(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも冷凍回路を備え、熱交換ユニットに気体を取り入れて、該気体の温度および湿度の調整を行う第１の温湿度調整ユニットと、
前記第１の温湿度調整ユニットで調整された気体を取り入れて、吸湿剤を用いて該気体の除湿を行うデシカント除湿ユニットと、
少なくとも冷凍回路を備え、熱交換ユニットに前記デシカント除湿ユニットで除湿された気体を取り入れて、該気体の温度および湿度の調整を行う第２の温湿度調整ユニットと、を備え、
前記第１の温湿度調整ユニットは、前記熱交換ユニット内に配設される複数の冷却器と、前記各冷却器に対して通過させる冷媒を分配する開度制御可能な膨張弁と、前記膨張弁による冷媒の分配量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記各冷却器を停止させることなく、該各冷却器における冷媒の分配量を繰り返し増減させる制御を行うと共に、該各冷却器における冷媒の分配量の増減周期が相互に所定周期ずれるように制御を行い、さらに、該各冷却器における冷媒の温度をそれぞれ、最高温度Ｔｍａｘ［℃］と最低温度Ｔｍｉｎ［℃］との間で下記の式（１）
Ｔｍａｘ＞０、０＞Ｔｍｉｎであって｜Ｔｍａｘ−０｜＞｜Ｔｍｉｎ−０｜・・・（１）
を満たすように昇降させることにより、該各冷却器における冷媒の温度の平均値が０［℃］よりも大きい値となるように制御を行うことを特徴とする温湿度調整装置。
【請求項２】
前記第２の温湿度調整ユニットは、
圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、
前記高温の第１熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路と、
前記加熱手段と冷却手段とが配設され、温湿度調整対象の調整気体が通過する気体流路と、
前記気体流路内を通過する調整気体が目標温度に調整されるように、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記加熱流路、冷却流路およびヒートポンプ手段の各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される流路と、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と前記冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と前記冷却手段とを通過した調整気体を目標温度に制御する温度制御部と、を備えること
を特徴とする請求項１記載の温湿度調整装置。
【請求項３】
前記第２の温湿度調整ユニットは、
前記デシカント除湿ユニットで除湿された気体を取り入れて、該気体に水分を供給する水分供給手段を備えること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の温湿度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温湿度調整装置および温湿度調整方法に関し、さらに詳細には、温湿度調整対象気体を第１の温湿度調整ユニット、デシカント除湿ユニット、および第２の温湿度調整ユニットに通過させて該気体の温度および湿度の調整を行う温湿度調整装置およびこれを用いた温湿度調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工業用、商業用、あるいは実験室用として、所定温度で低湿度に調整された空気を供給する空調装置が実用化されている。特に、医薬品製造装置内の局所空調として供給される空気、あるいは、セラミック製品原材料や印刷用カーボンブラック原材料等の保管庫に供給される空気には、より低湿度（例えば、露点−１０℃）であることが要求されている。
【０００３】
ここで、低湿度の空気を供給する空調システムの従来例として、特許文献１記載の空調システム３００が挙げられる（図１６参照）。この空調システム３００は、外気と環気とを混合して取り入れて空気を冷却する空気調和システムにおいて、外気をデシカント型空調ユニットにより除湿して空調機本体に供給するとともに、デシカント型空調ユニットの再生器の加熱に、前記空調機本体からの回収した熱媒体により高温にした熱を用いた空気調和システムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０３４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的なデシカント除湿ユニットにおいては、例えば常温で低湿度の空気を得ようとする場合、取り入れられる空気の水分量が多いほど、デシカント（吸湿剤）部での発熱量が多くなってしまい、一例として当該ユニットの出口部における気体温度が８０℃程度まで上昇してしまうといった課題が生じていた。そのため、デシカント除湿ユニットの吸湿剤の容量が大きくならざるを得ないといった課題も生じていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、対象気体に対して低湿度調整および精密温度調整が可能でデシカント除湿ユニットの吸湿剤の容量を小さくすることができ、且つ、省エネルギー効果およびコストダウン効果の高い温湿度調整装置およびこれを用いた温湿度調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００８】
この温湿度調整装置は、少なくとも冷凍回路を備え、熱交換ユニットに気体を取り入れて、該気体の温度および湿度の調整を行う第１の温湿度調整ユニットと、前記第１の温湿度調整ユニットで調整された気体を取り入れて、吸湿剤を用いて該気体の除湿を行うデシカント除湿ユニットと、少なくとも冷凍回路を備え、熱交換ユニットに前記デシカント除湿ユニットで除湿された気体を取り入れて、該気体の温度および湿度の調整を行う第２の温湿度調整ユニットと、を備え、前記第１の温湿度調整ユニットは、前記熱交換ユニット内に配設される複数の冷却器と、前記各冷却器に対して通過させる冷媒を分配する開度制御可能な膨張弁と、前記膨張弁による冷媒の分配量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記各冷却器を停止させることなく、該各冷却器における冷媒の分配量を繰り返し増減させる制御を行うと共に、該各冷却器における冷媒の分配量の増減周期が相互に所定周期ずれるように制御を行い、さらに、該各冷却器における冷媒の温度をそれぞれ、最高温度Ｔｍａｘ［℃］と最低温度Ｔｍｉｎ［℃］との間で下記の式（１）
Ｔｍａｘ＞０、０＞Ｔｍｉｎであって｜Ｔｍａｘ−０｜＞｜Ｔｍｉｎ−０｜・・・（１）
を満たすように昇降させることにより、該各冷却器における冷媒の温度の平均値が０［℃］よりも大きい値となるように制御を行うことを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、省エネルギー効果およびコストダウン効果の高い温湿度調整装置が実現され、デシカント除湿ユニットの吸湿剤の容量を小さくすることができ、精密に温度調整された低湿度の空気を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る温湿度調整装置の例を示す概略図である。
【図２】図１の温湿度調整装置における空気の流れを説明する概略図である。
【図３】図１の温湿度調整装置における第１の温湿度調整ユニットの例を示す概略図である。
【図４】図３の第１の温湿度調整ユニットにおける制御部を説明するブロック図である。
【図５】図３の第１の温湿度調整ユニットにおける制御方法を説明する説明図である。
【図６】図１の温湿度調整装置における第１の温湿度調整ユニットの他の例を示す概略図である。
【図７】公知の温湿度調整ユニットを用いて構成する温湿度調整装置の例を示す概略図である。
【図８】図１の温湿度調整装置におけるデシカント除湿ユニットの例を示す概略図である。
【図９】図８のデシカント除湿ユニットにおける除湿ロータ周辺の構造を説明する概略図である。
【図１０】図１の温湿度調整装置における第２の温湿度調整ユニットの例を示す概略図である。
