JP4704074B2 - Air conditioner for precision temperature control - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造工場等のクリーンルームなどに設置される精密温調用空調機に関し、より詳細には、吹出空気温度を高精度に制御することが可能な精密温調用空調機に関する。 The present invention relates to a precision temperature control air conditioner installed in a clean room or the like of a semiconductor manufacturing factory, and more particularly to a precision temperature control air conditioner capable of controlling the blown air temperature with high accuracy.
室温を予め設定された一定の温度に精密に維持する恒温空調機は、例えば特許文献1,2等により従来から知られている。特許文献1の恒温空調機は、冷却器(蒸発器)、電気ヒータ、ファンの順に配置され、室内温度検出器からの信号に基づいて電気ヒータの発熱量を制御すると共に、室内に調和空気を供給するための給気ダクトに給気温度検出器が設けられ、その検出信号に基づいて圧縮機の容量制御を行って、室温を恒温に維持するものである。また、特許文献2には、熱良導性の冷却洞と熱電変換素子と冷却水循環式放熱器とから構成される空気冷却器、電気ヒータ、ファンの順に配置され、冷却洞を通過した空気の温度を検出する第一温度検出器が冷却洞の出口に配設され、供給空気の温度を検出する第二温度検出器がファンの下流に配設された恒温空調機が開示されている。そして、第一温度検出器と電気ヒータの間に多孔板からなる気流分散板が配置されている。更に、特許文献2には、ファンが空気冷却器の上流に配置され、電気ヒータと空気供給口に至る流路との間に邪魔板を2段に設けた別の恒温空調機が開示されている。
Conventionally, a constant temperature air conditioner that accurately maintains a room temperature at a preset constant temperature is known from, for example,
このように、吹出空気温度を制御するために、従来の恒温空調機では、ファンの下流に温度センサを配設して、ファンによって攪拌され平均化された空気温度を測定して、電気ヒータの発熱量を制御している。しかし、空気冷却器や電気ヒータの下流には空間温度分布があるため、精度の良い空気温度を測定することは困難である。
例えば、特許文献2の恒温空調機では、空気冷却器の温度を制御器を介して制御する第一温度検出器が気流分散板の上流に配設されているため、気流分散板の下流の空気温度が均一化されたとしても、気流分散板は冷却器出口の空気温度を精度良く測定するのに寄与するものではない。また、電気ヒータの下流に邪魔板を設けた恒温空調機では、空気冷却器の上流にファンが配置されているため、冷却器の下流空気に温度分布があり、第一温度検出器で冷却器出口の平均空気温度を測定することは困難である。
For example, in the constant temperature air conditioner of
一般に、空調機内に配置された蒸発器等の熱交換器表面の温度分布や通過風量のアンバランスのため、熱交換器の下流では数℃の空間温度分布が生じる。ファンを経由すれば攪拌によって空間温度分布は解消するが、空調機のファンは通常1つしかなく、例えばファンを加熱用熱交換器の下流に設ければ加熱量の制御にしか使えず、冷却用熱交換器の下流に設ければ冷熱量の制御にしか使えない。双方を制御するためには、ファンによらずに熱交換器の下流空気温度の平均値を高精度に測定する必要がある。
熱交換部(熱交換器)の下流の空気をファンによらずに攪拌するには、空気混合箱等を設けることが考えられるが、空調機のサイズと機内圧損を増大させるため、上記手段を設けることには限界がある。一方、複数の温度センサを設置して空間温度分布の平均値を得ることも考えられるが、センサの個数の増加に応じてコストが嵩む。また、市販の温度コントローラは通常1本のセンサの入力値で制御信号を出力するため、多点の温度平均値で制御するには高価なシーケンサ等を使用せざるを得ない。
In general, a spatial temperature distribution of several degrees Celsius occurs downstream of the heat exchanger because of the temperature distribution on the surface of a heat exchanger such as an evaporator arranged in the air conditioner and the imbalance of the passing air volume. Although the spatial temperature distribution is eliminated by stirring through the fan, there is usually only one fan for the air conditioner. For example, if the fan is installed downstream of the heat exchanger for heating, it can only be used for controlling the heating amount and cooling. If it is installed downstream of the heat exchanger, it can only be used to control the amount of cold heat. In order to control both, it is necessary to measure the average value of the downstream air temperature of the heat exchanger with high accuracy without using a fan.
