(57)【要約】【課題】制御及び構造を簡易化することで、制御性及び信頼性を向上させることができるとともに、運転停止時の液ダレを防止すること。【解決手段】空気を加圧して供給する高圧空気供給ライン１８１と、純水を貯留する給水槽１５０と、空気の加圧によって発生する負圧により純水を給水槽１５０から吸引し、空気と純水とを混合して噴出させる混合ノズル１４０と、給水槽１５０と混合ノズル１４０との高さ方向の相対位置を可変させる可変機構１６０とを備えている。【選択図】図２
2006258404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体と液体とを混合して噴霧する二流体噴霧式の加湿装置において、
上記気体を加圧して供給する気体供給部と、
上記液体を貯留する液体槽と、
上記気体の加圧によって発生する負圧により上記液体を上記液体槽から吸引し、上記気体と上記液体とを混合して噴出させる混合ノズルと、
上記液体槽と上記混合ノズルとの高さ方向の相対位置を可変させる可変機構とを備えていることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
上記混合ノズルは、外部混合型であることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
【請求項３】
上記液体槽に窒素ガスを供給する窒素ガス供給部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
【請求項４】
上記混合ノズルから噴出された上記液体を赤外線で加熱する加熱機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルーム、工場、倉庫等に用いられる加湿装置に関し、特に、加湿効率を向上できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
加湿装置は、半導体工場、液晶工場等のクリーンルームにおいては塵埃制御、分子状汚染物質制御を目的として加湿装置が用いられている。また、紡績、印刷、きのこ栽培等を行うための工場や、調湿を必要とする材料を保管する出荷倉庫等においては、静電気対策、乾燥対策、栽培環境対応等のため、比較的高湿度を必要とすることから局所的な対応も可能な加湿装置が用いられている。
【０００３】
このような加湿装置としては、間接純水蒸気発生器、二流体同時制御式の噴霧ノズル（例えば特許文献１参照）、ＯＮ／ＯＦＦ制御式の噴霧ノズル等が知られている。
【特許文献１】特開平９−１３７９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した加湿方法では、次のような問題があった。すなわち、間接純水蒸気発生器においては、制御が複雑となり、かつ、缶胴体（発生器本体）が大型であり、イニシャルコストが高いとともに、１次側熱源に蒸気を必要とするため、ランニングコストが高く、設置スペースが広く必要となる。また、定期的なメンテナンスが義務付けられている。さらに、製作納期が長期間必要という問題もあった。
【０００５】
また、ニ流体同時制御においては、ニ流体を同時制御するため、制御が複雑となり、イニシャルコストが高い。ノズルからの水漏れ、及び液ダレ防止のためには給水停止後に高圧エアーの残留運転が必要となる。また、制御機器が増えるため、故障率が高くなる。
【０００６】
さらに、噴霧粒径は内装を濡らさない最大限の一定粒径を求めているため、その分気化するための距離が必要となり、内装までの距離が近い場合は、空気圧を高める制御が必要となる。
【０００７】
また、ＯＮ−ＯＦＦ制御においては、給水圧力が有るため、ノズルからの水漏れ、及び液ダレを完全に防止出来ない。空気圧でノズルが開き、停止時にはスプリングで閉鎖する機構を持ったものも有るが、液ダレを完全に防止できるまでに至っていない。また、空調機内等で噴霧水が付着しても構わない場所でも、加湿効率を高めるには限界がある。加湿効率を高めるには、噴霧空気の温度を上げ、相対湿度を下げる必要が有る。
【０００８】
さらにまた、噴霧粒径を簡単に制御できるものはなかった。
【０００９】
そこで本発明は、制御及び構造を簡易化することで、制御性及び信頼性を向上させることができるとともに、運転停止時の液ダレを防止し、簡単な構成で噴霧粒径を制御することができる加湿装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の加湿装置は次のように構成されている。
【００１１】
