(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の空気を取り込む取込口及び前記取込口から取り込まれた空気を吐出する吐出口を有する空気通流路と、
前記取込口から前記吐出口へ向けて空気を通流させる送風機と、
前記空気通流路内に収容され、前記取込口から取り込まれた空気を可変の冷凍能力で冷却する冷却部と、
前記空気通流路内に収容され、前記取込口から取り込まれた空気を可変の加熱能力で加熱する加熱部と、
前記冷却部の下流側で且つ前記加熱部の下流側の位置から前記冷却部の上流側で且つ前記加熱部の上流側の位置まで延びるリターン流路と、を備え、
前記リターン流路を介して前記冷却部の上流側で且つ前記加熱部の上流側の位置に供給される空気が、前記取込口に取り込まれる前の外部の空気又は前記取込口に取り込まれた後の外部の空気に合流されるようになっており、
前記空気通流路内に、前記空気通流路の一部を二分割する仕切り部材が設けられ、
前記仕切り部材によって前記空気通流路の一部が、第１流路と第２流路とに区画され、
前記第１流路に前記冷却部が設けられており、
前記第１流路及び前記第２流路の開度を調節する流量調節ダンパが設けられ、
前記リターン流路からの空気と合流した前記取込口に取り込まれる前の空気又は前記取込口に取り込まれた後の空気の温度が、上流側温度センサで検出されるようになっており、
前記流量調節ダンパは、前記上流側温度センサが検出した温度に応じて制御されることで、前記第１流路及び前記第２流路の開度を調節する、ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記リターン流路内には、前記リターン流路を通流する空気の風量を調節する風量調節用ダンパが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記風量調節用ダンパは、手動及び自動で前記リターン流路を通流する空気の風量を調節可能となっている、ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記送風機は、風量を変更可能である、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記取込口に、外部の空気を通流させるための取込流路が接続され、
前記取込流路には、フィルタ装置が設けられ、
前記取込流路における前記フィルタ装置の下流側の位置に、前記リターン流路が連通している、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造設備におけるクリーンルームの室内温度は、通常、空気調和装置によって厳密に管理されている。例えば、フォトレジストの塗布及び現像を行う装置（コータ等）が設置されたクリーンルームでは、室内温度が目標温度の＋０．０５℃乃至−０．０５℃の誤差範囲内に制御されることが要求される場合がある。このようなクリーンルームに対応可能な空気調和装置として、従来から種々の装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の空気調和装置では、通常、使用温度範囲と温度制御範囲とが定められており、取り込んだ空気が使用温度範囲内の温度であれば、当該空気を温度制御範囲内の所望の設定温度に制御して所定の風量で供給することができる。しかしながら、昨今、多くの地域で、大寒波や大熱波等の発生による環境温度の著しい変動が頻繁に発生しており、これに伴って空気調和装置の制御が不安定になるという不具合が数多く報告されている。
【０００５】
上記のような環境温度の著しい変動は、空気調和装置が取り込む空気を著しく変動させる場合があり、空気調和装置における冷凍能力又は加熱能力を急激に大きく変化させる必要性を生じさせる場合がある。このような冷凍能力又は加熱能力の急激な変化は、上述の不具合を発生させる要因の一つとなり得る。また、冷凍能力又は加熱能力を急激に大きく変化させる必要性が生じた場合には、空気調和装置が所望の冷凍能力又は加熱能力に十分に追従することができなくなり、その運転を停止せざるを得なくなるという状況も生じ得る。また、環境温度の著しい変動によって空気調和装置にて取り込む空気が使用温度範囲を外れる場合には、基本的に、取り込んだ空気を所望の温度へ制御できなくなる。
【０００６】
ここで、上記のような環境温度の著しい変動に対する対策としては、例えば、空気調和装置の冷凍能力及び加熱能力の範囲を広くし且つ冷凍能力及び加熱能力の変化時の応答性を向上させることが考えられる。しかしながら、このような対策は、冷凍能力又は加熱能力の拡大や性能向上に伴って装置が不所望に大型化したり、運転に必要なエネルギーが不所望に嵩んだりする虞があるため、必ずしも良好であるとは言えない。
【０００７】
