JP7390807B2

JP7390807B2 - 空調システム

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Publication number: JP7390807B2
Application number: JP2019108472A
Authority: JP
Inventors: 弥長谷部
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2023-12-04
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Description

本発明は、クリーンルームに好適な空調システムに関する。

医薬品を長期間保存しておく貯蔵庫などにおいては、温湿度の変化を極力抑えた恒温恒湿とする必要がある。さらに、このような貯蔵庫は、外部からの浮遊微小粒子の侵入を防ぐため、外気を供給して加圧する必要があり、通常、貯蔵庫にはクリーンルームの構成が採用されている。

従来、クリーンルームの空調システムとしては、熱源システムを用いて冷水・温水を製造し、配管システムにより外気処理空調機に冷水・温水を供給し、冷水・温水により外気の温度・湿度を制御し、これをクリーンルームに供給するようにしていた。

例えば、特許文献１（特開平０８－１１４３４７号公報）には、外気温度の低い冬期に冷却塔を冷熱源とすると共に、外気温度の高い夏期に冷凍機を冷熱源とする熱源システムが開示されている。

このような熱源システムは、冷却塔や冷凍機を用いたものであり、高価であるために、クリーンルーム用の空調システムを構築するためには、相応のコストをかけざるを得なかった。

そこで、室外機と、この室外機から冷媒を得て、この冷媒により外気の温度調整を行い室内に導入する外気処理空調機とからなる、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージを、クリーンルーム用の空調システムに転用することが提案された。
特開平０８－１１４３４７号公報

しかしながら、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用の空調システムに転用する場合においては、以下のような問題が生じる。

汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージは、自機の保護を目的とした保護制御を行うために、指令された温度設定と異なる冷媒を外気処理空調機に供給するタイミングが発生することがある。その一方で、防塵対策のためにクリーンルーム内は正圧としなければならいので、外気処理空調機内のファンは常に動作させなければならない。このため、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用の空調システムに転用すると、指令された温度と異なる外気がクリーンルーム内に導入されてしまう、という問題が生じてしまう。

なお、上記のような問題は、マルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用の空調システムとして用いるときに顕著ではあるものの、このような問題の解決手段は、通常の居室において、マルチ型空冷ヒートポンプパッケージを空調システムとして用いる場合にも適用し得るものである。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係る空調システムは、指令した温度ではない冷媒を生成し、自機を保護する保護制御を行うタイミングを有する室外機と、前記室外機から供給される冷媒が流され、導入した外気の温度制御を行う第１コイルと、前記第１コイルの下流側に配される第１ヒーターと、前記第１ヒーターの下流側に配される第１下流温度センサと、前記第１下流温度センサの下流側に配される水膜加湿器と、前記水膜加湿器の下流側に配される第２コイルと、前記第２コイルの下流側に配される第２ヒーターと、前記第２ヒーターの下流側に配される第２下流温度センサと、を有する外気処理空調機と、からなる空調システムにおいて、前記室外機の外部に配され、前記室外機と、前記第１下流温度センサと前記第２下流温度センサとから入力される信号に基づいて、前記第１ヒーターと第２ヒーターとを制御するヒーター制御部と、を有し、前記ヒーター制御部は、前記室外機から、保護制御を作動した旨の信号を受信すると、前記第１ヒーターと第２ヒーターとをオンし、前記室外機が保護制御を作動している間は、前記第１下流温度センサからの信号を一定範囲内に収めるように、前記第１ヒーターを制御すると共に、前記第２下流温度センサからの信号を一定範囲内に収めるように、前記第２ヒーターを制御し、前記室外機から、保護制御を解除した旨の信号を受信すると、前記第１ヒーターと第２ヒーターとをオフすることを特徴とする。

また、本発明に係る空調システムは、前記保護制御が、除霜運転制御であることを特徴とする。

本発明に係る本発明の空調システムよれば、保護制御が作動し、コイルの温度が変化したとしても、当該変化をヒーターの制御で補正するので、保護制御作動中でも一定温度の外気をクリーンルームに供給することができるようになる。このため、本発明に係る本発明の空調システムよれば、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用に転用することが可能となり、安価にクリーンルームの空調システムを構成することができる。

