JPH04113136A - 直膨型熱交換器を用いたクリーンルーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、！気エネルギーのみの入力によって温湿度調
整が行なえるようにしたクリーンルームに関する。

〔従来の技術〕

天井面に多数のファンフィルタユニント（ＦＦＵと略称
するンを配置し、各ＦＦＵのファンを稼働することによ
って天井裏空間の空気を各ＦＦＵのＨＥＰＡフィルタ層
を経て室内に下向きに吹き出すようにしたクリーンルー
ムが知られているが、かようなりリーンルームの温湿度
調整は、室内に吹き出された空気を再び天井裏空間に導
く空気循環路に空気調和機を配置して行うことが最も９
！通であった。この空気調和機としては、冷水が通水す
る冷却コイルが使用され、冷凍機で製造した循環空気露
点温度に近い温度に調節された冷水（またはブライン）
を該冷却コイルに通水して空気の冷却を行うのが一般で
あった。

また、系内を循環する空気の一部は系外に排気として或
いは漏洩して導出され、これに見合う外気を系内に取入
れることが必要となるが１　この外気取入れ経路には外
温機が設置される。この外温機の第一の使命は、系内循
環空気と露点温度の異なる外気を同しような露点温度に
調節することにあり、このために、外気を冷却除湿する
冷却コイルと加湿器が配置される。この冷却コイルにも
冷凍機で製造した冷水またはブラインが通水さねこの冷
却コイルの表面温度が設定露点温度シこなるように制御
し、必要な場合には加湿器を稼働して加湿を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

空気循環路に配置される空気調和機の冷却コイルおよび
外温機に配置される冷却コイルには、設定温度の冷水ま
たはブラインを通水することが必要である。冷水または
ブラインの製造には冷凍機を必要とし、冷水配管が不可
欠であると共に冷却塔その他の付帯設備が欠かせず、設
備が大川かりとなる。

このようなことから、従来のクリーンルームでは、当初
のイニシャルコストが嵩むほかに、ラインの変更や作業
容積の変更など、熱負荷の変動に合わせて熱源設備を改
変するこ々は簡単には行うことができず、熱源機器用ス
ペースの確保や変更時の改造や配管が簡単には行えない
という問題があった。

本発明はこのような問題の解決を目的とし、たちのであ
る。

〔問題点を解決する手段〕

本発明によれば、天井面に設置した複数台のファンフィ
ルタユニット（ＦＦＵ）から室内に゛清浄空気を吹き出
すようにしたクリーンルームにおいて、室内に吹き出さ
れた空気が該Ｆ　Ｆ　ＩＪの全部または一部に吸い込ま
れる空気循環路に、冷媒がその中で蒸発する直膨型ドラ
イコイルを配置し３系内への外気取入れ経路にヒートポ
ンプ装置の泉発器である空気冷却器を配置し、この空気
冷却器で取入れ外気を設定露点温度に調節し、前記のド
ライコイルではドレンを生成させないように冷媒の蒸発
温度を調節することを特徴とする直膨型熱交換器を用い
たクリーンルームを提供する。

そのさい、取入れ外気の露点温度制御は、空気冷却器出
側に設置した露点センサーの検出値が設定範囲となるよ
うに当該ヒートポンプ装置における圧縮機の回転数制御
によって調節する。またこのヒートポンプ装置としては
可逆式ヒートポンプを使用し、冬期の低温・低露点温度
の外気を対象とするときは、該空気冷却器をヒートポン
プ装置の凝縮器として運転させ、これによって低、温外
気の加熱を行う。

〔作用〕

本発明のクリーンルームは、系内の空気循環路および取
入れ外気路のいずれもに直膨型冷却器を配置するもので
ある。このために、冷凍機を使用せずとも、電気エネル
ギーだけで直接的に必要な温湿度制御が行なえる。

〔実施例〕

第１図は１本発明に従うクリーンルームの実施例を示し
たものであり、クリーンルーム空間１および２の天井面
には、多数のＦＦＵ３が水平方向に多数隣接される。こ
れらのＦＦｔＪ３は、ファン４を内装したケーシングの
下部開口部にＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタ
５を装着したものでありファン４を駆動することにより
、天井裏空間６内の空気をフィルタ５で浄化してクリー
ンルーム空間に下向きに吹き出す。図示の例では、クリ
ーンルーム空間はワーク空間１と製造機械室空間２とか
らなっている。クリーンルーム空間に吹き出された空気
は多孔床７を経て床下空間８に入り、この床下空間８か
ら縦経路９を通って天井裏空間６に戻る。このようにＦ
ＦＵ３のファンの駆動によって空気の循環路を形成する
クリーンルーム自体は周知である。

本発明においては、かようなりリーンルームにおいて、
クリーンルーム空間に吹き出された空気がＦＦＵ３の全
部または一部に吸い込まれる空気循環路に２冷媒がその
中で蒸発する直膨型ドライコイル１０を配置し、系内へ
の外気取入れ経路にヒートポンプ装置の蒸発器である空
気冷却器１１を配置した点に特徴がある。

