JP2006258404A - Humidifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリーンルーム、工場、倉庫等に用いられる加湿装置に関し、特に、加湿効率を向上できるものに関する。 The present invention relates to a humidifier used in a clean room, a factory, a warehouse, and the like, and particularly relates to a device that can improve humidification efficiency.
加湿装置は、半導体工場、液晶工場等のクリーンルームにおいては塵埃制御、分子状汚染物質制御を目的として加湿装置が用いられている。また、紡績、印刷、きのこ栽培等を行うための工場や、調湿を必要とする材料を保管する出荷倉庫等においては、静電気対策、乾燥対策、栽培環境対応等のため、比較的高湿度を必要とすることから局所的な対応も可能な加湿装置が用いられている。 The humidifier is used in a clean room such as a semiconductor factory or a liquid crystal factory for the purpose of dust control and molecular contaminant control. Also, in factories for spinning, printing, mushroom cultivation, and shipping warehouses that store materials that require humidity control, a relatively high humidity level is required for countermeasures against static electricity, drying, and cultivation environments. A humidifier capable of local treatment is used because it is necessary.
このような加湿装置としては、間接純水蒸気発生器、二流体同時制御式の噴霧ノズル(例えば特許文献1参照)、ON/OFF制御式の噴霧ノズル等が知られている。
上述した加湿方法では、次のような問題があった。すなわち、間接純水蒸気発生器においては、制御が複雑となり、かつ、缶胴体(発生器本体)が大型であり、イニシャルコストが高いとともに、1次側熱源に蒸気を必要とするため、ランニングコストが高く、設置スペースが広く必要となる。また、定期的なメンテナンスが義務付けられている。さらに、製作納期が長期間必要という問題もあった。 The humidification method described above has the following problems. That is, in the indirect pure steam generator, the control is complicated, the can body (generator body) is large, the initial cost is high, and steam is required for the primary heat source, so the running cost is low. High and requires a large installation space. Regular maintenance is also required. In addition, there was a problem that a long delivery time was required.
また、ニ流体同時制御においては、ニ流体を同時制御するため、制御が複雑となり、イニシャルコストが高い。ノズルからの水漏れ、及び液ダレ防止のためには給水停止後に高圧エアーの残留運転が必要となる。また、制御機器が増えるため、故障率が高くなる。 In the two-fluid simultaneous control, the two fluids are simultaneously controlled, so the control becomes complicated and the initial cost is high. In order to prevent water leakage from the nozzle and liquid sag, it is necessary to perform residual operation of high-pressure air after water supply is stopped. Moreover, since the number of control devices increases, the failure rate increases.
さらに、噴霧粒径は内装を濡らさない最大限の一定粒径を求めているため、その分気化するための距離が必要となり、内装までの距離が近い場合は、空気圧を高める制御が必要となる。 Furthermore, the spray particle size requires the maximum constant particle size that does not wet the interior, so a distance for vaporization is required, and if the distance to the interior is close, control to increase the air pressure is necessary. .
また、ON−OFF制御においては、給水圧力が有るため、ノズルからの水漏れ、及び液ダレを完全に防止出来ない。空気圧でノズルが開き、停止時にはスプリングで閉鎖する機構を持ったものも有るが、液ダレを完全に防止できるまでに至っていない。また、空調機内等で噴霧水が付着しても構わない場所でも、加湿効率を高めるには限界がある。加湿効率を高めるには、噴霧空気の温度を上げ、相対湿度を下げる必要が有る。 Moreover, in ON-OFF control, since there is a supply water pressure, it is not possible to completely prevent water leakage from the nozzle and liquid dripping. Some have a mechanism in which the nozzle opens with air pressure and closes with a spring when stopped, but it has not been able to completely prevent liquid dripping. In addition, there is a limit to increasing the humidification efficiency even in places where spray water may adhere in an air conditioner or the like. In order to increase the humidification efficiency, it is necessary to raise the temperature of the atomizing air and lower the relative humidity.
さらにまた、噴霧粒径を簡単に制御できるものはなかった。 Furthermore, there was nothing that could easily control the spray particle size.
そこで本発明は、制御及び構造を簡易化することで、制御性及び信頼性を向上させることができるとともに、運転停止時の液ダレを防止し、簡単な構成で噴霧粒径を制御することができる加湿装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention can improve controllability and reliability by simplifying the control and structure, prevent liquid dripping when the operation is stopped, and control the spray particle size with a simple configuration. It aims at providing the humidification device which can be performed.
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の加湿装置は次のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the humidifying device of the present invention is configured as follows.