【図１１】図１の温湿度調整装置における第２の温湿度調整ユニットの他の例を示す概略図である。
【図１２】図１の温湿度調整装置における第２の温湿度調整ユニットの他の例を示す概略図である。
【図１３】図１２の第２の温湿度調整ユニットにおける加熱器、冷却器および二流体ノズルの配置を説明する説明図である。
【図１４】図１の温湿度調整装置における第２の温湿度調整ユニットの他の例を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る温湿度調整方法の例を説明する説明図である。
【図１６】従来の実施形態に係る温湿度調整装置の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（全体構成）
本発明の実施形態に係る温湿度調整装置１の概略図を図１に示す。温湿度調整装置１は、低湿度に湿度調整され、且つ所定温度に温度調整された空気を得るための温湿度調整装置である。
図１のように、温湿度調整装置１は、第１の温湿度調整ユニット、デシカント除湿ユニット、および第２の温湿度調整ユニットが直列に設けられ、これらを通過させることによって温度および湿度が調整された気体を供給する。以下、調整対象気体として空気の場合を例にとり説明を行う。
【００１２】
ここで、空気の流れを図２（概略図）に示す。先ず、温度および湿度の調整対象となる空気（以下、「温湿度調整対象空気」という）が第１の温湿度調整ユニット３に取り入れられて、所定の温度および湿度に調整されて吐出される。次いで、第１の温湿度調整ユニット３から吐出された空気は、デシカント除湿ユニット４に取り入れられて、所定の湿度（もしくは、所定の温度および湿度）に調整されて吐出される。次いで、デシカント除湿ユニット４から吐出された空気は、第２の温湿度調整ユニット５に取り入れられて、所定の温度および湿度に調整されて吐出される。このようにして、最終的に所望する温度および湿度に調整された空気（以下、「温湿度調整空気」という）を得ることができる。
【００１３】
一例として調整された空気はクリーンルーム等のユニット内に供給される。なお、調整対象として温湿度調整装置１に取り入れられる空気は、当該ユニット外部からの外気、もしくは当該ユニット内部からの環気のいずれか一方もしくは両方である。
以下、温湿度調整装置１を構成する各ユニットについて実施例を挙げて詳細に説明する。
【００１４】
（第１の温湿度調整ユニット）
温湿度調整装置１を構成する第１の温湿度調整ユニット３の一例を説明する概略図を図３に示す。当該第１の温湿度調整ユニット３は、目標湿度に湿度調整され、且つ目標温度に温度調整された空気を得るための温湿度調整ユニットである。
【００１５】
より詳しくは、第１の温湿度調整ユニット３は、ファン１２によって熱交換ユニット１０内に取り入れられた温湿度調整対象空気の温度および湿度を調整する加熱回路および冷凍回路を備える。なお、ここでは温湿度調整対象空気は、ユニットＵ外部からの外気、もしくはユニットＵ内部からの環気のいずれか一方もしくは両方である。
当該加熱回路を形成する加熱手段としての加熱器１４、および当該冷凍回路を形成する冷却手段としての第１の冷却器１５および第２の冷却器１６が熱交換ユニット１０の内部に設けられ、温湿度調整対象の空気が第１の冷却器１５および第２の冷却器１６を通過して除湿された後、加熱器１４を通過するように、それぞれが配設されている。なお、本実施例においては、加熱器１４、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６に通流させる冷媒として、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが用いられる。
【００１６】
ここで、加熱回路の構成および作用、並びに冷凍回路の構成および作用について、冷媒の流れに沿って詳しく説明する。
先ず、冷媒は、圧縮機１８によって圧縮・加熱され、高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機１８から吐出された高温の冷媒は、分配手段としての二方弁２０ａ、２０ｂによって、加熱器１４が設けられた加熱回路側と第１の冷却器１５および第２の冷却器１６が設けられた冷凍回路側とに分配される。なお、第１の冷却器および前記第２の冷却器は各々、単体の冷却器を用いて構成してもよく、あるいは複数の冷却器の集合体として構成してもよい。
【００１７】
二方弁２０ａ、２０ｂによって冷凍回路側に分配された高温の冷媒は、凝縮手段としての凝縮器２６によって冷却されてから自動膨張弁２８および自動膨張弁２９のそれぞれによって断熱的に膨張してさらに冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された冷媒は、それぞれ、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６に供給され、熱交換ユニット１０内に取り入れられた空気流が冷却されて除湿され、所定の湿度に調整される。
一方、二方弁２０ａ、２０ｂによって加熱回路側に分配された高温の冷媒は、加熱器１４に直接供給される。これにより、熱交換ユニット１０の第１の冷却器１５および第２の冷却器１６を通過して冷却された空気流が加熱されて所定の温度に調整される。その際に、高温の冷媒は放熱して冷却されて凝縮液を含む冷媒となる。
【００１８】
なお、凝縮器２６には、加熱器１４側に分配された高温の冷媒を冷却する冷却水が配管３０を経由して外部から供給される。当該冷却水は、凝縮器２６内で７０℃程度の冷媒によって３０℃程度に加熱されて配管３１から吐出される。この配管３１から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器３２に加熱源として供給される。
【００１９】
この吸熱器３２には、加熱器１４で放熱した後、膨張弁３４によって断熱的に膨張してさらに冷却された１０℃程度の冷媒が供給される。このため、吸熱器３２では、凝縮器２６で吸熱して３０℃程度に昇温された冷却水と、１０℃程度に冷却された冷媒との温度差に基づいて、冷媒が冷却水から吸熱を行う。当該膨張弁３４は、手動膨張弁もしくは自動膨張弁のいずれであってもよい。
【００２０】
吸熱器３２で冷却水から吸熱して昇温された冷媒は、アキュームレータ３６を経由して圧縮機１８に供給される。このアキュームレータ３６には、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６に供給されて熱交換ユニット１０内に取り入れられた空気流から吸熱した冷媒も供給される。当該アキュームレータ３６は、液体成分を貯めて気体成分のみを圧縮機１８に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に冷媒の気体成分のみを圧縮機１８に供給できる。アキュームレータ３６には、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いてもよい。
なお、アキュームレータ３６を設置しなくても、吸熱器３２で空気流から吸熱して昇温された冷媒と、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６に供給されて熱交換ユニット１０内に取り入れられた気体から吸熱した冷媒とを合流して、圧縮機１８に再供給できればよい。
【００２１】
また、第１の温湿度調整ユニット３では、加熱器１４で放熱した冷媒を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して冷却しているが、その際に、冷媒と外部との間での熱の出入りはない。このため、断熱的に冷却された冷媒は、外部から凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給された冷却水から吸熱を行うことができる。
したがって、圧縮機１８から吐出される高温の冷媒には、圧縮機１８による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器３２によって外部から供給された冷却水から吸熱したエネルギーを加えることができる。さらに、第１の温湿度調整ユニット３では、外部から供給された冷却水が凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給されており、凝縮器２６で除去した高温の冷媒から除去したエネルギーの一部も、圧縮機１８から吐出される高温の冷媒に加えることができ、加熱回路の加熱能力を向上できる。
