JPH10339516A - 空気冷却器及び恒温空気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決すべき課題】メンテナンスが容易で、冷却効率に
優れ、設置スペースの小さい恒温空気供給装置を開示す
る。 【課題の解決手段】送風機７７を備えた空気流路７３
に、空気冷却器１と、空気加熱器７６と、及び、必要に
応じて加湿器とを配設し、空気流路に導入した空気を、
目標空気条件になるように調整を行う恒温空気供給装置
において、空気冷却器１が、通風路２ａが貫通している
冷却胴２と、熱電変換素子４と放熱器５とを備え、通風
路２ａには、冷却胴内面から一体延設された伝熱フィン
３を備えた構成を有しており、該空気冷却器を通過する
気流が、上から下に向かって流れるように構成されてい
ることにより、伝熱フィンにドレンが滞留せず、通過気
流がドレンに妨げられないことを特徴とする恒温空気供
給装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置な
どを収容する目的空間に所定の温度条件や湿度条件に調
整した空気を供給するための恒温空気装置と、該装置に
用いる空気冷却器に関するものである。

【０００２】

【従来技術】この種の装置の一例としては、図１４に示
すような装置が知られている。これは、箱形のケースか
ら成る空気流路１１３の空気取入口１２３から空気供給
口１１０に向かって、空気冷却器１１２、電熱ヒータか
ら成る空気加熱器１０６、空気流路中に設置した加湿皿
中に電熱ヒータ１１７を備えた加湿器１０７、送風機１
０８を、この順序に配設した構成を有する。

【０００３】恒温空気供給装置は、目標の温度、湿度
を、実現する場合、空気線図等によって、目標の温湿度
をもつ空気の露点を知り、取り入れた空気を、空気冷却
器によって、当該目標空気の露点より低い温度に一旦冷
却し、次いで、空気加熱器によって目標の温度まで加熱
すると共に、不足する湿度を加湿器によって補うことに
より、目標の条件を実現する方法によって行う。湿度調
整が必要ないときは、加湿器の作動を停止するか、若し
くは、はじめから、加湿器を設けない場合もある。本願
において、恒温空気供給装置には、加湿器を備えて加湿
調整を行うことができる装置も含まれる。

【０００４】空気冷却器としては、冷媒蒸気（フロンな
ど）圧縮式の冷凍機や、熱電冷凍サイクルなどが用いら
れている。特に、熱電冷凍サイクルを用いる場合は、空
気冷却器１１２は、ダクトを横断して、ブライン導管の
外面に多数の伝熱フィンを形成して成るフィンチューブ
１０２を配設することにより、空気冷却用の熱交換面積
を大きくとって、冷却効率を高めると共に、該フィンチ
ューブを、送液ポンプ１０１と熱電冷凍装置１０５を冷
却熱源とする熱交換器１０４とが介装されている管路に
よって、ブラインを収容した貯留槽１０３に連結して、
ブラインの循環流路を作るように構成している。

【０００５】空気取入口１２３から入った空気は、フィ
ンチューブ間を通過する間に、所定の温度に冷却され
て、空気加熱器１０６に入る。空気加熱器１０６は、電
熱ヒータから成り、空気供給口１１０に装着された温度
センサ１０９の検出信号を空気加熱器の制御器Ｃ₁に入
力し、目標温度である設定値と比較して、その偏差出力
を空気加熱器にフィードバックすることにより、空気温
度を目標温度に維持する。温度調整された空気は、同様
に、湿度センサ１１９の検出信号により、制御器Ｃ₂が
電熱ヒータ１１７の作動を制御することにより、目標湿
度に加湿され、目的空間に供給される。１１４は、熱電
変換素子の放熱用熱交換器である。

【０００６】このような従来の熱電冷凍式空気冷却器
は、能力拡大に際して、必然的に装置の大型化が伴い設
置面積を多く必要とすること、装置の運転開始から定常
状態になるまでの時間（いわゆる立上時間）が循環冷媒
量が多量に存在する上に、伝熱フィン間にドレンが残存
するために長くなること、同様に、設定温度の変更にも
時間がかかること、装置の大型化に伴い重量が増大し、
メンテナンスが困難になると共に、空気負荷の変動等に
伴う制御の応答遅れが、ますます顕在化することなどの
欠点があった。

