JPH0814389B2 - 直膨型熱交換器を用いたクリーンルーム - Google Patents

直膨型熱交換器を用いたクリーンルーム

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JPH0814389B2
JPH0814389B2 JP2230717A JP23071790A JPH0814389B2 JP H0814389 B2 JPH0814389 B2 JP H0814389B2 JP 2230717 A JP2230717 A JP 2230717A JP 23071790 A JP23071790 A JP 23071790A JP H0814389 B2 JPH0814389 B2 JP H0814389B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,電気エネルギーのみの入力によって温湿度
調整が行なえるようにしたクリーンルームに関する。
〔従来の技術〕
天井面に多数のフアンフイルタユニット(FFUと略称
する)を配置し,各FFUのフアンを稼働することによっ
て天井裏空間の空気を各FFUのHEPAフイルタ層を経て室
内に下向きに吹き出すようにしたクリーンルームが知ら
れているが,かようなクリーンルームの温湿度調整は,
室内に吹き出された空気を再び天井裏空間に導く空気循
環路に空気調和機を配置して行うことが最も普通であっ
た。この空気調和機としては,冷水が通水する冷却コイ
ルが使用され,冷凍機で製造した循環空気露点温度に近
い温度に調節された冷水(またはブライン)を該冷却コ
イルに通水して空気の冷却を行うのが一般であった。同
一出願人に係る実開平2−16937号公報において,この
冷却コイルとして熱交換表面で結露が生じない条件で空
気を冷却するドライコイルの使用が提案されているが,
この場合も,冷凍機で製造された冷水またはブライン
を,循環空気の露点温度以下とならないように温度調節
しながら通水するものであった。
また,系内を循環する空気の一部は系外に排気として
或いは漏洩して導出され,これに見合う外気を系内に取
入れることが必要となるが、この外気取入れ経路には外
調機が設置される。この外調機の第一の使命は,系内循
環空気と露点温度の異なる外気を同じような露点温度に
調節することにあり,このために,外気を冷却除湿する
冷却コイルと加湿器が配置される。この冷却コイルにも
冷凍機で製造した冷水またはブラインが通水され,この
冷却コイルの表面温度が設定露点温度になるように制御
し,必要な場合には加湿器を稼働して加湿を行う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
空気循環路に配置される空気調和機の冷却コイルおよ
び外調機に配置される冷却コイルには,設定温度の冷水
またはブラインを通水することが必要である。冷水また
はブラインの製造には冷凍機を必要とし,冷水配管が不
可欠であると共に冷却塔その他の付帯設備が欠かせず,
設備が大掛かりとなる。
このようなことから,従来のクリーンルームでは,当
初のイニシャルコストが嵩むほかに,ラインの変更や作
業容積の変更など,熱負荷の変動に合わせて熱源設備を
改変することは簡単には行うことができず,熱源機器用
スペースの確保や変更時の改造や配管が簡単には行えな
いという問題があった。
本発明はこのような問題の解決を目的としたものであ
る。
〔問題点を解決する手段〕
本発明によれば,天井面に設置した複数台のフアンフ
イルタユニット(FFU)から室内に清浄空気を吹き出す
ようにしたクリーンルームにおいて,室内に吹き出され
た空気が該FFUの全部または一部に吸い込まれる空気循
環路に,ヒートポンプ装置における冷媒がその中で蒸発
する直膨型ドライコイルを配置し,系内への外気取入れ
経路にヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却器を配
置し,この空気冷却器で取入れ外気を設定露点温度に調
節し,前記のドライコイルではドレンを生成させないよ
うに冷媒の蒸発温度を調節することを特徴とする直膨型
熱交換器を用いたクリーンルームを提供する。
そのさい,取入れ外気の露点温度制御は,空気冷却器
出側に設置した露点センサーの検出値が設定範囲となる
ように当該ヒートポンプ装置における圧縮機の回転数制
御によって調節する。またこのヒートポンプ装置として
は可逆式ヒートポンプを使用し,冬期の低温・低露点温
度の外気を対象とするときは,該空気冷却器をヒートポ
ンプ装置の凝縮器として運転させ,これによって低温外
気の加熱を行う。
〔作用) 本発明のクリーンルームは,系内の空気循環路および
取入れ外気路のいずれもに直膨型冷却器を配置するもの
である。このために,冷凍機を使用せずとも,電気エネ
ルギーだけで直接的に必要な温湿度制御が行なえる。
〔実施例〕
第1図は,本発明に従うクリーンルームの実施例を示
したものであり,クリーンルーム空間1および2の天井
面には,多数のFFU3が水平方向に多数隣接される。これ
らのFFU3は,フアン4を内装したケーシングの下部開口
部にHEPAフイルタまたはULPAフイルタ5を装着したもの
