JPS6134025Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は吸着冷凍式エアードライヤに関し、超
低露点用として使用できるものである。

除湿すべき空気を冷凍サイクルに導いて冷却
し、含有水分を凝縮させて除湿する場合に用いら
れる冷凍式エアードライヤでは、蒸発器における
冷媒と湿つた（圧縮）空気との熱交換は、霜の発
生と蒸発器伝熱面に霜が付着することによる冷凍
能力の低下を考慮して、冷却すべき空気温度が10
℃程度、すなわち圧力露点10℃（大気圧露点に換
算すると、９Kg／cm²Ｇ空気の場合−20℃、７Kg／
cm²Ｇ空気の場合−17℃）程度となるように抑制さ
れている。したがつて、冬場など、空気配管が、
屋外配管のような低温度雰囲気中にある場合、冷
凍式エアードライヤによつて除湿された空気がこ
の配管中を通過して10℃以下に下がると、再び結
露して水を含んだ空気となり、エアードライヤを
設置した意味が失われることとなる。

他方、吸着式エアードライヤは露点温度を低く
できるという点に関する限り冷凍式エアードライ
ヤより優れているが、吸着式エアードライヤの場
合、吸着剤が水分を吸着できる量に制限があり、
その限界に達すると、再生すなわち吸着剤に含ま
れる水分を除いてやる必要があるので、操作が煩
雑になる、という問題がある。

本考案は吸着式エアードライヤの長所を最大限
に活用すると共に操作の煩雑さを解消して、より
高性能の、つまり露点温度をより低温まで下げる
ことの可能な吸着冷凍式エアードライヤを提供す
ることを目的とする。

前記目的は、本考案によれば、内部を仕切壁に
よつて２室に画成し、該２室中の１室に第１の放
熱器を収納すると共に吸着剤を充填して吸着室と
し、他室に第２の蒸発器を収納して蒸発室とした
第１の熱交換室と、内部を仕切壁によつて２室に
画成し、該２室中の１室に第２の放熱器を収納す
ると共に吸着剤を充填して吸着室とし、他室に第
１の蒸発器を収納して蒸発室とした第２の熱交換
室とを設ける一方、冷媒圧縮用圧縮機、前記第１
の熱交換室内の前記第１の放熱器、凝縮器、冷媒
膨張手段、前記第２の熱交換室内の前記第１の蒸
発器の順に冷媒の流れる第１の冷凍サイクルと、
前記冷媒圧縮用圧縮機、前記第２の熱交換室内の
前記第２の放熱器、前記凝縮器、前記冷媒膨張手
段、前記第１の熱交換室内の前記第２の蒸発器の
順に冷媒の流れる第２の冷凍サイクルとを形成
し、この第１及び第２の冷凍サイクルに選択的に
冷媒を送るべく、第１の弁位置では、冷媒圧縮用
圧縮機の出口側と第１の放熱器の入力側とを連通
させると共に第１の蒸発器の出力側と冷媒圧縮用
圧縮機の吸込側とを連通させ、第２の弁位置で
は、冷媒圧縮用圧縮機の出口側と第２の放熱器の
入力側とを連通させると共に、第２の蒸発器の出
力側と冷媒圧縮用圧縮機の吸込側とを連通させる
第１の弁装置を設け、更に、除湿すべき空気が前
記第１の熱交換室内の蒸発室から第１の熱交換室
内の吸着室を経て圧縮空気消費系に導かれる第１
の空気通路と、除湿すべき空気が前記第２の熱交
換室内の蒸発器から第２の熱交換室内の吸着室を
経て、圧縮空気消費系に導かれる第２の空気通路
と、第１と第２の熱交換室のそれぞれの吸着室を
連通する第３の空気通路とを設け、第１の冷凍サ
イクルに冷媒を供給するときには、第２の空気通
路に除湿すべき空気を供給すると共に、除湿後の
空気の一部を前記第３の空気通路を経て、第１の
熱交換室の吸着室から大気へ放出すべく、除湿す
べき空気の源を第２の空気通路の入力側に、第２
の空気通路の出力側を圧縮空気消費系に夫々連通
させると共に、第１の空気通路の出力側を大気に
連通させ、第２の冷凍サイクルに冷媒を供給する
ときには、第１の空気通路を除湿すべき空気を供
給すると共に除湿後の空気の一部を前記第３の空
気通路を経て第２の熱交換室の吸着室から大気へ
放出すべく除湿すべき空気の源を第１の空気通路
の入力側に、第１の空気通路の出力側を圧縮空気
消費系に夫々連通させると共に、第２の空気通路
を大気に連通させる第２の弁装置を設けてなる吸
着冷凍式エアードライヤによつて達成される。

