(57)【要約】  本発明の一態様による空調装置は、ヒートポンプを有する空調機と、湿式デシカント方式の調湿機と、空調機から排出された空気を調湿機に向けて輸送する空気輸送流路と、空調機から排出される空気の温度を制御する空調機温度制御部と、調湿機から排出される空気の湿度を制御する調湿機湿度制御部と、を含む制御部と、を備える。空調機は、空気輸送流路を介して温度が調整された空気を調湿機に供給し、調湿機は、湿度が調整された空気を室内に排出する。
2019088061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプを有する空調機と、
湿式デシカント方式の調湿機と、
前記空調機から排出された空気を前記調湿機に向けて輸送する空気輸送流路と、
前記空調機から排出される空気の温度を制御する空調機温度制御部と、前記調湿機から排出される空気の湿度を制御する調湿機湿度制御部と、を含む制御部と、
を備え、
前記空調機は、前記空気輸送流路を介して温度が調整された空気を前記調湿機に供給し、前記調湿機は、湿度が調整された空気を室内に排出する、空調装置。
【請求項２】
前記調湿機は、
吸湿性物質を含む液体吸湿材と前記空調機から供給された空気とを接触させることにより、前記空調機から供給された空気に含まれる水分の少なくとも一部を前記液体吸湿材に吸収させる吸湿部と、
水分の少なくとも一部が吸収された前記液体吸湿材を前記吸湿部から輸送する第１液体吸湿材輸送流路と、
水分の少なくとも一部が除去された空気を前記吸湿部から室内に排出する第１空気排出流路と、
前記第１液体吸湿材輸送流路を介して前記吸湿部から供給された前記液体吸湿材に含まれる水分の少なくとも一部を霧化し、前記液体吸湿材から水分の少なくとも一部を除去することによって前記液体吸湿材を再生する霧化再生部と、
水分が除去された前記液体吸湿材を前記霧化再生部から前記吸湿部に輸送する第２液体吸湿材輸送流路と、
を備えた、請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプの管路の一部と前記第１液体吸湿材輸送流路との間、前記ヒートポンプの管路の一部と前記第２液体吸湿材輸送流路との間の少なくとも一方で熱交換を行う液体吸湿材熱交換部をさらに備えた、請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記液体吸湿材熱交換部は、
室内冷房時において前記ヒートポンプの室外側管路と前記第１液体吸湿材輸送流路との間で熱交換を行う第１液体吸湿材熱交換部と、
室内冷房時において前記ヒートポンプの室内側管路と前記第２液体吸湿材輸送流路との間で熱交換を行う第２液体吸湿材熱交換部と、の少なくとも一方を備えた、請求項３に記載の空調装置。
【請求項５】
前記霧化再生部に空気を導入する空気導入流路と、
室内冷房時において前記ヒートポンプの室外側管路と前記空気導入流路との間で熱交換を行う空気熱交換部をさらに備えた、請求項２に記載の空調装置。
【請求項６】
前記調湿機は、前記液体吸湿材の濃度を検出する濃度検出部をさらに備え、
前記調湿機湿度制御部は、前記濃度検出部が検出した濃度に基づいて前記調湿機から室内に排出する空気の相対湿度を把握し、前記相対湿度に基づいて湿度制御を行う、請求項２に記載の空調装置。
【請求項７】
前記空調機は、温度調整機能に加えて除湿機能を有し、
前記空調機から排出された除湿空気を室内に排出する第２空気排出流路と、
前記空調機から排出された空気が前記除湿空気である場合に、前記第２空気排出流路を介して前記除湿空気を室内に排出し、前記空調機から排出された空気が前記除湿空気でない場合には、前記空気輸送流路を介して空気を前記調湿機に輸送するように流路を切り替える流路切替部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記空調機から排出された空気に応じて前記流路切替部を制御する、請求項１に記載の空調装置。
【請求項８】
ヒートポンプを有する空調機と、湿式デシカント方式の調湿機と、を用い、
前記空調機によって温度を調整した空気を前記調湿機に供給し、前記調湿機によって湿度を調整した空気を室内に排出する、空調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のいくつかの態様は、空調装置および空調方法に関する。
本願は、２０１７年１０月３１日に、日本に出願された特願２０１７−２１０１３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
室内の温度や湿度を調整する手段として、ヒートポンプ式エアコンディショナーが従来から広く用いられている。以下、エアコンディショナーをエアコンと略記する。例えば除湿を行う場合、従来のヒートポンプ式エアコンによる除湿は室温の低下を伴うため、室内環境としての快適性が低下し、使用者が不快感を持つ場合がある。また、室温を低下させない除湿モードを備えたエアコンも提供されているが、この除湿モードを用いると消費電力が上がるという問題がある。また、室温の低下を少なく抑えた除湿モードを備えたエアコンも提供されているが、使用環境によっては室温が低下する場合がある。【０００３】
