JP2013068414A - 空調システム及び空調システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空調室外の空気状態に影響されることなく省エネルギー性に優れた空調システムを提供する。
【解決手段】室内温度及び室内湿度が制御される空調室11に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段12と、室内温湿度設定ゾーン入力手段13fと、室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、空気線図上の室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を室内温湿度設定ゾーンと比較し、室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、室内温度及び室内湿度を室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子機器の組立工場や木材の平衡含水率を管理する木工工場など、温湿度を一定範囲に収めるべき空調室に適用される空調システム及び空調システムの制御方法であって、特に空調室内環境の確保を省エネルギーで実現するのに適した空調システム及び空調システムの制御方法に関する。

従来の空調システムは、空調室内の温度および湿度を予め定められた許容範囲内に収める制御を行っている。すなわち、目標とする室内温湿度を１点に固定せず、許容温湿度範囲内の状態点のうち、外気や室内の温湿度をはじめとする諸条件により最も省エネルギーで到達できると想定される温湿度を達成すべく制御するようにしている。

このような空調制御においては、所定の許容範囲内に温度湿度を維持させることによって空調室内の環境を過度に制御せず、省エネルギー化を図ることができる。すなわち、温湿度が設定範囲内となる場合、無駄なエネルギーを使わずに快適な環境を保つことができるようにしている。

例えば、省エネルギーを目的とした空調システムに関連して、特許文献１（特開２００３−５００３８号公報）には、許容範囲を有した設定ゾーンの周囲に目標値決定ゾーンを定め、外気条件が位置するゾーンに応じて室内温度設定値および室内湿度設定値を決定して、この決定した室内温度設定値および室内湿度設定値に室内温度および室内湿度が合致するように空調制御対象室への給気の温湿度を制御するようにした温湿度制御システムが記載されている。

特開２００３−５００３８号公報

前記従来の温湿度制御システムでは、外気導入を前提とし、また室内熱負荷を一定として空調制御を行うため、次のような問題点があった。
（ア）外気を取り入れない空調システムには適用できない。
（イ）外気条件により室内温湿度目標値を定めるため、外気温湿度と室内温湿度に乖離がある場合に、最も省エネルギーとなる温湿度目標値を定めることが難しい。
（ウ）室内熱負荷が変動した場合、制御追従性に欠ける。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、室外の空気状態に影響されることなく適正な室内環境を維持できる省エネルギー性と制御性に優れた空調システムを提供することを目的とする。

（１）前記課題を解決するためになされた本発明の空調システムは、
室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムであって、
前記各制御ゾーン毎に設定された空調制御パターンは、
測定された室内温度及び室内湿度から、前記室内温湿度設定ゾーン境界線上の近傍点まで、最も省エネルギーで到達できると考えられる経路を経由するように制御するパターンであり、
前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを、
予め、
Ａゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
Ｂゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
Ｃゾーン：Ｄ１≧室内露点温度Ｄ＞Ｄ２、かつ室内湿度Ｈ＞Ｈｍａｘ、
Ｄゾーン：Ｄ２≧室内露点温度Ｄ、かつ室内温度Ｔ＜Ｔｍｉｎ、かつ室内湿度Ｈ≧Ｈｍｉｎ、
Ｅゾーン：室内温度Ｔ＜Ｔｍｉｎ、かつ室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、
Ｆゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつＴｍｉｎ≦室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
Ｇゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
Ｈゾーン：Ｄ１≧室内露点温度Ｄ、かつ室内温度Ｔ＜Ｔｍａｘ、かつ室内湿度Ｈ≧Ｈｍｉｎ、
の８つの制御ゾーンに分割し、
前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンで制御する手段は、
Ａゾーンにおいては冷却弁とし、
Ｂゾーンにおいては冷却弁及び加温弁とし、
Ｃゾーンにおいては加温弁とし、
Ｄゾーンにおいては加温弁とし、
Ｅゾーンにおいては加温弁及び加湿弁とし、
Ｆゾーンにおいては加湿弁とし、
Ｇゾーンにおいては冷却弁及び加湿弁とし、
Ｈゾーンにおいては冷却弁とし、
前記Ｂゾーンにおいては冷却弁及び加温弁の開度を調整する制御手段であることを特徴とする。

