(57)【要約】【課題】エネルギーロスが少なく、容器内を均一に加熱できる容器内の加熱構造を提供する。【解決手段】内部に流体が流通しうる容器１０と、上記容器１０内に配置されるヒーター３０とを備え、  上記ヒーター３０は、  長手方向Ｘと幅方向Ｙがあるシート状の加熱体３２を含んで構成され、  上記加熱体３２が、上記幅方向Ｙには曲がらず、上記長手方向Ｘにおいてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっており、  上記加熱体３２の上記幅方向Ｙが、上記容器１０内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、実質的に沿うように配置されている。  容器１０と別の加熱器が不要でコンパクト化し、加熱器と容器１０を連絡する配管に熱を奪われないため熱のロスが少ない。上記加熱体３２の上記シート面が流体の流れに対して実質的に平行で、圧力損失が少ない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流通しうる容器と、上記容器内に配置されるヒーターとを備え、
上記ヒーターは、
互いに直交する第１方向と第２方向が定められるシート状の加熱体を含んで構成され、
上記加熱体が、上記第２方向には曲がらず、上記第１方向においてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっており、
上記加熱体の上記第２方向が、上記容器内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、実質的に沿うように配置されている
ことを特徴とする容器内の加熱構造。
【請求項２】
上記ヒーターは、上記加熱体の上記第１方向の両端部にそれぞれ取り付けられた電極をさらに含んで構成されている
請求項１記載の容器内の加熱構造。
【請求項３】
上記加熱体が、上記シート面同士が平行に対面する部分を複数有し、
上記シート面同士の対面したクリアランスが実質的に等しくなるよう構成されている
請求項１または２記載の容器内の加熱構造。
【請求項４】
上記加熱体は、渦巻状に曲がっている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の容器内の加熱構造。
【請求項５】
上記加熱体に、上記流体を通過させる通過孔が形成されている
請求項１〜４のいずれか一項に記載の容器内の加熱構造。
【請求項６】
上記加熱体の上流側と下流側の少なくともいずれかに、上記流体の偏流を緩和する偏流緩和構造が設けられている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の容器内の加熱構造。
【請求項７】
上記容器内において、上記ヒーターが上記流体の流れる方向に複数、直列状に配置され、
上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される
請求項１〜６のいずれか一項に記載の容器内の加熱構造。
【請求項８】
上記容器内において、上記ヒーターが上記流体の流れる方向を横切る仮想面上に複数、並列状に配置され、
上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される
請求項１〜７のいずれか一項に記載の容器内の加熱構造。
【請求項９】
上記容器内に、上記流体とのあいだで界面現象を伴う複数種類の粒状体が、種類ごとに異なる充填層を形成するように充填され、
上記複数の充填層に対応してそれぞれ上記ヒーターが配置され、
上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される
請求項１〜６のいずれか一項に記載の容器内の加熱構造。
【請求項１０】
吸着剤が充填された内部に流体が流通しうる容器と、上記容器内に配置されるヒーターとを有し、吸着工程と再生工程を行うことができる吸着塔を備えた温度スイング吸着装置であって、
上記ヒーターは、
互いに直交する第１方向と第２方向が定められるシート状の加熱体を含んで構成され、
上記加熱体が、上記第２方向には曲がらず、上記第１方向においてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっており、
上記加熱体の上記第２方向が、上記容器内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、実質的に沿うように配置されている
ことを特徴とする温度スイング吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内の加熱構造および温度スイング吸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の工業分野において、流体が流通する容器内を加熱することが行われる。たとえば、吸着剤が充填された容器内を加熱して上記吸着剤の再生を行ったり、触媒が充填された容器内を加熱して触媒反応を促進させたりする。
【０００３】
このような容器内の加熱に関する先行技術文献として、本出願人は、下記の非特許文献１および特許文献１〜２を把握している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】吸着技術便覧，株式会社エヌ・ティー・エス，平成１１年，初版，第２４５〜２４６頁
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６９８６５号公報
【特許文献２】特開平１１−１９７４５６号公報
【０００６】
◆非特許文献１
上記非特許文献１は、吸着剤が充填された容器と別に加熱器を設け、上記加熱器で加熱した流体を上記容器内へ流通させるものである。上記非特許文献１にはつぎの記載がある。
【０００７】
１．４．１  ＴＳＡ式脱湿装置
ＴＳＡ式脱湿装置は，吸着剤を充填した固定床式の脱湿塔２基と再生機器，自動弁，配管，計装品，制御盤および架台などで構成される。
