JPH0237245A - 空気調和機の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば塗装工場内における塗装ブース等に外気
を供給するようにした空気調和機の運転制御装置に関す
る。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）塗装
ブースや工場の建屋内に外気を供給する場合には、これ
らの中の温度に合わせて空気調和機によって外気の温度
を調整した後に供給するようにしている。例えば外気の
温度が低い場合にはヒータで外気を加熱し、外気が高い
場合には冷却器により外気を冷却した後に塗装ブース等
に供給するようにしている。

このように外気の温度に合わせて外気を加熱したり冷却
することによって導入空気の温度の調整を行なうと、同
一温度の外気に対して同一の熱量を加えても、外気の湿
度が高い場合と低い場合では、得られる空気の温度が相
違してしまう。例えば、同一の温度の外気に対して同一
の熱量を加えても、相対湿度が高い空気の方が温度上昇
が高くなるので、バーナーが低燃焼にも拘らず、外気の
湿度が高い場合の方が低い場合よりも、給気温度が上昇
してしまうことになる。この湿度は季節によって変化す
るのみならず、１日の中でも時間帯によって変化するこ
とになるので、従来では外気の変化を常に監視し、空気
調和機を構成するヒータや冷却器等を細かく切換えたり
制御する必要があった。

また、例えば梅雨時のように湿度が高い外気を導入し、
これを冷却して所望の温度に制御すると、給気が飽和蒸
気近くになって、結露現象が発生することがあり、塗装
ブースや作業エリア等の作業空間にこのような空気を供
給することは好ましくない。特に、塗装ブース内におい
て自動車車体に塗装作業を行なう場合には、溶剤である
シンナーの蒸発時間ないし速度が、塗装ブース内の温度
のみならず、湿度にも大きく影響を受け、所定の湿度が
維持されていない状態では、塗装面に泡が発生したり、
充分な平滑度が出なくなることがあり、余分な修正作業
が必要となる。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
あり、外気の温度と湿度を加味し、外気のエンタルピー
を基準として空気調和装置を運転制御することにより、
外気に対応させて所望の給気を行ない得るようにするこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、塗装ブース等の作
業空間内に供給される外気を加熱するヒータと、冷却す
る冷却器と、加湿する加湿器とを有する空気調和機にお
いて、前記外気の温度を検出する温度センサ及び前記外
気の相対湿度を検出する湿度センサからの入力信号によ
り前記外気状態値を演算する演算手段と、前記外気状態
値に応じて前記ヒータ、前記冷却器及び前記加湿器の制
御パターンを記憶する記憶手段と、前記演算手段からの
演算値と前記記憶手段内の記憶値とを比較して前記ヒー
タ、前記冷却器、及び前記加湿器に制御信号を送る制御
手段とを有する空気調和機の運転制御装置である。

（作用） 外気のの温度と湿度がそれぞれ温度センサーと湿度セン
サーとにより測定されて、これらの側低地から外気の状
態値が求められる。この外気が供給される塗装ブース等
の作業空間内の状態値と、前記測定された状態値とが比
較され、外気の状態値に応じて空気調和機を構成する加
湿器やヒータが、所定パターンで作動制御されることに
なり、外気は前記作業空間内の標準状態に設定された後
に給気されることＧこなる。

（実施例） 以下、図示する本発明の一実施例に基いて本発明の詳細
な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る空気調和機の運転制御
装置を示す図であり、この場合の空気調和機１は、図示
しない塗装ブース内に供給される外気を空気調和するた
めに用いられている。この空気調和装置の詳細を示すと
、第２図の通りである。

第２図に示されるように、空気調和機の本体を構成する
ケーシング２の吸入口３には、外気内に含まれるゴミ等
の異物を除去するためのロールフィルター４が取付けら
れている。このケーシング２内の吸入口３側には、第１
ヒータ５が予熱器つまりプレヒータとして設置されてい
る。この第１ヒータ５の下流側には冷却コイル６が冷却
器として設置されている。この冷却器６には第１図に示
される空気調和機の付帯設備としての冷水製造器７を構
成するクーリングタワー８とチラーユニット９からの冷
水が供給されるようになっている。

