JP2013011370A - ドライエア加湿器 - Google Patents

Abstract

【課題】システムが簡素化できるドライエア加湿器を提供する。
【解決手段】縦長筒状の加湿器本体１１内に、毛先１８ａが中心で相互に絡み合うように内巻きにしたコイルブラシ１２を設け、その加湿器本体１１の下部にドライエア入口１３を、上部にウエットエア出口１４を形成し、加湿器本体１１上部に給水ライン２０を接続したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライエア（圧縮空気）を加湿するドライエア加湿器に係り、特にエアラインに直接接続してドライエアを調湿できるドライエア加湿器に関するものである。

一般に加湿器には、常温の水を蒸発させる気化式加湿器、水蒸気を噴霧する蒸気式加湿器、常温の水を水滴にして噴霧する水噴霧式加湿器がある。

気化式加湿器としては、フィルタなどに毛細管現象を利用して給水すると共にこれをエアと接触させて気化させるものであるが、加湿量は、エアと水との接触面積で決まるため、加湿量を高めるには接触面積を大きくしなければならず、加湿器が大型化してしまう。蒸気式では、エアに飽和水蒸気を噴霧して湿度制御するものであるが、エアに飽和蒸気を噴霧すると結露が発生しやすく、エアと蒸気を良く混合しない限り、精密な湿度制御が困難である。水噴霧式は、常温の水を数十μｍ以下の水滴とし、これをエアにスプレーして混合することで湿度調整するものであるが、水中に含まれるマグネシウムやカルシウム等の金属イオンもそのまま放出されてしまい、これらイオン源が汚染源となるクリーンルームなどの環境では使用できない。

ところで、これら加湿器は、加湿が必要な空間に設置して使用することが前提であり、圧縮空気（ドライエア）を供給するエアラインに接続し、そのエアライン中のドライエアを精度良く調湿するには、従来の加湿方式では困難である。

そこで、気化式加湿器の一種である中空糸膜を用いた加湿器が提案されている（特許文献１）。

図４は、中空糸膜を用いた加湿器４０を示したものである。ハウジング４１内には中空糸膜モジュール４２が設けられ、中空糸膜モジュール４２外に給水室４３が形成されて加湿器４０が構成される。中空糸膜モジュール４２は、内径数百μｍの中空糸膜を多数本束ねてモジュール化したものからなる。

ハウジング４１の中央下部には、中空糸膜モジュール４２にドライエアを供給するドライエア供給ライン４４が接続され、上部には、中空糸膜モジュール４２からの加湿エアを排出するウエットエアライン４５が接続される。ハウジング４１の側面下部には、水タンク４６からの水を給水室４３に供給する水供給ライン４７が接続されると共にポンプ４８が接続され、側面上部には給水室４３からの水をポンプ４８の吸込側の水供給ライン４７に戻して循環する排出ライン４９が接続される。

ドライエア供給ライン４４には三方弁５０が接続され、その三方弁５０に、ドライエア供給ライン４４からのドライエアをウエットエアライン４５にバイパスするバイパスライン５１が接続される。バイパスライン５１の下流側のウエットエアライン４５には湿度センサ５２が接続され、その湿度センサ５２の検出値が調節計５３に入力され、調節計５３にて三方弁５０が切換られる。

この加湿器４０においては、水タンク４６の水が、水供給ライン４７から給水室４３に供給され、ドライエア供給ライン４４からのドライエアが中空糸膜モジュール４２の各中空糸膜内に供給され、中空糸膜を通して内部に浸透した水がドライエアに蒸発し、中空糸膜モジュール４２からウエットエアライン４５にウエットエアが排出される。このウエットエアは、湿度センサ５２でその湿度が検出されると共に、その検出値が調節計５３に入力され、ウエットエアライン４５から排出されるウエットエアが設定湿度となるように三方弁５０にてバイパスライン５１にバイパスするドライエア量を調整することで設定の湿度とすることができる。

この中空糸膜を用いた加湿器４０による加湿制御は、中空糸膜内にドライエアを流し、中空糸膜内で水を蒸発させるため、エアと水の接触面積が大であり、加湿効率が高く、しかも加湿器４０を、ドライエア（圧縮空気）を供給する配管の途中に直接接続して使用することができる。

特開平０７−７１７９５号公報

しかしながら、中空糸膜を用いているために、コストが高く、また水を供給・循環するポンプも必要となり、システムが複雑になる問題がある。また水中にカルシウムやマグネシウム等の金属イオンが含まれていると、その金属イオンがウエットエアに放出されてしまう問題があり、純水しか使用できない問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、システムが簡素化できるドライエア加湿器を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、縦長筒状の加湿器本体内に、毛先が中心で相互に絡み合うように内巻きにしたコイルブラシを設け、その加湿器本体の下部にドライエア入口を、上部にウエットエア出口を形成し、加湿器本体上部に給水ラインを接続したことを特徴とするドライエア加湿器である。

