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JP2020159670A - 低湿空気供給装置 - Google Patents

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JP2020159670A JP2019062846A JP2019062846A JP2020159670A JP 2020159670 A JP2020159670 A JP 2020159670A JP 2019062846 A JP2019062846 A JP 2019062846A JP 2019062846 A JP2019062846 A JP 2019062846A JP 2020159670 A JP2020159670 A JP 2020159670A
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Katsuhiro Masuda
克洋 増田
上田　晃
Akira Ueda
晃 上田
雅文 山口
Masafumi Yamaguchi
雅文 山口
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Abstract

【課題】小型化が図られる低湿空気供給装置を提供すること。【解決手段】低湿空気供給装置１は、低湿空気をクリーンルーム１００内に供給する。この低湿空気供給装置１は、クリーンルーム１００内に接続され、クリーンルーム１００内の空気ＡＲ１を取り込む取込部３と、空気ＡＲ１を冷却する冷却部４と、冷却された空気ＡＲ２を除湿する除湿部７と、クリーンルーム１００内に接続され、除湿部７により除湿された空気ＡＲ４をクリーンルーム１００内に供給する供給部８とを備える。供給部８は、空気ＡＲ４が通過可能な箱状をなすダクト８１で構成され、ダクト８１は、低湿空気供給装置１の最外装を構成する筐体２０の一部である。【選択図】図２

Description

本発明は、低湿空気供給装置に関する。
各種作業に適した環境を維持した状態で、当該作業を行うことができるクリーンルームがある。クリーンルームには、温度および湿度が調整された空気を供給する装置が接続されることがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置は、処理空気を吸引し除湿する乾式除湿機と、乾式除湿機で除湿された空気を所定の温度湿度に調整する温湿度調整機構と、温湿度調整機構で温湿度を調整された空気を送り出す送風機と、乾式除湿機、温湿度調整機構および送風機を収納する筐体とを備える。
この特許文献１に記載の装置では、例えば、乾式除湿機と温湿度調整機構とは、排出管と連通路とを順に介して接続されている。排出管は、筐体内に配置されている。排出管は、筐体と同様に、中空体である。そのため、特許文献１に記載の装置は、中空体の内側にさらに中空体がある構成となっている。このような構成は、中空体同士の間に間隙が生じて、この間隙がデッドスペースとなる。デッドスペースは、装置の大型化につながる原因となり得る。そのため、例えば設置スペースが限られた屋内では、装置の設置が不向きとなる。
特許第３２８０６０５号公報
本発明の目的は、小型化が図られる低湿空気供給装置を提供することにある。
本発明の低湿空気供給装置の一つの態様は、低湿空気をドライルーム内に供給する低湿空気供給装置であって、
前記ドライルーム内に接続され、前記ドライルーム内の空気を取り込む取込部と、
前記取込部を介して取り込まれた空気を冷却する冷却部と、
前記冷却部により冷却された空気を除湿する除湿部と、
前記ドライルーム内に接続され、前記除湿部により除湿された空気を前記ドライルーム内に供給する供給部とを備え、
前記取込部、前記冷却部、前記除湿部および前記供給部のうち、少なくとも１つが空気が通過可能な箱状をなすダクトで構成され、
