JP4916349B2 - 精密空気温度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の空間を精密に所定温度に制御するため、精密に温度制御した空気を前記空間に送給する精密空気温度制御装置に関するものである。

例えば、半導体デバイスや各種基板などを製造する各種プロセス装置や加工装置において、精度の高い処理や加工を行って生産歩留まりを向上するためには、その装置内空間の温度を高精度に、例えば±０．０１℃〜±０．５℃程度に設定された一定範囲内に保つことが要請される。

精密に温度制御された空気を装置空間内に送給してこのような要請を満たす従来の精密空気温度制御装置としては、図４に示すように、圧縮機４１と凝縮器４２と膨張弁４３と蒸発器４４と圧力調整弁４５をこの順に冷媒循環配管４６にて接続して成る冷凍サイクルを用い、装置空間内に送給する空気を冷凍サイクルの蒸発器４４にて一旦冷却し、この蒸発器４４にて冷却された空気を、応答性の高い加熱制御が可能な電気ヒータなどを用いた再加熱器４７にて加熱して空気の温度を精密に制御し、精密に温度制御された空気を送風ファン４８にて装置空間内に送給するように構成されている。なお、湿度制御も要請される場合には、再加熱器４７の下流側に配設された加湿器にて所定の湿度に制御される。

ところが、図４に記載した構成では、空気を蒸発器４４にて大きく冷却した後、再加熱器４７にて加熱するため、エネルギーが無駄に消費されてエネルギー効率が著しく悪いという問題がある。また、再加熱器４７により加熱する温度差が大きくなるため、高精度の温度制御が難しいという問題がある。

そこで、図５に示すように、蒸発器４４の空気流れ方向下流側に加熱用熱交換器５１を配置するとともに、この加熱用熱交換器５１を配置した冷媒バイパス配管５２の一端を圧縮機４１と凝縮器４２の間に、他端を圧力調整弁４５と圧縮機４１の間に接続し、圧縮機４１を出た高温の冷媒（ホットガス）を流す加熱用熱交換器５１にて空気を加熱することで、冷凍サイクルの廃熱を利用して温度制御を行うようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、図５では、冷媒バイパス配管５２における加熱用熱交換器５１の両側に調整弁５３、５４を配設した例を示したが、特許文献１では、圧縮機４１と凝縮器４２の間の分岐部に三方比例制御弁を配設した構成とされている。また、実際には加熱用熱交換器５１による再加熱だけでは高精度の温度制御が困難なことがあり、その場合には図５に仮想線で示すように再加熱器４７を配設することも考えられる。

また、図６に示すように、圧縮機４１と凝縮器４２の間と、膨脹弁４３と蒸発器４４の間とを接続する冷媒バイパス路６１を設けて調整弁６２を配設し、圧縮機４１から出た高温の冷媒一部を膨脹弁４３を出た低温の冷媒に混合して蒸発器４４に導入することで、空気を過剰に冷却しないようにしてエネルギー効率の向上を図ったものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、圧縮機と熱源側熱交換器を有する単一の熱源側ユニットと、各々が膨脹弁と利用側熱交換器とを有するとともに、互いに並列に接続された状態で熱源側ユニットに冷媒循環配管によって接続された複数の利用側ユニットとを備えた冷凍サイクルも知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−３０２０８８号公報 特開昭６４−５４１７４号公報 特許第３８６１２９４号明細書

ところで、通常は装置空間で要求される空気の温度条件は単一であるが、１つの装置空間内で、同時に複数の温度の空気を送給することが要求されることがある。例えば、半導体デバイス製造における製造装置において、装置空間内を２３℃に精密に制御するため、装置空間内の全体に対して２３℃に精密に制御された多量の空気（例えば、全風量の８０％）を送給する一方、装置の発熱部分を冷却するために２３℃より低い温度（例えば１８℃）に精密に制御された少量の空気（例えば、全風量の２０％）を発熱部に送給することが要求されることがある。このような要求を満たすために、各温度毎に各別に上記のような冷凍サイクルを有する精密空気温度制御装置を設けると、設備コストが極めて高くなるとともに、エネルギー効率が著しく低下することになる。

