JPH0759996B2 - 湿度調節機 - Google Patents

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。

（従来の技術） 室内空気の除湿や加湿を行う装置の従来例として、例え
ば特願平1-6652号の湿度調節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
よりも高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循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、チュープ状熱交換
器96の外面に発熱塗料製のヒータ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10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。

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は螺旋状に巻回されている。

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、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１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１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
幅がそれそれ減少することになるので、一層熱効率が向
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
富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21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、この湿度調節機は第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
て両熱交換器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
る。

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を構成してある。そして両熱
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、両熱交換器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℃〜100℃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、一方第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１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。そして両熱交換器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
を両熱交換器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。さらに両熱交
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１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20・・20を介して上記両熱交換器１、２に接続されて
いる。そしてこの連結配管３、３は可撓性に富む架橋ポ
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１へ向かって低温の吸放湿性溶液が流れる
場合に、両熱交換器１、２で熱交換される前の吸放湿性
溶液が上記両通路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１、第２熱交換器１、２への
流入に先立つ両通路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径路内に吸放湿
性溶液が循環し、この結果、第１熱交換器１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熱交換器１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はパイプ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
のパイプ５を螺旋状に巻回して両熱交換器１、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１、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ついての説明を行っ
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
１、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
じ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、両熱
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、一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、さらに可撓性に富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。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。