JP6446603B2 - 除湿装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ドライルームなどの調湿空間に対して低湿度エアを供給することが可能な除湿装置に関する。
この種の除湿装置には、従来では、下記の特許文献１（日本国・特開２０１３−２４４４８号公報）に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
処理エリア、再生エリア、パージエリアを含む複数のエリアに分割され、処理エア中の水分を吸着する吸着ロータと、前記吸着ロータに吸着された水分を離脱させるための再生エアを加熱する加熱ヒータと、前記吸着ロータを回転駆動させる回転駆動手段とを有する除湿装置において、二次側に供給される給気エア量を検出する給気エア量検出手段と、前記吸着ロータの前記処理エリアを通過する前の位置において前記処理エアの絶対湿度を検出する湿度検出手段と、前記回転駆動手段によって回転される前記吸着ロータの回転速度を制御する回転速度制御手段と、前記湿度検出手段で検出された処理エアの絶対湿度、及び、前記給気エア量検出手段で検出された給気エア量と、予め設定される給気露点温度の設定値とに基づいて再生エア量を演算し、前記演算結果に基づいて前記再生エア量を制御する再生エア量制御手段と、を備える。
処理エリア、再生エリア、パージエリアを含む複数のエリアに分割され、処理エア中の水分を吸着する吸着ロータと、前記吸着ロータに吸着された水分を離脱させるための再生エアを加熱する加熱ヒータと、前記吸着ロータを回転駆動させる回転駆動手段とを有する除湿装置において、二次側に供給される給気エア量を検出する給気エア量検出手段と、前記吸着ロータの前記処理エリアを通過する前の位置において前記処理エアの絶対湿度を検出する湿度検出手段と、前記回転駆動手段によって回転される前記吸着ロータの回転速度を制御する回転速度制御手段と、前記湿度検出手段で検出された処理エアの絶対湿度、及び、前記給気エア量検出手段で検出された給気エア量と、予め設定される給気露点温度の設定値とに基づいて再生エア量を演算し、前記演算結果に基づいて前記再生エア量を制御する再生エア量制御手段と、を備える。
この従来技術によれば、再生エア量制御手段は、湿度検出手段で検出された処理エアの絶対湿度、及び、給気エア量検出手段で検出された給気エア量と、予め設定される給気露点温度の設定値とに基づいて再生エア量を演算し、この演算結果に基づいて再生エア量を制御することが出来るので、複雑な制御を行なうことがなく、再生エア量が変化した場合であっても二次側の給気露点温度を安定化させることができる、としている。
しかしながら、上記の従来技術には次の問題がある。
上記従来の除湿装置は、吸着ロータが常時回転する所謂ハニカムローター回転式のデシカント除湿機であり、かかる除湿装置で使用される吸着ロータは、セラミック繊維等の無機繊維からなるペーパーをハニカム状に加工した構造体に合成ゼオライトなどの吸湿剤を担持したものである。このため、吸着ロータが吸着した水分を除去して吸湿剤を再生する際には、除湿したドライエアの一部を取り出し、これを加熱して熱風を作り、かかる熱風で吸湿剤のみならずハニカム成形素材も同時に加熱しなければならないため、吸湿剤の再生時に多大なエネルギーが必要になる。つまり、ランニングコストの低減が困難であると言う問題があった。
また、吸着ロータを形成するためには、上記素材のほかに接着剤や樹脂パッキン類なども必要になるが、これらの接着剤や樹脂パッキン類の耐熱温度の問題から、吸湿剤を３００℃前後の高温で再生処理するのが困難である。このため、ドライエア中に高沸点化合物が混入した場合、かかる高沸点化合物が吸湿剤から除去されずに蓄積し、次第に吸湿性能が低下するようになると言う問題も生じ得る。
本発明の目的は、吸湿性能に優れ、ランニングコストを低減できると共に、高沸点化合物の混入にも影響されない除湿装置を提供することにある。
上記従来の除湿装置は、吸着ロータが常時回転する所謂ハニカムローター回転式のデシカント除湿機であり、かかる除湿装置で使用される吸着ロータは、セラミック繊維等の無機繊維からなるペーパーをハニカム状に加工した構造体に合成ゼオライトなどの吸湿剤を担持したものである。このため、吸着ロータが吸着した水分を除去して吸湿剤を再生する際には、除湿したドライエアの一部を取り出し、これを加熱して熱風を作り、かかる熱風で吸湿剤のみならずハニカム成形素材も同時に加熱しなければならないため、吸湿剤の再生時に多大なエネルギーが必要になる。つまり、ランニングコストの低減が困難であると言う問題があった。
また、吸着ロータを形成するためには、上記素材のほかに接着剤や樹脂パッキン類なども必要になるが、これらの接着剤や樹脂パッキン類の耐熱温度の問題から、吸湿剤を３００℃前後の高温で再生処理するのが困難である。このため、ドライエア中に高沸点化合物が混入した場合、かかる高沸点化合物が吸湿剤から除去されずに蓄積し、次第に吸湿性能が低下するようになると言う問題も生じ得る。
本発明の目的は、吸湿性能に優れ、ランニングコストを低減できると共に、高沸点化合物の混入にも影響されない除湿装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図３に示すように、除湿装置を次のように構成した。
