(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
除湿用の空気を流す除湿処理路と、再生用の外気を流す再生処理路とを隣接して設け、吸湿材を保持した除湿部材を、前記吸湿材が前記除湿処理路に臨む除湿ゾーンと前記再生処理路に臨む再生ゾーンとに変位するように設け、前記再生処理路に、再生ゾーンに供給される再生用の空気を加熱するガスバーナを設けたガス燃焼型デシカント除湿機において、
前記除湿処理路に供給される除湿用の空気の温度を測定する温度計と、
前記除湿処理路に供給される除湿用の空気の相対湿度を測定する湿度計と、
前記温度計で測定される温度と、前記湿度計で測定される相対湿度とに基づいて、前記除湿処理路から取り出される除湿後の空気の絶対湿度が目標値になるように前記ガスバーナへの燃料供給量を調整する制御手段とを備え、
かつ、前記ガスバーナがブンゼン式であり、炎口が矩形または直線上に並んだバーナヘッドを複数有し、前記バーナヘッドを再生用空気の流れ方向と同じ方向に炎を噴出するように設けるとともに隣り合う前記バーナヘッドの二次空気通気用の隙間の長さを６〜３０ｍｍにしたことを特徴とするガス燃焼型デシカント除湿機。
【請求項２】
請求項１に記載のガス燃焼型デシカント除湿機において、
除湿処理路に供給される除湿用の空気が外気であるとともに前記除湿処理路から取り出される除湿後の空気の絶対湿度の目標値が１ｇ／ｋｇ’以上である場合に、ガスバーナの最大絞り比（最大燃焼点／最小燃焼点）を２．０以上にするものであるガス燃焼型デシカント除湿機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種商品や製品の製造工場や処理工場や貯蔵保管庫の雰囲気湿度を目標値に維持するために使用されるガス燃焼型デシカント除湿機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の除湿機では、従来一般に、再生用空気の温度が 130〜 150℃になるようにガスバーナの出力を調整していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、再生用空気としては、通常外気を除湿して使用するが、外気の絶対湿度そのものが季節的に変化し、例えば、中間期や冬期では小さく、夏期では大きく、また、一日の間でも、朝と昼とでは変化する。
【０００４】
従来では、そのような外気の絶対湿度の変化のいかんにかかわらず、再生用空気の温度が 130〜 150℃の範囲内の設定温度になるようにガスバーナの出力を調整しており、中間期や冬期などでは、必要以上に再生温度が高く、ガスバーナで燃料を無駄に消費することとなって不経済であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、外気の絶対湿度に応じて再生温度を変化させ、省エネルギー性を向上できるようにするとともに再生用空気に対する加熱を均一に行えるようにすることを目的とし、また、請求項２に係る発明は、省エネルギー性の向上をより有効に発揮させることができるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
除湿用の空気を流す除湿処理路と、再生用の外気を流す再生処理路とを隣接して設け、吸湿材を保持した除湿部材を、前記吸湿材が前記除湿処理路に臨む除湿ゾーンと前記再生処理路に臨む再生ゾーンとに変位するように設け、前記再生処理路に、再生ゾーンに供給される再生用の空気を加熱するガスバーナを設けたガス燃焼型デシカント除湿機において、
前記除湿処理路に供給される除湿用の空気の温度を測定する温度計と、
前記除湿処理路に供給される除湿用の空気の相対湿度を測定する湿度計と、
前記温度計で測定される温度と、前記湿度計で測定される相対湿度とに基づいて、前記除湿処理路から取り出される除湿後の空気の絶対湿度が目標値になるように前記ガスバーナへの燃料供給量を調整する制御手段とを備え、
かつ、前記ガスバーナがブンゼン式であり、炎口が矩形または直線上に並んだバーナヘッドを複数有し、前記バーナヘッドを再生用空気の流れ方向と同じ方向に炎を噴出するように設けるとともに隣り合う前記バーナヘッドの二次空気通気用の隙間の長さを６〜３０ｍｍにする。
