JP2006263508A - 吸湿器、乾燥箱、空気乾燥装置及び空調装置 - Google Patents
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Abstract
また、そのような吸湿機7や乾燥箱1a、1bを使用した空気乾燥装置1及び空調装置2であって、小型で単純で安価でエネルギー効率の高い空気乾燥装置1や空調装置2を提供することにある。
【解決手段】 板状の網7cの間に波板状網7dを配置し、板状の網7cと波板状網7dとで構成した空間に粒状シリカゲル7eを充填した吸湿器7であって、真空ポンプ8を有する吸湿器7とする。また、吸湿器7の空気出入り口にそれぞれダンパ5を設けた乾燥箱1a、1bとする。
さらに、そのような乾燥箱1a、1bを有する空気乾燥装置1や、空気乾燥装置1と空気冷却器12とを有する空調装置2などとする。
【選択図】 図1
Description
また、室内空気の除湿や冷房などを行う空調装置にかかり、前記吸湿器、乾燥箱及び空気乾燥装置を利用した、単純で安価で小型でエネルギー効率の高い空調装置を提供することに関するものである。
従来の吸湿器としては、活性無機粉末体を薄いシート状に加工したものをハニカム形状の中空構造体に形成したロータ型吸着素子とした吸湿器があった(例えば、特許文献1参照)。また、ゼオライト粉末を担持したハニカム構造のデシカントロータとした吸湿器があった(例えば、特許文献2参照)。
しかし、かかるハニカム形状の吸湿器等は乾燥剤と空気の接触面積が小さく、乾燥剤の面から離れた部分の空気抵抗が小さいため、多量の空気が吸湿性能を有する面と接触しないまま通過して、効率的に空気の乾燥度を上げることができない問題を有していた。
また、プレートとフィンとで形成した空間にデシカント材を充填したデシカント器の発明もあった(例えば、特許文献3参照)。
しかし、かかるデシカント器はプレートやフィンを面で構成したため、デシカント材の粒径を大きくするとデシカント材とプレート(又はフィン)の間にできる大きな隙間を空気が通過しやすく効率的な空気の乾燥が出来ない問題を有し、デシカント材の粒径を細かなものとすれば、空気がデシカント器を通過するときの抵抗が大きくなり過大な能力の送風機を必要とする問題を有していた。
また、従来の除湿ロータが一定値以上に乾燥度を上げることができないため、2式の除湿ロータと顕熱交換器の組合せを使用して、空気を乾燥させる空調装置もあった(例えば、特許文献4参照)。しかし、かかる空調装置では装置が大型で複雑で高価となる問題を有していた。
また、プレートとフィンとで形成した空間にデシカント材を充填したデシカント器の発明の有する、デシカント材の粒径を大きくするとデシカント材とプレート(又はフィン)の間にできる大きな隙間を空気が通過しやすく効率的な空気の乾燥が出来ない問題や、デシカント材の粒径を細かなものとすれば、空気がデシカント器を通過するときの抵抗が大きくなり過大な能力の送風機を必要とする問題をなくし、効率的に通過する空気と乾燥剤とを接触させ、かつ、空気抵抗の少ない吸湿器及び前記吸湿器からなる乾燥箱を提供することにある。
また、温風を使用して乾燥剤を乾燥させる構成の有する過大な装置を必要とする問題や大量のエネルギーを消費する問題をなくし、小型で単純で大量のエネルギーを消費することのない吸湿器及び前記吸湿器からなる乾燥箱を提供することにある。
また、そのような吸湿機や乾燥箱を使用した空気乾燥装置であって、小型で単純な構成の空気乾燥機でありながらエネルギー効率の高い空気乾燥装置を提供することにある。
さらに、2式の除湿ロータと顕熱交換器の組合せを使用して空気を乾燥させる空調装置の有する、設備が大型で複雑で高価となる問題をなくし、小型で単純で安価な空調装置を提供することにある。
また、前記乾燥箱を複数有する空気乾燥装置とする。そして、複数の乾燥箱の内の一部の乾燥箱を通過する空気を乾燥空気として供給するとともに、他の乾燥箱を密閉して真空ポンプで吸湿器内の空気を真空にすることにより、他の乾燥箱の吸湿器の乾燥剤を乾燥させる。そして、順次乾燥空気を供給する乾燥箱と真空にする乾燥箱を切り替えることにより連続的に乾燥空気を供給する。