本発明は、このような実情を考慮してなされたものであり、環境温度が著しく変動した場合であっても、温度制御対象の空気を安定した状態で且つ速やかに所望の温度に制御することができ、しかも、このような好適な制御性能を確保しつつも装置全体が不所望に大型化したり、運転のためのエネルギーが不所望に増加したりするのを抑制することができる空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、外部の空気を取り込む取込口及び前記取込口から取り込まれた空気を吐出する吐出口を有する空気通流路と、前記取込口から前記吐出口へ向けて空気を通流させる送風機と、前記空気通流路内に収容され、前記取込口から取り込まれた空気を可変の冷凍能力で冷却する冷却部と、前記空気通流路内に収容され、前記取込口から取り込まれた空気を可変の加熱能力で加熱する加熱部と、前記冷却部の下流側で且つ前記加熱部の下流側の位置から前記冷却部の上流側で且つ前記加熱部の上流側の位置まで延びるリターン流路と、を備え、前記リターン流路を介して前記冷却部の上流側で且つ前記加熱部の上流側の位置に供給される空気が、前記取込口に取り込まれる前の外部の空気又は前記取込口に取り込まれた後の外部の空気に合流されるようになっている、ことを特徴とする空気調和装置、である。
【０００９】
本発明によれば、リターン流路によって、冷却部及び加熱部を通過した空気の一部を冷却部の上流側で且つ加熱部の上流側の位置に供給して、空気通流路の取込口に取り込まれる前の空気又は取込口に取り込まれた後の空気に合流させることができる。これにより、環境温度の著しい変動に応じて取込口に取り込まれる外部の空気の温度が大きく変動した場合であっても、この外部の空気は、温度制御されたリターン流路からの空気と合流することで、その温度が温度制御されるべき温度に近づくようになる。そのため、外部の空気の温度の大きい変動に応じて冷凍能力又は加熱能力を急激に大きく変化させなくても、リターン流路からの空気と合流した外部の空気を所望の温度に制御し易くなる。よって、環境温度が著しく変動した場合であっても、温度制御対象の空気を安定した状態で且つ速やかに所望の温度に制御することができ、しかも、このような好適な制御性能を確保しつつも装置全体が不所望に大型化したり、運転のためのエネルギーが不所望に増加したりするのを抑制することができる。
【００１０】
また本発明によれば、リターン流路によって上流側に戻す空気の風量を調節することで、送風機の風量をある一定の値に設定しつつ、リターン流路によって戻らずに吐出口から温度制御対象空間に吐出される空気の風量を変更することが可能となる。そのため、送風機の風量をある一定の値とした際の温度制御の信頼性を空気調和装置において確保しておけば、吐出口から温度制御対象空間に吐出される空気の風量が要求に応じて種々のパターンに変更される場合であっても、各パターンにおいて温度制御の信頼性を確保できる。これにより、要求される空気の風量に応じて、空気調和装置を、好適な制御性能を確保できる状態に速やかにセッティングすることができるため、出荷前後の両方で、空気調和装置を有効に活用することも可能となる。
【００１１】
また本発明に係る空気調和装置において、前記リターン流路内には、前記リターン流路を通流する空気の風量を調節する風量調節用ダンパが設けられていてもよい。
【００１２】
この場合、風量調節用ダンパを調節することによって、想定される環境温度の変動に応じた、リターン流路からの空気の好適な戻り量を柔軟に設定することができ、環境温度の変動に対する制御の安定性と効率的な運転とのバランスを図ることができる。
例えば取込口に取り込まれる外部の空気の温度が大きく変化した場合には、リターン流路からの空気の戻り量が大きい方が、取り込まれた外部の空気は温度制御されるべき温度により近づくようになる。したがって、外部の空気の温度が大きく変化することが想定される場合には、風量調節用ダンパを調節してリターン流路からの空気の戻り量を大きくすることにより、環境温度の変動に対する制御の安定性を向上させる設定を行うことができる。また、外部の空気の温度が大きく変化することが想定されない場合には、風量調節用ダンパを調節してリターン流路からの空気の戻り量を小さくすることにより、吐出口から温度制御対象空間へ効率的に空気を供給するための設定を行うことができる。
【００１３】
また、前記風量調節用ダンパは、手動及び自動で前記リターン流路を通流する空気の風量を調節可能となっていてもよい。
【００１４】
また、前記送風機は、風量を変更可能であってもよい。
【００１５】
この場合、送風機の風量を変更可能で且つ風量調節用ダンパによってリターン流路を通流する空気の風量を調節可能であることで、ユーザーから要求される吐出口から温度制御対象空間への空気の風量を確保しつつ、リターン流路からの空気の戻り量を柔軟に設定することができる。これにより、空気調和装置の適用範囲を拡大でき、使い勝手を極めて向上させることができる。
【００１６】
また、前記取込口に、外部の空気を通流させるための取込流路が接続され、前記取込流路には、フィルタ装置が設けられ、前記取込流路における前記フィルタ装置の下流側の位置に、前記リターン流路が連通していてもよい
【００１７】
