JP4738807B2 - 恒温・恒湿用空調システム - Google Patents
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Description
従来から用いられている恒温・恒湿用空調システムは、例えば、図10に示すように、除湿期においては、外気(OA)とクリーンルームから循環供給された室内空気(RA)をミキシングして冷却除湿を行い、その後、必要温度まで再熱することにより、また、加湿期においては、加熱コイルによる加熱及び蒸気加湿装置による加湿を行うことにより、温湿度条件を維持するものが知られている。
夏季などの空気の冷却及び除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、冷却コイル3のバルブ7を開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(33℃、62%)が流入する(4000m3/h、a点)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、c点の温度は24℃となる。この混合空気が冷却コイル3により冷却され(d点、11℃)、その後、加熱コイル4により再熱されて(e点、15℃)送風機6によって供給口から供給される。
中間期などの主に空気の除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、冷却コイル3のバルブ7を開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(14℃、90%)が流入する(4000m3/h、a点)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、c点の温度は22.1℃となる。この混合空気が冷却コイル3により冷却され(d点、11℃)、その後、加熱コイル4により再熱されて(e点、15℃)送風機6によって供給口から供給される。
冬季などの空気の加熱、冷却及び加湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、蒸気式加湿器5を開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(−3℃、60%)が流入する(4000m3/h、a点)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、c点の温度は20.4℃となる。この混合空気が冷却コイル3により冷却され(d点、14.9℃)、その後、蒸気式加湿器5により加湿され(f点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。なお、蒸気加湿は加熱を伴うので、図11(C)のdとfを結ぶ実線で示すように、乾球温度及び相対湿度が推移する。
また、従来から用いられている恒温・恒湿用空調システムとしては、例えば、図12に示すように、外気取り入れ系統の除湿用として単独の冷却コイルを用い、計2台の冷却コイルを配設し、その中間部にクリーンルームから循環供給された室内空気(RA)を供給して、外気(OA)とミキシングして冷却を行うように構成することにより、余分な冷却と再熱エネルギーの使用を避けることができるシステムも知られている。
すなわち、夏季などの空気の冷却及び除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(33℃、62%)が流入し(4000m3/h、a点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(a´点、11℃)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、c点の温度は21.8℃となる。この混合空気が、さらに第2の冷却コイル3bにより冷却されて(d点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。
中間期などの主に空気の除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(14℃、90%)が流入し(4000m3/h、a点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(a´点、11℃)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、c点の温度は21.8℃となる。この混合空気が、さらに第2の冷却コイル3bにより冷却されて(d点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。
冬季などの空気の加熱、冷却及び加湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、蒸気式加湿器5を作動させる。すると、ハウジングの空気取入口から外気(−3℃、60%)が流入する(4000m3/h、a点)。なお、通常、この時期には、冷却コイル3aの冷水は、凍結防止のため水抜きされているのが一般的である。
また、従来から用いられている恒温・恒湿用空調システムとしては、例えば、図14に示すように、冷却コイルを2台用い、その中間部に加熱コイルと気化式加湿器を配設し、この気化式加湿器と第2の冷却コイルの間に、クリーンルームから循環供給された室内空気(RA)を供給して、外気(OA)とミキシングする方法も知られている。
すなわち、夏季などの空気の冷却及び除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(33℃、62%)が流入し(4000m3/h、a点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(b点、11℃)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、f点の温度は21.8℃となる。この混合空気が、さらに第2の冷却コイル3bにより冷却されて(g点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。なお、この場合、加熱コイル4及び気化式加湿器20は使用されない。
