(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアを空調機に導入し、該空調機で減湿したのち、除湿機で除湿してドライルーム内に送風するドライルーム設備において、前記空調機の前段に膜除湿装置を設置し、該膜除湿装置で除湿したエアを前記空調機に導入するとともに、前記除湿機は、除湿部と再生部に除湿剤を交互に移動させながら、前記除湿部に前記空調機からのエアを通過させて該エアを前記除湿剤で除湿するとともに、前記再生部にヒータで加熱した加熱エアを通過させて前記除湿剤を再生する除湿機であって、前記膜除湿装置で除湿したエアの湿度を検出する湿度センサを設置し、前記ヒータは前記湿度センサの検出値に基づいて加熱量がコントロールされることを特徴とするドライルーム設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はドライルーム設備に係り、特にリチウムイオン電池製造などの低湿度環境を必要とするドライルーム設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン、携帯電話、電気自動車等のバッテリに使用されるリチウムイオン電池は、▲１▼塗布材料の混合、▲２▼電極への塗布、▲３▼電極裁断、▲４▼電極捲回、▲５▼容器詰め、▲６▼電解液注入、▲７▼かしめ、▲８▼梱包の工程で製造される。このうち▲６▼電解液の注入工程は、リチウムイオン電池の電解液が水分と反応しやすいため、露点温度−６０℃（水分１０ｐｐｍ）程度のドライエア環境で行う必要がある。ドライルーム内には、露点温度−６０℃のドライエアを供給するが、作業員等の人体負荷によって露点温度−３０℃〜−４０℃になる。このため、電解液を扱う場所はチャンバ状の小空間（以下、「ドライチャンバ」という）として、露点温度−６０℃の環境を維持するようにドライエアを供給している。
【０００３】
図３は、従来のドライルーム設備の概要構成を示す全体図である。同図に示すように、低露点のドライルーム設備では、一般に空調機１で冷却したエアを除湿機２で除湿してドライルーム３内にドライエアとして給気する。ドライルーム３内に給気されたドライエアは、還気として空調機１に戻され、再び空調機１で冷却されたのち、除湿機２に給気される。このようにドライルーム３内に供給されたドライエアは、還気として空調機１に戻されるが、ドライルーム３からのリーク分や除湿機２の除湿ロータ４の再生用に排気した分を不足分として補うために、空調機１には外気が取り入れられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外気は、ドライルームからの還気と比較すると高湿分のエアであるため、除湿機２では、常に高湿分のエアを除湿しなければならないという欠点があった。また、この除湿機２の除湿ロータ４の再生には、ヒータ５が使用されるが、常に高湿分のエアを除湿しなければならないため、運転費が高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、運転費を低減できるドライルーム設備を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、エアを空調機に導入し、該空調機で減湿したのち、除湿機で除湿してドライルーム内に送風するドライルーム設備において、前記空調機の前段に膜除湿装置を設置し、該膜除湿装置で除湿したエアを前記空調機に導入するとともに、前記除湿機は、除湿部と再生部に除湿剤を交互に移動させながら、前記除湿部に前記空調機からのエアを通過させて該エアを前記除湿剤で除湿するとともに、前記再生部にヒータで加熱した加熱エアを通過させて前記除湿剤を再生する除湿機であって、前記膜除湿装置で除湿したエアの湿度を検出する湿度センサを設置し、前記ヒータは前記湿度センサの検出値に基づいて加熱量がコントロールされることを特徴とするドライルーム設備を提供する。
【０００７】
本発明によれば、膜除湿装置で予め除湿した低湿分のエアを空調機に供給し、この低湿分のエアを空調機で減湿して除湿機に供給する。これにより、除湿機での除湿量が少なくなり、除湿ロータの再生エネルギが軽減される。またエアの湿度を計測し、その計測値に基づいて除湿ロータの再生で使用するヒータの加熱量をコントロールするため、適切な加熱量でヒータを稼動でき、より運転費を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るドライルーム設備の好ましい実施の形態について詳説する。
【０００９】
図１は、本発明に係るドライルーム設備１０の実施の形態の概略構成を示す全体図である。同図に示すように、本実施の形態のドライルーム設備１０は、ドライルーム１２、空調機１４、膜除湿装置１６及び除湿機１８で構成されている。このドライルーム設備１０は、空調機１４で冷却減湿したエアを除湿機１８で除湿してドライルーム１２に給気し、そのドライルーム１２に給気したドライエアを空調機１４に還気して、不足分を膜除湿装置１６からの供給で補いながら運転するものである。
【００１０】
