特許 6227254 空気調和システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6227254

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】空気調和システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20171030BHJP

   F24F 3/044 20060101ALI20171030BHJP

   F24F 13/02 20060101ALI20171030BHJP

   F24F 7/10 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   F24F5/00 K

   F24F3/044

   F24F13/02 C

   F24F7/10 101Z

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-14456(P2013-14456)

(22)【出願日】2013年1月29日

(65)【公開番号】特開2014-145528(P2014-145528A)

(43)【公開日】2014年8月14日

【審査請求日】2016年1月18日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175190

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 裕明

(72)【発明者】

【氏名】三家本 伊織

(72)【発明者】

【氏名】君嶋 正行

【審査官】 河内 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１４５９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４４６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５４０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７９０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１３７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０６６４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１２８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２４９３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ３／００−３／１６，５／００，７／０８−７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空調機で温度制御された空気を目的空間へ供給する給気経路と、
目的空間を経た前記空気を前記空調機へ還流させる還気経路と、
前記目的空間、前記給気経路及び前記還気経路を含む内部空間を外部空間と隔てる外壁と、
前記給気経路から前記目的空間に前記温度制御された空気を吹出す吹出口と、
前記目的空間から前記還気経路へ前記目的空間内の空気を吸込む吸込口と、を備え、
前記給気経路と前記外壁との間に前記給気経路と隣接させて前記還気経路を設け、前記目的空間の天井面の中央部分は前記吹出口によって占められ、前記天井面の中心を挟んで点対称かつ前記天井面の隅に前記吸込口を設け、
前記吹出口の開口面積の総和は、前記吸込口の開口面積の総和よりも大きく、
前記吹出口及び前記吸込口の形状は四角形であり、
前記吹出口と前記吸込口は、互いに頂点を対向させることを特徴とする空気調和システム。

【請求項2】

前記給気経路の少なくとも一部として吹出チャンバーを前記目的空間と隣接して配置し、
前記還気経路の少なくとも一部として還気チャンバーを前記目的空間以外の部分で前記吹出チャンバーと隣接して配置した請求項１に記載の空気調和システム。

【請求項3】

前記外壁のうち、前記内部空間の上部を外部空間と隔てる天井外壁と、前記目的空間の上部を隔てる内部天井とを備えて、前記天井外壁と前記内部天井との間に天井空間を形成し、前記内部天井に面した前記天井空間の一部に前記吹出しチャンバーを設け、前記内部天井に面した前記天井空間の一部に前記還気チャンバーを設けた請求項２に記載の空気調和システム。

【請求項4】

前記吹出チャンバーへ流入する給気の流れを部分的に阻止するバッフル板を備えた請求項２又は３に記載の空気調和システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体や医薬品の製造、光学部品の測定などを行う場合、温度環境の精密な制御が求められることがある。例えば、半導体製造プロセスにおける温度制御はその製品品質や生産性を左右する重要なファクターである。また、近年のデバイスの線幅の微細化に伴い、温度制御に要求される性能はますます厳しくなってきている。

【0003】

このため、特開平１０−２８１５３２号公報（特許文献１）では、ダブルブリードイン方式の空調装置を提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２８１５３２号公報

【特許文献2】特開２００５−２９１６５２号公報

【特許文献3】特開２００９−１７４７４６号公報

【特許文献4】特開２０００−２１３７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ダブルブリードイン方式の空調装置を採用し、熱交換器へ供給する熱媒体の温度を安定させることにより、給気の時間的温度分布を精密に制御可能となるが、前記給気を供給した目的空間内の温度分布を測定したところ、測定位置による温度のばらつき（空間的温度分布のばらつき）が見られた。これは空調機から吸込口に至るまでの空気の混合不足による温度ムラの発生や吸込口での給気風量のばらつきが要因と考えられる。

【0006】

このため給気経路を長くとることや吹出チャンバー（ＳＡチャンバー）を大きくとることにより、供給する空気を充分に混合するスペースや、均一な吹出に有効なスペースを確保することが望まれる。

【0007】

しかしながら、給気経路を長くとる或いはＳＡチャンバーを大きくとると、それだけ周囲環境の影響（外乱）を受け易くなり、例えば目的空間の温度変動を±０．１℃以下に抑えるといった、非常に高い精度が要求される場合、給気の温度が安定しなくなり、要求精度を満たせなくなることがある。

【0008】

そこで本発明は、給気経路への外乱を抑えて、目的空間の温度変動を従来よりも更に抑制することが可能な空気調和システムの提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の空気調和システムは、
空調機で温度制御された空気を目的空間へ供給する給気経路と、
目的空間を経た前記空気を前記空調機へ還流させる還気経路と、
前記目的空間、前記給気経路及び前記還気経路を含む内部空間を外部空間と隔てる外壁とを備え、
前記給気経路と前記外壁との間に前記給気経路と隣接させて前記還気経路を設けたことを特徴とする。

