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。
〈発明の実施形態1〉
図1に示すように、本実施形態1の調湿装置(10)は、調湿機構(10a)と、インダクションユニット(100)とで構成されている。調湿機構(10a)は、室内(1)の湿度調節と共に室内(1)の換気を行うものであり、取り込んだ室外空気(OA)を湿度調節して室内(1)側へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気(RA)を室外に排出する。この調湿機構(10a)は、本発明に係る除湿機構を構成するものである。インダクションユニット(100)は、調湿機構(10a)から室内(1)側へ供給された除湿空気を冷却するものである。調湿機構(10a)とインダクションユニット(100)とは、後述する給気ダクト(22a)によって互いに接続されている。
〈調湿機構の構成〉
調湿機構(10a)について、図1,図2を適宜参照しながら説明する。なお、ここでの説明で用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」「手前」「奥」は、特にことわらない限り、調湿機構(10a)を前面側から見た場合の方向を意味している。
上記調湿機構(10a)は、ケーシング(11)を備えている。また、ケーシング(11)内には、冷媒回路(50)が収容されている。この冷媒回路(50)には、本発明に係る第1の吸着部材である第1吸着熱交換器(51)、本発明に係る第2の吸着部材である第2吸着熱交換器(52)、圧縮機(53)、四路切換弁(54)、及び電動膨張弁(55)が接続されている。冷媒回路(50)の詳細は後述する。
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ている。図2に示すケーシング(11)では、左手前の側面(即ち、前面)が前面パネル部(12)となり、右奥の側面(即ち、背面)が背面パネル部(13)となり、右手前の側面が第1側面パネル部(14)となり、左奥の側面が第2側面パネル部(15)となっている。
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)及び内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)に開口している。外気吸込口(24)は、背面パネル部(13)の下側部分に配置されている。内気吸込口(23)は、背面パネル部(13)の上側部分に配置されている。給気口(22)は、第1側面パネル部(14)における前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。排気口(21)は、第2側面パネル部(15)における前面パネル部(12)側の端部付近に配置されている。
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、第1仕切板(74)と、第2仕切板(75)とが設けられている。これらの仕切板(71〜75)は、何れもケーシング(11)の底板に立設されており、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している。
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ている。上流側仕切板(71)は、背面パネル部(13)寄りに配置されている。下流側仕切板(72)は、前面パネル部(12)寄りに配置されている。
第1仕切板(74)及び第2仕切板(75)は、第1側面パネル部(14)及び第2側面パネル部(15)と平行な姿勢で設置されている。第1仕切板(74)は、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間を右側から塞ぐように、第1側面パネル部(14)から所定の間隔をおいて配置されている。第2仕切板(75)は、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間を左側から塞ぐように、第2側面パネル部(15)から所定の間隔をおいて配置されている。
中央仕切板(73)は、上流側仕切板(71)及び下流側仕切板(72)と直交する姿勢で、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間に配置されている。中央仕切板(73)は、上流側仕切板(71)から下流側仕切板(72)に亘って設けられ、上流側仕切板(71)と下流側仕切板(72)の間の空間を左右に区画している。
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2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)を構成している。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(1)と連通している。内気側通路(32)には、内気側フィルタ(27)と内気湿度センサ(96)とが設置されている。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と連通している。外気側通路(34)には、外気側フィルタ(28)と外気湿度センサ(97)とが設置されている。