なお、本発明に係る本発明の空調システムは、マルチ型空冷ヒートポンプパッケージを、クリーンルーム用でなく、通常の居室用に転用する場合においても適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。本発明の第１実施形態に係る空調システム１の制御タイミングチャートの一例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る空調システム１のヒーター制御処理のフローチャートを示す図である。本発明の第２実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。本発明の第２実施形態に係る空調システム１の制御タイミングチャートの一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る空調システム１のヒーター制御処理のフローチャートを示す図である。除霜作動判定のサブルーチンのフローチャートを示す図である。本発明の第３実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。本発明の第３実施形態に係る空調システム１の制御タイミングチャートの一例を示す図である。本発明の第３実施形態に係る空調システム１のヒーター制御処理のフローチャートを示す図である。除霜作動判定のサブルーチンのフローチャートを示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る空調システム１の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。

なお、本明細書で説明する実施形態においては、空調システム１をクリーンルームに適用する例に基づいて説明を行うが、本発明に係る空調システム１が適用され得る居室がクリーンルームに限定されるものではない。

本発明に係る空調システム１は、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージを基に、構成されている。マルチ型空冷ヒートポンプパッケージは、冷媒を作り出す室外機と、ケーシング内に納められているコイルを有する外気処理空調機１０と、前記冷媒を前記コイルに流す配管とから主に構成されている。

空調システム１のケーシング１１内には、外気ＯＡが取り入れられ、ケーシング１１内で温度湿度が調整され、給気ＳＡとして、不図示のクリーンルームに供給される。

ケーシング１１には、送風ファン２２を動作させることで、常に外気ＯＡを取り込み、クリーンルームに給気ＳＡとして供給することで、クリーンルーム内を常に正圧に維持するような運用がなされている。

ケーシング１１に取り込まれた空気は、プレフィルタ１３及び中性能フィルタ１４を流れることで、空気中の塵などが除去される。

室外機３０は、指令された温度の冷媒を生成し、この冷媒を、配管３５を通して、ケーシング１１内の第１コイル３１及び第２コイル３２に循環させている。ケーシング１１内においては、第１コイル３１は上流側に配され、また、第２コイル３２は第１コイル３１の下流側にレイアウトされている。

第１コイル３１を通過した空気は温度調整され、さらに、水膜加湿器１７で湿度が制御され、再熱コイルとして用いられる第２コイル３２で温度上昇され、ＨＥＰＡフィルタ２５を通過し、給気ＳＡとしてクリーンルームに供給される。

ところで、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをおいては、自機の保護を目的とした保護制御を行うために、指令された温度設定と異なる冷媒が配管に流されるタイミングが発生することがある。このような保護制御には、（１）配管中に貯まった油をコンプレッサー（不図示）に戻すために行う油戻し運転制御、（２）室外機の熱交換器に付着した霜を取り除くために行う除霜運転制御、（３）コイルが凍結してしまうことを防止するために行う凍結防止制御、（４）配管内の圧力を低減するために行う高圧制御、などがあるが、いずれの保護制御においても、共通しているのは、保護制御が実行されると、指令値と異なる温度の冷媒を、配管３５に循環させてしまう、ということである。

以下、本実施形態においては、保護制御として除霜運転制御を例に基づいて説明を行うが、本発明に係る空調システム１の考え方は、油戻し運転制御、凍結防止制御、高圧制御などの保護制御にも応用することができるものである。

ケーシング１１内の第１コイル３１及び第２コイル３２に、指令値でない温度を発生させてしまう冷媒が循環してしまう除霜運転制御が室外機３０で作動した時の対策のために、本発明に係る空調システム１においては、第１コイル３１の下流側には、第１ヒーター６０が第１コイル３１の温度低下を補正する熱源として配されると共に、第２コイル３２の下流側には、第２ヒーター８０が第２コイル３２の温度低下を補正する熱源として配される。

