(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被空調室を出た空気を熱交換器によって調温し、さらに被空調室に循環させ、この循環系の外に設けた外調機に吸入した外気を外調機中で蒸気加湿して外気ダクトを介して前記被空調室への循環空気に混合する空調用加湿方法において、
前記循環空気の流通経路であって熱交換器側に水を噴霧して形成したミストと前記循環空気とを混合する加湿手段を設け、
前記外調機中の蒸気加湿を制御する蒸気弁の開度を制御し、この蒸気弁の開度が１０％以内及び１０％前後のいずれかとなるように併せて前記加湿手段を制御することにより、全加湿量の大部分をこの水の噴霧による加湿量とし、その余を外調機内で蒸気加湿することを特徴とする空調用加湿方法。
【請求項２】
請求項１において、前記外気ダクト及び前記被空調室に湿度センサが設けられており、これら二つの湿度センサから発生する湿度信号で外調機の蒸気加湿量を制御すると共に、該湿度信号をこの水噴霧量の制御に兼用させることを特徴とする空調用加湿方法。
【請求項３】
熱交換器を被空調室への循環空気路中に設置し、前記被空調室の外に蒸気加湿器をもつ外調機を設け、熱交換器で調温された調和空気を被空調室に送風機によって循環させ、換気用の外気を外調機に導入して蒸気加湿したのち空調機に流入させるべくした空調用加湿装置において、
前記被空調室の床下又は隣室にリターンチャンバを設け、当該リターンチャンバ内に上流側から、水噴霧装置と、前記外調機からの調温調湿空気の吐出口と、高性能フィルタと、表面に結露が生じないように制御された乾式熱交換器とを順次設置して還気し、
前記外調機の蒸気加湿を制御可能な蒸気弁の開度を制御し、当該蒸気弁の開度が１０％以内及び１０％前後のいずれかとなるように併せて前記水噴霧装置が制御可能になっており、
前記蒸気弁の開度信号をもとに前記水噴霧装置の加湿量を制御装置で調節することを特徴とする空調用加湿装置。
【請求項４】
請求項３において、前記水噴霧装置が、純水を供給する複数の純水弁を有しており、複数の純水弁のうち、次の純水弁が開弁するときには先行の純水弁の流量が一定に保持され、全体の水量がリニアに調節されることを特徴とする空調用加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体その他の埃を嫌う物品を製造する作業場（クリーンルーム）や環境試験室などの被空調室にあって、換気のために導入される外気の湿度不足分を省エネルギ的に補うために利用される。
【０００２】
【従来の技術】
わが国においては、冬期や中間期において、この季節に導入する換気用の外気の湿度不足を補う必要があり、この導入外気に対し外気処理用空調機、すなわち外調機を設けて加熱加湿処理を行ない、また高温多湿の夏季はこの外調機で冷却除湿を行なっている。例えば特開平９−７９６１１号公報の装置にあっては、外調機内の上流側に水噴霧器、下流側に蒸気噴出器を配置すると共に、該水噴霧器の前後に冬期に高温の媒体を通すコイルが配置してあり、外気が低温低湿の季節は、該コイルによって外気及び噴霧を加熱し、更に蒸気噴出により加湿している。
【０００３】
しかし、蒸気加湿装置は、蒸気発生装置が高価で、エネルギ消費量も大であるから、装置がなるべく小規模であると共に蒸気使用量が少ないことが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、新設又は既設の外調機を備える空調手段にあって、蒸気による加湿量を少なくし、水による加湿の比率を高めて、装置コスト及び加湿コストを低下させることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための加湿方法は、請求項１に記載したとおり、被空調室を出た空気を熱交換器によって調温し、さらに被空調室に循環させ、この循環系の外に設けた外調機に吸入した外気を外調機中で蒸気加湿して外気ダクトを介して前記被空調室への循環空気に混合する空調用加湿方法において、前記循環空気の流通経路であって熱交換器側に水を噴霧して形成したミストと前記循環空気とを混合する加湿手段を設け、外調機中の蒸気加湿を制御する蒸気弁の開度を制御し、蒸気弁の開度が１０％以内及び１０％前後のいずれかとなるように併せて加湿手段を制御することにより、全加湿量の大部分をこの水の噴霧による加湿量とし、その余を外調機内で蒸気加湿することを特徴とする。