JP4438959B2 - 除湿装置及び除湿方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス等の低湿度環境を必要とする製品の製造などを行なうドライルーム等へ低湿度空気を供給する除湿装置及び除湿方法に関するものである。

半導体デバイスやディスプレイデバイスなど各種マイクロデバイスの製造においては、
低湿度空間であるドライルームが必要となる。ドライルームへ供給される低湿度空気（露点温度−３０度以下）は従来乾式除湿を利用した除湿装置が用いられている。以下にその構成を説明する。

図７は、従来使用されている除湿装置の構成を示した概念図である。除湿装置５には、除湿ロータ１０、処理側送風機１１、再生側送風機１２、再生用加熱機１３が備わっている。

除湿装置５内部に流通する空気は大きく分けて、除湿される空気である処理空気と高温加熱されて水分放出に使用される再生空気の２つに分かれている。処理空気の流路である処理側流路には、処理側送風機１１及び除湿ロータ１０が設置されており、再生側流路には再生側送風機１２、再生用加熱機１３が設置されている。ここで、除湿ロータ１０は処理領域１６、再生領域１４、及びパージ領域１５の３つの領域に大別される。

処理空気は処理側送風機１１により処理側流路を通り除湿ロータ１０の処理領域１６を通過する。この際、空気中に含まれる水蒸気分が除湿ロータ１０に吸着されると同時に、吸着される際に発生する吸着熱により空気が加熱される。また、処理側空気の一部は除湿ロータ１０のパージ領域１５を通過し、除湿ロータ１０自身を冷却すると同時に自身は加熱される。パージ領域１５を通過した空気は、その後再生用加熱機１３の手前で再生終了後の循環空気と混合する。

一方、再生側空気は再生側送風機１２により再生領域１４通過後の空気の一部とパージ領域１５を通過後の空気とが再生用加熱機１３の前で混合され、混合で出来た再生空気を再生用加熱機１３で所定の温度まで加熱して除湿ロータ１０の再生領域１４に導入する。ここで、除湿ロータ１０は所定の速度で回転し、処理側空気から水分を吸着した後、再生側へと循環しており、所定の温度まで昇温した再生空気は、除湿ロータ１０に吸着している湿分を離脱させ、除湿ロータ１０を再生する。一方、離脱した水分は再生空気中に気化し、再生空気自身は高湿度の空気となり、一部は再度再生に利用するために再生用加熱機１３に循環されるとともに一部は外部へ排気される。

以上の構成により、従来の除湿装置はドライルームへ低湿度空気の供給を行なっている。

このように、除湿装置では、除湿ロータの水分離脱のため再生用加熱機１３を使用して空気を加熱しているが、加熱には電気ヒータを用いており多大なエネルギを消費していた。

この問題に対応するため、例えば再生領域を複数の領域に分け、比較的低温の処理領域に近い側と、高温になっているパージ領域側とに送る除湿ロータを再生する再生空気を、各領域別に最適な温度で加熱することにより、過剰な空気の加熱を抑えて加熱に必要なエネルギの消費を少なくする除湿方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平３−１８８９１８号公報

しかし、特許文献１に記載された除湿方法は、再生領域を多段に分けて必要以上の加熱を抑えているが、再生領域を通過した高温の空気が外部に排出され、熱量を無駄に排気する欠点があった。

本発明はこのような問題に対してなされたもので、熱量を無駄に排気することのない省エネルギ化された除湿装置及び除湿方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、湿分の調整を必要とする処理側の空気を搬送する処理側送風機と、前記処理側送風機によって搬送された前記処理側の空気中の湿分を回転しながら吸着する除湿ロータと、湿分を吸着した前記除湿ロータから湿分を除去する為の再生側の空気を搬送する再生側送風機と、前記再生側の空気を加熱する再生用加熱機とが設けられるとともに、前記除湿ロータが、前記処理側の空気の湿分を吸着により除去する処理領域、前記再生用加熱機によって加熱された再生用の空気により除湿ロータに吸着している湿分を除去する再生領域、前記再生領域で加熱された除湿ロータを低温の空気により冷却するパージ領域に三分割された除湿装置において、前記除湿ロータの前記再生領域は、前記処理領域側の再生前半領域と前記パージ領域側の再生後半領域とに二分割され、前記再生前半領域を通過した前記再生用の空気は外気に排気され、前記再生後半領域を通過した前記再生用の空気は前記再生用加熱機に戻されて再度前記再生用の空気として利用されることを特徴としている。

