JP6800649B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

半導体製造設備等において用いられる精密温調用の空気調和装置として、空気取込口及び空気吐出口を有する筐体を備え、当該筐体内に送風機、加熱部及び冷却部を収容する空気調和装置がある。このような空気調和装置は、送風機の駆動によって装置外部から空気取込口に空気を取り込み、取り込んだ空気を加熱部及び冷却部によって所望の温度に調節して空気吐出口から吐出する。空気取込口及び空気吐出口は、筐体の任意の位置に設けられ得るが、多くの場合、空気取込口は筐体の側面に設けられ、空気吐出口は筐体の上面又は側面に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

この種の空気調和装置は、一般に、空気吐出口にダクトを接続することにより、温度制御された空気をダクトを介して温度制御対象空間に供給するように用いられる。また、ダクトの下流側端部に複数の穴を有する中空のボックスを接続し、当該ボックスにおける複数の穴に分岐用のダクトを接続することにより、温度制御された空気を複数の温度制御対象空間に供給する場合もある。例えば半導体製造設備においては、上記のようなボックスを用いることで、一つの空気調和装置から吐出される空気を、クリーンルーム及び当該クリーンルーム内に設置された複数の装置の内部等に分配する場合がある。

また、半導体製造設備において用いられる際、この種の空気調和装置は前記設備が設置される空間の階下の空間に配置される場合がある。この場合においては、空気吐出口に接続されたダクトが、階上の空間に向けて上方に延びるように配置されることになる。

特開２００９−６３２４２号公報

ところで、特許文献１に開示された空気調和装置では、一つの空気吐出口が筐体の上面又は側面に設けられているが、この構成では、空気吐出口から温度制御対象空間に向けてダクトを延ばす場合に、ダクトを不所望に多く屈曲させなければならない状況が生じ得る。そのため、ダクトの屈曲部分の増加による圧損の増加によって、所望の風量を得るための送風機の出力を不所望に増加させなければならない状況が生じ、送風機の運転効率が低下する場合がある。具体的には例えば、筐体の側面に空気吐出口が設けられ且つ温度制御対象空間が空気調和装置に対して上方に位置する場合、ダクトを上方に屈曲させる必要がある。この場合、ダクトを直線的に延ばせる場合に比較して圧損が増加することで、送風機の運転効率が低下する。

また、この種の空気調和装置では、空気吐出口に接続するダクトとして、一般的に、空気吐出口の直径に合致する直径のダクトが用いられる。ここで、特許文献１に開示されるように、装置の上面又は側面に空気吐出口が一つのみ設けられている構成では、設置条件によっては、ダクトの占有領域が不所望に大きくなってしまい、空気調和装置の設置自由度が制約される状況や、当該装置の周辺部材の配置自由度が制約される状況が生じる場合がある。また、温度制御対象空間に求められる要求風量に対してダクトが小さくなり過ぎることで、送風機の出力を不所望に増加させなければならない状況も生じ得る。

また、空気調和装置から複数の温度制御対象空間に空気を供給する際には、上述したように、空気吐出口に接続したダクトの下流側端部に複数の穴を有する中空のボックスを接続し、且つ当該ボックスにおける複数の穴に分岐用のダクトを接続してもよい。しかしながら、この場合、ダクトの増加によるコスト上昇及び構成の煩雑化という問題が生じる。そのため、構造を煩雑化することなく複数の空間に空気を供給可能な構成が望まれる。

本発明は、このような実情を考慮してなされたものであり、温度制御対象空間へ空気を供給するためのダクトを種々のパターンで接続することができ、状況に応じて好適なダクトの配置パターンを柔軟に設定することができる空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明は、空気を取り込む空気取込口及び取り込まれた空気を吐出する空気吐出口を有し、その内部に前記空気取込口と前記空気吐出口とを連通させる空気通流路を画成する筐体と、前記空気取込口から前記空気吐出口へ空気を通流させる送風機と、前記筐体に収容され、前記空気通流路を通流する空気を温度制御する温調部と、前記空気吐出口を覆うように前記筐体に取り付けられ、且つその内部空間を前記空気吐出口に連通させる分配ボックスと、を備え、前記分配ボックスには、ダクトが接続される穴であって、前記内部空間から前記ダクトへ空気を供給するための、上方に開口する第１ダクト接続穴と、前記第１ダクト接続穴とは異なる方向に開口する第２ダクト接続穴と、が設けられている、ことを特徴とする空気調和装置、である。前記空気通流路は、前記空気取込口から上方に延びた後、水平方向に延びるように屈曲し、前記温調部は前記空気通流路内に配置されている。

この空気調和装置によれば、接続されたダクトを温度制御対象空間まで延ばす際にダクトの屈曲部分を極力抑制できるダクト接続穴を、上方に開口する第１ダクト接続穴及びこれとは異なる方向に開口する第２ダクト接続穴の中から温度制御対象空間の位置に応じて適宜選択することが可能となる。これにより、ダクトに形成される不所望な屈曲部分による圧損の増加を抑制できることで、送風機の運転効率の低下を抑制できる。また、複数の温度制御対象空間がある場合には、複数のダクト接続穴に接続したダクトを対応する温度制御対象空間まで延ばすことにより、ダクトの増加を抑制しつつ複数の温度制御対象空間に温度制御された空気を供給できる。したがって、温度制御対象空間へ空気を供給するためのダクトを種々のパターンで接続することができ、状況に応じて好適なダクトの配置パターンを柔軟に設定することができる。

本発明に係る空気調和装置においては、前記分配ボックスに、複数の前記第１ダクト接続穴が設けられていてもよい。
この構成によれば、ダクトを通して直接的に空気を供給できる温度制御対象空間を増加させることができるため、利便性を向上させることができる。