【０００７】このような事態を避けるためには、応答性
に優れる熱電冷凍式空気冷却器の冷却効率を向上させる
こと、従来１基の空気冷却器で賄っていた装置を複数の
空気冷却器によって構成すること等の課題を解決しなけ
ればならない。空気冷却器は、前述のように、殆どの場
合、導入外気をその露点以下に冷却する必要があるの
で、互いに所定の間隙をおいて並設された多数の伝熱フ
ィンに水滴が凝縮する。この水滴が発達して、互いに隣
り合う伝熱フィン間を橋かけする状態で連結して気流の
抵抗となり、空気導入口に並設された複数の空気冷却器
の単位時間当たりの導入空気流量が、夫々相違してくる
原因になり、従って、又、熱交換効率も異なってしま
い、その結果、各空気冷却器を通過した空気温度を所定
の一定の温度に揃えて冷却することが困難になるとい
う、新たな解決課題が発生する。

【０００８】

【解決すべき課題】本発明の第１の目的は、冷却効率の
高い熱電冷凍式空気冷却器を開示することにある。本発
明の第２の目的は、メンテナンスが容易で、冷却効率に
優れ、高い精度で温度湿度制御が可能な恒温空気供給装
置を開示することにある。本発明の第３の目的は、設置
面積が小さくて済み、立上時間が短い恒温空気供給装置
を開示することにある。

【０００９】

【課題の解決手段】本発明の第一の要旨は、熱良導性素
材から成り一連の通風路が貫通して設けられている冷却
胴と、該冷却胴の外面に一側の接合部において熱授受自
在に接触する熱電変換素子と、該熱電変換素子の他側の
接合部に熱授受自在に接触する放熱器とを備え、前記冷
却胴が囲む通風路には、冷却胴内面から一体的に該通風
路を横断する方向に延設された複数の伝熱フィンが設け
られていることを特徴とする空気冷却器にある。

【００１０】上記において、冷却胴は、銅、アルミニウ
ムなどの純金属や、これらの合金、グラファイトなどの
熱伝導率の高い素材によって構成され、少なくとも、そ
の外面には、熱電変換素子が密接可能な平滑面を備えて
いることが必要である。このような平滑面は、通風路を
挟んで対称位置に形成されることが望ましい。冷却胴の
典型例としては、アルミニウム製厚板で形成した角筒の
内部に形成される通風路を横断して、熱電変換素子が接
触する面の内側の面同士を、互いに平行な多数の伝熱フ
ィンや、相互に一定の間隔を保持しつつ、気流方向にジ
グザグ状に若しくは波形曲面をなして屈曲する多数の伝
熱フィンで一体連結したものを、例示することができ
る。

【００１１】従来、伝熱フィンと冷却胴内面との連結部
は、冷却胴側に設けた突条に伝熱フィンの厚さに等しい
溝を作り、この溝中に、伝熱フィンの端縁を挿入してか
ら突条部を両側からかしめて、圧着連結していた。その
場合には、両者の接続部には、熱伝達における界面抵抗
が存在し、これが、熱交換効率を低下させる要因になっ
ていた。本願空気冷却器においては、この界面抵抗を溶
接による一体化や、押し出し成形や鋳造による一体形成
により、皆無にしたことにより、冷却胴と伝熱フィンと
の連結部の伝熱抵抗が極めて小さくなっている。更に、
通風路の入口から出口に至る流程を伝熱フィンが屈曲す
る状態で一体収納することにより、平板状の伝熱フィン
の場合に比べて、流程が延長され、伝熱面積が増大し、
乱流が発生し、熱交換効率が向上する。伝熱フィンは、
冷却胴の対面する内壁間を連結する必要は必ずしも無
く、例えば、内壁の一面から一体的に通気路の流心に向
かってフィンの自由端縁が集中するように、延設したも
のでもよい。

