(57)【要約】  【課題】シングル・ブリード・イン方式を採用しつつも、ダブル・ブリード・イン方式とほぼ同等、若しくはそれ以上に室内温度の変動を極めて小さく制御可能とする。  【解決手段】室内温度計１５及び／又は給気温度計１７による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正し得る前記熱交換コイル２における熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統Ｒに供給される熱量とが等しくなるように、熱源３から前記熱媒循環系統Ｒに供給すべき熱媒供給量Ｑwiを算出するとともに、この算出された熱媒供給量Ｑwiを熱交換コイル入口での熱媒温度の変化による熱量バランスへの影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量Ｑ'wiに修正し、この修正熱媒供給量Ｑ'wiを前記熱媒循環系統に供給するように流量制御する。【選択図】図１
2005291652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調方法において、
室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正し得る前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなるように、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出するとともに、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正し、この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するように流量制御することを特徴とする空調方法。
【請求項２】
熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調方法において、
室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正するための前記熱交換コイルにおける熱交換量を求め、
前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統入側での熱媒温度、前記熱媒循環系統出側での熱媒温度および前記熱交換コイルにおける熱交換量とから、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出するとともに、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正し、この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するように流量制御することを特徴とする空調方法。
【請求項３】
熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調方法において、
室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正するための前記熱交換コイル入口での熱媒温度を求め、
前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統入側での熱媒温度、前記熱媒循環系統出側での熱媒温度、前記熱媒循環系統における循環熱媒量および前記熱交換コイル入口での熱媒温度とから、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出するとともに、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正し、この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するように流量制御することを特徴とする空調方法。
【請求項４】
前記タイミング調整を行った熱媒供給量への修正は、ラプラス変換による進み遅れ要素とむだ時間要素とを組み合わせた下記（１）の伝達関数によって行う請求項１〜３いずれかに記載の空調方法。
Ｙ(s)=ｅ-Ls＊(1+T1s)/(1+T2s)＊Ｘ(s)  ……(1)
ここに、Ｙ：出力、Ｘ：入力、Ｌ：むだ時間、T1：進み時定数、T2：遅れ時定数とする。
【請求項５】
熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調装置において、
前記熱媒循環系統入側に設置された熱媒温度計、熱媒循環系統出側に設置された熱媒温度計、室内に設置された室内温度計及び／又は吹出口部に設置された給気温度計からなる温度計測機器群と、
この室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正するための前記熱交換コイルにおける熱交換量又は前記熱交換コイル入口での熱媒温度を求めるための熱量演算機器と、