吸湿構造体１０を介してその内部空間が第１室１２及び第２室１４に区画された吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…を、少なくとも３基以上備える固定式吸湿塔１８、上流端が戻りエア入口２０に接続され、下流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続された戻りエア供給流路２２であって、その途中に設けられた処理ファン２４を用いて調湿空間ＤＲから排出された戻りエアＲＡを上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２の何れかに切り換え可能に供給する戻りエア供給流路２２、上流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続され、下流端がドライエア出口２６に接続されたドライエア送給流路２８であって、上記の何れかの吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の吸湿構造体１０を通過して除湿された低露点温度のドライエアＤＡをドライエア出口２６へと送給するドライエア送給流路２８、一端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続され、他端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続された冷却回路３０であって、その流路の途中に設けられた冷却装置３２で冷却させたエアを冷却ファン３４で吸引して上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２の何れかに切り換え可能に送給して循環させる冷却回路３０、上流端が上記の冷却回路３０の一端と上記の冷却装置３２との間の流路に接続され、下流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続され、上記の冷却回路３０を循環するエアの一部を再生エアＣＡとして上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４の何れかに切り換え可能に送給する再生エア送給流路３６、及び上流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続され、下流端が再生排気口３８に接続された再生エア排出流路４０とを具備する。上記の吸湿構造体１０は、無機の多孔質材料からなり空気中の水分を物理的に吸着する粒状又は塊状の吸湿材４２と、上記の吸湿材４２を収納すると共に、上記の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の内部空間を互いに気体の通流が可能な２つの室１２，１４に区画する通気性のケーシング４４と、上記の吸湿材４２を直に加熱する加熱手段４６とで構成される。上記の戻りエア供給流路２２の処理ファン２４のサクション側には、外気入口４８から導出された外気導入配管５０の下流端が接続されると共に、上記の処理ファン２４のデリベリ側には、その下流端が上記の冷却回路３０の冷却装置３２と上記の冷却ファン３４のサクション側との間に接続され、上記の再生エアＣＡとして上記冷却回路３０から抜き出された分量のエアを上記の戻りエア供給流路２２及び上記の外気導入配管５０を介して外気より補給するエア補給配管５２が接続される。
吸湿構造体１０を介してその内部空間が第１室１２及び第２室１４に区画された吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…を、少なくとも３基以上備える固定式吸湿塔１８、上流端が戻りエア入口２０に接続され、下流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続された戻りエア供給流路２２であって、その途中に設けられた処理ファン２４を用いて調湿空間ＤＲから排出された戻りエアＲＡを上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２の何れかに切り換え可能に供給する戻りエア供給流路２２、上流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続され、下流端がドライエア出口２６に接続されたドライエア送給流路２８であって、上記の何れかの吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の吸湿構造体１０を通過して除湿された低露点温度のドライエアＤＡをドライエア出口２６へと送給するドライエア送給流路２８、一端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続され、他端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続された冷却回路３０であって、その流路の途中に設けられた冷却装置３２で冷却させたエアを冷却ファン３４で吸引して上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２の何れかに切り換え可能に送給して循環させる冷却回路３０、上流端が上記の冷却回路３０の一端と上記の冷却装置３２との間の流路に接続され、下流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続され、上記の冷却回路３０を循環するエアの一部を再生エアＣＡとして上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４の何れかに切り換え可能に送給する再生エア送給流路３６、及び上流端が上記の各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続され、下流端が再生排気口３８に接続された再生エア排出流路４０とを具備する。