JP3118177B2 - 除湿機オンオフ式環境装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環境室内に被試験
物、被処理物等を入れ、少なくとも環境室内の湿度を維
持又は変化させて目的とする環境条件を作る環境試験装
置、恒温・恒湿装置、熱処理装置等の環境装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、試験室内の温湿度を所定値に維
持するようにした従来の環境試験装置としては、試験室
内の空気の一部分を除湿機に導入して除湿した後空調室
に戻すバイパス除湿系を設けると共に、空調室内に、加
湿器、冷却器及び加熱器を設け、加湿器の加湿量を制御
すると共に、加熱器の加熱量を制御することにより、循
環空気を除湿、加湿、冷却、加熱して適当な温湿度のも
のにして試験室に供給し、試験室内を目的とする温湿度
に維持するようにした形式のものがある。このような環
境試験装置では、低温環境実現のため、通常冷凍機の蒸
発器が用いられる。この場合、蒸発器で冷却される循環
空気が露点に到達するため、蒸発器は除湿能力を有す
る。しかし、試験室内を低温低湿環境にする場合等に
は、蒸発器のみによっては十分除湿できないので、上記
のような除湿機が補助的除湿装置として設けられてい
る。

【０００３】このような除湿機は、従来、入／切のマニ
ュアルスイッチで運転されたり、設定温湿度に対応して
運転ゾーンを定め、温湿度がその範囲内に設定されると
除湿機が運転されるというような方法が採られていた。
しかしながら、マニュアル運転では、運転条件を設定す
る度に運転者が取扱説明書を見てスイッチ操作をしなけ
ればならないため、操作が面倒であった。又、ゾーン制
御では、ゾーンの境界を正確に定めるのが困難であるた
め、境界近くの運転領域において、除湿機を不必要に運
転して加湿エネルギーを浪費したり、反対に、除湿機を
運転しないため冷凍機の除湿が過大になり、それに伴い
冷却空気温度が低下し、再加熱のための加熱器の電力が
増大することにより、省エネ運転ができないという問題
があった。更に、このような制御だけでは、被試験物か
ら発生したり換気により導入される水蒸気や微小水滴
（以下「水分」という）から成る水分負荷があるような
場合にも、その変動に対応して適切に除湿機を運転する
ことができず、冷凍機での除湿が過大になることがあっ
た。

【０００４】なお除湿機単体の制御としては、目標除湿
量を計算し、除湿手段による除湿量が目標値になるよう
に制御する除湿装置が提案されている（特開平５ー３２
２２６７号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、操作性が良く、且つ、除湿機が
適正に運転されることにより省エネルギー化の図られた
環境装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、環境
室に送る気体を冷却する冷却手段と前記気体を除湿する
除湿手段と前記気体を加湿する加湿手段と前記環境室の
湿度を設定できる湿度設定手段と前記環境室の温度を設
定できる温度設定手段とを備え該加湿手段による加湿量
を制御することにより前記環境室を設定した湿度にする
環境装置において、前記湿度設定手段の設定湿度を入力
してこれが変更されたかどうかを判断する判断部と、該
判断部によって前記設定湿度を変更したと判断されたと
きに前記冷却手段の能力から定まる前記環境室の限界湿
度と前記変更した前記設定湿度とを比較して該設定湿度
が前記限界湿度より低いときに前記除湿手段の能力を増
加させ高いときに前記除湿手段の能力を減少させるよう
に制御する設定値対応制御手段と、前記判断部によって
前記設定湿度が維持されていると判断されたときに前記
加湿量を制御する加湿出力が上所定値以上になると前記
除湿手段の能力を減少させ前記加湿出力が前記上所定値
より低い下所定値以下になると前記除湿手段の能力を増
加させるように制御する加湿出力対応制御手段と、を有
し、前記上所定値を前記除湿手段の除湿能力であって前
記設定湿度及び前記温度設定手段の設定温度から定まる
除湿能力と前記加湿手段の加湿能力との比率に対応した
値に前記下所定値と余裕値とを加えた値にしたことを特
徴とする。

【０００７】

【０００８】

【０００９】以上において、除湿手段の能力を増加又は
減少させるとは、除湿手段が、例えば停止−５０％能力
−１００％能力の３段階で切換可能であるときに、５０
％から１００％に増加させるか又は１００％から５０％
に減少させるような場合のほかに、停止（０％能力）と
作動（１００％能力）の運転切換が可能であるときに、
停止から作動させるか又は作動から停止させる場合を含
む概念である。

