JP2007260506A - Dehumidifying apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は除湿装置に係り、特にディスプレイデバイスや半導体デバイス製造等の低湿度環境を必要とする製品を製造するためのドライルームへ低湿度空気を供給する除湿装置に関する。 The present invention relates to a dehumidifying apparatus, and more particularly to a dehumidifying apparatus that supplies low-humidity air to a dry room for manufacturing a product that requires a low-humidity environment such as display device and semiconductor device manufacturing.
ディスプレイデバイスや半導体デバイス等の各種マイクロデバイスの製造において、超低湿度空間であるドライルーム設備が必要とされている。このドライルームに供給する低湿度空気を製造する装置として、除湿ロータを有する乾式の除湿装置が知られている。この除湿装置は、除湿ロータの水分を脱離するために温熱源が必要であり、脱離させるための加熱温度が140〜160℃と高温のため、電気ヒータが用いられている。 In the manufacture of various micro devices such as display devices and semiconductor devices, a dry room facility that is an ultra-low humidity space is required. As a device for producing low-humidity air supplied to this dry room, a dry-type dehumidifying device having a dehumidifying rotor is known. This dehumidifying device requires a heat source to desorb moisture from the dehumidifying rotor, and an electric heater is used because the heating temperature for desorption is as high as 140 to 160 ° C.
また、この除湿装置は、24時間連続運転で所定の給気露点温度以下の空気をドライルームに供給し続けるものが多く、従来は部分負荷になっても運転を制御することなく一定の運転を実施していたため、ランニングコストが大幅にかかっていた。 In addition, many dehumidifiers continue to supply air below a predetermined supply air dew point temperature to a dry room for 24 hours of continuous operation. Conventionally, even if a partial load occurs, the dehumidifier does not control the operation. The running cost was greatly increased because of the implementation.
そこで、ランニングコストを削減するために、部分負荷時に過度の運転を極力避け、最適な運転を行うことで消費電力を削減するコントローラを組み込んだ除湿装置が特許文献1に示されている。
Thus, in order to reduce running costs,
特許文献1等に示される除湿装置の代表的な構造を図11に示す。
FIG. 11 shows a typical structure of the dehumidifying device disclosed in
同図の如く、除湿装置1の機内に流通する空気は、除湿される空気である処理側空気、及び高温加熱されて水分放出に使用される再生側空気の二つに分かれている。また、ハニカムロータ型の除湿ロータ2は処理領域2A、再生領域2Bの二つの領域を持ち、その内部には塩化リチウムや塩化カルシウム等の除湿剤が充填されている。処理側空気の流路である処理側流路には、処理側送風機3及び除湿ロータ2が設置されており、再生側流路には再生側送風機4及び再生用加熱器5が設置されている。更に、再生側送風機4には送風機制御部6が設けられ、再生用加熱器5には加熱量制御部7が設けられている。また、処理側空気出口には湿度センサ(露点検出器)8が取り付けられ、その測定値から運転状態を制御するためのコントローラ9が設けられている。
As shown in the figure, the air flowing through the inside of the
処理側空気は、処理側送風機3により処理側流路を通り除湿ロータ2の処理領域2Aを通過する。この際、空気中に含まれる水分が除湿ロータ2に吸着されると同時に、吸着される際に発生する吸着熱により空気が加熱される。
The processing side air passes through the processing side flow path by the
一方、再生側空気は、再生側送風機4によりドライルーム(不図示)から吸引され、再生用加熱器5によって所定の温度まで加熱されて除湿ロータ2の再生領域2Bを通過する。ここで、除湿ロータ2は、処理領域2Aにおいて処理側空気から水分を吸着した後、再生領域2Bへ所定の速度で回転されている。再生用加熱器5によって所定の温度まで昇温された再生側空気は、除湿ロータ2の再生領域2Bを通過する際に、再生領域2Bに吸着している湿分を離脱させ、除湿ロータ2を再生する。一方、離脱した水分は再生側空気中に気化し、再生側空気は高温の高湿度の空気となり、一部は再度再生に利用するために再生用加熱器5に循環され、残りが乾式除湿機の機外に排気される。
On the other hand, the regeneration side air is sucked from the dry room (not shown) by the
ここで、特許文献1の除湿装置は、除湿負荷に応じた運転を行うため、処理側空気出口の空気(ドライエア)の湿度を湿度センサ8によって測定し、その測定値に応じてコントローラ9が再生用加熱器5の加熱量制御部7や再生用送風機4の送風量制御部6を制御し、所定の能力を維持した状態で消費電力の削減を図っていた。
しかしながら、特許文献1の除湿装置は、低湿度空気(露点温度−50℃以下の空気)を製造する場合において、処理側空気出口の空気の湿度を測定する湿度センサ8が高精細なものとなるため高価になり、また、微量水分測定になるため精度の問題や湿度センサ8自身の応答性が著しく低下する等の問題があった。
However, in the dehumidifying apparatus of
また、除湿ロータ2の出口の湿度によって制御すると、除湿ロータ2の回転数が1時間に10回転程度の低速であるために負荷変動に対する応答性が悪くなり、また、除湿ロータ2の入口の空気状態の変動に対する時間遅れが発生する等の問題があった。なお、除湿ロータ2が低速で回転される理由は、再生領域2Bにおいて除湿剤を完全に乾燥させるためである。
Further, when the control is performed according to the humidity at the outlet of the
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高精細な湿度センサを用いることなく汎用の湿度センサを用いて低湿度空気を製造することができるとともに、除湿ロータの制御に対する応答性のよい除湿装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can produce low-humidity air by using a general-purpose humidity sensor without using a high-definition humidity sensor, and can respond to control of the dehumidification rotor. The object is to provide a good dehumidifier.
