JPS6332232A - 空調装置の運転制御方法 - 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、塗装ブース内の空気を塗装に適した状態に調
和させるだめの空調装置の運転制御方法に関する。

（従来の技術） 塗装ブース内における塗装にあっては、その塗装ブース
内の温度・湿度によって仕上り品質が左右されることか
ら、一般に塗装ブースには空調装量が設置される。

この空調装置は、塗装ブース外部の空気を通気路を通し
て該塗装ブース内部に吸込み供給す・るための給気ファ
ンを備え、前記通気路にはフィルタと冷却器と加熱器と
加湿器とが配設され、前記フィルタにより空気の塵埃を
除去し、加湿器でその空気に湿気を与え、そして外気温
、即ち塗装ブース外部の空気の温度が塗装適正温よりも
低いときは加熱器で空気を加熱し、一方、塗装適正温よ
りも高いときは冷却器で空気を冷却して、清塵され且つ
温度・湿度とも適正化された空気を塗装ブース内に送込
むようになっている。

加熱器ならびに冷却器はプレートフィンコイルを含み、
そのプレートフィンコイル内部に温調媒体（前者にあっ
ては蒸気、後者にあっては冷水。）が流され、空気を、
このプレートフィンコイルに接触させ、温調媒体の熱を
、その空気に伝えることによシ温度調節作用を行なうよ
うになっている。

ところで、冷却器におけるプレートフィンコイルに流さ
れる冷水は冷凍機により製造されるが、近時、省エネル
ギーの観点から、冷凍機が作動しているときに出す排熱
により温水を造り、外気温が低くて空気に加熱を要する
際に、冷却器のプレートフィンコイルにその温水を流し
、上記加熱器に加えてこの冷却器にても加熱を行ない、
該加熱器を補助するようにした第８図に示すようなもの
が考えられている。

この図において、１は塗装ブース、２は空調装置であり
、３は該空調装置２における、外気をギヤラリ４より導
入し通気路５を通して塗装ブース１内へ吸込み供給する
ファン、６は加熱器、７は冷却器、８は冷凍機である。

冷凍機８は蒸発器９と凝縮器１０とを含み、１１は冷水
蓄熱槽、１２は温水蓄熱槽である。

冷水蓄熱槽１１内の水はポンプ１５により吸上げられパ
イプ１４を通して蒸発器９に送られ、この蒸発器９によ
り冷却されてパイプ１５から冷水蓄熱槽１１に戻される
一方、ポンプ２４１Ｃよシ吸上げられ、パイプ２５、切
替弁２６、パイプ２７を通して冷却器７に送られ、そし
て、この冷却器７からパイプ２８、切替弁２９、パイプ
３０を通して冷水蓄熱槽１１ｉＣ戻される。

蒸発器９からの排熱は凝縮器１０により吸収されるが、
温水蓄熱槽１２内の水はポンプ１６により吸い上げられ
パイプ１７を通して凝縮器１０に送られ、前記の排熱に
より加熱されて、バイア・１８を介し切替弁１９の切替
えによって１バイブ２０から冷却塔２１に送られ該冷却
塔２１により放熱されてパイプ２２から温水蓄熱槽１２
に戻されるか、あるいはパイプ２３から温水蓄熱槽１２
に放熱されないまま戻され温水として蓄熱される。蓄熱
された温水は、ポンプ３１により吸上げられパイプ３２
、切替弁２６、パイプ２７を通して冷却器７に送られ、
そしてこの冷却器７からパイプ２８、切替弁２９、パイ
プ５３を通して温水蓄熱槽１２に戻されるよう罠なって
いる。

この構成において、空気を冷却する際には冷凍機８を作
動させ、冷水を製造させると共に、凝縮器１０に水を循
環させて温水を製造し温水蓄熱槽１２に蓄熱しておき、
空気を加熱するときには、その温水を冷却器７に供給し
、加熱器６と共に空気の加熱を行なわせ、この加熱器６
を補助し、冷凍機８の排熱を有効利用しようというもの
である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなシステムの場合、冷水の製造
には時間がかかる関係上、特に季節・の変り目などにお
ける気温の激変にも対応すべく負荷が少ない日であって
も冷水蓄熱槽に充分なる冷水の蓄熱を行なうようになっ
ているため、その冷水用と、これとは別に温水用の蓄熱
槽を必要とし、この結果、設備投資が大となり、排熱回
収のメリットが小さく、実現が困難であった。

