(57)【要約】 【課題】    被処理ガスの性状に影響されることなく、また小型な装置でも経時的に性能を維持でき、保守の手間が掛からず、さらには、被処理ガスに含まれる油分、ごみ等を除湿と同時に除去し、清浄な被処理ガスを得ることができるようにしたい。  【解決手段】    被処理ガスを冷却し、被処理ガス中の水蒸気圧力を飽和状態にすることによって被処理ガス中の水分を凝縮し分離する除湿するもので、液体を収容する処理槽１と液体を冷却する冷却手段４と処理槽中の液体に被処理ガスを噴出するノズル５と処理槽から被処理ガスを所望個所に供給するための配出管１０を有する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガスを冷却し、被処理ガス中の水蒸気圧力を飽和状態にすることによって被処理ガス中の水分を凝縮し分離する除湿方法において、  
処理槽に収容した冷却した液体中に被処理ガスを噴出させて冷却することを特徴とする除湿方法。  
【請求項２】
上記請求項１に記載の除湿方法において、処理槽に設けた少なくとも1対の電極に電圧を印加し、液体中に噴出され気泡状態となった被処理ガスにおける水分の電解を行なうことを特徴とする除湿方法。  
【請求項３】
被処理ガスを冷却し、被処理ガス中の水蒸気圧力を飽和状態にすることによって被処理ガス中の水分を凝縮し分離する除湿装置において、  
液体を収容する処理槽と該液体を冷却する冷却手段と該処理槽中の液体に被処理ガスを噴出するノズルと該処理槽から被処理ガスを所望個所に供給するための配出管を有することを特徴とする除湿装置。  
【請求項４】
上記請求項３に記載の除湿装置において、さらに該処理槽に液体中に噴出され気泡状態となった被処理ガスにおける水分の電気分解を行なう電極を設けたことすることを特徴とする除湿装置。  
【請求項５】
上記請求項３に記載の除湿装置において、さらに該冷却手段において該液体を冷却するために発生する温熱で配出管における被処理ガスを再加熱する手段を設けたことを特徴とする除湿装置。  
【請求項６】
上記請求項３に記載の除湿装置において、さらに該処理槽における液体の液面を所望の高さ以下に維持する弁を設けたことを特徴とする除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は除湿方法およびその装置に係わり、特に、被処理ガスを冷却し、被処理ガス中の水蒸気圧力を飽和状態にすることによって被処理ガス中の水分を凝縮し分離する除湿方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被処理ガスの除湿方法としては、下記特許文献１，２に示されるように、冷凍式が主流であり、冷凍機の低温低圧冷媒を熱交換器（エバポレータ）で蒸発させ、冷媒ガスで被処理ガスを冷却することにより水分を凝縮分離し、除湿している。
【０００３】
また、他の方法はシリカゲルなどの吸着剤に水分を吸着させる方法、透過膜のフィルターによってガスと水分を分離する方法などがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２６１２６号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００３−２７９１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記冷凍式除湿の従来技術においては、被処理ガスの温度を低くし飽和水蒸気分圧を低下させるほど、被処理ガスに含まれていた水分は凝縮し分離できる水分量が増加し、処理後の被処理ガスに含まれる水分は少なくなり乾燥したガスが得られる。
【０００７】
本方式の熱交換器は一般的にシェルアンドチューブ構造を採用しており、チューブ内を冷媒ガス、シェルとチューブの間を被処理ガスが流れるようになっている。チューブの材料は熱交換効率を高めるため通常銅パイプを使用するが、被処理ガスに腐食成分が含まれる場合、耐腐食性を考慮して熱伝導度の低いステンレスなど他の材料を採用する必要があり、除湿能力を確保しようとすると、熱交換器が大きくなるという問題があった。
【０００８】