【0010】

前記空気調和システムは、前記給気経路の少なくとも一部として吹出チャンバーを前記目的空間と隣接して配置し、
前記還気経路の少なくとも一部として還気チャンバーを前記目的空間以外の部分で前記吹出チャンバーと隣接して配置しても良い。

【0011】

前記空気調和システムは、前記内部空間の上部を外部空間と隔てる天井外壁と、前記目的空間の上部を隔てる内部天井との間に天井空間を形成し、前記内部天井に面した前記天井空間の一部に前記吹出しチャンバーを設け、前記内部天井に面した前記天井空間の一部に前記還気チャンバーを設け、
前記内部天井の前記目的空間と前記吹出チャンバーを隔てる箇所に吹出口を設け、前記吹出チャンバーから前記吹出口を介して前記目的空間に前記温度制御された空気を供給すると共に、前記内部天井の前記目的空間と前記還気チャンバーを隔てる箇所に吸込口を設け、前記目的空間から前記吸込口を介して前記還気チャンバーへ前記目的空間内の空気を還流しても良い。

【0012】

前記空気調和システムは、前記吹出チャンバーへ流入する給気の流れを部分的に阻止するバッフル板を備えても良い。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、給気経路への外乱を抑えて、目的空間の温度変動を従来よりも更に抑制可能な空気調和システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施形態に係る空気調和システムの概略を示す斜視図である。

【図2】図２は、目的空間の上方に設けた吹出チャンバー部分の平面図である。

【図3】図３は、目的空間を示す平面図である。

【図4】図４は、図２の空調システムの縦断面を示すＡ−Ａ矢示断面図である。

【図5】図５は、図２の空調システムの縦断面を示すＢ−Ｂ矢示断面図である。

【図6】図６は、バッフル板の取り付け例を示す図である。

【図7】図７は、図６のＡ−Ａ矢示図である。

【図8】図８は、支持部材としてＣチャンネルを用いた例を示す図である。

【図9】図９は内部天井面に設けた吹出口と吸込口の位置関係の説明図である。

【図10】図１０は内部天井面に設けた吹出口と吸込口の位置関係の説明図である。

【図11】図１１は、空調機の構成及び空調機により調和される空気の流れを示す図である。

【図12】図１２は空調機の温度制御に係る概略構成を示す図である。

【図13】図１３は、被調和室内における温度の測定位置を示す図である。

【図14】図１４は、図１３に示した各測定ポイントで測定した結果を示す図である。

【図15】図１５は、負荷の立ち上げ時の測定結果を示す図である。

【図16】図１６は、空気調和システム１００の変形例１を示す図である。

【図17】図１７は、空気調和システム１００の変形例２を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本実施形態に係る空気調和システム１００の概略を示す斜視図、図２は、目的空間の上方に設けた吹出チャンバー部分の平面図、図３は、目的空間を示す平面図、図４は、図２の空気調和システム１００の縦断面を示すＡ−Ａ矢示断面図、図５は、図２の空気調和システム１００の縦断面を示すＢ−Ｂ矢示断面図である。

【0016】

本実施形態の空気調和システム１００は、目的空間（被調和室）１の空気調和を行うものであり、例えば、室内の空気の温度、湿度、清浄度を所定の値に保つ。なお、本実施形態の空気調和システム１００は、特に室内の温度変動を抑えるように温度制御可能な構成を採用したため、以下では、この温度制御に係る構成を主に説明する。

【0017】

空気調和システム１００は、床スラブ１１上に床パネル１２が設けられ、この床スラブ１１上に側壁パネル１３が四方に立設され、側壁パネル１３の上端に天井面パネル１４が設けられて、これらのパネル１２−１４が当該システムの外壁（システム外壁）を構成する。これらシステム外壁１２−１４は、ポリイソシアヌレートフォームやロックウール等の断熱材を鋼板等の金属板で挟み込んだ所謂金属断熱サンドイッチパネルである。これに限らず、システム外壁は、周囲環境からの外乱を抑えるために所望の断熱性を有した平板状の断熱材であれば良い。本実施形態では、この外壁となるパネル１２−１４に７５ｍｍ厚の金属断熱サンドイッチパネルを用いた。

【0018】

これらシステム外壁１２−１４が囲む空間内に、仕切パネル１５が垂直に設けられて当該空間を二つに仕切り、一方を機械室（ＭＲ）とした。また、他方の空間の上部に水平の仕切パネルが内部天井１６として設けられ、二重天井構造としている。この内部天井１６、側壁パネル１３、仕切パネル１５、床パネル１２に囲まれた空間が、本実施形態の空気調和システム１００における被調和室１である。なお、仕切パネル１５−１７は、外壁と同様の構成の金属断熱サンドイッチパネルで４０ｍｍ厚のものを用いた。空気調和システム１００内は、運転中、常に温調された空気で満たされているので、空気調和システム１００内を仕切る仕切パネルは、システム外壁と比較して断熱効果の少ない構成（例えば薄いパネル）を採用することができる。

