KR20110016861A - 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법 - Google Patents

온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법 Download PDF

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오리온 기까이 가부시끼가이샤
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Abstract

공기류 등의 기체류의 온도 조정할 수 있는 범위가 좁음과 아울러, 습도 조정을 시행할 수 없고, 또한 에너지적으로 낭비가 있는 종래의 온도 조정 장치의 과제를 해결한다. 압축기(18)로 압축한 제 1 열매체의 일부를 가열기(14)에 공급하는 가열유로와, 제 1 열매체의 잔여부를 응축하여 단열팽창해서 냉각하고나서 냉각기(16)에 공급하는 냉각유로와, 가열기(14)와 냉각기(14) 사이에 설치하고, 공기에 소정량의 수분을 공급하는 분무 노즐군(15)을 구비하고, 가열기(14) 및 냉각기(16)를 통과하는 공기를 소정 온도로 하는 온습도 조정 장치로서, 제 1 열매체의 냉각유로와 가열유로로의 분배비율을 변경할 수 있는 비례 3방향 밸브(20)와, 가열유로의 가열 능력을 높이는 히트펌프 수단과, 비례 3방향 밸브(20)를 제어하여, 제 1 열매체의 분배비율을 조정해서, 가열기(14)와 냉각기(16)를 통과하는 공기를 소정 온도로 제어하는 온도 제어부(22)와, 가열기(14) 및 냉각기(16)를 통과한 공기를 소정 습도로 제어하도록, 분무 노즐군(15)에 공급하는 수량을 제어하는 습도 제어부(27)가 설치되어 있다.

Description

온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법{TEMPERATURE AND HUMIDITY REGULATING APPARATUS AND TEMPERATURE AND HUMIDITY REGULATING SYSTEM}
본 발명은 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법에 관한 것이다.
통상, 반도체 장치의 제조공정 등의 정밀가공 분야에서는, 그 대부분이 온도 및 습도가 제어된 클린룸 내에 설치되어 있다.
그러나, 최근, 정밀가공 분야에서도, 종래보다도 더욱 가공정밀도가 높은 정밀가공 등이 요구되는 공정이 출현하고 있다.
이러한 높은 정밀가공 등이 요구되는 공정에서는, 통상, 클린룸의 온도변화보다도 더욱 작은 온도변화의 환경인 것이 요구된다. 이 때문에, 높은 정밀가공 등이 요구되는 공정은 정밀한 온도관리가 되어 있는 공간 유닛 내에 마련된다.
이러한 공간 유닛의 온도 조정에 사용되는 온도 조정 장치로서, 예를 들면, 일본 특개 소51-97048호 공보에는, 도 13에 도시하는 온도 조정 장치가 기재되어 있다.
도 13에 도시하는 온도 조정 장치에는, 압축기(100), 3방향 밸브(102), 응축기(104), 팽창 밸브(106), 냉각기(108) 및 가열기(110)가 설치되어 있고, 냉각기(108)를 구비하는 냉각유로와 가열기(110)를 구비하는 가열유로가 설치되어 있다.
이러한 냉각기(108)와 가열기(110)에 의하여, 팬(112)으로부터 불어나오는 온도 조정 대상의 공기류의 온도가 조정된다.
이 도 13에 도시하는 온도 조정 장치에서는, 압축기(100)로 압축된 고온의 열매체를 3방향 밸브(102)에 의해, 냉각유로와 가열유로에 분배한다. 냉각유로측에 분배된 고온의 열매체는 응축기(104)로 냉각된다. 이 냉각된 열매체는 팽창 밸브(106)에 의해 단열적으로 팽창되어 냉각되고, 냉각기(108)에 공급된다. 냉각기(108)에서는, 팬(112)으로부터 불어나오는 온도 조정 대상의 공기류를 냉각하면서 흡열하여 승온된 열매체는 압축기(100)에 공급된다.
한편, 가열유로측에 분배된 고온의 열매체는 가열기(110)에 공급되고, 냉각기(108)로 냉각된 온도 조정 대상의 공기류를 가열하여 원하는 온도로 조정한다. 이와 같이, 가열기(110)에 있어서, 온도 조정 대상의 공기류를 가열하면서 방열하여 강온된 열매체는 팽창 밸브(106) 및 냉각기(108)를 통과하여 압축기(100)에 공급된다.
(발명의 개요)
도 13에 도시하는 온도 조정 장치에서는, 압축기(100)로 압축된 고온의 열매체의 전량이 팽창 밸브(106)을 통과하여 단열적으로 팽창되어 냉각되고, 냉각기(108)에 공급되기 때문에, 팬(112)으로부터 불어나오는 온도 조정 대상의 공기류를 냉각하는 냉각 에너지량은 일정하다.
한편, 3방향 밸브(102)에 의해 가열유로측에 분배하는 고온의 열매체의 유량을 조정함으로써, 냉각기(108)로 냉각된 온도 조정 대상의 공기류에 대한 가열기(110)에서의 가열량을 조정할 수 있다.
따라서, 냉각기(108) 및 가열기(110)를 통과하는 온도 조정 대상의 공기류의 온도를 조정할 수 있고, 공간 유닛 내의 온도관리를 좁은 온도범위에서 행하는 것은 가능하다.
그러나, 도 13에 도시하는 온도 조정 장치에서는, 압축기(100)로 압축된 고온의 열매체의 전량이 팽창 밸브(106)를 통과하여 단열적으로 팽창되어 냉각되고, 냉각기(108)에 공급되기 때문에, 팬(112)으로부터 불어나오는 온도 조정 대상의 공기류에 대한 온도 조정은 오로지 가열기(110)에 공급하는 압축기(100)로 압축된 고온의 열매체의 재가열에 의해 행해진다.
이와 같이, 도 13에 도시하는 온도 조정 장치에서 채용된 온도 제어 방식에서는, 가열에 사용한 열매체도 냉각유로에 흘리기 때문에, 가열할 수 있는 열량은 압축기의 동력에 의한 열량뿐으로, 냉각기(108) 및 가열기(110)에 대한 부하 변동에 대한 대응이 곤란하다.
이 때문에, 냉각기(108) 및 가열기(110)를 통과하는 온도 조정 대상의 공기류의 설정 온도를 대폭 높게 하는 경우, 온도 조정 대상의 공기류의 온도가 설정 온도에 도달하지 않거나, 설정 온도에 도달할 때까지 현저하게 시간이 걸리는 경우가 있다.
또한, 도 13에 도시하는 온도 조정 장치에서는, 냉각기(108) 및 가열기(110)를 통과하는 온도 조정 대상의 공기류의 습도를 조정하는 습도 조정 기능이 마련되어 있지 않아, 공기류에 습도 조정을 할 수는 없다.
그래서, 본 발명은, 공기류 등의 기체류의 온도 조정할 수 있는 범위가 좁음과 아울러, 습도 조정을 할 수 없고, 또한 에너지적으로 낭비가 있는 종래의 온도 조정 장치의 과제를 해결하고, 기체류의 온도 조정과 습도 조정을 동시에 행할 수 있는 범위가 넓고, 또한 에너지절약을 도모할 수 있는 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서는, 냉각유로 및 가열유로를 설치하고, 냉각유로의 냉각 수단 및 가열유로의 가열 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 공기에 대한 냉각량과 가열량을 변경할 수 있는 분배 수단을 설치하는 것, 가열유로의 가열능력을 향상시키기 위해, 저온 부분부터 온도가 높은 부분으로 열을 이동할 수 있는 히트펌프 수단을 설치하는 것, 및 기체류의 유로 내에 습도 조정 수단을 설치하는 것이 유효한 것을 발견했다.
즉, 상기 과제를 해결하는 수단으로서는, 압축기로 압축되어 가열된 고온의 제 1 열매체의 일부가 가열 수단에 공급되는 가열유로와, 상기 고온의 제 1 열매체의 잔여부가 응축 수단으로 냉각되고나서 제 1 팽창 수단으로 단열적으로 팽창하고 더욱 냉각되어 냉각 수단에 공급되는 냉각유로와, 상기 고온의 제 1 열매체가 분배되고 상기 가열유로와 냉각유로의 각각을 통과한 제 1 열매체가 압축기에 재공급되는 순환회로를 구비하고, 상기 가열 수단 및 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체를 소정의 온도 및 습도로 조정하는 온습도 조정 장치로서, 상기 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체의 일부를 상기 가열유로측에 분배함과 아울러, 상기 고온의 제 1 열매체의 잔여부를 냉각유로측에 분배하고, 또한 상기 가열유로와 냉각유로에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 변경할 수 있는 분배 수단과, 상기 가열유로의 가열능력이 향상되도록, 상기 가열 수단에서 열을 방출하여 냉각되고나서 제 2 팽창 수단으로 단열적으로 팽창되어 더욱 냉각된 제 1 열매체가 외부 열원인 제 2 열매체로부터 흡열하게 되는 흡열 수단을 구비하는 히트펌프 수단과, 상기 분배 수단을 제어하여, 상기 가열유로와 냉각유로에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 조정해서, 상기 가열 수단과 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체를 소정 온도로 제어하는 온도 제어부와, 상기 가열 수단 및 냉각 수단을 통과하는 기체를 소정의 습도로 제어하는 습도 제어 수단이 설치되어 있는 온습도 조정 장치를 제공할 수 있다.