以下図面に基づいて説明する。

冷媒圧縮用圧縮機１の出口側に連なる第１配管
２には切換弁３が接続されており、この切換弁３
の出口側は２つに分岐している。

第１分岐管４には第１の熱交換室５内に設けら
れた第１の放熱器６が接続されており、この放熱
器６の出口側には一方では、第２配管７を分岐し
て、この第２配管７に凝縮器８を配設してあり、
他方では、第２の熱交換室９に設けられた第２の
放熱器１０を経て、前記切換弁３に連なる第２分
岐管１１を接続してある。

前記第２配管７には凝縮器８と、この出口側に
冷媒膨張手段としての膨張弁１２とをそれぞれ設
けてあり、膨張弁１２の出口側は２つに分岐し
て、一方では第３配管１３となり、他方では第４
配管１４となつている。そして、第３配管１３に
は前記第２の熱交換室９内に設けた第１の蒸発器
１５が接続され、その出口側は切換弁１６を経て
第５配管１７に連なり、前記冷媒圧縮用圧縮機１
に帰還している。また、前記第４配管１４には前
記第１の熱交換室５内に配設した第２の蒸発器１
８が接続され、この出口側も切換弁１６を経て第
５配管１７に接続可能となつている。なお図中、
１９，２０は容量調整弁である。

前記第１の熱交換室５および第２の熱交換室９
はそれぞれ仕切壁２１によつて２室５ａ，５ｂ；
９ａ，９ｂに画成されると共に、室５ａと５ｂと
は、および室９ａ，９ｂとは相互に連通した状態
となつている。そして一方の室５ａ，９ａにはそ
れぞれ前記第１の放熱器６、第２の放熱器１０が
収納され、しかも吸着剤、たとえばシリカゲルを
充填されて吸着室となつている。また他方の室５
ｂ，９ｂにはそれぞれ前記第２の蒸発器１８、第
１の蒸発器１５が収納されて蒸発器となつてい
る。

冷凍サイクルは以上のように構成した結果、第
１の弁装置としての切換弁３，１６が図示の位
置、即ち第１の弁位置にあるときに構成される第
１の冷凍サイクルと、切換弁３，１６を切り換え
たとき、即ち第２の弁位置にあるときに構成され
る第２の冷凍サイクルとを具備する。すなわち、
冷媒圧縮用圧縮機１、第１の熱交換室５内の第１
の放熱器６、凝縮器８、膨張弁１２、第２の熱交
換室９内の第１の蒸発器１５そして冷媒圧縮用圧
縮機１の順に冷媒が流れる第１の冷凍サイクルで
あり、冷媒圧縮用圧縮機１、第２の熱交換室９内
の第２の放熱器１０、凝縮器８、膨張弁１２、第
１の熱交換室５内の第２の蒸発器１８そして冷媒
圧縮用圧縮機１の順に冷媒が流れる第２の冷凍サ
イクルである。第１及び第２の冷凍サイクルに選
択時に冷媒を送る切換弁３，１６は、第１の位置
（図示の弁位置）では、冷媒圧縮用圧縮機１の出
口側と第１の放熱器６の入力側とを連通させると
共に第１の蒸発器１５の出力側と冷媒圧縮用圧縮
機１の吸込側とを連通させ、第２の弁位置では、
冷媒圧縮用圧縮機１の出力側と第２の放熱器１０
の入力側とを連通させると共に、第２の蒸発器１
８の出口側と冷媒圧縮用圧縮機１の吸込側とを連
通させる。しかして前者の第１の冷凍サイクルを
構成すると、第１分岐管４から第２の熱交換室９
の第２の放熱器１０に至つた冷媒は、第２分岐管
１１が切換弁３によつて遮断状態であるので、流
れが阻止されており、第２配管７から、第１の熱
交換室５内の、第４配管１４に接続した第２の蒸
発器１８に至つた冷媒は、この第４配管１４が切
換弁１６によつて遮断状態であるので、流れが阻
止されている。また、第２の冷凍サイクルを構成
するときは、各切換弁３，１６の作用により、第
１の熱交換室５内の第１の放熱器６、第２の熱交
換室９内の第１の蒸発器１５からの冷媒の流れが
阻止される。