【００１０】

【実施例】図１は、環境装置の一例として、試験室内の
温度及び湿度を目標値に制御する環境試験装置の温湿度
制御系を含めた全体構成を示し、図２は環境試験装置の
温湿度制御部分の構成を示す。環境試験装置は、環境室
としての試験室１に送る気体である循環空気を冷却する
冷却手段としての蒸発器２と、循環空気を除湿する除湿
手段としてバイパス除湿系に設けられた除湿機３と、循
環気体を加湿する加湿手段としての加湿器４と、更に加
熱ヒータ５、試験室１と空調室６との間で空気を循環さ
せる送風機７、温度及び湿度センサ８、９、両室間を仕
切る仕切板１０、風向ガイド１１、バイパス除湿系の出
入口ダンパ１２、１３、蒸発器２に冷媒を送る冷凍機２
ａ等を備えている。本実施例の除湿機３は、ハニカム状
のロータ３ａ及びこれを回転させるモータ３ｂを備え、
ロータ３ａの回転に従って、その３／４回転部分で通過
する空気を除湿し、その１／４回転部分で除湿能力を再
生させる形式のものである。但し、本発明は、他の形式
の除湿機を備えた環境装置にも適用できることは勿論で
ある。又、湿度センサ９は、湿球温度センサであっても
よい。

【００１１】温湿度制御部分５０は、環境試験装置を操
作制御する操作制御盤１００の一部分を構成し、試験室
１の湿度を設定できる湿度設定手段としての湿度設定部
５１、温度設定部５２、湿度設定部５１の設定値を入力
してこれが変更されたかどうかを判断する判断部５３、
これによって設定値を変更したと判断されたときに蒸発
器２の能力から定まる試験室１の限界湿度と変更した試
験室１の設定湿度とを比較して設定湿度が限界湿度より
低いときに除湿機３を作動させ高いときに停止させるよ
うに制御する設定値対応制御手段としての設定値対応制
御部５４、判断部５３によって設定値が維持されている
と判断されたときに加湿量を制御する加湿出力が上所定
値以上になると除湿機３を停止させ加湿出力が上所定値
より低い下所定値以下になると除湿機３を作動させるよ
うに制御する加湿出力対応制御手段としての加湿出力対
応制御部５５、加湿器制御部５６、加熱器制御部５７
等、を有する。

【００１２】環境試験装置では温度及び湿度を制御する
ので、判断部５３には、湿度の設定値に加えて温度の設
定値も入力される。このため、後述するように、限界湿
度は温度に対応して定められ、温度と湿度とで構成され
る一定範囲の領域となっている。又本例では、設定値対
応制御部５４及び加湿出力対応制御部５５は、除湿機３
を作動又は作動停止させているが、除湿機３が能力を高
−低−停止に切り換えられる形式のものであるときに
は、高−低の切換制御を行う。制御部５４及び５５並び
に５６及び５７は、マイクロコンピュータ等によって構
成され、それらの出力は、それぞれ、除湿機３のモータ
３ｂ並びに加湿器４のヒータ４ａ及び加熱ヒータ５へ供
給する電力を制御する固定継電器４ｂ及び５ａに送られ
る。温度及び湿度センサ８及び９の測定値は、それぞれ
加熱器及び加湿器の制御部５６及び５７に入力されるほ
か、後述するように制御方法によっては判断部５３及び
設定値対応制御部５４にも入力される。このような制御
装置により、加湿器４の加湿量、加熱ヒータ５の加熱
量、除湿機３のオン／オフが制御され、試験室１内の温
湿度が設定値に維持される。

【００１３】図３は、上記のような制御が行われる場合
の装置内の各部における循環空気の湿り空気線図上の状
態の一例を示し、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ除湿機３
を停止及び運転した場合を示す。装置内の各部の位置と
しては、それぞれ図１に示すように、Ａは試験室１の入
口、Ｂは出口、Ｃは加湿器４で加湿された後の位置、Ｄ
は除湿機３で除湿された空気が混合された後の位置、Ｅ
は蒸発器２の出口、そしてＦは加熱ヒータ５の出口を示
す。又、左端の傾斜した曲線は湿度１００％の線を示
す。

