JP2571505B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通気ダクトを通して供給
する空気を高精度に温度調整及び湿度調整する空調装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気吸入口から吸入した空気を空
調部により温度調整及び湿度調整して空気吐出口から被
供給部に供給するようにした空調装置（恒温恒湿空気供
給装置）は、例えば、特開平４−２９３１１号公報等で
知られている。

【０００３】ところで、この種の空調装置では図４に示
すフィードバック制御系により、供給する空気の温度及
び湿度が設定値になるように空調部の動作を制御してい
た。即ち、同図において、Ｍｏは加熱部５１、冷却部５
２及び加湿部５３を備える空調部であり、送風機５４に
より空気吸入口５５から吸入した空気Ａを温度調整及び
湿度調整するとともに、空調された空気Ａ′は不図示の
エアフィルタを通過し、通気ダクト５６を通して空気吐
出口５７からクリーンルーム等の被供給部に供給され
る。一方、Ｘｏはフィードバック制御系であり、温度制
御系６０と湿度制御系７０からなる。温度制御系６０は
温度調節部６１を備え、この温度調節部６１は空気吐出
口５７から供給された空気Ａ′の温度を検出する温度セ
ンサ６２の検出結果から得られる検出値と設定部６３で
設定された設定値から得る偏差値に基づいて、加熱用Ｓ
ＳＣ（電流制御素子）６４に付与するパルス制御信号Ｓ
ｉのデューティ比を可変制御、即ち、加熱部５１に対す
る給電量を可変制御し、空気吐出口５７から供給する空
気Ａ′の温度が設定値になるようにフィードバック制御
する。また、湿度制御系７０は湿度調節部７１を備え、
この温度調節部７１は空気吐出口５７から供給された空
気Ａ′の湿度を検出する湿度センサ７２の検出結果から
得られる検出値と設定部７３で設定された設定値から得
る偏差値に基づいて、加湿用ＳＳＣ７４に付与するパル
ス制御信号Ｓｊのデューティ比を可変制御、即ち、加湿
部５３に対する給電量を可変制御し、空気吐出口５７か
ら供給する空気Ａ′の湿度が設定値になるようにフィー
ドバック制御する。なお、５８は交流電源を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の空調装置は、生産工場等に設置した場合、生産工場等
における大電力機器の運転時と停止時に発生する電源電
圧の変動により、空調部Ｍｏの加熱能力及び加湿能力に
変動を生ずる。空調装置では、通常、このような変動は
フィードバック制御系Ｘｏにより制御されるが、通気ダ
クト５６が比較的長い場合には、温度及び湿度の検出は
電源電圧の変動発生時よりも時間的な遅れを生ずるた
め、正確な制御ができなくなる問題を生ずる。

【０００５】この問題は、さほど高精度の空気が要求さ
れない場合や通気ダクトが比較的短い場合には問題にな
らないが、半導体生産工場におけるクリーンルーム等の
ように、極めて高精度（誤差が±０．１℃以下、±１％
ＲＨ以下程度）の空気を必要とする場合には無視できな
い重大な問題となる。なお、電源電圧の変動に対処する
には交流安定化電源装置（回路）等を使用すればよい
が、高コスト化を招くため採用できない。

【０００６】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、電源電圧の変動に対しても
高精度の空気を得れるとともに、大幅な低コストを実現
できる空調装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は空気吸入口２か
ら吸入した空気Ａを空調部Ｍにより温度調整及び湿度調
整し、例えば、通気ダクト３を通して空気吐出口４から
被供給部に供給するとともに、供給された空気Ａ′の温
度及び湿度を検出し、検出した検出値と設定部５で設定
された設定値から得る偏差値に基づいて、供給される空
気の温度及び湿度が設定値になるように、空調部Ｍに対
する給電量を変化させるパルス制御信号Ｓａ，Ｓｂを偏
差値に基づいて可変制御するフィードバック制御系Ｘを
備える空調装置１を構成するに際して、温度を制御する
パルス制御信号Ｓａのパルスと湿度を制御するパルス制
御信号Ｓｂのパルスを重複しないように制御する温度制
御系２０及び湿度制御系３０を備えるとともに、電源電
圧Ｖｓを検出する電源電圧検出部６と、この電源電圧検
出部６から得る電圧検出値Ｄｖから温度補正値及び湿度
補正値を求め、かつ温度補正値及び湿度補正値に基づい
て各パルス制御信号Ｓａ，Ｓｂをそれぞれ可変制御して
補正を行う補正処理部７を備えることを特徴とする。

