JP2006068727A

JP2006068727A - 除湿装置

Info

Publication number: JP2006068727A
Application number: JP2005207434A
Authority: JP
Inventors: Munemichi Sekimori; 宗路関森; Shigeaki Ogiwara; 重明荻原; Masaaki Ishikawa; 正昭石川
Original assignee: KITANO CONSTRUCTION CORP; Shinshu University NUC
Current assignee: KITANO CONSTRUCTION CORP; Shinshu University NUC
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】高湿度空気の温度変化を防ぎつつ短時間に大量の空気を効率よく除湿処理できる除湿装置を提供する。
【解決手段】高湿度空気(a1)を除湿して低湿度空気(a2)を作る除湿装置(20)であって、高湿度空気(a1)を送風機(9)から一方向に向けて供給する空調ダクト(1)と、空調ダクト(1)と隣接して、高湿度空気より相対的に低湿度の空気(b1)を一方向に向けて流通する除湿ダクト(2)を設け、空調ダクト(1)と除湿ダクト(2)とを断熱透湿性材料(5)によって仕切っている。これにより、クリーンルームや湿度の高い領域から排出される空気を、結露等の問題を発生することなくオフィス棟や廊下などの居住空間に再利用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一例としてクリーンルーム等の空調された高湿度空気を除湿して、再利用できる低湿度空気を作る除湿装置に関する。

半導体製造工場、液晶装置製造工場、電子部品製造工場などのクリーンルームでは、温度と湿度が一定の範囲に保たれ、除塵され、製造工程上及び作業者にとって適切な環境に保たれている。一般的には温度は２３℃、相対湿度は５５％を基準に保たれているが、静電気による短絡事故を防ぐため、相対湿度を６０％前後あるいはそれ以上まで上げている例もある。また、クリーンルームは一般的に外からの汚れた空気が入らないように加圧に保ち、差圧ダンパーと呼ばれている排気装置を通して、余剰空気を外に排気しながら、室内の気圧を一定に保っている。差圧ダンパーから排出される余剰空気は、温度と湿度が一定でクリーンであることから、クリーンルーム外の廊下や階段室などの空調用空気として、そのまま放出して再利用されている場合が多い。

ところが、冬期において、差圧ダンパーから排出された余剰空気は、廊下や階段室などの排出先や、これと隣接する物置などの非空調室の窓や外壁面あるいは屋根裏で結露し、黴を発生させるという問題がある。このため、前記余剰空気を結露の発生を防ぐために適度に除湿する必要がある。

従来技術としては、下記特許文献１のように中空糸膜を用いた除湿装置が提案されている。
特開２００３−８８７２２号公報

しかし、前記特許文献１の装置は、大量の空気を短時間に処理することは困難であり、工場規模への適用可能な装置の開発が求められている。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、高湿度空気の温度変化を防ぎつつ短時間に大量の空気を効率よく除湿処理できる除湿装置を提供する。

本発明の除湿装置は、高湿度空気を除湿して低湿度空気を作る除湿装置であって、
前記高湿度空気を流通させる空調ダクトと、
前記空調ダクトと隣接して、前記高湿度空気より相対的に低湿度の空気を流通させる除湿ダクトを設け、
前記空調ダクトと除湿ダクトとを透湿性材料によって仕切ったことを特徴とする。

本発明の除湿装置は、空調ダクトと除湿ダクトとの仕切り壁を透湿性材料によって構成したことにより、高湿度空気の温度変化を防ぎつつ短時間に大量の空気を効率よく除湿処理できる。この結果、窓や外壁面で結露することが防止され、結露に起因する黴の発生も防止できる。本発明の除湿装置は、半導体製造工場、液晶製造工場、医薬品製造工場等のクリーンルームから排出される空気を例えばオフィス棟や廊下などに再利用できる。他の例としては、室内プールの室内から排出される高温高湿度の空気を、スポーツジムの室内やオフィスルームに循環させて再利用できる。また、既に結露が発生している天井裏などの空気を除湿し、結露を防止できる。

本発明において、空調ダクトには、クリーンルームの差圧ダンパーから排出される空気を供給し、目的とする例えばオフィス棟や廊下などで排出する。他の例としては、室内プールの室内から排出される高温高湿度の空気を、スポーツジムの室内やオフィスルームに循環させて再利用できる。また、既に結露が発生している天井裏などの空気を除湿し、結露を防止できる。

