(57)【要約】      （修正有）【課題】空間ユニット内の温度調整はできるものの、湿度調整ができない従来の精密温度調整装置の課題を解決する。【解決手段】圧縮機１８で圧縮した熱媒体の一部を加熱器１４に供給する加熱流路と、残余部を凝縮し断熱膨張してから冷却器１６に供給する冷却流路と、加熱器１４の空気入口側に設けた、空気に所定量の水分を供給する水分供給ノズル１５とを具備し、熱媒体の冷却流路と加熱流路とへの分配比率を変更可能な比例三方弁２０と、加熱流路の加熱能力を高めるヒートポンプ手段と、比例三方弁２０を制御し、熱媒体の分配比率を調整して、加熱器１４と冷却器１６とを通過する空気を所定温度に制御する温度制御部２２と、加熱器１４、冷却器１６を通過した空気を所定湿度に制御するように、水分供給ノズル１５に供給する水量を制御する湿度制御部２７とが設けられ、且つ水分供給ノズル１５の空気入口側に、騒音の洩出を防止する防音カバー４２を装着した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路と、前記加熱手段の温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に設けられ、前記気体に所定量の水分を供給するように、水を圧縮空気で噴霧する水分供給ノズルとを具備し、
前記加熱手段及び冷却手段を通過する気体を所定の温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温湿度調整装置であって、
前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記加熱手段、冷却手段及び水分供給ノズルを内包するケーシングに形成された、前記加熱手段及び冷却手段への温度調整対象としての気体を取り入れる気体取入口と、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記気体取入口から取り入れられて前記加熱手段と冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体を所定温度に制御する温度制御部と、
前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体を所定の湿度に制御するように、前記水分供給ノズルに供給する水量を制御する湿度制御部とが設けられ、
且つ前記水分供給ノズルの騒音が、前記ケーシングの気体取入口から洩出することを防止できるように、少なくとも前記水分供給ノズルの気体取入口側に防音カバーが装着されていることを特徴とする温湿度調整装置。
【請求項２】
水分供給ノズルが、加熱手段と冷却手段との間に設けられている請求項１記載の温湿度調整装置。
【請求項３】
気体取入口から延出されたダクト内に、水分供給ノズルからの騒音が前記ダクトの気体吸引口からの洩出を防止できるように、防音板が設けられている防音ダクトが、前記気体取入口に装着されている請求項１又は請求項２記載の温湿度調整装置。
【請求項４】
温湿度調整対象の気体が、空気である請求項１〜３のいずれか一項記載の温湿度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温湿度調整装置に関し、更に詳細には加熱手段、冷却手段及び水分供給手段を通過する温湿度調整対象の気体を所定の温湿度に調整する温湿度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い精密加工等が要求される工程では、通常、クリーンルームの温度変化よりも更に小さな温度変化の環境であることが要求される。このため、高い精密加工等が要求される工程は、精密な温度管理がなされている空間ユニット内に設けられる。
この様な空間ユニットの温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献１には、図９に示す温度調整装置が提案されている。
図９に示す温度調整装置は、圧縮機１００で圧縮されて加熱された高温の熱媒体の一部が加熱器１０２に供給される加熱流路と、高温の熱媒体の残余部が凝縮器１０４で冷却されてから第１膨張弁１０６で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却器１０８に供給される冷却流路とが設けられ、ファン１１２によって空間ユニット１１０内に吸引された温度調整対象の空気が加熱器１０２と冷却器１０８とを通過して所定温度に調整されるように、高温の熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ加熱流路と冷却流路との各々を通過した熱媒体が圧縮機１００に再供給される精密温度調整装置である。