또, 상기 과제를 해결하는 수단으로서는, 압축기로 압축하여 가열한 고온의 제 1 열매체의 일부를 직접 공급하는 가열 수단과, 상기 제 1 열매체의 잔여부를 응축 수단으로 냉각한 후, 제 1 팽창 수단으로 단열적으로 팽창시켜 더욱 냉각하여 공급하는 냉각 수단을, 차례로 통과하는 온습도 조정 대상의 기체에 대하여, 상기 가열 수단과 냉각 수단에 분배하는 상기 제 1 열매체의 분배율을 변경하여, 상기 기체를 소정 온도로 조정함과 아울러, 상기 온습도 조정 대상의 기체가 통과하는 유로에 설치한 습도 제어 수단에 의해 상기 기체를 소정 습도로 조정하고, 또한 상기 가열 수단을 통과한 제 1 열매체를, 제 2 팽창 수단에 의해 단열적으로 팽창시켜 냉각하고, 외부 열원인 제 2 열매체로부터 흡열하게 되는 흡열 수단을 구비하는 히트펌프 수단을 통과시킨 후, 상기 냉각 수단을 통과한 제 1 열매체와 함께 상기 압축기로 되돌아오는 온습도 조정 방법을 제공할 수 있다.
본 발명자들이 제공한 과제를 해결하는 수단에 있어서, 하기의 바람직한 태양을 들 수 있다.
습도 제어 수단으로서 온습도 조정 대상의 기체에 소정량의 수분을 공급하는 수분 공급 수단을 사용하고, 상기 수분 공급 수단으로부터 공급한 수분 중의 액적을 가열 수단에 의해 직접 또는 가열 수단으로 가열된 기체에 의해 가열하여 증발되도록, 상기 수분 공급 수단을 가열 수단의 상기 기체의 입구측 또는 출구측에 설치함으로써, 습도 조정을 행할 수 있다.
이 수분 공급 수단으로서, 물을 분사하는 물 분무 노즐과, 상기 물 분무 노즐에 물을 공급하는 물 공급 배관에 설치한 제어 밸브와, 상기 제어 밸브를 조정하고, 상기 물 분무 노즐에 공급하는 수량을 제어하는 습도 제어부를 구비하는 수분 공급 수단을 사용함으로써, 습도 제어를 용이하게 행할 수 있다.
또는, 습도 조정 수단으로서 가열 히터에 의해 수증기를 발생시키는 수증기 발생 수단을 사용할 수 있다.
이 수증기 발생 수단에는, 가열 히터의 가열량을 조정하여 수증기 발생량을 제어하는 습도 제어부를 설치함으로써, 습도 제어를 용이하게 행할 수 있다.
냉각유로의 응축 수단에 공급되어 제 1 열매체를 냉각하는 냉각매체와 히트펌프 수단의 흡열 수단에 공급되는 제 2 열매체를, 동일 열매체로 하고, 상기 동일 열매체를 응축 수단에 공급하고나서 상기 흡열 수단에 공급함으로써, 응축 수단에서 제거된 고온의 제 1 열매체의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
이 제 2 열매체로서 외부로부터 가열 또는 냉각되지 않고 공급된 제 2 열매체를 사용하는 것이 에너지절약의 관점에서 유효하다.
또, 압축기의 회전수를 제어하는 회전수 제어 수단을 설치하고, 온도 제어부에 의해 제어되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율이, 가열 수단에 의해 온습도 조정 대상의 기체에 가해지는 가열량과 냉각 수단에 의해 온습도 조정 대상의 기체에 가해지는 냉각량 중, 서로 상쇄하는 열량분을 적게 할 수 있는 분배비율이 되도록, 상기 회전수 제어 수단을 통하여 압축기의 회전수를 변경하는 압축기 제어부를 설치함으로써, 가열 수단과 냉각 수단의 각각에 가해지는 열량 중, 서로 상쇄하는 열량을 적게 할 수 있기 때문에, 히트펌프 수단을 설치한 것과 아울러 더한층 에너지절약을 도모할 수 있다.
이러한 압축기 제어부에서는, 고온의 제 1 열매체의 분배비율이 온습도 조정 대상의 기체가 가열되는 가열측의 경우, 고온의 제 1 열매체의 95∼85%가 가열 수단에 분배되고 또한 잔여의 고온의 제 1 열매체의 5∼15%가 냉각 수단에 분배되는 범위가 되도록, 다른 한편, 상기 온습도 조정 대상의 기체가 냉각되는 냉각측의 경우, 고온의 제 1 열매체의 95∼85%가 냉각 수단에 분배되고 또한 잔여의 고온의 제 1 열매체의 5∼15%가 가열 수단에 분배되는 범위가 되도록, 회전수 제어 수단을 통하여 압축기의 회전수를 제어함으로써, 온습도 조정 장치의 에너지절약을 도모하면서, 온습도 조정 장치를 안정하게 운전할 수 있다. 이 회전수 제어 수단으로서는 인버터를 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 가열유로와 냉각유로의 각각을 통과한 제 1 열매체가 합류하여 압축기에 재공급되는 제 1 열매체의 유로 중, 분배 수단으로부터 상기 제 1 열매체가 합류될 때까지의 상기 가열유로를 포함하는 유로와 냉각유로를 포함하는 유로를, 독립된 유로로 설치함으로써, 온습도 조정 대상의 기체의 온도 조정폭을 넓게 할 수 있다.
이 가열유로와 냉각유로에 고온의 제 1 열매체를 분배하는 분배 수단으로서는, 가열유로와 냉각유로에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 실질적으로 연속하여 변경가능한 분배 수단을 사용함으로써, 온습도 조정 대상의 기체의 온도 조정을 더한층 정밀 조정할 수 있다.
이러한 분배 수단으로서는, 가열유로와 냉각유로에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 실질적으로 연속해서 변경가능한 분배 수단을 사용함으로써, 온습도 조정 대상의 기체의 온도 조정을 더한층 정밀 조정할 수 있다.
이 「실질적으로 연속해서 변경가능한 분배 수단」이란 분배 수단으로서 2방향 밸브 또는 비례 3방향 밸브를 사용하고, 2방향 밸브 또는 비례 3방향 밸브가 스텝 제어로 구동이 제어되고 있을 때, 2방향 밸브 또는 비례 3방향 밸브는 미시적으로는 스텝적으로 구동되고 있지만, 전체적으로는 연속적으로 구동되고 있는 경우를 포함하는 것을 의미한다.
분배 수단으로서는, 가열유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체와 냉각유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체와의 합계량이 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체량과 동일하게 되도록, 상기 고온의 제 1 열매체를 비례 분배하는 비례 3방향 밸브를 사용함으로써, 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 원활하게 변경할 수 있다.
또, 분배 수단으로서, 고온의 제 1 열매체를 가열유로측과 냉각유로측에 분기하는 분기 배관의 각각에 설치한 2방향 밸브로 하고, 온도 제어부를 상기 가열유로와 냉각유로에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 조정하여, 가열 수단과 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체를 소정 온도로 제어함과 아울러, 상기 가열유로측에 분배되는 고온의 제 1 열매체와 냉각유로측에 분배되는 고온의 제 1 열매체와의 합계량이 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체량과 동일하게 되도록, 상기 2방향 밸브의 각각의 개방도를 조정하는 온도 제어부로 함으로써도, 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 원활하게 변경할 수 있다.
또한 냉각유로의 응축 수단에 공급하는 냉각매체를 액상 매체로 하고, 압축기의 토출측의 압력이 일정하게 유지되도록, 상기 응축 수단에 공급하는 상기 액상 매체의 공급량을 제어하는 냉매 제어 수단을 설치함으로써, 온습도 조정 장치를 안정하게 운전할 수 있고, 응축 수단에 액상 매체가 필요 이상으로 공급되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법에서는, 가열유로의 가열 수단과 냉각유로의 냉각 수단의 각각에, 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체가 공급된다. 또한 가열유로와 냉각유로에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 변경하고, 가열 수단과 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체에 대한 가열량과 냉각량을 용이하게 조정할 수 있고, 가열 수단 및 냉각 수단을 통과하는 기체의 온도를 소정 온도로 조정할 수 있다.
