JP2008101859A - 恒温恒湿空調方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用ＰＬＣを一部改修するだけの簡便な手段によって、空調装置の消費エネルギーを削減するとともに、室内の顕熱負荷が大きいような場合でも加湿器及び加熱器の安定的な運転状態を確保し、適切な制御を維持する。
【解決手段】露点温度計１４の測定値に基づいて供給空気が設定された露点温度条件に適合するように冷却器３の出力を制御する冷却量制御器１１、１２を備え、この冷却量制御器１１、１２は、加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように冷却器３の出力を制御するとともに、加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、加熱器４が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で算出した第２露点温度設定値を採用し、この第２露点温度設定値に適合するように冷却器３の出力を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーンルーム、医療施設、美術館、収蔵庫等、室内の温度及び湿度を一定状態に維持するのに好適に用いられる恒温恒湿空調方法及び装置であって、温度及び湿度が精度よく一定状態に維持できるとともに、省エネルギー化を可能にした恒温恒湿空調方法及び装置に関する。

従来より、図１３に示されるように、空調対象室Ｒ’を恒温恒湿に維持するための空調装置５０として、送風機５１と冷却器５２と加熱器５３と加湿器５４とが直列的に配置されて構成されるとともに、前記空調対象室Ｒ’内に設置され、室内空気の温度、湿度を夫々測定する温度計５５及び湿度計５６と、前記冷却器５２を通過した直後の空気温度を測定する露点温度計６０と、前記湿度計５６の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の湿度条件に適合するように前記加湿器５４の出力を制御する加湿量制御器５８と、前記温度計５５の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の温度条件に適合するように前記加熱器５３の出力を制御する加熱量制御器５７と、前記露点温度計６０の測定値に基づいて供給空気が設定された露点温度条件に適合するように前記冷却器５２の出力を制御する冷却量制御器５９とから構成されるものが知られている。

このような従来の空調装置５０による恒温恒湿空調方法においては、空調装置５０に供給された供給空気は、その空気の温度及び湿度状態にかかわらず、前記冷却器５１によって、固定的に設定された露点(湿球)温度（図２のB1’点）まで冷却減湿された後、前記温度計５５及び湿度計５６の測定値に基づいて、前記加熱器５３及び加湿器５４によって所定の温度及び湿度に調整され、空調対象室Ｒ’に供給されるようになっている。

このように、従来の空調方法では、空調装置５０に供給された供給空気は、冷却器５２によって所定の露点温度以下に冷却減湿されるため、この冷却に膨大なエネルギーが消費されるとともに、加熱器５３及び加湿器５４による加熱及び加湿のためのエネルギーも増大し、システム全体で多くのエネルギーを浪費していた。

かかる問題を解決するため、下記特許文献１では、送風機を備えた空気流路の空気取入口から空気供給口に向かって、空気冷却器と、電熱ヒータから成る空気加熱器と、水槽中に電熱ヒータを備えた加湿器とを、この順序に配設し、空気出口付近には、供給空気の温度検出器と湿度検出器とを備え、該温度検出器の検出信号に基づいて空気加熱器の動作を制御する加熱器制御器と、前記湿度検出器の検出信号に基づいて加湿器の動作を制御する加湿器制御器とを有する恒温恒湿空気供給装置において、前記加熱器制御器と加湿器制御器とに夫々設定した目標温度と目標湿度とを、電気信号に変換して出力する設定温、湿度出力手段と、該設定温、湿度出力手段からの入力信号により該設定温、湿度条件を有する空気の露点を算出し、該算出露点に加湿調整用温度補正を加えて空気冷却器の設定冷却温度を出力する冷却器温度設定信号発生手段を備え、前記空気冷却器の冷却空気温度を検出する露点温度検出器の温度検出信号と、前記冷却器温度設定信号発生手段からの出力信号とを比較して、その偏差出力によって空気冷却器を設定温度に維持する空気冷却器制御器を設けた恒温恒湿空気供給装置が記載されている。
特開平１０−２８８３８２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の恒温恒湿空気供給装置では、温度検出器及び湿度検出器の検出信号に基づいて、加熱器及び加湿器での動作を制御するための目標温度及び目標湿度を設定するとともに、これら目標温度及び目標湿度に基づいて、空気の露点を算出し、該算出露点に加湿調整用温度補正を加えて空気冷却器の設定冷却温度を設定するようにしているため、目標温度、目標湿度及び空気冷却器の設定冷却温度の３要素を同時に独立して制御しなければならず、高度な数値解析を要する。このような場合、大規模なコンピュータを備えた実験室レベルでは実現可能かもしれないが、実機の空調システムに用いられている汎用型のプログラマブル・ロジック・コントローラー（ＰＬＣ）に組み込むには向かなかった。したがって、前記３要素の最適化制御を行うには、汎用ＰＬＣを全面的に組み替えるなど、大規模な改修が必要であった。

