特許 6987715 空気調和装置

(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】6987715

(24)【登録日】2021年12月3日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/83 20180101AFI20211220BHJP

   F24F 11/46 20180101ALI20211220BHJP

   F24F 110/10 20180101ALN20211220BHJP

   F24F 110/20 20180101ALN20211220BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/83

   F24F11/46

   F24F110:10

   F24F110:20

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-142373(P2018-142373)

(22)【出願日】2018年7月30日

(65)【公開番号】特開2020-20488(P2020-20488A)

(43)【公開日】2020年2月6日

【審査請求日】2020年6月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000236056

【氏名又は名称】三菱電機ビルテクノサービス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】守口 裕介

(72)【発明者】

【氏名】門田 祐輔

【審査官】 佐藤 正浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２８４０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２７１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８９５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２４４５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／８３

Ｆ２４Ｆ １１／４６

Ｆ２４Ｆ １１０／１０

Ｆ２４Ｆ １１０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸込空気を冷却する冷却器と、
前記冷却器から出た空気を加熱するヒータと、
前記ヒータから出た空気を加湿する加湿器と、
室内温度を検知する温度センサによる検知結果に基づいて前記ヒータを制御するヒータ制御部と、
室内湿度を検知する湿度センサによる湿度検知結果に基づいて前記加湿器を制御する加湿器制御部と、
前記ヒータ制御部から前記ヒータへの温度制御信号、及び、前記加湿器制御部から前記加湿器への湿度制御信号に基づいて、前記冷却器の冷却性能を制御する冷却器制御部と、
を備え、
前記冷却器制御部は、前記ヒータ及び前記加湿器がそれぞれ所定の動作領域で動作するように前記吸込空気に対する冷却量及び顕熱比の少なくとも一方を調整し、
前記所定の動作領域は、前記ヒータ及び前記加湿器をそれぞれ精度良く動作させることが可能であると予め定められている高精度動作領域であり、
前記高精度動作領域は、前記ヒータ及び前記加湿器それぞれについて、機器の特性上精度が悪くなる低出力側の領域と高出力側の領域を除いた出力領域である
、空気調和装置。

【請求項2】

前記所定の動作領域は、前記ヒータ及び前記加湿器をそれぞれ高精度で動作させることが可能であると予め定められている高精度動作領域のうち低出力側の省エネ動作領域である、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

前記冷却器制御部は、前記ヒータの省エネ動作領域及び前記加湿器の省エネ動作領域について下限閾値及び上限閾値をそれぞれ記憶しており、ヒータ制御信号及び加湿器制御信号を前記下限閾値に対応する制御信号値及び前記上限閾値に対応する制御信号値とそれぞれ比較することにより、前記ヒータ及び前記加湿器が前記省エネ動作領域内で動作しているか否かを判定する、請求項２に記載の空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和装置に係り、特に、冷却器、ヒータ及び加湿器を備えた空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１には、外気取り入れを行って空調を行う場合に、無駄なエネルギー消費なく温湿度環境を維持することを目的とした空気調和装置が開示されている。この空気調和装置では、目標温度または目標湿度は幅を持ったゾーンとして設定され、目標温度または目標湿度が上記ゾーンに達した際に、空気調和手段、換気手段、及び、冷凍サイクル動作を切り替えて、省エネルギー運転を行うことが記載されている。

【0003】

また、特許文献２には、被空調室の負荷変動に素早くかつ精度よく追随できる空気調和設備が開示されている。この空気調和設備では、室内側に温度・湿度検出手段を設けて温湿度を検出し、温湿度検出結果に基づいて、「加熱・加湿」、「加熱・除湿」、「冷却・加湿」及び「冷却・除湿」のいずれかの運転モードを選択することが記載されている。

【0004】

また、特許文献３には、ヒータを用いずに省エネルギーで恒温恒湿制御を実現する空気調和装置が開示されている。この空気調和装置では、四方弁の切替えと冷媒流量制御とにより、空気調和装置内の冷却用熱交換器および加熱用熱交換器に流れる冷媒量を制御することで、冷却量および加熱量を制御しつつ、加湿量を制御することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２１８８１号公報

【特許文献2】特開２００９−８３９０号公報

【特許文献3】特開２００５−１１４２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１ないし３に記載される空気調和装置は、冷却コイル等の冷却装置のみの制御で温度または湿度を一定に保つことができる場合を対象にしており、例えば、±１．０℃といった広い範囲でしか空調制御することができず、例えば±０．１℃といった高精度での恒温恒湿制御を行うことができない。

【0007】

これに対し、冷却装置に加えてヒータ及び加湿器を設けた空気調和装置を用いて恒温恒湿を高精度に行うことが考えられるが、この場合にはヒータ及び加湿器を安定かつ省エネルギーで動作させて恒温恒湿制御を実現することが好ましい。

