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JP7416604B2 - air conditioner - Google Patents
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JP7416604B2 JP2019205300A JP2019205300A JP7416604B2 JP 7416604 B2 JP7416604 B2 JP 7416604B2 JP 2019205300 A JP2019205300 A JP 2019205300A JP 2019205300 A JP2019205300 A JP 2019205300A JP 7416604 B2 JP7416604 B2 JP 7416604B2
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Description

本発明は、空気調和装置に関し、より詳しくは恒温恒湿室に設置されて恒温恒湿制御を行う空気調和装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner installed in a constant temperature and humidity room to perform constant temperature and humidity control.

従来、恒温恒湿室に設置され室内空気を高精度(例えば±0.1℃)で設定温度および設定湿度に保つ恒温恒湿制御を行う空気調和装置が知られている。このような空気調和装置は、冷却コイルによって室内空気の冷却および除湿を行い、当該冷却および除湿された空気を加熱器によって加熱し、当該加熱された空気を加湿器によって加湿することで恒温恒湿制御を行う。 BACKGROUND ART Conventionally, an air conditioner is known that is installed in a constant temperature and humidity room and performs constant temperature and humidity control to maintain indoor air at a set temperature and humidity with high precision (for example, ±0.1° C.). This type of air conditioner cools and dehumidifies indoor air using a cooling coil, heats the cooled and dehumidified air with a heater, and humidifies the heated air with a humidifier to maintain constant temperature and humidity. Take control.

冷却コイルとしては、冷凍装置の蒸発器として作用する熱交換器が用いられる。冷却コイルは、熱交換器を通過する冷媒の蒸発によって空気を冷却する。冷却コイルによる除湿は、冷却コイルに室内空気中の水分が結露し、結露した水分を除去することによって行われる。 As the cooling coil, a heat exchanger is used which acts as an evaporator of the refrigeration system. The cooling coil cools the air by evaporating the refrigerant passing through the heat exchanger. Dehumidification by the cooling coil is performed by condensing moisture in the indoor air on the cooling coil and removing the condensed moisture.

例えば、特許文献1には、冷却コイルの冷媒の蒸発温度を設定して恒温恒湿制御を行う空気調和装置が開示されている。このような空気調和装置では、設定温度から所定値を差し引いた温度が蒸発温度として設定されていた。所定値は、設定温度によって異なるものである。 For example, Patent Document 1 discloses an air conditioner that performs constant temperature and humidity control by setting the evaporation temperature of a refrigerant in a cooling coil. In such an air conditioner, a temperature obtained by subtracting a predetermined value from the set temperature is set as the evaporation temperature. The predetermined value varies depending on the set temperature.

特開2017-122573号公報JP 2017-122573 Publication

図6Aおよび図6Bを用いて、従来の恒温恒湿制御の課題について説明する。図6Aおよび図6Bは、従来の空気調和装置の恒温恒湿制御における冷却および除湿の状態を示す湿り空気線図である。図6Aおよび図6Bにおいて、状態Aは、設定温度SPおよび設定湿度であり、状態Bは、冷却コイルの出口の乾球温度および相対湿度である。Dpは、設定温度SPおよび設定湿度における露点温度であり、Tfは、冷却コイルの表面温度(以下、コイル表面温度)であり、Etは、冷却コイルを通過する冷媒の蒸発温度である。 Problems with conventional constant temperature and humidity control will be explained using FIGS. 6A and 6B. 6A and 6B are psychrometric diagrams showing cooling and dehumidification states in constant temperature and humidity control of a conventional air conditioner. In FIGS. 6A and 6B, state A is the set temperature SP and set humidity, and state B is the dry bulb temperature and relative humidity at the outlet of the cooling coil. Dp is the dew point temperature at the set temperature SP and set humidity, Tf is the surface temperature of the cooling coil (hereinafter referred to as coil surface temperature), and Et is the evaporation temperature of the refrigerant passing through the cooling coil.

なお、以下では、温度とは乾球温度であって、湿度とは相対湿度であるものとする。同様に、設定温度とは設定された乾球温度であり、設定湿度とは設定された相対湿度であるものとする。また、以下では、定常状態の恒温恒湿制御の一例として、設定温度SPおよび設定湿度と、空気調和装置の吸い込み空気の温度および湿度とがほぼ同じとして考察する。 In addition, below, temperature shall be dry bulb temperature, Comprising: Humidity shall be relative humidity. Similarly, the set temperature is the set dry bulb temperature, and the set humidity is the set relative humidity. Further, below, as an example of constant temperature and constant humidity control in a steady state, consideration will be given on the assumption that the set temperature SP and the set humidity are substantially the same as the temperature and humidity of the air sucked into the air conditioner.

