(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在なロータの端面に位置する空気の通過域が少なくとも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構成された乾式減湿装置のロータの劣化を診断する方法であって，
再生区域の出口側温度を，減湿区域寄りとパージ区域寄りの少なくとも２カ所で測定し，少なくともこれら２つの測定値に基づいて前記ロータの劣化を診断することを特徴とする，乾式減湿装置のロータの劣化診断方法。
【請求項２】
再生区域の出口側温度を，減湿区域寄りとパージ区域寄りの少なくとも２カ所で測定した測定値と，予め測定した前記少なくとも２カ所における正常時の出口側温度と比較することによって，前記ロータの劣化を診断することを特徴とする，請求項１に記載の乾式減湿装置のロータの劣化診断方法。
【請求項３】
減湿区域入口側の空気の絶対湿度を一定にした状態で再生区域の出口側温度を測定することを特徴とする，請求項１又は２に記載の乾式減湿装置のロータの劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，乾式減湿装置のロータの劣化診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。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。殊に後述の二段に直列に接続した場合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。
【０００３】
この種の乾式減湿装置は、半導体製造プロセスやリチウム電池の製造プロセスなどのためにその内部を乾燥かつ低露点の雰囲気とする空間（以下、「低露点空間」という）へ、超低露点の空気を供給する空調機や空調システムに用いられているが、かかる場合前記超低露点の空気を供給するにあたり、乾式減湿装置を、例えば二段に直列に系統接続している場合がある。
【０００４】
ところで前記低露点空間においては、露点温度の僅かな変化もプロセスに影響を与えるため、乾式減湿装置のロータの減湿能力の劣化には格別注意しなければならない。即ちロータの劣化を的確に診断して、その交換を適切な時期に実施する必要がある。
【０００５】
この点に関し、出願人は先に特開平８−１４１３５２号公報や特開平８−１５５２４８公報において、既にロータの劣化を診断してロータの交換時期を予測する方法を開示している。特開平８−１４１３５２は、２台の乾式減湿装置を二段に系統接続して使用する場合の、一段目ロータの劣化を二段目の再生空気の出口温度の測定値に基づいて劣化を診断してロータの交換時期を予測するようにしたものであり、また特開平８−１５５２４８は、ロータの劣化の進行度を、正常時と測定時における処理空気のロータの入口側絶対湿度と減湿量との相関関係から求めるようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前者の方法では、２台の乾式減湿装置を二段に系統接続して使用する場合の、二段目の乾式減湿装置のロータの劣化は診断できない。また後者によれば、絶対湿度を測定するための露点計が必要となる。さらに二段目の乾式減湿装置のロータは元々減湿負荷が小さいため、ロータの劣化が再生区域の出口温度に与える影響が極めて小さい。そのためたとえ１℃でも再生区域の出口温度が変化すると、もはや給気における所期の露点温度の維持が図れないおそれがある。したがって、ただ単に再生区域の出口温度を測定することによってロータの劣化を判定する方法では、いずれにしろ二段目の乾式減湿装置のロータの劣化を診断することは困難である。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり，露点計を用いることなくロータの劣化の診断を行え，しかも乾式減湿装置を二段をはじめとする多段に直列系統接続した場合の，二段目以降の乾式減湿装置のロータの診断をも可能な乾式減湿装置のロータの劣化診断方法を提供して，前記問題の解決を図ることを目的としている。
【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，回転自在なロータの端面に位置する空気の通過域が少なくとも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構成された乾式減湿装置のロータの劣化を診断する方法であって，再生区域の出口側温度を，減湿区域寄りとパージ区域寄りの少なくとも２カ所で測定し，少なくともこれら２つの測定値に基づいて前記ロータの劣化を診断することを特徴とする，乾式減湿装置のロータの劣化診断方法が提供される。
【０００９】
