JP2011185577A - 温度調整送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギーロスを小さくし、且つコンパクトな構成で低圧の温調空気を生成できる温度調整送風装置を提供する。
【解決手段】筐体３１と、筐体３１の外部から空気を取り入れるブロワー３４と、ブロワー３４から送風される空気の温度を調整し、温度調整後の温調空気を筐体３１外部に吐出する温度調整機３２とを備え、ブロワー３４および温度調整機３２は、単一の筐体３１内に収納されていることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度調整された気体を送風する温度調整送風装置に関する。

例えば、液晶ディスプレイの製造では、温湿度制御されたクリーンルーム内でガラス板上に、スパッタリングやプラズマＣＶＤでの成膜や露光装置による露光等の精密加工が施される。
ところで、このガラス板は各製造工程間を搬送させなくてはならないが、通常のコロを用いたコンベアで搬送させようとすると、高速移動、急停止等が困難であるといった課題があった。

そこで、このガラス板を搬送するに際し、エア搬送装置を用いて製造時の各工程間を搬送することが従来より提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されているエア搬送装置では、ガラス板を載置するパッドの下方からエアを吹き出させてガラス板をパッドから浮上させており、このガラス板を把持する把持手段を搬送方向に移動させることで高速移動や急停止が可能となっている。

上述したようなエア搬送装置においては、ガラス板の下方から噴出させるエアがガラス板に直接当接するので、エアの温度を製造工程に適した温度に調整しておく必要がある。
したがって、エア搬送装置においては、例えば温度調整装置によって温度調整されたエアを噴出させる必要があった。

特開２００８−１２０５０６号公報

従来から知られている温度調整装置を用いてエア搬送装置に温調空気を供給する場合、まずエアコンプレッサーで圧縮空気を生成し、この圧縮空気を温度調整装置に導入して温調空気を生成していた。これは、エア搬送装置以外の各工程で使用する圧縮空気をそのまま利用していたためである。しかし、エア搬送で必要な圧力は、せいぜい１０〜３０ｋＰａであり、生成された温調空気をさらに所定の圧力に減圧する必要があった。
ところが、この構成では、温度調整装置で温度調整する空気を、消費電力が大きいエアコンプレッサーで生成し、さらにこれを減圧処理しているので、エネルギーのロスが大きいという課題がある。

上記のようなエネルギーロスを考慮すると、エアコンプレッサーで温度調整用の空気を生成せずに、ブロワーで生成して温度調整装置に供給することも考えられる。しかし、この構成では、ブロワーで生成した空気を温度調整装置へ導入するまでの配管を設ける必要があり、圧力損失が生じてしまうという課題もある。また、配管が複雑になれば設備構築の手間や費用がかさむという課題もある。

そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、エネルギーロスを小さくし、且つコンパクトな構成で低圧の温調空気を生成できる温調送風装置を提供することにある。

本発明にかかる温度調整送風装置によれば、筐体と、筐体の外部から空気を取り入れるブロワーと、ブロワーから送風される空気の温度を調整し、温度調整後の温調空気を筐体外部に吐出する温度調整機とを備え、ブロワーおよび温度調整機は、単一の筐体内に収納されていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、エアコンプレッサーで生成した圧縮空気よりも低圧であるブロワーから空気を温度調整するので、従来の構成よりもエネルギーロスを減らすことができる。また、１台の筐体にブロワーと温度調整機を収納したので、配管設備等がコンパクトとなり圧力損失の低減を図ることができ、且つ配管の手間を削減することができる。また、コンパクトな構成となったことで、工場内の床面積を有効利用することができる。さらにブロワーを筐体内に収納したことにより、ブロワー駆動時の音が外部に漏れにくく、静音化を図ることもできる。

また、前記ブロワーは、前記温度調整機の下方に配置されていることを特徴としてもよい。
この構成による作用は以下の通りである。ブロワーによって吐出される空気は、筐体外部から導入した空気温度よりも温度上昇する。このため、ブロワーから吐出される空気をそのまま上昇させて温度調整機に導入することによって、配管も単純なもので済み、さらに圧力損失を低減させることができ、筐体内部の構造もコンパクト化できる。

さらに、前記温度調整機は、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の熱媒体の一部が供給される加熱手段を有する加熱流路と、高温の熱媒体の残余部が供給される凝縮手段と、凝縮手段で冷却された熱媒体が膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて供給される冷却手段とを有する冷却流路と、加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、高温の熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配手段とを具備し、加熱流路と冷却流路との各々を通過した熱媒体が合流して圧縮機に再供給されるように構成されていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、精密な温度調整が可能となる。