図6Aを参照して、状態A4のように設定湿度が低い(例えば、設定湿度20%)場合について考察する。蒸発温度Etは、設定温度から所定値γを差し引いたものとして設定される。設定湿度が低い場合には、露点温度Dp4に対して蒸発温度Etが十分低く設定されないため、コイル表面温度Tf4が露点温度Dp4より高くなることもある。この場合には、状態Bのように冷却コイルで除湿が行われず冷却のみが行われる。 With reference to FIG. 6A, a case where the set humidity is low (eg, set humidity 20%) as in state A4 will be considered. The evaporation temperature Et is set as the predetermined value γ subtracted from the set temperature. When the set humidity is low, the evaporation temperature Et is not set sufficiently low with respect to the dew point temperature Dp4, so the coil surface temperature Tf4 may become higher than the dew point temperature Dp4. In this case, unlike state B, the cooling coil does not dehumidify, but only cools.

図6Bを参照して、状態A5のように設定湿度が高い(例えば、設定湿度80%)場合について考察する。なお、図6Bの状態A5の設定温度SPは、図6Aの設定温度SPと同じとする。また、蒸発温度Etは、図6Aと同一であって、設定温度SPから所定値γを差し引いたものとして設定される。設定湿度が高い場合には、蒸発温度Etが露点温度Dp5に対して大幅に低く設定され、コイル表面温度Tf5が大幅に下がり、状態B5のように冷却コイルによる除湿量が大幅に多くなる。この場合には、その後の加湿器による加湿量を多くする必要がある。そのため、空気調和装置としては、無駄なエネルギーを消費することになる。 With reference to FIG. 6B, a case where the set humidity is high (eg, set humidity 80%) as in state A5 will be considered. Note that the set temperature SP in state A5 in FIG. 6B is the same as the set temperature SP in FIG. 6A. Further, the evaporation temperature Et is the same as in FIG. 6A, and is set as the predetermined value γ subtracted from the set temperature SP. When the set humidity is high, the evaporation temperature Et is set significantly lower than the dew point temperature Dp5, the coil surface temperature Tf5 decreases significantly, and the amount of dehumidification by the cooling coil increases significantly as in state B5. In this case, it is necessary to increase the amount of subsequent humidification by the humidifier. Therefore, the air conditioner consumes wasteful energy.

つまり、従来のように、蒸発温度を設定温度から所定値を差し引いたものとして設定した場合には、設定湿度が低い場合には除湿が行われない場合がある。また、設定湿度が高い場合には除湿量が大幅に多くなる。 In other words, when the evaporation temperature is set by subtracting a predetermined value from the set temperature as in the past, dehumidification may not be performed if the set humidity is low. Furthermore, when the set humidity is high, the amount of dehumidification increases significantly.

本発明の目的は、設定湿度が低い場合でも除湿を行うことができ、設定湿度が高い場合には除湿量を少なくすることができる空気調和装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an air conditioner that can perform dehumidification even when the set humidity is low, and can reduce the amount of dehumidification when the set humidity is high.

本発明に係る空気調和装置は、恒温恒湿室の室内空気を設定温度および設定湿度に保つ空気調和装置であって、冷凍装置の蒸発器として作用する熱交換器であって、冷媒の蒸発によって恒温恒湿室の空気を冷却かつ除湿する冷却コイルと、冷却コイルによって冷却かつ除湿された空気を加熱する加熱器と、加熱器によって加熱された空気を加湿する加湿器と、冷却コイルを通過する冷媒の蒸発温度を設定する制御装置と、を備え、制御装置は、設定温度と、設定温度および設定湿度における露点温度との差に基づいて蒸発温度を設定する。 The air conditioner according to the present invention is an air conditioner that maintains the indoor air of a constant temperature and humidity room at a set temperature and set humidity, and is a heat exchanger that acts as an evaporator of a refrigeration system, and is a heat exchanger that uses evaporation of a refrigerant. A cooling coil that cools and dehumidifies the air in a constant temperature and humidity room, a heater that heats the air that has been cooled and dehumidified by the cooling coil, a humidifier that humidifies the air heated by the heater, and air that passes through the cooling coil. A control device that sets the evaporation temperature of the refrigerant, and the control device sets the evaporation temperature based on the difference between the set temperature and the dew point temperature at the set temperature and the set humidity.

本発明に係る空気調和装置において、制御装置は、以下の式1または式2によって算出される蒸発温度のうちの低い方を蒸発温度として設定することが好ましい。
(式1)Et=SP-α (5≦α≦10)
(式2)Et=SP-β×(SP-Dp) β>1
ここで、Etは冷却コイルの蒸発温度、SPは設定温度、Dpは、設定温度および設定湿度における露点温度である。
In the air conditioner according to the present invention, it is preferable that the control device sets the lower of the evaporation temperatures calculated by Equation 1 or Equation 2 below as the evaporation temperature.
(Formula 1) Et=SP-α (5≦α≦10)
(Formula 2) Et=SP-β×(SP-Dp) β>1
Here, Et is the evaporation temperature of the cooling coil, SP is the set temperature, and Dp is the dew point temperature at the set temperature and set humidity.

