JPH11351732A

JPH11351732A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH11351732A
Application number: JP10166893A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Umehara; 勉梅原; Katsuhiro Nishioka; 克浩西岡; Haruo Onishi; 晴夫大西; Keiji Arii; 啓二有井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】加湿量を簡易かつ正確に調節でき、低温かつ
高湿度の条件下でも湿度を高精度に制御する。【解決手段】圧縮機(20)、凝縮器(21)、膨張弁(23)及
び蒸発器(24)が順に接続されて成り、ＯＮ／ＯＦＦ制御
が行われる冷媒回路(3)を備える。タンク(6)、ポンプ
(4)及び透湿膜加湿器(5)が順に接続されて成る水循環回
路(2)を備える。ポンプ(4)及び送風機(16)を圧縮機(20)
のＯＮ／ＯＦＦ状態に連動して発停制御する連動コント
ローラ(26)を設ける。温度センサ(8)からの検出値に基
づいてタンク(6)内の水温が所定の目標水温になるよう
に加熱ヒータ(7)の加熱量を調節する温度コントローラ
(9)を設ける。蒸発器(24)における除湿量と透湿膜加湿
器(5)の加湿量とが等しくなるように目標水温を設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に係り、
特に、加湿手段を備えた冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば食品の貯蔵などを目的
として、庫内空気を低温かつ高湿度に維持する冷凍装置
が知られている。冷凍装置の蒸発器は庫内空気の露点以
下であるため、蒸発器の表面において結露が発生する。
そのため、庫内空気は除湿されるので、庫内湿度を一定
にするためには加湿を行わなければならない。

【０００３】しかし、低温の条件下では、飽和空気の水
蒸気分圧が低いため、わずかな加湿量によって相対湿度
は大きく変化する。また、冷凍機をＯＮ／ＯＦＦ制御す
る場合には、冷凍機の停止による庫内温度の上昇に伴
い、蒸発器上の結露水が蒸発して加湿器以外から加湿が
行われることがある。そのため、湿度を高精度に安定し
て制御することは非常に困難であった。

【０００４】図１１（ａ）は、冷凍機をＯＮ／ＯＦＦ制
御させる冷凍装置における庫内温度及び湿度の経時変化
を示す。図１１（ａ）より明らかなように、冷凍機がＯ
Ｎ状態のときは庫内温度は低下し、ＯＦＦ状態のときは
庫内温度は上昇する。また、冷凍機がＯＮ状態のとき
は、蒸発器に結露が発生するため、庫内空気は除湿さ
れ、湿度は低下する。一方、冷凍機がＯＦＦ状態のとき
は、庫内温度の上昇によって、蒸発器に残った結露水が
蒸発するため、庫内の湿度は上昇する。そのため、冷凍
機のＯＮ／ＯＦＦに従って庫内湿度は上昇及び下降を繰
り返す。

【０００５】ところで、従来の加湿制御の一つとして、
湿度センサによって庫内空気の湿度を検出し、当該検出
値が目標湿度よりも小さいときに加湿器を運転させるも
のがある。図１１（ｂ）は、このような加湿制御を行っ
た場合における庫内温度及び湿度の経時変化を示す。点
Ｐ１は加湿器をＯＮにした時点を表し、点Ｐ２は加湿器
をＯＦＦにした時点を表す。図１１（ｂ）から明らかな
ように、従来の加湿制御は応答性が悪く、加湿器をＯＦ
Ｆにした後にも湿度が上昇し続け、相対湿度が１００％
に達して庫内の貯蔵物に結露を生じることもあった。結
果的に、湿度は大きく変動することとなった。

【０００６】そこで、このような過加湿を防止するた
め、特開平１−２０３６８９号公報に開示された加湿装
置では、冷凍機のＯＮ／ＯＦＦ状態に連動させて加湿器
を運転及び停止させている。このような加湿制御では、
蒸発器で除湿される水分を加湿器で同時に補充すること
になり、除湿と加湿とのタイミングのずれが少ない。ま
た、冷凍機がＯＦＦ状態のときには、加湿器による加湿
は中止し、蒸発器に結露した水分の蒸発のみによって加
湿が行われるので、湿度の過上昇を抑制することができ
る。その結果、図１１（ｃ）に示すように、湿度の変動
が少なくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の加
湿装置は、微細水滴あるいは水蒸気を噴出する噴出口が
設けられたダクトに二流体ノズルを接続し、当該ダクト
を通じて庫内空気に水蒸気を供給するものである。従っ
て、除湿量とは無関係に水蒸気を供給しているので、た
とえ結露水の蒸発による湿度の過上昇は解消できるとし
ても、加湿量を微妙に調節することは困難であった。つ
まり、必要とされる加湿量は冷凍装置の設定条件や目標
湿度等によって異なるが、上記加湿装置は、それらに機
動的に対応して加湿量を調節することができなかった。

【０００８】そこで、種々の条件に対応して加湿量を容
易に調節できる冷凍装置が望まれていた。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、加湿量を簡易かつ正
確に調節でき、低温かつ高湿度の条件下でも湿度を高精
度に制御できる冷凍装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、水の通過を防止し且つ水蒸気のみを通過
させる多孔性部材を備える加湿手段(5) を備え、多孔性
部材内の水の温度を調節することにより、加湿量を除湿
量と等しくなるように制御することとした。

