JP3235986B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調装置に係り、特
に、クリーンルーム等の室内の温度の変動を極めて小さ
く抑制可能な空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、半導体チップの製造等の作業を行うために、室内の
空気を循環させると共に循環空気をフィルタで清浄化す
ることにより、空気中の浮遊微粒子濃度を極めて低くし
た作業室、所謂クリーンルームが知られている。また、
特に半導体製造の分野では、クリーンルームに対する清
浄度の要求水準は高まる一方であり、スーパークリーン
ルームと称される清浄度を更に向上させたクリーンルー
ムも開発されている。また、上記の工業用クリーンルー
ム以外に、空気中の生物粒子の濃度も極めて低くしたバ
イオクリーンルームも知られている。

【０００３】ところで、クリーンルーム内は恒温恒湿で
あることが望ましいが、現実には、クリーンルーム内の
温度は、クリーンルームの周囲の温度の変動やクリーン
ルーム内の熱負荷の変化（例えばクリーンルーム内に設
置されている各種機器のオンオフ）等の影響を受けて変
動する。このため、クリーンルームには空調装置が併設
されており、この空調装置により、クリーンルーム内の
温度の変動が±0.1 ℃〜±１℃程度の範囲内に収まるよ
うに制御している。

【０００４】しかしながら、半導体製造の分野では、回
路の集積度の更なる向上を目的として、マスクを用いる
ことなく電子ビームを基板に直接照射して基板上に回路
パターンを形成したり、マスク製造分野においては、既
に電子ビームを直接照明する技術がある。上記技術にお
いて、特に電子ビームにより基板上に回路パターンを形
成する工程は、温度の変動が例えば±0.1 ℃未満と極め
て小さく抑制されたクリーンルーム内で作業を行う必要
があり、クリーンルーム内の温度を更に高精度で一定に
制御できる空調装置が待望されていた。

【０００５】温度変動を小さく抑制可能なクリーンルー
ム用の空調装置として、クリーンルーム内に供給する空
気を冷却手段により一旦冷却した後に、冷却した空気を
再熱（加熱）手段によって加熱することで、給気温度を
精密に制御する構成の空調装置が知られている。冷却手
段及び再熱手段としては、冷水、温水や炭酸ガス、アン
モニア等の熱交換媒体を循環させて熱交換を行うコイル
を用いることが一般的であるが、この構成では、冷却用
コイルに供給する熱交換媒体を循環させる循環路と再熱
用コイルに供給する熱交換媒体を循環させる循環路の二
系統の循環路を設ける必要があるので、空調装置が大型
化するという問題があった。

【０００６】特に、温度の変動が極めて小さい環境下で
実施する必要がある作業は、クリーンルーム内で行われ
る各種作業のうちの一部であることが多く、コスト等と
の兼ね合いから、各種作業を行うためのクリーンルーム
（以下、便宜的に汎用クリーンルームという）の内部
に、温度の変動が極めて小さい環境化で実施する必要が
ある作業を行うために専用のコンパクトな（例えば６ｍ
×５ｍ平方程度の）クリーンルーム及び該コンパクトク
リーンルーム用の空調装置を設置することが一般的であ
る。このため、汎用クリーンルーム内部のスペースの有
効利用の点からも、空調装置の小型化は重要な課題であ
った。

【０００７】また、再熱用コイルに代えて、熱線等から
成る電気ヒータを用いて空気の再熱を行う構成も知られ
ているが、一般に、電気ヒータは通電することにより磁
界が発生する。このため、周囲に磁界が発生していない
環境下で実施する必要がある作業を行うためには、例え
ば空気供給側ダクト内に電磁シールドを設ける等の何等
かの対策を講ずる必要があり、クリーンルームのコスト
が大幅に嵩むという問題があった。

【０００８】また、空調装置のコンパクト化を目的とし
て再熱手段を省略し、例えば給気温度を検出して冷却手
段の能力を制御する構成（特開昭60-42533号公報参照)
や、冷却手段によって発生した冷風と高温の循環空気と
の混合比率を制御して温度制御する構成（特開昭61-274
27号公報参照）も知られているが、上記の空調装置では
温度の変動を極めて小さく抑制することは困難であっ
た。

【０００９】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、室内の温度の変動を極めて小さく抑制することが可
能で、占有スペースが小さく、かつ磁界が発生すること
を防止できる空調装置を得ることが目的である。

【００１０】

【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記載の発明に係る空調装置は、供給された熱
交換媒体と室内に供給される空気との間で熱交換を行う
ためのコイルと、前記コイルを通って熱交換媒体が循環
するための第１循環路と、前記第１循環路内で熱交換媒
体を循環させる第１ポンプと、熱源から１次側に供給さ
れた熱交換媒体と２次側の熱交換媒体の間で熱交換を行
うための熱交換器と、前記熱交換器の２次側を通って熱
交換媒体が循環するための第２循環路と、前記第２循環
路内で熱交換媒体を循環させる第２ポンプと、前記第１
循環路と前記第２循環路との間を熱交換媒体が流通する
ための流通路と、前記第１循環路と前記第２循環路との
間の熱交換媒体の流通量を調整可能な流量制御弁と、熱
源から前記熱交換器の１次側に供給される熱交換媒体の
流量を調整可能な流量調整手段と、前記室内に供給され
る空気の温度又は室内の温度又は前記第１循環路内の熱
交換媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検
出手段によって検出された温度に基づいて前記流量制御
弁の開度を調節し、前記第１循環路と前記第２循環路と
の間の熱交換媒体の流通量を制御すると共に、前記流量
制御弁の開度が全開状態又は全閉状態に対応する開度に
近くなった場合に、熱源から前記熱交換器の１次側に供
給される熱交換媒体の流量が増大するように前記流量調
整手段を制御する制御手段と、を含んで構成している。

【００１１】クリーンルーム等の室内の温度の変動を極
めて小さく抑制することは、室内に供給する空気の温度
（給気温度）の変動を極めて小さく抑制することで達成
できる。請求項１記載の発明は、コイルに供給された熱
交換媒体との間で熱交換が行われた空気が室内に供給さ
れる構成であるので、給気温度はコイルを通過する間の
熱交換媒体の温度変化に依存し、熱交換媒体がコイルを
通過する間の温度変化を極めて小さく抑制できれば、給
気温度の変動を極めて小さく抑制できる。

【００１２】一方、請求項１記載の発明では、熱源から
熱交換器の１次側に熱交換媒体が供給され、この１次側
に供給された熱交換媒体と、熱交換器の２次側に供給さ
れた熱交換媒体と、の間で熱交換が行われる。熱源から
供給される熱交換媒体の温度は一般に略一定であるが、
目標とする給気温度の許容変動量と比較すると、変動量
が大きいという欠点がある。これに対し、請求項１の発
明では、熱交換器の２次側を通って熱交換媒体が循環す
るための第２循環路と、第２循環路内で熱交換媒体を循
環させる第２ポンプが設けられているので、熱源から供
給される熱交換媒体の温度が変動したとしても、この温
度の変動が第２循環路内を循環する熱交換媒体で緩和さ
れ、第２循環路内を循環する熱交換媒体は略一定又は一
定に近い温度で推移する。

【００１３】また請求項１の発明では、コイルを通って
熱交換媒体が循環するための第１循環路と、第１循環路
内で熱交換媒体を循環させる第１ポンプが設けられてお
り、第２循環路と独立して第１循環路内を熱交換媒体が
循環すると共に、第１循環路と第２循環路との間を熱交
換媒体が流通するための流通路が設けられている。これ
により、第２循環路内を循環する熱交換媒体の温度の変
動が、第１循環路内を循環する熱交換媒体で更に緩和さ
れ、第１循環路内を循環する熱交換媒体は一定又は一定
に極めて近い温度で推移する。

【００１４】更に請求項１の発明では、室内に供給され
る空気の温度又は室内の温度又は第１循環路内の熱交換
媒体の温度を検出する温度検出手段が設けられており、
制御手段は、温度検出手段によって検出された温度に基
づいて、流量制御弁の開度を調節し第１循環路と第２循
環路との間の熱交換媒体の流通量を制御する。例えば室
内の熱負荷の変動等により室内の温度が変化すると、コ
イルで熱交換が行われるときの空気の温度が変化し、第
１循環路を循環する熱交換媒体の温度が若干変化すると
共に給気温度が変化するが、温度検出手段が室内に供給
される空気の温度又は室内の温度を検出する場合、制御
手段は、温度検出手段によって検出される室内に供給さ
れる空気の温度又は室内の温度に基づいて流量調整弁の
開度を調節し、第１循環路と第２循環路との間の熱交換
媒体の流通量を制御するので、室内の熱負荷の変動等に
拘らず第１循環路内を循環する熱交換媒体を一定又は一
定に極めて近い温度で維持することができる。

【００１５】また、温度検出手段が第１循環路内の熱交
換媒体の温度を検出する場合であっても、上記と同様
に、第１循環路内を循環する熱交換媒体を一定又は一定
に極めて近い温度で維持することができる。

