JP6238057B2 - クリーンルーム用空調システム - Google Patents

Description

本発明は、クリーンルームに好適な空調システムに関する。

従来、工業用クリーンルームの空調システムにおいては、熱源システムを用いて冷水・温水を製造し、配管システムにより外気処理空調機に冷水・温水を供給し、冷水・温水により外気の温度・湿度を制御し、これをクリーンルームに供給するようにしていた。

例えば、特許文献１（特開平０８−１１４３４７号公報）には、外気温度の低い冬期に冷却塔を冷熱源とすると共に、外気温度の高い夏期に冷凍機を冷熱源とする熱源システムが開示されている。
特開平０８−１１４３４７号公報

上記のような冷却塔や冷凍機を用いた熱源システムは高価であるために、クリーンルーム用の空調システムを構築するためには、相応のコストをかけざるを得なかった。

そこで、室外機と、この室外機から冷媒を得て、この冷媒により外気の温度調整を行い室内に導入する外気処理空調機とからなる、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージを、クリーンルーム用の空調システムに転用することが考えられる。

しかしながら、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用の空調システムに転用する場合においては、以下のような問題が生じる。

汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージは、自機の保護を目的とした保護制御を行うために、指令された温度設定と異なる冷媒を外気処理空調機に供給するタイミングが発生することがある。その一方で、防塵対策のためにクリーンルーム内は正圧としなければならいので、外気処理空調機内のファンは常に動作させなければならない。このため、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用の空調システムに転用すると、指令された温度と異なる外気がクリーンルーム内に導入されてしまう、という問題が生じてしまう。

この発明は、上記のような問題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、指令した温度ではない冷媒を生成し、自機を保護する保護制御を行うタイミングを有する室外機と、
前記室外機から供給される冷媒が流され、導入した外気の温度制御を行うコイルを有する外気処理空調機と、からなるクリーンルーム用空調システムにおいて、前記室外機と、複数の前記コイルとの組み合わせからなる系統を複数有し、第１の系統の前記コイルの気流方向下流側には、前記第１の系統とは異なる第２の系統の前記コイルが配され、前記第２の系統の前記コイルの気流方向下流側には、前記第１の系統の前記コイルが配されることを特徴とする。
ただし、前記外気処理空調機は２つの流路を有しており、一方の流路の最上流側には前記第１の系統の前記コイルが配されており、他方の流路の最上流側には前記第２の系統の前記コイルが配されている。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のクリーンルーム用空調システムにおいて、第１の系統で用いられる室外機の容量と、第２の系統で用いられる室外機の容量と、が異なることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のクリーンルーム用空調システムにおいて、第１の系統で用いられる冷媒を流す配管の全長と、第２の系統で用いられる冷媒を流す配管の全長と、が異なることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システムにおいて、前記保護制御が油戻し運転制御であることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システムにおいて、前記保護制御が除霜運転制御であることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システムにおいて、前記保護制御が凍結防止制御であることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システムにおいて、前記保護制御が高圧制御であることを特徴とする。

本発明の空調システム１は、第１の系統の前記コイルの気流方向下流側には、前記第１の系統とは異なる第２の系統のコイルが配されることを特徴としており、このような本発明の空調システム１によれば、例え、保護制御が作動し、第１の系統の前記コイルの温度が指令した温度ではなくなったとしても、その気流方向下流側に配される第２の系統のコイルが、これを補うことが可能となるので、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用に転用することが可能となる。

また、第１の系統で用いられる室外機の容量と、第２の系統で用いられる室外機の容量と、を異ならせたり、第１の系統で用いられる冷媒を流す配管の全長と、第２の系統で用いられる冷媒を流す配管の全長と、を異ならせたり、することで、第１の系統と第２の系統とが、同時に保護制御に移行する確率を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。 本発明の第３実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。 本発明の第４実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。 本発明の第５実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る空調システム１の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。

本発明に係る空調システム１は、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージを基に、構成されている。マルチ型空冷ヒートポンプパッケージは、冷媒を作り出す室外機と、ケーシング内に納められているコイルを有する外気処理空調機１０と、前記冷媒を前記コイルに流す配管とから主に構成されているが、本発明に係る空調システム１では、このような構成を、少なくとも２系統以上設けるようにしている。なお、図面では、室外機やコイル、配管などは模式的に示されている。

