JP3474745B2 - 空調装置用温湿度制御装置及びこれに使用する温湿度制御プログラムを記録した記録媒体 - 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、取り入れた外気を
予め設定した所定の温度／湿度に調温／調湿した空調空
気を供給する空調装置の温湿度制御を行う空調装置用温
湿度制御装置及びこれに用いる温湿度制御プログラムを
記録した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、取り入れた外気を予め設定した
所定の温湿度に調温・調湿する既存の空調装置１を示す
もので、一端側に外気取入口２が形成され、他端側に空
調空気送給口３が形成されている。そして、前記外気取
入口２から空調空気送給口３に向かう空気流路に、外気
を調温／調湿する温湿度調整器４…として、プレヒータ
と称するバーナなどの加熱容量可変の主加熱装置Ｈ，充
填材式気液接触装置などの加湿容量可変の断熱加湿装置
Ｗ, 冷却コイルなどの冷却容量可変の冷却装置Ｃ, レヒ
ータと称する加熱容量の微調整が可能な補助加熱装置Ｒ
Ｈ，蒸気放出管などの等温加湿を行う等温加湿装置ＤＳ
が、この順で配設されている。なお，主加熱装置Ｈと断
熱加湿装置Ｗの間には空気中の塵埃を除去するロールフ
ィルタＲＦが介装され、前記空調空気送給口３には空調
空気を送り出す送風ファン５が配設されている。

【０００３】 また、断熱加湿装置Ｗの出口側に配され
た温度センサＴ₂ と、空調空気送給口３に配された温湿
度センサＴＨ₂ が、制御装置４０に接続されており、温
度センサＴ₂ により主加熱装置Ｈ及び断熱加湿装置Ｗを
通過した空気の温度を検出し、温湿度センサＴＨ₂ によ
り空調空気の温湿度を検出するように成されている。

【０００４】 そして、断熱加湿装置Ｗはこれを通過し
た空気の相対湿度が１００％になるようにフルパワーで
稼動され、制御装置４０では、主加熱装置Ｈの容量を温
度センサＴ₂ の検出信号により，また、冷却装置Ｃ，補
助加熱装置ＲＨ及び等温加湿装置ＤＳの冷却／加熱／加
湿容量は温湿度センサＴＨ₂ の検出信号に基づいてフィ
ードバック制御される。

【０００５】 例えば、温度センサＴ₂ で検出された温
度が、許容温度範囲より高ければ主加熱装置Ｈの供給熱
量を減少させ、許容温度範囲より低ければ主加熱装置Ｈ
の供給熱量を増大させて許容温度範囲内まで上昇させ
る。その後、温湿度センサＴＨ₂ の検出結果に基づい
て、冷却装置Ｃで冷却することにより所定絶対湿度まで
除湿し、補助加熱装置ＲＨにより所定温度まで加熱し、
または、必要に応じて等温加湿装置ＤＳにより等温加湿
を行って加湿することにより、空調装置１に取り入れた
外気を調温／調湿して、最終的に所望の温湿度の空調空
気を得るように調整している。

【０００６】 しかしながら、この場合、図７に示すよ
うに、主加熱装置Ｈで必要以上に加熱し、断熱加湿装置
Ｗで必要以上に加湿した後に、余分な水分を除去するた
めに冷却装置Ｃで冷却操作を行い、さらに、補助加熱装
置ＲＨにより加熱した温度が所定温度を超えて相対湿度
が低下したときには、等温加湿装置ＤＳにより等温加湿
を行うというような制御を行っているため、無駄な制御
操作が含まれ、エネルギーのロスが多く、ランニングコ
ストが嵩むという問題があった。

【０００７】 このため、主加熱装置Ｈ，断熱加湿装置
Ｗ，冷却装置Ｃ，補助加熱装置ＲＨ，等温加湿装置ＤＳ
の容量を、夫々の出口温度や出口湿度に基づいて個別に
制御するようにすれば、比較的無駄の少ない制御を行う
ことができる。図８は、このような制御を行う容量設定
器４１を備えた空調装置１を示し、容量設定器４１は、
主加熱装置Ｈの加熱容量をフィードバック制御する主加
熱容量制御装置４２と、断熱加湿装置Ｗの加湿容量をフ
ィードバック制御する加湿容量制御装置４３と、冷却装
置Ｃの冷却容量をフィードバック制御する冷却容量制御
装置４４と、補助加熱装置ＲＨの加熱容量をフィードバ
ック制御する補助加熱容量制御装置４５と、等温加湿装
置ＤＳの加湿容量をフィードバック制御する等温加湿容
量制御装置４６を備えている。

【０００８】 そして、前記各容量制御装置４２〜４６
は、その入力側に主加熱装置Ｈ，断熱加湿装置Ｗ，冷却
装置Ｃ，補助加熱装置ＲＨの出口側に設けられた温度セ
ンサＴ₁ 〜Ｔ₄ 及び空調空気送給口３に配設された温湿
度センサＴＨ₂ が接続され、その出力側には主加熱装置
Ｈ，断熱加湿装置Ｗ，冷却装置Ｃ，補助加熱装置ＲＨ及
び等温加湿装置ＤＳが接続されている。これによれば、
各温度センサＴ₁ 〜Ｔ₄ で検出された夫々の出口温度が
予め設定した目標出口温度に一致するように夫々の容量
を調整し、また、温湿度センサＴＨ₂ で検出された湿度
に基づいて等温加湿装置ＤＳの出口湿度を微調整するよ
うになされているので、所定の温湿度に調温／調湿され
た空調空気が得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空調装
置１の出口における温湿度を予め設定した目標の温湿度
にするために、個々の温湿度調整器４，４…の出口温度
を何度に設定すべきかは、単純に定まるものではなく、
目標の温湿度が一定であっても外気の温湿度が変化すれ
ばそれに応じて刻々と変化する。

