JP4500436B2 - 吸着式除湿装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの吸着剤を用いた吸着式除湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸着式除湿装置は冷凍式除湿装置と比較して低露点の空気を供給可能で、特殊な環境が必要な産業用に主に用いられている。
【０００３】
このような吸着式除湿装置の内で、シート材をハニカム状（蜂の巣）に形成し、シリカゲルやゼオライトなどの吸着剤を担持した吸着ローターを用いるものが構造が簡単で急速に普及している。
【０００４】
またこのような吸着ローターを用いるものにあって、種々の目的に応じて種々のフローが開発されている。以下、従来の低露点空気つまり露点が−２０〜−５０℃の空気の供給を目的とした吸着式除湿装置について図２に沿って説明をする。
【０００５】
１はセラミックなどの無機繊維を主成分とする紙をハニカム（蜂の巣）状に形成し、ゼオライトやシリカゲルを担持した吸着ローターである。この吸着ローター１はギヤドモーター（図示せず）などで矢印方向に回転駆動される。また吸着ローター１はその回転方向に対して、吸着ゾーン２、再生ゾーン３、パージゾーン４に分割されている。
【０００６】
５はヒーターであり、パージゾーン４から出た空気を加熱するものであり、ヒーター５を出た空気は再生ゾーン３へ導かれる。６はブロアであり室内空気を吸着ローター１の吸着ゾーン２へ送るものである。またブロア６の出口は分岐され、パージゾーン４へ連結されている。
【０００７】
室内空気はブロア６によって吸着ゾーン２へ送られ、ここで湿気が吸着されて乾燥空気となって、再び室内へ戻される。またブロア６によって圧送された空気の一部はパージゾーン４へ送られ、吸着ローター１の熱を回収してヒーターへ入る。
【０００８】
パージゾーン４をでた空気はヒーター５でさらに温度が上昇し、再生ゾーン３に入る。再生ゾーン３で吸着ローター１に吸着された湿気を脱着し、再生ゾーン３を出た空気はブロア７で引かれて、大気へ放出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして吸着式除湿装置によって室内空気を乾燥させるのであるが、リチウム電池の製造工場などのように露点が−２０〜−５０℃の極めて低露点の空気を必要とする場合、ヒーター５の温度を２００〜２５０℃の高い温度に設定している。
【００１０】
つまり吸着式除湿装置の吸着原理から、吸着ゾーン２を出る空気より再生ゾーン３に入る空気の相対湿度が低くならなければならず、吸着ゾーン２より出る空気の露点を下げるには、再生ゾーン３に入る空気の温度を上げることによって相対湿度を下げるようにしている。
【００１１】
このため、再生ゾーン３を出た空気の温度が１２０〜１６０℃程度にもなり、ブロア７として耐熱性の高い特殊な仕様のものが必要であった。また再生ゾーン３を出た空気を導くダクトも耐熱性が要求され、安全のために断熱する必要があるという問題がある。
【００１２】
また再生空気として大気を用いると、雨天の時など湿度が高く２００℃程度に温度を上げても室内空気の相対湿度以下にならないため、再生空気として室内空気を用いる必要がある。このため再生空気の量だけ室内空気が外部に放出されることになり、室内の気密が高いと外気を室内に供給する必要がある。従って、室内の湿度は外気の影響を受けることになる。
【００１３】
本発明は極めて低い露点の空気を供給する能力を備えながら、再生ゾーンを出た空気の温度が低い吸着式除湿装置を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本件発明は以上のような課題を解決するため、２つの吸着ローターを備え、第１吸着ローターの再生ゾーンに、第２吸着ローターの吸着ゾーンを通過した後ヒーターによって加熱された空気を通し、第１吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を第２吸着ローターの再生ゾーンに通すようにし、第２吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を外に送り出すブロアを設けた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、第１吸着ローターの再生ゾーンに、第２吸着ローターの吸着ゾーンを通過した後ヒーターによって加熱された空気を通し、第１吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を第２吸着ローターの再生ゾーンに通すようにしたものであり、第１吸着ローターの再生ゾーンを出た高温の空気が第２吸着ローターの再生ゾーンで温度が下がるとともに、第２吸着ローターの吸着ゾーンを通過した乾燥空気を第１吸着ローターの再生ゾーンに流すため第１吸着ローターの再生が効果的に行われるという作用を有する。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の吸着式除湿装置の実施例について図１に沿って詳細に説明する。８はセラミックなどの無機繊維を主成分とする紙をハニカム（蜂の巣）状に形成し、ゼオライトやシリカゲルを担持した第１吸着ローターである。この第１吸着ローター８はギヤドモーター（図示せず）などで矢印方向に回転駆動される。また第１吸着ローター８はその回転方向に対して、吸着ゾーン９、再生ゾーン１０、パージゾーン１１に分割されている。そして吸着ゾーン９から出た乾燥空気は室内へ導かれる。
