TWI637779B - Air purification system - Google Patents

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TWI637779B TW105116285A TW105116285A TWI637779B TW I637779 B TWI637779 B TW I637779B TW 105116285 A TW105116285 A TW 105116285A TW 105116285 A TW105116285 A TW 105116285A TW I637779 B TWI637779 B TW I637779B
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山脇正勝
東田一成
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伸和控制工業股份有限公司
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Abstract

本發明係一種空氣清淨化系統，其課題為提供：作為吸附單元的吸附材，由使用多量的活性碳者，可實現低成本之空氣清淨化系統。
解決手段為本發明之空氣清淨化系統係具有可再生吸附能力之2系統之吸附單元，而一方之吸附單元則在吸附處理空氣內的污染物質時，成為呈加以再生另一方的吸附單元之吸附能力之吸附式之空氣清淨化裝置，和控制經由空氣清淨化裝置而加以清淨化之空氣的溫度及濕度之空氣調和裝置，和加以供給經由空氣調和裝置而控制溫度及濕度之空氣的HEPA裝置，其特徵為空氣清淨化裝置之吸附單元之吸附材的70%以上則由活性碳所成，而空氣調和裝置係可將-10℃~80℃範圍之空氣，控制為20℃~27℃之範圍內且40%~50%之濕度，而HEPA裝置係具有除去0.3μm以上之粒子的性能者。

Description

空氣清淨化系統
本發明係有關將自無塵室等所輸送之處裡空氣進行清淨化的空氣清淨化系統。
對於經由本件申請人之日本專利第5303143號(專利文獻1)，係加以揭示有作為具有可再生吸附能力之2系統的吸附單元，而成為一方的吸附單元則呈在吸附處理空氣內的污染物質時，而加以再生另一方的吸附單元之吸附能力之吸附式之空氣清淨化裝置，加以採用3層型式之吸附單元之空氣清淨化裝置。
3層型式之吸附單元係由包含活性碳與固體鹼性物質之吸附材層a，和包含固體酸性物質之吸附材層b，和包含活性碳與固體鹼性物質之吸附材層c所成。構成吸附材層a及吸附材層c之固體鹼性物質係氧化鎂，矽酸鎂，矽酸鈣，海泡石，選自氧化鋁及海泡石之構成，而構成吸附材層b之固體氧化性物質係含有鈦與矽之複合氧化物及氧化釩之構成。
此空氣清淨化裝置係可將來自清洗作業空間 的排氣，除去至氨為0.05ppb以下、氮氧化物之NOx為0.1ppb以下、硫氧化物之SOx為0.1ppb以下、氯離子之Cl-為0.1ppb以下、含有胺類之有機性分子狀污染物質係以十六烷換算為2ppb以下為止者。即，該空氣清淨化裝置係極高性能之空氣清淨化裝置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5303143號
[專利文獻2]日本專利第4047639號
[專利文獻3]日本專利第4644517號
如前述，專利文獻1所揭示之空氣清淨化裝置係為極高性能之空氣清淨化裝置，但吸附單元之成本為高。本件發明者係對於作為吸附單元之吸附材，更多量地使用低成本之活性碳之情況，重複進行銳意檢討。
如根據本件發明者時，在吸附材中，活性碳的量為多之情況，含於吸附處理後之空氣中的活性碳引起之塵埃量變多，而產生必須除去該塵埃。
但本件發明者係由併用為了除去該塵埃之HEPA裝置者，見解到可克服其問題。特別是，由控制吸 附處理後之空氣的溫度及濕度者，見解到可提高經由HEPA裝置之塵埃除去性能，另外，可加長該性能之壽命者。作為該事實之因素係認為因在過低之低濕度中係產生有經由靜電之HEPA裝置的不良狀況，而在過度之高濕度中係產生經由結露或霉菌繁殖等之HEPA裝置的堵塞之故。
本發明係依據如以上的背景所發明之構成，其課題為提供：作為吸附單元之吸附材而由使用多量的活性碳者，可實現低成本之空氣清淨化系統者。
本發明係具備：具有可再生吸附能力之2系統之吸附單元，而一方之吸附單元則在吸附處理空氣內的污染物質時，成為呈加以再生另一方的吸附單元之吸附能力之吸附式之空氣清淨化裝置，和控制經由前述空氣清淨化裝置而加以清淨化之空氣的溫度及濕度之空氣調和裝置，和加以供給經由前述空氣調和裝置而控制溫度及濕度之空氣的HEPA裝置之空氣清淨化系統，其特徵為前述空氣清淨化裝置之前述吸附單元之吸附材的70%以上則由活性碳所成，而前述空氣調和裝置係可將-10℃~80℃範圍之空氣，控制為20℃~27℃之範圍內且40%~50%之濕度，而前述HEPA裝置係具有除去0.3μm以上之粒子的性能，通過前述HEPA裝置之空氣係加以清淨化至氨為5ppb以下、丙酮為10μg/m3以下、氮氧化物之NOx為20 ppb以下、硫氧化物之SOx為20ppb以下為止者。
