JP2009281668A - 調湿装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 エネルギーの利用効率を高く維持できる調湿装置を提供する。
【解決手段】 調湿装置１は、空気を除湿する処理機１０と、処理機１０で用いた吸湿性液体Ｌを再生する再生機３０と、処理機１０と再生機３０との間で吸湿性液体Ｌを循環させる第１の吸湿液管路５０、第２の吸湿液管路５１と、処理機１０で用いる吸湿性液体Ｌを冷却する蒸発器と、第１の吸湿液管路５０を流れる吸湿性液体Ｌを加熱する凝縮器２２とを有するヒートポンプ２０とを備える。再生機３０は、第１の再生処理部３１、第２の再生処理部３４と、吸湿性液体Ｌを入れる第１の槽３７、第２の槽３８と、第２の再生処理部３４へ供給される吸湿性液体Ｌを加熱する加熱源４４とを有する。第１の槽３７内の吸湿性液体Ｌは、第１の吸湿液管路５０に供給されて凝縮器２２を通じて第１の再生処理部３１に再び供給される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）等の吸湿性液体を用いて調湿を行う調湿装置に関する。
従来から、例えば、塩化リチウム等の吸湿性液体を用いて調湿を行う調湿装置が知られていた。このような調湿装置は、調湿空間から空気を取り込み、取り込んだ空気の除湿または加湿を行って調湿空間に戻す処理を行う処理機と、処理機にて用いた吸湿性液体を再生する再生機を有する。
溶液濃度の高い吸湿性液体は温度が下がると水分を吸収し、溶液濃度の低い吸湿性液体は温度が上がると水分が脱離する。調湿装置ではこの性質を利用して、処理機および再生機に供給する吸湿性液体の温度を調節することにより、調湿および吸湿性液体の再生を行う。ここで、吸湿性液体の再生とは、調湿を行うことによって濃度の変化した吸湿性液体の濃度を、調湿に用いる前の状態に戻すことをいう。例えば、除湿の場合には、溶液濃度の高い吸湿性液体を冷却し、冷却した吸湿性液体に空気を通すことにより、吸湿性液体によって空気中の水分を吸収する。この処理によって吸湿性液体に水分が吸収されるので、吸湿性液体の溶液濃度は低くなる。溶液濃度が低い吸湿性液体では十分な除湿を行えないので、吸湿性液体から水分を脱離することによって、溶液濃度の高い吸湿性液体に戻す。なお、加湿の場合は、逆に、吸湿性液体の溶液濃度が高くなるので、吸湿性液体に水分を吸収させることによって溶液濃度の低い吸湿性液体に戻す。
本出願人は、ヒートポンプを用いてエネルギーの利用効率を高めた調湿装置を提案した（特許文献１）。ヒートポンプを用いることによって、エネルギーの利用効率が高くなる理由は以下のとおりである。調湿装置では、処理機と再生機は、吸湿性液体の温度を反対に制御する。除湿運転を行う場合には、処理機にて吸湿性液体を冷却して除湿を行い、再生機では吸湿性液体を加熱して吸湿性液体から水分を取り除く。加湿運転を行う場合には、処理機にて吸湿性液体を加熱して加湿を行い、再生機では吸湿性液体を冷却して吸湿性液体に水分を含ませる。ヒートポンプを用いて冷却する側（蒸発器）で吸熱した熱を捨てることなく、加熱する側（凝縮器）で利用するので、エネルギーの利用効率を高めることができる。
なお、特許文献１に記載したヒートポンプを用いた調湿装置では、再生機側にヒートポンプの他に加熱源を有する。これは、ヒートポンプだけで調湿および再生の制御を行うと、再生機側の再生処理が、処理機側の運転状態に縛られてしまい、処理機側と再生機側で運転のバランスがとれない場合があるためである。このような不都合を防止するために、再生機に、ヒートポンプとは別の加熱源を設け、処理機の運転状態と独立して再生処理を行えるようにしている。
特開２００５−２１４５９５号公報
特許文献１に記載した調湿装置は、長時間継続して運転するとエネルギーの利用効率が低下する場合があることが分かってきた。ここで、エネルギーの利用効率とは、ヒートポンプを駆動するエネルギーと加熱源に加えるエネルギーの総和に対して、除湿あるいは加湿することができた空気量の割合である。
そこで、本発明は、エネルギーの利用効率を高く維持できる調湿装置を提供することを目的とする。
本発明の調湿装置は、吸湿性液体を冷却し、冷却した吸湿性液体に空気を通すことにより、調湿空間の空気の除湿を行う処理機と、前記処理機による除湿処理に用いた吸湿性液体を加熱し、加熱した吸湿性液体に空気を通すことにより吸湿性液体を再生する再生機と、前記処理機から前記再生機に吸湿性液体を送る第１の吸湿液管路と、前記再生機から前記処理機に吸湿性液体を送る第２の吸湿液管路と、前記処理機で用いる吸湿性液体を冷却する蒸発器と前記第１の吸湿液管路を流れる吸湿性液体を加熱する凝縮器とを有するヒートポンプとを備え、前記再生機は、吸湿性液体に空気を通して再生処理を行う第１の再生処理部および第２の再生処理部と、吸湿性液体を入れる第１の槽および第２の槽と、前記第２の再生処理部へ供給される吸湿性液体を加熱する加熱源とを有し、前記第１の再生処理部は、前記第１の吸湿液管路を通じて供給された吸湿性液体の再生処理を行って、再生処理後の吸湿性液体を前記第１の槽に入れ、前記第１の槽内の吸湿性液体は、前記第１の吸湿液管路に供給されて前記凝縮器を通じて前記第１の再生処理部に再び供給されると共に、前記第２の槽にも供給され、前記第２の再生処理部は、前記第２の槽から供給された吸湿性液体の再生処理を行って、再生処理後の吸湿性液体を前記第２の槽に入れ、前記第２の槽内の吸湿性液体は、前記第２の吸湿液管路を通じて前記処理機に戻される構成を有する。