上記の吸湿構造体１０は、無機の多孔質材料からなり空気中の水分を物理的に吸着する粒状又は塊状の吸湿材４２と、上記の吸湿材４２を収納すると共に、上記の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の内部空間を互いに気体の通流が可能な２つの室１２，１４に区画する通気性のケーシング４４と、上記の吸湿材４２を直に加熱する加熱手段４６とで構成される。上記の戻りエア供給流路２２の処理ファン２４のサクション側には、外気入口４８から導出された外気導入配管５０の下流端が接続されると共に、上記の処理ファン２４のデリベリ側には、その下流端が上記の冷却回路３０の冷却装置３２と上記の冷却ファン３４のサクション側との間に接続され、上記の再生エアＣＡとして上記冷却回路３０から抜き出された分量のエアを上記の戻りエア供給流路２２及び上記の外気導入配管５０を介して外気より補給するエア補給配管５２が接続される。
本発明は、例えば、次の作用効果を奏する。
吸湿構造体に用いる吸湿材として、無機の多孔質材料からなる物理的吸湿材そのものを比表面積の大きな粒状又は塊状にして使用しているので、吸湿構造体の単位容積当たりの吸湿量を極大化させることができる。
また、吸湿構造体が接着剤や樹脂パッキン類などを含まないため、吸湿材を加熱して吸湿力を再生する際の加熱温度を３００℃前後まで上げることができる。それゆえ、ドライエア中に高沸点化合物が混入し、それが戻りエアと共に固定式吸湿塔へと送られ、吸湿材に吸着されたとしても、吸湿力再生の際に当該吸湿材を概ね３００℃以上の高温で加熱することにより、水分と一緒に吸湿材から高沸点化合物を除去することができる。
さらに、吸湿材で吸湿した水分を離脱させて吸湿力を再生する際には、加熱手段が吸湿材を直に加熱するので、吸湿材に吸着された水分が無駄なく昇温されて吸湿材から離脱させることができる。そして、冷却回路から抜き出した低湿度な再生エアでその離脱した水分を吸湿器から押し出すことにより、少ないエネルギー消費量で吸湿材の再生が可能となる。
そして、固定式吸湿塔が少なくとも３基以上の吸湿器を備えているので、戻りエアの除湿，吸湿材の再生，吸湿材再生後の冷却と言った３つの工程を、ハニカムローター回転式のデシカント除湿機のように多大な動力を使って吸湿器を回転移動等させる必要がなく、エアの流路や加熱手段のオン・オフと言った切り換え操作だけで同時に進行させることができる。
吸湿構造体に用いる吸湿材として、無機の多孔質材料からなる物理的吸湿材そのものを比表面積の大きな粒状又は塊状にして使用しているので、吸湿構造体の単位容積当たりの吸湿量を極大化させることができる。
また、吸湿構造体が接着剤や樹脂パッキン類などを含まないため、吸湿材を加熱して吸湿力を再生する際の加熱温度を３００℃前後まで上げることができる。それゆえ、ドライエア中に高沸点化合物が混入し、それが戻りエアと共に固定式吸湿塔へと送られ、吸湿材に吸着されたとしても、吸湿力再生の際に当該吸湿材を概ね３００℃以上の高温で加熱することにより、水分と一緒に吸湿材から高沸点化合物を除去することができる。
さらに、吸湿材で吸湿した水分を離脱させて吸湿力を再生する際には、加熱手段が吸湿材を直に加熱するので、吸湿材に吸着された水分が無駄なく昇温されて吸湿材から離脱させることができる。そして、冷却回路から抜き出した低湿度な再生エアでその離脱した水分を吸湿器から押し出すことにより、少ないエネルギー消費量で吸湿材の再生が可能となる。
そして、固定式吸湿塔が少なくとも３基以上の吸湿器を備えているので、戻りエアの除湿，吸湿材の再生，吸湿材再生後の冷却と言った３つの工程を、ハニカムローター回転式のデシカント除湿機のように多大な動力を使って吸湿器を回転移動等させる必要がなく、エアの流路や加熱手段のオン・オフと言った切り換え操作だけで同時に進行させることができる。
本発明においては、前記の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の内部空間が前記の吸湿構造体１０にて高さ方向に二分され、上記の吸湿構造体１０の上側に第１室１２が形成され、下側に第２室１４が形成されることが好ましい。
この場合、再生エアのように吸湿器内で高温となる気体は、当該吸湿器の下側から入り上側へと抜けるようになり、除湿対象の戻りエアや冷却ガスのような低温となる気体は、吸湿器の上側から入り下側へと抜けるようになる。このため、気体の通流がスムーズで効率が良く、ランニングコストの低減にも繋がる。
この場合、再生エアのように吸湿器内で高温となる気体は、当該吸湿器の下側から入り上側へと抜けるようになり、除湿対象の戻りエアや冷却ガスのような低温となる気体は、吸湿器の上側から入り下側へと抜けるようになる。このため、気体の通流がスムーズで効率が良く、ランニングコストの低減にも繋がる。
また、本発明においては、前記の外気導入配管５０上に、前記の戻りエア供給流路２２へ導入する外気を冷却する冷却装置５０ａを設けるのが好ましい。
この場合、戻りエアへの外気導入の際に戻りエアの露点上昇を最小限に食い止めることができるようになる。
この場合、戻りエアへの外気導入の際に戻りエアの露点上昇を最小限に食い止めることができるようになる。
さらに、本発明においては、前記の再生エア送給流路３６の上流側に、前記の再生エアＣＡを加熱する補助加熱手段３６ａを設けるのが好ましい。
この場合、吸湿材再生時の加熱手段の負荷や除湿装置トータルでのエネルギーコストを軽減させることができるようになる。
この場合、吸湿材再生時の加熱手段の負荷や除湿装置トータルでのエネルギーコストを軽減させることができるようになる。
