JP2008164278A - 空気温調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍機による無駄な冷却を大幅に削減して小容量の電気ヒータを用いることができ、これによって省エネルギ化を図ることができる空気温調装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機２、凝縮器３及び蒸発器４を有する冷凍機５と、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１を加熱する電気ヒータ６との協働によって温度調整された温調空気Ｑ２を送出するように構成される空気温調装置１Ａにおいて、圧縮機２を制御する第１の制御器２１Ａと、電気ヒータ６を制御する第２の制御器２２Ａとを設け、第２の制御器２２Ａに制御目標値ＷＳ２としての設定温度ＴＳが与えられたとき、第２の制御器２２Ａは、該設定温度ＴＳを制御指令値ＣＳとして第１の制御器２１Ａに向けて送信し、第１の制御器２１Ａは、第２の制御器２２Ａから送信された制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）に対し１℃だけ低い値を制御目標値ＷＳ１（＝ＴＳ−１）として定めるようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、温度調整された温調空気を送出する空気温調装置に関し、特にクリーンルーム等の室内温度を精密に調整する空気温調装置に関するものである。

この種の従来の空気温調装置５１は、図９（ａ）に示すように、冷媒配管によって互いに接続される圧縮機５２、凝縮器５３、膨張弁６７及び蒸発器５４を有する冷凍機５５と、蒸発器５４によって冷却された空気Ｑ１を加熱する電気ヒータ５６とを備えている。
冷凍機５５においては、圧縮機５２から送り出された高温・高圧の冷媒蒸気を凝縮器５３にて冷却・液化し、液化された冷媒を膨張弁６７を経て蒸発器５４で蒸発させることにより冷却作用を成すようにされている。
そして、この空気温調装置５１においては、冷凍機５５と電気ヒータ５６の協働によって精密に温度調整された温調空気Ｑ２を送風ファン５７により装置外側に送出するように構成されている。

この空気温調装置５１には、送風ファン５７により装置外側に送出される温調空気Ｑ２の温度を検出する温度検出器６２が設けられており、この温度検出器６２の温度検出信号〔Ｔ２〕は、図９（ｂ）に示すように制御装置６５に与えられる。

制御装置６５には、入力装置６６の操作にて温調空気温度の目標値である設定温度ＴＳが入力されるとともに、温度検出器６２からの温度検出信号〔Ｔ２〕が入力される。
そして、この制御装置６５においては、起動信号〔ＯＮ信号〕又は停止信号〔ＯＦＦ信号〕を圧縮機５２に向けて出力するととともに、設定温度ＴＳと温度検出信号〔Ｔ２〕とに基づいて電気ヒータ５６に対し出力すべき加熱信号〔ＨＡ〕を演算し、算出された加熱信号〔ＨＡ〕を電気ヒータ５６に向けて出力するようにされている。

ところで、圧縮機５２のＯＮ・ＯＦＦを繰り返して冷凍機５５の冷却能力を調整する所謂ＯＮ・ＯＦＦ制御を伴う温調動作では精密な温度調整が困難であるために、この空気温調装置５１においては、制御装置６５から圧縮機５２に向けて起動信号〔ＯＮ信号〕が出力されると、圧縮機５２が最大出力で一定速運転され、この圧縮機５２の最大出力一定速運転により冷凍機５５が最大冷却能力で運転され、電気ヒータ５６の出力制御により、温調空気Ｑ２の温度が設定温度ＴＳとなるようにされている。

このため、この従来の空気温調装置５１では、蒸発器５４によって冷却された空気Ｑ１の温度が設定温度ＴＳに対し過剰に低いものとなり、言い換えれば無駄な冷却が行われており、消費電力が大きいという問題があった。
また、冷凍機５５によって必要以上に冷却された空気Ｑ１を電気ヒータ５６により設定温度ＴＳにまで加熱する必要があるために、電気ヒータ５６として容量の大きなものを用いなければならないという問題もあった。