この精密温度調整装置では、圧縮機１００から吐出された高温の熱媒体の一部を加熱流路側に分配すると共に、高温の熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ加熱流路と冷却流路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を変更可能な比例三方弁１１４と、加熱流路の加熱能力が向上するように、加熱器１０２で熱を放出して冷却されてから第２膨張弁１１６で断熱的に膨張されて更に冷却された熱媒体が、外部熱源である水から吸熱する吸熱器１１８を具備するヒートポンプ手段と、比例三方弁１１４を制御し、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を調整して、加熱器１０２と冷却器１０８とを通過する温度調整対象の空気を所定温度に制御する制御部１２０とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７８５２５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図９に示す精密温度調整装置では、空間ユニット１１０の温度を目標温度に対して±０．１℃の精度で制御でき、省エネルギーも図ることができる。
唯、図９に示す精密温度調整装置は、空間ユニット１１０内の空気の温度調整はできるものの、湿度調整ができず、温度及び湿度の調整が必要な分野では採用できなかった。
このため、本発明者等は、図９に示す精密温度調整装置の加熱器１０２と冷却器１０８との間に、加熱器１０２と冷却器１０８とを通過した空気の湿度調整を行うべく、圧縮空気によって水を噴霧する水分供給ノズルを設けたところ、空間ユニット１１０内の空気の温度及び湿度の調整ができることを見出した。
しかしながら、水分供給ノズルからは、圧縮空気の噴出に因る騒音が温湿度調整装置からクリーンルーム内に洩出し、騒音による振動等によって精度が重要な半導体製造装置への悪影響が生じたり、作業者の作業効率が低下するおそれが判明した。
そこで、本発明は、空間ユニット内の温度調整はできるものの、湿度調整ができない従来の精密温度調整装置の課題を解決し、空間ユニット内の温度調整及び水分供給ノズルから供給される水分による湿度調整が可能であって、省エネルギーを図ることができ、且つ水分供給ノズルで生じた騒音が外部に洩れ出すことを可及的に防止できる温湿度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、水分供給ノズルで生じた騒音が外部に洩れ出す箇所を探したところ、温湿度の調整対象の空気を取り入れる空気取入口から水分供給ノズルの騒音が外部に洩れ出すことが判明した。このため、本発明者等は、水分供給ノズルの空気取入口側に防音カバーを装着することによって、水分供給ノズルの騒音の外部への洩れ出しを可及的に防止できることを知り、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路と、前記加熱手段の温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に設けられ、前記気体に所定量の水分を供給するように、水を圧縮空気で噴霧する水分供給ノズルとを具備し、前記加熱手段及び冷却手段を通過する気体を所定の温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温湿度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、前記加熱手段、冷却手段及び水分供給ノズルを内包するケーシングに形成された、前記加熱手段及び冷却手段への温度調整対象としての気体を取り入れる気体取入口と、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記気体取入口から取り入れられて前記加熱手段と冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体を所定温度に制御する温度制御部と、前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体を所定の湿度に制御するように、前記水分供給ノズルに供給する水量を制御する湿度制御部とが設けられ、且つ前記水分供給ノズルの騒音が、前記ケーシングの気体取入口から洩出することを防止できるように、少なくとも前記水分供給ノズルの気体取入口側に防音カバーが装着されていることを特徴とする温湿度調整装置にある。
【０００６】
かかる本発明において、水分供給ノズルを、加熱手段と冷却手段との間に設けることによって、湿度調整を容易に行うことができる。
また、気体取入口から延出したダクト内に、水分供給ノズルからの騒音が前記ダクトの気体吸引口からの洩出を防止できるように、防音板が設けられている防音ダクトを、前記気体取入口に装着することによって、水分供給ノズルの騒音が外部に洩出することを更に一層防止できる。
尚、温湿度調整対象の気体としては、空気を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る温湿度調整装置では、加熱流路の加熱手段と冷却流路の冷却手段との各々に、圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体が供給される。更に、分配手段によって、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を変更して、加熱手段と冷却手段とを通過する温湿度調整対象の気体に対する加熱量と冷却量とを容易に調整できる。
かかる加熱手段の温湿度調整対象の気体の入口側又は出口側に、気体に所定量の水分を供給する水分供給ノズルを設けている。
