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Technischer
Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, durch die ein feuchtigkeitsarmer
Arbeitsraum geschaffen wird, in dem der Taupunkt –20°C oder weniger
beträgt
und der eine hohe Arbeitsleistung ermöglicht.
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Technischer
Hintergrund
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Ein
feuchtigkeitsarmer Arbeitsraum ist beispielsweise zur Herstellung
von Lithiumionenbatterien erforderlich. In dem feuchtigkeitsarmen
Arbeitsraum wird ein Abdichtvorgang an einem Lithium oder dergleichen
enthaltenden Element ausgeführt.
Lithiumionen werden durch Überladung
in Lithiummetall umgewandelt, das beim Vorhandensein von Wasserdampf
durch eine chemische Reaktion in Li3N umgewandelt
wird, so daß die
Feuchtigkeit im Arbeitsraum gering gehalten werden muß.
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Wenn
sich eine Arbeitskraft in den feuchtigkeitsarmen Arbeitsraum begibt,
werden ihre Augen trocken, ihre Nasenschleimhäute und Lippen rissig und sie
infiziert sich leicht mit Erkältungsviren.
Ferner kann die geringe Feuchtigkeit aufgrund der Transpiration
der Arbeitskraft schwer aufrechterhalten werden.
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Eine
bekannte Technik zur Lösung
dieser Probleme ist in 15 gezeigt. Dieser Stand der Technik,
bei dem ein hermetisches Gehäuse 2 mit zwei
flexiblen Handschuhen 1 eine transparente Glasplatte 3 für die Sicht
ins Innere des Arbeitsraums und einen längs des Gehäuses angeordneten Paßkasten 4 aufweist,
so daß es
geöffnet
und hermetisch geschlossen werden kann, wird als Handschuhkasten
bezeichnet. Die Glasplatte 3 oder der Paßkasten 4 wird
geöffnet,
und ein zu bearbeitendes Objekt wird im Gehäuse 2 angeordnet, worauf
die Glasplatte 3 oder der Paßkasten 4 hermetisch
verschlossen wird. Nachdem die Luft im Gehäuse 2 durch eine zusätzlich montierte
Vakuumpumpe abgesaugt wurde, wird ein trockenes, inertes Gas, wie
Argon, aus einem Druckreservoir 5 eingeleitet, bis ein
normaler Druck, d.h. der Atmosphärendruck,
erreicht ist. Die Arbeitskraft kann ihre Hände und Unterarme in die Handschuhe 1 stecken
und das im Gehäuse 2 angeordnete
Objekt bei geringer Feuchtigkeit bearbeiten.
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Neue
Probleme des in 15 gezeigten Stands der Technik
werden beschrieben. Ein inertes Gas wie Argon ist im Arbeitsraum
im Gehäuse 2 eingeschlossen,
und die Handschuhe 1 sind vorgesehen, um zu verhindern,
daß das
eingeschlossene Gas in die Atmosphäre entweicht oder Luft von
außen
in den Arbeitsraum gelangt. Daher muß die Arbeitskraft mit den
Handschuhen 1 arbeiten, wodurch die Arbeitsleistung verringert
wird.
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Ferner
müssen
die Luft jedesmal aus dem Arbeitsraum abgesaugt und das inerte Gas,
wie Argon, ersetzt werden, wenn ein Element im Arbeitsraum des Gehäuses 2 angeordnet
oder aus diesem entnommen wird, wodurch die Arbeitsleistung verringert
wird.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung zu schaffen, die die Arbeit in einem Arbeitsraum
bei ausgezeichneter Arbeitsleistung ermöglicht.
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Offenbarung
der Erfindung
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Durch
die Erfindung wird eine feuchtigkeitsarme Arbeitsvorrichtung mit
- (a) einem Gehäuse 8, das eine Arbeitskammer 9 bildet
und eine umgebende Wand mit einer Bedienungsöffnung 30 aufweist,
durch die ein Arbeiter seine beiden oberen Gliedmaßen in das
Gehäuse 8 stecken
kann, wobei zumindest ein Teil des Gehäu ses in der Nähe und über oder
neben der Bedienungsöffnung 30 lichtdurchlässig ist;
- (b) einer Entfeuchtungsvorrichtung 18 zum Verringern
des Taupunkts der Luft in der Arbeitskammer 9 auf –20°C oder weniger,
die eine Entfeuchtungseinrichtung 42 zum Entfeuchten der
aus der Arbeitskammer zugeführten
Luft und eine Umwälzeinrichtung
zum Umwälzen
der entfeuchteten Luft durch Rückführung zur
Arbeitskammer 9 umfaßt; und
- (c) einer Luftzufuhreinrichtung zur Zufuhr von Außenluft
zur Entfeuchtungseinrichtung 42 zum Halten eines positiven
Drucks in der Arbeitskammer 9 geschaffen.
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Erfindungsgemäß bildet
das Gehäuse 8 die Arbeitskammer 9,
die als feuchtigkeitsarmer Arbeitsraum dient, die Entfeuchtungseinrichtung
entfeuchtet die aus der Arbeitskammer 9 kommende Luft und
die so entfeuchtete Luft wird umgewälzt, indem sie in den Arbeitsraum 9 zurückgeführt wird.
Dadurch wird das innere der Arbeitskammer 9 hoch effizient
feuchtigkeitsarm gehalten. Der Taupunkt der Luft in der Arbeitskammer 9 wird
auf –20°C oder weniger
verringert und beispielsweise auf einen Bereich von –20°C bis –70°C festgelegt.
Begibt sich die Arbeitskraft in eine feuchtigkeitsarme Umgebung
mit einem derart niedrigen Taupunkt, tritt die vorstehend erwähnte Situation
ein, daß ihre
Augen trocken und ihre Nasenschleimhäute und Lippen rissig werden
und sie sich leicht mit einem Erkältungsvirus infiziert. Die
Arbeitskraft kann beide oberen Gliedmaßen durch die in der umgebenden
Wand ausgebildete Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer 9 stecken, wodurch sie Arbeiten in der
Arbeitskammer 9 ausführen
kann. Dadurch gelangen die Augen der Arbeitskraft nicht mit der
Luft in der feuchtigkeitsarmen Arbeitskammer 9 in Kontakt,
ihre Nasenschleimhäute
und Lippen werden nicht trocken und rissig und sie infiziert sich
nicht mit einem Erkältungsvirus.
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Ferner
wird der Entfeuchtungseinrichtung 42 Luft von außen zugeführt, um
die Arbeitskammer 9 auf einem positiven Druck zu halten.
Dies bedeutet, daß die
Arbeitskammer 9 auf einem geringfügig höheren Druck, beispielsweise
auf einem um 0,5 – 10 mm
H2O höheren
Druck als dem Atmosphärendruck gehalten
wird. Daher kann die Luftmenge minimiert werden, die über die
Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer 9 gelangt. So wird die Feuchtigkeit in der
Arbeitskammer 9 stets gering gehalten.
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Die
Bedienungsöffnung 30 ist
beispielsweise so geformt, daß sie
seitlich verlängert
ist, und ermöglicht
das Einführen
beider oberer Gliedmaßen.
Daher werden die im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen
Stand der Technik erwähnten
Handschuhe bei der Erfindung nicht verwendet, wodurch die Arbeitsleistung
ausgezeichnet ist. Die beiden oberen Gliedmaßen können nur die Hände des
Arbeiters oder seine Hände
und Unterarme oder seine Hände,
Unterarme und Oberarme bezeichnen. Da beide oberen Gliedmaßen gleichzeitig
durch die Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer 9 gesteckt werden können, ist die Arbeitsleistung
extrem gut, und überdies
ist es möglich,
ein Objekt, Montagegestell oder dergleichen durch die Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer 9 einzuführen oder aus ihr zu entnehmen,
wobei das Objekt, Montagegestell oder dergleichen in der Arbeitskammer 9 verschiedenen
Bearbeitungsschritten, wie einem Abdichtungsvorgang, unterzogen
werden kann. Auch in dieser Hinsicht ist die Arbeitsleistung ausgezeichnet. Überdies
wird die Arbeitskammer 9, wie vorstehend erwähnt, durch
Umwälzen
der umgewälzten,
trockenen Luft auf einem positiven Druck gehalten, wodurch die Luftmenge
minimiert werden kann, die von außen in die Arbeitskammer eindringt,
wenn die oberen Gliedmaßen
und ein Objekt, ein Montagegestell oder dergleichen über die
Bedienungsöffnung 30 eingeführt oder
herausgehoben werden.
