JP2001041495A

JP2001041495A - 恒温・恒湿空気供給装置

Info

Publication number: JP2001041495A
Application number: JP11220127A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takechi; 弘明武知
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】入口空気と出口空気の湿度差が小さい場合の
除湿エネルギーの浪費を抑え、冷却能力の小さな除湿器
を採用して装置を小型化できるようにする。【解決手段】通気ダクト４０Ａは、空気取入口４１１
より取り込まれた入口空気の一部を、除湿器１０、加熱
器２０、加湿器３０をバイパスして送るバイパスダクト
５０Ａを備えて構成される。ファン４１２の運転により
空気取入口４１１より取り込まれた入口空気は、その一
部が本流空気として除湿器１０に直接送り込まれ、残り
がバイパス流空気としてバイパスダクト５０Ａへ送り込
まれる。本流空気は、除湿器１０で除湿され、加熱器２
０で加熱され、加湿器３０で加湿される。バイパス流空
気は、バイパスダクト５０Ａを経て加湿器３０の後方ま
で送り込まれ、上記本流空気と混合された後、出口空気
として供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除湿器、加熱器及
び加湿器に空気を通過させ、空気出口で前記空気の温、
湿度が予め設定された値になるべく調整する恒温・恒湿
空気供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスで用いる装置の１つ
に、半導体を恒温・恒湿の雰囲気中で回転させながら該
半導体の表面にレジストを塗布するスピンコーティング
装置がある。

【０００３】このスピンコーティング装置に対して恒温
・恒湿の空気を供給するために、除湿器、加熱器及び加
湿器に空気を通過させて該空気の温、湿度を予め設定さ
れた値に制御する恒温・恒湿空気供給装置が用いられ
る。

【０００４】図８は、この種の従来装置の側面断面構成
を示す概念図である。同図に示す如く、従来装置は、通
気ダクト４０に、除湿器１０、加熱器２０、加湿器３０
を順次配置して構成される。

【０００５】通気ダクト４０は、図の右端部が空気取入
口４１１として開口され、左端部が除湿器１０に連結さ
れた前方ダクト４１と、この前方ダクト４１の左方に位
置し除湿器１０と加熱器２０間を連結する中間ダクト４
２と、この中間ダクト４２の左方に位置し、右端部が加
熱器２０に連結され左端部が排気ダクト（図示せず）に
連結される後方ダクト４３とによって構成される。

【０００６】この装置では、前方ダクト４１中に設けら
れたファン４１２により空気取入口４１１から取り込ま
れた空気（入口空気）を、先ず、除湿器１０にて除湿す
る。次いで、この除湿された空気を中間ダクト４２を通
して加熱器２０に送り、該加熱器２０で加熱する。更
に、この加熱後の空気を後方ダクト４３内で加湿器３０
により加湿した後、排気ダクトを通じてスピンコーティ
ング装置に供給する。

【０００７】この装置では、空気取入口４１１から取り
込んだ入口空気を除湿器１０で冷却除湿する際における
除湿器１０の温度は、入口空気の温、湿度と予め設定さ
れた出口空気（供給空気）の目標温、湿度とを基に図９
に示す空気線図に則って設定することができる。

【０００８】すなわち、この装置では、例えば、上記目
標温、湿度が２３℃、４５％の場合、図９の空気線図か
ら明らかなように、入口空気の温、湿度が２３℃、４５
％以下であれば該空気に対して除湿を行う必要がない。
従って、この場合、除湿器１０の温度は２３℃より若干
低い値（例えば、１７℃）に設定すれば良い。

【０００９】一方、入口空気の温、湿度が２３℃、４５
％よりも高い場合（例えば、２３℃、５０％）には、除
湿が必要であり、従って、除湿器１０の温度を図９に示
す飽和水蒸気温度１１℃以下（例えば、１０℃）に設定
すれば良いことになる。

【００１０】この設定の下での除湿冷却の流れを図１０
上で見れば、以下のようになる。なお、図１０は図９の
空気線図を読み易くするためにその要部（同図の点線枠
内）を拡大して示す図である。

【００１１】この装置では、上記設定下で、つまり、除
湿器１０の温度が、例えば、１０℃に設定された場合
に、温、湿度が２３℃、５０％の入口空気は、図１０に
示す参照線Ｌ１に沿って、露点（１２℃）を経て、最終
的に、上記設定温度１０℃まで冷却除湿される。

【００１２】ここで、上述した非除湿状態（設定温度が
１７℃である状態）から出口空気の目標温度１０℃に達
するまでの除湿器１０の除湿エネルギーのエンタルピｉ
（kcal／kg）の値はｉ＝α（図１０参照）となる。

【００１３】ところで、この種の装置の運用を考えた場
合、入口空気の湿度は一般に常時一定とは限らないもの
の、例えば、上記スピンコーティング装置が設置される
クリーンルーム等の室内では、入口空気の湿度と出口空
気の目標湿度との差が比較的小さい環境に保たれてい
る。

