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技術 クリーンルーム用空調システム

出願人 株式会社日立製作所
発明者 末松孝章田中真稲富泰彦
出願日 2015年8月31日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-170465
公開日 2017年3月9日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-048940
状態 特許登録済
技術分野 空調制御装置 換気1 中央式空気調和 換気3
主要キーワード 格稼動 蒸気放出管 塵埃数 蒸気調整弁 ECモータ 露点温度計 クリーンルーム設備 塵埃除去フィルタ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

結露を防止しつつ、低コストかつ高精度にクリーンルーム内の室圧湿度を制御可能なクリーンルーム用空調システムを提供する。

解決手段

建屋4に配置されたクリーンルーム1,2に建屋4の外気を導く給気用ダクト10と、給気用ダクト10を通流し、クリーンルーム1,2に温調したエア(外気)を給気、温調又は温調と除湿とをする空調機11と、クリーンルーム1,2に給気する外気を加湿する蒸気放出管11cと、クリーンルーム1,2からの排気を、天井裏3に排気する天井排気ユニット40と、天井排気ユニット40によって排気が排出される天井裏3の露点温度計測する露点温度計33と、露点温度計33により計測された露点温度に基づいて、クリーンルーム1,2に給気する温調されたエア(外気)への加湿量を変化させるように蒸気放出管11cを制御するコントローラ50と、を備える

概要

背景

再生医療施設実験動物飼育施設等におけるクリーンルームでは、清浄度クラスが異なる部屋が複数配置されていることが多い。これらのクリーンルームのうち、再生医療施設に設置されたものは、細胞調製室細胞培養室等といわれることがある。これらのクリーンルームでは、清浄度の低い部屋から高い部屋への空気の漏洩を抑制するため、隣り合う部屋の室圧の差を設けるようにしている。

クリーンルームの空調に関する技術として、例えば特許文献1及び2に記載された技術が知られている。特許文献1には、クリーンルームにつながる排気用ダクト、空気をクリーンルームから排気する排気ファン旋回羽根旋回によってダクトを通る空気の量を調節するモータダンパ、ダクトを通る空気の圧力を計測する圧力センサダンパ羽根開度を調節するコントローラを有する排気装置が記載されている。

また、特許文献2には、クリーンルーム内の塵埃数を計測する塵埃センサと、クリーンルーム内の温度を計測する温度センサと、クリーンルームにエアを供給するファンと、塵埃センサによって計測されるクリーンルーム内の塵埃数と、温度センサによって計測されるクリーンルーム内の温度と、に基づいて、クリーンルームに供給する風量を決定し、決定された風量になるようにファンを制御する風量制御部と、を備えるクリーンルーム設備が記載されている。

概要

結露を防止しつつ、低コストかつ高精度にクリーンルーム内の室圧や湿度を制御可能なクリーンルーム用空調システムを提供する。建屋4に配置されたクリーンルーム1,2に建屋4の外気を導く給気用ダクト10と、給気用ダクト10を通流し、クリーンルーム1,2に温調したエア(外気)を給気、温調又は温調と除湿とをする空調機11と、クリーンルーム1,2に給気する外気を加湿する蒸気放出管11cと、クリーンルーム1,2からの排気を、天井裏3に排気する天井排気ユニット40と、天井排気ユニット40によって排気が排出される天井裏3の露点温度を計測する露点温度計33と、露点温度計33により計測された露点温度に基づいて、クリーンルーム1,2に給気する温調されたエア(外気)への加湿量を変化させるように蒸気放出管11cを制御するコントローラ50と、を備える

目的

本発明はこれらの課題に鑑みて為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、結露を防止しつつ、低コストかつ高精度にクリーンルーム内の室圧や湿度を制御可能なクリーンルーム用空調システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

建屋内に配置された複数のクリーンルームに前記建屋外外気を導く給気用ダクトと、前記給気用ダクトを通流し、前記複数のクリーンルームに外気を給気する給気装置と、前記複数のクリーンルームに給気する外気を温調又は温調と除湿とをする温調除湿装置と、前記複数のクリーンルームに給気する外気を加湿する加湿装置と、前記複数のクリーンルームからの排気を、前記複数のクリーンルームの外部であって前記建屋の内部に排気する排気装置と、前記排気装置によって排気が排出される空間の露点温度計測する露点温度計測装置と、前記露点温度計測装置により計測された露点温度に基づいて、前記複数のクリーンルームに給気する外気への加湿量を変化させるように前記加湿装置を制御する演算制御装置と、を備えることを特徴とする、クリーンルーム用空調システム

請求項2

前記クリーンルームに給気される外気であって前記加湿装置によって加湿される前の外気のうちの一部を、前記複数のクリーンルームの外部であって前記建屋の内部に導く外気短絡ダクトを備えることを特徴とする、請求項1に記載のクリーンルーム用空調システム。