また、第１ヒーター６０の直下流には温度を検出するための下流温度センサ６１が設けられ、第２ヒーター８０の直下流には温度を検出するための下流温度センサ８１が設けられる。

ヒーター制御部５０は、第１ヒーター６０及び第２ヒーター８０の温度を指定温度とするように制御することができるものであり、例えばマイクロコンピューターなどから構成することができる。また、ヒーター制御部５０には、下流温度センサ６１や下流温度センサ８１で検出された温度データが入力され、これらの温度データに基づいて、第１ヒーター６０及び第２ヒーター８０の温度を制御することができるようになっている。

また、ヒーター制御部５０には、室外機３０からの制御信号を受信することができるようになっている。室外機３０は、除霜運転制御を作動させるとき、作動制御信号を発し、作動していた除霜運転制御を解除するとき、解除制御信号を発するように構成されている。本実施形態においては、これらの制御信号を室外機３０の外部、すなわち、ヒーター制御部５０に取り出すことができるように構成されている。

次に、以上のように構成される本発明に係る空調システム１の制御処理について説明する。図２は本発明の第１実施形態に係る空調システム１の制御タイミングチャートの一例を示す図である。以下、第１コイル３１及びこの下流の第１ヒーター６０と、第１ヒーター６０直下の下流温度センサ６１とからなるセットにおける制御例についての説明を行うが、この説明は、第２コイル３２、第２ヒーター８０、下流温度センサ８１とからなるセットについても適用し得るものである。

図２の制御タイミングチャートにおいて、上段は室外機３０の運転状況「暖房」、「除霜」、「停止」の別を示しており、中段は第１ヒーター６０の稼働状況「運転」、「停止」の別を示しており、下段は下流温度センサ６１で検出される温度の信号データを示している。

以上のような制御タイミングチャートを参照しつつ、第１実施形態に係る空調システム１の制御アルゴリズムについて説明する。図３は本発明の第１実施形態に係る空調システム１のヒーター制御処理のフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、例えば、ヒーター制御部５０を構成するマイクロコンピューターにおいて実行される。

ステップＳ１００で、ヒーター制御処理が開始されると、続くステップＳ１０１では、室外機３０からの制御信号が作動制御信号であるか否かが判定される。ステップＳ１０１の判定がＮＯである間は、当該判定の処理ステップが実行し続けられる。一方、ステップＳ１０１の判定がＹＥＳとなると、ステップＳ１０２に進み、第１ヒーター６０をオンとする。図２のタイミングチャートでは、（ａ）で示すタイミングがこれに相当する。

ステップＳ１０３においては、室外機３０からの制御信号が作動制御信号であるか解除制御信号であるのかが判定される。この判定で、室外機３０からの制御信号が「解除制御信号」であれば、ステップＳ１０８に進み、除霜運転の解除による第１ヒーター６０のオフを実行し、ステップＳ１０９に進み、ヒーター制御処理を終了する。図２のタイミングチャートにおける（ｆ）のようなタイミングがこれに相当する。

一方、ステップＳ１０３における判定で、制御信号が「作動制御信号」であれば、続いて、ステップＳ１０４に進み、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（温度信号）＞Ｔ＋δを満たすか否かが判定される。

ここでは、Ｔは指令温度に基づいて、下流温度センサ６１の設置位置で検出されるはずの温度である。また、δは温度のディメンジョンを有するあらかじめ定められた所定値である。なお、本実施形態においては、下流温度センサ６１による検出信号データに対する上限閾値をＴ＋δにより設定し、同検出信号データに対する下限閾値をＴ－δにより設定しているが、Ｔからのズレ幅δは上下ともにδとする必要は必ずしもない。（上限、下限で異なるズレ幅を設定することができる。）
ステップＳ１０４における判定の結果がＮＯであれば、ステップＳ１０２に戻り、第１ヒーター６０のオン状態を維持する。一方、ステップＳ１０４における判定の結果がＹＥＳであれば、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、許容する上限に達してしまったと判断し、ステップＳ１０５に進み、第１ヒーター６０をオフとする。図２のタイミングチャートにおける（ｂ）や（ｄ）のタイミングがこれに相当する。

