特許 5719247 外気調和機の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5719247

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】外気調和機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/02 20060101AFI20150423BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/02 102J

   F24F11/02 102V

   F24F11/02 102F

【請求項の数】2

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-152874(P2011-152874)

(22)【出願日】2011年7月11日

(65)【公開番号】特開2013-19588(P2013-19588A)

(43)【公開日】2013年1月31日

【審査請求日】2014年6月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001834

【氏名又は名称】三機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】特許業務法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川嶋 昭之

【審査官】 佐藤 正浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０８３１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６９５２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外気が導入されるケーシング内に、予熱制御弁にて流量調節される予熱流体により外気を予熱する予熱器と、冷却制御弁にて流量調節される冷却流体により外気を冷却する冷却器と、加熱制御弁にて流量調節される加熱流体により外気を加熱する加熱器と、加湿制御弁にて流量調節される蒸気により外気を加湿する加湿器と、前記ケーシング内に導入された外気を給気として吹き出す送風機とを配設した外気調和機の制御方法において、
予め、前記予熱器の最大能力である最大予熱量を冬季外気最低温度設定値から外気予熱温度設定値までの予熱量として求め、前記冷却器の最大能力である最大冷却量を夏季外気最大エンタルピ設定値から冷却器出口空気エンタルピ設定最小値までの冷却量として求め、前記加熱器の最大能力である最大加熱量を外気予熱温度設定値から給気吹出温度設定最大値までの加熱量として求め、前記加湿器の最大能力である最大加湿量を冬季外気最低絶対湿度設定値から給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値までの加湿量として求めておき、
外気温度と外気露点温度を測定した測定値から演算して外気状態をＴ−Ｘ空気線図上の状態点として算出し、
前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値より高く前記冷却器による冷却除湿と前記加熱器による加熱とが必要となる領域Ａと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が外気予熱温度設定値以下で前記予熱器による予熱と前記加熱器による加熱と前記加湿器による加湿とが必要となる領域Ｂと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が外気予熱温度設定値より高く且つ給気吹出状態設定点の乾球温度設定値以下で前記加熱器による加熱と前記加湿器による加湿とが必要となる領域Ｃと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が給気吹出状態設定点の乾球温度設定値より高く前記冷却器による冷却と前記加湿器による加湿とが必要となる領域ＤとのうちいずれのＴ−Ｘ空気線図上の領域に外気の状態点が存在しているかを判定し、
前記領域Ａに外気の状態点が存在している場合、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、冷却器出口温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｂに外気の状態点が存在している場合、外気温度と外気予熱温度設定値との差分に比例する前記予熱器による必要予熱量を算出して該必要予熱量と前記最大予熱量との比で表される予熱制御弁開度指令を前記予熱制御弁へ出力し、外気予熱温度設定値と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｃに外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｄに外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにしたことを特徴とする外気調和機の制御方法。

【請求項2】

外気が導入されるケーシング内に、冷却制御弁にて流量調節される冷却流体により外気を冷却する冷却器と、加熱制御弁にて流量調節される加熱流体により外気を加熱する加熱器と、加湿制御弁にて流量調節される蒸気により外気を加湿する加湿器と、前記ケーシング内に導入された外気を給気として吹き出す送風機とを配設した外気調和機の制御方法において、
予め、前記冷却器の最大能力である最大冷却量を夏季外気最大エンタルピ設定値から冷却器出口空気エンタルピ設定最小値までの冷却量として求め、前記加熱器の最大能力である最大加熱量を冬季外気最低温度設定値から給気吹出温度設定最大値までの加熱量として求め、前記加湿器の最大能力である最大加湿量を冬季外気最低絶対湿度設定値から給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値までの加湿量として求めておき、
外気温度と外気露点温度を測定した測定値から演算して外気状態をＴ−Ｘ空気線図上の状態点として算出し、
前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値より高く前記冷却器による冷却除湿と前記加熱器による加熱とが必要となる領域Ａと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が給気吹出状態設定点の乾球温度設定値以下で前記加熱器による加熱と前記加湿器による加湿とが必要となる領域Ｃ´と、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が給気吹出状態設定点の乾球温度設定値より高く前記冷却器による冷却と前記加湿器による加湿とが必要となる領域ＤとのうちいずれのＴ−Ｘ空気線図上の領域に外気の状態点が存在しているかを判定し、
前記領域Ａに外気の状態点が存在している場合、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、冷却器出口温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｃ´に外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｄに外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにしたことを特徴とする外気調和機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外気調和機の制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体集積回路、液晶パネル、プラズマパネル、マイクロマシン、或いは医薬品や化粧品の製造工場におけるクリーンルームは、内部の温度と湿度を高精度に制御することが要求される。これらのクリーンルームでは、あまりに乾いた室内空気の場合、在室する製品表面等に静電気が帯電して製品の電気回路の破壊が生じたり、粉塵爆発が生じたり、逆に、あまりに湿った室内空気にした場合、製品表面に空気中の水分が空気中の塵埃等と共に凝縮水として結露し、製品を汚してしまったりする。よって、相対湿度を４０〜７０［％］間のある状態に精密に保つことがしばしば要求される。室内の発熱負荷が大きい場合、通年で冷房勝手で運転される場合があり、更に、人体からの呼気や汗由来の潜熱の室内発生量が全体の換気量から無視できる場合には、外気を、保持しなければならない室内条件の露点温度に精密に制御し、且つ室内の設定温度より乾球温度を少し下げて供給することもしばしばある。

【0003】

このため、従来においては、図１８に示される如く、外気が導入されるケーシング１内に、予熱制御弁２にて流量調節される温水又は蒸気等の予熱流体により外気を予熱する予熱器３と、冷却制御弁４にて流量調節される冷水等の冷却流体により外気を冷却する冷却器５と、加熱制御弁６にて流量調節される温水又は蒸気等の加熱流体により外気を加熱する加熱器７と、加湿制御弁８にて流量調節される蒸気により外気を加湿する加湿器９と、前記ケーシング１内に導入された外気を給気として吹き出す送風機１０とを配設した外気調和機が用いられている。

【0004】

尚、前記予熱器３、冷却器５、加熱器７としては、鋼管コイル列又は銅管コイル列に直交してアルミフィンが圧着されたクロスフィン型コイルが一般に採用されており、又、前記加湿器９としては、ボイラ（図示せず）からの蒸気をスプレーノズルから噴出する形式のものが加湿制御性能の良さから一般に採用されている。