【0019】

図４に示すように、内部天井１６のほぼ中央には、被調和室１への給気が吹き出す吹出口１６１が設けられ、この吹出口１６１の上面側には、フィルター１６２が設けられている。フィルター１６２は、給気中の浮遊粒子等を捕集し、被調和室１内を所定の清浄度に保つものであり、本例では、中性能フィルター（MEPAフィルター）を採用している。なお、フィルター１６２の仕様は、これに限らず、ＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルター等、目的の清浄度に応じて任意に選択できる。内部天井１６の下方に被調和室１内の温度を検知する後述の室温センサー２７１が設置されている。

【0020】

天井面パネル１４と内部天井１６との間の天井空間の内部天井１６に面した少なくとも一部に吹出しチャンバー２１が設けられ、内部天井１６に面した天井空間の少なくとも一部にレタンチャンバー（還気チャンバー）２２が設けられる。本実施形態では、天井空間は後述する仕切パネル１７により吹出しチャンバー２１と後述するレタンチャンバー２２に区画されている。

【0021】

この内部天井１６の目的空間１と吹出チャンバー２１を隔てる箇所に吹出口１６１が設けられ、吹出チャンバー２１から吹出口１６１を介して目的空間１に温度制御された空気（給気）が供給されると共に、内部天井１６の目的空間１とレタンチャンバー２２を隔てる箇所に吸込口１６３が設けられ、目的空間１から吸込口１６３を介してレタンチャンバー２２へ目的空間内の空気（還気）が還流される。また、図２に示すフィルター１６２の他、後述するブランクパネルは、例えば同じ寸法で格子状に形成されたＴバー等に載置されている。

【0022】

フィルター１６２の周囲の機械室側を除く三方に、内部天井１６上面から天井面パネル１４内壁にかけて垂直に仕切る仕切パネル１７が備えられ、機械室側の開口部分に空調機１８の吹出口１８１が設けられている。このフィルター１６２（吹出口１６１）上方で、仕切パネル１７及び天井面パネル１４によって仕切られ、吹出口１８１からの給気が流れ
込む空間が吹出チャンバー２１となっている。これにより吹出口１８１から吹き出された給気が吹出チャンバー２１によって均一に混合されると共に、吹出口１８１から吹き出された給気が吹出チャンバー２１内で拡散し、吹出口１６１における圧力が吹出口１６１全域にわたって略均一になることで、吹出口１６１から被調和室１内へ吹き出される給気の風量が均一になる。

【0023】

更に、本実施形態では、吹出チャンバー２１の機械室側開口から所定距離内側で吹出口１８１の吹出方向下流側にバッフル板４０が設けられ、吹出口１８１から吹き出された給気が、このバッフル板４０に当たり、給気の流れが部分的に阻止されて給気の向きや速度が変わることで、給気が充分に混合され、風量や温度が均一になるようにしている。

【0024】

図６は、バッフル板４０の取り付け例を示す図、図７は、図６のＡ−Ａ矢示図である。図６に示すように、バッフル板４０は、仕切パネル１７間に張りわたされた支持部材４１，４２に上下端部が保持される。

【0025】

バッフル板４０は、給気を通す開口と給気の流れを部分的に抑える部分を有した部材であり、給気の流れの方向を変えることや流速を変えることで、吹出チャンバー内での給気の混合を促進させる。本実施形態のバッフル板４０は、金属板に多数の開口を設けた所謂パンチングメタルである。なお、これに限らず、バッフル板４０は、メッシュやガラリ、ルーバ、或いはこれらの組み合わせ等、給気の流れを変更できるものであれば良い。

【0026】

バッフル板４０は、吹出口１８１からの給気の吹出方向（以下給気方向とも称す）４９における上流側と下流側に２枚重ねて設けられ、図６の例では、この２枚のバッフル板４０が支持部材４１，４２の長手方向に２組設けられた。

【0027】

支持部材４１，４２は、断面がＬ字型の所謂Ｌ字アングルであり、一方の支持部材４１が吹出チャンバー２１上部の天井面パネル１４内壁に接した状態で、その長手方向が給気方向４９と直交する方向に設けられ、両端部がネジ等で仕切パネル１７に固定されている。また、他方の支持部材４２が吹出チャンバー２１下部の内部天井１６上面に接した状態或いは近接した状態で、前記支持部材４１と平行に設けられ、両端部がネジ等で仕切パネル１７に固定されている。

【0028】

なお、本実施形態の支持部材４１は、天井裏空間に持ち込み易いように、長手方向中央部で２分割され、天井裏空間へ導入された後に２つのパーツが平板状の接合部材５０で連結される。

