JP3702762B2

JP3702762B2 - 加湿方法及び加湿器

Info

Publication number: JP3702762B2
Application number: JP2000226660A
Authority: JP
Inventors: 明男本田
Original assignee: 日立プラント建設株式会社
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JP2002039576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加湿方法及び加湿器に係り、特に半導体製造工場のクリーンルーム設備や紙おむつ製造工場等で使用される二流体霧化式の加湿方法及び加湿器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工場のクリーンルーム設備や紙おむつの製造工場等で使用される加湿器として、二流体霧化式の加湿器がある。この加湿器は、二流体ノズルから水と圧縮空気とを同時に吹き出し、室内を加湿する。二流体ノズルから吹き出された水は、超音速で吹き出された圧縮空気の剪断作用によって微霧化される。また、二流体ノズルから吹き出された圧縮空気同士を衝突させると、圧縮空気による剪断作用が相互に働くとともに超音波が発生し、加湿空気中の液滴がさらに超微粒化される。これにより、均質化された加湿空気が室内に供給される。
【０００３】
しかし、以前の加湿器は、圧縮空気同士が衝突した際に、圧縮空気中の液滴がランダムな極性で静電気を帯びるため、室内の静電気量が増加する問題があった。室内の静電気量が増加すると、例えば、半導体工場のクリーンルームでは半導体が破壊されたり、また、紙おむつ工場では紙の粉塵が帯電して火災発生の原因となる。そこで、二酸化炭素をバブリングすることによって、霧化する水の電導率を増加させて、水の帯電現象を抑止することが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加湿器は、霧化される水が最適な電導率に調節されていないため、室内の静電気量が高くなることがあった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、室内の静電気量を低く維持したまま、室内を加湿できる加湿方法及び加湿器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、水に二酸化炭素を供給し、該水を霧化して加湿対象領域に供給する加湿方法であって、前記加湿対象領域の湿度に基づいて、前記二酸化炭素量の供給量を調節することを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は前記目的を達成するために、水を霧化して加湿対象領域に供給する加湿器において、前記水に二酸化炭素を供給する供給手段と、該供給手段で二酸化炭素を供給した水と圧縮空気とを同時に吹き出すノズルと、前記供給手段が供給する二酸化炭素量を調節する調節手段と、前記加湿対象領域の湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段の検出値に基づいて前記調節手段を制御する制御手段と、を設けたことを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、加湿対象領域の湿度に基づいて適量の二酸化炭素を水に供給し、この水を霧化して加湿を行うので、加湿対象領域の静電気量を低く維持したまま、加湿できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る加湿方法及び加湿器の好ましい実施の形態について説明する。
【００１０】
まず、本発明に係る加湿器を説明する前に、本発明に係る加湿器を構成するに至った理論的根拠を説明する。
【００１１】
本発明の発明者は、ノズルに供給される水の電導率と、ノズルから噴射された加湿空気の電位変化量との関係を、湿度ごとに調べた。
【００１２】
図１に示すように、水の電導率と加湿空気の電位変化量との関係は、湿度ごとにその特性が異なっている。したがって、加湿空気の電位変化量を制御するには、湿度に応じて水の電導率を調節する必要がある。例えば、加湿空気の電位変化量を零にしたい場合、湿度５０％では水の電導率をａにすればよいが、湿度４０％では電導率をｂに、湿度３０％では電導率をｃに調節しなければならない。即ち、加湿空気の電位変化量を制御するためには、湿度を求め（或いは湿度を設定し）、この湿度に応じて、ノズルに供給する水の電導率を調節しなければならない。
【００１３】
