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JP-2026076606-A - 空調機の制御装置

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Abstract

【課題】空気線図上でも、広いエンタルピー範囲で容易に目標温度および目標湿度を設定でき、利便性を向上させる。 【解決手段】外気を取り込んで当該外気に対して温度および湿度のうち少なくとも一方を調整した後、対象物に対して塗料を塗装する塗装ブース１０に供給する空調機２０を制御する空調機の制御装置１００であって、対象物が塗装される際の温度範囲および湿度範囲を含む複数のウィンドウＷ１～Ｗ５（塗装条件）を記憶しており、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５から選択されたウィンドウＷの温度範囲および湿度範囲を満たす温度および湿度を、対象物が塗装される際の目標温度および目標湿度に設定し、塗装ブース１０の温度および湿度が設定した目標温度および目標湿度になるように空調機２０を制御する。 【選択図】図３

Inventors

  • 劉 棟
  • 巴 亮太
  • 遠藤 裕太
  • 北見 陸

Assignees

  • 三菱自動車工業株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (11)

  1. 外気を取り込んで当該外気に対して温度および湿度のうち少なくとも一方を調整した後、対象物に対して塗料を塗装する塗装ブースに供給する空調機を制御する空調機の制御装置であって、 前記対象物が塗装される際の温度範囲および湿度範囲を含む塗装条件を複数記憶する記憶部と、 前記複数の塗装条件から選択された塗装条件の前記温度範囲を満たす温度を前記対象物が塗装される際の目標温度に設定するとともに、前記選択された塗装条件の前記湿度範囲を満たす湿度を前記対象物が塗装される際の目標湿度に設定する設定部と、 前記塗装ブースの温度および湿度が、前記目標温度および前記目標湿度になるように前記空調機を制御する空調機制御部と、 を備えることを特徴とする空調機の制御装置。
  2. 外気の温度を検出する外気温度センサと、 外気の湿度を検出する外気湿度センサと、 検出した外気の温度および湿度を参照して、前記複数の塗装条件から最小のエネルギーで外気の温度および湿度のうち少なくとも一方を調整できる塗装条件を選択する選択部と、をさらに備える、 ことを特徴とする請求項１記載の空調機の制御装置。
  3. 前記複数の塗装条件は、それぞれ隣り合う塗装条件の前記温度範囲の一部および前記湿度範囲の一部が重複している、 ことを特徴とする請求項１または２記載の空調機の制御装置。
  4. 前記目標温度および前記目標湿度が、前記選択された塗装条件と隣りの前記塗装条件との重複範囲にあって、前記選択された塗装条件より前記隣りの塗装条件の方が少ないエネルギーで外気の温度および湿度のうち少なくとも一方を調整できる場合、前記選択された塗装条件を前記隣りの塗装条件に移行する移行判断部をさらに備え、 前記設定部は、前記隣りの塗装条件に移行した場合、移行した前記隣りの塗装条件の前記温度範囲を満たす温度を前記目標温度に設定するとともに、移行した前記隣りの塗装条件の前記湿度範囲を満たす湿度を前記目標湿度に設定する、 ことを特徴とする請求項３記載の空調機の制御装置。
  5. 前記複数の塗装条件は、温度および湿度により定められた塗装の乾き具合の所定範囲に含まれている、 ことを特徴とする請求項１または２記載の空調機の制御装置。
  6. 前記複数の塗装条件は、ペンマンモンティースの式により定められている、 ことを特徴とする請求項５記載の空調機の制御装置。
  7. 前記複数の塗装条件は、前記対象物に対する前記塗料の塗装品質の所定範囲に含まれている、 ことを特徴とする請求項１または２記載の空調機の制御装置。
  8. 前記塗装品質の入力を受け付ける入力受付部と、 入力された前記塗装品質と予め設定された前記塗装品質との偏差に応じて、前記選択された塗装条件を調整する調整部と、をさらに備える、 ことを特徴とする請求項７記載の空調機の制御装置。
  9. 前記記憶部は、さらに、前記複数の塗装条件のそれぞれに対応し、前記温度範囲の下限温度より下限温度が低くかつ前記温度範囲の上限温度より上限温度が高い緩和温度範囲、および前記湿度範囲の下限湿度より下限湿度が低くかつ前記湿度範囲の上限湿度より上限湿度が高い緩和湿度範囲を含む緩和塗装条件を複数記憶し、 前記設定部は、前記塗装ブース内に前記対象物がなくなった場合に、前記選択された前記塗装条件に対応する前記緩和塗装条件の前記緩和温度範囲を満たす温度を前記目標温度に設定するとともに、前記選択された前記塗装条件に対応する前記緩和塗装条件の前記緩和湿度範囲を満たす湿度を前記目標湿度に設定する、 ことを特徴とする請求項１記載の空調機の制御装置。
  10. 前記塗料は、水性塗料である、 ことを特徴とする請求項１記載の空調機の制御装置。
  11. 前記空調機は、外気を加熱する第１加熱装置と、前記第１加熱装置により加熱された外気を加湿する加湿装置と、前記加湿装置により加湿された外気を冷却および除湿する除湿冷却装置と、前記除湿冷却装置により冷却および除湿された外気を再加熱する第２加熱装置と、前記第２加熱装置により再加熱された外気を調整空気として前記塗装ブースに供給する供給装置と、を備える、 ことを特徴とする請求項１記載の空調機の制御装置。

