(57)【要約】【課題】空調エネルギーやファンの動力エネルギーを削減することができ、しかも配管が容易な空気調和システムを提供する。【解決手段】各室に調和空気を供給するための給気設備と、各室内の空気を外部に排出するための排気設備とを備える。上記給気設備は、所要量の外気を吸引して冷却することにより当該外気の露点温度を設定露点温度に調整する外調機１０を備えるとともに、この外調機１０から吐出された空気および室内の空気を吸引して両者を混合し、当該混合空気を予め設定された室内吹出温度に冷却して室内側に吐出するローカル空調機２０を各室毎に備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各室に調和空気を供給するための給気設備と、各室内の空気を外部に排出するための排気設備とを備えてなり、
上記給気設備は、所要量の外気を吸引して冷却することにより当該外気の露点温度を設定露点温度に調整する第１空調機を備えるとともに、この第１空調機から吐出された空気および室内の空気を吸引して両者を混合し、当該混合空気を予め設定された室内吹出温度に冷却して室内側に吐出する第２空調機を各室毎に備えることを特徴とする空気調和システム。
【請求項２】
上記第２空調機の吐出側にＨＥＰＡフィルタを配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム施設等の室内を恒温恒湿状態に保つための空気調和システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所定の清浄度が要求される医薬品工場や食品工場等のクリーンルーム施設には、施設内を恒温恒湿状態に保つために、例えば、図４に示すような空気調和システムが導入されている。
【０００３】
この空気調和システムは、各クリーンルーム１から離れた空調機械室等に設置されたメイン空調機５０と、このメイン空調機５０から吐出された調和空気を各クリーンルーム１内に供給するための給気ライン５１と、各クリーンルーム１内の空気を屋外に排出するための排気ライン５２と、各クリーンルーム１内の空気をメイン空調機５０に導くための循環ライン５３とを備えている。給気ライン５１の各々には、室内のサーモスタット５４からの制御信号に基づいて上記調和空気を室内吹出温度に加熱するターミナルヒータ５５が設けられるとともに、上記調和空気中の浮遊粉塵等を除去するためのＨＥＰＡフィルタ（高性能フィルタ）５６が設けられている。
【０００４】
次に、この空気調和システムの作用について、図５の空気状態を例にとって説明する。
この空気調和システムにおいては、先ず、循環ライン５３を介して各クリーンルーム１から供給された循環空気（Ｆ点：温度２２℃、湿度５０％）と外気（Ａ点：温度３３℃、湿度６０％）とがメイン空調機５０に吸引されてチャンバー内で混合される。次いで、得られた混合空気（Ｂ点：温度２６℃、湿度５７％）がメイン空調機５０内の冷却コイルによって、その露点温度が設定露点温度（室内設定温度および湿度の組合せに対応する露点温度）となるように過冷却される（Ｃ点：温度１２．５℃、湿度９０％）。次いで、上記混合空気は、メイン空調機５０内のファンの放熱により所定温度（Ｄ点：温度１４℃、湿度８０％）に加熱された後、給気ライン５１を通過する過程で、ターミナルヒータ５５によって室内吹出温度（Ｅ点：温度１８℃、湿度６５％）に加熱される。その後、上記混合空気は、ＨＥＰＡフィルタ５６を通ってクリーンルーム１内に流入し、このクリーンルーム１内の発熱負荷によって、室内設定温度（Ｆ点：温度２２℃、湿度５０％）に昇温される。
【０００５】
このように、上記空気調和システムにおいては、クリーンルーム１内に供給する空気（外気と循環空気の混合空気）をメイン空調機５０で過冷却することにより当該空気の露点温度を下げて絶対湿度の調整を行い、その後ターミナルヒータ５５で加熱（再熱）することによって当該空気の温度調整を行うようにしている。そして、上記空気中の浮遊粒子をＨＥＰＡフィルタ５６で捕集して清浄な空気をクリーンルーム１内に供給すると同時に、クリーンルーム１内の空気を排気ライン５２や循環ライン５３を介して排出することにより、クリーンルーム１内の換気を行い、これによって、クリーンルーム１内の清浄度を規定の清浄レベルに保持するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の空気調和システムにおいては、クリーンルーム１内に供給する空気（外気と循環空気の混合空気）の温湿度調整を行うために、当該空気を上記設定露点温度に過冷却してからターミナルヒータ５５で上記室内吹出温度に加熱（再熱）するようにしていたので、冷却および再熱の双方に非常に大きな空調エネルギーが必要になるという問題点があった。
