(57)【要約】【課題】送風機の数を削減して空調システム全体の小型化及び省電力化を図ると共に、コストの低減を図ることを目的とする。【解決手段】試験室２からの処理用空気が流れる処理側流路２１と、再生用送風機２２の作動によって再生用の空気が流れる再生側流路２３と、処理側流路２１および再生側流路２３に跨って回転駆動される除湿ロータを含む除湿モジュール２４とを備え、処理側流路２１の入口２１ａおよび出口２１ｂを、試験室２の空気が循環する循環流路４の冷凍機１３１〜１３３の上流側および下流側の各箇所にそれぞれ接続し、前記上流側と前記下流側との差圧によって、処理用空気が処理側流路２１を流れるようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿度制御対象室からの処理用空気が流れる処理側流路と、再生用送風機の作動によって再生用の空気が流れる再生側流路と、前記処理側流路および前記再生側流路に跨って回転可能に設けられた除湿ロータと、該除湿ロータを回転駆動する駆動手段と、を備え、
前記除湿ロータは、前記処理側流路に臨む除湿領域では、前記処理用空気の水分を吸湿して除湿処理し、前記再生側流路に臨む再生領域では、吸湿した水分を前記再生用の空気に放湿して再生され、
前記処理側流路の入口および出口を、前記湿度制御対象室の空気の圧力差が生じる、一方および他方の各箇所それぞれに接続して、前記圧力差によって前記処理用空気を前記処理側流路内に前記入口から導入し、前記除湿領域で除湿処理された処理用空気を前記出口から前記湿度制御対象室へ導出する、
ことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
循環用送風機の作動によって前記湿度制御対象室の空気が循環する循環流路と、該循環流路に設けられた冷却器と、前記再生側流路の前記除湿ロータの上流側に設けられて前記再生用の空気を加熱する加熱手段とを備え、
前記処理側流路の前記入口および前記出口を、前記循環流路に設けられた前記冷却器の上流側および下流側にそれぞれ接続する、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記再生側流路の前記除湿ロータの下流側の前記再生用の空気を、前記湿度制御対象室に導入可能とした、
請求項１または２に記載の空調システム。
【請求項４】
再生用の空気を加熱する前記加熱手段、前記除湿ロータを回転駆動する前記駆動手段、および、前記再生用送風機の少なくともいずれか一つを制御して前記処理用空気の湿度を制御する制御手段を備える、
請求項２または３に記載の空調システム。
【請求項５】
前記除湿領域で除湿処理された処理用空気の前記湿度制御対象室への供給量を制御するダンパを備える、
請求項１ないし４のいずれかに記載の空調システム。
【請求項６】
前記再生側流路に、廃熱で昇温された再生用の空気を導入可能とした、
請求項１ないし５のいずれかに記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムに関し、更に詳しくは、乾燥剤を用いて除湿を行う空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥剤、すなわち、吸湿剤を用いて除湿を行う空調システムとして、例えば、特許文献１に開示されたデシカント除湿機を用いたものがある。
【０００３】
かかるデシカント除湿機では、ハウジング内の空間を仕切って、除湿処理用の空気を流す処理側流路と再生用の外気を流す再生側流路とを構成し、両流路に跨って吸湿剤を保持した除湿ロータを回転可能に設ける。
【０００４】
この除湿ロータをゆっくりと回転させ、除湿ロータが処理側流路に臨む除湿領域では、除湿用の空気が除湿ロータを通過して空気に含まれる水分が吸湿剤に吸着されて除湿処理され、この除湿処理された空気を除湿対象箇所に供給する。また、除湿ロータが再生側流路に臨む再生領域では、加熱された再生用の外気が除湿ロータを通過し、吸湿剤に吸着された水分が再生用の外気に放湿されて脱着され、吸湿剤が再生される。
【０００５】
