WO2023112567A1 - 調湿装置 - Google Patents

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WO2023112567A1
WO2023112567A1 PCT/JP2022/041918 JP2022041918W WO2023112567A1 WO 2023112567 A1 WO2023112567 A1 WO 2023112567A1 JP 2022041918 W JP2022041918 W JP 2022041918W WO 2023112567 A1 WO2023112567 A1 WO 2023112567A1
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WO
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air
adsorption
humidity
relative humidity
adsorbent
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PCT/JP2022/041918
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English (en)
French (fr)
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達弥 安藤
周司 池上
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26Drying gases or vapours
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification

Definitions

  • the present disclosure relates to a humidity control device.
  • Humidity control devices using adsorbents that adsorb moisture in the air are known.
  • dehumidification is performed by a humidity control device
  • the air is dehumidified by causing an adsorbent to adsorb moisture contained in the air.
  • the adsorbent that has adsorbed moisture is regenerated by heating and used again for dehumidification.
  • humidification is performed by a humidity control device
  • moisture is adsorbed from the moisture-containing air onto an adsorbent, and then the adsorbent is heated to desorb the moisture from the adsorbent and supply it to the air to be humidified.
  • an adsorbent is supported on the surface of the heat exchanger, and the temperature of the heat exchanger is controlled so that the relative humidity range is such that the adsorbent can obtain the required amount of adsorption. are doing.
  • the purpose of the present disclosure is to improve the energy efficiency of humidity control devices that use adsorbents that adsorb moisture in the air.
  • a first aspect of the present disclosure is a humidity control device (10, 110) using an adsorbent that adsorbs moisture in the air, wherein the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent is A control unit (95, 140) for controlling.
  • the first range is less than the first relative humidity value
  • the second range is the first relative humidity value or more and the second relative humidity value (> the first relative humidity value) or less
  • the change in the moisture content of the adsorbent with respect to the change in relative humidity in the second range is the adsorbent with respect to the change in relative humidity in the first range and the third range greater than the change in moisture content of
  • the control section (95, 140) desorbs moisture from the adsorbent near the first relative humidity value and causes the adsorbent to adsorb moisture near the second relative humidity value.
  • control unit (95, 140) controls the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent in consideration of the adsorption characteristics of the adsorbent. Therefore, it is possible to suppress the temperature change range of the heat source for achieving the relative humidity range in which the adsorbent can obtain the required amount of adsorption, thereby improving the energy efficiency.
  • a second aspect of the present disclosure is the first aspect, wherein the slope of the adsorption isotherm of the adsorbent in the second range is the adsorption isotherm of the adsorbent in the first range and the third range is more than five times the slope of
  • the amount of change in the moisture content of the adsorbent in the second range is 50% or more of the maximum moisture content of the adsorbent.
  • energy efficiency can be further improved.
  • a fourth aspect of the present disclosure is any one of the first to third aspects, wherein the difference between the second relative humidity value and the first relative humidity value is 40% or less.
  • energy efficiency can be further improved.
  • a fifth aspect of the present disclosure is any one of the first to fourth aspects, wherein the vicinity of the first relative humidity value ranges from the first relative humidity value to ⁇ 10%, The vicinity of the second relative humidity value ranges from the second relative humidity value to +10%.
  • the heat source in consideration of the adsorption characteristics of the adsorbent, so it is possible to suppress the decrease in energy efficiency.
  • the adsorbent is composed of a metal organic structure.
  • an adsorbent with desired adsorption properties can be obtained.
  • the adsorption/desorption unit includes the adsorbent and adsorbs moisture in the process air and desorbs the adsorbed moisture.
  • a heat source 51, 52, 123, 133 for adjusting the relative humidity at which the adsorption/desorption section (81, 82, 115A, 115B) adsorbs and desorbs moisture
  • the flow of the treated air and an acquisition unit (91, 92, 93, 94, 121, 131) for acquiring temperature and humidity data of the processed air
  • the control unit controls the acquisition unit (91 , 92, 93, 94, 121, 131) controls the temperature of the heat sources (51, 52, 123, 133) based on the obtained temperature and humidity data.
  • the seventh aspect it is possible to control the temperature of the heat source in order to achieve a relative humidity range in which the required amount of adsorption can be obtained in the adsorbent.
  • An eighth aspect of the present disclosure is the seventh aspect, wherein the adsorption isotherm of the adsorbent includes an adsorption line for adsorbing moisture and a desorption line for desorbing the adsorbed moisture.
  • the adsorption/desorption units (81, 82, 115A, 115B) include adsorption units (81, 82, 115A, 115B) that adsorb moisture in the treated air and desorption units (81, 82, 115A, 115B) that desorb the adsorbed moisture.
  • the heat sources (51, 52, 123, 133) are first heat sources (51, 52, 123, 133) that adjust the relative humidity at which the adsorption units (81, 82, 115A, 115B) adsorb moisture; a second heat source (51, 52, 123, 133) for adjusting the relative humidity at which the desorption section (81, 82, 115A, 115B) desorbs moisture, and the control section (95, 140) controls the second The temperature of the second heat source (51, 52, 123, 133) is controlled so that moisture is desorbed from the desorption section (81, 82, 115A, 115B) in the vicinity of one relative humidity value, and the second The temperature of the first heat source (51, 52, 123, 133) is controlled so that the adsorption section (81, 82, 115A, 115B) adsorbs moisture in the vicinity of two relative humidity values.
  • moisture can be desorbed from the adsorbent of the desorption section (81, 82, 115A, 115B) in the vicinity of the first relative humidity value, and the adsorption section ( 81, 82, 115A, 115B) can adsorb moisture.
  • the control unit (95, 140) supplies the first process air from the outside to the room and exhausts the air from the room to the outside when dehumidifying the room. Based on the temperature/humidity data of the second processed air, the relative humidity of the first processed air reaching the adsorption section (81, 82, 115A, 115B) is a value near the second relative humidity value on the adsorption line.
  • the first process air is dehumidified air and supplied into the room, and the second Processed air is converted to high-humidity air and exhausted to the outside.
  • the control unit (95, 140) controls the first process air exhausted from the indoors to the outdoors and from the outdoors to the indoors when humidifying the room. Based on the temperature/humidity data of the supplied second treated air, the relative humidity of the second treated air reaching the desorption section (81, 82, 115A, 115B) is equal to the first relative humidity value at the desorption line.
  • the second processing air is supplied to the room as humidified air, and the first processing The air is converted to low-humidity air and exhausted to the outside.
  • the first heat source (51, 52) and the second heat source (51, 52) constitute a heat pump
  • the control section (95) interlocks and controls the temperature of the first heat source (51, 52) and the temperature of the second heat source (51, 52).
  • a twelfth aspect of the present disclosure is any one of the eighth to tenth aspects, wherein the first heat source (123, 133) and the second heat source (123, 133) do not constitute a heat pump, and the control unit (140) independently controls the temperature of the first heat source (123, 133) and the temperature of the second heat source (123, 133).
  • the configuration of the humidity control device (110) can be simplified.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating adsorption characteristics of an adsorbent used in a humidity control apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the adsorption characteristics of the adsorbent of the comparative example.
  • 3 is a schematic cross-sectional view of a building showing an installation state of the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a plan view, a right side view, and a left side view showing the schematic structure of the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a piping system diagram showing the configuration of the refrigerant circuit in the humidity control apparatus according to Embodiment 1, in which (A) shows the refrigerant flow during the first operation, and (B) shows the refrigerant during the second operation.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a schematic plan view, right side view, and left side view showing the flow of air during the first operation of the dehumidifying operation in the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a schematic plan view, right side view, and left side view showing the flow of air during the second dehumidifying operation in the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 9 is a schematic plan view, right side view, and left side view showing the flow of air during the first humidification operation in the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 10 is a schematic plan view, right side view, and left side view showing the flow of air during the second humidification operation in the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 11 is a schematic plan view, right side view, and left side view showing the flow of air during the first operation of the ventilation operation in the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 12 is a schematic plan view, right side view, and left side view showing the flow of air during the second operation of the ventilation operation in the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 13 is a flowchart showing control processing of the humidity control apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a humidity control apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 15 is a flow diagram showing control processing of the humidity control apparatus according to the second embodiment.
  • a humidity control apparatus (10) dehumidifies or humidifies a target space using an adsorbent that adsorbs moisture in the air.
  • a humidity control device (10) controls the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent in consideration of the adsorption properties of the adsorbent.
  • the adsorbent used in the humidity control apparatus (10) of this embodiment has a so-called S-shaped adsorption characteristic (adsorption isotherm) as shown in FIG. 1, for example.
  • the adsorption isotherm shown in FIG. 1 includes an adsorption line when water is adsorbed and a desorption line when the adsorbed water is desorbed.
  • the first relative humidity value (RH1) is defined as the first range (I)
  • the first relative humidity value (RH1) or more and the second relative humidity value (RH2) (RH2>RH1) or less is the second range (II)
  • the value exceeding the second relative humidity value (RH) is the third range (III)
  • the change in the moisture content of the adsorbent with respect to the change in relative humidity in the second range (II) is greater than the change in moisture content of the adsorbent with respect to changes in relative humidity in the first range (I) and the third range (III).
  • water content means the mass (unit: g/g) of water that can be contained in 1 g of the adsorbent.
  • the humidity control device (10) of the present embodiment is close to the first relative humidity value (RH1), for example, in the range of (RH1-10%) to (RH1), preferably in the range of (RH1-5%) to (RH1). Moisture is desorbed from the adsorbent within a range, more preferably from (RH1-3%) to (RH1).
  • the humidity control device (10) of the present embodiment is close to the second relative humidity value (RH2), for example, in the range of (RH2) to (RH2+10%), preferably (RH2) to (RH2+5%). Moisture is adsorbed by the adsorbent within the range, more preferably from (RH2) to (RH2+3%).
  • the slope of the adsorption isotherm in the second range (II) is the slope of the adsorption isotherm in the first range (I) and the third range (III). It is preferably 5 times or more.
  • the amount of change ⁇ W in moisture content in the second range (II) is preferably 50% or more of the maximum moisture content of the adsorbent. Moreover, the amount of change ⁇ W in the moisture content in the second range (II) is preferably 0.3 g or more.
  • the difference between the second relative humidity value (RH2) and the first relative humidity value (RH1) is preferably 40% or less.
  • the range of relative humidity in which moisture is adsorbed and desorbed (regenerated) from the adsorbent is narrowed.
  • the temperature change range of the heat source required to achieve the range of relative humidity can be reduced, thereby improving energy efficiency.
  • the adsorbent used in the humidity control apparatus (10) of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a material having S-shaped adsorption characteristics as shown in FIG.
  • the humidity control apparatus (10) of this embodiment controls the humidity of the indoor space (200) and also ventilates the indoor space (200).
  • the humidity control device (10) adjusts the humidity of the sucked outdoor air (OA) and supplies it to the indoor space (200), and at the same time discharges the sucked indoor air (RA) to the outdoor space (201).
  • the humidity control device (10) may be installed in a building together with the air conditioner (150) as shown in FIG.
  • the air conditioner (150) includes an outdoor unit (152) and an indoor unit (151), and selectively performs cooling operation and heating operation.
  • the humidity control device (10) is connected via ducts (102, 103) to an indoor space (200) into which an indoor unit (151) of an air conditioner (150) blows air.
  • the humidity control device (10) is connected to an indoor space (200) through an air supply duct (102) and an inside air intake duct (103), and is connected to an exhaust duct (101) and an outside air intake duct (104). It is connected to the outdoor space (201) via.
  • the humidity control device (10) will be described in detail with reference to FIG. Unless otherwise specified, “top”, “bottom”, “left”, “right”, “front”, “back”, “front”, and “back” used in the following explanations refer to the humidity control device (10) viewed from the front side. It means the direction of the case.
  • the humidity control device (10) has a casing (11).
  • a refrigerant circuit (50), which will be described later, is accommodated in the casing (11).
  • a first adsorption heat exchanger (51), a second adsorption heat exchanger (52), a compressor (53), a four-way switching valve (54), and an electric expansion valve (55) are connected to the refrigerant circuit (50). be done.
  • the refrigerant circuit (50) constitutes a heat pump.
  • the casing (11) is formed in a rectangular parallelepiped shape that is somewhat flat and relatively low.
  • the casing (11) is formed with an outside air intake port (24), an inside air intake port (23), an air supply port (22), and an exhaust port (21).
  • the outside air intake (24) has an outside air intake duct (104), the inside air intake (23) has an inside air intake duct (103), the air supply opening (22) has an intake air duct (102), and the exhaust opening.
  • An exhaust duct (101) is connected to (21), respectively.
  • the outside air intake (24) and the inside air intake (23) are provided in the back panel (13) of the casing (11).
  • the outside air intake (24) is provided in the lower portion of the back panel (13).
  • the inside air intake port (23) is provided in the upper portion of the back panel portion (13).
  • the air inlet (22) is provided in the first side panel portion (14) of the casing (11).
  • the air supply port (22) is arranged near the end of the casing (11) on the front panel portion (12) side.
  • the exhaust port (21) is provided in the second side panel portion (15) of the casing (11). In the second side panel portion (15), the exhaust port (21) is arranged near the end on the front panel portion (12) side.
  • An upstream partition plate (71), a downstream partition plate (72), and a central partition plate (73) are provided in the internal space of the casing (11). These partition plates (71 to 73) are erected on the bottom plate of the casing (11) and partition the internal space of the casing (11) from the bottom plate to the top plate of the casing (11).
  • the upstream partition plate (71) and the downstream partition plate (72) are arranged parallel to the front panel section (12) and the rear panel section (13) with a predetermined space in the longitudinal direction of the casing (11). placed.
  • the upstream partition plate (71) is arranged near the rear panel portion (13).
  • the downstream partition plate (72) is arranged near the front panel portion (12). Arrangement of the central partition plate (73) will be described later.
  • the space between the upstream partition plate (71) and the rear panel portion (13) is divided into upper and lower spaces, and the upper space constitutes the inside air passageway (32).
  • the lower space forms an outside air passage (34).
  • the inside air passageway (32) communicates with the interior space (200) via a duct connected to the inside air inlet (23).
  • the outdoor air passageway (34) communicates with the outdoor space (201) via a duct that connects to the outdoor air inlet (24).
  • An inside air filter (27), an inside air temperature sensor (91), and an inside air humidity sensor (92) are installed in the inside air passage (32).
  • the internal air side filter (27) removes dust and the like from the passing air.
  • the inside air temperature sensor (91) measures the temperature of the room air flowing through the inside air passageway (32).
  • the inside air humidity sensor (92) measures the relative humidity of the room air flowing through the inside air passageway (32).
  • An outside air filter (28), an outside air temperature sensor (93), and an outside air humidity sensor (94) are installed in the outside air passage (34).
  • the outside air filter (28) removes dust and the like from the passing air.
  • the outdoor air temperature sensor (93) measures the temperature of outdoor air flowing through the outdoor air passageway (34).
  • the outdoor air humidity sensor (94) measures the relative humidity of outdoor air flowing through the outdoor air passageway (34).
  • the inside air temperature sensor (91), inside air humidity sensor (92), outside air temperature sensor (93), and outside air humidity sensor (94) constitute an acquisition unit that acquires temperature and humidity data of the processed air. 7 to 12, which will be described later, the inside air temperature sensor (91), the inside air humidity sensor (92), the outside air temperature sensor (93), and the outside air humidity sensor (94) are not shown.
  • the space between the upstream partition plate (71) and the downstream partition plate (72) in the casing (11) is partitioned left and right by the central partition plate (73), and the space on the right side of the central partition plate (73) constitutes the first heat exchanger chamber (37), and the space on the left side of the central partition plate (73) constitutes the second heat exchanger chamber (38).
  • the first heat exchanger chamber (37) accommodates a first adsorption heat exchanger (51) serving as an adsorption/desorption section (adsorption section or desorption section) (81).
  • the second heat exchanger chamber (38) accommodates a second adsorption heat exchanger (52) that serves as an adsorption/desorption section (adsorption section or desorption section) (82).
  • the electric expansion valve (55) (see FIG. 5) of the refrigerant circuit (50) is accommodated in the first heat exchanger chamber (37).
  • Each of the adsorption/desorption parts (81, 82) may be a so-called cross-fin type fin-and-tube heat exchanger having the above-described adsorbent supported on its surface.
  • Each adsorption/desorption section (81, 82) adsorbs moisture in the treated air and desorbs the adsorbed moisture.
  • Each adsorption heat exchanger (51, 52) functions as a heat source (first heat source or second heat source) that adjusts the relative humidity at which the adsorption and desorption units (81, 82) adsorb and desorb moisture.
  • Each adsorption heat exchanger (51, 52) may be formed in a rectangular thick plate shape or a flat rectangular parallelepiped shape as a whole. Each adsorption heat exchanger (51, 52) is placed in the heat exchanger chamber (37, 38) with its front and rear faces parallel to the upstream partition plate (71) and the downstream partition plate (72). It may be placed in an upright position.
  • the space along the front surface of the downstream partition plate (72) is vertically partitioned. 31), and the lower portion constitutes the exhaust side passage (33).
  • the upstream partition plate (71) is provided with four openable dampers (41) to (44). Each of the dampers (41) to (44) is formed in a substantially oblong rectangular shape. Specifically, the first inside air damper (41) is attached to the right side of the center partition (73) in the portion (upper portion) of the upstream partition (71) facing the inside air passage (32). A second inside air side damper (42) is attached to the left of the center partition (73). A first outside air damper (43) is attached to the right side of the central partition (73) in the portion (lower portion) of the upstream partition (71) facing the outside air passageway (34), A second outside air side damper (44) is attached to the left of the center partition (73).
  • the four dampers (41) to (44) provided in the upstream partition plate (71) constitute a switching mechanism (40) for switching air circulation paths.
  • the downstream partition plate (72) is provided with four openable dampers (45) to (48).
  • Each of the dampers (45) to (48) is formed in a substantially oblong rectangular shape.
  • the first air supply side damper (45) is located to the right of the central partition plate (73).
  • the second intake side damper (46) is attached to the left of the center partition (73).
  • a first exhaust damper (47) is attached to the right side of the central partition (73) in the portion (lower portion) of the downstream partition (72) facing the exhaust passage (33),
  • a second exhaust side damper (48) is attached to the left of the central partition (73).
  • the four dampers (45) to (48) provided on the downstream partition plate (72) constitute a switching mechanism (40) for switching air circulation paths.
  • the space between the air supply side passageway (31) and the exhaust side passageway (33) and the front panel portion (12) is partitioned left and right by a partition plate (77).
  • the space on the right side of (77) constitutes the supply fan chamber (36), and the space on the left side of the partition plate (77) constitutes the exhaust fan chamber (35).
  • An air supply fan (26) is accommodated in the air supply fan room (36).
  • An exhaust fan (25) is accommodated in the exhaust fan chamber (35).
  • the air supply fan (26) and the exhaust fan (25) are centrifugal multi-blade fans (so-called sirocco fans).
  • the air supply fan (26) blows out the air sucked from the downstream partition plate (72) to the air supply port (22).