なお、前記加熱手段および前記冷却手段は、前記筐体内部の最上段に設けられた空間ユニット内に配置され、前記ブロワーは、前記筐体内部の最下段に配置され、前記ブロワーから吐出された温度調整対象となる空気を最下段から最上段まで流通させる送風用配管が形成され、前記最上段における空間ユニットの水平方向の一端に前記送風用配管の出口が配置され、前記最上段における空間ユニットの水平方向の他端には、前記送風用配管の出口から吹き出して前記加熱手段および前記冷却手段を通過して温度調整された空気が吐出される吐出口が形成されていることを特徴としてもよい。

本発明によれば、エネルギーロスを小さくし、且つコンパクトな構成で低圧の温調空気を生成できる。

本発明の温度調整送風装置の内部構成を示す側面図である。 温度調整機の第１の実施形態の構成を示す概略図である。 図２の温度調整機に用いる制御弁の構造を説明する断面図である。 温度調整機の第２の実施形態の構成を示す概略図である。 温度調整機の第３の実施形態の構成を示す概略図である。 図５の温度調整機において、冷却側にある場合の省エネルギーの原理を説明する説明図である。 図５の温度調整機において、加熱側にある場合の省エネルギーの原理を説明する説明図である。 図５の温度調整機において、制御手順を説明するフローチャートである。 温度調整機で用いることのできる他の分配手段を説明する説明図である。 図９に示す分配手段で用いる二方弁の流量特性を示すグラフである。

（全体構成）
本発明の第１の実施形態に係る温度調整送風装置の概略構成図を図１に示す。
温度調整送風装置３０は、１つの筐体３１内に温度調整機３２と、温度調整機３２へ空気を送り込むブロワー３４とが収納されている。図１に示す形態では、筐体３１の内部は、上中下３段に分割されており、最下段にブロワー３４が設置され、最上段と中段には温度調整機３２が設置されている。温度調整機３２のうち、圧縮機３６、凝縮器３８、膨張弁４０といった機器は中段に設置されており、ブロワー３４から吹き出される空気が流れ、空気の温度調整がなされる空間ユニット１０が最上段に配置されている。

最上段には空間ユニット１０が形成されており、温度調整機３２を構成する加熱用の熱交換器である加熱器４１、冷却用の熱交換器である冷却器４２が配置され、出口側にはフィルター４３が設けられており、空間ユニット１０内を通過する空気流が温度調整される。フィルターとしては、ＨＥＰＡフィルター等を用いることができ、温調された空気をクリーンに保つことができる。
フィルター４３の外側には、筐体３１から温度調整後の空気を吐出させる吐出口４９が設けられている。

最下段のブロワー３４から吐出された空気は、送風用配管４４によって最下段から最上段へ送られる。送風用配管４４は、中段では空気の出入りがないように、入口と出口以外は閉塞された筒状に形成されている。
送風用配管４４の出口は、筐体３１の最上段に形成された空間ユニット１０の一端に開口している。送風用配管４４の出口から吹き出した空気は、加熱器４１および冷却器４２を通過することで所望の温度に調整された後、筐体３１の最上段に形成された空間ユニット１０の他端に形成されている吐出口４９から吐出される。
送風用配管４４の出口を空間ユニット１０の水平方向の一端に配し、温度調整後の空気を吐出させる吐出口４９を空間ユニット１０の対向する水平方向の他端に配してもよい。このように配することで、送風用配管４４の出口から加熱器４１、冷却器４２およびフィルター４３を経由して吐出口４９に至る空気の流れが直線状となり、空気流通時の圧損が少なく、温度調整対象となる空気を十分に熱交換可能できる。

（ブロワー）
続いて、ブロワー３４について説明する。
本実施形態におけるブロワー３４は、吐出される空気の圧力が５ｋＰａ〜３０ｋＰａ程度の低圧で吐出可能な、遠心送風機の一例としてインペラ回転式のものを採用している。インペラ回転用のモータは３相２００Ｖ電源を使用した交流モータであり、風量は１５００〜１００００ｌ／ｍｉｎ程度である。すなわち、本実施形態では、低圧、且つ大容量の空気を吐出するものをブロワーと称している。