【００１４】このように入口空気と出口空気の湿度差が
少ない場合にも、上記従来装置では、除湿器１０におい
て、該入口空気を露点まで冷却除湿するようになってい
た。しかも、従来装置では、空気取入口４１１から取り
込んだ入口空気の全量を除湿器１０に送り込むような流
路構造（図８参照）を有していたため、該除湿器１０に
おいて入口空気の全量が除湿冷却対象となっていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
装置では、入口空気と出口空気の湿度差に拘わらず、該
入口空気の全量を露点まで冷却するようにしていた。こ
のため、入口空気と出口空気の湿度差が少ない場合に除
湿エネルギーの無駄が多くなり、特に、供給空気の空気
量が多い大風量対応型の装置を実現する場合には、冷却
能力の大きな除湿器が必要となり、装置も大型化すると
いう問題点があった。

【００１６】本発明は上述の問題点を解消し、入口空気
と出口空気の湿度差が小さい場合における除湿エネルギ
ーの無駄を極力低減し、特に、大風量対応型の装置に適
用して、除湿器の冷却能力増強及びこれに伴う装置の大
型化防止に有用な恒温・恒湿空気供給装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、入口空気を露点まで冷却除湿す
る除湿器と、除湿された空気を加熱する加熱器と、加熱
された空気を加湿する加湿器とを通気ダクト中に配置し
て成る恒温・恒湿空気供給装置において、前記通気ダク
ト内に、少なくとも前記除湿器をバイパスするバイパス
流路を設け、前記入口空気を前記除湿器を通過する本流
空気と前記バイパス流路を通過するバイパス流空気とに
分流し、前記除湿器を通過後の前記本流空気を前記バイ
パス流路を通過してくる前記バイパス流空気と混合する
ようにしたことを特徴とする。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記本流空気と前記バイパス流空気とを前記加
湿器の後方で混合するようにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記本流空気と前記バイパス流空気とを前記加
湿器の前方で混合するようにしたことを特徴とする。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記本流空気と前記バイパス流空気とを前記加
熱器の前方で混合するようにしたことを特徴とする。

【００２１】請求項５の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記バイパス流路内に、弁の開度に応じて前記
本流空気と前記バイパス流空気の分流比を調整する弁手
段を設けたことを特徴とする。

【００２２】請求項６の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記除湿器の前方に設置される第１の送風手段
と、前記バイパス流路内に設置される第２の送風手段と
を具備し、前記第１の送風手段と前記第２の送風手段の
ファン回転数に応じて前記本流空気と前記バイパス流空
気の分流比を調整することを特徴とする。

【００２３】請求項７の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記バイパス流路内に、前記バイパス流空気を
露点まで下げないで除湿する除湿手段を設けたことを特
徴とする。

【００２４】請求項８の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、除湿器は、流体を蒸発させる際の蒸発熱により
前記本流空気を冷却除湿する蒸発器により構成されるこ
とを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、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。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施形態に係わる
恒温・恒湿空気供給装置１００Ａの側面断面構造を示す
概念図である。

【００２７】本実施形態に係わる装置１００Ａは、通気
ダクト４０Ａに、除湿器１０、加熱器２０、加湿器３０
を配設して構成される。

【００２８】通気ダクト４０Ａは、図の右端部が空気取
入口４１１として開口され、左端主要部が除湿器１０に
連結される前方ダクト４１Ａと、この前方ダクト４１Ａ
の左方に位置し、右端部が除湿器１０と連結され左端部
が加熱器２０と連結される中間ダクト４２Ａと、この中
間ダクト４２Ａの左方に位置し、右端部が加熱器２０と
連結され左端部が排気ダクト（図示せず）と連結される
後方ダクト４３Ａと、前方ダクト４１Ａと後方ダクト４
３Ａ間に設けられるバイパスダクト５０Ａとを備えて構
成される。

【００２９】ここで、バイパスダクト５０Ａは、空気取
入口４１１から取り込まれた空気（入口空気）の一部を
除湿器１０の前で分流し、除湿器１０、加熱器２０、加
湿器３０をバイパスして当該加湿器３０の後方に送り込
むものである。

【００３０】前方ダクト４１Ａの内部には、空気取入口
４１１から入口空気を取り込み、該空気をダクト奥側に
送り込むファン４１２が設けられる。また、バイパスダ
クト５０Ａの内部にはバルブ５２が設けられる。このバ
ルブ５２の開度を適宜調整する（手動また自動制御）こ
とで、上記ファン４１２により除湿器１０へ送り込まれ
る空気（以下、本流空気という）と上記バイパスダクト
５０Ａへと分流される空気（以下、バイパス流空気とい
う）の分流比を調整することができる。

【００３１】次に、通気ダクト４０Ａ内に配置される除
湿器１０、加湿器２０、除湿器３０の構成について説明
する。

【００３２】まず、除湿器１０は、前方ダクト４１Ａと
中間ダクト４２Ａ間のダクト一側部に配設した冷却ユニ
ット１１ａと、この冷却ユニット１１ａと対向する位置
に取り付けた冷却ユニット１１ｂとを備えている。

【００３３】各冷却ユニット１１（１１ａ，１１ｂ）
は、ペルチェ効果を利用した平板状の電子冷熱素子（サ
ーモモジュール）１２と、この冷熱素子１２の一方の面
に付設した水冷板１３と、上記冷熱素子１２の他方の面
に付設した熱交換体（ラジエータ）１４とによって構成
される。