また、複数の前記第１ダクト接続穴のうちの少なくとも一つの第１ダクト接続穴の開口面積が、他の第１ダクト接続穴の開口面積と異なっていてもよい。
この構成によれば、ダクトの占有領域を小さくすることが求められる場合には、開口面積の小さい第１ダクト接続穴に細いダクトを接続することにより、占有面積抑制の要求に対応することができ、温度制御対象空間に求められる要求風量が大きい場合には、開口面積の大きい第１ダクト接続穴に太いダクトを接続することにより、圧損による送風機の不所望な出力増加を抑制しつつ温度制御対象空間に空気を供給できる。これにより、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。

また、前記分配ボックスに、複数の前記第２ダクト接続穴が設けられていてもよい。
この構成によれば、ダクトを通して直接的に空気を供給できる温度制御対象空間を増加させることができるため、利便性を向上させることができる。

この場合、複数の前記第２ダクト接続穴のうちの少なくとも一つの第２ダクト接続穴が、他の第２ダクト接続穴とは異なる方向に開口していてもよい。
この構成によれば、例えば、互いに異なる方向に開口する複数の第２ダクト接続穴の中から、接続されたダクトを温度制御対象空間まで延ばす際にダクトの長さを極力抑制できるダクト接続穴を、温度制御対象空間の位置に応じて適宜選択することが可能となる。これにより、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。

また、この場合、異なる方向に開口する前記第２ダクト接続穴の開口面積が、互いに異なっていてもよい。
この構成によれば、ダクトの接続の向きに加えて、ダクトの径も選択できるため、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。

また、複数の前記第２ダクト接続穴には、同一の方向に開口する少なくとも二つの第２ダクト接続穴が含まれていてもよい。
この構成によれば、ダクトを接続するために選択可能なダクト接続穴が増えるため、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。

また、この場合、同一の方向に開口する少なくとも二つの前記第２ダクト接続穴のうちの少なくとも一つの第２ダクト接続穴の開口面積が、他の第２ダクト接続穴の開口面積と異なっていてもよい。
この構成によれば、ダクトの占有領域を小さくすることが求められる場合には、同一の方向に開口する第２ダクト接続穴において、開口面積の小さい第２ダクト接続穴に細いダクトを接続することにより、占有面積抑制の要求に対応することができ、温度制御対象空間に求められる要求風量が大きい場合には、開口面積の大きい第２ダクト接続穴に太いダクトを接続することにより、圧損による送風機の不所望な出力増加を抑制しつつ温度制御対象空間に空気を供給できる。これにより、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができる。

また、複数の前記第２ダクト接続穴のうちの一部の第２ダクト接続穴が、平面視で、前記空気取込口側に開口していてもよい。
この場合、前記筐体には、前記空気取込口を覆うようにフィルタ装置が設けられ、前記空気取込口側に開口する前記第２ダクト接続穴と、前記フィルタ装置の下流側で且つ前記空気取込口の上流側の部分とが、リターン流路によって接続されていてもよい。
この構成によれば、第２ダクト接続穴の一部をリターン流路の接続部分として利用でき、空気取込口側に開口する第２ダクト接続穴に接続したリターン流路を空気取込口側に延ばすことにより空気を戻して温度制御の安定性の向上を図ることができる。この際、リターン流路の長さを抑制することができ、且つスムーズに空気を戻すことができる。

また、前記分配ボックスには、前記第１ダクト接続穴及び前記第２ダクト接続穴を閉鎖する閉鎖部材を着脱可能に取り付けるための取付構造が設けられていてもよい。
この構成によれば、使用しない第１ダクト接続穴及び第２ダクト接続穴からの空気の吐出を防止しつつ温度制御対象空間のみに空気を供給できるようになり、温度制御対象空間に効率的に空気を供給することができる。
ここで、前記取付構造は、前記閉鎖部材又は前記ダクトを選択的に取付可能となっていてもよい。
この構成によれば、単一の取付構造で閉鎖部材又はダクトを選択的に取り付けることができるため、構成の煩雑化を抑制しつつ利便性を向上できる。

また、前記第２ダクト接続穴は、水平方向に沿って開口していてもよい。
また、前記第１ダクト接続穴は、鉛直方向に沿って上方に開口していてもよい。
また、前記分配ボックスは、前記筐体の上面に取り付けられていてもよい。

また、本発明は、空気を取り込む空気取込口及び取り込まれた空気を吐出する空気吐出口を有し、その内部に前記空気取込口と前記空気吐出口とを連通させる空気通流路を画成する筐体と、前記空気取込口から前記空気吐出口へ空気を通流させる送風機と、前記筐体に収容され、前記空気通流路を通流する空気を温度制御する温調部と、前記空気吐出口を覆うように前記筐体に取り付けられ、且つその内部空間を前記空気吐出口に連通させる分配ボックスと、を備え、前記分配ボックスには、ダクトが接続される穴であって、前記内部空間から前記ダクトへ空気を供給するための複数のダクト接続穴が設けられており、前記複数のダクト接続穴は、同一の方向に開口した互いに開口面積の異なる複数種の穴で構成されている、ことを特徴とする空気調和装置、である。

この空気調和装置によれば、ダクトの占有領域を小さくすることが求められる場合には、開口面積の小さいダクト接続穴に細いダクトを接続することにより、占有面積抑制の要求に対応することができ、温度制御対象空間に求められる要求風量が大きい場合には、開口面積の大きいダクト接続穴に太いダクトを接続することにより、送風機の不所望な出力増加を抑制しつつ温度制御対象空間に空気を供給できる。また、複数のダクトを用いて複数の温度制御対象空間に温度制御された空気を供給することもできる。これにより、状況に応じて好適なダクトの配置パターンを柔軟に設定することができる。