ブロワー３４の空気の吸い込み口は、吐出口３５の反対側に配置されており、図１では吐出口３５の後ろ側にあって見えない位置である。筐体３１に設けられた、ブロワー３４へ空気を供給するための吸い込み口３９は、筐体３１の側面または背面に形成されこの吸い込み口３９にはフィルター４５が設けられている。
なお、筐体３１に設けられた吸い込み口３９とブロワー３４の吸い込み口は、連結されていなくてもよい。連結されていない場合には、ブロワー３４の吸い込みにより、筐体３１の吸い込み口３９から吸い込まれた空気が、ブロワー３４や、中段に配置された圧縮機３６などを冷却する効果を奏する。この場合、最下段と中段とは空気が流通できるように連通されているとよい。
なお、筐体３１の最下段には、ブロワー３４によって吸い込まれた最下段（および／または中段）空間内の空気を排気するための排気ファン４６が設けられている。

ブロワー３４の例としては、遠心送風機に限定するものではなく、ルーツポンプ等も含むことができる。

（温度調整機）
（ヒートポンプバランス回路）
次に、図２に基づいて温度調整機について説明する。
温度調整機３２は、ブロワー３４によって吸い込まれた空気を精密に温度調整するために、加熱流路を構成する加熱手段としての加熱器４１と冷却流路を構成する冷却手段としての冷却器４２とが空間ユニット１０内に設けられている。

加熱器４１及び冷却器４２には、第１熱媒体として、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが供給され、第１熱媒体の気化・液化によってブロワー３４から送り込まれた空気を空間ユニット１０内で加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第１熱媒体は、圧縮機３６によって圧縮・加熱されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機３６から吐出された高温の第１熱媒体を、分配手段としての比例三方弁４８によって、加熱器４１が設けられた加熱流路側と冷却器４２が設けられた冷却流路側とに分配する。

この比例三方弁４８では、加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との合計量が圧縮機３６から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように分配する。
かかる比例三方弁４８は、第1制御部５６によって制御されている。この第1制御部５６では、空間ユニット１０の下流側に設けられた温度センサ５９によって測定された測定温度と設定された設定温度と比較し、測定温度が設定温度と一致するように、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更し、吐出空気を温度調整する。
この「実質的に連続して変更」とは、比例三方弁４８をステップ制御で駆動するとき、微視的には比例三方弁４８がステップ的に駆動されているものの、全体的には連続して駆動されている場合を含む意味である。
かかる第1制御部５６に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。

加熱流路側に分配された高温の第１熱媒体は、加熱器４１に直接供給され、空気流を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第１熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第１熱媒体となる。
一方、冷却流路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器３８によって冷却されてから膨張手段としての膨張弁４０によって断熱的に膨張して更に冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された第１熱媒体は、冷却器４２に供給され、空間ユニット１０内に吸込まれて加熱器４１によって加熱された空気流を冷却して所定温度に調整する。その際に、冷却器４２に供給された第１熱媒体は空気流から吸熱して昇温される。この様に、加熱器４１に吹き付けられて昇温された空気流を冷却器４２に吹き付けることによって、空気流の温度調整の精度を向上できる。

かかる凝縮器３８には、加熱器４１側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却用として配管５０を経由して、外部から加熱又は冷却されることなく供給された第２熱媒体として冷却水が供給されている。かかる冷却水は、凝縮器３８内で７０℃程度の第１熱媒体によって３０℃程度に加熱されて配管５１から吐出される。この配管５１から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器５２に加熱源として供給される。
この吸熱器５２には、加熱器４１で放熱した第１熱媒体を、膨張弁４７によって断熱的に膨張して更に冷却した１０℃程度の第１熱媒体が供給されている。このため、吸熱器５２では、凝縮器３８で吸熱して３０℃程度に昇温された冷却水と１０℃程度に冷却された第１熱媒体との温度差に基づいて、第１熱媒体が冷却水から吸熱できる。
吸熱器５２で冷却水から吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ５４を経由して圧縮機３６に供給される。このアキュームレータ５４には、冷却器４２に供給されて空間ユニット１０内に吸込まれた空気流から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ５４は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機３６に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機３６に供給できる。
このアキュームレータ５４としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ５４を設置しなくても、吸熱器５２で冷却水から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器４２に供給されて空間ユニット１０内に吸込まれた空気から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機３６に再供給できればよい。