であり,フアン4を駆動することにより,天井裏空間6
内の空気をフイルタ5で浄化してクリーンルーム空間に
下向きに吹き出す。図示の例では,クリーンルーム空間
はワーク空間1と製造機械室空間2とからなっている。
クリーンルーム空間に吹き出された空気は多孔床7を経
て床下空間8に入り,この床下空間8から縦経路9を通
って天井裏空間6に戻る。このようにFFU3のフアンの駆
動によって空気の循環路を形成するクリーンルーム自体
は周知である。
本発明においては,かようなクリーンルームにおい
て,クリーンルーム空間に吹き出された空気がFFU3の全
部または一部に吸い込まれる空気循環路に,冷媒がその
中で蒸発する直膨型ドライコイル10を配置し,系内への
外気取入れ経路にヒートポンプ装置の蒸発器である空気
冷却器11を配置した点に特徴がある。
ドライコイル10は,従来のように冷水を通水するもの
ではなく,冷媒が膨脹蒸発するフイン付きコイルだけか
らなり,ドレンパンを持たないしフアンもない。これを
図示の例では縦経路9の天井部に配置し,天井裏空間6
に入る前の空気がここを通過するようにしてある。また
図示のように,製造機械室空間2の天井部にもFFU3の一
部をドライコイル10′で置き換え,製造機械室空間2に
吹き出された空気の一部がこのドライコイル10′を経て
製造機械室空間2の天井部に位置するFFU3にフレキシブ
ルダクト12を経て吸い込まれるようにすれば,このFFU
の吹出し温度を他のFFUの吹出し温度と変えることも可
能である。
これらのドライコイル10を冷凍サイクルの蒸発器とし
て機能させるためのヒートポンプ装置本体13は系外に据
え付けられている。このヒートポンプ装置本体13は,ケ
ーシング内に圧縮機14,凝縮器15′フアン16を装着した
ものであり,この本体13とドライコイル10との間には,
圧縮機14から吐出した冷媒が凝縮器15で凝縮したあと,
膨脹弁17で絞られてドライコイル10で膨脹蒸発し,再び
圧縮機14に戻るように,冷媒配管がなされている。凝縮
器15の凝縮熱はフアン16の駆動によって外気に放出され
る。ドライコイル10の表面温度はここを通過する空気の
露点温度以下とならないように調節される。これは,こ
こを通過しようとする空気の露点を検出する露点センサ
ーの検出値に基づいて圧縮機14の回転数制御を行えばよ
い。このようにして,ドライコイル10を通過する空間は
ドレンを発生することなく冷却され,クリーンルーム内
の内部発生熱は凝縮器15を通じて外気に放熱することが
できる。
一方,系内の空気は排気フアン18を経て,或いはドア
の開閉等の漏洩によって,その一部が系外に排出される
が,系内を正圧に維持すべく外気を系内に取入れること
が必要となる。本発明においては,この外気取入れ経路
に,これもヒートポンプ装置の蒸発器として機能する空
気冷却器11を設置する。図示の例では,この空気冷却器
11は外調機19としての機器内に配置されており,この外
調機19が系内に据え付けられている。この外調機部分の
装置構成を第2図に拡大して示した。
第2図のように,外調機19は,ケーシング20内におい
て外気の流れの順に,プレフイルタ21,空気冷却器11a,1
1b,加湿器22,フアン23,HEPAフイルタ24を収納してお
り,空気冷却器11a,11bと加湿器22の下方位置にはドレ
ンパン25が取付けられ,フアン23の吐出位置に露点セン
サー26が設置してある。
既述のように空気冷却器11は,ヒートポンプ装置の蒸
発器として機能するものであり,フイン付きコイルから
なる直膨型熱交換器である。この空気冷却器11を冷凍サ
イクルの蒸発器として機能させるためのヒートポンプ装
置本体27は第1図に示すように系外に据え付けられてい
る。このヒートポンプ装置本体27は,ケーシング内に圧
縮機28,凝縮器29,フアン30を装着したものであり,この
本体27と空気冷却器11との間には,圧縮機28から吐出し
た冷媒が凝縮器29で凝縮したあと,膨脹弁31で絞られて
空気冷却器11で膨脹蒸発し,再び圧縮機28に戻るよう
に,冷媒配管がなされている。凝縮器29の凝縮熱はフア
ン30の駆動によって外気に放出される。図示の例では,
空気冷却器は一基のヒートポンプ装置に対して11a,11b
で示すように二台取付けられている。これは,冷媒(例
えばR22)の蒸発潜熱は水に比べて小さいからであり,
このように複数台の空気冷却器を設置すれば意図する露
点温度まで空気を十分に冷却することができる。
このようにして,外調機19では取入れ外気を設定され
た露点温度の空気に調整して系内に導入するのであり、
空気冷却器11で冷却除湿する除湿モードと加湿器22から
例えばスチームを放出する加湿モードの二とおりの運転
態様が状況に応じて選択される。
除湿モードの場合には,露点センサー26によって空気
冷却器吐出側の空気の露点温度を検出し,この検出値が
設定範囲となるように圧縮機28の回転数制御を行う。よ
り具体的には,第2図に示すように,湿度コントローラ
32で意図する露点を設定し,この設定値の露点をもつ空
気が露点センサー26を通過するように圧縮機28の回転数
をインバータ33によって調節する。したがって,空気冷