前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統入側での熱媒温度、前記熱媒循環系統出側での熱媒温度および前記熱交換コイルにおける熱交換量又は前記熱媒循環系統における循環熱媒量および前記熱交換コイル入口での熱媒温度とから、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出する熱量バランス演算機器と、
この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正するためのタイミング調整機器と、
この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するために前記熱媒の供給路に設けた制御弁を開度調整するための流量制御機器とからなることを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルーム等の恒温室において、室内温度の変動を極めて小さく制御可能な空調方法及び空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の産業は省力化、高機能化により電子機器の利用が不可欠となっており、これらの基盤技術の研究、開発が多くの企業で活発に行われている。これらの開発や製造を行うためには精密に温度制御された環境が必要とされており、この要求を満たすべく温度変動範囲が０．０１℃以下の超精密温調室や、大規模精密温調室が多々紹介されている。
【０００３】
温度変動範囲を上記範囲内のように極力最小に抑えるための空調装置としては、主に３通りの方式が知られており、再熱システム方式は、電気ヒーターを用いて一度冷却した熱媒を再度温めて要求精度を維持する方式である。しかし、前記再熱システム方式では、一度冷却した熱媒を再度温めるためエネルギー損失が大きいなどの問題がある。この問題を解決するために提案されたのがブリード・イン方式である。このブリード・イン方式には、熱媒循環系統を単一とするシングル・ブリード・イン方式と、熱媒循環系統を二重に形成するダブル・ブリード・イン方式とがある。
【０００４】
前者のシングル・ブリード・イン方式は、図９に示される空調装置３０Ａのように、熱交換コイル３１への送給路と、熱交換コイル３１からの還流路とを繋ぐバイパス４４によって熱交換コイル３１との間にブリード・インと呼ばれる熱媒循環系統３２を設け、前記熱交換コイル３１より還流される熱媒の一部を、熱源３３より供給される熱媒に混合させて熱交換コイル３１に再供給するようにしたもので、熱源からの熱媒供給量は、室内温度計３４と接続された室内温度制御機器３５により制御弁３６を開度制御することにより調整されるようになっている。この方式では、熱媒循環系統３２に循環させる熱媒量を通常の３〜４倍とすることで、熱源から供給される熱媒変動による影響を極小化し要求精度を維持できる利点がある。
【０００５】
後者のダブル・ブリード・イン方式は、下記特許文献１に開示される方式で、前記シングル・ブリード・イン方式をさらに発展させたものである。具体的には図１０に示される空調装置３０Ｂのように、熱交換コイル３１と熱源３３との間に第２の熱交換コイル３７を設け、前記熱交換コイル３１部では上記シングル・ブリード・イン方式と同様に熱媒循環系統３２を形成し、かつ第２のバイパス４５を形成することにより前記第２熱交換コイル３７を巡る第２熱媒循環系統４１を形成し、室内温度計３４と給気温度計３８とに基づいて第１コントローラ３９により制御弁４０を開閉制御することにより、前記熱媒循環系統３２への熱媒供給量を制御するとともに、前記第２熱媒循環系統４１に設けられた送水温度計４２に基づいて第２コントローラ４３により制御弁３６を開閉制御することにより熱媒供給量を制御する方式である。このダブル・ブリード・イン方式では、第２熱媒循環系統４１を設けたことにより、前記シングル・ブリード・イン方式よりもさらに、熱源から供給される熱媒変動による影響を極小化できるようになり、高い精度で要求精度が維持できるようになる。
【特許文献１】特開平１０−２８１５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記シングル・ブリード・イン方式では、循環させる熱媒量を増やすことである程度、要求精度の向上を図ることは可能であるけれども、その量にも物理的な限界がある。また、熱媒量を増やせば設備費と運転費の増大を招くようになる。
【０００７】
一方で、前記ダブル・ブリート・イン方式の場合には、高い精度で室内温度を一定に制御することが可能になるけれども、熱媒回路が複雑になるとともに、システムの構成機器が増えるため、設備費が増大するとともに、工期も延びることになる。
【０００８】
そこで、本発明の主たる課題は、シングル・ブリード・イン方式を採用しつつも、ダブル・ブリード・イン方式とほぼ同等、若しくはそれ以上に室内温度の変動を極めて小さく制御可能とする空調方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調方法において、