前記ダクトは、前記低湿空気供給装置の最外装を構成する筐体の一部であることを特徴とする。
本発明によれば、少なくとも供給部が、空気が通過可能な箱状をなす中空のダクトで構成されている。そして、このダクトの外面の一部または全体が低湿空気供給装置の筐体の一部として機能する。これにより、例えば従来であればデッドスペースとなり得る空間に、供給部として機能するダクト配置して、当該空間を埋める、すなわち、デッドスペースを有効に利用することができる。このような構成は、供給装置の小型化に寄与することとなり、よって、供給装置の小型化が図られる。
図１は、本発明の低湿空気供給装置の主要部のブロック図である。 図２は、本発明の低湿空気供給装置の正面図である。 図３は、本発明の低湿空気供給装置の右側面図である。 図４は、図２中のＡ−Ａ断面図である。 図５は、図２中のＢ−Ｂ断面図である。 図６は、図２中の矢印Ｃ方向からみた図である。 図７は、図４中のＤ−Ｄ断面図である。 図８は、図５中のＥ−Ｅ断面図である。
以下、本発明の低湿空気供給装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の低湿空気供給装置の主要部のブロック図である。図２は、本発明の低湿空気供給装置の正面図である。図３は、本発明の低湿空気供給装置の右側面図である。図４は、図２中のＡ−Ａ断面図である。図５は、図２中のＢ−Ｂ断面図である。図６は、図２中の矢印Ｃ方向からみた図である。図７は、図４中のＤ−Ｄ断面図である。図８は、図５中のＥ−Ｅ断面図である。なお、以下では、説明の都合上、水平方向のうちの一方向を「Ｘ軸方向」、水平方向のうちのＸ方向と直交する方向を「Ｙ軸方向」と言い、鉛直方向を「Ｚ軸方向」と言う。また、図１、図３および図５〜図７中の上側を「上（または上方）」、下側を「下（または下方）」と言う。また、低湿空気供給装置内では、空気が強制的に流れ、その流れに従った「上流側」、「下流側」と言うこともある。
図１に示す低湿空気供給装置（以下単に「供給装置」と言う）１は、露点温度が−２０度以下にとなるように、低湿空気である空気AＲ４を室内に供給する装置である。室内としては、特に限定されず、例えば、クリーンルーム（ドライルームやドライブースを含む）１００内等が挙げられる。そして、クリーンルーム１００内では、例えば、リチウムイオン電池の製造作業や空気中の水分を嫌う材料（粉体等）の処理作業等のような各種作業に適した環境を維持した状態で、当該作業を行うことができる。
図２〜図５に示すように、供給装置１は、フレーム２と、取込部３と、冷却部４と、吸引部５Ａと、分岐部６と、除湿部７と、供給部８と、第１加熱部１０Ａと、中継部９と、第２加熱部１０Ｂと、排出部５Ｂと、筐体２０とを備えている。以下、各部の構成について説明する。
フレーム２は、取込部３、冷却部４、吸引部５Ａ、分岐部６、除湿部７、供給部８、第１加熱部１０Ａ、中継部９、第２加熱部１０Ｂ、排出部５Ｂおよび筐体２０を一括して支持する支持体である。
図２に示すように、フレーム２は、下側フレーム２１と、下側フレーム２１の上側に離間して配置された上側フレーム２２とを有する。このようにフレーム２は、下段と上段とを有する２段構成となっている。なお、フレーム２の段数は、２段に限定されず、例えば、３段以上であってもよい。
また、フレーム２は、下側フレーム２１に設置された複数の脚部（アジャスタフット）２３と、複数のキャスタ２４とを有する。各脚部２３は、供給装置１を床面２００の所望の位置に設置した後、その位置で供給装置１を固定することができる。キャスタ２４は、各脚部２３による固定を解除した状態で、供給装置１を床面２００上で所望の方向に移動させることができる。