如根據本發明時，作為吸附單元的吸附材，由使用多量的活性碳者，可實現低成本。另外，可經由HEPA裝置而有效果地除去含於吸附處理後之空氣中的活性碳引起之塵埃，且由經由空氣調和裝置而控制吸附處理後之空氣的溫度及濕度者，可提高經由HEPA裝置之塵埃除去性能，另外，可延長該性能之壽命者。
理想係前述空氣調和裝置係可將-10℃~80℃之範圍的36m3/min以下之空氣，對於20℃~27℃之範圍內的目標溫度而言，以±0.1℃之精確度加以控制，且，對於40%~50%之範圍內的目標溫度而言，以±0.5%之精確度加以控制。
空氣調和裝置則經由將經由空氣清淨化裝置而加以清淨化之空氣的溫度及濕度，如由此條件而控制之時，更提高經由HEPA裝置之塵埃除去性能，另外，更可延長該性能之壽命者。
另外，如根據本件發明者，吸附單元係具有8000~10000之範圍的SV值者為佳。當超出此範圍時，吸附性能的壽命係雖延長，但框體則變大。另一方面，當低於此範圍時，雖可小型化而為便利，但吸附性能之壽命則變短。
另外，HEPA裝置係將通過該HEPA裝置之空氣，揮發性有機化合物則至成為10μg/m3以下為止進行清淨化者為佳。
另外，本發明係具備：具有可再生吸附能力之2系統之吸附單元，而一方之吸附單元則在吸附處理空氣內的污染物質時，成為呈加以再生另一方的吸附單元之吸附能力之吸附式之空氣清淨化裝置，和控制經由前述空氣清淨化裝置而加以清淨化之空氣的溫度及濕度之空氣調和裝置，和加以供給經由前述空氣調和裝置而控制溫度及濕度之空氣的HEPA裝置之空氣清淨化系統，其特徵為前述空氣清淨化裝置之前述吸附單元之吸附材係含有將活性碳作為主成分之55wt%的第1混合材料，和將主成分作為陶瓷之45wt%的第2混合材料，對於前述第1混合材料係包含有70wt%以上的活性碳，而前述空氣調和裝置係可將-10℃~80℃範圍之空氣，控制為20℃~27℃之範圍內且40%~50%之濕度，而前述HEPA裝置係具有除去0.3μm以上之粒子的性能，通過前述HEPA裝置之空氣係加以清淨化至氨為5ppb以下、丙酮為10μg/m3以下、氮氧化物之NOx為20ppb以下、硫氧化物之SOx為20ppb以下為止者。
另外，本發明係具備：具有可再生吸附能力之2系統之吸附單元，而一方之吸附單元則在吸附處理空氣內的污染物質時，成為呈加以再生另一方的吸附單元之吸附能力之吸附式之空氣清淨化裝置，和控制經由前述空氣清淨化裝置而加以清淨化之空氣的溫度及濕度之空氣調和裝置，和加以供給經由前述空氣調和裝置而控制溫度及濕度之空氣的ULPA裝置之空氣清淨化系統，其特徵為前 述空氣清淨化裝置之前述吸附單元之吸附材係含有將活性碳作為主成分之55wt%的第1混合材料，和將主成分作為陶瓷之45wt%的第2混合材料，對於前述第1混合材料係包含有70wt%以上的活性碳，而前述空氣調和裝置係可將-10℃~80℃範圍之空氣，控制為20℃~27℃之範圍內且40%~50%之濕度，而前述ULPA裝置係具有除去0.1μm以上之粒子的性能，通過前述ULPA裝置之空氣係加以清淨化至氨為5ppb以下、丙酮為10μg/m3以下、氮氧化物之NOx為20ppb以下、硫氧化物之SOx為20ppb以下為止者。
如根據上述之各系統，作為吸附單元之吸附材，由使用含有多量之活性碳及多量的陶瓷之二種的混合材料者，可實現低成本。另外，可經由HEPA裝置或ULPA裝置而有效果地除去含於吸附處理後之空氣中的活性碳引起之塵埃，且由經由空氣調和裝置而控制吸附處理後之空氣的溫度及濕度者，可提高經由HEPA裝置或ULPA裝置之塵埃除去性能，另外，可延長該性能之壽命者。
在上述之各系統中，對於前述第1混合材料，係包含有20~22wt%之氧化鋁，和4~6wt%之二氧化矽者為佳。
另外，前述第2混合材料係作為前述陶瓷，包含二氧化矽或氧化鋁，且作為觸媒，包含6.5wt%~8.5wt%之五氧化二釩者為佳。
如根據本發明時，作為吸附單元的吸附材，由使用多量的活性碳者，可實現低成本。另外，可經由HEPA裝置或ULPA裝置而有效果地除去含於吸附處理後之空氣中的活性碳引起之塵埃，且由經由空氣調和裝置而控制吸附處理後之空氣的溫度及濕度者，可提高經由HEPA裝置或ULPA裝置之塵埃除去性能，另外，可延長該性能之壽命者。
100‧‧‧空氣清淨化系統
101‧‧‧空氣清淨化裝置
102‧‧‧空氣調和裝置
103‧‧‧HEPA裝置
104‧‧‧排氣冷卻單元
圖1係本發明之一實施形態的空氣清淨化系統之概略正面圖。
圖2係圖1之空氣清淨化系統之概略背面圖。
圖3係圖1之空氣清淨化系統之概略方塊圖。
圖4係顯示圖1之空氣清淨化系統之空氣清淨性能的圖表。
圖5係顯示圖1之空氣清淨化裝置之構成之詳細的方塊圖。