（１）気体と液体とを混合して噴霧する二流体噴霧式の加湿装置において、上記気体を加圧して供給する気体供給部と、上記液体を貯留する液体槽と、上記気体の加圧によって発生する負圧により上記液体を上記液体槽から吸引し、上記気体と上記液体とを混合して噴出させる混合ノズルと、上記液体槽と上記混合ノズルとの高さ方向の相対位置を可変させる可変機構とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
（２）前記（１）に記載された加湿装置であって、上記混合ノズルは、外部混合型であることを特徴とする。
【００１３】
（３）前記（１）に記載された加湿装置であって、上記液体槽に窒素ガスを供給する窒素ガス供給部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
（４）前記（１）に記載された加湿装置であって、上記混合ノズルから噴出された上記液体を赤外線で加熱する加熱機構を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、制御及び構造を簡易化することで、制御性及び信頼性を向上させることができるとともに、運転停止時の液ダレを防止し、簡単な構成で噴霧粒径を制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態に係る加湿装置１００が組み込まれた加湿システム１０を模式的に示す図、図２は加湿装置１００を示す正面図、図３は加湿装置１００を示す平面図、図４は加湿装置１００を示す側面図、図５は加湿装置１００に組み込まれた混合ノズル１４０を示す要部断面図である。
【００１７】
加湿システム１０は、半導体工場等のクリーンルームユニット２０と、このクリーンルームユニット２０を加湿するための加湿装置１００とを備えている。
【００１８】
クリーンルームユニット２０は、クリーンルーム２１と、このクリーンルーム２１の側面から天井面に設けられたエアシャフト２２と、床下に設けられた床下チャンバ２３とが設けられている。
【００１９】
エアシャフト２２のクリーンルーム２１側出口には、ファンフィルタユニット２４及びＨＥＰＡフィルタ２５が設けられている。また、床下チャンバ２３のエアシャフト２２側出口には、ドライコイル２６が設けられている。
【００２０】
加湿装置１００は、エアシャフト２２内に配置された加湿器本体１１０と、この加湿器本体１１０に高圧空気（気体）、純水（液体）、窒素ガスを供給する供給部１８０と、クリーンルーム２１内に配置された湿度検出器１９０と、これらを制御する制御器２００とを備えている。
【００２１】
加湿器本体１１０は、図２に示すように、高圧空気槽１２０と、この高圧空気槽１２０に接続され、水平方向に延設された高圧空気ヘッダ管１３０と、この高圧空気ヘッダ管１３０上に取り付けられた混合ノズル１４０と、給水槽（液体槽）１５０と、この給水槽１５０の高さを可変させる可変機構１６０と、給水槽１５０に接続され、水平方向に延設された給水ヘッダ管１７０とを備えている。なお、図２中１３１は高圧空気ヘッダ管１３０に接続された給気管、１７１は給水ヘッダ管１７０に接続された給水管を示している。
【００２２】
混合ノズル１４０は、外部混合型の二流体噴霧式の混合ノズルであり、図５に示すように、中央に給水管１７１に接続された純水供給路１４１、給気管１３１に接続された高圧空気供給路１４２、先端に混合空間１４３が形成されている。なお、図５中１４４は噴出口を示している。
【００２３】
このように形成された混合ノズル１４０は、高圧空気供給路１４２から空気が高速で噴出されることにより、混合空間１４３に負圧が発生する。この負圧により純水供給路１４１内の純水が混合空間１４３に吸引され、空気と混合されて噴出口１４４から外部に加湿水が噴き出すことになる。
【００２４】
混合ノズル１４０は、高圧空気ヘッダ管１３０に対し、図４に示すように取付角度を調整できるようにして取り付けられている。この取付角度は加湿水が気流に乗り易い角度で調整する。なお、混合ノズル１４０の数は必要な加湿量により適宜設定されている。
【００２５】
給水槽１５０内には、フロート式の自動給水弁１５１が設けられ、後述する純水供給ライン１８６に接続されている。これにより、給水槽１５０に収容される純水の水面はほぼ一定に調整されている。給水槽１５０には、オーバーフロー管１５２と、水抜き管１５３とが接続されている。なお、水抜き管１５３は水抜き弁１５４により、通常は閉じられている。また、エア抜き１５５により、給水槽１５０は大気圧に保たれている。
【００２６】