【０００８】なお、この場合、フィードバック制御系Ｘ
は空調部Ｍに対する給電量を変化させるパルス制御信号
Ｓａ、Ｓｂのデューティ比を偏差値に基づいて可変制御
するとともに、補正処理部７は温度補正値及び湿度補正
値に基づいてパルス制御信号Ｓａ、Ｓｂのデューティ比
を可変制御する。

【０００９】

【作用】本発明に係る空調装置１によれば、空気吸入口
２から吸入した空気Ａは空調部Ｍにより温度調整及び湿
度調整され、通気ダクト３を通して空気吐出口４から必
要なクリーンルーム等の被供給部に供給される。

【００１０】また、フィードバック制御系Ｘの作用によ
り、供給される空気Ａ′の温度及び湿度が検出され、検
出された検出値と設定部５で設定された設定値から得る
偏差値に基づいて、供給する空気Ａ′の温度及び湿度が
設定値になるように空調部Ｍの動作が制御される。この
場合、空調部Ｍに対する給電量を変化させるパルス制御
信号Ｓａ、Ｓｂのデューティ比が偏差値に基づいて可変
制御される。

【００１１】さらにまた、電源電圧検出部６により電源
電圧Ｖｓが検出される。そして、補正処理部７により電
源電圧検出部６から得る電圧検出値Ｄｖに基づいて温度
補正値及び湿度補正値が求められるとともに、この温度
補正値及び湿度補正値により前記フィードバック制御系
Ｘの制御量が補正される。この場合、温度補正値及び湿
度補正値に基づいてパルス制御信号Ｓａ、Ｓｂのデュー
ティ比が可変制御される。

【００１２】よって、電源電圧Ｖｓの変動が発生して
も、この変動による温度及び湿度の変化量に見合う温度
補正値及び湿度補正値が生成されるとともに、フィード
バック制御系Ｘの制御量が補正され、電源電圧Ｖｓの変
動による温度及び湿度の変化量が相殺される。また、温
度制御系２０と湿度制御系３０におけるパルス制御信号
ＳａとＳｂのパルス期間をそれぞれ交互に発生させるた
め、電圧変動及びノイズの発生が防止される。

【００１３】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１４】まず、本実施例に係る空調装置１の全体構
成について、図１を参照して説明する。

【００１５】空調装置１において、Ｍは空調部であり、
電熱ヒータを用いた加熱部２１、冷凍機を用いた冷却部
１１及び蒸発皿を用いた加湿部３１を備える。そして、
加熱部２１は加熱用ＳＳＣ（電流制御素子）２２を介し
て交流電源（三相２００Ｖ）１２に接続するとともに、
加湿部３１は加湿用ＳＳＣ３２を介して交流電源１２に
接続する。また、１３は送風機であり、空気吸入口２か
ら外部の空気Ａを吸入して空調部Ｍに送り込む機能を有
する。さらにまた、３は通気ダクトであり、その後端開
口は空調部Ｍに臨むとともに、前端開口は空気吐出口４
となる。

