(57)【要約】【課題】  本発明では、乾球温度および湿球温度の上昇スピードを早めた場合であっても、乾球温度のオーバーシュートを抑えることができる温湿度制御装置および温湿度制御装置によるヒータの制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】  温湿度制御装置は、試験槽、空気加熱ヒータ１２、加湿ヒータ１３ａ、蒸発器、送風機、乾球温度センサ１６、湿球温度センサ１７および制御装置１８を主に備えている。そして、制御装置１８には、高出力で空気加熱ヒータ１２を稼動させている際において、そのまま空気加熱ヒータ１２を稼動させ続けると乾球温度が目標乾球温度からオーバーシュートしてしまうか否かを予測し、かつ、オーバーシュートしてしまうと予測したときに、空気加熱ヒータ１２の出力をＯＦＦにする空気加熱ヒータ制御部１８ｈが設けられている。【選択図】      図２
2006057902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材で形成された試験槽と、
前記試験槽内の乾球温度を検出する乾球温度検出手段と、
前記試験槽内の湿球温度を検出する湿球温度検出手段と、
前記乾球温度の上昇に寄与する空気加熱ヒータと、
前記湿球温度または乾球温度の上昇に寄与する加湿ヒータと、
前記乾球温度または湿球温度を、予め定められている目標乾球温度または目標湿球温度にするために前記空気加熱ヒータまたは前記加湿ヒータを、最初は高出力で稼動させるように制御し、前記乾球温度または前記湿球温度が前記目標乾球温度または前記目標湿球温度に到達したときには前記乾球温度または前記湿球温度を前記目標乾球温度または前記湿球温度に維持させるように制御するヒータ制御手段と、
前記高出力で前記空気加熱ヒータを稼動させている際において、そのまま前記空気加熱ヒータを稼動させ続けると前記乾球温度が前記目標乾球温度からオーバーシュートしてしまうことを予測するオーバーシュート予測手段と、
前記オーバーシュート予測手段で、オーバーシュートしてしまうと予測したときに、前記空気加熱ヒータの出力を直前の出力より急激に落とすことで、主として前記加湿ヒータの出力のみで乾球温度および湿球温度の双方を緩やかに上昇させて、オーバーシュートを抑制するオーバーシュート抑制手段と、を備えたことを特徴とする温湿度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温湿度制御装置であって、
前記オーバーシュート予測手段は、前記乾球温度と前記湿球温度の差と、前記目標乾球温度と前記乾球温度の差とに基づいてオーバーシュートを予測することを特徴とする温湿度制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の温湿度制御装置であって、
前記オーバーシュート予測手段は、前記目標乾球温度と前記乾球温度の差と、目標湿球温度と前記湿球温度の差とに基づいてオーバーシュートを予測することを特徴とする温湿度制御装置。
【請求項４】
前記目標乾球温度と前記目標湿球温度がほぼ同じ値に設定されている請求項２に記載の温湿度制御装置であって、
前記オーバーシュート予測手段は、前記乾球温度と前記湿球温度の差と、前記目標乾球温度と前記乾球温度の差とがほぼ等しくなったときに、オーバーシュートすると予測することを特徴とする温湿度制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の温湿度制御装置であって、
前記オーバーシュート予測手段は、前記乾球温度と前記湿球温度の差に、前記温湿度制御装置の熱慣性の大きさに応じて設定された補正定数を加算することで、前記乾球温度と前記湿球温度の差を補正することを特徴とする温湿度制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の温湿度制御装置によるヒータの制御方法であって、
前記空気加熱ヒータおよび前記加湿ヒータを、高出力で稼動させる高出力稼動工程と、
前記高出力稼動工程において、そのまま空気加熱ヒータを高出力で稼動させ続けると前記乾球温度が前記目標乾球温度からオーバーシュートしてしまうか否かを予測するオーバーシュート予測工程と、