また、上記従来の空気調和システムにおいては、循環ライン５３および給気ライン５１を介して、遠方のメイン空調機５０と各クリーンルーム１との間で一定量の空気を循環させるようにしていたので、施設内にクリーンルーム１が多数存在する場合や換気回数が多い場合には、それに対応して各ラインのダクトサイズが大きくなり、他の配管との取り合いが複雑になるという問題点や、上記循環空気の圧送に多大な動力エネルギーを要するという問題点があった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、空調エネルギーやファンの動力エネルギーを削減することができ、しかも配管が容易な空気調和システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、各室に調和空気を供給するための給気設備と、各室内の空気を外部に排出するための排気設備とを備えてなり、上記給気設備は、所要量の外気を吸引して冷却することにより当該外気の露点温度を設定露点温度に調整する第１空調機を備えるとともに、この第１空調機から吐出された空気および室内の空気を吸引して両者を混合し、当該混合空気を予め設定された室内吹出温度に冷却して室内側に吐出する第２空調機を各室毎に備えることを特徴とするものである。
なお、上記設定露点温度は、室内設定温度および湿度に保たれた室内空気の露点温度とほぼ一致する。また、上記室内吹出温度は、室内を室内設定温度で維持するために必要な室内供給空気の吹出温度であり、その供給速度、室内設定温度および室内の発熱負荷に基づいて導き出されるものである。
【０００９】
この請求項１に記載の本発明に係る空気調和システムによれば、第１空調機により、所要量の外気が冷却されて当該外気の露点温度が設定露点温度に調整されるとともに、各室毎に設けられた第２空調機により、上記第１空調機から吐出された空気と室内から吸引した空気（循環空気）とが混合されて当該混合空気が室内吹出温度に冷却される。そして、室内吹出温度に冷却された上記混合空気が室内に供給されることによって、室内設定温度および湿度に室内が保たれる。
【００１０】
したがって、遠方のメイン空調機と各クリーンルームとの間で一定量の空気を循環させる従来の空気調和システムと比べて、循環空気の搬送距離を短縮することが可能になり、これによって、施設内の各種配管が容易になるとともに、循環空気の圧送に要するファンの動力エネルギーを削減することが可能になる。つまり、空調機械室等に設けられた第１空調機から各室毎に設けられた第２空調機へと長い距離搬送される空気が、第１空調機で冷却された外気のみとなるため、ファンの動力エネルギーを全体として削減することが可能になる。
【００１１】
また、第１空調機で冷却されて露点温度の調整が行われた外気と室内から吸引した循環空気とが混合されることにより、露点温度の調整が行われた外気が循環空気で加熱されることとなるので、露点温度の調整が行われた外気を再熱するための空調エネルギーが不要となる。また、第１空調機で冷却する空気が外気のみとなるため、第１空調機の過冷却負担を軽減することもできる。したがって、室内を恒温恒湿状態で維持する場合において、大きな省エネ効果が期待できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和システムの第２空調機の吐出側にＨＥＰＡフィルタを配置したことを特徴とするものである。
なお、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ａｉｒ　）フィルタとは、０．３μｍ以上の粒子を９９．９７％以上除去できるエアフィルタのことを云い、高性能フィルタとも呼ばれる。
【００１３】