【0029】

図７に示すように、バッフル板４０上部の給気方向４９上流側の平面を支持部材４１の鉛直面４１１で押さえ、給気方向４９下流側の平面をＬ字アングル４３の鉛直面４３１で押さえるようにＬ字アングル４３をボルト等で支持部材４１に固定する。

【0030】

同様にバッフル板４０下部の給気方向４９上流側の平面を支持部材４２の鉛直面４２１で押さえ、給気方向４９下流側の平面をＬ字アングル４４の鉛直面４４１で押さえるようにＬ字アングル４３をボルト等で支持部材４１に固定する。即ち、バッフル板４０は鉛直面４１１，４２１，４３１，４４１に沿って支持部材４１−４４の長手方向への移動（スライド）が可能に保持される。

【0031】

これにより例えば、設置作業者は、バッフル板４０を支持部材４１−４４の長手方向へスライドさせる、即ちバッフル板４０の左右にできる開口の幅を変えることで、給気の流れを規制する位置が変えられ、また、給気方向４９に重なる２枚のバッフル板４０をずらすようにスライドさせることで、当該２枚のバッフル板４０の開口の重なり具合を変えて
開口率を変えることができる。従って、設置作業者は、給気が充分に混合され、吹出口１６１から吹き出す空気の風量が均一になるようにバッフル板４０をスライドさせて調整する。

【0032】

バッフル板４０の下方に位置する内部天井１６の一部は、取り外し可能なブランクパネル１６５となっており、このブランクパネル１６５をＴバーなどから取り外し、またはずらすことで下方からバッフル板４０の位置を調整できる。

【0033】

なお、図６，図７の支持部材４１，４２は、Ｌ字アングルで構成したが、これに限らず、バッフル板４０をスライド可能に支持する構成であれば良い。例えば、支持部材４１，４２は、ＭバーやＣチャンネル（リップ溝形鋼）等の形鋼であっても良い。図８は、支持部材としてＣチャンネルを用いた例を示す図である。図８の例では、図６，図７の例と比べて、Ｌ字アングルの支持部材４１，４２に替えてＣチャンネルの支持部材４５，４６を用いた構成が異なり、その他の構成は同じである。

【0034】

図８に示すように、バッフル板４０上部の給気方向４９上流側の平面を支持部材４５のリップ４５１で押さえ、給気方向４９下流側の平面をＬ字アングル４７の水平面の端部４７１で押さえるようにＬ字アングル４７をボルト等で支持部材４５に固定する。同様にバッフル板４０下部の給気方向４９上流側の平面を支持部材４６のリップ４６１で押さえ、給気方向４９下流側の平面をＬ字アングル４８の水平面端部４８１で押さえるようにＬ字アングル４８をボルト等で支持部材４６に固定する。このように図８の構成であっても、図６，図７と同様に、バッフル板４０は鉛直面４１１，４２１，４３１，４４１に沿って支持部材４１−４４の長手方向への移動（スライド）が可能に保持される。

【0035】

また、図２に示すように、内部天井１６と天井面パネル１４の間の天井裏空間のうち、仕切パネル１７で仕切られた吹出チャンバー２１以外の部分がレタンチャンバー（還気チャンバー）２２となっており、機械室ＭＲと連通している。このレタンチャンバー２２を構成する内部天井１６の一部、図２の例では内部天井１６の四隅に吸込口１６３が設けられ、被調和室１と機械室ＭＲとの間の仕切りパネル１５に、スリットやドアガラリなどの吸込口１６４が設けられている。

【0036】

そして、機械室ＭＲ内に設置された空調機１８が吸込口１８２から機械室ＭＲ内の空気を吸い込むことで、被調和室１内の空気が吸込口１６４から機械室ＭＲへ還気として吸い出されると共に、被調和室１内の空気が吸込口１６３からレタンチャンバー２２へ吸い出され、レタンチャンバー２２を経て機械室ＭＲへ還気として戻される。

【0037】

空調機１８に内蔵された送風機１８６（ファンセクションとコイルセクションが独立している場合は前者の送風機）の吸引力で被調和室１から横向きと内部天井１６の四隅での上向きの両気流が形成される。吸込み口を内部天井１６のみに設けた場合、被調和室１内に吹出しされた空気が被調和室１の下部まで到達せずに吸い込まれるショートサーキットが起こるが、上記構成によりこれを防止し、被調和室１内に設置される装置などの恒温で温調される対象物品が垂直層流の給気を受けて四周から吸引流を受けることとなり、前記対象装置から発生される熱を効率よく除去することができる。

【0038】

図９，図１０は内部天井１６面に設けた吹出口１６１と吸込口１６３の位置関係の説明図である。図９に示すように、吹出口１６１は、被調和室１のほぼ中央に配置され、その対角線の延長方向、即ち図１１では矢印６９方向に吸込口１６３が配置されている。このように、吹出口１６１と吸込口１６３は、互いに隅を対向させている。