(1)気体と液体とを混合して噴霧する二流体噴霧式の加湿装置において、上記気体を加圧して供給する気体供給部と、上記液体を貯留する液体槽と、上記気体の加圧によって発生する負圧により上記液体を上記液体槽から吸引し、上記気体と上記液体とを混合して噴出させる混合ノズルと、上記液体槽と上記混合ノズルとの高さ方向の相対位置を可変させる可変機構とを備えていることを特徴とする。 (1) In a two-fluid spray humidifier that mixes and sprays gas and liquid, a gas supply unit that pressurizes and supplies the gas, a liquid tank that stores the liquid, and pressurization of the gas A variable nozzle that sucks the liquid from the liquid tank by the generated negative pressure, mixes the gas and the liquid and ejects the liquid, and changes a relative position in the height direction of the liquid tank and the mixing nozzle. And a mechanism.
(2)前記(1)に記載された加湿装置であって、上記混合ノズルは、外部混合型であることを特徴とする。 (2) The humidifier described in (1) above, wherein the mixing nozzle is of an external mixing type.
(3)前記(1)に記載された加湿装置であって、上記液体槽に窒素ガスを供給する窒素ガス供給部が設けられていることを特徴とする。 (3) The humidifier described in (1) above, wherein a nitrogen gas supply unit for supplying nitrogen gas to the liquid tank is provided.
(4)前記(1)に記載された加湿装置であって、上記混合ノズルから噴出された上記液体を赤外線で加熱する加熱機構を備えている。 (4) The humidifying device described in (1), further including a heating mechanism that heats the liquid ejected from the mixing nozzle with infrared rays.
本発明によれば、制御及び構造を簡易化することで、制御性及び信頼性を向上させることができるとともに、運転停止時の液ダレを防止し、簡単な構成で噴霧粒径を制御することが可能となる。 According to the present invention, by simplifying the control and structure, it is possible to improve controllability and reliability, prevent liquid dripping when operation is stopped, and control the spray particle size with a simple configuration. Is possible.
図1は本発明の一実施の形態に係る加湿装置100が組み込まれた加湿システム10を模式的に示す図、図2は加湿装置100を示す正面図、図3は加湿装置100を示す平面図、図4は加湿装置100を示す側面図、図5は加湿装置100に組み込まれた混合ノズル140を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
加湿システム10は、半導体工場等のクリーンルームユニット20と、このクリーンルームユニット20を加湿するための加湿装置100とを備えている。
The
クリーンルームユニット20は、クリーンルーム21と、このクリーンルーム21の側面から天井面に設けられたエアシャフト22と、床下に設けられた床下チャンバ23とが設けられている。
The
エアシャフト22のクリーンルーム21側出口には、ファンフィルタユニット24及びHEPAフィルタ25が設けられている。また、床下チャンバ23のエアシャフト22側出口には、ドライコイル26が設けられている。
A
加湿装置100は、エアシャフト22内に配置された加湿器本体110と、この加湿器本体110に高圧空気(気体)、純水(液体)、窒素ガスを供給する供給部180と、クリーンルーム21内に配置された湿度検出器190と、これらを制御する制御器200とを備えている。
The
加湿器本体110は、図2に示すように、高圧空気槽120と、この高圧空気槽120に接続され、水平方向に延設された高圧空気ヘッダ管130と、この高圧空気ヘッダ管130上に取り付けられた混合ノズル140と、給水槽(液体槽)150と、この給水槽150の高さを可変させる可変機構160と、給水槽150に接続され、水平方向に延設された給水ヘッダ管170とを備えている。なお、図2中131は高圧空気ヘッダ管130に接続された給気管、171は給水ヘッダ管170に接続された給水管を示している。
As shown in FIG. 2, the
混合ノズル140は、外部混合型の二流体噴霧式の混合ノズルであり、図5に示すように、中央に給水管171に接続された純水供給路141、給気管131に接続された高圧空気供給路142、先端に混合空間143が形成されている。なお、図5中144は噴出口を示している。
The
このように形成された混合ノズル140は、高圧空気供給路142から空気が高速で噴出されることにより、混合空間143に負圧が発生する。この負圧により純水供給路141内の純水が混合空間143に吸引され、空気と混合されて噴出口144から外部に加湿水が噴き出すことになる。
The mixing
混合ノズル140は、高圧空気ヘッダ管130に対し、図4に示すように取付角度を調整できるようにして取り付けられている。この取付角度は加湿水が気流に乗り易い角度で調整する。なお、混合ノズル140の数は必要な加湿量により適宜設定されている。
The