除湿ダクトには、外気の低温かつ低湿度の大気の空気をそのまま流通させる。これにより熱コストを安価にすることができる。

空調ダクトと除湿ダクトとは、並列に隣接させてもよいし、２重配管構造にしてもよい。２重配管構造の場合は、内側又は外側の一方に空調ダクトを配置し、他方に除湿ダクトを配置してもよい。

また、空調ダクトと除湿ダクトとの空気流の向きは、向流、並流、クロス流のいずれであってもよい。ここで向流とは空調ダクトの空気流と除湿ダクトとの空気流の向きを反対方向にすることをいい、並流とは、同一方向に流通させることをいう。クロス流とは、空調ダクトの空気流と除湿ダクトとの空気流の向きを反対方向もしくは直交方向もしくは斜交方向にすることをいう。これ以外にも向流とクロス流の組み合わせ、並流とクロス流とを組み合わせてもよい。

また、前記空調ダクトと前記除湿ダクトとは透湿性材料を介して交互に多段状に配置してもよい。このようにすると、除湿効果が高くなりコンパクトな装置にできる。

本発明において、透湿性材料は、高架橋アクリル繊維及び獣毛繊維から選ばれる少なくとも一つと疎水性繊維との混合繊維材料であることが好ましい。高架橋アクリル繊維及び獣毛繊維は、断熱性と吸湿性が高く、空気中の水分ガスを選択的に吸収する性質が高い。しかも、これらの繊維は木綿（コットン）やレーヨン等のセルロース繊維と異なり、所定量以上吸湿した水分ガスを放出しやすい性質も持ち合わせている。すなわち、放湿性も有する。この結果、高湿度空気から水分ガスを吸収し、乾燥空気側に放出する作用がある。高架橋アクリル繊維材料は、例えばミズノ社製“ブレスサーモ”（登録商標）が市販されている。獣毛繊維は、羊毛（ウール）、カシミヤ、モヘヤ、キャメル等がある。

また、一般的にポリエステルといわれているポリエチレンテレフタレートに代表される疎水性繊維は、乾燥しやすい性質を有する。したがって、高架橋アクリル繊維及び獣毛繊維から選ばれる少なくとも一つと疎水性繊維との混合繊維材料との組み合わせ材料を用いることにより、空調ダクト側の水分ガスは除湿ダクト側に移動し、除湿ダクト側の乾燥空気に前記水分ガスは奪われる。その結果、空調ダクト側の高湿度空気は除湿され乾燥されて、低湿度空気となる。繊維材料であるから断熱性も高い。

前記高架橋アクリル繊維及び獣毛繊維から選ばれる少なくとも一つ（Ａ）と疎水性繊維（Ｂ）との混合割合は、重量％でＡ：Ｂ＝１０〜９０：９０〜１０の範囲が好ましい。吸湿と乾燥との除湿性を発揮させるためである。好ましい混合割合は、重量％でＡ：Ｂ＝１５〜８５：８５〜１５の範囲である。

前記混合繊維材料は、不織布、織物、編み物など、いかなる形態であってもよい。この中でも断熱性の観点から不織布を用いるのが好ましい。不織布の場合、好ましい厚みは１０ｍｍ〜５０ｍｍである。薄い不織布を複数層重ねてもよい。前記不織布は、単位面積あたりの重量（目付け）が１００〜１０００ｇ／ｍ^２のものを１枚又は複数層重ねて使用できる。

本発明においては、透湿性材料として、微細孔を有する樹脂シートを繊維布帛に貼り合わせた繊維材料も使用できる。例えば微細孔フッ素樹脂シートを繊維布帛に貼り付けたゴアテックス社製の“ゴアテックス”（登録商標）、小松精練社製の“サイトスフィルム”（商品名）、微細孔ポリウレタンシートを繊維布帛に貼り付けた東レ社製の“エントラント”（登録商標）、がある。さらに断熱性を必要とする場合は、前記高架橋アクリル繊維及び獣毛繊維から選ばれる少なくとも一つと疎水性繊維との混合繊維材料と組み合わせて使用するのが好ましい。この場合、微細孔を有する樹脂シートは、混合繊維材料の空調ダクト側に配置するのが好ましい。

前記除湿装置における高湿度空気の除湿範囲は、相対湿度で３％以上３０％以下の範囲が好ましく、さらには５％以上２５％以下の範囲が好ましい。除湿後の空気の相対湿度は５２％以下、好ましくは４９％以下、特に好ましくは４６％以下である。