【0005】

前記外気調和機は、前記予熱器３の出口側の処理空気温度（乾球温度）を測定する予熱温度計１１と、該予熱温度計１１で測定された予熱器３の出口側の空気温度が設定値となるよう測定値と設定値との偏差に基づいて演算し前記予熱制御弁２へ予熱制御弁開度指令２ａを出力する予熱温度調節器１２と、前記送風機１０から吹き出される給気の温度（乾球温度）を測定する給気温度計１３と、該給気温度計１３で測定された給気の温度が設定値となるよう測定値と設定値との偏差に基づいて演算し制御弁開度指令１４を出力する給気温度調節器１５と、該給気温度調節器１５から出力される制御弁開度指令１４を冷却制御弁開度指令４ａに変換する冷却制御弁用変換器１６と、前記給気温度調節器１５から出力される制御弁開度指令１４を加熱制御弁開度指令６ａに変換する加熱制御弁用変換器１７と、前記送風機１０から吹き出される給気の露点温度を測定する給気露点計１８と、該給気露点計１８で測定された給気の露点温度が設定値となるよう測定値と設定値との偏差に基づいて演算し制御弁開度指令１９を出力する給気露点温度調節器２０と、該給気露点温度調節器２０から出力される制御弁開度指令１９を冷却制御弁開度指令４ａ´に変換する冷却制御弁用変換器２１と、前記給気露点温度調節器２０から出力される制御弁開度指令１９を加湿制御弁開度指令８ａに変換する加湿制御弁用変換器２２と、前記冷却制御弁用変換器１６，２１で変換された冷却制御弁開度指令４ａ，４ａ´のいずれか一方を（一般に制御動作の大きい方を）選択して前記冷却制御弁４へ出力する選択器２３とを備えている。

【0006】

前記外気調和機においては、外気がケーシング１内に導入され、予熱器３、冷却器５、加熱器７、加湿器９を通過して、送風機１０により給気として吹き出されるが、このとき、前記予熱温度計１１によって予熱器３の出口側の空気温度が測定され、該予熱温度計１１で測定された予熱器３の出口側の空気温度が設定値となるよう測定値と設定値との偏差に基づいて演算し予熱温度調節器１２から前記予熱制御弁２へ予熱制御弁開度指令２ａが出力され、予熱器３に供給される温水又は蒸気等の予熱流体の流量調節が行われる。

【0007】

同時に、前記送風機１０から吹き出される給気の温度が給気温度計１３によって測定され、該給気温度計１３で測定された給気の温度が設定値となるよう測定値と設定値との偏差に基づいて演算し給気温度調節器１５から制御弁開度指令１４が出力され、該給気温度調節器１５から出力される制御弁開度指令１４が、冷却制御弁用変換器１６によって冷却制御弁開度指令４ａに変換されると共に、加熱制御弁用変換器１７によって加熱制御弁開度指令６ａに変換される。

【0008】

一方、前記送風機１０から吹き出される給気の露点温度が給気露点計１８によって測定され、該給気露点計１８で測定された給気の露点温度が設定値となるよう測定値と設定値との偏差に基づいて演算し給気露点温度調節器２０から制御弁開度指令１９が出力され、該給気露点温度調節器２０から出力される制御弁開度指令１９が、冷却制御弁用変換器２１によって冷却制御弁開度指令４ａ´に変換されると共に、加湿制御弁用変換器２２によって加湿制御弁開度指令８ａに変換され、前記冷却制御弁用変換器１６，２１で変換された冷却制御弁開度指令４ａ，４ａ´のいずれか一方が選択器２３によって選択されて前記冷却制御弁４へ出力され、冷却器５に供給される冷水等の冷却流体の流量調節が行われる。

【0009】

又、前記加熱制御弁用変換器１７によって変換された加熱制御弁開度指令６ａは、加熱制御弁６へ出力され、加熱器７に供給される温水又は蒸気等の加熱流体の流量調節が行われる。

【0010】

更に又、前記加湿制御弁用変換器２２によって変換された加湿制御弁開度指令８ａは、加湿制御弁８へ出力され、加湿器９に供給される蒸気の流量調節が行われる。

【0011】

即ち、前記予熱器３に供給される温水又は蒸気等の予熱流体の流量調節と、前記冷却器５に供給される冷水等の冷却流体の流量調節と、前記加熱器７に供給される温水又は蒸気等の加熱流体の流量調節と、前記加湿器９に供給される蒸気の流量調節とによって、前記送風機１０から吹き出される給気の温度と湿度（絶対湿度又は露点温度）が要求される状態に制御されるようになっている。要求される状態とは、外気を保持しなければならない室内条件の露点温度に精密に制御し、且つ室内の設定温度と同じか或いは乾球温度を少し下げて供給する状態である。尚、当該クリーンルームを、冬季でも水が凍る虞のある５［℃］（乾球温度）を下回らない温暖な地域に建設する場合、冷却器５の凍結の心配がないので、予熱器３を削除しても良い。

【0012】

尚、前述の如き外気調和機と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開平１−１８１１１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

しかしながら、前述の如く、予熱器３の出口側の空気温度を測定しつつ、その前段の予熱器３の予熱流体の制御を行い、そして、吹き出される給気の温度と露点温度に基づいてその前段の加湿器９、加熱器７、冷却器５各々の熱搬送流体の制御を行う、いわゆるフィードバック制御を行うのでは、制御点が多く、給気の温度と露点温度を安定させるまでに時間がかかるという欠点を有していた。

【0015】

又、前記予熱温度調節器１２、給気温度調節器１５、給気露点温度調節器２０に予め設定するＰＩＤ設定値（比例帯、積分時間、微分時間設定値）によっては、給気の温度や露点温度がそれぞれの設定値を基準としてオーバーシュートとアンダーシュートを繰り返し、周期的に波を打つように変動してしまい、温水又は蒸気、並びに冷水の消費量が増え、収束過程でのエネルギロスが増加したり、或いは、給気の温度や露点温度それぞれの設定値に対するブレが残ってしまうという問題をも有していた。

