JP4583637B2 - 空気浄化空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱を発生する機器を設置したクリーンルームに外気を導入するために、外気からＳＯ _２ のごとき可溶性汚染ガスを除去して浄化すると共に、空気を調温調湿する手段に関し、消費エネルギを節約しながら外気の湿度が低い秋から春までの加湿期に、特に空気浄化機能を高めることができる空調手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外気を浄化空調する手段としては、図５（ａ）に示すものが知られている。同図において、外気を取り入れるハウジング１内には、冷却コイル２、加熱コイル３、エアワッシャ４、露点計（湿度計）５が順次配置され、ここで所定の絶対湿度に加湿処理された空気は、送風機、ケミカルフィルタとＨＥＰＡフィルタを備えるフィルタを経て被処理空気室（クリーンルーム）に供給される。前記エアワッシャ４は、噴霧装置４ａ，親水性エリミネータ４ｂ，吸収水槽４ｃからなり、吸収水ｗをポンプで循環させノズルから噴霧させることにより可溶性汚染ガスを吸収すると共に空気の湿度を増加させ、吸収水ｗ中の汚染ガスの濃度が高まれば新鮮な吸収水（例えば純水）で希釈する。なお、図中ａ〜ｄを付した部分の空気の状態は、加湿器におけるこの装置の処理による空気の状態を示す図５ （ｂ）に状態点ａ〜ｄとして示されている。
【０００３】
処理空気の湿度は、エアワッシャ４の下流に設置した露点計５からの信号によって、温水用の２方電動弁３ａを調節して加熱コイル３に供給する温水の量を変化させて制御する。例えば、処理空気が設定絶対湿度に達していないないときは、露点計５では低い値が測定されるから、その信号により温水量調節バルブ３ａの開度を大きくし、空気温度をあげて絶対湿度を上昇させている。
【０００４】
図５（ｂ）は前記手段の空気線図で、加湿期の低温低湿の外気ａは、被処理空気室内で温度２３℃、絶対湿度７．８ｇ／ｋｇ（ＤＡ）の点ｄを目標に調整され、クリーンルーム内の空気と混合して点ｅの状態になる。符号ｂ，ｃ，ｄは、そこに至るまでの処理操作につれての空気の状態の推移を示している。
【０００５】
外気は、まずエアワッシャ４の上流で加熱コイル３によってｂまで加熱されてエアワッシャ４で加湿され（温度は低下）エアワッシャ４の下流で所定の絶対湿度７．８ｇ／ｋｇになる。このとき加湿量の制御は、露点計５の露点により、加熱量制御バルブ３ａを介して加熱コイル３に供給する温水の量を調節することにより行なう。例えば、設定絶対湿度に達していないときは、露点計５で低い値が測定され、その信号によって加熱量制御バルブ３ａの開度が大きくなり、外気加熱温度ｂが上昇する。処理空気温度が上昇すると加湿量は増加し、絶対湿度は設定値のｃまで上昇し、温度は送風機１２、フィルタ７と空気の摩擦熱、送風機モータの発熱によってｄまで上がり、クリーンルームに送られて室内の空気と混合して点ｅの状態になる。
【０００６】
この従来装置にあって、処理空気中の可溶性汚染ガスは、エアワッシャ４で吸収水にある程度は吸収されるが、一層の性能の向上が求められていた。本出願人は、特開2000-279741 号において、気液接触をさせて可溶性ガスを１次除去した後、冷却コイルで２次除去をする発明を出願した。しかし、もともと外気が乾燥している冬季には、冷却して可溶性ガスを凝縮して捕集しようとすると、所望の室内湿度が得られなかった。更に省エネルギ性についても改善の余地があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、外気から除湿をしない加湿期にあっても、省エネ運転を実現しながら可溶性汚染ガスを十分に除去できる空調手段を得ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための空気浄化空調方法の一つは、外気を処理空気として吸入するハウジング内に冷却コイル、加熱コイル、エアワッシャ、湿度検出手段を備え、処理空気の温度制御をすると共に、エアワッシャにおいて気液接触により空気中の可溶性汚染ガスを吸収させるようにした空気浄化空調方法において、エアワッシャによって被空調室の設定絶対湿度より多く加湿し、エアワッシャの下流に設けた除湿コイルで、被空調室の設定絶対湿度に到達するまで空気を冷却して除湿することを特徴とする。
また他の空気浄化空調方法は、外気を処理空気として吸入するハウジング内に冷却コイル、加熱コイル、エアワッシャ、湿度検出手段を備え、処理空気の温度制御をすると共に、エアワッシャにおいて気液接触により空気中の可溶性汚染ガスを吸収させるようにし、エアワッシャの下流に設けた除湿コイルで空気を冷却して除湿する空気浄化空調方法において、ハウジング内の外気入口に外気の冷熱を吸収できる予熱コイルを設け、この予熱コイルで吸収した冷熱を除湿コイルでの冷却に利用することを特徴とする。
