JP2009095744A - 吸着筒 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱材を装着することなく表面での結露を防止することのできる吸着筒を提供する。
【解決手段】圧縮空気を除湿する吸着式除湿装置に装備される吸着筒１において、吸着筒１には吸着材９の充填されたインサートカートリッジ２が内部に着脱可能に装着され、吸着筒１の内壁とインサートカートリッジ２の外壁との間に互いが実質的に接触することがないクリアランスを持つ空間１５を有し、吸着筒１の内部でインサートカートリッジ２下流側の圧縮空気流路と空間１５とが繋がっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮空気を除湿する吸着式除湿装置のインサートカートリッジを内蔵する吸着筒に関するものである。

圧縮空気の除湿には、例えば、ゼオライト等の吸着材に圧縮空気を通流させて除湿する吸着式除湿装置が用いられている。従来、特許文献１に示される気体の除湿装置のように、吸着筒の内部に吸着材を充填して圧縮空気を通流させて除湿していた。

しかしながら、吸着材には寿命があって交換が必要である。そのため、交換を容易にするために、吸着材を充填したインサートカートリッジを吸着筒内部に装着し、インサートカートリッジごと交換できるようにすることが行われている。

図３には、全長が約１ｍで円柱状の吸着筒５０を８本備えている吸着式除湿器が示されている。吸着筒５０が１列に４本、２列に並んで装備されている。

図４に示されるように、吸着筒５０の内部には、インサートカートリッジ５１が装着される。

吸着筒５０では、アルミ製で円筒状に形成された吸着筒壁５５の内部にインサートカートリッジ５１が収容される。この吸着筒壁５５の底部にエンドリング５２が嵌めこまれると共に、インサートカートリッジ５１のシャフト５８にエンドリング５２がネジ止めされて固定されている。吸着筒壁５５の上部にはスプリング５４が挿入され、エンドリング５３が嵌めこまれてインサートカートリッジ５１のシャフト５８にネジ止め固定されている。エンドリング５２，５３には、圧縮空気の通流する通気孔（非図示）が形成されている。

インサートカートリッジ５１は、円筒形の壁部６３、壁部６３の一端に嵌められて底面を構成するプラリング６０、壁部６３の上面を構成するスライダー６５、および中心部を貫通して上下に突出するシャフト５８を備え、内部に吸着材６４が充填されている。プラリング６０およびスライダー６５には、通気孔（共に非図示）が形成されている。スライダー６５は、スプリング５４によって下方に付勢されて吸着材６４を押圧固定している。

インサートカートリッジ５１の壁部６３は安価なＰＥＴフィルムを丸めて溶着したもので構成されている。ＰＥＴフィルムは、金属とは異なり、柔軟性を有している。このため、壁部６３は、吸着材６４へのスプリング５４による付勢で外側に膨らむ。また、壁部６３は、吸着材の凹凸によってその表面が凹凸状になっている。

壁部６３は、吸着材６４を充填しない状態で、壁部６３の外壁と吸着筒壁５５の内壁とのクリアランスが約１ｍｍになる径で形成していた。しかしながら、インサートカートリッジ５１を吸着筒５０に装着した場合には、壁部６３が歪んで部分的に吸着筒壁５５の内壁に接触している。

図３に示される吸着式除湿装置では、一列分の４本の吸着筒５０の下方から上方に湿った圧縮空気を通流させて乾燥させる。この乾燥した圧縮空気の一部を残りの列の４本の吸着筒５０に上方から下方に通流させて内部の吸着材を乾燥させて再生する。所定時間ごとに、圧縮空気を乾燥させる列と、吸着材を再生させる列とを交代する。

吸着材６４の再生では、列の交代時に圧縮空気は大気中に廃棄されるため、吸着筒５０内部の圧力は大気圧近くまで低下する。このため、断熱膨張により、吸着筒５０内部の温度は低下する。さらに、吸着材６４に含んでいた水分が気化する際の蒸発潜熱でインサートカートリッジ５１の温度が低下する。