前記オーバーシュート予測工程において、オーバーシュートしてしまうと予測したときに、前記空気加熱ヒータの出力を直前の出力より急激に落とすことで、主として前記加湿ヒータの出力のみで乾球温度および湿球温度の双方を緩やかに上昇させて、オーバーシュートを抑制するオーバーシュート抑制工程と、を有することを特徴とする温湿度制御装置によるヒータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉された試験槽内を所定の温度や所定の湿度に適宜調整することができる温湿度制御装置および温湿度制御装置によるヒータの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、異なる環境下における材料の特性（錆の発生など）を調べるための環境試験装置として、密閉された試験槽内を所定の温度や所定の湿度に適宜調整することができる温湿度制御装置が知られている。このような温湿度制御装置は、乾球温度センサ、湿球温度センサ、空気加熱ヒータ、加湿ヒータ、冷却器および制御装置を主に備えている。ここで、乾球温度センサは、試験槽内の乾球温度（空気の温度：乾いた感熱部を持つ乾球温度計で計測される温度）を検出するためのものであり、湿球温度センサは、試験槽内における湿球温度（湿らせた布で包んだ感熱部を持つ湿球温度計で計測される温度）を検出するためのものである。また、空気加熱ヒータは、空気を加熱することで乾球温度を上げるためのものであり、加湿ヒータは、加湿パンの水を沸騰させて蒸発させることで湿球温度を上げるためのものであり、冷却器は、乾球温度や湿球温度を下げるためのものである。
【０００３】
そして、このような温湿度制御装置では、各センサで検出した乾球温度や湿球温度の実測値がそれぞれの目標値に到達するように適宜空気加熱ヒータや加湿ヒータを制御することで、試験槽内を所定の温度や湿度に制御している。ただし、前記した湿球温度を上げるためには、加湿パン内の水を沸騰させなければならないことや、感熱部を包む布中の水分の温度を上昇させなければならないので、乾球温度が空気加熱ヒータの出力変動に応じて迅速に上昇・下降する（応答性が早い）のに対し、湿球温度は加湿ヒータが出力変動しても所定の遅れ時間が経過した後でなければ上昇・下降しない（応答性が遅い）といった性質を有している。そのため、例えば初期状態において乾球温度と湿球温度が略同じ値であるときに空気加熱ヒータと加湿ヒータを同時に最大出力で稼動させたとしても、乾球温度が先に目標値に達し、これに遅れて湿球温度が目標値に達するという現象が起こっている。そこで、温湿度制御装置では、このような現象を考慮した様々な制御手法が採用されている。
【０００４】
一般的な手法としては、乾球温度センサの実測値とその目標値とに基づいて空気加熱ヒータを制御することで乾球温度の制御を行い、これとは別に、湿球温度センサの実測値とその目標値とに基づいて加湿ヒータを制御することで湿球温度の制御を行う手法がある。この手法では、図４に示すように、先に目標値に達した乾球温度については、目標値に達した後に空気加熱ヒータの出力を適宜ＰＩＤ制御することによって乾球温度を目標値に維持させたままにし（以下、「維持制御」ともいう）、遅れて立ち上がる湿球温度については、目標値近傍に達した後に加湿ヒータの出力を適宜ＰＩＤ制御することによって湿球温度の維持制御が行われている。
【０００５】
しかし、このように湿球温度が目標値近傍に達した後に加湿ヒータの出力をＰＩＤ制御により弱めたのでは、前記したように湿球温度が所定の遅れ時間の経過後でなければ下降しないことによって、湿球温度が目標値を超えてしまう現象（以下、「オーバーシュート」という。）が生じるという問題があった。また、このとき乾球温度の目標値と湿球温度の目標値が近い場合には、湿球温度を上昇させるための加湿ヒータからの熱量が乾球温度をも上昇させることになるため、乾球温度もオーバーシュートしてしまうことがあった。さらに、このようにオーバーシュートした湿球温度等を下げて目標値に戻す場合においても実測値が目標値を下回るような現象（アンダーシュート）が起こるため、湿球温度等がなかなか目標値に安定しない状態となる現象、いわゆるハンチングが起こることもあった。
【０００６】