請求項1に記載の発明は、前記目的を達成するために、湿分の調整を必要とする処理側空気を搬送する処理側送風機、該処理側送風機によって搬送されてきた処理側空気中の湿分を回転しながら吸着する除湿ロータ、該除湿ロータから湿分を除去するための再生側空気を加熱する再生用加熱器、該再生用加熱器によって加熱された再生側空気を前記除湿ロータに搬送する再生側送風機を備えるとともに、前記除湿ロータが、前記処理側空気の湿分を吸着により除去する処理領域、前記加熱された再生側空気により除湿ロータに吸着している湿分を除去する再生領域に少なくとも分割された除湿装置において、前記除湿ロータの前記処理領域に流入する処理側空気の絶対湿度を測定する湿度センサ、該湿度センサによって測定された絶対湿度、予め設定された除湿ロータ処理領域出口における露点設定値に基づいて除湿装置の所定の運転状態を演算する運転状態演算部を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、除湿ロータの処理領域入口の絶対湿度(単位体積の空気に含まれる水蒸気の空気体積に対する比)に基づいて除湿装置を制御するので、応答性が飛躍的に向上する。また、その絶対湿度を測定する湿度センサは、除湿ロータの処理領域出口において微量水分を測定する従来の高価な湿度センサを使用する必要がないため、汎用の湿度センサを用いることができる。この湿度センサによって測定された絶対湿度と、予め設定された除湿ロータ処理領域出口における露点設定値とに基づいて運転状態演算部が除湿装置の最適な運転状態を演算し、この演算結果に基づいて除湿装置の運転をフィードフォワード制御する。これにより、負荷に応じた最適運転を実現でき、消費電力を削減できる。 According to the first aspect of the present invention, since the dehumidifying device is controlled based on the absolute humidity (ratio of water vapor contained in the unit volume of air to the air volume) at the treatment region inlet of the dehumidifying rotor, the responsiveness is dramatically improved. To improve. Further, the humidity sensor that measures the absolute humidity does not need to use a conventional expensive humidity sensor that measures a minute amount of moisture at the processing region outlet of the dehumidification rotor. Therefore, a general-purpose humidity sensor can be used. Based on the absolute humidity measured by this humidity sensor and the preset dew point set value at the dehumidification rotor processing area outlet, the operation state calculation unit calculates the optimum operation state of the dehumidifier, and based on this calculation result Feedforward control of the operation of the dehumidifier. Thereby, the optimal driving | operation according to load can be implement | achieved and power consumption can be reduced.
請求項2に記載の発明は、前記目的を達成するために、湿分の調整を必要とする外気と所定の低湿度に制御された低湿度空気とが混合された処理側空気を搬送する処理側送風機、該処理側送風機によって搬送されてきた処理側空気中の湿分を回転しながら吸着する除湿ロータ、該除湿ロータから湿分を除去するための再生側空気を加熱する再生用加熱器、該再生用加熱器によって加熱された再生側空気を前記除湿ロータに搬送する再生側送風機を備えるとともに、前記除湿ロータが、前記処理側空気の湿分を吸着により除去する処理領域、前記加熱された再生側空気により除湿ロータに吸着している湿分を除去する再生領域に少なくとも分割された除湿装置において、前記除湿ロータに搬送される前記外気の湿度を測定する湿度センサ、該湿度センサによって測定された湿度、前記低湿度空気の湿度に基づいて算出された絶対湿度であって前記除湿ロータの前記処理領域に流入する処理側空気の絶対湿度、予め設定された除湿ロータ処理領域出口における露点設定値に基づいて除湿装置の所定の運転状態を演算する運転状態演算部を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に記載の発明によれば、除湿ロータに搬送される外気の湿度に基づいて除湿装置を制御するので、応答性が飛躍的に向上する。また、その絶対湿度を測定する湿度センサは、除湿ロータの処理領域出口において微量水分を測定する従来の高価な湿度センサを使用する必要がないため、汎用の湿度センサを用いることができる。この湿度センサによって測定された外気湿度と、ドライルームから戻された低湿度空気の湿度(湿度が略ゼロ)に基づいて算出された絶対湿度であって除湿ロータの処理領域に流入する処理側空気の絶対湿度と、予め設定された除湿ロータ処理領域出口における露点設定値とに基づいて運転状態演算部が除湿装置の必要な最適運転状態を演算し、この演算結果に基づいて除湿装置の運転をフィードフォワード制御する。これにより、負荷に応じた最適運転を実現でき、消費電力を削減できる。 According to the second aspect of the present invention, since the dehumidifying device is controlled based on the humidity of the outside air conveyed to the dehumidifying rotor, the responsiveness is dramatically improved. Further, the humidity sensor that measures the absolute humidity does not need to use a conventional expensive humidity sensor that measures a minute amount of moisture at the processing region outlet of the dehumidification rotor. Therefore, a general-purpose humidity sensor can be used. Processing-side air flowing into the processing area of the dehumidification rotor, which is an absolute humidity calculated based on the outside air humidity measured by this humidity sensor and the humidity of the low-humidity air returned from the dry room (humidity is substantially zero) Based on the absolute humidity and the dew point set value at the dehumidification rotor processing area outlet set in advance, the operation state calculation unit calculates the optimum operation state necessary for the dehumidification device, and operates the dehumidification device based on the calculation result. Feed forward control. Thereby, the optimal driving | operation according to load can be implement | achieved and power consumption can be reduced.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2において、前記再生側送風機を制御して再生側空気の風量を調整する送風機制御部、前記再生用加熱器を制御して再生側空気の加熱温度を調整する加熱器制御部を備え、前記運転状態演算部は、演算して求めた演算値に基づいて前記送風機制御部、前記加熱器制御部を制御することを特徴とする。 A third aspect of the present invention provides a blower control unit that controls the regeneration-side blower to adjust the air volume of the regeneration-side air, and controls the regeneration heater to heat the regeneration-side air. A heater control unit that adjusts the temperature is provided, and the operation state calculation unit controls the blower control unit and the heater control unit based on a calculated value obtained by calculation.
