JP2010270975A - Dehumidifying device with temperature regulating function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は温度調整機能付きの除湿装置に関する。 The present invention relates to a dehumidifying device with a temperature adjustment function.
通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い精密加工等が要求される工程では、通常、クリーンルームの温度変化よりも更に小さな温度変化の環境であることが要求される。このため、高い精密加工等が要求される工程は、精密な温度管理がなされている空間ユニット内に設けられる。
この様な空間ユニットの温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献1には、図10に示す温度調整装置が提案されている。
図10に示す温度調整装置は、圧縮機100で圧縮されて加熱された高温の熱媒体の一部が加熱器102に供給される加熱流路と、高温の熱媒体の残余部が凝縮器104で冷却されてから第1膨張弁106で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却器108に供給される冷却流路とが設けられ、ファン112によって空間ユニット110内に吸引された温度調整対象の空気が加熱器102と冷却器108とを通過して所定温度に調整されるように、高温の熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ加熱流路と冷却流路との各々を通過した熱媒体が圧縮機100に再供給される温度調整装置である。
この温度調整装置では、圧縮機100から吐出された高温の熱媒体の一部を加熱流路側に分配すると共に、高温の熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ加熱流路と冷却流路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を変更可能な比例三方弁114と、加熱流路の加熱能力が向上するように、加熱器102で熱を放出して冷却されてから第2膨張弁116で断熱的に膨張されて更に冷却された熱媒体が、外部熱源である水から吸熱する吸熱器118を具備するヒートポンプ手段と、比例三方弁114を制御し、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の熱媒体の分配比率を調整して、加熱器102と冷却器108とを通過する温度調整対象の空気を所定温度に制御する制御部120とが設けられている。
Usually, in the precision processing field such as the manufacturing process of semiconductor devices, most of them are installed in a clean room in which temperature and humidity are controlled.
However, in recent years, in the precision processing field, processes requiring precision processing with higher processing accuracy than before have been emerging.
In a process that requires such high precision processing, it is usually required that the temperature change environment is smaller than that of a clean room. For this reason, a process requiring high precision processing or the like is provided in a space unit in which precise temperature management is performed.
As a temperature adjusting device used for adjusting the temperature of such a space unit, for example, the following
10 includes a heating flow path in which a part of the high-temperature heat medium compressed and heated by the
In this temperature adjusting device, a part of the high-temperature heat medium discharged from the
図10に示す温度調整装置では、空間ユニット110の温度を目標温度に対して±0.1℃の精度で制御でき、省エネルギーも図ることができる。
ところで、図10に示す温度調整装置では、温度調整対象の空気が加熱器102を通過するため、温度調整装置から空間ユニット110に吐出される空気は、温度調整装置に吸引された空気よりも除湿されている。
しかし、図10に示す温度調整装置から吐出される空気の湿度は未調整である。このため、図10に示す温度調整装置から吐出される空気の湿度には、バラツキが存在する。
また、図10に示す温度調整装置から吐出される空気の湿度よりも更に一層除湿された除湿空気が求められる場合も存在する。
そこで、本発明の課題は、吐出された温度調整された気体の湿度が未調整で且つ除湿程度が不十分な従来の温度調整装置の課題を解決し、温度調整がなされ且つ充分に除湿された気体を吐出できる温度調整機能付きの除湿装置を提供することにある。
In the temperature adjustment device shown in FIG. 10, the temperature of the space unit 110 can be controlled with an accuracy of ± 0.1 ° C. with respect to the target temperature, and energy saving can be achieved.
By the way, in the temperature adjusting device shown in FIG. 10, since the air to be adjusted passes through the
However, the humidity of the air discharged from the temperature adjustment device shown in FIG. 10 is not adjusted. For this reason, variation exists in the humidity of the air discharged from the temperature control apparatus shown in FIG.
In some cases, dehumidified air that is further dehumidified than the humidity of the air discharged from the temperature control device shown in FIG. 10 is required.
Therefore, an object of the present invention is to solve the problem of a conventional temperature adjustment device in which the humidity of the discharged temperature-adjusted gas is not adjusted and the degree of dehumidification is insufficient, and the temperature is adjusted and the moisture is sufficiently dehumidified. An object of the present invention is to provide a dehumidifying device with a temperature adjusting function capable of discharging gas.
