分と発生していない部分と明確かつ安定して切り替わる。これにより、従来のように常に全ての噴霧部を使用して噴霧量だけを変更していたものに比べて、本発明によれば、精度が高い湿度調整を行うことができる。

ここで、作動状態の噴霧部の数は、空気の湿度が基準湿度に近づくように、作業者の操作により変更してもよいし、請求項２の発明のように、湿度制御部が自動的に噴霧部の数を変更する構成にしてもよい。

また、作動状態の噴霧部の数の変更は、複数の噴霧部に対応した複数の電磁弁を設けて、それら電磁弁の切り替えによって行ってもよいし、請求項３の発明のように、ダクトの下部に備えた横管から上方に縦管を延ばし、縦管の長手方向の複数位置に常時開通した複数の噴霧部を設け、横管に供給する水の流量の変更により縦管で作動状態になる噴霧部の数を変更してもよい。その縦管は、１つであってもよいし、複数であってもよく、複数の縦管をダクトの空気通過方向に並べてもよいし、請求項４の発明のように、横管をダクトの幅方向に延ばし、その横管の長手方向の複数位置から複数の縦管を起立させてもよい。請求項４の発明のようにすれば、ダクトの空気通過断面において、霧が発生している部分と発生していない部分との比率がより明確に変わり、より精度が高い湿度調整を行うことができる。

また、横管に供給する水の流量の変更は、横管と水の供給源との間に備えた流量制御弁で行ってもよいし、請求項６の発明のように、供給源として備えたインバータポンプの回転数の変更によって行ってもよい。なお、請求項５の発明のように、ダクトの下部で過剰な霧を回収する回収タンク内に横管を配置すれば、回収タンク内のスペースの有効利用が図られる。

請求項７の空調装置では、外気が高温多湿の夏期では、冷却装置及び第２加熱装置を使用して外気を冷却して凝結後に加熱することで外気を所定の温度及び湿度に調整することができ、外気が低温乾燥状態の冬期では、冷却装置及び第２加熱装置を使用せずに、第１加熱装置及び噴霧部のみを使用して、外気を所定の温度及び湿度に調整することができる。

本発明の一実施形態に係る空調装置の斜視図 空調装置が有するエアワッシャの一部を拡大した斜視図

以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の空調装置１０は、図１に示すように、水平方向に延びたダクト１１の一端部にブロアー１２を接続して備え、ダクト１１の他端側の導入口１１Ｋから取り込んだ空気を所定の温度及び湿度に調整して図示しない塗装ブースに送給する。以下、ダクト１１の導入口１１Ｋ側を前側といい、ブロアー１２側を後側ということとして、各部位について説明する。

ダクト１１の導入口１１Ｋには、異物の吸い込みを防ぐための防護メッシュ１１Ｍが張られている。また、ダクト１１の長手方向の中間部には、下部に回収タンク２０が設けられている。回収タンク２０は、上面が開放した偏平箱形をなし、その幅はダクト１１内の幅と略同一になっている。また、回収タンク２０の上面には、作業者が乗ることが可能なメッシュ２１が張られている。さらには、回収タンク２０の前端部及び後端部から上方にそれぞれエリミネータ２２，２２が起立している。エリミネータ２２は、複数の金属板を隙間を空けて重ねてラビリンス構造としたものであり、エリミネータ２２を通過する空気中の水滴を捕らえて回収タンク２０へと集める。

ダクト１１のうち１対のエリミネータ２２，２２の間は、エアワッシャ４０を収容した加湿エリア１４になっている。エアワッシャ４０の構成については後に詳説する。

ダクト１１のうち加湿エリア１４より前側は、第１加熱装置３１を収容した第１加熱エリア１３になっている。一方、ダクト１１のうち加湿エリア１４より後側は区画２３によって前後に仕切られ、その区画２３より前側は冷却装置３３を収容した冷却エリア１５をなし、区画２３より後側は第２加熱装置３２を収容した第２加熱エリア１６になっている。なお、ダクト１１のうち第２加熱エリア１６より後方は、開口断面が徐々に絞られたレデューサ１７になってブロアー１２に繋がっている。

第１及び第２の加熱装置３１，３２は、スチームパイプＰ１を屈曲させてなり、冷却装置３３は、冷水パイプＰ２を屈曲させてなる。そして、流量制御弁Ｖ１，Ｖ２によって第１及び第２の加熱装置３１，３２へのスチーム供給量が制御され、流量制御弁Ｖ３によって冷却装置３３への冷水の供給量が制御される。

エアワッシャ４０は、ダクト１１の幅方向に延びた幹管４２（本発明の「横管」に相当する）と、幹管４２の長手方向の複数位置から上方に延びた複数の枝管４４（本発明の「縦管」に相当する）とを備えている。幹管４２は、回収タンク２０の内部全体に亘って延びかつ、回収タンク２０の一側壁を貫通して一部が回収タンク２０外に突出している。また、回収タンク２０外に突出した側の端部にポンプ４１の吐出口に接続され、そのポンプ４１の吸引口に接続された吸引パイプ４３が回収タンク２０の一側壁を貫通して回収タンク２０内に突入している。そして、回収タンク２０内の水がポンプ４１に吸引されて幹管４２へと送給される。なお、回収タンク２０には、図示しない水位計が取り付けられ、水位が基準水位より下回ると回収タンク２０に水が補充されるようになっていて、これにより、吸引パイプ４３の吸引口が常に回収タンク２０内の水に水没した状態が維持されている。

