(57)【要約】【課題】要求露点温度の異なる２つの対象空間に対して、各対象空間の雰囲気を要求露点温度の範囲内に維持しつつ、従来よりもエネルギー消費を削減し、除湿システム全体のランニングコストを低減することができる除湿システムを提供する。【解決手段】第１の除湿装置１０は、自装置の除湿ゾーン１２に対象空気を通過させて除湿し、低露点な第１の処理空気を生成する。そして、生成した低露点な第１の処理空気を対象空間Ａに供給する。第２の除湿装置２０は、低露点な第１の処理空気の一部を自装置の除湿ゾーン２２に通過させて除湿し、より低露点な第２の処理空気を生成する。そして、生成したより低露点な第２の処理空気を対象空間Ｂに供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分吸着剤を含浸あるいは担持したロータを回転させながら除湿ゾーンに空気を通過させることによって当該空気を除湿すると共に、再生ゾーンに加熱空気を通過させることによって前記ロータを再生する第１の除湿装置と第２の除湿装置と、を備え、要求露点温度の異なる２つの対象空間のそれぞれに、露点温度の異なる空気を供給する除湿システムであって、
前記２つの対象空間は、要求露点温度α以下で、水分負荷のある第１の対象空間と、要求露点温度が前記αより低いβ以下で水分負荷が第１の対象空間よりも小さいあるいは水分負荷のない第２の対象空間とからなり、
前記第１の除湿装置は、当該第１の除湿装置の除湿ゾーンを通過させて、前記第１の対象空間の要求露点温度αよりも低露点な露点温度γの第１の処理空気を生成し、この第１の処理空気を前記第１の対象空間に対して供給し、
前記第２の除湿装置は、前記第１の除湿装置による処理空気の一部を当該第２の除湿装置の除湿ゾーンに通過させて、前記第２の対象空間の要求露点温度β以下の露点温度δの第２の除湿装置による処理空気を生成し、この第２の除湿装置による処理空気を前記第２の対象空間に対して供給すること、を特徴とする除湿システム。
【請求項２】
前記第１の除湿装置と前記第２の除湿装置が、要求露点温度α以下の前記第１の対象空間への処理空気と、要求露点温度β以下の第２の対象空間への処理空気を除湿する場合に、前記第１の除湿装置と前記第２の除湿装置の除湿運転に必要な冷却及び加熱の合計エネルギーと、
前記第１の除湿装置と前記第２の除湿装置が、前記各対象空間に前記第１の除湿装置による処理空気と前記第２の処理装置による処理空気を供給するために必要な送風機の運転に必要な合計エネルギーとの総和が最小になるように、
前記第１の処理装置による処理空気の露点温度γと第２の処理装置による処理空気の露点温度δを決定すること、を特徴とする請求項１に記載の除湿システム。
【請求項３】
前記第１の除湿装置による処理空気の露点温度γが、前記αと前記βとの平均値以下、前記β以上であること、を特徴とする請求項１または２に記載の除湿システム。
【請求項４】
前記第１の除湿装置による処理空気の一部が前記第２の除湿装置の再生ゾーンを通過し、当該第２の除湿装置の再生ゾーンを通過した空気が、前記第１の除湿装置の再生ゾーンを通過するように構成されていること、を特徴とする請求項１乃至３に記載の除湿システム。
【請求項５】
前記ロータは、円筒状の部材でその内部にシリカゲルを坦持するものであり、
前記第１の除湿装置および第２の除湿装置それぞれの前記再生ゾーンを通過する前記加熱空気の温度が、１５５℃未満で加熱源が蒸気であること、を特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の除湿システム。
【請求項６】
前記第１の除湿装置の再生ゾーンに再生外気を給気する外気給気ダクトと、
当該再生ゾーンから排出された再生排気を排気する排気ダクトを備え、
前記排気ダクトと前記外気給気ダクトには、前記再生排気と前記再生外気との熱交換をする熱交換器を設けたこと、を特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の除湿システム。
【請求項７】
前記第１の除湿装置および前記第２の除湿装置の少なくとも一方の前記ロータは、
自装置のロータが除湿ゾーンに入る前に予冷する予冷パージゾーンと、自装置のロータが再生ゾーンに入る前に予熱する予熱パージゾーンとを備え、
前記予冷パージゾーンと予熱パージゾーンとの間には閉鎖系の循環経路を設けたこと、