게다가, 이러한 가열 수단 및 냉각 수단을 통과한 기체를 소정 습도로 제어하는 습도 제어 수단을 설치하고 있기 때문에, 가열 수단 및 냉각 수단을 통과한 기체의 습도도 소정 습도로 동시에 조정할 수 있다.
또한 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법에는 히트펌프 수단을 구비하고 있다. 이 히트펌프 수단은 저온 부분으로부터 온도가 높은 부분으로 열을 이동할 수 있는 수단이기 때문에, 압축기에 의해 압축되어 가열된 고온의 제 1 열매체(온도가 높은 부분) 중, 가열유로의 가열 수단에서 열을 방출하여 냉각하고나서 제 2 팽창 수단으로 단열적으로 팽창하여 더욱 냉각한 제 1 열매체를, 히트펌프 수단을 구성하는 흡열 수단에 의해, 외부열원의 제 2 열매체(온도가 낮은 부분)로부터 흡열하고 승온해서 기화시켜 압축기에 되돌릴 수 있다. 이 때문에, 단위전력당의 가열능력을 대폭 증가할 수 있어, 에너지절약을 도모할 수 있다.
따라서, 이 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법에서는, 압축기로부터 토출되는 고온의 제 1 열매체(온도가 높은 부분)에는, 압축기에 의한 압축동력 에너지에, 히트펌프 수단에 의해 외부열원의 제 2 열매체(온도가 낮은 부분)로부터 흡열된 에너지를 가할 수 있어, 고온의 제 1 열매체가 공급되는 가열 수단의 가열능력을 향상시킬 수 있다.
이러한 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법에서는, 가열 수단 및 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체의 미소한 부하변동은, 가열유로와 냉각유로에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 미소조정함으로써 신속하게 대응할 수 있음과 아울러, 부하변동에 의한 기체의 습도변화도 습도 제어 수단에 의해 신속하게 대응할 수 있어, 온습도 조정 대상의 기체에 대하여 온도 및 습도의 조정을 도모할 수 있다.
또, 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법에 있어서, 가열 수단과 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체의 설정 온도를 대폭 높게 하는 경우에도, 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 냉각유로보다도 가열유로에 분배하는 분배비율을 대폭 높게 함으로써, 온습도 조정 대상의 기체를 소정의 온도로 조정할 수 있어, 온습도 조정 대상의 기체의 온도 조정폭을 넓힐 수 있다.
이 경우, 온습도 조정 대상의 기체의 습도도 습도 제어 수단에 의해 소정 습도로 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법에서는, 도 13에 도시하는 종래의 온도 조정 장치나 이 온도 조정 장치를 사용한 온도 조정방법에서는 불가능했던, 온습도 조정 대상의 기체를 소정의 온도 및 습도로 조정할 수 있고, 또한 에너지절약을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에 사용하는 제어 밸브(40)의 내부구조를 설명하는 설명도이다.
도 3A∼도 3D는 도 1에 도시하는 가열기(14), 냉각기(16) 및 분무 노즐군(15)의 배열에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서 사용할 수 있는 다른 분배 수단을 설명하는 설명도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 분배 수단에서 사용하는 2방향 밸브의 유량 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6A 및 도 6B는, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에 있어서, 냉각측에 있는 경우의 에너지절약의 원리를 설명하는 설명도이다.
도 7A 및 도 7B는, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에 있어서, 가열측에 있는 경우의 에너지절약의 원리를 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치의 다른 예를 설명하는 개략도이다.
도 9는 도 8에 도시하는 온습도 조정 장치의 온도 제어부(22)와 COMP 제어부(44)에 의한 제어 수순을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 10은 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치의 다른 예를 설명하는 개략도이다.
도 11은 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치의 다른 예를 설명하는 개략도이다.
도 12는 본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치의 다른 예를 설명하는 개략도이다.
도 13은 종래의 온도 조정 장치를 설명하는 개략도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명자들이 제공한 온습도 조정 장치의 일례를 설명하는 개략도를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에는, 온도 및 습도의 조정이 이루어진 클린룸 내에 설치된 공간 유닛(10) 내에, 팬(12)에 의해 흡입한 온습도 조정 대상의 기체로서의 공기의 온도 및 습도를 조정하는 가열유로, 냉각유로 및 습도 제어 수단으로서의 수분 공급 수단이 설치되어 있다.
이러한 가열유로를 구성하는 가열 수단으로서의 가열기(14)와 냉각유로를 구성하는 냉각 수단으로서의 냉각기(16)가 설치되고, 클린룸 내의 공기는 냉각기(16)를 통과하여 제습된 후, 가열기(14)를 통과하도록, 냉각기(16)와 가열기(14)가 배열 설치되어 있다.
이 냉각기(16)와 가열기(14) 사이에, 수분 공급 장치를 구성하는 분무 노즐군(15)이 배열 설치되어 있고, 냉각기(16)에 의해 제습된 공기에, 소정량의 물을 분무한다. 이 분무 노즐군(15)을 구성하는 분무 노즐(15a, 15a ··)에는, 물탱크(17)에 저류되어 있는 순수가 펌프(19) 및 물 공급 배관(21)에 설치된 제어 밸브(23)를 경유해서 공급된다. 또한 공급된 순수를 분무하기 위한 압축공기도 배관(25)을 경유하여 분무 노즐(15a, 15a ··)에 공급된다.
이러한 물탱크(17)에는, 배관(33)을 경유하여 공급된 통상수를 순수기(35)에 공급하여 얻은 순수가 저류되어 있다. 이 물탱크(17)의 순수의 저류량은 순수 공급 배관(37)에 설치된 제어 밸브(39)에 의해 일정하게 유지되어 있다.
이 분무 노즐(15a)로서는 공지의 분무 노즐, 예를 들면, 공기와 물을 동시에 분사하여 물을 안개 상태로 하는 이류(二流)체 노즐을 사용할 수 있다. 또는, 분무 노즐군(15) 대신, 1개의 이류체 노즐을 사용할 수 있다.
도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에는, 압축기(18)로부터 토출된 제 1 열매체가 가열기(14)를 포함하는 가열유로와 냉각기(16)를 포함하는 냉각유로에 분배되고, 가열유로 및 냉각유로의 각각을 통과한 제 1 열매체가 압축기(18)에 재공급되는 순환회로가 설치되어 있다.
이 제 1 열매체로서, 예를 들면, 프로판, 이소부탄이나 시클로펜탄 등의 탄화수소, 플론류, 암모니아, 탄산가스를 사용할 수 있다. 이러한 제 1 열매체가 공급되고, 제 1 열매체의 기화·액화에 의해 클린룸 내의 공기를 가열·냉각하여 소정의 온도로 조정한다.
이러한 제 1 열매체는 압축기(18)에 의해 압축·가열되어 고온(예를 들면, 70℃)의 기체상으로 되어 토출된다. 압축기(18)로부터 토출된 고온의 제 1 열매체를, 분배 수단으로서의 비례 3방향 밸브(20)에 의해, 가열기(14)가 설치된 가열유로측과 냉각기(16)가 설치된 냉각유로측에 분배한다.
이 비례 3방향 밸브(20)에서는, 가열유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체와 냉각유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 합계량이 압축기(18)로부터 토출된 고온의 제 1 열매체량과 동일하게 되도록 분배한다.
이러한 비례 3방향 밸브(20)는 온도 제어부(22)에 의해 제어되어 있다. 이 온도 제어부(22)에서는, 공간 유닛(10)의 공기 취출구에 설치된 온도센서(24)에 의해 측정된 측정온도로 설정된 설정 온도를 비교하고, 측정온도가 설정 온도와 일치하도록, 가열유로측과 냉각유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 실질적으로 연속하여 변경하고, 공간 유닛(10) 내에 흡입된 공기를 소정 온도로 조정한다.
이 「실질적으로 연속하여 변경」이란 비례 3방향 밸브(20)를 스텝 제어로 구동할 때, 미시적으로는 비례 3방향 밸브(20)가 스텝적으로 구동되고 있지만, 전체적으로는 연속하여 구동되고 있는 경우를 포함하는 의미이다.
이러한 온도 제어부(22)에 설정하는 설정 온도는 임의로 설정할 수 있도록 해도 된다. 또한, 도 1에 도시하는 온도센서(24)는 팬(12)의 토출측에 설치되어 있지만, 팬(12)의 흡입측에 설치해도 되고, 팬(12)의 토출측 및 흡입측에 설치해도 된다.
또한 분무 노즐군(15)으로부터 분무되는 순수량은 습도 제어부(27)에 의해 제어되고 있다. 이 습도 제어부(27)에서는, 공간 유닛(10)의 공기 취출구에 설치된 습도센서(29)에 의해 측정된 측정 습도로 설정된 설정 습도와 비교하고, 측정 습도가 설정 습도와 일치하도록 제어 밸브(23)를 조정하여, 공간 유닛(10) 내에 흡입된 공기를 소정 습도로 조정한다.
