手套箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種手套箱，用較少能源高精度地將箱盒內(nèi)的露點控制在任意露點，而且不使裝置復雜化。將除濕轉輪（1）相對其旋轉方向分割為吸附區(qū)（2）、凈化區(qū)（3）、再生區(qū)（4），使外部氣體的一部分或全部通過吸附區(qū)（2），使該外部氣體的剩余的一部分通過使該吸附區(qū)（2）的上游側分支點（28）與下游側合流點（29）連通并具有流量控制裝置的迂回通路，并供給至作為供給目的地的箱盒（5）。通過組合再生溫度比例控制與上述迂回流量控制來進行箱盒（5）內(nèi)的露點溫度控制，能夠以少的消耗能源高精度地將箱盒（5）內(nèi)的露點溫度控制在任意露點溫度。
【專利說明】手套箱
【技術領域】
[0001]手套箱指的是如下箱盒，S卩，將盒子內(nèi)部的濕度維持在極低的狀態(tài)，手再透過密封的橡膠手套(glove)從盒子的外部插入，由此利用盒子中的干燥的環(huán)境進行實驗。本發(fā)明涉及能夠高精度地控制露點且減少能源消耗的手套箱。
【背景技術】
[0002]在對特定箱盒中的空氣進行除濕的情況下，使用冷凍機以結露的方式除濕時雖能源消耗少，但要將盒中的空氣濕度降到負的露點是困難的。
[0003]也就是說近年來，鋰離子電池或鋰離子電容等急速地開發(fā)或改良。鋰容易地吸附空氣中的水分從而使電池或電容的性能惡化，因此伴隨著這些開發(fā)的實驗時，實驗必須在用極低露點的空氣或使液態(tài)氮汽化而得的氮氣把空氣排出的箱盒中進行。使用液態(tài)氮的情況下，實驗前必須先準備液態(tài)氮，因為實驗中液態(tài)氮會持續(xù)消耗，因而有費用增加的問題。
[0004]另外，作為取代液晶顯示裝置的下一代平面顯示器而備受期待的有機EL顯示裝置等中使用的有機EL元件，在固體發(fā)光型的價廉大面積全彩顯示元件或寫入光源數(shù)組的用途上是相當有發(fā)展性的，因此各種研究開發(fā)積極地進行。然而，使用于有機EL元件的有機發(fā)光材料等的有機物質(zhì)或電極等對水分耐性差，性能或特性容易因水分而急速惡化。因此，在伴隨著這些開發(fā)的實驗時，也需要在用極低露點的空氣或使液態(tài)氮汽化而得的氮氣把空氣排出的箱盒中進行。
[0005]在此，若采用的除濕機中所使用的除濕轉輪是以硅膠或沸石作為吸附劑，則要將箱盒中的空氣露點降到負值是容易的。然而，卻產(chǎn)生消耗能源增大的問題。
[0006]而在鋰離子電池、鋰離子電容或有機EL元件等的開發(fā)、在食品、醫(yī)藥品相關領域等中涉及若潮濕會產(chǎn)生危險的物質(zhì)或有吸濕性的化學物質(zhì)的開發(fā)等各種開發(fā)中使用手套箱的情況下，需要根據(jù)各開發(fā)目的將箱內(nèi)的空氣控制在任意的露點。
[0007]改善消耗能量增加的對策如專利文獻I所揭露的技術，用一個或多個輔助干燥劑除濕機對位于除濕對象的氣體所循環(huán)的路徑中的主干燥劑除濕機所排出的加熱再生氣體進行除濕，并對該輔助干燥劑除濕機所排出的再生氣體進行冷凝除濕后使其回到循環(huán)路徑，通過不將氣體排出系統(tǒng)外，以低能源降低空氣的露點。
[0008]另外，如專利文獻2所揭露，通過控制除濕轉輪的轉速及/或再生用空氣的溫度來實現(xiàn)手套箱內(nèi)的露點控制(圖11等)。
[0009]另外，如專利文獻3所揭露，涉及一種密閉腔室的濕度調(diào)整裝置，將手套箱等的密閉腔室內(nèi)調(diào)整到規(guī)定的濕度狀態(tài)，通過加熱吸附材料，能夠控制吸附材料對水分的吸收或放出，以吸附材形成的線(line)進行從低濕度至高濕度的濕度調(diào)整。
[0010]現(xiàn)有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開2012-81416號公報