複数の枝管４４は、幹管４２の長手方向の均等に分散配置されると共に、幹管４２から垂直に立ち上がり、メッシュ２１を貫通してダクト１１内の天井面の近傍まで延びている。また、図２に示すように、各枝管４４の外周面のうち隣の枝管４４と対向した部分には、複数の噴霧部４５が上下に等間隔に並べて設けられている。さらに、隣あった枝管４４，４４のうち互いの対向部分に配置された噴霧部４５，４５同士は、上下方向にずらされていて、噴霧部４５群が、所謂、千鳥配置になっている。また、各幹管４２から各枝管４４の先端までは常時連通し、かつ、全ての噴霧部４５は、常時開通している。これにより、ポンプ４１から幹管４２に水が送給されると枝管４４内を水が上昇して、下側の噴霧部４５から順番に水圧を受けて霧を噴出する。そして、ポンプ４１から幹管４２への送給される水の流量と噴霧部４５群から霧として噴出される水の流量とがバランスされたところで各枝管４４内の水位が安定し、各枝管４４において所定高さより下方の噴霧部４５は霧を噴出している作動状態になる一方、所定高さより上方の噴霧部４５は霧を噴出していない非作動状態になる。即ち、ポンプ４１から幹管４２への水の流量に応じて作動状態となる噴霧部４５の数を変更することができるようになっている。即ち、幹管４２に送給する水の流量を増やすことで作動状態の噴霧部４５の数を増やすことができ、その場合は、下側の噴霧部４５から順番に非作動状態から作動状態に切り替わる一方、幹管４２に送給する水の流量を減らすことで作動状態の噴霧部４５の数を減らすことができ、その場合は、上側の噴霧部４５から順番に作動状態から非作動状態に切り替わる。

ポンプ４１は、インバータポンプであって回転数を変えて吐出する水の流量を任意の大きさに変更することができる。また、ポンプ４１は、前記した各流量制御弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と共に、コントローラ５０（本発明の「湿度制御部」に相当する）によって制御される。そのために、コントローラ５０には、ブロアー１２の排出口側（つまり、塗装ブースの入口側）に配置された温度センサ３４及び湿度センサ３５（本発明の「湿度検出手段」に相当する）の検出結果と、冷却エリア１５内の温度センサ３６の検出結果と、図示しないセンサにて検出された外気温及び外気湿度が取り込まれている。また、コントローラ５０には、夏期仕様の夏期基準温度及び夏期基準湿度と、冬期仕様の冬期基準温度及び冬期基準湿度とが設定されている。そして、外気温が、例えば、予め設定された所定の判別温度以上になるとコントローラ５０は夏期仕様になり、判別温度未満になると冬期仕様になる。

夏期仕様では、コントローラ５０は、流量制御弁Ｖ１を閉めかつポンプ４１を止めて第１加熱装置３１及びエアワッシャ４０を停止する一方、流量制御弁Ｖ２，Ｖ３を開いて冷却装置３３及び第２加熱装置３２を作動させる。ここで、コントローラ５０には、夏期基準温度で夏期基準湿度の空気を飽和湿度にするための設定飽和温度が予め設定されている。そして、冷却装置３３によって加湿エリア１４内の空気を前述の設定飽和温度まで下げ、その後、その空気を夏期基準温度になるまで第２加熱装置３２にて加熱する。これにより、空調装置１０から塗装ブースに送られる空気が、夏期基準温度及び夏期基準湿度になる。なお、コントローラ５０が夏期仕様であっても、外気湿度が不足しているために、加湿エリア１４内で前述の設定飽和温度まで冷却しても飽和湿度にならない場合には、エアワッシャ４０を作動させて加湿を行う。

冬期仕様では、コントローラ５０は、流量制御弁Ｖ１を開きかつポンプ４１を駆動して第１加熱装置３１及びエアワッシャ４０を作動させる一方、流量制御弁Ｖ２，Ｖ３を閉じて冷却装置３３及び第２加熱装置３２を停止させる。その際、コントローラ５０は、温度センサ３４の検出結果が冬期基準温度となるように第１加熱装置３１の出力（即ち、流量制御弁Ｖ１の開度）を制御し、空気の温度が冬期基準温度の許容誤差範囲内で安定したところで、湿度センサ３５の検出結果が冬期基準湿度となるようにポンプ４１の回転数を制御する。