【００１１】具体的には、第１の発明が講じた手段は、
庫内空気を冷却する冷却器(24)と、水の通過を防止し且
つ水蒸気のみを通過させる多孔性部材によって空気通路
と区画された水流路(15)が設けられ、該水流路(15)の水
から該多孔性部材を通じて空気に水蒸気を供給して庫内
を加湿するように構成された加湿手段(5) と、上記加湿
手段(5) の加湿量が上記冷却器(24)における除湿量に等
しくなるように、該加湿手段(5) の水流路(15)の水温を
所定の目標温度に調節する水温調節手段(TC)とを備えて
いることとしたものである。

【００１２】上記発明特定事項により、冷却器(24)によ
って庫内空気が冷却されると共に、空気中の水分が凝縮
し、除湿される。加湿手段(5) の水流路(15)には水が供
給され、多孔性部材を通じて水蒸気が空気通路の空気に
供給され、当該空気が庫内に流れて庫内の加湿が行われ
る。多孔性部材を通じての加湿は、多孔性部材の表面温
度に相当する飽和空気の水蒸気分圧と、空気通路の空気
の水蒸気分圧との圧力差が駆動力となって行われる。水
温の調節は容易であるため、多孔性部材の表面温度を調
節すべく水流路(15)の水温を調節することによって、加
湿量が制御される。水温調節手段(TC)によって、水流路
(15)の水温が種々の条件から定めた所定の目標温度にな
るように調節されるので、除湿量に等しい量の加湿が除
湿と同時に行われることになる。その結果、低温かつ高
湿度の条件下であっても、湿度が安定して高精度に制御
されることになる。

【００１３】第２の発明が講じた手段は、圧縮機(20)、
凝縮器(21)、減圧機構(23)及び蒸発器(24)が順に接続さ
れて成り、該蒸発器(24)によって庫内を冷却する冷媒回
路(3) と、水の通過を防止し且つ水蒸気のみを通過させ
る多孔性部材によって空気通路と区画された水流路(15)
が設けられ、該水流路(15)の水から該多孔性部材を通じ
て空気に水蒸気を供給して庫内を加湿するように構成さ
れた加湿手段(5) と、上記加湿手段(5) の加湿量が上記
冷媒回路(3) の蒸発器(24)における除湿量に等しくなる
ように、該加湿手段(5) の水流路(15)の水温を所定の目
標温度に調節する水温調節手段(TC)とを備えていること
としたものである。

【００１４】上記発明特定事項により、冷媒回路(3) で
は圧縮機(20)から吐出された冷媒は凝縮器(21)で凝縮
し、減圧機構(23)で減圧され、蒸発器(24)で蒸発されて
から圧縮機(20)に戻る循環動作を行う。この際、蒸発器
(24)によって庫内空気が冷却されると共に、空気中の水
分が凝縮し、除湿される。加湿手段(5) の水流路(15)に
は水が供給され、多孔性部材を通じて水蒸気が空気通路
の空気に供給され、当該空気が庫内に流れて庫内の加湿
が行われる。水温の調節は容易であるため、多孔性部材
の表面温度を調節すべく水流路(15)の水温を調節するこ
とによって、加湿量が制御される。水温調節手段(TC)に
よって、水流路(15)の水温が種々の条件から定めた所定
の目標温度になるように調節されるので、除湿量に等し
い量の加湿が除湿と同時に行われることになる。その結
果、低温かつ高湿度の条件下であっても、湿度が安定し
て高精度に制御されることになる。

【００１５】第３の発明が講じた手段は、上記第２の発
明において、冷媒回路(3) の発停制御を行う発停制御手
段(35)と、加湿手段(5) を冷媒回路(3) と連動させて運
転または停止させる連動手段(26)とを備えていることと
したものである。

【００１６】上記発明特定事項により、発停制御手段(3
5)によって冷媒回路(3) の発停制御（ＯＮ／ＯＦＦ制
御）が行われ、空気の温度が調節される。また、連動手
段(26)によって加湿手段(5) と冷媒回路(3) とが連動し
て運転されるので、蒸発器(24)における除湿と加湿手段
(5) による加湿とが常に同時に行われることになる。

【００１７】第４の発明が講じた手段は、上記第１〜第
３の発明において、加湿手段(5) は、水を貯留する貯留
手段(6) と水を循環させる循環駆動手段(4) とを備える
水循環回路(2) に設けられ、水温調節手段(TC)は、該貯
留手段(6) 内の水の温度を検出する水温検出手段(8)
と、該貯留手段(6) に設けられた加熱量調節が自在な加
熱手段(7) と、該水温検出手段(8) の検出温度が所定温
度になるように該加熱手段(7) の加熱量を調節する加熱
制御手段(9) とを備えていることとしたものである。