【0008】

本発明の目的は、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで実現することができる空気調和装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る空気調和装置は、吸込空気を冷却する冷却器と、前記冷却器から出た空気を加熱するヒータと、前記ヒータから出た空気を加湿する加湿器と、室内温度を検知する温度センサによる検知結果に基づいて前記ヒータを制御するヒータ制御部と、室内湿度を検知する湿度センサによる湿度検知結果に基づいて前記加湿器を制御する加湿器制御部と、前記ヒータ制御部から前記ヒータへの温度制御信号、及び、前記加湿器制御部から前記加湿器への湿度制御信号に基づいて、前記冷却器の冷却性能を制御する冷却器制御部とを備える。

【0010】

この構成によれば、ヒータの温度制御信号と加湿器の湿度制御信号とに基づいて、冷却器制御部は冷却器の冷却性能を制御することで、冷却器を一定出力で動作させてヒータ及び加湿器により恒温恒湿制御を行う場合に比べて、ヒータ及び加湿器を安定かつ省エネルギーで動作させることができ、その結果、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで実現することができる。

【0011】

本発明に係る空気調和装置において、前記ヒータ及び前記加湿器がそれぞれ所定の動作領域で動作するように前記吸込空気に対する冷却量及び顕熱比の少なくとも一方を調整してもよい。

【0012】

この構成によれば、ヒータ及び加湿器がそれぞれ所定の動作領域で動作するように吸込空気に対する冷却量及び顕熱比の少なくとも一方を調整することで、ヒータ及び加湿器を所定の動作領域において安定かつ省エネルギーで動作させることができ、その結果、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで行うことができる。

【0013】

この場合、前記所定の動作領域は、前記ヒータ及び前記加湿器をそれぞれ精度良く動作させることが可能であると予め定められている高精度動作領域であることが好ましい。

【0014】

この構成によれば、ヒータ及び加湿器をそれぞれ高精度動作領域で動作させながら、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで行うことができる。

【0015】

また、この場合、前記所定の動作領域は、前記ヒータ及び前記加湿器をそれぞれ精度良く動作させることが可能であると予め定められている高精度動作領域のうち低出力側の省エネ動作領域であってもよい。

【0016】

この構成によれば、ヒータ及び加湿器をそれぞれ高精度動作領域のうち低出力側の省エネ動作領域で動作させながら、高精度の恒温恒湿制御を安定かつより省エネルギーで行うことができる。

【0017】

さらに、本発明に係る空気調和装置において、前記冷却器制御部は、前記ヒータの省エネ動作領域及び前記加湿器の省エネ動作領域について下限閾値及び上限閾値をそれぞれ記憶しており、ヒータ制御信号に対応するヒータ出力値及び加湿器制御信号に対応する加湿器出力値を前記下限閾値及び前記上限閾値とそれぞれ比較することにより、前記ヒータ及び前記加湿器が前記省エネ動作領域内で動作しているか否かを判定してもよい。

【0018】

この構成によれば、ヒータ制御信号に対応するヒータ出力値及び加湿器制御信号に対応する加湿器出力値を省エネ動作領域の下限閾値および上限閾値とそれぞれ比較することにより、ヒータ及び加湿器が省エネ動作領域においてそれぞれ動作しているか否かを正確に判定することができ、その結果、ヒータ及び加湿器をそれぞれ省エネ動作領域で動作させながら、高精度の恒温恒湿制御を安定かつより省エネルギーで行うことができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る空気調和装置によれば、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態である空気調和装置の概略構成図である。

【図2】本実施形態の空気調和装置における恒温恒湿制御を示す空気線図である。

【図3】従来の空気調和装置の一例を示す概略構成図である。

【図4】（ａ）はヒータについての制御信号と加熱量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は加湿器についての制御信号と加湿量との関係を示すグラフである。

【図5】加熱および加湿と、冷却量および顕熱比との関係を示す表である。

【図6】（ａ）はヒータが領域Ａで加湿器が領域Ａで動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【図7】（ａ）はヒータが領域Ａで加湿器が領域Ｂでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【図8】（ａ）はヒータが領域Ａで加湿器が領域Ｃでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【図9】（ａ）はヒータが領域Ｂで加湿器が領域Ａでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【図10】（ａ）はヒータが領域Ｂで加湿器が領域Ｃでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【図11】（ａ）はヒータが領域Ｃで加湿器が領域Ａでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【図12】（ａ）はヒータが領域Ｃで加湿器が領域Ｂでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【図13】（ａ）はヒータが領域Ｃで加湿器が領域Ｃでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータおよび加湿器の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態である空気調和装置１０の概略構成図である。空気調和装置１０は、空気流路形成部材１２、ファン１３、冷却器１４、ヒータ１６および加湿器１８を備える。また、空気調和装置１０は、制御部（冷却器制御部）１５、温度指示調節部（ヒータ制御部）１７および湿度指示調節部（加湿器制御部）１９をさらに備える。