ステップＳ１０６においては、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（温度信号）＜Ｔ－δを満たすか否かが判定される。ステップＳ１０６における判定がＹＥＳであれば、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、許容する下限に達してしまったと判断し、ステップＳ１０２に戻り、第１ヒーター６０をオンとする。図２のタイミングチャートにおける（ｃ）や（ｅ）のタイミングがこれに相当する。

ステップＳ１０６における判定がＮＯであれば、ステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０７では、室外機３０からの制御信号が作動制御信号であるか解除制御信号であるのかが判定される。ステップＳ１０７における判定で、制御信号が「作動制御信号」であれば、続いて、ステップＳ１０５に進み、第１ヒーター６０のオン状態を維持する。

ステップＳ１０７における判定で、室外機３０からの制御信号が「解除制御信号」であれば、ステップＳ１０８に進み、除霜運転の解除による第１ヒーター６０のオフを実行し、ステップＳ１０９に進み、ヒーター制御処理を終了する。

以上のように本発明の空調システム１は、ヒーター制御部５０が、室外機３０から、保護制御を作動した旨の信号を受信すると、第１ヒーター６０をオンし、室外機３０が保護制御を作動している間は、下流温度センサ６１からの信号を一定範囲内に収めるように、第１ヒーター６０をオンオフし、室外機３０から、保護制御を解除した旨の信号を受信すると、第１ヒーター６０をオフするので、このような本発明に係る本発明の空調システム１よれば、保護制御が作動し、第１コイル３１の温度が変化したとしても、当該変化を第１ヒーター６０のオンオフで補正するので、保護制御作動中でも一定温度の外気をクリーンルームに供給することができるようになる。このため、本発明に係る本発明の空調システム１よれば、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用に転用することが可能となり、安価にクリーンルームの空調システムを構成することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の実施形態においても、室外機３０の保護制御として除霜運転制御を例として説明する。図４は本発明の第２実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。以下、第２実施形態に係る空調システム１が、先の第１実施形態と相違する点を中心に説明する。

先の第１実施形態においては、ヒーター制御部５０は、室外機３０が除霜運転制御を作動させるとき、又は、作動していた除霜運転制御を解除するとき、室外機３０からの制御信号を受信することができるように構成されていた。これに対して、本第２実施形態においては、このような室外機３０からの制御信号を受信することができない場合に係るものである。

そこで、ヒーター制御部５０では、室外機３０が除霜運転制御を作動させたか、また、除霜運転制御を解除したかを自らで判断するような構成となっている。

このために、第２実施形態においては、第１ヒーター６０の上流側に温度を検出するための上流温度センサ５９が設けられ、第２ヒーター８０の上流側に温度を検出するための上流温度センサ７９が設けられる。ヒーター制御部５０には、上流温度センサ５９や上流温度センサ７９で検出された温度データが入力され、これらの温度データに基づいて、第１ヒーター６０及び第２ヒーター８０の温度を制御することができるようになっている。

本第２実施形態においても、下流温度センサ６１や下流温度センサ８１で検出された温度データは、先の実施形態同様、ヒーター制御部５０に入力され、第１ヒーター６０及び第２ヒーター８０の温度制御に供される。

次に、以上のような構成を有する第２実施形態に係る空調システム１の制御処理について説明する。図５は本発明の第２実施形態に係る空調システム１の制御タイミングチャートの一例を示す図である。

以下、第１コイル３１及びこの下流の第１ヒーター６０と、第１ヒーター６０直上の上流温度センサ５９と、第１ヒーター６０直下の下流温度センサ６１とからなるセットにおける制御例についての説明を行うが、この説明は、第２コイル３２、第２ヒーター８０、上流温度センサ７９、下流温度センサ８１とからなるセットについても適用し得るものである。

図５の制御タイミングチャートにおいて、最上段の第１段目は室外機３０の運転状況「暖房」、「除霜」、「停止」の別を示しており、第２段目は第１ヒーター６０の稼働状況「運転」、「停止」の別を示しており、第３段目は上流温度センサ５９で検出される温度の信号データを示しており、第４段目は下流温度センサ６１で検出される温度の信号データを示している。

