JP3005059U - 低温空気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気の消費量が少なくかつエネルギーを節約
でき、しかもコンパクトな冷却空気発生装置を提供す
る。 【構成】 膜モジュール１７利用の空気除湿器１４と渦
流形空気冷却器１５とをカバー１１，１２間に並設し、
上記除湿器１４で除湿した空気を冷却器１５の渦流発生
部３５に供給して渦流を発生させ、渦流内側の冷却され
た空気を調節体３２で反転させて低温空気ケース３４か
ら取出すとともに、渦流外側の高温の空気を冷却器１５
のケース２６と２７の間に設けたパージ空気流路２９か
ら空気除湿器１４に供給して、該除湿器のパージ空気と
する。 【効果】 渦流形空気冷却器から無駄に排出される高温
の空気を除湿器のパージ空気として利用するので、空気
消費量が少なくかつエネルギーを節約でき、しかもコン
パクトである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、低温低湿の空気を供給する低温空気発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ワーク等を冷却するためには冷却空気を供給する必要があり、この空気冷却器 として、渦流発生部において空気に渦流を発生させることにより、この空気を冷 却する渦流形空気冷却器が知られている。 図５は公知の渦流形空気冷却器の一例を示し、この空気冷却器１は、ボディ２ の両側面に、高温空気ケース３と低温空気ケース４がほぼ同一軸線上に対向して 取付けられており、高温空気ケース３の先端は、外周に排気孔６，・・を有する 閉鎖体５によって閉鎖されている。上記ボディ２は上記空気ケース３の接線方向 に圧縮空気の供給管７を有し、内部に高温空気ケース３側に渦流を発生させる渦 流発生部８を備えている。また、これらの空気ケース３と４はボディ２側にそれ ぞれノズルを有し、空気ケース３と４は渦流発生部８の中心孔８ａによって連通 している。

【０００３】 上記空気冷却器１は、供給管７から供給された圧縮空気が、渦流発生部８にお いて高速の渦流となって高温空気ケース３内を流れ、該渦流外側の気流は圧縮さ れて温度が上昇し、中心部分の気流は遠心力により膨張して温度が低下する。そ して、渦流外側の高温の空気は高温空気ケース３先端の閉鎖体５の周縁部分に開 設した排気孔６，・・から外部に排出され、内側の冷却された空気は閉鎖体５に より反転して中心孔８ａから低温空気ケース４に流出するので、冷却された空気 を得ることができる。 この空気冷却器１は、冷媒を使用しないで空気を冷却できるという利点を有す るが、高温の空気を外部に排出させるために空気の消費量が多くなり、また省エ ネルギーの観点からも問題がある。

【０００４】 一方、空気圧縮機から供給される空気をそのまま冷却すると、空気冷却器で冷 却されるときに空気中の水分が結露や結氷してトラブルが発生する恐れがあるの で、これを防止するために空気除湿器によって予め除湿する必要があり、この空 気除湿器としては、高分子膜利用の除湿器または吸湿剤利用の除湿器が多用され ている。 しかしながら、高分子膜利用の除湿器は高分子膜内を流れる被除湿空気の除湿 のために、吸湿剤利用の除湿器は吸湿剤を再生するために、いずれもパージ空気 が必要である。 したがって、これらの空気除湿器は、図６に示すように、空気除湿器９におい て除湿された空気の一部を、パージ空気（一点鎖線）として空気除湿器９に還流 している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、渦流形空気冷却器から排出される高温の空気に着目したもので、考 案が解決しようとする課題は、渦流形空気冷却器から排出される高温の空気を利 用して空気の消費量が少なくかつエネルギーを節約することができ、しかもコン パクトな低温空気発生装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案における低温空気発生装置は、中空糸膜内を 流れる被除湿空気と該中空糸膜間を流れるパージ空気との水蒸気モル分率差によ って被除湿空気を除湿する膜モジュール利用の空気除湿器と、渦流発生部で発生 させる渦流によって該渦流中心部分の空気が冷却され、渦流外側の空気が高温の 空気となる渦流形空気冷却器とを備え、上記空気除湿器に、除湿された空気を上 記渦流発生部に供給する流路と、中空糸膜間にパージ空気を供給するパージ空気 供給孔、及び上記パージ空気を排出するパージ空気排出孔とを設け、上記空気除 湿器と渦流形空気冷却器の間に、空気除湿器で除湿された空気を上記渦流発生部 に供給する流路と、渦流形空気冷却器の高温空気をパージ空気供給孔に供給する パージ空気流路とを設け、空気除湿器において除湿された空気に渦流を発生させ て、これにより冷却された空気を上記空気冷却器の低温空気ケースから流出させ るとともに、加熱された空気を上記空気除湿器のパージ空気とすることを特徴と している。

