JP2002188842A - 温湿度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加湿機を省略し、しかも温湿度の制御を達成
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に対して両端が連通されたダクト１ｂを設け、ダク
ト１ｂの所定位置に、温度センサ２、湿度センサ３、ペ
ルチェ冷却機４、ヒータ５、およびファン６を配置して
いる。

Description

【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、冷却および除湿のための冷却機、加
熱のためのヒータ、および加湿のための加湿機を有する
とともに、冷却機、ヒータ、および加湿器を制御するコ
ントローラを有するものが提案されている。

【０００３】具体的には、図１３に示すように、閉鎖空
間８１に対して両端が連通されたダクト８２を有してい
るとともに、ダクト８２の所定位置に湿度センサ８３、
温度センサ８４、ペルチェ冷却機８５、ヒータ８６、加
湿機８７、およびファン８８をこの順に配置している。
そして、ペルチェ用電源８５ａ、ヒータ用電源８６ａ、
および加湿機用電源８７ａ、放熱用ファン８５ｂ、湿度
コントローラ８９、および温度コントローラ９０を設け
ている。

【０００４】この構成の温湿度制御装置を採用すれば、
冷却機によって空気を十分に冷却、除湿した後、ヒータ
により加熱するとともに、加湿機により加湿することに
よって、温度および湿度を共に所望の温度、湿度に制御
することができる。

【０００５】

【従来の技術】上記の構成の温湿度制御装置は、冷却
機、ヒータのみならず加湿機も必要であるから構成が大
型化するとともに、コストアップを招き、しかも加湿機
に対して給水を行わなければならないので、作業が煩雑
化するという不都合がある。

【０００６】また、冷却機により必要以上に冷却、除湿
した後に、ヒータによる加熱、および加湿機による加湿
を行う必要があるので、エネルギーの無駄が多くなって
しまうという不都合もある。

【０００７】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、加湿機を省略し、しかも温湿度の制御を
達成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。

【０００８】

【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装置であって、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、閉鎖空間
内の空気を加熱する加熱手段と、閉鎖空間内の空気を冷
却する冷却手段と、温度指令値、湿度指令値、検出温度
および検出湿度を入力として、閉鎖空間内の空気の温度
を指令温度にするとともに、閉鎖空間内の空気の湿度を
指令湿度にすべく加熱手段および冷却手段を制御する制
御手段とを含むものである。

【０００９】請求項２の温湿度制御装置は、前記制御手
段として、ＰＩＤ制御によって温度制御を行う温度制御
ループと、ＰＩＤ制御によって湿度制御を行う湿度制御
ループと、各制御ループにおける操作量を他方の制御ル
ープに反映させるクロス制御部とを含むものを採用する
ものである。

【００１０】請求項３の温湿度制御装置は、前記クロス
制御部として、各制御ループ内のＰＩＤ出力の伝達係数
を−１に、湿度制御ループから温度制御ループへの伝達
係数を−１に、温度制御ループから湿度制御ループへの
伝達係数を１に、それぞれ設定したものを採用するもの
である。

【００１１】請求項４の温湿度制御装置は、前記温度制
御ループのゲインを湿度制御ループのゲインよりも大き
く設定したものである。

【００１２】請求項５の温湿度制御装置は、前記閉鎖空
間から空気を吸い出し、再び送り込むダクトをさらに含
み、前記温度検出手段、湿度検出手段、加熱手段、およ
び冷却手段がダクトの所定位置に設けられたものであ
る。

【００１３】

【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、閉鎖空間内の空気の温
度を温度検出手段により検出し、閉鎖空間内の空気の湿
度を湿度検出手段により検出する。そして、制御手段に
よって、閉鎖空間内の空気の湿度を指令湿度にすべく加
熱手段および冷却手段を制御する。

【００１４】したがって、特別に加湿機を設けていなく
ても湿度を制御することができ、ひいては装置を全体と
して小形化することができるとともに、コストダウンを
実現することができる。また、加湿のためのエネルギー
が不要であるから、必要なエネルギー量を低減すること
ができる。