【0039】

一方、図１０に示すように、吹出口１６１の辺６１Ａと吸込口１６３の辺６３Ａとを対
向させ、吹出口１６１と吸込口１６３を並べて配置すると、空気を吹出す箇所と、吸い出す箇所が近接し、ショートサーキットが起き易くなってしまう。

【0040】

これに対し、図９に示すように、吹出口１６１の対角線の延長方向に吸込口１６３を配置した構成であると、空気を吹出す箇所と吸い出す箇所の距離が図１０の場合と比べて長く取れるので、ショートサーキットを防止できる。

【0041】

更に、ショートサーキットの防止のため、吹出口１６１と吸込口１６３の間、例えば吹出口１６１の周囲に、内部天井１６下面から床面側にアイリッド或は垂れ壁を垂下させても良い。

【0042】

レタンチャンバー２２と機械室ＭＲは還気経路の一部であり、特に本実施形態では、機械室ＭＲがレタンチャンバーとしても機能する。

【0043】

図２に示すように本実施形態では、水平面内において吹出チャンバー２１の周囲にレタンチャンバー２２を配置したことにより、本空気調和システム１００の外部で温度変動が生じ、システム外壁１３を超えて外乱の影響が及んだとしても、影響を受けるのはレタンチャンバー２２内の還気（ＲＡ）であり、影響を受けた還気は機械室ＭＲに戻されて温調されるので、給気への外乱の影響が小さい。

【0044】

また、図３に示すように、空気調和システム１００の機械室ＭＲと反対側の側壁パネル１３には、被調和室１に出入りするための被調和室扉３２が設けられ、被調和室１と機械室ＭＲとの間の仕切パネル１５には、機械室ＭＲに出入りする機械室扉３１が設けられている。なお、図３，４の例では、機械室扉３１の下部に吸込口１６４が設けられている。また、被調和室扉３２や、機械室扉３１、側壁パネル１３には、のぞき窓を設けても良い。のぞき窓を設ける場合には、断熱性を確保するため、ペアガラスを採用するのが望ましい。

【0045】

図１１は空調機１８の構成及び空調機により調和される空気の流れを示す図である。図１１に示すように、空調機１８は、吹出口１８１から還気を吸い込み給気として吹き出す空気の流れの方向において、吹出口１８１側から順にフィルター１８３、熱交換器１８４、再熱ヒータ１８５、送風機１８６、電源部１８７を配設している。また、本実施形態では、消音のため吸込口１８２近傍にバッフル板１８８を設けている。

【0046】

吸込口１８２から吸い込まれた還気は、フィルター１８３を通過することで浮遊微粒子等が除かれ、熱交換器１８４で熱交換され、再熱ヒータ１８５により再度加熱（再熱）されることで温度が調整される。温度調整された空気は、送風機１８６によって送風され、吹出ダクト１８９を介して吹出口１８１から吹出チャンバー２１へ給気として吹き出される。電源部１８７は、送風機１８６に電力を供給して送風機１８６を駆動させるものであり、インバータ回路等によって供給電力を変更することで、送風機１８６の送風量を変更することもできる。

【0047】

吹出口１８１から吹き出された給気ＳＡは、フィルター１６２を通過して吹出口１６１から被調和室１内に供給される。被調和室１内に供給された後の空気ＴＡは、被調和室１内で照明や設備等の発する熱の影響を受ける。そして、この被調和室１内の空気ＴＡは、吸込口１６３，１６４へ吸い込まれ、還気ＲＡとして機械室ＭＲに戻され、空調機１８の吸込口１８２から吸い込まれて再び温度調整される。

【0048】

このように空気調和システム１００は、空調機１８で温度調節した空気を巡回させることで、被調和室１内の温度を一定に保っている。なお、室外の給気ダクト２３２と接続さ
れたバルブ２３１を開けることにより、機械室ＭＲに室外の空気を導入することができる。また、室外の排気ダクト２３４と接続されたバルブ２３３を開けることにより、被調和室１内の空気を室外に排出することができる。

【0049】

図１２は空調機１８の温度制御に係る概略構成を示す図である。図１２に示すように、空調機１８は、熱媒体循環部２４を介して熱源２５からの熱媒体を熱交換器１８４に供給し、熱交換後の熱媒体を熱源２５へ戻すように循環させることで熱交換器１８４を通る空気と熱媒体との熱交換を行う。第一制御部（温度指示調節計）２６は、熱媒体の温度や熱交換後の空気の温度に応じて循環する熱媒体の量等を制御し、熱交換された空気が所要の温度となるように制御する。なお、以下では熱媒体として冷水を用いた例を示すが、熱媒体は冷水に限定されるものではない。

