(57)【要約】［課題］従来の除湿装置が持っていたこれらの欠点を無くして省エネ、低コスト、耐久性、汎用性、メンテナンス性、省スペース性等の点で優れた除湿装置を実用化することを課題とした。［手段］被除湿空間に除湿器を配し、この被除湿空間外に濃縮器を配するとともに、これらを管路で接続し、この管路内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液を循環させて除湿を行う湿式除湿装置において、除湿器は、除湿剤水溶液と被除湿ガスとを半透膜により隔離する構成を有するものであり、除湿容量や風量の大きさに比べて、小さい除湿器でも除湿剤水溶液が飛散することを防ぐとともに大きな能力の除湿装置を製作することができる。
2009054234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被除湿空間に除湿器を配し、この被除湿空間外に濃縮器を配するとともに、これらを管路で接続し、この管路内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液を循環させて除湿を行う湿式除湿装置において、前記除湿器は、除湿剤水溶液と被除湿ガスとを半透膜により隔離する構成を有するものであることを特徴とする除湿装置。
【請求項２】
被除湿空間に除湿器を配し、この被除湿空間外に濃縮器を配するとともに、これらを管路で接続し、この管路内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液を循環させて除湿を行う湿式除湿装置において、前記濃縮器は、除湿剤水溶液と濃縮用空気とを半透膜により隔離する構成を有するものであることを特徴とする除湿装置。
【請求項３】
被除湿空間に除湿器を配し、この被除湿空間外に濃縮器を配するとともに、これらを管路で接続し、この管路内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液を循環させて除湿を行う湿式除湿装置において、前記除湿器は、除湿剤水溶液と被除湿ガスとを半透膜により隔離する構成を有するものであり、且つ前記濃縮器は、除湿剤水溶液と濃縮用空気とを半透膜により隔離する構成を有するものであり、更に前記除湿剤水溶液の流路は、クローズドサイクルになるように構成されたものであることを特徴とする除湿装置。
【請求項４】
前記半透膜は中空糸膜が適用されたものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デシカント空調等の除湿に利用する除湿装置に関するものであって、除湿器や濃縮器に水分は透過するが除湿剤は透過しない半透膜を使用する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
気体中の水蒸気を除湿して湿度を制御することが必要なことが数多くある。現在、除湿装置として冷凍機を使用したものや、乾式又は湿式の吸湿剤を使用した除湿装置が使われている。それらの設備の除湿機は、エネルギー効率、コスト、耐久性、汎用性、メンテナンス性、省スペース性等で色々な欠点があった。これらの欠点を改善した、優れた除湿装置、特に設備全体の省エネを実現する除湿装置が強く求められていた。
すなわち湿式の吸湿剤水溶液を使用した除湿装置は、冷凍機を使用したヒートポンプ式除湿装置や吸湿剤を使用したドラム型除湿装置と比較して、エネルギー消費を最も少なくすることが可能な方式である（例えば特許文献１参照）。しかし、この方式の除湿装置は、省スペース、腐食性、溶液の飛散等に問題があり汎用的に使用することができなかった。この問題を解決するために、湿式の除湿器の吸湿剤水溶液と被除湿ガスとを半透膜により隔離するとともに、吸湿剤水溶液濃縮部とパイプ等で接続し、ポンプで循環することにより、除湿器において吸湿剤水溶液を外部から遮断し、小型で、汎用性があり、非腐食性の除湿装置を実現できる。その時、吸湿剤水溶液濃縮部も除湿用外気と半透膜で隔離するようにすれば、空気中の塵埃や亜硫酸ガス等が除湿剤水溶液に混入するのを防ぎ除湿剤水溶液の能力の劣下を防ぐことができる。除湿クローズドサイクルを完成させ、連続的に運転することにより耐久性、信頼性、制御性、省エネ性、省スペース等を向上させることができる。