上記の問題が生じる原因として、以下の点が挙げられる。
従来のヒートポンプ式エアコンによる除湿では、空気中の水分を凝縮させるために空気を露点以下まで冷却するため、使用者が寒さを感じることがある。また、室温を低下させない除湿モードの場合、除湿によって温度が低下し過ぎた空気を室温まで加熱するため、消費電力が上がる。また、室温の低下を少なく抑えた除湿モードでは、室温の空気との混合、高温熱媒配管の引き回し等の手段を用いて空気温度を上昇させている。ところが、周囲環境の温度や湿度によらず、常に室温の低下を防ぐことはできない。このように、従来のヒートポンプ式エアコンによる除湿では、いずれの除湿モードにおいても湿度と温度を独立して制御することができず、十分な快適性が得られなかった。【０００４】
例えば下記の特許文献１に、調湿装置と空調装置とを備え、調湿装置によって湿度を調整した空気と、空調装置によって温度を調整した空気と、を同一の室内に個別に供給する空調システムが開示されている。特許文献１には、この空調システムによれば、空調装置の目標温度において目標相対湿度を満たすように調湿装置の調湿能力を調節しているため、室内の温度と湿度を速やかに調節することができる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０５２３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１の空調システムでは、調湿装置と空調装置の各々から室内に空気を個別に供給しているため、調湿装置と空調装置との位置関係、各空気の風量や風向等の条件によっては、室内に２種の空気が十分に混合されない場所が発生し、十分な快適性が得られない、という問題がある。【０００７】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、室内の温度と湿度を適切に調整することで快適性が得られる空調装置および空調方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の空調装置は、ヒートポンプを有する空調機と、湿式デシカント方式の調湿機と、前記空調機から排出された空気を前記調湿機に向けて輸送する空気輸送流路と、前記空調機から排出される空気の温度を制御する空調機温度制御部と、前記調湿機から排出される空気の湿度を制御する調湿機湿度制御部と、を含む制御部と、を備える。前記空調機は、前記空気輸送流路を介して温度が調整された空気を前記調湿機に供給し、前記調湿機は、湿度が調整された空気を室内に排出する。【０００９】
本発明の一つの態様の空調装置において、前記調湿機は、吸湿性物質を含む液体吸湿材と前記空調機から供給された空気とを接触させることにより、前記空調機から供給された空気に含まれる水分の少なくとも一部を前記液体吸湿材に吸収させる吸湿部と、水分の少なくとも一部が吸収された前記液体吸湿材を前記吸湿部から輸送する第１液体吸湿材輸送流路と、水分の少なくとも一部が除去された空気を前記吸湿部から室内に排出する第１空気排出流路と、前記第１液体吸湿材輸送流路を介して前記吸湿部から供給された前記液体吸湿材に含まれる水分の少なくとも一部を霧化し、前記液体吸湿材から水分の少なくとも一部を除去することによって前記液体吸湿材を再生する霧化再生部と、水分が除去された前記液体吸湿材を前記霧化再生部から前記吸湿部に輸送する第２液体吸湿材輸送流路と、を備えていてもよい。【００１０】
本発明の一つの態様の空調装置は、前記ヒートポンプの管路の一部と前記第１液体吸湿材輸送流路との間、前記ヒートポンプの管路の一部と前記第２液体吸湿材輸送流路との間の少なくとも一方で熱交換を行う液体吸湿材熱交換部をさらに備えていてもよい。【００１１】
本発明の一つの態様の空調装置において、前記液体吸湿材熱交換部は、室内冷房時において前記ヒートポンプの室外側管路と前記第１液体吸湿材輸送流路との間で熱交換を行う第１液体吸湿材熱交換部と、室内冷房時において前記ヒートポンプの室内側管路と前記第２液体吸湿材輸送流路との間で熱交換を行う第２液体吸湿材熱交換部と、の少なくとも一方を備えていてもよい。【００１２】
本発明の一つの態様の空調装置は、前記霧化再生部に空気を導入する空気導入流路と、室内冷房時において前記ヒートポンプの室外側管路と前記空気導入流路との間で熱交換を行う空気熱交換部をさらに備えていてもよい。【００１３】
本発明の一つの態様の空調装置において、前記調湿機は、前記液体吸湿材の濃度を検出する濃度検出部をさらに備えていてもよく、前記調湿機湿度制御部は、前記濃度検出部が検出した濃度に基づいて前記調湿機から室内に排出する空気の相対湿度を把握し、前記相対湿度に基づいて湿度制御を行ってもよい。【００１４】
本発明の一つの態様の空調装置において、前記空調機は、温度調整機能に加えて除湿機能を有し、前記空調機から排出された除湿空気を室内に排出する第２空気排出流路と、前記空調機から排出された空気が前記除湿空気である場合に、前記第２空気排出流路を介して前記除湿空気を室内に排出し、前記空調機から排出された空気が前記除湿空気でない場合には、前記空気輸送流路を介して空気を前記調湿機に輸送するように流路を切り替える流路切替部と、をさらに備えていてもよく、前記制御部は、前記空調機から排出された空気に応じて前記流路切替部を制御してもよい。【００１５】
