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発明の名称 低露点空気供給システム及び乾式減湿装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−76131
公開日 平成10年(1998)3月24日
出願番号 特願平8−249118
出願日 平成8年(1996)8月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男 (外2名)
発明者 西村 浩一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 吸着機能や吸収機能を有する回転自在なロータを有し、当該ロータ端面に位置する空気通過域が、ロータ中心から放射状に減湿区域、再生区域、パージ区域に仕切られている乾式減湿装置を用いて処理空気を処理して、目的室に低露点の空気を供給するシステムにおいて、前記目的室からの還気がパージ区域に導入されると共に、パージ区域出口側の空気は再生区域寄りの部分を通過する空気と、減湿区域寄りの部分を通過する空気とに分離され、前記再生区域寄りの部分を通過した空気は、再生区域を通過させる再生系統の空気に混合され、前記減湿区域寄りの部分を通過した空気は、前記処理空気と混合されるように構成されたことを特徴とする、低露点空気供給システム。
【請求項2】 吸着機能や吸収機能を有する回転自在なロータと、当該ロータの端面前後にダクト接続のためのチャンバを各々備えた乾式の減湿装置において、ロータ端面に位置する空気通過域が、ロータ中心から放射状に減湿区域、再生区域、パージ区域に仕切られ、パージ区域入口側に位置するチャンバには、前記パージ区域への入口であるパージ入口が設けられ、パージ区域出口側に位置するチャンバには、前記パージ区域からの出口であってかつ高温側と低温側と分離された、高温パージ出口と低温パージ出口とが設けられ、高温パージ出口は再生区域寄りに、低温パージ出口は減湿区域寄りに各々配置されたことを特徴とする、乾式減湿装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、目的室に低露点の空気を供給する低露点空気供給システム、及び当該低露点空気供給システムに適した乾式減湿装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体製造プロセスやリチウム電池の製造プロセスにおいては、乾燥しかつ低露点の雰囲気を有している、ドライルームと呼ばれる設備の需要が増加している。
【0003】ところで一般に用いられる空気を減湿する方法には従来から冷却減湿の方法が周知であるが、冷却減湿では露点が−5℃以上の空気しか生成できず、前記ドライルームが要求するような低露点には対応できない。
【0004】そこで低露点(−50℃以下)の空気を供給する空調機、空調システムには、回転式のロータを用いたいわゆる乾式減湿装置が使用されている。この乾式減湿装置は、塩化リチウムや塩化カルシウムなどの吸収液を含侵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の端面側が、減湿区域と再生区域とに仕切られており、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。
【0005】但しロータが高温のまま処理系統、即ち減湿区域に移行すると、減湿しない空気がロータを通過して露点を上げてしまうので、再生区域から減湿区域に移行する前の区域に、パージ区域と呼ばれる区域を設け、再生区域、パージ区域、減湿区域の順にロータを回転させ、このパージ区域に冷却用のパージ空気を通過させてロータの冷却を行うように構成されていることが多い。
【0006】このような乾式減湿装置を用いて低露点空気を供給する場合、乾式減湿装置を1段で処理をする方法と、外気処理用に別途乾式減湿装置を設けて直列2段で処理を行う2つの方式がある。1段のシステムはイニシャルコストは安価であるが、消費エネルギが多いため、主として小さい室に低露点空気を供給する場合に用いられている。一方2段のシステムでは、消費エネルギを低減するために再生系統を循環させ、2段目の乾式湿減湿装置における再生区域からの排気を、1段目の乾式減湿装置の再生に再利用することでエネルギの低減を図っている。ドライルームなどに低露点の空気を供給する場合のシステムでは、一般的にこの2段のシステムが用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのような乾式減湿装置を用いて減湿する場合、冷却減湿より低露点の空気を供給できるものの、1段のシステムはもとより、エネルギ低消費型の2段のタイプでさえ、冷却減湿よりもエネルギの消費が多く、さらなる省エネルギが求められている。また前記したドライルームは、ほとんどが24時間運転であり、エネルギの低減が運用費を含めた設備コストに与える影響が非常に高いため、エネルギの低減がことさら強く求められているのが実情である。
【0008】本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ドライルームなど、低露点の空気を必要とする室に低露点空気を供給するにあたり、従来よりもエネルギ消費の少ない低露点空気供給システム、及び当該低露点空気供給システムに使用するのに適した乾式減湿装置を提供して、前記問題の解決を図ることを目的としている。