請求項3

前記外気短絡ダクトには、外気を通流させる短絡外気給気装置と、前記外気短絡ダクトを通流する外気の風量を制御する短絡外気風量制御装置とが備えられ、前記演算制御装置は、前記露点温度計測装置により計測された露点温度に基づいて、前記複数のクリーンルームの外部であって前記建屋の内部に導く外気の量を変化させるように、前記短絡外気風量制御装置を制御することを特徴とする、請求項2に記載のクリーンルーム用空調システム。

技術分野

0001

本発明は、クリーンルーム用空調システムに関する。

背景技術

0002

再生医療施設実験動物飼育施設等におけるクリーンルームでは、清浄度クラスが異なる部屋が複数配置されていることが多い。これらのクリーンルームのうち、再生医療施設に設置されたものは、細胞調製室細胞培養室等といわれることがある。これらのクリーンルームでは、清浄度の低い部屋から高い部屋への空気の漏洩を抑制するため、隣り合う部屋の室圧の差を設けるようにしている。

0003

クリーンルームの空調に関する技術として、例えば特許文献1及び2に記載された技術が知られている。特許文献1には、クリーンルームにつながる排気用ダクト、空気をクリーンルームから排気する排気ファン旋回羽根旋回によってダクトを通る空気の量を調節するモータダンパ、ダクトを通る空気の圧力を計測する圧力センサダンパ羽根開度を調節するコントローラを有する排気装置が記載されている。

0004

また、特許文献2には、クリーンルーム内の塵埃数を計測する塵埃センサと、クリーンルーム内の温度を計測する温度センサと、クリーンルームにエアを供給するファンと、塵埃センサによって計測されるクリーンルーム内の塵埃数と、温度センサによって計測されるクリーンルーム内の温度と、に基づいて、クリーンルームに供給する風量を決定し、決定された風量になるようにファンを制御する風量制御部と、を備えるクリーンルーム設備が記載されている。

先行技術

0005

特開2011−33310号公報
特開2013−134015号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に記載の技術では、クリーンルーム内の空気は、排気用ダクトを通じて建屋外に排気されている。そのため、これらの技術では、長く複雑な経路を有する排気用ダクトが備えられることがあり、排気用ダクトの設置スペースの観点から、設計上の制限が存在する。

0007

また、排気用ダクトには、室圧制御用のモータダンパが備えられることがあるが、モータダンパによる開度調整での室圧制御では、高精度な室圧制御が難しい。さらに、長い経路の排気用ダクトのため圧力損失が大きい。加えて、モータダンパによる圧力制御では、通過風量が少ないと室圧の変動が大きくなるため、室圧を安定させる観点から、低風量に設定することができない。そのため、モータダンパを備える排気用ダクトには大風量で空気が通風しているために、導入する外気空調処理送風に多大なエネルギが要されている。さらに、長く複雑な経路の排気用ダクトの設備費や室圧制御機能付きのモータダンパの費用が必要であり、据付作業にも時間が要されている。

0008

そこで、特許文献2に記載の技術のように、排気用ダクトを設けず、クリーンルームの外であって建屋の中で、空気を循環させることも考えられる。しかし、このような技術では、給気ファン動力によって空気が循環されている。そして、クリーンルームの内部から外への排気経路である床はグレーチングであるため、流動抵抗がほとんどない。そのため、この技術では室圧を上げることができないことから、隣り合う部屋間で室圧の差を設定することは困難である。従って、特許文献2に記載の技術では、各部屋の室圧制御に課題がある。

0009

また、特許文献2記載の技術では、湿度(即ち循環する空気の湿度)の制御を行っていない。設置したドライコイルで循環する空気が冷却されるが、除湿されないため、部屋に作業者滞在すると、循環する空気に含まれる水分が徐々に増加し得る。従って、冬場等で建屋内気温が下がった場合には、天井裏空間の空気の露点温度が建屋の温度よりも高くなり、建屋内で結露が生じる可能性がある。結露は微生物の増殖に好適な環境であるため、建屋内でのコンタミネーションリスクを抑制する観点から、このような結露は十分に抑制されることが好ましい。そして、この観点からは、クリーンルームから建屋内部に排気された空気が、除湿機等によって十分に除湿されることが好ましい。しかし、空気の循環量は多く、循環する空気の全体を除湿しようとすると、除湿コストが嵩む。

0010

さらには、空気の循環量はほぼ一定であるため、複数のクリーンルームが設置されている場合に、クリーンルーム内の室圧や湿度が相互に干渉し得る。そのため、複数のクリーンルームが設置されている場合に、各クリーンルーム内の室圧や湿度について、高精度に制御できるようにすることが好ましい。

0011

本発明はこれらの課題に鑑みて為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、結露を防止しつつ、低コストかつ高精度にクリーンルーム内の室圧や湿度を制御可能なクリーンルーム用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