In order to stir the air downstream of the heat exchange part (heat exchanger) without using a fan, it is conceivable to provide an air mixing box or the like. However, in order to increase the size of the air conditioner and the pressure loss inside the machine, the above means is used. There is a limit to the provision. On the other hand, it is conceivable to install a plurality of temperature sensors to obtain an average value of the spatial temperature distribution, but the cost increases as the number of sensors increases. In addition, since a commercially available temperature controller normally outputs a control signal with the input value of one sensor, an expensive sequencer or the like must be used to control with a temperature average value at multiple points.
そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消することにあり、空調機のサイズが増大することなく、冷却用熱交換部出口の空気温度を均一化させ、冷熱量を制御するための温度センサの個数を増加させなくても、冷却用熱交換部の下流の空気温度を高精度に検出することが可能な精密温調用空調機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art, and the air temperature at the outlet of the heat exchanger for cooling is made uniform and the amount of cooling heat is controlled without increasing the size of the air conditioner. It is an object of the present invention to provide a precision temperature control air conditioner that can detect the air temperature downstream of the cooling heat exchange section with high accuracy without increasing the number of temperature sensors.
上記目的を達成すべく、本発明は、冷却用熱交換部と、加熱用熱交換部と、冷却用熱交換部で熱交換された空気を吹出口から給気する空気循環用ファンとが空気流路の上流、且つ、下方から順次配置され、冷却用熱交換部と加熱用熱交換部の間及び空気循環用ファンの下流の空気流路にそれぞれ第一温度センサ及び第二温度センサを配設して、第一温度センサで検出された空気温度に基づいて冷却用熱交換部の冷熱量を制御し、第二温度センサで検出された空気温度に基づいて加熱用熱交換部の加熱量を制御する精密温調用空調機において、冷却用熱交換部と第一温度センサの間の空気流路に邪魔板を配置すると共に、第一温度センサが複数点に分散された測温抵抗体を直列接続した抵抗体を備え、前記邪魔板は水平方向に配置され、冷却用熱交換部で熱交換された空気が邪魔板の先端を迂回して前記第一温度センサに向かうようにし、前記邪魔板の上方において前記邪魔板の先端部分から基端部分に向かって上方に傾斜して前記加熱用熱交換部を設けたことを特徴とする。
本発明においては、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器からなる圧縮式冷媒回路の蒸発器を上記冷却用熱交換部とすることができる。その場合、加熱用熱交換部として電気ヒータを用い、第一温度センサで検出された空気温度に基づいて、上記冷媒回路の圧縮機を容量制御することによって蒸発器の冷熱量が制御され、第二温度センサで検出された空気温度に基づいて電気ヒータの加熱量が制御される。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cooling heat exchanging section, a heating heat exchanging section, and an air circulation fan for supplying air exchanged in the cooling heat exchanging section from an outlet. A first temperature sensor and a second temperature sensor are arranged sequentially from the upstream and the bottom of the flow path, and are arranged between the cooling heat exchange section and the heating heat exchange section and downstream of the air circulation fan, respectively. And controlling the cooling heat amount of the cooling heat exchange unit based on the air temperature detected by the first temperature sensor, and the heating amount of the heating heat exchange unit based on the air temperature detected by the second temperature sensor In the precision temperature control air conditioner that controls the temperature sensor, a baffle plate is disposed in the air flow path between the cooling heat exchange section and the first temperature sensor, and the temperature measuring resistor in which the first temperature sensor is dispersed at a plurality of points is provided. comprising a series-connected resistor, said baffle plate is disposed in a horizontal direction, cooling The air heat-exchanged in the exchange part bypasses the front end of the baffle plate and travels toward the first temperature sensor, and is inclined upward from the front end portion of the baffle plate toward the base end portion above the baffle plate. The heating heat exchanger is provided .
