JP2004057986A - Dehumidification apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は分離膜モジュールを備えた除湿装置に関し、特にパージ空気を分離膜の二次側に供給して除湿性能を調整できるようにした除湿装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
工場や各種プラント等に設置される空圧機器等には乾燥した加圧空気を安定して供給する必要がある。空気圧縮機で空気を圧縮して得られる加圧空気には水分を含むことが多いのでそのまま負荷設備に供給することはできない。そのため一般に空気圧縮機と負荷設備の間に除湿装置が設けられる。
【0003】
一般的な除湿方式には冷凍式、乾燥剤式、分離膜式などがあるが、これらの中で分離膜式は除湿効率が高く装置も小型化しやすいので、近年広く採用されている。一般に分離膜式の除湿装置は中空糸分離膜を多数束ねて容器内に収容した分離膜モジュールを1本または複数本並列接続して構成され、そのような分離膜モジュールとしては、例えば宇部興産製のCV10型モジュール、ドイツのBEKO社製の4020型モジュールがある。
【0004】
図8は中空糸分離膜を用いた分離膜モジュールの断面図、図9はその分離膜モジュールを用いた除湿装置のプロセスフロー図である。図8に示すように、分離膜モジュール1は筒状の容器2と、その容器2内に多数束ねて収容された中空糸分離膜3を主要部としている。この中空糸分離膜3はその側壁に多数の微細な連通孔を有し、その連通孔は水分を通過させ気体を通過させない大きさの口径を有している。束状に形成された多数の中空糸分離膜3の両端部は容器2内に樹脂モールドした支持部材4,5に支持され、入口部6と出口部7にそれぞれ開口している。
【0005】
入口部6から導入した空気は中空糸分離膜3の一次側(内側)を通過する間に、一次側と二次側の水蒸気分圧差により含まれている水分が膜を浸透して二次側(外側)に分離除去除湿され、乾燥空気となって出口部7から外部に排出する。中空糸分離膜3の二次側にはパージ空気供給部8とパージ空気排出部9が設けられる。パージ空気供給部8から乾燥空気をパージ空気として供給し、パージ空気排出部9から排出することによって、二次側に分離された水分がパージ空気に同伴して外部に排出されるので、二次側の湿度(すなわち水蒸気分圧差)を低下させることができる。従って、パージ空気の流量を増加することにより水蒸気分圧差を大きくして除湿性能を高めることができ、逆にパージ空気の流量を減少することにより水蒸気分圧差を小さくして除湿性能を低くできる。
【0006】
図9において、分離膜モジュール1の入口部6には空気圧縮機からの配管10が接続され、出口部7には負荷設備への配管11が接続される。そして分離膜モジュール1を複数本並列に接続して除湿装置を構成する場合には、各分離膜モジュール1に接続した配管10と配管11がそれぞれ並列に分岐される。
【0007】
配管11からパージ配管12が分岐され、そのパージ配管12に電磁式の開閉弁13が設けられる。この開閉弁13は配管11を流れる乾燥空気の湿度(相対湿度)を測定して制御信号を出力する湿度制御器14によってON−OFF制御される。湿度制御器14は乾燥空気の湿度が設定値より高くなると開閉弁13を開ける制御信号を出力し、低くなると閉じる制御信号を出力する。
【0008】
図10は図9の除湿装置の運転状態を説明する図である。乾燥空気の湿度を常に湿度設定値に一致させるように湿度制御器14は常にON−OFF制御信号を出力し続けるので、開閉弁13も常に開−閉動作を繰り返し、その結果、乾燥空気の湿度は設定値を挟んで上下に大きくオーバシュートする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように開閉弁13が頻繁に開−閉動作を繰り返すと、開閉弁13の寿命が短くなり装置の信頼性が低下するという問題がある。また、パージ空気の流量変動が大きいので、結果として乾燥空気の湿度変化(オーバーシュート)も大きくなり、制御性は必ずしも優れていると言い難い。そこで本発明はかかる従来の除湿装置における問題を解決することを課題とし、そのための新しい除湿装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明に係る除湿装置は、除湿すべき空気を分離膜の一次側に導入する入口部と、除湿した乾燥空気を分離膜の一次側から排出する出口部と、分離膜の二次側にパージ空気を供給するパージ空気供給部を有する分離膜モジュールを備えている。そして本装置は、分離膜モジュールから排出する乾燥空気の湿度を測定する湿度測定手段と、パージ空気供給部へのパージ空気の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを設け、前記制御手段は湿度測定手段による湿度測定値が湿度設定値に一致するように連続的に変化する制御信号を前記流量調整手段に出力し、それによって流量調整手段がパージ空気流量を連続的に変化させるように構成したことを特徴とする(請求項1)。
【0011】
上記除湿装置において、前記制御手段はP動作,PI動作またはPID動作を行うことができる(請求項2)。
【0012】
上記いずれかの除湿装置において、前記湿度設定値は可変とすることができる(請求項3)。
【0013】
上記いずれかの除湿装置において、除湿すべき空気についての流量測定手段、圧力測定手段、温度測定手段および湿度測定手段の少なくとも1つを設け、それらの測定値の変化速度に比例する偏差信号を前記制御手段に入力し、それによってそれらの変化により影響される乾燥空気の湿度変化の予測制御を行うように構成することができる(請求項4)。