このように除湿ロータが回転して除湿、再生を連続的に繰り返すことによって、空気を除湿して除湿対象箇所に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９８８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようなデシカント除湿機を用いた空調システムでは、処理側流路及び再生側流路に、それぞれ除湿用の空気及び再生用の外気を流す必要があるために、個別に送風機を設ける必要がある。このため、送風機を設置するスペースが必要になって空調システム全体が大きくなり、また、送風機を設置するには、設備コストがかかると共に、駆動するためのエネルギーコストも高くなるという課題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、送風機の数を削減して空調システム全体の小型化及び省電力化を図ると共に、コストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では次のように構成している。
【００１０】
（１）本発明の空調システムは、湿度制御対象室からの処理用空気が流れる処理側流路と、再生用送風機の作動によって再生用の空気が流れる再生側流路と、前記処理側流路および前記再生側流路に跨って回転可能に設けられた除湿ロータと、該除湿ロータを回転駆動する駆動手段と、を備え、前記除湿ロータは、前記処理側流路に臨む除湿領域では、前記処理用空気の水分を吸湿して除湿処理し、前記再生側流路に臨む再生領域では、吸湿した水分を前記再生用の空気に放湿して再生され、前記処理側流路の入口および出口を、前記湿度制御対象室の空気の圧力差が生じる、一方および他方の各箇所それぞれに接続して、前記圧力差によって前記処理用空気を前記処理側流路内に前記入口から導入し、前記除湿領域で除湿処理された処理用空気を前記出口から前記湿度制御対象室へ導出するようにしている。
【００１１】
本発明の空調システムによると、処理側流路の入口および出口を、湿度制御対象室の空気の圧力差が生じる箇所に接続し、入口と出口との圧力差によって処理用空気を、前記処理側流路に流すようにしているので、上述の従来例のように、処理側流路に処理用の空気を流すための送風機を設ける必要がなく、その分、空調システム全体の小型化及び省電力化を図ることができると共に、コストの低減を図ることができる。
【００１２】
（２）本発明の空調システムの好ましい実施態様では、循環用送風機の作動によって前記湿度制御対象室の空気が循環する循環流路と、該循環流路に設けられた冷却器と、前記再生側流路の前記除湿ロータの上流側に設けられて前記再生用の空気を加熱する加熱手段とを備え、前記処理側流路の前記入口および前記出口を、前記循環流路に設けられた前記冷却器の上流側および下流側にそれぞれ接続している。
【００１３】
再生側流路を流れる再生用の空気を加熱する加熱手段としては、電気ヒータ、あるいは、温水コイルや蒸気コイルや廃熱を利用する手段などを使用することができる。
【００１４】
循環用送風機の作動によって、湿度制御対象室の空気が循環流路を循環し、該循環流路に設けた冷却器によって冷却されて湿度制御対象室に戻されるので、湿度制御対象室の温度を下げることができる。また、循環用送風機の作動によって、循環流路に設けた冷却器の上流側と下流側とでは、空気の圧力に差が生じる。
【００１５】
この実施態様によると、処理側流路の入口および出口を、循環用送風機の作動によって圧力差が生じる循環流路の冷却器の上流側および下流側の各箇所にそれぞれ接続しているので、前記圧力差によって、湿度制御対象室からの処理用空気を処理側流路に流して除湿処理することができる。すなわち、冷却器が設けられた循環流路に湿度制御対象室の空気を循環させるための循環用送風機を設けることによって、除湿処理のための処理側流路に処理用空気を流すことができる。
【００１６】
なお、循環流路には、該循環流路を循環する空気を加熱する加熱手段を設けるのが好ましく、この場合には、循環する空気を、冷却器によって冷却する一方、加熱手段で加熱することができるので、湿度制御対象室の温度を調整することができる。
【００１７】
（３）本発明の空調システムの更に別の実施態様では、前記再生側流路の前記除湿ロータの下流側の前記再生用の空気を、前記湿度制御対象室に導入可能としている。
【００１８】
この実施態様によると、再生側流路において、除湿ロータの水分を吸湿して湿度が高くなっている除湿ロータ下流側の再生用の空気を、湿度制御対象室に導入することによって、湿度制御対象室を加湿することが可能となる。したがって、比較的湿度の低い低湿域では、加湿器によって加湿する必要がなく、加湿のためのエネルギー消費を低減することができる。
