JP2015188860A - 乾式減湿装置の運転方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】乾式減湿装置の運転効率を向上させて省エネルギーを図ることを目的とする。【解決手段】回転自在な吸着ロータ11内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿処理する装置であって、吸着ロータ11の端面側に位置する空気の通過域が、減湿区域11aと再生区域11bとパージ区域11cとに仕切られて、吸着ロータ11の回転によって再生区域11bから減湿区域11aに移行する前にパージ区域11cが位置するようにこれら各区域が配置され、減湿区域11aの入り口側には処理空気を冷却する冷却コイル24を備え、減湿区域11aの出口側には処理空気を加熱する加熱コイル31を備えた乾式減湿装置1において、減湿区域11aに入る処理空気の露点温度である減湿入口露点温度を測定もしくは推定し、当該測定もしくは推定された減湿入口露点温度に基づいて、冷却コイル24による処理空気の冷却と加熱コイル31による処理空気の加熱を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、吸着ロータを有する乾式減湿装置の運転方法に関する。
近年ハイブリッド自動車や電気自動車に用いられるリチウム電池の開発が進められており、リチウム電池の生産工場において量産規模が拡大し、大規模工場の建設が実施されている。しかしながらリチウム電池の生産に利用されるドライルームは消費エネルギが多く、特に減湿装置は多くのエネルギを消費する。
そこで吸着ロータを用いた乾式減湿装置に関し、従来から再生の熱量を低減して運転効率を改善する省エネ方法がいくつか提案されており、例えば特許文献1には、減湿ロータの処理出口露点温度によって再生ヒータの容量を制御する乾式減湿装置が開示されている。また特許文献2、3に示されるように、再生風量を制御して運転効率を向上させる乾式減湿装置も開示されている。また特許文献4、5に示されるように、吸着ロータの回転数を制御して運転効率を向上させる乾式減湿装置も開示されている。さらに特許文献6に示されるように、処理空気である外気の温度と湿度を測定し、それら温度と湿度に基づいて外気を冷却する冷却手段の冷媒温度を制御してエネルギー消費量を低減させる乾式減湿装置も開示されている。
特許第3266326号公報 特開2010−99652号公報 特開2010−110736号公報 特開2010−247040号公報 特開2010−247041号公報 特開2009−208001号公報
上記特許文献1〜6に示されるように従来から運転効率を改善する方法が提案されているが、乾式減湿装置の利用方式によっては、給気の温度を調整するために使用するエネルギーが多大になる場合があった。このため吸着ロータを用いた乾式減湿装置に関し、さらなる運転効率の向上が望まれていた。
また特に特許文献6の減湿装置は冷却コイルのみしか備えておらず、例えば冬期などのように外気の湿度が低い場合、給気を再熱して供給することができなかった。すなわち外気の露点温度が高い場合は、減湿時の温度上昇量が多くなるため、冷却のみで対応することができる。しかし、例えば冬期などのように外気の露点温度が低い場合、吸着ロータでの温度上昇量は小さくなり(1〜4°くらい)、給気を再熱して供給することが必要となるが、特許文献6の減湿装置は給気の再熱ができなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、処理空気を冷却する冷却コイルと処理空気を加熱する加熱器の両方を備えた乾式減湿装置において、従来よりもさらに運転効率を向上させて省エネルギーを図ることを目的とする。
乾式減湿装置の吸着ロータは低温であるほうが減湿能力は高くなる。このため、吸着ロータの減湿入口では冷却コイル(プレクーラ)で外気(処理空気)を冷却して吸着ロータに供給している。除湿の負荷が小さい時には、あまり吸着ロータで昇温されずに給気されるため、その後、加熱器で温度を上昇させて給気することが必要になる。特に冬期は外気の湿度が低いため、この傾向が強く現れる。