0012

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明の要旨は、建屋内に配置された複数のクリーンルームに前記建屋外の外気を導く給気用ダクトと、前記給気用ダクトを通流し、前記複数のクリーンルームに外気を給気する給気装置と、前記複数のクリーンルームに給気する外気を温調又は温調と除湿とをする温調除湿装置と、前記複数のクリーンルームに給気する外気を加湿する加湿装置と、前記複数のクリーンルームからの排気を、前記複数のクリーンルームの外部であって前記建屋の内部に排気する排気装置と、前記排気装置によって排気が排出される空間の露点温度を計測する露点温度計測装置と、前記露点温度計測装置により計測された露点温度に基づいて、前記複数のクリーンルームに給気する外気への加湿量を変化させるように前記加湿装置を制御する演算制御装置と、を備えることを特徴とする、クリーンルーム用空調システムに関する。

発明の効果

0013

本発明によれば、結露を防止しつつ、低コストかつ高精度にクリーンルーム内の室圧や湿度を制御可能なクリーンルーム用空調システムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0014

第一実施形態のクリーンルーム用空調システムの構成図である。
図1に示すクリーンルーム用空調システムに取り付けられる天井排気ユニットの構成図である。
図1に示すクリーンルーム用空調システムにおける加湿量制御の際のフローチャートである。
第二実施形態のクリーンルーム用空調システムの構成図である。
図4に示すクリーンルーム用空調システムにおける加湿量制御の際のフローチャートである。
第三実施形態のクリーンルーム用空調システムの構成図である。
図6に示すクリーンルーム用空調システムにおける加湿量制御の際のフローチャートである。
第四実施形態のクリーンルーム用空調システムの構成図である。
第五実施形態のクリーンルーム用空調システムに取り付けられる天井排気ユニットの構成図である。
第六実施形態のクリーンルーム用空調システムの構成図である。
従来のクリーンルーム用空調システムの構成図である。

実施例

0015

本実施形態のクリーンルーム用空調システムの構成を把握し易くするために、はじめに、従来使用されてきたクリーンルーム用空調システムの構成を説明する。

0016

図11は、従来のクリーンルーム用空調システム700の構成図である。以下、「クリーンルーム用空調システム」のことを単に「空調システム」と略記することがある。空調システム700は、建屋4内に設置されたクリーンルーム1及びクリーンルーム2の空調を行うものである。空調システム700は、空調機11と、定風量制御装置12と、HEPAフィルタ13と、吹き出し口14と、を備えて構成される。これらのうち、空調機11(給気装置、温調除湿装置、加湿装置)は、フィルタ11aと、熱交換コイル11b(温調除湿装置)と、蒸気放出管11c(加湿装置)と、給気ファン11d(給気装置)とを備えて構成される。

0017

空調機11と、定風量制御装置12と、HEPAフィルタ13と、吹き出し口14とは、給気用ダクト10により接続されている。そして、給気用ダクト10は、クリーンルーム1,2に対して並列に接続されている。従って、空調機11によって外部から取り込まれた外気は、定風量制御装置12、HEPAフィルタ13及び吹き出し口14を通じて、クリーンルーム1,2に対してそれぞれ供給される。このとき、クリーンルーム1,2の上流にそれぞれ備えられた定風量制御装置12,12により、クリーンルーム1,2に対してそれぞれ定風量で、外気が供給される。なお、クリーンルーム1,2に供給される外気には、蒸気放出管11cから蒸気が放出されるが、この点については後記する。

0018

また、空調システム700は、排気ファン21と、風量制御ダンパ22と、室圧制御ダンパ23と、HEPAフィルタ24と、吸い込み口25と、を備えて構成される。これらは、排気用ダクト20により接続されており、排気用ダクト20は、クリーンルーム1,2に対して並列に接続されている。従って、クリーンルーム1,2内の空気は、吸い込み口25,HEPAフィルタ24、室圧制御ダンパ23、風量調整ダンパ22及び排気ファン21を通じて、外部に排出されることになる。このとき、クリーンルーム1,2の下流側に設けられた風量調整ダンパ22,22が調整されることで、それぞれのクリーンルーム1,2内の風量が調整される。風量調整ダンパ22による風量調整は、一般に手動で行われる。また、クリーンルーム1,2の下流側に設けられた室圧制御ダンパ23,23が、圧力計26,26の測定値を各クリーンルーム1,2の所定値にするように制御されることで、それぞれのクリーンルーム1,2内の室圧が制御される。特に、再生医療施設や実験動物飼育施設等に設置されたクリーンルームでは、クリーンルーム1,2の室圧に差が設けられている。

0019

これらの制御は、コントローラ50(演算制御装置)によって行われる。コントローラ50は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、I/F(インターフェイス)、HDD(Hard Disk Drive)、センサ回路制御回路等を備え、ROMに格納されている所定の制御プログラムがCPUによって実行されることにより具現化される。

0020

ここで、クリーンルーム1,2内で作業する作業員の快適さの観点から、クリーンルーム1,2には、加湿された空気が給気される場合がある。そのため、空調機11には、取り込まれたエア(外気)を熱交換コイル11b等によって温調又は温調と除湿とをした後、温調された空気の湿度が低すぎる場合に、温調されたエア(外気)に対して蒸気を供給するための蒸気放出管11c及び蒸気調整弁31が設けられている。蒸気調整弁31にはコントローラ50が接続され、コントローラ50によって蒸気調整弁31の開度が制御されることで、蒸気放出管11cから外気に対して供給される蒸気の量が制御される。また、図11に示す空調システム700では、クリーンルーム1内の湿度を計測する湿度計30が設けられている。