【００１６】一方、Ｘはフィードバック制御系であり、
温度制御系２０と湿度制御系３０からなる。温度制御系
２０は空気吐出口４から被供給部に供給される空気Ａ′
の温度を検出する温度センサ２３、目標温度を設定する
設定部２４、加熱部２１に対する給電量を制御するため
のパルス信号を発振し、かつ温度センサ２３の検出結果
から得る検出値と設定部２４で設定した設定値から得る
偏差値に基づいて当該パルス信号のデューティ比を変更
してパルス制御信号Ｓａを生成出力する温度調節部２
５、パルス制御信号Ｓａのパルス幅を計測するパルス幅
計測部２６、演算処理を実行する演算部１４、演算部１
４の演算結果に基づいて補正された補正パルス制御信号
Ｓａ′を発振出力する発振部２７を備え、得られた補正
パルス制御信号Ｓａ′はＳＳＣ２２の制御入力部に付与
される。

【００１７】また、湿度制御系３０は空気吐出口４から
被供給部に供給される空気Ａ′の湿度を検出する湿度セ
ンサ３３、目標湿度を設定する設定部３４、加湿部３１
に対する給電量を制御するためのパルス信号を発振し、
かつ湿度センサ３３の検出結果から得る検出値と設定部
３４で設定した設定値から得る偏差値に基づいて当該パ
ルス信号のデューティ比を変更してパルス制御信号Ｓｂ
を生成出力する湿度調節部３５、パルス制御信号Ｓｂの
パルス幅を計測するパルス幅計測部３６、前記演算部１
４、演算部１４の演算結果に基づいて補正された補正パ
ルス制御信号Ｓｂ′を発振出力する発振部３７を備え、
補正パルス制御信号Ｓｂ′はＳＳＣ３２の制御入力部に
付与される。

【００１８】他方、６は交流電源１２の電源電圧Ｖｓを
検出する電源電圧検出部であり、電源電圧Ｖｓの電圧変
換値を得るトランス１５、トランス１５の二次側電圧を
整流平滑して直流化（交流実効値変換）するコンバータ
１６、コンバータ１６の出力をディジタル信号に変換す
るアナログ−ディジタル変換器１７を備え、このアナロ
グ−ディジタル変換器１７の出力は演算部１４に付与さ
れる。この演算部１４は補正処理部７を構成する。

【００１９】次に、本実施例に係る空調装置１の動作に
ついて、図１〜図３を参照して説明する。

【００２０】まず、送風機１３の作動により外部の空気
Ａは空気吸入口２から吸入され、空調部Ｍに送り込まれ
る。空気Ａは空調部Ｍにおける加湿部３１により加湿さ
れ、さらに、冷却部１１で露点温度まで冷却された後、
加熱部２１により加熱されることにより空調された空気
Ａ′が生成され、不図示のエアフィルタを通過した後、
通気ダクト３を通して空気吐出口４からクリーンルーム
等の被供給部に供給される。

【００２１】一方、フィードバック制御系Ｘにより、空
気Ａ′の温度及び湿度が目標温度及び目標湿度となるよ
うに制御される。即ち、温度制御系２０においては、温
度センサ２３により空気Ａ′の温度が検出され、この検
出結果は温度調節部２５に付与されるとともに、設定部
２４では予め目標温度が設定され、この設定値は温度調
節部２５に付与される。温度調節部２５は加熱部２１に
対する給電量を制御するためのパルス信号を発振すると
ともに、検出値と設定値から両者の偏差値を得、この偏
差値に基づいて当該パルス信号のデューティ比を可変制
御したパルス制御信号Ｓａを生成して出力する。この場
合、検出値が設定値よりも小さい場合にはデューティ比
が大きくなり、検出値が設定値よりも大きい場合にはデ
ューティ比が小さくなる。このパルス制御信号Ｓａを図
２（Ａ）に示す。そして、パルス制御信号Ｓａのパルス
幅はパルス幅計測部２６により計測され、この計測値は
演算部１４に付与される。