【００１９】
（４）本発明の空調システムの別の実施態様では、再生用の空気を加熱する前記加熱手段、前記除湿ロータを回転駆動する前記駆動手段、および、前記再生用送風機の少なくともいずれか一つを制御して前記処理用空気の湿度を制御する制御手段を備えている。
【００２０】
この実施態様によると、加熱手段による再生用の空気の温度、駆動手段による除湿ロータの回転速度、および、再生用送風機による再生用の空気の風量の少なくともいずれか一つを制御手段で制御することによって、再生領域で再生される除湿ロータの除湿能力、つまり、除湿領域で除湿ロータによって除湿処理される処理用空気の湿度を制御することができる。
【００２１】
（５）本発明の空調システムの更に別の実施態様では、前記除湿領域で除湿処理された処理用空気の前記湿度制御対象室への供給量を制御するダンパを備えている。
【００２２】
この実施態様によると、湿度制御対象室へ供給される除湿処理された処理用空気の供給量を制御することによって、湿度制御対象室の湿度を調整することができる。
【００２３】
（６）本発明の空調システムの別の実施態様では、前記再生側流路に、廃熱で昇温された再生用の空気を導入可能としている。
【００２４】
この実施形態によると、廃熱によって加熱昇温された再生用の空気を利用できるので、再生用の空気を加熱するためのエネルギー消費を低減することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、処理側流路の入口および出口を、湿度制御対象室の空気の圧力差が生じる箇所に接続し、入口と出口との圧力差によって処理用空気を、処理側流路に流すようにしているので、従来例のように、処理側流路に処理用空気を流すための送風機を設ける必要がなく、その分、空調システム全体の小型化及び省電力化を図ることができると共に、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る空調システムを備える環境試験装置の要部の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１の除湿モジュールの構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は本発明の他の実施形態の図１に対応する図である。
【図４】図４は本発明の更に他の実施形態の図１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
（実施形態１）
図１に本発明の一実施形態に係る空調システムを備える環境試験装置の要部の構成を概略的に示す。
【００２９】
同図に示す環境試験装置は、断熱材１で囲まれた湿度制御対象室６を備えている。この湿度制御対象室６は、仕切壁５によって試験室２と、この試験室２の空気が循環する循環流路４とに仕切られている。試験室２は、一部のみが図示されている。この試験室２には、図示を略するが、電子部品、電子機器、高分子材料などの環境試験の試験対象となる試料が配置される。
【００３０】
仕切壁５は、下方に、試験室２側の空気を循環流路４側に吸込む空気吸込口７を有し、また、上方に、空調された空気を循環流路４側から試験室２側へ吹出す空気吹出口８を有している。空気吹出口８には、循環用送風機９の吐出口が試験室２側へ臨んでいる。
【００３１】
試験室２内には、空気吹出口８の近傍に、湿球温度計などからなる湿度センサ１０と、熱電対などからなる温度センサ１１とが設置されており、両センサ１０，１１の検出出力は、後述のコントローラ２９に与えられる。
【００３２】
循環流路４には、空気吸込口７（上流）側から空気吹出口（下流）８側へ、３台の冷凍機１２１〜１２３の各冷却器(蒸発器)１３１〜１３３と、ヒータからなる加熱器１４、水を加熱蒸発させて加湿する加湿器１５と、上述の循環用送風機９とが配置されている。
【００３３】
各冷却器１３１〜１３３は、圧縮機等を含む冷凍機本体１６１〜１６３と、膨張弁１８１〜１８３と共に冷媒回路を構成し、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う。冷凍機本体１６１〜１６３は、インバータ１９１〜１９３によって電源周波数が可変されて圧縮機の回転数が制御される。なお、冷却器の台数は、要求される仕様に応じて適宜選択される。また、本実施形態では、電磁弁１７１〜１７３を有するが、なくてもよい。