本発明者らは、前記課題を解決すべく検討したところ、図10に示す温度調整装置の加熱器102及び冷却器108を通過した空気を、吸湿剤を含有するデシカント部を通過させることによって、充分に除湿された空気を吐出でき、且つ省エネルギーを図れることを見出した。
すなわち、前記課題を解決する手段として、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第1膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路と、前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体中の水分を吸着する吸湿剤を含有するデシカント部とが設けられ、前記加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段の各々を通過した第1熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整機能付きの除湿装置であって、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱流路、冷却流路及びデシカント部を通過した気体の温度を所定温度に制御する温度制御部が設けられている温度調整機能付きの除湿装置を提供できる。
The present inventors have studied to solve the above problem, and by passing the air that has passed through the
That is, as means for solving the problem, a heating flow path in which a part of the high-temperature first heat medium that is compressed and heated by a compressor is supplied to the heating means, and the remaining portion of the high-temperature first heat medium Is cooled by the condensing means and then adiabatically expanded by the first expansion means, further cooled and supplied to the cooling means, and a part of the high-temperature first heat medium discharged from the compressor Is distributed to the heating flow path side, the remaining portion of the high temperature first heat medium is distributed to the cooling flow path side, and the distribution ratio of the high temperature first heat medium distributed to the heating flow and the cooling flow path is In order to improve the heating capacity of the heating flow path, the distribution means that can change the temperature of the heating flow path, and the second expansion means is adiabatically expanded after being cooled by releasing heat by the heating means and further cooled. One heat medium includes heat absorption means for absorbing heat from a second heat medium that is an external heat source. And a desiccant part containing a hygroscopic agent that adsorbs moisture in the gas that has passed through the heating unit and the cooling unit, and the first pump unit that has passed through each of the heating channel, the cooling channel, and the heat pump unit. A dehumidifying device with a temperature adjustment function in which the heat medium is re-supplied to the compressor, wherein the distribution means controls the distribution means and distributes the high temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path Thus, a dehumidifying device with a temperature adjustment function can be provided in which a temperature control unit is provided to control the temperature of the gas that has passed through the heating channel, the cooling channel, and the desiccant unit to a predetermined temperature.
本発明者らが提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
凝縮手段を構成する凝縮器を通過する高温の第1熱媒体の残余部を冷却する冷却媒体を空気流とし、デシカント部に含有されている吸湿剤として、前記凝縮器を通過して昇温された前記空気流による加熱によって、吸着した水分が脱着される吸湿剤を用いることによって、凝縮器での排熱のみによって吸着剤の水分の脱着に有効利用でき、更に一層の省エネルギーを図ることができる。
また、デシカント部として、水分の吸着能を有する吸湿剤を含有する未吸着状態の部分と、水分を吸着した吸湿剤を含有する吸着状態の部分とが併存するデシカント部を用い、前記吸着状態の部分を加熱し、水分を吸着した吸湿剤から水分を脱着して、水分の吸着能を有する吸湿剤を含有する未吸着状態の部分に再生する脱着部を設けることによって、デシカント部を繰り返して調湿部材として用いることができる。
かかる脱着部を、凝縮器を通過して加熱された空気流が吹き付けられる位置に設けることによって、凝縮器によって高温の第1熱媒体から除去した熱を有効利用できる。
更に、デシカント部として、デシカントロータを用い、水分を吸着した吸湿剤を含有するデシカントロータの吸着状態の部分を、前記吸湿剤から水分を脱着する脱着部の位置に移動するように、前記デシカントロータを回転駆動する駆動部を設けることによって、加熱手段及び冷却手段を通過した気体に対し、常に、水分の吸着能を有する未吸着吸湿剤を含有する部分を位置させることができる。
尚、第1膨張手段に自動膨張弁を用い、冷却手段に供給する熱媒温度と圧縮機の過熱度とが所定範囲となるように、前記自動膨張弁の開度を制御する膨張弁制御部を設けることによって、圧縮機の安定運転を図り且つ冷却器の着霜を防止できる。
In the means for solving the problems provided by the present inventors, the following preferred embodiments can be raised.
The cooling medium that cools the remaining portion of the high-temperature first heat medium that passes through the condenser that constitutes the condensing means is used as an air flow, and the temperature is increased through the condenser as a moisture absorbent contained in the desiccant part. Further, by using a hygroscopic agent from which adsorbed moisture is desorbed by heating with the air flow, it can be effectively used for desorption of moisture from the adsorbent only by exhaust heat in the condenser, and further energy saving can be achieved. .
Further, as the desiccant part, a desiccant part in which a non-adsorbed part containing a hygroscopic agent capable of adsorbing moisture and an adsorbed part containing a moisture absorbent adsorbing moisture coexist is used. The desiccant part is repeatedly prepared by providing a desorption part that heats the part, desorbs the moisture from the moisture absorbent that has adsorbed moisture, and regenerates the unadsorbed part containing the moisture absorbent capable of adsorbing moisture. It can be used as a wet member.
By providing such a desorption part at a position where the heated air flow is blown through the condenser, the heat removed from the high-temperature first heat medium by the condenser can be effectively used.