この請求項２に記載の発明によれば、第２空調機から吐出された空気中の浮遊粒子をＨＥＰＡフィルタで捕集して清浄な空気のみを室内に供給することができ、室内の清浄度を規定の清浄レベルに保持することができる。したがって、単位時間当たりの換気回数が多いクリーンルーム施設等の室内を恒温恒湿状態に保つ場合において、本発明に係る空気調和システムを好適に用いることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明に係る空気調和システムの一実施形態を示すもので、図中符号１０が外調機（第１空調機）である。
この外調機１０は、各クリーンルーム１に供給する所要量の外気を吸引して当該外気を冷却するためのもので、各クリーンルーム１から離れた空調機械室等に設置されている。この外調機１０は、上記外気を冷却することによって、当該外気の露点温度を設定露点温度（室内設定温度および湿度の組合せに対応する露点温度）に低下させる制御を行う。この外調機１０の吐出側には、冷却した外気を各クリーンルーム１のローカル空調機（第２空調機）２０に供給するための外気供給ライン１１が接続されている。
【００１５】
ローカル空調機２０は、外気供給ライン１１を介して外調機１０から供給された外気およびクリーンルーム１内の空気を吸引して両者を混合し、当該混合空気を予め設定された室内吹出温度に冷却するためのものである。このローカル空調機２０は、その前面側をクリーンルーム１内に向けた状態で、クリーンルーム１の内壁に設けられた空調機取付用の凹部や室内の隅部等に設置されている。
【００１６】
このローカル空調機２０は、図２に示すように、両開き式の開閉扉２２ａ、２２ｂを前面側に有する筐体２１内部に、ファン２３、冷却コイル２４、ドレンパン２５およびフィルタ２６等を組み込んで構成されている。すなわち、筐体２１内部には、下段の開閉扉２２ｂに設けられた多数の縦スリットを介して室内から取り入れた空気や、筐体２１下部の外気取入口２７から取り入れた外気（外調機１０から外気供給ライン１１を介して供給された外気）を、筐体２１上面の吐出口２８に導くための空気流路が形成され、この空気流路に沿って、フィルタ２６、ドレンパン２５、冷却コイル２４、ファン２３が順に配置されている。
【００１７】
フィルタ２６、ドレンパン２５および冷却コイル２４は、それぞれ着脱自在な状態で筐体２１内部に取り付けられている。このため、上段の開閉扉２２ａを開放すれば、フィルタ２６、ドレンパン２５および冷却コイル２４の各々を容易に着脱することができる。
また、筐体２１の内壁を構成するパネルどうしの突合せ部分には、各々の入隅を鈍角化して筐体２１内部の清掃を容易にする入隅部材３０がそれぞれ配置されている。また、筐体２１の前面は、開閉扉２２ｂの下方が開放されて、筐体２１内部の床面とクリーンルーム１の床面との間に大きな段差が生じないように構成されている。このため、下段の開閉扉２２ｂを開放すれば、筐体２１内部の床面を容易に清掃することができる。
【００１８】
そして、このローカル空調機２０の吐出側には、図１に示すように、室内吹出温度に冷却された空気を室内天井部の吹出口に導くための循環ライン１２が接続され、この循環ライン１２の終端部には、ＨＥＰＡフィルタ１５が配置されている。すなわち、外調機１０、外気供給ライン１１、各ローカル空調機２０、循環ライン１２およびＨＥＰＡフィルタ１５等によって、各クリーンルーム１に調和空気を供給するための給気設備が構成されている。
一方、各クリーンルーム１には、室内の空気を屋外に排出するための排気ライン１３が接続され、この排気ライン１３の終端部には排気用のファン１４が設置されている。そして、それら排気ライン１３およびファン１４によって、各クリーンルーム１内の空気を外部に排出するための排気設備が構成されている。
【００１９】
次に、上記構成からなる空気調和システムの作用について、図３の空気状態を例にとって説明する。
