JP2005172272A - 調湿装置 - Google Patents

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康令 岡本
Hirosuke Noda
博資 野田
Tomohiro Yabu
知宏 薮
Yoshinori Narukawa
嘉則 成川
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Abstract

【課題】吸着素子を再生するための加熱源として温水を利用した調湿装置であって、その能力を充分に発揮しうるものを提供する。
【解決手段】調湿装置には、吸着素子（81,82）、顕熱交換器（61）、温水熱交換器（11）、及び加湿冷却器（21）が設けられる。吸着素子（81,82）へ送られた第１空気は、それに含まれる水分が吸着素子（81,82）に吸着される。吸着素子（81,82）を通過した第１空気は、顕熱交換器（61）へ送られる。一方、第３空気は、加湿冷却器（21）で冷却された後に顕熱交換器（61）へ送られる。顕熱交換器（61）では、吸着素子（81,82）を通過した第１空気と第３空気との間で熱交換が行われ、第１空気が第３空気へ放熱する。顕熱交換器（61）を通過する間に冷却された第１空気は、室内へ供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸着素子を用いて空気の湿度調節を行う調湿装置に関し、特に吸着素子を再生するための加熱源として温水を利用した調湿装置に係るものである。
従来より、特許文献１に開示されているように、吸着素子を用いて空気の湿度調節を行う調湿装置が知られている。この調湿装置は、室外空気としての第１空気及び室内空気としての第２空気の流通経路を切り換えることにより、２つの吸着素子を交互に用いて室内へ供給する空気の除湿又は加湿を行うものである。上記調湿装置のケーシングには、顕熱交換器と温水熱交換器と吸着剤が担持された２つの吸着素子とが設けられている。
例えば、除湿運転時において、ケーシング内に取り込まれた第１空気は、それに含まれる水分が一方の吸着素子に吸着される。除湿された第１空気は、顕熱交換器を通過する間に第２空気と熱交換して冷却され、その後に室内へ供給される。一方、ケーシング内に取り込まれた第２空気は、顕熱交換器を通過する間に第１空気と熱交換して加熱され、一方の吸着素子で発生する吸着熱を吸熱した後に温水熱交換器へ送られる。続いて、第２空気は、温水熱交換器を通過する間に温水と熱交換して加熱され、他方の吸着素子を再生した後に室外へ排出される。
特開２００３−２０２１２８号公報
上記調湿装置では、第１空気中の水分が吸着素子に吸着される際に生じる吸着熱を、顕熱交換器を通過した第２空気に吸熱させている。また、顕熱交換器において、吸着素子を通過した第１空気を室内から取り込んだ第２空気と熱交換させ、第１空気を冷却している。ところが、吸着素子や顕熱交換器へ導入される第１空気と第２空気との温度条件によっては、吸着素子や顕熱交換器において熱交換量を確保できず、第２空気に第１空気の熱を吸熱させることができない場合もあり得る。このように、調湿装置の能力が第１空気や第２空気の温度条件に左右されやすく、その能力を充分に発揮できないおそれがあった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸着素子を再生するための加熱源として温水を利用した調湿装置であって、その能力を充分に発揮しうるものを提供することにある。
第１の発明は、流通する空気を吸着剤と接触させるための調湿用通路（85）と流通する空気を該調湿用通路（85）の空気と熱交換させるための冷却用通路（86）とが形成された吸着素子（81,82）と、上記吸着素子（81,82）へ向かう空気を温水との熱交換により加熱する温水熱交換器（11）とを備え、第１空気を上記吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ導入して第１空気中の水分を該吸着素子（81,82）へ吸着させる吸着動作と、上記吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）を通過した第２空気を上記温水熱交換器（11）で加熱してから該吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ導入して吸着剤から水分を脱離させる再生動作とを行い、上記吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第１空気を室内へ供給して上記吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第２空気を室外へ排出する運転を少なくとも行う調湿装置を対象としている。
そして、上記吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ向かう第２空気に水分を供給して該第２空気を冷却する加湿冷却器（22）を備えるものである。
第２の発明は、第１の発明において、吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第１空気を第３空気と熱交換させて冷却するための顕熱交換器（61）と、上記顕熱交換器（61）へ向かう第３空気に水分を供給して該第３空気を冷却する加湿冷却器（21）とを備えるものである。
第３の発明は、空気を吸着剤と接触させるための吸着素子（81,82）と、上記吸着素子（81,82）へ向かう空気を温水との熱交換により加熱する温水熱交換器（11）とを備え、第１空気を上記吸着素子（81,82）へ導入して第１空気中の水分を該吸着素子（81,82）へ吸着させる吸着動作と、第２空気を上記温水熱交換器（11）で加熱してから上記吸着素子（81,82）へ導入して吸着剤から水分を脱離させる再生動作とを行い、上記吸着素子（81,82）を通過した第１空気を室内へ供給して上記吸着素子（81,82）を通過した第２空気を室外へ排出する運転を少なくとも行う調湿装置を対象としている。
そして、上記吸着素子（81,82）を通過した第１空気を第３空気と熱交換させて冷却するための顕熱交換器（61）と、上記顕熱交換器（61）へ向かう第３空気に水分を供給して該第３空気を冷却する加湿冷却器（21）とを備えるものである。
