JP6321398B2 - 冷凍倉庫用低露点除湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば冷蔵倉庫や冷凍倉庫などに用いられる除湿装置に関するものである。

冷蔵倉庫や冷凍倉庫あるいは冷蔵庫や冷凍庫は一般にフロンを使用した冷凍サイクルが用いられ、冷蔵倉庫用の冷凍サイクルでは最近は一部のものにあってはアンモニアを使用した冷凍サイクルが用いられている。

外気の露点よりも冷蔵倉庫内の温度が低いと、運転中にエバポレータ（蒸発器）に霜が付着する。霜が付着すると熱交換効率が低下し、甚だしい場合はエバポレータの熱交換器が完全に霜で塞がれ、空気の流通ができなくなる場合がある。

このため、特定の周期で冷凍機の運転を停止し、エバポレータに温風を通して付着した霜を融かすようにしている。

このようなものは、霜の解凍中は冷凍機の運転が停止されるため冷凍食品など冷凍機の運転を停止すると保存物の品質が低下するものを保管している冷蔵倉庫の場合は問題があった。

このため１台の冷凍機にエバポレータを２台設け、２台のエバポレータを交互に運転させて、交互に霜を融かすようにしたものがある。このようなものは、冷凍機を停止させることなく霜取りを行うことができるがエバポレータを２台設けるために価格が高くなり、エバポレータを２台設置するスペースが必要であるという問題点がある。

エバポレータに霜が付着するということは、冷凍機に潜熱負荷が掛かっているということであり、エネルギーが無駄に消費される。つまり、霜が発生するためにエバポレータで水の凝縮熱と凍結熱が発生する。日本の気象条件であると、この潜熱負荷は冷凍機の消費エネルギーの半分近くにもなることがしばしばある。さらに、霜の熱伝導率が低いためエバポレータの熱交換効率が悪くなるという問題もある。

このエバポレータに空気中の水分が霜として着霜することを防止する技術として、特許文献１に開示された技術のように、デシカントロータを用いて空気中の水分を吸着するもので、水分脱着の熱源として冷凍機の廃熱を利用してエネルギー消費の少ない除湿装置を提供するものが発明された。

また特許文献２に開示されたものは、特許文献１と同様にエバポレータに空気中の水分が霜として着霜することを防止する技術として、水分を吸着するロータを使用するもので、水分吸着ロータの吸着剤細孔径を調整し、細孔内の水分が凍結しない除湿装置を提供するものである。

特開２００１−１７９０３６号公報 ＷＯ２００８−０８４５７３号公報

特許文献１に開示されたものは、デシカントロータによって蒸発器に入る前の空気中の水分を吸着し、蒸発器に霜が付くのを抑制できるのであるが、デシカントロータの凍結ついて言及した記述が無く、送風機の耐低温性に関する技術も開示されていない。

特許文献２に開示されたものは、水分吸着ロータの吸着剤細孔径を調整していないデシカントロータを使用する技術は開示されていない。また、送風機の耐低温性に関する技術も開示されていない。

つまり両特許文献には、どのようなデシカントロータを使用してもロータ自体が凍結することなく、冷蔵倉庫や冷凍倉庫に採用可能なエネルギー消費の少ない除湿装置について開示がない。

本件発明は以上のような課題を解決するため、冷蔵倉庫や冷凍倉庫からの空気を全量循環できるように、デシカントロータのパージ空気を除湿機処理入口へ全量戻すことを最も主な特徴とする。

本発明の除湿装置は上記の如く構成したので、冷蔵倉庫内の空気をデシカントロータの処理（吸着）ゾーンに通し全量冷蔵倉庫に戻すため、省エネルギーを達成しつつ、エバポレータ（蒸発器）への着霜を防止することが可能な除湿装置を提供することができる。

また、デシカントロータのパージゾーンを通した空気を処理送風機の前に戻すため、倉庫業法施工規則で定められた冷蔵室の保管温度帯「Ｃ１級」（摂氏マイナス１０度以下摂氏マイナス２０度未満）以下の冷蔵倉庫からの被処理空気温度が上がり、処理送風機の使用できない温度以下となることも無く、デシカントロータが凍結することも無くなる。