【００３４】水冷板１３は、その内部に通水管１５を有
し、この通水管１５に冷却水を流すことによって上記冷
熱素子１２の一方の面を冷却する。また、熱交換体１４
は、前方ダクト４１Ａの長手方向に沿う冷却フィンを多
段配列した構成を有する。

【００３５】上記冷却ユニット１１において、後述する
スイッチング電源（７４）より冷熱素子１２に通電する
と、この冷熱素子１２の一方の面の温度が上昇するとと
もに、他方の面の温度が低下する。そして、上記一方の
面を水冷板１３で冷却することによって他方の面の温度
がより低下される。

【００３６】熱交換体１４は、冷熱素子１２の他方の面
に配設されているので、該冷熱素子１２の通電に伴って
冷却される。従って、熱交換体１４の冷却フィンに空気
を通流させれば該空気が冷却除湿されることになる。上
記通気ダクト４０Ａ中、除湿器１０の後方所定部位に
は、後述する温度センサＳ１（図示せず）が設けられて
いる。

【００３７】次に、加熱器２０は、中間ダクト４２Ａと
後方ダクト４３Ａ間に配置した、例えば複数本の棒状ヒ
ータ２１によって構成される。各ヒータ２１は、ヒータ
シースの周面にスパイラル状の放熱フィンを形成した構
造を有し、それぞれ図１の紙面に垂直な方向に沿って配
設されている。

【００３８】更に、加湿器３０は、後方ダクト４３Ａの
底部に設けた水槽３１と、この水槽３１内に配置したヒ
ータ３２とを備え、水槽３１内に貯溜した水をヒータ３
２によって加熱気化させることによって後方ダクト４３
Ａ内の空気を加湿する。加湿器３０が設置される後方ダ
クト４３Ａの後方所定部位（バイパスダクト５０Ａの空
気送出口後方）には、後述する温度センサＳ２及び湿度
センサＳ３（共に図示せず）が設けられている。

【００３９】上記の如く構成される恒温・恒湿空気供給
装置１００Ａにおいて、ファン４１２が運転されると、
この装置１００Ａが設置される例えばクリーンルーム内
の空気が空気取入口４１１より取り込まれ、前方ダクト
４１Ａの更に奥部へと送り込まれる。

【００４０】ファン４１２により送り込まれた入口空気
は、その一部が本流空気として除湿器１０に直接送り込
まれ、残りがバイパス流空気としてバイパスダクト５０
Ａへ送り込まれる。

【００４１】ここで、除湿器１０へ送り込む本流空気と
バイパスダクト５０Ａへ分流するバイパス流空気との分
流比は、入口空気の温・湿度と出口空気の目標温・湿度
によって決定できる。そして、実際の運用時には、バイ
パスダクト５０Ａ内のバルブ５２の開度が上記決定され
た分流比を実現するに見合ったレベルに調整される。本
装置１００Ａの運転中、バイパスダクト５０Ａ内のバル
ブ５２の開度は上記調整レベルに固定されている。

【００４２】除湿器１０では、ファン４１２により送り
込まれてくる本流空気を冷却除湿した後、中間ダクト４
２Ａへと送り出す。なお、この除湿器１０は、従来の技
術の欄で述べたものと同様、空気を露点まで冷却除湿す
るタイプのものである。

【００４３】中間ダクト４２Ａへと送り出された、上記
除湿器１０による除湿後の本流空気は、次いで、加熱器
２０のヒータ２１により加熱され、後方ダクト４３Ａへ
と送り出される。

【００４４】後方ダクト４３Ａへと送り出された上記加
熱後の本流空気は、次いで、加湿器３０での水槽３１内
の貯溜水のヒータ３２による加熱気化作用によって加湿
され、排気ダクト方向に送り出される。

【００４５】一方、バイパスダクト５０Ａへと分流され
たバイパス流空気は、バルブ５２を通り除湿されること
なく後方ダクト４３Ａに送り込まれる。この際、上記バ
イパス流空気が送り込まれる位置は、後方ダクト４３Ａ
内の加湿器３０の後方である。

【００４６】これにより、後方ダクト４３Ａ内では、加
湿器３０の後方で、除湿器１０により冷却除湿され更に
加熱器２０にて加熱された空気と、バイパスダクト５０
Ａから送り込まれた空気とが混合される。

【００４７】この混合された空気は、次いで、図の左方
にある排気ダクト（図示せず）を通り出口空気としてス
ピンコーティング装置のカップ内に供給される。

【００４８】次に、本実施形態の装置１００Ａの除湿、
加熱及び加湿制御の概略動作について説明する。

【００４９】図２は、本実施形態の装置１００Ａにおけ
る制御部の機能構成を示すブロック図である。この装置
１００Ａでは、除湿器１０、加熱器２０、加湿器３０に
対応して、除湿制御部７０、加熱制御部８０、加湿制御
部９０が各々設けられる。

【００５０】この装置１００Ａの運転中、除湿制御部７
０では、温度センサＳ１による検出温度と除湿目標温度
設定部７１により設定されている除湿目標温度（Ｔ１）
との偏差（減算器７２により算出される）に基づきＰＩ
Ｄ処理部７３でＰＩＤ処理を行い、このＰＩＤ処理信号
に基づき、スイッチング電源７４が、温度センサＳ１に
よる検出温度が除湿目標温度と一致するように除湿器１
０の冷熱素子１２への通電の制御を行う。

