JP5205601B2

JP5205601B2 - 温湿度調整装置

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Publication number: JP5205601B2
Application number: JP2009075318A
Authority: JP
Inventors: 雅俊寺島; 浩一太田; 信人長島
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010230184A

Description

本発明は温湿度調整装置に関する。

通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い精密加工等が要求される工程では、通常、クリーンルームの温度変化よりも更に小さな温度変化の環境であることが要求される。このため、高い精密加工等が要求される工程は、精密な温度管理がなされている空間ユニット内に設けられる。
この様な空間ユニットの温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献１には、図９に示す温度調整装置が提案されている。
図９に示す温度調整装置は、圧縮機１００で圧縮されて加熱された高温の熱媒体の一部が冷却器１０２に供給される加熱流路と、高温の熱媒体の残余部が凝縮器１０４で冷却されてから第１膨張弁１０６で断熱的に膨張して更に冷却されて加熱器１０８に供給される冷却流路とが設けられ、ファン１１２によって空間ユニット１１０内に吸引された温度調整対象の空気が冷却器１０２と加熱器１０８とを通過して所定温度に調整されるように、高温の熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ加熱流路と冷却流路との各々を通過した熱媒体が圧縮機１００に再供給される温度調整装置である。
この温度調整装置では、圧縮機１００から吐出された高温の熱媒体の一部を加熱流路側に分配すると共に、高温の熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ加熱流路と冷却流路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を変更可能な比例三方弁１１４と、加熱流路の加熱能力が向上するように、冷却器１０２で熱を放出して冷却されてから第２膨張弁１１６で断熱的に膨張されて更に冷却された熱媒体が、外部熱源である水から吸熱する吸熱器１１８を具備するヒートポンプ手段と、比例三方弁１１４を制御し、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を調整して、冷却器１０２と加熱器１０８とを通過する温度調整対象の空気を所定温度に制御する制御部１２０とが設けられている。

国際公開第２００８／０７８５２５号パンフレット

図９に示す温度調整装置では、空間ユニット１１０の温度を目標温度に対して±０．１℃の精度で制御でき、省エネルギーも図ることができる。
ところで、図９に示す温度調整装置では、温度調整対象の空気が冷却器１０２を通過するため、温度調整装置から空間ユニット１１０に吐出される空気は、温度調整装置に吸引された空気よりも除湿されている。
しかし、温度調整装置から吐出される空気の湿度は未調整である。このため、温度調整装置から吐出される空気の湿度には、バラツキが存在する。
そこで、本発明の課題は、吐出された温度調整された気体の湿度が未調整の従来の温度調整装置の課題を解決し、温度と湿度とが調整された気体を吐出できる温湿度調整装置を提供することにある。

本発明者等は、前記課題を解決すべく検討したところ、図９に示す温度調整装置から吐出される温度調整された空気の湿度調整は、吸引された空気が冷却器１０２を通過するときの除湿程度を調整することによって可能であることが判明した。
更に、この湿度程度の調整は、吐出される温度調整された空気の湿度と目標湿度との湿度差に基づいて圧縮機の回転数を変更することが有効であることを知った。
但し、圧縮機１００の回転数を湿度差に基づいて変更していると、圧縮機１００の運転が不安定となる場合や冷却手段に着霜して、その冷却能力が著しく低下する場合があることも知った。
このため、本発明者等は、図９に示す冷却器１０２と加熱器１０８とを併用して、通過する空気の温度を調整すると共に、第１膨張弁１０６の開度を調整することによって、圧縮機の安定運転ができ且つ冷却手段への着霜を防止できることを知り、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第１熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路と、前記加熱手段及び冷却手段を通過する気体を所定の温度に調整するように、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段とが設けられ、前記加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段の各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温湿度調整装置であって、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体を所定温度に制御する温度制御部と、前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体を所定湿度に制御するように、前記圧縮機の回転数を制御する湿度制御部と、前記第１膨張手段に自動膨張弁が用いられ、前記冷却手段に供給される熱媒温度と前記圧縮機の過熱度とが所定範囲となるように、前記自動膨張弁の開度を制御する膨張弁制御部と、前記加熱手段の前記温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に、前記気体に所定量の水分を噴霧して供給する水分供給ノズルとが設けられ、前記湿度制御部には、前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体を所定の湿度に制御するように、前記水分供給ノズルに供給する水量を制御する水分供給制御部が設けられていることを特徴とする温湿度調整装置にある。
かかる本発明において、加熱手段の温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に、前記気体に所定量の水分を供給する水分供給ノズルとが設けられ、前記湿度制御部には、加熱手段及び冷却手段を通過した気体を所定の湿度に制御するように、前記水分供給ノズルに供給する水量を制御する水分供給制御部を設けたことによって、湿度調整範囲を拡大できる。