Further, a desiccant rotor is used as the desiccant part, and the desiccant rotor containing the moisture absorbent adsorbing moisture is moved to the position of the desorption part for desorbing moisture from the moisture absorbent. By providing the drive unit that rotationally drives the gas, the portion containing the unadsorbed hygroscopic agent that has the ability to adsorb moisture can be always positioned with respect to the gas that has passed through the heating means and the cooling means.
An expansion valve control unit that uses an automatic expansion valve as the first expansion means and controls the opening degree of the automatic expansion valve so that the temperature of the heat medium supplied to the cooling means and the degree of superheat of the compressor are within a predetermined range. By providing this, stable operation of the compressor can be achieved and frosting of the cooler can be prevented.
本発明者らが提案した温度調整機能付きの除湿装置によれば、除湿対象の気体を、冷却手段と加熱手段とによって、所定温度に調整すると共に、デシカント部の吸湿剤によって気体中の水分を充分に除湿できる。
このため、除湿装置からは、所定温度に調整され且つ充分に除湿された気体を吐出できる。
尚、かかる温度調整機能付きの除湿装置には、ヒートポンプ手段が採用されているため、省エネルギーを図ることができる。
According to the dehumidifying device with a temperature adjustment function proposed by the present inventors, the gas to be dehumidified is adjusted to a predetermined temperature by the cooling means and the heating means, and the moisture in the gas is adjusted by the moisture absorbent in the desiccant part. Can be fully dehumidified.
For this reason, the dehumidified apparatus can discharge a gas that is adjusted to a predetermined temperature and is sufficiently dehumidified.
In addition, since the heat pump means is employ | adopted in this dehumidification apparatus with a temperature control function, energy saving can be aimed at.
本発明者らが提案した温度調整機能付きの除湿装置の一例を説明する概略図を図1に示す。図1に示す温度調整機能付きの除湿装置は、所定温度に調整され且つ充分に除湿された気体を得るための除湿装置である。
図1に示す温度調整機能付きの除湿装置には、空間ユニット10内に、ファン12によって吸込んだ除湿対象の気体としての空気の温度を調整する加熱流路及び冷却流路が設けられている。
かかる加熱流路を形成する加熱手段としての加熱器14と冷却流路を形成する冷却手段としての冷却器16,16とが設けられ、除湿対象の空気は冷却器16を通過して除湿された後、加熱器14を通過するように、冷却器16,16と加熱器14とが配設されている。
この様に、冷却手段として、二台の冷却器16,16を用いることによって、一台の加熱器14を用いた加熱手段よりも、冷却手段の熱交換能力を高め、除湿対象の空気の除湿を充分に行うことができる。
尚、冷却器16の熱交換能力が必要としている除湿能力を充足していれば、1台の冷却器16であってもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a dehumidifying device with a temperature adjustment function proposed by the present inventors. The dehumidifying device with a temperature adjusting function shown in FIG. 1 is a dehumidifying device for obtaining a gas that is adjusted to a predetermined temperature and sufficiently dehumidified.
In the dehumidifying device with a temperature adjusting function shown in FIG. 1, a heating channel and a cooling channel for adjusting the temperature of air as a gas to be dehumidified sucked by the
A
In this way, by using the two
Note that one
図1に示す温度調整機能付きの除湿装置では、加熱器14及び冷却器16,16に供給する第1熱媒体としては、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが用いられる。かかる第1熱媒体の気化・液化によってクリーンルーム内の空気を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第1熱媒体は、圧縮機18によって圧縮・加熱されて高温(例えば70℃)の気体状となって吐出される。圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体を、分配手段として二方弁20a,20bによって、加熱器14が設けられた加熱流路側と冷却器16,16が設けられた冷却流路側とに分配される。