【００１８】上記発明特定事項により、水温検出手段
(8) の検出温度に基づいて、加熱制御手段(9) により加
熱手段(7) の加熱量が調節され、貯留手段(6) に貯留さ
れた水の温度が所定温度に調節される。貯留手段(6) に
貯留された水は、循環駆動手段(4) によって、加湿手段
(5) に供給される。その結果、加湿手段(5) には常に所
定温度の水が流れ、所定量の水蒸気が放出されることに
なる。従って、加湿動作が安定して実行される。

【００１９】第５の発明が講じた手段は、上記第１〜第
４の発明において、加湿手段は、透湿膜で成る筒状体(1
5)を備え、該筒状体(15)の内側が水流路を形成し、該筒
状体(15)の外側が空気通路を形成する透湿膜加湿器(5)
によって構成されていることとしたものである。

【００２０】上記発明特定事項により、筒状体(15)の内
側の水の一部が水蒸気となって透湿膜を通過し、空気通
路の空気に供給されて、加湿が行われる。加湿量は筒状
体(15)の内側の水温を調節することにより容易に制御さ
れる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２２】＜実施形態１＞ −冷蔵装置(1) の構成− 本実施形態に係る冷蔵装置(1) は、プレハブ(27)に設置
され、プレハブ(27)内の空気を所定の温度及び湿度に維
持するために用いられる冷蔵・冷凍ユニットである。図
１に示すように、本冷蔵装置(1) は、水循環回路(2) と
冷媒回路(3) とを備えている。

【００２３】冷媒回路(3) は、順に接続された圧縮機(2
0)、凝縮器(21)、膨張弁(23)及び蒸発器(24)によって構
成されている。圧縮機(20)には、圧縮機(20)を発停制御
（ＯＮ／ＯＦＦ制御）する発停制御手段としてのコント
ローラ(35)が接続されている。凝縮器(21)は室外送風機
(22)と共にプレハブ(27)外に設けられ、蒸発器(24)は室
内送風機(25)と共にプレハブ(27)内に設置されている。

【００２４】一方、水循環回路(2) は、循環駆動手段と
してのポンプ(4) と、加湿手段としての透湿膜加湿器
(5) と、貯留手段としてのタンク(6) とが順に接続され
て構成されている。

【００２５】タンク(6) には、貯留された水の温度を検
出する水温検出手段としての温度センサ(8) が設けられ
ている。温度センサ(8) は、加熱制御手段としての水温
コントローラ(9) に接続され、温度センサ(8) の検出値
が水温コントローラ(9) に入力されるようになってい
る。タンク(6) には、また、貯留された水を加熱する加
熱手段としての加熱ヒータ(7) が設けられている。加熱
ヒータ(7) は加熱量の調節が自在なヒータであり、水温
コントローラ(9) からの制御信号に基づいて加熱量が調
節されるように構成されている。これらタンク(6) 、加
熱ヒータ(7) 、温度センサ(8) 及び水温コントローラ
(9) は、透湿膜加湿器(5) に供給する水の温度を調節す
る水温調節手段(TC)を構成している。

【００２６】また、タンク(6) には、フロートスイッチ
(10)が設けられている。フロートスイッチ(10)は、タン
ク(6) に水を供給する給水管(11)に設けられた給水電磁
弁(12)に接続されている。フロートスイッチ(10)は、タ
ンク(6) の水位が所定水位よりも高い場合には、給水電
磁弁(12)を閉状態に維持する一方、タンク(6) の水位が
所定水位以下の場合には、給水電磁弁(12)を開状態にし
てタンク(6) に水を補給する。

【００２７】タンク(6) の底部には、排水用電磁弁(14)
を備えた排水管(13)が接続されている。また、タンク
(6) の流出口(17a) には、タンク(6) 内の水を流出させ
る流出管(17)が接続されている。

【００２８】タンク(6) の流出管(17)は、ポンプ(4) の
吸入側に接続されている。ポンプ(4) の吐出側は、入口
管(18)を介して透湿膜加湿器(5) に接続されている。ポ
ンプ(4) は図示しない電源に接続され、ポンプ(4) と当
該電源との間には、連動コントローラ(26)が設けられて
いる。連動コントローラ(26)は、冷媒回路(3) の圧縮機
(20)にも接続され、圧縮機(20)がＯＮ状態のときにはポ
ンプ(4) に電力を供給し、圧縮機(20)がＯＦＦ状態のと
きにはポンプ(4) への電力供給を遮断するように構成さ
れている。つまり、ポンプ(4) が冷媒回路(3) と連動し
てＯＮ／ＯＦＦ動作するようになっている。

【００２９】透湿膜加湿器(5) は、複数の透湿膜の筒状
体から成る透湿膜チューブ(15)によって形成され、この
透湿膜チューブ(15)は水流路を構成している。透湿膜
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、フ
ッ素樹脂等の材料によって構成され、水蒸気を自由に通
過させる一方で水（液体）を通過させない多数の微細孔
が形成された多孔性部材である。透湿膜加湿器(5) に
は、透湿膜加湿器(5) に空気を供給する送風機(16)が設
置されている。そして、ポンプ(4) から吐出された水が
透湿膜チューブ(15)の内側を流れ、送風機(16)から供給
された空気が透湿膜チューブ(15)の外側を流れることに
より、水蒸気が透湿膜を通過して空気通路中の空気に放
出され、加湿が行われるようになっている。送風機(16)
は連動コントローラ(26)に接続され、圧縮機(20)のＯＮ
／ＯＦＦ状態に連動して動作するように制御される。な
お、透湿膜加湿器(5) は、タンク(6) よりも上方、つま
りタンク(6) よりも高い位置に設置されている。

