KR102163123B1 - 공기 조화 장치 - Google Patents

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KR102163123B1
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다쿠야 이시마츠
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신와 콘트롤즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 소형화된 공기 조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 공기 조화 장치(10)는, 내부에 도입된 공기의 온도 및 습도를 조정하는 공기 조화 장치(10)로서, 공기 조화 장치(10) 내에 도입된 공기를 냉각하여 상기 공기에 포함되는 수분을 응축시키는 냉각기(34)와, 공기를 가열하는 가열기(42, 44)와, 공기를 가습하는 가습기(52)를 구비하며, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 보아, 가습기(52)의 적어도 일부가, 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹쳐져 있고, 가열기(42, 44)가, 제1 가열기(42) 및 제2 가열기(44)를 포함하고, 평면에서 보아, 제1 가열기(42)의 적어도 일부 및 제2 가열기(44)의 적어도 일부가, 각각 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹쳐져 있고, 공기 조화 장치(10)로의 공기의 도입 방향을 따라서 보았을 때에, 가습기(52)의 적어도 일부가, 가열기(42, 44)의 적어도 일부와 겹쳐져 있다.

Description

공기 조화 장치
본 발명은, 공기 조화 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자의 제조 공정 등에서, 분위기의 온도 및 습도를 정밀하게 제어하기 위해서, 공기 조화 장치가 이용되고 있다. 예를 들면 JP5886463B1에는, 공기 조화 장치 내에 도입된 공기를 냉각 및 제습하는 냉각 유닛과, 냉각 유닛을 통과한 공기를 소정의 온도까지 가열하는 가열 유닛과, 가열 유닛을 통과한 공기를 가습하는 가습기(가습 장치)를 구비한 공기 조화 장치가 개시되어 있다.
좁은 공간으로의 설치를 가능하게 하는 것이나, 설치 장소의 자유도의 향상 등의 관점으로부터, 공기 조화 장치는, 한층 더 소형화가 요구되고 있다.
JP5886463B1에 개시된 종래의 공기 조화 장치에서는, 상승하면서 냉각 유닛을 통과하여 냉각 및 제습된 공기는, 그 진행 방향이 수평 방향으로 바뀌어 가열 유닛으로 향한다. 가열 유닛을 통과하여 가열된 공기는, 그대로 수평 방향으로 진행하여 가습기에서 가습된다. 가습기를 통과한 공기는, 그대로 수평 방향으로 더 진행하여 송풍기에 의해 클린 룸 등의 외부 공간으로 송출된다. 이러한 장치 구성에 따라서, JP5886463B1에 개시된 종래의 공기 조화 장치에서는, 장치 전체의 소형화가 충분하지 않았다. 특히, 종래의 공기 조화 장치에서는, 상부로부터 보았을 때의 장치의 크기 즉 풋 프린트(foot print)의 한층 더한 소형화에 관해서 과제를 가지고 있었다.
본 발명은, 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 소형화된 공기 조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 공기 조화 장치는,
내부에 도입된 공기의 온도 및 습도를 조정하는 공기 조화 장치로서,
상기 공기 조화 장치 내에 도입된 공기를 냉각하여 상기 공기에 포함되는 수분을 응축시키는 냉각기와,
상기 공기를 가열하는 가열기와,
상기 공기를 가습하는 가습기를 구비하며.
상기 공기 조화 장치의 평면에서 보아, 상기 가습기의 적어도 일부가, 상기 냉각기의 적어도 일부와 겹쳐져 있고,
상기 가열기가, 제1 가열기 및 제2 가열기를 포함하고, 평면에서 보아, 상기 제1 가열기의 적어도 일부 및 상기 제2 가열기의 적어도 일부가, 각각 상기 냉각기의 적어도 일부와 겹쳐져 있고,
상기 공기 조화 장치로의 공기의 도입 방향을 따라서 보았을 때에, 상기 가습기의 적어도 일부가, 상기 가열기의 적어도 일부와 겹쳐져 있다.
본 발명의 공기 조화 장치에서, 상기 공기 조화 장치 내로의 공기의 도입구는, 제1 방향의 일측을 향해 개구하고 있고, 상기 가습기는, 상기 가열기에 대해서 상기 제1 방향의 일측에 배치되어 있어도 괜찮다.
본 발명의 공기 조화 장치에서, 상기 냉각기는 복수의 전열핀을 가지며, 상기 전열핀은 수평 방향 및 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 연장되어 있고,
상기 냉각기를 통류하는 공기는, 상기 전열핀에 의해 가이드되어 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라 상부를 향하도록, 수평 방향 및 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 진행해도 괜찮다.
본 발명에 의하면, 소형화된 공기 조화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면으로서, 공기 조화 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 공기 조화 장치를 화살표 II의 방향으로부터 본 것을 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 2의 III－III선에 대응하는 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는, 공기 조화 장치를 상부로부터 본 것을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 또, 본 명세서에 첨부하는 도면에서는, 도시와 이해의 용이성의 편의상, 적절한 축척 및 종횡의 치수비 등을, 실물의 그들로부터 변경하여 과장하고 있다.
또, 본 명세서에서 이용하는, 형상이나 기하학적 조건 및 그들 정도를 특정하는, 예를 들면, 「평행」, 「직교」, 「동일」등의 용어나 길이나 각도의 값 등에 대해서는, 엄밀한 의미로 제한되지 않고, 동일한 기능을 기대할 수 있을 정도의 범위를 포함하여 해석하는 것으로 한다.