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)の間の空間は、中央仕切板(73)によって左右に区画されており、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)を構成している。第1熱交換器室(37)には、第1吸着熱交換器(51)が収容されている。第2熱交換器室(38)には、第2吸着熱交換器(52)が収容されている。また、図示しないが、第1熱交換器室(37)には、冷媒回路(50)の電動膨張弁(55)が収容されている。
各吸着熱交換器(51,52)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吸着剤を担持させたものであって、全体として長方形の厚板状あるいは扁平な直方体状に形成されている。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)内に立設されている。尚、吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、親水性の官能基を有する有機高分子材料など、空気中の水分(水蒸気)を吸着できるものが用いられる。また、吸着剤として、いわゆる収着剤を用いてもよい。
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)を構成している。
上流側仕切板(71)には、開閉式のダンパ(41〜44)が4つ設けられている。各ダンパ(41〜44)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、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。
下流側仕切板(72)には、開閉式のダンパ(45〜48)が4つ設けられている。各ダンパ(45〜48)は、概ね横長の長方形状に形成されている。具体的に、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。
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)を構成している。
上記構成において、内気側通路(32)と外気側通路(34)と給気側通路(31)と排気側通路(33)とにより、室外から室内(1)へ向かう空気通路と室内(1)から室外へ向かう空気通路とが構成され、この2つの空気通路により第1空気通路(61)と第2空気通路(62)が構成されている。そして、第1空気通路(61)側と第2空気通路(62)側にそれぞれ4つのダンパが含まれることになり、第1空気通路(61)と第2空気通路(62)における空気の流通経路が、上記ダンパ(41〜48)により切り換えられるように構成されている。
給気ファン室(36)には、給気ファン(26)が収容されている。また、排気ファン室(35)には排気ファン(25)が収容されている。給気ファン(26)及び排気ファン(25)は、何れも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)と四路切換弁(54)とが収容されている。圧縮機(53)及び四路切換弁(54)は、給気ファン室(36)における給気ファン(26)と仕切板(77)との間に配置されている。
ケーシング(11)内において、第1仕切板(74)と第1側面パネル部(14)の間の空間は、第1バイパス通路(81)を構成している。第1バイパス通路(81)の始端は、外気側通路(34)だけに連通しており、内気側通路(32)からは遮断されている。第1バイパス通路(81)の終端は、仕切板(78)によって、給気側通路(31)、排気側通路(33)、及び給気ファン室(36)から区画されている。仕切板(78)のうち給気ファン室(36)に臨む部分には、第1バイパス用ダンパ(83)が設けられている。
ケーシング(11)内において、第2仕切板(75)と第2側面パネル部(15)の間の空間は、第2バイパス通路(82)を構成している。第2バイパス通路(82)の始端は、内気側通路(32)だけに連通しており、外気側通路(34)からは遮断されている。第2バイパス通路(82)の終端は、仕切板(79)によって、給気側通路(31)、排気側通路(33)、及び排気ファン室(35)から区画されている。仕切板(79)のうち排気ファン室(35)に臨む部分には、第2バイパス用ダンパ(84)が設けられている。
なお、図3の右側面図及び左側面図では、第1バイパス通路(81)、第2バイパス通路(82)、第1バイパス用ダンパ(83)、及び第2バイパス用ダンパ(84)の図示を省略している。
〈冷媒回路の構成〉
図4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)、四路切換弁(54)、及び電動膨張弁(55)が設けられた閉回路である。この冷媒回路(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。
冷媒回路(50)において、圧縮機(53)は、その吐出側が四路切換弁(54)の第1のポートに、その吸入側が四路切換弁(54)の第2のポートにそれぞれ接続されている。また、冷媒回路(50)では、第1吸着熱交換器(51)と電動膨張弁(55)と第2吸着熱交換器(52)とが、四路切換弁(54)の第3のポートから第4のポートへ向かって順に接続されている。
四路切換弁(54)は、第1のポートと第3のポートが連通して第2のポートと第4のポートが連通する第1状態(図4(A)に示す状態)と、第1のポートと第4のポートが連通して第2のポートと第3のポートが連通する第2状態(図4(B)に示す状態)とに切り換え可能となっている。