圖6係顯示圖1之空氣清淨化裝置之構成例的方塊圖。
圖7係顯示圖1之空氣調和裝置之其他構成例之方塊圖。
以下，參照附加的圖面，詳細說明本發明之一實施形態。圖1係本發明之一實施形態的空氣清淨化系統100之概略正面圖，圖2係圖1之空氣清淨化系統100之概略背面圖，圖3係圖1之空氣清淨化系統100之概略方塊圖。
如圖1乃至圖3所示，本實施形態之空氣清淨化系統100係具備：吸附所導入之處理空氣內的污染物質而清淨化處理空氣之空氣清淨化裝置101，和控制經由空氣清淨化裝置101所清淨化之空氣的溫度及濕度之空氣調和裝置102，和加以供給經由空氣調和裝置102而控制溫度及濕度之空氣的HEPA裝置103，和冷卻在空氣清淨化系統100之吸附能力的再生時產生之排氣的排氣冷卻單元104。
空氣清淨化裝置101係具有可再生吸附能力之2系統的吸附單元101a、101b，一方的吸附單元則在吸附處理空氣內之污染物質時，成為呈加以再生另一方之吸附單元的吸附能力之吸附式的空氣清淨化裝置。詳細的構造係後述之，但除了吸附單元之吸附材的70%以上則由活性碳所成的點以外，與日本專利第5303143號(專利文獻1)所揭示之構成相同。另外，本實施形態之吸附單元之SV值係為9000。然而，SV值係空間速度(Space Velocity)者，意味以通過吸附單元之氣體的流量 (m3/h)/在吸附單元之吸附劑的體積(m3)所表示的值者。
空氣調和裝置102係可將-10℃~80℃範圍之空氣，控制為20℃~27℃之範圍內且40%~50%之濕度的裝置。本實施形態之空氣調和裝置102係可將-10℃~80℃之範圍的36m3/min以下之空氣，對於20℃~27℃之範圍內的目標溫度而言，以±0.1℃之精確度加以控制，且，對於40%~50%之範圍內的目標溫度而言，以±0.5%之精確度加以控制。更詳細的構造係後述之，但揭示於日本專利第4047639號(專利文獻2)。
HEPA裝置103係具有除去0.3μm以上之粒子的性能之HEPA裝置(規格上之除去率係99.99%)。
如根據本實施形態，通過HEPA裝置103之空氣係加以清淨化成氨為5ppb以下、丙酮為10μg/m3以下、氮氧化物之NOx為20ppb以下、硫氧化物之SOx為20ppb以下，揮發性有機化合物為10μg/m3以下。此等數值係作為本發明目的之清淨化後之空氣的要求規格，與有關經由本實施形態之空氣清淨化系統100之實際實驗機的空氣清淨性能之資料合併，加以圖示於圖4。在此，IPA係為異丙醇，而PGMEA係指1-甲氧基-2丙基乙酸酯(醋酸丙二醇甲醚酯)，矽氧烷係指將矽與氧作為架構之化合物，具有Si-O-Si結合(矽氧烷結合)之構成(=矽氧烷類)，而Dopant P.B係指在半導體製造工程所使用之不純物(P：磷、B：硼)。
如以上，如根據本實施形態時，作為吸附單元之吸附材，70%以上(例如，75%)為活性碳之故，而可實現低成本。另外，可經由HEPA裝置103而有效果地除去含於吸附處理後之空氣中的活性碳引起的塵埃，而可發揮充分之空氣清淨性能者。然而，對於吸附材係含有70wt%以上之活性碳，和20~22wt%之氧化鋁，和4~6wt%之二氧化矽者為佳。此情況，可有效地抑制成本同時，可確保良好的除去及清淨能力。在本件發明者之銳意的研究中，第1混合材料則含有70wt%以上之活性碳，和21wt%之氧化鋁，和6wt%之二氧化矽之情況，可極有效地抑制成本同時，可確保良好的除去及清淨能力。
更且，由經由空氣調和裝置102而控制吸附處理後之空氣的溫度及濕度者，可提高經由HEPA裝置103之塵埃除去性能，另外，可延長該性能之壽命者。
特別是，本實施形態之空氣調和裝置102係經由可將-10℃~80℃之範圍的36m3/min以下之空氣，對於20℃~27℃之範圍內的目標溫度而言，以±0.1℃之精確度加以控制，且，對於40%~50%之範圍內的目標溫度而言，以±0.5%之精確度加以控制者，可更提高經由HEPA裝置103之塵埃除去性能，另外，更延長該性能之壽命者。
然而，在以上的實施形態中，HEPA裝置103係加以置換為具有除去0.1μm以上之粒子的性能之ULPA裝置亦可。此情況，可對應於如手術室高度清淨度之環境 者。
另外，本件發明者係見解到吸附單元之吸附材則包含將活性碳作為主成分之55wt%的第1混合材料，和將主成分作為陶瓷之45wt%的第2混合材料，對於第1混合材料係含有70wt%以上之活性碳的情況(活性碳則佔第1混合材料之比例為70wt%以上之情況)中，可實現低成本之同時，可有效地吸附空氣中的塵埃者。陶瓷係不但低成本，而在可容易地載持觸媒的點為有益，由使用陶瓷者，可容易地提高吸附單元之清淨效果，並且亦可延長HEPA裝置或ULPA裝置之壽命。陶瓷係二氧化矽或氧化鋁者為佳，而所載持之觸媒係為五氧化二釩者為佳。此情況，第2混合材料係包含6.5wt%~8.5wt%之五氧化二釩者為佳。另一方面，對於前述第1混合材料，係包含有20~22wt%之氧化鋁，和4~6wt%之二氧化矽者為佳。