【００１４】除湿機３が作動しないときには、空調され
試験室１に吹き出されたＡ位置の空気は、室内の被試験
物からの発熱により絶対湿度一定で温度上昇して出口Ｂ
に至り、加湿器で加湿されて温度及び絶対湿度が上昇し
て位置Ｃの状態になり、冷凍機の蒸発器２で冷却及び除
湿されて位置Ｅの状態になり、加熱ヒータ５で再び加熱
されて位置Ｆの状態になり、送風機７の発熱を吸収して
少し温度上昇して再び試験室１内のＡ位置に吹き出され
る。なお、このときには、ダンパ１２、１３は閉鎖され
る。

【００１５】試験室１内を低湿状態にするために、これ
らのダンパ１２、１３を開いて除湿機３を作動させる
と、同図（ｂ）に示す如く、加湿された位置Ｃの空気
に、バイパス除湿系で除湿及び昇温された位置Ｄ´の空
気が混合して湿度が低下し、位置Ｄの状態になる。その
結果、Ａ位置の試験室１への吹き出し空気の湿度を低下
させることができる。

【００１６】上記図３（ａ）の如く除湿機３を運転せ
ず、蒸発器２の除湿能力のみに依存する場合には、試験
室内の湿度が或る程度以下に下がらない限界がある。図
４は、操作制御盤１００内の設定値対応制御手段で制御
するために設定湿度と比較されるこのような限界湿度及
び除湿機運転ゾーンの一例を示す。

【００１７】環境試験装置を製作後、初期状態として試
験室１内を各種温度条件の下に湿度を９５％にし、除湿
機３と加湿器４とを停止させて蒸発器２と加熱ヒータ５
とを使用し、送風機７により試験室１と空調室６間で空
気を循環させると、試験室１内は、それぞれの温度毎に
例えば同図（ａ）の実線Ｌで示すような湿度に到達す
る。この実線Ｌに到達するには或る程度の時間がかかる
こと、装備している除湿機を有効利用すること等のた
め、設定値対応制御部５４で設定値と比較するための限
界湿度としては、同図（ａ）の湿度に１０％程度の余裕
を加えた同図（ｂ）の実線Ｌ´を採用することが望まし
い。装置完成後の試運転等においてこのような実験を行
ない、限界湿度曲線を操作制御盤１００のマイコン内に
イップットしておくことにより、この曲線を設定値対応
制御部５４による制御に用いることができる。そして、
同図（ｂ）の実線Ｌ´以下の斜線で示す範囲を除湿機運
転ゾーンＺとし、設定値対応制御部５４は、温湿度がこ
の範囲内に設定されると、原則的に除湿機３を運転する
ように制御する。なお同図（ｂ）において、実線Ｌ´の
上部で２点鎖線で囲われた部分は、除湿機停止ゾーンを
示す。

【００１８】上記のような実験をしなくても、限界湿度
を計算等によって求めることもできる。上記の如く蒸発
器２の除湿能力のみを用いた運転をすると、蒸発器２の
前後の位置Ｄ、Ｅ間では、温度と共に湿度も低下する。
これを湿り空気線図上で時間の経過に対して段階的に示
すと、図５に示す如く、絶対湿度が大きく低下するＤ₁
−Ｅ₁ の状態から、絶対湿度の低下が小さくなるＤ−Ｅ
の状態に変化する。このような蒸発器の入口状態の温湿
度Ｄに対応して定まる出口状態の温湿度ＥからなるＤ−
Ｅ線は、入口における温湿度条件と蒸発器３の能力から
計算によって推定することができる。そして、絶対湿度
の低下の度合いが或る程度以下になれば、湿度低下に時
間がかかるようになるので、そのような状態になったと
きの蒸発器出口Ｅの湿度に対応するＡ位置の湿度を限界
湿度とすることができる。この判断は、例えば、図にお
いてｉ／ｉ₀ （ｉ及びｉ₀ は、それぞれ、冷却のみ及び
冷却＋除湿によるエンタルピの変化）で示される顕熱比
（冷却能力／冷凍能力＝冷却能力／（冷却能力＋除湿能
力））で行ない、この値が０．９になるときの点Ａの湿
度を限界湿度とする。そして、このような限界湿度を、
各種温度について湿り空気線図上で予め計算しておく。