本発明は、上記従来の空気温調装置の有する問題点に鑑み、冷凍機による無駄な冷却を大幅に削減して小容量の電気ヒータを用いることができ、これによって省エネルギ化を図ることができる空気温調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の空気温調装置は、冷媒配管によって互いに接続される圧縮機、凝縮器及び蒸発器を有する冷凍機と、蒸発器によって冷却された空気を加熱する電気ヒータとを備え、冷凍機と電気ヒータの協働によって温度調整された温調空気を送出するように構成される空気温調装置において、蒸発器によって冷却された空気の温度が設定温度に対し所定値だけ低い温度となるように圧縮機を制御するとともに、温調空気の温度が該設定温度となるように電気ヒータを制御する制御装置を備えたことを特徴とする。

この場合において、制御装置は、圧縮機を制御する第１の制御器と、電気ヒータを制御する第２の制御器とを備えてなり、第２の制御器に制御目標値としての設定温度が与えられたとき、第２の制御器は、該設定温度を制御指令値として第１の制御器に向けて送信し、第１の制御器は、第２の制御器から送信された制御指令値に対し所定値だけ低い値を制御目標値として定めるようにすることができる。

また、蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する複数の温度検出器がその蒸発器の空気出口面に対し分散配置され、第１の制御器は、それら温度検出器によって得られる複数の温度検出値の平均値を求め、その平均値が制御目標値に一致するように圧縮機を制御するようにすることができる。

また、圧縮機は、インバータ制御にてその出力を可変とすることができる。

本発明の空気温調装置によれば、蒸発器によって冷却された空気の温度が設定温度に対し所定値（例えば、１℃）だけ低い温度となるように圧縮機が制御されるので、従来の空気温調装置と比べて冷凍機による無駄な冷却を大幅に削減することができる。
また、電気ヒータは、冷凍機によって設定温度に対し所定値だけ低められた空気を設定温度にまで加熱することができる程度の容量で済むため、従来の空気温調装置における電気ヒータと比べてその容量を小さくすることができる。
こうして、無駄な冷却を大幅に削減して小容量の電気ヒータを用いることができるので、省エネルギ化を図ることができ、イニシャルコスト及びランニングコストを削減することができる。

また、制御装置は、圧縮機を制御する第１の制御器と、電気ヒータを制御する第２の制御器とを備えてなり、第２の制御器に制御目標値としての設定温度が与えられたとき、第２の制御器は、該設定温度を制御指令値として第１の制御器に向けて送信し、第１の制御器は、第２の制御器から送信された制御指令値に対し所定値だけ低い値を制御目標値として定めるようにすることにより、第１の制御器及び第２の制御器のそれぞれに制御目標値を与えるために別途設ける必要がある演算装置が不要となり、装置構成の簡素化を図ることができる。

また、蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する複数の温度検出器がその蒸発器の空気出口面に対し分散配置され、第１の制御器は、それら温度検出器によって得られる複数の温度検出値の平均値を求め、その平均値が制御目標値に一致するように圧縮機を制御するようにすることにより、蒸発器の出口側空気の温度分布にバラツキがあったとしても、その温度分布のバラツキによる温調精度への悪影響を低く抑えることができ、一層の省エネルギ化を図ることができる。

また、圧縮機はインバータ制御にてその出力を可変とすることにより、蒸発器によって冷却された空気の温度を設定温度に対し所定値だけ低い温度とする制御を容易に行うことができる。

以下、本発明の空気温調装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図３に、本発明の空気温調装置の第１実施例を示す。
この空気温調装置１は、図１に示すように、冷媒配管によって互いに接続される圧縮機２、凝縮器３、膨張弁１７及び蒸発器４を有する冷凍機５と、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１を加熱する電気ヒータ６とを備えている。
冷凍機５においては、圧縮機２から送り出された高温・高圧の冷媒蒸気を凝縮器３にて冷却・液化し、液化された冷媒を膨張弁１７を経て蒸発器４で蒸発させることにより冷却作用を成すようにされている。
そして、この空気温調装置１においては、送風ファン７の作動により、筐体８の一側板９に蒸発器４に対応させて設けられた空気吸込み口９ａから装置外側の空気Ｑ０が蒸発器４に導入され、蒸発器４に導入された空気は蒸発器４によって冷却され、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１は電気ヒータ６によって加熱される。
こうして、冷凍機５と電気ヒータ６の協働によって精密に温度調整された温調空気Ｑ２は、送風ファン７により装置外側に送出される。
なお、送風ファン７により装置外側に送出された温調空気Ｑ２は、図示されないクリーンルーム等に導入される。

