TWI435039B - Adjustable humidity air system for air pressure drive machines - Google Patents

Description

空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統

本發明係關於，通過空氣壓管線將來自壓縮空氣源之供應空氣調整濕度後供應給空氣壓驅動機器之空氣壓驅動機器用調整濕度系統。

藉由來自壓縮空氣源之供應空氣來驅動汽缸等的空氣壓驅動機器之空氣系統中，通過切換閥之來自壓縮空氣源之供應空氣，在朝向上述空氣壓驅動機器供應或從該空氣壓驅動機器排出的情形，由於該空氣會在配管內和空氣壓驅動機器內進行隔熱膨脹，造成其溫度降低，該空氣中的水分會冷凝成霧狀的霧氣。該霧氣，在反覆進行空氣之供排氣中會逐漸成長而造成結露，如此會導致空氣壓驅動機器生鏽、潤滑劑變質，而阻礙該空氣壓驅動機器之順利運作。

為了防止該結露，以往已知的對策，係使用具有水分選擇透過性之多數絲狀的高分子滲透膜(一般稱為中空絲膜)所構成之除濕裝置，藉由該除濕裝置來對供應給空氣壓驅動機器之供應空氣進行除濕，而以乾空氣的狀態供應給空氣壓驅動機器。上述除濕裝置，通常是在殼體的內部，以並列的方式收容中空絲膜模組(將多數個中空絲膜並列而成)，又為了將分離至中空絲膜的周圍之水分排出而使清除空氣流過。

為了防止因隔熱膨脹造成溫度降低而發生結露，設置該除濕裝置雖是有效的對策，但由於必須在壓縮空氣源和空氣壓驅動機器之間的空氣壓管線設置該除濕裝置，不僅必須花費設置該除濕裝置的費用，且必須考慮該除濕裝置之設置空間，因此會造成設備的成本增高。

另一方面，在半導體廠等，設有持續供應低露點空氣(超乾燥空氣)之空氣壓管線，為了實施上述結露防止對 策，有些案例是使該低露點空氣流過空氣壓管線(和空氣壓驅動機器連接)。

然而，上述設置除濕裝置的情形也包含在內，當充分除濕後的低露點空氣供應給空氣壓驅動機器時，該空氣壓驅動機器中之互相滑動或旋轉的部分所使用之潤滑油變得容易蒸發，而導致該空氣壓驅動機器之壽命縮短。

本發明之技術課題係為了提供一種空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，可避免對空氣壓驅動機器供應經除濕之低露點空氣而造成該空氣壓驅動機器之壽命縮短，並能抑制供應空氣中之霧氣或露水的產生。

具體而言，本發明之技術課題，係為了提供一種空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，在往空氣壓驅動機器之供應空氣經充分除濕的情形進行加濕處理，又在供應空氣中會發生霧氣或露水、亦即水蒸氣分壓變高的情形，則讓其水分蒸散至外部。

本發明之另一技術課題，係為了提供一種空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，不須在空氣壓管線配設前述之除濕裝置等，而僅將構成空氣壓管線的全部或一部分之調整濕度管採用特殊材質，利用該手段來進行期望的調整濕度。

為了解決上述課題，本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，係將來自壓縮空氣源之供應空氣通過空氣壓管線供應給空氣壓驅動機器之調整濕度系統，其特徵在於：上述壓縮空氣源和空氣壓驅動機器之間的空氣壓管線之全部或一部分是使用調整濕度管；該調整濕度管，係由按照其內外的水蒸氣分壓而具有內外雙方向的水分選擇透過性之高分子材料所構成；該調整濕度管，係至少具有當作汎用的空氣壓系統之配管用的直徑，藉由上述調整濕度管之上述內外雙方向的水分選擇透過性，來對通過該調整濕度管內而供應給空氣壓驅動機器之供應空氣進行除濕或加濕。