筐体２０は、低湿空気供給装置１の最外装全体を構成するカバー部材である。筐体２０は、フレーム２と、取込部３と、冷却部４と、吸引部５Ａと、分岐部６と、除湿部７と、供給部８と、第１加熱部１０Ａと、中継部９と、第２加熱部１０Ｂと、排出部５Ｂを覆うことができる。なお、筐体２０は、例えば複数のカバー部材を有し、各カバー部材がネジ止め等によりフレーム２に固定されている。
取込部３は、クリーンルーム１００内の空気ＡＲ１を取り込む取込口である。図２、図３に示すように、取込部３は、フレーム２の下側フレーム２１上に配置され、Ｙ軸方向負側に向かって円管状に突出している。これにより、取込部３をクリーンルーム１００内に接続することができる。そして、吸引部５Ａが作動することにより、取込部３を介して、クリーンルーム１００内の空気ＡＲ１を取り込むことができる。なお、取込部３の形状は、円管状に限定されない。
なお、取込部３の配置数は、図２に示す構成では４つであるが、これに限定されず、１つ、２つ、３つまたは５つ以上であってもよい。また、クリーンルーム１００内の空気ＡＲ１を取り込む際には、４つの取込部３を全て使用してもよいし、４つのうちの１つ、２つまたは３つの取込部３を使用することもできる。このように供給装置１では、各取込部３の使用不使用を選択することもできる。
取込部３の下流側には、冷却部４が接続されている。冷却部４は、フレーム２の下側フレーム２１上に配置されており、取込部３を介して取り込まれた空気ＡＲ１を冷却する。この冷却により、空気ＡＲ１は、空気ＡＲ２となる。
冷却部４は、冷媒（図示せず）が通過する冷却コイル４１と、冷却コイル４１への冷媒の供給量や供給速度等を制御する制御部（冷凍機）４２とを有する。
冷却コイル４１は、コイル状に巻回された管体（図示せず）で構成されている。そして、冷媒が通過した状態の管体に空気ＡＲ１が接することにより、空気ＡＲ１が冷却されて、空気ＡＲ２となる。また、制御部４２により、冷却コイル４１での冷却能、すなわち、空気ＡＲ１に対する冷却の程度を調整することができる。
冷却コイル４１の下流側、すなわち、Ｘ軸方向正側には、吸引部５Ａが接続されている。吸引部５Ａも、冷却部４とともに、フレーム２の下側フレーム２１上に配置されている。吸引部５Ａは、クリーンルーム１００内の空気ＡＲ１を取り込む吸引力を取込部３に付与し、そのまま、空気ＡＲ１を下流側に向かわせることができる。
吸引部５Ａは、通電により回転するファン５１を有する。このファン５１が回転することにより、空気ＡＲ１、ひいては、空気ＡＲ１が冷却された空気ＡＲ２を強制的に上流側（冷却部４側）から下流側（除湿部７側）に円滑に向かわせることができる。なお、ファン５１の回転数にもよるが、空気ＡＲ２は、ファン５１によってさらに冷却されるとともに、除湿もされることもある。
吸引部５Ａの下流側、すなわち、Ｚ軸方向正側には、分岐部６が接続されている。分岐部６は、フレーム２の上側フレーム２２上に配置されている。空気ＡＲ２を異なる２方向に分岐させる。以下、分岐部６で分岐した空気ＡＲ２のうちの一方の空気ＡＲ２を「空気ＡＲ２−１」と言い、他方の空気ＡＲ２を「空気ＡＲ２−２」と言う。
分岐部６の下流側、すなわち、Ｘ軸方向負側には、除湿部７が接続されている。除湿部７には、空気ＡＲ２−１および空気ＡＲ２−２の双方が通過する。そして、空気ＡＲ２−１が除湿される。一方、空気ＡＲ２−２は、除湿部７の除湿機能の維持に供される。
図６に示すように、除湿部７は、水分を吸着する吸着材７１と、吸着材７１を収納するハウジング７２とを有する。
吸着材７１は、円柱状または円板状をなし、その中心軸がＸ軸方向と平行に配置されている。吸着材７１は、例えばシリカゲルやゼオライト等を含有しており、空気ＡＲ２−１が、後述する吸着材７１の除湿領域７１１を通過した際、空気ＡＲ２−１に含まれる水分を吸着することができる。これにより、空気ＡＲ２−１を除湿することができる。この除湿により、空気ＡＲ２−１は、空気ＡＲ３となる。