【００１９】操作制御盤１００の温湿度設定器部５１、
５２により温湿度を変更し、図６（ａ）に示す如く、点
Ｐの現在値（元設定値）から点Ｑの設定値（新設定値）
に湿度を上昇させる場合でも、新設定値が除湿機運転ゾ
ーンＺの範囲内であれば、設定値対応制御部５４は、原
則的には除湿機３の運転状態を維持する。しかしなが
ら、除湿機を運転しつつ加湿出力の制御により試験室内
を新設定値に到達させるとすれば、図６（ｂ）に示す如
く、湿度の現在値ＰＶから新設定値ＳＶに到達するまで
に長い時間ｔを要する。これに対し、設定値を上昇させ
るときに一度除湿機を停止し、その後の除湿機の運転制
御を加湿出力対応制御部５５で行うようにすれば、図６
（ｃ）に示す如く、試験室内を短い時間ｔ´で速く新設
定値に到達させることができる。しかしながら、このよ
うにすると、同図に示す如く、除湿機のオン／オフによ
り試験室内の湿度が乱れることにもなる。又、設定値の
上昇幅がそれ程大きくないときには、除湿機がオンであ
っても新設定値に到達するまでに長い時間はかからな
い。従って、除湿機運転ゾーンＺ内での設定値の変更幅
が一定以上の場合に限り、一度除湿機をオフにする運転
が望ましい。但し、このような乱れの発生を防止する必
要がある場合には、除湿機をオフにせず、原則的な設定
値対応制御のみにする。

【００２０】図７は、操作制御盤１００等による除湿機
３のオン／オフ制御例を示すフローチャートである。環
境試験装置を運転し除湿機制御ルーチンが開始される
と、判断部５３で温湿度の現在値ＰＶと設定値ＳＶとの
差（絶対値）を所定値Ｘと比較する（Ｓ−１）従って、
この制御例の場合には、図２において二点鎖線で示すよ
うに、判断部５３には温湿度センサ８、９による実測値
も入力される。操作制御盤１００の温湿度設定部５１、
５２を操作すると、設定値が変更されるので、その時点
で差が所定値Ｘより大きくなると、図の左側の設定変更
時のフローが実行される。所定値Ｘは、例えば温湿度を
絶対湿度に換算して、０．０３ kg ／ kg ´程度にす
る。判断部５３は、上記と異なり単に設定値が変更され
た事実だけを判断するのものであってもよいが、このよ
うにＰＶとＳＶとの差を判断すれば、温湿度の設定変更
があったかどうかだけでなく、大きな水分負荷の出入り
も判断でき、除湿機を一層効果的に作動させることがで
きる。更に、温湿度が安定し、加湿出力が安定している
かどうかも判断できることになる。

【００２１】設定変更時の制御は設定値対応制御部５４
で行われる。図４、図５等の方法で求めた限界値と設定
値とを比較して設定値が限界値より低い除湿機運転ゾー
ン内であるかどうかを判断し（Ｓ−２）、除湿機運転ゾ
ーン内であるときには、この制御フローでは、更に、設
定値の変更に対応した水蒸気量の増加としての絶対湿度
上昇がしきい値Ａ以上であるかどうかを判断し（Ｓ−
３）、Ａ以上であるときには、前述の如く、速く設定値
に到達させるために、除湿機運転ゾーン内であるにもか
かわらず除湿機をオフにする（Ｓ−４）。Ａ以下であれ
ば、そのような必要がないので、原則どおり除湿機をオ
ンにする（Ｓ−５）。この場合には、図２において二点
鎖線で示すように、温湿度センサ８、９の測定値が設定
値対応制御部５４に入力され、これらから絶対湿度上昇
が計算されてしきい値Ａと比較判断される。

【００２２】上記において、しきい値Ａは、新設定値に
到達するまでに要する時間と、制御の乱れの発生との兼
ね合いから決定され、例えば絶対湿度０．０５ kg ／ k
g ´とされる。なお、温湿度は湿度（相対湿度）と温度
とで設定されるが、設定変更が温度降下＋湿度上昇、又
は温度上昇＋湿度降下である場合等には、それ自体では
結果として除湿すべきか加湿すべきかを判断できないた
め、しきい値Ｘ及びＡとしては、上記のように一度絶対
湿度に換算して比較するのがよい。但し、絶対湿度の代
わりに、露点温度や水蒸気分圧を用いることもできる。