そこで、図４に示した構成を基本として要求を満たそうとする場合には、図７に示すように、蒸発器４４にて冷却された空気を、送風ファン４８の下流側で上記風量比で分流させ、各空気流路にそれぞれ再加熱器７１、７２を配設し、各再加熱器７１、７２にて空気を加熱し、空気温度を精密に制御して装置空間内の所要部位に送給するように構成することが考えれる。しかしながら、空気を蒸発器４４にて大きく冷却した後、再加熱器７１、７２にて加熱するため、図４の場合と同様にエネルギーが無駄に消費されてエネルギー効率が著しく悪いという問題がある。

そこで、図５に示した構成を基本として、図８に示すような構成にて要求を満たすことが考えられる。すなわち、圧縮機４１を出た高温の冷媒（ホットガス）を使用する加熱用熱交換器５１を設けて、冷凍サイクルの廃熱を利用して蒸発器４４を出た空気を制御温度近傍まで加熱し、その空気を送風ファン４８の下流側で上記風量比で分流させ、各空気流路にそれぞれ再加熱器７１、７２を配設し、各再加熱器７１、７２にて空気を加熱して温度を精密に制御し、装置空間内の所要部位に送給するように構成することが考えられる。この場合、加熱用熱交換器５１に廃熱を利用することで図４や図７の場合に比してエネルギー効率が改善されるが、上記の例では、加熱用熱交換器５１では空気を１８℃より若干低い温度まで加熱し、その後一方の再加熱器７１では少量の空気を１８℃まで加熱すれば良いが、他方の再加熱器７２では多量の空気を２３℃まで加熱する必要があるため、なおエネルギー効率を改善すべき余地がある。

また、図６に示した構成を基本として、図９に示すような構成にて要求を満たすことも考えられる。すなわち、圧縮機４１から出た高温の冷媒の一部を膨脹弁４３を出た低温の冷媒に混合して蒸発器４４に導入することで、空気を過剰に冷却せず、その空気を送風ファン４８の下流側で上記風量比で分流させ、各空気流路にそれぞれ再加熱器７１、７２を配設し、各再加熱器７１、７２にて空気を加熱して温度を精密に制御し、装置空間内の所要部位に送給するように構成することが考えれる。しかしながら、この場合も蒸発器４４では空気を１８℃より若干低い温度まで冷却し、その後一方の再加熱器７１では少量の空気を１８℃まで加熱すれば良いが、他方の再加熱器７２では多量の空気を２３℃まで加熱する必要があるため、なおエネルギー効率を改善すべき余地がある。

なお、上記特許文献３には単一の熱源側ユニットに対して複数の利用側ユニットを接続した冷凍ユニットが開示されているが、スーパーマーケット等の冷凍装置に関するもので、上記再加熱器で精密に空気温度を制御する精密空気温度制御装置に係るものではなく、かつ上記問題の解消を示唆するものでもない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気をエネルギー効率良く送給することができる精密空気温度制御装置を提供することを目的とする。

本発明の精密空気温度制御装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器をこの順に冷媒循環配管にて接続して成り、その蒸発器にて空気を冷却する冷凍サイクルと、蒸発器にて冷却された空気を加熱して精密に温度制御する再加熱器と、蒸発器と再加熱器を通して空気を送給する送風手段とを備えた精密空気温度制御装置であって、冷凍サイクルの冷媒循環配管を、凝縮器と膨張弁の間及び蒸発器と圧縮機の間で複数の冷媒分岐配管に分岐し、それぞれに膨張弁と蒸発器を配置し、各冷媒分岐配管の蒸発器に対応させてそれぞれ再加熱器を配設し、かつ圧縮機から出た冷媒の一部の熱を利用して各再加熱器を通る前の空気の温度を精密制御温度より低い近傍温度に制御する予備温度制御手段を設け、送風手段を、各冷媒分岐配管における蒸発器とそれに対応した再加熱器を通してそれぞれ空気を送給するように分岐させたものである。

この構成によると、複数の冷媒分岐配管に配設された蒸発器にて、送風手段にて分岐して送給された空気をそれぞれ冷却するとともに、予備温度制御手段にて圧縮機から出た冷媒の一部の熱を利用して空気の温度を精密制御温度より低い近傍温度に制御した後、再加熱器にてそれぞれの制御温度に精密に制御して送給することができるので、圧縮機で高温となった冷媒の廃熱を利用して再加熱器による加熱エネルギーを効果的に低減することができ、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気をエネルギー効率良く送給することができる。