이러한 습도 제어부(27)에 설정하는 설정 습도는 임의로 설정할 수 있도록 해도 된다. 또한, 도 1에 도시하는 습도센서(29)는 팬(12)의 토출측에 설치되어 있지만, 팬(12)의 흡입측에 설치해도 되고, 팬(12)의 토출측 및 흡입측에 설치해도 된다.
비례 3방향 밸브(20)에 의해 가열유로측에 분배된 고온의 제 1 열매체는 가열기(14)에 직접 공급되고, 공간 유닛(10) 내에 흡인되어 냉각기(16)로 냉각된 공기류 및 분무 노즐군(15)으로부터 분무된 수분을 가열하여 소정 온도로 조정한다. 그 때, 고온의 제 1 열매체는 방열하여 냉각되어서 응축액을 포함하는 제 1 열매체로 된다.
한편, 냉각유로측에 분배된 고온의 제 1 열매체는 응축 수단으로서의 응축기(26)에 의해 냉각되고나서 제 1 팽창 수단으로서의 팽창 밸브(28)에 의해 단열적으로 팽창하여 더욱 냉각(예를 들면, 10℃로 냉각)된다. 냉각된 제 1 열매체는 냉각기(16)에 공급되어 기화하여, 공간 유닛(10) 내에 흡입된 공기류를 냉각한다.
이러한 응축기(26)에는, 가열기(14)측에 분배된 고온의 제 1 열매체를 냉각하는 냉각용으로서 배관(30)을 경유하여, 외부로부터 가열 또는 냉각되지 않고 공급된 제 2 열매체로서 냉각수가 공급되어 있다. 이러한 냉각수는 응축기(26) 내에서 70℃ 정도의 제 1 열매체에 의해 30℃ 정도로 가열되어 배관(31)으로부터 토출된다. 이 배관(31)로부터 토출되는 냉각수는 히트펌프 수단의 흡열 수단으로서의 흡열기(32)에 가열원으로서 공급된다.
이 흡열기(32)에는, 가열기(14)에서 방열한 제 1 열매체를, 제 2 팽창 수단으로서의 팽창 밸브(34)에 의해 단열적으로 팽창하여 더욱 냉각한 10℃ 정도의 제 1 열매체가 공급되고 있다. 이 때문에, 흡열기(32)에서는, 응축기(26)에서 흡열하여 30℃ 정도로 승온된 냉각수와 기화에 의해 10℃ 정도로 냉각된 제 1 열매체와의 온도차 에 기초하여, 제 1 열매체가 냉각수로부터 흡열할 수 있다.
흡열기(32)로 냉각수로부터 흡열하여 승온되어 기화된 제 1 열매체는 어큐뮬레이터(36)를 경유하여 압축기(18)에 공급된다. 이 어큐뮬레이터(36)에는, 냉각기(16)에 공급되어 공간 유닛(10) 내로 흡입된 공기류로부터 흡열하여 기화한 제 1 열매체도 공급된다.
이러한 어큐뮬레이터(36)는 액체성분을 저류하고 가스 성분만을 압축기(18)에 재공급할 수 있는 타입의 어큐뮬레이터이기 때문에, 확실하게 제 1 열매체의 가스 성분만을 압축기(18)에 공급할 수 있다.
이 어큐뮬레이터(36)로서는 축압기용 타입의 어큐뮬레이터를 사용할 수 있다.
또한 흡열기(32)로부터 배출된 냉각수를 순수기(35)에 공급하고, 분무 노즐군(15)의 분무 노즐(15a)로부터 분무하도록 해도 된다. 흡열기(32)로부터 배출된 냉각수가 배관(33)으로부터 공급되는 냉각수보다도 온도가 높은 경우에는, 분무 노즐(15a)로부터 분무된 물의 증발 잠열이 작기 때문에, 공기류의 온도 저하를 작게 할 수 있다.
또한, 어큐뮬레이터(36)를 설치하지 않아도, 흡열기(32)에서 공기류로부터 흡열하여 승온되어 기화한 열매체와, 냉각기(16)에 공급되어 공간 유닛(10) 내에 흡입된 기체로부터 흡열하여 증발한 열매체를 합류하여, 압축기(18)에 재공급할 수 있으면 된다.
그런데, 가열기(14)에서 방열한 제 1 열매체를 팽창 밸브(34)에 의해 단열적으로 팽창하여 냉각하고 있는데, 팽창 밸브(34)에서의 단열팽창에 의한 냉각에서는, 제 1 열매체와 외부 사이에서의 열의 주고받음은 없다. 이 때문에, 단열적으로 냉각된 제 1 열매체는 외부로부터 응축기(26)를 경유하여 흡열기(32)에 공급된 제 2 열매체로서의 냉각수로부터 흡열할 수 있다.
따라서, 압축기(18)로부터 토출되는 고온의 제 1 열매체에는, 압축기(18)에 의한 압축동력 에너지에, 히트펌프 수단의 흡열기(32)에 의해 외부로부터 공급된 냉각수로부터 흡열한 에너지를 가할 수 있다. 이 흡열기(32)에 의한 흡열은 제 1 열매체를 순환시키는 압축기(18)의 구동 에너지만에 의해 행할 수 있다.
또한 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 외부로부터 공급된 냉각수가 응축기(26)를 경유하여 흡열기(32)에 공급되고 있다. 이 때문에, 응축기(26)에서 제거한 고온의 제 1 열매체로부터의 에너지의 일부도, 압축기(18)로부터 토출되는 고온의 제 1 열매체에 가할 수 있어, 가열유로의 가열능력을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 히트펌프 수단의 흡열기(32)에 의해 흡열한 에너지에 더하여, 응축기(26)에서 제거한 고온의 제 1 열매체로부터의 에너지의 일부도 압축기(18)로부터 토출되는 고온의 제 1 열매체에 가할 수 있어, 가열유로의 가열능력을 향상시킬 수 있는 결과, 공기류의 온도 조정 범위를 넓힐 수 있고, 또한 대폭적인 에너지절약을 도모할 수 있다.
게다가, 이러한 가열기(14)는, 그 공기류에 대한 가열능력뿐만 아니라, 분무 노즐(15a)로부터 분무된 수분의 가열능력도 대폭 증가할 수 있어, 가습 능력도 대폭 증가시킬 수 있기 때문에, 공기류의 습도 조정 범위도 넓힐 수 있다.
이와 같이, 가열능력이 향상된 가열기(14)의 공기의 공급측에 설치된 분무 노즐군(15)으로부터 소정량의 순수가 분무된 것에 의한 공기류 온도의 저하에 대해서도, 히트펌프 수단에서의 흡열에 의해 공기류 온도를 소정 온도로 승온할 수 있는 가열능력을 가질 수 있다.
여기에서, 히트펌프 수단을 형성하지 않고 분무 노즐군(15)을 설치하여 습도 조정을 시도한 경우, 공기류를 소정 온도로 조정할 수 없는 사태나 공기류를 소정 온도로 조정하는데 장시간이 걸리는 사태가 발생할 우려가 있다.
즉, 분무 노즐군(15)으로부터 분무된 물에 의한 공기류 온도의 저하에 대하여, 압축기(18)로부터 토출된 고온의 제 1 열매체의 일부가 공급되고 있는 가열기(14)에서의 가열량을 증가하는 것이 필요하게 된다.
그러나, 가열기(14)에 공급되는 제 1 열매체에는 압축기(18)에 의해 가해지는 열량뿐이다.
따라서, 습도 조정을 위해 분무 노즐군(15)으로부터 공급되는 수분량이 급증한 경우, 공기류를 소정 온도로 승온하는데 충분한 열량을 가열기(14)에 즉시 공급할 수 없기 때문이다.
이와 같이, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 그 가열유로의 가열능력을 히트펌프 수단의 설치에 의해 향상시킬 수 있기 때문에, 소정 전력당의 가열 능력 및 가습 능력을 대폭 증가시킬 수 있고, 또한 에너지절약을 도모할 수 있다.
또한 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 비례 3방향 밸브(20)에 의해 가열유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체와 냉각유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체와의 분배비율을, 공간 유닛(10) 내의 온도에 따라 실질적으로 연속하여 변경할 수 있다.
이 때문에, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 가열유로 및 냉각유로에 고온의 제 1 열매체가 항상 공급되고 있고, 가열유로의 가열기(14)와 냉각유로의 냉각기(16)를 통과하는 온습도 조정 대상의 공기류의 미소한 부하변동은, 가열유로와 냉각유로에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 비례 3방향 밸브(20)에 의해 즉시 미소 조정함으로써 신속히 대응할 수 있어, 응답성을 향상시킬 수 있다.
또, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치와 같이, 가열기(14)의 공기입구측에 설치된 분무 노즐로부터 순수가 분무되어, 공기중의 습도를 소정값으로 유지할 수 있다. 또한 클린룸 내의 공기를 순환하면, 순환공기는 팬(12) 등에 의해 가열되지만, 분무 노즐군(15)으로부터의 순수의 분무에 의해 제열되기 때문에, 냉각기(16)에 대한 부하를 작게 할 수 있다.
그 결과, 가열유로의 냉각기(16), 분무 노즐군(15) 및 가열기(14)를 통과하는 온습도 조정 대상의 공기류의 온도 및 습도를 설정값에 대하여 고정밀도로 제어할 수 있고, 도 1에 도시하는 공간 유닛(10)의 온도변화 및 습도변화를 작게 할 수 있어, 정밀 가공이 요구되는 공정을 설치할 수 있다.
도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 상기한 바와 같이, 가열유로의 가열능력이 향상되고, 또한 가열유로와 냉각 수단을 포함하는 유로 중, 분배 수단으로서의 비례 3방향 밸브(20)로부터 냉각기(16) 및 흡열기(32)의 각각을 통과한 제 1 열매체가 어큐뮬레이터(36)에서 합류될 때까지의 가열유로를 포함하는 유로와 냉각유로를 포함하는 유로 각각이 독립된 유로로 설치되어 있다. 이 때문에, 온도가 상이한 제 1 열매체가 혼합되지 않고, 온습도 조정 대상의 온도 조정폭을 넓게 할 수 있다.
또, 가열기(14)와 냉각기(16)를 통과하는 온습도 조정 대상의 공기류의 설정 온도를 대폭 높게 하는 경우에도, 비례 3방향 밸브(20)에 의해 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 냉각유로보다도 가열유로에 분배하는 분배비율을 대폭 높게 하여, 온습도 조정 대상의 공기류를 소정 온도로 신속히 조정할 수 있다.
이러한 공기류의 온도 조정시에도, 공기류의 습도를 설정 습도로 조정하도록, 습도 제어부(27)는 분무 노즐군(15)으로부터의 순수의 분무량을 조정한다.
또한, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 가열유로의 가열능력이 향상되고, 가열 수증기 발생 장치 등의 다른 수분 공급 수단이나 가열 수단을 사용하는 것을 필요로 하지 않기 때문에, 대폭적인 에너지절약을 도모할 수 있다.
또한, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 온도 제어부(22)와 습도 제어부(27)가 독립하여 온도·습도를 조정하고 있는데, 설정 온도나 설정 습도를 변경한 경우에도, 공기류의 온도·습도는 비교적 단시간에 설정 온도·설정 습도에 도달한다.
이상, 설명해 온 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 응축기(26)에 냉각수를 공급하는 배관(30)에, 냉매 제어 수단으로서의 제어 밸브(40)가 설치되어 있다. 이 제어 밸브(40)는 압축기(18)의 토출압이 일정하게 되도록 제어되어 있다. 이러한 제어 밸브(40)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 냉각수의 유로 내에 설치된 밸브부(40a)의 개구부를 개폐하는 밸브 본체(40b)를 구비하는 봉 형상부가 설치되어 있다. 이 봉 형상부는, 그 선단면이 맞닿는 스프링(40c)에 의해 밸브 본체(40b)가 밸브부(40a)의 개구부를 닫는 방향으로 가압되어 있다. 또한 봉 형상부의 타단면은 압축기(18)로부터 토출된 제 1 열매체 압력이 공급되는 벨로스(40d)에 맞닿고, 봉 형상부를 스프링(40c)의 가압력에 저항하여 밸브부(40a)의 개구부를 개방하는 방향으로 밸브 본체(40b)를 가압하고 있다.
이 때문에, 압축기(18)의 토출압이 스프링(40c)의 가압력 이상이 되었을 때, 벨로스(40d)에 의해 밸브 본체(40d)가 밸브부(40a)의 개구부를 개방하는 방향으로 이동하여, 응축기(26)에 공급되는 냉각수량이 증가해서, 응축기(26)의 냉각능력이 향상된다. 이와 같이, 응축기(26)의 냉각능력이 향상되어, 압축기(18)의 토출압이 저하된다.
다른 한편, 압축기(18)의 토출압이 스프링(40c)의 가압력 이하로 되었을 때, 밸브 본체(40d)가 밸브부(40a)의 개구부를 닫는 방향으로 이동하고, 응축기(26)에 공급되는 냉각수량이 감소해서, 응축기(26)의 냉각능력이 저하된다. 이 때문에, 압축기(18)의 토출압이 높아진다.
이와 같이, 압축기(18)의 토출압을 일정하게 유지함으로써 온습도 조정 장치를 안정하게 운전할 수 있다. 또, 응축기(26)에 냉각수량이 필요 이상으로 공급되어, 계 외부로 배출되지 않도록 조정할 수 있다.
이러한 제어 밸브(40)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제어 밸브(40)의 바이패스 배관에 밸브(41)가 설치되어 있다. 이 밸브(41)는 제어 밸브(40)가 고장난 경우나 가열기(14)에 공급되는 고온의 제 1 열매체의 공급량이 증가해서, 압축기(18)의 토출압이 저하되어, 공급수의 부족에 의해 흡열기(32)가 실질적으로 기능하지 않게 된 경우 등에, 응축기(26) 및 흡열기(32)에 강제적으로 물을 공급하기 위한 것이다.
도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 냉각기(16)와 가열기(14) 사이에, 순수를 분무하는 분무 노즐군(15)이 배열 설치되어 있는데, 도 3A에 도시하는 바와 같이, 가열기(14)의 공기의 출구측에 분무 노즐군(15)을 배열 설치해도 된다. 이와 같이, 분무 노즐군(15)을 가열기(14)의 공기의 출구측에 배열 설치해도, 분무 노즐군(15)으로부터 분무된 물방울은 가열기(14)로 가열된 공기류에 의해 가열되어 증발할 수 있다.
또, 냉각기(16)와 가열기(14)를, 도 3B에 도시하는 바와 같이, 공기가 가열기(14)에 공급된 후, 냉각기(16)에 공급되도록 배열 설치하고, 냉각기(16)와 가열기(14) 사이에 분무 노즐군(15)을 배열 설치해도 된다. 이 경우도, 분무 노즐군(15)으로부터 분무된 물방울은 가열기(14)로 가열되고 공기류에 의해 가열되어 증발할 수 있다.
또한 도 3B에 도시하는 가열기(14)와 냉각기(16)의 배열 설치로서, 도 3C에 도시하는 바와 같이, 가열기(14)의 공기의 입구측에 분무 노즐군(15)을 배열 설치해도 된다. 이 경우에는, 분무 노즐군(15)으로부터 분무된 물방울을 가열기(14)에 의해 직접 가열하여 증발할 수 있다.
단, 예를 들면, 도 3A에 도시하는 가열기(14)와 냉각기(16)의 배열 설치로서, 도 3D에 도시하는 바와 같이, 냉각기(16)의 공기의 입구측에 분무 노즐군(15)을 배열 설치한 경우에는, 분무 노즐군(15)으로부터 분무된 물방울은 냉각기(16) 내에서 응축되어 증발되지 않고 공기류로부터 제거되기 때문에, 공기류를 소정의 습도로 조정하는 것이 곤란하게 된다.
또한, 도 3B 및 도 3C와 같이, 분무 노즐군(15)이 가열기(16) 또는 냉각기(14)의 상류측에 설치되어 있는 경우에는, 분무 노즐군(15)보다도 하류측의 가열기(16) 또는 냉각기(14)가, 분무 노즐군(15)으로부터 분무된 물방울의 엘리미네이터로서도 기능하여, 하류측의 가열기(16) 또는 냉각기(14)를 통과한 공기류에 함유되는 물방울의 크기를 일정하게 할 수 있다.
도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에 사용한 분배 수단으로서의 비례 3방향 밸브(20) 대신, 도 4에 도시하는 바와 같이, 2개의 2방향 밸브로서의 2방향 밸브(38a, 38b)를 사용할 수 있다. 2개의 2방향 밸브(38a, 38b)의 각각은 온도 제어부(22)에 의해 제어되어 있다. 이러한 온도 제어부(22)에 의해, 2방향 밸브(38a, 38b)의 각각의 개방도를 조정하고, 압축기(18)로 압축·가열된 기체상의 고온의 제 1 열매체를 가열유로와 냉각유로에 분배하는 분배비율을 실질적으로 연속해서 조정하여, 가열기(14)와 냉각기(16)를 통과하는 공기류를 소정 온도로 제어한다. 그 때, 가열기(14)측에 분배하는 고온의 제 1 열매체량과 냉각기(16)측에 분배하는 고온의 제 1 열매체량의 합계량이, 압축기(18)로부터 토출된 고온의 제 1 열매체량과 동일하게 되도록, 2방향 밸브(38a, 38b)의 개방도를 조정하여 연속적으로 비례 분배된다.