0021

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(本実施形態)を説明する。なお、図面に示す構成は模式的なものであり、本発明は図示の構成になんら限定されるものではない。また、以下の図1図10において、前記の図11に示した部材を同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。

0022

[1.第一実施形態]
図1は、第一実施形態のクリーンルーム用空調システム100の構成図である。図1に示す空調システム100では、前記の空調システム700と同様にして、複数のクリーンルームであるクリーンルーム1,2に対して給気が行われる。しかし、クリーンルーム1,2からの排気は、前記の空調システム700とは異なる方法で行われる。即ち、図1に示す空調システム100では、クリーンルーム1,2からの排気は、天井パネル6(図2参照、図1では図示しない)に取り付けられた天井排気ユニット40,40を通じて、クリーンルーム1,2の外部であって建屋4の内部である天井裏3に排気される(天井排気ユニット40については後記する)。そして、天井裏3に排気された空気が、建屋4に取り付けられた排気口73を介して、屋外に排気される。排気口73には、虫や大きな塵埃の流入を防止するためのフィルタを設置することもできる。

0023

図2は、図1に示すクリーンルーム用空調システム100に取り付けられる天井排気ユニット40の構成図である。図2には、クリーンルーム1の吸い込み口25に取り付けられる天井排気ユニット40を一つのみ図示している。また、図2では、図示の簡略化のために、一部の部材の図示を省略又は簡略化して示している。さらに、図2において、破線矢印は、クリーンルーム1の内部から天井裏3への空気の流れを示す。

0024

図2に示す天井排気ユニット40(排気装置)は、筒状の形状をしており、排気ファン41と、HEPAフィルタ42と、気密ダンパ43と、粗塵フィルタ45と、カバー46と吸い込み口25とから構成される。天井排気ユニット40は、クリーンルーム1と天井裏3とを仕切る天井パネル6の開口に取り付けられている。クリーンルーム1から吸い込み口25を通過してきた空気に含まれる塵埃はHEPAフィルタ42で除去される。天井排気ユニット40の上面には、粗塵フィルタ45が備えられている。この粗塵フィルタ45により、排気ファン40を停止させた場合に、天井排気ユニット40への大きな塵埃の侵入が防止される。さらに、粗塵フィルタ45の上方には、粗塵フィルタ45を覆うように、カバー46が備えられている。このカバー46により、ネズミや虫等の天井排気ユニット40への侵入が防止される。なお、カバー46は上側筐体49に、HEPAフィルタ42は下側筐体48に、図示しない部材により、支持固定されている。

0025

天井排気ユニット40には、クリーンルーム1内の圧力と基準圧(ここでは仮に天井裏3の圧力とする)との差圧を計測する差圧計47a(差圧測定装置)と、前記の排気ファン41の回転速度を制御して排気風量を調整することで、当該差圧が所定値になるようにする制御器47b(送風ファン制御装置)とが備えられている。排気ファン41で天井裏3とクリーンルーム1との差圧を所定値に制御することで、クリーンルーム1の室圧が調整されている。

0026

このように、クリーンルーム1内の圧力と基準圧(例えば天井裏3の圧力)との差圧が所定値に制御されることで、差圧の逆転を防止して、クリーンルーム1とクリーンルーム2との間での意図しない空気の流入が防止される。即ち、説明の簡略化のために説明を省略したが、クリーンルーム1と同様に、クリーンルーム2でも同様の差圧制御が行われている。そのため、クリーンルーム1と例えば天井裏3との差圧が一定(例えば30Pa程度)であり、かつ、クリーンルーム2と例えば天井裏3との差圧が一定(例えば15Pa程度)であるような場合、クリーンルーム2からクリーンルーム1に空気が流入することがない。さらには、非清浄空間である天井裏3からクリーンルーム1,2に空気の流入が生じることもない。

0027

天井排気ユニット40では、排気ファン41で差圧を制御することで、応答の速い室圧制御が行われる。即ち、従来技術の室圧制御ダンパ23の開度変化による室圧制御調整では、室圧制御ダンパ23に付属したモータの応答の遅れが大きく、室圧の変動があった場合に追従するのが難しかった。これに対して、本実施形態である排気ファン41による室圧調整では、ファンの回転数を変えることで応答の速い精密な室圧制御が可能となる。そして、排気ファン41によって圧力が制御されることで、一つの天井排気ユニット40のみで圧力が制御できることと、排気用ダクト20が不要なことより、装置の小型化及び安価化が図られる。また、室圧制御ダンパ23の制御では通過させる風量が少ないと室圧の変動幅が大きくなってしまうのに対し、排気ファン41による室圧制御では少ない風量でも室圧が制御でき、より省エネ化が図られる。なお、排気ファン41の回転数は、電圧パルス周波数等を変化させることで調整される。