給水槽150内には、フロート式の自動給水弁151が設けられ、後述する純水供給ライン186に接続されている。これにより、給水槽150に収容される純水の水面はほぼ一定に調整されている。給水槽150には、オーバーフロー管152と、水抜き管153とが接続されている。なお、水抜き管153は水抜き弁154により、通常は閉じられている。また、エア抜き155により、給水槽150は大気圧に保たれている。
A float-type automatic
可変機構160は、4本のロッド161〜164により構成されており、適宜組み合わせを変えることにより、給水槽150の高さ位置を変えることができる。これにより、給水槽150内の純水の水面と混合ノズル140との高さ方向の距離Hを調整することができる。なお、距離Hが大きくなることにより、加湿水の噴霧粒径Rが小さくなることから、必要とされる噴霧粒径Rに応じて適宜ロッド161〜164の組合せを変更する。
The
供給部180は、高圧空気供給ライン181と、純水供給ライン186と、窒素ガス供給ライン188とを備えている。高圧空気供給ライン181には、高圧空気供給側から手動弁182、減圧弁183、圧力計184、制御弁185が設けられている。純水供給ライン186には、手動弁187が設けられている。窒素ガス供給ライン188には、手動弁189が設けられている。
The
制御器200は、例えば、図6に示すような条件下で制御弁185のON−OFF制御を行う。すなわち、湿度が40%のときに制御弁185を開き、湿度が50%のときに制御弁185を閉じるように設定されている。
For example, the
このように構成された加湿システム10は、次のように動作する。なお、予め、加湿器本体110に、高圧空気供給ライン181を介して高圧空気、純水供給ライン186を介して純水、窒素ガス供給ライン188を介して窒素ガスをそれぞれ供給する。
The
なお、純水の流量は制御されず、自動給水弁(フロート式)により、自動水位調整される。また、給水槽150内に貯留されている純水のバクテリア発生防止のため(空気と遮断するため)、窒素ガスの供給を手動弁189により行う。この時の窒素流量は手動調整により若干量とする。さらに、エア抜き155により給水槽150内部は大気圧に保たれている。
The flow rate of pure water is not controlled, and the automatic water level is adjusted by an automatic water supply valve (float type). Further, in order to prevent bacteria generation of pure water stored in the water supply tank 150 (in order to shut off air), nitrogen gas is supplied by a
クリーンルームユニット20内における空気の流れは以下の通りである。クリーンルーム21の負荷(発熱)により、温度上昇した空気が床下チャンバ23に入る。床下チャンバ23に設置したドライコイル26により、顕熱冷却される。このとき、減湿はされない。この空気と外気がエアシャフト22にて混合される。混合された空気は、エアシャフト22を通り、ファンフィルタユニット24及びHEPAフィルタ25を介してクリーンルーム21内に供給される。このとき、供給される空気の温度は、室温を維持するために室温より低くなるようにドライコイル26の動作量が設定されている。
The flow of air in the
一方、加湿制御は次のように行う。すなわち、クリーンルーム21内の湿度が湿度検出器190により検出され、入力されたクリーンルーム21内の湿度が予め設定された湿度を下回ると、制御器200から送られた制御信号により制御弁185が開く。これにより、高圧空気が高圧空気槽120に導入され、高圧空気ヘッダ管130を介して、各混合ノズル140に供給される。そして、供給された高圧空気は混合ノズル140の高圧空気供給路142を通って混合空間143に噴出される。これにより、混合空間143に負圧が発生し、負圧により純水供給路141から純水が混合空間143に吸引され、混合空間143により、空気と純水が混合し、加湿水として混合ノズル140から噴出する。これにより、エアシャフト22内の空気は加湿され、室内湿度が上昇する。このとき、エアシャフト22内では、加湿した純水分の蒸発潜熱による冷却効果が発生する。
On the other hand, humidification control is performed as follows. That is, when the humidity in the
なお、クリーンルーム21内の湿度が一定以上となった場合には、制御器200から送られた制御信号により制御弁185が閉じ、混合ノズル140からの加湿水の噴出は停止する。
When the humidity in the
上述したように、本実施の形態に係る加湿システム10によれば、加湿量の制御は高圧空気の制御だけで行っているため、制御性が向上するとともに、装置構成を簡略化できる。したがって、装置全体の信頼性が向上し、製造・取付費用を低コスト化できる。
As described above, according to the
また、可変機構160により、給水槽150の高さ位置を変えることで、給水槽150内の純水の水面と混合ノズル140との高さ方向の距離Hを調整でき、加湿水の噴霧粒径Rを調整することができる。なお、図7は、純水の水面と混合ノズル140との高さ方向の距離Hと加湿水の噴霧粒径Rとの関係の一例を示すグラフである。
In addition, by changing the height position of the
また、混合ノズル140への給水は、自吸式であるため、加圧式の場合に必要となる制御弁が不要となる。このため、制御弁がゴミ噛み等により故障した際に発生する混合ノズルからの垂れ流しを防止できる。また、混合ノズル140への給水管171内は、運転停止時は無圧であるため、混合ノズル140からの液ダレを防止できる。
Moreover, since the water supply to the mixing
また、純水を供給しているため、水の蒸発潜熱を利用した冷却を行うことができ、省エネルギに寄与できる。 Moreover, since pure water is supplied, cooling using the latent heat of vaporization of water can be performed, which can contribute to energy saving.