本発明者らは、エネルギーの利用効率が低下する原因について鋭意研究を行った結果、上記した再生機の加熱源が、ヒートポンプの汲み上げ温度差に影響することが原因の一つであることを突き止めた。すなわち、加熱源によって再生機の液槽内の吸湿性液体を加熱するため、吸湿性液体の温度が上昇する。温度が上昇した吸湿性液体が凝縮器に入るため、ヒートポンプの汲み上げ温度差が大きくなり、ヒートポンプの効率が悪くなっていた。この知見に基づき、本発明者らは、ヒートポンプの汲み上げ温度差を適切に保つことができる本発明を発明した。
本発明では、再生機に第１の槽と第２の槽を設け、第２の槽内の吸湿性液体を加熱源により加熱して吸湿性液体の再生処理を行うと共に、第１の吸湿液管路へは、加熱を行っていない第１の槽内の吸湿性液体を供給することにより、ヒートポンプの凝縮器に入る吸湿性液体の温度上昇を抑える。これにより、ヒートポンプの汲み上げ温度差を適切に保ち、エネルギーの利用効率を高く維持することができる。
本発明の別の態様の調湿装置は、吸湿性液体に空気を通すことにより、調湿空間の空気の湿度を調整する処理機と、前記処理機による湿度調整処理に用いた吸湿性液体を再生する再生機と、前記処理機から前記再生機に吸湿性液体を送る第１の吸湿液管路と、前記再生機から前記処理機に吸湿性液体を送る第２の吸湿液管路と、前記処理機で用いる吸湿性液体を加熱または冷却する第１の熱交換器と前記第１の吸湿液管路を流れる吸湿性液体を冷却または加熱する第２の熱交換器とを有するヒートポンプとを備え、前記再生機は、吸湿性液体を入れる液槽であって、吸湿性液体の液面より低い高さの仕切りで第１の槽と第２の槽に仕切られた液槽と、吸湿性液体に空気を通して再生処理を行って処理後の吸湿性液体を前記第１の槽に入れる第１の再生処理部と、吸湿性液体に空気を通して再生処理を行って処理後の吸湿性液体を前記第２の槽に入れる第２の再生処理部と、前記第１の槽の吸湿性液体の一部を前記第１の吸湿液管路の前記第２の熱交換器の上流に戻す管と、前記第２の槽の吸湿性液体の一部を前記第１の再生処理部または前記第２の再生処理部に供給する管と、前記第２の槽から前記第１の再生処理部または前記第２の再生処理部へ供給される吸湿性液体を加熱する加熱源とを有し、前記第２の槽が前記第２の吸湿液管路と接続されており、前記処理機が除湿を行う場合には、前記第１の熱交換器を蒸発器、前記第２の熱交換器を凝縮器として前記ヒートポンプを作動すると共に、前記第２の槽の吸湿性液体を前記第２の再生処理部に供給し、前記処理機が加湿を行う場合には、前記第１の熱交換器を凝縮器、前記第２の熱交換器を蒸発器として前記ヒートポンプを作動すると共に、前記第２の槽の吸湿性液体を前記第１の再生処理部に供給する。
このように第１の熱交換器、第２の熱交換器の役割を交換できる構成とすることにより、調湿装置は、除湿および加湿の両方を行うことができる。なお、第１の熱交換器と第２の熱交換器の役割を交換するには、ヒートポンプの冷媒の流れを逆にすればよい。また、再生機が有する液槽は第１の槽と第２の槽に仕切られているので、除湿を行う場合には、上記発明と同様に、ヒートポンプの汲み上げ温度差を適切に保ち、エネルギーの利用効率を高く維持できる。加湿を行う場合には、第２の槽の吸湿性液体が第１の再生処理部に供給されて第１の槽に入るので、加熱源によって加熱された吸湿性液体を第１の槽から第２の熱交換器に戻すことができる。これにより、第２の熱交換器が蒸発器として機能する場合のヒートポンプの汲み上げ温度差を適切に保ち、エネルギーの利用効率を高く維持できる。なお、第１の槽と第２の槽は吸湿性液体の液面より低い仕切りによって仕切られているので、第１の槽から第２の槽へ容易に吸湿性液体が流れる。液面の高さは、調湿装置で用いる吸湿性液体の量によって定まる。調湿装置は、運転中に液面が一定になるように吸湿性液体を循環させる量を調整する。また、仕切りの高さは、設計により適宜設定することができるが、第１の槽の吸湿性液体と第２の槽の吸湿性液体の温度が平均化してしまわない程度の高さである必要がある。具体的には、仕切りの高さは、好ましくは、液面の高さの７０〜９５％、さらに好ましくは液面の高さの７５〜９０％、最も好ましくは、液面の高さの８０〜８５％である。
上記の調湿装置において、前記再生機は、前記第２の槽に給水する給水手段を備え、前記処理機が加湿を行う場合に、前記給水手段は前記第２の槽に給水を行ってもよい。