도 1~도 4는, 본 발명에 의한 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다. 이 중 도 1은, 공기 조화 장치(10)의 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는, 도 1의 공기 조화 장치(10)를 화살표 II의 방향으로부터 본 것을 나타내는 도면이고, 도 3은, 도 2의 III－III선에 대응하는 단면을 나타내는 도면이며, 도 4는, 공기 조화 장치(10)를 상부로부터 본 것을 나타내는 도면이다.
공기 조화 장치(10)는, 내부에 도입된 공기의 온도 및 습도를 조정하는 장치이며, 일례로서, 반도체 소자를 제조하는 시설 내에 설치되고, 온도 및 습도가 정밀하게 조정된 공기를, 상기 시설의 클린 룸 내에 설치된 반도체 소자 제조 장치로 송출하는 장치로서 이용할 수 있다. 도 1 및 도 2에 나타내어진 예에서는, 공기 조화 장치(10)는, 조온 조습부((調溫調濕部)(20), 송풍기(12) 및 챔버(14)를 구비하고 있다.
조온 조습부(20)에서는, 외부로부터 도입된 공기의 온도 및 습도가 조정된다. 조온 조습부(20)는, 케이스(22)를 가지고 있다. 케이스(22) 내에는, 케이스(22) 내에 도입된 공기를 냉각하는 냉각부(30)와, 냉각부(30)에서 냉각된 공기를 가열하여 온도를 조정하는 가열부(40)와, 가열부(40)에서 온도가 조정된 공기를 가습하여 습도를 조정하는 가습부(50)가 마련되어 있다. 케이스(22)는, 상류측 개구(26) 및 하류측 개구(28)를 가지고 있고, 하류측 개구(28)는, 접속부(18)를 통해서 송풍기(12)에 연통하고 있다. 송풍기(12)는, 케이스(22) 내에서 공기를 통류시키기 위한 구동력을 부여하는 것이다. 송풍기(12)는, 도시하지 않은 팬(fan)을 가지고 있고, 도시하지 않은 모터 등의 구동원에 의해 팬이 회전된다. 그리고, 송풍기(12)에 의해, 하류측 개구(28)를 통해서 공기 통유로(通流路)(24) 내의 공기가 흡인됨으로써, 상류측 개구(26)를 통해서 외부의 공기가 케이스(22) 내에 도입된다. 즉, 상류측 개구(26)는, 공기 조화 장치(10)(케이스(22)) 내로 외부의 공기를 도입하기 위한 공기 도입구를 이루고 있다. 결과로서, 케이스(22) 내에는, 상류측 개구(26)로부터, 냉각부(30), 가열부(40) 및 가습부(50)를 순서대로 통과하여 하류측 개구(28)로 향하는 공기의 흐름이 생긴다. 즉, 케이스(22) 내에는, 상류측 개구(26)로부터 하류측 개구(28)로 향하는 공기 통유로(24)가 형성된다. 도시된 예에서는, 상류측 개구(26)는 수평 방향과 평행을 이루는 제1 방향(d1)의 일측을 향해 개구되어 있고, 외부의 공기는, 상류측 개구(26)를 통해서 대체로 제1 방향(d1)을 따라서 일측으로부터 타측으로 향하도록 공기 조화 장치(10)(케이스(22)) 내로 도입된다. 또, 상류측 개구(26)에는, 외부의 공기 중에 포함되는 먼지 등을 제거하기 위한 필터 장치가 마련되어 있어도 괜찮다. 또, 본 명세서에서 「상류측」이란, 송풍기(12)의 가동에 의해서 공기 통유로(24) 내에 생기는 공기의 흐름의 상류측을 가리키고, 「하류측」이란, 송풍기(12)의 가동에 의해서 공기 통유로(24) 내에 생기는 공기의 흐름의 하류측을 가리킨다. 도 1~도 3에는, 공기 조화 장치(10)에서의 공기가 흐르는 방향이 흰색 화살표로 나타내어져 있다.
도 1 및 도 2에 나타내어진 예에서는, 송풍기(12)에서 흡인된 케이스(22) 내의 공기는, 챔버(14)를 거쳐 반도체 소자 제조 장치 등의 기기로 향하여 토출된다. 챔버(14)는, 송풍기(12)로부터 챔버(14) 내에 유입된 공기를 교반하여, 상기 공기의 온도 및 습도의 균일화를 도모하는 것이다. 일례로서, 챔버(14) 내에는, 도시하지 않은 하나 이상의 방해판이 마련된다. 송풍기(12)로부터 챔버(14) 내에 유입된 공기의 일부는, 이 방해판에 충돌하여 방해판의 하류측에서 난류를 일으키게 된다. 이것에 의해, 난류를 일으킨 공기와, 방해판에 충돌하지 않고 챔버(14)를 통과하려고 하는 공기가 혼합된다. 즉, 방해판은, 챔버(14) 내에 유입된 공기를 교반하는 기능을 가진다. 챔버(14) 내에서 교반된 공기는, 챔버(14)의 토출구(16)로부터, 도시하지 않은 송풍관을 통과하여 반도체 소자 제조 장치 등의 기기로 향하여 토출된다.