In the dehumidifying apparatus with a temperature adjustment function shown in FIG. 1, the first heat medium supplied to the
Such a first heat medium is compressed and heated by the
二方弁20a,20bによって加熱流路側に分配された高温の第1熱媒体は、加熱器14に直接供給され、空間ユニット10内に吸引されて冷却器16で冷却された空気流を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第1熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第1熱媒体となる。
一方、冷却流路側に分配された高温の第1熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器26によって冷却されてから第1膨張弁28によって断熱的に膨張して更に冷却(例えば、10℃に冷却)される。この第1膨張弁28は、手動の膨張弁でよく、キャピラリーチューブであってもよい。
冷却された第1熱媒体は、冷却器16,16に供給され、空間ユニット10内に吸込まれた空気流を冷却して除湿する。
かかる凝縮器26には、ファン30によって供給される第2熱媒体としての空気流が供給されている。この空気流は、凝縮器26内で70℃程度の第1熱媒体によって30℃程度に加熱される。加熱された空気流は、後述するデシカント部としてのデシカントロータ50を部分的に加熱してからヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器32に加熱源として供給される。
The high temperature first heat medium distributed to the heating flow path side by the two-
On the other hand, the high-temperature first heat medium distributed to the cooling channel side is cooled by the
The cooled first heat medium is supplied to the
The
この吸熱器32には、加熱器14で放熱した第1熱媒体を、第2膨張弁34によって断熱的に膨張して更に冷却した10℃程度の第1熱媒体が供給されている。このため、吸熱器32では、凝縮器26及びデシカントロータ50を通過した空気流と10℃程度に冷却された第1熱媒体との温度差に基づいて、第1熱媒体が空気流から吸熱できる。この第2膨張弁34は、手動の膨張弁でよく、キャピラリーチューブであってもよい。
吸熱器32で空気流から吸熱して昇温された第1熱媒体は、アキュームレータ36を経由して圧縮機18に供給される。このアキュームレータ36には、冷却器16に供給されて空間ユニット10内に吸込まれた空気流から吸熱した第1熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ36は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機18に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機18に供給できる。
このアキュームレータ36としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ36を設置しなくても、吸熱器32で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器16に供給されて空間ユニット10内に吸込まれた気体から吸熱した熱媒体とを合流して、圧縮機18に再供給できればよい。
The
The first heat medium heated by absorbing heat from the air flow at the
As this
Even if the
図1に示す温度調整機能付きの除湿装置では、圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体を加熱流路側と冷却流路側とに分配する二方弁20a,20bは、温度制御部22によって制御されている。
温度制御部22では、図2に示す様に、ファン12から吐出される除湿された空気の温度を測定する温度センサー24によって測定された測定温度と設定された設定温度とを温度到達判定部22aで比較する。
この設定温度は、デシカントロータ50に用いられている吸湿剤の吸湿による発熱を考慮した温度であって、デシカントロータ50に供給される空気温度を、デシカントロータ50に含有されている吸湿剤の吸湿性能が最も発揮できる温度とするものである。
かかる測定温度と設定温度とが相違していたとき、測定温度が設定温度と一致するように、温度到達判定部22aからの情報を受けた熱媒分配制御部22bは、二方弁20a,20bの各開度を実施的に連続して変更する。
かかる二方弁20a,20bの各開度の変更によって、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第1熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更され、空間ユニット10内に吸込まれた空気を、デシカントロータ50に含有されている吸湿剤の吸湿性能を最も発揮できる所定温度に調整できる。
この二方弁20a,20bの各々は、図3に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、温度制御部22の熱媒分配制御部22bは、図3に示す二方弁20a,20bの各々についての流量特性データを保持している。従って、熱媒分配制御部22bからは、二方弁20a,20bの各流量特性に基づいて各二方弁20a,20bへの開度信号を発信する。
In the dehumidifying device with a temperature adjustment function shown in FIG. 1, the two-
As shown in FIG. 2, the
This set temperature is a temperature that takes into account the heat generated by the moisture absorption of the
When the measured temperature is different from the set temperature, the heat medium distribution control unit 22b that has received information from the temperature arrival determination unit 22a receives the information from the temperature arrival determination unit 22a so that the measured temperature matches the set temperature. Each opening is changed continuously in practice.