第２の槽内には比較的大量の吸湿性液体が入っているので、給水を液槽に対して行う構成によって吸湿性液体の急激な温度低下を防止できる。また、吸湿性液体に水が吸収されるときに吸収熱が発生するので、給水によって吸湿性液体の温度が低下した場合にも、吸湿性液体が水を吸収するに従って温度が上昇する。このように第２の槽内の吸湿性液体の急激な温度低下を防止することにより、第２の吸湿液管路を通じて処理機側に戻されてヒートポンプの凝縮器に供給される吸湿性液体の温度低下を抑制することにつながる。これにより、処理機で用いる吸湿性液体の温度を保って適切に加湿を行うことができ、エネルギーの利用効率を高く保つことができる。
本発明の別の態様の調湿装置は、吸湿性液体を加熱し、加熱した吸湿性液体に空気を通すことにより空気の加湿を行う処理機と、前記処理機による加湿処理に用いた吸湿性液体を再生する再生機と、前記処理機から前記再生機に吸湿性液体を送る第１の吸湿液管路と、前記再生機から前記処理機に吸湿性液体を送る第２の吸湿液管路と、前記処理機で用いる吸湿性液体を加熱する凝縮器と前記第１の吸湿液管路を流れる吸湿性液体を冷却する蒸発器とを有するヒートポンプとを備え、前記再生機は、前記第１の吸湿液管路を通じて供給された吸湿性液体に空気を通して再生処理を行う再生処理部と、前記再生処理部にて再生処理された吸湿性液体を入れる液槽と、前記液槽内の吸湿性液体を加熱する加熱源と、前記第２の槽に給水する給水手段とを有し、前記液槽内の吸湿性液体は、前記第１の吸湿液管路に供給されて前記凝縮器を通じて前記再生処理部に再び供給されると共に、前記第２の吸湿液管路を通じて前記処理機に戻される構成を有する。
給水を液槽に対して行う構成により、給水された水は液槽内の比較的大量の吸湿性液体と混ざるので、吸湿性液体の急激な温度低下を防止できる。また、吸湿性液体に水が吸収されるときに吸収熱が発生するので、給水によって吸湿性液体の温度が低下した場合にも、吸湿性液体が水を吸収するに従って温度が上昇する。このように液槽内の吸湿性液体の急激な温度低下を防止することにより、第２の吸湿液管路を通じて処理機側に戻されてヒートポンプの凝縮器に供給される吸湿性液体の温度低下を抑制することにつながる。これにより、処理機で用いる吸湿性液体の温度を保って適切に加湿を行うことができ、エネルギーの利用効率を高く保つことができる。
上記調湿装置において、前記再生機は、前記液槽内の吸湿性液体を加熱する加熱源を備えてもよい。
この構成により、液槽内の吸湿性液体の温度を制御することができ、再生機からヒートポンプの凝縮器に供給される吸湿性液体の温度を制御することができる。
本発明は、再生機に第１の槽と第２の槽を設け、第２の槽内の吸湿性液体を加熱源により加熱して吸湿性液体の再生処理を行うと共に、第１の吸湿液管路へは、加熱を行っていない第１の槽内の吸湿性液体を供給することにより、ヒートポンプの凝縮器に入る吸湿性液体の温度上昇を抑える。これにより、ヒートポンプの汲み上げ温度差を適切に保ち、エネルギーの利用効率を高く維持することができるという効果を有する。
以下、本発明の実施の形態の調湿装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態の調湿装置１の構成を示す図である。調湿装置１は、調湿空間（室内）の空気を取り込んで、取り込んだ空気を吸湿性液体Ｌに通すことにより調湿を行う処理機１０と、処理機１０で調湿処理を行うために吸湿性液体Ｌの温度を制御するヒートポンプ２０と、処理機１０での調湿処理に用いた吸湿性液体Ｌの再生を行う再生機３０とを有する。本実施の形態では、吸湿性液体Ｌとして、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を用いる。なお、吸湿性液体としては、塩化リチウムに限らず、食塩水などの潮解性を有する塩の溶液や、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの吸湿性の高い多価アルコール、その他の吸湿性を有する安価な液体を用いてもよい。
処理機１０は、室内の空気の調湿を行う室内機であり、再生機３０は外気との間で水分の授受を行うことにより吸湿性液体Ｌを再生する室外機である。図１では、一の処理機１０に対して一の再生機３０が接続された例を示しているが、複数の処理機１０に対して一の再生機３０を接続する構成としてもよい。例えば、集合住宅や大型スーパー等に調湿装置１を設置する場合には、各部屋あるいは各フロアに処理機１０を設置し、各処理機１０と接続された一の再生機３０を外部に設置する態様とすることもできる。
処理機１０と再生機３０は、第１の吸湿液管路５０および第２の吸湿液管路５１によって接続されている。第１の吸湿液管路５０は、処理機１０から再生機３０へ吸湿性液体Ｌを送るための管路であり、第２の吸湿液管路５１は、再生機３０から処理機１０へ吸湿性液体Ｌを送るための管路である。第１の吸湿液管路５０、第２の吸湿液管路５１を用いて、処理機１０と再生機３０との間で吸湿性液体Ｌを循環させることにより、処理機１０にて用いた吸湿性液体Ｌを再生機３０にて再生し、処理機１０に戻すことができる。