ところで、本実施形態の温度調整機３２では、加熱器４１で放熱した第１熱媒体を、膨張弁４７によって断熱的に膨張して冷却しているが、膨張弁４７での断熱膨張による冷却では、第１熱媒体と外部との間での熱の遣り取りはない。このため、断熱的に冷却された第１熱媒体は、外部から凝縮器３８を経由して吸熱器５２に供給された第２熱媒体としての冷却水から吸熱できる。
従って、圧縮機３６から吐出される高温の第１熱媒体には、圧縮機３６による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器５２によって外部から供給された冷却水より吸熱したエネルギーを加えることができる。更に、本実施形態では、外部から供給された冷却水が凝縮器３８を経由して吸熱器５２に供給されており、凝縮器３８で高温の第１熱媒体から除去されたエネルギーの一部も、圧縮機３６から吐出される高温の第１熱媒体に加えることができ、加熱流路の加熱能力を向上できる。その結果、補助ヒータ等の他の加熱手段を用いることを要しない。

この様に、本実施形態の温度調整機３２では、その加熱流路の加熱能力をヒートポンプ手段の設置によって向上でき、且つ比例三方弁４８によって加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との分配比率を、空間ユニット１０内の温度に応じて実質的に連続して変更できる。
このため、加熱流路及び冷却流路に高温の第１熱媒体が常時供給されており、加熱流路の加熱器４１と冷却流路の冷却器４２とを通過する温度調整対象の空気流の微小な負荷変動は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を比例三方弁４８によって直ちに微小調整することによって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
その結果、加熱流路の加熱器４１と冷却流路の冷却器４２とを通過する温度調整対象の空気流の温度を設定温度に対して±０．１℃以下の精度で制御でき、空間ユニット１０の温度変化を極めて微少にすることができる。

また、本実施形態の温度調整機３２では、上述した様に、加熱流路の加熱能力が向上され、且つ加熱流路と冷却手段とを含む流路のうち、分配手段としての比例三方弁４８から冷却器４２及び吸熱器５２の各々を通過した第１熱媒体がアキュームレータ５４で合流されるまでの加熱流路を含む流路と冷却流路を含む流路との各々が、流路的に独立して設けられている。このため、加熱器４１と冷却器４２とを通過する温度調整対象の空気流の設定温度を大幅に高くする場合でも、比例三方弁４８によって高温の第１熱媒体の分配比率を冷却流路よりも加熱流路に分配する分配比率を大幅に高くして、温度調整対象の空気流を所定温度に迅速に調整できる。

また、本実施形態の温度調整機３２には、凝縮器３８に冷却水を供給する配管５０に、冷媒制御手段としての制御弁６０が設けられている。この制御弁６０は、圧縮機３６の吐出圧が一定となるように制御されている。
かかる制御弁６０は、図３に示す様に、冷却水の流路内に設けられた弁部６０ａの開口部を開閉する弁体６０ｂを具備する棒状部が設けられている。この棒状部は、その先端面が当接するバネ６０ｃによって弁体６０ｂが弁部６０ａの開口部を閉じる方向に付勢されている。また、棒状部の他端面は、圧縮機３６から吐出された第１熱媒体の圧力が供給されるベローズ６０ｄに当接し、棒状部をバネ６０ｃの付勢力に抗して弁部６０ａの開口部を解放する方向に弁体６０ｂを付勢している。
従って、圧縮機３６の吐出圧がバネ６０ｃの付勢力以上となったとき、制御弁６０のベローズ６０ｄによって弁体６０ｂが弁部６０ａの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器３８に供給される冷却水量が増加して、凝縮器３８の冷却能力が向上される。このため、圧縮機３６の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機３６の吐出圧が制御弁６０のバネ６０ｃの付勢力以下となったとき、弁体６０ｂが弁部６０ａの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器３８に供給される冷却水量が減少して、凝縮器３８の冷却能力が低下する。このため、圧縮機３６の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機３６の吐出圧を一定に保持することによって、精密温度調整機を安定して運転できる。また、凝縮器３８に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。

（レヒート回路）
続いて、本発明における温度調整機３２の他の実施形態について図４に基づいて説明する。
本実施形態における温度調整機３２としては、上述したようなヒートポンプ手段を設けて省エネルギーを図るような回路を採用しなくてもよい。
すなわち、図４に示す温度調整機には、圧縮機３６、三方弁４８、凝縮器３８、膨張弁４０、冷却器４２及び加熱器４１が設けられている。また、冷却器４２を具備する冷却流路と、加熱器４１を具備する加熱流路とが設けられている。
かかる冷却器４２と加熱器４１とによって、空間ユニット１０内にブロワー３４から吐出される空気流の温度が調整される。

