(57)【要約】      （修正有）【課題】デシカント溶液に対する耐食性を維持しつつも、高価な耐食性の合金の使用量を低減して製造及び維持コストを抑えた、液体デシカント除湿空調装置用の吸収器及び再生器を提供する。【解決手段】吸収器及び再生器は、伝熱管と密着可能な非腐食性の基板の材料から形成され、前記伝熱管の外周面から流下する前記デシカント濃溶液又は希溶液が供給されて前記デシカント溶液の液膜流を表面に形成し、空気と前記液膜流とが接触することで前記空気と前記デシカント溶液との間で熱交換及び水分の脱吸着を行うデシカント捕集フとを備え、前記伝熱管は、鉛直方向に少なくとも２段以上設けられ、前記デシカント捕集フィンにより少なくとも１段以上の上段伝熱管群と少なくとも１段以上の下段伝熱管群とに分かれており、前記上段伝熱管群は、その最上段を構成する前記伝熱管の上面に前記デシカント溶液を流入させるためのデシカント溶液供給アセンブリを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デシカント濃溶液が空気中の熱及び水蒸気を吸収してデシカント希溶液に変化することで、前記空気を冷却乾燥させて処理空気を生成する吸収器と、
前記デシカント希溶液から熱及び水蒸気を放出させて、前記デシカント希溶液を前記デシカント濃溶液に再生させる再生器と
を備えた除湿空調装置であって、
前記吸収器及び再生器の少なくとも一方は、
前記デシカント濃溶液に対する耐食性を有した合金から形成され、伝熱流体を内部に導通させる伝熱管と、
非腐食性基板から形成され、前記伝熱管の外周面から流下する前記デシカント濃溶液又は希溶液（以下、デシカント溶液と示す。）が供給されて前記デシカント溶液の液膜流を表面に形成し、空気と前記液膜流とが接触することで前記空気と前記デシカント溶液との間で熱交換及び水分の脱吸着を行うデシカント捕集フィンと
を有すること
を特徴とする除湿空調装置。
【請求項２】
前記非腐食性基板の材料として、プラスチック、カーボン、メタル、グラス、セラミック又はセルロースが用いられること
を特徴とする請求項１に記載の除湿空調装置。
【請求項３】
前記伝熱管は、鉛直方向に少なくとも２段以上設けられ、前記デシカント捕集フィンにより少なくとも１段以上の上段伝熱管群と少なくとも１段以上の下段伝熱管群とに分かれており、
前記上段伝熱管群は、その最上段を構成する前記伝熱管の上面に前記デシカント溶液を流入させるためのデシカント溶液供給アセンブリを備えたこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の除湿空調装置。
【請求項４】
前記デシカント溶液供給アセンブリは、
前記デシカント溶液の供給源から前記デシカント溶液が搬送される分配多枝管と、
前記分配多枝管から前記デシカント溶液が流入する分配管と、
前記分配管から供給された前記デシカント溶液を前記伝熱管の外表面に搬送するための分配パッドと
を有すること
を特徴とする請求項３に記載の除湿空調装置。
【請求項５】
前記デシカント捕集フィンは、前記デシカント捕集フィンの面に対して平行に、略同一の間隔で複数枚設置されること
を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の除湿空調装置。
【請求項６】
前記デシカント捕集フィンが、前記伝熱管の湾曲部と密着する輪郭エッジ部を有すること
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の除湿空調装置。
【請求項７】
隣接する前記輪郭エッジ部同士の間に、前記デシカント溶液の滴り防止手段を備えたこと
を特徴とする請求項６に記載の除湿空調装置。
【請求項８】
前記デシカント捕集フィンの面端部に、前記デシカント溶液を前記輪郭エッジ部に集めるための傾斜エッジ部を備えたこと
を特徴とする請求項６又は７に記載の除湿空調装置。
【請求項９】
前記デシカント捕集フィンの表面上に、前記デシカント溶液に対する活性領域と非活性領域とを備えたこと
を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の除湿空調装置。
【請求項１０】
前記デシカント捕集フィンの表面上に、略同一高さのスペーサ又はディンプルを備えたこと