再生用加熱器によって加熱される再生側空気の風量を少なくすれば再生用加熱器の消費電力を削減できる。また、除湿ロータの出口の処理側空気の露点が所定値に設定されている場合、再生側空気の風量と除湿ロータの除湿能力とは比例関係にあり、すなわち、処理側空気の湿度が高くなれば、再生側空気の風量を増加させて除湿ロータの除湿能力を高める必要がある。逆に言えば、処理側空気の湿度が低ければ、再生側空気の風量を増加させる必要はなく、除湿ロータの除湿能力をそれほどにまで高める必要がない。 If the air volume of the regeneration side air heated by the regeneration heater is reduced, the power consumption of the regeneration heater can be reduced. When the dew point of the processing side air at the outlet of the dehumidifying rotor is set to a predetermined value, the air volume of the regeneration side air and the dehumidifying capacity of the dehumidifying rotor are in a proportional relationship, that is, the humidity of the processing side air can be increased. For example, it is necessary to increase the dehumidifying capacity of the dehumidifying rotor by increasing the air volume of the regeneration side air. In other words, if the humidity of the processing side air is low, it is not necessary to increase the air volume of the regeneration side air, and it is not necessary to increase the dehumidifying capacity of the dehumidifying rotor to such an extent.
この観点から請求項3に記載の発明は、除湿ロータの処理領域入口の絶対湿度に基づく、除湿ロータの出口の処理側空気の露点を満足する再生側空気の風量を予め取得しておき、運転状態演算部は、前記絶対湿度に基づいて送風機制御部、加熱器制御部を制御して、除湿ロータの出口の処理側空気の露点を満足するように再生側空気の風量、及び再生用加熱器の消費電力を制御する。これにより、負荷(処理側空気の湿度)に応じた最適運転を実現でき、再生用加熱器の消費電力を削減できる。
From this point of view, the invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2において、前記除湿ロータは、除湿ロータを低温の空気によって冷却するパージ領域を有し、該パージ領域を通過したパージ空気は、前記処理側空気となって前記再生用加熱器により加熱されて除湿ロータの再生領域を通過し、該通過したパージ空気の一部は排気されるとともに、残りのパージ空気は、前記再生用加熱器により再生側空気として再加熱されて除湿ロータの再生領域に搬送され、前記運転状態演算部は、演算して求めた演算値に基づいて前記パージ空気の排気量、パージ空気冷却手段、及び前記加熱器制御部を制御することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the dehumidification rotor has a purge region that cools the dehumidification rotor with low-temperature air, and the purge air that has passed through the purge region is the processing-side air. Is heated by the regeneration heater and passes through the regeneration region of the dehumidification rotor, and a part of the purge air that has passed through is exhausted, and the remaining purge air is regenerated by the regeneration heater. The operation state calculation unit is configured to control the exhaust amount of the purge air, the purge air cooling means, and the heater control unit based on the calculated value obtained by calculation. It is characterized by controlling.
再生領域で再生された高温の除湿ロータが、高温の状態で処理領域に移動すると処理側空気の処理能力が低下する。特に、除湿剤がシリカゲルの場合には、シリカゲルを一旦冷却しなければ除湿作用を十分に発揮できない。このため、除湿ロータにパージ域を持たせ、再生領域にて再生された高温の除湿ロータを、パージ領域にて低温の空気、例えば処理側空気によって冷却した後、処理領域に移動させる。また、パージ領域を通過した高温のパージ空気は、処理側空気として利用され、再生用加熱器の負荷を軽減している。そして、除湿ロータの再生領域を通過したパージ空気は、その一部が大気に排気され、残りのパージ空気が再生用加熱器に戻された後、再生側空気として再加熱されて除湿ロータの再生領域に再搬送される。以上により、パージ領域を通過するパージ空気の風量は、排気風量と等しいことが分かる。 When the high temperature dehumidification rotor regenerated in the regeneration region moves to the treatment region in a high temperature state, the processing capacity of the processing side air decreases. In particular, when the dehumidifying agent is silica gel, the dehumidifying action cannot be sufficiently exhibited unless the silica gel is once cooled. For this reason, the dehumidification rotor is provided with a purge region, and the high-temperature dehumidification rotor regenerated in the regeneration region is cooled by low-temperature air, for example, processing-side air in the purge region, and then moved to the treatment region. Further, the high-temperature purge air that has passed through the purge region is used as processing-side air, reducing the load on the regeneration heater. The purge air that has passed through the regeneration region of the dehumidification rotor is partially exhausted to the atmosphere, and the remaining purge air is returned to the regeneration heater, and then reheated as regeneration side air to regenerate the dehumidification rotor. Re-transferred to the area. From the above, it can be seen that the air volume of the purge air passing through the purge region is equal to the exhaust air volume.
上記前提の下、パージ空気の風量を減少させれば、パージ領域の冷却能が低下するとともに再生領域を通過するパージ空気の湿度が高くなり再生領域の再生能も低下する傾向にあるが、除湿ロータの処理領域入口の処理側空気の絶対湿度が低ければ、パージ空気の風量を少なくしても除湿装置の運転に支障はない。よって、運転状態演算部が、除湿ロータの処理領域入口の処理側空気の絶対湿度に基づいてパージ空気の排気量、パージ空気冷却手段、及び加熱器制御部を制御することにより、パージ空気冷却手段及び再生用加熱器の消費電力を削減できる。なお、勿論であるが、運転状態演算部の前記制御は、除湿ロータの処理領域出口の処理側空気の露点(設定値)を満足するように制御している。 Under the above assumption, if the air volume of the purge air is decreased, the cooling capacity of the purge area decreases and the humidity of the purge air passing through the regeneration area tends to increase and the regeneration capacity of the regeneration area tends to decrease. If the absolute humidity of the processing-side air at the inlet of the rotor processing region is low, there is no problem in the operation of the dehumidifier even if the air volume of the purge air is reduced. Therefore, the operation state calculation unit controls the purge air exhaust amount, the purge air cooling unit, and the heater control unit based on the absolute humidity of the processing-side air at the processing region inlet of the dehumidification rotor, whereby the purge air cooling unit And the power consumption of the heater for regeneration can be reduced. Needless to say, the control of the operation state calculation unit is performed so as to satisfy the dew point (set value) of the processing side air at the processing region outlet of the dehumidifying rotor.