【００３０】透湿膜加湿器(5) の出口管(19)はタンク
(6) の上部に延び、その開口端は下方に向かって開口し
ている。つまり、出口管(19)は、透湿膜加湿器(5) を流
出した水をタンク(6) に戻すように構成されている。

【００３１】以上のように、水循環回路(2) は、ポンプ
(4) の運転中には、タンク(6) 内で所定の温度に調節し
た水を透湿膜加湿器(5) へ連続的に供給するように構成
されている。

【００３２】−冷蔵装置(1) の運転動作− 次に、本冷蔵装置(1) の運転動作を説明する。冷媒回路
(3) では、プレハブ(27)内を所定の温度に保つように、
コントローラ(35)によって圧縮機(20)のＯＮ／ＯＦＦ制
御が行われる。水循環回路(2) では、圧縮機(20)のＯＮ
／ＯＦＦ状態に応じてポンプ(4) が発停動作を行い、水
が循環する。

【００３３】圧縮機(20)がＯＮ状態の際には、冷媒回路
(3) においては、圧縮機(20)から吐出された冷媒は、凝
縮器(21)において凝縮し、膨張弁(23)で膨張され、蒸発
器(24)で蒸発してプレハブ(27)内の空気を冷却した後、
圧縮機(20)に戻る循環動作を行う。この際、蒸発器(24)
において空気中の水分が凝縮し、除湿が行われる。

【００３４】一方、水循環回路(2) では、ポンプ(4) が
ＯＮ状態のときには、タンク(6) 内の水はポンプ(4) に
よって透湿膜加湿器(5) に供給され、透湿膜加湿器(5)
を流通する。この際、透湿膜を介して水蒸気がプレハブ
(27)内に供給され、加湿が行われる。透湿膜加湿器(5)
を流出した水は、出口管(19)を通じてタンク(6) に流入
する。タンク(6) の水量が減少すると、フロートスイッ
チ(10)がＯＮ状態になり、給水管(11)の給水電磁弁(12)
が開いてタンク(6) に水が補給される。従って、タンク
(6) の水位は一定に保たれる。

【００３５】−加湿制御− 次に、本冷蔵装置(1) における加湿制御を説明する。本
加湿制御は、従来のように湿度センサ等の検出手段を用
いて湿度を検出し、その検出値に基づいて制御を行うも
のではなく、プレハブ(27)内の温湿度条件や冷蔵装置
(1) の仕様等から除湿量を予め算出しておき、当該除湿
量に等しい一定の加湿量を供給する制御である。つま
り、冷媒回路(3) の蒸発器(24)における除湿と連動させ
て透湿膜加湿器(5) による加湿を行うと同時に、推定さ
れる除湿量に等しい量の水分を常に補給していく制御で
ある。言い換えると、除湿と加湿とのタイミングにずれ
がなく、しかも除湿量と加湿量が常に等しいような制御
である。

【００３６】本加湿制御では、冷媒回路(3) の圧縮機(2
0)のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて、連動コントローラ(26)
がポンプ(4) を発停制御する。つまり、圧縮機(20)が運
転中の場合には、蒸発器(24)において除湿が行われると
判断し、ポンプ(4) 及び送風機(16)を作動させて透湿膜
加湿器(5) における加湿を実行する。一方、圧縮機(20)
が停止中の場合には、除湿は行われないと判断し、ポン
プ(4) 及び送風機(16)の作動を停止して加湿を中止す
る。詳しくは、冷媒回路(3) の圧縮機(20)がＯＦＦ状態
のときには、連動コントローラ(26)によってポンプ(4)
の運転が停止され、水循環回路(2) の水は循環しなくな
る。また、透湿膜加湿器(5) はタンク(6)よりも上方に
位置しているので、透湿膜加湿器(5) 内の水がタンク
(6) に回収される。さらに、送風機(16)の運転も停止さ
れるので、透湿膜加湿器(5) への空気の供給が中止され
る。従って、透湿膜加湿器(5) における加湿は行われな
い。つまり、除湿が行われないときには、加湿は行わな
い。

【００３７】本加湿制御では、透湿膜加湿器(5) の加湿
量を、透湿膜加湿器(5) に供給する水の温度を調節する
ことにより制御している。透湿膜加湿器(5) の水温は、
図２に示すフローチャートに従って、以下のように設定
される。

【００３８】まず、ステップＳＴ１において、透湿膜加
湿器(5) の入口空気状態Ａの設定を行う。つまり、プレ
ハブ(27)内の空気の温湿度条件を定める。

【００３９】次に、ステップＳＴ２に移り、以下の順序
に従って、除湿量を算出する。すなわち、

【００４０】

【数１】

【００４１】とすると、

【００４２】

【数２】

【００４３】となる。よって、

【００４４】

【数３】

【００４５】である。一方、バイパスファクタをＢＦと
すると、

【００４６】

【数４】

【００４７】となる。

【００４８】そこで、図３に示すように、この結果を空
気線図上にとり、ｉ₃とｉ₁を直線で結ぶと、ｉ₂との交
点が出口空気状態Ｂとなる。この結果、入口空気温度ｔ
₁、出口空気温度ｔ₂とすると、顕熱量Ｑ_Sは、