また、前記湿度制御部は、前記圧縮機の回転数制御のみで湿度調整可能と判断されたとき、前記圧縮機の回転数を変更することにより湿度調整し、前記圧縮機の回転数制御のみでは湿度調整不可能と判断されたとき、所定量の水分を噴霧して湿度調整することを特徴としてもよい。
水分供給ノズルは、前記水分を圧縮空気で噴霧する二流体ノズルであることを特徴としてもよい。
また、水分供給ノズルを、加熱手段と冷却手段との間に設けることによって、湿度調整を容易に行うことができる。
更に、冷却手段の熱交換能力を、加熱手段の熱交換能力よりも大きくすることによって、湿度調整を更に容易とすることができる。

本発明に係る温湿度調整装置によれば、温湿度調整対象の気体を冷却手段によって除湿する。かかる冷却手段による気体の除湿程度は、温湿度調整された気体中の湿度が所望湿度となるように、湿度制御部によって圧縮機の回転数を変更して冷却手段に供給する冷却用の熱媒量を調整する。
また、本発明に係る温湿度調整装置では、圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体を温度制御部によって制御する分配手段によって冷却手段と加熱手段とに分配し、冷却手段と加熱手段とを通過する気体の温度を調整する。
かかる湿度調整及び温度調整の際に、冷却手段に供給される冷却用の熱媒温度が低温過ぎると、冷却手段に着霜が発生したり、圧縮機の運転が不安定となるため、膨張弁制御部によって第1膨張手段として用いる自動膨張弁の開度を調整し、冷却手段に供給する冷却用の熱媒温度と圧縮機の過熱度とを調整する。
このため、本発明に係る温湿度調整装置では、圧縮機の安定運転を図り且つ冷却器の着霜を防止して、温湿度調整対象の気体の湿度及び温度を所望値に調整できる。
尚、本発明に係る温湿度調整装置には、ヒートポンプ手段が採用されているため、省エネルギーを図ることができる。

本発明に係る温湿度調整装置の一例を説明する概略図である。図１に示すコントロール部を説明するブロック図である。図１に示す二方弁２０ａ，２０ｂの流量特性を示すグラフである。図１に示す制水弁４０の内部構造を説明する概略断面図である。本発明に係る温湿度調整装置の他の例を説明する概略図である。図５に示すコントロール部を説明するブロック図である。図５に示す加熱器１４、冷却器１６及び二流体ノズル１５の配置を説明する説明図である。本発明に係る温湿度調整装置の他の例を説明する概略図である。従来の温度調整装置を説明する概略図である。

本発明に係る温湿度調整装置の一例を説明する概略図を図１に示す。図１に示す温湿度調整装置は、低湿度に湿度調整され、且つ所定温度に温度調整された気体を得るための温湿度調整装置である。
図１に示す温湿度調整装置には、空間ユニット１０内に、ファン１２によって吸込んだ温湿度調整対象の気体としての空気の温度及び湿度を調整する加熱流路及び冷却流路が設けられている。
かかる加熱流路を形成する加熱手段としての加熱器１４と冷却流路を形成する冷却手段としての冷却器１６，１６とが設けられ、温湿度調整対象の空気は冷却器１６を通過して除湿された後、加熱器１４を通過するように、冷却器１６，１６と加熱器１４とが配設されている。
この様に、冷却手段として、二台の冷却器１６，１６を用いることによって、一台の加熱器１４を用いた加熱手段よりも、冷却手段の熱交換能力を加熱手段よりも高め、温湿度調整対象の空気の除湿を充分に行うことができる。
尚、１台の冷却器１６の熱交換能力が加熱器１４の熱交換能力よりも大きければ、１台の冷却器１６であってもよい。

図１に示す温湿度調整装置では、加熱器１４及び冷却器１６，１６供給する第１熱媒体としては、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが用いられる。かかる第１熱媒体の気化・液化によってクリーンルーム内の空気を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第１熱媒体は、圧縮機１８によって圧縮・加熱されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体を、分配手段として二方弁２０ａ，２０ｂによって、加熱器１４が設けられた加熱流路側と冷却器１６，１６が設けられた冷却流路側とに分配される。