また、上記特許文献１記載の恒温恒湿空気供給装置では、基本的に供給空気の温湿度条件から露点温度を算出するようにしているため、室内の顕熱負荷が大きい場合には、加熱器の出力が停止状態又は短い周期で運転・停止を繰り返す状態となり、室内の温度維持が不可能となったり、加熱器の運転に悪影響を及ぼしたりしていた。

そこで、本発明の主たる課題は、汎用ＰＬＣを一部改修するだけの簡便な手段によって、空調装置の消費エネルギーを削減できるようにするとともに、室内の温度及び湿度の制御を可能にし、加えて室内の顕熱負荷が大きいような場合でも、加湿器及び加熱器の安定的な運転状態を確保し、適切な制御を維持できる恒温恒湿空調方法及び装置を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、空調対象室を所定の温度及び湿度に維持するための恒温恒湿空調方法であって、
供給空気を前記空調対象室に送風するための送風機と、該送風機の次段に配置され供給空気を冷却する冷却器と、該冷却器の後段に配置され前記供給空気を加熱する加熱器と、前記冷却器の後段に配置され供給空気を加湿する加湿器と、前記空調対象室内に設置され、それぞれ室内空気の温度、湿度を夫々測定する温度計及び湿度計と、前記冷却器を通過した直後の空気温度を測定する露点温度計と、前記湿度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の湿度条件に適合するように前記加湿器の出力を制御する加湿量制御器と、前記温度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の温度条件に適合するように前記加熱器の出力を制御する加熱量制御器と、前記露点温度計の測定値に基づいて供給空気が設定された露点温度条件に適合するように前記冷却器の出力を制御する冷却量制御器とを備え、
前記冷却量制御器は、前記加湿器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御するとともに、前記加熱器の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、前記加熱器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で算出した第２露点温度設定値を採用し、この第２露点温度設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御することを特徴とする恒温恒湿空調方法が提供される。

上記請求項１記載の本発明では、従来は固定的に設定されていた露点温度設定値を可変制御するようにした。この際、露点温度を可変設定するに当たって、基本的に前記加湿器が任意に設定された規定の出力、例えば加湿器能力の１５〜２０％の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定することとし、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御する。これによって、冷却器による過多な冷却が抑制され、空調装置の消費エネルギーが削減できるようになるとともに、室内が所定の温度及び湿度に維持されるようになる。

一方で、例えば室内の顕熱負荷が大きい場合などは、加湿器の運転状態は定常的に維持することができても、加熱器の運転状態が停止又はオンオフ状態を頻繁に繰り返す運転状態となることが想定されるため、前記加熱器が設定された規定の出力を維持する条件の下で第２露点温度設定値を算出しておき、前記加熱器の出力が予め設定された下限出力値（例えば、加熱能力の１０％）を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、前記第２露点温度設定値を採用し、この第２露点温度設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御するようにした。