を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の除湿空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体デシカントを用いる除湿空調装置に関し、特に吸収器及び再生器に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体デシカント除湿空調装置として例えば「濃縮器によって適切な濃度に管理された除湿剤溶液を、液冷却器で適切な温度に冷却した後、空気冷却器に供給し、空気冷却器において充填材や板を収容した容器や壁等に除湿剤溶液を散布して被冷却空気と熱交換し、これにより室温と湿度とを同時に制御・・・」する液体デシカント除湿空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の液滴飛散防止技術として例えば「浄化室(c)内にシャワー体(7)(7')を配設し且つその天板(5)より邪魔板(6)を垂下して排気口(4)より排出される排気がシャワー体(7)(7')から噴射される洗浄水により接触して排気中の塵埃を吸収し易いようにする・・・」技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４５８０３号公報（請求項２、図２）
【特許文献２】特開昭５３−３９５５４号公報（図面）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１の液体デシカント除湿空調装置では、デシカント溶液が吸収器及び再生器の伝熱管の構成材料である金属に対し強い腐食性を有する。そのため、デシカント溶液による腐食を回避する目的で、耐食性を有する高価な合金を吸収器及び再生器の材料に用いる必要があった。しかしその場合、装置のコストが増大するという問題点があった。
【０００６】
また、上記の特許文献２で示されるような液滴飛散防止技術が、従来の液体デシカント除湿空調装置でも用いられていた。しかし、フィルタやデミスターの設置により圧力損失が増大し、その結果ファン入力が増加するという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高価な耐食性の合金の使用を減らしてもデシカント溶液に対する耐食性が維持され、またデミスター等を設けることなくデシカント溶液の液滴の形成及び飛散を抑えられる、液体デシカント除湿空調装置用の吸収器又は再生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る除湿空調装置は、デシカント濃溶液が空気中の熱及び水蒸気を吸収してデシカント希溶液に変化することで、前記空気を冷却乾燥させて処理空気を生成する吸収器と、前記デシカント希溶液から熱及び水蒸気を放出させて、前記デシカント希溶液を前記デシカント濃溶液に再生させる再生器とを備えた除湿空調装置であって、前記吸収器及び再生器の少なくとも一方は、前記デシカント濃溶液に対する耐食性を有した合金から形成され、伝熱流体を内部に導通させる伝熱管と、非腐食性基板から形成され、前記伝熱管の外周面から流下する前記デシカント濃溶液又は希溶液（以下、デシカント溶液と示す。）を受け取って前記デシカント溶液の液膜流を表面に形成し、空気と前記液膜流とが接触することで前記空気と前記デシカント溶液との間で熱交換及び水分の脱吸着が行われる前記表面を提供するデシカント捕集フィンとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、吸収器又は再生器における、デシカント溶液と空気との熱交換及び水分脱吸着を行う領域と、デシカント溶液と伝熱流体との熱交換を行う領域とを分離することにより、耐食性合金の使用を低減させることができる。またデシカント溶液と空気とが接触する表面に、デシカント溶液の薄膜形成を促す表面処理を施すことで、デシカント溶液の液滴の形成及び飛散を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】液体デシカント除湿空調装置の基本構成図である。
【図２】(a) 本発明の実施の形態１に係る、吸収器又は再生器の構成図である。(b) 本発明の実施の形態１に係る、デシカント捕集フィンの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る、吸収器又は再生器の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る、吸収器又は再生器の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る、吸収器又は再生器に備えられたデシカント捕集フィンの部分構成図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る、吸収器及び再生器に備えられたデシカント捕集フィンの部分構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る液体デシカント除湿空調装置の基本構成図である。ただし、吸収器及び再生器の詳細は図示していない。吸収器及び再生器の詳細については後述する。
