JPS58883B2 - 空気又はガスの除湿方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気又はガスの除湿方法に関する。

従来の除湿方法では二つの熱交換器の内、一方を氷点以
上の温度 他方を氷点より低い温度にそわぞれ保持し、
空気又はガスの最初の導入口が常に氷点以上の温度の熱
交換器側となるように切換運転して除湿を行っている。

（特公昭５２−４８７５１号公報、特開昭５４−６３５
４０号公報） しかしこれらの従来方法には後記するように色々と問題
点がある。

不発明は従来方法の問題点を解決するためになされたも
のであって、二つ以上の熱交換器にそれぞれ冷媒を流通
させて該熱交換器を何れも氷結点より低くかつ互いに異
なる低温度に保持し、空気又はガスを、最初に「より高
い低温度」の熱交換器に導入して着氷形成を行わせると
ともに得ら孔た水分を除去し、続いて空気又はガスを「
より低い低温度」の熱交換器に導入して着霜形成を行わ
せ、その着霜量が所定値を越えたとき着霜形成を行わせ
た「より高い低温度」の熱交換器を「より高い低温度」
になるように、一方着氷形成を行わせた「より高い低温
度」の熱交換器を１より低い低温度」になるように切換
え、これに対応してこのように温度切換をした熱交換器
への空気又はガスの導入順序も逆になるように切換えて
前記と同様の「着氷形成と除水及び着霜形成」を行わせ
る空気又はガスの除湿方法に係り、きわめて除湿能力が
大きく、しかも能率のよい運転を行うとができることを
目的とするものである。

従来の除湿方法では、一般に冷凍機を使用する場合、前
記のように一方の熱交換器は露点を０℃以上とすること
によってコイルに霜をつけないように伝熱を良くして空
気中の湿気を液滴として除湿している。

したがって露点を下げで一４０℃前后とする場合には、
二つの熱交換器を交互に０℃以上の温度と、−４０℃前
后の温度に切換えて保持し０℃以上の方では液滴で除湿
を行ない、−４０℃前后の方ではコイルに着霜させて除
湿を行なうわけであるが、一台の冷凍機で運転する場合
、二つの熱交換器の温度差が大きくなると、０℃以上の
温度に保つ熱交換器の側の蒸発温度を高く保つため蒸発
圧力調整弁（ＥＰＲ）等により冷媒の流れを絞る必要が
あり（低温の熱交換器側の温度が基準になるため）、し
たがって冷凍機の吸入能力は、０℃の温度と基準温度と
の温度差が大きい程、損失を来すことになる。

一方、冷凍機の吸入能力の損失を少なくするためには前
記の温度差を小さく保てばよい訳であるが、極低温の除
湿露点を得るためには、どうしても一方の露点を低くす
る必要があり、結局０℃以上と低い温度との温度差を大
きくとらなければならないことになる。

このため、従来方法では、例えば熱交換器の一方を０℃
、他方を一３０℃前后とすれば、０℃側の圧力調整弁は
一３０℃を絞るのであるから温度差Δｔ３０°をとって
いることになる。

したがってこの場合は最低除湿露点は一３０℃である。

これに対し、本発明では、一段圧縮の場合に熱交換器の
一方を一１５℃前后、他方を一３０℃前后とすれば温度
差はΔｔ１５°でよいことになる。

また、本発明で二段圧縮とする場合、熱交換器の一方を
一１５℃前后、他方を一４０℃前后とすれば、二段圧縮
の中間温度が仮りに一１５℃であるとすると、中間温度
と熱交換器の一方の一１５℃との温度差はΔｔＯ°とな
るからＥＰＲの圧力損失は殆んどＯとなる。

これに対し従来方法では熱交換器の一方が０℃であるか
ら中間温度との温度差はΔｔ１５°となり、ＥＰＲの圧
力損失を免孔ない。

しかも本発明方法によれば従来方法では得られない露点
−４０℃を得ることができるものである。

また従来方法では熱交換器内の冷却器の着霜面は熱伝達
率が悪いため除湿能力が落ちるが本発明では熱交換器内
の冷却器の面に着霜層でなく結氷層が形成されるように
しているため、着霜層より熱伝達率が大となり、しかも
結氷層の形成により伝熱表面積が増加するため全体とし
ての熱交換作用が大きくなり、除湿能力を大きく保つこ
とができるものである。

次に本発明の実施例を第１図について説明する。

第１図においてＩａ、ｌｂは熱交換器であり、仕切壁２
で仕切られ、連通路３で連通されている。

各熱交換器１ａ、１ｂには空気又はガスの導入口４ａ、
４ｂと、乾燥空気又は乾燥ガスの導出口５ａ、５ｂが形
成され、導入口４ａ、４ｂと導出口５ａ、５ｂはそれぞ
れ切換弁５ａ、５ｂを介して一次熱交換器７及びこの一
次熱交換器７のコイル８に連通さ孔ている。