  • the exhaust fan (25) blows out the air sucked from the downstream partition plate (72) to the exhaust port (21).
  • the air supply fan chamber (36) accommodates the compressor (53) of the refrigerant circuit (50) and the four-way switching valve (54) (see FIG. 5).
  • the compressor (53) and the four-way switching valve (54) are arranged between the supply fan (26) and the partition plate (77) in the supply fan chamber (36).
  • the humidity control apparatus (10) of the present embodiment is provided with a ventilation passageway (85) connecting the outside air passageway (34) and the supply fan chamber (36).
  • the ventilation passageway (85) is opened and closed by a first ventilation damper (86) on the side of the outside air intake (24) and a second ventilation damper (87) on the side of the air supply port (22).
  • an electric component box (88) including a control board, a power supply board, etc. on which a controller (control section) (95) described later is mounted is provided. 4 and FIGS. 7 to 12 described later, the ventilation passage (85), the dampers (86) and (87), and the electric component box (88) are shown only in (plan view) for the sake of simplicity. ing.
  • the refrigerant circuit (50) includes a first adsorption heat exchanger (51), a second adsorption heat exchanger (52), a compressor (53), a four-way switching valve (54), and an electric expansion It is a closed circuit provided with a valve (55).
  • the refrigerant circuit (50) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating the filled refrigerant.
  • the refrigerant circuit (50) is equipped with a plurality of temperature sensors and pressure sensors.
  • the discharge pipe of the compressor (53) is connected to the first port of the four-way switching valve (54), and the suction pipe of the compressor (53) is connected to the second port of the four-way switching valve (54). connected to a port.
  • the refrigerant circuit (50) includes a first adsorption heat exchanger (51), an electric expansion valve (55), and a second adsorption heat exchanger (51) in this order from the third port to the fourth port of the four-way switching valve (54).
  • a exchanger (52) is arranged.
  • the four-way switching valve (54) has a first state in which the first port and the third port are in communication and the second port and the fourth port are in communication (the state shown in FIG. 5A), It is configured to be switchable to a second state (state shown in FIG. 12B) in which the first port and the fourth port communicate and the second port and the third port communicate.
  • the compressor (53) is a fully enclosed compressor in which the compression mechanism and the electric motor that drives it are housed in the same casing. Alternating current is supplied to the electric motor of the compressor (53) through an inverter. When the output frequency of the inverter (that is, the operating frequency of the compressor (53)) is changed, the rotation speed of the electric motor and the compression mechanism driven thereby changes, and the operating capacity of the compressor (53) changes. Increasing the rotation speed of the compression mechanism increases the operating capacity of the compressor (53), and decreasing the rotation speed of the compression mechanism decreases the operating capacity of the compressor (53).
  • the humidity control device (10) is provided with a controller (control section) (95) shown in FIG.
  • the controller (95) may be configured using, for example, a microcomputer and a memory device that stores software for operating the microcomputer.
  • the measured values of the inside air humidity sensor (92), the inside air temperature sensor (91), the outside air humidity sensor (94), and the outside air temperature sensor (93) are input to the controller (95).
  • the measured values of the temperature sensor and the pressure sensor provided in the refrigerant circuit (50) are input to the controller (95).
  • the controller (95) receives a signal indicating the operating state of the air conditioner (150), for example, a signal indicating whether the air conditioner (150) is in operation, or a signal indicating whether the air conditioner (150) is in cooling operation. A signal indicating whether the heating operation is to be performed is input.
  • the controller (95) controls the operation of the humidity control device (10) based on these input measured values and signals. That is, the controller (95) controls dampers (41) to (48), (86), (87), fans (25), (26), a compressor (53), an electric expansion valve (55), and It controls the operation of the four-way switching valve (54).
  • the controller (95) includes a compressor control section (96) and an operation mode determination section (97).
  • the compressor control section (96) sets the target value of the operating frequency of the compressor (53) based on the measured values of the sensors (91) to (94).
  • the operation mode determination unit (97) determines the operation mode of the humidity control device (10) based on the measurement values of the sensors (91) to (94) and signals indicating the operation state of the air conditioner (150). Decide what you should drive.
  • the controller (95) controls the temperature of the adsorbent carried by each adsorption/desorption section (81, 82) or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent. Specifically, based on the temperature and humidity data acquired by the inside air humidity sensor (92), the inside air temperature sensor (91), the outside air humidity sensor (94), and the outside air temperature sensor (93), the controller (95) controls each By controlling the temperature of the adsorption/desorption units (81, 82), that is, the respective adsorption heat exchangers (51, 52), moisture is desorbed from the adsorbent near the first relative humidity value (RH1), and the second relative humidity value (RH1) is controlled. Moisture is absorbed by the adsorbent near the humidity value (RH2).
  • the controller (95) controls the temperature of the first adsorption heat exchanger (51) and the second adsorption heat.
  • the temperature of the exchanger (52) is interlocked and controlled.
  • the humidity control apparatus (10) of the present embodiment selectively performs dehumidification operation, humidification operation, cooling operation, heating operation, and ventilation operation.
  • Dehumidification operation and humidification operation are humidity control operations for the purpose of adjusting the absolute humidity of the outdoor air supplied to the indoor space (200).
  • the dehumidifying operation and the humidifying operation are operations for mainly processing the latent heat load (dehumidifying load or humidifying load) of the indoor space (200).
  • the cooling operation and the heating operation are sensible heat treatment operations for the purpose of adjusting the temperature of the outdoor air supplied to the indoor space (200).
  • the cooling operation and the heating operation are mainly operations for processing the sensible heat load (cooling load or heating load) of the indoor space (200).
  • the ventilation operation is an operation for performing only ventilation of the indoor space (200).
  • the humidity control device (10) supplies the sucked outdoor air (OA) to the indoor space (200) as supply air (SA), and the sucked indoor air (RA) to the outdoor space (201) as exhaust air (EA). to the
  • the adsorption isotherm of the adsorbent used in the humidity control device (10) includes an adsorption line for adsorbing moisture and a desorption line for desorbing the adsorbed moisture, as shown in FIG. (95) controls the temperature of the adsorption heat exchanger (51, 52) so that moisture is desorbed from the desorption section (81, 82) near the first relative humidity value (RH1) on the desorption line, and , the temperature of the adsorption heat exchangers (51, 52) may be controlled so that the adsorption sections (81, 82) adsorb moisture near the second relative humidity value (RH2) at the adsorption line.
  • the dehumidifying operation, humidifying operation, and ventilation operation performed by the humidity control device (10) will be described in detail below.
  • the second adsorption heat exchanger (52) operates as an evaporator, and the adsorption/desorption section (adsorption section) (82) removes moisture in the first treated air (OA). is adsorbed and dehumidified air is supplied to the room (SA).
  • the first adsorption heat exchanger (51) operates as a condenser, and the adsorption/desorption section (desorption section) (81) desorbs moisture from the second treated air (RA) so that the high-humidity air is removed from the outdoor air. exhaust (EA) to
  • the air circulation path is switched by the four-way switching valve (54) and the dampers (41-48), and the first adsorption heat exchanger (51) operates as an evaporator.
  • an adsorption/desorption unit (desorption unit) (81) absorbs moisture in the first treated air (OA) and supplies dehumidified air (SA) into the room.
  • the second adsorption heat exchanger (52) operates as a condenser, and the adsorption/desorption section (adsorption section) (82) desorbs moisture from the second treated air (RA) to release the high-humidity air to the outdoors.
  • Exhaust (EA) Exhaust
  • the switching mechanism (40) sets the air circulation path to the second path. Specifically, the first inside air side damper (41), the second outside air side damper (44), the second intake side damper (46), and the first exhaust side damper (47) are opened to open the second inside air side damper (44).
  • the side damper (42), the first outside air side damper (43), the first intake side damper (45), and the second exhaust side damper (48) are closed.
  • the four-way switching valve (54) is set to the first state (the state shown in (A) of FIG. 5).
  • a refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (50), the first adsorption heat exchanger (51) functions as a condenser (radiator), and the second adsorption heat exchanger (52) functions as an evaporator.
  • the second adsorption heat exchanger (first heat source) (52) that is, the adsorption/desorption section (adsorption section) (82)
  • the moisture in the first treated air is adsorbed by the adsorbent, and the heat of adsorption generated at that time is Heat is absorbed by the refrigerant.
  • the temperature of the first treated air is somewhat lowered.
  • the first process air dehumidified in the adsorption section (82) flows through the second air supply side damper (46) into the air supply side passageway (31), passes through the air supply fan chamber (36), and then is supplied. It is supplied (SA) to the indoor space (200) through the port (22).
  • the second process air (RA) that has flowed into the inside air side passageway (32) flows through the first inside air side damper (41) into the first heat exchanger chamber (37), and then flows into the first heat of adsorption. Pass through the exchanger (51).
  • the first adsorption heat exchanger (second heat source) (51) that is, the adsorption/desorption section (desorption section) (81)
  • water is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed water is transferred to the second heat source. applied to process air.
  • the second treated air to which moisture has been added in the desorption section (81) flows through the first exhaust side damper (47) into the exhaust side passageway (33), passes through the exhaust fan chamber (35), and then exits the exhaust port. It is discharged (EA) to the outdoor space (201) through (21).
  • the switching mechanism (40) sets the air circulation path to the first path. Specifically, the second inside air side damper (42), the first outside air side damper (43), the first intake side damper (45), and the second exhaust side damper (48) are opened to open the first inside air side damper (43). The damper (41), the second outside air side damper (44), the second intake side damper (46), and the first exhaust side damper (47) are closed. During this second operation, the four-way switching valve (54) is set to the second state (the state shown in (B) of FIG. 5). A refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (50), the second adsorption heat exchanger (52) functions as a condenser (radiator), and the first adsorption heat exchanger (51) functions as an evaporator.
  • first adsorption heat exchanger (first heat source) (51) that is, the adsorption/desorption section (adsorption section) (81)
  • the moisture in the first treated air is adsorbed by the adsorbent, and the heat of adsorption generated at that time is Heat is absorbed by the refrigerant.
  • the temperature of the first treated air is somewhat lowered.
  • the first process air dehumidified in the adsorption section (81) flows through the first air supply side damper (45) into the air supply side passageway (31), and after passing through the air supply fan chamber (36), is supplied air. It is supplied (SA) to the indoor space (200) through the port (22).
  • the second adsorption heat exchanger (second heat source) (52) that is, the adsorption/desorption section (desorption section) (82)
  • water is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed water is transferred to the second heat source. applied to process air.
  • the second treated air to which moisture has been added in the desorption section (82) flows through the second exhaust side damper (48) into the exhaust side passageway (33), passes through the exhaust fan chamber (35), and then exits the exhaust port. It is discharged (EA) to the outdoor space (201) through (21).
  • the controller (95) controls the temperature and humidity data of the first treated air supplied from the outside to the room and the second treated air discharged from the room to the outside (measurement of each sensor (91-94) value), the adsorption heat exchanger (51 , 52), and the adsorption heat is increased so that the relative humidity of the second treated air reaching the desorption section (81, 82) has a value in the vicinity of the first relative humidity value (RH1) at the desorption line.
  • the temperature of the exchangers (51, 52) may be raised.
  • the first process air (OA) is converted into dehumidified air and supplied to the room (SA), and the second process air (RA) is converted into high-humidity air and discharged to the outside (EA). be able to.
  • the humidity control device (10) during humidification operation, the outdoor air is sucked into the casing (11) from the outside air suction port (24) as the second treated air, and the room air is drawn from the inside air suction port (23) into the casing (11). sucked in as the first process air.
  • the compressor (53) operates to adjust the opening of the electric expansion valve (55).
  • the humidity control apparatus (10) alternately and repeatedly performs a first operation and a second operation, which will be described later, for example, every 3 minutes and 30 seconds.
  • the first predetermined time which is the duration of the first action and the second action, is set to 3 minutes and 30 seconds.
  • the first adsorption heat exchanger (51) operates as a condenser, and the adsorption/desorption section (desorption section) (81) adds moisture to the second treated air (OA). is desorbed and humidified air is supplied (SA) into the room.
  • the second adsorption heat exchanger (52) operates as an evaporator, and the adsorption/desorption section (adsorption section) (82) adsorbs moisture in the first treated air (RA) and exhausts the dehumidified air to the outside of the room. (EA) do.
  • the four-way switching valve (54) and the dampers (41-48) switch the air circulation path, and the second adsorption heat exchanger (52) operates as a condenser.
  • an adsorption/desorption unit (desorption unit) (82) desorbs moisture from the second processing air (OA) and supplies humidified air (SA) into the room.
  • the first adsorption heat exchanger (51) operates as an evaporator, and the adsorption/desorption section (adsorption section) (81) adsorbs moisture in the first treated air (RA) and exhausts the dehumidified air to the outside of the room. (EA) do.
  • the switching mechanism (40) sets the air circulation path to the first path. Specifically, the second inside air side damper (42), the first outside air side damper (43), the first intake side damper (45), and the second exhaust side damper (48) are opened to open the first inside air side damper (43). The side damper (41), the second outside air side damper (44), the second intake side damper (46), and the first exhaust side damper (47) are closed.
  • the four-way switching valve (54) is set to the first state (the state shown in (A) of FIG. 5).
  • a refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (50), the first adsorption heat exchanger (51) functions as a condenser (radiator), and the second adsorption heat exchanger (52) functions as an evaporator.
  • the second adsorption heat exchanger (52) first heat source
  • the adsorption/desorption section (adsorption section) (82) the moisture in the first treated air is adsorbed by the adsorbent, and the heat of adsorption generated at that time is Heat is absorbed by the refrigerant.
  • the second process air (OA) that has flowed into the outside air passageway (34) passes through the first outside air side damper (43), flows into the first heat exchanger chamber (37), and then flows into the first heat of adsorption. Pass through the exchanger (51).
  • the first adsorption heat exchanger (second heat source) (51) that is, the adsorption/desorption section (desorption section) (81)
  • water is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed water is transferred to the second heat source.
  • the temperature of the second treated air rises somewhat in the first adsorption heat exchanger (51).
  • the second process air humidified in the desorption section (81) flows through the first air supply side damper (45) into the air supply side passageway (31), passes through the air supply fan chamber (36), and is then supplied. It is supplied (SA) to the indoor space (200) through the air port (22).
  • the switching mechanism (40) sets the air circulation path to the second path. Specifically, the first inside air side damper (41), the second outside air side damper (44), the second intake side damper (46), and the first exhaust side damper (47) are opened to open the second inside air side damper (44). The side damper (42), the first outside air side damper (43), the first intake side damper (45), and the second exhaust side damper (48) are closed.
  • the four-way switching valve (54) is set to the second state (the state shown in (B) of FIG. 5).
  • a refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (50), the second adsorption heat exchanger (52) functions as a condenser (radiator), and the first adsorption heat exchanger (51) functions as an evaporator.
  • first adsorption heat exchanger (first heat source) (51) that is, the adsorption/desorption section (adsorption section) (81)
  • the moisture in the first treated air is adsorbed by the adsorbent, and the heat of adsorption generated at that time is Heat is absorbed by the refrigerant.
  • the first treated air dehydrated in the adsorption section (81) flows through the first exhaust-side damper (47) into the exhaust-side passageway (33), passes through the exhaust fan chamber (35), and then exits the exhaust port ( 21) to the outdoor space (201) (EA).
  • the second process air (OA) flowing into the outside air passageway (34) passes through the second outside air side damper (44), flows into the second heat exchanger chamber (38), and then flows into the second heat of adsorption chamber (38). Pass through exchanger (52).
  • the second adsorption heat exchanger (second heat source) (52) that is, the adsorption/desorption section (desorption section) (82)
  • water is desorbed from the adsorbent heated by the refrigerant, and the desorbed water is transferred to the second heat source.
  • the temperature of the second process air rises somewhat in the second adsorption heat exchanger (52).
  • the second process air humidified in the desorption section (82) passes through the second air supply side damper (46), flows into the air supply side passageway (31), passes through the air supply fan chamber (36), and is then supplied. It is supplied (SA) to the indoor space (200) through the air port (22).
  • the controller (95) measures the temperature and humidity data (each sensor (91 to 94) value), the adsorption heat exchanger ( 51, 52), the adsorption heat is increased so that the relative humidity of the first treated air reaching the adsorption section (81, 82) has a value in the vicinity of the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line.
  • the temperature of the exchanger (51, 52) may be lowered.
  • the second process air (OA) is converted into humidified air and supplied to the room (SA)
  • the first process air (RA) is converted into low-humidity air and discharged to the outside (EA). be able to.
  • the humidity control device (10) during ventilation operation, the outdoor air is sucked into the casing (11) through the outdoor air inlet (24) as the first treated air, and the indoor air is drawn into the casing (11) through the indoor air inlet (23). inwards as the second process air.
  • the operation of the compressor (53), that is, the refrigeration cycle stops.
  • the humidity control apparatus (10) alternately and repeatedly performs a first operation and a second operation, which will be described later, every three minutes, for example.
  • the first predetermined time which is the duration of the first action and the second action, is set to 3 minutes.
  • the first process air (OA) sucked from the outside air intake port (24) into the outside air passageway (34) passes through the ventilation passageway (85) to the air supply fan.
  • the air flows into the room (36), passes through the air supply fan room (36), and is supplied (SA) to the indoor space (200) through the air supply port (22).
  • the second process air (RA) sucked into the inside air side passageway (32) through the inside air suction port (23) passes through the first inside air side damper (41) and flows into the first heat exchanger chamber (37).
  • the first exhaust-side damper (47) flows through the first exhaust-side damper (47) into the exhaust-side passage (33), passes through the exhaust fan chamber (35), and is discharged to the outdoor space (201) through the exhaust port (21) (EA ) is done. That is, in the first action of the ventilation operation, the first inside air side damper (41), the first exhaust side damper (47), the first ventilation damper (86), and the second ventilation damper (87) are opened. , a second inside air side damper (42), a first outside air side damper (43), a second outside air side damper (44), a first intake side damper (45), a second intake side damper (46), and a second 2 The exhaust side damper (48) is closed.
  • the first process air (OA) sucked from the outside air suction port (24) into the outside air passageway (34) is passed through the ventilation passageway (85) and then through the air supply fan.
  • the air flows into the room (36), passes through the air supply fan room (36), and is supplied (SA) to the indoor space (200) through the air supply port (22).
  • the second process air (RA) sucked into the inside air side passageway (32) through the inside air suction port (23) passes through the second inside air side damper (42) and flows into the second heat exchanger chamber (38).
  • the second exhaust side damper (48) After that, it flows through the second exhaust side damper (48) into the exhaust side passage (33), passes through the exhaust fan chamber (35), and is discharged to the outdoor space (201) through the exhaust port (21) (EA ) is done. That is, in the second operation of the ventilation operation, the second inside air side damper (42), the second exhaust side damper (48), the first ventilation damper (86), and the second ventilation damper (87) are opened. , a first inside air side damper (41), a first outside air side damper (43), a second outside air side damper (44), a first intake side damper (45), a second intake side damper (46), and a second 1 The exhaust side damper (47) is closed.
  • step S101 when the humidity control apparatus (10) is started, the controller (95) controls the fans (25), (26) and the dampers (41) to (48), (86), ( 87).
