(57)【要約】【課題】  外調機と空調対象の空間に設置された設備と連携し、空調の効率を向上させた空調システムを提供することにある。【解決手段】  空調システム１０は、クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃの空気を調和するために、取り込んだ外気を加熱して、クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに供給する外調機２ａ，２ｂと、クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃのそれぞれに設けられ、空気を除湿せずに冷却するドライコイル３ａ〜３ｃと、ドライコイル３ａ〜３ｃのそれぞれの冷却の強さを調節する操作量に基づいて、外調機２ａ，２ｂによる外気の加熱を抑制する制御装置１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空間の空気を調和するために、取り込んだ外気を加熱して、前記複数の空間に供給する外気処理手段と、
前記複数の空間のそれぞれに設けられ、空気を除湿せずに冷却する複数の冷却手段と、
前記複数の冷却手段のそれぞれの冷却の強さを調節する操作量に基づいて、前記外気処理手段による前記外気の加熱を抑制する外気加熱抑制手段と
を備えることを特徴する空調システム。
【請求項２】
前記複数の空間のそれぞれに設けられ、空気を加湿する複数の加湿手段を備え、
前記外気処理手段は、前記複数の加湿手段による加湿を行わない場合、前記外気を加湿すること
を特徴する請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記外気処理手段から前記複数の空間にそれぞれ取り込まれる空気量を調節する複数の空気量調節手段
を備えることを特徴する請求項１又は請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記複数の空間の間で熱を移動する熱移動手段
を備えることを特徴する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項５】
前記熱移動手段は、エアーコンディショナーの室内機と室外機であること
を備えることを特徴する請求項４に記載の空調システム。
【請求項６】
複数の空間の空気を調和するために、取り込んだ外気を加熱して、前記複数の空間に供給し、
前記複数の空間のそれぞれに設けられた複数の冷却手段により、空気を除湿せずに冷却し、
前記複数の冷却手段のそれぞれの冷却の強さを調節する操作量に基づいて、前記外気の加熱を抑制すること
を含むことを特徴する空調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を調和する空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、外調機（外気処理空気調和機）及びドライコイルを用いた空調システムが知られている（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２０１１−１７４６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、外調機と、この外調機が給気する空調対象の空間に設置された設備とは、それぞれが別々に空調を行うことが多く、実際にこれらが連携して空調を行うことはあまりない。また、このような連携した空調を行う空調システムが提案されても、制御が複雑であることなどから実用化されることが少ない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、外調機と空調対象の空間に設置された設備と連携し、空調の効率を向上させた空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の観点に従った空調システムは、複数の空間の空気を調和するために、取り込んだ外気を加熱して、前記複数の空間に供給する外気処理手段と、前記複数の空間のそれぞれに設けられ、空気を除湿せずに冷却する複数の冷却手段と、前記複数の冷却手段のそれぞれの冷却の強さを調節する操作量に基づいて、前記外気処理手段による前記外気の加熱を抑制する外気加熱抑制手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、外調機と空調対象の空間に設置された設備と連携し、空調の効率を向上させた空調システムを提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空調システムの構成を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る空調システムの構成を示す構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る空調システムの構成を示す構成図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る空調システムの構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る空調システム１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、異なる部分を主に説明する。