【0016】

本発明は、斯かる実情に鑑み、外気温度と外気露点温度を測定するだけで、吹き出される給気の温度と露点温度を制御して短時間で安定させることができ、該給気の温度と露点温度の周期的な変動やブレを防止して収束過程でのエネルギロスを最小限に抑制し得る外気調和機の制御方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の請求項１は、外気が導入されるケーシング内に、予熱制御弁にて流量調節される予熱流体により外気を予熱する予熱器と、冷却制御弁にて流量調節される冷却流体により外気を冷却する冷却器と、加熱制御弁にて流量調節される加熱流体により外気を加熱する加熱器と、加湿制御弁にて流量調節される蒸気により外気を加湿する加湿器と、前記ケーシング内に導入された外気を給気として吹き出す送風機とを配設した外気調和機の制御方法において、
予め、前記予熱器の最大能力である最大予熱量を冬季外気最低温度設定値から外気予熱温度設定値までの予熱量として求め、前記冷却器の最大能力である最大冷却量を夏季外気最大エンタルピ設定値から冷却器出口空気エンタルピ設定最小値までの冷却量として求め、前記加熱器の最大能力である最大加熱量を外気予熱温度設定値から給気吹出温度設定最大値までの加熱量として求め、前記加湿器の最大能力である最大加湿量を冬季外気最低絶対湿度設定値から給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値までの加湿量として求めておき、
外気温度と外気露点温度を測定した測定値から演算して外気状態をＴ−Ｘ空気線図上の状態点として算出し、
前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値より高く前記冷却器による冷却除湿と前記加熱器による加熱とが必要となる領域Ａと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が外気予熱温度設定値以下で前記予熱器による予熱と前記加熱器による加熱と前記加湿器による加湿とが必要となる領域Ｂと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が外気予熱温度設定値より高く且つ給気吹出状態設定点の乾球温度設定値以下で前記加熱器による加熱と前記加湿器による加湿とが必要となる領域Ｃと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が給気吹出状態設定点の乾球温度設定値より高く前記冷却器による冷却と前記加湿器による加湿とが必要となる領域ＤとのうちいずれのＴ−Ｘ空気線図上の領域に外気の状態点が存在しているかを判定し、
前記領域Ａに外気の状態点が存在している場合、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、冷却器出口温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｂに外気の状態点が存在している場合、外気温度と外気予熱温度設定値との差分に比例する前記予熱器による必要予熱量を算出して該必要予熱量と前記最大予熱量との比で表される予熱制御弁開度指令を前記予熱制御弁へ出力し、外気予熱温度設定値と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｃに外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｄに外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにしたことを特徴とする外気調和機の制御方法にかかるものである。

【0018】

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

【0019】

測定した外気温度と外気露点温度に基づくフィードフォワード制御となるため、従来のように、予熱器の出口側の温度を測定しつつ、吹き出される給気の温度と露点温度に基づいて、いわゆるフィードバック制御を行うのとは異なり、制御点が多くならず、給気の温度と露点温度を安定させるまでに時間がかからなくなる。

【0020】

又、測定した外気温度及び外気露点温度の測定値から演算した外気状態のＴ−Ｘ空気線図上の状態点と、設定した給気吹出温度設定値、給気吹出露点温度設定値及び外気予熱温度設定値との関係から区分されるＴ−Ｘ空気線図上の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちいずれの領域に外気の状態点が存在しているかを判定し、該領域に応じて、予熱器による必要予熱量と最大予熱量との比で表される予熱制御弁開度指令、冷却器による必要冷却量と最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令、加熱器による必要加熱量と最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令、並びに加湿器による必要加湿量と最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令のうちの必要となる開度指令を対応する制御弁へ出力するようにしているため、従来のような予熱温度調節器、給気温度調節器、給気露点温度調節器は不要となり、これらの調節器に、測定値と設定値との偏差に基づく比例帯や、急激な変動応答によるオーバーシュートやズレであるオフセットを無くす積分時間や微分時間であるＰＩＤ設定値を予め設定する必要もなく、一義で決まる比信号なので、給気の温度や露点温度がそれぞれの設定値を基準としてオーバーシュートとアンダーシュートを繰り返し周期的に波を打つように変動してしまうことが避けられ、温水又は蒸気、並びに冷水の消費量が減り、収束過程でのエネルギロスが増加しなくなると共に、給気の温度や露点温度それぞれの設定値に対するブレが残ってしまう心配もなくなる。

【0021】

本発明の請求項２は、外気が導入されるケーシング内に、冷却制御弁にて流量調節される冷却流体により外気を冷却する冷却器と、加熱制御弁にて流量調節される加熱流体により外気を加熱する加熱器と、加湿制御弁にて流量調節される蒸気により外気を加湿する加湿器と、前記ケーシング内に導入された外気を給気として吹き出す送風機とを配設した外気調和機の制御方法において、
予め、前記冷却器の最大能力である最大冷却量を夏季外気最大エンタルピ設定値から冷却器出口空気エンタルピ設定最小値までの冷却量として求め、前記加熱器の最大能力である最大加熱量を冬季外気最低温度設定値から給気吹出温度設定最大値までの加熱量として求め、前記加湿器の最大能力である最大加湿量を冬季外気最低絶対湿度設定値から給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値までの加湿量として求めておき、
外気温度と外気露点温度を測定した測定値から演算して外気状態をＴ−Ｘ空気線図上の状態点として算出し、
前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値より高く前記冷却器による冷却除湿と前記加熱器による加熱とが必要となる領域Ａと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が給気吹出状態設定点の乾球温度設定値以下で前記加熱器による加熱と前記加湿器による加湿とが必要となる領域Ｃ´と、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度が給気吹出状態設定点の乾球温度設定値より高く前記冷却器による冷却と前記加湿器による加湿とが必要となる領域ＤとのうちいずれのＴ−Ｘ空気線図上の領域に外気の状態点が存在しているかを判定し、
前記領域Ａに外気の状態点が存在している場合、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、冷却器出口温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｃ´に外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにし、
前記領域Ｄに外気の状態点が存在している場合、外気温度と給気吹出状態設定点の乾球温度設定値との差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、外気絶対湿度と給気吹出状態設定点絶対湿度との差分に比例する前記加湿器による必要加湿量を算出して該必要加湿量と前記最大加湿量との比で表される加湿制御弁開度指令を前記加湿制御弁へ出力するようにしたことを特徴とする外気調和機の制御方法にかかるものである。

【発明の効果】

【0022】

本発明の外気調和機の制御方法によれば、外気温度と外気露点温度を測定するだけで、吹き出される給気の温度と露点温度を制御して短時間で安定させることができ、該給気の温度と露点温度の周期的な変動やブレを防止して収束過程でのエネルギロスを最小限に抑制し得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における装置構成を示す全体概要図である。

【図2】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御系統の一部を示す制御ブロック図である。

【図3】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御系統の一部を示す制御ブロック図である。

【図4】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御系統の一部を示す制御ブロック図である。

【図5】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御系統の一部を示す制御ブロック図である。

【図6】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御系統の一部を示す制御ブロック図である。

【図7】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御系統の一部を示す制御ブロック図である。

【図8】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御系統の一部を示す制御ブロック図である。

【図9】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御の流れを示すフローチャートである。

【図10】本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御の流れを示すフローチャートである。

【図11】本発明の外気調和機の制御方法の実施例において給気吹出状態設定点が設定される範囲を示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）である。

【図12】本発明の外気調和機の制御方法の実施例において最大冷却量を算出する手順を示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）である。

【図13】本発明の外気調和機の制御方法の実施例において区分された外気の存在領域を示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）である。

【図14】本発明の外気調和機の制御方法の実施例において領域Ａに外気が存在している場合の操作手順（冷却→加熱）を示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）である。

【図15】本発明の外気調和機の制御方法の実施例において領域Ｂに外気が存在している場合の操作手順（予熱→加熱→加湿）を示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）である。

【図16】本発明の外気調和機の制御方法の実施例において領域Ｃに外気が存在している場合の操作手順（加熱→加湿）を示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）である。