In this invention, the evaporator of the compression-type refrigerant circuit which consists of a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator can be made into the said heat exchange part for cooling. In that case, an electric heater is used as the heating heat exchanger, and the amount of cold heat of the evaporator is controlled by controlling the capacity of the compressor of the refrigerant circuit based on the air temperature detected by the first temperature sensor. The heating amount of the electric heater is controlled based on the air temperature detected by the two temperature sensor.
本発明の精密温調用空調機では、冷却用熱交換部と第一温度センサの間の空気流路に邪魔板を配置しているため、冷却用熱交換部出口の空気が邪魔板によって十分に攪拌され、前記空間温度分布が著しく小さくなる。しかも、空間温度分布が小さくなった空気温度を検出する第一温度センサは、複数点に分散された測温抵抗体を直列接続したものであるから、冷却用熱交換部出口の空気温度の平均値を得ることが可能である。従って、この空気温度に基づいて冷却用熱交換部の冷熱量が制御されるので、吸込空気温度の変動が激しい環境にあっても、冷却用熱交換部の下流の空気温度を高精度に制御することが可能になる。その結果、空気循環用ファンの下流の空気温度に基づいて加熱用熱交換部の加熱量を制御することによって、吹出空気温度を高精度に制御することが可能である。 In the precision temperature control air conditioner of the present invention, the baffle plate is disposed in the air flow path between the cooling heat exchange unit and the first temperature sensor, so that the air at the cooling heat exchange unit outlet is sufficiently absorbed by the baffle plate. Stirring causes the spatial temperature distribution to be significantly reduced. In addition, the first temperature sensor that detects the air temperature at which the spatial temperature distribution has become smaller is a series of temperature measuring resistors distributed in a plurality of points, so the average of the air temperature at the outlet of the cooling heat exchange section It is possible to obtain a value. Therefore, the amount of cooling heat in the cooling heat exchange unit is controlled based on this air temperature, so that the air temperature downstream of the cooling heat exchange unit can be controlled with high accuracy even in an environment where the intake air temperature fluctuates severely. It becomes possible to do. As a result, it is possible to control the blown air temperature with high accuracy by controlling the heating amount of the heat exchange unit for heating based on the air temperature downstream of the air circulation fan.
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本発明の第一の精密温調用空調機の概要を説明する。この空調機本体は、気密筺体で形成され、吸込チャンバB、冷却用熱交換部収納チャンバC、空気流路用チャンバD、及び主として電装部品が配置された電装部品収納チャンバEに区画される。チャンバEは、チャンバB,C,Dとは、別の排気系を形成する。
冷却用熱交換部収納チャンバ(以下、冷却チャンバという)Cには、圧縮機1、凝縮器2、膨張弁3及び冷却用熱交換部を構成する蒸発器4とこれらを接続する冷媒配管からなる圧縮式冷媒回路と、凝縮器2を水で冷却する水冷式熱交換器5とが組み込まれている。熱交換器5は、水冷式に代えて空気で冷却する空冷式とすることもできる。また、冷却チャンバCの蒸発器4部分及び空気流路用チャンバDは、断熱気密壁体で形成される。
空気流路用チャンバDには、上流側から邪魔板6、加熱用熱交換部としての電気ヒータ7、空気循環用ファン8が順次配置されている。邪魔板6と電気ヒータ7の間の空気流路に第一温度センサ9が配設され、ファン8の下流に第二温度センサ10が配設される。
電装部品収納チャンバEには、ファン8のモータ部11、第一温度センサ9及び圧縮機1に接続する圧縮機用制御部12、第二温度センサ10及び電気ヒータ7に接続する電気ヒータ用制御部13が設置される。チャンバEの一端開口部には排気ファン14が設けられ、チャンバE内に吸込された室内空気により、モータ部11や上記制御部12,13の制御基板等の各種電装部品を冷却するようになっている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, with reference to FIG. 1, the outline | summary of the 1st precision temperature control air conditioner of this invention is demonstrated. The air conditioner main body is formed of an airtight housing and is partitioned into a suction chamber B, a cooling heat exchange section storage chamber C, an air flow path chamber D, and an electrical component storage chamber E in which mainly electrical components are arranged. Chamber E forms an exhaust system separate from chambers B, C, and D.
