JPH04501973A - 空気の乾燥方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 空気の乾燥方法および装置 技術的分野 本発明は、取入口を備えて配設されたハウジング内に取り付けられ、また望まし くは連続的に回転するローターの補助により空気を乾燥させる方法に関する。フ ァンによって圧縮された空気はローターの一部分を通過し、そこで空気中に存在 する湿気は前記ローター部分内に位置する湿気吸収剤によって抽出される。熱い 空気は、湿気を吸収しながら前記ローターを再生させるためにローターの他の部 分を通じて導出され、該ハウジングから放出される。ローター内で処理された空 気はローター取出口を通って外へ出る。

本発明はさらに、空気乾燥機または除湿機に閃し、より詳しくは、特許請求の範 囲第７項のプレアンブル部分に定義された種類の空気乾燥機に関するが、この種 の空気乾燥機のみに限定されるものでは先行技術 上記の通りに作動する種類の既知の空気乾燥機にあっては、ローターは通常１時 間に約２５回転の速さで回転し、供給されるエネルギーを効果的に利用しないた め高い運転コストを招く、このような空気乾燥機はまた、大型で重く、従って高 価である。

空気乾燥機はまた、構造的に見て比較的複重であり、その結果全体として高価で 、たとえば修理および１１備の目的のために分解することが困難である。

現今の空気乾燥または除湿システムはまた、これらシステムの寿命を十分長持ち させることができないような材料から組み立てられている。

現今の空気乾燥装置の効率が不十分であるのは、とりわけ再生用器、具装置がロ ーターからかなり離れた場所に位置するという事実による。従って１通常１１０ ℃から１２０℃の温度を有する再生用空気は湿気を効果的に抽出することができ ない、特に湿気を抽出することが最も困難なローターの低圧力側の場所に位置す るローター部品の隅や隙間で捕捉される湿気は十分抽出することができない。

この技術分野では、また、駆動手段、共通のモーターによって運転される処理空 気のための一枚のファンおよび再生空気のためのもう一枚のファンからなる二枚 のファン、およびこれら二つの空気の流れをｒ遇するためのフィルターが配設さ れた湿気吸収ローターを含む種類の空気乾燥機または除湿機も知られている。

この既知の乾燥装置は、上下に配置された５つの部分に分けられる。必需品であ る電気装置は、ローターの駆動モーターと一緒に乾燥機の蓋またはカバー内に収 められている。二枚のファン、前記ファンに共通のモーター、およびフィルター はそれぞれ第二および第三の部分に収められる。下から二番目に低い部分は、処 理空気および再生空気を分配する機能を有する分配チャンバーを、加熱電池とと もに収容している。ローターそのものは底の部分に水平に、すなわち垂直な軸を 有するように収められている。乾燥機の最も低い部分でのローターの再生に続い て、湿った空気および乾燥した空気が前記部分から互いに異なる方向に通される 。

この装置はまた、湿気を最も効果的に捕捉することができるローター部分、すな わち湿気を抽出することが最も困難な部分がかなり高い温度レベルでも再生され ないという理由から効果的ではない。

この技術分野の現状を知るための例としてはＧＢ−Ａ−２１６５４６５（ミュン ター・ロテア）および５Ｅ−Ｂ−４２９３０１（ミュンタース）がある。

本発明の目的 本発明の目的は既知の空気乾燥方法および装置の前述の欠点をなくし、より効果 的な方法で再生空気に伝達されるエネルギーを回収し利用することによりその過 程における熱の産出度を高めることである。

発明の要旨 本発明の目的は、ローターの低圧側に配置され、ローター内部に位置する湿気吸 着手段または湿気吸収手段に輻射熱を軸方向または放射状に伝える働きをする放 熱装置にごく近接した部分に再生空気を運ぶことを主な特徴とする前述のような 種類の方法によって実現することができる。

放熱装置をローターにごく近接した部分に取り付けることにより。

ローターを再生するために要する熱に高い温度を与えることができ、しかもそれ によって、とりわけローターの通路内での熱産出率を高める。すなわち熱の損失 をなくすことができる。

