(57)【要約】      （修正有）【課題】大きな除湿能力を発揮するとともに、無駄なエネルギー消費を大幅に低減する。【解決手段】生体などの加湿源１ａを収容する閉鎖空間１に対して通気方向が設定された内部通気路部材１ｂを設け、その最も上流側の所定位置に温度センサ２、湿度センサ３を配置する。また内部通気路部材１ｂの下流側所定範囲に隣り合うように、通気方向が逆向きに設定された外部通気路部材８を配置すると共に、内部通気路部材１ｂを流通する空気を除湿して外部通気路部材８に水分を放出するデシカントロータ９と温度制御手段としてのペルチェ冷却機４を配置する。ペルチェ冷却機４は吸熱側のヒートシンク４ｃを内部通気路部材１ｂの内部に、放熱側ヒートシンク４ｂを外部通気路部材８の内部に位置させている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖空間（１）の温湿度を制御する装置であって、
閉鎖空間（１）内の空気を循環可能な内部通気路部材（１ｂ）と、
閉鎖空間（１）内の空気の温度を検出する温度検出手段（２）と、
閉鎖空間（１）内の空気の湿度を検出する湿度検出手段（３）と、
外部の空気が通気される外部通気路部材（８）と、
内部通気路部材（１ｂ）に流通する空気を除湿し、水分を外部通気路部材（８）に排出する除湿手段（９）と、
当該除湿された空気の温度を制御する温度制御手段（４）と、
外部通気路部材（８）の除湿手段（９）より上流側所定位置に位置する加熱手段（１２）と、
温度指令値および湿度指令値、検出温度および検出湿度に基づき、閉鎖空間（１）内の空気の温度を温度指令値に、および湿度を湿度指令値にすべく加熱手段（１２）および温度制御手段（４）を制御する制御手段（７）とを含むことを特徴とする温湿度制御装置。
【請求項２】
前記内部通気路部材（１ｂ）は通気方向が一方向に設定されたものであり、前記温度検出手段（２）、および湿度検出手段（３）は内部通気路部材（１ｂ）の最も上流位置において閉鎖空間内の空気の温度、湿度を検出するものであり、前記外部通気路部材（８）は内部通気路部材（１ｂ）の下流側の所定範囲に隣り合うとともに、通気方向が逆に設定されたものであり、前記除湿手段（９）はロータ式除湿手段（９）である、請求項１に記載の温湿度制御装置。
【請求項３】
前記閉鎖空間（１）は、その内部に加湿源（１ａ）を収容するものである、請求項１または請求項２に記載の温湿度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、閉鎖空間の温湿度を制御するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、閉鎖空間の温湿度を制御するための装置として、特許文献１に記載されたものが提案されている。
【０００３】
図１は従来の温湿度制御装置の構成を示す概略図である。
【０００４】
この温湿度制御装置は、生体などの加湿源２１ａを収容する閉鎖空間２１に対して両端が連通されたダクト２１ｂを設けている。そして、ダクト２１ｂの所定位置に、温度センサ２２、湿度センサ２３、ペルチェ冷却機２４、ヒータ２５、およびファン２６を配置している。また、ペルチェ用電源２４ａ、およびヒータ用電源２５ａを有しているとともに、温度センサ２２および湿度センサ２３からの出力を入力としてペルチェ冷却機駆動信号およびヒータ駆動信号を出力する温湿度コントローラ２７を有している。
【０００５】
前記ペルチェ冷却機２４の放熱側および吸熱側にそれぞれヒートシンク２４ｂ、２４ｃを設け、吸熱側のヒートシンク２４ｃをダクト２１ｂの内部に位置させている。そして、放熱側のヒートシンク２４ｂに近接させて放熱用ファン２４ｄを配置している。
【０００６】
したがって、ペルチェ冷却機２４によって冷却および除湿を行い、その後、ヒータ２５により加熱を行い、閉鎖空間２１内の温湿度を制御することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１８８８４２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、閉鎖空間２１に収容される生体などの加湿源２１ａの加湿量が増加すると、ペルチェ冷却機２４による除湿だけでは十分な除湿を行うことができず、閉鎖空間２１内を所望の湿度に制御することができなくなってしまう。
【０００９】
具体的には、加湿源２１ａとしての動物がマウス、シマリス、カイウサギ、ネコ、イヌ、ヤギ、チンパンジーである場合に、各動物の発熱量は酸素消費量と体重とにほぼ比例することを考慮して、表１に示すように与えられる。