本発明は、上記した知見に基づいて成されたものであり、第１の実施の形態の加湿器は、室内の湿度を検出し、該検出値に応じて水の電導率を調節することによって、加湿しながら室内の静電気量を減少させるものである。また、第２の実施の形態の加湿器は、加湿空気の電位変化量と湿度とを設定し、この設定値から求めた最適な電導率に調節することによって室内の静電気量を低く維持しながら加湿を行うものである。
【００１４】
図２は、第１の実施の形態の加湿器１０を示す全体構造図である。
【００１５】
同図に示すように、加湿器１０は、噴霧装置１２と、該噴霧装置１２に圧縮空気を供給する空気源１４と、噴霧装置１２に純水を供給する純水装置１６とを備えている。空気源１４から送気された圧縮空気は、フィルタ１８を通過して除塵された後、弁２０を通って噴霧装置１２に供給される。また、純水装置１６で製造された純水は、フィルタ２２を通過して浮遊物が取り除かれた後、弁２４、２６を介してサクションタンク２８に吸引され、噴霧装置１２に供給される。
【００１６】
噴霧装置１２は、室３０内の側方、或いは天井面から一定ピッチで下向きに設置されている。この噴霧装置１２は、一対のノズル３２、３２を備え、該ノズル３２、３２から、純水を霧化した圧縮空気（以下、加湿空気）を噴射する。この一対のノズル３２、３２は、図３に示すように、吹き出した加湿空気同士が衝突するように、内側に傾斜して配設される。また、各ノズル３２は、二重管から成り、内側の噴射口３２Ａから純水を吹き出すとともに、外側の噴射口３２Ｂから圧縮空気を噴射する。噴射口３２Ａから噴射された純水は、噴射口３２Ｂから超音速で噴射された圧縮空気の剪断応力によって超霧化される。また、ノズル３２から噴射された圧縮空気同士が衝突することによって、圧縮空気による剪断力が相互に働くとともに超音波が発生するので、圧縮空気中の液滴は、さらに超微粒化される。
【００１７】
図２に示したように、加湿器１０は、純水に二酸化炭素を供給する供給手段として、二酸化炭素のボンベ３４と、混合用のタンク３６とを備えている。
【００１８】
ボンベ３４から送気された二酸化炭素ガスは、フィルタ３８を通過して除塵された後、弁４０を通ってタンク３６に供給される。タンク３６は、二酸化炭素ガスと純水とを混合する装置であり、純水装置１６から送水された水がフィルタ２２を通過した後に分流され、弁４２を通って供給されている。また、タンク３６は、前記空気源１４にも連通されており、フィルタ１８を通過した圧縮空気が弁４４を通ってタンク３６に供給される。これにより、圧縮空気、純水、二酸化炭素ガスがタンク３６に供給されるとともに、圧縮空気によってタンク３６の内部が加圧され、二酸化炭素ガスが純水に溶解される。二酸化炭素が溶解された水は、タンク３６を通過しない純水と合流した後、弁２６、サクションタンク２８を通って噴霧装置１２に供給される。これにより、二酸化炭素を吸収して導電性を有する水が、噴霧装置１２に供給される。
【００１９】
噴霧装置１２に供給される水の電導率は、電導率計４６によって検出される。即ち、サクションタンク２８を通過した純水は分流されて電導率計４６に送水され、該電導率計４６によって水の電導率が検出される。この検出信号は、後述する制御装置５２に出力される。
【００２０】
室３０の内部には、静電気量を検出する静電気量センサ４８と、湿度を検出する湿度計５０が設けられている。静電気量センサ４８及び湿度計５０は、制御装置５２に電気的に接続されており、各検出信号を制御装置５２に出力する。
【００２１】
制御装置５２は、この検出信号に基づいて、前記弁２０、２４、２６、４０、４２、４４の開度を調節する。これにより、噴霧装置１２に供給される圧縮空気と純水の量が調節されるとともに、純水に溶解する二酸化炭素の割合が変化して水の電導率が調節される。したがって、流量、湿度、及び電位変化量が調節された加湿空気が噴霧装置１２から室３０内に吹き出される。
【００２２】
次に上記の如く構成された加湿器１０の作用について説明する。
【００２３】
制御装置５２は、静電気量センサ４８及び湿度計５０から検出信号を受信すると、まず、ノズル３２から噴霧するのに最適な水の電導率を求める。即ち、静電気量センサ４８で検出した静電気量から加湿空気の最適な電位変化量を求め、この電位変化量となるような水の電導率を、図１を用い、湿度計５０で検出した湿度から求める。例えば、湿度が４０％、静電気量が零である場合、室３０内に供給する加湿空気の電位変化量は零であることが望ましいので、最適な水の電導率は図１の特性曲線からｂと求まる。なお、図１には、湿度１０％間隔で特性曲線が示されているが、もっと細かい間隔で特性曲線を求めておくと、最適な水の電導率を精度良く求めることができる。
【００２４】
次に、制御装置５２は、求めた水の電導率ｂとなるように、各弁２０、２４、２６、４０、４２、４４の開度を調節する。例えば、弁４０の開度を大きくすると、タンク３６に供給される二酸化炭素の量が増加するので、水の電導率を増加させることができる。このようにして調節した電導率ｂの水をノズル３２に供給すると、電位変化量が零の加湿空気がノズル３２から吹き出される。したがって、室３０内の静電気量を増加することなく、室３０内を加湿できる。
