調湿装置および調湿システム
【課題】 吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させることができ、それによってエネルギー利用効率を向上できる調湿装置を提供する。
【解決手段】 調湿装置１０は、吸湿性液体供給口１５から供給されて落下した吸湿性液体Ｌを空気と接触させるために一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体Ｌを加熱または冷却する熱交換コイル１６を備えている。熱交換コイル１６は、吸湿性液体Ｌの落下の方向および空気の流れる方向に広がるとともに互いに間隔をあけて配置され、加熱又は冷却される複数のコイルフィン６１を含み、吸湿性液体Ｌおよび空気は、複数のコイルフィン６１の間を通ることで互いに接触する。複数のコイルフィン６１の間には、吸湿性液体Ｌの流路が複数のコイルフィン６１の間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されている。
【解決手段】 調湿装置１０は、吸湿性液体供給口１５から供給されて落下した吸湿性液体Ｌを空気と接触させるために一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体Ｌを加熱または冷却する熱交換コイル１６を備えている。熱交換コイル１６は、吸湿性液体Ｌの落下の方向および空気の流れる方向に広がるとともに互いに間隔をあけて配置され、加熱又は冷却される複数のコイルフィン６１を含み、吸湿性液体Ｌおよび空気は、複数のコイルフィン６１の間を通ることで互いに接触する。複数のコイルフィン６１の間には、吸湿性液体Ｌの流路が複数のコイルフィン６１の間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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湿式の調湿装置およびそれを用いた調湿システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、塩化リチウム等の吸湿性液体を空気に接触させて空気の調湿を行う調湿装置が知られている。吸湿性液体は、溶液濃度が高いほど、また、温度が低いほど、その飽和蒸気圧が低くなり、水分を吸収しやすくなる。逆に、吸湿性液体は、溶液濃度が低いほど、また、温度が高いほど、その飽和蒸気圧が高くなり、水分が脱離しやすくなる。吸湿性液体を用いた調湿装置は、吸湿性液体の上記の性質を利用して、空気中の水分を吸湿性液体に吸収させて空気を除湿し、逆に吸湿性液体の水分を空気に放出して空気を加湿する。
【０００３】
上記のような調湿装置を一つは処理機（室内機）として用い、もう一つは再生機（室外機）として用いて、調湿システムが構成される。処理機は、調湿対象空間から空気を取り込み、取り込んだ空気と吸湿性液体とを接触させることにより、取り込んだ空気を除湿または加湿して調湿対象空間に放出する処理を行う。再生機は、処理機で空気と接触することで、希釈化または濃縮された吸湿性液体を再生する処理を行う。
【０００４】
具体的には、処理機にて除湿処理を行う場合には、高濃度かつ低温の吸湿性液体を空調対象空間の空気と接触させることで、空気中の水分を吸湿性液体に吸収させて空気を除湿して空調対象空間に戻す。このような空気の除湿に伴って、吸湿性液体は空気中の水分を吸収して希釈化される。
【０００５】
希釈化された吸湿性液体は、再生のために処理機から再生機に送られる。再生機では、この希釈化された吸湿性液体から水分を放出させることで、吸湿性液体を再び高濃度にする。このように再生機で再生（濃縮）された吸湿性液体は、再び処理機に戻される。処理機では、再生機で再生された吸湿性液体を冷却して用いる。これは上述のように、吸湿性液体は低温の方が水分を吸収しやすく、よって、除湿効果が上がるからである。
【０００６】
従来の調湿装置では、吸湿性液体と空気とを接触するために、充填材が用いられる。吸湿性液体は、処理空間内で、充填材の上方から供給され、充填材に滞留して、充填材からその下に設けられた液槽に落下する。空気は、処理空間内に取り込まれて、充填材を通過して、処理空間から空調対象空間に放出される。充填材に滞留する吸湿性液体と充填材を通過する空気とが充填材内で接触することで、上述のように吸湿性液体と空気との間で水分の授受が行われる。なお、空調対象空間の空気を加湿する場合は、処理機と再生機とで上記と逆の処理が行われる。
【０００７】
このような吸湿性液体を用いた調湿システムにおいて、エネルギーの利用効率を向上させる技術が提案されている（例えば特許文献１）。ここで、エネルギーの利用効率とは、調湿システムに加えたエネルギーの総和に対して、除湿あるいは加湿によって空気と吸湿性液体との間で授受される水分の量の割合である。
【０００８】
この調湿システムは、吸湿性液体を処理空間内で滞留させる部材として従来の充填材に代えて熱交換コイルを採用することで、除湿に用いる吸湿性液体を冷却した上で処理空間に供給するための冷却器や、加湿に用いる吸湿性液体を加熱した上で処理空間に供給するための加熱器を省略した構成としている。即ち、この調湿システムでは、吸湿性液体を空気と接触させるために処理空間内で供給された吸湿性液体を滞留させる部材自体を、加熱又は冷却することとしている。
【０００９】
熱交換コイルが吸湿性液体を滞留させる部材として加熱又は冷却されると、吸湿性液体が加熱又は冷却されて空気との水分の授受が行われ易くなる。それに加えて、この熱交換コイルを通過する空気も同時に加熱または冷却されるので、空気の飽和水蒸気量が変化し、空気についても吸湿性液体との間で水分の授受が行なわれ易くなる。これにより、従来の充填材を用いた場合と比較して、空気と吸湿性液体との間の水分の授受、即ち、空気の除湿および加湿が行われ易くなり、エネルギー利用効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２９３８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、熱交換コイルは、一般的には伝熱性を持たせるために金属製であって、親水性がないため、充填材の場合と比較すると、吸湿性液体供給部から滴下された吸湿性液体は、速い速度で熱交換コイルを伝って流れ落ちていく。このため、熱交換コイルを流れる空気の速度に対して吸湿性液体の落下速度が高速となる。吸湿性液体が熱交換コイルを高速に流れ落ちると、吸湿性液体と空気と間で十分に水分の授受をすることができず、従って吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が減少する。また、吸湿性液体と熱交換コイルとの間の熱交換の量も不足し、吸湿性液体が十分に加熱又は冷却されないので、これによっても、空気との間の水分授受量が減少することになる。
【００１２】
上記の問題を解決するために、処理空間への吸湿性液体の供給量を増加させることが考えられる。しかしながら、吸湿性液体の供給量を増加させても、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が増えるわけではなく、逆に多量の吸湿性液体を供給するためにポンプの動力や吸湿性液体の保有量が増加して、エネルギー利用効率が低下する。
【００１３】
また、上記の問題を解決するために、気流の速度を増加させることも考えられる。しかしながら、この場合にも吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が増加するわけでないので、加湿や除湿の効果は気流の速度に反比例してしまい、気流の速度を増加させるほど調湿装置から出力される空気の湿度変化が乏しい状態となってしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、吸湿性液体を一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体を加熱または冷却する熱交換コイルを備えた調湿装置において、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の調湿装置は、空気の調湿処理を行う処理空間を形成するとともに、前記処理空間外から空気を取り込む吸気口と前記処理空間内の空気を前記処理空間外に排出する排気口とを備えた筐体と、空気との間で水分の授受を行う吸湿性液体を前記処理空間内にて吸湿性液体供給口から供給する吸湿性液体供給部と、前記処理空間内の前記吸湿性液体供給口の下方に配置され、前記吸湿性液体供給口から供給されて落下した吸湿性液体を空気と接触させるために一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体を加熱または冷却する熱交換コイルと備え、前記調湿装置は、前記吸気口から前記調湿対象空間内に取り込まれた空気が、前記熱交換コイルの一方の側面から供給されて、前記熱交換コイルの他方の側面から前記排気口を通して前記調湿対象空間外に排出するよう構成され、前記熱交換コイルは、前記吸湿性液体供給口からの前記吸湿性液体の落下の方向および前記熱交換コイルの前記一方の側面から前記他方の側面への方向に広がるとともに互いに間隔をあけて配置され、加熱又は冷却される複数のコイルフィンを含み、前記吸湿性液体および前記空気は、前記複数のコイルフィンの間を通ることで互いに接触し、前記複数のコイルフィンの間に、前記吸湿性液体の流路が前記複数のコイルフィンの前記間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されている。
【００１６】
この構成により、複数のコイルフィンの間を流れる吸湿性液体は、狭流路部で滞留することにより熱交換コイルに滞留する時間が長くなるので、空気との間で水分の授受を行うための十分な時間が確保され、かつ吸湿性液体と熱交換コイルとの熱交換も十分に行われるので、それによっても吸湿性液体と空気との間の水分の授受が促進され、結果として吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が増加する。
【００１７】
また、上記の調湿装置において、前記コイルフィンは、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向には、空気の流路が一定の広さとなるように構成されている。
【００１８】
上述のように、吸湿性液体の流路は狭流路部によって局所的に狭くなるが、この構成によれば、空気の流路の広さは熱交換交換コイルの一方の側面から他方の側面にかけて一定であり、狭流路部によって空気の流れが妨げられることはなく、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させつつ十分な調湿空気を調湿対象空間に供給できる。
【００１９】
また、上記の調湿装置において、前記複数のコイルフィンの間には、落下する吸湿性液体を受けるとともに、前記吸湿性液体を通過させる孔が前記狭流路部として形成された、滞留部材が設けられている。
【００２０】
この構成により、前記吸湿性液体供給口から供給された吸湿性液体は、滞留部材で滞留した後に孔を通じて落下するので、熱交換コイルに滞留する時間が長くなり、空気と吸湿性液体との間の水分授受量を増加させることができる。この滞留部材は、吸湿性液体供給口からの吸湿性液体の落下の方向に複数段にわたって設けられてよい。
【００２１】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に対して垂直に設けられた平板である。この構成により、前記吸湿性液体供給口から供給された吸湿性液体は、平板である滞留部材に当たってそこに滞留し、孔から落下するので、隣り合うコイルフィンの間に孔の開いた平板を挿入するという簡単な構成で、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させることができる。