本発明の除湿装置は、ルーム内、天井、廊下の空間等に設けられる。

以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。本発明は下記の実施形態に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の一実施形態の除湿装置の概念斜視図、図２は図１の空調ダクト部分の断面図である。この除湿装置２０は、高湿度空気が流れる空調ダクト１と、低湿度空気が流れる除湿ダクト２が配置され、空調ダクト１と除湿ダクト２との間は断熱透湿性材料５で仕切られている。断熱透湿性材料５は微細孔を有する繊維シート３と混合繊維材料４を積層した。繊維シート３は微細孔を有する繊維シート東レ社製の“エントラントＧ II”（登録商標）（呼称透湿度8000（A1法））を用いた。混合繊維材料４はミズノ社製“ブレスサーモ”（登録商標）（高架橋アクリル繊維材料１５質量％、ポリエステル繊維８５質量％）からなる不織布（目付け２００ｇ/ｍ^２）を２枚重ねて用いた。空調ダクト１は内径１００ｍｍ、除湿ダクト２は内径２００ｍｍとした。除湿ダクト２の外管８は樹脂製パイプ６とし、その外側に断熱グラスウール７を巻いた。空調ダクト１の長さは任意とすることができるが、この実験装置は５ｍとした。１５は力骨（支持体）である。

クリーンルームの高湿度空気ａ１は、送風機９により空調ダクト１の入り口１０から出口１１に向けて送風され、除湿された再利用空気ａ２として取り出される。

一方、低湿度空気である外気ｂ１は、送風機１２により除湿ダクト２の入り口１３から出口１４に向けて送風され、加湿された空気ｂ２として屋外に排出される。

表１に前記装置を用いた実験結果を示す。

（備考）湿度はすべて相対湿度を示す。

表１から明らかなとおり、本実施例において温度変化は−１．８℃〜−３．５℃であり、除湿前の温度に換算して３．９〜９．４％相対湿度を下げることができ、除湿の効果が確認できた。

（実施の形態２）
実施の形態１において、断熱透湿性材料５から混合繊維材料４を取り除いた以外は実施の形態１と同じ装置を用いて実験した。（繊維シート３は微細孔を有する繊維シート（東レ社製の“エントラントＧ II”（登録商標）（呼称透湿度8000（A1法））を用いた。）
表２に前記装置を用いた実験結果を示す。

（備考）湿度はすべて相対湿度を示す。

表２から明らかなとおり、本実施例においては７．４〜１５．６％相対湿度を下げることができ、除湿の効果が確認できた。

（実施の形態３）
実施の形態２において、繊維シート３を小松精練社製の“サイトスフィルム”（商品名）（呼称透湿度３３７０（A1法）、２４０００（B1法））に変えた以外は実施の形態２と同じ装置を用いて実験した。表３に前記装置を用いた実験結果を示す。

（備考）湿度はすべて相対湿度を示す。

この除湿装置においては外気が低温であっても、除湿装置内および膜面には結露は発生しないことが確認できた。処理された空気はそのままオフィス棟や廊下などに供給しても結露防止に効果があり、再利用できることが確認できた。

（実施の形態４）
図３に本発明の別の実施形態の除湿装置の図を示す。この除湿装置は、高湿度空気が流れる空調ダクト２１と、低湿度空気が流れる除湿ダクト２２が並列して配置され、空調ダクト２１と除湿ダクト２２との間には断熱透湿性材料２５で仕切られている。断熱透湿性材料２５は微細孔を有する繊維シート２３と混合繊維材料２４を積層した。湿度の移動面積を上げるため、断熱透湿性材料２５の配置部分は長方形の長辺と平行に配置した。これ以外の方法として、対角線に配置してもよい。全体のダクトの外枠２８は、樹脂又は金属製の枠２６とその外側に断熱材２７を巻いて作製した。

このような除湿装置を用いても、実施の形態１〜２と同等の効果を発揮できる。

（実施の形態５）
図４〜７に本発明のさらに別の実施形態の除湿装置の図を示す。この除湿装置３０は、図４の斜視図及び図５の断面図に示すように高湿度空気が流れる空調ダクト３１ａ，３１ｂと、低湿度空気（外気）が流れる除湿ダクト３２ａ，３２ｂ，３２ｃが多段で互いに積層して配置され、その間は断熱透湿性材料３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄで仕切られている。この断熱透湿性材料は実施の形態１〜３と同じものを用いた。高湿度空気と低湿度空気は直交する方向で供給し、クロス流で除湿する。３４はガラス繊維を用いた断熱カバー、３６は枠体、３７は力骨（支持体）である。全体の大きさは縦８９０ｍｍ、横８９０ｍｍ、高さ１９５ｍｍ、各ダクトの空間高さ２０ｍｍとした。