【００２５】
以上は、室３０の静電気量が零であった場合の制御方法であるが、室３０内が帯電していた場合には、逆の電化を帯びた液滴を噴霧する。例えば、室３０内の静電気量がＸ（図１参照）であった場合には、−Ｘに帯電した加湿空気を噴霧する。−Ｘに帯電した加湿空気を噴霧するためには、湿度が４０％の場合、水の電導率をｄにする必要がある。そこで、制御装置５２は、各弁２０、２４、２６、４０、４２、４４の開度を調節することによって、ノズル３２に供給する水の電導率をｄにする。これにより、電位変化量が−Ｘの加湿空気が室３０内に吹き出され、室３０内が除電されて、室３０内の静電気量が減少する。
【００２６】
このように本実施の形態の加湿器１０によれば、室３０内の湿度、静電気量に基づいて適切な電導率を求め、該電導率に調節した水を噴霧装置１２に供給するようにしたので、室３０内の静電気量を増加させることなく、室３０内を加湿できる。
【００２７】
また、加湿器１０は、噴霧装置１２に純水を供給するとともに、圧縮空気、純水、二酸化炭素ガスをフィルタ１８、２２、３８に通過させたので、噴霧装置１２から不純物が吹き出されることがない。したがって、ＯＡ機器のディスプレイや展示品が加湿空気によって汚れることを防止できる。
【００２８】
なお、静電気量センサ４８は、設けなくてもよく、この場合には、加湿空気の電位変化量が常に零になるように制御する。
【００２９】
以下に、第２の実施の形態の加湿器について説明する。
【００３０】
図４は、図１の結果に基づいて、水の電導率と室３０内の設定湿度との関係を、加湿空気３０の電位変化量ごとに示したものである。
【００３１】
第２の実施の形態の加湿器（不図示）は、図２に示した第１の実施の形態の加湿器１０と同様に構成される。また、制御装置５２には、室３０内の設定湿度と許容帯電量とが予め入力される。
【００３２】
制御装置５２は、設定湿度と許容帯電量とが入力されると、図４に示す特性曲線を用い、最適な電導率を求める。例えば、設定湿度を４０〜５０％、許容帯電量−５Ｖ以内と入力すると、制御装置５２は、図４の特性曲線から適切な水の電導率ｅ〜ｆを求める。そして、第１の実施の形態と同様に、ノズル３２から噴霧する水の電導率を調節する。これにより、湿度４０〜５０％、−５Ｖ以内の加湿空気が噴霧装置１２から吹き出されるので、室３０内の静電気量は、許容範囲内に維持される。
【００３３】
このように第２の実施の形態の加湿器によれば、室３０内の静電気量を許容範囲内に維持しながら、室３０内を加湿できる。また、第２の実施の形態では、許容範囲を大きく設定することによって、水に供給する二酸化炭素の供給量を減少させることができ、ランニングコストを削減できる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態は、静電気量センサ４８の数を一つとしたが、複数の静電気量センサ４８、４８…を室３０内に設け、それぞれの平均値をとるようにしてもよい。また、静電気量センサ４８を、電位センサとしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る加湿方法及び加湿器によれば、加湿対象領域の湿度に基づいて二酸化炭素の供給量を調節し、水の電導率を調節したので、加湿対象領域を低い静電気量に維持したまま、加湿対象領域を加湿できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水の電導率と加湿空気の電位変化量との関係を示す図
【図２】本発明に係る加湿器を示す全体構成図
【図３】図２に示したノズルを説明する断面図
【図４】室内湿度と水の電導率との関係を示す図
【符号の説明】
１０…加湿器、１２…噴霧装置、１４…空気源、１６…純水装置、３０…室、３２…ノズル、３４…（二酸化炭素の）ボンベ、３６…タンク、４６…電導率計、４８…静電気量センサ、５０…湿度計、５２…制御装置

Claims

水に二酸化炭素を供給し、該水を霧化して加湿対象領域に供給する加湿方法であって、
前記加湿対象領域の湿度に基づいて、前記二酸化炭素量の供給量を調節することを特徴とする加湿方法。
水を霧化して加湿対象領域に供給する加湿器において、
前記水に二酸化炭素を供給する供給手段と、
該供給手段で二酸化炭素を供給した水と圧縮空気とを同時に吹き出すノズルと、
前記供給手段が供給する二酸化炭素量を調節する調節手段と、
前記加湿対象領域の湿度を検出する湿度検出手段と、
該湿度検出手段の検出値に基づいて前記調節手段を制御する制御手段と、
を設けたことを特徴とする加湿器。
前記加湿対象領域の静電気量、又は電位を検出する検出手段を備え、該検出手段の検出値が所定の範囲に納まるように前記調節手段を制御することを特徴とする請求項２記載の加湿器。