다음으로, 주로 도 3을 참조하여, 조온 조습부(20)의 상세에 대하여 설명한다. 조온 조습부(20)는, 케이스(22) 내에, 상류측 개구(26)로부터 도입된 공기를 냉각하는 냉각부(30)와, 냉각부(30)에서 냉각된 공기를 가열하여 온도를 조정하는 가열부(40)와, 가열부(40)에서 온도가 조정된 공기를 가습하여 습도를 조정하는 가습부(50)를 가지고 있다.
냉각부(30)는, 냉각기(34)와, 냉각기(34)의 하류측에 배치된 공기 혼합 부재(38)를 가지고 있다. 냉각기(34)는, 케이스(22)(공기 통유로(24)) 내에 배치되고, 공기 통유로(24) 내에 도입된 공기를 냉각하여 이 공기에 포함되는 수분을 응축시킨다. 본 실시 형태의 냉각기(34)는, 일례로서, 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기가 열매체를 순환시키도록 상기 순서로 배관에 의해 접속된 냉각 회로에서의 증발기로 할 수 있다. 냉각부(30)는, 가변의 냉각 능력을 가지고 있어도 괜찮다. 상류측 개구(26)를 통해서 케이스(22) 내에 도입된 공기의 일부는, 냉각기(34) 특히 후술의 전열핀(36)에 접촉하여 냉각되고, 냉각부(30)의 하류측에 위치하는 가열부(40)로 향하여 진행된다. 케이스(22) 내에 도입된 공기가 냉각기(34)에서 냉각될 때에는, 공기 중에 포함되는 수분이 응축되어, 물방울이 되어 냉각기(34)(전열핀(36))에 부착된다. 본 실시 형태에서는, 냉각기(34)(전열핀(36))에 부착된 물방울은, 냉각기(34)의 하부에 마련된 도시하지 않은 드레인 팬(drain pan) 내에 낙하한다.
도 3에 나타내어진 예에서는, 냉각기(34)는, 상류측 개구(26)와 공기 혼합 부재(38)와의 사이의 공간에서의 하측에 위치하고 있다. 냉각기(34)의 상부에는, 상류측 개구(26)로부터 도입된 외기가 냉각기(34)를 경유하지 않고 공기 혼합 부재(38)로 향하는 통로가 형성되어 있다. 이것에 의해, 냉각부(30)에는, 상류측 개구(26)로부터 냉각기(34)를 거쳐 공기 혼합 부재(38)로 향하는 제1 유로(31)와, 상류측 개구(26)로부터 냉각기(34)를 경유하지 않고 공기 혼합 부재(38)로 향하는 제2 유로(32)가 형성되어 있다. 환언하면, 냉각부(30)에서의 공기 통유로(24)의 일부, 특히 도시된 예에서는 상류측 개구(26)의 하류측 또한 공기 혼합 부재(38)의 상류측은 제1 유로(31)와 제2 유로(32)로 구획되고, 제1 유로(31)에는 냉각기(34)가 배치되어 있다. 도시된 예에서는, 제1 유로(31)는 제2 유로(32)에 대해서 하측에 배치되어 있다.
냉각부(30)가 이러한 제1 유로(31) 및 제2 유로(32)를 가지고 있는 것에 의해, 제1 유로(31)를 통과하여 냉각기(34)에서 냉각 및 제습된 공기와, 제2 유로(32)를 통과한 공기가, 냉각부(30) 내에서 혼합되어 가열부(40) 및 가습부(50)에 유입되게 된다. 이것에 의해, 공기 통유로(24) 내에 도입된 공기에 소망의 온도 및 습도를 부여하기 위한, 가열부(40)에서의 가열량 및 가습부(50)에서의 가습량을 저감시킬 수 있다. 즉, 가열부(40) 및 가습부(50)에서의 소비 에너지량을 저감시킬 수 있다. 따라서, 공기 조화 장치(10)의 전체의 에너지 이용 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
공기 혼합 부재(38)는, 제1 유로(31)를 통과한 공기와 제2 유로(32)를 통과한 공기와의 혼합을 촉진하고, 가열부(40) 및 가습부(50)에 유입되는 공기의 온도 및 습도의 균일화를 도모하기 위한 부재이다. 공기 혼합 부재(38)는, 제1 유로(31) 및 제2 유로(32)의 하류측에 마련된다. 특히 도시된 예에서는, 공기 혼합 부재(38)는, 그 판면이 제1 유로(31)에서의 공기의 통류 방향 및 제2 유로(32)에서의 공기의 통류 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 판 모양 부재로 형성될 수 있다. 도 3에 나타내어진 예에서는, 공기 혼합 부재(38)를 구성하는 판 모양 부재는, 수평 방향(제1 방향(d1)) 및 수직 방향(제3 방향(d3))에 대해서 경사져 배치되어 있다. 특히 판 모양 부재는, 그 상단이 하단과 비교하여 냉각부(30)에서의 상류측(제1 방향(d1)의 일측)에 위치하도록, 수평 방향 및 수직 방향에 대해서 경사져 배치되어 있다. 이러한 공기 혼합 부재(38)로서는, 예를 들면, 다수의 구멍이 마련된 판 모양 부재(펀칭 패널)를 이용할 수 있다. 냉각부(30)가 이러한 공기 혼합 부재(38)를 가지고 있으면, 냉각부(30)로부터 가열부(40)에 유입되는 공기의 온도 및 습도가 균일화되고, 이것에 의해 가열부(40) 및 가습부(50)에서 공기의 온도 및 습도를 추가로 정밀하게 조정하는 것이 가능하게 된다.