そこで本発明では、除湿の負荷が小さい時には減湿入口での外気(処理空気)の温度を上げて、加熱器での再熱の熱量を減らすようにした。具体的には、減湿入口での外気(処理空気)の露点温度を測定(あるいは推定)して、それに応じて減湿入口での外気(処理空気)の冷却能力を変更する。これにより、冷却コイルでの冷却エネルギーと加熱器での加熱エネルギーがともに低減され、大きな省エネ効果が得られるようになる。また本発明は、特別な機器等を増加する必要はなく、制御機能を追加するだけで低コストで省エネルギーを図ることができる。本発明はこのような発明者らの研究によってなされたものである。
本発明によれば、回転自在な吸着ロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿処理する装置であって、前記吸着ロータの端面側に位置する空気の通過域が、減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて、吸着ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され、減湿区域の入り口側には処理空気を冷却する冷却コイルを備え、減湿区域の出口側には処理空気を加熱する加熱器を備えた乾式減湿装置において、減湿区域に入る処理空気の露点温度である減湿入口露点温度を測定もしくは推定し、当該測定もしくは推定された減湿入口露点温度に基づいて、冷却コイルによる処理空気の冷却と加熱器による処理空気の加熱を制御することを特徴とする、乾式減湿装置の運転方法が提供される。
本発明では、先ず減湿入口露点温度を測定もしくは推定し、当該測定もしくは推定された減湿入口露点温度に基づいて、減湿区域から出る給気の露点温度である減湿出口露点温度を求める。そして、この求められた減湿出口露点温度から減湿入口温度の設定値の上昇の可否または上昇し得る程度を判断し、その設定値を上げられると判断した場合は、当該設定値を上げ、加熱器の冷却コイルによる冷却エネルギーを減らし、加熱器による加熱エネルギーを減らすように制御し、吸着ロータの除湿能力に余裕がある場合は、その分、冷却器による処理空気の冷却能力を下げ、減湿区域に入る処理空気の温度である減湿入口温度を上げる。すなわち、例えば夏季に減湿入口温度を12℃と設定していたものを、冬季には減湿入口温度の設定を16℃に上げる。それにより、外気の湿度が低い冬期では、所定の除湿効果を維持したまま、冷却コイルにおける冷却エネルギーを低減することができる。また、それに伴って加熱器における加熱エネルギーも低減することができる。このように本発明によれば、これまで冷却して再熱することで無駄に消費していたエネルギーを低減することができ、省エネルギー化が達成される。
なお、減湿処理されて低露点空間に供給する低露点空気の温度が所定の温度未満の場合は、冷却コイルによる処理空気の冷却と加熱器による処理空気の加熱の加熱の両者に係る制御を中止して、吸着ロータの回転数を制御する状態に切り替わるようにしても良い。また、低露点空気の温度が所定の温度以上となった場合は、冷却コイルによる処理空気の冷却と加熱器による処理空気の加熱を制御することに加えて、パージ区域において吸着ロータの再生が終了するように再生風量の制御が行われても良い。
本発明によれば、これまで冷却して再熱することで無駄に消費していたエネルギーを低減することにより、大きな省エネ効果が得られるようになる。本発明は、特別な機器等を増加する必要はなく、制御機能を追加するだけで乾式減湿装置の運転効率を向上させ、低コストで省エネルギーを図ることができる。また、加熱コイルで利用される蒸気などの消費量が減り、CO削減にもなる。
実施の形態にかかる運転方法を実施するための乾式減湿装置の系統の概略を模式的に示した説明図である。 図1の乾式減湿装置に用いたロータの斜視図である。 図1の乾式減湿装置に用いたロータの軸方向の端面図である。 減湿出口露点温度を−55℃DPとする場合における減湿入口温度(℃)と減湿入口露点温度(℃DP)の関係を示すグラフである。 再生風量制御による運転方法を実施したときの再生区域とパージ区域の各位置角における出口温度を示すグラフである。 ロータ回転数制御の切り替えを可能にした実施の形態にかかる運転方法を実施するための乾式減湿装置の系統の概略を模式的に示した説明図である。 好適回転数と除湿ゾーン入口絶対湿度の関係をロータ回転数毎に示すグラフである。 好適再生温度と除湿ゾーン入口絶対湿度の関係を再生温度毎に示すグラフである。 加熱コイルの加熱能力を給気温度に基づいて制御する場合の説明図である。 加熱コイルの加熱能力を低露点空間の室温に基づいて制御する場合の説明図である。 冷却コイルの冷却能力の切り替えを冷却塔と熱交換器で行う場合の説明図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態にかかる運転方法を実施するための乾式減湿装置1を用いた減湿システムの系統の概略を示しており、このシステムは、低露点空間(図示せず)に低露点空気SAを供給するシステムとして構成されている。