【００２２】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＶ字形状をなすよう設けられた屈曲板であり、屈曲点に前記孔が形成されている。この構成によっても、隣り合うコイルフィンの間に孔の開いた屈曲板を挿入するという簡単な構成で、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を向上させることができる。
【００２３】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＵ字形状をなすよう設けられた湾曲板であり、最下位置に前記孔が形成されている。この構成によっても、隣り合うコイルフィンの間に孔の開いた湾曲板を挿入するという簡単な構成で、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を向上させることができる。
【００２４】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、伝熱性を有する部材で構成されている。この構成により、コイルフィンの熱が滞留部材にも伝わり、滞留部材に滞留する吸湿性液体を効率よく加熱又は冷却することができる。
【００２５】
また、上記の調湿装置は、調湿処理された空気を調湿対象空間に排気する処理機、または処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機である。
【００２６】
本発明の別の態様は、調湿処理を行った空気を調湿対象空間に排気する処理機として上記の調湿装置を備え、前記処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機として上記の調湿装置を備え、前記再生機で再生された吸湿性液体を前記処理機での調湿処理に用いる調湿システムである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、複数のコイルフィンの間に狭流路部を設けるという構造的な措置によって、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させることができ、それによってエネルギー利用効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の調湿装置の構成を示す図である。
【図２（ａ）】本発明の第１の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す斜視図である。
【図２（ｂ）】本発明の第１の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す側断面図である。
【図２（ｃ）】本発明の第１の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す平断面図である。
【図３（ａ）】本発明の第２の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す側断面図である。
【図３（ｂ）】本発明の第２の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す平断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態の調湿システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態の調湿システム１の構成を示す図である。調湿システム１は、２つの調湿装置１０、３０を含んでいる。第１の調湿装置１０は、調湿対象空間（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と接触させることにより調湿を行い、調湿処理された空気を調湿対象空間に戻す処理機である。第２の調湿装置３０は、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である。
【００３０】
ここで、吸湿性液体Ｌ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Ｌ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、処理機１０で除湿を行う場合には、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを冷却し、冷却した吸湿性液体Ｌと空気を接触させることにより、吸湿性液体Ｌ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Ｌに水分が吸収されるので、吸湿性液体Ｌの溶液濃度は低くなる。溶液濃度が低い吸湿性液体Ｌでは十分な除湿を行えないので、再生機３０では、吸湿性液体Ｌ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Ｌに戻す。なお、加湿の場合は、逆に、処理機１０での加湿処理によって吸湿性液体Ｌの溶液濃度が高くなるので、再生機３０では吸湿性液体Ｌ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Ｌに戻す。
【００３１】
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。
【００３２】
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システム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。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、処理機１０の構成について説明する。処理機１０は、吸気口１２と排気口１３とを有する筐体１１を備えている。筐体１１は、空気の調湿処理を行う処理空間を形成している。排気口１３は、排気用のファン１４を有しており、処理空間内の空気を強制的に排気する。また、処理空間内から空気を排出することにより、処理空間内が外部に対して負圧となり、筐体１１の外部の空気が吸気口１２を通じて筐体１１内に取り込まれる。
【００３５】
筐体１１内には、吸湿性液体供給部１５と、熱交換コイル１６と、液槽１７とを有する。吸湿性液体供給部１５は、吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿性液体供給口として、複数のノズルを有している。複数のノズルから吸湿性液体Ｌを滴下することにより、熱交換コイル１６に吸湿性液体Ｌを供給する。
【００３６】
熱交換コイル１６は、吸湿性液体供給部１５から供給された吸湿性液体Ｌを一時的に滞留させる。熱交換コイル１６には、吸気口１２から取り込まれた空気が吸気口１２に対抗する側面（図１の右側面）から供給される（図１において、矢印は、空気の流れを示す）。これにより、上方から供給される吸湿性液体Ｌと右側面から供給される空気とが熱交換コイル１６内で接触し、吸湿性液体Ｌと空気との間で水分の授受が行なわれる。熱交換コイル１６の具体的な構成については、後述する。
【００３７】
熱交換コイル１６は、ヒートポンプ２１の熱交換器を構成している。ここでヒートポンプ２１の構成について説明する。ヒートポンプ２１は、処理機１０の熱交換コイル１６と、再生機３０の熱交換コイル３６と、圧縮機２２と、膨張弁２３と、これらをつなぐ冷媒管２４とを備えている。ヒートポンプ２１は、冷媒の流れを逆転させることにより、熱交換コイル１６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。熱交換コイル３６は、熱交換コイル１６とは逆の処理を行う。
【００３８】
熱交換コイル１６は、吸湿性液体供給部１５から供給された吸湿性液体Ｌを一時的に滞留させると共に、滞留する吸湿性液体Ｌと熱交換コイル１６を通る空気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によって空気を加湿するか除湿するかによる。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および空気を加熱する。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および空気を冷却する。
【００３９】
液槽１７には、熱交換コイル１６から落下した吸収性液体Ｌが溜められる。処理機１０は、液槽１７内の吸湿性液体Ｌを吸湿性液体供給部１２に供給するための管１８を有している。管１８にはポンプ１９が取り付けられており、液槽１７内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。
【００４０】
液槽１７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１７から吸湿性液体Ｌを吸い上げるための管１８に三方バルブ２０を介して接続されている。三方バルブ２０は、処理機１０の吸湿性液体供給部１５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。即ち、液槽１７に溜められた吸湿性液体Ｌは、一部がポンプ１９によってくみ上げられて管１８に流れて再利用され、一部はポンプ５２によって第１の吸湿液管路５０に流れて再生される。
【００４１】
次に、再生機３０について説明する。再生機３０は、吸気口３２と排気口３３とを有する筐体３１を備えている。筐体３１は、吸湿性液体Ｌの再生処理を行う処理空間を形成している。なお、再生機３０は、上述のように、吸湿性液体Ｌの再生処理のために用いられるが、これは再生機３０に取り込まれる空気についてみると、処理機１０と同様にこの空気の調湿処理を行っているとも理解できる。再生機３０での吸湿性液体Ｌの再生処理において、吸湿性液体Ｌから空気に水分を放出し、又は吸湿性液体Ｌが空気中の水分を吸収するからである。よって、再生機３０も処理機１０と同様に空気の調湿処理を行う調湿装置であるといえる。
【００４２】
再生機３０は、排気用のファン３４を有しており、筐体３１内の空気を強制的に排気する。また、筐体３１内から空気を排気することにより、外気が吸気口３２を通じて筐体３１内に取り込まれる。
【００４３】
筐体３１内には、吸湿性液体Ｌを供給する吸湿性液体供給部３５と、吸湿性液体Ｌを一時的に滞留させる熱交換コイル３６と、熱交換コイル３６を通った吸収性液体Ｌを入れる液槽３７とを有する。吸湿性液体供給部３５は、処理機１０から送られてきた吸湿性液体Ｌを供給する第１の供給部３５ａと、液槽３７内の吸湿性液体Ｌを供給する第２の供給部３５ｂとを有している。第１の供給部３５ａ、第２の供給部３５ｂはいずれも、吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿性液体供給口としての複数のノズルを有している。熱交換コイル３６は、処理機１０が有する熱交換コイル１６と同じ構成を有しているので、熱交換コイル１６の説明と合わせて後述する。熱交換コイル３６は、ヒートポンプ２１の熱交換器を構成している。
【００４４】
再生機３０は、液槽３７内の吸湿性液体Ｌを第２の供給部３５ｂに供給するための管３８を有している。管３８にはポンプ３９が取り付けられており、液槽３７内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。また、この管３８には、加熱源４０が取り付けられており、液槽３７から吸い上げた吸湿性液体Ｌを加熱する。第２の供給部３５ｂは、液槽３７から吸い上げられた吸湿性液体Ｌを滴下し、熱交換コイル３６において吸湿性液体Ｌに空気を通すことにより再生処理を行う。このように管３８を用いて液槽３７内の吸湿性液体Ｌを循環させることにより、再生機３０は、吸湿性液体Ｌの再生処理を繰り返し行う。
【００４５】
また、再生機３０は、液槽３７に給水を行う給水管４１を有する。給水管４１上には、バルブ４２が設けられており、バルブ４２によって給水の制御を行う。
【００４６】