本発明の除湿装置の実施例１におけるフロー図である。 本発明の除湿装置の実施例２におけるフロー図である。

冷蔵倉庫からの処理空気をデシカントロータの処理出口空気と熱交換する顕熱交換器を通して、処理ゾーン、再生ゾーン、パージゾーンに３分割したデシカントロータの処理ゾーンとパージゾーンを通して、パージゾーンを通した空気を処理空気に戻し、処理ゾーンから出た処理出口空気を前記顕熱交換器で処理空気と熱交換して冷蔵倉庫へ供給する。また、外気を再生ヒータで加熱し、デシカントロータの再生ゾーンを通してデシカントロータが吸着した水分を脱着後、外気へ排気するようにして、蒸発器への着霜を防止することが可能な除湿装置を提供することができた。

以下本発明の冷蔵倉庫用除湿装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図１は本発明の実施例１における除湿装置の空気の流れを示したフロー図である。

図１において１はデシカントロータであり、処理ゾーン２とパージゾーン３と再生ゾーン４の３つのゾーンに分割し、デシカントロータ１の回転方向に対して処理ゾーン２、再生ゾーン４、パージゾーン３となるようにする。このデシカントロータ１はモータ（図示せず）によって回転する。

冷蔵倉庫５内の処理空気は処理送風機１１によって直交型顕熱交換器１２を通して、デシカントロータ１の処理ゾーン２を通して乾燥空気となり、直交型顕熱交換器１２で処理空気と熱交換され冷蔵倉庫５内へ戻る。

処理送風機１１を出た空気の一部は、デシカントロータ１のパージゾーン３を通して、直交型顕熱交換器１２から出た処理空気と混合される。

外気ＯＡは再生送風機１０によって再生ヒータ９を通して加熱され、デシカントロータ１の再生ゾーン４を通してデシカントロータ１に吸着された水分を脱着し外気へ排気される。

このような構成にすることにより、パージゾーンを通して加熱された空気を冷蔵倉庫からの処理空気に戻すことで、特殊な耐低温性を有する処理送風機を使用する必要がなく、イニシャルコストを低減でき、デシカントロータの凍結も防止することが可能になる。また、冷蔵倉庫からの処理空気を全量冷蔵倉庫に戻すため、外気の冷蔵倉庫への侵入が発生しないため省エネルギーとなる。

例えば、冷蔵倉庫５内の温度が摂氏マイナス３０度（以降、温度は全て「摂氏」とする）でデシカントロータの再生温度が１４０度の場合、熱交換効率５２．４％の直交型顕熱交換器１２を使用して、顕熱交換器出口温度はマイナス１３．２度となり、デシカントロータ１のパージゾーン３を出た温度４２度の空気と混合されることにより空気温度がマイナス５．４度となる。なお、デシカントロータ１の処理ゾーン２入口温度はマイナス２．４度で露点温度マイナス３０度、処理ゾーン２出口温度は２度で露点温度マイナス４０度となり、直交型顕熱交換器１２で冷蔵倉庫からの処理空気と熱交換され、冷蔵倉庫への供給空気温度はマイナス１４．７度で露点温度マイナス４０度となる。

図２は本発明の実施例２における除湿装置の空気の流れを示したフロー図である。実施例１と異なる点として、設置スペースの問題などで顕熱交換器１２が設置できない場合の実施例である。他の構成は共通であるので、重複した説明は省く。

冷蔵倉庫５内の処理空気は処理送風機１１によって、デシカントロータ１の処理ゾーン２を通して乾燥空気となり、冷蔵倉庫５内へ戻る。処理送風機１１を出た空気の一部は、デシカントロータ１のパージゾーン３を通して、冷蔵倉庫５から出た処理空気と混合されるが、その空気温度が処理送風機１１の使用可能温度になるよう、パージゾーンのゾーン比を大きくするなどしてパージゾーンを通る空気の風量を多くする。なお、処理送風機入口に温度センサなどの温度検出手段を設けて、処理ゾーンとパージゾーンを通す風量比をダンパなどの風量調整手段で調整するようにしてなしてもよい。