システムの中核をなす乾式減湿装置1は、図2、図3に示したように、モータ10の駆動で回転するロータ11の両端面に区域分割カセット12、13が配置された構成を有している。ロータ11の端面には、図2、図3中の矢印に示したロータ11の回転方向順に、減湿区域11a、再生区域11b、パージ区域11cの3つの空気通過域に区画されている。そして区域分割カセット12の外側端面には、これら各区域に対応して、ダクトなどに接続するための減湿入口12a、再生出口12b、パージ出口12cが形成されている。なお区域分割カセット13の外方端面にも、前記3つの区域に対応して減湿出口、再生入口、パージ入口が各々形成されている(いずれも図示せず)。この乾式減湿装置1のロータ11には、塩化リチウム、シリカゲル、ゼオライトなどの吸湿材が添着されている。
前記3つの通過区域である減湿区域11a、再生区域11b、パージ区域11cは、各々放射状に区画成形されたうちの1つの形態、すなわち略扇形状である。各々の通過区域の中心角θは、本実施形態においては、減湿区域11aの中心角θ1が270゜、再生区域11bの中心角θ2が60゜、パージ区域11cの中心角θ3が30゜に設定されている。
減湿対象となる外気(処理空気)OAは、処理ファン21によって処理ダクト22を通じて取り入れられ、2つの冷却コイル23、24(プレクーラ)によって冷却された後、ロータ11の減湿区域11aに導入される。これら二つの冷却コイル23、24のうち、上流側の冷却コイル23は補助的な冷却手段であり、例えば夏季などのように外気温が高い場合は冷却コイル23への通水が行われ、例えば冬季などのように外気温が低い場合は冷却コイル23への通水が停止されるといったようにオンオフ制御が行われる。一方、下流側の冷却コイル24に冷却水の通水を行う冷水配管25には流量制御弁26が設けられており、通水量を制御することによって、冷却コイル24による冷却の設定値が変更できるようになっている。
なお処理ダクト22において二つの冷却コイル23、24の間には、低露点空間(図示せず)から戻された空気を合流させる還気ダクト27が接続されている。低露点空間(図示せず)から排出された空気の一部は、還気ダクト27を通じて外気(処理空気)OAに混合される。
そして外気OAは、これら冷却コイル23、24で冷却された後、減湿区域11aで減湿処理されて低露点、例えば絶対湿度が6.7×10−3g/kgとなった空気が、供給ダクト30を通じて供気としてロータ11から導出される。供給ダクト30には加熱器としての加熱コイル31が設けられ、減湿処理された空気は、その後、加熱コイル31で再熱されて温度調節された後、低露点空気SAとして低露点空間(図示せず)に供給される。
加熱コイル31に熱源水の通水を行う熱源水配管32には流量制御弁33が設けられており、通水量を制御することによって、加熱コイル31による加熱能力(再熱の能力)が変更できるようになっている。
減湿区域11aで減湿処理されて低露点となった空気の一部は、供給ダクト30から分岐したパージ導入ダクト35を通じてパージ区域11cへと導入され、パージ区域11cを出た空気は、パージ導出ダクト36へと送られる。パージ導出ダクト36は、再生区域11bを出た後の空気が流れる再生排気ダクト37と接続されており、パージ区域11cを出た空気は、再生区域11bを出た後の空気と混合される。
再生排気ダクト37内の空気は、再生ファン40によって外部へ排気EAされるようになっているが、再生排気ダクト37におけるパージ導出ダクト36と、排気出口との間には、再生導入ダクト41が接続されている。再生導入ダクト41には再生ヒータ42が設けられており、この再生ヒータ42によって加熱されて、たとえば140℃まで昇温された再生導入ダクト41の空気は、再生空気としてロータ11の再生区域11bへと供給される。
次にこのシステムの主要なダンパについて説明すると、まず供給ダクト30におけるパージ導入ダクト35の分岐点よりも下流側には、供給ダンパD1が設けられ、パージ導入ダクト35には、導入ダンパD2が設けられている。再生排気ダクト37における再生導入ダクト41との接続点よりも下流側には、排気ダンパD3が設けられている。そして再生導入ダクト41には、再生循環ダンパD4が設けられている。さらに処理ダクト22には、外気導入ダンパD5が設けられている。
