JP5805978B2 - 吸着式除湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、消費エネルギーの少ない吸着式除湿装置に関するものである。

吸着式除湿装置は冷凍式除湿装置と比較して露点の低い空気の供給ができるため、特に低露点の空気を必要とする製薬やリチウム電池などのプラントで普及している。この普及とともに、消費エネルギーの削減の要請も強くなり、種々の改良がなされている。

消費エネルギーの削減手段の一つに、脱着ゾーンの後にパージゾーンを設け、余剰の脱着エネルギーを回収する手段がある。特許文献１及び特許文献２に記載のものは、パージゾーンに加えて脱着予備処理ゾーン（除湿ロータの各ゾーンの呼称は色々あるため、吸着処理を行うゾーンについては「吸着ゾーン」に、再生或いは脱着を行うゾーンについては「脱着ゾーン」と統一する。）を設けている。

この特許文献１及び特許文献２に記載のものは、パージゾーンを設けており上記の省エネルギーを実現している。さらに特許文献１のものは、脱着予備処理ゾーンを設け、ここを出た空気とパージゾーンを出た空気とを脱着空気とすることによって、脱着のための外気導入量を減らし、外気条件による影響を少なくしている。

特許文献３のＦｉｇ．１及びＦｉｇ．７に開示されたものは、脱着ゾーンの前後に絶縁ゾーン（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ zone）を設け、この２つの絶縁ゾーン間に空気を循環させることによって、吸着ゾーンと脱着ゾーンとの間の湿気や熱の持ち込みを防止し、除湿効率を向上させたものである。

以上のように各特許文献には、脱着ゾーンの前後に設けたゾーンによって、省エネルギーを実現したり、効率を向上させることが開示されている。

特開平６−３１１３２号公報 特開平６−６３３４５号公報 米国特許７１０１４１４号公報

解決しようとする問題点は、上記の文献に開示された技術以上に、より省エネルギーの効果が求められており、それを実現しようとする点である。

本発明は、除湿ロータをその回転方向に対して順番に、少なくともパージゾーン、吸着ゾーン、予熱ゾーン、脱着ゾーンに分割し、吸着ゾーンを通過した空気をパージゾーンに通過させ、パージゾーンを通過した空気を予熱ゾーンに通過させ、予熱ゾーンを通過した空気をヒータで加熱して脱着ゾーンに通すようにしたことを最も主要な特徴とする。

本発明の吸着式除湿装置は、パージゾーンを通過する事によって温度の上昇した空気によって除湿ロータを予熱するため、脱着ゾーンに投入するエネルギーが少なくても、十分に脱着を行う事ができ、省エネルギーに貢献するという利点がある。

また各ゾーンの大きさを、脱着ゾーン＞予熱ゾーン＞パージゾーンとすることによって、次の効果がある。つまりパージゾーンの面積が最も小さく、これによってここを通過する空気の流速が最も速い。これによって、パージの際に湿分が除湿ロータに再吸着することがないようにしている。そして脱着ゾーンの面積を最も大きくすることによって、ここを通過する空気の流速を最も遅くしている。これによって除湿ロータに与える熱エネルギーを増やし、脱着効果を高めている。また脱着ゾーンを通過する空気の温度が最も高いため、空気の膨張によって、ここを通過する空気の流速が速くなることも防止している。

さらに、本発明の構成であると、吸着ゾーンに流れる空気を送る吸着側ブロアと、パージゾーンを通過した空気を予熱ゾーンに通過させ、予熱ゾーンを通過した空気を脱着ゾーンに通すための空気を送る脱着側ブロアとの２つのブロアで良いため、コストの上昇も少なくて済む。

最も湿度の高い空気がとおるゾーンである脱着ゾーンを挟むように、予熱ゾーンとパージゾーンとが設けられているため、脱着ゾーンから空気の漏れが生じても、洩れた空気が吸着ゾーンに入ることがない。これによって、万一脱着ゾーンからの漏れが生じても、吸着ゾーンを出た空気の湿度が低く維持される。

さらに吸着ゾーンを正圧、脱着ゾーン負圧にしているため、各ゾーンに漏れが生じても、脱着ゾーンを出た空気が吸着ゾーンに入ることは無く、吸着ゾーンを出た乾燥空気の湿度が、漏れによって上昇することがない。