【0023】

空気流路形成部材１２は、例えば、樹脂製または金属製の筐体状またはダクト状の部材により構成される。図１では空気流路形成部材１２が略直方体状をなす例が示されるが、これに限定されるものではなく、空気流路形成部材１２の形状は適宜に変更可能である。

【0024】

空気流路形成部材１２の一方の端部に吸込口１２ａが形成され、他方の端部に吹出口１２ｂが形成されている。空気流路形成部材１２の内部の空間は、吸込口１２ａから吸い込まれた空気が吹出口１２ｂへ向かって流れる空気流路１１が形成されている。

【0025】

ファン１３は、空気流路形成部材１２の内部であって吹出口１２ｂの近傍に設けられている。ファン１３は、内部の羽根が回転駆動されることにより空気を吸い込んで吹出口１２ｂに向けて吹き出す機能を有する。ファン１３による空気の吹出量は、一定であってもよい、図示しない指示調節部によって自動または手動で複数段階（例えば、強、中、弱）に調節可能になっていてもよい。

【0026】

冷却器１４は、ファン１３の作動によって吸込口１２ａから空気流路形成部材１２内に吸い込まれた空気が通過することにより、空気を冷却する機能を有する。冷却器１４は、空気流路１１において空気流れ方向の最上流側に設けられている。図１において、吸込口１２ａから空気流路１１内に取り込まれる空気が吸込空気（１）として示され、冷却器１４を通過した空気が冷却器出口空気（２）として示されている。

【0027】

冷却器１４には、例えば、直膨式の冷却コイルが好適に用いられる。冷却コイルは、例えば、冷媒が循環される冷媒回路と、冷媒回路に連結されて冷媒を圧縮する圧縮機などを備える。この圧縮機の運転周波数や冷却コイルにおける蒸発温度を設定することによって、冷却器１４の冷却性能（例えば、冷却量、顕熱比など）を調節することができる。冷却器１４の構成は特に限定されるものではなく、公知の如何なる構成のものが用いられてもよい。詳しくは後述するが、冷却器１４の動作は制御部（冷却器制御部）１５によって制御される。

【0028】

ヒータ１６は、ファン１３の作動によって空気流路形成部材１２内を流れる空気を加熱して昇温させる機能を有する。ここでヒータ１６による加熱は、冷却器１４によって冷却した空気を再び加熱して昇温させるので「再熱」ともいう。本実施形態では、ヒータ１６は空気流路形成部材１２内において冷却器１４と加湿器１８との間に設けられている。すなわち、ヒータ１６は、空気流路１１における空気流れ方向において冷却器１４の下流側で、かつ、加湿器１８の上流側に配置されている。ヒータ１６は、例えば、電気式の加熱装置を好適に用いることができる。図１には、ヒータ１６を通過した空気がヒータ出口空気（３）として示されている。ヒータ１６の動作は温度指示調節部１７によって制御可能であり、ヒータ１６による加熱量は温度指示調節部１７によって調節される。

【0029】

加湿器１８は、ファン１３の作動によって空気流路形成部材１２内を流れる空気を加湿する機能を有する。本実施形態では、加湿器１８は、空気流路形成部材１２内においてヒータ１６とファン１３との間に設けられている。すなわち、加湿器１８は、空気流路１１における空気流れ方向においてヒータ１６の下流側で、かつ、ファン１３の上流側に配置されている。加湿器１８は、ヒータ出口空気（３）が通過する際に水蒸気または噴霧状の水を付加して吹出空気（４）に含有される水蒸気量（すなわち湿度）を増加させる。加湿器１８の動作は湿度指示調節部１９によって制御可能であり、加湿器１８による加湿量は湿度指示調節部１９によって調節される。

【0030】

制御部１５は、温度指示調節部１７からヒータ１６への温度制御信号、及び、湿度指示調節部１９から加湿器１８への湿度制御信号に基づいて、冷却器１４を制御する機能を有する。制御部１５は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）によって好適に構成される。制御部１５は、図示しない記憶部に記憶されているプログラムやデータを用いて、冷却器１４の動作を制御することができる。

【0031】

空気調和装置１０が空調対象とする室内には、温度センサ２０および湿度センサ２２が設置されている。図１では温度センサ２０および湿度センサ２２が吹出口近くに設置されており、吹出空気（４）の温度および湿度を検出している例が示されている。温度センサ２０および湿度センサ２２は、例えば、室内の壁面または天井面に配置されている。温度センサ２０の検出結果である室内温度は、有線または無線により温度指示調節部１７に送信される。また、湿度センサ２２の検出結果である室内湿度は、有線または無線により湿度指示調節部１９に送信される。