【００１０】 例えば、図９に示す湿り空気線図におい
て、外気状態点Ｘ₁ が空調空気の目標状態点Ｐ₀ より温
度及び絶対湿度が低い場合は、主加熱装置Ｈで加熱した
後、断熱加湿装置Ｗで断熱加湿する操作が行われ、この
とき、主加熱装置Ｈの目標出口温度はｔ₁ である。ここ
で、外気の湿度が上昇して外気状態点がＸ₂ になった場
合、主加熱装置Ｈの目標出口温度はｔ₂ まで下がるが、
湿度が低下して外気状態点がＸ₃ になった場合、主加熱
装置Ｈの目標出口温度はｔ₃ まで上がる。なお、例えば
外気状態点Ｘ₄ に示すように外気の温度が上昇／低下し
ても絶対湿度が変化しなければ、主加熱装置Ｈの目標出
口温度ｔ₁ は変化しない。

【００１１】 また、外気状態点Ｘ₅ が空調空気の目標
状態点Ｐ₀ より温度が高く、絶対湿度が低い場合は、断
熱加湿装置Ｗで断熱加湿した後、冷却装置Ｃで冷却する
操作が行われ、このとき、断熱加湿装置Ｗの目標出口温
度はｔ₅ である。ここで、外気の温度が変わらず絶対湿
度が上昇して外気状態点がＸ₆ になった場合、断熱加湿
装置Ｗの出口温度はｔ₆ に上昇し、絶対湿度が低下して
外気状態点がＸ₇ になった場合、断熱加湿装置Ｗの出口
温度はｔ₇ まで低下する。

【００１２】 このように、外気の温湿度の変化によ
り、夫々の目標出口温度が刻々と変化し、しかも、外気
の温湿度変化と目標出口温度の関係は複雑であるので、
各容量制御装置４２〜４６に目標出口温度を設定するの
が困難で、安定的な制御を行うことが困難であった。し
かも、空調装置１は設置されている温湿度調整器４，４
…の種類や夫々の容量に応じてどの温湿度調整器４，４
…をどの程度の容量で運転すべきかが異なるため、各温
湿度調整器４，４…を個別に制御するだけでは、安定的
で効率のよい制御を行うことができない。

【００１３】 そこで本発明は、外気を所定の温湿度に
調整した空調空気を得るために各温湿度調整器をフィー
ドバック制御する場合に、その空調装置に最適な条件
で、安定的に且つ応答性のよい制御を行うことができ、
ひいては、省エネを図り、ランニングコストを低減する
ことを技術的課題としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、取り入れた外気を調温／調湿する温湿度
調整器として、加熱容量可変の主加熱装置，加湿容量可
変の断熱加湿装置，冷却容量可変の冷却装置，加熱容量
の微調整が可能な補助加熱装置及び加湿容量の微調整が
可能な等温加湿装置のうち、少なくとも一以上がこの順
で配列されてなる空調装置の温湿度制御を行う空調装置
用温湿度制御装置であって、空調装置に設けられている
温湿度調整器の出口に設置された温度センサ又は温湿度
センサで検出される夫々の出口温度又は出口湿度が外気
の温湿度によって定まる夫々の目標出口温度又は目標出
口湿度と一致するように夫々の容量をフィードバック制
御する容量制御装置と、外気の温湿度を検出する温湿度
センサが、Ｉ／Ｏポートを介して主制御装置に接続さ
れ、当該主制御装置は、外気の温湿度を検出する温湿度
センサから外気の温湿度データが入力されたときに、外
気状態点に応じて各温湿度調整器の目標出口温度又は目
標出口湿度を所定のプログラムに従って算出する演算処
理装置と、当該演算処理装置で実行すべきプログラムや
必要なデータを記憶する記憶装置とを備え、当該記憶装
置には、空調装置に設けられている温湿度調整器の性能
及び空調装置により調温／調湿しようとする空調空気の
目標温湿度に基づき、外気の温湿度に応じて使用する温
湿度調整器の組合せを設定した複数の制御エリアに空気
線図を区分した制御マップと、外気の温湿度が入力され
たときに、外気の温湿度によって定まる外気状態点が、
どの制御エリアに属するかを判断する制御エリア判定プ
ログラムと、外気状態点が属する制御エリアに応じて、
前記外気状態点から空調空気の目標温湿度の状態点に至
るまで、湿り空気線図上を等絶対湿度線に沿って加熱方
向に推移する主加熱操作線と、湿り空気線図上を等エン
タルピ線に沿って加湿方向に推移する断熱加湿操作線
と、湿り空気線図上を冷却装置の冷却温度に向かって推
移する冷却操作線と、湿り空気線図上を等絶対湿度線に
沿って加熱方向に推移する補助加熱操作線と、湿り空気
線図上を等温線に沿って加湿方向に推移する等温加湿操
作線のうち必要な線をこの順で連結した状態変化予想線
を設定する予想線設定プログラムと、前記予想線設定プ
ログラムで設定された状態変化予想線に基づき、主加熱
操作線，断熱加湿操作線，冷却操作線，補助加熱操作
線，等温加湿操作線の終点温度を、空調装置が有する主
加熱装置，断熱加湿装置，冷却装置，補助加熱装置，等
温加湿装置の目標出口温度又は目標出口湿度として算出
する目標出口温湿度設定プログラムが記録されることを
特徴とする。

【００１５】 本発明によれば、外気の温湿度が検出さ
れると、その温湿度により定まる外気状態点が、予め設
定された制御マップのどの制御エリアに属するかが、制
御エリア判定プログラムにより判定される。制御マップ
は、空調装置に設けられている温湿度調整器の性能及び
空調装置により調温／調湿しようとする空調空気の目標
温湿度に基づき、外気の温湿度に応じて使用する温湿度
調整器の組合せを設定した複数の制御エリアに空気線図
を区分したものであるから、外気状態点が属する制御エ
リアが設定されると、温湿度制御に使用する温湿度調整
器の組合せが決定される。