【００１５】請求項２の温湿度制御装置であれば、前記
制御手段として、ＰＩＤ制御によって温度制御を行う温
度制御ループと、ＰＩＤ制御によって湿度制御を行う湿
度制御ループと、各制御ループにおける操作量を他方の
制御ループに反映させるクロス制御部とを含むものを採
用するのであるから、クロス制御部における伝達係数を
適切に設定することにより、高精度の温湿度制御を実現
できるとともに、エネルギーの無駄を大幅に低減するこ
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。

【００１６】請求項３の温湿度制御装置であれば、前記
クロス制御部として、各制御ループ内のＰＩＤ出力の伝
達係数を−１に、湿度制御ループから温度制御ループへ
の伝達係数を−１に、温度制御ループから湿度制御ルー
プへの伝達係数を１に、それぞれ設定したものを採用す
るのであるから、請求項２の作用に加え、クロス制御部
の構成を簡単化することができる。

【００１７】請求項４の温湿度制御装置であれば、前記
温度制御ループのゲインを湿度制御ループのゲインより
も大きく設定しているので、請求項２または請求項３の
作用に加え、温度制御を湿度制御よりも高速に行うこと
により温度と湿度との干渉を小さくし、温湿度の制御精
度を高めることができる。

【００１８】請求項５の温湿度制御装置であれば、前記
閉鎖空間から空気を吸い出し、再び送り込むダクトをさ
らに含み、前記温度検出手段、湿度検出手段、加熱手
段、および冷却手段がダクトの所定位置に設けられてい
るので、請求項１から請求項４の何れかの作用に加え、
ダクトを通して空気を循環させることにより、閉鎖空間
全体としての温湿度制御を迅速に達成することができ
る。

【００１９】

【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態様を詳細に説明する。

【００２０】図１はこの発明の温湿度制御装置の一実施
態様を示す概略図である。

【００２１】この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
たダクト１ｂを設けている。そして、ダクト１ｂの所定
位置に、温度センサ２、湿度センサ３、ペルチェ冷却機
４、ヒータ５、およびファン６を配置している。また、
ペルチェ用電源４ａ、およびヒータ用電源５ａ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。

【００２２】前記ペルチェ冷却機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をダクト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に近接させて放
熱用ファン４ｄを配置している。

【００２３】図２は温湿度コントローラの構成を示すブ
ロック図である。

【００２４】この温湿度コントローラ７は、温度目標値
ｒ１と検出温度ｚ１との差を算出する温度用減算部７１
と、湿度目標値ｒ２と検出湿度ｚ２との差を算出する湿
度用減算部７２と、温度用減算部７１により算出された
温度差を入力としてＰＩＤ（比例・積分・微分）制御を
行って温度操作量ｕ１を出力する温度用ＰＩＤコントロ
ーラ７３と、湿度用減算部７２により算出された湿度差
を入力としてＰＩＤ制御を行って湿度操作量ｕ２を出力
する湿度用ＰＩＤコントローラ７４と、クロスコントロ
ーラ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄと、クロスコント
ローラからの出力を加算してペルチェ操作量ｕｐを算出
するペルチェ用加算部７６と、クロスコントローラから
の出力を加算してヒータ操作量ｕｈを算出するヒータ用
加算部７７とを有している。

【００２５】前記クロスコントローラ７５ａは温度操作
量ｕ１に対して伝達係数Ｃ１１を乗算してペルチェ用加
算部７６に供給するものであり、前記クロスコントロー
ラ７５ｂは温度操作量ｕ１に対して伝達係数Ｃ２１を乗
算してヒータ用加算部７７に供給するものであり、前記
クロスコントローラ７５ｃは湿度操作量ｕ２に対して伝
達係数Ｃ１２を乗算してペルチェ用加算部７６に供給す
るものであり、前記クロスコントローラ７５ｄは湿度操
作量ｕ２に対して伝達係数Ｃ２２を乗算してヒータ用加
算部７７に供給するものである。ここで、各伝達係数
は、例えば、シミュレーション、もしくは実験結果に基
づいて定める。