次に制御系について説明すると、図1に示したように、処理ダクト22における減湿区域11aの入り口側には、減湿区域11aに導入される直前の外気OAの温度である減湿入口温度を測定する減湿入口温度センサ45と、直前の外気OAの露点温度である減湿入口露点温度を測定する減湿入口露点露点温度センサ46が設置されている。また供給ダクト30の出口側には低露点空間(図示せず)に供給される低露点空気SAの温度である給気温度を測定する給気温度センサ47が設置されている。
また、図1〜3に示したように、パージ区域11cにおける再生区域11b寄りの箇所には、パージ空気の出口温度を検出するパージ出口温度センサ48設置されている。このパージ出口温度センサ48の設置位置は、図3に示したように、パージ区域11cにおける再生区域11b寄りの地点、より具体的に言うと、減湿区域11aと再生区域11bとの境界を位置角θ=0°とし、パージ区域11cと減湿区域11aとの境界の位置角θ=90°としたとき、約65°の位置に設置されている。
これら各温度センサ45〜48によって検出される減湿入口温度、減湿入口露点温度、給気温度、パージ空気の出口温度は、制御装置CUに入力される。制御装置CUは、図1に示したように、減湿入口温度、減湿入口露点温度、給気温度に基づいて、冷水配管25に設けられた流量制御弁26を開閉して冷却コイル24による冷却能力を制御するとともに、熱源水配管32に設けられた流量制御弁33を開閉して加熱コイル31による加熱能力を制御する。また、制御装置CUは、図1に示したように、パージ出口温度温度センサ48によって検出されるパージ空気の出口温度に基づいて、再生ファン40または再生循環ダンパD4を制御して再生風量を制御する。再生ファン40の制御はインバータ制御である。
また制御装置CUは、図1に示したように、パージ出口温度温度センサ48によって検出されるパージ空気の出口温度に基づいて、再生ファン40と再生循環ダンパD4の双方を制御して、パージ風量を所定値に保つ制御を行なう事も可能である。
本発明の実施の形態にかかる乾式減湿装置1を有する減湿システムは以上の構成を有しており、次にその運転例について説明する。図4は、減湿区域11aで減湿処理された空気の露点温度(減湿出口露点温度)を−55℃DPとする場合における減湿入口温度(℃)と減湿入口露点温度(℃DP)の関係を示すグラフである。なお、この関係は、減湿出口露点温度によって変動する。制御装置CUには、このような減湿出口露点温度に対する減湿入口温度(℃)と減湿入口露点温度(℃DP)の関係が予め記憶されている。
例えば減湿出口露点温度を−55℃DPとする場合において、加熱コイル31で再熱して18℃に温度調節した低露点空気SAを低露点空間(図示せず)に供給するためには、減湿区域11aで減湿処理された空気の温度(減湿出口温度)を18℃以下にする必要がある。その時、減湿入口露点温度が−13.5℃DPとすると、図4に示す関係から求められる減湿入口温度は15.5℃となる。したがってこの例でいえば、減湿入口温度の設定を最高15.5℃にまで上げることができる。すなわち、例えば夏季に減湿入口温度を12℃と設定していたものを、この例の場合は減湿入口温度の設定を12℃よりも高い温度(最高15.5℃)にまで上げることができる。
制御装置CUは、減湿入口露点露点温度センサ46で測定された減湿入口露点温度から、減湿入口温度の設定値を上昇させられるか(上昇の可否)、または上昇し得る程度を判断し、どこまで上げられるか(最高15.5℃)を求める。そして、その設定値を上げられると判断した場合は、減湿入口温度の設定値を最高15.5℃の範囲内でより高い温度に上げる。そして、このように減湿入口温度の設定をより高い温度に変更した場合は、制御装置CUは、冷水配管25に設けられた流量制御弁26を制御し、冷却コイル24による冷却能力を下げるように調整する(カスケード制御)。こうして吸着ロータの除湿能力に余裕があるときに冷却コイル24による処理空気の冷却能力を下げて減湿入口温度を上げることにより、例えば冬期などのように外気の湿度が低い場合に、所定の除湿効果を維持したまま、冷却コイル24における冷却エネルギーを低減することができる。