圧縮機２は、インバータ制御にてその出力（回転数）が、例えば、２０〜１００％の範囲で可変とされる電動モータと、この電動モータにより回転駆動されるスクロールコンプレッサとが一体化された密閉型電動圧縮機であって、電動モータに与えられる制御信号〔ＭＶ〕に応じてその電動モータの回転が制御され、これにより圧縮機２の出力、言い換えれば冷凍機５の冷却能力が制御されるようになっている。

蒸発器４と電気ヒータ６との間には、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１の温度を検出する温度検出器１１が設けられている。
また、送風ファン７の吹出し口付近には、送風ファン７により装置外側に送出される温調空気Ｑ２の温度を検出する温度検出器１２が設けられている。
そして、図２に示すように、温度検出器１１の温度検出信号〔Ｔ１〕及び温度検出器１２の温度検出信号〔Ｔ２〕はそれぞれ制御装置１５に与えられる。

制御装置１５は、圧縮機２の駆動源である電動モータに対し制御信号〔ＭＶ〕を出力して圧縮機２の出力を制御する第１の制御器２１と、電気ヒータ６に対し制御信号〔ＨＡ〕を出力して電気ヒータ６の出力を制御する第２の制御器２２と、これら制御器２１，２２に対して制御指令値を出力する演算装置２３とを備えて構成されている。
この制御装置１５には、例えば、タッチパネル形式の操作部を有する入力装置１６が付設されており、この入力装置１６の操作にて設定される温調空気温度の目標値である設定温度ＴＳを示す設定温度信号〔ＴＳ〕が入力装置１６から演算装置２３に向けて出力されるようになっている。

そして、演算装置２３は、入力装置１６からの設定温度信号〔ＴＳ〕を取り込んで温調空気温度の目標値を設定温度ＴＳに定め、この設定温度ＴＳに基づいて、第１の制御器２１に対して出力すべき制御指令値ＣＳ１と、第２の制御器２２に対して出力すべき制御指令値ＣＳ２とを演算する。
また、第１の制御器２１は、温度検出器１１からの温度検出信号〔Ｔ１〕を取り込むとともに演算装置２３からの制御指令値ＣＳ１を読み込み、制御指令値ＣＳ１を制御目標値ＷＳ１として定め、この制御目標値ＷＳ１に、温度検出信号〔Ｔ１〕から得られる温度検出値Ｔ１を一致させるように比例・積分・微分制御演算（ＰＩＤ制御演算）を行い、その演算結果に基づく制御信号〔ＭＶ〕を圧縮機２に向けて出力する。
また、第２の制御器２２は、温度検出器１２からの温度検出信号〔Ｔ２〕を取り込むとともに演算装置２３からの制御指令値ＣＳ２を読み込み、制御指令値ＣＳ２を制御目標値ＷＳ２として定め、この制御目標値ＷＳ２に、温度検出信号〔Ｔ２〕から得られる温度検出値Ｔ２を一致させるようにＰＩＤ制御演算を行い、その演算結果に基づく制御信号〔ＨＡ〕を電気ヒータ６に向けて出力する。

以上に述べたように構成される空気温調装置１の温調動作について、図２のブロック図及び図３のフローチャートを用いて以下に説明する。
なお、図３中記号「Ｓ」はステップを表わす。また、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の一連の処理動作及びステップＳ１，Ｓ４，Ｓ５の一連の処理動作は、空気温調装置１が稼動している間、所定のサイクルタイムで繰り返し実行される。

（ステップＳ１の処理内容）
ステップＳ１において、演算装置２３は、入力装置１６からの設定温度信号〔ＴＳ〕を取り込んで温調空気温度の目標値を設定温度ＴＳに定め、この設定温度ＴＳに基づいて、第１の制御器２１に対して出力すべき制御指令値ＣＳ１と、第２の制御器２２に対して出力すべき制御指令値ＣＳ２とを演算し、これら演算によって得られた制御指令値ＣＳ１（＝ＴＳ−１）及び制御指令値ＣＳ２（＝ＴＳ）をそれぞれ第１の制御器２１及び第２の制御器２２に向けて出力する。

