JP4738807B2 - 恒温・恒湿用空調システム - Google Patents

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Description

本発明は、処理対象となる空気の温湿度調整を行う空調システムに係り、特に、冷凍機容量の削減及び省エネルギー化を実現すべく改良を施した恒温・恒湿用空調システムに関する。
電子工業や精密機械工業の工場、食品保存用の貯蔵庫、実験用動物飼育室、バイオロジカルクリーンルームなどにおいては、温度・湿度などの室内環境を一定に保つ必要がある。このため、このような設備においては、室内の恒温・恒湿を目的とした恒温・恒湿用空調システムが採用されている(特許文献1等)。
(1)従来例−1
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。
すなわち、図中、左側を空気取入口、右側を空気供給口とするハウジング(図示せず)の内部に、取入口側から、外気の塵埃を取り除くプレフィルタ1、中性能フィルタ2、循環する冷水によって空気を冷却及び除湿する冷却コイル3、循環する温水によって空気を加熱する加熱コイル4、ボイラで発生させた蒸気を空気の通過過程に供給して加湿する蒸気式加湿器5、及び、処理空気をハウジング外へ吐出する送風機6が配設されている。
また、前記冷却コイル3、加熱コイル4及び蒸気式加湿器5には、それぞれに供給される冷水、温水及び蒸気等の流量を制御するバルブ7、8、9が設けられている。さらに、加湿空気の供給口(あるいは、供給対象となる恒温・恒湿室の内部)には、温度及び湿度センサ12が取り付けられており、これらのセンサ12による検出値が温湿度制御器13に入力され、この温湿度制御器13によって、前記バルブ7〜9の開度が調整され、供給空気の温度及び湿度があらかじめ定められた一定の値となるように、冷却コイル3内の冷水、加熱コイル4内の温水、蒸気式加湿器5の蒸気の量が制御されるように構成されている。
図10に示した恒温・恒湿用空調システムにおける温度及び湿度制御を、図11(A)〜(C)の湿り空気線図を参照して以下に説明する。なお、図11に示したa〜fは、図10で示したa〜fの位置における空気の状態に対応している。
(1−1)除湿期−1…図11(A)参照
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。
(1−2)除湿期−2…図11(B)参照
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。
(1−3)加湿期…図11(C)参照
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。
このように、図10に示したような構成の恒温・恒湿用空調システムにおいては、除湿期においては、冷却コイル3及び再熱のために加熱コイル4を作動させる必要があるため、そのコストがかかり、また、加湿期においては、蒸気式加湿器5を作動させる必要があるため、冷却や蒸気発生のためのコストがかかっていた。
(2)従来例−2
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、図中、左側を空気取入口、右側を空気供給口とするハウジング(図示せず)の内部に、取入口側から、外気の塵埃を取り除くプレフィルタ1、中性能フィルタ2、循環する冷水によって空気を冷却除湿する第1の冷却コイル3a及び循環する冷水によって空気を冷却する第2の冷却コイル3b、循環する温水によって空気を加熱する加熱コイル4、ボイラで発生させた蒸気を空気の通過過程に供給して加湿する蒸気式加湿器5、及び、処理空気をハウジング外へ吐出する送風機6が配設されている。
また、前記冷却コイル3a,3b、加熱コイル4及び蒸気式加湿器5には、それぞれに供給される冷水、温水及び蒸気等の流量を制御するバルブ7a,7b、8、9が設けられている。さらに、加湿空気の供給口(あるいは、供給対象となる恒温・恒湿室の内部)には、温度及び湿度センサ12が取り付けられており、これらのセンサ12による検出値が温湿度制御器13に入力され、この温湿度制御器13によって、前記バルブ7〜9の開度が調整され、供給空気の温度及び湿度があらかじめ定められた一定の値となるように、冷却コイル3a、3b内の冷水、加熱コイル4内の温水、蒸気式加湿器5の蒸気の量が制御されるように構成されている。
図12に示した恒温・恒湿用空調システムにおける温度及び湿度制御を、図13(A)〜(C)の湿り空気線図を参照して以下に説明する。なお、図13に示したa〜fは、図12で示したa〜fの位置における空気の状態に対応している。
(2−1)除湿期−1…図13(A)参照
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。
(2−2)除湿期−2…図13(B)参照
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。
(2−3)加湿期…図13(C)参照
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。
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。この混合空気が第2の冷却コイル3b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13(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。
このように、図12に示したような構成の恒温・恒湿用空調システムにおいては、除湿期において、加熱コイル4を作動させる必要がないため、図10に示したシステムよりコストが削減できる。しかし、加湿期においては、蒸気式加湿器5を作動させる必要があるため、蒸気発生のためのコストがかかっていた。
(3)従来例−3
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、図中、左側を空気取入口、右側を空気供給口とするハウジング(図示せず)の内部に、取入口側から、外気の塵埃を取り除くプレフィルタ1、中性能フィルタ2、循環する冷水によって空気を冷却除湿する第1の冷却コイル3a、循環する温水によって空気を加熱する加熱コイル4、気化式加湿器20、循環する冷水によって空気を冷却する第2の冷却コイル3b、再熱コイル21、及び、処理空気をハウジング外へ吐出する送風機6が配設されている。
