JPH03125830A - 湿度調節機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば空調室内における湿度を調整するた
めの湿度調節機に関するものである。

（従来の技（・ネｉ） 室内空気の除湿や加湿を行う装置の従来例として、例え
ば特馴平１−６６５２号の湿度調ｆｌｆｆ機を挙げるこ
とができる。第８図にその構成模式図を示しているが、
この湿度調節機は、水の透過を遮断すると共に水蒸気を
透過する多孔質材料で構成された２つの熱交換器９０．
９１を連結配管９２によって相互に連結して環状の循環
径路を構成すると共に、この循環径路内に、大気中の水
蒸気分圧に対する飽和水蒸気圧力の高低差に応じて水分
の吸収・排出を行う塩化リチウム水溶液等の吸放湿性溶
液を充填し、一方の熱交換器９０を、この熱交換器９０
内の吸放湿性溶液の飽和水蒸気圧力がこの熱交換器９０
周辺の大気中の水蒸気分圧よりも裔くなる温度で維持す
る一方、他方の熱交換器９１を、この熱交換器９１内の
吸放湿性溶液の飽和水蒸気圧力がこの熱交換器９１周辺
の大気中の水蒸気分圧よりも低くなる温度で維持すると
共に、ポンプ９３で上記循環径路内を上記吸放湿性溶液
が’Ｊｌｊ環すべく構成している。また上記放湿側の熱
交換器９０に加熱用のヒータを設ける場合には、第９図
に示すように面状熱交換器９４にヒータ９５を一体成形
したり、第１０図に示すように、チューブ状熱交換器９
６の外面に発熱塗料型のヒータ９７を付設したりしてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記第９図又は第１Ｏ図の従来のヒータ取
付構造では、ヒータ９５．９７を付設する分だけ熱交換
器９４．９６の表面積が減少し、熱交換効率が低下して
しまうという問題がある。

またヒータ９５．９７の発熱量の一部が熱交換器９４．
９６内の吸放湿性溶液に伝達されず、周囲空気に放熱し
てしまうため、ヒータの加熱効率が低下するという問題
もある。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、多孔質材料製の熱交換器にヒータを取付けながら、
熱交換効率と加熱効率とを高く維持することができる湿
度調節機を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の第１請求項記載の湿度調節機において
は、水蒸気を透過する多孔質材料で構成された２つの熱
交換器１．２を連結配管３．３で相互に連結して環状の
循環径路を構成すると共に、この循環径路内に、雰囲気
中の水蒸気分圧に対する飽和水蒸気圧力の高低差に応じ
て水分の吸収、排出を行う塩化リチウム水溶液等の吸放
湿性溶液を充填し、上記一方の熱交換器ｌを、この熱交
換器ｌ内の吸放湿性溶液の飽和水蒸気圧力がこの熱交換
器１周辺の雰囲気中の水蒸気分圧よりも高くなる温度で
維持する一方、他方の熱交換器２を、この熱交換器２内
の吸放湿性溶液の飽和水蒸気圧力がこの熱交換器２周辺
の雰囲気中の水蒸気分圧よりも低くなる温度で維持する
と共に、上記循環径路内を上記吸放湿性溶液が循環すべ
く構成して一方の熱交換器１側で放湿すると共に、他方
の熱交換器２側で吸湿するようにした湿度調節機であっ
て、上記放湿側の熱交換器ｌをチューブ状に形成し、こ
のチューブ状の熱交換器１内に線状のヒータ６を配設し
ている。

また第２請求項記載の湿度調節機においては、上記チュ
ーブ状の熱交換器１は螺旋杖に巻回されている。

さらに第３請求項記載の湿度調節機においては、往き側
及び復り側の一対の上記連結配管３．３を、相互に熱交
換可能に配置している。

またさらに第４請求項記載の湿度調節機においては、上
記連結配管３．３は架橋ポリエチレン製で構成されてい
る。

そして第５請求項記載の湿度調節機においては、上記一
対の連結配管３．３を内外２重に形成している。

（作用） 上記第１請求項記載の湿度調節機においては、高温の温
度状態となる一方の熱交換器（以下、第１熱交換器とい
う）１内の吸放湿性溶液ではその飽和水蒸気圧力が周囲
空気の水蒸気分圧よりも高くなって水分の放出力が生じ
、したがって多孔質材料で構成された第１熱交換器１を
水蒸気が透過して周囲空気に付与され、周囲空気の加湿
が行われる。そしてこの第１熱交換器１内の吸放湿性溶
液は循環径路を循環することにより、次には低温温度状
態の他方の熱交換器（以下、第２熱交換器という）２内
に流入することとなり、このときには飽和水蒸気圧力が
雰囲気の水蒸気分圧よりも低くなって水分の吸収力が生
じ、この結果、雰囲気中の水蒸気が多孔質材料で構成さ
れた第２熱交換器２を透過して吸放湿性溶液に吸収され
る。なお上述と逆の吸放湿サイクル運転も可能である。