このような問題に対する制御手法としては、従来、図５に示すように、湿球温度が目標値に達するよりもかなり前から加湿ヒータをＰＩＤ制御することで、湿球温度の上昇スピードを落としてオーバーシュートを抑制する手法が知られている（特許文献１参照）。また、この手法では、仮に湿球温度がオーバーシュートした場合には、加湿ヒータの出力を強制的にＯＦＦにし、その後Ｐ定数を小さく設定したＰＩＤ制御を行うことでアンダーシュートを抑制してハンチングを抑えることも可能となっている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−６６０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記した技術は、空気加熱ヒータの制御に関しては、乾球温度が目標値に達するまでは空気加熱ヒータを最大出力で稼動させ、目標値に達した後はＰＩＤ制御により空気加熱ヒータの出力を上げ下げして乾球温度を目標値に維持させるといった制御である。そのため、図６に示すように、乾球温度および湿球温度の上昇スピードを早くした場合は、空気加熱ヒータにおける最大出力の稼動状態から維持制御に移行した直後における高い出力と、加湿ヒータの最大出力とが合わさってヒータ全体として大きな出力となると、その大きな出力（熱量）によって乾球温度が大きな影響を受けるので、その結果乾球温度が大幅にオーバーシュートしてしまうといった問題があった。
【０００９】
そこで、本発明では、乾球温度および湿球温度の上昇スピードを早めた場合であっても、乾球温度のオーバーシュートを抑えることができる温湿度制御装置および温湿度制御装置によるヒータの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、断熱材で形成された試験槽と、前記試験槽内の乾球温度を検出する乾球温度検出手段と、前記試験槽内の湿球温度を検出する湿球温度検出手段と、前記乾球温度の上昇に寄与する空気加熱ヒータと、前記湿球温度または乾球温度の上昇に寄与する加湿ヒータと、前記乾球温度または湿球温度を、予め定められている目標乾球温度または目標湿球温度にするために前記空気加熱ヒータまたは前記加湿ヒータを、最初は高出力で稼動させるように制御し、前記乾球温度または前記湿球温度が前記目標乾球温度または前記目標湿球温度に到達したときには前記乾球温度または前記湿球温度を前記目標乾球温度または前記湿球温度に維持させるように制御するヒータ制御手段と、前記高出力で前記空気加熱ヒータを稼動させている際において、そのまま前記空気加熱ヒータを稼動させ続けると前記乾球温度が前記目標乾球温度からオーバーシュートしてしまうことを予測するオーバーシュート予測手段と、前記オーバーシュート予測手段で、オーバーシュートしてしまうと予測したときに、前記空気加熱ヒータの出力を直前の出力より急激に落とすことで、主として前記加湿ヒータの出力のみで乾球温度および湿球温度の双方を緩やかに上昇させて、オーバーシュートを抑制するオーバーシュート抑制手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、「高出力」とは、初期段階における乾球温度や湿球温度を所定の速度で上昇させるために適宜設定される出力をいい、各温度が目標値に達したときに行う維持制御時における出力よりも高い出力をいう。具体的に、この高出力としては、ヒータの最大出力が該当する他、例えば最大出力の９０％の出力なども該当する。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、例えば試験槽内の乾球温度および湿球温度を各目標値に早く到達させるべく、空気加熱ヒータおよび加湿ヒータをともに最大出力で稼動させると、乾球温度および湿球温度はそれぞれ早い上昇スピードで上昇していく。このように空気加熱ヒータを最大出力で稼動させている間、オーバーシュート予測手段によって乾球温度が所定時間の経過後に目標乾球温度からオーバーシュートしてしまうか否かが常時予測される。そして、このオーバーシュート予測手段によってオーバーシュートしてしまうと予測されると、オーバーシュート抑制手段によって空気加熱ヒータの出力が例えばＯＦＦになるように急激に落とされることで、その後は加湿ヒータの出力のみで乾球温度および湿球温度が上昇することとなる。そのため、乾球温度等の上昇スピードが緩やかになり、乾球温度等のオーバーシュートが抑制されることとなる。