【００２２】
また、第１の温湿度調整ユニット３では、凝縮器２６に冷却水を供給する配管３０に、冷却水制御手段としての制水弁４０が設けられている。この制水弁４０は、圧縮機１８の吐出圧が一定となるように制御されている。
【００２３】
ここで、第１の温湿度調整ユニット３における加熱回路および冷凍回路の制御方法について、詳しく説明する。
【００２４】
図３に示す第１の温湿度調整ユニット３において、圧縮機１８から吐出された高温の冷媒を加熱回路側と冷凍回路側とに分配する二方弁２０ａ、２０ｂは、制御部３８に設けられた温度制御部２２によって制御される。当該二方弁２０ａ、２０ｂの各開度の変更によって、加熱回路側と冷凍回路側とに分配する高温の冷媒の分配比率が変更され、熱交換ユニット１０内に取り入れられた空気が所定の温度に調整される。
【００２５】
より具体的には、温度制御部２２では、図４に示すように、熱交換ユニット１０から吐出される温湿度調整された空気の温度を測定する温度センサ２３によって測定された測定温度と、設定された設定温度とを温度到達判定部２２ａで比較する。測定温度と設定温度とが相違していたとき、測定温度が設定温度と一致するように、温度到達判定部２２ａからの情報を受けた冷媒分配制御部２２ｂは、二方弁２０ａ、２０ｂの各開度を変更する。
なお、本実施例における二方弁２０ａ、２０ｂの各々は、バルブ開度と流量との関係が直線状ではない。このため、温度制御部２２の冷媒分配制御部２２ｂは、二方弁２０ａ、２０ｂの各々についての流量特性データを保持している。したがって、冷媒分配制御部２２ｂからは、二方弁２０ａ、２０ｂの各流量特性に基づいて各二方弁２０ａ、２０ｂへの開度信号を発信する。
【００２６】
当該温度制御部２２に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。さらに、熱交換ユニット１０から吐出される空気の温度を測定する温度センサ２３は、ファン１２の吐出側に設置されているが、ファン１２の吸入側に設置してもよく、あるいはファン１２の吐出側および吸入側の両方に設置してもよい。
なお、二方弁２０ａ、２０ｂの各開度の変更によっても、測定温度と設定温度とが依然として相違しているときは、図４に示すように、後述する湿度制御部２７の圧縮機回転数制御部２７ｂから信号を発信させて圧縮機１８の回転数を変更することもある。
【００２７】
次に、図３に示す第１の温湿度調整ユニット３では、熱交換ユニット１０から吐出される空気の湿度は、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６での除湿能力によって調整される。この第１の冷却器１５および第２の冷却器１６の除湿能力は、圧縮機１８の回転数によって調整が可能である。例えば、圧縮機１８の回転数を増加させると、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６の冷却能力が向上され、温湿度調整対象の空気の除湿能力が向上される。
【００２８】
ここで、当該圧縮機１８の回転数は、制御部３８の湿度制御部２７によって制御される。この湿度制御部２７では、図４に示すように、熱交換ユニット１０から吐出される温湿度調整された空気の湿度を測定する湿度センサ２４によって測定された測定湿度と、設定された設定湿度とを湿度到達判定部２７ａで比較する。測定湿度と設定湿度とが相違していたとき、測定湿度が設定湿度と一致するように、湿度到達判定部２７ａからの情報を受けた圧縮機回転数制御部２７ｂは、圧縮器１８の回転数を変更する信号を発信する。
この圧縮機回転数制御部２７ｂによる圧縮機１８の回転数の変更は、段階的に行われる。つまり、圧縮機１８の回転数を変更したときは、変更した回転数で所定時間保持する。変更した圧縮機１８の回転数で所定時間保持しても、湿度到達判定部２７ａで測定湿度と設定湿度とが依然として相違していると判断されたときは、再度、圧縮機回転数制御部２７ｂから圧縮機１８の回転数の変更信号を発信する。
なお、前述の通り、圧縮機回転数制御部２７ｂから発信される圧縮機１８の回転数を変更する信号は、温度制御部２２の温度到達判定部２２ａからの情報に基づいて発信されることもある。
【００２９】
ところで、上記のように、圧縮機１８の回転数制御および二方弁２０ａ、２０ｂの開度制御によって、熱交換ユニット１０から吐出される空気流の温湿度の調整を行う場合には下記の課題が生じ得る。すなわち、設定温度や設定湿度の変更によって、圧縮機１８の回転数が急激に増加した場合には、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６に供給される冷媒量が急増して、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６において冷媒が蒸発できないことによる液バック現象が発生するおそれがある。また、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６から吐出される冷媒の出口温度が低下して着霜現象が発生するおそれがある。
他方、圧縮機１８の回転数が急激に減少した場合には、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６に供給される冷媒量が急減して、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６における冷却能力・除湿能力が低下してしまい、熱交換ユニット１０から吐出される空気流の温湿度が大幅に乱れる現象が発生し、安定するまでに長時間かかるおそれがある。
【００３０】
このような課題を防止すべく、本実施例に係る第１の温湿度調整ユニット３では、圧縮機１８の回転数を変更する際に、目標とする回転数に到達するまで回転数を段階的に徐々に変更している。これに加えて、圧縮機１８の回転数変更による影響がより一層少なくなるように、制御部３８の膨張弁制御部４２によって自動膨張弁２８、２９を制御している。
【００３１】
ここで、本実施例に特徴的な膨張弁制御部４２による制御について説明する。
先ず、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６への供給配管にそれぞれ設けられた入口冷媒温度センサ４５、４６によって冷却器入口冷媒温度を測定する。これと共に、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６からの吐出配管にそれぞれ設けられた出口冷媒温度センサ４７、４８によって冷却器出口冷媒温度を測定する。
次いで、冷媒温度判定部４２ａにおいて、第１の冷却器１５における冷却器入口冷媒温度と冷却器出口冷媒温度との平均値（以下、「第１冷媒温度」という）Ｔ１を算出する。これと共に、第２の冷却器１６における冷却器入口冷媒温度と冷却器出口冷媒温度との平均値（以下、「第２冷媒温度」という）Ｔ２を算出する。
【００３２】
次いで、第１冷媒温度Ｔ１と第２冷媒温度Ｔ２との平均値が０［℃］よりも大きい値となるように、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６のそれぞれにおいて、通過させる冷媒の分配量を増減させる制御を行う。より具体的には、開度調整部４２ｃから制御弁としての自動膨張弁２８、２９それぞれの開度を増減させる信号を発信する。つまり、本実施例では、自動膨張弁２８、２９が、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６のそれぞれに対して通過させる冷媒を分配すると共に、その分配量を増減させる手段を構成する。
【００３３】