中間期などの主に空気の除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(14℃、90%)が流入し(4000m3/h、a点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(b点、11℃)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、f点の温度は21.8℃となる。この混合空気が、さらに第2の冷却コイル3bにより冷却されて(g点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。なお、この場合も、加熱コイル4及び気化式加湿器20は使用されない。
冬季などの空気の加熱及び加湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、加熱コイル4及び気化式加湿器20を作動させる。すると、ハウジングの空気取入口から外気(−3℃、60%)が流入し(4000m3/h、a点)、加熱コイル4により加熱され(c点、27.2℃)、気化式加湿器20により加湿される(d点、14℃)。一方、クリーンルーム(23℃、45%)からは36000m3/hのリターンエア(RA)が供給されるので、f点の温度は22.1℃となる。この混合空気が第2の冷却コイル3bにより冷却され(g点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。
(1−1)構成
図1は、本発明に係る恒温・恒湿用空調システムの構成を示す模式図である。
すなわち、本実施形態の恒温・恒湿用空調システムを構成する空気調和機のハウジング(図示せず)内部には、空気取入口側から、プレフィルタ1、中性能フィルタ2、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3b、加熱コイル4、及び、処理空気をハウジング外へ吐出する送風機6が順次配設されている。
以上のような構成を有する本実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を、室内側の温湿度を23℃、45%、空調機吹出口の温湿度を15℃、72%と設定し、図2〜図4に示した空気線図を参照して、除湿期−1(主として夏季)、除湿期−2(主として中間期)及び加湿期(主として冬季)とに分けて説明する。なお、図2〜図4に示したA〜Hは、図1に示したA〜Hの位置における空気の状態に対応している。また、温度及び湿度等の具体的な値は例示であり、本発明がこれらの数値に限定されるものではない。また、ファンによる昇温とこれによる相対湿度低下は、理解を容易にするために、ここでは考えないものとする。
すなわち、夏季などの空気の冷却及び除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(33℃、62%)が流入し(4000m3/h、A点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(B点、11℃)。
中間期などの主に空気の除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(14℃、90%)が流入し(4000m3/h、A点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(B点、11℃)。
冬季などの空気の加熱、冷却及び加湿が必要な場合には、加熱コイル4及び送風機6を作動させると共に、分岐ライン31の第2の送風機32及び気化式加湿器33を作動させる。すると、クリーンルーム(23℃、45%)から供給される36000m3/hのリターンエア(RA)の一部(12000m3/h)は、分岐ライン31に導入され、気化式加湿器33によって加湿される(D点、17.8℃、78%)。なお、分岐ラインへ導入される風量は、湿度センサ12の検出値が入力された温湿度制御器13により、例えば、第2の送風機32の回転数が制御されることにより変化し、これにより加湿量も制御される。
また、OAとRAが混合されたF点の温度は、E点とB点を結ぶ直線上において、それぞれの体積比4000:36000=1:9に比例配分された点となる。
このように、本実施形態によれば、冷却コイルを2台用い、その1台を外気の除湿(潜熱処理)専用に用い、他の1台を冷却用(顕熱処理)として用いると共に、気化式加湿器をRA側に設置して、加湿用として用いることにより、外気の持つ冷却能力を、顕熱、潜熱ともすべて利用することができる。その結果、冬季の加熱エネルギーを0とすることができ、冷却負荷も大幅に低減することができる。
(2−1)構成
図5は、本発明に係る恒温・恒湿用空調システムの第2実施形態の構成を示す模式図である。
すなわち、本実施形態の恒温・恒湿用空調システムを構成する空気調和機のハウジング(図示せず)内部には、空気取入口側から、プレフィルタ1、中性能フィルタ2、第1の冷却コイル3a、気化式加湿器41、第2の冷却コイル3b、加熱コイル4、及び、処理空気をハウジング外へ吐出する送風機6が順次配設されている。また、クリーンルームからリターンエア(RA)が供給されるリターンエア供給ライン30が、前記第1の冷却コイル3aと気化式加湿器41の間に導入されるように構成されている。なお、この気化式加湿器41は、吸水性あるいは親水性の気化式加湿素材から構成され、加湿用給水バルブ42の開度により気化式加湿器41への給水量を制御して、加湿量を調整するように構成されている。