（ステップＳ２〜ステップＳ３の処理内容）
ステップＳ２において、第１の制御器２１は、温度検出器１１からの温度検出信号〔Ｔ１〕を取り込むとともに演算装置２３からの制御指令値ＣＳ１（＝ＴＳ−１）を読み込み、この制御指令値ＣＳ１（＝ＴＳ−１）を制御目標値ＷＳ１として定め、この制御目標値ＷＳ１（＝ＴＳ−１）に、温度検出信号〔Ｔ１〕から得られる温度検出値Ｔ１を一致させるようにＰＩＤ制御演算を行う。
そして、ステップＳ３において、第１の制御器２１は、ステップＳ２でのＰＩＤ制御演算の結果に基づく制御信号〔ＭＶ〕を圧縮機２に向けて出力し、フローを終了する。

（ステップＳ４〜ステップＳ５の処理内容）
一方、ステップＳ４において、第２の制御器２２は、温度検出器１２からの温度検出信号〔Ｔ２〕を取り込むとともに演算装置２３からの制御指令値ＣＳ２（＝ＴＳ）を読み込み、この制御指令値ＣＳ２（＝ＴＳ）を制御目標値ＷＳ２として定め、この制御目標値ＷＳ２（＝ＴＳ）に、温度検出信号〔Ｔ２〕から得られる温度検出値Ｔ２を一致させるようにＰＩＤ制御演算を行う。
そして、ステップＳ５において、第２の制御器２２は、ステップＳ４でのＰＩＤ制御演算の結果に基づく制御信号〔ＨＡ〕を電気ヒータ６に向けて出力し、フローを終了する。

このように、第１実施例の空気温調装置１においては、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、ステップＳ１，Ｓ４，Ｓ５とを、並列処理することにより、制御応答の迅速化を図るようにしている。
また、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１の温度を設定温度ＴＳに対し１℃（これに限定されるものではない。）だけ低い値に一致させるための第１の制御器２１による圧縮機２の制御動作、及び送風ファン７により装置外側に送出される温調空気Ｑ２の温度を設定温度ＴＳに一致させるための第２の制御器２２による電気ヒータ６の制御動作は、それぞれＰＩＤ制御方式にて実行されており、これにより制御応答の迅速性を確保することができる。

第１実施例の空気温調装置１によれば、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１の温度が設定温度ＴＳに対し１℃だけ低い温度となるように圧縮機２が制御されるので、従来の空気温調装置５１と比べて無駄な冷却を大幅に削減することができる。
また、電気ヒータ６は、冷凍機５によって設定温度ＴＳに対し１℃だけ低められた空気Ｑ１を設定温度ＴＳにまで加熱することができる程度の容量で済むため、従来の空気温調装置５１における電気ヒータ５６と比べてその容量を小さくすることができる。
こうして、無駄な冷却を大幅に削減して小容量の電気ヒータ６を用いることができるので、省エネルギ化を図ることができ、イニシャルコスト及びランニングコストを削減することができる。
また、圧縮機２はインバータ制御にてその出力が可変とされるので、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１の温度を設定温度ＴＳに対し１℃だけ低い温度とする制御を容易に行うことができる。

図４〜図５に、本発明の空気温調装置の第２実施例を示す。
なお、この第２実施例の空気温調装置１Ａは、上述の第１実施例の空気温調装置１と制御系の構成が異なるのみでその他の構成については基本的に同じである。
したがって、第２実施例の空気温調装置１Ａにおいて、第１実施例の空気温調装置１と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては第１実施例の空気温調装置１と異なる点を中心に説明することとする。

図４に示すように、第２実施例の空気温調装置１Ａにおいて、制御装置１５Ａは、圧縮機２の駆動源である電動モータに対し制御信号〔ＭＶ〕を出力して圧縮機２の出力を制御する第１の制御器２１Ａと、電気ヒータ６に対し制御信号〔ＨＡ〕を出力して電気ヒータ６の出力を制御する第２の制御器２２Ａとを備えて構成されている。
第２の制御器２２Ａには、例えば、タッチパネル形式の操作部を有する入力装置１６Ａが一体的に組み込まれている。
この入力装置１６Ａの操作にて温調空気温度の目標値である設定温度ＴＳが第２の制御器２２Ａに与えられたとき、第２の制御器２２Ａは、該設定温度ＴＳを制御目標値ＷＳ２として定めるとともに、該設定温度ＴＳを制御指令値ＣＳとして第１の制御器２１Ａに向けて送信するようになっている。
第１の制御器２１Ａは、第２の制御器２２Ａからの制御指令値ＣＳを補正する補正機能を有しており、制御指令値ＣＳを補正した補正後の制御指令値ＣＳ′を制御目標値ＷＳ１として定めるようになっている。