【0050】

熱源２５には管路２５１，２５２が接続され、温度変動の幅が略一定の冷水が管路２５１を介して熱交換器１８４側に供給される。そして、熱交換器１８４を通過した冷水は、管路２５２を介して熱源２５に戻される。なお、熱源２５は、例えば被調和室１の空調を行うために設けられた専用熱源であってもよいし、ビルディング単位で設けられ被調和室１以外の空調にも利用される汎用熱源であってもよい。

【0051】

管路２５１の途中には流量制御弁２５３が配設されている。流量制御弁２５３には、図示しない減速機構を介してステッピングモータ等の駆動部２５４が連結されており、駆動部２５４の駆動により流量制御弁２５３の開度が変更される。駆動部２５４は第一制御部２６に接続されており、第一制御部２６によって駆動が制御される。

【0052】

流量制御弁２５３の流水方向下流側の管路２５１には管路２６１の一端が接続され、管路２６１の他端が管路２５２に接続され、管路２５２側の冷水の一部が管路２６１を介して管路２５１へ流れる。

【0053】

また、管路２５１にはポンプ２５５が配設され、ポンプ２５５の駆動により、管路２５１内の冷水が熱交換器１８４側へ送られる。

【0054】

更に、管路２５１には、冷水の温度を検出する温度センサー２５６が配設されている。温度センサー２５６は、第一制御部２６に接続されており、管路２５１内を通る冷水の温度を検出して第一制御部２６に入力する。

【0055】

第一制御部２６は、図示を省略するが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力ポートがバスを介して互いに接続されて構成された情報処理装置（コンピュータ）と、前記入出力ポートに接続され駆動部２５４の駆動を制御するドライバと、前記入出力ポートに接続され温度センサー２５６から入力された信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、を含んで構成されている。

【0056】

ポンプ２５５及び温度センサー２５６の流水方向下流側の管路２５１には管路２６２の一端が接続され、管路２６２の他端が管路２５２に接続され、管路２５１側の冷水の一部が管路２６２を介して管路２５２へ流れる。これにより、ポンプ２５５から送り出された冷水が、管路２５１から管路２６２へ分岐し、管路２６２から管路２５２へ合流した後、管路２６１で分岐して管路２５１へ戻る循環路２６４が形成される。

【0057】

なお、管路２６２の途中には流量制御弁２５７が設けられており、流量制御弁２５７は管路２６２を介して循環する冷水の量を制限する。

【0058】

また、管路２５１において、管路２６２との接続部よりも流水方向下流側に流量制御弁
２５８が配設されている。流量制御弁２５８には、図示しない減速機構を介してステッピングモータ等の駆動部２５９が連結されており、駆動部２５９の駆動により流量制御弁２５８の開度が変更される。駆動部２５９は第一制御部２６に接続されており、第一制御部２６によって駆動が制御される。

【0059】

流量制御弁２５８の流水方向下流側の管路２５１には管路２６３の一端が接続され、管路２６３の他端が管路２５２に接続され、管路２５２側の冷水の一部が管路２６３を介して管路２５１へ流れる。

【0060】

管路２５１において、管路２６２との接続部よりも流水方向下流側にポンプ２６０が設けられ、ポンプ２５５の駆動により、管路２５１内の冷水が熱交換器１８４へ送られる。熱交換器１８４に送られた冷水は、熱交換器１８４の内部配管を通る際に熱交換された後、管路２５２を介して熱源２５側へ戻される。

【0061】

この熱交換器１８４から管路２５２へ送られた冷水が、管路２５２から管路２６３へ分岐し、管路２６３から管路２５１へ合流した後、ポンプ２６０で熱交換器１８４へ送られ、熱交換器１８４を通って管路２５２へ戻る循環路２６５が形成される。

【0062】

上記のように本実施形態の熱媒体循環部２４は、ダブルブリードイン方式を採用し、循環路２６４，２６５を形成するため循環する冷水の総量が多く、熱源２５から供給される冷水の温度が変動した場合でも熱交換器１８４へ供給する冷水の温度への影響が少ない。

【0063】

また、第一制御部２６が、温度センサー２５６で検出した冷水の温度に基づいて流量制御弁２５３の開度を変えることで循環路２６４を巡回する冷水の流量を変え、冷水が所定温度となるように制御する。そして、第一制御部２６は、温度センサー２６６で検出した熱交換後の空気の温度に基づいて、流量制御弁２５８の開度を変え、循環路２６５を巡回する冷水の流量を変えることで、熱交換器１８４に供給する冷水の温度を安定させる。

【0064】

また、第二制御部（温度指示調節計）２７は、被調和室１内に設置した室温センサー２７１で検知した被調和室１内の温度に応じて、再熱ヒータ１８５を制御し、熱交換後の空気を再熱（加熱）して目標温度に制御する。なお、再熱ヒータ１８５は、熱応答性を高めるため、熱容量の小さいものを採用するのが望ましい。また、第二制御部２７は、被調和室１内の温度に応じて、送風機１８６の風量等も制御し吸気の温度調節を行う。

