JP2018080867A - 調湿空気発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度で湿度調整した空気を発生させ得る調湿空気発生装置を提供する。【解決手段】コンプレッサー１と、コンプレッサーの出力側に第１の管路４を介して接続されたエアードライヤー２と、エアードライヤーの出力側に第２の管路５を介して接続された水分分離膜３と、水分分離膜の出力側に接続された調湿空気放出管路６を備える。調湿空気放出管路に第１の流量制御弁７が配置される。第２の管路の途中と、調湿空気放出管路における第１の流量制御弁の下流側とが湿り空気供給管路８によって接続される。湿り空気供給管路に第２の流量制御弁９が配置される。調湿空気放出管路から放出される空気の露点を測定する露点計１０が備えられる。制御部１１によって、露点計の測定値に基づき、調湿空気放出管路から放出される空気の露点が予め設定された値になるように第１および第２の流量制御弁が制御される。【選択図】図１

Description

本発明は、湿度調整（露点制御）された空気を発生させる装置、特に、比較的小流量の調湿空気を発生させる小型の装置に関するものである。

この種の調湿空気発生装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
この調湿空気発生装置は、グローブボックスに対して湿度調整（露点制御）された空気を供給するもので、吸湿ロータを備え、吸湿ロータは、吸着ゾーン、パージゾーンおよび再生ゾーンの３つのゾーンに分割されており、モータによって回転せしめられるようになっている。また、この装置は、外気、および再生ゾーンからの戻り空気、およびグローブボックスからの環気を混合した空気を吸着ゾーンに通過させる管路と、吸着ゾーンの上流側と下流側を連通するバイパス管路を備えている。バイパス管路にはモータダンパが設けられている。

そして、グローブボックス内に配置された露点検出器の検出値に基づき、再生温度比例制御とバイパス管路の流量制御を組み合わせることによって、グローブボックス内が設定露点になるようにしている。

しかしながら、この従来の装置では、吸湿ロータが常時回転するとともに、吸湿ロータの吸着ゾーンに、外気だけでなく、吸湿ロータの再生ゾーンからの戻り空気やグローブボックスからの環気もまた導入するので、装置の配管系を流れる空気の圧力および温度の変動が相対的に大きく、吸着ゾーン通過後の乾燥空気、およびバイパス管路を通じて当該乾燥空気に混合される空気の露点が常時変動している。

そして、これら露点が常時変動する２種類の空気を流量制御しつつ混合して、混合空気が設定露点になるようにするので、露点制御が複雑であり、よって、一定程度の精度で設定露点が維持できても、高精度で設定露点を維持することは難しい。
しかも、吸湿ロータを用いるこの構成では、装置構成が複雑化し、製造コストおよびメンテナンスコストが高くつく。

特開２０１４−３４０１２号公報

したがって、本発明の課題は、高精度で湿度調整した空気を発生させることができる調湿空気発生装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、外気を吸入して圧縮空気を生成するコンプレッサーと、前記コンプレッサーの出力側に第１の管路を介して接続されたエアードライヤーと、前記エアードライヤーの出力側に第２の管路を介して接続された水分分離膜と、前記水分分離膜の出力側に接続された調湿空気放出管路と、前記調湿空気放出管路の途中に配置された第１の流量制御弁と、前記第２の管路の途中と、前記調湿空気放出管路における前記第１の流量制御弁の下流側とを接続する湿り空気供給管路と、前記湿り空気供給管路の途中に配置された第２の流量制御弁と、前記調湿空気放出管路から放出される空気の露点を測定する露点計と、前記露点計の測定値に基づき、前記調湿空気放出管路から放出される空気の露点が予め設定された値になるように前記第１および第２の流量制御弁を制御する制御部と、を備えたものであることを特徴とする調湿空気発生装置を構成したものである。

上記構成において、さらに、前記調湿空気発生装置が、前記コンプレッサーから排出される凝縮水を貯めるドレンタンクを備え、前記ドレンタンク内の前記凝縮水の水面上方に常に空間が形成されるように前記ドレンタンクからの排水がなされ、さらに、前記調湿空気放出管路における前記第１の流量制御弁の上流側、および前記第２の管路の途中のいずれかと、前記ドレンタンクの前記空間とを接続する送風管路と、前記ドレンタンクの前記空間と、前記第２の流量制御弁の入力側とを接続する追加の湿り空気供給管路と、を備え、前記第２の流量制御弁が、前記湿り空気供給管路および前記追加の湿り空気供給管路から供給される空気の量をそれぞれ制御可能になっていてもよい。

本発明によれば、露点計の測定値に基づいて第１および第２の流量制御弁を制御し、コンプレッサー、エアードライヤーおよび水分分離膜を経て乾燥処理された乾燥空気に、湿り空気供給管路から供給される湿り空気を混合することによって、予め設定された露点の空気を発生させている。
この場合、コンプレッサーの吐出圧力を一定にし、かつエアードライヤーの温度を一定にすることで、湿り空気供給管路を通じて第２の流量制御弁に入力される湿り空気の露点を一定に維持できる。