このように、第１熱交換器１と第２熱交換器２との間を
吸放湿性溶液が循環することによって、周囲空気の加湿
に或いは除湿が連続して行われる。

そして上記構成においては、第１熱交換器１の内部の吸
放湿性溶液の飽和水蒸気圧力が外気の水蒸気分圧よりも
低く、したがって第１熱交換器１側での放湿が生じない
ような状態になるおそれがある場合に、第１熱交換器１
内部の吸放湿性溶液を上記ヒータ６で直接に加熱して放
湿をより確実に行わせることができ、上記したような吸
放湿サイクルを継続して確実に行うことが可能になる。

しかも、ヒータ６はチューブ状の熱交換器ｌの内部に配
置されているために、従来のように熱交換器１の表面積
が減少することもなく、熱交換器ｌの熱交換効率も高く
維持されることになる。同時にヒータ６による吸放湿性
溶液の加熱効率も向上することになる。

また第２請求項記載の湿度調節機においては、チューブ
状の熱交換器１を螺旋状に巻回して構成したので、構成
容積に対する熱交換器１．２の表面積を広くして、熱交
換器１．２をコンパクトに形成することが可能になる。

さらに第３請求項記載の湿度調節機においては、一対の
連結配管３．３を相互に熱交換可能に配置しているので
、低温側の第２熱交換器２で低温となった後に、高温側
の第１熱交換器１で加熱される一方、高温側の第１熱交
換器１で高温となった後に、低温側の第２熱交換器２で
冷却される吸放湿性溶液が、それぞれ反対側の熱交換器
１又は２に向かって連結配管３．３を熱交換しながら流
通することになり、加熱必要温度幅及び冷却必要温度幅
がそれぞれ減少することになるので、−層熱効率が向上
する。

またさらに第４請求項記載の湿度調節機においては、架
橋ポリエチレンで連結配管３．３を形成したので、連結
配管３．３の耐食性が向上すると共に、さらに可撓性に
冨むことから連結配管３．３の配設が容易になる。

そして第５請求項記載の湿度調節機においては、一方の
通路２Ｉの周囲を他方の通路２２が囲むことになるため
に、連結配管３．３での熱交換器効率がさらに向上する
ことになる。

（実施例） 次にこの発明の湿度調節機の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図は、この発明の湿度調節機の一実施例の構成を示
す模式図である。図のように、この湿度調！ｆｆ機は第
１熱交換器１、第２熱交換器２の２つの熱交換器を有し
ており、これらの熱交換器１．２は水蒸気を透過する多
孔質材料、例えば多孔質弗素材料にて構成されている。

そして再熱交換器１．２は、環状の循環径路を構成すべ
く連結配管３によってポンプ４を介して相互に連結され
ている。この循環径路内には、例えば塩化リチウム水溶
液や臭化リチウム水溶液等の吸放湿性溶液が充填されて
い名。

第７図には、上記吸放湿性溶液として用いられる臭化リ
チウム水溶液の濃度−圧力線図を示している。図のよう
に、この水溶液においては、溶液′温度が高い程、飽和
水蒸気圧が大きく、したがって大気中においてこの水溶
液を、大気中の水蒸気分圧よりも溶液の水蒸気分圧の方
が高くなる温度状態としたときには、図中Ａで示す平衡
曲線に沿う濃度変化、すなわち大気中に水分を放出する
ことによる濃度の上昇と飽和水蒸気圧の低下とを生じる
。一方、大気中の水蒸気分圧よりも溶液の水蒸気分圧の
方が低くなる低温の温度状態としたときには、図中Ｂで
示す平衡曲線に沿う濃度変化、すなわち大気中の水分の
吸収による濃度の低下と飽和水蒸気圧の上昇とを生じる
。

