JP3993358B2 - 空調装置の温湿度制御装置と温湿度制御方法と温湿度制御プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外気の温湿度を調整した空調空気を塗装ブースに供給することにより、当該ブース内を使用塗料に応じた最適の雰囲気に設定する空調装置の温湿度制御装置及び温湿度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、外気を所定の温湿度に調整する一般的な空調装置とその温湿度制御装置を示すものである（特開平１１−８３１２９号公報参照）。
図３において、空調装置１は、外気取入口２から空調空気送給口３に至る空気流路に沿って、前加熱を行なうプレヒータ５、ワッシャなどの断熱加湿装置６、冷却装置７、後加熱を行なうレヒータ８などの調温調湿装置４が配設され、空調空気送給口３にはこれらの調温調湿装置４で生成された空調空気を塗装ブース（図示せず）に送り出す送風ファン９が配設されている。
【０００３】
調温調湿装置４の温湿度制御を行なう制御装置５０は、温湿度計ＴＨ_１ で検出された外気の温湿度データと、温湿度計ＴＨ_２ で検出された空調空気の温湿度に基づいて、プレヒータ５の加熱容量、断熱加湿装置６の加湿容量、冷却装置７の冷却容量、レヒータ８の加熱容量の可変制御を行なう。
【０００４】
この場合に、外気は、上限状態点Ｑmax と下限状態点Ｑmin を結んだ目標温湿度線Ｋ上の任意の状態点に達するように温湿度調整されるが、目標温湿度線Ｋは、一定の相対湿度線（例えば７５％）に設定されている。
【０００５】
この空調装置により生成された空調空気が供給される塗装ブース内は、その温度にかかわらず相対湿度が略一定に維持されるので、塗装機から噴霧された塗料が空中を浮遊して被塗物に塗着されるまでの間、微粒化されている個々の塗料粒子に含まれる有機溶剤が程よく揮発して、塗着時のタレ、ムラが防止されると共に、年間を通じて常に同一の塗装条件で塗装を行うことができ、一定品質の塗膜が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで最近は、有機溶剤の排出規制が厳しくなるにつれ、広い用途分野にわたって水性塗料の使用が増加しつつある。特に、自動車塗装の分野においては、有機溶剤の排出規制をクリアするために、これまでの有機溶剤系塗料による塗装から水性塗料を使用した塗装への転換が図られつつある。
【０００７】
しかしながら、塗装ブースの相対湿度を一定に維持して水性塗料で塗装したところ、塗装ブース内の温度が高い場合は、塗装機から噴霧された塗料が空中を浮遊して被塗物に塗着されるまでの間、微粒化されている個々の塗料粒子に含まれる水が適度に揮発するものの、塗装ブース内の温度が低い場合は、塗料粒子に含まれる水が十分に揮発しないということが判明した。
【０００８】
塗着される塗料粒子に含まれる水分量が多いと、塗膜にタレ、ムラを生ずるおそれがあるだけでなく、焼付乾燥させた場合に急激な蒸発による気泡が発生してわき（あわ）等の塗装不良を生ずるおそれもあり、年間を通じて常に一定品質の塗膜を形成することが困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、水性塗料を用いて塗装する場合に、塗装ブース内の温度にかかわらず、その塗料に含まれる水分が適度に揮発するようにして、塗装不良を起こすことなく、年間を通じて常に同一の塗装条件で塗装を行えるようにすることを技術的課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、外気の温湿度を調整して塗装ブースに供給する空調空気を生成する調温調湿装置を備えた空調装置の温湿度制御装置において、空調空気の目標温湿度を表す目標温湿度線として、空気線図の飽和線が塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動された状態線が設定され、空調装置で生成される空調空気の状態点が目標温湿度線上の状態点と一致するように、空調装置内に取り入れた外気の状態点に応じて、当該外気に前加熱操作、断熱加湿操作、冷却操作又は後加熱操作を行なう制御信号を前記調温調湿装置に出力する演算装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、外気の温湿度を調整して塗装ブースに供給する空調空気を生成する空調装置の温湿度制御方法において、空調空気の目標温湿度を表す目標温湿度線として、空気線図の飽和線が塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動された状態線を設定し、空調装置で生成される空調空気の状態点が目標温湿度線上の状態点と一致するように、空調装置内に取り入れた外気の状態点に応じて、当該外気に前加熱操作、断熱加湿操作、冷却操作又は後加熱操作を行なうことを特徴とする。
【００１２】
更に、請求項３の発明は、外気の温湿度を調整して塗装ブースに供給する空調空気を生成する調温調湿装置を備えた空調装置の温湿度制御プログラムを記録した記録媒体であって、
空気の状態値を座標に表した空気線図が設定された空気線図テーブルと、
空調空気の目標温湿度を表す目標温湿度線として、空気線図の飽和線が塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動された状態線を空気線図上に設定する目標温湿度線設定ステップと、
空調装置内に取り入れる外気の温湿度を検出してその外気状態点を空気線図上に設定する外気状態点設定ステップと、
空調装置で生成された空調空気の温湿度を検出してその空調空気状態点を空気線図上に設定する空調空気状態点設定ステップと、
空調装置で生成される空調空気の状態点が目標温湿度線上の状態点と一致するように、空調装置内に取り入れた外気の状態点に応じて、当該外気に前加熱操作、断熱加湿操作、冷却操作又は後加熱操作を行なう制御信号を前記調温調湿装置に出力する制御信号出力ステップと、
を備えている。
【００１３】
請求項１乃至請求項３の発明によれば、目標温湿度線として、空気線図の飽和線が塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動されて設定されている。
そして、外気の温湿度に応じて、断熱加湿、冷却又は加熱を行うことにより空調空気の状態点が目標温湿度線上の状態点と一致するように温湿度制御される。
【００１４】
目標温湿度線上の状態点であれば、どこでもその等温線上の飽和線の状態点との絶対湿度差は一定であり、その空気が飽和するまでに含ませることのできる水分量は、理想状態点の空気が飽和するまでに含ませることのできる水分量に等しく、換言すれば、水分の揮発しやすさは塗装に最も適した理想状態点の空気に等しい。
【００１５】
したがって、水性塗料で塗装する場合に、そのように温湿度制御された空調空気を塗装ブースに供給すれば、温度にかかわらず塗料に含まれる水分は理想状態点の雰囲気で塗装したのと同程度に揮発し、最適な塗膜が形成されることになる。
【００１６】
【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の温湿度制御装置を示す説明図、図２はその制御方法を説明する空気線図である。
【００１７】
図１において、空調装置１は、外気取入口２から空調空気送給口３に至る空気流路に沿って、前加熱を行なうプレヒータ５、ワッシャなどの断熱加湿装置６、冷却温度が例えば２０℃に設定された冷却装置７、後加熱を行なうレヒータ８などの調温調湿装置４が配設され、空調空気送給口３にはこれらの調温調湿装置４で生成された空調空気を塗装ブース（図示せず）に送り出す送風ファン９が配設されている。
【００１８】
調温調湿装置４の温湿度制御を行なう制御装置１０は、その入力側に外気の温湿度を検出する温湿度計ＴＨ_１と、空調空気の温湿度を検出する温湿度計ＴＨ_２が接続されると共に、その出力側に調温調湿装置４が接続され、各温湿度計ＴＨ_１、ＴＨ_２で検出されたデータに基づいて、プレヒータ５の加熱容量、断熱加湿装置６の加湿容量、冷却装置７の冷却容量、レヒータ８の加熱容量の可変制御を行なう。
