(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調装置に装備される冷凍設備の複数段の冷凍能力を選択して制御する冷凍能力自動選択制御装置であって、加熱出力軸及び加湿出力軸で構成される座標内で順次第１線及び第２線によって区分された冷凍能力の段数減少領域と段数維持領域と段数増加領域とを持つ領域図を備えた判断部で運転中に検出された加熱出力及び加湿出力から成る前記座標上の測定点の位置を判断して制御部で前記冷凍能力の段数を制御する冷凍能力自動選択制御装置において、
前記空調装置の運転に対応して前記第１線及び前記第２線を運転時の冷凍能力に適合するように変更できる変更手段を有し、
前記変更手段は前記冷凍能力の段数を強制的に増加できる段数増加手段と前記判断部に設けられた数値入力部分及び変更計算部分とを有し、前記運転は新たに与えられた前記空調装置の運転範囲の中で前記冷凍能力で除去する熱量中の顕熱比がほぼ最大になる第１条件及び前記顕熱比がほぼ最小になる第２条件で行われ、
前記数値入力部分は、前記第１条件及び前記第２条件で前記運転がされたとき及び前記段数増加手段で前記冷凍能力の段数が１段増加されて運転されたときにそれぞれの運転における前記加熱出力と前記加湿出力とである第１、第２条件加熱出力及び段数増加後第１、第２条件加熱出力と第１、第２条件加湿出力及び段数増加後第１、第２条件加湿出力とを前記判断部に入力可能なように形成されていて、
前記変更計算部分は、前記判断部に前記入力がされたときの入力値から、前記第１条件加熱出力と前記第１条件加湿出力とから成る前記座標内の第１位置（Ｍ1 ）と前記第２条件加熱出力と前記第２条件加湿出力とから成る前記座標内の第２位置（Ｎ1 ）とを通り前記座標の軸に段数増加前下端点（Ｂ1 ’）と段数増加前上端点（Ｄ1 ’）とで接するようにした段数増加前の線（Ｂ1 ’−Ｄ1 ’線）、及び、前記段数増加後の前記第１条件加熱出力と前記第１条件加湿出力とから成る前記座標内の段数増加後第１位置（Ｍ3 ）と前記段数増加後の前記第２条件加熱出力と前記第２条件加湿出力とから成る前記座標内の第２位置（Ｎ3 ）とを通り前記座標の軸に段数増加後下端点（Ａ1 ’）と段数増加後上端点（Ｃ1 ’）とで接するようにした段数増加後の線（Ａ1 ’−Ｃ1 ’線）を出し、該段数増加後の線の勾配（α1 ）と前記第１線（Ａ−Ｃ）の勾配（α）とを比較し、前者の勾配（α1 ）が後者の勾配（α）より大きいときには前記段数増加後下端点が前記第１線の初期下端点（Ａ）に一致するように前記段数増加後の線を平行移動させた大傾斜変更後第１線（Ａ1 −Ｃ1 ）にすると共に前記平行移動と同じ量だけ同じ方向に前記段数増加前の線を平行移動させた大傾斜変更後第２線（Ｂ1 −Ｄ1 ）にし、前記前者の勾配が前記後者の勾配より小さいときには前記段数増加後上端点が前記第２線の初期上端点（Ｃ）に一致するように前記段数増加後の線を平行移動させた小傾斜変更後第１線にすると共に前記平行移動と同じ量だけ同じ方向に前記段数増加前の線を平行移動させた小傾斜変更後第２線にし、大傾斜変更後第１線（Ａ1 −Ｃ1 ）と大傾斜変更後第２線（Ｂ1 −Ｄ1 ）とから成る第１組又は小傾斜変更後第１線と小傾斜変更後第２線とから成る第２組の何れかの組で前記領域図を作成して変更領域図にする、
ことを特徴とする冷凍能力自動選択制御装置。
【請求項２】
空調装置に装備される冷凍設備の複数段の冷凍能力を選択して制御する冷凍能力自動選択制御装置であって、加熱出力軸及び加湿出力軸で構成される座標内で順次第１線及び第２線によって区分された冷凍能力の段数減少領域と段数維持領域と段数増加領域とを持つ領域図を備えた判断部で運転中に検出された加熱出力及び加湿出力から成る前記座標上の測定点の位置を判断して制御部で前記冷凍能力の段数を制御する冷凍能力自動選択制御装置において、
前記空調装置の運転に対応して前記第１線又は前記第２線のうちの少なくとも何れかを運転時の冷凍能力に適合するように変更できる変更手段を有し、
前記第１線及び前記第２線は基準となる基準第１線及び基準第２線を有し、
前記変更手段は、拡大復元部分であって、前記空調装置の一定条件の運転において、前記測定点が前記段数増加領域に入ったときには、該入ったため前記冷凍能力の段数が増加することによって前記測定点が移動したときに該移動した前記測定点が前記段数維持領域に入っているように前記第１線を前記減少領域側に移動させると共に前記第２線を前記基準第２線にし、前記測定点が前記減少領域に入ったときには、該入ったため前記冷凍能力の段数が減少することによって前記測定点が移動したときに該移動した前記測定点が前記段数維持領域に入っているように前記第２線を前記増加領域側に移動させると共に前記第１線を前記基準第１線にし、前記一定条件と異なる他の条件に変更されたときには、前記第１線及び前記第２線をそれぞれ前記基準第１線及び前記基準第２線にする拡大復元部分を有する、
