JP2013188693A - Glove box - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glove box which has the ability to supply air of a low dew point with little energy and is capable of forming an environment of the low dew point.SOLUTION: A dehumidifying rotor 1 is divided into a first adsorption zone 2, a first regeneration zone 3, a second regeneration zone 4, and a second adsorption zone 5 with respect to the rotating direction, outside air is made to pass through the first adsorption zone 2, the air which has passed through the first adsorption zone 2 is cooled and made to flow to the second adsorption zone 5, a part of the air which exits the second adsorption zone 5 is heated and made to flow to the second regeneration zone 4, the reminder is supplied to a box 11 of a supply destination, the air which exits the second regeneration zone 4 is heated and made to flow to the first regeneration zone 3, and the air which exits the first regeneration zone 3 is put into the first adsorption zone 2.

Description

グローブボックスとは、ボックスの内部の湿度が極めて低い状態に維持され、ボックスの外から密封されたゴム手袋(グローブ)を介して手を挿入し、ボックスの中の乾燥した環境を利用した実験などを行うものである。本発明は、除湿のためのエネルギー消費が少ないグローブボックスに関するものである。 A glove box is an experiment where the humidity inside the box is kept extremely low, a hand is inserted through a rubber glove (glove) sealed from the outside of the box, and a dry environment inside the box is used. Is to do. The present invention relates to a glove box that consumes less energy for dehumidification.

特定のボックスの中の空気を除湿する場合に、冷凍機を用いて結露による除湿を行うとエネルギー消費は少ないのであるが、ボックスの中の空気の湿度をマイナスの露点まで下げるのは困難であった。 When dehumidifying the air in a specific box, dehumidification by condensation using a refrigerator reduces energy consumption, but it is difficult to reduce the humidity of the air in the box to a negative dew point. It was.

つまり近年、リチウムイオン電池やリチウムイオン・キャパシタなどの開発や改良が激化している。リチウムは空気中の水分を簡単に吸着して、電池やキャパシタの性能が劣化するため、これらの開発に伴う実験の際に、極めて低い露点の空気や、液体窒素を気化させた窒素で空気をパージしたボックスの中で実験を行う必要がある。液体窒素を用いる場合には、実験の前に液体窒素を準備しておく必要があり、実験中は液体窒素を消耗し続けるので、費用がかさむという問題がある。 That is, in recent years, development and improvement of lithium ion batteries and lithium ion capacitors have been intensified. Lithium easily adsorbs moisture in the air and degrades the performance of the battery and capacitor.Therefore, in the experiments accompanying these developments, air with extremely low dew point or nitrogen vaporized from liquid nitrogen was used. Experiments need to be performed in a purged box. In the case of using liquid nitrogen, it is necessary to prepare liquid nitrogen before the experiment. Since the liquid nitrogen is continuously consumed during the experiment, there is a problem that the cost is increased.

ここで、シリカゲルやゼオライトを吸着剤とする除湿ロータを用いた除湿機を採用すると、ボックスの中の空気の露点をマイナスまで下げることが容易である。しかし、消費エネルギーが大きくなるという欠点があった。 Here, if a dehumidifier using a dehumidification rotor using silica gel or zeolite as an adsorbent is employed, it is easy to lower the dew point of the air in the box to minus. However, there is a drawback that energy consumption increases.

この改善策として、特許文献1に開示された技術のように、除湿ロータの再生を2段階にして、少ないエネルギーで効果的に再生し、省エネルギーで空気の露点を低くするものが発明された。 As an improvement measure, as in the technique disclosed in Patent Document 1, two stages of regeneration of the dehumidifying rotor have been invented to effectively regenerate with less energy and to save energy and lower the dew point of air.

また特許文献2に開示されたものは、除湿ロータへの湿分吸着を2回行って、効果的に露点の低い空気を供給するようにしている。 In addition, what is disclosed in Patent Document 2 performs moisture adsorption on the dehumidification rotor twice to effectively supply air having a low dew point.