また冷却コイル24による処理空気の冷却能力を下げたことに伴って、加熱コイル31における加熱エネルギーも低減することができる。すなわち、冷却コイル24による処理空気の冷却能力が下げられたことにより、減湿出口温度も上昇する。かかる場合、制御装置CUは、熱源水配管32に設けられた流量制御弁33を制御し、加熱コイル31による加熱能力を下げるように調整する。こうして冷却コイル24の冷却能力が下げられた場合は、加熱コイル31における加熱エネルギーも低減することができる。
このように、従来は冷却して再熱することで無駄に消費していたエネルギーを低減することができ、省エネルギー化が達成される。また、加熱コイル31で利用される蒸気などの消費量が減るので、CO削減にもなる。なお、減湿入口温度の設定値によらず、図4から予め流量制御弁26、33の開度や電気ヒータ等(加熱器)の出力との相関を求めておき、冷却能力と加熱能力を下げる制御を行うことにより、冷却エネルギーと加熱エネルギーを低減することもできる。
なお上記では減湿入口露点温度が−13.5℃DPで減湿入口温度が15.5℃となる場合を例にして説明したが、図4に示す関係から同様に、減湿入口露点温度が−10℃DPとすると減湿入口温度は12℃となり、減湿入口露点温度が−18℃DPとすると減湿入口温度は13.5℃となる。
また、この減湿システムは、以下に説明するいわゆる再生風量制御を併せて実施することが可能である。図5は、乾式減湿装置1のロータ11の回転方向の位置角θ(座標)と、再生区域11b、パージ区域11cにおける各出口温度を示している。
この運転例では、まず減湿区域11a経て再生区域へ11b移行した直後(A)のロータ11は、再生区域11bの出口側(=減湿区域11aの入口側)の方により多くの水分を吸着していて、再生区域11bの入口側(減湿区域11aの出口側)は脱着済みの乾燥した状態になっている。
再生の当初の段階(A〜B)では、まず高温・低湿度の再生空気によって、入口側の水分の吸着していない乾燥した領域のロータ11の昇温が行われる。この段階では、出口の空気温度は約12℃のままほとんど変化しない。
そして次のC〜Dの段階では、水分が吸着している領域に流れ込んだ高温・低湿度の再生空気が、ロータ11の昇温と水分の脱着を行いながらロータ11内を出口側へ流れていくが、その際、脱着熱(水分が脱着する際の吸熱)によって再生空気の温度は低下するとともに、相対湿度が上昇して、脱着に寄与できない低温・高湿度の空気状態(再生空気とロータ11が吸脱着平衡・熱平衡の状態)になる。この平衡状態の空気温度は、この例では約60℃である。ロータ11の全域の脱着が完了に近づくEの段階までは、再生区域11bの出口近傍では平衡状態が保たれるため、出口温度一定の状態がしばらく続くことになる。
本運転例では、パージ区域11cにおける再生区域11b寄りの位置角θ=65°の位置に設置されているパージ出口温度センサ48によって検出されるパージ区域11cの出口温度に基づいて、再生ファン40または再生循環ダンパD4を制御して再生風量を制御するようにしているので、たとえば制御の目標となる所定温度を100℃としたとき、パージ区域11cの当該地点における出口温度が100℃となるように、再生風量を絞る制御が行なわれる。
その結果、脱着完了直前のE〜Fの状態でパージ区域11cへロータ11が移行することになる。ここでEの状態のロータ11は、出口近傍を除く大部分の領域が約140℃に達している。また、ロータ11の体積あたりの熱容量は空気の熱容量よりもはるかに大きいことから、Eの状態のロータ11は高温の蓄熱状態になっている。このロータ11に低温のパージ空気を流すと、パージ空気はすみやかに140℃まで昇温されるとともに、ロータ11の蓄熱効果によって、しばらくの間は高温・低湿度のパージ空気が、水分を吸着している領域に送り込まれ続けて昇温と脱着が行われる(F〜G)。その結果、たとえば位置角θ=70°の直前の段階では、出口温度がピークを迎え再生完了温度とみなせる約120℃となる。そしてその後は、低温・低湿のパージ空気による降温により、パージ区域11cにおける減湿区域11aに近い領域(H)での出口温度は、20℃以下となる。
このように本運転例では、パージ区域11cにおける再生区域11b寄りの位置に設置されているパージ出口温度センサ48によって検出されるパージ区域11cの出口温度に基づいて、再生ファン40または再生循環ダンパD4を制御して再生風量を制御するようにして、位置角θ=70°の直前の段階の出口温度が、最も再生区域寄りの地点における温度よりも高温でかつ再生完了温度以上となるようにしたので、従来よりも再生に要するエネルギーを節約することができる。再生風量制御を行わない場合との比較において、より具体的に説明すれば、再生風量制御を行わない場合に位置角θ=40〜60°において140℃にしていた分(熱量)を、60℃に維持する程度にすればよくなり、その分だけエネルギーを節約することが可能になったのである。