このとき、図５（ａ）に示すように、第１冷媒温度Ｔ１および第２冷媒温度Ｔ２がそれぞれ昇降を繰り返すように、且つ、第１冷媒温度Ｔ１および第２冷媒温度Ｔ２の昇降周期が相互に１／２周期ずれるように制御する。具体的には、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６のそれぞれにおいて、通過させる冷媒の分配量を増減させる、すなわち、自動膨張弁２８、２９それぞれの開度を増減させる制御を、相互に１／２周期ずらして行う。例えば、自動膨張弁２８（あるいは自動膨張弁２９）を開く方向では、冷媒の膨張が弱まり冷媒圧力（密度）が高くなるため、第１冷媒温度Ｔ１（自動膨張弁２９の場合は第２冷媒温度Ｔ２）が上昇する。一方、自動膨張弁２８（あるいは自動膨張弁２９）を閉じる方向では、冷媒はより膨張して冷媒圧力（密度）が低くなるため、第１冷媒温度Ｔ１（自動膨張弁２９の場合は第２冷媒温度Ｔ２）が低下する。
なお、図５（ａ）に示す温度曲線に代えて、図５（ｂ）に示す温度曲線となるように、第１冷媒温度Ｔ１および第２冷媒温度Ｔ２をそれぞれ昇降させてもよい。
【００３４】
当該図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、第１冷媒温度Ｔ１および第２冷媒温度Ｔ２をそれぞれ、最高温度Ｔｍａｘ［℃］と最低温度Ｔｍｉｎ［℃］との間（ただし、Ｔｍａｘ＞０、０＞Ｔｍｉｎであって、｜Ｔｍａｘ−０｜＞｜Ｔｍｉｎ−０｜）で昇降させることにより、第１冷媒温度Ｔ１と第２冷媒温度Ｔ２との平均値が０［℃］よりも大きい値となるようにすることができる。
【００３５】
ここで、第１冷媒温度Ｔ１および第２冷媒温度Ｔ２の各昇降周期、すなわち、冷媒の分配量を繰り返し増減させる１周期（自動膨張弁２８、２９それぞれの開度を増減させる１周期）Ｓは、Ｓ＝３０〜１２０［秒］程度に設定すると、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６のそれぞれに着霜が生じない（あるいは、着霜が少ない）ため好適である。なお、１周期Ｓの設定時間が３０〜１２０［秒］程度を超えて長くなる程、第１冷媒温度Ｔ１、第２冷媒温度Ｔ２それぞれが降下する際に、第１の冷却器１５、第２の冷却器１６それぞれに着霜が生じ易くなるが、引き続き、第１冷媒温度Ｔ１、第２冷媒温度Ｔ２それぞれが上昇する際に、第１の冷却器１５、第２の冷却器１６それぞれの除霜が行われる。
このように、１周期Ｓは、露が凍結して霜に変化するタイミングを与えない周期、もしくは、露が凍結して霜になったとしても、時間の経過とともにその霜が成長しない周期に設定する。
【００３６】
上記の構造および制御方法によれば、従来の温湿度調整ユニットのように冷却器を停止させる除霜工程を別途設けることなく、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６への着霜を防止することができ、あるいは着霜してもこれを除霜することができる。その結果、冷却器の着霜に起因する温湿度調整対象空気の流量低下等といった熱交換ユニット１０の性能低下を防止することが可能となり、所定の低温度（０℃程度）で且つ所定の低湿度（露点が０℃程度）である空気を連続して供給することが可能となる。特に、本実施例では、一時的に冷媒温度を０℃以下まで低下させることによって、従来のように冷媒温度を０℃以下まで低下させない温湿度調整装置と比較して、空気から水分を凝縮させて除湿する能力を高めることができ、且つ、露点が０℃程度もしくは０℃以下まで除湿することが可能となる。
また、冷却器を停止させることを考慮してより多くの冷却器を備えていた従来の大掛かりな温湿度調整ユニットと比較すれば、冷却器を二つにできるためコンパクトな構造が実現される。
【００３７】
なお、当然に、冷却器の配設個数を増加させて調整能力の向上を図る手段も採り得る。一例として、冷却器の配設個数を二つから四つに増加させる場合（不図示）には、一群の冷却器二つを第１の冷却器１５とし、他群の冷却器二つを第２の冷却器１６として、まとめて扱うことによって、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す冷却器が二つの場合と同様の制御方法を適用することができる。これに代えて、図５（ｃ）に示すように、四つの冷却器それぞれにおける冷却器入口冷媒温度と冷却器出口冷媒温度との平均値である第１冷媒温度Ｔ１、第２冷媒温度Ｔ２、第３冷媒温度Ｔ３、第４冷媒温度Ｔ４を、昇降周期が相互に１／４周期ずつずれるように制御する方法としてもよい。
同様に、冷却器の配設個数を三つにする場合（不図示）には、各冷却器それぞれにおける冷却器入口冷媒温度と冷却器出口冷媒温度との平均値である第１冷媒温度Ｔ１、第２冷媒温度Ｔ２、第３冷媒温度Ｔ３を、昇降周期が相互に１／３周期ずつずれるように制御すればよい。上記以外の個数の冷却器の配設についても同じように考えればよい。
【００３８】
一方、本実施例では、さらに下記の制御も行っている。具体的には、膨張弁制御部４２では、過熱度判定部４２ｂにおいて、圧縮機１８の入口側（吸い込側）に設けられた圧縮機入口冷媒温度センサ４９によって測定された圧縮機入口冷媒温度と、入口冷媒温度センサ４５、４６によって測定された冷却器入口冷媒温度との温度差に基づく過熱度を算出し、予め設定された所定過熱度範囲内にあるか否かを判断する。その結果、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも高い場合には、過熱度判定部４２ｂからの情報に基づいて、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８、２９の開度（増減工程における最大開度）をそれぞれ減少させる信号を発信する。一方、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも低い場合には、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８、２９の開度（増減工程における最大開度）を増加させる信号を発信する。
【００３９】
続いて、第１の温湿度調整ユニット３の他の例を説明する概略図を図６に示す。以下、前述の実施例に係る第１の温湿度調整ユニット３（図３参照）との相違点を中心に説明する。
【００４０】
本実施例に係る第１の温湿度調整ユニット３は、熱交換ユニット１０内に取り入れられた温湿度調整対象空気の温度および湿度を調整する冷凍回路を備える。ただし、図６に示すように、前述の実施例に係る第１の温湿度調整ユニット３（図３参照）と相違して、加熱回路（およびこれに付随する機器）を備えていない。なお、温湿度調整対象の空気を熱交換ユニット１０へ取り入れる手段として、ファン１２を例示してあるが、ファンを設けずに、外部の空気圧縮機（不図示）によって空気が圧送される構成とする場合も考えられる。
【００４１】
また、本実施例においては、温度制御部２２によって制御される二方弁２０ａ、２０ｂの各開度の変更によって、凝縮器２６を通過する側と通過しない側とに分配する高温の冷媒の分配比率が変更され、熱交換ユニット１０内に取り入れられた空気が所定の温度に調整される。
【００４２】
なお、膨張弁制御部４２による制御は前述の実施例と同様であって、第１冷媒温度と第２冷媒温度との平均値が０℃よりも大きい値となるように、第１の冷却器１５および第２の冷却器１６のそれぞれにおいて、通過させる冷媒の分配量を増減させる制御を行う。すなわち、冷媒温度判定部４２ａの算出結果に基づいて、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８、２９それぞれの開度を増減させる信号を発信する。これにより、前述の実施例と同様の効果が得られる。
【００４３】
さらに、第１の温湿度調整ユニット３の他の実施例として、後述する第２の温湿度調整ユニット５を採用してもよい。あるいは公知の温湿度調整ユニット（例えば、冷凍式除湿装置、膜式除湿装置、もしくは吸湿剤を用いた除湿装置、またはそれらを組み合わせた装置、等を用いる公知のユニット）を採用することも考えられる。
【００４４】
ここで、第１の温湿度調整ユニット３として、吐出される温湿度調整空気の露点が１０℃程度の公知の温湿度調整ユニット（例えば、冷凍式除湿装置）を用いる場合、温湿度調整装置１において湿度７０％の空気（全て外気の場合）を一気に湿度１０％以下（露点−１０℃以下）まで除湿可能とするためには、必要なデシカント除湿ユニットの吸湿剤の容量が大きくなるため、図７に示すように、アフタークーラー６を挟んでデシカント除湿ユニット（後述のデシカント除湿ユニット４と同型）を２台設けなければならない（図７中の符号４ａ、４ｂ）。