脱湿塔の１基が水分吸着を行っている間に，他の１基は水分脱着の再生を行い，これを交互に切り替えて，連続的に運転する装置である。ＴＳＡ式脱湿装置のフローシートと外観を図２，３に示す。
・・・中略・・・
（５）再生用機器
主要な再生用機器は，再生用空気の送風機および加熱器などである。
再生用送風機は、再生系の圧力損失をまかなう機種を選定する必要がある。一般には，ルーツブロアーを使用するケースが多い。また，場合によると，圧縮空気の一部を使用して外気を吸引し，空気量を増加（利得）させる方式のインジェクタをブロワーの代わりに使用することがある。
再生用の加熱器には，電気式ステンレスシーズヒーターまたは蒸気式ヒーターが多く使用される。
【０００８】
◆特許文献１
上記特許文献１は、容器に直接加熱器を搭載して加熱する方式である。具体的には、容器の内部にカートリッジ型加熱器を、さらに容器の外部にバンド型加熱器を設置するものである。上記特許文献１にはつぎの記載がある。
【０００９】
［要約］
［課題］円周方向に複数の溶融室を有する溶融装置において、熱ひずみを低減できる溶融装置を提供することにある。
［解決手段］溶融塔１は、外筒１３と中筒１４とから構成される。溶融塔１の外筒と中筒で構成された空間は、円周方向に複数に溶融室１５ｃが配置された上・中段と、この下であって、円周方向に連続的に溶融室１５ｄが配置された下段とを備える。溶融塔１の上段・中の円周方向に複数配置された溶融室１５ｃを集中的に加熱する集中加熱手段であるカートリッジヒータ２ａと、溶融塔１の下段の円周方向に連続して配置された溶融室１５ｄを均一に加熱する均一加熱手段であるバンドヒータ２ｂと誘導コイル２ｃとから構成され、溶融塔１の外筒と中筒との間に構成された空間に供給された金属材料のチップを溶融する。
【００１０】
◆特許文献２
上記特許文献２も、容器に直接加熱器を搭載して加熱する方式である。具体的には、シースヒータにメッシュ状の加熱器を一体に形成し、容器の内部に設置するものである。上記特許文献２にはつぎの記載がある。
【００１１】
［要約］
［課題］触媒と空気との接触面積の拡大すると共に、触媒を均一に加熱して活性化させ、該触媒ヒータ（４１）で臭気物質等を確実に分解する。
［解決手段］複数本のシースヒータ（４２）と複数枚のメッシュシート（４３）とを、伝熱促進板（４４）を介して接合して一体に形成する。この状態で、シースヒータ（４２）を台座部（４５）に立設して触媒ヒータ（４１）を構成する。上記メッシュシート（４３）は、銅製の網状に形成された平らなシートであって、空気が貫通して流通可能なものである。このメッシュシート（４３）の表面には、空気中の臭気物質又は有害物質を分解して無臭化又は無害化する脱臭触媒が分散担持されている。この脱臭触媒は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｒｈ，Ｆｅ，Ｃｏ及びＣｅのうちから選ばれた１種以上の金属又は該金属の酸化物である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
◆上記非特許文献１の技術には、つぎの問題がある。
１）容器と別に加熱器を設置するため、そのスペースが必要である。
２）加熱器と容器のあいだに存在する配管の熱容量を無視できない。つまり、加熱器から容器に届く前に、流体の熱が配管に奪われてしまう。このため、エネルギーがロスし、消費エネルギーが大きくなる。
３）加熱と冷却を繰り返し行う場合、加熱器の不要な冷却を避けようとすると、加熱器をバイパスする必要がある。そうすると、そのためのバイパス配管や弁が必要となり、設備数が多く複雑になる。
４）容器を直接加熱できないため、加熱するためだけに加熱用の流体が必要となる。非特許文献１のように、空気の除湿装置では、再生用のブロワが必要となる。もしくは、除湿後の乾燥空気を一部利用することで、得られる乾燥空気が目減りしてしまう。
【００１３】
◆上記特許文献１の技術には、つぎの問題がある。
１）溶融室１５ｃを集中的に加熱するカートリッジヒータ２ａを容器の内部に設けると、上記カートリッジヒータ２ａの近辺だけが高温になって、それ以外の場所とのあいだに温度差が生じてしまい、容器内を均一な温度に加熱することができない。
２）上記バンドヒータ２ｂのように、容器の外周に巻き付ける加熱手段では、外側の温度が高くなり、容器の外部と内部で温度差が生じ、容器内を均一な温度に加熱することができない。
【００１４】
◆上記特許文献２の技術には、つぎの問題がある。
１）メッシュシート（４３）のようなメッシュ状の加熱器を容器内部に設置すると、流体の流れに対して抵抗となり、圧力損失が大きくなる。その損失を補う動力が必要で、消費エネルギーが大きくなる。
【００１５】
〔目的〕
本発明は、上記の課題を解決するため、つぎの目的をもってなされたものである。
エネルギーロスが少なく、容器内を均一に加熱できる容器内の加熱構造および温度スイング吸着装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の容器内の加熱構造は、上記目的を達成するため、つぎの構成を採用した。
内部に流体が流通しうる容器と、上記容器内に配置されるヒーターとを備え、
上記ヒーターは、
互いに直交する第１方向と第２方向が定められるシート状の加熱体を含んで構成され、
上記加熱体が、上記第２方向には曲がらず、上記第１方向においてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっており、
上記加熱体の上記第２方向が、上記容器内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、実質的に沿うように配置されている。
【００１７】
請求項２記載の容器内の加熱構造は、請求項１記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記ヒーターは、上記加熱体の上記第１方向の両端部にそれぞれ取り付けられた電極をさらに含んで構成されている。