ドライコイル１０は、従来のように冷水を通水するもの
ではなく、冷媒が膨脹芸発するフィン付きコイルだけか
らなり、ドレンパンを持たないしファンもない。これを
図示の例では縦経路９の天井部に配置し、天井裏空間６
に入る前の空気がここを通過するようにしである。また
図示のように。

製造機械室空間２の天井部にもＦＦＵ３の一部をドライ
コイル１０’で置き換え、製造機械室空間２に吹き出さ
れた空気の一部がこのトライコイル１０を経て製造機械
室空間２の天井部に位置するＦＦＵ３にフレキシブルダ
クト１２を経て吸い込まれるようにすれば、このＦＦＵ
の吹出し温度を他のＦＦＵの吹出し温度と変えることも
可能である。

これらのドライコイル１０を冷凍サイクルの遺発器とし
て機能させるためのヒートポンプ装置本体１３は系外に
据え付けられている。このヒートポンプ装置本体１３は
、ケーシング内に圧ｌｉｔ機１４．凝縮器１５．ファン
１６を装着したものであり、この本体１３とドライコイ
ル１０との間には、圧縮機１４から吐出した冷媒が凝縮
器１５で凝縮したあと、膨張弁１７で絞られてドライコ
イル１０で膨張蒸発し、再び圧縮機１４に戻るように、
冷媒配管がなされている。

凝縮器１５の凝縮熱はファン１６の駆動によって外気に
放出される。ドライコイルｌＯの表面温度はここを通過
する空気の露点温度以下とならないように調節される。

これは、ここを通過しようとする空気の露点を検出する
露点センサーの検出値に基づいて圧縮機１４の回転数制
御を行えばよい。このようにして、ドライコイル１０を
通過する空気はドレンを発生することなく冷却され、ク
リーンルーム内の内部発生熱は凝縮器１５を通して外気
に放熱することができる。

一方、系内の空気は排気ファン１８を経て、或いはドア
の開閉等の漏洩によって、その一部が系外に排出される
が、系内を正圧に維持すべく外気を系内に取入れること
が必要となる。本発明においては、この外気取入れ経路
に、これもし−トポンプ装置の蒸発器として機能する空
気冷却器１１を設置する。図示の例では、この空気冷却
器１１は外円Ｉ！１９としての機器内に配置されており
、この外円機１９が系内に据え付けられている。この外
円機部分の装置構成を第２図に拡大して示した。

第２図のように、外円機１９は、ケーシング２０内にお
いて外気の流れの順に、プレフィルタ２１．空気冷却器
１１ａ、　ｌｌｂ、加湿器２２．ファン２３．　）ＩＥ
ＰＡフィルタ２４を収納しており、空気冷却器１１ａ、
　ｌｌｂと加湿器２２の下方位置にはドレンパン２５が
取付けられ、ファン２３の吐出位置に露点センサー２６
が設置しである。

既述のように空気冷却器１１は、ヒートポンプ装置の茅
発器として機能するものであり、フィン付きコイルから
なる直膨型熱交換器である。この空気冷却器１１を冷凍
サイクルの蒸発器として機能させるだめのヒートポンプ
装置本体２７は第１図に示すように系外に据え付けられ
ている。このヒートポンプ装置本体２７は、ケーシング
内に圧縮機２８凝縮器２９．ファン３０を装着したもの
であり、この本体２７と空気冷却器１１との間には、圧
縮機２８から吐出した冷媒が凝縮器２９で凝縮したあと
、膨張弁３１で絞られて空気冷却器１１で膨張蒸発し、
再び圧縮機２８に戻るように、冷媒配管がなされている
。

凝縮器２９の凝縮熱はファン３０の駆動によって外気に
放出される。図示の例では、空気冷却器は一基のヒート
ポンプ装置に対してｌｌａ、ｌｌｂで示すように二台取
付けられている。これは、冷媒（例えばＲ２２）の蒸発
潜熱は水に比べて小さいからであり。

このように複数台の空気冷却器を設置すれば意図する露
点温度まで空気を十分に冷却することができる。

このようにして、外円機１９では取入れ外気を設定され
た露点温度の空気に調整して系内に導入するのであり、
空気冷却器１１で冷却除湿する除湿モートと加湿器２２
から例えばスチームを放出する加湿モードの二とおりの
運転態様が状況に応して選択される。