この手段によれば、被空調室内からの還気の顕熱を水加湿によって潜熱に置き換えることが可能であり、加湿の大部分を運転費が安い水加湿とし、加湿の一部を精密な制御ができる蒸気加湿としたので、良好な制御性を維持しながら省エネルギの加湿を達成できる。
【０００６】
また加湿方法の第２の手段は、請求項２に記載したとおり、請求項１において、外気ダクト及び被空調室に湿度センサが設けられており、これら二つの湿度センサから発生する湿度信号で外調機の蒸気加湿量を制御すると共に、該湿度信号を水噴霧量の制御に兼用させることを特徴とする。この手段によれば、一つの湿度制御装置を用いて蒸気と純水の制御を行なわせることができる。
【０００７】
また前記課題を解決するための加湿装置は、請求項３に記載したとおり、熱交換器を被空調室への循環空気路中に設置し、前記被空調室の外に蒸気加湿器をもつ外調機を設け、熱交換器で調温された調和空気を被空調室に送風機によって循環させ、換気用の外気を外調機に導入して蒸気加湿したのち空調機に流入させるべくした空調用加湿装置において、被空調室の床下又は隣室にリターンチャンバを設け、リターンチャンバ内に上流側から、水噴霧装置と、外調機からの調温調湿空気の吐出口と、高性能フィルタと、表面に結露が生じないように制御された乾式熱交換器とを順次設置して還気し、外調機の蒸気加湿を制御可能な蒸気弁の開度を制御し、蒸気弁の開度が１０％以内及び１０％前後のいずれかとなるように併せて水噴霧装置が制御可能になっており、蒸気弁の開度信号をもとに水噴霧装置の加湿量を制御装置で調節することを特徴とする。この手段によれば、請求項１の効果を達成する装置を提供することができ、水と蒸気のそれぞれを、室内の空気状態に応じて省エネルギ的に制御できる。
【０００８】
また加湿装置の第２の手段は、請求項４に記載したとおり、請求項３において、水噴霧装置が、純水を供給する複数の純水弁を有しており、複数の純水弁のうち、次の純水弁が開弁するときには先行の純水弁の流量が一定に保持され、全体の水量がリニアに調節されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、１は建物、２は被空調室であるクリーンルームを示している。クリーンルーム２の床下はリターンチャンバ３とされ、該リターンチャンバ３の横にリターンシャフト４が連設されている。クリーンルーム２の天井部５には、超高性能（ＵＬＰＡ）フィルタが張設され、その上部の分配室６がリターンシャフト４に連通しており、クリーンルーム２の床７は、グレーチングからなる公知の構造で、通気性を有し還気を流通させる。温調装置８は、乾式熱交換器８ａと送風機８ｂを備え、クリーンルーム２内の生産機器の廃熱などの内部発熱に対して冷却作用を行なう。送風機８ｂの下流側はダクト８ｃにより分配室６に連通している。９は高性能（ＨＥＰＡ）フィルタである。なお、乾式熱交換器８ａは、表面に結露が生じないように制御された顕熱交換器とするのが望ましい。
【００１０】
外調機１０は、換気のために補給する外気ＯＡを処理するための空調機で、これも既設のものであり、建物１に付設された囲壁１１の端部に外気取入口１２を有し、内部にプレヒータ１３、冷却コイル１４、加熱コイル１５、蒸気加湿器１６、送気ファン１７を備え、これに接続された外気ダクト１８の下流端１８ａは、リターンチャンバ３に開口し高性能（ＨＥＰＡ）フィルタ１８ｂを備える。なお、図示はしないが、クリーンルーム２からは、生産装置その他で加熱された清浄空気の一部が排気ダクトを介して建物外に排気される。
【００１１】
２０は、本発明の要部を形成する純水噴霧装置で、３組の純水ミスト機２１，２２，２３を有する。