【００２２】また、交流電源１２の電源電圧Ｖｓはトラ
ンス１５により電圧変換された後、コンバータ１６によ
り直流化され、さらに、アナログ−ディジタル変換器１
７によりディジタル信号に変換される。そして、アナロ
グ−ディジタル変換器１７の出力、即ち、電圧検出値Ｄ
ｖは演算部１４に付与される。演算部１４は電圧検出値
Ｄｖから温度補正値を求め、この温度補正値によりパル
ス制御信号Ｓａのデューティ比を可変制御する。例え
ば、演算部１４に図２（Ｂ）に示す関数テーブルＰ
（ｘ）を設定し、この関数テーブルＰ（ｘ）によりパル
ス制御信号Ｓａのデューティ比（パルス幅）を可変制御
することができる。この関数テーブルＰ（ｘ）は、電源
電圧を一定電圧変動させたときの温度の変動値を実測
し、これに基づいて予め設定する。これにより、例え
ば、図２（Ｂ）において、電源電圧Ｖｓが正規の電圧Ｖ
ｏから電圧Ｖｕに上昇した場合には、パルス幅計測部２
６から付与されるパルス幅の計測値を小さくするように
補正する。補正された計測値のデータは発振部２７に付
与され、発振部２７からは補正された補正パルス制御信
号Ｓａ′が発振出力し、ＳＳＣ２２の制御入力部に付与
される。この補正パルス制御信号Ｓａ′を図２（Ｃ）に
示す。よって、ＳＳＣ２２は補正パルス制御信号Ｓａ′
のパルス期間（ハイレベル期間）で通電するようにスイ
ッチング制御され、加熱部２１に対して断続的に給電す
る。なお、加熱部２１に印加される電圧波形を図２
（Ｄ）に示す。これにより、電源電圧Ｖｓの変動が発生
しても、これに伴う温度の変化量は相殺される。

【００２３】他方、湿度制御系３０においては、湿度セ
ンサ３３により空気Ａ′の湿度が検出され、この検出結
果は湿度調節部３５に付与されるとともに、設定部３４
では予め目標湿度が設定され、この設定値は湿度調節部
３５に付与される。湿度調節部３５は加湿部３１に対す
る給電量を制御するためのパルス信号を発振するととも
に、検出値と設定値から両者の偏差値を得、この偏差値
に基づいて当該パルス信号のデューティ比を可変制御し
たパルス制御信号Ｓｂを生成して出力する。この場合、
検出値が設定値よりも小さい場合にはデューティ比が大
きくなり、検出値が設定値よりも大きい場合にはデュー
ティ比が小さくなる。そして、パルス制御信号Ｓｂのパ
ルス幅はパルス幅計測部３６により計測され、この計測
値は演算部１４に付与される。

【００２４】また、演算部１４は前記電圧検出値Ｄｖか
ら湿度補正値を求め、この湿度補正値によりパルス制御
信号Ｓｂのデューティ比を可変制御する。例えば、演算
部１４に温度制御系２０側と同様の関数テーブルを設定
し、この関数テーブルによりパルス制御信号Ｓｂのデュ
ーティ比（パルス幅）を可変制御する。この関数テーブ
ルは、電源電圧を一定電圧変動させたときの湿度の変動
値を実測し、これに基づいて予め設定する。これによ
り、例えば、電源電圧Ｖｓが正規の電圧Ｖｏから電圧Ｖ
ｕに上昇した場合にはパルス幅計測部３６から付与され
るパルス幅の計測値を小さくするように補正する。補正
された計測値のデータは発振部３７に付与され、発振部
３７からは補正された補正パルス制御信号Ｓｂ′が発振
出力し、ＳＳＣ３２の制御入力部に付与される。よっ
て、ＳＳＣ３２は補正パルス制御信号Ｓｂ′のパルス期
間（ハイレベル期間）で通電するようにスイッチング制
御され、加湿部３１に対して断続的に給電する。これに
より、電源電圧Ｖｓの変動が発生しても、これに伴う湿
度の変化量は相殺される。

【００２５】このように、電源電圧Ｖｓの変動に対して
も高精度の空調された空気Ａ′を得れるとともに、既存
回路に追加回路を付加するのみで実施できるため、大幅
な低コスト化を実現できる。