以下、本発明の一実施形態を図１から図３によって説明する。まず、図１は、本発明の一実施形態の除湿装置を示すフロー図である。この図が示すように、本発明の除湿装置は、空気を除湿して調湿空間ＤＲに供給するものである。この調湿空間ＤＲは、例えばリチウムイオン電池の製造ラインが収められたドライルームのように、露点温度が−６０℃前後の極めて低い湿度の空気が求められる空間である。そして、除湿装置は、固定式吸湿塔１８，戻りエア供給流路２２，ドライエア送給流路２８，冷却回路３０，再生エア送給流路３６及び再生エア排出流路４０で大略構成されている。
固定式吸湿塔１８は、戻りエア供給流路２２を介して調湿空間ＤＲより戻される戻りエアＲＡや後述する外気を除湿する装置であり、吸湿構造体１０を介してその内部空間が第１室１２及び第２室１４に区画された(図示実施形態では)３基の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備える。
吸湿構造体１０は、図２に示すように、無機の多孔質材料からなり空気中の水分を物理的に吸着する粒状又は塊状の吸湿材４２と、その吸湿材４２を収納すると共に、上記の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内部空間を互いに気体の通流が可能な２つの室１２，１４に区画する通気性のケーシング４４と、上記の吸湿材４２を直に加熱する加熱手段４６とで構成される。
吸湿構造体１０は、図２に示すように、無機の多孔質材料からなり空気中の水分を物理的に吸着する粒状又は塊状の吸湿材４２と、その吸湿材４２を収納すると共に、上記の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの内部空間を互いに気体の通流が可能な２つの室１２，１４に区画する通気性のケーシング４４と、上記の吸湿材４２を直に加熱する加熱手段４６とで構成される。
上記の吸湿材４２を形成する無機の多孔質材料として、ゼオライト，シリカゲル，活性アルミナなどを挙げることができるが、その吸湿特性などを考慮すれば、ゼオライトが特に好適である。
また、通気性のケーシング４４は、例えば、金属金網や耐熱性の樹脂網、或いはパンチングメタルやエキスパンドメタルなどのように、通気性を阻害せず、耐熱性と機械的強度に優れた材料で形成される。
さらに、加熱手段４６は、上記吸湿材４２を直に加熱できるもの、より具体的には、吸湿材４２それ自体及び／または吸湿材４２に吸着された水分を直に加熱して吸湿材４２から水分を離脱させることができるものであれば如何なる態様であってもよく、電熱ヒーターやマイクロ波加熱装置や高周波誘導加熱装置などが好適に用いられる。図２で示す実施形態の場合、この加熱手段４６として、アルミナ管や石英管などからなるヒーターパイプの中にニクロム線などの発熱体が装填されたシーズヒーターを、水平方向に蛇行させると共に高さ方向に複数段(３段)配設したものを用いている。このような加熱手段４６を用いれば、吸湿構造体１０の全体を迅速に且つコントロール容易に昇温させることができるようになる。
因みに、加熱手段４６としてマイクロ波加熱装置を用いる場合であって、ケーシング４４を金属で形成した場合には、その表面をガラスや耐熱性の樹脂などでコーティングしておく必要がある。
また、通気性のケーシング４４は、例えば、金属金網や耐熱性の樹脂網、或いはパンチングメタルやエキスパンドメタルなどのように、通気性を阻害せず、耐熱性と機械的強度に優れた材料で形成される。
さらに、加熱手段４６は、上記吸湿材４２を直に加熱できるもの、より具体的には、吸湿材４２それ自体及び／または吸湿材４２に吸着された水分を直に加熱して吸湿材４２から水分を離脱させることができるものであれば如何なる態様であってもよく、電熱ヒーターやマイクロ波加熱装置や高周波誘導加熱装置などが好適に用いられる。図２で示す実施形態の場合、この加熱手段４６として、アルミナ管や石英管などからなるヒーターパイプの中にニクロム線などの発熱体が装填されたシーズヒーターを、水平方向に蛇行させると共に高さ方向に複数段(３段)配設したものを用いている。このような加熱手段４６を用いれば、吸湿構造体１０の全体を迅速に且つコントロール容易に昇温させることができるようになる。
因みに、加熱手段４６としてマイクロ波加熱装置を用いる場合であって、ケーシング４４を金属で形成した場合には、その表面をガラスや耐熱性の樹脂などでコーティングしておく必要がある。
なお、図示実施形態では、固定式吸湿塔１８として、３基の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備える場合を示しているが、この固定式吸湿塔１８に設ける吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の数は、３基以上であればよく、目的とするドライエアの品質や必要量などに応じて適宜選択できる。例えば、固定式吸湿塔１８に設ける吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの数を図示実施形態のように３基とすることによって、後述するような戻りエアＲＡの除湿，吸湿材４２の再生，吸湿材４２再生後の冷却と言った３つの工程を同時に進行させることができるのに加え、除湿装置のサイズをミニマム化できスペース効率に優れたものとなる。一方、固定式吸湿塔１８に設ける吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の数を４基以上とすることによって、ドライエアの供給量を増やすことができるのに加え、後述するように、除湿運転する吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…を切り換え際に圧力変動やハンチング等が発生するのを抑制することができる。