そこで上記構成の湿度調節機においては、第１及び第２
熱交換器１．２を第２図に示すようなチューブ状の上記
多孔質弗素材料製のパイプ５で構成すると共に、このパ
イプ５を第１図に図示した螺旋状に巻回して略平板状に
形成し、各熱交換器１．２を構成しである。そして側熱
交換器１．２内には線状のヒータ６．６が各々に内蔵さ
れており、各ヒータ６．６は、側熱交換器１．２間に温
度差を選択的に発生させ得るように電源７．７に接続さ
れている。このヒータ６．６は、耐化学薬品性の高いフ
ロロトロン（ダイキン工業株式会社の商標）やカーボン
系の材質で形成されている。

また第３図に示′すように、ヒータ６．６のリード線８
が上記パイプ５を貫通する部分は、耐熱温度が８０°Ｃ
−１００°Ｃの弗素系接着剤９でシールされている。こ
のため例えば第１熱交換器１側のヒータ６に通電し、第
２熱交換器２側のヒータ６への通電を遮断することによ
って、第１熱交換器１は、吸放湿性溶液の水蒸気分圧が
大気中の水蒸気分圧よりも高くなる温度に加熱され、−
力筒２熱交換器２を、吸放湿性溶液の水蒸気分圧が大気
中の水蒸気分圧よりも低くなる温度の大気中に置くこと
によって、第１熱交換器１側では溶液中の水分が、この
熱交換器ｌを構成する多孔質材料を透過して周囲に放出
され、したがってこの第１熱交換器１周辺の大気への加
湿が行われると同時に、第２熱交換器２側では周囲の大
気中の水蒸気が、この熱交換器２を構成する多孔質材料
を透過して内部の吸放湿性溶液に吸収され、したがって
この第２熱交換器２周辺の大気の除湿が行われる。そし
て側熱交換器１．２間を吸放湿性溶液を循環させること
によって、一方の熱交換器１での加湿と他方の熱交換器
２での除湿とが連続的に行われる。なおこのような吸放
湿性溶液の循環を強制的に行うために、第１図に示すよ
うに、循環ポンプ４を連結配管３に介設しているが、吸
放湿性溶液が高低温度差に基づく自然対流で上記循環径
路内を循環するように各熱交換器１．２及び連結配管３
を配置構成した場合には、循環ポンプ４は必ずしも設け
る必要はない。またヒータ６．６を側熱交換器１．２に
設ける場合に限らず、少なくとも放湿側となるいずれか
一方の熱交換器１．２に設けてあれば上記構成の湿度調
節機は作動し得る。さらに側熱交換器１．２をチューブ
状に形成する場合に限らず、放湿側となる熱交換器ｌだ
けをチューブ状に形成することもできる。

第４図には、上記のような湿度調節機を装備したセパレ
ート形空気調和機の室内機１０及び室外機１６の断面図
を示している。この室内機１０のケーシング前面（図に
おいて左側の面）には、吸込口１１と、この吸込口１１
の下側に吹出口１２とが設けられており、内部に吸込口
１１から吹出口１２に至る空気流通路１３が形成されて
いる。

この空気流通路１３上には、上記吸込口１１の背後の位
置に室内熱交換器１４が立設されると共に、この室内熱
交換器１４よりも吹出口１２側に送風ファン１５が配設
されている。そして室外機１６には室外熱交換器１７と
室外ファン１８とが配設されている。また上記湿度調節
機における第１熱交換器１は室内熱交換器１４の背部に
、第２熱交換器２は室外熱交換器１７の下部にそれぞれ
配置され、上記連結配管３．３は開閉弁２ｏ・・２゜を
介して上記側熱交換器１．２に接続されている。

そしてこの連結配管３．３は可撓性に冨む架橋ポリエチ
レン製で、第５図に示すように、２本の連結配管３．３
は互いにその側部において接触して熱交換可能に形成さ
れている。このような材質で構成された連結配管３．３
は、内部を流れる吸放湿性溶液に対する耐食性を有する
と共に、連結配管３．３が変形した場合にも連結配管３
．３が閉塞してしまうのを防止し得ることになる。

またこのように連結配管３．３を熱交換可能にすること
によって、湿度調節機の運転効率が向上するが、それは
次のような理由による。すなわち上記一方の通路２１に
高温側の第１熱交換器１で加熱された高温の吸放湿性溶
液が低温側の第２熱交換器２へ向かって流れ、他方の通
路２２に低温側の第２熱交換器２で冷却された後に高温
側の第１熱交換器ｌへ向かって低温の吸放湿性溶液が流
れる場合に、側熱交換器Ｉ、２で熱交換される前の吸放
湿性溶液が上記両道路２１．２２を流通する間に、低温
の上記溶液が加温されると同時に、高温の上記溶液が冷
却されて互いに熱交換し合うことになり、この結果、加
熱に必要な温度幅及び冷却に必要な温度幅がそれぞれ減
少することになるためである。