第４の発明は、第１、第２又は第３の発明において、第１空気が、室外空気（OA）と室内空気（RA）の混合空気であるものである。
第５の発明は、第１、第２又は第３の発明において、温水熱交換器（11）へ向かう第２空気と再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気とを熱交換させる予熱用熱交換器（71）を備えるものである。
第６の発明は、第２又は第３の発明において、第３空気が室外空気（OA）となる動作と第３空気が室内空気（RA）となる動作とが切り換え可能になっているものである。
第７の発明は、第６の発明において、第３空気が室外空気（OA）となる動作中は第１空気が室内空気（RA）で第２空気が室外空気（OA）となり、第３空気が室内空気（RA）となる動作中は第１空気と第２空気の両方が室外空気（OA）となるものである。
−作用−
上記第１の発明では、調湿装置に吸着素子（81,82）と温水熱交換器（11）と加湿冷却器（22）とが設けられる。調湿装置の吸着動作では、吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ導入された第１空気中の水分が吸着素子（81,82）に吸着される。一方、調湿装置の再生動作では、吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入された第２空気が、調湿用通路（85）の第１空気と熱交換を行い、第１空気中の水分が吸着剤に吸着される際に生じる吸着熱を吸熱する。この第２空気は、温水熱交換器（11）で温水と熱交換して加熱された後に、吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ導入される。吸着素子（81,82）では、第２空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。第２空気は、この脱離した水分を付与される。そして、吸着素子（81,82）で除湿された第１空気を室内へ供給して吸着素子（81,82）を再生した第２空気を室外へ排出する運転が少なくとも行われる。
この発明において、吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ向かう第２空気は、予め加湿冷却器（22）で水分を供給されて冷却される。つまり、吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へは、加湿冷却器（22）で冷却された第２空気が送られる。上述のように、吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）では、第２空気が調湿用通路（85）の第１空気と熱交換を行う。そして、加湿冷却器（22）が設けられていない場合と比べ、吸着素子（81,82）において第２空気が第１空気から吸熱する熱量が増加する。
上記第２の発明では、調湿装置に顕熱交換器（61）と加湿冷却器（21）とが設けられる。顕熱交換器（61）へ向かう第３空気は、予め加湿冷却器（21）で水分を供給されて冷却される。つまり、顕熱交換器（61）へは、加湿冷却器（21）で冷却された第３空気が送られる。顕熱交換器（61）では、第３空気が吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第１空気と熱交換を行う。そして、加湿冷却器（21）が設けられていない場合と比べ、顕熱交換器（61）において第３空気が第１空気から吸熱する熱量が増加する。
上記第３の発明では、調湿装置に吸着素子（81,82）と温水熱交換器（11）と顕熱交換器（61）と加湿冷却器（21）とが設けられる。調湿装置の吸着動作では、吸着素子（81,82）へ導入された第１空気中の水分が吸着素子（81,82）に吸着される。一方、調湿装置の再生動作では、温水熱交換器（11）で加熱された第２空気が、吸着素子（81,82）へ導入される。吸着素子（81,82）では、第２空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。第２空気は、この脱離した水分を付与される。そして、吸着素子（81,82）で除湿された第１空気を室内へ供給して吸着素子（81,82）を再生した第２空気を室外へ排出する運転が少なくとも行われる。
この発明において、顕熱交換器（61）へ向かう第３空気は、予め加湿冷却器（21）で水分を供給されて冷却される。つまり、顕熱交換器（61）へは、加湿冷却器（21）で冷却された第３空気が送られる。ここで、第１空気中の水分が吸着素子（81,82）に吸着される際に吸着熱が発生し、この吸着熱によって第１空気の温度が上昇する。顕熱交換器（61）では、第３空気が吸着素子（81,82）を通過した第１空気と熱交換を行う。そして、加湿冷却器（21）が設けられていない場合と比べ、顕熱交換器（61）において第３空気が第１空気から吸熱する熱量が増加する。
上記第４の発明では、第１空気が室外空気（OA）と室内空気（RA）の混合空気となっている。室外空気（OA）と室内空気（RA）が混ざった第１空気は、吸着素子（81,82）を通過する間に除湿され、その後に室内へ供給される。この第１空気には室外空気（OA）が含まれているため、室内の換気が行われることとなり、室内空気（RA）の臭気成分や二酸化炭素の濃度が低減される。また、第１空気中の室外空気（OA）と室内空気（RA）の混合割合が変化すると、室内へ供給される第１空気の温度及び湿度が変化する。
上記第５の発明では、温水熱交換器（11）へ向かう第２空気と再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気とが、予熱用熱交換器（71）で熱交換を行う。つまり、温水熱交換器（11）へ流入する前の第２空気と、温水熱交換器（11）で加熱されてから吸着素子（81,82）を通過した第２空気とが予熱用熱交換器（71）へ導入され、両者が熱交換する。