なお本運転例では、パージ出口温度センサ48の設置位置を位置角θ=65°の位置に設定し、制御の目標温度である所定温度を100℃に設定して再生風量を制御するようにしていたが、これは事前の運転等によって、予め位置角θ=65°の位置で100℃となれば、その後に再生完了温度である120℃に達することを調べておいてそのように設定した。したがって、制御点、所定温度の設定は、もちろんこの例に限らない。
次に、以上に説明したように、減湿入口露点温度に基づいて冷却コイル24の冷却能力と加熱コイル31の加熱能力を制御することは、低露点空間(図示せず)に供給する低露点空気SAの温度が比較的高い場合は有効であるが、低露点空間(図示せず)に供給する低露点空気SAの温度が比較的低い場合は、次に説明するロータ回転数制御が有効である。ロータ回転数制御では、除湿能力を冬期もぎりぎりまで絞るため、本発明による運転方法と同時に実施することはできない。そこで次に、冷却コイル24の冷却能力と加熱コイル31の加熱能力を制御する場合と、ロータ回転数制御による場合とを切り替えて行う運転方法を実施することが可能な、図6に示す乾式減湿装置2について説明する
図6に示す乾式減湿装置2は、基本的には先に図1〜3で説明した乾式減湿装置1と同様の構成を備えており、共通する構成要素については同じ符号を付することにより、重複する説明を省略する。図6に示す乾式減湿装置2では、図1〜3で説明した乾式減湿装置1に加えて、減湿区域11aの入口温度を検出する減湿区域入口温度センサ50と、減湿区域11aの出口温度を検出する減湿区域出口温度センサ51を備えており、減湿区域入口温度センサ50で検出された入口温度と、減湿区域出口温度センサ51で検出された出口温度は、制御装置CUに入力されている。さらに、この乾式減湿装置2では、制御装置CUは、モータ10の駆動をインバータ制御してロータ11の回転数を変更することが可能である。また制御装置CUは、排気ダンパD3を制御する機能も有している。
次に、この乾式減湿装置2を有する減湿システムの運転例について説明する。なお一例として、低露点空間(図示せず)に供給する低露点空気SAの温度が16℃以上のときは、冷却コイル24の冷却能力と加熱コイル31の加熱能力を制御する運転を行い、低露点空気SAの温度が16℃未満のときはロータ回転数制御による運転に切り替える場合について説明する。
例えば減湿出口露点温度を−55℃DPとする場合において、低露点空間(図示せず)に供給する低露点空気SAの温度が16℃以上の場合は、先と同様に、制御装置CUは、図4に示す関係から、減湿入口温度の設定をどこまで上げられるかを求め、その設定値を上げられると判断した場合は、減湿入口温度の設定をより高い温度に変更する。そして、制御装置CUは、冷水配管25に設けられた流量制御弁26を制御し、冷却コイル24による冷却能力を下げるように調整する(カスケード制御)。こうして、冷却コイル24における冷却エネルギーを低減することができる。また冷却コイル24による処理空気の冷却能力を下げたことに伴って、加熱コイルにおける加熱エネルギーも低減することができる。その結果、省エネルギー化が達成され、CO削減にもなる。
また同様に、低露点空気SAの温度が16℃以上の場合は、いわゆる再生風量制御を併せて実施することが可能である。再生風量制御を併せて実施することにより、エネルギーをさらに節約することが可能になる。
一方、低露点空間(図示せず)に供給する低露点空気SAの温度が16℃未満の場合は、以下に説明するロータ回転数制御が有効である。例えば減湿出口露点温度を−55℃DPとする場合において、加熱コイル31で再熱して16℃に温度調節した低露点空気SAを低露点空間(図示せず)に供給するためには、減湿区域11aで減湿処理された空気の温度(減湿出口温度)を16℃以下にする必要がある。その時、減湿入口露点温度が−11.5℃DPとすると、図4に示す関係から求められる減湿入口温度は13.5℃となる。したがってこの例でいえば、減湿入口温度の設定を最高13.5℃までしか上げることができない。さらに、減湿入口露点温度が−10℃DPの場合は、減湿入口温度は12℃となり、この場合は、例えば夏季に減湿入口温度を12℃と設定していたのであれば、減湿入口温度の設定は上げることができない。そのような場合は、ロータ回転数制御による運転に切り替えることが有効になる。