従って、加湿器の運転状態が定常的に維持されるとともに、加熱器の運転状態が定常的に維持できるようになるため、どのような顕熱負荷の状態であっても、加湿器及び加熱器の運転状態が不安定になるのを解消し、室内を所定の温度及び湿度に維持できるようになる。また、本方法の場合は露点温度の設定が簡易であるため、実機の空調システムに組み込まれている汎用ＰＬＣを一部改修するだけの簡便な手段によって実現可能となる。

なお、本方法では露点温度の設定に当たって、加湿器の運転状態の維持を主とし、加熱器の運転状態の維持を従としているが、これは実運転を検討すると、加湿器出力が最適となる露点温度の方が温度的に低い場合がほとんどであったためである。

請求項２に係る本発明として、前記露点温度の可変設定は、前記加湿器の出力と、前記加湿器出力の変化率とに基づいて、漸次段階的な変更を行うようにしてある請求項１記載の恒温恒湿空調方法が提供される。

上記請求項２記載の本発明では、前記露点温度の可変設定は、前記加湿器の出力と、前記加湿器出力の変化率とに基づいて段階的に行うようにするものである。具体的には、後述の図５に示されるように、加湿器の出力に応じて区分されたゾーン毎に、加湿器出力の変化率を考慮して、露点温度設定値の変化量を決めておき、漸次段階的な変更を行うようにするのが望ましい。

請求項３に係る本発明として、前記露点温度採用時の冷却器出力と前記第２露点温度採用時の冷却器出力とを併行して求めておき、前記露点温度採用時は、前記第２露点温度採用時の冷却器出力を露点温度採用時の冷却器出力に同調させ、前記第２露点温度採用時は、前記露点温度採用時の冷却器出力を第２露点温度採用時の冷却器出力に同調させるとともに、前記露点温度の可変設定に優先して、露点温度設定値を露点温度測定値に同調させるようにしてある請求項１、２いずれかに記載の恒温恒湿空調方法が提供される。

上記請求項３記載の本発明では、露点温度設定値から第２露点温度設定値への切り換え時、及び第２露点温度設定値から露点温度設定値への切り換え時において、操作量（制御量）の急変によって室内温度及び室内湿度が不安定にならないようにしたものである。

具体的には、前記操作量（制御量）の急変は、切り換え時に、露点温度採用時の冷却器出力と前記第２露点温度採用時の冷却器出力との差分が生み出すものであるため、一方の露点温度採用時は、他方の露点温度採用時の冷却出力を一方の露点温度採用時の冷却出力に同調させ、他方の露点温度採用時は、一方の露点温度採用時の冷却出力を他方の露点温度採用時の冷却出力に同調させることを基本とするものである。また、前記第２露点温度採用時は、その後の露点温度採用への切り換え時に、露点温度設定値に差分がでないように、露点温度設定値を露点温度測定値に同調させるようにする。

請求項４に係る本発明として、前記露点温度採用時及び前記第２露点温度採用時の冷却器出力にＰＩＤ制御を行うとともに、冷却器出力の変化量に制限を加えるようにしてある請求項１，２いずれかに記載の恒温恒湿空調方法が提供される。

上記請求項４記載の本発明も、露点温度設定値から第２露点温度設定値への切り換え時、及び第２露点温度設定値から露点温度設定値への切り換え時において、操作量（制御量）の急変によって室内温度及び室内湿度が不安定化しないようにしたものである。

具体的には、前記露点温度採用時及び前記第２露点温度採用時の冷却器出力にＰＩＤ制御を行うとともに、冷却器出力の変化量に制限を加えることにより、漸次段階的な冷却出力の変化となり、若干の時間遅れを有するものの、室内が所定の温度及び湿度に維持されるようになる。なお、本方法の場合は、冷却器出力の変化量に制限を加えるため、外乱による操作量の急変に対応できなくなるものの、冷却量制御器の機能が簡略化できる利点を有する。