ハウジング７２は、吸着材７１を図６中の反時計回り（矢印α７１）に回転可能に支持する。また、ハウジング７２は、Ｘ軸方向正側と負側とにそれぞれ開口し、吸着材７１が露出する円形の開口部７３と、開口部７３を３つの領域に区切るリブ７４とを有する。リブ７４により区切られた開口部７３の各領域を、図６中の下側の領域から順に反時計回りに、「第１領域７３１」、「第２領域７３３」、「第３領域７３２」と言う。
そして、吸着材７１は、回転角度に応じて、第１領域７３１〜第３領域７３２のいずれかの領域に臨む。吸着材７１の第１領域７３１に臨んだ部分は、空気ＡＲ２−１に対して除湿が行われる除湿領域７１１となる。吸着材７１の第２領域７３３に臨んだ部分は、第２加熱部１０Ｂで加熱されてなる空気ＡＲ５が再生領域７１３を通過することで、吸着材７１内の水分が蒸発して、吸着材７１の除湿機能が再生する。吸着材７１の第３領域７３２に臨んだ部分は、空気ＡＲ２−２が通過することで、吸着材７１を冷却する予冷領域７１２となる。
このように、除湿部７は、吸着材７１が水分を吸着した際に除湿機能が低下しても、第２加熱部１０Ｂにより加熱された空気ＡＲ５で、吸着材７１に吸着された水分を蒸発させることができる。これにより、除湿部７での除湿機能が再生して、再除湿が可能となり、よって、除湿を安定して繰り返し行うことができる。
除湿部７の除湿領域７１１の下流側、すなわち、Ｘ軸方向負側には、供給部８が接続されている。供給部８は、除湿部７と反対側で、クリーンルーム１００内に接続されている。この供給部８は、フレーム２の上側フレーム２２上に配置されている。また、供給部８内には、通電により発熱するヒータで構成された第１加熱部１０Ａが配置されている。除湿部７により除湿された空気ＡＲ３は、供給部８内を通過しつつ、第１加熱部１０Ａで加熱され、空気ＡＲ４となる。空気ＡＲ４は、クリーンルーム１００内に供給される。空気ＡＲ４は、露点温度が−２０度以下にとなるように供給される低湿空気である。このように、供給装置１は、湿度および温度が調整された空気ＡＲ４をクリーンルーム１００内に迅速に安定して供給することができる。
図７に示すように、供給部８は、空気ＡＲ４（空気ＡＲ３）が通過可能な箱状をなす中空のダクト８１で構成されている。なお、ダクト８１の横断面形状は、図７に示す構成では四角形であるが、これに限定されない。
本実施形態では、ダクト８１は、Ｘ軸方向正側に臨む外面８１１と、Ｘ軸方向負側に臨む外面８１２と、Ｚ軸方向正側に臨む外面８１３と、Ｚ軸方向負側に臨む外面８１４と、Ｙ軸方向正側に臨む外面８１５とを有する。そして、図２〜図４に示すように、外面８１１〜外面８１５のいずれも、その一部または全体が供給装置１の筐体２０の一部として機能する、すなわち、筐体２０の一部を兼ねる（筐体２０の一部である）。これにより、例えば従来であればデッドスペースとなり得る空間に、供給部８として機能するダクト８１を配置して、当該空間を埋める、すなわち、デッドスペースを有効に利用することができる。このような構成は、供給装置１の小型化に寄与する。
ダクト８１は、金属材料で構成されたダクト本体８２と、ダクト本体８２の外側に配置され、断熱材で構成された断熱層８３とを有する。これにより、ダクト８１、すなわち、供給部８を通過する空気ＡＲ４の温度変化を防止しつつ、当該空気ＡＲ４をクリーンルーム１００内に供給することができる。
ダクト本体８２を構成する金属材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウムやステンレス鋼等の各種金属材料を用いることができる。断熱層８３を構成する断熱材としては、特に限定されず、例えば、ガラスウールやロックウール等の各種断熱材を用いることができる。