図7は、図6に示した乾式減湿装置2において、好適再生風量と除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAとの関係をロータ回転数毎に示す図である。また、図8は、図6に示した乾式減湿装置2において、好適再生風量と除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAとの関係を再生温度毎に示す図である。なお、7、8には、除湿ゾーン面風速が2.0メートル/秒である場合について示した。
再生風量は、ロータ回転数ω、再生温度Treg、除湿風量Fpro、除湿ゾーン入口温度TAおよび除湿ゾーン入口絶対湿度xAに対して好適な再生風量となるように制御される。即ち、除湿ゾーン入口絶対湿度xAに対して、好適再生風量Freg、opt、ロータ回転数ω、再生温度Treg、除湿風量Fproおよび除湿ゾーン入口温度TAは、一定の関連性を有していることが分かる。このため、逆に好適再生風量Freg、opt、ロータ回転数ω、再生温度Treg、除湿風量Fproおよび除湿ゾーン入口温度TAから、除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAを推定することができる。このため、好適再生風量Freg、opt、ロータ回転数ω、再生温度Treg、除湿風量Fproおよび除湿ゾーン入口温度TAと、除湿ゾーン入口絶対湿度xAと、の関係を予め実験やシミュレーション等で調べておき、関係式(例えば、以下に示す式(1))または湿度推定処理用マップ等の形式で、推定湿度情報として、制御演算装置CUの記憶装置に記憶させる。そして、制御演算装置CUは、再生風量の制御で決定された好適再生風量Freg、opt、現在設定されているロータ回転数ωおよび再生温度Treg、風量計23において計測された除湿風量Fpro、温度センサ42によって計測された除湿ゾーン入口温度TAを受け付けると、この関係式を用いた演算または湿度推定処理用マップの参照を行うことで、除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAを推定する。制御演算装置CUは、好適再生風量Freg、opt、ロータ回転数ω、再生温度Treg、除湿風量Fproおよび除湿ゾーン入口温度TAを式(1)に代入して演算することで、好適再生風量に応じた除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAを推定できる。
xA
= f (Freg、opt、ω、 Treg
Fpro、 TA) ・・・式(1)
減湿入口温度の設定は上げることができない場合、制御演算装置CUは、この除湿ゾーン入口空気の絶対湿度xAを用いて、湿度が低いときにはロータ回転数を下げ(あるいは再生温度を下げ)、湿度が高いときにはロータ回転数を上げる(あるいは再生温度を上げる)ように可変制御を行う。
以上、本発明の実施の形態を例示して説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。例えば図9に示すように、加熱コイル31による加熱能力は、給気温度センサ47で検出される給気温度に基づいて制御することもできる。この場合、低露点空間55の室温制御を行うために、別に空調機(AHU)56を設置すると良い。この図9に示すような構成は、例えば低露点空間55の内部に温度管理が必要な生産機器57があるような場合に有効である。
また、例えば図10に示すように、加熱コイル31による加熱能力は、低露点空間55の内部に設置した温度センサ58で検出される室温に基づいて制御することもできる。この図10に示すような構成は、例えば乾式減湿装置1、2の風量が十分に大きいような場合に有効である。
また冷却コイル24における冷却能力の切り替えを行うために、図11に示すように、冷水配管25をポンプ60の稼働で冷却水が循環する環状の循環径路とし、この冷水配管25に冷却水を外気に直接接触させて冷却する冷却塔61と、冷却水を冷媒で冷却する熱交換器62を設けてもよい。そして、冷却塔61を迂回させるバイパス路65と、熱交換器62を迂回させるバイパス路66を設けることにより、冷却コイル24に通水する冷却水を冷却塔61で冷却する状態と、冷却水を熱交換器62において冷媒で冷却する状態に切り替えることにより、冷却コイル24における冷却能力の切り替えを簡単に行うことができるようになる。