図１は吸着式除湿装置の空気の流れを示したフロー図である。 図２は除湿ロータの各ゾーンの大きさを示す正面図である。

本発明は、除湿ロータをその回転方向に対して順番に、少なくともパージゾーン、吸着ゾーン、予熱ゾーン、脱着ゾーンに分割し、吸着ゾーンを通過した空気をパージゾーンに通過させ、パージゾーンを通過した空気を予熱ゾーンに通過させ、予熱ゾーンを通過した空気をヒータで加熱して脱着ゾーンに通すようにしたため、省エネルギーという目的を、最小の部品点数で実現した。

図１は吸着式除湿装置の空気の流れを示したフロー図である。１は除湿ロータで、これは既に多くの公知資料があるものである。この除湿ロータ１は、吸着ゾーン２、脱着ゾーン３、パージゾーン４、予熱ゾーン５に分割されており、除湿ロータ１は矢印方向に回転する。

ここで、各ゾーンの角度を一例として、図２に示すように、吸着ゾーン２：２７０度、脱着ゾーン３：４０度、パージゾーン４：２０度、予熱ゾーン５：３０度とする。この効果については後述する。

吸着側ブロア６は、吸い込み側が外気ＯＡに連通し、吐き出し側が吸着側管路７を介して除湿ロータ１の吸着ゾーン２に接続されている。吸着ゾーン２は供給側管路８を介して、ドライルーム（図示せず）などの供給先に接続され、これによって乾燥空気ＳＡは供給先に送られる。

９はパージ管路であり、供給側管路８から分岐され、パージゾーン４に連通している。パージゾーン４の出口には戻り管路１０が接続され、戻り管路１０の出口は予熱ゾーン５の入口に連通している。

予熱ゾーン５の出口にはヒータ管路１１が接続され、ヒータ管路１１の途中にあるヒータ１２を介して、脱着ゾーン３に連通している。脱着ゾーン３の出口は脱着側ブロア１３の吸い込み側と連通し、脱着側ブロア１３の吐き出し口から出る空気は排気ＥＡとして大気放出される。

以上の例では、吸着ゾーン２に流される空気を外気ＯＡとしたが、ドライルーム内の空気の換気が必要でない場合には、ドライルームからの還気として、乾燥空気を循環させるようにすることで、ドライルーム内の湿度をより低くすることができる。

本発明の実施例１のものは、以上のように構成され、以下のとおり動作する。つまり、吸着側ブロア６によって被処理空気が吸着ゾーン２を通過する時に、被処理空気中の水分が除湿ロータ１に吸着され、乾燥空気となる。この乾燥空気は、供給側管路８を介して供給空気ＳＡとして、ドライルームなどに供給される。

この供給空気ＳＡの一部は分岐されて、パージ管路９に流される。パージゾーン４は、脱着ゾーン３の直後であり、温度が高い。このため、パージ管路９に流される供給空気ＳＡの一部によって、パージゾーン４は冷却される。除湿ロータ１はパージゾーン４で冷却されて、吸着ゾーン２に移行するため、吸着効果が高くなる。

パージゾーン４を通過した空気は逆に温度が上昇しており、この空気は戻り管路１０を通過して、予熱ゾーン５に入る。予熱ゾーン５の部分は、吸着ゾーン２のすぐ後であり、吸着熱以外の熱供給がないため、それほど温度が高くない。よって除湿ロータ１は、予熱ゾーン５でパージゾーン４を通過した空気によって加熱され予熱された状態となる。

予熱ゾーン５を通過した空気は、ヒータ１２によって加熱され、脱着ゾーン３に入り、この部分を加熱して、除湿ロータ１に吸着された水分を脱着する。この脱着によって温度が下がるとともに、多湿になった空気は脱着側ブロア１３によって排気ＥＡとして大気放出される。

上記の説明で、予熱ゾーン５に入った空気が失う熱エネルギーの分だけ、ヒータ１２で余計に加熱する必要がある。このため、一見、エネルギーの節約になっていないように見える。しかしながら、除湿ロータ１に吸着された湿気を十分に脱着するためには、除湿ロータ１の温度を十分に上げる必要がある。