By changing the respective opening degrees of the two-
In each of the two-
ここで、「実質的に連続して変更」するとは、二方弁20a,20bの開度をステップ制御によって調整し、高温の第1熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する際に、二方弁20a,20bの開度が、微視的にはステップ的に変更されているものの、全体として高温の第1熱媒体の加熱流路と冷却流路とへの分配率を連続して変更している場合を含むことを意味する。
かかる温度制御部22に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。更に、図1に示す温度センサー24は、ファン12の吐出側に設置されているが、ファン12の吸入側に設置してもよく、ファン12の吐出側及び吸入側に設けてもよい。
Here, “substantially continuously change” means that the opening degree of the two-
The set temperature set in the
図1に示す温度調整機能付きの除湿装置では、除湿対象の空気の除湿は、冷却器16,16によっても行われるが、冷却器16,16及び加熱器14を通過した空気流中の水分を吸着する吸湿剤を含有するデシカントロータ50によって主として行われている。
デシカントロータ50は、図4(a)に示す様に、内部にハニカム構造体が設けられた円筒状体である。ハニカム構造体に、吸湿剤が担持されている。かかる吸湿剤は、水分を吸着して水分吸着能が殆ど消滅した吸着状態であっても、加熱して吸着していた水分を脱着することによって、水分吸着能を有する未吸着状態に再生できる。この吸湿剤として、高分子吸湿剤やハイシリカゼオライト等を用いることによって、吸湿剤の再生温度を40〜80℃程度とすることができる。このハイシリカゼオライトとしては、シリカ/アルミナ比が30以上のものが好適である。
かかるデシカントロータ50は、図4(a)に示す様に、回転軸が挿入される挿入孔51を中心にして矢印方向に回転可能に設けられる。このため、デシカントロータ50には、図4(b)に示す様に、冷却器16,16と加熱器14とを通過して温度調整された空気流と接触し、空気流中の水分を吸着する吸着部50aに対応する部分と、凝縮器26と吸熱器32との間の位置であって、凝縮器26によって加熱された空気流と接触し、水を吸着した吸湿剤から水分を脱着して再生する脱着部50bに対応する部分とが併存する。
In the dehumidifying apparatus with a temperature adjustment function shown in FIG. 1, dehumidification of the air to be dehumidified is also performed by the
As shown in FIG. 4A, the
As shown in FIG. 4A, the
図4(a)に示すデシカントロータ50は、図1に示す様に、駆動手段としてのモータ52によって挿入孔51を中心として矢印方向に回転する。このため、デシカントロータ50の吸着部50aに対応する部分と脱着部50bに対応する部分とは、図4(b)に示す様に、挿入孔51を中心として点対称の位置となる。
従って、図4(a)に示すデシカントロータ50の吸着部50aに位置している部分に含有されている吸湿剤は、冷却器16,16と加熱器14とを通過して温度調整された空気流中の水分を吸着して吸着状態となる。この際に、吸湿剤は発熱する。
次いで、水分を吸着した吸湿剤を含有する吸着状態の部分は、180°回動して脱着部50bの位置に到達して、凝縮器26によって加熱された空気流と接触し、水分を吸着した吸湿剤は水分の吸着能を有する吸湿剤に再生される。この際に、吸湿剤は吸熱する。
この様にして、再生された水分の吸着能を有する未吸着状態の部分は、再度、180°回動して吸着部50aの位置に到達する。
The
Accordingly, the hygroscopic agent contained in the portion located in the adsorbing portion 50a of the
Next, the portion in the adsorbed state containing the moisture absorbent that has adsorbed moisture has rotated 180 ° to reach the position of the desorbing portion 50b, and has contacted the air flow heated by the
In this way, the regenerated non-adsorbed portion having the ability to adsorb moisture again rotates 180 ° and reaches the position of the adsorbing portion 50a.
吸湿剤としてハイシリカゼオライトを含有する図4(a)に示すデシカントロータ50を具備する図1に示す温度調整機能付きの除湿装置を用いて、温度25℃、湿度70%の温湿度調整対象の空気流を、USERに供給する温度25℃、湿度19%以下の空気流となるように温湿度調整した。
かかる温湿度調整の際に、温湿度調整対象の空気流及びデシカントロータ50に供給する空気流の温度等を図5に示す。
まず、温湿度調整対象の空気をファン12によって空間ユニット10内に吸引しつつ、空気流を冷却器16,16と加熱器14とを通過させて9℃に冷却する。デシカントロータ50の吸湿剤の吸湿性能を最も発揮できる温度だからである。更に、除湿対象の空気中の絶対湿度を低下して、デシカントロータ50での吸湿性を更に向上させるためである。
引き続いて、9℃に冷却した空気流を、吸着部50aに位置するデシカントロータ50の部分を通過させて、空気流中の水分を吸湿剤に吸着させる。かかる吸湿剤による水分の吸着に伴って発生する発熱に、脱着部50b等から伝熱される熱等が加わって、空間ユニット10から吐出する空気流は、空間ユニット10内に吸引したときの温度である25℃に昇温され、湿度は19%以下に調整される。
この様に、デシカントロータ50の吸着部50aを通過した空気流を直接USERに供給できるのは、低温再生型の吸湿剤であるハイシリカゼオライトを用いているためである。
ここで、空間ユニット10から吐出する空気流の温度が、目標温度の25℃と異なる場合には、温度センサ−24からの信号に基づいて温度制御部22からは、二方弁20a,20bに対して加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第1熱媒体の分配率を変更する信号を発信して温湿度を調整する。このため、空間ユニット10から吐出する空気流の温湿度の調整バラツキは、温度が±0.1℃、湿度が±1%であった。