【００１６】従って、請求項１の発明では、熱源から供
給される熱交換媒体の温度の変動や、室内の熱負荷の変
動等に拘らず、コイルを通って第１循環路内を循環する
熱交換媒体を一定又は一定に極めて近い温度で維持する
ことができ、第１循環路内の熱交換媒体の循環量が多く
なるように第１ポンプの能力を定めることで、第１循環
路内を循環する熱交換媒体がコイルを通過する間の熱交
換媒体の温度変化を極めて小さく抑制することができる
ので、給気温度の変動を極めて小さく抑制すること、す
なわち室内の温度の変動を極めて小さく抑制することが
可能となる。

【００１７】上述したように、請求項１の発明は、コイ
ル、熱交換器、第１循環路、第２循環路、及び流通路を
設け、室内に供給される空気又は室内の温度又は第１循
環路内の熱交換媒体の温度に基づいて、第１循環路と第
２循環路との間の熱交換媒体の流通量を制御するという
簡単な構成により、室内の温度の変動を極めて小さく抑
制することが可能であるので、クリーンルームの空調に
好適であると共に、冷却手段及び再熱手段を各々設けた
り、第１循環路と第２循環路の間に新たに熱交換器を設
けたりする必要がなく、装置の占有スペースが増大する
ことを防止できる。また、再熱手段を電気ヒータ等で構
成することにより、不要な磁界が発生することも防止す
ることができる。

【００１８】ところで、コイルにおける熱交換効率は経
時的に徐々に低下することが知られているが、上記構成
において、コイルの熱交換効率が低下したとすると、室
内に供給する空気の温度や室内の温度が変化するので、
制御手段により流量制御弁の開度が調節され、コイルに
おける熱交換効率の低下に拘らず室内に供給する空気の
温度、或いは室内の温度が所定温度となるように第１循
環路と第２循環路との間の熱交換媒体の流通量が制御さ
れる。しかし、コイルにおける熱交換効率の低下に対す
る流量制御弁の開度の調節の方向は一定の方向（開方向
又は閉方向）であるので、コイルにおける熱交換効率が
経時的に低下し続けることで流量制御弁の開度はいずれ
全開状態又は全閉状態となり、室内の温度を制御できな
い状態に陥るという問題がある。

【００１９】これに対し請求項１の発明に係る制御手段
は、流量制御弁の開度が全開状態又は全閉状態に対応す
る開度に近くなった場合に、熱源から熱交換器の１次側
に供給される熱交換媒体の流量が増大するように流量調
整手段を制御する。これにより、第２循環路内を循環す
る熱交換媒体及び第２循環路から流通路を介して第１循
環路に供給される熱交換媒体の温度が、コイルにおける
熱交換効率の低下を補償する方向に変化するので、流量
制御弁の開度を、全開状態に対応する開度から、例えば
全開状態と全閉状態との中間に相当する開度付近迄戻す
ことができる。従って、コイルにおける熱交換効率が経
時的に低下しても、室内の温度を制御できない状態に陥
ることを防止することができる。

【００２０】請求項２記載の発明に係る空調装置は、供
給された熱交換媒体と室内に供給される空気との間で熱
交換を行うためのコイルと、前記コイルを通って熱交換
媒体が循環するための第１循環路と、前記第１循環路内
で熱交換媒体を循環させる第１ポンプと、熱源から１次
側に供給された熱交換媒体と２次側に供給された熱交換
媒体の間で熱交換を行うための熱交換器と、前記熱交換
器の２次側を通って熱交換媒体が循環するための第２循
環路と、前記第２循環路内で熱交換媒体を循環させる第
２ポンプと、前記第１循環路と前記第２循環路との間を
熱交換媒体が流通するための流通路と、前記第１循環路
と前記第２循環路との間の熱交換媒体の流通量を調整可
能な流量制御弁と、前記室内の温度を検出する室内温度
検出手段と、前記室内に供給される空気の温度又は前記
第１循環路内の熱交換媒体の温度を検出する温度検出手
段と、前記温度検出手段によって検出された温度を、前
記室内温度検出手段によって検出された前記室内の温度
に基づいて設定した給気温度設定値又は熱交換媒体温度
設定値と比較して前記流量制御弁の開度を調節し、前記
第１循環路と前記第２循環路との間の熱交換媒体の流通
量を制御する制御手段と、を含んで構成している。

【００２１】請求項２記載の発明は、請求項１の発明と
同様に、コイル、熱交換器、第１循環路、第２循環路、
第１流通路、第２流通路を設けると共に、室内に供給さ
れる空気の温度又は第１循環路内の熱交換媒体の温度を
検出する温度検出手段を設け、室内に供給される空気又
は第１循環路内の熱交換媒体の温度に基づいて、第１循
環路と第２循環路との間の熱交換媒体の流通量を制御す
る構成であるので、請求項１の発明と同様に、室内の温
度の変動を極めて小さく抑制することが可能で、占有ス
ペースが小さく、かつ磁界が発生することを防止でき
る。

【００２２】また請求項２の発明は、室内の温度を検出
する室内温度検出手段を設け、制御手段は、温度検出手
段によって検出された温度を、室内温度検出手段によっ
て検出された室内の温度に基づいて設定した給気温度設
定値又は熱交換媒体温度設定値と比較して流量制御弁の
開度を調節する。上記制御は所謂カスケード制御であ
り、給気温度又は第１循環路内の熱交換媒体の温度が設
定値に一致するように流量制御弁の開度が調節されると
共に、前記設定値が室内の温度に基づいて設定されるの
で、例えば室内の温度の変動等があると室内の温度の変
動に応じて給気温度設定値又は熱交換媒体温度設定値が
変更設定され、給気温度又は第１循環路内の熱交換媒体
の温度が変更設定された設定値に一致するように流量制
御弁の開度が調節される。

【００２３】従って、請求項２の発明によれば、室内の
温度に基づいて流量制御弁の開度を調節する場合と比較
して、熱源から供給される熱交換媒体の温度の変動、或
いは室内に存在する熱負荷の変動に拘らず、室内の温度
の変動を極めて小さく抑制することができる。

【００２４】ところで、上記構成において、本発明に係
る空調装置専用の熱源を設け、該専用熱源から熱交換媒
体が供給される構成とした場合には、熱交換媒体の温度
変動が小さくなるように前記専用熱源を設計することが
できるが、例えばビルディング単位で設けられる汎用熱
源等は、供給される熱交換媒体の温度の変動が比較的大
きいことが一般的であり、このような熱源を本発明に係
る空調装置の熱源として用いたとすると、熱交換器の１
次側に供給される熱交換媒体の温度が比較的大きく変動
することにより、第１循環路内を循環する熱交換媒体の
温度は、第２循環路内を循環する熱交換媒体により変動
が緩和されるとしても若干変動する。

【００２５】この温度変動は、第１循環路と第２循環路
との間の熱交換媒体の流通量を制御することで解消でき
るが、給気温度及び室内の温度の変動を抑制するために
は、第１循環路と第２循環路との間の熱交換媒体の流通
量を、温度変動に応じて短時間で変化させる必要があ
る。このため請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２の発明において、温度検出手段は、室内に供給され
る空気の温度を検出する給気温度検出手段と、第１循環
路内の熱交換媒体の温度を検出する熱交換媒体温度検出
手段と、前記給気温度検出手段及び前記熱交換媒体温度
検出手段の何れか一方を選択する選択手段と、を含んで
構成されており、制御手段は、給気温度検出手段及び熱
交換媒体温度検出手段のうち、前記選択手段により選択
された検出手段によって検出された温度を用いて流量制
御弁の開度を調節することを特徴としている。

【００２６】請求項３の発明において、選択手段は、例
えばスイッチ等のようにオペレータの指示（操作）によ
り選択するものであってもよいし、例えば熱源から供給
される熱交換媒体の温度の変動の程度を監視して自動的
に選択するものであってもよい。例えば熱源として、供
給される熱交換媒体の温度の変動が比較的小さい熱源
（例えば専用熱源等）を用いる場合、第１循環路内を循
環する熱交換媒体の温度変動の主因は室内の熱負荷の変
動であり、室内の熱負荷の変動等により室内の温度が変
化すると、コイルで熱交換が行われるときの空気の温度
が変化し、給気温度が変化する。これに対し、選択手段
が給気温度検出手段を選択した場合には、給気温度検出
手段によって検出される室内に供給される空気の温度を
用いて流量調整弁の開度が調節され、第１循環路と第２
循環路との間の熱交換媒体の流通量が制御されるので、
熱源として、供給される熱交換媒体の温度変動が比較的
小さい熱源を用いた場合にも、室内の熱負荷の変動等に
拘らず第１循環路内を循環する熱交換媒体を一定又は一
定に極めて近い温度で維持することができる。