また、前記冷却コイル3a,3b、加熱コイル4及び再熱コイル21には、それぞれに供給される冷水、温水及び蒸気等の流量を制御するバルブ7a,7b、8、24が設けられている。さらに、加湿空気の供給口(あるいは、供給対象となる恒温・恒湿室の内部)には、温度及び湿度センサ12が取り付けられており、これらのセンサ12による検出値が温湿度制御器13に入力され、この温湿度制御器13によって、前記バルブ7、8、24の開度が調整され、供給空気の温度及び湿度があらかじめ定められた一定の値となるように、冷却コイル3a、3b内の冷水、加熱コイル4及び再熱コイル21内の温水、気化式加湿器20による加湿量が制御されるように構成されている。なお、加熱コイル4は、加湿量を制御するために使用される(特許文献2参照)。
図14に示した恒温・恒湿用空調システムにおける温度及び湿度制御を、図15(A)〜(C)の湿り空気線図を参照して以下に説明する。なお、図15に示したa〜gは、図14で示したa〜gの位置における空気の状態に対応している。
(3−1)除湿期−1…図15(A)参照
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。
(3−2)除湿期−2…図15(B)参照
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。
(3−3)加湿期…図15(C)参照
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。
このように、図14に示したような構成の恒温・恒湿用空調システムにおいては、除湿期においては、余分な冷却と再熱エネルギーの必要がないため、図10に示したシステムよりコストが削減できる。しかし、加湿期においては、加熱コイル4を作動させる必要があるため、そのコストがかかっていた。
なお、本例においては、吹出口の設定温度を15℃としたため再熱コイル21は用いられていないが、室内発熱が少ない場合には、除湿期−1、除湿期−2及び加湿期ともに、吹出口の設定温度を高く設定する必要があり、その際には再熱コイル21により加熱する必要がある。
特開2003−294274号公報 特開2001−317795号公報
しかしながら、上述したような従来から用いられている恒温・恒湿用空調システムにおいては、いずれも、除湿期及び加湿期におけるランニングコストが多大なものとなっていた。そのため、ランニングコストの低減を可能とした恒温・恒湿用空調システムの開発が切望されていた。
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、冷凍機容量の削減、冷却と加熱及び加湿の省エネルギー化を可能とした恒温・恒湿用空調システムを提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、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ものである。
上記のような構成を有する請求項1に記載の発明によれば、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。
請求項2に記載の発明は、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ものである。
上記のような構成を有する請求項3に記載の発明によれば、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。
本発明の恒温・恒湿用空調システムによれば、冷凍機容量の削減、冷却と加熱及び加湿の省エネルギー化を可能とした恒温・恒湿用空調システムを提供することができる。
以下、本発明の恒温・恒湿用空調システムに係る実施の形態(以下、実施形態という)について、図面を参照して具体的に説明する。
(1)第1実施形態
(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。
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には分岐ライン31が設けられ、この分岐ライン31には第2の送風機32と、気化式加湿器33が配設されている。なお、この気化式加湿器33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ている。また、気化式加湿器33の制御は、第2の送風機32を制御することにより、分岐ライン31に導入される風量を制御し、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。
(1−2)作用
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。
(1−2−1)除湿期−1…図2参照
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%)から供給される36000m3/hのリターンエア(RA)は、すべて、リターンエア供給ライン30を通って空調機内に導入されるので、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。
(1−2−2)除湿期−2…図3参照
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%)から供給される36000m3/hのリターンエア(RA)は、すべて、リターンエア供給ライン30を通って空調機内に導入されるので、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。
(1−2−3)加湿期…図4参照
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。
気化式加湿器33によって加湿されたリターンエア(12000m3/h)と、クリーンルームから供給されたリターンエア(24000m3/h)とが混合された後(E点、21.5℃、52%)、空調機内に導入されるので、F点の温度は19.1℃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。