A
FIG. 5 shows the air flow to be adjusted for temperature and humidity, the temperature of the air flow supplied to the
First, the air to be adjusted in temperature and humidity is sucked into the
Subsequently, the air flow cooled to 9 ° C. is passed through the portion of the
The reason why the air flow that has passed through the adsorbing portion 50a of the
Here, when the temperature of the air flow discharged from the
続いて、除湿対象の空気流と接触したデシカントロータ50の吸着状態の部分は、デシカントロータ50の回動に伴って脱着部50bに到達する。脱着部50bでは、水分を吸着した吸湿剤がファン30によって凝縮器26を通過した空気流と接触する。
凝縮器26に対して、冷却器16,16と加熱器14とに供給する温室度調整対象の空気流とは別に、温度25℃、湿度70%の空気流をファン30によって吹き付ける。凝縮器26を通過した空気流は、図5に示されている様に、温度40℃、湿度17.9%に加熱される。図1に示す温度調整機能付きの除湿装置では、圧縮機18から吐出された高温の第1熱媒体の殆どは、冷却流路側に分配され、凝縮器26に大量の高温の第1熱媒体が供給されるからである。
デシカントロータ50の吸着剤は、低温再生型の吸湿剤であるハイシリカゼオライトを用いているため、吸着状態の吸湿剤は、温度が40℃に加熱された空気流と接触して加熱されることにより、水分が脱着されて水分の吸着能を有する吸湿剤に再生される。再生された水分の吸着能を有する吸湿剤を含有するデシカントロータ50の未吸着状態の部分は、デシカントロータ50の回転に伴って、吸着部50aに順次移動する。
他方、デシカントロータ50の吸着状態の吸湿剤と接触した空気流は、ヒートポンプ手段の吸熱器32を通過し、加熱器14及び第2膨張弁34を通過して冷却された第1熱媒体に吸熱される。このため、吸熱器32では、第1熱媒体が充分に蒸発でき、圧縮機18に液状の第1熱媒体が供給される液バック現象を防止できる。
この様に、図1に示す温度調整機能付きの除湿装置によれば、空間ユニット10から吐出する空気流の除湿を、一台の圧縮機18によって調整できると共に、その排熱をデシカントローラ50の吸着状態の吸湿剤の再生に利用している。その結果、空気流の温調用と吸着状態の吸湿剤の再生用とに個別に複数台の冷凍装置や加熱装置を用いる場合に比較して、大幅な省エネルギーを図ることができる。
尚、図1に示す温度調整機能付きの除湿装置において、冷却流路に分配される高温の第1熱媒体の分配率が低下して、凝縮器26を通過した空気流の温度が40℃以下に低下する場合には、不足する熱量を補完すべく、電気ヒータ60を設けてもよい。
Subsequently, the adsorbed portion of the
An air flow having a temperature of 25 ° C. and a humidity of 70% is blown to the
Since the adsorbent of the
On the other hand, the air flow that has come into contact with the adsorbent moisture absorbent of the
As described above, according to the dehumidifying device with a temperature adjusting function shown in FIG. 1, the dehumidification of the air flow discharged from the
In the dehumidifying device with a temperature adjustment function shown in FIG. 1, the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the cooling flow path is reduced, and the temperature of the air flow passing through the
図1に示す温度調整機能付きの除湿装置では、除湿対象の空気の温度、或いは温度制御部22の設定温度を変更したとき、冷却器16,16に過剰の第1熱媒体が流れ、冷却器16,16で第1熱媒体が蒸発できず液バック現象が発生したり、冷却器16,16の熱媒体の出口温度が低下して着霜現象が発生するおそれがある。
このため、図6に示す温度調整機能付きの除湿装置では、第1膨張弁28として、自動膨張弁を採用した(以下、自動膨張弁28と称することがある)。更に、この自動膨張弁28と冷却器16,16への分岐との間の配管に入口熱媒温度センサー44を設置すると共に、圧縮機18の吸込側(入口側)に吸込熱媒温度センサー46を装着し、温度制御部22と膨張弁制御部42とが併設されたコントロール部38を設けた。
In the dehumidifying device with a temperature adjustment function shown in FIG. 1, when the temperature of the air to be dehumidified or the set temperature of the
For this reason, in the dehumidifying apparatus with a temperature adjustment function shown in FIG. 6, an automatic expansion valve is employed as the first expansion valve 28 (hereinafter, sometimes referred to as the automatic expansion valve 28). Further, an inlet heat medium temperature sensor 44 is installed in the pipe between the
膨張弁制御部42では、図7に示す様に、冷却器16,16への供給配管に設けられた入口熱媒温度センサー44によって測定された冷却器入口熱媒温度が予め設定された所定温度範囲内にあるか否か入口熱媒温度判定部42aで判断する。
ここで、冷却器入口熱媒温度が所定温度範囲よりも高い場合には、入口熱媒温度判定部42aからの情報に基づいて開度調整部42cから自動膨張弁28の開度を減少する信号を発信し、冷却器入口熱媒温度が所定温度範囲よりも低い場合には、開度調整部42cから自動膨張弁28の開度を増加する信号を発信する。