これに対して、前述の実施例に係る第１の温湿度調整ユニット３（図３参照）は、当該第１の温湿度調整ユニット３から吐出される温湿度調整空気の露点を大幅に下げることができる（例えば３℃以下）ため、デシカント除湿ユニットの吸湿剤の容量を小さくすることができ、温湿度調整装置１においてデシカント除湿ユニット４（後述）が１台のみで構成可能となる（図１参照）。したがって、デシカント除湿ユニットの小型化（あるいは減数）が可能となり、省エネルギー効果およびコストダウン効果を高めることができる。具体的に、温湿度調整装置１に関して、イニシャルコスト、ランニングコストのいずれにおいても５０％以上の削減効果が得られる（表１参照）。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
（デシカント除湿ユニット）
続いて、温湿度調整装置１を構成するデシカント除湿ユニット４の一例を説明する全体概略図を図１に示す（図８（ａ）は正面断面図、図８（ｂ）は側面断面図である）。当該デシカント除湿ユニット４は、目標湿度に湿度調整された空気を得るための湿度調整ユニット（除湿ユニット）である。
【００４７】
より詳しくは、デシカント除湿ユニット４は、ケーシング１０１の内部に除湿ロータ１１１を備える。ここで、除湿ロータ１１１周辺の拡大概略図を図９に示す。除湿ロータ１１１は、駆動モータ１１２の駆動によって回転軸１１１ａを中心に回転されて、その内部に充填されている吸湿剤が、デシカント除湿ユニット４のケーシング内に形成されている処理空気流通路１０１ａと再生用空気流通路１０１ｂ内を順次通過するようになっている。
【００４８】
この処理空気流通路１０１ａ内に、第１の温湿度調整ユニット３から吐出される空気（デシカント除湿ユニット４に取り入れられる処理空気となる）が、ファン１０４によってエアフィルタ１０６を介して吸引され、この処理空気流通路１０１ａ内において、除湿ロータ１１１の処理空気流通路１０１ａを遮るように位置している部分を通過することによって除湿ロータ１１１の吸湿剤により除湿される。なお、吸湿剤の例としては、シリカゲル吸着剤、高分子吸着剤等が用いられる。
【００４９】
一方、デシカント除湿ユニット４の再生用空気流通路１０１ｂ内に、別の空気流（再生空気（一例として外気が使用される））が、ファン１０５によってエアフィルタ１０７を介して導入され、再生ヒータ１０８によって加熱された後、除湿ロータ１１１の再生用空気流通路１０１ｂ内に位置している部分内を通過した後に、ケーシング１０１の外部に放出（図８、図９における再生排気）されるようになっている。
【００５０】
ここで、再生用空気流通路１０１ｂには、除湿ロータ１１１の上流側に、再生ヒータ１０８に取り込まれる再生空気の温度を検出する温度センサ１０９と、再生ヒータ１０８を通過して除湿ロータ１１１内に流れ込む直前の再生空気の温度を検出する温度センサ１１０とが設けられる。それらの検出温度に基づいて、制御部（不図示）により除湿ロータ１１１内に流れ込む再生空気の温度を設定温度以上に保つ制御が行われる。
【００５１】
次に、デシカント除湿ユニット４の作動を説明する。このデシカント除湿ユニット４は、前述したように、除湿ロータ１１１を駆動モータ１１２の駆動によって回転させながら、除湿を行う室内の処理空気を処理空気流通路１０１ａ内に吸い込んで、処理空気流通路１０１ａ内に位置している除湿ロータ１１１の部分を通過させ、この除湿ロータ１１１の部分に充填されている吸湿剤によって処理空気中の水分を吸着することにより、除湿を行う。このようにして、除湿された空気すなわち所定の湿度に調整された空気を得ることができる。
【００５２】
そして、この処理空気中の水分を吸着した吸湿剤は、除湿ロータ１１１の回転にともなって、順次、処理空気流通路１０１ａ内から再生用空気流通路１０１ｂ内に移動してゆく。
【００５３】
このデシカント除湿ユニット４の再生用空気流通路１０１ｂ内には、外気を再生ヒータ１０８により加熱した再生空気が導入されて、除湿ロータ１１１の再生用空気流通路１０Ｂ内に位置している部分内を通過される。
【００５４】
このとき、再生空気が有している熱エネルギーによって、除湿ロータ１１１内の吸湿剤に吸着されている水分が脱着されて、吸湿剤の再生が行われる。この吸湿剤から脱着された水分は、再生空気と共にケーシング１０１の外へ放出される（再生排気）。
【００５５】
そして、上記のようにて再生された吸湿剤は、除湿ロータ１１の回転にともなって再び処理空気流通路１０１ａ内に移動して、処理空気流通路１０１ａ内に吸引されてくる処理空気中の水分の吸着を行う。これら一連の作動が連続して行われることによって、安定した除湿作用が継続して得られる。
【００５６】
（第２の温湿度調整ユニット）
続いて、温湿度調整装置１を構成する第２の温湿度調整ユニット５の一例を説明する概略図を図１０に示す。当該第２の温湿度調整ユニット５は、目標湿度に湿度調整され、且つ目標温度に温度調整された空気を得るための温湿度調整ユニットである。
【００５７】
図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５は、所定の温度および湿度に調整された空気を供給するクリーンルーム等のユニットＵに接続されている。このユニットＵには、第２の温湿度調整ユニット５からの温湿度調整空気の入口、および第１の温湿度調整ユニット３へ向かう空気（環気となる）の出口が設けられている。さらに、ユニットＵ内を所定圧に保持するリリーフ弁２６０が設けられている。
この第２の温湿度調整ユニット５には、ファン２１２によって温湿度調整対象空気（ここでは、デシカント除湿ユニット４から吐出された除湿空気）を吸い込んだ空気流をフィルタ２７０からユニットＵ内に吐出する気体流路２１０が設けられている。かかる気体流路２１０内には、加熱流路を形成する加熱手段としての加熱器２１４と、冷却流路を形成する冷却手段としての冷却器２１６とが設けられている。この加熱器２１４と冷却器２１６とには、気体流路２１０内にファン２１２によって吸い込んだ温湿度調整対象空気が通過する。
【００５８】
この加熱器２１４および冷却器２１６には、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガス等の第１熱媒体が供給される。かかる第１熱媒体の気化・液化によって、加熱器２１４および冷却器２１６を通過する空気流を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
このような第１熱媒体は、圧縮機２１８によって圧縮・加熱されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機２１８から吐出された高温の第１熱媒体を、分配手段として二方弁２２０ａ、２２０ｂによって、加熱器２１４が設けられた加熱流路側と冷却器２１６が設けられた冷却流路側とに分配される。
【００５９】
二方弁２２０ａ、２２０ｂによって加熱流路側に分配された高温の第１熱媒体は、加熱器２１４に直接供給され、気体流路２１０内に吸引されて冷却器２１６で冷却された空気流を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第１熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第１熱媒体となる。
一方、冷却流路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器２２６によって冷却されてから第１膨張弁２２８によって断熱的に膨張してさらに冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された第１熱媒体は、冷却器２１６に供給され、気体流路２１０内に吸い込まれた空気流を冷却する。
かかる凝縮器２２６には、加熱器２１４側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却用として配管２３０を経由して、外部から加熱または冷却されることなく供給された第２熱媒体として冷却水が供給されている。かかる冷却水は、凝縮器２２６内で７０℃程度の第１熱媒体によって３０℃程度に加熱されて配管２３１から吐出される。この配管２３１から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器２３２に加熱源として供給される。