またそれぞわの熱交換器１ａ、Ｉｂの下底は、共通の水
滴溝９に連通されている。

更にそれぞれの熱交換器１ａ、Ｉｂ内には冷却器１０ａ
、１０ｂが挿入されている。

この冷却器１０ａ、１０ｂが挿入されている冷凍サイク
ルは次のような構成になっている。

一台の単段圧縮機１１を用いガス戻し管１７ａ、１７ｂ
の途中に蒸発圧力調整弁３４ａ。

３４ｂを設ける。

この蒸発圧力調整弁は外部均圧型である。

３５ａ、３５ｂはバイパスであり、電磁弁３６ａ、３６
ｂが閉（ＯＦＦ）になっているときは蒸発圧力調整弁３
４ａ、３４ｂはパイロット弁３７ａ、３７ｂにより成る
一定調整温度を維持し、電磁弁３６ａ、３６ｂが開（Ｏ
Ｎ）になっているときは蒸発圧力調整弁３４ａ、３４ｂ
が全開となり吸入圧力に差圧はなく冷凍機１１の吸入低
圧温度の最も低いマイナス温度になるようにする。

電磁弁３６ａ、３６ｂ閉のとき、パイロット弁３７ａ、
３７ｂが働き蒸発圧力調整弁３４ａ。

３４ｂを一定所用指示圧力差を保って作動するようにす
る。

このときの温度はマイナスではあるが圧縮機吸入圧に相
当する温度と温度差が生じる如く圧力差があり吸入蒸発
温度より高い温度で作動することになる。

単段圧縮機１１から導出さ孔た吐出ガス管１２は凝縮器
１３に連通され更に受液器１４より導出され分岐された
液管１５ａ、１５ｂは途中にそれぞれ膨張弁１６ａ、１
６ｂを介して冷却器１０ａ。

ｉｏｂに連通され、冷却器１０ａ、１０ｂから導出され
たガス戻し管１７ａ、１７ｂは共通の吸入ガス管１９に
連通される。

３８ａ、３８ｂは電磁弁である。

次に空気又はガスの導入側には空気圧縮機２７アフター
クーラ２８、空気タンク２９を順次連通させ、空気クン
ク２９より導出した空気導入管３０を一次熱交換器７に
連通させ、一次熱交換器７より導出した湿り空気管３１
を一方の切換弁６ａに連通させ、他方の切換弁６ｂから
導出した乾燥空気管３２を一次熱交換器７内のコイル８
を乾燥空気導出管３３に連通させる。

この実施例において冷却器１０ａ、１０ｂは冷媒の蒸発
器として作用する。

次にこの実施例の装置を用いた除湿方法を説明する。

空気は空気圧縮機２７で圧縮され湿気を含んだ高温空気
はアフタークーラ２８、空気クンク２９を経て一次熱交
換器７に入り、ここで冷却された乾燥空気と熱交換器で
予冷される。

今、切換弁５ａ、５ｂが実線の位置にあるとし、先ず予
め圧縮され予冷された空気又はガスは、導入口４ａより
第１の熱交換器１ａに導入されここで一４０℃の冷却器
１０ａで冷却され空気又はガス中の水分はその表面に着
霜する。

次いで空気又はガスは第２の熱交換器１ｂに導入され、
ここにおいても−４０℃の冷却器１０ｂにより冷却され
て更に着霜が行なわれる。

空気又はガスが先に導入される第１の熱交換器１ａの方
が着霜の速度が早く、この着霜量が所定の値になると空
気又はガスの導入側と導出側の圧力差を検知して圧力ス
イッチ２０ａが動作し、電磁弁３６ａが閉止しパイロッ
ト弁３７ａが働き蒸発圧力調整弁３４ａの開度を加減す
るので、冷却器１０ａは一１５℃の温度となるように調
節される。

以後、切換えによる定常運転動作が行われることになる
。

すなわち、引続いて第１の熱交換器１ａには空気又はガ
スが導入されるが、空気又はガスはその温度が高いので
前記のようにして一４０℃のとき付着した霜の上層部を
溶かし、溶けた水分の一部は水滴溝９へ除去されるとと
もに他の水分は冷却器１０ａの表面に着霜状態となって
いる層内に浸入して全体が氷状前に変化して結氷する。

この過程において空気又はガス中の水分の一部は水滴と
なって除去されて水滴溝９に流入する。

冷却器１０ａの結氷面は温度の高い空気に触れているの
で常にぬれた状態に保たれる。

この結氷により、冷却器１０ａのコイルの表面直径は氷
の晴着しない場合に比べて大となり、表面積も大となる
。

氷の熱伝達率は霜の熱伝達率より良好であり、裸のパイ
プ面の熱伝達率より劣るけれども、結氷により表面積が
増加した分がこれを補うこととなる。

第１の熱交換器１ａで着霜状態を結氷状態に変えかつ水
分を除去された空気又はガスは次に第２の熱交換器１ｂ
に導入され、−４０℃の冷却器１０ｂにふれて更に冷却
され、コイル表面に水分が着霜し、この着霜量は次第に
増加して行く。

