(57)【要約】【課題】  省エネルギーで低露点の空気を供給する装置を実現する。【解決手段】  省エネルギーで低露点の空気を供給するという目的を、除湿ロータを前段と後段複数段設け、いずれの除湿ロータにもパージゾーンを設け、各パージゾーンは処理ゾーンを通過する空気と同じ方向に空気を流す正パージとし、後段除湿ロータのパージゾーン出口空気を後段除湿ロータの再生空気とし、後段除湿ロータの再生ゾーン出口空気を前段除湿ロータの再生空気として利用するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも前段と後段の２つの除湿ロータを有し、それぞれの除湿ロータは処理ゾーン、再生ゾーン、パージゾーンに分割され、前記各パージゾーンに流す空気の方向は前記各処理ゾーンに流す空気の方向と同一方向とし、前段除湿ロータの処理ゾーンには外気を送り、前段除湿ロータの処理ゾーンを出た空気を後段除湿ロータの処理ゾーンに送り、後段除湿ロータの処理ゾーンを出た空気を製品空気として室内に送るようにし、後段除湿ロータのパージゾーンには後段除湿ロータの処理ゾーンに送られる空気を分岐して流し、後段除湿ロータのパージゾーンを出た空気を加熱して後段除湿ロータの再生ゾーンに送り、後段除湿ロータの再生ゾーンを出た空気を前段除湿ロータのパージゾーンに送り、前段除湿ロータのパージゾーンを出た空気を加熱して前段除湿ロータの再生ゾーンに送るようにしたことを特徴とする除湿機。
【請求項２】
前段除湿ロータの処理ゾーンと後段除湿ロータの処理ゾーンとの間であって、後段除湿ロータのパージゾーンへの分岐点より前にインタークーラを設けたことを特徴とする請求項１記載の除湿機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給空気の露点が摂氏マイナス１００度付近になる低露点の空気を供給することの可能な除湿機に関するもので、特に省エネルギー効果の高いものである。
【背景技術】
【０００２】
世界的に省エネルギーの要請が強くなり、その解決策の１つとして電気自動車の開発要請が強くなっている。そのため電気自動車などに応用するリチウム電池のリチウム電池の性能の向上が求められている。リチウム電池は、その原料であるリチウムが水分子と極めて反応し易く、リチウム電池の製造工程の環境は極めて低露点に保つ必要がある。また、それ以外の産業分野でも、例えば特定の薬品を生産する製薬工程では環境を極めて低い露点に維持しないと、得られる薬品の品質が維持できない場合がある。
【０００３】
このように特定の産業では低露点の空気を必要とし、そのために吸着式の除湿機が用いられている。  しかし、このような吸着式の除湿機で低露点の空気を提供するためには消費電力が大きくなるという欠点があった。
この改善策として、特許文献に開示されるように、除湿ロータにパージゾーンを設け、除湿ロータの再生エネルギーの一部を回収するようにして、省エネルギーをはかるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２０８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、低露点空気を供給する除湿機のさらなる省エネルギー効果を高め、また小型化する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、除湿ロータを前段と後段複数段設け、いずれの除湿ロータにもパージゾーンを設け、各パージゾーンは処理ゾーンを通過する空気と同じ方向に空気を流す正パージとし、後段除湿ロータのパージゾーン出口空気を後段除湿ロータの再生空気とし、後段除湿ロータの再生ゾーン出口空気を前段除湿ロータの再生空気として利用することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の除湿機は、複数段の除湿ロータを設け、後段除湿ロータの再生ゾーン出口空気を前段除湿ロータの再生空気として用いるため、温度の高い後段除湿ロータの再生ゾーン出口空気を前段除湿ロータの再生空気として用いるため、前段除湿ロータの再生空気をつくるためのエネルギーが少なくなるという利点がある。特に後段除湿ロータの処理ゾーンに流れる空気の絶対湿度は低くなっているため、後段除湿ロータに吸着する水分の量は少ない。このため、後段除湿ロータの再生エネルギーは小さく、よって後段除湿ロータの再生ゾーン出口空気の温度が高い。よって前段除湿ロータの再生空気を作るために必要なエネルギーが大幅に節減される。  
【０００８】
さらに前段及び後段の除湿ロータのパージゾーンを通過した空気の全量を各除湿ロータの再生ゾーンに導入しているため、パージゾーンで回収した熱エネルギーを無駄なく使うことができる。
