(57)【要約】【課題】蒸発器によって冷却された空気の流れを阻害することなく、電気ヒータから蒸発器出口温度センサに向かって放射される輻射熱の影響をなくすことができ、これによって省エネルギ化を十分に図ることができる空気温調装置を提供すること。【解決手段】蒸発器出口温度センサ２１によって得られる温度検出値Ｔ１が設定温度ＴＳに対し所定値だけ低い値となるように圧縮機駆動モータ１６を制御するように構成される空気温調装置１において、電気ヒータ６から蒸発器出口温度センサ２１に向かって放射される輻射熱を遮断する輻射熱遮断壁２０を、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れに沿うように配置する。【選択図】図１
2009156533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒配管によって互いに接続される圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍機と、蒸発器によって冷却された空気を加熱する電気ヒータと、蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する蒸発器出口温度センサと、この蒸発器出口温度センサによって得られる温度検出値が設定温度に対し所定値だけ低い値となるように圧縮機を制御する制御器とを備える空気温調装置において、電気ヒータから蒸発器出口温度センサに向かって放射される輻射熱を遮断する輻射熱遮断壁を、蒸発器によって冷却された空気の流れに沿うように配置したことを特徴とする空気温調装置。
【請求項２】
輻射熱遮断壁は、蒸発器によって冷却された空気の流れを、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させる空気の流れと、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させない空気の流れとに分ける板状部材又は管状部材によって構成され、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させない空気の流れ途中に蒸発器出口温度センサを配置したことを特徴とする請求項１記載の空気温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調整された温調空気を送出する空気温調装置に関し、特にクリーンルーム等の室内温度を精密に調整する空気温調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、この種の従来の空気温調装置５１は、冷媒配管によって互いに接続される圧縮機５２、凝縮器５３、膨張弁５４及び蒸発器５５を有する冷凍機５６と、蒸発器５５によって冷却された空気Ｑ１を加熱する電気ヒータ５７とを備えている。
冷凍機５６においては、圧縮機５２から送り出された高温・高圧の冷媒蒸気を凝縮器５３にて冷却・液化し、液化された高圧の冷媒を膨張弁５４で減圧した後に蒸発器５５で気化させることにより、蒸発器５５において冷媒との熱交換により通過する空気を冷却するようにされている。
そして、この空気温調装置５１においては、送風機５８の作動により、空気吸込口５９から吸い込まれた空気Ｑ０が蒸発器５５に導入され、蒸発器５５に導入された空気は該蒸発器５５によって冷却され、蒸発器５５によって冷却された空気Ｑ１は電気ヒータ５７によって加熱される。
こうして、冷凍機５６と電気ヒータ５７の協働によって精密に温度調整された温調空気Ｑ２は、空気吹出口６０から送り出され、図示されないクリーンルーム等に導入される。
【０００３】
蒸発器５５と電気ヒータ５７との間には、蒸発器５５によって冷却された空気Ｑ１の温度を検出する蒸発器出口温度センサ６１が設けられている。
また、空気吹出口６０の付近には、送風機５８により送り出される温調空気Ｑ２の温度を検出する吹出口温度センサ６２が設けられている。
【０００４】
蒸発器出口温度センサ６１の温度検出信号〔Ｔ１〕は第１の制御器６３に送られる一方、吹出口温度センサ６２の温度検出信号〔Ｔ２〕は第２の制御器６４に送られる。
そして、第１の制御器６３は、設定温度ＴＳに対し所定値（例えば、１℃）だけ低い温度を制御目標値ＷＳ１として定め、この制御目標値ＷＳ１に、温度検出信号〔Ｔ１〕から得られる温度検出値Ｔ１を一致させるように制御信号〔ＭＶ〕を出力して圧縮機５２の出力を制御する。
また、第２の制御器６４は、設定温度ＴＳを制御目標値ＷＳ２として定め、この制御目標値ＷＳ２に、温度検出信号〔Ｔ２〕から得られる温度検出値Ｔ２を一致させるように制御信号〔ＨＡ〕を出力して電気ヒータ５７の出力を制御する。
【０００５】