【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３３４３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来よく使われている冷凍機を使用したヒートポンプ式除湿装置はエネルギーを多く消費する。また吸湿剤を使用したドラム型の乾式除湿装置は、エネルギー効率、コスト、耐久性等に問題があり、塩化リチューム水溶液等の吸湿剤散布式除湿装置は、汎用性、省スペース、腐食性、溶液の飛散等に問題があった。本発明は、従来の除湿装置が持っていたこれらの欠点を無くして省エネ、低コスト、耐久性、汎用性、メンテナンス性、省スペース性等の点で優れた除湿装置を実用化することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち請求項１記載の除湿装置は、被除湿空間に除湿器を配し、この被除湿空間外に濃縮器を配するとともに、これらを管路で接続し、この管路内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液を循環させて除湿を行う湿式除湿装置において、  前記除湿器は、除湿剤水溶液と被除湿ガスとを半透膜により隔離する構成を有するものであることを特徴として成るものである。【０００６】
また請求項２記載の除湿装置は、被除湿空間に除湿器を配し、この被除湿空間外に濃縮器を配するとともに、これらを管路で接続し、この管路内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液を循環させて除湿を行う湿式除湿装置において、前記濃縮器は、除湿剤水溶液と濃縮用空気とを半透膜により隔離する構成を有するものであることを特徴特徴として成るものである。【０００７】
更にまた請求項３記載の除湿装置は、被除湿空間に除湿器を配し、この被除湿空間外に濃縮器を配するとともに、これらを管路で接続し、この管路内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液を循環させて除湿を行う湿式除湿装置において、  前記除湿器は、除湿剤水溶液と被除湿ガスとを半透膜により隔離する構成を有するものであり、且つ前記濃縮器は、除湿剤水溶液と濃縮用空気とを半透膜により隔離する構成を有するものであり、更に前記除湿剤水溶液の流路は、クローズドサイクルになるように構成されたものであることを特徴として成るものである。【０００８】
更にまた請求項４記載の除湿装置は、前記要件に加え、前記半透膜は中空糸膜が適用されたものであることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の要件を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【０００９】
従来の湿式除湿装置の欠点は、除湿剤水溶液として使用する塩化リチュウム、臭化リチュウム、塩化カルシュウム等に腐食性があり、除湿装置の構造や風量によっては、液滴が飛散して除湿装置自身はもとより周囲にあるものを腐食してしまう恐れがあった。また、空気中の塵埃や亜硫酸ガス等が除湿剤水溶液に混入し、溶解して除湿剤水溶液の性能を変えて、性能を劣化させることもあった。それらを防ぐために除湿装置自身が大きくなったり、付属する機器を設置したりで、高価な仕様になった。
除湿器に中空糸状の半透膜等を使用すれば、除湿容量や風量の大きさに比べて、小さい除湿器でも除湿剤水溶液が飛散することを防ぐとともに大きな能力の除湿装置を製作することができる。また濃縮器にも中空糸状の半透膜を使用して、サイクル全体をクローズドサイクルにすれば、溶液の飛散や不純物の混入を防ぐことができ、除湿剤水溶液の減少や劣化などの心配がない装置となり、除湿制御も確実、容易に行うことができる。その結果、エネルギー効率、低コスト、耐久性、汎用性、簡易メンテナンス性、省スペース等に優れた除湿機を製作することができる。【００１０】
また湿度を制御して設備全体の省エネを図る例として、デシカント空調において湿度を低く保つことにより、室温を比較的高い温度に保っても快適な状態を実現できる。室温を高い温度で低い湿度にすることによって、空調用冷凍機の蒸発温度を高く設定し、冷却負荷も低く抑えることが可能になり、大きな省エネが実現できる。
更にまた、製鉄所の溶鉱炉に供給する空気の湿度を低くすることによって、燃料を大幅に削減し、製品の品質を安定させることができる。