本発明の一つの態様の空調方法は、ヒートポンプを有する空調機と、湿式デシカント方式の調湿機と、を用い、前記空調機によって温度を調整した空気を前記調湿機に供給し、前記調湿機によって湿度を調整した空気を室内に排出する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一つの態様によれば、室内の温度と湿度を適切に調整することで快適性が得られる空調装置および空調方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の空調装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】調湿機の概略構成図である。
【図３】調湿機の各部の設置形態の一例を示す図である。
【図４】調湿機の各部の設置形態の他の例を示す図である。
【図５】調湿機の各部の設置形態のさらに他の例を示す図である。
【図６】各種空調装置の作用を説明するための空気線図である。
【図７】第２実施形態の空調装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】調湿機における液体吸湿材の液温と霧化量との関係を示す図である。
【図９】空気の相対湿度と液体吸湿材の水分吸収量との関係を示す図である。
【図１０】第３実施形態の空調装置における調湿機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の空調装置の概略構成を示すブロック図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の空調装置１は、ヒートポンプ１１を有する空調機１０と、湿式デシカント方式の調湿機２０と、空気輸送流路３０と、第２空気排出流路２７と、流路切替部５０と、制御部４０と、を備えている。
【００２０】
本実施形態の調湿方法は、ヒートポンプ１１を有する空調機１０と、湿式デシカント方式の調湿機２０と、を用い、空調機１０によって温度を調整した空気を調湿機２０に供給するステップと、調湿機２０によって湿度を調整した空気を室内に排出するステップと、を備える。
【００２１】
空調機１０は、室内機１２と、室外機１３と、ヒートポンプ１１と、を備えている。なお、室内機１２、室外機１３、およびヒートポンプ１１の具体的な構成は、従来一般のエアコンと同一であり、詳細な説明を省略する。概略説明すると、室内機１２は、ファンや熱交換部（ともに図示略）を備えており、ファンの回転により室内の空気が室内機１２の内部に取り込まれ、熱交換部によって温度もしくは湿度が調整された空気が排出される。
室外機１３は、ファン、熱交換部、圧縮機および凝縮機（全て図示略）等を備えており、排気が外部に排出される。ヒートポンプ１１は、熱媒体と、熱媒体を流通させる管路と、を備えている。
【００２２】
調湿機２０は、吸湿部２１と、霧化再生部２４と、第１液体吸湿材輸送流路２２と、第２液体吸湿材輸送流路２５と、第１空気排出流路２３と、空気導入流路２６と、第３空気排出流路２８と、を備えている。調湿機２０は、空気中の水分を液体吸湿材に吸収させる方式の調湿機、いわゆる湿式デシカント方式の調湿機である。調湿機２０の詳細な構成については後で説明する。
【００２３】
第１液体吸湿材輸送流路２２は、液体吸湿材を吸湿部２１から霧化再生部２４に輸送する。第２液体吸湿材輸送流路２５は、液体吸湿材を霧化再生部２４から吸湿部２１に輸送する。第１空気排出流路２３は、吸湿部２１によって除湿された空気を排出する。空気導入流路２６は、室内の空気を霧化再生部２４に導入する。第３空気排出流路２８は、霧化再生部２４によって加湿された空気を排出する。
【００２４】
空気輸送流路３０は、空調機１０と調湿機２０とを接続する流路であって、空調機１０から排出された空気を調湿機２０に輸送する。本実施形態の空調装置１において、空調機１０は、空気輸送流路３０を介して温度が調整された空気を調湿機２０に供給し、調湿機２０は、第１空気排出流路２３もしくは第３空気排出流路２８の少なくとも一方を介して湿度が調整された空気を室内に排出する。
【００２５】
空気輸送流路３０の途中には、例えば三方弁等からなる流路切替部５０が設けられている。流路切替部５０には、第２空気排出流路２７が接続されている。第２空気排出流路２７は、後述する強除湿運転モード時に空調機１０により湿度が調整された空気を排出する。流路切替部５０は、空調機１０から排出された空気が除湿空気である場合に、第２空気排出流路２７を介して除湿空気を室内に排出し、空調機１０から排出された空気が除湿空気でない場合には、空気輸送流路３０を介して空気を調湿機２０に輸送するように流路を切り替える。
【００２６】
制御部４０は、空調機温度制御部４１と、調湿機湿度制御部４２と、を備えている。空調機温度制御部４１は、空調機１０の各部を制御することにより、空調機１０から排出される空気の温度を制御する。調湿機湿度制御部４２は、調湿機２０の各部を制御することにより、調湿機２０から排出される空気の湿度を制御する。
【００２７】
以下、調湿機２０の構成を説明する。