【0032】

温度指示調節部１７は、温度センサ２０から受信した室内温度に基づいてヒータ１６の動作を制御する。具体的には、温度指示調節部１７は、温度センサ２０で検出された室内温度が予め設定されている目標温度Ｔｔａｒｇｅｔとなるようにヒータ制御信号を生成してヒータ１６に出力する。ヒータ制御信号は、例えば、ｍＡ（ミリアンペア）を単位とする電流信号によって表すことができる。

【0033】

湿度指示調節部１９は、湿度センサ２２から受信した室内湿度に基づいて加湿器１８の動作を制御する。具体的には、湿度指示調節部１９は、湿度センサ２２で検出された室内湿度が予め設定されている目標湿度Ｈｔａｒｇｅｔとなるように加湿器制御信号を生成して加湿器１８に出力する。加湿器制御信号は、例えば、ｍＡ（ミリアンペア）を単位とする電流信号によって表すことができる。

【0034】

温度指示調節部１７によって生成されたヒータ制御信号、および、湿度指示調節部１９によって生成された加湿器制御信号は、制御部１５にも入力される。制御部１５は、これらのヒータ制御信号および加湿器制御信号に基づいて、冷却器制御信号を生成して冷却器１４に出力する。この冷却器制御信号には、例えば、圧縮機周波数情報や冷媒蒸発温度情報などが含まれる。

【0035】

図２は、本実施形態の空気調和装置１０における恒温恒湿制御を示す空気線図である。図２の空気線図は、横軸が乾球温度を表し、縦軸が絶対湿度を表している。横軸の乾球温度は右側にいくほど高くなり、絶対湿度は上側にいくほど高くなる。以下では、乾球温度を適宜に温度とだけいう。また、図２の空気線図では左下がりで下の凸状に湾曲した相対湿度１００％の曲線が示されている（図６〜図１３でも同様）。

【0036】

図２に示すように、ファン１３の吸込み機能によって吸込口１２ａから空気流路１１に流れ込んだ吸込空気（１）は、冷却器１４を通過する間に冷却および除湿されて、冷却器出口空気（２）となる。このことが図２の空気線図では、（１）の点と（２）の点とを結ぶ左下がりの直線によって表されている。すなわち、（１）の点から（２）の点へ移ることで、冷却器１４を通過した空気は、温度がΔＴだけ低下し、湿度がΔＨだけ減少する。

【0037】

ここで、（１）の点と（２）の点とを結ぶ直線の長さが冷却器１４による冷却量を表し、この直線の傾きが顕熱比を表している。顕熱比とは、冷却器１４において吸込空気（１）に対して加わる潜熱と顕熱との和である全熱に対する顕熱分の比をいい、以下では適宜にＳＨＦ（Ｓｅｎｓｉｂｌｅ Ｈｅａｔ Ｆａｃｔｏｒ）という。

【0038】

続いて、図２に示すように、ファン１３の吸込み機能によって冷却器出口空気（２）はヒータ１６を通過してヒータ出口空気（３）となる。このことが図２の空気線図では、（２）の点と（３）の点とを結ぶ横軸に平行な直線によって表されている。すなわち、（２）の点から（３）の点へ移ることで、ヒータ１６を通過する間に加熱（または再熱）された空気は、温度が目標温度Ｔｔａｒｇｅｔまで上昇する。

【0039】

それから、ヒータ１６によって加熱されたヒータ出口空気（３）は、ファン１３の吸込み機能によって加湿器１８を通過して加湿される。このことが図２の空気線図では、（３）の点と（４）の点とを結ぶ縦軸に平行な直線によって表されている。厳密には、加湿を行うことで空気は加熱され、点は横にも移動するが、便宜上、縦軸に並行な直線とする。すなわち、（３）の点から（４）の点へ移ることで、加湿器１８を通過する間に加湿された空気は、湿度が目標湿度Ｈｔａｒｇｅｔまで増加する。

【0040】

そして、加湿器１８を通過した空気は、ファン１３によって吹出口１２ｂから空気流路形成部材１２の外部に吹き出される。これにより、目標温度Ｔｔａｒｇｅｔおよび目標湿度Ｈｔａｒｇｅｔとなった吹出空気（４）が室内に放出される。その後吹出空気（４）は、室外からの浸入熱や、室内に設置された発熱体から発生する熱によって温湿度が変化し、吸込空気（１）として空気調和装置１０に吸い込まれる。このように冷却器１４に加えてヒータ１６および加湿器１８を用いて空調制御が実行されることで、室内温湿度が目標温度Ｔｔａｒｇｅｔおよび目標湿度Ｈｔａｒｇｅｔとなるように高精度な恒温恒湿制御を行うことができる。

