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(diǎn)控制在任意露點(diǎn)，而且不使裝置復(fù)雜化。將除濕轉(zhuǎn)輪（1）相對其旋轉(zhuǎn)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(cè)分支點(diǎn)（28）與下游側(cè)合流點(diǎn)（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(jìn)行箱盒（5）內(nèi)的露點(diǎn)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(diǎn)溫度控制在任意露點(diǎn)溫度。
【專利說明】手套箱
【技術(shù)領(lǐng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明涉及能夠高精度地控制露點(diǎn)且減少能源消耗的手套箱。
【背景技術(shù)】
[0002]在對特定箱盒中的空氣進(jìn)行除濕的情況下，使用冷凍機(jī)以結(jié)露的方式除濕時(shí)雖能源消耗少，但要將盒中的空氣濕度降到負(fù)的露點(diǎn)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(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)必須在用極低露點(diǎn)的空氣或使液態(tài)氮汽化而得的氮?dú)獍芽諝馀懦龅南浜兄羞M(jìn)行。使用液態(tài)氮的情況下，實(shí)驗(yàn)前必須先準(zhǔn)備液態(tài)氮，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中液態(tài)氮會持續(xù)消耗，因而有費(fèi)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(jī)EL顯示裝置等中使用的有機(jī)EL元件，在固體發(fā)光型的價(jià)廉大面積全彩顯示元件或?qū)懭牍庠磾?shù)組的用途上是相當(dāng)有發(fā)展性的，因此各種研究開發(fā)積極地進(jìn)行。然而，使用于有機(jī)EL元件的有機(jī)發(fā)光材料等的有機(jī)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(shí)驗(yàn)時(shí)，也需要在用極低露點(diǎn)的空氣或使液態(tài)氮汽化而得的氮?dú)獍芽諝馀懦龅南浜兄羞M(jìn)行。
[0005]在此，若采用的除濕機(jī)中所使用的除濕轉(zhuǎn)輪是以硅膠或沸石作為吸附劑，則要將箱盒中的空氣露點(diǎn)降到負(fù)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(jī)EL元件等的開發(fā)、在食品、醫(yī)藥品相關(guān)領(lǐng)域等中涉及若潮濕會產(chǎn)生危險(xiǎn)的物質(zhì)或有吸濕性的化學(xué)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(diǎn)。
[0007]改善消耗能量增加的對策如專利文獻(xiàn)I所揭露的技術(shù)，用一個(gè)或多個(gè)輔助干燥劑除濕機(jī)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(jī)所排出的加熱再生氣體進(jìn)行除濕，并對該輔助干燥劑除濕機(jī)所排出的再生氣體進(jìn)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(diǎn)。
[0008]另外，如專利文獻(xiàn)2所揭露，通過控制除濕轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速及/或再生用空氣的溫度來實(shí)現(xiàn)手套箱內(nèi)的露點(diǎn)控制(圖11等)。
[0009]另外，如專利文獻(xiàn)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(jìn)行從低濕度至高濕度的濕度調(diào)整。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-81416號公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-094299號公報(bào)[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特許第4642440號公報(bào)
[0015]上述專利文獻(xiàn)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(jìn)行除濕并且不將氣體排出系統(tǒng)外來減低運(yùn)轉(zhuǎn)成本，但裝置的構(gòu)造復(fù)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(xiàn)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(biāo)))等小，因此有無法高精度地控制到任意露點(diǎn)的問題。
[0017]而上述專利文獻(xiàn)3所揭露的發(fā)明中，將密閉腔室內(nèi)調(diào)整為低露點(diǎn)的情況下，會有到達(dá)規(guī)定的露點(diǎn)溫度為止過于耗時(shí)的問題，以及因?yàn)榭刂茲穸鹊募訜崞鳒囟鹊淖儎哟蠖鴮?dǎo)致無法高精度地控制濕度的問題。(圖3等)進(jìn)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(diǎn)且能量消耗小、運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪迂回流量控制來控制手套箱內(nèi)的露點(diǎn)，可以高精度地進(jìn)行廣范圍的露點(diǎn)設(shè)定，通過降低再生溫度還可達(dá)到省能源的效果。