A cooling heat exchange section storage chamber (hereinafter referred to as a cooling chamber) C includes a
In the air flow path chamber D, a
In the electrical component storage chamber E, the
図2は、本発明の精密温調用空調機の概略構成図である。
前述したように、精密温調用空調機の気密筺体17内部は、吸込チャンバB、冷却チャンバC、空気流路用チャンバD及び電装部品収納チャンバEに区画されている。より具体的には、空調機Aの前面側上部にチャンバEが配置される。チャンバEの後方には、チャンバDが一側部に配置され、他側部にチャンバBが配置される。これらのチャンバB,D,Eの下部に冷却チャンバCが配置される。また、チャンバBとチャンバCの上流側には仕切がなく、そのまま連通している。また、チャンバCとチャンバDは、気密を保った状態で連通している。
上記吸込チャンバBの吸込口15から吸込された室内空気は、冷却チャンバCの他側部からその内部に流入し、蒸発器4を通って冷却される。次いで、冷却チャンバC後部の一側部分に設けられた開口部18から流出し、空気流路用チャンバD内を上昇しながら、水平方向に配置された邪魔板6に一旦衝突して攪拌された後、チャンバDとチャンバEを仕切る仕切壁と邪魔板6の先端との間を迂回して第一温度センサ9に向かう。その後、第一温度センサ9を通過して邪魔板6基部の上方に向かい、再び反転して電気ヒータ7を通過する。その際、電気ヒータ7で再熱され、邪魔板6の先端部分の上方に位置する空気循環用ファン8の吸込面からファン8に吸込された後、空気流路用チャンバDの吹出口16から室内に給気される。
本発明の精密温調用空調機においては、図2に示すように、蒸発器4の下流から空気流路用チャンバDの吹出口16までの空気流路を曲がりくねらせて、蒸発器4下流の空間温度分布を極力小さくしている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the precision temperature control air conditioner of the present invention.
As described above, the inside of the
The indoor air sucked from the
In the precision temperature control air conditioner of the present invention, as shown in FIG. 2, the air flow path from the downstream side of the
次に、本発明の第一の精密温調用空調機を具体的に説明する。
図3〜図5に示す精密温調用空調機Aにおいて、後に詳述する冷却チャンバC内には、多数の通気穴が形成された薄い箱形の熱良導性金属板19に蛇行状の冷媒配管が固定された蒸発器4を含む前記冷媒回路、及び水冷式熱交換器5を構成する水配管20が内蔵されている。冷却チャンバCには、上面後部の一側部分に空気流路用チャンバDの開口部と連通する開口部18aが形成され、前面側に吸込チャンバBの開口部と連通する略台形状の開口部18bが形成されている。
冷却チャンバCの上面開口(18a)と空気流路用チャンバDの下面開口とは連結ダクト21を介して連通し、冷却チャンバCの上面開口周辺部と連結ダクト21の下面開口周辺部の間に、弾性部材から構成されるパッキン22が介在している。連結ダクト21は、そのフランジ21a(図7,8参照)がチャンバDの下端開口周辺部に取り付けられる。また、パッキン22は、チャンバC及び連結ダクト21のいずれか一方又は双方に固設される。
空気流路用チャンバD後部の下部には、電装部品収納チャンバEとの仕切壁17aと間隔を設けて邪魔板6がほぼ水平に取り付けられている。チャンバDの前面上部には、空気循環用ファン8を収容するファンケーシング23が設けられ、仕切壁17aに支持されている。ケーシング23の吸込面下端部と邪魔板6の先端部分の間には、第一温度センサ9が配設されている。第一温度センサ9は、板金製門型基台24の上面に固定されている。ファン8とチャンバDの吹出口16の間のケーシング23吹出面に、第二温度センサ10が配設されている。また、上記吸込面下端部から上方に傾斜して、ニクロム線、平行に配列された複数のシーズヒータ等の抵抗加熱体を支持部材25に取り付けた電気ヒータ7が配置されている。
Next, the first precision temperature control air conditioner of the present invention will be specifically described.