室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正し得る前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなるように、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出するとともに、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正し、この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するように流量制御することを特徴とする空調方法が提供される。
【００１０】
上記請求項１記載の本発明においては、室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正し得る前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなるように、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出し、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正するようにしている。
【００１１】
シングル・ブリード・イン方式における制御誤差の主たる原因は、熱源より供給される熱媒の温度変化の影響が送風温度又は熱交換コイル入口での熱媒温度変化に現れるタイミングと、熱媒供給量の変化の影響が送風温度又は熱交換コイル入口での熱媒温度変化に現れるタイミングとが異なるためであるとの知見から、本発明では、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正することにより、両者のタイミングズレを無くし、過渡状態での制御の安定性を維持するようにした。
【００１２】
その結果、後述の実施例で検証されるように、シングル・ブリード・イン方式を採用しつつも、ダブル・ブリード・イン方式とほぼ同等、若しくはそれ以上に室内温度の変動を極めて小さく制御可能となる。
【００１３】
請求項２に係る本発明として、熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調方法において、
室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正するための前記熱交換コイルにおける熱交換量を求め、
前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統入側での熱媒温度、前記熱媒循環系統出側での熱媒温度および前記熱交換コイルにおける熱交換量とから、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出するとともに、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正し、この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するように流量制御することを特徴とする空調方法が提供される。
【００１４】
請求項３に係る本発明として、熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調方法において、
室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正するための前記熱交換コイル入口での熱媒温度を求め、
前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統入側での熱媒温度、前記熱媒循環系統出側での熱媒温度、前記熱媒循環系統における循環熱媒量および前記熱交換コイル入口での熱媒温度とから、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出するとともに、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正し、この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するように流量制御することを特徴とする空調方法が提供される。
【００１５】
請求項４に係る本発明として、前記タイミング調整を行った熱媒供給量への修正は、ラプラス変換による進み遅れ要素とむだ時間要素とを組み合わせた下記（１）の伝達関数によって行う請求項１〜３いずれかに記載の空調方法。
【００１６】
Ｙ(s)=ｅ-Ls＊(1+T1s)/(1+T2s)＊Ｘ(s)  ……(1)
ここに、Ｙ：出力、Ｘ：入力、Ｌ：むだ時間、T1：進み時定数、T2：遅れ時定数とする。
【００１７】
請求項５に係る本発明として、熱交換コイルへの送給路と、熱交換コイルからの還流路とを繋ぐバイパスによって前記熱交換コイルを巡る熱媒循環系統を形成し、前記熱交換コイルから還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイルに再供給するようにした空調装置において、