【0041】

図３は、従来の空気調和装置１０Ａの一例を示す概略構成図である。空気調和装置１０Ａの構成は、図１に示した本実施形態の空気調和装置１０と比較すると、制御部１５を備えていない点だけが異なる。この従来例の空気調和装置１０Ａでは、冷却器１４が一定能力で連続運転されている。この場合、外気温度の変化に伴う吸込空気の温度変化等の外乱があった場合に、ヒータや加湿器が不安定な動作領域になったり或いは消費電力が過剰な動作領域となったりすることがある。その結果、空気調和装置１０Ａでは、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで行うことが困難であった。

【0042】

これに対し、本実施形態の空気調和装置１０によれば、上述したようにヒータ１６の温度制御信号、及び、加湿器１８の湿度制御信号に基づいて冷却器１４を制御することで、冷却器１４を一定出力で動作させてヒータ及び加湿器により恒温恒湿制御を行う場合に比べて、ヒータ１６及び加湿器１８を安定かつ省エネルギーで動作させることができ、その結果、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで実現することができる。次に、図４以降を参照して、本実施形態の空気調和装置１０における恒温恒湿制御について詳細に説明する。

【0043】

図４（ａ）はヒータ１６についての制御信号と加熱量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は加湿器１８についての制御信号と加湿量との関係を示すグラフである。

【0044】

図４（ａ）に示すように、ヒータ１６は、制御信号をＳｔ０からＳｔ３の範囲で変化させることによって加熱量を０％から１００％の範囲で調節することが可能であり、このような制御信号と加熱量との関係が直線３０で表されることが制御部１５の記憶部に予め記憶されている。このうち、ヒータ１６のメーカは、直線３０のうち実線部で示される範囲でヒータ１６を使用することを高精度制御のために推奨しており、直線３０のうち実線部よりも低出力側の破線部に対応する領域Ａ、及び、高出力側の破線部に対応する領域Ｃでは機器の特性上精度が悪くなるとされている。

【0045】

ヒータ１６を用いて高精度の恒温恒湿制御を行うためには、ヒータ１６を直線３０の実線部に対応する動作領域で使用することが好ましく、特に、実線部のうち低出力側に対応する領域Ｂ（省エネ動作領域）の範囲で動作させることとすれば高精度の恒温恒湿制御を省エネルギーで行うことができるのでより好ましい。そこで、本実施形態の空気調和装置１０では、ヒータ１６の動作点が領域Ｂとなるように冷却器１４を制御する。

【0046】

ヒータ１６の加熱量において、領域Ｂの下限（すなわち領域Ａとの境界）に対応する下限閾値Ｔａｂと、領域Ｂの上限（すなわち領域Ｃとの境界）に対応する上限閾値Ｔｂｃが予め定められて制御部１５の記憶部に記憶されている。また、記憶部には、下限閾値Ｔａｂに対応する制御信号Ｓｔ１が例えば単位ｍＡの電流値で記憶されており、上限閾値Ｔｂｃに対応する制御信号Ｓｔ２が例えば単位ｍＡの電流値で記憶されている。ここで、ヒータ１６の制御信号について、Ｓｔ０＜Ｓｔ１＜Ｓｔ２＜Ｓｔ３の関係が成立する。そして、領域Ｂを規定する制御信号Ｓｔ１，Ｓｔ２の間でヒータ１６が動作するように冷却器１４を制御する。

【0047】

ヒータ１６の加熱量について領域Ｂの下限に対応する下限閾値Ｔａｂは、機器を高精度で動作させるための下限値として推奨されるものであり、例えば２０％程度、より好ましくは１５％程度に設定される。これに対し、領域Ｂの上限に対応する上限閾値Ｔｂｃは、冷却器１４による冷却が過冷却となってヒータ１６による再熱が過剰になっているか否かを判定するための出力値であり、例えば５０％程度、より好ましくは４５％程度に設定される。

【0048】

図４（ｂ）に示すように、加湿器１８は、制御信号をＳｈ０からＳｈ３の範囲で変化させることによって加湿量を０％から１００％の範囲で調節することが可能であり、このような制御信号と加湿量との関係が直線３２で表されることが制御部１５の記憶部に予め記憶されている。このうち、加湿器１８のメーカは、直線３２のうち実線部で示される範囲で加湿器１８を使用することを高精度制御のために推奨しており、直線３２のうち実線部よりも低出力側の破線部に対応する領域Ａ、及び、高出力側の破線部に対応する領域Ｃでは機器の特性上精度が悪くなるとされている。

【0049】

加湿器１８を用いて高精度の恒温恒湿制御を行うためには、加湿器１８を直線３２の実線部に対応する動作領域で使用することが好ましく、特に、実線部のうち低出力側に対応する領域Ｂ（省エネ動作領域）の範囲で動作させることとすれば高精度の恒温恒湿制御を省エネルギーで行うことができるのでより好ましい。そこで、本実施形態の空気調和装置１０では、加湿器１８の動作点が領域Ｂとなるように冷却器１４を制御する。