【００２３】設定値が除湿機運転ゾーン外のときには、
本来的には除湿機をオフにするのであるが、本制御例で
は、試験室内での水分負荷の発生が大きい場合等にも除
湿機を活用できるように、測定した湿度の変化率がしき
い値Ｂ以下であるかどうかを判断し（Ｓ−６）、除湿機
をオン／オフさせる（Ｓ−５、４）。即ち、除湿機運転
ゾーン以外の範囲内で湿度設定を変更したときでも、大
きな水分負荷が発生している場合には、蒸発器のみによ
る除湿では湿度の低下が遅くなったり設定値まで到達し
ないことがあるので、このようなときに除湿機をオンに
する。その結果、水分負荷の発生があっても、迅速、確
実に設定湿度状態を実現することができる。上記におい
て、しきい値Ｂは、例えば毎分０．５％の湿度降下（相
対湿度）変化率（０．５％ＲＨ／mim ）とする。なおこ
の場合にも、設定値対応制御部５４に入力された湿度セ
ンサ９の測定値から湿度の変化率が計算される。

【００２４】現在値ＰＶと設定値ＳＶとの差が所定値Ｘ
より小さいときには、加湿出力対応制御部５５により、
温湿度安定時又は到達時の制御が行われる。加湿ヒータ
４ａへの供給電力を制御する制御信号である加湿出力が
下所定値であるしきい値Ｃ以下であるかどうかを判断し
（Ｓ−７）、しきい値Ｃ以下であれば、加湿ヒータの制
御性を維持するために加湿量を大きくする必要があるの
で、除湿機３をオンにする（Ｓ−８）。これにより、水
分負荷の発生がある場合等に、除湿機運転ゾーン外でも
除湿機がオンになり、蒸発器２による過度な除湿が防止
される効果も生ずる。しきい値Ｃ以下でなければ、上所
定値であるしきい値Ｄ以上であるかどうかを判断し（Ｓ
−９）、しきい値Ｄ以上であれば、加湿出力が大きく無
駄な加湿が行われていることになるので、除湿機３をオ
フにする（Ｓ−１０）。加湿出力がしきい値Ｃ〜Ｄ間に
あれば、適正な除湿機の運転が行われているので、除湿
機の現状の運転状態を維持する（Ｓ−１１）。加湿出力
としては、例えば、操作制御盤１００において、湿度セ
ンサ９の測定値と湿度設定部５１で設定した設定湿度と
の偏差を算出し、その値に対応して一定時間毎に０〜１
００％の出力を発信する。

【００２５】上記において、しきい値Ｃは、制御の安定
性を確保及び省エネの観点から、例えば１０〜２０％程
度にされる。しきい値Ｄも、省エネの観点からできるだ
け小さい値であることが望ましいが、除湿機のオン／オ
フ繰り返しという制御の乱れが生じないように決定され
る必要がある。即ち、除湿機をオフにしたときに加湿量
が減少しても、しきい値Ｃ以下にならないようにする必
要がある。即ち、（Ｄ−Ｃ）の不感帯を設ける必要があ
る。従って、例えば、除湿機の除湿能力が加湿器の加湿
能力の２０％であるとすると、これにしきい値Ｃの１０
〜２０％を加えた値がしきい値Ｄの最小値になり、余裕
をみて、しきい値Ｄを４０〜５０％にする。これを式で
表すと、 Ｄ＞Ｃ＋〔除湿能力／（加湿能力×８６０／６４０）〕
×１００ となる。ここで、除湿能力は除去水蒸気量 kg ／ｈｒ、
加湿能力は電力ｋｗ、（８６０／６４０）は仕事率と熱
量との換算比率である。なお、除湿機の除湿能力が絶対
湿度ｘで与えられる場合には、上記除湿能力である除去
水蒸気量 kg ／ｈｒは、ｘ（ kg ／ kg ´）に除湿機を
経由するバイパス循環系の風量（厳密には乾燥空気流
量） kg ´／ｈｒを掛けて得られる。

【００２６】しかしながら、しきい値Ｃ及びＤを上記の
ように定めると、除湿機の特性や環境試験装置の使用条
件等によっては、省エネ運転の効果が十分発揮されない
場合がある。図８に示す如く、除湿機の能力は、除湿機
への入口空気の絶対湿度ｘに大きく影響され、又、温度
にもある程度影響される。例えば、入口空気が２０°
Ｃ、５％ＲＨ（ｘ＝１ｇ／１ kg ´）のときと６０°
Ｃ、１３％ＲＨ（ｘ＝２０ｇ／１ kg ´）のときでは、
除湿量Δｘは０．７ｇ／ kg ´と７ｇ／ kg ´となり、
後者は前者の１０倍にもなる。