上記空気調和システムにおいては、先ず、所要量の外気（Ａ点：温度３３℃、湿度６０％）が外調機１０に取り込まれて、当該外気が外調機１０の冷却コイルによって、その露点温度が設定露点温度となるように過冷却される。その結果、上記外気の温湿度状態が図３のＡ点からＢ点（温度１２．５℃、湿度９０％）に遷移する。次いで、上記外気が、外調機１０内のファンの放熱により所定温度（Ｃ点：温度１４℃、湿度８０％）に加熱された後、外気供給ライン１１を介して各クリーンルーム１のローカル空調機２０へと移送される。各ローカル空調機２０では、移送された外気とクリーンルーム１内から吸引した空気（循環空気）とが混合されることにより、移送された外気が上記循環空気で加熱された後、室内のサーモスタット１６からの制御信号に基づいて、それら混合空気が冷却コイル２４により室内吹出温度（Ｄ点：温度１８℃、湿度６５％）に冷却される。その後、室内吹出温度に冷却された混合空気が、循環ライン１２およびＨＥＰＡフィルタ１５を通ってクリーンルーム１内に流入し、このクリーンルーム１内の発熱負荷によって、上記室内設定温度（Ｅ点：温度２２℃、湿度５０％）に昇温される。
【００２０】
つまり、上記空気調和システムにおいては、所要量の外気を外調機１０で冷却することにより当該外気の露点温度を下げて絶対湿度の調整を行い、その後、絶対湿度の調整をした外気とクリーンルーム１内から吸引した空気とを混合して当該混合空気をローカル空調機２０で冷却することによって、クリーンルーム１内に供給する上記混合空気の温度調整を行うようにしている。そして、上記混合空気中の浮遊粒子をＨＥＰＡフィルタ１５で捕集して清浄な空気をクリーンルーム１内に供給すると同時に、クリーンルーム１内の空気を排気ライン１３や循環ライン１２を介して排出することにより、クリーンルーム１内の換気を行い、これによって、クリーンルーム１内の清浄度を規定の清浄レベルに保持するようにしている。
【００２１】
上記構成からなる空気調和システムによれば、遠方のメイン空調機と各クリーンルームとの間で一定量の空気を循環させる従来の空気調和システムと比べて、循環空気の搬送距離を短縮することが可能になり、これによって、施設内の各種配管が容易になるとともに、循環空気の圧送に要するファンの動力エネルギーを削減することが可能になる。つまり、空調機械室等に設けられた外調機１０から各クリーンルーム１毎に設けられたローカル空調機２０へと長い距離搬送される空気が、外調機１０で冷却された外気のみとなるため、ファンの動力エネルギーを全体として削減することが可能になる。
また、外調機１０で冷却されて露点温度の調整が行われた外気とクリーンルーム１内から吸引した循環空気とが混合されることにより、露点温度の調整が行われた外気が上記循環空気で加熱されることとなるので、露点温度の調整が行われた外気を再熱するための空調エネルギーが不要となる。また、ローカル空調機２０で冷却する空気が所要量の外気のみとなるため、ローカル空調機２０の過冷却負担を軽減することもできる。したがって、クリーンルーム１内を恒温恒湿状態で維持する場合において、大きな省エネ効果が期待できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る空気調和システムによれば、施設内の各種配管が容易になるとともに、循環空気の圧送に要するファンの動力エネルギーや、外気を再熱するための空調エネルギーを削減することが可能になる。
請求項２に記載の発明によれば、第２空調機から吐出された空気中の浮遊粒子をＨＥＰＡフィルタで捕集して清浄な空気のみを室内に供給することができ、室内の清浄度を規定の清浄レベルに保持することが可能になる。したがって、単位時間当たりの換気回数の多いクリーンルーム施設等の室内を恒温恒湿状態に保つ場合において、本発明に係る空気調和システムを好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のローカル空調機を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図３】図１のクリーンルーム内に供給される空気の温湿度状態の遷移を説明するための空気線図である。
【図４】従来の空気調和システムの一例を示す概略構成図である。
【図５】図４のクリーンルーム内に供給される空気の温湿度状態の遷移を説明するための空気線図である。
【符号の説明】
１　　クリーンルーム
１０　外調機（第１空調機）
１５　ＨＥＰＡフィルタ
２０　ローカル空調機（第２空調機）
【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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