ことを特徴とする冷凍能力自動選択制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、環境試験装置、恒温恒湿器等を含む空調装置のための冷凍能力自動選択制御装置に関し、特にその判断部の領域図の変更手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱器及び加湿器を制御して温湿度を制御する空調システムの冷凍能力を選択する従来の方法としては、例えば図８に示すように、発熱負荷毎に制御すべき温湿度に対応して冷凍機を選択する複数枚の選択チャートを作成し、空調装置の運転者がこれらのチャートに基づいて手動でスイッチを操作して冷凍能力を選択する方法や、上記選択チャートを制御装置にインプットしておき、温湿度の設定値及び発熱負荷に対応して冷凍能力を自動的に選択する方法が用いられていた。
【０００３】
これらの方法によれば、発熱負荷と温度及び湿度の３要素から計算により又は実際の装置毎の運転によってチャートを作成する必要がある。しかしながら、計算だけでは誤差が大きく、特に冷凍能力の境界線付近では温湿度を制御できない場合も発生するため、運転によってチャートの信頼性を上げなければならず、これに相当の時間が必要になるという問題があった。又、各装置毎に運転によってチャートを作成するためには、３要素を種々の値に変化させて運転しなければならないため、その運転が煩雑で長時間かかるという問題があった。
【０００４】
従来の他の方法として、温湿度の設定値と現在値との偏差及び現在値の変化率から必要な冷凍能力を計算し、冷凍機を自動的に切り換える方法も実施されている。この方法では、冷凍能力は偏差及び変化率の関数として表されるので、その関数式の係数等を実験によって検証することが不可欠になる。そのため、精度のよい制御ができるようになるまでには長期間を必要とする。特に、変化率については、変化速度を変動させる必要があるため、実験としても難しく且つ煩雑になる。又、ソフト的にもボリュームが大きくなり、アルゴリズムの検証のみならず、ソフトのデバッグ期間も必要になる。
【０００５】
なお、加熱ヒータの出力によって冷凍機の台数を制御する装置も提案されているが（特公平６ー８６９７７号公報参照）、湿度制御を含む空調装置では、制御対象の異なった加熱ヒータ及び加湿ヒータの出力を総合的に判断しなければならないため、この装置を使用することはできない。
【０００６】
以上のような諸問題を解決できる冷凍機制御方式として、加熱出力と加湿出力との２要素から成る座標上に冷凍能力のアップ領域、キープ領域及びダウン領域を定めた出力マップを持つ判断部を設け、運転中の両出力値から成る点がどの領域に入っているかによって、２要素だけの検出によって確実に冷凍能力を切り換えられるようにした冷凍能力自動選択制御装置が提案されている（特開平８ー３２７１２３号公報参照）。この装置では、冷凍能力がそれぞれ顕熱比１又は０で全て加熱器又は加湿器の出力になるものとして、出力マップの加熱加湿両軸上の出力キープ領域を定めるようにしている。
【０００７】
しかしながら、環境試験装置等において実際に与えられる運転条件の範囲では、上記顕熱比が１及び０にならず、これらは運転条件の範囲によってかなり変化する。又、冷凍機のランク変更をしたときに、種々の原因で冷凍能力の変更量が当初の計画能力と一致しないことが多い。即ち、例えば環境試験装置が高温運転されるときには、ある段の冷凍能力に対応した冷媒の絞り量（膨脹弁の開度）が同じであっても、低圧圧力が上昇して冷媒循環量が増え、冷凍能力が増大する。又、冷凍サイクル上の過熱度が大きくなるため冷凍効果が大きくなる。又、蒸発器における循環空気と冷媒との温度差が大きくなり、熱交換効率が良くなって冷凍能力が大きくなる。又一方では、冷凍機の経年変化による性能や能力低下も生ずる。
【０００８】
従って、冷凍能力と加熱器及び加湿器の定格出力から最初の計画時の出力マップを定めることはできるが、環境試験装置等をそれぞれの運転条件で実際に運転するときにはこれらが変わってくるため、常に最初の領域のみを使用するときには、計画時のキープ域の幅と実際の冷凍能力に対応したキープ域の幅との間で広狭の差が生じ、制御性や省エネ性が低下するという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術に於ける上記問題を解決し、２要素を用いることによって簡単に実施できる冷凍能力自動選択制御装置において、省エネ運転性及び制御性を向上させることができる冷凍能力自動選択制御装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、空調装置に装備される冷凍設備の複数段の冷凍能力を選択して制御する冷凍能力自動選択制御装置であって、加熱出力軸及び加湿出力軸で構成される座標内で順次第１線及び第２線によって区分された冷凍能力の段数減少領域と段数維持領域と段数増加領域とを持つ領域図を備えた判断部で運転中に検出された加熱出力及び加湿出力から成る前記座標上の測定点の位置を判断して制御部で前記冷凍能力の段数を制御する冷凍能力自動選択制御装置において、
前記空調装置の運転に対応して前記第１線及び前記第２線を運転時の冷凍能力に適合するように変更できる変更手段を有し、