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Um
der Arbeitskraft zu ermöglichen,
den Status der Arbeit in der Arbeitskammer 9 von außen zu sehen,
ist zumindest ein Teil des Gehäuses
in der Nähe
und über
oder entlang der Bedienungsöffnung 30 lichtdurchlässig.
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Ferner
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß
die Entfeuchtungsvorrichtung 18 und
die Luftzufuhreinrichtung jeweils eine Kühleinrichtung 48, 58 aufweisen
und
die aus der Arbeitskammer 9 zugeführte Luft
und die von außen
zugeführte
Luft jeweils über
die Kühleinrichtungen 48, 58 zur
Entfeuchtungseinrichtung 42 geleitet werden.
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Erfindungsgemäß werden
die umgewälzte Luft
und die von außen
zugeführte
Luft von den Kühleinrichtungen 48, 58 gekühlt und
anschließend
der Entfeuchtungseinrichtung 42 zugeführt. Daher ist die relative
Feuchtigkeit am Eingang der Entfeuchtungseinrichtung 42 höher, und
die Effizienz der Entfeuchtung wird verbessert. Die Kühleinrichtungen 48, 58 für die umgewälzte Luft
und die von außen
zugeführte
Luft sind getrennt vorgesehen, da die jeweiligen Luftströme unterschiedliche
Taupunkte aufweisen.
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Darüber hinaus
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung eine Kompressionskühlmaschine 41 mit
zwei parallel angeordneten Verdunstern 48, 58 ist.
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Die
erfindungsgemäße Kühleinrichtung
ist vorzugsweise eine Kompressionskühlmaschine 41, ist
jedoch nicht darauf beschränkt.
Genauer wird eine Peltier-Gefriermaschine verwendet, wenn die Arbeitskammer 9 klein
und anfällig
für Vibrationen
und Geräusche
ist. Die Kompressionskühlmaschine 41 ist
verhältnismäßig klein
und kann ein Objekt (Luft) mit hoher Effizienz kühlen. Obwohl auch zwei Kompressionskühlmaschinen
zum Kühlen
der umgewälzten
und der von außen
zugeführten
Luft verwendet werden können,
werden vorzugsweise zwei Verdunstungseinrichtungen parallel angeordnet
und die weiteren Komponenten in einer Einheit geteilt, wodurch weniger
Raum erforderlich ist. In diesem Fall kühlt eine Verdunstungseinrichtung 48 die
umgewälzte Luft,
und die andere Verdunstungseinrichtung 58 kühlt die
von außen
zugeführte
Luft.
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Überdies
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungsöffnung 30 eine
Dichtungseinrichtung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die
Bedienungsöffnung 30 durch
die Dichtungseinrichtung abgedichtet. Obwohl die Bedienungsöffnung 30 im
Hinblick auf die Arbeitsleistung vorzugsweise nicht abgedichtet
wäre, hat
ein derartiger Aufbau den Nachteil, daß die von außen eindringende
Luftmenge zunimmt. Insbesondere bei einem Taupunkt von –40°C oder weniger muß die von
außen
eindringende Luftmenge verringert werden, so daß eine Abdichtung erforderlich
ist.
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Darüber hinaus
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung
aus seitlich nebeneinander angeordneten, längs verlängerten, flexiblen Dichtungselementen 37 zusammengesetzt
ist, die von der Oberseite der Bedienungsöffnung 30 herabhängen, wobei
sich die unteren Enden der Elemente geringfügig über dem unteren Ende der Bedienungsöffnung 30 befinden.
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Erfindungsgemäß wird die
Dichtungseinrichtung erzeugt, indem mehrere, streifenförmige Dichtungselemente 37,
die längs
verlängerte,
dünne Platten
sind, so nebeneinander angeordnet werden, daß sie von der Oberseite der
Bedienungsöffnung 30 herabhängen. Daher
kann die Arbeitskraft ihre oberen Gliedmaßen leicht durch die Bedienungsöffnung 30 stecken
und aus der Arbeitskammer 9 ziehen, und überdies
sind die äußeren Bereiche
der oberen Gliedmaßen
bei der Arbeit von den Dichtungselementen 37 umschlossen,
wodurch verhindert werden kann, daß die feuchtigkeitsarme, trockene
Luft in der Arbeitskammer in großen Mengen nach außen entweicht.
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Das
Dichtungselement 37 kann elastisch und flexibel und aus
Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk oder einem synthetischen
Harzwerkstoff, wie beispielsweise Vinylchlorid, gefertigt sein.
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Das
untere Ende des Dichtungselements 37 befindet sich mit
einem Abstand von ca. 0,5 bis 5 mm geringfügig über dem unteren Ende der Bedienungsöffnung 30.
Dadurch können
in einem Zustand, in dem das Dichtungselement 37 aufgrund
seines eigenen Gewichts vertikal herabhängt, das Entweichen großer Mengen
der feuchtigkeitsarmen Luft in der Arbeitskammer 9 nach
außen
verhindert und die Menge der von außen eindringenden Luft minimiert
werden. Befände
sich das untere Ende des Dichtungselements 37 unterhalb
des unteren Endes der Bedienungsöffnung 30,
läge das
untere Ende des Dichtungselements 37 in der Nähe des unteren
Endes der Bedienungsöffnung 30 auf
der Seite der Arbeitskammer 9 oder außerhalb des Gehäuses 8.
Wenn sich beispielsweise das untere Ende eines von zwei nebeneinander
liegenden Dichtungselementen 37 in der Nähe des unteren
Endes der Bedienungsöffnung 30 in
der Arbeitskammer 9 und das untere Ende des anderen außerhalb
des Gehäuses 8 befände, würde daher
ein Spalt zwischen den Dichtungselementen 37 entstehen,
wodurch die Luft in der Arbeitskammer 9 leicht nach außen entweichen
und Luft von außen leicht
in die Arbeitskammer gelangen könnten.
Durch die Erfindung wird dieses Problem gelöst.
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Ferner
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß
eine seitlich verlängerte Fensteröffnung 31 mit
einer Länge
von mehr als der seitlichen Länge
der Bedienungsöffnung 30 um
den oberen Teil der umgebenden Wand des Gehäuses 8 ausgebildet
ist und
eine aus lichtdurchlässigem Material gefertigte
Fensterplatte 32 hermetisch an der Fensteröffnung 31 befestigt
ist.
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Erfindungsgemäß ist die
Fensteröffnung 31 im
Gehäuse 8 vorgesehen.
Die Fensteröffnung 31 ist in
der Nähe
und über
oder längs der
Bedienungsöffnung 30 in
der umgebenden Wand ausgebildet und weist eine Länge L2, die größer als
die seitliche Länge
L1 der Bedienungsöffnung 30 ist,
und eine seitlich verlängerte
Form auf. Die vertikale Höhe
H3 der Fensteröffnung 31 kann
entsprechend den Abmessungen und der Form der Arbeitskammer 9 auf
einen möglichst
großen
Wert eingestellt werden.
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An
der Fensteröffnung 31 ist
die aus einem lichtdurchlässigen
Werkstoff, beispielsweise einem synthetischen Harzwerkstoff, wie
Acrylharz, oder Glas, gefertigte Fensterplatte 32 hermetisch
befestigt. So entweicht die feuchtigkeitsarme Luft in der Arbeitskammer 9 nicht
nach außen,
von außen
dringt keine Luft in die Arbeitskammer 9 ein, und zudem kann
die Arbeitskraft den Status der Arbeit von außen durch die Fensterplatte 32 sehen,
wenn sie ihre oberen Gliedmaßen
durch die Bedienungsöffnung 30 in die
Arbeitskammer 9 steckt. Dadurch wird die Arbeitsleistung
verbessert.
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Obwohl
das Gehäuse 8,
dessen Werkstoff nicht im Besonderen eingeschränkt ist, aus transparentem
Kunststoff gefertigt sein kann, ist es aus Metall oder Kunststoff,
die normalerweise verwendet werden, hermetisch zu fertigen. Diese
Werkstoffe sind lichtundurchlässig
und bei einem derartigen Gehäuse
ist die Fensteröffnung 31 vorzugsweise über der
Bedienungsöffnung 30 angeordnet.