本発明によれば、温度制御対象空間へ空気を供給するためのダクトを種々のパターンで接続することができ、状況に応じて好適なダクトの配置パターンを柔軟に設定することができる。

本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の斜視図である。 図１に示す空気調和装置の概略構成を示す図である。 図１に示す空気調和装置上の分配ボックスを水平方向の一方側から斜め下方に見た斜視図である。 図１に示す空気調和装置上の分配ボックスを、図３とは反対側となる水平方向の他方側から斜め下方に見た斜視図である。 図１に示す空気調和装置のダクト接続穴に閉鎖部材又はダクトを取り付けるための取付構造を示す図である。 図１に示す空気調和装置の適用例を示す図である。 図１に示す空気調和装置の一変形例を示す図である。 図１に示す空気調和装置の一変形例を示す図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る空気調和装置１の斜視図であり、図２は、空気調和装置１の概略構成を示す図である。本実施の形態の空気調和装置１は、例えば、フォトレジストの塗布及び現像を行う装置の内部等の複数の温度制御対象空間に対し、温度制御された空気を供給して、各温度制御対象空間の温度を一定に維持するために用いられる。

図１及び図２に示すように、この空気調和装置１は、当該装置外部の空気を取り込む空気取込口３１及び空気取込口３１から取り込まれた空気を吐出する空気吐出口３２を有し、その内部に空気取込口３１と空気吐出口３２とを連通させる空気通流路３０を画成する筐体３６と、空気取込口３１から空気吐出口３２へ向けて空気を通流させる送風機６０と、空気通流路３０内に収容され、空気取込口３１から取り込まれた空気を可変の冷凍能力で冷却する冷却部２と、空気通流路３０内に収容され、空気取込口３１から取り込まれた空気を可変の加熱能力で加熱する加熱部４と、空気吐出口３２を覆うように筐体３６に取り付けられ、且つその内部空間Ｓを空気吐出口３２に連通させる分配ボックス８０と、冷却部２の下流側で且つ加熱部４の下流側の位置から冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置まで延びるリターン流路１００と、冷却部２の冷凍能力や加熱部４の加熱能力等を制御する制御ユニット５０と、を備えている。

冷却部２及び加熱部４は、空気通流路３０を通流する空気を温度制御する本発明でいう温調部に対応するものである。また図２においては、図示の都合上、制御ユニット５０が筐体３６の外部に位置するように示されているが、実際上は、制御ユニット５０は筐体３６内に収容されている。

図１に示すように、筐体３６は、一例として直方体状に形成されており、建造物内の床面上に設置されている。筐体３６は、水平方向に平行な第１方向ｄ１上で対向する一対の側壁部３６Ａ，３６Ｂと、水平方向に平行で且つ第１方向ｄ１と直交する第２方向ｄ２上で対向しつつ一対の側壁部３６Ａ，３６Ｂの両端部間を接続する一対の側壁部３６Ｃ，３６Ｄと、第１方向ｄ１上で対向する一対の側壁部３６Ａ，３６Ｂ及び第２方向ｄ２上で対向する一対の側壁部３６Ｃ，３６Ｄの各上縁に跨がって設けられた上壁部３６Ｅと、を有している。図１においては、図示の都合上、空気取込口３１及び空気吐出口３２が破線で示されているが、本実施の形態において、空気取込口３１は第１方向ｄ１の一方側に位置する側壁部３６Ａに設けられ、空気吐出口３２は上壁部３６Ｅにおける第１方向ｄ１の他方側の部分に設けられている。

空気取込口３１には、外部の空気を空気取込口３１に向けて通流させるための取込流路３１２が接続され、取込流路３１２にはフィルタ装置３１３が設けられている。図示の例では、フィルタ装置３１３が、取込流路３１２を介して空気取込口３１を覆うように筐体３６に取り付けられている。本実施の形態では、送風機６０の駆動により、外部の空気がフィルタ装置３１３から取込流路３１２を通流し、空気取込口３１から空気通流路３０内に流入するようになっている。上述のフィルタ装置３１３は、一例としてケミカルフィルタであるが、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタでもよいし、ケミカルフィルタとＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタとを含んでいてもよい。

図２に示すように、筐体３６の空気通流路３０は、本実施の形態において、空気取込口３１から上方に延びた後、第１方向ｄ１の他方側に延びるように屈曲している。空気通流路３０内においては、冷却部２が加熱部４の上流側に配置され、加熱部４の下流側には加湿装置７０がさらに設けられている。加湿装置７０は制御ユニット５０に電気的に接続され、制御ユニット５０の制御によって、空気取込口３１から取り込まれた空気を可変の加湿量で加湿することが可能となっている。また本実施の形態では、送風機６０が、空気通流路３０内において加湿装置７０の下流側に設けられている。送風機６０は、風量を変更可能に構成されているが、空気調和装置１の駆動時においては、送風機６０は基本的に一定の風量を出力するように駆動される。なお、本実施の形態では、冷却部２が加熱部４の上流側に配置されているが、冷却部２は加熱部４の下流側に配置されてもよい。また送風機６０の位置も、図示の例とは異なる位置であってもよい。

空気吐出口３２は、上壁部３６Ｅにおける第１方向ｄ１の他方側の部分に設けられ、上方に、本実施の形態では鉛直方向に沿って上方に向けて開口している。ここで、本実施の形態における分配ボックス８０は、筐体３６の上壁部３６Ｅの上面に取り付けられているため、空気吐出口３２から吐出される温度制御された空気は、上方に向けて分配ボックス８０の内部空間Ｓに供給されることになる。