すなわち、本発明によれば、急速に上昇する乾球温度が目標乾球温度に到達するよりもかなり前からヒータ全体の熱量（空気加熱ヒータの熱量＋加湿ヒータの熱量）を小さくできるので、乾球温度が目標乾球温度に到達するときには乾球温度の上昇スピードが緩められることになり、オーバーシュートを抑制することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の温湿度制御装置であって、前記オーバーシュート予測手段は、前記乾球温度と前記湿球温度の差と、前記目標乾球温度と前記乾球温度の差とに基づいてオーバーシュートを予測することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の温湿度制御装置であって、前記オーバーシュート予測手段は、前記目標乾球温度と前記乾球温度の差と、目標湿球温度と前記湿球温度の差とに基づいてオーバーシュートを予測することを特徴とする。
【００１４】
請求項２または請求項３に記載の発明によれば、実測値である乾球温度および湿球温度を参照するので、精度よくオーバーシュートを予測することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記目標乾球温度と前記目標湿球温度がほぼ同じ値に設定されている請求項２に記載の温湿度制御装置であって、前記オーバーシュート予測手段は、前記乾球温度と前記湿球温度の差と、前記目標乾球温度と前記乾球温度の差とがほぼ等しくなったときに、オーバーシュートすると予測することを特徴とする。
【００１６】
ここで、「ほぼ同じ値」とは、目標乾球温度と目標湿球温度との差が、０〜５．０℃の範囲内であることを意味する。また、「ほぼ等しくなったとき」とは、乾球温度と湿球温度の差ΔＴ１と、目標乾球温度と乾球温度の差ΔＴ２との差が、０〜５．０℃の範囲内であることを意味する。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、乾球温度と湿球温度の差と、目標乾球温度と乾球温度の差とがほぼ等しくなったときに、例えば空気加熱ヒータを停止させることによって、その後加湿ヒータのみで乾球温度および湿球温度を良好な速度で上昇させることができるとともに、乾球温度が目標乾球温度付近になったときには加湿ヒータの出力を徐々に弱めていくような単純な制御を行うだけで、乾球温度の維持や湿球温度のオーバーシュートの抑制を良好に行うことができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の温湿度制御装置であって、前記オーバーシュート予測手段は、前記乾球温度と前記湿球温度の差に、前記温湿度制御装置の熱慣性の大きさに応じて設定された補正定数を加算することで、前記乾球温度と前記湿球温度の差を補正することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、温湿度制御装置の熱慣性を考慮して乾球温度と湿球温度の差を補正することで、空気加熱ヒータの出力を急激に落とすタイミングを精度よく決定することができるので、オーバーシュートの抑制をさらに向上させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の温湿度制御装置によるヒータの制御方法であって、前記空気加熱ヒータおよび前記加湿ヒータを、高出力で稼動させる高出力稼動工程と、前記高出力稼動工程において、そのまま空気加熱ヒータを高出力で稼動させ続けると前記乾球温度が前記目標乾球温度からオーバーシュートしてしまうか否かを予測するオーバーシュート予測工程と、前記オーバーシュート予測工程において、オーバーシュートしてしまうと予測したときに、前記空気加熱ヒータの出力を直前の出力より急激に落とすことで、主として前記加湿ヒータの出力のみで乾球温度および湿球温度の双方を緩やかに上昇させて、オーバーシュートを抑制するオーバーシュート抑制工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、例えば試験槽内の乾球温度および湿球温度を各目標値に早く到達させるべく、高出力稼動工程において、空気加熱ヒータおよび加湿ヒータをともに最大出力で稼動させると、乾球温度および湿球温度はそれぞれ早い上昇スピードで上昇していく。この高出力稼動工程の間においては、乾球温度が所定時間の経過後に目標乾球温度からオーバーシュートしてしまうか否かが常時予測される（オーバーシュート予測工程）。