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Weiterhin
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse 8 an
einer Montagebasis 35 befestigt ist,
die vertikale
Höhe H1
der Bedienungsöffnung 30 ca. 0,15 – 0,40 m
beträgt
und die seitliche Länge
L1 der Bedienungsöffnung 30 ca.
0,3 – 2.0
m beträgt,
die
Höhe H2
vom Boden bis zum unteren Ende der Bedienungsöffnung 30 ca. 0,5 – 1,4 m
beträgt
und
die seitliche Länge
L2 der Fensteröffnung 31 des
Gehäuses 8 nahezu
mit der seitlichen Länge
L1 der Bedienungsöffnung 30 übereinstimmt.
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Erfindungsgemäß ist das
Gehäuse 8 auf
einer mit Rädern 34 versehenen
Montagebasis montiert, wobei gemäß eines
weiteren Gedankengangs der Erfindung auf die Räder verzichtet werden kann.
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Die
vertikale Höhe
H1 und die seitliche Länge
L1 der Bedienungsöffnung 30 sind
auf die vorstehend erwähnten
Abmessungen eingestellt, wodurch die Arbeitskraft ihre oberen Gliedmaßen durch
die Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer stecken kann, während sie eine bequeme Arbeitshaltung
beibehalten kann, bei der sie auf einem Stuhl sitzt oder auf dem
Boden steht.
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Ferner
ist die Höhe
H2 vom Boden zum unteren Ende der Bedienungsöffnung 30 auf die
vorstehend erwähnten
Abmessungen eingestellt, wodurch die Arbeitskraft ihre oberen Gliedmaßen in einer
natürlichen
Haltung durch die Bedienungsöffnung 30 in die
Arbeitskammer stecken kann, während
sie auf einem Stuhl sitzt oder auf dem Boden steht.
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Die
seitliche Länge
L1 der Bedienungsöffnung
ist, wie vorstehend erwähnt,
auf einen Wert eingestellt, der es der Arbeitskraft gestattet, ihre
beiden oberen Gliedmaßen
gleichzeitig durch die Bedienungsöffnung 30 in die Arbeitskammer 9 zu
stecken und mit beiden Händen
unproblematisch Arbeiten in der Arbeitskammer 9 auszuführen.
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Ferner
stimmen die seitliche Länge
L1 der Bedienungsöffnung 30 und
die seitliche Länge
L2 der Fensteröffnung 31 des
Gehäuses
nahezu überein, und
daher kann die Arbeitskraft ihre beiden oberen Gliedmaßen gleichzeitig
durch die Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer 9 stecken und ihre beiden Hände sehen
und so erfolgreich eine Arbeit ausführen, während sie den Zustand der Arbeit
sieht, wodurch die Nutzbarkeit extrem gut ist.
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Weiterhin
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Führungsöffnung 11 mit einem
staubdichten Filter 29 zum Leiten der aus der Entfeuchtungsvorrichtung 18 zugeführten, entfeuchteten
Luft in die Arbeitskammer 9 aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die
von der Entfeuchtungsvorrichtung 18 entfeuchtete Luft über das staubdichte
Filter 29 aus der Führungsöffnung 11 in die
Arbeitskammer 9 geleitet. Der Druckverlust durch das staubdichte
Filter 29 ermöglicht
ein Einleiten der entfeuchteten, feuchtigkeitsarmen Luft aus der
Führungsöffnung 11 mit
einer im wesentlichen gleichmäßig verteilten
Strömungsmenge.
Dadurch wird ein ungleichmäßiges Strömen der
aus der Führungsöffnung 11 zugeführten Luft
in die Arbeitskammer 9 vermieden. Damit erfüllt das
staubdichte Filter 29 nicht nur seine ursprüngliche
Funktion, feinen Staub zu entfernen, sondern verursacht auch einen
Druckverlust, wodurch die Zufuhr einer gleichmäßigen Strömungsmenge der trockenen, feuchtigkeitsarmen
Luft aus der Führungsöffnung 11 sichergestellt
wird.
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Darüber hinaus
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß
die Führungsöffnung 11 auf
der Oberseite der Arbeitskammer 9 ausgebildet ist und
an
der Unterseite der Arbeitskammer 9 eine Abgabeöffnung 14 zur
Entnahme der Luft in der Arbeitskammer 9 und zum Leiten
der Luft zur Entfeuchtungsvorrichtung 18 ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist die
Führungsöffnung 11 zum
Einleiten der entfeuchteten Luft in die Arbeitskammer 9 auf
der Oberseite der Arbeitskammer 9 ausgebildet, und die
Abgabeöffnung 14, über die
die Luft aus der Arbeitskammer 9 entnommen und zur Entfeuchtungsvorrichtung 18 geleitet
wird, ist auf der Unterseite der Arbeitskammer 9 ausgebildet.
Daher strömt
die trockene Luft in der Arbeitskammer 9 ohne Turbulenzen
von oben nach unten. Daher stagniert die Luft in der Arbeitskammer 9 nicht
und strömt
nicht ungleichmäßig, wodurch
der gesamte Raum in der Arbeitskammer 9 feuchtigkeitsarm
gehalten werden kann. Dadurch kann ein hoch akkurater und feuchtigkeitsarmer
Arbeitsraum erzeugt werden, in dessen Inneren zuverlässig Arbeiten
ausgeführt
werden können.
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Ferner
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung
eine
Druckerfassungseinrichtung 83 zur Erfassung des Luftdrucks
in der Arbeitskammer 9,
ein Gebläse 52 zum Ansaugen
der Außenluft
und
eine Einrichtung zur derartigen Steuerung der Strömungsmenge
der von außen
eingesaugten Luft nach Maßgabe
des Ausgangs der Drukkerfassungseinrichtung umfaßt, daß der Luftdruck in der Arbeitskammer 9 um
einen vorgegebenen Wert höher
als der Atmosphärendruck
wird.
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Um
das Innere der Arbeitskammer 9 auf einem positiven Druck
zu halten, der geringfügig
höher als
der normale bzw. Atmosphärendruck
ist, und so ein Einsaugen von Außenluft durch die Bedienungsöffnung 30 zuverlässig zu
verhindern, wird der Luftdruck in der Arbeitskammer 9 erfindungsgemäß von der
Druckerfassungseinrichtung erfaßt,
und die Strömungsmenge
der von der Luftzufuhreinrichtung zugeführten Luft wird so gesteuert,
daß der
Luftdruck in der Arbeitskammer 9 einen vorgegebenen Wert
annimmt. Ein Beispiel für
die Steuerung der Strömungsmenge
der Luft ist die Veränderung
der Drehzahl des Gebläses
zum Ansaugen der Außenluft
oder das Anordnen eines Stromventils 86 in der Mitte des
Strömungswegs
der Außenluft,
wobei die Drehzahl des Gebläses
erhöht
oder die Öffnung
des Stromventils 86 vergrößert wird, wenn der Luftdruck
in der Arbeitskammer 9 den vorgegebenen Wert unterschreitet, und
die entgegengesetzte Operation wird ausgeführt, wenn der Luftdruck den
vor gegebenen Wert übersteigt.
So kann der Luftdruck in der Arbeitskammer 9 durch Ausführen einer
negativen Rückkopplungssteuerung
stets auf dem vorgegebenen Wert gehalten werden.
