JP2020165630A - 露点温度調節用除湿装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、有機EL表示装置の有機EL素子に用いられる有機発光材料等の有機物質や電極は、水分に非常に弱く、その性能や物質特性が劇的に低下する。したがって、有機EL表示装置の製造エリア内における空気の湿度は、厳密に管理されることが求められる。
すなわち、本発明は、以下の露点温度調節用除湿装置である。
この露点温度調節用除湿装置によれば、供給ファンの回転数、吹出風量調節ダンパの開度が調節されることにより、空気の単位体積当たりの除湿される処理頻度が増減する。また、除湿ロータの回転速度、排気ファンの回転数、排気風量調節ダンパの開度が調節されることにより、除湿ロータの除湿処理効率が増減する。
すなわち、この露点温度調節用除湿装置によれば、調整部により、供給ファンの回転数、除湿ロータの回転速度、吹出風量調節ダンパの開度、排気ファンの回転数、排気風量調節ダンパの開度の少なくとも1つの運転動作が調節されるため、処理空気に対する除湿強度を調整することができる。そのため、この露点温度調節用除湿装置は、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度を調節することができる。これにより作業エリア内の露点温度を安定的に任意の設定値に維持することができるという効果を奏する。
この露点温度調節用除湿装置によれば、より安定的に作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度を維持できることから、特定の露点温度範囲に厳密に管理された製造エリアを提供することができる。
この露点温度調節用除湿装置によれば、供給ファンの回転数、除湿ロータの回転速度、吹出風量調節ダンパの開度、排気ファンの回転数、排気風量調節ダンパの開度の少なくとも1つの運転動作の運転動作をより正確に制御できることから、特定の露点温度範囲に管理された製造エリアを安定して提供することができる。
この露点温度調節用除湿装置の使用方法によれば、供給ファンの回転数、吹出風量調節ダンパの開度を調節することにより、空気の単位体積当たりの除湿される処理頻度が増減する。また、除湿ロータの回転速度、排気ファンの回転数、排気風量調節ダンパの開度を調節することにより、除湿ロータの除湿処理効率が増減する。
すなわち、この露点温度調節用除湿装置の使用方法によれば、供給ファンの回転数、除湿ロータの回転速度、吹出風量調節ダンパの開度、排気ファンの回転数、排気風量調節ダンパの開度の少なくとも1つの運転動作が調節されるため、処理空気に対する除湿強度を調整することができる。そのため、この露点温度調節用除湿装置の使用方法は、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度を調節することができる。これにより作業エリア内の露点温度を安定的に任意の設定値に維持することができるという効果を奏する。
なお、実施態様に記載する露点温度調節用除湿装置については、本発明に係る露点温度調節用除湿装置を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。
二次電池等を製造する作業エリアでは、空気中の湿度を除去する除湿装置が用いられる。産業用の除湿装置としては、デシカント式除湿装置が広く使用されている。デシカント式除湿装置の基本原理は、除湿剤を担持した構造体に処理空気を通過させた際に、前記除湿剤が空気中の水分を吸着することで乾燥した空気を提供するものである。
デシカント式除湿装置は、上述した吸着原理を利用した連続する運転動作から、処理空気の温度に依存することなく、低温の空気においても効率的に除湿できるので、非常に低い露点温度を達成できる。
なお、本発明の露天温度調節用除湿装置は、除湿装置として、除湿剤をロータで回転させる方式だけでなく、その他の方式の除湿装置を利用してもよい。その他の方式の除湿装置としては、例えば、除湿剤を固定する方式等が挙げられる。
図2に示すように、露点温度調節用除湿装置1は、露点温度を調節する機能部である供給ファン2(第1の機能部)、除湿ロータ7(第2の機能部)、吹出風量調節ダンパ17(第3の機能部)、排気ファン18(第4の機能部)、排気風量調節ダンパ19(第5の機能部)を備える。
以下、各機能部について説明する。
露点温度調節用除湿装置1は、外気及び処理空気を吸入するための第1の機能部である供給ファン2を備えており、露点温度調節用除湿装置1における外気及び処理空気の吸入部であるダンパ3と供給ファン2の間には、冷却コイル4が設置されている。また、冷却コイル4の前後には、温度センサ5と温度センサ6が設置されている。
冷却コイル4により除湿された空気は、温度センサ6により温度を測定され、供給ファン2によって除湿ロータ7に送られる。前記温度センサ5と温度センサ6で測定された値から、冷却コイル4の除湿能を確認することが可能となる。
第1の機能部である供給ファン2の回転数を増加させると、当該露点温度調節用除湿装置1に導入される外気や処理空気の量が増大する。このとき、作業エリアに供給する処理済み空気量や排出される再生空気量、除湿ロータ7の回転速度などの条件が一定であれば、空気の単位体積当たりの除湿ロータ7による処理頻度が増加して作業エリアに供給する処理済み空気量が増加する。これにより作業エリア内の露点温度は緩やかに低下する。