次に、第２実施例の空気温調装置１Ａの温調動作について、図４のブロック図及び図５のフローチャートを用いて以下に説明する。
なお、図５中記号「Ｒ」はステップを表わす。また、ステップＲ１，Ｒ２，Ｒ３の一連の処理動作及びステップＲ１，Ｒ４，Ｒ５の一連の処理動作は、空気温調装置１Ａが稼動している間、所定のサイクルタイムで繰り返し実行される。

（ステップＲ１の処理内容）
ステップＲ１において、第２の制御器２２Ａは、入力装置１６Ａの操作にて与えられた設定温度ＴＳを制御目標値ＷＳ２として定めるとともに、該設定温度ＴＳを制御指令値ＣＳとして第１の制御器２１Ａに向けて送信する。

（ステップＲ２〜ステップＲ３の処理内容）
ステップＲ２において、第１の制御器２１Ａは、温度検出器１１からの温度検出信号〔Ｔ１〕を取り込むとともに第２の制御器２２Ａからの制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）を読み込み、補正値αを−１℃（これに限定されるものではない。）としてその制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）を補正し、補正後の制御指令値ＣＳ′（＝ＴＳ−１）を制御目標値ＷＳ１として定め、この制御目標値ＷＳ１（＝ＴＳ−１）に、温度検出信号〔Ｔ１〕から得られる温度検出値Ｔ１を一致させるようにＰＩＤ制御演算を行う。
そして、ステップＲ３において、第１の制御器２１Ａは、ステップＲ２でのＰＩＤ制御演算の結果に基づく制御信号〔ＭＶ〕を圧縮機２に向けて出力し、フローを終了する。

（ステップＲ４〜ステップＲ５の処理内容）
一方、ステップＲ４において、第２の制御器２２Ａは、温度検出器１２からの温度検出信号〔Ｔ２〕を取り込み、温度検出信号〔Ｔ２〕から得られる温度検出値Ｔ２を制御目標値ＷＳ２（＝ＴＳ）に一致させるようにＰＩＤ制御演算を行う。
そして、ステップＲ５において、第２の制御器２２Ａは、ステップＲ４でのＰＩＤ制御演算の結果に基づく制御信号〔ＨＡ〕を電気ヒータ６に向けて出力し、フローを終了する。

第２実施例の空気温調装置１Ａによれば、第１実施例の空気温調装置１と同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。
さらに、第２実施例の空気温調装置１Ａによれば、第１実施例の空気温調装置１では第１の制御器２１及び第２の制御器２２にそれぞれ制御指令値ＣＳ１及び制御指令値ＣＳ２を与えるためにそれら制御器２１，２２とは別に設ける必要がある演算装置２３が不要となり、装置構成の簡素化を図ることができる。

ところで、第２実施例の空気温調装置１Ａにおいては、第２の制御器２２Ａから第１の制御器２１Ａに向けて送信する制御指令値ＣＳを設定温度ＴＳとし、第１の制御器２１Ａの補正機能によってその制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）を補正値α（＝−１℃）で補正した後の制御指令値ＣＳ′（＝ＴＳ−１）を第１の制御器２１Ａでの制御目標値ＷＳ１として定めるようにされているが、この第１の制御器２１Ａの補正機能を利用した態様に限定されるものではない。
例えば、第２の制御器２２Ａに制御目標値ＷＳ２としての設定温度ＴＳが与えられたとき、第２の制御器２２Ａは、該設定温度ＴＳを補正値α（＝−１℃）で補正した値（ＴＳ−１）を制御指令値ＣＳとして第１の制御器２１Ａに向けて送信し、第１の制御器２１Ａは、第２の制御器２２Ａから送信された制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ−１）を制御目標値ＷＳ１として定めるといったような第２の制御器２２Ａの補正機能を利用した態様であっても、上述の温調動作と同様の温調動作が行われることになる。
なお、第１の制御器２１Ａの補正機能を利用して制御目標値ＷＳ１を定める構成を採用することにより、第１の制御器２１Ａを複数個設けた場合に、各制御器２１Ａでの補正値αを異ならせることで、入力装置１６Ａの操作にて第２の制御器２２Ａに制御目標値ＷＳ２としての設定温度ＴＳが与えられたとき、複数個設けられた第１の制御器２１Ａにおいて異なる複数の制御目標値ＷＳ１を定めることができるという利点がある。