除湿すべき空気の源から空気を導く導入管３０
は予備熱交換器３１から切換弁３２に至り、この
出口側で分岐した一方は、第１空気配管３３を経
て前記第２の熱交換室９の蒸発室９ｂへ連なり、
さらに吸着室９ａを経て第２空気配管３４、切換
弁３５、前記予備熱交換器３１を通つて排出管３
６へと連なつている。前記切換弁３２の出口から
分岐した他方は、第３空気配管３７を経て、前記
第１の熱交換室５の蒸発室５ｂへ連なり、さらに
吸着室５ａを経て第４空気配管３８から前記切換
弁３５へ至つている。しかして第１空気配管３
３、第２の熱交換室９の蒸発室９ｂ、吸着室９ａ
および第２空気配管３４によつて第２の空気通路
が形成され、第３空気配管３７、第１の熱交換室
５の蒸発室５ｂ、吸着室５ａおよび第４空気配管
３８によつて第１の空気通路が形成される。さら
に、第１の熱交換室５の吸着室５ａと第２の熱交
換室９の吸着室９ａとを第５空気配管３９で連結
すると共に、この空気配管３９に絞り弁４０を配
記して、第３の空気通路が形成されている。すな
わち、第２の弁装置としての切換弁３５，３６
は、第１の冷凍サイクルに冷媒を供給するときに
は、第２の空気通路に除湿すべき空気を供給する
と共に、除湿後の空気の一部を前記第３の空気通
路を経て、第１の熱交換室５の吸着室５ａから大
気へ放出すべく、一方の弁位置に切換えられて、
除湿すべき空気の源を第２の空気通路の入力側
に、第２の空気通路の出力側を圧縮空気消費系に
夫々連通させると共に、第１の空気通路の出力側
を大気に連通させ、第２の冷凍サイクルに冷媒を
供給するときには、第１の空気通路に除湿すべき
空気を供給すると共に除湿後の空気の一部を前記
第３の空気通路を経て第２の熱交換室９の吸着室
９ａから大気へと放出すべく、他方の弁位置に切
換えられて、除湿すべき空気の源を第１の空気通
路の入力側に、第１の空気通路の出力側を圧縮空
気消費系に夫々連通させると共に、第２の空気通
路を大気に連通させる。

以上のように構成した本考案吸着冷凍式エアー
ドライヤの使用に当たり、各切換弁３，１６，３
２及び３５を図示の位置にし、冷凍サイクルとし
て第１の冷凍サイクルを使用すると、次のように
空気の除湿が行われる。

冷媒圧縮用圧縮機１で高温高圧とされた冷媒気
体は、第１の熱交換室５内の第１の放熱器６で放
熱し、凝縮器８によつて凝縮されて高圧の液体冷
媒となる。その後、膨張弁１２によつて膨張さ
れ、低温低圧の液体冷媒となり、第２の熱交換室
９内の第１の蒸発器１５で蒸発し、吸熱する。こ
の吸熱によつて気化した冷媒は冷媒圧縮用圧縮機
１で再び高圧とされ、前記操作を繰り返す。他
方、導入管３０から導かれた除湿すべき空気は予
備熱交換器３１で予備冷却された後、第２の熱交
換室９の蒸発室９ｂへ導かれる。ここで第１の蒸
発器１５により十分に冷却される。ここで冷却に
よつて生じる水滴の大部分は大きな液滴であるた
め、空気流には巻き込まれず仕切壁２１によつて
自然落下する。その後、さらに吸着室９ａに至
り、残余の水分は吸着剤に吸着される。

