CN103712297B - 精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对向半导体制造设备的无尘室供给的空气进行过滤并对温度和湿度进行控制的空调装置，特别是涉及一种用于精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置，其回收从现有的空调系统排放至大气的废热，无需供给相当于该废热能量的另外的能量而调节湿度，将废热再利用线圈及冷凝线圈以分级（STEP）划分为多段，以根据室内负荷或外气负荷的变动而改变蒸发器的除湿负荷，从而能够有效地精密控制冷凝器中发热的热量变化。

Description

精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置
技术领域
本发明涉及一种对向半导体制造设备的无尘室供给的空气进行过滤并对温度和湿度进行控制的空调装置，特别是涉及一种用于精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置，其回收从现有的空调系统排放至大气的废热，无需供给相当于该废热能量的另外的能量而调节湿度，将废热再利用线圈及冷凝线圈以分级（STEP）划分为多段，以根据室内负荷或外气负荷的变动而改变蒸发器的除湿负荷，从而能够有效地精密控制冷凝器中发热的热量变化。
背景技术
一般来说，半导体或液晶显示装置等产品在保持高清洁度的无尘室（Cleanroom）内进行制造。另外，为了防止尘埃或污染物质随着流入无尘室的空气而流入，并将流入的空气的温度及湿度调整为最佳的条件（12℃90%）而使用外气空调装置。
另外，半导体或液晶显示装置的制造工程中消耗的能量的大部分（约90%）为电力，其中的40%由空调设备消耗掉，空调设备中消耗的大部分的电力使用在运转以如上所述的方式构成并用以处理无尘室中导入的外气的外气空调装置。
因此，仅仅通过减少外气负荷来减少外气空调装置所使用的电力，也能够期待非常好的节能效果。
因此，不断地在研究针对将排放的气体的热量回收并使用在导入外气的预热或预冷，以减少外气负荷从而实现节能的方法。
但是，在外气空调装置的情况下，由于消耗相当多的能量，存在如下问题，即：仅仅通过回收所排放气体的热量来预热或预冷导入外气，将无法充分地满足对于节能的需求。
并且，无尘室的制冷负荷大，在夏季外气的湿度高而除湿负荷占据大部分，因此为了在对无尘室进行空气调节时的湿度调节，空调装置构成为大部分负荷用于冷却、除湿且以另外的制热进行再热的系统，冷却除湿的问题如下，即：针对室内设定温度、湿度，将室内设定温度过冷却至露点温度并进行除湿后，重新再热（Reheating）至适当温度，从而由于冷却和加热这两者相反的作用，发生能量过消耗的现象。
发明内容
用于解决上述问题的本发明的目的在于，提供一种对向半导体制造设备的无尘室供给的空气进行过滤并对温度和湿度进行控制的空调装置，特别是提供一种用于精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置，其回收从现有的空调系统排放至大气的废热，无需供给相当于该废热能量的另外的能量而调节湿度，将废热再利用线圈及冷凝线圈以分级（STEP）划分为多段，以根据室内负荷或外气负荷的变动而改变蒸发器的除湿负荷，从而能够有效地精密控制冷凝器中发热的热量变化。
为了达到上述目的，根据本发明的用于精密控制废热利用高效率恒温恒湿器的空调装置，是一种空气调节系统，该空气调节系统包括：蒸发器，用以对入口空气进行空气调节；冷凝器，构成开/关循环以控制所述蒸发器的制冷容量；导管，用于使制冷剂在所述蒸发器和所述冷凝器之间循环；阀门，用以控制通过所述导管流动的制冷剂的流动路径；蓄热器，位于所述导管之间，用以积蓄随着所述蒸发器和所述冷凝器的动作而产生的热量中的多余的热能；以及压缩机。