前記変更手段は前記冷凍能力の段数を強制的に増加できる段数増加手段と前記判断部に設けられた数値入力部分及び変更計算部分とを有し、前記運転は新たに与えられた前記空調装置の運転範囲の中で前記冷凍能力で除去する熱量中の顕熱比がほぼ最大になる第１条件及び前記顕熱比がほぼ最小になる第２条件で行われ、
前記数値入力部分は、前記第１条件及び前記第２条件で前記運転がされたとき及び前記段数増加手段で前記冷凍能力の段数が１段増加されて運転されたときにそれぞれの運転における前記加熱出力と前記加湿出力とである第１、第２条件加熱出力及び段数増加後第１、第２条件加熱出力と第１、第２条件加湿出力及び段数増加後第１、第２条件加湿出力とを前記判断部に入力可能なように形成されていて、
前記変更計算部分は、前記判断部に前記入力がされたときの入力値から、前記第１条件加熱出力と前記第１条件加湿出力とから成る前記座標内の第１位置（Ｍ1 ）と前記第２条件加熱出力と前記第２条件加湿出力とから成る前記座標内の第２位置（Ｎ1 ）とを通り前記座標の軸に段数増加前下端点（Ｂ1 ’）と段数増加前上端点（Ｄ1 ’）とで接するようにした段数増加前の線（Ｂ1 ’−Ｄ1 ’線）、及び、前記段数増加後の前記第１条件加熱出力と前記第１条件加湿出力とから成る前記座標内の段数増加後第１位置（Ｍ3 ）と前記段数増加後の前記第２条件加熱出力と前記第２条件加湿出力とから成る前記座標内の第２位置（Ｎ3 ）とを通り前記座標の軸に段数増加後下端点（Ａ1 ’）と段数増加後上端点（Ｃ1 ’）とで接するようにした段数増加後の線（Ａ1 ’−Ｃ1 ’線）を出し、該段数増加後の線の勾配（α1 ）と前記第１線（Ａ−Ｃ）の勾配（α）とを比較し、前者の勾配（α1 ）が後者の勾配（α）より大きいときには前記段数増加後下端点が前記第１線の初期下端点（Ａ）に一致するように前記段数増加後の線を平行移動させた大傾斜変更後第１線（Ａ1 −Ｃ1 ）にすると共に前記平行移動と同じ量だけ同じ方向に前記段数増加前の線を平行移動させた大傾斜変更後第２線（Ｂ1 −Ｄ1 ）にし、前記前者の勾配が前記後者の勾配より小さいときには前記段数増加後上端点が前記第２線の初期上端点（Ｃ）に一致するように前記段数増加後の線を平行移動させた小傾斜変更後第１線にすると共に前記平行移動と同じ量だけ同じ方向に前記段数増加前の線を平行移動させた小傾斜変更後第２線にし、大傾斜変更後第１線（Ａ1 −Ｃ1 ）と大傾斜変更後第２線（Ｂ1 −Ｄ1 ）とから成る第１組又は小傾斜変更後第１線と小傾斜変更後第２線とから成る第２組の何れかの組で前記領域図を作成して変更領域図にする、
ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、空調装置に装備される冷凍設備の複数段の冷凍能力を選択して制御する冷凍能力自動選択制御装置であって、加熱出力軸及び加湿出力軸で構成される座標内で順次第１線及び第２線によって区分された冷凍能力の段数減少領域と段数維持領域と段数増加領域とを持つ領域図を備えた判断部で運転中に検出された加熱出力及び加湿出力から成る前記座標上の測定点の位置を判断して制御部で前記冷凍能力の段数を制御する冷凍能力自動選択制御装置において、
前記空調装置の運転に対応して前記第１線又は前記第２線のうちの少なくとも何れかを運転時の冷凍能力に適合するように変更できる変更手段を有し、
前記第１線及び前記第２線は基準となる基準第１線及び基準第２線を有し、
前記変更手段は、拡大復元部分であって、前記空調装置の一定条件の運転において、前記測定点が前記段数増加領域に入ったときには、該入ったため前記冷凍能力の段数が増加することによって前記測定点が移動したときに該移動した前記測定点が前記段数維持領域に入っているように前記第１線を前記減少領域側に移動させると共に前記第２線を前記基準第２線にし、前記測定点が前記減少領域に入ったときには、該入ったため前記冷凍能力の段数が減少することによって前記測定点が移動したときに該移動した前記測定点が前記段数維持領域に入っているように前記第２線を前記増加領域側に移動させると共に前記第１線を前記基準第１線にし、前記一定条件と異なる他の条件に変更されたときには、前記第１線及び前記第２線をそれぞれ前記基準第１線及び前記基準第２線にする拡大復元部分を有する、
ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の対象になる冷凍設備は複数段の冷凍能力を持つが、そのような冷凍設備としては、冷凍機従って冷凍回路自体が複数ある冷凍設備、冷凍回路は１つであるがその回路の冷凍能力を複数段に切り換えられる冷凍設備、及びこれらを組み合わせた冷凍設備の何れであってもよい。冷凍回路の冷凍能力の切り換えとしては、電子膨張弁の開度設定の切り換えや、冷媒流量を変更できる複数の電磁弁の切り換え等、公知の冷凍能力切り換え手段を使用できる。このようにして定められる複数段の冷凍能力のそれぞれは、できるだけ同程度の冷凍能力であることが望ましいが、これが異なる場合には、第１加熱点と第２加熱点との間隔及び第１加湿点と第２加湿点との間隔を、冷凍能力が最大である段の冷凍能力に相当する出力分にする。複数段を単位として使用する冷凍ランクを定める場合には、最小の複数段の出力分とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した冷凍能力自動選択制御装置の一例及びこれを含む空調装置の一部分を示す。