を特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の除湿システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式ロータを備えた除湿システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や、リチウムイオン電池の一部の製造プロセスは、水分の影響を受けやすいため、低湿度環境内で行われる。例えば、リチウムイオン電池のほとんどの製造プロセスでは、露点温度−３０℃以下の雰囲気とすることが要求される。特に、電解液を電池パッケージ内に注入するプロセスでは、電解液が水分と反応しやすいことから、その反応を十分に抑制する必要があり、露点温度−６０℃程度の製造環境が求められる。このような製造環境を低露点に維持するために除湿システムが導入されている。
【０００３】
従来から一般に用いられている冷却除湿方法では、冷却装置部分の霜付き（凍結）があるため、露点温度が０℃程度以下には対応できない。
【０００４】
そこで、上記低湿度環境で要求される低露点な環境に保つための除湿システムには、図５に示すような回転式のロータを用いた除湿装置３０が使用されている。この除湿装置３０は、軸方向に気体が流れるように構成された円筒状のロータ３１を有している。ロータ３１の内部はハニカム状になっており、塩化リチウムや塩化カルシウムなどの吸収液を含侵させた不織布や、シリカゲル、ゼオライトなどの吸着剤が坦持されている。ロータ３１の端面は、セパレータ３５により除湿ゾーン３２、再生ゾーン３３、パージゾーン３４に仕切られている。
【０００５】
このような除湿装置３０を用いて露点温度−６０℃程度の供給空気を得るための除湿システムの構成例を図６に示す。なお、図６では、説明のためロータ３１を模式的に表現している。具体的には、図のロータ３１は、ある瞬間に内部を流れる気体の状態によって、除湿対象の空気が流れる部分を除湿ゾーン３２、再生空気が流れる部分を再生ゾーン３３、パージ空気が流れる部分をパージゾーン３４としている。
【０００６】
ファンによってシステム内に取り込まれた外気は、プレクーラ３６で所定の温度まで冷却除湿された後、室内からの戻り空気と混合され除湿ゾーン３２を通過することでロータ３１の吸着剤により水分が吸着され、例えば露点温度−６０℃の空気となる。その後、熱交換機３７によって所定の温度に調整されて低湿度室へと供給される。
【０００７】
一方、プレクーラ３６を出た空気と戻り空気の混合空気の一部（パージ空気）は、再生ゾーンで加熱されたロータ３１を冷却するためにパージゾーン３４へと導入される。パージゾーン３４を出た空気（再生空気）は、再生ヒータ３８で所定の温度まで加熱された後、再生空気ファンによって再生ゾーン３３へと導入される。再生空気は、再生ゾーン３３を通過する際に吸着剤に吸着された水分を脱離させてロータ３１の吸着剤の吸着力を回復する。再生ゾーン３３を出た水分を含んだ空気（再生排気）は、システム外へと排気される。このように、乾式除湿装置３０は、ロータ３１が回転しながら水分の吸着と脱離を連続的に行うことで、高い除湿性能を発揮することができる。なお、供給空気の露点温度が−５０℃程度よりも高い場合は、再生空気に外気あるいは再生排気の一部を混合する場合もある。
【０００８】
しかし、このような回転式ロータを使用した除湿システムは、電気や高圧蒸気といったエクセルギーの高いエネルギーを必要とする。また再生空気全量を室内からの戻り空気も混合したパージエアを用いて再生空気温度も１４０℃以上といった高温となっており、流量も多く、通常２４時間連続運転であることもあり、エネルギー消費量が非常に多いことから、消費エネルギーの低減が求められていた。また、特許文献１では、再生排気の再循環利用や特許文献２ではパージエアの閉サイクル利用などの提案がされているが、これらのシステムでは露点湿度−６０℃の達成は難しかった。また、特許文献３，４では、除湿回転ロータを直列に配置して、低湿度室に供給する空気を１系統として、要求される最も低い露点湿度に合わせてシステムを構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２７２８３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４６６５号公報
【特許文献３】特開２０００−３００９３５号公報
【特許文献４】特開昭６１−７１８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記のような消費エネルギーの低減あるいは、露点温度−６０℃といった極低露点空気を得るための工夫はしているものの、いずれの従来技術も、低湿度室全体に１系統すなわち同一の露点温度で供給していることから、要求される低露点温度の空気を得るためには、消費エネルギーの低減が難しかった。
【００１１】
通常、低湿度室には、作業員などの水分負荷があるため、室内の露点温度は、−３０℃〜−４０℃程度以下に設定される。一方、製造プロセスの重要な空間では露点温度−６０℃程度が求められている。
【００１２】