また、膨張弁制御部42では、過熱度判定部42bにおいて、圧縮機18の吹込側に設けられた吸込熱媒温度センサー46によって測定された圧縮機入口熱媒温度と、入口熱媒温度センサー44によって測定された冷却器入口熱媒温度との温度差に基づく過熱度を算出し、予め設定された所定過熱度範囲内にあるか否か判断する。
ここで、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも高い場合には、過熱度判定部42bからの情報に基づいて開度調整部42cから自動膨張弁28の開度を減少する信号を発信し、算出された過熱度が所定過熱度範囲よりも低い場合には、開度調整部42cから自動膨張弁28の開度を増加する信号を発信する。
更に、図6に示す様に、冷却器16,16の各出口側に出口熱媒温度センサー48を設けて、出口熱媒温度を測定し、出口熱媒温度が着霜するおそれのない2℃以上となるように、自動膨張弁28の開度を調整してもよい。
図6に示す温度調整機能付きの除湿装置では、除湿対象の空気の温度、或いは温度制御部22の設定温度を変更したときでも、膨張弁制御部42によって自動膨張弁28を制御して、圧縮機18の安定運転を保持しつつ、ファン12から吐出される空気流の湿度に対する影響を可及的に小さくできる。
ここで、図7に示すコントロール部38に併設されている温度制御部22については、既に図2で説明しているため、温度制御部22の詳細な説明は省略する。
尚、図6に示す温度調整機能付きの除湿装置を構成する構成部材のうち、図1に示す温度調整機能付きの除湿装置の構成部材と同一部材は、図1の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
In the expansion valve controller 42, as shown in FIG. 7, the cooler inlet heat medium temperature measured by the inlet heat medium temperature sensor 44 provided in the supply pipes to the
Here, when the cooler inlet heat medium temperature is higher than the predetermined temperature range, a signal for decreasing the opening degree of the
Further, in the expansion valve control unit 42, the compressor inlet heat medium temperature measured by the suction heat
Here, when the calculated superheat degree is higher than the predetermined superheat degree range, a signal for reducing the opening degree of the
Further, as shown in FIG. 6, an outlet heat
In the dehumidifying device with a temperature adjusting function shown in FIG. 6, even when the temperature of the air to be dehumidified or the set temperature of the
Here, since the
Of the constituent members constituting the dehumidifying device with the temperature adjusting function shown in FIG. 6, the same members as those of the dehumidifying device with the temperature adjusting function shown in FIG. Detailed description will be omitted.
ところで、デシカントロータ50の吸湿剤として、再生温度が80〜120℃の汎用されている吸湿剤を用いた場合には、吸湿剤の吸湿時の発熱量及び水分の脱着時の吸熱量が、前述した低温再生型の吸湿剤であるハイシリカゼオライトよりも大きい。
このため、図8に示す様に、デシカントロータ50の吸着部50aを通過した空気流の温度を目標温度に調整する冷却器70を設けている。この冷却器70は、外部冷凍機72によって駆動される。
また、デシカントロータ50の脱着部50bでは、凝縮器26を通過して加熱された空気流による加熱のみでは、吸湿剤の水分を充分に脱着する加熱量が不足するため、凝縮器26と脱着部50bとの間に、不足する熱量を補完すべく、電気ヒータ60が設けられている。
この様に、再生温度が80〜120℃の吸湿剤を含有するデシカントロータ50を用い、冷却器70及び電気ヒータ60が設けられた温度調整機能付きの除湿装置によって、温度25℃、湿度70%の除湿対象の空気流を、USERに供給する温度25℃、湿度19%以下の空気流となるように調整した。かかる除湿の際に、除湿対象の空気流及びデシカントロータ50に供給する空気流の温度等を図9に示す。
まず、除湿対象の空気をファン12によって空間ユニット10内に吸引しつつ、空気流を冷却器16,16と加熱器14とを通過させて9℃に冷却する。引き続いて、デシカントロータ50の吸着部50aを通過して、空気流中の水分を吸着する。かかる吸着の際には、吸湿剤が発熱して、デシカントロータ50の吸着部50aを通過した空気流は34℃に昇温される。
このため、冷却器70によって空気流の温度を25℃に冷却することによって、温度25℃、湿度19%以下の空気流をUSERに供給できる。
By the way, when a commonly used hygroscopic agent having a regeneration temperature of 80 to 120 ° C. is used as the hygroscopic agent of the
For this reason, as shown in FIG. 8, a cooler 70 is provided that adjusts the temperature of the air flow that has passed through the adsorption portion 50 a of the
Moreover, in the desorption part 50b of the
In this way, by using a
First, while the air to be dehumidified is sucked into the
Therefore, by cooling the temperature of the air flow to 25 ° C. by the cooler 70, an air flow having a temperature of 25 ° C. and a humidity of 19% or less can be supplied to the USER.