処理機１０は、吸湿性液体Ｌに空気を通して調湿処理を行う空気処理部１１と、吸湿性液体Ｌを入れる液槽１４とを有する。空気処理部１１は、吸湿性液体Ｌを下に向かって噴射する複数のノズル１２と、ノズル１２と液槽１４との間に設けられた充填材１３によって構成されている。充填材１３は、吸湿性液体Ｌと空気との接触面積を大きくすると共に、吸湿性液体Ｌが飛び散らないようにする目的で設けられている。なお、充填材としては、浸水性の濾材を用いてもよいし、銅製、アルミ製あるいはステンレス製の伝熱性フィンを用いてもよい。
また、処理機１０は、液槽１４内の吸湿性液体Ｌを複数のノズル１２に供給するための管１５を有している。管１５にはポンプ１６が取り付けられており、液槽１４内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。また、この管１５には、ヒートポンプ２０の第１の熱交換器２１が設けられており、第１の熱交換器２１によって吸湿性液体Ｌを加熱または冷却する。吸湿性液体Ｌを加熱するか冷却するかは、処理機１０によって加湿するか除湿を行うかによる。すなわち、処理機１０が加湿を行う場合には、吸湿性液体Ｌに含まれた水分を脱離させ、空気中に含ませるために吸湿性液体Ｌを加熱する。逆に、処理機１０が除湿を行う場合には、空気中の水分を吸湿性液体Ｌに吸収させやすくするために吸湿性液体Ｌを冷却する。
液槽１４内の吸湿性液体Ｌを再生機３０に送るための第１の吸湿液管路５０は、液槽１４から吸湿性液体Ｌを吸い上げるための管１５に三方バルブ１７を介して接続されている。三方バルブ１７は、処理機１０の空気処理部１１に送る吸湿性液体Ｌの量と第１の吸湿液管路５０を通じて再生機３０に送る吸湿性液体Ｌの量を制御する。本実施の形態では、三方バルブ１７は、（空気処理部１１へ送る吸湿性液体Ｌの量）：（再生機３０に送る吸湿性液体Ｌの量）が、８：２から９：１の割合になるように制御する。
ヒートポンプ２０の第２の熱交換器２２は、第１の吸湿液管路５０に設けられており、再生機３０に供給される吸湿性液体Ｌを冷却または加熱する。ここでヒートポンプ２０の構成について説明する。ヒートポンプ２０は、第１の熱交換器２１と、第２の熱交換器２２と、圧縮機２３と、膨張弁２４と、これらをつなぐ冷媒管２５とを備えている。ヒートポンプ２０は、冷媒の流れを逆転させることにより、第１の熱交換器２１を蒸発器、あるいは、凝縮器として機能させることができる。第２の熱交換器２２は、第１の熱交換器２１とは逆の処理を行う。
次に、再生機３０について説明する。再生機３０は、吸湿性液体Ｌに空気を通して再生処理を行う第１の再生処理部３１および第２の再生処理部３４と、吸湿性液体Ｌを入れる液槽３７を有する。第１の再生処理部３１は、吸湿性液体Ｌを下に向かって噴射する複数のノズル３２ａ，３２ｂと、ノズル３２ａ，３２ｂの下に設けられた充填材３３によって構成されている。第２の再生処理部３４も同様に、吸湿性液体Ｌを下に向かって噴射する複数のノズル３５と、ノズル３５の下に設けられた充填材３６によって構成されている。
再生機３０の液槽３７は、吸湿性液体Ｌの液面より低い仕切り４０によって仕切られ、第１の槽３８と第２の槽３９が形成されている。仕切り４０の高さは、設計により適宜設定することができるが、本実施の形態では、液面の高さの８０％の高さである。第２の槽３９に第２の吸湿液管路５１が接続されており、再生機３０によって再生された吸湿性液体Ｌは、第２の槽３９から処理機１０に戻される。
第１の再生処理部３１は、第１の吸湿液管路５０から供給された吸湿性液体Ｌをノズル３２ａから下に向かって噴射することにより、吸湿性液体Ｌの再生処理を行う。第１の再生処理部３１にて再生処理された吸湿性液体Ｌは、第１の槽３８に入る。第１の槽３８は、管４１を介して第１の吸湿液管路５０に接続されている。第１の槽３８内の吸湿性液体Ｌの一部は、管４１を介して第１の吸湿液管路５０に供給され、第２の熱交換器２２を通じて第１の再生処理部３１に再び供給される。このように第１の槽３８内の吸湿性液体Ｌを循環させることにより、第１の再生処理部３１によって吸湿性液体Ｌの再生処理を繰り返し行う。
第１の槽３８と第２の槽３９の仕切り４０は液面より低いので、処理機１０から供給された吸湿性液体Ｌが第１の槽３８に入ると、第１の槽３８内の吸湿性液体Ｌは第２の槽３９に流れ込む。
再生機３０は、第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌをノズル３２ｂあるいはノズル３５に供給するための管４２を有している。再生機３０は、管４２に設けられた三方バブル４７によって、吸湿性液体Ｌの供給先を制御することができる。三方バルブ４７は、ノズル３２ｂとノズル３５のいずれか一方に吸湿性液体Ｌを供給するように切り替えてもよいし、ノズル３２ｂとノズル３５に供給する吸湿性液体Ｌの量を変えてもよい。本実施の形態では、三方バルブ４７は、除湿運転時にはノズル３５へ吸湿性液体Ｌを供給し、加湿運転時にはノズル３２ｂへ吸湿性液体Ｌを供給する。