上記連結配管３．３は第６図に示すように２重同心状に
形成することもでき、この場合には内方の連結配管３の
内部に一方の通路２１が形成され、内方と外方との連結
配管３．３間に他方の通路２２が形成されている。した
がって上記一方の通路２１が全周にわたって他方の通路
２２で囲まれていることにより、第１１第２熱交換器１
．２への流入に先立つ両道路２１．２２の相互間で行わ
れる熱交換の熱交換効率が一層向上する。

上記構成の空気調和機において、まず暖房運転時の作動
状態について説明すると、送風ファン１５を作動するこ
とによって、吸込口１１から吸込まれた室内空気は、室
内熱交換器１４通過時に加熱され、その後、吹出口１２
から室内へと吹出されて室内の暖房が行われる。そして
この際に、上記第１熱交換器１は室内熱交換器１４通過
後の加熱空気の流通路内に位置することから、高温の温
度状態に維持され、この結果、前記したように、この第
１熱交換器１内の吸放湿性溶液の水蒸気分圧は上記流通
空気における水蒸気分圧よりも高い状態となることによ
って水分の放出が行われ、流通空気の加湿が行われる。

一方、屋外に配設されている第２熱交換器２は、この空
間内に流入する低温の外気によって、内部の吸放湿性溶
液の水蒸気分圧が外気の水蒸気分圧よりも低い低温の温
度状態となり、この結果、外気から水分を吸収する。

また上記ポンプ４による強制循環によって上記循環経路
内に吸放湿性溶液が循環し、この結果、第１熱交換器ｌ
内で高温状態となって室内への吹出空気に放湿した吸放
湿性溶液は、その後、第２熱交換器２内へと移動して低
温状態となり、この結果、この第２熱交換器２側では外
気からの吸湿を生じるサイクルが連続的に生じることと
なる。

一方、上記構成の空気調和機で冷房運転を行う場合には
、室内熱交換器１４通過時に冷却され、室内へと吹出さ
れる流通空気によって第１熱交換器１は低温温度状態に
保持され、この結果、内部の吸放湿性溶液への水分の吸
収が行われることとなって、流通空気の除湿が行われる
。そしてこのとき同時に、第２熱交換器２は高温の外気
により高温温度状態となされることによって外気への放
湿が行われ、上記暖房運転時とは逆サイクルでの吸放湿
状態で運転されることとなる。

以上の湿度調節機を備えた空気調和機においては、例え
ば冷房運転時に第２熱交換器２内部の吸放湿性溶液の飽
和水蒸気圧力が外気の水蒸気分圧よりも低く、したがっ
てこの第２熱交換器２側での放湿が生じないおそれがあ
る場合に、ヒータ６によって上記第２熱交換器２を加熱
して温度上昇させることにより、この第２熱交換器２側
での放湿をより確実に行わせることができ、この結果、
冷房運転時の室内空気からの除湿を継続して確実に行う
ことが可能となる。また逆に暖房運転時に第１熱交換器
１から放湿する場合には、第１熱交喚器ｌをヒータ６に
よって加熱して吸放湿性溶液の飽和水蒸気圧力を上昇さ
せて、上記放湿をより確実に行うことが可能になる。

以上のように本発明の実施例に係る湿度調節機において
は、ヒータ６．６はバイブ５内に内蔵されているので、
ヒータ６．６で発生する熱量を有効に利用でき、吸放湿
性溶液の加熱効率が高くなると共に、熱交換器１．２の
表面積を充分に確保し得ることになる。またチューブ状
のバイブ５を螺旋状に巻回して画然交換器ｌ、２を構成
したので、構成容積に対する熱交換器１．２の表面積を
広くすることができ、コンパクトな熱交換器ｌ、２を提
供できる。

さらに、上記一対の連結配管３．３は熱交換可能に配置
されているので、連結配管３．３内を吸放湿性溶液が流
通する時に、連結配管３．３を流れる上記溶液を、熱交
換により第１、第２熱交換器１．２での熱交換に先立っ
て冷却、加熱することができ、熱効率が一層向上する。

以上、この発明の具体的な実施例に−りいての説明を行
ったが、上記各実施例はこの発明を限定するものではな
く、この発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例え
ば熱交換器１．２の構成材料や吸放湿性溶液は、それぞ
れ上記説明文中のもの以外の同様の機能、特性を有する
その他の材料、その他の溶液を用いて構成することがで
きる。また上記の湿度調節機は、例えば２つの熱交換器
ｌ、２をそれぞれ室内外に配置して空気調和機とは独立
した装置として構成することや、空気調和機以外の装置
に内装して構成することが可能であり、また上記各実施
例ではセパレート形空気調和機を例に挙げて説明したが
、その他の形式の空気調和機においてこの発明を適用し
て構成することが可能である。