液槽３７には、第２の吸湿液管路５１が接続されている。液槽３７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。再生機３０のその他の構成は、処理機１０と同じである。
【００４７】
調湿システム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、処理機１０における再冷却の負荷および再生機３０における再加熱の負荷の軽減に寄与する。
【００４８】
次に、熱交換コイルについて説明する。上述のように、処理機１０の熱交換コイル１６と再生機３０の熱交換コイル３６とは同じ構成であるので、以下では熱交換コイル１６について説明する。図２（ａ）は、第１の実施の形態の熱交換コイル１６の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＤ２方向中央で切断して図２（ａ）の左方向に見た側断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＤ１方向中央で切断して図２（ａ）の下方向に見た熱交換コイル１６の平断面図である。
【００４９】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、熱交換コイル１６は、フレーム６０に、所定の間隔で互いに平行に配置された複数のプレートフィン６１が固定されている。熱交換コイル１６は、各プレートフィン６１の面の広がる方向が吸湿性液体Ｌの落下方向および空気の流れる方向と平行になるように処理機１０に固定される。本実施の形態では、吸湿性液体供給部１５からの吸湿性液体Ｌの落下方向は、重力方向（図２（ａ）のＤ１方向）であり、空気の流れる方向は、吸気口１２から排気口１３へ向かう方向（図２（ａ）のＤ２方向）である。換言すれば、熱交換コイル１６は、図２（ａ）の上方に吸湿性液体供給部１５が位置し、図２（ａ）の一の側面（右側面）が吸気口１２に対向し、かつ他方の側面（左側面）が排気口１３に対向するように、処理空間内に配置される。
【００５０】
プレートフィン６１の間を吸湿性液体Ｌおよび空気が通過することにより、吸湿性液体Ｌおよび空気とプレートフィン６１との間で熱交換が行われる。隣り合うプレートフィン６１の間隔は、狭すぎると、吸湿性液体Ｌの表面張力により、吸湿性液体Ｌが詰まってしまう。プレートフィン６１の間隔は、広すぎると、吸湿性液体Ｌと空気との接触面積が小さくなってしまう。従って、これらの要素を考慮して、プレートフィン６１の間隔は決定される。プレートフィン６１の間隔は、３〜１０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは４〜８ｍｍであり、最も好ましくは５〜６ｍｍである。
【００５１】
熱交換コイル１６は、圧縮機２２または膨張弁２３から流れてきた冷媒を流通させる冷媒流通機構を有している。冷媒流通機構は、入力ヘッダ６２ａと、出力ヘッダ６２ｂと、伝熱管６２ｃからなる。図２（ｂ）に示すように、伝熱管６２ｃは、プレートフィン６１を貫通して延びている。伝熱管６２ｃを流れる冷媒の温度がプレートフィン６１に伝達される。伝熱管６２ｃは、プレートフィン６１に対して垂直な複数の直管部分を有し、複数の直管部分がプレートフィン６１の外側で接続されて１つの流路を構成している。図２（ｂ）では一の伝熱管６２しか描かれていないが、図２（ｃ）に示すように、冷媒流通機構は、Ｄ２方向に複数段の伝熱管６２ｃを有する。
【００５２】
複数の伝熱管６２ｃの各入力端は、いずれも入力ヘッダ６２ａに接続されており、複数の伝熱管６２ｃの各出力端は、いずれも出力ヘッダ６２ｂに接続されている。入力ヘッダ６２ａおよび出力ヘッダ６２ｂは、それぞれ冷媒管２４ａおよび冷媒管２４ｂに接続されている。入力ヘッダ６２ａの冷媒管２４ａは、複数の伝熱管６２ｃの並列方向の一端（図２（ａ）の右側）で入力ヘッダ６２ａに接続し、出力ヘッダ６２ｂの冷媒管２４ｂは、複数の伝熱管６２ｃの並列方向の他端（図２（ａ）の左側）で出力ヘッダ６２ｂに接続している。このような構成により、冷媒管２４ａから入力ヘッダ６２ａに流れ込んだ冷媒が並列された複数の伝熱管６２ａのすべてに満遍なく行き渡って出力ヘッダ６２ｂの冷媒管２４ｂから流出するので、プレートフィン６１を空気の流れる方向にムラなく加熱又は冷却できる。
【００５３】
熱交換コイル１６において、空気が導入される面（吸気口１２に対向する面）および空気が排出される面（排気口１３に対向する面）には、それぞれ吸収材６３ａ、６３ｂが設けられる。吸収材６３ａ、６３ｂは、フレーム６０に保持される。吸収材６３ａ、６３ｂは、例えばスポンジで構成される。フレーム６０は、吸収材６３ａ、６３ｂを着脱可能に保持してよい。
【００５４】
空気が導入される面に設けられた吸収材６３ａは、処理機１０の外部から熱交換コイル１６に空気が導入される際に処理機１０の外部の埃等をブロックする。空気が排出される面に設けられた吸収材６３ｂは、熱交換コイル１６内に供給された吸湿性液体Ｌが処理機１０の外部である調湿対象空間に排出されることを防ぐ。
【００５５】
熱交換コイル１６には、滞留部材としての複数の平板６５が設けられている。平板６５は、隣り合うプレートフィン６１の間に配置され、隣り合うプレートフィン６１を連結している。平板６５は、吸湿性液体Ｌの落下方向（重力方向）に垂直な向き（地面に対して水平な向き）でプレートフィン６１に固定されている。平板６５は、空気の流れる方向（図２（ａ）のＤ２方向）全長に渡る形状を有している。平板６５は、吸湿性液体Ｌの落下方向（図２（ａ）のＤ１方向）に複数段（図２の例では３段）設けられる。なお、平板６５は、プレートフィン６１に溶接その他の手段によって固着されてもよいし、プレートフィン６１と一体的に形成されてもよい。
【００５６】
平板６５には、所定の間隔で複数の孔６５ａが設けられる。これにより、吸湿性液体供給部１５から熱交換コイル１６に供給された吸湿性液体Ｌは、プレートフィン６１の間を通って重力方向に落下するが、平板６５がこれを受け止めて、平板６５が受けた吸湿性液体Ｌは孔６５ａを通って重力方向に落下する。即ち、孔６５ａを有する平板６５は、吸湿性液体Ｌの流路を局所的に複数のコイルフィンの間隔よりも狭くするものであり、この孔６５ａによって狭流路部が形成される。そして、この局所的な狭流路部によって吸湿性液体Ｌの落下方向への流速が遅くなり、吸湿性液体Ｌが熱交換コイル１６に滞留する時間が長くなる。
【００５７】
図２（ｂ）に示すように、この熱交換コイル１６において、空気が流れる方向には、空気の流路を狭める狭流路部は形成されていない。熱交換コイル１６における空気の流路の広さは、空気が導入される吸気口１２側から、空気が排出される排出口１３側にかけて、一定である。平板６５を有しない従来の熱交換コイルと比較しても、平板６５の厚さの分だけ空気の流路が狭まるだけであり、即ち殆ど流路は狭くなっていない。よって、従来の熱交換コイルと比較して、吸気口１２や排気口１３の構造および駆動の条件が同一であるという条件で、熱交換コイル１６内での空気の流速や流量は従来の熱交換コイルの場合と殆ど変わらない。よって、従来と同一のエネルギー量で、従来よりも湿度変化が大きい調湿空気を、従来と同じ量および風速で、空調対象空間に供給できる。
【００５８】
次に、本実施の形態の調湿システム１の動作について説明する。最初に、調湿システム１の動作の概要について述べる。本実施の形態の調湿システム１は、処理機１０が調湿対象空間の空気又は外気を取り込み、取り込んだ空気を吸湿性液体Ｌに通すことにより、空気と吸湿性液体Ｌとの間で水分の授受を行なって、空気の湿度を調整し、調湿された空気を調湿対象空間に排出する。処理機１０において湿度調整に用いられた吸湿性液体Ｌは再生機３０に送られ、再生機３０にて元の溶液濃度に再生される。
【００５９】
以下、除湿処理を例として、調湿システム１の動作を詳しく説明する。調湿システム１にて除湿を行う場合には、ヒートポンプ２１は、熱交換コイル１６を蒸発器、熱交換コイル３６を凝縮器として機能させる。処理機１０の液槽１７には、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを入れておく。
【００６０】
処理機１０は、液槽１７から溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを吸い上げて、吸湿性液体供給部１５に供給する。吸湿性液体供給部１５では、吸湿性液体Ｌを複数のノズルから滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、熱交換コイル１６に一時的に滞留する。
【００６１】
処理機１０は、上記の動作と同時に、ファン１４を作動させることにより、吸気口１２から空気を取り込み、取り込んだ空気を熱交換コイル１６に下方から供給する。熱交換コイル１６に滞留した溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌと空気とが接触し、空気中の水分が吸湿性液体Ｌに吸収される。また、熱交換コイル１６は、蒸発器として機能しているので、熱交換コイル１６によって吸湿性液体Ｌおよび空気が冷却される。吸湿性液体Ｌは冷却されることにより、空気中の水分を吸収しやすくなる。また、空気が冷却されると、空気の飽和水蒸気量が減少するので、空気中の水分は吸湿性液体にいっそう吸収されやすくなる。
【００６２】
吸湿性液体供給部１５から滴下された吸湿性液体Ｌは、熱交換コイル１６のプレートフィン６１に付着した後、自重の作用により、プレートフィン６１を伝って下方に流れる。吸湿性液体Ｌは、プレートフィン６１の間にある平板６５で一旦下向きの流れが止められ、平板６５の孔６５ａから再び下方に流れる。このようにして、プレートフィン６１の最も下端まで流れた吸湿性液体Ｌはプレートフィン６１を離れて落下し、液層１７に溜められる。
【００６３】
処理機１０は、上述のようにして、熱交換コイル１６を通った吸湿性液体Ｌを液槽１７にて回収する。処理機１０は、液槽１７の吸湿性液体Ｌを管１８によって吸い上げ、吸湿性液体供給部１５から再び吸湿性液体Ｌを供給する。このように液槽１７に入れられた吸湿性液体Ｌを循環させることにより、吸湿性液体Ｌを効率的に利用して調湿を行うことができる。
【００６４】
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。調湿システム１は、処理機１０の液槽１７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を通じて再生機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２０によって調節する。
【００６５】
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を再生処理する。具体的には、再生機３０は、第１の吸湿液管路５０を通じて供給された吸湿性液体Ｌを第１の供給部３５ａから滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、熱交換器３６に一時的に滞留される。
【００６６】
再生機３０は、上記の動作と同時に、ファン３４を作動させることにより、外気を取り込み、取り込んだ外気を熱交換コイル３６に下方から供給する。熱交換コイル３６に滞留した溶液濃度の低い吸湿性液体Ｌと空気とが接触するため、吸湿性液体Ｌの水分が空気中に逃げる。また、熱交換コイル３６は、凝縮器として機能しているので、熱交換コイル３６によって吸湿性液体Ｌおよび空気が加熱される。吸湿性液体Ｌは加熱されることにより、吸湿性液体Ｌ中の水分が空気中に脱離しやすくなる。また、空気が加熱されると、空気の飽和水蒸気量が増加するので、吸湿性液体Ｌ中の水分はいっそう脱離しやすくなる。
【００６７】
再生機３０は、熱交換コイル３６を通った吸湿性液体Ｌを、吸収材４７を介して液槽３７にて回収する。再生機３０は、液槽３７に入った吸湿性液体Ｌを管３８によって吸い上げる。管３８を通じて吸い上げられる吸湿性液体Ｌは、加熱源４０によって加熱される。再生機３０は、加熱された吸湿性液体Ｌを吸湿性液体供給部３５ｂから供給する。このように加熱源４０によって加熱されることにより、吸湿性液体Ｌは、水分がさらに脱離しやすい状態となり、効率的に吸湿性液体Ｌを再生できる。熱交換コイル３６と液槽３７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。
