(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式減湿装置を用いて目的室に−５０℃以下の低露点空気を供給するシステムであって、
前記乾式減湿装置は、回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる構成を有し、前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が、減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて、ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され、さらに前記減湿区域に対する再生区域の通過風量の比αが、減湿区域を１とした場合に、    ０．２≦α＜０．４    に設定され、
また前記減湿区域に対するパージ区域の通過風量の比βが、減湿区域を１とした場合に、        ０．０９≦β＜０．２  に設定され、
前記減湿区域を通過した空気が前記目的室に供給され、前記目的室からの還気と導入外気とが，同一の冷却コイルによって冷却された後の混合空気の一部が前記減湿区域に導入され、残りの一部が前記パージ区域に導入され、さらに前記パージ区域を通過した空気は、再生区域を通過した空気の一部と混合されて前記再生区域に導入されるように構成されたことを特徴とする、乾式減湿システム。
【請求項２】
乾式減湿装置を用いて目的室に−５０℃以下の低露点空気を供給するシステムであって、
前記乾式減湿装置は、回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる構成を有し、前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が、減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて、ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置され、さらに前記減湿区域に対する再生区域の通過風量の比αと、前記減湿区域に対するパージ区域の通過風量の比βが、各々減湿区域を１とした場合に、
０．１２≦α＜０．２、
０．１２≦β＜０．２、
α＝β  に設定され、
前記減湿区域を通過した空気が前記目的室に供給され、前記目的室からの還気と導入外気又は冷却減湿された後の導入外気との混合空気の一部が前記減湿区域に導入され、残りの一部が前記パージ区域に導入され、さらに前記パージ区域を通過した空気の全てが前記再生区域に導入されるように構成されたことを特徴とする、乾式減湿システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式減湿装置を用いた乾式減湿システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に用いられる空気を減湿する方法には冷却減湿の方法があるが、冷却減湿では露点が−５℃以上の空気しかできず、低露点（−５０℃以下）には対応できない。そこでこのような低露点の空気を供給する空調機には、回転式のロータを用いた乾式減湿機が使用されている。乾式減湿装置は、塩化リチウムや塩化カルシウムなどの吸収液を含浸させたハニカム状のロータや、シリカゲル、ゼオライトなどの吸着材で構成したロータを備え、このロータの端面に位置する空気の通過域を減湿区域と再生区域とに仕切り、ロータを回転させながら減湿区域に処理空気を通過させて乾燥空気を作り出すと共に、再生区域に高温の再生空気を通過させることによって、前記吸収液や吸着材中の水分を再生空気中に蒸発させて、連続的に減湿処理を行うように構成されている。
【０００３】
この場合、ロータが高温のまま減湿区域に移行すると、処理空気が減湿しないままロータを通過して露点を上昇させるので、低湿度に制御された空間からの還気など、低温の空気を通過させてロータを冷却するためのパージ区域が再生区域と減湿区域との間に設定されていることがある。特に乾式減湿装置を二段直列に系統接続し、一段目の乾式減湿装置で減湿させた空気を二段目の乾式減湿装置でさらに減湿させるように構成された二段式乾式減湿システムにおける二段目の乾式減湿装置のロータ端面には、かかるパージ区域が設定されることが多い。