そして、このオーバーシュート予測工程において、オーバーシュートしてしまうと予測されると、空気加熱ヒータの出力が例えばＯＦＦにされることで、その後加湿ヒータの出力のみで乾球温度および湿球温度の上昇が行われることとなるので、乾球温度の上昇スピードが緩やかになり、乾球温度のオーバーシュートが抑制されることとなる（オーバーシュート抑制工程）。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、高出力で空気加熱ヒータ等を稼動させることで乾球温度および湿球温度の上昇スピードを早めた場合であっても、オーバーシュート予測手段によって乾球温度がオーバーシュートすると予測された場合には、オーバーシュート抑制手段によって、空気加熱ヒータの出力が急激に落とされて、乾球温度の上昇スピードが緩やかになるので、乾球温度のオーバーシュートを抑えることができる。
【００２３】
請求項２または請求項３に記載の発明によれば、実測値である乾球温度および湿球温度を参照するので、精度よくオーバーシュートを予測することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、乾球温度と湿球温度の差と、目標乾球温度と乾球温度の差とがほぼ等しくなったときに、例えば空気加熱ヒータを停止させることによって、その後加湿ヒータのみで乾球温度および湿球温度を良好な速度で上昇させることができるとともに、乾球温度が目標乾球温度付近になったときには加湿ヒータの出力を徐々に弱めていくような単純な制御を行うだけで、乾球温度の維持や湿球温度のオーバーシュートの抑制を良好に行うことができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、温湿度制御装置の熱慣性を考慮して乾球温度と湿球温度の差を補正することで、空気加熱ヒータの出力を急激に落とすタイミングを精度よく決定することができるので、オーバーシュートの抑制をさらに向上させることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、高出力稼動工程によって乾球温度および湿球温度の上昇スピードを早めた場合であっても、その最中に行われるオーバーシュート予測工程によって、乾球温度がオーバーシュートすると予測された場合には、オーバーシュート抑制工程に移行して、空気加熱ヒータの出力が急激に落とされて、乾球温度の上昇スピードが緩やかになるので、乾球温度のオーバーシュートを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は本実施形態に係る温湿度制御装置を示す説明図、図２は図１の制御装置の詳細を示すブロック図、図３は温湿度制御装置による各ヒータの制御方法と、乾球温度または湿球温度の変化を示すグラフである。
【００２８】
図１に示すように、温湿度制御装置１０は、試験槽１１、空気加熱ヒータ１２、加湿器１３、蒸発器１４、送風機１５、乾球温度センサ（乾球温度検出手段）１６、湿球温度センサ（湿球温度検出手段）１７および制御装置１８を主に備えている。試験槽１１は、その外枠１１ａと仕切り壁１１ｂとがともに断熱材で形成されており、その内部の空間が仕切り壁１１ｂによって空調室Ｒ１と試験室Ｒ２とに仕切られている。
【００２９】
なお、空調室Ｒ１には、前記した空気加熱ヒータ１２、加湿器１３、蒸発器１４および送風機１５が設けられ、試験室Ｒ２には、前記した乾球温度センサ１６および湿球温度センサ１７が設けられている。また、空調室Ｒ１と試験室Ｒ２とは、仕切り壁１１ｂの上部および下部に形成された通風口１１ｃ，１１ｄによって連通している。
【００３０】
空気加熱ヒータ１２は、試験槽１１内の空気を加熱するものであり、これにより乾球温度の上昇に寄与している。
加湿器１３は、図示せぬ加湿パン内の水を沸騰させることで湿球温度または乾球温度の上昇に寄与する加湿ヒータ１３ａと、この加湿ヒータ１３ａで沸騰させた水を蒸気として空調室Ｒ１内に発散させる蒸気発散部１３ｂとで主に構成されている。
【００３１】
蒸発器１４は、冷却器１４ａの冷媒によって冷却されるものであり、空気の冷却や水蒸気の液化（除湿）に寄与している。
送風機１５は、空調室Ｒ１内で加熱または冷却された空気を上の通風口１１ｃから試験室Ｒ２内に送り出すとともに、試験室Ｒ２内の空気を下の通風口１１ｄから吸い込むことによって、試験槽１１内において空気を循環させている。