本発明に係る空気調和装置によれば、設定湿度が低い場合でも除湿を行うことができ、設定湿度が高い場合には除湿量を少なくすることができる。 According to the air conditioner according to the present invention, dehumidification can be performed even when the set humidity is low, and the amount of dehumidification can be reduced when the set humidity is high.

実施形態の一例である空気調和装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an air conditioner that is an example of an embodiment. 実施形態の一例である冷却コイルを含む冷凍装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a refrigeration system including a cooling coil, which is an example of an embodiment. 実施形態の一例である恒温恒湿制御による空気の状態変化を示す湿り空気線図である。FIG. 2 is a psychrometric diagram showing changes in the state of air due to constant temperature and humidity control, which is an example of an embodiment. 本実施形態の恒温恒湿制御における蒸発温度設定制御の流れを示すフローである。It is a flow which shows the flow of evaporation temperature setting control in constant temperature and constant humidity control of this embodiment. 恒温恒湿制御の一例を示す湿り空気線図である。It is a psychrometric diagram showing an example of constant temperature and humidity control. 恒温恒湿制御の他の一例を示す湿り空気線図である。It is a psychrometric diagram showing another example of constant temperature and constant humidity control. 恒温恒湿制御の他の一例を示す湿り空気線図である。It is a psychrometric diagram showing another example of constant temperature and constant humidity control. 従来の恒温恒湿制御の課題を説明するための湿り空気線図である。It is a psychrometric diagram for explaining the problems of conventional constant temperature and constant humidity control. 従来の恒温恒湿制御の課題を説明するための湿り空気線図である。It is a psychrometric diagram for explaining the problems of conventional constant temperature and constant humidity control.

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail. In the following description, specific shapes, materials, directions, numerical values, etc. are illustrative to facilitate understanding of the present disclosure, and can be changed as appropriate according to usage, purpose, specifications, etc.

以下では、温度とは、乾球温度であって、湿度とは相対湿度であるものとする。同様に、設定温度とは、設定された乾球温度であり、設定湿度とは設定された相対湿度であるものとする。 In the following, temperature is assumed to be dry bulb temperature, and humidity is assumed to be relative humidity. Similarly, the set temperature is the set dry bulb temperature, and the set humidity is the set relative humidity.

図1を用いて、実施形態の一例である空気調和装置10について説明する。図1は、空気調和装置10の構成を示す模式図である。 An air conditioner 10, which is an example of an embodiment, will be described using FIG. 1. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an air conditioner 10.

空気調和装置10は、恒温恒湿室に設置される。空気調和装置10は、恒温恒湿室の室内空気を設定温湿度に保つものである。恒温恒湿室は、例えばクリーンルームまたは製品試験室等として利用される。 The air conditioner 10 is installed in a constant temperature and humidity room. The air conditioner 10 maintains indoor air in a constant temperature and humidity room at a set temperature and humidity. The constant temperature and humidity room is used, for example, as a clean room or a product testing room.

空気調和装置10は、空気を冷却および除湿する冷却コイル25と、冷却コイル25によって冷却および除湿された空気を加熱する加熱器30と、加熱器30によって加熱された空気を加湿する加湿器40と、加湿器40によって加湿された空気を恒温恒湿室に送る送風機50と、を備える。また、空気調和装置10は、詳細は後述する制御装置60を備える。 The air conditioner 10 includes a cooling coil 25 that cools and dehumidifies air, a heater 30 that heats the air cooled and dehumidified by the cooling coil 25, and a humidifier 40 that humidifies the air heated by the heater 30. , and a blower 50 that sends air humidified by the humidifier 40 to a constant temperature and humidity room. The air conditioner 10 also includes a control device 60, the details of which will be described later.

冷却コイル25は、空気を冷却および除湿するものである。冷却コイル25としては、後述する冷凍装置20の蒸発器として作用する熱交換器が用いられ、熱交換器を通過する冷媒の蒸発によって空気を冷却するものである。冷却コイル25は、空気調和装置10の空気の流れにおいて、吸い込み部10Aの下流側に配置される。 The cooling coil 25 cools and dehumidifies the air. As the cooling coil 25, a heat exchanger functioning as an evaporator of the refrigeration system 20 described later is used, and the air is cooled by evaporation of a refrigerant passing through the heat exchanger. The cooling coil 25 is arranged downstream of the suction section 10A in the air flow of the air conditioner 10.