分配ボックス８０には、図示の都合上、二点鎖線で示されたダクト１２０が接続される複数のダクト接続穴９１〜９４が設けられている（図３及び図４参照）。これにより、本実施の形態に係る空気調和装置１では、複数のダクト接続穴９１〜９４の中から選択される一つ又は複数のダクト接続穴にダクト１２０を接続することにより、内部空間Ｓから一つ又は複数の所望のダクト１２０へ空気を供給し、所望の温度制御対象空間へ空気を供給することが可能となっている。

図示の例において、分配ボックス８０内には、温度センサ４１と湿度センサ４２とが設けられ、これら温度センサ４１及び湿度センサ４２は、冷却部２、加熱部４及び加湿装置７０を通過した空気の温度又は湿度を検出するようになっている。温度センサ４１及び湿度センサ４２は、検出した温度又は湿度を制御ユニット５０に出力し、これに応じて、制御ユニット５０は、温度センサ４１が検出した温度に基づいて冷却部２及び加熱部４を制御するとともに、湿度センサ４２が検出した湿度に基づいて加湿装置７０を制御するようになっている。なお、図１においては、図示の都合上、温度センサ４１及び湿度センサ４２が、分配ボックス８０から離れて示されているが、温度センサ４１及び湿度センサ４２は空気吐出口３２を通過する空気の温度又は湿度を検出可能な任意の態様で配置されている。

本実施の形態における分配ボックス８０では、温度制御対象空間への空気供給のためのダクト１２０の接続の用途に加えて、ダクト接続穴９１〜９４の一部のダクト接続穴９４が上述したリターン流路１００の接続のために用いられている。図１及び図２に示すように、リターン流路１００は、取込流路３１２と分配ボックス８０とに跨がるように設けられており、リターン流路１００の下流側の端部は、取込流路３１２におけるフィルタ装置３１３の下流側の位置に連通している。リターン流路１００内には、リターン流路１００を通流する空気の風量を調節する風量調節用ダンパ１０１が設けられており、本実施の形態における風量調節用ダンパ１０１は、手動及び自動でリターン流路１００を通流する空気の風量を調節可能となっている。なお、分配ボックス８０の詳細については、後述するものとする。

次に、冷却部２及び加熱部４について図２を参照しつつ説明する。まず冷却部２について説明すると、本実施の形態における冷却部２は、第１冷却ユニット１０の冷却コイル１４と、第２冷却ユニット２０の冷却コイル２４と、で構成されている。本実施の形態において、冷却コイル１４を含む第１冷却ユニット１０は、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、及び冷却コイル１４が熱媒体を循環させるように当該順序で配管１５により接続されることにより構成されており、冷却コイル２４を含む第２冷却ユニット２０は、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機２１、凝縮器２２、膨張弁２３、及び冷却コイル２４が熱媒体を循環させるように当該順序で配管２５により接続されることにより構成されている。

これら第１及び第２冷却ユニット１０，２０において、圧縮機１１，２１は、冷却コイル１４，２４から流出した低温かつ低圧の気体の状態の熱媒体を圧縮し、高温かつ高圧の気体の状態として、凝縮器１２，２２に供給する。圧縮機１１，２１は、可変運転周波数で運転され運転周波数に応じて回転数を調節可能なインバータ圧縮機である。圧縮機１１，２１では、運転周波数が高いほど、より多くの熱媒体が凝縮器１２，２２に供給されるようになっている。圧縮機１１としては、インバータとモータとを一体に有するスクロール型圧縮機が採用されることが好ましい。しかしながら、インバータによる運転周波数の調節により回転数を調節して熱媒体の供給量（流量）を調節可能であれば、圧縮機１１，２１の形式は特に限定されるものではない。

また、凝縮器１２，２２は、圧縮機１１，２１で圧縮された熱媒体を冷却水によって冷却すると共に凝縮し、所定の冷却温度の高圧の液体の状態として、膨張弁１３，２３に供給するようになっている。凝縮器１２，２２の冷却水には、水が用いられてよいし、その他の冷媒が用いられてもよい。また、膨張弁１３，２３は、凝縮器１２，２２から供給された熱媒体を膨張させることにより減圧させて、低温かつ低圧の気液混合状態として、冷却コイル１４，２４に供給するようになっている。冷却コイル１４，２４は、供給された熱媒体を温度制御対象の空気と熱交換させて空気を冷却するようになっている。空気と熱交換した熱媒体は、低温かつ低圧の気体の状態となって冷却コイル１４，２４から流出して再び圧縮機１１，２１で圧縮されるようになっている。

以上のような各冷却ユニット１０，２０では、圧縮機１１，２１の運転周波数を変化させ回転数を調節することにより、凝縮器１２，２２に供給される熱媒体の供給量を調節可能であると共に、膨張弁１３，２３の開度を調節可能であることで、冷却コイル１４，２４に供給される熱媒体の供給量を調節可能となっている。このような調節により冷凍能力が可変となっている。なお、本実施の形態では、制御の安定性を向上させる目的で、第１冷却ユニット１０の圧縮機１１は、一定の周波数で運転される。このような運転を実施する場合には、圧縮機１１は固定周波数で運転される圧縮機であってもよく、この場合には、製造コストを低減することが可能となる。

また、冷却部２の配置態様について詳述すると、本実施の形態では、図２に示すように、空気通流路３０内に、空気通流路３０の一部を空気の流れに沿って延びて二分割する仕切り部材２００が設けられ、仕切り部材２００によって空気通流路３０の一部が、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに区画されている。そして第１流路３０Ａに、冷却部２が設けられている。また、仕切り部材２００の下流側の端部に、第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂの開度を調節する流量調節ダンパ２０１が設けられている。一方で、空気取込口３１内には、上流側温度センサ４４が設けられ、上流側温度センサ４４は、リターン流路１００からの空気と合流した空気取込口３１に取り込まれた後の空気の温度を検出するようになっている。ここで、本実施の形態における流量調節ダンパ２０１は、上流側温度センサ４４が検出した温度に応じて制御ユニット５０により制御されることで、第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂの開度を調節することが可能となっている。