通常、パージゾーンを通過させる空気の風量は、処理ゾーンを通過する空気の風量の１／２〜１／１０で良いが、望ましくは１／３〜１／６とする。表１に直径３２０ｍｍ、幅４００ｍｍのハニカムロータを使って、処理ゾーン入口温度マイナス２０度、再生温度１４０度、再生空気湿度２０ｇ／ｋｇ、再生風量比（再生風量／処理風量）が１／６の場合のパージ風量が除湿性能に及ぼす影響の試験結果を示す。パージ風量比（パージ風量／処理風量）を１／２〜１／１０にすることで処理ゾーン出口の露点温度がパージがない場合と比較して１５度以上低くなり、１／３〜１／６にすることで２０度以上低くなった。

除湿装置運転開始時にはダンパ６、７、８を閉じて運転を開始し、冷蔵倉庫内の氷点下の低温空気が直接処理送風機に通らないようにし、処理送風機入口温度が十分上がってからダンパ６、７、８を開くようにしてもよい。なお、実施例１でも同様の操作をなしてもよい。なお顕熱交換器１２には、氷点下の空気が流れるが、冷蔵倉庫５から顕熱交換器１２に入る温度よりも、冷蔵倉庫５に戻される空気の乾球温度が高く、露点温度が低いため、顕熱交換器１２内で霜が発生することがない。

以上のようにパージゾーンを通した空気全量を被処理空気と混合することにより、処理送風機へ供給される被処理空気の温度が上がるため、通常用いられる送風機の最低使用温度がマイナス１０度程度なので、特殊な耐低温性を有する送風機を採用する必要がなく、デシカントロータの凍結を防止することも可能となる。また、冷蔵倉庫からの被処理空気を全量冷蔵倉庫に戻すため、外気を導入する必要がなく省エネルギーとなり、外気処理用のプレクーラも設置の必要がなくイニシャルコストの低減にもなる。一般に市販されている送風機の耐低温性は、日本の気象条件に合わせて設計されている。このため、屋内使用の一般的な送風機の場合はメーカの保証する最低温度がマイナス１０度程度である。本発明は、このような一般的な送風機を使用でき、コストや納期に寄与する。

本発明は冷蔵倉庫や冷凍倉庫などの蒸発器の霜付を防止するエネルギー消費を低減した除湿装置を提供する。

１ デシカントロータ
２ 処理ゾーン
３ パージゾーン
４ 再生ゾーン
５ 冷蔵倉庫
６，７，８ ダンパ
９ 再生ヒータ
１０ 再生送風機
１１ 処理送風機
１２ 直交型顕熱交換器

Claims (3)

1. 湿気吸着剤の担持されたデシカントロータを有し、前記デシカントロータの回転方向に対し処理ゾーン、再生ゾーン、パージゾーンの順で３つのゾーンに分割し、前記処理ゾーンとパージゾーンに冷蔵倉庫内からの空気を通し、前記パージゾーンを通過した空気を前記冷蔵倉庫内からの空気に戻し、再生ヒータを通過して加熱された外気を前記再生ゾーンに通して外気に排気し、前記処理ゾーンを通過した空気を前記冷蔵倉庫内に戻すようにし、前記冷蔵倉庫内からの空気と前記冷蔵倉庫内に戻す空気とを顕熱交換するようにした除湿装置。
2. 処理送風機入口温度を計測する温度検出手段を設け、前記処理送風機入口温度が処理送風機使用温度域となるように、処理風量とパージ風量を調節するようにした請求項１記載の除湿装置。
3. 前記パージゾーンを通過する空気の風量を前記処理ゾーンを通過した空気の風量の１/２〜１/１０とした請求項１記載の除湿装置。

Images