加熱器30は、冷却コイル25によって冷却および除湿された吸い込み空気を加熱するものである。加熱器30としては、例えば電気ヒータが用いられる。電気ヒータは、抵抗線を通電して電気エネルギーを熱エネルギーに変えて発熱するものである。加熱器30は、冷却コイル25の下流側に配置される。 The heater 30 heats the intake air that has been cooled and dehumidified by the cooling coil 25. As the heater 30, for example, an electric heater is used. An electric heater generates heat by passing electricity through a resistance wire to convert electrical energy into thermal energy. The heater 30 is arranged downstream of the cooling coil 25.

加湿器40は、加熱器30によって加熱された吸い込み空気を加湿するものである。加湿器40は、例えば電熱式蒸気加湿器が用いられる。電熱式蒸気加湿器は、ヒータの発熱により水を加熱して加湿蒸気を発生させるものである。加湿器40は、加熱器30の下流側に配置される。 The humidifier 40 humidifies the suction air heated by the heater 30. As the humidifier 40, for example, an electric steam humidifier is used. An electric steam humidifier heats water using heat generated by a heater to generate humidifying steam. Humidifier 40 is arranged downstream of heater 30.

送風機50は、恒温恒湿室の室内空気を吸い込み空気として吸い込み部10Aから空気調和装置10に吸い込むと共に、空気調和装置10にて調和された空気を吹き出し部10Bから恒温恒湿室に吹き出すものである。送風機50は、加湿器40の下流側であって、空気調和装置10の吹き出し部10Bの上流側に配置される。 The blower 50 sucks the indoor air of the constant temperature and humidity room into the air conditioner 10 from the suction part 10A, and blows out the air conditioned by the air conditioner 10 from the blowing part 10B to the constant temperature and humidity room. be. The blower 50 is arranged downstream of the humidifier 40 and upstream of the blowing section 10B of the air conditioner 10.

制御装置60は、恒温恒湿制御として、温湿度センサ65によって検出される温度および湿度が設定器(図示なし)に設定される設定温度および設定湿度になるように、後述する冷凍装置20の圧縮機21の周波数および膨張弁23の開度を調整し、加熱器30または加湿器40の出力を制御する機能を有する。また、制御装置60は、恒温恒湿制御における後述する蒸発温度設定制御S10として冷却コイル25を通過する冷媒の蒸発温度を設定する機能を有する。 As constant temperature and humidity control, the control device 60 controls the compression of the refrigeration device 20, which will be described later, so that the temperature and humidity detected by the temperature and humidity sensor 65 become the set temperature and humidity set in a setting device (not shown). It has a function of adjusting the frequency of the machine 21 and the opening degree of the expansion valve 23, and controlling the output of the heater 30 or the humidifier 40. Further, the control device 60 has a function of setting the evaporation temperature of the refrigerant passing through the cooling coil 25 as evaporation temperature setting control S10 described later in constant temperature and humidity control.

温湿度センサ65は、空気調和装置10の吸い込み空気の温度および湿度、すなわち恒温恒湿室の室内空気の温度および湿度を検出するものである。温湿度センサ65は、空気調和装置10の吸い込み部10Aの近傍に設けられる。なお、温湿度センサ65は、恒温恒湿室のその他の部分に複数設けられてもよい。 The temperature and humidity sensor 65 detects the temperature and humidity of the air sucked into the air conditioner 10, that is, the temperature and humidity of the indoor air in the constant temperature and humidity room. The temperature and humidity sensor 65 is provided near the suction section 10A of the air conditioner 10. Note that a plurality of temperature and humidity sensors 65 may be provided in other parts of the constant temperature and humidity chamber.

図2を用いて、冷却コイル25を構成する冷凍装置20について説明する。図2は、冷凍装置20の構成を示す模式図である。 The refrigeration system 20 that constitutes the cooling coil 25 will be explained using FIG. 2. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the refrigeration device 20.

冷凍装置20は、上述した冷却コイル25を含む蒸気圧縮式冷凍サイクルを実現する装置である。冷凍装置20は、冷媒ガスを圧縮して昇温する圧縮機21と、高温高圧の冷媒ガスを放熱凝縮して冷媒液とする凝縮器22と、冷媒液を減圧膨張させて一部の液を蒸発させる膨張弁23と、残りの液を蒸発気化させて周りから熱を奪い取る蒸発器としての冷却コイル25と、を備える。 The refrigeration device 20 is a device that implements a vapor compression refrigeration cycle including the cooling coil 25 described above. The refrigeration system 20 includes a compressor 21 that compresses and raises the temperature of refrigerant gas, a condenser 22 that heats and condenses high-temperature and high-pressure refrigerant gas into a refrigerant liquid, and a condenser 22 that depressurizes and expands the refrigerant liquid to remove some of the liquid. It includes an expansion valve 23 that evaporates, and a cooling coil 25 that serves as an evaporator that evaporates the remaining liquid and removes heat from the surroundings.

膨張弁23は、冷媒液を減圧する機能を有する。そして、上述したように、圧縮機21の周波数および膨張弁23の開度は、制御装置60によって、冷却コイル25の蒸発温度が設定された蒸発温度になるように調整される。冷却コイル25の蒸発温度は、温度センサで検知してもよく、圧力センサで検知した蒸発圧力から算出してもよい。 The expansion valve 23 has a function of reducing the pressure of the refrigerant liquid. As described above, the frequency of the compressor 21 and the opening degree of the expansion valve 23 are adjusted by the control device 60 so that the evaporation temperature of the cooling coil 25 becomes the set evaporation temperature. The evaporation temperature of the cooling coil 25 may be detected by a temperature sensor, or may be calculated from the evaporation pressure detected by a pressure sensor.

冷凍装置20では、上述したように冷却コイル25が恒温恒湿室の内部に設置される空気調和装置10に設けられる。また、冷凍装置20では、圧縮機21、凝縮器22、凝縮器22に送風する送風機、および膨張弁23が恒温恒湿室の外部に設置される室外ユニット26に設けられる。 In the refrigeration system 20, the cooling coil 25 is provided in the air conditioner 10 installed inside the constant temperature and humidity chamber, as described above. Further, in the refrigeration system 20, a compressor 21, a condenser 22, a blower for blowing air to the condenser 22, and an expansion valve 23 are provided in an outdoor unit 26 installed outside the constant temperature and constant humidity room.

図3を用いて、恒温恒湿制御について説明する。図3は、恒温恒湿制御による空気の状態変化を示す湿り空気線図である。 Constant temperature and humidity control will be explained using FIG. 3. FIG. 3 is a psychrometric diagram showing changes in the state of air due to constant temperature and humidity control.

空気調和装置10は、恒温恒湿制御によって恒温恒湿室の温度および湿度を設定温度および設定湿度に保つものである。図3では、過渡状態の恒温恒湿制御の一例として吸い込み空気の相対湿度を少し下げる制御を例示している。 The air conditioner 10 maintains the temperature and humidity of a constant temperature and humidity room at a set temperature and humidity by constant temperature and humidity control. In FIG. 3, as an example of constant temperature and constant humidity control in a transient state, control to slightly lower the relative humidity of the intake air is illustrated.

具体的には、まず、吸い込み空気を状態Aから冷却コイル25によって状態Bまで冷却および除湿する。このとき、湿り空気線図上では乾球温度および絶対湿度が下降する。次に、吸い込み空気を状態Bから加熱器30によって状態Cまで加熱する。このとき、湿り空気線図上では乾球温度だけが上昇する。次に、吸い込み空気を状態Cから加湿器40によって状態Dまで加湿する。このとき、加湿方法によって異なるが、電熱式加湿器を用いた場合は、湿り空気線図上では、乾球温度の変化はほぼなく、主に絶対湿度が上昇する。 Specifically, first, the intake air is cooled and dehumidified from state A to state B by the cooling coil 25. At this time, the dry bulb temperature and absolute humidity decrease on the psychrometric diagram. The suction air is then heated from state B to state C by heater 30. At this time, only the dry bulb temperature increases on the psychrometric diagram. Next, the sucked air is humidified from state C to state D by the humidifier 40. At this time, although it differs depending on the humidification method, when an electric humidifier is used, there is almost no change in the dry bulb temperature on the psychrometric diagram, and the absolute humidity mainly increases.

図4を用いて、恒温恒湿制御における蒸発温度設定制御S10について説明する。図4は、蒸発温度設定制御S10の流れを示すフローである。 Evaporation temperature setting control S10 in constant temperature and humidity control will be explained using FIG. 4. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the evaporation temperature setting control S10.

蒸発温度設定制御S10は、空気調和装置10の制御装置60による恒温恒湿制御の一例であって、冷却コイル25の蒸発温度を設定する制御である。制御装置60は、恒温恒湿制御において、蒸発温度設定制御S10によって設定した蒸発温度になるように冷凍装置20の圧縮機21の周波数および膨張弁23の開度を調整する。なお、以下では、定常状態の恒温恒湿制御の一例として、設定温度および設定湿度と、吸い込み空気の温度および湿度とがほぼ同じとして考察する。 Evaporation temperature setting control S10 is an example of constant temperature and humidity control by the control device 60 of the air conditioner 10, and is control for setting the evaporation temperature of the cooling coil 25. In the constant temperature and humidity control, the control device 60 adjusts the frequency of the compressor 21 and the opening degree of the expansion valve 23 of the refrigeration device 20 so that the evaporation temperature reaches the evaporation temperature set by the evaporation temperature setting control S10. In addition, below, as an example of constant temperature and constant humidity control in a steady state, consideration will be given on the assumption that the set temperature and set humidity are substantially the same as the temperature and humidity of the intake air.