以上のような制御タイミングチャートを参照しつつ、第２実施形態に係る空調システム１の制御アルゴリズムについて説明する。図６は本発明の第２実施形態に係る空調システム１のヒーター制御処理のフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、例えば、ヒーター制御部５０を構成するマイクロコンピューターにおいて実行される。

図６において、ステップＳ２００で、ヒーター制御処理が開始されると、続いてステップＳ２０１に進み、除霜作動判定処理のサブルーチンが実行される。図７を参照して、このサブルーチンを説明する。

図７において、ステップＳ３００で除霜作動判定処理サブルーチンが開始されると、ステップＳ３０１で、上流温度センサ５９からの検出温度の信号データが、（上流温度信号）＜Ｔ_a－αを満たすかが判定される。続いて、ステップＳ３０２では、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（下流温度信号）＜Ｔ_b－βを満たすかが判定される。

ここでは、Ｔ_aは指令温度に基づいて、上流温度センサ５９の設置位置で検出されるはずの温度であり、Ｔ_bは指令温度に基づいて、下流温度センサ６１の設置位置で検出されるはずの温度である。また、α、βは温度のディメンジョンを有するあらかじめ定められた所定値である。αは、Ｔ_aからのズレ幅の下限を規定する温度である。また、βは、Ｔ_bからのズレ幅の上限・下限を規定する温度である。なお、本実施形態においては、下流温度センサ６１による検出信号データに対する上限閾値をＴ_b＋βにより設定し、同検出信号データに対する下限閾値をＴ_b－βにより設定しているが、Ｔ_bからのズレ幅βは上下ともにβとする必要は必ずしもない。（上限、下限で異なるズレ幅を設定することができる。）
ステップＳ３０１の判定がＮＯである場合、又は、ステップＳ３０２の判定がＮＯである場合は、いずれの場合も、ステップＳ３０４に進み元のルーチンにリターンする。

一方、ステップＳ３０１の判定がＹＥＳであり、かつ、ステップＳ３０２の判定がＹＥＳである場合には、ステップＳ３０３では、室外機３０が除霜運転を作動し始めたものとして「除霜作動判定」判定」を行う。図５のタイミングチャートにおける（ａ）のタイミングが、「除霜作動判定」が出されたタイミングに相当する。ステプＳ４０４で元のルーチンにリターンする。

さて、元のルーチンに戻り、ステップＳ２０２では、当該サブルーチンによる判定が、「除霜作動判定」となるまで、当該サブルーチンをループする判断を行う。

一方、当該サブルーチンによる判定が「除霜作動判定」となると、ステップＳ２０２とステップＳ２０１のループを抜けて、ステップＳ２０３に進み、第１ヒーター６０をオンとする。

続いて、ステップＳ２０４に進み、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（下流温度信号）＞Ｔ_b＋βを満たすか否かが判定される。すなわち、下流温度センサ６１で検出される温度が、上限温度Ｔ_b＋βに達していないかをチェックする。

ステップＳ２０４における判定がＮＯである間は、ステップＳ２０３で、第１ヒーター６０のオン状態を維持する。一方、ステップＳ２０４における判定がＹＥＳとなると、ステップＳ２０５に進み、第１ヒーター６０をオフとする。図５のタイミングチャートにおける（ｂ）や（ｄ）のタイミングがこれに相当する。

また、ステップＳ２０６においては、このとき上流温度センサ５９で検出された温度データの値をヒーター制御部５０における不図示の記憶手段などにメモリする。図５のタイミングチャートにおいて、この記憶手段でメモリされる温度はＴ₁やＴ₃に相当する。

ステップＳ２０７では、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（下流温度信号）＜Ｔ_b－βを満たすかが判定される。すなわち、下流温度センサ６１で検出される温度が、下限温度Ｔ_b－βに達していないかをチェックする。