【０００７】 また、同様の課題を解決するため、上記低温空気発生装置において、入口カバ ーと出口カバーの間に、空気除湿器と空気冷却器とをほぼ平行に設置し、上記入 口カバーに被除湿空気の供給開口を、出口カバーに空気除湿器で除湿された空気 を渦流形空気冷却器の渦流発生部に供給する流路をそれぞれ設け、上記渦流形空 気冷却器が、ほぼ同心に配設された外側ケース及び内側ケースと、これらのケー スの反対側にほぼ同心に設けた低温空気ケースとを備え、外側ケースと内側ケー ス間の空間を、該内側ケースの内周面近くとパージ空気供給孔とを連通させるパ ージ空気流路としたこと； 並びに、この低温空気発生装置において、空気除湿器が、パージ空気供給孔を 有する内側ケースと、これとほぼ同心に配設したパージ空気排出孔を有する外側 ケースとを備え、渦流形空気冷却器が、上記内側ケース内にほぼ同心に配設した 高温空気ケースと、該高温空気ケースの反対側にこれとほぼ同心に配設した低温 空気ケースとを備え、高温空気ケースと除湿器の内側ケース間の空間を、高温空 気ケースの内周面近くと上記パージ空気供給孔とを連通させるパージ空気流路と したことを特徴としている。

【０００８】 さらに、同様の課題を解決するため、これらの低温空気発生装置において、入 口カバーに、渦流中心部分の冷却された空気を低温空気ケースに向けて反転させ るとともに渦流外側の高温のパージ空気の量を調整する調節体を、空気冷却器の 内側ケースまたは高温空気ケースに対して進退可能に設けたことを特徴としてい る。

【０００９】 また、同様の課題を解決するため、本考案における低温空気発生装置は、複数 個の除湿部を有し、これらの除湿部に設けた吸湿剤によって被除湿空気を除湿す るとともに、パージ空気によって該吸湿剤を再生させる吸湿剤利用の空気除湿器 と、渦流発生部で発生させる渦流によって該渦流中心部分の空気が冷却され、渦 流外側の空気が高温の空気となる渦流形空気冷却器と、被除湿空気を上記各除湿 部に切り換えて供給する流路と、これらの除湿部で除湿された空気を上記渦流形 空気冷却器の渦流発生部に切り換えて供給する流路と、該空気冷却器から排出さ れる高温の空気を各除湿部に切り換えて供給するパージ空気流路と、これらの流 路に設けられ各流路の空気の流れを切り換える切換弁とを備えていることを特徴 としている。

【００１０】

【作用】

入口カバーの供給開口から供給された高圧高湿の被除湿空気は、膜モジュール 利用の空気除湿器において除湿され、除湿された空気は、出口カバーに設けた流 路から渦流形空気冷却器の渦流発生部に流入して渦流を発生し、渦流中心部分の 冷却された空気は、調節体で反転されて低温空気ケースから流出する。また、渦 流外側の高温の空気は、パージ空気流路を通ってパージ空気として空気除湿器に 供給され、該除湿器内を流れる被除湿空気を除湿した後外部に排出される。 この場合、空気冷却器または空気除湿器のケースを二重にして、空気冷却器の 二重のケース間または除湿器の内側ケースと冷却器の高温空気ケース間をパージ 空気流路としたので、配管によってパージ空気流路を接続する必要がない。 また、入口カバーに進退可能設けた調節体でパージ空気の量を調節することに よって、空気の冷却温度と湿度とを調整することができる。