冷媒回路(50)において、圧縮機(53)の吐出側と四路切換弁(54)の第1のポートとを繋ぐ配管には、高圧圧力センサ(91)と、吐出管温度センサ(93)とが取り付けられている。高圧圧力センサ(91)は、圧縮機(53)から吐出された冷媒の圧力を計測する。吐出管温度センサ(93)は、圧縮機(53)から吐出された冷媒の温度を計測する。
また、冷媒回路(50)において、圧縮機(53)の吸入側と四路切換弁(54)の第2のポートとを繋ぐ配管には、低圧圧力センサ(92)と、吸入管温度センサ(94)とが取り付けられている。低圧圧力センサ(92)は、圧縮機(53)へ吸入される冷媒の圧力を計測する。吸入管温度センサ(94)は、圧縮機(53)へ吸入される冷媒の温度を計測する。
また、冷媒回路(50)において、四路切換弁(54)の第3のポートと第1吸着熱交換器(51)とを繋ぐ配管には、配管温度センサ(95)が取り付けられている。配管温度センサ(95)は、この配管における四路切換弁(54)の近傍に配置され、配管内を流れる冷媒の温度を計測する。
以上説明した本実施形態1の調湿機構(10a)の構成を要約すると、ケーシング(11)内には、吸着剤が担持された第1の吸着部材としての第1吸着熱交換器(51)が配置される第1空気通路(61)と、吸着剤が担持された第2の吸着部材としての第2吸着熱交換器(52)が配置される第2空気通路(62)とが形成されている。また、このケーシング(11)内には、各吸着熱交換器(51,52)を加熱または冷却する冷媒回路(50)が設けられている。
また、ケーシング(11)内には、第1吸着熱交換器(51)を加熱して第2吸着熱交換器(52)を冷却する第1動作と第1吸着熱交換器(51)を冷却して第2吸着熱交換器(52)を加熱する第2動作を切り換える温度調節切換手段(54)と、上記第1空気通路(61)と第2空気通路(62)を交互に室内(1)への空気供給経路に切り換えるダンパ(41〜48)が設けられている。
上記冷媒回路(50)には、冷媒の循環方向を可逆に切り換えることが可能な四路切換弁(54)が設けられている。
〈インダクションユニットの構成〉
図1に示すように、インダクションユニット(100)は、調湿機構(10a)から供給された除湿空気を冷却するためのものである。インダクションユニット(100)は、本発明に係る冷却機構を構成している。インダクションユニット(100)は、室内(1)の天井(2)に設けられ、給気ダクト(22a)を介して調湿機構(10a)に接続されている。インダクションユニット(100)は、ハウジング(101)を有している。
上記ハウジング(101)は、室内(1)の天井(2)に形成された開口の上方に設けられ、下端に開口部(102)を有する箱体に形成されている。この開口部(102)によってハウジング(101)の内部空間と室内空間とが連通している。ハウジング(101)は、上板(101b)と、下側面板(101c)と、上側面板(101d)とで形成されている。
上記下側面板(101c)は、天井(2)位置から垂直上方向に延びる4枚の長方形状の平板に形成されている。上記上側面板(101d)は、各下側面板(101c)の上端から上方に延び、且つ内側に向かって傾斜した4枚の長方形状の平板に形成されている。上記上板(101b)は、四角形状の平板に形成され、その各辺が上側面板(101d)の上端に取り付けられている。上板(101b)には、調湿機構(10a)から送られる空気が導入するダクト導入口(104)が形成されている。ダクト導入口(104)は、円形の開口部に構成され、上板(101b)の中央部に形成されている。調湿機構(10a)から延びる給気ダクト(22a)は、ダクト導入口(104)を介してハウジング(101)の内部に挿入されている。
上記ハウジング(101)は、その内部に仕切板(105)が設けられている。仕切板(105)は、ハウジング(101)内の下側に設けられる拡径部(105a)と、該拡径部(105a)の上側に設けられる筒部(105b)とで構成されている。
上記筒部(105b)は、給気ダクト(22a)よりも一回り大きい外径寸法の筒状に形成され、その上端から給気ダクト(22a)の他端が挿通されている。
上記拡径部(105a)は、筒部(105b)の下端から下方に向かって拡がるように形成されている。拡径部(105a)の下端は、ハウジング(101)の開口部(102)とほぼ同等の高さ位置まで延びている。そして、ハウジング(101)の開口部(102)において、拡径部(105a)の内側が空気吹出口(102a)に形成される一方、外側が空気取込口(102b)に形成されている。
上記ハウジング(101)の内部には、該ハウジング(101)の内壁と仕切板(105)の外壁との間に形成され、且つ空気取込口(102b)と連通する外側空気通路(106)が形成されている。尚、図示はしないが、仕切板(105)は、ハウジング(101)の内部において、筒部(105b)と上板(101b)とを接続部材によって繋ぐことでハウジング(101)に接続されている。そして、拡径部(105a)の下端には、空気フィルタ(108)が設けられている。
上記空気フィルタ(108)は、後述する駆動空気通路(109)を通過する空気の風速を調節するものであって、本発明に係る風速調節部材を構成している。この空気フィルタ(108)は、拡径部(105a)の下端の内側に取り付けられ、空気吹出口(102a)を覆うように設けられている。空気フィルタ(108)によって室内(1)のユーザに対して直接吹き出る供給空気の風速が低下する。これにより、風が当たることでユーザが感じる不快感を低減させることができる。
また、ハウジング(101)内において、給気ダクト(22a)の出口(他端部)から空気吹出口(102a)までの間は、駆動空気通路(109)に形成されている。
