2300㎡ 精密加工恒温恒湿工場 セントラル空調設備

機械産業のさまざまな業界は、生産プロセス中の製品の品質と精度を確保するために、生産環境の温度、相対湿度、清浄度などのパラメーターに対してさまざまな要件を提示しています。恒温空調は最も一般的なものの 1 つです。

1. 一定温度の要件

1.1 恒温の分類

室温変動許容値（つまり定温精度）による分類： まず、一般的な精度の定温室の値はプラスマイナス1℃以上です。次に、高精度恒温器の値は0.5℃以下0.1℃以上です。通常、精度は±0.2～0.3℃の範囲で管理されます。第三に、超高精度恒温槽はプラスマイナス0.1℃以下の値を持っています。

機械産業では、そのほとんどが一定精度の恒温室であり、その面積は数十平方メートルから数百平方メートル、場合によっては数千平方メートルにも及びます。高精度の恒温槽は比較的まれであり、高度な計算と処理にのみ限定されており、その面積は比較的小さい。超高精度の恒温槽はさらに希少で、かなり狭い範囲に限られています。通常はサイン機能エリアのような数十平方メートルの面積しかありません。

1.2 温度ベースと精度

測定レベルや加工・組立精度に影響するのは恒温槽の温度基準と精度です。この室温偏差と許容変動幅は、検出精度や処理精度に直接影響します。研究によると、温度が 1°C 変化すると、システムの機械的な熱変形によって生じる相対不確実性誤差が 10-5m に達する可能性があります。さらに、温度の不確実性により空気の屈折率が変化し、ヘテロダイン二周波レーザー干渉計の追加誤差が 10-6m に達する原因となります。

(1) いわゆる基準温度とは、生産プロセスに必要な環境の基準温度を指します。国際測長の基準温度は20℃です。通常、この 20°C が温度ベースとして使用されます。

(2) 温度精度とは、一定湿度領域内で必要な期間内に気温が発生することが許容される変動の振幅、つまり温度ベースから逸脱する最大波動放射を指します。温度精度には、次の特定の側面が含まれます。そのうちの 1 つは動的偏差と呼ばれ、短期間における元のベースからの室温の偏差を指します。供給空気温度の変動、筐体内の不安定な熱伝達、生産設備の開閉やコンプライアンスの変化、人の出入りや滞留による乱れなど、さまざまな外乱により動的偏差が発生します。ただし、静的偏差は、自動制御装置の指示値と設定値の偏差により、室温の平均温度変化が基準値から乖離し続けるものです。一貫して、それは機器の精度レベルと製造品質に関係しています。もう 1 つは地域温度差であり、恒温室の制御可能な点の温度と恒温領域内の他の場所の温度との差を指します。この地域的な温度差は、恒温室での不均一な発熱、不十分な空気の流れの構成、不均一な外気量、および空気供給ジェットの不十分な減衰によって引き起こされます。

2. 恒温槽の設計パラメータ

一定の温度と湿度の設計パラメータは、生産プロセスによって提供されます。

精密工作機械の線定規彫刻などの精密加工には、格子彫刻と同様に20±0.1℃の温度が必要です。温度は 1 ミリメートルあたりの線数に依存し、範囲は 20±0.1 ～ -0.01 °C です。

機械工業用恒温室には相対湿度要件があり、通常は 50% ～ 65% ですが、70% 以下です。そうでないと、装置やワークピースが錆びます。高級測定室の場合、精密検査機器を保護するため、相対湿度は 50% ～ 60% から選択され、通常は 50% を下回ることはありません。

3. 恒温温室建物の熱要件

太陽放射は電磁波の形で熱を伝達します。この熱は移動場所の空気に吸収され、次に固体表面に吸収されて固体表面の温度が上昇します。機器や筐体内面に照射される太陽光により得られる熱は、給気気流では排出しにくく、機器の変形や恒温域の温度差の増大を引き起こす可能性があります。夏場の恒温室では室内と室外の温度差が大きくなります。熱的に不活性な滅菌済みの軽量エンクロージャを使用すると、空調システムが停止すると、室温が急速に上昇します。この装置は熱に対して非常に不活性であるため、加熱プロセスは非常に遅くなります。室内と室外の空気の水蒸気圧差の作用により、湿気は室内に移動し続け、室内の相対湿度が急速に上昇します。湿気を含んだ空気は機器の冷たい表面に結露し、機器が錆びたり、計器が損傷したりする原因となります。恒温室の密閉構造の断熱能力を決定する際には十分な注意を払い、耐熱性の高い断熱材の使用を考慮する必要があります。

エンクロージャ構造は入れ子にすることができます。エンクロージャ緩衝ゾーンには100㎜のロックウール複合断熱板を使用することをお勧めします。温度精度は内蔵ドライブ精度より1～2レベル低くなります。ベンチマーク値は内側の領域と一致しています。インナーエリアのコア部には50㎜のロックウールカラースチール複合断熱板を採用し、バッファゾーンにより外部干渉によるインナーエリアへの影響を軽減します。

