JP3619756B2 - 気体の除湿装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤を用いて湿った気体を吸着除湿して乾燥する気体の除湿装置に係わり、特に、気体を吸着筒内に導通案内する案内構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
除湿装置として、乾燥した気体、たとえば乾燥空気を連続して供給するため、活性アルミナ、シリカゲル、合成ゼオライトあるいは塩化リチウムなどの吸着剤を容器に充填した吸着筒が二基用意される。
【０００３】
一方の吸着筒に湿った空気を導いて吸着乾燥をなし、所定の供給先に供給する。同時に、得られた乾燥空気の一部を他方の吸着筒に導き、前段階で吸湿して除湿能力が低下した吸着剤から湿分を脱着し、この湿分を吸着筒からパージする再生をなす。
【０００４】
一方の吸着筒における空気の除湿乾燥工程と、他方の吸着筒における吸着剤の再生工程は同時に並行して行われ、所定時間経過後に両吸着筒間に設けられた切換え弁を切換え各吸着筒における除湿と再生を変換することで、連続的に乾燥空気を供給している。この再生工程では、得られた乾燥空気の約２０％もの量を大気に放出していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記切換え弁は各吸着筒を支持する支持体であるインレットヘッドに取付けられていて、各吸着筒に対して湿った圧縮空気を導くポートと、吸着筒から出たパージ空気を導くポートなどを備えている。そのため、切換え弁が必然的に大型化し、弁の駆動力が大きくなってコストおよびランニングコストに悪影響を与えている。
【０００６】
そこで、各吸着筒と連通するポートを互いの吸着筒寄りの位置に変更した切換え弁が用いられるようになった。可能な限り切換え弁の小型化が図れて装置の小型化に結び付けられ、コストおよびランニングコストの低減が図れる。
【０００７】
この場合、インレットヘッドにおいて切換え弁と吸着筒内とを連通する導通ポートが、各吸着筒の中心部と外れた位置に設けられる。そのため、導通ポートを介して吸着筒内に導かれる気体が、吸着筒内において均一に流れ難い。
【０００８】
すなわち、導通ポートに近い部位の吸着剤が偏重状態で作用をなし、遠い部位の吸着剤はさほど使われなくなって、寿命に差が生じてしまう。その結果、吸着筒に充填される吸着剤の量と比較して、限界に達する時期が早くなる。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、吸着筒を支持する支持体において、切換え弁の小型化を図るために各吸着筒に気体を導通するポートを吸着筒の中心部と外れた位置に設けることを前提として、各吸着筒内に気体を均一に拡散して導き、吸着剤の位置に係りなく均一に作用させて吸着能力の向上と長寿命化を得られ、信頼性の向上を図れる気体の除湿装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するため本発明は、吸着剤が充填された一対の吸着筒を有し、一方の吸着筒で気体の除湿を行い、この除湿された気体の一部を他方の吸着筒に流し、他方の吸着筒の吸着剤の再生を行う気体の除湿装置において、
各吸着筒の端部と嵌合する凹陥部を備え吸着筒を支持する支持体と、この支持体における上記凹陥部の底面で、凹陥部の中心部と外れた位置に開口され気体を吸着筒内に導通案内する導通ポートと、上記凹陥部底面に成形され導通ポートから漸次左右に拡開し、かつ斜め上方に傾斜する傾斜面を有し吸着筒内に導かれた気体を均一に拡散するガイド凹部と、上記凹陥部に取付けられガイド凹部に沿って案内された気体をさらに拡散しかつ整流する整流板とを具備し、