In the precision temperature control air conditioner A shown in FIGS. 3 to 5, the cooling chamber C, which will be described in detail later, has a meandering refrigerant on a thin box-shaped thermally
The upper surface opening (18a) of the cooling chamber C and the lower surface opening of the air flow channel chamber D communicate with each other via the
A
抵抗加熱体がニクロム線である電気ヒータ7の取付構造を図6に示す。上記支持部材25は、矩形状で断面コ字形状の板金製枠体26と、ニクロム線27を支持する複数のSUS製支持板28とからなる。支持板28は通気用の間隔を空けて枠体26の長辺間に固定され、複数の碍子用穴29が支持板28に穿孔されている。碍子用穴29には、中心にニクロム線27が挿通する孔を形成した円柱状の碍子(図示せず)が貫入される。
枠体26の一側辺下部には二対の碍子用孔26a,26bが穿孔されている。また、枠体26の上辺部内側から外側に折曲する折曲片30が設けられ、大小一対の孔30a,30bが折曲片30に穿孔されている。碍子用孔26aに貫入する円柱状碍子に形成された中心孔及び孔30aに、ニクロム線27の両端から延びるリード線31aが挿通し、ヒューズと直列接続する。碍子用孔26bに貫入する円柱状碍子に形成された中心孔及び孔30bに、ニクロム線27の発熱温度を所定の範囲に維持するサーモスタットから延びるリード線31bが挿通する。このような支持部材25は、枠体26の上下長辺に穿孔されビス孔26cを介して、ファンケーシング23の吸込面下端部及びチャンバD後部の上端部に取り付けられる。
The attachment structure of the
Two pairs of insulator holes 26 a and 26 b are formed in the lower part of one side of the
図3(A)を参照して、電装部品収納チャンバEの前面上部は、モータ部11や前記制御基板等の電装部品の点検を容易にするために着脱自在の上部パネル32で覆われている。上部パネル32は止めビスで空調機A本体に結合しており、その一側に把手33が設けられている。更に、上部パネル32には、室温目標温度・運転中の室温、スイッチ類の入切状態、日付・時間等を表示し、スイッチ等を操作する液晶タッチパネル34、運転時に点灯する表示灯35、電子・電気部品に漏電が生じた場合に電源を遮断する漏電ブレーカ36、緊急事態が発生した場合に電源を遮断する緊急遮断スイッチ37が設けられている。
チャンバEの前面下部も、後記冷却用ファンのモータ等の点検を容易にするために着脱自在の側部パネル38で覆われている。側部パネル38は止めビスで空調機A本体に結合しており、その一側に把手39が設けられている。
Referring to FIG. 3A, the front upper portion of the electrical component storage chamber E is covered with a detachable
The lower front portion of the chamber E is also covered with a
精密温調用空調機Aの本体上面には、吸込チャンバBの吸込口15及び空気流路用チャンバDの吹出口16を覆うように、室内空気吸込ダクトに接続する円筒状接続部40のフランジ40a、及び給気ダクトに接続する円筒状接続部41のフランジ41aが、それぞれ固着されている。このような空気流路系は専ら半導体製造装置等を恒温に維持するためのものであり、空調機Aはこれとは別系統の空気流路系を構成する電装部品収納チャンバEが一体に設けられている。この空気流路系においては、フィルタ42を通って吸込される室内空気は、チャンバEに突出したファン8のモータ部11や前記制御部12,13の制御板等の電装部品を冷却した後、冷却用ファン43によって室内に排出される。
更に、空調機A本体の下端四隅部には、キャスタ45が取り付けられている。
A
Furthermore,
次に、図7及び図8を参照して、冷却チャンバCについて具体的に説明する。
前記冷媒回路は、2シリンダ型ロータリ圧縮機1、凝縮器2、電子式膨張弁3、前記金属板19に固定された蒸発器4及びアキュムレータ46とこれらを順次接続する冷媒配管47a〜47eから構成される。そのうちの冷媒配管47eは、一端がアキュムレータ46内の上部気相部に位置し、他端が圧縮機1内の各シリンダ部に接続する。
圧縮機1は、その底部に一体に設けられた受け盤48が支持台49に長ビス50によって固着されている。凝縮器2を構成する冷媒配管は、略コ字形状ないし90°回転した略U字形状をなし、その内部は前記水配管20が貫通している。即ち、水冷式熱交換器5は、その冷媒配管を外管とし、水配管20を内管とする二重管からなる。凝縮器2(水冷式熱交換器5)の上部配管は、冷却チャンバC本体に固設された固定金具51に支持され、水配管20内に送液される冷却水で凝縮する冷媒が下流側に流れやすくしている。従って、凝縮器2の上部配管を下流側に向かって下降するように傾斜させることが好ましい。電子式膨張弁3にはステッピングモータ52が組み込まれており、蒸発器4の出入口の冷媒配管表面温度差を一定にするように、膨張弁3の開度が調整される。
Next, the cooling chamber C will be specifically described with reference to FIGS.