  • step S102 the controller (95) controls the temperature and Acquire relative humidity (temperature and humidity data measured by sensors (91-94)).
  • step S103 the controller (95) determines the selected operation mode, and according to the operation mode, the dampers (41) to (48), (86), (87) and four-way switching It controls the valve (54).
  • step S104 the controller (95) controls the adsorption heat exchanger ( 51, 52) and the air (RA) sucked from the inside air suction port (23) passes through the adsorption heat exchangers (51, 52) serving as condensers. , and the four-way switching valve (54) to perform batch switching control between the first operation and the second operation.
  • step S105 the controller (95) controls the adsorption heat exchangers (51, 52), in which the air (OA) sucked from the outside air inlet (24) serves as a condenser. ), and the air (RA) sucked from the internal air suction port (23) passes through the adsorption heat exchangers (51, 52) serving as evaporators (51, 52), dampers (41) to (48), and
  • the switching valve (54) is operated to perform batch switching control between the first action and the second action.
  • step S106 the controller (95) controls the temperature and humidity data of the inlet air acquired in step S102.
  • adsorption isotherm adsorption line and desorption line
  • first relative humidity value RH1
  • second relative humidity value RH2
  • adsorption as a condenser A target temperature Tc of the heat exchangers (51, 52) and a target temperature Te of the adsorption heat exchangers (51, 52) serving as evaporators are calculated.
  • the target temperature Tc is set so that moisture is desorbed from the desorption portions (81, 82) near the first relative humidity value (RH1) on the desorption line.
  • the target temperature Te is set so that the adsorption portions (81, 82) adsorb moisture near the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line.
  • the adsorption isothermal temperature used to calculate the target temperatures Tc and Te may be configured such that the lines (adsorption lines, desorption lines) are updated by calculation formulas, tables, or the like.
  • step S107 the controller (95) controls the target temperatures Tc and Te calculated in step S106 to , heat pump (HP) operation control is started for the first adsorption heat exchanger (51) and the second adsorption heat exchanger (52).
  • step S108 the controller (95) causes the air (OA) sucked from the outside air intake (24) to pass through the ventilation passage (85).
  • Each damper (86), (87) is controlled so as to pass through.
  • step S106 When the operation mode is "ventilation operation", calculation of target temperatures Tc and Te in step S106 and heat pump operation control in step S107 are not performed.
  • step S109 the controller (95) determines whether there is a change in the temperature and humidity of the inlet air, or whether there is an instruction to change the operation mode or to stop the operation of the device. judge.
  • step S109 When it is determined in step S109 that the temperature and humidity of the inlet air have changed, if the operation mode is "dehumidification operation” or “humidification operation”, the process returns to step S106, and the controller (95) sets the target temperatures Tc and Te. Recalculate.
  • step S109 When it is determined in step S109 that there is no change in the temperature and humidity of the inlet air, if the operation mode is "dehumidification operation” or “humidification operation”, the controller (95) adjusts the target temperatures Tc, Te in step S107. maintain heat pump operation based on
  • step S107 it is desirable that both the target temperatures Tc and Te of the condenser and the evaporator are achieved in balance. There is a possibility that the temperature of (51, 52) deviates from the target temperatures Tc and Te and becomes a random temperature.
  • the controller (95) may control the temperatures of the first adsorption heat exchanger (51) and the second adsorption heat exchanger (52) so that power consumption is minimized.
  • step S109 If it is determined in step S109 that there is an instruction to change the operating mode, the process returns to step S103, and the controller (95) performs control according to the changed operating mode.
  • step S110 When it is determined in step S109 that there is an instruction to stop the operation of the apparatus, in step S110 the controller (95) controls the fans (25), (26), the dampers (41) to (48), The operations of (86) and (87) are stopped, the operation of the heat pump (HP) is stopped, and the operation of the humidity control device (10) is stopped.
  • the humidity control apparatus (10) of this embodiment dehumidifies or humidifies a target space using an adsorbent that adsorbs moisture in the air.
  • the humidity control device (10) comprises a controller (95) that controls the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent.
  • the first relative humidity value (RH1) is defined as the first range (I)
  • the first relative humidity value (RH1) or more and the second relative humidity value (RH2 ) (RH2 > RH1) or less is defined as the second range (II)
  • the second range (RH2) is defined as the third range (III).
  • the change in water content is greater than the change in water content of the adsorbent with respect to changes in relative humidity in the first range (I) and the third range (III).
  • the controller (95) operates in the vicinity of the first relative humidity value (RH1), for example, in the range of (RH1-10%) to (RH1), preferably in the range of (RH1-5%) to (RH1), more preferably ( Moisture is desorbed from the adsorbent within the range of RH1-3%) to (RH1).
  • the controller (95) operates near the second relative humidity value (RH2), for example, in the range of (RH2) to (RH2+10%), preferably in the range of (RH2) to (RH2+5%), more preferably ( RH2) to (RH2+3%) to adsorb moisture to the adsorbent.
  • the controller (95) controls the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent in consideration of the adsorption characteristics of the adsorbent. Therefore, the range of temperature change of the heat source (adsorption heat exchangers (51, 52)) for achieving a relative humidity range in which the adsorbent can obtain the required amount of adsorption can be suppressed, thereby improving energy efficiency.
  • the humidity control apparatus (10) of the present embodiment since an adsorbent having a so-called S-shaped adsorption characteristic is used, a heat source ( Since the temperature change range of the adsorption heat exchangers (51, 52) can be further suppressed, energy efficiency can be further improved.
  • the temperature change range when heating or cooling the adsorption heat exchangers (51, 52) supporting the adsorbent, that is, the adsorption/desorption parts (81, 82) becomes smaller. For this reason, stress fluctuations in the adsorption/desorption parts (81, 82) caused by temperature changes and swelling and shrinkage of the adsorbent can be reduced. The life of the parts (81, 82) can be extended.
  • the condenser temperature (target Tc) and the evaporator temperature (target Te) required for dehumidification operation and humidification operation are adjusted according to the adsorption characteristics of the adsorbent. can reduce the difference. Therefore, the number of rotations of the compressor (53) can be reduced compared to the conventional technology, and the energy saving performance of the humidity control device (10) is improved.
  • the slope of the adsorption isotherm in the second range (II) is the slope of the adsorption isotherm in the first range (I) and the third range (III). It may be 5 times or more. In this way, energy efficiency can be further improved.
  • the amount of change ⁇ W in the moisture content in the second range (II) may be 50% or more of the maximum moisture content of the adsorbent. In this way, energy efficiency can be further improved.
  • the difference between the second relative humidity value (RH2) and the first relative humidity value (RH1) may be 40% or less. In this way, energy efficiency can be further improved.
  • the adsorbent used in the humidity control device (10) of the present embodiment may be a metal organic framework (MOF). In this way, an adsorbent with desired adsorption properties can be obtained.
  • MOF metal organic framework
  • an adsorption/desorption section (81, 82) carrying an adsorbent and adsorbing moisture in the treated air and desorbing the adsorbed moisture; an adsorption/desorption section ( 81, 82) absorbs and desorbs moisture, a heat source (adsorption heat exchanger (51, 52)) that controls the relative humidity, a fan (25, 26) that controls the airflow of the process air, and a An acquisition unit (sensors (91 to 94)) for acquiring temperature and humidity data, and the controller (95) controls the adsorption heat exchanger (51, 52) based on the temperature and humidity data acquired by the sensors (91 to 94). temperature may be controlled. By doing so, it is possible to control the temperature of the adsorption heat exchangers (51, 52) to achieve a relative humidity range in which the required amount of adsorption can be obtained in the adsorbent.
  • the adsorption isotherm may include an adsorption line for adsorbing moisture and a desorption line for desorbing the adsorbed moisture.
  • one of the adsorption/desorption parts (81, 82) is an adsorption part (81, 82) that adsorbs moisture in the treated air, and the other of the adsorption/desorption parts (81, 82) is the adsorbed moisture.
  • one of the adsorption heat exchangers (51, 52) is a first heat source that adjusts the relative humidity at which the adsorption sections (81, 82) adsorb moisture.
  • the other of the adsorption heat exchangers (51, 52) may be a second heat source that adjusts the relative humidity at which the desorption units (81, 82) desorb moisture.
  • the controller (95) controls one of the adsorption heat exchangers (51, 52) so that moisture is desorbed from the desorption sections (81, 82) near the first relative humidity value (RH1) on the desorption line. While controlling the temperature, the temperature of the other side of the adsorption heat exchangers (51, 52) is controlled so that the adsorption sections (81, 82) adsorb moisture near the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line.
  • moisture can be desorbed from the adsorbent of the desorption section (81, 82) near the first relative humidity value (RH1), and the water can be adsorbed near the second relative humidity value (RH2).
  • Moisture can be adsorbed by the adsorbent of the part (81, 82).
  • the controller (95) controls temperature and humidity data ( Based on the measured values of each sensor (91 to 94), the relative humidity of the first process air reaching the adsorption part (81, 82) is a value near the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line.
  • the temperature of the adsorption heat exchanger (51, 52) serving as the first heat source is lowered so that the relative humidity of the second treated air reaching the desorption section (81, 82) becomes the first relative humidity at the desorption line.
  • the temperature of the adsorption heat exchanger (51, 52), which is the second heat source may be raised so as to have a value in the vicinity of the value (RH1). In this way, the first process air can be dehumidified air and supplied into the room, and the second process air can be high-humidity air and discharged outdoors while improving energy efficiency.
  • the controller (95) controls the temperature and humidity data ( Based on the measured values of each sensor (91 to 94), the relative humidity of the second treated air reaching the desorption section (81, 82) is a value near the first relative humidity value (RH1) at the desorption line.
  • the temperature of the adsorption heat exchangers (51, 52) serving as the second heat sources is increased so that the relative humidity of the first treated air reaching the adsorption sections (81, 82) becomes the second relative humidity in the adsorption line
  • the temperature of the adsorption heat exchanger (51, 52) as the first heat source may be lowered so as to have a value in the vicinity of the value (RH2). In this way, while improving the energy efficiency, it is possible to supply the second process air as humidified air into the room, and convert the first process air into low-humidity air and exhaust it to the outside of the room.
  • the first adsorption heat exchanger (51) and the second adsorption heat exchanger (52) constitute a heat pump, and the controller (95) comprises the first adsorption heat exchanger.
  • the temperature of (51) and the temperature of the second adsorption heat exchanger (52) may be controlled in conjunction. By doing so, the energy efficiency of the humidity control device (10) can be further improved.
  • the humidity control device (110) dehumidifies or humidifies the target space using an adsorbent that adsorbs moisture in the air.
  • a humidity control device (110) controls the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent, taking into account the adsorption properties of the adsorbent.
  • the adsorbent used in the humidity control device (110) of this embodiment is the same as that of Embodiment 1, and has an S-shaped adsorption characteristic (adsorption isotherm) as shown in FIG. 1, for example.
  • the humidity control device (110) of the present embodiment is in the vicinity of the first relative humidity value (RH1), for example, in the range of (RH1-10%) to (RH1), preferably in the range of (RH1-5%) to (RH1). Moisture is desorbed from the adsorbent within a range, more preferably from (RH1-3%) to (RH1).
  • the humidity control device (110) of the present embodiment is close to the second relative humidity value (RH2), for example, in the range of (RH2) to (RH2+10%), preferably (RH2) to (RH2+5%). Moisture is adsorbed by the adsorbent within the range, more preferably from (RH2) to (RH2+3%).
  • the humidity control device (110) of the present embodiment controls the humidity of the indoor space and also ventilates the indoor space.
  • the humidity control device (110) adjusts the humidity of the sucked outdoor air (OA) and supplies (SA) it to the indoor space, and at the same time discharges (EA) the sucked indoor air (RA) to the outdoor space.
  • the humidity control device (110) may be installed together with an air conditioner.
  • the humidity control device (110) may be configured integrally with an air conditioner, specifically an outdoor unit.
  • the humidity control device (110) will be described in detail with reference to FIG.
  • the humidity control device (110) has a casing (111).
  • the casing (111) is shaped like a rectangular parallelepiped that is somewhat flat and relatively low.
  • the internal space of the casing (111) is partitioned into a first air passageway (113) and a second air passageway (114) by a partition plate (112).
  • the first air passageway (113) and the second air passageway (114) face each other with the partition plate (112) interposed therebetween.
  • An outdoor air intake port (111a) is formed at the outdoor end of the first air passageway (113), and an air supply port (111b) is formed at the indoor end.
  • An inside air intake port (111c) is formed at the indoor end of the second air passage (114), and an exhaust port (111d) is formed at the outdoor end.
  • the outside air intake port (111a) has an outside air intake duct
  • the air supply port (111b) has an air supply duct
  • the inside air intake port (111c) has an inside air intake duct
  • the exhaust port (111c) has an inside air intake duct.
  • 111d) may be connected to exhaust ducts, respectively.
  • the humidity control rotor (115) is installed in the humidity control device (110) so as to cross both the first air passage (113) and the second air passage (114).
  • the humidity control rotor (115) is, for example, disc-shaped.
  • the humidity-conditioning rotor (115) is formed, for example, by supporting an adsorbent on the surface of a substrate formed in a honeycomb shape.
  • the humidity control rotor (115) is configured to allow air to pass through in its thickness direction, and to bring the passing air into contact with the adsorbent.
  • Materials such as ceramic paper, glass fiber, cellulose-based organic compounds (for example, paper), metals, and resins can be used as the substrate of the humidity control rotor (115).
  • the humidity control rotor (115) may be shaped like a polygonal plate instead of being shaped like a disk. Instead of forming the base material of the humidity conditioning rotor (115) in a honeycomb shape, it may be formed in a mesh shape or a filter shape.
  • the humidity control rotor (115) is driven by a motor (not shown) to rotate around the central axis at a predetermined speed and move between the first air passage (113) and the second air passage (114). That is, the portion of the humidity control rotor (115) that contacts the air flowing through the first air passageway (113) moves to the second air passageway (114) as it rotates, and flows through the second air passageway (114). The portion in contact with air moves back to the first air passageway (113) as it rotates. Portions of the humidity control rotor (115) located in the first air passageway (113) and the second air passageway (114) respectively function as adsorption/desorption sections (adsorption sections or desorption sections) (115A, 115B). .
  • An outside air temperature/humidity sensor (121) and an outside air side filter (122) are installed in the vicinity of the outside air inlet (111a) in the first air passage (113).
  • the outdoor air temperature and humidity sensor (121) measures the temperature and relative humidity of outdoor air (OA) flowing through the first air passageway (113).
  • the outside air filter (122) removes dust and the like from the passing air.
  • an outside air heat source (first A heat source or secondary heat source) (123) is installed.
  • the outside air heat source (123) may be a heater and/or cooler.
  • An air supply fan (124) is installed downstream of the humidity control rotor (115) in the first air passage (113). When the air supply fan (124) is operated, outdoor air is taken into the first air passageway (113), and the taken outdoor air is supplied (SA) to the room after passing through the humidity control rotor (115). .
  • An inside air temperature/humidity sensor (131) and an inside air side filter (132) are installed in the vicinity of the inside air inlet (111c) in the second air passage (114).
  • the inside air temperature and humidity sensor (131) measures the temperature and relative humidity of room air (RA) flowing through the second air passageway (114).
  • the inside air filter (132) removes dust and the like from the passing air.
  • Upstream of the humidity control rotor (115) in the second air passage (114), an inside air side heat source (first A heat source or secondary heat source) (133) is installed.
  • the inside air heat source (133) may be a heater and/or cooler.
  • An exhaust fan (134) is installed downstream of the humidity control rotor (115) in the second air passage (114). When the exhaust fan (134) is operated, room air is drawn into the second air passageway (114), and the drawn room air is exhausted (EA) to the outside after passing through the humidity control rotor (115).
  • the humidity control device (110) is provided with an electric component box including a control board, a power supply board, etc. on which a control unit (140) described later is mounted.
  • the control unit (140) may be configured using, for example, a microcomputer and a memory device that stores software for operating the microcomputer.
  • the controller (140) receives the measured values of the outside air temperature/humidity sensor (121) and the inside air temperature/humidity sensor (131).
  • the control section (140) controls the operation of the humidity control device (110) based on these input measured values. That is, the control section (140) controls the operation of the humidity control rotor (115), the heat sources (123) and (133), and the fans (124) and (134).
  • the control section (140) controls the temperature of the adsorbent carried by each adsorption/desorption section (115A, 115B) or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent. Specifically, the control unit (140) controls the temperatures of the heat sources (123) and (133) based on temperature and humidity data acquired by the outside temperature and humidity sensor (121) and the inside temperature and humidity sensor (131). Then, moisture is desorbed from the adsorbent (desorption part (115A, 115B)) near the first relative humidity value (RH1), and the adsorbent (adsorption part ( 115A, 115B)) absorb moisture.
  • RH1 first relative humidity value
  • control section (140) may independently control the temperature of the outside air side heat source (123) and the temperature of the inside air side heat source (133).
  • the humidity control device (110) of the present embodiment selectively performs dehumidifying operation, humidifying operation, and ventilation operation.
  • the dehumidification operation and the humidification operation are humidity control operations for the purpose of adjusting the absolute humidity of the outdoor air supplied indoors.
  • the ventilation operation is an operation for performing indoor ventilation only.
  • the humidity control rotor (115), heat sources (123) and (133), and fans (124) and (134) operate.
  • ventilation operation only the humidity control rotor (115) and the fans (124) and (134) operate.
  • the humidity control device (110) supplies the sucked outdoor air (OA) into the room as supply air (SA) and discharges the sucked indoor air (RA) to the outside as exhaust air (EA).
  • the adsorption isotherm of the adsorbent used in the humidity control device (110) includes an adsorption line for adsorbing moisture and a desorption line for desorbing the adsorbed moisture, as shown in FIG.
  • the part (140) controls the temperature of the heat sources (123, 124) so that moisture is desorbed from the desorption parts (115A, 115B) near the first relative humidity value (RH1) on the desorption line, and
  • the temperature of the heat sources (123, 124) may be controlled so that the adsorption units (115A, 115B) adsorb moisture near the second relative humidity value (RH2).
  • the dehumidifying operation, humidifying operation, and ventilation operation performed by the humidity control device (110) will be described in detail below.
  • the humidity control device (110) the air supply fan (124) and the exhaust fan (134) are operated, and the outside air side heat source (123) and the inside air side heat source (133) are energized. Also, the humidity control rotor (115) is driven to rotate at a predetermined number of revolutions by a motor (not shown).
  • Outdoor air (OA) is taken into the first air passage (113).
  • the outdoor air taken into the first air passageway (113) is cooled by the outside air side heat source (first heat source) (123), and then moves to the adsorption/desorption section (adsorption section) (115A) of the humidity control rotor (115). to come into contact with the adsorbent.
  • the contact with the cooled outdoor air cools the adsorbent of the adsorption section (115A), and the adsorbent adsorbs moisture contained in the outdoor air.
  • the low-humidity air dehydrated through the adsorption section (115A) is supplied to the room (SA).