さらに、ローターを再生するために輻射熱を利用することにより、ローターの通 常最も再生することが困難な部分を十分に加熱することができる。

本発明の望ましい−の実施態様に　基づけば、ローター内に蓄えられた熱は捕捉 された空気量を予備加熱するために使われ、加熱された空気は向きをそらされて 再生空気となる。すなわち、予備加熱された空気は、ローターの所定の部分を占 める再生用の一式の器具装置の中に入る。この再生用器具装置は主として熱エネ ルギーを直接ローター内部へ放射する働きをする。この純粋な放射熱は、最高の 産出率をあたえるのもであるが、捕捉され、そらされ、予備加熱された空気の流 れは、ゲージングを通過する間にさらに加熱されるが、この空気の流れも、前記 ローターの高圧側付近に置かれ、したがって再生用器具装置からの輻射熱が同程 度には効果的に届かないローター部分からの湿気をも同様に移動させることがめ られる。

これに加えて、高いエネルギー・レベルの輻射熱が吸湿剤が吸収しな湿気を除去 するにあたってもっとも大きな困難の存在するローター・に伝えられ、その間、 低いレベルのエネルギーは前記水分の除去が比較的ｉ単な場所で利用される。

したがって、本発明にもとづく方法によれば、利用可能なエネルギーがより合理 的に利用され、したがって、空気乾燥工程の効率を増大させることができる。

実際には、ローターを通過する間に予備加熱さｈた空気が、ゲージジグによっ′ Ｃ方向をそらされ１発熱装置によって、前記輻射熱とあいまって、ケーシングの 近隣に置かれたローター材料をのぞましくは２５０℃以上の温度に加熱されるこ とがのぞましい。

これにより、伝達される熱エネルギーが最適に利用されることが確実となる。

また、ファンによって加圧されてローターを通過する空気の１５〜３５％、のぞ ましくは約２０％がケーシングによって捕捉され、再生用空気として利用される ことがこのましい。

試験の結果、加圧された空気の約五分の−ないし大分の−がローターを通じて再 生用空気としてリサイクルされたときに、本発明にもとづく方法によって最高の 効率がえられることが示された。この空気の量は通例よりも少ないので、再生用 空気はローターのあらゆる部分でより高い温度を得ることになり、したがって同 種の既知の横道より効果的に水分を除去することができる。

従来の空気乾燥装置のローターは、通常、１０〜１２回転／時（ｒｐｈ）の速度 で回転する１本発明によれば、伝えられたエネルギーをより効率的に回収するこ とが可能となるので、従来最適のローター速度と考えられていたものより速い速 度でローターを回転させることができ、したがって装置の効率をさらに向上させ ることができるし、また装置の横道をより軽量でより安価なものとすることがで きる。

本発明にもとづく方法を実施するにあたっては、ローター速度は、１５〜３０回 転／時の範囲内にあることがのぞましく、またローター速度が約２５回転／時の ときに最良の結果が得られる。

実施にあたっては、また、ローターを通じてリサイクルされる再生用空気は、ロ ーターの圧力側の最初に述べたケーシングに対向して配置される他のケーシング で捕捉し、ハウジングから来る湿った再生用空気は、このケーシングから例えば 放出用導管を通って放出されることがのぞましい。

すでに述べたように、本発明はまた、空気乾燥装置に関する。この装置は、主と して特許請求の範囲第７項に記載の特徴釣菌機能を特徴とする。

本発明にもとづいて構成される空気乾燥機は、連続する工程の中で空気の水分を ダイナミックに除去し、内部の湿度を一定に保つことを可能にする。

空気の乾燥には、例えば吸収剤あるいは吸着剤など各種の乾燥剤を使用すること ができる。ここで用いるに適した吸収剤としては、吸湿性の塩、たとえば塩化リ チウムを挙げることができる。乾燥剤は、水分を奪うにつれてその分子構造を変 える。多量の水分が処理される場合には、乾燥剤の中には液状に変化するものも ある。このような性質の乾燥剤は、回転式除湿機あるいは乾燥機のローターの含 浸に用いられる。

