JP3755734B2 - 湿気交換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤を用いた湿気交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湿気交換装置はシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤を用い、吸着と脱着とを繰り返すことによって被処理空気中の湿気を吸着し除湿空気を供給するように構成されている。あるいは脱着された多湿空気を室内に供給し、加湿装置として利用されている。
【０００３】
このような湿気交換装置の中で、ハニカム（蜂の巣）状の吸着ローターを用いたものは、連続的に吸着と脱着を行うことができ、多量の空気の除湿や加湿に適し産業用だけでなく家庭用にも急速に普及している。
【０００４】
そして吸着ローターを用いた湿気交換装置の脱着エネルギーを減らすために例えば、特開昭５７−３２７１３号に開示されたように高周波加熱によって吸着ローターを脱着する手段や、特許第２９４２９３２号に見られるように電気ヒーターによって加熱された空気とともに電気ヒーターの輻射熱によって吸着ローターを脱着するなど種々の工夫や改善がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の脱着手段のうち高周波加熱によって脱着するものは、高周波を発生する装置例えばマグネトロンが高価であったり、寿命が短い等の問題がある。
【０００６】
また電気ヒーターによって加熱された空気とともに電気ヒーターの輻射熱によって脱着するものは、多量の空気を用いて脱着するために脱着された多湿の脱着空気の排気に大きなダクトを必要とし、例えば室内から多湿空気を排気する場合に、壁にダクトを通す大きな孔を開ける必要があった。
【０００７】
あるいは、脱着空気と室内空気とを熱交換することによって多湿の脱着空気を結露させ除湿するものにあっては、脱着空気の相対湿度がより高い方が除湿効果が高いため、相対湿度をより高くしたいという要求がある。
【０００８】
本発明は吸着ローターの脱着空気の量を少なくし、もって脱着エネルギーを少なくするとともに、脱着空気を室外に排気するものにあっては排気ダクトの大きさを小さくすることができ、脱着空気を室内空気などで冷却して結露させるものにあっては結露量を多くして除湿効果を高めることのできる湿気交換装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本件発明は以上のような課題を解決するため、吸着ローターを少なくとも吸着ゾーンと加熱ゾーンと脱着ゾーンとに分割し、加熱ゾーンでヒーターの輻射熱によって吸着ローターを加熱するようにするとともに、脱着ゾーンにおいて吸着ローターに通風するようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、湿気吸着剤を担持した吸着ローターを用い、吸着ローターを少なくとも吸着ゾーンと加熱ゾーンと脱着ゾーンとに分割するようにし、加熱ゾーンでヒーターの輻射熱によって吸着ローターを加熱するようにするとともに、脱着ゾーンにおいて吸着ローターに通風するようにしたものであり、脱着ゾーンにおいて吸着ローター内の空気が入れ替わるだけの通風量で脱着を行うことができるという作用を有する。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の湿気交換装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図１において１は吸着ローターであり、セラミック繊維シートやガラス繊維シートをハニカム状にし、そのシートにゼオライトやシリカゲルなどの湿気吸着剤を担持したものである。
【００１２】
吸着ローター１はギヤドモーター（図示せず）などによって矢印２方向に回転する。また吸着ローター１は公知のシール部材（図示せず）によって吸着ローター１の回転方向に対して吸着ゾーン３、加熱ゾーン４及び脱着ゾーン５とに、その順番で分割されている。
【００１３】