また、前記空気乾燥装置と空気冷却器とを有する空調装置として、空気乾燥装置により連続的に供給した乾燥空気を空気冷却器で冷却する。
また、吸湿器や乾燥箱の中の空気を真空にすることにより乾燥剤を乾燥させる構成にしたので、小型の真空ポンプを使用して短時間の間に乾燥剤を乾燥させ、容易に乾燥剤の吸湿機能を回復することが可能となり、エネルギー効率の高い吸湿器や乾燥箱を提供することができた。
また、そのような吸湿器からなる乾燥箱を複数有する空気乾燥装置としたので、小型で単純な空気乾燥装置であって、エネルギー効率が高く連続的に乾燥空気を供給することを可能とした空気乾燥装置を提供することができた。
さらに、そのような空気乾燥装置を有する空調装置としたので、小型で単純な空調装置であって、エネルギー効率が高い空調装置を提供することができた。
本発明は、気体を通過させて乾燥させる吸湿器に関するものである。波板状網にはサインカーブの形状や、円弧と直線を組合せた波形状や、図4に示した山谷形状7f及び凹凸形状7gなどに成形した網を含むものとする。また、網は樹脂を網状に成形したものや金網や植物の網などを使用することが好ましい。
ここで、網の開き目は使用する粒状の乾燥剤のサイズより小さなものとする、乾燥剤が網目から外に出ないようにするためである。また、乾燥剤としては、シリカゲル、ゼオライト、アロフェンなどを使用することができる。
乾燥剤としてはシリカゲルが一番吸湿性に優れており、なるべく大きな粒径のものが好ましいが、5mmを超えるシリカゲルを製造することは困難である。そこで、3〜5mmの粒径のシリカゲルを使用することが好ましい。
また真空ポンプは、許容される時間内に吸湿器を真空にすることが可能なものであればよく、真空ポンプの機種や能力についてこだわるものではない。通常市販されている真空ポンプを使用すればよい。
請求項2の発明は、ケーシングの中に板状の網と波板状網を交互に並べて積層し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器であって、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有する吸湿器とする。
本発明は請求項1の発明に対し、板状の網と波板状網を交互に複数段又は多段に積層した吸湿器の発明であるので、大量の気体を乾燥させる場合に適している。
このとき、ケーシングの前後面を網とすることが好ましく、前後面は充填する乾燥剤のサイズより小さな開き目を有する網とすることが好ましい。乾燥剤を外に出さないよう封入するためである。網や乾燥剤や真空ポンプについては請求項1の発明と同様である。
本発明は、請求項1の発明の吸湿器の空気出入り口にそれぞれダンパを設けた乾燥箱であって、気体を通過させてその気体を乾燥させる乾燥箱に関するものである。乾燥剤が乾燥能力を有している間は乾燥器として使用し、乾燥剤の乾燥能力が低下したときにダンパを密閉して、真空ポンプで乾燥箱の吸湿器内の空気を真空にして乾燥剤を乾燥させる。このため、ダンパは密閉機能を有するダンパとする必要がある。
本発明は間欠的に乾燥空気を提供する用途に適している。また、真空ポンプで吸湿器の空気を真空にすれば直ちに吸湿能力を回復するので、比較的小さな作業場や工場などの空気の乾燥のために使用する場合に好適である。
請求項4の発明は、ケーシングの中に板状の網と波板状網を交互に並べて積層し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器と、前記吸湿器の空気出入り口にそれぞれ設けたダンパとを有する乾燥箱であって、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有する乾燥箱とする。
本発明は、請求項2の発明の吸湿器の空気出入り口にそれぞれダンパを設けた乾燥箱であって、気体を通過させてその気体を乾燥させる乾燥箱に関するものである。乾燥剤が乾燥能力を有している間は乾燥器として使用し、乾燥剤の乾燥能力が低下したときにダンパを密閉して、真空ポンプで乾燥箱の吸湿器内の空気を真空にして乾燥剤を乾燥させる。このため、ダンパは密閉機能を有するダンパとする必要がある。
