JPH081392Y2 - 湿度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は湿度制御装置に係り、特に雰囲気内の湿度を
高精度に制御するための湿度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程などで用いられる微細加工にお
いては、その雰囲気中の湿度を高精度に制御することが
重要である。例えば、ウエハの加工パターンを転写する
場合、湿度の僅かな変化が、パターンフイルムの変形や
転写剤の厚み変化を招くことになる。また、精密位置決
め用装置に多く用いられている光学的測定器は、設置環
境の湿度変動に伴い測長室内の空気密度が変わり、その
結果、測長器の原理上、測長誤差を生じさせる。

第２図は従来の湿度制御装置を示す構成図である。

外気を取り入れる外気取入口１には外気温度及び湿度
を粗調整するための外気空気調和機２が連結されてい
る。外気空気調和機２の出口には、外気フアン３が設置
され、その出側には外気風量を調節するための風量調節
弁４が設置されている。

風量調節弁４には、湿度及び温度を調整するための空
気調和機５が接続され、この空気調和機５には通気管６
を介して混気箱７が接続されている。さらに混気箱７に
は、湿度及び温度の制御対象空間となる恒湿・恒温室８
が接続されている。

恒湿・恒温室８の側面には循環空間口９が設置され、
風量調節弁24を途中に設けた循環空気管11が循環空気口
９と空気調和機５とに連結されている。また、循環空気
口９に隣接させて排気空気口10が設置され、この排気空
気口10には排気空気管26が設けられている。

恒湿・恒温室８内には、室内の湿度及び温度を検出す
るために湿度計測器12及び温度計測器13が設置されてい
る。また、風量調節弁４の出側には、空気調和機５に対
する供給風量を検出するために風量計測器14が設置され
ている。空気調和機５には、風量調節弁４から供給され
る空気を水により熱交換を行うための水−空気熱交換器
コイル15が設置され、その供給水量を計測するために水
量計測器16が設けられている。

湿度計測器12には湿度調節計（HIC）17が接続され、
温度計測器13には温度調節計（TIC）18が接続されてい
る。温度調節計18には電気ヒータ20が接続され、この電
気ヒータ20は水−空気熱交換器コイル15に隣接して設置
されている。また、電気ヒータ20に隣接させて、湿度を
調整するための加湿器21が設置され、この加湿器21内に
加湿器ヒータ23設置されている。この加湿器21は、パン
形加湿器と呼ばれる構成が用いられ、水をヒータによっ
て加熱し、その蒸発量を変化させる方式が一般に用いら
れる。さらに、空気調和機５内には、循環用送風機22が
設置されている。

水量計測器16には、水量調節計25が接続され、この水
量調節計25によって水−空気熱交換器コイル15に供給す
る水量調節弁を制御する。

次に、以上の構成による従来の湿度制御装置の動作に
ついて説明する。

外気取入口１から取り入れられた空気は、外気空気調
和機２によって湿度及び温度がおおざっぱに調整され、
外気フアン３及び風量調節弁４を経由して空気調和機５
に送られる。空気調和機５では、風量調節弁４よりの空
気が水−空気熱交換器コイル15、電気ヒータ20及び加湿
器21を経由して循環用送風機22に到達する経路を流れる
空気と、これらを介さずに循環用送風機22に到達する経
路を流れる空気とが混合されて循環用送風機22に供給さ
れる。

水−空気熱交換器コイル15においては、恒湿・恒温室
８の露点以下の温度まで冷却されることによって除湿さ
れる。この後、除湿された空気は下流の電気ヒータ20に
送られて加熱され、さらに加湿器21に送られて加湿され
る。このような制御は、湿度計測器12、温度計測器13及
び水量計測器16の測定信号に基づいて行われる。

すなわち、温度制御は、温度計測器13によって測定さ
れた室温温度と、予め設定された温度設定値との偏差量
が温度調節計18で計算され、その偏差量が０になるよう
に電気ヒータ20に対する電圧調節指令が出力される。ま
た、湿度制御は、湿度計測器12によって測定された室内
温度と、予め設定された湿度設定値との偏差量が湿度調
節計17によって計算され、その偏差量が０になるように
加湿器21内の加湿器ヒータ23に対する電圧調整指令を出
力し、水温を変化させて蒸気量を変える。

このようにして精密に湿度及び温度の調整された空気
は、通気管６及び混気箱７を通って恒湿・恒温室８へ送
られる。恒湿・恒温室８に送り込まれた空気の一部は、
循環空気口９→風量調節弁24→循環空気管11を経由して
空気調和機５に戻され、他は排気空気口10を介して室外
へ排出される。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上記した従来の温度制御装置にあっては、水
を加熱し、その蒸発量を制御して湿度の制御を行ってい
るが、この蒸発量が一旦変化し始めると、ヒータ加熱量
を減少しても蒸発量は増加を続けている場合がある。

すなわち、従来においては、室内の設定温度と実湿度
の偏差とに基づいて、加湿器の水温と無関係に加湿器ヒ
ータの出力調整を行っている。このため、加湿器水温が
比較的妥当な値であっても、何らかの原因（例えば、室
内への人の出入り、室内機器などからの一時的な湿度分
の発生、機器の停止など）によって室内湿度が一時的に
設定値から大きく外れた場合（即ち、偏差が大きくなっ
た場合）には、必要以上に加湿器ヒータの出力調整が機
能し、いわゆるハンチング現象を生じ、外的要因が解消
した後でも偏差が０付近に落ち着くまでに相当の時間を
要し、高精度の湿度制御ができなかった。