【0065】

従って、本実施形態の空調機１８は、熱交換器１８４へ供給する冷水の温度を安定させて、熱交換した空気の温度のばらつきを抑え、更に被調和室１内の温度に応じて再熱することで、給気の温度を精密に制御できる。

【0066】

以上のように、本実施形態によれば、給気の温度のばらつきを抑えると共に、吹出チャンバー２１の周囲にレタンチャンバー２２を設けたことにより、吹出チャンバー２１への外乱の影響を抑え、目標温度に対する被調和室１内の温度のばらつきを抑制することができる。例えば、本実施形態の空気調和システム１００は、被調和室１内の温度のばらつきを±０．０２℃以内に抑えることができる。

【0067】

特に、本実施形態によれば、吹出チャンバーの容積を大きくとった場合、即ち給気の混合に充分な大きさの給気経路を確保するために、給気経路を長くとった場合でも、外乱の影響を抑えて、目標温度に対する被調和室１内の温度のばらつきを小さく抑制することができる。

【0068】

〈温度制御の検証〉
上記構成の空気調和システム１００について、被調和室１内の温度のばらつきについて検証した結果を図１３−図１５を用いて説明する。図１３（Ａ）は、被調和室１内における温度の測定位置を示す平面図、図１３（Ｂ）は、被調和室１内における温度の測定位置を示す断面図、図１４は、図１３に示した各測定ポイントで測定した結果を示す図、図１５は、負荷の立ち上げ時の測定結果を示す図である。

【0069】

本検証では、空気調和システム１００の周囲の温度を２２．５±０．５℃とし、被調和室１内に設置した装置や照明等の熱負荷を１．５ｋＷとし、被調和室１の目標温度を２２．５±０．０２℃とした。なお、目標温度は、被調和室１内に設置した室温センサー２７１の位置において２２．５±０．０２℃を達成することとした。

【0070】

室温センサー２７１は、図１３（Ａ）に示すように、被調和室１の平面内の中央より、やや被調和室扉３２側の位置に設置し、図１３（Ｂ）に示すように、内部天井１６下面から０．１ｍの位置の温度を測定する。また、図１３（Ａ）に示すように、被調和室１の平面内の５箇所の測定位置Ｐ１−Ｐ５で、図１３（Ｂ）に示すように、内部天井１６下面から０．１ｍの位置の温度を測定する。なお、測定位置Ｐ１−Ｐ５での測定は、精度±０．０１℃に校正したデータロガーを設置して記録した。そして、これらの測定結果を図１４に示した。

【0071】

上記条件で本実施形態の空気調和システム１００を運用したところ、室温センサー２７１で測定した温度が、目標の２２．５℃に対して、ほぼ±０．０１℃のばらつきで収まり、２２．５±０．０２℃を達成したことが図１３（Ａ）より確認される。

【0072】

また、各測定点Ｐ１−Ｐ５で、吹出口１６１から吹き出す空気の温度（吹出温度）を測定した結果、図１４（Ｂ）−（Ｆ）に示すように、それぞれの測定点Ｐ１−Ｐ５で見ると、ばらつきが±０．０２℃を超えているものの、比較的ばらつきが少なく、吹出口１６１の全域にわたって、ほぼ均一な吹出を達成したことを確認できた。例えば、バッフル板４０を設けない場合や吹出チャンバー２１の容積を充分に大きくとれない場合、図１４（Ｂ）−（Ｆ）と比べて各測定点Ｐ１−Ｐ５の測定値が、ばらつく傾向にある。

【0073】

なお、図１４の測定結果は、被調和室１内の負荷を立ち上げた後（起動させた後）、被調和室１内の温度が安定した状態で測定を行ったものである。図１５は、この被調和室１内の負荷を立ち上げてから、被調和室１内の温度が安定するまでの温度変化を示した。

【0074】

図１５に示すように、被調和室１内の負荷を立ち上げると、被調和室内の温度は、負荷の発熱の影響で上昇し、これに応じて空調機１８が、被調和室内の温度を目標温度にするよう給気温度を調整する。これにより被調和室内の温度が下がり、目標温度で安定する。本例では、図１５より、負荷を立ち上げた後、被調和室１内の温度が安定するまでに、約３０分要することが分かる。また、図１５より、負荷の立ち上げ時の温度上昇を抑えるように温度制御した場合でも、被調和室１内の温度が大きくオーバーシュートすることなく、速やかに目標温度で安定することが分かる。