【0014】
前記課題を解決する本発明に係る別の除湿装置は、除湿すべき空気を分離膜の一次側に導入する入口部と、除湿した乾燥空気を分離膜の一次側から排出する出口部と、分離膜の二次側にパージ空気を供給するパージ空気供給部を有する分離膜モジュールを備えている。そして本装置は、分離膜モジュールから排出する乾燥空気の湿度を測定する湿度測定手段と、外気温度を測定する温度測定手段と、パージ空気供給部へのパージ空気の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを設け、前記制御手段は湿度測定手段による湿度測定値に対応する露点値が外気温度を測定する温度測定手段による外気温度測定値より予め設定された差だけ低い値になるように連続的に変化する制御信号を前記流量調整手段に出力し、それによって流量調整手段がパージ空気流量を連続的に変化させるように構成したことを特徴とする(請求項5)。
【0015】
上記温度測定手段を設ける場合において、前記制御手段に入力される外気温度測定値が予め設定した上限を超えないように制限するリミッタ手段を設けることができる(請求項6)。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図1は本発明に係る除湿装置の実施の形態を示すプロセスフロー図である。分離膜モジュール1は図8に示すものと同様に、中空糸分離膜を容器内に収容した構造を有し、その入口部6に空気圧縮機からの配管10が接続され、出口部7に負荷設備への配管11が接続される。
【0017】
配管11から分岐するパージ配管12は分離膜モジュール1の二次側に連通するパージ空気供給部8に接続され、そのパージ配管12には電動式制御弁、油圧式制御弁または空気圧式制御弁などの連続的に流量を調整できる流量調整手段20が設けられる。配管11を流れる乾燥空気の露点を監視するため、配管11には湿度(相対湿度)測定発信器などの湿度測定手段21が設けられ、その検出値は電気信号として制御手段22に伝送される。なお湿度測定発信器の代わりに、直接露点を測定するように構成した露点測定発信器を用いてもよい。
【0018】
制御手段22は例えばCPU(中央演算装置)、記憶部、入出力部等を含むマイクロコンピュータ装置により構成され、その記憶部に格納された制御プログラムにより所定の制御動作が実行される。
制御手段22は湿度測定手段21からの湿度測定値と湿度設定器23で設定された湿度設定値とを比較し、湿度測定値が湿度設定値に一致するように流量調整手段20に連続的に変化する制御信号を出力する。
【0019】
すなわち湿度測定値と湿度設定値が図示のように引き算されてその偏差が制御部24に入力され、制御部24はその偏差が零になるように流量調整手段20に連続的に変化する制御信号を出力する。なお制御手段22における制御部24は制御プログラムによりソフト的に構成され、その偏差の演算も制御プログラムに従って実行される。そして制御部24の制御動作は比例制御(P制御)、比例積分制御(PI制御)または比例積分微分制御(PID制御)を選択できるように構成される。なお、湿度設定器23はマイクロコンピュータ装置の周辺機器であるキーボード等の入力部により構成することができる。
【0020】
ここで、湿度測定値と湿度設定値の偏差をe、時間をT、比例定数をKp、微分時間をTd、制御出力をm、制御出力のベース値をm0 とすると、制御部24の制御出力mは、P制御の場合はm=Ke+m0 、PI制御の場合はm=K(e+1/T・∫edt)+m0 、PID制御の場合はm=K(e+1/T・∫edt+Td・de/dt)+m0 となる。
【0021】
図2は上記制御手段22による制御結果の1例を示す図である。制御手段22はPI制御を選択しており、図示のように湿度測定値が湿度設定値より低下すると、その偏差eに応じてPI制御動作により流量調整手段20の開度は図示のように連続的に低下していく。その結果偏差が次第に減少すると制御手段22は流量調整手段20を次第にもとの開度に徐々に復帰させていく。その過程で湿度は多少のオーバシュートを生じるが、その程度は図10に示した従来の方法に比べて著しく抑制される。なお一般的にはこのオーバシュートは、P制御を選択した場合には若干大きくなるが、PID制御を選択した場合にはさらに抑制できる可能性がある。
【0022】
図3は本発明に係る除湿装置の他の実施の形態を示すプロセスフロー図である。この例では湿度制御に際し、乾燥空気の湿度測定値のほかに除湿すべき空気の流量測定値等を用いる点が図1の例と異なる。従って図1と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0023】
除湿すべき空気が流通する配管10の流量、圧力、温度および湿度を測定するため、フローメータ式や容量式流量発信器等の流量測定手段30、ベローズ式やブルドン管式圧力測定発信器等の圧力測定手段31、熱電対式や抵抗式温度測定発信器等の温度測定手段32、および前記湿度測定手段21と同様な湿度測定手段33を設け、それら測定値を制御手段22に伝送して制御用パラメータとする。なお実際には、プロセスの状況に応じてこれら各測定手段のうちの少なくとも1つを選択して設けることができる。
【0024】
さらに、所望により、前記温度測定手段32や湿度測定手段33の代わりに、外気の温度を測定する温度測定手段34および外気の湿度を測定する湿度測定手段35を設け、それらの測定値を制御手段22に伝送して制御用パラメータとすることもできる。
【0025】
除湿すべき空気の流量、圧力、温度、湿度などが変動すると、分離膜モジュールの除湿能力に影響を与える。例えば空気流量が増加すると必要な除湿量が多くなるので、パージ空気流量が一定の場合には配管11から流出する乾燥空気の湿度(露点)が上昇する。また空気の圧力、温度、湿度などが上昇した場合も同様に乾燥空気の湿度が上昇する。