特開平6−343818号公報JP-A-6-343818 特開平1−199621号公報JP-A-1-199621

解決しようとする問題点は、特許文献1或いは特許文献2に記載の技術よりも、さらに省エネルギーで低露点の空気を供給するようにする点である。 The problem to be solved is to supply air with lower energy and lower dew point than the technique described in Patent Document 1 or Patent Document 2.

特に、グローブボックス内の環境として、露点がマイナス100度以下になるような、極めて低い湿度を保つ場合には、除湿ロータの再生を行うのに多くのエネルギーを必要とする。 In particular, when the environment inside the glove box is kept at a very low humidity such that the dew point is minus 100 degrees or less, a large amount of energy is required to regenerate the dehumidifying rotor.

本発明は、除湿ロータをその回転方向に対して、第1吸着ゾーン、第1再生ゾーン、第2再生ゾーン、第2吸着ゾーンに分割し、外気を第1吸着ゾーンに通過させ、第1吸着ゾーンを通過した空気を冷却して第2吸着ゾーンに流し、第2吸着ゾーンを出た空気の一部を加熱して第2再生ゾーンに流すとともに、その残りを供給先のボックスに供給し、第2再生ゾーンを出た空気を加熱して第1再生ゾーンに流し、第1再生ゾーンを出た空気を第1吸着ゾーンに入れるようにしたことを最も主要な特徴とする。 In the present invention, the dehumidification rotor is divided into a first adsorption zone, a first regeneration zone, a second regeneration zone, and a second adsorption zone with respect to the rotation direction, and the outside air is allowed to pass through the first adsorption zone. The air that has passed through the zone is cooled and sent to the second adsorption zone, a part of the air that has exited the second adsorption zone is heated to flow to the second regeneration zone, and the remainder is supplied to the supply destination box, The most important feature is that the air that has exited the second regeneration zone is heated to flow to the first regeneration zone, and the air that has exited the first regeneration zone enters the first adsorption zone.

本発明のグローブボックスは、第1再生ゾーンを出た空気を外部に放出することなく、再利用するため、湿度の低い空気を無駄にすることなく、消費エネルギーが小さいという利点がある。つまり、第1再生ゾーンを出た空気の湿度が外気の湿度よりも低い場合には、その空気を第1吸着ゾーンに流して、第1吸着ゾーンに入る空気の露点を少しでも低くすることによって、供給空気の露点を低くすることができる。 Since the glove box of the present invention is reused without releasing the air that has left the first regeneration zone to the outside, there is an advantage that the energy consumption is small without wasting air with low humidity. In other words, when the humidity of the air leaving the first regeneration zone is lower than the humidity of the outside air, the dew point of the air entering the first adsorption zone is lowered as much as possible by flowing that air through the first adsorption zone. The dew point of the supply air can be lowered.

また第2吸着ゾーンを出た空気の一部をパージゾーンなど通さずに直接、加熱して第2再生ゾーンに流すようにしているため、構造が簡単になる。つまり、吸着熱の発生の少ない第2吸着ゾーンを出た空気を第2再生ゾーンに流すようにして、パージゾーンを設ける必要がないようにしている。 In addition, since a part of the air that has exited the second adsorption zone is directly heated and passed through the second regeneration zone without passing through the purge zone or the like, the structure is simplified. In other words, the air that has exited the second adsorption zone that generates little heat of adsorption flows to the second regeneration zone so that it is not necessary to provide a purge zone.

さらに本発明のものは、第1再生ゾーンを通過する空気の量を第2再生ゾーンを通過する空気の量より大きくし、除湿ロータから多量の湿分を脱着するゾーンに多量の空気を送り、脱着すべき湿分の量が少ないゾーンで、通過する空気の量を少なくして、消費エネルギーを少なくしている。 Further, according to the present invention, the amount of air passing through the first regeneration zone is made larger than the amount of air passing through the second regeneration zone, and a large amount of air is sent from the dehumidification rotor to the zone where a large amount of moisture is desorbed, In a zone where the amount of moisture to be desorbed is small, the amount of air passing therethrough is reduced to reduce energy consumption.