請求項5に記載の発明は、請求項3において、前記除湿ロータの再生領域の出口温度を測定する温度センサ、除湿ロータの再生領域通過前後の再生側空気の差圧を測定する差圧センサ、前記温度センサによって測定された前記出口温度、及び前記差圧センサによって測定された差圧に基づいて、除湿ロータの再生領域を通過する風量を演算する風量演算部を備え、前記運転状態演算部は、前記風量演算部で演算された風量に基づいて、前記送風機制御部、前記加熱器制御部をフィードバック制御することを特徴とする。 The invention of claim 5 is the temperature sensor for measuring the outlet temperature of the regeneration region of the dehumidifying rotor, the differential pressure sensor for measuring the differential pressure of the regeneration side air before and after passing through the regeneration region of the dehumidification rotor, Based on the outlet temperature measured by the temperature sensor and the differential pressure measured by the differential pressure sensor, an air volume calculating unit that calculates an air volume that passes through the regeneration region of the dehumidifying rotor is provided, and the operation state calculating unit includes: The blower control unit and the heater control unit are feedback-controlled based on the air volume calculated by the air volume calculation unit.
請求項6に記載の発明は、請求項4において、前記除湿ロータの再生領域の出口温度を測定する温度センサ、除湿ロータの再生領域通過前後の前記パージ空気の差圧を測定する差圧センサ、前記温度センサによって測定された前記出口温度、及び前記差圧センサによって測定された差圧に基づいて、除湿ロータの再生領域を通過する風量を演算する風量演算部を備え、前記運転状態演算部は、前記風量演算部で演算された風量に基づいて、前記パージ空気の排気量、パージ空気冷却手段、及び前記加熱器制御部をフィードバック制御することを特徴とする。
The invention described in
請求項3又は4に記載の発明は、除湿ロータの再生領域を通過する再生側空気(パージ空気)の風量が予め取得されていることを前提とした発明であり、請求項5、6に記載の発明は、その風量を取得するためになされた発明である。すなわち、除湿ロータは空気抵抗体であるため、除湿ロータの再生領域通過前後の再生側空気(パージ空気)の差圧を差圧センサによって測定する。風量演算部は、この差圧(圧力損失)に基づいて再生領域を通過した空気の体積を求めるとともに、求めた体積を、温度センサによって測定された再生領域の出口温度で温度補正する。これにより、再生領域を通過した実際の風量を算出することができる。そして、運転状態演算部は、前記風量演算部で演算された単位時間当たりの風量に基づいて、送風機制御部、加熱器制御部、パージ空気の排気量、パージ空気冷却手段、加熱器制御部をフィードバック制御する。
The invention described in
本発明に係る除湿装置によれば、除湿ロータの処理領域入口の空気状態から除湿装置の最適運転状態を演算し、演算結果に基づいて除湿装置の運転を制御したので、応答性のよい制御を実現できるとともに、負荷に応じた最適運転を実現して消費電力を削減することができる。 According to the dehumidifying device of the present invention, the optimum operating state of the dehumidifying device is calculated from the air state at the processing region inlet of the dehumidifying rotor, and the operation of the dehumidifying device is controlled based on the calculation result. It can be realized, and the optimum operation according to the load can be realized to reduce the power consumption.
以下、添付図面に従って本発明に係る除湿装置の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a dehumidifier according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1には、第1の実施の形態の除湿装置10Aの構造図が示されている。この除湿装置10Aは除湿ロータ12を有し、除湿ロータ12は、不図示のモータ等の駆動手段によって、軸14を中心に所定の速度(例えば10rph)で回転される。また、除湿ロータ12はその外装部がハニカム構造であり、その内部にシリカゲルやゼオライト等の除湿剤(不図示)が充填されている。
FIG. 1 shows a structural diagram of a
また、除湿ロータ12の領域は、不図示のケーシングや仕切り板によって処理領域16と再生領域18とに仕切られており、除湿剤は除湿ロータ12の回転によって、処理領域16から再生領域18へ、そして、再生領域18から処理領域16への順に一定の速度で同方向に回転移動される。
Further, the area of the
除湿ロータ12の処理領域16には、その出入口において給気ライン20、22が接続されている。除湿ロータ12の右側の給気ライン20は不図示の低露点室(ドライルーム)に連通され、左側の給気ライン22には処理側送風機24が設けられている。また、給気ライン22は分岐されるとともに、分岐された一方のライン26は外気に連通され、他方のライン28は低露点室に連通されている。更に、ライン26には外気冷却コイル30が設けられ、ライン28には環気冷却コイル32が設けられている。
したがって、処理側送風機24が駆動されると、外気が外気冷却コイル30によって冷却されて給気ライン22に取り込まれるとともに、低露点室内の湿度略ゼロの環気空気が環気冷却コイル32によって冷却されて給気ライン22に取り込まれる、よって、除湿ロータ12の処理領域16には、低温の外気と環気空気とが混合された処理側空気が通過し、この処理側空気は処理領域16の除湿剤によって除湿され、除湿されたドライエアの処理側空気が低露点室に給気される。よって、低露点室を低露点環境に保つことができる。なお、リチウム電池製造用のドライルームに要求される露点温度(DP)は、−50℃である。
Therefore, when the processing-
処理側空気の絶対湿度(g/kgDA)は、湿度センサ34によって測定される。この湿度センサ34は、除湿ロータ12の処理領域16に対して上流側に位置する給気ライン22に取り付けられ、処理領域16の入口の絶対湿度を測定する。この測定値は運転状態演算器36に出力され、運転状態演算器36は前記測定値に基づいて、後述する再生側送風機38の送風機制御部(インバータ)39、及び再生用加熱器40の加熱器制御部41を制御する。
The absolute humidity (g / kgDA) of the processing side air is measured by the
一方、除湿ロータ12の再生領域18には、再生ライン42、44が接続される。再生ライン42の上流側は低露点室に連通されており、再生ライン44には再生側送風機38が設けられている。したがって、再生側送風機38が駆動されると、低露点室で使用された空気が再生側空気として再生ライン42に取り込まれ、再生ライン42に設けられた再生用加熱器40によって約140℃〜160℃に加熱された後、除湿ロータ12の再生領域18に供給される。この加熱された再生側空気が再生領域18を通過することによって、再生領域18の除湿剤が加熱され、除湿剤に吸着された水分が離脱される。これにより、除湿剤の除湿能力が回復するので、除湿剤が再び処理領域16を通過した際に、処理側空気の水分を吸着除去することができる。
On the other hand,