上記整流板は、最も導通ポートに近い部位において少数の孔部が所定間隔を存して設けられ、中央部には多数の孔部が密に設けられ、最も導通ポートから遠い部位においては孔部が設けられないことを特徴とする。
【００１３】
このような課題を解決する手段を採用することにより、支持体に設けた導通ポートが吸着筒の中心部と外れた位置であっても、気体を各吸着筒内に均一に拡散し、かつ整流した状態で導くことができ、吸着筒内の吸着剤をその位置に係りなく均一に作用させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は、気体の除湿装置の断面を概略的に示している。この除湿装置は、下部側の架台１と、この架台１の一側部上に取付けられる電気部品箱２と、架台１の他側部上に取付けられる２基の吸着筒（説明の都合上、以下、図の左側吸着筒をＡ筒と呼び、図の右側吸着筒をＢ筒と呼ぶ）３，４と、これらＡ，Ｂ筒３，４の上端部に亘って載設されるアウトレットヘッド５、およびＡ，Ｂ筒下端部に亘って取付けられる支持体であるインレットヘッド１５とから構成される。
【００１５】
上記アウトレットヘッド５の一側面には、装置内で吸着乾燥した気体を所定の供給先に給出案内するための給出口９が設けられ、かつ架台１の一側面には湿った圧縮気体を装置内へ導入案内するための導入口１０が開口される。
【００１６】
また、アウトレットヘッド５の中央部には湿度インジケータ１１が設けられ、さらにＡ，Ｂ両筒３，４上端部と互いに連通するパージオリフィス１２が設けられている。
【００１７】
上記Ａ，Ｂ筒３，４は、上下端面が開口する筒体からなっていて、上端開口部はアウトレットヘッド５下面に設けられた凹陥部５ａに挿嵌され、下端開口部は後述するインレットヘッド１５の凹陥部１５ａに挿嵌される。
【００１８】
各Ａ，Ｂ筒３，４の上端開口と下端開口からそれぞれ所定間隔を存した位置に多孔板１６が設けられ、これら多孔板間に吸着剤１７が充填される。吸着剤１７として、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライトなどが用いられる。
【００１９】
一方、上記アウトレットヘッド５における各Ａ，Ｂ筒３，４中央部と対向する位置に逆止弁１８Ａ，１８Ｂを収容する弁室１９が形成される。これら逆止弁１８Ａ，１８Ｂは、下部側である筒３，４内から上方への気体の流れを許容し、上部から筒３，４内である下方への気体の流れを阻止するものである。
【００２０】
さらに、アウトレットヘッド５には、上記給出口９と、各弁室１９とを連通する給出路２０が設けられていて、逆止弁１８Ａ，１８Ｂを開放して弁室１９を出た気体を給出口９へ導くようになっている。なお、この給出路２０には上記湿度インジケータ１１と連通する分岐路２１が分岐して設けられている。
【００２１】
各弁室１９の周囲でＡ，Ｂ両筒３，４が挿嵌される範囲内は凹陥形成されていて、パージオリフィス（ここではアウトレットヘッド５に設けられるよう描いている）１２と連通するパージ室２２となっている。
【００２２】
給出路２０における給出口９とは反対側の端部は閉塞されていて、湿度センサ２３が給出路２０に突出して取付けられている。電気部品箱２内には制御回路２５が収容されていて、湿度センサ２３と電気的に接続される。
【００２３】
インレットヘッド１５の下面側には切換え弁２６が取付けられている。インレットヘッド１５の一側部には上記導入口１０が設けられ、他側部にはパージ弁２７とサイレンサ２８が直列に接続される。
【００２４】