吸収性乾燥剤は水分を奪っても物理的あるいは化学的に変化しない材料を含んで いる。この種の材料に属する一例として酸化アルミニウムが挙げられる９この物 質は高いＰＨ値と高い相対湿度で用いられる。

モレキュラーシーブは、本発明の目的に使用するにあったてきわめて有効な物質 に属し、とくに空気中の水分がきわめて低いときに効果的である。ただし、モレ キュラーシーブは高いエネルギー人力および高い再生温度を必要とするので、そ の点で、本発明にもとづく方法に用いて好適である。

シリカゲルは、それ自身の重量の約４０％に相当する多量の水分を吸収すること ができる結晶性物質である。異なる使用分野に応じてさまざまな種類のシリカゲ ルを利用することができる。

上の最後に挙げた収着剤あるいはそれらに密接に関係する薬剤、すなわちシリカ ゲルやモレキュラーシーブなどが本発明の実施に当たって１１１いちれる。ただ し、本発明では利用可能なあらゆる種類の乾燥剤を使用することができることは もちろんである。

本発明の実施にあたっては、またさまざまな種類のローターを使用することがで きる。使用にあったで好適なローターは１例えばシリカゲルなどの水分吸収剤を 収容することのできる多数の通路を有するものである。なお、シリカゲルは吸収 床で構成される場合がある。

ローター内で除湿された空気の一部を捕捉し、その方向をそらさせ、またロータ ーとともに発熱装置を収容するケーシングは、のぞましくは、ローターから離れ た方向に向かう逆輻射を反射するために反射性の高い材料で作られる。この点か らみて、アルミニウムまたはその適当な合金がケーシングの材料として好適であ る。

ただし、その他の材料も使用することができるし、またケーシングに比較的安価 な金属あるいはプラスチック材料を使用し、それに反射性のコーテングを施した ものを用いることもできる。

以下、好ましい実施例を図示した添付の図面を参照しつつ、本発明の詳細な説明 する。

のぞましい実施態様の説明 第１図および第２図を参照して、空気乾燥機１は、取り入れ口３および取り出し 口４を備えたハウジング２を有する。

該ハウジング２には、仕切り壁５が取り付けられている。該仕切り壁５は、その 中に、ローター６を収容する円形孔を有するが、ローターのジャーナルは図には 示されていない、ローターは、ベルト８を介して電気モーター７によって駆動さ れ、またローターを仕切り５に対して密封する適当なシール９を備えている。

ローター６は多数の通路６ａを含んでおり、それらの中に乾燥剤、例ノばシリカ ゲルあるいはモレキュラーシーブなどが収容されていて、それによりローターを 実質的に無制限に再生できるようになっている。

取り入れ口３に隣接して、遠心ファン１０が配設され、湿った空気を取り入れ口 ３の中に引き込むように作動する。このファンは、仕切り壁５に隣接して配置さ れたハウジング部分２ａの中に過圧を生成するように機能する。ファン１０によ って引き込まれ加圧された空気は、ローター６を通過し、その中で除湿され、予 備加熱される。この空気流の大部分は仕切り壁の反対側に配置されたチャンバー ２ｂに入り、取り入れ口４から出て、その後有用な目的、例えば乾いた空気の貯 蔵用あるいは他の目的に関連した材料乾燥用に用いられる。

ローター６を通過する空気の一部、例えば入ってくる空気流の部分の一程度は、 アルミニウムその他同様な材料で作られ、ローター６の低圧側にローターに隣接 して取り付けられたケーシング１２によって捕捉される。ケーシング１２は、ロ ーター軸に対応する部分を除いてほぼ扇形状を示す。