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Darüber hinaus
ist die erfindungsgemäße, feuchtigkeitsarme
Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Entfeuchtungseinrichtung 42
- (a) einen Entfeuchtungsrotor 61 mit
einer insgesamt im wesentlichen zylindrischen Form, der aus einem
Substrat aufgebaut ist, das ein Entfeuchtungsmittel trägt und zahlreiche,
in der Axialrichtung verlängerte
Gasdurchlaßöffnungen
aufweist,
- (b) eine Einrichtung 63 zum derartigen Antreiben des
Entfeuchtungsrotors 61, daß er um seine Axiallinie rotiert,
- (c) eine Luftführungseinrichtung 65 zur
Zufuhr der von der Arbeitskammer 9 kommenden, umgewälzten Luft
und der von der Luftzufuhreinrichtung kommenden Luft in der Axialrichtung
des Entfeuchtungsrotors 61 von einer Seite zur anderen Seite
zu einem Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54,
zur
Zufuhr von zur Wiederaufbereitung zu verwendender Luft in der Axialrichtung
des Entfeuchtungsrotors 61 von der anderen Seite zur einen Seite
zu einem Wiederaufbereitungsabschnitt 67 und zur Abgabe
der Luft aus dem Wiederaufbereitungsabschnitt 67 nach außen,
zur
Zufuhr eines Teils der vom Entfeuchtungsrotor 61 zur Arbeitskammer 9 zurückzuführenden
Luft in der Axialrichtung des Entfeuchtungsrotors 61 von
der anderen Seite zur einen Seite zu einem Reinigungsabschnitt 68 und
zum
Leiten der vom Reinigungsabschnitt 68 zugeführten Luft
als Teil der zur Wiederaufbereitung zu verwendenden Luft zum Wiederaufbereitungsabschnitt 67,
wobei
der Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54, die Wiederaufbereitungsabschnitte 67 und
die Reinigungsabschnitte 68 in der genannten Reihenfolge
durch Unterteilen des Entfeuchtungsrotors 61 an seinen
beiden axialen Enden längs
der Drehrichtung in der Umfangsrichtung des Entfeuchtungsrotors 61 in
die Abschnitte gebildet werden, und
- (d) eine Heizvorrichtung 72 zum Heizen der zur Wiederaufbereitung
zu verwendenden, dem Wiederaufbereitungsabschnitt 67 zuzuführenden
Luft umfaßt.
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Erfindungsgemäß weist
die Entfeuchtungseinrichtung 42 den Entfeuchtungsrotor 61 auf,
dessen Form insgesamt im wesentlichen zylindrisch ist, wobei die
Luftführungseinrichtung
zu entfeuchtende, von den Verdunstern 48, 58 kommende
Luft in der Axialrichtung von einer Seite zur anderen Seite des Entfeuchtungsrotors 61 dem
Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 zuführt, der
in der Umfangsrichtung einen Teil des Entfeuchtungsrotors 61 bildet. Der
Entfeuchtungsrotor 61 wechselt vom Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 zum
Wiederaufbereitungsabschnitt 67, in dem die zur Wiederaufbereitung
zu verwendende Luft von der Heizeinrichtung 72 erwärmt und
die erwärmte
Luft in der Axialrichtung von der einen Seite zur anderen Seite
des Entfeuchtungsrotors 61, d.h. in der der Richtung des
Luftstroms am Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 entgegengesetzten
Richtung, zugeführt
wird, wodurch von dem Entfeuchtungsmittel im Entfeuchtungsrotor 61 aufgefangener
Wasserdampf oder Wassertropfen in die zur Wiederaufbereitung zu
verwendende Luft abgegeben werden. Die zur Wiederaufbereitung zu
verwendende Luft, die den Wiederaufbereitungsabschnitt 67 passiert
hat und eine hohe Feuchtigkeit aufweist, wird nach außen abgegeben.
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Der
Entfeuchtungsrotor 61 wird gedreht, um eine Verschiebung
vom Wiederaufbereitungsabschnitt 67 zum Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 herbeizuführen, wobei
der Reinigungsabschnitt oder Kondenswasserentfernungsabschnitt 68 in
der Umfangsrichtung zwischen diesen Abschnitten angeordnet ist.
Ein Teil der aus dem Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 des
Entfeuchtungsrotors 61 in die Arbeitskammer 9 zurückzuführenden
Luft wird entnommen und dem Reinigungsabschnitt 68 zugeführt, und
im Reinigungsabschnitt 68 wird die Luft in der Richtung
der Axiallinie von der anderen Seite zur einen Seite des Entfeuchtungsrotors 61 zugeführt. Anders
ausgedrückt
wird die zu reinigende Luft in der der Richtung des Luftstroms am
Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 entgegengesetzten
Richtung zugeführt.
Daher wird die in der Luft, die den Wiederaufbereitungsabschnitt 67 des
Entfeuchtungsrotors 61 passiert hat, verbliebene, zur Wiederaufbereitung zu
verwendende Luft zusammen mit der im Reinigungsabschnitt getrockneten
Luft aus dem Entfeuchtungsrotor 61 entnommen, und da diese
Luft eine verhältnismäßig geringe
Feuchtigkeit aufweist, wird sie als zur Wiederaufbereitung zu verwendende
Luft erneut zum Wiederaufbereitungsabschnitt 67 geleitet und
zur Wiederaufbereitung des Entfeuchtungsrotors 61 verwendet.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Andere
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer aus der folgenden,
genauen Beschreibung hervor. Es zeigen:
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1 eine
vereinfachte Systemansicht einer feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Teils der in 1 gezeigten
feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7;
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3 eine
perspektivische Ansicht der gesamten feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7;
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4 eine
Seitenansicht der feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7;
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5 eine
vereinfachte Schnittansicht einer feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7 gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
vergrößerte Frontansicht
einer Bedienungsöffnung 30;
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7 eine
Schnittansicht entlang der Schnittlinie VII – VII in 6;
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8 eine
vereinfachte Ansicht des Aufbaus einer Entfeuchtungseinrichtung 42;
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9 eine
Vorderansicht eines Teils des Entfeuchtungsrotors 61;
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10 eine
vereinfachte Vorderansicht des Entfeuchtungsrotors 61;
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11 ein
Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau bei einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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12 ein
Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau der Entfeuchtungseinrichtung 42 bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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13 eine
Ablaufübersicht
für eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung;
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14 eine
vereinfachte, perspektivische Ansicht einer feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung; und
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15 eine
perspektivische Ansicht des Stands der Technik.
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Bester Modus
zur Ausführung
der Erfindung
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Nun
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben.
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1 ist
eine vereinfachte Systemansicht einer feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Aus einer Führungsöffnung 11 an
der Decke 10, die die Oberseite der Arbeitskammer 9 ist,
wird feuchtigkeitsarme Luft in eine in einem Gehäuse 8 ausgebildete
Arbeitskammer 9 geleitet, wie durch einen Pfeil 12 gezeigt.
Die Luft strömt
in der Arbeitskammer 9 von oben nach unten und wird, wie
durch einen Pfeil 15 dargestellt, aus einer Abgabeöffnung 14 am
Boden 13 der Arbeitskammer 9 abgegeben, über einen
Kanal 17 zu einer Entfeuchtungsvorrichtung 18 geleitet
und einer Entfeuchtung unterzogen. Daher wird der Taupunkt der Luft
in der Arbeitskammer 9 auf –20°C oder weniger gehalten. Der
Taupunkt der Luft in der Arbeitskammer 9 wird zwischen –20°C und –70°C, vorzugsweise
zwischen –40°C und –70°C gehalten.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils der in 1 gezeigten
feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7, 3 ist
eine Vorderansicht der gesamten feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7, und 4 ist
eine Seitenansicht der feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7.
Gemäß diesen
Zeichnungen ist das Gehäuse
grundsätzlich
aus einem Metall, wie Stahl oder rostfreiem Stahl, gefertigt, und
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
kann das gesamte Gehäuse 8 aus
einem lichtdurchlässigen
Kunstharzwerkstoff, wie Acrylharz, oder einem lichtundurchlässigen Kunstharzwerkstoff
gefertigt sein.
-
5 ist
eine vereinfachte Schnittansicht einer feuchtigkeitsarmen Arbeitsvorrichtung 7 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Die Bauteile der in 5 gezeigten
Ausführungsform, die
denen der in den 1 bis 4 gezeigten
Ausführungsform
entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die
in
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5 gezeigte
feuchtigkeitsarme Arbeitsvorrichtung 7, bei der die Entfeuchtungsvorrichtung 18 am
Boden der Arbeitskammer 9 angeordnet ist, ist verhältnismäßig klein.
Wird die in den 1 bis 4 gezeigte
Ausführungsform
mit der in 5 gezeigten Ausführungsform
verglichen, ähneln
der Aufbau der Arbeitskammer 9 und der Entfeuchtungsvorrichtung 18 einander.
Die Arbeitskammer 9 wird von der Decke 10, dem
Boden 13, den beiden Seitenwänden 19, 20,
einer vorderen Platte 21 und einer hinteren Platte 22 gebildet.