【００１６】 次いで、外気状態点が属する制御エリア
に応じて、前記外気状態点から予め設定された目標とす
る温湿度の状態点に至るまで、空気線図上を等絶対湿度
線に沿って加熱方向に推移する主加熱操作線と、空気線
図上を等エンタルピ線に沿って加湿方向に推移する断熱
加湿操作線と、空気線図上を冷却装置の冷却温度に向か
って推移する冷却操作線と、空気線図上を等絶対湿度線
に沿って加熱方向に推移する補助加熱操作線と、空気線
図上を等温線に沿って加湿方向に推移する等温加湿操作
線のうち必要な線をこの順で連結した状態変化予想線
が、予想線設定プログラムにより設定される。

【００１７】 そして、前記予想線設定プログラムで設
定された状態変化予想線に基づき、主加熱操作線，断熱
加湿操作線，冷却操作線，補助加熱操作線，等温加湿操
作線の終点温度を、空調装置が有する主加熱装置，断熱
加湿装置，冷却装置，補助加熱装置，等温加湿装置の目
標出口温度又は目標出口湿度として算出する。この目標
出口温度又は目標出口湿度は、各容量制御装置に出力さ
れ、夫々の温湿度調整器がフィードバック制御される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る空調
装置用温湿度制御装置を示すブロック図、図２は制御マ
ップを示す湿り空気線図、図３〜図５は各制御エリアに
おける状態変化予想線を示す湿り空気線図である。な
お、図６と重複する部分については同一符号を付して詳
細説明は省略する。

【００１９】 本例の温湿度制御装置１０は、取り入れ
た外気を調温／調湿する温湿度調整器４，４…として、
加熱容量可変の主加熱装置Ｈ，加湿容量可変の断熱加湿
装置Ｗ，冷却容量可変の冷却装置Ｃ，加熱容量の微調整
が可能な補助加熱装置ＲＨ及び加湿容量の微調整が可能
な等温加湿装置ＤＳがこの順で配列されてなる空調装置
１の温湿度制御を行うものである。

【００２０】 この温湿度制御装置１０は、各温湿度調
整器４，４…の容量をフィードバック制御する主加熱容
量制御装置Ｙ₁ ，断熱加湿容量制御装置Ｙ₂ ，冷却容量
制御装置Ｙ₃ ，補助加熱容量制御装置Ｙ₄ ，等温加湿容
量制御装置Ｙ₅ と、外気の温湿度を検出する温湿度セン
サＴＨ₁ が、Ｉ／Ｏポート１１を介して主制御装置１２
に接続されている。

【００２１】 各容量制御装置Ｙ₁ 〜Ｙ₅ は、その入力
側に各温湿度調整器４，４…の出口に設置された温度セ
ンサＴ₁ 〜Ｔ₄ ，温湿度センサＴＨ₂ が夫々接続され、
その出力側に各温湿度調整器４，４…が夫々接続され、
検出された夫々の出口温度／出口湿度が前記主制御装置
１２からデータとして送給される夫々の目標出口温度／
目標出口湿度と一致するように各温湿度調整器４，４…
の容量をフィードバック制御する。

【００２２】 なお，空調空気送給口３に設置された温
湿度センサＴＨ₂ は，検出された温度データを補助加熱
容量制御装置Ｙ₄ に入力させると共に，検出された湿度
データを等温加湿容量制御装置Ｙ₅ に入力させるように
なされており，補助加熱容量制御装置Ｙ₄ では，温湿度
センサＴＨ₂ から入力された温度データに基づいて補助
加熱装置ＲＨの容量を補正するようになされている。

【００２３】 また、主制御装置１２は、外気の温湿度
を検出する温湿度センサＴＨ₁ から外気の温湿度データ
が入力されたときに、その温湿度で定まる外気状態点Ｇ
₁ 〜Ｇ₁₀に応じて各温湿度調整器４，４…の目標出口温
度又は目標出口湿度を所定のプログラムに従って算出す
る演算処理装置１３と、当該演算処理装置１３で実行す
べきプログラムを記憶する記憶装置１４とを備えてい
る。

【００２４】 そして、記憶装置１４には、空気線図を
複数の制御エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀に区分した制御マップＭ
と、外気の温湿度が入力されたときにその温湿度によっ
て定まる外気状態点Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀が前記制御マップＭのど
の制御エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀に属するかを判断する制御エリ
ア判定プログラムＰＡと、外気状態点Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀が属す
る制御エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀に応じてその外気状態点Ｇ₁ 〜
Ｇ₁₀から空調空気の目標温湿度の状態点に至るまで状態
変化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀を設定する予想線設定プログラム
ＰＪと、予想線設定プログラムＰＪで設定された状態変
化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀に基づき、各温湿度調整器４，４…
の目標出口温度又は目標出口湿度を算出する目標出口温
湿度設定プログラムＰＤが記録される。なお、制御マッ
プＭ，制御エリア判定プログラムＰＡ，予想線設定プロ
グラムＰＪ，目標出口温湿度設定プログラムＰＤは、Ｍ
／Ｏディスクや、フロッピーディスクなどの記録媒体を
介して供給される。また、１５は、前記制御マップＭに
重ねて、外気状態点Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀や、状態変化予想線Ｊ₁
〜Ｊ₁₀や、各温度センサＴ₁ 〜Ｔ₄ 及び温湿度センサＴ
Ｈ₂ で検出された温湿度データなどをグラフィック表示
するディスプレイである。

【００２５】 制御マップＭを設定する条件データとし
ては、例えば、 Ｔｓ ：空調空気の目標上限温度， Φｓ ：空調空気の目標上限湿度， Ｔｗ ：空調空気の目標下限温度， Φｗ ：空調空気の目標下限湿度， Ｈmax ：主加熱装置Ｈの最大加熱容量， Ｈmin ：主加熱装置Ｈの最小加熱容量， Ｗmax ：断熱加湿装置Ｗの最大加湿容量， Ｃmax ：冷却装置Ｃの最大冷却容量， Ｔｃ ：冷却装置Ｃの冷却温度， ＲＨmax ：補助加熱装置ＲＨの最大加熱容量， ＤＳmax ：等温加湿装置ＤＳの最大加湿容量， Ｔmax ：外気温度上限設定値， が用いられ、空調装置１が有する温湿度調整器４，４…
に応じて夫々の値が定まる。この場合に、各温湿度調整
器４，４…の容量に関するデータは、空調装置１を稼動
したときの風量に応じて定められる。また、空調空気の
温湿度を一年を通じて一定に維持する場合は、空調空気
の上限温湿度Ｔｓ，Φｓと、下限温湿度Ｔｗ，Φｗに同
じ値を設定する。さらに、熱帯仕様で主加熱装置Ｈがな
い場合はＨmax ＝０，Ｈmin ＝０と、寒冷地仕様などで
冷却装置Ｃがない場合はＣmax ＝０と設定すればよい。

