(57)【要約】【課題】ファンの無駄な動力を削減すること。【解決手段】顕熱空調機（21）は、冷却コイル（22）およびファン（23）を備え、クリーンルームとの間で空気を循環させる。顕熱空調機（21）に接続される給気流路（25）にはＨＥＰＡフィルタ（26）が設けられている。冷却コイル（22）には冷水の循環配管が接続され、その入口側の配管に流量調整弁（27）が設けられている。流量調整弁（27）は、冷却コイル（22）から出た冷水の戻り温度が所定値となるように開度調節される。そして、ファン（23）は、流量調整弁（27）の開度に応じて風量制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が循環し、該熱媒体が空気と熱交換する空気熱交換器（22）と、
該空気熱交換器（22）とクリーンルームとの間で空気を循環させるファン（23）と、
該ファン（23）によって循環される空気を清浄するためのフィルタ（26）と、
上記クリーンルームの顕熱負荷に基づいて上記ファン（23）の風量を調節する制御手段（35）とを備えている
ことを特徴とするクリーンルーム空調システム。
【請求項２】
請求項１において、
上記クリーンルームの顕熱負荷に応じて開度調節されて上記空気熱交換器（22）の熱媒体の循環流量を調節する流量調整弁（27）を備える一方、
上記制御手段（35）は、上記流量調整弁（27）の開度に応じて上記ファン（23）の風量を調節するように構成されている
ことを特徴とするクリーンルーム空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルームの空調システムに関し、特に、省エネ対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、クリーンルームでは空気を循環させて清浄度を一定に保つ清浄度制御が行われている。例えば、特許文献１に開示されているクリーンルームでは、ファンによって空気が循環される。そして、ファンの風量は清浄度制御装置によって制御される。具体的に、清浄度制御装置は、クリーンルームにおける在室人員と移動体の停止時間とその移動体の動きの程度とをそれぞれ算出し、これらに基づいてファンの風量を算出する。つまり、清浄度制御装置は在室人員や移動体の停止時間等に基づいて塵芥の発生を予測的に検出しファンの風量を算出している。
【特許文献１】特開昭６３−１６９４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種のクリーンルームにおいて清浄度だけでなく室温も制御する空調システムがある。このような空調システムでは、循環空気が冷凍装置等で温度調節される。しかしながら、その場合、単にクリーンルームの清浄度と温度の双方をみながら制御するだけでは、清浄度と温度の何れか一方に対してはファンの風量が過剰となってしまうおそれがある。その結果、省エネ性が損なわれるという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーンルームの清浄度と室温を制御するにあたってファンの動力を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、熱媒体が循環し、該熱媒体が空気と熱交換する空気熱交換器（22）と、該空気熱交換器（22）とクリーンルームとの間で空気を循環させるファン（23）と、該ファン（23）によって循環される空気を清浄するためのフィルタ（26）と、上記クリーンルームの顕熱負荷に基づいて上記ファン（23）の風量を調節する制御手段（35）とを備えているものである。
【０００６】
上記第１の発明では、ファン（23）によってクリーンルームの空気が空気熱交換器（22）へ流れ再びクリーンルームへ供給される。空気熱交換器（22）では、熱媒体と空気が熱交換して、空気が冷却または加熱される。また、クリーンルームへ供給される空気はフィルタ（26）によって塵埃等が除去されて清浄となる。ここで、クリーンルームにおける顕熱負荷が比較的大きい場合、制御手段（35）はファン（23）の風量を増大させる。これにより、クリーンルームに対する冷却能力または加熱能力が増大し、クリーンルームの室温が維持される。逆に、クリーンルームにおける顕熱負荷が殆どない場合、制御手段（35）はファン（23）の風量を減少させる。
【０００７】
ところで、クリーンルームにおいて顕熱負荷は機器等の発熱によるところが大きい。そして、クリーンルームでは機器等の稼動中に塵埃等が発生しやすく清浄度が低下する一方、機器等が停止している間は清浄度が低下する要因は殆どない。したがって、顕熱負荷が大きい場合は清浄度も低下しやすくなるが、この場合はファン（23）の風量が増大して空気循環量が増大するため清浄度の低下が防止される（清浄度が維持される）。逆に、顕熱負荷が殆どない場合は清浄度も殆ど変化しないといえるため、ファン（23）の風量が減少しても清浄度は維持される。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記クリーンルームの顕熱負荷に応じて開度調節されて上記空気熱交換器（22）の熱媒体の循環流量を調節する流量調整弁（27）を備える一方、上記制御手段（35）は、上記流量調整弁（27）の開度に応じて上記ファン（23）の風量を調節するように構成されているものである。