Bei dem in 2 gezeigten Aufbau ist die Seitenwand 19,
an der ein Deckel 23 hermetisch und abnehmbar angebracht
sein kann, verhältnismäßig groß, und daher
kann der Deckel 23 geöffnet
werden, damit eine verhältnismäßig große Bearbeitungsmaschine
oder dergleichen in die Arbeitskammer gestellt und bei geringer
Feuchtigkeit Operationen ausgeführt
werden können.
Obwohl die vordere Platte 21 von einem vertikal verlängerten, vertikalen
Abschnitt 21a und einem geneigten Abschnitt 21b gebildet
wird, wobei der obere Abschnitt mehr nach hinten geneigt ist, kann
die vordere Platte 21 bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung vertikal ausgebildet sein.
-
Am
Boden 13 der Arbeitskammer 9 ist ein einer Abgabeöffnung 14 gegenüberliegender
Bodenkopf 24 ausgebildet, und feuchtigkeitsarme Luft wird durch
einen Kanal 25 zur Entfeuchtungsvorrichtung 18 geleitet.
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Die
trockene Luft, deren Feuchtigkeitsgehalt durch die Entfeuchtungsvorrichtung 18 verringert wurde,
steigt durch einen zwischen der hinteren Platte 22 und
einer Außenwand 26 ausgebildeten
Kanal 27 nach oben und wird so zu einem über der
Decke 10 ausgebildeten Kopf 28 geleitet. Die feuchtigkeitsarme
Luft im Kopf 28, aus der der Staub durch ein gegenüber einer
Führungsöffnung 11 montiertes, staubdichtes
Filter 29 entfernt wurde, kann aufgrund des Druckverlusts
durch das Filter 29 mit einer gleichmäßig verteilten Strömungsmenge
aus der Führungsöffnung 11 in
die Arbeitskammer 9 geleitet werden.
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Die
Decke 10, der Boden 13, die beiden Seitenwände 19, 20,
die vordere Platte 21 und die hintere Platte 22 des
Gehäuses 8,
die die Arbeitskammer 9 bilden, bilden eine umgebende Wand.
Am vertikalen Abschnitt 21a der vorderen Platte 21 ist
eine seitlich verlängerte
und im wesentlichen rechteckige Bedienungsöffnung 30 ausgebildet.
Der Bediener kann seine beiden oberen Gliedmaßen gleichzeitig in die Bedienungsöffnung 30 stecken.
Mit den oberen Gliedmaßen
können
nur die Hände
des Bedieners, nur seine Hände
und Unterarme oder seine Hände, Unterarme
und Oberarme gemeint sein.
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In
der Nähe
und über
der Bedienungsöffnung 30 ist
eine seitlich verlängerte
Fensteröffnung 31 am geneigten
Abschnitt 21b der vorderen Platte 21 ausgebildet.
Die Fensteröffnung 31 ist
durch eine lichtdurchlässige
Fensterplatte 32 hermetisch verschlossen. Die Fensterplatte 32 kann
aus einem Kunstharz, wie Acrylharz, gefertigt oder eine Glasplatte
oder dergleichen sein.
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Gemäß 3,
die die Bedienungsöffnung 30 zeigt,
beträgt
die vertikale Höhe
H1 der Bedienungsöffnung 30 ca.
0,15 – 0,40
m, wodurch das Hineinstecken und Herausziehen der oberen Gliedmaßen einer
Arbeitskraft erleichtert werden. Die seitliche Länge L1 der Bedienungsöffnung 30 beträgt ca. 0,3 – 2,0 m,
wodurch die Arbeitskraft ihre beiden oberen Gliedmaßen in die
Bedienungsöffnung 30 stecken
bzw. aus ihr herausziehen und sie von einer Seite zur anderen bewegen
kann, während
ihre oberen Gliedmaßen
in der Bedienungsöffnung 30 verbleiben.
-
Das
untere Ende 33 der Bedienungsöffnung 30 ist vom
Boden um eine Höhe
H2 beabstandet, die ca. 0,5 – 1,4
m beträgt.
Daher kann die Arbeitskraft ihre oberen Gliedmaßen in die Bedienungsöffnung 30 stecken,
während
sie auf einem Stuhl sitzt oder auf dem Boden steht. Dadurch wird
die Arbeitsleistung verbessert. Das Gehäuse 8, das die Arbeitskammer 9 bildet,
ist auf einer Montagebasis 35 montiert, die mehrere Räder 34 aufweist,
wobei auf die Räder 34 auch
verzichtet werden kann.
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Die
seitliche Länge
L2 der Fensteröffnung 31 ist
nahezu auf den gleichen Wert wie die seitliche Länge L1 der Bedienungsöffnung 30 eingestellt.
Die Bedienungsöffnung 30 und
die Fensteröffnung 31 sind
so nebeneinander angeordnet, daß sie
horizontal und parallel zueinander sind. Obwohl die Fensteröffnung 31 bei
den jeweiligen, vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in der Nähe und über der Bedienungsöffnung 30 angeordnet
ist, kann die Fensteröffnung 31 bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung auf einer Seite oder beiden Seiten der Bedienungsöffnung 30 und
in deren Nähe
angeordnet und so gefertigt sein, daß sie, wie vorstehend erwähnt, von
der Fensterplatte 32 verschlossen wird.
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6 ist
eine vergrößerte Vorderansicht
der Bedienungsöffnung 30,
und 7 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie
VII – VII
in 6. Um die Bedienungsöffnung 30 zu verschließen, ist
eine Dichtungseinrichtung 36 vorgesehen. Die Dichtungseinrichtung 36 umfaßt zahlreiche
Dichtungselemente 37 in Form mehrerer dünner Platten aus Streifen.
Die Dichtungselemente 37 sind an der Oberseite, beispielsweise
am oberen Ende 38 der Bedienungsöffnung 30, befestigt,
an der sie aufgehängt
sind und von der sie in vertikaler Richtung herabhängen. Die Dichtungselemente 37 sind
seitlich nebeneinander angeordnet, ohne einander in der Richtung
ihrer Dicke zu überlappen,
wobei in seitlicher Richtung kaum ein Spalt zwischen ihnen vorhanden
ist. Das untere Ende 37a des Dichtungselements befindet
sich geringfügig,
d.h. um einen Abstand Δd, über dem
unteren Ende 33 der Bedienungsöffnung 30. Δd kann beispielsweise
im Bereich von 0,5 – 5
mm liegen, wodurch die nach außen
entweichende Menge an feuchtigkeitsarmer Luft in der Arbeitskammer 9 minimiert
und ein Verschließen
im wesentlichen der gesamten Bedienungsöffnung 30 durch die
Dichtungselemente 37 sichergestellt werden können.
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Das
Dichtungselement 37 weist eine Breite W1 von 2 – 20 mm,
vorzugsweise ca. 10 mm, und eine Dicke D1 von 1 – 3 mm, vorzugsweise 1 – 2 mm auf.
Das Dichtungselement 37 ist aus natürlichem Kautschuk oder synthetischem
Kautschuk, wie Silikonkautschuk, gefertigt oder kann aus einem Kunstharzwerkstoff
gefertigt sein. Derartige Werkstoffe sind flexibel und darüber hinaus
elastisch. Da das Dichtungselement 37 elastisch ist, können ein
sicheres Verschließen
der Bedienungsöffnung 30 durch die
Dichtungselemente 37 sichergestellt und eine Öffnung der
Bedienungsöffnung 30 aufgrund
des positiven Drucks in der Arbeitskammer 9 verhindert werden.
Dadurch wird verhindert, daß die
feuchtigkeitsarme Luft in der Arbeitskammer 9 nach außen entweicht,
wodurch die Abluft reduziert wird. Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann das Dichtungselement 37 nur flexibel
sein, ohne elastisch zu sein.
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Das
Dichtungselement 37 muß nicht
an der Bedienungsöffnung 30 montiert
sein, wenn die Temperatur des Taupunkts verhältnismäßig hoch ist, d.h. –30°C oder mehr
beträgt.
Die Dichtungseinrichtung 36 kann auch einen anderen Aufbau
aufweisen, statt eine Struktur aus Dichtungselementen 37 zu
sein.
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Gemäß 1 umfaßt die Entfeuchtungsvorrichtung 18 grundsätzlich eine
Kompressionskühlmaschine 41,
eine Entfeuchtungseinrichtung 42 und eine Lufteinsaugeinrichtung 43.