管４２にはポンプ４３が取り付けられており、第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。また、この管４２には、加熱源４４が取り付けられており、第２の槽３９から吸い上げた吸湿性液体Ｌを加熱する。第２の再生処理部３４は、第２の槽３９から吸い上げた吸湿性液体Ｌを再生処理する。第２の再生処理部３４にて再生処理された吸湿性液体Ｌは、再び第２の槽３９に入る。
また、再生機３０は、第２の槽３９に給水を行う給水管４５を有する。給水管４５上には、バルブ４６が設けられており、バルブ４６によって給水の制御を行う。
第２の槽３９の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路５１を通じて処理機１０に戻る。再生機３０から処理機１０に戻る吸湿性液体Ｌの量は、バルブ５３によって調整される。本実施の形態では、バルブ５３は、液槽３７内の吸湿性液体Ｌの液面の高さが一定になるように、処理機１０へ戻す吸湿性液体Ｌの量を制御する。
調湿装置１は、第１の吸湿液管路５０と第２の吸湿液管路５１との間で熱交換を行う熱交換器５４を有している。この熱交換器５４は、第１の吸湿液管路５０を流れる吸湿性液体Ｌと第２の吸湿液管路５１を流れる吸湿性液体Ｌの温度差を低減し、ヒートポンプ２０の汲み上げ温度差の低減に寄与する。
図２は、本実施の形態の調湿装置１によって除湿を行う場合の動作を示す図である。調湿装置１にて除湿を行う場合には、ヒートポンプ２０は、第１の熱交換器２１を蒸発器、第２の熱交換器２２を凝縮器として機能させる。処理機１０の液槽１４には、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを入れておく。
処理機１０は、液槽１４から溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを吸い上げ、蒸発器２１にて吸湿性液体Ｌを冷却した上で空気処理部１１に供給する。空気処理部１１では、吸湿性液体Ｌを複数のノズル１２から下に向かって噴射する。噴射された吸湿性液体Ｌは、充填材１３を通って液槽１４に戻る。
処理機１０は、上記の動作と同時に、図示しないファンにより、調湿空間から空気を取り込み、充填材１３の間を通した後に調湿空間に排出する。充填材１３には溶液濃度が高くかつ低温の吸湿性液体Ｌが存在するので、空気中の水分が吸湿性液体Ｌによって吸収され、排出空気は除湿される。なお、吸湿性液体Ｌと空気との間で熱交換も同時に行われ、排出空気は冷却される。
処理機１０が除湿動作を継続して行うと、吸湿性液体Ｌは希釈されて、空気中の水分を吸収しにくくなるので、吸湿性液体Ｌを再生機３０によって再生する。調湿装置１は、処理機１０の液槽１４から吸い出した吸湿性液体Ｌのうちの一部を第１の吸湿液管路５０に供給し、再生機３０に送る。再生機３０に送る吸湿性液体Ｌの量は、三方バルブ１７によって調節する。
第１の吸湿液管路５０の途中には、凝縮器２２が配設されており、再生機３０に送られる吸湿性液体Ｌは凝縮器２２によって加熱される。再生機３０は、第１の吸湿液管路５０から供給される溶液濃度の低くなった吸湿性液体Ｌを、第１の再生処理部３１にて再生処理する。具体的には、第１の再生処理部３１は、凝縮器２２によって加熱された吸湿性液体Ｌをノズル３２ａから下に向かって噴射する。噴射された吸湿性液体Ｌは、充填材３３を通って第１の液槽３８に入る。
再生機３０は、上記の動作と同時に、図示しないファンにより、外気を取り込み、充填材３３の間を通す。これにより、充填材３３に存在する水分を多く含んだ高温の吸湿性液体Ｌからは水分が脱離して空気中に逃げ、吸湿性液体Ｌの濃度が高くなる。第１の再生処理部３１にて処理された吸湿性液体Ｌは、第１の槽３８に入る。
第１の槽３８に入った吸湿性液体Ｌは、第１の吸湿液管路５０に供給されると共に、第２の槽３９に流れる。第１の吸湿液管路５０に供給された吸湿性液体Ｌは、凝縮器２２によって加熱されて第１の再生処理部３１に再び供給される。このように、第１の再生処理部３１と第１の槽３８との間で吸湿性液体Ｌが循環することにより、徐々に吸湿性液体Ｌの濃度が高くなっていく。
再生機３０は、第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。除湿時には、三方バルブ４７は、ノズル３５への流路を開け、ノズル３２ｂへの流路を閉じる。これにより、加熱源４４で加熱された吸湿性液体Ｌは、第２の再生処理部３４に供給される。第２の再生処理部３４では、吸湿性液体Ｌを複数のノズル３５から下に向かって噴射する。