バーナヘッドの二次空気通気用の隙間の長さが６ｍｍ未満では、バーナヘッド間に再生用の空気を十分に流すことができないために、二次空気量を十分に確保できず、完全燃焼できる最大出力が小さくなるからである。また、炎口から噴出される炎が長炎になって絞り比を大きくとれなくなるからである。一方、３０ｍｍを越えると、バーナヘッド間の火移りが不確実になり、複数のバーナヘッドに対して１ないし少数の点火源で確実に着火することができなくなり、各バーナヘッドに点火源が必要になって高価になるからである。また、１ないし少数の炎検出器で全バーナヘッドの燃焼状態を監視できなくなり、各バーナヘッドに炎検出器が必要になって高価になるからである。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１に記載のガス燃焼型デシカント除湿機において、
除湿処理路に供給される除湿用の空気が外気であるとともに前記除湿処理路から取り出される除湿後の空気の絶対湿度の目標値が１ｇ／ｋｇ’以上である場合に、ガスバーナの最大絞り比（最大燃焼点／最小燃焼点）を２．０以上にする。より好ましくは４．０以上である。上記絶対温度の目標値が１ｇ／ｋｇ’未満の場合、再生処理をより十分に行う必要があるため、冬期でも再生温度を低くすることができず、夏期と冬期のガスバーナの出力比が小さくなる。この場合、最大絞り比が２．０未満のものを使用できる。また、この絶対温度の目標値では、季節的なバーナ出力調整による省エネルギー効果は小さくなる。
【０００９】
【作用】
請求項１に係る発明のガス燃焼型デシカント除湿機の構成によれば、除湿処理路に供給される除湿用の空気の温度と相対湿度とを測定することにより、その除湿用の空気の絶対湿度を求めることができ、求めた絶対湿度と除湿後の空気の目標値となる絶対湿度とから、除湿材を再生すべき再生温度を求めて再生用の空気に対する加熱温度を求め、これによりガスバーナへの燃料供給量を調整し、除湿後の空気の絶対湿度を目標値に維持することができる。
更に、隣り合うバーナヘッドの二次空気通気用の隙間の長さを６〜３０ｍｍにして、再生用空気に対する加熱を均一に行うことができる。また、二次空気量を十分に確保できて最大出力も向上できる。更に、炎口から噴出される炎を短炎にできて燃焼が安定し、絞り比を大きくとることができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明のガス燃焼型デシカント除湿機の構成によれば、ガスバーナの最大絞り比（最大燃焼点／最小燃焼点）を２．０以上として、きめの細かい調整を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るガス燃焼型デシカント除湿機の実施例を示す概略構成図、図２は空気の流れを示す斜視図であり、中空筒状のハウジング１内の空間が、仕切り部材１ａによって、除湿用の空気を流す除湿処理路Ｒ１と再生用の外気を流す再生処理路Ｒ２とに仕切られている。
【００１３】
ハウジング１の筒軸心方向の中間箇所に、吸湿材２を保持した除湿部材３が筒軸心周りで回転可能に設けられ、除湿ゾーンＺ１で除湿処理路Ｒ１に臨ませて除湿用の空気に対する除湿を行い、その吸着した水分を再生ゾーンＺ２の再生処理路Ｒ２に臨ませて脱着し、吸湿材２を再生するように構成されている。
【００１４】
再生処理路Ｒ２には、除湿部材３の上流側にガスバーナ４が設けられ、一方、除湿部材３の下流側に排気ファン５が設けられ、再生用の空気を再生ゾーンＺ２に供給するとともに、その再生用の空気を加熱し、吸湿材２に吸着された水分を蒸発除去してから大気中に排出するように構成されている。
【００１５】
除湿処理路Ｒ１には、除湿部材３の上流側に吸気ファン６が設けられ、除湿部材３の下流側において、除湿処理路Ｒ１と除湿対象箇所７とが給気配管８を介して接続され、除湿後の空気を除湿対象箇所７に供給するように構成されている。
【００１６】
ガスバーナ４はブンゼン式で、図３の平面図、および、図４の側面図に示すように、燃料供給部９と混合管１０とバーナヘッド１１とから構成され、バーナヘッド１１には、その長手方向に所定間隔を隔てて直線上に並ぶ状態でトラック形状の炎口１２が設けられている。
【００１７】
バーナヘッド１１の３本が再生用空気の流れ方向と同じ方向に炎を噴出するように設けられるとともに、隣り合うバーナヘッド１１の二次空気通気用の隙間Ｌの長さが６〜３０ｍｍの所定値に設定されている。
【００１８】