６は処理ファンであり、例えば室内空気などの被処理空気を吸着ゾーン３に送るものであり、被処理空気は処理ファン６によって吸着ゾーン３を通過する。７は再生ファンであり、例えば外気などの再生空気を脱着ゾーン５に送るものであり、再生空気は再生ファン７によって脱着ゾーン５を通過する。
【００１４】
８は再生輻射ヒーターであり、例えば赤外線ランプや電気ヒーターなどの赤外線或いは遠赤外線を発する手段と反射鏡とを組合せたものであり、加熱ゾーン４に位置する吸着ローター１を加熱するものである。ここで反射鏡は必ずしも必要なものではなく、より熱の無駄を減少させるものである。また図２において１２は反射板であり、吸着ローター１を通過した赤外線あるいは遠赤外線を再び吸着ローター１に戻すものである。
【００１５】
つまり再生輻射ヒーター８から放射された赤外線あるいは遠赤外線は直進性が低いために吸着ローター１の内部にまで到達し、吸着ローター１の脱着ゾーン５に位置する部分全体を加熱する。そして吸着ローター１を通過した赤外線あるいは遠赤外線は、反射板１２によって再び吸着ローター１に戻される。
【００１６】
本発明の実施例１は以上のような構成よりなり、以下その動作について説明する。先ず処理ファン６及び再生ファン７を動作させるとともに吸着ローター１を回転させる。次に再生輻射ヒーター８に通電する。
【００１７】
すると処理ファン６に送られた室内空気などの被処理空気中の水分が吸着ゾーン３で吸着ローター１に吸着される。吸着ゾーン３に位置していた吸着ローター１の部分は吸着ローター１の回転に伴って、加熱ゾーン４に入る。加熱ゾーン４では、上記の説明のように輻射ヒーター８によって吸着ローター１が加熱される。この加熱ゾーン４においては吸着ローター１に通気を行わない。
【００１８】
この加熱によって吸着ローター１に吸着された水分の殆どが脱着され、吸着ローター１のフルート（細孔）９内に蒸気が蓄積する。この脱着は、フルート９内の蒸気が飽和状態になるまで進む。加熱された吸着ローター１の部分は吸着ローター１の回転に伴って、脱着ゾーン５へ移動する。
【００１９】
ここで図３に示すように再生ファン７によって吸着ローター１に外気などの常温空気が送られる。すると吸着ローター１のフルート９内に蓄積していた蒸気が追い出される。再生ファン７によって送る空気の量は、吸着ローター１のフルート９内に蓄積していた蒸気が追い出されるのに十分な量であればよい。
【００２０】
脱着ゾーン５で蒸気の追い出された後、吸着ローター１の部分は再び吸着ゾーン３へ移動し、被処理空気の乾燥を行う。このようにして連続的に被処理空気の乾燥が行われる。
【００２１】
また加熱ゾーン４において吸着ローター１に通気が行われないため、吸着ローター１の温度が高くなり、吸着ローター１が被処理空気中に含まれる臭気成分を吸着した場合に、その臭気成分が熱分解される。従って、脱着ゾーン５から排出される空気の臭気が減少する。
【００２２】
図４は本発明の実施例２におけるフロー図である。この実施例２において吸着ローター１、吸着ゾーン３、加熱ゾーン４、脱着ゾーン５、処理ファン６、再生ファン７、再生輻射ヒーター８は上記実施例１のものと同一であり、冗長性を避けるために重複した説明を行わない。
【００２３】
１０は反射板であり、再生輻射ヒーター８の後方すなわち吸着ローター１との対向面の反対側に設けられている。１１はパージゾーンであり吸着ローター１の回転方向に対して脱着ゾーン５の後方に位置している。
【００２４】
また処理ファン６を出た空気通路は吸着ゾーン３を通過する通路とパージゾーン１１を通過する通路とに分岐されている。さらにパージゾーン１１を出た空気は反射板１０と再生輻射ヒーター８の間を通って再生ファン７に入り、再生ファン７によって加圧されて脱着ゾーン５に入るよう通路が構成されている。
【００２５】
実施例２の湿気交換装置は上記の如く構成され、次にその動作について説明する。また動作の説明においても上記実施例１と重複する説明は避ける。実施例２の湿気交換装置の動作状態では処理ファン６、再生ファン７、再生輻射ヒーター８が動作し、吸着ローター１が矢印２の方向に回転をする。
【００２６】
処理ファン６によって空気が吸着ゾーン３に送られるとともに、パージゾーン１１にも送られる。パージゾーン１１に送られた空気は反射板１０と再生輻射ヒーター８の間を通る。再生輻射ヒーター８は反射板を有していても、発生した赤外線を全て加熱ゾーン４に伝えることは難しく、どうしても再生輻射ヒーター８の裏面にも熱が伝わる。