【００６８】
再生処理が行われた液槽３７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、吸湿性液体Ｌの温度が低下する。以上、本実施の形態の調湿システム１の除湿の動作について説明した。
【００６９】
上記では、本実施の形態の調湿システム１の除湿の動作について説明したが、加湿の動作を行う場合には、処理機１０と再生機３０の役割を入れ替えればよい。具体的には、ヒートポンプ２１の熱交換コイル１６を凝縮器とし、熱交換コイル３６を蒸発器として作動させる。なお、加湿動作における吸湿性液体Ｌの再生処理としては、バルブ４２を開いて給水手段４１から水を供給してもよい。
【００７０】
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。例えば、上記した実施の形態では、ヒートポンプ２１を用いた調湿システム１の例について説明したが、本発明の調湿装置は必ずしもヒートポンプ２１を用いる必要はなく、吸湿性液体Ｌを用いて調湿を行う調湿装置であれば適用することが可能である。例えば、処理機１０側と再生機３０側で異なる熱源をそれぞれ用いてもよい。処理機１０および再生機３０の熱源には、例えば、冷水や温水を供給することにより、吸湿性液体Ｌと熱交換を行う構成を採用することができる。
【００７１】
また、熱交換コイルも、上記の構成に限られない。以下、熱交換コイルの他の実施の形態を説明する。
【００７２】
（熱交換コイルの第２の実施の形態）
図３（ａ）は、第２の実施の形態の熱交換コイル２６の側断面図であり、図２（ｂ）に対応する図である。図３（ｂ）は、第２の実施の形態の熱交換コイル１６の平断面図であり、図２（ｃ）に対応する図である。図３（ａ）、（ｂ）において、図２（ｂ）、（ｃ）と同一の構成については、同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。
【００７３】
第２の実施の形態の熱交換コイル２６が第１の実施の形態の熱交換コイル１６と異なるのは、狭流路部を形成する滞留部材である。第２の実施の形態の熱交換コイル２６は、滞留部材として、屈曲板６６を備えている。この屈曲板６６は、隣り合うプレートフィン６１吸湿性液体の落下方向（重力方向）に突出するよう屈曲している。屈曲板６６は、空気の流れる方向（熱交換コイル２６における空気が導入される面から空気が排出される面への方向）の全長に渡る形状を有している。
【００７４】
屈曲板６６は、吸湿性液体Ｌの落下方向（重力方向）に複数段（図３の例では３段）設けられる。屈曲板６６は、プレートフィン６１に溶接その他の手段によって固着されてもよいし、プレートフィン６１と一体的に形成されてもよい。屈曲板６６は、空気の流れる方向から見て下に凸の形状、具体的にはＶ字形状をなすように、プレートフィン６１の間に固定される。
【００７５】
屈曲板６６には所定の間隔で複数の孔６６ａが設けられている。孔６６ａは、屈曲板６６の最下位置、即ち屈曲点に形成されている。これにより、吸湿性液体供給部１５から熱交換コイル２６に供給された吸湿性液体Ｌは、プレートフィン６１の間を通って重力方向に落下するが、屈曲板６６がこれを受け止めて、屈曲板６６が受けた吸湿性液体Ｌは孔６６ａを通って重力方向に落下する。即ち、孔６６ａを有する屈曲板６６は、吸湿性液体Ｌの流路を局所的に複数のコイルフィンの間隔よりも狭くするものであり、この孔６６ａによって狭流路部が形成される。そして、この局所的な狭流路部によって吸湿性液体Ｌの落下方向への流速が遅くなり、吸湿性液体Ｌが熱交換コイル２６に滞留する時間が長くなる。
【００７６】
図３（ａ）に示すように、熱交換コイル２６において、空気が流れる方向には、空気の流路を狭める狭流路部は形成されていない。熱交換コイル２６における空気の流路の広さは、空気が導入される吸気口１２側から、空気が排出される排出口１３側にかけて、一定である。屈曲板６６を有しない従来の熱交換コイルと比較しても、屈曲板６６の厚さの分だけ空気の流路が狭まるだけであり、即ち殆ど流路は狭くなっていない。よって、従来の熱交換コイルと比較して、吸気口１２や排気口１３の構造および駆動の条件が同一であるという条件で、熱交換コイル２６内での空気の流速や流量は従来の熱交換コイルの場合と殆ど変わらない。よって、従来と同一のエネルギー量で、従来よりも湿度変化が大きい調湿空気を、従来と同じ量および風速で、空調対象空間に供給できる。
【００７７】
（熱交換コイルの第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、滞留部材が屈曲した屈曲板６６であり、空気の流れる方向から見てＶ字形状をなしていたが、滞留部材はこれに限らない。図４は、第３の実施の形態の熱交換コイルの側断面図であり、図３（ａ）に対応する図である。図４において、図３（ａ）と同一の構成については、同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。
【００７８】
第３の実施の形態の熱交換コイル４６は、第２の実施の形態の屈曲板６６に代えて、湾曲板６７を備えている。湾曲板６７は、空気の流れる方向から見て下に凸のＵ字形状をなす半管である。湾曲板６７には、所定の間隔で複数の孔６７ａが設けられている。孔６７ａは、湾曲板６７の最下位置（変局点）に形成されている。この熱交換コイル６４においても、第２の実施の形態と同様に、孔６７ａによって狭流路部が形成され、この局所的な狭流路部によって吸湿性液体Ｌの落下方向への流速が遅くなり、吸湿性液体Ｌが熱交換コイル４６に滞留する時間が長くなる。
【００７９】
（熱交換コイルのその他の実施の形態）
以上の説明では、平板６５、屈曲板６６、湾曲板６７に所定の間隔で孔６５ａ、６６ａ、６７ａが複数形成されることにより、この孔６５ａ、６６ａ、６７ａが狭流路部として吸湿性液体Ｌを下方に通過させる構成としたが、これらの孔の代わりに、平板６５、屈曲板６６、湾曲板６７の長手方向に形成された溝が狭流路部として吸湿性液体Ｌを下方に通過させてよい。換言すれば、上記の実施の形態において１つの部材として形成されていた平板６５や屈曲板６６や湾曲板６７がプレートフィン６１の並列方向に２つの部材に分割されて、隣り合うプレートフィン６１の一方に平板６５や屈曲板６６や湾曲板６７の一方の部材が取り付けられ、隣り合うプレートフィン６１の他方に平板６５や屈曲板６６や湾曲板６７の他方の部材が取り付けられてよい。
【００８０】
さらに、狭流路部は、滞留部材をプレートフィンの間に設けることによって形成されなくてもよい。例えば、プレートフィン６１自体が屈曲することで、複数のコイルフィンの間に、吸湿性液体Ｌの流路が隣り合うコイルフィンの間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されてよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、複数のコイルフィンの間に狭流路部を設けるという構造的な措置によって、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させることができ、それによってエネルギー利用効率を向上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湿式の調湿装置等として有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 調湿システム
１０ 処理機
１１ 筐体
１２ 吸気口
１３ 排気口
１４ ファン
１５ 吸湿性液体供給部
１６ 熱交換コイル
１７ 液槽
１８ 管
１９ ポンプ
２０ 三方バルブ
２１ ヒートポンプ
２２ 圧縮機
２３ 膨張弁
２４ 冷媒管
３０ 再生機
３１ 筐体
３２ 吸気口
３３ 排気口
３４ ファン
３５ 吸湿性液体供給部
３６ 熱交換コイル
３７ 液槽
３８ 管
３９ ポンプ
４０ 加熱源
４１ 給水管
４２ 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
５４ 熱交換器
６０ フレーム
６１ プレートフィン
６２ａ 入力ヘッダ
６２ｂ 出力ヘッダ
６２ｃ 伝熱管
６３ａ、６３ｂ 吸収材
６５ 平板
２６ 熱交換コイル
６６ 屈曲板
４６ 熱交換コイル
６７ 湾曲板
６５ａ、６６ａ、６７ａ 孔
【技術分野】
【０００１】
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湿式の調湿装置およびそれを用いた調湿システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、塩化リチウム等の吸湿性液体を空気に接触させて空気の調湿を行う調湿装置が知られている。吸湿性液体は、溶液濃度が高いほど、また、温度が低いほど、その飽和蒸気圧が低くなり、水分を吸収しやすくなる。逆に、吸湿性液体は、溶液濃度が低いほど、また、温度が高いほど、その飽和蒸気圧が高くなり、水分が脱離しやすくなる。吸湿性液体を用いた調湿装置は、吸湿性液体の上記の性質を利用して、空気中の水分を吸湿性液体に吸収させて空気を除湿し、逆に吸湿性液体の水分を空気に放出して空気を加湿する。
【０００３】
上記のような調湿装置を一つは処理機（室内機）として用い、もう一つは再生機（室外機）として用いて、調湿システムが構成される。処理機は、調湿対象空間から空気を取り込み、取り込んだ空気と吸湿性液体とを接触させることにより、取り込んだ空気を除湿または加湿して調湿対象空間に放出する処理を行う。再生機は、処理機で空気と接触することで、希釈化または濃縮された吸湿性液体を再生する処理を行う。
【０００４】
具体的には、処理機にて除湿処理を行う場合には、高濃度かつ低温の吸湿性液体を空調対象空間の空気と接触させることで、空気中の水分を吸湿性液体に吸収させて空気を除湿して空調対象空間に戻す。このような空気の除湿に伴って、吸湿性液体は空気中の水分を吸収して希釈化される。
【０００５】
希釈化された吸湿性液体は、再生のために処理機から再生機に送られる。再生機では、この希釈化された吸湿性液体から水分を放出させることで、吸湿性液体を再び高濃度にする。このように再生機で再生（濃縮）された吸湿性液体は、再び処理機に戻される。処理機では、再生機で再生された吸湿性液体を冷却して用いる。これは上述のように、吸湿性液体は低温の方が水分を吸収しやすく、よって、除湿効果が上がるからである。
【０００６】
従来の調湿装置では、吸湿性液体と空気とを接触するために、充填材が用いられる。吸湿性液体は、処理空間内で、充填材の上方から供給され、充填材に滞留して、充填材からその下に設けられた液槽に落下する。空気は、処理空間内に取り込まれて、充填材を通過して、処理空間から空調対象空間に放出される。充填材に滞留する吸湿性液体と充填材を通過する空気とが充填材内で接触することで、上述のように吸湿性液体と空気との間で水分の授受が行われる。なお、空調対象空間の空気を加湿する場合は、処理機と再生機とで上記と逆の処理が行われる。
【０００７】
このような吸湿性液体を用いた調湿システムにおいて、エネルギーの利用効率を向上させる技術が提案されている（例えば特許文献１）。ここで、エネルギーの利用効率とは、調湿システムに加えたエネルギーの総和に対して、除湿あるいは加湿によって空気と吸湿性液体との間で授受される水分の量の割合である。
【０００８】
この調湿システムは、吸湿性液体を処理空間内で滞留させる部材として従来の充填材に代えて熱交換コイルを採用することで、除湿に用いる吸湿性液体を冷却した上で処理空間に供給するための冷却器や、加湿に用いる吸湿性液体を加熱した上で処理空間に供給するための加熱器を省略した構成としている。即ち、この調湿システムでは、吸湿性液体を空気と接触させるために処理空間内で供給された吸湿性液体を滞留させる部材自体を、加熱又は冷却することとしている。
【０００９】