The refrigerant circuit includes a two-
In the
蒸発器4の下方には、室内空気が熱交換される際に結露するドレン水を受けるドレンパン53が配置されている。ドレンパン53の底部は傾斜していて、その最深部にドレン管54が接続している。
冷却チャンバCの一側面は点検板55で被覆され、点検板55は、冷却チャンバC本体の前面側部及び裏面側部の4箇所に固着された断面L字状のビス止め金具56にビス孔が穿孔され、止めビスを用いて冷却チャンバC本体に着脱自在に取り付けられる。水配管20の入口部57及び出口部58には、接続部材57a,58aを介して冷却水の往き管及び戻り管と接続可能にネジ部が形成されている。同様に、ドレン管54の排出口部59にも、接続部材59aを介してドレン水排出管と接続可能なネジ部が形成されている。なお、入口部57及び出口部58、排出口部59は、往き管及び戻り管、ドレン水排出管とそれぞれワンタッチ式に接続する接続部とすることができる。
Below the
One side surface of the cooling chamber C is covered with an
ところで、圧縮機1や膨張弁3等の冷媒回路に組み込まれた部品が万一故障した場合、冷媒回路部分だけを交換できるよう、冷却チャンバCをユニット化しておくことが望ましい。冷却チャンバCをユニット化する場合、図7に示すように、冷却チャンバCの上面開口周辺部に点検板55で被覆される一側面方向に向かって高くなるテーパ部60を設け、かつ前記連結ダクト21の下面開口周辺部にも冷却チャンバCの上面開口周辺部に整合するテーパ部を設けることが好ましい。
ここで、蒸発器4出口側の空間に隙間があると、蒸発器4をバイパスして電気ヒータ7の上流空気に温度制御されていない空気が混入する虞がある。しかし、上記テーパ60を設けておくと、冷却チャンバCの上面開口周辺部と連結ダクト21の下面開口周辺部の間に前記パッキン22が介在するため、冷却チャンバCを空調機本体の所定の位置にセットするとき、パッキン22が自動的に圧縮するので、冷却チャンバCの分離性とその気密性が確保される。同時に、冷却チャンバCを引き出しやすい構造となる。
更に、例えば点検板55の左右に把手を取り付けておくと、冷却チャンバCを容易に出し入れすることができる。
By the way, it is desirable to unitize the cooling chamber C so that only parts of the refrigerant circuit can be replaced in the event that a part incorporated in the refrigerant circuit such as the
Here, if there is a gap in the space on the outlet side of the
Furthermore, for example, if a handle is attached to the left and right of the
本発明の精密温調用空調機Aにおいて、目標温度の±0.1℃レベルの精密温調を行うには、電気ヒータ7手前の空気を設定温度の±0.3℃の範囲に制御する必要があり、そのために圧縮式冷凍機の高精度容量制御が行われる。冷凍機を高精度容量制御するには、前記第一温度センサ(圧縮機周波数制御用センサ)9の測定温度が蒸発器4で冷却された空気の平均温度と等しい必要がある。しかし、蒸発器4中の冷媒温度や通過風量にばらつきがあるため、蒸発器4下流の空気には通常数℃の温度分布がある。そこで、前記邪魔板6を設けて蒸発器4出口空気を混合し、温度分布のばらつきを小さくしている。
邪魔板6を設けただけでは空気温度は十分に均一化せず、また、邪魔板6の数が増加するほど空気の圧損が大きくなり、ファン8の動力も増加するので、図9に示す第一温度センサ9を使用する。この第一温度センサ9は、フィルム9a内の複数の点、本実施例では5点に白金測温抵抗体9bを適宜の間隔に分散させて直列接続した抵抗体(Pt100Ω:20Ω×5)からなるリボン状センサである。符号61は、圧縮機用制御部12に接続される導線である。上記第一温度センサ9によれば、各点の温度を平均した抵抗値が第一温度センサ9から出力される。そのため、個々の測定地点に温度分布があっても、平均値に近い測定値が出力される。
In the precision temperature control air conditioner A of the present invention, in order to perform precise temperature control at the target temperature ± 0.1 ° C. level, it is necessary to control the air in front of the
The air temperature is not sufficiently uniformed only by providing the
