(57)【要約】【課題】室内露点温度を目標露点温度に近づけて収束させることができる、回転式全熱交換器に用いられる制御装置を提供する。【解決手段】回転式全熱交換器のローターの回転数を制御する制御装置であって、室内に設置された露点温度計から室内露点温度を取得する取得部と、予め設定された目標露点温度と室内露点温度との差に基づくＰＩＤ演算を実施し、その差が大きいほどローターの回転数が大きくなる制御量を算出する演算部と、制御量に従った回転数でローターを駆動する駆動部とを備える。【選択図】図２
2018071944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式全熱交換器のローターの回転数を制御する制御装置であって、
室内に設置された露点温度計から室内露点温度を取得する取得部と、
予め設定された目標露点温度と前記室内露点温度との差に基づくＰＩＤ演算を実施し、当該差が大きいほど前記ローターの回転数が大きくなる制御量を算出する演算部と、
前記制御量に応じた回転数で前記ローターを駆動する駆動部と、を備える、
制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式全熱交換器に用いられ、ローターの回転数を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に、実測した現状の室内温度と制御目標である室内温度（目標温度）との差に基づいてローターの回転数を制御することで、全熱（温度、湿度）の交換効率を変化させ、室内温度を目標温度に近づけることを行う回転式全熱交換器が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−０４２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、塗装工場などにおいて塗装の品質を安定して確保するためには、工場室内の温度だけではなく湿度の管理が重要となる。すなわち、工場室内の露点温度の制御が重要となる。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように、室内温度だけを測定してローターの回転数を制御する回転式全熱交換器では、制御目標である露点温度（以下「目標露点温度」という）との乖離がある現状の室内露点温度を、目標露点温度に近づけて収束させることができない。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、室内露点温度を目標露点温度に近づけて収束させることができる、回転式全熱交換器に用いられる制御装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、回転式全熱交換器のローターの回転数を制御する制御装置であって、室内に設置された露点温度計から室内露点温度を取得する取得部と、予め設定された目標露点温度と室内露点温度との差に基づくＰＩＤ演算を実施し、その差が大きいほどローターの回転数が大きくなる制御量を算出する演算部と、制御量に従った回転数でローターを駆動する駆動部とを備える、ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の制御装置では、パラメータとして露点温度を用いて、目標露点温度と実測の室内露点温度との差に基づいたＰＩＤ演算の結果に従って、２つの露点温度差が大きいほどローターの回転数が大きくなるように制御する。これにより、簡単に室内露点温度を目標露点温度に近づけて収束させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、本発明の回転式全熱交換器に用いられる制御装置によれば、露点温度に基づいて既存の回転式全熱交換器に対してローターの回転数を増減制御するだけで、簡単に室内露点温度を目標露点温度に近づけて収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】回転式全熱交換器の構造を説明するための斜視図
【図２】本発明の一実施形態に係る回転式全熱交換器に用いられる制御装置の構成を示す図
【図３】制御装置で行われる制御処理手順を示す図
【図４】一般的な湿り空気線図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［概要］
本発明の回転式全熱交換器に用いられる制御装置は、パラメータとして露点温度を用いる。予め定めた目標露点温度と実測した室内露点温度との差に基づいたＰＩＤ演算を実施して、２つの露点温度差が大きいほどローターの回転数が大きくなるように制御する。これにより、簡単に室内露点温度を目標露点温度に近づけて収束させることができる。
【００１２】
［回転式全熱交換器の構造］
図１は、本発明が提供する制御装置を用いることが可能な回転式全熱交換器１０の構造例を説明するための概略斜視図である。図１に示す回転式全熱交換器１０は、ケーシング１１の内部に、ローター１２、回転モータ１３、および駆動ベルト１４を、備えて構成されている。なお、図１においては、ケーシング１１の一部を切り欠いて内部が見えるようにしている。
【００１３】
ケーシング１１は、略直方体の形状をしており、対向する２つの面に円形状の開口部をそれぞれ有している。２つの開口部は、セパレーター１１Ｓによって第１領域および第２領域の２つにそれぞれ仕切られている。
【００１４】
ローター１２は、円盤形状をしており、円盤の中心軸を回転軸として、円盤面と開口部とが平行になる配置で、ケーシング１１に回転可能に支持されている。このローター１２は、回転軸方向に通気性を有するハニカム構造やコルゲート構造などを持つ熱交換素子を有している。
【００１５】
回転モータ１３は、後述する制御装置２０から指示される駆動信号に従って、所定の回転数で回転を行う。ローター１２には、駆動ベルト１４が掛け回されており、回転モータ１３が発生した回転力を駆動ベルト１４を介してローター１２に伝え、ローター１２を回転させる。