【００１２】冷却胴の形状は、外面に熱電変換素子が密
接するための平面が、通気路を挟んで、少なくとも２面
以上設けることにより十分な冷却効果が得られる。従っ
て、冷却胴の横断面（気流と直交する断面）の外形は、
熱電冷凍装置の数に応じた伝熱平面を持つことになる
が、内壁断面形状は、必ずしも、外壁形状（例えば多角
形）に倣う必要性はない。第一要旨にかかる空気冷却器
は、伝熱フィンと冷却胴との接続部が一体的に接続され
ているので熱移動が効率よく行われ、冷却効率が極めて
高い。特に、冷却胴の外壁断面形状を四角形にすれば、
通常箱形をなす空気流路の空気導入口に、複数の空気冷
却器を隙間なく組み合わせることが容易であるため、空
気冷却器をモジュールとしてユニット化する効果が高
く、製造面やメンテナンスの面で、作業が極めて容易に
なる。

【００１３】本発明の第二の要旨は、前記第一要旨によ
って規定される空気冷却器において、所定の間隔を隔て
て互いに並設された複数の伝熱フィンの夫々に、切起こ
し部、及び／又は、透孔部が、多数形成されていること
を特徴とする空気冷却器にある。

【００１４】空気冷却器の冷却性能は、伝熱フィンと気
流との間の熱交換効率に依存する。伝熱フィン間を流れ
る空気流と、平板状の伝熱フィン表面との熱交換におい
ては、フィン表面のごく近接した部分に、速度境界層が
生成する。伝熱フィンを平板で構成し、これを相互に平
行に配設した場合、その伝熱フィン表面近接域に生起す
る速度境界層は、層流境界層になる傾向が大きい。熱
は、この断熱被膜状の層流境界層を通して対流により伝
達されるため、熱伝導率が大幅に低下する。この速度境
界層を乱流境界層にするために、切起こし部や透孔部を
伝熱フィンに形成し、気流が、切起こし部に衝突し、或
いは、透孔部を通過して、そのエッジ部分の下流に、渦
等の乱流を発生し、速度境界層を乱流境界層にすること
により、熱交換効率を高めるものである。このような突
起部や孔等による、いわゆるエッジ効果は、通過気流速
度が大きいほど顕著となる。

【００１５】切起こし部の典型例は、伝熱フィンに、そ
の一部分の小面積を囲む非ループ状の切断線か、或い
は、一部の小面積を挟むように対設した切断線を設け、
伝熱フィン表面から、該小面積部を伝熱フィン本体と一
体接続部分を残しつつ、立ち上げた（若しくは離隔し
た）構成を有している。従って、切起こし部の基部は、
伝熱フィンと一体となっている。これら切起こし部や透
孔部が熱伝達を向上させる効果は、伝熱フィンを屈曲さ
せて設けることにより、伝熱フィン間を流れる気流が屈
曲して、その乱流化が一層促進され、前述のフィン屈曲
に基づく伝熱面積拡大効果と共に、熱交換効率の向上に
貢献する。伝熱フィンの表面に形成される他の種類の凹
凸部（例えばプレス突起）も、程度の差は別にして、切
起こし部と同質の効果を期待できる。

【００１６】本発明の第三の要旨は、前記第一要旨又は
第二要旨によって規定される空気冷却器において、伝熱
フィンの表面に、親水性被膜が形成されていることを特
徴とする空気冷却器にある。

【００１７】伝熱フィン表面に発生する凝縮水は、伝熱
フィン表面を伝って下方に降りてくる間に、大きくなっ
て、隣り合う伝熱フィン間をブリッジ状に連結して、通
風路を塞いでしまい、これが、複数の空気冷却器を並列
に用いる際に、各空気冷却器の通風量の相違となり、冷
却温度が揃わなくなる原因となって、複数の空気冷却器
の並列使用の大きな障害となる。伝熱フィンに、熱伝導
度を阻害しない程度の数ミクロンオーダーの親水性被膜
を形成することにより、水滴が球状に発達することが防
止され、伝熱フィンから速やかに落下する。具体的に
は、親水性被膜は、アミノ基やカルボキシル基などの親
水性基を持つ塗料を用いた電着塗装により、容易に実現
できる。