  • the humidity control rotor (115) rotates at a predetermined number of revolutions. Therefore, the adsorbent that has adsorbed moisture from the outdoor air in the adsorption portion (115A), ie, the first air passageway (113), moves to the second air passageway (114) as the humidity control rotor (115) rotates.
  • RA Indoor air
  • the indoor air taken into the second air passageway (114) is heated by the inside air side heat source (second heat source) (133).
  • the heated indoor air is sent to the adsorption/desorption section (desorption section) (115B) of the humidity control rotor (115) and comes into contact with the adsorbent.
  • the contact with the heated room air heats the adsorbent in the desorption section (115B), and moisture is desorbed from the adsorbent.
  • the moisture desorbed from the adsorbent is exhausted (EA) to the outside together with the room air that has passed through the humidity control rotor (115).
  • the adsorbent regenerated by desorbing moisture in the desorption section (115B) moves again to the first air passageway (113) as the humidity control rotor (115) rotates. As described above, the adsorbent moves along with the rotation of the humidity control rotor (115), and alternately repeats adsorption of moisture in the adsorption section (115A) and desorption of moisture in the desorption section (115B). .
  • the control unit (140) controls the temperature and humidity data of the first treated air supplied from the outside to the room and the second treated air discharged from the room to the outside (the measured values of the sensors (121, 131) ), the outside air side heat source (first heat source) ( 123), and the internal air side heat source (second 2 heat source) (133) temperature may be increased.
  • the first process air (OA) is converted into dehumidified air and supplied to the room (SA)
  • the second process air (RA) is converted into high-humidity air and discharged to the outside (EA). be able to.
  • the humidity control device (110) In the humidity control device (110), the air supply fan (124) and the exhaust fan (134) are operated, and the outside air side heat source (123) and the inside air side heat source (133) are energized. Also, the humidity control rotor (115) is driven to rotate at a predetermined number of revolutions by a motor (not shown).
  • Outdoor air (OA) is taken into the first air passage (113).
  • the outdoor air taken into the first air passageway (113) is heated by the outside air side heat source (second heat source) (123).
  • the heated outdoor air is sent to the adsorption/desorption section (desorption section) (115A) of the humidity control rotor (115) to come into contact with the adsorbent.
  • the contact with the heated room air heats the adsorbent in the desorption section (115A), and moisture is desorbed from the adsorbent.
  • the moisture desorbed from the adsorbent is added to the outdoor air that has passed through the humidity control rotor (115) to generate humidified air, and the humidified air is supplied indoors (SA).
  • the humidity control rotor (115) rotates at a predetermined number of revolutions. Therefore, the adsorbent from which the moisture is desorbed from the outdoor air in the desorption section (115A), that is, the first air passageway (113) moves to the second air passageway (114) as the humidity control rotor (115) rotates. Moving.
  • RA Indoor air
  • the indoor air taken into the second air passageway (114) is cooled by the inside air side heat source (first heat source) (133), and then moves to the adsorption/desorption section (adsorption section) (115B) of the humidity control rotor (115). to come into contact with the adsorbent.
  • the contact with the cooled room air cools the adsorbent of the adsorption section (115B), and the adsorbent adsorbs moisture contained in the room air.
  • the room air dehydrated through the adsorption section (115B) is exhausted (EA) to the outside.
  • the adsorbent that has adsorbed moisture in the adsorption section (115B) moves back to the first air passageway (113) as the humidity control rotor (115) rotates. As described above, the adsorbent moves along with the rotation of the humidity control rotor (115), and alternately repeats adsorption of moisture in the adsorption section (115B) and desorption of moisture in the desorption section (115A). .
  • the control unit (140) controls the temperature and humidity data (the measured values of the sensors (121, 131)) of the first treated air discharged from the room to the outside and the second treated air supplied from the outside to the room.
  • the outside air side heat source (second heat source) is adjusted so that the relative humidity of the second treated air reaching the desorption section (115A) has a value in the vicinity of the first relative humidity value (RH1) at the desorption line.
  • the internal air side heat source (second 1 heat source) (133) may be lowered.
  • the second process air (OA) is converted into humidified air and supplied to the room (SA), and the first process air (RA) is converted into low-humidity air and discharged to the outside (EA). be able to.
  • the outdoor air sucked into the first air passageway (113) through the outside air intake port (111a) passes through the humidity control rotor (115) and is supplied (SA) indoors through the air supply port (111b).
  • the indoor air (RA) sucked into the second air passageway (114) through the inside air intake port (111c) passes through the humidity control rotor (115) and is discharged (EA) to the outside through the exhaust port (111d).
  • step S201 when the humidity control device (110) is activated, the controller (140) operates the air supply fan (124), the exhaust fan (134), and the humidity control rotor (115).
  • step S202 the control unit (140) controls the flow of air (OA, RA: hereinafter collectively referred to as inlet air) sucked from the outside air inlet (111a) and the inside air inlet (111c). Obtain temperature and relative humidity (temperature and humidity data measured by sensors (121, 131)).
  • step S203 the control unit (140) determines the selected operating mode, and controls the heat sources (123) and (133) according to the operating mode.
  • step S204 the control unit (140) controls the temperature/humidity data of the inlet air acquired in step S202 and the previously stored adsorption Based on the adsorption characteristics of the material (adsorption isotherm (adsorption line and desorption line), first relative humidity value (RH1), second relative humidity value (RH2)) Calculate
  • the target temperatures of the heat sources (123) and (133) are such that moisture desorbs from the desorption parts (115A and 115B) near the first relative humidity value (RH1) on the desorption line and the second relative humidity value on the adsorption line
  • the adsorption units (115A, 115B) are set to adsorb moisture near the humidity value (RH2).
  • the adsorption isotherm (adsorption line, desorption curve) used to calculate the target temperature
  • the control unit (140) may be configured so that the line-off) is updated by a calculation formula, a table, or the like.
  • step S205 the control unit (140) calculates each temperature based on the target temperature calculated in step S204. Start temperature control of heat sources (123) and (133).
  • step 205 consideration is given to the case where the relative humidity of the adsorption/desorption parts (115A, 115B) deviates from the target value due to the temperature drop caused by the distance from the heat sources (123), (133) to the humidity control rotor (115). Then, the temperature control of each heat source (123), (133) may be performed by correcting this temperature drop.
  • step S204 If the operation mode is "ventilation operation", the target temperature calculation in step S204 and the heat source control in step S205 are not performed, and the process proceeds to the next step S206.
  • step S206 the control unit (140) determines whether there is a change in the temperature and humidity of the inlet air, or whether there is an instruction to change the operation mode or to stop the operation of the device.
  • step S206 When it is determined in step S206 that the temperature and humidity of the inlet air have changed, if the operation mode is "dehumidification operation” or "humidification operation", the control unit (140) returns to step S204, and the control unit (140) controls each heat source (123). , recalculate the target temperature in (133).
  • step S206 When it is determined in step S206 that there is no change in the temperature and humidity of the inlet air, if the operation mode is "dehumidification operation” or "humidification operation", the control unit (140) controls each heat source (123) in step S205. , (133) to maintain temperature control.
  • step S206 If it is determined in step S206 that there is an instruction to change the operating mode, the process returns to step S203, and the control unit (140) performs control according to the changed operating mode.
  • step S207 the control section (140) causes the fans (124), (134) and the humidity control rotor (115) to operate. At the same time, the operation of each heat source (123), (133) is stopped, and the operation of the humidity control device (110) is stopped.
  • the humidity control device (110) of the present embodiment dehumidifies or humidifies the target space using an adsorbent that adsorbs moisture in the air.
  • the humidity control device (110) comprises a controller (140) that controls the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent.
  • the first relative humidity value (RH1) is defined as the first range (I)
  • the first relative humidity value (RH1) or more and the second relative humidity value (RH2 ) (RH2 > RH1) or less is defined as the second range (II)
  • the second range (RH2) is defined as the third range (III).
  • the change in water content is greater than the change in water content of the adsorbent with respect to changes in relative humidity in the first range (I) and the third range (III).
  • the control unit (140) controls the operation in the vicinity of the first relative humidity value (RH1), for example, in the range of (RH1-10%) to (RH1), preferably in the range of (RH1-5%) to (RH1), more preferably Moisture is desorbed from the adsorbent within the range of (RH1-3%) to (RH1).
  • the control unit (140) controls the vicinity of the second relative humidity value (RH2), for example, in the range of (RH2) to (RH2+10%), preferably in the range of (RH2) to (RH2+5%), more preferably Let the adsorbent adsorb moisture within the range of (RH2) to (RH2+3%).
  • the controller (140) controls the temperature of the adsorbent or the relative humidity of the air supplied to the adsorbent in consideration of the adsorption characteristics of the adsorbent. Therefore, the range of temperature change of the heat source (123, 133) for achieving a relative humidity range in which the required amount of adsorption can be obtained in the adsorbent can be suppressed, thereby improving energy efficiency.
  • the humidity control apparatus (110) of the present embodiment since an adsorbent having a so-called S-shaped adsorption characteristic is used, a heat source ( 123, 133), the temperature change width can be further suppressed, so the energy efficiency can be further improved.
  • the temperature change width during heating or cooling of the humidity control rotor (115) carrying the adsorbent that is, the adsorption/desorption parts (115A, 115B) becomes small. .
  • stress fluctuations in the adsorption/desorption parts (115A, 115B) caused by temperature changes and swelling and shrinkage of the adsorbent can be reduced.
  • the life of the parts (115A, 115B) can be extended.
  • the slope of the adsorption isotherm in the second range (II) is the slope of the adsorption isotherm in the first range (I) and the third range (III). It may be 5 times or more. Thereby, energy efficiency can be further improved.
  • the amount of change ⁇ W in the moisture content in the second range (II) may be 50% or more of the maximum moisture content of the adsorbent. In this way, energy efficiency can be further improved.
  • the difference between the second relative humidity value (RH2) and the first relative humidity value (RH1) may be 40% or less. In this way, energy efficiency can be further improved.
  • the adsorbent used in the humidity control device (110) of the present embodiment may be a metal organic framework (MOF). In this way, an adsorbent with desired adsorption properties can be obtained.
  • MOF metal organic framework
  • an adsorption/desorption section (115A, 115B) carrying an adsorbent and adsorbing moisture in the treated air and desorbing the adsorbed moisture; an adsorption/desorption section ( 115A, 115B) absorbs and desorbs moisture, heat sources (123, 133) that adjust the relative humidity, fans (124, 134) that control the airflow of the processing air, and an acquisition unit (sensor (121, 131)), and the control unit (140) may control the temperature of the heat source (123, 133) based on the temperature and humidity data acquired by the sensor (121, 131). By doing so, it becomes possible to control the temperature of the heat source (123, 133) for realizing a relative humidity range in which the required amount of adsorption is obtained in the adsorbent.
  • the adsorption isotherm may include an adsorption line for adsorbing moisture and a desorption line for desorbing the adsorbed moisture.
  • one of the adsorption/desorption units (115A, 115B) is an adsorption unit (115A, 115B) that adsorbs moisture in the treated air, and the other of the adsorption/desorption units (115A, 115B) is the adsorbed moisture.
  • One of the heat sources (123, 133) is a first heat source that adjusts the relative humidity at which the adsorption units (115A, 115B) adsorb moisture
  • the heat sources (123, 133 ) may be a second heat source for adjusting the relative humidity at which the desorption section (115A, 115B) desorbs moisture
  • the control unit (140) controls the temperature of one of the heat sources (123, 133) so that moisture is desorbed from the desorption units (115A, 115B) near the first relative humidity value (RH1) on the desorption line.
  • the other temperature of the heat sources (123, 133) may be controlled so that the adsorption parts (115A, 115B) adsorb moisture near the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line.
  • the adsorption parts (115A, 115B) adsorb moisture near the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line.
  • moisture can be desorbed from the adsorbent of the desorption section (115A, 115B) near the first relative humidity value (RH1), and the water can be adsorbed near the second relative humidity value (RH2).
  • Moisture can be adsorbed by the adsorbents in the portions (115A, 115B).
  • the control unit (140) controls the temperature and humidity data of the first processed air supplied from the outside to the room and the second processed air discharged from the room to the outside. (Based on the measured values of each sensor (121, 131), the outside air is adjusted so that the relative humidity of the first processed air reaching the adsorption unit (115A) has a value near the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line. As the temperature of the side heat source (first heat source) (123) is lowered, the relative humidity of the second treated air reaching the desorption section (115B) increases to a value near the first relative humidity value (RH1) at the desorption line.
  • the temperature of the heat source (second heat source) (133) on the side of the inside air may be raised so that the first process air is supplied to the room as dehumidified air while improving the energy efficiency.
  • the treated air can be converted to high-humidity air and exhausted to the outside.
  • the control unit (140) controls the temperature and humidity data of the first processed air discharged from the room to the outside and the second processed air supplied from the outside to the room. Based on the (measured values of each sensor (121, 131)), the relative humidity of the second treated air reaching the desorption section (115A) is set to have a value near the first relative humidity value (RH1) at the desorption line.
  • the temperature of the outside air side heat source (second heat source) (123) is increased, the relative humidity of the first process air reaching the adsorption section (115B) is close to the second relative humidity value (RH2) on the adsorption line.
  • the temperature of the inside air side heat source (first heat source) (133) may be lowered so as to have In this way, while improving the energy efficiency, it is possible to supply the second process air as humidified air into the room, and convert the first process air into low-humidity air and exhaust it to the outside of the room.
  • the heat source on the outside air side (123) and the heat source on the inside air side (133) do not need to constitute heat pumps.
  • the control section (140) may independently control the temperature of the outside air side heat source (123) and the temperature of the inside air side heat source 133). By doing so, the configuration of the humidity control device (110) can be simplified.
  • the humidity control device (10, 110) is configured as a humidity control ventilation unit capable of dehumidification, humidification, and ventilation. etc. are not particularly limited.
  • the humidity control apparatus of the present disclosure may not have ventilation functions.
  • the humidity control apparatus of the present disclosure may be installed indoors either integrally with the air conditioner indoor unit or separately, or may be installed outdoors integrally with the air conditioner outdoor unit or separately.
  • a heat pump (heat exchanger) or heater is used as the heat source (51, 52, 123, 133) used in the humidity control device (10, 110), but the type of the heat source (51, 52, 123, 133) is particularly limited. Instead, for example, cold/hot water or waste water may be used as the heat source.
  • the present disclosure is useful for humidity control devices.