この点を改良するために、露点温度を−６０℃とする必要があるリチウムイオン電池の電解液を扱うプロセスについては、低湿度室内にチャンバ状の作業空間を設けるなどして、作業員などの人体負荷が作業空間に入り込まないような提案も行っている。
【００１３】
しかし、たとえ作業空間と作業員などの水分負荷が存在する空間とを区分したとしても、特許文献１〜４の発明は、低湿度室全体に露点温度が同一の１系統（特許文献３，４では−６０℃未満）の空気を供給していることから、供給空気の露点温度は必要とされる最低露点温度に合わせる必要があり、エネルギーの低減は難しかった。通常、供給空気量を同じとすると、露点温度−５０℃と露点温度−６０℃の供給では、ロータ及びその周辺で使用される冷却加熱装置、具体的にはプレクーラや再生ヒータ、アフターヒータのエネルギー消費が１．５〜２倍となるという課題があった。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低湿度室内に要求露点温度α以下で、水分負荷のある第１の対象空間と、要求露点温度が前記αより低いβ以下で、水分負荷が第１の対象空間よりも小さい、あるいは水分負荷のない第２の対象空間とがある場合において、各対象空間の雰囲気を要求露点温度以下に維持しつつ、従来よりもエネルギー消費を削減し、システム全体のランニングコストを低減することができる除湿システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために本発明の除湿システムは、以下の構成を有することを特徴とする。
（１）要求露点温度の異なる２つの対象空間のそれぞれに、露点温度の異なる空気を供給する。
（２）水分吸着剤を含浸あるいは担持したロータを回転させながら除湿ゾーンに空気を通過させることによって空気を除湿すると共に、再生ゾーンに加熱空気を通過させることによってロータを再生する第１の除湿装置と第２の除湿装置と、を備える。
（３）２つの対象空間は、要求露点温度α以下で、水分負荷のある第１の対象空間と、要求露点温度が前記αより低いβ以下で水分負荷が第１の対象空間よりも小さいあるいは水分負荷のない第２の対象空間とからなる。
（４）第１の除湿装置は、自装置の除湿ゾーンを通過させて、前記第１の対象空間の要求露点温度αよりも低露点な露点温度γの第１の除湿装置による処理空気を生成し、この第１の除湿装置による処理空気を第１の対象空間に対して供給する。
（５）第２の除湿装置は、第１の除湿装置による処理空気の一部を自装置の除湿ゾーンに通過させて、第２の対象空間の要求露点温度β以下の露点温度δの第２の除湿装置による処理空気を生成し、この第２の処理空気を前記第２の対象空間に対して供給する。
【００１６】
また、次のような構成も本発明の一態様である。
（６）第１の除湿装置と第２の除湿装置が、要求露点温度α以下の第１の対象空間への処理空気と、要求露点温度β以下の第２の対象空間への処理空気を除湿する場合に、第１の除湿装置と第２の除湿装置の除湿運転に必要な冷却及び加熱の合計エネルギーと、第１の除湿装置と第２の除湿装置が、各対象空間に第１の除湿装置による処理空気と第２の処理装置による処理空気を供給するために必要な送風機の運転に必要な合計エネルギーとの総和が最小になるように、第１の処理装置による処理空気の露点温度γと第２の処理装置による処理空気の露点温度δを決定してもよい。
（７）第１の処理装置による処理空気の露点温度γが、第１の対象空間の要求露点温度αと第２の処理空間の要求露点温度βとの平均値以下、前記β以上となるようにしてもよい。
（８）第１の処理装置による処理空気の一部が第２の除湿装置の再生ゾーンを通過するように構成し、第２の除湿装置の再生ゾーンを通過した空気が、第１の除湿装置の再生ゾーンを通過するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、要求露点温度α以下で、水分負荷のある第１の対象空間と、要求露点温度が前記αより低いβ以下で水分負荷が第１の対象空間よりも小さいあるいは水分負荷のない第２の対象空間とについて、各対象空間の雰囲気を効率良く要求露点温度以下に維持することにより、エネルギー消費を削減し、システム全体のランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る除湿システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る乾式除湿装置の作用を説明する空気線図である。
【図３】第２の実施形態に係る除湿システムの構成を示すブロック図である。
【図４】第３の実施形態に係る除湿システムの構成を示すブロック図である。
【図５】回転式のロータを使用した乾式除湿装置の構成を示す図である。
【図６】乾式除湿装置を使用した従来の除湿システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