【0026】
前記のように配管11に設けた湿度測定手段21からの湿度測定値が制御手段22に入力されているので、乾燥空気の湿度が上昇すると制御手段22はそれを元に戻すように流量調整手段20に連続的に変化する制御信号を出力する。しかし除湿すべき空気の流量、圧力、温度、湿度などの変動が乾燥空気の湿度変化として現れるにはかなり時間遅れ(タイムラグ)がある。そのためこれらの変動が急激に起こると、乾燥空気の湿度は湿度設定値から大きくオーバシュートすることになる。
【0027】
本実施の形態ではこのようなオーバシュートをできるだけ抑制するため、前記のように除湿すべき空気の流量、圧力、温度、湿度などの測定値を制御手段22に伝送し、大きなオーバシュートの発生を予防するための予知制御を行っている。すなわちこれら測定値の変化速度に比例する湿度偏差が一時的に生じたものとして捉え、制御手段22が流量調整手段20に前もって変動する制御信号を出力するように構成している。
【0028】
図4は図3の制御手段22の制御系を説明するブロック図である。流量測定手段30、圧力測定手段31、温度測定手段32、湿度測定手段33の出力信号はそれぞれ微分回路からなるパラメータ変換手段36〜39に入力され、それらパラメータ変換手段36〜39の出力信号は加算される。一方前記のように湿度測定手段21からの湿度測定値と湿度設定器23で設定された湿度設定値が比較され、その偏差(e)に上記加算値がΔeとして加減算される。なお、これらパラメータ変換手段36〜39、および加減算操作は制御手段22の記憶部に予め格納された制御プログラム等によるソフトで構成し且つ実行される。
【0029】
図5に前記流量等のパラメータ変化と、それにより生成したΔeを偏差eに加減算した状態を時間経過として示す。例えば除湿すべき空気の流量がt1において急激に増加すると、微分的に生成した+Δe(湿度が上昇したと同じ信号)が制御部24に入力され、それによって制御手段22はPI,PID制御等により流量調整手段20に連続的に変化する制御信号を出力してパージ空気を増やし、その後の乾燥空気の湿度上昇に備える。またt2において前記流量が急激に低下したときは、上記と逆にパージ空気を減少してその後の乾燥空気の湿度低下に備える。そして他のパラメータが変動したときも同様な方法による予知制御が行われる。なお平常の制御動作が実行されている際の偏差eは零状態または零付近に維持される。
【0030】
前記温度測定手段32や湿度測定手段33の代わりに、所望により外気の温度を測定する温度測定手段34および外気の湿度を測定する湿度測定手段35を設ける場合にも、上記と同様な予知制御が行われる。すなわち外気温度が上昇すると、その外気を空気圧縮機で加圧して送られてくる除湿すべき空気の温度も上昇する。同様に外気の湿度が上昇すると除湿すべき空気の湿度も上昇する。そこでこれらのパラメータを使用して予知制御を行う場合には、温度測定手段34および湿度測定手段35の出力を図4の点線のように制御手段22に接続する。
【0031】
図6は本発明に係る除湿装置のさらに別の実施の形態の主要部を示す制御ブロック図である。図6には示されていないが、本実施の形態においても図1と同様な分離膜モジュール1を使用し、そのパージ配管12に図示の流量調整手段20を設け、乾燥空気を負荷設備に送る配管11に図示の湿度測定手段21を設けている。さらに本実施の形態では、外気温度を測定する温度測定手段34、温度差設定器40、湿度露点換算手段41を設け、必要に応じて比較回路に入力する外気温度測定値の上限を設定するリミッタ手段42を設ける。
【0032】
乾燥空気の湿度(露点)を管理する目的は、前記のように負荷設備への配管11の内部に結露等を発生させないためである。この結露は配管11の内外の温度差に依存し、外気温度が高いときは露点も上昇する。そこで年間を通じて配管11内に結露を発生させないように乾燥空気の湿度(露点)を管理するには、外気温度が一番低い冬季を基準にしてそれより低い湿度(露点)に設定する必要がある。
【0033】
しかし湿度(露点)設定を低くするには分離膜モジュールの除湿能力をそれに応じて高める必要があり、そのためパージ空気流量が増加しエネルギー消費も大きくなる。そこで本実施の形態では、乾燥空気の湿度に対応する露点を常に外気温度より予め設定した差だけ低い値に維持するように制御手段22で制御している。なお湿度(相対湿度)と露点は対応関係にあるので、図示の湿度露点換算手段41で湿度を露点に換算する。この湿度露点換算手段41は制御手段22の記憶部に格納された換算プログラムによるソフトで構成される。
【0034】
上記のように乾燥空気の露点を外気温度に追従して変動させる場合、夏季などにおいて外気温度が極端に高くなったときに、その外気温度に応じて乾燥空気の露点を余り高く維持すると乾燥空気を消費する付加設備などにおいてトラブルを生じるおそれもあるので、制御すべき露点の値には上限を設けることが望ましい。そこで本実施の形態では、図示のようなリミッタ手段42を外気温度を測定する温度測定手段34の出力側に設け、そのリミッタ手段42によって上限を制限された外気温度測定値を制御部24に入力して前記露点と比較するように構成している。なおリミッタ手段42も制御手段22における制御プログラムによって構成される。
【0035】