（２）本発明の空調システムの制御方法は、
室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムの制御方法であって、
予め、
前記室内温湿度設定ゾーン以外の室内露点温度Ｄ＞Ｄ１のゾーンにおいて、
Ａゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
Ｂゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
の２つの制御ゾーンを設定し、
前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、
前記空調制御パターンで制御する手段は、冷却弁、加温弁を含み、
Ａゾーンにおいては冷却弁のみによる冷却及び除湿制御を行い、
Ｂゾーンにおいては冷却弁による除湿制御及び加温弁による除湿制御とを行うことを特徴とする。

（３）本発明の空調システムの制御方法は、
室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムの制御方法であって、
予め、
Ｇゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
の制御ゾーンを設定し、
前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、
Ｇゾーンにおいて、
前記空調制御パターンで制御する手段は、冷却弁及び加湿弁であって、
前記冷却弁による冷却制御及び加湿弁による加湿制御を行うことを特徴とする。

（４）本発明の空調システムの制御方法は、
室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムの制御方法であって、
予め、
Ｆゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつＴｍｉｎ≦室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
の制御ゾーンを設定し、
前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、
Ｆゾーンにおいて、
前記空調制御パターンで制御する手段は加湿弁であって、
前記加湿弁による加湿制御を行うことを特徴とする。

本発明は、空調室内の室内温度及び室内湿度と予め設定された室内温湿度設定ゾーンとによって決定された空調制御パターンに基づいて前記空調室に循環給気される空調用空気の給気条件を制御するので、室内の発熱状況や室外の空気状態に影響されることなく適正な室内環境を少ないエネルギーロスで得ることができる。

実施形態の空調システムにおける全体構成図である。 同空調システムにおける制御盤のブロック構成図である。 実施形態における省エネルギー空調制御のフローチャートである。 省エネルギー空調制御のゾーン区分を示す説明図である。 省エネルギー空調制御における冷却弁制御の説明図である。 省エネルギー空調制御における加温弁制御の説明図である。 省エネルギー空調制御における加湿弁制御の説明図である。 実施例における制御方法を示す説明図である。

本実施形態の空調システムは、室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、室内温湿度設定ゾーン入力手段と、前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有している。
これによって、空気線図上における設定した室内温湿度設定ゾーンである許容幅のある温湿度要求に対して最低限のエネルギーで満足させるような空調制御を効果的に行うことができ、省エネルギーすなわち空調ランニングコスト低減に大きく寄与することができる。
なお、本空調システムでは以上のような機能に加えて、タッチパネルなどの操作機器をその制御盤に設けることでユーザ視点での視認性や操作性を向上させたりすることもできる。

一般的な産業用恒温恒湿空調制御では、温度、湿度を各１点設定して、制御範囲の狭い厳密な制御をしているため多大なエネルギーを消費する。そして、たとえユーザがある許容幅をもった温度、湿度を与条件にしても、制御盤設計者は温湿度安定性を好むあまり、許容幅を活用しての省エネルギー制御に無関心であったが、これらの問題に対しても本システムを有効に適用することができる。
すなわち、本空調システムにおける空調機の制御方法では、温湿度許容範囲をエネルギー消費の不要な室内温湿度設定ゾーンとして位置付け、この許容範囲から外れる動きをした場合にのみ最小限のエネルギー消費でその設定した許容範囲に留まるような空調制御を行うことを可能としている。こうして、省エネルギー空調制御を汎用シーケンサ、タッチパネルなどの設備構成のもとで専用ソフトウェアを介して行うことができ、従来の制御では不可能であった除湿制御の省エネルギー化を実現することができる。

空調室は、例えば、電子機器などの組立工場や、木材の平衡含水率を管理する木工工場、事務室、一般住宅内などの空調制御の対象となる区画部であって、その内部には室内温度及び室内湿度を取得するための温度センサや湿度センサが設けられている。

循環空気供給手段は、室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給するための、例えば、加湿部、加温部、冷却部を有した空調装置であり、これら加湿部、加温部、冷却部の各種電動弁などが制御盤を介して制御されるようになっている。