なお、再生領域18を通過した再生側空気は、一部が再生ライン44を介して大気に排気されるとともに、残りの一部は、再生ライン44に接続された循環ライン46を介して再生用加熱器40の上流側の再生ライン42に戻される。したがって、再生領域18を通過した再生側空気の一部は、再生領域18を再生する空気として循環利用される。このように再生側空気の一部を循環利用することによって、再生側空気の加熱に必要な再生用加熱器40の消費電力を削減することができる。
Note that a part of the regeneration-side air that has passed through the
このように構成された除湿装置10Aによれば、処理側空気は処理側送風機24によって除湿装置12の処理領域16を通過し、この通過中に処理側空気の湿分が除湿剤により除去される。
According to the
一方、再生ライン42では、再生側送風機38により再生領域18を通過後の再生側空気の一部と、低露点室からの再生側空気とが再生用加熱器40の上流側で混合され、混合された再生側空気は、再生用加熱器40によって所定の温度まで加熱され、除湿ロータ22の再生領域18を通過する。
On the other hand, in the
ここで、除湿ロータ12は、所定の速度で回転され、処理領域16において処理側空気から水分を吸着した後、再生領域18へと移動されている。そして、再生領域18に移動してくると、再生用加熱器40により所定の温度まで加熱された再生側空気が、除湿ロータ12の再生領域18を通過する。この際に、再生領域18の除湿剤に吸着されている湿分が離脱され、除湿ロータ12が再生される。
Here, the dehumidifying
また、実施の形態の除湿装置10Aでは、処理領域16の入口において処理側空気の絶対湿度を測定する湿度センサ34と、その測定値から最適運転状態を演算する運転状態演算器36を備え、運転状態演算器36によって算出された演算結果になるように再生側送風機38の送風機制御部39、及び再生用加熱器40の加熱器制御部41を制御している。これにより、除湿装置10Aによれば、負荷(処理側空気の絶対湿度)に応じた省エネルギな運転状態を実現することができる。
Further, the
ところで、図1に示した乾式の除湿装置10Aでは、処理領域16の出口の絶対湿度(給気露点温度)が、再生領域18の再生温度や再生風量、及び除湿ロータ12の入口の絶対湿度と相関があることが知られている。このため、導入外気量の変化や外気条件(温湿度)の変化、及び低露点室の負荷変動等に起因して、除湿ロータ12の入口の絶対湿度が変化した場合には、所定の性能を発揮するために再生風量や再生温度を制御する必要がある。
By the way, in the dry-
図2は、除湿ロータ12の特性の一例が示されている。この図は、低露点室に必要な給気露点温度条件(−50℃DP)が設定されている場合の、除湿ロータ12の入口の絶対湿度(横軸)と再生風量比(再生側空気/処理側空気)(%)(横軸)の相関が示されている。
FIG. 2 shows an example of characteristics of the
同図によれば、湿度センサ34により測定される絶対湿度に応じて、最適な再生風量比が異なることが分かる。例えば、−50℃DPの条件下において、湿度センサ34により2.5g/kgDAの絶対湿度が測定された場合には、再生風量比が25%となるように、運転状態演算器36が再生側送風機38の送風機制御部39、及び再生用加熱器40の加熱器制御部41を制御する。
According to the figure, it can be seen that the optimum regeneration air volume ratio varies depending on the absolute humidity measured by the
すなわち、運転状態演算器36の記憶部には、あらかじめ取得した図2の相関データが記憶されており、このデータを用いて運転状態演算器36は、再生領域18の再生風量や、その再生風量に応じた再生用加熱器40の消費電力を演算する。これにより、除湿装置10Aによれば、処理側空気の絶対湿度(負荷)に応じた最適運転を実現できるので、再生側送風機38及び再生用加熱器40の消費電力を削減できる。
That is, the correlation data of FIG. 2 acquired in advance is stored in the storage unit of the
また、この除湿装置10Aでは湿度センサ34として、高分子型の汎用湿度センサを適用でき、低コスト化が図られるとともにセンサ精度も高いため高精度な制御を行うことができる。また、除湿装置10Aは、処理領域16の入口の空気状態(絶対湿度)で制御するため、処理領域の出口の空気状態(ドライエア)で制御する従来の除湿装置と比較し、除湿ロータ12での時間遅れの影響が無くなり、多制御性の高い運転が可能となる。
Further, in this
図3には、第2の実施の形態の除湿装置10Bの構成が示され、図1に示した除湿装置10Aと同一又は類似の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 3 shows the configuration of the
この除湿装置10Bは、図1に示した除湿装置10Aの処理側空気の絶対湿度を測定する湿度センサ34に代わり、除湿装置10Bに導入される外気の絶対湿度を測定する外気湿度センサ50が設けられ、この外気湿度センサ50で測定された外気の絶対湿度に基づいて、最適運転状態の演算を運転状態演算器36によって行う装置である。
This
この除湿装置10Bによれば、除湿ロータ12に導入される外気の絶対湿度と、低露点室から戻された低湿度空気の湿度(湿度が略ゼロ)とに基づいて算出された絶対湿度であって除湿ロータ12の処理領域16に流入する処理側空気の絶対湿度と、予め設定された除湿ロータ12の出口の露点設定値(給気露点温度条件)とに基づいて、運転状態演算器36が再生側送風機38、及び再生用加熱器40の必要な最適運転状態を演算し、この演算結果に基づいて送風機制御部39、及び加熱器制御部41をフィードフォワード制御する。これにより、外気の絶対湿度(負荷)に応じた最適運転を実現でき、再生側送風機38、及び再生用加熱器40の消費電力を削減できる。また、外気の絶対湿度を測定する外気湿度センサ50としては、湿度センサ34と同様に高分子型の汎用湿度センサを適用できるので、低コスト化が図られるとともにセンサ精度も高いため高精度な制御を行うことができる。
According to the
図1、図3に示した除湿装置10A、10Bでは、再生用加熱器40によって加熱される再生側空気の風量を少なくすれば再生用加熱器40の消費電力を前述の如く削減できる。また、除湿ロータ12の出口の露点設定値を所定値に制御する場合、再生側空気の風量と除湿ロータ12の除湿能力とは比例関係にあり、すなわち、処理側空気の絶対湿度が高くなれば、再生側空気の風量を増加させて除湿ロータの能力を高める必要がある。逆に言えば、処理側空気の絶対湿度が低ければ、再生側空気の風量を増加させる必要はなく、除湿ロータの能力をそれほどまでに高める必要がない。
In the
このような観点から除湿装置10A、10Bでは、除湿ロータ12の処理領域16の入口の絶対湿度に基づく、除湿ロータ12の出口の露点設定値を満足する再生側空気の風量を予め取得しておき、運転状態演算器36が、前記絶対湿度に基づいて送風機制御部39、及び加熱器制御部41を制御して、除湿ロータ12の出口の露点設定値を満足するように再生側空気の風量、及び再生用加熱器40の消費電力を制御する。これにより、負荷(処理側空気の湿度)に応じた最適運転を実現でき、再生側送風機38及び再生用加熱器40の消費電力を削減できる。
From this point of view, the
図4には、第3の実施の形態の除湿装置10Cの構成が示され、図1に示した除湿装置10Aと同一又は類似の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 4 shows a configuration of a dehumidifying device 10C according to the third embodiment. The same or similar members as those in the
この除湿装置10Cは、図1に示した除湿装置10Aに対し、除湿装置12にパージ領域17を持たせるとともに、再生ライン44に処理側空気(パージ空気)の排気量を調整する流量制御ダンパ52を設けたものである。また、運転状態演算器36が、湿度センサ34によって測定された絶対湿度に基づいて流量制御ダンパ52を制御することにより処理側空気(パージ空気)の排気量を制御するとともに、パージ空気冷却手段である外気冷却コイル30、及び加熱器制御部41を制御するものである。
The dehumidifier 10C has a
