JP2001311540A - 任意湿度発生装置 - Google Patents

任意湿度発生装置

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JP2001311540A JP2000129743A JP2000129743A JP2001311540A JP 2001311540 A JP2001311540 A JP 2001311540A JP 2000129743 A JP2000129743 A JP 2000129743A JP 2000129743 A JP2000129743 A JP 2000129743A JP 2001311540 A JP2001311540 A JP 2001311540A
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Gun Ri
軍 李
Mitsuru Senoo
満 妹尾
Gohei Chiyou
護平 張
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意湿度発生装置において、混合比を決める
ための流量制御弁を1個として装置の構成及び制御方法
を簡素化することを第1課題とする。 【解決手段】 2つの管路30,31の先端を乾燥空気供給
源10に連通し、一方の管路30に空気加湿装置15を挿設
し、両方の管路30,31の後端を流出管32の先端に連通
し、流出管32内で乾燥空気と加湿空気とを混合させ、任
意の湿度をもつ空気を発生させる任意湿度発生装置であ
る。2つの管路30,31のうち他方の管路31にのみ流量制
御弁24を挿設したので構成が簡素である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、乾燥空気と加湿空
気とを混合させ、任意の湿度をもつ空気を発生させる任
意湿度発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、各種の需要に応じた任意の湿度
をもつ空気を発生させる従来の任意湿度発生装置(日本
油空圧学会発行、「平成9年春季油空圧講演会論文集」
の「フィードバック制御を用いた任意湿度発生システム
の開発」93〜96頁参照)を示す。空気圧源(コンプ
レッサ)10から送られる空気をエアドライヤ11により乾
燥空気に変え、乾燥空気の圧力を圧力制御弁(電空レギ
ュレータ)12により制御し、次に2つのライン(管路)
に分けて流す。第1ライン(一方の管路)に流れた乾燥
空気は、空気加湿装置(水槽の水の中に乾燥空気を通す
装置)15で加湿され、加湿空気は第1流量制御弁14で流
量を制御されて流出管に流れる。第2ライン(他方の管
路)に流れた乾燥空気は、第2流量制御弁(電空比例流
量弁)16で流量を制御されて流出管に流れる。
【0003】両方の管路の出口端が流出管の入口端に連
通されているので、流出管内で乾燥空気と加湿空気とが
混合される。その混合比は第1流量制御弁14と第2流量
制御弁16の開度により決められ、混合比を様々な比に変
化させることにより、任意の湿度をもつ空気(混合空
気)が発生する。混合空気は流量センサ17を通り、第1
タンク19内の湿度センサ21により湿度が測定され、第2
タンク20、流出口38を通って流出される。この際、希望
の湿度をコンピュータ22に入力し、湿度センサ21の計測
値をフィードバックし、目標値が得られるように流量制
御弁14,16の開度を制御する。また、様々な圧力下で湿
度を計測できるように、第1タンク19内の圧力センサの
計測値をコンピュータ22に入力し、圧力制御弁12を制御
して第1タンク19内の圧力を任意に変えられる。
【0004】従来の任意湿度発生装置では、フィードバ
ック制御を用い、第1流量制御弁14と第2流量制御弁16
の開度を変えて両方の管路を流れる空気の流量を制御し
て目標の湿度を得るようにしている。混合比を決めるた
めに2つの流量制御弁を用いているので、装置が複雑で
コスト高となり、制御方法も複雑になる。また、空気加
湿装置15は水中に乾燥空気を通すだけなので、高い湿度
が得られなかったり、水滴が混ざっていたりするという
欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、任意湿度発
生装置において、混合比を決めるための流量制御弁を1
個として装置の構成及び制御方法を簡素化することを第
1課題とし、加湿空気中の湿度の制御範囲が広く、かつ
加湿空気中の水分が細かくなるようにすることを第2課
題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、2つの管路の
先端が乾燥空気供給源に連通され、一方の管路に空気加
湿装置が挿設され、両方の管路の後端が流出管の先端に
連通され、流出管内で乾燥空気と加湿空気とが混合さ
れ、任意の湿度をもつ空気が発生する任意湿度発生装置
において、2つの管路のうち他方の管路にのみ流量制御
弁が挿設されたことを第1構成とする。ここで、空気加