前記熱媒循環系統入側に設置された熱媒温度計、熱媒循環系統出側に設置された熱媒温度計、室内に設置された室内温度計及び／又は吹出口部に設置された給気温度計からなる温度計測機器群と、
この室内温度計及び／又は給気温度計による計測温度に温度変化が生じたならば、前記温度変化を解消し元の設定温度に修正するための前記熱交換コイルにおける熱交換量又は前記熱交換コイル入口での熱媒温度を求めるための熱量演算機器と、
前記熱交換コイルにおける熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統に供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統入側での熱媒温度、前記熱媒循環系統出側での熱媒温度および前記熱交換コイルにおける熱交換量又は前記熱媒循環系統における循環熱媒量および前記熱交換コイル入口での熱媒温度とから、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出する熱量バランス演算機器と、
この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正するためのタイミング調整機器と、
この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するために前記熱媒の供給路に設けた制御弁を開度調整するための流量制御機器とからなることを特徴とする空調装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳説のとおり本発明によれば、シングル・ブリード・イン方式を採用しつつも、ダブル・ブリード・イン方式とほぼ同等、若しくはそれ以上に室内温度の変動を極めて小さく制御可能とすることができる。さらに個別的に効果を列挙すれば、
(1)再熱システムのように、電気ヒータによる再熱動作を必要としないため運転費が低減できる。
(2)シングル・ブリード・イン方式ではあるが、循環熱媒量を増やさずに室内温度精度を飛躍的に高められ、かつ設備費や運転費の増大を招かない。
(3)既設のシングル・ブリード・イン方式に対して、制御機器の追加と、熱媒循環系統の出入口部への温度計および流量計の追加のみで、本発明空調装置への変更が可能である。また、設備改修期間の短縮が可能であるとともに、改修費が安価で済むようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明に係る空調装置１の概略構成図である。
【００２０】
本空調装置１は、クリーンルーム等の極めて狭い温度変動範囲内にあることが要求される精密温調室等に設けられるものであり、負荷側に設けられて冷水または温水（以下、熱媒という。）を室内への給気と熱交換する熱交換コイル２と、この熱交換コイル２の反対側に設けられた熱媒を製造する熱源３との間に、熱交換コイル２より還流された熱媒の流路となるレタン管４と、熱源３より供給される熱媒の流路となるサプライ管５が設けられ、かつ双方の管路４，５間を繋ぐバイパス管８が設けられ、前記熱交換コイル２へのサプライ管５と、熱交換コイル２からのレタン管４とを繋ぐバイパス管８によって前記熱交換コイル２を巡る熱媒循環系統Ｒを形成し、前記熱交換コイル２から還流される熱媒の一部を、熱源から供給される熱媒に混合させて前記熱交換コイル２に再供給するようにしたシングル・ブリード・イン方式の空調方式である。なお、符号９は前記熱媒循環系統Ｒ経路中に設けられたポンプである。
【００２１】
本発明では、前記熱媒循環系統Ｒの入側での熱媒温度WT1を測定するために前記バイパス路８の上流側位置に熱媒温度計１１を配設するとともに、前記熱媒循環系統Ｒの出側での熱媒温度WT2を測定するために前記バイパス管８の下流側位置に熱媒温度計１０を配設し、かつ室内への吹出口部近傍には送風温度を計測するための給気温度計１７、室内温度を計測するための室内温度計１５からなる温度計測機器群が夫々配設されている。なお、前記給気温度計１７及び室内温度計１５の一方だけを設置するようにしてもよい。
【００２２】
また、熱源３からのサプライ管５の途中に制御弁１２を配設するとともに、その下流側に流量計１３が配設されている。
【００２３】
一方、演算／制御機器群として、室内温度計１５と接続された熱量演算機器１６、給気温度計１７と接続された熱量演算機器１８、詳しくは後述するが、前記熱媒温度計１０，１１と接続されるとともに、前記熱量演算機器１６，１８と接続され、熱源から前記熱媒循環系統に供給すべき熱媒供給量を算出する熱量バランス演算機器１９と、この算出された熱媒供給量を熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量に修正するためのタイミング調整機器２０と、この修正熱媒供給量を前記熱媒循環系統に供給するために前記熱媒の供給路に設けた制御弁１２を開度調整するための流量制御機器２１とが設けられている。
【００２４】
次に、前記空調装置１における熱媒の供給制御について詳述する。
【００２５】
