JP2019098267A - 間歇作動デシカントユニット - Google Patents
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Abstract
Description
この技術方式を利用した商品が開発され、特殊用途等では実用化されているが、広く一般的な市場では普及していない。その理由は冷凍サイクル方式に比べ、1、装置容量が大きくなる、2、コストが2倍以上高くなる、3、耐久信頼性が不充分である等の課題が有るからである。
従来使われるユニットは円盤状のデシカントブロックを円盤の中心を軸に連続的に回転させ、上記の二つの通風流路を流れる2つの空気を流通させ、其の間で湿分を交換させるものである。この為、処理風量を増加させるためには円盤の径を大型にせざるを得ず、外側の空気シール枠と回転駆動用モータのスペースを含めて装置の大型化を招く。一方、デシカント材料を固めて円盤のデシカントブロックを形状精度の高い円盤形状に成型するために多くの手加工と設備を必要としこれを使った製品のコストは大量生産している冷凍サイクル式エアコンと比べ2倍以上と想定されている。なお且つ手加工による製造や接着接合部材を摺動させて空気のシールを行う設計製造方式は、使用時の摩耗劣化に対し、実用上充分な耐久信頼性が得られない等の課題を抱えている。
特許文献3、では更に新しい課題改善策を提示している。この提案では円盤型ローターデシカントユニットを円筒型として軸芯を伸ばし、風路を従来の軸芯方向から軸芯に直角する方向に変えている。これにより、全体の風路面積は、ロータの外径が構成する円の面積から円筒の側面がつくる円筒の外径と軸芯距離がつくる四角い面へと変化させることができる。この結果、円筒の外径又は軸芯距離の何れかを拡大して他方を縮小するなどに依りデシカント材料の必要容積を吸収する等の自由な設計が可能になるという特長が得られる。
円盤ロータリ方式では処理風量(性能)は円盤の外径を拡大する方法しか選べなかったものが、円筒方式では軸芯長さでも調整でき、装置の最適化形状を選びやすくなり、結果として装置容積を縮小できるものである。且つデシカントの回転は間歇的に行うことにより前述した課題改善に貢献している。詳細説明ではデシカントユニットの外周の空気シール構造と方式が明示されており、この点でも前述した課題の解決方向へ前進している。
以上の先行技術文献は本特許提案者の認識する課題に対し、改善するアイデアを提示しているが充分では無い。
図2で示されるデシカント平板―3をデシカントブロックに仕上げるには、まずデシカント平板を円盤状に巻き込んで重ね合わせて、それを接着剤により接合させて円盤ロータ状に組み立てて固めるという時間のかかる、製造合理化し憎くいもので、且つデシカントブロックの特性、容量は最終製品毎に異なるため、より精細な手作業が必要であり、作業ばらつきにより製造品質に影響し、製品コストは極めて高く、大量生産するための製造合理化ができ難いという課題が有る。
デシカントブロックは図1の様に円盤状であり、風量を増し、除湿性能を上げるためには円盤の外形寸法を大きくする必要があり、商品に依ってはその外形は3.0〜4.0M等の大きなサイズが必要になり、デシカント装置やそれを使った空調装置が大型になる。その結果、冷媒圧縮方式の空調機、除湿機の2.0倍にもなるため上記の問題が顕在化している。
(1)デシカントブロックの構成に関する発明。
請求項1に記した発明である。図2に示したように吸湿材を担持したライナー平板−2と、同じく吸湿材を担持した連続する波板(コルゲート)状又は連続する三角板状で全体が平板であるコルゲート平板−1とを重ねて接合しその間にデシカント風路−4を構成したデシカント平板−3を作る。これを基に現在のデシカント装置では、図1で示したように、該デシカント平板を軸芯周りに渦巻状に重ね合わせ、円盤状のデシカントブロックを製造する方式を採用している。この方法ではデシカント平板同士を接着剤で接着し全体を円盤状に固めている。そこで上記の様な組み立ての複雑な作業を不要にするため、デシカントブロックを立方体形状にしてデシカント平板を単に重ね合わせるだけで構成させ、重ね合わせた立方体を収納枠に収納させることによりブロックとして完成させる方法であり、請求項1に記載した発明である。更にデシカント平板を所定の収納位置に納めるための発明を請求項9に示す。その具体的な収納の為に収納枠を設け、デシカント平板を収納枠内に挿入した後に蓋を閉じる構造にすれば、前述した組み立て接合作業が全て不要となり装置コストの低減、生産合理化の改善更には接着剤による吸湿特性の低下の防止に結びつくものである。