以上のような構成を有する本実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を、室内側の温湿度を23℃、45%、空調機吹出口(あるいは、供給対象となる恒温・恒湿室)の温湿度を15℃、72%と設定し、図6〜図8に示した空気線図を参照して、除湿期−1(主として夏季)、除湿期−2(主として中間期)及び加湿期(主として冬季)とに分けて説明する。なお、図6〜図8に示したA〜Fは、図1に示したA〜Fの位置における空気の状態に対応している。また、温度及び湿度等の具体的な値は例示であり、本発明がこれらの数値に限定されるものではない。また、ファンによる昇温とこれによる相対湿度低下は、理解を容易にするために、ここでは考えないものとする。
すなわち、夏季などの空気の冷却及び除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(33℃、62%)が流入し(4000m3/h、A点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(A´点、11℃)。
中間期などの主に空気の除湿が必要な場合には、送風機6を作動させるとともに、第1の冷却コイル3a及び第2の冷却コイル3bのバルブ7a,7bを開とする。すると、ハウジングの空気取入口から外気(14℃、90%)が流入し(4000m3/h、A点)、第1の冷却コイル3aにより冷却除湿される(A´点、11℃)。
冬季などの空気の加熱、冷却及び加湿が必要な場合には、気化式加湿器41、加熱コイル4及び送風機6を作動させる。すると、ハウジングの空気取入口から外気(−3℃、60%)が流入し(4000m3/h、A点)、クリーンルーム(23℃、45%)から供給される36000m3/hのリターンエア(RA)と混合されるので、C点の温度は20.4℃となる。この混合空気が、気化式加湿器41により加湿され(D点、19℃)、その後、第2の冷却コイル3bにより冷却され(E点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。なお、気化式加湿器41の加湿量は、湿度センサ12の検出値が入力された温湿度制御器13により、加湿用給水バルブ42の開度が制御されることにより制御される。
このように、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、冬季の加熱エネルギーを0とすることができ、冷却負荷も大幅に低減することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、図9に示したように、リターンエア供給ライン30に第1のモータダンパ51を設けると共に、分岐ライン31には、気化式加湿器33の上流側に第2のモータダンパ52を設けても良い。この場合、温湿度制御器13から送られる制御信号に基づいて、両ダンパ51,52の開度を調節して、分岐ライン31に導入されるリターンエアの風量を制御し、それに伴って、気化式加湿器33による加湿量が制御されるように構成されている。
また、上記各実施形態においては、フィルタ1,2及び除湿用の冷却コイル3aを同一ハウジング内に設置したが、これらに送風機を追加して、別のハウジングとして構成することもできる。
2…中性能フィルタ
3…冷却コイル
3a…第1の冷却コイル
3b…第2の冷却コイル
4…加熱コイル
5…蒸気式加湿器
6…送風機
7〜9…バルブ
12…温度及び湿度センサ
13…温湿度制御器
30…リターンエア供給ライン
31…分岐ライン
32…第2の送風機
33…気化式加湿器
41…気化式加湿器
42…加湿用給水バルブ
51…第1のモータダンパ
52…第2のモータダンパ
Claims (2)
- 外気と恒温・恒湿空調室からのリターンエアを空調機内に導入して所望の温湿度調整を行う恒温・恒湿用空調システムにおいて、
前記空調機内に設置した第1の冷却コイルと第2の冷却コイルの中間部に、前記リターンエアを前記空調機内に導入するリターンエア供給ラインを接続し、
前記リターンエア供給ラインに、前記リターンエア供給ラインに対してバイパスとなる分岐ラインを設け、この分岐ラインに送風機と気化式加湿器を配設し、
恒温・恒湿空調室に供給する空気の除湿時には、外気を前記第1の冷却コイルに供給することによって外気の除湿処理を行い、リターンエアを前記リターンエア供給ラインのみに供給して除湿処理された外気と混合し、恒温・恒湿空調室に供給する空気の加湿時には、前記送風機を動作させることによりリターンエアを前記分岐ラインに供給して前記気化式加湿器により加湿処理を行い、
前記第2の冷却コイルによって、外気及びリターンエアの冷却処理を行い、
気化式加湿器の制御は、前記送風機を制御することにより、分岐ラインに導入される風量を制御し、それに伴って、気化式加湿器による加湿量が制御されるように構成されていることを特徴とする恒温・恒湿用空調システム。 - 外気と恒温・恒湿空調室からのリターンエアを空調機内に導入して所望の温湿度調整を行う恒温・恒湿用空調システムにおいて、
前記空調機内に設置した第1の冷却コイルと第2の冷却コイルの中間部に、前記リターンエアを前記空調機内に導入するリターンエア供給ラインを接続し、
前記リターンエア供給ラインに、前記リターンエア供給ラインに対してバイパスとなる分岐ラインを設け、
前記リターンエア供給ラインに第1のモータダンパを設け、
前記分岐ラインに第2のモータダンパと気化式加湿器を配設し、
恒温・恒湿空調室に供給する空気の除湿時には、外気を前記第1の冷却コイルに供給することによって外気の除湿処理を行い、リターンエアを前記リターンエア供給ラインのみに供給して除湿処理された外気と混合し、恒温・恒湿空調室に供給する空気の加湿時には、前記第2のモータダンパを開くことによりリターンエアを前記分岐ラインに供給して前記気化式加湿器により加湿処理を行い、
前記第2の冷却コイルによって、外気及びリターンエアの冷却処理を行い、
前記第1と第2のダンパの開度を調節して、分岐ラインに導入されるリターンエアの風量を制御し、それに伴って、気化式加湿器による加湿量が制御されるように構成されていることを特徴とする恒温・恒湿用空調システム。
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