その他、製薬工場の環境空気の湿度制御に使用して安定した製品の品質を確保し、省エネ・省資源を実現する。等に使用すると装置全体の省エネ等に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の除湿装置であり、除湿剤水溶液の流路をクローズドサイクルとするとともにヒートポンプサイクルを用いた実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の除湿装置であり、除湿剤水溶液の流路をクローズドサイクルとするとともに熱交換器を用いた実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の除湿装置であり、除湿剤水溶液の流路を濃縮器においてオープンとした実施例を示す回路図である。
【図４】本発明の除湿装置であり、除湿剤水溶液の流路を除湿器においてオープンとした実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１２】
１        除湿装置
１１      除湿器
１１ａ    筐体
１１ｂ    半透膜チューブ
１１ｃ    ファン
１１ｄ    ノズル
１１ｅ    冷却管
１２      濃縮器
１２ａ    筐体
１２ｂ    半透膜チューブ
１２ｃ    ファン
１２ｄ    ノズル
１２ｅ    加熱管
１３      ポンプ
１４      凝縮器（加熱器）
１５      蒸発器（冷却器）
１６      加熱器
１７      熱交換器
１８      バッファタンク
２        ヒートポンプサイクル
２１      圧縮機
２２      膨張弁
３        冷却装置
３１      空気冷却器
３２      凝縮器
３３      圧縮機
３４      膨張弁
Ａ        濃縮用空気
Ａ１      吸湿済空気
Ｄ        吸湿剤水溶液
Ｄ１      高濃度吸湿剤水溶液
Ｄ２      低濃度吸湿剤水溶液
Ｇ        室内雰囲気
Ｇ１      被除湿ガス
Ｇ２      除湿済ガス
Ｇ３      被冷却ガス
Ｇ４      冷却済ガス
Ｐ        管路
Ｓ        被除湿空間
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の除湿装置は、以下の実施例において説明するものを最良の形態とするが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えたものも含む。
【実施例】
【００１４】
以下本発明の除湿装置１について図示の実施例に基づいて説明する。
本発明の除湿装置１は、被除湿空間Ｓに除湿器１１を配し、一方、被除湿空間Ｓの外部に濃縮器１２を配するとともに、これらを管路Ｐで接続して循環路を形成し、この管路Ｐ内に臭化リチューム水溶液や塩化リチューム水溶液等の吸湿材水溶液Ｄを循環させ、被除湿空間Ｓ内の被除湿ガスＧ１中の水分を外部空間に移動させるように構成された湿式の装置である。
以下、除湿装置１の構成を異ならせた実施例毎に説明を行う。【００１５】
〔除湿剤水溶液の流路をクローズドサイクルとするとともにヒートポンプサイクルを用いた実施例〕
まずはじめに図１に示した除湿装置１について説明すると、この実施例で示す除湿器１１及び濃縮器１２は、吸湿材水溶液Ｄを、半透膜を介在させてそれぞれ被除湿ガスＧ１または濃縮用空気Ａに接触させることにより水分の移動を図る装置である。
具体的には、前記除湿器１１は、筐体１１ａ内に半透膜チューブ１１ｂが配されるとともに、この半透膜チューブ１１ｂに対してファン１１ｃによって被除湿空間Ｓ中の被除湿ガスＧ１を吹き付けるように構成されている。【００１６】
また前記濃縮器１２は、筐体１２ａ内に半透膜チューブ１２ｂが配されるとともに、この半透膜チューブ１２ｂに対してファン１２ｃによって濃縮用空気Ａを吹き込むように構成されている。【００１７】
そして前記半透膜チューブ１１ｂ及び半透膜チューブ１２ｂは、半透膜をチューブ状に成形したものであり、ここで半透膜とは、中空糸分離膜、セラミック等を素材とするものであって、水のみが透過し、吸湿剤水溶液Ｄ中の吸湿剤は透過することができないものである。【００１８】
更に前記除湿器１１から濃縮器１２に向かう流路には、ポンプ１３及び凝縮器１４が具えられ。更に濃縮器１２から除湿器１１に向かう流路には、蒸発器１５が具えられる。
以上のようにこの実施例では、吸湿剤水溶液Ｄの流路を、半透膜チューブ１１ｂ、１２ｂ及び管路Ｐによってクローズドサイクルとするものである。