冷凍能力自動選択制御装置１０１は、加熱器１、加湿器２及び複数段の冷凍能力を持つ冷凍設備３の複数段として３段の冷凍段３１、３２、３３を備え加熱器１の出力及び加湿器２の出力を制御して空調される室４の温度及び湿度を調整する恒温恒湿器等の空調装置１００に装備され、加熱出力検出手段としての加熱出力信号発生部５と、加湿出力検出手段としての加湿出力信号発生部６と、判断部７と、制御部８とを有し、これらで冷凍能力の段数を制御する。判断部７及び制御部８には、後述する数値入力部分７１、変更計算部分７２及び手動操作部分８１が設けられている。冷凍段３１〜３３は、例えば、能力切り換えのない冷凍機１台を冷凍段３１にし、２段に能力を切り換えられる冷凍機の各段をそれぞれ冷凍段３２、３３として構成することができる。
【００１５】
加熱出力信号発生部５及び加湿信号発生部６は、空調装置を制御する全体制御装置の一部として設けられていて、室４内に設けられた温度センサ９及び湿度センサ１０の検出値と温湿度の設定部１１の設定値との偏差や検出値の変化率等によって加熱出力信号Ｐｄ及び加湿出力信号Ｐｗを決定して発信する。この信号によって加熱器１及び加湿器２の出力が制御される。本例では、このように全体制御装置に設けられている信号発生部５、６を加熱出力検出手段及び加湿出力検出手段に兼用し、出力信号を出力として用いているが、加熱器１及び加湿器２の実際の出力を検出してこれをそれぞれの出力として使用するようにしてもよい。符号１２は、加湿出力及び加熱出力を表示する表示部である。
【００１６】
図２は判断部７の内容を示す。
判断部７は、３段の冷凍段３１〜３３のうち使用すべき冷凍能力の段数を判断するための領域図としての出力マップ７ａとして、０から加熱器１の最大出力までの加熱出力を０〜１００％として表した横軸と、これに直角で０から最大出力までの加湿出力を同様に０〜１００％として表した縦軸とを持った座標を備えている。加熱出力及び加湿出力を％で表示しているのは、出力信号発生部５、６の信号が通常％として発信されるのでこれに合わせたことによるが、実際の出力値を表示するようにしてもよい。
【００１７】
この出力マップ７ａは、最大出力の近傍である第１加熱出力点Ａと最大出力の近傍である第１加湿出力点Ｃとをほぼ直線で結んだ第１線Ａ−Ｃと、第１加熱出力点Ａから各冷凍段の冷凍能力に相当する加熱出力分だけ原点側に離れた第２加熱出力点Ｂと第１加湿出力点Ｃから各段冷凍能力に相当する加湿出力分だけ原点側に離れた第２加湿出力点Ｄとをほぼ直線で結んだ第２線Ｂ−Ｄと、第２線Ｂ−Ｄの外側の段数増加領域である出力アップ領域１３と、第１線Ａ−Ｃと第２線Ｂ−Ｄの間の段数維持領域である出力キープ領域１４と、第１線Ａ−Ｃの外側の段数減少領域である出力ダウン領域１５と、を備えている。
【００１８】
第１加熱出力点Ａは、加湿出力０％の横軸において、加熱出力１００％の点から余裕として５〜１０％程度小さい値の点にしている。加湿出力０％で加熱出力１００％の点では、除湿と加熱とが同時に要求されていて、低除湿域における除湿になるために大きな冷凍能力を必要とするので、この点又は加熱出力１００％で加湿出力数％の点まで出力ダウン域でなく出力キープ域に入れるようにしてもよいが、本実施例では省エネの観点から、加熱出力で５〜１０％だけ出力キープ域を小さくしている。
【００１９】
第２加熱出力点Ｂは、加湿出力０％の横軸上が低湿制御域になり、冷凍機の蒸発器で除去する熱量中の顕熱比が１に近いことを考慮して定められている。即ち、顕熱比＝１として、冷凍能力が全て加熱器１の出力に置き変わるものとし、冷凍能力を加熱器の最大出力に対する比率に換算して定められる。従って、冷凍能力に相当する加熱出力分としての加熱出力変化幅をΔＤ％、加熱器の容量に相当する最大出力をＤＨ(kw)、冷凍能力変更幅である冷凍段１段分の冷凍熱量をＱ（kcal/h) とすると、
ΔＤ＝〔Ｑ／（ＤＨ×８６０）〕×１００＝Ａ−Ｂ
Ｂ＝Ａ−〔Ｑ／（ＤＨ×８６０）〕×１００
という計算でＢ点を求めることができる。
【００２０】
第１加湿出力点Ｃは、本実施例では加湿出力１００％で加熱出力数％（例えば５％）の点になっている。加熱出力０％の縦軸上では、高湿制御領域になり、加湿出力が殆ど１００％に近い所で安定する場合が多いことが経験上判明している。しかし、加熱出力０％で加湿出力１００％の点は、冷却と加湿とが同時に要求されているため本来的にキープ域であることが望ましいこと、温湿度の移行途中や装置の冷凍能力を超えたところにおける制御によって発生すること等から、この点をキープ域に入れるべく、少し余裕を見て加熱出力数％の点までキープ域に含めた。但し、実際の装置において適当である場合等には、加熱出力０％で、加湿出力１００％又はこれより少し加湿出力減少側の点をキープ域の限界としてもよい。
【００２１】