請求項５に係る本発明として、空調対象室を所定の温度及び湿度に維持するための恒温恒湿空調装置であって、
供給空気を前記空調対象室に送風するための送風機と、該送風機の次段に配置され供給空気を冷却する冷却器と、該冷却器の後段に配置され前記供給空気を加熱する加熱器と、前記冷却器の後段に配置され供給空気を加湿する加湿器と、前記空調対象室内に設置され、それぞれ室内空気の温度、湿度を夫々測定する温度計及び湿度計と、前記冷却器を通過した直後の空気温度を測定する露点温度計と、前記湿度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の湿度条件に適合するように前記加湿器の出力を制御する加湿量制御器と、前記温度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の温度条件に適合するように前記加熱器の出力を制御する加熱量制御器と、前記加湿器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御するとともに、前記加熱器の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、前記加熱器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で算出した第２露点温度設定値を採用し、この第２露点温度設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御する冷却量制御器とを備えたことを特徴とする恒温恒湿空調装置が提供される。

以上詳説のとおり本発明によれば、汎用ＰＬＣを一部改修するだけの簡便な手段によって、空調装置の消費エネルギーが削減できるようになるとともに、室内の温度及び湿度の制御が可能になり、加えて室内の顕熱負荷が大きいような場合でも、加湿器及び加熱器の安定的な運転状態を確保し適切な制御を維持できるようになる。

〔第１形態例〕
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。図１は、本発明に係る恒温恒湿空調装置１（以下「空調装置１」という）の概念図である。
前記空調装置１は、図１に示されるように、空調対象室Ｒを所定の温度条件及び湿度条件に維持するため、前記空調対象室Ｒからの排気及び／又は外気を供給空気として、適切な温度及び湿度の調整をして、前記空調対象室Ｒに送風するためのものである。

前記空調装置１は、供給空気を空調対象室Ｒに送風するための送風機２と、該送風機２の次段に配置され供給空気を冷却する冷却器３と、該冷却器３の後段に配置され供給空気を加熱する加熱器４と、前記冷却器３の後段に配置され供給空気を加湿する加湿器５と、前記空調対象室内Ｒに設置され、それぞれ室内空気の温度、湿度を夫々測定する温度計６及び湿度計７と、前記冷却器３を通過した直後の空気温度を測定する露点温度計１４と、前記湿度計７の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室Ｒの湿度条件に適合するように前記加湿器５の出力を制御する加湿量制御器８と、前記温度計６の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室Ｒの温度条件に適合するように前記加熱器４の出力を制御する加熱量制御器９と、前記露点温度計１４の測定値に基づいて供給空気が設定された露点温度設定値に適合するように前記冷却器３の出力を制御する冷却量制御器とから構成されている。

さらに、前記冷却量制御器は、前記加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように冷却器３の出力を制御する第１（基準）冷却量制御器１１と、前記加熱器４が設定された規定の出力を維持する条件の下で第２露点温度を算出し、この第２露点温度設定値に適合するように冷却器３の出力を制御する第２冷却量制御器１２とを備える。

そして、この第１冷却量制御器１１及び第２冷却量制御器１２の後段には、前記加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持している場合は、前記第１冷却量制御器１１側に切り換え、前記加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、第２露点温度で冷却器３の運転を行うために、第２冷却量制御器１２側に切り換えを行う切換器１３が設けられている。

次に、本空調装置１を用いた空調対象室Ｒの恒温恒湿空調方法について詳述する。本空調方法では、従来は固定的に設定されていた露点温度設定値を可変制御するようにした。この際、露点温度を可変設定するに当たって、基本的に加湿器５が任意に設定された規定の出力、例えば加湿器能力の１５〜２０％の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定することとし、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように冷却器３の出力を制御するようにした。

