JPH07241430A - 気体乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ペルチエ効果素子により気体を冷却・加熱す
る。 【構成】 ペルチエ効果素子１と、該ペルチエ効果素子
１の吸熱面１ａに接合され且つ外部へ開口した入口と内
部へ開口した放出口とを備えた螺旋状の気体流通路５を
有し下部にドレンバルブ２４を有する吸熱体８と、前記
ペルチエ効果素子１の放熱面１ｂに接合した放熱体１４
と、気体供給源から延設され前記気体流通路５の入口に
通じ気体流通路５を介して吸熱体８内に気体を放出する
給気管２０と、前記吸熱体８に接続され前記の給気管２
０と接触する熱交換器１５を備えたバイパス２３を有し
且つ前記放熱体１４に対して接触状態で通過したのち気
体需要先へ通じる送気管２２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペルチエ効果素子を利
用した気体乾燥装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に用いられる冷凍式乾燥装置は
冷媒によって低温を得るために冷凍機を必要とする。圧
縮機、凝縮機、及び蒸発器などからなる冷凍機は構造が
複雑であり、振動や騒音が伴い電気ノイズが発生し、消
費電力が嵩むなどの問題があった。そこで、ペルチエ効
果素子の特性を利用した電子冷凍による乾燥装置が提案
されている。該電子冷凍式乾燥装置は、一般にペルチエ
効果素子の吸熱面に吸熱体を設け、放熱面に放熱体を設
け、除湿すべき空気を吸熱体へ導いて冷却することによ
り、該空気に含まれている水蒸気を凝縮し、水として排
除するように形成されている。ところで、前記の電子冷
凍式乾燥装置においては、ペルチエ効果素子の吸熱面側
で吸熱した熱を放熱面側でいかに効果的に放熱するかに
よって除湿能力が決定される。

【０００３】図３は従来の電子冷凍式乾燥装置の一例の
概略を表す断面図である。下部に吸気口ａを有し、上部
に排気口ｂを有する筺体ｃの内部に上下方向に延びる伝
熱板ｄを設け、該伝熱板ｄの下部表面にペルチエ効果素
子ｅの放熱面ｆを接合し、該ペルチエ効果素子ｅの吸熱
面ｇに吸熱フィンｈを接合し、前記ペルチエ効果素子ｅ
の周りを断熱材ｉにより覆い、前記伝熱板ｄの上部表面
に放熱フィンｊを接合し、前記筺体ｃの排気口ｂに排気
ファンｋを設ける。なお、ｍは吸熱フィンｈから滴下す
る水を排除するため吸熱フィンｈの下方に設けた排水口
である。

【０００４】排気ファンｋを駆動すると、除湿すべき空
気が筺体ｃ下部に設けた吸気口ａから筺体ｃ内に流入
し、吸熱フィンｈ及び放熱フィンｊを通過する。該空気
は、ペルチエ効果素子ｅの吸熱面ｇから伝導された低温
度により冷却された吸熱フィンｈに触れて冷却され、空
気に含まれている水蒸気が吸熱フィンｈ表面に結露して
空気中から除去される結果、除湿される。さらに、吸熱
フィンｈにより冷却除湿された空気は、ペルチエ効果素
子ｅの放熱面ｆから伝熱板ｄを介して伝導された熱によ
り昇温した放熱フィンｊに触れて加熱され乾燥空気とな
って排気口ｂから排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
電子冷凍式乾燥装置では、ペルチエ効果素子ｅの放熱面
ｆと放熱フィンｊとを結合する伝熱板ｄが空気の流通経
路から外れた位置にあるため、伝熱板ｄからの放熱を冷
却除湿後の空気の加熱に利用しようとしても前記放熱は
あまり有効に利用されず、しかも放熱フィンｊに到達す
る前に伝熱板ｄから直接放熱されるため、放熱フィンｊ
へ伝導される熱量が少なくなり、放熱フィンｊによる冷
却除湿後の空気の加熱作用も効率が低下し、結局ペルチ
エ効果素子ｅの放熱効果があがらず、除湿能力の向上を
期待できない。また、前記電子冷凍式乾燥装置は開放空
間の空気の除湿を対象として構成されたものであり、筺
体ｃ内に空気の流通を促進させる排気ファンｋを必要と
するなどの問題があった。