【００２６】なお、図２に制御対象として表示されてい
る部分には、ペルチェ冷却機４、ペルチェ用電源４ａ、
ヒータ５、およびヒータ用電源５ａが含まれている。そ
して、制御対象からは温度制御量ｚ１、および湿度制御
量ｚ２が出力される。なお、温度制御量ｚ１、および湿
度制御量ｚ２は、検出温度、および検出湿度に、それぞ
れ対応する。

【００２７】次いで、図３から図９を参照して、上記の
構成の温湿度制御装置の作用を説明する。

【００２８】なお、以下の説明において、ＳＶ＿ＤＢは
温度目標値［℃］を、ＰＶ＿ＤＢは温度制御量［℃］
を、ＭＶ＿ＤＢは温度操作量（−１〜１）を、ＦＳ＿Ｄ
Ｂは温度フルスケール［℃］を、ＳＶ＿ＲＨは湿度目標
値［％ＲＨ］を、ＰＶ＿ＲＨは湿度制御量［％ＲＨ］
を、ＭＶ＿ＲＨは湿度操作量（−１〜１）を、ＦＳ＿Ｒ
Ｈは湿度フルスケール［％ＲＨ］を、ＭＶｈはヒータ出
力値（０〜１）を、ＭＶｐはペルチェ出力値（０〜１）
を、ＭＶｈ＿Ｍａｘはヒータ出力最大値を、Ｂｐ＿ＤＢ
は温度比例帯［％］を、Ｔｉ＿ＤＢは温度積分時間［ｓ
ｅｃ］を、Ｔｄ＿ＤＢは温度微分時間［ｓｅｃ］を、Ｂ
ｐ＿ＲＨは湿度比例帯［％］を、Ｔｉ＿ＲＨは湿度積分
時間［ｓｅｃ］を、Ｔｄ＿ＲＨは湿度微分時間［ｓｅ
ｃ］を、ｄｔは制御周期［ｓｅｃ］を、ｅ１＿ＤＢは温
度偏差（１制御周期前）を、ｅｔ１＿ＤＢは温度η（１
制御周期前）を、ｐｖ１＿ＤＢは温度制御量（１制御周
期前、正規化）を、ｕ０＿ＤＢは温度操作量（計算値）
を、ｅ１＿ＲＨは湿度偏差（１制御周期前）を、ｅｔ１
＿ＲＨは湿度η（１制御周期前）を、ｐｖ１＿ＲＨは湿
度制御量（１制御周期前、正規化）を、ｕ０＿ＲＨは湿
度操作量（計算値）を、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２
２は非干渉制御パラメータ（クロスコントローラ）を、
ｎｐはペルチェ非線形パラメータを、それぞれ表す。

【００２９】また、ｄｉｎｔは積分変化量を、ｄｄｅｒ
は微分変化量を、ｄｕ０は操作変化量を、ｅｎは偏差
を、ｐｖｎは制御量（正規化）を、ｋｐは比例ゲイン
（＝１００／Ｂｐ＿ＤＢ）を、ｇｍはγ（＝０．２５）
を、ｂｔはβ｛＝Ｔｄ＿ＤＢ／（ｄｔ＋ｇｍ＊Ｔｄ＿Ｄ
Ｂ）｝を、それぞれ表す。

【００３０】図３は温湿度ＰＩＤ制御の処理を説明する
フローチャートである。

【００３１】ステップＳＰ１において、データの初期化
を行う。具体的には、ｅ１＿ＤＢ＝０、ｅｔ１＿ＤＢ＝
０、ｐｖ１＿ＤＢ＝０、ｕ０＿ＤＢ＝０、ｅ１＿ＲＨ＝
０、ｅｔ１＿ＲＨ＝０、ｐｖ１＿ＲＨ＝０、ｕ０＿ＲＨ
＝０の処理を行う。

【００３２】次いで、ステップＳＰ２において、データ
の読み込みを行う。具体的には、ＳＶ＿ＤＢ、ＰＶ＿Ｄ
Ｂ、ＳＶ＿ＲＨ、ＰＶ＿ＲＨ、Ｂｐ＿ＤＢ、Ｔｉ＿Ｄ
Ｂ、Ｔｄ＿ＤＢ、Ｂｐ＿ＲＨ、Ｔｉ＿ＲＨ、Ｔｄ＿ＲＨ
の読み込みを行う。