【００２７】図９は、このような除湿能力の差と不感帯
幅との関係を示す。不感帯内の点イ、ロは、それぞれ、
低湿時及び高湿時に除湿機がオフからオンになったとき
の加湿出力位置を示す。上記の如く、除湿機がオフから
オンになったときに除湿機を通過する空気の湿度によっ
て除湿能力に大幅な差が生じ、それに伴って加湿出力値
に大幅な差が生ずる。従って、不感帯（Ｄ−Ｃ）を一定
値にしておくと、オンになったときの状態がイのような
場合には、そのときの除湿能力及び加湿出力が小さく、
再び除湿機がオフになるまでに極めて長時間かかり、又
はオフにならない場合も生ずる。そのような場合には、
加湿出力対応制御部で省エネ運転をすることができな
い。一方、図において二点鎖線のＤ´で示す如く、不感
帯幅（Ｄ´−Ｃ）を小さくすると、状態ロのように除湿
能力が大きくなる条件で除湿機がオンになると、加湿出
力が不感帯を超えてオフ領域に入り、除湿機がオン／オ
フを繰り返すことになる。

【００２８】図１０は、上記の点を改善し、一層省エネ
効果の大きい制御をする場合のフローを示す。この場合
には、図７の制御に較べて、上所定値であるしきい値Ｄ
を温湿度に対応して計算された値にするように、加湿出
力がしきい値Ｄ以上かどうかの判断（Ｓー１０）の前
に、加湿出力のしきい値Ｄを計算（Ｓー９）するステッ
プを追加している。

【００２９】しきい値Ｄ（％）は、前式から、 Ｄ＝Ｃ ＋ 〔除湿能力／（加湿能力×８６０／６４
０）〕×１００ ＋ α で計算される。αは余裕で、１０〜２０％程度にされ
る。この計算には種々の方法がある。例えば、設定温湿
度から絶対湿度ｘを計算し、図８に示すような除湿能力
曲線を近似的にｘの二次式又は更に近似的なｘの一次式
にして用いる方法、図１１に示すような段階的な選定マ
ップを作成しておく方法等である。なお、絶対湿度ｘ
は、周知の空調計算式から容易に求められる。又、Ｄの
値はそれ程厳密なものでなくてもよいので、ｘを温湿度
に対応して与えられる表にしておいてもよい。

【００３０】このように、しきい値Ｄをそのときの温湿
度に対応して計算された値にすれば、図９において、除
湿能力の低い状態で除湿機がオンになったイの点に対し
てはしきい値をＤ´にし、除湿能力の高い状態で除湿機
がオンになったロの点に対してはしきい値をＤにし、不
感帯（Ｄ又はＤ´−Ｃ）をそのときの温湿度に対応した
適正な幅にして除湿機を運転することができる。その結
果、除湿機のオン／オフの繰り返しを確実に防止すると
共に、除湿機の無駄な運転とこれに伴う無駄な再加湿の
ない省エネ運転をすることができる。

【００３１】設定変更時のゾーン制御に加えて、以上の
ような加湿出力による制御を行えば、環境試験装置の各
種使用状態において、除湿機が適正に運転され、加湿器
及び加熱器における無駄な加湿及び加熱が防止される。

【００３２】

【発明の効果】

【００３３】気体を冷却する冷却手段によれば、その冷
却の程度により、気体のうち冷却管等に接触した部分は
露点以下の温度になるため、気体中の水蒸気が液化し気
体は除湿される。冷却手段として冷凍機の蒸発器を用い
れば、冷却管等が水蒸気を含む気体の露点よりも十分低
い温度まで降下するので、除湿量は多くなる。しかし、
気体の相対湿度（以下単に「湿度」という）が低いとき
には、冷却手段による除湿量が低下するので、冷却手段
のみによっては、或る程度以下の低湿度条件を達成する
ことはできない。このため、環境装置は、気体を除湿す
る除湿手段を補助的装置として備えている。一方、高湿
度条件を実現したり、環境室を設定した湿度になるよう
に制御するために、気体を加湿する加湿手段も備えてい
る。