因みに、一例として前記除湿器１１とポンプ１３との間の管路Ｐには分岐路が接続され、ここに吸湿剤水溶液Ｄのバッファタンク１８が接続されており、この部分においてオープンになっているといえなくもないが、この場合であっても上述した吸湿剤水溶液Ｄの主たる流路についてみればクローズドとなっている。【００１９】
またこの実施例で示す除湿装置１にはヒートポンプサイクル２が具えられるものであり、このヒートポンプサイクル２によって前記凝縮器１４と蒸発器１５間での熱移動を図るようにした。具体的には、凝縮器１４と蒸発器１５との間に熱媒の循環路を形成するとともに、凝縮器１４の流入側に圧縮機２１を配して凝縮器１４に高温の熱媒を供給する一方、蒸発器１５の流入側に膨張弁２２を配して蒸発器１５に低温の熱媒を供給するように構成した。【００２０】
なお前記被除湿空間Ｓ中の被冷却ガスＧ３を冷却するための冷却装置３が併設されるものであり、被除湿空間Ｓに空気冷却器３１を配し、一方、被除湿空間Ｓ外に凝縮器３２を配するとともに、これらの間に熱媒の循環路を形成し、凝縮器３２の流入側に圧縮機３３を配して凝縮器３２に高温の熱媒を供給する一方、空気冷却器３１の流入側に膨張弁３４を配して空気冷却器３１に低温の熱媒を供給するように構成した。【００２１】
図１に示した除湿装置１は以上のように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
はじめにポンプ１３を起動して吸湿剤水溶液Ｄを循環させ、また圧縮機２１を起動してヒートポンプサイクル２を稼働させる。
除湿器１１においては、被除湿空間Ｓ中の被除湿空気Ｇ１がファン１１ｃによって半透膜チューブ１１ｂに吹き付けられ、被除湿ガスＧ１中の水蒸気が半透膜チューブ１１ｂ内を流れる高濃度除湿剤水溶液Ｄ１中に取り込まれて吸収され、除湿された除湿済ガスＧ２は被除湿空間Ｓに戻される。
一方、水蒸気を吸収して濃度の低下した低濃度除湿剤水溶液Ｄ２は、ポンプ１３に吸引、吐出され、凝縮器１４に至り、ここで昇温された後、濃縮器１２に至る。
濃縮器１２においては、低濃度除湿剤水溶液Ｄ２中の水分が半透膜チューブ１２ｂを透過して除湿用空気Ａ中に放出されるため、除湿剤水溶液Ｄの濃度が上昇することとなり、高濃度除湿剤水溶液Ｄ１として再生される。一方、水分を吸収した吸湿済空気Ａ１は外部に排気される。
そして高濃度除湿剤水溶液Ｄ１は、蒸発器１５によって冷却された後、再び除湿器１１に供給されて、被除湿ガスＧ１の除湿に供される。
このような一連の動作が繰り返されて被除湿空間Ｓ内の湿度は目的の低い湿度に保たれることとなる。【００２２】
この時、室内温度制御用の冷却装置３は、被冷却ガスＧ３を冷却済ガスＧ４とする際に除湿の必要がないため、蒸発温度を室内空気の露点温度以下まで下げる必要がなく、例えば２０℃位の蒸発温度で冷却して室温を２９℃位の比較的高い温度に設定しても、快適な空調状態とすることができ、また室温を高く設定することにより顕熱負荷も自然に小さくなる。【００２３】
なおこの本実施例の改変例として、濃縮器１２と凝縮器１４とを一体化した装置構成としたり、除湿器１１と蒸発器１５とを一体化した装置構成を採ることもできる。【００２４】
〔除湿剤水溶液の流路をクローズドサイクルとするとともに熱交換器を用いた実施例〕
次いで図２に示した除湿装置１について説明すると、この実施例で示す除湿器１１及び濃縮器１２は図１に示した装置と同様に、吸湿材水溶液Ｄを、半透膜を介在させてそれぞれ被除湿ガスＧ１または濃縮用空気Ａに接触させることにより水分の移動を図る装置であり、以下、構成の異なる部位について説明を行う。【００２５】
すなわち前記除湿器１１から濃縮器１２に向かう流路には、熱交換器１７、ポンプ１３及び加熱器１６が具えられ、更に濃縮器１２から除湿器１１に向かう流路には、前記熱交換器１７が位置するものである。
以上のようにこの実施例では、除湿剤水溶液Ｄの流路を、半透膜チューブ１１ｂ、１２ｂ及び管路Ｐによってクローズドサイクルとするものである。【００２６】
図２に示した除湿装置１は以上のように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
はじめにポンプ１３を起動して吸湿剤水溶液Ｄを循環させ、加熱器１６に通電する。
除湿器１１においては、被除湿空間Ｓ中の被除湿空気Ｇ１がファン１１ｃによって半透膜チューブ１１ｂに吹き付けられ、被除湿ガスＧ１中の水蒸気が半透膜チューブ１１ｂ内を流れる高濃度除湿剤水溶液Ｄ１中に取り込まれて吸収され、除湿された除湿済ガスＧ２は被除湿空間Ｓに戻される。