【００３３】そして、ステップＳＰ３において、温度Ｐ
ＩＤ制御演算を行ってＭＶ＿ＤＢを決定し、ステップＳ
Ｐ４において、湿度ＰＩＤ制御演算を行ってＭＶ＿ＲＨ
を決定し、ステップＳＰ５において、非干渉制御演算を
行ってＭＶｐ、ＭＶｈを決定し、ステップＳＰ６におい
て、ペルチェ出力、およびヒータ出力を行い、ステップ
ＳＰ７において、制御終了か否かを判定する。具体的に
は、例えば、温湿度の制御が不要であることを示す入力
操作が行われた場合に、制御終了であると判定する。

【００３４】そして、制御終了でないと判定された場合
には、再びステップＳＰ２の処理を行い、逆に、制御終
了であると判定された場合には、そのまま一連の処理を
終了する。

【００３５】したがって、温度ＰＩＤ制御演算、湿度Ｐ
ＩＤ制御演算、および非干渉制御演算を行い、ペルチェ
出力、およびヒータ出力を行うことによって、温度制
御、および除湿を実現し、ひいては閉鎖空間１における
温湿度制御を達成することができる。

【００３６】なお、上記の実施態様においては、湿度に
ついては除湿のみを行っているが、加湿は閉鎖空間１に
収容される加湿源により行われるので、所望の温湿度制
御を達成することができる。もちろん、加湿のための給
水を全く不要にすることができる。

【００３７】閉鎖空間の外の気温が２５℃であるととも
に、閉鎖空間に収容された生体の発熱を３０Ｗであると
した場合において、上記の温湿度制御装置、図１３の温
湿度制御装置によって、閉鎖空間の温度／湿度を２０℃
／６０％ＲＨ、２５℃／６０％ＲＨ、３０℃／６０％Ｒ
Ｈに制御するために必要な消費電力は表１に示すとおり
であった。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１を参照すれば、図１の温湿度制御装置
を採用することにより、消費電力を大幅に低減できるこ
とが分かる。

【００４０】また、図２に示すようにクロスコントロー
ラを設けても、温度と湿度との干渉を完全には排除する
ことができない。しかし、温度制御ループのゲインを湿
度制御ループのゲインよりも大きくする（例えば、数倍
のゲインにする）ことにより、温度と湿度との干渉を十
分に小さくすることができる。

【００４１】図４および図５は図３のフローチャートの
ステップＳＰ３の処理（温度ＰＩＤ制御演算）を説明す
るフローチャートである。

【００４２】ステップＳＰ１において、ｅｎ＝（ＳＶ＿
ＤＢ−ＰＶ＿ＤＢ）／ＦＳ＿ＤＢの演算を行って偏差を
算出し、ステップＳＰ２において、ｐｖｎ＝ＰＶ＿ＤＢ
／ＦＳ＿ＤＢの演算を行って制御量を算出し、ステップ
ＳＰ３において、Ｔｉ＿ＤＢ＝０、ｕ０＿ＤＢ≦−１、
またはｕ０＿ＤＢ≧１か否かを判定する（積分ワインド
アップ対策を行う）。

【００４３】ステップＳＰ３においてＴｉ＿ＤＢ＝０、
ｕ０＿ＤＢ≦−１、またはｕ０＿ＤＢ≧１であると判定
された場合には、ステップＳＰ４において、ｄｉｎｔ＝
０に設定する（積分変化量を計算する）。

【００４４】逆に、ステップＳＰ３においてＴｉ＿ＤＢ
≠０、ｕ０＿ＤＢ＞−１、およびｕ０＿ＤＢ＜１である
と判定された場合には、ステップＳＰ５において、ｄｉ
ｎｔ＝ｅｎ＊ｄｔ／Ｔｉ＿ＤＢの演算を行う（積分変化
量を計算する）。