パージ領域17を持たせた理由について説明すると、再生領域18で再生された高温の除湿ロータ12が、高温の状態で処理領域16に移動すると処理側空気の処理能力が低下する。特に、除湿剤がシリカゲルの場合には、シリカゲルを一旦冷却しなければ除湿作用を十分に発揮できない。このため、除湿ロータ12にパージ領域17を持たせ、再生領域18にて再生された高温の除湿ロータ12を、パージ領域17にて低温の空気、例えば処理側空気によって冷却した後、処理領域16に移動させる。以上が除湿ロータ12にパージ領域17を持たせた理由である。
The reason why the
また、パージ領域17を通過した高温のパージ空気は、処理側空気として利用され、再生用加熱器40の負荷を軽減している。そして、除湿ロータ12の再生領域18を通過したパージ空気は、その一部が再生ライン44を介して大気に排気され、残りのパージ空気が循環ライン46を介して再生用加熱器40に戻された後、再生側空気として再加熱されて除湿ロータ12の再生領域18に再搬送される。以上により、パージ領域17を通過するパージ空気の風量は、排気風量と等しいことが分かる。
Further, the high-temperature purge air that has passed through the
上記前提の下、パージ空気の風量を減少させれば、パージ領域17の冷却能が低下するとともに再生領域18を通過するパージ空気の湿度が高くなり再生領域18の再生能も低下する傾向にある。
If the air volume of the purge air is reduced under the above premise, the cooling capacity of the
図5には、パージ風量比と除湿効率の相関が示されている。図5の横軸は、パージ風量比(パージ風量/処理風量)が示され、縦軸は除湿効率(除湿ロータ12の再生領域18における入・出口絶対湿度差/入口絶対湿度)(%)が示されている。同図によれば、パージ風量比が小さくなるに従い、すなわち、パージ空気の風量が減少するに従い、再生領域18の再生能が低下することが分かる。
FIG. 5 shows the correlation between the purge air volume ratio and the dehumidification efficiency. The horizontal axis in FIG. 5 represents the purge air volume ratio (purge air volume / process air volume), and the vertical axis represents the dehumidification efficiency (inlet / outlet absolute humidity difference / inlet absolute humidity in the
しかしながら、除湿ロータ12の処理領域16の入口の処理側空気の絶対湿度が低ければ、パージ領域17を通過するパージ空気の風量を少なくしても除湿装置10Cの運転に支障はない。
However, if the absolute humidity of the processing-side air at the inlet of the
したがって、この除湿装置10Cによれば、運転状態演算器36が、湿度センサ34によって測定される絶対湿度、すなわち、除湿ロータ12の処理領域16の入口の処理側空気の絶対湿度に基づいて流量制御ダンパ52を制御することにより処理側空気(パージ空気)の排気量を制御し、また、パージ空気冷却手段である外気冷却コイル30、及び加熱器制御部41を制御することにより、外気冷却コイル30び再生用加熱器40の消費電力を削減できる。なお、勿論であるが、運転状態演算器36の前記制御は、除湿ロータ12の処理領域16の出口の処理側空気の露点(設定値)を満足するように制御している。
Therefore, according to the dehumidifying device 10C, the
図6には、パージ風量比と消費電力の相関が示されている。図5の横軸は、パージ風量比(パージ風量/処理風量)が示され、縦軸は消費電力(kW)が示されている。また、同図によれば、再生用加熱器40の消費電力が◆印で、外気冷却コイル30の消費電力が■印で、その電力合計が▲印で示されている。同図によれば、パージ風量比が小さくなるに従い、すなわち、パージ空気の風量が減少するに従い、再生用加熱器40の消費電力、及び外気冷却コイル30の消費電力を削減できることが分かる。一例として、パージ風量比を約0.225に設定すると電力合計が14.7kWとなるが、パージ風量比を約0.14に設定すると電力合計が13.6kWとなる。
FIG. 6 shows the correlation between the purge air volume ratio and the power consumption. The horizontal axis in FIG. 5 represents the purge air volume ratio (purge air volume / process air volume), and the vertical axis represents the power consumption (kW). Further, according to the figure, the power consumption of the
図7には、第4の実施の形態の除湿装置10Dの構成が示され、図4に示した除湿装置10Cと同一又は類似の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 7 shows a configuration of a
この除湿装置10Dは、図4に示した除湿装置10Cの処理側空気の絶対湿度を測定する湿度センサ34に代わり、除湿装置10Dに導入される外気の絶対湿度を測定する外気湿度センサ50を設け、この外気湿度センサ50で測定された外気の絶対湿度に基づいて、最適運転状態の演算を運転状態演算器36によって行う装置である。
This
この除湿装置10Dによれば、図4の除湿装置10Cと同様に再生用加熱器40の消費電力、及び外気冷却コイル30の消費電力を削減することができる。
According to the
図8に示す第5の実施の形態の除湿装置10Eには、除湿ロータ12の再生領域18を実際に通過する、再生側空気(パージ空気)の風量を取得するための構造が示されている。
The dehumidifying device 10E of the fifth embodiment shown in FIG. 8 shows a structure for acquiring the air volume of the regeneration side air (purge air) that actually passes through the
この風量取得構造によれば、除湿ロータ12の再生領域18の通過前後の再生側空気(パージ空気)の差圧を差圧計56によって測定する。風量演算器58は、この差圧(圧力損失)に基づいて再生領域18を通過した空気の体積を求めるとともに、求めた体積を、再生ライン44の温度センサ60によって測定された再生領域18の出口温度で温度補正する。これにより、再生領域18を通過した実際の風量を算出することができる。そして、運転状態演算器36は、風量演算器58で演算された単位時間当たりの風量に基づいて、送風機制御部39、加熱器制御部41、外気冷却コイル30、及び流量制御ダンパ52をフィードバック制御する。特に、風量演算器58で演算した風量値を送風機制御部39に現在値として入力することにより、再生風量の制御精度が向上する。
According to this air volume acquisition structure, the differential pressure of the regeneration side air (purge air) before and after passing through the
図9は、除湿ロータ12の再生領域18の通過前後の再生側空気の差圧(Pa)(横軸)と再生領域18を通過する面風速(m/s)(縦軸)との相関を示したグラフである。この面風速に再生領域18の有効面積を乗算すれば単位時間当たりの風量を算出することができる。また、同図では、出口温度80℃と100℃のグラフが示されており、差圧と面風量とは比例関係にあることが分かる。
FIG. 9 shows the correlation between the pressure difference (Pa) (horizontal axis) of the regeneration side air before and after passing through the
ここで風量算出方法及び温度補正の考え方について説明する。 Here, the air volume calculation method and the concept of temperature correction will be described.