本发明的空调装置的特征在于，所述冷凝器设置有多个制冷剂冷凝单元，其均等地分配到流入的制冷剂并分别进行冷凝动作，在各个制冷剂冷凝单元的后端设置有用以根据控制信号而开关制冷剂排放的多个阀门，从而能够精密控制制冷剂冷凝效率；所述空调装置包括：再加热器，其设置有多个制冷剂再加热单元，根据随着所述蓄热器和所述压缩机的动作和所述蒸发器的动作而排放的废热的程度，根据控制信号再加热制冷剂，从而调节制冷剂的膨胀以影响排放的空气温度，其均等地分配到流入的制冷剂并分别进行再加热动作，在各个所述制冷剂再加热单元的前端设置有用以根据控制信号而开关制冷剂排放的多个阀门，从而能够精密控制制冷剂加热效率；多个螺线管阀门，其位于将随着所述蓄热器和所述压缩机的动作而排放的废热供给到所述再加热器侧的导管之间，用以控制向所述再加热器侧传送的制冷剂的量；三方阀，分别设置在所述冷凝器的制冷剂输入/输出导管上，用以根据比例控制信号而改变开闭方向；加湿器，其用以向已进行空气调节的入口空气中被选择的一部分分布微细水滴，以影响排放的空气湿度；以及辅助加热器，其在废热利用控制的效率极度降低的情况下，用以对已进行空气调节的入口空气中被选择的一部分进行再加热，以影响排放的空气温度。
根据如上所述的本发明的特征，本发明能够期待如下效果，即，在夏季因外气的湿度高而进行除湿的过程中，过冷却导致温度降低，因此需要进行再加热，此时会消耗较多的热能，现有的空调机采用将冷却空气时产生的室外机的废热排放到大气中的方式，而本发明旨在回收向大气排放的废热，无需供给相当于该废热的能量的另外的能量而调节湿度。并且，本发明能够期待如下附加效果：通过回收室外机的废热并进行再加热来补偿被过冷却的温度，并保持恒定的适当条件。
进一步，通过将废热再利用线圈及冷凝线圈以分级（STEP）划分为多段，以根据室内负荷或外气负荷的变动而改变蒸发器的除湿负荷，从而能够有效地精密控制冷凝器中发热的热量变化。
附图说明
图1为示出本发明的用于精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置的详细结构及系统的例示图；
图2和图3为用以说明本发明的用于精密控制废热利用高效率恒温恒湿器的空调装置的控制方法的概念图。
具体实施方式
关于本发明的上述目的和多个优点，本领域的技术人员能够通过参照附图在下文中描述的本发明的优选实施例更加明确地理解。
首先，对本发明中采用的技术思想进行说明，在夏季因外气的湿度高而进行除湿的过程中，过冷却导致温度降低，因此需要进行再加热，此时会消耗较多的热能，现有的空调机采用将冷却空气时产生的室外机的废热排放到大气中的方式，而本发明旨在回收向大气排放的废热，无需供给相当于该废热的能量的另外的能量而调节湿度。
并且，本发明期待如下附加效果：通过回收室外机的废热并进行再加热来补偿被过冷却的温度，并保持恒定的适当条件。
进而，为了能够更加精密地控制回收废热并进行控制的一系列动作，将构成冷凝器和再加热器的冷凝单元和再加热单元构成为多段，在构成为多段的各构成构件的输入/输出端子上设置用以调节制冷剂的输入/输出量的阀门，从而根据控制信号进行开/关动作来实现细微控制。
图1为本发明的用于精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置，在湿度高的夏季，将外气供给到无尘室内部时，相对湿度变高而需要进行除湿，为了调节湿度，空调机进行冷却除湿操作并导致室内的温度变低，为了补偿温度而进行加热。
因此，本发明的空调装置为如下系统，即：将在冷却除湿运转模式下从室外机废弃掉的热量再利用于空调机，使冷凝器的温度降低以提高冷冻机的性能系数，因此能够有效地节省能量费用。
本发明的基本结构包括：蒸发器230，用以对入口空气进行空气调节；冷凝器110，构成开/关循环以控制上述蒸发器230的制冷容量；导管140，用于使制冷剂在上述蒸发器230和冷凝器110之间循环；阀门（未赋予附图标号），用以控制通过上述导管140流动的制冷剂的流动路径；蓄热器130，位于上述导管140之间，用以积蓄随着上述蒸发器230和冷凝器110的动作而产生的热量中的多余的热能；以及压缩机120。
此时，上述冷凝器110设置有多个制冷剂冷凝单元，其均等地分配到流入的制冷剂并分别进行冷凝动作，在各个制冷剂冷凝单元的后端设置有用以根据控制信号而开关制冷剂排放的多个阀门，从而能够精密控制制冷剂冷凝效率。
并且，在上述冷凝器110的制冷剂输入/输出导管140上分别设置有三方阀A、B，该三方阀A、B根据比例控制信号而改变开闭方向。
本发明的空调装置包括再加热器210A，其随着上述蓄热器130和压缩机120的动作和蒸发器230的动作而排放的废热的程度，根据控制信号再加热制冷剂，从而调节制冷剂的膨胀以影响排放的空气温度，上述再加热器210A也设置有多个制冷剂再加热单元，其均等地分配到流入的制冷剂并分别进行再加热动作，在各个制冷剂再加热单元的前端设置有用以根据控制信号而开关制冷剂排放的多个阀门，从而能够精密控制制冷剂加热效率。
