JP4402433B2

JP4402433B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP4402433B2
Application number: JP2003392053A
Authority: JP
Inventors: 弘小畠; 龍也高橋
Original assignee: Asahi Breweries Ltd
Current assignee: Asahi Breweries Ltd
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: JP2005155958A

Description

本発明は、例えば、ビール酵母を貯蔵するタンク室やビール酵母を振動によりふるいにかけるふるい室等の部屋の温度を制御する空調技術に関するものである。

従来より、空調装置は家庭用から工業用まで様々な分野に利用されているが、特に、ビール酵母等の微生物を増殖させるタンク室内の温度を制御する空調装置では、室内を最適な温度に保持することが重要となってくる。

例えば、特許文献１には、半導体ウエハの加工や洗浄、大型ミラーや大口径レンズの研磨や洗浄等のプロセスに用いられる空調設備として、クリーンルーム内にプロセス室を設け、各部屋に適した性状の気体を供給するようにして、例えば、冷却や加熱等の処理を省略できるような空調設備が記載されている。
特開２０００−２５７９０９号公報

一般的な空調装置は、外気又は再循環される空気を温度調節器に通して加熱／冷却しているので、例えば、冷却前後の外部と屋内の温度差や外気と冷却空気等の温度差が大きいほど、大きな冷房能力が必要となるため、温度調節器が消費する電力等のエネルギー量が増加し、空調装置のランニングコストが増大する。

特に、ビール酵母タンク室はタンク内や配管内を殺菌処理するためのＣＩＰ（定置洗浄）が実行されるのであるが、このＣＩＰはタンク内に熱湯を通して行われるため、タンク室の温度を急激に上昇させる熱源となる。このような熱源は、冷却に要するコストを増大させる要因となって上記課題を助長する結果をもたらす。

また、酵母の増殖により発生する熱や、オペレータ、各種モータ、隣接する部屋等の温度、照明機器等も熱源となりうる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、外気を室内の温度調節に利用することで、温度調節器を省エネルギー化し、空調装置のランニングコストを削減できる技術を提供することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る空調装置は、外気を利用して酵母を貯蔵するタンク室内の温度を設定温度に制御する空調装置であって、前記タンク室内の温度を設定温度に制御するために、前記タンク室内に供給する空気の温度を調節する温度調節器と、熱交換器を通る第１の給気系統から外気を前記温度調節器に導入すると共に、前記タンク室内の空気を前記温度調節器に再循環させる通常モードと、強制的に加熱された前記タンク室内を冷却する冷却モードであって、前記外気が所定の閾値温度を超える場合、前記温度調節器に導入された外気及び再循環された空気を冷却器により所定温度にして前記タンク室内に供給する第１冷却モードと、前記外気が前記所定の閾値温度以下の場合、前記熱交換器を通らない第２の給気系統から外気を前記温度調節器に導入すると共に、前記タンク室内の空気を圧力調節系統から排出する第２冷却モードとを含む前記冷却モードと、前記熱交換器を通らない第２の給気系統から前記所定の閾値温度以下の外気を前記温度調節器に導入すると共に、前記タンク室内の空気を前記温度調節器に再循環させる外気モードとを所定条件に応じて切り換えて実行する制御手段と、前記温度調節器に接続された前記第１の給気系統、前記第２の給気系統及び前記再循環される系統の各々から前記温度調節器に流入する空気流量を調節する手段と、を備え、前記制御手段は、前記第２冷却モードと前記外気モードにおいて、前記外気の冷却を停止、若しくは外気が所定の閾値温度を超える場合に比べて冷却能力を低下させることにより前記タンク室内に供給する空気の温度を調節するよう前記温度調節器を制御すると共に、前記圧力調節系統を制御することにより前記タンク室内の圧力を設定圧力に保持するように前記タンク室内への給排気を制御する。

また、好ましくは、前記所定の閾値温度は１０〜１３℃に設定される。

本発明によれば、所定の閾値温度の外気をタンク室内の温度調節に利用することで、温度調節器を省エネルギー化し、空調装置のランニングコストを削減できる。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

図１は、本発明に係る実施形態の空調装置を示す系統図である。図２は、本実施形態の空調装置の運転モードごとの制御例を示す図である。図３は、室内圧力に基づく排気ファンの制御例（ａ）と室内温度に基づくバルブ開度の制御例（ｂ）を示す図である。