一方で、例えば室内の顕熱負荷が大きい場合などは、加湿器の運転状態は定常的に維持することができても、加熱器の運転状態が停止又はオンオフ状態を頻繁に繰り返す運転状態となることが想定されるため、前記加熱器が設定された規定の出力を維持する条件の下で第２露点温度設定値を算出しておき、前記加熱器の出力が予め設定された下限出力値（例えば、加熱能力の１０％）を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、前記第２露点温度設定値を採用し、この第２露点温度設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御するようにした。

前記第１冷却量制御器１１によって冷却器３の出力を制御する場合について、図２の空気線図に基づいて詳述する。

従来の空調方法では、図２中、点A-B1'-C1'-D1に示されるように、状態点Ａの空調対象室Ｒの空気に対し、冷却器により固定的に露点温度より十分に低い点Ｂ１’の状態まで冷却した後、加熱器により点Ｃ１’の状態まで加熱し、さらに加湿器により点Ｄ１の状態まで加湿して室内に供給し、その後室内の顕熱負荷により、室内が点Ａの状態に維持されるようになっていた。このため、冷却器により固定的に設定された露点温度点Ｂ１’の状態まで冷却するためのエネルギーに加え、加熱器により点Ｃ１’の状態まで加熱するとともに加湿器により点Ｄ１の状態まで加湿するための多くのエネルギーが消費されていた。

これに対し、本空調方法では、同図中、点A-B1-C1-D1に示されるように、冷却器３による露点温度を点Ｂ１のように可変設定している。このため、加熱器４により点Ｃ１の状態まで加熱する加熱量及び加湿器５により点Ｄ１の状態まで加湿する加湿量を削減することを可能としている。これによって、空調装置全体の省エネルギー化が実現できるものである。

前記露点温度の可変設定は、加湿器５の出力と、加湿器出力の変化率とに基づいて、加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度が計算され、漸次段階的な変更を行うようにしている。

具体的には、図４に示されるように、前記露点温度の可変設定は、加湿器５の出力に応じて区分されたゾーン毎に、加湿器出力の変化率を考慮して、露点温度設定値の変化量を決めておき、漸次段階的な変更を行うようになっている。より具体的な実例を挙げると、図５に示されるように、加湿器５の出力を例えば10％以下、10〜15％、15〜20％、20〜25％、25％以上の５区分に区分し、各ゾーン毎に、加湿器出力の変化率を考慮して、例えば±1%/min程度を境として、露点温度設定値の変化量を変化無し（±0）、微増又は微減（+0.2℃又は-0.2℃）、増加又は減少（+0.5℃又は-0.5℃）などと決めておき、漸次段階的な変更を行うようにしている。

上述の通り、露点温度の可変設定が、加湿器５の出力と加湿器出力の変化率とに基づいて求められることにより、加湿器５が所定の出力状態を維持できるとともに、冷却器による冷却が点Ｂ１の状態までに抑えられ、図２中に示される「削減量」の分だけ、冷却器、加熱器、加湿器の各消費エネルギーが低減できる。

一方、図３は、例えば室内の顕熱負荷が大きく、前記加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回った場合に、前記第２冷却量制御器１２によって冷却器３の出力を制御する場合の空気線図である。

前記加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定する場合においては、図３に示されるように、例えば室内の顕熱負荷が大きい場合などは、加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度(B1点)が計算されると、加湿器５の運転状態は定常的に維持することができても、加熱器４の運転が不要となったり、極小となったりするため、加熱器の運転状態が停止又はオンオフ状態を頻繁に繰り返す運転状態となり、室内の温度が不安定になることが想定される。

そこで、本空調方法では、室内の顕熱負荷が大きい等の理由により、加熱器４の出力(点B1-点C1)が予め設定された下限出力値（例えば、加熱能力の１０％）を下回る場合は、加熱器４の出力を所定値以上に維持すべく、前記露点温度設定値(B1)に優先して、前記第２露点温度設定値(B2)を採用し、この第２露点温度設定値(B2)に適合するように冷却器３の出力を制御するようにする。