上述のように、第２空気は、温水熱交換器（11）で温水と熱交換して加熱された後に吸着素子（81,82）へ送られる。再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気の温度は、温水熱交換器（11）へ向かう第２空気の温度よりも高くなるのが通常である。そして、予熱用熱交換器（71）では、温水熱交換器（11）へ向かう第２空気が再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気から吸熱する。
上記第６の発明では、第３空気が室外空気（OA）となる運転と第３空気が室内空気（RA）となる運転とが切り換え可能になっている。第３空気が室外空気（OA）となる動作中は、第３空気としての室外空気（OA）が顕熱交換器（61）で第１空気と熱交換する。一方、第３空気が室内空気（RA）となる動作中は、第３空気としての室内空気（RA）が顕熱交換器（61）で第１空気と熱交換する。
上記第７の発明において、調湿装置は、第２空気が室外空気（OA）となる運転を行う。また、調湿装置は、第３空気が室外空気（OA）となる動作中は第１空気が室内空気（RA）となり、第３空気が室内空気（RA）となる動作中は第１空気が室外空気（OA）となる運転を行う。
上記第１の発明では、第２空気を加湿冷却器（22）で冷却した後に吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入し、調湿用通路（85）の第１空気と熱交換させている。このため、第２空気として取り込まれる空気の温度が変動しても、加湿冷却器（22）で第２空気を冷却することにより、吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入される第２空気の温度を低く保つことが可能となる。そして、吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入される第２空気の温度が低く保たれるため、吸着素子（81,82）において第２空気が第１空気から吸熱する熱量を確保することができ、吸着熱の発生に伴う第１空気の温度上昇を確実に抑えることができる。従って、この発明によれば、吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）を通過後に室内へ供給される第１空気の温度上昇を抑えることができ、調湿装置の能力を充分に発揮させることが可能となる。
上記第２の発明では、第３空気を加湿冷却器（21）で冷却した後に顕熱交換器（61）へ導入し、吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第１空気と熱交換させている。このため、第３空気として取り込まれる空気の温度が変動しても、加湿冷却器（21）で第３空気を冷却することにより、顕熱交換器（61）へ導入される第３空気の温度を低く保つことが可能となる。そして、顕熱交換器（61）へ導入される第３空気の温度が低く保たれるため、顕熱交換器（61）において吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第１空気を第３空気と熱交換させて確実に冷却することができる。従って、この発明によれば、顕熱交換器（61）で室内へ供給される第１空気を確実に冷却でき、調湿装置の能力を一層充分に発揮させることが可能となる。
上記第３の発明では、第３空気を加湿冷却器（21）で冷却した後に顕熱交換器（61）へ導入し、吸着素子（81,82）を通過した第１空気と熱交換させている。このため、第３空気として取り込まれる空気の温度が変動しても、加湿冷却器（21）で第３空気を冷却することにより、顕熱交換器（61）へ導入される第３空気の温度を低く保つことが可能となる。そして、顕熱交換器（61）へ導入される第３空気の温度が低く保たれるため、顕熱交換器（61）において吸着素子（81,82）を通過した第１空気を第３空気と熱交換させて確実に冷却することができる。従って、この発明によれば、顕熱交換器（61）で室内へ供給される第１空気を確実に冷却でき、調湿装置の能力を充分に発揮させることが可能となる。
上記第４の発明によれば、第１空気を室外空気（OA）と室内空気（RA）の混合空気とすることにより、室内へ室外空気（OA）を導入でき、室内の換気を行って室内空気（RA）の臭気成分や二酸化炭素の濃度を低減することができる。
上記第５の発明では、予熱用熱交換器（71）において再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気と温水熱交換器（11）へ向かう第２空気とを熱交換させ、再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気の熱を温水熱交換器（11）へ向かう第２空気へ付与している。つまり、再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気からの熱回収を行っている。このため、再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）へ導入される第２空気の温度を保持したまま、温水熱交換器（11）で第２空気に付与すべき熱量を削減できる。従って、この発明によれば、調湿装置のＣＯＰ（成績係数）を向上させることができる。
上記第６の発明では、第３空気が室外空気（OA）となる動作と第３空気が室内空気（RA）となる動作とが切り換え可能となっている。そして、室外空気（OA）と室内空気（RA）のうち第１空気からの吸熱量が多くなる方の空気を第３空気として顕熱交換器（61）へ導入すれば、室内へ供給される第１空気の温度を確実に低下させることができる。従って、この発明によれば、状況に応じた最適な動作を行うことが可能となる。
上記第７の発明では、第３空気として取り込まれる空気が室内空気（RA）であるか室外空気（OA）であるかに応じて、第１空気が室外空気（OA）となる動作と第１空気が室内空気（RA）となる動作とが切り換え可能となっている。このため、室内空気（RA）の臭気成分や二酸化炭素の濃度が高い場合に、第１空気が室外空気（OA）となる動作に切り換えることで、室内の換気を行って室内空気（RA）の臭気成分や二酸化炭素の濃度を低減することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《発明の実施形態１》
