精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置製造方法

2023-05-17 17:38:46

精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種對向半導體製造設備的無塵室供給的空氣進行過濾並對溫度和溼度進行控制的空調裝置，特別是涉及一種用於精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置，其回收從現有的空調系統排放至大氣的廢熱，無需供給相當於該廢熱能量的另外的能量而調節溼度，將廢熱再利用線圈及冷凝線圈以分級（STEP）劃分為多段，以根據室內負荷或外氣負荷的變動而改變蒸發器的除溼負荷，從而能夠有效地精密控制冷凝器中發熱的熱量變化。
【專利說明】精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對向半導體製造設備的無塵室供給的空氣進行過濾並對溫度和溼度進行控制的空調裝置，特別是涉及一種用於精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置，其回收從現有的空調系統排放至大氣的廢熱，無需供給相當於該廢熱能量的另外的能量而調節溼度，將廢熱再利用線圈及冷凝線圈以分級(STEP)劃分為多段，以根據室內負荷或外氣負荷的變動而改變蒸發器的除溼負荷，從而能夠有效地精密控制冷凝器中發熱的熱量變化。
【背景技術】
[0002]一般來說，半導體或液晶顯示裝置等產品在保持高清潔度的無塵室(Clean room)內進行製造。另外，為了防止塵埃或汙染物質隨著流入無塵室的空氣而流入，並將流入的空氣的溫度及溼度調整為最佳的條件(12°C 90%)而使用外氣空調裝置。
[0003]另外，半導體或液晶顯示裝置的製造工程中消耗的能量的大部分(約90%)為電力，其中的40%由空調設備消耗掉，空調設備中消耗的大部分的電力使用在運轉以如上所述的方式構成並用以處理無塵室中導入的外氣的外氣空調裝置。
[0004]因此，僅僅通過減少外氣負荷來減少外氣空調裝置所使用的電力，也能夠期待非常好的節能效果。
[0005]因此，不斷地在研究針對將排放的氣體的熱量回收並使用在導入外氣的預熱或預冷，以減少外氣負荷從而實現節能的方法。
[0006]但是，在外氣空調裝置的情況下，由於消耗相當多的能量，存在如下問題，即:僅僅通過回收所排放氣體的熱量來預熱或預冷導入外氣，將無法充分地滿足對於節能的需求。
[0007]並且，無塵室的製冷負荷大，在夏季外氣的溼度高而除溼負荷佔據大部分，因此為了在對無塵室進行空氣調節時的溼度調節，空調裝置構成為大部分負荷用於冷卻、除溼且以另外的制熱進行再熱的系統，冷卻除溼的問題如下，即:針對室內設定溫度、溼度，將室內設定溫度過冷卻至露點溫度並進行除溼後，重新再熱(Reheating)至適當溫度，從而由於冷卻和加熱這兩者相反的作用，發生能量過消耗的現象。

【發明內容】

[0008]用於解決上述問題的本發明的目的在於，提供一種對向半導體製造設備的無塵室供給的空氣進行過濾並對溫度和溼度進行控制的空調裝置，特別是提供一種用於精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置，其回收從現有的空調系統排放至大氣的廢熱，無需供給相當於該廢熱能量的另外的能量而調節溼度，將廢熱再利用線圈及冷凝線圈以分級(STEP)劃分為多段，以根據室內負荷或外氣負荷的變動而改變蒸發器的除溼負荷，從而能夠有效地精密控制冷凝器中發熱的熱量變化。
[0009]為了達到上述目的，根據本發明的用於精密控制廢熱利用高效率恆溫恆溼器的空調裝置，是一種空氣調節系統，該空氣調節系統包括:蒸發器，用以對入口空氣進行空氣調節；冷凝器，構成開/關循環以控制所述蒸發器的製冷容量；導管，用於使製冷劑在所述蒸發器和所述冷凝器之間循環；閥門，用以控制通過所述導管流動的製冷劑的流動路徑；蓄熱器，位於所述導管之間，用以積蓄隨著所述蒸發器和所述冷凝器的動作而產生的熱量中的多餘的熱能；以及壓縮機。本發明的空調裝置的特徵在於，所述冷凝器設置有多個製冷劑冷凝單元，其均等地分配到流入的製冷劑並分別進行冷凝動作，在各個製冷劑冷凝單元的後端設置有用以根據控制信號而開關製冷劑排放的多個閥門，從而能夠精密控制製冷劑冷凝效率；所述空調裝置包括:再加熱器，其設置有多個製冷劑再加熱單元，根據隨著所述蓄熱器和所述壓縮機的動作和所述蒸發器的動作而排放的廢熱的程度，根據控制信號再加熱製冷劑，從而調節製冷劑的膨脹以影響排放的空氣溫度，其均等地分配到流入的製冷劑並分別進行再加熱動作，在各個所述製冷劑再加熱單元的前端設置有用以根據控制信號而開關製冷劑排放的多個閥門，從而能夠精密控制製冷劑加熱效率；多個螺線管閥門，其位於將隨著所述蓄熱器和所述壓縮機的動作而排放的廢熱供給到所述再加熱器側的導管之間，用以控制向所述再加熱器側傳送的製冷劑的量；三方閥，分別設置在所述冷凝器的製冷劑輸入/輸出導管上，用以根據比例控制信號而改變開閉方向；加溼器，其用以向已進行空氣調節的入口空氣中被選擇的一部分分布微細水滴，以影響排放的空氣溼度；以及輔助加熱器，其在廢熱利用控制的效率極度降低的情況下，用以對已進行空氣調節的入口空氣中被選擇的一部分進行再加熱，以影響排放的空氣溫度。