図６〜図８に、本発明の空気温調装置の第３実施例を示す。
なお、この第３実施例の空気温調装置１Ｂにおいて、上述の第２実施例の空気温調装置１Ａと同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては第２実施例の空気温調装置１Ａと異なる点を中心に説明することとする。

図６（ａ）に示すように、第３実施例の空気温調装置１Ｂにおいて、蒸発器４と電気ヒータ６との間には、蒸発器４によって冷却された空気Ｑ１の温度を検出する複数（本例では９個：これに限定されるものではない。）の温度検出器１１ａ，１１ｂ，・・・，１１ｈ，１１ｉが設けられている。
図６（ｂ）に示すように、これら温度検出器１１ａ，１１ｂ，・・・，１１ｈ，１１ｉは、縦横に適宜間隔を存して蒸発器４の空気出口面４ａに臨むように分散配置されている。
そして、図７に示すように、各温度検出器１１ａ，１１ｂ，・・・，１１ｈ，１１ｉの各温度検出信号〔Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉ〕は、第１の制御器２１Ａに与えられる。
第１の制御器２１Ａは、各温度検出器１１ａ，１１ｂ，・・・，１１ｈ，１１ｉからの各温度検出信号〔Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉ〕を取り込むとともに第２の制御器２２Ａからの制御指令値ＣＳを読み込み、各温度検出信号〔Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉ〕から得られる各温度検出値Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉの平均値Ｔ１ａｖｅを求める一方で、その制御指令値ＣＳを補正した補正後の制御指令値ＣＳ′を制御目標値ＷＳ１として定め、この制御目標値ＷＳ１に該平均値Ｔ１ａｖｅを一致させるようにＰＩＤ制御演算を行い、その演算結果に基づく制御信号〔ＭＶ〕を圧縮機２に向けて出力する。

次に、第３実施例の空気温調装置１Ｂの温調動作について、図７のブロック図及び図８のフローチャートを用いて以下に説明する。
なお、図８中記号「Ｋ」はステップを表わす。また、ステップＫ１，Ｋ２，Ｋ３の一連の処理動作及びステップＫ１，Ｋ４，Ｋ５の一連の処理動作は、空気温調装置１Ｂが稼動している間、所定のサイクルタイムで繰り返し実行される。

（ステップＫ１の処理内容）
ステップＫ１において、第２の制御器２２Ａは、入力装置１６Ａの操作にて与えられた設定温度ＴＳを制御目標値ＷＳ２として定めるとともに、該設定温度ＴＳを制御指令値ＣＳとして第１の制御器２１Ａに向けて送信する。

（ステップＫ２〜ステップＫ３の処理内容）
ステップＫ２において、第１の制御器２１Ａは、各温度検出器１１ａ，１１ｂ，・・・，１１ｈ，１１ｉからの各温度検出信号〔Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉ〕を取り込むとともに第２の制御器２２Ａからの制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）を読み込み、各温度検出信号〔Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉ〕から得られる各温度検出値Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉの平均値Ｔ１ａｖｅを求める一方で、補正値αを−１℃（これに限定されるものではない。）としてその制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）を補正した補正後の制御指令値ＣＳ′（＝ＴＳ−１）を制御目標値ＷＳ１として定め、この制御目標値ＷＳ１（＝ＴＳ−１）に該平均値Ｔ１ａｖｅを一致させるようにＰＩＤ制御演算を行う。
そして、ステップＫ３において、第１の制御器２１Ａは、ステップＫ２にけるＰＩＤ制御演算の結果に基づく制御信号〔ＭＶ〕を圧縮機２に向けて出力し、フローを終了する。

