JP5899561B2 - 温調システム - Google Patents
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Description
前記仕切部材の内壁面の温度が、前記ブース空間を通過する温調後の温調空気の温度よりも低い温度となるように冷却する内壁面冷却機構を備えた点にある。
従って、外部空間の温度が上昇しても、ブース空間内に存在する空気、特に、仕切部材の内壁面近傍に存在する空気が、内壁面近傍に滞留したり内壁面に沿って上昇気流を発生することを良好に防止でき、内壁面近傍を鉛直下方に流れる温調後の温調空気の流れを乱すことが無くなる。
これにより、従来の温調システムに、上記内壁面冷却機構を設けるという非常に簡便な改良により、外部空間の温度が上昇しても、ブース空間内の内壁面近傍に存在する空気の滞留及び上昇気流の発生を確実に防止することができ、ブース空間内に導入され当該ブース空間内を天井部から鉛直下方に通流する温調後の温調空気の流速分布を均一化し、当該ブース空間内の温度分布を簡便且つ確実に均一化することができる。
前記冷却部が前記内壁面冷却機構の媒体冷却部として機能するとともに、前記メイン流路における前記冷却部と前記加熱部との間から分岐して、前記冷却部の下流側と前記空間とを連通接続するバイパス路を備え、前記内壁面冷却機構が、前記冷却部にて冷却され前記加熱部にて加熱される前の温調空気を前記内壁面冷却用媒体として前記バイパス路を介して前記空間に供給するように構成されている点にある。
具体的には、ブース空間を温調後の温調空気により目標温調温度に温調する際には、メイン流路を通流する温調空気を、冷却部により冷却し、当該冷却された温調空気の一部を加熱部にて加熱して温調後の温調空気として、当該温調後の温調空気を送風ファンによりチャンバを介してブース空間内に導入することができる。これと同時に、仕切部材の内壁面の温度がブース空間を通過する温調後の温調空気の温度よりも低い温度になるように冷却する際には、メイン流路を通流し冷却部(媒体冷却部)にて冷却された温調空気の他部を、加熱部を通過させずにバイパス路を介して、仕切部材と外側仕切部材との隣接間に形成された空間内に供給することができる。
これにより、従来からの空気温調機構の構成に加えて、主として、外側仕切部材を仕切部材の外側に配設し、バイパス路を配設するという非常に簡便且つ低コストな改良により、ブース空間内の温度分布をより簡便且つより確実に均一化することができる。
図1〜図3に示すように、本発明に係る温調システム50は、温調後の温調空気Pによりブース空間5内を外部空間40の温度よりも低い温度に温調する空気温調機構1と、空気温調機構1から温調後の温調空気Pが導入されるチャンバ4を頂部に有するブース本体2と、ブース本体2の周囲部に配設されてブース空間5を外部空間40から仕切る板状のパネル部材(仕切部材の一例)6と、パネル部材6の内壁面6aの温度が、ブース空間5を通過する温調後の温調空気Pの温度よりも低い温度となるように冷却する内壁面冷却機構Aと、温調システム50の運転を制御する制御部(図示せず)とを備える。
温調システム50は、概略直方体形状に形成されて、前方側にブース本体2が配置され、後方側に空気温調機構1が配置される。
チャンバ4内は、導入口7に連通する上流側チャンバ4Aと、上流側チャンバ4Aの下方側に位置して吹き出し面板10側に位置する下流側チャンバ4Bとを備えている。上流側チャンバ4Aと下流側チャンバ4Bとの間には、複数のエアフィルタユニット11を支持するフィルタ支持枠体12が設けられている。エアフィルタユニット11は、例えば、所謂ULPAフィルタ等のフィルタで構成され、上流側チャンバ4Aから下流側チャンバ4Bに通流する温調後の温調空気Pから塵埃等を除去して浄化するように構成されている。
従って、温調後の温調空気Pは、メイン流路23を通流し、ブース本体2の導入口7、上流側チャンバ4A、フィルタユニット11、下流側チャンバ4B、複数の孔10a、ブース空間5、導出口8の順に通流して、再度、空気温調機構1内のメイン流路23に戻り、空気温調機構1内でさらに温調され、ブース空間5に再度導入される。よって、この温調システム50では、空気温調機構1とブース本体2との間を、温調空気が順次温調を受けながら循環して、ブース空間5内の温湿度を目標とする温湿度状態に維持することができる。
また、本実施形態では、加熱部21は、公知の電気ヒータにより構成されているが、温調空気を適切に加熱することができる構成であれば、その他の加熱手段を採用することができる。