そして、露点が一定の乾燥空気と、露点が一定の湿り空気を流量比を調節しながら混合するので、設定された露点に高精度で湿度調整した空気を調湿空気放出管路から発生させることができる。

さらに、本発明によれば、従来の吸湿ロータを使用した場合と比べて、装置構成が非常に単純かつコンパクト化され、製造コストおよびメンテナンスコストが低減される。

本発明の１実施例による調湿空気発生装置の概略構成を示す図である。 本発明の別の実施例による調湿空気発生装置の概略構成を示す図１に類似の図である。 本発明のさらに別の実施例による調湿空気発生装置の概略構成を示す図１に類似の図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の１実施例による調湿空気発生装置の概略構成を示す図である。この実施例では、調湿空気発生装置は、グローブボックスに備えられて、グローブボックスに対し湿度調整（露点制御）された空気を供給するようになっている。
なお、本発明では、空気発生流量が毎時１０００リットル程度の調湿空気発生装置が想定されている。

図１を参照して、本発明によれば、外気を吸入して圧縮空気を生成するコンプレッサー１と、コンプレッサー１の出力側に第１の管路４を介して接続されたエアードライヤー２と、エアードライヤー２の出力側に第２の管路５を介して接続された水分分離膜３と、水分分離膜３の出力側に接続された調湿空気放出管路６が備えられる。

調湿空気放出管路６は、グローブボックス１２の内部空間に連通し、グローブボックス１２には、適当な排気装置（図示はしない）が設けられる。そして、グローブボックス１２から放出される量の空気が調湿空気発生装置から供給されて、グローブボックス１２内が常時換気されるようになっている。

また、調湿空気放出管路６の途中に第１の流量制御弁７が配置され、調湿空気放出管路６における第１の流量制御弁７の下流側と第２の管路５の途中が湿り空気供給管路８によって接続される。湿り空気供給管路８には、第２の流量制御弁９が配置される。

また、調湿空気放出管路６から放出される空気の露点を測定する露点計１０が備えられる。露点計１０は、この実施例では、グローブボックス１２内に配置される。

さらに、露点計１０の測定値に基づき、調湿空気放出管路６から放出される空気の露点が予め設定された値になるように第１および第２の流量制御弁７、９を制御する制御部１１が備えられる。

上記構成において、制御部１１に、グローブボックス１２内の露点の設定値が入力され、コンプレッサー１の吐出圧力とエアードライヤー２の温度が一定値に設定された後、装置が起動される。

そして、露点計１０の測定値に基づいて第１および第２の流量制御弁７、９が制御され、コンプレッサー１、エアードライヤー２および水分分離膜３を経て乾燥処理された乾燥空気に、湿り空気供給管路８から供給される湿り空気が混合されることによって、露点の設定値に湿度調整された空気が調湿空気放出管路６からグローブボックス１２に供給される。

この場合、コンプレッサー１の吐出圧力とエアードライヤー２の温度が一定であるから、湿り空気供給管路８を通じて第２の流量制御弁９に入力される湿り空気の露点が一定に維持される。
そして、露点が一定の乾燥空気と、露点が一定の湿り空気とが流量比を調節されつつ混合されるので、設定された露点に高精度で湿度調節（露点制御）された空気が得られる。

また、本発明の装置は、従来の吸湿ロータを使用した場合と比べて、非常に単純かつコンパクトな構成を有しており、製造コストおよびメンテナンスコストが低減される。

図１の実施例において、グローブボックス１２内での作業によっては、一時的に大量の換気が必要とされ、それに応じて調湿空気発生装置から一時的に大量の空気を供給しなければならないことがあり、場合によっては、第２の管路５から湿り空気供給管路８を通じて供給される湿り空気だけでは湿り空気の量が不足し、長時間にわたってグローブボックス内の露点が設定値から大きく外れてしまうおそれがある。
図２および図３には、このような場合にも対応し得る実施例を示した。

図２の実施例は、図１の実施例と、湿り空気を供給するための構成が異なるだけである。よって、図２中、図１に示したものと同じ構成要素には同一番号を付して、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。
図２を参照して、この実施例では、第１の管路４の途中と、第２の流量制御弁９’の入力側を接続する追加の湿り空気供給管路１３がさらに備えられる。この場合、第２の流量制御弁９’は、追加の湿り空気供給管路１３から供給される空気の流量と、第２の管路５から供給される空気の流量をそれぞれ調節可能になっている。