本実施形態に係る調湿装置は、減湿された空気を室内へ供給する除湿運転を行うように構成されている。また、この調湿装置は、２つの吸着素子（81,82）を備え、いわゆるバッチ式の動作を行うように構成されている。ここでは、本実施形態に係る調湿装置の構成について、図１，図２を参照しながら説明する。
図１，図２に示すように、上記調湿装置には、吸着素子（81,82）、顕熱交換器（61）、温水熱交換器（11）、及び加湿冷却器（21）が設けられている。この調湿装置には、第１空気が流通する第１通路（51）、第２空気が流通する第２通路（52）、及び第３空気が流通する第３通路（53）が形成されている。第１通路（51）は、図示しない給気口と連通している。第２通路（52）及び第３通路（53）は、図示しない排気口と連通している。また、調湿装置には、空気の流通経路を切り換えるための図示しないダンパが設けられている。このダンパを切り換えることによって、第１通路（51）、第２通路（52）、及び第３通路（53）は、図１に示す状態と図２に示す状態とに切り換わる。
上記吸着素子（81,82）は、所定の間隔を置いて左右に並んだ状態で配置されている。図１，図２では、左側に第１吸着素子（81）が設けられ、右側に第２吸着素子（82）が設けられている。
図３に示すように、上記吸着素子（81,82）は、平板状の平板部材（83）と波形状の波板部材（84）とを交互に積層して構成されている。波板部材（84）は、隣接する波板部材（84）の稜線方向が互いに９０度ずれる姿勢で積層されている。そして、吸着素子（81,82）は、全体として四角柱状に形成されている。
上記吸着素子（81,82）には、平板部材（83）及び波板部材（84）の積層方向において、調湿用通路（85）と冷却用通路（86）とが平板部材（83）を挟んで交互に区画形成されている。この吸着素子（81,82）において、対向する一対の側面に調湿用通路（85）が開口し、これとは別の対向する一対の側面に冷却用通路（86）が開口している。
上記吸着素子（81,82）において、調湿用通路（85）に臨む平板部材（83）の表面や、調湿用通路（85）に設けられた波板部材（84）の表面には、水分を吸着するための吸着剤が塗布されている。この種の吸着剤としては、例えばシリカゲル、ゼオライト、イオン交換樹脂等が挙げられる。
図４に示すように、上記顕熱交換器（61）は、平板状の平板部材（62）と波形状の波板部材（63）とを交互に積層して構成されている。波板部材（63）は、隣接する波板部材（63）の稜線方向が互いに９０度ずれる姿勢で積層されている。そして、顕熱交換器（61）は、全体として四角柱状に形成されている。
上記顕熱交換器（61）には、平板部材（62）及び波板部材（63）の積層方向において、第１空気通路（64）と第２空気通路（65）とが平板部材（62）を挟んで交互に区画形成されている。この顕熱交換器（61）において、対向する一対の側面に第１空気通路（64）が開口し、これとは別の対向する一対の側面に第２空気通路（65）が開口している。
上記温水熱交換器（11）は、第１吸着素子（81）と第２吸着素子（82）の間に設けられている。温水熱交換器（11）は、例えば燃料電池コージェネシステムにより生成された温水が内部を流れるプレートフィンコイル型の熱交換器であり、この温水と空気とが熱交換するように構成されている。また、温水熱交換器（11）は、平板状ないし薄い直方体状に形成されている。
上記加湿冷却器（21）は、第３通路（53）のうち顕熱交換器（61）の上流に設けられている。この加湿冷却器（21）は、第３通路（53）を流れる第３空気へ水を噴霧することにより、顕熱交換器（61）へ向かう第３空気を冷却する。具体的に、この加湿冷却器（21）では、第３空気中へ噴霧された水が第３空気から蒸発潜熱を奪って蒸発し、それによって第３空気の温度が低下する。
−運転動作−
上記調湿装置の運転動作について説明する。この調湿装置は、室内へ供給される空気を除湿する除湿運転を行う。除湿運転中には、３つの動作状態が切り換え可能となっている。
第１の動作状態では、第１空気が室内空気（RA）となり、第２空気及び第３空気が室外空気（OA）となる。そして、第１の動作状態では、室内空気（RA）が第１空気として第１通路（51）へ取り込まれる一方、室外空気（OA）が第２空気として第２通路（52）へ取り込まれ、室外空気（OA）が第３空気として第３通路（53）へ取り込まれる。
第２の動作状態では、第２空気が室内空気（RA）となり、第１空気及び第３空気が室外空気（OA）となる。そして、第２の動作状態では、第２空気が室内空気（RA）として第２通路（52）へ取り込まれる一方、第１空気が室外空気（OA）として第１通路（51）へ取り込まれ、第３空気が室外空気（OA）として第３通路（53）へ取り込まれる。
第３の動作状態では、第３空気が室内空気（RA）となり、第１空気及び第２空気が室外空気（OA）となる。そして、第３の動作状態では、第３空気が室内空気（RA）として第３通路（53）へ取り込まれる一方、第１空気が室外空気（OA）として第１通路（51）へ取り込まれ、第２空気が室外空気（OA）として第２通路（52）へ取り込まれる。
（第１動作）
除湿運転の第１動作について、図１を参照しながら説明する。この第１動作では、第１吸着素子（81）についての吸着動作と、第２吸着素子（82）についての再生動作とが行われる。
図１に示すように、第１通路（51）内に取り込まれた第１空気は、第１吸着素子（81）の調湿用通路（85）へ流入し、それに含まれる水分が吸着剤に吸着される。第１吸着素子（81）で減湿された第１空気は、顕熱交換器（61）の第２空気通路（65）へ流入する。一方、第３通路（53）内に取り込まれた第３空気は、加湿冷却器（21）へ流入する。加湿冷却器（21）では、第３空気へ水が噴霧される。第３空気中へ噴霧された水は、周囲から気化熱を奪って蒸発する。そして、加湿冷却器（21）では、噴霧された水に熱を奪われることによって第３空気の温度が低下する。加湿冷却器（21）を通過した第３空気は、顕熱交換器（61）の第１空気通路（64）へ流入する。
