(57)【要約】【課題】工場内の温度変化をほぼ一定にして工場内全体を恒温室化することができる、ヒートポンプ式恒温室空調システムを得る。【解決手段】工場建物外部にあっては、温水用ヒートポンプチラーと、冷水用ヒートポンプチラーと、温冷水自動切替ヒートポンプチラーと、前記温水用及び温冷水自動切替ヒートポンプチラーからの温水を収容する温水用水槽と、前記冷水用及び温冷水自動切替ヒートポンプチラーからの冷水を収容する冷水用水槽等を設置し、工場建物内部にあっては、前記温水用水槽から供給される温水と冷水用水槽から供給される冷水を、当該工場内に設置された空調装置に供給し、更に前記空調装置にＳＡダクトを接続して他端側を当該工場建物内部の上部に形成された二重天井内に挿通し、前記二重天井の下部に前記ＳＡダクトの吹出し口より吹出されたエアーを工場建物内部全体の垂直下方向に分散送風させる吹出し孔を多数設けて構成する。【選択図】図１
2008032373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場内の温度変化をほぼ一定にして工場内全体を恒温室化することができるヒートポンプ式空調システムであって、
工場建物外部にあっては、温水を生成する温水用ヒートポンプチラーと、冷水を生成する冷水用ヒートポンプチラーと、切替制御により温水又は冷水のどちらか一方を生成する温冷水自動切替ヒートポンプチラーと、前記温水用ヒートポンプチラーと温冷水自動切替ヒートポンプチラーから供給される２経路の温水を収容する温水用水槽と、前記冷水用ヒートポンプチラーと温冷水自動切替ヒートポンプチラーから供給される２経路の冷水を収容する冷水用水槽と、前記温水用ヒートポンプチラーと冷水用ヒートポンプチラーと温冷水自動切替ヒートポンプチラーの運転制御を行うヒートポンプチラー制御盤とを設置し、
工場建物内部にあっては、前記温水用水槽から供給される温水と冷水用水槽から供給される冷水を、当該工場内の少なくとも一箇所以上に設置された空調装置に各々温水配管及び冷水配管を接続して供給するとともに温度制御盤を接続し、更に前記空調装置にＳＡダクトを接続して他端側を当該工場建物内部の上部に形成された二重天井内に挿通し、前記二重天井の下部に前記ＳＡダクトの吹出し口より吹出されたエアーを工場建物内部全体の垂直下方向に分散送風させる吹出し孔を多数設けて構成することを特徴としたヒートポンプ式恒温室空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主にデジタル家電や医療用電子機器等の微細部品を製造するための加工機の製造工場において、工場内の温度変化の影響を受けずに高精度の加工機を製造するため、当該工場内の温度変化をほぼ一定にして工場内全体を恒温室化することができる、ヒートポンプ式恒温室空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、デジタル家電や医療用電子機器等の部品は益々微細化しており、より高い加工精度が求められている。該微細部品の製造には、温度変化による素材のミクロン単位の伸縮を防止するため、高精度の温度管理が必要であるとともに加工機自体の高精度化も必要となる。このため、加工機の製造工場内における温度変化も、年間を通してほぼ一定にするための２４時間管理が必要となる。【０００３】  従来、恒温室と言えば電子機器等の性能評価試験として温度試験を行う際に使用されていた。該恒温室は、工場等の屋内において断熱パネルで四方を囲って組み立てられたプレハブ形式のものが一般的であり、大きいものでも床面積は１０ｍ２前後しかない。このため、該恒温室を上記微細部品の製造及び当該微細部品を製造する加工機自体を製造するための製造工場として利用することができなかった。【０００４】  従来の製造工場内において温度管理が必要な場合には、一般的な空調システムにて空調を行っているが、一般的に工場内の天井は事務所等に比べて高く容積も大きいため、電力コストが非常に高くなってしまうという欠点があった。このため、近年においては、例えば特開２００３−１２０９６５号公報の『除湿空調装置』にあるように、ヒートポンプ式空調システムにより工場等の空調を行う事例もある。該ヒートポンプ式空調システムによれば、その効率の良さから電力コストを半分以下に抑えることが可能になる。【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２０９６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、上記従来の製造工場における一般的な空調システム又は特開２００３−１２０９６５号公報等のヒートポンプ式空調システムにおける温度変化は測定位置において設定温度±２℃程度あり、工場内の天井から床までのあらゆる位置における温度変化は更に大きくなってしまうという欠点があった。