デシカントロータ50の脱着部50bでは、図9に示す様に、ファン30によって凝縮器26及び電気ヒータ60を通過して、吸湿剤の水分の脱着温度である80〜120℃に加熱された空気流と、水分を吸着した吸湿剤とが接触して、吸湿剤から水分が脱着される。
この様に、冷却器70及び電気ヒータ60が設けられていても、凝縮器26での排熱をデシカントロータ50の脱着部50bの加熱に利用し、且つデシカントロータ50の脱着部50bを通過した空気流の熱を吸熱器32によって第1熱媒体の加熱に利用しているため、冷却器70及び電気ヒータ60のみによって、空気流の冷却や加熱を施す温度調整機能付きの除湿装置に比較して、省エネルギーを図ることができる。
尚、図8に示す温度調整機能付きの除湿装置を構成する構成部材のうち、図1に示す温度調整機能付きの除湿装置の構成部材と同一部材は、図1の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
In the desorption part 50b of the
In this way, even if the cooler 70 and the
Of the constituent members constituting the dehumidifying device with temperature adjusting function shown in FIG. 8, the same members as those of the dehumidifying device with temperature adjusting function shown in FIG. Detailed description will be omitted.
以上、説明してきた図1〜図9に示す温度調整機能付きの除湿装置では、デシカントロータ50を用いてきたが、板状のデシカント部を用い、所定時間毎に吸着部50aに位置している吸着状態の部分と脱着部50bに位置している未吸着状態の部分とを切り換えるようにしてもよい。
また、含有する除湿剤が所定量の水分を吸着した吸湿剤を含有するデシカント部を、水分の吸着能を有する吸湿剤を含有するデシカント部に交換してもよい。
更に、図1、図6及び図8に示す温度調整機能付きの除湿装置では、分配手段として二方弁20a,20bを用いたが、比例三方弁を用いてもよい。
As described above, the
Further, the desiccant part containing the hygroscopic agent in which the dehumidifying agent adsorbs a predetermined amount of water may be replaced with a desiccant part containing a hygroscopic agent capable of adsorbing water.
Furthermore, although the two-
10 空間ユニット
14 加熱器
16 冷却器
18 圧縮機
20a,20b 二方弁
22 温度制御部
24 温度センサー
26 凝縮器
28 第1膨張弁(自動膨張弁)
30 ファン
32 吸熱器
34 第2膨張弁
36 アキュームレータ
42 膨張弁制御部
50 デシカントロータ
50a 吸着部
50b 脱着部
52 モータ
DESCRIPTION OF
30
Claims (6)
前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第1膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路と、
前記圧縮機から吐出された高温の第1熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第1熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第2膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第1熱媒体が、外部熱源である第2熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記加熱手段及び冷却手段を通過した気体中の水分を吸着する吸湿剤を含有するデシカント部とが設けられ、
前記加熱流路、冷却流路及びヒートポンプ手段の各々を通過した第1熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整機能付きの除湿装置であって、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第1熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱流路、冷却流路及びデシカント部を通過した気体の温度を所定温度に制御する温度制御部が設けられていることを特徴とする温度調整機能付きの除湿装置。 A heating flow path in which a part of the high-temperature first heat medium compressed and heated by the compressor is supplied to the heating means;
A cooling flow path in which the remaining portion of the high-temperature first heat medium is cooled by the condensing means and then adiabatically expanded by the first expansion means and further cooled and supplied to the cooling means;
A portion of the high temperature first heat medium discharged from the compressor is distributed to the heating flow path side, and the remaining portion of the high temperature first heat medium is distributed to the cooling flow path side, and the heating flow and cooling are distributed. A distribution means capable of changing a distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the flow path;
In order to improve the heating capacity of the heating flow path, the first heat medium that is cooled by releasing heat by the heating means and then adiabatically expanded by the second expansion means and further cooled is an external heat source. Heat pump means comprising heat absorption means for absorbing heat from a certain second heat medium;
A desiccant part containing a hygroscopic agent that adsorbs moisture in the gas that has passed through the heating means and the cooling means,
A dehumidifying device with a temperature adjusting function in which the first heat medium that has passed through each of the heating channel, the cooling channel, and the heat pump means is re-supplied to the compressor,
The distribution means is controlled to adjust the distribution ratio of the high-temperature first heat medium distributed to the heating flow path and the cooling flow path, so that the gas passing through the heating flow path, the cooling flow path, and the desiccant portion A dehumidifying device with a temperature adjusting function, characterized in that a temperature control unit for controlling the temperature to a predetermined temperature is provided.
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