二方弁２０ａ，２０ｂによって加熱流路側に分配された高温の第１熱媒体は、加熱器１４に直接供給され、空間ユニット１０内に吸引されて冷却器１６で冷却された空気流を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第１熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第１熱媒体となる。
一方、冷却流路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器２６によって冷却されてから第１膨張弁としての自動膨張弁２８によって断熱的に膨張して更に冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された第１熱媒体は、冷却器１６，１６に供給され、空間ユニット１０内に吸込まれた空気流を冷却して除湿し、所望の湿度とする。
かかる凝縮器２６には、加熱器１４側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却用として配管３０を経由して、外部から加熱又は冷却されることなく供給された第２熱媒体として冷却水が供給されている。かかる冷却水は、凝縮器２６内で７０℃程度の第１熱媒体によって３０℃程度に加熱されて配管３１から吐出される。この配管３１から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器３２に加熱源として供給される。

この吸熱器３２には、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して更に冷却した１０℃程度の第１熱媒体が供給されている。このため、吸熱器３２では、凝縮器２６で吸熱して３０℃程度に昇温された冷却水と１０℃程度に冷却された第１熱媒体との温度差に基づいて、第１熱媒体が冷却水から吸熱できる。この膨張弁３４としては、手動の膨張弁であってもよい。
吸熱器３２で冷却水から吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ３６を経由して圧縮機１８に供給される。このアキュームレータ３６には、冷却器１６に供給されて空間ユニット１０内に吸込まれた空気流から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ３６は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機１８に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機１８に供給できる。
このアキュームレータ３６としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ３６を設置しなくても、吸熱器３２で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器１６に供給されて空間ユニット１０内に吸込まれた気体から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機１８に再供給できればよい。

図１に示す温湿度調整装置では、圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体を加熱流路側と冷却流路側とに分配する二方弁２０ａ，２０ｂは、コントロール部３８に設けられた温度制御部２２によって制御されている。
温度制御部２２では、図２に示す様に、ファン１２から吐出される温湿度調整された空気の温度を測定する温度センサー２９によって測定された測定温度と設定された設定温度とを温度到達判定部２２ａで比較する。測定温度と設定温度とが相違していたとき、測定温度が設定温度と一致するように、温度到達判定部２２ａからの情報を受けた熱媒分配制御部２２ｂは、二方弁２０ａ，２０ｂの各開度を実施的に連続して変更する。
かかる二方弁２０ａ，２０ｂの各開度の変更によって、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更され、空間ユニット１０内に吸込まれた空気を所定温度に調整できる。
この二方弁２０ａ，２０ｂの各々は、図３に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、温度制御部２２の熱媒分配制御部２２ｂは、図３に示す二方弁２０ａ，２０ｂの各々についての流量特性データを保持している。従って、熱媒分配制御部２２ｂからは、二方弁２０ａ，２０ｂの各流量特性に基づいて各二方弁２０ａ，２０ｂへの開度信号を発信する。

ここで、「実質的に連続して変更」するとは、二方弁２０ａ，２０ｂの開度をステップ制御によって調整し、高温の第１熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する際に、二方弁２０ａ，２０ｂの開度が、微視的にはステップ的に変更されているものの、全体として高温の第１熱媒体の加熱流路と冷却流路とへの分配率を連続して変更している場合を含むことを意味する。
かかる温度制御部２２に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。更に、図１に示す温度センサー２９は、ファン１２の吐出側に設置されているが、ファン１２の吸入側に設置してもよく、ファン１２の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
尚、二方弁２０ａ，２０ｂの各開度の変更によっても、測定温度と設定温度とが依然として相違しているときは、図２に示す様に、後述する湿度制御部２７の圧縮機回転数制御部２７ｂからの信号によって圧縮機１８の回転数を変更することもある。