0028

排気ファン41としては、軸流ファン斜流ファン横流ファン遠心ファン等が使用可能である。また、排気ファン41を回転駆動させるファンモータとしては、DCモータやACモータ、ECモータ等が使用可能である。

0029

天井排気ユニット40は、下側筐体48(筐体)と、筒状の上側筐体49(筐体)とが嵌合してなる。具体的には、下側筐体48の内部に上側筐体49が挿入嵌合されることで、これらが一体となって天井排気ユニット40の筐体を構成している。従って、メンテナンス等の際には、下側筐体48と上側筐体49とを分離することができ、これらが分離されることで、その内部に配置された排気ファン41やHEPAフィルタ42を交換し易くなる。また、排気ファン41の上方には、クリーンルーム1内を気密にする気密ダンパ43が備えられている。

0030

天井排気ユニット40では、下側筐体48の内部にHEPAフィルタ42が配置され、上側筐体49の内部に排気ファン41が配置されている。そして、下側筐体48と上側筐体49とを分離したときに、排気ファン41とHEPAフィルタ42とが外部に露出するようになっている。これにより、排気ファン41やHEPAフィルタ42が交換し易くなっている。また、排気ファン41を交換する際には、排気ファン41を収容する上側筐体49は下側筐体48から分離されるものの、HEPAフィルタ42を収容する下側筐体48は天井パネル6に取り付けられたままである。そのため、HEPAフィルタ42が取り付けられた状態で排気ファン41のみを交換することができる。即ち、クリーンルーム1内の清浄度を維持した状態で、排気ファン41のみを交換することができる。

0031

また、下側筐体48は、クリーンルーム1と天井裏3とを仕切る天井パネル6の開口に取り付けられており、下側筐体48の下側には、メッシュ状の吸い込み口25が形成されている。さらに、下側筐体48の内部には、塵埃を除去するHEPAフィルタ42(塵埃除去フィルタ)が収容されている。

0032

図1に戻って、空調システム100全体の説明を続ける。前記のように、空調システム100では、クリーンルーム1,2内の空気は天井裏3に排気され、この天井裏3の空気が排気口73から屋外に排気される。そのため、空調システム100では排気用ダクト20(図11参照)が不要となり、設計の自由度が増す。

0033

さらには、排気用ダクト20が存在しないため、空調システム100の通常運転前の試運転時の調整が容易になる。即ち、従来の空調システム700(図11参照)では、排気用ダクト20について、排気ファン21からクリーンルーム1,2までの長さが異なるため、圧力損失が異なる。そのため、クリーンルーム1,2に繋がるダクト間の圧力損失を揃えるため、風量調整ダンパ22を手動で調整する作業がクリーンルームの本格稼動前に行われ、このような試運転時の調整に手間が掛かっていた。

0034

しかし、天井排気ユニット40を用いる本発明では、排気用ダクトがないために前記の圧力損失を揃えるための試運転調整が不要であり、天井排気ユニット40に備えられた差圧計で制御目標の差圧を設定するだけで良い。また、排気用ダクト20が存在しないため、圧力損失を低減することができ、省エネルギ効果が見込まれる。そして、排気用ダクト20や室圧制御ダンパ23を設置する必要が無いため、空調システム100の据え付け作業が容易になって設計の自由度が増し、さらには、設備コストの低減を図ることができる。

0035

また、空調システム100では、従来の空調システム700(図11参照)とは異なり、クリーンルーム1とクリーンルーム2とは、風量制御ダンパ22及び室圧制御ダンパ23を備える排気用ダクト20により接続されていない。ここで、従来の空調システム700では、クリーンルーム1の室圧を制御するために室圧制御ダンパ23の開度を変更すると、その室圧制御ダンパ23と接続されたクリーンルーム2の室圧は、排気用ダクト20を通じて伝播し、変動し易くなる。しかし、空調システム100では、天井裏3に排気するため、大空間の天井裏3の緩衝作用により、排気ファン41の回転数を変化させても、他方のクリーンルームの室圧に与える影響は少なく、独立して各クリーンルーム1,2の室圧を制御することができる。

0036

空調システム100においては、加湿された空気がクリーンルーム1,2に給気された後、その加湿された空気が天井裏3に排気されれば、天井裏3において結露が生じ易くなる可能性がある。そこで、図1に示す空調システム100では、天井裏3の露点温度を計測する露点温度計33(露点温度計測装置)と、天井裏3の温度を計測する温度計34(温度計測装置)とが備えられている。そして、計測された温度及び露点温度に基づいて、コントローラ50が加湿量を調整する蒸気調整弁31を制御される。これにより、クリーンルーム1,2を加湿しつつも、天井裏3の結露が十分に防止される。