本発明の請求項１によれば、再生領域が処理領域に近い再生前半領域と、パージ領域に近い再生後半領域とに分けられ、比較的低温の再生前半領域を通過した空気は外部に排出され、温度が上昇している再生後半領域を通過した空気は再生用加熱機手前へ戻される。戻された空気は、パージ領域を通過した空気と混合され、再び再生用加熱機で加熱されて再生領域へ送られる。

これにより、再生後半領域から排出される熱量の高い空気が再生用加熱機に送られるため、再生用加熱機による加熱が僅かで済む。よって、加熱にかかるエネルギが抑えられ、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造が行なえる。

以上説明したように、本発明の除湿装置及び除湿方法によれば、除湿ロータを再生した後の熱量が高い空気を再利用することにより、再生を行なう空気の加熱に必要なエネルギを減少させ、熱量を無駄に廃棄することがない、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造が行なえる。

以下添付図面に従って本発明に係る除湿装置及び除湿方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明に係わる除湿装置の構成を表した概念図、図２は除湿ロータの正面模式図、図３は除湿ロータの再生領域の角度による温度分布を示した図表である。

除湿装置１は、湿分の調整を必要とする空気が処理される処理側の経路と、空気中より吸着した湿分を除去する再生側の経路とからなり、除湿ロータ１０、処理側送風機１１、再生側送風機１２、再生用加熱機１３が設けられている。

除湿ロータ１０は、円筒形状の乾式除湿装置で、塩化リチウムやシリカゲル等の除湿剤を含浸させたハニカム状の不織布によって構成されている。図２に示すように、除湿ロータ１０の正面は、処理領域１６、パージ領域１５、及び空気排出側の中央付近で再生前半領域２１と再生後半領域２２とに分けられた再生領域１４に分けられ、矢印Ａ方向に回転しながら空気中の水分を吸着する除湿と、吸着した水分を離脱する再生を繰り返す。

除湿ロータ１０の処理領域１６には、処理側送風機１１により外部から取り込まれた湿分調整の必要な空気が送られる。処理領域１６を通過した空気は、水分が除湿ロータ１０に吸着されて除湿され、吸着の際に発生する吸着熱によって加熱される。除湿後の空気は、不図示の調整装置により温度調節されドライルームへ供給される。

パージ領域１５には、処理側送風機１１により外部から取り込まれた空気の一部が送られ、パージ領域１５を通過する空気は、吸着した湿分を除去する為に過熱された除湿ロータ１０の冷却を行なう。パージ領域１５を通過した空気は除湿ロータ１０を冷却する際に加熱され、再生側の経路の再生用加熱機１３へ送られる。

再生用加熱機１３は、内部に電気ヒータを備え、水分の離脱の為に再生領域１４において除湿ロータ１０の加熱を行なう高温の空気が製造される。再生領域１４の空気排出側は、中央付近で処理領域１６に近い再生前半領域２１と、パージ領域１５に近い再生後半領域２２とに分けられる。

再生用加熱機１３から再生側送風機１２により再生領域１４へ送られた高温の再生用空気は、再生領域１４を通過する際に除湿ロータ１０を加熱して水分の除去を行なった後、再生前半領域２１と、再生後半領域２２とから排出される。

再生前半領域２１と、再生後半領域２２とから排出される空気は、処理領域１６と接する側を０°として、４５°までが再生前半領域２１、４５°から９０°までが再生後半領域２２としたとき、図３に示されるように、再生前半領域２１内の測定点Ｐ１、Ｐ２から、再生後半領域２２内のＰ３、Ｐ４まで温度上昇していく。