次に図6の制御系の作用を説明すると、乾燥空気の湿度測定手段21からの湿度測定値は湿度露点換算手段41で露点値に換算され、その露点値がリミッタ手段42からの外気温度測定値と比較される。さらにその比較値は温度差設定器40で予め設定された温度差と比較され、その比較値が制御部24に入力される。それによって制御手段22はその比較値が零になるように流量調整手段20に連続的な制御信号を出力する。すなわち、乾燥空気の湿度から換算した露点が温度差設定器40で設定した温度差分だけ低くなるように、制御手段22がP制御,PI制御、PID制御等の制御動作により流量調整手段20を連続的に制御する。
【0036】
図7は図6の制御手段22の制御動作を説明する図である。例えば外気温度が時間とともに図示のように上昇したとき、乾燥空気の湿度(露点)は温度設定器40で設定された温度差分だけ低い値で自動的に追従する。そしてt3のとき外気温度測定値がリミッタ手段42で設定された値を越えるので、それ以上の外気温度測定値は一定に制限され、乾燥空気の湿度もそれに追従して上昇しない。
このようにして乾燥空気の湿度を外気温度に追従して変動制御することにより、無駄なパージ空気の使用をなくし、エネルギーの消費を抑制することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上のように本発明の除湿装置は、分離膜モジュールで得られた乾燥空気の湿度が設定された値になるように、制御手段が連続的に変化する制御信号をパージ空気の流量調整手段に出力し、それによって流量調整手段は分離膜モジュールのパージ空気流量を連続的に変化させて湿度制御することを特徴とする。そのため流量調整手段の動作頻度が少なくなりその寿命が長くなると共に、湿度の大きなオーバシュートを防止し、結果として高品質の乾燥空気を負荷設備に安定供給することができる。
【0038】
上記除湿装置において、前記制御手段にP動作,PI動作またはPID動作を行わせることができ、それによって安定な制御系を構成することができる。
また、上記いずれかの除湿装置において、湿度の設定値を可変とすることができ、それによって制御手段の外部から任意の湿度設定を行うことができる。
【0039】
上記いずれかの除湿装置において、除湿すべき空気についての流量測定手段、圧力測定手段、温度測定手段および湿度測定手段の少なくとも1つを設け、それら測定値の変化速度に比例する偏差信号を前記制御手段に入力し、それによってそれらの変化により影響される乾燥空気の湿度変化の予測制御を行うように構成できる。このように構成すると、除湿すべき空気の流量、圧力、温度、湿度などが急激に変化したとき、それが乾燥空気の湿度変化に大きく影響を及ぼさないようにパージ空気流量を早めに制御することができる。
【0040】
また、本発明に係る別の除湿装置は、分離膜モジュールから排出する乾燥空気の湿度測定値に対応する露点値が外気温度測定値より予め設定された差だけ低い値になるように、制御手段が連続的に変化する制御信号を流量調整手段に出力し、その制御信号により流量調整手段が分離膜モジュールのパージ空気流量を連続的に変化させるように構成したことを特徴とする。このように構成すると、乾燥空気の湿度を外気温度に追従して変動制御することにより、無駄なパージ空気の使用をなくしエネルギーの消費を抑制することができる。
【0041】
上記温度測定手段を設けて湿度を制御する場合において、前記制御手段に入力する外気温度測定値が予め設定した上限を超えないように制限するリミッタ手段を設けることができる。このように構成すると、夏季などにおいて外気温度が極端に高くなったとき、その外気温度に追従して乾燥空気の露点が高くなりすぎるのを抑制して、乾燥空気を消費する負荷設備などにおけるトラブル発生を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る除湿装置の実施の形態を示すプロセスフロー図。
【図2】図1の制御手段22による制御結果の1例を示す図。
【図3】本発明に係る除湿装置の他の実施の形態を示すプロセスフロー図。
【図4】図3の制御手段22の制御系を説明するブロック図。
【図5】図4の制御系における流量等のパラメータ変化と、それに応じて生成したΔeを偏差eに加減算した関係を時間経過として示す図。
【図6】本発明に係る除湿装置のさらに別の実施の形態の主要部を示す制御ブロック図。
【図7】図6の制御手段22の制御動作を説明する図。
【図8】中空糸分離膜を用いた分離膜モジュールの断面図。
【図9】図8の分離膜モジュールを用いた除湿装置部分のプロセスフロー図。
【図10】図9の除湿装置の運転状態を説明する図。
【符号の説明】
1 分離膜モジュール
2 容器
3 中空糸分離膜
4,5 支持部材
6 入口部
7 出口部
8 パージ空気供給部
9 パージ空気排出部
10,11 配管
12 パージ配管
13 開閉弁
14 湿度制御器
20 流量調整手段
21 湿度測定手段
22 制御手段
23 湿度設定器
24 制御部
30 流量測定手段
31 圧力測定手段
32 温度測定手段
33 湿度測定手段
34 温度測定手段
35 湿度測定手段
36〜39 パラメータ変換手段
40 温度差設定器
41 湿度露点換算手段
42 リミッタ手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dehumidifier having a separation membrane module, and more particularly to a dehumidifier capable of adjusting dehumidification performance by supplying purge air to a secondary side of a separation membrane.
[0002]
[Prior art]