Abstract

吸着材の吸着等温線において、第1相対湿度値(RH1)未満を第1範囲(I)とし、第1相対湿度値(RH1)以上第2相対湿度値(RH2)(RH2>RH1)以下を第2範囲(II)とし、第2相対湿度値(RH2)超を第3範囲(III)とすると、第2範囲(II)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化は、第1範囲(I)及び第3範囲(III)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化よりも大きい。第1相対湿度値(RH1)の近傍で吸着材から水分を脱離させると共に、第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着材に水分を吸着させる。

Description

調湿装置
 本開示は、調湿装置に関するものである。
 従来、空気中の水分を吸着する吸着材を用いた調湿装置が知られている。調湿装置により除湿を行う場合、空気に含まれる水分を吸着材に吸着させて空気を除湿する。水分を吸着した吸着材は、加熱により再生されて再び除湿に利用される。一方、調湿装置により加湿を行う場合、水分を含む空気から吸着材に水分を吸着させた後、吸着材を加熱することによって吸着材から水分を脱離させて加湿対象の空気に供給する。
 特許文献1に開示された調湿装置では、熱交換器の表面に吸着材を担持させ、当該吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲になるように、熱交換器の温度を制御している。
特開2004-294048号公報
 しかしながら、吸着材は、その材料によって吸着特性(吸着等温線)が異なるところ、従来の調湿装置では、吸着材毎の吸着特性を考慮した熱源制御が行われていないため、エネルギー効率の観点で改善の余地がある。
 本開示の目的は、空気中の水分を吸着する吸着材を用いた調湿装置のエネルギー効率を向上させることにある。
 本開示の第1の態様は、空気中の水分を吸着する吸着材を用いた調湿装置(10,110)であって、前記吸着材の温度、又は前記吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する制御部(95,140)を備える。前記吸着材の吸着等温線において、第1相対湿度値未満を第1範囲とし、前記第1相対湿度値以上第2相対湿度値(>前記第1相対湿度値)以下を第2範囲とし、前記第2相対湿度値超を第3範囲として、前記第2範囲における相対湿度の変化に対する前記吸着材の含水率の変化は、前記第1範囲及び前記第3範囲における相対湿度の変化に対する前記吸着材の含水率の変化よりも大きい。前記制御部(95,140)は、前記第1相対湿度値の近傍で前記吸着材から水分を脱離させると共に、前記第2相対湿度値の近傍で前記吸着材に水分を吸着させる。
 第1の態様では、吸着材の吸着特性を考慮して、制御部(95,140)が、吸着材の温度、又は吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する。このため、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための熱源の温度変化幅を抑制できるので、エネルギー効率を向上させることができる。
 本開示の第2の態様は、第1の態様において、前記第2範囲における前記吸着材の前記吸着等温線の傾きは、前記第1範囲及び前記第3範囲における前記吸着材の前記吸着等温線の傾きの5倍以上である。
 第2の態様では、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本開示の第3の態様は、前記第1又は第2の態様において、前記第2範囲における前記吸着材の含水率の変化量は、前記吸着材の最大含水率の50%以上である。
 第3の態様では、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本開示の第4の態様は、前記第1~第3の態様のいずれか1つにおいて、前記第2相対湿度値と前記第1相対湿度値との差分は、40%以下である。
 第4の態様では、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本開示の第5の態様は、前記第1~第4の態様のいずれか1つにおいて、前記第1相対湿度値の近傍は、前記第1相対湿度値から-10%までの範囲であり、前記第2相対湿度値の近傍は、前記第2相対湿度値から+10%までの範囲である。
 第5の態様では、吸着材の吸着特性を考慮した熱源制御が可能となるため、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
 本開示の第6の態様は、前記第1~第5の態様のいずれか1つにおいて、前記吸着材は、金属有機構造体で構成される。
 第6の態様では、所望の吸着特性を持つ吸着材を得ることができる。
 本開示の第7の態様は、前記第1~第6の態様のいずれか1つにおいて、前記吸着材を含み、処理空気中の水分を吸着すると共に吸着した水分を脱離させる吸着脱離部(81,82,115A,115B)と、前記吸着脱離部(81,82,115A,115B)が水分の吸着及び脱離を行う相対湿度を調節する熱源(51,52,123,133)と、前記処理空気の気流を制御するファン(25,26,124,134)と、前記処理空気の温湿度データを取得する取得部(91,92,93,94,121,131)とをさらに備え、前記制御部(95,140)は、前記取得部(91,92,93,94,121,131)が取得した温湿度データに基づいて前記熱源(51,52,123,133)の温度を制御する。
 第7の態様では、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための熱源の温度制御が可能となる。
 本開示の第8の態様は、前記第7の態様において、前記吸着材の前記吸着等温線は、水分を吸着する際の吸着線と、吸着した水分を脱離させる際の脱離線とを含み、前記吸着脱離部(81,82,115A,115B)は、前記処理空気中の水分を吸着する吸着部(81,82,115A,115B)と、吸着した水分を脱離させる脱離部(81,82,115A,115B)とを含み、前記熱源(51,52,123,133)は、前記吸着部(81,82,115A,115B)が水分の吸着を行う相対湿度を調節する第1熱源(51,52,123,133)と、前記脱離部(81,82,115A,115B)が水分の脱離を行う相対湿度を調節する第2熱源(51,52,123,133)とを含み、前記制御部(95,140)は、前記脱離線における前記第1相対湿度値の近傍で、前記脱離部(81,82,115A,115B)から水分が脱離するように前記第2熱源(51,52,123,133)の温度を制御すると共に、前記吸着線における前記第2相対湿度値の近傍で、前記吸着部(81,82,115A,115B)が水分を吸着するように前記第1熱源(51,52,123,133)の温度を制御する。
 第8の態様では、第1相対湿度値の近傍で脱離部(81,82,115A,115B)の吸着材から水分を脱離させることができると共に、第2相対湿度値の近傍で吸着部(81,82,115A,115B)の吸着材に水分を吸着させることができる。
 本開示の第9の態様は、前記第8の態様において、前記制御部(95,140)は、室内の除湿を行う際に、室外から室内に給気する第1処理空気及び室内から室外へ排気する第2処理空気の温湿度データに基づいて、前記吸着部(81,82,115A,115B)に到達する前記第1処理空気の相対湿度が、前記吸着線における前記第2相対湿度値の近傍の値を持つように前記第1熱源(51,52,123,133)の温度を下げると共に、前記脱離部(81,82,115A,115B)に到達する前記第2処理空気の相対湿度が、前記脱離線における前記第1相対湿度値の近傍の値を持つように前記第2熱源(51,52,123,133)の温度を上げるように制御することによって、前記第1処理空気を除湿空気として室内に給気し、前記第2処理空気を高湿度空気にして室外に排気する。
 第9の態様では、室内の除湿を行う際のエネルギー効率が向上する。
 本開示の第10の態様は、前記第8又は第9の態様において、前記制御部(95,140)は、室内の加湿を行う際に、室内から室外へ排気する第1処理空気及び室外から室内に給気する第2処理空気の温湿度データに基づいて、前記脱離部(81,82,115A,115B)に到達する前記第2処理空気の相対湿度が、前記脱離線における前記第1相対湿度値の近傍の値を持つように前記第2熱源(51,52,123,133)の温度を上げると共に、前記吸着部(81,82,115A,115B)に到達する前記第1処理空気の相対湿度が、前記吸着線における前記第2相対湿度値の近傍の値を持つように前記第1熱源(51,52,123,133)の温度を下げることによって、前記第2処理空気を加湿空気として室内に給気し、前記第1処理空気を低湿度空気にして室外に排気する。
 第10の態様では、室内の加湿を行う際のエネルギー効率が向上する。
 本開示の第11の態様は、前記第8~第10の態様のいずれか1つにおいて、前記第1熱源(51,52)及び前記第2熱源(51,52)はヒートポンプを構成し、前記制御部(95)は、前記第1熱源(51,52)の温度及び前記第2熱源(51,52)の温度を連動して制御する。
 第11の態様では、エネルギー効率をより一層向上させることができる。
 本開示の第12の態様は、前記第8~第10の態様のいずれか1つにおいて、前記第1熱源(123,133)及び前記第2熱源(123,133)は、ヒートポンプを構成せず、前記制御部(140)は、前記第1熱源(123,133)の温度及び前記第2熱源(123,133)の温度を独立して制御する。
 第12の態様では、調湿装置(110)の構成を簡単にできる。
図1は、実施形態に係る調湿装置において用いる吸着材の吸着特性を例示する図である。 図2は、比較例の吸着材の吸着特性を示す図である。 図3は、実施形態1に係る調湿装置の設置状態を示す建物の概略断面図である。 図4は、実施形態1に係る調湿装置の概略構造を示す平面図、右側面図、及び左側面図である。 図5は、実施形態1に係る調湿装置における冷媒回路の構成を示す配管系統図であって、(A)は第1動作中の冷媒の流れを示し、(B)は第2動作中の冷媒の流れを示す。 図6は、実施形態1に係る調湿装置の制御部の構成を示すブロック図である。 図7は、実施形態1に係る調湿装置における除湿運転の第1動作中の空気の流れを示す概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図8は、実施形態1に係る調湿装置における除湿運転の第2動作中の空気の流れを示す概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図9は、実施形態1に係る調湿装置における加湿運転の第1動作中の空気の流れを示す概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図10は、実施形態1に係る調湿装置における加湿運転の第2動作中の空気の流れを示す概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図11は、実施形態1に係る調湿装置における換気運転の第1動作中の空気の流れを示す概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図12は、実施形態1に係る調湿装置における換気運転の第2動作中の空気の流れを示す概略の平面図、右側面図、及び左側面図である。 図13は、実施形態1に係る調湿装置の制御処理を示すフロー図である。 図14は、実施形態2に係る調湿装置の概略構成図である。 図15は、実施形態2に係る調湿装置の制御処理を示すフロー図である。
 以下、本開示の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
 (実施形態1)
 実施形態1に係る調湿装置(10)は、空気中の水分を吸着する吸着材を用いて、対象空間の除湿又は加湿を行う。調湿装置(10)は、吸着材の吸着特性を考慮して、吸着材の温度、又は吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する。
  <吸着材>
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材は、例えば図1に示すような、いわゆるS字型の吸着特性(吸着等温線)を持つ。図1に示す吸着等温線は、水分を吸着する際の吸着線と、吸着した水分を脱離させる際の脱離線とを含む。
 図1に示す吸着等温線において、第1相対湿度値(RH1)未満を第1範囲(I)とし、第1相対湿度値(RH1)以上第2相対湿度値(RH2)(RH2>RH1)以下を第2範囲(II)とし、第2相対湿度値(RH2)超を第3範囲(III)とすると、第2範囲(II)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化は、第1範囲(I)及び第3範囲(III)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化よりも大きい。尚、「含水率」とは、吸着材1gが含有可能な水の質量(単位:g/g)を意味する。
 本実施形態の調湿装置(10)は、第1相対湿度値(RH1)の近傍、例えば(RH1-10%)~(RH1)の範囲、好ましくは(RH1-5%)~(RH1)の範囲、より好ましくは(RH1-3%)~(RH1)の範囲で吸着材から水分を脱離させる。
 本実施形態の調湿装置(10)は、第2相対湿度値(RH2)の近傍、例えば(RH2)~(RH2+10%)の範囲、好ましくは(RH2)~(RH2+5%)の範囲、より好ましくは(RH2)~(RH2+3%)の範囲で吸着材に水分を吸着させる。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材において、第2範囲(II)における吸着等温線の傾きは、第1範囲(I)及び第3範囲(III)における吸着等温線の傾きの5倍以上であることが好ましい。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材において、第2範囲(II)における含水率の変化量ΔWは、吸着材の最大含水率の50%以上であることが好ましい。また、第2範囲(II)における含水率の変化量ΔWは、0.3g以上であることが好ましい。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材において、第2相対湿度値(RH2)と第1相対湿度値(RH1)との差分は、40%以下であることが好ましい。
 以上に説明したような、S字型の吸着特性を持つ吸着材を用いることにより、吸着材における水分の吸着及び脱離(再生)が行われる相対湿度の範囲が狭くなる。これにより、当該相対湿度の範囲を実現するのに必要な熱源の温度変化幅を小さくすることができるので、エネルギー効率が向上する。
 それに対して、例えば図2に示すような、直線的な吸着特性を持つ比較例の吸着材を用いた場合、必要な含水率の変化量ΔWが得られる相対湿度の範囲ΔRH(下限RH1’~上限RH2’)が広いため、必要な熱源の温度変化幅が大きくなるので、エネルギー効率が悪くなる。
 尚、本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材は、図1に示すようなS字型の吸着特性を材料であれば特に限定されないが、例えば金属有機構造体(MOF)、又は金属ナノ粒子を担持したメソポーラスシリカなどで吸着材を構成することにより、所望の吸着特性を実現しやすくなる。
  <調湿装置の構成>
 本実施形態の調湿装置(10)は、図3に示すように、室内空間(200)の湿度調節と共に室内空間(200)の換気を行う。調湿装置(10)は、吸い込んだ室外空気(OA)を湿度調節して室内空間(200)へ供給すると同時に、吸い込んだ室内空気(RA)を室外空間(201)へ排出する。
 調湿装置(10)は、図3に示すように、空気調和機(150)と共に建物に設置されてもよい。空気調和機(150)は、室外ユニット(152)と室内ユニット(151)とを備え、冷房運転と暖房運転を選択的に行う。調湿装置(10)は、空気調和機(150)の室内ユニット(151)が空気を吹き出す室内空間(200)に、ダクト(102,103)を介して接続される。具体的には、調湿装置(10)は、給気ダクト(102)及び内気吸込ダクト(103)を介して室内空間(200)に接続され、排気ダクト(101)及び外気吸込ダクト(104)を介して室外空間(201)に接続される。
 調湿装置(10)について、図4を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明で用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、特にことわらない限り、調湿装置(10)を前面側から見た場合の方向を意味している。
 調湿装置(10)は、ケーシング(11)を備える。ケーシング(11)内には、後述する冷媒回路(50)が収容される。冷媒回路(50)には、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四方切換弁(54)、及び電動膨張弁(55)が接続される。冷媒回路(50)は、ヒートポンプを構成する。
 ケーシング(11)は、やや扁平で高さが比較的低い直方体状に形成される。ケーシング(11)には、外気吸込口(24)と、内気吸込口(23)と、給気口(22)と、排気口(21)とが形成されている。外気吸込口(24)には外気吸込ダクト(104)が、内気吸込口(23)には内気吸込ダクト(103)が、給気口(22)には給気ダクト(102)が、排気口(21)には排気ダクト(101)が、それぞれ接続される。
 外気吸込口(24)及び内気吸込口(23)は、ケーシング(11)の背面パネル部(13)に設けられる。外気吸込口(24)は、背面パネル部(13)の下側部分に設けられる。内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)の上側部分に設けられる。給気口(22)は、ケーシング(11)の第1側面パネル部(14)に設けられる。第1側面パネル部(14)において、給気口(22)は、ケーシング(11)の前面パネル部(12)側の端部付近に配置される。排気口(21)は、ケーシング(11)の第2側面パネル部(15)に設けられる。第2側面パネル部(15)において、排気口(21)は、前面パネル部(12)側の端部付近に配置される。
 ケーシング(11)の内部空間には、上流側仕切板(71)と、下流側仕切板(72)と、中央仕切板(73)とが設けられる。これらの仕切板(71~73)は、ケーシング(11)の底板に起立した状態で設置され、ケーシング(11)の内部空間をケーシング(11)の底板から天板に亘って区画する。
 上流側仕切板(71)及び下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)及び背面パネル部(13)と平行な姿勢で、ケーシング(11)の前後方向に所定の間隔をおいて配置される。上流側仕切板(71)は、背面パネル部(13)寄りに配置される。下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)寄りに配置される。中央仕切板(73)の配置については、後述する。
 ケーシング(11)内において、上流側仕切板(71)と背面パネル部(13)の間の空間は、上下二つの空間に仕切られており、上側の空間が内気側通路(32)を構成し、下側の空間が外気側通路(34)を構成する。内気側通路(32)は、内気吸込口(23)に接続するダクトを介して室内空間(200)と連通する。外気側通路(34)は、外気吸込口(24)に接続するダクトを介して室外空間(201)と連通する。
 内気側通路(32)には、内気側フィルタ(27)と、内気温度センサ(91)と、内気湿度センサ(92)とが設置される。内気側フィルタ(27)は、通過する空気から粉塵等を除去する。内気温度センサ(91)は、内気側通路(32)を流れる室内空気の温度を計測する。内気湿度センサ(92)は、内気側通路(32)を流れる室内空気の相対湿度を計測する。
 外気側通路(34)には、外気側フィルタ(28)と、外気温度センサ(93)と、外気湿度センサ(94)とが設置される。外気側フィルタ(28)は、通過する空気から粉塵等を除去する。外気温度センサ(93)は、外気側通路(34)を流れる室外空気の温度を計測する。外気湿度センサ(94)は、外気側通路(34)を流れる室外空気の相対湿度を計測する。
 内気温度センサ(91)、内気湿度センサ(92)、外気温度センサ(93)、及び外気湿度センサ(94)は、処理空気の温湿度データを取得する取得部を構成する。尚、後述の図7~図12では、内気温度センサ(91)、内気湿度センサ(92)、外気温度センサ(93)、及び外気湿度センサ(94)の図示を省略する。
 ケーシング(11)内における上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)との間の空間は、中央仕切板(73)によって左右に区画され、中央仕切板(73)の右側の空間が第1熱交換器室(37)を構成し、中央仕切板(73)の左側の空間が第2熱交換器室(38)を構成する。第1熱交換器室(37)には、吸着脱離部(吸着部又は脱離部)(81)となる第1吸着熱交換器(51)が収容される。第2熱交換器室(38)には、吸着脱離部(吸着部又は脱離部)(82)となる第2吸着熱交換器(52)が収容される。第1熱交換器室(37)には、冷媒回路(50)の電動膨張弁(55)(図5参照)が収容される。
 各吸着脱離部(81,82)は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器の表面に、前述の吸着材を担持させたものであってもよい。各吸着脱離部(81,82)は、処理空気中の水分を吸着すると共に吸着した水分を脱離させる。各吸着熱交換器(51,52)は、各吸着脱離部(81,82)が水分の吸着及び脱離を行う相対湿度を調節する熱源(第1熱源又は第2熱源)として機能する。
 各吸着熱交換器(51,52)は、全体として長方形の厚板状又は扁平な直方体状に形成されてもよい。各吸着熱交換器(51,52)は、その前面及び背面が上流側仕切板(71)及び下流側仕切板(72)と平行になる姿勢で、熱交換器室(37,38)内に起立した状態で設置されてもよい。
 ケーシング(11)の内部空間において、下流側仕切板(72)の前面に沿った空間は、上下に仕切られており、この上下に仕切られた空間のうち、上側の部分が給気側通路(31)を構成し、下側の部分が排気側通路(33)を構成する。
 上流側仕切板(71)には、開閉式の4つのダンパ(41)~(44)が設けられる。各ダンパ(41)~(44)は、概ね横長の長方形状に形成される。具体的には、上流側仕切板(71)のうち内気側通路(32)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1内気側ダンパ(41)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2内気側ダンパ(42)が取り付けられる。また、上流側仕切板(71)のうち外気側通路(34)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1外気側ダンパ(43)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2外気側ダンパ(44)が取り付けられる。上流側仕切板(71)に設けられた4つのダンパ(41)~(44)は、空気の流通経路を切り換える切換機構(40)を構成する。
 下流側仕切板(72)には、開閉式の4つのダンパ(45)~(48)が設けられる。各ダンパ(45)~(48)は、概ね横長の長方形状に形成される。具体的には、下流側仕切板(72)のうち給気側通路(31)に面する部分(上側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1給気側ダンパ(45)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2給気側ダンパ(46)が取り付けられる。また、下流側仕切板(72)のうち排気側通路(33)に面する部分(下側部分)では、中央仕切板(73)よりも右側に第1排気側ダンパ(47)が取り付けられ、中央仕切板(73)よりも左側に第2排気側ダンパ(48)が取り付けられる。下流側仕切板(72)に設けられた4つのダンパ(45)~(48)は、空気の流通経路を切り換える切換機構(40)を構成する。