0037

図3は、図1に示すクリーンルーム用空調システム100における加湿量制御の際のフローチャートである。図3に示すフローは、空調システム100の通常運転時に、所定時間ごとに、図1に示したコントローラ50によって行われる。コントローラ50は、湿度計32によりクリーンルーム1,2内の湿度と、露点温度計33により天井裏3の露点温度と、温度計34により天井裏3の温度とを計測する(ステップS101)。そして、コントローラ50は、計測された天井裏3の露点温度が、計測された天井裏3の温度以上であるか否かを判定する(ステップS102)。判定の結果、露点温度が天井裏3の温度以上である場合には(Yes方向)、天井裏3の結露が生じ易くなっていると考えられる。そこで、この場合には、加湿量を抑制するために、コントローラ50は蒸気調整弁31の開度を小さくする(ステップS103)。

0038

一方で、露点温度が天井裏3の温度よりも低い場合には(No方向)、天井裏3での結露は生じにくいと考えられる。そこで、この場合には、コントローラ50は、クリーンルーム1,2の湿度が、予め定められた目標湿度以上であるか否かを判定する(ステップS104)。判定の結果、クリーンルーム1の湿度が目標湿度以上である場合には(Yes方向)、加湿量を抑制するために、コントローラ50は蒸気調整弁31を小さくする(ステップS105)。さらに、ステップS104での判定の結果、クリーンルーム1,2の湿度が目標湿度未満である場合には(No方向)、加湿量を増加するために、コントローラ50は蒸気調整弁31の開度を大きくする(ステップS106)。

0039

以上のように、天井裏3の空気の状態に基づいて給気する空気の加湿量を制御することで、クリーンルーム1,2内で作業する作業員の快適さを向上させることができる。また、天井裏3の結露を十分に防止することができる。

0040

[2.第二実施形態]
図4は、第二実施形態のクリーンルーム用空調システム200の構成図である。前記の第一実施形態の空調システム100では、クリーンルーム1,2に給気する空気への加湿量を制御する(蒸気調整弁31の開度を調整する)ことで、天井裏3での結露防止が図られていた。一方で、図4に示す空調システム200では、天井裏3での結露防止をよりいっそう確実に防止するため、空調システム100での蒸気調整弁31の制御に加えて、補助的に天井裏3の除湿を行う除湿機60が天井裏3に設置されている。

0041

図5は、図4に示すクリーンルーム用空調システム200における加湿量制御の際のフローチャートである。図5において、前記の図3に示すフローと同じフローについては同じステップ番号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。図5に示すフローも、前記の図3に示すフローと同様に、空調システム100の通常運転時に、所定時間ごとに、コントローラ50によって行われる。

0042

コントローラ50は、前記の空調システム100と同様にして、クリーンルーム1,2内の湿度と、天井裏3の露点温度及び温度とを計測する(ステップS101)。そして、コントローラ50は、前記の空調システム100と同様にして、天井裏3の露点温度が天井裏3の温度以上であるか否かを判定する(ステップS102)。判定の結果、露点温度が天井裏3の温度以上である場合には(Yes方向)、天井裏3の結露が生じ易くなっていると考えられ、加湿量を抑制するために、コントローラ50は蒸気調整弁31の開度を小さくする(ステップS201)。併せて、天井裏3に結露が生じることをより確実に防止するために、コントローラ50によって除湿機60の稼働が開始される(ステップS201)。このとき、蒸気調整弁31の開度が絞られているため、除湿量は開度を絞っていない場合と比べて少なくて済むため、運転コストが低減される。また、除湿量が少ないため、速やかな除湿が可能となる。

0043

一方で、露点温度が天井裏3の温度よりも低い場合には(No方向)、コントローラ50は、前記の空調システム100と同様に、クリーンルーム1,2の湿度が目標湿度以上であるか否かを判定する(ステップS104)。判定の結果、クリーンリルーム1,2の湿度が目標湿度以上である場合には(Yes方向)、加湿量を抑制するために、コントローラ50は蒸気調整弁31を小さくする(ステップS202)。併せて、運転コスト削減のため、除湿機60が稼働している場合には、コントローラ50によって除湿機60の稼働が停止される(ステップS202)。

0044

さらに、ステップS104での判定の結果、クリーンルーム1,2の湿度が目標湿度未満である場合には(No方向)、クリーンルーム1,2の湿度が依然低いことから、加湿量を増加するために、コントローラ50は蒸気調整弁31の開度を大きくする(ステップS203)。併せて、前記のステップS202と同様に天井裏3の結露の可能性が低く、除湿を行う必要がないため、運転コストの削減の観点から、除湿機60が稼働している場合には、コントローラ50によって除湿機60の稼働が停止される(ステップS203)。

0045

以上のように、蒸気調整弁31の開度の制御に加えて、必要に応じて除湿機60を稼働させることで、短時間で天井裏3を除湿することができ、天井裏3の結露をより確実に防止することができる。

0046

[3.第三実施形態]
前記の第一実施形態の空調システム100では、クリーンルーム1,2に給気する空気への加湿量を制御する(蒸気調整弁31の開度を調整する)ことで、天井裏3での結露防止が図られていた。一方で、図6に示す空調システム300では、天井裏3での結露防止をよりいっそう確実に防止するため、空調システム100での蒸気調整弁31の制御に加えて、加湿前の温調されたエア(外気)を天井裏3に導入することで天井裏3の湿度を低下させる制御が行われる。