ケーシング１２は、分割壁１２ａによって二つのチャンバー１２ｂ、１２ｃに分 割されている。ローターの高圧側、前記ローターに密接してチャンバー１２ｃに 対応する他の同様なチャンバー１３が配設されており、ハウジング部分２ａの中 でローターに対して密封されている。

既に述べたように、ローターを通って流れる空気の一部は、該ケーシング部分１ ２ｂによって捕捉される。この捕捉された空気は、９０°偏向し、壁１２ａの開 口部を通ってチャンバー１２ｃの中に入る。電気素子１５の形をとる発熱装置は 、チャンバー１２ｃ内に取り付けられている。

該電気素子１５は、ローター６に密接して取り付けられ、強い輻射熱をケーシン グ１２の近くに置かれたローター部分に伝えるように意図されている。駆動装置 ７．８は、ハウジング２内でローターを反時計回りに駆動するように意図されて いる。

ケーシング１２によって偏向され、ローターを通ってリサイクルされた加熱され た空気流による収着物質の再生に加えて、該収着剤は発熱電気素子１５によって 伝えられる輻射熱によっても再生される。

したがって、高温の熱エネルギーはローターの中に直接輻射し、その中でケーシ ングに隣接するローター部分は約２５０℃ことによると３００℃以上に加熱され る。

このため、水分が到達するのが最も困難であり、したがって抽出するのが最も困 難なローター６の部分は、主としてこれらの電気素子１５によって伝えられる輻 射エネルギーＱ、ために最も効果的に再生されることになる。

ローターの中を通過する間に予備加熱され、偏向され、またそこを通ってリサイ クルされた空気流は、電気素子１５によって熱せられた後も再生の目的にとって 必要である。この空気流は、したがって、主としてローターの高圧側近くに配置 されまたローター部分、すなわちケーシング１２に隣接して配置され電気そのた め１５からの輻射熱が限られ・た効果しかもたないローター部分はどには抽出が 困難でないローター部分を効果的に再生する。

第５図は、シリカゲルを図式的にきわめて拡大して示した図であり、この種結晶 の主要な構成を示し、また結晶性乾燥剤から水が再生されるときに生じる事象を 示している。結晶は参照番号３０で示される。

第５図に示されるように、結晶は多数の通路３０ａを有し、この種結晶１グラム は・約５００ｄの比表面を有する。第５図は、また、この種道路の一つの中にあ る水の分子Ｈ−０−Ｈを示している。矢印Ｐは、結晶を通る空気の方向を示す。

第５図は、さらに、温度が高いほど再生中に結晶から水を除去する駆動力が大き く、またしたがって乾燥工程で水を除去することが容易となることを示している 。

このメカニズムを理解すれば、本発明が有する利点を理論的に説明することがで きる。

水分再生用空気はケーシング１３の中に集められ、ホース１７を通じてハウジン グ２から放出される。

仕切り壁５の中には、ローター−ジャーナルを支えるための支持構造が取り付け られており、この支持構造は、就中、壁５の両側にそれぞれ一本ずつ垂直Ｕ字形 棒２０を有し、またボルト２１、ローター−ジャーナル（図示せず）をのせたプ レート２２、お、よび該プレート２２を固定するボルト、２３．を有する。

ファン１０によって生成される空気流は、湾曲したプレート２４によって偏向す る。

図示した実施態様にあっては、ハウジング２は０．４ｘＯ，４ｍｘＯ１４の寸法 を有し、ローターは２５回回転時の速度で回転するようにする。

この種の空気乾燥機にあっては、取り出し口４を通って出る乾燥した空気の量は ２００ｍ’／時程度であればよい０本実施例にあっては、この空気の量の約四分 の一以上はケーシング１２によって捕捉され、ローター２を通じて再生用空気と してリサイクルされる。

実験の結果、ローター速度を１０〜２５回転／時より高くした場合には、他のパ ラメーターをすべて同じとすると、空気乾燥機の容量は約２０％増大することが 示された。しかし、ローター速度をそれ以上高くしても、容量は逆に減少する。