除湿ロータ12は一種の抵抗体であり、その圧力損失は面風速のべき乗に比例する。このべき乗の数値は除湿ロータ12の形状に依存する。
The dehumidifying
そのため、除湿ロータ12の圧力損失ΔPとロータ通過面風速Vの関係は、除湿ロータ12通過前後の平均温度Tに依存し、図9のように実験値としてΔP−Vの関係が与えられる。(なお、Vは面風速を示すが、温度を20℃としたときの数値である。)
したがって、風量Qの算出は、
(1)圧力損失の実測値ΔP(Pa)及び実測した温度Tr(℃)から算出される平均温度T(℃)から、(2)圧力損失ΔP(Pa)圧力・平均温度T(℃)に対応する面風速V(m/s)を経験式(実験値)から算出、(3)面風速V(m/s)と有効通過面積A(m2 )を掛けることにより算出する。
Therefore, the relationship between the pressure loss ΔP of the
Therefore, calculation of air volume Q is
(1) From the measured value ΔP (Pa) of pressure loss and the average temperature T (° C.) calculated from the measured temperature Tr (° C.), to (2) pressure loss ΔP (Pa) pressure / average temperature T (° C.) The corresponding surface wind speed V (m / s) is calculated from an empirical formula (experimental value), and (3) is calculated by multiplying the surface wind speed V (m / s) and the effective passage area A (m 2 ).
ここで(3)で算出した風量Q(m3 /s)は、V(m/s)が20℃と想定した場合の面風速であることから、実温度Tr(℃)での風量Qr(m3 /s)への換算は、空気を理想期待と仮定すれば、風量比=絶対温度比が成立するので、
Qr/Q=(273.15+Tr)/(273.15+20)
よって、
Qr=Q×(273.15+Tr)/(273.15+20)
となる。
Here, since the air volume Q (m 3 / s) calculated in (3) is the surface wind speed when V (m / s) is assumed to be 20 ° C., the air volume Qr () at the actual temperature Tr (° C.) The conversion to m 3 / s) is based on the assumption that air is an ideal expectation.
Qr / Q = (273.15 + Tr) / (273.15 + 20)
Therefore,
Qr = Q × (273.15 + Tr) / (273.15 + 20)
It becomes.
図10に示す第6の実施の形態の除湿装置10Eは、図8に示した除湿装置10Dの変形例が示され、再生側送風機38を送風機制御部39によってインバータ制御することにより、再生側空気の風量を制御するものである。
A dehumidifying device 10E of the sixth exemplary embodiment shown in FIG. 10 is a modified example of the
10A、10B、10C、10D、10E…除湿装置、12…除湿ロータ、14…軸、16…処理領域、18…再生領域、20、22…給気ライン、24…処理側送風機、30…外気冷却コイル、32…環気冷却コイル、34…湿度センサ、36…運転状態演算器、38…再生側送風機、39…送風機制御部、40…再生用加熱器、41…加熱器制御部、42、44…再生ライン、46…循環ライン、50…外気湿度センサ、52…流量制御ダンパ、56…差圧計、58…風量演算器 10A, 10B, 10C, 10D, 10E ... dehumidifying device, 12 ... dehumidifying rotor, 14 ... shaft, 16 ... treatment area, 18 ... regeneration area, 20, 22 ... air supply line, 24 ... treatment side blower, 30 ... outside air cooling Coil, 32 ... Ambient cooling coil, 34 ... Humidity sensor, 36 ... Operating state calculator, 38 ... Regeneration side blower, 39 ... Blower control unit, 40 ... Regeneration heater, 41 ... Heater control unit, 42, 44 ... regeneration line, 46 ... circulation line, 50 ... outside humidity sensor, 52 ... flow rate control damper, 56 ... differential pressure gauge, 58 ... air volume calculator
Claims (6)
前記除湿ロータが、前記処理側空気の湿分を吸着により除去する処理領域、前記加熱された再生側空気により除湿ロータに吸着している湿分を除去する再生領域に少なくとも分割された除湿装置において、
前記除湿ロータの前記処理領域に流入する処理側空気の絶対湿度を測定する湿度センサ、該湿度センサによって測定された絶対湿度、予め設定された除湿ロータ処理領域出口における露点設定値に基づいて除湿装置の所定の運転状態を演算する運転状態演算部を有することを特徴とする除湿装置。 A processing-side air blower that conveys processing-side air that requires moisture adjustment, a dehumidification rotor that absorbs moisture while rotating the moisture in the processing-side air that has been conveyed by the processing-side air blower, and removes moisture from the dehumidification rotor A regeneration heater for heating the regeneration side air for removal, a regeneration side blower for conveying the regeneration side air heated by the regeneration heater to the dehumidification rotor,
In the dehumidifying apparatus, the dehumidifying rotor is divided at least into a processing region for removing moisture of the processing side air by adsorption, and a regeneration region for removing moisture adsorbed on the dehumidifying rotor by the heated regeneration side air ,
A humidity sensor for measuring the absolute humidity of the processing-side air flowing into the processing area of the dehumidifying rotor, an absolute humidity measured by the humidity sensor, and a dehumidifying device set based on a preset dew point at the dehumidifying rotor processing area outlet A dehumidifier having an operation state calculation unit for calculating the predetermined operation state.