上述調整濕度管，可安裝於壓縮空氣源和空氣壓驅動機器之間的空氣壓管線之空氣壓驅動機器側端之供排氣系統，具體而言，可安裝於供排氣口或和其連接之管接頭等等。

本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統中，可按照空氣壓驅動機器的容量而在上述空氣壓管線將複數個上述調整濕度管並列配置。

本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統之較佳 實施形態，當來自上述壓縮空氣源之供應空氣為低露點空氣的情形，將上述水分選擇透過性之高分子材料所構成之調整濕度管置於大氣或加濕的氣氛中，藉此將供應空氣加濕；此外，當來自上述壓縮空氣源之供應空氣為高露點空氣或中露點空氣的情形，將上述水分選擇透過性之高分子材料所構成之調整濕度管連接於空氣壓管線之空氣壓驅動機器側之一部分，並將其置於大氣或除濕氣氛中，藉此將供應空氣除濕。

上述本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統中，上述調整濕度管雖僅用於進行供應空氣之加濕或除濕的態樣，基本上其作用為：可按照該調整濕度管之內外的水蒸氣分壓，而使水分從高處往低處移動，以自動避免導入空氣壓驅動機器之供應空氣含有過多的水分，或過度乾燥的空氣供應至空氣壓驅動機器。

依據上述本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，可避免對空氣壓驅動機器供應經除濕之低露點空氣而造成該空氣壓驅動機器之壽命縮短，並能抑制供應空氣中之霧氣或露水的產生；具體而言，在往空氣壓驅動機器之供應空氣經充分除濕的情形進行加濕處理，又在供應空氣中會發生霧氣或露水、亦即水蒸氣分壓變高的情形，則讓其水分蒸散至外部。

再者，依據本發明，不須在空氣壓管線配設前述之除濕裝置等，而僅將構成空氣壓管線的全部或一部分之調整濕度管採用特殊材質，利用該手段即可進行期望的調整濕 度。

第1圖及第2圖係顯示本發明的空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統之一實施形態的概要。

該空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，基本上，係將來自壓縮空氣源1之供應空氣通過空氣壓管線2供應給空氣壓驅動機器3，用該供應空氣來驅動空氣壓驅動機器3，在上述空氣壓管線2，係設有用來控制空氣壓驅動機器3的驅動之常用的電磁驅動5口切換閥4。

圖中，作為空氣壓驅動機器3，是以汽缸為代表，該汽缸具有：滑動於汽缸管5內部之活塞6、從該活塞6延伸出之桿件7，在上述活塞6的兩側，分別形成設有口9a之頭側壓力室8a和設有口9b之桿側壓力室8b。藉由上述切換閥4之切換，對一方壓力室導入來自壓縮空氣源1之供應空氣，同時將導入另方壓力室之供應空氣排出，並對兩壓力室交互反覆進行此動作，而使活塞6進退。

圖示之活塞不過只是空氣壓驅動機器的一例，本發明之調整濕度空氣系統不僅適用於汽缸。上述5口切換閥4，只要是能控制空氣壓驅動機器3的驅動者即可，不限於圖示的例子。

在上述壓縮空氣源1和空氣壓驅動機器3之間之空氣壓管線2的一部分，連接著具有水分選擇透過性之高分子材料所構成之調整濕度管10a、10b。上述調整濕度管，係 由中空絲膜用材料之氟樹脂系聚合物等所構成，這種高分子材料，不讓空氣透過，但能使該空氣中的水分按照該管之內外的水蒸氣分壓而朝內外雙方向透過，亦即具有水分選擇透過性。

上述調整濕度管10a、10b分別連接於：上述切換閥4的一方輸出口4a和構成空氣壓驅動機器3的汽缸之一方口9a之間、以及切換閥4的另方輸出口4b和構成空氣壓驅動機器3的汽缸之另方口9b之間的各一部分，亦即，分別連接於空氣壓管線2上之和空氣壓驅動機器3之各口連接之流路的一部分。