したがって、ローター速度は１５〜３０回転／時の範囲内、のぞましくは約２５ 回転／時間でなければならない。

再生用空気の量を過度に減らすと、放射エネルギーの効果を正しく利用できない ために水分が効果的に運び去られないので、結果として空気乾燥機の効率も低下 する。しかし、本発明では、少量の空気を使用し、したがって温度のレベルを高 くすることができるので、結果として再生を効率的に行うことができる。

実施試験の結果、上に挙げた容量の乾燥機、すなわち毎時２００ｍ３の乾燥した 空気を生成する乾燥機の場合には、最適の電力消費レベルは１．６〜１．７ｋＷ 程度であることが示された。この最適構成の乾燥機では、ローター速度は２５回 回転時、また再生に使用される空気の量は４０イ／時である。

これらの値で作動する空気乾燥機は、単位エネルギー人力化たり最大の再生効果 を生じる。

上に示した値は、ローター深度１００ｍｍのときに適用される。

ローター深度がこれ以上高くすれば、たとえば２００ｍｍのローター深度では乾 燥機の容量は約１０％増大するが、−最的に、乾燥機の寸法が大きくなり、製造 費がかなり高くなってしまう。

実際には、毎時６００ｍ３までの乾燥した空気を送ることのできる空気乾燥機に あっては、ローター深度は１００ｍｍが適当なことが明らかにされている。この レベル以上の乾燥した空気の量では、２００ｍｍのローター深度が適当である。

上に挙げた値は、乾燥機に他のパラメーターを用いた場合の変化を説明する目安 としても役立つことを理解すべきである。

第４図は、第１〜３図の実施例を変形した実施例を示すが、この実施例では、ロ ーター６を通って流れる当初の流れはいっさい捕捉されず、またローターの低圧 側では偏向されない。

第４図の実施例にあっては、その代わりに、再生用空気は、直接、参照番号１２ °で示す変形されたケーシングに接続された導管１８を通って供給される。この 再生用空気流は、オプションとして１図示しない手段によって予備加熱し、また ケーシングを通過する間にさらに加熱してもよい、ケーシング内には電気素子１ ５の形状をとる発熱装置が取り付けられ、前に述べた実施例と同様に配列されて いる。即ち、電気素子１５は、ローター６に密接して取り付けられ、１　強い輻 射熱を、軸方向、ケーシング１２′に隣接して配置されたローター部分上に伝え るように考案されている。

該発熱装置は、先の実施例に関連して説明した発熱装置と同様の機能を有する。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明にもとづいて構成された空気乾燥機あるいは除湿機の見取り図 であり、ここでは、該空気乾燥機の各種構成部分を示すことができるように、空 気乾燥機のハウジングは透明であると仮定する。