[0010]根據如上所述的本發明的特徵，本發明能夠期待如下效果，S卩，在夏季因外氣的溼度高而進行除溼的過程中，過冷卻導致溫度降低，因此需要進行再加熱，此時會消耗較多的熱能，現有的空調機採用將冷卻空氣時產生的室外機的廢熱排放到大氣中的方式，而本發明旨在回收向大氣排放的廢熱，無需供給相當於該廢熱的能量的另外的能量而調節溼度。並且，本發明能夠期待如下附加效果:通過回收室外機的廢熱並進行再加熱來補償被過冷卻的溫度，並保持恆定的適當條件。
[0011]進一步，通過將廢熱再利用線圈及冷凝線圈以分級(STEP)劃分為多段，以根據室內負荷或外氣負荷的變動而改變蒸發器的除溼負荷，從而能夠有效地精密控制冷凝器中發熱的熱量變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為示出本發明的用於精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置的詳細結構及系統的例示圖；
[0013]圖2和圖3為用以說明本發明的用於精密控制廢熱利用高效率恆溫恆溼器的空調裝置的控制方法的概念圖。
【具體實施方式】
[0014]關於本發明的上述目的和多個優點，本領域的技術人員能夠通過參照附圖在下文中描述的本發明的優選實施例更加明確地理解。
[0015]首先，對本發明中採用的技術思想進行說明，在夏季因外氣的溼度高而進行除溼的過程中，過冷卻導致溫度降低，因此需要進行再加熱，此時會消耗較多的熱能，現有的空調機採用將冷卻空氣時產生的室外機的廢熱排放到大氣中的方式，而本發明旨在回收向大氣排放的廢熱，無需供給相當於該廢熱的能量的另外的能量而調節溼度。
[0016]並且，本發明期待如下附加效果:通過回收室外機的廢熱並進行再加熱來補償被過冷卻的溫度，並保持恆定的適當條件。
[0017]進而，為了能夠更加精密地控制回收廢熱並進行控制的一系列動作，將構成冷凝器和再加熱器的冷凝單元和再加熱單元構成為多段，在構成為多段的各構成構件的輸入/輸出端子上設置用以調節製冷劑的輸入/輸出量的閥門，從而根據控制信號進行開/關動作來實現細微控制。
[0018]圖1為本發明的用於精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置，在溼度高的夏季，將外氣供給到無塵室內部時，相對溼度變高而需要進行除溼，為了調節溼度，空調機進行冷卻除溼操作並導致室內的溫度變低，為了補償溫度而進行加熱。
[0019]因此，本發明的空調裝置為如下系統，即:將在冷卻除溼運轉模式下從室外機廢棄掉的熱量再利用於空調機，使冷凝器的溫度降低以提高冷凍機的性能係數，因此能夠有效地節省能量費用。
[0020]本發明的基本結構包括:蒸發器230，用以對入口空氣進行空氣調節；冷凝器110，構成開/關循環以控制上述蒸發器230的製冷容量；導管140，用於使製冷劑在上述蒸發器230和冷凝器110之間循環；閥門(未賦予附圖標號)，用以控制通過上述導管140流動的製冷劑的流動路徑；蓄熱器130，位於上述導管140之間，用以積蓄隨著上述蒸發器230和冷凝器110的動作而產生的熱量中的多餘的熱能；以及壓縮機120。
[0021]此時，上述冷凝器110設置有多個製冷劑冷凝單元，其均等地分配到流入的製冷劑並分別進行冷凝動作，在各個製冷劑冷凝單元的後端設置有用以根據控制信號而開關製冷劑排放的多個閥門，從而能夠精密控制製冷劑冷凝效率。
[0022]並且，在上述冷凝器110的製冷劑輸入/輸出導管140上分別設置有三方閥A、B，該三方閥A、B根據比例控制信號而改變開閉方向。
[0023]本發明的空調裝置包括再加熱器210A，其隨著上述蓄熱器130和壓縮機120的動作和蒸發器230的動作而排放的廢熱的程度，根據控制信號再加熱製冷劑，從而調節製冷劑的膨脹以影響排放的空氣溫度，上述再加熱器210A也設置有多個製冷劑再加熱單元，其均等地分配到流入的製冷劑並分別進行再加熱動作，在各個製冷劑再加熱單元的前端設置有用以根據控制信號而開關製冷劑排放的多個閥門，從而能夠精密控制製冷劑加熱效率。