除湿モードの場合には、ｎ点センサー２６によって空気
冷却器吐出側の空気の露点温度を検出し。

この検出値が設定範囲となるように圧縮機２８の回転数
制御を行う。より具体的には、第２図に示すように、湿
度コントローラ３２で意図する露点を設定し、この設定
値の露点をもつ空気が露点センサー２６を通過するよう
に圧縮機２日の回転数をインバータ３３によって調節す
る。したがって、空気冷却器１１ａ、ｌｌｂの表面温度
は成り行きとなり、従来のようにコイル表面温度の制御
を行う場合とは基本的に相違する。この冷却除湿によっ
て生成した凝縮水はドレンパン２５で受けて機外に排出
される。

加温モードの場合には、加湿器２２から水蒸気を外気流
れに放出して湿度を上げる。この場合も露点センサー２
６での検出値が設定範囲となるように、水蒸気量を制Ｊ
Ｂ弁３４で制御する。この加ン！モードは、一般に冬期
の低温・低湿度の外気条件となったときに適用されるが
２　この除湿を必要としない時期においては外気を加熱
してから系内に取入れることも時には有利となる。これ
は、ヒートポンプ装置を可逆式ヒートポンプに構成し、
空気冷却器１１ａ、１１ｂが空気加熱器となるように、
ヒートポンプ装置を加熱モードで運転すればよい。

第３図は、この切換式ヒートポンプの冷媒配管例を示し
たものであり、四方弁３５ａ　、　３５ｂによって実線
で示す冷却サイクルと破線で示す加熱サイクルとを切換
可能としたものである。加熱サイクルでは、　ｌｌａ、
ｌｌｂはヒートポンプの凝縮器、２９は蒸発器として働
き、該凝縮器１１ａ、　Ｉｌｂにおいて取入れ外気を必
要温度に加熱することができる。

〔効果〕

以上説明したように２本発明に従うクリーンルームは内
部発生負荷は直膨型ドライコイル１０によってドレンレ
スに処理されるからドレン配管が不要であると共に、従
来の空気調和器で内部発生負荷を処理する場合のように
冷凍機で冷水やブラインを作ることも不要となり、冷凍
機、冷却塔そのほかの大掛かりな熱源設備が不要化する
。加えて外ｊｍｍにおいても、直膨式空気冷却器によっ
て冷却除湿が行われるので、ここでも冷凍機や冷却塔な
どの熱源設備は不要となる。また、この空気冷却器は必
要に応じて空気加熱器とすることもできる。したがって
、クリーンルーム用の温湿度１ｌｉ１節のための熱源と
して電気エネルギーだけの入力でよいことになり、省設
備且つ省スペースが図れると共にクリーンルームの構築
にさいしても工事部分が少な（なって工期が大幅に短縮
できる。このようなことから、既設の建物内にクリーン
ルームを形成する場合、或いはラインの変更や使用勝手
の変更によって内部発生負荷が増減したり、クリーンル
ーム容積が増減した場合でも、極めて短い工期で且つ経
済的に対応ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うクリーンルームの例を示す略断面
図、第２Ｖは第１［ａの外円機部分を拡大して示した略
断面系統回、第３図は外円機におけるヒートポンプ装置
の他の冷媒回路を示した機器配置系統図である。 １．２・・クリーンルーム空間 ３・・ファンフィルタユニ７）（ＦＦＵ）。 ６・・天井裏空間 １０・・直膨型ドライコイル １１・・直膨型空気冷却器 １３・・ドライコイルのヒートポンプ装置本体。 １９・・外円機。 ２６・・露点センサー ２７・・空気冷却器のヒートポンプ装置本体３２・　・
湿度コントローラ ３３・　・インバータ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）天井面に設置した複数台のファンフィルタユニッ
   ト（ＦＦＵ）から室内に清浄空気を吹き出すようにした
   クリーンルームにおいて、室内に吹き出された空気が該
   ＦＦＵの全部または一部に吸い込まれる空気循環路に、
   冷媒がその中で蒸発する直膨型ドライコイルを配置し、
   系内への外気取入れ経路にヒートポンプ装置の蒸発器で
   ある空気冷却器を配置し、この空気冷却器で取入れ外気
   を設定露点温度に調節し、前記のドライコイルではドレ
   ンを生成させないように冷媒の蒸発温度を調節すること
   を特徴とする直膨型熱交換器を用いたクリーンルーム。
2. （２）ヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却器は、
   ＨＥＰＡフィルタ、ファンおよび加湿器を備えた外調機
   内に配置される請求項１に記載のクリーンルーム。
3. （３）取入れ外気の露点温度は、空気冷却器出側に設置
   した露点センサーの検出値が設定範囲となるように当該
   ヒートポンプ装置における圧縮機の回転数制御によって
   調節する請求項１または２に記載のクリーンルーム。
4. （４）ヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却器は、
   一基のヒートポンプ装置に対して複数個設置される請求
   項１、２または３に記載のクリーンルーム。
5. （５）ヒートポンプ装置の蒸発器である空気冷却器は、
   冬期の低温・低露点温度の外気を対象とするときは、ヒ
   ートポンプ装置の凝縮器として運転させる請求項１に記
   載のクリーンルーム。