このため、気体を循環する場合、循環に用いるファン等から加えられた熱を水分供給ノズルからの水分によって除熱でき、冷却手段の負荷の減少を図ることができる。
更に、水分供給ノズルを加熱手段の気体の入口側又は出口側に設けるため、加熱手段又は加熱手段を通過して加熱された気体によって、水分供給ノズルから供給された水分中に液滴が存在していても、液滴を完全に蒸発でき、加熱手段及び冷却手段と通過した気体を所定湿度に調整できる。かかる水分供給ノズルから供給された水分に因る気体温度の低下は、加熱手段への高温の第１熱媒体の供給量を増加することによって、気体温度を所定温度とすることができる。
【０００８】
しかも、本発明に係る温湿度調整装置では、ヒートポンプ手段を設けている。このヒートポンプ手段は、低温の部分から温度の高い部分へ熱を移動できる手段であるため、圧縮機によって圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体（温度の高い部分）のうち、加熱流路の加熱手段で熱を放出して冷却してから第２膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却した第１熱媒体を、ヒートポンプ手段を構成する吸熱手段によって、外部熱源の第２熱媒体（温度の低い部分）から吸熱し昇温して圧縮機に戻すことができる。
このため、本発明の温湿度調整装置では、圧縮機から吐出される高温の第１熱媒体（温度の高い部分）には、圧縮機による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段によって外部熱源の第２熱媒体（温度の低い部分）から吸熱されたエネルギーを加えることができ、高温の第１熱媒体が供給される加熱手段の加熱能力を向上できる。
【０００９】
また、本発明に係る温湿度調整装置では、加熱手段、冷却手段及び水分供給ノズルを内包するケーシングに、加熱手段及び冷却手段への温度調整対象としての気体を取り入れる気体取入口が形成されている。
かかるケーシングの気体取入口から水分供給ノズルの騒音が洩出することを防止するため、水分供給ノズルの気体取入口側に防音カバーを装着している。このため、ケーシングの外部に洩れ出す水分供給ノズルの騒音を可及的に少なくできる。
従って、本発明に係る温湿度調整装置では、加熱手段、冷却手段及び水分供給ノズルを通過する温湿度調整対象の気体の負荷変動に対し、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を調整することによって迅速に対応でき、且つ水分供給ノズルによる水分供給によって温湿度調整対象の気体に対する温度及び湿度の調整を、省エネルギーを図りつつ行うことができる。
しかも、その際に、水分供給ノズルの騒音の外部への洩れ出しを可及的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る温湿度調整装置の一例を説明する概略図である。
【図２】図１に示す温湿度調整装置に装着されている防音カバー４２についての説明図である。
【図３】図１に示す温湿度調整装置に設けられている防音板４４についての説明図である。
【図４】図１に示す温湿度調整装置に用いられている制御弁４０の内部構造を説明する説明図である。
【図５】図１に示す温湿度調整装置からの騒音を測定した結果を示すグラフである。
【図６】図１に示す加熱器１４、冷却器１６及び水分供給ノズル１５の配置について説明する説明図である。
【図７】図１に示す温湿度調整装置で用いることのできる他の分配手段としての二方弁を説明する説明図及び二方弁の流量特性を示すグラフである。
【図８】本発明に係る温湿度調整装置の他の例を説明する概略図である。
【図９】従来の精密温度調整装置を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る温湿度調整装置の一例を説明する概略図を図１に示す。図１に示す温湿度調整装置には、温度及び湿度が調整が成されたクリーンルーム内に設置された空間ユニット１０内に、ファン１２によって吸込んだ気体としての空気の温度及び湿度を調整する加熱流路、冷却流路及び水分供給ノズル１５が設けられている。
かかる加熱流路を構成する加熱手段としての加熱器１４と冷却流路を構成する冷却手段としての冷却器１６とが設けられ、クリーンルーム内の空気は冷却器１６を通過して除湿された後、加熱器１４を通過するように、冷却器１６と加熱器１４とが配設されている。
この冷却器１６と加熱器１４との間に、水分供給ノズル１５が配設されており、冷却器１６によって除湿された空気に、所定量の水を噴霧する。この水分供給ノズル１５には、水タンク１７に貯留されている純水がポンプ１９及び水供給配管２１に設けられた制御弁２３を経由して供給される。更に、供給された純水を噴霧するための圧縮空気も、配管２５を経由して水分供給ノズル１５に供給される。この水分供給ノズル１５は、いわゆる「二流体ノズル」と称されるものである。
かかる水タンク１７には、配管３３を経由して供給された通常水を純水器３５に供給して得た純水が貯留されている。この水タンク１７の純水の貯留量は、純水供給配管３７に設けられた制御弁３９によって一定に保持されている。
【００１２】