ステップS11において、制御装置60は、以下の式1より蒸発温度を算出する。
[式1] Et=SP-α (5≦α≦10)
ここで、Etは冷却コイル25の蒸発温度、SPは空気調和装置10の設定温度である。αは、冷却コイル25の仕様によって決定される所定値である。
In step S11, the control device 60 calculates the evaporation temperature using Equation 1 below.
[Formula 1] Et=SP-α (5≦α≦10)
Here, Et is the evaporation temperature of the cooling coil 25, and SP is the set temperature of the air conditioner 10. α is a predetermined value determined by the specifications of the cooling coil 25.

ステップS11では、設定温度から所定値を差し引いたものを蒸発温度として設定する。つまり、設定温度よりも少なくとも5℃以上低い蒸発温度を設定することで、吸い込み空気が冷却コイル25から熱を奪われる状態を実現している。言い換えれば、ステップS11では、吸い込み空気が少なくとも冷却される蒸発温度を設定している。 In step S11, the value obtained by subtracting a predetermined value from the set temperature is set as the evaporation temperature. In other words, by setting the evaporation temperature to be at least 5° C. lower than the set temperature, a state is realized in which heat is removed from the cooling coil 25 from the intake air. In other words, in step S11, the evaporation temperature at which the intake air is at least cooled is set.

ステップS12において、制御装置60は、以下の式2より蒸発温度を算出する。
[式2] Et=SP-β×(SP-Dp) (β>1)
ここで、Etは冷却コイル25の蒸発温度、SPは空気調和装置10の設定温度、Dpは、空気調和装置10の設定温度および設定湿度における露点温度である。βは、冷却コイル25の仕様等によって決定される係数である。
In step S12, the control device 60 calculates the evaporation temperature using Equation 2 below.
[Formula 2] Et=SP-β×(SP-Dp) (β>1)
Here, Et is the evaporation temperature of the cooling coil 25, SP is the set temperature of the air conditioner 10, and Dp is the dew point temperature at the set temperature and set humidity of the air conditioner 10. β is a coefficient determined by the specifications of the cooling coil 25, etc.

ステップS12では、設定温度と、設定温度および設定湿度における露点温度との差に基づいて蒸発温度を設定する。より具体的には、設定温度から、設定温度および設定湿度における露点温度との差に所定係数を乗じたものを差し引いて蒸発温度として設定する。 In step S12, the evaporation temperature is set based on the difference between the set temperature and the dew point temperature at the set temperature and set humidity. More specifically, the evaporation temperature is set by subtracting the difference between the dew point temperature at the set temperature and the set humidity multiplied by a predetermined coefficient from the set temperature.

ここで、式2の(SP-Dp)は、設定湿度が高ければ低いものとなり、設定湿度が低ければ高いものとなる。言い換えれば、ステップS12では、設定湿度が高ければ蒸発温度を高めに設定し、設定湿度が低ければ蒸発温度を低めに設定している。 Here, (SP-Dp) in Equation 2 becomes lower as the set humidity is higher, and becomes higher as the set humidity is lower. In other words, in step S12, if the set humidity is high, the evaporation temperature is set to be high, and if the set humidity is low, the evaporation temperature is set to be low.

ステップS13において、制御装置60は、ステップS11とステップS12とでそれぞれ算出した蒸発温度のうちの低い方を蒸発温度として選択して設定する。実際には、ステップS13では、設定湿度が極端に高い場合(例えば、相対湿度が90%以上)を除いては、ステップS12で算出した蒸発温度が選択され、蒸発温度として設定されることになる。 In step S13, the control device 60 selects and sets the lower of the evaporation temperatures calculated in step S11 and step S12 as the evaporation temperature. Actually, in step S13, the evaporation temperature calculated in step S12 is selected and set as the evaporation temperature, except when the set humidity is extremely high (for example, relative humidity is 90% or more). .

例えば、設定湿度が比較的高い場合には、ステップS12の蒸発温度の算出方法では、設定温度から2~4℃差し引いたものが蒸発温度として設定される。このような蒸発温度では、吸い込み空気が冷却コイル25から熱を奪われる状態を実現できない。そこで、設定湿度が比較的高い場合には、ステップS11の蒸発温度の算出方法によって、設定温度よりも少なくとも5℃以上低いものを蒸発温度として設定する。これにより、吸い込み空気が少なくとも冷却されるようにしている。 For example, when the set humidity is relatively high, in the method of calculating the evaporation temperature in step S12, the value obtained by subtracting 2 to 4° C. from the set temperature is set as the evaporation temperature. At such an evaporation temperature, a state in which heat is removed from the cooling coil 25 from the intake air cannot be realized. Therefore, when the set humidity is relatively high, the evaporation temperature is set to be at least 5° C. lower than the set temperature using the evaporation temperature calculation method in step S11. This ensures that the intake air is at least cooled.