顕熱交換器（61）では、第２空気通路（65）を流れる第１空気と第１空気通路（64）を流れる第３空気との間で熱交換が行われ、第１空気が第３空気へ放熱する。顕熱交換器（61）を通過する間に冷却された第１空気は、給気口から室内へ供給される。また、顕熱交換器（61）を通過する間に加熱された第３空気は、排気口から室外へ排出される。
一方、第２通路（52）内に取り込まれた第２空気は、第１吸着素子（81）の冷却用通路（86）へ流入し、調湿用通路（85）の第１空気と熱交換を行って該調湿用通路（85）で水分が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。第１吸着素子（81）で加熱された第２空気は、温水熱交換器（11）を通過する間に温水と熱交換して加熱され、その後に第２吸着素子（82）の調湿用通路（85）へ流入する。第２吸着素子（82）では、第２空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。第２空気は、この脱離した水分を付与される。第２吸着素子（82）の再生に利用された第２空気は、第３空気と共に排気口から室外へ排出される。
（第２動作）
除湿運転の第２動作について、図２を参照しながら説明する。この第２動作では、第２吸着素子（82）についての吸着動作と、第１吸着素子（81）についての再生動作とが行われる。
図２に示すように、第１通路（51）内に取り込まれた第１空気は、第２吸着素子（82）の調湿用通路（85）へ流入し、それに含まれる水分が吸着剤に吸着される。第２吸着素子（82）で減湿された第１空気は、顕熱交換器（61）の第２空気通路（65）へ流入する。一方、第３通路（53）内に取り込まれた第３空気は、加湿冷却器（21）へ流入する。加湿冷却器（21）では、第３空気へ水が噴霧される。第３空気中へ噴霧された水は、周囲から気化熱を奪って蒸発する。そして、加湿冷却器（21）では、噴霧された水に熱を奪われることによって第３空気の温度が低下する。加湿冷却器（21）を通過した第３空気は、顕熱交換器（61）の第１空気通路（64）へ流入する。
顕熱交換器（61）では、第２空気通路（65）を流れる第１空気と第１空気通路（64）を流れる第３空気との間で熱交換が行われ、第１空気が第３空気へ放熱する。顕熱交換器（61）を通過する間に冷却された第１空気は、給気口から室内へ供給される。また、顕熱交換器（61）を通過する間に加熱された第３空気は、排気口から室外へ排出される。
一方、第２通路（52）内に取り込まれた第２空気は、第２吸着素子（82）の冷却用通路（86）へ流入し、調湿用通路（85）の第１空気と熱交換を行って該調湿用通路（85）で水分が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。第２吸着素子（82）で加熱された第２空気は、温水熱交換器（11）を通過する間に温水と熱交換して加熱され、その後に第１吸着素子（81）の調湿用通路（85）へ流入する。第１吸着素子（81）では、第２空気によって吸着剤が加熱され、吸着剤から水分が脱離する。第２空気は、この脱離した水分を付与される。第１吸着素子（81）の再生に利用された第２空気は、第３空気と共に排気口から室外へ排出される。
−切換条件−
上述のように、上記調湿装置では、第１の動作状態と第２の動作状態と第３の動作状態とが切り換え可能となっている。以下では、これら３つの運転の切り換えについて説明する。
除湿運転時において、空気の除湿のみを行いたい場合には、第１の動作状態に切り換わり、室内空気（RA）が第１空気として第１通路（51）内へ取り込まれる。また、空気の除湿だけでなく室内の換気も行いたい場合には、第２の動作状態又は第３の動作状態に切り換わり、室外空気（OA）が第１空気として第１通路（51）内へ取り込まれる。
また、第２の動作状態と第３の動作状態とは、第３空気が室内空気（RA）となるか室外空気（OA）となるかで異なる。顕熱交換器（61）へは、室内空気（RA）と室外空気（OA）のうち第１空気からの吸熱量が多くなる方、即ち吸着素子（81,82）を通過した第１空気よりも温度が低くこの第１空気との温度差が大きい方の空気が第３空気として導入される。
よって、空気の除湿だけでなく室内の換気も行いたい場合に、吸着素子（81,82）を通過した第１空気よりも温度が低くこの第１空気との温度差が大きい方が室外空気（OA）であれば、第２の動作状態に切り換わり、室外空気（OA）が第３空気として第３通路（53）内へ取り込まれる。一方、空気の除湿だけでなく室内の換気も行いたい場合に、吸着素子（81,82）を通過した第１空気よりも温度が低くこの第１空気との温度差が大きい方が室内空気（RA）であれば、第３の動作状態に切り換わり、室内空気（RA）が第３空気として第３通路（53）内へ取り込まれる。
−実施形態１の効果−
本実施形態では、第３空気を加湿冷却器（21）で冷却した後に顕熱交換器（61）へ導入し、吸着側の吸着素子（81,82）を通過した第１空気と熱交換させている。このため、第３空気として取り込まれる空気の温度が変動しても、加湿冷却器（21）で第３空気を冷却することにより、顕熱交換器（61）へ導入される第３空気の温度を低く保つことが可能となる。そして、顕熱交換器（61）へ導入される第３空気の温度が低く保たれるため、顕熱交換器（61）において吸着側の吸着素子（81,82）を通過した第１空気を第３空気と熱交換させて確実に冷却することができる。従って、本実施形態によれば、顕熱交換器（61）で室内へ供給される第１空気を確実に冷却でき、調湿装置の能力を充分に発揮させることが可能となる。
本実施形態では、第３空気が室外空気（OA）となる動作と第３空気が室内空気（RA）となる動作とが切り換え可能となっている。そして、室外空気（OA）と室内空気（RA）のうち第１空気からの吸熱量が多くなる方の空気を第３空気として顕熱交換器（61）へ導入すれば、室内へ供給される第１空気の温度を確実に低下させることができる。従って、本実施形態によれば、状況に応じた最適な動作を行うことが可能となる。
また、本実施形態では、第３空気として取り込まれる空気が室外空気（OA）であるか室内空気（RA）であるかに応じて、第１空気が室内空気（RA）となる動作と第１空気が室外空気（OA）となる動作とが切り換え可能となっている。このため、室内空気（RA）の臭気成分や二酸化炭素の濃度が高い場合に、第１空気が室外空気（OA）となる動作に切り換えることで、室内の換気を行って室内空気（RA）の臭気成分や二酸化炭素の濃度を低減することができる。