該調整濕度管，可連接於空氣壓管線2的全部，具體而言，係連接於：上述切換閥4的一方輸出口4a和汽缸之一方口9a之間、以及該切換閥4的另方輸出口4b和汽缸之另方口9b之間，也能進一步連接至壓縮空氣源1和切換閥4的輸入口4p之間；但也能像上述連接態樣或其他連接態樣那樣，使用於空氣壓管線2的一部分。

上述調整濕度空氣系統所使用之調整濕度管10a、10b，基本上，係取代一般之將空氣壓驅動機器連接至壓縮空氣源之配管用管，因此，必須和該配管用管一樣具備壓縮空氣之送進功能。具體而言，該調整濕度管，至少具有配管用的直徑(流過其中一根的供應空氣量可驅動小型的汎用空氣壓驅動機器)，又並不是像中空絲膜那樣使用細徑的多數根(為了提昇全體的水分選擇透過性而犧牲流量)，宜使用具有既定內徑及長度(流過其兩端間之供應空氣 的壓力損失可忽視)者。

例如，依JIS規格，關於空氣壓系統之配管用聚氨酯管，係規定：最小徑之公稱直徑2為〔外徑×內徑〕=2×1.2mm，最大徑之公稱直徑12為〔外徑×內徑〕=12×8mm，在決定調整濕度管的直徑時宜參考該規定。

在製造上述調整濕度管時，製造出多數個公稱直徑的規格並非上策，這時，可按照所連接之空氣壓驅動機器3的容量而在空氣壓管線2將複數個調整濕度管並列配置，如此即可避免製造出多數個公稱直徑之調整濕度管。

在具有上述構造之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，在對空氣壓驅動機器3供應之供應空氣、或從空氣壓驅動機器3排出之空氣中，當水蒸氣分壓高達會發生霧氣或露水的程度時，具體而言，當供應空氣為非除濕之高露點空氣、或屬於除濕空氣但尚未達低露點空氣之中露點空氣的情形，如第1圖所示，在空氣壓管線2之調整濕度管10a或10b，水分會透過而排放至外部以進行自然蒸發，藉此可將空氣除濕。上述中露點空氣是指，雖有進行除濕，但因排氣時等的隔熱膨脹而使溫度降低時，可能會發生霧氣或露水的空氣。又對空氣壓驅動機器3供應之空氣為經由冷凍式空氣乾燥機等予以充分除濕之低露點空氣的情形，由於調整濕度管外側之水蒸氣分壓較高，如第2圖所示，係對其供應空氣進行加濕。

前述之除濕及加濕，僅藉由將構成空氣壓管線2的全部或一部分之調整濕度管採用上述特殊材質之手段即可， 不須從外部進行任何操作，利用水蒸氣分壓的差即可自動進行除濕及加濕。又不須像習知般在空氣壓管線配設除濕裝置等等。

如此般，在上述空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，可避免對上述空氣壓驅動機器3供應經除濕之低露點空氣而造成該空氣壓驅動機器3之壽命縮短，並能抑制供應空氣中之霧氣或露水的產生。

上述空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，當來自上述壓縮空氣源1之供應空氣為經除濕之低露點空氣的情形，如第2圖所示，藉由將上述調整濕度管10a、10b置於大氣中，由於調整濕度管10a、10b之外側氣氛的水蒸氣分壓比供應空氣之水蒸氣分壓更高，當供應空氣要導入汽缸口9a、9b之任一方時，在調整濕度管10a、10b能將該供應空氣予以加濕。或是，因來自壓縮空氣源1之供應空氣所含的水分，而使供應空氣之水蒸氣分壓上昇至伴隨調整濕度管10a、10b內等之隔熱膨脹而發生霧氣的程度時，由於該調整濕度管內之水蒸氣分壓比管外的大氣之水蒸氣分壓更高，通過調整濕度管能使該水分滲透、蒸散至外部。