液体デシカント除湿空調装置は、除湿部１と再生部７とを有している。除湿部１では、デシカント溶液をクーラ３により冷却した後、吸収器６の伝熱管群にスプレーして処理空気２と気液接触させることによって、処理空気２中の水分をデシカント溶液に吸湿させる。
【００１２】
連続的に除湿を行うには、デシカント溶液に吸湿された水分を除去する再生過程が必要となる。吸湿して除湿能力が低下したデシカント希溶液５は、ポンプ１４により再生部７に送られる。再生部７ではデシカント希溶液５を、ポンプ１３を介してヒータ９により加熱した後、再生器１２の伝熱管群にスプレーし、フラッシングにより発生した蒸気を再生空気８と接触させて排気する。するとデシカント希溶液５は加熱濃縮されてデシカント濃溶液１１となり、吸湿能力を回復する。このように従来の液体デシカント除湿空調装置では、デシカント濃溶液１１が吸収器６の伝熱管群に直接噴霧されることにより、空気を冷却し空気中の水蒸気を吸収していた。またデシカント希溶液５を再生器１２の伝熱管群に直接噴霧することにより、空気を加熱し空気中に水蒸気を放出する。
【００１３】
図２(a)は、本発明の実施の形態１に係る吸収器又は再生器の構成図である。以下、吸収器として用いた場合について説明するが、再生器の場合も同様の構成である。
図２(a)の吸収器は、伝熱管２１と、デシカント捕集フィン２２（以下、フィンと呼ぶ）と、分配多枝管２３と、分配管２４と、分配パッド２５とを備えている。本発明に係る吸収器は、フィン２２により分けられた、少なくとも一段以上の上段伝熱管群と少なくとも一段以上の下段伝熱管群とから構成されていて、各段には複数の伝熱管２１が並列に配置されている。伝熱管２１同士は互いに隔離され、鉛直方向に積み重ねられた三つの列が平行に配列されている。
そして最上段の伝熱管２１の上部には、多孔性の分配パッド２５が設けられ、分配パッド２５の上面には分配管２４が備えられている。分配管２４は分配多岐管２３に接続されている。
【００１４】
伝熱管２１は耐食性合金により形成され、その内部を伝熱流体が流れる。フィン２２は非腐食性基板により形成され、フィン２２表面に対し垂直方向に間隔が略同一となるように、複数枚のフィン２２が平行に配置されている。フィン２２は、空気とデシカント溶液とが接触する表面の役割を果たす。
図２(b)に示すように、フィン２２は伝熱管２１の湾曲部と密着可能な上下一対の輪郭エッジ部２６を有することにより、フィン２２が伝熱管２１に確実に密着できる構造となっている。
【００１５】
分配パッド２５は、開放型セル泡又は不織布織物などの多孔性物質で構成され、デシカント溶液の分配を容易にする機能をもつ。分配パッド２５はその厚みや有孔性の選定により、デシカント溶液を一様に分配できるよう最適化することが可能である。
【００１６】
デシカント溶液は、導管を通って図２に示す分配多枝管２３へ搬送され、分配管２４を介して多孔性分配パッド２５上に流出される。分配パッド２５は伝熱管２１に接触するように装着されており、デシカント溶液は分配パッド２５の全体に分散し、その後最上部の伝熱管２１の外周面上に流れ込む。そしてデシカント溶液はフィン２２の表面上を、液滴を形成することなく上段伝熱管群から下段伝熱管群へ向けて重力により流下し、結果として下段伝熱管群の外周面上に流れ込む。
【００１７】
次に、図２(a)を用いて吸収器の作用について説明する。
デシカント溶液は最上部の伝熱管２１の外周面上に流れ、内部に伝熱流体が流れる伝熱管２１に接触することで冷却される。冷却後、重力により流下したデシカント溶液は、フィン２２表面の最上部へ流れ込む。そして、デシカント溶液は液滴を形成することなく、連続流としてフィン２２表面上に拡散する。
【００１８】
フィン２２の表面に対して平行又は垂直に導入された空気は、フィン２２同士の間隙と伝熱管２１の周りの空間に流れ込む。流入した空気がフィン２２の表面及び伝熱管２１の外周面に拡散したデシカント溶液に接触することで、空気の有する熱及び水蒸気がデシカント溶液に吸収される。すなわち、空気は冷却及び乾燥されて処理空気となる。吸収器から出て行く処理空気は、吸収器に入ってくる空気よりもその湿度及び温度が低くなる。
【００１９】
吸収過程は発熱過程であるため、デシカント溶液はフィン２２表面の下流側に到達するにつれてその温度が上昇する。温度の上昇により、デシカント溶液の水蒸気を吸収する能力は低下し、デシカント溶液の温度がある水準以上に達すると、デシカント溶液は水蒸気を吸収しなくなる。そのため、デシカント溶液がフィン２２表面に滞在する時間を、除湿能力が失われない程度に制御しなければならない。