次に加熱部４について説明すると、本実施の形態における加熱部４は、第１冷却ユニット１０における圧縮機１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル１６及びその下流側に設けられた加熱量調節弁１８を介して圧縮機１１の下流側において凝縮器１２に流入するように戻す構造を有している。ここで、加熱コイル１６は、空気通流路３０内に収容されている。

詳しくは、加熱コイル１６が、熱媒体入口と熱媒体出口とを有しており、熱媒体入口と、圧縮機１１と凝縮器１２との間の配管の上流側と、が、他の配管によって接続され、熱媒体出口と、圧縮機１１と凝縮器１２との間の配管の下流側と、が、さらに他の配管によって接続されている。そして、熱媒体出口から延びる配管に、加熱量調節弁１８が設けられている。これにより、加熱部４は、圧縮機１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル１６及び加熱量調節弁１８を介して凝縮器１２に流入するように戻すことが可能となっている。

この加熱部４では、圧縮機１１によって圧縮された高温かつ高圧の気体の状態の熱媒体が加熱コイル１６に供給される。加熱コイル１６は、供給された熱媒体を温度制御対象の空気と熱交換させて空気を加熱するようになっている。そして、空気と熱交換した熱媒体は、加熱コイル１６から圧縮機１１と凝縮器１２との間の配管に戻るようになっている。ここで、加熱量調節弁１８が、加熱コイル１６からの熱媒体の戻り量を調節することにより、加熱コイル１６における加熱能力を変更することが可能である。熱媒体の戻し量が多いほど、加熱能力が増加するようになっている。このような加熱部４の加熱能力は、圧縮機１１の運転周波数及び／又は加熱量調節弁１８の開度に応じて調節可能である。

次に、分配ボックス８０について図３乃至図５を参照しつつ説明する。図３は、空気調和装置１上の分配ボックス８０を水平方向（第２方向ｄ２）の一方側から斜め下方に見た斜視図であり、図４は、空気調和装置１上の分配ボックス８０を水平方向（第２方向ｄ２）の他方側から斜め下方に見た斜視図である。また、図５は、空気調和装置１のダクト接続穴９１〜９４に後述する閉鎖部材１３０又はダクト１２０を取り付けるための取付構造ＡＳを示す図である。

図３及び図４に示すように、本実施の形態における分配ボックス８０は、一例として下方が開放した直方体状に形成されており、第１方向ｄ１上で対向する一対の側壁部８０Ａ，８０Ｂと、第２方向ｄ２上で対向しつつ一対の側壁部８０Ａ，８０Ｂの両端部間を接続する一対の側壁部８０Ｃ，８０Ｄと、第１方向ｄ１上で対向する一対の側壁部８０Ａ，８０Ｂ及び第２方向ｄ２上で対向する一対の側壁部８０Ｃ，８０Ｄの各上縁に跨がって設けられた上壁部８０Ｅと、を有している。上述したように、分配ボックス８０には複数のダクト接続穴９１〜９４が設けられ、本実施の形態では、ダクト接続穴として、上方に開口する第１ダクト接続穴９１と、第１ダクト接続穴９１とは異なる方向に開口する第２ダクト接続穴９２，９３，９４と、が設けられている。

本実施の形態において、第１ダクト接続穴９１は分配ボックス８０の上壁部８０Ｅに複数設けられており、各第１ダクト接続穴９１は、円形であり、鉛直方向に沿って上方に開口している。また、複数の第１ダクト接続穴９１のうちの少なくとも一つの第１ダクト接続穴９１の開口面積は、他の第１ダクト接続穴９１の開口面積と異なっている。具体的に図示の例では、七つの第１ダクト接続穴９１が分配ボックス８０に設けられ、このうちの三つの第１ダクト接続穴９１の開口面積が、他の四つの第１ダクト接続穴９１の開口面積よりも小さくなっている。図示の例では、小径の三つの第１ダクト接続穴９１の直径が１５０ｍｍとなっており、大径の四つの第１ダクト接続穴９１の直径が２５０ｍｍとなっているが、このような第１ダクト接続穴９１の寸法や数は、特に限られるものでなく、他の態様であってもよいことは言うまでもない。

また、第２ダクト接続穴９２，９３，９４は、分配ボックス８０の側壁部８０Ａ，８０Ｃ，８０Ｄに設けられており、各第２ダクト接続穴９２，９３，９４は、円形であり、水平方向に沿って開口している。本実施の形態においては、複数の第２ダクト接続穴９２，９３，９４が、互いに異なる方向に開口する、第２ダクト接続穴９２、第２ダクト接続穴９３及び第２ダクト接続穴９４の三種の穴で構成されている。