第２加湿出力点Ｄは、加熱出力０％の縦軸上が高湿制御域になり、蒸発器で除去する熱量中の顕熱比が０に近くなることを考慮して定められている。即ち、顕熱比＝０として冷凍能力が全て加湿器２の出力に置き変わるものとし、冷凍能力を加湿器の最大出力に対する比率に換算して定められる。従って、冷凍能力に相当する加湿出力分としての加湿出力変化幅をΔＷ％、加湿器の容量に相当する最大出力をＷＨ(kw)とすると、
ΔＷ＝〔Ｑ／（ＷＨ×８６０×６００／６４０）〕×１００＝Ｃ−Ｄ
Ｄ＝Ｃ−Ｑ／〔（ＤＨ×８６０×６００／６４０）〕×１００
という計算でＤ点を求めることができる。ここで、６００／６４０は加湿器の潜熱変化分を意味する。
【００２２】
なお、本実施例のように第１線Ａ−Ｃ及び第２線Ｂ−Ｄを直線にすれば、計算のみによって極めて容易に出力マップを作成することができる。又、実際の運転においてそれぞれの点Ａ〜Ｄにずれが発生した場合でも、容易に修正することができる。但し、より厳密な制御を行うために、第１線及び第２線を適当な曲線にしてもよい。
【００２３】
上記の如く各冷凍段の冷凍能力及び加熱／加湿出力によって計算のみで出力マップを作成することができる。そして、これにより一応冷凍能力の自動選択制御が可能になるが、実際の運転に当たっては、省エネや制御性が良くなるようにこの出力マップを変更しつつ使用する。この変更は、変更手段を構成する判断部７の数値入力部分７１、変更計算部分７２、制御部８の手動操作部分８１、表示部１２等によって行われる。
【００２４】
図３は、上記のような変更手段を用いて判断部７の出力マップ７ａを変更する方法の一例を示し、図４は、この変更方法を行ったときの温湿度の変化状態及び各領域を形成する第１線Ａ−Ｃ及び第２線Ｃ−Ｄの変更過程を示す。図において細い実線、二点鎖線及び太い実線は、それぞれ、変更前の領域線、測定値自体の線及び変更後の領域線を示す。この変更方法では、順次Ｒ１乃至Ｒ１０までの運転及び操作を行う。
【００２５】
低温低湿運転Ｒ１又は高温高湿運転Ｒ６では、通常の運転操作と同様に、温湿度の設定器１１でそれぞれ所定の低温低湿又は高温高湿の温湿度条件を設定し、加熱器１、加湿器２、図示しない循環送風機、冷凍設備３等を運転し、加熱器及び加湿器の出力及び冷凍段を制御し、空調される室４内がそれぞれ所定の温湿度になるように運転する。このときには室４内に試料を入れない。従って、室内に発熱負荷がなく、冷凍設備は冷凍段３１〜３３のうちの何れか１段又は２段を使用して運転される。
【００２６】
所定の低温低湿条件又は高温高湿条件としては、付与された運転条件のうち冷凍設備で除去する熱量中の顕熱比がほぼ最大又は最小になる第１及び第２条件として、通常、新たに一連の試験を行うときの温湿度範囲のうちの最も低温低湿又は高温高湿の条件が選ばれる。このような運転条件は、恒温恒湿器等の実際の使用において試験仕様として与えられる。低温低湿又は高温高湿条件としては、例えば温度２０°Ｃで相対湿度１５％又は温度８５°Ｃで相対湿度９０％というような条件である。
【００２７】
初期加熱／加湿出力測定Ｒ２又はＲ７では、上記運転状態が安定した後に表示部１２によって加熱出力及び加湿出力を測定する。図４では、これらの出力値を座標点Ｍ1 、Ｎ1 として例示している。
【００２８】
冷凍段１段アップＲ３、Ｒ８では、上記運転において温湿度が安定した後、冷凍設備の制御部８の段数増加手段としての手動操作部分８１により、強制的に冷凍能力を１ランク上げる。このように、加熱出力及び加湿出力がそれぞれほぼ一定値に安定して制御されていた状態から冷凍ランクを上げると、低温低湿条件では、温度が下がると共に、相対湿度の低下や蒸発器の冷却能力の増加によって循環空気中の水蒸気の蒸発器面への結露−復水量が増加する。その結果、加熱出力が大きくなると共に、加熱しても相対湿度が復帰しないため加湿出力もある程度大きくなる。即ち、低温低湿条件においても、蒸発器で取り去る熱量の顕熱比は１にならない。高温高湿条件では、蒸発器の冷却能力の増加により、露点到達後の冷却量が大きくなり、循環空気の温度低下も大きくなるため、顕熱比は０にならない。
【００２９】
変動加熱／加湿出力測定Ｒ４及びＲ９では、冷凍段アップ後運転状態が安定した後にこれらの出力を再度測定する。図４ではこれらの出力値を座標点Ｍ3 、Ｎ3 として例示している。測定値入力操作Ｒ５及びＲ１０では、それぞれＲ２、４及びＲ７、９で測定した出力を数値入力部分７１で判断部７に入力する。
【００３０】
このような入力により、判断部７の変更計算部分７２は、新たな入力値に基づいて例えば次のように第１線Ａ1 −Ｃ1 及び第２線Ｂ1 −Ｄ1 を定め、これらの線を新たな領域線として新たな出力マップ７ａ−１を作成する。即ち、前記入力値に基づいて直線Ａ1 ´−Ｃ1 ´及びＢ1 ´−Ｄ1 ´を出し、直線Ａ1 ´−Ｃ1 ´の勾配α1 と直線Ａ−Ｃの勾配αとを比較し、例えば図示の如くα1 ≧αのときには、Ａ1 ´点がＡ点になるように直線Ａ1 ´−Ｃ1 ´を平行移動して直線Ａ1 ＝Ａ−Ｃ1 とし、直線Ｂ1 ´−Ｄ1 ´を距離Ａ1 ´−Ａ1 と同じだけ平行移動して直線Ｂ1 −Ｄ1 とし、これらの線を新たな領域線とする。α1 ＜αのときには、Ｃ1 ´がＣになるように直線Ａ1 ´−Ｃ1 ´を平行移動してＣ1 ＝Ｃとして直線Ａ1 −Ｃ1 とし、同様に平行移動して直線Ｂ1 −Ｄ1 を定める。