【００２０】
そこで図２(b)に示す、フィン２２の一対の輪郭エッジ部２６同士の距離は、デシカント溶液が次の下流の伝熱管２１により冷却される以前に、水蒸気の吸収能力が失われない程度に選定される。そして、デシカント溶液が下流の伝熱管２１の上部に達した時点で、デシカント溶液は伝熱管２１内を流れる伝熱流体との伝熱により冷却される。デシカント溶液の水蒸気吸収能力が再び回復することにより、水蒸気の吸収を繰り返すことができ、デシカント溶液が流下して装置の底面に至るとデシカント溶液は収液器に収集される。
【００２１】
フィン２２には、デシカント溶液がその端部から落下することを防止するための滴り防止手段を設けるとよい。例えば図２(c)では、フィン２２の管間エッジ部２７にＶ字型切り込み２８を設けている。Ｖ字型切り込み２８は、底面エッジからデシカント溶液が落下する傾向を減少させる働きがある。また図２(c)において、デシカント溶液が伝熱管２１へ流れるチャンネルの機能を果たす傾斜エッジ部２９を設けてもよい。
【００２２】
なおフィン２２は、デシカント溶液がフィン２２の表面全体に、一様に拡散しやすくなるような材料から構成される。前記材料の形態として例えば、メッシュ又は不織布織物シートがある。前記メッシュ又は不織布織物シートは、プラスチック、メタル、カーボン、グラス、セラミック又はセルロース等の非腐食性の繊維で作られる。またフィン２２の表面は、プラスチック、メタル、カーボン、グラス、セラミック、ミネラル又はセルロース等の非腐食性物質からなる、砂塵や繊維が付着される薄膜の形態をなしている。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る吸収器又は再生器の構成図である。
図２と異なる部分は、それぞれのフィン３２が伝熱管３１を挿通する穴を有している点である。またフィン３２の表面が部分的に、デシカント溶液に対する濡れ性の良い領域３３（以下、活性表面と呼ぶ）を提供するように表面処理されている点である。
【００２４】
フィン３２は他のフィンと間隔が略同一になるように配列されている。また活性表面３３は、デシカント溶液が流下する間に、デシカント溶液がフィン３２と伝熱管３１との接合部分以外には流れないように、すなわち次の下列の伝熱管３１の外周面上に流入しやすくなるように設計されている。伝熱管３１とフィン３２との接合部分以外の周りの領域３４（以下、非活性表面と呼ぶ）は無処理の表面領域であり、非活性表面３４のデシカント溶液に対する濡れ性は悪い。このような方法により、デシカント溶液は流下する際に、伝熱管３１の外周面上に集中的に流入する。
【００２５】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る吸収器又は再生器の構成図である。
図３と異なる部分は、フィン４４の全面が表面処理されている点である。さらに伝熱管４１の上部に、分配パッド４２を設けている点である。
【００２６】
フィン４４は他のフィンと間隔が略同一になるように配列されている。そしてフィン４４の表面全体が、図３における活性化表面３３と同様に、デシカント溶液に対する濡れ性が向上するように表面処理されている。デシカント溶液は活性表面４３に沿って流下し、伝熱管４１上の分配パッド４２に流入する。分配パッド４２に流入したデシカント溶液は、薄膜の形態で伝熱管４１の周りを流れる。この過程は各列の伝熱管４１で繰り返される。
【００２７】
ここで、フィン４４同士の間隔が略同一であることは重要である。空間の非一様性は隣接するフィン同士の間で、特に空間が狭い箇所において、デシカント溶液のブリッジングを誘発することがある。このブリッジングは、活性表面４３上でのデシカント溶液の流下に比べて、より抵抗の低い流路を形成する。このブリッジングによる流路は、デシカント溶液の非一様的な流れを形成し、熱交換及び水分の脱吸着が行われる表面の面積を実質的に減少させる。さらに、ブリッジングは不安定な流れを作りやすく、デシカント溶液のブリッジが破断又は再生成される傾向がある。特に、デシカント溶液のブリッジが破断されるときには、液滴が形成されて液滴自体が処理空気に牽引されることがある。
【００２８】
実施の形態４．
そこで実施の形態４では、デシカント溶液のブリッジングを防止するための手段について説明する。
図５は、本発明の実施の形態４に係る吸収器又は再生器を構成する、デシカント捕集フィンの一部分を示す。