また、予備温度制御手段を、調整弁を有する冷媒バイパス路にて圧縮機から出た冷媒の一部を各冷媒分岐配管の蒸発器と膨張弁の間に導入するように構成すると、調整弁を有する冷媒バイパス路を設けるだけでよいので、設備コストの上昇を抑制しつつエネルギー効率を向上することができる。

また、予備温度制御手段を、各冷媒分岐配管の蒸発器に対応させてそれぞれ加熱用熱交換器を配設するとともに、調整弁を有する冷媒バイパス路にて圧縮機から出た冷媒の一部を加熱用熱交換器を介して各冷媒分岐配管の蒸発器と圧縮機の間にバイパスさせるように構成し、送風手段を、各冷媒分岐配管における蒸発器とそれに対応した加熱用熱交換器及び再加熱器を通してそれぞれ空気を送給するように分岐すると、加熱用熱交換器と調整弁を有する冷媒バイパス路を設けることで、再加熱器を通る前の空気の温度を加熱用熱交換器にて独立して制御できるため、簡単な制御によって温度制御を精度良く行うことができる。

また、本発明の精密空気温度制御装置は、チラー設備と、チラー設備から冷水が供給されて空気を冷却する冷却用熱交換器と、冷却用熱交換器にて冷却された空気を加熱して精密に温度制御する再加熱器と、冷却用熱交換器と再加熱器を通して空気を送給する送風手段とを備えた精密空気温度制御装置であって、複数の冷却用熱交換器を配設してそれぞれにチラー設備から冷水を供給する冷水循環路と各冷却用熱交換器を通る冷水流量を調整する調整弁を設け、各冷却用熱交換器に対応させてそれぞれ再加熱器を配設し、かつ各冷却用熱交換器に対応させてそれぞれ加熱用熱交換器を配設するとともに、チラー設備における冷却水の排熱回収用熱交換器と各加熱用熱交換器を循環する温水循環路と各加熱用熱交換器を通る温水流量を調整する調整弁を設け、送風手段を、各冷却用熱交換器とそれに対応した加熱用熱交換器及び再加熱器を通してそれぞれ空気を送給するように分岐させたものである。

この構成によると、複数の冷却用熱交換器とそれに対応した加熱用熱交換器及び再加熱器を通してそれぞれ空気を送給するようにして、各冷却用熱交換器にチラー設備から得られる冷水を供給し、加熱用熱交換器にチラー設備の廃熱を回収した温水を供給することで、再加熱器に通す前の空気の温度を再加熱器による精密制御温度より低い近傍温度に制御することができ、再加熱器による加熱エネルギーを効果的に低減することができ、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気を上記と同様にエネルギー効率良く送給することができる。

本発明の精密空気温度制御装置によれば、複数に分岐して送給される空気をそれぞれ、冷凍サイクルの蒸発器やチラー設備の冷水を用いた冷却用熱交換器にて冷却するとともに、冷凍サイクルやチラー設備の廃熱を利用した予備温度制御手段にて空気の温度を精密制御温度より低い近傍温度に制御した後、再加熱器にてそれぞれの制御温度に精密に制御して送給するようにしているので、廃熱を利用して再加熱器による加熱エネルギーを低減でき、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気をエネルギー効率良く送給することができる。

以下、本発明の精密空気温度制御装置の各実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態の精密空気温度制御装置について、図１を参照して説明する。

図１において、圧縮機１と凝縮器２と膨張弁３（３ａ、３ｂ）と蒸発器４（４ａ、４ｂ）と圧力調整弁５（５ａ、５ｂ）をこの順に冷媒循環配管６にて接続して冷凍サイクル７が構成されている。冷媒循環配管６は、凝縮器２と膨張弁３（３ａ、３ｂ）の間で複数の冷媒分岐配管８ａ、８ｂに分岐され、圧縮機１の手前で合流接続されている。そして、各冷媒分岐配管８ａ、８ｂにそれぞれ膨張弁３ａ、３ｂと蒸発器４ａ、４ｂと圧力調整弁５ａ、５ｂが配設され、膨張弁３ａ、３ｂと圧力調整弁５ａ、５ｂにて冷媒分岐配管８ａ、８ｂに流れる冷媒流量を制御し、蒸発器４ａ、４ｂでの冷却熱量を制御するように構成されている。また、蒸発器４ａ、４ｂを通って冷却された空気を、精密に所定温度に加熱するため、応答性の高い加熱制御が可能な電気ヒータなどを用いた再加熱器９ａ、９ｂが蒸発器４ａ、４ｂの下流側に配設されている。