図5A、図5Bおよび図5Cを用いて、蒸発温度設定制御S10によって設定した蒸発温度による恒温恒湿制御の例について説明する。 An example of constant temperature and humidity control using the evaporation temperature set by the evaporation temperature setting control S10 will be described using FIGS. 5A, 5B, and 5C.

図5A、図5Bおよび図5Cは、恒温恒湿制御の冷却および除湿の状態を示す湿り空気線図である。図5A、図5Bおよび図5Cにおいて、状態Aは、設定温度SPおよび設定湿度であり、状態Bは、冷却コイル25の出口の乾球温度および相対湿度である。Dpは、設定温度SPおよび設定湿度の露点温度であり、Tfは、冷却コイル25の表面温度(以下、コイル表面温度)であり、Etは、冷却コイル25を通過する冷媒の蒸発温度である。なお、以下では、定常状態の恒温恒湿制御の一例として、設定温度SPおよび設定湿度と、空気調和装置10の吸い込み空気の乾球温度および相対湿度とがほぼ同じとして考察する。 FIGS. 5A, 5B, and 5C are psychrometric diagrams showing cooling and dehumidification states of constant temperature and humidity control. 5A, 5B, and 5C, state A is the set temperature SP and set humidity, and state B is the dry bulb temperature and relative humidity at the outlet of the cooling coil 25. Dp is the dew point temperature of the set temperature SP and set humidity, Tf is the surface temperature of the cooling coil 25 (hereinafter referred to as coil surface temperature), and Et is the evaporation temperature of the refrigerant passing through the cooling coil 25. In addition, below, as an example of constant temperature and humidity control in a steady state, it will be considered that the set temperature SP and the set humidity are substantially the same as the dry bulb temperature and relative humidity of the air sucked into the air conditioner 10.

図5Aを参照して、状態A1のように設定湿度が低い(例えば、設定湿度20%)場合について考察する。状態A1のように設定湿度が低い状態では、式2の(SP-Dp)が大きくなり、式1で算出された蒸発温度よりも式2で算出された蒸発温度が低くなり、式2で算出された蒸発温度が設定される。このとき、状態A1の露点温度Dp1に対して蒸発温度Et1が十分低く設定される。 With reference to FIG. 5A, a case where the set humidity is low (eg, set humidity 20%) as in state A1 will be considered. In a state where the set humidity is low as in state A1, (SP-Dp) in Equation 2 becomes large, and the evaporation temperature calculated by Equation 2 becomes lower than the evaporation temperature calculated by Equation 1. evaporation temperature is set. At this time, the evaporation temperature Et1 is set sufficiently lower than the dew point temperature Dp1 in state A1.

これにより、冷却コイル25のコイル表面温度Tf1が露点温度Dp1より高くなることがない。そのため、上述した従来の恒温恒湿制御のように、冷却コイル25で除湿が行われないことがない(図6A参照)。本実施形態の恒温恒湿制御では、冷却コイル25で除湿および冷却が行われる。 This prevents the coil surface temperature Tf1 of the cooling coil 25 from becoming higher than the dew point temperature Dp1. Therefore, unlike the conventional constant temperature and humidity control described above, there is no possibility that dehumidification is not performed in the cooling coil 25 (see FIG. 6A). In the constant temperature and constant humidity control of this embodiment, dehumidification and cooling are performed by the cooling coil 25.

図5Bを参照して、状態A2のように設定湿度が高い(例えば、設定湿度80%)の場合について考察する。なお、図5Bの状態A2の設定温度SPは、図5Aの設定温度SPと同じとする。状態A2のように設定湿度が高い状態では、式2の(SP-Dp)が小さくなるものの、式1で算出された蒸発温度よりも式2で算出された蒸発温度が低くなり、式2で算出された蒸発温度Et2が設定される。このとき、露点温度Dp2に対して蒸発温度Et2が十分高く設定される。 With reference to FIG. 5B, a case where the set humidity is high (eg, set humidity 80%) as in state A2 will be considered. Note that the set temperature SP in state A2 in FIG. 5B is the same as the set temperature SP in FIG. 5A. In a state where the set humidity is high as in state A2, although (SP-Dp) in Equation 2 becomes small, the evaporation temperature calculated by Equation 2 is lower than the evaporation temperature calculated by Equation 1. The calculated evaporation temperature Et2 is set. At this time, the evaporation temperature Et2 is set sufficiently higher than the dew point temperature Dp2.

これにより、状態B2のように冷却コイル25による除湿量が大幅に減り、その後の恒温恒湿制御における加湿器40による加湿量も大幅に減らすことができる。そのため、空気調和装置10は、無駄なエネルギーを消費することがない。言い換えれば、空気調和装置10は、必要最小限の除湿量で恒温恒湿制御を実現することができる。 Thereby, as in state B2, the amount of dehumidification by the cooling coil 25 is significantly reduced, and the amount of humidification by the humidifier 40 in subsequent constant temperature and humidity control can also be significantly reduced. Therefore, the air conditioner 10 does not waste energy. In other words, the air conditioner 10 can realize constant temperature and humidity control with the minimum necessary amount of dehumidification.