【００３４】
この実施形態の空調システム３は、試験室２内の空気の除湿を行うために、乾燥剤、すなわち、吸湿剤を用いて除湿を行う吸着式のデシカント除湿器２０を備えている。
【００３５】
このデシカント除湿器２０は、試験室２からの処理用の空気が流れる処理側流路２１と、再生用送風機２２の作動によって導入流路３２を介して再生用の空気としての外気が流れる再生側流路２３と、処理側流路２１及び再生側流路２３に跨って回転駆動される除湿ロータを含む除湿モジュール２４と、再生側流路２３における除湿モジュール２４の上流側に設けられ、再生用の空気としての外気を加熱する再生用ヒータ２５と、を備えている。
【００３６】
除湿モジュール２４は、図２に模式的に示すように、図示しないハウジング内に回転可能に支持された円盤状の除湿ロータ２６と、この除湿ロータ２６を、駆動ベルト２７を介して一定の回転速度でゆっくりと回転駆動する除湿ロータ駆動手段としてのモータ２８とを備えている。前記ハウジングは、試験室２からの処理用の空気が流れる処理側流路２１と、再生用送風機２２の作動によって再生用の空気としての外気が流れる再生側流路２３とに区画されている。
【００３７】
除湿ロータ２６は、内部にゼオライトやシリカゲル等の吸着剤を担持した、いわゆる、デシカントロータであり、各流路２１，２３の空気の流れと直交するように回転可能に支持されている。
【００３８】
除湿ロータ２６は、円盤状回転面の円周方向領域２６ａが、その回転に応じて、処理側流路２１に臨む除湿領域と、再生側流路２３に臨む再生領域となり、除湿領域では、処理用の空気が、除湿領域を通過する際に、空気中の水分が吸湿剤に吸着されて除湿処理され、再生領域では、再生用ヒータ２５で加熱された外気が通過する際に、吸湿した水分を外気に放湿して再生される。
【００３９】
この再生用ヒータ２５による加熱温度を制御することによって、除湿ロータ２６の除湿能力を制御することができる。すなわち、加熱温度が高くなると、除湿ロータ２６の吸湿剤は十分に乾燥されて除湿能力が高くなる。逆に、加熱温度が低くなると、除湿ロータ２６の吸湿剤の乾燥が不十分となり、除湿能力が低下する。このように再生用ヒータ２５の加熱温度を制御することによって、除湿ロータ２６の除湿領域における除湿能力、つまり、除湿領域で除湿処理される空気の湿度を制御することができる。
【００４０】
この実施形態の空調システム３では、試験室２内の空気は、循環用送風機９によって循環流路４の下部側の空気吸込口７から吸込まれ、３台の冷却器１３１〜１３３、加熱器１４及び加湿器１５が配置された循環流路４を流れ、温度及び湿度が調整されて循環用送風機９を介して上部側の空気吹出口８から試験室２へ吹出される。
【００４１】
この実施形態では、デシカント除湿器２０の送風機の数を削減して空調システム全体の小型化及び省電力化を図ってコストの低減を図るために、次のように構成している。
【００４２】
すなわち、この実施形態では、処理側流路２１の入口２１ａおよび出口２１ｂを、湿度制御対象室６の空気の圧力差が生じる箇所、具体的には、循環流路４の３台の冷却器１３１〜１３３の上流側および下流側の各箇所にそれぞれ接続している。
【００４３】
熱交換器である冷却器１３１〜１３３は、圧力損失が大きく、循環用送風機９が作動すると、冷却器１３１〜１３３の上流側と下流側とでは、空気の圧力差が大きくなる。したがって、循環流路４内において、圧力差が大きな冷却器１３１〜１３３の上流側の任意１箇所４ａおよび下流側の任意１箇所４ｂに、処理側流路２１の入口２１ａおよび出口２１ｂをそれぞれ接続することによって、試験室２から空気吸込口７を介して吸込まれた空気の一部が、除湿処理用の空気として入口２１ａから処理側流路２１に導入される。
【００４４】
この場合、試験室２から空気吸込口７を介して循環流路４に吸込まれた空気は、循環流路４を下流側から上流側へと流れる一方、一部が処理側流路２１に分流されることになるが、この分流比、すなわち、循環流路４側の空気の流量と処理流路２１側の空気の流量との比率は、例えば、循環流路４側の風路抵抗などの設定によって規定することができる。