本発明は、この点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、温水用の蓄熱槽を必要とすることなく冷
凍機の排熱の有効利用化が図れる、空調装置の運転制御
方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そのため、本発明は、塗装ブース外部における気温及び
湿度と冷水蓄熱量を検出し、前記気温及び湿度から外気
エンタルピを算出し、 該外気エンタルピと前記冷水蓄熱量とを基に温調器への
冷水供給時に必要な冷水の量を予測し、 該冷水供給時にはその冷水必要量に応じて冷凍機を作動
させる、 ことを特徴としている。

（作　用） これによって、温水供給開始時においては、蒸発器によ
り製造された冷水が残ってい々いようにすることができ
ることになる。このことは逆に言えば、冷水蓄熱槽に温
水を蓄熱できることになり、したがって、冷水蓄熱槽と
は別の温水蓄熱槽は不要になる。

（実施例） 以下に本発明の実施例につき図面を参照しつつ説明する
。なお、以降の図において、第８図と同一の構成要素に
ついては同一符号を付してその説明を省略する。

第１図において、３４は本発明に係る空調装置で、３５
はその冷凍機である。この冷凍機３５は蒸発器３６と第
１凝縮器３７と第２凝縮器３８とを含んでいる。３９は
冷水蓄熱槽であり、この冷水蓄熱槽３９内の水は、ポン
プ４０により吸上げられ、パイプ４１を通して蒸発器３
６へ送られ、この蒸発器３６により冷却されてパイプ４
２を通して冷水蓄熱槽３９に戻される。この蒸発器３６
からの排熱は第１凝縮器３７及び第２凝縮器３８により
吸収される。蒸発器３６により製造され冷水蓄熱槽３９
に蓄えられた冷水は、ポンプ４５１Ｃよりパイプ４３、
切替弁４４を介して吸上げられ、そして切替弁４６、パ
イプ４７を通して冷却器７に供給され、空気の冷却に使
用される。そして、使用後、冷却器７からパイプ４８、
切替弁４９、パイプ５０を通して冷水蓄熱槽３９に戻さ
れる。第１凝縮器３７は放熱用のもので、ポンプ５１に
より冷却塔５２から循環されてくる水を加熱し、その温
水が冷却塔５２を通ることによって放熱が行なわれるも
のである。第２凝縮器３８は、冷却器７への温水製造用
のもので、ポンプ４５により切替弁４６、パイプ５４を
介して送られてくる水を加熱して温水を製造するように
なっており、その温水はパイプ５５、パイプ４７を介し
て冷却器７に供給され、空気の加熱に使用される。その
使用後の水は、冷却器７からパイプ４８、切替弁４９、
パイプ５３、切替弁４４を介してポンプ４５に戻るよう
にされて、以上の経路を循環するようになっている。

５６は制御装置、５７は外気温検出用の温度計、５８は
外気の湿度検出用の湿度計、５９は冷水蓄熱槽３９内の
水温検出用温度計である。

制御装置５６は、温度計５７及び湿度計５８の出力によ
り外気エンタルピを算出し、この外気エンタルピを基に
、上記の冷水供給経路と温水供給経路とを切替え制御し
且つ冷水必要量を予測し、該冷水必要量及び温度計５９
の出力を基に１冷却器７への温水供給開始時には冷水蓄
熱槽３９内における蒸発器３６により製造・蓄熱された
冷水が残っていないように冷凍機３５の運転を制御する
本のである。