It is necessary to stably supply dry pressurized air to pneumatic devices installed in factories and various plants. Pressurized air obtained by compressing air with an air compressor often contains moisture and cannot be directly supplied to load equipment. Therefore, a dehumidifier is generally provided between the air compressor and the load equipment.
[0003]
General dehumidification methods include a refrigeration method, a desiccant method, and a separation membrane method. Of these, the separation membrane method is widely used in recent years because of its high dehumidification efficiency and easy downsizing of the apparatus. In general, a separation membrane type dehumidifier is configured by connecting one or a plurality of separation membrane modules in which a number of hollow fiber separation membranes are bundled and accommodated in a container, and such a separation membrane module is, for example, manufactured by Ube Industries. CV10 module and BEKO 4020 module from Germany.
[0004]
FIG. 8 is a sectional view of a separation membrane module using a hollow fiber separation membrane, and FIG. 9 is a process flow diagram of a dehumidifier using the separation membrane module. As shown in FIG. 8, the separation membrane module 1 includes a
[0005]
While the air introduced from the
[0006]
In FIG. 9, a
[0007]
A
[0008]
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation state of the dehumidifier of FIG. 9. Since the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
When the on-off
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The dehumidifier according to the present invention for solving the above-mentioned problems, an inlet for introducing air to be dehumidified to the primary side of the separation membrane, an outlet for discharging dehumidified dry air from the primary side of the separation membrane, A separation membrane module having a purge air supply unit for supplying purge air to the secondary side is provided. The apparatus further includes a humidity measurement unit for measuring the humidity of the dry air discharged from the separation membrane module, a flow adjustment unit for adjusting a flow rate of the purge air to the purge air supply unit, and a control unit. Outputs a control signal that continuously changes so that the humidity measurement value by the humidity measurement means matches the humidity set value to the flow rate adjustment means, so that the flow rate adjustment means continuously changes the purge air flow rate. It is characterized in that it is configured (claim 1).