空調システム１のケーシング１１内には、外気ＯＡが取り入れられ、温度湿度が調整され、給気ＳＡとして、不図示のクリーンルームに供給される。

ケーシング１１には、送風ファン２２を動作させることで、常に外気ＯＡを取り込み、クリーンルームに給気ＳＡとして供給することで、クリーンルーム内を常に正圧に維持するような運用がなされている。

ケーシング１１に取り込まれた空気は、プレフィルタ１３及び中性能フィルタ１４を流れることで、空気中の塵などが除去される。

第１系統１００における第１系統室外機１０５は、指令された温度の冷媒を生成し、この冷媒を、第１系統配管１０７を通して、ケーシング１１内の第１系統第１コイル１１１及び第１系統第２コイル１１２に循環させている。

第２系統２００における第２系統室外機２０５は、指令された温度の冷媒を生成し、この冷媒を、第２系統配管２０７を通して、ケーシング１１内の第２系統第１コイル２１１及び第２系統第２コイル２１２に循環させている。

コイルが設置されているケーシング１１内においては、気流が流れる流路が２つ設けられており、一方の流路の上流側には第１系統第１コイル１１１が、その下流側には第２系統第２コイル２１２が配されている。

また、他方の流路の上流側には第２系統第１コイル２１１が、その下流側には第１系統第２コイル１１２が配されている。

ところで、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをおいては、自機の保護を目的とした保護制御を行うために、指令された温度設定と異なる冷媒が配管に流されるタイミングが発生することがある。このような保護制御には、（１）配管中に貯まった油をコンプレッサー（不図示）に戻すために行う油戻し運転制御、（２）室外機の熱交換器に付着した霜を取り除くために行う除霜運転制御、（３）コイルが凍結してしまうことを防止するために行う凍結防止制御、（４）配管内の圧力を低減するために行う高圧制御、などがあるが、いずれの保護制御においても、共通しているのは、保護制御が実行されると、指令値と異なる温度の冷媒を、第１系統配管１０７、第２系統配管２０７に循環させてしまう、ということである。

そこで、本発明の空調システム１では、必ず、第１の系統のコイルの気流方向下流側には、この第１の系統とは異なる第２の系統のコイルが配されることを特徴としている。

このような本発明の空調システム１によれば、例え、保護制御が作動し、第１の系統の前記コイルの温度が指令した温度ではなくなったとしても、その気流方向下流側に配される第２の系統のコイルが、これを補うことが可能となるので、汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージをクリーンルーム用に転用することが可能となるのである。

なお、本発明の空調システム１は、油戻し運転制御、除霜運転制御、凍結防止制御、高圧制御以外の保護制御を実施する汎用のマルチ型空冷ヒートポンプパッケージも用いることができる。

第１系統１００のコイル、第２系統２００のコイルを通過した空気は温度調整され、さらに、水膜加湿器１７で湿度が制御され、再熱コイル２０で温度上昇され、ＨＥＰＡフィ
ルタ２５を通過し、給気ＳＡとしてクリーンルームに供給される。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。本実施形態が、第１実施形態と異なる点は、第１系統１００と第２系統２００とに加え、第３系統３００が設けられている点である。このように、本発明に係る空調システム１では、系統をより多く増やすこともできる。

ここで、本実施形態では、コイルが設置されているケーシング１１内においては、気流が流れる流路が３つ設けられており、第１の流路の上流側には第１系統第１コイル１１１が、その下流側には第２系統第２コイル２１２が配されている。

また、第２の流路の上流側には第２系統第１コイル２１１が、その下流側には第３系統第２コイル３１２が配されている。

また、第３の流路の上流側には第３系統第１コイル３１１が、その下流側には第１系統第２コイル１１２が配されている。

以上のような実施形態のように系統をより増やした実施形態によれば、いずれかの系統の保護制御が作動して、指令された温度と異なる冷媒が配管を循環したとしても、これによる温度変動を、その他の系統が抑制することが可能となる確率がより高まり、第１実施形態より効果が高い。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図３は本発明の第３実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。本実施形態が、第２実施形態と異なる点は、上流側からみて、
第１段目のコイル、第２段目のコイルに加え、第３段目のコイルを配するようにしている点である。このように、コイルの段数をより増やして、保護制御による温度変動を抑制することもできる。