또, 냉각부(30)에는, 제1 유로(31)의 개도(開度)를 조정하기 위한 댐퍼 부재 및/또는 제2 유로(32)의 개도를 조정하기 위한 댐퍼 부재가 마련되어도 괜찮다. 또, 제1 유로(31)의 개도 및 제2 유로(32)의 개도를 동시에 조정할 수 있는 1개의 댐퍼 부재를 마련해도 좋다. 이러한 댐퍼 부재가 마련되어 있으면, 제1 유로(31)를 통과하는 공기의 양 및/또는 제2 유로(32)를 통과하는 공기의 양을 조정할 수 있고, 이것에 의해 제1 유로(31)를 통과하는 공기와 제2 유로(32)를 통과하는 공기와의 혼합비를 효과적으로 조정할 수 있다.
도 3에 나타내어진 예에서는, 냉각기(34)는, 제1 유로(31)를 통류하는 공기와 접촉하는 복수의 전열핀(36)을 구비하고 있다. 전열핀(36)은, 제1 유로(31)를 통류하는 공기와 냉각기(34) 내를 통류하는 열매체와의 사이의 열교환이 가능해지도록 마련된다. 따라서, 전열핀(36)은, 제1 유로(31)를 통류하는 공기와 냉각기(34)와의 사이의 접촉 면적을 충분히 확보하고, 제1 유로(31)를 통류하는 공기와 냉각기(34) 내를 통류하는 열매체와의 사이의 열교환을 촉진할 수 있도록 구성되어 있다.
도시된 냉각기(34)는, 제1 방향(d1)과 직교하고 또한 수평 방향과 평행을 이루는 제2 방향(d2)으로부터 보아, 직사각형 모양의 외형을 가지고 있다. 복수의 전열핀(36)은, 서로 평행하게 연장되고, 또한, 제2 방향(d2)으로부터 본 직사각형 모양의 외형을 형성하는 2조(組)의 대향하는 변(邊) 중 1조의 대향하는 변과 평행을 이루어 연장되어 있다. 그리고, 도시된 예에서는, 냉각기(34)는, 제2 방향(d2)으로부터 본 직사각형 모양의 외형을 형성하는 각 변이 각각 수평 방향(제1 방향(d1)) 및 수직 방향(제3 방향(d3))에 대해서 경사지도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 각 전열핀(36)도, 수평 방향 및 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 연장되어 있다. 특히 도시된 예에서는, 각 전열핀(36)은, 상류측 개구(26)를 통해서 케이스(22) 내에 도입된 공기의 흐름을 따라서, 즉 제1 방향(d1)을 따라서, 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라, 그 높이가 높아지도록 연장되어 있다.
이와 같이, 각 전열핀(36)이, 공기의 흐름을 따른 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라 그 높이가 높아지도록 연장되어 있는 것에 의해, 제1 유로(31)(냉각기(34))를 통류하는 공기는, 전열핀(36)에 의해 가이드되어, 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라 상부를 향하도록, 수평 방향 및 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 진행한다. 이것에 의해, 제1 유로(31)(냉각기(34))를 통류한 공기는, 냉각부(30)의 상부에 배치된 가열부(40)로 향하도록 상부를 향해서 가이드된다. 따라서, 제1 유로(31)를 통과하여 냉각기(34)에서 냉각 및 제습된 공기가, 케이스(22) 내의 하측 모서리부에 체류하는 것을 억제하고, 제1 유로(31)를 통과한 공기와, 제1 유로(31)의 상부에 위치하는 제2 유로(32)를 통과한 공기와의 혼합을 더 촉진할 수 있다. 또, 이 혼합된 공기를 가열부(40)로 향해 스무스하게 안내할 수 있다. 전열핀(36)이 연장되는 방향과 수평 방향(제1 방향(d1))과의 이루는 각도(θ)는, 일례로서, 5도 이상 40도 이하로 할 수 있다. 바람직하게는, 각도(θ)는, 10도 이상 30도 이하로 할 수 있다.
가열부(40)는, 냉각부(30)에서 냉각 및 제습된 공기를 가열하여 온도를 조정하는 기능을 가진다. 도 3에 나타내어진 예에서는, 가열부(40)는, 냉각부(30)의 상부에 마련되어 있다. 도시된 예에서는, 가열부(40)는, 공기 통유로(24) 내에 생기는 공기의 흐름의 상류측으로부터 순서대로, 제1 가열기(42) 및 제2 가열기(44)를 가지고 있다. 특히 도시된 예에서는, 냉각부(30)의 상부에 제1 가열기(42)가 마련되고, 제1 가열기(42)의 상부에 제2 가열기(44)가 마련되어 있다. 냉각부(30)에서 냉각 및 제습된 공기는 상부로 진행되어, 먼저 제1 가열기(42)에서 가열된다. 제1 가열기(42)에서 가열된 공기는 상부로 더 진행되고, 다음으로 제2 가열기(44)에서 가열된다. 제2 가열기(44)에서 가열된 공기는, 그 진행 방향이 바뀌어, 특히 제1 방향(d1)을 따라서 일측으로 향해서 진행되어, 가습부(50)로 유입된다. 여기서, 냉각부(30)를 통과한 공기가 가열부(40)에서 가열될 때에는, 가열된 공기의 포화 수증기량이 증대되기 때문에, 이 포화 수증기량에 대한 실제로 포함되는 수증기량의 비율인 습도는, 저하된다.