【００２６】 そして、これらのデータに基づき、図２
に示すような制御マップＭが作成される。この制御マッ
プＭは、湿り空気線図上に、 Ｐｓ：空調空気の目標上限温湿度Ｔｓ，Φｓによって定
まる上限状態点， Ｐｗ：空調空気の目標下限温湿度Ｔｗ，Φｗによって定
まる下限状態点， Ｌ₀ ：中間期の空調空気の温湿度を前記上限状態点Ｐｓ
及び下限状態点Ｐｗを結んだ線で表す目標温湿度線， Ｌｓ，Ｌｗ：補助加熱操作で目標温湿度線Ｌ₀ に至る領
域を前記上限状態点Ｐｓ及び下限状態点Ｐｗから夫々の
露点へ延びる等絶対湿度線により設定する上限及び下限
補助加熱線， Ｅｓ，Ｅｗ：上限状態点Ｐｓ及び下限状態点Ｐｗから等
エンタルピ線と平行に高温側へ延びる上限及び下限エン
タルピ線， Ｌ₁ ：上限及び下限エンタルピ線Ｅｓ及びＥｗに挟まれ
た領域内で断熱加湿操作により目標温湿度線Ｌ₀ に至る
領域を前記目標温湿度線Ｌ₀ に対して断熱加湿装置Ｗの
最大加湿容量Ｗmax に応じた加湿分だけ低湿度側に設定
した線で表す断熱加湿容量設定線， Ｌ₂ ：前記下限エンタルピ線Ｅｗと断熱加湿容量設定線
Ｌ₁ とを等温加湿装置ＤＳの最大加湿容量ＤＳmax に応
じて等温度線に沿って低湿度側に平行移動した線で、断
熱加湿操作と等温加湿操作を併用することによって目標
温湿度線Ｌ₀ に達する下限を表す全加湿容量設定線， Ｌ₃ ：主加熱装置Ｈの最小加熱容量Ｈmin に応じた温度
分だけ下限エンタルピ線Ｅｗを低温側に移動させ、その
下端から等温線と平行に伸ばした線で、主加熱装置Ｈで
安定的に制御し得る最小加熱容量を示す最小主加熱容量
設定線， Ｌ₄ ：主加熱操作により下限状態点Ｐｗのエンタルピに
達する下限エンタルピを、主加熱装置Ｈの最大加熱容量
Ｈmax に応じたエンタルピ分だけ下限状態点Ｐｗのエン
タルピより低い等エンタルピ線で表す最大主加熱容量設
定線， Ｌ₅ ：等温加湿操作を行うことにより下限状態点Ｐｗに
達する最低温度を下限状態点Ｐｗから等温線に沿って降
ろした線で表す等温加湿下限温度線， Ｌ₆ ：断熱加湿操作を行うことにより下限状態点Ｐｗの
絶対湿度と等しい湿度まで加湿できる下限絶対湿度を、
下限エンタルピ線Ｅｗと断熱加湿容量設定線Ｌ₁ との交
点と絶対湿度が等しい線で表す断熱加湿下限湿度線， Ｌ₇ ：断熱加湿操作及び等温加湿操作を行うことにより
下限状態点Ｐｗの絶対湿度と等しい湿度まで加湿できる
下限絶対湿度を、全加湿容量設定線Ｌ₂ の下限絶対湿度
を通る等絶対湿度線で表す全加湿下限湿度線， Ｌ₈ ：最大主加熱容量設定線Ｌ₄ と断熱加湿下限湿度線
Ｌ₆ との交点温度における全加湿下限湿度線Ｌ₇ 上の点
から低温側に延びる等エンタルピ線で、補助加熱操作を
行うことなく下限状態点Ｐｗまで加熱可能な下限温度を
表す主加熱限界線， Ｌ₉ ：補助加熱装置ＲＨの供給熱量を最大にしたときの
最大加熱容量ＲＨmax に応じたエンタルピ分だけ、主加
熱限界線Ｌ₈ から低エンタルピ側に平行に設定された等
エンタルピ線で、主加熱操作及び補助加熱操作を行って
下限状態点Ｐｗまで加熱可能な下限温度を表す全加熱下
限温度線， Ｌ₁₀：冷却装置Ｃの最大冷却容量Ｃmax に応じたエンタ
ルピ分だけ上限状態点Ｐｓの露点のエンタルピより高エ
ンタルピ側に設定した線で、上限状態点Ｐｓの絶対湿度
まで除湿可能な上限温湿度を表す冷却限界線， Ｌ₁₁：冷却装置Ｃの冷却温度Ｔｃにおける相対湿度１０
０％の冷却状態点Ｐｃと上限状態点Ｐｓを結ぶ延長線
で、上限状態点Ｐｓより高温側へ延びる冷却線， Ｌ₁₂：外気温度上限設定値Ｔmax に応じた上限温度線 を数値データ化または数式データ化して設定する。