ところで、水分供給ノズル１５には、供給された純水を噴霧するための圧縮空気が供給されている。このため、主として圧縮空気の水分供給ノズル１５からの噴出音が騒音として、加熱器１４、水分供給ノズル１５及び冷却器１６を内包するケーシング１１に形成された空気取入口１１ａ、空気取入口１１ａから延出されたダクト４１、及びダクト４１の空気吸引口４３を経由して外部に洩出する。
このため、図１に示す温湿度調整装置には、水分供給ノズル１５の騒音の外部への洩出を可及的に防止すべく、水分供給ノズル１５の空気取入口１１ａ側に防音カバー４２を装着すると共に、ダクト４１内に防音板４４が設けられた防音ダクトを装着している。
この防音カバー４２は、図２（ａ）に示す様に、水分供給ノズル１５の噴射の障害にならないように、所定の間隙を介して水分供給ノズル１５の三方を囲むように装着された発泡スチロール等の発泡樹脂製、或いは水劣化性等を考慮してポリエチレン製の吸音材４２ａ，４２ｂ，４２ｂから成る。かかる吸音材４２ａ，４２ｂ，４２ｂのうち、吸音材４２ａは、空気取入口１１ａ側に装着され、吸音材４２ａに対して直交方向に吸音材４２ｂ，４２ｂが装着されている。
かかる防音カバー４２の装着によって、水分供給ノズル１５で発生した音波が空気取入口１１ａ方向に直線的に抜ける空間を遮断できる。このため、水分供給ノズル１５で発生した音波のエネルギーは、防音カバー４２の吸音材４２ａ，４２ｂ，４２ｂによって減衰し、空気取入口１１ａからの騒音の洩出を少なくできる。
尚、防音カバー４２のうち、吸音材４２ａのみを装着した場合であっても、空気取入口１１ａ方向への騒音の洩出を少なくできる。
【００１３】
また、ダクト４１内には、図３（ａ）（ｂ）に示す様に、防音板４４がダクト４１の空気吸引口４３を覆うように設けられている。この様に、防音板４４が内部に設けられたダクト４１は、防音ダクトであって、図３（ａ）に示す様に、空気吸引口４３から吸引した空気が通過する通路が上下方向に形成されている。
この防音板４４は、ダクト４１の空気吸引口４３側が樹脂製又は金属製のフラットな板状部材４４ａによって形成され、ケーシング１１の空気取入口１１ａ側が発泡スチロール等の発泡樹脂或いはポリエチレン等から成る吸音材４４ｂによって形成されている。
また、ダクト４１も、表面側が樹脂製又は金属製であって、先端部が内側に曲折された曲折部材４１ａによって形成され、その内側が発泡スチロール等の発泡樹脂或いはポリエチレン等から成る吸音材４１ｂによって形成されている。この曲折部材４１ａの先端部は、図３（ａ）（ｂ）に示す様に、板状部材４４ａと上下方向にαだけオーバーラップするように延出されている。
このため、水分供給ノズル１５で発生して防音カバー４２及び冷却器１６を通過した音波がダクト４１の空気吸引口４３方向に直線的に抜ける空間を遮断できる。
従って、防音カバー４２及び冷却器１６を通過した音波のうち、空気吸引口４３から抜け出る音波は、図３（ａ）に一点鎖線の矢印で示す様に、吸音材４１ｂに反射した音波である。
しかし、空気吸引口４３から抜け出る音波のエネルギーは、吸音材４１ｂによって減衰されるため、ダクト４１の空気吸引口４３から洩出する騒音を可及的に低減できる。
尚、ケーシング１１の空気取入口１１ａには、取り入れられた空気中の塵等の捕集するフィルター４６を設けることによって、冷却器１６等の目詰まり等の防止や防音の観点から好ましい。
【００１４】
図１に示す温湿度調整装置では、加熱器１４及び冷却器１６に供給する第１熱媒体としては、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが用いられる。かかる第１熱媒体の気化・液化によってクリーンルーム内の空気を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第１熱媒体は、圧縮機１８によって圧縮・加熱されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体を、分配手段としての比例三方弁２０によって、加熱器１４が設けられた加熱流路側と冷却器１６が設けられた冷却流路側とに分配する。
この比例三方弁２０では、加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との合計量が圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように分配する。
【００１５】
かかる比例三方弁２０は、温度制御部２２によって制御されている。この温度制御部２２では、空間ユニット１０の空気吹出口に設けられた温度センサ２４によって測定された測定温度と設定された設定温度とを比較し、測定温度が設定温度と一致するように、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更し、空間ユニット１０内に吸込まれた空気を所定温度に調整する。
この「実質的に連続して変更」とは、比例三方弁２０をステップ制御で駆動するとき、微視的には比例三方弁２０がステップ的に駆動されているものの、全体的には連続して駆動されている場合を含む意味である。