【００４９】

【数５】

【００５０】となる。

【００５１】そして、除湿量Δｘは、

【００５２】

【数６】

【００５３】によって算出される。

【００５４】図４は、１馬力の圧縮機(20)を用いる場合
に、入口空気状態Ａの相対湿度及び温度をパラメータと
して上記[5]式に基づいて算出した除湿量を示す。図４
より明らかなように、入口空気の相対湿度が大きいほ
ど、除湿量は増大する。また、入口空気の温度が高いほ
ど、除湿量は増大する。

【００５５】次に、ステップＳＴ３に進み、上記除湿量
Δｘを透湿膜加湿器(5) における目標加湿量とする。

【００５６】そして、ステップＳＴ４において、入口空
気状態Ａと目標加湿量とから、透湿膜加湿器(5) におけ
る目標水温Ｔｗを算出する。具体的には、予め実験等に
より、入口空気状態、透湿膜加湿器(5) の水温及び加湿
量の関係を求めておき、当該関係に基づいて、加湿量か
ら透湿膜加湿器(5) の水温を逆算する。例えば、図５
は、入口空気の相対湿度と、透湿膜加湿器(5) の水温と
入口空気温度との差ΔＴとをパラメータとした加湿量を
示すグラフである。ここで、上記[5]式から算出した除
湿量Δｘから目標加湿量が求められるので、縦軸方向の
位置が定まる。また、入口空気の相対湿度から、横軸方
向の位置が定まる。その結果、図５のグラフにおける座
標の位置が定まるので、透湿膜加湿器(5) の水温と入口
空気温度との差ΔＴが一義的に決定される。従って、目
標水温Ｔｗは、入口空気温度にΔＴを足した値なので、
ΔＴが算出されることにより、一義的に算出されること
になる。

【００５７】次に、ステップＳＴ５に進み、タンク(6)
内の水の温度が上記目標水温Ｔｗになるように、水温コ
ントローラ(9) が加熱ヒータ(7) の加熱量を調節する。
なお、タンク(6) から透湿膜加湿器(5) に向かう間に流
出管(17)または入口管(18)における放熱、つまり熱ロス
がある場合には、透湿膜加湿器(5) の水温が目標水温Ｔ
ｗになるように、タンク(6) 内の水温を当該目標水温Ｔ
ｗよりも高めに調節してもよいことは勿論である。

【００５８】このようにして、透湿膜加湿器(5) には所
定の目標水温Ｔｗの水が流れ、プレハブ(27)内には、常
に除湿量に等しい量の水分が供給されることになる。

【００５９】−処理風量の決定方法− 本冷蔵装置(1) は、透湿膜加湿器(5) に供給する空気の
量、すなわち処理風量の決定方法にも特徴がある。

【００６０】本実施形態に係る透湿膜加湿器(5) は、低
温のプレハブ(27)内において加湿を行うものである。つ
まり、いわゆる低温加湿を行う加湿手段である。加湿対
象となる空気は、低温かつ高湿度であるため、透湿膜加
湿器(5) に低温の水を流したのでは、十分な量の加湿を
行うことは困難である。そのため、本実施形態では、透
湿膜加湿器(5) に高温の水を流通させることとしてい
る。しかし、透湿膜加湿器(5) に高温の水を流すと、透
湿膜加湿器(5) の表面が高温となるため、透湿膜加湿器
(5) を通過した空気は加湿だけでなく加熱されることに
なる。言い換えると、空気は潜熱だけでなく、顕熱をも
受け取ることになる。従って、透湿膜加湿器(5) は一種
の加熱源になり、透湿膜加湿器(5) による加熱は、必然
的に冷蔵装置(1) の熱負荷（顕熱負荷）となる。熱負荷
が大きいと、冷媒回路(3) の冷凍能力を増加させる必要
が生じ、省エネルギー化を図ることが困難になるととも
に、装置の大型化を招く。そこで、本冷蔵装置(1) で
は、透湿膜加湿器(5) による顕熱負荷を抑制するため、
処理風量を以下のように決定している。

【００６１】すなわち、まず、予め出口空気状態Ｂと処
理風量Ｖとの関係、及び出口空気状態Ｂと顕熱負荷との
関係を算出しておき、その上で、顕熱負荷が所定の値に
なるように、出口空気状態Ｂ及び処理風量Ｖを逆算して
算出する。

【００６２】出口空気状態Ｂと処理風量Ｖとの関係、及
び出口空気状態Ｂと顕熱負荷との関係は、具体的には、
図６のフローチャートに従って算出される。つまり、ス
テップＳＴ１１において、パラメータである出口空気温
度ｔ２と、出口空気の相対湿度φ２（％）の値を設定す
る。次に、ステップＳＴ１２に進み、出口空気の他の状
態、例えば絶対湿度ｘ２等を算出する。そして、ステッ
プＳＴ１３において、処理風量Ｖを算出する。具体的に
は、