【００５１】この制御により、除湿器１０では、冷熱素
子１２の冷却作用により入口空気に対する除湿が行われ
る。但し、本実施形態において、除湿器１０で冷却され
るのは、入口空気のうち、バイパスダクト５０Ａへの分
流分（バイパス流空気）を除いた本流空気のみである。

【００５２】また、加熱制御部８０では、温度センサＳ
２による検出温度と予め設定されている出口空気の目標
温度（Ｔ２）との偏差（減算器８２により算出される）
に基づきＰＩＤ処理部８３でＰＩＤ処理を行い、このＰ
ＩＤ処理信号に基づき、ヒータ制御部８４が、温度セン
サＳ２の検出温度が出口空気の目標温度と一致するよう
に加熱器２０のヒータ２１への通電の制御を行う。

【００５３】この制御により、加熱器２０では、ヒータ
２１の加熱作用により、除湿器１０で除湿されて送られ
てくる本流空気に対する加熱が行われる。

【００５４】更に、加湿制御部９０では、湿度センサＳ
３による検出湿度と予め設定されている出口空気の目標
湿度（Ｈ）との偏差（減算器９２により算出される）に
基づきＰＩＤ処理部９３によりＰＩＤ処理を行い、この
ＰＩＤ処理信号に基づき、ヒータ制御部９４が、湿度セ
ンサＳ３の検出湿度が出口空気の目標湿度と一致するよ
うに加湿部３０のヒータ３２に対する通電の制御を行
う。

【００５５】この制御により、加湿部３０では、水槽３
１内に貯溜した水がヒータ３２により加熱気化され、こ
の水槽３１上を通流する上記本流空気の加湿が行われ
る。

【００５６】この加湿後の本流空気は、その後、上記パ
イパス流空気と混合され、出口空気として供給される。

【００５７】上述したように、本実施形態の装置１００
Ａでは、空気取入口４１１から取り入れた入口空気の一
部をバイパス流としてバイパスダクト５０Ａに分流し、
残った本流空気のみを除湿器１０に送り込んで冷却除湿
する。

【００５８】このように、入口空気の一部のみを除湿器
１０に送り込んで除湿する本実施形態の装置１００Ａに
よれば、入口空気の全量を除湿する従来装置と比べて、
除湿器１０の除湿エネルギーを低減でき、特に、入口空
気と出口空気の湿度差が小さい場合に顕著な効果が期待
できる。

【００５９】本実施形態の装置１００Ａの除湿制御の具
体例について、図１０を援用して説明する。

【００６０】今、この装置１００Ａにおいて、後方ダク
ト４３Ａ内の加湿器３０後方における本流空気（除湿・
加熱・加湿後の空気：便宜的に、除湿後空気という）と
バイパス流空気（非除湿空気）との混合比（上記分流比
に相当）を例えば１対１に設定した状態で、出口空気の
目標値２３℃・４５％に対して２３℃・５０％の入口空
気が流入してきたものとする。

【００６１】この場合、除湿器１０では、上記入口空気
の１／２相当量の本流空気を対象に冷却除湿が行われ
る。その際、本実施形態においては、除湿器１０の温度
として、入口空気の全量を冷却除湿する従来装置での設
定温度（１０℃）より更に低い温度（例えば、８℃）が
設定される。

【００６２】なお、１／２相当量の本流空気の冷却除湿
に際し、除湿器１０の温度を、従来装置での設定温度
（１０℃）より更に低い設定温度（８℃）に設定するの
は、この除湿された本流空気が、その後、後方ダクト４
３Ａ内で非除湿空気と混合される際に湿度を押し上げら
れ、目標湿度より高くなることを避けるために、該本流
空気を予め過除湿の状態にしておくという意図によるも
のである。

【００６３】この設定に基づく除湿冷却の流れを図１０
の空気線図上で見れば、温、湿度が２３℃、５０％の入
口空気の１／２相当量の空気は、同図に示す参照線Ｌ２
に沿って、露点（１２℃）を経て、最終的に、従来装置
での設定温度（１０℃）より更に低い上記設定温度（８
℃）となるまで冷却除湿（過除湿）される。

【００６４】ここで、非除湿状態（設定温度が１７℃で
ある状態）から従来装置での設定温度（１０℃）より更
に低い設定温度（８℃）達するまでの除湿冷却に要する
エンタルピｉ（kcal／kg）の値はｉ＝βとなる（図１０
参照）。

【００６５】図１０からも分かるように、本実施形態の
装置１００Ａでは、上記過除湿の結果、除湿器１０での
単位空気量当たりの除湿エネルギーのエンタルピ値β
は、上記入口空気（２３℃・５０％）の全量を露点まで
冷却除湿する従来装置のエンタルピ値αよりも大きな値
となる。

【００６６】しかしながら、本実施形態の装置１００Ａ
では、入口空気の一部（１／２相当量）に対してのみ過
除湿を行うため、冷却除湿対象の空気量自体が従来装置
よりも少なく、入口空気の全量に対する総エンタルピの
値でみれば、従来装置に比べてより小さい値となる。