室内温度計１５及び／又は給気温度計１７により常時温度計測を行い、計測温度に温度変化が生じたならば（設定温度からの変化）、前記熱量演算機器１６，１８により前記温度変化を解消し元の設定温度に修正するための前記熱交換コイル２における熱交換量Ｑか、或いは前記熱交換コイル２入口での熱媒温度WT3を算出する。
【００２６】
続いて、前記熱量演算機器１６，１８により熱交換コイル２における熱交換量Ｑが算出される場合には、熱量バランス演算機器１９において、前記熱交換コイル２における熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統Ｒに供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統Ｒの入側での熱媒温度WT1、前記熱媒循環系統Ｒの出側での熱媒温度WT2および前記熱交換コイル２における熱交換量Ｑとから、下記（２）式により熱源から前記熱媒循環系統Ｒに供給すべき熱媒供給量Ｑwiを算出する。
【００２７】
Ｑwi＝Ｑ／（WT2−WT1）  ……（２）
また、前記熱量演算機器１６，１８により前記熱交換コイル２の入口での熱媒温度WT3が算出される場合には、熱量バランス演算機器１９において、熱交換コイル２における熱交換量と、熱源から前記熱媒循環系統Ｒに供給される熱量とが等しくなる条件の熱量バランス方程式に基づいて、前記熱媒循環系統Ｒの入側での熱媒温度WT1、前記熱媒循環系統Ｒの出側での熱媒温度WT2、前記熱媒循環系統Ｒにおける循環熱媒量Ｑwcおよび前記熱交換コイル入口での熱媒温度WT3とから、下記（３）式により熱源から前記熱媒循環系統Ｒに供給すべき熱媒供給量Ｑwiを算出する。
【００２８】
Ｑwi＝Ｑwc（WT2−WT3）／（WT2−WT1）  ……（３）
ところで、前記熱源３より供給される熱媒の温度WT1の変化の影響が熱量バランスに与える影響、すなわち室内への送風温度や熱交換コイル２の入口熱媒温度に現れるタイミングと、前記熱源３より供給される熱媒供給量の変化の影響が室内への送風温度や熱交換コイル２の入口熱媒温度に現れるタイミングとが異なるため、過渡状態では通常バランスしない。そこで、前記タイミング調整機器２０により、前記熱量バランス演算機器１９で算出された熱媒供給量Ｑwiに対して、この算出された熱媒供給量を、熱源からの熱媒温度変化の影響ズレを無くすようにタイミング調整を行った熱媒供給量Ｑ'wiに修正し、両者のタイミングズレを無くし、過渡状態での制御の安定性を維持するようにする。
【００２９】
前記タイミング調整を行った熱媒供給量Ｑ'wiへの修正は、進み遅れ要素を考慮するとともに、熱媒温度変化が温度計から熱交換コイル２に達するまでの時間遅れを考慮して行うこととするが、前記進み遅れ要素は線形１次微分方程式で表される要素となるため、制御一般で行われているように、前記進み遅れ要素とむだ時間要素との方程式をラプラス変換した伝達関数によって行うようにする。
【００３０】
以下、順を追いながら前記伝達関数による熱媒供給量の修正方法（Ｑ'wi）について具体的に詳述する。
【００３１】
まず、進み遅れ演算をラプラス変換した伝達関数を下式（４）に示す。また、ブロック線図を図２(A)に示し、入出力の波形変化を図２(B)に示す。
【００３２】
Ｙ(s)＝(1+T1s)/(1+T2s)＊Ｘ(s)  ……（４）
ここに、Ｙ：出力、Ｘ：入力、Ｔ１：進み時定数、Ｔ２：遅れ時定数である。
【００３３】
図２(B)に示されるように、(i)Ｔ１＝Ｔ２の時、タイミングの変化なし、(ii)Ｔ１＞Ｔ２の時、タイミングを前に進める、(iii）Ｔ１＜Ｔ２の時、タイミングを遅らすようにする。
【００３４】
次いで、むだ時間演算をラプラス変換した伝達関数を下式（５）に示す。また、ブロック線図を図３(A)に示し、入出力の波形変化を図３(B)に示す。
【００３５】
Ｙ(s)＝ｅ-Ls＊Ｘ(s)  ……（５）
ここに、Ｙ：出力、Ｘ：入力、Ｌ：むだ時間である。
【００３６】
そして、前記進み遅れ演算とむだ時間演算の組み合わせをラプラス変換した伝達関数は下式（１）となる。また、ブロック線図を図４(A)に示し、入出力の波形変化を図４(B)に示す。
【００３７】
Ｙ(s)＝ｅ-Ls＊(1+T1s)/(1+T2s)＊Ｘ(s)  ……（１）
ここに、Ｙ：出力、Ｘ：入力、Ｔ１：進み時定数、Ｔ２：遅れ時定数、Ｌ：むだ時間である。
【００３８】
前記Ｔ１、Ｔ２、Ｌの各パラメーターは、熱媒温度変化に対する送風温度変化またはコイル入口の熱媒温度変化と、バルブ開度変化に対する送風温度変化又はコイル入口の熱媒温度変化を見て調整する。ここで、Ｔ１はバルブの応答遅れを示す時間定数、Ｔ２は熱媒温度変化の応答遅れを示す時定数、Ｌは熱媒温度変化が温度計から熱交換コイル２に達するまでの時間遅れとなる。
【００３９】
ところで、前記むだ時間Ｌについては、ブリードイン配管と熱媒温度計１１との距離ＰＬが離れていると配管内流速（Q/A：Aは配管断面積）の変化を受けて大きく変化するので、むだ時間Ｌs設定時の供給冷水量Ｑsに対する変化量（Ｑs-Ｑ）を監視し補正を加えるようにするのが望ましい。具体的には、熱媒供給量が極めて小さいときにはむだ時間Ｌが必要以上に大きな値となってしまい、制御がかえって不安定になるので上限値Ｌ１を設けるようにする。その結果、図５に示されるブロック線図となる。