【００４５】ステップＳＰ４の処理、またはステップＳ
Ｐ５の処理が行われた場合には、ステップＳＰ６におい
て、ｋｐ＝１００／Ｂｐ＿ＤＢの演算、およびｂｔ＝Ｔ
ｄ＿ＤＢ／（ｄｔ＋ｇｍ＊Ｔｄ＿ＤＢ）の演算を行って
各係数の計算を行い、ステップＳＰ７において、ｄｄｅ
ｒ＝（ｇｍ＊ｂｔ−１）＊ｅｔ１＿ＤＢ＋ｂｔ＊（ｐｖ
１＿ＤＢ−ｐｖｎ）の演算を行って微分変化量の計算を
行い、ステップＳＰ８において、ｄｕ０＝ｋｐ＊（ｅｎ
−ｅ１＿ＤＢ＋ｄｉｎｔ＋ｄｄｅｒ）の演算を行って操
作変化量を計算し、ステップＳＰ９において、ｕ０＿Ｄ
Ｂ＝ｕ０＿ＤＢ＋ｄｕ０の演算を行って操作量を計算す
る。

【００４６】そして、ステップＳＰ１０において、ｕ０
＿ＤＢ≦−１か否かを判定し、ｕ０＿ＤＢ≦−１でない
場合には、ステップＳＰ１１において、ｕ０＿ＤＢ＞１
か否かを判定する（操作量の制限範囲内か否かを判定す
る）。

【００４７】ステップＳＰ１０においてｕ０＿ＤＢ≦−
１であると判定された場合には、ステップＳＰ１２にお
いて、ＭＶ＿ＤＢ＝−１に設定する。ステップＳＰ１１
においてｕ０＿ＤＢ＞１であると判定された場合には、
ステップＳＰ１３において、ＭＶ＿ＤＢ＝１に設定す
る。ステップＳＰ１１においてｕ０＿ＤＢ＞１でないと
判定された場合には、ステップＳＰ１４において、ＭＶ
＿ＤＢ＝ｕ０＿ＤＢに設定する。すなわち、ステップＳ
Ｐ１２からステップＳＰ１４の何れかの処理を行うこと
により操作量を決定する。

【００４８】ステップＳＰ１２からステップＳＰ１４の
何れかの処理が行われた後は、ステップＳＰ１５におい
て、ｅｔ１＿ＤＢ＝ｅｔ１＿ＤＢ＋ｄｄｅｒの演算を行
って温度を算出し、ステップＳＰ１６において、ｐｖ１
＿ＤＢ＝ｐｖｎによって温度制御量を設定し、ステップ
ＳＰ１７において、ｅ１＿ＤＢ＝ｅｎによって温度偏差
を設定し、そのまま元の処理に戻る。

【００４９】図６および図７は図３のフローチャートの
ステップＳＰ４の処理（湿度ＰＩＤ制御演算）を説明す
るフローチャートである。

【００５０】ステップＳＰ１において、ｅｎ＝（ＳＶ＿
ＲＨ−ＰＶ＿ＲＨ）／ＦＳ＿ＲＨの演算を行って偏差を
算出し、ステップＳＰ２において、ｐｖｎ＝ＰＶ＿ＲＨ
／ＦＳ＿ＲＨの演算を行って制御量を算出し、ステップ
ＳＰ３において、Ｔｉ＿ＲＨ＝０、ｕ０＿ＲＨ≦−１、
またはｕ０＿ＲＨ≧１か否かを判定する（積分ワインド
アップ対策を行う）。

【００５１】ステップＳＰ３においてＴｉ＿ＲＨ＝０、
ｕ０＿ＲＨ≦−１、またはｕ０＿ＲＨ≧１であると判定
された場合には、ステップＳＰ４において、ｄｉｎｔ＝
０に設定する（積分変化量を計算する）。

【００５２】逆に、ステップＳＰ３においてＴｉ＿ＲＨ
≠０、ｕ０＿ＲＨ＞−１、およびｕ０＿ＲＨ＜１である
と判定された場合には、ステップＳＰ５において、ｄｉ
ｎｔ＝ｅｎ＊ｄｔ／Ｔｉ＿ＲＨの演算を行う（積分変化
量を計算する）。