かかる温度制御部２２に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。更に、図１に示す温度センサ２４は、ファン１２の吐出側に設置されているが、ファン１２の吸入側に設置してもよく、ファン１２の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
また、水分供ノズル１５から噴霧される純水量は、湿度制御部２７によって制御されている。この湿度制御部２７では、空間ユニット１０の空気吹出口に設けられた湿度センサ２９によって測定された測定湿度と設定された設定湿度と比較し、測定湿度が設定湿度と一致するように制御弁２３を調整し、空間ユニット１０内に吸込まれた空気を所定湿度に調整する。
かかる湿度制御部２７に設定する設定湿度は、任意に設定できるようにしてもよい。更に、図１に示す湿度センサ２９は、ファン１２の吐出側に設置されているが、ファン１２の吸入側に設置してもよく、ファン１２の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
【００１６】
比例三方弁２０によって加熱流路側に分配された高温の第１熱媒体は、加熱器１４に直接供給され、空間ユニット１０内に吸引されて冷却器１６で冷却された空気流及び水分供給ノズル１５から噴霧された水分を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第１熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第１熱媒体となる。
一方、冷却流路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器２６によって冷却されてから膨張手段としての膨張弁２８によって断熱的に膨張して更に冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された第１熱媒体は、冷却器１６に供給され、空間ユニット１０内に吸込まれた空気流を冷却する。
かかる凝縮器２６には、加熱器１４側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却用として配管３０を経由して、外部から加熱又は冷却されることなく供給された第２熱媒体として冷却水が供給されている。かかる冷却水は、凝縮器２６内で７０℃程度の第１熱媒体によって３０℃程度に加熱されて配管３１から吐出される。この配管３１から吐出される冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器３２に加熱源として供給される。
【００１７】
この吸熱器３２には、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して更に冷却した１０℃程度の第１熱媒体が供給されている。このため、吸熱器３２では、凝縮器２６で吸熱して３０℃程度に昇温された冷却水と１０℃程度に冷却された第１熱媒体との温度差に基づいて、第１熱媒体が冷却水から吸熱できる。
吸熱器３２で冷却水から吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ３６を経由して圧縮機１８に供給される。このアキュームレータ３６には、冷却器１６に供給されて空間ユニット１０内に吸込まれた空気流から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ３６は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機１８に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機１８に供給できる。
このアキュームレータ３６としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ３６を設置しなくても、吸熱器３２で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器１６に供給されて空間ユニット１０内に吸込まれた気体から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機１８に再供給できればよい。
【００１８】
ところで、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して冷却しているが、膨張弁３４での断熱膨張による冷却では、第１熱媒体と外部との間での熱の遣り取りはない。このため、断熱的に冷却された第１熱媒体は、外部から凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給された第２熱媒体としての冷却水から吸熱できる。
従って、圧縮機１８から吐出される高温の第１熱媒体には、圧縮機１８による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器３２によって外部から供給された冷却水より吸熱したエネルギーを加えることができる。更に、図１に示す温湿度調整装置では、外部から供給された冷却水が凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給されており、凝縮器２６で除去した高温の第１熱媒体から除去したエネルギーの一部も、圧縮機１８から吐出される高温の第１熱媒体に加えることができ、加熱流路の加熱能力を向上できる。