上記切換え弁２６は、図の左側から右側へ、第１のポート〜第５のポートａ〜ｅが順次設けられていて、弁体ｆが移動することにより各ポートａ〜ｅ相互の連通切換えがなされる。弁体ｆはソレノイド２６Ｓによって駆動され、このソレノイドは制御回路２５によって駆動制御される。
【００２５】
上記制御回路２５は、湿度センサ２３からの検知信号を受けて露点温度（圧力下露点）に換算する回路と、この露点温度と予め記憶された設定露点温度（圧力下露点）とを比較する回路、およびこの比較結果にもとづいて切換え弁２６の切換え制御と、パージ弁２７の開閉制御をなす回路を備えている。
【００２６】
上記インレットヘッド１５には、導入口１０と第３のポートｃとを連通する導入路３０と、Ａ筒３の下部開口端と第２のポートｂとを連通するＡ筒導通ポート３１と、Ｂ筒４の下部開口端と第４のポートｄとを連通するＢ筒導通ポート３２と、第１のポートａと第５のポートｅとを連通する逆Ｕ字状のポート連通路３３および、このポート連通路３３の中途部から分岐してパージ弁２７に連通するパージ分岐路３４が設けられる。
【００２７】
図２にインレットヘッド１５の斜視図を示し、図３にインレットヘッド１５の平面図を示す。図４はインレットヘッド１５を長手方向に沿って断面にした図であり、図５はインレットヘッド１５の一方の凹陥部１５ａを短手方向に沿って断面にした図である。
【００２８】
このインレットヘッド１５上面には、各筒３，４の下端部が嵌め込まれる一対の凹陥部１５ａ，１５ａが所定間隔を存して設けられる。各凹陥部１５ａは、その底面が少なくとも各筒３，４の肉厚分だけ水平に形成され、この水平部ａの内側底面は後述するガイド凹部５０となっている。
【００２９】
上記Ａ筒導通ポート３１とＢ筒導通ポート３２は、互いの凹陥部１５ａ，１５ａが最も接近する位置で、凹陥部の底面であるガイド凹部５０において、凹陥部１５ａ，１５ａの中心と外れた位置に開口され、かつ互いに平行して設けられる孔部からなる。
【００３０】
上記ガイド凹部５０は、各筒導通ポート３１，３２と直に対向して設けられる切開き段部Ａと、この切開き段部Ａと連設され凹陥部１５ａの水平部ａを除くほぼ全面に設けられる球面状凹部Ｂとからなる。
【００３１】
上記切開き段部Ａは、水平部ａから一段落ち込んだ水平面を有するとともに、この水平面から導入ポート３１，３２と同一幅寸法位置で垂直な壁部が形成される。この壁部は凹陥部１５ａ中心に向かって漸次左右に拡開し、所定距離の位置で先端が垂直な壁部になっている。その底面は、導通ポート３１，３２下面と同一深さ位置から漸次浅くなるように傾斜している。
【００３２】
球面状凹部Ｂは、この切開き段部Ａの先に一体に連設されている。すなわち、球面状凹部Ｂは切開き段部Ａ底面と同一の傾斜であり、かつ凹陥部１５ａの底面全面に亘って球面状に形成される。
【００３３】
切開き段部Ａの水平面に一対のねじ孔４１が設けられ、整流板６０が止めねじ６１を介して取付けられている。この整流板６０の周端縁は、球面状凹部Ｂの中途部に密に接触している。したがって、整流板６０は凹陥部１５ａの中心と偏心し、導通ポート３１，３２に対向している。
【００３４】
上記整流板６０は円形状をなし、複数の孔部６２が設けられている。各孔部６２の各筒導通ポート３１，３２に対する位置は以下の条件を満たすよう設定されている。
【００３５】
整流板６０の導通ポート３１，３２に最も近い部位には、少数の孔部６２が所定の間隔を存して設けられ、整流板の中央部から最も導通ポート３１，３２と遠い縁部６０ａ直前位置に亘って多数の孔部６２が密に設けられ、最も導通ポート３１，３２から遠い縁部６０ａにおいては孔部が設けられていない。
【００３６】