このため、微細部品の製造及び当該微細部品を製造する加工機自体を製造するための製造工場として使用するには温度変化が大き過ぎ、更なる温度変化の高精度化が求められていた。【０００７】  本発明は、以上のような欠点の解決及び要求を満たすために成されたものであり、主にデジタル家電や医療用電子機器等の微細部品を製造するための加工機の製造工場において、工場内の温度変化の影響を受けずに高精度の加工機を製造するため、当該工場内の温度変化をほぼ一定にして工場内全体を恒温室化することができる、ヒートポンプ式恒温室空調システム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】  上記課題を解決するため、本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムは、工場建物外部にあっては、温水を生成する温水用ヒートポンプチラーと、冷水を生成する冷水用ヒートポンプチラーと、切替制御により温水又は冷水のどちらか一方を生成する温冷水自動切替ヒートポンプチラーと、前記温水用ヒートポンプチラーと温冷水自動切替ヒートポンプチラーから供給される２経路の温水を収容する温水用水槽と、前記冷水用ヒートポンプチラーと温冷水自動切替ヒートポンプチラーから供給される２経路の冷水を収容する冷水用水槽と、前記温水用ヒートポンプチラーと冷水用ヒートポンプチラーと温冷水自動切替ヒートポンプチラーの運転制御を行うヒートポンプチラー制御盤とを設置し、工場建物内部にあっては、前記温水用水槽から供給される温水と冷水用水槽から供給される冷水を、当該工場内の少なくとも一箇所以上に設置された空調装置に各々温水配管及び冷水配管を接続して供給するとともに温度制御盤を接続し、更に前記空調装置にＳＡ（Ｓｕｐｐｌｙ  Ａｉｒ）ダクトを接続して他端側を当該工場建物内部の上部に形成された二重天井内に挿通し、前記二重天井の下部に前記ＳＡダクトの吹出し口より吹出されたエアーを工場建物内部全体の垂直下方向に分散送風させる吹出し孔を多数設けて構成する。
【発明の効果】
【０００９】  本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムによれば、主にデジタル家電や医療用電子機器等の微細部品を製造するための加工機の製造工場において、工場内の温度変化の影響を受けずに高精度の加工機を製造するため、当該工場内の温度変化をほぼ一定に維持し、具体的には工場内の天井から床までのあらゆる位置における温度変化を設定温度±０．５℃以内に維持して工場内全体を恒温室化することができるという絶大なる効果を奏する。また、温冷水自動切替方式によるヒートポンプ式空調システムにより、従来の一般的な空調システムに比べ電力コストを半分以下に抑えることが可能になり、年間を通じての２４時間稼動も容易に行うことができるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。【００１１】  図１は本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムの概略構成模式図であり、工場建物外部９にあっては、温水を生成する温水用ヒートポンプチラー１と、冷水を生成する冷水用ヒートポンプチラー２と、切替制御により温水又は冷水のどちらか一方を生成する温冷水自動切替ヒートポンプチラー５を設置し、更に前記温水用ヒートポンプチラー１と温冷水自動切替ヒートポンプチラー５から供給される２経路の温水を収容する温水用水槽３と、前記冷水用ヒートポンプチラー２と温冷水自動切替ヒートポンプチラー５から供給される２経路の冷水を収容する冷水用水槽４を設置する。また、前記温水用ヒートポンプチラー１と冷水用ヒートポンプチラー２と温冷水自動切替ヒートポンプチラー５の運転制御を行うヒートポンプチラー制御盤６を、該温水用ヒートポンプチラー１と冷水用ヒートポンプチラー２と温冷水自動切替ヒートポンプチラー５に接続して設置する。【００１２】  また、工場建物内部２０にあっては、上記温水用水槽３から供給される温水と冷水用水槽４から供給される冷水を、当該工場内の少なくとも一箇所以上に設置された空調装置１０に各々温水配管７及び冷水配管８を接続して供給するとともに温度制御盤１２を接続する。また、更に前記空調装置１０にＳＡダクト１４を接続して他端側を当該工場建物内部２０の上部に形成された二重天井１５内に挿通し、前記二重天井１５の下部に前記ＳＡダクト１４の吹出し口１７より吹出されたエアー１８を工場建物内部２０全体の垂直下方向に分散送風させる吹出し孔１９を多数設けて構成する。