 ケーシング(11)内において、給気側通路(31)及び排気側通路(33)と前面パネル部(12)との間の空間は、仕切板(77)によって左右に仕切られており、仕切板(77)の右側の空間が給気ファン室(36)を構成し、仕切板(77)の左側の空間が排気ファン室(35)を構成する。
 給気ファン室(36)には、給気ファン(26)が収容される。また、排気ファン室(35)には排気ファン(25)が収容される。給気ファン(26)及び排気ファン(25)は、遠心型の多翼ファン(いわゆるシロッコファン)である。給気ファン(26)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を給気口(22)へ吹き出す。排気ファン(25)は、下流側仕切板(72)側から吸い込んだ空気を排気口(21)へ吹き出す。
 給気ファン室(36)には、冷媒回路(50)の圧縮機(53)と四方切換弁(54)(図5参照)とが収容される。圧縮機(53)及び四方切換弁(54)は、給気ファン室(36)における給気ファン(26)と仕切板(77)との間に配置される。
 その他、本実施形態の調湿装置(10)においては、外気側通路(34)と給気ファン室(36)とを接続する換気通路(85)が設けられる。換気通路(85)は、外気吸込口(24)側の第1換気用ダンパ(86)と、給気口(22)側の第2換気用ダンパ(87)とによって、開閉される。ケーシング(11)の前面パネル部(12)側には、後述するコントローラ(制御部)(95)が実装される制御用基板や電源基板等を備える電装品箱(88)が設けられる。尚、図4、及び後述の図7~図12では、簡単のため、換気通路(85)、ダンパ(86)、(87)、及び電装品箱(88)は、(平面図)のみに示している。
  <冷媒回路の構成>
 図5に示すように、冷媒回路(50)は、第1吸着熱交換器(51)、第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四方切換弁(54)、及び電動膨張弁(55)が設けられた閉回路である。冷媒回路(50)は、充填された冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う。図示は省略しているが、冷媒回路(50)には、複数の温度センサ及び圧力センサが取り付けられる。
 冷媒回路(50)において、圧縮機(53)の吐出管が四方切換弁(54)の第1のポートに接続され、圧縮機(53)の吸入管が四方切換弁(54)の第2のポートに接続される。冷媒回路(50)では、四方切換弁(54)の第3のポートから第4のポートへ向かって順に、第1吸着熱交換器(51)、電動膨張弁(55)、及び第2吸着熱交換器(52)が配置される。
 四方切換弁(54)は、第1のポートと第3のポートとが連通し且つ第2のポートと第4のポートが連通する第1状態(図5の(A)に示す状態)と、第1のポートと第4のポートが連通し且つ第2のポートと第3のポートが連通する第2状態(図12の(B)に示す状態)とに切り換え可能に構成される。
 圧縮機(53)は、圧縮機構とそれを駆動する電動機とが同じケーシングに収容された全密閉型の圧縮機である。この圧縮機(53)の電動機には、インバータを介して交流が供給される。インバータの出力周波数(つまり圧縮機(53)の運転周波数)を変更すると、電動機とそれによって駆動される圧縮機構の回転速度が変化し、圧縮機(53)の運転容量が変化する。圧縮機構の回転速度を上昇させると、圧縮機(53)の運転容量が増加し、圧縮機構の回転速度を低下させると、圧縮機(53)の運転容量が減少する。
  <コントローラの構成>
 調湿装置(10)には、図6に示すコントローラ(制御部)(95)が設けられる。コントローラ(95)は、例えば、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリデバイスとを用いて構成してもよい。コントローラ(95)には、内気湿度センサ(92)、内気温度センサ(91)、外気湿度センサ(94)、及び外気温度センサ(93)の計測値が入力される。コントローラ(95)には、冷媒回路(50)に設けられた温度センサや圧力センサの計測値が入力される。コントローラ(95)には、空気調和機(150)の運転状態を示す信号、例えば、空気調和機(150)が運転中か否かを示す信号や、空気調和機(150)の運転が冷房運転か暖房運転かを示す信号が入力される。コントローラ(95)は、入力されたこれらの計測値や信号に基づいて、調湿装置(10)の運転制御を行う。すなわち、コントローラ(95)は、各ダンパ(41)~(48)、(86)、(87)、各ファン(25)、(26)、圧縮機(53)、電動膨張弁(55)、及び四方切換弁(54)の動作を制御する。
 また、図6に示すように、コントローラ(95)は、圧縮機制御部(96)と、運転モード決定部(97)とを備える。圧縮機制御部(96)は、前述のセンサ(91)~(94)の計測値等に基づいて、圧縮機(53)の運転周波数の目標値を設定する。運転モード決定部(97)は、前述のセンサ(91)~(94)の計測値や、空気調和機(150)の運転状態を示す信号などに基づいて、調湿装置(10)が実行すべき運転を決定する。
 さらに、コントローラ(95)は、各吸着脱離部(81,82)に担持された吸着材の温度、又は当該吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する。具体的には、コントローラ(95)は、内気湿度センサ(92)、内気温度センサ(91)、外気湿度センサ(94)、及び外気温度センサ(93)が取得した温湿度データに基づいて、各吸着脱離部(81,82)つまり各吸着熱交換器(51,52)の温度を制御し、第1相対湿度値(RH1)の近傍で吸着材から水分を脱離させると共に、第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着材に水分を吸着させる。
 尚、第1吸着熱交換器(51)及び第2吸着熱交換器(52)によりヒートポンプを構成する場合、コントローラ(95)は、第1吸着熱交換器(51)の温度及び第2吸着熱交換器(52)の温度を連動して制御する。
  <運転動作>
 本実施形態の調湿装置(10)は、除湿運転と、加湿運転と、冷却運転と、加熱運転と、換気運転とを選択的に行う。除湿運転及び加湿運転は、室内空間(200)へ供給される室外空気の絶対湿度の調節を目的とした調湿運転である。言い換えると、除湿運転及び加湿運転は、主に室内空間(200)の潜熱負荷(除湿負荷又は加湿負荷)を処理するための運転である。冷却運転及び加熱運転は、室内空間(200)へ供給される室外空気の温度の調節を目的とした顕熱処理運転である。言い換えると、冷却運転及び加熱運転は、主に室内空間(200)の顕熱負荷(冷房負荷又は暖房負荷)を処理するための運転である。換気運転は、室内空間(200)の換気だけを行うための運転である。
 除湿運転、加湿運転、冷却運転、加熱運転、及び換気運転のそれぞれでは、給気ファン(26)及び排気ファン(25)が作動すると共に、四方切換弁(54)と、各ダンパ(41)~(48)、(86)、(87)とに対して、一定時間毎にタイミングを合わせて動作切り替えが行われる。調湿装置(10)は、吸い込んだ室外空気(OA)を供給空気(SA)として室内空間(200)へ供給し、吸い込んだ室内空気(RA)を排出空気(EA)として室外空間(201)へ排出する。
 調湿装置(10)で用いる吸着材の吸着等温線が、図1に示すように、水分を吸着する際の吸着線と、吸着した水分を脱離させる際の脱離線とを含む場合、コントローラ(95)は、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍で脱離部(81,82)から水分が脱離するように吸着熱交換器(51,52)の温度を制御すると共に、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着部(81,82)が水分を吸着するように吸着熱交換器(51,52)の温度を制御してもよい。
 以下、調湿装置(10)が行う除湿運転、加湿運転、及び換気運転について、詳細に説明する。
   [除湿運転]
 除湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第1処理空気として吸い込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第2処理空気として吸い込まれる。冷媒回路(50)では、圧縮機(53)が作動し、電動膨張弁(55)の開度が調節される。除湿運転中の調湿装置(10)は、後述する第1動作と第2動作とを例えば3分間ずつ交互に繰り返し行う。言い換えると、除湿運転では、第1動作及び第2動作の継続時間である第1所定時間が3分に設定される。
 図7に示す除湿運転の第1動作では、第2吸着熱交換器(52)が蒸発器として動作し、吸着脱離部(吸着部)(82)が第1処理空気(OA)中の水分を吸着して除湿空気を室内に給気(SA)する。また、第1吸着熱交換器(51)は凝縮器として動作し、吸着脱離部(脱離部)(81)が第2処理空気(RA)に水分を脱離させて高湿度空気を室外に排気(EA)する。
 図8に示す除湿運転の第2動作では、四方切換弁(54)及び各ダンパ(41~48)によって空気の流通経路が切り替えられ、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器として動作し、吸着脱離部(脱離部)(81)が第1処理空気(OA)中の水分を吸着して除湿空気を室内に給気(SA)する。また、第2吸着熱交換器(52)は凝縮器として動作し、吸着脱離部(吸着部)(82)が第2処理空気(RA)に水分を脱離させて高湿度空気を室外に排気(EA)する。
 詳細には、図7に示すように、除湿運転の第1動作では、切換機構(40)が空気の流通経路を第2経路に設定する。具体的には、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。この第1動作中には、四方切換弁(54)が第1状態(図5の(A)に示す状態)に設定される。冷媒回路(50)では冷凍サイクルが行われ、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器(放熱器)として機能し、第2吸着熱交換器(52)が蒸発器として機能する。
 外気側通路(34)へ流入した第1処理空気(OA)は、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(第1熱源)(52)つまり吸着脱離部(吸着部)(82)では、第1処理空気中の水分が吸着材に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。また、第2吸着熱交換器(52)では、第1処理空気の温度が幾分低下する。吸着部(82)において除湿された第1処理空気は、第2給気側ダンパ(46)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内空間(200)へ供給(SA)される。
 一方、内気側通路(32)へ流入した第2処理空気(RA)は、第1内気側ダンパ(41)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(第2熱源)(51)つまり吸着脱離部(脱離部)(81)では、冷媒によって加熱された吸着材から水分が脱離し、この脱離した水分が第2処理空気に付与される。脱離部(81)において水分を付与された第2処理空気は、第1排気側ダンパ(47)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外空間(201)へ排出(EA)される。
 また、図8に示すように、除湿運転の第2動作では、切換機構(40)が空気の流通経路を第1経路に設定する。具体的には、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)及び第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。この第2動作中には、四方切換弁(54)が第2状態(図5の(B)に示す状態)に設定される。冷媒回路(50)では冷凍サイクルが行われ、第2吸着熱交換器(52)が凝縮器(放熱器)として機能し、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器として機能する。
 外気側通路(34)へ流入した第1処理空気(OA)は、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(第1熱源)(51)つまり吸着脱離部(吸着部)(81)では、第1処理空気中の水分が吸着材に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第1吸着熱交換器(51)では、第1処理空気の温度が幾分低下する。吸着部(81)において除湿された第1処理空気は、第1給気側ダンパ(45)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内空間(200)へ供給(SA)される。
 一方、内気側通路(32)へ流入した第2処理空気(RA)は、第2内気側ダンパ(42)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(第2熱源)(52)つまり吸着脱離部(脱離部)(82)では、冷媒によって加熱された吸着材から水分が脱離し、この脱離した水分が第2処理空気に付与される。脱離部(82)において水分を付与された第2処理空気は、第2排気側ダンパ(48)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外空間(201)へ排出(EA)される。
 以上に説明した除湿運転において、コントローラ(95)は、室外から室内に給気する第1処理空気及び室内から室外へ排気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(91~94)の計測値)に基づいて、吸着部(81,82)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように吸着熱交換器(51,52)の温度を下げると共に、脱離部(81,82)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように吸着熱交換器(51,52)の温度を上げてもよい。これによって、エネルギー効率を向上させながら、第1処理空気(OA)を除湿空気として室内に給気(SA)し、第2処理空気(RA)を高湿度空気にして室外に排気(EA)することができる。
   [加湿運転]
 加湿運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第2処理空気として吸い込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第1処理空気として吸い込まれる。冷媒回路(50)では、圧縮機(53)が作動し、電動膨張弁(55)の開度が調節される。加湿運転中の調湿装置(10)は、後述する第1動作と第2動作とを例えば3分30秒ずつ交互に繰り返し行う。言い換えると、加湿運転では、第1動作及び第2動作の継続時間である第1所定時間が3分30秒に設定される。
 図9に示す加湿運転の第1動作では、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器として動作し、吸着脱離部(脱離部)(81)が第2処理空気(OA)に水分を脱離させて加湿空気を室内に給気(SA)する。また、第2吸着熱交換器(52)は蒸発器として動作し、吸着脱離部(吸着部)(82)が第1処理空気(RA)中の水分を吸着して除湿空気を室外に排気(EA)する。
 図10に示す加湿運転の第2動作では、四方切換弁(54)及び各ダンパ(41~48)によって空気の流通経路が切り替えられ、第2吸着熱交換器(52)が凝縮器として動作し、吸着脱離部(脱離部)(82)が第2処理空気(OA)に水分を脱離させて加湿空気を室内に給気(SA)する。また、第1吸着熱交換器(51)は蒸発器として動作し、吸着脱離部(吸着部)(81)が第1処理空気(RA)中の水分を吸着して除湿空気を室外に排気(EA)する。
 詳細には、図9に示すように、加湿運転の第1動作では、切換機構(40)が空気の流通経路を第1経路に設定する。具体的には、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。この第1動作では、四方切換弁(54)が第1状態(図5の(A)に示す状態)に設定される。冷媒回路(50)では冷凍サイクルが行われ、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器(放熱器)として機能し、第2吸着熱交換器(52)が蒸発器として機能する。
 内気側通路(32)へ流入した第1処理空気(RA)は、第2内気側ダンパ(42)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(52)(第1熱源)つまり吸着脱離部(吸着部)(82)では、第1処理空気中の水分が吸着材に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。吸着部(82)において水分を奪われた第1空気は、第2排気側ダンパ(48)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外空間(201)へ排出(EA)される。
 一方、外気側通路(34)へ流入した第2処理空気(OA)は、第1外気側ダンパ(43)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(第2熱源)(51)つまり吸着脱離部(脱離部)(81)では、冷媒によって加熱された吸着材から水分が脱離し、この脱離した水分が第2処理空気に付与される。第1吸着熱交換器(51)では、第2処理空気の温度が幾分上昇する。脱離部(81)において加湿された第2処理空気は、第1給気側ダンパ(45)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内空間(200)へ供給(SA)される。
 また、図10に示すように、加湿運転の第2動作では、切換機構(40)が空気の流通経路を第2経路に設定する。具体的には、第1内気側ダンパ(41)、第2外気側ダンパ(44)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第1給気側ダンパ(45)、及び第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。この第2動作では、四方切換弁(54)が第2状態(図5の(B)に示す状態)に設定される。冷媒回路(50)では冷凍サイクルが行われ、第2吸着熱交換器(52)が凝縮器(放熱器)として機能し、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器として機能する。
 内気側通路(32)へ流入した第1処理空気(RA)は、第1内気側ダンパ(41)を通って第1熱交換器室(37)へ流入し、その後に第1吸着熱交換器(51)を通過する。第1吸着熱交換器(第1熱源)(51)つまり吸着脱離部(吸着部)(81)では、第1処理空気中の水分が吸着材に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。吸着部(81)において水分を奪われた第1処理空気は、第1排気側ダンパ(47)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外空間(201)へ排出(EA)される。
 一方、外気側通路(34)へ流入した第2処理空気(OA)は、第2外気側ダンパ(44)を通って第2熱交換器室(38)へ流入し、その後に第2吸着熱交換器(52)を通過する。第2吸着熱交換器(第2熱源)(52)つまり吸着脱離部(脱離部)(82)では、冷媒によって加熱された吸着材から水分が脱離し、この脱離した水分が第2処理空気に付与される。第2吸着熱交換器(52)では、第2処理空気の温度が幾分上昇する。脱離部(82)において加湿された第2処理空気は、第2給気側ダンパ(46)を通って給気側通路(31)へ流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内空間(200)へ供給(SA)される。
 以上に説明した加湿運転において、コントローラ(95)は、室内から室外へ排気する第1処理空気及び室外から室内に給気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(91~94)の計測値)に基づいて、脱離部(81,82)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように吸着熱交換器(51,52)の温度を上げると共に、吸着部(81,82)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように吸着熱交換器(51,52)の温度を下げてもよい。これによって、エネルギー効率を向上させながら、第2処理空気(OA)を加湿空気として室内に給気(SA)し、第1処理空気(RA)を低湿度空気にして室外に排気(EA)することができる。
   [換気運転]
 換気運転中の調湿装置(10)では、室外空気が外気吸込口(24)からケーシング(11)内へ第1処理空気として吸い込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第2処理空気として吸い込まれる。冷媒回路(50)では、圧縮機(53)の作動つまり冷凍サイクルが停止する。換気運転中の調湿装置(10)は、後述する第1動作と第2動作とを例えば3分間ずつ交互に繰り返し行う。言い換えると、換気運転では、第1動作及び第2動作の継続時間である第1所定時間が3分に設定される。
 図11に示す換気運転の第1動作では、外気吸込口(24)から外気側通路(34)へ吸い込まれた第1処理空気(OA)は、換気通路(85)を経由して給気ファン室(36)に流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内空間(200)へ供給(SA)される。一方、内気吸込口(23)から内気側通路(32)へ吸い込まれた第2処理空気(RA)は、第1内気側ダンパ(41)を通って第1熱交換器室(37)へ流入した後、第1排気側ダンパ(47)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外空間(201)へ排出(EA)される。すなわち、換気運転の第1動作では、第1内気側ダンパ(41)、第1排気側ダンパ(47)、第1換気用ダンパ(86)、及び第2換気用ダンパ(87)が開状態となり、第2内気側ダンパ(42)、第1外気側ダンパ(43)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、及び第2排気側ダンパ(48)が閉状態となる。
 図12に示す換気運転の第2動作では、外気吸込口(24)から外気側通路(34)へ吸い込まれた第1処理空気(OA)は、換気通路(85)を経由して給気ファン室(36)に流入し、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って室内空間(200)へ供給(SA)される。一方、内気吸込口(23)から内気側通路(32)へ吸い込まれた第2処理空気(RA)は、第2内気側ダンパ(42)を通って第2熱交換器室(38)へ流入した後、第2排気側ダンパ(48)を通って排気側通路(33)へ流入し、排気ファン室(35)を通過後に排気口(21)を通って室外空間(201)へ排出(EA)される。すなわち、換気運転の第2動作では、第2内気側ダンパ(42)、第2排気側ダンパ(48)、第1換気用ダンパ(86)、及び第2換気用ダンパ(87)が開状態となり、第1内気側ダンパ(41)、第1外気側ダンパ(43)、第2外気側ダンパ(44)、第1給気側ダンパ(45)、第2給気側ダンパ(46)、及び第1排気側ダンパ(47)が閉状態となる。
  <調湿制御>
 以下、図13を参照しながら、本実施形態の調湿装置(10)のコントローラ(95)による調湿制御の処理フローについて説明する。
 まず、ステップS101において、調湿装置(10)が起動されると、コントローラ(95)は、各ファン(25)、(26)、及び各ダンパ(41)~(48)、(86)、(87)を作動させる。