【００２７】また熱源として、供給される熱交換媒体の
温度の変動が比較的大きい熱源（例えば汎用熱源等）を
用いた場合には、熱源から供給される熱交換媒体の温度
の変動が、第１循環路内を循環する熱交換媒体の温度変
動の主因となる。これに対し、選択手段が熱交換媒体温
度検出手段を選択した場合には、熱交換媒体温度検出手
段によって検出される第１循環路内の熱交換媒体の温度
を用いて流量調整弁の開度が調節され、第１循環路と第
２循環路との間の熱交換媒体の流通量が制御されるの
で、給気温度に基づいて流通量を制御する場合と比較し
て、熱源から供給される熱交換媒体の温度の変動に応じ
て、より短時間で流通量を変化させることができ、熱源
から供給される熱交換媒体の温度の変動に拘らず、第１
循環路内を循環する熱交換媒体を一定又は一定に極めて
近い温度で維持することができる。従って請求項３の発
明によれば、熱源から供給される熱交換媒体を供給する
熱源の種類等に拘らず、室内の温度の変動を極めて小さ
く抑制することができる。

【００２８】ところで、第１循環路と第２循環路との間
の熱交換媒体の流通量の制御は、例えば第１循環路の途
中に流量制御弁を設け、この流量制御弁の開度を調節す
ることによっても実現可能であるが、一般に流量制御弁
は、全開に近い状態では流量の制御の精度が低下するの
で、全開状態よりも所定量以上閉じた状態で使用され
る。従って、第１循環路の途中に流量制御弁を設けたと
すると、流量制御弁での圧力損失により、第１循環路か
ら第２流通路を通って第２循環路へ流れる熱交換媒体の
流量が増加し、第１ポンプの能力に比して第１循環路内
の熱交換媒体の循環量が低下すると共に、第１循環路と
第２循環路との間の熱交換媒体の流通量の制御の精度も
低下するという問題がある。

【００２９】これに対し請求項４の発明では、流通路
が、第２循環路から第１循環路へ熱交換媒体が流通する
ための第１流通路と、第１循環路から第２循環路へ熱交
換媒体が流通するための第２流通路と、から成り、流量
制御弁が、第１流通路の途中に設けられた第１の流量制
御弁と、第２の循環路の途中に設けられた第２の流量制
御弁とで構成されている。従って、熱交換媒体の循環量
を多くすることが望ましい第１循環路の途中には、圧力
損失を生ずる流量制御弁を設けていないので、第１循環
路から第２流通路を通って第２循環路へ流れる熱交換媒
体の流量の増加を抑制することができ、第１ポンプの能
力を第１循環路内の熱交換媒体の循環に有効に利用する
ことができると共に、第１循環路と第２循環路との間の
熱交換媒体の流通量の制御の精度も向上する。

【００３０】なお、上記のように第１流通路の途中に第
１の流量制御弁を設け、第２の循環路の途中に第２の流
量制御弁を設けた場合には、制御手段は、第１の流量制
御弁の開度と第２の流量制御弁の開度とを逆方向に変化
させることにより、第１循環路と第２循環路との間の熱
交換媒体の流通量を制御することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の一例を詳細に説明する。図１には、本発明に係
る空調装置１２を含んで構成されたクリーンルーム装置
１０が示されている。

【００３２】クリーンルーム装置１０のクリーンルーム
１４は、底部から天井側に所定距離隔てた位置に、多数
の孔が形成されたグレーティング１６がクリーンルーム
１４の底部を閉塞するように全面に亘って設けられてお
り、クリーンルーム１４の底部とグレーティング１６と
の間にはエアチャンバ１８が形成されている。また、ク
リーンルーム１４の天井から床部側に所定距離隔てた位
置には、複数のフィルタ２０がクリーンルームの天井を
閉塞するように全面に亘って設けられており、クリーン
ルーム１４の天井とフィルタ２０との間にもエアチャン
バ２２が形成されている。なお、グレーティング１６と
フィルタ２０との間の空間は各種の作業を行うための作
業空間２４とされている。

【００３３】エアチャンバ２２は、ダクト２６を介して
空調装置１２のチャンバ部２８の排気側と連通されてお
り、後述するようにチャンバ部２８から送出された空気
がダクト２６を介して供給される。空調装置１２から供
給された空気は、フィルタ２０を通過することで浮遊微
粒子等が取り除かれて作業空間２４内に供給される。ま
たエアチャンバ１８は、ダクト３０を介して空調装置１
２のチャンバ部２８の吸気側と連通されており、グレー
ティング１６の孔を介してエアチャンバ１８内に吸入さ
れた空気は、ダクト３０を介してチャンバ部２８に送ら
れる。なお、ダクト２６、３０は、クリーンルーム１４
を含むクリーンルーム装置１０のコンパクト化を考慮し
て可能な限り短くされている。

【００３４】空調装置１２のチャンバ部２８は、吸気側
（ダクト３０が接続されている側）から順に、ファン３
２、冷水コイル３４（本発明のコイルに対応）が配設さ
れている。エアチャンバ１８からダクト３０を介してチ
ャンバ部２８の吸気側へ送られた空気はファン３２に吸
入された後に、チャンバ部２８の排気側へ向けて送出さ
れ、冷水コイル３４配設位置を通過する。

【００３５】冷水コイル３４は、隔壁３６によりチャン
バ部２８と区画された空間３８内に収容されている冷水
循環装置４０と一対の管路４２、４４を介して接続され
ており、管路４２を介して冷水循環装置４０から熱交換
媒体としての冷水が供給される。従って冷水コイル３４
により、冷水コイル３４配設位置を通過する空気と、冷
水循環装置４０から冷水コイル３４に供給され冷水コイ
ル３４の内部配管を通過する冷水との熱交換が行われ、
熱交換により冷却された空気は、チャンバ部２８の排気
側からダクト２６を通ってクリーンルーム１４のエアチ
ャンバ２２に送られる。また、冷水コイル３４の内部配
管を通過した冷水は管路４４を介して冷水循環装置４０
に送られる。

【００３６】このように、クリーンルーム１４内の空気
は、作業空間２４から、グレーティング１６、エアチャ
ンバ１８、ダクト３０、空調装置１２のチャンバ部２
８、ダクト２６、エアチャンバ２２、フィルタ２０を通
って作業空間２４内に戻る循環路内を常に循環してお
り、フィルタ２０を通る毎に浮遊微粒子等が取り除かれ
ることにより、作業空間２４内の浮遊微粒子濃度は極め
て低くされる。なお、クリーンルーム１４内の空気の循
環回数は、例えば１時間当り 300〜500 回程度とされて
おり、ファン３２の能力は上記の循環回数に応じて定め
られている。

【００３７】図２に示すように、冷水循環装置４０は熱
交換器５０を備えており、熱交換器５０の内部の１次側
配管の両端部には管路５２、５４の一端が接続されてい
る。管路５２、５４の他端側は熱源５６まで延長されて
おり、熱源５６からは、おおよそ一定温度に近く、温度
変動の幅が略一定の冷水が管路５２を介して熱交換器５
０の一次側配管に供給される。そして、熱交換器５０の
１次側配管を通過した冷水は、管路５４を介して熱源５
６に戻される。なお、熱源５６は、例えばクリーンルー
ム１４の空調を行うために設けられた専用熱源であって
もよいし、ビルディング単位で設けられクリーンルーム
１４以外の空調にも利用される汎用熱源であってもよ
い。

【００３８】管路５４の途中には流量制御弁５８が配設
されている。流量制御弁５８は請求項１に記載の流量調
整手段に対応している。流量制御弁５８には、図示しな
い減速機構を介してステッピングモータ６０の回転軸が
連結されており、ステッピングモータ６０の回転軸の回
転に連動して開度が変更される。ステッピングモータ６
０は第２コントローラ６２に接続されており、第２コン
トローラ６２によって駆動が制御される。

【００３９】熱交換器５０の内部の２次側配管の両端部
には管路６４、６６の一端が接続されている。管路６４
の他端には、管路６８の一端及び管路７０の一端が接続
されており、管路６６の他端には、管路６８の他端及び
管路７２の一端が接続されている（図３も参照）。ま
た、管路６４の途中にはポンプ７４が配設されている。
従って、熱交換器５０の２次側には、熱交換器５０の２
次側配管から管路６４、６８、６６を通って熱交換器５
０の２次側配管へ戻る循環路（以下、循環路Ｂと称す
る）が形成されている。

【００４０】熱交換器５０の２次側配管内及び管路６
４、６８、６６内は冷水で満たされており、ポンプ７４
が駆動されると、冷水は上記の循環路Ｂ内を循環し、熱
交換器５０の２次側配管を通過する際に、熱源５６から
熱交換器５０の１次側配管に供給された冷水との間で熱
交換が行われる。なお、管路６４、６８、６６は本発明
の第２循環路に対応しており、ポンプ７４は本発明の第
２ポンプに対応している。

【００４１】管路６４と管路６８の接続部分の近傍に
は、冷水の温度を検出する水温センサ７６が配設されて
いる（図２参照）。水温センサ７６は第２コントローラ
６２に接続されており、水温センサ７６からは、循環路
Ｂ内を循環する冷水の温度Ｔ１を表す信号が第２コント
ローラ６２に出力される。