なお、前記冷却器３の冷却量の制御方法としては、図１に示されるように、冷却水の冷却バルブ１０を調整することにより行うことができる。

ところで、露点温度設定値から第２露点温度設定値への切り換え時、及び第２露点温度設定値から露点温度設定値への切り換え時においては、操作量（制御量）の急変によって室内温度及び室内湿度が不安定化する問題が生じ得る。

そこで、本空調装置１では、露点温度設定値から第２露点温度設定値への切り換え時、及び第２露点温度設定値から露点温度設定値への切り換え時において、操作量（制御量）の急変によって室内温度及び室内湿度が不安定にならないようにする同調方法が施されている。

第１の同調方法は、図６に示されるように、露点温度採用時の冷却器３の出力と第２露点温度採用時の冷却器３の出力とを併行して求めておき、加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回るか否かを判定し、下回らない場合には前記露点温度を採用し、前記第２露点温度採用時の冷却器３の出力を露点温度採用時の冷却器３の出力に同調させる。

一方、加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合には、前記第２露点温度を採用し、前記露点温度採用時の冷却器３の出力を第２露点温度採用時の冷却器３の出力に同調させるとともに、前記露点温度の可変設定に優先して露点温度を露点温度測定値に同調させるようにしている。

具体的に、上記第１同調方法について、図７及び図８に基づいて詳述する。図７は、加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回らない場合、すなわち露点温度採用時である。この場合には、第１冷却量制御器１１により冷却器３の出力がＰＩＤ制御されている。第１冷却量制御器１１では、加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値（図示例ではSP=10℃）に適合するように冷却器３の操作量（図示例ではMV=70％）を制御している。この冷却器操作量（MV=70％）がスイッチ２０を通って第２冷却量制御器１２に入力され、第２冷却量制御器１２では、前記加熱器４が設定された規定の出力を維持する条件の下で第２露点温度を算出するが、この算出値に代えて前記第１冷却量制御器１１で算出された冷却器操作量（MV=70％）が切換器１３に送られる。

以上のように、前記第２露点温度採用時の冷却器３の出力を露点温度採用時の冷却器３の出力に同調させておくことにより、第１冷却量制御器１１から第２冷却量制御器１２への切換があっても、そのタイミング時に両者が出力する操作量が同一に調整されているため、切換時に室内温度及び室内湿度が不安定になるのを防止することができる。

一方、図８は、加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合、すなわち第２露点温度採用時である。この場合には第２冷却量制御器１２により冷却器３の出力がＰＩＤ制御されている。第２冷却量制御器１２では、冷却器３の操作量（図示例ではMV=40％）を制御するとともに、この操作量（MV=40％）がスイッチ２１を通って第１冷却量制御器１１に入力され、第１冷却量制御器１１では、加湿器５が設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を算出するが、この算出値に代えて、前記第２冷却量制御器１２で算出された冷却器操作量（MV=40％）が切換器１３に送られる。さらに、第１冷却量制御器１１では、その後の露点温度採用への切り換え時に、露点温度設定値に差分がでないように、切換器２２を露点温度計１４側に切り換えて、露点温度の設定値を可変設定に優先して、露点温度計１４からの測定値SP=11℃に同調させている。

以上のように、露点温度採用時の冷却器３の出力を前記第２露点温度採用時の冷却器３の出力に同調させておくとともに、前記露点温度の可変設定に優先して露点温度を露点温度測定値に同調させておくことにより、第２冷却量制御器１２から第１冷却量制御器１１への切換があっても、そのタイミング時に両者が出力する操作量が同一に調整されているため、切換時に室内温度及び室内湿度が不安定になるのを防止することができる。