蒸発器４ａ、４ｂと再加熱器９ａ、９ｂを通して精密に温度制御された空気を装置空間（図示せず）内に向けて送給する送風手段１０が設けられている。送風手段１０は、送風ファン１１と、装置空間（図示せず）内からの還流空気と一部新たに導入した外気を送風ファン１１に吸入させ、送風ファン１１から装置空間（図示せず）に向けて送出する送風経路１２にて構成され、送風経路１２は蒸発器４ａ、４ｂの手前で、複数の分岐送風路１２ａ、１２ｂに分岐され、それぞれ所要流量の空気が、蒸発器４ａと再加熱器９ａ、及び蒸発器４ｂと再加熱器９ｂをそれぞれ通って装置空間（図示せず）内の所要箇所に送給するように構成されている。

さらに、本発明では圧縮機１から出た高温の冷媒ガスの熱を利用して各再加熱器９ａ、９ｂを通る前の空気の温度を、精密制御温度の近傍でそれより若干低い温度に制御する予備温度制御手段１３が設けられている。本実施形態の予備温度制御手段１３は、圧縮機１から出た高温の冷媒ガスの一部を、冷媒バイパス路１４の分岐バイパス路１４ａ、１４ｂを通して膨張弁３ａと蒸発器４ａの間、及び膨張弁３ｂと蒸発器４ｂの間にそれぞれ電動開閉弁から成る調整弁１５ａ、１５ｂを介して導入し、各蒸発器４ａ、４ｂに流入する低温の冷媒ガスに、調整弁１５ａ、１５ｂにて調整された所要量の高温の冷媒ガスを混入させて、各蒸発器４ａ、４ｂにおける冷却能力を調整し、各蒸発器４ａ、４ｂで冷却される空気の温度を、精密制御温度の近傍でそれより若干低い温度に精度良く制御するように構成されている。

以上の構成において、装置空間（図示せず）内に、上述の例のように、２３℃の空気を全風量の８０％の風量で供給し、１８℃の空気を全風量の２０％の風量で供給する場合について説明する。送風手段１０の分岐送風路１２ａ、１２ｂをその送風量が８０：２０となるように構成又は調整するとともに、冷媒分岐配管８ａ、８ｂに配設した蒸発器４ａ、４ｂを流れる冷媒の流量比が上記風量比にほぼ比例するように、膨張弁３ａ、３ｂと圧力調整弁５ａ、５ｂを調整する。また、調整弁１５ａ、１５ｂの開度を調整して、圧縮機１から出た高温の冷媒ガスの一部を、蒸発器４ａ、４ｂに流入する低温の冷媒ガスに混合することで蒸発器４ａ、４ｂによる空気の冷却性能を調整する。このようにして、蒸発器４ａにより熱交換された空気温度を、２３℃より０．５℃低い略２２．５℃に制御し、蒸発器４ｂにより熱交換された空気温度を、１８℃より０．５℃低い、略１７．５℃に制御する。

こうして蒸発器４ａ、４ｂにてそれぞれ２２．５℃と１７．５℃に冷却された空気を、応答性良く加熱制御可能な再加熱器９ａ、９ｂにて精密に２３℃と１８℃に制御し、こうして精密に温度制御された空気をそれぞれ分岐送風路１２ａ、１２ｂを通して装置空間（図示せず）内の所要箇所に供給する。

本実施形態によれば、送風手段１０の分岐送風路１２ａ、１２ｂを通って送給される空気をそれぞれ、冷媒分岐配管８ａ、８ｂに配設された冷凍サイクル７の蒸発器４ａ、４ｂにて冷却するとともに、それらの蒸発器４ａ、４ｂに圧縮機１から出た高温の冷媒ガスの一部を導入してその冷却性能を調整することで、蒸発器４ａ、４ｂを通った空気の温度を精密制御温度より０．５℃程度低い近傍温度に制御し、その空気を再加熱器９ａ、９ｂにてそれぞれの制御温度に精密に制御して送給することができるので、圧縮機１で高温となった冷媒の廃熱を利用して再加熱器９ａ、９ｂによる加熱エネルギーを効果的に低減することができるとともに、加熱温度幅が比較的小さい０．５℃程度の所定範囲に抑えられているので、±０．１℃以下のより高精度の温度制御を実現することができる。したがって、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気をエネルギー効率良く送給することができる。上記具体例の場合の使用エネルギーについて、図７に示した構成例の場合と比較して示すと、最小負荷時にはあまり変わらないが、最大負荷時には約２分の１に低減できることが確認されている。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の精密空気温度制御装置について、図２を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態の構成要素と同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。