本発明は中規模の作業場や工場などに間欠的に乾燥空気を提供する用途に適している。請求項3の発明に対し、板状の網と波板状網を交互に複数段又は多段に積層したので、大容量の気体を乾燥させることができるからである。
真空ポンプは、複数の乾燥箱毎にそれぞれ設けることも可能であるが、単数の真空ポンプを設け、複数の乾燥箱との間を配管で連結し、それぞれの配管にバルブを設ける方法が最も好ましい。
本発明は、請求項3に記載した乾燥箱を複数設けた空気乾燥装置にほぼ相当する発明である。複数の乾燥箱のうち一部の乾燥箱を通過する空気を乾燥空気として供給するとともに、他の乾燥箱の出入り口に設けたダンパを密閉して、真空ポンプで前記他の乾燥箱の吸湿器内の空気を真空にして、前記他の乾燥箱の吸湿器の乾燥剤を乾燥させる。
続いて、前記一部の乾燥箱の乾燥剤の乾燥能力が低下する前に、前記一部の乾燥箱の出入り口に設けたダンパを密閉して、他の乾燥箱の出入り口に設けたダンパを開放する。そして、真空ポンプで前記一部の乾燥箱の吸湿器内の空気を真空にして、前記一部の乾燥箱の吸湿器の乾燥剤を乾燥させるとともに、前記他の乾燥箱を通過する空気を乾燥空気として供給する。
以上のように、複数の乾燥箱を順次切り替えることにより連続的に乾燥空気を供給しながら、乾燥箱として使用した後の乾燥箱を真空にして乾燥剤を乾燥させることにより吸湿能力を回復させる。本発明はこのように使用することが好ましい。
請求項6の発明は、ケーシングの中に板状の網と波板状網を交互に並べて積層し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器と、前記吸湿器の空気出入り口にそれぞれ設けたダンパとを有する乾燥箱を複数設け、さらに、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有する空気乾燥装置とする。
真空ポンプは、複数の乾燥箱毎にそれぞれ設けることも可能であるが、単数の真空ポンプを設け、複数の乾燥箱との間を配管で連結し、それぞれの配管にバルブを設ける方法が最も好ましい。
本発明は請求項5の発明の空気乾燥機において、板状の網と波板状網を交互に複数段又は多段に積層した吸湿器からなる乾燥箱を使用した発明である。このため本発明は大容量の乾燥空気を提供する場合に適している。
本発明にかかる空調装置は、外気を空気乾燥装置で連続的に乾燥空気にし、さらに前記乾燥空気を冷却して室内に送風する空調装置の発明である。常に外気を室内に供給するので換気をする必要のない空調装置とすることができる。
空気冷却器としては、冷媒ガスを圧縮して高温・高圧の気体にし、次にこれを空冷又は水冷方式によって冷却して高圧の液体にし、さらにこれを膨張させて低温低圧の液体にする課程で気化熱を奪う方式の空気冷却器が考えられる。
また前記空気冷却器において、夜間電力を利用して製造した氷の熱を利用して冷媒を過冷却する構成を追加した氷蓄熱式の冷却器とする方法もある。
さらには、水が気化するときに気化熱を奪う性質を利用した気化冷却器を空気冷却器として使用することができ、空気冷却器の構成についてはこだわるものではない。
請求項8の発明は、請求項5又は請求項6のいずれかに記載した空気乾燥装置と空気冷却器と顕熱交換機を有する空調装置とする。このとき顕熱交換機は、空気乾燥装置と空気冷却装置の間に取り付ける。
本発明にかかる空調装置は、外気を空気乾燥装置で連続的に乾燥空気にし、顕熱交換機において室内から排気した冷風と空気乾燥装置を通過した乾燥空気との間で熱交換を行い、前記乾燥空気を冷却した後に、さらに空気冷却器により冷却する構成としたものである。本発明により、熱効率の良い空調装置を提供することができる。
請求項9の発明は、複数の乾燥箱の内の一部の乾燥箱を通過する空気を乾燥空気として供給するとともに、他の乾燥箱を密閉してその吸湿器内の空気を真空にして、前記他の乾燥箱の吸湿器の乾燥剤を乾燥させる工程と、所定の時間経過後、前記一部の乾燥箱を密閉してその乾燥箱の吸湿器内の空気を真空にして、前記一部の乾燥箱の吸湿器の乾燥剤を乾燥させるとともに、前記他の乾燥箱を開放して通過する空気を乾燥空気として供給する工程とを有する、連続的に乾燥空気を供給する方法とする。