如上述，對於第1混合材料，含有20~22wt%之氧化鋁，和4~6wt%之二氧化矽，而第2混合材料則作為陶瓷，含有二氧化矽或氧化鋁，且作為觸媒，包含6.5wt%~8.5wt%之五氧化二釩之情況，可確保丙酮的平衡吸附量則成為16wt%以上之吸附能力。經由此，成為可以簡易之吸附材而充分地確保由在半導體製造設備之無塵室所要求之塵埃除去能力及空氣清淨能力者。然而，在本件發明者之銳意的研究中，第1混合材料則含有70wt%以上之活性碳，和21wt%之氧化鋁，和6wt%之二氧化矽之 情況，可極有效地抑制成本同時，可確保良好的除去及清淨能力。另外，在第2混合材料中成為主成分之陶瓷係在第2混合材料中，以55~90wt%的比例而含有。然而，對於第2混合材料則包含作為陶瓷之二氧化矽的情況，係對於第2混合材料加以含有二氧化鈦亦可。
(空氣清淨化裝置101之構造的詳細)
對於詳細之空氣清淨化裝置101之構成，參照圖5的同時加以說明。圖5係對應於專利文獻1之圖2。
在圖5所示之空氣清淨化裝置101(亦稱為分批式TSA裝置10)中，處理空氣係自處理空氣導入口1，流入至除去粒子狀污染物質之高性能過濾片(1)11，之後，歷經第1閥12，流入在吸附模式(A)系統之吸附單元(A)13A。在吸附材單元(A)13A加以吸附除去分子狀污染物質之後，成為超高純度空氣，而流入至加以設置於吸附材單元(A)13A與第2閥15之間之分配器(A)14A。然而，吸附材單元(A)13A係對應於上述之圖1乃至圖3之吸附單元101a。
經由分配器(A)，而加以分歧超高純度空氣的一部分，作為再生空氣而加以使用。再生空氣係指在使傳送加熱於吸附模式結束之吸附材單元的空氣(再生空氣)而吸附之不純物脫離之工程(再生模式)中，所使用之空氣。
在分配器(A)14A中，吸附模式則為(A) 系統之情況，再生模式係成為(B)系統。在此，自(A)系統通過第2閥15而流動於超高純度空氣送出口16之超高純度空氣，和歷經再生空氣加熱部28而自第2閥15流動於(B)系統之再生空氣的流量比係成為1：1至1：0.05之範圍的特定流量比。然而，由未使用分配器，直接，使用再生空氣導入用送風機而導入大氣亦可。
加以分歧，通過分配器(A)14A之超高純度空氣係流動在超高純度空氣導管(A)18A內，歷經第2閥15而流動在超高純度空氣送出導管19而流入至超高純度空氣送出口16。
吸附材單元(A)13A，吸附材單元(B)13B係吸附材之70%以上為活性碳，加以構成為蜂巢狀，但亦可為板狀或薄片狀或粒狀(錠狀)。作為活性碳，可舉出活性焦炭，石墨，碳，活性碳纖維等。然而，吸附材單元(B)13B係對應於上述之圖1乃至圖3之吸附單元101b。
然而，作為空氣清淨化裝置101之第1閥12及第2閥15，係使用記載於專利第4644517號(專利文獻3)之4端口自動切換閥者為佳。
對於空氣清淨化裝置101(分批式TSA裝置10)之再生操作加以說明。圖5所示之分配器(A)14A中，吸附模式為(A)系統之情況係再生模式係成為(B)系統之故，自(A)系統通過第2閥15而流動至超高純度空氣送出口16之供給空氣，和歷經再生空氣加熱 部28而自第2閥15流動至(B)系統之再生空氣，則以1：1至1：0.05之範圍的流量比加以分配。
再生模式係由加熱時間帶與冷卻時間帶加以構成。在再生模式為加熱時間帶之情況中，由圖5之分配器(A)14A所分歧之再生空氣係歷經再生空氣3方閥20而由再生空氣送風機22加以升壓，流入至再生空氣預熱器24，回收高溫的再生空氣之所有的廢熱。經由此，再生空氣本身係自常溫加以預熱升溫至150~200℃為止。接著，再生空氣係流入至再生空氣加熱器25而加以加熱為200~250℃加以流出，自第2閥15歷經超高純度空氣導管(B)18B與分配器(B)14B而流入至吸附材單元(B)13B。
加熱為200~250℃之再生空氣則經由流入至吸附材單元(B)13B之時，而加以加熱吸附材，在前次之循環中，(B)系統則在吸附模式時，在常溫狀態加以吸附於吸附材的氨等之污染物質則加以脫離，混入至高溫狀態之該再生空氣的氣流中。
再生空氣中的氨等之污染物質的濃度係與自分配器(A)14A分歧之超高純度空氣中的此等為同等。並且，將此加熱為高溫而使用於脫離之故，吸附平衡分壓係較常溫時之吸附平衡分壓為更降低。加熱為200~250℃之情況，經由熱膨脹，再生空氣之體積流量係成為常溫的清淨空氣之1.61倍至1.78倍，而對於被吸附物質之脫離必要之熱能量係當然作為流動在吸附材層中之再生空氣 量而可賦予充分的流速，而吸附材層中的分子狀污染物質係徹底地加以脫離，自吸附材單元加以排出。
流出吸附材單元(B)13B之再生空氣係歷經第1閥12而由再生空氣預熱器24加以冷卻至60~70℃為止之同時，加以進行預熱常溫的再生空氣之熱交換，自再生空氣排出口27加以排出於排氣冷卻單元104。