【０００９】
また、このための空気浄化空調装置は、外気を吸入するハウジング内に冷却コイル、加熱コイル、エアワッシャ、露点計等を備え、外気の温度制御をすると共に、エアワッシャから吸収水を噴霧して空気中の可溶性汚染ガスを吸収させるようにした空気浄化空調装置において、ハウジング内の外気入口に外気の冷熱を吸収できる予熱コイルを設け、エアワッシャ上流に処理空気の加熱温度を被処理空気室の温度より上げてエアワッシャによる加湿量を増加可能とする加熱コイルを設け、エアワッシャの下流に、加湿期に余分に加湿された空気の冷却除湿が可能で、除湿期に空気の再熱が可能の除湿・再熱両用コイルを設け、加湿期に予熱コイルで吸収した冷熱を、循環水を介して除湿・再熱両用コイルの冷却に利用することを特徴とする。
【００１０】
前記の方法及び装置において、加湿量増加分の除湿によって可溶性汚染ガスの除去量が増大される。
【００１１】
【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（ａ）は第１の実施の形態を示し、同図において、ハウジング１中には、図５に示すものと同様に、冷却コイル２、加熱コイル３、エアワッシャ４、露点計５が被処理空気の通過する順に設置され、ハウジング１外に送風機６、フィルタ７が設置されている。エアワッシャ４は、立設管とノズルからなる噴霧装置４ａと、吸収水を慣性衝突させて捕捉する通気性の捕捉部４ｂと、水槽４ｃ、循環ポンプ等から成っている。この他に充填材や親水性エリミネータに吸収水を流下させる構成を例示できる。そして、これに加えて、ハウジング１中で冷却コイル２の上流側に予熱コイル１０が設置され、エアワッシャ４の下流側に除湿・再熱両用コイル１２が設置されている。露点計５は、調温調湿された空気を計るため、除湿・再熱両用コイル１２より下流に設置され、空調される室に至る前の処理済み空気の経路中に設置されればよく、ハウジング中に限らない。温度センサは、エアワッシャでの気液接触により変動した温度を計るため、エアワッシャと除湿・再熱両用コイルの間に設置される。
【００１２】
そして、予熱コイル１０と除湿・再熱両用コイル１２は、水通路１３、１４で接続され、水通路１３には、インバータ制御ポンプ１５と熱交換器１６が介設され、熱交換器１６は、冷水管１７を通る冷水で冷却可能になっている。冷水管１７は、例えば空調される室の循環空気を冷却するための配管から分岐させることができる。より具体的にはクリーンルームを冷却する顕熱交換器（登録商標「ドライコイル」）の系統の冷水の一部を利用できる。
【００１３】
外気が低温で乾燥する加湿期には、予熱コイル１０で外気から得た冷熱を除湿・再熱両用コイル１２に伝えて除湿作用をさせ（除湿コイルとして作用させ）、除湿によって得た熱を予熱コイル１０に伝えて外気を予熱する。なお、このとき冷水管１７の往水の弁を閉止し、熱交換器１６での熱交換は行なわない。図１ （ｂ）は、図１（ａ）の装置が加湿期に使用される場合に、位置ａ〜ｆの空気の状態を示す空気線図で、外気ａは、エアワッシャ４の下流の除湿・再熱両用コイル１２で冷却除湿のために使用された循環水の戻り水でｂまで加温され、更に加熱コイル３で２３℃を大きく越えた温度ｃまで加温される。そしてエアワッシャ４により等エンタルピ線に沿ってｄ点まで加湿量Ａの加湿をされ、次に除湿・再熱両用コイル１２において、予熱コイル１０から供給される冷熱で飽和線に沿って点ｅまで除湿量Ｂ分の除湿作用を受け、送風機６でクリーンルームへ送られる間に、送風機６、フィルタ７で摩擦熱などの熱を受けてｆの状態になる。この除湿量Ｂの除湿によって、コイル表面には水膜が形成され、エアワッシャで取り切れなかった可溶性ガスを吸収除去する。可溶性汚染ガスを含んだ吸収水ｗは、単独で排水されるか又はと共に水槽４ｃに流入混合したのち排出される。なお、除湿・再熱両用コイル１２から水槽４ｃにかけてハウジング底板を下り勾配に形成するとよい。
【００１４】
前記の装置において、除湿・再熱両用コイル１２へ送る水の温度は、給気絶対湿度条件によって異なるが、例えば７．８ｇ／ｋｇ（ＤＡ）の条件では、露点温度が約１０．５℃であることから、７℃程度であることが望ましい。
【００１５】
予熱コイル１０からの冷熱で足りない場合は、冷水管１７の往管に付設した弁を開き、冷凍機からの冷水を冷水管１７から熱交換器１６に送って必要温度まで下げる。処理空気に対する加湿量の調整は、エアワッシャ４下流の温度又は露点温度により、加熱コイル３への温水供給量を制御する２方電動弁３ａの開度を制御することによって行ない、除湿・再熱両用コイル１２での除湿量は、露点計５の露点温度によりポンプ１５を制御して水量を調節することにより行なう。このように処理されて状態ｅとなった空気は、前記の通り僅かに昇温してｆとなってクリーンルームに給気される。なお露点計は高価であるので温度計を用い、計測された温度から絶対湿度を逆算してもよいし、湿度計を用い相対湿度の計測値からフィードバック制御をしてもよい。