【００１８】
請求項３記載の容器内の加熱構造は、請求項１または２記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記加熱体が、上記シート面同士が平行に対面する部分を複数有し、
上記シート面同士の対面したクリアランスが実質的に等しくなるよう構成されている。
【００１９】
請求項４記載の容器内の加熱構造は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記加熱体は、渦巻状に曲がっている。
【００２０】
請求項５記載の容器内の加熱構造は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記加熱体に、上記流体を通過させる通過孔が形成されている。
【００２１】
請求項６記載の容器内の加熱構造は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記加熱体の上流側と下流側の少なくともいずれかに、上記流体の偏流を緩和する偏流緩和構造が設けられている。
【００２２】
請求項７記載の容器内の加熱構造は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記容器内において、上記ヒーターが上記流体の流れる方向に複数、直列状に配置され、
上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される。
【００２３】
請求項８記載の容器内の加熱構造は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記容器内において、上記ヒーターが上記流体の流れる方向を横切る仮想面上に複数、並列状に配置され、
上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される。
【００２４】
請求項９記載の容器内の加熱構造は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記容器内に、上記流体とのあいだで界面現象を伴う複数種類の粒状体が、種類ごとに異なる充填層を形成するように充填され、
上記複数の充填層に対応してそれぞれ上記ヒーターが配置され、
上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される。
【００２５】
請求項１０記載の温度スイング吸着装置は、上記目的を達成するため、つぎの構成を採用した。
吸着剤が充填された内部に流体が流通しうる容器と、上記容器内に配置されるヒーターとを有し、吸着工程と再生工程を行うことができる吸着塔を備えた温度スイング吸着装置であって、
上記ヒーターは、
互いに直交する第１方向と第２方向が定められるシート状の加熱体を含んで構成され、
上記加熱体が、上記第２方向には曲がらず、上記第１方向においてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっており、
上記加熱体の上記第２方向が、上記容器内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、実質的に沿うように配置されている。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の容器内の加熱構造は、容器とヒーターとを備えている。上記ヒーターが上記容器内に配置され、その容器は内部に流体が流通する。このように、上記容器内にヒーターを配置し、容器と別に加熱器を設ける必要がなく、コンパクト化できる。また、加熱器と容器を連絡する配管に熱を奪われることがなく、熱のロスすなわち消費エネルギーを節減できる。
本発明の加熱構造では、上記ヒーターの構成に含まれる加熱体は、互いに直交する第１方向と第２方向が定められるシート状である。上記加熱体は、上記第２方向には曲がらず、上記第１方向においてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっている。そして、上記加熱体は、上記容器内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、上記第２方向が実質的に沿うように配置される。これにより、上記加熱体の上記シート面が、上記流体の流れに対して実質的に平行になる。したがって、メッシュ状の加熱器に比べて圧力損失が大幅に低減し、消費エネルギーを節減できる。
【００２７】
請求項２記載の容器内の加熱構造は、上記ヒーターが、上記加熱体の上記第１方向の両端部にそれぞれ取り付けられた電極をさらに含んで構成されている。
これにより、上記加熱体は、上記第１方向の全体が発熱する。このため、容器内を効率よく加熱できる。
【００２８】
請求項３記載の容器内の加熱構造は、上記加熱体が、上記シート面同士が平行に対面する部分を複数有している。また、上記シート面同士の対面したクリアランスが実質的に等しくなっている。
これにより、カートリッジヒータや外巻き型のバンドヒータを使用する場合と比べ、容器内を均一に加熱でき、容器内の温度ばらつきを軽減できる。
【００２９】
請求項４記載の容器内の加熱構造は、上記加熱体が渦巻状に曲がっている。
これにより、カートリッジヒータや外巻き型のバンドヒータを使用する場合と比べ、容器内を均一に加熱でき、容器内の温度ばらつきを軽減できる。
【００３０】
請求項５記載の容器内の加熱構造は、上記加熱体に、上記流体を通過させる通過孔が形成されている。
これにより、上記加熱体で隔てられて形成される流路間で、圧力や流量に偏りが生じたときに、上記流体が上記通過孔を通過することにより、上記圧力や流量の偏りが緩和される。
【００３１】
請求項６記載の容器内の加熱構造は、上記加熱体の上流側と下流側の少なくともいずれかに、上記流体の偏流を緩和する偏流緩和構造が設けられている。