【0050】

加湿器１８の加湿量において、領域Ｂの下限（すなわち領域Ａとの境界）に対応する閾値Ｈａｂと、領域Ｂの上限（すなわち領域Ｃとの境界）に対応する閾値Ｈｂｃが予め定められて制御部１５の記憶部に記憶されている。また、記憶部には、下限閾値Ｈａｂに対応する制御信号Ｓｈ１が例えば単位ｍＡの電流値で記憶されており、上限閾値Ｈｂｃに対応する制御信号Ｓｈ２が例えば単位ｍＡの電流値で記憶されている。ここで、加湿器１８の制御信号について、Ｓｈ０＜Ｓｈ１＜Ｓｈ２＜Ｓｈ３の関係が成立する。そして、領域Ｂを規定する制御信号Ｓｈ１，Ｓｈ２の間で加湿器１８が動作するように冷却器１４を制御する。

【0051】

加湿器１８の加湿量について領域Ｂの下限に対応する下限閾値Ｈａｂは、機器を高精度で動作させるための下限値として推奨されるものであり、例えば２０％程度、より好ましくは１５％程度に設定される。これに対し、領域Ｂの上限に対応する上限閾値Ｈｂｃは、冷却器１４での過除湿のために加湿器１８による加湿が過剰になっているか否かを判定するための出力値であり、例えば５０％程度、より好ましくは４５％程度に設定される。

【0052】

図５は、加熱および加湿と、冷却量および顕熱比との関係を示す表である。この表は、制御部１５の記憶部に予め記憶されている。制御部１５は、温度指示調節部１７から入力されるヒータ制御信号を、図４（ａ）に示した領域Ｂを規定する制御信号Ｓｔ１，Ｓｔ２と比較し、ヒータ１６の動作点が領域Ａ，Ｂ，Ｃのいずれに属するかを判定する。また、制御部１５は、湿度指示調整部１９から入力される加湿器制御信号を図４（ｂ）に示した領域Ｂを規定する制御信号Ｓｈ１，Ｓｈ２と比較し、加湿器１８の動作点が領域Ａ，Ｂ，Ｃにいずれに属するかを判定する。

【0053】

なお、制御部１５は、温度指示調節部１７から入力されるヒータ制御信号に対応する加熱量（％）を導出して下限閾値Ｔａｂおよび上限閾値Ｔｂｃと比較して、ヒータ１６の動作点が領域Ａ，Ｂ，Ｃのいずれに属するかを判定してもよい。また、制御部１５は、湿度指示調整部１９から入力される加湿器制御信号に対応する加湿量（％）を導出し、この加湿量を下限閾値Ｈａｂおよび上限閾値Ｈｂｃと比較して、加湿器１８の動作点が領域Ａ，Ｂ，Ｃにいずれに属するかを判定してもよい。

【0054】

続いて、制御部１５は、ヒータ１６及び加湿器１８の動作点がいずれも領域Ｂである場合を除いて、換言すればいずれか一方でも領域Ａ又はＣに属する場合に、冷却量およびＳＨＦの少なくとも一方を調節する。具体的には、図５に示す表において３行３列で示される場合分けにおいて、ヒータ１６による加熱が領域Ｂで且つ加湿器１８による加湿が領域Ｂに属する場合を除いて、冷却量およびＳＨＦのすくなくとも一方が調節されることになる。次に、図５における各場合の具体的な制御について図６〜図１３を参照して説明する。

【0055】

図６（ａ）はヒータ１６が領域Ａで加湿器１８が領域Ａで動作している場合の制御を示す空気線図であり、図６（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0056】

この場合、ヒータ１６及び加湿器１８のいずれもが領域Ａで動作しており、領域Ｂに届いていない状態である。したがって、この場合には、図６（ａ）に示すように、冷却器１４による冷却量を増加させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線について傾き（すなわちＳＨＦ）を維持しながら、その直線の長さ（すなわち冷却量）が長くなるように調節する。

【0057】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、蒸発温度を変更することなく、冷却量を増加させる制御を行う。これにより、図６（ａ）に示すように、ヒータ１６の動作点が（３）から（３´）に変更となり、その結果、（２´）と（３´）を結ぶ直線の長さ、および、（３´）と（４）とを結ぶ直線の長さがそれぞれ長くなる。その結果、図６（ｂ）に示すように、ヒータ１６の加熱量が増加されて領域Ａから領域Ｂに変更され、図６（ｃ）に示すように、加湿器１８による加湿量が増加されて領域Ａから領域Ｂに変更される。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0058】