［第１の実施形態］
（１．構成）
（１−１．全体構成）
図１は、本実施形態に係る除湿システム１、および除湿システム１が除湿空気を供給する対象空間Ａ、Ｂを示す図である。除湿システム１は、直列に接続された第１の除湿装置１０と第２の除湿装置２０を有する。第１の除湿装置１０は、除湿システム１内に取り込まれた外気と対象空間Ａからの戻り空気の混合空気を除湿し、除湿後の低露点空気を対象空間Ａに供給するものである。第２の除湿装置２０は、第１の除湿装置１０で除湿された空気の一部を取り込んで更に除湿し、より低露点な空気を対象空間Ｂに供給するものである。
【００２０】
対象空間Ａと対象空間Ｂは、それぞれで要求される露点温度が異なる別々の空間である。本実施形態では、対象空間Ａの要求露点温度αは−３２℃以下、対象空間Ｂの要求露点温度βは−６０℃以下である。これらの要求露点温度は、各対象空間の雰囲気について最低限維持しなければならない露点温度である。
【００２１】
対象空間Ａは、例えば、作業員が存在する室内空間であり、人体やその他による水分負荷があり、この対象空間Ａ内の空気を要求露点温度α（−３２℃）以下に維持するためには、水分負荷を考慮して、要求される露点温度αよりも低露点温度の空気を供給しなければならない空間である。一方、対象空間Ｂは、湿度負荷が入り込まないように供給空気により陽圧が維持されるように仕切られている。対象空間Ｂは、湿度負荷が存在しない空間であって、例えば低湿度室の一部に区画形成された装置用のブースである。湿度負荷がないため、この対象空間Ｂに対しては、要求露点温度β（−６０℃）の空気を供給すればよい。
【００２２】
（１−２．第１の除湿装置）
図１に示すように、第１の除湿装置１０は、内部にシリカゲルなどの吸着剤を坦持したロータ１１を備えている。ロータ１１の端面は、図示しないセパレータにより除湿ゾーン１２、再生ゾーン１３、パージゾーン１４に仕切られている。この第１の除湿装置１０の構成は、従来の除湿装置３０と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００２３】
この第１の除湿装置１０は、次のようにして対象空間Ａに低露点空気を供給する。すなわち、ファン７ａによって、外気ダクト２からシステム内に取り込まれた外気は、プレクーラ４ａで所定の温度まで冷却された後、対象空間Ａから環気ダクト２ｃを通って戻る空気と混合される。混合された空気は、ファン７ａの下流で分岐されて、第１の除湿装置１０の除湿ゾーン１２とパージゾーン１４へと導入される。
【００２４】
除湿ゾーン１２へ導入された空気は、除湿ゾーン１２を通過することで吸着剤により水分が吸着されて低露点空気（以下、第１の処理空気という）となる。この第１の処理空気は、熱交換器５ａによって対象空間Ａ内が所定温度で一定となるように温度調整（加熱及び冷却）された後、給気ダクト３を通って対象空間Ａに供給される。対象空間Ａから戻る空気は、環気ダクト２ｃを通って外気系統と混合される。
【００２５】
一方、ファン７ａの下流で分岐されて、第１の除湿装置１０のパージゾーン１４へと導入される空気は、パージファン７ｂによってパージダクト２ａへ取り込まれ、再生ゾーン１３で加熱されたロータ１１を冷却するためにパージゾーン１４を通過する。パージゾーン１４を出た空気は、合流ダクト２ｂを通って再生空気ダクト７へ導入されて再生空気の一部として利用される。再生空気は、再生ヒータ６ａで所定の温度まで加熱された後、再生ゾーン１３を通過することでロータ１１の吸着剤から水分を脱離させてその吸湿力を回復する。再生ゾーン１３を出た水分を含んだ再生排気は、排気ダクト４を通って、システム外へと排気される。
【００２６】
第１の処理空気、すなわち除湿ゾーン１２から吹出す空気の露点温度γは、対象空間Ａ、Ｂの要求露点温度であるα、βによって決まる後述する設定範囲で設定される。本実施形態では、第１の処理空気の露点温度γは、−５０℃に設定されている。また、第１の処理空気の流量は、対象空間Ａの容積や要求露点温度αと第１の処理空気の露点温度γとの差、対象空間Ａ内の水分負荷及び対象空間Ｂの要求露点温度と流量等に応じて調整される。
（１−３．第２の除湿装置）
図１に示すように、第２の除湿装置２０は、水分吸着剤を含浸あるいは担持したロータ２１を備えている。ロータ２１の端面は、図示しないセパレータにより除湿ゾーン２２、再生ゾーン２３、パージゾーン２４に仕切られている。この第２の除湿装置２０の構成は、上述の除湿装置１０と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００２７】
この第２の除湿装置２０は、次のようにして対象空間Ｂに露点温度βの空気を供給する。すなわち、給気ダクト３を流れる第１の処理空気の一部は、分岐ファン７ｄによって、分岐ダクト３ａに取り込まれる。分岐された第１の処理空気は、プレクーラ４ｂで所定の温度まで冷却された後、分岐ファン７ｄの下流で分岐されて、第２の除湿装置２０の除湿ゾーン２２とパージゾーン２４とに導入される。