以上のタイミング調整を行った修正熱媒供給量Ｑ'wiを熱媒循環系統Ｒに供給すべく、流量計１３により流量を測定しながら制御弁１２の開度調整を行うようにする。
【実施例】
【００４０】
１．試験目的
下表１に示されるように、本発明に係る改良シングル・ブリード・イン方式の空調装置１（実施例）、従来例に係る図９に示されるシングル・ブリード・イン方式の空調装置３０Ａ（比較例１）、図１０に示されるダブル・ブリート・イン方式の空調装置３０Ｂ（比較例２）において、以下の条件下で種々の外乱を発生させ、その際の室内温度の変化を測定することにより性能比較を行った。
【００４１】
【表１】
2005291652.tif 000003
【００４２】
２．試験方法
試験条件は下表２とした。
【００４３】
【表２】
2005291652.tif 000004
【００４４】
〔実験１〕
外乱として熱源機器の容量制御による冷水温度変動を想定した試験を行った。具体的には、以下の条件で熱源送水温度設定を変動させるようにした。
・負荷率：８０％(3600kcal/h)
・熱源送水温度変動：１３℃から９℃に変動（変動幅：４℃、温度勾配１．５℃/min）
〔実験２〕
外乱として熱源側ポンプの変流量制御による冷水流量変動を想定した試験を行った。具体的には、以下の条件で熱源側のバルブを閉じて熱源供給流量を変動させるようにした。
・負荷率：８０％(3600kcal/h)
・熱源供給流量変動：１４(l/min)から１２(l/min)に変動（変動幅：２ l/min）
〔実験３〕
外乱として、室内負荷を想定した試験を行った。電気ヒーターにより以下の負荷を与え、室内負荷を変動させる。
・負荷率：８０％(3600kcal/h)
・部分負荷変動：±５％（±225kcal/h）周期２８min
なお、制御機器のパラメータ設定は下表３のとおりとした。
【００４５】
【表３】
2005291652.tif 000005
【００４６】
３．試験結果
〔実験１の結果〕
熱源側送水温度を変動させた場合の結果を下表４に示すとともに、その一部の結果を図６に示す。
【００４７】
【表４】
2005291652.tif 000006
【００４８】
〔実験２の試験結果〕
熱源側送水流量を変動させた場合の結果を下表５に示すとともに、その一部の結果を図７に示す。
【００４９】
【表５】
2005291652.tif 000007
【００５０】
注：改良シングル・ブリード・インは変動無し（無負荷状態での周期曲線に一致している。）
〔実験３の試験結果〕
室内の負荷を変動させた場合の結果を下表６に示すとともに、その一部の結果を図８に示す。
【００５１】
【表６】
2005291652.tif 000008
【００５２】
４．まとめ
（１）循環水量が増えれば、空調系の応答速度が増すため制御精度が上がるが、ある程度流量を増やすとその効果はほとんど差がない。
（２）ダブル・ブリード・インでは、冷水温度制御を途中に入れていることにより、シングル・ブリード・イン通常制御よりも温度制御精度が向上する。
（３）本発明に係る改良シングル・ブリード・イン方式では、シングル・ブリード・イン方式で循環水量を３倍にしたときよりも制御精度が高い。
（４）本発明に係る改良シングル・ブリード・イン方式は、循環水量を増やすことなく、ダブル・ブリード・インと同等、若しくはそれ以上の温度制御精度が得られる。特に外乱収束が速い。
（５）本発明に係る改良シングル・ブリード・イン方式は、熱源側流量変動の影響は全く受けない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る空調装置１の概略構成図である。
【図２】進み遅れ要素に基づくラプラス変換伝達関数についての説明図であり、(A)はそのブロック線図、(B)は入出力波形変化図である。
【図３】むだ要素に基づくラプラス変換伝達関数についての説明図であり、(A)はそのブロック線図、(B)は入出力波形変化図である。
【図４】進み遅れ要素とむだ要素との組合せに基づくラプラス変換伝達関数についての説明図であり、(A)はそのブロック線図、(B)は入出力波形変化図である。
【図５】補正されたラプラス変換伝達関数のブロック線図である。
【図６】実験１における室内温度測定結果を示すグラフである。
【図７】実験２における室内温度測定結果を示すグラフである。
【図８】実験３における室内温度測定結果を示すグラフである。
【図９】従来例に係る空調装置３０Ａの概略構成図である。
【図１０】従来例に係る空調装置３０Ｂの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…空調装置、２…熱交換コイル、３…熱源、４…レタン管、５…サプライ管、８…バイパス管、１０・１１…熱媒温度計、１６・１８…熱量演算機器、１９…熱量バランス演算機器、２０…タイミング調整機器、２１…流量制御機器、Ｒ…熱媒循環系統
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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