【００３１】
以上のような出力マップの変更方法によれば、実際の種々の運転条件において、冷凍段がアップしたときに加熱／加湿出力がキープ域内に収まり、冷凍段のアップ／ダウンを繰り返すことなく良好な制御性を得ることができる。又、実際の空調装置の運転条件等の種々の原因で変化する冷凍能力を実際の能力に一致させ、出力キープ域の幅を広狭のない適正なものにし、制御性及び省エネ性の要請を同時に満たすことができる。即ち、加熱及び加湿出力軸上の本来的に制御不能な範囲を必要最小限にして制御性を良くし、又、過大な冷凍能力を加熱及び加湿出力の増加によって消費することなく、省エネ運転性を向上させることができる。更に、このような変更方法は、温度及び湿度の２要素及び２条件だけの運転により、簡単な操作で短時間に行うことができる。
【００３２】
なお、以上のように判断部７に変更計算部分７２を設ければ、上記運転で初期及びランクアップ後の加熱／加湿出力を入力するだけで出力マップを変更できるので、使用に便利である。但し、新たな出力マップを人が机上で計算してＡ1 、Ｃ1 、Ｂ1 及びＤ1 を直接判断部に入力したり、これらを直線等の数式にして入力するような変更方法を用いることもできる。一方、出力マップ変更運転時の初期及びランクアップ後の加熱／加湿出力を自動的に数値入力部分７１に入力して変更計算部分７２で計算させるようにしてもよい。更に、自動制御部分を追加することにより、運転条件を入力して出力マップ変更運転をスタートさせるだけで、運転からマップ変更まで全て自動的に行わせることも可能である。
【００３３】
以上のような方法で変更後の新たな出力マップが作成されると、制御部８は、図１に示す加熱出力信号Ｐｄと加湿出力信号Ｐｗとを受入れ、これらで構成する点Ｐ（Ｐｄ，Ｐｗ）が出力マップにおいてアップ領域１３又はダウン領域１５にあるときには、キープ領域１４に入るまで冷凍能力の段数を増加又は減少させるように制御する。
【００３４】
図５は、このような制御の一例を示し、制御周期毎にこのような処理が繰り返される。本例では、同図（ｂ）に示す如く、冷凍能力１段がＱ＝１０００（kcal/h) の冷凍熱量を持ち、冷凍能力の使用段数に対応した冷凍機ランクを定めている。但し、このようなランクは図示のものに限定されず、空調装置の冷凍設備を構成する１台又は複数台の冷凍機とそれぞれの冷凍機の能力切り換えとの組合せによって自由に設定することができる。例えば、それぞれ同じ能力の２段切換式の冷凍機を３台持ち、均等な６段の冷凍能力を用いて適当数のランクを構成したり、３台の冷凍機の能力をそれぞれ１／６、２／６、３／６に振り分け、これらを組み合わせて複数のランクを構成することができる。ランクは又、加熱器及び加湿器の容量とのバランスから定められる。この場合、出力マップのキープ領域を狭くするほど制御性は良くなるが、ランクが多くなると冷凍回路が複雑になったり、冷凍機台数が増加してコスト高になる。従って、ランクはこのような関係を考慮して定められる。このような冷凍機ランク表は空調装置毎に容易に作成されるので、個々の異なった空調装置に対して本実施例の冷凍能力自動選択制御装置を容易に採用することができる。
【００３５】
本例の制御フローでは“カンウト”を設定している。これは、処理時間を遅延させることにより、加熱出力及び加湿出力の一時的な変動による不必要な冷凍能力の切り換えを防止すると共に、冷凍能力を変化させた場合に出力が安定するまでのランク変更を回避するためである。そのため、カウントｘは、制御周期と関連して、冷凍機のランク変更に５分間程度かかるように定められている。
【００３６】
制御フローでは、初期設定としてランク及びカウントを０にした後、以下の処理が繰り返される。
出力マップにおいて加熱出力及び加湿出力で構成される前記点Ｐが出力アップ領域１３にあるかどうかを判断し（Ｓー１）、この領域にあればカンウトを＋１にし、カンウトが＋ｘに到達したかどうかを判断し（Ｓー２、３）、カウントが＋ｘになると、冷凍機の運転信号や能力切換信号等を入力して冷凍段が３段使用されランクが３になったかどうかを判断し（Ｓー４）、途中で点Ｐが出力キープ領域１４に入るまではランクを＋１づつ３まで上げる（Ｓー５、６）。
【００３７】
点Ｐが出力アップ領域になければ、出力ダウン領域１５内にあるかどうかを判断し（Ｓー７）、前記と同様の処理を行なう（Ｓー８、９、１０、１１、１２）。但しこの場合には、カウントをマイナスすると共に、出力キープ領域に入らなければ、ランクが０になるまでマイナスする。座標Ｐが出力アップ領域又はダウン領域に存在しなければ、出力キープ領域にあるかどうかを確認し（Ｓー１３）、キープ領域にあればカウントを変更しないで制御周期を繰り返す（Ｓー１４以下）。
【００３８】