【００１０】
空調システム１０は、３つのクリーンルームＣＲａ，ＣＲｂ，ＣＲｃのそれぞれの内部の空気の温度又は湿度などを調和するためのシステムである。なお、クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに限らず、どのような空間でもよいし、いくつあってもよい。
【００１１】
空調システム１０は、制御装置１、２つの外調機２ａ，２ｂ、スクラバー６、及び、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに設置された室内設備を備える。室内設備は、ドライコイル３ａ，３ｂ，３ｃ、ＦＦＵ（ファンフィルターユニット）４、及び、温度計５ａ，５ｂ，５ｃである。
【００１２】
第１のクリーンルームＣＲａには、１つの製造装置１１が設けられている。第２のクリーンルームＣＲｂには、２つの製造装置１１が設けられている。第３のクリーンルームＣＲｃには、３つの製造装置１１が設けられている。製造装置１１は、半導体などの製品を製造するため装置である。製造装置１１は、運転中（製造中）に発熱し、クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃ内の温度を上昇させる。したがって、第１のクリーンルームＣＲａの熱負荷が最も低く、第３のクリーンルームＣＲｃの熱負荷が最も高い。
【００１３】
制御装置１は、空調システム１０を構成する各機器の制御を行う。具体的には、制御装置１は、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに設置されたドライコイル３ａ〜３ｃの冷却する強さを調節する操作量に応じて、外調機２ａ，２ｂで外気を加熱する目標温度を決定する。制御装置１は、設定されたテーブルから操作量に対応する目標温度を見付けてもよいし、予め決められた演算式により、操作量から目標温度を演算してもよいし、その他の方法で決定してもよい。制御装置１は、外調機２ａ，２ｂから送風される空気の温度が決定した目標温度になるように、外調機２ａ，２ｂを制御する。
【００１４】
外調機２ａ，２ｂは、冷却コイル２１、加熱コイル２２及び加湿器２３を備える。冷却コイル２１は、内部を循環する冷水で、外気を冷却するために用いられる。加熱コイル２２は、送り込まれた蒸気で、外気を加熱するために用いられる。加湿器２３は、送り込まれた蒸気で、外気を加湿するために用いられる。外調機２ａ，２ｂは、取り込んだ外気の温度及び湿度を調節して、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに供給する。このとき、調節した空気（外気）の温度は、制御装置１により決定された目標温度になる。外調機２ａ，２ｂは、調節した空気を各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに送風する。なお、以降では、特に説明の無い限り、外調機２ａ，２ｂは、それぞれ各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに空気を等分して送風するものとする。
【００１５】
スクラバー６は、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃ内で製造装置１１の運転などにより発生した有害物質又はガス等を除去して、大気に放出する機器である。
【００１６】
温度計５ａ〜５ｃは、クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃの製造装置１１が設置されている空間（以下、「室内空間」という。）の温度を測定するために設けられている。温度計５ａ〜５ｃは、測定した温度をドライコイル３ａ〜３ｃに送信する。
【００１７】
ドライコイル３ａ〜３ｃは、結露させずに空気を冷却する機器である。したがって、ドライコイル３ａ〜３ｃでは除湿はされない。ドライコイル３ａ〜３ｃは、内部を流れる冷水により冷却される。流れる冷水の量を調節する調節弁により、ドライコイル３ａ〜３ｃの空気を冷却する強さが調節される。この調節弁は、温度計５ａ〜５ｃにより測定された温度に基づいて、操作量（開度）が決定される。
【００１８】
ＦＦＵ４は、クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃの天井に取り付けられている。ＦＦＵ４は、外調機２ａ，２ｂから送り込まれた空気又はクリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃ内を循環する空気中に含まれる塵埃などを取り除くための機器である。