この構成によれば、湿り空気として、第２の管路５を流れる空気に加えて、第１の管路４を流れるより露点が高い空気を取り込んで、水分分離膜３からの乾燥空気に混合することができる。
そして、通常は、追加の湿り空気供給管路１３からの空気供給をゼロにし、図１の実施例の場合と同様に、第２の管路５から供給される空気の流量のみを制御する一方、一時的に湿り空気が不足する場合は、第２の管路５から供給される空気と、第１の管路４から追加の湿り空気供給管路１３を通じて供給される空気を流量比を調節しながら混合し、混合した空気を湿り空気として乾燥空気と混合する。

図３の実施例もまた、図１の実施例と、湿り空気を供給するための構成が異なるだけである。よって、図３中、図１に示したものと同じ構成要素には同一番号を付して、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。

図３を参照して、この実施例では、コンプレッサー１から排出される凝縮水を貯めるドレンタンク１４がさらに備えられる。ドレンタンク１４は排出弁１４ｂを備えており、排出弁１４ｂの開閉が制御されて、ドレンタンク１４内の凝縮水の水面上方に常に空間１４ａが形成されるようにドレンタンク１４からの排水がなされる。

また、この実施例では、調湿空気放出管路６の第１の流量制御弁７の上流側と、ドレンタンク１４の空間１４ａとが送風管路１５によって接続され、ドレンタンク１４の空間１４ａと、第２の流量制御弁９”の入力側とが追加の湿り空気供給管路１６によって接続されている。

そして、調湿空気放出管路６を流れる空気の一部がドレンタンク１４の空間１４ａ内に流れ込んで空間１４ａ内の湿り空気と混合された後、追加の湿り空気供給管路１６を通って第２の流量制御弁９”に向けて流れる。
なお、この実施例では、調湿空気放出管路６とドレンタンク１４の空間１４ａを送風管路１５によって接続したが、第２の管路５とドレンタンク１４の空間１１４ａとの間を送風管路１５によって接続してもよい。

第２の流量制御弁９”は、湿り空気供給管路８および追加の湿り空気供給管路１６から供給される空気の量をそれぞれ制御し得る。

この構成によれば、湿り空気として、第２の管路５を流れる空気に加えて、ドレンタンク１４の空間１４ａ内の露点が高い空気を取り込んで、水分分離膜３からの乾燥空気に混合することができる。
そして、通常は、追加の湿り空気供給管路１５からの空気供給をゼロにし、図１の実施例の場合と同様に、第２の管路５から供給される空気の流量のみを制御する一方、一時的に湿り空気が不足する場合は、第２の管路５から供給される空気と、ドレンタンク１４の空間１４ａ内から追加の湿り空気供給管路１６を通じて供給される空気を流量比を調節しながら混合し、混合した空気を湿り空気として乾燥空気と混合する。

１ コンプレッサー
２ エアードライヤー
３ 水分分離膜
４ 第１の管路
５ 第２の管路
６ 調湿空気放出管路
７ 第１の流量制御弁
８ 湿り空気供給管路
９、９’、９” 第２の流量制御弁
１０ 露点計
１１ 制御部
１２ グローブボックス
１３ 追加の湿り空気供給管路
１４ ドレンタンク
１４ａ 空間
１４ｂ 排出弁
１５ 送風管路
１６ 追加の湿り空気供給管路

Claims (2)

1. 外気を吸入して圧縮空気を生成するコンプレッサーと、
   前記コンプレッサーの出力側に第１の管路を介して接続されたエアードライヤーと、
   前記エアードライヤーの出力側に第２の管路を介して接続された水分分離膜と、
   前記水分分離膜の出力側に接続された調湿空気放出管路と、
   前記調湿空気放出管路の途中に配置された第１の流量制御弁と、
   前記第２の管路の途中と、前記調湿空気放出管路における前記第１の流量制御弁の下流側とを接続する湿り空気供給管路と、
   前記湿り空気供給管路の途中に配置された第２の流量制御弁と、
   前記調湿空気放出管路から放出される空気の露点を測定する露点計と、
   前記露点計の測定値に基づき、前記調湿空気放出管路から放出される空気の露点が予め設定された値になるように前記第１および第２の流量制御弁を制御する制御部と、を備えたものであることを特徴とする調湿空気発生装置。
2. 前記コンプレッサーから排出される凝縮水を貯めるドレンタンクをさらに備え、前記ドレンタンク内の前記凝縮水の水面上方に常に空間が形成されるように前記ドレンタンクからの排水がなされ、さらに、
   前記調湿空気放出管路における前記第１の流量制御弁の上流側、および前記第２の管路の途中のいずれかと、前記ドレンタンクの前記空間とを接続する送風管路と、
   前記ドレンタンクの前記空間と、前記第２の流量制御弁の入力側とを接続する追加の湿り空気供給管路と、を備え、
   前記第２の流量制御弁が、前記湿り空気供給管路および前記追加の湿り空気供給管路から供給される空気の量をそれぞれ制御可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の調湿空気発生装置。

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