【０００９】
そして前段及び後段のパージの方向として、再生ゾーンを流れる空気の方向と逆で処理ゾーンを流れる空気と同じ方向の、正パージとしているため、再生ゾーンのエネルギーをより多く回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は除湿機の実施例を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
省エネルギーで低露点の空気を供給するという目的を、除湿ロータを前段と後段複数段設け、いずれの除湿ロータにもパージゾーンを設け、各パージゾーンは処理ゾーンを通過する空気と同じ方向に空気を流す正パージとし、後段除湿ロータのパージゾーン出口空気を後段除湿ロータの再生空気とし、後段除湿ロータの再生ゾーン出口空気を前段除湿ロータの再生空気として利用することによって実現した。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１について以下、図面に沿って説明する。１は前段除湿ロータで、２は後段除湿ロータである。これらはハニカム状ロータであって、シリカゲルや親水性ゼオライトなどの湿気吸着剤が担持されている。また前段除湿ロータ１は処理ゾーン３、再生ゾーン４、パージゾーン５の３つのゾーンに分割され、後段除湿ロータ２も同様に処理ゾーン６、再生ゾーン７、パージゾーン８の３つのゾーンに分割されている。２つの除湿ロータ１，２はそれぞれモータ（図示せず）によって駆動されるが、この技術は一般的であるため説明を省略する。
【００１３】
９及び１０はそれぞれバルブであり、バルブ９は外気ＯＡの導入量を調節し、バルブ１０は室内還気ＲＡの量を調節するものである。つまりバルブ９とバルブ１０との開口度を調節することによって、外気ＯＡと室内還気ＲＡとの比を調整することができる。
【００１４】
１１はフィルターで、外気中のゴミや塵を除去するものである。１２はプレクーラであり、外気を冷却するもので、結露水を流すドレンが設けられている。１３は処理ファンであり、外気ＯＡや室内還気ＲＡを前段除湿ロータ１の処理ゾーン２へ送るものである。１４はインタークーラで、前段除湿ロータ１の処理ゾーン２を出て温度の上昇した空気を冷却するものである。
【００１５】
１５はアフターヒータであり、必要に応じて室内への供給空気ＳＡの温度を調節するものである。１６及び１７はそれぞれバルブであり、バルブ１６は処理空気を室内へ供給する供給空気ＳＡの量を調節し、バルブ１７は排気ＥＡの量を調節するものである。つまりバルブ１６と１７の開度によってパージゾーン５，８に流れる空気の量も調整される。
【００１６】
１８は前段除湿ロータ１の再生ゾーン４に送る空気を加熱する再生ヒータであり、１９は後段除湿ロータ２の再生ゾーン７に送る空気を加熱する再生ヒータである。２０は再生ゾーン４を通過した空気を大気に放出するための排気ファンである。
【００１７】
本発明の除湿機の実施例１は上記のような構成であり、以下その動作を説明する。先ず外気ＯＡ及び室内還気ＲＡは処理ファン１３によって吸い込まれる。この時、外気ＯＡと還気ＲＡの量の比はバルブ９とバルブ１０の開口度によって決定される。
【００１８】
外気ＯＡはフィルターによって塵やゴミが取り除かれ、プレクーラ１２によって冷却される。これによって外気ＯＡはプレクーラ１２の温度まで露点が下がり、温度も下がる。そして外気ＯＡと室内還気ＲＡとは混合して処理ファン１３に入り、加圧されて前段除湿ロータ１の処理ゾーン３を通過する。
【００１９】
処理ゾーン３によって空気中の湿分は吸着され、乾燥空気となる。この時、吸着熱によって温度が上昇し、高温の乾燥空気となってインタークーラ１４に入る。インタークーラ１４によって冷却された乾燥空気は後段除湿ロータ２の処理ゾーン６とパージゾーン８へと分岐される。
【００２０】
後段除湿ロータ２の処理ゾーン６を通過した乾燥空気は、処理ゾーン６を通過する際にさらに吸着がなされ、さらに絶対湿度が下がり、超低露点の空気となる。この超低露点の空気は、必要に応じてアフターヒータ１５で加熱され供給空気ＳＡとなって室内に供給される。
【００２１】
一方、パージゾーン８へ分岐された空気は再生ゾーン７の熱を回収して温度が上昇し、再生ヒータ１９によって高温になり、再生ゾーン７を通過する。この通過によって後段除湿ロータ２によって吸着された湿分が脱着され、再生ゾーン７を出た空気は絶対湿度が上昇する。しかし後段除湿ロータ２の吸着した湿分の量が少ないため、再生ゾーン７を出た空気は、前段除湿ロータ１の再生を行うには十部の湿度である。
【００２２】
後段除湿ロータ２の再生ゾーン７を通過した空気は前段除湿ロータ１のパージゾーン５に入り、ここで再生エネルギーを回収して、再生ヒータ１８に入る。再生ヒータ１８によって高温になった空気は再生ゾーン４を通過し、前段除湿ロータ１を再生する。