また、被処理ガスを過冷却して凝縮水の温度が０℃以下になると熱交換器内部で氷結するため、除湿機能が果たせなくなる。したがって冷凍式除湿装置の除湿性能限界は凝縮水の氷結温度以上ということになり、それ以上の除湿は不可能である。
【０００９】
次に、シリカゲルなどの吸着剤を使用する方式の従来技術にあっては、被処理ガスを吸着剤が充填された塔内に通し、被処理ガス中の水分を化学的に吸着剤表面へ取込む。本方式は冷凍式除湿装置のように氷結が無いため、除湿性能限界は非常に低く乾燥度の高いガスが得られる。
【００１０】
しかし、除湿性能は吸着剤の表面状態によって変化するため、被処理ガスは吸着剤を汚染しないよう、油分、ごみを事前に除去できるフィルターが装置の前に必要である。また、吸着剤は経時的に劣化し吸着性能が低下するので、前述のフィルターとともに定期的に吸着剤の交換など保守が必要である。
【００１１】
さらに、透過膜のフィルターによってガスと水分を分離する方式の従来技術にあっては、吸着方式と同様フィルター表面の維持が重要であり、装置の前に油分、ごみを除去できる別のフィルターを設ける必要がある。また、透過膜が目詰まりすると被処理ガスが流れにくくなり、処理後のガス量低下、圧力低下などを生じるため、前述の別のフィルターとともに定期的に交換するなど保守が必要である。
【００１２】
それゆえ本発明の目的は、被処理ガスの性状に影響されることなく、また小型な装置でも経時的に性能を維持でき、保守の手間が掛からない除湿方法およびその装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、被処理ガスに含まれる油分、ごみ等を除湿と同時に除去し、清浄な被処理ガスを得ることができる除湿方法およびその装置を提供することにある。
【００１４】
さらに本発明の他の目的は、高い乾燥度の被処理ガスを得ることができる除湿方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する本発明除湿方法の特徴とするところは、被処理ガスを冷却し、被処理ガス中の水蒸気圧力を飽和状態にすることによって被処理ガス中の水分を凝縮し分離する除湿方法において、処理槽に収容した冷却した液体中に被処理ガスを噴出させて冷却することにある。
【００１６】
さらに、上記目的を達成する本発明除湿方法の特徴とするところは、処理槽に設けた少なくとも1対の電極に電圧を印加し、液体中に噴出され気泡状態となった被処理ガスにおける水分の電解を行なうことにある。
【００１７】
また、上記目的を達成する本発明除湿装置の特徴とするところは、被処理ガスを冷却し、被処理ガス中の水蒸気圧力を飽和状態にすることによって被処理ガス中の水分を凝縮し分離する除湿装置において、液体を収容する処理槽と該液体を冷却する冷却手段と該処理槽中の液体に被処理ガスを噴出するノズルと該処理槽から被処理ガスを所望個所に供給するための配出管を有することにある。
【００１８】
さらに、上記目的を達成する本発明除湿装置の特徴とするところは、該処理槽に電気分解する電極を設けたこと、さらには、該冷却手段において該液体を冷却するために発生する温熱で配出管における被処理ガスを再加熱する手段を設けたことにある。
【００１９】
さらに、上記目的を達成する本発明除湿装置の特徴とするところは、該処理槽における液体の液面を所望の高さ以下に維持する弁を設けたことにある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被処理ガスを処理槽中の冷却した液体に気泡の状態で噴出させ、被処理ガスを液体で直接冷却することで除湿でき、熱交換効率の向上と装置の小形化が図れるだけでなく、経時的に性能を維持できる。
【００２１】
電極によって気泡中の水分が電気分解され、酸素、水素イオンに変態することで被処理ガスは液体によって冷却凝縮された水分以上に除湿することができ、乾燥度の高い処理ガスを得ることができる。また、再加熱することで被処理ガスの相対湿度は低下し、乾燥度の高い被処理ガスを得ることができる。
【００２２】