【0075】

〈変形例１〉
図１６は、空気調和システム１００の変形例１を示す図である。本変形例１の空気調和システム１００は、前記実施形態の空気調和システム１００と比べて、吹出チャンバー２１の上方にレタンチャンバー２２を形成した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前記実施形態の空気調和システム１００と同一の要素には同符号を付すなどして、再度の説明を省略する。

【0076】

本変形例１では吹出チャンバー２１の上面に仕切パネル１９を設け、天井面パネル１４
との間に空間を設けて、当該空間を吸込口１６３及び機械室ＭＲと連通させてレタンチャンバー２２とした。

【0077】

即ち、本変形例１の空気調和システム１００は、平面内において図２と同様に吹出チャンバー２１の周囲にレタンチャンバー２２を配置されたことに加えて、吹出チャンバー２１の上部にもレタンチャンバー２２が配置され、吹出チャンバー２１の被調和室と隣接した面以外の面が全てレタンチャンバー２２と隣接した構成である。

【0078】

このため、本変形例１の空気調和システム１００では、空気調和システム１００の周囲の温度が変動した場合でも、この温度変動が外乱として給気経路内の給気に影響を及ぼすことが少なく、被調和室内の温度を精度良く制御することができる。

【0079】

〈変形例２〉
図１７は、空気調和システム１００の変形例２を示す図である。前記実施形態の空気調和システム１００では、吹出チャンバー２１を被調和室１の上方に設けた例を示したが、吹出チャンバー２１の位置は、これに限らず、側方や下方に設けても良い。

【0080】

本変形例２の空気調和システム１００は、前記実施形態の空気調和システム１００と比べて吹出チャンバー２１を被調和室の側方に形成した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前記実施形態の空気調和システム１００と同一の要素には同符号を付すなどして、再度の説明を省略する。

【0081】

図１７に示すように、本変形例２の空気調和システム１００では、空気調和システム１００の外壁であるパネル１２−１４が囲む空間のうち、仕切パネル１５が仕切る機械室（ＭＲ）以外の空間を更に仕切パネル６１で垂直に仕切り、一方の空間を被調和室１とした。

【0082】

前述の実施形態および変形例１が、温調される対象物品を垂直層流で温調するものであったのに対し、本変形例２は、水平層流で温調するもので、それに伴い吹出チャンバー２１と吸込口１６３を天井部から側壁部に設置位置を変えている。

【0083】

また、本変形例２においても前記変形例１と同様に、吹出チャンバー２１の被調和室１と隣接する面以外の全ての面がレタンチャンバー２２と隣接するように、吹出チャンバー２１側面と外壁１３との間にレタンチャンバー２２を形成しても良い。

【0084】

なお、仕切パネル６１は、外壁と同様の構成の金属断熱サンドイッチパネルで４０ｍｍ厚のものを用いた。

【0085】

仕切パネル６１のほぼ中央には、被調和室１への給気が吹き出す吹出口１６１が設けられ、この吹出口１６１の被調和室１と反対側の面には、フィルター１６２が設けられている。

【0086】

フィルター１６２の周囲の機械室側を除く三方に、仕切パネル６１の被調和室１と反対の面から側壁パネル１３内壁にかけて垂直に仕切る仕切パネル１７が備えられ、機械室側の開口部分に空調機１８の吹出口１８１が設けられている。このフィルター１６２（吹出口１６１）、仕切パネル１７及び側壁パネル１３によって仕切られ、吹出口１８１からの給気が流れ込む空間が吹出チャンバー２１となっている。吹出チャンバー２１は吹出ダクト１８９の接続部と吹出口１６１を除き囲われており、吹出口１８１に空調機１（または温調コイル）からの空気が吹出ダクト１８９を介して供給される。

【0087】

吹出チャンバー２１の機械室側開口から所定距離内側で吹出口１８１の吹出方向下流側に、バッフル板４０が設けられている。

【0088】

また、仕切パネル６１と側壁パネル１３の間の空間のうち、仕切パネル１７で仕切られた吹出チャンバー２１以外の部分がレタンチャンバー（還気チャンバー）２２となっており、機械室ＭＲと連通している。このレタンチャンバー２２を構成する仕切パネル６１の一部、図１７の例では仕切りパネル６１の四隅に吸込口１６３が設けられている。

【0089】

以上のように、本変形例２においても縦断面における吹出チャンバー２１の周囲にレタンチャンバー２２を配設したことにより、吹出チャンバー２１を大きくとった場合でも、給気への外乱の影響を抑えて、目標温度に対する被調和室１内の温度のばらつきを抑制することができる。

【符号の説明】

【0090】

１ 被調和室
１１ 床スラブ
１２ 床パネル
１３ 側壁パネル
１４ 天井面パネル
１５ 仕切パネル
１６ 内部天井
１６ 内部天井
１７ 仕切パネル
１８ 空調機
１９ 仕切パネル
２１ 吹出チャンバー
２２ レタンチャンバー（還気チャンバー）
１００ 空気調和システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】