次に、第２の同調方法は、図９に示されるように、露点温度設定値から第２露点温度設定値への切り換え時、及び第２露点温度設定値から露点温度設定値への切り換え時において、操作量の急変によって室内温度及び室内湿度が不安定化しないように、第１冷却量制御器１１及び第２冷却量制御器１２を共にＰＩＤ制御するとともに、冷却器３の出力の変化量に制限を加えるようにしたものである。図示例では、第２冷却量制御器１２により冷却器３の操作量がMV=40％で制御されている場合において、その後の第１冷却量制御器１１への切り換え時に、第１冷却量制御器１１による冷却器３の操作量MV=20％に急変しないよう、操作量の変化率として1.0%/min以下に制限し、漸次段階的な冷却出力の変化がなされるようにするものである。

これにより、若干の時間遅れを有するものの、操作量（制御量）の急変が無くなり、室内が所定の温度及び湿度に維持されるようになる。

〔第２形態例〕
図１０に示される本発明の第２形態例に係る空調装置１は、図１に示した制御機構をカスケード制御方式にしたものである。同図に示されるように、加熱器４を通過した直後の空気温度を測定する温度計１５を備えるとともに、該温度計１５の測定値に基づいて加熱器４の出力を制御する制御器１６を備えたものである。これにより、加熱器４の出力と空気温度との相対関係が求まるようになり、外乱による影響を少なくし、空調対象室Ｒのより安定した温度制御が可能になる。

図２に示されるように、点A-B1'-C1'-D1の空気線図で表される従来の空調方法で運転した場合と、本願の空調方法で運転した場合について、空調装置の消費電力と、空調対象室Ｒ内の温度及び湿度の時系列変化を測定した。その結果、本願空調方法に切換えた後は、図１１に示されるように、空調装置１の消費電力が平均で約15kWから約11.5kWへと変化し約25％のエネルギー削減が可能になるとともに、図１２に示されるように、温度及び湿度のばらつきも低減できるようになる。

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、冷却量制御器は、前記加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように冷却器３の出力を制御する第１（基準）冷却量制御器１１と、前記加熱器４が設定された規定の出力を維持する条件の下で計算した第２露点温度設定値を算出し、この第２露点温度設定値に適合するように冷却器３の出力を制御する第２冷却量制御器１２との２つの冷却量制御器を設け、その後段に第１冷却量制御器１１及び第２冷却量制御器１２の選択手段たる切換器１３を設けるようにしたが、演算比較器を備える条件の下で単一の冷却量制御器を設けるようにしてもよい。この場合は、前記演算比較器は、前記加湿器５が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定する機能と、前記加熱器４が設定された規定の出力を維持する条件の下で第２露点温度を算出する機能と、加熱器４の出力が予め設定された下限出力値を下回るか否かを判定し、下回らない場合には前記露点温度を採用し、下限出力値を下回る場合には、前記第２露点温度を採用する選択機能とを有し、選択された露点温度設定値を冷却量制御器に送るようにすればよい。

本発明に係る空調装置１の概念図である。 第１冷却量制御器１１により冷却器３の出力を制御する場合の空気線図である。 第２冷却量制御器１２により冷却器３の出力を制御する場合の空気線図である。 第１冷却量制御器１１により冷却器３の出力を制御する場合の加湿器５の出力状態と露点温度設定値の変化量との関係を示す図である。 第１冷却量制御器１１により冷却器３の出力を制御する場合の加湿器５の出力状態と露点温度設定値の変化量との関係の具体例を示す図である。 第１の同調手段の操作手順を示す流れ図である。 第１の同調手段に係る露点温度採用時の制御状態を示す概念図である。 第１の同調手段に係る第２露点温度採用時の制御状態を示す概念図である。 第２の同調手段の制御状態を示す概念図である。 本発明の第２形態例に係る空調装置１の概念図である。 従来空調方法から本願空調方法に変更した前後の消費電力の時系列変化を示すグラフである。 従来空調方法から本願空調方法に変更した前後の空調対象室Ｒ内の温度及び湿度の時系列変化を示すグラフである。 従来の空調装置５０の概念図である。