【００３４】請求項１の発明によれば、このような環境
装置において、湿度設定手段の設定値を変更したかどう
かを判断する判断部と、この判断部によって設定値を変
更したと判断されたときには、冷却手段の能力から定ま
る環境室の限界湿度と設定湿度とを比較し、設定湿度と
限界湿度との関係により除湿手段の能力を増加又は減少
（或いは除湿手段を作動又は停止）させる設定値対応制
御手段とを設けている。“除湿手段の能力の増加又は減
少”と“除湿手段の作動又は停止”とは同じ作用効果を
生じさせるので、説明を簡単にするために、以下では
“除湿手段の作動又は停止”として説明する。

【００３５】この制御により、設定湿度を変更して低湿
条件に設定したときには、除湿手段が作動し、冷却手段
だけでは到達できない低湿環境が実現されると共に、そ
の他の条件に設定したときには、除湿手段が停止し、無
駄な除湿と再加湿が防止される。

【００３６】この場合、冷却手段の能力から定まる環境
室の限界湿度は、実験等によって知ることができる。例
えば、環境装置を製作後、除湿手段と加湿手段とを停止
させた状態で冷却手段を作動させ、気体を冷却して環境
室に送り、到達した環境室の湿度を測定し、これに一定
の余裕及び加湿制御のための加湿量等を考慮して限界湿
度を定めることができる。環境装置が一定の温度範囲の
運転条件を有する場合には、このような限界湿度を複数
の温度について求めておく。

【００３７】次に、判断部によって設定値が維持されて
いると判断されたときに、加湿量を制御する加湿出力の
上下所定値で除湿手段を作動又は停止（除湿手段の能力
を増加又は減少）させる加湿出力対応制御手段を設けて
いるので、必要時にのみ確実に除湿手段を作動させ、無
駄な加湿又は冷却後の再加熱を防止することができる。
即ち、判断部によって設定値が維持されていると判断さ
れたときには、設定値が変更されていないので、設定値
対応制御手段によって除湿手段は作動又は停止している
と共に、加湿出力も安定している。このような状況で、
加湿出力が上所定値より高いときには、除湿手段が停止
するので、加湿出力がそれ以上大きくならず、除湿手段
を作動させて除湿しつつ無駄な加湿エネルギーを消費す
ることがない。一方、加湿出力が下所定値より低いとき
には、除湿手段が作動するので、冷却手段で過大に冷却
することがなくなり、再加熱エネルギーの浪費が防止さ
れる。従って、加湿出力対応制御手段により、設定値対
応制御手段による制御における除湿機の作動／停止の境
界近辺においても、除湿機が適正に運転される。又、環
境室において湿度を上昇させる水分負荷がある場合にも
対処可能になる。

【００３８】設定値対応制御手段は、設定湿度が限界湿
度より低いときに除湿手段を作動（除湿手段の能力を増
加）させるように制御するのであるが、この制御を、設
定値の変更に対応した気体内水蒸気量の増加が所定量以
下であるという条件を介して行わせることができる。即
ち、変更した設定湿度が限界湿度より低くなる場合であ
っても、設定値を変更する態様には、設定値を下げる場
合と上げる場合とがあり、設定値を下げれば、循環気体
中の水蒸気量を減少させる必要があるので、当然に除湿
手段を作動させればよいのであるが、設定値を上げる場
合に、その上げる量が大きいにもかかわらず除湿手段を
作動させれば、設定値への到達が遅れることになる。こ
のため、このようなときには、設定値が限界値内である
にもかかわらず、除湿機を停止する。このようにすれ
ば、特定の場合に設定値への到達時間の遅延を防止する
ことができる。

【００３９】又、上所定値を温湿度に対応して計算され
た値にしている。加湿出力対応制御手段は、加湿出力が
下所定値以下になると除湿手段を作動（除湿手段の能力
を増加）させるが、加湿出力が上所定値以上にならない
と除湿手段を停止（除湿手段の能力を減少）させない。
これは、除湿手段を作動させると、除湿能力がステップ
アップするため、加湿出力もステップアップするが、そ
の場合でも上所定値に到達しないように不感帯を設け、
除湿手段の作動−停止（又は除湿手段の能力増加−減
少）の繰り返しを防止するためである。