空調機１４は、エア流路が形成されたケース２０内に第１クーラ２２、第２クーラ２４及び空調機ファン２６が順に配置されて構成されている。後述する膜除湿装置１６からのエアは、エア導入口２０Ａからケース２０内に導入され、このケース２０内を通過する過程で第１クーラ２２及び第２クーラ２４によって含有する水分が取り除かれる。また、ドライルーム１２からの還気は、還気ダクト３０を介して還気導入口２０Ｂからケース２０内に導入される。導入された還気は、第１クーラ２２と第２クーラ２４との間に供給され、第１クーラ２２を通過したエアと混合されて、第２クーラ２４を通過する。そして、この第２クーラ２４を通過したエアが、空調機ファン２６に送風されてエア出口２０Ｃからエアダクト２８を介して除湿機１８へと給気される。
【００１１】
膜除湿装置１６は、気体の乾燥装置であり、高湿分のエアをエア導入口に一定圧で送気すると、内蔵する高分子膜によって含有水分が膜の外周方向に透過され、湿度が極めて低くなったエアがエア出口から出されるというものである。この膜除湿装置１６のエア導入口には、圧縮エア供給ダクト３４が連結されており、図示しない圧縮エア供給装置から圧縮エアが供給される。また、この膜除湿装置１６のエア出口には、空調機１４のエア導入口２０Ａに連通されたダクト３２が連結されており、膜除湿装置１６で生成された低湿分のエアは、このダクト３２を介して空調機１４へと給気される。
【００１２】
除湿機１８は、円筒状に形成されたケース３６内に回転する除湿ロータ３８が収容されて構成されている。ケース３６内は、仕切り板４０によって除湿部４２と再生部４４とに仕切られている。エアは、除湿部４２に供給され、この除湿部４２を通過する過程で回転する除湿ロータ３８によって除湿される。また、除湿に供された除湿ロータ３８は、回転して再生部４４を通過する過程で再生され、再び除湿に供される。
【００１３】
除湿ロータ３８は、塩化リチウムやシリカゲル等の除湿剤を含浸させたハニカム状の不織布をロータ状に形成したものであり、図示しないモータに駆動されて回転する。
【００１４】
除湿部４２内には、除湿ロータ３８の後段位置にアフタークーラ４６が配置されている。空調機１４からエアダクト２８を介して供給されたエアは、空気導入口４２Ａから除湿部４２へと導入される。除湿部４２内に導入されたエアは、除湿ロータ３８を通過する過程で除湿される。そして、除湿ロータ３８で除湿されたエアは、アフタークーラ４６で冷却されたのち、エア出口４２Ｂから給気ダクト４８を介してドライルーム１２内に供給される。
【００１５】
再生部４４は、仕切り板５０によって再生区域４４Ａとパージ区域４４Ｂとに仕切られている。空調機１４で冷却されたエアの一部は、エアダクト２８から分岐された分岐エアダクト２８Ａを介してパージ区域４４Ｂの再生用エア導入口５２Ａへと給気される。パージ区域４４Ｂに給気されたエアは、除湿ロータ３８を通過することにより、除湿ロータ３８を冷却し、その後、再生区域４４Ａに導入される。
【００１６】
再生区域４４Ａに導入されたエアは、その再生区域４４Ａ内に設置されたヒータ５４によって加熱される。そして、この過熱されたエアが、除湿ロータ３８を通過することにより、除湿ロータ３８が再生される。
【００１７】
除湿ロータ３８を通過したエアは、再生用エア出口５２Ｂから排気され、再生用ダクト５６内を再生用ファン５８に送風されて再生用エア還気口５２Ｃへと導かれる。そして、この再生用エア還気口５２Ｃから再び再生部４４内へと導かれ、ヒータ５４による加熱前のエアと混合される。なお、再生用ダクト５６には、排気用ダクト６０が連結されており、この排気用ダクト６０に設けられたダンパ６２を開閉することにより、出口部５４から排気されたエアの一部が外気中に排気される。
【００１８】
前記のごとく構成された本実施の形態のドライルーム設備１０の作用は次のとおりである。
【００１９】
まず、除湿ロータ３８を回転駆動するとともに、空調機ファン２６と再生用ファン５８を回転駆動する。また、これと同時に図示しない圧縮エア供給装置を駆動し、膜除湿装置１６に圧縮エアを供給する。
【００２０】
膜除湿装置１６に圧縮エアが供給されると、その膜除湿装置１６によって圧縮エア中の水分が取り除かれ、低湿分のエアとなってエア導入口２０Ａから空調機１４内に導入される。
【００２１】
空調機１４内に導入されたエアは、空調機ファン２６に送風されることにより、第１クーラ２２と第２クーラ２４とを通過する。そして、この第１クーラ２２と第２クーラ２４を通過する過程で冷却され、含有する水分が取り除かれる。
【００２２】
一方、空調機ファン２６が回転駆動されることにより、ドライルーム１２内のエアが、還気ダクト３０を介して還気導入口２０Ｂから空調機１４内に供給される。還気導入口２０Ｂから導入された還気は、第１クーラ２２と第２クーラ２４との間に供給され、第１クーラ２２を通過したエアと混合される。そして、この混合エアが、第２クーラ２４を通過することにより、エア出口２０Ｃからは露点温度−１０℃程度のエアとなって送風される。
【００２３】
空調機１４のエア出口２０Ｃから送風されたエアは、エアダクト２８を通って除湿機１８の空気導入口４２Ａへと給気される。空気導入口４２Ａに給気されたエアは、除湿ロータ３８を通過する過程で除湿され、その後、アフタークーラ４６で冷却されたのち、エア出口４２Ｂから露点温度−６０℃程度のドライエアとなって送風される。
【００２４】