除湿処理路Ｒ１に、そこに供給される除湿用の空気の温度を測定する温度計１３と、相対湿度を測定する湿度計１４とが設けられている。
図５のブロック図に示すように、温度計１３と湿度計１４とが制御手段としてのコントローラ１５に接続され、そのコントローラ１５に、燃料供給部９への燃料供給管（図示せず）に介装された燃料調整弁１６が接続されている。
コントローラ１５には、絶対湿度算出手段１７と再生温度算出手段１８と絞り量算出手段１９とが備えられている。
【００１９】
絶対湿度算出手段１７では、温度計１３で測定される温度と、湿度計１４で測定される相対湿度とに基づいて、除湿処理路Ｒ１に導入される除湿用の空気の絶対湿度を算出するようになっている。
【００２０】
再生温度算出手段１８では、絶対湿度算出手段１７で算出された絶対湿度と目標絶対湿度とを比較して、例えば、両者の絶対湿度差に比例する形で昇温幅、すなわち、目標絶対湿度を得るのに必要な再生温度を算出するようになっている。この算出において、事前に除湿処理する空気の温度と相対湿度、再生温度および目標絶対湿度の相関を示す詳細なデータをとり、その相関を数式化したものを用いて精度を高くしている。
【００２１】
絞り量算出手段１９では、再生温度算出手段１８で算出された再生温度に基づいて、燃料調整弁１６の開度、すなわち、絞り量を算出し、算出された絞り量が得られるように燃料調整弁１６に開度信号を出力するようになっている。
【００２２】
上記構成により、除湿処理路Ｒ１から取り出される除湿後の空気の絶対湿度が目標値になるようにガスバーナ４への燃料供給量を調整し、除湿対象箇所７に目標絶対湿度の空気を供給できるようになっている。
【００２３】
次に、具体実施例について説明する。
▲１▼実施例１
除湿対象箇所７に供給すべき空気の目標絶対湿度を 1.5ｇ／ｋｇ’とした。
デシカント除湿機としては、吸湿材としてシリカゲルを用いた、直径が 500mmで通気方向長さが 200mmの除湿部材（西部技研株式会社製）を用いた。
処理ゾーンと再生ゾーンとのゾーン面積比を３：１とし、処理風量を処理ゾーンで1060m3/h（30℃換算）、再生ゾーンで 350m3/h（30℃換算）とし、処理ゾーンおよび再生ゾーンいずれでも、吸湿材２より上流での前面風速が２ｍ／ｓになるようにした。
再生用のガスバーナ４としては、出力が14.5kWで最大絞り比（最大燃焼点／最小燃焼点）が２．３４のブンゼン式バーナを用いた。バーナヘッド１１は３本で構成され、都市ガスを燃料として、直接再生用空気で燃焼させた。バーナヘッド１１としては、図６の側面図に示すように、炎口１２が矩形状に並んだものを使用し、各バーナヘッド１１の炎口１２を、その長手方向が水平方向で、炎の放射方向が再生用空気の流動方向と平行になるように配置した。各バーナヘッド１１の二次空気通気用の隙間Ｌの長さを９ｍｍと２５ｍｍの２水準とした。点火源および炎検知器は共に一つで３本のバーナヘッド１１の点火および断火を検知できるものであった。
このデシカント除湿機を用いて前述のように制御したところ、夏期運転および冬期運転それぞれで、次のような結果が得られた。
ａ．夏期運転
外気の相対湿度が17.5ｇ／ｋｇ’、温度が30℃であり、この外気を、一般的冷熱温度である７℃冷水によるプレクーラによって13℃、 8.5ｇ／ｋｇ’まで除湿してから、デシカント除湿機で除湿し、除湿後の絶対湿度が 1.5ｇ／ｋｇ’の空気を得るようにしたところ、再生温度が 140℃でガスバーナ４の出力が12.6kWであった。また、除湿部材３の前面での温度分布は最大と最小で10℃以内であり、良好な均一性が得られた。
ｂ．冬期運転
外気の相対湿度を 3.3ｇ／ｋｇ’、温度を 5.1℃とし、この外気をデシカント除湿機で除湿し、除湿後の絶対湿度が 1.5ｇ／ｋｇ’の空気を得るようにしたところ、再生温度は60℃でガスバーナ４の出力が 6.3kWであった。
すなわち、冬期では、夏期に比べて、ガスバーナ４の出力を50％低減でき、高い省エネルギー性を実現できた。
【００２４】
▲２▼実施例２
再生用のガスバーナ４として最大絞り比（最大燃焼点／最小燃焼点）が４．０のものを用いた以外は、実施例１と同じデシカント除湿機を用いた。
ａ．夏期運転
上記実施例１と同じである。
ｂ．冬期運転
外気の条件は、相対湿度を年間でほぼ最低である 2.5ｇ／ｋｇ’とし、温度を 5.1℃とし、実施例１と同様にして、除湿後の絶対湿度が 1.5ｇ／ｋｇ’の空気を得るようにしたところ、再生温度は50℃でガスバーナ４の出力が 5.1kWであった。