チラーユニット９からはクーリングタワー８からの冷水
よりも低い温度の冷水が供給されるようになっている。

前記冷却器６の下流側には加湿器１０が設置されており
、給水管１１から供給された水が水滴となって下方に落
下して循環するようになっている。

この加湿器１０を通過して湿度が上昇した空気の中から
余分な水滴を除去するために、加湿器１０の下流側には
エリミネータ１２が設置されている。

更に、このエリミネータ１２の下流側には第２ヒータ１
３がアフターヒータとして設置されている。

これらによって空気調和がなされた外気は、ケーシング
２の排出口１４に設けられたダクト１５により、塗装ブ
ースに給気されるようになっており、このダクト１５内
には軸流ファンからなる送風機１６が内蔵されている。

空気調和機１内に供給される外気の温度を検出するため
の温度センサー２０と、この外気の相対湿度を検出する
ための湿度センサー２１とがそれぞれ例えば前記ケーシ
ング２内の第１ヒータ５とロールフィルター４との間に
取付けられており、これらのセンサー２０．２１は、そ
れぞれ制御ユニット２２に、アンプ２３．２４を介して
接続されている。

この制御ユニット２２内には、前記温度センサー２０及
び前記湿度センサー２１とに接続された演算部２５が設
けられている。この演算部２５では、温度センサー２０
からの温度値と、湿度センサー２１．からの湿度値とに
より、外気の状態値つまりエンタルピー値が演算される
ことになる。この状態値の算出手順について第３図に示
す空気線図をもとに説明する。

この空気線図では横軸が乾球温度（℃）を示し、縦軸が
絶対湿度（ｇ／Ｋｇ）を示し、斜交軸でエンタルピー（
ｉ）が示されている。この線図では、飽和蒸気つまり相
対湿度が１００％である曲線Ａの下方に１０％毎に相対
湿度の特性曲線が示されている。演算部２５内には、飽
和蒸気の特性曲線Ａが最小二乗近似法等により、Ｙ＝ａ
Ｘ２＋ｂの形で数式化して格納されている。この式にお
いて、Ｘは外気の温度つまり乾球温度の値を示し、Ｙは
その温度に対応した湿度１００％における第３図の線図
上の位置を示している。

したがって、例えば、第３図において、温度センサー２
０による測定温度値が２０°Ｃであれば、前記数式にお
けるＸが求まり、その値を前記数式に代入してその温度
におけるＹＡの値が求まる。

そして、湿度センサー２１からの信号により、例えば、
外気の湿度が７０％であれば、Ｙの値に比例定数を掛け
ることによって、その湿度における￥８の値が算出され
ることになる。この比例定数は例えば湿度センサー２１
からの電流値が４〜２０ｍＡの範囲であれば、そのとき
の電流値Ｙ（ｍＡ）から、（Ｙ（ｍＡ）　−４）　／　
（２０−４１によって求められることになる。

前記制御ユニット２２内には、上述のようにして求めら
れた外気状態値に応じて、前記空気調和機１を構成する
加湿器１０等と、空気調和機１の付帯装置としての冷水
製造器７との制御パターンか格納された記憶部２６が設
けられている。この記憶部２６は、ＲＡＭやＲＯＭ等の
記憶媒体により構成されている。

空気調和機１内に組込まれたヒータ５．１３、冷却器６
、及び加湿器１０の制御パターンを示すと第４図の通り
である。この第４図は前記第３図と同様に、空気線図を
示す。この図において、符号りは塗装ブース内に供給さ
れる空気の標準となる状態点ないし領域の値を示し、こ
の標準の状態値としては、図示実施例にあっては、例え
ば温度が１８℃で、相対湿度が７０％に設定されている
。