【００２８】
除湿ゾーン２２に導入された空気は、除湿ゾーン２２を通過することで、吸着剤により水分が吸着されて、第１の処理空気より低露点な露点温度βの空気（以下、第２の処理空気）となる。この第２の処理空気は、熱交換器５ｂによって対象空間Ｂ内が所定温度で一定となるように温度調整された後、供給ダクト５を通って対象空間Ｂに供給される。
【００２９】
一方、プレクーラ４ｂを出た空気の一部は、再生ゾーン２３で加熱されたロータ２１を冷却するため、パージダクト３ｂを通ってパージゾーン２４へと導入される。パージゾーン２４を出たパージ後の空気は、再生ヒータ６ｂで所定の温度まで加熱された後、再生ゾーン２３を通過することで、ロータ２１の吸着剤から水分を脱離させて吸着剤の吸湿力を回復する。再生ゾーン２３を出た空気は、合流ダクト６を通って再生空気ダクト７に導入され、再生外気及び第１の除湿装置のパージ空気と合流することにより、再利用が図られる。
【００３０】
第２の処理空気、すなわち除湿ゾーン２２から吹出す空気の露点温度βは、水分負荷のない対象空間Ｂの要求露点温度βと同等に設定される。従って、本実施形態では、第２の処理空気の露点温度βは−６０℃に設定されている。また、この第２の処理空気の流量は、対象空間Ｂの排気や陽圧のための必要量に応じて調整される。
【００３１】
（２．作用）
以上のような構成を有する本実施形態の作用を説明する。まず、第１の除湿装置１０で生成する除湿空気、すなわち第１の処理空気の露点温度γの設定方法について説明した上で、除湿システム１の除湿および再生動作について説明する。
【００３２】
（２−１．第１の処理空気の露点温度γの設定）
上述したように、対象空間Ａは、水分負荷が存在し要求露点温度αが−３２℃の空間である。従って、第１の除湿装置１０は、露点温度が−３２℃よりも低い空気を生成して、対象空間Ａに供給する必要がある。
【００３３】
通常、冷房や暖房の顕熱負荷を処理する場合、冷却（加熱）空気の供給量は、要求乾球温度と供給乾球温度との差に一次的に反比例な関係となる。例えば、室内を２０℃に冷却する場合に、５℃差の１５℃で供給する空気量に比べ、１０℃差の１０℃で供給する空気量は半分となり、供給風量は半分となる。一方、図２の露点温度と絶対湿度の関係を示す空気線図からわかるように、露点温度と絶対湿度はリニアな関係にはない。絶対湿度は、露点温度が低くなるほど露点温度差に対する変化量が小さくなる。従って、水分負荷を処理する場合では、供給空気の露点温度差を２倍としたからといって必要風量が半分となるものではない。
【００３４】
例えば、露点温度が−４０℃、−５０℃、−６０℃の空気を用いて、水分負荷Ｚ（ｇ/ｈ）の対象空間Ａ内の空気を要求露点温度αの−３２℃以下とする場合を考える。図２のΔＸ１、ΔＸ２、ΔＸ３は、それぞれ、露点温度が−４０℃、−５０℃、−６０℃の空気と露点温度−３２℃の空気との絶対湿度差を示しており、ΔＸ１＝０．１１０２（ｇ/ｋｇ’）、ΔＸ２＝０．１６４８（ｇ/ｋｇ’）、ΔＸ３＝０．１８２３（ｇ/ｋｇ’）である。
【００３５】
露点温度が−４０℃、−５０℃、−６０℃の空気に対応した供給空気風量をそれぞれＱ−４０、Ｑ−５０、Ｑ−６０とすると、湿度負荷Ｚ（ｇ/ｈ）を除去して露点温度−３２℃の空気に維持するために必要な風量の比は、Ｑ−６０を１００とすると以下の（式１）のようになる。
Ｑ−４０：Ｑ−５０：Ｑ−６０＝（Ｚ／０．１１０２）：（Ｚ／０．１６４８）：（Ｚ／０．１８２３）＝１６５：１１１：１００・・・（式１）
【００３６】
（式１）より、対象空間Ａ内を露点温度−３２℃で維持するために必要な風量は、供給する空気の露点温度を−６０℃から−５０℃に変化させると１１％（１００→１１１）増加する。一方、供給する空気の露点温度を−６０℃から−４０℃に変化させると、必要な風量は６５％（１００→１６５）増加しする。すなわち、露点温度差を２８℃差から１８℃差、８℃差と変えたときに必要な供給風量は、露点温度−６０℃の２８℃差を基準として１１％増、６５％増と変化する。なお、供給空気の露点温度を−５０℃から−８０℃程度の範囲で増やしていくときに、吸着剤の性能やロータの回転数、大きさで、製造コストが急激に上昇し、また消費エネルギーも同様に急激に増加する。そこで、本実施形態では、第１の除湿装置１０で生成する除湿空気の露点温度が−５０℃よりも低いγの設定は、その供給風量の削減効率を考慮して以下のように設定する。
【００３７】
本実施形態では、対象空間Ａの室内で要求される露点温度α、対象空間Ｂの室内で要求される露点温度をβ、そしてα＞βの関係が成立する場合において、第１の処理空気の露点温度γを以下の（式２）ように設定することで除湿システム１のエネルギー消費効率を高めている。