本実施形態と第１の実施形態とは、予備温度制御手段１３の構成が相違している。すなわち、第１の実施形態では圧縮機１から出た高温の冷媒ガスの一部を蒸発器４ａ、４ｂに導入することで、蒸発器４ａ、４ｂの冷却性能を調整した例を示したが、本実施形態では、蒸発器４ａ、４ｂの空気流れ方向下流側にそれぞれ加熱用熱交換器１６ａ、１６ｂを配設し、圧縮機１から出た高温の冷媒ガスの一部を、冷媒バイパス路１４の分岐バイパス路１４ａ、１４ｂにて、電動開閉弁から成る調整弁１７ａ、１７ｂを介して加熱用熱交換器１６ａ、１６ｂに通した後、電動開閉弁から成る調整弁１８ａ、１８ｂを介して冷媒分岐配管８ａ、８ｂに合流させている。

以上の構成において、膨張弁３ａ、３ｂと圧力調整弁５ａ、５ｂを調整して冷媒分岐配管８ａ、８ｂに配設した蒸発器４ａ、４ｂを流れる冷媒の流量比が蒸発器４ａ、４ｂを流れる空気の流量比にほぼ比例するように調整し、さらに調整弁１７ａ、１７ｂ及び１８ａ、１８ｂの開度を調整して圧縮機１から出た高温の冷媒ガスの一部を加熱用熱交換器１６ａ、１６ｂに流して蒸発器４ａ、４ｂから出た空気を予備加熱し、蒸発器４ａと加熱用熱交換器１６ａによって熱交換された空気温度を２３℃より０．５℃低い略２２．５℃に制御し、蒸発器４ｂと加熱用熱交換器１６ｂによって熱交換された空気温度を１８℃より０．５℃低い略１７．５℃に制御する。こうして２２．５℃と１７．５℃に温度制御された空気が、応答性良く加熱制御される再加熱器９ａ、９ｂにて精密に２３℃と１８℃に制御され、それらの空気がそれぞれ分岐送風路１２ａ、１２ｂを通して装置空間（図示せず）内の所要箇所に供給される。

本実施形態によれば、このように第１の実施形態と同様に、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気をエネルギー効率良く送給することができる。なお、第１の実施形態に比して、蒸発器４ａ、４ｂとは別に加熱用熱交換器１６ａ、１６ｂを配設する必要があるが、冷凍サイクル７とは別に予備加熱回路を構成しているので制御が容易になるという利点がある。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の精密空気温度制御装置について、図３を参照して説明する。

上記各実施形態では冷凍サイクル７を用いて空気の温度制御を行う例を示したが、本実施形態は冷熱源及び温熱源としてチラー設備２０を用いたものであり、そのチラー設備２０の冷水と温熱を利用した空気温度制御部２１にて空気温度を制御するようにしたものである。

図３において、チラー設備２０は、水冷式チラー２２と冷水タンク２３とを備え、水冷式チラー２２はヒートポンプ機能にて外部から供給された冷却水に熱を放出することにより冷水を製造し、その冷水を循環ポンプ２４にて冷水タンク２３との間で循環させることにより冷水タンク２３内の冷水を所定温度に保持している。なお、冷水を製造した結果加温された冷却水は外部に排出されている。本実施形態では、冷水タンク２３内の所定温度の冷水を冷水ポンプ２５にて空気温度制御部２１との間に配管された冷水循環路３０に送給するとともに、過剰な冷水はバイパス弁２６を介してバイパスさせるように構成されている。また、加温された冷却水を外部に排出する前にその温熱を利用して温水を得る廃熱回収用熱交換器２７が配設され、得られた温水を温水ポンプ２８にて空気温度制御部２１との間に配管された温水循環路３３に送給するとともに、過剰な温水はバイパス弁２９を介してバイパスさせるように構成されている。