【０００４】
従来のこの種の乾式減湿システムに使用されている乾式減湿装置のロータを図に基づいて説明すると、図９、図１０に示したように、乾式減湿装置１００におけるロータ１０１の両端面にチャンバ１０２、１０３が配置されている。このロータ１０１の端面は、図１０中の矢印に示したロータ１０１の回転方向順に、減湿区域１０１ａ、再生区域１０１ｂ、パージ区域１０１ｃの３つの空気通過域に放射状に区画されている。またチャンバ１０２の外側端面には、これら各区域に対応して、ダクトなどに接続するための減湿入口１０２ａ、再生出口１０２ｂ、パージ出口１０２ｃが形成されている。なおチャンバ１０３の外方端面にも、前記３つの区域に対応して減湿出口、再生入口、パージ入口が各々形成されている（いずれも図示せず）。
【０００５】
そして前記ロータ１０１の３つの通過域である減湿区域１０１ａ、再生区域１０１ｂ、パージ区域１０１ｃの区画割合は、放射状に区画形成されているときの中心角θで示すと、減湿区域１０１ａの中心角θ1が２２５゜、再生区域１０１ｂの中心角θ2が９０゜、パージ区域１０１ｃの中心角θ3が４５゜に設定されていた。また各区域の空気の通過風量の割合は、これら通過域の面積に比例し、減湿区域１０１ａに対して再生区域１０１ｂが０．４倍、パージ区域１０１ｃはその半分の０．２倍であった。このような区画割合、風量割合は、格別根拠があって定められたものではなく、これまで経験的に設定されていたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる構成を有する乾式減湿装置１００は、一般の冷却減湿と比べて優れた減湿能力を有しているが、消費エネルギが多いのが難点であった。このような乾式減湿装置は、例えばリチウムイオン電池の製造工場における低露点空間に採用されているが、周知のようにこの種の製造工場は２４時間稼働しており、かかる点に徴すると、エネルギの低減が強く求められているのが実情である。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ロータの再生に要する再生風量、並びにパージ風量を低減させ、結果的に減湿区域での処理量を増大させて、前記低露点（−５０℃以下）の空気を供給する際の省エネルギの要請に応えようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１によれば、乾式減湿装置を用いて目的室に−５０℃以下の低露点空気を供給するシステムであって、前記乾式減湿装置、及び系統を次のように構成したことを特徴としている。
すなわち、乾式減湿装置については、回転自在なロータ内に処理空気を通過させて当該処理空気を減湿させる構成を有し、前記ロータの端面側に位置する空気の通過域が、減湿区域と再生区域とパージ区域とに仕切られて、ロータの回転によって再生区域から減湿区域に移行する前にパージ区域が位置するようにこれら各区域が配置されている。そして前記減湿区域に対する再生区域の通過風量の比αを、減湿区域を１とした場合に、０．２≦α＜０．４に設定し、また前記減湿区域に対するパージ区域の通過風量の比βを、減湿区域を１とした場合に、０．０９≦β＜０．２に設定する。
【０００９】
一方空気の系統については、前記減湿区域を通過した空気が前記目的室に供給され、前記目的室からの還気と導入外気とが，同一の冷却コイルによって冷却された後の混合空気の一部が前記減湿区域に導入され、残りの一部が前記パージ区域に導入され、さらに前記パージ区域を通過した空気は、再生区域を通過した空気の一部と混合されて前記再生区域に導入されるように構成されている。
【００１０】
発明者の知見によれば、このように前記系統を採用すると共に、減湿区域に対する再生区域の風量を０．２倍〜０．４倍未満、パージ区域の風量を０．０９倍〜０．２倍未満に設定して、従来よりも再生風量、パージ風量を低減させても所期の減湿能力維持しつつ、前記低減させた分、減湿処理風量を従来より増加させることができる。したがって−５０℃以下の低露点の給気を実現するためのエネルギが従来よりも少なくて済む。またパージ区域を通過した空気は再生区域を通過した空気の一部と混合されて前記再生区域に導入するようにしているから、再生区域入口の空気の湿度が低減され、その分従来よりも再生能力が向上している。したがって、この点からも省エネルギ効果が得られる。