再生機３０は、前述したとおり、空気を取り込んで充填材３６の間を通しているので、充填材３６に存在する水分を多く含んだ高温の吸湿性液体Ｌからは水分が脱離して空気中に逃げ、吸湿性液体Ｌの濃度が高くなる。噴射された吸湿性液体Ｌは、充填材３６を通って第２の槽３９に戻る。
第２の再生処理部３４で噴射される吸湿性液体Ｌの温度は、加熱源４４で加熱されており、第１の再生処理部３１における吸湿性液体Ｌの温度よりも高い。従って、第２の再生処理部３４のノズル３５から噴射される吸湿性液体Ｌは、第１の再生処理部３１のノズル３２ａから噴射される吸湿性液体Ｌより、水分が脱離しやすい状態となっており、吸湿性液体Ｌの再生処理がさらに進む。第２の再生処理部３４と第２の槽３９との間で、吸湿性液体Ｌが循環することにより、徐々に吸湿性液体Ｌの濃度が高くなり、吸湿性液体Ｌが再生される。
再生処理が行われた第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路５１を通って処理機１０に戻る。吸湿性液体Ｌは、処理機１０に戻る途中で、熱交換器５４によって、再生機３０に向かう吸湿性液体Ｌと熱交換が行われ、温度が低下する。以上、本実施の形態の調湿装置１の除湿の動作について説明した。
本実施の形態の調湿装置１は、再生機３０の液槽３７が仕切り４０によって第１の槽３８と第２の槽３９に分けられ、第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌの再生処理には加熱源４４を用い、第１の槽３８内の吸湿性液体Ｌの再生処理には加熱源４４を用いない構成を採用している。これにより、第１の槽３８内の吸湿性液体Ｌの温度上昇を抑制でき、第１の槽３８から第１の吸湿液管路５０を経由して凝縮器２２に供給される吸湿性液体Ｌの温度上昇を抑制し、ヒートポンプ２０の汲み上げ温度差が大きくならないように保つことができる。ヒートポンプ２０の凝縮器２２は、吸湿性液体Ｌの再生処理（脱水）を行うために第１の吸湿液管路５０を通る吸湿性液体Ｌを加熱する役割の他に、蒸発器２１にて吸収した熱を放熱するという役割を有している。第１の吸湿液管路５０を通る吸湿性液体Ｌの温度が上昇すると、ヒートポンプ２０の放熱に要するエネルギーが大きくなり、エネルギーの利用効率が低下してしまう。本実施の形態の調湿装置１では、上記したように、第１の吸湿液管路５０を通る吸湿性液体Ｌの温度上昇を抑制する工夫をしているので、調湿装置１を継続的に使用してもエネルギーの利用効率を高く維持することが可能である。
図３は、本実施の形態の調湿装置１によって加湿を行う場合の動作を示す図である。調湿装置１にて加湿を行う場合には、ヒートポンプ２０は、第１の熱交換器２１を凝縮器、第２の熱交換器２２を蒸発器として機能させる。処理機１０の液槽には、溶液濃度の低い（水分を多く含んだ）吸湿性液体Ｌを入れておく。加湿時の動作は、基本的には、除湿時と反対の動作を行えばよい。
処理機１０は、溶液濃度の低い吸湿性液体Ｌを加熱して充填材１３を通すことにより、吸湿性液体Ｌから水分を脱離させて空気を加湿する。なお、吸湿性液体Ｌと空気との間で熱交換も同時に行われ、排出空気は加熱される。
処理機１０が加湿動作を継続して行うと、吸湿性液体Ｌは濃縮されて、空気中に脱離する水分が少なくなるので、吸湿性液体Ｌを再生機３０によって再生する。調湿装置１は、処理機１０の液槽１４から吸い出した吸湿性液体Ｌのうちの一部を第１の吸湿液管路５０に供給し、再生機３０に送る。
第１の吸湿液管路５０の途中には、蒸発器２２が配設されており、再生機３０に送られる吸湿性液体Ｌは蒸発器２２によって冷却される。再生機３０の第１の再生処理部３１は、冷却された濃度の高い吸湿性液体Ｌを充填材に通すことにより、吸湿性液体Ｌに水分を吸収させる再生処理を行い、処理後の吸湿性液体Ｌを第１の槽３８に入れる。
第１の槽３８に入った吸湿性液体Ｌは、第１の吸湿液管路５０に供給されると共に、第２の槽３９に流れる。第１の吸湿液管路５０に供給された吸湿性液体Ｌは、蒸発器２２によって冷却されて第１の再生処理部３１に再び供給される。このように、第１の再生処理部３１と第１の槽３８との間で吸湿性液体Ｌが循環することにより、徐々に吸湿性液体Ｌの濃度が低くなっていく。
再生機３０は、第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。加湿時には、三方バルブ４７は、ノズル３２ｂへの流路を開け、ノズル３５への流路を閉じる。これにより、第２の槽３９から吸い上げられて加熱源４４によって加熱された吸湿性液体Ｌは、第１の再生処理部３１に供給される。
また、加湿の動作を行う場合には、外気が乾燥しているので、外気から吸湿性液体Ｌへの水分の取り込みの他に、吸湿性液体Ｌに直接に給水することにより、吸湿性液体Ｌを再生（希釈）する。再生機３０は、給水管４５のバルブ４６を開け、第２の槽３９に給水を行う。また、再生機３０は、給水によって吸湿性液体Ｌの温度が低下した場合には、加熱源４４によって吸湿性液体Ｌを加熱する。再生処理が行われた第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路５１を通って処理機１０に戻る。以上、本実施の形態の調湿装置１の除湿の動作について説明した。