また、固定式吸湿塔１８を構成する吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…は、図２に示すように、その内部空間が吸湿構造体１０にて高さ方向に二分され、上側が第１室１２、下側が第２室１４となるように形成するのが好ましい。こうすることにより、再生エアのように吸湿器内で高温となる気体は、当該吸湿器の下側から入り上側へと抜けるようになり、除湿対象の戻りエアや冷却ガスのような低温となる気体は、吸湿器の上側から入り下側へと抜けるようになる。このため、気体の通流がスムーズで効率が良く、ランニングコストの低減にも繋がる。
戻りエア供給流路２２は、調湿空間ＤＲから戻される戻りエアＲＡを固定式吸湿塔１８へと供給する流路であり、上流端が戻りエア入口２０に接続された管路２２Ａを有する。この管路２２Ａは、途中で複数(図示実施形態では３つ)に枝分かれして分岐管２２Ａ１，２２Ａ２，２２Ａ３…となり、その下流端が各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの第１室１２に接続される。また、管路２２Ａの途中には、調湿空間ＤＲから排出された戻りエアＲＡを各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの第１室１２に向けて送給する処理ファン２４が設けられると共に、この管路２２Ａ内を通流する戻りエアＲＡを冷却して露点温度を下げるプレ冷却装置２２Ｃが設けられる。
戻りエア供給流路２２の管路２２Ａにおける処理ファン２４のサクション側には、外気入口４８から導出された外気導入配管５０の下流端が接続される。この外気導入配管５０上には、戻りエア供給流路２２へ導入する外気を冷却するための冷却装置５０ａが必要に応じて設けられる。なお、図中の符号５０ｂはプレフィルター、符号５０ｃは中性能フィルターであり、これらは協働して外気導入配管５０へと導入する外気中の粉塵等を除去するためのものである。
一方、同管路２２Ａにおける処理ファン２４のデリベリ側、より詳しくはプレ冷却装置２２Ｃの下流側には、上流端が後述する冷却回路３０の冷却装置３２と冷却ファン３４のサクション側との間に接続されエア補給配管５２の下流端が接続される。このエア補給配管５２は、後述するように、再生エアＣＡとして冷却回路３０から抜き出された分量のエアを戻りエア供給流路２２及び外気導入配管５０を介して外気より補給するための配管である。
そして、管路２２Ａが分岐した各分岐管２２Ａ１，２２Ａ２，２２Ａ３…のそれぞれに、バルブ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…が取り付けられており、かかるバルブ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…を開閉操作することによって、戻りエアＲＡの供給先を切り換えることができる。
一方、同管路２２Ａにおける処理ファン２４のデリベリ側、より詳しくはプレ冷却装置２２Ｃの下流側には、上流端が後述する冷却回路３０の冷却装置３２と冷却ファン３４のサクション側との間に接続されエア補給配管５２の下流端が接続される。このエア補給配管５２は、後述するように、再生エアＣＡとして冷却回路３０から抜き出された分量のエアを戻りエア供給流路２２及び外気導入配管５０を介して外気より補給するための配管である。
そして、管路２２Ａが分岐した各分岐管２２Ａ１，２２Ａ２，２２Ａ３…のそれぞれに、バルブ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…が取り付けられており、かかるバルブ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…を開閉操作することによって、戻りエアＲＡの供給先を切り換えることができる。
ドライエア送給流路２８は、何れかの吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの吸湿構造体１０を通過して、例えば露点温度−６０℃前後まで除湿された低露点のドライエアＤＡをドライエア出口２６へと送給する流路であり、下流端がそのドライエア出口２６に接続された管路２８Ａを有する。なお、ドライエア出口２６を出たドライエアＤＡは、ドライエア配管５４及びドライエアダクト５６を介して調湿空間ＤＲへと供給される。上記の管路２８Ａは、途中で複数(図示実施形態では３つ)に枝分かれして分岐管２８Ａ１，２８Ａ２，２８Ａ３…となり、その上流端が各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの第２室１４に接続される。また、管路２８Ａの途中にはドライエアＤＡ中の粉塵などを除去するため中性能フィルター５８が取り付けられる。
管路２８Ａが分岐した各分岐管２８Ａ１，２８Ａ２，２８Ａ３…のそれぞれに、バルブ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…が取り付けられており、かかるバルブ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…を開閉操作することによって、ドライエアＤＲの供給元を切り換えることができる。