Die Kompressionskühlmaschine 41 umfaßt einen
Kompressor 44 zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Kondensator 45,
dem das Kühlmittel
vom Kompressor 44 zugeführt
wird, ein Expansionsventil 47, dem das flüssige Kühlmittel
vom Kondensator 45 über
einen Kanal 46 zugeführt
wird, eine Verdampfungseinrichtung 48 und einen Kanal 49,
in den das Kühlmittel
von der Verdampfungseinrichtung 48 geleitet wird, wobei
das Kühlmittel
aus dem Kanal 49 zum Kompressor 44 zurückgeleitet
und umgewälzt
wird.
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Die
aus der Arbeitskammer 9 zugeführte, zu entfeuchtende Luft
strömt
durch den Kanal 25, wobei gefährliche und giftige Gase durch
ein Filter 50, wie Aktivkohle, absorbiert und entfernt
werden und die Luft von der Verdampfungseinrichtung 48 gekühlt, über einen
Kanal 51, ein Gebläse 52 und
einen Kanal 53 zu einem Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 der
Entfeuchtungseinrichtung 42 geleitet und einer Entfeuchtung
unterzogen wird.
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Die
von der Entfeuchtungseinrichtung 42 entfeuchtete Luft wird über einen
Kanal 55, ein Gebläse 56 und
einen Kanal 57 dem Kopf 28 zugeführt.
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Die
Kompressionskühlmaschine 41 weist ferner
eine in bezug auf die Luftansaugeinrichtung 43 zum Ansaugen
von Luft von außen
angeordnete Verdampfungseinrichtung 58 auf, die als Vorkühleinrichtung
dient. Hinter dem Kondensator 45 und dem Kanal 46 ist
ein Expansionsventil 59 mit der Verdampfungseinrichtung 58 verbunden,
und ein sich bei dem Expansionsventil 59 adiabatisch ausdehnendes Kühlmittel
wird zur Verdampfungseinrichtung 58 geleitet. Das von der
Verdampfungseinrichtung 58 kommende Kühlmittel wird in den Kanal 49 zurückgeleitet.
Die Vorkühleinrichtung 58 kühlt die
in die über das
Gebläse 52 auf
der Stromaufseite der Entfeuchtungseinrichtung 42 aus der
Arbeitskammer 9 zugeführte
Luft eingeleitete Außenluft,
wodurch die Arbeitskammer 9, wie vorstehend erwähnt, auf
einem positiven Druck gehalten wird.
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8 ist
eine vereinfachte perspektivische Ansicht des Aufbaus der Entfeuchtungseinrichtung 42.
Die Entfeuchtungseinrichtung 42 weist einen Entfeuchtungsrotor 61 auf.
Der Entfeuchtungsrotor 61, dessen Form insgesamt im wesentlichen
zylindrisch ist, wird von einem Motor 63 so angetrieben,
daß er in
einer Richtung 64 um ihre Axiallinie 62 gedreht wird.
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9 ist
eine vergrößerte Vorderansicht
eines Teils des Entfeuchtungsrotors 61. Der aus einem Grundwerkstoff,
der ein Ent feuchtungsmittel trägt, gefertigte
Entfeuchtungsrotor 31 weist zahlreiche in der Richtung
der Axiallinie 62 verlängerte
Durchgangsbohrungen auf. Der Entfeuchtungsrotor 61 kann
ein Aktivkohlerotor, der gefertigt wird, indem geschichtete Aktivkohleplatten
mit Lithiumchlorid getränkt
werden, oder ein Siliciumoxidgelrotor sein, der beispielsweise durch
Verbinden von Siliciumoxidgel mit Keramikfaserpapier mittels einer
chemischen Synthese hergestellt wird.
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Eine
Luftführungseinrichtung 65 weist,
wie in 8 dargestellt, ein Gehäuse 66 auf, und an
beiden Enden des Entfeuchtungsrotors 61 sind in der Richtung
der Axiallinie 62 (an den Endabschnitten in der gemäß 8 vertikalen
Richtung) in der Umfangsrichtung des Entfeuchtungsrotors 61 in
der genannten Reihenfolge der Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54,
ein Wiederaufbereitungsabschnitt 67 und ein Reinigungsabschnitt 68 ausgebildet
und durch nicht dargestellte Trennplatten voneinander getrennt.
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10 ist
eine vereinfachte Vorderansicht des Entfeuchtungsrotors 61.
Das Abmessungsverhältnis
in einer zur Axiallinie 62 des Entfeuchtungsrotors 61 vertikalen
Ebene, d.h. das Verhältnis
zwischen den Luftströmungsmengen
des Verarbeitungsabschnitts 54, des Wiederaufbereitungsabschnitts 67 und
des Reinigungsabschnitts 68, kann ca. 5 bis 2 zu 1 betragen.
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Dem
Wiederaufbereitungsabschnitt 67 wird in der der Richtung
des Luftstroms im Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 entgegengesetzten
Richtung (d.h. gemäß den 1 und 8 von
oben nach unten) durch einen Kanal 71, über ein Filter 70 und
eine Wiederaufbereitungsheizeinrichtung 72, wie eine elektrische
Heizeinrichtung, in der die Luft beispielsweise auf ca. 140°C erwärmt wird,
und durch einen Kanal 73 zur Wiederaufbereitung zu verwendende
Luft zugeführt,
die dann nach unten strömt. Die
vom Entfeuchtungsrotor 61 zugeführte, zur Wiederaufbereitung
zu verwendende Luft wird von einem Gebläse 75 über einen
Kanal 74 und einen Kanal 76 nach außen abgegeben.
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Als
zu reinigende Luft, die dem Reinigungsabschnitt 68 zugeführt wird,
wird ein Teil der über
das Gebläse 56 und
den Kanal 57 zur Arbeitskammer 9 zurückgeleiteten
Luft verwendet. Die zu reinigende Luft wird aus dem Kanal 57 abgezweigt
und über
einen Kanal 78 in der der Richtung des Luftstroms im Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 entgegengesetzten
Richtung (gemäß den 1 und 8 von
oben nach unten) zugeführt.
Die vom Entfeuchtungsrotor 61 zugeführte gereinigte Luft wird durch einen
Kanal 79 geleitet und in den Kanal 71 auf der Stromaufseite
der Heizeinrichtung 72 zurückgeführt.
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11 ist
ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau bei den in den 1 bis 10 dargestellten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Arbeitskammer 9 ist
eine Taupunkterfassungseinrichtung 81 zur Erfassung des Taupunkts
oder der Feuchtigkeit der entfeuchteten Luft angeordnet. Die Taupunkterfassungseinrichtung 81 kann
auf dem Kopf 28 angeordnet sein, der sich an der Stromaufseite
der Arbeitskammer 9 befindet, oder auf dem Kopf 24 oder
dergleichen, der sich auf der Stromabseite der Arbeitskammer 9 befindet.
Eine durch einen Mikrocomputer oder dergleichen implementierte Verarbeitungsschaltung 82 reagiert
auf den Ausgang der Taupunkterfassungseinrichtung 81, und wenn
der Taupunkt einen vorgegebenen Wert übersteigt, führt die
Schaltung eine Steuerung zur Erhöhung
der Drehzahl des Motors 63 zum Antreiben des Entfeuchtungsrotors 61 aus
oder erhöht
die Heiztemperatur der Heizvorrichtung 72, die die zur
Wiederaufbereitung zu verwendende Luft erwärmt. Wenn der erfaßte Taupunkt
niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, führt die Schaltung eine Steuerung zur
Verringerung der Drehzahl des Motors 63 aus oder verringert
die Temperatur, auf die die zur Wiederaufbereitung zu verwendende
Luft von der Heizeinrichtung 72 erwärmt wird. Sowohl der Motor 63 als auch
die Heizeinrichtung 72 können von der Verarbeitungsschaltung 82 in
Abhängigkeit
von dem erfaßten
Taupunkt gesteuert werden.
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In
der Luftansaugeinrichtung 43 wird durch das Filter 70 kommende
Luft in einen Kanal 84 auf der Stromaufseite einer Verbindung
zwischen dem Kanal 71 und dem Kanal 79 abgezweigt,
zur Vorkühleinrichtung 58 geleitet,
wo die Luft gekühlt
wird, mit der durch den Kanal 51 zugeführten, umgewälzten Luft
gemischt und vom Gebläse 52 angesaugt.