제1 가열기(42)는, 예를 들면, 상술의 냉각 회로에서 고온이 된 열매체가 가지는 열의 적어도 일부를 이용하는 가열기로 할 수 있다. 구체적으로는, 냉각기(34)를 포함하는 상술의 냉각 회로에서 압축기를 통과하여 고온이 된 열매체로부터, 제1 가열기(42)를 통류하는 공기에 열을 부여하는 가열기로 할 수 있다. 이러한 가열기를 가열부(40)를 구성하는 가열기로서 이용하면, 냉각부(30)에서 공기를 냉각 및 제습하는 것에 따라서 냉각 회로에서 생긴 열을 이용하여 공기를 가열할 수 있으므로, 가열부(40)에서 소비되는 에너지량을 저감시킬 수 있다. 제2 가열기(44)는, 예를 들면, 전기 히터로 할 수 있다. 제1 가열기(42) 및/또는 제2 가열기(44)는, 가변의 가열 능력을 가지고 있어도 괜찮다. 예를 들면, 제2 가열기(44)가 가변의 가열 능력을 가지고 있어도 괜찮다. 일례로서, 제1 가열기(42)로서 상술의 냉각 회로에서 고온이 된 열매체가 가지는 열의 적어도 일부를 이용하는 가열기를 이용하고, 제2 가열기(44)로서 가변의 가열 능력을 가진 전기 히터를 이용하면, 가열부(40)에서 소비되는 에너지량을 저감시키면서도, 가열부(40)를 통류하는 공기의 온도를 정밀도 좋게 조정할 수 있다. 또, 여기에서는 가열부(40)가 제1 가열기(42) 및 제2 가열기(44)의 두 개의 가열기를 가진 예에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 가열부(40)는, 1개 또는 3개 이상의 가열기를 가지고 있어도 괜찮다.
도 4는, 공기 조화 장치(10)를 상부로부터 본 것을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 4에 나타내어진 예에서는, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 보아, 가열기(42, 44)의 적어도 일부가, 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹쳐져 있다. 환언하면, 가열기(42, 44)의 적어도 일부는, 냉각기(34)의 적어도 일부의 상부, 상세하게는 연직 상부에 위치하고 있다. 또 환언하면, 가열기(42, 44)의 적어도 일부는, 제1 방향(d1)으로부터 보아, 냉각기(34)의 적어도 일부의 상부에 위치함과 아울러, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 방향(d2)으로부터 보아, 냉각기(34)의 적어도 일부의 상부에 위치한다. 바람직하게는, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 보아, 제1 가열기(42)의 적어도 일부 및 제2 가열기(44)의 적어도 일부가, 각각 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹쳐져 있다. 이것에 의해, 공기 통유로(24)의 수평 방향의 치수를 작게 할 수 있다. 따라서, 공기 조화 장치(10)의 평면시에서의 치수, 즉 풋 프린트를 작게 하는 것이 가능해진다.
가습부(50)는, 가열부(40)에서 가열되어 습도가 저하된 공기를 가습하기 위해서 마련된다. 이 때문에, 가습부(50)는, 가열부(40)의 하류측에 배치된다. 도 3에 나타내어진 예에서는, 가습부(50)는, 공기 통유로(24) 내에 생기는 공기의 흐름을 따른 가열부(40)와 하류측 개구(28)와의 사이에 위치하도록 하여 배치된다. 도 3에 나타내어진 예에서는, 가습부(50)는 가습기(52)를 구비하고 있고, 가습기(52)는, 상부를 향해서 공기 통유로(24) 내로 개방된, 물(W)을 저류(貯留)하는 저류조(貯留槽)(54)와, 저류조(54) 내에 수용되며, 저류조(54) 내의 물(W)을 가열하는 히터(56)를 가지고 있다.
도시된 예에서는, 가습부(50)는, 가열부(40)에 대해서 제1 방향(d1)의 일측에 배치되어 있다. 특히 가습기(52)는, 가열기(42, 44)에 대해서 제1 방향(d1)의 일측에 배치되어 있다. 공기 통유로(24)는, 제1 방향(d1)의 일측을 향해 개구된 상류측 개구(26)를 통해서 대체로 제1 방향(d1)을 따라서 일측으로부터 타측으로 향하도록 공기 조화 장치(10)(케이스(22)) 내로 도입된 공기가, 냉각부(30) 및 가열부(40)에서 각각 진행 방향이 바뀌고, 제1 방향(d1)의 타측으로부터 일측으로 향하도록 하여 가열부(40)로부터 가습부(50)로 진행되도록 구성된다. 이것에 의해, 조온 조습부(20)(케이스(22), 공기 통유로(24))의 제1 방향(d1)을 따른 치수를 작게 할 수 있고, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 볼 때의 치수, 즉 풋 프린트를 작게 하는 것이 가능해진다.
저류조(54)는, 공기의 가습에 이용되는 물(W)을 수용하는 용기이다. 저류조(54)는, 상면이 개방된 상자 모양의 형상을 가지고 있고, 스테인리스 등의 판재로 형성되어 있다. 저류조(54)에는, 저류조(54) 내로 물(W)을 공급하기 위한 공급관 및/또는 물(W)을 배출하기 위한 배출관이 접속되어 있어도 괜찮다. 또, 저류조(54) 내에는, 저류조(54) 내의 수면의 높이를 검지하기 위해서, 플로트 스위치 등의 수면 검지기가 마련되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 수면 검지기에 의한 수면의 검지 신호에 근거하여, 저류조(54) 내로의 물(W)의 공급 및/또는 저류조(54) 내로부터의 물(W)의 배출을 제어할 수 있다.