直線Ｅは相対湿度が７０％における９（ｇ／Ｋｑ）の絶
対湿度を示す線であり、この線Ｅを境界としてこれより
も絶対湿度が高い領域では、外気の除湿が行なわれる。

この除湿は、ケーシング２内に流入した外気をまず、冷
却器６で冷却した後に、第２ヒータ１３によって標準状
態の温度１８°Ｃにまで加熱することによって達成され
る。

したがって、前記Ｙ８の値がこの領域内に入る場合には
、この値つまり外気の温度及び湿度に応じて、ダクト１
５から塗装ブース内に供給される給気が、基準状態りと
なるように、冷却器６及び第２ヒータ１３のオンオフ制
御と、それぞれの温度が最適値に制御される。例えば、
外気の温度が２８°Ｃで相対湿度が８０％の場合、これ
を冷却器６で１２．５℃にまで冷却すれば、この温度の
飽和蒸気となり、これを第２ヒータ１３で１８℃まで加
熱することによって、標準状態値を有する空気が塗装ブ
ース内に給気されることになる。

第４図において、直線Ｆは状態点りと同一のエンタルピ
ー値を示す線であり、この直線Ｆと前記直線Ｅとにより
囲まれる領域では、冷却器６のオンオフとその温度の制
御がなされることによって、標準状態の給気がなされる
。この領域パターンに入る場合としては、年間を通して
多くの場合湿度か５０％以上であるので、加湿器１０を
作動しなくとも、主として温度の制御のみで現実的には
充分に標準状態を得ることができる。ただし、湿度の制
御をも同時に行なうようにすることも可能である。

第４図において、直線Ｆよりも下側の領域は、基準状態
点りよりも絶対湿度が低い領域であり、外気がこの領域
に入る場合には、主として加湿器１０が作動することに
なり、その温度によっては、２つのヒータ５．１３の少
なくとも何れかを作動させたり、或いは冷却器６を作動
させることになる。しかし、実際に空気調和機を作動さ
せる場合には、外気の実際の相対湿度との関係から、こ
のパターン領域に入る場合は多くの場合、標準の温度よ
りも低いので、加熱と加湿とが行なわれる。

加熱を行なうと、同一の絶対湿度の下で温度が上昇する
ので、空気線図上では右に移動することになり、加湿を
行なうと等エンタルピー変化、つまり湿球温度一定の変
化が起り、最終的に標準値になる。

第５図は外気の状態値に応じて冷水製造器７を構成する
クーリングタワー８とチラーユニット、つまり冷凍機９
とが使用されるパターンを示した図である。この図は第
４図と同様な空気線図であり、図中符号Ｇで示されるよ
うに、乾球温度が１３℃におけるエンタルピー値、つま
り湿球温度−定の線を境界として、これよりもエンタル
ピー値が低い場合はクーリングタフ−８からの冷水を冷
却器６に供給し、これよりもエンタルピー値が大きい場
合は、チラーユニット９からの冷水を冷却器６に供給す
るようにしている。供給される冷水の量は弁の開度を調
整することによって任意に設定される。

このような制御領域パターンの何れかに前記数式から求
まるＹの値が入れば、その値に応じて前記ヒータ５．１
３、加湿器１０、冷却器６が、それぞれオンオフ制御さ
れると共に最適値りとなるように制御され、更に、クー
リングタワー８とチラーユニット９の何れかが選択され
、標準値りとなった給気が塗装ブース内に供給されるこ
とになる。

これらの制御は、制御ユニット２２内に設けられた制御
部２７からの信号によって行なわれる。

つまり、この制御部２７は前記演算部２５と前記記憶部
２６に接続されており、演算部２５からの外気状態値の
演算結果から、記憶部２６内に格納された制御パターン
が呼び出され、空気調和機１及び冷水製造器７の構成部
材に対して所定の制御信号が送られる。