再生前半領域２１から排出される空気は、比較的低温のためそのまま除湿装置１の外部に排気される。再生後半領域２２から排出される空気は、高温で熱量が多いため、循環させて再生用加熱機１３の手前まで戻すことにより熱を再利用する。

再生後半領域２２から排出され再生用加熱機１３の手前まで戻された熱量の高い空気は、パージ領域１５を通過した空気と混合され、再生用加熱機１３により再加熱される。

以上の構成により除湿装置１は、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造を行なう。

なお、本実施の形態では、再生用加熱機１３の１台のみで加熱された空気を、再生前半領域２１と再生後半領域２２とへ送風しているが、本実施の形態はこれに限らず、再生用加熱機１３を再生前半領域２１と再生後半領域２２とにそれぞれ設け、各領域に対応した温度に空気を加熱して送風する形態でも好適に実施可能である。

次に、本実施の形態に係る除湿装置１の除湿方法について説明する。除湿装置１は、まず除湿装置１の外部から処理側送風機１１により空気を取り込む。取り込まれた空気は、除湿ロータ１０の処理領域１６とパージ領域１５とに送風される。

処理領域１６を通過した空気は除湿され、水分を吸着する際に発生する吸着熱によって加熱される。除湿後の空気は、不図示の調整装置により温度調節されドライルームへ供給される。

パージ領域１５へ送風された空気は、パージ領域１５を通過する際に、吸着した水分を離脱するために再生領域１４において加熱された除湿ロータ１０の冷却を行なうとともに、自身が加熱される。加熱されたパージ領域１５を通過した空気は、再生側経路の再生用加熱機１３へ送られる。

再生用加熱機１３では、内部のヒータにより空気の加熱を行なう。加熱された空気は、再生側送風機１２により再生領域１４へ送風される。加熱された空気は再生領域１４を通過する際に除湿ロータ１０を加熱し、除湿ロータ１０に吸着された水分が離脱される。

再生領域１４を通過した空気は、再生領域１４の中央付近で処理領域１６に近い再生前半領域２１と、パージ領域１５に近い再生後半領域２２とに分けられて排出される。除湿ロータ１０は、再生領域１４内で処理領域１６からパージ領域１５に向かって移動するため、再生後半領域２２側はより長く加熱されており、再生後半領域２２から排出される空気は高い熱量を持つ高温の空気となる。

再生後半領域２２から排出される高温の空気は、熱を再利用するため、循環させて再生用加熱機１３の手前まで戻され、パージ領域１５を通過した空気と混合される。低温の再生前半領域２１の空気は、そのまま外部へ排出される。

混合された再生後半領域２２から排出される高温の空気と、パージ領域１５で温度が上昇している空気とは、再生用加熱機１３により再加熱される。このとき、送られた空気の温度を所定温度まで上げる再生用加熱機１３の加熱量は、送られた空気が既に高い熱量を持つ空気であるため、通常の空気を所定温度まで加熱するのに比べて少ない加熱量でよい。

これにより、除湿装置１は、再生用加熱機１３が消費するエネルギを減少させ、熱量を無駄に廃棄することがない、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造が行なえる。

なお、本実施の形態では、再生後半領域２２より排出された高温の空気を再生用加熱機１３へ循環させているが、本実施例はそれに限らず、再生後半領域２２より排出された高温の空気を再生前半領域２１へ直接循環させてもよい。

次に、本発明に係わる除湿装置の第２の実施の形態を説明する。図４は本発明に係わる第２の実施の形態の除湿装置の構成を表した概念図である。

除湿装置２は、図１に示す第１の実施の形態の除湿装置１と同様に除湿ロータ１０、処理側送風機１１、再生側送風機１２、再生用加熱機１３が備わっている。

除湿ロータ１０は、再生領域１４、パージ領域１５、及び処理領域１６に分けられ、矢印Ａ方向に回転して除湿と再生を繰り返す。再生領域１４では、除湿ロータ１０の両側が処理領域１６に近い再生前半領域２１と、パージ領域１５に近い再生後半領域２２とに分けられている。