【００２６】また、温度制御系２０と湿度制御系３０に
おけるパルス制御信号Ｓａ（Ｓａ′）とＳｂ（Ｓｂ′）
のパルス期間はそれぞれ交互に発生させ、これにより、
電圧変動を防止するとともに、ノイズ等の発生を防止す
る。したがって、演算部１４は図３（Ｐ）と（Ｑ）に示
すように、パルス制御信号Ｓａ（Ｓａ′）とＳｂ（Ｓ
ｂ′）のパルス期間がそれぞれ交互に発生して重複しな
いように、両者のタイミングを制御する。

【００２７】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、通気ダクトが無い場合でも相応の効果を得るこ
とができる。その他、細部の構成、手法等において、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。

【００２８】

【発明の効果】このように、本発明に係る空調装置は、
温度を制御するパルス制御信号のパルスと湿度を制御す
るパルス制御信号のパルスを重複しないように制御する
温度制御系及び湿度制御系を備えるとともに、電源電圧
を検出する電源電圧検出部と、この電源電圧検出部から
得る電圧検出値から温度補正値及び湿度補正値を求め、
かつ温度補正値及び湿度補正値に基づいて各パルス制御
信号をそれぞれ可変制御して補正を行う補正処理部を備
えるため、次のような顕著な効果を奏する。

【００２９】 電源電圧の変動に対しても、この変動
に左右されることなく高精度の空調された空気を得るこ
とができるとともに、特に、温度制御系と湿度制御系に
おけるパルス制御信号のパルス期間をそれぞれ交互に発
生させるため、電圧変動及びノイズの発生を防止でき
る。

【００３０】 既存回路に追加回路を付加するのみで
実施できるため、大幅な低コスト化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空調装置のブロック回路図、

【図２】図１のブロック回路の各部における信号のタイ
ミングチャート、

【図３】図１のブロック回路におけるパルス制御信号の
タイミングチャート、

【図４】従来の技術に係る空調装置のブロック回路図、

【符号の説明】

１ 空調装置 ２ 空気吸入口 ３ 通気ダクト ４ 空気吐出口 ５ 設定部 ６ 電源電圧検出部 ７ 補正処理部２０ 温度制御系 ３０ 湿度制御系 Ａ 空気 Ａ′ 空調された空気 Ｍ 空調部 Ｘ フィードバック制御系 Ｖｓ 電源電圧 Ｄｖ 電圧検出値 Ｓａ パルス制御信号 Ｓｂ パルス制御信号

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気吸入口から吸入した空気を空調部に
   より温度調整及び湿度調整して空気吐出口から被供給部
   に供給するとともに、供給された空気の温度及び湿度を
   検出し、検出した検出値と設定部で設定された設定値か
   ら得る偏差値に基づいて、供給される空気の温度及び湿
   度が設定値になるように、空調部に対する給電量を変化
   させるパルス制御信号を偏差値に基づいて可変制御する
   フィードバック制御系を備える空調装置において、温度
   を制御するパルス制御信号のパルスと湿度を制御するパ
   ルス制御信号のパルスを重視しないように制御する湿度
   制御系及び湿度制御系を備えるとともに、電源電圧を検
   出する電源電圧検出部と、この電源電圧検出部から得る
   電圧検出値から温度補正値及び湿度補正値を求め、かつ
   温度補正値及び湿度補正値に基づいて前記各パルス制御
   信号をそれぞれ可変制御して補正を行う補正処理部を備
   えることを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 空調部と空気吐出口間には通気ダクトを
   備えることを特徴とする請求項１記載の空調装置。
3. 【請求項３】 フィードバック制御系は空調部に対する
   給電量を変化させるパルス制御信号のデューティ比を偏
   差値に基づいて可変制御することを特徴とする請求項１
   記載の空調装置。
4. 【請求項４】 補正処理部は温度補正値及び湿度補正値
   に基づいてパルス制御信号のデューティ比を可変制御す
   ることを特徴とする請求項１又は３記載の空調装置。