本発明は、請求項5又は請求項6のいずれかに記載した空気乾燥装置を使用して連続的に乾燥空気を供給する方法に関する発明である。所定の時間経過後とは、その乾燥箱の乾燥剤の乾燥能力が低下する前にという意味である。
乾燥箱1a、1bは、吸湿器7とその出入り口にそれぞれ拡大ダクト6を介して設けたダンパ5とからなり、さらに真空ポンプ8を設け、吸湿器7のケーシング7aと真空ポンプ8を配管8bで接続し、それぞれのケーシング7aと真空ポンプ8との配管8bの途中にバルブ8aを設けた構成とした。
また吸湿器7は、金網からなる前後面7bを有するケーシング7aと、ケーシング7aの中に金網製の板状の網7cと金網製の波板状網7dを交互に積層し、板状の網7cと波板状網7dの空間に5mmサイズの粒状シリカゲル7eを充填した構成とした。
本実施例では、波板状網7dの波板の形状を前後面7bに向けて配設したが、波板状網7dの波板の形状を前後面7bに対して直角な面に向けて配設することもできる。このように配設することにより、波板形状の金網の切断加工や組付が容易となる。
本実施例の空気乾燥装置1では、まず一方の乾燥箱1aのダンパ5を開放し、他方の乾燥箱1bのダンパを密閉する。また、乾燥箱1aの吸湿器7のケーシング7aと真空ポンプ8との間にあるバルブ8aを密閉し、乾燥箱1bの吸湿器7のケーシング7aと真空ポンプ8との間にあるバルブ8aを開放して、真空ポンプ8により乾燥箱1bの吸湿器7内の空気を真空にする。
空気取入室4の空気は乾燥箱1aを通過して合流室9に流れるが、吸湿器7において流れる空気と粒状シリカゲル7eと接触させて通過する空気は乾燥する。
粒状シリカゲル7eの間には適当な隙間があるため、この隙間を空気が流れることになるが、この空間には金網があるため空気の流れは乱され渦を巻き乱流となって粒状シリカゲル7eに対し衝突し接触しながら流れる。
このため、流れる空気と粒状シリカゲル7eとの接触は多様で複雑となり、粒状シリカゲル7eの乾燥効率が高くなるため、乾燥度の高い空気を得ることが可能となる。また、粒状シリカゲル7eの吸湿性能を長時間に渉り維持することが可能となった。
他方の乾燥箱1bにおいては、吸湿器7内の空気が真空になった段階で乾燥剤は乾燥して吸湿機能を回復する。本実施例では比較的長い時間内に吸湿器7内の空気を真空にすればよく、真空排気速度の小さな小型の真空ポンプを使用することができたので、エネルギーの消費量は小さなものとなった。
そして、乾燥箱1aの吸湿器7の乾燥剤7eの乾燥能力が低下する前に、一方の乾燥箱1aのダンパ5を密閉し他方の乾燥箱1bのダンパ5を開放する。さらに、乾燥箱1aの吸湿器7のケーシング7aと真空ポンプ8との間にあるバルブ8aを開放し、乾燥箱1bの吸湿器7のケーシング7aと真空ポンプ8との間にあるバルブ8aを密閉して、真空ポンプ8により乾燥箱1aの吸湿器7内の空気を真空にする。
すると、外気は空気取入口4と乾燥箱1bを通り、粒状シリカゲル7eにより乾燥して合流室9に流れる。また、乾燥箱1aにおいては、吸湿器7内の空気が真空になって乾燥剤は乾燥能力を回復する。
合流室9に流れた乾燥空気は空気供給口9aを通過して次の工程に供給される。以上のように実施例1の発明にかかる空気乾燥装置1を使用する、これにより2式の乾燥箱1a、1bを交互に使用して連続的に乾燥空気を提供することができる。
顕熱交換器11の一方の風路は空気乾燥装置1から送風された空気を空気冷却器12に連結するダクト14aに流す風路とし、顕熱交換器11の他方の風路は室内15から排出した空気をダクト14bを介して外気に放出する風路とする。
空気冷却器12は水を気化させることにより気化熱を奪う気化冷却器とした。そして空気冷却器12を通過した空気が室内15に吹き出すように構成した。また、送風機3を空気乾燥装置1と顕熱交換器11との間と、空気冷却器12と室内15との間及び排気を外気に吹き出す位置にそれぞれ取り付けた。
実施例2の空調装置2は、空気乾燥装置1から連続的に供給された乾燥空気に対して、屋内15から排出した空気の低温度を利用して、顕熱交換器11において熱交換させて一次冷却を行うものである。顕熱交換器11において一次冷却された空気は空気冷却器12に流れ二次冷却された後に室内15に吹き出す。