処理側送風機１１により外部より取り込まれた空気は、処理領域１６とパージ領域１５とに送風される。処理領域１６を通過した空気は除湿されるとともに吸着熱によって加熱され、不図示の調整装置により温度調節されてドライルームへ供給される。

パージ領域１５へ送られた空気は、パージ領域１５を通過する際に除湿ロータ１０の冷却を行う。パージ領域１５を通過した空気は、除湿ロータ１０の冷却の際に加熱され再生用加熱機１３へ送られる。

再生用加熱機１３へ送られたパージ領域１５を通過した空気は、加熱されて再生側送風機１２により再生領域１４へ送られる。再生領域１４へ送られた空気は、再生後半領域２２側を通過して除湿ロータ１０を加熱し、除湿ロータ１０の再生を行なう。

再生後半領域２２を通過した空気は、再生前半領域２１へ送られ再生前半領域２１の加熱を行ない、更に除湿ロータ１０の再生を行なう。これにより、再生用加熱機１３は、既に温度がある程度上昇した再生領域１４の再生後半領域２２の加熱だけを行なえばよく、加熱に必要なエネルギを減少させることが可能となる。また、再生後半領域２２から排気される高い熱量を持った空気が再生前半領域２１の加熱に再利用され、熱量を無駄に廃棄することがない、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造が行なえる。

次に、本発明に係わる除湿装置の第３の実施の形態を説明する。図５は本発明に係わる第３の実施の形態の除湿装置の構成を表した概念図である。

除湿装置３は、除湿ロータ１０、処理側送風機１１、再生側送風機１２、再生用加熱機１３、及び二次再生用加熱機１７が備わっている。

除湿ロータ１０は、再生領域１４、パージ領域１５、及び処理領域１６に分けられ、再生領域１４では、除湿ロータ１０の両側が処理領域１６に近い再生前半領域２１と、パージ領域１５に近い再生後半領域２２とに分けられている。

処理側送風機１１により外部より取り込まれた空気は、処理領域１６とパージ領域１５とに送風される。処理領域１６に送られた空気は、除湿された後に不図示の調整装置により温度調節が行なわれてドライルームへ供給される。パージ領域１５に送られた空気は、除湿ロータ１０の冷却を行い、パージ領域１５を通過する際に加熱される。

パージ領域１５を通過した空気は、再生用加熱機１３により加熱された後、再生側送風機１２により再生後半領域２２を通過して除湿ロータ１０の再生を行なう。再生後半領域２２を通過した空気は、二次再生用加熱機１７により再加熱されて再生前半領域２１へ送られ除湿ロータ１０の再生を行なう。再生前半領域２１を通過した空気は、そのまま外部へ排気される。

再生後半領域２２から排気される空気は高い熱量を持つため、二次再生用加熱機１７は
僅かに加熱を行なうだけで再生前半領域２１へ高温の空気を送ることが可能である。再生前半領域２１へ高温の空気が送られることにより、再生後半領域２２では温度がより上昇するため、再生用加熱機１３は、少ない空気の加熱で再生後半領域２２を所定温度まで温度上昇させることができる。

これにより、除湿装置３は、再生用加熱機１３が消費するエネルギを減少させ、熱量を無駄に廃棄することがない、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造が行なえる。

なお、第３の実施の形態では、図５に示すように、再生後半領域２２から排出された空気を直ちに反転させて二次再生用加熱機１７で加熱を行い再生前半領域２１へ送風しているが、本実施の形態はこれに限らず、再生後半領域２２から排出された空気を再生用加熱機１３側へ戻し、戻された空気を二次再生用加熱機１７で加熱して再生前半領域２１へ送風しても好適に実施可能である。

次に、本発明に係わる除湿装置の第４の実施の形態を説明する。図６は本発明に係わる第４の実施の形態の除湿装置の構成を表した概念図である。

除湿装置４は、除湿ロータ１０、処理側送風機１１、再生側送風機１２、及び再生用加熱機１３が備わっている。

除湿ロータ１０は、再生領域１４、パージ領域１５、及び処理領域１６に分けられ、再生領域１４は更に両側が処理領域１６に近い再生前半領域２１と、パージ領域１５に近い再生後半領域２２とに分けられている。