図２は、調湿機２０の概略構成図である。
図２に示すように、調湿機２０は筐体２０１を備えており、筐体２０１の内部空間２０１ｃに吸湿部２１と霧化再生部２４とが収容されている。
【００２８】
吸湿部２１は、第１貯留槽２１１と、ブロア２１２と、ノズル２１３と、を備えている。吸湿部２１は、吸湿性物質を含む液体吸湿材Ｗと空調機１０から供給された空気Ａ１とを接触させることにより、空調機１０から供給された空気Ａ１に含まれる水分の少なくとも一部を液体吸湿材Ｗに吸収させる。吸湿部２１は、できるだけ多くの水分を液体吸湿材Ｗに吸収させることが望ましいが、空気Ａ１に含まれる水分のうちの少なくとも一部の水分を液体吸湿材Ｗに吸収させればよい。第１貯留槽２１１の内部には、液体吸湿材Ｗが貯留されている。液体吸湿材Ｗについては後述する。第１貯留槽２１１には、空気輸送流路３０、第１空気排出流路２３、および第１液体吸湿材輸送流路２２が接続されている。空調機１０によって温度が調整された空気Ａ１は、ブロア２１２により空気輸送流路３０を介して第１貯留槽２１１の内部空間に供給される。
【００２９】
ノズル２１３は、第１貯留槽２１１の内部空間の上部に配置されている。後述する霧化再生部２４によって再生された後、第２液体吸湿材輸送流路２５を介して吸湿部２１に戻った液体吸湿材Ｗ１は、ノズル２１３から第１貯留槽２１１の内部空間に流れ落ち、この際に液体吸湿材Ｗ１と空気とが接触する。この種の液体吸湿材Ｗ１と空気との接触の形態は、一般に「流下方式」と呼ばれる。なお、液体吸湿材Ｗ１と空気との接触形態は、流下方式に限らず、他の方式を用いることができる。例えば、第１貯留槽２１１に貯留された液体吸湿材Ｗの中に空気を泡状にして供給する方式、いわゆるバブリング方式を用いることもできる。
【００３０】
空調機１０から送られてきた空気Ａは、ブロア２０２から第１空気排出流路２３の排出口２３ａに向かう気流を形成し、ノズル２１３から流れ落ちる液体吸湿材Ｗと接触する。
このとき、空気Ａ中に含まれる水分は、液体吸湿材Ｗに吸収されることによって除去される。吸湿部２１では、元々の室内の空気から水分が除去された空気が得られるため、この空気は調湿機２０の外部空間の空気よりも乾燥している。このように、除湿された空気が第１空気排出流路２３を介して室内に排出される。
【００３１】
液体吸湿材Ｗは、水分を吸収する性質（吸湿性）を示す液体であり、例えば温度が２５℃、相対湿度が５０％、大気圧下の条件で吸湿性を示す液体が好ましい。液体吸湿材Ｗは、後述する吸湿性物質を含んでいる。また、液体吸湿材Ｗは、吸湿性物質と溶媒とを含んでいてもよい。この種の溶媒としては、吸湿性物質を溶解させる、または吸湿性物質と混和する溶媒が挙げられ、例えば水が挙げられる。吸湿性物質は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。
【００３２】
吸湿性物質として用いられる有機材料としては、例えば２価以上のアルコール、ケトン、アミド基を有する有機溶媒、糖類、保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料などが挙げられる。それらの中でも、親水性が高いことから、吸湿性物質として好適に用いられる有機材料としては、２価以上のアルコール、アミド基を有する有機溶媒、糖類、保湿化粧品等の原料として用いられる公知の材料が挙げられる。
【００３３】
２価以上のアルコールとしては、例えばグリセリン、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどが挙げられる。
【００３４】
アミド基を有する有機溶媒としては、例えばホルムアミド、アセトアミドなどが挙げられる。
【００３５】
糖類としては、例えばスクロース、プルラン、グルコース、キシロール、フラクトース、マンニトール、ソルビトールなどが挙げられる。
【００３６】
保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料としては、例えば２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）、ベタイン、ヒアルロン酸、コラーゲンなどが挙げられる。
【００３７】
吸湿性物質として用いられる無機材料としては、例えば塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、臭化リチウム、臭化カルシウム、臭化カリウム、水酸化ナトリウム、ピロリドンカルボン酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００３８】
吸湿性物質の親水性が高いと、例えば吸湿性物質の材料を水と混合したときに、液体吸湿材Ｗの表面（液面）近傍における水分子の割合が多くなる。後述する霧化再生部２４では、液体吸湿材Ｗの表面近傍から霧状液滴を発生させて、液体吸湿材Ｗから水分を分離する。そのため、液体吸湿材Ｗの表面近傍における水分子の割合が多いと、水分を効率的に分離できる点で好ましい。また、液体吸湿材Ｗの表面近傍における吸湿性物質の割合が相対的に少なくなるため、霧化再生部２４での吸湿性物質の損失を抑えられる点で好ましい。
【００３９】