 次に、ステップS102において、コントローラ(95)は、外気吸込口(24)及び内気吸込口(23)から吸い込まれた空気(OA、RA:以下、合わせて入口空気ということもある)の温度及び相対湿度(センサ(91~94)により計測された温湿度データ)を取得する。
 次に、ステップS103において、コントローラ(95)は、選択されている運転モードを判定し、運転モードに応じて、各ダンパ(41)~(48)、(86)、(87)、及び四方切換弁(54)の制御を行う。
 具体的には、「除湿運転」が選択されている場合、ステップS104において、コントローラ(95)は、外気吸込口(24)から吸い込まれた空気(OA)が蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)を通り、且つ内気吸込口(23)から吸い込まれた空気(RA)が凝縮器となる吸着熱交換器(51,52)を通るように、各ダンパ(41)~(48)、及び四方切換弁(54)を操作して、第1動作及び第2動作のバッチ切替制御を行う。
 また、「加湿運転」が選択されている場合、ステップS105において、コントローラ(95)は、外気吸込口(24)から吸い込まれた空気(OA)が凝縮器となる吸着熱交換器(51,52)を通り、且つ内気吸込口(23)から吸い込まれた空気(RA)が蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)を通るように、各ダンパ(41)~(48)、及び四方切換弁(54)を操作して、第1動作及び第2動作のバッチ切替制御を行う。
 次に、運転モードが「除湿運転」又は「加湿運転」である場合は、ステップS104又はS105に続いて、ステップ106において、コントローラ(95)は、ステップS102で取得した入口空気の温湿度データと、予め記憶された吸着材の吸着特性(吸着等温線(吸着線及び脱離線)、第1相対湿度値(RH1)、第2相対湿度値(RH2))とに基づいて、凝縮器となる吸着熱交換器(51,52)の目標温度Tc、及び蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)の目標温度Teを算出する。目標温度Tcは、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍で、脱離部(81,82)から水分が脱離するように設定される。目標温度Teは、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍で、吸着部(81,82)が水分を吸着するように設定される。
 尚、吸着材の吸着特性が温度依存性を有する場合、吸着熱交換器(熱源)(51,52)の制御によって吸着材の温度が変われば、目標温度Tc、Teの算出に使用する吸着等温線(吸着線、脱離線)が計算式やテーブル等によって更新されるように、コントローラ(95)を構成してもよい。
 次に、運転モードが「除湿運転」又は「加湿運転」である場合は、ステップS106に続いて、ステップ107において、コントローラ(95)は、ステップS106で算出された目標温度Tc、Teに基づいて、第1吸着熱交換器(51)及び第2吸着熱交換器(52)に対して、ヒートポンプ(HP)運転制御を開始する。
 一方、ステップS103で「換気運転」が選択されていると判定された場合、ステップS108において、コントローラ(95)は、外気吸込口(24)から吸い込まれた空気(OA)が換気通路(85)を通るように、各ダンパ(86)、(87)の制御を行う。
 尚、運転モードが「換気運転」である場合は、ステップS106の目標温度Tc、Teの算出、及びステップS107のヒートポンプ運転制御は行わない。
 次に、ステップ107又はS108に続いて、ステップS109において、コントローラ(95)は、入口空気の温湿度に変化が有るかどうか、或いは、運転モードの変更や装置の稼働停止の指示が有るかどうかを判定する。
 ステップS109で入口空気の温湿度が変化したと判定された場合、運転モードが「除湿運転」又は「加湿運転」であれば、ステップS106に戻り、コントローラ(95)は、目標温度Tc、Teを再算出する。
 ステップS109で入口空気の温湿度に変化が無いと判定された場合、運転モードが「除湿運転」又は「加湿運転」であれば、コントローラ(95)は、ステップS107での目標温度Tc、Teに基づくヒートポンプ運転を維持する。
 尚、ステップS107では、凝縮器及び蒸発器のそれぞれの目標温度Tc、Teについて両方の目標温度Tc、Teがバランスして達成されることが望ましいが、凝縮器又は蒸発器となる吸着熱交換器(51,52)の温度が目標温度Tc、Teを外れて成り行き温度になる可能性がある。この場合、コントローラ(95)は、消費電力の無駄が少ないように第1吸着熱交換器(51)及び第2吸着熱交換器(52)の温度制御を行ってもよい。
 ステップS109で運転モード変更の指示が有ったと判定された場合は、ステップS103に戻り、コントローラ(95)は、変更後の運転モードに応じた制御を行う。
 ステップS109で装置の稼働停止の指示が有ったと判定された場合は、ステップS110において、コントローラ(95)は、各ファン(25)、(26)、及び各ダンパ(41)~(48)、(86)、(87)の作動を停止すると共にヒートポンプ(HP)運転を停止し、調湿装置(10)の稼働を停止させる。
  <実施形態1の特徴>
 本実施形態の調湿装置(10)は、空気中の水分を吸着する吸着材を用いて、対象空間の除湿又は加湿を行う。調湿装置(10)は、吸着材の温度、又は吸着材に供給される空気の相対湿度を制御するコントローラ(95)を備える。調湿装置(10)で用いる吸着材の吸着等温線において、第1相対湿度値(RH1)未満を第1範囲(I)とし、第1相対湿度値(RH1)以上第2相対湿度値(RH2)(RH2>RH1)以下を第2範囲(II)とし、第2相対湿度値(RH2)超を第3範囲(III)とすると、第2範囲(II)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化は、第1範囲(I)及び第3範囲(III)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化よりも大きい。コントローラ(95)は、第1相対湿度値(RH1)の近傍、例えば(RH1-10%)~(RH1)の範囲、好ましくは(RH1-5%)~(RH1)の範囲、より好ましくは(RH1-3%)~(RH1)の範囲で吸着材から水分を脱離させる。コントローラ(95)は、第2相対湿度値(RH2)の近傍、例えば(RH2)~(RH2+10%)の範囲、好ましくは(RH2)~(RH2+5%)の範囲、より好ましくは(RH2)~(RH2+3%)の範囲で吸着材に水分を吸着させる。
 本実施形態の調湿装置(10)によると、吸着材の吸着特性を考慮して、コントローラ(95)が、吸着材の温度、又は吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する。このため、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための熱源(吸着熱交換器(51,52))の温度変化幅を抑制できるので、エネルギー効率が向上する。
 また、本実施形態の調湿装置(10)によると、いわゆるS字型の吸着特性を持つ吸着材を用いるため、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための熱源(吸着熱交換器(51,52))の温度変化幅をより一層抑制できるので、エネルギー効率をより一層向上させることができる。
 また、本実施形態の調湿装置(10)によると、吸着材を担持する吸着熱交換器(51,52)、つまり吸着脱離部(81,82)に対する加熱や冷却の際の温度変化幅が小さくなる。このため、温度変化や吸着材の膨潤収縮に起因する吸着脱離部(81,82)の応力変動等を低減できるので、吸着脱離部(81,82)の劣化を抑制して吸着脱離部(81,82)の寿命を延ばすことができる。
 また、本実施形態の調湿装置(10)によると、吸着材の吸着特性に応じて、除湿運転や加湿運転に必要な凝縮器温度(目標Tc)と蒸発器温度(目標Te)との温度差を小さくできる。従って、従来技術と比較して、圧縮機(53)の回転数を下げることができるので、調湿装置(10)の省エネ性が向上する。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材において、第2範囲(II)における吸着等温線の傾きは、第1範囲(I)及び第3範囲(III)における吸着等温線の傾きの5倍以上であってもよい。このようにすると、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材において、第2範囲(II)における含水率の変化量ΔWは、吸着材の最大含水率の50%以上であってもよい。このようにすると、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材において、第2相対湿度値(RH2)と第1相対湿度値(RH1)との差分は、40%以下であってもよい。このようにすると、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材は、金属有機構造体(MOF)であってもよい。このようにすると、所望の吸着特性を持つ吸着材を得ることができる。
 本実施形態の調湿装置(10)において、吸着材が担持され且つ処理空気中の水分を吸着すると共に吸着した水分を脱離させる吸着脱離部(81,82)と、吸着脱離部(81,82)が水分の吸着及び脱離を行う相対湿度を調節する熱源(吸着熱交換器(51,52))と、処理空気の気流を制御するファン(25,26)と、処理空気の温湿度データを取得する取得部(センサ(91~94))とを備え、コントローラ(95)は、センサ(91~94)が取得した温湿度データに基づいて吸着熱交換器(51,52)の温度を制御してもよい。このようにすると、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための吸着熱交換器(51,52)の温度制御が可能となる。
 本実施形態の調湿装置(10)で用いる吸着材において、吸着等温線は、水分を吸着する際の吸着線と、吸着した水分を脱離させる際の脱離線とを含んでもよい。この場合、吸着脱離部(81,82)の一方は、処理空気中の水分を吸着する吸着部(81,82)であり、吸着脱離部(81,82)の他方は、吸着した水分を脱離させる脱離部(81,82)であり、吸着熱交換器(51,52)の一方は、吸着部(81,82)が水分の吸着を行う相対湿度を調節する第1熱源であり、吸着熱交換器(51,52)の他方は、脱離部(81,82)が水分の脱離を行う相対湿度を調節する第2熱源であってもよい。また、コントローラ(95)は、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍で脱離部(81,82)から水分が脱離するように吸着熱交換器(51,52)の一方の温度を制御すると共に、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着部(81,82)が水分を吸着するように吸着熱交換器(51,52)の他方の温度を制御してもよい。このようにすると、第1相対湿度値(RH1)の近傍で脱離部(81,82)の吸着材から水分を脱離させることができると共に、第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着部(81,82)の吸着材に水分を吸着させることができる。
 本実施形態の調湿装置(10)が除湿運転を行う場合、コントローラ(95)は、室外から室内に給気する第1処理空気及び室内から室外へ排気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(91~94)の計測値)に基づいて、吸着部(81,82)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように第1熱源となる吸着熱交換器(51,52)の温度を下げると共に、脱離部(81,82)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように第2熱源となる吸着熱交換器(51,52)の温度を上げてもよい。このようにすると、エネルギー効率を向上させながら、第1処理空気を除湿空気として室内に給気し、第2処理空気を高湿度空気にして室外に排気することができる。
 本実施形態の調湿装置(10)が加湿運転を行う場合、コントローラ(95)は、室内から室外へ排気する第1処理空気及び室外から室内に給気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(91~94)の計測値)に基づいて、脱離部(81,82)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように第2熱源となる吸着熱交換器(51,52)の温度を上げると共に、吸着部(81,82)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように第1熱源となる吸着熱交換器(51,52)の温度を下げてもよい。このようにすると、エネルギー効率を向上させながら、第2処理空気を加湿空気として室内に給気し、第1処理空気を低湿度空気にして室外に排気することができる。
 本実施形態の調湿装置(10)において、第1吸着熱交換器(51)及び第2吸着熱交換器(52)は、ヒートポンプを構成し、コントローラ(95)は、第1吸着熱交換器(51)の温度及び第2吸着熱交換器(52)の温度を連動して制御してもよい。このようにすると、調湿装置(10)のエネルギー効率をより一層向上させることができる。
 (実施形態2)
 実施形態2に係る調湿装置(110)は、空気中の水分を吸着する吸着材を用いて、対象空間の除湿又は加湿を行う。調湿装置(110)は、吸着材の吸着特性を考慮して、吸着材の温度、又は吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する。
 本実施形態の調湿装置(110)で用いる吸着材は、実施形態1と同様であり、例えば図1に示すようなS字型の吸着特性(吸着等温線)を持つ。
 本実施形態の調湿装置(110)は、第1相対湿度値(RH1)の近傍、例えば(RH1-10%)~(RH1)の範囲、好ましくは(RH1-5%)~(RH1)の範囲、より好ましくは(RH1-3%)~(RH1)の範囲で吸着材から水分を脱離させる。
 本実施形態の調湿装置(110)は、第2相対湿度値(RH2)の近傍、例えば(RH2)~(RH2+10%)の範囲、好ましくは(RH2)~(RH2+5%)の範囲、より好ましくは(RH2)~(RH2+3%)の範囲で吸着材に水分を吸着させる。
  <調湿装置の構成>
 本実施形態の調湿装置(110)は、室内空間の湿度調節と共に室内空間の換気を行う。調湿装置(110)は、吸い込んだ室外空気(OA)を湿度調節して室内空間へ供給(SA)すると同時に、吸い込んだ室内空気(RA)を室外空間へ排出(EA)する。調湿装置(110)は、空気調和機と共に設置されてもよい。調湿装置(110)は、空気調和機、具体的には、室外機と一体に構成されてもよい。
 調湿装置(110)について、図14を参照しながら詳細に説明する。
 調湿装置(110)は、ケーシング(111)を備える。ケーシング(111)は、やや扁平で高さが比較的低い直方体状に形成される。ケーシング(111)の内部空間は、仕切板(112)によって、第1空気通路(113)と第2空気通路(114)とに区画される。第1空気通路(113)と第2空気通路(114)とは、仕切板(112)を挟んで対向する。第1空気通路(113)の室外側端部には外気吸込口(111a)が形成され、室内側端部には給気口(111b)が形成される。第2空気通路(114)の室内側端部には内気吸込口(111c)が形成され、室外側端部には排気口(111d)が形成される。図示は省略しているが、外気吸込口(111a)には外気吸込ダクトが、給気口(111b)には給気ダクトが、内気吸込口(111c)には内気吸込ダクトが、排気口(111d)には排気ダクトが、それぞれ接続されてもよい。
 調湿装置(110)には、第1空気通路(113)及び第2空気通路(114)の両方を横断する姿勢で調湿ロータ(115)が設置される。調湿ロータ(115)は、例えば円板状に形成されている。調湿ロータ(115)は、例えばハニカム状に形成された基材の表面に吸着材を担持させて構成される。調湿ロータ(115)は、その厚さ方向に空気を通過させることができ、通過する空気と吸着材とを接触させるように構成される。調湿ロータ(115)の基材としては、セラミック紙、ガラス繊維、セルロースを主成分とした有機化合物(例えば紙)、金属、樹脂等の材料が利用可能である。調湿ロータ(115)を円板状に形成する代わりに、多角形の板状に形成してもよい。調湿ロータ(115)の基材をハニカム状に形成する代わりに、メッシュ状やフィルタ状に形成してもよい。
 調湿ロータ(115)は、図外のモータによって駆動されて中心軸周りに所定の速度で回転し、第1空気通路(113)と第2空気通路(114)との間を移動する。すなわち、調湿ロータ(115)において、第1空気通路(113)を流れる空気と接触した部分は、回転に伴って第2空気通路(114)に移動し、第2空気通路(114)を流れる空気と接触した部分は、回転に伴って第1空気通路(113)に再び移動する。調湿ロータ(115)のうち第1空気通路(113)及び第2空気通路(114)に位置する部分はそれぞれ、吸着脱離部(吸着部又は脱離部)(115A,115B)として機能する。
 第1空気通路(113)における外気吸込口(111a)の近傍には、外気温湿度センサ(121)及び外気側フィルタ(122)が設置される。外気温湿度センサ(121)は、第1空気通路(113)を流れる室外空気(OA)の温度及び相対湿度を計測する。外気側フィルタ(122)は、通過する空気から粉塵等を除去する。第1空気通路(113)における調湿ロータ(115)の上流には、調湿ロータ(115)(吸着脱離部(115A))に供給する空気の相対湿度を調節する外気側熱源(第1熱源又は第2熱源)(123)が設置される。外気側熱源(123)は、ヒータ及び/又はクーラであってもよい。第1空気通路(113)における調湿ロータ(115)の下流には、給気ファン(124)が設置される。給気ファン(124)を運転すると、第1空気通路(113)に室外空気が取り込まれ、取り込まれた室外空気は、調湿ロータ(115)を通過した後に室内へ給気(SA)される。
 第2空気通路(114)における内気吸込口(111c)の近傍には、内気温湿度センサ(131)及び内気側フィルタ(132)が設置される。内気温湿度センサ(131)は、第2空気通路(114)を流れる室内空気(RA)の温度及び相対湿度を計測する。内気側フィルタ(132)は、通過する空気から粉塵等を除去する。第2空気通路(114)における調湿ロータ(115)の上流には、調湿ロータ(115)(吸着脱離部(115B))に供給する空気の相対湿度を調節する内気側熱源(第1熱源又は第2熱源)(133)が設置される。内気側熱源(133)は、ヒータ及び/又はクーラであってもよい。第2空気通路(114)における調湿ロータ(115)の下流には、排気ファン(134)が設置される。排気ファン(134)を運転すると、第2空気通路(114)に室内空気が取り込まれ、取り込まれた室内空気は、調湿ロータ(115)を通過した後に室外へ排気(EA)される。
 図示は省略しているが、調湿装置(110)には、後述する制御部(140)が実装される制御用基板や電源基板等を備える電装品箱が設けられる。
  <制御部>
 制御部(140)は、例えば、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリデバイスとを用いて構成してもよい。制御部(140)には、外気温湿度センサ(121)及び内気温湿度センサ(131)の計測値が入力される。制御部(140)は、入力されたこれらの計測値に基づいて、調湿装置(110)の運転制御を行う。すなわち、制御部(140)は、調湿ロータ(115)、各熱源(123)、(133)、各ファン(124)、(134)の動作を制御する。
 制御部(140)は、各吸着脱離部(115A,115B)に担持された吸着材の温度、又は当該吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する。具体的には、制御部(140)は、外気温湿度センサ(121)及び内気温湿度センサ(131)が取得した温湿度データに基づいて、各熱源(123)、(133)の温度を制御し、第1相対湿度値(RH1)の近傍で吸着材(脱離部(115A,115B))から水分を脱離させると共に、第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着材(吸着部(115A,115B))に水分を吸着させる。
 尚、制御部(140)は、外気側熱源(123)の温度及び内気側熱源(133)の温度を独立して制御してもよい。
  <運転動作>
 本実施形態の調湿装置(110)は、除湿運転と、加湿運転と、換気運転とを選択的に行う。除湿運転及び加湿運転は、室内へ供給される室外空気の絶対湿度の調節を目的とした調湿運転である。換気運転は、室内の換気だけを行うための運転である。
 除湿運転及び加湿運転では、調湿ロータ(115)、各熱源(123)、(133)、及び各ファン(124)、(134)が作動する。換気運転では、調湿ロータ(115)及び各ファン(124)、(134)のみが作動する。調湿装置(110)は、吸い込んだ室外空気(OA)を供給空気(SA)として室内へ供給し、吸い込んだ室内空気(RA)を排出空気(EA)として室外へ排出する。
 調湿装置(110)で用いる吸着材の吸着等温線が、図1に示すように、水分を吸着する際の吸着線と、吸着した水分を脱離させる際の脱離線とを含む場合、制御部(140)は、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍で脱離部(115A,115B)から水分が脱離するように熱源(123,124)の温度を制御すると共に、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着部(115A,115B)が水分を吸着するように熱源(123,124)の温度を制御してもよい。
 以下、調湿装置(110)が行う除湿運転、加湿運転、及び換気運転について、詳細に説明する。
   [除湿運転]
 調湿装置(110)では、給気ファン(124)及び排気ファン(134)が運転され、外気側熱源(123)及び内気側熱源(133)に通電される。また、調湿ロータ(115)が、図外のモータによって所定の回転数で回転駆動される。
 第1空気通路(113)には、室外空気(OA)が取り込まれる。第1空気通路(113)に取り込まれた室外空気は、外気側熱源(第1熱源)(123)によって冷却された後に、調湿ロータ(115)の吸着脱離部(吸着部)(115A)に送られて吸着材と接触する。この冷却された室外空気との接触によって、吸着部(115A)の吸着材が冷却され、当該吸着材には、室外空気に含まれる水分が吸着される。吸着部(115A)を通過して水分を奪われた低湿度空気は室内に給気(SA)される。
 調湿ロータ(115)は、所定の回転数で回転している。従って、吸着部(115A)つまり第1空気通路(113)において室外空気から水分を吸着した吸着材は、調湿ロータ(115)の回転に伴って、第2空気通路(114)に移動する。
 第2空気通路(114)には、室内空気(RA)が取り込まれる。第2空気通路(114)に取り込まれた室内空気は、内気側熱源(第2熱源)(133)によって加熱される。加熱された室内空気は、調湿ロータ(115)の吸着脱離部(脱離部)(115B)に送られて吸着材と接触する。この加熱された室内空気との接触によって、脱離部(115B)の吸着材が加熱され、当該吸着材から水分が脱離する。吸着材から脱離した水分は、調湿ロータ(115)を通過した室内空気と共に室外へ排気(EA)される。
 脱離部(115B)において水分が脱離して再生された吸着材は、調湿ロータ(115)の回転に伴って、再び第1空気通路(113)に移動する。以上のように、吸着材は、調湿ロータ(115)の回転に伴って移動し、吸着部(115A)における水分の吸着と、脱離部(115B)における水分の脱離とを交互に繰り返す。