循環流路４に設置される冷却器の台数が少なく、風路抵抗が不足するような場合には、例えば、パンチングメタル等の風路抵抗体を循環流路４内に設置して調整することができる。
【００４５】
循環流路４側の空気の流量と処理流路２１側の空気の流量との比率は、要求される温度・湿度範囲や除湿モジュール２０の能力などに応じて設定すればよく、この比率は特に限定されないが、この実施形態では、例えば、９：１〜７：３の範囲内となるように設定している。
【００４６】
試験室２から空気吸込口７及び入口２１ａを介して処理側流路２１に図中矢印で示すように導入された空気は、除湿モジュール２４の除湿ロータ２６で除湿処理され、図中矢印で示すように出口２１ｂから循環用送風機９を介して試験室２内に供給される。一方、再生用送風機２２によって図中矢印で示すように再生側流路２３に取込まれた再生用の空気としての外気は、再生用ヒータ２５によって加熱された後、除湿モジュール２４の除湿ロータ２６を通過し、除湿ロータ２６の吸湿剤を加熱し、吸湿剤の水分を放出させて乾燥させ、図中矢印で示すように外部に排気される。
【００４７】
この実施形態の空調システム３は、試験室２の湿度及び温度をそれぞれ検出する上述の湿度センサ１０及び温度センサ１１の検出出力に基づいて、冷凍機１２１〜１２３、加熱器１４、加湿器１５及び再生用ヒータ２５を制御して試験室２の温度及び湿度を、設定部（図示せず）によって設定された温度及び湿度に制御する制御手段としての上述のコントローラ２９を備えている。
【００４８】
次に、上記構成を有する空調システム３の動作について説明する。
【００４９】
循環用送風機９の作動によって、試験室２内の空気が空気吸込口７を介して循環流路４及び処理側流路２１に吸い込まれる。循環流路４内に吸込まれた空気は、冷却器１３１〜１３３及び加熱器１４を通過する際に、温度が調整され、加湿器１５によって加湿されて循環用送風機９を介して試験室２内に吹出される。一方、処理側流路２１内に吸込まれた空気は、除湿モジュール２４内の除湿ロータ２６の除湿領域を通過して除湿処理され、循環用送風機９を介して試験室２内に吹出される。また、除湿モジュール２４内の除湿ロータ２６は、再生側流路２３に臨む再生領域で、再生用ヒータ２５によって加熱された再生用の空気である外気に水分を放出して再生される。
【００５０】
コントローラ２９は、試験室２内の湿度センサ１０及び温度センサ１１の検出出力に基づいて、冷凍機１２１〜１２３、加熱器１４、加湿器１５及び再生用ヒータ２５を制御して試験室２内の温度及び湿度を、設定された温度及び湿度に制御する。
【００５１】
このように処理側流路２１には、冷却器１３１〜１３３の上流側と下流側とに接続された入口２１ａと出口２１ｂとの差圧によって試験室２内の空気が入口２１ａを介して処理側流路２１へ吸込まれて除湿モジュール２４で除湿処理されて試験室２内に戻されるので、従来例のように処理側流路２１に送風機を設置する必要がなく、空調システム全体の小型化及び省電力化を図ることができると共に、コストの低減を図ることができる。
【００５２】
また、冷却は、循環流路４に設置された冷却器１３１〜１３３によって行う一方、除湿は、除湿モジュール２４によって行うので、空気を露点温度以下まで過剰に冷却して除湿する必要がなく、エネルギー消費を低減することができる。更に、空気を過剰に冷却する必要がないので、冷却温度を、冷却器１３１〜１３３に霜が付着しない温度まで高めることができ、これによって、除霜（デフロスト）の必要がなくなり、除霜するために冷凍機１２１〜１２３を停止させて環境試験を中断するといった必要がなくなる。また、冷却器１３１〜１３３に霜が付着する冷却温度に制御する必要がある場合には、事前に除湿モジュール２４で除湿を行うことによって着霜を抑制できるので、除霜するために冷凍機１２１〜１２３を停止させるまでの連続運転時間を延ばすことができる。
【００５３】
（実施形態２）
図３は、本発明の他の実施形態の図１に対応する構成図である。
【００５４】
この実施形態の空調システム３１では、再生側流路２３の除湿モジュール２４の下流側には、循環流路４の下流側に連結された分岐流路３０が連結されると共に、この分岐流路３０と再生側流路２３との連結部分には、分岐流路３０への再生用の空気の供給量を制御するダンパ３１が設けられている。
【００５５】
