JPS58139019A - エンタルピ出力装置 - 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】 本発明は湿り空気の温度および相対湿度からエンタルピ
を算出し出力するエンタルピ出力装置に関する。

湿り空気のエンタルピを求めるには、一般の空気調和で
用いられる温度および圧力の範囲内では一般に次の式が
使用されている。

１＝０２４０ｔ＋（５９７３＋０４４１ｔ）ｘ　　Ｑｌ
ｌｌｌｌｌ＠（イ）Ｘ　＝Ｑ６２２ｈ８ψ／　（Ｐ　−
ｈ、＊　ｔｐ　）　　　　１１＠１１＠１１１１（ロ）
ここでｔは乾球温度（’Ｃ）　、　ｘは絶対湿度［Ｋｇ
／′Ｋｇ’）　、　Ｐは大気圧（ｍｍＨｑ）　　、　ｈ
、は飽和蒸気圧（ｍｍＨｃｙ）　　、ψは相対湿度［：
％］、ｉはエンタルピ［ｋｃａｌ／ＫＩ！’）　　テｈ
ル。

、１ したがうて従来、空気のエンタルピを求めるためには測
定項目として乾球温度の他に絶対温度、あるいは湿球温
度、相対湿度、露点温度等を求める必要があった。

ここで露点温度または給体湿度を求める方法では演算は
比較的容易であるが、検出素子の反応速度が遅く、また
素子が高価であるなどの欠点を有しており、湿球温度、
相対湿度、を求める方法では演算式が複雑になるという
欠点を有していた。

本発明は住環境の空気条件の要素として重要な乾球温度
と相対湿度とから、保健用空気調和における室内空気条
件（約２０℃〜３０’Ｃ）および、外気条件など広い温
度範囲において、エンタルピ演算式（ハ）を作成し、こ
の演算式の演算を行ない、エンタルピを出力する装置を
提供するものである。

ｔ ｉ＝（ａｅ　　−ｃ）（ｔ＋ｄ）ψ＋ｍｔ＋ｎ　　　Ｉ
Ｉ＠１１＠１１１＋（ハ）ここにａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｍ、
ｎは定数である。

本発明による演算式（ハ）式によってエンタルピ値を求
めれば、（イ）、（ロ）式による従来の複雑な演算を行
なうことなく、マたエンタルピ演算を行なう実１１、。

用温度範囲内では湿り空気線図による読み取りよりも容
易に、精度の高い値を求めることができる。

次に演算式（ハ）の導き方を説明する。

６ベーノ 湿り空気線図（ｉ−Ｘ線図）およびエンタルピ演算の基
本式（イ）、（ロ）では、エンタルピを相対湿度と乾球
温度の簡易な関係式で表わすことは難しいが乾球温度を
一定とした時、第１図に示す如くエンタルピｉは相対湿
度ψの一次関数で近似できるために）式で表し得る。

ｉ−αψ＋β　　　　　　　　　　　　・・・０・に）
ここでα、βは定数である。

次にある温度を中心とする狭い温度範囲（例えば±１℃
）においては、第２図、第３図に示すごとくα、βは温
度ｔの一次関数の近似式（ホ）、（へ）で表すことがで
きる。

α＝ｐｔ　＋ｑ　＝Ｐ　（ｔ　＋ｑ／Ｐ　）　　　　　
　・・・・・・（ホ）β二ｒｔ　＋８　　　　　　　　
　　　　・・・・・・（へ）各温度を中心とする温度範
囲ごとに（ホ）、（へ）式を作成して係数の変化を検討
すると、ｐは第４図に示すごとく指数関数（ト）式＊　
ｑ／附第６図に示すごとく一次関数（イ）式、またβは
第６図に示すごとく比較的広い各温度範囲にわたって一
次式（勇武で近似ができることが判明した。

Ｐ　＝Ａ　＠ｅＢｔ＋Ｃ…・・・　（ト）ｑ／Ｐ＝Ｄｔ
＋Ｅ　　　　　　　　　　　　　・・・嗜・・（イ）β
＝ｍｔ＋ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　・・・・ｅ＋ｅ（Ｉ刀以上（ト）、（イ）
、（す）式を（ホ）、（へ）式に代入し、に）式に代入
して整理すれば（ヌ）式を得る。