図1は本発明のグローブボックスの実施例を示したフロー図である。FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the glove box of the present invention.

本発明は、除湿ロータをその回転方向に対して、第1吸着ゾーン、第1再生ゾーン、第2再生ゾーン、第2吸着ゾーンに分割し、外気を第1吸着ゾーンに通過させ、第1吸着ゾーンを通過した空気を冷却して第2吸着ゾーンに流し、第2吸着ゾーンを出た空気の一部を加熱して第2再生ゾーンに流すとともに、その残りを供給先のボックスに供給し、第2再生ゾーンを出た空気を加熱して第1再生ゾーンに流し、第1再生ゾーンを出た空気を第1吸着ゾーンに入れるようにし、これによって、少ないエネルギーで、極めて低い露点(マイナス100度)の空気をボックスに供給し、低露点の雰囲気を有するグローブボックスを提供するという目的を、最小の部品点数で実現した。 In the present invention, the dehumidification rotor is divided into a first adsorption zone, a first regeneration zone, a second regeneration zone, and a second adsorption zone with respect to the rotation direction, and the outside air is allowed to pass through the first adsorption zone. The air that has passed through the zone is cooled and sent to the second adsorption zone, a part of the air that has exited the second adsorption zone is heated to flow to the second regeneration zone, and the remainder is supplied to the supply destination box, The air exiting the second regeneration zone is heated to flow to the first regeneration zone, and the air exiting the first regeneration zone is placed in the first adsorption zone, so that a very low dew point (minus −100) is obtained with less energy. The purpose of providing a glove box having a low dew point atmosphere by supplying air to the box with a minimum number of parts.

以下、本発明の実施例を示す図1に沿って説明する。1は除湿ロータであり、シリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤が担持され、ハニカムロータ状である。この除湿ロータ1はモータ(一般的であるため、図示せず)によって回転するようにされており、その回転方向に従って、以下のとおり各ゾーンに分割されている。 Hereinafter, it demonstrates along FIG. 1 which shows the Example of this invention. Reference numeral 1 denotes a dehumidifying rotor, which carries a moisture adsorbent such as silica gel or zeolite and has a honeycomb rotor shape. The dehumidifying rotor 1 is rotated by a motor (generally not shown), and is divided into zones as follows according to the rotation direction.

つまり、2は第1吸着ゾーンであり、ここで空気中の湿分が除湿ロータ1に吸着される。3は第1再生ゾーンであり、4は第2再生ゾーンである。両再生ゾーンを通過する高温の空気によって除湿ロータ1は吸着した湿気が脱着される。5は第2吸着ゾーンである。 That is, reference numeral 2 denotes a first adsorption zone, where moisture in the air is adsorbed by the dehumidifying rotor 1. 3 is a first reproduction zone, and 4 is a second reproduction zone. The adsorbed moisture is desorbed from the dehumidifying rotor 1 by the high-temperature air passing through both regeneration zones. Reference numeral 5 denotes a second adsorption zone.

6は第1冷却コイルであり、冷凍機7から冷媒が供給されている。8は吸着ブロアであり、冷却コイル6によって冷却された空気を第1吸着ゾーン2に送るものである。9は第2冷却コイルであり、第1吸着ゾーン2を出た空気を冷却するもので、これも冷凍機7から冷媒が供給されている。そして、この第2冷却コイル9を出た空気は、第2吸着ゾーン5の入口に送られる。 A first cooling coil 6 is supplied with refrigerant from the refrigerator 7. An adsorption blower 8 sends air cooled by the cooling coil 6 to the first adsorption zone 2. Reference numeral 9 denotes a second cooling coil that cools the air that has exited the first adsorption zone 2 and is also supplied with refrigerant from the refrigerator 7. The air that has exited the second cooling coil 9 is sent to the inlet of the second adsorption zone 5.