なお、特に図示していないが、各筒３，４内における整流板６０と下部側多孔板１６との間には、水分離エレメントが充填されている。この水分離エレメントは合成繊維性不織布が用いらていて、繊維間が完全接着されており、ポーラス（多孔性）構造で繊維と接着剤との組合わせにより、目の粗さをコントロールできるようになっている。
【００３７】
このように構成される除湿装置であって、以下に述べるような作用をなす。なお、除湿される気体として湿った圧縮空気を適用して説明する。
【００３８】
切換え弁２６の弁体ｆが図１に示す位置にあるとき、装置へ供給される湿った圧縮空気はインレットヘッド１５の導入口１０から導入路３０を介して切換え弁２６の第３のポートｃ、第４のポートｄおよびＢ筒導通ポート３２から整流板６０を介してＢ筒４内へ導かれる。
【００３９】
すなわち、湿った圧縮空気はインレットヘッド１５の凹陥部１５ａ外周面部に設けられるＢ筒導通ポート３２から凹陥部底面に成形されるガイド凹部５０に沿って案内される。
【００４０】
なお説明すると、湿った圧縮空気ははじめにガイド凹部５０を構成する切開き段部Ａに沿って流れ、平面視で漸次左右に拡開して導かれるとともに、この底面をなす傾斜面に沿って斜め上方に導かれる。
【００４１】
そして、切開き段部Ａの先端から球面状凹部Ｂに沿って流れ、この形状通りに導かれる。結局、切開き段部Ａと球面状凹部Ｂからなるガイド凹部５０は導通ポート３２から導かれる空気を均一に拡散案内する。
【００４２】
ガイド凹部５０の球面状凹部Ｂに案内される途中で、空気は整流板６０に衝突する。この整流板６０の最も導通ポート３２に近い部位には少数の孔部６２が、かつ中央部から縁部６０ａ手前に亘って多数の孔部６２が設けられているので、孔部の数に応じた量の空気が流れる。
【００４３】
整流板６０の最も導通ポート３２から遠い縁部６０ａには孔部がないので、空気の流れが阻止される。たとえば、導入される空気に水滴が混在した場合、水滴は空気よりも重いので切開き段部Ａ底面から球面状凹部Ｂ底面に亘って流れ、ついには整流板６０の縁部６０ａに到達する。この縁部６０ａには孔部６２が設けられていないから、水滴はここで捕捉されて筒４内に導かれることはない。
【００４４】
整流板６０の孔部６２で空気はさらに拡散し、かつ整流される。したがって、湿った圧縮空気は水分離エレメントから多孔板１６を介してＢ筒４内に均一に拡散して導かれ、筒内の吸着剤１７に対して均一に接触する。空気はそのままＢ筒４内を上昇通過し、吸着除湿され乾燥化する、乾燥工程が行われる。
【００４５】
このように、凹陥部１５ａの外周面部に設けられるＢ筒導通ポート３２から導通される空気を整流板６０によって均一に拡散・整流する。しかも導通ポート３２と整流板６０との間のガイド凹部５０が、より均一に拡散・整流し、吸着剤１７は充填部位に係わりなく吸着ムラがなく均一に吸着作用をなし、高い吸着能力が得られる。
【００４６】
乾燥した空気は、Ｂ筒４上部の多孔板１６を介して上端開口に上昇し、さらに上部の逆止弁１８Ｂを押し上げてアウトレットヘッド５の給出路２０に導かれ、給出口９から所定の供給先に給出される。
【００４７】
Ｂ筒４上端開口部から出た乾燥空気の一部はパージ室２２に導かれ、パージオリフィス１２によって流量を絞られてから、Ａ筒３上部のパージ室２２を介してＡ筒３内に案内される。そして、ここに充填される吸着剤１７を通過して、前段階の乾燥工程において吸着剤１７が吸着した湿分を脱着する。
【００４８】
この湿分を脱着した空気であるパージ空気は、Ａ筒３下端部において整流板６０の孔部６２を通過し、かつガイド凹部５０に沿って流れ、Ａ筒導通ポート３１に導かれる。
【００４９】
上記凹陥部１５ａ底面に導通ポート３１と連通するガイド凹部５０が設けられるので、パージ空気に混合する水滴は凹陥部１５ａ底面に溜まることがなく、円滑に導通ポート３１から導出される。