詳しくは、第２ダクト接続穴９２は、第２方向ｄ２の一方側に位置する側壁部８０Ｃに複数（図示例では、三つ）設けられ且つ第２方向ｄ２の一方側に開口し、水平方向（第１方向ｄ１）に並ぶように形成されている。図示の例では、各第２ダクト接続穴９２の開口面積が互いに同一であり、各第２ダクト接続穴９２の直径は、上述した小径の三つの第１ダクト接続穴９１の直径と同様に１５０ｍｍとなっている。また、第２ダクト接続穴９３は、第２方向ｄ２の他方側に位置する側壁部８０Ｄに複数（図示例では、二つ）設けられ且つ第２方向ｄ２の他方側に開口し、上述の第２ダクト接続穴９２と同様に、水平方向（第１方向ｄ１）に並ぶように形成されている。図示の例では、各第２ダクト接続穴９３の開口面積も互いに同一であり、各第２ダクト接続穴９３の直径は、上述した大径の四つの第１ダクト接続穴９１の直径と同様に２５０ｍｍとなっている。また、第２ダクト接続穴９４は、第２方向ｄ１の一方側に位置する側壁部８０Ａに複数（図示例では、二つ）設けられ且つ第１方向ｄ２の一方側に開口し、水平方向（第２方向ｄ２）に並ぶように形成されている。図示の例では、各第２ダクト接続穴９４の開口面積が互いに同一であり、各第２ダクト接続穴９４の直径は、上述した大径の四つの第１ダクト接続穴９１の直径と同様に２５０ｍｍとなっている。

ここで、本実施の形態では、複数の第２ダクト接続穴９２，９３，９４のうちの第２ダクト接続穴９２，９３の一部又は全部にダクト１２０が接続されることが想定されている一方で、第２ダクト接続穴９４には、上述したリターン流路１００が接続されている。詳しくは、図２に示すように、第２ダクト接続穴９４と、フィルタ装置３１３の下流側で且つ空気取込口３１の上流側の部分とが、リターン流路１００によって接続されている。ここで、第２ダクト接続穴９４は、平面視、すなわち鉛直方向に沿って下方に見られた場合に、空気取込口３１側に開口している。これにより、リターン流路１００の長さを抑えて、リターン流路１００を空気取込口３１側まで延ばすことが可能となる。

なお、以上のような第２ダクト接続穴９２，９３，９４の寸法や数は、特に限られるものでなく、他の態様であってもよいことは言うまでもない。また、本実施の形態では、同一の方向に開口する例えば複数の第２ダクト接続穴９２の開口面積が、同一となっているが、例えば同一の方向に開口する複数の第２ダクト接続穴９２のうちの少なくとも一つの第２ダクト接続穴の開口面積が、他の第２ダクト接続穴９２の開口面積と異なっていてもよい。

また、分配ボックス８０には、第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３，９４を閉鎖する閉鎖部材１３０を着脱可能に取り付けるための取付構造ＡＳが、第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３，９４のそれぞれに対応して設けられている。図５は、一例として二つの第１ダクト接続穴９１に対応する取付構造ＡＳを示している。本実施の形態における取付構造ＡＳは、第１ダクト接続穴９１の周囲に設けられた複数のボルト締結穴８１で構成され、円板状の閉鎖部材１３０に通された複数のボルト８２を対応するボルト締結穴８１に締結することにより、閉鎖部材１３０を取り付けるようになっている。また、図示のように、取付構造ＡＳは、ダクト１２０の端部のフランジ１２１に通された複数のボルト８２を対応するボルト締結穴８１に締結することにより、ダクト１２０を取り付けることも可能となっている。すなわち、本実施の形態における取付構造ＡＳは、閉鎖部材１３０又はダクト１２０を選択的に取付可能となっている。

なお、このような取付構造ＡＳは、図示の例に限られるものではなく、他の態様で構成されてもよい。例えば、取付構造ＡＳは、所定位置まで押し込まれた閉鎖部材１３０又はダクト１２０の抜けを防止するように保持するボールジョイント等によって構成されても構わない。また、本実施の形態における取付構造ＡＳは、図５に示すように、閉鎖部材１３０又はダクト１２０のフランジ１２１に通された複数のボルト８２を、シール部材１３１を介して対応するボルト締結穴８１に締結することにより、閉鎖部材１３０又はダクト１２０を取り付けるように構成されている。図示のシール部材１３１は、環状に形成されたゴム等の弾性部材であり、閉鎖部材１３０又はダクト１２０を気密に保持できる。なお、シール部材１３１は、このような態様に限られるものでなく、例えば筐体３６側に固定される液状の封止材を硬化してなるもの等であってもよい。また、このようなシール部材１３１は設けられていなくてもよい。

本実施の形態では、上述したように、第２ダクト接続穴９４にリターン流路１００が接続される。この場合、上述の風量調節用ダンパ１０１が開いた状態において送風機６０が駆動されることにより、リターン流路１００を介して冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に供給される空気が、空気取込口３１に取り込まれる前の外部の空気に合流される。ここで、本実施の形態に係る空気調和装置１では、風量調節用ダンパ１０１の調節と、第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３に対するダクト１２０の接続及び閉鎖部材１３０の取り付けにより、送風機６０が出力する風量の０％〜１００％の風量の空気を冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻すことが可能となる。

なお、本実施の形態では、上述のように、リターン流路１００の下流側の端部が取込流路３１２におけるフィルタ装置３１３の下流側の位置に連通しているが、リターン流路１００の下流側の端部は取込流路３１２におけるフィルタ装置３１３の上流側の位置に連通していてもよい。また、リターン流路１００の下流側の端部は、空気取込口３１の下流側の位置に連通していてもよい。この場合には、リターン流路１００を介して冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に供給される空気は、空気取込口３１に取り込まれた後の外部の空気に合流されるようになる。

次に、本実施の形態の空気調和装置１の動作について説明する。本実施の形態の空気調和装置１では、温度制御対象の空気取込口３１から取り込まれた空気が、冷却部２によって冷却され、加熱部４によって加熱され、予め設定された目標温度に向けて制御される。