上記駆動空気通路(109)は、調湿機構(10a)から吹き出された調湿空気が1次空気として通過する空気通路である。そして、筒部(105b)の内壁と給気ダクト(22a)の外壁との間には、吸引空気通路(110)が形成されている。
上記吸引空気通路(110)は、ハウジング(101)内に取り込まれた室内空気が、駆動空気通路(109)を通過する調湿空気(1次空気)によって2次空気として吸引される空気通路である。この室内空気は、ハウジング(101)の空気取込口(102b)から取り込まれた空気である。そして、駆動空気通路(109)では、該駆動空気通路(109)を通過する調湿空気(1次空気)の速度によって生じる負圧によって、外側空気通路(106)の室内空気が吸引空気通路(110)を介して駆動空気通路(109)に吸引される。駆動空気通路(109)では、調湿空気(1次空気)と室内空気(2次空気)とが合流する。つまり、比較的高温である調湿空気(1次空気)と該調湿空気よりも低い温度である室内空気(2次空気)とを混合させることで、室内へ吹き出す空気(SA)の温度が低下する。そして、混合した空気は、供給空気(SA)として空気吹出口(102a)から室内へ吹き出される。
−運転動作−
本実施形態1の調湿機構(10a)は、除湿換気運転(除湿運転)と、加湿換気運転(加湿運転)と、単純換気運転とを選択的に行う。尚、単純換気運転の動作については省略する。除湿換気運転中や加湿換気運転中の調湿機構(10a)は、取り込んだ室外空気(OA)を湿度調節してから供給空気(SA)としてインダクションユニット(100)を介して室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気(RA)を排出空気(EA)として室外へ排出する。
〈除湿換気運転〉
除湿換気運転中の調湿機構(10a)では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔(例えば3分間隔)で交互に繰り返される。この除湿換気運転中において、第1バイパス用ダンパ(83)及び第2バイパス用ダンパ(84)は、常に閉状態となる。
除湿換気運転中の調湿機構(10a)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空気として取り込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第2空気として取り込まれる。
先ず、除湿換気運転の第1動作について説明する。図5に示すように、この第1動作中には、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。また、この第1動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第1状態(図4(A)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。
外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第1空気は、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(52)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第2吸着熱交換器(52)で除湿された第1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)を通って給気ダクト(22a)へ流入して室内側へ送られ、インダクションユニット(100)を介して室内(1)へ供給される。
一方、内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第2空気は、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(51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第1吸着熱交換器(51)で水分を付与された第2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)を通って室外へ排出される。
次に、除湿換気運転の第2動作について説明する。図6に示すように、この第2動作中には、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。また、この第2動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第2状態(図4(B)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第1空気は、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(51)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、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)で除湿された第1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)を通って給気ダクト(22a)へ流入して室内側へ送られ、インダクションユニット(100)を介して室内(1)へ供給される。