このようなロータの劣化診断方法においては，減湿区域寄りとパージ区域寄りの地点とは，再生区域において減湿区域に近い側とパージ区域に近い側の地点をいう。また具体的に測定するにあたっては，ロータの端面から軸方向に所定距離（１５ｃｍ以内）離れた地点に温度センサの温度検出部が位置するように，当該温度センサをロータ端面に位置するチャンバに取り付けることが提案できる。
【００１１】
発明者らの知見によれば，減湿区域寄りとパージ区域寄りとでは，ロータの劣化に伴って異なった温度特性が現れる。したがって，本発明のように，そのような２つの異なった温度特性に基づいてロータの劣化の診断をするようにすれば，例えば時経列変化を測定することにより，より正確な劣化診断や交換時期の判断が行える。したがって，たとえ２台の乾式減湿装置を二段に系統接続して使用している場合であっても，二段目の乾式減湿装置のロータの劣化を診断することができる。なお温度測定地点については，前記ロータの端面から１５ｃｍ以内の軸方向に離れた位置で測定することが好ましい。
【００１２】
また前記した温度特性は，後述の実施形態で示したように正常時と劣化時では異なっているので，請求項２に記載したように，予め測定した前記少なくとも２カ所，即ち同一の測定箇所における正常時の出口側温度（再生区域を通過した空気の温度）と比較することによっても，ロータの劣化を診断することが可能である。
【００１３】
ところで前記診断方法は、露点計を用いることなく再生区域の出口温度を測定することによってロータの劣化を診断するようにしているが、減湿区域に導入する処理空気の絶対湿度が大きく変動した場合には、正確な劣化診断ができないおそれがある。
【００１４】
この点請求項３に記載したように，減湿区域入口側の空気の絶対湿度を一定にした状態で再生区域の出口側温度を測定するようにすれば，極めて正確な診断が行える。減湿区域入口側の空気の絶対湿度を一定にする方法としては，後述の実施の形態でも示したように，例えば減湿区域入口側に冷却装置などのプレクーラを設置したり，あるいは再生区域の出口チャンバー後の混ざり合った空気の温度を一定に保つように再生用の加熱装置を制御するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、劣化診断の対象となる乾式減湿装置を採用した低露点空気供給システムの概略を示しており、この低露点空気供給システムは、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。
【００１６】
まず導入外気ＯＡは、外気取り入れダクト１により導かれて、外気処理クーラ２によって冷却減湿される。冷却減湿された空気はその後、再生余剰  空気冷却クーラ３で冷却された再生余剰空気と混合されて、外気処理ファン４によって、１段目の乾式減湿装置５の減湿区域５ａに導入され、例えば露点温度−１０℃まで減湿される。この１段目の乾式減湿装置５は、減湿区域５ａと再生区域５ｂとの２つに分割された空気の通過域をロータ端面を有しているタイプである。
【００１７】
その後、１段目の乾式減湿装置５の減湿区域５ａを通過して外気処理された空気は、低露点空間Ｒから還気ダクト６を通じて戻ってきた一部の還気ＲＡ1と混合され、処理ファン７によって、プレクーラ８に送られる。このプレクーラ８によって処理空気は冷却された後、二段目の乾式減湿装置１０のロータ１１の減湿区域１１ａに導入されて減湿処理される。
【００１８】
二段目の乾式減湿装置１０は、図２、図３に示した構成を有しており、回転するロータ１１の両端面にチャンバ１２、１３が配置された構成を有している。そしてロータ１１の端面は、図３中の矢印に示したロータ１１の回転方向順に、減湿区域１１ａ、再生区域１１ｂ、パージ区域１１ｃの３つの空気通過域に区画されている。そしてチャンバ１２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１２ａ、再生出口１２ｂ、パージ出口１２ｃが形成されている。なおチャンバ１３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）。なおこの乾式減湿装置１０のロータ１１には、吸湿剤として塩化リチウムを利用しているが、吸湿剤としてシリカゲルやゼオライトを用いた場合にも本発明は同様に実施することが可能である。
【００１９】
前記チャンバ１２には、図３に示したように２つの温度センサ１４、１５が設けられており、各々の温度検出部１４ａ、１５ａがチャンバ１２内における再生区域１１ｂに位置するように設けられている。そして温度センサ１４の温度検出部１４ａは減湿区域１１ａに近い側、温度センサ１５の温度検出部１５ａはパージ区域１１ｃに近い側に位置するように各々取り付け位置が設定されている。
【００２０】
乾式減湿装置１０のロータ１１の減湿区域１１ａで減湿されて、低露点となった空気は、その後ヒータ２１、アフタークーラ２２によって、所定の温度に調節された後、給気ＳＡとして低露点空間Ｒに供給される。