熱交換コイルが吸湿性液体を滞留させる部材として加熱又は冷却されると、吸湿性液体が加熱又は冷却されて空気との水分の授受が行われ易くなる。それに加えて、この熱交換コイルを通過する空気も同時に加熱または冷却されるので、空気の飽和水蒸気量が変化し、空気についても吸湿性液体との間で水分の授受が行なわれ易くなる。これにより、従来の充填材を用いた場合と比較して、空気と吸湿性液体との間の水分の授受、即ち、空気の除湿および加湿が行われ易くなり、エネルギー利用効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２９３８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、熱交換コイルは、一般的には伝熱性を持たせるために金属製であって、親水性がないため、充填材の場合と比較すると、吸湿性液体供給部から滴下された吸湿性液体は、速い速度で熱交換コイルを伝って流れ落ちていく。このため、熱交換コイルを流れる空気の速度に対して吸湿性液体の落下速度が高速となる。吸湿性液体が熱交換コイルを高速に流れ落ちると、吸湿性液体と空気と間で十分に水分の授受をすることができず、従って吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が減少する。また、吸湿性液体と熱交換コイルとの間の熱交換の量も不足し、吸湿性液体が十分に加熱又は冷却されないので、これによっても、空気との間の水分授受量が減少することになる。
【００１２】
上記の問題を解決するために、処理空間への吸湿性液体の供給量を増加させることが考えられる。しかしながら、吸湿性液体の供給量を増加させても、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が増えるわけではなく、逆に多量の吸湿性液体を供給するためにポンプの動力や吸湿性液体の保有量が増加して、エネルギー利用効率が低下する。
【００１３】
また、上記の問題を解決するために、気流の速度を増加させることも考えられる。しかしながら、この場合にも吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が増加するわけでないので、加湿や除湿の効果は気流の速度に反比例してしまい、気流の速度を増加させるほど調湿装置から出力される空気の湿度変化が乏しい状態となってしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、吸湿性液体を一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体を加熱または冷却する熱交換コイルを備えた調湿装置において、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の調湿装置は、空気の調湿処理を行う処理空間を形成するとともに、前記処理空間外から空気を取り込む吸気口と前記処理空間内の空気を前記処理空間外に排出する排気口とを備えた筐体と、空気との間で水分の授受を行う吸湿性液体を前記処理空間内にて吸湿性液体供給口から供給する吸湿性液体供給部と、前記処理空間内の前記吸湿性液体供給口の下方に配置され、前記吸湿性液体供給口から供給されて落下した吸湿性液体を空気と接触させるために一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体を加熱または冷却する熱交換コイルと備え、前記調湿装置は、前記吸気口から前記調湿対象空間内に取り込まれた空気が、前記熱交換コイルの一方の側面から供給されて、前記熱交換コイルの他方の側面から前記排気口を通して前記調湿対象空間外に排出するよう構成され、前記熱交換コイルは、前記吸湿性液体供給口からの前記吸湿性液体の落下の方向および前記熱交換コイルの前記一方の側面から前記他方の側面への方向に広がるとともに互いに間隔をあけて配置され、加熱又は冷却される複数のコイルフィンを含み、前記吸湿性液体および前記空気は、前記複数のコイルフィンの間を通ることで互いに接触し、前記複数のコイルフィンの間に、前記吸湿性液体の流路が前記複数のコイルフィンの前記間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されている。
【００１６】
この構成により、複数のコイルフィンの間を流れる吸湿性液体は、狭流路部で滞留することにより熱交換コイルに滞留する時間が長くなるので、空気との間で水分の授受を行うための十分な時間が確保され、かつ吸湿性液体と熱交換コイルとの熱交換も十分に行われるので、それによっても吸湿性液体と空気との間の水分の授受が促進され、結果として吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量が増加する。
【００１７】
また、上記の調湿装置において、前記コイルフィンは、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向には、空気の流路が一定の広さとなるように構成されている。
【００１８】
上述のように、吸湿性液体の流路は狭流路部によって局所的に狭くなるが、この構成によれば、空気の流路の広さは熱交換交換コイルの一方の側面から他方の側面にかけて一定であり、狭流路部によって空気の流れが妨げられることはなく、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させつつ十分な調湿空気を調湿対象空間に供給できる。
【００１９】
また、上記の調湿装置において、前記複数のコイルフィンの間には、落下する吸湿性液体を受けるとともに、前記吸湿性液体を通過させる孔が前記狭流路部として形成された、滞留部材が設けられている。
【００２０】
この構成により、前記吸湿性液体供給口から供給された吸湿性液体は、滞留部材で滞留した後に孔を通じて落下するので、熱交換コイルに滞留する時間が長くなり、空気と吸湿性液体との間の水分授受量を増加させることができる。この滞留部材は、吸湿性液体供給口からの吸湿性液体の落下の方向に複数段にわたって設けられてよい。
【００２１】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に対して垂直に設けられた平板である。この構成により、前記吸湿性液体供給口から供給された吸湿性液体は、平板である滞留部材に当たってそこに滞留し、孔から落下するので、隣り合うコイルフィンの間に孔の開いた平板を挿入するという簡単な構成で、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させることができる。
【００２２】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＶ字形状をなすよう設けられた屈曲板であり、屈曲点に前記孔が形成されている。この構成によっても、隣り合うコイルフィンの間に孔の開いた屈曲板を挿入するという簡単な構成で、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を向上させることができる。
【００２３】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＵ字形状をなすよう設けられた湾曲板であり、最下位置に前記孔が形成されている。この構成によっても、隣り合うコイルフィンの間に孔の開いた湾曲板を挿入するという簡単な構成で、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を向上させることができる。
【００２４】
また、上記の調湿装置において、前記滞留部材は、伝熱性を有する部材で構成されている。この構成により、コイルフィンの熱が滞留部材にも伝わり、滞留部材に滞留する吸湿性液体を効率よく加熱又は冷却することができる。
【００２５】
また、上記の調湿装置は、調湿処理された空気を調湿対象空間に排気する処理機、または処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機である。
【００２６】
本発明の別の態様は、調湿処理を行った空気を調湿対象空間に排気する処理機として上記の調湿装置を備え、前記処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機として上記の調湿装置を備え、前記再生機で再生された吸湿性液体を前記処理機での調湿処理に用いる調湿システムである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、複数のコイルフィンの間に狭流路部を設けるという構造的な措置によって、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させることができ、それによってエネルギー利用効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の調湿装置の構成を示す図である。
【図２（ａ）】本発明の第１の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す斜視図である。
【図２（ｂ）】本発明の第１の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す側断面図である。
【図２（ｃ）】本発明の第１の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す平断面図である。
【図３（ａ）】本発明の第２の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す側断面図である。
【図３（ｂ）】本発明の第２の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す平断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の熱交換コイルの構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態の調湿システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態の調湿システム１の構成を示す図である。調湿システム１は、２つの調湿装置１０、３０を含んでいる。第１の調湿装置１０は、調湿対象空間（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と接触させることにより調湿を行い、調湿処理された空気を調湿対象空間に戻す処理機である。第２の調湿装置３０は、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である。
【００３０】
ここで、吸湿性液体Ｌ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Ｌ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、処理機１０で除湿を行う場合には、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを冷却し、冷却した吸湿性液体Ｌと空気を接触させることにより、吸湿性液体Ｌ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Ｌに水分が吸収されるので、吸湿性液体Ｌの溶液濃度は低くなる。溶液濃度が低い吸湿性液体Ｌでは十分な除湿を行えないので、再生機３０では、吸湿性液体Ｌ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Ｌに戻す。なお、加湿の場合は、逆に、処理機１０での加湿処理によって吸湿性液体Ｌの溶液濃度が高くなるので、再生機３０では吸湿性液体Ｌ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Ｌに戻す。
【００３１】
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。