【図17】本発明の外気調和機の制御方法の実施例において領域Ｄに外気が存在している場合の操作手順（冷却→加湿）を示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）である。

【図18】従来の外気調和機の制御方法の一例における装置構成を示す全体概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

【0025】

図１〜図１７は本発明の外気調和機の制御方法の実施例であって、図中、図１８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１８に示す従来のものと同様であるが、本実施例の特徴とするところは、図１〜図１７に示す如く、ケーシング１の入側に、該ケーシング１に導入される外気の温度（乾球温度）を測定する外気温度計２４と、外気の露点温度を測定する外気露点計２５とを設け、前記外気温度計２４で測定された外気温度と、前記外気露点計２５で測定された外気露点温度とをコントローラ２６に入力し、該コントローラ２６において、前記外気温度と外気露点温度とに基づき、予熱器３による必要予熱量Ｑ_phと最大予熱量Ｑ_phmaxとの比で表される予熱制御弁開度指令２ａと、冷却器５による必要冷却量Ｑ_cと最大冷却量Ｑ_cmaxとの比で表される冷却制御弁開度指令４ａと、加熱器７による必要加熱量Ｑ_hと最大加熱量Ｑ_hmaxとの比で表される加熱制御弁開度指令６ａと、加湿器９による必要加湿量Ｑ_huと最大加湿量Ｑ_humaxとの比で表される加湿制御弁開度指令８ａとを求め、フィードフォワード制御を行うようにした点にある。

【0026】

尚、前記コントローラ２６には、予熱器３の最大能力を示す最大予熱量Ｑ_phmaxと、冷却器５の最大能力を示す最大冷却量Ｑ_cmaxと、加熱器７の最大能力を示す最大加熱量Ｑ_hmaxと、加湿器９の最大能力を示す最大加湿量Ｑ_humaxとを算出する最大制御量算出器２７を接続し、該最大制御量算出器２７で算出される最大予熱量Ｑ_phmaxと最大冷却量Ｑ_cmaxと最大加熱量Ｑ_hmaxと最大加湿量Ｑ_humaxとをコントローラ２６へ入力するようにしてある。これは、対象となるクリーンルーム等の設置地域や、室内空気設定条件、及びハードとしての外気調和機が決まった時点で、一度算出すれば固定値として扱えるものであり、その都度、演算する必要がないからである。

【0027】

本実施例の場合、先ず、
Ｔ_fmax：給気吹出温度設定最大値（乾球温度）
ＤＰ_fmax：給気吹出露点温度設定最大値
ＤＰ_fmin：給気吹出露点温度設定最小値
Ｔ_phd：外気予熱温度設定値（乾球温度）
φ_cd：冷却器出口相対湿度設定値
Ｈ_gmax：夏季外気最大エンタルピ設定値
Ｔ_gmin：冬季外気最低温度設定値（乾球温度）
Ｘ_gmin：冬季外気最低絶対湿度設定値
とし、これらの値を、図２に示す如く、前記最大制御量算出器２７（図１参照）における入力処理部に入力し、予め、後述する冬季外気最低温度設定値Ｔ_gminから外気予熱温度設定値Ｔ_phdまでの予熱量である前記最大予熱量Ｑ_phmaxと、後述する夏季外気最大エンタルピ設定値Ｈ_gmaxから冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Ｈ_cdminまでの冷却量である前記最大冷却量Ｑ_cmaxと、後述する外気予熱温度設定値Ｔ_phdから給気吹出温度設定最大値Ｔ_fmaxまでの加熱量である前記最大加熱量Ｑ_hmaxと、後述する冬季外気最低絶対湿度設定値Ｘ_gminから給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値Ｘ_fmaxまでの加湿量である前記最大加湿量Ｑ_humaxとを求めておき、該最大制御量算出器２７における出力処理部から前記コントローラ２６へ出力する。尚、前記最大予熱量Ｑ_phmaxと、前記最大冷却量Ｑ_cmaxと、前記最大加熱量Ｑ_hmaxと、前記最大加湿量Ｑ_humaxとが装置容量として既に分かっている場合は、前記最大制御量算出器２７を用いず、直接、コントローラ２６へ入力しても良い。

【0028】

続いて、
Ｔ_g：外気温度（測定値）
ＤＰ_g：外気露点温度（測定値）
Ｔ_f：給気吹出状態設定点の乾球温度設定値（給気吹出温度設定値とも表す）
ＤＰ_f：給気吹出状態設定点の露点温度設定値（給気吹出露点温度設定値とも表す）
とし、これらの値と、前記最大制御量算出器２７の出力処理部から出力される値（最大予熱量Ｑ_phmax、最大冷却量Ｑ_cmax、最大加熱量Ｑ_hmax、最大加湿量Ｑ_humax、及び最大制御量算出器２７への入力値そのままの二つの設定値であって、そのうちの一つは、予熱器３の出口空気温度設定値である外気予熱温度設定値Ｔ_phdであり、もう一つは、冷却器５の有限なコイル列数やフィンピッチの粗さから生じるコイルに全く触れないで冷却器５を素通りする空気があるために、理論値である飽和空気線まで到達できない、いわゆるバイパスファクターで表現される冷却器５の性能を相対湿度で示す冷却器出口相対湿度設定値φ_cdである）とを、図３に示す如く、前記コントローラ２６（図１参照）における入力処理部に入力し、前記外気露点温度ＤＰ_g並びに外気温度Ｔ_gに基づき、領域Ａと、領域Ｂと、領域Ｃと、領域Ｄのうちいずれの領域に外気が存在しているかを判定する。尚、これまで述べてきた最大予熱量Ｑ_phmaxと外気予熱温度設定値Ｔ_phdは、ハードとして予熱器３が必要ない外気調和機の場合には当然なくなり、その場合の最大加熱量Ｑ_hmaxは、外気温度Ｔ_gから給気吹出温度設定最大値Ｔ_fmaxまでの加熱量となる。

【0029】

ここで、前記給気吹出状態設定点の乾球温度設定値Ｔ_fと給気吹出状態設定点の露点温度設定値ＤＰ_fは、図１１に示すＴ−Ｘ空気線図（湿り空気線図）において、通常、加湿器９が狭い空間で速い気流中に蒸気を吹く構成により実用上、相対湿度８０［％］程度までしか加湿が載らないという、加湿器９の性能等から規定される上限値である給気吹出相対湿度設定最大値φ_fmaxを結んだ線と、室内精密湿度制御のための外気露点制御に関係し且つ室内で設定可能な最低相対湿度にも関係する給気吹出状態設定点絶対湿度設定最小値Ｘ_fminを表す線と、室内精密湿度制御のための外気露点制御に関係し且つ室内で設定可能な最高相対湿度にも関係する給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値Ｘ_fmaxを表す線と、室内設定温度及び室内還気との混合性から規定される給気吹出温度設定最大値Ｔ_fmaxを表す線とで囲まれる範囲（図１１では斜線を付してある）内に設定される点であって、この点が給気吹出状態設定点Ｆとなる。尚、図１１中、Ｔ_fminは給気吹出温度設定最小値、ＤＰ_fminは給気吹出露点温度設定最小値、ＤＰ_fmaxは給気吹出露点温度設定最大値を示し、それぞれ給気吹出相対湿度設定最大値φ_fmaxを結んだ線と他の線との交点で表現されている。又、外気露点制御に関係し且つ室内で設定可能な最低相対湿度にも関係する給気吹出状態設定点絶対湿度設定最小値Ｘ_fminを表す線と、外気露点制御に関係し且つ室内で設定可能な最高相対湿度にも関係する給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値Ｘ_fmaxを表す線は、その建設したクリーンルームで取り得る室内設定値から導かれても良く、又、ユニット化した外気調和機ハードで取り得る値でも良いが、給気吹出状態設定点絶対湿度設定最小値Ｘ_fminを表す線については、最終的に冷却器５の性能によって決まってしまう。