また、本実施形態では、第１空気、第２空気、及び第３空気のうち２つが室外空気（OA）となって残りの１つが室内空気（RA）となる運転が行われる。このため、湿度の調節された室内空気（RA）の室外への排出量を少なく抑えることができ、室内の快適性を確保することができる。
−実施形態１の変形例−
上記実施形態１の調湿装置において、除湿運転時には、第１の動作状態、第２の動作状態、或いは第３の動作状態に拘わらず、第１通路（51）内に取り込まれる第１空気を室外空気（OA）と室内空気（RA）の混合空気としてもよい。
本変形例の調湿装置では、室外空気（OA）と室内空気（RA）の混ざった第１空気が、吸着側の吸着素子（81,82）を通過する間に除湿され、その後に室内へ供給される。この第１空気には室外空気（OA）が含まれているため、室内の換気が行われることとなって室内空気（RA）の臭気成分や二酸化炭素の濃度を低減することができる。
また、室内空気（RA）のエンタルピと室外空気（OA）のエンタルピとは、異なる場合が多い。よって、第１空気中の室外空気（OA）と室内空気（RA）の混合割合を変えることにより、室内へ供給される第１空気の温度及び湿度を変化させることができる。
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２は、上記実施形態１の調湿装置の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態について、上記実施形態１と異なる点を説明する。
図５に示すように、本実施形態の調湿装置には、第１加湿冷却器（21）及び第２加湿冷却器（22）が設けられている。第１加湿冷却器（21）は、上記実施形態１の加湿冷却器に相当する。第２加湿冷却器（22）は、第２通路（52）のうち吸着側の吸着素子（81,82）の上流に設けられている。この第２加湿冷却器（22）は、第２通路（52）を流れる第２空気へ水を噴霧することにより、吸着側の吸着素子（81,82）へ向かう第２空気を冷却する。
調湿装置の運転中において、第２通路（52）内に取り込まれた第２空気は、第２加湿冷却器（22）へ流入する。第２加湿冷却器（22）では、第２空気へ水が噴霧される。第２空気中へ噴霧された水は、周囲から気化熱を奪って蒸発する。そして、第２加湿冷却器（22）では、噴霧された水に熱を奪われることによって第２空気の温度が低下する。第２加湿冷却器（22）を通過した第２空気は、吸着側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ流入する。
本実施形態では、第２空気を第２加湿冷却器（22）で冷却した後に吸着側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入し、調湿用通路（85）の第１空気と熱交換させている。このため、第２空気として取り込まれる空気の温度が変動しても、第２加湿冷却器（22）で第２空気を冷却することにより、吸着側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入される第２空気の温度を低く保つことが可能となる。そして、吸着側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入される第２空気の温度が低く保たれるため、この吸着素子（81,82）において第２空気が第１空気から吸熱する熱量を確保することができ、吸着熱の発生に伴う第１空気の温度上昇を確実に抑えることができる。
従って、本実施形態によれば、吸着側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）を通過後に室内へ供給される第１空気の温度上昇を抑えることができ、調湿装置の能力を一層充分に発揮させることが可能となる。
《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３は、上記実施形態１の調湿装置の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態について、上記実施形態１と異なる点を説明する。
図６に示すように、本実施形態の調湿装置には、第１温水熱交換器（11）と第２温水熱交換器（12）とが設けられている。第１温水熱交換器（11）は、上記実施形態１の温水熱交換器に相当する。第２温水熱交換器（12）は、再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気を温水と熱交換させて加熱するためのものである。
調湿装置の運転中において、再生側の吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第２空気は、第２温水熱交換器（12）を通過する間に、温水と熱交換して加熱される。続いて、第２空気は、再生側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入される。再生側の吸着素子（81,82）は、この吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）に導入された第２空気によって加熱される。再生側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）を通過した第２空気は、室外へ排出される。
本実施形態では、再生側の吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第２空気を、第２温水熱交換器（12）で加熱した後にこの吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ導入し、この吸着素子（81,82）を更に加熱している。従って、調湿用通路（85）のみへ第２空気を導入する場合に比べて再生側の吸着素子（81,82）の温度を上昇させることができ、この吸着素子（81,82）を確実に再生することができる。これにより、吸着側の吸着素子（81,82）における第１空気からの除湿量を増加させることができる。
《発明の実施形態４》