【００１１】 渦形空気冷却器は、より低温の空気を得るためにはより多くの高温空気を排出 しなければならないが、膜モジュール利用の空気除湿器は、パージ空気が多くな るほど除湿性能が高くなって低湿度の空気が得易くなるので、高温の空気をパー ジ空気とすることにより、空気を効率よく冷却することができる。 また、被除湿空気を吸着剤利用の空気除湿器に供給し、これにより除湿された 空気の一部を渦流形空気冷却器により冷却するとともに、高温の残部の空気を吸 着剤再生のパージ空気として利用することができ、空気除湿器における２個の除 湿部に給排する空気は、これらの流路中に設けた切換弁によって切り換えること ができる。

【００１２】

【実施例】

図１及び図２は本考案の第１実施例を示し、この低温空気発生装置１０は、入 口カバー１１と出口カバー１２を備え、これらのカバー間に、膜モジュール利用 の空気除湿器１４と渦流形空気冷却器１５が、ほぼ平行に設置されている。 上記空気除湿器１４は、カバー１１と１２の間に気密に取付けられた円筒状の ケース１６と、該ケース１６内に挿入された膜モジュール１７とを備え、ケース １６の入口側は、入口カバー１１に設けた圧縮空気の供給口１８に、出口側は、 出口カバー１２に設けた流路１９にそれぞれ連通している。 上記膜モジュール１７は、水蒸気の透過性に優れた除湿用の中空糸膜２０の多 数本を束ねて、長手方向の両端近くをポッティング２１，２１したものとして構 成され、ポッティング２１，２１によってケース１６内に気密に取付けられてお り、ケース１６は、ポッティング２１，２１より軸方向内方に、パージ空気供給 孔２２，・・とパージ空気排出孔２３，・・とが、それぞれ円周方向に複数開設 されている。

【００１３】 上記膜モジュール１７は、中空糸膜２０，・・内を流れる高圧高湿の被除湿空 気と、中空糸膜２０，・・の間を流れる低圧低湿のパージ空気との水蒸気モル分 率差により、被除湿空気の水分が中空糸膜２０，・・の細孔によって凝縮し、凝 縮した水が中空糸膜２０，・・間を流れるパージ空気で蒸発することによって、 空気を除湿するものである。 したがって、供給口１８から中空糸膜２０，・・内に供給された被除湿空気は 、パージ空気供給孔２２，・・から中空糸膜２０，・・間に供給されたパージ空 気で除湿されて流路１９に流出し、被除湿空気を除湿したパージ空気は、パージ 空気排出孔２３，・・から外部に排出される。

【００１４】 上記空気冷却器１５は、両端がカバー１１と１２に気密に取付けられた筒状の 外側ケース２６と、一端が出口カバー１２に螺着され、先端が入口カバー１１と の間に間隙２８を有する内側ケース２７とを備え、同心に配設されたこれらのケ ース２６と２７の間に環状のパージ空気流路２９が形成されており、パージ空気 流路２９の入口側は間隙２８を介して内側ケース２７の内周面付近に連通し、出 口側は出口カバー１２に設けた流路３０と環状の分配流路３１によって空気除湿 器１４のパージ空気供給孔２２，・・に連通している。また、入口カバー１１に は、上記間隙２８を調整する調節体３２が内側ケース２７に対して進退可能に螺 着されている。

【００１５】 出口カバー１２における内側ケース２７と反対側には、低温空気ケース３４が 内側ケース２７の延長線上にほぼ同軸に螺着され、これらのケース間に空気に渦 流を発生させる渦流発生部３５が設けられており、ケース２７と３４間の渦流発 生部３４側に形成したノズルは、渦流発生部３５の中心孔３５ａによって互いに 連通し、流路１９は渦流発生部３５の接線方向に開口している。