【００６７】この総エンタルピの値について図３を基に
検証してみる。図３は、本実施形態の装置１００Ａと従
来装置の除湿エネルギーのエンタルピ特性の比較図であ
り、同図（ａ）が装置１００Ａのもの、同図（ｂ）が従
来装置のものである。

【００６８】本実施形態の装置１００Ａにおいて、加湿
器３０の後方での除湿後空気（本流空気）と非除湿空気
（バイパス流空気）との混合比を例えば１対１に設定し
た状態で、出口空気の目標値２３℃・４５％に対して２
３℃・５０％の入口空気が流入してきた場合、除湿器１
０では、図３（ａ）に示す如く、入口空気の１／２相当
量の本流空気を目標値（４５％）よりも低い湿度（ａ：
ａ＜４５）まで冷却除湿する必要がある。

【００６９】つまり、この装置１００Ａでは、除湿後の
本流空気が、その後、バイパスダクト５０Ａからのバイ
パス流空気と後方ダクト４３Ａ内の加湿器３０の後方で
混合される際に湿度を押し上げられるため、該混合後の
空気を目標値（４５％）に保つためには、除湿器１０に
おいて、入口空気の１／２相当量の空気を予め当該目標
値（４５％）より低い値となるように過除湿する必要で
ある。

【００７０】これにより、本実施形態の装置１００Ａで
は、図３（ａ）の右端に示す如く、入口空気の１／２相
当量の本流空気に対する除湿器１０での除湿制御に係わ
るエンタルピは従来装置より増大する。しかしながら、
この場合、残り半分のバイパス流空気に対する除湿は不
要なことから（エンタルピ値は零）、入口空気全量分か
ら見た総エンタルピ値は、従来装置〔同図（ｂ）〕に比
べてより小さい値となる。

【００７１】因みに、入口空気の全量を露点まで除湿す
る従来装置では、同図（ｂ）に示すように、除湿器１０
において、入口空気の１／２相当量単位の空気毎にそれ
ぞれ目標値（４５％）となるまで冷却除湿することにな
る。この従来装置の除湿制御によれば、本実施形態の装
置１００Ａにおける本流空気に対する過除湿が不要なこ
とから、入口空気の１／２相当量当たりのエンタルピは
本装置１００Ａより小さい値とはなるものの、除湿対象
の空気量は本装置１００Ａの２倍（入口空気全量）であ
るため、入口空気全量分から見た総エンタルピの値は、
本装置１００Ａよりも大きな値となる。

【００７２】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。

【００７３】図４は、本発明の第２の実施形態に係わる
恒温・恒湿空気供給装置１００Ｂの側面断面構造を示す
概念図である。

【００７４】本実施形態の装置１００Ｂにおいて、通気
ダクト４０Ｂは前方ダクト４１Ｂ、中間ダクト４２Ｂ、
後方ダクト４３Ｂから成り、そのうちの前方ダクト４１
Ｂと中間ダクト４２Ｂの連結部内部には、当該連結部内
部を仕切板５１によって仕切る形で、バイパスダクト５
０Ｂが形成される。この通気ダクト４０Ｂ中、上記バイ
パスダクト５０Ｂを除く部分の通路には、除湿器１０、
加熱器２０、加湿器３０が順次配置されている。これら
除湿器１０、加熱器２０、加湿器３０は、第１の実施形
態の装置１００Ａに用いられるものと同等のものであ
る。

【００７５】すなわち、本実施形態の装置１００Ｂは、
第１の実施形態の装置１００Ａにおいて、バイパスダク
ト５０Ａを、前方ダクト４１Ａから取り込んだ入口空気
の一部を除湿器１０をバイパスして加熱器２０の前で本
流空気と混合させる得るような形態（バイパスダクト５
０Ｂ）に変更したものと考えて差し支えない。

【００７６】本実施形態の装置１００Ｂでは、前方ダク
ト４１Ｂ内のファン４１２の運転により空気取入口４１
１から入口空気を取り込み、その一部をバイパス流空気
としてバイパスダクト５０Ｂに分流させ、残りを本流空
気として除湿器１０に送り込む。

【００７７】除湿器１０では、第１の実施形態の装置１
００Ａと同様、ファン４１２により送り込まれてくる本
流空気を露点まで冷却除湿した後、中間ダクト４２Ｂへ
と送り出す。

【００７８】一方、バイパスダクト５０Ｂへと分流され
たバイパス流空気は、バルブ５２を通り除湿されること
なく中間ダクト４２Ｂに送り込まれる。

【００７９】その後、中間ダクト４２Ｂ内では、除湿器
１０により冷却除湿された空気とバイパスダクト５０Ｂ
から送り込まれた空気が混合される。この混合された空
気は、更に、加熱器２０へと送り込まれる。加熱器２０
では、中間ダクト４２Ｂを通って送り込まれてくる混合
空気をヒータ２１によって加熱し、後方ダクト４３Ｂへ
と送り出す。