그 때, 2방향 밸브(38a, 38b)의 각각은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 밸브 개방도와 유량의 관계는 직선 형상이 아니다. 이 때문에, 온도 제어부(22)에서는, 도 5에 도시하는 2방향 밸브(38a, 38b)의 각각에 관한 유량 특성 데이터를 유지하고, 온도 제어부(22)로부터는 2방향 밸브(38a, 38b)의 각 유량 특성에 기초하여 각 2방향 밸브(38a, 38b)로의 개방도 신호를 발신한다.
여기에서, 「가열유로와 냉각유로에 분배하는 분배비율을 실질적으로 연속해서 조정」 또는 「분배비율을 실질적으로 연속해서 조정」한다는 것은 2방향 밸브(38a, 38b)를 스텝 제어에 의해 구동하여, 가열유로와 냉각유로의 분배비율을 조정할 때, 2방향 밸브(38a, 38b)의 개방도가 미시적으로는 스텝적으로 구동되어 조정되고 있지만, 전체적으로 연속해서 구동되어 조정되고 있는 경우를 포함하는 것을 의미한다.
도 1에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 가열기(14)와 냉각기(16)에 의한 온습도 조정 대상으로서의 공기류의 온습도 조정에서는, 예를 들면, 온습도 조정 대상의 공기류에 대하여 가열측에 있는 경우, 공기 온도가 안정한 운전상태에서는, 도 6A에 도시하는 바와 같이, 냉각기(16)로 냉각한 공기류를 가열기(14)로 가열하고 있다. 도 6A에 도시하는 운전상태에서는, 공기류를 가열하는데 요하는 에너지(A)에 비교하여, 가열기(14)로 가열하는 에너지가 커지는 경우가 있다. 이 경우, 도 6B에 도시하는 바와 같이, 가열기(14)와 냉각기(16)의 중복된 에너지를 가급적 적게 할 수 있으면, 에너지절약을 도모할 수 있다.
한편, 온습도 조정 대상의 공기류에 대하여 냉각측에 있는 경우, 공기류의 온도가 안정한 운전상태에서는, 도 7A에 도시하는 바와 같이, 가열기(14)로 가열한 공기를 냉각기(16)로 냉각하고 있다. 도 7A에 도시하는 운전상태에서는, 공기류를 냉각하는 것에 요하는 에너지(B)에 비해, 냉각기(16)로 냉각하는 에너지가 커지는 경우가 있다. 이 경우, 도 7B에 도시하는 바와 같이, 냉각기(16)와 가열기(14)의 중복된 에너지를 적게 할 수 있으면, 에너지절약을 도모할 수 있다.
단, 서로 상쇄하는 열량분을 제로로 하기 위하여, 가열기(14)와 냉각기(16)에 고온의 제 1 열매체의 공급을 ON-OFF 제어하면, 온습도 조정 장치의 운전이 불안정하게 되어, 공기류가 소정 온도로 안정될 때까지 시간이 걸린다. 이 때문에, 온습도 조정 장치를 안정운전할 수 있을 정도로는, 가열기(14)에 가해지는 가열량과 냉각기(16)에 가해지는 냉각량 중, 서로 상쇄하는 열량분을 최소한 존재시키는 것이 필요하다.
또한, 이 필요 최소한의 서로 상쇄하는 열량분은 온습도 조정 장치에 의해 다소 상이하기 때문에, 실험적으로 구해 두는 것이 바람직하다.
이와 같이, 냉각기(16)와 가열기(14)의 중복된 에너지를 적게 할 수 있도록, 도 8에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 가열기(14)에 가해지는 가열량과 냉각기(16)에 가해지는 냉각량 중, 서로 상쇄하는 열량분을 가급적 적게 하도록, 압축기(18)의 회전수를 제어하는 회전수 제어부로서의 인버터(42)를 통하여 압축기 제어부(44)(이하, COMP 제어부(44)로 칭하는 경우가 있음)에 의해 제어하고 있다.
도 8에 도시하는 온습도 조정 장치를 구성하는 구성 부재 중, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치의 구성 부재와 동일 부재는 도 1의 부호와 동일번호를 붙여, 상세한 설명을 생략한다.
이러한 COMP 제어부(44)는 비례 3방향 밸브(20)를 제어하는 온도 제어부(22)와 협동하여, 가열기(14)에 가해지는 가열량과 냉각기(16)에 가해지는 냉각량 중, 서로 상쇄하는 열량분을 가급적 적게 하면서, 공기류의 온도, 습도 제어를 행한다.
온도 제어부(22)에 의한 비례 3방향 밸브(20)의 제어와 COMP 제어부(44)에 의한 압축기(18)의 회전수의 제어를 도 9의 플로우차트에 나타낸다.
도 8에 도시하는 온습도 조정 장치를 시운전한 바, 공기류에 대하여 냉각측에서 운전하는 경우에는, 가열기(14)에 가해지는 가열량으로서, 비례 3방향 밸브(20)에 의한 가열기(14)측으로의 고온의 제 1 열매체의 분배율을 5∼15%(비례 3방향 밸브(20)에 의한 냉각기(16)측으로의 고온의 제 1 열매체의 분배율을 95∼85%)로 하는 것이 안정운전상에서 바람직한 것이 밝혀졌다.
다른 한편 공기류에 대하여 가열측에서 운전하는 경우에는, 가열기(14)측에 가해지는 가열량으로서, 비례 3방향 밸브(20)에 의한 가열기(14)측으로의 고온의 제 1 열매체의 분배율을 95∼85%(비례 3방향 밸브(20)에 의한 냉각기(16)측으로의 고온의 제 1 열매체의 분배율을 5∼15%)로 하는 것이 안정운전상에서 바람직한 것이 밝혀졌다.
이 때문에, 도 9의 플로우차트에 나타내는 제어에서는, 가열기(14)측에 가해지는 가열량, 구체적으로는 비례 3방향 밸브(20)에 의한 가열기(14)측으로의 고온의 제 1 열매체의 분배율을, 공기류에 대하여 냉각측에서 운전하는 경우에는, 5∼15%가 되도록 압축기(18)의 회전수를 제어하고, 공기류에 대하여 가열측에서 운전하는 경우에는, 95∼85%의 분배율이 되도록 압축기(18)의 회전수를 제어하기로 했다.
도 9에 나타내는 플로우차트에서는, 스텝 S10로 압축기(18)를 기동한 후, 스텝 S12에서 공기류를 소정 온도가 되도록, 공간 유닛(10) 내에 설치된 온도센서(24)에 의해 측정된 온도신호에 기초하여, 비례 3방향 밸브(20)에 의한 가열기(14)측과 냉각기(16)측으로 분배하는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 연속적으로 변경하고, 공간 유닛(10) 내에 흡입된 공기류를 소정 온도로 조정한다.
이러한 공기류가 소정 온도에 도달하여 안정되어 있는지를 스텝 S14에서 판단하고, 공기류의 온도가 안정되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S12로 되돌아가, 비례 3방향 밸브(20)에 의한 가열기(14)측과 냉각기(16)측에 분배하는 고온 열매체의 분배비율을 연속적으로 변경한다. 이러한 스텝 S12 및 스텝 S14는 온도 제어부(22)에서 행한다.
한편, 공간 유닛(10) 내의 공기류가 소정 온도에 도달하여 안정되어 있는 경우에는, 스텝 S16∼S22에서 가열기(14)측에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율이 소정의 범위내인지 아닌지 판단한다. 이 스텝 S16∼S22는 COMP 제어부(44)에서 행한다.
또한, 도 9에 도시하는 고온의 제 1 열매체의 평균 분배율이란 가열기(14)측에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율에는 편차가 있기 때문에, 소정 시간 내의 제 1 열매체의 분배율의 평균을 취한 값으로, 이하, 단지 제 1 열매체의 평균 분배율이라고 칭하는 경우가 있다.
우선, 스텝 S16과 스텝 S18에서는 공기류에 대하여 냉각측에 있다고 가정했을 때, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 5∼15% 내에 있는지 아닌지 판단한다.
여기에서, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 5∼15% 내에 있는 경우에는, 공기류에 대하여 냉각측에 있고, 또한 온습도 조정 장치의 운전이 안정한 범위 내이기 때문에, 스텝 S16을 통과하고 스텝 S18로부터 스텝 S16으로 되돌아간다.