【0030】

前記最大冷却量Ｑ_cmaxは、図１２に示す如く、夏季外気状態設定点Ｓにおける夏季外気最大エンタルピ設定値をＨ_gmaxとした場合、
［数１］
Ｑ_cmax＝Ｃ１×風量×（Ｈ_gmax−Ｈ_cdmin）
但し、Ｃ１：定数
Ｈ_cdmin：冷却器出口空気エンタルピ設定最小値
と表され、冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Ｈ_cdminは、
［数２］
Ｈ_cdmin＝１．００６・Ｔ_cdmin＋（１．０８５・Ｔ_cdmin＋２５０１）・Ｘ_cdmin
但し、Ｔ_cdmin：冷却器出口温度設定最小値（乾球温度）
Ｘ_cdmin：冷却器出口絶対湿度設定最小値
と表され、冷却器出口絶対湿度設定最小値Ｘ_cdminは、
［数３］
Ｘ_cdmin＝Ｘ_fmin＝Ｆ₁（ＤＰ_fmin）
但し、Ｘ_fmin：給気吹出状態設定点絶対湿度設定最小値
Ｆ₁：関数
と表され、給気吹出状態設定点絶対湿度設定最小値Ｘ_fminと給気吹出露点温度設定最小値ＤＰ_fminは一対一の関係があり、下記の［表１］の値より内挿（補間）で求まるが、前記冷却器出口温度設定最小値Ｔ_cdminが未知となるので、これを求める。前記冷却器５がクロスフィン型コイルの場合、該コイル列数によりバイパスファクターが決まり、これによって冷却器５を通過する外気の相対湿度は、９５〜１００［％］の間で一定となる。この相対湿度を冷却器出口相対湿度設定値φ_cdとすると、この相対湿度の範囲では、冷却器出口相対湿度設定値φ_cdは冷却器出口飽和度ψ_cdと略等しいので、図１２に示す如く、
φ_cd≒ψ_cd
となる。又、飽和度の定義は、絶対湿度をＸとし、同じ温度における飽和空気の絶対湿度をＸＳとした場合、
ψ＝Ｘ／ＸＳ×１００
であるから、ＸＳが求まれば、該飽和空気絶対湿度に対応する露点温度が冷却器出口温度設定最小値Ｔ_cdminとなる。つまり、冷却器出口温度設定最小値Ｔ_cdminと同じ温度における飽和空気の絶対湿度をＸＳ_cdminとすると、
［数４］
ＸＳ_cdmin＝Ｘ_cdmin／ψ_cd×１００
≒Ｘ_cdmin／φ_cd×１００（＝Ｘ_fmin／ψ_cd×１００）
となり、
［数５］
Ｔ_cdmin＝ＤＰ_cdmin´
＝Ｇ₁（ＸＳ_cdmin）
但し、Ｇ₁：関数
となる。絶対湿度と露点温度は前述した通り一対一の関係があり、下記の［表１］の値より内挿（補間）で求まるため、［数３］、［数５］を［数２］に代入すれば、冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Ｈ_cdminが求まり、該冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Ｈ_cdminと夏季外気最大エンタルピ設定値Ｈ_gmaxを［数１］に代入すれば、最大冷却量Ｑ_cmaxを求めることができる。

【表1】

【0031】

前記最大加熱量Ｑ_hmaxは、図１１に示す如く、
［数６］
Ｑ_hmax＝Ｃ２×風量×（Ｔ_fmax−Ｔ_phd）
但し、Ｃ２：定数
Ｔ_fmax：給気吹出温度設定最大値（＝Ｔ_hdmax：加熱器出口温度設定最大値（乾球温度））
Ｔ_phd：外気予熱温度設定値
と表され、求めることができる。尚、外気調和機に予熱器３を備えない場合の最大加熱量Ｑ_hmaxは、
［数６ａ］
Ｑ_hmax＝Ｃ２×風量×（Ｔ_fmax−Ｔ_gmin）
但し、Ｃ２：定数
Ｔ_fmax：給気吹出温度設定最大値（＝Ｔ_hdmax：加熱器出口温度設定最大値（乾球温度））
Ｔ_gmin：冬季外気最低温度設定値
と表される。

【0032】

前記最大予熱量Ｑ_phmaxは、図１１に示す如く、冬季外気状態設定点Ｗにおける冬季外気最低温度設定値をＴ_gminとした場合、
［数７］
Ｑ_phmax＝Ｃ２×風量×（Ｔ_phd−Ｔ_gmin）
と表され、求めることができる。尚、外気調和機に予熱器３を備えない場合、この式は適用しない。

【0033】

前記最大加湿量Ｑ_humaxは、図１１に示す如く、冬季外気状態設定点Ｗにおける冬季外気最低絶対湿度設定値をＸ_gminとした場合、
［数８］
Ｑ_humax＝Ｃ３×風量×（Ｘ_fmax−Ｘ_gmin）
但し、Ｃ３：定数
Ｘ_fmax：給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値（＝Ｘ_kdmax：加湿器出口絶対湿度設定最大値）
と表され、求めることができる。

【0034】

前記領域Ａと、領域Ｂと、領域Ｃと、領域Ｄは、図１３に示す湿り空気線図において、相対湿度φと飽和度ψとが共に１００［％］となる飽和空気線と、給気吹出温度設定値Ｔ_fを示す線と、給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fを示す線と、外気予熱温度設定値Ｔ_phdを示す線とによって区分され、前記給気吹出温度設定値Ｔ_fを示す線と給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fを示す線との交点が給気吹出状態設定点Ｆとなり、前記領域Ａは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fより高い領域で、前記冷却器５による冷却除湿と前記加熱器７による加熱とが必要となり、前記領域Ｂは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが外気予熱温度設定値Ｔ_phd以下となる領域で、前記予熱器３による予熱と前記加熱器７による加熱と前記加湿器９による加湿とが必要となり、前記領域Ｃは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが外気予熱温度設定値Ｔ_phdより高く且つ給気吹出温度設定値Ｔ_f以下となる領域で、前記加熱器７による加熱と前記加湿器９による加湿とが必要となり、前記領域Ｄは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが給気吹出温度設定値Ｔ_fより高い領域で、前記冷却器５による冷却と前記加湿器９による加湿とが必要となる。ここで、外気調和機に予熱器３を備えない場合は、前記領域Ｂは存在せず、前記領域Ｃの代わりに、図１３において前記領域Ｂと前記領域Ｃとを合わせた領域が領域Ｃ´（図示せず）となる。該領域Ｃ´は、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが給気吹出温度設定値Ｔ_f以下となる領域で、前記加熱器７による加熱と前記加湿器９による加湿とが必要となる。