【００１１】
請求項２の乾式減湿システムは、前記乾式減湿システムにおいて、前記目的室からの還気と導入外気又は冷却減湿された後の導入外気との混合空気の一部が前記減湿区域に導入され、残りの一部が前記パージ区域に導入されるように構成し、さらに減湿区域に対する再生区域の通過風量の比αと、前記減湿区域に対するパージ区域の通過風量の比βが、各々減湿区域を１とした場合に、０．１２≦α＜０．２、０．１２≦β＜０．２に設定すると共にα＝β、すなわち再生区域の風量とパージ区域の風量を同じに設定し、それに対応してパージ区域を通過した空気の全てを前記再生区域に導入する構成したものである。
【００１２】
この場合も、請求項１と同様、従来よりも再生風量、パージ風量を低減させてその分、減湿処理風量を従来より増加させ、結果的に同じ−５０℃以下の低露点を実現するためのエネルギが従来よりも少なくて済む。またパージ区域を通過した空気の全てを前記再生区域に導入するようにしたので、再生能力が高くなっている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる乾式減湿装置システムの系統の概略を示しており、この乾式減湿システムは、目的室としての低露点空間Ｒに低露点空気を供給するシステムとして構成されている。
【００１４】
外気ＯＡは、外気ファン１によって外気導入ダクト２から導入されて、冷却コイル３によって冷却減湿される。冷却コイル３には、低露点空間Ｒから還気ファン４によって還気ダクト５から導入された還気ＲＡも供給され、同様に冷却減湿されるようになっている。そして冷却コイル３によって各々冷却減湿された後の外気ＯＡと還気ＲＡは一旦混合され、その一部は処理空気として、乾式減湿装置１１のロータ１２における減湿区域１２ａに導入されるようになっている。
【００１５】
乾式減湿装置１１は、図２に示したように、回転するロータ１２の両端面にチャンバ１３、１４が配置された構成を有している。各チャンバ１３、１４は、内部に３つの仕切板１５、１５、１５が放射状に配置されており、チャンバ１３、１４内の空間を３つに仕切っている。これに対応して、ロータ１２の端面には、図２、図３中の矢印に示したロータ１２の回転方向順に、減湿区域１２ａ、再生区域１１ｂ、パージ区域１１ｃの３つの空気の通過域が区画形成されている。そしてチャンバ１３の外側端面には、これら各区域に対応して、ダクトなどに接続するための減湿出口１３ａ、再生入口１３ｂ、パージ出口１３ｃが形成されている。なおチャンバ１４の外方端面にも、前記３つの区域に対応して減湿入口１４ａ、再生出口１４ｂ、パージ入口１４ｃが各々形成されている。なおロータ１２には、塩化リチウム、シリカゲル、ゼオライトなど、この種のロータに使用されている吸湿材が含浸されている。
【００１６】
前記３つの通過区域である減湿区域１２ａ、再生区域１２ｂ、パージ区域１２ｃは、各々放射状に区画形成され、各々の通過区域の中心角θは、減湿区域１２ａの中心角θ1が２７０゜、再生区域１２ｂの中心角θ2が６０゜、パージ区域１２ｃの中心角θ3が３０゜に設定されている。したがって各々の通過区域の面積割合は、９：２：１となっている。なおロータ１２の厚みは４００mmであり、またロータ１２の回転速度は、６回転／時である。
【００１７】
ロータ１２の減湿区域１２ａで減湿処理された空気は、低露点空間Ｒに給気ＳＡとして供給されるようになっている。
【００１８】
一方前記冷却コイル３で混合された空気のうち、残りの一部はパージ区域１２ｃへと導入され、ロータ１２の冷却が行われる。そしてパージ区域１２ｃを通過して昇温した空気は、再生区域１２ｂにおいてロータ１２を再生した後の空気の一部と混合されて、加熱コイル６でさらに昇温された後、再生ファン７によってロータ１２の再生区域１２ｂに導入され、ロータ１２の再生が行われる。再生区域１２ｂにおいてロータ１２を再生した後の空気の残りの一部は、排気ＥＡとして系の外部へと排出されるようになっている。
【００１９】
そして以上の構成により、第１の実施の形態にかかる乾式減湿システムにおいては、減湿区域１２ａに対する再生区域１２ｂの通過風量の比α（以下、「再生α」という）が、減湿区域１２ａを１とした場合に、０．２に設定され、また減湿区域１２ａに対するパージ区域１２ｃの通過風量の比β（以下、「パージβ」という）は、減湿区域１２ａを１とした場合に、０．１に設定されている。