１５＜α−γ≦２０・・・・・・（式２）
【００３８】
また、従来から２台の除湿装置を直列に接続し、極低露点温度の空気を１つの系統で対象空間に供給する提案がなされているが（特許文献３，４）、この場合、前述したように、除湿装置が大型化し、エネルギー消費量が増大し、対象空間の要求（水分負荷の処理あるいは供給空気の水分量）に適した除湿装置（システム）及びエネルギー消費量となっていない。また、本実施形態では第２の処理空気の流量を第１の処理空気の流量の４０％以下とすることが望ましい。
【００３９】
このように設定することは、第１の除湿装置１０と第２の除湿装置２０が、対象空間Ｂに対して供給する第２の処理空気を二段階に除湿する場合に、第１の除湿装置１０と第２の除湿装置２０それぞれの除湿運転に必要な合計エネルギーと、第１の除湿装置１０と第２の除湿装置２０が、対象空間Ａ、Ｂに第１の処理空気と第２の処理空気を供給するために必要な送風機の運転に必要な合計エネルギーとの総和が最小になるように、第１の処理空気の露点温度γと第２の処理空気の露点温度δを決定することに他ならない。第２の処理空気と第１の処理空気の量が近づくと、除湿装置の製造コストやエネルギー消費量の面で優位性がなくなるためである。
【００４０】
（２−２．対象空間の除湿動作）
外気ダクト２から導入された外気は、プレクーラ４ａによって所定の温度に冷却あるいは冷却除湿された後、さらに対象空間Ａから環気ダクト２ｃを通って除湿システム１内に循環される空気と混合される。この外気と循環空気との混合空気は、第１の除湿装置１０の除湿ゾーン１２に導入される。除湿ゾーン１２に導入された空気は、除湿ゾーン１２を通過することでロータ１１の吸着剤によって水分が吸着され、露点温度が−５０℃の除湿空気となる。除湿ゾーン１２を出た空気は、熱交換器５ａによって例えば２３℃とされた後に、給気ダクト３を通って対象空間Ａに供給される。対象空間Ａに対して供給される除湿空気の流量は、ファン７ａおよびパージファン７ｂによって調節された、対象空間Ａを要求露点温度−３２℃以下に維持する為に必要な流量である。この露点温度−５０℃の除湿空気によって水分負荷が処理されることにより、対象空間Ａ内の雰囲気は要求露点温度の−３２℃以下に維持される。
【００４１】
第１の除湿装置１０の除湿ゾーン１２を出た露点温度が−５０℃の除湿空気の一部は、分岐ファン７ｄによって、分岐ダクト３ａに取り込まれてプレクーラ４ｂで所定の温度に冷却された後、第２の除湿装置２０の除湿ゾーン２２へ導入される。除湿ゾーン２２に導入された空気は、除湿ゾーン２２を通過することでロータ２１の吸着剤によって水分が吸着され、露点温度が−６０℃の空気となる。除湿ゾーン２２に導入される空気は、第１の除湿装置１０によって露点温度−５０℃とされた低露点空気であるため、除湿ゾーン２２を通過する際に吸着剤により吸着される水分量は、第１の除湿装置１０の除湿ゾーン１２を通過する際に吸着される水分量と比較すると微量である。
【００４２】
除湿ゾーン２２を出た露点温度−６０℃の除湿空気は、熱交換器５ｂによって例えば２３℃とされた後、給気ダクト５を通って対象空間Ｂへ供給される。対象空間Ｂへ供給される空気の量は、対象空間Ｂの排気や陽圧のための必要流量である。この露点温度−６０℃の除湿空気が供給されることにより、対象空間Ｂ内の雰囲気は要求露点温度の−６０℃に維持される。
【００４３】
（２−３．除湿装置の再生動作）
外気ダクト２から導入されプレクーラ４ａを経た外気と、対象空間Ａから環気ダクト２ｃを通って除湿システム１内に循環される空気との混合空気の一部は、パージファン７ｂによってパージダクト２ａに取り込まれる。この空気は、パージゾーン１４を通過して、再生ゾーン１３で加熱されたロータ１１を冷却する。パージゾーン１４を出た空気は、合流ダクト２ｂを通って再生空気ダクト７へ流入する。
【００４４】
一方、分岐ファン７ｄによって分岐ダクト３ａに導入され、プレクーラ４ｂを出た露点温度−５０℃の除湿空気の一部は、合流ファン７ｅによってパージダクト３ｂに取り込まれて、第２の除湿装置２０のパージゾーン２４を通過する。これにより、再生ゾーン２３で加熱されたロータ２１は冷却され、ロータ２１が高温のまま除湿ゾーンに入ることが防止される。パージゾーン２４を出た空気は、再生ヒータ６ｂによって例えば１５０℃程度に加熱されて、再生ゾーン２３を通過する。これにより、ロータ２１の吸着剤から水分を脱離させて吸着剤の吸湿力を回復する。しかし、第２の除湿装置２０の除湿ゾーン２２を通過する空気は、露点温度−５０℃の低露点な除湿空気であるため、ロータ２１に吸着されている水分量は僅かである。従って、再生ゾーン２３を出た空気に含まれる水分量は、外気のそれと比べると極めて少なく、この水分量が少なく相対湿度が低い空気は、合流ファン７ｅによって合流ダクト６を通って再生空気ダクト７へ合流する。