【００２７】 これに基づき、湿り空気線図を温湿度調
整器４，４…の組合せが異なる以下のような複数の制御
エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀に区分したものが制御マップＭとな
る。なお、各制御エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀は、 Ａ₁ ：全加熱下限温度線Ｌ₉ と全加湿下限湿度線Ｌ₇ と
主加熱限界線Ｌ₈ と飽和蒸気圧線ＬＨで囲まれた低温期
低温低湿度制御エリア， Ａ₂ ：主加熱限界線Ｌ₈ と全加湿下限湿度線Ｌ₇ と最小
主加熱容量設定線Ｌ₃ と断熱加湿下限湿度線Ｌ₆ と最大
主加熱容量設定線Ｌ₄ と飽和蒸気圧線ＬＨで囲まれた低
温期高温低湿度制御エリア， Ａ₃ ：最大主加熱容量設定線Ｌ₄ と断熱加湿下限湿度線
Ｌ₆ と最小主加熱容量設定線Ｌ₃ と飽和蒸気圧線ＬＨで
囲まれた低温期高温高湿度制御エリア， Ａ₄ ：目標温湿度線Ｌ₀ と下限エンタルピ線Ｅｗと断熱
加湿容量設定線Ｌ₁ と上限エンタルピ線Ｅｓで囲まれた
中間期低相対湿度制御エリア， Ａ₅ ：下限エンタルピ線Ｅｗと断熱加湿容量設定線Ｌ₁
と上限温度線Ｌ₁₂と全加湿容量設定線Ｌ₂ と最小主加熱
容量設定線Ｌ₃ と等温加湿下限温度線Ｌ₅とで囲まれた
中間期低絶対湿度制御エリア， Ａ₆ ：全加湿下限湿度線Ｌ₇ と全加湿容量設定線Ｌ₂ と
最小主加熱容量設定線Ｌ₃ とで囲まれた中間期低エンタ
ルピ制御エリア， Ａ₇ ：上限エンタルピ線Ｅｓと目標温湿度線Ｌ₀ と下限
エンタルピ線Ｅｗと飽和蒸気圧線ＬＨにより囲まれた中
間期高相対湿度制御エリア， Ａ₈ ：下限エンタルピ線Ｅｗと等温加湿下限温度線Ｌ₅
と最小主加熱容量設定線Ｌ₃ により囲まれた中間期低温
制御エリア， Ａ₉ ：上限エンタルピ線Ｅｓと上限温度線Ｌ₁₂と冷却限
界線Ｌ₁₀と冷却線Ｌ₁₁とで囲まれた高温期低湿度制御エ
リア， Ａ₁₀：冷却限界線Ｌ₁₀と冷却線Ｌ₁₁と上限補助加熱線Ｌ
ｓと飽和蒸気圧線ＬＨで囲まれた高温期高湿度制御エリ
ア， で表される。

【００２８】 制御エリア判定プログラムＰＡは、温湿
度センサＴＨ₁ により外気の温湿度が検出されたとき
に、その温湿度より定まる外気状態点Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀が、制
御マップＭのどの制御エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀に属するかを判
別するもので、例えば、制御エリアＡ₁ に属する場合
は、“Ａ₁ ”をデータとして出力する。

【００２９】 予想線設定プログラムＰＪは、前記制御
エリア判定プログラムＰＡにより制御エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀
が設定されたときに、状態変化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀を設定
する。状態変化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀は、外気状態点Ｇ₁ 〜
Ｇ₁₀が属する制御エリアＡ₁〜Ａ₁₀に対応した各サブル
ーチンＰＪ₁ 〜ＰＪ₁₀により設定され、湿り空気線図上
を等絶対湿度線に沿って加熱方向に推移する主加熱操作
線Ｈ_l と、湿り空気線図上を等エンタルピ線に沿って加
湿方向に推移する断熱加湿操作線Ｗ_l と、湿り空気線図
上を冷却装置Ｃの冷却温度Ｔｃに向かって推移する冷却
操作線Ｃ_l と、湿り空気線図上を等絶対湿度線に沿って
加熱方向に推移する補助加熱操作線ＲＨ _l と、湿り空気
線図上を等温線に沿って加湿方向に推移する等温加湿操
作線ＤＳ _l のうち必要な線をこの順で連結して設定され
る。

【００３０】 低温期低温低湿度制御エリアＡ₁ は、主
加熱装置Ｈと断熱加湿装置Ｗと補助加熱装置ＲＨと等温
加湿装置ＤＳにより下限状態点Ｐｗに達する範囲を表
し、これに対応するサブルーチンＰＪ₁ は、図３（ａ）
に示すように、外気状態点Ｇ₁ から下限状態点Ｐｗに至
るまで、主加熱操作線Ｈ_l と断熱加湿操作線Ｗ_l と補助
加熱操作線ＲＨ_l と等温加湿操作線ＤＳ_l をこの順で結
んだ状態変化予想線Ｊ₁ を設定する。

【００３１】 低温期高温低湿度制御エリアＡ₂ は、主
加熱装置Ｈと断熱加湿装置Ｗと等温加湿装置ＤＳにより
下限状態点Ｐｗに達する範囲を表し、これに対応するサ
ブルーチンＰＪ₂ は、図３（ｂ）に示すように、外気状
態点Ｇ₂ から下限状態点Ｐｗに至るまで、主加熱操作線
Ｈ_l と断熱加湿操作線Ｗ_l と等温加湿操作線ＤＳ_l をこ
の順で結んだ状態変化予想線Ｊ₂ を設定する。

【００３２】 低温期高温高湿度制御エリアＡ₃ は、主
加熱装置Ｈと断熱加湿装置Ｗにより下限状態点Ｐｗに達
する範囲を表し、これに対応するサブルーチンＰＪ
₃ は、外気状態点Ｇ₃ から下限状態点Ｐｗに至るまで、
主加熱操作線Ｈ_l と断熱加湿操作線Ｗ_l とをこの順で結
んだ状態変化予想線Ｊ₃ を設定する。

【００３３】 中間期低相対湿度制御エリアＡ₄ は、断
熱加湿装置Ｗのみで目標温湿度線Ｌ₀ 上の点に達する範
囲を表し、これに対応するサブルーチンＰＪ₄ は、図４
（ａ）に示すように、外気状態点Ｇ₄ から目標温湿度線
Ｌ₀ 上の点に至るまで、断熱加湿操作線Ｗ_l を状態変化
予想線Ｊ₄ を設定する。