【００１９】
第１のクリーンルームＣＲａの空気の流れについて説明する。なお、他のクリーンルームＣＲｂ，ＣＲｃについても同様である。
【００２０】
外調機２ａ，２ｂを介して第１のクリーンルームＣＲａに取り込まれた外気は、ＦＦＵ４により清浄化されて、室内空間に送り込まれる。室内空間の空気は、製造装置１１の運転により、温度が上昇し、発生した有害物質などが含まれる。室内空間の空気は、ドライコイル３ａにより冷却されて、天井裏からＦＦＵ４に送り込まれる。ドライコイル３ａからＦＦＵ４に送り込まれた空気は、再度、室内空間に送り込まれる。また、外調機２ａ，２ｂから取り込まれた外気よる室内空間の空気の増加分は、スクラバー６を介して外部に放出される。
【００２１】
次に、空調システム１０の動作について説明する。
【００２２】
ここで、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃでは、全ての製造装置１１が運転中であるものとする。また、外気は、各室内空間の温度よりも低く、各外調機２ａ，２ｂは、−３００ｋＷの外気を取り込むものとする。−３００ｋＷは、３００ｋＷの発熱量を相殺する温度である。また、外調機２ａ，２ｂは、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃで製造装置１１が停止している初期状態では、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃの室内空間に最適な湿度及び温度に調整して、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに空気を送り込むように設定されているものとする。
【００２３】
製造装置１１が１つ当り１００ｋＷの熱量を発生するものとすると、第１のクリーンルームＣＲａでは１００ｋＷの熱量が発生し、第２のクリーンルームＣＲｂでは２００ｋＷの熱量が発生し、第３のクリーンルームＣＲｃでは３００ｋＷの熱量が発生する。
【００２４】
製造装置１１による熱量の発生により、各室内空間の温度は上昇し、温度を下げるために、各ドライコイル３ａ〜３ｃの操作量が増加する。
【００２５】
制御装置１は、各ドライコイル３ａ〜３ｃの操作量を受信して、外調機２ａ，２ｂによる空気の温度調節を制御する。例えば、制御装置１は、外調機２ａ，２ｂが空気を加熱するための目標温度を下げる。制御装置１は、３つのドライコイル３ａ〜３ｃの操作量（調節弁の開度）のうち最も小さい操作量（最も冷却の強さが弱い操作量）に応じて、外調機２ａ，２ｂによる加熱を抑制する。制御装置１は、操作量が大きいほど、外調機２ａ，２ｂによる加熱を抑制するように制御する。通常、最も小さい操作量は、熱負荷が最も低い空間に設置されたドライコイル３ａである。なお、制御装置１は、最も大きい操作量でなければ、最も小さい操作量に限らず、どの操作量を選択して、外調機２ａ，２ｂによる加熱を抑えてもよい。
【００２６】
外調機２ａ，２ｂによる加熱が抑えられると、外調機２ａ，２ｂから送られる空気の温度は低くなり、各室内空間の温度は下がる。これにより、ドライコイル３ａ〜３ｃの操作量は、小さくなる。制御装置１は、ドライコイル３ａ〜３ｃのうち最も小さい操作量がほぼゼロになるまで、外調機２ａ，２ｂによる空気の加熱を抑制する。
【００２７】
次に、空調システム１０が理想的な運転状態になった場合の熱量の関係について説明する。
【００２８】
各外調機２ａ，２ｂからは、それぞれ−３００ｋＷの空気が取り込まれる。外調機２ａ，２ｂは、取り込まれた空気の加熱は行わないが、蒸気による加湿は行う。各外調機２ａ，２ｂは、この加湿により、それぞれ＋１５０ｋＷの熱量を空気に加える。これにより、
各外調機２ａ，２ｂは、それぞれ−１５０ｋＷの空気を各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに均等に送り込む。
【００２９】
２つの外調機２ａ，２ｂにより合計−３００ｋＷの空気が３つのクリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに均等送り込まれることにより、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃには、−１００ｋＷの空気がそれぞれ取り込まれる。これにより、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃのドライコイル３ａ〜３ｃは、それぞれ−１００ｋＷ分の冷却が低減される。したがって、第１のクリーンルームＣＲａでは、ドライコイル３ａによる冷却が０ｋＷになる。第２のクリーンルームＣＲｂでは、ドライコイル３ｂによる冷却が−１００ｋＷになる。第３のクリーンルームＣＲｃでは、ドライコイル３ｃによる冷却が−２００ｋＷになる。
【００３０】