【００６３】

【数７】

【００６４】とすると、

【００６５】

【数８】

【００６６】であるので、処理風量Ｖは、[7]式を変形
して、

【００６７】

【数９】

【００６８】によって算出される。

【００６９】次に、ステップＳＴ１４に進み、顕熱負荷
を算出する。具体的には、顕熱負荷は、上記[10]式によ
って算出される。

【００７０】以上のようにして、出口空気温度ｔ２と出
口空気の相対湿度φ２とをパラメータとした処理風量Ｖ
及び顕熱負荷が算出される。図７に顕熱負荷に関する算
出結果を、図８に処理風量Ｖに関する算出結果を示す。

【００７１】このような算出結果に基づいて、本実施形
態では、顕熱負荷が冷凍能力の１５％以下になるよう
に、次のようにして処理風量Ｖを決定する。すなわち、
まず、冷凍能力の１５％以下となるような顕熱負荷の値
を算出し、図７において、当該顕熱負荷に対応する出口
空気状態Ｂを特定する。そして、図８において、特定し
た出口空気状態Ｂから、処理風量Ｖを決定する。その結
果、例えば、プレハブ(27)の床面積が１坪、圧縮機(20)
の容量が１馬力、プレハブ(27)内の温度が５℃、相対湿
度が９０％とした場合に、顕熱負荷が冷凍能力の１５％
となる処理風量Ｖは、約０．１〜０．３ｍ³／ｍｉｎ程
度の小さな値に決定される。また、出口空気温度は、約
３５〜５０℃程度の高い温度に決定される。なお、処理
風量Ｖの調節は、送風機(16)の回転数や、通風路に設け
たダンパ（図示せず）を制御することによって行われ
る。

【００７２】このように、本冷蔵装置(1) では、透湿膜
加湿器(5) に供給する水の温度を従来に比べてはるかに
高温とし、その一方で、透湿膜加湿器(5) に通過させる
空気の量を従来に比べてはるかに少なくしている。

【００７３】−冷蔵装置(1) の効果− 以上のように、本冷蔵装置(1) によれば、冷媒回路(3)
の圧縮機(20)のＯＮ／ＯＦＦ状態に連動させて水循環回
路(2) のポンプ(4) 及び送風機(16)を運転または停止さ
せることとしたので、除湿をしていない時には加湿を行
わず、除湿と加湿とを常に同時に行うことができる。そ
のため、除湿と加湿とのタイミングのずれがなく、いわ
ゆる応答遅れがない。また、湿度センサが不要になる。

【００７４】さらに、除湿と加湿とを連動させているだ
けでなく、予め除湿量を算出した上で当該除湿量に等し
くなるように加湿量を設定しているので、除湿量と加湿
量との間のずれもなくなる。従って、プレハブ(27)内の
湿度を安定して高精度に維持することが可能となる。

【００７５】循環水の温度調節が自在な水循環回路(2)
に透湿膜加湿器(5) を設け、透湿膜加湿器(5) に所定温
度の水を循環させるようにしたので、水温を調節するだ
けで加湿量を変更することができる。従って、循環水の
温度のみを調節するだけで、加湿量を容易に制御するこ
とが可能となる。

【００７６】透湿膜加湿器(5) を流通する水の温度を高
温にする一方、透湿膜加湿器(5) に供給する空気の量を
少なくしたので、透湿膜加湿器(5) による顕熱負荷を低
減することができる。

【００７７】透湿膜加湿器(5) をタンク(6) よりも上方
に配置したので、ポンプ(4) の運転停止時には、透湿膜
加湿器(5) 内の水がタンク(6) に回収され、透湿膜加湿
器(5) からの不要な加湿（残留水による加湿）を抑制す
ることができる。

【００７８】＜実施形態２＞図９に示すように、実施形
態２に係る冷蔵装置(31)は、実施形態１の冷蔵装置(1)
において、圧縮機(20)のＯＮ／ＯＦＦ状態に連動してポ
ンプ(4) の発停を切り換えるのではなく、圧縮機(20)が
ＯＮ状態のときには温水を透湿膜加湿器(5)に供給する
一方、圧縮機(20)がＯＦＦ状態のときには温水をバイパ
ス管(32)でタンク(6) にバイパスさせ、タンク(6) 内を
撹拌することによって、タンク(6) 内の水温を常に均一
化するようにしたものである。

【００７９】入口管(18)には、第１電磁弁(28)が設けら
れている。バイパス管(32)の一端は、入口管(18)のポン
プ(4) と第１電磁弁(28)との間に接続され、他端はタン
ク(6) に接続されている。バイパス管(32)には、第２電
磁弁(29)が設けられている。

【００８０】本実施形態では、連動コントローラ(26)
は、第１電磁弁(28)及び第２電磁弁(29)に接続され、こ
れら電磁弁(28),(29)の開閉制御を実行するように構成
されている。