【００３４】 中間期低絶対湿度制御エリアＡ₅ は、断
熱加湿装置Ｗと等温加湿装置ＤＳにより目標温湿度線Ｌ
₀ 上の点に達する範囲を表し、これに対応するサブルー
チンＰＪ₅ は、図４（ｂ）に示すように、外気状態点Ｇ
₅ から目標温湿度線Ｌ₀ 上の点に至るまで、断熱加湿操
作線Ｗ_l と等温加湿操作線ＤＳ_l をこの順で結んだ状態
変化予想線Ｊ₅ を設定する。

【００３５】 中間期低エンタルピ制御エリアＡ₆ は、
断熱加湿装置Ｗと補助加熱装置ＲＨと等温加湿装置ＤＳ
により下限状態点Ｐｗに達する範囲を表し、主加熱装置
Ｈを稼動させると、加熱容量オーバーとなって湿度不足
又は下限状態点Ｐｗを超えてしまう。これに対応するサ
ブルーチンＰＪ₆ は、図４（ｃ）に示すように、外気状
態点Ｇ₆ から目標温湿度線Ｌ₀ 上の点に至るまで、断熱
加湿操作線Ｗ_l と補助加熱操作線ＲＨ_l と等温加湿操作
線ＤＳ_l をこの順で結んだ状態変化予想線Ｊ₆ を設定す
る。

【００３６】 中間期高相対湿度制御エリアＡ₇ は、補
助加熱装置ＲＨのみを用いることにより目標温湿度線Ｌ
₀ 上の点に達し、主加熱装置Ｈを用いた場合にはは過加
熱となる範囲を示し、これに対応するサブルーチンＲＨ
₇ は、図４（ｄ）に示すように、外気状態点Ｇ₇ から目
標温湿度線Ｌ₀ 上の点に至るまで、補助加熱操作線ＲＨ
_l を状態変化予想線Ｊ₇ として設定する。

【００３７】 中間期低温制御エリアＡ₈ は、断熱加湿
装置Ｗと補助加熱装置ＲＨにより下限状態点Ｐｗに達す
る範囲を表し、これに対応するサブルーチンＲＨ ₈ は、
図４（ｅ）に示すように、外気状態点Ｇ₈ から下限状態
点Ｐｗに至るまで、断熱加湿操作線Ｗ_l と補助加熱操作
線ＲＨ_l をこの順で結んだ状態変化予想線Ｊ₈ を設定す
る。

【００３８】 高温期低湿度制御エリアＡ₉ は、断熱加
湿装置Ｗと冷却装置Ｃにより上限状態点Ｐｓに達する範
囲を表し、これに対応するサブルーチンＲＨ₉ は、図５
（ａ）に示すように、外気状態点Ｇ₉ から上限状態点Ｐ
ｓに至るまで、断熱加湿操作線Ｗ_l と冷却操作線Ｃ_l を
この順で結んだ状態変化予想線Ｊ₉ を設定する。

【００３９】 高温期高湿度制御エリアＡ₁₀は、冷却装
置Ｃと補助加熱装置ＲＨにより上限状態点Ｐｓに達する
範囲を表し、これに対応するサブルーチンＲＨ₁₀は、図
５（ｂ）に示すように、外気状態点Ｇ₁₀から上限状態点
Ｐｓに至るまで、冷却操作線Ｃ_l と補助加熱操作線ＲＨ
_l をこの順で結んだ状態変化予想線Ｊ₁₀を設定する。

【００４０】 そして、目標出口温湿度設定プログラム
ＰＤでは、前記予想線設定プログラムＰＪで状態変化予
想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀が設定されると、これに基づき、主加熱
操作線Ｈ_l ，断熱加湿操作線Ｗ_l ，冷却操作線Ｃ_l ，補
助加熱操作線ＲＨ _l ，等温加湿操作線ＤＳ_l の終点温度
を、空調装置１が有する主加熱装置Ｈ，断熱加湿装置
Ｗ，冷却装置Ｃ，補助加熱装置ＲＨ，等温加湿装置ＤＳ
の目標出口温度又は目標出口湿度として算出する。

【００４１】 このようにして算出された各目標出口温
度，目標出口湿度が、各温湿度調整器４，４…の容量制
御装置Ｙ₁ 〜Ｙ₅ に入力されると、温湿度調整器４，４
…の出口に設置された温度センサＴ₁ 〜Ｔ₄ 又は温湿度
センサＴＨ₂ で検出される夫々の出口温度又は出口湿度
が、夫々の目標出口温度又は目標出口湿度と一致するよ
うに各温湿度調整器４，４…の容量がフィードバック制
御される。

【００４２】 以上が本発明の一例構成であって、次に
その作用を説明する。例えば、塗装ブース内の雰囲気温
度を制御する空調装置を温湿度制御する場合に、空調装
置１の条件設定データとして、夏場の空調空気の目標温
湿度Ｔｓ＝２８℃，Φｓ＝７５％、冬場の空調空気の目
標温湿度Ｔｗ＝２０℃，Φｗ＝７５％、主加熱装置Ｈの
最大加熱容量Ｈmax ＝５０万ｋcal ／hr, 最小加熱容量
Ｈmin＝１０万ｋcal ／hr、断熱加湿装置Ｗの最大加湿
容量（最大加湿効率８０％で運転した時の加湿容量）Ｗ
max ＝４４０ｋｇ／hr、冷却装置Ｃの最大冷却容量Ｃma
x ＝５０万ｋcal ／hr、冷却装置Ｃの冷却温度Ｔｃ＝７
℃、補助加熱装置ＲＨの最大加熱容量ＲＨmax ＝１０万
ｋcal ／hr、等温加湿装置ＤＳの最大加湿容量ＤＳmax
＝１５０ｋｇ／hr，上限外気温度Ｔmax ＝４３℃の場
合、図２に示すような制御マップＭを設定する。なお、
各温湿度調整器４，４…の容量は、空調装置１の送風量
（ｍ³ ／hr) によって定まり、例えば、本例では風量が
55000 Ｎｍ³ ／hrとしたときの容量が設定されている。

【００４３】 次いで、この制御マップＭと、これに応
じた制御エリア判定プログラムＰＡ，予想線設定プログ
ラムＰＪ及び目標出口温湿度設定プログラムＰＤを記録
した記録媒体から、これらのプログラムを記憶装置１４
に読み込ませ、温湿度制御装置１０により空調装置１の
温湿度制御を行う。