また、±0.1℃レベルの精密温調を行うには、第二温度センサ(電気ヒータ制御用センサ)10の測定温度が吹出空気の平均温度と±0.1℃の範囲で等しい必要がある。そのために、空気循環用ファン8で混合した後の空気温度を第二温度センサ10で測定する。一般に、ファン8吹出面の空気温度は±0.1℃程度の温度分布があるので、本発明では、ファン8吹出面又はその下流側近傍の空気温度を測定し、風量によらずに平均値に近い測定値が得られるポイントに第二温度センサ10を配設している。
第二温度センサ10は、図10(A)及び(B)に示すように、棒状のL字形白金測温抵抗体(Pt100Ω)10aからなる。測温抵抗体10aは、その垂直部の基部がファンケーシング23に取り付けられた固定金具62に電気絶縁部材10bを介して、その長手方向が気流と直交するように固定される。
In addition, in order to perform precise temperature control at a level of ± 0.1 ° C., the measured temperature of the second temperature sensor (electric heater control sensor) 10 needs to be equal to the average temperature of the blown air within a range of ± 0.1 ° C. is there. For this purpose, the air temperature after being mixed by the
As shown in FIGS. 10A and 10B, the
本発明の精密温調用空調機Aの作用を説明すると、吸込チャンバBの吸込口15から吸込された室内空気は、冷却チャンバC内の蒸発器4を通って冷却され、電気ヒータ7で再熱された後に、空気流路用チャンバDの吹出口16から室内に給気される。
その間、蒸発器4の下流に配置された邪魔板6によって蒸発器4出口の空気が十分に攪拌され、その空間温度分布が著しく小さくなる。そして、邪魔板6の下流に配設された第一温度センサ9で検出された空気温度に基づいて、圧縮機用制御部12からの信号により圧縮機1を容量制御する。
しかも、空間温度分布が小さくなった空気温度を検出する第一温度センサ9は、複数点に分散された測温抵抗体9bを直列接続したものであるから、蒸発器4出口の空気温度の平均値を得ることが可能である。従って、この平均化された空気温度に基づいて、圧縮機1の冷凍能力が高精度に制御される。これにより蒸発器4の冷熱量が制御されるので、吸込空気温度の変動が激しい環境にあっても、蒸発器4の下流空気温度を高精度(例えば22±0.3℃)に制御することが可能になる。また、第二温度センサ10で検出された空気循環用ファン8の下流空気温度に基づいて、電気ヒータ7の加熱量が制御される。その結果、給気温度を高精度(例えば23±0.1℃)に制御することが可能である。
Explaining the operation of the precision temperature control air conditioner A of the present invention, indoor air sucked from the
Meanwhile, the air at the outlet of the
In addition, the
更に、図11を参照して、本発明の第二の精密温調用空調機の概要を説明する。なお、図1に示す構成部材と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明はできるだけ避けることにする。
図11に示す精密温調用空調機は、前述の空調機Aにおける蒸発器4を含む冷媒回路がファンコイル型冷却用熱交換器70に置換され、前記電気ヒータ7がファンコイル型加熱用熱交換器71に置換される。また、冷却チャンバC及び空気流路用チャンバDは、断熱気密壁体で形成される。
冷却用熱交換器70は冷却チャンバCに組み込まれており、熱交換器70と外部に設置される冷熱源72の間をポンプP1の駆動により冷却水等の冷却媒体が循環する。加熱用熱交換器71にはポンプP2の駆動により外部に設置される熱源73との間を加熱媒体が循環する。冷却用熱交換器70と冷熱源72の間を接続する循環回路及び加熱用熱交換器71と熱源73の間を接続する循環回路には、それぞれ電磁弁74,75が介装される。電磁弁74,75は、各弁の開度を制御することにより、それぞれ冷却媒体及び加熱媒体の単位時間当たりの流量を調整する。なお、熱源73が蒸気ボイラーである場合は、ポンプP2に代えて送風機が用いられる。
電装部品収納チャンバEには、ファン8のモータ部11の他に、第一温度センサ9及び電磁弁74に接続する第一流量制御部76、第二温度センサ10及び電磁弁75に接続する第二流量制御部77が設置される。
Furthermore, with reference to FIG. 11, the outline | summary of the 2nd air conditioner for precision temperature control of this invention is demonstrated. The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be avoided as much as possible.