以上のような冷凍能力の段数の制御を行えば、冷凍能力の使用段数の増加／減少を繰り返す制御の乱れが防止される。即ち、例えば図２において、出力キープ領域内の点Ｐで運転されていた場合に、発熱負荷が発生すると、室内の温度が上がり、加熱出力が減少して点Ｐ1 で示す出力アップ領域に入り、冷凍機ランクが１つ上がり、これによって加熱出力が増加する可能性があるが、冷凍機１ランク幅の出力キープ領域１４が設けられているため、点Ｐ1 は点Ｐ2 で示すように出力キープ領域内に入るだけで、出力ダウン領域まで行くことはない。その結果、使用する冷凍能力段数の増減と加熱／加湿出力のアップ−ダウンを繰り返す制御の乱れは発生しない。
【００３９】
図６及び図７は冷凍能力自動選択制御装置の他の構成例を示す。
本例の装置では、各領域間の第１線及び第２線としてベースになる基準第１線Ａ0 −Ｃ0 及び基準第２線Ｂ0 −Ｄ0 を使用し、これを変更する変更手段を構成する拡大復元部分７３を設けている。図７では基準線を実線で示し、拡大線を細い実線で示している。基準線としては、図２に示す計算によるＡ−Ｃ線及びＢ−Ｄ線、図４に示す実機運転で変更し作成したＡ1 −Ｃ1 線及びＢ1 −Ｄ1 線、又、例えば図４における低温低湿運転時の加熱出力点Ｍ1 、Ｍ2 及び高温高湿運転時の加湿出力点Ｎ1 、Ｎ2 から成る線Ｍ1 −Ｎ1 及び仮想線Ｍ2 −Ｎ2 のような実際よりも出力キープ域を縮小した線等、適当な線を用いることができる。
【００４０】
拡大復元部分７３は、空調装置の一定条件の運転として設定部１１で一定の温度及び湿度を設定して環境試験装置等を実際に使用する場合において、加熱／加湿出力で構成する測定点が矢印Ｕで示すように出力アップ領域１３に入ってその中にあるときには、矢印Ｕ1 で示すように基準第１線Ａ0 −Ｃ0 を拡大第１線Ａ´−Ｃ´まで出力ダウン領域１５側に移動させると共に、矢印Ｕ2 で示すようにそれ以前の運転において移動していた拡大第２線Ｂ´−Ｄ´を基準第２線Ｂ0 −Ｄ0 に復帰させる。
【００４１】
矢印Ｕのように温湿度がアップ領域に入れば、冷凍能力が１段アップし、それに伴って加熱／加湿出力も大きくなる。従って、拡大第１線Ａ´−Ｃ´の拡大量即ちその位置は、基準線即ち基準となるキープ領域１４の幅に対応して、冷凍能力のランクアップ後に加熱／加湿出力がダウン領域１５に入らないように予め決定されている。
【００４２】
上記のように領域変更する場合に、設定変更後の一定の温湿度条件がそれ以前の条件より十分低温／低湿であるようなときには、測定点が出力アップ領域１３に入って冷凍能力がアップした後、再び加熱／加湿出力が下がって測定点が出力アップ領域１３に入り、冷凍能力アップが連続して発生することがあるが、そのような場合には、最初のランクアップで既に領域線が変動しているので、再び動くことなくその状態が維持される。
【００４３】
加熱／加湿出力で構成する測定点が出力アップ領域１３にあるかどうかの判断は、通常、これらの測定値Ｐｄ／Ｐｗが判断部７に入力され、それらで構成する点が出力アップ領域１３入ったことによって行われる。なお、測定点が出力アップ領域１３に入れば冷凍能力がアップされるので、冷凍段がアップしたときにその信号で領域変更をさせるようにしてもよい。
【００４４】
次に、矢印Ｖで示す如く測定点が出力ダウン領域１５に入ったときには、矢印Ｖ1 に示すように基準第２線Ｂ0 −Ｄ0 を拡大第２線Ｂ´−Ｄ´として出力アップ領域１３側に移動させると共に、矢印Ｖ2 で示すようにそれ以前の運転において移動していた拡大第１線Ａ´−Ｃ´を基準第１線Ａ0 −Ｃ0 に復帰させる。又、運転条件が前記一定の温湿度条件と異なる他の温湿度条件に変更されたときには、拡大第１線及び拡大第２線をそれぞれ基準第１線Ａ0 −Ｃ0 及び基準第２線Ｂ0 −Ｄ0 にする。なお、既に基準線になっているときには、当然その状態が保持される。又、測定点が出力ダウン領域１５に入ったかどうかは、上記と同様に信号Ｐｄ／Ｐｗもしくは冷凍段の減少信号によって判断する。
【００４５】
以上のように、加熱／加湿出力点がアップ領域又はダウン領域に入り冷凍能力のアップ／ダウン毎にこれらの領域を変更するようにすれば、キープ域を必要最小限まで狭くしても、冷凍能力のアップ／ダウンの繰り返しによる制御乱れは発生しない。そして、制御性及び省エネ運転性を向上させることができる。又、設定変更した温湿度の程度や冷凍負荷の増減等により、冷凍能力のアップ−アップ−アップ又はダウン−ダウン−ダウンというように一定方向への能力変化を大きくする必要がある場合には、これらに早く対応することができる。更に、一定条件と異なる他の条件に設定変更したときには、拡大領域線を基準位置に復帰させるので、最初の冷凍能力の増減に入りやすくなり、この点でも制御性や省エネ運転が促進される。
なお、本例のように冷凍能力の増減毎に領域線を変更する場合であっても、図１の装置と同様に、図５に示す方法で冷凍段数を制御することができる。又、図７では領域拡大線が一直線である例を示したが、例えば図において点線で示す如く、山形状や円弧状等、実際の装置において制御性や省エネ性が最も良くなるような任意の形状にすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、空調装置の運転に対応して、冷凍能力を選択して制御するための領域図の第１線又は第２線のうちの少なくとも何れかを運転時の冷凍能力に適合するように変更できる変更手段を設けるので、空調装置の実際の運転段階において、その運転条件や経時的変化等の種々の原因によって冷凍能力が変化した場合でも、領域図をそのときの実際の冷凍能力に合致した適正なものにすることができる。その結果、出力維持領域の幅を広狭のない適正なものにして、冷凍能力増減の繰り返しを防止すると共に加熱及び加湿出力軸上の本来的に制御不能な範囲を最小限にして制御性を良くすることができる。又、過大な冷凍能力を除去するために加熱及び加湿出力を上げてこれらを無駄に消費することなく、省エネ運転性を向上することができる。