【００１６】
［回転式全熱交換器の動作］
回転式全熱交換器１０は、例えば、室内と屋外とを区切る場所などに配置される。ローター１２は、その一部の箇所に着目すると、回転モータ１３および駆動ベルト１４によって図１に示した矢印方向に回転し、セパレーター１１Ｓによって仕切られた第１領域と第２領域とを循環して通過することとなる。
【００１７】
室内に向けられた開口部の第１領域からは、室内の空気が「還気」として取り込まれる。第１領域から取り込まれた還気は、全熱（温度、湿度）の一部がローター１２で回収（蓄熱）された後、屋外に向けられた開口部の第１領域から「排気」となって屋外に排出される。
【００１８】
一方、屋外に向けられた開口部の第２領域からは、屋外の空気が「外気」として取り込まれる。第２領域から取り込まれた外気は、還気から回収（蓄熱）された全熱（温度、湿度）をローター１２から受け取った後、室内に向けられた開口部の第２領域から「給気」として室内に導入される。
【００１９】
このように、回転式全熱交換器１０は、還気の全熱（温度、湿度）と外気の全熱（温度、湿度）とを交換させて、給気の全熱（温度、湿度）を作り出す動作を行う。還気と外気との間で行われる全熱（温度、湿度）の交換は、ローター１２の回転数が大きくなると効率が上昇し、ローター１２の回転数が小さくなると効率が下降する。
【００２０】
［制御装置の構成］
図２は、本発明の一実施形態に係る回転式全熱交換器１０に用いられる制御装置２０の構成を示す図である。図２に示した制御装置２０は、取得部２１と、演算部２２と、駆動部２３と、を備えている。この制御装置２０は、図示するように室内側に設けられてもよいし、屋外側に設けられてもよい。
【００２１】
取得部２１は、室内に設置された所定の露点温度計３０から現状の露点温度（以下「室内露点温度Ｔdp」という）を取得する。露点温度計３０は、設置された室内環境（温度および湿度）に基づいた露点温度を検知する素子であり、例えば露点温度センサや温湿度センサである。露点温度計３０では、例えば室内露点温度Ｔdpとして「−２０〜＋６０℃」の範囲の値が検知される。
【００２２】
演算部２２には、制御目標である室内露点温度（以下「目標露点温度ＳＴdp」という）が、予めユーザなどによって任意に設定されている。具体的には、目標露点温度ＳＴdpは、ユーザなどによって設定された温度および湿度から算出される。演算部２２は、取得部２１によって取得された室内露点温度Ｔdpを入力し、予め設定された目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差（偏差）に基づくＰＩＤ演算を実施する。
【００２３】
この演算部２２は、ＰＩＤ演算によって、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差（絶対値）が大きいほどローター１２の回転数を大きくすることができる指示を回転式全熱交換器１０に与えることができる、所定の制御量ＯＰを算出する。より具体的には、演算部２２は、制御量ＯＰとして、ローター１２の回転数を最小（または停止）にするように指示する「０％」から、ローター１２の回転数を最大（能力または規格）にするように指示する「１００％」の範囲の値を、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差に応じて連続的または離散的に算出する。
【００２４】
離散的な一例としては、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差（絶対値）が、ゼロであれば「０％」の値が、ゼロを超えて第１閾値未満であれば「＋２５％」の値が、第１閾値以上第２閾値未満であれば「＋５０％」の値が、第２閾値以上第３閾値未満であれば「＋７５％」の値が、第３閾値以上であれば「＋１００％」の値が、演算部２２から制御量ＯＰとして算出される。
【００２５】
なお、演算部２２では、典型的には、目標露点温度ＳＴdpおよび室内露点温度Ｔdpは、所定の範囲の電流値に変換（例えば「−２０〜＋６０℃」→「４〜２０ｍＡ」）された後に、ＰＩＤ演算が実行される。
【００２６】
駆動部２３は、演算部２２によって算出された制御量ＯＰを入力し、その制御量ＯＰを回転式全熱交換器１０のローター１２を駆動するために必要な駆動信号、より具体的にはローター１２の回転数を調整することができる信号、に変換する。典型的には、駆動部２３は、電力変換を行うインバータ装置であり、制御量ＯＰに従った回転数でローター１２を駆動させるために、制御量ＯＰを回転数に対応したインバータ周波数ｆに変換する。例えば、駆動部２３は、「０〜＋１００％」範囲の制御量ＯＰをローター１２の回転数を定める「０〜６０Ｈｚ」範囲のインバータ周波数ｆに変換する。
【００２７】
例えば、駆動部２３は、演算部２２から算出された制御量ＯＰが、ローター１２の回転数を最小（または停止）にするように指令する「０％」の制御量ＯＰであれば、制御量ＯＰを「０Ｈｚ」のインバータ周波数ｆに変換し、「５０％」の制御量ＯＰであれば、制御量ＯＰを「３０Ｈｚ」のインバータ周波数ｆに変換し、ローター１２の回転数を最大（能力または規格）にするように指令する「１００％」の制御量ＯＰであれば、制御量ＯＰを「６０Ｈｚ」のインバータ周波数ｆに変換する。
【００２８】
そして、駆動部２３は、制御量ＯＰが変換されて得られたインバータ周波数ｆの信号を回転式全熱交換器１０に出力することで、ローター１２の回転数を調整する。すなわち、駆動部２３は、制御量ＯＰに応じた回転数で回転式全熱交換器１０のローター１２を駆動することができる。
【００２９】
［制御装置が行う制御］
図３は、本発明の一実施形態に係る回転式全熱交換器１０に用いられる制御装置２０で行われる制御の処理手順を示す図である。図３に示す処理は、回転式全熱交換器１０および制御装置２０の双方が稼働すると開始される。