【００５３】ステップＳＰ４の処理、またはステップＳ
Ｐ５の処理が行われた場合には、ステップＳＰ６におい
て、ｋｐ＝１００／Ｂｐ＿ＲＨの演算、およびｂｔ＝Ｔ
ｄ＿ＲＨ／（ｄｔ＋ｇｍ＊Ｔｄ＿ＲＨ）の演算を行って
各係数の計算を行い、ステップＳＰ７において、ｄｄｅ
ｒ＝（ｇｍ＊ｂｔ−１）＊ｅｔ１＿ＲＨ＋ｂｔ＊（ｐｖ
１＿ＲＨ−ｐｖｎ）の演算を行って微分変化量の計算を
行い、ステップＳＰ８において、ｄｕ０＝ｋｐ＊（ｅｎ
−ｅ１＿ＲＨ＋ｄｉｎｔ＋ｄｄｅｒ）の演算を行って操
作変化量を計算し、ステップＳＰ９において、ｕ０＿Ｒ
Ｈ＝ｕ０＿ＲＨ＋ｄｕ０の演算を行って操作量を計算す
る。

【００５４】そして、ステップＳＰ１０において、ｕ０
＿ＲＨ≦−１か否かを判定し、ｕ０＿ＲＨ≦−１でない
場合には、ステップＳＰ１１において、ｕ０＿ＲＨ＞１
か否かを判定する（操作量の制限範囲内か否かを判定す
る）。

【００５５】ステップＳＰ１０においてｕ０＿ＲＨ≦−
１であると判定された場合には、ステップＳＰ１２にお
いて、ＭＶ＿ＲＨ＝−１に設定する。ステップＳＰ１１
におおいてｕ０＿ＲＨ＞１であると判定された場合に
は、ステップＳＰ１３において、ＭＶ＿ＲＨ＝１に設定
する。ステップＳＰ１１においてｕ０＿ＲＨ＞１でない
と判定された場合には、ステップＳＰ１４において、Ｍ
Ｖ＿ＲＨ＝ｕ０＿ＲＨに設定する。すなわち、ステップ
ＳＰ１２からステップＳＰ１４の何れかの処理を行うこ
とにより操作量を決定する。

【００５６】ステップＳＰ１２からステップＳＰ１４の
何れかの処理が行われた後は、ステップＳＰ１５におい
て、ｅｔ１＿ＲＨ＝ｅｔ１＿ＲＨ＋ｄｄｅｒの演算を行
って温度を算出し、ステップＳＰ１６において、ｐｖ１
＿ＲＨ＝ｐｖｎによって温度制御量を設定し、ステップ
ＳＰ１７において、ｅ１＿ＲＨ＝ｅｎによって温度偏差
を設定し、そのまま元の処理に戻る。

【００５７】図８および図９は図３のフローチャートの
ステップＳＰ５の処理（非干渉制御演算）を説明するフ
ローチャートである。

【００５８】ステップＳＰ１において、ＭＶｐ＝Ｃ１１
＊ＭＶ＿ＤＢ＋Ｃ１２＊ＭＶ＿ＲＨの演算を行ってペル
チェ操作量（ペルチェ出力値）を計算する。

【００５９】ステップＳＰ２において、ＭＶｐ＜０か否
かを判定し、ＭＶｐ＜０でなければ、ステップＳＰ３に
おいて、ＭＶｐ＞１か否かを判定する（ペルチェ操作量
が制限範囲内か否かを判定する）。

【００６０】ステップＳＰ２においてＭＶｐ＜０である
と判定された場合には、ステップＳＰ４において、ＭＶ
ｐ＝０に設定する。ステップＳＰ３においてＭＶｐ＞１
であると判定された場合には、ステップＳＰ５におい
て、ＭＶｐ＝１に設定する。

【００６１】ステップＳＰ３においてＭＶｐ＞１でない
と判定された場合、またはステップＳＰ４の処理、もし
くはステップＳＰ５の処理が行われた場合には、ステッ
プＳＰ６において、ｎｐ≦０、またはｎｐ＝１か否かを
判定し、ｎｐ＞０、かつｎｐ≠１であると判定された場
合には、ステップＳＰ７において、ＭＶｐ＝１−（１−
ＭＶｐ）^1/npの演算を行ってペルチェ操作量の非線形性
の修正を行う。