【００１２】
該純水ミスト機２１〜２３は、ダクト兼用の中空の支柱２４に設置され、それぞれ噴霧器Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3と旋回気流ガイドＥを備える。
【００１３】
支柱２４内の仕切り２４ａの上下に、第１、第２のファンＦ1，Ｆ2が支柱２４内面のダクトに送気できるように設置されている。噴霧器Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3には、圧縮空気源Ａからボール弁形式の圧空弁Ａ1，Ａ2，Ａ3を介して圧縮空気が供給されると共に、純水源Ｗからリニア特性が良い二方弁形式の純水弁Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3を介して純水が供給され、二流体式の噴霧を発生させる。３個の旋回気流ガイドＥは、ファンＦ1，Ｆ2から送られる空気を各噴霧に対して旋回空気流として吹きつけて、噴霧を拡散すると共に水滴を微細化したミストＭを発生させる。該ミストＭは、クリーンルーム２から戻る還気と混合して気化する。更に送風機８ｂによってＨＥＰＡフィルタ９で再び清浄化され、乾式熱交換器８ａに至る。なお、第１のファンＦ1は、上部２個の旋回気流ガイドＥに送気し、第２のファンＦ2は、下端の旋回気流ガイドＥに送気する。
【００１４】
この建物の例では、クリーンルーム２の相対湿度を５０％一定とすべく、給気露点温度をカスケード制御している。すなわち前記蒸気加湿器１６に送る蒸気量を制御するために、制御装置２５が設けられ、外気ダクト１８に設けた湿度センサ２６とクリーンルーム２に設けた湿度センサ２７の信号が該装置２５の指示調節器２５ａに入力され、該指示調節器２５ａから出る信号Ａをモータドライバ２８に伝え、モータドライバ２８は信号Ａを弁開度信号ａ1に変換して蒸気弁１６ａの開度を制御する。２５ｂは制御の遅れを防止するカスケード設定器である。なお、モータドライバ２８からの信号ａ1は、夏季など除湿を必要とする時期には、冷却コイル１４の冷水入口近くに設けた二方弁の開度を制御することに用いられる。
【００１５】
純水ミスト機２１〜２３で発生させるミスト量を制御するために、リターンチャンバ３側に純水制御装置２９の指示調節器３０とモータドライバ３１，３２，３３が設けられ、純水ミスト機２１〜２３に設けた圧空弁Ａ1〜Ａ3と純水弁Ｗ1〜Ｗ3の開度を制御し、且つファンＦ1，Ｆ2の運転スイッチｆ1，ｆ2を制御する。前記指示調節器３０は、モータドライバ２８から出力された蒸気弁の開度信号Ａ1を受け、モータドライバ３１，３２，３３に圧空弁、純水弁の各開度信号に変換した信号を送る。この信号値に応じて圧空弁と純水弁が制御される。
【００１６】
なお、クリーンルーム２の天井５にファンフィルタユニットを配置して空気を循環させるべくしたいわゆるＦＦＵ方式では、リターンシャフト４内の送風機８ｂとダクト８ｃが不要になるから、このリターンシャフト４内に水加湿器２０を設置してもよい。この際に、乾式熱交換器８ａは、リターンシャフト４の出口すなわちその天井部近くに立設することもできるし、該乾式熱交換器８を各ファンフィルタユニットごとに分割したコイルとして、各ファンフィルタユニットに付設することができる。
【００１７】
図２は、純水ミスト機２０の各要素の動作を示すもので、横軸に水加湿要求値、縦軸に前記動作及び加湿量を示した。二方弁形式の純水弁Ｗ1〜Ｗ3は、開弁スタート点Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3で順次開弁すると共に、スタート点Ｏ2，Ｏ3では先行の純水弁Ｗ1，Ｗ2の流量は一定値に保持し、全体の水量がリニアに調節される。このような特性が得られるのは、二方弁が良好なリニア特性をもつことによる。また、蒸気弁の開度が結果として１０％以内となるように、圧空弁、純水弁の開度を制御する。これによる加湿量制御はＰＩＤ制御とする。
【００１８】