この空気温調装置５１によれば、蒸発器５５によって冷却された空気Ｑ１の温度が設定温度ＴＳに対し所定値だけ低い温度となるように圧縮機５２が制御されるとともに、温調空気Ｑ２の温度が該設定温度ＴＳとなるように電気ヒータ５７が制御されるので、冷凍機５６による無駄な冷却を大幅に削減することができるとともに、電気ヒータ５７の容量を小さくすることができ、これによって省エネルギ化を図ることができる。
【０００６】
なお、蒸発器５５によって冷却された空気Ｑ１の温度が設定温度ＴＳに対し所定値だけ低い温度となるように圧縮機５２を制御するとともに、温調空気Ｑ２の温度が該設定温度ＴＳとなるように電気ヒータ５７を制御するようにした技術は、例えば、特許文献１にて提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３５３９１６号公報
【０００７】
ところで、蒸発器出口温度センサ６１は、蒸発器５５と電気ヒータ５７との間においてむき出し状態で配置されるため、電気ヒータ５７から放射される輻射熱の影響を受けてしまうことになる。
【０００８】
このため、この従来の空気温調装置５１では、電気ヒータ５７からの輻射熱の影響を見越して、第１の制御器６３の実際の制御目標値を、本来設定すべき制御目標値ＷＳ１（＝ＴＳ−１）よりも低めの制御目標値ＷＳ１′（例えば、ＴＳ−２）に設定せざるを得ず、その分、冷凍機５６による冷却が余分に行われることとなり、省エネルギ化を十分に図ることができないという問題があった。
なお、電気ヒータ５７から蒸発器出口温度センサ６１に向かって放射される輻射熱の影響をなくすために、例えば、蒸発器出口温度センサ６１と電気ヒータ５７との間を仕切るように遮蔽板を配置することも考えられるが、この場合、蒸発器５５によって冷却された空気Ｑ１の流れがその遮蔽板によって阻害されてしまうという問題を生じてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来の空気温調装置の有する問題点に鑑み、蒸発器によって冷却された空気の流れを阻害することなく、電気ヒータから蒸発器出口温度センサに向かって放射される輻射熱の影響をなくすことができ、これによって省エネルギ化を十分に図ることができる空気温調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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の空気温調装置は、冷媒配管によって互いに接続される圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍機と、蒸発器によって冷却された空気を加熱する電気ヒータと、蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する蒸発器出口温度センサと、この蒸発器出口温度センサによって得られる温度検出値が設定温度に対し所定値だけ低い値となるように圧縮機を制御する制御器とを備える空気温調装置において、電気ヒータから蒸発器出口温度センサに向かって放射される輻射熱を遮断する輻射熱遮断壁を、蒸発器によって冷却された空気の流れに沿うように配置したことを特徴とする。
【００１１】
この場合において、輻射熱遮断壁は、蒸発器によって冷却された空気の流れを、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させる空気の流れと、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させない空気の流れとに分ける板状部材又は管状部材によって構成され、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させない空気の流れ途中に蒸発器出口温度センサを配置することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の空気温調装置によれば、電気ヒータから蒸発器出口温度センサに向かって放射される輻射熱を遮断する輻射熱遮断壁が、蒸発器によって冷却された空気の流れに沿うように配置されるので、蒸発器によって冷却された空気の流れを阻害することなく、電気ヒータから蒸発器出口温度センサに向かって放射される輻射熱の影響をなくすことができる。
したがって、圧縮機を制御する制御器の制御目標値を、電気ヒータからの輻射熱の影響を見越して、本来設定すべき制御目標値よりも低めに設定する必要がなくなり、冷凍機による余分な冷却が不要となるので、省エネルギ化を十分に図ることができる。
【００１３】
また、輻射熱遮断壁は、蒸発器によって冷却された空気の流れを、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させる空気の流れと、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させない空気の流れとに分ける板状部材又は管状部材によって構成され、電気ヒータの加熱ゾーンを通過させない空気の流れ途中に蒸発器出口温度センサを配置することにより、蒸発器によって冷却された空気の温度を極めて簡易な構成で正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の空気温調装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図２に、本発明の空気温調装置の第１実施例を示す。