一方、内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第2空気は、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)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第2吸着熱交換器(52)で水分を付与された第2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)を通って室外へ排出される。
〈インダクションユニットの動作〉
除湿換気運転中に、各吸着熱交換器(51,52)で水分が吸着された空気は、給気ファン室(36)を通過後に給気口(22)を通って給気ダクト(22a)へ流入して室内側へ送られ、インダクションユニット(100)に流入する。
上記インダクションユニット(100)では、給気ダクト(22a)を通過してハウジング(101)の内部に除湿空気が流入する。そして、除湿空気は、給気ダクト(22a)の他端から駆動空気通路(109)に1次空気として流入する。一方、室内空気は、空気取込口(102b)からハウジング(101)内の外側空気通路(106)に流入する。そして、外側空気通路(106)へ流入した室内空気は、駆動空気通路(109)を通過する除湿空気(1次空気)の速度により生じる負圧によって、吸引空気通路(110)を介して駆動空気通路(109)に吸い込まれる。駆動空気通路(109)では、除湿空気(1次空気)と吸引された室内空気(2次空気)とが合流し、供給空気が、図9に破線で示す温度となって、室内へ吹き出る。尚、図9の実線は、従来の調湿機構の供給空気の温度を示している。
〈加湿換気運転〉
加湿換気運転中の調湿機構(10a)では、後述する第1動作と第2動作が所定の時間間隔(例えば3分間隔)で交互に繰り返される。この加湿換気運転中において、第1バイパス用ダンパ(83)及び第2バイパス用ダンパ(84)は、常に閉状態となる。
加湿換気運転中の調湿機構(10a)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空気として取り込まれ、室内空気が内気吸込口(23)からケーシング(11)内へ第1空気として取り込まれる。
先ず、加湿換気運転の第1動作について説明する。図7に示すように、この第1動作中には、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。また、この第1動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第1状態(図4(A)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が凝縮器となって第2吸着熱交換器(52)が蒸発器となる。
内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第1空気は、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)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に生じた吸着熱が冷媒に吸熱される。第2吸着熱交換器(52)で水分を奪われた第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)を通って室外へ排出される。
一方、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第2空気は、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(51)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第1吸着熱交換器(51)で加湿された第2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)を通って給気ダクト(22a)へ流入して室内側へ送られ、インダクションユニット(100)を介して室内へ供給される。
次に、加湿換気運転の第2動作について説明する。図8に示すように、この第2動作中には、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。また、この第2動作中の冷媒回路(50)では、四路切換弁(54)が第2状態(図4(B)に示す状態)に設定され、第1吸着熱交換器(51)が蒸発器となって第2吸着熱交換器(52)が凝縮器となる。
内気側通路(32)へ流入して内気側フィルタ(27)を通過した第1空気は、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(51)では、第1空気中の水分が吸着剤に吸着され、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)で水分を奪われた第1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)を通って室外へ排出される。
一方、外気側通路(34)へ流入して外気側フィルタ(28)を通過した第2空気は、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(52)では、冷媒で加熱された吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分が第2空気に付与される。第2吸着熱交換器(52)で加湿された第2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)を通って給気ダクト(22a)へ流入して室内側へ送られ、インダクションユニット(100)を介して室内へ供給される。