[0011]
In the above dehumidifier, the control means can perform a P operation, a PI operation or a PID operation (claim 2).
[0012]
In any of the above dehumidifiers, the humidity set value may be variable (claim 3).
[0013]
In any of the above dehumidifiers, at least one of a flow rate measuring unit, a pressure measuring unit, a temperature measuring unit, and a humidity measuring unit for air to be dehumidified is provided, and a deviation signal proportional to a change rate of the measured value is provided. It can be configured to input to the control means and thereby perform a predictive control of a change in the humidity of the dry air affected by those changes.
[0014]
Another dehumidifier according to the present invention that solves the above-mentioned problems includes an inlet for introducing air to be dehumidified into the primary side of the separation membrane, an outlet for discharging dehumidified dry air from the primary side of the separation membrane, A separation membrane module having a purge air supply for supplying purge air to the secondary side of the membrane is provided. The apparatus includes a humidity measuring unit that measures the humidity of the dry air discharged from the separation membrane module, a temperature measuring unit that measures the outside air temperature, and a flow rate adjusting unit that adjusts a flow rate of the purge air to the purge air supply unit. Control means, the control means so that the dew point value corresponding to the humidity measurement value by the humidity measurement means is a value lower by a preset difference than the outside air temperature measurement value by the temperature measurement means to measure the outside air temperature. A continuously changing control signal is output to the flow rate adjusting means, whereby the flow rate adjusting means is configured to continuously change the purge air flow rate (claim 5).
[0015]
In the case where the temperature measuring means is provided, a limiter means may be provided for limiting the measured outside air temperature input to the control means so as not to exceed a preset upper limit (claim 6).
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process flow chart showing an embodiment of a dehumidifier according to the present invention. 8, the separation membrane module 1 has a structure in which a hollow fiber separation membrane is housed in a container, a
[0017]
A
[0018]
The control means 22 is constituted by a microcomputer device including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a storage unit, an input / output unit, and the like, and a predetermined control operation is executed by a control program stored in the storage unit.
The control means 22 compares the humidity measurement value from the humidity measurement means 21 with the humidity set value set by the
[0019]
That is, the measured humidity value and the set humidity value are subtracted as shown in the figure, and the deviation is input to the
[0020]
Here, when the deviation of the humidity measurement and humidity set value e, time T, Kp a proportional constant, Td a derivative time, the control output m, the base value of the control output and m 0, the control of the
[0021]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a control result by the control means 22. The control means 22 selects the PI control, and when the measured humidity value falls below the set humidity value as shown in the figure, the opening degree of the flow rate adjusting means 20 becomes continuous as shown in the figure by the PI control operation according to the deviation e. Gradually decrease. As a result, when the deviation gradually decreases, the control means 22 gradually returns the flow rate adjusting means 20 to the original opening. In the process, the humidity causes some overshoot, but the degree of the overshoot is significantly suppressed as compared with the conventional method shown in FIG. In general, this overshoot slightly increases when P control is selected, but may be further suppressed when PID control is selected.
[0022]
FIG. 3 is a process flow chart showing another embodiment of the dehumidifier according to the present invention. This example differs from the example of FIG. 1 in that the humidity control uses a measured value of the flow rate of the air to be dehumidified in addition to the measured value of the humidity of the dry air. Therefore, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
[0023]
In order to measure the flow rate, pressure, temperature and humidity of the
[0024]
Further, if desired, a temperature measuring means 34 for measuring the temperature of the outside air and a humidity measuring means 35 for measuring the humidity of the outside air are provided in place of the temperature measuring means 32 and the humidity measuring means 33, and the measured values are controlled. 22 to be used as control parameters.