4. 空調技術対策

一般的にはセントラル空調と自動制御システムが使用されます。エアコンは空気処理に使用されます。ニーズに応じて機能部と対応する自動装置を組み込んだ組立て式のエアコンです。空気処理では、冷却に水冷表面冷却器が使用されることがよくあります。また、蒸気、温水、または電気加熱、蒸気加湿プロセスもあり、冷熱源は冷凍ステーションを通じて集中的に供給されます。集中システムは空気を包括的に処理でき、構成がより柔軟で、さまざまなサイズの恒温室に適しています。

(1) 屋外の新鮮な空気の前処理、つまり予冷と廃熱処理を行います。外気を予冷および予熱した後、外気の温度を 5 度から 15 度の範囲で一定に保つことができるため、空調システムに対する外部負荷の変化の影響が軽減されます。

(2) 温度と湿度の独立制御機能を持つシステムの基本構成要素は、顕熱を扱うシステムと潜熱を扱うシステムです。これら 2 つのシステムは独立して調整され、それぞれ室内の温度と湿度を制御します。つまり、調湿システムで建物全体の潜熱を負担して室内の湿度を制御し、温度制御システムで残りの建物冷暖房負荷を処理することで温度制御を実現します。

温度と湿度を独立して制御することで、さまざまな室内の熱と湿度の比率の要件を満たすことができ、温度と湿度の点で室内の高湿度または低湿度レベルを満たすという従来の空調システムの困難を克服します。室内温度制御システムは顕熱処理を使用して結露水パンを排除し、室内の空気品質を改善します。

(3) 冷水温度は一定に保つ必要があります。エネルギーセンターから供給され7℃～12℃に冷却された冷水は、さまざまな要因により温度が不安定になります。このような不安定性により、夏期における空調ユニットの冷却能力が不安定な状態で変化し、湿度調整の度合いも不安定となる。

プレート熱交換器を使用した空調システムは、システムに送られる冷水をエネルギーセンターからの冷水から分離します。両者は熱交換器を使用してエネルギー伝達を実現します。これにより、エネルギーセンター内の冷水の不安定性がシステムの温度と湿度に干渉を引き起こすのを防ぐことができます。

(4)風を送ったときの温度差。温度を一定に保つ空調システムでは、配送時の温度差の大きさが定温精度に直結するだけでなく、空気の輸送方法や給気口の形状、設置高さも関係します。機械工業で製造される恒温槽の出荷温度差は下表に従って採用できます。

(5) エア供給は均一です。恒温槽内の空気の流れには 3 つの基本的な形式があります。すなわち、上部空気流と下部リターン、側方空気流と側方リターン、上部空気流と上部空気循環です。恒温精度要件、恒温室の高さ、エアダクトのレイアウト、美的ニーズ、投資コストなど、多くの側面を総合的に考慮して選択できます。さまざまな恒温精度要件を持つ気流組織形態については、次の推奨事項が示されています。

ａ．一定温度の精度はプラスマイナス 2 ～ 3 ℃です。建物の状況やシステムレイアウトの都合に応じて、任意の気流編成モードを使用できます。

b.一定温度の精度は摂氏プラスマイナス 0.5 ～ 1 度です。上方給気、上方排気の形式での使用には適しません。給気は片側上部、戻り空気は同一側下部からとなります。空気供給ジェットが作用する距離は 7 ～ 9 メートル、通常は 12 メートル以下であり、作業領域が戻り流ゾーン内にあることを確認するには、ジェットの温度と速度の減衰を正確に計算する必要があります。定温精度がプラスマイナス0.5の場合はサイドフィード・サイドリターン方式は使用しない方が良いです。空気流を使用する場合は空気流を取り付け、ジェット流を計算する必要があります。

c.一定温度の精度は摂氏プラスまたはマイナス 0.2 度から摂氏プラスまたはマイナス 0.5 度の範囲です。空気を上下に送る形式を採用しています。恒温室の天井が比較的高い場合は、ディフューザー、二層ルーバー排気口、上部から吹き出し、下部から吸気口から給気するオリフィスプレート給気方式もお選びいただけます。還気の場合、天井が比較的低く、空間条件によって制限される場合、または摂氏プラスまたはマイナス 0.1 度に達する一定の温度精度が必要な場合は、実際の状況に応じて、付属のディフューザーまたはオリフィス プレートを使用して上部から空気を供給し、下部に均一な還気条件を形成できます。 ±0.1℃～±0.2℃の精度の恒温器の場合は、リターンエアスペーサを設置するか、高精度恒温器（±0.5℃）で周囲を囲む必要があります。

d.恒温精度 <±0.1℃の超高精度恒温室の場合は、オリフィスプレートを使用して還気スペーサ下部からの還気を押し上げて均一な還気を実現する恒温キットを設置する必要があります。恒温キットには、±0.5°C の恒温精度を維持するための別の恒温空調システムが必要です。

e.空調システムの給気分岐管（吹き出し口付近）に設置された端部電熱器はSCR制御精度を持っています。端部電熱ヒータは無段階調整状態に設定されており、給気温度を正確に調整することができ、給気温度の正確な制御に不可欠です。この SCR は 20% ～ 80% の特性が良好ですので、端子電熱ヒータの位置選定にはある程度の余裕を持たせ、20% ～ 80% の範囲内に収まるようにしてください。