【００１６】 上記低温空気発生装置１０は、入口カバー１１の供給口１８から空気除湿器１ ４の中空糸膜２０，・・内に高圧高湿の被除湿空気（図の実線参照）を、パージ 空気供給孔２２，・・から中空糸膜２０，・・の間にパージ空気をそれぞれ供給 すると、中空糸膜２０，・・内を流れる被除湿空気が中空糸膜２０，・・の間を 流れるパージ空気によって除湿され、低湿の空気となって出口カバー１２の流路 １９に流出する。 空気除湿器１４において除湿された空気は、流路１９から空気冷却器１５の渦 流発生部３５に接線方向から流入して渦流となり、内側ケース２７に流出した渦 流外側の高温の空気は、間隙２８、パージ空気流路２９、流路３０及び分配流路 ３１を通って、パージ空気供給孔２２，・・からパージ空気として空気除湿器１ ４に供給される（図の一点鎖線参照）。また、内側ケース２７における渦流内側 の低温の空気は、調節体３２により反転されて低温空気ケース３４から流出する （図の点線参照）。 したがって、空気冷却器１５から無駄に排出されていた高温の空気をパージ空 気として利用することにより、空気の消費量が少なくなり、しかもその熱を有効 に利用するのでエネルギーを節約することができる。 この場合、調節体３２を内側ケース２７に対して進退させて間隙２８を調整す ることにより、空気除湿器１４に供給するパージ空気の量を調整することができ る。

【００１７】 上記第１実施例は、空気冷却器１５を外側ケース２６と内側ケース２７とで構 成して、これらのケース間の空間をパージ空気流路２９としたので、カバー１１ と１２間に空気除湿器１４と冷却器１５とを組み付けるとパージ空気流路２９が 構成されるので、パージ空気流路２９の形成が容易で、しかも装置をコンパクト にすることができる。 膜モジュール利用の空気除湿器１４は、パージ空気の温度が高いと除湿効率が 向上するが、空気除湿器自体から排出される空気の一部をそのままパージ空気と する公知の空気除湿器と異なり、空気冷却器１５において発生した高温の空気を パージ空気とするので、空気除湿器１４における除湿効率が向上する。

【００１８】 図３は本考案の第２実施例を示し、この低温空気発生装置４０は、入口カバー ４１と出口カバー４２との間に、気密にかつほぼ同心に取付けられた外側ケース ４６及び内側ケース４７を有する環状の空気除湿器４４と、内側ケース４７内に これとほぼ同心に設置された空気冷却器４５とを備え、上記内側ケース４７と空 気冷却器４５の高温空気ケース４８との間にパージ空気流路４９が形成され、内 側ケース４７にパージ空気供給孔５１，・・が、外側ケース４６にパージ空気排 出孔５２，・・が、それぞれ開設されている。

【００１９】 上記空気冷却器４５の高温空気ケース４８は、入口カバー４１との間に間隙２ ８，・・を設けて出口カバー４２に気密に取付けられ、入口カバー４１に、間隙 ２８，・・を調節する調節体３２が気密に螺着されている。 第２実施例における空気除湿器４４と空気冷却器４５の他の構成は第１実施例 と同じであるから、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して、詳細な説明は 省略する。

【００２０】 上記第２実施例は、空気除湿器４４と空気冷却器４５をほぼ同心に配設して、 これらのケース４７と４８の間にパージ空気流路４９を形成したので、パージ空 気流路の形成が容易で、しかもコンパクトなものにすることができる。また、環 状の空気除湿器４４は空気の流通面積が大きいので、中空糸膜２０，・・の数を 多くすることができる。