【００１８】本発明の第四の要旨は、送風機を備えた空
気流路に、空気冷却器、空気加熱器、必要に応じて加湿
器を夫々配設し、空気流路に導入した空気を、目標空気
条件になるように調整を行う恒温空気供給装置におい
て、空気冷却器が、前記第一要旨、第二要旨又は第三要
旨の何れかによって規定される空気冷却器によって構成
されていることを特徴とする恒温空気供給装置にある。

【００１９】本発明の第五要旨は、送風機を備えた空気
流路に、空気冷却器、空気加熱器、必要に応じて加湿器
を夫々配設し、空気流路に導入した空気を、目標空気条
件になるように調整を行う恒温空気供給装置において、
空気冷却器が、１以上の空気冷却器を並設したものから
成り、該空気冷却器を通過する気流が、上から下に向か
って流れるように構成されていることを特徴とする恒温
空気供給装置にある。

【００２０】空気冷却器を通過する気流が、上から下に
向かって流れるように構成することにより、空気冷却器
の大型化は、空気冷却器を上方に延長させれば容易に実
現し、しかも、それに伴って設置面積を増大させる必要
性が無い。又、ドレンの流下方向と気流の方向とが一致
するので、ドレンの伝熱フィン間からの離脱が速やか
で、ドレンによる伝熱フィン相互間の閉塞に基づく圧力
損失が生じない。従って、伝熱フィンの設置間隔を一層
狭めることができ、熱交換効率が向上する。又、複数の
空気冷却器が並列に設置されている場合でも、ドレンに
よる空気冷却器相互の空気抵抗の差が生じないので、複
数空気冷却器間において、流量の不均一が防止され、空
気温度の均一性が保たれる。また、装置停止後大量のド
レンがフィンに残留することがないので、装置の運転再
開時における定常状態への移行時間が短くて済む。

【００２１】本発明の第六要旨は、上記第五要旨に規定
される恒温空気供給装置において、空気冷却器が、熱良
導性素材から成り一連の通風路が貫通して設けられてい
る冷却胴と、該冷却胴の外面に一側の接合部において熱
授受自在に接触する熱電変換素子と、該熱電変換素子の
他側の接合部に熱授受自在に接触する放熱器とを備え、
前記冷却胴が囲む通風路には、冷却胴内面から該通気路
を横断する方向に延設された複数の伝熱フィンを備えた
構成を有することを特徴とする恒温空気供給装置にあ
る。

【００２２】

【発明の実施形態】図１は、本発明に係る恒温空気供給
装置の一実施形態を概念的に示す説明図である。断熱壁
で構成された箱形のケース７０には、一側の側面上部に
開口する空気入口７１と、該空気入口から最も離れた側
壁面に開口する送風機の吸入口用開口７２との間を結ぶ
一連の空気流路７３が形成されており、この空気流路に
は、ケース天井部から垂下する第１仕切板７３によっ
て、上から下に向かって流下する下降流路７５ａと、該
下降流路下端から反転して上方に向かう上昇流路７５ｂ
を作る第２仕切板７４とが、設けられている。この一連
の空気流路７５の下降流路７５ａには、空気冷却器１が
設けられている。又、上昇流路７５ｂには、フィン付シ
ーズヒータから成る空気加熱器７６が設けられており、
更にケース側壁の開口７２には、ケース７０の外側か
ら、送風機７７の吸入口７７ａが連結している。

【００２３】７７ｂは、送風機の吐出流路で、空気供給
口７９に接続している。この吐出流路中には、空気温度
検出器８１、８２が設けられている。湿度調整を行う場
合は、従来技術として、図４に示したと同様に、加湿器
が、空気冷却器１から送風機の吸入口７７ａに至る空気
流路の適所に設けられる。例えば、図１において、空気
加熱器７６から吸入口７７ａに至る空気流路を十分に長
くとって、その流路に加湿口を開口させ、該加湿口を、
密閉水槽中に電熱ヒータを内蔵せしめた水蒸気供給器に
連通させると共に、前記吐出流路中に設置した湿度セン
サーによって、水槽中の電熱ヒータをフィードバック制
御する構成にすればよい。