この空気温調装置１は、図１に示すように、該空気温調装置１の主要構成機器を収容する筺体２に空気吸込口３及び空気吹出口４をそれぞれ設け、これら空気吸込口３及び空気吹出口４の間における空気流れ経路の上流側（図１では左側）から下流側（図１では右側）に向けて順に蒸発器５、電気ヒータ６及び送風機７をそれぞれ配置し、送風機７の作動により、空気吸込口３から吸い込まれた空気を蒸発器５及び電気ヒータ６をそれぞれ経由させて空気吹出口４から吹き出すようにしている。
【００１６】
蒸発器５の冷媒導入ポートは、冷媒配管８ａを介して膨張弁９の冷媒導出ポートに接続され、膨張弁９の冷媒導入ポートは、冷媒配管８ｂを介して凝縮器１０の冷媒導出ポートに接続され、凝縮器１０の冷媒導入ポートは、冷媒配管８ｃを介して圧縮機１１の冷媒導出ポートに接続され、圧縮機１１の冷媒導入ポートは、冷媒配管８ｄを介して蒸発器５の冷媒導出ポートに接続されている。
これら冷媒配管８ａ〜８ｄによって互いに接続される圧縮機１１、凝縮器１０、膨張弁９及び蒸発器５により冷凍機１５が構成されている。
この冷凍機１５においては、圧縮機１１から送り出された高温・高圧の冷媒蒸気を凝縮器１０にて冷却・液化し、液化された高圧の冷媒を膨張弁９で減圧した後に蒸発器５で気化させることにより、蒸発器５において冷媒との熱交換により通過する空気を冷却するようにされている。
【００１７】
圧縮機１１は、インバータ制御にてその出力（回転数）が、例えば、２０〜１００％の範囲で可変とされる圧縮機駆動モータ１６と、この圧縮機駆動モータ１６により回転駆動されるスクロールコンプレッサ１７とが一体化された密閉型電動圧縮機であって、圧縮機駆動モータ１６に与えられる制御信号〔ＭＶ〕に応じてその圧縮機駆動モータ１６の回転が制御され、これにより圧縮機１１の出力、言い換えれば冷凍機１５の冷却能力が制御されるようになっている。
【００１８】
電気ヒータ６は、図２に示すように、略Ｕの字形状に折り曲げ形成された公知構造のシーズヒータであって、電気ヒータ６に与えられる制御信号〔ＨＡ〕に応じて電気ヒータ６の加熱出力が制御されるようになっている。
なお、図２中符号「１８」にて示されるのは、取付用フランジである。
【００１９】
図１に示すように、蒸発器５と送風機７との間には、電気ヒータ６から放射される輻射熱を遮断する輻射熱遮断壁２０が設けられている。
この輻射熱遮断壁２０は、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れに沿うように蒸発器５近傍から送風機７近傍まで延びる平板状部材で構成され、該空気Ｑ１の流れ方向（図１では左から右に向かう方向）と直交する方向（図１では上下方向）に板面を臨ませて配置されている。
ここで、電気ヒータ６は、平板状部材で構成される輻射熱遮断壁２０の一側板面（上側板面）側に配置されている。
こうして、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れが、輻射熱遮断壁２０により、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺ（図２参照）を通過する空気Ｑ１１の流れと、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過しない空気Ｑ２１の流れとに分けられるようにされている。
【００２０】
平板状部材で構成される輻射熱遮断壁２０の他側板面（下側板面）側において、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過しない空気Ｑ２１の流れ途中には、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１（Ｑ２１）の温度を検出する蒸発器出口温度センサ２１が配置されている。
また、空気吹出口４の付近には、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過した空気Ｑ１１′と、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過しない空気Ｑ２１とが送風機７によって混合された後の温調空気Ｑ２の温度を検出する吹出口温度センサ２２が配置されている。
蒸発器出口温度センサ２１の温度検出信号〔Ｔ１〕及び吹出口温度センサ２２の温度検出信号〔Ｔ２〕はそれぞれ制御装置２５に送られる。
【００２１】