これにより、上記容器内での流体の偏流が緩和され、容器内での温度ばらつきが軽減される。
【００３２】
請求項７記載の容器内の加熱構造は、上記容器内において上記ヒーターが上記流体の流れる方向に複数、直列状に配置される。そして、上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される。つまり、容器内の上流側と下流側を独立した温度制御で加熱することができる。これにより、たとえば上流側にくらべて下流側が高温になるような、容器内の温度ばらつきを軽減できる。
【００３３】
請求項８記載の容器内の加熱構造は、上記容器内において、上記ヒーターが上記流体の流れる方向を横切る仮想面上に複数、並列状に配置される。そして、上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される。つまり、流体の流れに対する横方向の複数エリアを独立した温度制御で加熱することができる。これにより、たとえば容器の外側にくらべて内側が高温になるような、容器内の温度ばらつきを軽減できる。
【００３４】
請求項９記載の容器内の加熱構造は、上記容器内に、上記流体とのあいだで界面現象を伴う複数種類の粒状体が、種類ごとに異なる充填層を形成するように充填される。上記複数の充填層に対応してそれぞれ上記ヒーターが配置される。そして、上記複数のヒーターが、それぞれ独立して温度制御される。充填層ごと、すなわち種類の異なる粒状体ごとに、独立した温度制御で加熱することができる。これにより、たとえば粒状体ごとに適正な温度での加熱制御を行うことができ。各粒状体の界面現象を最適化できる。粒状体の種類によって不必要な高温加熱を避けることができ、消費エネルギーも節減できる。
【００３５】
請求項１０記載の温度スイング吸着装置は、容器とヒーターとを有する吸着塔を備えている。上記容器には吸着剤が充填されるとともにヒーターが配置され、その内部に流体が流通する。上記吸着塔では、吸着工程と再生工程を行うことができる。このように、上記容器内にヒーターを配置し、容器と別に加熱器を設ける必要がなく、コンパクト化できる。また、加熱器と容器を連絡する配管に熱を奪われることがなく、熱のロスすなわち消費エネルギーを節減できる。
本発明の温度スイング吸着装置では、上記ヒーターの構成に含まれる加熱体は、互いに直交する第１方向と第２方向が定められるシート状である。上記加熱体は、上記第２方向には曲がらず、上記第１方向においてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっている。そして、上記加熱体は、上記容器内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、上記第２方向が実質的に沿うように配置される。これにより、上記加熱体の上記シート面が、上記流体の流れに対して実質的に平行になる。したがって、メッシュ状の加熱器に比べて圧力損失が大幅に低減し、消費エネルギーを節減できる。
また、ヒーターで容器内を直接加熱するため、加熱するためだけの加熱用の流体の必要量を削減できる。たとえば空気を除湿するときにも、再生用のブロワをサイズダウンし、消費エネルギーを削減できる。また、除湿後の乾燥空気を加熱用として利用しなくてすむため、得られる乾燥空気が目減りしない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の容器内の加熱構造の第１実施形態を説明する構成図である。
【図２】第２実施形態であり、加熱体に通過孔を設けた例である。
【図３】第３実施形態であり、容器の変形例である。
【図４】第４実施形態であり、偏流緩和構造の第１例である。
【図５】第５実施形態であり、偏流緩和構造の第２例である。
【図６】第６実施形態であり、複数のヒーターを直列状に配置した例である。
【図７】第７実施形態であり、複数のヒーターを並列状に配置した例である。
【図８】第８実施形態であり、複数の充填層に対応してヒーターを配置した例である。
【図９】第９実施形態であり、加熱体の渦巻状の第２例である。
【図１０】第１０実施形態であり、加熱体の渦巻状の第３例である。
【図１１】第１１実施形態であり、加熱体の変形例である。
【図１２】本発明の温度スイング吸着装置の一実施形態を説明する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。
【００３８】
◆第１実施形態
図１は、本発明が適用された容器内の加熱構造を示す第１実施形態である。（Ａ）は縦端面図、（Ｂ）は横断面図、（Ｃ）はヒーターを広げた図である。
【００３９】
〔全体構造〕
本実施形態の容器内の加熱構造は、容器１０とヒーター３０とを備えている。
上記容器１０は、内部に流体が流通する。上記ヒーター３０は、上記容器１０内に配置される。
【００４０】
〔容器１０〕
上記容器１０は、この例では、円筒体１０Ｃの両端部が鏡板１０Ａ，１０Ｂで塞がれたタンク状を呈している、上部の鏡板１０Ａの中央に流体の流入口１１が設けられ、下部の鏡板１０Ｂの中央に流体の流出口１２が設けられている。したがって、この例では、容器１０の上部が流体の上流側、下部が流体の下流側である。
【００４１】
〔ヒーター３０〕
上記ヒーター３０は、加熱体３２と電極３１とを含んで構成されている。
【００４２】
上記加熱体３２は、互いに直交する第１方向と第２方向が定められるシート状に形成されたものである。以下の説明では、上記第１方向を長手方向Ｘとし、上記第２方向を幅方向Ｙとした例について述べる。したがって、この例では、上記加熱体３２は、長手方向Ｘに長尺の長方形、いわば帯状を呈している。上記ヒーター３０は、上記加熱体３２の長手方向Ｘの両端部にそれぞれ、電極３１が取り付けられている。上記電極３１に電圧を印加することにより、上記加熱体３２が発熱する。
【００４３】