Description

本発明は、空調機の制御装置に関する。 従来、塗装ブースの温度および湿度を調整する空調機を制御する制御装置が提案されている。例えば、特許文献１では、外気の温湿度（温度および湿度）を調整し、調整された空気の温湿度が、空調線図上の飽和湿度線よりも低湿度側に設定された目標温湿度線上の目標温湿度に一致するよう加湿用機器および加温用機器を制御して、調整された空気を塗装ブースに供給させる制御装置が開示されている。 特開２０１１－１２８８１２号公報 本実施の形態の空調システムの一例を示す全体構成図である。本実施の形態の空調システムの他の例を示す全体構成図である。本実施の形態の空調機の制御装置の機能構成図である。空気線図上に定めた本実施の形態の複数のウィンドウの一例を示す図である。図４の複数のウィンドウの拡大図である。本実施の形態の複数の緩和ウィンドウの一例を示す図である。本実施の形態の空調機の制御装置により実行される空調機の制御処理の流れを示すフローチャートである。本実施の形態の空調機の制御装置により実行されるウィンドウ移行時の空調機の制御処理の流れを示すフローチャートである。 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施の形態の空調システム１は、塗装ブース１０と、空調機２０と、空調機２０の制御装置１００（以下、単に制御装置１００とも称する）とを備えて構成されている。塗装ブース１０は、対象物に対して塗料を塗装するための仕切られた領域であって、本実施の形態では塗装する対象物を車（自動車）とし、塗料は水性塗料を用いる例を示す。 空調機２０は、外気を取り込んで当該外気に対して温度および絶対湿度のうち少なくとも一方を調整した後、当該調整後の外気を調整空気として塗装ブース１０に供給する。本実施の形態の空調機２０は、プレヒータ２２と、ワッシャ２４と、クーラ２６と、レヒータ２８と、送風ファン３０とを備えて構成されている。 プレヒータ２２は、取り込んだ外気を加熱する加熱装置（第１加熱装置）である。ワッシャ２４は、プレヒータ２２により加熱された外気を加湿する加湿装置である。クーラ２６は、ワッシャ２４により加湿された外気を冷却および除湿する除湿装置である。レヒータ２８は、クーラ２６により冷却及び除湿された外気を再加熱する加熱装置（第２加熱装置）である。送風ファン３０は、レヒータ２８により再加熱された外気を調整空気として塗装ブース１０に供給する供給装置である。空調機２０は、プレヒータ２２と、ワッシャ２４と、クーラ２６と、レヒータ２８と、送風ファン３０とが、上記で説明した順に配置されている。 また、図２に示すように、空調システム１は、空調機２０に替えて、リサイクル空調機４０を用いて構成してもよい。リサイクル空調機４０は、一端塗装ブース１０に供給した空気を回収し、回収された空気の温度および絶対湿度を調整して再供給する。本実施の形態のリサイクル空調機４０は、空調機２０からプレヒータ２２とワッシャ２４を省いた構成となっており、塗装ブース１０から回収された空気に水分を含ませた後、クーラ２６により冷却および除湿し、レヒータ２８により加熱し、送風ファン３０により再度塗装ブース１０に供給する。 次に、図３を参照して、制御装置１００について説明する。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御装置、制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置、出力装置、入力装置、および外部装置等と通信を行う通信Ｉ／Ｆ（interface）などを含む通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより空調機２０の制御処理を実行する。 制御装置１００には、空調機２０、外気温度センサ３２、外気湿度センサ３４、調整空気温度センサ３６、および調整空気湿度センサ３８が接続されている。