【００４７】
そして、変更手段が冷凍能力の段数を強制的に増加できる段数増加手段を有するので、新たに与えられた空調装置の条件毎に、その運転範囲の中で冷凍能力で除去する熱量中の顕熱比がほぼ最大になる第１条件及び顕熱比がほぼ最小になる第２条件で空調装置を運転し、それぞれの条件において冷凍能力の段数を強制的に１段上げ、冷凍能力の段数アップの前後の加熱出力及び加湿出力から新たな第１線及び第２線を定めることができる。その結果、請求項１の発明の効果に加えて、両端の２条件による簡単な運転により、領域図を実際の冷凍能力に合った精度の良いものに変更することができる。
【００４８】
請求項２の発明においては、空調装置の運転に対応して、冷凍能力を選択して制御するための領域図の第１線又は第２線のうちの少なくとも何れかを運転時の冷凍能力に適合するように変更できる変更手段を設けるので、空調装置の実際の運転段階において、その運転条件や経時的変化等の種々の原因によって冷凍能力が変化した場合でも、領域図をそのときの実際の冷凍能力に合致した適正なものにすることができる。その結果、出力維持領域の幅を広狭のない適正なものにして、冷凍能力増減の繰り返しを防止すると共に加熱及び加湿出力軸上の本来的に制御不能な範囲を最小限にして制御性を良くすることができる。又、過大な冷凍能力を除去するために加熱及び加湿出力を上げてこれらを無駄に消費することなく、省エネ運転性を向上することができる。
そして、領域図の領域線として基準第１線及び基準第２線を設けると共に、空調装置の一定条件の運転において測定点が増加領域又は減少領域にあるときには第１線又は第２線の幅を広げると共に第２線又は第１線を基準線に戻し、異なった運転条件に変更されると第１線及び第２線を基準線に戻す拡大復元部分を設けるので、冷凍能力が増減されたときに領域線が都合のよい方向に拡大され、段数維持領域を必要最小限まで狭くしても、拡大部分の余裕によって冷凍能力増減の繰り返しによる制御乱れを確実に防止することができる。その結果、制御性及び省エネ運転性を向上させることができる。又、一方側の領域を復元させるので、冷凍能力の増加又は減少の繰り返しに対して早い対応性を維持することができる。更に、一定条件から他の条件に設定変更すると領域線を基準線に復帰させるので、最初の冷凍能力の増減に入りやすくなり、制御性や省エネ運転が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用できる冷凍能力自動選択制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】上記装置の判断部の出力マップの一例を示す説明図である。
【図３】出力マップ変更方法の一例を示す説明図である。
【図４】上記方法を実行したときの加熱出力及び加湿出力で構成される点の変動状態及び領域線の変更過程を示す説明図である。
【図５】（ａ）は制御フローの一例を示すフローチャートで、（ｂ）は冷凍機ランクの説明図である。
【図６】本発明を適用できる冷凍能力自動選択制御装置の他の例を示すブロック図である。
【図７】上記装置の判断部の出力マップの変更状態を示す説明図である。
【図８】従来の冷凍機選択方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１          加湿器
２          加熱器
３          冷凍設備
７          判断部
７ａ        出力マップ（領域図）
８          制御部
１１        設定部（変更手段）
１２        表示部（変更手段）
１３        出力アップ領域（段数増加領域）
１４        出力キープ領域（段数維持領域）
１５        出力ダウン領域（段数減少領域）
３１、３２、３３      冷凍段（複数段の冷凍能力）
７１        数値入力部分（変更手段）
７２        変更計算部分（変更手段）
７３        拡大復元部分（変更手段）
８１        手動操作部分（段数増加手段、変更手段）
１００      空調装置
１０１      冷凍能力自動選択制御装置
Ａ−Ｃ      第１線
Ｂ−Ｄ      第２線
Ａ0 −Ｃ0   基準第１線
Ｂ0 −Ｄ0   基準第２線
【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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