図１に示すように、本実施形態の空調装置は、例えば、ビール酵母を貯蔵するタンク室やビール酵母を振動によりふるいにかけるふるい室（以下、総称してタンク室という。）内の空気を調和して温度を制御する。

具体的には、上記空調装置は、タンク室１内に空気を供給する配管経路となる給気系統として、外気を取り入れて熱交換器２を通して温度調節器３に送り込む通常給気系統１１と、外気を取り入れて熱交換器２を通さずに温度調節器３に送り込む外気導入系統１２と、温度調節器３により所望の温度及び湿度に調節された調和空気をタンク室１内に供給する共通給気系統１３とを備える。また、タンク室１内の空気を外部に排出する配管経路となる排気系統として、タンク室１内の空気を熱交換器２を通して排出する通常排気系統１４と、タンク室１内の空気を熱交換器２を通さずに直接排出してタンク室１内を設定圧力（外部から雑菌等が入らないように正圧にする）に保持する圧力調節系統１５とを備える。更に、上記通常排気系統１４は、熱交換器２の上流側で分岐して給気系統である温度調節器３に連通する再循環系統１６を備え、タンク室１内から排出された空気を温度調節器３を介して給気系統に再度循環させる。

上記熱交換器２には、外気を通過させる外気流路２Ａと排気を通過させる排気流路２Ｂとが設けられ、外気流路２ＡにはファンＦ１、排気流路２ＢにはファンＦ２が夫々設けられている。

上記給気系統では、通常給気系統１１における熱交換器２の上流側にバルブＶ１、外気導入系統１２における温度調節器３の上流側にバルブＶ２が夫々設けられ、モータＭ１，Ｍ２により各配管経路の開閉又は開度を制御する。また、共通給気系統１３には温度調節器３からタンク室１内へ調和空気を供給する給気ファンＦ３が設けられている。

また、上記排気系統では、通常排気系統１４における熱交換器２の下流側にバルブＶ３、圧力調節系統１５にはバルブＶ４、再循環系統１６にはバルブＶ５が夫々設けられ、モータＭ３，Ｍ４，Ｍ５により各配管経路の開閉又は開度を制御する。また、圧力調節系統１５におけるバルブＶ４の上流側にはタンク室１から空気を強制的に排出する排気ファンＦ４が設けられている。

タンク室１には、当該室内の圧力を検出する圧力センサ等の検出器Ｓ１が設けられ、この検出圧力Ｐ１に応じてファンＦ４をインバータ制御してタンク室１内の圧力が設定圧になるように制御する。

共通給気系統１３におけるファンＦ３の下流側には給気温度Ｔ２を検出する温度センサ等の検出器Ｓ２が設けられ、通常排気系統１４における熱交換器２の上流側には排気温度Ｔ３を検出するための温度センサ等の検出器Ｓ３が設けられている。

また、通常給気系統１１と外気導入系統１２の上流端である外気を取り入れる入口には、外気温度Ｔ４を検出する温度センサＳ４が設けられている。

温度調節器３には、その入口（上流）側に冷却器３Ａ、出口（下流）側に加熱器３Ｂが夫々設けられている。冷却器３Ａは、パイプをコイル状に形成すると共に、フィンを取り付けて空気に触れる表面積を大きくし、冷媒供給ポンプＰによってパイプ内に冷媒を循環させることにより温度調節器３内を通過する空気を冷却する。空気から熱を吸収した冷媒は、再生器５に通して冷却された後、冷媒供給ポンプＰによって再生器５に循環される。なお、パイプ内を流通する冷媒の流量はバルブＶ６の開度に応じて制御される。

加熱器３Ｂも、パイプをコイル状に形成すると共に、フィンを取り付けて空気に触れる表面積を大きくし、不図示のポンプによってパイプ内に加熱蒸気を循環させることにより温度調節器３内を通過する空気を加熱する。なお、パイプ内を流通する加熱蒸気の流量はバルブＶ７の開度に応じて制御される。特に、加熱器３Ｂは、後述する通常モード時には除湿、外気モード時には凍結防止に用いられる。

なお、上記各バルブのうち、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ４は単純な開閉制御、バルブＶ２、Ｖ５−Ｖ７は開度を制御可能な構成である。また、ファンＦ３、Ｆ４はインバータ回路６，７によりインバータ制御が可能な構成となっている。