【００２１】 図４は本考案の第３実施例の概略構成図を示し、この低温空気発生装置６０に おける空気除湿器６１は、一体に構成した複数個（図示の例では２個）の除湿部 ６１ａと６１ｂを備え、これらの除湿部６１ａ，６１ｂは、吸湿剤によって被除 湿空気の水分を吸湿する吸湿剤利用の除湿部として構成されており、空気冷却器 ６２は、空気冷却器４５と同一の構成を備えている。 また、上記空気除湿器６１と圧縮空気源（図示省略）間の空気流路６３に、被 除湿空気を除湿部６１ａと６１ｂとに切り換えて供給する切換弁６３ａが、空気 除湿器６１と空気冷却器６２の渦流発生部間の流路６４に、除湿部６１ａと６１ ｂで除湿された空気を切り換えて渦流発生部に供給する切換弁６４ａが、空気冷 却器６２と空気除湿器６１間のパージ空気流路６５に、空気冷却器６２から排出 される高温の空気を除湿部６１ａと６１ｂとに切り換えて供給する切換弁６５ａ が、それぞれ設けられている。

【００２２】 上記第３実施例は、切換弁６３ａによって除湿部６１ａに被除湿空気を供給す ると、この空気が除湿部６１ａにおいて除湿された後、流路６４の切換弁６４ａ を通って空気冷却器６２で冷却され、低温低湿となった空気は、空気冷却器６２ から所望の場所に供給される。一方、空気冷却器６２から排出される高温の空気 は、パージ空気流路６５の切換弁６５ａを通って除湿部６１ｂに供給され、該除 湿部の吸湿剤を再生した後外部に排出される。これらの流路中の切換弁６３ａ， ６４ａ及び６５ａをそれぞれ切り換えると、被除湿空気が除湿部６１ｂで除湿さ れて空気冷却器６２に供給され、空気冷却器６２から排出される高温の空気は、 パージ空気として除湿部６１ａに供給されて該除湿部の吸湿剤を再生する。 この場合も、高温の空気によって吸湿剤を再生させるので、速やかに吸湿剤を 再生することができ、空気の消費量が少なく、しかもエネルギーを節約すること ができる。 なお、図示の例においては、切換弁６３ａ，６４ａ，６５ａを電磁弁としてい るが、これらの切換弁は電磁駆動の弁に限定されるものではない。

【００２３】

【考案の効果】

本考案の低温空気発生装置は、渦流形空気冷却器から無駄に排出される高温の 空気を、空気除湿器におけるパージ空気として利用するために、空気の消費量が 少なくなり、しかも高温の空気の熱を有効に利用できるので、エネルギーを節約 することができる。 また、渦流形空気冷却器の内外ケース間、または空気除湿器及び渦流形空気冷 却器のケース間をパージ空気流路としたことにより、空気除湿器と渦流形空気冷 却器とを入口カバーと出口カバーに組み付けるとパージ空気流路を構成できるの で、パージ空気流路を簡単に形成することができ、しかも装置をコンパクトなも のにすることができる。

【００２４】 さらに、被除湿空気を上記２個の除湿部に供給する流路と、これらの吸湿部と 渦流形空気冷却器の渦流発生部と、該空気冷却器の高温空気排出部と２個の吸湿 部とを連通させる流路とに、これらの流路を切り換える切換弁をそれぞれ設けた ので、吸湿剤利用の空気除湿器を使用した低温空気発生装置を連続して作動させ ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の縦断面図である。

【図２】同じく構成図である。

【図３】第２実施例の縦断面図である。

【図４】第３実施例の構成図である。

【図５】公知の渦流形空気冷却器の縦断面図である。

【図６】公知の空気除湿器の構成図である。

【符号の説明】

１０，４０，６０ 低温空気発生装置 １１，４１ 入口カバー １２，４２ 出口カバー １４，４４，６１ 空気除湿器 １５，４５，６２ 空気冷却器 １７ 膜モジュール １８ 供給開口 １９，６３，６４ 流路 ２０ 中空糸膜 ２２，５１ パージ空気供給孔 ２３，５２ パージ空気排出孔 ２６，２７，４６，４７ ケース ２９，４９，６５ パージ空気流路 ３４ 低温空気ケース ３５ 渦流発生部 ４８ 高温空気ケース ６１ａ，６１ｂ 除湿部 ６３ａ，６４ａ，６５ａ 切換弁