この図４に示す温度調整機３２では、圧縮機３６で圧縮された高温の熱媒体を三方弁４８によって、冷却流路と加熱流路とに分配する。冷却流路側に分配された高温の熱媒体は、凝縮器３８で冷却される。
この冷却された熱媒体は、膨張弁４０によって断熱的に膨張されて冷却され、冷却器４２に供給される。冷却器４２では、ブロワー３４から供給される温度調整対象の空気流を冷却しつつ吸熱する。冷却器４２で昇温された熱媒体は圧縮機３６に供給される。
一方、加熱流路側に分配された高温の熱媒体は加熱器４１に供給され、冷却器４２で冷却された温度調整対象の空気流を加熱して所望の温度に調整する。この様に、加熱器４１において、温度調整対象の空気流を加熱しつつ放熱して降温された熱媒体は、膨張弁４０及び冷却器４２を通過して圧縮機３６に供給される。

本実施形態の温度調整機３２は、三方弁４８で加熱流路側に分配する高温の熱媒体の流量を調整することによって、冷却器４２で冷却された温度調整対象の空気流に対する加熱器４１での加熱量を調整できる。
従って、冷却器４２及び加熱器４１を通過する温度調整対象の空気流の温度を調整でき、空間ユニット内の温度管理はヒートポンプバランス回路と比較すれば狭い温度範囲であるが実行可能である。
ブロワー３４から供給される温度調整対象の空気流が、十分に加熱された状態で温度調整機３２に供給される場合は、温度調整機３２の加熱能力が低くても温度調整が可能なため、温度調整機３２はレヒート回路が好ましい。
特に、冷却／除湿が必要な場合には、図４に示した温度調整機３２が好ましいと考えられる。

（インバータ制御回路）
また、温度調整機３２の他の実施形態として、図５に示すように圧縮機をインバータ制御する構成を採用してもよい。
なお、図２に示した実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態において、第１熱媒体は、回転数制御手段としてのインバータ１９によって回転数が制御されている圧縮機３６によって圧縮・加熱され、高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。また、インバータ１９は、第２制御部５７からの圧縮機３６の回転数を変更する制御信号を受信して圧縮機３６の回転数制御を行う。

加熱器４１と冷却器４２とが配置されている空間ユニット１０内の温度調整では、例えば、系が冷却側にある場合、空気温度が安定する初期運転状態では、図６（ａ）に示す様に、冷却器４２を含む冷却側部で冷却した空気を加熱器４１を含む加熱側部で加熱している。図６（ａ）に示す運転状態では、空気を冷却するに要するエネルギーＡに比較して、加熱側部で加熱するエネルギーが大きくなる場合がある。この場合、図６（ｂ）に示す様に、冷却側部と加熱側部との重複するエネルギーを可及的に少なくできれば、省エネルギーを図ることができる。

一方、系が加熱側にある場合、空気温度が安定する所期運転状態では、図７（ａ）に示す様に、加熱器４１を含む加熱側部で加熱した空気を冷却器４２を含む冷却側部で冷却している。図７（ａ）に示す運転状態では、空気を加熱するに要するエネルギーＢに比較して、冷却側部で冷却するエネルギーが大きくなる場合がある。この場合、図７（ｂ）に示す様に、冷却側部と加熱側部との重複するエネルギーを少なくできれば、省エネルギーを図ることができる。
但し、互いに打ち消し合う熱負荷分をゼロとすべく、加熱器４１と冷却器４２とをＯＮ−ＯＦＦ制御すると、温度調整装置の運転が不安定となり、空間ユニット１０内を所定温度で安定するまで時間が掛かる。このため、温度調整装置を安定運転できる程度には、加熱器４１と冷却器４２との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分を最小限存在させることが必要である。
尚、この必要最小限の互いに打ち消し合う熱負荷分は、予め実験的に求めておくことが好ましい。

本実施形態の温度調整機３２では、加熱器４１と冷却器４２との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分を可及的に少なくするように、圧縮機３６の回転数を、インバータ１９を介して第２制御部５７によって制御している。

なお、本実施形態の温度調整機３２を試運転したところ、冷却器４２と加熱器４１を冷却側で運転する場合は、加熱器４１に加えられる熱負荷として、比例三方弁４８による加熱器４１側への高温熱媒体の分配率を５〜１５％（比例三方弁４８による冷却器４２側への高温熱媒体の分配率を９５〜８５％）とすることが安定運転上から好ましいことが判明した。他方、冷却器４２と加熱器４１を加熱側で運転する場合は、加熱器４１側に加えられる熱負荷として、比例三方弁４８による加熱器４１側への高温熱媒体の分配率を９５〜８５％（比例三方弁４８による冷却器４２側への高温熱媒体の分配率を５〜１５％）とすることが安定運転上から好ましいことが判明した。