室内温湿度設定ゾーン入力手段は、室内温湿度設定ゾーンを設定するための、温度、湿度の入力手段をいい、例えば、温湿度の許容幅(温度上下限、湿度上下限の計４点)をタッチパネル上に表示された案内に従って数値を入力することによって室内温湿度設定ゾーンを設定することができる。

制御手段は、この決定された空調制御パターンに基づいて前記循環空気供給手段を介して前記空調室に給気される空調用空気の給気条件を制御するもので、前記空調制御パターン決定手段と同様に空調装置の制御部にその機能が担われている。

本実施形態の空調システムは、前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンが複数の制御ゾーンに分割されており、前記空調室内で測定された室内温度及び室内湿度がいずれかの制御ゾーン又は室内温湿度設定ゾーンにあるかを判定して、該判定結果に基づき前記空気制御パターン決定手段はゾーン毎に予め設定された空調制御パターンを決定することができる。これによって、前記空気制御パターン決定手段は、その時点における室内温度と室内湿度を室内温湿度設定ゾーン内に効果的に移行させるため空調制御パターンをシンプルかつ確実なアルゴリズムに基づいて決定することができる。

本実施形態の空調システムにおいては、前記空調制御パターンは、空調室内の空調状態を示す空気線図上において、冷却除湿プロセスと加温除湿プロセスとを順次作動させることによりエネルギー消費を最小とする制御パターンを含むことができる。これによって、許容幅のある温湿度要求を最低限のエネルギーで満足させるような空調制御を効果的に行うことができ、省エネルギーすなわち空調ランニングコスト低減に大きく寄与することができる。

図１は本発明の実施形態の空調システムにおける全体構成図である。以下図面を参照して本実施形態の空調システムについてさらに具体的に説明する。
図示するように実施形態の空調システム１０は、制御対象となる電子機器などの組立工場などの空調室１１と、空調室１１に配置されその室内に循環空気を供給するための循環空気供給手段となる空調機１２と、空調制御パターン決定手段及び制御手段としての機能を有した制御盤１３とを備えている。
空調室１１には、室内温度及び室内湿度を測定するための温度センサ１４と湿度センサ１５が設けられていて、これらのセンサ信号に基づいて空調機１２が制御される。

空調機１２（循環空気供給手段）には、空調室１１内を循環させる循環空気に蒸気を湿分として供給するための加湿部１６、循環空気を加温するための加温部１７、循環空気を冷却するための冷却部１８などが設けられている。そして、加湿部１６、加温部１７、冷却部１８の各電動弁が制御盤１３（空調制御パターン決定手段及び制御手段）を介してそれぞれ開閉動作されることで空調室１１に供給される循環空気の供給条件が所定の空調制御パターンで制御されるようになっている。本実施形態では、加湿部１６は外部からの蒸気による加湿作用、加温部１７は外部からの蒸気による加熱作用、冷却部１８は外部からの冷水による冷却作用を実行する。

制御盤１３は空調制御パターン決定手段及び制御手段としての機能を有した汎用シーケンサ装置などによって構成されている。この汎用シーケンサ装置は、空調室１１内の温度センサ１４及び湿度センサ１５により室内温度及び室内湿度とを取得して、予め空気線図上に規定した室内温湿度設定ゾーンに室内温度及び室内湿度を移行させるための適正な空調制御パターンを決定する。そして、この決定された空調制御パターンに基づいて空調機１２の加湿部１６、加温部１７、冷却部１８の各電動弁を介して空調室１１に循環給気される空調用空気の給気条件を制御するようになっている。
すなわち、温度センサ１４及び湿度センサ１５からのセンサ信号が制御盤１３に入力されることによって、制御盤１３にロードされた省エネルギー空調制御を実現するための専用ソフトウェアを介してこれらのデータが処理される。こうして、空調室１１を最適なエネルギー消費量のもとで調整する空気制御パターンが決定されて、空調機１２をこの空調制御パターンで制御するようになっている。