【０００６】本発明は、前述の実情に鑑み、圧力気体
（空気、又は各種ガス）を密閉流通路内に流通させ、密
閉流通路壁面を介してペルチエ効果素子により冷却・加
熱し得る気体乾燥装置を提供することを目的としてなし
たものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ペルチエ効果
素子と、該ペルチエ効果素子の吸熱面に接合され且つ外
部へ開口した入口と内部へ開口した放出口とを備えた螺
旋状の気体流通路を有し下部にドレンバルブを有する吸
熱体と、前記ペルチエ効果素子の放熱面に接合した放熱
体と、気体供給源から延設され前記気体流通路の入口に
通じ気体流通路を介して吸熱体内に気体を放出する給気
管と、前記吸熱体に接続され前記放熱体に対して接触状
態で通過したのち気体需要先へ通じる送気管とを備え、
該送気管に給気管と接触する熱交換部を備えたバイパス
を設けた構成としている。

【０００８】

【作用】従って、本発明では、気体流通路内を流動する
気体は気体流通路の気体流通路壁面を介して冷却され、
さらに吸熱体内へ放出されて冷却され、気体に含まれて
いる水蒸気が吸熱体内において結露し気体中から除去さ
れる結果、除湿される。吸熱体内において結露した水蒸
気は吸熱体下部に設けたドレンバルブを介して外部へ放
出される。また、吸熱体により冷却除湿された気体は送
気管に流入した後そのまま送気管を流れる部分とバイパ
スを流れる部分とに分かれ、送気管を流れる気体は放熱
体へ導かれて該放熱体により加熱され、またバイパスへ
流れる部分は吸気管と接触する熱交換部において該吸気
管内の気体と熱交換をなして該気体を冷却するとともに
昇温し、共に乾燥気体となって気体需要先へ送給され
る。従って給気管に流入する気体は、前記熱交換部にお
いて一次冷却され、次で吸熱体を通過して二次冷却され
るため、充分な除湿が行われる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００１０】図１及び図２は本発明の気体乾燥装置の一
実施例の概略を示し、表に吸熱面１ａを有し裏に放熱面
１ｂを有するペルチエ効果素子１を前記吸熱面１ａを下
に向けて設け、該ペルチエ効果素子１の吸熱面１ａ側に
該吸熱面１ａに密着し且つペルチエ効果素子１の外周の
一部に外嵌するように接合した吸熱板２と、該吸熱板２
の下面に固着されて下方へ延び且つ漏斗状に成形された
下部を有し上部の所定位置に透孔３を有する円筒形の吸
熱筒４と、該吸熱筒４の内径に適合する外径を有し外周
面に上端部が閉鎖され下端部が開放された螺旋溝状の気
体流通路５を有し且つ該気体流通路５の上端部が前記透
孔３に合致するように前記吸熱筒４内に挿入固着された
円筒形の内筒６と、該内筒６の内側に層状に設けられた
吸熱媒体７とにより吸熱体８を形成する。

【００１１】前記ペルチエ効果素子１の放熱面１ｂ側に
該放熱面１ｂに密着するように接合され且つ両端部９，
１０がそれぞれ外部に開放され且つ蛇行状に設けられた
気体流通路１１を内部に有する放熱板１２と、該放熱板
１２の上面に固着され上面に上方へ延びるフィンを有す
る放熱フィン板１３とにより放熱体１４を形成する。