乾球温度センサ１６は、試験室Ｒ２内の乾球温度を検出するセンサであり、また、湿球温度センサ１７は、試験室Ｒ２内の湿球温度を検出するセンサである。
【００３２】
制御装置１８は、図２に示すように、槽内乾球温度設定器１８ａ、槽内湿度設定器１８ｂ、目標乾球温度出力演算部１８ｃ、目標湿球温度出力演算部１８ｄ、乾球温度差分演算部１８ｅ、湿球温度差分演算部１８ｆ、実測温度差分演算部１８ｇ、空気加熱ヒータ制御部１８ｈおよび加湿ヒータ制御部１８ｉを主に有している。槽内乾球温度設定器１８ａおよび槽内湿度設定器１８ｂは、利用者が試験槽１１内の乾球温度や湿度を所望の値に設定するためのものである。なお、このような設定器としては、例えばタッチパネルやキーボードなどが採用される。
【００３３】
目標乾球温度出力演算部１８ｃは、槽内乾球温度設定器１８ａで設定された乾球温度を目標乾球温度Ｔｔｄｒｙとして決定し、この目標乾球温度Ｔｔｄｒｙを乾球温度差分演算部１８ｅに出力する機能を有している。
【００３４】
目標湿球温度出力演算部１８ｄは、槽内乾球温度設定器１８ａで設定された乾球温度と、槽内湿度設定器１８ｂで設定された湿度とに基づいて目標湿球温度Ｔｔｗｅｔを算出し、この目標湿球温度Ｔｔｗｅｔを湿球温度差分演算部１８ｆに出力する機能を有している。なお、本実施形態においては、前記した目標乾球温度Ｔｔｄｒｙと目標湿球温度Ｔｔｗｅｔはほぼ同じ値に設定されることとし、詳しくはこれらの温度の差が、０〜５．０℃の範囲内となるように設定されている。
【００３５】
乾球温度差分演算部１８ｅは、目標乾球温度出力演算部１８ｃから出力されてくる目標乾球温度Ｔｔｄｒｙと、乾球温度センサ１６で検出した実測乾球温度（図３に示すＴ１ｄｒｙ等）との差αを算出し、その算出結果（差α）を空気加熱ヒータ制御部１８ｈに出力する機能を有している。
【００３６】
湿球温度差分演算部１８ｆは、目標湿球温度出力演算部１８ｄから出力されてくる目標湿球温度Ｔｔｗｅｔと、湿球温度センサ１７で検出した実測湿球温度（図３に示すＴ１ｗｅｔ等）との差βを算出し、その算出結果を加湿ヒータ制御部１８ｉに出力する機能を有している。
【００３７】
実測温度差分演算部１８ｇは、乾球温度センサ１６で検出した実測乾球温度（Ｔ１ｄｒｙ等）と、湿球温度センサ１７で検出した実測湿球温度（Ｔ１ｗｅｔ等）との差γを算出し、その算出結果を空気加熱ヒータ制御部１８ｈに出力する機能を有している。なお、以下の説明においては、便宜上、実測乾球温度または実測湿球温度を、単に乾球温度または湿球温度ともいう。
【００３８】
空気加熱ヒータ制御部１８ｈは、乾球温度差分演算部１８ｅから出力されてくる信号（差α）と、実測温度差分演算部１８ｇから出力されてくる信号（差γ）とに基づいて空気加熱ヒータ１２の出力を制御する機能を有している。具体的に、この空気加熱ヒータ制御部１８ｈは、差αが、差γに熱慣性などの補正定数ａを足した値よりも大きい場合には、空気加熱ヒータ１２を最大出力で稼動させ、α＝γ＋ａとなったときには、そのまま空気加熱ヒータ１２を最大出力で稼動させ続けると乾球温度がオーバーシュートしてしまうと予測（判断）して、空気加熱ヒータ１２をＯＦＦにする（停止させる）機能を有している。ここで、本実施形態における空気加熱ヒータ制御部１８ｈ、乾球温度差分演算部１８ｅおよび実測温度差分演算部１８ｇは、特許請求の範囲にいう「オーバーシュート予測手段」に相当し、空気加熱ヒータ制御部１８ｈは、特許請求の範囲にいう「オーバーシュート抑制手段やヒータ制御手段」にも相当する。
【００３９】
なお、補正定数ａは、温湿度制御装置１０の発熱や外気温などを参照して推定またはマッピングすることにより求めることができる。また、空気加熱ヒータ制御部１８ｈは、湿球温度が目標湿球温度Ｔｔｗｅｔに到達したときに、停止させていた空気加熱ヒータ１２を再び稼動させ、これをＰＩＤ制御することで、乾球温度を目標乾球温度Ｔｔｄｒｙに維持させる機能も有している（図３参照）。さらに、αとγ＋ａとはほぼ等しければよく、αとγ＋ａとの差は、０〜５．０℃の範囲であればよい。
【００４０】