【０００９】
上記第２の発明では、顕熱負荷の大小または有無が流量調整弁（27）の開度を通じて間接的にみられる。具体的に、クリーンルームの顕熱負荷が大きい場合、流量調整弁（27）の開度が増大される。そうすると、ファン（23）の風量が増大される。逆に、クリーンルームの顕熱負荷が殆どない場合、流量調整弁（27）の開度が減少される。そうすると、ファン（23）の風量が減少される。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、クリーンルームの清浄度および室温の双方を制御するにあたって、クリーンルームにおける顕熱負荷に応じてファン（23）の風量を制御するようにした。したがって、清浄度および室温の何れか一方に対してファン（23）の風量が過剰となってしまう虞がない。よって、ファン（23）の風量を無駄に増大させることがなくなり、ファン（23）の動力を削減することができる。その結果、空調システム（1）の省エネ化を図ることができる。
【００１１】
さらには、顕熱負荷という１つのパラメータに基づいてファン（23）を制御するだけで清浄度および室温の双方を維持することができるため、制御が簡易且つ容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１３】
本実施形態のクリーンルーム空調システム（1）（以下、単に空調システム（1）という。）は、医薬品等に関するクリーンルーム内の空調を行うものである。図１に示すように、この空調システム（1）は、１つのクリーンルームに対して、外気処理系統（10）と複数（本実施形態では、４つ）の顕熱処理系統（20）とを備えている。
【００１４】
上記外気処理系統（10）は、外気処理空調機（11）と主流路（16）と分岐流路（17）とを備えている。この外気処理系統（10）は、外気を潜熱処理して各顕熱処理系統（20）に供給する。
【００１５】
上記外気処理空調機（11）は、主流路（16）に接続されている。外気処理空調機（11）は、外気の流入側から順に、冷却コイル（12）、電気ヒータ（13）、加湿器（14）およびファン（15）が配設されている。外気処理空調機（11）では、外気がファン（15）によって取り込まれて主流路（16）に流れる。取り込まれた外気は、必要に応じて冷却コイル（12）で冷却され、電気ヒータ（13）で加熱され、加湿器（14）で加湿される。このようにして、外気が潜熱処理される。なお、ファン（15）は、クリーンルームの室圧が所定の陽圧となるようにインバータによって風量制御される。これにより、外部からクリーンルーム内へ塵埃等の侵入が防止される。また、主流路（16）には、各顕熱処理系統（20）に対応して４つの分岐流路（17）が接続されている。
【００１６】
本実施形態では、クリーンルームが４つの空調領域（第１領域〜第４領域）に区分されている。上記４つの顕熱処理系統（20）は、各空調領域に対応して設けられている。顕熱処理系統（20）は、顕熱空調機（21）は、冷却コイル（22）と排気流路（24）と給気流路（25）とＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filter）（26）とを備えている。この顕熱処理系統（20）は、クリーンルームとの間で空気を循環させてその空気の顕熱処理を行う。
【００１７】
上記顕熱空調機（21）の空気流入側にはクリーンルーム内に連通する排気流路（24）が接続され、顕熱空調機（21）の空気流出側にはクリーンルーム内に連通する給気流路（25）が接続されている。顕熱空調機（21）は、空気流入側から順に、冷却コイル（22）およびファン（23）が配設されている。各顕熱処理系統（20）では、ファン（23）によって対応する空調領域の空気（室内空気）が排気流路（24）から取り込まれ、給気流路（25）から再び空調領域に供給される。また、各排気流路（24）の途中には、外気処理系統（10）の分岐流路（17）が接続され、外気が導入される。給気流路（25）の出口部にはＨＥＰＡフィルタ（26）が設けられており、空気中の塵埃等が除去される。
【００１８】
また、上記顕熱空調機（21）の冷却コイル（22）は、チラー等によって冷却された水やブラインが循環される配管（本実施形態では、冷水配管とする。）が接続されている。そして、冷却コイル（22）は、冷水配管によって供給された水やブラインが空気と熱交換する空気熱交換器により構成されている。また、冷却コイル（22）に接続された入口側の冷水配管には、流量調整手段である流量調整弁（27）が設けられている。
【００１９】
また、上記空調システム（1）は、外気処理系統（10）および顕熱処理系統（20）の制御系統を備えている。この制御系統は、温度センサ（31）および清浄度センサ（32）と、コントローラ（35）とを備えている。温度センサ（31）および清浄度センサ（32）は、クリーンルームの各空調領域（第１領域〜第４領域）に１組ずつ設けられている。温度センサ（31）は空調領域の温度を検出し、清浄度センサ（32）は空調領域の清浄度を検出するものである。コントローラ（35）は、温度センサ（31）および清浄度センサ（32）の各検出値と、流量調整弁（27）の開度信号とが入力される。そして、コントローラ（35）は、外気処理空調機（11）および顕熱空調機（21）の各ファン（15,23）の制御を行うように構成されている。このコントローラ（35）の詳細な制御動作については後述する。