制御装置２５は、圧縮機駆動モータ１６に対し制御信号〔ＭＶ〕を出力して圧縮機１１の出力を制御する第１の制御器３１と、電気ヒータ６に対し制御信号〔ＨＡ〕を出力して電気ヒータ６の出力を制御する第２の制御器３２とを備えて構成されている。
第２の制御器３２には、例えば、タッチパネル形式の操作部を有する入力装置３３が付設されている。
この入力装置３３の操作にて温調空気温度の目標値である設定温度ＴＳが第２の制御器３２に与えられたとき、第２の制御器３２は、該設定温度ＴＳを制御目標値ＷＳ２として定めるとともに、該設定温度ＴＳを制御指令値ＣＳとして第１の制御器３１に向けて送信するようになっている。
第１の制御器３１は、第２の制御器３２からの制御指令値ＣＳを補正する補正機能を有しており、制御指令値ＣＳを補正した補正後の制御指令値ＣＳ′を制御目標値ＷＳ１として定めるようになっている。
【００２２】
以上に述べたように構成される第１実施例の空気温調装置１において、送風機７を作動させると、筺体２の外側の空気Ｑ０が空気吸込口３から蒸発器５に導入され、蒸発器５に導入された空気は該蒸発器５によって冷却される。
蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れは、輻射熱遮断壁２０により、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺ（図２参照）を通過する空気Ｑ１１の流れと、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過しない空気Ｑ２１の流れとに分けられる。
電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過した空気Ｑ１１′と、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過しない空気Ｑ２１とは、送風機７によって混合された後、温調空気Ｑ２として空気吹出口４から筺体２の外側に送り出される。
なお、空気吹出口４から筺体２の外側に送り出された温調空気Ｑ２は、図示されないクリーンルーム等に導入される。
【００２３】
また、この第１実施例の空気温調装置１において、入力装置３３の操作にて温調空気温度の目標値である設定温度ＴＳが第２の制御器３２に与えられたとき、第２の制御器３２は、該設定温度ＴＳを制御目標値ＷＳ２として定めるとともに、該設定温度ＴＳを制御指令値ＣＳとして第１の制御器３１に向けて送信する。
【００２４】
第１の制御器３１は、蒸発器出口温度センサ２１からの温度検出信号〔Ｔ１〕を取り込むとともに第２の制御器３２からの制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）を読み込み、補正値αを−１℃（これに限定されるものではない。）としてその制御指令値ＣＳ（＝ＴＳ）を補正し、補正後の制御指令値ＣＳ′（＝ＴＳ−１）を制御目標値ＷＳ１として定め、この制御目標値ＷＳ１（＝ＴＳ−１）に、温度検出信号〔Ｔ１〕から得られる温度検出値Ｔ１を一致させるようにＰＩＤ制御演算を行い、その演算結果に基づく制御信号〔ＭＶ〕を圧縮機駆動モータ１６に向けて出力する。
一方、第２の制御器３２は、吹出口温度センサ２２からの温度検出信号〔Ｔ２〕を取り込み、温度検出信号〔Ｔ２〕から得られる温度検出値Ｔ２を制御目標値ＷＳ２（＝ＴＳ）に一致させるようにＰＩＤ制御演算を行い、その演算結果に基づく制御信号〔ＨＡ〕を電気ヒータ６に向けて出力する。
【００２５】
これら第１の制御器３１及び第２の制御器３２による圧縮機駆動モータ１６及び電気ヒータ６のそれぞれの制御により、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の温度が設定温度ＴＳよりも１℃だけ低い温度となるようにされるとともに、空気吹出口４から筺体２の外側に送り出される温調空気Ｑ２の温度が設定温度ＴＳとなるようにされる。
【００２６】
このような温調動作が行われている間、電気ヒータ６からは輻射熱が四方八方に向かって放射されるが、蒸発器出口温度センサ２１に向かう輻射熱は平板状部材で構成される輻射熱遮断壁２０によって遮断される。
このため、蒸発器出口温度センサ２１は、電気ヒータ６からの輻射熱の影響を受けることがなく、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１（Ｑ２１）の温度を正確に検出することができる。
【００２７】
したがって、電気ヒータ６からの輻射熱の影響を見越して、第１の制御器３１の実際の制御目標値を、本来設定すべき制御目標値ＷＳ１（本例ではＴＳ−１）よりも低めの制御目標値ＷＳ１′（例えば、ＴＳ−２）に設定する必要がなく、冷凍機１５による余分な冷却が行われないので、省エネルギ化を十分に図ることができる。
しかも、輻射熱遮断壁２０は、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れに沿うように配置されているから、該空気Ｑ１の流れを阻害するようなことはなく、圧力損失の増大を招くようなことはない。