【００４２】第２コントローラ６２は、図示は省略する
が、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力ポートがバス
を介して互いに接続されて構成されたマイクロコンピュ
ータと、前記入出力ポートに接続されステッピングモー
タ６０の駆動を制御するドライバと、前記入出力ポート
に接続され水温センサ７６から入力された信号をデジタ
ルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、を含んで構成され
ている。

【００４３】管路６８の途中には流量制御弁７８が配設
されている。流量制御弁７８は本発明の流量制御弁（よ
り詳しくは請求項４に記載の第２の流量制御弁）に対応
している。流量制御弁７８には、図示しない減速機構を
介してステッピングモータ８０の回転軸が連結されてお
り、ステッピングモータ８０の回転軸の回転に連動して
開度が変更される。ステッピングモータ８０は第１コン
トローラ８２に接続されており、第１コントローラ８２
によって駆動が制御される。第１コントローラ８２と第
２コントローラ６２は信号線８４を介して互いに接続さ
れている。また、第１コントローラ８２及び第２コント
ローラ６２は、図１に制御部４６として示すように、空
調装置１２の空間３８内に収容されている。

【００４４】また、図１にも示した管路４２は、より詳
しくは図２及び図３に示すように、一端が冷水コイル３
４の内部配管の一端部に接続されており、管路４２の他
端は管路８６の一端及び管路７０の他端に接続されてい
る。また管路４４は、より詳しくは、一端が冷水コイル
３４の内部配管の他端部に接続されており、管路４４の
他端は管路８６の他端及び管路７２の他端に接続されて
いる。また、管路４２の途中にはポンプ８８が配設され
ている。従って、冷水コイル３４には、冷水コイル３４
から管路４４、８６、４２を通って冷水コイル３４へ戻
る循環路（以下、循環路Ａと称する）が形成されている
と共に、循環路Ａは管路７０、７２を介して循環路Ｂと
連通されている。

【００４５】冷水コイル３４の内部配管内及び管路４
４、８６、４２内は冷水で満たされており（管路７０、
７２も同様）、ポンプ８８が駆動されると、冷水は上記
循環路Ａ内を循環する。なお、管路４４、８６、４２は
本発明の第１循環路に対応しており、ポンプ８８は本発
明の第１ポンプに対応している。また、管路７０を通っ
て循環路Ｂから循環路Ａへ冷水が流通し、管路７２を通
って循環路Ａから循環路Ｂへ冷水が流通するので、管路
７０及び管路７２は本発明の流通路に対応している（よ
り詳しくは、管路７０は請求項４に記載の第１流通路
に、管路７２は請求項４に記載の第２流通路に各々対応
している）。

【００４６】また、本実施形態では循環路Ａ内の冷水の
循環量Ｑ_A が、循環路Ｂ内の冷水の循環量Ｑ_B よりも非
常に多く（例えば、循環路Ｂ内の冷水の循環量Ｑ_B が１
分間当り８０リットル程度であるのに対し、循環路Ａ内
の冷水の循環量Ｑ_A が１分間当り２８９リットル程度
等）なるように、ポンプ７４及びポンプ８８の能力が定
められている。

【００４７】また、本実施形態では図３にイメージ図と
して示すように、第１循環路に対応する管路４４、８
６、７２は、第２循環路に対応する管路６４、６８、６
６や、第１流通路に対応する管路７０、第２流通路に対
応する管路７２と比較して内径（流路断面積）が大きく
されている。また、第２流通路としての管路７２と循環
路Ａとの接続部は、図３にイメージ図として示すよう
に、循環路Ａ内を循環する冷水が前記接続部を略直線的
に通過するように略Ｔ字状とされていると共に、この接
続部分近傍においては、第１循環路に対応する管路４
４、８６の内径（流路断面積）は更に大きくされてい
る。従って、管路４４、８６、４２の流路抵抗は非常に
小さくされており、循環路Ａから管路７２へ必要以上に
冷水が流れることを防止することができ、循環路Ａから
管路７２への冷水の流量Ｑ_C ’（すなわち循環路Ｂと循
環路Ａとの間の冷水の流通量）の制御精度が向上する。

【００４８】管路７０の途中には流量制御弁９０が配設
されている。流量制御弁９０は本発明の流量制御弁（よ
り詳しくは請求項４に記載の第１の流量制御弁）に対応
している。流量制御弁９０には、図示しない減速機構を
介してステッピングモータ９２の回転軸が連結されてお
り、ステッピングモータ９２の回転軸の回転に連動して
開度が変更される。ステッピングモータ９２は第１コン
トローラ８２に接続されており、第１コントローラ８２
によって駆動が制御される。

【００４９】また、冷水コイル３４で熱交換が行われた
空気が通過するチャンバ部２８内の所定箇所には、冷水
コイル３４で熱交換が行われた空気、すなわちクリーン
ルーム１４に供給される空気の温度（給気温度Ｔ３）を
検出する給気温センサ９４が配設されている。給気温セ
ンサ９４は本発明の給気温度検出手段に対応している。
給気温センサ９４の信号出力端はスイッチ９６の第１端
子９６Ｂに接続されている。また、管路４２の途中に
は、循環路Ａ内を循環する冷水の温度Ｔ２を検出する水
温センサ９８が配設されている。水温センサ９８は、本
発明の熱交換媒体温度検出手段に対応している。水温セ
ンサ９８の信号出力端はスイッチ９６の第２端子９６Ｃ
に接続されている。

【００５０】図１に示すように、空調装置１２の筐体１
２Ａの側面には、オペレータによって操作される電源ス
イッチ等の各種スイッチや、各種の情報を表示するため
の表示装置（図示省略）が配設された操作盤４８が取付
けられており、スイッチ９６も操作盤４８に配設されて
いる。スイッチ９６は本発明の選択手段に対応してお
り、オペレータの操作により、共通端子９６Ａが第１端
子９６Ｂと導通している状態、又は共通端子９６Ａが第
２端子９６Ｃと導通している状態に切り替わるようにな
っている。スイッチ９６の共通端子９６Ａは第１コント
ローラ８２に接続されている。また、クリーンルーム１
４内には、クリーンルーム１４内の室温Ｔ４を検出する
室温センサ９５が配設されている。室温センサ９５は請
求項２に記載の室内温度検出手段に対応しており、室温
センサ９５の信号出力端は第１コントローラ８２に接続
されている。

【００５１】オペレータは、熱源５６として、供給され
る冷水の温度の変動が比較的小さい熱源（例えばクリー
ンルーム１４の空調を行うために設けられた専用熱源
等）を用いる場合には、操作盤４８のスイッチ９６を、
共通端子９６Ａが第１端子９６Ｂと導通している状態に
切り替える。これにより、第１コントローラ９２には給
気温センサ９４からの信号のみが入力される。またオペ
レータは、熱源５６として、供給される冷水の温度の変
動が比較的大きいと予測できる熱源（例えばビルディン
グ単位で配設されクリーンルーム１４以外の空調にも利
用される汎用熱源等）を用いる場合には、操作盤４８の
スイッチ９６を、共通端子９６Ａが第２端子９６Ｃと導
通している状態に切り替える。これにより、第１コント
ローラ９２には水温センサ９８からの信号のみが入力さ
れる。

【００５２】第１コントローラ８２は、図示は省略する
が、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力ポートがバス
を介して互いに接続されて構成されたマイクロコンピュ
ータと、前記入出力ポートに接続されステッピングモー
タ８０の駆動を制御するドライバと、前記入出力ポート
に接続されステッピングモータ９２の駆動を制御するド
ライバと、前記入出力ポートに接続されスイッチ９６を
介して給気温センサ９４又は水温センサ９８から入力さ
れた信号をデジタルの温度データに変換する第１のＡ／
Ｄ変換部と、前記入出力ポートに接続され室温センサ９
５から入力された信号をデジタルの温度データに変換す
る第２のＡ／Ｄ変換部と、を含んで構成されている。

【００５３】次に本実施形態の作用を説明する。熱源５
６から冷水循環装置４０に供給される冷水は、管路５
２、熱交換器５０の１次側配管、管路５４を通って常に
循環している。またポンプ７４は常時駆動されており、
熱交換器５０の２次側配管から管路６４、６８、６６を
通って熱交換器５０の２次側配管に戻る循環路Ｂ内も、
冷水が常に循環している。これにより、熱交換器５０に
おいて、熱源５６から供給される冷水と、循環路Ｂ内を
循環する冷水と、の間で熱交換が行われ、循環路Ｂ内を
循環する冷水が、熱源５６から供給された冷水によって
冷却される。

【００５４】また第２コントローラ６２は、後述する循
環路Ｂ内冷水循環制御処理により、循環路Ｂ内を循環す
る冷水の温度Ｔ１が目標値に一致するように流量制御弁
５８の開度を制御する。これにより、熱源５６から供給
されて熱交換器５０の一次側配管を通過する冷水の流量
が調整され、循環路Ｂ内を循環する冷水の温度Ｔ１は目
標値に略一致される。