【００２０】
−制御動作−
次に、この空調システム（1）の制御動作について説明する。
【００２１】
コントローラ（35）は、クリーンルームの室圧が所定の陽圧となるように外気処理空調機（11）のファン（15）の風量制御を行う。外気処理空調機（11）に取り込まれた外気は、冷却コイル（22）や加湿器（14）等で潜熱処理された後、顕熱処理系統（20）を通じてクリーンルーム内へ供給される。クリーンルームの室圧が所定の陽圧よりも低い場合はファン（15）の風量が増大され、逆に室圧が所定の陽圧よりも高すぎる場合はファン（15）の風量が減少される。
【００２２】
顕熱処理系統（20）では、顕熱空調機（21）の冷却コイル（22）に冷水が循環する。そして、排気流路（24）から顕熱空調機（21）に取り込まれた空気は、冷却コイル（22）で冷水と熱交換して冷却され、給気流路（25）から空調領域へ吹き出す。流量調整弁（27）は、顕熱空調機（21）の冷却コイル（22）から出た冷水の温度（以下、戻り温度という。）が所定値となるように開度が調節される。具体的に、冷却コイル（22）に流入した空気の温度が比較的高いと冷水の戻り温度が所定値よりも高くなるので、その場合は冷却負荷（顕熱負荷）が比較的高いとして流量調整弁（27）の開度が増大される。これにより、冷却コイル（22）において冷水の循環量が増加し冷却能力が増大する。また、冷却コイル（22）に流入した空気の温度が比較的低いと冷水の戻り温度が所定値よりも低くなるので、その場合は冷却負荷（顕熱負荷）が比較的低いとして流量調整弁（27）の開度が減少される。これにより、冷却コイル（22）において冷水の循環量が減少し冷却能力が低下する。つまり、各空調領域において、顕熱負荷に応じて流量調整弁（27）の開度が調節される。
【００２３】
また、コントローラ（35）は、空調領域の温度および清浄度がそれぞれ設定値となるように顕熱空調機（21）のファン（23）の風量制御を行う。具体的に、コントローラ（35）は図２に示すフローチャートに基づいて制御する。
【００２４】
先ず、ステップＳＴ１で顕熱空調機（21）が運転中であるか否かが判断され、運転中であればステップＳＴ２へ移行する。ステップＳＴ２では、各空調領域ごとに温度センサ（31）の検出値が設定値の所定範囲内（例えば、設定値±１℃の範囲内）であるか否かが判断され、範囲内であればステップＳＴ３へ移行する。ステップＳＴ３では、各空調領域ごとに清浄度センサ（32）の検出値が設定値以下であるか否かが判断され、設定値以下であればステップＳＴ４へ移行する。ステップＳＴ４では、流量調整弁（27）の開度が所定値（例えば、開度８０％）未満であるか否かが判断され、所定値未満であればステップＳＴ５へ移行する。
【００２５】
ステップＳＴ５では、顕熱空調機（21）のファン（23）の風量が減少される。続いて、ステップＳＴ７では、流量調整弁（27）の開度が増大される。顕熱空調機（21）のファン（23）の風量が減少すると、空調領域の空気循環量が減少し、空調領域に対する冷却能力が低下する。ところが、ファン（23）の風量減少に伴って流量調整弁（27）の開度が増大されるため、冷却コイル（22）における冷水循環量が増加し冷却能力が増大する。このため、結果として、空調領域に対する冷却能力が維持される。一方、ファン（23）の風量が減少されると、空調領域の空気循環量が減少する。ここで、クリーンルームにおいて顕熱負荷は機器等の発熱によるところが大きい。そして、クリーンルームでは機器等の稼動中に塵埃等が発生しやすく清浄度が低下するが、機器等が停止している間は清浄度が低下する要因は殆どない。そうすると、顕熱負荷が比較的小さい場合、また顕熱負荷が殆どない場合、塵埃等は殆ど発生しないといえ、ファン（23）の風量が減少しても清浄度は維持される。
【００２６】
温度センサ（31）の検出値が設定値の範囲外である場合（ステップＳＴ２）、また清浄度センサ（32）の検出値が設定値よりも高い場合（ステップＳＴ３）、また流量調整弁（27）の開度が所定値以上である場合（ステップＳＴ４）は、ステップＳＴ６へ移行する。ステップＳＴ６では、顕熱空調機（21）のファン（23）が通常風量に設定される（戻される）。顕熱空調機（21）のファン（23）は、運転初期時には通常風量に設定されている。したがって、上述したステップＳＴ５ではファン（23）が通常風量よりも少ない風量に設定されることとなる。また、顕熱空調機（21）のファン（23）は、下限風量が設定されており、この下限風量よりも風量が減少されることはない。なお、通常風量は最大の風量として、下限風量は空調領域の清浄度が設定値を超えない最小の風量としてそれぞれ設計されている。
【００２７】
このように、顕熱空調機（21）のファン（23）の風量が通常風量に戻されると、空調領域の空気循環量が最大となる。そうすると、空調領域に対する冷却能力が最大となり、空調領域における温度が設定値の範囲内に維持される。また、空調領域の空気循環量が最大になると、その空調領域における清浄度が向上する傾向になる。