本考案は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたもの
であり、ハンチング現象を低減し、湿度制御を高精度に
行えるようにした湿度制御装置を提要することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は、ヒータを内蔵
した蒸発式の加湿器を備えた空気調和機により湿度を調
整すると共に、この空気調和機から空気が与えられる調
整対象の室の湿度測定値に基づいて前記空気調和機の制
御を行う制御系を備えた湿度制御装置において、前記加
湿器内の水温を測定する水温計測手段と、前記湿度測定
値と予め設定した設定湿度値との偏差値を求め、この偏
差値に応じて前記加湿器内の水温設定値を変更し、この
水温設定値と前記水温計測手段による水温測定値との偏
差に応じて前記ヒータを駆動する制御手段とを設けるよ
うにしたものである。

〔作用〕

上記手段によれば、湿度調整対象の室内の湿度測定値
と予め設定した設定湿度値との偏差を水温設定量とし、
この水温設定量と加湿器の測定値との偏差に応じて加湿
器内のヒータの駆動電圧を制御することにより、加湿器
の水温が制御される。加湿器の水温が一定であれば、加
湿器からの蒸発量は一定になることから、加湿器の水温
を設定量及び水温設定値に基づいて制御することによ
り、蒸発量を制御し、湿度制御の高精度化を図ることが
できる。

〔実施例〕

第１図は本考案による湿度制御装置の一実施例を示す
構成図である。なお、第１図においては、第２図に示し
たものと同一であるものには同一引用数字を用いたの
で、以下においては重複する説明を省略する。

第１図に示すように、湿度計測器12には１次湿度調節
計31が接続され、この１次湿度調節計31に２次水温調節
計32が接続されている。また、２次水温調節計32に加湿
器21内の水温測定値を提供するために水温計測器33が加
湿器21内に設置されている。

次に、以上の構成による実施例の動作について説明す
る。なお、ここでは全体的な温度制御及び湿度制御につ
いては、上記した通りであるので重複する説明を省略す
る。

空気調和機５内の湿度は、湿度計測器12によって測定
され、その測定値は１次湿度調節計31に印加される。１
次湿度調節計31は、予め設定されている湿度設定値と湿
度計測器12の測定値との偏差量を演算し、その偏差量に
応じた信号を水温設定量として２次水温調節計32へ送出
する。この水温設定量は、加湿器21内の水温の設定値で
ある。２次水温調節計32は、水温計測器33による測定値
と１次湿度調節計31からの水温設定量との偏差を求め、
その偏差値に応じたヒータ加熱出力値を出力する。この
ヒータ加熱出力値に基づいて加湿器ヒータ23が制御さ
れ、加湿器21内の水温が調整される。

このように１次湿度調節計31と２次水温調節計32を直
列的に接続した構成は、カスケード制御方式と呼ばれて
いるものである。その定義を説明すれば、１つの制御系
において相関のある２種の制御量を測定し、一方、Ａの
制御装置の信号出力によってＢの制御装置の設定値を変
え、Ｂ制御装置より出る信号出力により操作端を動作さ
せ、これによってフイードバツクをとることにより制御
を行うものである。このような方法により、単独の制御
系では応答遅れを除くことができない場合、Ｂ制御装置
を付加することによって応答周期を短縮し、また途中に
生じる外乱をＡ制御装置の検出端に影響を及ぼす前に低
減しうることが知られている。なお、本考案では、制御
要素が熱容量の大きな加湿器の水温制御が対象であるた
め、応答性の改善よりは、むしろ外乱の低減に主眼をお
いている。

このような構成により、１次湿度調節計31から出力さ
れる設定量と実水温値との偏差は、定常状態においては
小さくなる。このため、外乱要因が解消したときには、
ハンチングが少なくなり、速やかに通常制御に復旧し、
制御不安定を招くことがない。

〔考案の効果〕

以上より明らかな如く、本考案によれば、ヒータを内
蔵した蒸発式の加湿器を備えた空気調和機により湿度を
調整すると共に、この空気調和機から空気が与えられる
調整対象の室の湿度測定値に基づいて前記空気調和機の
制御を行う制御系を備えた湿度制御装置において、前記
加湿器内の水温を測定する水温計測手段と、前記湿度測
定値と予め設定した設定湿度値との偏差値を求め、この
偏差値に応じて前記加湿器内の水温設定値を変更し、こ
の水温設定値と前記水温計測手段による水温測定値との
偏差に応じて前記ヒータを駆動する制御手段とを設ける
ようにしたので、湿度制御を高精度に行うことが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による湿度制御装置の一実施例を示す構
成図、第２図は従来の湿度制御装置を示す構成図であ
る。 １……外気取入口、２……外気空気調和機、５……空気
調和機、７……混気箱、８……恒湿・恒温室、９……循
環空気口、10……排気空気口、11……循環空気管、12…
…湿度計測器、13……温度計測器、15……水−空気熱交
換器コイル、16……水量計測器、18……温度調節計、20
……電気ヒータ、21……加湿器、22……循環用送風機、
23……加湿器ヒータ、25……水量調節計、31……１次湿
度調節計、32……２次水温調節計、33……水温計測器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒータを内蔵した蒸発式の加湿器を備えた
   空気調和機により湿度を調整すると共に、この空気調和
   機から空気が与えられる調整対象の室の湿度測定値に基
   づいて前記空気調和機の制御を行う制御系を備えた湿度
   制御装置において、前記加湿器内の水温を測定する水温
   計測手段と、前記湿度測定値と予め設定した設定湿度値
   との偏差を求め、この偏差値に応じて前記加湿器内の水
   温設定値を変更し、この水温設定値と前記水温計測手段
   による水温測定値との偏差に応じて前記ヒータを駆動す
   る制御手段とを具備することを特徴とする湿度制御装
   置。