【００１７】
１２は第２吸着ローターであり、これも第１吸着ローター８と同様セラミックなどの無機繊維を主成分とする紙をハニカム状に形成し、ゼオライトやシリカゲルを担持することによって構成されている。また第２吸着ローター１２は吸着ゾーン１３、再生ゾーン１４に分割されている。
【００１８】
１５はヒーターであり、第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３から出た空気を加熱するものであり、ヒーター１５を出た空気は第１吸着ローター８の再生ゾーン１０へ導かれる。１６はブロアであり室内空気を第１吸着ローター８の吸着ゾーン９へ送るものである。またブロア１６の出口は分岐され、第１吸着ローター８のパージゾーン１１へも連結されている。
【００１９】
パージゾーン１１を出た空気は冷却器１７の入口に戻される。冷却器１７の入口には室内空気も導かれる。また冷却器１７はチラー（図示せず）などから作られる低温の水が供給され、空気を冷却するものである。そして冷却器１７の出口はブロア１６の吸込口に連結されている。
【００２０】
第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３には大気が導かれ、再生ゾーン１４を出た多湿空気はブロア１８によって大気へ放出される。また第２吸着ローター１２の通気面積は第１吸着ローター８の通気面積の半分である。第１吸着ローター８の吸着ゾーン９、再生ゾーン１０、パージゾーン１１の通気面積比は２：１：１であり、第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３、再生ゾーン１４の通気面積比は１：１である。よって第１吸着ローター８の再生ゾーン１０の通気面積と第２吸着ローター１２の再生ゾーン１４の通気面積は等しい。
【００２１】
本発明の吸着式除湿装置は上記の如く構成され、以下その動作についてマイナス露点の乾燥室に用いた場合を例にとって説明する。先ず室内空気がブロア１６によって吸込まれ、ブロア１６に入る前に冷却器１７で冷却される。室内空気は露点が０℃以下であるので、冷却では結露を生じない。
【００２２】
冷却された室内空気はブロア１６によって第１吸着ローター８の吸着ゾーン９及びパージゾーン１１へ送られる。室内空気は冷却されて相対湿度が上がるため、吸着ゾーン９で効果的に除湿され、乾燥空気となって室内に戻される。出願人の実験では露点が−４０℃以下であった。
【００２３】
パージゾーン１１へ送られた空気は、ここで第１吸着ローター８と熱交換をし、第１吸着ローター８を冷却するとともに温度が上昇して、冷却器１７の入口側へ戻される。つまり第１吸着ローター８を冷却して吸着ゾーン９での吸着を効果的にする。
【００２４】
一方、大気はブロア１８の吸引によって第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３を通り、乾燥空気となる。大気が夏の多湿条件で露点が２７℃の時に、吸着ゾーン１３を出た空気の露点は１８℃程度になる。また吸着熱と脱着ゾーン１４からの熱の持ち込みによって、吸着ゾーン１３を出た空気の温度は約１２０℃となる。
【００２５】
吸着ゾーン１３を出た空気はヒーター１５に入り、ここで２３０℃まで加熱される。この高温乾燥空気は第１吸着ローター８の再生ゾーン１０に入り、第１吸着ローター８に吸着された湿気を脱着する。
【００２６】
再生ゾーン１０で高温乾燥空気は脱着熱によって温度が下がるとともに吸着剤から脱着された湿気で湿度が上がる。つまり再生ゾーン１０を出た空気の温度は１６０℃まで下がり、露点は３２℃まで上昇する。この再生ゾーン１０を出た空気は相対湿度が外気より低く、第２吸着ローター１２の脱着に使用かのうである。
【００２７】
従って、第１吸着ローター８の再生ゾーン１０を出た空気を第２吸着ローター１２の脱着ゾーン１４を通過させることで、第２吸着ローター１２に吸着された空気の脱着を行うことができる。第２吸着ローター１２の脱着ゾーン１４を出た空気の温度は８３℃まで下がり、大気へ放出される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の吸着式除湿装置は上記の如く構成したので、第２吸着ローターの脱着ゾーンを出た空気の温度が低く、極めて低い露点の空気を供給する能力を備えながら、再生ゾーンを出た空気の温度を低く安全性を高くすることができるものである。そして第１吸着ローターの再生ゾーンに流す空気として室内空気を使わなくてもよいため、室内空気を完全に外気から遮断可能で、クリーン・ルームや無菌室にも本発明の吸着式除湿装置は応用が容易である。