히터(56)는, 예를 들면 전기 히터이며, 저류조(54) 내의 물(W)을 가열하여 수증기를 발생시키기 위해서 이용된다. 히터(56)는, 그 가열량이 조절 가능하게 구성되어 있고, 저류조(54)에 저류된 물(W)로부터 생기는 수증기의 양을 조절할 수 있다. 이것에 의해, 가습부(50)를 통류하는 공기의 습도를, 소망의 습도로 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
가습부(50)는, 케이스(22)의 하류측 개구(28) 및 접속부(18)를 통해서 송풍기(12)에 연통하고 있다. 가열부(40)로부터 가습부(50)로 유입된 공기는, 저류조(54)의 상부를 통류할 때에, 저류조(54) 내의 물(W)로부터 발생한 수증기와 혼합되어, 그 습도가 조정된다. 습도가 조정된 공기는, 하류측 개구(28) 및 접속부(18)를 순서대로 통과하여, 송풍기(12)로 유입된다.
도 1 및 도 4에 나타내어진 예에서는, 공기 조화 장치(10)를 상부로부터 보았을 때에, 즉 공기 조화 장치(10)의 평면에서 보아, 가습기(52)의 적어도 일부가, 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹쳐져 있다. 환언하면, 가습기(52)의 적어도 일부는, 냉각기(34)의 적어도 일부의 상부, 상세하게는 연직 상부에 위치하고 있다. 또 환언하면, 가습기(52)의 적어도 일부는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 조온 조습부(20)의 케이스(22)의 상류측 개구(26)로의 공기의 도입 방향(제1 방향(d1))으로부터 보아, 냉각기(34)의 적어도 일부의 상부에 위치함과 아울러, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 방향(d1)과 직교하고 또한 수평 방향과 평행을 이루는 방향(제2 방향(d2))으로부터 보아, 냉각기(34)의 적어도 일부의 상부에 위치한다.
종래의 공기 조화 장치에서는, 예를 들면 상술의 JP5886463B1에 나타내어져 있는 바와 같이, 공기 통유로는, 측면에서 보아 전체로서 대략 L자형, JP5886463B1의 도 1에서는 「L」을 시계 방향으로 90도 회전시킨 것에 유사한 형상으로 형성되고, 이 공기 통유로 내에, 냉각기, 가열기 및 가습기가 순서대로 배치되어 있었다. 그리고, 가습기는 냉각기의 상부로부터 벗어난 위치에 배치되어 있었다. 이것에 의해, 종래의 공기 조화 장치는, 그 공기 통유로의 수평 방향의 치수가 커진다고 하는 과제를 가지고 있었다. 그렇지만, 이러한 과제를 충분히 해결할 수 있는 공기 조화 장치는 존재하지 않았다. 특히 JP5886463B1에 나타내어진 바와 같은, 전체로서 대략 L자형으로 형성된 공기 통유로를 가지는 공기 조화 장치에서는, 수평 방향의 치수를 어느 치수 이상으로 작게 하는 것은 불가능하다고 생각되고 있었다.
이것에 대해서, 본 건 발명자들은, 냉각기(34) 및 가습기(52)의 배치에 대해 예의(銳意) 검토하는 것에 의해, 공기 통유로(24)의 수평 방향의 치수를 충분히 작게 하는 것이 가능한 것을 지견했다. 즉, 본 실시 형태의 공기 조화 장치(10)에서는, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 보아, 가습기(52)의 적어도 일부가, 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹치도록 배치했으므로, 종래의 공기 조화 장치와 비교하여 공기 통유로(24)의 수평 방향의 치수를 충분히 작게 할 수 있고, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 볼 때의 치수, 즉 풋 프린트를 충분히 작게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 공기 조화 장치(10)를 효과적으로 소형화할 수 있다.
게다가, 도 1 및 도 4에 나타내어진 예에서는, 공기 조화 장치(10)로의 공기의 도입 방향(제1 방향(d1))을 따라서 보았을 때에, 가습기(52)의 적어도 일부가, 가열기(42, 44)의 적어도 일부와 겹쳐져 있다. 이 때, 공기 조화 장치(10)로의 공기의 도입 방향(제1 방향(d1))을 따라서 보았을 때에, 제1 가열기(42)의 적어도 일부 및 제2 가열기(44)의 적어도 일부가, 각각 가습기(52)의 적어도 일부와 겹쳐지도록 해도 괜찮다. 이것에 의해, 조온 조습부(20)(케이스(22), 공기 통유로(24))의 제2 방향(d2)을 따른 치수를 작게 할 수 있고, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 볼 때의 치수, 즉 풋 프린트를 더 작게 하는 것이 가능해진다.
다음으로, 공기 조화 장치(10)의 동작에 대해 설명한다.