インサートカートリッジ５１の温度低下で吸着筒壁５５が温度低下して吸着筒５０の表面温度は周囲温度よりも低温になり、その表面で結露して結露水が発生する。

従来では、吸着筒５０に断熱材を巻いて、表面での結露水の発生を防止している。

特開２００２−２８４３４号公報

本発明はこの課題を解決するためになされたもので、断熱材を装着することなく表面での結露を防止することのできる吸着筒を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された吸着筒は、圧縮空気を除湿する吸着式除湿装置に装備される吸着筒において、該吸着筒には吸着材の充填されたインサートカートリッジが内部に着脱可能に装着され、該吸着筒の内壁と該インサートカートリッジの外壁との間に互いが実質的に接触することがないクリアランスを持つ空間を有し、該吸着筒内部で該インサートカートリッジ下流側の圧縮空気流路と該空間とが繋がっていることを特徴とする。

請求項２に記載の吸着筒は、請求項１に記載されたもので、前記インサートカートリッジには、上流側に圧縮空気の流れを整流するフィンが形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の吸着筒では、吸着筒の内壁とインサートカートリッジの外壁との間に互いが実質的に接触することがないクリアランスを持つ空間を有し、吸着筒内部でインサートカートリッジ下流の圧縮空気流路と空間とが繋がっている。これにより、吸着材が蒸発潜熱や圧縮空気の断熱膨張で温度低下してインサートカートリッジが温度低下しても、吸着筒の内壁に直接接触していないため、温度が直接伝わらない。さらに、インサートカートリッジと吸着筒内壁との間に乾燥した空気が導入されるため、空気が断熱材の効果を奏してインサートカートリッジの温度が吸着筒の壁面に伝わりにくい。このため、吸着筒の壁面が低温になることが防止されて、吸着筒表面での結露を防止することができる。

請求項２記載の吸着筒では、インサートカートリッジには上流側に圧縮空気の流れを整流するフィンが形成されていることにより、圧縮空気が整流されてインサートカートリッジ内部の吸着材に均一に圧縮空気が通流することで除湿効率が向上する。このため、インサートカートリッジのサイズを小さくして吸着筒とインサートカートリッジとの間に空間を有するようにしても、除湿性能が低下しない。したがって、除湿性能や装置サイズが従来のままで吸着筒の結露を防止することができる。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１には、本発明を適用する吸着筒の使用状態が一部断面図で示されている。この吸着筒１は、図３に示されている吸着式除湿装置に８本装着されて使用される。

図１に示されている吸着筒１は、インサートカートリッジ２、スプリング３、吸着筒壁４、およびエンドリング５を備えている。

インサートカートリッジ２は、吸着材９、エンドリング１０、壁部１１、スライダー１２、およびシャフト１３を備えている。

図２に、エンドリング１０を図１の底面側から見た斜視図が示されている。エンドリング１０は、樹脂によって全体的に円形に形成されている。エンドリング１０には、円形で段付きの縁部２０、その中央部にシャフト１３を固定するシャフト固定部２１、８枚の整流板２２ａで構成された整流フィン２２が形成されている。これらによってエンドリング１０には、圧縮空気が通流可能な通気孔３０、３０・・・が形成されている。また、エンドリング１０には、吸着筒壁４との間をシールする環状のシール部材２３が取り付けられている。さらに、エンドリング１０には、吸着材９が漏れ出ないように円形の金属メッシュ網２４がネジで取り付けられる（図２では非図示。図１参照）。

整流フィン２２の整流板２２ａは、中央部のシャフト固定部２１から放射状に縁部２０まで繋がっている。また、整流板２２ａは、図２のＡ−Ａ断面図である図２（ａ）に示されるように、シャフト固定部２１の軸方向と同一方向に所定の幅Ｌ（一例として１５ｍｍ）で形成されている。整流板２２ａは、空気抵抗を減少するために、流線型に形成されている。

図１に示されるように、エンドリング１０には、インサートカートリッジ２の外壁を形成する壁部１１が嵌めこまれて固定されている。この壁部１１は、ＰＥＴフィルムを丸めて円筒形に溶着して形成されている。

この壁部１１は、吸着材９が充填されてスプリング３で付勢されて歪んだ状態であっても、吸着筒壁４の内壁との間に互いが実質的に接触することがないクリアランスを持つ径で形成されている。この例では、一例として、壁部１１の外壁と吸着筒壁４の内壁とのクリアランスが４ｍｍになる径で壁部１１が形成されている。