【００３２】
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システム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。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、処理機１０の構成について説明する。処理機１０は、吸気口１２と排気口１３とを有する筐体１１を備えている。筐体１１は、空気の調湿処理を行う処理空間を形成している。排気口１３は、排気用のファン１４を有しており、処理空間内の空気を強制的に排気する。また、処理空間内から空気を排出することにより、処理空間内が外部に対して負圧となり、筐体１１の外部の空気が吸気口１２を通じて筐体１１内に取り込まれる。
【００３５】
筐体１１内には、吸湿性液体供給部１５と、熱交換コイル１６と、液槽１７とを有する。吸湿性液体供給部１５は、吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿性液体供給口として、複数のノズルを有している。複数のノズルから吸湿性液体Ｌを滴下することにより、熱交換コイル１６に吸湿性液体Ｌを供給する。
【００３６】
熱交換コイル１６は、吸湿性液体供給部１５から供給された吸湿性液体Ｌを一時的に滞留させる。熱交換コイル１６には、吸気口１２から取り込まれた空気が吸気口１２に対抗する側面（図１の右側面）から供給される（図１において、矢印は、空気の流れを示す）。これにより、上方から供給される吸湿性液体Ｌと右側面から供給される空気とが熱交換コイル１６内で接触し、吸湿性液体Ｌと空気との間で水分の授受が行なわれる。熱交換コイル１６の具体的な構成については、後述する。
【００３７】
熱交換コイル１６は、ヒートポンプ２１の熱交換器を構成している。ここでヒートポンプ２１の構成について説明する。ヒートポンプ２１は、処理機１０の熱交換コイル１６と、再生機３０の熱交換コイル３６と、圧縮機２２と、膨張弁２３と、これらをつなぐ冷媒管２４とを備えている。ヒートポンプ２１は、冷媒の流れを逆転させることにより、熱交換コイル１６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。熱交換コイル３６は、熱交換コイル１６とは逆の処理を行う。
【００３８】
熱交換コイル１６は、吸湿性液体供給部１５から供給された吸湿性液体Ｌを一時的に滞留させると共に、滞留する吸湿性液体Ｌと熱交換コイル１６を通る空気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によって空気を加湿するか除湿するかによる。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および空気を加熱する。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および空気を冷却する。
【００３９】
液槽１７には、熱交換コイル１６から落下した吸収性液体Ｌが溜められる。処理機１０は、液槽１７内の吸湿性液体Ｌを吸湿性液体供給部１２に供給するための管１８を有している。管１８にはポンプ１９が取り付けられており、液槽１７内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。
【００４０】
液槽１７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１７から吸湿性液体Ｌを吸い上げるための管１８に三方バルブ２０を介して接続されている。三方バルブ２０は、処理機１０の吸湿性液体供給部１５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。即ち、液槽１７に溜められた吸湿性液体Ｌは、一部がポンプ１９によってくみ上げられて管１８に流れて再利用され、一部はポンプ５２によって第１の吸湿液管路５０に流れて再生される。
【００４１】
次に、再生機３０について説明する。再生機３０は、吸気口３２と排気口３３とを有する筐体３１を備えている。筐体３１は、吸湿性液体Ｌの再生処理を行う処理空間を形成している。なお、再生機３０は、上述のように、吸湿性液体Ｌの再生処理のために用いられるが、これは再生機３０に取り込まれる空気についてみると、処理機１０と同様にこの空気の調湿処理を行っているとも理解できる。再生機３０での吸湿性液体Ｌの再生処理において、吸湿性液体Ｌから空気に水分を放出し、又は吸湿性液体Ｌが空気中の水分を吸収するからである。よって、再生機３０も処理機１０と同様に空気の調湿処理を行う調湿装置であるといえる。
【００４２】
再生機３０は、排気用のファン３４を有しており、筐体３１内の空気を強制的に排気する。また、筐体３１内から空気を排気することにより、外気が吸気口３２を通じて筐体３１内に取り込まれる。
【００４３】
筐体３１内には、吸湿性液体Ｌを供給する吸湿性液体供給部３５と、吸湿性液体Ｌを一時的に滞留させる熱交換コイル３６と、熱交換コイル３６を通った吸収性液体Ｌを入れる液槽３７とを有する。吸湿性液体供給部３５は、処理機１０から送られてきた吸湿性液体Ｌを供給する第１の供給部３５ａと、液槽３７内の吸湿性液体Ｌを供給する第２の供給部３５ｂとを有している。第１の供給部３５ａ、第２の供給部３５ｂはいずれも、吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿性液体供給口としての複数のノズルを有している。熱交換コイル３６は、処理機１０が有する熱交換コイル１６と同じ構成を有しているので、熱交換コイル１６の説明と合わせて後述する。熱交換コイル３６は、ヒートポンプ２１の熱交換器を構成している。
【００４４】
再生機３０は、液槽３７内の吸湿性液体Ｌを第２の供給部３５ｂに供給するための管３８を有している。管３８にはポンプ３９が取り付けられており、液槽３７内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。また、この管３８には、加熱源４０が取り付けられており、液槽３７から吸い上げた吸湿性液体Ｌを加熱する。第２の供給部３５ｂは、液槽３７から吸い上げられた吸湿性液体Ｌを滴下し、熱交換コイル３６において吸湿性液体Ｌに空気を通すことにより再生処理を行う。このように管３８を用いて液槽３７内の吸湿性液体Ｌを循環させることにより、再生機３０は、吸湿性液体Ｌの再生処理を繰り返し行う。
【００４５】
また、再生機３０は、液槽３７に給水を行う給水管４１を有する。給水管４１上には、バルブ４２が設けられており、バルブ４２によって給水の制御を行う。
【００４６】
液槽３７には、第２の吸湿液管路５１が接続されている。液槽３７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。再生機３０のその他の構成は、処理機１０と同じである。
【００４７】
調湿システム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、処理機１０における再冷却の負荷および再生機３０における再加熱の負荷の軽減に寄与する。
【００４８】
次に、熱交換コイルについて説明する。上述のように、処理機１０の熱交換コイル１６と再生機３０の熱交換コイル３６とは同じ構成であるので、以下では熱交換コイル１６について説明する。図２（ａ）は、第１の実施の形態の熱交換コイル１６の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＤ２方向中央で切断して図２（ａ）の左方向に見た側断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＤ１方向中央で切断して図２（ａ）の下方向に見た熱交換コイル１６の平断面図である。
【００４９】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、熱交換コイル１６は、フレーム６０に、所定の間隔で互いに平行に配置された複数のプレートフィン６１が固定されている。熱交換コイル１６は、各プレートフィン６１の面の広がる方向が吸湿性液体Ｌの落下方向および空気の流れる方向と平行になるように処理機１０に固定される。本実施の形態では、吸湿性液体供給部１５からの吸湿性液体Ｌの落下方向は、重力方向（図２（ａ）のＤ１方向）であり、空気の流れる方向は、吸気口１２から排気口１３へ向かう方向（図２（ａ）のＤ２方向）である。換言すれば、熱交換コイル１６は、図２（ａ）の上方に吸湿性液体供給部１５が位置し、図２（ａ）の一の側面（右側面）が吸気口１２に対向し、かつ他方の側面（左側面）が排気口１３に対向するように、処理空間内に配置される。
【００５０】
プレートフィン６１の間を吸湿性液体Ｌおよび空気が通過することにより、吸湿性液体Ｌおよび空気とプレートフィン６１との間で熱交換が行われる。隣り合うプレートフィン６１の間隔は、狭すぎると、吸湿性液体Ｌの表面張力により、吸湿性液体Ｌが詰まってしまう。プレートフィン６１の間隔は、広すぎると、吸湿性液体Ｌと空気との接触面積が小さくなってしまう。従って、これらの要素を考慮して、プレートフィン６１の間隔は決定される。プレートフィン６１の間隔は、３〜１０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは４〜８ｍｍであり、最も好ましくは５〜６ｍｍである。
【００５１】
熱交換コイル１６は、圧縮機２２または膨張弁２３から流れてきた冷媒を流通させる冷媒流通機構を有している。冷媒流通機構は、入力ヘッダ６２ａと、出力ヘッダ６２ｂと、伝熱管６２ｃからなる。図２（ｂ）に示すように、伝熱管６２ｃは、プレートフィン６１を貫通して延びている。伝熱管６２ｃを流れる冷媒の温度がプレートフィン６１に伝達される。伝熱管６２ｃは、プレートフィン６１に対して垂直な複数の直管部分を有し、複数の直管部分がプレートフィン６１の外側で接続されて１つの流路を構成している。図２（ｂ）では一の伝熱管６２しか描かれていないが、図２（ｃ）に示すように、冷媒流通機構は、Ｄ２方向に複数段の伝熱管６２ｃを有する。
【００５２】
複数の伝熱管６２ｃの各入力端は、いずれも入力ヘッダ６２ａに接続されており、複数の伝熱管６２ｃの各出力端は、いずれも出力ヘッダ６２ｂに接続されている。入力ヘッダ６２ａおよび出力ヘッダ６２ｂは、それぞれ冷媒管２４ａおよび冷媒管２４ｂに接続されている。入力ヘッダ６２ａの冷媒管２４ａは、複数の伝熱管６２ｃの並列方向の一端（図２（ａ）の右側）で入力ヘッダ６２ａに接続し、出力ヘッダ６２ｂの冷媒管２４ｂは、複数の伝熱管６２ｃの並列方向の他端（図２（ａ）の左側）で出力ヘッダ６２ｂに接続している。このような構成により、冷媒管２４ａから入力ヘッダ６２ａに流れ込んだ冷媒が並列された複数の伝熱管６２ａのすべてに満遍なく行き渡って出力ヘッダ６２ｂの冷媒管２４ｂから流出するので、プレートフィン６１を空気の流れる方向にムラなく加熱又は冷却できる。
【００５３】
熱交換コイル１６において、空気が導入される面（吸気口１２に対向する面）および空気が排出される面（排気口１３に対向する面）には、それぞれ吸収材６３ａ、６３ｂが設けられる。吸収材６３ａ、６３ｂは、フレーム６０に保持される。吸収材６３ａ、６３ｂは、例えばスポンジで構成される。フレーム６０は、吸収材６３ａ、６３ｂを着脱可能に保持してよい。
【００５４】
空気が導入される面に設けられた吸収材６３ａは、処理機１０の外部から熱交換コイル１６に空気が導入される際に処理機１０の外部の埃等をブロックする。空気が排出される面に設けられた吸収材６３ｂは、熱交換コイル１６内に供給された吸湿性液体Ｌが処理機１０の外部である調湿対象空間に排出されることを防ぐ。
【００５５】