図２は省エネルギー空調制御を担う制御盤のブロック構成図である。図示するように空調室１１の空調コントローラとなる制御盤１３は、ＣＰＵを有して空調機１２にその制御信号を送信するための制御部１３ａ、室内温湿度設定ゾーンを規定するための温湿度の上下限値などの基準設定や省エネルギー空調制御プログラムなどを記憶するための記憶部１３ｂ、記憶部１３ｂからのデータに基づいてゾーン設定を行うための目標決定ゾーン設定部１３ｃ、温度センサ１４及び湿度センサ１５からのセンサ信号をもとにその露点温度を算出する室内露点温度算出部１３ｄ、温度、湿度、露点温度とゾーン設定に基づいて制御目標値を決定するための空調制御パターン決定部１３ｅ、室内温湿度設定ゾーンを設定する室内温湿度設定ゾーン入力手段１３ｆなどを有して構成されている。

なお、制御盤１３は、以下の機能や構成を有するので、その操作性や省エネルギー性、メンテナンス性の向上を図ることができる。
（露点センサ不要）
省エネルギー空調制御においては露点制御も行っているので、設定露点温度、現在露点温度が必要となる。一般的には露点温度センサを取付けて制御を行うが、省エネルギー空調制御では温度、湿度の情報から露点温度を演算で求めることによって、露点温度センサの取付けに伴うメンテナンスを不要にすることができる。
（送風停止による省エネルギー機能）
現在温湿度が室内温湿度設定ゾーンに滞留する場合、空調機の送風を停止し完全な空調停止をするプログラムを採用することができる。送風機再起動の条件としては、現在温湿度が室内温湿度設定ゾーンから外れた場合のみならず、タイマー設定による定期的な送風循環により適正な換気量を確保し、室内の温湿度ムラや新鮮空気不足を起こさないように制御することもできる。
（データ収集機能）
現在温湿度及び運転制御状態を一定時間毎にデータ収集し、メモリカードにＣＳＶ形式などで蓄積してパソコンに取り込んでのデータ加工、分析を容易に行うことができる。

室内温湿度設定ゾーン入力手段は、以下の機能や構成を有するので、その操作性、メンテナンス性の向上を図ることができる。
（タッチパネルを使った温湿度グラフィック表示機能や運転モード表示機能）
湿度を縦軸、温度を横軸にとって、現在温湿度と設定温湿度許容幅をグラフィックで表示することによって、視認性を格段に向上させることができる。これによりユーザは、現在温湿度が許容範囲に入っているかどうかを視覚的に、直感的に判断することができる。また、冷却、冷却除湿、加温除湿、加温、加湿という５つの制御状態を運転モードとして表示することによって、現在の運転制御状態を簡単に把握することができる。
（温度・湿度の上下限を設定するだけの簡単入力手段操作機能）
ユーザは温湿度の許容幅(温度上下限、湿度上下限の計４点)を室内温湿度設定ゾーン入力手段１３ｆのタッチパネル上で入力するだけで、簡単に温湿度設定条件を変更することができる。制御動作設定や警報動作設定は、制御運転条件を基準にプログラムされているので、温湿度設定条件に追従して自動的に変更することができる。

図３は実施形態の空調システムに適用される省エネルギー空調制御のフローチャートの一例を示したものである。以下このフローチャートを参照して制御盤１３における省エネルギー空調制御について説明する。
省エネルギー空調制御における最初のステップＳ１、Ｓ２では、空調室１１に設けた温度センサ１４、湿度センサ１５からそれぞれセンサ信号を取得する。そして、得られた室内条件が、空気線図上に設定されたＡ〜Ｈゾーン或いは室内温湿度設定ゾーンのいずれかのゾーンに合致するかを判断する。Ａ〜Ｈゾーンは、例えば図４に示すように室内温湿度設定ゾーンの周囲を区画して分割するように設定された８区画からなる制御ゾーンであって、この制御ゾーン毎に空調室１１内で測定された室内温度及び室内湿度を室内温湿度設定ゾーンに移行させるための空調制御パターンが設定されている。なお、Ａ〜Ｈゾーンについての詳細は後述する。

そして、このステップＳ２の判定処理において、室内温湿度がＡ〜Ｈゾーンのいずれかに合致した場合（Ｙ）には、続くステップＳ３に移行し、合致しない場合（Ｎ）には以降のステップＳ３〜Ｓ５をスキップして送風運転がなされ、温湿度状態を「成行」とするステップＳ６に移行する。