接著，再生模式則成為冷卻時間帶時，由再生空氣送風機22所升壓之再生空氣係流動在再生空氣預熱器24與再生空氣加熱器25而自第2閥15，經由超高純度空氣導管(B)18B與分配器(B)14B而流入至吸附材單元(B)13B。在再生模式為冷卻時間帶的情況中，係因未加以通電於再生空氣加熱器25之故，流入之再生空氣係保持常溫流動在吸附材單元(B)13B，第1閥12，再生空氣預熱器24，再生空氣排出口27。當然，自加熱時間帶切換為冷卻時間帶之後，常溫的再生空氣則邊冷卻邊流動在再生空氣預熱器24，再生空氣加熱器25，第2閥25，超高純度空氣導管18B，分配器(B)14B、吸附材單元(B)13B，再生空氣預熱器24，再生空氣排出口27。
位在吸附模式之(A)系統則切換為再生模式之時點，係作為加熱時間帶，加以通電於再生空氣加熱器25之故，再生空氣係邊加熱邊流動在超高純度空氣導管(A)18A，分配器(A)14A、吸附材單元(A)13A，再生空氣預熱器24，再生空氣排出口27。
吸附模式則成為(B)系統時，再生模式係成為(A)系統之故，處理空氣係流動在第1閥12，吸附材單元(B)13B而成為清淨空氣，依分配器(B)14B、第2閥15，超高純度空氣送出口16的順序流動，而在分配器(B)14B所分歧之再生空氣係依再生空氣3方閥20，再生空氣送風機22，再生空氣預熱器24，再生空氣加熱器25，第2閥15，超高純度空氣導管(A)18A，吸附材單元(A)13A，第1閥12，再生空氣預熱器24，再生空氣排出口27的順序流動，而加以處理。
(空氣調和裝置102之構造的詳細)
空氣調和裝置102之構成係與專利文獻2所記載之產業用空調裝置之構成為同一。以下，實質上轉載專利文獻2之內容。
經由圖6所示之實施例而說明空氣調和裝置102之構成時，此空氣調和裝置102之冷凍循環係由壓縮機14，油分離器16，凝縮器17，電子膨脹閥18，蓄壓器13加以構成，將此等以配管而連接，循環冷媒而使其形成。冷卻除濕器1係加以配設‧收納於導管上流側之引進空氣導入口22a側，加熱器2，加熱器發熱裝置3，加濕器4，加濕器發熱裝置5亦加以配設‧收納於位置於前述冷卻除濕器1之下流側的導管22中，而送風機11係加濕機4之下流側的導管22則成為其吸入口11a，吐出口11b係與排出調整後之供給空氣的導管下流側之供給空氣排出 口22b連接。
引進空氣係如圖6左側之箭頭所示地，加以導入至導管上流側之引進空氣導入口22a內，而在流入至冷卻除濕器1為止之間，經由引進空氣流速感測器34，引進空氣溫度感測器35，引進空氣關係濕度感測器36，加以計測各引進空氣之流速乃至流量，溫度，關係濕度。另一方面，同時，供給空氣係在至送風機11之吐出口11b與供給空氣排出口22b為止之導管下流側內，經由供給空氣溫度感測器8，供給空氣關係濕度感測器6，供給空氣靜壓感測器28，計測各供給空氣的溫度，關係濕度，而輸入至演算手段26。另外，在加以設置有空氣調和裝置102之場所的環境之全壓力係經由設置於空氣調和裝置102之外表面的壓力感測器33而加以計測，輸入至前述演算手段26。
使用所輸入之各種的計測值，經由演算手段26而演算各種值，更且，使用(1)引進空氣的水分量：M1X1/(1+X1)[kg(水)/h]、(2)供給空氣的水分量：M2X2/(1+X2)[kg(水)/h]、(3)引進空氣的溫度：T1[℃]、(4)供給空氣的溫度：T2[℃]、(5)加熱後之空氣的溫度：tA[℃]，演算(X)M1X1/(1+X1)與M2X2/(1+X2)之大小、和(Y)T1與T2-△t之大小。(Z)T1<T2-△t之情況係更加地，演算T1與tA的大小。在此，M1[kg(潮濕空氣)/h]係引進空氣的質量流量、X1[kg(水)/kg(乾燥空氣)]係引進空氣的絶對濕度、M2[kg (潮濕空氣)/h]係供給空氣的質量流量、X2[kg(水)/kg(乾燥空氣)]係供給空氣的絶對濕度。另外，△t係經由安裝於空氣調和裝置之送風機11的使用條件而決定的值，而預先測定值則內藏於前述演算手段中。另外，tA與T2-△t之溫度差係經由加熱器2的性能而決定的值，預先測定值則內藏於前述演算手段中。
從此等之演算結果，引進空氣條件與供給空氣條件的組合係可分類成表4所示之1~5的5種類。另外，消耗能量之處係可分類成表4所示之I~IV。對於各例子，使變換(A)必要之冷卻除濕溫度，(B)必要之冷卻除濕熱量，(C)必要之冷媒蒸發溫度，(D)必要之加熱熱量，(E)必要之加濕熱量的演算值的控制信號輸出，將各控制信號，輸入至壓縮機‧馬達用換流器32，和送風機馬達用換流器31，和電子膨脹閥控制器19，而控制各壓縮機‧馬達15之旋轉數，送風機馬達12之旋轉數，電子膨脹閥18之開度。
與將流入至冷卻除濕器1之空氣冷卻至必要的溫度為止同時，因成為經由熱交換而賦予相當於特定的除濕量之熱量於冷媒情況之故，可使在前述冷卻除濕器1中欲除濕之水分量凝縮，而成為可分離。是否可冷卻至必要的溫度為止係使用除濕後空氣溫度感測器23而檢測。