すなわち、冬期では、夏期に比べて、ガスバーナ４の出力を59％低減でき、高い省エネルギー性を実現できた。
【００２５】
▲３▼実施例３
再生用のガスバーナ４として最大絞り比（最大燃焼点／最小燃焼点）が１．６７のものを用いた以外は、実施例１と同じデシカント除湿機を用いた。
ａ．夏期運転
上記実施例１と同じである。
ｂ．冬期運転
外気の条件は実施例１と同じとし、実施例１と同様にして、除湿後の絶対湿度が 1.5ｇ／ｋｇ’の空気を得るようにしたところ、制御上の再生温度は60℃でガスバーナ４の出力が 9.4kWであったが、実際の再生温度は87℃であった。
すなわち、冬期において、実施例１に比べて余分に昇温し、51％の無駄な出力増加があり、省エネルギー性がやや低いものであった。
【００２６】
▲４▼実施例４
再生用のガスバーナとして、ベースバーナ（定格出力 3.6kW）と温調用バーナ（最大出力10.9kW）とを組み合わせたものを用いた以外は、実施例１と同じデシカント除湿機を用いた。なお、温調用バーナは最大絞り比Ｙが４．０のものを用いた。
ａ．夏期運転
上記実施例１と同じである。
ｂ．冬期運転
外気の条件は実施例１と同じとし、実施例１と同様にして、除湿後の絶対湿度が 1.5ｇ／ｋｇ’の空気を得るようにしたところ、制御上の再生温度は60℃でガスバーナ４の出力は最大に絞った状態の 6.3kWであった。
すなわち、冬期において、実施例１と同じ省エネルギー性を実現できた。
【００２７】
▲５▼実施例５
除湿後の空気の絶対湿度を 0.9ｇ／ｋｇ’に設定した以外は、実施例１と同じデシカント除湿機を用いた。
ａ．夏期運転
150℃の再生温度を必要とし、その昇温幅は 120℃（＝ 150℃−30℃）となった。このときのガスバーナ出力は13.7kWであった。
ｂ．冬期運転
100℃の再生温度を必要とし、その昇温幅は約95℃（≒ 100℃− 5.1℃）となった。このときのガスバーナ出力は10.9kWであった。この場合、最大絞り比は２．０を要せず、1.33程度（＝14.5kW／10.9kW）で済んだ。つまり、除湿後の絶対湿度が１ｇ／ｋｇ’未満の場合、再生温度の季節的変化は小さく、夏期と同程度昇温しないといけないため、ガスバーナ４の出力変化は小さいため、最大絞り比が小さいものを用いてもよい。
【００２８】
▲６▼比較例１
バーナヘッド１１の二次空気通気用の隙間Ｌの長さを５ｍｍにした以外は、実施例２と同じデシカント除湿機を用いた。
このとき、二次空気の供給に制限を受け、完全燃焼できるガスバーナ４の最大出力が低下し、11kW程度になった。また、結果として、ガスバーナ４の最大絞り比は３．０程度に低下した。この結果、夏期において、除湿後の空気の絶対湿度 1.5ｇ／ｋｇ’を確保するための再生温度 140℃が確保できず、試験を中止した。また、除湿部材３の前面での温度分布の最大と最小は20℃程度まで拡大した。
【００２９】
▲７▼比較例２
バーナヘッド１１の二次空気通気用の隙間Ｌの長さを４０ｍｍにした以外は、実施例２と同じデシカント除湿機を用いた。
このとき、一つの点火源で確実に３本のバーナヘッドを点火することができなくなった。また、一つの炎検出器で３本のバーナヘッドの燃焼状態を監視できなくなった。
すなわち、炎検出器から最も遠い１本のバーナヘッドが断火しても隣のバーナヘッドから火移りせず、断火したままであり、炎検出器はそれを検出できず、近いバーナヘッドの炎を検出してそのまま正常として運転を継続しようとしたため、試験を中止した。
【００３０】
上述実施例では、吸湿材としてシリカゲルを用いているが、例えば、ゼオライトなどを用いても良い。シリカゲルを用いる場合は、吸着性能の耐久性の点から、再生温度は 150℃以下にするのが望ましい。
【００３１】
また、夏期運転において、高湿度の外気を除湿する場合、デシカント除湿機による除湿後の空気の絶対湿度を 1.5ｇ／ｋｇ’にするために、プレクーラにより除湿する前処理が必要であるが、この前処理としては、一般の冷却方式の空調機を用いるのが実用上望ましい。この場合、前処理によって得られる空気の相対湿度は、実用上 8ｇ／ｋｇ’程度が限度である。
【００３２】
上記実施例では、バーナヘッド１１を３本設けたものを用いているが、２本あるいは４本以上設けたものを用いても良く、要するに、複数本設けたものを用いるものであれば良い。