液体吸湿材Ｗのうち、吸湿部２１での処理に用いられる液体吸湿材Ｗ１に含まれる吸湿性物質の濃度は、特に限定されないが、４０質量％以上であることが好ましい。吸湿性物質の濃度が４０質量％以上である場合、液体吸湿材Ｗ１は、効率良く水分を吸収することができる。
【００４０】
液体吸湿材Ｗの粘度は、２５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。これにより、後述する霧化再生部２４において、液体吸湿材Ｗの液面に液体吸湿材Ｗの液柱を生じさせやすい。そのため、液体吸湿材Ｗから効率良く水分を分離することができる。
【００４１】
霧化再生部２４は、第２貯留槽２４１と、ブロア２４２と、超音波振動子２４３と、誘導管２４４と、を備えている。霧化再生部２４は、吸湿部２１から供給された液体吸湿材Ｗ２に含まれる水分の少なくとも一部を霧化し、液体吸湿材Ｗ２から水分の少なくと一部を除去することにより、液体吸湿材Ｗ２を再生する。第２貯留槽２４１の内部には、再生すべき液体吸湿材Ｗ２が貯留されている。第２貯留槽２４１には、第１液体吸湿材輸送流路２２、第２液体吸湿材輸送流路２５、空気導入流路２６、および第３空気排出流路２８が接続されている。
【００４２】
ブロア２４２は、筐体２０１の外部空間から、空気導入流路２６を介して第２貯留槽２４１の内部に空気を送り込み、第２貯留槽２４１の内部から、第３空気排出流路２８を介して筐体２０１の外部に流れる気流を発生させる。
【００４３】
超音波振動子２４３は、液体吸湿材に超音波を照射することにより、液体吸湿材Ｗ２から水分を含む霧状液滴Ｗ３を発生させる。超音波振動子２４３は、第２貯留槽２４１の底部において第２貯留槽２４１と接している。超音波振動子２４３から液体吸湿材Ｗ２に超音波が照射される際、超音波の発生条件を調整することによって、液体吸湿材Ｗ２の液面に液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃを生じさせることができる。霧状液滴Ｗ３は、液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃから多く発生する。
【００４４】
誘導管２４４は、液体吸湿材Ｗ２から発生した霧状液滴Ｗ３を第３空気排出流路２８の排気口２８ａに誘導する。調湿機２０を上方から見たとき、誘導管２４４は、排気口２８ａの周囲を囲むように設けられている。
【００４５】
第３空気排出流路２８は、霧状液滴Ｗ３を含む空気Ａ４を筐体２０１の外部空間に放出し、調湿機２０の内部から除去する。これにより、液体吸湿材Ｗ２から水分を分離することができる。これにより、液体吸湿材Ｗ２の吸湿性能が再び高まり、液体吸湿材Ｗ２を吸湿部２１に戻して再利用することができる。空気Ａ４は、第２貯留槽２４１の内部で発生した霧状液滴Ｗ３を含んでいるため、筐体２０１の外部空間の空気Ａ２よりも湿っている。このように、加湿された空気Ａ４が第３空気排出流路２８を介して室内に排出される。
【００４６】
霧化再生部２４を上方から見たとき、排気口２８ａが超音波振動子２４３と平面的に重なっていることから、排気口２８ａの下方に液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃが生じる。そのため、霧化再生部２４においては、液体吸湿材Ｗ２に生じる液柱Ｃの周囲を誘導管２４４が囲む設計とされている。排気口２８ａと誘導管２４４と液柱Ｃとがこのような位置関係にあることで、液体吸湿材Ｗ２の液面から上方に向かう気流によって、液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃから発生した霧状液滴Ｗ３が排気口２８ａへと誘導される。
【００４７】
吸湿部２１と霧化再生部２４とは、液体吸湿材Ｗの循環流路を構成する第１液体吸湿材輸送流路２２と第２液体吸湿材輸送流路２５とによって接続されている。第２液体吸湿材輸送流路２５の途中には、液体吸湿材Ｗを循環させるためのポンプ２５２が設けられている。
【００４８】
第１液体吸湿材輸送流路２２は、水分が吸収された液体吸湿材Ｗを吸湿部２１から霧化再生部２４に輸送する。第１液体吸湿材輸送流路２２の一端は、第１貯留槽２１１の下部に接続されている。第１貯留槽２１１における第１液体吸湿材輸送流路２２の接続箇所は、第１貯留槽２１１内の液体吸湿材Ｗ１の液面よりも下方に位置している。一方、第１液体吸湿材輸送流路２２の他端は、第２貯留槽２４１の下部に接続されている。第２貯留槽２４１における第１液体吸湿材輸送流路２２の接続箇所は、第２貯留槽２４１内の液体吸湿材Ｗ２の液面よりも下方に位置している。
【００４９】
第２液体吸湿材輸送流路２５は、水分が除去されて再生された液体吸湿材Ｗを霧化再生部２４から吸湿部２１に輸送する。第２液体吸湿材輸送流路２５の一端は、第２貯留槽２４１の下部に接続されている。第２貯留槽２４１における第２液体吸湿材輸送流路２５の接続箇所は、第２貯留槽２４１内の液体吸湿材Ｗ２の液面よりも下方に位置している。一方、第２液体吸湿材輸送流路２５の他端は、第１貯留槽２１１の上部に接続されている。
第１貯留槽２１１における第２液体吸湿材輸送流路２５の接続箇所は、第１貯留槽２１１内の液体吸湿材Ｗ１の液面よりも上方に位置し、上述のノズル２１３に接続されている。