한편, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 5% 미만인 경우에는, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 너무 낮기 때문에, 온습도 조정 장치의 운전이 불안정하게 되기 쉽다. 이 때문에, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율을 증가하기 위하여, 스텝 S16으로부터 스텝 S24로 이행하고, 압축기(18)의 회전수를 증가한다. 스텝 S24에서는, COMP 제어부(44)로부터 인버터(42)를 향하여, 인버터(42)에 설정되어 있는 압축기(18)의 회전수를 최소 변화량으로 증가하는 증가 신호를 발신한다. 압축기(18)의 회전수를 최소 변화량으로 증가함으로써, 온습도 조정 장치를 안정하게 운전할 수 있기 때문이다.
또한, 압축기(18)의 회전수를 변화시키는 최소 변화량은 온습도 조정 장치에 따라 상이하기 때문에, 실험적으로 구해 두는 것이 바람직하지만, 압축기(18)의 회전수가 2000∼5000rpm일 때, 최소 변화량을 3∼10%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 15%를 초과하고 있는 경우에는, 스텝 S16과 스텝 S18을 통과하여, 공기류가 냉각측에 없다고 판단하고, 스텝 S20과 스텝 S22로 이행한다. 스텝 S20과 스텝 S22에서는 공기류가 가열측에 있다고 가정했을 때, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 95∼85% 내에 있는지 아닌지 판단한다.
여기에서, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 85∼95% 내에 있는 경우에는, 공기류가 가열측에 있고, 또한 온습도 조정 장치의 운전이 안정한 범위 내이기 때문에, 스텝 S20을 통과하여 스텝 S22로부터 스텝 S16으로 되돌아간다.
한편, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 95%를 초과하고 있는 경우에는, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 지나치게 높아, 온습도 조정 장치의 운전이 불안정하게 되기 쉽다. 이 때문에, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율을 감소하기 위하여, 스텝 S20으로부터 스텝 S24로 이행하고, 압축기(18)의 회전수를 증가한다. 스텝 S24에서는, COMP 제어부(44)로부터 인버터(42)를 향하여, 인버터(42)에 설정되어 있는 압축기(18)의 회전수를 최소 변화량으로 증가시키는 증가 신호를 발신한다.
또한 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 85% 미만인 경우에는, 스텝 S22에서, 공기류는 가열측도 아니고 또한 냉각측도 아닌 상태, 즉 가열기(14)에 가해지는 가열량과 냉각기(16)에 가해지는 냉각량 중, 서로 상쇄하는 열량이 많은 상태라고 판단된다. 이 때문에, 스텝 S26으로 이행하고, 압축기(18)의 회전수를 저하한다. 스텝 S26에서는, COMP 제어부(44)로부터 인버터(42)를 향하여, 인버터(42)에 설정되어 있는 압축기(18)의 회전수를 최소 변화량으로 저하하는 저하 신호를 발신한다. 압축기(18)의 회전수를 최소 변화량으로 저하하고, 공기류를 가열측 또는 냉각측으로 이행시키기 위해서이다.
이어서, 스텝 S24 또는 스텝 S26을 통과하여 스텝 S28로 이행하고, 압축기(18)가 운전중인지 아닌지 판단하고, 압축기(18)가 운전중이면, 스텝 S14로 되돌아간다. 스텝 S14에서는, 스텝 S24 또는 스텝 S26에서, 압축기(18)의 회전수를 최소 변화량으로 증가 또는 저하한 상태에서, 공간 유닛(10) 내의 공기류가 소정 온도에 도달하여 안정되어 있는지를 판단한다. 공간 유닛(10) 내의 공기류가 소정 온도에 도달하여 안정되어 있는 경우에는, 스텝 S16∼S26에 의해, 재차, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율이 소정 범위 내에 있는지 아닌지 판단한다.
한편, 스텝 S14에서, 공간 유닛(10) 내의 공기류의 온도가 안정되어 있지 않다고 판단한 경우에는, 스텝 S12로 되돌아와, 비례 3방향 밸브(20)에 의한 가열기(14)측과 냉각기(16)측에 분배하는 제 1 열매체의 분배비율을 연속적으로 변경한다. 공간 유닛(10) 내의 공기류가 소정 온도에 도달하여 안정되고나서 스텝 S16∼S26으로 이행한다.
또한, 스텝 S28에서, 압축기(18)가 운전상태에 없는 경우에는, 온도 제어부(22) 및 COMP 제어부(44)에 의한 제어는 정지한다.
이상, 설명해 온 도 9에 나타내는 플로우차트에서는, 온도 제어부(22)에서는, 가열기(14)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율에 주목하여 제어하고 있지만, 냉각기(16)측으로의 제 1 열매체의 평균 분배율에 주목하여 제어해도 된다.
또한 설정 온도나 설정 습도를 입력하는 입력 수단이나 운전상태를 표시하는 표시 수단 등을, 온도 제어부(22)나 습도 제어부(27)와 일체 또는 별개로 설치해도 된다.
도 1∼도 9에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 응축기(26) 및 흡열기(32)에서는, 냉각수나 가열원으로서 물을 사용하고 있었지만, 도 10에 도시하는 바와 같이, 응축기(26) 및 흡열기(32)의 냉각원과 가열원으로서, 팬(50)으로 실내공기를 불어대는 방식이어도 된다.
도 10에 도시하는 온습도 조정 장치를 구성하는 구성부재 중, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치의 구성 부재와 동일 부재는 도 1의 부호와 동일 번호를 분여, 상세한 설명을 생략한다.
또한 도 1∼도 9에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 습도 제어 수단으로서 물을 분무하는 분무 노즐군(15)을 배열 설치했지만, 도 11에 도시하는 바와 같이, 분무 노즐군(15) 대신, 공기류의 유로 내에 증기발생기(52)를 배열 설치해도 된다. 증기발생기(52)는, 가열기(14), 냉각기(16)를 통과하여 공기류에 수분을 공급하는 장치이며, 용기(54) 내에 저류된 순수를 가열 히터(56)에 의해 가열하여 증기를 발생한다. 이 가열 히터(56)는 습도 제어부(27)에 의해 제어되고 있다.
즉, 습도 제어부(27)에서는, 팬(12)으로부터 토출되는 공기류 중의 습도와 목표 습도와의 차이에 따라, 증기발생기(52)의 가열 히터(56)의 가열량을 조정하고, 팬(12)으로부터 토출되는 공기류 중의 습도를 목표 습도로 조정한다.
이와 같이, 습도 제어 수단으로서 증기발생기(52)를 사용해도, 도 11에 도시하는 온습도 조정 장치에서는, 에너지절약을 도모할 수 있다.
즉, 히트펌프 수단의 설치로 가열능력이 향상된 가열기(14)에 의해 공기류를 가열하여, 공기류 중의 이슬점을 높여, 많은 수분을 공기류 중에 함유할 수 있다.
이 도 11에 도시하는 온습도 조정 장치를 구성하는 구성 부재 중, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치의 구성 부재와 동일 부재는 도 1의 부호와 동일 번호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 응축기(26)와 흡열기(32)에 별도 배관으로 물을 공급하도록 해도 된다. 예를 들면, 응축기(26)에는, 배관(33)을 경유하여 공급하고, 흡열기(32)에는, 배관(32a)을 경유하여 공급하도록 해도 된다. 이러한 응축기(26)와 흡열기(32)를 통과한 물은 모두 계 외부로 배출된다.
이 도 12에 도시하는 온습도 조정 장치를 구성하는 구성 부재 중, 도 1에 도시하는 온습도 조정 장치의 구성 부재와 동일 부재는 도 1의 부호와 동일 번호를 붙여, 상세한 설명을 생략한다.
또한 응축기(26)에 공급하는 물과 순수기(35)에 공급하는 물을 별도 배관으로 공급하도록 해도 된다. 예를 들면, 응축기(26)에는, 통상의 물을 공급하고, 순수기(35)에는 순수를 제공하도록 해도 된다.
또한, 도 1∼12에 도시하는 온습도 조정 장치에 사용하는 습도 제어 수단으로서는, 온습도 조정 대상의 공기보다도 건조된 건조공기를, 수분 공급 수단과 병용하여, 또는 수분 공급 수단 대신 공기류의 유로에 불어 넣는 수단을 사용할 수 있다.
지금까지 설명해 온 도 1∼도 12에 도시하는 온습도 조정 장치를 채용한 온습도 조정 대상의 공기류의 온습도 조정 방법에서는, 온습도 조정 장치가 수행하는, 기체류의 온도와 습도를 동시에 조정할 수 있는 범위가 넓고, 또한 에너지절약을 도모할 수 있다고 하는 작용·효과를 향유할 수 있다.
이러한 온습도 조정 방법에서는, 압축기(18)로 압축하여 가열한 고온의 제 1 열매체의 일부를 직접 공급하는 가열기(14)와, 제 1 열매체의 잔여부를 응축기(26)로 냉각한 후, 팽창 밸브(28)로 단열적으로 팽창시켜 더욱 냉각하여 공급하는 냉각기(16)를, 차례로 통과하는 공기류에 대하여, 가열기(14)와 냉각기(16)에 분배하는 3방향 밸브(20) 또는 2방향 밸브(38a, 38b)에 의해 제 1 열매체의 분배율을 변경하여, 공기류를 소정 온도로 조정함과 아울러, 공기류가 통과하는 유로에 설치한 습도 제어 수단에 의해 공기류를 소정 습도로 조정한다.