図5Cを参照して、状態A3のように設定湿度が非常に高い(例えば、設定湿度95%)の場合について考察する。なお、図5Cの状態A3の設定温度SPは、図5Aおよび図5Bの設定温度SPと同じとする。状態A3のように設定湿度が非常に高い状態では、式2の(SP-Dp)が非常に小さくなり、式2で算出された蒸発温度よりも式1で算出された蒸発温度が低くなり、式1で算出された蒸発温度Et3が設定される。 With reference to FIG. 5C, a case where the set humidity is very high (for example, set humidity 95%) as in state A3 will be considered. Note that the set temperature SP in state A3 in FIG. 5C is the same as the set temperature SP in FIGS. 5A and 5B. In a state where the set humidity is very high as in state A3, (SP-Dp) in Equation 2 becomes very small, and the evaporation temperature calculated by Equation 1 becomes lower than the evaporation temperature calculated by Equation 2. The evaporation temperature Et3 calculated using Equation 1 is set.

空気調和装置10によれば、設定湿度が高い場合には除湿量を少なくし、設定湿度が低い場合でも除湿を行うことができる。 According to the air conditioner 10, the amount of dehumidification can be reduced when the set humidity is high, and dehumidification can be performed even when the set humidity is low.

具体的には、設定温度と、設定温度および設定湿度における露点温度との差に基づいて冷却コイル25の冷媒の蒸発温度を設定することによって、設定湿度に応じた蒸発温度を設定することができる。これにより、設定湿度が低い場合には、蒸発温度が従来よりも低めに設定され、冷却コイル25において除湿が行われないことを回避することができる。また、設定湿度が高い場合には、蒸発温度が従来よりも高めに設定され、必要最小限の除湿量で恒温恒湿制御を実現することができる。 Specifically, by setting the evaporation temperature of the refrigerant in the cooling coil 25 based on the difference between the set temperature and the dew point temperature at the set temperature and set humidity, the evaporation temperature can be set according to the set humidity. . Thereby, when the set humidity is low, the evaporation temperature is set lower than before, and it is possible to avoid dehumidification in the cooling coil 25 from not being performed. Furthermore, when the set humidity is high, the evaporation temperature is set higher than before, and constant temperature and humidity control can be achieved with the minimum necessary amount of dehumidification.

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and it goes without saying that various changes and improvements can be made within the scope of the claims of the present application. .

10 空気調和装置、10A 吸い込み部、10B 吹き出し部、20 冷凍装置、21 圧縮機、22 凝縮器、23 膨張弁、25 冷却コイル、26 室外ユニット、30 加熱器、40 加湿器、50 送風機、60 制御装置、65 温湿度センサ、 Dp 露点温度、Et 蒸発温度、Tf 表面温度。 10 air conditioner, 10A suction section, 10B blowout section, 20 refrigeration device, 21 compressor, 22 condenser, 23 expansion valve, 25 cooling coil, 26 outdoor unit, 30 heater, 40 humidifier, 50 blower, 60 control device, 65 temperature and humidity sensor, Dp dew point temperature, Et evaporation temperature, Tf surface temperature.

Claims (1)

恒温恒湿室の室内空気を設定温度および設定湿度に保つ空気調和装置であって、
冷凍装置の蒸発器として作用する熱交換器であって、冷媒の蒸発によって前記恒温恒湿室の空気を冷却かつ除湿する冷却コイルと、
前記冷却コイルによって冷却かつ除湿された空気を加熱する加熱器と、
前記加熱器によって加熱された空気を加湿する加湿器と、
前記冷却コイルを通過する冷媒の蒸発温度を設定する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記設定温度に基づいて設定された第1蒸発温度、または、前記設定温度と、前記設定温度および前記設定湿度における露点温度との差に基づいて設定された第2蒸発温度のうちの低い方を蒸発温度として設定する、
空気調和装置。
An air conditioner that maintains indoor air in a constant temperature and humidity room at a set temperature and humidity,
a cooling coil that is a heat exchanger that acts as an evaporator of a refrigeration device and that cools and dehumidifies the air in the constant temperature and humidity room by evaporating a refrigerant;
a heater that heats the air cooled and dehumidified by the cooling coil;
a humidifier that humidifies the air heated by the heater;
a control device that sets the evaporation temperature of the refrigerant passing through the cooling coil;
Equipped with
The control device has a first evaporation temperature set based on the set temperature , or a second evaporation temperature set based on a difference between the set temperature and a dew point temperature at the set temperature and the set humidity. Set the lower one as the evaporation temperature,
Air conditioner.
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