0047

図6は、第三実施形態のクリーンルーム用空調システム300の構成図である。空調システム300では、空調機11における熱交換コイル11bと蒸気放出管11cとの間に、天井裏3に連通し、温調された後であって加湿前のエア(外気)を天井裏3に導入するための温調エア短絡ダクト70(外気短絡ダクト)が備えられている。従って、熱交換コイル11bによって温調されたエア(外気)の一部は、温調エア短絡ダクト70に設置された短絡温調エア給気ファン74(短絡外気給気装置)を用いて、天井裏3に導入される。また、温調エア短絡ダクト70の途中には、温調エア短絡ダクト70を通流する温調されたエア(外気)の風量を制御する短絡温調エア風量制御ダンパ71(短絡外気風量制御装置)が備えられている。

0048

図7は、図6に示すクリーンルーム用空調システム300における加湿量制御の際のフローチャートである。図7においても、前記の図3に示すフローと同じフローについては同じステップ番号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。図7に示すフローも、前記の図3に示すフローと同様に、空調システム100の通常運転時に、所定時間ごとに、コントローラ50によって行われる。

0049

コントローラ50は、前記の空調システム100と同様にして、クリーンルーム1内の湿度と、天井裏3の露点温度及び温度とを計測する(ステップS101)。そして、コントローラ50は、前記の空調システム100と同様にして、天井裏3の露点温度が天井裏3の温度以上であるか否かを判定する(ステップS102)。判定の結果、露点温度が天井裏3の温度以上である場合には(Yes方向)、結露が生じ易くなっていると考えられ、加湿量を抑制するために、コントローラ50は蒸気調整弁31の開度を小さくする(ステップS301)。併せて、天井裏3に結露が生じることをより確実に防止するために、コントローラ50は、短絡温調エア風量制御ダンパ71の開度を大きくする(ステップS301)。これにより、空調機1の熱交換コイル11b(図6参照)を経て温調したエア(外気)がそのまま天井裏3に給気されるため、天井裏3での湿度が低下する。そのため、天井裏3での結露がより確実に防止される。

0050

一方で、露点温度が天井裏3の温度よりも低い場合には(No方向)、コントローラ50は、前記の空調システム100と同様に、クリーンルーム1,2の湿度が目標湿度以上であるか否かを判定する(ステップS104)。判定の結果、クリーンルーム1,2の湿度が目標湿度以上である場合には(Yes方向)、加湿をする必要がなく、加湿量を抑制するために、コントローラ50は蒸気調整弁31を小さくする(ステップS302)。併せて、天井裏3の結露の可能性が低いため、もし短絡温調エア風量制御ダンパ71の開度が大きい場合には、コントローラ50は短絡温調エア風量制御ダンパ71の開度を小さくする(ステップS302)。

0051

さらに、ステップS104での判定の結果、クリーンルーム1,2の湿度が目標湿度未満である場合には(No方向)、加湿量を増加するために、コントローラ50は蒸気調整弁31の開度を大きくする(ステップS303)。併せて、前記のステップS302と同様に天井裏3の結露の可能性が低いため、コントローラ50は短絡温調エア風量制御ダンパ71の開度を小さくする(ステップS303)。

0052

以上のように、蒸気調整弁31の開度の制御に加えて、必要に応じて温調したエア(外気)を天井裏3に給気することで、特別な装置を用いることなく、天井裏3の結露を十分に防止することができる。また、天井裏3の結露を十分に防止しつつも、クリーンルーム1,2内の湿度を高めることができ、クリーンルーム1,2内で作業する作業員の快適さを向上させることができる。

0053

[4.第四実施形態]
前記の図6に示す空調システム300では、天井裏3の露点温度が露点温度計33によって計測され、計測された露点温度に基づいて蒸気放出管11cからの加湿量制御が行われていた。しかし、第四実施形態の空調システム500では、露点温度を計測することに代えて湿度が計測され、計測された湿度に基づいて加湿量制御が行われる。

0054

図8は、第四実施形態のクリーンルーム用空調システム500の構成図である。空調システム500では、前記の空調システム300における露点温度計33に代えて、天井裏3の湿度を計測する湿度計35が備えられている。そして、コントローラ50は、温度計34により計測された温度と、湿度計35により計測された湿度とに基づいて露点温度を算出する。従って、温度計34及び湿度計35が露点温度計測装置に相当する。そして、コントローラ50は、算出された露点温度と、計測された温度とに基づいて加湿量制御を行う。

0055

空調システム500で行われる加湿量制御は、説明の簡略化のために説明を割愛するが、各ステップで用いる露点温度が計測値ではなく算出値であること以外は前記の空調システム300における制御(図7参照)と同様にして行うことができる。

0056

[5.第五実施形態]
前記の各実施形態では、空調システム100〜500の全体について説明した。そして、これらの空調システム100〜500に備えられる天井排気ユニットとしては、図2に示す天井排気ユニット40に代えて、以下で説明する天井排気ユニット80も適用可能である。

