JP6485881B2

JP6485881B2 - ドライルーム用除湿システム

Info

Publication number: JP6485881B2
Application number: JP2017017799A
Authority: JP
Inventors: 稔小笠原
Original assignee: Itswa Co Ltd
Current assignee: Itswa Co Ltd
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2037-02-02
Also published as: JP2018122268A

Description

本発明は、ドライルーム内を所定温度および所定湿度に維持するための除湿システムに関するものである。

従来のドライルーム用除湿システムとして、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。
特許文献１に記載のドライルーム用除湿システムは、除湿対象空気を冷却する予冷手段と、予冷手段によって冷却した除湿対象空気を吸着剤による水分吸着により除湿する除湿手段と、除湿手段によって除湿された空気を加熱する再熱手段とを備えている。

そして、再熱手段が、再生用高温気体の生成に使用した後の高温熱媒を熱源として除湿空気を加熱する第１再熱部と、吸着剤の再生に使用した後の再生用高温気体を熱源として除湿空気を加熱する第２再熱部と、外気の冷却に使用した後の予冷用熱媒を熱源として除湿空気を加熱する第３再熱部のうち、少なくとも２つの再熱部を備えており、それらの再熱部が上記記載順とは逆の順序で除湿空気を順次に加熱するように構成されている。

この構成によれば、除湿空気の加熱のために生成した専用蒸気や専用温水、あるいは除湿空気の加熱のために発生させた専用電熱を用いて除湿空気を加熱する構成の除湿システムに比べ、それらの専用蒸気や専用温水の生成、あるいは、専用電熱の発生に要する再熱手段での浪費的なエネルギー消費を効果的に解消し、省エネ化が図れる。

しかしその一方で、この構成では、再生用高温気体の生成に使用した後の高温熱媒や、吸着剤の再生に使用した後の再生用高温気体として、高温空気や蒸気（高温水蒸気）や燃焼ガス等が必要とされ、外気の冷却に使用した後の予冷用熱媒として、冷却水や冷却用ブラインあるいは冷凍回路の冷媒等が必要とされる。

そして、これらの必要な手段が存在する環境がなければシステムの設置ができず、よって、この除湿システムは設置場所の制約を受ける。
また、この除湿システムは構造が複雑であり、システム内の空気の流量制御が容易ではないという欠点も有している。

特開２００６−３２６５０４号公報

したがって、本発明の課題は、構造が簡単で、優れた省エネ効果を奏するドライルーム用除湿システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、吸着ゾーンおよびパージゾーンおよび再生ゾーンを有する除湿ロータと、前記除湿ロータの前記吸着ゾーンの出力側およびドライルームの給気口を接続する第１の通気管路と、前記ドライルームの排気口および前記除湿ロータの前記吸着ゾーンの入力側を接続する第２の通気管路と、前記第２の通気管路に配置された循環ファンと、互いに冷媒管路によって接続された圧縮器および凝縮器および膨張弁および蒸発器からなり、前記除湿ロータの前記吸着ゾーンの入力側の空気を冷却するための冷凍サイクルと、を備え、前記第２の通気管路が前記冷凍サイクルの前記蒸発器を通ってのびており、さらに、前記第１の通気管路に設けられ、前記第１の通気管路を流れる空気と外気との間で熱交換を行うための熱交換器と、前記第１の通気管路における前記熱交換器の下流側に設けられた再熱ヒータと、を備え、前記冷凍サイクルにおける高圧側の冷媒管路にバイパス管路が設けられ、前記バイパス管路は前記再熱ヒータを通ってのび、前記バイパス管路には、流量制御弁と、前記凝縮器側から前記圧縮器側への冷媒の流れを防止する逆止弁とが配置されており、さらに、一端が大気中に開口し、前記熱交換器を通ってのびて、他端が前記第２の通気管路における前記蒸発器の上流側に接続された外気取り入れ管路と、前記第１の通気管路における前記熱交換器の上流側と前記除湿ロータの前記パージゾーンの入力側とを接続する分岐管路と、前記除湿ロータの前記パージゾーンの出力側および前記除湿ロータの前記再生ゾーンの入力側を接続する再生用空気供給管路と、前記再生用空気供給管路に設けられた再生ヒータと、前記除湿ロータの前記再生ゾーンの出力側に接続された排気管路と、前記ドライルーム内に配置された温度センサーと、を備え、前記温度センサーの検出温度に基づいて、前記冷凍サイクルにおける前記バイパス管路の前記流量制御弁の開度が制御されるものであることを特徴とするドライルーム用除湿システムを構成したものである。