上記シート状の加熱体３２は、シート状で、電圧をかけることにより発熱するものを使用することができる。たとえば、銅や鉄、チタン、ニッケル、ステンレス等の金属を使用することができる。これらにメッキやフッ素樹脂加工などの表面処理加工を施したものを使うこともできる。あるいは、金属を繊維状とし、抄紙処理したものを使用することもできる。
【００４４】
本実施形態では、上記加熱体３２が、上記幅方向Ｙには曲がらず、上記長手方向Ｘにおいてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっている。この状態で、上記加熱体３２は、上記シート面同士が平行に対面する部分を複数有している。具体的には、この例では、上記加熱体３２は渦巻状に曲がっている。
【００４５】
この例では、上記シート面同士の対面したクリアランスが実質的に等しくなるよう構成されている。つまり、上記渦巻状の渦巻は、等間隔の渦巻であり、いわゆるアルキメデスの螺旋状を呈している。渦巻の巻き回数は特に限定されない。
【００４６】
上記加熱体３２の上記幅方向Ｙが、上記容器１０内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、実質的に沿うように配置されている。したがって、上記加熱体３２の渦巻は、流体が流れる方向に見て渦巻状を呈している。これにより、上記加熱体３２のシート面が、流体の流れる方向に対して平行となる。
【００４７】
また、この例では、上記容器１０の流入口１１と流出口１２が上記渦巻の中心に位置するよう、上記ヒーター３０が上記容器１０内に配置される。つまり、加熱体３２の渦巻の中心が容器１０の中心に位置するよう、上記ヒーター３０が配置されている。
【００４８】
上記容器１０内には、上記流体とのあいだで界面現象を伴う粒状体を充填することができる（図１に粒状体は図示していない）。上記界面現象とは、具体的には吸着や触媒反応等があげられる。したがって、上記粒状体としては、具体的には吸着剤や触媒等である。上記粒状体は、上記ヒーター３１の加熱領域に充填することができる。上記加熱領域とは、具体的には、加熱体３２のシート面同士が対面したクリアランスの領域や、容器１０の内面と上記シート面との隙間等の領域である。このようにすることにより、上記加熱体３２の発熱により、充填された吸着剤や触媒を、温度ばらつきが少ない状態で、均一に加熱することができる。
【００４９】
〔第１実施形態の効果〕
上記第１実施形態は、容器１０とヒーター３０とを備えている。上記ヒーター３０が上記容器１０内に配置され、その容器１０は内部に流体が流通する。このように、上記容器１０内にヒーター３０を配置し、容器１０と別に加熱器を設ける必要がなく、コンパクト化できる。また、加熱器と容器１０を連絡する配管に熱を奪われることがなく、熱のロスすなわち消費エネルギーを節減できる。
本発明の加熱構造では、上記ヒーター３０の構成に含まれる加熱体３２は、長手方向Ｘと幅方向Ｙがあるシート状である。上記加熱体３２は、上記幅方向Ｙには曲がらず、上記長手方向Ｘにおいてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっている。そして、上記加熱体３２は、上記容器１０内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、上記幅方向Ｙが実質的に沿うように配置される。これにより、上記加熱体３２の上記シート面が、上記流体の流れに対して実質的に平行になる。したがって、メッシュ状の加熱器に比べて圧力損失が大幅に低減し、消費エネルギーを節減できる。
【００５０】
上記第１実施形態は、上記ヒーター３０が、上記加熱体３２の長手方向Ｘの両端部にそれぞれ取り付けられた電極３１をさらに含んで構成されている。
これにより、上記加熱体３２は、長手方向Ｘの全体が発熱する。このため、容器３０内を効率よく加熱できる。
【００５１】
上記第１実施形態は、上記加熱体３２が、上記シート面同士が平行に対面する部分を複数有している。また、上記シート面同士の対面したクリアランスが実質的に等しくなっている。
これにより、カートリッジヒータや外巻き型のバンドヒータを使用する場合と比べ、容器１０内を均一に加熱でき、容器１０内の温度ばらつきを軽減できる。
【００５２】
上記第１実施形態は、上記加熱体３２が渦巻状に曲がっている。
これにより、カートリッジヒータや外巻き型のバンドヒータを使用する場合と比べ、容器１０内を均一に加熱でき、容器１０内の温度ばらつきを軽減できる。
【００５３】
◆第２実施形態
図２は、第２実施形態に用いるヒーター３０を広げた図である。
この例では、上記加熱体３２に、上記流体を通過させる通過孔３３が形成されている。上記通過孔３３は、上記加熱体３２のシート面に一様に分布するよう、多数形成されている。
【００５４】
本実施形態において、加熱体３２を渦巻状にしたときに、中心付近になる領域と、周辺付近になる領域とで、上記通過孔３３の分布が異なるようにすることもできる。また、流体の上流側と下流側で、上記通過孔３３の分布が異なるようにすることもできる。
【００５５】
〔第２実施形態の効果〕
上記第２実施形態は、上記加熱体３２に、上記流体を通過させる通過孔３３が形成されている。
これにより、上記加熱体３２で隔てられて形成される流路間で、圧力や流量に偏りが生じたときに、上記流体が上記通過孔３３を通過することにより、上記圧力や流量の偏りが緩和される。
それ以外は、上記実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００５６】
◆第３実施形態
図３は、第３実施形態の横断面図である。
この例では、容器１０の上部の鏡板１０Ａに複数の流入口１１が設けられ、下部の鏡板１０Ｂにも複数の流出口１２が設けられている（図では下部の鏡板１０Ｂしか示していない）。この例では、流入口１１および流出口１２の数はそれぞれ４つである。４つの流入口１１と４つの流出口１２は、加熱体３２の渦巻状の中心（つまり容器１０の中心）から等間隔に離れた位置に配置されている。
【００５７】