また、バーナヘッド１１に形成する炎口１２としては、図４に示したように直線上に並んで設けたもの、具体実施例で使用した（図６参照）ような、矩形状に並んで設けたもののいずれであっても良い。
【００３３】
また、上記実施例４では、ベースバーナを用いる例を示しているが、このベースバーナを用いる好ましい構成例としては、例えば、ベースバーナと温調バーナを交互に配置する構成や、３本の場合に、中心部にベースバーナを配置し、その両側に温調バーナを配置する構成が挙げられる。
これにより、再生空気の温度分布幅を低減できるという効果を発揮できる。また、全バーナのより安定した燃焼状態を実現できるという効果を発揮できる。断火する確率は、ベースバーナより温調バーナの方が高く、交互に配置することにより、万が一断火しても、その隣のベースバーナの炎により再燃焼するためである。
【００３４】
また、本発明としては、前述実施例の制御手段としてのコントローラ１５において、デシカント除湿機による除湿後の空気の絶対湿度を測定する湿度計を設け、その湿度をコントローラ１５に入力し、制御後の絶対湿度と目標絶対湿度とを比較し、両者に差があるときに、流量調整弁１６を微調整するようにフィードバック制御し、より制御精度を高くするように構成しても良い。
【００３５】
本発明は、紙（印刷、美術品等）、繊維、木材、皮革、タバコ、食品（海苔、飴等）などのような含水率の管理を必要とする品物の保管倉庫、パンの発酵などのように反応速度の管理を必要とする品物の製造工場、金属関係、食品関係などのように防錆、防黴のために除湿を必要とする品物の製造工場や保管倉庫、繊維、紙、電子部品などのように静電気の発生を防止する必要がある品物の製造工場や保管倉庫、機械類（自動車、エンジン等）、精密機械などのように高精度の湿度管理を必要とする試験室、動物園や製薬会社の動物飼育室等などのように生物環境の調節を必要とする飼育室など、各種の除湿対象箇所に適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明のガス燃焼型デシカント除湿機によれば、季節的変化など、外気の絶対湿度に応じて、除湿材を再生すべき再生温度を変化させるから、再生用空気を必要以上に加熱することを回避でき、ガスバーナでの燃料消費量を低減でき、省エネルギー性を向上できる。
また、隣り合うバーナヘッドの二次空気通気用の隙間の長さを６〜３０ｍｍにして再生用空気に対する加熱を均一に行えるから、加熱後の再生用空気を除湿材の加熱面全体に均一な温度分布で供給でき、また、二次空気量を十分に確保できて最大出力も向上でき、再生処理を良好に行えるとともにその結果として除湿処理性能を向上できる。
更に、炎口から噴出される炎を短炎にできて燃焼が安定し、絞り比を大きくとることができ、燃料消費量のきめ細かな調整を良好に行えて省エネルギー性を有効に向上できる。
また、隣り合うバーナヘッド間の火移りが確実で、複数のバーナヘッドに対して、１ないし少数の点火源で確実に点火できるとともに、１ないし少数の炎検出器で全バーナヘッドの燃焼状態を監視でき、点火源および炎検出器の個数を極力少なくでき、構成が簡単で安価にできる。
【００３７】
また、請求項２に係る発明のガス燃焼型デシカント除湿機によれば、ガスバーナの最大絞り比を２．０以上とするから、ガスバーナでの燃料消費量をきめ細かく調整でき、燃料消費量をより少なくできて省エネルギー性の向上をより有効に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス燃焼型デシカント除湿機の実施例を示す概略構成図である。
【図２】空気の流れを示す斜視図である。
【図３】ガスバーナの平面図である。
【図４】ガスバーナの側面図である。
【図５】制御系を示すブロック図である。
【図６】ガスバーナの側面図である。
【符号の説明】
２…吸湿材
３…除湿部材
４…ガスバーナ
１３…温度計
１４…湿度計
１５…コントローラ（制御手段）
Ｌ…二次空気通気用の隙間の長さ
Ｒ１…除湿処理路
Ｒ２…再生処理路
【図１】
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【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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