[0020]本發(fā)明的手套箱在除濕轉(zhuǎn)輪的除濕部前后之間設(shè)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(zhuǎn)輪，這樣一來會有可微調(diào)整手套箱內(nèi)露點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。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(jìn)行比例控制，因此通過除了進(jìn)行再生溫度控制外再加上上述轉(zhuǎn)輪迂回控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的露點(diǎn)控制。
[0021]另外，設(shè)定的露點(diǎn)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(diǎn)高時(shí)的再生溫度設(shè)定得較低，減少能量消耗。
[0022]而且，因?yàn)槟軌驅(qū)⒃偕鷾囟仍O(shè)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(shí)施例的流程圖。
[0024]圖2是示出了再生溫度與手套箱的露點(diǎn)的關(guān)系的曲線圖。
[0025]圖3是示出了本發(fā)明中將露點(diǎn)設(shè)定在一 5度時(shí)的露點(diǎn)時(shí)間變化的曲線圖。
[0026]圖4是示出了本發(fā)明中將露點(diǎn)設(shè)定在一 30度時(shí)的露點(diǎn)時(shí)間變化的曲線圖。
[0027]圖5是示出了本發(fā)明中將露點(diǎn)設(shè)定在一 60度時(shí)的露點(diǎn)時(shí)間變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了提供如下手套箱的目的，在該手套箱，將除濕轉(zhuǎn)輪相對其旋轉(zhuǎn)方向分割為吸附區(qū)、再生區(qū)、凈化區(qū)，并設(shè)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(cè)與下游側(cè)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(zhuǎn)輪迂回流量控制對手套箱內(nèi)的露點(diǎn)進(jìn)行控制，能夠進(jìn)行能源消耗少且精度高的露點(diǎn)控制。
[0029][實(shí)施例1]
[0030]以下，參照示出了本發(fā)明實(shí)施例的圖1來說明。I為除濕轉(zhuǎn)輪，擔(dān)載了硅膠或沸石等濕氣吸附劑，呈蜂巢狀。此除濕轉(zhuǎn)輪I借助馬達(dá)(為一般情況，因此未顯示于圖中)而旋轉(zhuǎn)，按照其旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)輪I所吸附的水分脫離。
[0032]17為第一冷卻線圈，從冷凍機(jī)(未圖示)等供給冷媒。20為吸附吹風(fēng)機(jī)，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(cè)分支點(diǎn)28與下游側(cè)合流點(diǎn)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(dá)風(fēng)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(diǎn)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(fēng)機(jī)，用以吸出再生區(qū)4的空氣，該再生吹風(fēng)機(jī)19的出口通過合流點(diǎn)25并連接至第一冷卻線圈17。也就是說，進(jìn)入第一冷卻線圈17的空氣處于外部氣體與再生吹風(fēng)機(jī)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(cè)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(diǎn)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(shí)將露點(diǎn)溫度比較高的空氣供給箱盒5，可通過將風(fēng)閘14全關(guān)且風(fēng)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(diǎn)26。在這個(gè)情況下，當(dāng)吸附區(qū)2排出的空氣的露點(diǎn)接近設(shè)定的露點(diǎn)溫度后，通過將風(fēng)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(gòu)造，下面，對其動作進(jìn)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(fēng)機(jī)20送至吸附區(qū)2。在吸附區(qū)2吸附除濕，應(yīng)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(fēng)量維持一定，風(fēng)閘14可使用定風(fēng)量控制裝置CAV等。箱盒5內(nèi)設(shè)置露點(diǎn)檢測器9，露點(diǎn)檢測器9與馬達(dá)風(fēng)閘控制裝置(未圖示)相連通。若箱盒5內(nèi)的露點(diǎn)未達(dá)到設(shè)定露點(diǎn)的話，通過馬達(dá)風(fēng)閘10對通過迂回通路11的空氣的流量即不通過除濕轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)2的空氣流量進(jìn)行控制，從而使箱盒內(nèi)露點(diǎn)變?yōu)樵O(shè)定露點(diǎn)。在此箱盒5內(nèi)，進(jìn)行應(yīng)在設(shè)定露點(diǎn)的環(huán)境下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，例如試作鋰電池等。