송풍기(12)의 도시하지 않은 팬(fan)이 회전되면, 접속부(18) 및 케이스(22)의 하류측 개구(28)를 통해서, 케이스(22)(공기 통유로(24)) 내의 공기가 흡인됨과 아울러, 흡인된 공기가 챔버(14)로 보내어진다. 송풍기(12)에 의해 케이스(22) 내의 공기가 흡인됨으로써, 상류측 개구(도입구)(26)를 통해서 외부의 공기가 케이스(22) 내에 도입된다. 특히, 외부의 공기는, 제1 방향(d1)의 일측을 향해 개구된 상류측 개구(26)를 통해서 대체로 제1 방향(d1)을 따라서 일측으로부터 타측으로 향하도록 하여, 공기 조화 장치(10)(케이스(22)) 내로 도입된다. 또, 상류측 개구(26)에 필터 장치가 마련되어 있는 경우, 이 필터 장치에서 외부의 공기 중에 포함될 수 있는 먼지 등이 제거된다.
상류측 개구(도입구)(26)를 통해서 케이스(22) 내에 도입된 공기는, 냉각부(30)에 유입된다. 냉각부(30)에 유입된 공기의 일부는 제1 유로(31)를 통류하고, 유입된 공기의 다른 일부는 제2 유로(32)를 통류한다. 제1 유로(31)를 통류한 공기는, 냉각기(34)에서 냉각 및 제습된다. 상세하게는, 제1 유로(31)를 통류한 공기는, 냉각기(34) 내에서 전열핀(36)을 따라서 통류하고, 전열핀(36)을 통해서 냉각 회로 내를 통류하는 열매체와의 사이에서 열교환하는 것에 의해 냉각된다. 이 때, 공기 중에 포함되는 수분이 응축되고, 물방울이 되어 냉각기(34)(전열핀(36))에 부착된다. 이 물방울은, 냉각기(34)의 하부에 마련된 드레인 팬 내에 낙하한다. 본 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 냉각기(34)는, 수평 방향(제1 방향(d1)) 및 수직 방향(제3 방향(d3))에 대해서 경사져 배치되어 있다. 이것에 의해, 각 전열핀(36)은, 상류측 개구(26)를 통해서 케이스(22) 내에 도입된 공기의 흐름을 따라서, 즉 제1 방향(d1)을 따라서, 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라, 그 높이가 높아지도록 연장되어 있다. 따라서, 제1 유로(31)를 통류하는 공기는, 전열핀(36)에 의해 가이드되어, 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라 상부를 향하도록 진행된다. 이것에 의해, 제1 유로(31)를 통과하고 냉각기(34)에서 냉각 및 제습된 공기가, 케이스(22) 내의 하측 모서리부에 체류하는 것이 효과적으로 억제된다. 또, 제2 유로(32)에서는, 공기는 냉각되지 않고 통류한다.
제1 유로(31)를 통과한 공기 및 제2 유로(32)를 통과한 공기는, 제1 유로(31) 및 제2 유로(32)의 하류측에 마련된 공기 혼합 부재(38)를 통과한다. 공기 혼합 부재(38)는, 예를 들면, 다수의 구멍이 마련된 판 모양 부재(펀칭 패널)이며, 이 공기 혼합 부재(38)에 의해, 제1 유로(31)를 통과한 공기와 제2 유로(32)를 통과한 공기와의 혼합이 촉진된다. 이것에 의해, 냉각부(30)로부터 가열부(40)에 유입되는 공기의 온도 및 습도의 균일화가 도모되어진다.
가열부(40)에 유입된 공기는, 제1 가열기(42) 및 제2 가열기(44)를 순서대로 통과하여 가열된다. 제1 가열기(42)는, 예를 들면, 냉각 회로에서 고온이 된 열매체가 가지는 열의 적어도 일부를 이용하는 가열기이다. 이 경우, 냉각부(30)에서 공기를 냉각 및 제습하는 것에 따라서 냉각 회로에서 생긴 열을 이용하여 공기를 가열할 수 있으므로, 가열부(40)에서 소비되는 에너지량을 저감시킬 수 있다. 제2 가열기(44)는, 예를 들면, 가변의 가열 능력을 가진 전기 히터이다. 이 경우, 가열부(40)를 통류하는 공기의 온도를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.
가열부(40)에서 가열되어 온도가 조정된 공기는, 제1 방향(d1)의 타측으로부터 일측으로 향하도록 하여 가열부(40)로부터 가습부(50)로 진행된다. 가습부(50)에서는, 저류조(54) 내에 저류된 물(W)이 히터(56)에 의해 가열된다. 이것에 의해, 물(W)로부터 수증기가 발생한다. 가열부(40)로부터 가습부(50)로 유입된 공기는, 저류조(54)의 상부를 통류할 때에, 저류조(54) 내의 물(W)로부터 발생한 수증기와 혼합되는 것에 의해 가습된다. 히터(56)는, 그 가열량이 조절 가능하게 구성되어 있고, 저류조(54)에 저류된 물(W)로부터 생기는 수증기의 양을 조절할 수 있다. 이것에 의해, 가습부(50)를 통류하는 공기의 습도를, 소망의 습도로 조절하는 것이 가능하다.
가습부(50)에서 그 습도가 조정된 공기는, 송풍기(12)에 의해 흡인됨으로써, 가습부(50)에 면(面)하여 개구된 하류측 개구(28)로부터, 접속부(18)를 통해서 송풍기(12)에 유입된다. 송풍기(12)에 의해 가습부(50)로부터 흡인되어 챔버(14)로 보내어진 공기는, 챔버(14) 내에 마련된 방해판에 의해 교반된다. 이것에 의해 상기 공기의 온도 및 습도의 균일화가 도모되어진다. 챔버(14)에서 교반된 공기는, 챔버(14)의 토출구(16)로부터, 도시하지 않은 송풍관을 통과하여 반도체 소자 제조 장치 등의 기기로 향하여 토출된다.