【００２４】空気冷却器１は、図２に示すように、アル
ミニウム製角筒から成る冷却胴２を有し、この冷却胴が
囲む通風路２ａ中には、気流方向と直交する断面形状
が、碁盤の目のように一体交差する伝熱フィン３が内蔵
されている。伝熱フィン３は、冷却胴２を構成する厚板
（例えば１０ｍｍ前後の厚さ）の内面２ｂに、薄板状
（例えば、１〜２ｍｍ前後の厚さ）の伝熱フィン３の端
縁を溶接するか、或いは、冷却胴２と共に一体鋳造によ
って、一体的に連結している。勿論、伝熱フィン同士の
交差部も、同様に一体連結している。

【００２５】伝熱フィン３の表面には、親水性被膜が形
成してある。親水性被膜の形成は、例えば、ポリアミノ
樹脂を含む塗料樹脂を酸処理することにより、アミノ基
をアンモニウム基とし、これを電着塗装によって、アル
ミニウム製伝熱フィンを陰極として、その表面に親水性
基であるアミノ基を持つ樹脂被膜を析出させる。又、ポ
リカルボン酸樹脂を用い、これをアルカリ処理してカル
ボン酸基をカルボキシル基とし、伝熱フィンを陽極とし
て電着塗装を行えば、親水性基としてカルボン酸金属塩
を分子鎖末端に有する塗膜が形成される。

【００２６】これらの親水性被膜は、数ミクロンのオー
ダーで形成することができ、従って、樹脂被膜の持つ断
熱性は、実質的に無視できる。このような親水性被膜に
よって覆われた伝熱フィン３の表面にドレンが発生した
場合、水滴は、伝熱フィン表面に馴染んで拡散し、重力
と下降風力とによって、伝熱フィンを伝って速やかに下
降して、伝熱フィンから離脱する。従って、従来の伝熱
フィンの場合のように、水滴の持つ表面張力によってド
レンが球形に発達し、隣接する伝熱フィン間を橋架け状
態に閉塞してしまうことが皆無となる。

【００２７】冷却胴２の四つの外面には、夫々、所定数
の熱電変換素子４、４、…の一側が熱授受自在に接触し
ており、該熱電変換素子の他側には、アルミニウム製方
形ブロック中に冷却水蛇行流路を形成して成る放熱器
５、５、５、５が、熱授受自在に接触している。１３
は、冷却水の分流器で、冷却水導管１５、１５を通し
て、放熱器５、５に冷却水を供給する。１４は、放熱器
を出た冷却水の合流器である。このような熱電変換素子
と放熱器との組み合わせによって構成される４基の熱電
冷凍装置が、冷却胴２の４面に図示を省略した固定具に
より装着されることにより、空気冷却器１が、構成され
ている。

【００２８】この空気冷却器１は、ケース７０内に、空
気入口７１に対面して設けた弓形に屈曲する風向板７０
ａによって下方に案内される気流を、上面に向けて開口
する、一側の通風路開口１ａから受け入れ、下側の開口
１ｂから下方に通過させる。ケース７０は、下降流路７
５ａの空気入口７１側の側面が開口しており、この開口
部７０ｂを通して、空気冷却器１が、下降流路７５ａに
進入して着脱自在に装着し、通風路２ａが下降流路の一
部をなしている。７０ｃは、下降流路７５ａの下端に、
通風路の下側開口１ｂに対面して斜めに設けられた、風
向板を兼ねるドレン受板である。

【００２９】冷却胴２の四面に装着された熱電冷凍装置
は、空気供給口７７ｂ付近に設けた供給空気の空気温度
検出器８２の検出信号を受け入れて、その検出値と、供
給空気の目標温度が設定されている温度設定器６の目標
値とを比較し、その偏差信号を出力する制御器７と、該
制御器７の出力信号により、４基の熱電冷凍装置に属す
る熱電変換素子群４、４、…の夫々への供給電力を調整
する直流電流調整器８、８、…とにより、その作動が制
御される。