【００２３】
つまり再生ゾーン４に入った高温空気は、前段除湿ロータ１に吸着された湿分を脱着し、多湿空気となって再生ファン２０に吸い込まれる。再生ファン２０を通過した多湿空気はバルブ１７によって量が調節されて、排気ＥＡとなって大気放出される。
【００２４】
以上の動作について、実際に測定したデータについて表を参照して説明する。表１及び表２は、本来それぞれを連結すべきものであるが、見易さを考慮して２つに分割している。表１〜表１３の記号（１）〜（１８）は、それぞれ図１上の記号（１）〜（１８）に対応し、図１上の各記号の示す部分の空気条件を表す。表１の露点温度に関して、摂氏０度以下は霜点(凝固点)、以上は露点(凝縮点)で表示した。
【００２５】
表１〜表１３に示す測定データは、次の条件を想定して行った実験結果である。つまり外気ＯＡ＝乾球摂氏３５．０度,
相対湿度６０％、室内還気ＲＡ＝４０２０ｍ３／時（摂氏２０度) , 乾球摂氏２３．０度, 露点摂氏−４０度、供給空気ＳＡ＝４２６０ｍ３／時(摂氏２０度) , 乾球摂氏１４．５度以下 ,露点摂氏−８０度以下、室内熱負荷＝１２．０４ＫＷ、室内湿分負荷＝４人×１００ｇ／（時・人）＝４００ｇ／時である。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
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【００２８】
表１及び表２は上記の動作説明中の各部分の空気条件を具体的に示し、外気ＯＡが最終的に目的とする供給空気ＳＡの条件となって室内に供給されることがわかる。
表３は前段除湿ロータ１の処理ゾーン３の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。これによって前段除湿ロータ１の処理ゾーンで７０５２ｇ／時の水分が除去されたことがわかる。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
また表４は前段除湿ロータ１のパージゾーン５の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。これによって、６６１１３ｋＪ／時のエネルギーが回収されている事がわかる。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
そして表５は前段除湿ロータ１の再生ゾーン４の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。これによって７０８３ｇ／時の水分が大気ＯＡへ放出されることがわかる。
【００３３】
【表５】
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【００３４】
表６は後段除湿ロータ２の処理ゾーン６の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。
【００３５】
【表６】
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【００３６】
表７は後段除湿ロータ２のパージゾーン８の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。これによって、９５２６７ｋＪ／時のエネルギーが回収されている事がわかる。
【００３７】
【表７】
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【００３８】
表８は後段除湿ロータ２の再生ゾーン７の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。これによって、６９ｇ／時の水分が後段除湿ロータ２から脱着されている事がわかる。この水分量が加えられた空気が前段除湿ロータ１の再生に使われるが、表５でわかるように前段除湿ロータ１の再生ゾーン４の前後の水分量と比較して格段に少ないため、再生ゾーン７を出た空気を前段除湿ロータ１の再生に使っても問題がないことがわかる。
【００３９】
【表８】
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【００４０】
表９はプレクーラ１２の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。これによって、７８２０２ｋＪ／時の熱負荷が除去されている事がわかる。プレクーラ１２はヒートポンプを使うことができるため、ここで熱負荷を除去する事が後段の処理効率を高める事に寄与する。
【００４１】
【表９】