吸着室９ａで十分に除湿された乾燥空気の大部
分は第２空気配管３４を通つて予備熱交換器３１
へ送られ、ここで除湿すべき空気によつて加湿さ
れた後、排出管３６へ導かれ、系外へ取り出され
て圧縮空気消費系へ供給される。同時に、乾燥空
気の一部は第３の空気通路である第５空気配管３
９を通つて第１の熱交換室５の吸着室５ａへ送ら
れ、この吸着室５ａに水蒸気を含んで停帯してい
る空気と吸着剤に吸着された水分を運び去つて第
４空気配管３８から切換弁３５へ至り、大気開放
管４１を通つて大気へ放出される。この際の乾燥
空気の配分は絞り弁４０によつて行われる。

以上の操作において、膨張弁１２の抵抗および
冷媒圧縮用圧縮機１の能力を適当に選べば、任意
に低温度の冷媒を得ることができるので、空気の
露点温度を十分に低くすることができる。その結
果、第２の熱交換室９内の第１の蒸発器１５に霜
が付着して冷凍能力が低下したとき及び／又は吸
着室９ａの吸着剤の吸着能力が低下したときに
は、各切換弁を切り換える。

切換弁３，１６，３２及び３５を切り換えて第
２の冷凍サイクルを稼動させると、次のような操
作がなされる。すなわち、冷媒圧縮用圧縮機１で
圧縮され、高温高圧となつた近体状の冷媒は第２
の熱交換室９内の第２の放熱器１０に至り、ここ
で放熱する。このときの放熱により、前記操作の
間に、第１の蒸発器１５に付着していた霜は融か
されて除かれ、同時に吸着室９ａの吸着剤は再生
されて水分を除かれる。気体状冷媒は凝縮器８に
至つて凝縮され、高圧液体の冷媒となり、さらに
膨張弁１２で膨張して低温低圧の液体となり、第
１の熱交換室５内の第２の蒸発器１８に至つて蒸
発し、吸熱してこの第１の熱交換室５を冷却す
る。他方、除湿すべき空気は導入管３０から予備
熱交換器３１を通つて、第３空気配管３７に至
り、この第１の熱交換室５の蒸発室５ｂに達して
第２の蒸発器１８により十分に冷却、除湿され、
さらに吸着室５ａに至り、残余の水分は吸着され
る。その後乾燥空気の大部分は第４空気配管３８
から予備熱交換器３１に至り、高温の（圧縮）空
気によつて加温され、排出管３６から系外へ取り
出される。同時に乾燥空気の一部は第３の空気通
路を通つて第２の熱交換室９の吸着室９ａへ送ら
れ、ここに停滞している水分と吸着剤に吸着され
ている水分を含む空気を運び去つて、第２空気配
管３４から大気開放管４１へ至り、大気へ放出さ
れる。

なお、各切換弁の切換えはタイマなどによる自
動切換えを行うことが可能であり、さらには、第
１，２の蒸発器の蒸発管壁面への霜付着量を目測
によつて手動切換えを行うとか、あるいは霜付着
量を自動計測して自動切換えを行うこともでき
る。さらにまた、霜付着の程度と乾燥空気温度と
の相関を前もつて調べておき、空気温度が漸次高
くなつてある値まで達したときに、自動切り換え
を行うなど任意に選定できる。

以上のように構成した本考案吸着冷凍式エアー
ドライヤによつて奏効される作用効果を要約する
と以下の通りである。

(イ) 従来の冷凍式エアードライヤでは実現不可能
だつた圧力露点０℃以下が連続して実現でき、
これにより致命的だつた寒冷地における再結露
を防止できる。

(ロ) 湿つた空気の除湿と併行して除霜及び吸着剤
の再生ができるので、除霜および再生の間空気
供給を停止することなく、連続して乾燥空気の
供給ができる。

(ハ) 冷媒圧縮用圧縮機、凝縮器及び膨張弁がそれ
ぞれ１つであるため、従来の冷凍サイクル用ユ
ニツトをそのまま使用でき、前記作用効果を勘
案すると、蒸発器と切換弁を備えるために費用
高になるにもかかわらず、十分におぎなえるも
のである。