本実施形態によれば、ドライコイル３ａ〜３ｃの操作量に応じて、外調機２ａ，２ｂによる空気の加熱を抑制することで、外調機２ａ，２ｂの加熱による消費エネルギーを低減し、ドライコイル３ａ〜３ｃの冷却による消費エネルギーを低減することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る空調システム１０Ａの構成を示す構成図である。
【００３２】
空調システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る空調システム１０において、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに、加湿器７を設け、制御装置１を制御装置１Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る空調システム１０と同様である。
【００３３】
制御装置１Ａは、外気よりも、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃの室内空間の温度が高い場合には、外調機２ａ，２ｂによる加湿は行わずに、加湿器７で加湿を行うように制御する。なお、加湿器７は、制御装置１Ａを介さずに、手動で運転させてもよい。その他の点は、制御装置１Ａは、第１の実施形態に係る制御装置１と同様である。
【００３４】
次に、空調システム１０Ａが理想的な運転状態になった場合の熱量の関係について、主に、第１の実施形態と異なる部分を説明する。
【００３５】
外調機２ａ，２ｂによる加湿は行われないため、各外調機は、それぞれ−３００ｋＷの空気を各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに均等に送り込む。したがって、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃには、−２００ｋＷの空気がそれぞれ取り込まれる。この場合、制御装置１Ａは、操作量が２番目に小さい第２のクリーンルームＣＲｂのドライコイル３ｂの操作量に応じて、外調機２ａ，２ｂを制御する。
【００３６】
これにより、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃのドライコイル３ａ〜３ｃは、それぞれ−２００ｋＷ分の冷却が低減される。第１のクリーンルームＣＲａでは、ドライコイル３ａによる冷却が＋１００ｋＷになる。第２のクリーンルームＣＲｂでは、ドライコイル３ｂによる冷却が０ｋＷになる。第３のクリーンルームＣＲｃでは、ドライコイル３ｃによる冷却が−２００ｋＷになる。
【００３７】
なお、ドライコイル３ａによる冷却がプラスであるため、第１のクリーンルームＣＲａの室内空間の温度を＋１００ｋＷ分上げる必要がある。但し、ドライコイル３ａでは、加熱はできないため、他の暖房器具等により、温度を上げることになる。
【００３８】
本実施形態によれば、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに加湿器７を設けることで、第１の実施形態よりも、外調機２ａ，２ｂの加熱及び加湿による消費エネルギーを低減し、ドライコイル３ａ〜３ｃの冷却による消費エネルギーを低減することができる。
【００３９】
また、室内空間の温度が外気よりも高い場合、温度の高い室内空間で加湿する方が加湿し易い。そこで、加湿器７で加湿することで、外調機２ａ，２ｂで外気を加湿するよりも効率よく加湿することができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る空調システム１０Ｂの構成を示す構成図である。
【００４１】
空調システム１０Ｂは、図２に示す第２の実施形態に係る空調システム１０Ａにおいて、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃが外調機２ａ，２ｂから空気を取り込む空気供給路（例えば、ダクト）に、ＯＡ（外気）ダンパ８ａ，８ｂ，８ｃを設け、制御装置１Ａを制御装置１Ｂに代えたものである。その他の点は、第２の実施形態に係る空調システム１０Ａと同様である。
【００４２】
ＯＡダンパ８ａ〜８ｃは、外調機２ａ，２ｂから空気を取り込む吸気口の面積を変えられる機器である。ＯＡダンパ８ａ〜８ｃは、吸気口の面積を調節することで、取り込む空気量を調節する。
【００４３】
制御装置１Ｂは、各ドライコイル３ａ〜３ｃの操作量に応じて、各ＯＡダンパ８ａ〜８ｃが取り込む空気量を調節する制御を行う。操作量が大きいほど、ＯＡダンパ８ａ〜８ｃが取り込む空気量が多くなるように調節する。なお、ＯＡダンパ８ａ〜８ｃは、制御装置１Ｂを介さずに、手動で調節してもよい。その他の点は、制御装置１Ｂは、第２の実施形態に係る制御装置１Ａと同様である。
【００４４】
次に、空調システム１０Ｂが理想的な運転状態になった場合の熱量の関係について、主に、第２の実施形態と異なる部分を説明する。
【００４５】