ステップＳ２において室内温湿度がＡ〜Ｈゾーンのいずれかに合致した場合のステップＳ３では、室内条件に応じた室内温湿度目標値（制御目標値）をそのＡ〜Ｈのゾーンに応じて設定する。

前記ステップＳ３に続くステップＳ４では、室内温湿度をゾーン毎の目標値に近づけるための空調制御が実施され、ステップＳ５に移行される。すなわち、ここではＡ〜Ｈゾーン毎にあらかじめ定められた最適ルートを与える空調制御パターンによって空調機１２が制御されることになる。

ステップＳ５における判定処理では、室内温湿度が室内温湿度設定ゾーンに入ったか否かが判定され、ＮＯの場合にはステップＳ４に戻り、ＹＥＳの場合には次のステップＳ６に移行する。

ステップＳ６の送風運転では、温湿度調節の為のエネルギーは消費されず、温湿度状態を「成行」とする省エネモードが保持される。

ステップＳ７では、温度センサ１４及び湿度センサ１５により測定された室内温湿度が室内温湿度設定ゾーンの範囲を外れたか否かを判定する。ここで、ＮＯの場合にはステップＳ６の送風運転状態に戻ってその状態が維持され、ＹＥＳの場合にはステップＳ３以降のステップが繰り返し実行されるようになっている。

続いて、前記省エネルギー空調制御における除湿制御の省エネ最適化の手順について図４〜図８を参照しながら説明する。
一般的に、室内湿度が設定値より高い場合、冷却によってのみ除湿を行う。この方法では除湿冷却に伴う室内温度の低下も避けられないため、相対湿度を下げるには不十分であり、これと同時に設定温度まで加温を行う必要があった。
これに対して省エネルギー空調制御では最小限のエネルギーで相対湿度を下げるために加温除湿という考え方を採用する。なお、加温プロセスは相対湿度を下げる効果がある反面、温度を上昇させるため、その制御方法にはいくつかの要点がある。言い換えれば従来の加温除湿制御は相対湿度条件のみで除湿制御を試みるものであるが、省エネルギー空調制御では除湿制御を省エネルギー最適化するために以下の（ａ）〜（ｃ）に示すような手順で制御を行うものである。

（ａ）室内温湿度設定ゾーンの設定
まず、室内温湿度設定ゾーン入力手段１３ｆから、上限温度（Ｔｍａｘ）、下限温度（Ｔｍｉｎ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）、下限湿度（Ｈｍｉｎ）を入力する。
これにより空気線図上に、上限温度（Ｔｍａｘ）、下限温度（Ｔｍｉｎ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）、下限湿度（Ｈｍｉｎ）の４点で囲まれる内側領域が室内温湿度設定ゾーンとして設定される。
なお、室内温湿度設定ゾーンの形成点（ｗ）〜（ｚ）を、以下のように定義する。
（ｗ）上限温度（Ｔｍａｘ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）
（ｘ）下限温度（Ｔｍｉｎ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）
（ｙ）下限温度（Ｔｍｉｎ）、下限湿度（Ｈｍｉｎ）
（ｚ）上限温度（Ｔｍａｘ）、下限湿度（Ｈｍｉｎ）
また、（ｗ）上限温度（Ｔｍａｘ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）の露点温度をＤ１、
（ｘ）下限温度（Ｔｍｉｎ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）の露点温度をＤ２とする。

（ｂ）制御ゾーンの設定
次に、前記（ａ）で設定した室内温湿度設定ゾーン以外の外側のゾーンを、図４に示すように、次の８つのゾーンに分割する。
Ａゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
Ｂゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
Ｃゾーン：Ｄ１≧室内露点温度Ｄ＞Ｄ２、かつ室内湿度Ｈ＞Ｈｍａｘ、
Ｄゾーン：Ｄ２≧室内露点温度Ｄ、かつ室内温度Ｔ＜Ｔｍｉｎ、かつ室内湿度Ｈ≧Ｈｍｉｎ、
Ｅゾーン：室内温度Ｔ＜Ｔｍｉｎ、かつ室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、
Ｆゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつＴｍｉｎ≦室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
Ｇゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
Ｈゾーン：Ｄ１≧室内露点温度Ｄ、かつ室内温度Ｔ＜Ｔｍａｘ、かつ室内湿度Ｈ≧Ｈｍｉｎ、