ここで、本実施形態では、コイルが設置されているケーシング１１内においては、気流が流れる流路が３つ設けられており、第１の流路の上流側には第１系統第１コイル１１１が、その下流側には第２系統第２コイル２１２、さらにその下流側に第３系統第３コイル３１３が配されている。

また、第２の流路の上流側には第２系統第１コイル２１１が、その下流側には第３系統第２コイル３１２が、さらにその下流側に第１系統第３コイル１１３が配されている。

また、第３の流路の上流側には第３系統第１コイル３１１が、その下流側には第１系統第２コイル１１２が、さらにその下流側に第２系統第３コイル２１３が配されている。

このような実施形態によっても、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は本発明の第４実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。

これまで、説明してきた実施形態では、その確率は極めて低いものであるが、２つ以上の系統の保護制御のタイミングが重なってしまう、ということが発生し得る。このようなことが発生すると、指令していない温度の空気が、クリーンルームに供給されてしまうことが起こってしまう。

そこで、本実施形態では、各系統の保護制御のタイミングを積極的にずらすようにするために、第１系統１００で用いられる第１系統室外機１０５の容量と、第２系統２００で用いられる第２系統室外機２０５の容量と、を異なるものとしている。その他の点は、第１実施形態と同様である。

このような実施形態によれば、 第１系統１００と第２系統２００とが、同時に保護制御に移行する確率を低減することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５は本発明の第５実施形態に係る空調システム１の概要を模式的に示す図である。

第５実施形態も、第４実施形態同様、２つ以上の系統の保護制御のタイミングが重なってしまうことを回避するための構成である。

本実施形態では、第１系統１００で用いられる冷媒を流す配管の全長と、第２系統２００で用いられる冷媒を流す配管の全長と、を異なるせることで、各系統の保護制御のタイミングを積極的にずらすようにしている。

このような実施形態によっても、 第１系統１００と第２系統２００とが、同時に保護制御に移行する確率を低減することができる。

１・・・空調システム
１０・・・外気処理空調機
１１・・・ケーシング
１３・・・プレフィルタ
１４・・・中性能フィルタ
１７・・・水膜加湿器
２０・・・再熱コイル
２２・・・送風ファン
２５・・・ＨＥＰＡフィルタ
１００・・・第１系統
１０５・・・第１系統室外機
１０７・・・第１系統配管
１１１・・・第１系統第１コイル
１１２・・・第１系統第２コイル
１１３・・・第１系統第３コイル
２００・・・第２系統
２０５・・・第２系統室外機
２０７・・・第２系統配管
２１１・・・第２系統第１コイル
２１２・・・第２系統第２コイル
２１３・・・第２系統第３コイル
３００・・・第３系統
３０５・・・第３系統室外機
３０７・・・第３系統配管
３１１・・・第３系統第１コイル
３１２・・・第３系統第２コイル
３１３・・・第３系統第３コイル

Claims (7)

1. 指令した温度ではない冷媒を生成し、自機を保護する保護制御を行うタイミングを有する室外機と、
   前記室外機から供給される冷媒が流され、導入した外気の温度制御を行うコイルを有する外気処理空調機と、からなるクリーンルーム用空調システムにおいて、
   前記室外機と、複数の前記コイルとの組み合わせからなる系統を複数有し、
   第１の系統の前記コイルの気流方向下流側には、前記第１の系統とは異なる第２の系統の前記コイルが配され、
   前記第２の系統の前記コイルの気流方向下流側には、前記第１の系統の前記コイルが配されることを特徴とするクリーンルーム用空調システム。
   ただし、前記外気処理空調機は２つの流路を有しており、一方の流路の最上流側には前記第１の系統の前記コイルが配されており、他方の流路の最上流側には前記第２の系統の前記コイルが配されている。
2. 第１の系統で用いられる室外機の容量と、第２の系統で用いられる室外機の容量と、が異なることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム用空調システム。
3. 第１の系統で用いられる冷媒を流す配管の全長と、第２の系統で用いられる冷媒を流す配管の全長と、が異なることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム用空調システム。
4. 前記保護制御が油戻し運転制御であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システム。
5. 前記保護制御が除霜運転制御であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システム。
6. 前記保護制御が凍結防止制御であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システム。
7. 前記保護制御が高圧制御であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のクリーンルーム用空調システム。

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