エンドリング１０のシャフト固定部２１には金属製のシャフト１３がナット２５，２６で固定されている。シャフト１３は、インサートカートリッジ２の中央を貫通してエンドリング１０の下方にネジ止め可能に突出し、インサートカートリッジ２の上方では、スプリング３およびエンドリング５を貫通してエンドリング５をネジ止め可能に突出する長さで形成されている。

スライダー１２は、樹脂製で全体的に円筒形に、壁部１１の内径よりも若干小径に形成されている。スライダー１２には、通気孔が形成されている。

インサートカートリッジ２は、壁部１１の内部に吸着材９が充填された後、壁部１１の上端部にスライダー１２で蓋をし、スライダー１２が上方に外れないようにシャフト１３の上側にナット２７が取り付けられる。スライダー１２は、シャフト１３を軸として下方にスライド可能に取り付けられている。なお、図１では、吸着材９は模式的に示されている。

スプリング３は、インサートカートリッジ２の上部に配置されスライダー１２を下方に押圧して、吸着材９を押圧固定する。吸着筒壁４は、アルミ製で円筒形に形成されて吸着筒１の外壁を形成する。

エンドリング５は、全体的に円筒形で、その内側に圧縮空気が通流する通気孔が形成されている（非図示）。エンドリング５は、吸着筒壁４の上端に嵌め込まれて吸着筒１の上面を形成し、インサートカートリッジ２のシャフト１３にナット２８でネジ止め固定される。

圧縮空気は、インサートカートリッジ２を通流してスライダー１２から出力され、スプリング３を経由してエンドリング５から出力される。このスライダー１２からエンドリング５までの圧縮空気流路が本発明におけるインサートカートリッジ下流の圧縮空気流路に相当する。

吸着筒１にインサートカートリッジ２を装着した状態で、インサートカートリッジ２の壁部１１が歪んでいても、壁部１１と吸着筒壁４との間に互いが実質的に接触することがないクリアランスを持つ空間１５が形成される。この空間１５は、インサートカートリッジ２の下流側の圧縮空気流路に繋がっている。

次に、この吸着筒１の動作について説明する。吸着筒１は、吸着式除湿装置によって、所定時間ごとに圧縮空気の乾燥動作と吸着材の再生動作とを交互に切り替えられる。

圧縮空気の乾燥動作の場合には、湿った圧縮空気が吸着筒１の底面側（図１の下方）から導入される。この圧縮空気の流れを図１に実線矢印で示す。

圧縮空気は、インサートカートリッジ２のエンドリング１０を通る際に、整流フィン２２で整流されて壁部１１内部を均一に通流し、吸着材９全体に満遍なく通流する。これにより、圧縮空気は吸着材９に水分を吸着されて乾燥する。乾燥した圧縮空気は、スライダー１２を通ってインサートカートリッジ２から出力される。インサートカートリッジ２から出力された圧縮空気は、スプリング３を通り、エンドリング５を通って吸着筒１から出力される。また、インサートカートリッジ２から出力された圧縮空気は、壁部１１と吸着筒壁４との間の空間１５を満たす。

吸着材９の再生動作の場合には、吸着式除湿装置によって底面側からの圧縮空気の導入が停止されて、底面側は大気に開放される。また、吸着筒１の上面側（図１の上方）から、他の吸着筒１から出力された乾燥した圧縮空気の一部が導入される。この導入される圧縮空気の流れを図１に破線矢印で示す。

導入された圧縮空気は、大気圧まで減圧されて断熱膨張によって低温の乾燥空気になる。この低温の乾燥空気がインサートカートリッジ２のスライダー１２から入気して吸着材９を通流してエンドリング１０から排気される。このため、インサートカートリッジ２は低温になる。乾燥空気が吸着材９を通流する際に、吸着材９に含んでいた水分は蒸発し、吸着材９が乾燥して再生される。このとき、吸着材９から水分が蒸発することにより、蒸発潜熱でインサートカートリッジ２は一層低温になる。