請求項2に記した様に、ユニットを連続回転させながらデシカントさせる方式から、回転を停止させてデシカントを作動させ、デシカントブロック位置を変える時のみ回転させる、所謂、間歇作動方式に切り替え、且つ停止してデシカントユニットが回転移動を停止して除湿作動している時のみシールすべき全箇所の空気漏れがない様に空隙を埋める(シールする)ことを徹底するという発明である。此処で重要なことは、停止時にシールすべき“全箇所”をシールさせることである。その為には回転軸の近傍は勿論、そこから離れた回転先端まで、且つ通風流路と外部との隙間、通風流路間の隙間、通風流路の上流部と下流部間の隙間を全て停止時にはシールする構造を実現することである。
従来の方法では、図1に示す如く、仕切り壁摺動シールが接触した状態でブロックを回転できる様にデシカントブロックのシール面を平面に切削して仕上げ加工している。円盤の外周もシール材が摺動する様に円筒状で平滑に仕上げ加工する必要があり、この加工のため大幅なコストアップをきたしている。さらに作動時にも継続してシールさせているからシール部の摩擦力に克つため、作動モータ電力を浪費し、シール材の摩耗劣化に依る耐久性の低下をきたすことに依る寿命短縮などが大きな課題となっている。
デシカントユニットはデシカントブロックを収納して回転乃至は移動させている。図1では空気の流れ方向と回転軸は同一方向である。本発明はそれを直交する方向に変えるもので、其のことに依り空気の流路面積を大きく採れる様にして、結果的に装置の大型化を防止し易いものである。即ち円盤デシカントブロックでは空気流路幅と流路高さ(各空気流路の2倍)が常に円盤外径に等しいという空記流路の制約があり、これを外すことにより幅と高さを製品の設計に合わせて自在に変えることができるようにするものである。屋根裏の狭い高さ空間に設置する製品や、壁面内の薄い奥行き空間に設置する製品に合わせてデシカントユニットの最適化設計が可能になり、結果的に製品寸法は小型化が実現できるという効果がある。
請求項5は、空気の通風流路の四角い断面積以上の風路面積のデシカントブロックを使うことはでき、性能の向上に比例するデシカントブロックの容積を稼ぐ方法についての発明である。
デシカントユニットの間歇運転を精度良く行うためには、センサーを設置して停止と作動を制御し、停止している時は電動モータの停止位置を精度よく保つ必要がある。そのため請求項8では、デシカントユニットの作動軸にモータ軸を直結し、停止センサーを非接触による位置検知方法とし、さらに処理空気の温湿度情報に依りデシカントユニットの回転又は移動の制御を行い、快適性と省エネ性に優れた運転を行う上で欠かせない技術である。
2 デシカントユニット
3 ライナー平板
4 コルゲート平板
5 デシカント平板
6 デシカント風路
7 コルゲートピッチ
11 通風流路A
12 通風流路B
13 ロータ回転軸
14 仕切り壁摺動シール
15 ロータ外周摺動シール
16 デシカント平板収納枠
17 ロータデシカントブロック
18 通風路ダクト上面
19 通風路仕切り壁
20 通風路ダクト下面
21 デシカントブロックA1
22 デシカントブロックA2
23 デシカントブロックB1
24 デシカントブロックB2
25 空気シールダクト下面
26 空気シールダクト上面
27 空気シール側面横
28 空気シール側面縦
29 空気シール仕切り壁
31 デシカントブロックリンク駆動軸
34 デシカントブロック固定軸
35 デシカントブロックリンク棒
36 デシカントブロックリンク軸
37 デシカントブロック上枠
38 デシカントブロック下枠
39 デシカントブロックセンサ上
40 デシカントブロック左
41 デシカントブロック右
42 デシカントブロックセンサ下
100 処理空気A
101 処理空気B
Claims (9)
- デシカント吸湿材を担持したライナー平板と、デシカント吸湿材を担持した連続する波板状又は連続する三角板状で全体が平板であるコルゲート平板とを重ねて接合し、その間にデシカント風路を構成したデシカント平板を作り、該デシカント平板を該デシカント風路の方向を合わせて複数枚重ね合わせて外形が立方体で風路を持つデシカントブロックを構成し、該デシカントブロック2個をデシカントユニット内に納め、前記デシカント風路をデシカント装置内の二つの通風流路に夫々対応させて空気通風経路を構成させて前記デシカントユニットをデシカント装置内に配置し、該デシカントユニットを回転又は移動させることに依り前記空気通風経路を切り替える前記デシカント装置において、
前記デシカントブロックは前記デシカント平板をお互いに接着を行わずに多数枚重ねた無接着デシカントブロックとし、該無接着デシカントブロックを又は前記デシカント平板を多数枚重ねて収納枠に納め、又はデシカントユニット内部に設けた収納枠に納め、保持させたことを特徴としたデシカント装置。 - 内部に通風路のある外形形状が立方体の数個のデシカントブロックを内部に保持したデシカントユニットと、前記数個のデシカントブロックの風路と装置内の二つの通風流路を夫々連通させて二つの空気通風経路を形成し、