（ｃ）制御の設定値、目標値及び制御弁の動作と目的
このような制御における「制御設定値」、「制御目標値」、循環空気供給制御手段における「各制御弁の動作と目的」を表１にまとめる。

表１の「循環空気供給制御手段」における各制御弁の欄に記載した斜線は、各制御弁が「閉」の状態であることを表す。なお、「閉」の状態ではない場合には各制御弁の開度を調整する制御を行う。また、各ゾーンにおける制御目標値は、空気線図上の各ゾーンと室内温湿度設定ゾーンとの境界上にあって、最も省エネルギーで到達することができると考えられる点である。
すなわち、
Ａゾーンにおいては、（ｗ）上限温度（Ｔｍａｘ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）が目標値である。
Ｂゾーンにおいては、（ｗ）上限温度（Ｔｍａｘ）、上限湿度（Ｈｍａｘ）が目標値である。
Ｃゾーンにおいては、温度は成行きとし、湿度は上限湿度（Ｈｍａｘ）が目標値である。
Ｄゾーンにおいては、温度は下限温度（Ｔｍｉｎ）が目標値であり、湿度は成行きとする。
Ｅゾーンにおいては、（ｙ）下限温度（Ｔｍｉｎ）、下限湿度（Ｈｍｉｎ）が目標値である。
Ｆゾーンにおいては、温度は成行きとし、湿度は下限湿度（Ｈｍｉｎ）が目標値である。Ｇゾーンにおいては、（ｚ）上限温度（Ｔｍａｘ）、下限湿度（Ｈｍｉｎ）が目標値である。
Ｈゾーンにおいては、温度は上限温度（Ｔｍａｘ）が目標値であり、湿度は成行きとする。

図５〜図７は上記（ｃ）における各制御弁の動作範囲を空気線図上に模式的に表現したものであり、省エネルギー空調制御の特徴を分かり易く表している。
（i）冷却弁：図５
・室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘのとき、Ｔｍａｘを制御設定値とした冷却制御を行う。
・室内露点温度Ｄ＞Ｄ１のとき、Ｄ１を制御設定値とした除湿制御を行う。
（ii）加温弁：図６
・室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘのとき、Ｔｍａｘを制御設定値とした加温制御を行う。
・Ｄ１≧室内露点温度Ｄ＞Ｄ２、かつ室内湿度Ｈ＞Ｈｍａｘのとき、Ｈｍａｘを制御設定値とした除湿制御を行う。
・室内露点温度Ｄ≦Ｄ２、かつ室内温度Ｔ＜Ｔｍｉｎのとき、Ｔｍｉｎを制御設定値とした加温制御を行う。
（iii）加湿弁：図７
・室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎのとき、Ｈｍｉｎを制御設定値とした加湿制御を行う。

以下に、本発明の空調システムの実施例、参考例を、図８を参照しながら説明する。
本発明においては、まず、室内温湿度設定ゾーン入力手段により、室内温湿度上下限条件の４点（Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎ、Ｈｍａｘ、Ｈｍｉｎ）を入力し、空気線図上の室内温湿度設定ゾーンを設定する。
本実施例の場合、Ｔｍａｘ（２８℃）、Ｔｍｉｎ（２０℃）、Ｈｍａｘ（５０％）、Ｈｍｉｎ（２５％）とした。
空調室１１に設けた温度センサ１４、湿度センサ１５から取得した室内温湿度、及び外気の温湿度がともに、温度：３０℃、湿度：５５％とした場合（図８のＡゾーンのＲＡ点に位置する）、本実施例及び参考例（特許文献１の温湿度制御システムの外気条件を室内の温湿度に置き換えたもの）においては、下記のような制御を行う。