空気温調機構1には、メイン流路32における送風ファン22と加熱部21との間に、冷却部20にて冷却され加熱部21にて加熱される前の温調空気が通過する通過空間24が形成されている。当該通過空間24の上流側(下部)は、送風ファン22の吹き出し口(図示せず)以外の部分を閉塞する閉鎖部材25により閉鎖されており、下流側(上部)は加熱部21に連通する部位と後述する第2ダクト30Bに連通する部位とに分岐されている。従って、詳細は後述するが、第2ダクト30Bが、メイン流路32における冷却部20と加熱部21との間から分岐するバイパス路31の一部として機能する。なお、第2ダクト30Bは、空気温調機構1の左右方向の中央部において、左右方向の幅の3分の1程度にわたって概略長方形状に形成されている。
上述の通り、第2ダクト30Bの一端側は、空気温調機構1の通過空間24に連通するように配設されており、第1ダクト30A及び第2ダクト30B内に形成される流路が、バイパス流路31として機能する。第1ダクト30Aの下方側壁面には、略等間隔に複数の貫通孔30aが形成されており、それら複数の貫通孔30aの開口面積を増減させることができるホールプラグ等の通流量調整機構(図示せず)が設けられている。
制御部にて外部空間40の温度よりも低い目標温調温度(例えば、23℃)が設定されて温調システム50の運転が開始されると、空気温調機構1(内壁面冷却機構Aも含む)が作動して、温調空気が冷却部20にて目標温調温度よりも低い温度(例えば、20℃)に冷却されて送風ファン22により通過空間24内に供給される。そして、当該冷却部20により冷却された温調空気の一部は、加熱部21にて目標温調温度にまで加熱され温調後の温調空気Pとして、導入口7を介してチャンバ4内に導入される。チャンバ4に導入された温調後の温調空気Pは、フィルタユニット11にて浄化されながら、上流側チャンバ4A及び下流側チャンバ4Bを通流し、吹き出し面板10の複数の孔10aを通過する際に均一に整流されてブース空間5の天井部5aからブース空間5内に導入される。ブース空間5内を通流する温調空気Pは、天井部5aから鉛直下方側に向かって通流し、ブース空間5の下部に設けられた導出口8を介して、再度、空気温調機構1の冷却部20にて冷却される。これにより、精密に温調された温調後の温調空気Pによりブース空間5内を目標温調温度に精密に温調できる。
従って、外部空間40の温度が上昇しても、ブース空間5内に存在する空気、特に、パネル部材6の内壁面6a近傍に存在する空気が、内壁面6a近傍に滞留したり内壁面6aに沿って上昇気流を発生することを良好に防止でき、内壁面6a近傍を鉛直下方に流れる温調後の温調空気Pの流れを乱すことが無くなる。特に、ブース空間5の天井部5aから導入される温調後の温調空気Pの鉛直下方への流速が非常に遅い場合(例えば、0.01〜0.1m/s程度)には、内壁面6a近傍に発生した上昇気流等がブース空間5内を通流する温調後の温調空気Pの流速分布の均一化に、非常に大きな悪影響を与えることがあるが、このよう場合であっても、内壁面6a近傍に上昇気流等が発生することを確実に防止できているので、内壁面6a近傍を鉛直下方に流れる温調後の温調空気Pの流れを乱すことが無い。
更に、空気温調機構1の冷却部20と内壁面冷却機構Aの媒体冷却部A1とを兼用することができ、内壁面冷却機構Aの構成、ひいては、温調システム50の構成を簡便な構成とすることができ、ブース空間5内の温度分布の均一化を図る際において、コストの低減、コンパクト化及びエネルギー消費の低減を図ることができる。
加えて、パネル部材6が良熱伝導性板部材であるアルミ板により構成されているので、パネル部材6とシート状カーテン32との間の冷却用空間34に内壁面冷却用空気Qが供給されると、当該内壁面冷却用空気Qの冷熱がパネル部材6に迅速且つ確実に伝熱されて、当該パネル部材6の内壁面6aを迅速且つ確実に冷却することができる。
上記温調システム50の効果を実証するために、温調システム50を運転し、ブース空間5内の複数の箇所における温度が時間経過とともにどのように変化するかを計測した。
これは、パネル部材6の内壁面6aが、内壁面冷却用空気Qによりブース空間5を流れる温調後の温調空気Pの温度よりも低い20℃程度(実際の計測結果は、20℃であった)に常に冷却されているため、ブース空間5内、特に、パネル部材6の内壁面6aの近傍に存在する空気も同様に冷却され、当該空気が内壁面6a近傍で滞留したり上昇気流の発生が確実に防止されていることによるものと考えられる。つまり、図4(b)の矢印で模式的に示すように、ブース空間5内を鉛直下方に通流する温調後の温調空気Pの流れを乱すことなく、当該温調後の温調空気Pの上下方向での流速を均一に維持できていることにより、ブース空間5内の温度分布が均一に維持されていることによると考えられる。
よって、実施例に係る温調システム50では、ブース空間5内に導入される流速が非常に遅い場合でも、外部空間40の温度変化(特に温度上昇)による影響を受けずに、ブース空間5内の温度分布を均一化することができ、結果として、ブース空間5内の温度を目標温調温度に非常に精密(誤差が、±0.05℃以内)に安定させることができた。