可変機構１６０は、４本のロッド１６１〜１６４により構成されており、適宜組み合わせを変えることにより、給水槽１５０の高さ位置を変えることができる。これにより、給水槽１５０内の純水の水面と混合ノズル１４０との高さ方向の距離Ｈを調整することができる。なお、距離Ｈが大きくなることにより、加湿水の噴霧粒径Ｒが小さくなることから、必要とされる噴霧粒径Ｒに応じて適宜ロッド１６１〜１６４の組合せを変更する。
【００２７】
供給部１８０は、高圧空気供給ライン１８１と、純水供給ライン１８６と、窒素ガス供給ライン１８８とを備えている。高圧空気供給ライン１８１には、高圧空気供給側から手動弁１８２、減圧弁１８３、圧力計１８４、制御弁１８５が設けられている。純水供給ライン１８６には、手動弁１８７が設けられている。窒素ガス供給ライン１８８には、手動弁１８９が設けられている。
【００２８】
制御器２００は、例えば、図６に示すような条件下で制御弁１８５のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。すなわち、湿度が４０％のときに制御弁１８５を開き、湿度が５０％のときに制御弁１８５を閉じるように設定されている。
【００２９】
このように構成された加湿システム１０は、次のように動作する。なお、予め、加湿器本体１１０に、高圧空気供給ライン１８１を介して高圧空気、純水供給ライン１８６を介して純水、窒素ガス供給ライン１８８を介して窒素ガスをそれぞれ供給する。
【００３０】
なお、純水の流量は制御されず、自動給水弁（フロート式）により、自動水位調整される。また、給水槽１５０内に貯留されている純水のバクテリア発生防止のため（空気と遮断するため）、窒素ガスの供給を手動弁１８９により行う。この時の窒素流量は手動調整により若干量とする。さらに、エア抜き１５５により給水槽１５０内部は大気圧に保たれている。
【００３１】
クリーンルームユニット２０内における空気の流れは以下の通りである。クリーンルーム２１の負荷（発熱）により、温度上昇した空気が床下チャンバ２３に入る。床下チャンバ２３に設置したドライコイル２６により、顕熱冷却される。このとき、減湿はされない。この空気と外気がエアシャフト２２にて混合される。混合された空気は、エアシャフト２２を通り、ファンフィルタユニット２４及びＨＥＰＡフィルタ２５を介してクリーンルーム２１内に供給される。このとき、供給される空気の温度は、室温を維持するために室温より低くなるようにドライコイル２６の動作量が設定されている。
【００３２】
一方、加湿制御は次のように行う。すなわち、クリーンルーム２１内の湿度が湿度検出器１９０により検出され、入力されたクリーンルーム２１内の湿度が予め設定された湿度を下回ると、制御器２００から送られた制御信号により制御弁１８５が開く。これにより、高圧空気が高圧空気槽１２０に導入され、高圧空気ヘッダ管１３０を介して、各混合ノズル１４０に供給される。そして、供給された高圧空気は混合ノズル１４０の高圧空気供給路１４２を通って混合空間１４３に噴出される。これにより、混合空間１４３に負圧が発生し、負圧により純水供給路１４１から純水が混合空間１４３に吸引され、混合空間１４３により、空気と純水が混合し、加湿水として混合ノズル１４０から噴出する。これにより、エアシャフト２２内の空気は加湿され、室内湿度が上昇する。このとき、エアシャフト２２内では、加湿した純水分の蒸発潜熱による冷却効果が発生する。
【００３３】
なお、クリーンルーム２１内の湿度が一定以上となった場合には、制御器２００から送られた制御信号により制御弁１８５が閉じ、混合ノズル１４０からの加湿水の噴出は停止する。
【００３４】
上述したように、本実施の形態に係る加湿システム１０によれば、加湿量の制御は高圧空気の制御だけで行っているため、制御性が向上するとともに、装置構成を簡略化できる。したがって、装置全体の信頼性が向上し、製造・取付費用を低コスト化できる。
【００３５】
また、可変機構１６０により、給水槽１５０の高さ位置を変えることで、給水槽１５０内の純水の水面と混合ノズル１４０との高さ方向の距離Ｈを調整でき、加湿水の噴霧粒径Ｒを調整することができる。なお、図７は、純水の水面と混合ノズル１４０との高さ方向の距離Ｈと加湿水の噴霧粒径Ｒとの関係の一例を示すグラフである。
【００３６】
また、混合ノズル１４０への給水は、自吸式であるため、加圧式の場合に必要となる制御弁が不要となる。このため、制御弁がゴミ噛み等により故障した際に発生する混合ノズルからの垂れ流しを防止できる。また、混合ノズル１４０への給水管１７１内は、運転停止時は無圧であるため、混合ノズル１４０からの液ダレを防止できる。
【００３７】
また、純水を供給しているため、水の蒸発潜熱を利用した冷却を行うことができ、省エネルギに寄与できる。
【００３８】