【００１３】  図２は各ヒートポンプチラーの運転状態図であり、（ａ）は本発明の温水用ヒートポンプチラー１と冷水用ヒートポンプチラー２及び温冷水自動切替ヒートポンプチラー５の運転状態を示し、（ｂ）は従来方式の温水用ヒートポンプチラー１と冷水用ヒートポンプチラー２の運転状態を示している。（図中の１０，２０，３０，５０は馬力を示す）【００１４】  ここで、上記空調装置１０を運転させるため、例えば温水用水槽３に収容する温水の生成に３０馬力の温水用ヒートポンプチラー１を必要とし、冷水用水槽４に収容する冷水の生成に５０馬力の冷水用ヒートポンプチラー２を必要とする場合、（ｂ）の従来方式であれば、そのまま３０馬力の温水用ヒートポンプチラー１と５０馬力の冷水用ヒートポンプチラー２が必要となり、トータルで８０馬力分の電力が必要となる。しかし、（ａ）の本発明の方式であれば、１０馬力の温水用ヒートポンプチラー１と３０馬力の冷水用ヒートポンプチラー２及び２０馬力の温冷水自動切替ヒートポンプチラー５を用意し、温水生成時には温水用に切替えた２０馬力の温冷水自動切替ヒートポンプチラー５と、１０馬力の温水用ヒートポンプチラー１とを組合せることにより３０馬力分の温水が生成され、冷水生成時には冷水用に切替えた２０馬力の温冷水自動切替ヒートポンプチラー５と、３０馬力の冷水用ヒートポンプチラー２とを組合せることにより５０馬力分の冷水が生成され、トータルで６０馬力分の電力しか必要としない。このため、従来方式に比べ２割以上も電力コストが削減される。また��温水用ヒートポンプチラー１と冷水用ヒートポンプチラー２も小型機種に置き換えることができるため、設備コストも削減される利点がある。【００１５】  また、図３は本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムを導入した恒温室（工場建物内部）の天井部構造模式図であり、工場建物内部２０を４つの空調区域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに分け、各空調区域２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄをそれぞれ空調装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにて空調を行う状態を示している。空調装置１０ａに接続されたＳＡダクト１４ａからはエアー１８が図中左側に吹出し、空調装置１０ｂに接続されたＳＡダクト１４ｂからはエアー１８が図中下側に吹出し、空調装置１０ｃに接続されたＳＡダクト１４ｃからはエアー１８が図中上側に吹出し、空調装置１０ｄに接続されたＳＡダクト１４ｄからはエアー１８が図中左側に吹出しているが、前記各空調区域２１の設定と各空調装置１０の設置位置及びＳＡダクト１４の配置位置等は工場の大きさや構造により任意に設定して構わないものである。【００１６】  また、上記二重天井１５の下部に設けられた多数の吹出し孔１９は、例えば２５ｃｍ間隔に配置した場合は１ｍ２当り４×４で１６個、約１６．７ｃｍ間隔に配置した場合は６×６で３６個となる。このように、設置個数は前記範囲内が好ましいが、２０ｃｍ間隔に配置した場合の１ｍ２当り５×５で２５個程度とするのが更に好ましい。【００１７】  次に、図４は本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムで用いるヒートポンプ式空調装置の内部構造図であり、冷水配管８を三方弁２６を介して接続した冷水コイル２３と、該冷水コイル２３の上部に温水配管７を三方弁２６を介して接続した温水コイル２２と、該温水コイル２２の上部に温度制御されたエアーをＳＡダクト１４に送風する送風機２４を設置し、更に前記冷水コイル２３の下部に、凝結した水滴を集めて外部に排出するドレーンパン２５を設置して空調装置１０を構成する。【００１８】  また、上記空調装置１０の近傍において、周辺温度を測定する温度センサ１３を接続した温度制御盤１２を設置し、上記冷水配管８に設けた三方弁２６と温水配管７に設けた三方弁２６の開閉制御を行うことにより設定温度を高精度に維持するための温度調節を行う。【００１９】  次に、図５は本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムを導入した恒温室（工場建物内部）の側面部構造模式図であり、工場建物内部２０の一側面に空調装置１０が設置され、該空調装置１０の上面部に接続したＳＡダクト１４の他端側が当該工場建物内部２０の上部に形成された二重天井１５に挿通した状態を示している。