【００５５】またポンプ８８も常時駆動されており、冷
水コイル３４の内部配管から管路４４、８６、４２を通
って冷水コイル３４の内部配管へ戻る循環路Ａ内も冷水
が常に循環している。これにより、冷水コイル３４にお
いて、循環路Ａ内を循環する冷水と、冷水コイル３４配
設位置を通過してクリーンルーム１４に供給される空気
との間で熱交換が行われ、クリーンルームに供給される
空気が、循環路Ａ内を循環する冷水によって冷却され
る。

【００５６】次に、図４のフローチャートを参照し、第
１コントローラ８２で所定時間毎に繰り返し実行される
循環路Ａ内冷水循環制御処理について説明する。なお、
図４（及び後に説明する図５、図６）では、管路６８の
途中に配設された流量制御弁７８を「流量制御弁ＭＶ
１」、管路７０の途中に配設された流量制御弁９０を
「流量制御弁ＭＶ２」、管路５４の途中に配設された流
量制御弁５８を「流量制御弁ＭＶ３」と表記している。

【００５７】ステップ２００では、スイッチ９６を介し
て入力された信号を、第１のＡ／Ｄ変換部を介してデジ
タルの温度データとして取り込む。ステップ２０２で
は、スイッチ９６の状態が、共通端子９６Ａが第１端子
９６Ｂと導通している状態となっているか、共通端子９
６Ａが第２端子９６Ｃと導通している状態になっている
かに基づいて、ステップ２００で取り込んだ温度データ
が、給気温センサ９４によって検出された給気温度Ｔ３
を表しているか、水温センサ９８によって検出された循
環路Ａ内を循環する冷水の温度Ｔ２を表しているかを判
定する。

【００５８】スイッチ９６が、共通端子９６Ａが第１端
子９６Ｂと導通している状態となっていた場合には、給
気温センサ９４から出力された信号がスイッチ９６を介
して第１コントローラ８２に入力される。この場合、先
のステップ２０２において、温度データが給気温度Ｔ３
を表していると判断されてステップ２０４へ移行し、温
度データが表す給気温度Ｔ３を給気温度の設定値と比較
し、給気温度Ｔ３と給気温度の設定値との偏差ΔＴ３が
有るか（すなわちΔＴ３≠０か）否か判定する。

【００５９】なお、上記の給気温度の設定値は、手動設
定される場合と自動設定される場合とがある。給気温度
の設定値の手動設定は、オペレータが操作盤４８を操作
して第１コントローラ８２に給気温度設定値を入力する
ことによって成される。また給気温度の設定値の自動設
定については、クリーンルームの室温の検出値と給気温
度設定値との関係をマップや演算式等の形態で予め定め
ておき、室温センサ９５によって検出されたクリーンル
ームの室温Ｔ４と前記関係とに基づいて演算により設定
される。また、クリーンルームの室温Ｔ４と手動設定さ
れたクリーンルームの室温の設定値との偏差と、給気温
度設定値との関係をマップや演算式等の形態で予め定め
ておき、検出されたクリーンルームの室温Ｔ４と手動設
定されたクリーンルームの室温の設定値と前記関係とに
基づいて給気温度の設定値を演算により自動的に設定す
ることも可能である。

【００６０】給気温度の設定値の自動設定はクリーンル
ームの室温Ｔ４に基づいて行われるので、自動設定され
た給気温度の設定値を用いて流量制御弁９０、７８の開
度を制御する場合の制御は、より詳しくは請求項２に記
載の制御手段に対応しており、クリーンルームの室温Ｔ
４が変化すると、これに応じて給気温度の設定値が変更
設定される、所謂カスケード制御が行われることにな
る。

【００６１】ステップ２０４の判定が否定された場合に
は、クリーンルーム１４に供給される空気の温度（給気
温度Ｔ３）が給気温度の設定値に一致しているので、循
環路Ａ内冷水循環制御処理を一旦終了する。また、ステ
ップ２０４の判定が肯定された場合にはステップ２０６
へ移行し、予め定められて第１コントローラ８２のＲＯ
Ｍ等に記憶されている、給気温度Ｔ３と設定値との偏差
ΔＴ３と、流量制御弁９０、７８の開度補正量との関係
を表すマップ（例として図６（Ａ）参照）を取り込む。

【００６２】図６（Ａ）にも示すように、上記のマップ
は、給気温度偏差ΔＴ３の符号が正（給気温度Ｔ３＞給
気温度の設定値）のときには流量制御弁９０（ＭＶ２）
の開度は開方向に、流量制御弁７８（ＭＶ１）の開度は
閉方向に補正され、給気温度偏差ΔＴ３の符号が負（給
気温度Ｔ３＜給気温度の設定値）のときには流量制御弁
９０（ＭＶ２）の開度は閉方向に、流量制御弁７８（Ｍ
Ｖ１）の開度は開方向に補正され、かつ給気温度偏差Δ
Ｔ３の絶対値が大きくなるに従って補正量が大きくなる
ように、給気温度偏差ΔＴ３と流量制御弁９０、７８の
開度補正量との関係が定められている。

【００６３】ステップ２１２では、取り込んだマップに
基づいて流量制御弁９０、７８の開度補正量を演算し、
ステップ２１４では演算した開度補正量に従ってステッ
ピングモータ９２、８０を駆動し、流量制御弁９０、７
８の開度を補正する。

【００６４】これにより、給気温度Ｔ３が設定値よりも
高いときには、流量制御弁９０の開度が開方向に補正さ
れ、流量制御弁７８の開度が閉方向に補正されることに
より、循環路Ｂ内の冷水の循環量Ｑ_B が減少されると共
に、循環路Ｂ内の冷水の循環量Ｑ_B の減少分だけ循環路
Ｂから管路７０を通って循環路Ａへ送られる冷水の流量
Ｑ_C （すなわち循環路Ｂ内の冷水と循環路Ａ内の冷水の
熱交換量）が増加されるので、循環路Ａ内を循環する冷
水の温度が低下され、これに伴って給気温度Ｔ３が低下
し、給気温度Ｔ３が設定値に一致するように制御され
る。

【００６５】また、給気温度Ｔ３が設定値よりも低いと
きには、流量制御弁９０の開度が閉方向に補正され、流
量制御弁７８の開度が開方向に補正されることにより、
循環路Ｂ内の冷水の循環量Ｑ_B が増加されると共に、循
環路Ｂ内の冷水の循環量Ｑ_Bの増加分だけ循環路Ｂから
管路７０を通って循環路Ａへ送られる冷水の流量Ｑ
_C（すなわち循環路Ｂ内の冷水と循環路Ａ内の冷水の熱
交換量）が減少されるので、循環路Ａ内を循環する冷水
の温度が上昇し、これに伴って給気温度Ｔ３が上昇し、
給気温度Ｔ３が設定値に一致するように制御される。な
お、管路７２を通って循環路Ａから循環路Ｂに送られる
冷水の流量Ｑ_C ’は、管路７０を通って循環路Ｂから循
環路Ａに送られる冷水の流量Ｑ_C に等しい。

【００６６】上記処理が繰り返されることにより、クリ
ーンルーム１４内の熱負荷の変動や、クリーンルーム１
４の周囲の温度の変動等に拘らず、給気温度Ｔ３が設定
値に常に一致するように、循環路Ｂから循環路Ａへの冷
水の流量Ｑ_C が制御され、循環路Ａ内を循環する冷水の
温度が制御される。

【００６７】また本実施形態では、循環路Ａ内の冷水の
循環量Ｑ_A を非常に多く（例えば、１分間当り２８９リ
ットル程度）しているので、管路４２から冷水コイル３
４に供給された冷水が、冷水コイル３４の内部配管を通
って管路４４へ送り出される迄の間の冷水の温度変化は
極めて小さい（例えば±0.05℃程度) 。従って、給気温
度Ｔ３のばらつきも極めて小さくなるので、クリーンル
ーム１４の室温の変動も極めて小さく（例えば±0.05℃
程度に) 抑制することができる。

【００６８】次のステップ２１６では流量制御弁９０、
７８の現在の開度を演算し、ステップ２１８では流量制
御弁９０、７８の現在の開度と、予め定めた標準開度
（例えば流量制御弁が全開状態のときと全閉状態のとき
の中間に相当する開度）と、の差が所定値以上か否か判
定する。ステップ２１８の判定が否定された場合には、
循環路Ａ内冷水循環制御処理を一旦終了する。

【００６９】ところで、熱源５６が、クリーンルーム１
４の空調を行うために配設された専用熱源である場合に
は、熱源５６から供給される冷水の温度の変動を非常に
小さくすることができるが、熱源５６として、ビルディ
ング単位で配設されクリーンルーム１４以外の空調にも
利用される汎用熱源を用いる等の場合には、熱源５６か
ら供給される冷水の温度の変動が比較的大きいことが予
測される。このような場合には、オペレータは操作盤４
８のスイッチ９６を、共通端子９６Ａが第２端子９６Ｃ
と導通している状態に切り替える。