湿装置が挿設された一方の管路(第1管路30A〜30C)
の最大有効断面積は、乾燥空気が流れる他方の管路(第
2管路31A,31B)の最大有効断面積よりも相当小さく
することができる。本発明は、第1構成において、水の
分子は透過し易いが空気は透過し難い高分子透過膜の一
方の面に水を接触させ、前記高分子透過膜の他方の面に
空気を接触させた空気加湿装置が用いられ、前記高分子
透過膜の一方の側の水の分子が前記高分子透過膜を透過
して、前記高分子透過膜の他方の側を流れる空気に吸収
され加湿されるようにしたことを第2構成とする。本発
明は、第1,第2構成において、空気加湿装置と一方の
管路の出口端との間にミストセパレータが挿設されたこ
とを第3構成とする。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明の任意湿度発生装置
の実施の形態を示し、図1中の部材であって図3中の部
材と同一の部材については、図3と同一の符号を付すこ
ととする。本発明では、空気加湿装置15等が挿設された
一方の管路(第1管路30)の最大有効断面積が、乾燥空
気が流れる他方の管路(第2管路31)の最大有効断面積
よりも相当小さいことに着目して、従来の任意湿度発生
装置の一方の管路の第1流量制御弁14を取り除き、他方
の管路の流量制御弁のみで湿度を制御することに特徴が
ある。
【0008】図1において、空気圧源10は導入管29Aに
よってエアドライヤ11の入口に連通され、エアドライヤ
11の出口は導入管29Bによって第1圧力制御弁(精密レ
ギュレータ)26の入口に連通されている。第1圧力制御
弁26の出口は導入管29Cの先端に接続され、導入管29C
の後端は第1管路30Aの先端及び第2管路31Aの先端に
接続されている。この接続部分は分岐管を用いてもよい
し、管継手類を用いてもよい。第1管路30Aの後端は空
気加湿装置15の入口に接続され、空気加湿装置15の出口
とミストセパレータ25の入口とは第1管路30Bにより連
通され、ミストセパレータ25の出口には第1管路30C先
端が接続されている。また、第2管路31Aの後端は流量
制御弁(電空比例流量弁)24の入口に接続され、流量制
御弁24の出口は第2管路31Bの先端に接続されている。
【0009】第1管路30Cの後端及び第2管路31Bの後
端は流出管32Aの先端に接続され、この接続部分には合
流管を用いてもよいし、管継手類を用いてもよい。流出
管32Aの後端は第2圧力制御弁(精密レギュレータ)27
の入口に接続され、第2圧力制御弁27の出口と第1タン
ク19の入口とは流出管32Bにより連通されている。第1
タンク19の出口と第2タンク20の入口とは流出管32Cに
より連通され、第2タンク20の出口と流量センサ35の入
口とは流出管32Dにより連通されている。流量センサ35
の出口と可変絞り35の入口とは流出管32Eにより連通さ
れ、可変絞り35の出口と流出口38とは流出管32Fにより
連通されている。
【0010】第1タンク19内の温度と湿度は温湿度セン
サ46により計測され、温湿度センサ46の計測出力は配線
46を通り、A/D変換器36でデジタル信号に変換され、
配線42を通ってコンピュータ22に入力される。同様に、
第1タンク19内の圧力が圧力センサ47により計測され、
圧力センサ47の計測出力は配線47を通り、A/D変換器
36でデジタル信号に変換され、配線42を通ってコンピュ
ータ22に入力される。コンピュータ22の制御出力は配線
43を通り、D/A変換器37でアナログ信号に変換され、
配線44を通って流量制御弁24のソレノイドに入力され
る。
【0011】前述のように、空気加湿装置15及びミスト
セパレータ25が挿設された第1管路30(一方の管路)の
最大有効断面積は、乾燥空気が流れる第2管路31(他方
の管路)の最大有効断面積よりも相当小さい。そのた
め、第2管路31に流量制御弁24を挿設し、流量制御弁24
を制御することにより、乾燥空気と加湿空気の混合比を
大幅に変えることができ、これらの混合により任意の湿
度の空気を発生することができる。
【0012】空気加湿装置15の基本は、水の分子は透過
し易いが空気は透過し難い高分子透過膜を用い、この高
分子透過膜の一方の面に水を接触させ、他方の面に空気
を接触させることである。図1に示す空気加湿装置15
は、高分子透過膜製の多数のチューブ(中空糸)の先端
を空気加湿装置15の入口に連通させ、このチューブの後
端を空気加湿装置15の出口に連通させ、このチューブを
水槽の水に漬けてある。チューブに空気を流すと、高分
子透過膜の一方の側(外側)の水の分子が高分子透過膜
を透過して、高分子透過膜の他方の側(内側)を流れる
空気に吸収され加湿される。高分子透過膜の透過穴は極
めて小さいので、空気に吸収される水の分子は細かく、
均質の加湿空気がつくられる。なお、チューブの本数を
増加したり、空気加湿装置15を並列に接続したりするこ
とにより、湿度が十分高い加湿空気をつくることができ
る。
【0013】次に本発明の実施の形態の作用について説