【００５０】
上記では、調湿機２０において、除湿された空気が吸湿部２１から第１空気排出流路２３を介して排出され、加湿された空気が霧化再生部２４から第３空気排出流路２８を介して排出される、と説明した。湿度調整機能について、本実施形態の空調装置１を除湿機能のみを備えた空調装置とする場合には、例えば第１空気排出流路２３の空気排出口を室内に向けて配置する一方、第３空気排出流路２８の空気排出口を室外に向けて配置した構成とすればよい。もしくは、加湿機能のみを備えた空調装置とする場合には、例えば第３空気排出流路２８の空気排出口を室内に向けて配置する一方、第１空気排出流路２３の空気排出口を室外に向けて配置した構成とすればよい。また、除湿機能と加湿機能の双方を備えた空調装置とする場合には、第１空気排出流路２３および第３空気排出流路２８の双方の空気排出口を室内に向けて配置し、制御部４０がいずれの空気排出口から空気を排出するかを制御する構成とすればよい。
【００５１】
本実施形態の調湿機２０は、各々が別体の貯留槽２１１，２４１を有する吸湿部２１と霧化再生部２４とを備えているため、吸湿部２１および霧化再生部２４の各々の配置の自由度が高く、例えば吸湿部２１と霧化再生部２４とを隣り合わせに配置することもできるし、吸湿部２１と霧化再生部２４とを互いに離れた位置に配置することもできる。そのため、空調機１０と組み合わせたときの吸湿部２１および霧化再生部２４の配置としては、例えば以下の３つの形態を採用することができる。
【００５２】
図３〜図５は、調湿機２０における吸湿部２１および霧化再生部２４の設置形態の一例を示す図である。
図３に示す構成例では、吸湿部２１および霧化再生部２４は、室外機１３に収容されている。図４に示す構成例では、吸湿部２１および霧化再生部２４は、室内機１２に収容されている。図５に示す構成例では、吸湿部２１は室内機１２に収容され、霧化再生部２４は室外機１３に収容されている。
【００５３】
図６は、空調装置の作用を説明するための空気線図である。
空気線図において、横軸は乾球温度を示し、縦軸は絶対湿度を示し、斜めの軸はエンタルピーを示す。その他、一般的な空気線図では等湿球温度線、比容積線等も示されているが、ここでは省略した。また、以下で用いる空気の温度は、乾球温度に相当する。
【００５４】
ここで、一例として、温度がｔ３（℃）、相対湿度が８０％の空気を、目標値として温度がｔ２（℃）、相対湿度が５０％となるまで除湿する場合を想定する。
これは、図６において、空気の状態を状態Ａから状態Ｂまで変化させることに相当する。以下の温度ｔ１〜ｔ４の大小関係は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４とする。
【００５５】
例えば従来のヒートポンプ式エアコンを用いて除湿を行う場合、空気を露点以下まで冷却することにより、空気中の水分を凝縮させて除去する。したがって、上記の除湿を行う場合、空気を冷却すると、空気の温度が露点に達するまで絶対湿度が変わらないため、図６に示すように、状態Ａは等絶対湿度線に沿って状態Ｃまで移動する。さらに空気を露点以下まで冷却すると、状態Ｃは等相対湿度線に沿って状態Ｄまで移動する。このとき、空気の温度はｔ１まで下がる。この状態から、空気を加熱して温度をｔ２まで上げると、状態Ｄは等絶対湿度線に沿って状態Ｂまで移動する。これにより、相対湿度は５０％に下がり、目標値である状態Ｂに到達する。
【００５６】
このように、従来のエアコンによる除湿では、空気を露点以下まで（状態Ａから状態Ｄまで）冷却するため、使用者が寒さを感じるという問題があった。また、温度が低下した空気を加熱して温度を目標温度まで（状態Ｄから状態Ｂまで）上げるため、エアコンの消費電力が大きくなるという問題があった。
【００５７】
ここで、比較例として、例えば固形の乾燥剤等を用いた乾式デシカント方式の調湿機を考える。
乾式デシカント方式の調湿機を用いて上記の除湿を行う場合、除湿したい空気を乾燥剤等に接触させると、空気中の水分が乾燥剤に吸着されることにより、相対湿度の低い空気が生成される。このとき、図６に示すように、状態Ａは等エンタルピー線に沿って状態Ｅまで移動する。このとき、相対湿度は１０％まで下がるが、吸着熱が空気に与えられることで空気の温度はｔ４まで上がる。この状態から、空気を冷却して温度をｔ２まで下げると、状態Ｅは等絶対湿度線に沿って状態Ｂまで移動する。これにより、相対湿度は５０％となり、目標値である状態Ｂに到達する。
【００５８】
このように、乾式デシカント方式による除湿では、エアコンによる除湿とは異なり、使用者が暑さを感じるという問題があった。また、温度が上昇した空気を冷却して温度を目標温度まで（状態Ｅから状態Ｂまで）下げるため、エアコンの消費電力が大きくなるという問題があった。
【００５９】
これに対して、本実施形態の調湿機２０を用いて上記の除湿を行う場合、空気中の水分が液体吸湿材に吸収されることにより、相対湿度の低い空気が生成される。この際に発生する吸収熱は、乾式デシカントにおける吸着熱に比べて十分に小さいため、空気の温度がほとんど変化することなく、相対湿度が下がる。すなわち、図６に示すように、状態Ａは略直線的に状態Ｂまで移動する。