加湿ヒータ制御部１８ｉは、湿球温度差分演算部１８ｆから出力されてくる信号（差β）に基づいて加湿ヒータ１３ａの出力を制御する機能を有している。具体的に、この加湿ヒータ制御部１８ｉは、差βが所定値（図３に示すＴｔｗｅｔからＴ２ｗｅｔを引いた値）になるまで加湿ヒータ１３ａを最大出力で稼動させ、差βが所定値となったときに加湿ヒータ１３ａの出力を徐々に減少させていくような機能を有している。また、この加湿ヒータ制御部１８ｉは、湿球温度が目標湿球温度Ｔｔｗｅｔに到達したときに、加湿ヒータ１３ａをＰＩＤ制御することによって湿球温度を目標湿球温度Ｔｔｗｅｔに維持させる機能も有している。ここで、本実施形態における加湿ヒータ制御部１８ｉは、特許請求の範囲にいう「ヒータ制御手段」に相当する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る温湿度制御装置１０による各ヒータ１２，１３ａの制御方法について説明する。なお、本実施形態については、最初の段階における乾球温度が湿球温度よりも比較的高く、かつ、湿球温度が即座に上昇するように加湿パン（図示せず）内の水の温度が沸点近くまで暖められた状態となっていることを前提にして説明する。
【００４２】
温湿度制御装置１０の稼動を開始させると、図３に示すように、まず、各ヒータ１２，１３ａがともに最大出力で稼動され、乾球温度や湿球温度が比較的早いスピードで上昇していく（高出力稼動工程）。そして、この高出力稼動工程においては、前記した空気加熱ヒータ制御部１８ｈ（図２参照）によって常時目標乾球温度と乾球温度の差αと、乾球温度と湿球温度の差γに補正定数ａを足したものとが等しくなったか否かが判断されることで、乾球温度がオーバーシュートするか否かが予測されている（オーバーシュート予測工程）。
【００４３】
空気加熱ヒータ制御部１８ｈによって目標乾球温度と乾球温度の差αと、乾球温度と湿球温度の差γに補正定数ａを足したものとが等しくなったと判断されたとき（時間ｔ１）、空気加熱ヒータ１２が空気加熱ヒータ制御部１８ｈによってＯＦＦにされる（オーバーシュート抑制工程）。そして、このように空気加熱ヒータ１２がＯＦＦにされると、乾球温度は加湿ヒータ１３ａからの余剰の熱量のみで上昇することになるので、その上昇スピードが緩やかになるとともに、加湿ヒータ１３ａの熱量の一部が乾球温度の上昇に用いられることによって湿球温度の上昇スピードも緩やかとなる。
【００４４】
その後、湿球温度がＴ２ｗｅｔに到達すると（時間ｔ２）、前記した加湿ヒータ制御部１８ｉによって加湿ヒータ１３ａの出力が徐々に減少されていく。これにより、乾球温度の上昇スピードが目標乾球温度Ｔｔｄｒｙ付近でさらに緩められ、かつ、湿球温度の上昇スピードもさらに緩められるため、乾球温度および湿球温度がオーバーシュートすることなく目標乾球温度Ｔｔｄｒｙおよび目標湿球温度Ｔｔｗｅｔに到達することとなる。また、乾球温度に遅れて湿球温度が目標湿球温度Ｔｔｗｅｔに到達すると（時間ｔ３）、空気加熱ヒータ１２と加湿ヒータ１３ａとが適宜制御されて、乾球温度および湿球温度が目標値に維持されることとなる。
【００４５】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
最大出力で空気加熱ヒータ１２等を稼動させることで乾球温度および湿球温度の上昇スピードを早めた場合であっても、空気加熱ヒータ制御部１８ｈによって乾球温度がオーバーシュートすると予測された場合には、空気加熱ヒータ１２の出力が停止されて、乾球温度の上昇スピードが緩やかになるので、乾球温度のオーバーシュートを抑えることができる。
【００４６】
空気加熱ヒータ制御部１８ｈが実測値である乾球温度および湿球温度を参照するので、精度よくオーバーシュートを予測することができる。
オーバーシュートすると予測された場合には空気加熱ヒータ１２の出力が停止されるので、その後は加湿ヒータ１３ａのみの制御で済み、その制御を簡単にすることができる。
【００４７】
乾球温度と湿球温度の差γに補正定数ａを足した値と、目標乾球温度と乾球温度の差αとが等しくなったときに、空気加熱ヒータ１２を停止させることによって、その後加湿ヒータ１３ａのみを最大出力で稼動させ続けるだけで乾球温度および湿球温度を良好な速度で上昇させることができるとともに、湿球温度がＴ２ｗｅｔになったときには加湿ヒータ１３ａの出力を徐々に弱めていくような単純な制御を行うだけで、乾球温度の維持や湿球温度のオーバーシュートの抑制を良好に行うことができる。
【００４８】
温湿度制御装置１０の熱慣性を考慮して乾球温度と湿球温度の差を補正することで、空気加熱ヒータ１２を停止させるタイミングを精度よく決定することができるので、オーバーシュートの抑制をさらに向上させることができる。