上記実施例に係る温調システム50において、内壁面冷却機構Aを備えない構成、即ち、空気温調機構1により目標温調温度に温調された温調後の温調空気Pをブース空間5内に導入するだけの従来の温調システムを運転し、ブース空間5内の複数の箇所における温度が時間経過とともにどのように変化するかを計測して、比較例とした。
これは、時間の経過とともに外部空間40の温度が変動(特に、上昇)し、外部空間40の温度上昇によりパネル部材6の内壁面6aの温度が上昇することに伴って、パネル部材6の内壁面6aの近傍に存在するブース空間5内の空気の温度も上昇して、当該空気がパネル部材6の内壁面6a近傍で滞留したり、内壁面6aに沿って上昇気流が発生したことによるものと考えられる。つまり、図5(b)の矢印で模式的に示すように、内壁面6a近傍においてブース空間5の天井部5aから鉛直下方に通流する温調後の温調空気Pは、その他の箇所を通流する温調後の温調空気Pと比較して、内壁面6a近傍に発生した上昇気流等による影響を受けて鉛直下方側への流速が減少し、その流れが乱れ、当該温調後の温調空気Pの上下方向での流速が不均一となり、ブース空間5内の温度分布が不均一になったことによると考えられる。
よって、比較例に係る従来の温調システムでは、外部空間40の温度変化(特に温度上昇)による影響を大きく受けて、ブース空間5内の温度分布が不均一となり、結果として、ブース空間5内の温度が目標温調温度に精密に安定させることが困難であった(誤差は、±0.2℃)。
(1)上記実施形態では、空気温調機構1を内壁面冷却機構Aとしての機能を備えるように構成して、冷却部20を媒体冷却部A1としても機能させる等、両機構の構成を兼用したが、空気温調機構1と内壁面冷却機構Aとをそれぞれ別の温調機構により構成することもできる。この場合、内壁面冷却機構Aとして機能する温調機構は、仕切部材としてのパネル部材6の内壁面6aを良好に冷却することができる構成であれば、内壁面冷却用媒体として、内壁面冷却用空気等の気体を用いる構成とすることもでき、また、内壁面冷却用水等の液体を用いる構成とすることもできる。
2 ブース本体
4 チャンバ
5 ブース空間
5a 天井部
6 パネル部材(仕切部材)
6a 内壁面
20 冷却部
21 加熱部
22 送風ファン
23 メイン流路
30a 貫通孔
31 バイパス流路
32 シート状カーテン(外側仕切部材)
34 冷却用空間(空間)
40 外部空間
50 温調システム
A 内壁面冷却機構
A1 媒体冷却部
A2 供給機構
P 温調後の温調空気
Q 内壁面冷却用空気(内壁面冷却用媒体)
Claims (6)
- 空気温調機構から温調後の温調空気が導入されるチャンバを頂部に有するブース本体と、前記ブース本体の周囲部に配設されてブース空間を外部空間から仕切る仕切部材とを備え、前記ブース空間が前記チャンバの下方に配設され、温調後の温調空気が前記チャンバを介して前記ブース空間の天井部から当該ブース空間内に導入され、温調後の温調空気により前記ブース空間内を前記外部空間の温度よりも低い温度に温調する温調システムであって、
前記仕切部材の内壁面の温度が、前記ブース空間を通過する温調後の温調空気の温度よりも低い温度となるように冷却する内壁面冷却機構を備えた温調システム。 - 前記内壁面冷却機構が、内壁面冷却用媒体を冷却する媒体冷却部と、前記仕切部材の外側に配設されて当該仕切部材を前記外部空間から仕切り、前記仕切部材との隣接間に空間を形成する外側仕切部材と、前記媒体冷却部にて冷却した内壁面冷却用媒体を前記空間内に供給する供給機構とを備える請求項1に記載の温調システム。
- 前記空気温調機構が、温調空気を冷却する冷却部と、当該冷却部にて冷却された温調空気を加熱して温調後の温調空気とする加熱部と、温調後の温調空気を前記チャンバに送風する送風ファンと、前記冷却部、前記送風ファン、前記加熱部及び前記チャンバを連通接続するメイン流路とを備え、
前記冷却部が前記内壁面冷却機構の媒体冷却部として機能するとともに、前記メイン流路における前記冷却部と前記加熱部との間から分岐して、前記冷却部の下流側と前記空間とを連通接続するバイパス路を備え、前記内壁面冷却機構が、前記冷却部にて冷却され前記加熱部にて加熱される前の温調空気を前記内壁面冷却用媒体として前記バイパス路を介して前記空間に供給するように構成されている請求項2に記載の温調システム。 - 前記仕切部材が、板状のパネル部材で構成され、前記外側仕切部材が、合成樹脂製のシート状カーテンで構成されている請求項2又は3に記載の温調システム。
- 前記外側仕切部材が、前記ブース本体の周囲部の全周に亘って配設されている請求項2〜4のいずれか一項に記載の温調システム。
- 前記仕切部材が、良熱伝導性板部材により構成されている請求項2〜5のいずれか一項に記載の温調システム。
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