【００６０】
このように、本実施形態の調湿機２０は、空気の温度変化を最小限に抑えることができるため、空調機１０による温度調整済みの空気を調湿機２０に供給しても、温度を維持したままで相対湿度を下げることができる。したがって、本実施形態の空調装置１によれば、室内の温度と湿度の双方が適切に調整され、室内環境の快適性を得ることができる。また、湿度調整後の空気に再加熱や再冷却を施す必要がないため、再加熱や再冷却に伴う消費電力の増大を抑えることができる。
【００６１】
また、本実施形態の空調機１０は、温度調整機能に加えて除湿機能を備えている。より具体的には、空調機１０は、例えば部屋干しした洗濯物を早く乾燥させたい場合に用いられるランドリーモード、衣類乾燥モード等と呼ばれる強除湿運転モードを備えている。すなわち、空調機１０は、温度調整機能に加えて除湿機能を有している。この種の運転モードでは、室温の低下を抑制することよりも、除湿機能を高めて洗濯物を早く乾燥させることが優先される。
【００６２】
ユーザーの指示により強除湿運転モードが選択されている場合、制御部４０は、空調機１０から排出された空気が調湿機２０側ではなく、第２空気排出流路２７側に流れるように、流路切替部５０を制御する。第２空気排出流路２７側に流れた空気は、調湿機２０を経由することなく、室内に直接排出される。一方、強除湿運転モード以外の運転モードが選択されている場合、制御部４０は、空調機１０から排出された空気が調湿機２０側に流れるように、流路切替部５０を制御する。したがって、本実施形態の空調装置１によれば、強除湿運転モード以外の運転モードが設定されている場合に、上述したような室内環境の快適性が得られることに加え、強除湿運転モードが設定されている場合には、洗濯物を早く乾燥させる等の強除湿運転モード特有の機能を発揮することができる。
【００６３】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態の空調装置について、図７〜図９を用いて説明する。
第２実施形態の空調装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、空調機のヒートポンプと調湿機の液体吸湿材輸送流路との間で熱交換を行うようにした点が第１実施形態と異なる。
図７は、第２実施形態の空調装置の概略構成を示すブロック図である。
図７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６４】
第１実施形態の図１では、ヒートポンプ１１に係わる具体的な構成の図示を省略したが、本実施形態では、図７にヒートポンプ１１に係わる構成要件を図示した。
図７に示すように、ヒートポンプは、熱媒体を流通させる管路の他、膨張弁１３２、四方弁１３３、および圧縮機１３４等を備えている。膨張弁１３２、四方弁１３３、および圧縮機１３４は、室外機１３の内部に収容されている。
【００６５】
ヒートポンプ１１の管路は、室内機１２の内部に収容された室内側コイル１１ｈ（室内側管路）と、室外機１３の内部に収容された室外側コイル１１ｋ（室外側管路）と、を含んでいる。
【００６６】
本実施形態の空調装置２は、ヒートポンプ１１の管路の一部と第１液体吸湿材輸送流路２２との間、ヒートポンプ１１の管路の一部と第２液体吸湿材輸送流路２５との間の少なくとも一方で熱交換を行う液体吸湿材熱交換部６０をさらに備えている。液体吸湿材熱交換部６０は、第１液体吸湿材熱交換部６１と、第２液体吸湿材熱交換部６２と、を備えている。第１液体吸湿材熱交換部６１は、室内冷房時においてヒートポンプ１１の室外側コイル１１ｋと第１液体吸湿材輸送流路２２の一部２２ａとの間で熱交換を行う。第２液体吸湿材熱交換部６２は、室内冷房時においてヒートポンプ１１の室内側コイル１１ｈと第２液体吸湿材輸送流路２５の一部２５ａとの間で熱交換を行う。
【００６７】
第１液体吸湿材熱交換部６１において、室内冷房時にはヒートポンプ１１内の熱媒体から放出される熱が第１液体吸湿材輸送流路２２内の液体吸湿材に吸収されることにより、液体吸湿材の温度が熱交換前よりも上昇する。一方、第２液体吸湿材熱交換部６２において、室内冷房時には第２液体吸湿材輸送流路２５内の液体吸湿材の熱がヒートポンプ１１内の熱媒体に吸収されることにより、液体吸湿材の温度が熱交換前よりも下がる。
【００６８】
なお、本実施形態では、液体吸湿材熱交換部６０が第１液体吸湿材熱交換部６１と第２液体吸湿材熱交換部６２の双方を備えた例を示したが、液体吸湿材熱交換部６０は、第１液体吸湿材熱交換部６１または第２液体吸湿材熱交換部６２の少なくとも一方を備えていればよい。特に、排熱を有効利用する観点から、液体吸湿材熱交換部６０は、第２液体吸湿材熱交換部６２を備えていることが望ましい。すなわち、液体吸湿材熱交換部６０は、ヒートポンプ１１の管路（排熱側）の一部と第１液体吸湿材輸送流路２２との間、またはヒートポンプ１１の管路の一部（吸熱側）と第２液体吸湿材輸送流路２５との間の少なくとも一方で熱交換を行うものであればよい。
【００６９】
本実施形態においても、室内の温度と湿度の双方が適切に調整され、室内環境の快適性が得られる、再加熱や再冷却に伴う消費電力の増大が抑えられる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることできる。