【0009】
【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、吸着機能や吸収機能を有する回転自在なロータを有し、当該ロータ端面に位置する空気通過域が、ロータ中心から放射状に減湿区域、再生区域、パージ区域に仕切られている乾式減湿装置を用いて処理空気を処理して、例えばドライルームなどの目的室に低露点の空気を供給するシステムにおいて、前記目的室からの還気がパージ区域に導入されると共に、パージ区域出口側の空気は再生区域寄りの部分を通過する空気と、減湿区域寄りの部分を通過する空気とに分離され、前記再生区域寄りの部分を通過した空気は、再生区域を通過させる再生系統の空気に混合され、前記減湿区域寄りの部分を通過した空気は、前記処理空気と混合されるように構成されたことを特徴とする、低露点空気供給システムが提供される。
【0010】かかる低露点空気供給システムでは、再生区域寄りの部分を通過した空気を再生区域を通過させる再生系統の空気に混合するようにしたので、いわば高温側で回収した熱を、ロータの再生用の熱源として再利用できる。また同時に、減湿区域寄りの部分を通過した空気を処理空気と混合するようにしたので、いわば低温側の空気を処理系統に戻すことで、例えば外気の取り入れ量を低減することが可能になっている。またパージ区域には、目的室からの還気を導入するようにしたので、パージ区域には低露点の空気が通過し、再生後のロータに水分が移行しない。
【0011】また請求項2によれば、吸着機能や吸収機能を有する回転自在なロータと、当該ロータの端面前後にダクト接続のためのチャンバを各々備えた乾式の減湿装置において、ロータ端面に位置する空気通過域が、ロータ中心から放射状に減湿区域、再生区域、パージ区域に仕切られ、パージ区域入口側に位置するチャンバには、前記パージ区域への入口であるパージ入口が設けられ、パージ区域出口側に位置するチャンバには、前記パージ区域からの出口であってかつ高温側と低温側と分離された、高温パージ出口と低温パージ出口とが設けられ、高温パージ出口は再生区域寄りに、低温パージ出口は減湿区域寄りに各々配置されたことを特徴とする、乾式減湿装置が提供される。
【0012】かかる乾式減湿装置によれば、パージ入口を通じてロータ端面のパージ区域を通過した空気が、パージ区域出口側に位置するチャンバから排出される際、高温パージ出口からは、再生区域寄りの部分を通過した相対的に高温の空気が流出し、低温パージ出口からは減湿区域寄りの部分を通過した相対的に低温の空気が流出する。したがって、前記低露点空気供給システムにおける再生系統に高温パージ空気を混合させることや、処理空気に低温パージ空気を混合させることが容易になる。
【0013】
【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、本実施の形態に係る低露点空気供給システムの概略を示しており、本実施の形態にかかる低露点空気供給システムは、ドライルーム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】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。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つに分割されたロータ端面を有しているタイプである。
【0015】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、ドライルーム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、2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。
【0016】2段目の乾式減湿装置10は、図2〜図5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出口12a、再生入口12b、パージ入口12cが形成されている。
【0017】一方前記チャンバ13の外方端面には、図5に示したように、減湿区域11aに対応して減湿入口13aが、再生区域11bに対応して再生出口13bが、さらにパージ区域11cに対応して、再生区域11b寄りの部分に高温パージ出口13cが、減湿区域11a寄りの部分に低温パージ出口13dが各々形成されている。
【0018】かかる構成により、図6に示したように、処理空気Aはチャンバ13の減湿入口13aからロータ11の減湿区域11aを通過して、チャンバ12の減湿出口12aから排出され、また再生空気Bは、チャンバ12の再生入口12bからロータ11の再生区域11bを通過して、チャンバ13の再生出口13bから排出され、そしてパージ空気Cは、チャンバ12の再生入口12cからロータ11のパージ区域11cを通過して、そのうち再生区域11b寄りの部分を通過した高温側パージ空気C1は、チャンバ13の高温パージ出口13cから排出され、パージ区域11cの減湿区域11a寄りの部分を通過した低温側パージ空気C2は、チャンバ13の低温パージ出口13dから排出されるようになっている。
【0019】そして乾式減湿装置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としてドライルームRに供給される。