反対に、第1の機能部である供給ファン2の回転数を低下させると、当該露点温度調節用除湿装置1に導入される外気や処理空気の量が低下する。このとき、作業エリアに供給する処理済み空気量や排出される再生空気量、除湿ロータ7の回転速度などの条件が一定であれば、空気の単位体積当たりの除湿ロータ7による処理頻度が低下して作業エリアに供給する処理済み空気量が低下する。よって、供給ファン2の回転数が減少すると、処理頻度が低下して作業エリアに供給する処理済み空気量が減少するので、作業エリアの露点温度は緩やかに上昇する。
ただし、露点温度調節用除湿装置1に導入される空気の量が、除湿ロータ7の除湿能力を超える場合は、処理済み空気量が増加しても、作業エリア内の露点温度を低下させることはできない。
この供給ファン2の機能に基づいて、供給ファン2の回転数を調節することで、露点温度調節用除湿装置1の除湿能力を制御でき、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度と供給量を調節することができる。これにより作業エリア内の露点温度を目的とする値に安定化することができる。
第2の機能部である除湿ロータ7は、除湿剤が配置された構造体であり、処理ゾーン8と予冷ゾーン9、再生ゾーン10に仕切られている。除湿ロータ7は、ギヤードモータ11により制御された速度で回転する。
なお、代表的な除湿ロータ7の構造は、ハニカム状であるが、効率的に空気中の水分を吸着し、また、水分を脱着できる構造体であればよい。
また、除湿剤は、水分を吸着・脱着することが可能であればよい。例えば、シリカゲルやゼオライト等の吸湿特性の高い除湿剤が挙げられる。
なお、除湿ロータ7の処理ゾーン8に送られて除湿された乾燥空気を、任意のエアフィルタで処理してもよい。これにより、除湿ロータ7から脱落した除湿剤を除去することができ、清浄化された空気を供給することができる。
第2の機能部である除湿ロータ7の回転速度を増加させると、再生ゾーン10における水分吸着能の再生が低下する。このとき、当該除湿ロータ7に供給される空気量や空気の質などの条件が一定であれば、空気に対する除湿効率が下がり、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度は上昇する。反対に、除湿ロータ7の回転速度が減少すると、空気に対する除湿効率が上がり、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度は低下する。
この除湿ロータ7の機能に基づいて、除湿ロータ7の回転速度を調節することで、露点温度調節用除湿装置1の除湿能力を制御でき、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度を調節することができる。これにより作業エリア内の露点温度を目的とする値に安定化することができる。
露点温度調節用除湿装置1は、供給路13の終点に、除湿処理済み空気を排出するための第3の機能部である吹出風量調節ダンパ17を備えている。
第3の機能部である吹出風量調節ダンパ17の開度を増加させると、作業エリアに供給する処理済み空気量が増加する。このとき、導入空気量や除湿ロータ7の回転速度などの条件が一定であれば、作業エリアに供給する処理済み空気量が増加するので、作業エリア内の露点温度は低下する。反対に、吹出風量調節ダンパ17の開度が減少すると、作業エリアに供給する処理済み空気量が減少するので、作業エリアの露点温度は上昇する。
この吹出風量調節ダンパ17の機能に基づいて、吹出風量調節ダンパ17の開度を調節することで、露点温度調節用除湿装置1の除湿能力を制御でき、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度と供給量を調節することができる。これにより作業エリア内の露点温度を目的とする値に安定化することができる。
露点温度調節用除湿装置1は、除湿ロータ7の再生ゾーン10の出口に再生空気の流れを形成するための第4の機能部である排気ファン18を備えている。
第4の機能部である排気ファン18の回転数を増加させると、除湿ロータ7の再生ゾーン10に流入する再生空気量が増えるため、除湿ロータ7の再生能力が向上する。よって、当該露点温度調節用除湿装置1に導入される空気量や作業エリアに供給する処理済み空気量、除湿ロータ7の回転速度などの条件が一定であれば、除湿ロータ7の空気に対する除湿効率が上がり、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度は急激に減少する。反対に、排気ファン18の回転数が減少すると、除湿ロータ7の再生能力が低下するので、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度は急激に上昇する。
この排気ファン18の機能に基づいて、排気ファン18の回転数を調節することで、露点温度調節用除湿装置1の除湿能力を制御でき、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度と供給量を調節することができる。これにより作業エリア内の露点温度を目的とする値に安定化することができる。
露点温度調節用除湿装置1は、排気ファン18から送られてきた再生空気を排出するための第5の機能部である排気風量調節ダンパ19を備えている。
第5の機能部である排気風量調節ダンパ19の開度を増加させると、除湿ロータ7の再生ゾーン10に流入する再生空気量が増えるため、除湿ロータ7の再生能力が向上する。よって、当該露点温度調節用除湿装置1に導入される空気量や作業エリアに供給する処理済み空気量、除湿ロータ7の回転速度などの条件が一定であれば、除湿ロータ7の空気に対する除湿効率が上がり、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度は急激に減少する。反対に、排気風量調節ダンパ19の開度が減少すると、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度は上昇する。