管路２８Ａが分岐した各分岐管２８Ａ１，２８Ａ２，２８Ａ３…のそれぞれに、バルブ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…が取り付けられており、かかるバルブ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…を開閉操作することによって、ドライエアＤＲの供給元を切り換えることができる。
冷却回路３０は、吸湿構造体１０の加熱手段４６を作動させて吸湿材４２の吸湿能力を再生させたものを、その吸湿能力を落とすことなく吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃが使用可能な温度まで冷却するための回路で、管路３０Ａを有する。この管路３０Ａは、その一端が分岐して分岐管３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３…となり、各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続される。また、その他端も分岐して分岐管３０Ａａ，３０Ａｂ，３０Ａｃ…となり、各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続される。
この冷却回路３０の管路３０Ａには、冷却回路３０内のエアを巡回させる冷却ファン３４が取り付けられており、この冷却ファン３０のサクション側の管路３０Ａには、管路３０Ａ内のエアを冷却する冷却装置３２が設置される。このため、その冷却装置３２で冷却されたエアが冷却ファン３４で吸引されるようになっている。なお、冷却装置３２としては、例えば、チラー水を通流させた冷却コイルでエアを冷却するものなどを挙げることができる。
管路３０Ａが分岐した各分岐管３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３…のそれぞれに、バルブ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…が取り付けられ、また、各分岐管３０Ａａ，３０Ａｂ，３０Ａｃ…のそれぞれに、バルブ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…が取り付けられる。そして、これらのバルブ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…及び３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…を開閉操作することによって、冷却回路３０で冷却する吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃを切り換えることができる。
この冷却回路３０の管路３０Ａには、冷却回路３０内のエアを巡回させる冷却ファン３４が取り付けられており、この冷却ファン３０のサクション側の管路３０Ａには、管路３０Ａ内のエアを冷却する冷却装置３２が設置される。このため、その冷却装置３２で冷却されたエアが冷却ファン３４で吸引されるようになっている。なお、冷却装置３２としては、例えば、チラー水を通流させた冷却コイルでエアを冷却するものなどを挙げることができる。
管路３０Ａが分岐した各分岐管３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３…のそれぞれに、バルブ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…が取り付けられ、また、各分岐管３０Ａａ，３０Ａｂ，３０Ａｃ…のそれぞれに、バルブ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…が取り付けられる。そして、これらのバルブ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…及び３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…を開閉操作することによって、冷却回路３０で冷却する吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃを切り換えることができる。
再生エア送給流路３６は、その上流端が冷却回路３０の一端と上記冷却装置３２との間の流路、より具体的には管路３０Ａにおける冷却装置３２の上流側に接続された管路３６Ａを有する。この管路３６Ａは、その下流側が分岐して分岐管３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ａ３…となり、各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４に接続される。また、各分岐管３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ａ３…のそれぞれには、バルブ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ…が取り付けられる。このため、この再生エア送給流路３６は、冷却回路３０を循環するエアの一部を再生エアＣＡとして上記各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第２室１４の何れかに切り換え可能に送給することができる。
また、この再生エア送給流路３６の管路３６Ａ上には、図１に示すように、必要に応じて上記の再生エアＣＡを加熱する補助加熱手段３６ａが設けられる。この補助加熱手段３６ａは、除湿装置が設置される現場のエネルギー事情に応じてその熱源が設定される。例えば、除湿装置の設置現場において、熱源として飽和蒸気を安価に入手できるような場合には、図１の例のように、補助加熱手段３６ａとして蒸気ヒーターを用いるのが好ましい。そうすることにより、吸湿材再生時の加熱手段４６の負荷や除湿装置トータルでのエネルギーコストを軽減させることができる。