【0020】ドライルームRからの一部の還気RA2は、パージ系還気ダクト23を通じ、パージ空気C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。
【0021】そしてロータ11のパージ区域11cを通過した空気のうち、再生区域11bに近い部分を通過した高温側パージ空気C1は、パージ系統高温側ダクト24によって再生系統に導かれ、2段目の再生ファン25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26を通って、2段目の再生ヒータ27に送られ、この再生ヒータ27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の再生に用いられる。即ちロータ11の再生区域11bに導入される。なおこの再生系統の湿度は、減湿量、導入するパージ空気Cの露点温度、および導入パージ空気量、再生空気量と処理空気量の比によって決まる。
【0022】再生系統からは高温側パージ空気C1の導入量だけ空気を排出するが、その一部は1段目の再生ファン28の作動により1段目の再生ヒータ29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。残りは再生余剰空気循環ダクト30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。この外気OAと混合される空気は、元々ドライルームRからの還気であったことから、既にかなり低湿度のものとなっている。
【0023】一方、ロータ11のパージ区域11cを通過した空気のうち、減湿区域11aに近い部分を通過した低温側パージ空気C2は、パージ系統低温側ダクト31によって処理系統に導かれ、処理空気と混合される。
【0024】なお図1におけるD1〜D9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り、特にパージ系統の出口空気は高温側と低温側の2系統に分かれているため、パージ系統高温側ダクト24にはダンパD5、パージ系統低温側ダクト31にはダンパD3を各々設けることで、各系統の風量調節が容易に行えるようになっている。
【0025】本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おり、まず乾式減湿装置10のロータ11の冷却に使用したパージ空気Cのうち、再生区域11b寄りの部分を通過して高温側パージ空気C1で回収した熱は、ロータ11の再生用の熱源として再利用できるので、その分再生に要するエネルギを低減することができる。またパージ空気Cのうち、減湿区域11a寄りの部分を通過した低温側パージ空気C2は、処理空気と混合されるので、外気OAの取り入れ量を低減することが可能となり、その結果外気処理のためのエネルギも低減させることができる。従って、ロータ11の再生及び外気処理に要するエネルギが、いずれも低減されるので、全体として極めて消費エネルギの少ないシステムとなっている。また前記したように、本実施形態においては、再生余剰空気循環ダクト30、再生余剰空気冷却用クーラ3を経由して外気OAと混合される空気は、元々ドライルームRからの還気であったことから、既にかなり低湿度のものとなっており、この点からも外気処理に要するエネルギの低減が図られている。
【0026】発明者の知見では、ロータ11のパージ区域11cを通過した空気を全て再生系統に戻す場合と比較すれば、冷熱で7〜15%、温熱で15〜30%、合計で10〜20%のエネルギ消費の低減ができる。またそれに応じて1段目の乾式減湿装置5のロータの大きさを2/3とすることができるため、設備費の低減も実現できる。
【0027】また前記システムで用いた2段目の乾式減湿装置10は、特にチャンバ13にロータ11のパージ区域11cに対応して、高温パージ出口13c、低温パージ出口13dを設けることで、高温側パージ空気C1、低温側パージ空気C2を容易に分離することができ、設置、組み入れが容易でかつコストも、従来のものと比べて殆ど変わらない。もちろんチャンバ12、13の形態については、前記システムで用いた2段目の乾式減湿装置10のような断面が円形のものである必要はなく、適宜方形等の任意の形状のもの使用することができる。
【0028】
【発明の効果】請求項1の低露点空気供給システムによれば、乾式減湿装置のロータの高温側で回収した熱を、ロータの再生用の熱源として再利用でき、同時に外気などの取り入れ量を低減することが可能である。したがって、再生に要するエネルギ、並びに外気処理のためのエネルギの双方を同時に低減させることができ、従来よりも少ないエネルギで、目的室に低露点空気を供給することができる。また目的室からの還気をパージ空気として利用しているので、パージ区域から再生後のロータに水分が移行することもない。
【0029】請求項2の乾式減湿装置によれば、パージ区域を通過した空気排出される際が、出口側のチャンバにて高温側と低温側とに分離されて排出されるから、前記請求項1の低露点空気供給システムにおける再生系統に高温パージ空気を混合させることや、処理空気に低温パージ空気を混合させることが容易であり、請求項1の低露点空気供給システムを容易かつ好適に実施することができる。




 

 


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