本実施の形態の空気調和装置１を運転する際には、まず、制御ユニット５０において、目標温度と目標湿度とが入力される。また、送風機６０が駆動されることにより、空気通流路３０内の空気が空気吐出口３２側に流動することにより、空気通流路３０の空気取込口３１から温度制御対象の空気が取り込まれる。さらに、各冷却ユニット１０，２０の圧縮機１１，２１も駆動される。また、この例では、送風機６０が出力する風量に対する所定の割合の風量の空気がリターン流路１００から冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻るように、風量調節用ダンパ１０１の開度が調節されている。さらに、温度制御対象空間の位置、数、要求風量等に応じて、第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３のうちの所望のダクト接続穴にダクト１２０が接続される。

上述のように送風機６０等が駆動されると、空気通流路３０の空気取込口３１から取り込まれた空気は、上流側温度センサ４４で温度を検出された後、まず、冷却部２（第１流路３０Ａ）及び／又は第２流路３０Ｂを通過し、その後、加熱部４を通過する。その後、この空気は、加湿装置７０によって加湿された後、空気吐出口３２から吐出され、分配ボックス８０の内部空間Ｓに至る。そして、空気の一部は、第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３の一部又は全部を介して一つ又は複数のダクト１２０に供給される。また、空気の他の一部が、第２ダクト接続穴９４からリターン流路１００を介して冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻る。ここで、空気吐出口３２を通過する空気は、温度センサ４１によって温度が検出され、湿度センサ４２によって湿度が検出される。そして、温度センサ４１は、検出した温度を制御ユニット５０に出力し、湿度センサ４２は、検出した湿度を制御ユニット５０に出力する。

そして、制御ユニット５０は、温度センサ４１が検出した温度と目標温度との差分に基づいて、加熱量調節弁１８の開度、第１冷却ユニット１０の膨張弁１３の開度、第２冷却ユニット２０の膨張弁２３の開度、及び圧縮機２１の運転周波数を制御し、上記の差分に応じた加熱能力及び冷凍能力が出力されるように制御を行う。また制御ユニット５０は、湿度センサ４２が検出した湿度と目標湿度との差分に基づいて、加湿装置７０の加湿能力も制御する。

そして、本実施の形態では、温度制御された空気が、第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３の一部又は全部を介して一つ又は複数のダクト１２０に供給され、ダクト１２０から温度制御対象空間に温度制御された空気が供給される。

また、このような運転の際、本実施の形態の空気調和装置１では、リターン流路１００によって、冷却部２及び加熱部４を通過した空気の一部を冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に供給して、空気通流路３０の空気取込口３１に取り込まれる前の空気に合流させることができる。これにより、環境温度の著しい変動に応じて空気取込口３１に取り込まれる外部の空気の温度が大きく変動した場合であっても、この外部の空気は、温度制御されたリターン流路１００からの空気と合流することで、その温度が温度制御されるべき温度に近づくようになる。すなわち、環境変動の影響に対する影響緩和効果が生じる。そのため、外部の空気の温度の大きい変動に応じて冷凍能力又は加熱能力を急激に大きく変化させなくても、リターン流路１００からの空気と合流した外部の空気を所望の温度に制御し易くなる。

以上に説明した本実施の形態の空気調和装置１によれば、接続されたダクトを温度制御対象空間まで延ばす際にダクトの屈曲部分を極力抑制できるダクト接続穴を、上方に開口する第１ダクト接続穴９１及びこれとは異なる方向に開口する第２ダクト接続穴９２，９３，９４の中から温度制御対象空間の位置に応じて適宜選択することが可能となる。これにより、ダクトに形成される不所望な屈曲部分による圧損の増加を抑制できることで、送風機の運転効率の低下を抑制できる。また、複数の温度制御対象空間がある場合には、複数のダクト接続穴９１，９２，９３，９４から選択して接続したダクトを対応する温度制御対象空間まで延ばすことにより、ダクトの増加を抑制しつつ複数の温度制御対象空間に温度制御された空気を供給できる。したがって、温度制御対象空間へ空気を供給するためのダクトを種々のパターンで接続することができ、状況に応じて好適なダクトの配置パターンを柔軟に設定することができる。

また、分配ボックス８０に複数の第１ダクト接続穴９１が設けられていることで、ダクトを通して直接的に空気を供給できる温度制御対象空間を増加させることができるため、利便性を向上させることができる。

また、複数の第１ダクト接続穴９１のうちの少なくとも一つの第１ダクト接続穴９１の開口面積が、他の第１ダクト接続穴９１の開口面積と異なっている。これにより、ダクトの占有領域を小さくすることが求められる場合には、開口面積の小さい第１ダクト接続穴９１に細いダクトを接続することにより、占有面積抑制の要求に対応することができ、温度制御対象空間に求められる要求風量が大きい場合には、開口面積の大きい第１ダクト接続穴９１に太いダクトを接続することにより、圧損による送風機の不所望な出力増加を抑制しつつ温度制御対象空間に空気を供給できる。これにより、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。

また、分配ボックス８０に複数の第２ダクト接続穴９２，９３，９４が設けられていることで、上述と同様に、ダクトを通して直接的に空気を供給できる温度制御対象空間を増加させることができるため、利便性を向上させることができる。

また、複数の第２ダクト接続穴９２，９３，９４のうちの少なくとも一つの第２ダクト接続穴が、他の第２ダクト接続穴とは異なる方向に開口している。これにより、例えば、互いに異なる方向に開口する複数の第２ダクト接続穴９２，９３，９４の中から、接続されたダクトを温度制御対象空間まで延ばす際にダクトの長さを極力抑制できるダクト接続穴を、温度制御対象空間の位置に応じて適宜選択することが可能となる。これにより、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。

また、異なる方向に開口する例えば、第２ダクト接続穴９２，９３の開口面積が、互いに異なっていることによっても、ダクトの接続の向きに加えて、ダクトの径も選択できるため、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。また、複数の第２ダクト接続穴９２，９３，９４には、同一の方向に開口する少なくとも二つの第２ダクト接続穴が含まれる。これによっても、ダクトを接続するために選択可能なダクト接続穴が増えるため、状況に応じて好適なダクトの配置パターンをより柔軟に設定することができ、利便性を向上させることができる。