【００２７】
従って反射板１０と再生輻射ヒーター８の間を通る空気は熱せられ、温度が上がる。温度の上がった空気は再生ファン７によって脱着ゾーン５に送られ、フルート内に溜まった蒸気を追い出す。この時空気の温度が高いため、単にフルート内に溜まった蒸気を追い出すだけでなく吸着ローター１に吸着された湿気の脱着もする。
【００２８】
以上説明の実施例２のものは、パージゾーン１１を通過した空気を反射板１０と再生輻射ヒーター８の間に通すようにしたが、パージゾーン１１を設けずに外気を直接反射板１０と再生輻射ヒーター８の間に通すようにしてもよい。
【００２９】
図５は本発明の実施例３におけるフロー図であり、図６はその要部拡大断面図である。この実施例３において吸着ローター１、吸着ゾーン３、加熱ゾーン４、脱着ゾーン５、処理ファン６、再生ファン７、再生輻射ヒーター８は上記実施例１のものと同一で、反射板１０は上記実施例２のものと同一であり冗長性を避けるために重複した説明を行わない。再生輻射ヒーター８については、上記実施例１で説明した反射鏡を有していないものであるが、反射鏡は必要に応じて設けてもよい。
【００３０】
１２は遮蔽反射板であり、加熱ゾーン４に近接かつ対向し、吸着ローター１を通過した輻射熱を再び吸着ローター１へ返すものである。またこの実施例３のものは、再生ファン７によって作られた空気流れを２つに分流し、一方を再生輻射ヒーター８と反射板１０との間に流し、他方を反射板１０の裏面に流すようにする。
【００３１】
つまり再生輻射ヒーター８と反射板１０との間には加熱された空気が流れる脱着空気通路１３が形成され、反射板１０の裏にはパージ空気通路１４が形成されている。そして脱着空気通路１３に流した空気を脱着ゾーン５へ導き、パージ空気通路１４に流した空気をパージゾーン１１へ流す。
【００３２】
この実施例３のものは再生輻射ヒーター８と反射板１０との間を通過し温度が上昇した空気を脱着ゾーン５へ流すため、脱着ゾーン５では単にフルート９内の蒸気を追い出すだけでなく、吸着ローター１の吸着剤に残った水分も追い出す効果がある。
【００３３】
また遮蔽反射板１２によって吸着ローター１を通過した輻射熱を再び吸着ローター１に返すため、熱効率が向上する。そして遮蔽反射板１２を吸着ローター１に近接させておくと、加熱ゾーン４の密閉性が高くなり、吸着ローター１から脱着された水蒸気や臭気成分が外に出ない。
【００３４】
さらに反射板１０の裏面に空気を通しているため、反射板１０が冷却され、反射板１０を取り付ける部材として耐熱性の低い材料を用いることができる。また反射板１０の裏面からパージ空気通路１４に伝わる熱によって温度の上昇した空気をパージゾーン１１へ流しており、パージゾーン１１でも吸着ローター１の吸着剤に残った水分を追い出す効果がある。特に反射板１０の裏面からパージ空気通路１４に伝わる熱は除湿に寄与しない無駄な熱であり、この無駄な熱を利用することによって高いエネルギー効果を得ることができる。
【００３５】
図７は本発明の実施例４を示すもので、上記実施例３と比較して再生輻射ヒーター８が異なっており、その他の構成については実施例３のものと同一である。この実施例４のものは再生輻射ヒーター８としてセラミックヒーターなどの平板状のものを用いている。このような形状のヒーターを用いることによって加熱ゾーン４全域をまんべんなく加熱することができる。
【００３６】
以上各実施例の何れのものも、加熱ゾーン４ではフルート９内に通風されずに加熱されるため、吸着ローター１に吸着され脱着された臭気成分は特定時間高温に曝され、熱分解をする。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の湿気交換装置は上記の如く構成したので、吸着ローターを加熱ゾーンで加熱して脱着後、脱着ゾーンで通気しフルート内の蒸気を排出するようにしているため、吸着ローターが有機物等の臭気成分を吸着していた場合、吸着ローターに吸着された臭気成分は加熱ゾーンで脱着され、ここで特定時間高温に曝されるため熱分解する。このため脱着ゾーンで排出された空気中の臭気成分の量が減少する。