本実施例では、まず、得られた室内条件が、空気線図上に設定されたＡゾーンであることをフローチャート（図３参照）のステップ２において判断すると、Ａゾーンに設定されている空調制御パターンに従い、室内温湿度が制御目標値（本実施例の場合は、温度２８℃、湿度５０％）に移行するように、制御設定値（本実施例の場合は、温度：２８℃、露点温度：１６．６℃ＤＰ）が定められ、循環空気供給手段が制御される。
この場合、室内温度、露点温度ともに制御設定値より高いので、循環空気供給手段において冷却除湿を行うことが最もエネルギー効率が良い。本実施例における空調制御の動作は、冷却弁の開度を調整する制御による冷却除湿プロセスのみを行い、図８で示すように、空調機を通過する空気（室外から供給される空気（外気）と、室内の空気の混合）の温湿度の動きはＲＡ点より冷却・除湿（矢印左・左下方向）プロセスを経て、供給空気条件（実施例ＳＡ点）に向かう。制御の安定性及び追従性を保ちつつ制御設定値を目指すよう制御するようにすると、供給空気条件（実施例ＳＡ点）における温湿度は、一定とはならないが、より効率的な空調制御を得ることができる。
この過程で、室内温湿度（ＲＡ）は、空調機から供給される空気（ＳＡ）との混合によって制御目標値に近づいて行くことになるが、Ａゾーンにおける冷却除湿プロセスによって室内温湿度が隣接する他のゾーン（Ｂゾーン或いはＨゾーン）に移行した場合には、それ以降は当該ゾーンに設定されている空調制御パターンに従って、制御目標値、制御設定値が再び設定され、室内温湿度設定ゾーンを目指すこととなる。

これに対し、参考例の温湿度制御システムでは、外気露点が制御目標値の露点よりも高かった場合には、供給する空気の温湿度が一定となる制御を行うため、空調機を通過する空気を予め設定された露点温度まで冷却除湿した後、予め設定された温度まで加温して室内に給気していた。
すなわち参考例では、図８で示すように、空調機を通過する空気の温湿度の動きは（実施例同様）ＲＡ点より冷却・除湿プロセスを経た後、更に加温（矢印右方向）プロセスを経て、供給空気条件（参考例ｓａ点）に向かうこととなる。
このため冷却を伴う除湿は行われるものの、その後の加温で室内温度降下が抑制されてしまい、エネルギーロスが生じてしまう。
本実施例では、Ａゾーンからの移行においては、除湿と同時に冷却も実施するが加温制御は行わないことで、エネルギーロスを抑制する制御を行うことにより、参考例のシステムよりも省エネルギー効果が高くなっている。

以上の説明をまとめたものを表２に示す。また、他の実施例として、得られた室内条件が、空気線図上に設定されたＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈのいずれかのゾーンと判断されても、前述したゾーン毎に設定されている空調制御パターンに従ったエネルギーロスを抑制する制御により、室内温湿度が制御目標値となるように制御される。

本発明は電子機器の組立工場や木材の平衡含水率を管理する木工工場、事務室、一般住宅などの空調室に広く適用することができ、空調室の室内条件と室内温湿度設定ゾーンとによって設定される空調制御パターンに基づいて空調室に循環給気される空調用空気の給気条件を制御することによって、室内の発熱状態や室外の空気状態に影響されることなく安定性と省エネルギー性に優れた空調システムを提供することができる。

１０ 空調システム
１１ 空調室
１２ 空調機（循環空気供給手段）
１３ 制御盤
１３ａ 制御部（制御手段）
１３ｂ 記憶部
１３ｃ 目標決定ゾーン設定部
１３ｄ 室内露点温度算出部
１３ｅ 空調制御パターン決定部
１３ｆ 室内温湿度設定ゾーン入力手段１３ｆ
１４ 温度センサ
１５ 湿度センサ
１６ 加湿部
１７ 加温部
１８ 冷却部

Claims (4)