[0013]專利文獻2:日本特開平11-094299號公報[0014]專利文獻3:日本特許第4642440號公報
[0015]上述專利文獻I所揭露的發(fā)明雖以干燥劑方式來對氣體空間內(nèi)的氣體進行除濕并且不將氣體排出系統(tǒng)外來減低運轉成本，但裝置的構造復雜且裝置本身龐大而造成原始成本提聞的問題。
[0016]上述專利文獻2所揭露的發(fā)明中，手套箱的容量比起將干燥空氣送至密閉房間的干燥室(一般稱為DRYR00M (登錄商標))等小，因此有無法高精度地控制到任意露點的問題。
[0017]而上述專利文獻3所揭露的發(fā)明中，將密閉腔室內(nèi)調(diào)整為低露點的情況下，會有到達規(guī)定的露點溫度為止過于耗時的問題，以及因為控制濕度的加熱器溫度的變動大而導致無法高精度地控制濕度的問題。(圖3等)進一步增加手套箱的容量的情況下，吸附材料的量增加，放入吸附材料的容器也會增大，因而產(chǎn)生裝置大型化的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明為了解決上述的問題，而提出一種能夠高精度地控制到任意規(guī)定露點且能量消耗小、運轉成本低的手套箱。
[0019]本發(fā)明的最主要的特征在于，組合再生溫度比例控制與轉輪迂回流量控制來控制手套箱內(nèi)的露點，可以高精度地進行廣范圍的露點設定，通過降低再生溫度還可達到省能源的效果。
[0020]本發(fā)明的手套箱在除濕轉輪的除濕部前后之間設置有具有流量控制裝置的迂回通路，使被處理空氣不通過除濕轉輪，這樣一來會有可微調(diào)整手套箱內(nèi)露點的優(yōu)點。也就是說，在例如手套箱那樣容量比較小的空間(一般為2m3以下)，無法僅控制再生溫度來進行比例控制，因此通過除了進行再生溫度控制外再加上上述轉輪迂回控制，可實現(xiàn)高精度的露點控制。
[0021]另外，設定的露點分為高的情況下與低的情況下2級來分割再生溫度比例控制的范圍，由此可將露點高時的再生溫度設定得較低，減少能量消耗。
[0022]而且，因為能夠將再生溫度設定得較低，因此也可延長再生加熱器的壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是示出了本發(fā)明手套箱的實施例的流程圖。
[0024]圖2是示出了再生溫度與手套箱的露點的關系的曲線圖。
[0025]圖3是示出了本發(fā)明中將露點設定在一 5度時的露點時間變化的曲線圖。
[0026]圖4是示出了本發(fā)明中將露點設定在一 30度時的露點時間變化的曲線圖。
[0027]圖5是示出了本發(fā)明中將露點設定在一 60度時的露點時間變化的曲線圖。
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明實現(xiàn)了提供如下手套箱的目的，在該手套箱，將除濕轉輪相對其旋轉方向分割為吸附區(qū)、再生區(qū)、凈化區(qū)，并設置有使外部空氣與來自再生區(qū)的返回空氣(以下，將通過裝置內(nèi)的流路的空氣不排出至裝置外而再度回到該流路的空氣稱為“返回空氣”)與來自手套箱的回氣混合后通過吸附區(qū)的通路，以及連通吸附區(qū)上游側與下游側并具有流量控制裝置的迂回通路，通過組合再生溫度比例控制和利用上述迂回通路的轉輪迂回流量控制對手套箱內(nèi)的露點進行控制，能夠進行能源消耗少且精度高的露點控制。
[0029][實施例1]
[0030]以下，參照示出了本發(fā)明實施例的圖1來說明。I為除濕轉輪，擔載了硅膠或沸石等濕氣吸附劑，呈蜂巢狀。此除濕轉輪I借助馬達(為一般情況，因此未顯示于圖中)而旋轉，按照其旋轉方向，分割為如以下各區(qū)。而以下的說明中所使用的溫度全部為攝氏。
[0031]也就是說，2為吸附區(qū)，在此空氣中的水分被除濕轉輪I所吸附。3為凈化區(qū)，4為再生區(qū)。通過再生區(qū)4的高溫空氣使除濕轉輪I所吸附的水分脫離。