【００４５】
第１の除湿装置１０のパージゾーン１４を出た空気と、第２の除湿装置２０の再生ゾーン２３を出た空気及び再生外気が混合された再生空気は、再生ヒータ６ａで例えば１５０℃程度まで加熱された後、第１の除湿装置１０の再生ゾーン１３を通過することにより、ロータ１１の吸着剤に吸着された水分を脱離する。これにより、ロータ１１の吸着剤の吸湿力は回復される。再生ゾーン１３を出た水分を含んだ空気は、再生排気として排気ダクト４を流れて、除湿システム１の外部へと排気される。
【００４６】
（３．効果）
（１）本実施形態では、要求露点温度α（−３２℃）で水分負荷の存在する対象空間Ａと、要求露点温度β（−６０℃）で水分負荷のない対象空間Ｂに対して、第１の除湿装置１０が外気等を低露点温度の第１の処理空気（露点温度−５０℃）として対象空間Ａに供給し、第２の除湿装置２０が、第１の処理空気の一部を更に除湿することで第２の処理空気（露点温度−６０℃）を生成して対象空間Ｂへ供給する。これにより、各対象空間の要求露点温度を維持しつつ、それぞれの対象空間への空気の供給量を最適化できる。
【００４７】
すなわち、要求露点温度や水分負荷の条件が異なる対象空間に低い方の露点温度に合わせて供給空気の全量を同一系統で供給することによって生じていた無駄なエネルギーを抑制することができることから、システム内の冷却加熱装置の消費エネルギーを抑えて、除湿システム全体のランニングコストの低減が実現される。
【００４８】
（２）本実施形態では、第１の除湿装置１０で生成される第１の処理空気の露点温度γを、上記（式２）の範囲、すなわち第１の処理空気の露点温度γを−５０℃、第２の処理空気の露点温度βを−６０℃に設定したことにより、第１の処理空気の露点温度γを上記（式２）の範囲外で設定した場合と比較して対象空間Ａの湿度負荷を効率的に処理することができる。これにより、第１の除湿装置１０およびその周辺で使用される冷却加熱装置の消費エネルギーが抑えることができる。
【００４９】
（３）第１の除湿装置１０の再生ゾーン１３を再生するための再生空気に、第２の除湿装置２０の再生ゾーン２３を出た絶対湿度の低い空気を混合することにより、再生空気の相対湿度が下がる。このため、再生ヒータ６ａが再生外気の相対湿度を所定値まで下げるために必要となる加熱エネルギーが低減され、再生ヒータ６ａを低容量化することができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態から再生排気を循環利用可能なように変更したものである。図３は、第２の実施形態に係る除湿システムの構成を示すブロック図である。
【００５１】
（１．構成）
図３に示すように、第２の実施形態では、第１の除湿装置１０の再生排気と再生外気との間に熱交換器８が設けられている。再生外気の熱交換器８への導入前段にはプレクーラ４ｃが設けられている。また、再生排気を再生空気として環流できるように、排気ダクト４と再生空気ダクト７との間にダンパ９ａを備えたバイパスダクト４ａが設けられるとともに、再生空気ダクト７のバイパスダクト４ａとの合流箇所よりも上流側にダンパ９ｂが設けられている。
【００５２】
（２．作用効果）
再生空気ダクト７からシステム内に導入される再生外気は、プレクーラ４ｃによって所定の温度まで冷却され、熱交換器８へ導入される。一方、熱交換器８には第１の除湿装置１０の再生ゾーン１３を出た再生排気も導入される。熱交換器８内で、プレクーラ４ｃによって冷却された再生外気は、再生排気と顕熱交換することにより乾球温度が高くなる。これにより、再生ヒータ６ａが再生空気の乾球温度を所定値まで上げるため（相対湿度を所定値まで下げるため）に必要となる加熱エネルギーが低減され、再生ヒータ６ａを低容量化することができる。
【００５３】
バイパスダクト４ａを設けたことにより、再生排気の一部を再生外気として利用できる。これにより、再生ヒータ６ａが再生空気を所定温度とするための加熱エネルギーを低減できる。また、バイパスダクト４ａのダンパ９ａと、再生空気ダクト７のダンパ９ｂの開度を調整することにより、再生排気を循環させる量を調整することができるため、再生ヒータ６ａの加熱エネルギーを低減することができる。
【００５４】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態から第２の除湿装置１０のロータ１１の構成を変更したものである。図４は、第３の実施形態に係る除湿システムの構成を示すブロック図である。
【００５５】
（１．構成）
図４に示すように、第３の実施形態では、第２の除湿装置１０のロータ１１の端面は、図示しないセパレータにより除湿ゾーン１２、再生ゾーン１３、予冷パージゾーン１４ａ、予熱パージゾーン１４ｂに仕切られている。予冷パージゾーン１４ａと予熱パージゾーン１４ｂは、閉鎖系の循環ダクト９で接続されている。循環ダクト９には、循環ダクト９内の空気を循環させる環流ファン７ｆが設けられている。