【００１６】
この装置を用いてＳＯ _２ ガスの除去性能を実測した実験結果を図２、３に示す。図２は、エアワッシャ４下流の除湿・再熱両用コイル１２での除湿量とＳＯ _２ ガス除去率の関係を示し、これによれば、除湿量が０では除去性能は０であるが、除湿量が９ｇ／ｋｇ（ＤＡ）で６５％を越える除去率が得られ、除湿量の増加と共に除去性能が確実に上昇していることが実証された。
【００１７】
図３は、エアワッシャ４と除湿・再熱両用コイル１２の両方でのＳＯ _２ ガスの総合除去率を、除湿量をパラメータとして示したものである。除湿量が０のときの除去性能は約７５％で、これが加湿期のエアワッシャ４単独での除去性能を示している。除湿量の増加に伴って総合除去性能は上昇し、除湿量８ｇ／ｋｇ（ＤＡ）では９０％を越える高い性能が確認された。
【００１８】
以上のように、加湿期に外気に余分の加湿をして除湿を行なうことで、可溶性汚染ガスの除去性能は、容易に１０％程度改善できることが証明された。また過度の湿分を除湿して空調室や供給ダクトでの結露を防止できる。
【００１９】
また、この装置では、春から秋までの比較的高温高湿の除湿期には、高温の外気を、エアワッシャ４の下流で処理空気を再熱するための熱源として利用している。すなわち、予熱コイル１０によって高温外気を予冷し、予冷によって温度が上昇した水を除湿・再熱両用コイル１２に供給することで、冷却コイル２で冷却された空気を再熱することができ、この再熱によって結露を防止し、温度分布を改善することができる。なお、除湿・再熱両用コイル１２に代えて除湿専用のコイルとすることもできる。
【００２０】
図４は第２の実施の形態を示し、第１の実施の形態に比べて、１）冷却コイル２を、エアワッシャ４の下流側に設置したこと、２）送風機６を最上流部に設置したこと、３）加湿期に過剰な加湿水分を除湿するための循環水量制御に際し、ポンプ制御に替えて、除湿・再熱両用コイル１２に送る冷水の通路１３に、バイパス配管１３ａと３方電動弁１３ｂを設置し、電動弁１３ｂを開閉調整して冷水量の制御をすること、などが相違するが、その他の構成は一致し、除湿浄化作用は一致する。特にこの実施形態の利点は、夏期において除湿可能な除湿量が増え、可溶性ガスの除去性能が高まることである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、加湿期に置ける加湿量を、必要加湿量よりも多くして、過剰な加湿水分を除湿することにより可溶性汚染ガスを除去するという手段を空調装置に導入したことにより、加湿期においても除湿によるガスの除去効果が得られるから、エアワッシャと合わせた総合ガス除去性能を向上させることができる。同時に、加湿期の低温の取り入れ外気から得られる冷熱を除湿に利用することにより、処理に必要な投入エネルギ量を大幅に削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の配置図及び空気線図
【図２】除湿量と除湿コイルでのガス除去率の関係を示すグラフ
【図３】除湿量と浄化空調機のガス除去率の関係を示すグラフ
【図４】第２の実施の形態の配置図
【図５】従来装置の配置図及び空気線図
【符号の説明】
２ 冷却コイル ３ 加熱コイル
４ エアワッシャ ５ 露点計
６ 送風機 ７ 送風機
１０ 予熱コイル １２ 除湿・再熱両用コイル
１３、１４ 水通路

Claims (3)

1. 外気を吸入するハウジング内に冷却コイル、加熱コイル、エアワッシャ、湿度検出手段を備え、外気の温度制御をすると共に、エアワッシャから吸収水を噴霧して空気中の可溶性汚染ガスを吸収させるようにした空気浄化空調装置において、ハウジング内の外気入口に外気の冷熱を吸収できる予熱コイルを設け、エアワッシャ上流に処理空気の加熱温度を制御してエアワッシャによる加湿量を増加可能とする加熱コイルを設け、エアワッシャの下流に、加湿期に余分に加湿された空気の冷却除湿が可能で、除湿期に空気の再熱が可能な除湿・再熱両用コイルを設け、予熱コイルと除湿・再熱両用コイルとを第１水通路及び第２水通路を介して接続することにより循環路を形成し、加湿期に予熱コイルで吸収した冷熱を、循環水を介して除湿・再熱両用コイルの冷却に利用し、除湿期に予熱コイルで吸収した温熱を、循環水を介して除湿・再熱両用コイルの加熱に利用することを特徴とする空気浄化空調装置。
2. 請求項１において、加熱コイルの加熱量を、エアワッシャの下流に設けた温度計の温度又は湿度計の湿度若しくは露点計の露点により制御することを特徴とする空気浄化空調装置。
3. 請求項１において、除湿コイルを冷却する循環水に、熱交換器を介して冷水による冷却を付加することを特徴とする空気浄化空調装置。

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