【００１０】
【表１】
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表１から分かるように、大型の動物になると８０Ｗ以上の発熱量があり、仮に発熱量が８０Ｗであるとし、かつこれの潜熱と顕熱との比を１：１とすれば、４０Ｗの潜熱量と４０Ｗの顕熱量とを処理する必要がある。
【００１１】
また、特許文献１の温湿度制御装置により処理可能な潜熱負荷量と顕熱負荷量とのシミュレーション結果は図２に示すとおりになる。なお、処理空気は２５℃とし、相対湿度が４０〜７０％に変化する場合の能力計算を行った。また、ペルチェ冷却機２４の消費電力は約２８０Ｗである。
【００１２】
このシミュレーション結果から分かるように、相対湿度が７０％と大きい場合には約６０Ｗの潜熱負荷を処理することができ、十分な除湿性能を持っているといえる。しかし、相対湿度が下がるにしたがって処理できる潜熱負荷はほぼ直線的に減少し、相対湿度が４０％以下では殆ど除湿することができない。換言すれば、潜熱負荷が４０Ｗ程度の動物を閉鎖空間１に収容した場合には、６０％までは除湿することができても、それ以下の湿度にはできないことになる。
【００１３】
また、顕熱については、１００Ｗ以上の負荷を処理することができるが、実際の生体では顕熱負荷はそれほど大きくないと考えられるため、逆にヒータで暖める必要があり、無駄なエネルギーを消費してしまうことになる。
【００１４】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、十分に大きい除湿能力を発揮できるとともに、無駄なエネルギー消費を大幅に低減することができる温湿度制御装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の温湿度制御装置は、閉鎖空間の温湿度を制御するものであって、
閉鎖空間内の空気を循環可能な内部通気路部材と、
閉鎖空間内の空気の温度を検出する温度検出手段と、
閉鎖空間内の空気の湿度を検出する湿度検出手段と、
外部の空気が通気される外部通気路部材と、
内部通気路部材に流通する空気を除湿し、水分を外部通気路部材に排出する除湿手段と、
当該除湿された空気の温度を制御する温度制御手段と、
外部通気路部材の除湿手段より上流側所定位置に位置する加熱手段と、
温度指令値および湿度指令値、検出温度および検出湿度に基づき、閉鎖空間内の空気の温度を温度指令値に、および湿度を湿度指令値にすべく加熱手段および温度制御手段を制御する制御手段とを含むものである。
【００１６】
請求項２の温湿度制御装置は、前記内部通気路部材として通気方向が一方向に設定されたものを採用し、前記温度検出手段、および湿度検出手段として内部通気路部材の最も上流位置において閉鎖空間内の空気の温度、湿度を検出するものを採用し、前記外部通気路部材として内部通気路部材の下流側の所定範囲に隣り合うとともに、通気方向が逆に設定されたものを採用し、前記除湿手段としてロータ式除湿手段を採用するものである。
【００１７】
請求項３の温湿度制御装置は、前記閉鎖空間として、その内部に加湿源を収容するものを採用するものである。
【００１８】
【作用】
請求項１の温湿度制御装置であれば、閉鎖空間の温湿度を制御するに当たって、
温度検出手段、および湿度検出手段によって閉鎖空間内の空気の温度、湿度を検出し、
温度指令値および湿度指令値、検出温度および検出湿度に基づいて制御手段によって加熱手段を制御して、内部通気路部材を流通する空気を除湿し、水分を外部通気路部材に排出し、温度制御手段を制御して、内部通気路部材を流通する除湿された空気の温度を制御することができる。
【００１９】
したがって、処理対象空気の相対湿度の低下に拘らず十分な除湿能力を達成することができ、しかも不必要な温度制御を排除することができる。
【００２０】
請求項２の温湿度制御装置であれば、前記内部通気路部材として通気方向が一方向に設定されたものを採用し、前記温度検出手段、および湿度検出手段として内部通気路部材の最も上流位置において閉鎖空間内の空気の温度、湿度を検出するものを採用し、前記外部通気路部材として内部通気路部材の下流側の所定範囲に隣り合うとともに、通気方向が逆に設定されたものを採用し、前記除湿手段としてロータ式除湿手段を採用するのであるから、除湿能力を一層高めることができるほか、請求項１と同様の作用を達成することができる。
【００２１】