【００７０】この場合、水温センサ９８から出力された
信号がスイッチ９６を介して第１コントローラ８２に入
力されるので、ステップ２０２において、温度データが
冷水温度Ｔ２を表していると判断されてステップ２０８
へ移行し、温度データが表す冷水温度Ｔ３を冷水温度の
設定値と比較し、冷水温度Ｔ２と冷水温度の設定値との
偏差ΔＴ２が有るか（すなわちΔＴ２≠０か）否か判定
する。

【００７１】なお、上記の冷水温度の設定値について
も、手動設定される場合と自動設定される場合とがあ
る。冷水温度の設定値の手動設定は、オペレータが操作
盤４８を操作して第１コントローラ８２に冷水温度設定
値を入力することによって成される。また冷水温度の設
定値の自動設定については、クリーンルームの室温の検
出値と冷水温度設定値との関係をマップや演算式等の形
態で予め定めておき、室温センサ９５によって検出され
たクリーンルームの室温Ｔ４と前記関係とに基づいて演
算により設定される。また、クリーンルームの室温Ｔ４
と手動設定されたクリーンルームの室温の設定値との偏
差と、冷水温度設定値との関係をマップや演算式等の形
態で予め定めておき、検出されたクリーンルームの室温
Ｔ４と手動設定されたクリーンルームの室温の設定値と
前記関係とに基づいて冷水温度の設定値を演算により自
動的に設定することも可能である。

【００７２】冷水温度の設定値の自動設定もクリーンル
ームの室温Ｔ４に基づいて行われるので、自動設定され
た冷水温度の設定値を用いて流量制御弁９０、７８の開
度を制御する場合の制御は、より詳しくは請求項２に記
載の制御手段に対応しており、クリーンルームの室温Ｔ
４が変化すると、これに応じて冷水温度の設定値が変更
設定される、所謂カスケード制御が行われることにな
る。

【００７３】ステップ２０８の判定が否定された場合に
は、循環路Ａ内を循環する冷水の温度Ｔ２が設定値に一
致しているので、循環路Ａ内冷水循環制御処理を一旦終
了する。また、熱源５６から供給される冷水の温度が変
動すると、これに伴って循環路Ｂ内を循環する冷水の温
度Ｔ１が変動し、循環路Ｂから管路７０を通って循環路
Ａに送られる冷水の温度が変動するので、循環路Ａ内を
循環する冷水の温度Ｔ２も変動する。この場合には、ス
テップ２０８の判定が肯定されてステップ２１０へ移行
し、予め定められて第１コントローラ８２のＲＯＭ等に
記憶されている、冷水温度Ｔ２と設定値との偏差ΔＴ２
と、流量制御弁９０、７８の開度補正量との関係を表す
マップを取り込む。

【００７４】上記マップは、図示は省略するが、図６
（Ａ）に示した給気温度偏差ΔＴ３と流量制御弁９０、
７８の開度補正量との関係を表すマップと同様に、冷水
温度偏差ΔＴ２の符号が正（冷水温度Ｔ２＞冷水温度の
設定値）のときには流量制御弁９０（ＭＶ２）の開度は
開方向に、流量制御弁７８（ＭＶ１）の開度は閉方向に
補正され、冷水温度偏差ΔＴ２の符号が負（冷水温度Ｔ
２＜冷水温度の設定値）のときには流量制御弁９０（Ｍ
Ｖ２）の開度は閉方向に、流量制御弁７８（ＭＶ１）の
開度は開方向に補正されると共に、冷水温度偏差ΔＴ２
の絶対値が大きくなるに従って補正量が大きくなるよう
に定められている。

【００７５】ステップ２１０の処理を行った後はステッ
プ２１２へ移行し、前述のように、ステップ２１２で
は、取り込んだマップに基づいて流量制御弁９０、７８
の開度補正量が演算され、ステップ２１４では演算した
開度補正量に従ってステッピングモータ９２、８０が駆
動され、流量制御弁９０、７８の開度が補正される。従
って、循環路Ａ内を循環する冷水の温度Ｔ２が設定値に
常に一致するように、循環路Ｂから循環路Ａへの冷水の
流量Ｑ_C （すなわち循環路Ｂ内の冷水と循環路Ａ内の冷
水の熱交換量）が制御されるので、熱源５６から供給さ
れる冷水の温度の変動に拘らず冷水温度Ｔ２を常に一定
に制御することができる。

【００７６】上記のように、水温センサ９８によって検
出される冷水温度Ｔ２に基づいて循環路Ｂから循環路Ａ
への冷水の流量Ｑ_C （及び流量Ｑ_C ’）を制御するよう
にした場合、給気温センサ９４によって検出される給気
温度Ｔ３に基づいて制御する場合と比較して、熱源５６
から供給される冷水温度の変動を早期に検出することが
でき、この冷水温度の変動に応じて循環路Ｂから循環路
Ａへの冷水の流量Ｑ_C（及び流量Ｑ_C ’）を早期に調整
することができる。

【００７７】従って、熱源５６として、供給される冷水
の温度の変動が比較的大きい汎用熱源を用いた場合に
も、給気温度Ｔ３の変動、すなわちクリーンルーム１４
の室内温度の変動を極めて小さく抑制することができ、
熱源５６として汎用熱源を用いることで、空調性能を低
下させることなく設備コストを低減することも可能とな
る。

【００７８】ところで、本実施形態において、冷水コイ
ル３４そのものの熱交換効率やファン３２の能力の経時
的な低下等により、冷水コイル３４における熱交換効率
が低下した場合、給気温センサ９４によって検出される
給気温度Ｔ３が上昇することにより給気温度偏差ΔＴ３
の符号が正となるので、流量制御弁９０の開度を開方向
に、流量制御弁７８の開度を閉方向に各々補正するが、
冷水コイル３４における熱交換効率の低下量が大きくな
ると、流量制御弁９０、７８の開度と標準開度との差が
所定値以上になり、循環路Ａ内冷水循環制御処理のステ
ップ２１８の判定が肯定されて、ステップ２２０へ移行
する。

【００７９】ステップ２１８の判定が肯定された場合、
後述するステップ２２２において、第２コントローラ６
２に対して熱交換器５０の２次側の冷水温度（すなわち
水温センサ７６によって検出される循環路Ｂ内を循環す
る冷水温度Ｔ１）の目標値の補正を指示するが、これに
先立ち、ステップ２２０では第２コントローラ６２に対
して前回指示してから所定時間以上経過したか否か判定
する。ステップ２２０の判定が肯定された場合にはステ
ップ２２２へ移行し、冷水温度Ｔ１の目標値の補正を信
号線８４を介して第２コントローラ６２に指示する。

【００８０】次に図５のフローチャートを参照し、第２
コントローラ６２で所定時間毎に繰り返し実行される循
環路Ｂ内冷水循環制御処理について説明する。ステップ
２３０では、水温センサ７６から入力された、循環路Ｂ
内を循環する冷水の温度Ｔ１を表す信号を、Ａ／Ｄ変換
部を介してデジタルの温度データとして取り込む。

【００８１】次のステップ２３２では、冷水温度Ｔ１の
目標値の補正が、信号線８４を介して第１コントローラ
８２から指示されたか否か判定する。なお、冷水温度Ｔ
１の目標値の初期値は、オペレータが操作盤４８を操作
する等によって設定される。判定が否定された場合には
ステップ２３６へ移行するが、ステップ２３２の判定が
肯定された場合には、ステップ２３４で冷水温度Ｔ１の
目標値から所定値を減算し、冷水温度Ｔ１の目標値をよ
り低い値に変更設定した後にステップ２３６へ移行す
る。このステップ２３２、２３４の処理は、図４のフロ
ーチャートのステップ２１８以降の処理と共に、請求項
１に記載の制御手段に対応している。

【００８２】ステップ２３６では、ステップ２３０で取
り込んだ温度データが表す冷水温度Ｔ１を冷水温度Ｔ１
の目標値と比較し、冷水温度Ｔ１と目標値との偏差ΔＴ
１が有るか（すなわちΔＴ１≠０か）否か判定する。判
定が否定された場合には、循環路Ｂ内を循環する冷水の
温度Ｔ１が冷水温度の設定値に一致しているので、循環
路Ａ内冷水循環制御処理を一旦終了する。

【００８３】また、ステップ２３６の判定が肯定された
場合にはステップ２３８へ移行し、予め定められて第２
コントローラ６２のＲＯＭ等に記憶されている、冷水温
度Ｔ１と設定値との偏差ΔＴ３と、流量制御弁５８の開
度補正量との関係を表すマップ（例として図６（Ｂ）参
照）を取り込む。