除湿モジュール２４の下流側の再生用の空気は、上述のように除湿ロータ２６の再生領域を通過する際に、吸湿剤から放出される水分を吸湿して湿度が高くなっており、この湿度の高い再生用の空気を、分岐流路３０を介して試験室２内へ供給することによって、試験室２を加湿することが可能となる。コントローラ２９１は、ダンパ３１の開度を制御して試験室２へ供給する再生用の空気の流量を制御して湿度を調整する。
【００５６】
このように、除湿モジュール２４の下流側の湿度の高い再生用の空気を試験室２内に導入して加湿するので、比較的湿度の低い低湿域では、加湿器１５によって加湿する必要がなく、加湿のためのエネルギー消費を低減することができる。なお、分岐流路３０は、循環流路４の下流側に連結したけれども、上流側に連結してもよい。
【００５７】
また、この実施形態では、再生用送風機２２の作動によって再生用の空気として外気を導入する導入流路３２には、冷凍機１３１〜１３３等が設置されている機械室３４の空気を導入する導入流路３３が連結されており、連結部分には、機械室３４から導入する空気の流量を制御するダンパ３５を設けている。コントローラ２９１は、このダンパ３５の開度を制御して機械室３４から導入する空気の流量を制御する。
【００５８】
機械室３４の空気は、圧縮機等の廃熱によって加熱昇温されており、この廃熱によって昇温された空気を、再生側流路２３に再生用の空気として導入することによって、再生用ヒータ２５で再生用の空気を加熱するためのエネルギー消費を低減することができる。
【００５９】
その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【００６０】
（実施形態３）
図４は、本発明の更に他の実施形態の図１に対応する構成図である。
【００６１】
この実施形態の空調システム３２は、処理側流路２１の除湿モジュール２４の下流側に、ダンパ３６を設け、コントローラ２９２によってこのダンパ３６の開度を制御することによって、除湿処理された空気の試験室２への供給量を制御し、試験室２内の湿度を調整するようにしている。
【００６２】
その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。
【００６３】
（その他の実施形態）
上述の各実施形態では、環境試験装置に適用して説明したけれども、本発明の空調システムは、環境試験装置に限らず、室内の湿度制御が必要な様々な用途に適用できるものであり、例えば、工場のドライルーム、除霜対策が必要なスーパーマーケットの冷凍・冷蔵ショーケース、あるいは、雑菌の抑制が必要な病院などにも適用できるものである。また、風路抵抗は、冷却器でなく、加熱器や他の機器であってもよく、風路抵抗となるものであれば何でもよい。
【００６４】
上述の実施形態では、機械室の廃熱によって加熱された空気を、再生用の空気として利用したけれども、本発明の他の実施形態として、燃料電池の廃熱などを利用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、少なくとも湿度を調整する空調システムとして有用である。
【符号の説明】
【００６６】
２                    試験室
３                    空調システム
４                    循環流路
６                    湿度制御対象室
９                    循環用送風機
１０                  湿度センサ
１１                  温度センサ
１３１〜１３３         冷却器
２１                  処理側流路
２１ａ              入口
２１ｂ              出口
２２                  再生用送風機
２３                  再生側流路
２４                  除湿モジュール
２５                  再生用ヒータ
２６                  除湿ロータ
２８                  モータ
２９                  コントローラ
３１，３５，３６      ダンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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