In the precision temperature control air conditioner shown in FIG. 11, the refrigerant circuit including the
The
In the electrical component storage chamber E, in addition to the
本発明の第二の精密温調用空調機の作用を簡単に説明すると、吸込チャンバBの吸込口15から吸込された室内空気は、冷却チャンバC内の冷却用熱交換器70を通って冷却され、加熱用熱交換器71で加熱された後に、空気流路用チャンバDの吹出口16から室内に給気される。その間、冷却用熱交換器70の下流に配置された邪魔板6によって熱交換器70出口の空気が十分に攪拌され、その空間温度分布が著しく小さくなる。邪魔板6の下流に配設された第一温度センサ9で検出された空気温度に基づいて、第一流量制御部76からの信号により冷却用熱交換器70を循環する冷却水の流量が制御される。
空気温度が設定値より低いときは、熱交換器70の冷却能力を低下させ、設定値より高いときは冷却能力を高めて、熱交換器70出口の空気温度を所定の設定範囲に維持する。このようにして所定の温度範囲に維持された室内空気は、加熱用熱交換器71で再熱される。この際、第二温度センサ10で検出された空気温度に基づいて、第二流量制御部77からの信号により熱交換器71を循環する加熱媒体の流量が制御され、熱交換器71の加熱量が制御されて、室温目標温度の±0.1℃に調整された空気が室内に給気される。
Briefly describing the operation of the second precision temperature control air conditioner of the present invention, the indoor air sucked from the
When the air temperature is lower than the set value, the cooling capacity of the
前記精密温調用空調機Aにおいて、電気ヒータ7と空気循環用ファン8の間の空気流路に更に邪魔板を配置してもよい。更なる邪魔板を用いることによって、電気ヒータ7下流の空気の攪拌が促進され、より平均化された空気温度を第二温度センサ10で検出することが可能になる。
また、空調機Aにおける蒸発器4を含む冷媒回路が冷却用熱交換器70であるか、あるいは電気ヒータ7が加熱用熱交換器71であってもよい。
第二の空調機において、電磁弁74,75を省略し、ポンプP1,P2として可変式ポンプを用いてもよい。その場合は、第一流量制御部76は第一温度センサ9及びポンプP1に接続し、第二流量制御部77は第二温度センサ10及びポンプP2に接続する。このように、可変式ポンプを用いてその回転数を制御することによっても、第一温度センサ9及び第二温度センサ10で検出される空気温度に基づいて、冷却媒体及び加熱媒体の単位時間当たりの流量を調整することができる。
In the air conditioner A for precise temperature control, a baffle plate may be further arranged in the air flow path between the
Further, the refrigerant circuit including the
In the second air conditioner, the
1・・・ 圧縮機、4・・・ 蒸発器(冷却用熱交換部)、6・・・ 邪魔板、7・・・ 電気ヒータ(加熱用熱交換部)、8・・・ 空気循環用ファン、9・・・ 第一温度センサ、9b・・・ 測温抵抗体、10・・・ 第二温度センサ、15・・・ 吸込口、16・・・ 吹出口、70・・・ 冷却用熱交換器(冷却用熱交換部)、71・・・ 加熱用熱交換器(加熱用熱交換部)、A・・・ 精密温調用空調機。
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