【００８４】図６（Ｂ）にも示すように、上記のマップ
は、冷水温度偏差ΔＴ１の符号が正（冷水温度Ｔ１＞冷
水温度Ｔ１の目標値）のときには流量制御弁５８（ＭＶ
３）の開度が開方向に補正され、冷水温度偏差ΔＴ１の
符号が負（冷水温度Ｔ１＜冷水温度Ｔ１の目標値）のと
きには流量制御弁５８（ＭＶ３）の開度が閉方向に補正
され、かつ冷水温度偏差ΔＴ１の絶対値が大きくなるに
従って補正量が大きくなるように、冷水温度偏差ΔＴ１
と流量制御弁５８の開度補正量との関係が定められてい
る。

【００８５】ステップ２４０では、取り込んだマップに
基づいて流量制御弁９０、７８の開度補正量を演算し、
次のステップ２４２では演算した開度補正量に従ってス
テッピングモータ６０を駆動し、流量制御弁５８の開度
を補正する。

【００８６】熱源５６から管路５２、熱交換器５０の１
次側配管、管路５４を通って熱源５６に戻る冷水の流量
は流量制御弁５８の開度に依存するので、上記処理が繰
り返されることにより、循環路Ｂ内を循環する冷水の温
度Ｔ１が冷水温度Ｔ１の目標値に常に一致するように、
熱源５６から熱交換器５０の１次側への冷水の送水量が
制御され、循環路Ｂ内を循環する冷水の温度Ｔ１が制御
される。

【００８７】また、第１コントローラ８２から冷水温度
Ｔ１の目標値の補正が指示された場合（ステップ２３２
の判定が肯定された場合）には、ステップ２３４で冷水
温度Ｔ１の目標値がより低温の値に変更設定されるの
で、熱源５６から熱交換器５０の１次側への冷水の送水
量が増加され、循環路Ｂ内を循環する冷水の温度Ｔ１が
低下する。これにより、循環路Ｂから管路７０を通って
循環路Ａに送られる冷水の温度が低下するのに対し、給
気温度Ｔ３（又は冷水温度Ｔ２）の設定値は一定である
ので、第１コントローラ８２で実行される循環路Ａ内冷
水循環制御処理では、流量制御弁９０の開度は閉方向
に、流量制御弁７８の開度は開方向に補正され、流量制
御弁９０、７８の開度が標準開度に近づくように補正さ
れることになる。

【００８８】このように、冷水コイル３４における熱交
換効率の低下により、流量制御弁９０、７８の開度と標
準開度との差が所定値以上になった場合には、冷水温度
Ｔ１の目標値が補正され、循環路Ｂ内を循環する冷水の
温度Ｔ１が低下されることにより、流量制御弁９０、７
８の開度が標準開度に近づくように補正されるので、冷
水コイル３４における熱交換効率が継続的に低下するこ
とにより、流量制御弁９０が全開状態に、流量制御弁７
８が全閉状態になって制御不能の状態に陥ることが未然
に防止される。また、オペレータが流量制御弁９０、７
８の開度を監視して冷水温度Ｔ１の目標値を手動で変更
設定する手間も省ける。

【００８９】なお、第１コントローラ８２で実行される
循環路Ａ内冷水循環制御処理では、第２コントローラ６
２に対して冷水温度Ｔ１の目標値の補正を一旦指示した
後は、ステップ２２０の判定が肯定されることにより、
所定時間は目標値の補正を指示することはなく、この間
に、循環路Ｂ内を循環する冷水の温度Ｔ１が低下されて
流量制御弁９０、７８の開度が標準開度に近づくように
補正され、ステップ２１８の判定が否定される開度まで
戻る。従って、流量制御弁９０、７８の開度が標準開度
に近づくように補正される前に、冷水温度Ｔ１の目標値
が再度補正されることはない。

【００９０】上述したように、本実施形態に係る空調装
置１２は、クリーンルーム１４の室温の変動を極めて小
さく（例えば±0.05℃程度) 抑制できると共に、再熱手
段を省略した簡単な構成であるので、空調装置１２の占
有スペースを小さくすることができ、空調装置１２を含
むクリーンルーム装置１０を、汎用クリーンルームの作
業空間内に設置することも容易になる。また、再熱手段
としての電気ヒータを設ける必要もないので、不必要な
磁界が発生することもない。

【００９１】なお、上記では給気温度偏差ΔＴ３又は冷
水温度偏差ΔＴ２に基づき、マップにより流量制御弁９
０、７８の開度補正量を設定すると共に、冷水温度偏差
ΔＴ１に基づき、マップにより流量制御弁５８の開度補
正量を設定していたが、これに限定されるものではな
く、上記の偏差に基づき、例えばＰＩＤ制御やファジー
制御等の周知の制御手法により流量制御弁の開度補正量
を設定するようにしてもよい。

【００９２】また、上記では管路７０（第１流通路）の
途中及び循環路Ｂの途中に流量制御弁９０、７８を設け
ていたが、これに限定されるものではなく、循環路Ａの
途中に流量制御弁を設けてもよい。但し、本実施形態で
は循環路Ａ内の冷水の循環量を非常に多くしているの
で、循環路Ａの途中に流量制御弁を設けると、この流量
制御弁で圧力損失が生じ、ポンプ８８のエネルギーを有
効利用できないと共に、循環路Ａと循環路Ｂとの間の冷
水の流通量（流量Ｑ_C 、Ｑ_C ’）の制御精度が低下す
る。このため、循環路Ａの途中には、流量制御弁等の圧
力損失を生ずる部品を設けないことが望ましい。

【００９３】また、上記では本発明の選択手段としてス
イッチ９６を設け、オペレータがスイッチ９６を操作す
ることにより、給気温度偏差ΔＴ３に基づいて流量
Ｑ_C 、Ｑ _C ’を制御するか、冷水温度偏差ΔＴ２に基づ
いて流量Ｑ_C 、Ｑ_C ’を制御するかが選択される場合を
例に説明したが、選択手段は上記に限定されるものでは
なく、熱源５６から供給される冷水の温度を水温センサ
により検出し、この水温センサによって検出される冷水
の温度の変動を所定時間に亘って監視して熱源５６から
供給される冷水の温度変動の程度を判定し、判定結果に
応じて自動的に選択するようにしてもよい。

【００９４】更に、上記では給気温センサ９４及び水温
センサ９８を各々設けていたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば熱源から供給される熱交換媒体の温度
の変動が比較的大きく、かつ室内の熱負荷が安定してい
ることが明確である等の場合には、給気温センサ９４
（給気温度検出手段）及びスイッチ９６（選択手段）を
省略し、常に冷水温度偏差ΔＴ２に基づいて流量Ｑ_C 、
Ｑ_C ’を制御するようにしてもよい。また、熱源から供
給される熱交換媒体の温度が安定していることが明確で
ある等の場合には、水温センサ９８（熱交換媒体温度検
出手段）及びスイッチ９６を省略し、常に給気温度偏差
ΔＴ２に基づいて流量Ｑ_C 、Ｑ_C ’を制御するようにし
てもよい。請求項１及び請求項２の発明は上記の態様も
権利範囲に含むものである。また、給気温センサ９４、
水温センサ９８及びスイッチ９６を省略し、室温センサ
９５によって検出されたクリーンルーム１４内の室温Ｔ
４に基づいて流量Ｑ_C 、Ｑ_C ’を制御するようにしても
よい。請求項１の発明はこのような態様も権利範囲に含
むものである。

【００９５】また、上記では本発明に係る空調装置を、
工業用クリーンルームの空調に適用した例を説明した
が、これに限定されるものではなく、例えばバイオクリ
ーンルームや、空気中の浮遊微粒子濃度のコントロール
を行っていない一般的な室内の空調に適用することも可
能である。

【００９６】また、上記では第１循環路（循環路Ａ）と
第２循環路（循環路Ｂ）が各々１系統ずつ設けられた空
調装置を例に説明したが、これに限定されるものではな
く、単一の第２循環路に対し、第１循環路、コイル及び
第１ポンプから成る循環系統を複数接続し、複数の循環
系統により複数箇所（例えば複数のクリーンルーム）の
空調を各々行うようにしてもよい。この構成において、
第２循環路内の熱交換媒体の流通量と第１循環路内の熱
交換媒体の流通量の比は、第２循環路に接続されている
前記循環系統の数や、室内の温度の変動をどの程度抑制
する必要があるか等に応じて定まるので、第２循環路内
の熱交換媒体の流通量が第１循環路内の熱交換媒体の流
通量よりも大きくなる場合もあるが、本発明には上記の
ような実施態様も含まれていることは言うまでもない。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、供給された熱交換媒体と室内に供給される空気との
間で熱交換を行うためのコイルを通って熱交換媒体が循
環するための第１循環路、１次側に熱源から熱交換媒体
が供給される熱交換器の２次側を通って熱交換媒体が循
環するための第２循環路、第２循環路から第１循環路へ
熱交換媒体が流通するための第１流通路、及び第１循環
路から第２循環路へ熱交換媒体が流通するための第２流
通路を設け、第１循環路内及び第２循環路内で熱交換媒
体を各々循環させると共に、温度検出手段によって検出
された、室内に供給される空気の温度又は室内の温度又
は第１循環路内の熱交換媒体の温度に基づいて、流量制
御弁の開度を調節して第１循環路と第２循環路との間の
熱交換媒体の流通量を制御し、流量制御弁の開度が全開
状態又は全閉状態に対応する開度に近くなった場合に、
熱源から熱交換器の１次側に供給される熱交換媒体の流
量を増大させるので、室内の温度の変動を極めて小さく
抑制することが可能で、占有スペースが小さく、かつ磁
界が発生することを防止できると共に、コイルにおける
熱交換効率が経時的に低下しても室内の温度を制御でき
ない状態に陥ることを防止することができる、という優
れた効果を有する。