さらに、二流体を噴霧する混合ノズル140であるため、噴霧粒径Rを極小(数ミクロン)とすることができ、加湿水が空気中に溶け込みやすく、加湿効率が高い(ほぼ100%)。さらに、空気中に溶け込まない水(排水)が出ないため、省エネルギである。
Furthermore, since the mixing
さらに、給水槽150には窒素ガスを供給し、大気と遮断しているため、半導体クリーンルーム等でAMC(分子状汚染物質)対策として純水加湿を必要とする場合、純水のバクテリア発生防止対策ができる。
Furthermore, since nitrogen gas is supplied to the
図8は上述した加湿装置100の第1変形例に係る加湿装置300を示す正面図、図9は加湿装置300の側面図である。なお、図8及び図9において図2〜図4と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
FIG. 8 is a front view showing a
加湿装置300には、ヒータユニット310が設けられている。ヒータユニット310は、高圧空気ヘッダ管130に取り付けられたブラケット311と、このブラケット311に取り付けられた4台の赤外線ヒータ312とを備えている。赤外線ヒータ312の焦点はスポット状であり、混合ノズル140の噴出口144に向けて設置されている。
The
赤外線ヒータ312の波長は中赤外線である3μm前後に設定されており、水の赤外線吸収特性(波長3μm前後に吸収率の高いピークを持っている)にあった波長の赤外線ヒータ(中赤外線ヒータ)を使用し、混合ノズル140から噴霧された加湿水をスポット的に瞬時に加熱することができ、気化時間の短縮が可能となる。したがって、噴霧距離を短くできるため、キャリーオーバーが無く、狭所空間に取り付けることができる。
The wavelength of the
図10は上述した加湿装置100の第2変形例に係る加湿装置400を示す正面図である。図10において図2及び図8と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
FIG. 10 is a front view showing a
加湿装置400には、ヒータユニット410が設けられている。ヒータユニット410は、高圧空気ヘッダ管130に取り付けられたブラケット411と、このブラケット411に取り付けられた1台のライン上に焦点を結ぶ赤外線ヒータ412とを備えている。赤外線ヒータ412の焦点は混合ノズル140の噴出口144に向けて設置されている。赤外線ヒータ412の波長は中赤外線である3μm前後に設定されている。
The
本第2変形例においても上述した第1変形例と同様の効果が得られる。 In the second modification, the same effect as that of the first modification described above can be obtained.
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、加湿機構をエアシャフト22内に配置したが、クリーンルーム21内や床下チャンバ23内に配置してもよい。また、大量の外気を取り入れる場合には、蒸気加湿装置等の他のタイプの加湿装置を併用してもよい。さらに、気体は高圧空気、液体は純水に限られない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, in the above-described example, the humidification mechanism is disposed in the
10…加湿システム、20…クリーンルームユニット、21…クリーンルーム、100…加湿装置、110…加湿器本体、120…高圧空気槽、130…高圧空気ヘッダ管、131…給気管、140…混合ノズル、150…給水槽(液体槽)、160…可変機構、170…給水ヘッダ管、171…給水管、180…供給部、190…湿度検出器、200…制御器、300,400…加湿装置。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記気体を加圧して供給する気体供給部と、
上記液体を貯留する液体槽と、
上記気体の加圧によって発生する負圧により上記液体を上記液体槽から吸引し、上記気体と上記液体とを混合して噴出させる混合ノズルと、
上記液体槽と上記混合ノズルとの高さ方向の相対位置を可変させる可変機構とを備えていることを特徴とする加湿装置。 In a two-fluid spray humidifier that mixes and sprays gas and liquid,
A gas supply unit that pressurizes and supplies the gas;
A liquid tank for storing the liquid;
A mixing nozzle that sucks the liquid from the liquid tank by a negative pressure generated by pressurization of the gas, and mixes and ejects the gas and the liquid;
A humidifying device comprising: a variable mechanism that varies a relative position of the liquid tank and the mixing nozzle in a height direction.
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- 2005-03-18 JP JP2005080062A patent/JP2006258404A/en active Pending
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