由於大氣中的水蒸氣分壓不安定，調整濕度管10a、10b和供應空氣之水蒸氣分壓的差距可能縮小，而必須增多加濕量，或者是，在半導體廠將持續供應之低露點空氣(超乾燥空氣)等利用於空氣壓驅動機器3之驅動的情形 等，必須進行較多量的加濕的情形，可採用的對策包括： 將空氣壓管線2的調整濕度管10a、10b延長，或將該管置於經加濕的氣氛中。

另一方面，當來自上述壓縮空氣源1之供應空氣為非除濕之高露點空氣且主要目的是對其進行除濕的情形，如第1圖所示，大多的情形只要將上述調整濕度管10a、10b連接於空氣壓管線2的空氣壓驅動機器3側的一部分即可，視情形可能數cm的長度就足夠，藉由將該管置於大氣中，即可進行空氣壓管線2內之供應空氣的除濕。在進行該供應空氣的除濕時，調整濕度管10a、10b內之空氣的水蒸氣分壓比大氣中更高，因此只要在空氣壓管線2的一部分設置調整濕度管即可達成除濕的目的，但為了進一步提昇除濕效果，空氣壓管線2的全部或大半部可由上述調整濕度管構成，或也能將該等調整濕度管置於經除濕之氣氛中。

又上述調整濕度管10a、10b，雖可能僅用於進行上述供應空氣之加濕或除濕的態樣，但基本上其作用為：可按照該調整濕度管之內外的水蒸氣分壓，而使水分從高處往低處移動，以自動避免導入空氣壓驅動機器之供應空氣含有過多的水分，或過度乾燥的空氣供應至空氣壓驅動機器。因此，應考慮其作用來設定空氣壓管線2之調整濕度管10a、10b的直徑、長度或是連接位置。

上述調整濕度管10a、10b，可安裝於壓縮空氣源1和空氣壓驅動機器3之間的空氣壓管線2之空氣壓驅動機器3側端部之該驅動機器3的供排氣系統，具體而言，可安 裝於供排氣用的口9a、9b的內外或和其連接之管接頭等等。

第3圖係顯示，本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統之實施態樣，係在空氣壓驅動機器3之口9a、9b安裝具有調整濕度管10a、10b之調整濕度單元11A、11B而構成；該實施態樣之空氣壓驅動機器3之汽缸，係具有：滑動於汽缸管5內部之活塞6、從該活塞6延伸出之桿件7，在上述活塞6的兩側，分別形成設有口9a之壓力室8a和設有口9b之壓力室8b。又空氣壓驅動機器3並不限於汽缸。

在上述壓縮空氣源1和空氣壓驅動機器3之間之空氣壓管線2的末端，亦即在上述口9a、9b，連接著內設前述調整濕度管10a、10b(由有水分選擇透過性之高分子材料所構成)之調整濕度單元10A、10B。該調整濕度單元10A、10B，係將兩端的連接構件12a、13a及12b、13b之間分別用上述調整濕度管10a、10b連接，將該管10a、10b的周圍用透氣性的保護罩14a、14b包覆。上述調整濕度管10a、10b和保護罩14a、14b的兩端，係藉由裝填劑 (potting agent)15而固定於連接構件12a、13a及12b、13b之各凹槽內。

調整濕度單元11A、11B之空氣壓驅動機器3側之連接構件13a、13b，係用螺絲固定於空氣壓驅動機器3之各口9a、9b的外側，但只要能將調整濕度管10a、10b保持成和外氣或受管理的氣氛接觸的狀態，將其內設於空氣壓 驅動機器3中亦可。

第4圖係顯示，將上述調整濕度管安裝於空氣壓驅動機器3之空氣供排口上所組裝的管接頭20之實施態樣。該管接頭20，係將簡易接頭部21和調整濕度單元22相連接而構成，並將該調整濕度單元22連接於空氣壓驅動機器3之空氣供排用口。