【００１２】該放熱体１４の側方上部に熱交換器１５を
配設する。該熱交換器１５は、図２に示すように両側端
面が閉塞された円筒状で外周の一方の端部近くに気体入
口１６を有し他方の端部近くに気体出口１７を有する外
筒１８と、該外筒１８の両側端面の中心部を貫通し且つ
外筒１８の軸芯に沿って延びその外周に多数のフィンを
有する内管１９とにより形成されている。

【００１３】図示していない気体供給源から延設されて
前記放熱フィン板１３の上方空間において複数段の螺旋
状に形成され、前記の熱交換器１５の外筒１８の気体入
口１６へ接続し該熱交換器１５の外筒１８の気体出口１
７から前記吸熱筒４の上部に設けた透孔３へ接続する給
気管２０を設ける。

【００１４】さらに、螺旋状に形成した前記の給気管２
０を冷却し且つ放熱体１４の放熱を助長するために前記
放熱フィン板１３の上方にファン２１を設ける。

【００１５】また、前記吸熱筒４内に設けた吸熱媒体７
の上方空間に開口し該吸熱媒体７の中央部を上下方向に
貫通し吸熱媒体７の下方空間において吸熱筒４径方向に
曲げられ吸熱筒４の外壁を貫通して吸熱筒４の外部へ突
出し上方へ延びて前記放熱板１２の気体流通路１１の一
方の端部９に接続され該気体流通路１１の他方の端部１
０から図示していない気体需要先へ延びる送気管２２を
設け、該送気管２２の前記気体流通路１１の一方の端部
９への接続部分の手前から分岐して前記熱交換器１５の
内管１９の一方の端部に接続され該熱交換器１５の内管
１９の他方の端部から前記送気管２２の所定部分に接続
するバイパス２３を設ける。

【００１６】なお、２４は前記吸熱筒４の下端部に設け
たドレンバルブである。

【００１７】次に作動について説明すると、図示してい
ない気体供給源から供給され、給気管２０、熱交換器１
５の外筒１８を通り透孔３を経て吸熱筒４内の気体流通
路５内を流動する気体は、ペルチエ効果素子１の吸熱面
１ａから吸熱板２を介して吸熱筒４へ伝導された低温度
により気体流通路５の壁面を介して冷却され、吸熱筒４
内へ放出されてさらに冷却され、気体に含まれている水
蒸気が吸熱筒４内において結露する。このとき気体が吸
熱媒体７に接触することにより結露がさらに促進され水
蒸気が気体中から除去される結果、除湿される。吸熱筒
４内において結露した水蒸気は吸熱筒４の下端部に設け
たドレンバルブ２４を介して外部へ放出される。また、
吸熱体８により冷却除湿された気体は吸熱媒体７の上部
空間に開口している送気管２２に流入し、該送気管２２
に流入した気体は、バイパス２３に介流する一部を除い
て放熱板１２の気体流通路１１へ導かれ、該気体流通路
１１を流動する間にペルチエ効果素子１の放熱面１ｂか
ら放熱板１２へ伝導された熱により加熱される。一方前
記のバイパス２３に介流した一部の気体は、熱交換器１
５の内管１９を通過し、該内管１９外周の気体と熱交換
して該気体を冷却するとともに昇温し、送気管２２に導
かれて放熱板１２の気体流通路１１を通った気体と合流
し図示していない気体需要先へ送給される。

【００１８】前記によれば、ペルチエ効果素子１の吸熱
面１ａに直接吸熱体８を接合するとともに、放熱面１ｂ
に直接放熱体１４を接合したので、吸熱体８への低温度
の伝導と放熱体１４への熱の伝導とが効率よく行なわ
れ、しかも吸熱体８において冷却された気体を放熱体１
４の放熱板１２内の気体流通路１１へ導くようにしたの
で、該気体流通路１１内を流動する気体は放熱板１２の
熱を効率よく奪って昇温し、また放熱板１２は効率よく
放熱する。従って、吸熱体８により冷却除湿された気体
に対する放熱体１４による加熱作用を効率の高いものと
することが可能となり、気体乾燥作用を優れたものとな
し得られる。