圧空弁Ａ1〜Ａ3は、純水弁Ｗ1〜Ｗ3と同期して開弁するが、第１のファンＦ1はスタート点Ｏ1で作動し、スタート点Ｏ2を経過後も単独で作動を続けて第１、第２の純水ミスト機２１，２２に送気し、スタート点Ｏ3で第２のファンＦ2が作動し、第３の純水ミスト機２３に送気する。
【００１９】
図３は、前記の装置における蒸気と純水の加湿量を示すもので、夏季以外は蒸気と純水の両方が使用されるが、蒸気は純水に比べて僅かで、実質上微調節分の加湿が蒸気によってなされており、既設の蒸気弁１６ａは、開度１０％前後で制御される。そして一般に１１月から４月までの冬期と中間期は、全加湿量の８０％以上が純水による加湿とされ、寒冷地においては１０月から５月まで同様の加湿が可能である。
【００２０】
図４は、外気を導入したときの空気線図で、図４ａは従来採用されていた加湿方法、図４ｂは本発明の加湿方法を示す。図４ａ，ｂにおいて、イは外調機１０への外気導入点、ロは蒸気加湿器１６を通過する点、ハはリターンチャンバ３内への給気点、ニはクリーンルーム２の状態点で２４℃、湿度４５％であり、ホは混合後の状態である。図４ａの従来方法では、蒸気加湿で過飽和が生じないように、冷却コイル１４を通る温水による加熱Iと温水コイル１５による加熱IIをしたのち、蒸気加湿器１６で蒸気放出IIIによる加湿が行なわれるから、補給した外気のエンタルピーが増大し、結果的に乾式熱交換機８ａの負荷を増大している。
【００２１】
これに対して図４ｂの方法では、冷却コイル１４を通る温水による加熱Iは行なうが、温水コイル１５による加熱はなるべく省略し、ロ点で少量の蒸気放出III′が行なわれ、湿度が少し上昇する。一方、クリーンルーム２からの還気は、純水ミスト加湿装置２０から放出される純水によって、状態点ニが等エンタルピー変化して点への状態になり、これと点ハの加湿外気が混合することによりホの状態になる。この方法において、蒸気量を少なくしたことにより過飽和を避けるための加熱量を少なくすることができ、温水コイル１５による加熱を実質上省略しエンタルピーの増大を防止し冷却用のエネルギを少なくすることができる。また蒸気量が少ないので蒸気発生用のエネルギが少なくてすむ。なお、本実施の形態では１台の送風機８ｂにより空気を循環させる方式を例にとっているが、クリーンルーム２の天井のＵＬＰＡフィルタ５をファンフィルタユニットに変更すれば、送風機８ｂは不要となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１の手段によれば、加湿のための蒸気量を少なくしたので、蒸気発生のためのエネルギ及び過飽和予防のための加熱エネルギを少なくでき、運転費を加湿精度を確保しながら節約できる効果がある。また請求項２の手段によれば、純水噴霧量の制御に蒸気制御手段の信号を利用するので、純水噴霧量の制御が容易にできる。請求項３の手段によれば、蒸気制御装置で蒸気量及び純水量を制御するから、装置が簡単になる利点がある。また請求項４の手段によれば、リターンチャンバ内の空間を純水噴霧装置の設置に利用するので、空間を増設する必要がない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の装置配置図
【図２】  純水噴霧装置の作動説明図
【図３】  加湿量説明図
【図４】  作用説明図
【符号の説明】
２  クリーンルーム                ３  リターンチャンバ
４  リターンシャフト              ５  天井部
８  空調機                      ８ａ  乾式熱交換器
１０  外調機                      １６  蒸気加湿器
２０  純水噴霧装置                ２５  蒸気制御装置
２５ａ，３０  指示調節器            ２６，２７  湿度センサ
２９  純水制御装置
【図１】
0003808237.tif 000002
【図２】
0003808237.tif 000003
【図３】
0003808237.tif 000004
【図４】
0003808237.tif 000005