本実施の形態の調湿装置１は、第２の槽３９に対して給水を行うので、給水された水は第２の槽３９内の比較的大量の吸湿性液体Ｌと混ざり、給水による吸湿性液体Ｌの急激な温度低下を防止できる。また、吸湿性液体Ｌに水が吸収されるときに吸収熱が発生するので、給水によって吸湿性液体Ｌの温度が低下した場合にも、吸湿性液体Ｌが水を吸収するに従って温度が上昇する。第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路５１を通じて処理機１０側に戻されてヒートポンプ２０の凝縮器２１に供給されるが、本実施の形態の構成により、第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌの急激な温度低下を防止することにより、凝縮器２１に供給される吸湿性液体の温度の急激な低下を防止できる。これにより、処理機１０で用いる吸湿性液体の温度を保って適切に加湿を行うことができ、エネルギーの利用効率を高く保つことができる。
なお、従来は、再生機３０から処理機１０へと吸湿性液体Ｌを戻す第２の吸湿液管路５１上で給水する構成が知られていたが、第２の吸湿液管路５１を流れる吸湿性液体Ｌの量は、第２の槽３９内の吸湿性液体Ｌの量より相当に少ないので、給水した水の温度の影響を受けやすかった。特に、寒冷地においては、加湿運転を行う冬場に供給される水の水温はきわめて低いので、第２の吸湿液管路５１を流れる吸湿性液体Ｌの温度が急激に低下し、その状態で吸湿性液体Ｌがヒートポンプ２０の凝縮器２１に供給されるので、凝縮器２１において吸湿性液体Ｌを十分に温めることができなかった。この結果、十分に温まっていない吸湿性液体Ｌがノズル１２から噴射されることになり、適切な加湿を行うことができず、エネルギーの利用効率が低下していた。本実施の形態の調湿装置１は、このような従来の課題を解決することができる。
また、本実施の形態の調湿装置１は、加湿を行う際には、第２の槽３９から吸い上げた吸湿性液体Ｌを第１の再生処理部３１に供給し、処理後の吸湿性液体Ｌを第１の槽３８に入れる。これにより、加熱源４４により熱せられ、また吸収熱によって温度が上昇した吸湿性液体Ｌが第１の槽３８に入り、第１の槽３８から管４１を通じて、蒸発器２２に供給される。温度の高い吸湿性液体Ｌを蒸発器２２に供給することにより、蒸発器２２が吸熱しやすくなり、ヒートポンプ２０のエネルギー利用効率を高めることができる。
以上、本発明の調湿装置について実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
上記した実施の形態では、除湿、加湿の両方を行なえる調湿装置１を例として説明したが、本発明は、除湿のみ、または加湿のみを行なう調湿装置にも適用できる。除湿を専用に行なう調湿装置の場合、上記の実施の形態で説明した給水管４５は設けなくてもよい。また、加湿を専用に行なう調湿装置の場合、再生機３０の構成は、液槽３７を分離する必要はなく、単一の液槽としてもよい。
上記した実施の形態では、液槽３７を仕切り４０で仕切ることによって第１の槽３８と第２の槽３９を形成しているが、第１の槽３８と第２の槽３９とを独立した別個の槽として構成してもよい。この場合、第１の槽３８と第２の槽３９の吸湿性液体Ｌの温度が容易に平均化しない程度の量の吸湿性液体Ｌが第１の槽３８と第２の槽３９との間で行き来できるようにしてもよいし、第１の槽３８から第２の槽３９にのみ吸湿性液体Ｌが流れる構成としてもよい。第１の槽３８から第２の槽３９にのみ吸湿性液体Ｌが流れる構成は、例えば、両槽３８，３９をつなぐパイプを第２の槽３９の方に向かって低くなるように傾けておけば実現できる。
本発明は、ヒートポンプの汲み上げ温度差を適切に保ち、エネルギーの利用効率を高く維持することができるという効果を有し、吸湿性液体を用いて調湿を行う調湿装置等として有用である。
実施の形態の調湿装置の構成を示す図である。 実施の形態の調湿装置によって除湿を行う場合の動作を示す図である。 実施の形態の調湿装置によって加湿を行う場合の動作を示す図である。
符号の説明
１ 調湿装置
１０ 処理機
１１ 空気処理部
１２ ノズル
１３ 充填材
１４ 液槽
１５ 管
１６ ポンプ
１７ 三方バルブ
２０ ヒートポンプ
２１ 第１の熱交換器
２２ 第２の熱交換器
２３ 圧縮機
２４ 膨張弁
２５ 冷媒管
３０ 再生機
３１ 第１の再生処理部
３２ａ、３２ｂ ノズル
３３ 充填材
３４ 第２の再生処理部
３５ ノズル
３６ 充填材
３７ 液槽
３８ 第１の槽
３９ 第２の槽
４０ 仕切り
４１ 管
４２ 管
４３ ポンプ
４４ 加熱源
４５ 給水管
４６ バルブ
４７ 三方バルブ