請求項３の温湿度制御装置であれば、前記閉鎖空間として、その内部に加湿源を収容するものを採用するのであるから、加湿源の存在に拘らず、請求項１または請求項２と同様の作用を達成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の温湿度制御装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図３はこの発明の温湿度制御装置の一実施形態を示す概略図である。
【００２４】
この温湿度制御装置は、生体などの加湿源１ａを収容する閉鎖空間１に対して両端が連通され、通気方向が設定された内部通気路部材１ｂを設けている。そして、内部通気路部材１ｂの最も上流側の所定位置に、温度センサ２、および湿度センサ３を配置している。また、内部通気路部材１ｂの下流側所定範囲に隣り合うように、通気方向が逆向きに設定された外部通気路部材８を配置し、内部通気路部材１ｂを流通する空気を除湿して外部通気路部材８に水分を放出するデシカントロータ（空気調和・衛生工学第７６巻第１０号中のロータ式除湿装置参照）９を配置し、温度制御手段としてのペルチェ冷却機４を配置している。このペルチェ冷却機４の放熱側および吸熱側にそれぞれヒートシンク４ｂ、４ｃを設け、吸熱側のヒートシンク４ｃを内部通気路部材１ｂの内部に位置させている。そして、放熱側のヒートシンク４ｂを外部通気路部材８の内部に位置させている。さらに、吸熱側のヒートシンク４ｃの下流側にファン１０を配置し、放熱側のヒートシンク４ｂの上流側にファン１１を、下流側に再生ヒータ１２を、それぞれ配置している。
【００２５】
また、ペルチェ用電源４ａ、およびヒータ用電源１２ａを有しているとともに、温度センサ２および湿度センサ３からの出力を入力としてペルチェ冷却機駆動信号およびヒータ駆動信号を出力する温湿度コントローラ７を有している。
【００２６】
図４はデシカントロータを用いる温湿度制御装置の処理可能な潜熱負荷量と顕熱負荷量とのシミュレーション結果を示す図である。なお、処理空気は２５℃とし、相対湿度が４０〜７０％に変化する場合の能力計算を行った。また、ペルチェ冷却機４の消費電力は約１８０Ｗであり、再生ヒータ１２の消費電力が約１００Ｗである。
【００２７】
このシミュレーション結果から分かるように、相対湿度が５５％の場合に約４８Ｗの潜熱処理能力を持っており、これは図２のシミュレーション結果の約１．６倍である。また、相対湿度が小さくなっても潜熱負荷が大きく減少することはなく、約４０Ｗの潜熱処理能力を維持することができる。逆に、顕熱負荷については、図２のシミュレーション結果と比較して小さな負荷しか処理できないが、これは実際の生体の顕熱負荷に近いものと思われ、特にはデメリットにはならないものと考えられる。
【００２８】
したがって、図３の温湿度制御装置を採用することによって、十分な除湿能力を達成できるとともに、最小限の消費電力で温度制御を達成でき、ひいては閉鎖空間１の温度および湿度を目標温度、湿度に制御することができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、処理対象空気の相対湿度の低下に拘らず十分な除湿能力を達成することができ、しかも不必要な温度制御を排除することができるという特有の効果を奏する。
【００３０】
請求項２の発明は、除湿能力を一層高めることができるほか、請求項１と同様の効果を奏する。
【００３１】
請求項３の発明は、加湿源の存在に拘らず、請求項１または請求項２と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の温湿度制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】特許文献１の温湿度制御装置により処理可能な潜熱負荷量と顕熱負荷量とのシミュレーション結果を示す図である。
【図３】この発明の温湿度制御装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図４】図３の温湿度制御装置により処理可能な潜熱負荷量と顕熱負荷量とのシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
１  閉鎖空間    １ｂ  内部通気路部材
２  温度センサ    ３  湿度センサ
４  ペルチェ冷却機    ７  温湿度コントローラ
８  外部通気路部材    ９  デシカントロータ
１２  再生ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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