또한 가열기(14)를 통과한 제 1 열매체를, 팽창 밸브(34)에 의해 단열적으로 팽창시켜 냉각하고, 외부 열원인 물 또는 공기로부터 흡열하는 흡열기(32)를 구비하는 히트펌프 수단을 통과시킨 후, 냉각기(16)를 통과한 제 1 열매체와 함께 압축기(18)로 되돌린다.
이상, 설명해 온 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법은, 반도체 장치의 제조공정 등의 정밀가공 분야에서의 클린룸의 온습도 조정용에 사용하고 있지만, 다른 분야에서 사용되고 있는 클린룸의 온습도 조정용에 사용할 수 있는 것은 물론이다.
또한 설명해 온 온습도 조정 장치 및 온습도 조정 방법은, 다른 분야, 예를 들면, 도장 부스, 솔라 시뮬레이터, 프린트 기판 스토커, 전자현미경, 타정기, 3차원 측정기, 크로마토그래프, 드래프트 챔버, 노광 장치, 스핀 코터, 액정유리 기판, 스크린 인쇄기, 화상 진단 장치, 시멘트 양생, 성형용 금형, 사출성형기, 세포배양, 식물재배, 식품의 보존이나 숙성, DNA 고정화 등의 분야의 온습도 조정 장치용으로서도 사용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 압축기로 압축되어 가열된 고온의 제 1 열매체의 일부가 가열 수단에 공급되는 가열유로와, 상기 고온의 제 1 열매체의 잔여부가 응축 수단으로 냉각되고나서 제 1 팽창 수단으로 단열적으로 팽창하여 더욱 냉각되어 냉각 수단에 공급되는 냉각유로와, 상기 고온의 제 1 열매체가 분배되어 상기 가열유로와 냉각유로의 각각을 통과한 제 1 열매체가 압축기에 재공급되는 순환회로를 구비하고,
    상기 가열 수단 및 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체를 소정의 온도 및 습도로 조정하는 온습도 조정 장치로서,
    상기 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체의 일부를 상기 가열유로측에 분배함과 아울러, 상기 고온의 제 1 열매체의 잔여부를 냉각유로측에 분배하고, 또한 상기 가열유로와 냉각유로에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 변경할 수 있는 분배 수단과,
    상기 가열유로의 가열능력이 향상되도록, 상기 가열 수단에서 열을 방출하여 냉각되고나서 제 2 팽창 수단으로 단열적으로 팽창되어 더욱 냉각된 제 1 열매체가 외부 열원인 제 2 열매체로부터 흡열하게 되는 흡열 수단을 구비하는 히트펌프 수단과,
    상기 분배 수단을 제어하고, 상기 가열유로와 냉각유로에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 조정하여, 상기 가열 수단과 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체를 소정 온도로 제어하는 온도 제어부와,
    상기 가열 수단 및 냉각 수단을 통과하는 기체를 소정 습도로 제어하는 습도 제어 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 습도 제어 수단이 온습도 조정 대상의 기체에 소정량의 수분을 공급하는 수분 공급 수단이며, 상기 수분 공급 수단으로부터 공급된 수분 중의 액적이 가열 수단에 의해 직접 또는 가열 수단으로 가열된 기체에 의해 가열되어 증발하도록, 상기 수분 공급 수단이 가열 수단의 상기 기체의 입구측 또는 출구측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 수분 공급 수단은, 물을 분사하는 물 분무 노즐과, 상기 물 분무 노즐에 물을 공급하는 물 공급 배관에 설치된 제어 밸브와, 상기 제어 밸브를 조정하여, 상기 물 분무 노즐에 공급하는 수량을 제어하는 습도 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 습도 조정 수단이 가열 히터에 의해 수증기를 발생시키는 수증기 발생 수단인 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 수증기 발생 수단에는, 가열 히터의 가열량을 조정하여 수증기 발생량을 제어하는 습도 제어부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각유로의 응축 수단에 공급되어 제 1 열매체를 냉각하는 냉각매체와 히트펌프 수단의 흡열 수단에 공급되는 제 2 열매체가 동일 열매체이며, 상기 동일 열매체는 응축 수단에 공급되고나서 상기 흡열 수단에 공급되는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 제 2 열매체가 외부로부터 가열 또는 냉각되지 않고 공급되는 것을 특징으로 하는 제 2 열매체인 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기의 회전수를 제어하는 회전수 제어 수단이 설치되고, 온도 제어부에 의해 제어되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율이, 가열 수단에 의해 온습도 조정 대상의 기체에 가해지는 가열량과 냉각 수단에 의해 온습도 조정 대상의 기체에 가해지는 냉각량 중, 서로 상쇄하는 열량분을 적게 할 수 있는 분배비율이 되도록, 상기 회전수 제어 수단을 통하여 압축기의 회전수를 변경하는 압축기 제어부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 압축기 제어부에서는, 고온의 제 1 열매체의 분배비율이, 온습도 조정 대상의 기체가 가열되는 가열측의 경우, 고온의 제 1 열매체의 95∼85%가 가열 수단에 분배되고 또한 잔여의 고온의 제 1 열매체의 5∼15%가 냉각 수단에 분배되는 범위가 되도록, 다른 한편, 상기 온습도 조정 대상의 기체가 냉각되는 냉각측의 경우, 고온의 제 1 열매체의 95∼85%가 냉각 수단에 분배되고 또한 잔여의 고온의 제 1 열매체의 5∼15%가 가열 수단에 분배되는 범위가 되도록, 회전수 제어 수단을 통하여 압축기의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 회전수 제어 수단이 인버터인 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 가열유로와 냉각유로의 각각을 통과한 제 1 열매체가 합류하여 압축기에 재공급되는 제 1 열매체의 유로 중, 분배 수단으로부터 상기 제 1 열매체가 합류될 때까지의 상기 가열유로를 포함하는 유로와 냉각유로를 포함하는 유로의 각각이, 독립된 유로로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 분배 수단이 가열유로와 냉각유로에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 실질적으로 연속해서 변경가능한 분배 수단인 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 분배 수단이 가열유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체와 냉각유로측에 분배하는 고온의 제 1 열매체의 합계량이 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체량과 동일하게 되도록, 상기 고온의 제 1 열매체를 비례 분배하는 비례 3방향 밸브인 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 분배 수단이 고온의 제 1 열매체를 가열유로측과 냉각유로측에 분기하는 분기 배관의 각각에 설치된 2방향 밸브이며,
    온도 제어부가, 상기 가열유로와 냉각유로에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 분배비율을 조정하여, 가열 수단과 냉각 수단을 통과하는 온습도 조정 대상의 기체를 소정 온도로 제어함과 아울러, 상기 가열유로측에 분배되는 고온의 제 1 열매체와 냉각유로측에 분배되는 고온의 제 1 열매체의 합계량이 압축기로부터 토출된 고온의 제 1 열매체량과 동일하게 되도록, 상기 2방향 밸브의 각각의 개방도를 조정하는 온도 제어부이기도 한 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각유로의 응축 수단에 공급되는 냉각매체가 액상 매체이며, 압축기의 토출측의 압력이 일정하게 유지되도록, 상기 응축 수단에 공급되는 상기 액상 매체의 공급량을 제어하는 냉매 제어 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 장치.
  16. 압축기로 압축하여 가열한 고온의 제 1 열매체의 일부를 직접 공급하는 가열 수단과, 상기 제 1 열매체의 잔여부를 응축 수단으로 냉각한 후, 제 1 팽창 수단으로 단열적으로 팽창시켜 더욱 냉각하여 공급하는 냉각 수단을, 차례로 통과하는 온습도 조정 대상의 기체에 대하여, 상기 가열 수단과 냉각 수단에 분배하는 상기 제 1 열매체의 분배율을 변경하여, 상기 기체를 소정 온도로 조정함과 아울러,
    상기 온습도 조정 대상의 기체가 통과하는 유로에 설치한 습도 제어 수단에 의해 상기 기체를 소정의 습도로 조정하고,
    또한 상기 가열 수단을 통과한 제 1 열매체를, 제 2 팽창 수단에 의해 단열적으로 팽창시켜 냉각하고, 외부 열원인 제 2 열매체로부터 흡열하게 되는 흡열 수단을 구비하는 히트펌프 수단을 통과시킨 후, 상기 냉각 수단을 통과한 제 1 열매체와 함께 상기 압축기로 되돌리는 것을 특징으로 하는 온습도 조정 방법.
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