〔第３実施形態の効果〕
第３実施形態は、容器１０内を流れる流体の圧力や流量の偏りが緩和される。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００５８】
◆第４実施形態
図４は、第４実施形態の横断面図である。
この例は、上記加熱体３２の上流側と下流側の少なくともいずれかに、上記流体の偏流を緩和する偏流緩和構造が設けられている。
【００５９】
図４の例は、上記偏流緩和構造として、渦巻状にした加熱体３２の上流側を、中心よりも周辺が低くなるように形成し、上部の鏡板１０Ａの内面とのあいだに形成される空間が、中心よりも周辺が広くなるようにしている。このようにすることにより、上部の鏡板１０Ａの中心に設けられた流入口１１から流入した流体は、容器１０内の周辺に向かって流れやすくなる。
【００６０】
渦巻状にした加熱体３２の下流側も同様に、中心よりも周辺が低くなるように形成し、下部の鏡板１０Ｂの内面とのあいだに形成される空間が、中心よりも周辺が広くなるようにしている。このようにすることにより、渦巻状の加熱体３２のクリアランスを通過した流体は、下部の鏡板１０Ｂの中心にある流出口１２に向かって流れやすくなる。
【００６１】
〔第４実施形態の効果〕
第４実施形態は、上記加熱体３２の上流側と下流側の少なくともいずれかに、上記流体の偏流を緩和する偏流緩和構造が設けられている。
これにより、上記容器１０内での流体の偏流が緩和され、容器１０内での温度ばらつきが軽減される。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００６２】
◆第５実施形態
図５は、第５実施形態の横断面図である。
この例は、上記加熱体３２の上流側と下流側の少なくともいずれかに、上記流体の偏流を緩和する偏流緩和構造が設けられている。
【００６３】
図５の例は、上記偏流緩和構造として、渦巻状にした加熱体３２の上流側に、流体の流れを中心から周辺に向かうように整流する整流板３４Ａが設けられている。このようにすることにより、上部の鏡板１０Ａの中心に設けられた流入口１１から流入した流体は、容器１０内の周辺に向かって流れやすくなる。
【００６４】
渦巻状にした加熱体３２の下流側にも同様に、流体の流れを周辺から中心に向かうように整流する整流板３４Ｂが設けられている。このようにすることにより、渦巻状の加熱体３２のクリアランスを通過した流体は、下部の鏡板１０Ｂの中心にある流出口１２に向かって流れやすくなる。
【００６５】
〔第５実施形態の効果〕
第５実施形態は、上記加熱体３２の上流側と下流側の少なくともいずれかに、上記流体の偏流を緩和する偏流緩和構造が設けられている。
これにより、上記容器１０内での流体の偏流が緩和され、容器１０内での温度ばらつきが軽減される。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００６６】
◆第６実施形態
図６は、第６実施形態の横断面図である。
この例は、上記容器１０内において、上記ヒーター３０が上記流体の流れる方向に複数、直列状に配置されている。そして、上記複数のヒーター３０が、それぞれ独立して温度制御される。
【００６７】
図示した例では、上流側に配置されるヒーター３０Ａと下流側に配置されるヒーター３０Ｂの２つのヒーター３０Ａ，３０Ｂを備えている。上流側のヒーター３０Ａと下流側のヒーター３０Ｂは、加熱体３２の渦巻構造や電極３１の取付け構造など、同様の構造のものを用いることができる。
【００６８】
この状態で、たとえば、上流側のヒーター３０Ａを下流側のヒーター３０Ｂよりも高温になるよう温度制御すれば、流入口１１側でまだ温度が低い流体を比較的高温で加熱し、ある程度加熱されて温度が上がってきた流出口１２側の流体を比較的低温で加熱することができる。このようにすることにより、上流側から下流側まで一律の温度制御で加熱するのに比べ、容器１０内における上流側と下流側の温度差を少なくできる。
【００６９】
本実施形態において、上流側のヒーター３０Ａと下流側のヒーター３０Ｂで、渦巻の巻き数を変えるようにしてもよい。たとえば、上流側のヒーター３０Ａの渦巻の巻き数を下流側のヒーター３０Ｂに比べて多くして、加熱体３２の長手方向Ｘを長くすることもできる。
また、渦巻の巻き数を上流側のヒーター３０Ａと下流側のヒーター３０Ｂで同じにして、加熱体３２の幅方向Ｙの寸法が異なるようにすることもできる。たとえば、上流側のヒーター３０Ａについて、加熱体３２の幅方向Ｙの寸法を、下流側のヒーター３０Ｂに比べて大きくすることもできる。
【００７０】
〔第６実施形態の効果〕
第６実施形態は、上記容器１０内において上記ヒーター３０Ａ，３０Ｂが上記流体の流れる方向に複数、直列状に配置される。そして、上記複数のヒーター３０Ａ，３０Ｂが、それぞれ独立して温度制御される。つまり、容器１０内の上流側と下流側を独立した温度制御で加熱することができる。これにより、たとえば上流側にくらべて下流側が高温になるような、容器１０内の温度ばらつきを軽減できる。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００７１】
◆第７実施形態
図７は、第７実施形態の横断面図である。
この例は、上記容器１０内において、上記ヒーター３０が上記流体の流れる方向を横切る仮想面上に複数、並列状に配置されている。そして、上記複数のヒーター３０が、それぞれ独立して温度制御される。
【００７２】
図示した例では、容器１０の外周側で渦巻を形成する外側のヒーター３０Ｃと、容器１０の中心側で渦巻を形成する内側のヒーター３０Ｄとを備えている。外側のヒーター３０Ｃと内側のヒーター３０Ｄは、加熱体３２や電極３１は、おなじものを用いることができる。
【００７３】