【００７０】
さらに、本実施形態の空調装置２の特有の効果について説明する。
図８は、本実施形態の調湿機２０における液体吸湿材の液温と霧化量との関係を示す図である。
図８に示すように、液体吸湿材の液温と霧化量との関係は、液体吸湿材の液温が低い程、液体吸湿材に含まれる水分の霧化量が少なくなり、液体吸湿材の液温が高い程、液体吸湿材に含まれる水分の霧化量が多くなる特性を示す。したがって、水分の霧化量を多くして液体吸湿材の再生性能を高めるためには、吸湿部２１から霧化再生部２４に供給する液体吸湿材の液温は高いことが好ましい。この観点からすると、本実施形態の空調装置２は第１液体吸湿材熱交換部６１を備えており、霧化再生部２４に供給する液体吸湿材の液温を高くできるため、液体吸湿材の再生性能を高めることができる。
【００７１】
また、図７に示すように、本実施形態の空調装置２は、室内冷房時においてヒートポンプ１１の室外側コイル１１ｋと空気導入流路２６との間で熱交換を行う空気熱交換部６３をさらに備えていてもよい。この構成によれば、霧化再生部２４に供給される空気の温度が熱交換前よりも高くなるため、霧化効率が高くなり、液体吸湿材の再生性能を高めることができる。
【００７２】
図９は、空気の相対湿度と液体吸湿材の水分吸収量との関係を示す図である。
図９に示すように、相対湿度と水分吸収量との関係は、空気の相対湿度が低い程、液体吸湿材の水分吸収量が少なく、空気の相対湿度が高い程、液体吸湿材の水分吸収量が多くなる特性を示す。したがって、液体吸湿材の水分吸収量を多くして吸湿部２１の除湿性能を高めるためには、空気の相対湿度は高くする必要がある。空気の相対湿度を高くするためには、吸湿部２１の雰囲気温度を下げる必要がある。この観点からすると、本実施形態の空調装置２は第２液体吸湿材熱交換部６２を備えており、液体吸湿材の液温を下げることで雰囲気温度を下げているため、吸湿部２１の除湿性能を高めることができる。
【００７３】
［第３実施形態］
以下、第３実施形態の空調装置について、図１０を用いて説明する。
第３実施形態の空調装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、調湿機の構成が第１実施形態と異なる。
図１０は、第３実施形態の空調装置における調湿機の概略構成図である。
図１０において、第１実施形態で用いた図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
図１０に示すように、本実施形態の調湿機２９は、吸湿部３１内の液体吸湿材の濃度を検出する濃度検出部２１５をさらに備えている。濃度検出部２１５としては、例えば屈折率変化を検出することで濃度を測定する方式の濃度計が用いられる。
【００７５】
本実施形態の場合、調湿機湿度制御部４２は、濃度検出部２１５が検出した濃度に基づいて、第１空気排出流路２３を介して調湿機２９から室内に排出する空気の相対湿度を把握し、相対湿度に基づいて湿度制御を行う。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００７６】
本実施形態においても、室内の温度と湿度の双方が適切に調整され、室内環境の快適性が得られる、再加熱や再冷却に伴う消費電力の増大が抑えられる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることできる。
【００７７】
また本実施形態の場合、濃度検出部２１５を用いて液体吸湿材の濃度を把握することにより、液体吸湿材の再生状態を確認するだけでなく、調湿機２９から室内に排出する空気の相対湿度を把握することができ、これを湿度制御に用いることができる。さらに、湿度制御に必要な湿度センサーの数を減らすことができる。
【００７８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、吸湿部と霧化再生部を備えた調湿機の例を挙げたが、湿式デシカント方式の調湿機であれば、必ずしも吸湿部と霧化再生部を備えていなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の一態様は、室内の空調に用いる空調装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１，２…空調装置、１０…空調機、１１…ヒートポンプ、２０，２９…調湿機、２１，３１…吸湿部、２２…第１液体吸湿材輸送流路、２３…第１空気排出流路、２４…霧化再生部、２５…第２液体吸湿材輸送流路、２６…空気導入流路、２７…第２空気排出流路、３０…空気輸送流路、４０…制御部、４１…空調機温度制御部、４２…調湿機湿度制御部、５０…流路切替部、６０…液体吸湿材熱交換部、６１…第１液体吸湿材熱交換部、６２…第２液体吸湿材熱交換部、６３…空気熱交換部、２１５…濃度検出部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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