請求項２の発明は、上記コイルブラシは、断面コ字状の台座金具に浸透性の毛を多数本起毛し、その台座金具を毛が内側になるよう上記加湿器本体の内径に合わせて内巻き螺旋状に形成される請求項１記載のドライエア加湿器である。

請求項３の発明は、毛の長さは、上記加湿器本体の半径長さより長く形成され、上記コイルブラシの螺旋に沿ってエア流路が形成される請求項１又は２記載のドライエア加湿器である。

請求項４の発明は、加湿器本体の下部にはオートドレインが接続される請求項１〜３いずれかに記載のドライエア加湿器である。

請求項５の発明は、ウエットエア出口に湿度センサが設けられ、給水ラインに給水弁が接続され、湿度センサの検出値が調節計に入力され、調節計がウエットエア出口からのウエットエアが設定湿度となるよう上記給水弁を制御する請求項１〜４いずれかに記載のドライエア加湿器である。

本発明によれば、ドライエアと水とを接触させて気化させる際にコイルブラシを用いて接触させることで、システムが簡単でしかも広範囲な流量に対応した加湿が行えるという優れた効果を発揮するものである。

本発明の一実施の形態を示す図である。 図１のコイルブラシの詳細斜視図である。 本発明のドライエア加湿器を小型精密加工装置の加湿に適用した例を示す図である。 従来の中空糸膜を用いた加湿器を示す図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１において、１０は、ドライエア加湿器で、縦長筒状の加湿器本体１１内に、後述するコイルブラシ１２が設けられてドライエア加湿器１０が構成される。

加湿器本体１１の下部には、ドライエア入口１３が形成され、上部にウエットエア出口１４が形成される。

加湿器本体１１のドライエア入口１３には、ドライエア供給ライン１５が接続され、ウエットエア出口１４にはウエットエア排出ライン１６が接続される。

加湿器本体１１内に設けられるコイルブラシ１２は、図２に示すように、断面コ字状の台座金具１７に浸透性の毛、例えば径が０．１ｍｍで、外周面に多数の溝を有する断面星形のナイロン繊維などの毛１８を多数本起毛し、毛先１８ａが互いに絡み合うように台座金具１７を内巻きに螺旋状にして形成される。このコイルブラシ１２の台座金具１７は、加湿器本体１１の内径と同じになるように形成され、毛１８は、加湿器本体１１の半径より長く形成され、台座金具１７を内巻きで、螺旋状に巻いたときに毛先１８ａの相互が絡み合うように形成される。

このコイルブラシ１２は、加湿器本体１１内に収容されることで、螺旋状にされた毛１８が加湿器本体１１を上下に仕切り、加湿器本体１１内をドライエア入口１３とウエットエア出口１４を結んで螺旋状のエア流路１９を形成する。

コイルブラシ１２は、調湿処理するドライエアの流量により適宜の径に形成され、エア流路１９を通るドライエアの流速が４〜１０ｍ／ｓｅｃとなるように形成される。例えば、ドライエアの流量を５０Ｌ／ｍｉｎとした場合、加湿器本体１１の内径を４０ｍｍφとし、台座金具１７の外径を加湿器本体１１内に挿入できる外径とし、その長さは、外径（約４０ｍｍφ）の約４〜１０倍（１６０〜４００ｍｍ）とし、螺旋角度は、２０〜４０度となるように形成する。

加湿器本体１１の上部には、コイルブラシ１２に給水する給水ライン２０が接続され、その給水ライン２０に給水弁２１が接続される。加湿器本体１１の下部には、排水ライン２２が接続され、その排水ライン２２に、排水ライン２２からのドレインを一定量溜めて、排水ライン２２を封止すると共に一定量以上のドレインが溜まったときに排水するオートドレイン２３が接続される。

ウエットエア排出ライン１６には、湿度センサ２４が接続され、その湿度センサ２４の検出値が調節計２５に入力される。調節計２５は、湿度センサ２４の検出値に基づいて給水弁２１を開閉制御するようになっている。

次に本実施の形態の作用を説明する。

ドライエア供給ライン１５から圧縮空気などのドライエアがドライエア入口１３を通して加湿器本体１１内に供給され、コイルブラシ１２で形成された螺旋状のエア流路１９に沿って螺旋状に回転しながら加湿器本体１１内を上昇する。他方給水ライン２０から水（純水或いは蒸留水）が供給され、その水がコイルブラシ１２の毛１８に浸透しながら螺旋状に流下する。これにより、エア流路１９を上昇するドライエアに、コイルブラシ１２の毛１８に浸透した水が蒸発して調湿され、ウエットエア出口１４からウエットエア排出ライン１６に排出される。