10は供給空気加熱器であり、第2吸着ゾーン5から出た空気を必要に応じて加熱するもので、例えば電気ヒータがあるが、冷凍機7のラジエターを用いることも可能である。11はボックスであり、供給空気加熱器で加熱された空気が供給される。またこのボックスの側面には、ゴムで作られた手袋(図示せず)が密封状態に取り付けられている。 Reference numeral 10 denotes a supply air heater that heats the air exiting the second adsorption zone 5 as necessary. For example, there is an electric heater, but a radiator of the refrigerator 7 can also be used. Reference numeral 11 denotes a box, which is supplied with air heated by a supply air heater. A glove made of rubber (not shown) is attached to the side of the box in a sealed state.

第2吸着ゾーン5から供給空気加熱器10に行く管路が分岐され、この分岐路の途中に分岐バルブ12が設けられている。この分岐バルブ12によって、分岐される空気量、即ち第2再生ゾーン4に流れる空気の量が調整される。 A pipe from the second adsorption zone 5 to the supply air heater 10 is branched, and a branch valve 12 is provided in the middle of the branch. The branch valve 12 adjusts the amount of air that is branched, that is, the amount of air that flows to the second regeneration zone 4.

13は第2再生ヒータであり、分岐バルブ12と第2再生ゾーン4の入口との間に設けられ、第2再生ゾーン4に送られる空気を再生可能な温度レベルまで加熱するものである。これには例えば電気ヒータが用いられる。 A second regenerative heater 13 is provided between the branch valve 12 and the inlet of the second regeneration zone 4 and heats the air sent to the second regeneration zone 4 to a reproducible temperature level. For example, an electric heater is used.

14は第1再生ヒータであり、第2再生ゾーン4を出た空気と外気とが混合された空気を加熱して、第1再生ゾーン3を再生可能な温度レベルまで上げるものである。これも例えば電気ヒータが用いられる。 Reference numeral 14 denotes a first regeneration heater, which heats the air in which the air exiting the second regeneration zone 4 and the outside air are mixed to raise the first regeneration zone 3 to a reproducible temperature level. For example, an electric heater is used.

15は再生ブロアであり、第1再生ゾーン3の空気を吸出すもので、この再生ブロア15の出口は第1冷却コイル6に接続されている。つまり第1冷却コイル6に入る空気は、外気と再生ブロア15から出た空気とが混合された状態となる。 A regeneration blower 15 sucks out air from the first regeneration zone 3, and an outlet of the regeneration blower 15 is connected to the first cooling coil 6. That is, the air that enters the first cooling coil 6 is in a state where the outside air and the air that has exited from the regeneration blower 15 are mixed.

本発明のグローブボックスは上記の構成よりなり、以下その動作について説明する。先ず、外気は第1冷却コイル6で冷却され、凝縮除湿される。凝縮除湿は、凝縮水が凍ると第1冷却コイル6の表面に氷が生成され、空気の流れが阻害されるために、氷点以下にすることができず、ここで除湿される空気の露点温度は0度以上である。 The glove box of this invention consists of said structure, and demonstrates the operation | movement below. First, the outside air is cooled by the first cooling coil 6 and condensed and dehumidified. In the condensation dehumidification, when the condensed water freezes, ice is generated on the surface of the first cooling coil 6 and the air flow is obstructed, so that it cannot be below the freezing point, and the dew point temperature of the air to be dehumidified here. Is 0 degree or more.