（発明の効果） 以上説明したように第１請求項記載の湿度調節機におい
ては、放湿側の熱交換器の吸放湿性溶液の飽和水蒸気圧
力が外気の水蒸気分圧よりも低く、したがって放湿が生
しないような状態になるおそれがある場合に、この熱交
換器内部の吸放湿性溶液を、ヒータで直接に加熱して放
湿をより確実に行わせることができ、吸放湿サイクルを
継続して確実に行うことが可能になる。

しかも、線状のヒータはチューブ状の熱交換器の内部に
配置されているために、従来のように熱交換器の表面積
が減少することもなく、熱交換器の熱交換効率を高く維
持することができる。同時にヒータによる吸放湿性溶液
の加熱効率も向上する。

また第２請求項記載の湿度調節機においては、熱交換器
を螺旋状に巻回して構成したので、構成容積に対する熱
交換器の表面積を広くすることができ、熱交換器をコン
パクトに形成することが可能になる。

さらに第３請求項記載の湿度調節機においては、一対の
連結配管を相互に熱交換可能に配置しているので、側熱
交換器における熱交換に先立って吸放湿性溶液を相互に
熱交換し得ることになり、層熱効率を向上させることが
できる。

またさらに第４請求項記載の湿度調節機においては、架
橋ポリエチレンで連結配管を形成したので、耐食性を向
上し得ると共に、さらに可撓性に冨むことから連結配管
の配設が容易になる。

そして第５請求項記載の湿度調節機においては、一方の
通路の周囲を他方の通路が囲むことになるために、上述
した連結配管での熱交換器効率がさらに向上することに
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る湿度調節機を示す構造
略図、第２図は熱交換器の断面図、第３図はリード線の
貫通部を示す断面図、第４図は湿度調節機を備えた空気
調和機の構造略図、第５図は連結配管の断面図、第６図
は連結配管の別の実施例を示す断面図、第７図は水溶液
濃度−飽和水蒸気圧のグラフ、第８図は従来例の構造略
図、第９図、第１０図はそれぞれ従来の熱交換器を示す
断面図である。 １・・・第１熱交換器、２・・・第２熱交換器、３・・
・連結配管、６・・・ヒータ。 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 第１０図 ６ 第７図 Ａ、 未溶液４度 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水蒸気を透過する多孔質材料で構成された２つの熱
   交換器（１）（２）を連結配管（３）（３）で相互に連
   結して環状の循環径路を構成すると共に、この循環径路
   内に、雰囲気中の水蒸気分圧に対する飽和水蒸気圧力の
   高低差に応じて水分の吸収、排出を行う塩化リチウム水
   溶液等の吸放湿性溶液を充填し、上記一方の熱交換器（
   １）を、この熱交換器（１）内の吸放湿性溶液の飽和水
   蒸気圧力がこの熱交換器（１）周辺の雰囲気中の水蒸気
   分圧よりも高くなる温度で維持する一方、他方の熱交換
   器（２）を、この熱交換器（２）内の吸放湿性溶液の飽
   和水蒸気圧力がこの熱交換器（２）周辺の雰囲気中の水
   蒸気分圧よりも低くなる温度で維持すると共に、上記循
   環径路内を上記吸放湿性溶液が循環すべく構成して一方
   の熱交換器（１）側で放湿すると共に、他方の熱交換器
   （２）側で吸湿するようにした湿度調節機であって、上
   記放湿側の熱交換器（１）をチューブ状に形成し、この
   チューブ状の熱交換器（１）内に線状のヒータ（６）を
   配設していることを特徴とする湿度調節機。 ２、上記チューブ状の熱交換器（１）は螺旋状に巻回さ
   れていることを特徴とする第１請求項記載の湿度調節機
   。 ３、往き側及び復り側の一対の上記連結配管（３）（３
   ）を、相互に熱交換可能に配置していることを特徴とす
   る第１又は第２請求項記載の湿度調節機。 ４、上記連結配管（３）（３）は架橋ポリエチレン製で
   あることを特徴とする第３請求項記載の湿度調節機。 ５、上記一対の連結配管（３）（３）を内外２重に形成
   したことを特徴とする第３又は第４請求項記載の湿度調
   節機。