前記除湿ロータが、前記処理側空気の湿分を吸着により除去する処理領域、前記加熱された再生側空気により除湿ロータに吸着している湿分を除去する再生領域に少なくとも分割された除湿装置において、
前記除湿ロータに搬送される前記外気の湿度を測定する湿度センサ、該湿度センサによって測定された湿度及び前記低湿度空気の湿度に基づいて算出された絶対湿度であって前記除湿ロータの前記処理領域に流入する処理側空気の絶対湿度、予め設定された除湿ロータ処理領域出口における露点設定値に基づいて除湿装置の所定の運転状態を演算する運転状態演算部を有することを特徴とする除湿装置。 A processing-side blower that transports processing-side air in which outside air that requires adjustment of moisture and low-humidity air that is controlled to a predetermined low humidity is mixed, in the processing-side air that has been transported by the processing-side blower A dehumidification rotor that adsorbs while rotating moisture, a regeneration heater that heats regeneration side air to remove moisture from the dehumidification rotor, and regeneration side air heated by the regeneration heater to the dehumidification rotor While equipped with a regenerative blower to convey,
In the dehumidifying apparatus, the dehumidifying rotor is divided at least into a processing region for removing moisture of the processing side air by adsorption, and a regeneration region for removing moisture adsorbed on the dehumidifying rotor by the heated regeneration side air ,
A humidity sensor for measuring the humidity of the outside air conveyed to the dehumidifying rotor, an absolute humidity calculated based on the humidity measured by the humidity sensor and the humidity of the low-humidity air, and the processing area of the dehumidifying rotor A dehumidifier having an operation state calculation unit that calculates a predetermined operation state of the dehumidifier based on the absolute humidity of the processing-side air flowing into the dehumidifier and a dew point set value at a preset dehumidification rotor processing region outlet.
前記運転状態演算部は、演算して求めた演算値に基づいて前記送風機制御部、前記加熱器制御部を制御することを特徴とする請求項1又2に記載の除湿装置。 A blower control unit that controls the regeneration-side blower to adjust the air volume of the regeneration-side air, and a heater control unit that controls the regeneration heater to adjust the heating temperature of the regeneration-side air,
The dehumidifying device according to claim 1 or 2, wherein the operating state calculation unit controls the blower control unit and the heater control unit based on a calculated value obtained by calculation.
前記運転状態演算部は、演算して求めた演算値に基づいて前記パージ空気の排気量、パージ空気冷却手段、及び前記加熱器制御部を制御することを特徴とする請求項1又2に記載の除湿装置。 The dehumidification rotor has a purge area that cools the dehumidification rotor with low-temperature air, and the purge air that has passed through the purge area becomes the processing side air and is heated by the regeneration heater to regenerate the dehumidification rotor. A portion of the purge air that has passed through the region is exhausted, and the remaining purge air is reheated as regeneration side air by the regeneration heater and conveyed to the regeneration region of the dehumidifying rotor,
3. The operation state calculation unit controls the purge air displacement, purge air cooling means, and the heater control unit based on a calculated value obtained by calculation. Dehumidifier.
前記運転状態演算部は、前記風量演算部で演算された風量に基づいて、前記送風機制御部、前記加熱器制御部をフィードバック制御することを特徴とする請求項3に記載の除湿装置。 A temperature sensor that measures the outlet temperature of the regeneration region of the dehumidifying rotor, a differential pressure sensor that measures the differential pressure of the regeneration side air before and after passing through the regeneration region of the dehumidifying rotor, the outlet temperature measured by the temperature sensor, and the difference Based on the differential pressure measured by the pressure sensor, provided with an air volume calculating unit that calculates the air volume passing through the regeneration region of the dehumidifying rotor,
The dehumidifying device according to claim 3, wherein the operation state calculation unit feedback-controls the blower control unit and the heater control unit based on the air volume calculated by the air volume calculation unit.
前記運転状態演算部は、前記風量演算部で演算された風量に基づいて、前記パージ空気の排気量、パージ空気冷却手段、及び前記加熱器制御部をフィードバック制御することを特徴とする請求項4に記載の除湿装置。 A temperature sensor that measures the outlet temperature of the regeneration region of the dehumidification rotor, a differential pressure sensor that measures a differential pressure of the purge air before and after passing through the regeneration region of the dehumidification rotor, the outlet temperature measured by the temperature sensor, and the difference Based on the differential pressure measured by the pressure sensor, provided with an air volume calculating unit that calculates the air volume passing through the regeneration region of the dehumidifying rotor,
5. The operation state calculation unit feedback-controls the purge air exhaust amount, purge air cooling means, and the heater control unit based on the air volume calculated by the air volume calculation unit. The dehumidifying device described in 1.
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