【００１９】さらに図示の如く、吸熱体８において冷却
除湿された気体の一部を、給気管２０の局部に設けた熱
交換器１５の内管１９へ、送気管２２より分岐したバイ
パス２３によって導くようにしたので、前記の内管１９
内を流動する気体は、給気管２０より熱交換器１５の外
筒１８内に流入する気体の熱を効果的に奪って昇温し、
前記の外筒１８内を通り給気管２０により吸熱筒４内へ
供給される気体の予冷を行うため、吸熱体８による気体
の冷却作用をさらに効率の高いものとすることが可能と
なる。また、前記熱交換器１５の内管１９を通過する際
の熱交換により昇温した一部の気体がバイパス２３を通
って送気管２２に流入し、該送気管２２を介して気体需
要先へ送給される気体に含まれるので、気体需要先に対
して高温の気体を供給する場合に有効である。

【００２０】さらにまた、図示のように放熱フィン板１
３の上方にファン２１を設ければ該ファン２１が給気管
２０の螺旋状部分を冷却し且つ放熱体１４の放熱を助長
するので、さらに全体としての除湿効果の向上を図るこ
とができる。

【００２１】なお、本発明は前述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、内筒６に設ける気体流通路５を螺旋
溝状とせず上下方向に蛇行しつつ内筒６外周面に沿い連
続するように設けた溝としてもよいこと、要求される除
湿の程度によっては吸熱媒体７を設けなくともよいこ
と、放熱板１２に気体流通路１１を設けずに送気管２２
を放熱板１２に沿わせて接触配置してもよいこと、熱交
換器１５の外筒にバイパス２３を接続し内管１９に給気
管２０を接続してもよいこと、その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の気体乾燥装置によれば、ペルチ
エ効果素子の吸熱面に直接吸熱体を接合するとともに、
放熱面に直接放熱体を接合したので、吸熱体への低温度
の伝導と放熱体への熱の伝導とが効率よく行なわれ、而
も吸熱体において冷却された気体を二方に分流して放熱
体の気体流通路とバイパスの熱交換部とに導くようにし
たので、バイパスの熱交換部において予冷された一次冷
却給気が吸熱体において二次冷却されるため、効率のよ
い除湿が行われ、また吸熱体により冷却除湿された気体
に対する放熱体及びバイパス熱交換部による加熱作用が
極めて高効率に行われ、従って、気体乾燥作用を極めて
優れたものとなし得られ、全体として除湿効果の著しい
向上を図ることができ、更に、吸熱体において冷却され
た気体の一部がバイパスの熱交換部へ導かれ該熱交換部
において昇温するので気体需要先へ高温の気体を供給す
る場合に有効であるなど、種々の優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気体乾燥装置の一実施例の概略を表す
断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】従来の電子冷凍式乾燥装置の一例の概略を表す
断面図である。

【符号の説明】

１ ペルチエ効果素子 １ａ 吸熱面 １ｂ 放熱面 ５ 気体流通路 ８ 吸熱体 １４ 放熱体 １５ 熱交換器（熱交換部） ２０ 給気管 ２２ 送気管 ２３ バイパス ２４ ドレンバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペルチエ効果素子と、該ペルチエ効果素
   子の吸熱面に接合され且つ外部へ開口した入口と内部へ
   開口した放出口とを備えた螺旋状の気体流通路を有し下
   部にドレンバルブを有する吸熱体と、前記ペルチエ効果
   素子の放熱面に接合した放熱体と、気体供給源から延設
   され前記気体流通路の入口に通じ気体流通路を介して吸
   熱体内に気体を放出する給気管と、前記吸熱体に接続さ
   れ前記放熱体に対して接触状態で通過したのち気体需要
   先へ通じる送気管とを備え、該送気管に前記給気管と接
   触する熱交換部を備えたバイパスを設けたことを特徴と
   する気体乾燥装置。