【００２９】
また再生ゾーンを出た空気の温度が低いため、その空気を送るダクトなどの材料の選定が容易であり価格も安価になる。しかも再生ゾーンを出た空気を吸い出すブロアも耐熱性の高いものを用いる必要がない。この点において、再生ゾーンに大気を押し込むようにブロアを配置することも考えられるが、再生ゾーンを負圧にする方が脱着効果が高く、ブロアは再生ゾーンの空気を吸い出す配置が望ましい。
【００３０】
さらに本発明の吸着式除湿装置は第２吸着ローターで発生した乾燥空気で第１吸着ローターを脱着する構成を有するため、第１吸着ローターの吸着ゾーンに入る空気の相対湿度より第１吸着ローターの再生ゾーンに入る空気の相対湿度を容易に低くすることができ、第１吸着ローターの吸着ゾーンを出た空気の露点を低くすることができる。
【００３１】
そして第１吸着ローターにパージゾーンを設け、パージゾーンを出た空気を吸着ゾーンに戻すようにしているため、吸着ゾーンに入る前に第１吸着ローターが冷却され、吸着効果が高い。また第１吸着ローターの吸着ゾーンに入る前の空気を冷却するようにしたことも吸着効果を高める。
【００３２】
第１吸着ローターの再生ゾーンと第２吸着ローターの再生ゾーンの通気面積を等しくしたため、両ゾーンを通過する空気流の流速が等しくなり、２つのゾーンを通過しても空気抵抗の増大はそれ程大きくない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸着式除湿装置の実施例を示すフロー図である。
【図２】従来の吸着式除湿装置の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
８ 第１吸着ローター
９ 吸着ゾーン
１０ 再生ゾーン
１１ パージゾーン
１２ 第２吸着ローター
１３ 吸着ゾーン
１４ 再生ゾーン
１５ ヒーター
１６ ブロア
１７ 冷却器
１８ ブロア
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの吸着剤を用いた吸着式除湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸着式除湿装置は冷凍式除湿装置と比較して低露点の空気を供給可能で、特殊な環境が必要な産業用に主に用いられている。
【０００３】
このような吸着式除湿装置の内で、シート材をハニカム状（蜂の巣）に形成し、シリカゲルやゼオライトなどの吸着剤を担持した吸着ローターを用いるものが構造が簡単で急速に普及している。
【０００４】
またこのような吸着ローターを用いるものにあって、種々の目的に応じて種々のフローが開発されている。以下、従来の低露点空気つまり露点が−２０〜−５０℃の空気の供給を目的とした吸着式除湿装置について図２に沿って説明をする。
【０００５】
１はセラミックなどの無機繊維を主成分とする紙をハニカム（蜂の巣）状に形成し、ゼオライトやシリカゲルを担持した吸着ローターである。この吸着ローター１はギヤドモーター（図示せず）などで矢印方向に回転駆動される。また吸着ローター１はその回転方向に対して、吸着ゾーン２、再生ゾーン３、パージゾーン４に分割されている。
【０００６】
５はヒーターであり、パージゾーン４から出た空気を加熱するものであり、ヒーター５を出た空気は再生ゾーン３へ導かれる。６はブロアであり室内空気を吸着ローター１の吸着ゾーン２へ送るものである。またブロア６の出口は分岐され、パージゾーン４へ連結されている。
【０００７】
室内空気はブロア６によって吸着ゾーン２へ送られ、ここで湿気が吸着されて乾燥空気となって、再び室内へ戻される。またブロア６によって圧送された空気の一部はパージゾーン４へ送られ、吸着ローター１の熱を回収してヒーターへ入る。
【０００８】
パージゾーン４をでた空気はヒーター５でさらに温度が上昇し、再生ゾーン３に入る。再生ゾーン３で吸着ローター１に吸着された湿気を脱着し、再生ゾーン３を出た空気はブロア７で引かれて、大気へ放出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして吸着式除湿装置によって室内空気を乾燥させるのであるが、リチウム電池の製造工場などのように露点が−２０〜−５０℃の極めて低露点の空気を必要とする場合、ヒーター５の温度を２００〜２５０℃の高い温度に設定している。
【００１０】
つまり吸着式除湿装置の吸着原理から、吸着ゾーン２を出る空気より再生ゾーン３に入る空気の相対湿度が低くならなければならず、吸着ゾーン２より出る空気の露点を下げるには、再生ゾーン３に入る空気の温度を上げることによって相対湿度を下げるようにしている。
【００１１】