【0035】

次に、前記領域Ａに外気が存在している場合について説明する。前述した通り、領域Ａは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fより高い領域で、前記冷却器５による冷却除湿と前記加熱器７による加熱とが必要となる。尚、この場合、前記予熱器３による予熱と加湿器９による加湿は必要ない。

【0036】

図４及び図１４に示す如く、外気絶対湿度Ｘ_gを、
［数９］
Ｘ_g＝Ｆ₁（ＤＰ_g）
より算出し、外気エンタルピＨ_gを、
［数１０］
Ｈ_g＝１．００６・Ｔ_g＋（１．０８５・Ｔ_g＋２５０１）・Ｘ_g
より算出する。前記冷却器５による必要冷却量Ｑ_cは、
［数１１］
Ｑ_c＝Ｃ１×風量×（Ｈ_g−Ｈ_cd）
と表され、この式に［数１０］の外気エンタルピＨ_gと冷却器出口空気エンタルピＨ_cdを代入すれば、必要冷却量Ｑ_cの算出が可能となる。因みに、冷却器出口空気エンタルピＨ_cdは、
［数１２］
Ｈ_cd＝１．００６・Ｔ_cd＋（１．０８５・Ｔ_cd＋２５０１）・Ｘ_cd
但し、Ｔ_cd：冷却器出口温度（乾球温度）
Ｘ_cd：冷却器出口絶対湿度
と表され、冷却器出口絶対湿度Ｘ_cdは、
［数１３］
Ｘ_cd＝Ｘ_f＝Ｆ₁（ＤＰ_f）
但し、Ｘ_f：給気吹出状態設定点絶対湿度
Ｆ₁：関数
と表され、給気吹出状態設定点絶対湿度Ｘ_fと給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fは一対一の関係があり、前記［表１］の値より内挿（補間）で求まるが、前記冷却器出口温度Ｔ_cdが未知となるので、これを求める。前記冷却器５がクロスフィン型コイルの場合、該コイル列数によりバイパスファクターが決まり、これによって冷却器５を通過する外気の相対湿度は、９５〜１００［％］の間で一定となる。この相対湿度を冷却器出口相対湿度設定値φ_cdとすると、この相対湿度の範囲では、冷却器出口相対湿度設定値φ_cdは冷却器出口飽和度ψ_cdと略等しいので、図１４に示す如く、
φ_cd≒ψ_cd
となる。又、飽和度の定義は、絶対湿度をＸとし、同じ温度における飽和空気の絶対湿度をＸＳとした場合、
ψ＝Ｘ／ＸＳ×１００
であるから、ＸＳが求まれば、該飽和空気絶対湿度に対応する露点温度が冷却器出口温度Ｔ_cdとなる。つまり、冷却器出口温度Ｔ_cdと同じ温度における飽和空気の絶対湿度をＸＳ_cdとすると、
［数１４］
ＸＳ_cd＝Ｘ_cd／ψ_cd×１００
≒Ｘ_cd／φ_cd×１００（＝Ｘ_f／ψ_cd×１００）
となり、
［数１５］
Ｔ_cd＝ＤＰ_cd´
＝Ｇ₁（ＸＳ_cd）
但し、Ｇ₁：関数
となる。絶対湿度と露点温度は前述した通り一対一の関係があり、前記［表１］の値より内挿（補間）で求まるため、［数１３］、［数１５］を［数１２］に代入すれば、冷却器出口空気エンタルピＨ_cdが求めることができる。ここで、冷却制御弁４の開度は、最大冷却時を全開とし、リニア特性のバルブを使用することで、前記必要冷却量Ｑ_cと前記最大冷却量Ｑ_cmaxとの比、即ち、
［数１６］
Ｑ_c／Ｑ_cmax×１００［％］
として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から冷却制御弁開度指令４ａとして前記冷却制御弁４（図１参照）へ出力すれば良い。

【0037】

同時に、前記加熱器７による必要加熱量Ｑ_hは、
［数１７］
Ｑ_h＝Ｃ２×風量×（Ｔ_hd−Ｔ_cd）
＝Ｃ２×風量×（Ｔ_f−Ｔ_cd）
と表され、この式に給気吹出温度設定値Ｔ_fと［数１５］の冷却器出口温度Ｔ_cdを代入すれば、必要加熱量Ｑ_hの算出が可能となる。ここで、加熱制御弁６の開度は、最大加熱時を全開とし、リニア特性のバルブを使用することで、前記必要加熱量Ｑ_hと前記最大加熱量Ｑ_hmaxとの比、即ち、
［数１８］
Ｑ_h／Ｑ_hmax×１００［％］
として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から加熱制御弁開度指令６ａとして前記加熱制御弁６（図１参照）へ出力すれば良い。

【0038】

又、前記領域Ｂに外気が存在している場合について説明する。前述した通り、領域Ｂは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが外気予熱温度設定値Ｔ_phd以下となる領域で、前記予熱器３による予熱と前記加熱器７による加熱と前記加湿器９による加湿とが必要となる。尚、この場合、前記冷却器５による冷却は必要ない。

【0039】

図５及び図１５に示す如く、前記予熱器３による必要予熱量Ｑ_phは、
［数１９］
Ｑ_ph＝Ｃ２×風量×（Ｔ_phd−Ｔ_g）
と表され、この式に外気予熱温度設定値Ｔ_phdと測定される外気温度Ｔ_gを代入すれば、必要予熱量Ｑ_phの算出が可能となる。ここで、予熱制御弁２の開度は、最大予熱時を全開とし、リニア特性のバルブを使用することで、前記必要予熱量Ｑ_phと前記最大予熱量Ｑ_phmaxとの比、即ち、
［数２０］
Ｑ_ph／Ｑ_phmax×１００［％］
として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から予熱制御弁開度指令２ａとして前記予熱制御弁２（図１参照）へ出力すれば良い。