【００５６】
（２．作用効果）
予冷パージゾーン１４ａは、ロータ１１が再生ゾーン１３から除湿ゾーン１２へ入る前に通過するゾーンである。予冷パージゾーン１４ａを通過する空気は、再生ゾーン１３で加熱されたロータ１１を冷却する。これにより、ロータ１１が高温のまま除湿ゾーン１２に入ることが防止される。予冷パージゾーン１４ａを出た空気は、ロータ１１の熱を吸収しているため加熱されている。この加熱された空気は、循環ダクト９を通って予熱パージゾーン１４ｂへと導入される。
【００５７】
この予熱パージゾーン１４ｂは、ロータ１１が除湿ゾーン１２から再生ゾーン１３へ入る前に通過するゾーンである。予熱パージゾーン１４ｂを通過する空気は、再生ゾーン１３に入る前のロータ１１を加熱する。これにより、ロータ１１が再生ゾーン１３に入る前に予熱されるため、再生ヒータ６ａの加熱エネルギーが低減され、再生ヒータ６ａを低容量化することができる。予熱パージゾーン１４ｂを出た空気は、ロータ１１への熱放出により冷却されている。この冷却された空気は、循環ダクト９を通って再び予冷パージゾーン１４ａへと導入される。このように、循環ダクト９内の空気は、予冷パージゾーン１４ａと予熱パージゾーン１４ｂを循環するため、第１の除湿装置１０においてパージ用に外気を取り込む必要がない。従って、ファン７ａによって取り込む外気の量を抑えることができプレクーラ４ａの冷却エネルギーを低減することができる。
【００５８】
［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記の様な他の実施形態も包含する。
【００５９】
（１）第１の除湿装置において、外気のプレクールと室内からの戻り空気とを混合したあと、さらに冷却をして除湿能力を上げることもある。また、第１の実施形態のファン７ｂを設けなくても良い。
【００６０】
（２）第１の除湿装置１０のロータ１１および第２の除湿装置２０のロータ１２が坦持する吸着剤をゼオライトとし、再生ヒータ６ａおよび再生ヒータ６ｂによって加熱生成される再生空気の温度をそれぞれ１５５℃以上としてもよい。再生ヒータ熱源を電気ヒータとし、吸着剤をゼオライトとする場合には、容易に高温まで加熱することが可能で、吸着剤の耐熱性にも問題がないため、吸着剤がゼオライトの場合、再生空気の温度が１５５℃以上であっても良い。
【００６１】
（３）対象空間Ａ内の空気、若しくは対象空間Ｂの空気、またはこれら両方の空気を除湿システム内に還流させて、再利用してもよい。このとき、どの空気をどの場所に還流させて使用するかは自由に設計することができる。これにより、低露点な空気が再利用できるため、システム全体の消費エネルギーを低減することができる。
【００６２】
（４）上記実施形態では、第２の除湿装置２０が生成する第２の処理空気の露点温度δは、対象空間Ｂの要求露点温度βと同じ露点温度としたが、第２の除湿空気の露点温度δは、要求露点温度βよりも低露点温度にしてもよい。これにより、対象空間Ｂに水分負荷が存在する場合であっても、対象空間Ｂを要求露点温度βに維持することができる。
【００６３】
（５）以上のように、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、各実施の形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１  除湿システム
２  外気ダクト
２ｂ、６  合流ダクト
２ｃ  環気ダクト
３、５  供給ダクト
３ａ  分岐ダクト
２ａ、３ｂ  パージダクト
３ｃ  再生空気ダクト
４  排気ダクト
７  再生空気ダクト
８  熱交換器
９  循環ダクト
４ａ、４ｂ、４ｃ  プレクーラ
５ａ、５ｂ  熱交換器（加熱及び冷却）
６ａ、６ｂ  再生ヒータ
７ａ  ファン
７ｂ  パージファン
７ｃ  再生ファン
７ｄ  分岐ファン
７ｅ  合流ファン
７ｆ  環流ファン
１０  第１の除湿装置
１１、２１  ロータ
１２、２２  除湿ゾーン
１３、２３  再生ゾーン
１４、２４  パージゾーン
１４ａ  予冷パージゾーン
１４ｂ  予熱パージゾーン
２０  第２の除湿装置
３０  除湿装置
３１  ロータ
３２  除湿ゾーン
３３  再生ゾーン
３４  パージゾーン
３５  セパレータ
３６  プレクーラ
３７  熱交換器（加熱及び冷却）
３８  再生ヒータ
Ａ、Ｂ  対象空間
【図１】
2014014787.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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