[0025]
Fluctuations in the flow rate, pressure, temperature, humidity, etc. of the air to be dehumidified affect the dehumidification capacity of the separation membrane module. For example, when the air flow rate increases, the required dehumidification amount increases, and therefore, when the purge air flow rate is constant, the humidity (dew point) of the dry air flowing out of the
[0026]
As described above, the humidity measurement value from the
[0027]
In this embodiment, in order to suppress such overshoot as much as possible, measured values such as the flow rate, pressure, temperature, and humidity of the air to be dehumidified are transmitted to the
[0028]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control system of the control means 22 of FIG. Output signals from the flow rate measuring means 30, the pressure measuring means 31, the temperature measuring means 32, and the humidity measuring means 33 are respectively inputted to parameter converting means 36 to 39 comprising a differentiating circuit, and the output signals of the parameter converting means 36 to 39 are added. Is done. On the other hand, the humidity measurement value from the humidity measurement means 21 is compared with the humidity set value set by the
[0029]
FIG. 5 shows a change in parameters such as the flow rate and a state in which Δe generated thereby is added to or subtracted from the deviation e as time elapses. For example, when the flow rate of the air to be dehumidified suddenly increases at t1, the differentially generated + Δe (the same signal as when the humidity has increased) is input to the
[0030]
In the case where a temperature measuring means 34 for measuring the temperature of the outside air and a humidity measuring means 35 for measuring the humidity of the outside air are provided as required instead of the temperature measuring means 32 and the humidity measuring means 33, the same predictive control as described above is performed. Done. That is, when the outside air temperature rises, the temperature of the air to be dehumidified which is sent by pressurizing the outside air with the air compressor also rises. Similarly, when the humidity of the outside air increases, the humidity of the air to be dehumidified also increases. Therefore, when predictive control is performed using these parameters, the outputs of the temperature measuring means 34 and the humidity measuring means 35 are connected to the control means 22 as shown by the dotted lines in FIG.
[0031]
FIG. 6 is a control block diagram showing a main part of still another embodiment of the dehumidifier according to the present invention. Although not shown in FIG. 6, this embodiment also uses the same separation membrane module 1 as that of FIG. 1, and provides the flow control means 20 shown in the
[0032]
The purpose of controlling the humidity (dew point) of the dry air is to prevent dew condensation or the like from occurring inside the
[0033]
However, in order to lower the humidity (dew point) setting, it is necessary to increase the dehumidifying capacity of the separation membrane module accordingly, so that the flow rate of purge air increases and the energy consumption increases. Therefore, in the present embodiment, the control means 22 controls the dew point corresponding to the humidity of the dry air to always maintain a value lower than the outside air temperature by a predetermined difference. Since the humidity (relative humidity) and the dew point correspond to each other, the humidity is converted to the dew point by the humidity dew point conversion means 41 shown in the figure. The humidity dew point conversion means 41 is constituted by software based on a conversion program stored in the storage unit of the control means 22.
[0034]
In the case where the dew point of the dry air is changed to follow the outside air temperature as described above, when the outside air temperature becomes extremely high in summer or the like, if the dew point of the dry air is maintained too high according to the outside air temperature, the dry air Therefore, it is desirable to set an upper limit for the value of the dew point to be controlled, since troubles may occur in the additional equipment that consumes. Therefore, in the present embodiment, a limiter means 42 as shown is provided on the output side of the temperature measuring means 34 for measuring the outside air temperature, and the measured outside air temperature whose upper limit is limited by the limiter means 42 is input to the
[0035]
Next, the operation of the control system shown in FIG. 6 will be described. The humidity measurement value of the dry air from the humidity measurement means 21 is converted into a dew point value by the humidity dew point conversion means 41, and the dew point value is measured by the outside air temperature measurement from the limiter means 42. Is compared to the value. Further, the comparison value is compared with a temperature difference set in advance by the temperature
[0036]
FIG. 7 is a diagram for explaining the control operation of the control means 22 of FIG. For example, when the outside air temperature rises with time as shown in the figure, the humidity (dew point) of the dry air automatically follows a value lower by the temperature difference set by the
In this way, by controlling the fluctuation of the humidity of the dry air so as to follow the outside air temperature, it is possible to eliminate useless use of purge air and suppress energy consumption.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, in the dehumidifier of the present invention, the control means continuously sends a control signal that continuously changes to the flow rate adjusting means of the purge air so that the humidity of the dry air obtained by the separation membrane module becomes a set value. Output, whereby the flow rate adjusting means continuously changes the purge air flow rate of the separation membrane module to control the humidity. Therefore, the operation frequency of the flow rate adjusting means is reduced and its life is prolonged, and at the same time, a large overshoot of humidity is prevented, and as a result, high-quality dry air can be stably supplied to the load equipment.
[0038]
In the dehumidifier, the control means can perform the P operation, the PI operation, or the PID operation, whereby a stable control system can be configured.
Further, in any of the above dehumidifiers, the set value of the humidity can be made variable, whereby an arbitrary humidity can be set from outside the control means.
[0039]
In any one of the above dehumidifiers, at least one of a flow measurement unit, a pressure measurement unit, a temperature measurement unit, and a humidity measurement unit for air to be dehumidified is provided, and a deviation signal proportional to a change rate of the measured value is controlled. The means can be configured to provide predictive control of changes in dry air humidity that are affected by those changes. With this configuration, when the flow rate, pressure, temperature, humidity, etc. of the air to be dehumidified changes rapidly, the purge air flow rate is controlled early so that it does not greatly affect the change in humidity of the dry air. Can be.