(ニ) 吸着剤の再生に必要な熱源として冷媒が有す
る熱を利用するものであるので、電熱ヒータを
別途設ける再生方式に比して省エネルギ的であ
る。

(ホ) 吸着方式と冷凍方式を兼ねることにより、両
者の利点を有効に活用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案冷凍式エアードライヤの説明図で
ある。 １……冷媒圧縮用圧縮機、３，１６，３２，３
５……切換弁、５……第１の熱交換器、５ａ，９
ａ……吸着室、５ｂ，９ｂ……蒸発室、８……凝
縮器、９……第２の熱交換室、６，１０……放熱
器、１５，１８……蒸発器、１２……膨張弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部を仕切壁によつて２室に画成し、該２室中
   の１室に第１の放熱器を収納すると共に吸着剤を
   充填して吸着室とし、他室に第２の蒸発器を収納
   して蒸発室とした第１の熱交換室と、内部を仕切
   壁によつて２室に画成し、該２室中の１室に第２
   の放熱器を収納すると共に吸着剤を充填して吸着
   室とし、他室に第１の蒸発器を収納して蒸発室と
   した第２の熱交換室とを設ける一方、冷媒圧縮用
   圧縮機、前記第１の熱交換室内の前記第１の放熱
   器、凝縮器、冷媒膨張手段、前記第２の熱交換室
   内の前記第１の蒸発器の順に冷媒の流れる第１の
   冷凍サイクルと、前記冷媒圧縮用圧縮機、前記第
   ２の熱交換室内の前記第２の放熱器、前記凝縮
   器、前記冷媒膨張手段、前記第１の熱交換室内の
   前記第２の蒸発器の順に冷媒の流れる第２の冷凍
   サイクルとを形成し、この第１及び第２の冷凍サ
   イクルに選択的に冷媒を送るべく、第１の弁位置
   では、冷媒圧縮用圧縮機の出口側と第１の放熱器
   の入力側とを連通させると共に第１の蒸発器の出
   力側と冷媒圧縮用圧縮機の吸込側とを連通させ、
   第２の弁位置では、冷媒圧縮用圧縮機の出口側と
   第２の放熱器の入力側とを連通させると共に、第
   ２の蒸発器の出力側と冷媒圧縮用圧縮機の吸込側
   とを連通させる第１の弁装置を設け、更に、除湿
   すべき空気が前記第１の熱交換室内の蒸発室から
   第１の熱交換室内の吸着室を経て圧縮空気消費系
   に導かれる第１の空気通路と、除湿すべき空気が
   前記第２の熱交換室内の蒸発室から第２の熱交換
   室内の吸着室を経て、圧縮空気消費系に導かれる
   第２の空気通路と、第１と第２の熱交換室のそれ
   ぞれの吸着室を連通する第３の空気通路とを設
   け、第１の冷凍サイクルに冷媒を供給するときに
   は、第２の空気通路に除湿すべき空気を供給する
   と共に、除湿後の空気の一部を前記第３合空気通
   路を経て、第１の熱交換室の吸着室から大気へ放
   出すべく、除湿すべき空気の源を第２の空気通路
   の入力側に、第２の空気通路の出力側を圧縮空気
   消費系に夫々連通させると共に、第１の空気通路
   の出力側を大気に連通させ、第２の冷凍サイクル
   に冷媒を供給するときには、第１の空気通路に除
   湿すべき空気を供給すると共に除湿後の空気の一
   部を前記第３の空気通路を経て第２の熱交換室の
   吸着室から大気へと放出すべく除湿すべき空気の
   源を第１の空気通路の入力側に、第１の空気通路
   の出力側を圧縮空気消費系に夫々連通させると共
   に、第２の空気通路を大気に連通させる第２の弁
   装置を設けてなる吸着冷凍式エアードライヤ。