ｉ　＝　（ａ　ａｅ”−ｃ）（ｔ＋ｄ）＠ψ＋ｍｔ＋ｎ
　　　＊＊＊＊＊＊（，０次に示すに）式は←）式を温
度範囲６℃〜３６℃を対象にして作成した演算式である
。

ｉ　＝　（２０５９Ｘ１０−’−ｅ　”５２６７”−６
２７５５Ｘ１０　）（ｔ＋１４６８１　）　ψ＋Ｑ２３
２６ｔ＋０１０５４・・・・・・ＱＱ ００式の求め方を説明する。基本式（イ）、（ロ）式に
おいて乾球温度を一定として相対湿度ψとエンタルピｉ
の関係を求め、相対湿度３０％、７０％の時のエンタル
ピ値より、−次式で近似をする。次にある温度範囲で（
ホ）、（へ）式を求めるが、例えば乾球温度２０℃を中
心として±１℃の範囲で近似式を作成する場合、まずｔ
１＝１９℃、ｔ２＝２１℃の時のエンタルピｉと相対湿
度ψの関係を一次式に）で近似する ７ページ ｔ１＝１９℃の場合　１＝ＱＯ８３４５ψ＋４５２１５
ｔ２−２１℃の場合　１＝ＱＯ９４８５ψ＋４９９１５
次にａおよびβを温度の一次関数で近似をするとａ、β
は次の（ヲ）、（ワ）式で表わせる。

（Ｚ：５．７０７Ｘ１０　　ｔ−ＱＯ２５００・・・・
・・（力β＝０２３４６ｔ＋００６５４５　　　　　−
−−−−−（ｒ））同様に中心温度６℃、１０℃、１５
℃、２５℃。

３０℃、３６℃の場合のａ、βを求め、各係数を最小２
乗法によって（ト）、（イ）、　（ＩＪ）式を求めると
（２）。

（ヨ）、（夕）式を得る Ｐ＝２１８６０×１０−３・ｅ００５２６７ｔ−ａ６×
１０−４・・・・・・（２） ｑ／Ｐ＝−０９０５８ｔ＋１３７３５９　　　　”・＊
−（ヨ）β＝Ｑ２３２６ｔ＋０１０５４　　　　　　　
　ｍｍｍ＠＠＠（４（力）、（ヨ）、（夕）９式より０
０式を得る０演算弐〇〇と基本式（イ）、（ロ）との精
度比較を表１に示すが広範囲にわた・て−ン論ルビ差を
０６以下にすることができ、実用上の温度、相対湿度の
範囲内では十分に精度の高いものである。

以下余白 ９　ベーン 次に演算式（ヌ）式で表わされる演算の演算装置の一実
施例を第７図にもとづいて説明する。Ａ部は温度信号出
力部である。１は温度変化を抵抗変化として検出する温
度センサ２からなる合成抵抗である。端子３の電圧値は
端子４と端子６間の電圧を抵抗１と抵抗６の抵抗値の比
率に分割する値であって、温度センサ２の抵抗値すなわ
ち温度の一次関数で表わすことが可能である。Ｂ部は入
力電圧を、指数関数のべき数として出力する変換部であ
る。オペアンプ７の反転入力端子にトランジスタ８のコ
レクタを接続すれば、トランジスタ８のコレクタ電流が
ペースエミッタ電圧の指数関数で表わされることからオ
ペアンプの出力端子９には入力電圧すなわちペース・エ
ミッタ電圧をべき数とする指数関数で表わされる電圧を
出力する。ここでオペアンプ７の負帰還回路中に電圧出
力部１゜をおくと演算式（ヌ）の定数Ｃに相当する電圧
補正を行なうことができる。

０部は乗算部で←）式の温度変数をべき数とする指数関
数からなる項と、温度変数の一次関数との０ 乗算を行なう。オペアンプ１１の負帰還回路中に、温度
変化を抵抗変化として検出する温度センサ１２から々す
、温度変数の一次関数で表わされる抵抗変化をする合成
抵抗１３をおけば、オペアンプの増幅度は抵抗１３と抵
抗１４の比率で決まり、オペアンプ１１の出力端子１６
の電圧は端子９の電圧と抵抗１３の乗算で表わされる。

Ｄ部は湿度信号の乗算部で、オペアンプ１６の負帰還回
路中に湿度変化を抵抗変化として検出する湿度センサ１
７からなり、湿度変数の一次関数で表わされる抵抗変化
をする合成抵抗１８をおくことにより、Ｄ部の出力端子
１９の電圧値は、端子１６の電圧値と抵抗１８の抵抗値
の乗算で表わされる。Ｅ部は温度信号の出力部で、２ｏ
は温度変化を抵抗変化として検出する温度センサ２１か
らなる合成抵抗である。端子２２の電圧値は端子２３に
かかる電圧を抵抗２４の抵抗値の比率に分割する値であ
って、抵抗２１の抵抗値すなわち温度の一次関数で表わ
すことが可能である。Ｆ部は加算部でオペアンプ２６か
らなり、端子１９と端子２２の電圧値の加１１　ページ 算を行ない、端子２６にに）式で表わされるエンタルピ
値を電圧値として出力する。