【００１９】
この温湿度制御装置１０は、空気の状態値を座標にとったｔ−ｘ線図、ｉ−ｘ線図などの空気線図を設定した空気線図テーブル１１と、塗装ブース内雰囲気の理想的な温湿度を表す理想状態点Ｐ_０ を前記空気線図に設定する理想状態点設定器１２と、目標温湿度線Ｌを前記空気線図に設定する目標温湿度線設定器１３と、温湿度計ＴＨ_１ で検出された外気の温湿度に基づきその外気状態点Ｐ_１ を前記空気線図に設定する外気状態点設定器１４と、温湿度計ＴＨ_２ で検出された空調空気の温湿度に基づきその空調空気状態点Ｐ_２ を前記空気線図に設定する空調空気状態点設定器１５を備えると共に、空気線図上の外気状態点Ｐ₁ と空調空気状態点Ｐ_２ の位置に基づいて空調装置１の調温調湿装置４を制御する演算装置１６を備えている。
【００２０】
理想状態点設定器１２で設定される理想状態点Ｐ_０ は、使用する水性塗料に応じた最適の塗装温湿度条件により決定され、本例の場合、温度２５℃、相対湿度７０％（絶対湿度１４ｇ／ｋｇ）の状態点が設定されている。
【００２１】
目標温湿度線設定器１３は、目標温湿度線Ｌとして、空気線図の飽和線Ｓが理想状態点Ｐ_０ を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動した状態線を設定する。
すなわち、等温線上にある目標温湿度線Ｌ上の状態点と、飽和線Ｓ上の状態点は、どこも絶対湿度差が一定であり、しかも、理想状態点Ｐ_０ とその等温線上にある飽和線Ｓ上の状態点との絶対湿度差に等しい。
【００２２】
したがって、目標温湿度線Ｌ上のどの状態点も、その空気が飽和するまでに含ませることのできる水分量は、理想状態点Ｐ_０ の空気が飽和するまでに含ませることのできる水分量に等しく、換言すれば、塗装に最も適した理想状態点Ｐ_０ の雰囲気で塗装した場合における水分の揮発しやすさに等しい。
【００２３】
なお、本例の場合、目標温湿度線Ｌの上限状態点Ｐmax が温度２８℃、相対湿度７５％（絶対湿度１８ｇ／ｋｇ）、下限状態点Ｐmin が温度１８℃、相対湿度５５％（絶対湿度７ｇ／ｋｇ）に設定されている。
また、等温線上における目標温湿度線Ｌの状態点と飽和線Ｓの状態点の絶対湿度差が６ｇ／ｋｇに設定されている。
【００２４】
演算装置１６は、空調装置１で生成される空調空気の状態点Ｐ_２ が目標温湿度線Ｌ上の任意の状態点と一致するように、空調装置１内に取り入れた外気の状態点Ｐ_０ に応じて、当該外気に前加熱操作、断熱加湿操作、冷却操作又は後加熱操作を行なう制御信号を調温調湿装置４に出力する。
【００２５】
本例では、目標温湿度線Ｌと、上限状態点Ｐmax 及び下限状態点Ｐmin から低温側に伸びる等絶対湿度線Ｈmax 及びＨmin と、低相対湿度側に伸びる等エンタルピ線Ｅmax 及びＥmin と、上限状態点Ｐmax を通り高温側に伸びる冷却線Ｃにより、加熱加湿制御エリアＡ_１ 、加湿制御エリアＡ_２ 、加湿冷却制御エリアＡ_３ 、加熱制御エリアＡ_４ 、冷却加熱制御エリアＡ_５ の５つの領域に分割されている。
【００２６】
外気状態点Ｐ_１ の位置に応じて、各制御エリアＡ_１ 〜Ａ_５ ごとに以下のような制御操作を行なう。
外気状態点Ｐ_１ が加熱加湿制御エリアＡ_１ にあるときは、プレヒータ５による等エンタルピ線Ｅmin に達するまで加熱操作を行なった後、下限状態点Ｐmin に達するまで断熱加湿器６による断熱加湿操作を行う。
外気状態点Ｐ_１ が加湿制御エリアＡ_２ にあるときは、目標温湿度線Ｌに達するまで断熱加湿器６による加湿操作を行う。
外気状態点Ｐ_１ が加湿冷却制御エリアＡ_３ にあるときは、冷却線Ｃに達するまで断熱加湿器６による加湿操作を行なった後、上限状態点Ｐmax に達するまで冷却装置７による冷却操作を行う。
外気状態点Ｐ_１ が加熱制御エリアＡ_４ にあるときは、目標温湿度線Ｌにレヒータ８による加熱操作を行う。