また、図１に示す温湿度調整装置では、吐出する空気の湿度は、冷却器１６，１６での除湿程度によって調整している。この冷却器１６，１６の冷却能力は、圧縮機１８の回転数によって調整可能である。つまり、圧縮機１８の回転数が増加すると、冷却器１６，１６の冷却能力が向上され、温湿度調整対象の空気の除湿程度が向上される。
かかる圧縮機１８の回転数は、コントロール部３８の湿度制御部２７によって制御されている。この湿度制御部２７では、図２に示す様に、ファン１２から吐出される温湿度調整された空気の湿度を測定する湿度センサー２４によって測定された測定湿度と設定された設定湿度とを湿度到達判定部２７ａで比較する。測定湿度と設定湿度とが相違していたとき、測定湿度が設定湿度と一致するように、湿度到達判定部２７ａからの情報を受けた圧縮機回転数制御部２７ｂは、圧縮器１８の回転数を変更する信号を発信する。
この圧縮機回転数制御部２７ｂによる圧縮機１８の回転数の変更は、ステップ的に行われる。つまり、圧縮機１８の回転数を変更したときは、変更した回転数で所定時間保持する。変更した圧縮機１８の回転数で所定時間保持しても、湿度到達判定部２７ａで測定湿度と設定湿度とが依然として相違していると判断されたときは、再度、圧縮機回転数制御部２７ｂから圧縮機１８の回転数の変更信号を発信する。
尚、圧縮機回転数制御部２７ｂから圧縮機１８の回転数の変更信号は、温度制御部２２の温度到達判定部２２ａからの情報に基づいても発信されることがある。

この様に、圧縮機１８の回転数及び二方弁２０ａ，２０ｂによって、加熱流路と冷却流路とに分配してファン１２から吐出される空気流の温湿度を調整していると、設定温度や設定湿度を変更したとき、圧縮機１８の回転数が急激に増加した場合には、冷却器１６，１６に供給される熱媒体量が急増し、冷却器１６，１６で熱媒体が蒸発できず液バック現象が発生したり、冷却器１６，１６の熱媒体の出口温度が低下して着霜現象が発生するおそれがある。
他方、圧縮機１８の回転数が急減した場合には、冷却器１６，１６に供給される熱媒体量が急減し、冷却器１６，１６への熱媒体温度が低下してファン１２から吐出される空気流の温湿度が大幅に乱れる現象が発生し、安定するまでに時間がかかるおそれがある。
かかる現象を防止すべく、圧縮機１８の回転数を変更する際には、目標とする回転数までに回転数をステップ的に徐々に変更しているが、圧縮機１８の回転数変更による影響を更に一層少なくすべく、図１に示す温湿度調整装置では、自動膨張弁２８をコントロール部３８の膨張弁制御部４２によって制御している。

この膨張弁制御部４２では、冷却器１６，１６への供給配管に設けられた入口熱媒温度センサー４４によって測定された冷却器入口熱媒温度が予め設定された所定温度範囲内にあるか否か入口熱媒温度判定部４２ａで判断する。
ここで、冷却器入口熱媒温度が所定温度範囲よりも高い場合には、入口熱媒温度判定部４２ａからの情報に基づいて開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を減少する信号を発信し、冷却器入口熱媒温度が所定温度範囲よりも低い場合には、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を増加する信号を発信する。
また、膨張弁制御部４２では、過熱度判定部４２ｂにおいて、圧縮機１８の入口側（吹込側）に設けられた入口熱媒温度センサー４６によって測定された圧縮機入口熱媒温度と、入口熱媒温度センサー４４によって測定された冷却器入口熱媒温度との温度差に基づく過熱度を算出し、予め設定された所定過熱度範囲内にあるか否か判断する。
ここで、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも高い場合には、過熱度判定部４２ｂからの情報に基づいて開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を減少する信号を発信し、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも低い場合には、開度調整部４２ｃから自動膨張弁２８の開度を増加する信号を発信する。
尚、図１に示す様に、冷却器１６，１６の各出口側に出口熱媒温度センサー４８を設け、出口熱媒温度を測定し、出口熱媒温度が着霜するおそれのない２℃以上となるように、自動膨張弁２８の開度を調整してもよい。

図１に示す温湿度調整装置では、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して冷却しているが、膨張弁３４での断熱膨張による冷却では、第１熱媒体と外部との間での熱の遣り取りはない。このため、断熱的に冷却された第１熱媒体は、外部から凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給された第２熱媒体としての冷却水から吸熱できる。
従って、圧縮機１８から吐出される高温の第１熱媒体には、圧縮機１８による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器３２によって外部から供給された冷却水より吸熱したエネルギーを加えることができる。更に、図１に示す温湿度調整装置では、外部から供給された冷却水が凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給されており、凝縮器２６で除去した高温の第１熱媒体から除去したエネルギーの一部も、圧縮機１８から吐出される高温の第１熱媒体に加えることができ、加熱流路の加熱能力を向上できる。