更且，流出前述冷卻除濕器1，而流入至加熱器2之空氣係由設置於供給空氣排出口22b附近的供給空氣溫度感測器8而檢測，而輸入至演算手段26。經由自該供給空氣溫度感測器8，和該演算手段26，和加熱器發熱裝置3，和加熱器溫度控制器9構成之控制系統，呈成為必要之加熱溫度：tA[℃]地，控制施加於加熱器發熱裝置3之電性量。是否成為必要之加熱溫度係使用加熱後空氣溫度感測器24而檢測。
流入至加濕機4之空氣係由設置於供給空氣排出口22b附近的供給空氣關係濕度感測器6而檢測，再輸入至前述演算手段26。經由自該供給空氣關係濕度感測器6，和演算手段26，和加濕器發熱裝置5，和加濕器溫度控制器7構成之控制系統，呈使必要之加濕水分量蒸發‧氣化地，控制施加於加濕器發熱裝置5之電性量。必要之加濕水分量則是否蒸發‧氣化係使用設置於加濕器4內之加濕器溫度感測器25而檢測。流出加濕器4而流入至送風機11之吸入口11a的空氣係由該送風機11進行升壓，歷經吐出口11b而流動在連接至該空氣調和裝置102之排出口為止之導管22內，從排出口22b加以排出而加 以供給至使用點。
圖7係顯示在空氣調和裝置之其他的實施例之構成圖。此圖7之空氣調和裝置之冷凍循環係基本上，由和圖6之裝置同樣的機器加以構成，另外，以同樣的配管而加以連接，使冷媒循環。在此空氣調和裝置中，在使導入引進空氣的導管22，在較冷卻除濕器1之流入口為上流位置中，分歧為主流導管39與副流導管40，將引進空氣，在導管22之上流側，呈流動於各導管39，40內地構成的點為不同。
對於主流導管39內係加以配置有冷卻除濕器1，但該主流導管39係在前述冷卻除濕器1之流出口與加熱器2之流入口的中間位置中，呈與使前述冷卻除濕器1迂迴之副流導管40之下流端合體地加以構成。引進空氣係如圖7左側的箭頭所示，在加以導入至引進空氣導入口22a內之時點，經由引進空氣流速感測器34，引進空氣溫度感測器35，引進空氣關係濕度感測器36，加以計測各空氣的流速，溫度，關係濕度之後，分歧流入於主流導管39與副流導管40內。
流動在主流導管39內之空氣係在引進空氣導入口22a中，經由引進空氣流速感測器34，引進空氣溫度感測器35，引進空氣關係濕度感測器36，加以計測各引進空氣的流速乃至流量，溫度，關係濕度之後，流入至冷卻除濕器1。另外，流入至副流導管40內之引進空氣係經由副流導管流速感測器41，加以計測流動在副流導 管40內之空氣的流速乃至流量，而流動在主流導管39及副流導管40內之空氣的流速乃至流量的計測值則加以輸入至演算手段26。另外，在至送風機11之吐出口11b與供給空氣排出口22b為止的導管22內，供給空氣係經由供給空氣溫度感測器8與供給空氣關係濕度感測器6，計測溫度，關係濕度，而輸入至前述演算手段26。然而，環境的全壓力係使用設置於本空氣調和裝置之外表面的壓力感測器33而計測，輸入計測值於演算手段26。
使用所輸入之各種的計測值，經由演算手段26而演算各種值，更且，使用(1)引進空氣的水分量：M1X1/(1+X1)[kg(水)/h]、(2)供給空氣的水分量：M2X2/(1+X2)[kg(水)/h]、(3)引進空氣的溫度：T1[℃]、(4)供給空氣的溫度：T2[℃]、(5)加熱後之空氣的溫度：tA[℃]，演算(X)M1X1/(1+X1)與M2X2/(1+X2)之大小、和(Y)T1與T2-△t之大小，以及(Z)T1<T2-△t之情況係更且，演算T1與tA之大小者係與圖6之實施例的情況相同。
更且，從演算結果，將引進空氣條件與供給空氣條件的組合，表4之1~5的5種類，另外，消耗能量之處係經由表4之I~IV而各自分類，而對於各例子，使變換(A)必要之冷卻除濕溫度，(B)必要之冷卻除濕熱量，(C)必要之冷媒蒸發溫度，(D)必要之加熱熱量，(E)必要之加濕熱量的演算值的控制信號輸出，將各控制信號，輸入至壓縮機‧馬達用換流器32，和送 風機馬達用換流器31，和電子膨脹閥控制器19，而控制各壓縮機‧馬達15之旋轉數，送風機馬達12之旋轉數，電子膨脹閥18之開度者，亦與實施例1之情況相同。
然而，使在主流導管39內而流入至冷卻除濕器1之空氣冷卻至必要的溫度為止，同時，由經由熱交換而賦予相當於特定的除濕量之熱量於冷媒者，可使在前述冷卻除濕器1中欲除濕之水分量凝縮，而可作為分離者，另外，使用除濕後空氣溫度感測器23而檢測是否冷卻至必要之溫度為止者，亦與前述實施例為相同。
更且，流出冷卻除濕器1，而與在下流，流動在副流導管40內之空氣合流的空氣，係流入至加熱器2，但由此時設置於供給空氣排出口22b附近的供給空氣溫度感測器8而檢測，而輸入至演算手段26。將經由自該供給空氣溫度感測器8，和該演算手段26，和加熱器發熱裝置3，和加熱器溫度控制器9構成之控制系統，將流入至加熱器2之空氣，呈成為必要之加熱溫度：tA[℃]地，控制施加於加熱器發熱裝置5之電性量者，及是否成為必要之加熱溫度，使用加熱後空氣溫度感測器24而檢側者，均以前述實施例為相同。