【００６０】
この吸熱器２３２には、加熱器２１４で放熱した第１熱媒体を、第２膨張弁２３４によって断熱的に膨張してさらに冷却した１０℃程度の第１熱媒体が供給されている。このため、吸熱器２３２では、凝縮器２２６で吸熱して３０℃程度に昇温された冷却水と１０℃程度に冷却された第１熱媒体との温度差に基づいて、第１熱媒体が冷却水から吸熱できる。
吸熱器２３２で冷却水から吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ２３６を経由して圧縮機２１８に供給される。このアキュームレータ２３６には、冷却器２１６に供給されて気体流路２１０内の空気流から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ２３６は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機２１８に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機２１８に供給できる。
このアキュームレータ２３６としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
なお、アキュームレータ２３６を設置しなくても、吸熱器２３２で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器２１６に供給されて気体流路２１０内に吸い込まれた気体から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機２１８に再供給できればよい。
【００６１】
図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、圧縮機２１８から吐出された高温の第１熱媒体を加熱流路側と冷却流路側とに分配する二方弁２２０ａ、２２０ｂは、温度制御部２２２によって制御されている。
温度制御部２２２では、気体流路２１０から吐出される空気流の温度を測定する温度センサ２２４によって測定された測定温度と設定された目標温度とが一致するように、二方弁２２０ａ、２２０ｂの各開度を実質的に連続して変更する。
かかる二方弁２２０ａ、２２０ｂの各開度の変更によって、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更され、気体流路２１０内に吸い込まれた空気流を目標温度に調整できる。
この二方弁２２０ａ、２２０ｂの各々は、バルブ開度と流量との関係が直線状でない。このため、温度制御部２２２は、二方弁２２０ａ、２２０ｂの各々についての流量特性データを保持している。したがって、温度制御部２２２からは、二方弁２２０ａ、２２０ｂの各流量特性に基づいて各二方弁２２０ａ、２２０ｂへの開度信号を発信する。
【００６２】
ここで、「実質的に連続して変更」するとは、二方弁２２０ａ、２２０ｂの開度をステップ制御によって調整し、高温の第１熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する際に、二方弁２２０ａ、２２０ｂの開度が、微視的にはステップ的に変更されているものの、全体として高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路とへの分配率を連続して変更している場合を含むことを意味する。
かかる温度制御部２２２に設定する目標温度は、任意に設定できるようにしてもよい。さらに、図１０に示す温度センサ２２４は、ファン２１２の吐出側に設置されているが、ファン２１２の吸入側に設置してもよく、ファン２１２の吐出側および吸入側に設けてもよい。
なお、二方弁２２０ａ、２２０ｂの各開度の変更によっても、測定温度と設定温度とが依然として相違しているときは、温度制御部２２２からインバータ２６２への信号によって圧縮機２１８の回転数をステップ的に変更することもある。
【００６３】
図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、気体流路２１０内に吸引された空気流は、冷却器２１６によって除湿されるが、その際の除湿程度は冷却器２１６に供給される第１熱媒体量によって変化する。したがって、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度はバラツキ易い。そこで、図１０に示すように、除湿装置２６６で除湿される温湿度調整対象空気の目標湿度よりも低湿度の乾燥空気を気体流路２１０内に供給する乾燥気体ノズル２６４を設ける構成としてもよい。
かかる乾燥気体ノズル２６４から供給される乾燥空気の供給量は、除湿装置２６６と乾燥気体ノズル２６４とを接続する配管６７の途中に設けられた制御弁２６８によって調整される。この制御弁２６８は、湿度制御部２２７によって制御されている。湿度制御部２２７では、気体流路２１０から吐出された空気流中の湿度を測定する湿度センサ２２９からの測定値と目標値とが一致するように、制御弁２６８の開度を実質的に連続して変更する。
この「実質的に連続して変更」するとは、制御弁２６８の開度をステップ制御によって調整する際に、制御弁２６８の開度が、微視的にはステップ的に変更されているものの、全体として連続して変更している場合を含むことを意味する。
かかる湿度制御部２２７によって、冷却器２１６に供給される第１熱媒体量が変化しても、乾燥気体ノズル２６４から供給する乾燥空気の供給量を調整し、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度を目標値に保持できる。
【００６４】
ここで用いる除湿装置２６６としては、公知の除湿装置、例えば冷凍式除湿装置、膜式除湿装置あるいは吸湿剤を用いた除湿装置を用いることができる。さらに、これらの公知の除湿装置を単一あるいは組み合わせて用いることができる。
また、乾燥気体ノズル２６４には、工場等で計器用や動力用として供給されている圧縮空気を直接供給してもよい。かかる圧縮空気は、一般的に除湿されているからである。
さらに、乾燥気体ノズル２６４に供給する乾燥空気は、大気圧よりも高圧とすることが好ましい。大気圧よりも高圧の乾燥空気が大気圧下に供給されたとき、乾燥空気の露点が低下（湿度が低下）するためである。
なお、図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、乾燥気体ノズル２６４は、加熱器２１４、冷却器２１６の上流側に設けているが、気体流路２１０のいずれの箇所であってもよい。
【００６５】
図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、加熱器２１４で放熱した第１熱媒体を、第２膨張弁２３４によって断熱的に膨張して冷却しているが、第２膨張弁２３４での断熱膨張による冷却では、第１熱媒体と外部との間での熱のやり取りはない。このため、断熱的に冷却された第１熱媒体は、外部から凝縮器２２６を経由して吸熱器２３２に供給された第２熱媒体としての冷却水から吸熱できる。
したがって、圧縮機２１８から吐出される高温の第１熱媒体には、圧縮機２１８による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器２３２によって外部から供給された冷却水より吸熱したエネルギーを加えることができる。さらに、図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、外部から供給された冷却水が凝縮器２２６を経由して吸熱器２３２に供給されており、凝縮器２２６で除去した高温の第１熱媒体から除去したエネルギーの一部も、圧縮機２１８から吐出される高温の第１熱媒体に加えることができ、加熱流路の加熱能力を向上できる。
【００６６】
このように、図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、その加熱流路の加熱能力をヒートポンプ手段の設置によって向上でき、且つ二方弁２２０ａ、２２０ｂによって加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との分配比率を、気体流路２１０内の温度に応じて実質的に連続して変更できる。