図７（ａ）はヒータ１６が領域Ａで加湿器１８が領域Ｂでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、図７（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0059】

この場合、加湿器１８の動作点は所望の領域Ｂに属しているが、ヒータ１６の動作点が領域Ａに属しており加熱量が不足している状態にある。したがって、この場合には、図７（ａ）に示すように、冷却器１４による冷却量およびＳＨＦの両方を増加させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線の傾きを減少させる（すなわちＳＨＦを増加させる）とともに、その直線の長さが長くなる（すなわち冷却量を増加させる）ように調節する。

【0060】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、冷却量を増加させるとともに、蒸発温度を上昇させる制御を行う。これにより、図７（ａ）に示すように、（２´）の点と（３）の点とを結ぶ直線の長さは長くなるが、（３）の点は不変であるため（３）の点と（４）の点を結ぶ直線の長さは変わらない。その結果、図７（ｂ）に示すように、ヒータ１６の加熱量が増加されて領域Ａから領域Ｂに変更され、図７（ｃ）に示すように、加湿器１８の動作点は領域Ｂに維持されることになる。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0061】

図８（ａ）はヒータ１６が領域Ａで加湿器１８が領域Ｃでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、図８（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0062】

この場合、ヒータ１６の動作点が領域Ａに属しており動作不足の状態にあり、加湿器１８の動作点が領域Ｃに属しており過剰動作の状態にある。したがって、この場合には、図８（ａ）に示すように、冷却器１４について冷却量を維持しながらＳＨＦを増加させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線の長さを変更することなく、その直線の傾きを減少させる（すなわちＳＨＦを増加させる）。

【0063】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、冷却量を維持しながら、蒸発温度を上昇させる制御を行う。これにより、図８（ａ）に示すように、（１）の点と（２´）の点を結ぶ直線の長さは変わらないが、（２´）の点と（３´）の点とを結ぶ直線の長さは長くなり、（３´）の点と（４）の点とを結ぶ直線の長さは従前より短くなる。その結果、図８（ｂ）に示すように、ヒータ１６の加熱量が増加されて領域Ａから領域Ｂに移行し、図８（ｃ）に示すように、加湿器１８による加湿量が低下して動作点が領域Ｃから領域Ｂに移行する。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0064】

図９（ａ）はヒータ１６が領域Ｂで加湿器１８が領域Ａでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、図９（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0065】

この場合、ヒータ１６の動作点は領域Ｂに属しているが、加湿器１８の動作点が領域Ａに属しており動作不足の状態にある。したがって、この場合には、図９（ａ）に示すように、冷却器１４について冷却量を増加させるとともにＳＨＦを減少させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線の長さを従前より長くするとともに、その直線の傾きを増加させる（すなわちＳＨＦを減少させる）。

【0066】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、冷却量を増加させるとともに、蒸発温度を低下させる制御を行う。これにより、図９（ａ）に示すように、（２´）の点と（３´）の点を結ぶ直線の長さは変わらないが、（３´）の点と（４）の点とを結ぶ直線の長さは長くなる。その結果、図９（ｂ）に示すように、ヒータ１６の動作点は領域Ｂに維持され、図９（ｃ）に示すように、加湿器１８による加湿量が増加して動作点が領域Ａから領域Ｂに移行する。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0067】

図１０（ａ）はヒータ１６が領域Ｂで加湿器１８が領域Ｃでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、図１０（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0068】

この場合、ヒータ１６の動作点は領域Ｂに属しているが、加湿器１８の動作点が領域Ｃに属しており過剰動作した状態にある。したがって、この場合には、図１０（ａ）に示すように、冷却器１４について冷却量を減少させるとともにＳＨＦを増加させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線の長さを従前より短くするとともに、その直線の傾きを減少させる（すなわちＳＨＦを増加させる）。

【0069】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、冷却量を減少させるとともに、蒸発温度を上昇させる制御を行う。これにより、図１０（ａ）に示すように、（２´）の点と（３´）の点を結ぶ直線の長さは変わらないが、（３´）の点と（４）の点とを結ぶ直線の長さは短くなる。その結果、図１０（ｂ）に示すように、ヒータ１６の動作点は領域Ｂに維持され、図１０（ｃ）に示すように、加湿器１８による加湿量が減少して動作点が領域Ｃから領域Ｂに移行する。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0070】

図１１（ａ）はヒータ１６が領域Ｃで加湿器１８が領域Ａでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、図１１（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0071】

この場合、ヒータ１６の動作点が領域Ｃに属しており過剰動作の状態にあり、加湿器１８の動作点が領域Ａに属しており動作不足の状態にある。したがって、この場合には、図１１（ａ）に示すように、冷却器１４について冷却量を維持しながらＳＨＦを減少させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線の長さを変更することなく、その直線の傾きを増加させる（すなわちＳＨＦを減少させる）。