ステップＳ２０７における判定がＮＯである間は、ステップＳ２０５で、第１ヒーター６０のオフ状態を維持する。一方、ステップＳ２０７における判定がＹＥＳとなると、ステップＳ２０８に進む。図５のタイミングチャートにおける（ｃ）や（ｅ）のタイミングがこれに相当する。

ステップＳ２０８では、Ｌ値を算出する。このＬ値は、上流温度センサ５９で検出される温度データの現在値から、記憶手段でメモリされている温度値を引いた値として定義される。図５のタイミングチャートの（ｃ）のときはＬ＝Ｔ₂―Ｔ₁（≦０）となり、（ｅ）のときはＬ＝Ｔ₄―Ｔ₃（＞０）となる。

ステップＳ２０９では、Ｌ＞０であるか否かが判定される。ステップＳ２０９の判定結果がＮＯであるときには、ステップＳ２０３に戻り、再び第１ヒーター６０をオンとする。図５のタイミングチャートにおける（ｃ）のタイミングがこれに相当する。第１ヒーター６０による補正を経ていない上流温度センサ５９で検出される温度は、室外機３０の除霜作動が継続する限り、低下し続けることが予想される。そこで、本実施形態においては、Ｌ≦０の間は、第１ヒーター６０を再びオンとするように制御を行う。

一方、ステップＳ２０９の判定結果がＹＥＳであるときには、第１ヒーター６０をオフの状態を維持したまま、ステップＳ２１０に進み、ヒーター制御処理を終了する。図５のタイミングチャートにおける（ｅ）のタイミングがこれに相当する。上流温度センサ５９で検出される温度が増加傾向にある場合は、室外機３０における除霜運転が解除されるものと考えられる。そこで、本実施形態においては、Ｌ＞０となると、第１ヒーター６０のオフ状態を維持して、そのまま、ヒーター制御処理を終了する。

このように、本発明の第２実施形態に係る空調システム１では、除霜運転などの保護制御を室外機３０が作動させたか、又、作動していた保護制御を解除したかに係る情報を、ヒーター制御部５０が取得することができない場合においても、第１ヒーター６０のオンオフ制御で温度調節を行うことができるようになっている。このため、本発明の第２実施形態に係る空調システム１によれば、保護制御が作動し、第１コイル３１の温度が変化したとしても、当該変化を第１ヒーター６０のオンオフで補正するので、保護制御作動中でも一定温度の外気をクリーンルームに供給することができるようになる。

このため、本発明に係る本発明の空調システム１よれば、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用に転用することが可能となり、安価にクリーンルームの空調システムを構成することができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の実施形態においても、室外機３０の保護制御として除霜運転制御を例として説明する。図８は本発明の第３実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。以下、第３実施形態に係る空調システム１が、先の第２実施形態と相違する点を中心に説明する。

第３実施形態に係る空調システム１も、第２実施形態同様、室外機３０が除霜運転制御を作動させるとき、又は、作動していた除霜運転制御を解除するとき、室外機３０からの制御信号を受信することはできない場合に係るものであり、ヒーター制御部５０では、室外機３０が除霜運転制御を作動させたか、また、除霜運転制御を解除したかを自らで判断するような構成となっている。

このために、第２実施形態においては、第１ヒーター６０の上流側に温度を検出するための上流温度センサ５９が設けられ、第２ヒーター８０の上流側に温度を検出するための上流温度センサ７９が設けられる構成となっており、ヒーター制御部５０には、上流温度センサ５９や上流温度センサ７９で検出された温度データが入力され、これらの温度データに基づいて、第１ヒーター６０及び第２ヒーター８０の温度を制御することができるようになっていた。

これに対して、本第３実施形態においては、上流温度センサ５９や上流温度センサ７９を設けることなく、下流温度センサ６１や下流温度センサ８１で検出された温度データに基づいて、室外機３０が除霜運転制御を作動させたか、また、除霜運転制御を解除したかの判断も行うようにしている。

なお、本第３実施形態においても、下流温度センサ６１や下流温度センサ８１で検出された温度データは、これまでの実施形態同様、ヒーター制御部５０に入力され、第１ヒーター６０及び第２ヒーター８０の温度制御に供される。