この凝縮除湿されて温度が下がった空気は、吸着ブロア8によって第1吸着ゾーン2に送られる。第1吸着ゾーン2で吸着除湿され、湿度が下がって温度の上昇した空気は第2冷却コイル9で冷却される。第2冷却コイル9を出た空気は冷却によって相対湿度が上昇し、第2吸着ゾーン5に送られる。 The air that has been dehumidified due to condensation and dehumidification is sent to the first adsorption zone 2 by the adsorption blower 8. The air that has been dehumidified by the adsorption in the first adsorption zone 2 and whose temperature has decreased due to the decrease in humidity is cooled by the second cooling coil 9. The relative humidity of the air that has exited the second cooling coil 9 increases due to cooling, and is sent to the second adsorption zone 5.

第2吸着ゾーン5に送られた空気は、第2吸着ゾーン5で吸着除湿が行われ、露点がマイナス100度まで下がり、必要に応じて供給空気加熱器10で加熱されて、乾燥空気の供給先であるボックス11に送られる。このボックス11内で、リチウム電池の試作など、低露点の環境下で行われるべき実験が行われる。 The air sent to the second adsorption zone 5 is subjected to adsorption dehumidification in the second adsorption zone 5, the dew point is lowered to minus 100 degrees, and is heated by the supply air heater 10 as necessary to supply dry air. It is sent to the previous box 11. In the box 11, an experiment to be performed in an environment with a low dew point, such as a trial manufacture of a lithium battery, is performed.

第2吸着ゾーン5を出た空気の一部は、分岐バルブ12によって、分岐される空気量、即ち第2再生ゾーン4に流れる空気の量が調整され、第2再生ヒータ13によって加熱されて第2再生ゾーン4に送られる。第2再生ヒータ13に送られた空気の露点はマイナス100度まで下がっているので、第2再生ゾーン4で除湿ロータ1は極めて乾燥した状態まで、再生される。 A part of the air leaving the second adsorption zone 5 is adjusted by the branch valve 12 so that the amount of air branched, that is, the amount of air flowing to the second regeneration zone 4 is adjusted, and is heated by the second regeneration heater 13 to be 2 is sent to the playback zone 4. Since the dew point of the air sent to the second regeneration heater 13 has decreased to minus 100 degrees, the dehumidification rotor 1 is regenerated in the second regeneration zone 4 to a very dry state.

第2再生ゾーン4を出た空気は外気よりも露点が低く、この空気は外気と混合されて風量を増して、第1再生ゾーン3に送られる。つまり第1再生ゾーン3は、湿度が高いために、多くの湿分を放出させる必要があり、大風量で再生することによって再生効率を上げることができる。 The air leaving the second regeneration zone 4 has a lower dew point than the outside air, and this air is mixed with the outside air to increase the air volume and sent to the first regeneration zone 3. That is, since the first regeneration zone 3 is high in humidity, it is necessary to release a large amount of moisture, and regeneration efficiency can be improved by regeneration with a large air volume.

具体的に各ゾーンの面積比は、第1再生ゾーン3:第2再生ゾーン4:第2吸着ゾーン5:第1吸着ゾーン2=3:1:5:9としている。これによって、第1吸着ゾーン2と第1再生ゾーン3との間の風量比は3:1となり、第1段階での除湿は外気と第2再生ゾーン4から出た空気の混合空気で多量の空気を使って再生を行う。これによって、再生に用いるエネルギーが少なくて済む。低露点の空気を作るための第2段階での除湿は、第2吸着ゾーン5と第2再生ゾーン4との間の風量比は5:1であり、乾燥空気で再生を行うため、できるだけ少量の空気で再生をするようにしており、この点でも省エネルギーとなる。(各ゾーンの風速は同一とする。) Specifically, the area ratio of each zone is set to the first regeneration zone 3: the second regeneration zone 4: the second adsorption zone 5: the first adsorption zone 2 = 3: 1: 5: 9. As a result, the air volume ratio between the first adsorption zone 2 and the first regeneration zone 3 is 3: 1, and the dehumidification in the first stage is a large amount of mixed air of the outside air and the air that has exited from the second regeneration zone 4. Regenerate using air. This requires less energy for regeneration. The dehumidification in the second stage for producing air with a low dew point is as small as possible because the air volume ratio between the second adsorption zone 5 and the second regeneration zone 4 is 5: 1 and regeneration is performed with dry air. It is designed to regenerate with the air, and this also saves energy. (The wind speed in each zone is the same.)