さらに、被処理ガスに含まれる油分、ごみは被処理ガスが液体によって冷却され凝縮水を分離するときに液体に捕集され、被処理ガスを清浄化することができる。被処理ガスの除湿や清浄化に吸着剤やフィルタは不要で、保守の手間が掛からない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図１に示した本発明の一実施形態について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１において、１は電解液（液体）Ｗを所望の水位に貯留した除湿槽（処理槽）、２は循環ポンプ、３は冷媒圧縮機、４はエバポレータ（液体の冷却手段）、５はノズル、６は弁、７ａ，７ｂは正負各電極、８は直流電源、９は被処理ガスの吸気口、１０は配出管、１１は調圧弁、１２は排出弁、１３はコンデンサ、１４は膨張弁（またはキャピラリー）である。
【００２５】
循環ポンプ２の吸入口は吸気口９と配管２１で接続してあり、循環ポンプ２の吐出口はエバポレータ４と配管２２で接続してある。エバポレータ４は配管２３で底部に設けたノズル５に接続してあり、除湿槽１の底部は配管２４で弁６を介して配管２１に接続してある。除湿槽１−弁６−循環ポンプ２−エバポレータ４−ノズル５を結ぶ配管２１〜２４で電解液Ｗの循環系を構成している。また、エバポレータ４−コンデンサ１３−膨張弁１４を結ぶ配管３１〜３３で冷媒ガスの循環系を構成し、この冷媒ガスの循環系はヒートポンプサイクルを構成している。
【００２６】
吸気口９は、電解液Ｗの液面よりも高い位置に設けて、大気に開放されていてもよく、また圧縮ガス（空気）を除湿する場合はそのガスの吐出口に接続しておく。
【００２７】
直流電源８は図１に示されていない制御盤によって制御され、電解液Ｗの性状、被処理ガスの条件に応じて電気分解性能を維持するために電圧を変更できるようになっている。
なお、４１，４２は直流電源８から正負各電極７ａ，７ｂに電圧を印加する配線である。
【００２８】
調圧弁１１は除湿槽１とコンデンサ１３を結ぶ配出管１０に設けてあり、被処理ガスの排出系を構成している。排水弁１２は除湿槽１における電解液Ｗの所望の液位に一致した高さに設けてある。Ｂはノズル５から噴出した多数の微細な気泡を表している。
【００２９】
次に、図１における除湿装置の動作を圧縮空気の除湿を例にとって説明する。  
除湿槽１には予め電解液（水道水）Ｗを供給し、排水弁１２の排水位置で供給を停止する。吸気口９は圧縮空気の配管と接続してあり、空気圧縮機側に設けられた図示していない空気弁を開けると、圧縮空気は配管２１から予め開度の設定された弁６および配管２４を通って除湿槽１に流入する。
【００３０】
流入した圧縮空気は電解液の中を気泡状態で浮上し、調圧弁１１で仕切られた除湿槽１と配管１０の空間に充填され、吸気口９側と除湿槽１の内圧が同圧になった状態で圧縮空気の流入が停止し、除湿装置の運転準備が完了する。
【００３１】
次に、図示していない制御盤の起動スイッチをＯＮにすると、循環ポンプ２と冷凍圧縮機３が起動し、直流電源８が入って電極７ａ，７ｂに通電される。
【００３２】
循環ポンプ２が運転されると、除湿槽１に貯留した電解液Ｗは配管２４，弁６，配管２１を通って循環ポンプ２の吸入側に吸込まれる。このとき、弁６は予め循環ポンプ２の吸入側で僅かに負圧を生じるように開度を絞ってあり、この作用によって吸気口９から圧縮空気が循環ポンプ２側に流れ込み、電解液Ｗと圧縮空気が混合した形で循環ポンプ２の吐出側に吐き出される。
【００３３】
循環ポンプ２の吐出側はノズル５で絞られており、エバポレータ４と配管２２，２３の電解液循環系は循環ポンプ２の吸入側より０．２〜１．０ＭＰａ程度昇圧される。この状態で電解液Ｗに混合した圧縮空気はエバポレータ４や配管２２，２３において次第に電解液中に溶解し、またエバポレータ４ではヒートポンプサイクルの低圧低温冷媒によって電解液Ｗは５℃前後に冷却される。
【００３４】
低温の圧縮空気を溶解した電解水はノズル５から除湿槽１の電解液Ｗ中に噴出し、急激な減圧によって電解液Ｗ中に溶解した圧縮空気は除湿槽１に貯留した電解液Ｗ４中で微細気泡Ｂを発生させ、電解液Ｗ中を浮上する。また、電解液Ｗ中に溶解しなかった圧縮空気はノズル５で大泡を細かく分断され、微細気泡とともに電解液Ｗ中を浮上する。
【００３５】
電解液Ｗは５℃前後に冷却されているため、電解液Ｗ中を浮上する途中で気泡Ｂは冷却され、気泡Ｂ中に含まれる水分は凝縮分離される。同時に、気泡Ｂ中の水分は正負両電極７ａ，７ｂ間を浮上する過程で電気分解されて酸素、水素イオンとなり、水分が除去される。