上記構成において、好ましくは、前記冷凍サイクルの低圧側の冷媒管路に別のバイパス管路が設けられ、前記冷凍サイクルの前記膨張弁および前記蒸発器が前記低圧側の冷媒管路における前記別のバイパス管路に並列にのびる部分に配置される一方、前記別のバイパス管路には別の膨張弁および別の蒸発器が配置され、前記外気取り入れ管路が前記別の蒸発器を通ってのびている。

本発明によれば、除湿ロータ（吸着ゾーン）の出力側の第１の通気管路に上流側から順に熱交換器と再熱ヒータを配置し、除湿ロータ（吸着ゾーン）の入力側の空気を冷却するための冷凍サイクルの高圧側の冷媒管路にバイパス管路を設け、バイパス管路が再熱ヒータを通ってのび、外気取り入れ管路が熱交換器を通ってのびるようにしている。

そして、外気と除湿ロータ（吸着ゾーン）から第１の通気管路に排出された低温の乾き空気との間に十分な温度差がある場合は、熱交換器によって乾き空気を所定温度（ドライルーム内の設定温度）まで加熱する。
また、この熱交換器による加熱だけでは所定温度に達しない場合には、冷凍サイクルのバイパス管路を流れる高温冷媒により、再熱ヒータを介して乾き空気をさらに加熱する。
こうして、除湿ロータ（吸着ゾーン）から排出される低温の乾き空気を、外気と、冷凍サイクルの排熱によって加熱することで、エネルギーロスが極めて少ない除湿システムを実現することができる。

本発明の１実施例によるドライルーム用除湿システムの構成を示すブロック図である。図１の実施例の変形例を示す図１に類似の図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構成を好ましい実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の１実施例によるドライルーム用除湿システムの構成を示すブロック図である。
図１を参照して、本発明によれば、吸着ゾーン１ａおよびパージゾーン１ｂおよび再生ゾーン１ｃを有する除湿ロータ１と、除湿ロータ１の吸着ゾーン１ａの出力側およびドライルーム２の給気口２ａを接続する第１の通気管路３と、ドライルーム１の排気口１ｂおよび除湿ロータ１の吸着ゾーン１ａの入力側を接続する第２の通気管路４と、第２の通気管路４に配置された循環ファン５が備えられる。

また、互いに冷媒管路７によって接続された圧縮器８および凝縮器９および膨張弁１０および蒸発器１１からなり、除湿ロータ１の吸着ゾーン１ａの入力側の空気を冷却するための冷凍サイクル６が備えられる。
この実施例では、凝縮器９は、排熱ファン９ａを備えた空冷式凝縮器からなっており、凝縮器９と圧縮機９から、空冷式インバータ冷凍機２２が構成されている。
なお、空冷式凝縮器の代わりに水冷式凝縮器を使用することもできる。

第２の通気管路４が冷凍サイクル６の蒸発器１１を通ってのびている。
第１の通気管路３には、第１の通気管路３を流れる空気と外気との間で熱交換を行うための熱交換器１２が設けられ、第１の通気管路３における熱交換器１２の下流側に、再熱ヒータ１３が設けられる。

そして、冷凍サイクル６における高圧側の冷媒管路にバイパス管路１４が設けられ、バイパス管路１４は再熱ヒータ１３を通ってのびている。
バイパス管路１４には、流量制御弁１５と、凝縮器９側から圧縮器８側への冷媒の流れを防止する逆止弁１６が配置されている。
こうして、バイパス管路１４を流れる高温冷媒により、再熱ヒータ１３を介して第１の通気管路３を流れる低温の乾き空気が加熱されるようになっている。