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【００４２】
表１０はインタークーラ１４の前後で空気条件がどのように変化したか、実験を行った結果を示す。これによって、１６１９０４ｋＪ／時と大きく熱負荷が除去されている事がわかる。プレクーラ１４はヒートポンプを使うことができるため、ここで熱負荷を除去する事が後段除湿ロータ２吸着効率を高める事に寄与する。
【００４３】
【表１０】
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【００４４】
表１１は前段除湿ロータ１の再生ゾーン４に送る空気を加熱する再生ヒータ１８の前後の空気条件の変化を表す。再生ヒータ１８によって再生空気に４９７２２ｋＪ／時のエネルギーが与えられている。ここで表４を参照すると、再生ヒータ１８によって再生空気に与えられたエネルギーのうち、前段除湿ロータ１のパージゾーン５で、６６１１３ｋＪ／時のエネルギーが回収されていることがわかる。
【００４５】
【表１１】
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【００４６】
表１２はアフターヒータ１５によって供給空気ＳＡにどの程度のエネルギーが与えられたかを示す。この例では２５７８ｋＪ／時のエネルギーが与えられている。
【００４７】
【表１２】
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【００４８】
表１３は後段除湿ロータ２の再生ゾーン７に送る空気を加熱する再生ヒータ１９の前後の空気条件の変化を表す。再生ヒータ１９によって再生空気に８９４９９ｋＪ／時のエネルギーが与えられている。ここで表７を参照すると、再生ヒータ１９によって再生空気に与えられたエネルギーのうち、後段除湿ロータ２のパージゾーン８で、９５２６７ｋＪ／時のエネルギーが回収されていることがわかる。これだけを見ると、投入エネルギーよりも回収エネルギーが大きく矛盾するように見えるが、表８に示すように再生ゾーン７前後のエネルギーの差が１１５７２１ｋＪ／時であり、後段除湿ロータ２のエネルギー収支からすると、矛盾がない。
【００４９】
【表１３】
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【００５０】
以上の説明のとおり、本発明の除湿機は供給空気ＳＡの露点を摂氏−８０度まで下げながら、消費エネルギーを抑える事ができる。  
【００５１】
本発明の除湿機の実施例は以上のように構成され動作するが、必要とする空気条件や外気OAの空気条件によっては、インタークーラ１４やアフターヒータ１５はなくてもよい。つまり後段除湿ロータ２の湿気吸着剤としてゼオライトを用いると、空気の温度が高くても湿気の吸着が行われるため、条件によってはインタークーラ１４は不要である。さらに供給空気の温度が低くてもよい場合にはアフターヒータ１５も不要である。
【００５２】
このように必要とする空気条件や外気OAの空気条件によっては、インタークーラ１４やアフターヒータ１５はなくてもよいため、このような場合にはさらに消費エネルギーを少なくすることが可能である。
【００５３】
このことは、必要とする空気条件や外気OAの空気条件が変化する場合には、インタークーラ１４やアフターヒータ１５を設置しておき、条件に応じてインタークーラ１４にまわす冷水や冷媒を流したり止めたりし、アフターヒータ１５の電源も入れたり切ったりする事で、消費エネルギーを減らすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の除湿機は、少ないエネルギーで露点温度が極めて低い空気を供給することができ、リチウム電池の製造工程や製薬工場などにも適用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１         前段除湿ロータ
２         後段除湿ロータ
３         処理ゾーン
４         再生ゾーン
５         パージゾーン
６         処理ゾーン
７         再生ゾーン
８         パージゾーン
９         バルブ
１０       バルブ
１１      フィルター
１２       プレクーラ
１３       処理ファン
１４       インタークーラ
１５       アフターヒータ
１６       バルブ
１７       バルブ
１８       再生ヒータ
１９       再生ヒータ
２０       再生ファン
【図１】
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