【0072】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、冷却量を維持しながら、蒸発温度を低下させる制御を行う。これにより、図１１（ａ）に示すように、（１）の点と（２´）の点を結ぶ直線の長さは変わらないが、（２´）の点と（３´）の点とを結ぶ直線の長さは短くなり、（３´）の点と（４）の点を結ぶ直線は従前より長くなる。その結果、図１１（ｂ）に示すように、ヒータ１６の加熱量が減少して領域Ｃから領域Ｂに移行し、図１１（ｃ）に示すように、加湿器１８による加湿量が増加して動作点が領域Ａから領域Ｂに移行する。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0073】

図１２（ａ）はヒータ１６が領域Ｃで加湿器１８が領域Ｂでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、図１２（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0074】

この場合、ヒータ１６の動作点は領域Ｃに属して過剰動作の状態にあるが、加湿器１８の動作点が領域Ｂに属している。したがって、この場合には、図１２（ａ）に示すように、冷却器１４について冷却量を減少させるとともにＳＨＦを減少させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線の長さを従前より短くするとともに、その直線の傾きを増加させる（すなわちＳＨＦを減少させる）。

【0075】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、冷却量を減少させるとともに、蒸発温度を低下させる制御を行う。これにより、図１２（ａ）に示すように、（２´）の点と（３）の点を結ぶ直線の長さが従前より短くなるが、（３）の点と（４）の点とを結ぶ直線の長さは変わらない。その結果、図１２（ｂ）に示すように、ヒータ１６の動作点は領域Ｃから領域Ｂに移行し、図１２（ｃ）に示すように、加湿器１８の動作点は領域Ｂに維持される。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0076】

図１３（ａ）はヒータ１６が領域Ｃで加湿器１８が領域Ｃでそれぞれ動作している場合の制御を示す空気線図であり、図１３（ｂ），（ｃ）はこの場合のヒータ１６および加湿器１８の動作点変更をそれぞれ示すグラフである。

【0077】

この場合、ヒータ１６及び加湿器１８のいずれもが領域Ｃに属しており、過剰動作した状態にある。したがって、この場合には、図１３（ａ）に示すように、冷却器１４による冷却量を減少させる。すなわち、（２）の点を（２´）の点となるように冷却器１４の動作点を変更して、（１）の点から（２´）の点を結ぶ直線の傾き（すなわちＳＨＦ）を維持しながら、その直線の長さ（すなわち冷却量）が短くなるように調節する。

【0078】

具体的には、制御部１５は、冷却器１４について、蒸発温度を変更することなく、冷却量を減少させる制御を行う。これにより、図１３（ａ）に示すように、ヒータ１６の動作点が（３）から（３´）に変更となり、その結果、（２´）と（３´）を結ぶ直線の長さ、および、（３´）と（４）とを結ぶ直線の長さがそれぞれ短くなる。その結果、図１３（ｂ）に示すように、ヒータ１６の加熱量が減少されて領域Ｃから領域Ｂに変更され、図１３（ｃ）に示すように、加湿器１８による加湿量が減少されて領域Ｃから領域Ｂに変更される。これにより、ヒータ１６および加湿器１８の各動作点がそれぞれ領域Ｂに属することとなり、高精度の恒温恒湿制御が安定かつ省エネルギーで実行される状態となる。

【0079】

上述したように本実施形態の空気調和装置１０によれば、ヒータ１６の温度制御信号と加湿器１８の湿度制御信号とに基づいて、制御部１５は冷却器１４を制御することで、冷却器１４を一定出力で動作させてヒータ１６及び加湿器１８により恒温恒湿制御を行う場合に比べて、ヒータ１６及び加湿器１８を安定かつ省エネルギーで動作させることができ、その結果、高精度の恒温恒湿制御を安定かつ省エネルギーで実現することができる。

【0080】

また、冷却器１４をヒータ１６および加湿器１８とは独立して制御した場合、ハンチング（制御の暴れ）が生じて動作が不安定になることがあるが、本発明のように冷却器１４をヒータ１６の温度制御信号と加湿器１８の湿度制御信号とに基づいて制御することで上記のようなハンチングが生じるのを抑制できる。

【0081】

なお、本発明に係る空気調和装置は、上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0082】

１０，１０Ａ 空気調和装置、１１ 空気流路、１２ 空気流路形成部材、１２ａ吸込口、１２ｂ 吹出口、１３ ファン、１４ 冷却器、１５ 制御部（冷却器制御部）、１６ ヒータ、１７ 温度指示調節部（ヒータ制御部）、１８ 加湿器、１９ 湿度指示調節部（加湿器制御部）、２０ 温度センサ、２２ 湿度センサ、３０，３２ 直線、Ａ，Ｂ，Ｃ 領域。

【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】