次に１このような制御法に関し、第２図〜第６図をも参
照しつつ詳細に説明する。

まず、第２図は時間を追ったエンタルピの変化を示す曲
線図、第３図は同冷水必要量の変化を示す曲線図、第４
図は同冷水蓄熱量の変化を示す曲線図、第５図は同冷凍
機の冷水製造量を示す曲線図、第６図は同第４図の冷水
蓄熱量と第５図の冷水製造量とを加えたものの変化を示
す曲線図である。

第２図において、１１は制御部５６に予め設定された塗
装を行々うのに最適なエンタルピであシ、制御部５６は
、塗装ブース１内が、この最適なエンタルピとなるよう
システムの運転を制御する。Ｉ２は外気エンタルピで、
これに示すように、外気エンタルピは、時間の経過とと
もに増減し、−日に１回ずつ最大値、最小値を持った波
のような形に変化する。

制御部５６においては、温度計５７、湿度計５８からの
出力により外気エンタルピを算出し、また温度計５９か
らの出力により冷水蓄熱槽３９内における冷水蓄熱量を
検出しその推移を監視している。

そして、外気エンタルピはＡ時を境に設定エンタルピよ
り減少する。このとき、制御部５６は、加熱器６のプレ
ートフィンコイルに蒸気あるいは温水を流すと同時に、
冷凍機３５を作動させ且つ切替弁４９，４４．４６を制
御して温水供給経路を作り、凝縮器３８で製造される温
水を冷却器７のプレートフィンコイルに流すようにする
。そして、第４図に示すように、冷水蓄熱量が冷水蓄熱
槽３９の容量値に達するＢ時となったら冷凍機３５の作
動を停止させる。以降は、加熱器６のみに空気の加熱を
行なわせる。

この空気の加熱サイクル中に１冷凍機３５により製造さ
れ蓄熱槽３９に蓄熱された冷水は使用されないため、蓄
熱槽３９の容量値を保持したままＣ時に至る。

外気エンタルピは、このＣ時を境に設定エンタルピより
も上昇する。すると、制御部５６は、まず加熱器６への
蒸気または温水の供給を断ち、切替弁４９，４４．４６
を制御して、温水供給経路から冷水供給経路に切替え、
蓄熱槽３９内の冷水を冷却器７のプレートフィンコイル
に流すようにする。

オだ、制御部５６は、Ｃ時を基準に冷凍機３５の作動開
始時刻り時を次式により算出する。

この式中、ａ、ｌ）＋　　ｄｌ　ｎｌは任意の定数であ
る。

そして、Ｄの値と、冷凍機作動必要時刻を表わす値ｄと
の関係が、Ｄａｄとなった場合、その日は負荷が少なく
冷水必要量が少ないとして冷凍機３５を作動させｋい。

一方、Ｄ（ｄの場合には、時刻がＤ時となったところで
冷凍機３５を作動させる。

次に、制御部５６は、外気エンタルピが最大値となると
、その時刻Ｇ時を基準Ｋ、冷凍機３５の作動停止時刻Ｅ
時を、外気エンタルどの最大値ｍａｘｉから算出した値
Ｅ、と、冷水蓄熱量Ｑより算出した値Ｅ２とから決定す
る。

なお、 Ｅ、＝Ｇ時十ｅ　（ｍａｘｉ　−ｆ　）”この式中、ｅ
、ｆ、ｎは任意の定数、であり、ｔ この式中、ｇ、ｈ、ｐは任意の定数である。

そして、これらの値ＥＩＩＥ２のうち大きな値をＥ時と
して決定し、時刻がそのＥ時になったところで、冷凍機
３５を停止させ、冷却サイクルはＡ′時まで続ける。

ここに、Ｃ時からＡ′時までの蓄熱槽３９内における蓄
熱量は、Ｃ時〜Ｄ時において冷凍機３５が作動していな
い関係上、減少し、Ｄ時に冷凍機３５が作動開始すると
、冷水製造量が冷水必要量より勝るために増大し、その
後、冷水必要量の増大に伴ない減少してゆく、そして、
冷凍機３５が停止するＥ時においてステップ状に減少し
、次いでＡ′時まで少しずつ減少する。