この排気風量調節ダンパ19の機能に基づいて、排気風量調節ダンパ19の開度を調節することで、露点温度調節用除湿装置1の除湿能力を制御でき、作業エリアに供給する処理済み空気の露点温度と供給量を調節することができる。これにより作業エリア内の露点温度を目的とする値に安定化することができる。
供給ファン2の運転動作により、露点温度調節用除湿装置1に導入された空気は、除湿ロータ7で除湿されて露点温度調節用除湿装置1から作業エリアに供給する処理済み空気として吹出風量調節ダンパ17から排気される。吹出風量調節ダンパ17の運転動作により、除湿ロータ7で除湿された空気の一部は再度除湿ロータ7で除湿処理される。また、排気ファン18と排気風量調節ダンパ19の運転動作により、除湿ロータ7の水分吸着能が再生される。
したがって、第1〜第5の機能部の運転動作を制御することにより、露点温度調節用除湿装置1の除湿能力を調節することができる。
露点温度調節用除湿装置1は、以上のような構成を有している。この露点温度調節用除湿装置1の除湿機能に対する各構成の寄与率を調べた。なお、寄与率とは、当該機能部の制御パラメータのみを変動した際に、露点温度の変動量の大きさを評価したものである。制御パラメータの変動は、当該機能部の装置としての最大出力時と最小出力時との変動を評価した。その結果、第1の機能部である供給ファン2の回転数、第2の機能部である除湿ロータ7の回転速度、第3の機能部である吹出風量調節ダンパ17の開度、第4の機能部である排気ファン18の回転数、第5の機能部である排気風量調節ダンパ19の開度の運転動作は、露点温度調節用除湿装置1の除湿機能に大きな影響を与えることを明らかにした。具体的には、供給ファン2は回転数を30〜60回転/分、排気ファン18は回転数を10〜60回転/分、除湿ロータ7は回転速度を15〜60回転/時、吹出風量調節ダンパ17は開度を50〜100%、排気風量調節ダンパ19は開度を30〜100%の範囲で運転動作を制御することにより、露点温度調節用除湿装置1の除湿機能を効果的に調節でき、任意の露点温度に安定的に維持できることができた。具体的には、−20℃以下の露点温度において、任意の露点温度の設定値に対して±5℃の範囲に調整することができた。また、−30℃以下の露点温度においても、任意の露点温度の設定値に対して±5℃の範囲に調整することができた。
なお、再生ヒータ14を含む他の部位の運転動作については、露点温度調節用除湿装置1の除湿機能に与える影響が小さいか、若しくは影響を与えなかった。また、除湿機能に与える影響が小さい部位の運転動作は、露点温度調節用除湿装置1の除湿機能の微調整に使用してもよい。
なお、図2において、湿度センサ21は、露点温度調節用除湿装置1の外部に設置されているが、制御ヒータ12により加熱された空気の湿度を測定できるのであれば、装置内部の供給路13の任意の位置に設けてもよい。また、湿度センサ21は、必要に応じて、露点温度センサに置き換えてもよい。
この制御プログラムは、任意の露点温度の設定値に対する供給ファン2、除湿ロータ7、吹出風量調節ダンパ17、排気ファン18、排気風量調節ダンパ19の寄与率を実測値から算出し、各運転動作を最適化した運動制御アルゴリズムを含む。この運動制御アルゴリズムは、例えば、露点温度調節用除湿装置1に関する事前の性能試験に基づいて設計することができる。
なお、供給ファン2、除湿ロータ7、吹出風量調節ダンパ17、排気ファン18、排気風量調節ダンパ19の運転動作の制御範囲は、露点温度調節用除湿装置1の性能に応じて、設定する露点温度にすることが可能であればよく、これらに限定されない。
なお、図2において、湿度センサ27は、露点温度調節用除湿装置1の外部に設置されているが、吸入される処理空気の質を測定できるのであれば、装置内部のダンパ3から冷却コイル4までの任意の位置に設けてもよい。また、湿度センサ27は、必要に応じて、温湿度センサに置き換えてもよい。
Claims (4)
- 空気の露点温度を−20℃以下に調整する露点温度調節用除湿装置であって、
前記露点温度調節用除湿装置に空気を導入するための前記露点温度調節用除湿装置内部の供給ファンの回転数、除湿ロータの回転速度、吹出風量調節ダンパの開度、空気を排気するための排気ファンの回転数、排気風量調節ダンパの開度、再生ヒータの温度から選択される少なくとも1つの運転動作を調節することで露点温度を調整する調整部を備えることを特徴とする、露点温度調節用除湿装置。 - 露点温度を設定値に対して±5℃の範囲に調整することを特徴とする、請求項1に記載の露点温度調節用除湿装置。
- 前記調整部は、前記運転動作を制御する制御部であることを特徴とする、請求項1、又は請求項2に記載の露点温度調節用除湿装置。
- 空気の露点温度を−20℃以下に調整する露点温度調節用除湿装置の使用方法であって、
前記露点温度調節用除湿装置に空気を導入するための前記露点温度調節用除湿装置内部の供給ファンの回転数、除湿ロータの回転速度、吹出風量調節ダンパの開度、空気を排気するための排気ファンの回転数、排気風量調節ダンパの開度、再生ヒータの温度から選択される少なくとも1つの運転動作を調節することを特徴とする、露点温度調節用除湿装置の使用方法。
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