処理側送風機１１により外部より取り込まれた空気は、処理領域１６を通過する際に除湿されてドライルームへ供給され、パージ領域１５を通過する際に除湿ロータ１０の冷却を行なうとともに加熱される。

パージ領域１５を通過した空気は、再生用加熱機１３により加熱された後、再生側送風機１２により再生後半領域２２を通過して除湿ロータ１０の再生を行なう。再生後半領域２２を通過した空気は、再生前半領域２１へ送られ除湿ロータ１０の再生を行なう。再生前半領域２１を通過した空気は、一部が外部へ排出され、残りが循環されて再生用加熱機１３の手前まで戻される。戻された再生前半領域２１を通過した空気は、パージ領域１５を通過した空気と混合されて再生用加熱機１３により加熱される。

これにより、再生用加熱機１３は、ある程度上昇した再生後半領域２２の加熱だけを行なえばよく加熱量が少なくなるとともに、再生前半領域２１より排出される熱量が無駄に廃棄されることなく有効に利用できる。よって、除湿装置４は、再生用加熱機１３が消費するエネルギを減少させ、熱量を無駄に廃棄することがない、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造が行なえる。

なお、第４の実施の形態では、再生後半領域２２より排出された空気を直ちに反転させて再生前半領域２１へ送風しているが、本実施の形態ではそれに限らず、再生前半領域２１へ送風される前に二次再生用加熱機を設け、再生前半領域２１へ送風される空気を一度加熱してから送風しても好適に実施可能である。

以上説明したように、本発明に係る除湿装置及び除湿方法によれば、除湿ロータ１０を再生した後の熱量が高い空気を再利用することにより、再生用加熱機１３で消費されるエネルギを減少させ、熱量を無駄に廃棄することがない、省エネルギ化された効率の良い低湿度空気の製造が行なえる。

なお、第２及び第３の実施の形態では、再生側送風機１２を備えているが、処理側送風機１１により十分な送風量を確保できる場合は備えなくともよい。また、第１から第４の実施の形態において、再生領域１４への送風量が十分に確保できる位置であれば、再生側送風機１２を設ける位置は変更されても好適に使用できる。

本発明に係わる除湿装置の構成を表した概念図。 除湿ロータの正面模式図。 除湿ロータの再生領域の角度による温度分布を示した図表。 第２の実施の形態の除湿装置の構成を表した概念図。 第３の実施の形態の除湿装置の構成を表した概念図。 第４の実施の形態の除湿装置の構成を表した概念図念図。 従来の除湿装置の構成を表した概念図

符号の説明

１、２、３、４、５…除湿装置，１０…除湿ロータ，１１…処理側送風機，１２…再生側送風機，１３…再生用加熱機，１４…再生領域，１５…パージ領域，１６…処理領域，１７…二次再生用加熱機，２１…再生前半領域，２２…再生後半領域

Claims (1)

1. 湿分の調整を必要とする処理側の空気を搬送する処理側送風機と、
   前記処理側送風機によって搬送された前記処理側の空気中の湿分を回転しながら吸着する除湿ロータと、
   湿分を吸着した前記除湿ロータから湿分を除去する為の再生側の空気を搬送する再生側送風機と、
   前記再生側の空気を加熱する再生用加熱機とが設けられるとともに、
   前記除湿ロータが、前記処理側の空気の湿分を吸着により除去する処理領域、前記再生用加熱機によって加熱された再生用の空気により除湿ロータに吸着している湿分を除去する再生領域、前記再生領域で加熱された除湿ロータを低湿の空気により冷却するパージ領域に三分割された除湿装置において、
   前記除湿ロータの前記再生領域は、前記処理領域側の再生前半領域と前記パージ領域側の再生後半領域とに二分割され、
   前記再生前半領域を通過した前記再生用の空気は外気に排気され、
   前記再生後半領域を通過した前記再生用の空気は前記再生用加熱機に戻されて再度前記再生用の空気として利用されることを特徴とする除湿装置。

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