【００３０】
まず、ステップＳ３１において、取得部２１によって、室内に設置された露点温度計３０から室内露点温度Ｔdpが取得される。例えば、「−２０〜＋６０℃」の範囲の値が室内露点温度Ｔdpとして取得される。
【００３１】
次に、ステップＳ３２において、演算部２２によって、取得部２１で取得された室内露点温度Ｔdpと、予め設定された目標露点温度ＳＴdpとの差に基づくＰＩＤ演算が実施され、ローター１２の回転数の制御に関わる制御量ＯＰが算出される。
【００３２】
この制御量ＯＰは、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差が大きくなるほどローター１２の回転数を大きくすることができる値である。よって例えば、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差（絶対値）がゼロならば、全熱交換は必要ないため、ローター１２の回転数を最小（または停止）にさせる「０％」の値が、制御量ＯＰとして算出される。また、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差（絶対値）があれば、その差の大きさに応じた全熱交換を行うべく、ローター１２を必要な回転数にさせるために「＋１〜＋１００％」の範囲いずれかの値が、制御量ＯＰとして算出される。
【００３３】
次に、ステップＳ３３において、駆動部２３によって、演算部２２で算出された制御量ＯＰが、ローター１２を制御量ＯＰに従った回転数で駆動するためのインバータ周波数ｆに変換される。例えば、「０〜＋１００％」の範囲の制御量ＯＰが、「０〜６０Ｈｚ」の範囲のインバータ周波数ｆに変換される。
【００３４】
そして、ステップＳ３４において、駆動部２３によって変換されたインバータ周波数ｆの信号が回転式全熱交換器１０に出力され、インバータ周波数ｆ（換言すれば制御量ＯＰ）に応じた回転数でローター１２が駆動される。例えば、「０Ｈｚ」のインバータ周波数ｆで駆動されるローター１２は、回転を停止することになって全熱（温度、湿度）の交換率が最小となり、「６０Ｈｚ」のインバータ周波数ｆで駆動されるローター１２は、最大回転数で回転することになって全熱（温度、湿度）の交換率が最大となる。
【００３５】
この制御により、回転式全熱交換器１０における還気と外気との間で行われる全熱（温度、湿度）の交換率を、室内露点温度Ｔdpを目標露点温度ＳＴdpに近づけて収束させる方向に、動的に制御することができる。
【００３６】
［実施形態による作用・効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る回転式全熱交換器１０に用いられる制御装置２０によれば、パラメータとして露点温度を用いて、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差に基づいたＰＩＤ演算の結果に従ってローター１２の回転数を制御する。
【００３７】
この制御では、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差が大きくなるほどローター１２の回転数が大きくなるように制御する。つまり、目標露点温度ＳＴdpに対する室内露点温度Ｔdpの乖離が大きければ、ローター１２の回転数を大きくして回転式全熱交換器１０の全熱（温度、湿度）の交換率を上げて、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差が小さくなるように調整する。逆に、目標露点温度ＳＴdpに対する室内露点温度Ｔdpの乖離が小さければ、ローター１２の回転数を小さく回転式全熱交換器１０の全熱（温度、湿度）の交換率を下げて、目標露点温度ＳＴdpと室内露点温度Ｔdpとの差が大きくならないように調整する。
【００３８】
よって、露点温度に基づいて既存の回転式全熱交換器１０に対してローター１２の回転数を増減制御するだけで、簡単に室内露点温度Ｔdpを目標露点温度ＳＴdpに近づけて収束させることができる。
【００３９】
特に、本実施形態に係る制御装置２０では、ローター１２の回転数を増減制御するだけでよく、全熱交換のためにヒータや冷水機などの別構成を必要としないため、回転式全熱交換器１０を簡素化でき、イニシャルコストを抑えることができる。また、ヒータや冷水機などを使用しないためランニングコストも抑えることができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る制御装置２０が実行する回転式全熱交換器１０の制御を、他の空調機器の制御と組み合わせて実施することで、全熱（温度、湿度）の交換率を更に向上させることができ、省エネルギーによる運用を期待できる。
【００４１】
また、例えば外気露点温度に基づいて制御すると、外気エンタルピラインの熱量を室内エンタルピラインの熱量に合わせる必要がある。しかし、本発明のように室内露点温度に基づく制御であれば、室内エンタルピラインの熱量があればよいので、このときの熱量差がエネルギー低減分となる（図４の矢印を参照）。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の制御装置は、回転式全熱交換器に利用可能であり、特にローターの回転数を制御する場合に有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    回転式全熱交換器
１１    ケーシング
１１Ｓ  セパレーター
１２    ローター
１３    回転モータ
１４    駆動ベルト
２０    制御装置
２１    取得部
２２    演算部
２３    駆動部
３０    露点温度計
【図１】
2018071944.tif 000003
【図２】
2018071944.tif 000004
【図３】
2018071944.tif 000005
【図４】
2018071944.tif 000006