【００３８】
さらに加熱ゾーンで吸着ローターの加熱に必要なエネルギーは、脱着熱と吸着ローターの温度を上げるのに必要なエネルギーだけであり、少ないエネルギーで除湿を行うことができる。
また、本発明のものは吸着ローターが加熱ゾーンで高温になりフルート内に溜まった蒸気を脱着ゾーンで追い出すようにしているため、脱着ゾーンでは脱着ゾーンに位置する吸着ローターのフルートの容積と等しい空気量を流すだけで、脱着することができる。従って、脱着空気量が少なく脱着空気の相対湿度が極めて高くなる。
【００３９】
よって脱着空気の温度を少し下げるだけで脱着空気に結露を生じさせることができる。このため、脱着空気を熱交換器に通すとともに熱交換器を室内空気で冷却し結露を生じさせるような除湿機に本発明を応用すると、結露量が増え除湿効果を高くすることができる。
【００４０】
さらにヒーターの吸着ローターとの対向面の反対側に漏れた熱によって加熱された空気を脱着ゾーンに通すようにしているため、ヒーターの発生する熱の内、加熱ゾーンで吸着ローターの加熱に寄与しなかった熱も脱着に用いることができ、熱効率が高いものである。
【００４１】
また遮蔽反射板を設けたものは、遮蔽反射板によって吸着ローターを通過した輻射熱を再び吸着ローターに返すため、熱効率が向上する。そして遮蔽反射板を吸着ローターに近接させておくと、加熱ゾーンの密閉性が高くなり、吸着ローターから脱着された水蒸気や臭気成分が外に出ない。
【００４２】
ヒーターと反射板との間を通過し温度が上昇した空気を脱着ゾーンへ流すようにしたものは、脱着ゾーンでは単にフルート内の蒸気を追い出すだけでなく、吸着ローターの吸着剤に残った水分も追い出す効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の湿気交換装置の実施例１を示すフロー図である。
【図２】本発明の湿気交換装置の加熱ゾーンの断面図である。
【図３】本発明の湿気交換装置の脱着ゾーンの断面図である。
【図４】本発明の湿気交換装置の実施例２を示すフロー図である。
【図５】本発明の湿気交換装置の実施例３を示すフロー図である。
【図６】本発明の湿気交換装置の実施例３の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の湿気交換装置の実施例４の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 吸着ローター
３ 吸着ゾーン
４ 加熱ゾーン
５ 脱着ゾーン
６ 処理ファン
７ 再生ファン
８ 再生輻射ヒーター
９ フルート
１０ 反射板
１１ パージゾーン
１２ 遮蔽反射板
１３ 脱着空気通路
１４ パージ空気通路

Claims (7)

1. 湿気吸着剤を担持した吸着ローターを用い、前記吸着ローターを少なくとも吸着ゾーンと加熱ゾーンと脱着ゾーンとに分割するようにし、前記加熱ゾーンでヒーターの輻射熱によって前記吸着ローターを加熱するようにするとともに、前記脱着ゾーンにおいて前記吸着ローターに通風するようにした湿気交換装置。
2. ヒーターの吸着ローターとの対向面と反対側に漏れた熱によって加熱された空気を脱着ゾーンに通すようにした請求項１記載の湿気交換装置。
3. 吸着ローターをさらにパージゾーンを加えるように分割し、前記パージゾーンを通過した空気を脱着ゾーンに通すようにした請求項１記載の湿気交換装置。
4. 吸着ローターをさらにパージゾーンを加えるように分割し、空気を前記パージゾーン及び脱着ゾーンに通すようにするとともに前記脱着ゾーンにはヒーターの裏面を通過した空気を流すようにした請求項１記載の湿気交換装置。
5. 吸着ローターを通過した輻射熱を再び吸着ローターへ返す反射板を設けた請求項１記載の湿気交換装置。
6. ヒーターの裏面に放射される輻射熱を吸着ローター側へ反射する反射板を設けた請求項１記載の湿気交換装置。
7. ヒーターの裏面に放射される輻射熱を吸着ローター側へ反射する反射板を設け、反射板裏面を通過した空気を脱着ゾーンに流すようにした請求項４記載の湿気交換装置。

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