さらに、二流体を噴霧する混合ノズル１４０であるため、噴霧粒径Ｒを極小（数ミクロン）とすることができ、加湿水が空気中に溶け込みやすく、加湿効率が高い（ほぼ１００％）。さらに、空気中に溶け込まない水（排水）が出ないため、省エネルギである。
【００３９】
さらに、給水槽１５０には窒素ガスを供給し、大気と遮断しているため、半導体クリーンルーム等でＡＭＣ（分子状汚染物質）対策として純水加湿を必要とする場合、純水のバクテリア発生防止対策ができる。
【００４０】
図８は上述した加湿装置１００の第１変形例に係る加湿装置３００を示す正面図、図９は加湿装置３００の側面図である。なお、図８及び図９において図２〜図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
加湿装置３００には、ヒータユニット３１０が設けられている。ヒータユニット３１０は、高圧空気ヘッダ管１３０に取り付けられたブラケット３１１と、このブラケット３１１に取り付けられた４台の赤外線ヒータ３１２とを備えている。赤外線ヒータ３１２の焦点はスポット状であり、混合ノズル１４０の噴出口１４４に向けて設置されている。
【００４２】
赤外線ヒータ３１２の波長は中赤外線である３μｍ前後に設定されており、水の赤外線吸収特性（波長３μｍ前後に吸収率の高いピークを持っている）にあった波長の赤外線ヒータ（中赤外線ヒータ）を使用し、混合ノズル１４０から噴霧された加湿水をスポット的に瞬時に加熱することができ、気化時間の短縮が可能となる。したがって、噴霧距離を短くできるため、キャリーオーバーが無く、狭所空間に取り付けることができる。
【００４３】
図１０は上述した加湿装置１００の第２変形例に係る加湿装置４００を示す正面図である。図１０において図２及び図８と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
加湿装置４００には、ヒータユニット４１０が設けられている。ヒータユニット４１０は、高圧空気ヘッダ管１３０に取り付けられたブラケット４１１と、このブラケット４１１に取り付けられた１台のライン上に焦点を結ぶ赤外線ヒータ４１２とを備えている。赤外線ヒータ４１２の焦点は混合ノズル１４０の噴出口１４４に向けて設置されている。赤外線ヒータ４１２の波長は中赤外線である３μｍ前後に設定されている。
【００４５】
本第２変形例においても上述した第１変形例と同様の効果が得られる。
【００４６】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、加湿機構をエアシャフト２２内に配置したが、クリーンルーム２１内や床下チャンバ２３内に配置してもよい。また、大量の外気を取り入れる場合には、蒸気加湿装置等の他のタイプの加湿装置を併用してもよい。さらに、気体は高圧空気、液体は純水に限られない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加湿装置が組み込まれた加湿システムを模式的に示す図。
【図２】同加湿装置を示す正面図。
【図３】同加湿装置を示す平面図。
【図４】同加湿装置を示す側面図。
【図５】同加湿装置に組み込まれた混合ノズルを示す要部断面図。
【図６】同加湿装置に組み込まれた制御部の制御タイミングを示す説明図。
【図７】同加湿装置における純水の水面と混合ノズルとの高さ方向の距離と加湿水の噴霧粒径との関係を示すグラフ。
【図８】同加湿装置の第１変形例を示す正面図。
【図９】同加湿装置を示す側面図。
【図１０】同加湿装置の第２変形例を示す正面図。
【符号の説明】
【００４８】
１０…加湿システム、２０…クリーンルームユニット、２１…クリーンルーム、１００…加湿装置、１１０…加湿器本体、１２０…高圧空気槽、１３０…高圧空気ヘッダ管、１３１…給気管、１４０…混合ノズル、１５０…給水槽（液体槽）、１６０…可変機構、１７０…給水ヘッダ管、１７１…給水管、１８０…供給部、１９０…湿度検出器、２００…制御器、３００，４００…加湿装置。
【図１】
2006258404.tif 000003
【図２】
2006258404.tif 000004
【図３】
2006258404.tif 000005
【図４】
2006258404.tif 000006
【図５】
2006258404.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006258404.tif 000009
【図８】
2006258404.tif 000010
【図９】
2006258404.tif 000011
【図１０】
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