1. 室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
   室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
   前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
   空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
   室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
   前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
   前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
   各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
   室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムであって、
   前記各制御ゾーン毎に設定された空調制御パターンは、
   測定された室内温度及び室内湿度から、前記室内温湿度設定ゾーン境界線上の近傍点まで、最も省エネルギーで到達できると考えられる経路を経由するように制御するパターンであり、
   前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを、
   予め、
   Ａゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
   Ｂゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
   Ｃゾーン：Ｄ１≧室内露点温度Ｄ＞Ｄ２、かつ室内湿度Ｈ＞Ｈｍａｘ、
   Ｄゾーン：Ｄ２≧室内露点温度Ｄ、かつ室内温度Ｔ＜Ｔｍｉｎ、かつ室内湿度Ｈ≧Ｈｍｉｎ、
   Ｅゾーン：室内温度Ｔ＜Ｔｍｉｎ、かつ室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、
   Ｆゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつＴｍｉｎ≦室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
   Ｇゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
   Ｈゾーン：Ｄ１≧室内露点温度Ｄ、かつ室内温度Ｔ＜Ｔｍａｘ、かつ室内湿度Ｈ≧Ｈｍｉｎ、
   の８つの制御ゾーンに分割し、
   前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンで制御する手段は、
   Ａゾーンにおいては冷却弁とし、
   Ｂゾーンにおいては冷却弁及び加温弁とし、
   Ｃゾーンにおいては加温弁とし、
   Ｄゾーンにおいては加温弁とし、
   Ｅゾーンにおいては加温弁及び加湿弁とし、
   Ｆゾーンにおいては加湿弁とし、
   Ｇゾーンにおいては冷却弁及び加湿弁とし、
   Ｈゾーンにおいては冷却弁とし、
   前記Ｂゾーンにおいては冷却弁及び加温弁の開度を調整する制御手段であることを特徴とする空調システム。
2. 室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
   室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
   前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
   空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
   室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
   前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
   前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
   各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
   室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムの制御方法であって、
   予め、
   前記室内温湿度設定ゾーン以外の室内露点温度Ｄ＞Ｄ１のゾーンにおいて、
   Ａゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
   Ｂゾーン：室内露点温度Ｄ＞Ｄ１、かつ室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
   の２つの制御ゾーンを設定し、
   前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、
   前記空調制御パターンで制御する手段は、冷却弁、加温弁を含み、
   Ａゾーンにおいては冷却弁のみによる冷却及び除湿制御を行い、
   Ｂゾーンにおいては冷却弁による除湿制御及び加温弁による除湿制御とを行うことを特徴とする空調システムの制御方法。
3. 室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
   室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
   前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
   空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
   室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
   前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
   前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
   各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
   室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムの制御方法であって、
   予め、
   Ｇゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつ室内温度Ｔ＞Ｔｍａｘ、
   の制御ゾーンを設定し、
   前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、
   Ｇゾーンにおいて、
   前記空調制御パターンで制御する手段は、冷却弁及び加湿弁であって、
   前記冷却弁による冷却制御及び加湿弁による加湿制御を行うことを特徴とする空調システムの制御方法。
4. 室内温度及び室内湿度が制御される空調室に循環させる空調用空気を供給する循環空気供給手段と、
   室内温湿度設定ゾーン入力手段と、
   前記室内温湿度設定ゾーン入力手段により室内温湿度範囲を入力することにより設定された空気線図上の室内温湿度設定ゾーンと、
   空気線図上の前記室内温湿度設定ゾーン以外のゾーンを複数に分割した制御ゾーンと、
   室内温度及び室内湿度測定手段と、を備え、
   前記室内温度及び室内湿度測定手段により随時測定された室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンと比較し、
   前記室内温湿度設定ゾーンにないとき、いずれの制御ゾーン内にあるかを判定し、
   各制御ゾーン毎に設定した空調制御パターンに基づいて、
   室内温度及び室内湿度を前記室内温湿度設定ゾーンに移行させるように循環空気供給手段を制御する制御手段を有する空調システムの制御方法であって、
   予め、
   Ｆゾーン：室内湿度Ｈ＜Ｈｍｉｎ、かつＴｍｉｎ≦室内温度Ｔ≦Ｔｍａｘ、
   の制御ゾーンを設定し、
   前記循環空気供給手段は、冷却部、加温部、加湿部を含み、
   Ｆゾーンにおいて、
   前記空調制御パターンで制御する手段は加湿弁であって、
   前記加湿弁による加湿制御を行うことを特徴とする空調システムの制御方法。

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