−実施形態1の効果−
上記実施形態1によれば、駆動空気通路(109)において、調湿機構(10a)の除湿空気(1次空気)と室内空気(2次空気)とを合流させるようにしたため、室内へ供給する空気を冷却することができる。つまり、調湿装置(10)が、別途冷却装置等を備えることなく、簡易な構成でもって両動作の切り換え直後における室内への供給空気を冷却することができる。これにより、室内へ供給される空気の温度変動を抑制することができる。この結果、半導体工場のクリーンルーム等での温度制御を高い精度で行うことができる。
また、空気フィルタ(108)を設けたため、インダクションユニット(100)から吹き出す空気の風速を下げることができる。これにより、室内のユーザの快適性を向上させることができる。
〈発明の実施形態2〉
次に本実施形態2について図面に基づいて説明する。
本実施形態2に係る調湿装置(10)は、上記実施形態1に係るインダクションユニット(100)の構成が異なるものである。本実施形態2に係るインダクションユニット(100)は、実施形態1に係るインダクションユニット(100)に加えて、図10及び図11に示すように、空調機構(115)と、空気ダンパ(116)と、露点温度センサ(119)と、冷媒温度センサ(118)と、コントローラ(117)とを備えている。尚、本実施形態2に係る空調機構(115)は、室内の空調を行う空調装置を兼ねるものである。
具体的に、上記空気ダンパ(116)は、ハウジング(101)の下側面板(101c)の内側に取り付けられ、ハウジング(101)の空気取込口(102b)を覆うように設けられている。空気ダンパ(116)は、コントローラ(117)に接続され、該コントローラ(117)によって開閉状態を制御されている。つまり、空気ダンパ(116)が開状態であると、空気取込口(102b)を介して室内空気が外側空気通路(106)内に流入する一方、空気ダンパ(116)が閉状態であると、室内空気がハウジング(101)内に取り込まれなくなる。また、空気取込口(102b)の近傍には、露点温度センサ(119)が配置されている。
上記露点温度センサ(119)は、室内空気の露点温度を検知するものであって、本発明に係る第2温度検知器を構成している。露点温度センサ(119)は、コントローラ(117)に接続され、計測した露点温度データを、随時、コントローラ(117)へ送るように構成されている。
上記空調機構(115)は、調湿機構(10a)から供給される除湿空気の温度を調節するものであって、本発明に係る温度調節機構を構成している。空調機構(115)は、冷媒回路(120)を有している。この冷媒回路(120)は、利用側熱交換器である室内熱交換器(122)、熱源側熱交換器である室外熱交換器(123)、圧縮機(121)、膨張機構である電動膨張弁(124)、四路切換弁(125)、及び利用側熱交換器である室内熱交換器(122)とが連絡配管によって順に接続されて構成されている。冷媒回路(120)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。
上記室内熱交換器(122)は、いわゆるフィン・アンド・チューブ熱交換器に構成され、ハウジング(101)の内部に設けられている。室内熱交換器(122)は、ハウジング(101)の内部の外側空気通路(106)における筒部(105b)の下端部に対応する高さ位置で、且つ筒部(105b)の外周囲に亘って配置されている。つまり、この室内熱交換器(122)は、外側空気通路(106)において、吸引空気通路(110)よりも空気の上流側に配置されている。室内熱交換器(122)には、該室内熱交換器(122)の伝熱管の近傍に冷媒温度センサ(118)が取り付けられている。
上記冷媒温度センサ(118)は、伝熱管の内部を流れる冷媒の温度を検知するものであって、本発明に係る第1温度検知器を構成している。冷媒温度センサ(118)は、コントローラ(117)に接続され、計測した冷媒の温度データを、随時、コントローラ(117)へ送るように構成されている。また、外側空気通路(106)には、室内熱交換器(122)の下流側に枠体(図示なし)が設置されている。枠体は、室内熱交換器(122)に沿うような板状に形成され、且つ該熱交換器(122)を通過した空気が流通可能な空気開口部が形成されている。
上記四路切換弁(125)の切換動作により、上記冷媒回路(120)は、冷房運転状態から暖房運転状態、又は暖房運転状態から冷房運転状態への切り換えが可能に構成されている。ここで、冷房運転状態とは、上記四路切換弁(125)が、第1ポートと第4ポートとが連通すると同時に第2ポートと第3ポートとが連通する第1状態(図11に実線で示す)に切り換えられた場合の運転状態であり、暖房運転状態とは、第1ポートと第3ポートとが連通すると同時に第2ポートと第4ポートとが連通する第2状態(図11に破線で示す)に切り換えられた場合の運転状態である。
上記圧縮機(121)は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機とが1つのケーシングに収容された全密閉型の圧縮機である。尚、この圧縮機(121)は、本発明に係る圧縮機を構成している。圧縮機(121)の電動機へ供給する交流の周波数(即ち、圧縮機(121)の運転周波数)を変化させると、電動機により駆動される圧縮機構の回転速度が変化し、単位時間当たりに圧縮機(121)から吐出される冷媒の量が変化する。つまり、この圧縮機(121)は、容量可変に構成されている。