0057

図9は、第五実施形態のクリーンルーム用空調システム(図示せず)に取り付けられる天井排気ユニット80の構成図である。図9に示す天井排気ユニット80は、前記の天井排気ユニット40の構成を簡略化したものである。即ち、図9に示す天井排気ユニット80は、排気ファン41と、HEPAフィルタ42と、粗塵フィルタ45と、カバー46とを備えており、前記の天井排気ユニット40に備えられる気密ダンパ43等は備えられていない。また、天井排気ユニット80では、前記の天井排気ユニット40とは異なり、一つの筒状の筐体81の内部に排気ファン41等が収容されている。

0058

図9に示すような簡略化した構成の天井排気ユニット80を用いても、クリーンルーム1,2を加湿しつつ、天井裏3の結露を防止することができる。

0059

[6.第六実施形態]
前記の各実施形態では、天井裏3に排気された空気は、排気口73(適宜フィルタ等が備えられる)を通じて屋外に排気されていた。しかし、第六実施形態の空調システム600では、この排気口73に代えて、屋外への排気を促すための排気ファン21が建屋4に備えられている。

0060

図10は、第六実施形態のクリーンルーム用空調システム600の構成図である。空調システム600では、クリーンルーム1,2内の空気は天井裏3に排気され、この天井裏3の空気が排気ファン21によって屋外に排気される。このようにすることで、天井裏3に排気された空気が、迅速に天井裏3から屋外に排気されるため、天井裏3の結露がより確実に防止される。

0061

[7.変形例]
以上、本実施形態を六つの具体的な実施形態を挙げて説明したが、本実施形態は前記の例になんら制限されるものではなく、適宜変更を加えて実施可能である。

0062

例えば、前記の各実施形態において制御した蒸気調整弁31の開度は、「大きくする」又は「小さくする」とした。そして、どの程度大きく又は小さくするかは、試運転時の結果等に基づいて適宜決定すればよい。また、「大きくする」ことに代えて、「全開にする」としたり、「小さくする」ことに代えて「全閉にする」としたりしてもよい。

0063

また、短絡温調エア風量制御ダンパ71の開度についても、蒸気調整弁31と同様に、どの程度大きく又は小さくするかは適宜決定すればよい。また、「大きくする」ことに代えて、「全開にする」としたり、「小さくする」ことに代えて「全閉にする」としたりしてもよい。

0064

さらに、図示の例では、複数のクリーンルームとして二つのクリーンルームを設けたが、三つ以上のクリーンルームが設けられてもよい。

0065

また、前記のように、各空調システム100〜600では、試運転時の微調整が不要であるため、給気用ダクト10には、微調整用ダンパを備えることは不要であるが、微調整用ダンパは適宜備えてもよい。

0066

さらに、給気用ダクト10は、途中で分岐しており、それぞれにクリーンルーム1,2が接続されているが、クリーンルーム1,2への給気はそれぞれから独立させて行ってもよい。即ち、クリーンルーム1,2のそれぞれに独立した二系統給気用ダンパが接続されるようにしてもよい。

0067

また、図2に示す例では、差圧計47aにより測定される差圧が一定になるように(所定値になるように)制御器47bが排気ファン41を制御したが、当該差圧が一定でなくても、例えば計測される差圧が予め定められた設定範囲になるように(即ち計測される差圧がある程度幅を持つように)、制御器47bが排気ファン41を制御するようにしてもよい。

0068

さらに、前記の例では、熱交換コイル11b等により温調された外気がクリーンルーム1,2に給気されるようにしたが、温調されない外気がそのままクリーンルーム1,2に給気されるようにしてもよい。また、空調機11は、除湿せずに温調のみを行うようにしてもよい。

0069

クリーンルーム1,2内の目標湿度は、ある程度幅を持つように設定してもよい。

0070

温度計34は天井裏3に存在する壁や梁の温度を計測してもよい。

0071

天井裏3の露点温度は、天井裏3の乾球温度(前記の温度)、湿球温度相対湿度絶対湿度のうち、いずれか二つを計測し、露点温度を算出させてもよい。

0072

空調機11内の熱交換コイル11bは、取り入れた外気を冷却、暖房又は冷却後に再暖房を行う構成でもよく、外気の温調及び除湿を行うことができる。

0073

1クリーンルーム
2 クリーンルーム
3天井裏
4建屋
10給気用ダクト
11空調機
11c蒸気放出管
21排気ファン
33露点温度計
34温度計
35湿度計
40天井排気ユニット
41 排気ファン
43気密ダンパ
44圧力制御ダンパ
46カバー
47a差圧計
47b制御器
48 下側筐体
49 上側筐体
50コントローラ
70温調エア短絡ダクト
71 短絡温調エア風量制御ダンパ
73排気口
74 短絡温調エア給気ファン
80 天井排気ユニット
100 クリーンルーム用空調システム
200 クリーンルーム用空調システム
300 クリーンルーム用空調システム
500 クリーンルーム用空調システム
600 クリーンルーム用空調システム
700 クリーンルーム用空調システム

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