更に、加熱能力が向上された加熱器１４の空気の供給側に設けられた水分供給ノズル１５から所定量の純水が噴霧され、噴霧中の液滴は加熱器１４内で蒸発でき、空気中に所定量の水分を確実に供給できる結果、加熱水蒸気発生装置等の他の水分供給手段及び加熱手段を用いることを要しない。
【００１９】
この様に、図１に示す温湿度調整装置では、その加熱流路の加熱能力をヒートポンプ手段の設置によって向上でき、且つ比例三方弁２０によって加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との分配比率を、空間ユニット１０内の温度に応じて実質的に連続して変更できる。
このため、図１に示す温湿度調整装置では、加熱流路及び冷却流路に高温の第１熱媒体が常時供給されており、加熱流路の加熱器１４と冷却流路の冷却器１６とを通過する温湿度調整対象の空気流の微小な負荷変動は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を比例三方弁２０によって直ちに微小調整することによって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
また、図１に示す温湿度調整装置の様に、加熱器１４の空気入口側に設けられた噴霧ノズルから純水が噴霧されて、空気中の湿度を所定値に維持できる。更に、クリーンルーム内の空気を循環すると、循環空気はファン１２等によって加熱されるが、水分供給ノズル１５からの純水の噴霧によって除熱されるため、冷却器１６に対する負荷を小さくできる。
更に、水分供給ノズル１５のダクト４１の空気取入口１１ａ側に防音カバー４２を装着し、ダクト４１内に防音板４４を設けることによって、水分供給ノズル１５の騒音が、ケーシング１１の空気取入口１１ａ及びダクト４１の空気吸引口４３から外部に洩れ出すことを可及的に少なくできる。
その結果、水分供給ノズル１５からの騒音の外部への洩出を可及的に防止しつつ、加熱流路の冷却器１６、水分供給ノズル１５及び加熱器１４を通過する温湿度調整対象の空気流の温度及び湿度を設定値に対して高精度に制御でき、図１に示す空間ユニット１０の温度変化及び湿度変化を小さくでき、精密加工が要求される工程を設置できる。
【００２０】
図１に示す温湿度調整装置では、上述した様に、加熱流路の加熱能力が向上され、且つ加熱流路と冷却手段とを含む流路のうち、分配手段としての比例三方弁２０から冷却器１６及び吸熱器３２の各々を通過した第１熱媒体がアキュームレータ３６で合流されるまでの加熱流路を含む流路と冷却流路を含む流路との各々が、流路的に独立して設けられている。このため、加熱器１４と冷却器１６とを通過する温湿度調整対象の空気流の設定温度を大幅に高くする場合でも、比例三方弁２０によって高温の第１熱媒体の分配比率を冷却流路よりも加熱流路に分配する分配比率を大幅に高くして、温湿度調整対象の空気流を所定温度に迅速に調整できる。
かかる空気流の温度調整の際にも、空気流の湿度を設定湿度に調整するように、湿度制御部２７は水分供給ノズル１５からの純水の噴霧量を調整する。
更に、図１に示す温湿度調整装置では、加熱流路の加熱能力が向上され、加熱水蒸気発生装置等の他の水分供給手段や加熱手段を用いることを要しないため、大幅な省エネルギーを図ることができる。
また、図１に示す温湿度調整装置の運転時の騒音を測定した結果を図５に示す。図５において、水分供給ノズル１５を三方から取り囲む防音カバー４２と防音板４４がダクト４１内に設けられた防音ダクトとを設けた「防音カバー＋防音ダクト」の水準では、防音カバー及び防音ダクトを装着しない「防音対策なし」の水準よりも可及的に騒音を減少できる。
この図５において示す、防音カバー４２のみを装着した「防音カバーのみ」の水準でも、「防音対策なし」の水準よりも騒音を減少できるため、許容される騒音のレベルや水分供給ノズル１５から発生する騒音の大きさ等によって、防音カバー４２のみを装着した温湿度調整装置を用いることができる。
【００２１】
以上、説明してきた図１に示す温湿度調整装置では、凝縮器２６に冷却水を供給する配管３０に、冷媒制御手段としての制御弁４０が設けられている。この制御弁４０は、圧縮機１８の吐出圧が一定となるように制御されている。かかる制御弁４０は、図４に示す様に、冷却水の流路内に設けられた弁部４０ａの開口部を開閉する弁体４０ｂを具備する棒状部が設けられている。この棒状部は、その先端面が当接するバネ４０ｃによって弁体４０ｂが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に付勢されている。また、棒状部の他端面は、圧縮機１８から吐出された第１熱媒体の圧力が供給されるベローズ４０ｄに当接し、棒状部をバネ４０ｃの付勢力に抗して弁部４０ａの開口部を開放する方向に弁体４０ｂを付勢している。