この状態で、たとえば、外側のヒーター３０Ｃを内側のヒーター３０Ｄよりも高温になるよう温度制御すれば、容器１０の外に熱が逃げやすい外側付近を通る流体を比較的高温で加熱し、熱の逃げにくい中心付近を通る流体を比較的低温で加熱することができる。また、たとえば、流入口１１と流出口１２を通る軸に近くて流速の高い中心付近を通る流体を比較的高温で加熱し、流入口１１と流出口１２から遠くて流速の低い外側付近を通る流体を比較的低温で加熱することもできる。このようにすることにより、内側から外側まで一律の温度制御で加熱するのに比べ、容器１０内における内側と外側の温度差を少なくできる。
【００７４】
本実施形態において、外側のヒーター３０Ｃと内側のヒーター３０Ｄで、加熱体３２の長手方向Ｘを変え、いずれか一方を他方よりも長くすることもできる。
【００７５】
〔第７実施形態の効果〕
第７実施形態は、上記容器１０内において、上記ヒーター３０Ｃ，３０Ｄが上記流体の流れる方向を横切る仮想面上に複数、並列状に配置される。そして、上記複数のヒーター３０Ｃ，３０Ｄが、それぞれ独立して温度制御される。つまり、流体の流れに対する横方向の複数エリアを独立した温度制御で加熱することができる。これにより、たとえば容器１０の外側にくらべて内側が高温になるような、容器１０内の温度ばらつきを軽減できる。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００７６】
◆第８実施形態
図８は、第８実施形態の縦断面図である。
この例は、上記容器１０内に、上記流体とのあいだで界面現象を伴う複数種類の粒状体が、種類ごとに異なる充填層を形成するように充填されている。上記複数の充填層に対応してそれぞれ上記ヒーター３０が配置されている。そして、上記複数のヒーター３０が、それぞれ独立して温度制御される。
【００７７】
図示した例では、容器１０の流入口１１側から流出口１２側に向かって順に、Ｐ剤が充填されたＰ剤充填層３７Ｐ、Ｑ剤が充填されたＱ剤充填層３７Ｑ、Ｒ剤が充填されたＲ剤充填層３７Ｒが設けられている。Ｐ剤，Ｑ剤，Ｒ剤は、それぞれ上記流体とのあいだで界面現象を伴う粒状体である。具体的には吸着剤や触媒である。この例では、Ｐ剤充填層３７Ｐ，Ｑ剤充填層３７Ｑ，Ｒ剤充填層３７Ｒに対応して、それぞれヒーター３０Ｐ，ヒーター３０Ｑ，ヒーター３０Ｒが配置されている。上記ヒーター３０Ｐ，ヒーター３０Ｑ，ヒーター３０Ｒは、加熱体３２の渦巻構造や電極３１の取付け構造など、同様の構造のものを用いることができる。そして、上記ヒーター３０Ｐ，ヒーター３０Ｑ，ヒーター３０Ｒがそれぞれ独立して温度制御される。
【００７８】
この状態で、たとえば、上記ヒーター３０ＰをＰ剤の界面現象に適切な温度に制御し、上記ヒーター３０ＱをＱ剤の界面現象に適切な温度に制御し、上記ヒーター３０ＲをＲ剤の界面現象に適切な温度に制御することができる。
【００７９】
本実施形態において、上記ヒーター３０Ｐ，ヒーター３０Ｑ，ヒーター３０Ｒそれぞれの渦巻の巻き数が異なるようにしてもよい。また、上記ヒーター３０Ｐ，ヒーター３０Ｑ，ヒーター３０Ｒそれぞれの加熱体３２の幅方向Ｘの寸法が異なるようにすることもできる。
【００８０】
〔第８実施形態の効果〕
【００８１】
第８実施形態は、上記容器１０内に、上記流体とのあいだで界面現象を伴う複数種類の粒状体が、種類ごとに異なる充填層を形成するように充填される。上記複数の充填層に対応してそれぞれ上記ヒーター３０Ｐ，３０Ｑ，３０Ｒが配置される。そして、上記複数のヒーター３０Ｐ，３０Ｑ，３０Ｒが、それぞれ独立して温度制御される。充填層ごと、すなわち種類の異なる粒状体ごとに、独立した温度制御で加熱することができる。これにより、たとえば粒状体ごとに適正な温度での加熱制御を行うことができ、各粒状体の界面現象を最適化できる。粒状体の種類によって不必要な高温加熱を避けることができ、消費エネルギーも節減できる。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００８２】
◆第９実施形態
図９は、第９実施形態の横断面図である。
この例は、加熱体３２の渦巻が、原点で滑らかにつながる２本のらせんからなるもので、いわゆるフェルマーの螺旋を呈している。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００８３】
◆第１０実施形態
図１０は、第１０実施形態の横断面図である。
この例は、加熱体３２が、仮想同心円に沿うように配置される。上記加熱体３２は、周回ごとに段差部３５を形成してつぎの仮想同心円上に移行する。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００８４】
◆第１１実施形態
図１１は、第１１実施形態の横断面図である。
この例は、加熱体３２が、仮想同心円に沿うように配置される。上記加熱体３２は、周回ごとに反転部３６を形成してつぎの仮想同心円上に移行する。
それ以外は、上記各実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００８５】
◆温度スイング吸着装置
図１２は、本発明の温度スイング吸着装置の一実施形態である。
この例では、多湿空気中の水分を吸着除去して乾燥空気を得るものを説明する。
【００８６】
〔全体構成〕
本実施形態の温度スイング吸着装置は、複数（この例では２つ）の吸着塔４１Ａ，４１Ｂを備えている。
【００８７】
上記各吸着塔４１Ａ，４１Ｂはそれぞれ、容器１０とヒーター３０を備えている。
上記容器１０は、吸着剤（図示していない）が充填された内部に流体が流通する。
上記ヒーター３０は、上記容器１０内に配置される。
【００８８】
上記各吸着塔４１Ａ，４１Ｂでは、吸着工程と再生工程を行うことができる。
この温度スイング吸着装置は、上記各吸着塔４１Ａ，４１Ｂにおいて、上記吸着工程と上記再生工程を交互に切り替えて運転する。
【００８９】
〔配管構造〕
上記各吸着塔４１Ａ，４１Ｂの下端には流入口１１が設けられ、この流入口１１に、多湿空気を導入する多湿空気導入路４２が連通している。上記多湿空気導入路４２には、各吸着塔４１Ａ，４１Ｂに対応して分岐する分岐路に開閉弁が設けられている。