[0037]而在箱盒5內(nèi)使用有害化學(xué)物質(zhì)等的情況下，可使風(fēng)閘12全關(guān)，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(shè)置于箱盒5的排氣路(未圖示)全部排氣至室外。此時(shí)，箱盒5內(nèi)的露點(diǎn)溫度必須要在一 60度等低露點(diǎn)的情況下，使用風(fēng)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(diǎn)溫度控制在規(guī)定的露點(diǎn)。另夕卜，可通過風(fēng)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(zhuǎn)輪1，使剩余的一部分通過設(shè)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(diǎn)31分支，通過再生循環(huán)路24、合流點(diǎn)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(jìn)行冷凝除濕。關(guān)于通過再生循環(huán)路24的空氣的風(fēng)量，會通過風(fēng)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(diǎn)也可達(dá)成省能源的效果。
[0039]而需要露點(diǎn)溫度在一 30度以下的低露點(diǎn)的情況下，能夠控制風(fēng)閘8全關(guān)，使外部空氣不進(jìn)入。也就是說，只用來自箱盒5的回氣與來自再生吹風(fēng)機(jī)19的空氣來運(yùn)轉(zhuǎn)，由此可控制露點(diǎn)溫度在一 30度以下至一 85度的低露點(diǎn)。
[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(diǎn)溫度的關(guān)系的一例。描繪不進(jìn)行轉(zhuǎn)輪迂回流量控制而僅控制再生溫度時(shí)的結(jié)果并以單點(diǎn)劃線連接。結(jié)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(diǎn)溫度的關(guān)系，即使對再生溫度進(jìn)行成正比的控制也無法控制到規(guī)定的露點(diǎn)溫度。解決方法為根據(jù)設(shè)定的露點(diǎn)溫度而分開使用關(guān)于露點(diǎn)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(dá)風(fēng)閘10來控制流過迂回通路的空氣量，達(dá)成高精度的露點(diǎn)控制。就再生溫度的比例式的分開使用而言，假設(shè)露點(diǎn)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(shí)線)；露點(diǎn)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(diǎn)溫度范圍與再生溫度范圍，實(shí)際上會根據(jù)除濕轉(zhuǎn)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?yàn)橐种屏耸┘釉偕訜崞?8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(shí)測的隨時(shí)間經(jīng)過的手套箱露點(diǎn)溫度的變化的曲線圖。本次實(shí)測的裝置中，容量1.3m3的手套箱使用擔(dān)載了合成沸石的除濕轉(zhuǎn)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(fēng)速2.4m/s、排氣風(fēng)速
1.0m/s、再生循環(huán)風(fēng)速1.0m/s的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖3中手套箱露點(diǎn)溫度設(shè)定值為一 5度，再生溫度設(shè)定值為60度；圖4中手套箱露點(diǎn)溫度設(shè)定值為一 30度，再生溫度設(shè)定值為150度；圖5中手套箱露點(diǎn)溫度設(shè)定值為一 60度，再生溫度設(shè)定值為220度。不管在哪個(gè)曲線圖中都可確認(rèn)手套箱露點(diǎn)溫度在上下2度以內(nèi)。雖在露點(diǎn)檢測器9的露點(diǎn)溫度設(shè)定是用排氣露點(diǎn)溫度來進(jìn)行，但也可用給氣露點(diǎn)溫度或用兩者來進(jìn)行。另外，在本發(fā)明中，還確認(rèn)了露點(diǎn)溫度可在比較短的時(shí)間內(nèi)變化。手套箱露點(diǎn)溫度從一 5度變?yōu)橐?30度的時(shí)間大約60分鐘，露點(diǎn)溫度可控制在上下2度以內(nèi)；從一 30度變?yōu)橐?60度的時(shí)間大約80分鐘，露點(diǎn)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(diǎn)溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種手套箱，其特征在于: 具有擔(dān)載濕氣吸附劑的除濕轉(zhuǎn)輪，將上述除濕轉(zhuǎn)輪相對于其旋轉(zhuǎn)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(guān)至全開為止的風(fēng)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(jìn)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(cè)與下游側(cè)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(quán)利要求1所述的手套箱，其特征在于， 在上述箱盒內(nèi)設(shè)置露點(diǎn)檢測器，根據(jù)上述露點(diǎn)檢測器的露點(diǎn)來控制上述迂回通路的流量。
3.如權(quán)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(diǎn)，在控制露點(diǎn)范圍內(nèi)將上述再生溫度分為多個(gè)級來進(jìn)行比例控制。
4.如權(quán)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(diǎn)側(cè)與低露點(diǎn)側(cè)這2級來進(jìn)行比例控制。
5.如權(quán)利要求4所述的手套箱，其特征在于， 上述高露點(diǎn)側(cè)的露點(diǎn)溫度為O度至一 25度，上述低露點(diǎn)側(cè)的露點(diǎn)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(quán)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