再生エア排出流路４０は、吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…に供給された再生エアＣＡを介して、吸湿構造体１０の吸湿材４２から離脱させた水分を外気中へと排出するためのものであり、水分を含んだ使用済みの再生エアＣＡが通流する管路４０Ａを有する。この管路４０Ａは、その上流側が分岐して分岐管４０Ａ１，４０Ａ２，４０Ａ３…となり、各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…の第１室１２に接続される。また、各分岐管４０Ａ１，４０Ａ２，４０Ａ３…のそれぞれには、バルブ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…が取り付けられる。そして、この管路４０Ａの下流端は、再生排気口３８に接続される。
なお、図中の符号６０は、調湿空間ＤＲに供給したドライエアが湿気の帯びて戻りエアＲＡとなったものが集められる戻りエアダクトであり、符号６２は、戻りエアダクト６０内へと送り込まれる戻りエアＲＡを戻りエア入口２０へと送給する戻りエア配管である。
以上のように構成された除湿装置を用いて調湿空間ＤＲに超低湿度のドライエアＤＡを供給する際には、各吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…のうち、少なくとも１基でドライエアＤＡの生成を行い、少なくとも１基で内部の吸湿材４２の再生を行い、少なくとも１基でドライエアＤＡ生成準備のための冷却を行なう。
例えば、図１及び２で示す実施形態の除湿装置では、下段の吸湿器１６ｃでドライエアＤＡの生成を行なうと共に、中段の吸湿器１６ｂで吸湿材４２の再生を行ない、上段の吸湿器１６ａでドライエアＤＡ生成準備のための冷却を行なっている。
下段の吸湿器１６ｃの除湿能力が限界に達すると、目的とする露点温度のドライエアＤＡを得るために吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの切り換えが必要になる。その切り換え後の状態を示したのが図３である。すなわち、図１の状態にある除湿装置について、戻りエア供給流路２２のバルブ２３ｃを閉操作すると共にバルブ２３ａを開操作する。また、ドライエア送給流路２８のバルブ２９ｃを閉操作すると共にバルブ２９ａを開操作する。さらに、吸湿器１６ｂの加熱手段４６の作動を停止させる一方、吸湿器１６ｃの加熱手段４６を作動させ、再生エア送給流路３６のバルブ３７ｂ，再生エア排出流路４０のバルブ４１ｂ及び冷却回路３０のバルブ３１ａと３３ａを閉操作すると共に、再生エア送給流路３６のバルブ３７ｃ，再生エア排出流路４０のバルブ４１ｃ及び冷却回路３０のバルブ３１ｂと３３ｂを開操作する。そうすることで、上段の吸湿器１６ａでドライエアＤＡの生成が行なわれると共に、中段の吸湿器１６ｂでドライエアＤＡ生成準備のための冷却が行なわれ、下段の吸湿器１６ｃで加熱手段４６が作動して吸湿材４２の再生が行なわれる。
以下、このような各バルブの切り換え操作が順に実行され、吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの切り換えが逐次行なわれる。
例えば、図１及び２で示す実施形態の除湿装置では、下段の吸湿器１６ｃでドライエアＤＡの生成を行なうと共に、中段の吸湿器１６ｂで吸湿材４２の再生を行ない、上段の吸湿器１６ａでドライエアＤＡ生成準備のための冷却を行なっている。
下段の吸湿器１６ｃの除湿能力が限界に達すると、目的とする露点温度のドライエアＤＡを得るために吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの切り換えが必要になる。その切り換え後の状態を示したのが図３である。すなわち、図１の状態にある除湿装置について、戻りエア供給流路２２のバルブ２３ｃを閉操作すると共にバルブ２３ａを開操作する。また、ドライエア送給流路２８のバルブ２９ｃを閉操作すると共にバルブ２９ａを開操作する。さらに、吸湿器１６ｂの加熱手段４６の作動を停止させる一方、吸湿器１６ｃの加熱手段４６を作動させ、再生エア送給流路３６のバルブ３７ｂ，再生エア排出流路４０のバルブ４１ｂ及び冷却回路３０のバルブ３１ａと３３ａを閉操作すると共に、再生エア送給流路３６のバルブ３７ｃ，再生エア排出流路４０のバルブ４１ｃ及び冷却回路３０のバルブ３１ｂと３３ｂを開操作する。そうすることで、上段の吸湿器１６ａでドライエアＤＡの生成が行なわれると共に、中段の吸湿器１６ｂでドライエアＤＡ生成準備のための冷却が行なわれ、下段の吸湿器１６ｃで加熱手段４６が作動して吸湿材４２の再生が行なわれる。
以下、このような各バルブの切り換え操作が順に実行され、吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃの切り換えが逐次行なわれる。
なお、本実施形態の除湿装置では、固定式吸湿塔１８を３基の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃで構成する場合を示したが、固定式吸湿塔１８を４基以上の吸湿器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…で構成するようにしてもよい。そうすることで、生成するドライエアＤＡの容量を大きくすることができると共に、各種エア通流径路切り換え時における流路内の圧力変動やそれに伴うハンチングなどを低減することができるようになる。