【００８０】後方ダクト４３Ｂ内では、加熱器２０より
送り込まれてくる空気を、加湿器３０で水槽３１内の貯
溜水をヒータ３２により加熱気化させることにより加湿
する。加湿後の後方ダクト４３Ｂ内の空気は、図の左方
にある排気ダクト（図示せず）を通り出口空気としてス
ピンコーティング装置のカップ内に供給される。

【００８１】このように、本実施形態の装置１００Ｂで
は、入口空気を本流空気とバイパス流空気とに分流する
と共に、本流空気を除湿器１０で除湿した後、加熱器２
０の前でバイパス流と混合するようにしたものである。

【００８２】本実施形態の装置１００Ｂにおいて、入口
空気の一部のみを除湿器１０に送り込んで除湿する点は
第１の実施形態の装置１００Ａと同様である。従って、
本実施形態の装置１００Ｂにおいても、第１の実施形態
の装置１００Ａと同様、入口空気の全量を除湿する従来
装置と比べて、除湿器１０の除湿エネルギーを低減でき
るようになる。

【００８３】図５は、本発明の第３の実施形態に係わる
恒温・恒湿空気供給装置１００Ｃの側面断面構造を示す
概念図である。

【００８４】本実施形態の装置１００Ｃにおいて、通気
ダクト４０Ｃは前方ダクト４１Ｃ、中間ダクト４２Ｃ、
後方ダクト４３Ｃから成り、そのうちの前方ダクト４１
Ｃと後方ダクト４２Ｃの連結部内部には、バイパスダク
ト５０Ｃが形成される。この通気ダクト４０Ｃ中、上記
バイパスダクト５０Ｃを除く部分の通路には、除湿器１
０、加熱器２０、加湿器３０が順次配置されている。

【００８５】以上に述べた構成は、第２の実施形態の装
置１００Ｂと同様である。第３の実施形態の装置１００
Ｃでは、第２の実施形態の装置１００Ｂと異なる構造と
して、上記バイパスダクト５０Ｃの内部に、除湿器１０
Ｃが設けられる。この除湿器１０Ｃは、本流側に設けた
除湿器１０とはタイプが異なり、空気を露点まで除湿す
ることなく冷却除湿するものである。

【００８６】本実施形態の装置１００Ｃでは、前方ダク
ト４１Ｃ内のファン４１２の運転により空気取入口４１
１から入口空気を取り込み、その一部をバイパス流空気
としてバイパスダクト５０Ｃに分流させ、残りを本流空
気として除湿器１０に送り込む。

【００８７】除湿器１０では、第２の実施形態の装置１
００Ｂと同様、この本流空気を露点まで除湿した後、中
間ダクト４２Ｃに送り出す。一方、バイパスダクト５０
Ｃでは、除湿器１０Ｃが、上記バイパス流空気を目標温
度に追従して必要レベルだけ除湿した後、中間ダクト４
２Ｃに送り出す。

【００８８】中間ダクト４２Ｃでは、除湿器１０で除湿
された本流空気と除湿器１０Ｃで除湿されたバイパス流
空気とが混合される。この混合空気は、その後、加熱２
０、加湿器３０を順次通過し、それぞれ、加熱、加湿制
御を受けた後、出口空気としてスピンコーティング装置
のカップ内に供給される。

【００８９】このように、本実施形態の装置１００Ｃで
は、入口空気を本流空気とバイパス流空気とに分流する
と共に、本流空気とバイパス流空気との両者に対して除
湿制御を適用するものである。

【００９０】ここで、除湿器１０での本流空気に対する
除湿制御は第２の実施形態の装置１００Ｂと同様に行わ
れる。つまり、本実施形態の装置１００Ｃは、第２の実
施形態の装置１００Ｂに、バイパス流空気に対する除湿
機能を付加したものと言える。

【００９１】上述した如く、第２の実施形態の装置１０
０Ｂでは、除湿後の本流空気が、その後、全く除湿され
ないバイパス流空気と混合された場合に該混合空気が除
湿不足に陥ることに配慮して、本流空気を過除湿として
いたが、第３の実施形態の装置１００Ｃでは、バイパス
流空気もある程度除湿されて本流空気と混合されるた
め、混合空気の除湿不足を抑えることができる。

【００９２】言い換えれば、本実施形態の装置１００Ｃ
では、第２の実施形態の装置１００Ｂの除湿器１０によ
る過除湿を緩和することができ、この第２の実施形態の
装置１００Ｂに比べて、入口空気の全量分から見た除湿
エネルギーを更に低減することができる。

【００９３】図６は、本発明の第４の実施形態に係わる
恒温・恒湿空気供給装置１００Ｄの側面断面構造を示す
概念図である。

【００９４】本実施形態の装置１００Ｄでは、通気ダク
ト４０Ｄ中を仕切板５１Ｄによって仕切る形で、前方ダ
クト４１Ｄと後方ダクト４３Ｄを結ぶバイパスダクト５
０Ｄが形成されている。この装置１００Ｄにおいて、上
記バイパスダクト５０Ｄ以外の構造は、第２の実施形態
の装置１００Ｂと同様である。

【００９５】本実施形態の装置１００Ｄでは、前方ダク
ト４１Ｄ内のファン４１２の運転により空気取入口４１
１から入口空気を取り込み、その一部をバイパス流空気
としてバイパスダクト５０Ｄに分流させ、残りを本流空
気として除湿器１０に送り込む。