符号の説明

１…恒温恒湿空調装置、２…送風機、３…冷却器、４…加熱器、５…加湿器、６…温度計、７…湿度計、８…加湿量制御器、９…加熱量制御器、１０…冷却水バルブ、１１…第１冷却量制御器、１２…第２冷却量制御器、１３…切換器、Ｒ…空調対象室

Claims (5)

1. 空調対象室を所定の温度及び湿度に維持するための恒温恒湿空調方法であって、
   供給空気を前記空調対象室に送風するための送風機と、該送風機の次段に配置され供給空気を冷却する冷却器と、該冷却器の後段に配置され前記供給空気を加熱する加熱器と、前記冷却器の後段に配置され供給空気を加湿する加湿器と、前記空調対象室内に設置され、それぞれ室内空気の温度、湿度を夫々測定する温度計及び湿度計と、前記冷却器を通過した直後の空気温度を測定する露点温度計と、前記湿度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の湿度条件に適合するように前記加湿器の出力を制御する加湿量制御器と、前記温度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の温度条件に適合するように前記加熱器の出力を制御する加熱量制御器と、前記露点温度計の測定値に基づいて供給空気が設定された露点温度条件に適合するように前記冷却器の出力を制御する冷却量制御器とを備え、
   前記冷却量制御器は、前記加湿器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御するとともに、前記加熱器の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、前記加熱器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で算出した第２露点温度設定値を採用し、この第２露点温度設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御することを特徴とする恒温恒湿空調方法。
2. 前記露点温度の可変設定は、前記加湿器の出力と、前記加湿器出力の変化率とに基づいて、漸次段階的な変更を行うようにしてある請求項１記載の恒温恒湿空調方法。
3. 前記露点温度採用時の冷却器出力と前記第２露点温度採用時の冷却器出力とを併行して求めておき、前記露点温度採用時は、前記第２露点温度採用時の冷却器出力を露点温度採用時の冷却器出力に同調させ、前記第２露点温度採用時は、前記露点温度採用時の冷却器出力を第２露点温度採用時の冷却器出力に同調させるとともに、前記露点温度の可変設定に優先して、露点温度設定値を露点温度測定値に同調させるようにしてある請求項１、２いずれかに記載の恒温恒湿空調方法。
4. 前記露点温度採用時及び前記第２露点温度採用時の冷却器出力にＰＩＤ制御を行うとともに、冷却器出力の変化量に制限を加えるようにしてある請求項１，２いずれかに記載の恒温恒湿空調方法。
5. 空調対象室を所定の温度及び湿度に維持するための恒温恒湿空調装置であって、
   供給空気を前記空調対象室に送風するための送風機と、該送風機の次段に配置され供給空気を冷却する冷却器と、該冷却器の後段に配置され前記供給空気を加熱する加熱器と、前記冷却器の後段に配置され供給空気を加湿する加湿器と、前記空調対象室内に設置され、それぞれ室内空気の温度、湿度を夫々測定する温度計及び湿度計と、前記冷却器を通過した直後の空気温度を測定する露点温度計と、前記湿度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の湿度条件に適合するように前記加湿器の出力を制御する加湿量制御器と、前記温度計の測定値に基づいて供給空気が前記空調対象室の温度条件に適合するように前記加熱器の出力を制御する加熱量制御器と、前記加湿器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で露点温度を可変設定し、供給空気が前記露点温度の設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御するとともに、前記加熱器の出力が予め設定された下限出力値を下回る場合は、前記露点温度設定値に優先して、前記加熱器が任意に設定された規定の出力を維持する条件の下で算出した第２露点温度設定値を採用し、この第２露点温度設定値に適合するように前記冷却器の出力を制御する冷却量制御器とを備えたことを特徴とする恒温恒湿空調装置。

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