この場合、リターン流路からの空気はフィルタ装置を通過する際に生じる圧力損失を受けることなく取込流路内に供給されるため、フィルタ装置を通過した外部の空気とスムーズに合流して、送風機の出力に変動が生じることが抑制されることで、温度制御の安定性を向上させることができる。またリターン流路からの空気は、フィルタ装置を既に通過した空気であるため、汚染の問題が生じることもない。
【００１８】
また、前記空気通流路内に、前記空気通流路の一部を二分割する仕切り部材が設けられ、前記仕切り部材によって前記空気通流路の一部が、第１流路と第２流路とに区画され、前記第１流路に前記冷却部が設けられており、前記第１流路及び前記第２流路の開度を調節する流量調節ダンパが設けられ、前記リターン流路からの空気と合流した前記取込口に取り込まれる前の空気又は前記取込口に取り込まれた後の空気の温度が、上流側温度センサで検出されるようになっており、前記流量調節ダンパは、前記上流側温度センサが検出した温度に応じて制御されることで、前記第１流路及び前記第２流路の開度を調節する、ようになっていてもよい。
【００１９】
この場合、リターン流路からの空気と合流した取込口に取り込まれる前の空気又は取込口に取り込まれた後の空気の温度に応じて、合流後の空気に付与する冷凍能力を調節可能であることで、当該空気を所望の温度に効率的に制御することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、環境温度が著しく変動した場合であっても、温度制御対象の空気を安定した状態で且つ速やかに所望の温度に制御することができ、しかも、このような好適な制御性能を確保しつつも装置全体が不所望に大型化したり、運転のためのエネルギーが不所望に増加したりするのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空気調和装置の概略図である。
【図２】図１に示す空気調和装置の環境変動の影響に対する影響緩和効果を説明するために用いる環境変動条件の一例を示すグラフを示した図である。
【図３】図１に示す空気調和装置の環境変動の影響に対する影響緩和効果を説明するためのグラフを示した図である。
【図４】図１に示す空気調和装置の環境変動の影響に対する影響緩和効果を説明するためのグラフを示した図である。
【図５】図１に示す空気調和装置の環境変動の影響に対する影響緩和効果を説明するためのグラフを示した図である。
【図６】図１に示す空気調和装置の環境変動の影響に対する影響緩和効果を説明するためのグラフを示した図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る空気調和装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の各実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る空気調和装置１の概略図である。本実施の形態の空気調和装置１は、例えば、フォトレジストの塗布及び現像を行う装置に対し、温度制御された空気を供給して、装置内温度を一定に維持するために用いられる。
【００２４】
図１に示すように、この空気調和装置１は、当該装置外部の空気を取り込む取込口３１及び取込口３１から取り込まれた空気を吐出する吐出口３２を有する空気通流路３０と、取込口３１から吐出口３２へ向けて空気を通流させる送風機６０と、空気通流路３０内に収容され、取込口３１から取り込まれた空気を可変の冷凍能力で冷却する冷却部２と、空気通流路３０内に収容され、取込口３１から取り込まれた空気を可変の加熱能力で加熱する加熱部４と、冷却部２の下流側で且つ加熱部４の下流側の位置から冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置まで延びるリターン流路１００と、冷却部２の冷凍能力や加熱部４の加熱能力等を制御する制御ユニット５０と、を備えている。
【００２５】
空気通流路３０内においては、冷却部２が加熱部４の上流側に配置され、加熱部４の下流側には加湿装置７０がさらに設けられている。加湿装置７０は制御ユニット５０に電気的に接続され、制御ユニット５０の制御によって、取込口３１から取り込まれた空気を可変の加湿量で加湿することが可能となっている。また本実施の形態では、送風機６０が、空気通流路３０内において加湿装置７０の下流側に設けられている。送風機６０は、風量を変更可能に構成されているが、空気調和装置１の駆動時においては、送風機６０は基本的に一定の風量を出力するように駆動される。なお、本実施の形態では、冷却部２が加熱部４の上流側に配置されているが、冷却部２は加熱部４の下流側に配置されてもよい。また送風機６０の位置も、図示の例とは異なる位置であってもよい。
【００２６】