上記コントローラ(117)は、圧縮制御部(117a)と、空気ダンパ制御部(117b)とを有している。コントローラ(117)は、調湿機構(10a)の動作を制御する制御機器と、空調機構(115)の圧縮機(121)と、空気ダンパ(116)と、露点温度センサ(119)と、冷媒温度センサ(118)とに接続されている。コントローラ(117)は、調湿機構(10a)に接続されることで調湿機構(10a)において制御される各ダンパ(41〜48)の切り換え動作信号等が入力され、露点温度センサ(119)に接続されることで室内空気の露点温度のデータが入力され、冷媒温度センサ(118)に接続されることで、室内熱交換器(122)の冷媒温度のデータが入力される。
上記圧縮制御部(117a)は、調湿機構(10a)の各ダンパ(41〜48)の切り換え動作に合わせて空調機構(115)の圧縮機(121)の運転周波数を変化させるものであって、本発明に係る圧縮制御器を構成している。具体的に、まず、圧縮制御部(117a)は、調湿機構(10a)の第1動作及び第2動作中では、室内の空調負荷に応じた所定の運転周波数によって圧縮機(121)を運転する(第1運転状態)。次に、圧縮制御部(117a)は、図12(A)に示すように、両動作の切り換え前に、圧縮機(121)の周波数を、上記第1運転状態での圧縮機(121)の運転周波数よりも高い運転周波数で運転する(第2運転状態)。両動作の切り換え前に、圧縮機(121)の運転周波数を第2状態にすると、冷媒回路(120)の冷却能力が増加することで、両動作の切り換え直後の外側空気通路(106)の室内空気(2次空気)が冷却される。つまり、両動作の切り換え直後において、駆動空気通路(109)で1次空気と合流し、合流した空気の温度が低下した後に室内へ吹き出される。尚、図12(B)の実線は、従来の調湿機構の供給空気の温度を示す一方、破線は、本実施形態2に係る調湿機構(10a)の供給空気の温度を示している。
上記空気ダンパ制御部(117b)は、露点温度センサ(119)が検知した露点温度と、冷媒温度センサ(118)が検知した冷媒温度とに基づいて空気ダンパ(116)の開閉状態を制御するものであって、本発明に係る弁制御器を構成している。具体的に、まず、空気ダンパ制御部(117b)は、同時刻において、露点温度センサ(119)から送られた露点温度と冷媒温度センサ(118)から送られた冷媒温度との比較を行う。次に、空気ダンパ制御部(117b)は、冷媒温度(すなわち蒸発温度)が室内空気の露点温度よりも低い場合は、室内熱交換器(122)において結露が発生すると判断し、空気ダンパ(116)を閉鎖する。空気ダンパ(116)を閉鎖すると、ハウジング(101)内に室内空気が取り込まれなくなり、室内熱交換器(122)において結露が発生するのを確実に防止することができる。また、冷媒温度(すなわち蒸発温度)が室内空気の露点温度よりも高い場合は、室内熱交換器(122)において結露が発生しないと判断し、空気ダンパ(116)を開く。
−実施形態2の効果−
上記実施形態2によれば、空調機構(115)を設けたため、ハウジング(101)内に取り込んだ室内空気(2次空気)を冷却することができる。このため、駆動空気通路(109)において調湿機構(10a)の除湿空気(1次空気)と室内空気(2次空気)とを合流させた空気の温度を下げることができる。また、室内熱交換器(122)を吸引空気通路(110)の空気の上流側に配置したため、室内空気(2次空気)を冷却してから吸引空気通路(110)に流入させることができる。このため、駆動空気通路(109)において調湿機構(10a)の除湿空気(1次空気)と室内空気(2次空気)とを合流させた空気の温度を下げることができる。
さらに、両動作の切り換え前に、圧縮機(121)の運転周波数を高くするようにしたため、両動作の切り換えの後において室内空気(2次空気)を冷却効果を高めることができる。このため、両動作の切り換え後に駆動空気通路(109)において調湿機構(10a)の除湿空気(1次空気)と室内空気(2次空気)とを合流させた空気の温度を下げることができる。これにより、室内へ供給される空気の温度変動を抑制することができる。この結果、半導体工場のクリーンルーム等での温度制御を高い精度で行うことができる。
また、空調機構(115)の温度と室内空気の露点温度に基づいて空気ダンパ(116)を開閉するようにしたため、室内熱交換器(122)の冷媒の温度が室内空気の露点温度よりも低い場合には空気ダンパ(116)を閉じることができる。これにより、室内熱交換器(122)において結露が生じるのを確実に防止することができる。その他の構成・作用・及び効果は実施形態1と同様である。
〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態1について、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態1では、本発明に係る除湿機構として吸着熱交換器(51,52)を用いる調湿機構(10a)を用いるようにしたが、本発明は、その他、いわゆるバッチ切り換え式の徐加湿装置等に対して適用することができる。
上記実施形態2では、露点温度センサ(119)を用いて室内空気の露点温度を検知するようにしたが、本発明に係る露点温度検知手段としては、例えば、調湿装置等に通常備えられている室内温度センサ及び室内湿度センサ等のデータを用いて室内空気の露点温度を求めるようにしてもよい。また、その他の手段によって室内空気の露点温度を求めるようにしてもよい。
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、ある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。