【００６２】ステップＳＰ６においてｎｐ≦０、または
ｎｐ＝１であると判定された場合、またはステップＳＰ
７の処理が行われた場合には、ステップＳＰ８におい
て、ＭＶｈ＝Ｃ２１＊ＭＶ＿ＤＢ＋Ｃ２２＊ＭＶ＿ＲＨ
の演算を行ってヒータ操作量を計算する。

【００６３】そして、ステップＳＰ９において、ＭＶｈ
＜０か否かを判定し、ＭＶｈ≧０であると判定された場
合には、ステップＳＰ１０においてＭＶｈ＞１か否かを
判定する（ヒータ操作量が制限範囲内か否かを判定す
る）。

【００６４】ステップＳＰ９においてＭＶｈ＜０である
と判定された場合には、ステップＳＰ１１において、Ｍ
Ｖｈ＝０に設定する。ステップＳＰ１０においてＭＶｈ
＞１であると判定された場合には、ステップＳＰ１２に
おいて、ＭＶｈ＝１に設定する。

【００６５】ステップＳＰ１１においてＭＶｈ≦１であ
ると判定された場合、またはステップＳＰ１１の処理、
もしくはステップＳＰ１２の処理が行われた場合には、
ステップＳＰ１３において、ＭＶｈ＝ＭＶｈ＿Ｍａｘ＊
ＭＶｈの演算を行ってヒータ出力制限を行い、そのまま
元の処理に戻る。

【００６６】前記ペルチェ操作量の非線形性の修正をさ
らに説明する。

【００６７】ヒータは、一般に操作量に対して発熱量は
比例する（図１０参照）ため、制御性が良好である。こ
れに対して、ペルチェ冷却機では、図１１に示すよう
に、操作量と吸熱量とは一般的に比例しない。したがっ
て、そのままでは制御性が悪かった。

【００６８】しかし、ステップＳＰ７の処理を行えば、
計算上得られる操作量をペルチェ冷却機の特性に合わせ
て実際の操作量に変換するので、制御性を向上させるこ
とができる。

【００６９】なお、このような操作量の変換は、ステッ
プＳＰ７の処理に限定されるわけではなく、例えば、テ
ーブルを用いて変換を行うようにしてもよい。

【００７０】図１２は温湿度コントローラの他の構成を
示すブロック図である。

【００７１】この温湿度コントローラは、図２の温湿度
コントローラにおいてＣ１１＝Ｃ１２＝Ｃ２２＝−１に
設定するとともに、Ｃ２１＝１に設定したものである。

【００７２】この場合には、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、
Ｃ２２の値が正確に設定されている保証が全くないが、
ある程度正確な温湿度制御を達成することができる。

【００７３】なお、以上には、閉鎖空間１に生体１ａを
収容する場合について説明したが、高湿度側への制御を
全く行わず、低湿度側への制御のみを行う用途（例え
ば、温湿度管理の必要な医薬品の保存、絵画の保存な
ど）であれば、同様に適用することができる。

【００７４】

【発明の効果】請求項１の発明は、特別に加湿機を設け
ていなくても湿度を制御することができ、ひいては装置
を全体として小形化することができるとともに、コスト
ダウンを実現することができ、また、加湿のためのエネ
ルギーが不要であるから、必要なエネルギー量を低減す
ることができるという特有の効果を奏する。

【００７５】請求項２の発明は、クロス制御部における
伝達係数を適切に設定することにより、高精度の温湿度
制御を実現できるとともに、エネルギーの無駄を大幅に
低減することができるほか、請求項１と同様の効果を奏
する。

【００７６】請求項３の発明は、請求項２の効果に加
え、クロス制御部の構成を簡単化することができるとい
う特有の効果を奏する。

【００７７】請求項４の発明は、請求項２または請求項
３の効果に加え、温度制御を湿度制御よりも高速に行う
ことにより温度と湿度との干渉を小さくし、温湿度の制
御精度を高めることができるという特有の効果を奏す
る。

【００７８】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
の何れかの効果に加え、ダクトを通して空気を循環させ
ることにより、閉鎖空間全体としての温湿度制御を迅速
に達成することができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の温湿度制御装置の一実施態様を示す
概略図である。