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜内を流れる被除湿空気と該中空
   糸膜間を流れるパージ空気との水蒸気モル分率差によっ
   て被除湿空気を除湿する膜モジュール利用の空気除湿器
   と、渦流発生部で発生させる渦流によって該渦流中心部
   分の空気が冷却され、渦流外側の空気が高温の空気とな
   る渦流形空気冷却器とを備え、 上記空気除湿器に、中空糸膜間にパージ空気を供給する
   パージ空気供給孔と、上記パージ空気を排出するパージ
   空気排出孔とを設け、 上記空気除湿器と渦流形空気冷却器の間に、空気除湿器
   で除湿された空気を上記渦流発生部に供給する流路と、
   渦流形空気冷却器の高温空気をパージ空気供給孔に供給
   するパージ空気流路とを設け、 空気除湿器において除湿された空気に渦流を発生させ
   て、これにより冷却された空気を上記空気冷却器の低温
   空気ケースから流出させるとともに、加熱された空気を
   上記空気除湿器のパージ空気とする、 ことを特徴とする低温空気発生装置。
2. 【請求項２】 入口カバーと出口カバーの間に、空気除
   湿器と空気冷却器とをほぼ平行に設置し、 上記入口カバーに被除湿空気の供給開口を、出口カバー
   に空気除湿器で除湿された空気を渦流形空気冷却器の渦
   流発生部に供給する流路をそれぞれ設け、 上記渦流形空気冷却器が、ほぼ同心に配設された外側ケ
   ース及び内側ケースと、これらのケースの反対側にほぼ
   同心に設けた低温空気ケースとを備え、外側ケースと内
   側ケース間の空間を、該内側ケースの内周面近くとパー
   ジ空気供給孔とを連通させるパージ空気流路とした、 ことを特徴とする請求項１に記載した低温空気発生装
   置。
3. 【請求項３】 空気除湿器が、パージ空気供給孔を有す
   る内側ケースと、これとほぼ同心に配設したパージ空気
   排出孔を有する外側ケースとを備え、 渦流形空気冷却器が、上記内側ケース内にほぼ同心に配
   設した高温空気ケースと、該高温空気ケースの反対側に
   これとほぼ同心に配設した低温空気ケースとを備え、高
   温空気ケースと除湿器の内側ケース間の空間を、高温空
   気ケースの内周面近くと上記パージ空気供給孔とを連通
   させるパージ空気流路とした、 ことを特徴とする請求項２に記載した低温空気発生装
   置。
4. 【請求項４】 入口カバーに、渦流中心部分の冷却され
   た空気を低温空気ケースに向けて反転させるとともに渦
   流外側の高温のパージ空気の量を調整する調節体を、空
   気冷却器の内側ケースまたは高温空気ケースに対して進
   退可能に設けた、 ことを特徴とする請求項２または３に記載した低温空気
   発生装置。
5. 【請求項５】 複数個の除湿部を有し、これらの除湿部
   に設けた吸湿剤によって被除湿空気を除湿するととも
   に、パージ空気によって該吸湿剤を再生させる吸湿剤利
   用の空気除湿器と、渦流発生部で発生させる渦流によっ
   て該渦流中心部分の空気が冷却され、渦流外側の空気が
   高温の空気となる渦流形空気冷却器と、被除湿空気を上
   記各除湿部に切り換えて供給する流路と、これらの除湿
   部で除湿された空気を上記渦流形空気冷却器の渦流発生
   部に切り換えて供給する流路と、該空気冷却器から排出
   される高温の空気を各除湿部に切り換えて供給するパー
   ジ空気流路と、これらの流路に設けられ各流路の空気の
   流れを切り換える切換弁とを備えている、 ことを特徴とする低温空気発生装置。