【００２８】
流量調整弁（27）の開度が増大されると（ステップＳＴ７）、またファン（23）が通常風量に戻されると（ステップＳＴ６）、所定時間が経過するまで待機状態（効果待ち状態）となる（ステップＳＴ８）。つまり、流量調整弁（27）の開度やファン（23）の風量を変化させた直後では空調領域の温度や清浄度が直ぐには変化しないため、その変化するのにかかるであろう時間だけ待機される。そして、所定時間が経過すると、ステップＳＴ１に戻り上述した制御動作が繰り返される。例えば、前回の制御でファン（23）の風量が減少されたにも拘わらず、流量調整弁（27）の開度が未だ所定値未満のままであると（ステップＳＴ４）、さらにファン（23）の風量が減少される（ステップＳＴ５）。また、前回の制御でファン（23）の風量が減少された結果、流量調整弁（27）の開度が所定値以上に増大している場合は、ファン（23）の風量が通常風量に戻される（ステップＳＴ６）。
【００２９】
以上のように、この空調システム（1）では、少なくとも空調領域の温度および清浄度が所定の条件を満たすように顕熱空調機（21）のファン（23）が風量制御される。そして、温度および清浄度が所定の条件を満たした状態では、流量調整弁（27）の開度に応じて顕熱空調機（21）のファン（23）が風量制御される。つまり、流量調整弁（27）の開度が所定値未満である場合は空調領域において顕熱負荷が殆ど発生していないとしてファン（23）の風量が減少される。また、流量調整弁（27）の開度が所定値以上である場合は空調領域において顕熱負荷が発生しているとしてファン（23）の風量が通常風量に設定される（戻される）。この制御では、空調領域における顕熱負荷の発生の有無を流量調整弁（27）の開度を通じて間接的にみている。
【００３０】
したがって、この制御によれば、顕熱負荷の発生が殆どない状態ではファン（23）の動力が低減される。その結果、システムの省エネ化を図ることができる。例えば図３に示すように、クリーンルームの操業時間帯（７時から１７時の間）では機器の発熱や人の出入り等によって顕熱負荷が発生するため、ファン（23）の風量が通常風量に設定される。一方、クリーンルームの非操業時間帯（１７時から翌日の７時の間）では機器の発熱等がなく顕熱負荷が殆ど発生しないため、ファン（23）が通常風量よりも低い風量に設定される。また、ファン（23）の風量が減少しても下限風量以下にはならないため、クリーンルームの清浄度が設定値以内に維持される。また、ファン（23）の風量が減少しても流量調整弁（27）の開度が増大するため、空調領域に対する冷却能力は維持される。したがって、空調領域における温度が設定値の範囲外となることはない。逆に、顕熱負荷が発生している状態では、ファン（23）の風量を通常風量に戻すことで冷却コイル（22）における冷水の循環量が抑制される。これにより、チラー等の動力が低減される。
【００３１】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、空調領域の顕熱負荷に応じてファン（23）の風量を調節するようにした。そのため、空調領域の温度および清浄度を設定範囲内に維持しながら、ファン（23）の無駄な運転を抑制することができる。これにより、ファン（23）の動力を低減することができ、システム全体の省エネを図ることができる。
【００３２】
また、顕熱負荷のみに基づいてファン（23）を制御すればよいため、制御が簡易となり、その簡易な制御でクリーンルームにおける温度および清浄度を確実に維持することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、ファン（23）の風量を通常風量に戻すことで冷却コイル（22）の冷水循環量が抑制されるが、これに代えて、ファン（23）の風量を通常風量に戻すことで冷水の冷却温度が抑制されるようにしてもよい。この場合でも、チラー等の動力が低減される。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明したように、本発明は、クリーンルームの温度および清浄度を制御するクリーンルーム空調システムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、実施形態に係るクリーンルーム空調システムの全体構成を示す系統図である。
【図２】図２は、コントローラの制御動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ファン回転数の変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
1         クリーンルーム空調システム
22        冷却コイル（空気熱交換器）
23        ファン
26        ＨＥＰＡフィルタ（フィルタ）
35        コントローラ（制御手段）
【図１】
2010181046.tif 000003
【図２】
2010181046.tif 000004
【図３】
2010181046.tif 000005