続いて、第１制御部５６による比例三方弁４８の制御と第２制御部５７による圧縮機３６の回転数の制御とを図８のフローチャートに示す。
図８のフローチャートに示す制御では、加熱器４１側に加えられる熱負荷、具体的には比例三方弁４８による加熱器４１側への高温熱媒体の分配率を、冷却器４２と加熱器４１を冷却側で運転する場合は、５〜１５％となるように圧縮機３６の回転数を制御し、冷却器４２と加熱器４１を加熱側で運転する場合は、９５〜８５％の分配率となるように圧縮機３６の回転数を制御することにした。

図８に示すフローチャートでは、ステップＳ１０で圧縮機３６を起動した後、ステップＳ１２で空間ユニット１０内を所定温度とするように、空間ユニット１０内に設けられた温度センサ５９によって測定された温度信号に基づいて、比例三方弁４８による加熱器４１側と冷却器４２側とに分配する高温熱媒体の分配比率を連続的に変更し、空間ユニット１０内に吸込まれた流体を所定温度に調整する。

かかる空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定しているかをステップＳ１４で判断し、空間ユニット１０内の温度が安定していない場合は、ステップＳ１２に戻り、比例三方弁４８による加熱器４１側と冷却器４２側とに分配する高温熱媒体の分配比率を連続的に変更する。かかるステップＳ１２及びステップＳ１４は第１制御部５６で行う。
ここで、ステップＳ１４において、予め設定時間内（例えば、数分間）で測定した空間ユニット１０内の温度が所定温度にあるとき、空間ユニット１０内の温度が安定していると判断する。

一方、空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定している場合は、ステップＳ１６〜Ｓ２２で加熱器４１側に分配される高温熱媒体の分配比率が所定の範囲内であるか否か判断する。このステップＳ１６〜Ｓ２２は第２制御部５７で行う。
尚、図８に示す平均高温熱媒体分配率とは、加熱器４１側に分配される高温熱媒体の分配比率にはばらつきがあるため、所定時間内の熱媒体分配率の平均をとった値である。

先ず、ステップＳ１６とステップＳ１８とでは、冷却器４２と加熱器４１が冷却側にあると仮定したとき、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が５〜１５％内にあるか否か判断する。
ここで、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が５〜１５％内にある場合は、冷却器４２と加熱器４１が冷却側にあり、且つ温度調整装置の運転が安定する範囲内であるため、ステップＳ１６を通過しステップＳ１８からステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、圧縮機３６が運転中か否か判断して、圧縮機３６が運転中であれば、ステップＳ１４に戻る。

一方、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が５％未満である場合には、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が低過ぎるため、温度調整装置の運転が不安定となり易い。
このため、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率を増加すべく、ステップＳ１６からステップＳ２４に移行し、圧縮機３６の回転数を増加する。ステップＳ２４では、第２制御部５７からインバータ１９に向けて、インバータ１９に設定されている圧縮機３６の回転数を最小変化量で増加する増加信号を発信する。圧縮機３６の回転数を最小変化量で増加することによって、温度調整装置を安定して運転できるからである。
ここで、圧縮機３６の回転数を変化させる変化量は、予め第２制御部５７に設定されている。この変化量は、圧縮機３６の回転数の最小回転数とすることが好ましい。かかる最小回転数は、温度調整装置によって異なり、実験的に求めておくことが好ましいが、圧縮機３６の回転数が２０００〜５０００ｒｐｍのとき、最小変化量を３〜１０%の範囲とすることが好ましい。

また、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が１５％を越えている場合には、ステップＳ１６とステップＳ１８とを通過して、冷却器４２と加熱器４１が冷却側にないと判断し、ステップＳ２０とステップＳ２２とに移行する。ステップＳ２０とステップＳ２２とでは、冷却器４２と加熱器４１が加熱側にあると仮定したとき、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が９５〜８５％内にあるか否か判断する。
ここで、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が８５〜９５％内にある場合は、冷却器４２と加熱器４１が加熱側にあり、且つ温度調整装置の運転が安定する範囲内であるため、ステップＳ２０を通過しステップＳ２２からステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、圧縮機３６が運転中か否か判断して、圧縮機３６が運転中であれば、ステップＳ１４に戻る。