[0032]17為第一冷卻線圈，從冷凍機(未圖示)等供給冷媒。20為吸附吹風機，將第一冷卻線圈17所冷卻的空氣送至吸附區(qū)2。11為連通吸附區(qū)2的上游側分支點28與下游側合流點29的迂回通路，使外部氣體不通過吸附區(qū)2而迂回。10為馬達風閘，用以控制通過迂回通路的空氣的流量。
[0033]18為再生加熱器，用以將被分支點27分支且從凈化區(qū)3出來的空氣提高至可再生的溫度。在此可利用例如電加熱器。19為再生吹風機，用以吸出再生區(qū)4的空氣，該再生吹風機19的出口通過合流點25并連接至第一冷卻線圈17。也就是說，進入第一冷卻線圈17的空氣處于外部氣體與再生吹風機19吹出的空氣的混合狀態(tài)。5為箱盒，根據(jù)需要供給由供給空氣加熱器15所加熱的空氣。此箱盒的側面以密封狀態(tài)安裝有橡膠做的手套(未圖示)。
[0034]來自箱盒5的回氣通過手套箱回氣路6后被第二冷卻線圈16所冷卻，冷凝除濕后在合流點26與第一冷卻線圈17排出的空氣混合。而為了不在裝置剛啟動時將露點溫度比較高的空氣供給箱盒5，可通過將風閘14全關且風閘13全開，使得吸附區(qū)2排出的空氣經(jīng)處理空氣回氣路7再通過第二冷卻線圈16前的手套箱回氣路6回到合流點26。在這個情況下，當吸附區(qū)2排出的空氣的露點接近設定的露點溫度后，通過將風閘14全開，使吸附區(qū)2送出的空氣供給至箱盒5。
[0035]本發(fā)明的手套箱具有上述的構造，下面，對其動作進行說明。首先，外部空氣在第一冷卻線圈17冷卻，并冷凝除濕。
[0036]冷凝除濕后溫度下降的空氣被吸附吹風機20送至吸附區(qū)2。在吸附區(qū)2吸附除濕，應需要在供給空氣加熱器15加熱后再送至干燥空氣的供給目的地即箱盒5。此外，為了使供給箱盒5的空氣的風量維持一定，風閘14可使用定風量控制裝置CAV等。箱盒5內(nèi)設置露點檢測器9，露點檢測器9與馬達風閘控制裝置(未圖示)相連通。若箱盒5內(nèi)的露點未達到設定露點的話，通過馬達風閘10對通過迂回通路11的空氣的流量即不通過除濕轉輪的吸附區(qū)2的空氣流量進行控制，從而使箱盒內(nèi)露點變?yōu)樵O定露點。在此箱盒5內(nèi)，進行應在設定露點的環(huán)境下進行的實驗，例如試作鋰電池等。
[0037]而在箱盒5內(nèi)使用有害化學物質(zhì)等的情況下，可使風閘12全關，使通過手套箱回氣路6的空氣不通過第二冷卻線圈16，而通過設置于箱盒5的排氣路(未圖示)全部排氣至室外。此時，箱盒5內(nèi)的露點溫度必須要在一 60度等低露點的情況下，使用風閘13、14來調(diào)整通過處理空氣回氣路7的空氣量，由此將箱盒5內(nèi)的露點溫度控制在規(guī)定的露點。另夕卜，可通過風閘12使供給箱盒5的空氣的一部分通過手套箱回氣路6后回到除濕轉輪1，使剩余的一部分通過設置于箱盒5的排氣路(未圖示)排出至室外。
[0038]離開凈化區(qū)3的空氣在再生加熱器18上升至可再生的溫度級別后送到再生區(qū)4。離開再生區(qū)4的空氣的一部分在分支點31分支，通過再生循環(huán)路24、合流點30后回到再生加熱器18。通過此再生循環(huán)，能夠從將再生區(qū)4送至第一冷卻線圈17的空氣濕度提高，能夠進行冷凝除濕。關于通過再生循環(huán)路24的空氣的風量，會通過風閘21、22來調(diào)整。另夕卜，再生空氣不會排出至系統(tǒng)外而送至第一冷卻線圈17，在這點也可達成省能源的效果。
[0039]而需要露點溫度在一 30度以下的低露點的情況下，能夠控制風閘8全關，使外部空氣不進入。也就是說，只用來自箱盒5的回氣與來自再生吹風機19的空氣來運轉，由此可控制露點溫度在一 30度以下至一 85度的低露點。