また、空調機１４のエア出口２０Ｃから送風されたエアの一部は、分岐ダクト２８Ａを通って除湿機１８の再生用エア導入口４２Ａへと給気される。そして、その再生用エア導入口４２Ａからパージ区域４４Ｂに導入され、そのパージ区域４４Ｂを通過することにより除湿ロータ３８を冷却する。
【００２５】
除湿ロータ３８を冷却したエアは、そのまま再生区域４４Ａへと導入され、ヒータ５４によって加熱される。そして、この加熱されたエアが除湿ロータ３８を通過することにより、除湿ロータ３８が再生される。
【００２６】
以上のように、ドライルーム１２は、除湿機１８で除湿されたドライエアが供給されることにより、内部がドライ化される。そして、ドライルーム１２内に供給されたドライエアは、還気ダクト３０を介して空調機１４に還気され、再び利用に供される。
【００２７】
この際、空調機１４は、ドライルーム１２からのリーク分や排気用ダクト６０から排気分を膜除湿装置１６からの供給で補いながら運転されるが、この膜除湿装置１６から供給されるエアは、あらかじめ含有水分が取り除かれた低湿分（ドライルーム１２からの還気と比較して同等以上の低湿分）のエアが供給されるため、後段の除湿機１８で除湿すべき除湿量を低減することができる。これにより、除湿ロータ３８の再生が容易になり、除湿ロータ３８の再生に必要なヒータ５４のエネルギ（再生エネルギ）を低減することができる。この結果、運転費を低減することができる。
【００２８】
また、ドライルーム１２からの還気と比較して同等以上の低湿分のエアが空調機２１に供給されるため、第１クーラ２２を省略することも可能になる。これにより、更なる運転費の低減が可能になるとともに、設備費の低減も可能になる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、膜除湿装置１６に圧縮空気を供給しているが、ドライルーム設備を有するような大規模製造工場の場合、一般に圧縮空気を多量に使用するため、使用ピーク時に必要な圧縮空気を製造する設備を有していることが多い。このため、既存の設備を利用して、膜除湿装置１６に供給する圧縮空気を容易に入手することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、膜除湿装置１６を空調機１４から離れた場所に設置し、ダクト（又は配管）３２を介して膜除湿装置１６からのエアを空調機１４に供給するように構成しているが、図２に示すように、膜除湿装置１６を空調機１４に内蔵してもよい。これにより、圧縮空気を直接空調機１４に供給することで、ダクトや配管などを介して供給することにより生じる途中の湿分増加を防ぐことができ、除湿ロータ３８の再生で使用するヒータ５４に必要なエネルギ（再生エネルギ）を軽減することができる。この結果、更に運転費を低減が図れる。
【００３１】
また、膜除湿装置１６で除湿されたエアの湿度を計測し、その計測値に基づいてヒータ５４の電流値（加熱量）をコントロールしてもよい。すなわち、図２に示すように、膜除湿装置１６の後段に膜除湿装置１６で除湿されたエアの湿度を計測する湿度センサ６４を設置し、その湿度センサ６４の検出値に基づいて制御装置６６でヒータ５４の電流値をコントロールする。制御装置６６は、あらかじめ設定された設定値よりも湿度センサ６４の検出値が大きい場合はヒータ５４の電流値を大きくし、小さい場合はヒータ５４の電流値を小さくする。これにより、適切な電流値（加熱量）でヒータ５４を稼動でき、より運転費を低減することができる。
【００３２】
なお、図１に示したドライルーム設備１０の場合は、湿度センサ６４をダクト３２に設置して、膜除湿装置１６で除湿されたエアの湿度を計測するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、膜除湿装置で予め除湿した低湿分のエアを空調機に供給し、この低湿分のエアを空調機で減湿して除湿機に供給するので、除湿機での除湿量が少なくなる。これにより、除湿ロータの再生エネルギが軽減され、運転費が低減できる。またエアの湿度を計測し、その計測値に基づいて除湿ロータの再生で使用するヒータの加熱量をコントロールするため、適切な加熱量でヒータを稼動でき、より運転費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドライルーム設備の実施の形態の概略構成を示す全体図
【図２】本発明に係るドライルーム設備の他の実施の形態の概略構成を示す全体図
【図３】従来のドライルーム設備の概略構成を示す全体図
【符号の説明】
１０…ドライルーム設備、１２…ドライルーム、１４…空調機、１６…膜除湿装置、１８…除湿機、２０…ケース、２２…第１クーラ、２４…第２クーラ、２６…空調機ファン、２８…エアダクト、３０…還気ダクト、３２…ダクト、３６…ケース、３８…除湿ロータ、４０…仕切り板、４２…除湿部、４４…再生部、４６…アフタークーラ、４８…給気ダクト、５０…仕切り板、５６…再生用ダクト、５８…再生用ファン、６０…排気用ダクト、６２…ダンパ、６４…湿度センサ、６６…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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