本発明の実施形態４は、上記実施形態２の調湿装置の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態について、上記実施形態２と異なる点を説明する。
図７に示すように、本実施形態の調湿装置には、第１温水熱交換器（11）、第２温水熱交換器（12）、及び予熱用熱交換器（71）が設けられている。
第１温水熱交換器（11）は、上記実施形態２の温水熱交換器に相当する。第２温水熱交換器（12）は、再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気を温水と熱交換させて加熱するためのものである。予熱用熱交換器（71）の構成は、上記実施形態２の顕熱交換器（61）の構成と同じである。この予熱用熱交換器（71）は、吸着側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気を再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気と熱交換させて加熱するためのものである。
調湿装置の運転中において、吸着側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気は、予熱用熱交換器（71）へ流入する。一方、再生側の吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第２空気は、第２温水熱交換器（12）を通過する間に、温水と熱交換して加熱される。加熱された第２空気は、再生側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）を通過し、その後に予熱用熱交換器（71）へ流入する。そして、予熱用熱交換器（71）では、吸着側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気と再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気との間で熱交換が行われる。
ここで、再生側の吸着素子（81,82）を再生するためには、第１温水熱交換器（11）で第２空気を比較的高い温度まで加熱する必要があり、再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気の温度も比較的高くなる。そして、再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気の温度は、吸着側の吸着素子（81,82）を通過して第１温水熱交換器（11）へ向かう第２空気の温度よりも高くなっている。
このため、予熱用熱交換器（71）では、吸着側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気が再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気から吸熱する。予熱用熱交換器（71）を通過する間に加熱された吸着側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気は、第１温水熱交換器（11）へ送られる。一方、予熱用熱交換器（71）を通過する間に冷却された再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気は、室外へ排出される。
本実施形態では、予熱用熱交換器（71）において再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気と第１温水熱交換器（11）へ向かう第２空気とを熱交換させ、再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気の熱を温水熱交換器（11）へ向かう第２空気へ付与している。つまり、再生側の吸着素子（81,82）を通過した第２空気からの熱回収を行っている。このため、再生側の吸着素子（81,82）へ導入される第２空気の温度を保持したまま、第１温水熱交換器（11）で第２空気に付与すべき熱量を削減できる。従って、本実施形態によれば、調湿装置のＣＯＰ（成績係数）を向上させることができる。
《発明の実施形態５》
本発明の実施形態５は、上記実施形態２の調湿装置の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態について、上記実施形態２と異なる点を説明する。
図８に示すように、本実施形態の調湿装置では、顕熱交換器（61）、第３空気が流通する第３通路（53）、及び第３空気を冷却するための第１加湿冷却器（21）が省略されている。
調湿装置の運転中において、第１通路（51）内に取り込まれた第１空気は、吸着側の吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ流入し、それに含まれる水分が吸着剤に吸着される。吸着側の吸着素子（81,82）で減湿された第１空気は、室内へ供給される。
一方、第２通路（52）内に取り込まれた第２空気は、第２加湿冷却器（22）へ流入する。第２加湿冷却器（22）では、第２空気へ水が噴霧される。第２空気中へ噴霧された水は、周囲から気化熱を奪って蒸発する。そして、第２加湿冷却器（22）では、噴霧された水に熱を奪われることによって第２空気の温度が低下する。第２加湿冷却器（22）を通過した第２空気は、吸着側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ流入し、調湿用通路（85）の第１空気と熱交換を行って該調湿用通路（85）で水分が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。尚、吸着側の吸着素子（81,82）を通過後の第２空気の流れは、上記実施形態２と同じである。
《発明の実施形態６》
本発明の実施形態６は、上記実施形態４の調湿装置の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態について、上記実施形態４と異なる点を説明する。
図９に示すように、本実施形態の調湿装置では、顕熱交換器（61）、第３空気が流通する第３通路（53）、及び第３空気を冷却するための第１加湿冷却器（21）が省略されている。