熱交換コイル１６には、滞留部材としての複数の平板６５が設けられている。平板６５は、隣り合うプレートフィン６１の間に配置され、隣り合うプレートフィン６１を連結している。平板６５は、吸湿性液体Ｌの落下方向（重力方向）に垂直な向き（地面に対して水平な向き）でプレートフィン６１に固定されている。平板６５は、空気の流れる方向（図２（ａ）のＤ２方向）全長に渡る形状を有している。平板６５は、吸湿性液体Ｌの落下方向（図２（ａ）のＤ１方向）に複数段（図２の例では３段）設けられる。なお、平板６５は、プレートフィン６１に溶接その他の手段によって固着されてもよいし、プレートフィン６１と一体的に形成されてもよい。
【００５６】
平板６５には、所定の間隔で複数の孔６５ａが設けられる。これにより、吸湿性液体供給部１５から熱交換コイル１６に供給された吸湿性液体Ｌは、プレートフィン６１の間を通って重力方向に落下するが、平板６５がこれを受け止めて、平板６５が受けた吸湿性液体Ｌは孔６５ａを通って重力方向に落下する。即ち、孔６５ａを有する平板６５は、吸湿性液体Ｌの流路を局所的に複数のコイルフィンの間隔よりも狭くするものであり、この孔６５ａによって狭流路部が形成される。そして、この局所的な狭流路部によって吸湿性液体Ｌの落下方向への流速が遅くなり、吸湿性液体Ｌが熱交換コイル１６に滞留する時間が長くなる。
【００５７】
図２（ｂ）に示すように、この熱交換コイル１６において、空気が流れる方向には、空気の流路を狭める狭流路部は形成されていない。熱交換コイル１６における空気の流路の広さは、空気が導入される吸気口１２側から、空気が排出される排出口１３側にかけて、一定である。平板６５を有しない従来の熱交換コイルと比較しても、平板６５の厚さの分だけ空気の流路が狭まるだけであり、即ち殆ど流路は狭くなっていない。よって、従来の熱交換コイルと比較して、吸気口１２や排気口１３の構造および駆動の条件が同一であるという条件で、熱交換コイル１６内での空気の流速や流量は従来の熱交換コイルの場合と殆ど変わらない。よって、従来と同一のエネルギー量で、従来よりも湿度変化が大きい調湿空気を、従来と同じ量および風速で、空調対象空間に供給できる。
【００５８】
次に、本実施の形態の調湿システム１の動作について説明する。最初に、調湿システム１の動作の概要について述べる。本実施の形態の調湿システム１は、処理機１０が調湿対象空間の空気又は外気を取り込み、取り込んだ空気を吸湿性液体Ｌに通すことにより、空気と吸湿性液体Ｌとの間で水分の授受を行なって、空気の湿度を調整し、調湿された空気を調湿対象空間に排出する。処理機１０において湿度調整に用いられた吸湿性液体Ｌは再生機３０に送られ、再生機３０にて元の溶液濃度に再生される。
【００５９】
以下、除湿処理を例として、調湿システム１の動作を詳しく説明する。調湿システム１にて除湿を行う場合には、ヒートポンプ２１は、熱交換コイル１６を蒸発器、熱交換コイル３６を凝縮器として機能させる。処理機１０の液槽１７には、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを入れておく。
【００６０】
処理機１０は、液槽１７から溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを吸い上げて、吸湿性液体供給部１５に供給する。吸湿性液体供給部１５では、吸湿性液体Ｌを複数のノズルから滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、熱交換コイル１６に一時的に滞留する。
【００６１】
処理機１０は、上記の動作と同時に、ファン１４を作動させることにより、吸気口１２から空気を取り込み、取り込んだ空気を熱交換コイル１６に下方から供給する。熱交換コイル１６に滞留した溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌと空気とが接触し、空気中の水分が吸湿性液体Ｌに吸収される。また、熱交換コイル１６は、蒸発器として機能しているので、熱交換コイル１６によって吸湿性液体Ｌおよび空気が冷却される。吸湿性液体Ｌは冷却されることにより、空気中の水分を吸収しやすくなる。また、空気が冷却されると、空気の飽和水蒸気量が減少するので、空気中の水分は吸湿性液体にいっそう吸収されやすくなる。
【００６２】
吸湿性液体供給部１５から滴下された吸湿性液体Ｌは、熱交換コイル１６のプレートフィン６１に付着した後、自重の作用により、プレートフィン６１を伝って下方に流れる。吸湿性液体Ｌは、プレートフィン６１の間にある平板６５で一旦下向きの流れが止められ、平板６５の孔６５ａから再び下方に流れる。このようにして、プレートフィン６１の最も下端まで流れた吸湿性液体Ｌはプレートフィン６１を離れて落下し、液層１７に溜められる。
【００６３】
処理機１０は、上述のようにして、熱交換コイル１６を通った吸湿性液体Ｌを液槽１７にて回収する。処理機１０は、液槽１７の吸湿性液体Ｌを管１８によって吸い上げ、吸湿性液体供給部１５から再び吸湿性液体Ｌを供給する。このように液槽１７に入れられた吸湿性液体Ｌを循環させることにより、吸湿性液体Ｌを効率的に利用して調湿を行うことができる。
【００６４】
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。調湿システム１は、処理機１０の液槽１７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を通じて再生機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２０によって調節する。
【００６５】
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を再生処理する。具体的には、再生機３０は、第１の吸湿液管路５０を通じて供給された吸湿性液体Ｌを第１の供給部３５ａから滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、熱交換器３６に一時的に滞留される。
【００６６】
再生機３０は、上記の動作と同時に、ファン３４を作動させることにより、外気を取り込み、取り込んだ外気を熱交換コイル３６に下方から供給する。熱交換コイル３６に滞留した溶液濃度の低い吸湿性液体Ｌと空気とが接触するため、吸湿性液体Ｌの水分が空気中に逃げる。また、熱交換コイル３６は、凝縮器として機能しているので、熱交換コイル３６によって吸湿性液体Ｌおよび空気が加熱される。吸湿性液体Ｌは加熱されることにより、吸湿性液体Ｌ中の水分が空気中に脱離しやすくなる。また、空気が加熱されると、空気の飽和水蒸気量が増加するので、吸湿性液体Ｌ中の水分はいっそう脱離しやすくなる。
【００６７】
再生機３０は、熱交換コイル３６を通った吸湿性液体Ｌを、吸収材４７を介して液槽３７にて回収する。再生機３０は、液槽３７に入った吸湿性液体Ｌを管３８によって吸い上げる。管３８を通じて吸い上げられる吸湿性液体Ｌは、加熱源４０によって加熱される。再生機３０は、加熱された吸湿性液体Ｌを吸湿性液体供給部３５ｂから供給する。このように加熱源４０によって加熱されることにより、吸湿性液体Ｌは、水分がさらに脱離しやすい状態となり、効率的に吸湿性液体Ｌを再生できる。熱交換コイル３６と液槽３７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。
【００６８】
再生処理が行われた液槽３７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、吸湿性液体Ｌの温度が低下する。以上、本実施の形態の調湿システム１の除湿の動作について説明した。
【００６９】
上記では、本実施の形態の調湿システム１の除湿の動作について説明したが、加湿の動作を行う場合には、処理機１０と再生機３０の役割を入れ替えればよい。具体的には、ヒートポンプ２１の熱交換コイル１６を凝縮器とし、熱交換コイル３６を蒸発器として作動させる。なお、加湿動作における吸湿性液体Ｌの再生処理としては、バルブ４２を開いて給水手段４１から水を供給してもよい。
【００７０】
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。例えば、上記した実施の形態では、ヒートポンプ２１を用いた調湿システム１の例について説明したが、本発明の調湿装置は必ずしもヒートポンプ２１を用いる必要はなく、吸湿性液体Ｌを用いて調湿を行う調湿装置であれば適用することが可能である。例えば、処理機１０側と再生機３０側で異なる熱源をそれぞれ用いてもよい。処理機１０および再生機３０の熱源には、例えば、冷水や温水を供給することにより、吸湿性液体Ｌと熱交換を行う構成を採用することができる。
【００７１】
また、熱交換コイルも、上記の構成に限られない。以下、熱交換コイルの他の実施の形態を説明する。
【００７２】
（熱交換コイルの第２の実施の形態）
図３（ａ）は、第２の実施の形態の熱交換コイル２６の側断面図であり、図２（ｂ）に対応する図である。図３（ｂ）は、第２の実施の形態の熱交換コイル１６の平断面図であり、図２（ｃ）に対応する図である。図３（ａ）、（ｂ）において、図２（ｂ）、（ｃ）と同一の構成については、同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。
【００７３】
第２の実施の形態の熱交換コイル２６が第１の実施の形態の熱交換コイル１６と異なるのは、狭流路部を形成する滞留部材である。第２の実施の形態の熱交換コイル２６は、滞留部材として、屈曲板６６を備えている。この屈曲板６６は、隣り合うプレートフィン６１吸湿性液体の落下方向（重力方向）に突出するよう屈曲している。屈曲板６６は、空気の流れる方向（熱交換コイル２６における空気が導入される面から空気が排出される面への方向）の全長に渡る形状を有している。
【００７４】
屈曲板６６は、吸湿性液体Ｌの落下方向（重力方向）に複数段（図３の例では３段）設けられる。屈曲板６６は、プレートフィン６１に溶接その他の手段によって固着されてもよいし、プレートフィン６１と一体的に形成されてもよい。屈曲板６６は、空気の流れる方向から見て下に凸の形状、具体的にはＶ字形状をなすように、プレートフィン６１の間に固定される。
【００７５】
屈曲板６６には所定の間隔で複数の孔６６ａが設けられている。孔６６ａは、屈曲板６６の最下位置、即ち屈曲点に形成されている。これにより、吸湿性液体供給部１５から熱交換コイル２６に供給された吸湿性液体Ｌは、プレートフィン６１の間を通って重力方向に落下するが、屈曲板６６がこれを受け止めて、屈曲板６６が受けた吸湿性液体Ｌは孔６６ａを通って重力方向に落下する。即ち、孔６６ａを有する屈曲板６６は、吸湿性液体Ｌの流路を局所的に複数のコイルフィンの間隔よりも狭くするものであり、この孔６６ａによって狭流路部が形成される。そして、この局所的な狭流路部によって吸湿性液体Ｌの落下方向への流速が遅くなり、吸湿性液体Ｌが熱交換コイル２６に滞留する時間が長くなる。
【００７６】
図３（ａ）に示すように、熱交換コイル２６において、空気が流れる方向には、空気の流路を狭める狭流路部は形成されていない。熱交換コイル２６における空気の流路の広さは、空気が導入される吸気口１２側から、空気が排出される排出口１３側にかけて、一定である。屈曲板６６を有しない従来の熱交換コイルと比較しても、屈曲板６６の厚さの分だけ空気の流路が狭まるだけであり、即ち殆ど流路は狭くなっていない。よって、従来の熱交換コイルと比較して、吸気口１２や排気口１３の構造および駆動の条件が同一であるという条件で、熱交換コイル２６内での空気の流速や流量は従来の熱交換コイルの場合と殆ど変わらない。よって、従来と同一のエネルギー量で、従来よりも湿度変化が大きい調湿空気を、従来と同じ量および風速で、空調対象空間に供給できる。
【００７７】
（熱交換コイルの第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、滞留部材が屈曲した屈曲板６６であり、空気の流れる方向から見てＶ字形状をなしていたが、滞留部材はこれに限らない。図４は、第３の実施の形態の熱交換コイルの側断面図であり、図３（ａ）に対応する図である。図４において、図３（ａ）と同一の構成については、同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。
【００７８】