図５では、隣接するフィン同士の間隔を一様に維持するための二つの方法が示されている。図５(a)では、フィン５３の表面に熱成形されたディンプル５１が設けられている。フィン５３が積み重ねられる時、各ディンプル５１は隣のフィン５３の表面と接触する。ディンプル５１は同じ高さとなるように作られているため、ディンプル５１によってフィン５３どうしの間隔を一様に維持することができる。
【００２９】
図５(b)では、フィン５３の表面にスペーサ５２が設けられている。スペーサ５２も、隣接するフィン同士の間隔を一様に維持する。スペーサ５２をフィン５３の表面に固定させるには、スペーサ５２をボンド等で接着すればよい。又は、スペーサ５２をフィン５３の表面に溶接することも可能である。
【００３０】
フィン５３には、デシカント溶液がその端部から落下することを防止するための滴り防止手段を設けてもよい。例えば図５では、フィン５３にＶ字型切り込み５５を設けている。Ｖ字型切り込み５５は、底面エッジからデシカント溶液が落下する傾向を減少させる働きがある。またフィン５３には、デシカント溶液が伝熱管へ流れるチャンネルの機能を果たす、傾斜エッジ部５４が設けられている。
【００３１】
実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係る吸収器又は再生器の部分構成図である。
図６の吸収器はスペーサ６２Ａ及び６２Ｂを有する。デシカント溶液はスペーサの下で厚みを増す傾向があり、厚みを増したデシカント溶液は、隣接するフィン間でブリッジングを引き起こすことがある。スペーサ６２Ａは伝熱管６１と最も近い箇所のフィン表面に配置される。なお、スペーサ６２Ａでのブリッジングは問題とならない。しかし、スペーサ６２Ｂの下ではデシカント溶液の流量が少なく、ブリッジングを引き起こしやすい。そのため、スペーサ６２Ｂは隣接するフィン間でデシカント溶液がブリッジングを起こす傾向が少ない箇所に配置される。
【００３２】
スペーサの下でデシカント溶液のブリッジングを引き起こさないためには、伝熱管６１の表面がデシカント溶液により予め濡れていることが重要である。伝熱管６１が予め濡れていないと、伝熱管６１の表面上に不連続的な小川の模様のデシカント液筋が生じやすい。小川の模様のデシカント液筋の存在は、伝熱管表面積の一部でしかデシカント溶液と熱交換できていないことを意味する。しかし、伝熱管６１の表面全体がデシカント溶液により濡れている場合でも、伝熱管６１の外周面上を流れる液膜厚みによっては、非一様な厚みの結果となる場合がある。このような非一様さは、伝熱管６１とデシカント溶液との伝熱量を低減させる。したがって、デシカント溶液が比較的に一様な厚みで伝熱管６１の表面を流れるように、伝熱管表面も活性化処理されることが望ましい。
【００３３】
伝熱管６１表面での活性化機構の使用は、活性化機構が厚すぎるとそれ自体がデシカント溶液と伝熱管６１との間の熱流動を干渉することがあるため、慎重に使用しなければならない。活性化機構として使用可能な材料としては、グラス、カーボン、アクリル、ポリエステル又はナイロンの繊維があり、伝熱管６１の表面に付着させるとよい。
【００３４】
なお、フィン６３にも、デシカント溶液がその端部から落下することを防止するための滴り防止手段を設けてもよい。例えば図６では、フィン６３にＶ字型切り込み６４を設けている。またフィン６３には、デシカント溶液が伝熱管６１へ流れやすくなるように、チャンネルの機能を果たす傾斜エッジ部６５が設けられている。
【符号の説明】
【００３５】
１  除湿部、２  処理空気、３  クーラ、４  デミスター、５  デシカント希溶液、６  吸収器、７  再生部、８  再生空気、９  ヒータ、１０  デミスター、１１  デシカント濃溶液、１２  再生器、１３  ポンプ、１４  ポンプ、１５  導管、２１  伝熱管、２２  デシカント捕集フィン、２３  分配多枝管、２４  分配管、２５  分配パッド、２６  輪郭エッジ部、２７  管間エッジ部、２８  Ｖ字型切り込み、２９  傾斜エッジ部、３１  伝熱管、３２  デシカント捕集フィン、３３  活性領域、３４  非活性領域、４１  伝熱管、４２  分配パッド、４３  活性領域、４４  デシカント捕集フィン、５１  ディンプル、５２  スペーサ、５３  デシカント捕集フィン、５４  傾斜エッジ部、５５  Ｖ字型切り込み、６１  伝熱管、６２Ａ  スペーサ、６２Ｂ  スペーサ、６３  デシカント捕集フィン、６４  Ｖ字型切り込み、６５  傾斜エッジ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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