JP2002156148A - 空調用加湿方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外調機を設けた空調装置において、低温、低
湿度の冬季に、室内に補給する外気の湿度を調節するた
めに加える水が、低温の外気で凍結するのを回避すると
共に、この水を室内空気の冷却に役立たせる。 【解決手段】 外調機２内に外気加熱器３と外気冷却器
４を設けるが、スプレーノズルは設けない。床下空間１
２内に外気ダクト７を循環気流を横切って設置して外気
流出口７ａを循環空気の流れの下流側に向け、外気ダク
ト７の上流側に加湿用ノズル１６を噴口を上流側に向け
て設置し、下流端に乾式熱交換器２１を設け、送風機１
３で空気を循環させる。循環空気の湿度を露点センサ２
６と湿度センサ２７ではかり、湿度制御盤２５で給水量
と送風量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体や液晶など
の電子部品、電子材料を製造するための工業用クリーン
ルームや、室内に大きな発熱負荷を有し、室内の湿度変
動は大きくはないが、その室内に所定の清浄度が要求さ
れる建物に、好適に利用できる空調用加湿方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】わが国においては、冬季や中間季は空気
の湿度が低いため、この季節にクリーンルーム内に換気
のために導入する外気は、外気処理用空調機すなわち外
調機によって加熱加湿処理を行ない、また高温多湿の夏
期は、外気を外調機で冷却除湿している。例えば特開平
９−７９６１１号公報に示される装置にあっては、外調
機内部の上流側に水噴霧器、下流側に蒸気噴出器を配置
すると共に、この水噴霧器の前後に冬季に高温の媒体を
通すコイルが配置してあり、外気が低温低湿の季節に
は、コイルによって外気及び噴霧を加熱し、更に蒸気噴
出によって加湿をしている。

【０００３】また前記の工業用クリーンルームなどの設
備では、生産機器の発熱量が大きい反面、室の面積に比
して作業者の数が少ないので湿度上昇が少なく、このた
め外調機で給気温度のほかに湿度も制御し、室内の循環
空気に対しては加湿、除湿することは避けていた。すな
わち、この循環空気に対しては、機器の発熱を補償すべ
く空気冷却器を設置するが、ここで結露して除湿してし
まわないように空気冷却器として乾式熱交換器を用い、
これに通水する冷水の流量を制御していた。

【０００４】しかし前記の外調機に加湿装置を組み込む
と、冬季には外気が低温であるため加湿ののりが悪く、
これを改善するために加湿装置のほかに空気加熱器を組
み込んで外気を昇温させるようにすると、機器が大きく
なり大きい設置スペースが必要になる。また冬季には外
気が低温であるために加湿用のスプレーノズルがノズル
内の水の凍結により破裂するおそれがある。そして、外
調機に設けた加湿器が水加湿器の場合には、空気加熱器
で一旦加熱した空気を水の蒸発潜熱により温度低下させ
るといったエネルギーの無駄が生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、加湿システ
ムの機能を低下させることなく、外調機をコンパクト化
し、且つ凍結の危険をなくすることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、請求項１の空調用加湿方法は、空気をフ
ィルタを経て天井空間から室内に給気して床下空間に排
出し、床下空間から上向きの風道を経て天井空間に戻す
循環をさせ、床下空間又は風道に乾式熱交換器を設置し
て循環空気と熱交換させ、外調機で温度調整した外気を
前記循環空気に混合する空調方法において、外調機には
加湿機能を備えず、前記床下空間における前記乾式熱交
換器の上流側に水加湿装置を備え、湿度センサを乾式熱
交換器の下流側で室の上流側に設け、外気の湿度以下の
湿度で外気を循環空気中に導入し、前記湿度センサの計
測値によって加湿量を制御するようにしたことを特徴と
する。この手段によれば、加湿用の水は、クリーンルー
ム内の生産機器から発生した熱で加熱された循環空気中
に導入されるので、加湿のされる位置より下流側で結露
することなく蒸発の潜熱が奪われて循環空気を冷却し、
乾式熱交換器の負荷を軽減する。

【０００７】請求項２の空調用加湿方法は、空気をフィ
ルタを経て天井空間から室内に給気して床下空間に排出
し、床下空間から上向きの風道を経て天井空間に戻す循
環をさせ、床下空間又は風道に乾式熱交換器を設置して
循環空気と熱交換させ、外調機で温度調整した外気を前
記循環空気に混合する空調方法において、外調機には加
湿機能を備えず、前記床下空間における前記乾式熱交換
器の上流側に蒸気加湿装置を備え、湿度センサを乾式熱
交換器の下流側で室の上流側に設け、外気の湿度以下の
湿度で外気を循環空気中に導入し、前記湿度センサの計
測値によって加湿量を制御するようにしたことを特徴と
する。この手段によれば、加湿用の蒸気は、クリーンル
ーム内の生産機器から発生した熱で加熱された循環空気
中に導入されるので、加湿のされる位置より下流側で結
露することなく均等に混合する。