空気通流路３０の取込口３１には、外部の空気を取込口３１に向けて通流させるための取込流路３１２が接続され、取込流路３１２にはフィルタ装置３１３が設けられている。本実施の形態では、送風機６０の駆動により、外部の空気がフィルタ装置３１３から取込流路３１２を通流し、取込口３１から空気通流路３０内に流入するようになっている。上述のフィルタ装置３１３は、一例としてケミカルフィルタであるが、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタでもよいし、ケミカルフィルタとＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタとを含んでいてもよい。
【００２７】
吐出口３２には、温度制御された空気をユース領域Ｕに向けて通流させるための供給流路３２２が接続され、ここで、ユース領域Ｕは、例えばフォトレジストの塗布及び現像を行う装置（コータ等）の内部空間等を意味する。図示の例において、吐出口３２内には、温度センサ４１と湿度センサ４２とが設けられ、これら温度センサ４１及び湿度センサ４２は、冷却部２、加熱部４及び加湿装置７０を通過した空気の温度又は湿度を検出するようになっている。温度センサ４１及び湿度センサ４２は、検出した温度又は湿度を制御ユニット５０に出力し、これに応じて、制御ユニット５０は、温度センサ４１が検出した温度に基づいて冷却部２及び加熱部４を制御するとともに、湿度センサ４２が検出した湿度に基づいて加湿装置７０を制御するようになっている。なお、図１においては、図示の都合上、温度センサ４１及び湿度センサ４２が、吐出口３２から離れて示されているが、温度センサ４１及び湿度センサ４２は吐出口３２を通過する空気の温度又は湿度を検出可能な任意の態様で配置されている。
【００２８】
リターン流路１００は、本実施の形態において、取込流路３１２と供給流路３２２とに跨がるように設けられており、リターン流路１００の下流側の端部は、取込流路３１２におけるフィルタ装置３１３の下流側の位置に連通している。リターン流路１００内には、リターン流路１００を通流する空気の風量を調節する風量調節用ダンパ１０１が設けられており、本実施の形態における風量調節用ダンパ１０１は、手動及び自動でリターン流路１００を通流する空気の風量を調節可能となっている。
【００２９】
上述の風量調節用ダンパ１０１が開いた状態において送風機６０が駆動されることにより、本実施の形態では、リターン流路１００を介して冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に供給される空気が、取込口３１に取り込まれる前の外部の空気に合流されるようになっている。ここで、空気調和装置１は、風量調節用ダンパ１０１等の調節により、送風機６０が出力する風量の０％〜９０％の風量の空気を冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻すことが可能となるように構成されることが好ましく、０％〜１００％の風量の空気を戻すことが可能となるように構成されることがより好ましい。なお、１００％の風量の空気を戻す場合には、風量調節用ダンパ１０１に加えて、供給流路３２２の流路面積を調節する機構が必要となる。
【００３０】
また本実施の形態では、上述のように、リターン流路１００の下流側の端部が取込流路３１２におけるフィルタ装置３１３の下流側の位置に連通しているが、リターン流路１００の下流側の端部は取込流路３１２におけるフィルタ装置３１３の上流側の位置に連通していてもよい。また、リターン流路１００の下流側の端部は、取込口３１の下流側の位置に連通していてもよい。この場合には、リターン流路１００を介して冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に供給される空気は、取込口３１に取り込まれた後の外部の空気に合流されるようになる。
【００３１】
次に冷却部２及び加熱部４について説明する。まず冷却部２について説明すると、本実施の形態における冷却部２は、図１に示すように、第１冷却ユニット１０の冷却コイル１４と、第２冷却ユニット２０の冷却コイル２４と、で構成されている。本実施の形態において、冷却コイル１４を含む第１冷却ユニット１０は、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、及び冷却コイル１４が熱媒体を循環させるように当該順序で配管１５により接続されることで構成されており、冷却コイル２４を含む第２冷却ユニット２０は、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機２１、凝縮器２２、膨張弁２３、及び冷却コイル２４が熱媒体を循環させるように当該順序で配管２５により接続されることにより構成されている。
【００３２】
これら第１及び第２冷却ユニット１０，２０において、圧縮機１１，２１は、冷却コイル１４，２４から流出した低温かつ低圧の気体の状態の熱媒体を圧縮し、高温かつ高圧の気体の状態として、凝縮器１２，２２に供給するようになっている。圧縮機１１，２１は、可変運転周波数で運転され運転周波数に応じて回転数を調節可能なインバータ圧縮機である。圧縮機１１，２１では、運転周波数が高いほど、より多くの熱媒体が凝縮器１２，２２に供給されるようになっている。圧縮機１１としては、インバータとモータとを一体に有するスクロール型圧縮機が採用されることが好ましい。しかしながら、インバータによる運転周波数の調節により回転数を調節して熱媒体の供給量（流量）を調節可能であれば、圧縮機１１，２１の形式は特に限定されるものではない。