【００２１】
低露点空間Ｒからの他の一部の還気ＲＡ2は、パージ系還気ダクト２３を通じ、パージ空気として、乾式減湿装置１０のロータ１１のパージ区域１１ｃに導入され、これによってロータ１１の冷却が行われる。ここでの冷却が十分でないと、温度が高いままロータ１１が減湿区域１１ａに入ってしまい、減湿が十分にできないことになる。
【００２２】
そしてロータ１１のパージ区域１１ｃを通過したパージ空気は、二段目の再生ファン２６によって再生循環系統Ｐの空気に合流して混合される。このようにして混合された空気は、その大部分が再生系統ダクト２７を通って、二段目の再生ヒータ２８に送られ、この再生ヒータ２８により、例えば１２０℃に加熱された後、乾式減湿装置１０のロータ１１の再生区域１１ｂに導入されるのである。
【００２３】
再生系統Ｚからの一部の空気は１段目の再生ファン２９の作動により１段目の再生ヒータ３０を通過した後、昇温されて１段目の乾式減湿装置５の再生区域５ｂに導入され、この乾式減湿装置５のロータの再生に用いられる。そしてその後、排気ＥＡとしてシステム外に排出される。一方再生ヒータ３０を通過しない残りの再生系統Ｚの空気は、再生余剰空気循環ダクト３１を通って、前出再生余剰空気冷却用クーラ３によって冷却され、外気ＯＡと混合されて１段目の乾式減湿装置５の減湿区域５ａに導入されて減湿されるようになっている。即ち処理空気の一部として再使用される。なお図１におけるＤ1〜Ｄ8は、風量を調節するためダクト中に介装されたダンパである。
【００２４】
第１の実施形態にかかる低露点供給システムは以上のように構成されているが、このように２つの乾式減湿装置５、１０を二段に直列に系統接続した場合、二段目の乾式減湿装置１０の劣化の診断を行うことは従来では露点計を用いない限りは困難であったが、本実施の形態によれば露点計を用いることなく次のようにして診断することが可能である。
【００２５】
即ち図４のグラフに示したように、初期の正常時の再生出口温度分布の様子と、劣化したときの温度分布とは異なっている様子を示している。図４におけるＡ地点は温度センサ１４の温度検出部１４ａの位置を示し、Ｂ地点は温度センサ１５の温度検出部１５ａの位置を示している。そしてかかるグラフによれば、再生区域１１ｂを通過した空気の減湿区域１１ａに近い側の温度は、ロータ１１の劣化により温度下降が確認でき、これに対しパージ区域１１ｃに近い側の温度は、ロータ１１の劣化により温度上昇が確認できる。
【００２６】
さらに各温度センサ１４、１５の初期の正常時から劣化時に至るまでの時経列変化を調べると、図５のグラフに示したように、温度センサ１４、１５とも、時間の経過と共に値が変化していく様子を示している。即ち、ロータ１１の劣化にともなって温度センサ１４の方では温度が下降し、温度センサ１５の方では逆に上昇する傾向が明瞭に示されている。したがって、温度センサ１４又は１５のいずれか一方の測定結果の時経列変化に基づいて、ロータ１１の劣化を診断することができる。なお、図５のグラフにおける特性の傾きはロータ個々の特性により異なる。そして時経列変化を常時、あるいは所定時間毎に測定して、所定のしきい値に達するまでの時間を予測することにより、ロータ１１の交換時期を知ることも可能である。
【００２７】
減湿区域１１ａの入口の絶対湿度と温度センサ１４、１５の計測温度との関係を図６に示した。この図６グラフからわかるように、温度センサ１４、１５の計測温度は減湿区域１１ａの入口の絶対湿度とほぼ直線の関係にある。したがって、例えば温度センサ１４の計測値をＴ、減湿区域１１ａ入口の絶対湿度をＸとすれば、Ｔ＝ａＸ＋ｂである。
【００２８】
ここでａ、ｂは回帰係数であり、減湿区域１１ａの入口の絶対湿度と温度センサ１４の時経列データから最小２乗法による回帰分析によって値を求める。なおこのときの時経列データは、例えば１日に１回のように、所定の間隔をおいて求める。そして基準となるＸの値（例えば０．５ｇ／ｋｇ’）といった値を用いて、基準となるＴを求める。なおこの場合、減湿区域１１ａの入口の絶対湿度が一定のシステムにおいては、そのような演算処理は不要であり、温度センサ１４の計測値をそのままＴとして用いることができる。
【００２９】
このＴを用いて、図５に見られる計測温度の劣化の進行状況との回帰を行う。回帰の方法としては、例えばＴの値として、初期値が７０、劣化時が６０としたときには、ｙ＝（７０−Ｔｉ）／（７０−６０）によって求める、いわば劣化進行度ｙを基にし、ｙ＝１となるまでの時刻を、特開平８−１４１３５２号公報に開示されたように、時経列データに基づいて予測すれば、余寿命時間、即ちロータの交換時期が予測できる。なおＴｉは計測時の温度センサ１４の計測温度である。
【００３０】