却器11a,11bの表面温度は成り行きとなり,従来のよう
にコイル表面温度の制御を行う場合とは基本的に相違す
る。この冷却除湿によって生成した凝縮水はドレンパン
25で受けて機外に排出される。
加湿モードの場合には,加湿器22から水蒸気を外気流
れに放出して湿度を上げる。この場合も,露点センサー
26での検出値が設定範囲となるように,水蒸気量を制御
弁34で制御する。この加湿モードは,一般に冬期の低温
・低湿度の外気条件となったときに適用されるが,この
除湿を必要としない時期においては外気を加熱してから
系内に取入れることも時には有利となる。これは,ヒー
トポンプ装置を可逆式ヒートポンプに構成し,空気冷却
器11a,11bが空気加熱器となるように,ヒートポンプ装
置を加熱モードで運転すればよい。
第3図は,この切換式ヒートポンプの冷媒配管例を示
したものであり,四方弁35a,35bによって,実線で示す
冷却サイクルと破線で示す加熱サイクルとを切換可能と
したものである。加熱サイクルでは,11a,11bはヒートポ
ンプの凝縮器,29は蒸発器として働き,該凝縮器11a,11b
において取入れ外気を必要温度に加熱することができ
る。
〔効果〕
以上説明したように,本発明に従うクリーンルームは
内部発生負荷は直膨型ドライコイル10によってドレンレ
スに処理されるからドレン配管が不要であると共に,従
来の空気調和器で内部発生負荷を処理する場合のように
冷凍機で冷水やブラインを作ることも不要となり,冷凍
機,冷却塔そのほかの大掛かりな熱源設備が不要化す
る。加えて外調機においても,直膨式空気冷却器によっ
て冷却除湿が行われるので,ここでも冷凍機や冷却塔な
どの熱源設備は不要となる。また,この空気冷却器は必
要に応じて空気加熱器とすることもできる。したがっ
て,クリーンルーム用の温湿度調節のための熱源として
電気エネルギーだけの入力でよいことになり,省設備且
つ省スペースが図れると共にクリーンルームの構築にさ
いしても工事部分が少なくなって工期が大幅に短縮でき
る。このようなことから,既設の建物内にクレーンルー
ムを形成する場合,或いはラインの変更や使用勝手の変
更によって内部発生負荷が増滅したり,クリーンルーム
容積が増滅した場合でも,極めて短い工期で且つ経済的
に対応ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従うクリーンルームの例を示す略断面
図,第2図は第1図の外調機部分を拡大して示した略断
面系統図,第3図は外調機におけるヒートポンプ装置の
他の冷媒回路を示した機器配置系統図である。 1,2……クリーンルーム空間, 3……フアンフイルタユニット(FFU), 6……天井裏空間, 10……直膨型ドライコイル, 11……直膨型空気冷却器, 13……ドライコイルのヒートポンプ装置本体, 19……外調機, 26……露点センサー, 27……空気冷却器のヒートポンプ装置本体, 32……湿度コントローラ, 33……インバータ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】天井面に設置した複数台のフアンフイルタ
    ユニット(FFU)から室内に清浄空気を吹き出すように
    したクリーンルームにおいて,室内に吹き出された空気
    が該FFUの全部または一部に吸い込まれる空気循環路
    に,ヒートポンプ装置における冷媒がその中で蒸発する
    直膨型ドライコイルを配置し,系内への外気取入れ経路
    にヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却器を配置
    し,この空気冷却器で取入れ外気を設定露点温度に調節
    し,前記のドライコイルではドレンを生成させないよう
    に冷媒の蒸発温度を調節することを特徴とする直膨型熱
    交換器を用いたクリーンルーム。
  2. 【請求項2】ヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却
    器は,HEPAフイルタ,フアンおよび加湿器を備えた外調
    機内に配置される請求項1に記載のクリーンルーム。
  3. 【請求項3】取入れ外気の露点温度は,空気冷却器出側
    に設置した露点センサーの検出値が設定範囲となるよう
    に当該ヒートポンプ装置における圧縮機の回転数制御に
    よって調節する請求項1または2に記載のクリーンルー
    ム。
  4. 【請求項4】ヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却
    器は,一基のヒートポンプ装置に対して複数個設置され
    る請求項1,2または3に記載のクリーンルーム。
  5. 【請求項5】ヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却
    器は,冬期の低温・低露点温度の外気を対象とするとき
    は,ヒートポンプ装置の凝縮器として運転させる請求項
    1に記載のクリーンルーム。
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