次に、以上のような構成を有する第３実施形態に係る空調システム１の制御処理について説明する。図９は本発明の第３実施形態に係る空調システム１の制御タイミングチャートの一例を示す図である。

以下、第１コイル３１及びこの下流の第１ヒーター６０と、第１ヒーター６０直下の下流温度センサ６１とからなるセットにおける制御例についての説明を行うが、この説明は、第２コイル３２、第２ヒーター８０、下流温度センサ８１とからなるセットについても適用し得るものである。

図９の制御タイミングチャートにおいて、最上段の第１段目は室外機３０の運転状況「暖房」、「除霜」、「停止」の別を示しており、第２段目は第１ヒーター６０の稼働状況「運転」、「停止」の別を示しており、第３段目は下流温度センサ６１で検出される温度の信号データを示している。

以上のような制御タイミングチャートを参照しつつ、第３実施形態に係る空調システム１の制御アルゴリズムについて説明する。図１０は本発明の第３実施形態に係る空調システム１のヒーター制御処理のフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、例えば、ヒーター制御部５０を構成するマイクロコンピューターにおいて実行される。

図１０において、ステップＳ４００で、ヒーター制御処理が開始されると、続いてステップＳ４０１に進み、除霜作動判定処理のサブルーチンが実行される。図１１を参照して、このサブルーチンを説明する。

図１１において、ステップＳ５００で除霜作動判定処理サブルーチンが開始されると、ステップＳ５０１で、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（下流温度信号）＜Ｔ_c－γを満たすかが判定される。

ここでは、Ｔ_cは指令温度に基づいて、下流温度センサ６１の設置位置で検出されるはずの温度である。また、γは温度のディメンジョンを有するあらかじめ定められた所定値である。γは、Ｔ_cからのズレ幅の上限・下限を規定する温度である。なお、本実施形態においては、下流温度センサ６１による検出信号データに対する上限閾値をＴ_c＋γにより設定し、同検出信号データに対する下限閾値をＴ_c－γにより設定しているが、Ｔ_cからのズレ幅γは上下ともにγとする必要は必ずしもない。（上限、下限で異なるズレ幅を設定することができる。）
ステップＳ５０１の判定がＮＯである場合は、いずれの場合も、ステップＳ５０３に進み元のルーチンにリターンする。

一方、ステップＳ５０１の判定がＹＥＳである場合には、ステップＳ５０２では、室外機３０が除霜運転を作動し始めたものとして「除霜作動判定」を行う。図９のタイミングチャートにおける（ａ）のタイミングが、「除霜作動判定」が出されたタイミングに相当する。ステプＳ４０４で元のルーチンにリターンする。

さて、元のルーチンに戻り、ステップＳ４０２では、当該サブルーチンによる判定が、「除霜作動判定」となるまで、当該サブルーチンをループする判断を行う。

一方、当該サブルーチンによる判定が「除霜作動判定」となると、ステップＳ４０２とステップＳ４０１のループを抜けて、ステップＳ４０３に進み、第１ヒーター６０をオンとする。

続いて、ステップＳ４０４に進み、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（下流温度信号）＞Ｔ_c＋γを満たすか否かが判定される。すなわち、下流温度センサ６１で検出される温度が、上限温度Ｔｃ＋γに達していないかをチェックする。

ステップＳ４０４における判定がＮＯである間は、ステップＳ４０３で、第１ヒーター６０のオン状態を維持する。一方、ステップＳ４０４における判定がＹＥＳとなると、ステップＳ４０５に進み、第１ヒーター６０をオフとする。図９のタイミングチャートにおける（ｂ）や（ｄ）のタイミングがこれに相当する。

続く、ステップＳ４０６においては、下流温度センサ６１で検出される温度の時間変化率が正の値をとるか否かが判定される。なお、下流温度センサ６１で検出される温度の時間変化率の値を取得するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることができる。