【図２】温湿度コントローラの構成を示すブロック図で
ある。

【図３】温湿度ＰＩＤ制御の処理を説明するフローチャ
ートである。

【図４】図３のフローチャートのステップＳＰ３の処理
（温度ＰＩＤ制御演算）の一部を説明するフローチャー
トである。

【図５】図３のフローチャートのステップＳＰ３の処理
（温度ＰＩＤ制御演算）の残部を説明するフローチャー
トである。

【図６】図３のフローチャートのステップＳＰ４の処理
（湿度ＰＩＤ制御演算）の一部を説明するフローチャー
トである。

【図７】図３のフローチャートのステップＳＰ４の処理
（湿度ＰＩＤ制御演算）の残部を説明するフローチャー
トである。

【図８】図３のフローチャートのステップＳＰ５の処理
（非干渉制御演算）の一部を説明するフローチャートで
ある。

【図９】図３のフローチャートのステップＳＰ５の処理
（非干渉制御演算）の残部を説明するフローチャートで
ある。

【図１０】ヒータ操作量と発熱量との関係の一例を示す
図である。

【図１１】ペルチェ操作量と吸熱量との関係の一例を示
す図である。

【図１２】温湿度コントローラの他の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１３】従来の温湿度制御装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 閉鎖空間 １ｂ ダクト ２ 温度センサ ３ 湿度センサ ４ ペルチェ冷却機 ５ ヒータ ７ 温湿度コントローラ ７１ 温度用減算部 ７２ 温度用ＰＩＤコントローラ ７３ 湿度用減算
部 ７４ 湿度用ＰＩＤコントローラ ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ クロスコントローラ ７６ ペルチェ用加算部 ７７ ヒータ用加算部

フロントページの続き (72)発明者 奥川 太志 大阪府摂津市西一津屋１番１号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 Ｆターム(参考） 3L054 BE01 3L060 AA06 AA07 AA08 CC02 CC07 DD02 EE23 EE24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉鎖空間（１）の温湿度を制御する装置
   であって、 閉鎖空間内の空気の温度を検出する温度検出手段（２）
   と、 閉鎖空間内の空気の湿度を検出する湿度検出手段（３）
   と、 閉鎖空間内の空気を加熱する加熱手段（５）と、 閉鎖空間内の空気を冷却する冷却手段（４）と、 温度指令値、湿度指令値、検出温度および検出湿度を入
   力として、閉鎖空間内の空気の温度を指令温度にすると
   ともに、閉鎖空間内の空気の湿度を指令湿度にすべく加
   熱手段および冷却手段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。
2. 【請求項２】 前記制御手段（７）は、ＰＩＤ制御によ
   って温度制御を行う温度制御ループ（７１）（７３）
   と、ＰＩＤ制御によって湿度制御を行う湿度制御ループ
   （７２）（７４）と、各制御ループにおける操作量を他
   方の制御ループに反映させるクロス制御部（７５ａ）
   （７５ｂ）（７５ｃ）（７５ｄ）（７６）（７７）とを
   含んでいる請求項１に記載の温湿度制御装置。
3. 【請求項３】 前記クロス制御部（７５ａ）（７５ｂ）
   （７５ｃ）（７５ｄ）（７６）（７７）は、各制御ルー
   プ内のＰＩＤ出力の伝達係数を−１に、湿度制御ループ
   （７２）（７４）から温度制御ループ（７１）（７３）
   への伝達係数を−１に、温度制御ループ（７１）（７
   ３）から湿度制御ループ（７２）（７４）への伝達係数
   を１に、それぞれ設定している請求項２に記載の温湿度
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記温度制御ループ（７１）（７３）の
   ゲインを湿度制御ループ（７２）（７４）のゲインより
   も大きく設定してある請求項２または請求項３に記載の
   温湿度制御装置。
5. 【請求項５】 前記閉鎖空間（１）から空気を吸い出
   し、再び送り込むダクト（１ｂ）をさらに含み、前記温
   度検出手段（２）、湿度検出手段（３）、加熱手段
   （５）、および冷却手段（４）はダクト（１ｂ）の所定
   位置に設けられている請求項１から請求項４の何れかに
   記載の温湿度制御装置。