【００９８】請求項２記載の発明は、供給された熱交換
媒体と室内に供給される空気との間で熱交換を行うため
のコイルを通って熱交換媒体が循環するための第１循環
路、１次側に熱源から熱交換媒体が供給される熱交換器
の２次側を通って熱交換媒体が循環するための第２循環
路、第２循環路から第１循環路へ熱交換媒体が流通する
ための第１流通路、及び第１循環路から第２循環路へ熱
交換媒体が流通するための第２流通路を設け、第１循環
路内及び第２循環路内で熱交換媒体を各々循環させると
共に、温度検出手段によって検出された、室内に供給さ
れる空気の温度又は第１循環路内の熱交換媒体の温度
を、室内の温度に基づいて設定した給気温度設定値又は
熱交換媒体温度設定値と比較して流量制御弁の開度を調
節し、第１循環路と前記第２循環路との間の熱交換媒体
の流通量を制御するようにしたので、熱源から供給され
る熱交換媒体の温度の変動、或いは室内に存在する熱負
荷の変動に拘らず、室内の温度の変動を極めて小さく抑
制することができ、占有スペースが小さく、かつ磁界が
発生することを防止できる、という優れた効果を有す
る。

【００９９】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２の発明において、温度検出手段を、室内に供給され
る空気の温度を検出する給気温度検出手段、第１循環路
内の熱交換媒体の温度を検出する熱交換媒体温度検出手
段、及び給気温度検出手段及び熱交換媒体温度検出手段
の何れか一方を選択する選択手段を含んで構成し、選択
手段により選択された検出手段によって検出された温度
を用いて流量制御弁の開度を調節するようにしたので、
上記効果に加え、熱交換媒体を供給する熱源の種類等に
拘らず、室内の温度の変動を極めて小さく抑制すること
ができる、という効果を有する。

【０１００】請求項４記載の発明は、請求項１又は請求
項２の発明において、流量制御弁として、第１流通路の
途中に第１の流量制御弁を設け、第２の循環路の途中に
第２の流量制御弁を設けたので、上記効果に加え、第１
ポンプの能力を第１循環路内の熱交換媒体の循環に有効
に利用することができると共に、第１循環路と第２循環
路との間の熱交換媒体の流通量の制御の精度を向上させ
ることができる、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るクリーンルーム装置の概略構
成図である。

【図２】冷水循環装置の配管系及び制御系を示す概略構
成図である。

【図３】冷水循環装置の配管系のイメージ図である。

【図４】第１コントローラで実行される循環路Ａ内冷水
循環制御処理を示すフローチャートである。

【図５】第２コントローラで実行される循環路Ｂ内冷水
循環制御処理を示すフローチャートである。

【図６】（Ａ）は給気温度偏差ΔＴ３と流量制御弁ＭＶ
１、ＭＶ２の開度補正量との関係を表したマップ、
（Ｂ）は冷水温度偏差ΔＴ１と流量制御弁ＭＶ３の開度
補正量との関係を表したマップを示す線図である。

【符号の説明】

１２ 空調装置 １４ クリーンルーム ３４ 冷水コイル ４２、４４、６４、６６、６８、７０、７２ 管路 ５０ 熱交換器 ５８、７８、９０ 流量制御弁 ６２ 第２コントローラ ７４、８８ ポンプ ７６、９８ 水温センサ ８２ 第１コントローラ ９４ 給気温センサ ９６ スイッチ ９８ 水温センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 武 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式 会社竹中工務店 技術研究所内 (72)発明者 高橋 幹雄 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式 会社竹中工務店 技術研究所内 (72)発明者 塀和 裕登 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式 会社竹中工務店 技術研究所内 (72)発明者 添田 二三男 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 ▲奥▼田 正直 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 今井 秀彰 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 小林 成弘 東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号東建イ ンターナショナルビル 山武ハネウエル 株式会社内 (72)発明者 伊藤 俊治 東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号東建イ ンターナショナルビル 山武ハネウエル 株式会社内 (72)発明者 椿 愼 東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号東建イ ンターナショナルビル 山武ハネウエル 株式会社内 (72)発明者 舟木 昭二 大阪府大阪市北区南森町１丁目４番５号 (72)発明者 奥 明 大阪府大阪市北区南森町１丁目４番５号 (56)参考文献 特開 平10−281532（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−166346（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−210426（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−14221（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88063（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−72523（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−160087（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102 F24F 5/00 101

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給された熱交換媒体と室内に供給され
   る空気との間で熱交換を行うためのコイルと、 前記コイルを通って熱交換媒体が循環するための第１循
   環路と、 前記第１循環路内で熱交換媒体を循環させる第１ポンプ
   と、 熱源から１次側に供給された熱交換媒体と２次側の熱交
   換媒体の間で熱交換を行うための熱交換器と、 前記熱交換器の２次側を通って熱交換媒体が循環するた
   めの第２循環路と、 前記第２循環路内で熱交換媒体を循環させる第２ポンプ
   と、 前記第１循環路と前記第２循環路との間を熱交換媒体が
   流通するための流通路と、 前記第１循環路と前記第２循環路との間の熱交換媒体の
   流通量を調整可能な流量制御弁と、 熱源から前記熱交換器の１次側に供給される熱交換媒体
   の流量を調整可能な流量調整手段と、 前記室内に供給される空気の温度又は室内の温度又は前
   記第１循環路内の熱交換媒体の温度を検出する温度検出
   手段と、 前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて前
   記流量制御弁の開度を調節し、前記第１循環路と前記第
   ２循環路との間の熱交換媒体の流通量を制御すると共
   に、前記流量制御弁の開度が全開状態又は全閉状態に対
   応する開度に近くなった場合に、熱源から前記熱交換器
   の１次側に供給される熱交換媒体の流量が増大するよう
   に前記流量調整手段を制御する制御手段と、 を含む空調装置。
2. 【請求項２】 供給された熱交換媒体と室内に供給され
   る空気との間で熱交換を行うためのコイルと、 前記コイルを通って熱交換媒体が循環するための第１循
   環路と、 前記第１循環路内で熱交換媒体を循環させる第１ポンプ
   と、 熱源から１次側に供給された熱交換媒体と２次側に供給
   された熱交換媒体の間で熱交換を行うための熱交換器
   と、 前記熱交換器の２次側を通って熱交換媒体が循環するた
   めの第２循環路と、 前記第２循環路内で熱交換媒体を循環させる第２ポンプ
   と、 前記第１循環路と前記第２循環路との間を熱交換媒体が
   流通するための流通路と、 前記第１循環路と前記第２循環路との間の熱交換媒体の
   流通量を調整可能な流量制御弁と、 前記室内の温度を検出する室内温度検出手段と、 前記室内に供給される空気の温度又は前記第１循環路内
   の熱交換媒体の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段によって検出された温度を、前記室内
   温度検出手段によって検出された前記室内の温度に基づ
   いて設定した給気温度設定値又は熱交換媒体温度設定値
   と比較して前記流量制御弁の開度を調節し、前記第１循
   環路と前記第２循環路との間の熱交換媒体の流通量を制
   御する制御手段と、 を含む空調装置。
3. 【請求項３】 前記温度検出手段は、 前記室内に供給される空気の温度を検出する給気温度検
   出手段と、 前記第１循環路内の熱交換媒体の温度を検出する熱交換
   媒体温度検出手段と、 前記給気温度検出手段及び前記熱交換媒体温度検出手段
   の何れか一方を選択する選択手段と、 を含んで構成されており、 前記制御手段は、給気温度検出手段及び熱交換媒体温度
   検出手段のうち、前記選択手段により選択された検出手
   段によって検出された温度を用いて前記流量制御弁の開
   度を調節することを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載の空調装置。
4. 【請求項４】 前記流通路は、前記第２循環路から前記
   第１循環路へ熱交換媒体が流通するための第１流通路
   と、前記第１循環路から前記第２循環路へ熱交換媒体が
   流通するための第２流通路と、から成り、 前記流量制御弁は、前記第１流通路の途中に設けられた
   第１の流量制御弁と、前記第２の循環路の途中に設けら
   れた第２の流量制御弁と、で構成されていることを特徴
   とする請求項１又は請求項２記載の空調装置。