【００３３】
また、凝縮器１２，２２は、圧縮機１１，２１で圧縮された熱媒体を冷却水によって冷却すると共に凝縮し、所定の冷却温度の高圧の液体の状態として、膨張弁１３，２３に供給するようになっている。凝縮器１２，２２の冷却水には、水が用いられてよいし、その他の冷媒が用いられてもよい。また、膨張弁１３，２３は、凝縮器１２，２２から供給された熱媒体を膨張させることにより減圧させて、低温かつ低圧の気液混合状態として、冷却コイル１４，２４に供給するようになっている。冷却コイル１４，２４は、供給された熱媒体を温度制御対象の空気と熱交換させて空気を冷却するようになっている。空気と熱交換した熱媒体は、低温かつ低圧の気体の状態となって冷却コイル１４，２４から流出して再び圧縮機１１，２１で圧縮されるようになっている。
【００３４】
以上のような各冷却ユニット１０，２０では、圧縮機１１，２１の運転周波数を変化させ回転数を調節することにより、凝縮器１２，２２に供給される熱媒体の供給量を調節可能であると共に、膨張弁１３，２３の開度を調節可能であることで、冷却コイル１４，２４に供給される熱媒体の供給量を調節可能となっている。このような調節により冷凍能力が可変となっている。なお、本実施の形態では、制御の安定性を向上させる目的で、第１冷却ユニット１０の圧縮機１１は、一定の周波数で運転される。このような運転を実施する場合には、圧縮機１１は固定周波数で運転される圧縮機であってもよく、この場合には、製造コストを低減することが可能となる。
【００３５】
また、冷却部２の配置態様について詳述すると、本実施の形態では、図１に示すように、空気通流路３０内に、空気通流路３０の一部を空気の流れに沿って延びて二分割する仕切り部材２００が設けられ、仕切り部材２００によって空気通流路３０の一部が、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに区画されている。そして第１流路３０Ａに、冷却部２が設けられている。また、仕切り部材２００の下流側の端部に、第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂの開度を調節する流量調節ダンパ２０１が設けられている。一方で、取込口３１内には、上流側温度センサ４４が設けられ、上流側温度センサ４４は、リターン流路１００からの空気と合流した取込口３１に取り込まれた後の空気の温度を検出するようになっている。ここで、本実施の形態における流量調節ダンパ２０１は、上流側温度センサ４４が検出した温度に応じて制御ユニット５０により制御されることで、第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂの開度を調節することが可能となっている。
【００３６】
次に加熱部４について説明すると、本実施の形態における加熱部４は、第１冷却ユニット１０における圧縮機１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル１６及びその下流側に設けられた加熱量調節弁１８を介して圧縮機１１の下流側において凝縮器１２に流入するように戻す構造を有している。
【００３７】
詳しくは、加熱コイル１６が、熱媒体入口と熱媒体出口とを有しており、熱媒体入口と、圧縮機１１と凝縮器１２との間の配管の上流側と、が、他の配管によって接続され、熱媒体出口と、圧縮機１１と凝縮器１２との間の配管の下流側と、が、さらに他の配管によって接続されている。そして、熱媒体出口から延びる配管に、加熱量調節弁１８が設けられている。これにより、加熱部４は、圧縮機１１から凝縮器１２に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル１６及び加熱量調節弁１８を介して凝縮器１２に流入するように戻すことが可能となっている。
【００３８】
この加熱部４では、圧縮機１１によって圧縮された高温かつ高圧の気体の状態の熱媒体が加熱コイル１６に供給される。加熱コイル１６は、供給された熱媒体を温度制御対象の空気と熱交換させて空気を加熱するようになっている。そして、空気と熱交換した熱媒体は、加熱コイル１６から圧縮機１１と凝縮器１２との間の配管に戻るようになっている。ここで、加熱量調節弁１８が、加熱コイル１６からの熱媒体の戻り量を調節することにより、加熱コイル１６における加熱能力を変更することが可能である。熱媒体の戻し量が多いほど、加熱能力が増加するようになっている。このような加熱部４の加熱能力は、圧縮機１１の運転周波数及び／又は加熱量調節弁１８の開度に応じて調節可能である。
【００３９】
次に、本実施の形態の空気調和装置１の動作について説明する。本実施の形態の空気調和装置１では、温度制御対象の取込口３１から取り込まれた空気が、冷却部２によって冷却され、加熱部４によって加熱され、予め設定された目標温度に向けて制御される。