該二重天井１５は、下部１５ａと上部１５ｂ及び工場建物の壁面に囲まれて気密性を持った天井空間１６を形成し、チャンバーと同様の機能を持つことになる。【００２０】  上記ＳＡダクト１４には、吹出し口１７が適度な間隔にて設けられ、該吹出し口１７より温度調節されたエアー１８が吹出されて天井空間１６内に充満する。また、二重天井１５の下部１５ａには、上述したように１ｍ２当り２５個前後の吹出し孔１９が垂直下方向に穿孔されて設けられ、前記天井空間１６内に充満したエアー１８は当該多数の吹出し孔１９より分散エアー��８ａとなって、工場建物内部２０全体に渡って垂直下方向に送風される。【００２１】  また、上記多数の分散エアー１８ａは、当該工場建物内部２０の垂直下方向に送風されるとともに近傍の空調装置１０の吸込み口１１より吸込まれて循環することになる。なお、前記分散エアー１８ａの風速は、秒速１ｍ未満の微風となるように送風機２４を調整するのが好ましい。【００２２】  図６は本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムを導入した実験プラントでの温度測定結果を示すグラフであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ異なる測定ポイントでの温度変化グラフである。該実験プラントは、床面積は６４０ｍ２，天井高さは６ｍを有した加工機の製造工場である。ここで、当該工場内に空調装置１０を４台設置し、室内温度を２３．０℃に設定して空調を行い、安定した時点で午前零時から２４時間に渡り温度測定を行った。この結果、（ａ），（ｂ）の各測定ポイントの温度変化は、設定温度±０．４℃以内に維持して工場内全体を恒温室化することができ、目標の設定温度±０．５℃以内を容易にクリアーすることができた。【００２３】  なお、上記測定環境としては、蛍光灯による照明を始め実際に加工機を設置して微細部品の製造を昼夜行った実稼動中の状態のものであるが、加工機を設置していない実稼動前の状態では、設定温度±０．２℃以内という非常に高い精度を維持することができた。【００２４】  また、本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムは、温冷水自動切替方式によるヒートポンプ式空調システムであるため、ヒートポンプ式空調システム本来の効率の良さに加え、温水用ヒートポンプチラー１及び冷水用ヒートポンプチラー２を小型機種に置き換えることができるため、従来の空調システムに比べ電力コストを半分以下に抑えることができた。【００２５】  なお、上述の説明にあっては、主にデジタル家電や医療用電子機器等の微細部品を製造するための加工機の製造工場内全体を恒温室化する空調システムについて説明したが、他の製品の製造工場を始め倉庫，各種施設，事務所等あらゆる建築物においても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムの概略構成模式図である。
【図２】各ヒートポンプチラーの運転状態図である。
【図３】本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムを導入した恒温室（工場建物内部）の天井部構造模式図である。
【図４】本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムで用いるヒートポンプ式空調装置の内部構造図である。
【図５】本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムを導入した恒温室（工場建物内部）の側面部構造模式図である。
【図６】本発明のヒートポンプ式恒温室空調システムを導入した実験プラントでの温度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】１  温水用ヒートポンプチラー
２  冷水用ヒートポンプチラー
３  温水用水槽
４  冷水用水槽
５  温冷水自動切替ヒートポンプチラー
６  ヒートポンプチラー制御盤
７  温水配管
８  冷水配管
９  工場建物外部
１０  空調装置
１１  吸込み口
１２  温度制御盤
１３  温度センサ
１４  ＳＡダクト
１５  二重天井
１６  天井空間
１７  吹出し口
１８  エアー
１９  吹出し孔
２０  工場建物内部
２１  空調区域
２２  温水コイル
２３  冷水コイル
２４  送風機
２５  ドレーンパン
２６  三方弁
【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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