図５に示すように、除湿部７の予冷領域７１２の下流側、すなわち、Ｘ軸方向負側には、中継部９が接続されている。中継部９は、予冷領域７１２と反対側で、除湿部７の再生領域７１３に接続されている。中継部９は、フレーム２の上側フレーム２２上に配置されている。また、中継部９内には、通電により発熱するヒータで構成された第２加熱部１０Ｂが配置されている。このような中継部９は、分岐部６を介して分岐した空気Ａ２−２が、除湿部７、第２加熱部１０Ｂを順に経て、再度除湿部７に至る、すなわち、戻るまでの流路である。空気Ａ２−２は、中継部９内を通過しつつ、第２加熱部１０Ｂで加熱され、空気ＡＲ５となる。空気ＡＲ５は、除湿部７の再生領域７１３を通過するによって吸着材７１中の水分を蒸発させて、乾燥させる。これにより、再生領域７１３では、除湿機能が再生する。
図８に示すように、中継部９は、空気ＡＲ２−２（空気ＡＲ５）が通過可能な箱状をなす中空のダクト９１で構成されている。なお、ダクト９１の横断面形状は、図８に示す構成では四角形であるが、これに限定されない。また、図５に示すように、ダクト９１は、空気ＡＲ２−２の通過中で、空気ＡＲ２−２の方向を転換する方向転換部９４をＸ軸方向負側に有する。
本実施形態では、ダクト９１は、Ｙ軸方向正側に臨む外面９１１と、Ｙ軸方向負側に臨む外面９１２と、Ｚ軸方向正側に臨む外面９１３と、Ｚ軸方向負側に臨む外面９１４と、Ｘ軸方向負側に臨む外面９１５とを有する。そして、図２〜図４に示すように、外面９１１〜外面９１５のうちの外面９１１、外面９１２、外面９１３および外面９１５の一部または全体が供給装置１の筐体２０の一部として機能する。これにより、前記と同様に、例えば従来であればデッドスペースとなり得る空間に、中継部９として機能するダクト９１を配置して、当該空間を埋める、すなわち、デッドスペースを有効に利用することができる。これにより、ダクト８１と相まって、供給装置１の小型化をさらに図ることができる。
ダクト９１は、金属材料で構成されたダクト本体９２と、ダクト本体９２の外側に配置され、断熱材で構成された断熱層９３とを有する。これにより、供給部９を通過する空気ＡＲ５の温度変化と、ダクト８１への温度影響を防止しつつ、当該空気ＡＲ５を再生領域７１３に送り込むことができる。これにより、空気ＡＲ５で、再生領域７１３にある吸着材７１を十分に乾燥させることができる。
除湿部７の再生領域７１３の下流側、すなわち、Ｘ軸方向正側には、排出部５Ｂが接続されている。排出部５Ｂは、フレーム２の上側フレーム２２上に配置されている。排出部５Ｂは、空気ＡＲ５を外部に向かって排出する排出力を、排出部５Ｂよりも上流側に付与することができる。
排出部５Ｂは、通電により回転するファン５２を有する。このファン５２が回転することにより、空気ＡＲ５を強制的に、排出方向、すなわち、下流側に円滑に向かわせることができる。
以上のように供給装置１は、小型化が図られた構成となっている。そして、供給装置１の平面視での最大長さを、好ましくは２０００ｍｍ以下に収めることができる。特に、供給装置１のＸ軸方向に沿った全長ＬＸを、好ましくは２０００ｍｍ以下に収めることができる。また、供給装置１のＹ軸方向に沿った奥行きＬＹを、例えば、好ましくは全長ＬＸの５０％以上７５％以下に収めることができる。このような大きさにより、床面２００上での供給装置１の設置スペース（フットスペース）の省スペース化が可能となる。
前述したように、フレーム２は、下側フレーム２１、すなわち、下段と、上側フレーム２２、すなわち、上段とを有する２段構成となっている。そして、下側フレーム２１上には、取込部３、冷却部４および吸引部５Ａが配置される。また、上側フレーム２２上には、分岐部６、除湿部７、供給部８、中継部９、第１加熱部１０Ａ、第２加熱部１０Ｂおよび排出部５Ｂが配置される。このような２段構成により、供給装置１の省スペース化を図りつつ、床面２００上での載置状態が安定する。
以上、本発明の低湿空気供給装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、低湿空気供給装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、低湿空気供給装置１では、供給部８がダクト８１で構成され、中継部９がダクト９１で構成されているが、さらに、取込部３、冷却部４、吸引部５Ａ、排出部５Ｂ、分岐部６および除湿部７のうちの１つまたは複数が、供給部８や中継部９のようなダクト構造を有していてもよい。