この際、湿度センサ２４でウエットエアの湿度（絶対湿度）を検出し、その湿度が設定値となるように調節計２５で給水弁２１を開閉することで、給水ライン２０からコイルブラシ１２に供給する水量を制御し、設定した湿度にウエットエアが調湿される。

この場合、コイルブラシ１２で形成されるエア流路１９には、ドライエアが４〜１０ｍ／ｓｅｃの流速で流れ、エア流路１９をドライエアが流れる間にコイルブラシ１２を流下する水と接触するため、流速が速くても充分な蒸発気化が行える。またコイルブラシ１２の毛１８の表面積が大で、エアと水の接触面積も大きくとれるため、湿度調整範囲も広範囲に制御することが可能となる。また従来の中空糸膜を用いた加湿器と違ってシステムが簡単で、しかも圧力損失が少なく、ドライエアの流量範囲も広くとることが可能となる。

コイルブラシ１２を流下した余剰の水は排水ライン２２からオートドレイン２３に溜められ、これにより排水ライン２２が、オートドレイン２３により水封され、また一定量以上のドレインが溜まったときには、オートドレイン２３からドレインが自動的に排水される。

以上本発明は、ドライエアと水とを接触させて気化させる際にコイルブラシを用いて接触させることで、システムが簡単でしかも広範囲な流量に対応した加湿が行える。

次に、本発明のドライエア加湿器１０を、小型精密加工装置の加湿制御に用いる例を図３により説明する。

図３において、３０は、小型精密加工装置群３１を収容するブースで、ブース３０の上部にＨＡＰＡフィルタ３２で区画された給気チャンバ３３が形成され、その給気チャンバ３３に空調機３４が接続され、空調機３４からの空調空気が、給気チャンバ３３からＨＡＰＡフィルタ３２を通して小型精密加工装置群３１にダウンフローで供給された後、ブース３０の下部から排気され、適宜空調機３４で空調空気とされてブース３０内に循環されてブース３０内の温度が設定温度に維持される。

この小型精密加工装置群３１は、その装置内にも温湿度制御した空調空気を供給する必要があるが、ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）を用いて空調制御しようとすると、小型精密加工装置に直接ＦＦＵ設置する必要となり、小型精密加工装置群３１が大きくなってしまう。

そこで本実施の形態では、圧縮機３５からドライエア供給ライン１５、ドライエア加湿器１０、ウエットエア排出ライン１６を介して調湿したウエットエアを、給気チャンバ３３内に設けた温調エアライン３６を通し、その温調エアライン３６を通る間に設定の温度とし、温調エアライン３６からラインフィルタ３７を介して小型精密加工装置群３１の各装置に供給するように構成するものである。

このブース３０内に設置した小型精密加工装置群３１内の加湿空調制御において、小型精密加工装置群３１の各装置には、ドライエア加湿器１０で、絶対湿度を調整したウエットエアを、温調エアライン３６を通し、ウエットエアを温調エアライン３６内の給気チャンバ３３への空調空気で間接的に温調し、これを配管を通して各装置に供給することができるため、ブース３０内で十分な作業スペースを確保することができる。

この小型精密加工装置群３１は、全装置に温湿度制御されたエアを供給したり、特定の装置にエアを供給したりと、そのエアの流量範囲が広くなるが、本発明のドライエア加湿器１０は、流量範囲が大きく変動しても、設定の湿度に適正に調整することができる。

１０ ドライエア加湿器
１１ 加湿器本体
１２ コイルブラシ
１３ ドライエア入口
１４ ウエットエア出口
１８ 毛
２０ 給水ライン

Claims (5)

1. 縦長筒状の加湿器本体内に、毛先が中心で相互に絡み合うように内巻きにしたコイルブラシを設け、その加湿器本体の下部にドライエア入口を、上部にウエットエア出口を形成し、加湿器本体上部に給水ラインを接続したことを特徴とするドライエア加湿器。
2. 上記コイルブラシは、断面コ字状の台座金具に浸透性の毛を多数本起毛し、その台座金具を毛が内側になるよう上記加湿器本体の内径に合わせて内巻き螺旋状に形成される請求項１記載のドライエア加湿器。
3. 毛の長さは、上記加湿器本体の半径長さより長く形成され、上記コイルブラシの螺旋に沿ってエア流路が形成される請求項１又は２記載のドライエア加湿器。
4. 加湿器本体の下部にはオートドレインが接続される請求項１〜３いずれかに記載のドライエア加湿器。
5. ウエットエア出口に湿度センサが設けられ、給水ラインに給水弁が接続され、湿度センサの検出値が調節計に入力され、調節計がウエットエア出口からのウエットエアが設定湿度となるよう上記給水弁を制御する請求項１〜４いずれかに記載のドライエア加湿器。