ステップＳ４０６における判定がＮＯであるとすると、ステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７では、下流温度センサ６１からの検出温度の信号データが、（下流温度信号）＜Ｔ_c－γを満たすかが判定される。すなわち、下流温度センサ６１で検出される温度が、下限温度Ｔ_c－γに達していないかをチェックする。

ステップＳ４０７における判定がＮＯである間は、ステップＳ４０５で、第１ヒーター６０のオフ状態を維持する。一方、ステップＳ４０７における判定がＹＥＳとなると、ステップＳ４０３に進み、第１ヒーター６０をオンとする。図９のタイミングチャートにおける（ｃ）のタイミングがこれに相当する。

ステップＳ４０６において、下流温度センサ６１で検出される温度の時間変化率が正の値をとり、判定がＹＥＳの場合は、第１ヒーター６０のオフ状態が維持されているにも関わらず、第１ヒーター６０下流における温度が上昇していると判定したこととなる。すなわち、このような判定が得られた場合は、除霜運転が開所され、第１コイル３１の温度が上昇しているものと判断できるので、第１ヒーター６０のオフ状態を維持したまま、ステップＳ４０８に進み、ヒーター制御処理を終了する。図９のタイミングチャートにおける（ｅ）のタイミングがこれに相当する。

このように、本発明の第３実施形態に係る空調システム１では、除霜運転などの保護制御を室外機３０が作動させたか、又、作動していた保護制御を解除したかに係る情報を、ヒーター制御部５０が取得することができない場合においても、第１ヒーター６０のオンオフ制御で温度調節を行うことができるようになっている。

このため、本発明の第３実施形態に係る空調システム１によれば、保護制御が作動し、第１コイル３１の温度が変化したとしても、当該変化を第１ヒーター６０のオンオフで補正するので、保護制御作動中でも一定温度の外気をクリーンルームに供給することができるようになる。このため、本発明に係る本発明の空調システム１よれば、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用に転用することが可能となり、安価にクリーンルームの空調システムを構成することができる。

１・・・空調システム
１０・・・外気処理空調機
１１・・・ケーシング
１３・・・プレフィルタ
１４・・・中性能フィルタ
１７・・・水膜加湿器
２２・・・送風ファン
２５・・・ＨＥＰＡフィルタ
３０・・・室外機
３１・・・第１コイル
３２・・・第２コイル
３５・・・配管
５０・・・ヒーター制御部
５９・・・上流温度センサ
６０・・・第１ヒーター
６１・・・下流温度センサ
７９・・・上流温度センサ
８０・・・第２ヒーター
８１・・・下流温度センサ

Claims

指令した温度ではない冷媒を生成し、自機を保護する保護制御を行うタイミングを有する室外機と、
前記室外機から供給される冷媒が流され、導入した外気の温度制御を行う第１コイルと、
前記第１コイルの下流側に配される第１ヒーターと、
前記第１ヒーターの下流側に配される第１下流温度センサと、
前記第１下流温度センサの下流側に配される水膜加湿器と、
前記水膜加湿器の下流側に配される第２コイルと、
前記第２コイルの下流側に配される第２ヒーターと、
前記第２ヒーターの下流側に配される第２下流温度センサと、を有する外気処理空調機と、からなる空調システムにおいて、
前記室外機の外部に配され、前記室外機と、前記第１下流温度センサと前記第２下流温度センサとから入力される信号に基づいて、前記第１ヒーターと第２ヒーターとを制御するヒーター制御部と、を有し、
前記ヒーター制御部は、
前記室外機から、保護制御を作動した旨の信号を受信すると、前記第１ヒーターと第２ヒーターとをオンし、
前記室外機が保護制御を作動している間は、前記第１下流温度センサからの信号を一定範囲内に収めるように、前記第１ヒーターを制御すると共に、前記第２下流温度センサからの信号を一定範囲内に収めるように、前記第２ヒーターを制御し、
前記室外機から、保護制御を解除した旨の信号を受信すると、前記第１ヒーターと第２ヒーターとをオフすることを特徴とする空調システム。
前記保護制御が、除霜運転制御であることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。