また、上記バルブの開閉やファンのインバータ制御は、制御装置２１により自動制御される。この制御装置２１には、オペレータがスイッチ操作等を行う操作盤２２や運転状況を表示するＬＣＤ等のモニタ２３が設けられている。操作盤２２には、空調装置の運転モードをＣＩＰモードに切り換え可能なＣＩＰスイッチ２４や、電源スイッチ２５、ＬＥＤ等のランプ２６が設けられている。上記ＣＩＰスイッチ２４は、ＣＩＰモードによる運転を行わない「切」状態、常時ＣＩＰモードを行う「手動」運転、所定条件下でＣＩＰモードを行う「自動」運転の各運転状態が切り換え可能な構成となっており、後述する通常モード或いは外気モードからＣＩＰモードに手動又は自動で切り換える。また、制御装置２１は、通常モード、ＣＩＰモード、外気モードを上記スイッチ操作や外気温度等の条件に応じて切り換えて実行する。

以下に、本実施形態の空調装置による通常モード、ＣＩＰモード、外気モードの各運転内容の具体例について説明する。

［通常モード］
通常モードは、熱交換器２を通る通常給気系統１１から外気を温度調節器３に導入すると共に、タンク室１内の空気を温度調節器３に再循環させるモードであり、空調装置の電源スイッチ２５をオンすることにより実行され、通常排気系統１４に設置された検出器Ｓ３による排気温度Ｔ３を用いて温度が制御される。

具体的には、図２に示すように、ファンＦ１−Ｆ３をオン（運転）、ファンＦ４をオフ（停止）、バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５を開、バルブＶ２，Ｖ４を閉として通常排気系統１４を通る排気の一部を温度調節器３に再循環させる。また、バルブＶ６，Ｖ７の開度を制御し、温度調節器３に流入する外気及び再循環された空気を冷却器３Ａ及び加熱器３Ｂにより所定の温度や湿度にしてファンＦ３によりタンク室１内に供給する。

［ＣＩＰモード］
ＣＩＰモードは、操作盤２２のＣＩＰスイッチ２４を「手動」又は「自動」に切り換えることにより実行される。また、外気温度Ｔ４が所定の閾値温度（例えば、１０℃≦閾値温度≦１３℃）以下の場合と、それを超える場合とで運転内容が相違する。

＜外気温度が閾値温度を超える場合（ＣＩＰモードＩ）＞
外気温度Ｔ４が所定の閾値温度を超える場合には、通常モードと同様に温度調節器３により外気及び再循環された空気を冷却器３Ａにより所定の温度にしてファンＦ３によりタンク室１内に供給する。

＜外気温度が閾値温度以下の場合（ＣＩＰモードＩＩ）＞
外気温度Ｔ４が所定の閾値温度以下の場合には、熱交換器２を通らない外気導入系統１２から外気を温度調節器３に導入すると共に、タンク室内の空気を圧力調節系統１５から排出する。冬季等の気温が低い季節や平均気温が低い地域において効果がある。

具体的には、図２に示すように、ファンＦ１及びＦ２をオフ、ファンＦ３を予め設定された温度値（ＣＩＰ信号）によりインバータ制御、ファンＦ４を図３（ａ）に示すように予め設定された圧力値（ＣＩＰ信号）によりインバータ制御する。また、バルブＶ２を開として冷却器３Ａによる冷却を停止し、バルブＶ４を開としてタンク室内の空気を排出する。また、バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ６を閉として外気導入系統１２から外気を温度調節器３に導入すると共に、バルブＶ７の開度を制御することにより給気温度Ｔ２に基づく制御が行われる。

ここで、「自動」運転の場合には、下記条件（Ｉ）及び（ＩＩ）の少なくともいずれかが成立したときにＣＩＰモードが自動終了する。

（Ｉ）ＣＩＰが終了し、かつ室内温度（排気温度）が設定温度に到達
（ＩＩ）ＣＩＰが終了し、かつ外気温度が外気温度＋α℃に到達
そして、ＣＩＰモードが終了すると、上記通常モード又は下記の外気モードに移行する。