この様に、図１に示す温湿度調整装置では、その加熱流路の加熱能力をヒートポンプ手段の設置によって向上でき、且つ二方弁２０ａ，２０ｂによって加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との分配比率を、空間ユニット１０内の温度に応じて実質的に連続して変更できる。
更に、ファン１２から吐出される空気の湿度は、圧縮機１８の回転数の調整によって対応できる。
このため、図１に示す温湿度調整装置では、加熱流路及び冷却流路に高温の第１熱媒体が常時供給されており、加熱流路の加熱器１４と冷却流路の冷却器１６とを通過する温湿度調整対象の空気流の微小な負荷変動は、二方弁２０ａ，２０ｂによる加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率及び圧縮機１８の回転数の微小調整によって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
更に、圧縮機１８の回転数の調整の際に、膨張弁制御部４２によって自動膨張弁２８を制御して、圧縮機１８の回転数調整による温湿度調整装置に対する影響やファン１２から吐出される空気流の温湿度に対する影響を可及的に小さくできる。

以上、説明してきた図１に示す温湿度調整装置では、凝縮器２６に冷却水を供給する配管３０に、冷水制御手段としての制水弁４０が設けられている。この制水弁４０は、圧縮機１８の吐出圧が一定となるように制御されている。かかる制水弁４０は、図４に示す様に、冷却水の流路内に設けられた弁部４０ａの開口部を開閉する弁体４０ｂを具備する棒状部が設けられている。この棒状部は、その先端面が当接するバネ４０ｃによって弁体４０ｂが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に付勢されている。また、棒状部の他端面は、圧縮機１８から吐出された第１熱媒体の圧力が供給されるベローズ４０ｄに当接し、棒状部をバネ４０ｃの付勢力に抗して弁部４０ａの開口部を開放する方向に弁体４０ｂを付勢している。
このため、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以上となったとき、ベローズ４０ｄによって弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が増加して、凝縮器２６の冷却能力が向上される。この様に、凝縮器２６の冷却能力が向上されて、圧縮機１８の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以下となったとき、弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が減少して、凝縮器２６の冷却能力が低下する。このため、圧縮機１８の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機１８の吐出圧を一定に保持することによって、温湿度調整装置を安定して運転できる。また、凝縮器２６に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。

図１に示す温湿度調整装置では、温湿度調整対象の空気を除湿して所望の湿度に調整していたが、温湿度調整対象の空気の除湿のみで湿度調整することは湿度調整できる幅や精度に限界が存在する。
このため、図５に示す様に、冷却器１６，１６と加熱器１４との間に、水を噴霧することによって、湿度調整できる幅や精度を向上できる。
図５に示す温湿度調整装置において、図１に示す温湿度調整装置の部材と同一部材については、同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
図５に示す温湿度調整装置では、冷却器１６，１６と加熱器１４との間に、水供給ノズルである二流体ノズル１５によって水を噴霧している。二流体ノズル１５には、水タンク１７に貯留されている純水がポンプ１９及び水供給配管２１に設けられた制御弁２３を経由して供給される。更に、供給された純水を噴霧するための圧縮空気も、配管２５及び制御弁５０を経由して二流体ノズル１５に供給される。
かかる水タンク１７には、配管３３を経由して供給された通常水を純水器３５に供給して得た純水が貯留されている。この水タンク１７の純水の貯留量は、純水供給配管３７に設けられた制御弁３９によって一定に保持されている。

二流体ノズル１５から噴霧される純水量は、湿度制御部２７によって制御されている。この湿度制御部２７では、図６に示す様に、湿度到達判定部２７ａにおいて、圧縮機回転数制御のみで湿度調整可能と判断されたとき、湿度到達判定部２７ａからの情報に基づいて圧縮機回転数制御部２７ｂから圧縮機１８の回転数を変更する信号を発信する。
他方、湿度到達判定部２７ａにおいて、圧縮機回転数制御のみでは湿度調整不可能と判断されたとき、湿度到達判定部２７ａからの情報に基づいて水分供給制御部２７ｃからの信号によって制御弁２３，５０を所定開度に開き、所定量の水を冷却器１６，１６と加熱器１４との間に噴霧して、ファン１２から吐出される空気流を所定温度に調整する。
冷却器１６，１６と加熱器１４との間に噴霧された水滴は、冷却器１６，１６を通過してきた空気流を調湿し、加熱器１４によって蒸発される。
かかる加熱器１４は、前述したヒートポンプ手段によって加熱能力が向上されているため、噴霧中の水滴は加熱器１４内で蒸発でき、空気中に所定量の水分を確実に供給できる。このため、加熱水蒸気発生装置等の他の水分供給手段及び加熱手段を用いることを要しない。
尚、図６に示すコントロール部３８のうち、図２に示すコントロール部３８と同一機能を奏する判定部及び制御部は、図２に示す判定部及び制御部と同一番号を付して詳細な説明を省略した。