一方、水蒸気を吸収して濃度の低下した低濃度除湿剤水溶液Ｄ２は、ポンプ１３に吸引され、熱交換器１７によって昇温された後、ポンプ１３から吐出され、更に加熱器１６によって昇温された後、濃縮器１２に至る。
濃縮器１２においては、低濃度除湿剤水溶液Ｄ２中の水分が半透膜チューブ１２ｂを透過して除湿用空気Ａ中に放出されるため、除湿剤水溶液Ｄの濃度が上昇することとなり、高濃度除湿剤水溶液Ｄ１として再生される。一方、水分を吸収した吸湿済空気Ａ１は外部に排気される。
そして高濃度除湿剤水溶液Ｄ１は、熱交換器１７によって冷却された後、再び除湿器１１に供給されて、被除湿ガスＧ１の除湿に供される。
このような一連の動作が繰り返されて被除湿空間Ｓ内の湿度は目的の低い湿度に保たれることとなる。【００２７】
この時、室内温度制御用の冷却装置３は、被冷却ガスＧ３を冷却済ガスＧ４とする際に除湿の必要がないため、蒸発温度を室内空気の露点温度以下まで下げる必要がなく、例えば２０℃位の蒸発温度で冷却して室温を２９℃位の比較的高い温度に設定しても、快適な空調状態とすることができ、また室温を高く設定することにより顕熱負荷も自然に小さくなる。【００２８】
なおこの本実施例の改変例として、濃縮器１２と加熱器１６とを一体化した装置構成を採ることもできる。【００２９】
上述した二つの実施例では、請求項３で定義したような、除湿剤水溶液Ｄの流路がクローズドサイクルになるように構成した除湿装置１について説明したが、除湿剤水溶液Ｄの流路が一部オープンになるような構成を採ることもできる。
〔除湿剤水溶液の流路を濃縮器においてオープンとした実施例〕
図３に示した除湿装置１は、除湿剤水溶液Ｄの流路が濃縮器１２においてオープンとなるように構成されたものであり、この実施例で示す除湿器１１は、吸湿材水溶液Ｄを半透膜を介在させて被除湿ガスＧ１に接触させるものであり、また濃縮器１２は、吸湿材水溶液Ｄを直接、除湿用空気Ａに接触させるものである。
なお図３に示した除湿装置１は、図１に示した除湿装置１とは、濃縮器１２の構成が異なるのみであり、他の構成については同一の構成が採られたものであるため、ここでは濃縮器１２についてのみ詳しく説明する。【００３０】
具体的には、前記濃縮器１２は、筐体１２ａ内に複数の加熱管１２ｅが配されるとともに、これら加熱管１２ｅの上方に複数のノズル１２ｄが配され、ノズル１２ｄから噴霧された低濃度吸湿剤水溶液Ｄ２の加熱を行うとともに、筐体１２ａ内に取り込まれる除湿用空気Ａと低濃度吸湿剤水溶液Ｄ２とを直接接触させることにより、低濃度吸湿剤水溶液Ｄ２中の水分を除湿用空気Ａ中に取り込むとともに、水分を吸収した吸湿済空気Ａ１を外部に排気するように構成されたものである。
なお前記実施例と同様に、前記被除湿空間Ｓを冷却するための冷却装置３が併設されている。【００３１】
〔除湿剤水溶液の流路を除湿器においてオープンとした実施例〕
図４に示した除湿装置１は、除湿剤水溶液Ｄの流路が除湿器１１においてオープンとなるように構成されたものであり、この実施例で示す除湿器１１は、吸湿材水溶液Ｄを直接、被除湿ガスＧ１に接触させるものであり、また濃縮器１２は、吸湿材水溶液Ｄを半透膜を介在させて除湿用外気Ｇ２に接触させるものである。
なお図４に示した除湿装置１は、図１に示した除湿装置１とは、除湿器１１の構成が異なるのみであり、他の構成については同一の構成が採られたものであるため、ここでは除湿器１１についてのみ詳しく説明する。【００３２】
具体的には、前記除湿器１１は、筐体１１ａ内に複数の冷却管１１ｅが配されるとともに、これら冷却管１１ｅの上方に複数のノズル１１ｄが配され、ノズル１１ｄから噴霧された高濃度吸湿剤水溶液Ｄ１の冷却を行うとともに、筐体１１ａ内に取り込まれる被除湿ガスＧ１と高濃度吸湿剤水溶液Ｄ１とを直接接触させることにより、被除湿ガスＧ１中の水分を高濃度吸湿剤水溶液Ｄ１に取り込むように構成されたものである。
なお前記実施例と同様に、前記被除湿空間Ｓを冷却するための冷却装置３が併設されている。
【図１】
2009054234.tif 000003
【図２】
2009054234.tif 000004
【図３】
2009054234.tif 000005
【図４】
2009054234.tif 000006
【国際調査報告】
2009054234.tif 000007
2009054234.tif 000008