制御装置１Ｂは、各ドライコイル３ａ〜３ｃのそれぞれの操作量に応じて、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃにそれぞれ取り込まれる空気量が１：２：３の比率になるように、ＯＡダンパ８ａ〜８ｃをそれぞれ制御する。この比率は、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃの熱負荷の比率と一致する。
【００４６】
これにより、第１のクリーンルームＣＲａには、−１００ｋＷの空気が取り込まれる。第２のクリーンルームＣＲｂには、−２００ｋＷの空気が取り込まれる。第３のクリーンルームＣＲｃには、−３００ｋＷの空気が取り込まれる。この結果、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃのドライコイル３ａ〜３ｃによる冷却は、全て０ｋＷになる。
【００４７】
本実施形態によれば、各クリーンルームＣＲａ〜ＣＲｃに取り込まれる空気量を調節するためのＯＡダンパ８ａ〜８ｃを設けることで、第２の実施形態よりもドライコイル３ａ〜３ｃの冷却による消費エネルギーを低減することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、第２の実施形態に係る空調システム１０Ａに、ＯＡダンパ８ａ〜８ｃを適用した構成について説明したが、第１の実施形態に、本実施形態と同様にＯＡダンパ８ａ〜８ｃを適用してもよい。
【００４９】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る空調システム１０Ｃの構成を示す構成図である。
【００５０】
空調システム１０Ｃは、図２に示す第２の実施形態に係る空調システム１０Ａにおいて、最も発熱量が少ない第１のクリーンルームＣＲａにエアコン（エアーコンディショナー）の室外機９ａを設け、最も発熱量が多い第３のクリーンルームＣＲｃにエアコンの室内機９ｃを設け、制御装置１Ａを制御装置１Ｃに代えたものである。その他の点は、第２の実施形態に係る空調システム１０Ａと同様である。
【００５１】
制御装置１Ｃは、第１のクリーンルームＣＲａのドライコイル３ａ及び第３のクリーンルームＣＲｃのドライコイル３ｃの操作量に応じて、エアコン９ａ，９ｃの冷房の強さを調節する制御をおこなう。なお、制御装置１Ｃは、温度計５ａ，５ｃにより測定された温度で、エアコン９ａ，９ｃを制御してもよい。また、エアコン９ａ，９ｃは、制御装置１Ｃを介さずに、手動で運転させてもよい。その他の点は、制御装置１Ｃは、第２の実施形態に係る制御装置１Ａと同様である。
【００５２】
次に、空調システム１０Ｃが理想的な運転状態になった場合の熱量の関係について、主に、第２の実施形態と異なる部分を説明する。
【００５３】
制御装置１Ｃがエアコン９ａ，９ｃを冷房運転させることにより、温度が最も高い第３のクリーンルームＣＲｃの熱量が、温度が最も低い第１のクリーンルームＣＲａに移動する。具体的には、第３のクリーンルームＣＲｃの１００ｋＷ分の熱量が第１のクリーンルームＣＲａに移動する。また、エアコン９ａ，９ｃの消費エネルギーとして＋２０ｋＷ分の熱量が第１のクリーンルームＣＲａに加算される。
【００５４】
したがって、第１のクリーンルームＣＲａでは、合計＋１２０ｋＷ分の熱量が加算される。これにより、第１のクリーンルームＣＲａの室内温度は、目標温度より＋２０ｋＷ分高くなる。このため、第１のクリーンルームＣＲａのドライコイル３ａは、−２０ｋＷの冷却を行う。一方、第３のクリーンルームＣＲｃのドライコイル３ｃによる冷却は、０ｋＷになる。
【００５５】
本実施形態によれば、クリーンルームＣＲａ，ＣＲｃ間の熱移動を行うためのエアコン９ａ，９ｃを設けることで、第２の実施形態よりも効率的に温度調節をすることができる。具体的には、第３のクリーンルームＣＲｃのドライコイル３ｃの冷却による消費エネルギーを低減し、第１のクリーンルームＣＲａを過剰に冷却させないようにすることができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、第２の実施形態に係る空調システム１０Ａに、エアコン９ａ，９ｃを適用した構成について説明したが、第１又は第３の実施形態に、本実施形態と同様にエアコン９ａ，９ｃを適用してもよい。また、エアコン９ａ，９ｂに限らず、２つ以上の空間を熱移動できるものであれば何でもよい。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…制御装置、２ａ，２ｂ…外調機、３ａ，３ｂ，３ｃ…ドライコイル、４…ＦＦＵ、５ａ，５ｂ，５ｃ…温度計、６…スクラバー、１０…空調システム、２１…冷却コイル、２２…加熱コイル、２３…加湿器、ＣＲａ，ＣＲｂ，ＣＲｃ…クリーンルーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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