前記デシカントユニットを一定時間停止させて当該空気通風経路を形成し、一定時間後にデシカントユニットを作動させて前記デシカントブロックを、移動前と異なった通風流路と連通する様に移動させて別の空気通風経路を構成し、これを繰り返す、即ち前記デシカントユニットを間歇的に作動させるデシカント装置において、
前記デシカントユニットの回転乃至は移動中は、前記デシカントユニットと前記通風流路間の間隙を保持させて相互に接触させず、前記デシカントユニットの移動停止時には前記空気通風経路からの空気漏れを生じる前記デシカントユニットの間隙を塞ぐため外周部及び側面部の全ての箇所の空気漏れか所をシールさせたことを特徴としたデシカント装置。 - 装置内の断面が四角の2本の通風流路をその間の仕切り壁を設けて隣り合わせに平行状態に構成し、2つの前記通風流路の途中に、外形が円筒状で、円筒の中心に前記通風流路と直交し、前記仕切り壁面上に回転軸を持った、且つ該円筒の巾が前記通風流路の巾に相当させたデシカントユニットを設置し、該デシカントユニット内に設置したデシカントブロック内の風路を前記2つの通風流路と並行で連通する様に構成させたデシカント装置において、
前記デシカントユニットを一定時間毎に180度回転させる度に回転前と異なったデシカント風路が連通して二本の空気通風経路を形成させた事を特徴としたデシカント装置。 - 装置内の断面が四角の2本の通風流路をその間の仕切り壁を設けて隣り合わせに平行状態に構成し、2つの通風流路の途中に、外形が円筒状で、円筒の中心に前記通風流路と直交し前記仕切り壁面上に回転軸を持った、且つ該円筒の巾が前記通風流路の巾に相当させたデシカントユニットを設置し、該デシカントユニット内に設置した2個のデシカントブロック内の風路を2つの前記通風流路と並行で連通する様に構成させたデシカント装置において、
風路方向の寸法を前記円筒のデシカント装置の円筒の形状に合わせて連続的に乃至は2,3,4種類に変化させ、それぞれの風路の長さを変えた前記のデシカントブロックを収納した前記デシカントユニットを一定時間毎に180度回転させる度に前記通風流路と前記風路が連通して二本の空気通風経路を形成させた事を特徴としたデシカント装置。 - 装置内の2つの通風流路をその間の仕切り壁を挟んだ隣り合わせに平行状態に構成させ、2つの前記通風流路に、前記仕切り壁を超えて往復する形で該通風流路の幅一杯の幅で、二つの流路断面積を合わせると前記通風流路の流路面積に等しい又はより大きな流路断面積を持つ二つのほぼ立方体形状のデシカントブロックを配置し、前記通風流路の幅方向に軸を持ち、その軸芯が前記通風流路の仕切り壁面上に持った回転軸を中心に回転するデシカントブロック支持棒の両端に前記デシカントブロックを保持させて、2つの前記通風流路に合わせ空気通風経路を構成する様に回転移動させるデシカント装置に於いて、
前記デシカントブロックの両側面で、天秤棒状の前記支持棒を回転させる事に依り二つの前記デシカントブロックを2つの前記通風流路間を移動させて其の位置を入れ替える構成としたことを特徴としたデシカント装置 - 前記デシカントユニットの回転乃至は移動中は、前記デシカントユニットと前記通風流路間を相互に接触及び摺動させずに間隙を持たせ、一方、前記デシカントユニットの停止中は前記空気通風経路から外部に流れ出る、又は前記デシカントブロックをバイパスする空気漏れを生じる全ての箇所の間隙を無くすべく柔らかな隙間緩衝材で空気シールさせたことを特徴とした請求項3,4、5の何れか1項に記載のデシカント装置。
- 前記デシカントブロックとして前記無接着デシカントブロックを用いたことを特徴とした請求項3,4,5、6の何れか1項に記載のデシカント装置。
- 前記デシカントユニットを間歇的に駆動及び停止させる為に電動モータを用い、停止位置の検知は機械的接触無しに、磁石乃至は光センさ信号等の無線に依る信号を用い、又は
前記電動モータの回転量によりブロックの位置を算定して前記デシカントユニット又は前記デシカントブロックの停止位置の決定と停止位置の精度向上を図り、且つ処理空気の温湿度を適正に制御するため前記デシカントユニットの停止と移動時間の最適化を行うための電子制御装置を設けたことを特徴とした請求項2,3,4,5,6、7の何れか一項に記載のデシカント装置。 - 前記デシカントブロックを前記デシカントユニットに固定するための爪乃至はネジ乃至は蓋を外すことにより前記デシカントントユニットを前記デシカント装置に組んだまま前記デシカントユニットから前記デシカント平板を一枚ずつ、または数枚を纏めて取り外せるようにしたことを特徴とした請求項2,3,4,5,6、7、8の何れか一項に記載のデシカント装置。
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