第３の実施の形態の熱交換コイル４６は、第２の実施の形態の屈曲板６６に代えて、湾曲板６７を備えている。湾曲板６７は、空気の流れる方向から見て下に凸のＵ字形状をなす半管である。湾曲板６７には、所定の間隔で複数の孔６７ａが設けられている。孔６７ａは、湾曲板６７の最下位置（変局点）に形成されている。この熱交換コイル６４においても、第２の実施の形態と同様に、孔６７ａによって狭流路部が形成され、この局所的な狭流路部によって吸湿性液体Ｌの落下方向への流速が遅くなり、吸湿性液体Ｌが熱交換コイル４６に滞留する時間が長くなる。
【００７９】
（熱交換コイルのその他の実施の形態）
以上の説明では、平板６５、屈曲板６６、湾曲板６７に所定の間隔で孔６５ａ、６６ａ、６７ａが複数形成されることにより、この孔６５ａ、６６ａ、６７ａが狭流路部として吸湿性液体Ｌを下方に通過させる構成としたが、これらの孔の代わりに、平板６５、屈曲板６６、湾曲板６７の長手方向に形成された溝が狭流路部として吸湿性液体Ｌを下方に通過させてよい。換言すれば、上記の実施の形態において１つの部材として形成されていた平板６５や屈曲板６６や湾曲板６７がプレートフィン６１の並列方向に２つの部材に分割されて、隣り合うプレートフィン６１の一方に平板６５や屈曲板６６や湾曲板６７の一方の部材が取り付けられ、隣り合うプレートフィン６１の他方に平板６５や屈曲板６６や湾曲板６７の他方の部材が取り付けられてよい。
【００８０】
さらに、狭流路部は、滞留部材をプレートフィンの間に設けることによって形成されなくてもよい。例えば、プレートフィン６１自体が屈曲することで、複数のコイルフィンの間に、吸湿性液体Ｌの流路が隣り合うコイルフィンの間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されてよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、複数のコイルフィンの間に狭流路部を設けるという構造的な措置によって、吸湿性液体の単位量あたりの水分授受量を増加させることができ、それによってエネルギー利用効率を向上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湿式の調湿装置等として有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 調湿システム
１０ 処理機
１１ 筐体
１２ 吸気口
１３ 排気口
１４ ファン
１５ 吸湿性液体供給部
１６ 熱交換コイル
１７ 液槽
１８ 管
１９ ポンプ
２０ 三方バルブ
２１ ヒートポンプ
２２ 圧縮機
２３ 膨張弁
２４ 冷媒管
３０ 再生機
３１ 筐体
３２ 吸気口
３３ 排気口
３４ ファン
３５ 吸湿性液体供給部
３６ 熱交換コイル
３７ 液槽
３８ 管
３９ ポンプ
４０ 加熱源
４１ 給水管
４２ 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
５４ 熱交換器
６０ フレーム
６１ プレートフィン
６２ａ 入力ヘッダ
６２ｂ 出力ヘッダ
６２ｃ 伝熱管
６３ａ、６３ｂ 吸収材
６５ 平板
２６ 熱交換コイル
６６ 屈曲板
４６ 熱交換コイル
６７ 湾曲板
６５ａ、６６ａ、６７ａ 孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の調湿処理を行う処理空間を形成するとともに、前記処理空間外から空気を取り込む吸気口と前記処理空間内の空気を前記処理空間外に排出する排気口とを備えた筐体と、
空気との間で水分の授受を行う吸湿性液体を前記処理空間内にて吸湿性液体供給口から供給する吸湿性液体供給部と、
前記処理空間内の前記吸湿性液体供給口の下方に配置され、前記吸湿性液体供給口から供給されて落下した吸湿性液体を空気と接触させるために一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体を加熱または冷却する熱交換コイルと、
を備え、
前記調湿装置は、前記吸気口から前記調湿対象空間内に取り込まれた空気が、前記熱交換コイルの一方の側面から供給されて、前記熱交換コイルの他方の側面から前記排気口を通して前記調湿対象空間外に排出するよう構成され、
前記熱交換コイルは、前記吸湿性液体供給口からの前記吸湿性液体の落下の方向および前記熱交換コイルの前記一方の側面から前記他方の側面への方向に広がるとともに互いに間隔をあけて配置され、加熱又は冷却される複数のコイルフィンを含み、
前記吸湿性液体および前記空気は、前記複数のコイルフィンの間を通ることで互いに接触し、
前記複数のコイルフィンの間に、前記吸湿性液体の流路が前記複数のコイルフィンの前記間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されていることを特徴とする調湿装置。
【請求項２】
前記コイルフィンは、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向には、空気の流路が一定の広さとなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の調湿装置。
【請求項３】
前記複数のコイルフィンの間には、落下する吸湿性液体を受けるとともに、前記吸湿性液体を通過させる孔が前記狭流路部として形成された、滞留部材が設けられていること特徴とする請求項１または２に記載の調湿装置。
【請求項４】
前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に対して垂直に設けられた平板であることを特徴とする請求項３に記載の調湿装置。
【請求項５】
前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＶ字形状をなすよう設けられた屈曲板であり、屈曲点に前記孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の調湿装置。
【請求項６】
前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＵ字形状をなすよう設けられた湾曲板であり、最下位置に前記孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の調湿装置。
【請求項７】
前記滞留部材は、伝熱性を有する部材で構成されていることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の調湿装置。
【請求項８】
前記調湿装置は、調湿処理された空気を調湿対象空間に排気する処理機、または処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の調湿装置。
【請求項９】
調湿処理を行った空気を調湿対象空間に排気する処理機として請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の調湿装置を備え、前記処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機として請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の調湿装置を備え、前記再生機で再生された吸湿性液体を前記処理機での調湿処理に用いることを特徴とする調湿システム。
【請求項１】
空気の調湿処理を行う処理空間を形成するとともに、前記処理空間外から空気を取り込む吸気口と前記処理空間内の空気を前記処理空間外に排出する排気口とを備えた筐体と、
空気との間で水分の授受を行う吸湿性液体を前記処理空間内にて吸湿性液体供給口から供給する吸湿性液体供給部と、
前記処理空間内の前記吸湿性液体供給口の下方に配置され、前記吸湿性液体供給口から供給されて落下した吸湿性液体を空気と接触させるために一時的に滞留させると共に、空気および吸湿性液体を加熱または冷却する熱交換コイルと、
を備え、
前記調湿装置は、前記吸気口から前記調湿対象空間内に取り込まれた空気が、前記熱交換コイルの一方の側面から供給されて、前記熱交換コイルの他方の側面から前記排気口を通して前記調湿対象空間外に排出するよう構成され、
前記熱交換コイルは、前記吸湿性液体供給口からの前記吸湿性液体の落下の方向および前記熱交換コイルの前記一方の側面から前記他方の側面への方向に広がるとともに互いに間隔をあけて配置され、加熱又は冷却される複数のコイルフィンを含み、
前記吸湿性液体および前記空気は、前記複数のコイルフィンの間を通ることで互いに接触し、
前記複数のコイルフィンの間に、前記吸湿性液体の流路が前記複数のコイルフィンの前記間隔よりも狭くなる狭流路部が局所的に形成されていることを特徴とする調湿装置。
【請求項２】
前記コイルフィンは、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向には、空気の流路が一定の広さとなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の調湿装置。
【請求項３】
前記複数のコイルフィンの間には、落下する吸湿性液体を受けるとともに、前記吸湿性液体を通過させる孔が前記狭流路部として形成された、滞留部材が設けられていること特徴とする請求項１または２に記載の調湿装置。
【請求項４】
前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に対して垂直に設けられた平板であることを特徴とする請求項３に記載の調湿装置。
【請求項５】
前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＶ字形状をなすよう設けられた屈曲板であり、屈曲点に前記孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の調湿装置。
【請求項６】
前記滞留部材は、前記吸湿性液体の落下の方向に突出し、かつ、前記熱交換コイル内の前記一方の側面から前記他方の側面への方向から見てＵ字形状をなすよう設けられた湾曲板であり、最下位置に前記孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の調湿装置。
【請求項７】
前記滞留部材は、伝熱性を有する部材で構成されていることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の調湿装置。
【請求項８】
前記調湿装置は、調湿処理された空気を調湿対象空間に排気する処理機、または処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の調湿装置。
【請求項９】
調湿処理を行った空気を調湿対象空間に排気する処理機として請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の調湿装置を備え、前記処理機で用いた吸湿性液体を再生するための再生機として請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の調湿装置を備え、前記再生機で再生された吸湿性液体を前記処理機での調湿処理に用いることを特徴とする調湿システム。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１３５７５（Ｐ２０１３−１１３５７５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６３５３０（Ｐ２０１１−２６３５３０）
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（５０４４３０００８）ダイナエアー株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（５０４４３０００８）ダイナエアー株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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