上述のように本発明のエンタルピ出力装置は、環境指数
として最も重要な乾球温度と相対湿度を変数とする簡単
な演算式から演算をするため、乾球温度と相対湿度を検
出すれば、飽和蒸気圧など他の要素を近似式あるいは換
算表などで検索する必要がなく、直接演算できる。また
本発明による演算式は電子計算機などで演算する場合に
も容易にしかも精度の高い値を演算することが可能であ
る。また本演算装置によれば空気調和を行なう場合に直
接対象とガる温度、相対湿度から空気の保有する熱エネ
ルギーであるエンタルピ値を演算スることができるため
、空気調和の自動制御に展開することが容易であること
など利点の大なるもので構成素子の少ない、簡易な演算
回路が可能である０

【図面の簡単な説明】

第１図は相対湿度とエンタルピとの関係を示す図、第２
図は乾球温度と係数αとの関係を示す図、第３図及び第
６図は乾球温度と係数βとの関係を示す図、第４図、第
６図は乾球温度と係数Ｐ。 ｑ／Ｐとの関係を示す図、第７図は本発明の一実施例に
おけるエンタルピ出力装置の電気回路図である０ ２．１２，２１・・・・・・温度センサ、１７°・・・
・湿度センサ、８・・・・−・トランジスタ、７，１１
゜１６．２５・−・０・オペアンプ、１ｏ・・・・・・
電源。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名・　
（。 第１図 一一−→２−舛遥本夕ｃ％Ｊ 第　２１１１ 一一◆ｒＩｌ庫逼＆ｔ＜で１ 軌３図 乾ヰ温膚ｔ　（’Ｃ） 第４図 □粍球描膚（’Ｃン ｃ中成・りＭＬ浸） 第５図 第６図 乾痔藻潰（ｏｃλ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）相対湿度を電気信号に変換する湿度センサと、温
   度を電気信号に変換する温度センサと、この温度センサ
   及び前記湿度センサの信号を入力とし、下記の式 ％式％ ここでａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｍ、ｎは定数 ｔ：乾球温度（℃） ψ：相対湿度（イ） 但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｍ、ｎは ｉｏ　＝Ｑ　２４０　ｔ　”　（６９７３＋　Ｑ４４１
   　ｔ　）　”ｘ　＝０６２２”ψ・ｈ／（Ｐ−ψ−ｈ）
   とした時、所定の温度範囲においてｌ　ｚ　−ｉｏ＋≦
   ０６となるように選んだ定数とし、 Ｐ：機器の雰囲気の大気圧 ｈ：Ｐで示す大気圧における飽和蒸気圧で表わされる演
   算を行ない、ｉを電気信号とじて（２）前記演算器は相
   対湿度値を電気信号に変換する相対湿度信号部と温度を
   電気信号に変換し、温度を変数とする一次関数をべき数
   とする指数関数で表わされる第１の温度信号部および温
   度を電気信号に変換し、温度を変数とする一次関数で表
   わされる第２．第３の温度信号部を有し、温度信号部の
   ・出力信号と第２の温度信号部の出力信号の乗算部とこ
   の乗算部の出力信号と相対湿度信号部出力信号との乗算
   部およびこの乗算部出力信号と第３の温度信号部出力信
   号との加算部を有する特許請求の囲第１項記載のエンタ
   ルピ出力装置。 （３）上記相対湿度信号部は相対湿度を抵抗変化に変換
   し相対湿度変化によって増幅度を変化させる相対湿度信
   号出力部とし、第１の温度信号部は温度変化を抵抗変化
   に変換して温度を変数とする一次関数をべき数とする指
   数関数で表わされる電圧出力部とし、第２の温度信号部
   は温度を抵抗変化に変換し温度を変数とする一次関数で
   表わされる抵抗によって増幅度を変化させる温度信号出
   力部とし、第３の温度信号部は温度を抵抗変化に変換し
   温度を変数とする一次関数で表わされる電圧比（ 力部とした特許請求範囲第２項記載のエンタルピ出力装
   置。