【０００８】請求項３の空調用加湿方法は、請求項１又
は２において、前記加湿装置と乾式熱交換器は、気流と
直交し、実質上気流の横幅と略同一幅に設けてあること
を特徴とする。この手段によれば、床下空間における循
環空気の流れに澱みがなく、湿度が均等の空気を室に供
給できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は装置全体の系統図であり、
図中１は空調装置を備える建物、２は建物１外に設けた
外調機であり、外調機２内には蒸気が流通する外気加熱
器３、冷水が流通する外気冷却器４、送風機５、フィル
タ６が設置され、外気ダクト７が建物１の床下空間内に
伸びている。床８は通気性のあるグレーチング床であ
り、この床８上はクリーンルーム９とされ、その天井部
にＨＥＰＡフィルタ１０で区切られた天井空間１１があ
り、床８の下は床下空間１２とされ、この床下空間１２
と天井空間１１は、送風機１３と上向きの風道（この場
合は躯体として形成されたレターンシャフト）１４で連
通している。この送風機１３を運転すると、床下空間１
２内の空気を矢印方向に風道１４から天井空間１１に押
し上げ、フィルタ１０、クリーンルーム９、床８を経て
床下空間１２に戻る循環気流が生じる。風道１４を形成
する壁は、建物１の壁と同じ材質でもよいし金属板、積
層板で形成してもよく、建物の奥行き（図で紙面に垂直
の方向）全長にわたらなくてもよい。また外気加熱器３
と外気冷却器４は冷温水コイルとして構成すれば一台で
兼用可能である。

【００１０】前記外気ダクト７は図２に示すように角管
形で、床下空間１２の奥行き方向に伸び、循環気流の下
流側を向く面に流出口７ａが開けられている。循環気流
における外気ダクト７の上流側に、水又は蒸気を用いる
加湿装置１５が床下空間１２の奥行き全長にわたって所
定の間隔をあけて設けられ、ここでは６基の加湿用ノズ
ル１６が用いられ、多段多列の噴口を気流の上流に向け
て設置されている。各基の管路には２方弁１７が設けら
れて室外の水源１８又は蒸気源１８に接続され、加湿用
ノズル１６の下方にはドレン受け１９とドレン排出管１
９ａが設けられている。なお、加湿装置１５としては、
この他に、加湿エレメントに純水を流下させ或いは小穴
開きのチューブから純水をにじませて気化する形式の気
化加湿器、純水を霧化する超音波加湿器、遠心式加湿器
などを用いてもよい。

【００１１】床下空間１２の最下流側には、その奥行き
の全長にわたってフィルタ２０と乾式熱交換器２１が少
しの隙間を開けて順に設けられている。乾式熱交換器２
１は、蛇行したチューブとフィンからなる顕熱交換器の
ユニットを、気流と直交する方向に多段多列に全面にわ
たって並べたものであり、気流の下流側に設けた湿度セ
ンサからの信号により冷却水弁の開度を調節して冷水の
通水量を制御し、結露を起こさないようにしたものであ
る。フィルタ２０は、天井空間１１に設けたＨＥＰＡフ
ィルタ１０の目詰まりを防止するために、床スラブやグ
レーチング部からの発塵を捕集するためのもので、乾式
熱交換器２１の前側全面を覆い、送風機１３は、軸流型
で奥行き方向に複数台並べて設置される。なお２２は配
管群で、クリーンルーム９内の生産装置に用いる圧縮空
気、薬液、特殊ガス、吸引空気その他の流体のための配
管であり、２３は換気用ファンである。

【００１２】２５は湿度制御盤で、加湿装置１５の下流
に置かれた露点センサ２６と送風機１３の下流に置かれ
た湿度センサ２７から出る信号に基付いて作動し、クリ
ーンルーム９内の湿度が設計値になるように、また乾式
熱交換器２１に結露が生じないように、２方弁１７の開
度を調節して湿度調整する。乾式熱交換器２１に供給す
る冷却水量については別途図示しない湿度センサで制御
する。送風機１３は発停制御のみとし、２方弁１７とイ
ンターロックをとっている。この加湿装置１５にはクリ
ーンルーム９内の生産装置で発生した熱で昇温した温度
の高い循環空気（例えばクリーンルーム９内の平均温度
を２４℃とした場合、２７℃の空気）が流れるので、こ
こに噴射される水又は蒸気の結露や凍結が防止されると
共に、水を用いた場合は蒸発の潜熱で冷却作用を受けて
乾式熱交換器２１の負荷が低減されるが、湿度センサ２
７で検出した湿度によっては露点センサ２６の設定値を
変更して所定値のクリーンルーム内湿度を確保しながら
結露を防止する。加湿装置１５には、各加湿用ノズル１
６毎に２方弁１７と露点センサ２６が設けてあるから、
各部分の湿度が露点以上にならないように各２方弁１７
が制御される。