ここで、図4に示した空気線図上における各点の温度変化について説明する。すなわち、気化式加湿器33によって加湿されたリターンエア(12000m3/h)と、クリーンルームから供給されたリターンエア(24000m3/h)とが混合されたE点の温度は、C点とD点を結ぶ直線上において、それぞれの体積比24000:12000=2:1に比例配分された点となる。
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。
なお、本例においては、吹出口(あるいは、供給対象となる恒温・恒湿室)の設定温度を15℃としたため加熱コイル4は用いられていないが、室内発熱が少ない場合には、除湿期−1、除湿期−2及び加湿期ともに、吹出口の設定温度を高く設定する必要があり、その際には加熱コイル4により加熱する。
(1−3)効果
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)第2実施形態
(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。
(2−2)作用
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。
(2−2−1)除湿期−1…図6参照
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%)から供給される36000m3/hのリターンエア(RA)は、第1の冷却コイル3aにより除湿された外気と混合されるので、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(E点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。
(2−2−2)除湿期−2…図7参照
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%)から供給される36000m3/hのリターンエア(RA)は、すべて、空調機内に導入されるので、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(E点、15℃)、送風機6によって供給口から供給される。
(2−2−3)加湿期…図8参照
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。
(2−3)効果
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。
(3)他の実施形態
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。
図9に示した実施形態においては、第1実施形態と比較して、リターンエア供給ライン30におけるダンパの抵抗(圧損)が大きくなるため、送風機の動力が大きくなるが、加湿量の制御性は、第1実施形態と同様に優れている。
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。
また、上記各実施形態において、気化式加湿器としては、親水性あるいは吸水性の水膜を使用したものだけでなく、ワッシャー方式など、水分の気化加湿に伴い、対象空気から蒸発潜熱を奪い、乾球温度が低下するものであれば、いずれも適用することができる。
本発明に係る恒温・恒湿用空調システムの第1実施形態の構成を示す模式図である。 第1実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する除湿期−1の空気線図である。 第1実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する除湿期−2の空気線図である。 第1実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する加湿期の空気線図である。 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。 第2実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する除湿期−1の空気線図である。 第2実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する除湿期−2の空気線図である。 第2実施形態の恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する加湿期の空気線図である。 本発明の他の実施形態の構成を示す模式図である。 従来の恒温・恒湿用空調システムの構成を示す模式図である。 図10に示した恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する空気線図であり、(A)は除湿期−1の空気線図、(B)は除湿期−2の空気線図、(C)は加湿期の空気線図。 従来の恒温・恒湿用空調システムの構成を示す模式図である。 図12に示した恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する空気線図であり、(A)は除湿期−1の空気線図、(B)は除湿期−2の空気線図、(C)は加湿期の空気線図。 従来の恒温・恒湿用空調システムの構成を示す模式図である。 図14に示した恒温・恒湿用空調システムの作用を説明する空気線図であり、(A)は除湿期−1の空気線図、(B)は除湿期−2の空気線図、(C)は加湿期の空気線図。
符号の説明
1…プレフィルタ
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)

  1. 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。
  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、
    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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