【００４４】 まず、温湿度センサＴＨ₁ で外気温湿度
が検出されると、主制御装置１２の演算処理装置１３に
読み込まれ、制御エリア判定プログラムＰＡにより、そ
の外気状態点Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀が属する制御マップＭ上の制御
エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀が設定される。次いで、制御エリアＡ
₁ 〜Ａ₁₀が設定されると、制御エリアＡ₁ 〜Ａ₁₀に対応
して予想線設定プログラムＰＪのサブルーチンＰＪ₁ 〜
ＰＪ₁₀が選ばれ、そのサブルーチンＰＪ₁ 〜ＰＪ₁₀によ
り、外気状態点Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀から空調空気の目標温湿度の
状態点に至るまでの状態変化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀が設定さ
れる。

【００４５】 そして、状態変化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀に基
づき、主加熱操作線Ｈ_l，断熱加湿操作線Ｗ_l ，冷却操
作線Ｃ_l ，補助加熱操作線ＲＨ_l ，等温加湿操作線ＤＳ
_l の終点温度を、空調装置１が有する主加熱装置Ｈ，断
熱加湿装置Ｗ，冷却装置Ｃ，補助加熱装置ＲＨ，等温加
湿装置ＤＳの目標出口温度又は目標出口湿度として算出
し、これをＩ／Ｏポート１１を介して各容量制御装置Ｙ
₁ 〜Ｙ₅ に出力する。

【００４６】 各容量制御装置Ｙ₁ 〜Ｙ₅ では、温度セ
ンサＴ₁ 〜Ｔ₄ ，温湿度センサＴＨ₂ で検出される各温
湿度調整器４，４…の出口温度，出口湿度が、主制御装
置１２で算出された目標出口温度，目標出口湿度に一致
するように，夫々の容量をフィードバック制御するの
で、外気は設定された状態変化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀に従っ
て推移する。なお、この場合に、各出口温度，出口湿度
をモニタし、その状態点が、状態変化予想線Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀
から許容範囲を超えて離れ、所定時間（例えば２分勘）
経過しても許容範囲内に戻らなかった場合に、アラーム
を鳴らすようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、外
気の温湿度で決定される外気状態点と予め設定された目
標温湿度線に基づいて最適な状態変化予想線が自動的に
設定され、これに基づき、温湿度調整器として空調装置
に設置されている主加熱装置，断熱加湿装置，冷却装
置，補助加熱装置のうち、温湿度制御に使用すべき装置
を選択し、各温湿度調整器の出口温度を、予め設定され
た状態変化予想線の主加熱線，断熱加湿線，冷却線，補
助加熱線の終点温度に一致させるように、各装置の加熱
／加湿／冷却容量を独立に制御しているので夫々の制御
量を他の制御量に関係なく簡単且つ正確に設定すること
ができるだけでなく、無駄な制御操作を行わなずに済む
ので応答速度も速く、エネルギーロスを最小限に抑え、
したがって、ランニングコストを低減することができる
という大変優れた効果を奏する。また、本発明に係る制
御装置は、空調装置の設計を変更したり、温湿度調整器
を交換した場合でも、その記憶装置に記憶させるソフト
を変更するだけで条件の異なる空調装置に対応した最適
の温湿度制御を行わせることができるという大変優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空調装置用温湿度制御装置の一例
を示すブロック図。

【図２】制御マップを示す湿り空気線図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は状態変化予想線を示す湿り空
気線図。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は状態変化予想線を示す湿り空
気線図。