インサートカートリッジ２の壁部１１は吸着筒壁４に直接接触せずに空間１５で隔てられているため、インサートカートリッジ２の温度は、直接、吸着筒壁４に伝わらない。また、インサートカートリッジ２からエンドリング５までの圧縮空気流路（本発明におけるインサートカートリッジ下流の圧縮空気流路）と空間１５とが繋がっているため、空間１５には乾燥空気が導入される。このため、熱伝導率の小さな空気が断熱材の効果を奏して吸着筒壁４にインサートカートリッジ２の温度が伝わらない。したがって、吸着筒壁４が結露の発生するほどの低温になることが防止されて、吸着筒壁４の表面での結露を防止することができる。

なお、空間１５に導入される乾燥空気は低温であるが、空気は熱伝導率が小さいため、壁部１１は低温になりにくく、吸着筒壁４表面で結露は発生しない。また、乾燥空気が導入されるため、壁部１１の外壁側や吸着筒壁４の内壁側で結露が発生しない。

吸着筒１が、吸着材９の再生動作から再び圧縮空気の乾燥動作に切り換わったときは、再び空間１５は乾燥した圧縮空気で満たされる。このため、圧縮空気が断熱材の効果を奏してインサートカートリッジ２の温度は、吸着筒壁４に伝わらない。したがって、乾燥動作においても吸着筒壁４の表面での結露が防止される。

この実施例では、インサートカートリッジ２のエンドリング１０（本発明におけるインサートカートリッジの上流側）に整流フィン２２を形成したことにより、圧縮空気が整流されてインサートカートリッジ２内部の吸着材９に均一に圧縮空気が通流して除湿効率が向上している。このため、図４の従来の吸着筒５０よりも吸着筒１のサイズを大きくせずに、インサートカートリッジ２のサイズを小さくして空間５０を有するようにしても、除湿性能が低下しない。したがって、除湿性能や装置サイズが従来のままで吸着筒の結露を防止することができる。

なお、図２(ａ)に示される整流板２２ａを図２（ｂ）に示される整流板２２ｂのように替えて、軸流ファン状の形状に整流フィン２２を形成してもよい。この整流板２２ｂは、エンドリング１０の中心軸に対して所定の角度θ傾けて、シャフト固定部２１から縁部２０まで繋がって形成されている。この整流板２２ｂは、整流板２２ａと同様に所定の幅（一例として１５ｍｍ）で形成される。

この場合、圧縮空気は、整流板２２ｂで整流されてインサートカートリッジ２の内部を螺旋状に回転して通流する。これにより、インサートカートリッジ２の中央部および周辺部に均一に圧縮空気が流れる。このため、周辺部の吸着材の除湿負荷も中央部の吸着材の除湿負荷に近くなって、除湿性能を向上することができる。

本発明を適用する吸着筒の使用状態を示す断面図である。 本発明を適用する吸着筒に装着されるインサートカートリッジの底面側のエンドリングを下方から見た斜視図である。 吸着式除湿装置の斜視図である。 従来のインサートカートリッジの使用状態を示す断面図である。

符号の説明

１,５０は吸着筒、２,５１はインサートカートリッジ、３,５４はスプリング、４,５５は吸着筒壁、５,１０,５２,５３はエンドリング、９は吸着材、１１,６３は壁部、１２,６５はスライダー、１３,５８はシャフト、２０は縁部、２１はシャフト固定部、２２は整流フィン、２２ａ，２２ｂは整流板、２３はシール部材、２４は金属メッシュ網、２５,２６,２７,２８はナット、３０は通気孔、６０はプラリング、Ｌは幅、θは角度である。

Claims (2)

1. 圧縮空気を除湿する吸着式除湿装置に装備される吸着筒において、該吸着筒には吸着材の充填されたインサートカートリッジが内部に着脱可能に装着され、該吸着筒の内壁と該インサートカートリッジの外壁との間に互いが実質的に接触することがないクリアランスを持つ空間を有し、該吸着筒内部で該インサートカートリッジ下流側の圧縮空気流路と該空間とが繋がっていることを特徴とする吸着筒。
2. 前記インサートカートリッジには、上流側に圧縮空気の流れを整流するフィンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着筒。

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