調湿装置の運転中において、第１通路（51）内に取り込まれた第１空気は、吸着側の吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ流入し、それに含まれる水分が吸着剤に吸着される。吸着側の吸着素子（81,82）で減湿された第１空気は、室内へ供給される。
一方、第２通路（52）内に取り込まれた第２空気は、第２加湿冷却器（22）へ流入する。第２加湿冷却器（22）では、第２空気へ水が噴霧される。第２空気中へ噴霧された水は、周囲から気化熱を奪って蒸発する。そして、第２加湿冷却器（22）では、噴霧された水に熱を奪われることによって第２空気の温度が低下する。第２加湿冷却器（22）を通過した第２空気は、吸着側の吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ流入し、調湿用通路（85）の第１空気と熱交換を行って該調湿用通路（85）で水分が吸着剤に吸着される際に生じた吸着熱を吸熱する。尚、吸着側の吸着素子（81,82）を通過後の第２空気の流れは、上記実施形態４と同じである。
以上説明したように、本発明は、吸着素子を用いて空気の湿度調節を行う調湿装置であって、吸着素子を再生するための加熱源として温水を利用するものについて有用である。
実施形態１に係る調湿装置の構成及び除湿運転の第１動作における空気の流れを示す図である。 実施形態１に係る調湿装置の構成及び除湿運転の第２動作における空気の流れを示す図である。 実施形態１に係る調湿装置の吸着素子の構成を示す概略斜視図である。 実施形態１に係る調湿装置の顕熱交換器の構成を示す概略斜視図である。 実施形態２に係る調湿装置の構成及び除湿運転における空気の流れを示す図である。 実施形態３に係る調湿装置の構成及び除湿運転における空気の流れを示す図である。 実施形態４に係る調湿装置の構成及び除湿運転における空気の流れを示す図である。 実施形態５に係る調湿装置の構成及び除湿運転における空気の流れを示す図である。 実施形態６に係る調湿装置の構成及び除湿運転における空気の流れを示す図である。
符号の説明
（11） 温水熱交換器
（21）,（22） 加湿冷却器
（61） 顕熱交換器
（71） 予熱用熱交換器
（81,82） 吸着素子
（85） 調湿用通路
（86） 冷却用通路

Claims (7)

  1. 流通する空気を吸着剤と接触させるための調湿用通路（85）と流通する空気を該調湿用通路（85）の空気と熱交換させるための冷却用通路（86）とが形成された吸着素子（81,82）と、
    上記吸着素子（81,82）へ向かう空気を温水との熱交換により加熱する温水熱交換器（11）とを備え、
    第１空気を上記吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ導入して第１空気中の水分を該吸着素子（81,82）へ吸着させる吸着動作と、上記吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）を通過した第２空気を上記温水熱交換器（11）で加熱してから該吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）へ導入して吸着剤から水分を脱離させる再生動作とを行い、
    上記吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第１空気を室内へ供給して上記吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第２空気を室外へ排出する運転を少なくとも行う調湿装置であって、
    上記吸着素子（81,82）の冷却用通路（86）へ向かう第２空気に水分を供給して該第２空気を冷却する加湿冷却器（22）を備えている調湿装置。
  2. 請求項１に記載の調湿装置において、
    吸着素子（81,82）の調湿用通路（85）を通過した第１空気を第３空気と熱交換させて冷却するための顕熱交換器（61）と、
    上記顕熱交換器（61）へ向かう第３空気に水分を供給して該第３空気を冷却する加湿冷却器（21）とを備えている調湿装置。
  3. 空気を吸着剤と接触させるための吸着素子（81,82）と、
    上記吸着素子（81,82）へ向かう空気を温水との熱交換により加熱する温水熱交換器（11）とを備え、
    第１空気を上記吸着素子（81,82）へ導入して第１空気中の水分を該吸着素子（81,82）へ吸着させる吸着動作と、第２空気を上記温水熱交換器（11）で加熱してから上記吸着素子（81,82）へ導入して吸着剤から水分を脱離させる再生動作とを行い、
    上記吸着素子（81,82）を通過した第１空気を室内へ供給して上記吸着素子（81,82）を通過した第２空気を室外へ排出する運転を少なくとも行う調湿装置であって、
    上記吸着素子（81,82）を通過した第１空気を第３空気と熱交換させて冷却するための顕熱交換器（61）と、
    上記顕熱交換器（61）へ向かう第３空気に水分を供給して該第３空気を冷却する加湿冷却器（21）とを備えている調湿装置。
  4. 請求項１，２又は３に記載の調湿装置において、
    第１空気が、室外空気（OA）と室内空気（RA）の混合空気である調湿装置。
  5. 請求項１，２又は３に記載の調湿装置において、
    温水熱交換器（11）へ向かう第２空気と再生動作の対象となっている吸着素子（81,82）を通過した第２空気とを熱交換させる予熱用熱交換器（71）を備えている調湿装置。
  6. 請求項２又は３に記載の調湿装置において、
    第３空気が室外空気（OA）となる動作と第３空気が室内空気（RA）となる動作とが切り換え可能になっている調湿装置。
  7. 請求項６に記載の調湿装置において、
    第３空気が室外空気（OA）となる動作中は第１空気が室内空気（RA）で第２空気が室外空気（OA）となり、第３空気が室内空気（RA）となる動作中は第１空気と第２空気の両方が室外空気（OA）となる調湿装置。
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