【００４０】
本実施の形態の空気調和装置１を運転する際には、まず、制御ユニット５０において、目標温度と目標湿度とが入力される。また、送風機６０が駆動されることにより、空気通流路３０内の空気が吐出口３２側に流動することにより、空気通流路３０の取込口３１から温度制御対象の空気が取り込まれる。さらに、各冷却ユニット１０，２０の圧縮機１１，２１も駆動される。また、送風機６０が出力する風量に対する所定の割合の風量の空気がリターン流路１００から冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻るように、風量調節用ダンパ１０１の開度が調節されている。
【００４１】
上述のように送風機６０等が駆動されると、空気通流路３０の取込口３１から取り込まれた空気は、上流側温度センサ４４で温度を検出された後、まず、冷却部２（第１流路３０Ａ）及び／又は第２流路３０Ｂを通過し、その後、加熱部４を通過する。その後、この空気は、加湿装置７０によって加湿された後、吐出口３２から吐出され、一部がユース領域Ｕに至り、他の一部が冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻る。ここで、吐出口３２を通過する空気は、温度センサ４１によって温度が検出され、湿度センサ４２によって湿度が検出される。そして、温度センサ４１は、検出した温度を制御ユニット５０に出力し、湿度センサ４２は、検出した湿度を制御ユニット５０に出力する。
【００４２】
そして、制御ユニット５０は、温度センサ４１が検出した温度と目標温度との差分に基づいて、加熱量調節弁１８の開度、第１冷却ユニット１０の膨張弁１３の開度、第２冷却ユニット２０の膨張弁２３の開度、及び圧縮機２１の運転周波数を制御し、上記の差分に応じた加熱能力及び冷凍能力が出力されるように制御を行う。また制御ユニット５０は、湿度センサ４２が検出した湿度と目標湿度との差分に基づいて、加湿装置７０の加湿能力も制御する。
【００４３】
このような運転の際、本実施の形態の空気調和装置１では、リターン流路１００によって、冷却部２及び加熱部４を通過した空気の一部を冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に供給して、空気通流路３０の取込口３１に取り込まれる前の空気に合流させることができる。これにより、環境温度の著しい変動に応じて取込口３１に取り込まれる外部の空気の温度が大きく変動した場合であっても、この外部の空気は、温度制御されたリターン流路１００からの空気と合流することで、その温度が温度制御されるべき温度に近づくようになる。すなわち、環境変動の影響に対する影響緩和効果が生じる。そのため、外部の空気の温度の大きい変動に応じて冷凍能力又は加熱能力を急激に大きく変化させなくても、リターン流路１００からの空気と合流した外部の空気を所望の温度に制御し易くなる。
【００４４】
図２乃至図６を参照しつつ、空気調和装置１の環境変動の影響に対する影響緩和効果（環境変動低減効果）を説明する。図２は、環境変動条件の一例を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は温度を示し、取込口３１から取り込まれる外部の空気（オープンエア）の時間に応じた温度の変動を示している。図２におけるグラフにおいては、２２℃の外部の空気の温度が５分間に１℃（１．０℃／５ｍｉｎ）上昇し、１０分後に２４℃となる環境条件を示している。図３乃至図６は、リターン流路１００によって戻す空気（リターンエアー）の風量に応じた、図２に示す環境変動条件の影響に対する影響緩和効果を示すグラフを示している。図３乃至図６の例では、リターンエアーと混合される外部の空気は、リターンエアーの混合によって、冷却部２及び加熱部４に流入する前の状態における環境変動の影響による温度変化が抑制され、その後、冷却部２及び加熱部４を通過した際には、２３℃に制御されるようになっている。
【００４５】
図３においては、送風機６０が出力する風量に対する１０％の風量の空気が冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻るように風量調節用ダンパ１０１の開度が調節される場合（リターン率１０％）における、混合される空気の温度変化を示している。図３では、温度制御対象となる混合された空気（ミキシングエア）の温度が、オープンエアの温度が２４℃となる１０分後のピーク時において、約２３．９℃となっている。ミキシングエアの温度の変動割合は、５分間に０．９℃（０．９℃／５ｍｉｎ）となっている。
【００４６】
図４においては、送風機６０が出力する風量に対する３０％の風量の空気が冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻るように風量調節用ダンパ１０１の開度が調節される場合（リターン率３０％）における、混合される空気の温度変化を示している。図４では、温度制御対象となる混合された空気（ミキシングエア）の温度が、オープンエアの温度が２４℃となる１０分後のピーク時において、約２３．７℃となっている。ミキシングエアの温度の変動割合は、５分間に０．７℃（０．７℃／５ｍｉｎ）となっている。