[0024]此時，本發明的空調裝置包括多個螺線管閥門220，其位於將隨著上述蓄熱器130和壓縮機120的動作而排放的廢熱供給到上述再加熱器210A側的導管140之間，用以控制向上述再加熱器210A側傳送的製冷劑的量；並包括加溼器240，其用以向已進行空氣調節的入口空氣中被選擇的一部分分布微細水滴，以影響排放的空氣溼度。
[0025]在上述結構中，壓縮機120使用於當構成逆循環的製冷劑不足或製冷劑的壓縮壓力鬆弛時，用以壓縮相應製冷劑循環中補充的製冷劑氣體。
[0026]並且，本發明的空調裝置還包括輔助加熱器210B，該輔助加熱器210B用以對已進行空氣調節的入口空氣中被選擇的一部分進行再加熱，以影響排放的空氣溫度，該輔助加熱器210B是與現有技術的加熱器芯相對應的構件，在本發明的廢熱利用控制的效率極度降低的情況下使用。
[0027]具有如上所述的結構和特性的本發明的用於精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置的控制方法，如圖2和圖3所示，圖1的蒸發器230根據圖2的溫度傳感器(I)或溫溼度傳感器(3)而被進行控制，圖1的再加熱器210A根據圖2的溫度傳感器(2)而被進行控制，在對已經過圖1的輔助加熱器210B的空氣的溫度(FAN Part)進行控制或通過圖2的溫溼度傳感器(3)進行溫度控制時,將對其進行PLC (Program LogicController:程序邏輯控制器)或DDC (Direct Digital Controller:直接數字控制器)控制。
[0028]並且，如圖3所示，在上述控制方式中，在對於根據圖2的溫度傳感器(2)控制圖1的再加熱器210A的熱源時，將通過利用圖1的閥門A或閥門B來比例控制流入的製冷劑的流量和排放的製冷劑的流量的方案，以及通過圖1的螺線管閥門220的多段分級閥門(STEPVALVE)來控制的方案實現，也可以將上述兩個方案聯繫而進行控制。
[0029]由此，即使不設置現有方式中的加熱器芯(heater core)，僅僅通過再加熱器210A也能夠執行現有方式的加熱器芯的功能，並且由於能夠微細調節再加熱程度或冷凝程度，從而能夠提高效率，其中所述加熱器芯構成為對已進行空氣調節的入口空氣中被選擇的一部分進行再加熱，以影響排放的空氣溫度。
[0030]並且，通過另外設置加溼器，使得溼度的調節變得容易。
[0031]以上關於本發明的特定實施例進行了圖示及說明，但是本領域的技術人員應當理解，在不超出本發明的思想及領域的範圍內，可對其進行多種改造及變化。
【權利要求】
1.一種精密控制廢熱利用高效率無塵室恆溫恆溼器的空調裝置，是一種空氣調節系統，該空氣調節系統包括:蒸發器，用以對入口空氣進行空氣調節；冷凝器，構成開/關循環以控制所述蒸發器的製冷容量；導管，用於使製冷劑在所述蒸發器和所述冷凝器之間循環；閥門，用以控制通過所述導管流動的製冷劑的流動路徑；蓄熱器，位於所述導管之間，用以積蓄隨著所述蒸發器和所述冷凝器的動作而產生的熱量中的多餘的熱能；以及壓縮機，其特徵在於， 所述冷凝器設置有多個製冷劑冷凝單元，其均等地分配到流入的製冷劑並分別進行冷凝動作，在各個製冷劑冷凝單元的後端設置有用以根據控制信號而開關製冷劑排放的多個閥門，從而能夠精密控制製冷劑冷凝效率； 所述空調裝置包括: 再加熱器，其設置有多個製冷劑再加熱單元，根據隨著所述蓄熱器和所述壓縮機的動作和所述蒸發器的動作而排放的廢熱的程度，根據控制信號再加熱製冷劑，從而調節製冷劑的膨脹以影響排放的空氣溫度，其均等地分配到流入的製冷劑並分別進行再加熱動作，在各個所述製冷劑再加熱單元的前端設置有用以根據控制信號而開關製冷劑排放的多個閥門，從而能夠精密控制製冷劑加熱效率， 多個螺線管閥門，其位於將隨著所述蓄熱器和所述壓縮機的動作而排放的廢熱供給到所述再加熱器側的導管之間，用以控制向所述再加熱器偵彳傳送的製冷劑的量， 三方閥，分別設置在所述冷凝器的製冷劑輸入/輸出導管上，用以根據比例控制信號而改變開閉方向， 加溼器，其用以向已進行空氣調節的入口空氣中被選擇的一部分分布微細水滴，以影響排放的空氣溼度，以及 輔助加熱器，其在廢熱利用控制的效率極度降低的情況下，用以對已進行空氣調節的入口空氣中被選擇的一部分進行再加熱，以影響排放的空氣溫度。
【文檔編號】F24F5/00GK103712297SQ201310358977
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2012年10月8日
【發明者】金權中 申請人:株式會社Egenc