 以上に説明した除湿運転において、制御部(140)は、室外から室内に給気する第1処理空気及び室内から室外へ排気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(121,131)の計測値)に基づいて、吸着部(115A)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように外気側熱源(第1熱源)(123)の温度を下げると共に、脱離部(115B)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように内気側熱源(第2熱源)(133)の温度を上げてもよい。これによって、エネルギー効率を向上させながら、第1処理空気(OA)を除湿空気として室内に給気(SA)し、第2処理空気(RA)を高湿度空気にして室外に排気(EA)することができる。
   [加湿運転]
 調湿装置(110)では、給気ファン(124)及び排気ファン(134)が運転され、外気側熱源(123)及び内気側熱源(133)に通電される。また、調湿ロータ(115)が、図外のモータによって所定の回転数で回転駆動される。
 第1空気通路(113)には、室外空気(OA)が取り込まれる。第1空気通路(113)に取り込まれた室外空気は、外気側熱源(第2熱源)(123)によって加熱される。加熱された室外空気は、調湿ロータ(115)の吸着脱離部(脱離部)(115A)に送られて吸着材と接触する。この加熱された室内空気との接触によって、脱離部(115A)の吸着材が加熱され、当該吸着材から水分が脱離する。吸着材から脱離した水分は、調湿ロータ(115)を通過した室外空気に添加されて加湿空気を生成し、当該加湿空気は室内に給気(SA)される。
 調湿ロータ(115)は、所定の回転数で回転している。従って、脱離部(115A)つまり第1空気通路(113)において室外空気に水分を脱離させた吸着材は、調湿ロータ(115)の回転に伴って、第2空気通路(114)に移動する。
 第2空気通路(114)には、室内空気(RA)が取り込まれる。第2空気通路(114)に取り込まれた室内空気は、内気側熱源(第1熱源)(133)によって冷却された後に、調湿ロータ(115)の吸着脱離部(吸着部)(115B)に送られて吸着材と接触する。この冷却された室内空気との接触によって、吸着部(115B)の吸着材が冷却され、当該吸着材には、室内空気に含まれる水分が吸着される。吸着部(115B)を通過して水分を奪われた室内空気は室外へ排気(EA)される。
 吸着部(115B)において水分を吸着した吸着材は、調湿ロータ(115)の回転に伴って、再び第1空気通路(113)に移動する。以上のように、吸着材は、調湿ロータ(115)の回転に伴って移動し、吸着部(115B)における水分の吸着と、脱離部(115A)における水分の脱離とを交互に繰り返す。
 以上に説明した加湿運転において、制御部(140)は、室内から室外へ排気する第1処理空気及び室外から室内に給気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(121,131)の計測値)に基づいて、脱離部(115A)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように外気側熱源(第2熱源)(123)の温度を上げると共に、吸着部(115B)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように内気側熱源(第1熱源)(133)の温度を下げてもよい。これによって、エネルギー効率を向上させながら、第2処理空気(OA)を加湿空気として室内に給気(SA)し、第1処理空気(RA)を低湿度空気にして室外に排気(EA)することができる。
   [換気運転]
 換気運転中の調湿装置(110)では、給気ファン(124)、排気ファン(134)、及び調湿ロータ(115)が運転され、室外空気(OA)が外気吸込口(111a)から第1空気通路(113)に吸い込まれ、室内空気(RA)が内気吸込口(111c)から第2空気通路(114)に吸い込まれる。外気側熱源(123)及び内気側熱源(133)の動作は停止させる。
 外気吸込口(111a)から第1空気通路(113)へ吸い込まれた室外空気は、調湿ロータ(115)を通過して給気口(111b)から室内へ供給(SA)される。一方、内気吸込口(111c)から第2空気通路(114)へ吸い込まれた室内空気(RA)は、調湿ロータ(115)を通過して排気口(111d)から室外へ排出(EA)される。
  <調湿制御>
 以下、図15を参照しながら、本実施形態の調湿装置(110)の制御部(140)による調湿制御の処理フローについて説明する。
 まず、ステップS201において、調湿装置(110)が起動されると、制御部(140)は、給気ファン(124)、排気ファン(134)、及び調湿ロータ(115)を作動させる。
 次に、ステップS202において、制御部(140)は、外気吸込口(111a)及び内気吸込口(111c)及びから吸い込まれた空気(OA,RA:以下、合わせて入口空気ということもある)の温度及び相対湿度(センサ(121,131)により計測された温湿度データ)を取得する。
 次に、ステップS203において、制御部(140)は、選択されている運転モードを判定し、運転モードに応じて、各熱源(123)、(133)の制御を行う。
 具体的には、「除湿運転」又は「加湿運転」が選択されている場合、ステップ204において、制御部(140)は、ステップS202で取得した入口空気の温湿度データと、予め記憶された吸着材の吸着特性(吸着等温線(吸着線及び脱離線)、第1相対湿度値(RH1)、第2相対湿度値(RH2))とに基づき、各熱源(123)、(133)の目標温度を算出する。各熱源(123)、(133)の目標温度は、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍で脱離部(115A,115B)から水分が脱離すると共に、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着部(115A,115B)が水分を吸着するように設定される。
 尚、吸着材の吸着特性が温度依存性を有する場合、各熱源(123)、(133)の制御によって吸着材の温度が変われば、目標温度の算出に使用する吸着等温線(吸着線、脱離線)が計算式やテーブル等によって更新されるように、制御部(140)を構成してもよい。
 次に、運転モードが「除湿運転」又は「加湿運転」である場合は、ステップS204に続いて、ステップ205において、制御部(140)は、ステップS204で算出された目標温度に基づいて、各熱源(123)、(133)の温度制御を開始する。
 ステップ205では、各熱源(123)、(133)から調湿ロータ(115)までの距離に起因する温度低下によって、吸着脱離部(115A,115B)の相対湿度が目標値から外れる場合を考慮して、この温度低下を補正して各熱源(123)、(133)の温度制御を行ってもよい。
 尚、運転モードが「換気運転」である場合は、ステップS204の目標温度算出、及びステップS205の熱源制御は行わずに、次のステップS206に進む。
 次に、ステップS206において、制御部(140)は、入口空気の温湿度に変化が有るかどうか、また、運転モードの変更や装置の稼働停止の指示が有るかどうかを判定する。
 ステップS206で入口空気の温湿度が変化したと判定された場合、運転モードが「除湿運転」又は「加湿運転」であれば、ステップS204に戻り、制御部(140)は、各熱源(123)、(133)の目標温度を再算出する。
 ステップS206で入口空気の温湿度に変化が無いと判定された場合、運転モードが「除湿運転」又は「加湿運転」であれば、制御部(140)は、ステップS205での各熱源(123)、(133)の温度制御を維持する。
 ステップS206で運転モード変更の指示が有ったと判定された場合は、ステップS203に戻り、制御部(140)は、変更後の運転モードに応じた制御を行う。
 ステップS206で装置の稼働停止の指示が有ったと判定された場合は、ステップS207において、制御部(140)は、各ファン(124)、(134)、及び調湿ロータ(115)の作動を停止すると共に各熱源(123)、(133)の運転を停止し、調湿装置(110)の稼働を停止させる。
  <実施形態2の特徴>
 本実施形態の調湿装置(110)は、空気中の水分を吸着する吸着材を用いて、対象空間の除湿又は加湿を行う。調湿装置(110)は、吸着材の温度、又は吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する制御部(140)を備える。調湿装置(110)で用いる吸着材の吸着等温線において、第1相対湿度値(RH1)未満を第1範囲(I)とし、第1相対湿度値(RH1)以上第2相対湿度値(RH2)(RH2>RH1)以下を第2範囲(II)とし、第2相対湿度値(RH2)超を第3範囲(III)とすると、第2範囲(II)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化は、第1範囲(I)及び第3範囲(III)における相対湿度の変化に対する吸着材の含水率の変化よりも大きい。制御部(140)は、第1相対湿度値(RH1)の近傍、例えば(RH1-10%)~(RH1)の範囲、好ましくは(RH1-5%)~(RH1)の範囲、より好ましくは(RH1-3%)~(RH1)の範囲で吸着材から水分を脱離させる。制御部(140)は、第2相対湿度値(RH2)の近傍、例えば(RH2)~(RH2+10%)の範囲、好ましくは(RH2)~(RH2+5%)の範囲、より好ましくは(RH2)~(RH2+3%)の範囲で吸着材に水分を吸着させる。
 本実施形態の調湿装置(110)によると、吸着材の吸着特性を考慮して、制御部(140)が、吸着材の温度、又は吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する。このため、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための熱源(123,133)の温度変化幅を抑制できるので、エネルギー効率が向上する。
 また、本実施形態の調湿装置(110)によると、いわゆるS字型の吸着特性を持つ吸着材を用いるため、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための熱源(123,133)の温度変化幅をより一層抑制できるので、エネルギー効率をより一層向上させることができる。
 また、本実施形態の調湿装置(110)によると、吸着材を担持する調湿ロータ(115)、つまり吸着脱離部(115A,115B)に対する加熱や冷却の際の温度変化幅が小さくなる。このため、温度変化や吸着材の膨潤収縮に起因する吸着脱離部(115A,115B)の応力変動等を低減できるので、吸着脱離部(115A,115B)の劣化を抑制して吸着脱離部(115A,115B)の寿命を延ばすことができる。
 本実施形態の調湿装置(110)で用いる吸着材において、第2範囲(II)における吸着等温線の傾きは、第1範囲(I)及び第3範囲(III)における吸着等温線の傾きの5倍以上であってもよい。これにより、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本実施形態の調湿装置(110)で用いる吸着材において、第2範囲(II)における含水率の変化量ΔWは、吸着材の最大含水率の50%以上であってもよい。このようにすると、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本実施形態の調湿装置(110)で用いる吸着材において、第2相対湿度値(RH2)と第1相対湿度値(RH1)との差分は、40%以下であってもよい。このようにすると、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
 本実施形態の調湿装置(110)で用いる吸着材は、金属有機構造体(MOF)であってもよい。このようにすると、所望の吸着特性を持つ吸着材を得ることができる。
 本実施形態の調湿装置(110)において、吸着材が担持され且つ処理空気中の水分を吸着すると共に吸着した水分を脱離させる吸着脱離部(115A,115B)と、吸着脱離部(115A,115B)が水分の吸着及び脱離を行う相対湿度を調節する熱源(123,133)と、処理空気の気流を制御するファン(124,134)と、処理空気の温湿度データを取得する取得部(センサ(121,131))とを備え、制御部(140)は、センサ(121,131)が取得した温湿度データに基づいて熱源(123,133)の温度を制御してもよい。このようにすると、吸着材において必要な吸着量が得られる相対湿度範囲を実現するための熱源(123,133)の温度制御が可能となる。
 本実施形態の調湿装置(110)で用いる吸着材において、吸着等温線は、水分を吸着する際の吸着線と、吸着した水分を脱離させる際の脱離線とを含んでもよい。この場合、吸着脱離部(115A,115B)の一方は、処理空気中の水分を吸着する吸着部(115A,115B)であり、吸着脱離部(115A,115B)の他方は、吸着した水分を脱離させる脱離部(115A,115B)であり、熱源(123,133)の一方は、吸着部(115A,115B)が水分の吸着を行う相対湿度を調節する第1熱源であり、熱源(123,133)の他方は、脱離部(115A,115B)が水分の脱離を行う相対湿度を調節する第2熱源であってもよい。また、制御部(140)は、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍で脱離部(115A,115B)から水分が脱離するように熱源(123,133)の一方の温度を制御すると共に、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着部(115A,115B)が水分を吸着するように熱源(123,133)の他方の温度を制御してもよい。このようにすると、第1相対湿度値(RH1)の近傍で脱離部(115A,115B)の吸着材から水分を脱離させることができると共に、第2相対湿度値(RH2)の近傍で吸着部(115A,115B)の吸着材に水分を吸着させることができる。
 本実施形態の調湿装置(110)が除湿運転を行う場合、制御部(140)は、室外から室内に給気する第1処理空気及び室内から室外へ排気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(121,131の計測値)に基づいて、吸着部(115A)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように外気側熱源(第1熱源)(123)の温度を下げると共に、脱離部(115B)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように内気側熱源(第2熱源)(133)の温度を上げてもよい。このようにすると、エネルギー効率を向上させながら、第1処理空気を除湿空気として室内に給気し、第2処理空気を高湿度空気にして室外に排気することができる。
 本実施形態の調湿装置(110)が加湿運転を行う場合、制御部(140)は、室内から室外へ排気する第1処理空気及び室外から室内に給気する第2処理空気の温湿度データ(各センサ(121,131)の計測値)に基づいて、脱離部(115A)に到達する第2処理空気の相対湿度が、脱離線における第1相対湿度値(RH1)の近傍の値を持つように外気側熱源(第2熱源)(123)の温度を上げると共に、吸着部(115B)に到達する第1処理空気の相対湿度が、吸着線における第2相対湿度値(RH2)の近傍の値を持つように内気側熱源(第1熱源)(133)の温度を下げてもよい。このようにすると、エネルギー効率を向上させながら、第2処理空気を加湿空気として室内に給気し、第1処理空気を低湿度空気にして室外に排気することができる。
 本実施形態の調湿装置(110)において、外気側熱源(123)及び内気側熱源(133)は、ヒートポンプを構成しなくてもよい。また、制御部(140)は、外気側熱源(123)の温度及び内気側熱源133)の温度を独立して制御してもよい。このようにすると、調湿装置(110)の構成を簡単にできる。
 (その他の実施形態)
 前記実施形態では、調湿装置(10,110)を除湿及び加湿並びに換気が可能な調湿換気ユニットとして構成したが、本開示の調湿装置は、少なくとも除湿又は加湿を行えれば、その構成や配置等は特に制限されるものではない。例えば、本開示の調湿装置は、換気機能を備えなくてもよい。また、本開示の調湿装置は、室内に空調室内機と一体化して若しくは別体で設置してもよいし、又は室外に空調室外機と一体化して若しくは別体で設置してもよい。
 また、前記実施形態では、調湿装置(10,110)に用いる熱源(51,52,123,133)として、ヒートポンプ(熱交換器)やヒータを用いたが、熱源(51,52,123,133)の種類は特に限定されるものではなく、例えば、冷温水や排水などを熱源に用いてもよい。
 以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態は、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。さらに、以上に述べた「第1」、「第2」、・・・という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
 以上説明したように、本開示は、調湿装置について有用である。
  10  調湿装置
  25  排気ファン(ファン)
  26  給気ファン(ファン)
  51  第1吸着熱交換器(熱源(第1熱源又は第2熱源))
  52  第2吸着熱交換器(熱源(第1熱源又は第2熱源))
  81、82  吸着脱離部(吸着部又は脱離部)
  91  内気温度センサ(取得部)
  92  内気湿度センサ(取得部)
  93  外気温度センサ(取得部)
  94  外気湿度センサ(取得部)
  95  コントローラ(制御部)
 110  調湿装置
 115  調湿ロータ
 115A、115B  吸着脱離部(吸着部又は脱離部)
 121  外気温湿度センサ(取得部)
 123  外気側熱源(第1熱源又は第2熱源)
 124  給気ファン(ファン)
 131  内気温湿度センサ(取得部)
 133  内気側熱源(第1熱源又は第2熱源)
 134  排気ファン(ファン)
 140  制御部

Claims (12)

  1.  空気中の水分を吸着する吸着材を用いた調湿装置(10,110)であって、
     前記吸着材の温度、又は前記吸着材に供給される空気の相対湿度を制御する制御部(95,140)を備え、
     前記吸着材の吸着等温線において、第1相対湿度値未満を第1範囲とし、前記第1相対湿度値以上第2相対湿度値(>前記第1相対湿度値)以下を第2範囲とし、前記第2相対湿度値超を第3範囲として、前記第2範囲における相対湿度の変化に対する前記吸着材の含水率の変化は、前記第1範囲及び前記第3範囲における相対湿度の変化に対する前記吸着材の含水率の変化よりも大きく、
     前記制御部(95,140)は、前記第1相対湿度値の近傍で前記吸着材から水分を脱離させると共に、前記第2相対湿度値の近傍で前記吸着材に水分を吸着させる、
    調湿装置。
  2.  請求項1の調湿装置において、
     前記第2範囲における前記吸着材の前記吸着等温線の傾きは、前記第1範囲及び前記第3範囲における前記吸着材の前記吸着等温線の傾きの5倍以上である、
    調湿装置。
  3.  請求項1又は2の調湿装置において、
     前記第2範囲における前記吸着材の含水率の変化量は、前記吸着材の最大含水率の50%以上である、
    調湿装置。
  4.  請求項1~3のいずれか1項の調湿装置において、
     前記第2相対湿度値と前記第1相対湿度値との差分は、40%以下である、
    調湿装置。
  5.  請求項1~4のいずれか1項の調湿装置において、
     前記第1相対湿度値の近傍は、前記第1相対湿度値から-10%までの範囲であり、
     前記第2相対湿度値の近傍は、前記第2相対湿度値から+10%までの範囲である、
    調湿装置。
  6.  請求項1~5のいずれか1項の調湿装置において、
     前記吸着材は、金属有機構造体で構成される、
    調湿装置。
  7.  請求項1~6のいずれか1項の調湿装置において、
     前記吸着材を含み、処理空気中の水分を吸着すると共に吸着した水分を脱離させる吸着脱離部(81,82,115A,115B)と、
     前記吸着脱離部(81,82,115A,115B)が水分の吸着及び脱離を行う相対湿度を調節する熱源(51,52,123,133)と、
     前記処理空気の気流を制御するファン(25,26,124,134)と、
     前記処理空気の温湿度データを取得する取得部(91,92,93,94,121,131)と
    をさらに備え、
     前記制御部(95,140)は、前記取得部(91,92,93,94,121,131)が取得した温湿度データに基づいて前記熱源(51,52,123,133)の温度を制御する、
    調湿装置。
  8.  請求項7の調湿装置において、
     前記吸着材の前記吸着等温線は、水分を吸着する際の吸着線と、吸着した水分を脱離させる際の脱離線とを含み、
     前記吸着脱離部(81,82,115A,115B)は、前記処理空気中の水分を吸着する吸着部(81,82,115A,115B)と、吸着した水分を脱離させる脱離部(81,82,115A,115B)とを含み、
     前記熱源(51,52,123,133)は、前記吸着部(81,82,115A,115B)が水分の吸着を行う相対湿度を調節する第1熱源(51,52,123,133)と、前記脱離部(81,82,115A,115B)が水分の脱離を行う相対湿度を調節する第2熱源(51,52,123,133)とを含み、
     前記制御部(95,140)は、前記脱離線における前記第1相対湿度値の近傍で、前記脱離部(81,82,115A,115B)から水分が脱離するように前記第2熱源(51,52,123,133)の温度を制御すると共に、前記吸着線における前記第2相対湿度値の近傍で、前記吸着部(81,82,115A,115B)が水分を吸着するように前記第1熱源(51,52,123,133)の温度を制御する、
    調湿装置。
  9.  請求項8の調湿装置において、
     前記制御部(95,140)は、室内の除湿を行う際に、室外から室内に給気する第1処理空気及び室内から室外へ排気する第2処理空気の温湿度データに基づいて、前記吸着部(81,82,115A,115B)に到達する前記第1処理空気の相対湿度が、前記吸着線における前記第2相対湿度値の近傍の値を持つように前記第1熱源(51,52,123,133)の温度を下げると共に、前記脱離部(81,82,115A,115B)に到達する前記第2処理空気の相対湿度が、前記脱離線における前記第1相対湿度値の近傍の値を持つように前記第2熱源(51,52,123,133)の温度を上げるように制御することによって、前記第1処理空気を除湿空気として室内に給気し、前記第2処理空気を高湿度空気にして室外に排気する、
    調湿装置。
  10.  請求項8又は9の調湿装置において、
     前記制御部(95,140)は、室内の加湿を行う際に、室内から室外へ排気する第1処理空気及び室外から室内に給気する第2処理空気の温湿度データに基づいて、前記脱離部(81,82,115A,115B)に到達する前記第2処理空気の相対湿度が、前記脱離線における前記第1相対湿度値の近傍の値を持つように前記第2熱源(51,52,123,133)の温度を上げると共に、前記吸着部(81,82,115A,115B)に到達する前記第1処理空気の相対湿度が、前記吸着線における前記第2相対湿度値の近傍の値を持つように前記第1熱源(51,52,123,133)の温度を下げることによって、前記第2処理空気を加湿空気として室内に給気し、前記第1処理空気を低湿度空気にして室外に排気する、
    調湿装置。
  11.  請求項8~10のいずれか1項の調湿装置において、
     前記第1熱源(51,52)及び前記第2熱源(51,52)はヒートポンプを構成し、
     前記制御部(95)は、前記第1熱源(51,52)の温度及び前記第2熱源(51,52)の温度を連動して制御する、
    調湿装置。
  12.  請求項8~10のいずれか1項の調湿装置において、
     前記第1熱源(123,133)及び前記第2熱源(123,133)は、ヒートポンプを構成せず、
     前記制御部(140)は、前記第1熱源(123,133)の温度及び前記第2熱源(123,133)の温度を独立して制御する、
    調湿装置。
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