制御装置１００は、記憶部１３０と、信号受付部１０２と、選択部１０４と、設定部１０６と、空調機制御部１０８と、移行判断部１１０と、入力受付部１１２と、調整部１１４とを備えて構成されている。 外気温度センサ３２は、空調機２０に取り込まれる前の外気の温度を検出するセンサであって、例えばサーミスタなどである。外気湿度センサ３４は、空調機２０に取り込まれる前の外気の絶対湿度を検出するセンサであって、例えば高分子静電容量式湿度センサなどである。外気温度センサ３２および外気湿度センサ３４は、空調機２０の室外機（不図示）の外気取り込み部付近に設けられている。 調整空気温度センサ３６は、空調機２０により温度および絶対湿度が調整された空気（調整空気）の温度を検出するセンサであって、例えばサーミスタなどである。調整空気湿度センサ３８は、空調機２０により温度および絶対湿度が調整された空気（調整空気）の絶対湿度を検出するセンサであって、例えば高分子静電容量式湿度センサなどである。調整空気温度センサ３６および調整空気湿度センサ３８は、空調機２０の送風ファン３０の供給口付近に設けられている。 記憶部１３０は、対象物が塗装される際の温度範囲および湿度範囲を含む塗装条件であるウィンドウＷ（Ｗ１～Ｗ５）を複数記憶している。具体的には、ウィンドウＷ（塗装条件）は、空調機２０に一つの温度および絶対湿度が設定される場合に、その温度から所定の温度範囲（例えば設定される温度±１℃）、およびその絶対湿度から所定の絶対湿度範囲（例えば設定される絶対湿度±２％）により定められる範囲である。本実施の形態のウィンドウＷは、対象物に塗料を塗装できる温度範囲および絶対湿度範囲を示している。したがって、対象物に塗料を塗装する際には、ウィンドウＷが示す温度範囲および絶対湿度範囲内の温度および絶対湿度になるよう、外気が調整される。つまり、ウィンドウＷの範囲外の温度および絶対湿度では、対象物を塗装するための適した環境ではないことになる。 図４、図５に示すように、本実施の形態において記憶された複数のウィンドウＷは、空気線図上に所定の温度範囲および所定の湿度範囲（絶対湿度範囲）で囲まれた矩形状で設定されている。図４および図５では、５つのウィンドウＷ１～Ｗ５が設定され、各ウィンドウＷは温度範囲が３℃で設定されているが、設定数、温度範囲および絶対湿度範囲は任意である。 また、本実施の形態の複数のウィンドウＷ１～Ｗ５は、それぞれ隣り合うウィンドウの温度範囲の一部および絶対湿度範囲の一部が重複している。図４および図５では、隣り合うウィンドウＷの温度範囲が１℃分、重複して設定されている。複数のウィンドウＷ１～Ｗ５は、このように隣り合うウィンドウＷの温度範囲の一部および絶対湿度範囲の一部を重複させると、図４および図５に示すように、連続した一連の温度範囲および絶対湿度範囲のようになる。 また、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５は、温度および絶対湿度により定められた塗装の乾き具合の所定範囲に含まれている。つまり、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５は、いずれのウィンドウＷ内の温度および絶対湿度に設定しても所定範囲の乾き具合で対象物（車）の塗装を行うことが可能となる。 また、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５は、塗装の乾き具合を算出する際に、気温（ｔ）、湿度（ＲＨ）、風速（ｕ）、日照時間（ｎ）から蒸発散位を計算するペンマンモンティースの式（式（１））により定められてもよい。 ＥＴｐｅｎ：ペンマンの蒸発散位（ｍｍ） Ｓ：純放射量（ＭＪ・ｍ－２） Δ：気温ｔでの温度飽和水蒸気圧曲線の勾配（ｍｂａｒ・℃-1） γ：乾湿計定数（＝０．６６ｍｂａｒ・℃-1） ｌ：水の蒸発潜熱（ＭＪ・ｋｇ-1） ｆ（ｕ２）（ｅｓａ－ｅａ）：ダルトン型蒸発量推定式（ｍｍ・ｄ-1） また、式（１）のペンマンモンティースの式は、風速や日照時間も考慮されているが、塗装ブースの環境ではそれらの影響は一定であると考えられるため、極限まで簡略化するとＡ、Ｂを定数とした下記の式（２）により表される。 