【0040】

同時に、前記加熱器７による必要加熱量Ｑ_hは、
［数２１］
Ｑ_h＝Ｃ２×風量×（Ｔ_hd−Ｔ_phd）
＝Ｃ２×風量×（Ｔ_f−Ｔ_phd）
と表され、この式に給気吹出温度設定値Ｔ_fと外気予熱温度設定値Ｔ_phdを代入すれば、必要加熱量Ｑ_hの算出が可能となる。この場合の加熱制御弁６の開度は、前記必要加熱量Ｑ_hが前記最大加熱量Ｑ_hmaxと等しくなるので、常に全開（１００［％］）となり、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から加熱制御弁開度指令６ａとして前記加熱制御弁６（図１参照）へ出力すれば良い。

【0041】

更に、前記加湿器９による必要加湿量Ｑ_huは、
［数２２］
Ｑ_hu＝Ｃ３×風量×（Ｘ_kd−Ｘ_g）
＝Ｃ３×風量×（Ｘ_f−Ｘ_g）
と表され、この式に、給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fと一対一の関係があって［表１］の値より内挿（補間）で求まる給気吹出状態設定点絶対湿度Ｘ_fと、測定される外気露点温度ＤＰ_gと一対一の関係があって［表１］の値より内挿（補間）で求まる外気絶対湿度Ｘ_gを代入すれば、必要加湿量Ｑ_huの算出が可能となる。ここで、加湿制御弁８の開度は、最大加湿時を全開とし、リニア特性のバルブを使用することで、前記必要加湿量Ｑ_huと前記最大加湿量Ｑ_humaxとの比、即ち、
［数２３］
Ｑ_hu／Ｑ_humax×１００［％］
として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から加湿制御弁開度指令８ａとして前記加湿制御弁８（図１参照）へ出力すれば良い。

【0042】

又、前記領域Ｃに外気が存在している場合について説明する。前述した通り、領域Ｃは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが外気予熱温度設定値Ｔ_phdより高く且つ給気吹出温度設定値Ｔ_f以下となる領域で、前記加熱器７による加熱と前記加湿器９による加湿とが必要となる。尚、この場合、前記予熱器３による予熱と冷却器５による冷却は必要ない。

【0043】

図６及び図１６に示す如く、前記加熱器７による必要加熱量Ｑ_hは、
［数２４］
Ｑ_h＝Ｃ２×風量×（Ｔ_hd−Ｔ_g）
＝Ｃ２×風量×（Ｔ_f−Ｔ_g）
と表され、この式に給気吹出温度設定値Ｔ_fと測定される外気温度Ｔ_gを代入すれば、必要加熱量Ｑ_hの算出が可能となる。この場合の加熱制御弁６の開度は、前記領域Ａに外気が存在している場合と同様、［数１８］に示すように、前記必要加熱量Ｑ_hと前記最大加熱量Ｑ_hmaxとの比として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から加熱制御弁開度指令６ａとして前記加熱制御弁６（図１参照）へ出力すれば良い。

【0044】

更に、前記加湿器９による必要加湿量Ｑ_huは、前記領域Ｂに外気が存在している場合と同様、［数２２］より算出が可能となる。この場合の加湿制御弁８の開度も、前記領域Ｂに外気が存在している場合と同様、［数２３］に示すように、前記必要加湿量Ｑ_huと前記最大加湿量Ｑ_humaxとの比として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から加湿制御弁開度指令８ａとして前記加湿制御弁８（図１参照）へ出力すれば良い。ここで、外気調和機に予熱器３を備えない場合は、前記領域Ｂと前記領域Ｃとを合わせた領域Ｃ´となり、前記加熱器７による必要加熱量Ｑ_hは、上記と同様に、［数２４］の式に給気吹出温度設定値Ｔ_fと測定される外気温度Ｔ_gを代入すれば良い。

【0045】

又、前記領域Ｄに外気が存在している場合について説明する。前述した通り、領域Ｄは、前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが給気吹出温度設定値Ｔ_fより高い領域で、前記冷却器５による冷却と前記加湿器９による加湿とが必要となる。尚、この場合、前記予熱器３による予熱と加熱器７による加熱は必要ない。

【0046】

図７及び図１７に示す如く、前記冷却器５による必要冷却量Ｑ_cは、
［数２５］
Ｑ_c＝Ｃ２×風量×（Ｔ_g−Ｔ_cd）
＝Ｃ２×風量×（Ｔ_g−Ｔ_f）
と表され、この式に測定される外気温度Ｔ_gと給気吹出温度設定値Ｔ_fを代入すれば、必要冷却量Ｑ_cの算出が可能となる。ここで、冷却制御弁４の開度は、前記領域Ａに外気が存在している場合と同様、［数１６］に示すように、前記必要冷却量Ｑ_cと前記最大冷却量Ｑ_cmaxとの比として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から冷却制御弁開度指令４ａとして前記冷却制御弁４（図１参照）へ出力すれば良い。

【0047】

同時に、前記加湿器９による必要加湿量Ｑ_huは、前記領域Ｂ或いは領域Ｃに外気が存在している場合と同様、［数２２］より算出が可能となる。この場合の加湿制御弁８の開度も、前記領域Ｂ或いは領域Ｃに外気が存在している場合と同様、［数２３］に示すように、前記必要加湿量Ｑ_huと前記最大加湿量Ｑ_humaxとの比として算出できるため、これを図８に示す如く前記コントローラ２６の出力処理部から加湿制御弁開度指令８ａとして前記加湿制御弁８（図１参照）へ出力すれば良い。

【0048】

そして、前述した本発明の外気調和機の制御方法の実施例における制御の流れをフローチャートとしてまとめると、図９及び図１０に示すように、給気吹出温度設定値Ｔ_f、給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fの設定が行われ、外気調和機の運転が開始されると共に、給気吹出温度設定最大値Ｔ_fmax、給気吹出露点温度設定最小値ＤＰ_fmin、外気予熱温度設定値Ｔ_phd、冷却器出口相対湿度設定値φ_cd、夏季外気最大エンタルピ設定値Ｈ_gmax、冬季外気最低温度設定値Ｔ_gmin、冬季外気最低絶対湿度設定値Ｘ_gminの前記最大制御量算出器２７への設定読み込みが行われ、前記冷却器５の最大能力である最大冷却量Ｑ_cmax、前記加熱器７の最大能力である最大加熱量Ｑ_hmax、前記予熱器３の最大能力である最大予熱量Ｑ_phmax、前記加湿器９の最大能力である最大加湿量Ｑ_humaxの算出が行われた後、外気温度Ｔ_g、外気露点温度ＤＰ_gの測定が行われ、外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_fより高い場合、領域Ａに外気が存在していると判定され、必要冷却量Ｑ_c、必要加熱量Ｑ_hの算出が行われ、冷却制御弁４、加熱制御弁６へそれぞれ、冷却制御弁開度指令４ａ、加熱制御弁開度指令６ａが出力される。前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが外気予熱温度設定値Ｔ_phd以下である場合、領域Ｂに外気が存在していると判定され、必要予熱量Ｑ_ph、必要加熱量Ｑ_h、必要加湿量Ｑ_huの算出が行われ、予熱制御弁２、加熱制御弁６、加湿制御弁８へそれぞれ、予熱制御弁開度指令２ａ、加熱制御弁開度指令６ａ、加湿制御弁開度指令８ａが出力される。前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが外気予熱温度設定値Ｔ_phd以下でなく、給気吹出温度設定値Ｔ_f以下である場合、領域Ｃに外気が存在していると判定され、必要加熱量Ｑ_h、必要加湿量Ｑ_huの算出が行われ、加熱制御弁６、加湿制御弁８へそれぞれ、加熱制御弁開度指令６ａ、加湿制御弁開度指令８ａが出力される。前記外気露点温度ＤＰ_gが給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f以下で且つ前記外気温度Ｔ_gが給気吹出温度設定値Ｔ_fより高い場合、領域Ｄに外気が存在していると判定され、必要冷却量Ｑ_c、必要加湿量Ｑ_huの算出が行われ、冷却制御弁４、加湿制御弁８へそれぞれ、冷却制御弁開度指令４ａ、加湿制御弁開度指令８ａが出力される。外気調和機が停止していなければ、一定時間（例えば、一分程度）経過後に、前記外気温度Ｔ_g、外気露点温度ＤＰ_gの測定が再び行われて、前述と同様の操作が繰り返し行われる形となる。尚、外気調和機が停止している場合は制御が終了する形となる。