一方、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が９５％を超えている場合には、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が高過ぎ、温度調整装置の運転が不安定となり易い。このため、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率を減少すべく、ステップＳ２０からステップＳ２４に移行し、圧縮機３６の回転数を増加する。ステップＳ２４では、第２制御部５７からインバータ１９に向けて、インバータ１９に設定されている圧縮機３６の回転数を最小変化量で増加する増加信号を発信する。

また、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が８５％未満の場合には、ステップＳ２２において、冷却器４２と加熱器４１は加熱側でもなく且つ冷却側でもない状態、すなわち加熱器４１と冷却器４２との各々に加えられる熱負荷のうち、互いに打ち消し合う熱負荷分が多い状態と判断される。このため、ステップＳ２６に移行し、圧縮機３６の回転数を低下する。ステップＳ２６では、第２制御部５７からインバータ１９に向けて、インバータ１９に設定されている圧縮機３６の回転数を最小変化量で低下する低下信号を発信する。圧縮機３６の回転数を最小変化量で低下し、冷却器４２と加熱器４１を加熱側又は冷却側に移行させるためである。

次いで、ステップＳ２４又はステップＳ２６を通過してステップＳ２８に移行し、圧縮機３６が運転中であれば、ステップＳ１４に戻る。ステップＳ１４では、ステップＳ２４又はステップＳ２６において、圧縮機３６の回転数を最小変化量で増加又は低下した状態で、空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定しているかを判断する。空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定している場合には、ステップＳ１６〜Ｓ２６によって、再度、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率が所定範囲内に在るか否か判断する。

一方、ステップＳ１４において、空間ユニット１０内の温度が安定していないと判断した場合は、ステップＳ１２に戻り、比例三方弁４８による加熱器４１側と冷却器４２側とに分配する高温熱媒体の分配比率を連続的に変更する。空間ユニット１０内が所定温度に到達して安定してからステップＳ１６〜Ｓ２６に移行する。
尚、ステップＳ２８において、圧縮機３６が運転状態にない場合には、第１制御部５６および第２制御部５７による制御は停止する。

以上、説明してきた図８に示すフローチャートでは、第１制御部５６では、加熱器４１側への平均高温熱媒体分配率に注目して制御しているが、冷却器４２側への平均高温熱媒体分配率に注目して制御してもよい。
また、冷却器４２と加熱器４１を冷却側で運転する場合は、加熱器４１に加えられる熱負荷として、比例三方弁４８による加熱器４１側への高温熱媒体の分配率を５〜１５％とし、他方、冷却器４２と加熱器４１を加熱側で運転する場合は、加熱器４１側に加えられる熱負荷として、比例三方弁４８による加熱器４１側への高温熱媒体の分配率を９５〜８５％となるように圧縮機３６の回転数を制御している。

かかる高温熱媒体の分配率では、温度調整機３２の運転が不安定となる場合には以下のように制御する。
まず、冷却器４２と加熱器４１を冷却側で運転する場合、加熱器４１に加えられる熱負荷として、比例三方弁４８による加熱器４１側への高温熱媒体の分配率を２０〜３０％とし、他方、冷却器４２と加熱器４１を加熱側で運転する場合は、加熱器４１側に加えられる熱負荷として、比例三方弁４８による加熱器４１側への高温熱媒体の分配率を８０〜７０％となるように圧縮機３６の回転数を制御してもよい。

なお、上述してきた各実施形態における温度調整機３２の分配手段には比例三方弁４８に代えて、図９に示すように２個の二方弁６２ａ，６２ｂを用いてもよい。
２個の二方弁６２ａ，６２ｂの各々は、第１制御部５６によって制御されている。かかる第１制御部５６によって、二方弁６２ａ，６２ｂの各々の開度を調整し、圧縮機３６で圧縮・加熱された気体状の高温の熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整し、加熱器４１と冷却器４２とを通過する空気流を所定温度に制御する。その際に、加熱器４１側に分配する高温の熱媒体量と冷却器４２側に分配する高温の熱媒体量との合計量が、圧縮機３６から吐出された高温の熱媒体量と等しくなるように、二方弁６２ａ，６２ｂの開度を調整して連続的に比例分配される。