【００９６】除湿器１０では、第２の実施形態の装置１
００Ｂと同様、この本流空気を露点まで除湿した後、中
間ダクト４２Ｄに送り出す。この中間ダクト４２Ｄに送
り出された空気は加熱器２０により加熱された後、後方
ダクト４３Ｄへと送り出される。

【００９７】一方、バイパスダクト５０Ｄへと分流され
たバイパス流空気は、該バイパスダクト５０Ｄを経由し
て、直接、後方ダクト４３Ｄへと送り込まれる。

【００９８】後方ダクト４３Ｄでは、除湿器１０で除湿
され更に加熱器２０で加熱された本流空気と、バイパス
ダクト５０Ｄを経由して直接送り込まれてくるバイパス
流空気とが混合される。この混合空気は、その後、加湿
器３０で加湿制御を受けた後、出口空気としてスピンコ
ーティング装置のカップ内に供給される。

【００９９】このように、本実施形態の装置１００Ｄで
は、入口空気を本流空気とバイパス流空気とに分流し、
本流空気のみを除湿すると共に、この除湿した本流空気
を加湿器３０の前方で上記バイパス流空気と混合するよ
うにしている。

【０１００】本実施形態の装置１００Ｄにおいて、入口
空気の一部のみを除湿器１０に送り込んで除湿する点は
上記第１、第３の各実施形態の装置（１００Ａ，１００
Ｃ）と同様である。従って、本実施形態の装置１００Ｄ
においても、上記第１、第３の各実施形態の装置と同
様、入口空気の全量を除湿する従来装置と比べて、除湿
器１０の除湿エネルギーを低減できるようになる。

【０１０１】図７は、本発明の第５の実施形態に係わる
恒温・恒湿空気供給装置１００Ｅの側面断面構造を示す
概念図である。

【０１０２】本実施形態の装置１００Ｅでは、除湿器１
０Ｅとして、コンプレッサタイプのものを用いている。
この装置１００Ｅにおいて、除湿器１０Ｅ以外の構造
は、第２の実施例の装置１００Ｂと同様である。

【０１０３】本実施形態の装置１００Ｅでは、前方ダク
ト４１Ｅ内のファン４１２の運転により空気取入口４１
１から入口空気を取り込み、その一部をバイパス流空気
としてバイパスダクト５０Ｅに分流させ、残りを本流空
気として除湿器１０Ｅに送り込む。

【０１０４】除湿器１０Ｅは、通気ダクト４０Ｅの前方
ダクト４１Ｅと中間ダクト４２Ｅ間に設けられる蒸発器
１６と、この蒸発器１６と配管によりつながれるコンプ
レッサ１７及び凝縮器１８により構成される。

【０１０５】除湿器１０Ｅにおいて、コンプレッサ１７
は蒸発器１６から上記配管を通じて送られてくる熱交換
媒体（フロンガス等）を圧縮し、液化して凝縮器１８に
送り出す。凝縮器１８は、上記液化されて上記配管によ
り送られてくる熱交換媒体を凝縮して蒸発器１６に送り
出す。この時、凝縮器１８は自器内に設けられた内管１
９を通じて流通される冷却用の液体により、熱交換媒体
から熱（コンプレッサ１７での液化時に発生する）を奪
うように動作する。

【０１０６】蒸発器１６では、凝縮器１８から上記配管
を通じて送られてくる熱交換媒体を蒸発（気化）させ、
コンプレッサ１７に送り出す。この時、蒸発器１６を通
過する本流空気が上記熱交換媒体の蒸発熱（気化熱）に
より冷却除湿される。そして、この除湿された本流空気
は、後方の中間ダクト４２Ｄに送り出される。

【０１０７】一方、バイパスダクト５０Ｅへと分流され
たバイパス流空気は、該バイパスダクト５０Ｅを経由
し、除湿されることなく中間ダクト４２Ｅに送り込まれ
る。

【０１０８】中間ダクト４２Ｅでは、除湿器１０Ｅ（蒸
発器１６）により除湿された本流空気と、バイパスダク
ト５０Ｅを経由して送り込まれてくるバイパス流空気と
が混合される。この混合空気は、その後、加熱器２０で
加熱制御を受け、更に加湿器３０で加湿制御を受けた
後、出口空気としてスピンコーティング装置のカップ内
に供給される。

【０１０９】このように、本実施形態の装置１００Ｅ
は、ペルチェ効果を利用した電子冷熱素子１２を用いた
除湿器１０に代えてコンプレッサタイプの除湿器１０Ｅ
を用いてはいるものの、入口空気の一部のみを除湿器１
０に送り込んで除湿する点は上記第１〜第４の各実施形
態の装置（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ）
と同様である。

【０１１０】従って、本実施形態の装置１００Ｄにおい
ても、上記各実施形態の装置と同様、入口空気の全量を
除湿する従来装置と比べて、除湿器１０の除湿エネルギ
ーを低減できるようになる。