流入至加濕器4之空氣係由設置於供給空氣排出口22b附近的供給空氣關係濕度感測器6而檢測，再輸入至演算手段26。經由自該供給空氣關係濕度感測器6，和該演算手段26，和加濕器發熱裝置5，和加濕器溫度控制器7加以構成之控制系統，呈使必要之加濕水分量 蒸發‧氣化地，控制施加於加濕器發熱裝置5之電性量者，以及，將必要之加濕水分量則是否蒸發‧氣化，使用設置於加濕器4內之加濕器溫度感測器25而檢測者，亦與前述實施例相同。
接著，說明將經由在空氣體調和裝置之各計測手段而所得到之數值為基礎之演算方法時，經由前述各計測手段，(1)環境之全壓力(通常係大氣壓)，(2)引進空氣之流速乃至流量或送風機全壓，(3)引進空氣的溫度，(4)引進空氣的關係濕度係可隨時計測，更且，(5)供給空氣的溫度，(6)供給空氣之關係濕度，(7)供給空氣的靜壓係可隨時設定之故，將此等地值輸入至演算手段，求得引進空氣之質量流量：M1[kg(潮濕空氣)/h]、絕對濕度：X1[kg(水)/kg(乾燥空氣)]、與潮濕空氣之熱含量(以下稱為「熱含量」)：i1[kJ/kg(乾燥空氣)]調整之供給空氣之質量流量：M2[kg(潮濕空氣)/h]、絕對濕度：X2[kg(水)/kg(乾燥空氣)]、熱含量：i2[kJ/kg(乾燥空氣)]。
此等數值係經由氣象條件而完全考慮而加以算出的的值。因經由空氣調和裝置，而安裝流速乃至流量感測器者則由困難之情況之故，而如使該送風機之全壓對風量的關係預先內藏於演算手段中時，經由算定在此時刻之該送風機之全壓之時，可得到風量，即流量。在本發明中，係未停止於前述之數值的算出，而經由前述演算手段而進行以下的演算。
[1]引進空氣的水分量則較調整之供給空氣的水分量為多，且引進空氣的溫度T1[℃]則為在供給空氣的送風機吸入口之溫度T2-△t[℃]以上之情況，即M1X1/(1+X1)≧M2X2/(1+X2)，且T1≧T2-△t之情況係呈為冷卻除濕，經由以下記述之(1)式，使用演算手段而演算必要之除濕量：△W[kg(水)/h]。△t[℃]係為了經由送風機而斷熱壓縮空氣而產生的溫度上升，經由送風機之使用條件而決定的值。預先，此等測定值係內藏於前述演算手段中。並且，△W係表示必要之除濕量之故，在(1)式中，△W≧0之情況，無須加濕的必要。
△W=M1 X1/(1+X1)-M2 X2/(1+X2)‧‧‧‧‧(1)
接著，經由(2)式而演算在冷卻除濕器出口之空氣的絕對濕度：XC[kg(水)/kg(乾燥空氣)]。
XC=M2 X2/[(M1-△W)(1+X2)-M2 X2]‧‧‧(2)
更且，經由(3)式而演算在冷卻除濕器出口之空氣中的水蒸氣壓：p[kPa]，接著，在(4)式，演算必要之冷卻除濕溫度，即在冷卻除濕器出口之空氣的溫度：TC[℃]。
pC=πXC/(0.62202+XC)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧(3)
TC=f-1(pC)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧(4)
在此，π[kPa]係環境的全壓力，pC[kPa]係在溫度：TC[℃]之飽和水蒸氣壓。pC與TC之關數關係係pC=f(TC)係內藏於演算手段中。(4)式係PC=f(TC)之逆函數。
接著，求取在冷卻除濕器出口之空氣的熱含量：iC[kJ/kg(乾燥空氣)]以(5)式演算必要之冷却除濕熱量、即、冷却除濕熱負荷量：Q1[kJ/h]。
Q1=M1 i1/(1+X1)-(M1-△W)iC/(1+XC)‧‧‧‧(5)
如使用Q1時，可決定必要之冷媒循環量，更且，可決定壓縮機‧馬達15之旋轉數之故，無需消耗過剩的能量。即，呈為可省電力化者。
此情況，為△W≧0、且、成為TC<T2-△t之故，有加熱的必要，但無須加濕之必要。即，為了加濕之電力係可消耗電力化。
必要之冷媒之蒸發溫度：TR[℃]係經由(6)式而求得。
TR=[T1-TC exp{(S/Q1)(T1-TC)}〕/[1-exp{(S/Q1)(T1-TC)}]‧‧(6)
該(6)式中、S[kJ/h‧℃]係經由冷卻除濕器而訂定之常數，預先，測定值則內藏於前述演算手段中。引進空 氣的溫度T1[℃]係測定值，在冷卻除濕器出口之空氣的溫度：TC[℃]係經由前述(4)式之算出值，必要之冷卻除濕熱量：Q1[kJ/h]係經由前述(5)式之算出值。另外，如前述，tA與T2-△t之溫度差係預先，測定值則內藏於前述演算手段中。
[2]接著，引進空氣的水分量則較調整之供給空氣的水分量為多，且引進空氣的溫度T1[℃]則為較在供給空氣的送風機吸入口之溫度T2-△t[℃]為低之情況，即M1X1/(1+X1)≧M2X2/(1+X2)，且T1<T2-△t之情況係成為冷卻除濕。並且，經由前述(1)式，演算必要之除濕量：△W[kg(水)/h]。