【００３０】

【作用】上記装置は、空気入口７１に装着されているエ
アフィルタ７１ａを通して、空気流路内に導入された空
気が、上下方向に気流を通す通風路２ａを持つ空気冷却
器１を流下する際に、所定の温度に冷却されて空気加熱
器７６を通過する。空気供給口７９に設置された空気温
度検出器８１の検出信号は、目標温度設定器９の設定値
と制御器１０において比較され、電流調整器１２を介し
て、空気加熱器７６をフィードバック制御する。空気冷
却器１の伝熱フィン３に凝縮する水滴は、重力と下降流
との相乗作用によって、速やかにドレン受板７０ｃ上に
落下して、ケース底部のドレン排出口７０ｄから空気流
路外に排出される。したがって、ドレンの液滴による通
風路の詰まりは発生しない。

【００３１】上記装置は、その空気供給能力を大きくし
ようとすれば、空気冷却器１を縦方向に拡大する方法
と、横方向に複数の空気冷却器を並設する方法とが考え
られるが、前者においては、設置面積が拡大しないで済
む利点がある。また後者の場合は、並設された複数の空
気冷却器間の通風量を均一に揃えることが、最大の課題
となるが、本願の場合は、ドレン滞留による通風量の相
互の相違が生じないので、各空気冷却器の通過空気の冷
却温度が一定に揃い、精度の高い装置を実現できる。

【００３２】以下に説明するものは、本願空気冷却器の
他の実施態様を示すものであって、特に、伝熱フィンの
構造に、その特徴を有する。従って、前記図２において
示した空気冷却器１と同じ機能部材には、同一の符号を
付して、説明を省略する。図３〜４は、本発明に係る空
気冷却器の第２実施態様を示すものであり、冷却胴２中
には、冷却胴２と同一素材（アルミニウムなど）の複数
の伝熱フィン２１、２１、…が、一対の熱電冷凍装置
（４と５の組み合わせ装置）により冷却される冷却胴２
の上下対向内壁面間を一体連結するように、伝熱フィン
が、その上下の両端縁を溶接によって、冷却胴の対向内
壁面に固着している。

【００３３】伝熱フィン２１は、アルミニウムプレート
の一側に、同一ピッチ間隔で、スペーサ用の突条２１
ａ、２１ａ、…を気流通過方向に設けたものから成り、
互いに隣り合う伝熱フィンは、突条２１ａを介して接し
ている。通風路は、伝熱フィン間に形成される間隙であ
る。また、５ａは、放熱器５内に形成されている冷却水
流路である。

【００３４】図５〜６は、本願空気冷却器の第３実施態
様を示すものである。これは、前記第２実施態様に示し
た伝熱フィン２１と同じ構成の伝熱フィン３１、３１、
…に、図５において、左右両面方向に突出する矩形の切
起こし部３２、３２、…を設けた点に特徴がある。勿論
切起こし部３２の自由端３２ａは、気流の上流側に向く
ように、切り起こされている。伝熱フィン３１の上下端
縁と冷却胴２の上下内壁面との結合部は、第２実施態様
の場合と同様に、一体結合している。

【００３５】切起こし部は、切起こし部３２のように、
伝熱フィン３１のプレート平面にＣ状の切断線を刻設し
て、これをプレート平面から立ち上げたものの他に、図
７〜９において、プレート状伝熱フィン４１に、コ字形
のプレス切断線４３や半円形の切断線４４を刻設し、該
切断線４３や４４の両端間を結ぶ仮想線分４５或いは４
６を折り目として、伝熱フィンのプレート平面に対し
て、立ち上げるように折り曲げて形成された切起こし部
４２、４７や、図１０及び１１に示すように、伝熱フィ
ン４１のプレート平面に所定の長さの一対の平行切断線
４８、４８を刻設すると共にプレス押し型により、該平
行切断線４８、４８に挟まれた部分をプレート平面から
膨出させて設けた切起こし部４９などでもよい。