空気温度制御部２１には、送風手段１０の分岐送風路１２ａ、１２ｂにそれぞれ冷却用熱交換器３１ａ、３１ｂが配設されるとともに、これら冷却用熱交換器３１ａ、３１ｂは冷水循環路３０に並列接続され、かつ各冷却用熱交換器３１ａ、３１ｂに直列に電動開閉弁から成る調整弁３２ａ、３２ｂが配置され、各冷却用熱交換器３１ａ、３１ｂを流れる冷水の流量を制御してそれぞれの冷却性能を制御できるように構成されている。また、これら冷却用熱交換器３１ａ、３１ｂの空気流れ方向下流側に加熱用熱交換器３４ａ、３４ｂが配設されるとともに、これら加熱用熱交換器３４ａ、３４ｂは温水循環路３３に並列接続され、かつ各加熱用熱交換器３４ａ、３４ｂに直列に電動開閉弁から成る調整弁３５ ａ、３５ｂが配置され、各加熱用熱交換器３４ａ、３４ｂを流れる温水の流量を制御してそれぞれの加熱性能を制御できるように構成されている。

以上の構成において、送風手段１０の分岐送風路１２ａ、１２ｂをその送風量が８０：２０となるように構成又は調整するとともに、冷却用熱交換器３１ａ、３１ｂを流れる冷水の流量比を上記風量比にほぼ比例するように調整弁３２ａ、３２ｂにて調整して冷却用熱交換器３１ａ、３１ｂによる冷却性能を調整する。また、加熱用熱交換器３４ａ、３４ｂを流れる温水の流量を調整弁３５ａ、３５ｂの開度を調整して加熱用熱交換器３４ａ、３４ｂによる加熱性能を調整する。かくして、冷却用熱交換器３１ａで冷却された後、加熱用熱交換器３４ａで加熱された空気の温度を２３℃より０．５℃低い略２２．５℃に制御し、冷却用熱交換器３１ｂで冷却された後、加熱用熱交換器３４ｂで加熱された空気の温度を１８℃より０．５℃低い略１７．５℃に制御する。

その後冷却用熱交換器３１ａと加熱用熱交換器３４ａ、及び冷却用熱交換器３１ｂと加熱用熱交換器３４ｂにてそれぞれ２２．５℃と１７．５℃に冷却された空気を、再加熱器９ａ、９ｂにて応答性良く加熱制御して精密に２３℃と１８℃に制御し、こうして精密に温度制御された空気がそれぞれ分岐送風路１２ａ、１２ｂを通して装置空間（図示せず）内の所要箇所に供給される。

本実施形態においても、チラー設備２０を利用した空気温度制御部２１にて、上記のように冷却用熱交換器３１ａと加熱用熱交換器３４ａ、及び冷却用熱交換器３１ｂと加熱用熱交換器３４ｂを通った空気の温度を精密制御温度より０．５℃程度低い近傍温度に制御し、その空気を再加熱器９ａ、９ｂにてそれぞれの制御温度に精密に制御して送給することができるので、再加熱器９ａ、９ｂによる加熱エネルギーを効果的に低減することができるとともに、加熱温度幅が比較的小さい０．５℃程度の所定範囲に抑えられているので、±０．１℃以下のより高精度の温度制御を実現することができる。したがって、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気をエネルギー効率良く送給することができる。

本発明の精密空気温度制御装置は、複数に分岐して送給される空気をそれぞれ、冷凍サイクルの蒸発器やチラー設備の冷水を用いた冷却用熱交換器にて冷却するとともに、冷凍サイクルやチラー設備の廃熱を利用した予備温度制御手段にて空気の温度を精密制御温度より低い近傍温度に制御した後、再加熱器にてそれぞれの制御温度に精密に制御して送給するようにしているので、廃熱を利用して再加熱器による加熱エネルギーを低減でき、複数の温度にそれぞれ精密に制御された空気をエネルギー効率良く送給することができるため、複数温度に精密に制御された温調空気を必要とする各種プロセス装置や加工装置に好適に適用することができる。