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In
der Arbeitskammer 9 ist eine Druckerfassungseinrichtung 85 zur
Erfassung des Luftdrucks in der Arbeitskammer 9 montiert.
Um den erfaßten Druck
um einen vorgegebenen Wert höher
als den Atmosphärendruck
einzustellen, steuert die Verarbeitungsschaltung 82 die
Drehzahl des Gebläses 52 und die
Strömungsmenge
der von außen
angesaugten Luft. Wenn der erfaßte
Luftdruck unter dem vorgegebenen Wert liegt, wird das Gebläse 52 beispielsweise so
gesteuert, daß die
Drehzahl erhöht
wird, und wenn der erfaßte
Druck den vorgegebenen Wert überschreitet,
wird die Drehzahl des Gebläses 52 durch die
Verarbeitungsschaltung 82 verringert.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann an einem Punkt in der Mitte des Kanals 84 ein
in 1 gezeigtes Stromventil 86 angeordnet sein.
Das Stromventil 86 ist so beschaffen, daß es die Strömungsmenge
der von außen
angesaugten Luft auf die gleiche Weise wie das Gebläse 52 entsprechend
dem erfaßten
Druck steuert.
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12 ist
ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau der Entfeuchtungseinrichtung 42a gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Die jeweiligen, bei dieser Ausführungsform
verwendeten Bauteile ähneln
den bei den in den 1 bis 11 gezeigten
Ausführungsformen
verwendeten Bauteilen, und die bei dieser Ausführungsform verwendeten, die
den bei den in den 1 bis 11 gezeigten
Ausführungsformen
verwendeten entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei
dieser Ausführungsform
mehrere (bei dieser Ausführungsform
zwei) Entfeuchtungsrohre 91, 92 vorgesehen sind.
In die Entfeuchtungsrohre 91, 92 ist ein Entfeuchtungsmittel,
wie Siliciumgel, eingefüllt.
Den Entfeuchtungsrohren 91, 92 wird über Öffnungs/Schließventile
V2, V4 die Luft aus der Arbeitskammer 9 zugeführt, und
die entfeuchtete Luft wird über Öffnungs-/Schließventile
V1, V3 und das Gebläse 56 zur Arbeitskammer 9 zurückgeleitet
und umgewälzt.
Die von der Heizeinrichtung 72 erwärmte, zur Wiederaufbereitung
zu verwendende Luft wird den Entfeuchtungsrohren 91, 92 zur
Wiederaufbereitung des Entfeuchtungsmittels durch den Kanal 73 und über Öffnungs-/Schließventile
V5, V7 zugeführt.
Die zur Wiederaufbereitung verwendete Luft wird durch Öffnungs/Schließventile
V6, V8 geleitet, vom Gebläse 75 angesaugt
und über
den Kanal 74 abgegeben. Luft von außen wird über das Stromventil 86 durch den
Kanal 84 in den Kanal 25 gesaugt und untergemischt,
und der Druck in der Arbeitskammer 9 wird so gesteuert,
daß er
um einen vorgegebenen Wert höher
als der Atmosphärendruck
wird.
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Die Öffnungs-/Schließventile
V2 bis V8 werden so gesteuert, daß sie sich in vorgegebenen
Zeitintervallen, d.h. in einer Zeitspanne von t1 bis t2 und einer
Zeitspanne t2 bis t3, wiederholt öffnen und schließen, wie
in 13 in einer Ablaufübersicht gezeigt. Während das
eine Entfeuchtungsrohr 91 die Luft in der Arbeitskammer 9 entfeuchtet,
wird so das Entfeuchtungsmittel im anderen Entfeuchtungsrohr 92 wiederaufbereitet.
Diese Operation wird in den Zeitspannen t1 – t2 und t2 bis t3 abwechselnd
wiederholt. Die übrigen
Bauteile stimmen bei der in den 12 bis 13 gezeigten
Ausführungsform
mit denen bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen überein.
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14 ist
eine vereinfachte, perspektivische Ansicht einer feuchtigkeitsarmen
Arbeitsvorrichtung 7a gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Das Gehäuse 8 weist
die Form eines regelmäßig kreisförmigen Zylinders
auf, in dem die Arbeitskammer 9 ausgebildet ist. Das Gehäuse 8 weist
entlang seinem äußeren Bereich
eine bogenförmige, verlängerte Bedienungsöffnung 30 auf.
Die Bedienungsöffnung 30 ist
mit einer Dichtungseinrichtung 36 versehen, die auf die
gleiche Weise, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen,
aus zahlreichen Dichtungselementen 37 zusammengesetzt ist.
In der Nähe
und über
der Bedienungsöffnung 30 ist
die Fensteröffnung 31 ausgebildet,
die die Sicht in die Arbeitskammer 9 ermöglicht und
die von der lichtdurchlässigen
Fensterplatte 32 verschlossen ist. Die Fensteröffnung 31 ist,
wie die Bedienungsöffnung 30,
ebenfalls bogenförmig.
Die übrigen
Bauteile stimmen mit denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen überein.
Das Gehäuse 8 kann auch
eine andere Form aufweisen.
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Die
Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgebildet sein,
ohne daß von
ihrem Rahmen oder ihren wesentlichen Merkmalen abgewichen würde. Die
vorliegenden Ausführungsformen sind
daher in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu
betrachten, wobei der Rahmen der Erfindung durch die beiliegenden
Ansprüche
festgelegt ist, und nicht durch die vorstehende Beschreibung, und
sämtliche
Veränderungen,
die in die Bedeutung und den Bereich der Äquivalenz zu den Ansprüchen fallen,
sind somit als in ihr enthalten zu verstehen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Nach
Anspruch 1 ist die Bedienungsöffnung 30,
die es einer Arbeitskraft ermöglicht,
ihre beiden oberen Gliedmaßen
gleichzeitig einzuführen,
erfindungsgemäß in der
umgebenden Wand des Gehäuses 8 ausgebildet,
und zumindest ein Teil des Gehäuses
in der Nähe
und über
oder entlang der Bedienungsöffnung 30 in
der umgebenden Wand ist lichtdurchlässig, wodurch die Arbeitskraft
ein mittels ihrer oberen Gliedmaßen zu bearbeitendes Objekt,
ein Montagegestell oder dergleichen durch die Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer 9 einführen und bearbeiten kann, während sie über den
lichtdurchlässigen
Abschnitt von außerhalb
des Gehäuses
in das Innere der Arbeitskammer 9 sehen kann, wodurch die
Arbeitsleistung ausgezeichnet ist.
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Ferner
wird von dem Entfeuchtungsmittel in der Entfeuchtungseinrichtung 42 Wasserdampf
aus der Luft im Inneren der Arbeitskammer 9 absorbiert, die
entfeuchtete Luft wird in die Arbeitskammer 9 zurückgeleitet,
wodurch die Luft umgewälzt
wird, so daß die
Arbeitskammer 9 mit hoher Effizienz in einem feuchtigkeitsarmen
Zustand gehalten werden kann.
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Überdies
wird auf der Stromaufseite der Entfeuchtungseinrichtung 42 Außenluft
eingesaugt und untergemischt, wodurch die Arbeitskammer 9 auf
einem positiven Druck gehalten wird. Dadurch wird sichergestellt,
daß die
Menge an feuchtigkeitsreicher Außenluft, die in die Arbeitskammer 9 eindringt,
minimiert und das Innere der Arbeitskammer 9 durchgehend
stabil in einem feuchtigkeitsarmen Zustand gehalten werden.
-
Dadurch
kann der Taupunkt der Luft in der Arbeitskammer 9 auf –20°C oder weniger,
beispielsweise in einem Bereich von –20°C bis –70°C, gehalten werden. Setzt sich
eine Person derartigen Bedingungen aus, werden ihre Augen trocken,
ihre Nasenschleimhaut und ihre Lippen rissig und sie infiziert sich
leicht mit einem Erkältungsvirus,
doch erfindungsgemäß werden
nur ihre oberen Gliedmaßen
in die Arbeitskammer gesteckt, so daß der übrige Körper der Arbeitskraft nicht
betroffen ist.
-
Es
ist daher möglich,
Arbeiten in der Arbeitskammer mit hoher Effizienz und Arbeitsleistung
auszuführen.