また、ドライルーム２内に温度センサ２３が配置されている。そして、バイパス管路１４の流量制御弁１５の開度が、制御部２４により、温度センサ２３の検出温度に従って制御されるようになっている。

さらに、一端が大気中に開口し、熱交換器１２を通ってのびて、他端が第２の通気管路４における蒸発器１１の上流側に接続された外気取り入れ管路１７が備えられ、第１の通気管路３における熱交換器１２の上流側と除湿ロータ１のパージゾーン１ｂの入力側とが分岐管路１８によって接続され、除湿ロータ１のパージゾーン１ｂの出力側と除湿ロータ１の再生ゾーン１ｃの入力側とが再生用空気供給管路１９によって接続される。
再生用空気供給管路１９には、再生ヒータ２０が設けられ、除湿ロータ１の再生ゾーン１ｃの出力側に排気管路２１が設けられる。

ドライルーム２は、ルーム２内の環境を汚染する恐れのあるガスや微粒子を、本発明による除湿システムの系外に排気するための局所排気装置２８を備えている。

次に、本発明によるドライルーム用除湿システムの動作を説明する。
送風ファン５の作動によって、除湿ロータ１（吸着ゾーン１ａ）→第１の通気管路３→ドライルーム２（給気口２ａ）→ドライルーム２（排気口２ｂ）→第２の通気管路４→除湿ロータ１（吸着ゾーン１ａ）なる空気循環が生じる。それと同時に、外気が外気取り込み管路１５を通じて第２の通気管路４に流入する。

また、冷凍サイクル６の作動によって冷媒が冷媒管路７内を循環し、この循環の間に、圧縮器８で圧縮された後、凝縮器９で凝縮され（液化し）、次いで、膨張弁１０で減圧されて、蒸発器１１で蒸発せしめられ（気化し）、その後、再び圧縮器８で圧縮される。

こうして、上記空気循環において、ドライルーム２からの排気は、蒸発器１１を通過する間に冷却された後、除湿ローラ１の吸着ゾーン１ａに流入し、吸着ゾーン１ａにおいて低温で除湿される。
吸着ゾーン１ａから排出された低温の乾き空気は、その一部が分岐管路１８に流入し、除湿ロータ１のパージゾーン１ｂを通過する。次いで、パージゾーン１ｂから再生空気供給管路１９を通じ、再生ヒータ２０を経て、除湿ロータ１の再生ゾーン１ｃに流入し、その後、再生ゾーン１ｃから排気管路２１を通じて大気中に排出される。

一方、吸着ゾーン１ａから排出された低温の乾き空気の残りは、熱交換器１２を通過する。そして、乾き空気が熱交換器１２を通過する間、外気の温度が高くて外気と乾き空気との間に十分な温度差がある場合、乾き空気は熱交換器１２によってドライルーム２内の設定温度まで加熱される。
そして、この熱交換器１２による加熱だけでドライルーム２内の設定温度に達する場合は、冷凍サイクル６のバイパス管路１４の流量制御弁１５は閉じられて再熱ヒータ１３による加熱は行われない。

一方、熱交換器１２による加熱だけでは乾き空気の温度がドライルーム内の設定温度に達しない場合には、冷凍サイクル６のバイパス管路１４の流量制御弁１５が開かれ、バイパス管路１４に高温冷媒が導入され、第１の通気管路３を流れる乾き空気が再熱ヒータ１３によってさらに加熱される。このとき、制御部２４によって、流量制御弁１５の開度、すなわちバイパス管路１４を流れる高温冷媒の流量が、乾き空気がドライルーム２内の設定温度まで加熱されるように制御される。

こうして、本発明によれば、除湿ロータから出力される乾き空気を、外気および冷凍サイクルの排熱によって加熱することで、極めてエネルギーロスの少ない除湿システムを実現することができる。