上述簡易接頭部21，如圖所示，在內插於其本體24之解除襯套25內，將構成空氣壓管線2之配管用管29深深插入時，該管29周圍會被密封構件26密封，且卡止爪27會卡止於該管29外周面以阻止其脫離，又藉由將上述解除襯套25向本體24內推壓，可解除上述卡止爪27對管29外周面之卡止，很容易就能使管29脫離簡易接頭部21，又此構造屬公知。

另一方面，上述調整濕度單元22，係將前述調整濕度管10(由有水分選擇透過性之高分子材料所構成)及包覆其周圍之透氣性保護罩14的兩端，用連接構件31、32連接而構成，上述調整濕度管10和保護罩14的兩端，係藉由裝填劑15固定於連接構件31、32之各凹槽內。在該調整濕度單元22之連接構件31，設置用來和空氣壓驅動機器3的口連接之連接用螺紋31a，另方的連接構件32，能以氣密狀態內插於上述簡易接頭部21之本體24之連接筒部24a，而進行適當的接合。

如上述般，上述調整濕度管，可安裝於空氣壓驅動機器之供排氣用口之內外，至少在上述空氣壓驅動機器之供 排氣用口的內側安裝調整濕度管的情形，本說明書之空氣壓管線，係包含空氣壓驅動機器內之到達驅動用壓力室為止之供排氣系統。

1‧‧‧壓縮空氣源

2‧‧‧空氣壓管線

3‧‧‧空氣壓驅動機器

10、10a、10b‧‧‧調整濕度管

第1圖係本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統之示意構造圖，係顯示空氣壓管線之供應空氣的除濕態樣。

第2圖係本發明之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統之示意構造圖，係顯示對空氣壓管線之供應空氣進行加濕的態樣。

第3圖係顯示，在空氣壓驅動機器安裝調整濕度管而構成本發明的空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統之態樣之截面圖。

第4圖係顯示，將上述調整濕度管安裝於空氣壓驅動機器之空氣供排氣口上所組裝之管接頭之態樣的截面圖。

1‧‧‧壓縮空氣源

2‧‧‧空氣壓管線

3‧‧‧空氣壓驅動機器

4‧‧‧切換閥

4a、4b、4p‧‧‧輸出口

5‧‧‧汽缸管

6‧‧‧活塞

7‧‧‧桿件

8a‧‧‧頭側壓力室

8b‧‧‧桿側壓力室

9a、9b‧‧‧口

10a、10b‧‧‧調整濕度管

Claims (5)

1. 一種空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，係將來自壓縮空氣源之供應空氣通過空氣壓管線供應給空氣壓驅動機器之調整濕度空氣系統，其特徵在於：在上述壓縮空氣源和空氣壓驅動機器之間的空氣壓管線之全部或一部分連接調整濕度管；該調整濕度管，係由按照其內外的水蒸氣分壓而具有內外雙方向的水分選擇透過性之高分子材料所構成；該調整濕度管，其一根就具有當作汎用的空氣壓系統之配管用的直徑，且被置於大氣中；藉由上述調整濕度管之上述內外雙方向的水分選擇透過性，來對通過該調整濕度管內而供應給空氣壓驅動機器之供應空氣透過該調整濕度管而在其與大氣之間進行除濕或加濕。
2. 如申請專利範圍第1項記載之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，其中，上述調整濕度管，係按照空氣壓驅動機器的容量而在上述空氣壓管線並列配置複數個。
3. 如申請專利範圍第1或2項記載之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，其中，當來自上述壓縮空氣源之供應空氣為低露點空氣，將上述調整濕度管置於加濕氣氛中。
4. 如申請專利範圍第1或2項記載之空氣壓驅動機 器用調整濕度空氣系統，其中，當來自上述壓縮空氣源之供應空氣為高露點空氣或中露點空氣，將上述調整濕度管連接於空氣壓管線之空氣壓驅動機器側之一部分，並將其置於除濕氣氛中。
5. 如申請專利範圍第1項記載之空氣壓驅動機器用調整濕度空氣系統，其中，上述調整濕度管，係安裝於空氣壓驅動機器之供排氣系統。