この除湿装置３０をエアーダクトに組み込んだのが図６に示す平面図である。高湿度空気３１は入り口４０からチャンバーボックス４１に送り込まれ、接続ダクト４３を通過して除湿装置３０に入り、ここで除湿されて乾いた空気４８となる。

低湿度空気（外気）３２は、入り口４４からチャンバーボックス４５に送り込まれ、接続ダクト４６を通過して除湿装置３０に入り、ここで加湿された空気４７となる。

図７は空気の流れを示す斜視図であり、低湿度空気（外気）３２も高湿度空気３１も同様に挙動する。

表４〜６に前記装置を用い実施の形態１〜３に対応した実験結果を示す。すなわち、表４のデータは、断熱透湿性材料として実施の形態１に記載した微細孔を有する繊維シートと混合繊維材料を積層して用いた。繊維シートは微細孔を有する繊維シート東レ社製の“エントラントＧ II”（登録商標）（呼称透湿度8000（A1法））、混合繊維材料はミズノ社製“ブレスサーモ”（登録商標）（高架橋アクリル繊維材料１５質量％、ポリエステル繊維８５質量％）からなる不織布（目付け２００ｇ/ｍ^２）を２枚重ねて試験したデータである。表５のデータは、断熱透湿性材料として実施の形態２に記載した繊維シート：微細孔を有する繊維シート（東レ社製の“エントラントＧ II”（登録商標）（呼称透湿度8000（A1法））を用いて試験したデータである。表６のデータは、断熱透湿性材料として実施の形態２に記載した繊維シート：小松精練社製の“サイトスフィルム”（商品名）（呼称透湿度３３７０（A1法）、２４０００（B1法））を用いて試験したデータである。

表４〜６に示すように、図４〜７に示す除湿装置を用いても、実施の形態１〜３と同等の効果を発揮することが確認できた。

本発明の除湿装置は、半導体製造工場、液晶製造工場、医薬品製造工場等のクリーンルームから排出される空気を例えばオフィス棟や廊下などに再利用できる。他の例としては、室内プールの室内から排出される高温高湿度の空気を、スポーツジムの室内やオフィスルーム等の居住空間に循環させて再利用できる。また、既に結露が発生している天井裏などの空気を除湿し、結露を防止できる。

本発明の実施形態１における除湿装置の概念斜視図。図１の空調ダクト部分の断面図。本発明の実施形態４における除湿装置の断面図。本発明の実施形態５における除湿装置の斜視図。本発明の実施形態５における除湿装置の断面図。本発明の実施形態５における除湿装置の平面図。本発明の実施形態５における除湿装置の斜視図。

符号の説明

１，２１，３１ａ，３１ｂ空調ダクト
２，２２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ除湿ダクト
３，２３繊維シート
４，２４混合繊維材料
５，２５断熱透湿性材料
６樹脂製パイプ
７，２７断熱材
８外管
９，１２送風機
１０空調ダクトの入り口
１１空調ダクトの出口
１３低湿度空気の入り口
１４低湿度空気の出口
１５，３７力骨（支持体）
２０，３０除湿装置
２６，３６樹脂又は金属製の枠
２８，３４外枠
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ断熱透湿性材料
ａ１，３１クリーンルームの高湿度空気
ａ２，４８除湿された再利用空気
ｂ１，３２外気
ｂ２，４７加湿された空気

Claims

高湿度空気を除湿して低湿度空気を作る除湿装置であって、
前記高湿度空気を流通させる空調ダクトと、
前記空調ダクトと隣接して、前記高湿度空気より相対的に低湿度の空気を流通させる除湿ダクトを設け、
前記空調ダクトと除湿ダクトとを透湿性材料によって仕切った除湿装置。
前記空調ダクトと前記除湿ダクトとは並列又は２重配管構造である請求項１に記載の除湿装置。
前記空調ダクトと前記除湿ダクトとの空気流の向きは、向流、並流又はクロス流である請求項１又は２に記載の除湿装置。
前記空調ダクトと前記除湿ダクトとは透湿性材料を介して交互に多段状に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の除湿装置。
前記透湿性材料は、微細孔を有する樹脂シートを繊維布帛に貼り合わせた繊維材料である請求項１又は４に記載の除湿装置。
前記透湿性材料は、高架橋アクリル繊維及び獣毛繊維から選ばれる少なくとも一つと疎水性繊維との混合繊維材料である請求項１又は４に記載の除湿装置。
前記透湿性材料は、請求項５に記載の透湿性材料と請求項６に記載の透湿性材料を組み合わせた繊維材料である請求項１又は４に記載の除湿装置。