-
Nach
Anspruch 2 werden die umgewälzte Luft
und die von außen
zugeführte
Luft erfindungsgemäß durch
die Kühleinrichtungen 48, 58 gekühlt und anschließend der
Entfeuchtungseinrichtung 42 zugeführt, wodurch die Effizienz
der Entfeuchtung weiter verbessert wird.
-
Nach
Anspruch 3 werden erfindungsgemäß zwei parallel
in der Kompressionskühlmaschine 41 angeordnete
Verdampfungseinrichtungen 48, 58 als Kühleinrichtung
verwendet, wodurch die umgewälzte Luft
und die von außen
zugeführte
Luft mit hoher Effizienz gekühlt
werden.
-
Nach
Anspruch 4 ist die Bedienungsöffnung 30 erfindungsgemäß mit einer
Dichtungseinrichtung versehen, so daß die Menge an aus der Bedienungsöffnung 30 entweichender
Luft minimiert werden kann, wodurch es möglich ist, die Menge der von
außen
zugeführten
Luft zu minimieren.
-
Nach
Anspruch 5 wird die Bedienungsöffnung 30 erfindungsgemäß mittels
mehrerer, streifenförmiger
Dichtungselemente 37 verschlossen, die nach unten hängen, so
daß der
Abschnitt um die durch die Bedienungsöffnung 30 gesteckten,
oberen Gliedmaßen
von den aufgehängten
Dichtungselementen 37 verschlossen wird. Ferner befindet
sich das untere Ende des Dichtungselementes 37 geringfügig über dem
unteren Ende der Bedienungsöffnung 30,
und daher gelangt das untere Ende des Dichtungselements 37 nicht
weiter ins Innere der Arbeitskammer 9 bzw. aus dem Gehäuse, als
bis zum unteren Ende der Bedienungsöffnung 30, wodurch
kein Spalt zwischen den nebeneinander liegenden Dichtungselementen 37 entsteht
und die Bedienungsöffnung 30 mit
einem Minimum an Spalten geschlossen werden kann. So wird die Bedienungsöffnung 30 abgedichtet,
ohne daß die
Arbeitsleistung beeinträchtigt wird.
-
Nach
Anspruch 6 ist die Fensteröffnung 31 erfindungsgemäß in der
Nähe und über bzw.
entlang der Bedienungsöffnung 30 ausgebildet,
und an der Fensteröffnung 31 ist
die aus einem lichtdurchlässigen
Werkstoff gefertigte Fensterplatte 32 hermetisch befestigt.
Da durch kann die Arbeitskraft von außerhalb des Gehäuses 8 leicht
in das innere der Arbeitskammer 9 sehen.
-
Nach
Anspruch 7 ist die vertikale Höhe
H1 der Bedienungsöffnung 30 erfindungsgemäß auf die vorstehend
erwähnten
Abmessungen eingestellt, wodurch der Bediener seine oberen Gliedmaßen in einer
bequemen Haltung in die Bedienungsöffnung 30 stecken
und Arbeiten in der Arbeitskammer ausführen kann, ohne daß die Bedienungsöffnung 30 vergrößert werden
müßte. Ferner
ist die seitliche Länge L1
der Bedienungsöffnung 30 auf
die vorstehend genannten Abmessungen eingestellt, wodurch die Arbeitskraft
ihre beiden oberen Gliedmaßen
gleichzeitig durch die Bedienungsöffnung 30 in die Arbeitskammer
stecken und mit beiden Händen
Arbeiten ausführen
kann, wodurch die Arbeitsleistung ausgezeichnet ist. Da die Bedienungsöffnung 30,
wie vorstehend dargelegt, seitlich verlängert ist, kann die Arbeitskraft
zudem leicht ein Objekt, ein Montagegestell oder dergleichen, das
sie in beiden Händen
hält, durch
die Bedienungsöffnung 30 in
die Arbeitskammer 9 einführen oder aus ihr entnehmen,
und dadurch ist die Arbeitsleistung ausgezeichnet.
-
Überdies
ist die Höhe
H2 vom Boden zum unteren Ende der Bedienungsöffnung 30 auf die
vorstehend genannten Abmessungen eingestellt, wodurch die Arbeitskraft
Objekte auf die vorstehend beschriebene Weise über die Bedienungsöffnung 30 herausheben
und einführen
kann, während
sie auf einem Stuhl sitzt oder auf dem Boden steht, und Arbeiten
in einer stabilen und bequemen Stellung ausführen kann. Da die seitliche
Länge L2
der Fensteröffnung 31 und
die seitliche Länge
L1 der Bedienungsöffnung 30,
wie vorstehend erwähnt,
nahezu übereinstimmen,
so daß die
Arbeitskraft im Bewegungsbereich ihrer oberen Gliedmaßen von
außerhalb
durch die Fensteröffnung 31 des
Gehäuses
ins Innere der Arbeitskammer blicken kann, ist die Arbeitsleistung ausgezeichnet.
Die Arbeitskraft muß Kopf
und Augen nicht bewegen, um den Status der Arbeit in der Arbeitskammer 9 sehen
zu können.
-
Gemäß Anspruch
8 ist es erfindungsgemäß möglich, Staub
mittels des staubdichten Filters 29 aus der feuchtigkeitsarmen
Luft zu entfernen und durch den Druckverlust am Filter 29 eine
gleichmäßige Verteilung
der Strömungsmenge
der über
die Führungsöffnung 11 in
die Arbeitskammer 9 zugeführten, feuchtigkeitsarmen Luft
sicherzustellen. Dadurch kann in der Arbeitskammer 9 eine
gleichmäßige Verteilung
der Feuchtigkeit aufrechterhalten werden.
-
Nach
Anspruch 9 wird die aus der über
der Decke oder dergleichen der Arbeitskammer 9 ausgebildeten
Führungsöffnung 11 zugeführte Luft
erfindungsgemäß aus der
auf der Unterseite der Arbeitskammer 9, beispielsweise
auf dem Boden der Arbeitskammer 9, ausgebildeten Abgabeöffnung 14 abgegeben,
wodurch die trockene Luft in der Arbeitskammer 9 ohne Turbulenzen
in einer gleichmäßigen Strömungsmenge
von oben nach unten geleitet werden kann. Dadurch können das
Innere der Arbeitskammer 9 vollständig feuchtigkeitsarm gehalten
und Schwankungen der Feuchtigkeit minimiert werden.
-
Nach
Anspruch 10 unterliegt der von der Druckerfassungseinrichtung 83 erfaßte Luftdruck
in der Arbeitskammer 9 erfindungsgemäß einer negativen Rückkopplungssteuerung,
so daß er
um einen vorgegebenen Wert höher
als der Atmosphärendruck wird,
wodurch der Luftdruck in der Arbeitskammer 9 durchgehend
auf dem vorgegebenen positiven Druck gehalten werden kann. Daher
besteht nicht die Gefahr, daß große Mengen
der feuchtigkeitsarmen Luft aus der Arbeitskammer 9 entweichen,
und die Menge der in die Arbeitskammer 9 eindringenden
Außenluft kann
minimiert werden.
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Nach
Anspruch 11 umfaßt
die Entfeuchtungseinrichtung 42 erfindungsgemäß den Entfeuchtungsrotor 61,
und die jeweiligen Abschnitte des Entfeuchtungsrotors 61 bilden,
entsprechend der Drehung des Entfeuchtungsrotors 61 in
der angegebenen Reihenfolge, den Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54,
den Wiederaufberei tungsabschnitt 67 und den Reinigungsabschnitt 68,
wodurch die umgewälzte
Luft in der Arbeitskammer 9 sukzessive entfeuchtet werden
kann.
-
Da
der Reinigungsabschnitt 68 vorgesehen ist, geht der Entfeuchtungsrotor 61 nicht
direkt vom Wiederaufbereitungsabschnitt 67 in den Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 über, und
daher wird die in den Entfeuchtungsrotor 61 gelangte, zur
Wiederaufbereitung zu verwendende Luft im Wiederaufbereitungsabschnitt 67 durch
Luft aus dem Reinigungsabschnitt 68 ersetzt, die feuchtigkeitsarme
Luft ist, und anschließend
geht der Rotor in den Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 über, so
daß aus dem
Entfeuchtungsverarbeitungsabschnitt 54 durchgehend feuchtigkeitsarme
Luft zugeführt
werden kann.