【００２０】
本実施の形態にかかる乾式減湿システムは以上のように構成されており、既述したように、外気ＯＡと還気ＲＡは、各々冷却コイル３によって冷却減湿された後一旦混合され、その一部は処理空気としてロータ１２の減湿区域１２ａに導入され、そこで減湿処理された後、低露点空間Ｒへと給気ＳＡとして供給される。他方、残り一部はロータ１２のパージ区域１２ｃに導入されてロータ１２の冷却に使用される。そしてパージ区域１２ｃを通過した空気の一部が、加熱コイル６によって加熱された後、ロータ１２の再生区域１２ｂに導入され、残りの一部はそのまま排気される。
【００２１】
この場合、既述したようにロータ１２端面に位置する減湿区域１２ａと再生区域１２ｂとパージ区域１２ｃとの各風量割合は、再生α＝０．２、パージβ＝０．１である。この点、発明者の知見によれば、図１の乾式減湿システムにおいて再生α、パージβを各々変更した場合には、各々図４、図５に示した特性が得られる。
【００２２】
すなわち、図４はパージβ＝０．２のとき、再生αを０．２〜０．４の間で変化させた場合のロータ１２の減湿区域１２ａの出口の絶対湿度を示しており、また図５は、再生α＝０．２のとき、パージβを０．０５〜０．２の間で変化させたときのロータ１２の減湿区域１２ａの出口の絶対湿度を示している。これによれば、低露点（−５０℃以下）、すなわち絶対湿度が０．０２４ｇ／ｋｇ’以下にするためには、再生αが、０．２≦再生α＜０．４であって、パージβが０．０９≦β＜０．２であればよいことになる。なお減湿処理入口温度は１２℃、減湿処理入口湿度は１ｇ／ｋｇ’再生入口温度は１２０℃である。
【００２３】
それゆえ、第１の実施の形態にかかる前記図１の乾式減湿システムの前記風量割合によれば、前記条件を充足しており、低露点空間Ｒに対して、低露点（−５０℃以下）の給気ＳＡを供給できる。そして該システムに要する再生風量、パージ風量は従来よりも少ないものとなっているので、その分減湿区域１２ａに導入する風量を増大させることができる。したがって同一の低露点の給気を実現させるためのエネルギが従来よりも少なくて済む。発明者の試算によれば、ロータ１２と同一のロータを使用した従来のシステムと比較すれば、３０％程度のエネルギの低減が図れる。また換言すれば、同一風量の低露点空気を供給するシステムを構築する場合、ロータの大きさを従来の約２／３にすることができ、それに伴って他の冷却コイルなどのクーラ、加熱コイルなどのヒータ、その他ファン等を小さくすることができる。
【００２４】
またこの第１の実施の形態にかかる乾式減湿システムでは、パージ区域１２ｃを通過した空気を再生区域１２ｂに導入するようにしているので、再生区域１２ｂの入口空気の湿度が従来よりも低減しており、その分減湿区域１２ａに導入する処理空気が高い露点温度でも利用できる。したがって、従来処理空気の露点温度が高い場合には、この種の乾式減湿装置を２段に直列接続して対応していたが、本実施の形態のように、１つの乾式減湿装置１１の１段構成でも対応できる範囲が増加する。
【００２５】
次に第２の実施の形態について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかる乾式減湿システムの系統の概略を示しており、図中、第１の実施の形態と同一の符号で示される装置等は、各々同一の装置を示している。この第２の実施の形態にかかる乾式減湿システムにおいては、まずロータ１２の端面の空気の通過域の面積割合を次のように設定している。すなわち、図７に示したように、減湿区域１２ａの中心角θ1が２９０゜、再生区域１２ｂの中心角θ2が３５゜、パージ区域１２ｃの中心角θ3が３５゜に各々設定されている。
【００２６】
そして系統自体もより簡素化し、パージ区域１２ｃを通過して昇温した空気をそのまま全て加熱コイル６で加熱して、再生ファン７によってロータ１２の再生区域１２ｂに導入するようにしている。
【００２７】
この第２の実施の形態は以上の構成を有しており、ロータ１２の端面の通過域の割合を図７のように設定し、さらにパージ区域１２ｃを通過した空気を全て再生区域１２ｂに導入するようにしたので、再生α＝パージβであり、また再生α、パージβとも約０．１２１となっている。