【００８１】第１電磁弁(28)及び第２電磁弁(29)の開閉
制御は、以下のようにして行われる。すなわち、冷媒回
路(3) の圧縮機(20)がＯＮ状態のときは、第１電磁弁(2
8)を開状態にすると共に、第２電磁弁(29)を閉状態にす
る。その結果、透湿膜加湿器(5) に所定温度の循環水が
供給される。一方、圧縮機(20)がＯＦＦ状態のときは、
第１電磁弁(28)を閉状態にすると共に、第２電磁弁(29)
を開状態にする。その結果、透湿膜加湿器(5) への水の
流れは遮断され、ポンプ(4) から吐出された水はバイパ
ス管(32)を通じてタンク(6) に戻る。そして、バイパス
管(32)から流出した水の流れによってタンク(6) 内の水
が撹拌され、タンク(6) 内の温度分布は均一化される。

【００８２】従って、加湿動作の有無に関わらず、タン
ク(6) では常に水が循環する。そのため、加湿動作の停
止時間が長い場合であっても、タンク(6) 内の温度分布
が不均一になることがない。従って、冷媒回路(3) の圧
縮機(20)がＯＦＦ状態からＯＮ状態になった直後から、
所定温度の水を透湿膜加湿器(5) に供給することが容易
になる。

【００８３】＜実施形態３＞実施形態３に係る冷蔵装置
(33)は、実施形態２の冷蔵装置(31)において、定期的に
タンク(6) 内の水の一部を入れ換えることにより、スケ
ールの発生による透湿膜加湿器(5) の劣化を抑制するよ
うにしたものである。

【００８４】タンク(6) に貯留される水には、一般の水
道水または工業用水が用いられることが多いため、水循
環回路(2) において水を循環させながら加湿を行うこと
により、水に含まれる硬度成分（カルシウムやマグネシ
ウム等）が濃縮され、スケールとなって析出しやすくな
る。このスケールは透湿膜加湿器(5) の透湿性能を低下
させる要因となるため、何らかの方法により水循環回路
(2) の水質を維持することが好ましい。

【００８５】そこで、図１０に示すように、本実施形態
に係る冷蔵装置(33)には、排水用電磁弁(14)及び圧縮機
(20)に接続されたブローコントローラ(36)が設けられて
いる。ブローコントローラ(36)は、冷媒回路(3) のデフ
ロスト運転に連動してタンク(6) 内の水の一部を入れ換
えるためのコントローラであり、圧縮機(20)のデフロス
ト運転を検出すると、排水用電磁弁(14)を開状態に設定
するように構成されている。

【００８６】プレハブ(27)内は低温かつ高湿度のため、
冷媒回路(3) の蒸発器(24)には着霜が生じることがあ
る。着霜に伴って蒸発器(24)の性能は低下するため、冷
媒回路(3) は定期的にデフロスト運転を行うように構成
されている。デフロスト運転中は加湿を行う必要がな
い。そこで、本冷蔵装置(33)は、デフロスト運転中に、
タンク(6) の水の一部を入れ換えることにより、水循環
回路(2) を循環する水の硬度が一定値以上にならないよ
うにしている。

【００８７】具体的には、冷媒回路(3) においてデフロ
スト運転が始まると、ポンプ(4) の運転が停止され、ブ
ローコントローラ(36)によって排水用電磁弁(14)が開状
態に変更される。その結果、タンク(6) の水は排水管(1
3)を通じて排出されていく。タンク(6) の水位が所定水
位よりも低くなると、給水電磁弁(12)が開状態となり、
給水管(11)を通じてタンク(6) に水が補給される。そし
て、デフロスト運転が終了するまでこのような状態が継
続される。デフロスト運転が終了すると、ブローコント
ローラ(36)によって排水用電磁弁(14)は閉状態に変更さ
れる。その結果、タンク(6) の水の一部が入れ換えら
れ、水循環回路(2) を循環する水の硬度はデフロスト運
転前に比べて低下する。

【００８８】従って、スケールの発生が抑制され、透湿
膜加湿器(5) の劣化を効果的に抑制することができる。

【００８９】＜その他の実施形態＞本発明の適用対象は
プレハブ(27)に設置される冷蔵・冷蔵ユニットに限定さ
れるものではなく、冷蔵庫に設置される冷蔵ユニットそ
の他にも適用することができる。

【００９０】加湿手段は、透湿膜チューブ(15)を備える
透湿膜加湿器(5) に限定されるものではなく、水の通過
を防止し且つ水蒸気のみを通過させる多孔性部材によっ
て空気通路と水流路とを区画する加湿手段であれば、ど
のような形態であってもよい。

【００９１】上記実施形態では、透湿膜加湿器(5) はタ
ンク(6) よりも高い位置に設置されていたが、透湿膜加
湿器(5) の設置位置はタンク(6) と同じかあるいはタン
ク(6) よりも低い位置であってもよい。

【００９２】冷媒回路(3) はいわゆる蒸気圧縮式の冷媒
回路であったが、冷凍・冷蔵を行う回路であれば、他の
種類の冷媒回路であってもよい。

【００９３】また、庫内空気を冷却する手段は冷媒回路
(3) の蒸発器(24)に限らず、冷却水やブライン等により
庫内空気を冷却する熱交換器等、他の冷却器であっても
よい。