【００４７】
図５においては、送風機６０が出力する風量に対する６０％の風量の空気が冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻るように風量調節用ダンパ１０１の開度が調節される場合（リターン率６０％）における、混合される空気の温度変化を示している。図５では、温度制御対象となる混合された空気（ミキシングエア）の温度が、オープンエアの温度が２４℃となる１０分後のピーク時において、約２３．４℃となっている。ミキシングエアの温度の変動割合は、５分間に０．４℃（０．４℃／５ｍｉｎ）となっている。
【００４８】
図６においては、送風機６０が出力する風量に対する９０％の風量の空気が冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置に戻るように風量調節用ダンパ１０１の開度が調節される場合（リターン率９０％）における、混合される空気の温度変化を示している。図６では、温度制御対象となる混合された空気（ミキシングエア）の温度が、オープンエアの温度が２４℃となる１０分後のピーク時において、約２３．１℃となっている。ミキシングエアの温度の変動割合は、５分間に０．１℃（０．１℃／５ｍｉｎ）となっている。
【００４９】
以上の図３〜図６におけるグラフに示されるように、本実施の形態の空気調和装置１では、環境温度の著しい変動に応じて取込口３１に取り込まれる外部の空気の温度が大きく変動した場合であっても、この外部の空気は、温度制御されたリターン流路１００からの空気と合流することで、その温度が温度制御されるべき温度に近づくようになる。これにより、リターン流路１００からの空気と合流した外部の空気を所望の温度に制御し易くなる。
【００５０】
したがって、本実施の形態の空気調和装置１によれば、環境温度が著しく変動した場合であっても、温度制御対象の空気を安定した状態で且つ速やかに所望の温度に制御することができ、しかも、このような好適な制御性能を確保しつつも装置全体が不所望に大型化したり、運転のためのエネルギーが不所望に増加したりするのを抑制することができる。
【００５１】
また本実施の形態の空気調和装置１によれば、リターン流路１００によって上流側に戻す空気の風量を調節することで、送風機６０の風量をある一定の値に設定しつつ、リターン流路１００によって戻らずに吐出口３２から温度制御対象空間（ユース領域Ｕ）に吐出される空気の風量を変更することが可能となる。そのため、送風機６０の風量をある一定の値とした際の温度制御の信頼性を空気調和装置１において確保しておけば、吐出口３２から温度制御対象空間に吐出される空気の風量が要求に応じて種々のパターンに変更される場合であっても、各パターンにおいて温度制御の信頼性を確保できる。これにより、要求される空気の風量に応じて、空気調和装置１を、好適な制御性能を確保できる状態に速やかにセッティングすることができるため、出荷前後の両方で、空気調和装置１を有効に活用することも可能となる。
【００５２】
またリターン流路１００内には、リターン流路１００を通流する空気の風量を調節する風量調節用ダンパ１０１が設けられている。これにより、風量調節用ダンパ１０１を調節することによって、想定される環境温度の変動に応じた、リターン流路１００からの空気の好適な戻り量を柔軟に設定することができ、環境温度の変動に対する制御の安定性と効率的な運転とのバランスを図ることができる。例えば取込口３１に取り込まれる外部の空気の温度が大きく変化した場合には、リターン流路１００からの空気の戻り量が大きい方が、取り込まれた外部の空気は温度制御されるべき温度により近づくようになる。したがって、外部の空気の温度が大きく変化することが想定される場合には、風量調節用ダンパ１０１を調節してリターン流路１００からの空気の戻り量を大きくすることにより、環境温度の変動に対する制御の安定性を向上させる設定を行うことができる。また、外部の空気の温度が大きく変化することが想定されない場合には、風量調節用ダンパ１０１を調節してリターン流路１００からの空気の戻り量を小さくすることにより、吐出口３２から温度制御対象空間へ効率的に空気を供給するための設定を行うことができる。
【００５３】
また送風機６０は、風量を変更可能である。これにより、送風機６０の風量を変更可能で且つ風量調節用ダンパ１０１によってリターン流路１００を通流する空気の風量を調節可能であることで、ユーザーから要求される吐出口３２から温度制御対象空間への空気の風量を確保しつつ、リターン流路１００からの空気の戻り量を柔軟に設定することができる。これにより、空気調和装置１の適用範囲を拡大でき、使い勝手を極めて向上させることができる。
【００５４】