温度の高い空気の持つ熱エネルギーによって固体が加熱される場合、熱移動のための時間が必要である。この点において、本発明のものは、除湿ロータ１は予熱ゾーン５を通過する空気で先ず熱交換を行い、脱着ゾーン３を通過する空気で、再度の熱交換を行う。これによって、除湿ロータ１の加熱時間、即ち熱交換の時間が長くなる。つまり、予熱ゾーン５がない場合に、予熱ゾーン５がある物と同じ温度まで除湿ロータ１の温度を上げるには、ヒータ１２を出る空気の温度を、より高くする必要がある。

即ち、予熱ゾーン５がないと、脱着ゾーン３に入る空気の温度を高くする必要があり、さらに脱着ゾーン３を出る空気の温度も高くなる。このため、脱着に必要とするエネルギーが高くなるとともに、無駄にエネルギーが放出される。

脱着ゾーン３を出る空気の温度が高いと、脱着側ブロア１３として耐熱性の高いものを用いる必要があり、さらに脱着側ブロア１３を駆動するモータのベアリングの潤滑油が消耗するなど、初期費用だけでなく、維持のための費用も大きくなる。

さらに各ゾーンの面積を、脱着ゾーン３＞予熱ゾーン５＞パージゾーン４としている。そして上記各ゾーンを通過する空気量が等しいため、各ゾーンを通過する空気の速度は、パージゾーン４＞予熱ゾーン５＞脱着ゾーン３という関係である。つまり脱着ゾーン３は、除湿ロータ１の温度を最も上昇させる部分であるので、このゾーンを通過する空気の流速を最も遅くし、空気の熱をできるだけ除湿ロータ１に与えるようにしている。予熱ゾーン５では、ここを通過する空気の温度と、除湿ロータ１との温度差が大きくなく、熱移動量を十分に行うために、予熱ゾーン５の面積をパージゾーン４の面積よりも大きくしている。ここで「温度差が大きくない」との表現をしているが、これは、予熱ゾーン５とパージゾーン４のそれぞれを通過する空気の温度と除湿ロータ１の温度との比較における大小である。

またパージゾーン４の流速を速くすることで、パージゾーン４でパージ空気に含まれる湿気が除湿ロータ１に吸着されることを防止している。つまりパージゾーン４に入った除湿ロータ１は、脱着ゾーン３を出た直後であり、最も湿気の少ない状態である。パージゾーン４に導入される空気は、吸着ゾーン２を出た乾燥空気ではあるが、吸着ゾーン２の全域から出た空気であり、吸着ゾーン２の終わりに近い部分では、あまり湿気が吸着されないため、吸着ゾーン２を出た空気であっても、脱着ゾーン３を出た直後の除湿ロータ１には湿気が吸着される可能性がある。このため、パージゾーン４内を通過する空気の流速を速め、パージゾーン４でパージ空気に含まれる湿気が除湿ロータ１に吸着されないようにしている。

以上のように、除湿ロータ１をその回転方向に対して順番に、少なくともパージゾーン４、吸着ゾーン２、予熱ゾーン５、脱着ゾーン３に分割し、吸着ゾーン２を通過した空気をパージゾーン４に通過させ、パージゾーン４を通過した空気を予熱ゾーン５に通過させ、予熱ゾーン５を通過した空気をヒータ１２で加熱して脱着ゾーン３に通すようにしたため、脱着ゾーン３を通過した空気の温度を低くしても、十分に除湿性能を発揮する事ができ、省エネルギー効果が高い。

除湿ロータを用いる吸着式除湿装置において、除湿能力を損なうことなく消費エネルギーを少なくする事ができる。

１ 除湿ロータ
２ 吸着ゾーン
３ 脱着ゾーン
４ パージゾーン
５ 予熱ゾーン
６ 吸着側ブロア
７ 吸着側管路
８ 供給側管路
９ パージ管路
１０ 管路
１１ ヒータ管路
１２ ヒータ
１３ 脱着側ブロア

Claims (1)

1. 除湿ロータをその回転方向に対して順番に、少なくともパージゾーン、吸着ゾーン、予熱ゾーン、脱着ゾーンに分割し、吸着ゾーンを通過した供給空気の一部をパージゾーンに通過させ、パージゾーンを通過した空気を予熱ゾーンに通過させ、予熱ゾーンを通過した空気をヒータで加熱して脱着ゾーンに通すようにし、パージゾーン、予熱ゾーン、脱着ゾーンを通過する空気量を等しくし、各ゾーンの面積の関係を、脱着ゾーン＞予熱ゾーン＞パージゾーンとしたことを特徴とする吸着式除湿装置。

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