１ 低湿空気供給装置（供給装置）
２ フレーム
２１ 下側フレーム
２２ 上側フレーム
２３ 脚部（アジャスタフット）
２４ キャスタ
３ 取込部
４ 冷却部
４１ 冷却コイル
４２ 制御部（冷凍機）
５Ａ 吸引部
５Ｂ 排出部
５１ ファン
５２ ファン
６ 分岐部
７ 除湿部
７１ 吸着材
７１１ 除湿領域
７１２ 予冷領域
７１３ 再生領域
７２ ハウジング
７３ 開口部
７３１ 第１領域
７３２ 第３領域
７３３ 第２領域
７４ リブ
８ 供給部
８１ ダクト
８１１ 外面
８１２ 外面
８１３ 外面
８１４ 外面
８１５ 外面
８２ ダクト本体
８３ 断熱層
９ 中継部
９１ ダクト
９１１ 外面
９１２ 外面
９１３ 外面
９１４ 外面
９１５ 外面
９２ ダクト本体
９３ 断熱層
９４ 方向転換部
１０Ａ 第１加熱部
１０Ｂ 第２加熱部
２０ 筐体
１００ クリーンルーム
２００ 床面
ＡＲ１ 空気
ＡＲ２ 空気
ＡＲ２−１ 空気
ＡＲ２−２ 空気
ＡＲ３ 空気
ＡＲ４ 空気
ＡＲ５ 空気
ＬＸ 全長
ＬＹ 奥行き
α７１ 矢印

Claims (8)

  1. 低湿空気をドライルーム内に供給する低湿空気供給装置であって、
    前記ドライルーム内に接続され、前記ドライルーム内の空気を取り込む取込部と、
    前記取込部を介して取り込まれた空気を冷却する冷却部と、
    前記冷却部により冷却された空気を除湿する除湿部と、
    前記ドライルーム内に接続され、前記除湿部により除湿された空気を前記ドライルーム内に供給する供給部とを備え、
    前記取込部、前記冷却部、前記除湿部および前記供給部のうち、少なくとも１つが空気が通過可能な箱状をなすダクトで構成され、
    前記ダクトは、前記低湿空気供給装置の最外装を構成する筐体の一部であることを特徴とする低湿空気供給装置。
  2. 前記ダクト内に配置され、前記ダクトを通過する空気を加熱する第１加熱部を備える請求項１項に記載の低湿空気供給装置。
  3. 前記冷却部により冷却された空気を前記除湿部と異なる方向に分岐させる分岐部と、
    前記分岐部を介して分岐した空気を加熱する第２加熱部とを備え、
    前記除湿部は、前記冷却部により冷却された空気に含まれる水分を吸着する吸着材を有し、前記吸着材が水分を吸着した際には、第２加熱部により加熱された空気で、前記吸着材に吸着された水分を蒸発させることにより、再除湿が可能となる請求項２に記載の低湿空気供給装置。
  4. 前記分岐部を介して分岐した空気が前記第２加熱部を経て前記除湿部に至るまでの流路は、前記ダクトで構成されている請求項３に記載の低湿空気供給装置。
  5. 前記ダクトは、外側に、断熱材で構成された断熱層を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の低湿空気供給装置。
  6. 前記取込部および前記冷却部が配置される下段と、
    前記下段よりも上側に位置し、前記除湿部および前記供給部が配置される上段とを有する多段構成となっている請求項１〜５のいずれか１項に記載の低湿空気供給装置。
  7. 前記冷却部と前記除湿部との間に配置され、空気を強制的に前記冷却部側から前記除湿部側に向かわせるファンを備え、
    前記ファンは、前記下段に配置される請求項６に記載の低湿空気供給装置。
  8. 前記低湿空気供給装置の平面視での最大長さは、２０００ｍｍ以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の低湿空気供給装置。

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