본 실시 형태의 공기 조화 장치(10)는, 내부에 도입된 공기의 온도 및 습도를 조정하는 공기 조화 장치(10)로서, 공기 조화 장치(10) 내에 도입된 공기를 냉각하여 상기 공기에 포함되는 수분을 응축시키는 냉각기(34)와, 공기를 가열하는 가열기(42, 44)와, 공기를 가습하는 가습기(52)를 구비하며, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 보아, 가습기(52)의 적어도 일부가, 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹쳐져 있고, 가열기(42, 44)가, 제1 가열기(42) 및 제2 가열기(44)를 포함하고, 평면에서 보아, 제1 가열기(42)의 적어도 일부 및 제2 가열기(44)의 적어도 일부가, 각각 냉각기(34)의 적어도 일부와 겹쳐져 있고, 공기 조화 장치(10)로의 공기의 도입 방향을 따라서 보았을 때에, 가습기(52)의 적어도 일부가, 가열기(42, 44)의 적어도 일부와 겹쳐져 있다.
이러한 공기 조화 장치(10)에 의하면, 종래의 공기 조화 장치와 비교하여 공기 통유로(24)의 수평 방향의 치수를 충분히 작게 할 수 있고, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 볼 때의 치수, 즉 풋 프린트를 충분히 작게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 공기 조화 장치(10)를 효과적으로 소형화할 수 있다.
또, 이러한 공기 조화 장치(10)에 의하면, 조온 조습부(20)(케이스(22), 공기 통유로(24))의, 제1 방향(d1)과 직교하고 또한 수평 방향과 평행을 이루는 제2 방향(d2)을 따른 치수를 작게 할 수 있고, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 볼 때의 치수, 즉 풋 프린트를 더 작게 하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 공기 조화 장치(10)에서는, 공기 조화 장치(10) 내로의 공기의 도입구(26)는, 제1 방향(d1)의 일측을 향해 개구되어 있고, 가습기(52)는, 가열기(42, 44)에 대해서 제1 방향(d1)의 일측에 배치되어 있다.
이러한 공기 조화 장치(10)에 의하면, 조온 조습부(20)(케이스(22), 공기 통유로(24))의 제1 방향(d1)을 따른 치수를 작게 할 수 있고, 공기 조화 장치(10)의 평면에서 볼 때의 치수, 즉 풋 프린트를 더 작게 하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 공기 조화 장치(10)에서는, 냉각기(34)는 복수의 전열핀(36)을 가지며, 전열핀(36)은 수평 방향 및 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 연장되어 있고, 냉각기(34)를 통류하는 공기는, 전열핀(36)에 의해 가이드되어 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라 상부를 향하도록, 수평 방향 및 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 진행된다.
이러한 공기 조화 장치(10)에 의하면, 제1 유로(31)(냉각기(34))를 통류한 공기는, 냉각부(30)의 상부에 배치된 가열부(40)로 향하도록 상부를 향해서 가이드 된다. 따라서, 제1 유로(31)를 통과하고 냉각기(34)에서 냉각 및 제습된 공기가, 케이스(22) 내의 하측 모서리부에 체류하는 것을 억제하고, 제1 유로(31)를 통과한 공기와, 제1 유로(31)의 상부에 위치하는 제2 유로(32)를 통과한 공기와의 혼합을 촉진시킬 수 있다. 또, 이 혼합된 공기를 가열부(40)로 향해 스무스하게 안내할 수 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 도입된 공기의 온도 및 습도를 조정하는 공기 조화 장치로서,
    상기 공기 조화 장치 내에 도입된 공기를 냉각하여 상기 공기에 포함되는 수분을 응축시키는 냉각기와,
    상기 공기를 가열하는 가열기와,
    상기 공기를 가습하는 가습기를 구비하며,
    상기 공기 조화 장치의 수직 방향을 따라서 보았을 때, 상기 가습기의 적어도 일부가, 상기 냉각기의 적어도 일부와 겹쳐져 있고,
    상기 가열기가, 제1 가열기 및 제2 가열기를 포함하고, 상기 수직 방향을 따라서 보았을 때, 상기 제1 가열기의 적어도 일부 및 상기 제2 가열기의 적어도 일부가, 각각 상기 냉각기의 적어도 일부와 겹쳐져 있고,
    상기 공기 조화 장치로의 공기의 도입 방향인 수평 방향의 제1 방향을 따라서 보았을 때에, 상기 가습기의 적어도 일부가, 상기 가열기의 적어도 일부와 겹쳐져 있는 공기 조화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기 조화 장치 내로의 공기의 도입구는, 상기 제1 방향의 일측을 향해 개구하고 있고,
    상기 가습기는, 상기 가열기에 대해서 상기 제1 방향의 일측에 배치되어 있는 공기 조화 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각기는 복수의 전열핀을 가지며,
    상기 전열핀은 상기 제1 방향 및 상기 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 연장되어 있고,
    상기 냉각기를 통류(通流)하는 공기는, 상기 전열핀에 의해 가이드되어 상류측으로부터 하류측으로 향함에 따라 상부를 향하도록, 상기 제1 방향 및 상기 수직 방향에 대해서 경사진 방향으로 진행하는 공기 조화 장치.
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