【図５】（ａ），（ｂ）は状態変化予想線を示す湿り空
気線図。

【図６】従来装置を示す説明図。

【図７】その動作を示す湿り空気線図。

【図８】従来装置を改良した空調装置を示す説明図。

【図９】その動作を示す湿り空気線図。

【符号の説明】

１・・・・・・空調装置 ４・・・・・・温湿度調整器 Ｈ・・・・・・主加熱装置 Ｗ・・・・・・断熱加湿装置 Ｃ・・・・・・冷却装置 ＲＨ・・・・・補助加熱装置 ＤＳ・・・・・等温加湿装置 １０・・・・・温湿度制御装置 １１・・・・・Ｉ／Ｏポート １２・・・・・主制御装置 １３・・・・・演算処理装置 １４・・・・・記憶装置 Ｙ₁ 〜Ｙ₅ ・・容量制御装置 Ｔ₁ 〜Ｔ₄ ・・温度センサ ＴＨ₁ ，ＴＨ₂ ・・温湿度センサ Ａ₁ 〜Ａ₁₀・・制御エリア Ｍ・・・・・・制御マップ Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀・・外気状態点 Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀・・状態変化予想線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−288390（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−294445（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−124546（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−227483（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 F24F 11/02 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取り入れた外気を調温／調湿する温湿度
   調整器（４…）として、加熱容量可変の主加熱装置
   （Ｈ），加湿容量可変の断熱加湿装置（Ｗ），冷却容量
   可変の冷却装置（Ｃ），加熱容量の微調整が可能な補助
   加熱装置（ＲＨ）及び加湿容量の微調整が可能な等温加
   湿装置（ＤＳ）のうち、少なくとも一以上がこの順で配
   列されてなる空調装置（１）の温湿度制御を行う空調装
   置用温湿度制御装置であって、 空調装置（１）に設けられている温湿度調整器（４…）
   の出口に設置された温度センサ（Ｔ₁ 〜Ｔ₄ ）又は温湿
   度センサ（ＴＨ₂ ）で検出される夫々の出口温度又は出
   口湿度が外気の温湿度によって定まる夫々の目標出口温
   度又は目標出口湿度と一致するように夫々の容量をフィ
   ードバック制御する容量制御装置（Ｙ ₁ 〜Ｙ₅ ）と、外
   気の温湿度を検出する温湿度センサ（ＴＨ₁ ）が、Ｉ／
   Ｏポート（11）を介して主制御装置（12）に接続され、 当該主制御装置（12）は、外気の温湿度を検出する温湿
   度センサ（ＴＨ₁ ）から外気の温湿度データが入力され
   たときに、外気状態点に応じて各温湿度調整器（４…）
   の目標出口温度又は目標出口湿度を所定のプログラムに
   従って算出する演算処理装置（13）と、当該演算処理装
   置（13）で実行すべきプログラムや必要なデータを記憶
   する記憶装置（14）とを備え、 当該記憶装置（14）には、 空調装置（１）に設けられている温湿度調整器（４…）
   の性能及び空調装置（１）により調温／調湿しようとす
   る空調空気の目標温湿度に基づき、外気の温湿度に応じ
   て使用する温湿度調整器（４…）の組合せを設定した複
   数の制御エリア（Ａ₁ 〜Ａ₁₀）に空気線図を区分した制
   御マップ（Ｍ）と、 外気の温湿度が入力されたときに、外気の温湿度によっ
   て定まる外気状態点（Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀）が、どの制御エリア
   （Ａ₁ 〜Ａ₁₀）に属するかを判断する制御エリア判定プ
   ログラム（ＰＡ）と、 外気状態点（Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀）が属する制御エリア（Ａ₁ 〜
   Ａ₁₀）に応じて、前記外気状態点（Ｇ₁ 〜Ｇ₁₀）から空
   調空気の目標温湿度の状態点に至るまで、湿り空気線図
   上を等絶対湿度線に沿って加熱方向に推移する主加熱操
   作線 (Ｈ_l ）と、湿り空気線図上を等エンタルピ線に沿
   って加湿方向に推移する断熱加湿操作線 (Ｗ_l ）と、湿
   り空気線図上を冷却装置（Ｃ）の冷却温度（Ｔｃ）に向
   かって推移する冷却操作線（Ｃ_l ）と、湿り空気線図上
   を等絶対湿度線に沿って加熱方向に推移する補助加熱操
   作線 (ＲＨ_l ）と、湿り空気線図上を等温線に沿って加
   湿方向に推移する等温加湿操作線（ＤＳ_l ）のうち必要
   な線をこの順で連結した状態変化予想線（Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀）
   を設定する予想線設定プログラム（ＰＪ）と、 前記予想線設定プログラム（ＰＪ）で設定された状態変
   化予想線（Ｊ₁ 〜Ｊ ₁₀）に基づき、主加熱操作線
   (Ｈ_l ），断熱加湿操作線 (Ｗ_l ），冷却操作線
   （Ｃ_l ），補助加熱操作線 (ＲＨ_l ），等温加湿操作線
   （ＤＳ_l ）の終点温度を、空調装置（１）が有する主加
   熱装置（Ｈ），断熱加湿装置（Ｗ），冷却装置（Ｃ），
   補助加熱装置（ＲＨ），等温加湿装置（ＤＳ）の目標出
   口温度又は目標出口湿度として算出する目標出口温湿度
   設定プログラム（ＰＤ）が記録されることを特徴とする
   空調装置用温湿度制御装置。
2. 【請求項２】 取り入れた外気を調温／調湿する温湿度
   調整器（４…）として、加熱容量可変の主加熱装置
   （Ｈ），加湿容量可変の断熱加湿装置（Ｗ），冷却容量
   可変の冷却装置（Ｃ），加熱容量の微調整が可能な補助
   加熱装置（ＲＨ）及び加湿容量の微調整が可能な等温加
   湿装置（ＤＳ）のうち、少なくとも一以上がこの順で配
   列されてなる空調装置（１）の温湿度制御プログラムを
   記録した記録媒体であって、 空調装置（１）に設けられている温湿度調整器（４…）
   の性能及び空調装置（１）により調温／調湿しようとす
   る空調空気の目標温湿度に基づき、外気の温湿度に応じ
   て使用する温湿度調整器（４…）の組合せを設定した複
   数の制御エリア（Ａ₁ 〜Ａ₁₀）に空気線図を区分した数
   値データ又は数式データからなる制御マップ（Ｍ）と、 外気の温湿度が入力されたときに、外気の温湿度によっ
   て定まる外気状態点が、どの制御エリア（Ａ₁ 〜Ａ₁₀）
   に属するかを判断する制御エリア判定プログラム（Ｐ
   Ａ）と、 前記各制御エリア（Ａ₁ 〜Ａ₁₀）ごとに、前記外気状態
   点から空調空気の目標温湿度の状態点に至るまで、湿り
   空気線図上を等絶対湿度線に沿って加熱方向に推移する
   主加熱操作線 (Ｈ_l ）と、湿り空気線図上を等エンタル
   ピ線に沿って加湿方向に推移する断熱加湿操作線
   (Ｗ_l ）と、湿り空気線図上を冷却装置（Ｃ）の冷却温
   度（Ｔｃ）に向かって推移する冷却操作線（Ｃ_l ）と、
   湿り空気線図上を等絶対湿度線に沿って加熱方向に推移
   する補助加熱操作線 (ＲＨ_l ）と、湿り空気線図上を等
   温線に沿って加湿方向に推移する等温加湿操作線（ＤＳ
   _l ）のうち必要な線をこの順で連結した状態変化予想線
   （Ｊ₁ 〜Ｊ₁₀）を設定する予想線設定プログラム（Ｐ
   Ｊ）と、 前記予想線設定プログラム（ＰＪ）で設定された状態変
   化予想線（Ｊ₁ 〜Ｊ ₁₀）に基づき、主加熱操作線
   (Ｈ_l ），断熱加湿操作線 (Ｗ_l ），冷却操作線
   （Ｃ_l ），補助加熱操作線 (ＲＨ_l ），等温加湿操作線
   （ＤＳ_l ）の終点温度を、空調装置（１）が有する主加
   熱装置（Ｈ），断熱加湿装置（Ｗ），冷却装置（Ｃ），
   補助加熱装置（ＲＨ），等温加湿装置（ＤＳ）の目標出
   口温度又は目標出口湿度として算出する目標出口温湿度
   設定プログラム（ＰＤ）が記録されたことを特徴とする
   温湿度制御プログラムを記録した記録媒体。