また、複数の第２ダクト接続穴９２，９３，９４のうちの第２ダクト接続穴９４が、平面視で、空気取込口３１側に開口する。そして、第２ダクト接続穴９４と、フィルタ装置３１３の下流側で且つ空気取込口３１の上流側の部分とが、リターン流路１００によって接続されている。この構成によれば、第２ダクト接続穴９２，９３，９４の一部をリターン流路１００の接続部分として利用でき、空気取込口３１側に開口する第２ダクト接続穴９４に接続したリターン流路１００を空気取込口３１側に延ばすことにより空気を戻して温度制御の安定性の向上を図ることができる。この際に、リターン流路１００の長さを抑制することができ、且つスムーズに空気を戻すことができる。

また、分配ボックス８０には、第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３，９４を閉鎖する閉鎖部材１３０を着脱可能に取り付けるための取付構造ＡＳが設けられている。これにより、使用しない第１ダクト接続穴９１及び第２ダクト接続穴９２，９３，９４からの空気の吐出を防止しつつ温度制御対象空間のみに空気を供給できるようになり、温度制御対象空間に効率的に空気を供給することができる。しかも、取付構造ＡＳは、閉鎖部材１３０又はダクトを選択的に取付可能となっているため、構成の煩雑化を抑制しつつ利便性を向上できる。

ここで、図６は、空気調和装置１の適用例を示す図である。図６においては、空気調和装置１が、温度制御対象空間（具体的には、半導体製造設備Ｓ）が配置される空間Ｆ２の階下の空間Ｆ１に配置されている。図６に示すように、複数の温度制御対象空間が空気調和装置１の上方に位置する場合、本実施の形態に係る空気調和装置１によれば、上方に開口する第１ダクト接続穴９１にダクトを接続することにより、接続したダクトの屈曲部分を極力抑えてダクトを所望の温度制御対象空間まで延ばすダクト配置パターンを設定することができる。また、複数の第１ダクト接続穴９１を用いることにより、ダクトの増加を抑制しつつ複数の温度制御対象空間に温度制御された空気を供給できる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態の変形例に限定されるものではない。

例えば、上述の実施の形態では、分配ボックス８０が筐体３６の上面に取り付けられたが、図７に示すように、分配ボックス８０は、筐体３６の側面に設けられてもよい。図７に示す分配ボックス８０では、上方に開口する第１ダクト接続穴９１と、これとを異なる方向に開口する第２ダクト接続穴９５と、が設けられている。なお、この場合、空気吐出口３２は、筐体３６の側面で開口するように形成される。

また、上述の実施の形態では、第２ダクト接続穴９２，９３，９４の全てが水平方向に開口しているが、その一部又は全部が、図８に示す第２ダクト接続穴９６のように、斜め上方に開口してもよい。また、図８に示す変形例では、分配ボックス８０が七面体状に形成されているが、分配ボックス８０は、その他の多面体状であってもよいし、球殻状のように曲面を含む形状であってもよい。また、上述の実施の形態では、二つの冷却部２と一つの加熱部４が設けられているが、冷却部２及び加熱部４の数等も、上述の実施の形態の態様に限定されるものではない。

１…空気調和装置
２…冷却部
４…加熱部
３０…空気通流路
３１…空気取込口
３２…空気吐出口
３６…筐体
３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ…側壁部
３６Ｅ…上壁部
６０…送風機
８０…分配ボックス
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ…側壁部
８０Ｅ…上壁部
９１…第１ダクト接続穴
９２〜９６…第２ダクト接続穴
１００…リターン流路
１０１…風量調節用ダンパ
１２０…ダクト
１３０…閉鎖部材
３１３…フィルタ装置
Ｓ…内部空間
ｄ１…第１方向
ｄ２…第２方向
ＡＳ…取付構造

Claims (2)

1. 空気を取り込む空気取込口及び取り込まれた空気を吐出する空気吐出口を有し、その内部に前記空気取込口と前記空気吐出口とを連通させる空気通流路を画成する筐体と、
   前記空気取込口から前記空気吐出口へ空気を通流させる送風機と、
   前記空気通流路内に配置され、前記空気通流路を通流する空気を温度制御する温調部と、
   前記空気通流路内に配置された加湿器と、
   前記空気吐出口を覆うように前記筐体に取り付けられ、且つその内部空間を前記空気吐出口に連通させる分配ボックスと、を備え、
   前記空気通流路は、前記空気取込口から上方に延びた後、水平方向に延びるように屈曲し、
   前記分配ボックスには、ダクトが接続される穴であって、前記内部空間から前記ダクトへ空気を供給するための、上方に開口する第１ダクト接続穴と、前記第１ダクト接続穴とは異なる方向に開口する複数の第２ダクト接続穴と、が設けられており、
   複数の前記第２ダクト接続穴のうちの少なくとも一つの第２ダクト接続穴が、他の第２ダクト接続穴とは異なる方向に開口し、平面視で、前記空気取込口側に開口しており、
   前記筐体には、前記空気取込口を覆うようにフィルタ装置が設けられ、空気が前記フィルタ装置から前記空気取込口に流入するようになっており、
   前記空気取込口側に開口する前記第２ダクト接続穴と、前記フィルタ装置の下流側で且つ前記空気取込口の上流側の部分とが、リターン流路によって接続され、
   前記温調部を通過した空気の一部が前記リターン流路を介して前記温調部の上流側に供給される、ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記分配ボックスは、前記筐体の上面に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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