【００４９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、乾球温度のオーバーシュートが起こると予測されたときに空気加熱ヒータ１２をＯＦＦにしたが、本発明はこれに限定されず、例えばオーバーシュートが起こると予測されたときに空気加熱ヒータ１２の出力を直前の出力の５０％以下に急激に落とせばよい。ただし、本実施形態のように空気加熱ヒータ１２をＯＦＦにするほうが、各温度の上昇スピードを最大限に緩めることができるので好ましい。
【００５０】
本実施形態では、目標乾球温度Ｔｔｄｒｙと乾球温度の差αと、乾球温度と湿球温度の差γとに基づいてオーバーシュートを予測したが、本発明はこれに限定されず、例えば目標乾球温度Ｔｔｄｒｙと乾球温度の差αと、目標湿球温度Ｔｔｗｅｔと湿球温度の差βとに基づいてオーバーシュートを予測してもよい。このようなデータ（α，β）を参照したとしても、例えばこれらのデータ（α，β）の比率α／βが所定値になったか否かを判断することでオーバーシュートを予測することができ、その予測結果に基づいて本実施形態と同様の制御を行うことができる。なお、この場合は、オーバーシュートの予測に用いる前記所定値の値に、本実施形態と同様の熱慣性などの補正定数ａを含めることができる。
【００５１】
本実施形態では、乾球温度センサ１６や湿球温度センサ１７で検出した乾球温度や湿球温度（実測値）に基づいて空気加熱ヒータ１２を制御したが、本発明はこれに限定されず、例えば時間によって空気加熱ヒータ１２を制御するようにしてもよい。例えば、図３に示すように、温湿度制御装置１０の稼動開始時において、乾球温度と湿球温度とに所定の温度差Ｔｄｗがある場合は、最大出力で各ヒータ１２，１３ａを稼動させている間、空気加熱ヒータ制御部１８ｈによって時間ｔ１が経過したか否かを判断させることで、オーバーシュートするか否かを予測させる。そして、時間ｔ１が経過したら、空気加熱ヒータ１２をＯＦＦにし、その後時間ｔ２が経過したら、加湿ヒータ１３ａの出力を減少させていく。さらに、時間ｔ３が経過したら、各ヒータ１２，１３ａをともに維持制御へ移行させる。なお、各ヒータ１２，１３ａの出力を切り替えるための時間ｔ１〜ｔ３については、実験やシミュレーションなどにより予め求めることができ、このようにして求めた時間ｔ１〜ｔ３を初期条件としての乾球温度、湿球温度に対応させてマップを作成しておくことにより、各時間ｔ１〜ｔ３に応じて各ヒータ１２，１３ａを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る温湿度制御装置を示す説明図である。
【図２】図１の制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図３】温湿度制御装置による各ヒータの制御方法と、乾球温度または湿球温度の変化を示すグラフである。
【図４】従来の一般的なヒータの制御方法を示すグラフである。
【図５】加湿ヒータの出力を制御することにより湿球温度や乾球温度のオーバーシュートを抑制する従来の方法を示すグラフである。
【図６】乾球温度と湿球温度の上昇スピードを早くした場合に生じる問題を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１０    温湿度制御装置
１１    試験槽
１２    空気加熱ヒータ
１３    加湿器
１３ａ  加湿ヒータ
１３ｂ  蒸気発散部
１４    蒸発器
１４ａ  冷却器
１５    送風機
１６    乾球温度センサ
１７    湿球温度センサ
１８    制御装置
１８ａ  槽内乾球温度設定器
１８ｂ  槽内湿度設定器
１８ｃ  目標乾球温度出力演算部
１８ｄ  目標湿球温度出力演算部
１８ｅ  乾球温度差分演算部
１８ｆ  湿球温度差分演算部
１８ｇ  実測温度差分演算部
１８ｈ  空気加熱ヒータ制御部
１８ｉ  加湿ヒータ制御部
【図１】
2006057902.tif 000003
【図２】
2006057902.tif 000004
【図３】
2006057902.tif 000005
【図４】
2006057902.tif 000006
【図５】
2006057902.tif 000007
【図６】
2006057902.tif 000008