なお、減湿入口露点温度は減湿入口露点露点温度センサ46によって検出する他、他の情報に基づいて減湿入口露点温度を推定することもできる。例えば、処理ダクト22を通じて取り入れられる外気(処理空気)OAの露点温度から減湿入口露点温度を推定しても良い。また、図6にし示した減湿区域入口温度センサ50で検出される減湿区域11aの入口温度と、減湿区域出口温度センサ51で検出される減湿区域11aの出口温度との差から減湿入口露点温度を推定しても良い。
また、本発明において、同一出願人に係る特開2011−230098号公報に示したように、減湿区域11aを2分割し、パージ区域11cを出た空気を加熱したうえで一方の減湿区域に導き、そこから出た空気をさらに加熱して他方の減湿区域に導いて、前述と同様に排気・再循環をする構成を適用することも可能である。また冷却負荷が低い時の冷却量、加熱量を低減のためには流量制御だけではなく、圧縮機や冷凍機など熱源装置の操作によって熱媒温度の冷却負荷を低減させることによっても良い。
本発明は、いわゆるロータを有する乾式減湿装置に有用であり、またロータを多段接続した乾式減湿装置に対しても適用可能である。
1、2 乾式減湿装置
10 モータ
11 ロータ
12、13 区域分割カセット
11a 減湿区域
11b 再生区域
11c パージ区域
12a 減湿入口
12b 再生出口
12c パージ出口
21 処理ファン
22 処理ダクト
22、24 冷却コイル
25 冷水配管
30 供給ダクト
31 加熱コイル
32 熱源水配管
35 パージ導入ダクト
37 再生排気ダクト
40 再生ファン
41 再生導入ダクト
42 再生ヒータ
45 減湿入口温度センサ
46 減湿入口露点露点温度センサ
47 給気温度センサ
48 パージ出口温度センサ
50 減湿区域入口温度センサ
51 減湿区域出口温度センサ
55 低露点空間
56 空調機(AHU)
57 生産機器
58 温度センサ
60 ポンプ
61 冷却塔
62 熱交換器
65、66 バイパス路
CU 制御装置
D1 供給ダンパ
D2 導入ダンパ
D3 排気ダンパ
D4 再生循環ダンパ
D5 外気導入ダンパ

Claims (4)

  1. 回転自在な吸着ロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿処理する装置であって、前記吸着ロータの端面側に位置する空気の通過域が、減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて、吸着ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され、減湿区域の入り口側には処理空気を冷却する冷却コイルを備え、減湿区域の出口側には処理空気を加熱する加熱器を備えた乾式減湿装置において、減湿区域に入る処理空気の露点温度である減湿入口露点温度を測定もしくは推定し、当該測定もしくは推定された減湿入口露点温度に基づいて、冷却コイルによる処理空気の冷却と加熱器による処理空気の加熱を制御することを特徴とする、乾式減湿装置の運転方法。
  2. 減湿入口露点温度から減湿入口温度の設定値の上昇の可否または上昇し得る程度を判断し、その設定値を上げられると判断した場合は、当該設定値を上げ、加熱器の冷却コイルによる冷却エネルギーを減らし、加熱器による加熱エネルギーを減らすように制御することを特徴とする、請求項1に記載の乾式減湿装置の運転方法。
  3. 減湿処理されて低露点空間に供給する低露点空気の温度が所定の温度未満の場合は、冷却コイルによる処理空気の冷却と加熱器による処理空気の加熱の両者に係る制御を中止して、吸着ロータの回転数を制御する状態に切り替わることを特徴とする、請求項1または2に記載の乾式減湿装置の運転方法。
  4. 低露点空気の温度が所定の温度以上となった場合は、冷却コイルによる処理空気の冷却と加熱器による処理空気の加熱を制御することに加えて、パージ区域において吸着ロータの再生が終了するように再生風量の制御が行われることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の乾式減湿装置の運転方法。
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