【００２８】
この点に関し、発明者の知見によれば、図６の乾式減湿システムにおいて再生α＝パージβとして、再生αを各々変更した場合には、図８に示した特性が得られる。したがって、これによれば、低露点（−５０℃以下）、すなわち絶対湿度が０．０２４ｇ／ｋｇ’以下にするためには、０．１２≦再生α＝パージβであればよいことになる。なお減湿処理入口温度は１２℃、減湿処理入口湿度は１ｇ／ｋｇ’再生入口温度は１２０℃である。
【００２９】
したがって、図６に示した第２の実施の形態にかかる乾式減湿システムの前記条件によれば、低露点空間Ｒに対して、低露点（−５０℃以下）の給気ＳＡを供給でき、しかもそれに要する再生風量、パージ風量とも従来よりも少なくて済んでいる。それゆえ同一の低露点を実現させるためのエネルギが従来よりも少なくて済む。もちろん第１の実施の形態と同様、同一風量の低露点空気を供給するシステムを構築する場合、ロータの大きさを従来よりも小さくすることができ、それに伴って他の冷却コイルなどのクーラ、加熱コイルなどのヒータ、ファン等を小さくすることができる。また系統自体も簡素化されている。
【００３０】
なお前記した第１の実施の形態、第２の実施の形態において用いたロータ１２端面における減湿区域１２ａ、再生区域１２ｂ、パージ区域１２ｃの区画割合は、本発明の再生α、パージβの比、並びに系統の種類に応じて、適宜変更することが可能である。また前記各実施の形態は、乾式減湿装置１１を一段で使用した例であったが、同種の乾式減湿装置を多段に直列に系統接続して配置し、一段目で減湿された後の導入外気を二段目の乾式減湿装置のロータの減湿区域に導入して減湿処理するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、目的空間に−５０℃以下の低露点の空気を供給する場合に、従来の同種の乾式減湿装置を用いた減湿システムよりも、運転に必要なエネルギを低減することが可能であり、しかも送風機、ヒータ、クーラなどの各種設備機器もコンパクトにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態にかかる乾式減湿システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１の乾式減湿システムに用いた乾式減湿装置の分解斜視図である。
【図３】図２の乾式減湿装置のロータの軸方向からみた説明図である。
【図４】図１の乾式減湿システムにおいて再生αを変更した場合のロータの減湿区域の出口の絶対湿度の変化を示すグラフである。
【図５】図１の乾式減湿システムにおいてパージβを変更した場合のロータの減湿区域の出口の絶対湿度の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる乾式減湿システムの構成の概略を示す説明図である。
【図７】図６の乾式減湿システムに用いた乾式減湿装置のロータの軸方向からみた説明図である。
【図８】図６の乾式減湿システムにおいて再生αを変更した場合のロータの減湿区域の出口の絶対湿度の変化を示すグラフである。
【図９】従来の二段式乾式減湿システムに用いられている二段目の乾式減湿装置のロータ部分の斜視図である。
【図１０】図９の乾式減湿装置のロータの軸方向からみた説明図である。
【符号の説明】
３    冷却コイル
６    加熱コイル
１１    乾式減湿装置
１２    ロータ
１２ａ  減湿区域
１２ｂ  再生区域
１２ｃ  パージ区域
Ｒ    低露点空間
ＯＡ    外気
ＲＡ    還気
ＳＡ    給気
ＥＡ    排気
【図１】
0003842476.tif 000002
【図２】
0003842476.tif 000003
【図３】
0003842476.tif 000004
【図４】
0003842476.tif 000005
【図５】
0003842476.tif 000006
【図６】
0003842476.tif 000007
【図７】
0003842476.tif 000008
【図８】
0003842476.tif 000009
【図９】
0003842476.tif 000010
【図１０】
0003842476.tif 000011