[0040]圖2示出了本發(fā)明的手套箱的再生溫度與手套箱露點溫度的關系的一例。描繪不進行轉輪迂回流量控制而僅控制再生溫度時的結果并以單點劃線連接。結果，可知不能以比例式來表示再生溫度與手套箱內(nèi)的露點溫度的關系，即使對再生溫度進行成正比的控制也無法控制到規(guī)定的露點溫度。解決方法為根據(jù)設定的露點溫度而分開使用關于露點溫度與再生溫度的比例式，再配合利用吸附區(qū)的迂回通路11的馬達風閘10來控制流過迂回通路的空氣量，達成高精度的露點控制。就再生溫度的比例式的分開使用而言，假設露點溫度從O度至一 25度為止，再生溫度為40度至140度(圖2的實線)；露點溫度從一 25度至一60度為止，再生溫度為140度至220度(圖2的虛線)。然而，并不限定于此露點溫度范圍與再生溫度范圍，實際上會根據(jù)除濕轉輪的蜂巢尺寸、厚度、或使用的吸附材料等的規(guī)格、空氣條件等而改變。通過如上述般地將再生溫度比例控制分為2段，能夠更省能源，因為抑制了施加再生加熱器18的能量，因此能夠延長再生加熱器18的壽命。
[0041]圖3至圖5示出了使用本發(fā)明的手套箱所實測的隨時間經(jīng)過的手套箱露點溫度的變化的曲線圖。本次實測的裝置中，容量1.3m3的手套箱使用擔載了合成沸石的除濕轉輪，在外部氣體的干球溫度32度、外部氣體的絕對濕度21.lg/Kg、處理風速2.4m/s、排氣風速
1.0m/s、再生循環(huán)風速1.0m/s的條件下進行實驗。圖3中手套箱露點溫度設定值為一 5度，再生溫度設定值為60度；圖4中手套箱露點溫度設定值為一 30度，再生溫度設定值為150度；圖5中手套箱露點溫度設定值為一 60度，再生溫度設定值為220度。不管在哪個曲線圖中都可確認手套箱露點溫度在上下2度以內(nèi)。雖在露點檢測器9的露點溫度設定是用排氣露點溫度來進行，但也可用給氣露點溫度或用兩者來進行。另外，在本發(fā)明中，還確認了露點溫度可在比較短的時間內(nèi)變化。手套箱露點溫度從一 5度變?yōu)橐?30度的時間大約60分鐘，露點溫度可控制在上下2度以內(nèi)；從一 30度變?yōu)橐?60度的時間大約80分鐘，露點溫度可控制在上下2度以內(nèi)。
[0042][產(chǎn)業(yè)上的利用可能性]
[0043]本發(fā)明如上所述，能夠提供一種手套箱，用較少的能量高精度地控制到任意的露點溫度。
【權利要求】
1.一種手套箱，其特征在于: 具有擔載濕氣吸附劑的除濕轉輪，將上述除濕轉輪相對于其旋轉方向分割為吸附區(qū)、再生區(qū)、凈化區(qū)， 通過可控制在從全關至全開為止的風量控制裝置吸入外部空氣，并使該外部空氣與來自再生區(qū)的返回空氣混合后通過第一冷卻線圈，接著與來自第二冷卻線圈的回氣混合后，使一部分分支并通過上述吸附區(qū)， 使剩余的一部分通過上述凈化區(qū)，并進行加熱后使其流入上述再生區(qū)， 使通過上述吸附區(qū)的空氣的一部分通過使上述吸附區(qū)的上游側與下游側連通的具有流量控制裝置的迂回通路，并供給至作為供給目的地的箱盒，使來自上述箱盒的回氣回到上述第二冷卻線圈。
2.如權利要求1所述的手套箱，其特征在于， 在上述箱盒內(nèi)設置露點檢測器，根據(jù)上述露點檢測器的露點來控制上述迂回通路的流量。
3.如權利要求1或2所述的手套箱，其特征在于， 通過改變上述再生區(qū)的再生溫度來控制上述箱盒內(nèi)的露點，在控制露點范圍內(nèi)將上述再生溫度分為多個級來進行比例控制。
4.如權利要求3所述的手套箱，其特征在于， 將上述再生區(qū)的再生溫度相對于規(guī)定值分為高露點側與低露點側這2級來進行比例控制。
5.如權利要求4所述的手套箱，其特征在于， 上述高露點側的露點溫度為O度至一 25度，上述低露點側的露點溫度為一 25度至一60度。
【文檔編號】B25J21/02GK103568025SQ201310306057
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權日:2012年8月9日
【發(fā)明者】河口和彥, 喜田桂祐 申請人:株式會社西部技研