[0040]
Further, another dehumidifying device according to the present invention, the control means so that the dew point value corresponding to the humidity measurement value of the dry air discharged from the separation membrane module is lower than the outside air temperature measurement value by a preset difference. Is output to the flow rate adjusting means, and the flow rate adjusting means is configured to continuously change the purge air flow rate of the separation membrane module by the control signal. With such a configuration, by controlling the fluctuation of the humidity of the dry air in accordance with the outside air temperature, it is possible to eliminate useless use of purge air and suppress energy consumption.
[0041]
When humidity is controlled by providing the temperature measuring means, limiter means may be provided for limiting the measured outside air temperature input to the control means so as not to exceed a preset upper limit. With this configuration, when the outside air temperature becomes extremely high in summer or the like, the dew point of the dry air is suppressed from becoming too high following the outside air temperature, and troubles in load equipment that consumes the dry air are prevented. Generation can be effectively prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process flow chart showing an embodiment of a dehumidifier according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a control result by a
FIG. 3 is a process flow chart showing another embodiment of the dehumidifier according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control system of a
FIG. 5 is a diagram showing, as a lapse of time, a change in a parameter such as a flow rate in the control system of FIG. 4 and a relationship obtained by adding and subtracting Δe generated accordingly to a deviation e.
FIG. 6 is a control block diagram showing a main part of still another embodiment of the dehumidifier according to the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining the control operation of the control means 22 of FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view of a separation membrane module using a hollow fiber separation membrane.
FIG. 9 is a process flow diagram of a dehumidifying device using the separation membrane module of FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation state of the dehumidifying device of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
分離膜モジュール1から排出する乾燥空気の湿度を測定する湿度測定手段21と、パージ空気供給部8へのパージ空気の流量を調整する流量調整手段20と、制御手段22とを設け、
前記制御手段22は湿度測定手段21による湿度測定値が湿度設定値に一致するように連続的に変化する制御信号を前記流量調整手段20に出力し、それによって流量調整手段20がパージ空気流量を連続的に変化させるように構成したことを特徴とする除湿装置。An inlet 6 for introducing air to be dehumidified to the primary side of the separation membrane, an outlet 7 for discharging dehumidified dry air from the primary side of the separation membrane, and purge air for supplying purge air to the secondary side of the separation membrane. In the dehumidifier provided with the separation membrane module 1 having the supply unit 8,
A humidity measuring unit for measuring the humidity of the dry air discharged from the separation membrane module, a flow adjusting unit for adjusting a flow rate of the purge air to the purge air supply unit, and a control unit;
The control means 22 outputs to the flow rate adjusting means 20 a control signal which continuously changes so that the humidity measured value by the humidity measuring means 21 matches the humidity set value, whereby the flow rate adjusting means 20 adjusts the purge air flow rate. A dehumidifier characterized by being configured to be changed continuously.
分離膜モジュール1から排出する乾燥空気の湿度を測定する湿度測定手段21と、外気温度を測定する温度測定手段34と、パージ空気供給部へのパージ空気の流量を調整する流量調整手段20と、制御手段22とを設け、
前記制御手段22は湿度測定手段21による湿度測定値に対応する露点値が外気温度を測定する温度測定手段34による外気温度測定値より予め設定された差だけ低い値になるように連続的に変化する制御信号を前記流量調整手段20に出力し、それによって流量調整手段20がパージ空気流量を連続的に変化させるように構成したことを特徴とする除湿装置。An inlet 6 for introducing air to be dehumidified to the primary side of the separation membrane, an outlet 7 for discharging dehumidified dry air from the primary side of the separation membrane, and purge air for supplying purge air to the secondary side of the separation membrane. In the dehumidifier provided with the separation membrane module 1 having the supply unit 8,
Humidity measuring means 21 for measuring the humidity of the dry air discharged from the separation membrane module 1, temperature measuring means 34 for measuring the outside air temperature, flow rate adjusting means 20 for adjusting the flow rate of purge air to the purge air supply unit, And control means 22.
The control means 22 continuously changes such that the dew point value corresponding to the humidity measurement value by the humidity measurement means 21 becomes a value lower than the measurement value of the outside air temperature by the temperature measurement means 34 for measuring the outside air temperature by a predetermined difference. A dehumidifier, wherein a control signal to be output is output to the flow rate adjusting means 20, whereby the flow rate adjusting means 20 continuously changes the purge air flow rate.
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