５０ 第１の吸湿液管路
５１ 第２の吸湿液管路
５２ ポンプ
５３ バルブ

Claims (5)

  1. 吸湿性液体を冷却し、冷却した吸湿性液体に空気を通すことにより、調湿空間の空気の除湿を行う処理機と、
    前記処理機による除湿処理に用いた吸湿性液体を加熱し、加熱した吸湿性液体に空気を通すことにより吸湿性液体を再生する再生機と、
    前記処理機から前記再生機に吸湿性液体を送る第１の吸湿液管路と、
    前記再生機から前記処理機に吸湿性液体を送る第２の吸湿液管路と、
    前記処理機で用いる吸湿性液体を冷却する蒸発器と前記第１の吸湿液管路を流れる吸湿性液体を加熱する凝縮器とを有するヒートポンプと、を備え、
    前記再生機は、
    吸湿性液体に空気を通して再生処理を行う第１の再生処理部および第２の再生処理部と、
    吸湿性液体を入れる第１の槽および第２の槽と、
    前記第２の再生処理部へ供給される吸湿性液体を加熱する加熱源と、
    を有し、
    前記第１の再生処理部は、前記第１の吸湿液管路を通じて供給された吸湿性液体の再生処理を行って、再生処理後の吸湿性液体を前記第１の槽に入れ、
    前記第１の槽内の吸湿性液体は、前記第１の吸湿液管路に供給されて前記凝縮器を通じて前記第１の再生処理部に再び供給されると共に、前記第２の槽にも供給され、
    前記第２の再生処理部は、前記第２の槽から供給された吸湿性液体の再生処理を行って、再生処理後の吸湿性液体を前記第２の槽に入れ、
    前記第２の槽内の吸湿性液体は、前記第２の吸湿液管路を通じて前記処理機に戻される調湿装置。
  2. 吸湿性液体に空気を通すことにより、調湿空間の空気の湿度を調整する処理機と、
    前記処理機による湿度調整処理に用いた吸湿性液体を再生する再生機と、
    前記処理機から前記再生機に吸湿性液体を送る第１の吸湿液管路と、
    前記再生機から前記処理機に吸湿性液体を送る第２の吸湿液管路と、
    前記処理機で用いる吸湿性液体を加熱または冷却する第１の熱交換器と前記第１の吸湿液管路を流れる吸湿性液体を冷却または加熱する第２の熱交換器とを有するヒートポンプと、を備え、
    前記再生機は、
    吸湿性液体を入れる液槽であって、吸湿性液体の液面より低い高さの仕切りで第１の槽と第２の槽に仕切られた液槽と、
    吸湿性液体に空気を通して再生処理を行って処理後の吸湿性液体を前記第１の槽に入れる第１の再生処理部と、
    吸湿性液体に空気を通して再生処理を行って処理後の吸湿性液体を前記第２の槽に入れる第２の再生処理部と、
    前記第１の槽の吸湿性液体の一部を前記第１の吸湿液管路の前記第２の熱交換器の上流に戻す管と、
    前記第２の槽の吸湿性液体の一部を前記第１の再生処理部または前記第２の再生処理部に供給する管と、
    前記第２の槽から前記第１の再生処理部または前記第２の再生処理部へ供給される吸湿性液体を加熱する加熱源と、
    を有し、
    前記第２の槽が前記第２の吸湿液管路と接続されており、
    前記処理機が除湿を行う場合には、前記第１の熱交換器を蒸発器、前記第２の熱交換器を凝縮器として前記ヒートポンプを作動すると共に、前記第２の槽の吸湿性液体を前記第２の再生処理部に供給し、
    前記処理機が加湿を行う場合には、前記第１の熱交換器を凝縮器、前記第２の熱交換器を蒸発器として前記ヒートポンプを作動すると共に、前記第２の槽の吸湿性液体を前記第１の再生処理部に供給する調湿装置。
  3. 前記再生機は、前記第２の槽に給水する給水手段を備え、
    前記処理機が加湿を行う場合に、前記給水手段は前記第２の槽に給水を行う請求項２に記載の調湿装置。
  4. 吸湿性液体を加熱し、加熱した吸湿性液体に空気を通すことにより空気の加湿を行う処理機と、
    前記処理機による加湿処理に用いた吸湿性液体を再生する再生機と、
    前記処理機から前記再生機に吸湿性液体を送る第１の吸湿液管路と、
    前記再生機から前記処理機に吸湿性液体を送る第２の吸湿液管路と
    前記処理機で用いる吸湿性液体を加熱する凝縮器と前記第１の吸湿液管路を流れる吸湿性液体を冷却する蒸発器とを有するヒートポンプと、を備え、
    前記再生機は、
    前記第１の吸湿液管路を通じて供給された吸湿性液体に空気を通して再生処理を行う再生処理部と、
    前記再生処理部にて再生処理された吸湿性液体を入れる液槽と、
    前記液槽に給水する給水手段と、
    を有し、
    前記液槽内の吸湿性液体は、前記第１の吸湿液管路に供給されて前記凝縮器を通じて前記再生処理部に再び供給されると共に、前記第２の吸湿液管路を通じて前記処理機に戻される調湿装置。
  5. 前記再生機は、前記液槽内の吸湿性液体を加熱する加熱源を備える請求項４に記載の調湿装置。
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