そして、ポンプ４１の回転数が変わるとポンプ４１が吐出する水の流量が変わり、作動状態の噴霧部４５の数が変わる。すると、ダクト１１の空気通過断面において、霧が発生している部分と発生していない部分との比率が変わる。ここで、霧はその発生源である噴霧部４５から下方には移動し易いが上方には移動し難い。これに対し、本実施形態の空調装置１０では、エアワッシャ４０の出力が上げられて作動状態の噴霧部４５の数が増えるときには、下側の噴霧部４５から順番に非作動状態から作動状態に切り替わる一方、エアワッシャ４０の出力が下げられて作動状態の噴霧部４５の数が減るときには、上側の噴霧部４５から順番に作動状態から非作動状態に切り替わるので、ダクト１１の空気通過断面において、霧が発生している部分と発生していない部分と明確かつ安定して切り替わる。これにより、従来のように常に全ての噴霧部４５を使用して噴霧量だけを変更していたものに比べて、本実施形態の空調装置１０では、エアワッシャ４０のみで精度が高い湿度調整を行うことができる。

ここで、エアワッシャのみでは精度が低い湿度調整しか行うことができなかった従来のものでは、冬期においては、夏期のように空気を飽和湿度にしてから冷却装置３３で冷却し、再度、第２加熱装置３２にて加熱する必要が生じるが、本実施形態の空調装置１０では、冬期は、エアワッシャ４０のみの使用で済み、第２加熱装置３２及び冷却装置３３を使用しないで済むので省エネも図られる。

また、エアワッシャ４０は、作動状態の噴霧部４５の数を変更するために、複数の電磁弁を使用せずに、幹管４２から上方に延ばした複数の枝管４４に常時開通した複数の噴霧部４５を設けて、幹管４２に供給する水量を変更するだけという簡素な構造を採用したので製造コストも抑えられる。しかも、ダクト１１の下部で過剰な霧を回収する回収タンク２０内に幹管４２が配置されているので、回収タンク２０内のスペースの有効利用も図られる。
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態の空調装置１０では、ダクト１１が水平に延びていたが、水平方向に対して斜めに延びたダクトの内部にエアワッシャ４０を備えてもよい。

（２）前記実施形態の空調装置１０では、幹管４２に供給する水量を変更して作動状態になる噴霧部４５の数を変更していたが、複数の噴霧部４５に対応した複数の電磁弁を設けて、それら電磁弁の切り替えによって作動状態の噴霧部４５の数を変更してもよい。

１０ 空調装置
１１ ダクト
１１Ｋ 導入口
１３ 第１加熱エリア
１４ 加湿エリア
１５ 冷却エリア
１６ 第２加熱エリア
２０ 回収タンク
３１ 第１加熱装置
３２ 第２加熱装置
３３ 冷却装置
３５ 湿度センサ（湿度検出手段）
４１ ポンプ
４２ 幹管（横管）
４４ 枝管（縦管）
４５ 噴霧部
５０ コントローラ（湿度制御部）

Claims (7)

1. 略水平方向又は水平方向に対して傾斜した方向に空気を案内するダクトの内側に複数の噴霧部を上下に分散配置し、それら複数の噴霧部のうち霧を噴出している作動状態の噴霧部の数を変更して前記ダクトを通過する空気の湿度調整を行う空調装置であって、
   前記作動状態の噴霧部の数を増やすときには、下側の前記噴霧部から順番に非作動状態から前記作動状態に切り替える一方、前記作動状態の前記噴霧部の数を減らすときには、上側の前記噴霧部から順番に前記作動状態から前記非作動状態に切り替える空調装置。
2. 前記噴霧部を通過した空気の湿度を検出する湿度検出手段と、
   前記湿度検出手段により検出された湿度が、予め設定された基準湿度に近づくように前記作動状態にする前記噴霧部の数を変更する湿度制御部とを備えた請求項１に記載の空調装置。
3. 前記ダクトの下部に配置された横管と、
   前記横管から上方に延びた縦管と、
   前記縦管の長手方向の複数位置に設けられて常時開通した前記複数の噴霧部と、
   前記横管を通して前記縦管に水を供給する水供給源と、
   前記水供給源から前記横管に供給される水の流量を変更するための水量調整手段とを備え、その流量の相違により前記縦管で前記作動状態になる前記噴霧部の数が変わる請求項１又は２に記載の空調装置。
4. 前記横管は、前記ダクトの幅方向に延び、その横管の長手方向の複数位置から複数の前記縦管が起立している請求項３に記載の空調装置。
5. 前記ダクトの下部には、前記噴霧部から噴出された過剰な霧を回収する上面開放の回収タンクが設けられ、前記横管が前記回収タンク内に配置されている請求項３又は４に記載の空調装置。
6. 前記水供給源及び前記水量調整手段としてのインバータポンプを備えた請求項３乃至５の何れか１の請求項に記載の空調装置。
7. 前記ダクトには、
   外気を取り込む導入口と、
   前記複数の噴霧部を有する加湿エリアより上流側で空気を加熱する第１加熱装置を有する第１加熱エリアと、
   前記加湿エリアより下流側で空気を冷却する冷却装置を有する冷却エリアと、
   前記冷却エリアより下流側で空気を加熱する第２加熱装置を有する第２加熱エリアとが備えられている請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載の空調装置。

Images