外気状態点Ｐ_１ が冷却加熱制御エリアＡ_５ にあるときは、等絶対湿度線Ｈmax に達するまで冷却装置７による冷却操作を行った後、上限状態点Ｐmax に達するまで加熱装置８による加熱操作を行なう。
【００２７】
そして、プレヒータ５による加熱容量、断熱加湿器６による加湿容量、冷却装置７による冷却容量、レヒータ８による加熱容量は、運転開始時は外気状態点Ｐ_１ の位置に応じて決定され、運転開始後は、空調空気の状態点Ｐ_２ と目標温湿度線Ｌ上の状態点との差によって決定され、これにより、空調空気の状態点Ｐ_２ が目標温湿度線Ｌ上の状態点に一致するように制御される。
【００２８】
なお、上述の説明において、目標温湿度線設定器１３、外気状態点設定器１４、空調空気状態点設定器１５、演算装置１６の行なわれる処理手順の夫々が、温度制御プログラムを記録した記録媒体の目標温湿度線設定ステップ、外気状態点設定ステップ、空調空気状態点設定ステップ、制御信号出力ステップに相当する。
【００２９】
以上が本発明に係る温湿度制御プログラムを記録した記録媒体により制御される空調装置の温湿度制御装置の一例であり、次に、これを用いた温湿度制御方法について説明する。
【００３０】
空調装置１の運転を開始すると同時に制御装置１０が起動され、まず、温湿度計ＴＨ_１ により空調装置１に取り入れる外気の温湿度が検出されて、外気状態点設定器１４により空気線図テーブル１１の空気線図上に外気状態点Ｐ_１ が設定される。
【００３１】
次いで、この外気状態点Ｐ_１ の存在する各制御エリアＡ_１ 〜Ａ_５ に適した調温調湿装置４が選択されて運転され、外気がこれらの調温調湿装置４を通過することにより温湿度が調整されて空調空気が生成される。
そして、温湿度計ＴＨ_２ により空調空気の温湿度が検出されて、空調空気状態点設定器１５により空気線図テーブル１１の空気線図に空調空気状態点Ｐ_２ が設定される。
【００３２】
ここで、検出された空調空気状態点Ｐ_２と目標温湿度線Ｌが比較されて、空調空気状態点Ｐ_２が目標温湿度線Ｌ上の任意の状態点と一致するように、プレヒータ５による加熱容量、断熱加湿器６による加湿容量、冷却装置７による冷却容量、レヒータ８による加熱容量が可変制御される。
このようにして生成された空調空気が塗装ブースに送給されると、塗装ブース内の雰囲気は空調空気状態点Ｐ_２に略等しくなる。
【００３３】
目標温湿度線Ｌは、空気線図の飽和線Ｓを塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点Ｐ_０を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動させることにより設定されているので、目標温湿度線Ｌ上の状態点であれば、どこでもその等温線上の飽和線Ｓの状態点との絶対湿度差は一定であり、その空気が飽和するまでに含ませることのできる水分量は、理想状態点Ｐ_０ の空気が飽和するまでに含ませることのできる水分量に等しく、換言すれば、水分の揮発しやすさは、塗装に最も適した理想状態点Ｐ_０ に等しい。
【００３４】
したがって、水性塗料で塗装する場合に、そのように温湿度制御された空調空気を塗装ブースに供給すれば、温度にかかわらず塗料に含まれる水分は理想状態点の雰囲気で塗装したのと同程度に揮発し、最適な塗膜が形成されることになる。
【００３５】
なお、調温調湿装置４としてプレヒータ５、断熱加湿装置６、冷却装置７、レヒータ８を備え、空気線図を５つの制御エリアＡ_１ 〜Ａ_５ に分割して制御する場合について説明したが、気候的に外気状態点Ｐ_１ が年間を通じて制御エリアＡ_２にしかないような地域では、調温調湿装置４として断熱加湿装置６しかなく、外気を断熱加湿操作するだけの制御しか行なわない場合でも、本発明を適用し得る。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、目標温湿度線上のどの状態点の空気も、理想状態点の空気と水分の揮発しやすさが等しいので、水性塗料で塗装する場合に、塗料に含まれる水分は、塗装ブース内の温度にかかわらず理想状態点の雰囲気で塗装したのと同程度に揮発することとなり、塗膜中の水分過多によりタレ、ムラ、わき（あわ）等の塗装不良を生ずるおそれがなく、年間を通じて一定品質の良好な塗膜を形成すること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の温湿度制御装置を示す説明図。