この着霜量が所定の値となると空気又はガスの流通抵抗
を検知して圧力スイッチ２０ｂが動作し、電磁弁３６ｂ
が閉となりパイロット弁３７ｂが働き蒸発圧力調整弁３
４ｂの開度を加減するので、冷却器１０ｂは一１５℃の
温度となるように調節される。

一方第１の熱交換器１ａは冷却器１０ａのコイル表面に
前記のように着霜状態から結氷状態に形成されることに
より空気又はガスの流通抵抗が減じ圧力スイッチ２０ａ
が動作し電磁弁３６ａが開となりパイロット弁３７ａが
不動作となり蒸発圧力調整弁３４ａが全開となるので冷
却器１０ａは一４０℃の温度に切換えられる。

このとき空気又はガスの導入側の切換弁５ａ。

６ｂを切換え、空気又はガスを最初に導入口４ｂより第
２の熱交換器１ｂに導入する。

温度の高い空気又はガスは冷却器ＩＱｂのコイルの着霜
面を加熱し一４０℃のときに付着した霜の上層部を溶か
し溶けた水分の一部は冷却器１０ｂの表面に着霜状態と
なっている層内に浸入し着霜層を結氷層に変化させる。

溶けた水分の他部分は除去されて水滴溝９に流入する。

この結氷により冷却器１０ｂのコイルの表面積は氷の晴
着しない場合に比べて大となり前記した冷却器１０ａの
コイル表面に結氷した場合と同様に氷の熱伝達率と表面
積とより裸のパイプ面に劣らない熱交換作用を発揮させ
ることができる。

第２の熱交換器１ｂにより冷却された空気又はガスは続
いて第１の熱交換器ｉａに流入し一４０℃の温度の冷却
器１０ａの結氷面にふれて空気又はガス中の湿気が結氷
面に箱状となって付着して除去される。

着霜量が所定値を越えると圧力スイッチ２０ａが動作し
冷却器１０ａは一１５℃前后の温度となるように切換え
られる。

第２図は圧縮機１１が所謂二段圧縮機の高段側１１ａと
低段側１１ｂとからなりそれぞれ能力の異る２個の圧縮
機を結合させた形態の圧縮機となっており、この低段側
１１ｂと高段側１１ａとを直列に連結し吐出ガス管１２
ａを凝縮器１３に連通させる。

冷却器１０ａ、１０ｂから導出されたガス戻し管１７ａ
、１７ｂを四方切換弁１８に連通させる。

この四方切換弁１８は電動弁でガス戻し管１７ａ、１７
ｂを高段側１１ａの吸入ガス管１９ａと低段側１１ｂの
吸入ガス管１９ｂに交互に切換連通されるようになって
おり、この切換動作には四方切換弁１８を熱交換器１ａ
、Ｉｂ内のガス導入側と導出側の圧力差を検出して動作
する圧力スイッチ２０ａ、２０ｂｔこに差圧調整器５３
を介して接続することにより行われるようになっている
。

二段圧縮装置であるから、温度の高い蒸発器の一１５℃
の温度は一４０℃前后の低段の吸入温度を絞ったＥＰＲ
で一１５℃に設定されるのでなく、中間温度の吸入側に
ＥＰＲが挿入されるようになるのでその温度差は少なく
なる。

その他の構成は第１図の実施例と同様であり、除湿動作
も第１図と同様に行われる。

第２図では低段側１１ｂと高段側１１ａとを直列に連結
したが、第３図のように低段側１１ｂと高段側１１ａと
を並列に、すなわち低段側１１ｂの吐出ガス管１２ｂと
高段側１１ａの吐出ガス管１２ａを共に凝縮器１３に連
通させた場合においても、−１５℃前后の温度に設定す
る熱交換器側の冷却器は、常に圧縮機の高段側１１ａに
連結されるから、ＥＰＲの圧力損失は殆んどない。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の方法を実施するための第１実施例の説
明図、第２図は同じく第２実施例の説明図、第３図は第
３実施例の１部分の説明図である。 ｉａ、ｉｂ・・・・・・熱交換器、４ａ、４ｂ・・・・
・・空気又はガスの導入口、５ａ、５ｂ・・・・・・空
気又はガスの導出口、１０ａ、１０ｂ・・・・・・冷却
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二つ以上の熱交換器にそ孔ぞれ冷媒を流通させて該
   熱交換器を何れも氷結点より低くかつ互いに異なる低温
   度に保持し、空気又はガスを、最初により高い低温度の
   熱交換器に導入して着氷形成を行わせるとともに得られ
   た水分を除去し、続いて空気又はガスをより低い低温度
   の熱交換器に導入して着霜形成を行わせ、その着霜量が
   所定値を越えたとき、着霜形成を行わせたより低い低温
   度の熱交換器をより高い低温度になるように、一方着氷
   形成を行わせたより高い低温度の熱交換器をより低い低
   温度になるように切換え、これに対応してこのように温
   度切換をした熱交換器への空気又はガスの導入順序も逆
   になるように切換えて前記と同様の着氷形成と除水及び
   着霜形成を行わせる空気又はガスの除湿方法。