このような作用効果は、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れを、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過させる空気Ｑ１１の流れと、電気ヒータ６の加熱ゾーンＨＺを通過させない空気Ｑ２１の流れとに分ける平板状部材で輻射熱遮断壁２０を構成するといった極めて簡易な構成で得ることができる。
【実施例２】
【００２８】
図３〜図４に、本発明の空気温調装置の第２実施例を示す。
なお、この第２実施例の空気温調装置１Ａは、上述の第１実施例の空気温調装置１と輻射熱遮断壁の構成が異なるのみでその他の構成については基本的に同じである。
したがって、第２実施例の空気温調装置１Ａにおいて、第１実施例の空気温調装置１と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては第１実施例の空気温調装置１と異なる点を中心に説明することとする。
【００２９】
図３に示すように、第２実施例の空気温調装置１Ａにおいて、輻射熱遮断壁２０Ａは、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れに沿うように蒸発器５近傍から送風機７近傍まで延びる丸管状部材で構成されている。
この丸管状部材で構成される輻射熱遮断壁２０Ａを蒸発器５と送風機７との間に配置することにより、蒸発器５にて冷却された空気Ｑ１の流れが、該輻射熱遮断壁２０Ａを構成する丸管状部材の外部側を流れて電気ヒータ６Ａの加熱ゾーンＨＺ（図４参照）を通過する空気Ｑ１１の流れと、該輻射熱遮断壁２０Ａを構成する丸管状部材の内部側を流れて電気ヒータ６Ａの加熱ゾーンＨＺを通過しない空気Ｑ２１の流れとに分けられるようにされている。
輻射熱遮断壁２０Ａを構成する丸管状部材の内部側において、電気ヒータ６Ａの加熱ゾーンＨＺを通過しない空気Ｑ２１の流れ途中には、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１（Ｑ２１）の温度を検出する蒸発器出口温度センサ２１が配置されている。
【００３０】
以上に述べたように構成される第２実施例の空気温調装置１Ａによっても、電気ヒータ６Ａから蒸発器出口温度センサ２１に向かって放射される輻射熱が、蒸発器５によって冷却された空気Ｑ１の流れに沿う丸管状部材で構成される輻射熱遮断壁２０Ａによって遮断されるので、第１実施例の空気温調装置１と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本実施例においては、輻射熱遮断壁２０Ａを丸管状部材で構成するようにしたが、輻射熱遮断壁２０Ａの形状はこれに限定されず、例えば、四角形等の多角管状部材等を使用することもできる。
【００３１】
以上、本発明の空気温調装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の空気温調装置は、蒸発器によって冷却された空気の流れを阻害することなく、電気ヒータから蒸発器出口温度センサに向かって放射される輻射熱の影響をなくすことにより、省エネルギ化を十分に図るという特性を有していることから、クリーンルーム等の室内精密温度調整の用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の空気温調装置の第１実施例を模式的に示す構造図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の空気温調装置の第２実施例を模式的に示す構造図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】従来の空気温調装置を模式的に示す構造図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，１Ａ      空気温調装置
５            蒸発器
６，６Ａ      電気ヒータ
８ａ〜８ｄ    冷媒配管
９            膨張弁
１０          凝縮器
１１          圧縮機
１５          冷凍機
２０，２０Ａ  輻射熱遮断壁
２１          蒸発器出口温度センサ
２２          吹出口温度センサ
２５          制御装置
３１          第１の制御器
３２          第２の制御器
【図１】
2009156533.tif 000003
【図２】
2009156533.tif 000004
【図３】
2009156533.tif 000005
【図４】
2009156533.tif 000006
【図５】
2009156533.tif 000007