さらにまた温度センサ１４、１５からは、全く逆の温度特性が確認できるから、この２つの温度センサ１４、１５双方の温度特性を計測すれば、温度変化がたとえ僅かであっても、双方とも逆の温度特性を示しているから、この２つを各々正常時の温度と照合することで、正常時との違い、即ち劣化を判断することも可能である。
【００３１】
したがってこれら各温度センサ１４、１５からの温度信号を、例えば別設の演算装置（図示せず）へと出力するように構成し、当該演算装置において、予め求め同一測定箇所で検出した正常時の温度信号と比較するようにすれば、いずれも（温度センサ１４、１５からの温度信号とも）予め設定した所定のしきい値を越える温度差があった時には、劣化していると判断することが可能になる。このように２つの温度特性によってロータの劣化を判断するようにしているので、劣化による再生出口温度の変化が小さい二段目の乾式減湿装置１０のロータ１１であっても、これを容易に診断することができる。
【００３２】
ところで実際の運転の環境如何によっては、二段目の乾式減湿装置１０における減湿区域１１ａの入口空気の絶対湿度が変動することがある。そうすると再生区域１１ｂの出口温度が変化し、その影響により再生出口温度分布（温度センサ１４、１５によって得られた温度分布）の値が変動する。これを取り除くためには、減湿区域１１ａの入口の絶対湿度を露点計で測定すればよいが、露点計は高価であるため、再生区域１１ｂの再生出口１２ｂを出た後の混ざり合った空気の温度（以下、「再生出口代表温度」という）を測定し、前述の再生出口温度分布との関数の変化を求めれば、その結果より劣化の判定を行うことができる。即ち、減湿区域入口の絶対湿度と再生出口代表温度は、ほぼ線形の相関があるため、減湿区域入口の絶対湿度に代えて再生出口代表温度を用いても、同様な方法で診断できる。
【００３３】
なお夏期には、図１の外気処理クーラ２で冷却除湿するため、減湿区域１１ａ入口空気の絶対湿度が比較的安定しており、この時期のデータのみを用いると、前記した再生出口代表温度の測定を行わずに診断を行うことができる。また一段目の乾式減湿装置５のロータの能力に余裕がある場合には、一段目の再生ヒータ３０をサイリスタなどで制御し、二段目のロータ１１の再生出口代表温度を一定に保つことで、劣化の診断を行うことが容易になる。この場合、再生ヒータを制御することで、再生ヒータ３０の消費エネルギーを低減させることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば，露点計を用いることなく，二段目の乾式減湿装置のロータの劣化を診断することができる。また特に請求項３の乾式減湿装置のロータの劣化診断方法によれば，より正確な劣化診断を行うことが可能である。従って，本発明によれば，二段式乾式減湿装置で最近問題となってきた二段目の減湿装置のロータの状態を常にタイムリーに診断できるので，ユーザーの不安を取り除くことができ，しかも設備業者が必要以上のメンテナンス対応に追われるといった問題も解消される。また従前のサンプリング調査と比較すると診断に要する費用が大幅に低減できる。特に減湿ロータとして使用される機会が最近増えてきたシリカゲルやゼオライトのロータでは，サンプリング調査ができないため本発明は非常に有効な診断方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる診断方法の対象となった乾式減湿装置が組み入れられた低露点空気供給システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる診断方法の対象となった乾式減湿装置の斜視図である。
【図３】図２の乾式減湿装置の軸方向からみた正面図である。
【図４】図２の乾式減湿装置に取り付けられた２つの温度センサによって測定した正常時と劣化時のロータの再生出口温度の温度分布を示すグラフである。
【図５】図２の乾式減湿装置に取り付けられた２つの温度センサによって測定した正常時から劣化時に至るまでのロータの再生出口温度の時経列変化を示すグラフである。
【図６】ロータの減湿区域入口絶対湿度と図２の乾式減湿装置に取り付けられた２つの温度センサによって測定した温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０    乾式減湿装置
１１    ロータ
１１ａ  減湿区域
１１ｂ  再生区域
１１ｃ  パージ区域
１２、１３    チャンバ
１４、１５    温度センサ
Ｄ1〜Ｄ8    ダンパ
Ｒ    低露点空間
【図１】
0003795630.tif 000002
【図２】
0003795630.tif 000003
【図３】
0003795630.tif 000004
【図４】
0003795630.tif 000005
【図５】
0003795630.tif 000006
【図６】
0003795630.tif 000007