【0049】

因みに、前記給気吹出温度設定値Ｔ_f、給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f、外気予熱温度設定値Ｔ_phd、冷却器出口相対湿度設定値φ_cd、夏季外気最大エンタルピ設定値Ｈ_gmax、冬季外気最低温度設定値Ｔ_gmin、冬季外気最低絶対湿度設定値Ｘ_gminの具体的数値の一例を示すと、
Ｔ_f＝２３［℃］
ＤＰ_f＝１２［℃］
Ｔ_phd＝１０［℃］
φ_cd＝９５［％］
Ｈ_gmax＝８５［ｋＪ／ｋｇ］
Ｔ_gmin＝−２［℃］
Ｘ_gmin＝０．００１６［ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）］
となる。尚、前記夏季外気最大エンタルピ設定値Ｈ_gmaxの８５［ｋＪ／ｋｇ］という値は、例えば、図１２の湿り空気線図において、夏季の外気絶対湿度Ｘ_gを０．０２０２［ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）］、夏季の外気温度Ｔ_gを３３［℃］と仮定した場合のものであって、この場合、夏季外気相対湿度φ_gmaxは６３［％］に相当する。又、図１１の湿り空気線図において、前記冬季外気最低温度設定値Ｔ_gminを−２［℃］、前記冬季外気最低絶対湿度設定値Ｘ_gminを０．００１６［ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ）］とした場合、冬季外気相対湿度は５０［％］に相当する。

【0050】

上記実施例のように外気調和機の制御を行うと、測定した外気温度Ｔ_gと外気露点温度ＤＰ_gに基づくフィードフォワード制御となるため、従来のように、予熱器３の出口側の温度を測定しつつ、吹き出される給気の温度と露点温度に基づいて、いわゆるフィードバック制御を行うのとは異なり、制御点が多くならず、給気の温度と露点温度を安定させるまでに時間がかからなくなる。

【0051】

又、測定した外気温度Ｔ_g及び外気露点温度ＤＰ_gと、設定した給気吹出温度設定値Ｔ_f、給気吹出露点温度設定値ＤＰ_f及び外気予熱温度設定値Ｔ_phdとの関係から区分される領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちいずれの領域に外気が存在しているかを判定し、該領域に応じて、予熱器３による必要予熱量Ｑ_phと最大予熱量Ｑ_phmaxとの比で表される予熱制御弁開度指令２ａ、冷却器５による必要冷却量Ｑ_cと最大冷却量Ｑ_cmaxとの比で表される冷却制御弁開度指令４ａ、加熱器７による必要加熱量Ｑ_hと最大加熱量Ｑ_hmaxとの比で表される加熱制御弁開度指令６ａ、加湿器９による必要加湿量Ｑ_huと最大加湿量Ｑ_humaxとの比で表される加湿制御弁開度指令８ａのうちの必要となる開度指令を対応する制御弁へ出力するようにしているため、従来のような予熱温度調節器１２、給気温度調節器１５、給気露点温度調節器２０（図１８参照）は不要となり、これらの調節器にＰＩＤ設定値を予め設定する必要もなく、給気の温度や露点温度がそれぞれの設定値を基準としてオーバーシュートとアンダーシュートを繰り返し周期的に波を打つように変動してしまうことが避けられ、温水又は蒸気、並びに冷水の消費量が減り、収束過程でのエネルギロスが増加しなくなると共に、給気の温度や露点温度それぞれの設定値に対するブレが残ってしまう心配もなくなる。

【0052】

こうして、外気温度Ｔ_gと外気露点温度ＤＰ_gを測定するだけで、吹き出される給気の温度と露点温度を制御して短時間で安定させることができ、該給気の温度と露点温度の周期的な変動やブレを防止して収束過程でのエネルギロスを最小限に抑制し得る。

【0053】

尚、本発明の外気調和機の制御方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0054】

１ ケーシング
２ 予熱制御弁
２ａ 予熱制御弁開度指令
３ 予熱器
４ 冷却制御弁
４ａ 冷却制御弁開度指令
５ 冷却器
６ 加熱制御弁
６ａ 加熱制御弁開度指令
７ 加熱器
８ 加湿制御弁
８ａ 加湿制御弁開度指令
９ 加湿器
１０ 送風機
２４ 外気温度計
２５ 外気露点計
２６ コントローラ
ＤＰ_g 外気露点温度
ＤＰ_f 給気吹出状態設定点の露点温度設定値（給気吹出露点温度設定値）
Ｈ_gmax 夏季外気最大エンタルピ設定値
Ｈ_cdmin 冷却器出口空気エンタルピ設定最小値
Ｈ_g 外気エンタルピ
Ｑ_phmax 最大予熱量
Ｑ_cmax 最大冷却量
Ｑ_hmax 最大加熱量
Ｑ_humax 最大加湿量
Ｑ_ph 必要予熱量
Ｑ_c 必要冷却量
Ｑ_h 必要加熱量
Ｑ_hu 必要加湿量
Ｔ_g 外気温度
Ｔ_phd 外気予熱温度設定値
Ｔ_f 給気吹出状態設定点の乾球温度設定値（給気吹出温度設定値）
Ｔ_fmax 給気吹出温度設定最大値
Ｔ_gmin 冬季外気最低温度設定値
Ｔ_cd 冷却器出口温度
Ｘ_g 外気絶対湿度
Ｘ_f 給気吹出状態設定点絶対湿度
Ｘ_gmin 冬季外気最低絶対湿度設定値
Ｘ_fmax 給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】