１０：吸湿構造体，１２：第１室，１４：第２室，１６ａ・１６ｂ・１６ｃ：吸湿器，１８：固定式吸湿塔，２０：戻りエア入口，２２：戻りエア供給流路，２４：処理ファン，２６：ドライエア出口，２８：ドライエア送給流路，３０：冷却回路，３２：冷却装置，３４：冷却ファン，３６：再生エア送給流路，３６ａ：補助加熱手段，３８：再生排気口，４０：再生エア排出流路，４２：吸湿材，４４：ケーシング，４６：加熱手段，４８：外気入口，５０：外気導入配管，５０ａ：冷却装置，５２：エア補給配管，ＤＡ：ドライエア，ＤＲ：調湿空間，ＲＡ：戻りエア，ＣＡ：再生エア．
Claims (4)
- 吸湿構造体(１０)を介してその内部空間が第１室(１２)及び第２室(１４)に区画された吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)を、少なくとも３基以上備える固定式吸湿塔(１８)、
上流端が戻りエア入口(２０)に接続され、下流端が上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第１室(１２)に接続された戻りエア供給流路(２２)であって、その途中に設けられた処理ファン(２４)を用いて調湿空間(ＤＲ)から排出された戻りエア(ＲＡ)を上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第１室(１２)の何れかに切り換え可能に供給する戻りエア供給流路(２２)、
上流端が上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第２室(１４)に接続され、下流端がドライエア出口(２６)に接続されたドライエア送給流路(２８)であって、上記の何れかの吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の吸湿構造体(１０)を通過して除湿された低露点温度のドライエア(ＤＡ)をドライエア出口(２６)へと送給するドライエア送給流路(２８)、
一端が上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第２室(１４)に接続され、他端が上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第１室(１２)に接続された冷却回路(３０)であって、その流路の途中に設けられた冷却装置(３２)で冷却させたエアを冷却ファン(３４)で吸引して上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第１室(１２)の何れかに切り換え可能に送給して循環させる冷却回路(３０)、
上流端が上記の冷却回路(３０)の一端と上記の冷却装置(３２)との間の流路に接続され、下流端が上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第２室(１４)に接続され、上記の冷却回路(３０)を循環するエアの一部を再生エア(ＣＡ)として上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第２室(１４)の何れかに切り換え可能に送給する再生エア送給流路(３６)、及び
上流端が上記の各吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の第１室(１２)に接続され、下流端が再生排気口(３８)に接続された再生エア排出流路(４０)、とを具備する除湿装置であって、
上記の吸湿構造体(１０)は、無機の多孔質材料からなり空気中の水分を物理的に吸着する粒状又は塊状の吸湿材(４２)と、上記の吸湿材(４２)を収納すると共に、上記の吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)の内部空間を互いに気体の通流が可能な２つの室(１２，１４)に区画する通気性のケーシング(４４)と、上記の吸湿材(４２)を直に加熱する加熱手段(４６)とで構成されており、
上記の戻りエア供給流路(２２)の処理ファン(２４)のサクション側には、外気入口(４８)から導出された外気導入配管(５０)の下流端が接続されると共に、上記の処理ファン(２４)のデリベリ側には、その下流端が上記の冷却回路(３０)の冷却装置(３２)と上記の冷却ファン(３４)のサクション側との間に接続され、上記の再生エア(ＣＡ)として上記の冷却回路(３０)から抜き出された分量のエアを上記の戻りエア供給流路(２２)及び上記の外気導入配管(５０)を介して外気より補給するエア補給配管(５２)が接続されている、
ことを特徴とする除湿装置。 - 請求項１に記載の除湿装置において、
前記の吸湿器(１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…)は、その内部空間が前記の吸湿構造体(１０)にて高さ方向に二分され、上記の吸湿構造体(１０)の上側に第１室(１２)が形成され、下側に第２室(１４)が形成される、ことを特徴とする除湿装置。 - 請求項１又は２に記載の除湿装置において、
前記の外気導入配管(５０)上に、前記の戻りエア供給流路(２２)へ導入する外気を冷却する冷却装置(５０ａ)が設けられる、ことを特徴とする除湿装置。 - 請求項１乃至３の何れかに記載の除湿装置において、
前記の再生エア送給流路(３６)の上流側に、前記の再生エア(ＣＡ)を加熱する補助加熱手段(３６ａ)が設けられる、ことを特徴とする除湿装置。
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