上記本発明の運転制御装置にあっては、外気の温度及び
湿度に応じて、塗装ブース等の作業空間内の標準状態値
に設定された後に給気されるようになっているので、従
来のようなフィードバック制御を不要とすることも可能
である。つまり従来では空気調和機の排出口に測定器を
設けて、これにより作業空間内に給気される空気の温度
を測定し、この測定値が外気の温度の変化により変動し
た場合には、フィードバック制御によりヒータの制御を
行なっていたが、これが不要となる。したがって、フィ
ードバック制御のための設備が不要となることから、低
コスト化が達成された。ただし、フィードバック制御を
組込むようにしても良い。例えば、塗装ブースの起動時
にあっては、塗装ブース内の空気の温度が標準値から大
きく離れており、その中の空気の容量も大きいので、標
準状態値の空気を供給したのでは、この状態になるまで
時間を要することになる。そこで、例えば外気を冷却し
て供給するのであれば、標準値よりもかなり低い温度に
設定して、立上りの速度を短くするように制御する必要
があるので、その場合には作業空間内の温度や湿度を検
知しつつ、フィードバック制御を組込むようにしても良
い。特に、フィードバック制御を組込むと、冬期におけ
る塗装ブースの立上り時に、塗装ブース内に設けられた
光電管等の各種機器に対する結露発生状態を検出するこ
とができる。つまり、塗装ブース内に被塗物である車両
の位置を検知するために光電管等のセンサーが設けられ
ており、外気の温度が１０℃以下となり、湿度が５０％
程度となる冬期における塗装ブースの立上り時には、こ
れらのセンサー自体の温度も外気に近い温度となってい
るので、標準状態にして外気を塗装ブース内に供給する
と、センサーに結露現象が発生することがあるが、塗装
ブース内の温度や湿度を検知することによって結露の発
生を予め予知することが可能となる。

実験結果では、実験を行なった測定場所での外気の相対
湿度が最大となるのは６月から９月頃であり、それらの
月毎の平均湿度は８０数％程度であり、相対湿度が最小
となるのは、１月から４月頃であり、これらの月の平均
湿度は５０％程度であった。また、外気の月平均温度が
最も低いのは１ないし２月で、７°Ｃ程度であり、それ
が最も高いのは８月であり、２８°Ｃ程度であった。そ
して、これらの外気の状態値に対して、充分に上述した
制御パターンに基いて加湿器１０等の機器を最適に制御
して塗装ブース内を標準状態に維持することか可能とな
った。特に、本発明にあっては、第１ヒータ５と第２ヒ
ータ１３の運転のオンオフのタイミングと、最適な運転
状態の設定の判断が確実になされることになった。また
、加湿器１０に供給する水量の制御が最適になされ、例
えば夏期から秋期の中間期におけるクーリングタフ−８
の使用が可能となると共に、クーリングタワー８への切
換え時期の判断が確実となりランニングコストの低減を
図ることが可能となった。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、外気の温度と相対湿度
とにより外気の状態値を演算し、この状態値に対応させ
て空気調和装置を構成する冷却器等の機器の予め記憶さ
れた制御パターンに基いて前記機器を制御するようにし
たので、理想的にはフードパック制御を行なうことが不
要となり、これに要する制御機器が不要となることから
、低コストで塗装ブース等の作業空間内を所望の状態に
維持させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る空気調和機の運転制御
装置を示す概略構成図、第２図は第１図に示された空気
調和機の詳細を示す正面図、第３図は外気の状態値を算
出する手順を示す空気線図、第４図は空気調和機内の構
成機器の制御パターンを示す空気線図、第５図は冷却器
内に冷水を供給するるための冷水製造器の制御パターン
を示す空気線図である。 １・・・空気調和機、２・・・ケーシング、５・・・ヒ
ータ、６・・・冷却器、７・・・冷水製造器１．、ｌＯ
・・・加湿器、１３・・・ヒータ、２０・・・温度セン
サー、２１・・・湿度センサー、２５・・・演算部（演
算手段）、２６・・・記憶部（記憶手段）、２７・・・
制御部（制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 塗装ブース等の作業空間内に供給される外気を加熱する
   ヒータと、冷却する冷却器と、加湿する加湿器とを有す
   る空気調和機において、前記外気の温度を検出する温度
   センサ及び前記外気の相対湿度を検出する湿度センサか
   らの入力信号により前記外気状態値を演算する演算手段
   と、前記外気状態値に応じて前記ヒータ、前記冷却器及
   び前記加湿器の制御パターンを記憶する記憶手段と、前
   記演算手段からの演算値と前記記憶手段内の記憶値とを
   比較して前記ヒータ、前記冷却器、及び前記加湿器に制
   御信号を送る制御手段とを有する空気調和機の運転制御
   装置。