【００５０】
パージ空気は、第２のポートｂ、第１のポートａを経てポート連通路３３に導かれ、第５のポートｅが閉塞状態にあるところから、ポート連通路３３からパージ分岐路３４に導かれる。
【００５１】
パージ弁２７が閉成状態にあるとき、パージ空気はここで遮断され、したがってＡ筒３内が圧力上昇する昇圧工程となす。パージ弁２７が開放状態にあるとき、パージ空気はパージ弁２７を通過してサイレンサ２８に導かれ、消音されてから外部へ放出される再生工程となす。
【００５２】
切換え弁２６の弁体ｆを切換え駆動すると、湿った圧縮空気はインレットヘッド１５の導入口１０から導入路３０を介して切換え弁２６の第３のポートｃ、第２のポートｂ、Ａ筒導通ポート３１からガイド凹部５０と整流板６０の孔部６２を介してＡ筒３内へ導かれる。
【００５３】
ここでも、上記ガイド凹部５０と整流板６０を備えたことにより、湿った圧縮空気はＡ筒３内に均等に拡散し整流して導かれ、吸着剤１７は充填部位に係わらず均一な吸着除湿作用をなし、乾燥化する乾燥工程となる。
【００５４】
Ａ筒３から出た乾燥空気の流れは、先に説明したようにＢ筒４から出た乾燥空気の流れと完全に対称であるので、新たな説明を省略する。
なお、上述の実施の形態では二基の吸着筒３，４を備えたが、これに限定されるものではなく、複数対の吸着筒を備えて、一方側と他方側を直列に連通する除湿装置にも適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各吸着筒に気体を導通するポートが吸着筒の中心部と外れた位置に設けられるにも係らず、各吸着筒内に均一に拡散した状態で気体を導くことができ、吸着筒内の吸着剤を均一に作用させて、吸着能力の向上と長寿命化を得られ、信頼性の向上を図れるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図。
【図２】同実施の形態を示す、除湿装置を構成するインレットヘッドの斜視図。
【図３】同実施の形態を示す、インレットヘッドの平面図。
【図４】同実施の形態を示す、インレットヘッドの長手方向に沿う断面図。
【図５】同実施の形態を示す、インレットヘッドの短手方向に沿う断面図。
【符号の説明】
１７…吸着剤、
３…吸着筒（Ａ筒）、
４…吸着筒（Ｂ筒）、
１５…インレットヘッド（支持体）、
１５ａ…凹陥部、
３１…Ａ筒導通ポート、
３２…Ｂ筒導通ポート、
６２…孔部、
６０…整流板、
５０…ガイド凹部、
Ａ…切開き段部、
Ｂ…球面状凹部。

Claims (1)

1. 吸着剤が充填された一対の吸着筒を有し、一方の吸着筒で気体の除湿を行い、この除湿された気体の一部を他方の吸着筒に流し、他方の吸着筒の吸着剤の再生を行う気体の除湿装置において、
   各吸着筒の端部と嵌合する凹陥部を備え吸着筒を支持する支持体と、この支持体における上記凹陥部の底面で、凹陥部の中心部と外れた位置に開口され気体を吸着筒内に導通案内する導通ポートと、上記凹陥部底面に成形され導通ポートから漸次左右に拡開し、かつ斜め上方に傾斜する傾斜面を有し吸着筒内に導かれた気体を均一に拡散するガイド凹部と、上記凹陥部に取付けられ上記ガイド凹部に沿って案内された気体をさらに拡散しかつ整流する整流板とを具備し、
   上記整流板は、最も導通ポートに近い部位において少数の孔部が所定間隔を存して設けられ、中央部には多数の孔部が密に設けられ、最も導通ポートから遠い部位においては孔部が設けられないことを特徴とする気体の除湿装置。

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