由如此作為，加以決定T1、T2、TC、tA、X1、X2、XC、△W的值之故，可演算在冷卻除濕器入口之含熱量：i1[kJ/kg(乾燥空氣)]、在冷卻除濕器出口之含熱量：iC[kJ/kg(乾燥空氣)]、在加熱器出口之含熱量：iA[kJ/kg(乾燥空氣)]：在加濕器出口之含熱量：i3[kJ/kg(乾燥空氣)]，隨之，可演算必要之冷卻除濕熱量：Q1[kJ/h]，對於空氣的冷卻必要之熱量：Q11[kJ/h]、對於水分之凝縮必要之熱量：Q12[kJ/h]、必要之加熱熱量：Q2[kJ/h]、必要之加濕熱量：Q3[kJ/h]。然而，前述[1]之情況，未有加濕的必要之故，成為△W=0，而成為Q3=0。
接著，經由(2)式而演算在冷卻除濕器出口之空氣的絕對濕度：XC[kg(水)/kg(乾燥空氣)]。接 著，經由(3)式，演算在冷卻除濕器出口之空氣中的水蒸氣分壓：pC[kPa]，更且，在前述(4)式，演算必要之冷卻除濕溫度：TC[℃]，接著，求得在冷卻除濕器出口之空氣的含熱量：iC[kJ/kg(乾燥空氣)]之後，將必要之冷卻除濕熱量，即，在冷卻除濕之熱負荷量：Q1[kJ/h]，以前述(5)式加以演算。此情況，為△W≧0、且、成為TC<T2-△t之故，有加熱的必要，但未有加濕之必要。即，為了加濕之電力係無須，而可省電力化。並且，與前述同樣，加以賦予S、T1、TC、Q1之故，必要之冷媒溫度：TR[℃]係可以前述(6)式而演算。
以下，由同樣作為，對於[3]引進空氣的水分量則較調整之供給空氣的水分量為少，且引進空氣的溫度：T1[℃]則較在供給空氣之送風機吸入口的溫度T2-△t[℃]為高之情況，即，M1X1/(1+X1)<M2X2/(1+X2)，且T1≧T2-△t之情況，及[4]引進空氣的水分量則較調整之供給空氣的水分量為少，且引進空氣的溫度：T1[℃]則較在供給空氣之送風機吸入口的溫度T2-△t[℃]為低之情況，即，M1X1/(1+X1)<M2X2/(1+X2)，且T1<T2-△t、且、T1≦tA之情況、更且，[5]引進空氣的水分量則較調整之供給空氣的水分量為少，且引進空氣的溫度：T1[℃]則較在供給空氣之送風機吸入口的溫度T2-△t[℃]為低之情況，即，M1X1/(1+X1)<M2X2/(1+X2)，且T1<T2-△t、且、T1>tA之情況進行演算，控制各機器。

Claims (2)

  1. 一種空氣清淨化系統，係具備：具有可再生吸附能力之2系統的吸附單元，成為呈一方的吸附單元在吸附處理空氣內之污染物質時，加以再生另一方之吸附單元的吸附能力之吸附式的空氣清淨化裝置，和控制經由前述空氣清淨化裝置而加以清淨化之空氣的溫度及濕度之空氣調和裝置，和加以供給經由前述空氣調和裝置而加以控制溫度及濕度之空氣的HEPA裝置之空氣清淨化系統，其特徵為前述空氣清淨化裝置之前述吸附單元之吸附材係含有將活性碳作為主成分之55wt%的第1混合材料，和將主成分作為陶瓷之45wt%的第2混合材料，對於前述第1混合材料係包含有70wt%以上的活性碳、和20~22wt%之氧化鋁、和4~6wt%之二氧化矽，第2混合材料係作為前述陶瓷，包含55~90wt%之二氧化矽或氧化鋁，且作為觸媒，包含6.5wt%~8.5wt%之五氧化二釩，前述陶瓷係載持前述五氧化二釩，前述空氣調和裝置係可將-10℃~80℃範圍之空氣，控制為20℃~27℃之範圍內且40%~50%之濕度，前述HEPA裝置係具有除去0.3μm以上的粒子之性能，通過前述HEPA裝置之空氣係加以清淨化至氨為5ppb以下、丙酮為10μg/m3以下、氮氧化物之NOx為20 ppb以下、硫氧化物之SOx為20ppb以下為止者。
  2. 一種空氣清淨化系統，係具備：具有可再生吸附能力之2系統的吸附單元，成為呈一方的吸附單元在吸附處理空氣內之污染物質時，加以再生另一方之吸附單元的吸附能力之吸附式的空氣清淨化裝置，和控制經由前述空氣清淨化裝置而加以清淨化之空氣的溫度及濕度之空氣調和裝置，和加以供給經由前述空氣調和裝置而加以控制溫度及濕度之空氣的ULPA裝置之空氣清淨化系統，其特徵為前述空氣清淨化裝置之前述吸附單元之吸附材係含有將活性碳作為主成分之55wt%的第1混合材料，和將主成分作為陶瓷之45wt%的第2混合材料，對於前述第1混合材料係包含有70wt%以上的活性碳、和20~22wt%之氧化鋁、和4~6wt%之二氧化矽，第2混合材料係作為前述陶瓷，包含55~90wt%之二氧化矽或氧化鋁，且作為觸媒，包含6.5wt%~8.5wt%之五氧化二釩，前述陶瓷係載持前述五氧化二釩，前述空氣調和裝置係可將-10℃~80℃範圍之空氣，控制為20℃~27℃之範圍內且40%~50%之濕度，前述ULPA裝置係具有除去0.1μm以上的粒子之性能，通過前述ULPA裝置之空氣係加以清淨化至氨為5ppb以下、丙酮為10μg/m3以下、氮氧化物之NOx為20 ppb以下、硫氧化物之SOx為20ppb以下為止者。
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