図５に示す温湿度調整装置で用いる二流体ノズル１５は、加熱器１４と冷却器１６，１６との間に設けているが、図７（ａ）に示す様に、加熱器１４の空気の出口側に二流体ノズル１５を配設してもよい。この様に、二流体ノズル１５を加熱器１４の空気の出口側に配設しても、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４で加熱され空気流によって充分に加熱できる。
また、冷却器１６と加熱器１４とを、図７（ｂ）に示す様に、空気が加熱器１４に供給された後、冷却器１６に供給されるように配設し、冷却器１６と加熱器１４との間に二流体ノズル１５を配設してもよい。この場合も、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４で加熱され空気流によって充分に加熱できる。
更に、図７（ｂ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図７（ｃ）に示す様に、加熱器１４の空気の入口側に二流体ノズル１５を配設してもよい。この場合も、二流体ノズル１５からの噴霧は加熱器１４によって充分に加熱できる。
但し、例えば、図７（ａ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図７（ｄ）に示す如く、冷却器１６の空気の入口側に二流体ノズル１５を配設した場合には、二流体ノズル１５から噴霧された純水は、冷却器１６内で凝縮されて空気流から除去されるため、空気流を所定の湿度に調整することが困難となる。
尚、図７において、冷却器１６としては、一台の冷却器１６のみを図示した。

図１及び図５に示す温湿度調整装置では、凝縮器２６及び吸熱器３２には、外部からの水を用いた水冷方式であった、図８に示す様に、凝縮器２６及び吸熱器３２にファン５２からの空気流を用いる空冷方式であってもよい。
また、図１、図２及び図８に示す温湿度調整装置では、分配手段として二方弁２０ａ，２０ｂを用いたが、比例三方弁を用いてもよい。
更に、膨張弁３４としては、キャピラリーチューブを用いてもよい。

１０空間ユニット
１２ファン
１４加熱器
１５二流体ノズル
１６冷却器
１８圧縮器
２０ａ，２０ｂ二方弁
２２温度制御部
２４湿度センサー
２６凝縮器
２７湿度制御部
２８自動膨張弁
２９温度センサー
３２吸熱器
３４膨張弁
３６アキュームレータ
３８コントロール部
４０制水弁
４２膨張弁制御部
４４入口熱媒温度センサー
４６入口熱媒温度センサー
４８出口熱媒温度センサー

Claims

圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、
前記高温の第１熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路と、
前記加熱手段及び冷却手段を通過する気体を所定の温度に調整するように、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段とが設けられ、
前記加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段の各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温湿度調整装置であって、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過した温湿度調整対象の気体を所定温度に制御する温度制御部と、
前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体を所定湿度に制御するように、前記圧縮機の回転数を制御する湿度制御部と、
前記第１膨張手段に自動膨張弁が用いられ、前記冷却手段に供給される熱媒温度と前記圧縮機の過熱度とが所定範囲となるように、前記自動膨張弁の開度を制御する膨張弁制御部と、
前記加熱手段の前記温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に、前記気体に所定量の水分を噴霧して供給する水分供給ノズルとが設けられ、
前記湿度制御部には、前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体を所定の湿度に制御するように、前記水分供給ノズルに供給する水量を制御する水分供給制御部が設けられていることを特徴とする温湿度調整装置。
前記湿度制御部は、
前記圧縮機の回転数制御のみで湿度調整可能と判断されたとき、前記圧縮機の回転数を変更することにより湿度調整し、
前記圧縮機の回転数制御のみでは湿度調整不可能と判断されたとき、所定量の水分を噴霧して湿度調整することを特徴とする請求項１記載の温湿度調整装置。
前記水分供給ノズルは、前記水分を圧縮空気で噴霧する二流体ノズルであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の温湿度調整装置。
水分供給ノズルが、加熱手段と冷却手段との間に設けられている請求項１〜３のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
冷却手段の熱交換能力が、加熱手段の熱交換能力よりも大きい請求項１〜４のいずれか一項記載の温湿度調整装置。