本実施例にかかる空調装置2は常に外気を導入し室内15の空気を排出しているので、室内15を換気する作業は不要である。また、気化冷却器を使用しているので過大に室内15を冷却することなく、人に優しい涼風を送る点で優れている。
一方、本発明にかかる空調装置2は空調装置を製造販売する産業において利用され、また室内の空気の温度を適温に調節する装置として各家庭、店舗、事務所、工場、学校、役所、レジャー施設などで利用される。
3 :送風機 4 :空気取入室 4a:吸込フィルタ 5 :ダンパ
6 :拡大ダクト 7 :吸湿器 7a:ケーシング 7b:前後面
7c:板状の網 7d:波板状網 7e:粒状シリカゲル 7f:山谷形状
7g:凹凸形状 8 :真空ポンプ 8a:バルブ 8b:配管
9 :合流室 9a:空気供給口
11 :顕熱交換器 12 :空気冷却器
Claims (9)
- 板状の網の間に、サインカーブ形状、円弧と直線を組み合わせた波形状、山谷形状又は凹凸形状などに成形した網(以下単に「波板状網」という。)を配置し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器であって、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有することを特徴とする吸湿器。
- ケーシングの中に板状の網と波板状網を交互に並べて積層し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器であって、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有することを特徴とする吸湿器。
- 板状の網の間に波板状網を配置し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器と、前記吸湿器の空気出入り口にそれぞれ設けたダンパとを有する乾燥箱であって、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有することを特徴とする乾燥箱。
- ケーシングの中に板状の網と波板状網を交互に並べて積層し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器と、前記吸湿器の空気出入り口にそれぞれ設けたダンパとを有する乾燥箱であって、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有することを特徴とする乾燥箱。
- 板状の網の間に波板状網を配置し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器と、前記吸湿器の空気出入り口にそれぞれ設けたダンパとを有する乾燥箱を複数設け、
さらに、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有することを特徴とする空気乾燥装置。 - ケーシングの中に板状の網と波板状網を交互に並べて積層し、前記板状の網と前記波板状網との間に設けた空間に粒状の乾燥剤を充填してなる吸湿器と、前記吸湿器の空気出入り口にそれぞれ設けたダンパとを有する乾燥箱を複数設け、
さらに、前記吸湿器内の空気を減圧する真空ポンプを有することを特徴とする空気乾燥装置。 - 請求項5又は請求項6のいずれかに記載した空気乾燥装置と空気冷却器とを有することを特徴とする空調装置。
- 請求項5又は請求項6のいずれかに記載した空気乾燥装置と空気冷却器と顕熱交換機とを有することを特徴とする空調装置。
- 複数の乾燥箱の内の一部の乾燥箱を通過する空気を乾燥空気として供給するとともに、他の乾燥箱を密閉してその吸湿器内の空気を真空にして、前記他の乾燥箱の吸湿器の乾燥剤を乾燥させる工程と、
所定の時間経過後、前記一部の乾燥箱を密閉してその乾燥箱の吸湿器内の空気を真空にして、前記一部の乾燥箱の吸湿器の乾燥剤を乾燥させるとともに、前記他の乾燥箱を開放して通過する空気を乾燥空気として供給する工程とを有することを特徴とする、連続的に乾燥空気を供給する方法。
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