図２は、図１の実施例の変形例を示す図１に類似の図である。
この変形例では、冷凍サイクル６の低圧側の冷媒管路に別のバイパス管路２５が設けられる。
そして、冷凍サイクル６の膨張弁１０および蒸発器１１が低圧側の冷媒管路における別のバイパス管路２５に並列にのびる部分に配置される一方、別のバイパス管路２５には別の膨張弁２７および別の蒸発器２６が配置され、外気取り入れ管路１７が別の蒸発器２６を通ってのびている。

この変形例では、外気を、別の蒸発器２６によって予冷した後、第２の通気管路４に導入し、さらに、ドライルームからの排気と外気の混合空気を蒸発器１１によって冷却するので、より低露点の空気を安定的にドライルーム２に供給することができる。

１除湿ロータ
１ａ吸着ゾーン
１ｂパージゾーン
１ｃ再生ゾーン
２ドライルーム
２ａ給気口
２ｂ排気口
３第１の通気管路
４第２の通気管路
５循環ファン
６冷凍サイクル
７冷媒管路
８圧縮器
９凝縮器
９ａ排熱ファン
１０膨張弁
１１蒸発器
１２熱交換器
１３再熱ヒータ
１４バイパス管路
１５流量制御弁
１６逆止弁
１７外気取り入れ管路
１８分岐管路
１９再生用空気供給管路
２０再生ヒータ
２１排気管路
２２空冷式インバータ冷凍機
２３温度センサ
２４制御部
２５別のバイパス管路
２６別の蒸発器
２７別の膨張弁
２８局所排気装置

Claims

吸着ゾーンおよびパージゾーンおよび再生ゾーンを有する除湿ロータと、
前記除湿ロータの前記吸着ゾーンの出力側およびドライルームの給気口を接続する第１の通気管路と、
前記ドライルームの排気口および前記除湿ロータの前記吸着ゾーンの入力側を接続する第２の通気管路と、
前記第２の通気管路に配置された循環ファンと、
互いに冷媒管路によって接続された圧縮器および凝縮器および膨張弁および蒸発器からなり、前記除湿ロータの前記吸着ゾーンの入力側の空気を冷却するための冷凍サイクルと、を備え、
前記第２の通気管路が前記冷凍サイクルの前記蒸発器を通ってのびており、さらに、
前記第１の通気管路に設けられ、前記第１の通気管路を流れる空気と外気との間で熱交換を行うための熱交換器と、
前記第１の通気管路における前記熱交換器の下流側に設けられた再熱ヒータと、を備え、
前記冷凍サイクルにおける高圧側の冷媒管路にバイパス管路が設けられ、前記バイパス管路は前記再熱ヒータを通ってのび、前記バイパス管路には、流量制御弁と、前記凝縮器側から前記圧縮器側への冷媒の流れを防止する逆止弁とが配置されており、さらに、
一端が大気中に開口し、前記熱交換器を通ってのびて、他端が前記第２の通気管路における前記蒸発器の上流側に接続された外気取り入れ管路と、
前記第１の通気管路における前記熱交換器の上流側と前記除湿ロータの前記パージゾーンの入力側とを接続する分岐管路と、
前記除湿ロータの前記パージゾーンの出力側および前記除湿ロータの前記再生ゾーンの入力側を接続する再生用空気供給管路と、
前記再生用空気供給管路に設けられた再生ヒータと、
前記除湿ロータの前記再生ゾーンの出力側に接続された排気管路と、
前記ドライルーム内に配置された温度センサーと、を備え、
前記温度センサーの検出温度に基づいて、前記冷凍サイクルにおける前記バイパス管路の前記流量制御弁の開度が制御されるものであることを特徴とするドライルーム用除湿システム。
前記冷凍サイクルの低圧側の冷媒管路に別のバイパス管路が設けられ、前記冷凍サイクルの前記膨張弁および前記蒸発器が前記低圧側の冷媒管路における前記別のバイパス管路に並列にのびる部分に配置される一方、前記別のバイパス管路には別の膨張弁および別の蒸発器が配置され、前記外気取り入れ管路が前記別の蒸発器を通ってのびていることを特徴とする請求項１に記載のドライルーム用除湿システム。