このため、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以上となったとき、ベローズ４０ｄによって弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が増加して、凝縮器２６の冷却能力が向上される。この様に、凝縮器２６の冷却能力が向上されて、圧縮機１８の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以下となったとき、弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が減少して、凝縮器２６の冷却能力が低下する。このため、圧縮機１８の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機１８の吐出圧を一定に保持することによって、温湿度調整装置を安定して運転できる。また、凝縮器２６に冷却水量が必要以上に供給され、系外に排出されないように調整できる。
【００２２】
図１に示す温湿度調整装置では、冷却器１６と加熱器１４との間に、純水を噴霧する水分供給ノズル１５が配設されているが、図６（ａ）に示す様に、加熱器１４の空気の出口側に水分供給ノズル１５を配設してもよい。この様に、水分供給ノズル１５を加熱器１４の空気の出口側に配設しても、水分供給ノズル１５からの噴霧は加熱器１４で加熱され空気流によって充分に加熱できる。
また、冷却器１６と加熱器１４とを、図６（ｂ）に示す様に、空気が加熱器１４に供給された後、冷却器１６に供給されるように配設し、冷却器１６と加熱器１４との間に水分供給ノズル１５を配設してもよい。この場合も、水分供給ノズル１５からの噴霧は加熱器１４で加熱され空気流によって充分に加熱できる。
更に、図６（ｂ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図６（ｃ）に示す様に、加熱器１４の空気の入口側に水分供給ノズル１５を配設してもよい。この場合も、水分供給ノズル１５からの噴霧は加熱器１４によって充分に加熱できる。
但し、例えば、図６（ａ）に示す加熱器１４と冷却器１６との配設であって、図６（ｄ）に示す如く、冷却器１６の空気の入口側に水分供給ノズル１５を配設した場合には、水分供給ノズル１５から噴霧された純水は、冷却器１６内で凝縮されて空気流から除去されるため、空気流を所定の湿度に調整することが困難となる。
【００２３】
図１に示す温湿度調整装置に用いた分配手段としての比例三方弁２０に代えて、図７（ａ）に示す様に、２個の二方弁としての二方弁３８ａ，３８ｂを用いることができる。２個の二方弁３８ａ，３８ｂの各々は、温度制御部２２によって制御されている。かかる温度制御部２２によって、二方弁３８ａ，３８ｂの各々の開度を調整し、圧縮機１８で圧縮・加熱された気体状の高温の第１熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整し、加熱器１４と冷却器１６とを通過する空気流を所定温度に制御する。その際に、加熱器１４側に分配する高温の第１熱媒体量と冷却器１６側に分配する高温の第１熱媒体量との合計量が、圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように、二方弁３８ａ，３８ｂの開度を調整して連続的に比例分配される。
その際に、二方弁３８ａ，３８ｂの各々は、図７（ｂ）に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、温度制御部２２では、図７（ｂ）に示す二方弁３８ａ，３８ｂの各々についての流量特性データを保持し、温度制御部２２からは、二方弁３８ａ，３８ｂの各流量特性に基づいて各二方弁３８ａ，３８ｂへの開度信号を発信する。
ここで、「加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整」或いは「分配比率を実質的に連続して調整」するとは、二方弁３８ａ，３８ｂをステップ制御によって駆動し、加熱流路と冷却流路との分配比率を調整する際に、二方弁３８ａ，３８ｂの開度が、微視的にはステップ的に駆動されて調整されているものの、全体として連続して駆動されて調整されている場合を含むことを意味する。
【００２４】
これまで説明してきた図１に示す温湿度調整装置では、凝縮器２６及び吸熱器３２に外部から水を供給していたが、図８に示す様に、ファン４８によって空気を供給してもよい。
また、図１〜図８に示す温湿度調整装置では、水分供給装置１５を一個用いた場合について説明していたが、複数の水分供給装置１５を用いてもよい。この場合、個々の水分供給装置１５に防音カバー４２を装着してもよく、全水分供給装置を一個の防音カバーで覆うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０  空間ユニット
１１  ケーシング
１１ａ  空気取入口
１２  ファン
１４  加熱器
１５  水分供給ノズル
１６  冷却器
１７  水タンク
１８  圧縮機
１９  ポンプ
２０  比例三方弁
２２  温度制御部
２４  温度センサ
２６  凝縮器
２７  湿度制御部
２８，３４  膨張弁
２９  湿度センサ
３２  吸熱器
３６  アキュームレータ
４０  制御弁
４１  ダクト
４２  防音カバー
４３  空気吸引口
４４  防音板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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