このため、再生ゾーン３を出た空気の温度が１２０〜１６０℃程度にもなり、ブロア７として耐熱性の高い特殊な仕様のものが必要であった。また再生ゾーン３を出た空気を導くダクトも耐熱性が要求され、安全のために断熱する必要があるという問題がある。
【００１２】
また再生空気として大気を用いると、雨天の時など湿度が高く２００℃程度に温度を上げても室内空気の相対湿度以下にならないため、再生空気として室内空気を用いる必要がある。このため再生空気の量だけ室内空気が外部に放出されることになり、室内の気密が高いと外気を室内に供給する必要がある。従って、室内の湿度は外気の影響を受けることになる。
【００１３】
本発明は極めて低い露点の空気を供給する能力を備えながら、再生ゾーンを出た空気の温度が低い吸着式除湿装置を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本件発明は以上のような課題を解決するため、２つの吸着ローターを備え、第１吸着ローターの再生ゾーンに、第２吸着ローターの吸着ゾーンを通過した後ヒーターによって加熱された空気を通し、第１吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を第２吸着ローターの再生ゾーンに通すようにし、第２吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を外に送り出すブロアを設けた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、第１吸着ローターの再生ゾーンに、第２吸着ローターの吸着ゾーンを通過した後ヒーターによって加熱された空気を通し、第１吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を第２吸着ローターの再生ゾーンに通すようにしたものであり、第１吸着ローターの再生ゾーンを出た高温の空気が第２吸着ローターの再生ゾーンで温度が下がるとともに、第２吸着ローターの吸着ゾーンを通過した乾燥空気を第１吸着ローターの再生ゾーンに流すため第１吸着ローターの再生が効果的に行われるという作用を有する。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の吸着式除湿装置の実施例について図１に沿って詳細に説明する。８はセラミックなどの無機繊維を主成分とする紙をハニカム（蜂の巣）状に形成し、ゼオライトやシリカゲルを担持した第１吸着ローターである。この第１吸着ローター８はギヤドモーター（図示せず）などで矢印方向に回転駆動される。また第１吸着ローター８はその回転方向に対して、吸着ゾーン９、再生ゾーン１０、パージゾーン１１に分割されている。そして吸着ゾーン９から出た乾燥空気は室内へ導かれる。
【００１７】
１２は第２吸着ローターであり、これも第１吸着ローター８と同様セラミックなどの無機繊維を主成分とする紙をハニカム状に形成し、ゼオライトやシリカゲルを担持することによって構成されている。また第２吸着ローター１２は吸着ゾーン１３、再生ゾーン１４に分割されている。
【００１８】
１５はヒーターであり、第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３から出た空気を加熱するものであり、ヒーター１５を出た空気は第１吸着ローター８の再生ゾーン１０へ導かれる。１６はブロアであり室内空気を第１吸着ローター８の吸着ゾーン９へ送るものである。またブロア１６の出口は分岐され、第１吸着ローター８のパージゾーン１１へも連結されている。
【００１９】
パージゾーン１１を出た空気は冷却器１７の入口に戻される。冷却器１７の入口には室内空気も導かれる。また冷却器１７はチラー（図示せず）などから作られる低温の水が供給され、空気を冷却するものである。そして冷却器１７の出口はブロア１６の吸込口に連結されている。
【００２０】
第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３には大気が導かれ、再生ゾーン１４を出た多湿空気はブロア１８によって大気へ放出される。また第２吸着ローター１２の通気面積は第１吸着ローター８の通気面積の半分である。第１吸着ローター８の吸着ゾーン９、再生ゾーン１０、パージゾーン１１の通気面積比は２：１：１であり、第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３、再生ゾーン１４の通気面積比は１：１である。よって第１吸着ローター８の再生ゾーン１０の通気面積と第２吸着ローター１２の再生ゾーン１４の通気面積は等しい。
【００２１】
本発明の吸着式除湿装置は上記の如く構成され、以下その動作についてマイナス露点の乾燥室に用いた場合を例にとって説明する。先ず室内空気がブロア１６によって吸込まれ、ブロア１６に入る前に冷却器１７で冷却される。室内空気は露点が０℃以下であるので、冷却では結露を生じない。
【００２２】