（ステップＫ４〜ステップＫ５の処理内容）
一方、ステップＫ４において、第２の制御器２２Ａは、温度検出器１２からの温度検出信号〔Ｔ２〕を取り込み、温度検出信号〔Ｔ２〕から得られる温度検出値Ｔ２を制御目標値ＷＳ２（＝ＴＳ）に一致させるようにＰＩＤ制御演算を行う。
そして、ステップＫ５において、第２の制御器２２Ａは、ステップＫ４におけるＰＩＤ制御演算の結果に基づく制御信号〔ＨＡ〕を電気ヒータ６に向けて出力し、フローを終了する。

第３実施例の空気温調装置１Ｂによれば、第２実施例の空気温調装置１Ａと同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。
さらに、第３実施例の空気温調装置１Ｂによれば、蒸発器４の空気出口面４ａに対し複数の温度検出器１１ａ，１１ｂ，・・・，１１ｈ，１１ｉが分散配置され、これら温度検出器１１ａ，１１ｂ，・・・，１１ｈ，１１ｉによって得られる複数の温度検出値Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，・・・，Ｔ１ｈ，Ｔ１ｉの平均値Ｔ１ａｖｅに基づいて圧縮機６の出力が制御されるので、蒸発器４の出口側空気の温度分布にバラツキがあったとしても、その温度分布のバラツキによる温調精度への悪影響を低く抑えることができ、一層の省エネルギ化を図ることができる。

以上、本発明の空気温調装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の空気温調装置は、冷凍機による無駄な冷却を大幅に削減して小容量の電気ヒータを用いることにより、省エネルギ化を図るという特性を有していることから、クリーンルーム等の室内精密温度調整の用途に好適に用いることができる。

本発明の空気温調装置の第１実施例を模式的に示す構造図である。 第１実施例の空気温調装置における制御系のブロック図である。 第１実施例の空気温調装置における制御装置の処理内容を示すフローチャートである。 第２実施例の空気温調装置における制御系のブロック図である。 第２実施例の空気温調装置における制御装置の処理内容を示すフローチャートである。 第３実施例の空気温調装置を示し、（ａ）は装置構造の模式図で、（ｂ）は蒸発器側に設けられた複数の温度検出器の配置説明図である。 第３実施例の空気温調装置における制御系のブロック図である。 第３実施例の空気温調装置における制御装置の処理内容を示すフローチャートである。 従来の空気温調装置を示し、（ａ）は装置構造の模式図で、（ｂ）は制御系のブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 空気温調装置
２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 蒸発器
５ 冷凍機
６ 電気ヒータ
１１ 温度検出器（蒸発器側）
１１ａ〜１１ｉ 温度検出器（蒸発器側）
１２ 温度検出器（送風ファン側）
１５，１５Ａ 制御装置
１７ 膨張弁
２１，２１Ａ 第１の制御器
２２，２２Ａ 第２の制御器
２３ 演算装置

Claims (4)

1. 冷媒配管によって互いに接続される圧縮機、凝縮器及び蒸発器を有する冷凍機と、蒸発器によって冷却された空気を加熱する電気ヒータとを備え、冷凍機と電気ヒータの協働によって温度調整された温調空気を送出するように構成される空気温調装置において、蒸発器によって冷却された空気の温度が設定温度に対し所定値だけ低い温度となるように圧縮機を制御するとともに、温調空気の温度が該設定温度となるように電気ヒータを制御する制御装置を備えたことを特徴とする空気温調装置。
2. 制御装置は、圧縮機を制御する第１の制御器と、電気ヒータを制御する第２の制御器とを備えてなり、第２の制御器に制御目標値としての設定温度が与えられたとき、第２の制御器は、該設定温度を制御指令値として第１の制御器に向けて送信し、第１の制御器は、第２の制御器から送信された制御指令値に対し所定値だけ低い値を制御目標値として定めるようにしたことを特徴とする請求項１記載の空気温調装置。
3. 蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する複数の温度検出器がその蒸発器の空気出口面に対し分散配置され、第１の制御器は、それら温度検出器によって得られる複数の温度検出値の平均値を求め、その平均値が制御目標値に一致するように圧縮機を制御するようにしたことを特徴とする請求項２記載の空気温調装置。
4. 圧縮機は、インバータ制御にてその出力を可変としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の空気温調装置。

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