第５図に示すように、冷凍機３５は、Ａ時からＢ時まで
の間は温水加熱負荷に比例した量の冷水を製造し、Ｄ時
からＥ時の間は冷凍機６５の最大能力で冷水を製造して
いる。この結果、Ａ時からＡ′時までの冷水供給可能量
は第６図に示すように推移する。特筆すべきことは、加
熱サイクル中は、冷水が蓄熱され、冷水使用開始時まで
槽内一杯に蓄熱されている。そして、冷却サイクル中に
あっては、次の加熱サイクル開始時までに、冷凍機３５
により製造された冷水は、はとんど使い果される、つま
り、換言すれば、冷水蓄熱槽３９内に温水が蓄熱された
のと同等の意味を持つ。

したがって、冷水蓄熱槽とは別に１温水専用の蓄熱槽を
設ける必要はないことと々る。

以上、一実施例につき説明したが、空調装置３４け第７
図に示すよう々システムとしても良い。

これを説明すると、この図の冷凍機６０は、蒸発器６１
の他、一つのみの凝縮機６２を゛備えている。蒸発器６
１に関連する回路は第１図のものと同様であるが、凝縮
機６２について異なってくる。まず、冷却サイクル時に
あっては、凝縮機６２に□流れる水け、切替弁６４、ポ
ンプ５１、冷却塔５２、切替弁６３、そして凝縮器６２
へと循環するようにされる。次に、加熱サイクル時にあ
っては、切替弁６３１．６４の切替えにより、冷却塔５
２には至らず、パイプ４７を介して冷却器７に供給し、
そして、この冷却器７から、パイプ４８、切替弁４９、
パイプ５３、切替弁４４、ポンプ４５、バイブロ５、切
替弁６４、そして凝縮器６２へと循環させるようにする
ものである。

このシステムを用いても、第１図のシス゛テムを用いた
場合と同等の効果が得られる。

（発明の効果） 以上述べて来たことから明らかなように、本発明によれ
ば、温水供給開始時にあっては、蒸発器により製造され
た冷水が残っていないようＫすることができるので、温
水用の蓄熱槽を必要とすることなく冷凍機排熱の有効利
用化が図れるという効果を奏する。これにより、設備投
資額の削減ならびに設置スペースの低減が図れて、極め
て実用的であり、この制御法の実施にα９ より、冷凍機の総合効率が向上し、省エネルギ化が図れ
るなどメリットが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用する装置のシステム図
、第２図は外気エンタルどの推移を示す曲線図、＃ｃ３
図は冷水必要量の推移を示す曲線図、第４図は冷水蓄熱
量の推移を示す曲線図、第５図は冷凍機による冷水製造
量の推移を示す曲線図、第６図は冷水供給可能量の推移
を示す曲線図、第７図は本発明の実施に使用する装置の
他の例を示すシステム図、第８図は従来技術に使用する
装置のシステム図である。 １・・・塗装ブース、３４・・・空調装置、６・・・加
熱器、７・・・冷却器、３５・・・冷凍機、３６・・・
蒸発器、３８・・・第２凝縮機、３９・・・冷水蓄熱槽
、５６・・・制御部、５７・・・温度計、５８・・・湿
度計、５９・・・温度計 特許出願人　トヨタ自動車株式会社 第３図 Ａｔ３ＵＬ）　　　ヒＡ　　時間 ｉ：Ｉ　ＦＡ 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷凍機の蒸発器により製造された冷水及び該冷凍
   機の凝縮器により製造された温水のうちの一方を温調器
   に供給し、塗装ブース外部より導入され塗装ブース内部
   に供給される空気の温度を調節するようにした空調装置
   であつて、 前記塗装ブース外部における気温及び湿度 と前記冷水蓄熱量を検出し、 前記気温及び湿度から外気エンタルピを算 出し、 該外気エンタルピと前記冷水蓄熱量とを基 に前記温調器への冷水供給時に必要な冷水の量を予測し
   、 該冷水供給時にはその冷水必要量に応じて 前記冷凍機を作動させる、 ことを特徴とする、空調装置の運転制御方法。