さらに、気体流路２１０から吐出される空気の湿度は、乾燥気体ノズル２６４からの乾燥空気の供給量の調整によって対応できる。
このため、図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、加熱流路および冷却流路に高温の第１熱媒体が常時供給されており、加熱流路の加熱器２１４と冷却流路の冷却器２１６とを通過する温湿度調整対象の空気流の微小な負荷変動は、二方弁２２０ａ、２２０ｂによる加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率および乾燥気体ノズル２６４からの乾燥空気の供給量の微小調整によって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
【００６７】
また、第２の温湿度調整ユニット５では、凝縮器２２６に冷却水を供給する配管２３０に、冷水制御手段としての制水弁２４０が設けられている。この制水弁２４０は、圧縮機２１８の吐出圧が一定となるように制御されている。
【００６８】
以上、説明してきた図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５では、冷却器２１６での除湿程度が不充分であって、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度が目標湿度よりも高い場合には、乾燥気体ノズル２６４から所定量の乾燥空気を供給することによって対応可能である。
しかし、冷却器２１６での除湿程度が充分であって、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度が目標湿度よりも低い場合には、対応手段がなく対応できない。
このため、図１１に示す第２の温湿度調整ユニット５のように、気体流路２１０内に乾燥空気を供給する乾燥気体ノズル２６４と水分供給手段としての蒸気発生器２７２を配設することによって、湿度調整可能の範囲を拡大できる。
蒸気発生器２７２は、気体流路２１０内を通過する空気に水分を供給する装置であって、容器２７４内に貯留された純水を加熱ヒータ２７６によって加熱して蒸気を発生する。この加熱ヒータ２７６は、湿度制御部２２７によって制御されている。
つまり、湿度制御部２２７では、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度が目標湿度よりも低い場合、蒸気発生器２７２に加熱ヒータ２７６をＯＮとする信号を発信して蒸気を発生させて、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度を目標湿度に調整する。この場合、乾燥気体ノズル２６４に乾燥空気を供給する制御弁２６８に対しては、制御弁２６８を閉じる信号を湿度制御部２２７から発信する。
【００６９】
他方、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度が目標湿度よりも高い場合、湿度制御部２２７からは、制御弁２６８を所定開度に開く信号を発信すると共に、蒸気発生器２７２に対して加熱ヒータをＯＦＦとする信号を発信する。
図１１に示す第２の温湿度調整ユニット５では、冷却器２１６での除湿程度が不充分であって、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度が目標湿度よりも高い場合、および冷却器２１６での除湿程度が充分であって、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度が目標湿度よりも低い場合にも対応できる。このため、気体流路２１０から吐出される空気流の湿度調整幅および精度を向上できる。
かかる図１１に示す第２の温湿度調整ユニット５では、蒸気発生器２７２が加熱器２１４と冷却器２１６との下流側に設置されているが、気体流路２１０のいずれの箇所に設置されていればよい。
なお、図１１に示す第２の温湿度調整ユニット５の構成部材のうち、図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５の構成部材と同一の構成部材については同一番号を付して詳細な説明を省略した。
【００７０】
図１１に示す第２の温湿度調整ユニット５では、水分供給手段としての蒸気発生器２７２を気体流路２１０に設けたが、図１２に示す第２の温湿度調整ユニット５のように、水を圧縮空気で噴霧する二流体ノズル２１５を設けてもよい。
図１２に示す第２の温湿度調整ユニット５では、冷却器２１６と加熱器２１４との間に、二流体ノズル２１５によって水を噴霧している。二流体ノズル２１５には、水タンク２１７に貯留されている純水がポンプ２１９および水供給配管２２１に設けられた制御弁２２３を経由して供給される。さらに、供給された純水を噴霧するための圧縮空気も、配管２２５および制御弁２５０を経由して二流体ノズル２１５に供給される。
かかる水タンク２１７には、配管２３３を経由して供給された通常水を純水器２３５に供給して得た純水が貯留されている。この水タンク２１７の純水の貯留量は、純水供給配管３７に設けられた制御弁２３９によって一定に保持されている。
【００７１】
二流体ノズル２１５から噴霧される純水量は、湿度制御部２２７によって制御されている。この湿度制御部２２７では、気体流路２１０から吐出される空気流中の湿度が目標湿度よりも低い場合、制御弁２２３、２５０を所定開度に開き、二流体ノズル２１５から所定量の水を冷却器２１６と加熱器２１４との間に噴霧して、ファン２１２から吐出される空気流を所定湿度に調整する。
冷却器２１６と加熱器２１４との間に噴霧された水滴は、冷却器２１６を通過してきた空気流を調湿し、加熱器２１４によって蒸発される。
かかる加熱器２１４は、前述したヒートポンプ手段によって加熱能力が向上されているため、噴霧中の水滴は加熱器２１４内で蒸発でき、空気中に所定量の水分を確実に供給できる。
なお、図１２に示す第２の温湿度調整ユニット５の構成部材のうち、図１０に示す第２の温湿度調整ユニット５の構成部材と同一の構成部材については同一番号を付して詳細な説明を省略した。
【００７２】
図１２に示す第２の温湿度調整ユニット５で用いる二流体ノズル２１５は、加熱器２１４と冷却器２１６との間に設けているが、図１３（ａ）に示すように、加熱器２１４の空気の出口側に二流体ノズル２１５を配設してもよい。このように、二流体ノズル２１５を加熱器２１４の空気の出口側に配設しても、二流体ノズル２１５から噴霧された水滴は加熱器２１４で加熱された空気流によって加熱されて蒸発できる。
また、冷却器２１６と加熱器２１４とを、図１３（ｂ）に示すように、空気が加熱器２１４に供給された後、冷却器２１６に供給されるように配設し、冷却器２１６と加熱器２１４との間に二流体ノズル２１５を配設してもよい。この場合も、二流体ノズル２１５から噴霧された水滴は加熱器２１４で加熱された空気流によって加熱されて蒸発できる。
さらに、図１３（ｂ）に示す加熱器２１４と冷却器２１６との配設であって、図１３（ｃ）に示すように、加熱器２１４の空気の入口側に二流体ノズル２１５を配設してもよい。この場合、二流体ノズル２１５から噴霧された水滴は加熱器２１４で直接加熱されて蒸発できる。
ただし、例えば、図１３（ａ）に示す加熱器２１４と冷却器２１６との配設であって、図１３（ｄ）に示す如く、冷却器２１６の空気の入口側に二流体ノズル２１５を配設した場合には、二流体ノズル２１５から噴霧された水滴は、冷却器２１６内で凝縮されて空気流から除去されるため、空気流を所定の湿度に調整することが困難となる。
なお、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）のように、二流体ノズル２１５が加熱器２１４または冷却器２１６の上流側に設けられている場合には、二流体ノズル２１５よりも下流側の加熱器２１４または冷却器２１６が、二流体ノズル２１５から噴霧された水滴のエリミネータとしても機能し、下流側の加熱器２１４または冷却器２１６を通過した空気流に含有される水滴の大きさを一定にできる。
【００７３】
図１０、図１１および図１２に示す第２の温湿度調整ユニット５では、凝縮器２２６および吸熱器２３２には、外部からの水を用いた水冷方式であったが、図１４に示すように、凝縮器２２６および吸熱器２３２にファン２５２からの空気流を用いる空冷方式であってもよい。