【図２】本発明に係る空調装置の温湿度制御方法を示す空気線図。
【図３】従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
１………空調装置
４………調温調湿装置
１０………制御装置
１１………空気線図テーブル
１３………目標温湿度線設定器
１４………外気状態点設定器
１５………空調空気状態点設定器
１６………演算装置
Ｐ_０ ………理想状態点
Ｐ_１ ………外気状態点
Ｐ_２ ………空調空気状態点
Ｌ…………目標温湿度線
Ｓ…………飽和線

Claims (3)

1. 外気の温湿度を調整して塗装ブースに供給する空調空気を生成する調温調湿装置（４）を備えた空調装置の温湿度制御装置において、
   空調空気の目標温湿度を表す目標温湿度線（Ｌ）として、空気線図の飽和線（Ｓ）が塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点（Ｐ_０ ）を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動された状態線が設定され、
   空調装置（１）で生成される空調空気の状態点（Ｐ_２ ）が目標温湿度線（Ｌ）上の状態点と一致するように、空調装置（１）内に取り入れた外気の状態点（Ｐ_１ ）に応じて、当該外気に前加熱操作、断熱加湿操作、冷却操作又は後加熱操作を行なう制御信号を前記調温調湿装置（４）に出力する演算装置（１６）を備えたことを特徴とする温湿度制御装置。
2. 外気の温湿度を調整して塗装ブースに供給する空調空気を生成する空調装置の温湿度制御方法において、
   空調空気の目標温湿度を表す目標温湿度線（Ｌ）として、空気線図の飽和線（Ｓ）が塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点（Ｐ_０ ）を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動された状態線を設定し、
   空調装置（１）で生成される空調空気の状態点（Ｐ_２ ）が目標温湿度線（Ｌ）上の状態点と一致するように、空調装置（１）内に取り入れた外気の状態点（Ｐ_１ ）に応じて、当該外気に前加熱操作、断熱加湿操作、冷却操作又は後加熱操作を行なうことを特徴とする温湿度制御方法。
3. 外気の温湿度を調整して塗装ブースに供給する空調空気を生成する調温調湿装置（４）を備えた空調装置の温湿度制御プログラムを記録した記録媒体であって、
   空気の状態値を座標に表した空気線図が設定された空気線図テーブル（１１）と、
   空調空気の目標温湿度を表す目標温湿度線（Ｌ）として、空気線図の飽和線（Ｓ）が塗装ブースの理想的な温湿度を表す理想状態点（Ｐ_０ ）を通る位置まで等温線に沿って低湿度側へ一定絶対湿度だけ移動された状態線を空気線図上に設定する目標温湿度線設定ステップ（１３）と、
   空調装置（１）内に取り入れる外気の温湿度を検出してその外気状態点(Ｐ_１）を空気線図上に設定する外気状態点設定ステップ（１４）と、
   空調装置（１）で生成された空調空気の温湿度を検出してその空調空気状態点（Ｐ_２ ）を空気線図上に設定する空調空気状態点設定ステップ（１５）と、
   空調空気状態点（Ｐ_２ ）が目標温湿度線（Ｌ）上の状態点と一致するように、空調装置（１）内に取り入れた外気の状態点（Ｐ_１ ）に応じて、当該外気に前加熱操作、断熱加湿操作、冷却操作又は後加熱操作を行なう制御信号を前記調温調湿装置（４）に出力する制御信号出力ステップ（１６）と、
   を備えた空調装置の温湿度制御プログラムを記録した記録媒体。

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