［外気モード］
外気モードは、熱交換器２を通らない外気導入系統１２から外気を温度調節器３に導入すると共に、室内の空気を温度調節器３に再循環させ、更にタンク室内の空気を圧力調節系統１５から排出するモードであり、外気温度Ｔ４が所定の閾値温度（例えば、１０℃≦閾値温度≦１３℃）以下の場合に実行される。特に、冬季等の気温が低い季節や平均気温が低い地域において効果がある。

具体的には、図２に示すように、ファンＦ１及びＦ２をオフ（ＣＩＰモードにおいて外気が閾値温度以下の時と同様）、ファンＦ３を予め設定された温度値（ＣＩＰ信号）によりインバータ制御、ファンＦ４を図３（ａ）に示すように予め設定された圧力値（ＣＩＰ信号）によりインバータ制御する。また、バルブＶ４を開としてタンク室内の空気を排出する。また、バルブＶ２，Ｖ５の開度を図３（ｂ）に示すように室内温度により制御し、バルブＶ１、Ｖ３を閉として外気導入系統１２から外気を温度調節器３に導入すると共に、バルブＶ６を閉、バルブＶ７の開度を制御することにより給気温度Ｔ２に基づく制御が行われ、冷却器３Ａによる冷却は停止される。なお、外気温度等の状況によりバルブＶ２の開度の最小値、バルブＶ５の開度の最大値が設定される場合もある。

上記実施形態によれば、ＣＩＰモードや外気モードにおいて、所定温度以下の外気を室内の温度調節に利用することで、温度調節器を省エネルギー化し、空調装置のランニングコストを削減できる。

なお、上記ＣＩＰモード及び外気モードにおいて、温度調節器３による冷却を停止せずに通常モード時に比べて冷却能力を低下させた場合でも、温度調節器３のエネルギー消費量が抑えられるため、同様の効果を得ることができる。

本発明に係る実施形態の空調装置を示す系統図である。本実施形態の空調装置の運転モードごとの制御例を示す図である。室内圧力に基づく排気ファンの制御例（ａ）と室内温度に基づくバルブ開度の制御例（ｂ）を示す図である。

符号の説明

１酵母タンク室
２熱交換器
３温度調節器
５再生器
６，７インバータ回路
１１通常給気系統
１２外気導入系統
１３共通給気系統
１４通常排気系統
１５圧力調節系統
１６再循環系統
２１制御装置
２２操作盤
２３ディスプレイ
２４ＣＩＰスイッチ
２５電源スイッチ
２６ランプ
Ｆ１〜Ｆ４ファン
Ｖ１〜Ｖ７バルブ
Ｍ１〜Ｍ５モータ
Ｓ１〜Ｓ４検出器

Claims

外気を利用して酵母を貯蔵するタンク室内の温度を設定温度に制御する空調装置であって、
前記タンク室内の温度を設定温度に制御するために、前記タンク室内に供給する空気の温度を調節する温度調節器と、
熱交換器を通る第１の給気系統から外気を前記温度調節器に導入すると共に、前記タンク室内の空気を前記温度調節器に再循環させる通常モードと、強制的に加熱された前記タンク室内を冷却する冷却モードであって、前記外気が所定の閾値温度を超える場合、前記温度調節器に導入された外気及び再循環された空気を冷却器により所定温度にして前記タンク室内に供給する第１冷却モードと、前記外気が前記所定の閾値温度以下の場合、前記熱交換器を通らない第２の給気系統から外気を前記温度調節器に導入すると共に、前記タンク室内の空気を圧力調節系統から排出する第２冷却モードとを含む前記冷却モードと、前記熱交換器を通らない第２の給気系統から前記所定の閾値温度以下の外気を前記温度調節器に導入すると共に、前記タンク室内の空気を前記温度調節器に再循環させる外気モードとを所定条件に応じて切り換えて実行する制御手段と、
前記温度調節器に接続された前記第１の給気系統、前記第２の給気系統及び前記再循環される系統の各々から前記温度調節器に流入する空気流量を調節する手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２冷却モードと前記外気モードにおいて、前記外気の冷却を停止、若しくは外気が所定の閾値温度を超える場合に比べて冷却能力を低下させることにより前記タンク室内に供給する空気の温度を調節するよう前記温度調節器を制御すると共に、前記圧力調節系統を制御することにより前記タンク室内の圧力を設定圧力に保持するように前記タンク室内への給排気を制御することを特徴とする空調装置。
前記所定の閾値温度は１０〜１３℃に設定されることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。