【００３６】更に、図７〜９に示すように、伝熱フィン
４１に、方形の透孔部３５、３５や、円形の透孔部３６
などを設けたもの、或いは、透孔部と切起こし部を組み
合わせて設けたものなども、空気冷却器の熱交換効率の
向上に有効である。図１２及び１３は、これら切起こし
部と透孔部とを備えた伝熱フィンの効果を一層有効に発
揮させることができる伝熱フィン５１、５１、…を示す
ものである。勿論、これらの伝熱フィン群５１、…の冷
却胴への一体組付け構造は、前述したように、溶接一体
化等の方法が、その形状に応じて、選択される。

【００３７】伝熱フィン５１は、例えば、アルミニウム
などの熱良導性の金属板に、先ず、図９に示したと同様
の円形の切起こし部５２、５２、…を伝熱フィンの平面
に対して一定の角度をなすように形成すると共に、透孔
部５３、５３、…を設ける。次いで、切起こし部５２、
５２、…の折り目を含む線分５４ａ、５４ａ、…に沿っ
て、切起こし部５２と反対方向に伝熱フィンのプレート
本体を折り曲げ、更に、次の切起こし部の折り目に至る
中間部の折り曲げ線５４ｂ、５４ｂ、…で、プレート本
体を反対方向に、切起こし部５２と同じ角度だけ屈曲さ
せる操作を繰り返すことにより、気流の流下方向に水平
断面形状がジグザグ状に屈曲する伝熱フィン５１が、形
成される。

【００３８】このような構造の複数の伝熱フィンは、互
いに対面状態で整列させたとき、切起こし部５２、５
２、…が、スペーサとして作用し、伝熱フィン５１間
に、一定間隔の通風路が自動的に確保される。この伝熱
フィン群は、冷却胴の対向内面に、図１２において、上
下端縁が溶接一体化することにより、冷却胴に組み込ま
れる。波形に屈曲する伝熱フィンは、一定寸法の冷却胴
中における気流との接触面積の拡大効果と、気流を屈曲
させることによる乱流化の効果とを発揮する。

【００３９】図１３において、示矢方向に進入する気流
は、伝熱フィン表面の切起こし部５２の斜面に衝突し
て、一部は、切起こし孔５５を通して反対側の通気路に
抜け、渦流を生じると共に反対側通気路の気流と衝突
し、他の一部は、切起こし部の裏面で渦流を発生して、
著しい乱流を発生する。同様に、透孔部５３は、開口平
面が気流の流入方向に対して傾斜しているので、平行配
設された平面状伝熱フィンに設けられた透孔部の場合に
比して、透孔部を通過する気流量は、大幅に増大し、透
孔部の開口周縁部において、渦流を発生して乱流化し、
伝熱フィンの表面近接域に形成される、伝熱を妨げる層
流境界層を薄くし或いは除去して、熱交換効率を一層向
上せしめる。

【００４０】

【効果】従来の熱電冷凍装置を利用した空気冷却器は、
冷却源と伝熱フィンとの接続状態が、接触若しくは圧着
（かしめ）によって、行われていたので、伝熱フィンと
冷却源との間に、実質的に組織の断層が介在しており、
その断層が熱移動における抵抗として作用し、冷却能力
を阻害していた。又、平行配列された伝熱フィンは、そ
の表面近接域に層流境界層が発生し、これ又熱伝導を大
きく阻んでいた。それに対して、本願空気冷却器は、伝
熱フィンと冷却胴との一体構造や、伝熱フィンが切起こ
し部や透孔部をもつこと等により、優れた熱交換効率の
改善効果を有する。

【００４１】又、縦方向の通風路をもつ恒温空気供給装
置や恒温恒湿空気供給装置は、その能力を大きくする必
要があるときは、上方に装置を拡大すれば目的が達成で
き、設置スペースが小さくて済み、更に、ドレンによる
通風路の閉塞が発生しないので、複数空気冷却器の並設
を容易にして、重量の伴う空気冷却器を小型化できるの
で、メンテナンスや組み立てが人手を要することなく簡
単になり、装置設計の自由度も増す効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る恒温空気供給装置の一実施態様を
概念的に示す説明図である。