【００１３】この装置を冬季に運転するとき、外気は、
外気加熱器３で加熱されて外気ダクト７から床下空間１
２に内導入され、その上流の加湿装置１５で水が循環空
気中に噴射されて混合し、蒸発の潜熱で循環空気を冷却
するが、噴射量が露点センサ２６の測定値に基付いて作
動する二方弁１７で制御されるため結露することなく流
れ、外気ダクト７から出る外気と混合し、乾式熱交換器
２１で結露しない適正温度に冷却されてクリーンルーム
９に循環する。加湿装置１５で蒸気を用いるときは、外
気加熱器３の加熱量を減少させる。また夏季は外気冷却
器４を作動させながら運転する。

【００１４】

【発明の効果】以上のとおり、請求項１の手段によれ
ば、加湿用の水は、室内の生産機器から発生した熱で加
熱された循環空気中に導入されるので、結露することな
く蒸発の潜熱が奪われて循環空気を冷却し、乾式熱交換
器の負荷を軽減する。また結露しないので、床スラブ、
フィルタ、乾式熱交換器などを水滴で濡らしてかびや錆
を発生させることがなく、外調機にスプレーノズルを設
けないので、冬季に凍結するおそれがない。

【００１５】請求項２の手段によれば、加湿用の蒸気
は、室内の生産機器から発生した熱で加熱された循環空
気中に導入されるので、結露することなく均等に混合
し、建物内部や装置類にかびや錆を発生させることがな
い。また外調機にスプレーノズルを設けないので、冬季
に凍結するおそれがない。

【００１６】請求項３の手段によれば、床下空間におけ
る循環空気の流れに澱みがなく、湿度が均等の空気を室
に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の系統図

【図２】 同じく一部破断斜視図

【符号の説明】

２ 外調機 ３ 外気加熱器 ４ 外気冷却器 ６、１０、２０ フィルタ ７ 外気ダクト ９ クリーンルー
ム １１ 天井空間 １２ 床下空間 １３ 送風機 １４ 風道 １５ 加湿装置 １６ 加湿用ノズ
ル １７ 二方弁 ２１ 乾式熱交換
器 ２５ 湿度制御盤 ２６ 露点センサ ２７ 温度計

フロントページの続き (72)発明者 山田 千秋 山形県酒田市千里塚166番地３ 東北エプ ソン株式会社内 Ｆターム(参考） 3L055 AA04 BB01 DA20 3L060 AA08 CC07 EE45

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気をフィルタを経て天井空間から室内
   に給気して床下空間に排出し、床下空間から上向きの風
   道を経て天井空間に戻す循環をさせ、床下空間又は風道
   に乾式熱交換器を設置して循環空気と熱交換させ、外調
   機で温度調整した外気を前記循環空気に混合する空調方
   法において、外調機には加湿機能を備えず、前記床下空
   間における前記乾式熱交換器の上流側に水加湿装置を備
   え、湿度センサを乾式熱交換器の下流側で室の上流側に
   設け、外気の湿度以下の湿度で外気を外調機から循環空
   気中に導入し、前記湿度センサの計測値によって加湿量
   を制御するようにしたことを特徴とする空調用加湿方
   法。
2. 【請求項２】 空気をフィルタを経て天井空間から室内
   に給気して床下空間に排出し、床下空間から上向きの風
   道を経て天井空間に戻す循環をさせ、床下空間又は風道
   に乾式熱交換器を設置して循環空気と熱交換させ、外調
   機で温度調整した外気を前記循環空気に混合する空調方
   法において、外調機には加湿機能を備えず、前記床下空
   間における前記乾式熱交換器の上流側に蒸気加湿装置を
   備え、湿度センサを乾式熱交換器の下流側で室の上流側
   に設け、外気の湿度以下の湿度で外気を外調機から循環
   空気中に導入し、前記湿度センサの計測値によって加湿
   量を制御するようにしたことを特徴とする空調用加湿方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記加湿装置
   と乾式熱交換器は、気流と直交し、実質上気流の横幅と
   略同一幅に設けてあることを特徴とする空調用加湿方
   法。