此时，本发明的空调装置包括多个螺线管阀门220，其位于将随着上述蓄热器130和压缩机120的动作而排放的废热供给到上述再加热器210A侧的导管140之间，用以控制向上述再加热器210A侧传送的制冷剂的量；并包括加湿器240，其用以向已进行空气调节的入口空气中被选择的一部分分布微细水滴，以影响排放的空气湿度。
在上述结构中，压缩机120使用于当构成逆循环的制冷剂不足或制冷剂的压缩压力松弛时，用以压缩相应制冷剂循环中补充的制冷剂气体。
并且，本发明的空调装置还包括辅助加热器210B，该辅助加热器210B用以对已进行空气调节的入口空气中被选择的一部分进行再加热，以影响排放的空气温度，该辅助加热器210B是与现有技术的加热器芯相对应的构件，在本发明的废热利用控制的效率极度降低的情况下使用。
具有如上所述的结构和特性的本发明的用于精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置的控制方法，如图2和图3所示，图1的蒸发器230根据图2的温度传感器（1）或温湿度传感器（3）而被进行控制，图1的再加热器210A根据图2的温度传感器（2）而被进行控制，在对已经过图1的辅助加热器210B的空气的温度（FANPart）进行控制或通过图2的温湿度传感器（3）进行温度控制时，将对其进行PLC（ProgramLogicController：程序逻辑控制器）或DDC（DirectDigitalController：直接数字控制器）控制。
并且，如图3所示，在上述控制方式中，在对于根据图2的温度传感器（2）控制图1的再加热器210A的热源时，将通过利用图1的阀门A或阀门B来比例控制流入的制冷剂的流量和排放的制冷剂的流量的方案，以及通过图1的螺线管阀门220的多段分级阀门（STEPVALVE）来控制的方案实现，也可以将上述两个方案联系而进行控制。
由此，即使不设置现有方式中的加热器芯（heatercore），仅仅通过再加热器210A也能够执行现有方式的加热器芯的功能，并且由于能够微细调节再加热程度或冷凝程度，从而能够提高效率，其中所述加热器芯构成为对已进行空气调节的入口空气中被选择的一部分进行再加热，以影响排放的空气温度。
并且，通过另外设置加湿器，使得湿度的调节变得容易。
以上关于本发明的特定实施例进行了图示及说明，但是本领域的技术人员应当理解，在不超出本发明的思想及领域的范围内，可对其进行多种改造及变化。

Claims (1)

1.一种精密控制废热利用高效率无尘室恒温恒湿器的空调装置，是一种空气调节系统，该空气调节系统包括：蒸发器，用以对入口空气进行空气调节；冷凝器，构成开/关循环以控制所述蒸发器的制冷容量；导管，用于使制冷剂在所述蒸发器和所述冷凝器之间循环；阀门，用以控制通过所述导管流动的制冷剂的流动路径；蓄热器，位于所述导管之间，用以积蓄随着所述蒸发器和所述冷凝器的动作而产生的热量中的多余的热能；以及压缩机，其特征在于，
所述冷凝器设置有多个制冷剂冷凝单元，其均等地分配到流入的制冷剂并分别进行冷凝动作，在各个制冷剂冷凝单元的后端设置有用以根据控制信号而开关制冷剂排放的多个阀门，从而能够精密控制制冷剂冷凝效率；
所述空调装置包括：
再加热器，其设置有多个制冷剂再加热单元，根据随着所述蓄热器和所述压缩机的动作和所述蒸发器的动作而排放的废热的程度，根据控制信号再加热制冷剂，从而调节制冷剂的膨胀以影响排放的空气温度，其均等地分配到流入的制冷剂并分别进行再加热动作，在各个所述制冷剂再加热单元的前端设置有用以根据控制信号而开关制冷剂排放的多个阀门，从而能够精密控制制冷剂加热效率，
多个螺线管阀门，其位于将随着所述蓄热器和所述压缩机的动作而排放的废热供给到的所述再加热器侧的导管之间，用以控制向所述再加热器侧传送的制冷剂的量，
三方阀，分别设置在所述冷凝器的制冷剂输入/输出导管上，用以根据比例控制信号而改变开闭方向，
加湿器，其用以向已进行空气调节的入口空气中被选择的一部分分布微细水滴，以影响排放的空气湿度，以及
辅助加热器，其在废热利用控制的效率极度降低的情况下，用以对已进行空气调节的入口空气中被选择的一部分进行再加热，以影响排放的空气温度。
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