【図２】図１の装置の空気冷却器を平面方向から見た説
明図である。

【図３】本発明に係る空気冷却器の第２実施態様の要部
を空気入口方向から見た部分断面説明図である。

【図４】図３に示す空気冷却器を側面方向から見た部分
断面説明図である。

【図５】本発明に係る空気冷却器の第３実施態様の要部
を空気入口方向から見た部分断面説明図である。

【図６】図５の空気冷却器を側面方向から見た部分断面
説明図である。

【図７】本発明に係る空気冷却器の伝熱フィンに設けた
切起こし部と透孔部の一例を示す説明図である。

【図８】図７のＡ−Ａ断面説明図である。

【図９】伝熱フィンに設けた切起こし部と透孔部の他の
例を示す説明図である。

【図１０】伝熱フィンに設けた切起こし部の更に他の例
を示す説明図である。

【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面説明図である。

【図１２】本発明に係る空気冷却器の伝熱フィンの他の
例を示す説明図である。

【図１３】図１２に示す伝熱フィンの冷却胴における配
設状態の一例を示す、図１２のＣ−Ｃ断面説明図であ
る。

【図１４】従来の恒温恒湿空気供給装置の一例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 空気冷却器 １ａ 通風路開口 ２ 冷却胴 ３、２１、４１、３１、５１ 伝熱フィン ４ 熱電変換素子 ５ 放熱器 ６、９ 温度設定器 ７、１１ 制御器 ８ 電流調整器 ３２、４２、４７、４９ 切起こし部 ３５、３６ 透孔部 ７０ ケース ７０ｃ ドレン受板 ７１ 空気入口 ７６ 空気加熱器 ７７ 送風機

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱良導性素材から成り一連の通風路が貫通
   して設けられている冷却胴と、該冷却胴の外面に一側の
   接合部において熱授受自在に接触する熱電変換素子と、
   該熱電変換素子の他側の接合部に熱授受自在に接触する
   放熱器とを備え、前記冷却胴が囲む通風路には、通風路
   を閉塞することなく、冷却胴内面から一体的に該通風路
   を横断する方向に延設された複数の伝熱フィンが設けら
   れていることを特徴とする空気冷却器。
2. 【請求項２】所定の間隔を隔てて互いに並設された複数
   の伝熱フィンの夫々に、切起こし部、及び／又は、透孔
   部が、多数形成されていることを特徴とする請求項１の
   空気冷却器。
3. 【請求項３】伝熱フィンの表面に、親水性被膜が形成さ
   れている請求項１又は２に記載の空気冷却器。
4. 【請求項４】送風機を備えた空気流路に、空気冷却器
   と、空気加熱器と、及び、必要に応じて加湿器とを配設
   し、空気流路に導入した空気を、目標空気条件になるよ
   うに調整を行う恒温空気供給装置において、空気冷却器
   が、請求項１〜３の何れかに記載の空気冷却器によって
   構成されていることを特徴とする恒温空気供給装置。
5. 【請求項５】送風機を備えた空気流路に、空気冷却器
   と、空気加熱器と、及び、必要に応じて加湿器とを配設
   し、空気流路に導入した空気を、目標空気条件になるよ
   うに調整を行う恒温空気供給装置において、空気冷却器
   が、１以上の空気冷却器を並設したものから成り、該空
   気冷却器を通過する気流が、上から下に向かって流れる
   ように構成されていることを特徴とする恒温空気供給装
   置。
6. 【請求項６】空気冷却器が、熱良導性素材から成り一連
   の通風路が貫通して設けられている冷却胴と、該冷却胴
   の外面に一側の接合部において熱授受自在に接触する熱
   電変換素子と、該熱電変換素子の他側の接合部に熱授受
   自在に接触する放熱器とを備え、前記冷却胴が囲む通風
   路には、冷却胴内面から該通気路を横断する方向に延設
   された複数の伝熱フィンを備えた構成を有することを特
   徴とする、請求項５に記載の恒温空気供給装置。