【００４０】ところが、除湿能力は除湿されるべき気体
の温湿度によって大幅に異なってくるため、上下所定値
の幅を一定にすると、温湿度が低く除湿能力が低いとき
に除湿手段が作動しても、除湿能力が低いため加湿出力
の上昇が遅く、そのため加湿出力が上所定値に到達しに
くく、除湿機を運転しつつ加湿器を運転する状態が解除
されないか又は長くなり、省エネ効果が減少する。請求
項１の発明では、上所定値を温湿度に対応して計算され
た値にするので、温湿度が低いときには上所定値も低く
なり、上記不感帯の幅が小さくなり、上所定値に到達し
易くなり、一層省エネ運転が促進される。又、温湿度が
高いときには上所定値も高くなり、不感帯の幅が大きく
なり、除湿機が作動して加湿出力が大きくなっても、上
所定値以上にはならず、除湿機の作動／停止の繰り返し
は確実に防止される。

【００４１】以上の如く本発明によれば、設定値対応制
御手段及び加湿出力対応制御手段によって除湿機の能力
増加／減少（又は運転／停止）を行うことができるの
で、手動操作の必要がなくなり環境装置の操作性がよく
なると共に、除湿機が必要な時期に適正に運転され、無
駄な加湿や冷却手段による過大な除湿に伴う余分な再加
熱が防止され、環境装置の省エネルギー化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】環境装置の一例である環境試験装置の概略構成
を示す説明図である。

【図２】上記装置の温湿度制御部分の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】上記装置の運転状態を示す湿り空気線図で、
（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ除湿機を運転しない状態
及び運転した状態を示す。

【図４】上記装置の除湿機の運転ゾーンを定めるための
曲線図で、（ａ）は蒸発器のみの除湿による温湿度の到
達範囲を示し、（ｂ）は除湿機の運転ゾーンを示す。

【図５】上記装置の除湿機の運転ゾーンを定めるための
曲線図で、蒸発器のみの除湿による湿り空気線図上の蒸
発器の前後の変化状態を示す。

【図６】除湿機運転範囲内での設定湿度上昇時の説明図
で、（ａ）は湿度の変更状態、（ｂ）又は（ｃ）はこの
とき除湿機を運転又は停止させた状態を示す。

【図７】上記装置の温湿度の制御例を示すフローチャー
トである。

【図８】除湿機の除湿能力を示す曲線図である。

【図９】加湿出力対応制御の不感帯幅の説明図である。

【図１０】温湿度制御の他の例を示すフローチャートで
ある。

【図１１】上しきい値の決定方法の一例を示す曲線図で
ある。

【符号の説明】

１ 試験室（環境室） ２ 蒸発器（冷却手段） ３ 除湿機（除湿手段） ４ 加湿器（加湿手段） ５１ 湿度設定部（湿度設定手段） ５２ 温度設定部（温度設定手段） ５３ 判断部 ５４ 設定値対応制御部（設定値対応制御手段） ５５ 加湿出力対応制御部（加湿器出力対応制御手
段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環境室に送る気体を冷却する冷却手段と
   前記気体を除湿する除湿手段と前記気体を加湿する加湿
   手段と前記環境室の湿度を設定できる湿度設定手段と前
   記環境室の温度を設定できる温度設定手段とを備え該加
   湿手段による加湿量を制御することにより前記環境室を
   設定した湿度にする環境装置において、 前記湿度設定手段の設定湿度を入力してこれが変更され
   たかどうかを判断する判断部と、該判断部によって前記
   設定湿度を変更したと判断されたときに前記冷却手段の
   能力から定まる前記環境室の限界湿度と前記変更した前
   記設定湿度とを比較して該設定湿度が前記限界湿度より
   低いときに前記除湿手段の能力を増加させ高いときに前
   記除湿手段の能力を減少させるように制御する設定値対
   応制御手段と、前記判断部によって前記設定湿度が維持
   されていると判断されたときに前記加湿量を制御する加
   湿出力が上所定値以上になると前記除湿手段の能力を減
   少させ前記加湿出力が前記上所定値より低い下所定値以
   下になると前記除湿手段の能力を増加させるように制御
   する加湿出力対応制御手段と、を有し、前記上所定値を前記除湿手段の除湿能力であって前記設
   定湿度及び前記温度設定手段の設定温度から定まる除湿
   能力と前記加湿手段の加湿能力との比率に対応した値に
   前記下所定値と余裕値とを加えた値にした ことを特徴と
   する環境装置。