上記各吸着塔４１Ａ，４１Ｂの上端には流出口１２が設けられ、この流出口１２に、乾燥空気を排出する乾燥空気排出路４３が連通している。上記乾燥空気排出路４３には、各吸着塔４１Ａ，４１Ｂに対応して分岐する分岐路に逆止弁が設けられている。
【００９０】
上記流出口１２には、吸着剤を再生するための再生用空気を導入する再生用空気導入路４４が連通している。上記再生用空気導入路４４には、再生用空気を送るブロア４６が設けられている。また、上記再生用空気導入路４４には、各吸着塔４１Ａ，４１Ｂに対応して分岐する分岐路に開閉弁が設けられている。
上記流入口１１には、吸着剤が再生されたときに出てくる再生排気を排出する再生排気路４５が連通している。上記再生排気路４５には、各吸着塔４１Ａ，４１Ｂに対応して分岐する分岐路に開閉弁が設けられている。
【００９１】
〔ヒーター３０〕
上記ヒーター３０は、上記第１〜第１１の実施形態に示したものを適用することができる。
つまり、長手方向Ｘと幅方向Ｙがあるシート状の加熱体３２を含んで構成される。
上記加熱体３２が、上記幅方向Ｙには曲がらず、上記長手方向Ｘにおいてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっている。
上記加熱体３２の上記幅方向Ｙが、上記容器１０内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、実質的に沿うように配置されている。
【００９２】
〔本実施形態の効果〕
【００９３】
本実施形態は、容器１０とヒーター３０とを有する吸着塔４１Ａ，４１Ｂを複数備えている。上記容器１０には吸着剤が充填されるとともにヒーター３０が配置され、その内部に流体が流通する。上記各吸着塔４１Ａ，４１Ｂでは、吸着工程と再生工程を行うことができ、上記吸着工程と上記再生工程を交互に切り替えて運転する。このように、上記容器１０内にヒーター３０を配置し、容器１０と別に加熱器を設ける必要がなく、コンパクト化できる。また、加熱器と容器１０を連絡する配管に熱を奪われることがなく、熱のロスすなわち消費エネルギーを節減できる。
【００９４】
本実施形態では、上記ヒーター３０の構成に含まれる加熱体３２は、長手方向Ｘと幅方向Ｙがあるシート状である。上記加熱体３２は、上記幅方向Ｙには曲がらず、上記長手方向Ｘにおいてシート面同士が互いに平行に対面する部分を有するよう曲がっている。そして、上記加熱体３２は、上記容器１０内を上流側から下流側に向かう上記流体の流れに対し、上記幅方向Ｙが実質的に沿うように配置される。これにより、上記加熱体３２の上記シート面が、上記流体の流れに対して実質的に平行になる。したがって、メッシュ状の加熱器に比べて圧力損失が大幅に低減し、消費エネルギーを節減できる。
また、ヒーター３０で容器１０内を直接加熱するため、加熱するためだけの加熱用の流体の必要量を削減できる。たとえば空気を除湿するときにも、再生用のブロワをサイズダウンし、消費エネルギーを削減できる。また、除湿後の乾燥空気を加熱用として利用しなくてすむため、得られる乾燥空気が目減りしない。
【００９５】
〔運転例〕
上述した容器１０内に吸着剤としてゼオライト（東ソー製ゼオラムＦ−９）を充填し、水分飽和の空気を下部から上部方向に流通させ、容器１０上部から露点−７２℃以下の乾燥空気を得ることができた。その後、容器１０の上部から下部方向に乾燥窒素を流通させ、さらに加熱体３２に電圧を印加することで、容器１０内を２５０℃まで加熱し、吸着剤の再生処理を行うことができた。
【００９６】
また、容器１０内にゼオライト（東ソー製ゼオラムＦ−９）を充填し、ＣＯ２を４００ｍｏｌｐｐｍ含む窒素ガスを下部から上部方向に流通させ、容器上部からＣＯ２濃度０．１ｐｐｍ以下の窒素ガスを得ることができた。その後、容器の上部から下部方向に窒素ガスを流通させ、更に加熱体３２に電圧を印加することで、容器１０内を１５０℃まで加熱し、吸着剤の再生処理を行うことができた。
【００９７】
なお、このような渦巻形状のヒーターを温度スイング吸着（ＴＳＡ）に用いる場合、渦巻形状のヒーターに用いるシート状の金属膜等は、常温〜＋２５０℃の温度スイングに耐えることが必要であり、また、吸着剤を渦巻の間に充填する必要があることから、吸着剤で破れない程度の強度が必要である。
【００９８】
◆その他の変形例
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
たとえば、上記第１方向を幅方向とし、上記第１方向を長手方向とすることもできる。
【符号の説明】
【００９９】
１０：容器
１０Ａ：鏡板（上部）
１０Ｂ：鏡板（下部）
１０Ｃ：円筒体
１１：流入口
１２：流出口
３０：ヒーター
３０Ａ：ヒーター（上流側）
３０Ｂ：ヒーター（下流側）
３０Ｃ：ヒーター（外側）
３０Ｄ：ヒーター（内側）
３０Ｐ：ヒーター（Ｐ剤充填層）
３０Ｑ：ヒーター（Ｑ剤充填層）
３０Ｒ：ヒーター（Ｒ剤充填層）
３１：電極
３２：加熱体
３３：通過孔
３４Ａ：整流板
３４Ｂ：整流板
３５：段差部
３６：反転部
３７Ｐ：Ｐ剤充填層
３７Ｑ：Ｑ剤充填層
３７Ｒ：Ｒ剤充填層
４１Ａ：吸着塔
４１Ｂ：吸着塔
４２：多湿空気導入路
４３：乾燥空気排出路
４４：再生用空気導入路
４５：再生排気路
４６：ブロア
【図１】
2020123466.tif 000003
【図２】
2020123466.tif 000004
【図３】
2020123466.tif 000005
【図４】
2020123466.tif 000006
【図５】
2020123466.tif 000007
【図６】
2020123466.tif 000008
【図７】
2020123466.tif 000009
【図８】
2020123466.tif 000010
【図９】
2020123466.tif 000011
【図１０】
2020123466.tif 000012
【図１１】
2020123466.tif 000013
【図１２】
2020123466.tif 000014