【００３６】
コンデンサ１３の圧縮空気出口は図示していない圧縮空気を消費する（所望する）機器に接続されており、消費空気量に応じて調圧弁１１が開き、除湿された圧縮空気がコンデンサ１３を通って圧縮空気を消費する機器に供給される。
【００３７】
電解液Ｗは吸気口９から流入する圧縮空気の熱や循環ポンプ２で加圧された熱を吸収蓄積するため、運転時間の経過とともに昇温する。そこで、電解液Ｗを５℃前後に維持する冷却を行なう。
【００３８】
即ち、冷媒圧縮機３で高圧高温状態の冷媒ガスは配管３１を通ってコンデンサ１３に流れ、コンデンサ１３において除湿槽１で除湿処理された低温の圧縮空気と熱交換することによって等圧状態で凝縮し、高圧低温の液冷媒となる。液冷媒は配管３２を通って膨張弁１４に流れ、絞り膨張作用により低圧低温の液冷媒となる。低圧低温の液冷媒はエバポレータ４に至り、エバポレータ４において電解液Ｗと熱交換し、電解液Ｗは５℃前後に冷却される。低圧低温の液冷媒はエバポレータ４において蒸発し，低圧低温の冷媒ガスとして冷凍圧縮機３に戻る。
【００３９】
このサイクルを繰返し継続することによって、電解液Ｗに蓄積された熱を汲み上げ、除湿槽１から流れてくる低温の圧縮空気にコンデンサ１３において熱を移動させることにより圧縮空気を昇温し、圧縮空気の相対湿度を下げて乾燥した圧縮空気を機器に供給している。
【００４０】
除湿槽１において圧縮空気から凝縮分離した水分は電解液Ｗに混入するため、徐々に電解液量が増加し、除湿槽１の液面が上昇する。排水弁１２は除湿槽１の電解液貯留上限高さに設けられており、液面が上昇し排水弁１２の取付け水位を超えると自動的に排水弁１２が開き、除湿槽内部の圧力によって電解液Ｗの上部から排出される。
【００４１】
排出によって液面が低下し圧縮空気が混入し始めると、排出弁１２は自動的に閉じる。この液面制御は、液位スイッチと電磁弁の組合せで行なうことも可能である。
【００４２】
圧縮空気には油分やごみが混入しており、電解液Ｗで捕集されるが、油分，ごみは電解液Ｗ中の微細気泡によって液面上部に浮上するため、電解液Ｗを排水弁１２から排出する時、油分やごみを同時に排出でき、電解液Ｗを長期間清浄に維持することが可能となる。電解液Ｗで油分やごみを捕集することで、圧縮空気自身も清浄化する。
【００４３】
以上が本発明の基本的な動作であるが、圧縮空気を直接電解液Ｗに接触させて冷却するのでシェルアンドチューブのような熱交換器が不要であり、清掃、保守の手間を掛けずに長期間圧縮空気を冷却する機能を維持することができる。
【００４４】
圧縮空気の冷却で発生する凝縮水分は直接電解液に捕集するため、新たな分離機構が不要であり、システムの信頼性が向上する。また、循環ポンプ２、冷凍圧縮機３で消費されるエネルギーは最終的にコンデンサ１３で回収するシステムであり、エネルギーロスが少ない。
【００４５】
また、上記実施例では、圧縮空気の除湿を例にとって説明したが、吸気口９と配出管１０の接続次第で、クリーンルームや精密機器を保管する密閉空間などの雰囲気の除湿、さらにはプロセスガスを除湿して所望の状態に維持することなどに使用してもよい。
【００４６】
被処理ガスが圧縮空気などのように正圧を持っていて常温程度の熱を保有している場合には、循環ポンプで昇圧せず、そのままノズルから電解液Ｗ中に噴出させてもよい。その場合、エバポレータの代わりに、配管３３を除湿槽１の内部や外周で周回させ、配管３３で電解液Ｗを直接冷却して低温を維持するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態になる除湿装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…除湿槽  
２…循環ポンプ  
３…冷媒圧縮機  
４…エバポレータ  
５…ノズル  
７ａ，７ｂ…正負各電極  
８…直流電源  
９…吸気口  
１０…配出管  
１１…調圧弁  
１２…排水弁  
１３…コンデンサ  
１４…膨張弁  
２１〜２４，３１〜３３…配管  
Ｗ…電解液  
Ｂ…気泡
【図１】
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