その際に、二方弁６２ａ，６２ｂの各々は、図１０に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、第１制御部５６では、図１０に示す二方弁６２ａ，６２ｂの各々についての流量特性データを保持し、第１制御部５６からは、二方弁６２ａ，６２ｂの各流量特性に基づいて各二方弁６２ａ，６２ｂへの開度信号を発信する。
ここで、「加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整」或いは「分配比率を実質的に連続して調整」するとは、二方弁６２ａ，６２ｂをステップ制御によって駆動し、加熱流路と冷却流路との分配比率を調整する際に、二方弁６２ａ，６２ｂの開度が、微視的にはステップ的に駆動されて調整されているものの、全体として連続して駆動されて調整されている場合を含むことを意味する。

なお、上述してきた温度調整機３２の各熱交換器である冷却器４２および加熱器４１は、一般的なフィンアンドチューブ形式の熱交換器を用いることができる。フィンアンドチューブ形式の熱交換器を採用することによって、空気流通時の圧損が少なく、温度調整対象となる空気を十分に熱交換可能である。
なお、空間ユニット１０（筐体３１の最上段部）は圧力容器として構成されていてもよい。空間ユニット１０が圧力容器として構成されることにより、温度調整対象となる空気流が高圧になった場合にも対応することができる。

また、上述してきた各実施形態では空間ユニット１０における空気流は、ブロワー３４による送風力のみを利用していたが、空間ユニット１０内にファンを設けて流速を上げるようにしてもよい。
さらに、上述してきた各実施形態では送風用配管４４の出口を空間ユニット１０の一端に配し、温度調整後の空気を吐出させる吐出口４９を空間ユニット１０の他端に配していたが、温度調整対象となる空気流通時の圧損が問題にならなければ、送風用配管４４の出口と吐出口４９の位置は空間ユニット１０の任意の位置で構わない。

なお、上述してきた温度調整機３２の各実施形態において、温度調整対象の空気流の流れに対する順番は上流側から冷却器４２、加熱器４１の順であっても、上流側から加熱器４１、冷却器４２の順番であってもどちらでもよい。

本発明の温度調整送風装置は、ガラス板のエア搬送装置に用いられるだけではなく、例えばガラス基板の乾燥、コーティング後の冷却またはフィルムラミネートの冷却等に用いられるエアーナイフに採用してもよい。
さらに、ペレット等の粒状態を搬送させる際の搬送用のエアの噴出装置に用いても良い。

１０ 空間ユニット
１９ インバータ
３０ 温度調整送風装置
３１ 筐体
３２ 温度調整機
３４ ブロワー
３５ 吐出口
３６ 圧縮機
３８ 凝縮器
３９ 吸い込み口
４０，４７ 膨張弁
４１ 加熱器
４１ 加熱器
４２ 冷却器
４３，４５ フィルター
４４ 送風用配管
４６ 排気ファン
４８ 比例三方弁
５０，５１ 配管
５２ 吸熱器
５４ アキュームレータ
５６ 第１制御部
５７ 第２制御部
５９ 温度センサ
６０ 制御弁
６０ａ 弁部
６０ｂ 弁体
６０ｃ バネ
６０ｄ ベローズ
６２ 二方弁

Claims (4)

1. 筐体と、
   筐体の外部から空気を取り入れるブロワーと、
   ブロワーから送風される空気の温度を調整し、温度調整後の温調空気を筐体外部に吐出する温度調整機とを備え、
   ブロワーおよび温度調整機は、単一の筐体内に収納されていることを特徴とする温度調整送風装置。
2. 前記ブロワーは、前記温度調整機の下方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の温度調整送風装置。
3. 前記温度調整機は、
   圧縮機で圧縮されて加熱された高温の熱媒体の一部が供給される加熱手段を有する加熱流路と、
   高温の熱媒体の残余部が供給される凝縮手段と、凝縮手段で冷却された熱媒体が膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて供給される冷却手段とを有する冷却流路と、
   加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、高温の熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配手段とを具備し、
   加熱流路と冷却流路との各々を通過した熱媒体が合流して圧縮機に再供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の温度調整送風装置。
4. 前記加熱手段および前記冷却手段は、前記筐体内部の最上段に設けられた空間ユニット内に配置され、
   前記ブロワーは、前記筐体内部の最下段に配置され、
   前記ブロワーから吐出された温度調整対象となる空気を最下段から最上段まで流通させる送風用配管が形成され、
   前記最上段における空間ユニットの水平方向の一端に前記送風用配管の出口が配置され、
   前記最上段における空間ユニットの水平方向の他端には、前記送風用配管の出口から吹き出して前記加熱手段および前記冷却手段を通過して温度調整された空気が吐出される吐出口が形成されていることを特徴とする請求項３記載の温度調整送風装置。

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