ｅｓａ：和水蒸気圧 ｅａ：蒸気圧 Ｔ： また、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５は、対象物に対する塗料の塗装品質の所定範囲に含まれている。塗装品質とは、例えば、対象物である車体の表面の平滑の度合いや、塗装の欠陥の有無などである。塗装の欠陥がある場合とは、例えば、塗装後に塗膜が乾燥する前に垂れてしまったり、気泡が発生してしまったりする場合である。各ウィンドウＷは、このような塗装品質を定量化し、その所定範囲内に収まっているように設定される。 記憶部１３０は、さらに、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５のそれぞれに対応し、ウィンドウＷの温度範囲の下限温度より下限温度が低くかつ温度範囲の上限温度より上限温度が高い緩和温度範囲、およびウィンドウＷの絶対湿度範囲の下限絶対湿度より下限絶対湿度が低くかつ絶対湿度範囲の上限絶対湿度より上限絶対湿度が高い緩和絶対湿度範囲を含む緩和塗装条件である緩和ウィンドウＷ´（Ｗ´１～Ｗ´５）を複数記憶している。 すなわち、図６に示すように、本実施の形態において記憶された複数の緩和ウィンドウＷ´は、空気線図上に上述した通常のウィンドウＷより温度範囲および絶対湿度範囲が大きい矩形状で設定されている。これにより、塗装ブース１０内に対象物がない待機状態の場合に、目標とする温度および絶対湿度の範囲が広がるため、空調機２０の調整の省エネルギー化を図ることができる。また、外気の温度や絶対湿度が緩和ウィンドウＷ´の外側である場合、待機状態の場合に外気を塗装ブース１０に供給する場合と比べて、塗装ブース１０内で塗装物に塗料を塗装できる塗装可能状態に復帰させる時間を短縮することもできる。 信号受付部１０２は、外気温度センサ３２、外気湿度センサ３４、調整空気温度センサ３６および調整空気湿度センサ３８から送られる検出信号を受け付ける。すなわち、信号受信部１０２は、外気の温度の検出値、外気の絶対湿度の検出値、調整空気の温度の検出値、および調整空気の絶対湿度の検出値を受け付ける。 選択部１０４は、外気温度センサ３２および外気湿度センサ３４により検出した外気の温度および絶対湿度を参照して、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５から最小のエネルギーで外気の温度および絶対湿度のうち少なくとも一方を調整できるウィンドウＷを選択する。具体的には、選択部１０４は、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５の中心のエンタルピーと、外気の温度および絶対湿度に基づいて算出したエンタルピーとを比較して、最もエンタルピーが近いウィンドウＷを選択する。 設定部１０６は、複数のウィンドウＷ１～Ｗ５から選択されたウィンドウＷの温度範囲を満たす温度を対象物が塗装される際の目標温度に設定するとともに、選択されたウィンドウＷの絶対湿度範囲を満たす絶対湿度を対象物が塗装される際の目標絶対湿度（目標湿度）に設定する。その際、設定部１０６は、外気の温度および絶対湿度を参照して、選択されたウィンドウＷの中から最もエネルギー消費の少ない温度および絶対湿度を目標温度および目標絶対湿度に設定する。 また、設定部１０６は、移行判断部１１０により選択されたウィンドウＷを隣りのウィンドウＷに移行された場合、移行した隣りのウィンドウＷの温度範囲を満たす温度を目標温度に設定する。また、設定部１０６は、移行した隣りのウィンドウＷの絶対湿度範囲を満たす絶対湿度を目標絶対湿度に設定する。その際も、設定部１０６は、外気の温度および絶対湿度を参照して、移行した隣りのウィンドウＷの中から最もエネルギー消費の少ない温度および絶対湿度を目標温度および目標絶対湿度に設定する。 また、設定部１０６は、塗装ブース１０内に対象物がなくなった場合に、選択されたウィンドウＷに対応する緩和