本発明の第１の実施形態の精密空気温度制御装置の概略構成図。 本発明の第２の実施形態の精密空気温度制御装置の概略構成図。 本発明の第３の実施形態の精密空気温度制御装置の概略構成図。 第１の従来例の精密空気温度制御装置の概略構成図。 第２の従来例の精密空気温度制御装置の概略構成図。 第３の従来例の精密空気温度制御装置の概略構成図。 第１の従来例を基本構成として複数温度の温調空気を送給するように構成した精密空気温度制御装置の概略構成図。 第２の従来例を基本構成として複数温度の温調空気を送給するように構成した精密空気温度制御装置の概略構成図。 第３の従来例を基本構成として複数温度の温調空気を送給するように構成した精密空気温度制御装置の概略構成図。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ａ、３ｂ 膨張弁
４ａ、４ｂ 蒸発器
５ａ、５ｂ 圧力調整弁
６ 冷媒循環配管
７ 冷凍サイクル
８ａ、８ｂ 冷媒分岐配管
９ａ、９ｂ 再加熱器
１０ 送風手段
１１ 送風ファン
１２ａ、１２ｂ 分岐送風路
１３ 予備温度制御手段
１４ 冷媒バイパス路
１４ａ、１４ｂ 分岐バイパス路
１５ａ、１５ｂ 調整弁
１６ａ、１６ｂ 加熱用熱交換器
１７ａ、１７ｂ 調整弁
１８ａ、１８ｂ 調整弁
２０ チラー設備
２１ 空気温度制御部
２２ 水冷式チラー
２３ 冷水タンク
２４ 循環ポンプ
２５ 冷水ポンプ
２６ バイパス弁
２７ 廃熱回収用熱交換器
２８ 温水ポンプ
２９ バイパス弁
３０ 冷水循環路
３１ａ、３１ｂ 冷却用熱交換器
３２ａ、３２ｂ 調整弁
３３ 温水循環路
３４ａ、３４ｂ 加熱用熱交換器
３５ａ、３５ｂ 調整弁

Claims (4)

1. 圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器をこの順に冷媒循環配管にて接続して成り、その蒸発器にて空気を冷却する冷凍サイクルと、蒸発器にて冷却された空気を加熱して精密に温度制御する再加熱器と、蒸発器と再加熱器を通して空気を送給する送風手段とを備えた精密空気温度制御装置であって、
   冷凍サイクルの冷媒循環配管を、凝縮器と膨張弁の間、及び蒸発器と圧縮機の間で複数の冷媒分岐配管に分岐し、それぞれに膨張弁と蒸発器を配置し、
   各冷媒分岐配管の蒸発器に対応させてそれぞれ再加熱器を配設し、
   かつ圧縮機から出た冷媒の一部の熱を利用して各再加熱器を通る前の空気の温度を精密制御温度より低い近傍温度に制御する予備温度制御手段を設け、
   送風手段を、各冷媒分岐配管における蒸発器とそれに対応した再加熱器を通してそれぞれ空気を送給するように分岐させた
   ことを特徴とする精密空気温度制御装置。
2. 予備温度制御手段を、調整弁を有する冷媒バイパス路にて圧縮機から出た冷媒の一部を各冷媒分岐配管の蒸発器と膨張弁の間に導入するように構成したことを特徴とする請求項１記載の精密空気温度制御装置。
3. 予備温度制御手段を、各冷媒分岐配管の蒸発器に対応させてそれぞれ加熱用熱交換器を配設するとともに、調整弁を有する冷媒バイパス路にて圧縮機から出た冷媒の一部を加熱用熱交換器を介して各冷媒分岐配管の蒸発器と圧縮機の間にバイパスさせるように構成し、送風手段は、各冷媒分岐配管における蒸発器とそれに対応した加熱用熱交換器及び再加熱器を通してそれぞれ空気を送給するように分岐させたことを特徴とする請求項１記載の精密空気温度制御装置。
4. チラー設備と、チラー設備から冷水が供給されて空気を冷却する冷却用熱交換器と、冷却用熱交換器にて冷却された空気を加熱して精密に温度制御する再加熱器と、冷却用熱交換器と再加熱器を通して空気を送給する送風手段とを備えた精密空気温度制御装置であって、
   複数の冷却用熱交換器を配設してそれぞれにチラー設備から冷水を供給する冷水循環路と各冷却用熱交換器を通る冷水流量を調整する調整弁を設け、
   各冷却用熱交換器に対応させてそれぞれ再加熱器を配設し、
   かつ各冷却用熱交換器に対応させてそれぞれ加熱用熱交換器を配設するとともに、チラー設備における冷却水の廃熱回収用熱交換器と各加熱用熱交換器を循環する温水循環路と各加熱用熱交換器を通る温水流量を調整する調整弁を設け、
   送風手段を、各冷却用熱交換器とそれに対応した加熱用熱交換器及び再加熱器を通してそれぞれ空気を送給するように分岐させた
   ことを特徴とする精密空気温度制御装置。

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