【００９４】加熱手段は加熱ヒータ(7) に限らず、冷媒
回路に設けられた凝縮器、内部に温水が流れる熱交換器
等、加熱量の調整が自在な他の加熱手段であってもよ
い。

【００９５】なお、本発明でいうところの冷凍装置は広
義の冷凍装置を意味し、対象を０℃以下に冷却する狭義
の冷凍装置は勿論のこと、対象を０℃よりも高い温度で
冷却する冷蔵装置をも含むものである。

【００９６】

【発明の効果】以上のように、第１及び第２の発明によ
れば、多孔性部材を通じて水蒸気を供給する一方で供給
水の温度を調節することによって加湿量が調節される加
湿手段を備え、加湿量が除湿量に等しくなるように加湿
手段の供給水の温度を調節することとしたので、除湿量
に等しい量の加湿を容易に行うことができ、湿度を安定
して高精度に制御することが可能となる。

【００９７】第３の発明によれば、加湿手段を冷媒回路
の発停動作と連動して動作させることとしたので、除湿
と加湿とが常に同時に行われ、高精度かつ安定度の高い
湿度制御を実行することができる。

【００９８】第４の発明によれば、貯留手段に水を貯留
し、貯留水の温度を調節することとしたので、水温の調
節を容易に行うことができる。また、貯留手段に貯留し
た水を加湿手段に流通させることとしたので、加湿手段
に常に所定温度の水を安定して供給することができる。
従って、加湿動作を安定して実行することが可能とな
る。

【００９９】第５の発明によれば、具体的かつ簡易な構
成により、加湿手段を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る冷蔵装置の全体構成図であ
る。

【図２】目標水温の設定方法を示すフローチャートであ
る。

【図３】透湿膜加湿器の入口空気条件及び出口空気条件
を示す空気線図である。

【図４】入口空気条件に対する除湿量を示す図である。

【図５】入口空気条件及び透湿膜加湿器内の水温に対す
る加湿量を示す図である。

【図６】処理風量及び顕熱負荷の算出方法を示すフロー
チャートである。

【図７】出口空気温度と顕熱負荷との関係を示す図であ
る。

【図８】出口空気温度と処理風量との関係を示す図であ
る。

【図９】実施形態２に係る冷蔵装置の全体構成図であ
る。

【図１０】実施形態３に係る冷蔵装置の全体構成図であ
る。

【図１１】従来の加湿制御に基づく温度及び湿度の経時
変化を示す図である。

【符号の説明】

(2) 水循環回路 (3) 冷媒回路 (4) ポンプ (5) 透湿膜加湿器 (6) タンク (7) 加熱ヒータ (8) 温度センサ (9) 温度コントローラ (15) 透湿膜チューブ (16) 送風機 (20) 圧縮機 (24) 蒸発器 (26) 連動コントローラ (27) プレハブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大西晴夫大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者有井啓二大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】庫内空気を冷却する冷却器(24)と、水の通過を防止し且つ水蒸気のみを通過させる多孔性部
材によって空気通路と区画された水流路(15)が設けら
れ、該水流路(15)の水から該多孔性部材を通じて空気に
水蒸気を供給して庫内を加湿するように構成された加湿
手段(5) と、上記加湿手段(5) の加湿量が上記冷却器(24)における除
湿量に等しくなるように、該加湿手段(5) の水流路(15)
の水温を所定の目標温度に調節する水温調節手段(TC)と
を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】圧縮機(20)、凝縮器(21)、減圧機構(23)
及び蒸発器(24)が順に接続されて成り、該蒸発器(24)に
よって庫内を冷却する冷媒回路(3) と、水の通過を防止し且つ水蒸気のみを通過させる多孔性部
材によって空気通路と区画された水流路(15)が設けら
れ、該水流路(15)の水から該多孔性部材を通じて空気に
水蒸気を供給して庫内を加湿するように構成された加湿
手段(5) と、上記加湿手段(5) の加湿量が上記冷媒回路(3) の蒸発器
(24)における除湿量に等しくなるように、該加湿手段
(5) の水流路(15)の水温を所定の目標温度に調節する水
温調節手段(TC)とを備えていることを特徴とする冷凍装
置。
【請求項３】請求項２に記載の冷凍装置において、冷媒回路(3) の発停制御を行う発停制御手段(35)と、加湿手段(5) を冷媒回路(3) と連動させて運転または停
止させる連動手段(26)とを備えていることを特徴とする
冷凍装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷
凍装置において、加湿手段(5) は、水を貯留する貯留手段(6) と水を循環
させる循環駆動手段(4) とを備える水循環回路(2) に設
けられ、水温調節手段(TC)は、該貯留手段(6) 内の水の温度を検
出する水温検出手段(8) と、該貯留手段(6) に設けられ
た加熱量調節が自在な加熱手段(7) と、該水温検出手段
(8) の検出温度が所定温度になるように該加熱手段(7)
の加熱量を調節する加熱制御手段(9) とを備えているこ
とを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷
凍装置において、加湿手段は、透湿膜で成る筒状体(15)を備え、該筒状体
(15)の内側が水流路を形成し、該筒状体(15)の外側が空
気通路を形成する透湿膜加湿器(5) によって構成されて
いることを特徴とする冷凍装置。