第２図は、第１図の空気乾燥機の垂直断面図である。

第３図は、ローターの一部の展開見取り図であり、ローターと協動し、またそれ ぞれローターの高圧側および低圧側に配置されたケーシングも示されている。

第４図は、第２図の実施例に代わる実施例の断面図である。

第５図は、シリカゲルの結晶を拡大した図式図であり、該結晶したがってロータ ー３再生するときに生じる事象を理論的に描いた図である。

第１図 第４図 国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＳＥ　８９１００６６７

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．取り入れ口および取り出し口を備えたハウジング内に取り付けられたのぞま しくは連続的に回転するローターを用いて行う空気の乾燥方法であり、ファンに よって加圧された空気がローターの第一の部分を通り、該空気中に存在する水分 が前記ローター内に存在する水分収着剤によって奪われ、また、加熱された空気 が水分を奪いながらローターの第二の部分を再生させるために前記ローター部分 を通って該ハウジングから放出され、また、該ローター内で処理された空気は前 記取り出し口を通って乾燥機から出る隼空の乾燥方法において、該再生用空気を 、ローターの低圧側で該ローターに密接して取り付けられまた幅射熱をローター の内部に配置された水分収着手段上軸方向に向けるように作動する発熱装置との 熱移転関係で流れるようにすることを特徴とする空気の乾燥方法。
2. ２．特許請求の範囲第１項に記載の方法において、再生用空気をローターの低圧 側に配置されて発熱装置を収納するケーシングへ送ることを特徴とする方法。
3. ３．特許請求の範囲第２項に記載の方法で、加圧された空気の僅かな部分がロー ターの低圧側で捕捉され、加熱された後前記第二のローター部分を通って再生用 空気としてリサイクルされる方法において、前記再生用空気を発熱装置へ送る前 に前記ケーシングによって捕捉し偏向させることを特徴とする方法。
4. ４．特許請求の範囲第３項に記載の方法において、前記ケーシングを用いて、生 成された乾いた空気の量の１５〜３５％、のぞましくは約２０％を捕捉し、前記 捕捉された量を再生用空気として利用することを特徴とする方法。
5. ５．特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の方法において、再生 用空気を、発射された輻射熱とともに働いて、前記ケーシングに隣接したロータ ー材料を２００℃以上、のぞましくは２５０℃以上にする温度まで加熱すること を特徴とする方法。
6. ６．特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の方法において、ロー ターを１５〜３０回転／時、のぞましくは約２５回転／時の速度で回転させるこ とを特徴とする方法。
7. ７．空気乾燥機であって、 ａ）空気取り入れ口（３）および空気取り出し口（４）を備えたハウジング（２ ）、 ｂ）ハウジング内でジャーナル止めされまた水分収着剤例えはシリカゲル結晶を のせた通路（６ａ）ないしは床を備えたローター（６）、 ｃ）のぞましくは連続的にローター（６）を駆動するための手段、ｄ）取り入れ 口（３）に供給される空気を加圧して、該空気がローターの少なくとも一部分を 通って流れ、水分抽出後、取り出し口（４）から出るようにするためのファン、 ｅ）ローターの他の部分を通る再生用空気を加熱するための手段、からなる空気 乾燥機において、ローター（６）の低圧側で該ローターに密接して取り付けられ また幅射熱をローターの通路（６ａ）ないしは床上に収納された水分収着剤上軸 方向に向けるように作動する発熱装置（１５）を特徴とする空気乾燥機。
8. ８．特許請求の範囲第７項に記載の空気乾燥機において、発熱装置がローターの 低圧側に配置されたケーシング（１２；１２′）内に取り付けられることを特徴 とする空気乾燥機。
9. ９．特許請求の範囲第８項に記載の空気乾燥機であり、再生用空気として使用す るためにローター（６）を通る空気の僅かな部分を捕捉してリサイクルするため の手段を有する空気乾燥機において、ケーシング（１２）の一部が再生用空気の 流れを捕捉して偏向させるように機能すること、および発熱装置（１５）が前記 ケーシングの他の部分内に取り付けられていることを特徴とする空気乾燥機。
10. １０．特許請求の範囲第９項に記載の空気乾燥機において、ケーシング（１２） が、幅射熱を反射してローターの中に返す材料、例えばアルミニウムからなるこ とを特徴とする空気乾燥機。
11. １１．特許請求の範囲第９項または第１０項に記載の空気乾燥機において、ケー シング（１２）が、ローターの軸に対応する部分を除いてほぼ扇形状を示し、ロ ーター表面の約四分の一を覆うこと、および、他のケーシング（１３）が、前記 第一のケーシング（１２）に対向してローター（６）の高圧側に配置され、湿っ た再生用空気を捕捉して例えばホース（１７）を通じてハウジング（２）から誘 導するように機能することを特徴とする空気乾燥機。
12. １２．特許請求の範囲第７項ないし第１１項のいずれかに記載の空気乾燥機にお いて、ローター（６）がハウジング内に取り付けられた仕切り壁（５）内の凹み に取り付けられており、前記仕切り壁（５）に対してローターを密閉するための 密封手段（９）を備えていること、および、ケーシング（１２）が前記ローター に対して密閉されていることを特徴とする空気乾燥機。