【０１１１】以上、第１乃至第５の各実施形態について
述べたが、本発明はこれら実施形態に限定されるもので
はない。

【０１１２】例えば、第２、第３、第５の各実施形態で
は、バイパス流空気を本流空気と混合する位置を加熱器
２０の前にしているが、第４の実施形態のように加湿器
３０の前にすることもでき、更には第１の実施形態のよ
うに加湿器３０の後方としても良い。

【０１１３】また、上記各実施形態では、バイパスダク
ト５０の流量を変えるためにバルブ５２を用いる構造と
したが、バイパスダクト５０の内部にもファンを取り付
け、前方ダクト４１内に設けられたファン４１２とバイ
パスダクト５０中に設けられたファンの回転数を変える
ことにより空気の分流比（混合比）を変える構造として
も良い。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通気ダクト内に、少なくとも除湿器をバイパスするバイ
パス流路を設け、入口空気を除湿器を通過する本流空気
とバイパス流路を通過するバイパス流空気とに分流し、
除湿器を通過後の本流空気をバイパス流路を通過してく
るバイパス流空気と混合する構造としたため、バイパス
流路へのバイパス流空気の分流量を設定し、露点まで除
湿する本流空気の量を調節することにより、除湿器の除
湿能力を最適化でき、入口空気の全量を露点まで除湿す
るものに比べて除湿エネルギーを大幅に低減できる。こ
れにより、除湿器が冷却能力の小さなもので足り、特
に、大風量を扱う装置に適用した場合の省エネ及び装置
小型化に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わる恒温・恒湿空気供給装
置の側面断面構造を示す概念図。

【図２】第１の実施形態に係わる装置の制御部の機能構
成を示すブロック図。

【図３】第１の実施形態に係わる装置と従来装置の除湿
エネルギーのエンタルピ特性の比較図。

【図４】第２の実施形態に係わる恒温・恒湿空気供給装
置の側面断面構造を示す概念図。

【図５】第３の実施形態に係わる恒温・恒湿空気供給装
置の側面断面構造を示す概念図。

【図６】第４の実施形態に係わる恒温・恒湿空気供給装
置の側面断面構造を示す概念図。

【図７】第５の実施形態に係わる恒温・恒湿空気供給装
置の側面断面構造を示す概念図。

【図８】従来の恒温・恒湿空気供給装置の側面断面構造
を示す概念図。

【図９】空気の温度と湿度の関係を示す線図。

【図１０】図９の空気線図を読み易くするためにその要
部を拡大して示す図。

【符号の説明】

100A，100B，100C，100D，100E 恒温・恒湿空気供給装
置 10，10C 除湿器 11a，11b 冷却ユニット１２冷熱素子１３水冷板１４熱交換体１５通水管２０加熱器２１ヒータ３０加湿器３１水槽３２ヒータ１０Ｅ除湿器（コンプレッサタイプ）１６蒸発器１７コンプレッサ１８凝縮器１９内管 40，40A，40B，40C，40D，40E 通気ダクト 41，41A，41B，41C，41D，41E 前方ダクト 42，42A，42B，42C，42D，42E 中間ダクト 43，43A，43B，43C，43D，43E 後方ダクト４１１空気取入口４１２，５２ファン 50，50A，50B，50C，50D，50E バイパスダクト 51，51D 仕切板７０除湿制御部８０加熱制御部９０加湿制御部Ｓ１，Ｓ２温度センサＳ３湿度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入口空気を露点まで冷却除湿する除湿器
と、除湿された空気を加熱する加熱器と、加熱された空
気を加湿する加湿器とを通気ダクト中に配置して成る恒
温・恒湿空気供給装置において、前記通気ダクト内に、少なくとも前記除湿器をバイパス
するバイパス流路を設け、前記入口空気を前記除湿器を通過する本流空気と前記バ
イパス流路を通過するバイパス流空気とに分流し、前記
除湿器を通過後の前記本流空気を前記バイパス流路を通
過してくる前記バイパス流空気と混合するようにしたこ
とを特徴とする恒温・恒湿空気供給装置。
【請求項２】前記本流空気と前記バイパス流空気とを
前記加湿器の後方で混合するようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の恒温・恒湿空気供給装置
【請求項３】前記本流空気と前記バイパス流空気とを
前記加湿器の前方で混合するようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の恒温・恒湿空気供給装置
【請求項４】前記本流空気と前記バイパス流空気とを
前記加熱器の前方で混合するようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の恒温・恒湿空気供給装置
【請求項５】前記バイパス流路内に、弁の開度に応じ
て前記本流空気と前記バイパス流空気の分流比を調整す
る弁手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の恒温
・恒湿空気供給装置。
【請求項６】前記除湿器の前方に設置される第１の送
風手段と、前記バイパス流路内に設置される第２の送風
手段とを具備し、前記第１の送風手段と前記第２の送風
手段のファン回転数に応じて前記本流空気と前記バイパ
ス流空気の分流比を調整することを特徴とする請求項１
記載の恒温・恒湿空気供給装置。
【請求項７】前記バイパス流路内に、前記バイパス流
空気を露点まで下げないで除湿する除湿手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の恒温・恒湿空気供給装
置。
【請求項８】除湿器は、流体を蒸発させる際の蒸発熱
により前記本流空気を冷却除湿する蒸発器により構成さ
れることを特徴とする請求項１記載の恒温・恒湿空気供
給装置。