また、図１０、図１１、図１２および図１４に示す第２の温湿度調整ユニット５では、分配手段として二方弁２２０ａ、２２０ｂを用いたが、比例三方弁を用いてもよい。
さらに、第１膨張弁２２８および第２膨張弁２３４としては、キャピラリーチューブを用いてもよい。
【００７４】
（温湿度調整方法）
続いて、上記第１の温湿度調整ユニット３、デシカント除湿ユニット４、および第２の温湿度調整ユニット５を備えて構成される温湿度調整装置１を用いて、調整対象空気を所定の温度および湿度に調整を行う温湿度調整方法について説明する。
【００７５】
先ず、第１の温湿度調整ユニットのみを始動して運転させる工程を実施する（ステップＳ１）。このとき、第１の温湿度調整ユニット３に取り入れられて調整され、吐出される空気が所定温度（一例として５℃）となるまで、当該第１の温湿度調整ユニット３のみの運転を行う。
仮に、ステップＳ１を実施せずに、最初からデシカント除湿ユニット４を始動して運転させてしまうと、当該デシカント除湿ユニット４から吐出される空気が高温（一例として８０℃）となってしまう課題が生じ得る。しかし、ステップＳ１を実施することにより、当該課題の解決が可能となる。具体的には、その後の温度調整を短時間に且つ効率的に行うことが可能となる。また、デシカント除湿ユニットの吸着剤の容量を小さくすることができ、デシカント除湿ユニット４の小型化が可能となり、省エネルギー効果およびコストダウン効果を高めることができる。
【００７６】
次いで、第１の温湿度調整ユニット３により調整された空気の温度が所定温度まで低下した時点で、さらにデシカント除湿ユニット４を始動して運転させる工程を実施する（ステップＳ２）。これによって、第１の温湿度調整ユニット３およびデシカント除湿ユニット４が運転状態となる。
【００７７】
次いで、デシカント除湿ユニット４の始動と同時に、もしくはそれよりも遅れて、第２の温湿度調整ユニット５を始動して運転させる工程を実施する（ステップＳ３）。これによって、第１の温湿度調整ユニット３、デシカント除湿ユニット４、および第２の温湿度調整ユニット５が運転状態となる。この状態が本稼働状態である。
【００７８】
以上の温湿度調整方法を実施することにより、調整対象空気は図１５のような時間−温度／湿度曲線を描いて変化する。
【００７９】
ここで、ステップＳ１〜Ｓ３が実施されて、温湿度調整装置１が本稼働状態で運転されている場合には、一例として、温度２５℃および湿度７０％の調整対象空気が第１の温湿度調整ユニット３に取り入れられて、温度５℃程度および湿度４５％程度に調整されて吐出される。次いで、第１の温湿度調整ユニット３から吐出された空気は、デシカント除湿ユニット４に取り入れられて、温度３０℃程度および湿度１０％程度に調整されて吐出される。次いで、デシカント除湿ユニット４から吐出された空気は、第２の温湿度調整ユニット５に取り入れられて、温度２５℃程度および湿度１０％以下に調整されて吐出される。このように、例えば湿度７０％の空気も一気に湿度１０％以下（露点−１０℃以下）まで除湿することが可能となる。加えて、当該除湿後空気の設定温度についても±０．１℃の範囲で極めて精密に行うことができる。
【００８０】
また、このような温湿度調整装置１には、第１の温湿度調整ユニット３、デシカント除湿ユニット４、および第２の温湿度調整ユニット５への電力供給をシーケンス制御する制御盤（不図示）が設けられおり、それぞれのユニットが連動して駆動されている。そして、この制御盤は、最終的な設定温度、設定湿度があらかじめ入力されることで、各ユニットに設けられたコントロ−ラーへ駆動信号を伝達して統括的に指令を行うとともに、表示部に温度や湿度、運転状態等の情報を表示している。
このときに、制御盤による単純な制御の一例として、第１の温湿度調整ユニット３とデシカント除湿ユニット４へは、単純に駆動信号のみを伝達して温度と湿度は粗調整の成り行きとし、第２の温湿度調整ユニット５へ詳細な設定温度、設定湿度を指令して、最終的に高精度の温湿度調整結果が得られるように制御することができる。また、より高度な制御の一例としては、運転負荷や消費電力等の観点から各ユニット毎の最適な温湿度調整量の配分を演算し、その結果に基づいて各ユニットを制御するようにしてもよい。
【００８１】
ここで、第１の温湿度調整ユニット３は、上述したように第１の冷却器１５および第２の冷却器１６のそれぞれにおいて、通過させる冷媒の分配量を増減させて、自動膨張弁２８、２９それぞれの開度を増減させる制御を、相互に１／２周期ずらして行っているため、露点を２〜３℃程度まで下げることができる。そのため、デシカント除湿ユニット４へ、より乾燥した空気を送り込むことができ、デシカント除湿ユニット４の吸湿剤の容量を小さくすることができるため、デシカント除湿ユニット４の小型化が可能となり、省エネルギー効果およびコストダウン効果を高めることが可能になるというシナジー効果を得ることができる。
さらには、第１の温湿度調整ユニット３からデシカント除湿ユニット４へより乾燥した空気を送り込むことができるため、デシカント除湿ユニット４での発熱量を抑制することができ、第２の温湿度調整ユニット５の温調負荷が低減されて第２の温湿度調整ユニット５の小型化が可能となり、省エネルギー効果およびコストダウン効果をさらに高めることが可能になるという二重のシナジー効果を得ることができる。
以上のように、第１の温湿度調整ユニット３、デシカント除湿ユニット４、第２の温湿度調整ユニット５を組み合わせることで、それらのシナジー効果により、大流量の空気であっても高精度に温度調整することができ、超低露点の空気を大量に供給することができると共に、大幅な省エネルギー効果およびコストダウン効果を得ることが可能になる。
【００８２】
以上、説明した通り、本発明に係る温湿度調整装置およびこれを用いた温湿度調整方法によれば、低湿度（低露点）で且つ精密に温度調整された空気を得ることが可能となる。特に冷凍サイクルのみの場合において限界とされる露点３℃よりも遥かに低い露点−３０℃程度の低湿度の達成が可能となる。加えて、温度調整精度も±０．１℃の範囲内で精密調整が可能となる。
また、デシカント除湿ユニットの吸着剤の容量を小さくすることができるため、小型化が可能となり、省エネルギー効果およびコストダウン効果を高めることができる。一例として、従来装置比で約７０％の省エネルギー効果が達成される。
【００８３】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。特に、冷凍回路を必須構成として備えるものであることから、「温湿度調整装置」ではなく「クーラー（空冷装置）」あるいは「除湿装置」として適用できることは言うまでもない。また、温湿度調整対象の気体は空気に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８４】
１  温湿度調整装置
３  第１の温湿度調整ユニット
４、４ａ、４ｂ  デシカント除湿ユニット
５  第２の温湿度調整ユニット
１０  熱交換ユニット
１４、２１４  加熱器
１５  第１の冷却器
１６  第２の冷却器
１８、２１８  圧縮器
２０ａ、２０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ  二方弁
２２、２２２  温度制御部
２３、１０９、１１０、２２４  温度センサ
２４、２２９  湿度センサ
２６、２２６  凝縮器
２７、２２７  湿度制御部
２８、２９  自動膨張弁
３２、２３２  吸熱器
３４  膨張弁
３６、２３６  アキュームレータ
３８  制御部
４２  膨張弁制御部
４５、４６  入口冷媒温度センサ
４７、４８  出口冷媒温度センサ
４９  圧縮機入口冷媒温度センサ
１０１  ケーシング
１０６、１０７  エアフィルタ
１０８  再生ヒータ
１１１  除湿ロータ
２１５  二流体ノズル
２１６  冷却器
２２８  第１膨張弁
２３４  第２膨張弁
２４０  制水弁
２５０  制御弁
２６４  乾燥気体ノズル
２６６  除湿装置
２６８  制御弁
２７２  蒸気発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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