冷却された室内空気はブロア１６によって第１吸着ローター８の吸着ゾーン９及びパージゾーン１１へ送られる。室内空気は冷却されて相対湿度が上がるため、吸着ゾーン９で効果的に除湿され、乾燥空気となって室内に戻される。出願人の実験では露点が−４０℃以下であった。
【００２３】
パージゾーン１１へ送られた空気は、ここで第１吸着ローター８と熱交換をし、第１吸着ローター８を冷却するとともに温度が上昇して、冷却器１７の入口側へ戻される。つまり第１吸着ローター８を冷却して吸着ゾーン９での吸着を効果的にする。
【００２４】
一方、大気はブロア１８の吸引によって第２吸着ローター１２の吸着ゾーン１３を通り、乾燥空気となる。大気が夏の多湿条件で露点が２７℃の時に、吸着ゾーン１３を出た空気の露点は１８℃程度になる。また吸着熱と脱着ゾーン１４からの熱の持ち込みによって、吸着ゾーン１３を出た空気の温度は約１２０℃となる。
【００２５】
吸着ゾーン１３を出た空気はヒーター１５に入り、ここで２３０℃まで加熱される。この高温乾燥空気は第１吸着ローター８の再生ゾーン１０に入り、第１吸着ローター８に吸着された湿気を脱着する。
【００２６】
再生ゾーン１０で高温乾燥空気は脱着熱によって温度が下がるとともに吸着剤から脱着された湿気で湿度が上がる。つまり再生ゾーン１０を出た空気の温度は１６０℃まで下がり、露点は３２℃まで上昇する。この再生ゾーン１０を出た空気は相対湿度が外気より低く、第２吸着ローター１２の脱着に使用かのうである。
【００２７】
従って、第１吸着ローター８の再生ゾーン１０を出た空気を第２吸着ローター１２の脱着ゾーン１４を通過させることで、第２吸着ローター１２に吸着された空気の脱着を行うことができる。第２吸着ローター１２の脱着ゾーン１４を出た空気の温度は８３℃まで下がり、大気へ放出される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の吸着式除湿装置は上記の如く構成したので、第２吸着ローターの脱着ゾーンを出た空気の温度が低く、極めて低い露点の空気を供給する能力を備えながら、再生ゾーンを出た空気の温度を低く安全性を高くすることができるものである。そして第１吸着ローターの再生ゾーンに流す空気として室内空気を使わなくてもよいため、室内空気を完全に外気から遮断可能で、クリーン・ルームや無菌室にも本発明の吸着式除湿装置は応用が容易である。
【００２９】
また再生ゾーンを出た空気の温度が低いため、その空気を送るダクトなどの材料の選定が容易であり価格も安価になる。しかも再生ゾーンを出た空気を吸い出すブロアも耐熱性の高いものを用いる必要がない。この点において、再生ゾーンに大気を押し込むようにブロアを配置することも考えられるが、再生ゾーンを負圧にする方が脱着効果が高く、ブロアは再生ゾーンの空気を吸い出す配置が望ましい。
【００３０】
さらに本発明の吸着式除湿装置は第２吸着ローターで発生した乾燥空気で第１吸着ローターを脱着する構成を有するため、第１吸着ローターの吸着ゾーンに入る空気の相対湿度より第１吸着ローターの再生ゾーンに入る空気の相対湿度を容易に低くすることができ、第１吸着ローターの吸着ゾーンを出た空気の露点を低くすることができる。
【００３１】
そして第１吸着ローターにパージゾーンを設け、パージゾーンを出た空気を吸着ゾーンに戻すようにしているため、吸着ゾーンに入る前に第１吸着ローターが冷却され、吸着効果が高い。また第１吸着ローターの吸着ゾーンに入る前の空気を冷却するようにしたことも吸着効果を高める。
【００３２】
第１吸着ローターの再生ゾーンと第２吸着ローターの再生ゾーンの通気面積を等しくしたため、両ゾーンを通過する空気流の流速が等しくなり、２つのゾーンを通過しても空気抵抗の増大はそれ程大きくない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸着式除湿装置の実施例を示すフロー図である。
【図２】従来の吸着式除湿装置の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
８ 第１吸着ローター
９ 吸着ゾーン
１０ 再生ゾーン
１１ パージゾーン
１２ 第２吸着ローター
１３ 吸着ゾーン
１４ 再生ゾーン
１５ ヒーター
１６ ブロア
１７ 冷却器
１８ ブロア
Claims (1)
- 第１吸着ローターの再生ゾーンに、第２吸着ローターの吸着ゾーンを通過し乾燥空気となった空気をヒーターによって加熱して通し、前記第１吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を直接前記第２吸着ローターの再生ゾーンに通すようにし、第２吸着ローターの再生ゾーンを出た空気を外に送り出すブロアを設け、室内還気を冷却した上で前記第１吸着ロータの吸着ゾーンを通過させ、室内に戻すようにしたことを特徴とする吸着式除湿装置。
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