また取込口３１に、外部の空気を通流させるための取込流路３１２が接続され、取込流路３１２には、フィルタ装置３１３が設けられている。そして、取込流路３１２におけるフィルタ装置３１３の下流側の位置に、リターン流路１００が連通している。これにより、リターン流路１００からの空気はフィルタ装置３１３を通過する際に生じる圧力損失を受けることなく取込流路３１２内に供給されるため、フィルタ装置３１３を通過した外部の空気とスムーズに合流して、送風機６０の出力に変動が生じることが抑制されることで、温度制御の安定性を向上させることができる。またリターン流路１００からの空気は、フィルタ装置３１３を既に通過した空気であるため、汚染の問題が生じることもない。
【００５５】
また空気通流路３０内に、空気通流路３０の一部を二分割する仕切り部材２００が設けられ、仕切り部材２００によって空気通流路３０の一部が、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに区画され、第１流路３０Ａに冷却部２が設けられている。また第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂの開度を調節する流量調節ダンパ２０１が設けられている。また、リターン流路１００からの空気と合流した取込口３１に取り込まれた後の空気の温度が、上流側温度センサ４４で検出されるようになっており、流量調節ダンパ２０１は、上流側温度センサ４４が検出した温度に応じて制御されることで、第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂの開度を調節するようになっている。これにより、リターン流路１００からの空気と合流した取込口３１に取り込まれた後の空気の温度に応じて、合流後の空気に付与する冷凍能力を調節可能であることで、当該空気を所望の温度に効率的に制御することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
次に、図７を参照しつつ本発明の第２の実施の形態に係る空気調和装置１’について説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第１の実施の形態の構成部分と同様のものには、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、第２の実施の形態に係る空気調和装置１’では、第１の実施の形態で説明した第２冷却ユニット２０が設けられていない。この空気調和装置１’では、第１冷却ユニット１０における圧縮機１１の周波数と膨張弁１３の開度を調節することで、冷凍能力を柔軟に調節するようになっている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
このような第２の実施の形態に係る空気調和装置１’によっても、環境温度が著しく変動した場合において、温度制御対象の空気を安定した状態で且つ速やかに所望の温度に制御することができ、しかも、このような好適な制御性能を確保しつつも装置全体が不所望に大型化したり、運転のためのエネルギーが不所望に増加したりするのを抑制することができる。
【００５９】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、冷却部２及び加熱部４の数は、上述の各実施の形態の態様に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１，１’…空気調和装置
２…冷却部
４…加熱部
１０…第１冷却ユニット
２０…第２冷却ユニット
３０…空気通流路
３０Ａ…第１流路
３０Ｂ…第２流路
３１…取込口
３２…吐出口
４１…温度センサ
４２…湿度センサ
４４…上流側温度センサ
５０…制御ユニット
６０…送風機
１００…リターン流路
１０１…風量調節用ダンパ
２００…仕切り部材
３１２…取込流路
３１３…フィルタ装置
３２２…供給流路
【要約】
【課題】環境温度が著しく変動した場合であっても、温度制御対象の空気を安定した状態で且つ速やかに所望の温度に制御することができる空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１は、取込口３１及び取込口３１から取り込まれた空気を吐出する吐出口３２を有する空気通流路３０と、取込口３１から吐出口３２へ向けて空気を通流させる送風機６０と、空気通流路３０内に収容され取込口３１から取り込まれた空気を可変の冷凍能力で冷却する冷却部２と、空気通流路３０内に収容され取込口３１から取り込まれた空気を可変の加熱能力で加熱する加熱部４と、冷却部２の下流側で且つ加熱部４の下流側の位置から冷却部２の上流側で且つ加熱部４の上流側の位置まで延びるリターン流路１００と、を備える。この空気調和装置１では、リターン流路１００を介して戻る空気が、取込口３１に取り込まれる前の外部の空気に合流されるようになっている。
【選択図】図１【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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