明する。空気圧源10から導入管29Aを通ってエアドライ
ヤ11に流れる空気は、エアドライヤ11で乾燥空気にされ
る。この乾燥空気は、導入管29Bを通って第1圧力制御
弁26に流れ、第1圧力制御弁26で所定に圧力に制御され
る。圧力を制御された乾燥空気は、導入管29Cから2つ
の第1管路30A及び第2管路31Aに分流し、第1管路30
Aに分流した乾燥空気は空気加湿装置15を通り、加湿さ
れる。加湿空気は第1管路30Bからミストセパレータ25
へ流れ、ミストセパレータ25で霧状の水分(高分子透過
膜を透過した後に水の分子が集合したもの)が除去され
る。
【0014】第2管路31Aに分流した乾燥空気は、流量
制御弁24で流量を制御され、第2管路31Bを通って流出
管32Aに流れ、また加湿空気が第1管路30Cを通って流
出管32Aに流れ、乾燥空気と加湿空気が流出管32Aで混
合される。流出管32Aで部分的に混合された混合空気
は、第2圧力制御弁27、流出管32Bを通り、この間に第
2圧力制御弁27で圧力を所定値に制御され、かつ十分混
合されて第1タンク19に流入する。混合空気は、第1タ
ンク19から流出管32Cを通って第2タンク20へ流れ、第
2タンク20に貯蔵される。貯蔵された混合空気は、流出
管32D、流量センサ35、流出管32D、可変絞り35、流出
管32E、流出口38を通って需要のある箇所に送られる。
【0015】流量制御弁24を制御することにより、乾燥
空気と加湿空気の混合比を決め、任意の湿度の空気(混
合空気)をつくることができる。温湿度センサ46によ
り、第1タンク19内の混合空気の温度と湿度を検出し、
コンピュータ22で露点温度を計算し、流量制御弁24によ
り加圧下空気の露点を制御することができる。図2に、
流量Qが異なる場合の流量制御弁24の入力電圧と露点温
度との関係についての実験結果が示されている。図2か
ら、発明者の実験装置により制御可能な露点の範囲は、
露点が−6°Cから+17°Cまでであることが分か
る。なお、第1タンク19内の圧力センサ47の計測値がコ
ンピュータ22に入力されるので、第1圧力制御弁26を制
御して第1タンク19内の圧力を任意に変えるようにする
ことができる。
【0016】
【発明の効果】請求項1のものでは、2つの管路のうち
他方の管路にのみ挿設された流量制御弁により、一方の
管路を流れる加湿空気と、他方の管路を流れる乾燥空気
の混合比を決める(制御する)ことができる。従って、
任意湿度発生装置の構成及び制御方法を簡素化すること
ができる。請求項2のものでは、一方の側の水の分子が
高分子透過膜の他方の側を流れる空気に吸収させ加湿さ
せたので、加湿空気中の水分が細かくなる。また、高分
子透過膜の面積を変化させることにより、加湿空気中の
湿度の制御範囲が広くなる。請求項3のものでは、空気
加湿装置の高分子透過膜を透過した後に集合した霧状水
分を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の任意湿度発生装置の実施の形態を示す
回路図である。
【図2】本発明の実施の形態の実験により得られた、流
量制御弁の入力電圧と露点温度との関係を示す図であ
る。
【図3】従来の任意湿度発生装置を示す回路図である。
【符号の説明】
15 空気加湿装置 24 流量制御弁 25 ミストセパレータ 30 第1管路 31 第2管路 32 流出管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 護平 茨城県筑波郡谷和原村絹の台4−2−2 エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Fターム(参考) 3L055 BA01 DA05 DA06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの管路の先端が乾燥空気供給源に連
    通され、一方の管路に空気加湿装置が挿設され、両方の
    管路の後端が流出管の先端に連通され、流出管内で乾燥
    空気と加湿空気とが混合され、任意の湿度をもつ空気が
    発生する任意湿度発生装置において、2つの管路のうち
    他方の管路にのみ流量制御弁が挿設されたことを特徴と
    する任意湿度発生装置。
  2. 【請求項2】 水の分子は透過し易いが空気は透過し難
    い高分子透過膜の一方の面に水を接触させ、前記高分子
    透過膜の他方の面に空気を接触させた空気加湿装置が用
    いられ、前記高分子透過膜の一方の側の水の分子が前記
    高分子透過膜を透過して、前記高分子透過膜の他方の側
    を流れる空気に吸収され加湿されるようにした請求項1
    の任意湿度発生装置。
  3. 【請求項3】 空気加湿装置と一方の管路の出口端との
    間にミストセパレータが挿設された請求項1又は2の任
    意湿度発生装置。
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