本発明は、上記のとおり少ないエネルギーで極めて低い露点の空気をボックスに供給する事ができ、低露点のグローブボックスに適用できる。 As described above, the present invention can supply air with a very low dew point with low energy to the box, and can be applied to a glove box with a low dew point.

1 除湿ロータ 2 第1吸着ゾーン 3 第1再生ゾーン 4 第2再生ゾーン 5 第2吸着ゾーン 6 第1冷却コイル 7 冷凍機 8 吸着ブロア 9 第2冷却コイル 10 供給空気加熱器 11 ボックス 12 分岐バルブ 13 第2再生ヒータ 14 第1再生ヒータ 15 再生ブロア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dehumidification rotor 2 1st adsorption | suction zone 3 1st reproduction | regeneration zone 4 2nd reproduction | regeneration zone 5 2nd adsorption | suction zone 6 1st cooling coil 7 Refrigerator 8 Adsorption blower 9 2nd cooling coil 10 Supply air heater 11 Box 12 Branch valve 13 Second regeneration heater 14 First regeneration heater 15 Regeneration blower

Claims (4)

湿気吸着剤の担持された除湿ロータを有し、前記除湿ロータをその回転方向に対して、第1吸着ゾーン、第1再生ゾーン、第2再生ゾーン、第2吸着ゾーンに分割し、外気を前記第1吸着ゾーンに通過させ、前記第1吸着ゾーンを通過した空気を冷却して前記第2吸着ゾーンに流し、前記第2吸着ゾーンを出た空気の一部を加熱して前記第2再生ゾーンに流すとともに、その残りを供給先のボックスに供給し、前記第2再生ゾーンを出た空
気を加熱して前記第1再生ゾーンに流し、前記第1再生ゾーンを出た空気を前記第1吸着ゾーンに入れるようにしたことを特徴とするグローブボックス。
A dehumidification rotor carrying a moisture adsorbent, and the dehumidification rotor is divided into a first adsorption zone, a first regeneration zone, a second regeneration zone, and a second adsorption zone with respect to the rotation direction, Passing through the first adsorption zone, cooling the air that has passed through the first adsorption zone and flowing it to the second adsorption zone, and heating a part of the air that has exited the second adsorption zone to produce the second regeneration zone And the remainder is supplied to the supply destination box, the air that has exited the second regeneration zone is heated to flow to the first regeneration zone, and the air that has exited the first regeneration zone is subjected to the first adsorption. A glove box characterized by being placed in a zone.
第1吸着ゾーンよりも第2吸着ゾーンの面積を小さくし、第1再生ゾーンよりも第2再生ゾーンの面積を小さくしたことを特徴とする請求項1記載のグローブボックス。 The glove box according to claim 1, wherein the area of the second adsorption zone is smaller than that of the first adsorption zone, and the area of the second regeneration zone is smaller than that of the first regeneration zone. 第1再生ゾーンの面積よりも第2再生ゾーンの面積を小さくしたことを特徴とする請求項1記載のグローブボックス。 The glove box according to claim 1, wherein the area of the second regeneration zone is smaller than the area of the first regeneration zone. 第1吸着ゾーンの面積対第1再生ゾーンの面積の比よりも、第2吸着ゾーンの面積対第2再生ゾーンの面積比を大きくしたことを特徴とする請求項1記載のグローブボックス。 The glove box according to claim 1, wherein the ratio of the area of the second adsorption zone to the area of the second regeneration zone is made larger than the ratio of the area of the first adsorption zone to the area of the first regeneration zone.
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