(57)【要約】【課題】湿度と温度を別々に制御することができ、デシカント式除湿のような材料の再生を必要とせず、省エネルギーで除湿効率を上げることのできる除湿装置を提供する。【解決手段】除湿装置は、管状のボルテックス効果生成部１と、除湿対象の気体をボルテックス効果生成部１の内部に流入させることにより、ボルテックス効果生成部１の内部に気体の旋回流を発生させる気体流入部２と、ボルテックス効果生成部１の内部で気体の露点よりも低温化された旋回流と高温化された旋回流とに分離した気体のうち低温化された気体が流れる箇所に配置され、その表面に結露を発生させる結露発生部３と、結露した水分を回収する水分回収部４と、ボルテックス効果生成部１の下流側の端部に設けられ、気体流入部２から流入した気体が流出する気体流出部５とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のボルテックス効果生成部と、
このボルテックス効果生成部の上流側から圧送される除湿対象の気体、または上流側から下流側に向かって吸引される除湿対象の気体を前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることにより、前記ボルテックス効果生成部の内部に気体の旋回流を発生させる気体流入部と、
前記ボルテックス効果生成部の内部で気体の露点よりも低温化された旋回流と高温化された旋回流とに分離した気体のうち低温化された気体が流れる箇所に配置され、その表面に結露を発生させる結露発生部と、
結露した水分を回収する水分回収部と、
前記気体流入部が設けられた上流側と反対側の前記ボルテックス効果生成部の下流側の端部に設けられ、前記気体流入部から流入した気体が流出する気体流出部とを備えることを特徴とする除湿装置。
【請求項２】
請求項１記載の除湿装置において、
前記ボルテックス効果生成部は、断面が円環の形状をしており、
前記気体流入部は、前記除湿対象の気体を、前記ボルテックス効果生成部の内壁の接線方向から前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることにより、前記ボルテックス効果生成部の内部に気体の旋回流を発生させるものであり、
前記結露発生部は、前記ボルテックス効果生成部の中心軸の位置または中心軸の近傍の位置に配置されるものであり、
前記気体流出部は、前記ボルテックス効果生成部の下流側の端部に配置されるものであることを特徴とする除湿装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の除湿装置において、
前記気体流入部は、前記除湿対象の気体を、前記ボルテックス効果生成部の側面から前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることを特徴とする除湿装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の除湿装置において、
前記気体流入部は、前記除湿対象の気体を、前記ボルテックス効果生成部の上流側の端面から前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることを特徴とする除湿装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記気体流入部は、前記ボルテックス効果生成部の中心軸の周りに互いに等角度で離間するように複数個配置されることを特徴とする除湿装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記ボルテックス効果生成部は、除湿対象の気体が流れる管路の中心軸に垂直な断面の面積が上流側から下流側に向かって縮小する形状であることを特徴とする除湿装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記ボルテックス効果生成部は、
断面が円環の管状の第１のボルテックス効果生成部と、
除湿対象の気体が流れる管路が前記第１のボルテックス効果生成部の管路の下流側の端部と連通するように接続され、管路の中心軸に垂直な断面の面積が前記第１のボルテックス効果生成部の管路の断面積よりも小さい箇所を有する、断面が円環の管状の第２のボルテックス効果生成部とからなり、
前記気体流入部は、前記第１のボルテックス効果生成部の上流側から除湿対象の気体を前記第１のボルテックス効果生成部の内部に流入させ、
前記結露発生部は、前記第１、第２のボルテックス効果生成部のうち少なくとも一方の内部の低温化された気体が流れる箇所に配置され、
前記気体流出部は、前記第２のボルテックス効果生成部の下流側の端部に設けられることを特徴とする除湿装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記結露発生部は、前記ボルテックス効果生成部の中心軸に沿って配置される円柱状または円筒状の形状を有することを特徴とする除湿装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記結露発生部は、その表面に凹部と凸部のうち少なくとも一方の構造を有することを特徴とする除湿装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記結露発生部は、この結露発生部の表面近傍を流れる気体の旋回流と同じ向きで結露発生部の表面を螺旋状に周回する凹部と凸部のうちいずれかの構造を有することを特徴とする除湿装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記結露発生部は、その表面の少なくとも一部に親水性の部分を有することを特徴とする除湿装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記水分回収部は、除湿対象の気体の旋回流および重力により前記結露発生部から飛散した水分を回収することを特徴とする除湿装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記水分回収部は、前記結露発生部で結露した水分を、除湿対象の気体の旋回流および重力により前記結露発生部から飛散する前に回収することを特徴とする除湿装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の除湿装置において、
前記ボルテックス効果生成部と前記気体流入部と前記結露発生部と前記水分回収部と前記気体流出部とを１つのユニットとしたとき、前段のユニットの気体流出部と後段のユニットの気体流入部とを接続するようにして、複数のユニットを縦続接続したことを特徴とする除湿装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の除湿装置と、
前記除湿装置の気体流出部から除湿された気体を吸引するポンプ機構と、
前記除湿装置の気体流出部と前記ポンプ機構とを接続する接続流路とを備えることを特徴とする除湿システム。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の除湿装置と、
前記除湿装置の気体流入部に除湿対象の気体を圧送するポンプ機構と、
前記ポンプ機構と前記除湿装置の気体流入部とを接続する接続流路とを備えることを特徴とする除湿システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の除湿装置として、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示された除湿装置が知られている。特許文献１に開示された除湿装置は、空気を冷やすと相対湿度が高くなり、飽和状態を超えると水蒸気が水になるという原理を利用して、空気を目標露点温度になるまで冷却し、結露凝縮した水分を除去するという装置であり、一般的な除湿方式である。
【０００３】
空気を冷却する装置としては、エネルギー効率の良いヒートポンプが良く使われている。しかし、特許文献１に開示されたような空気を冷却することにより除湿する方式は、空気を冷やし過ぎることや、湿度が成り行き任せになってしまうことから、再熱除湿と呼ばれる方式、すなわち空気を一旦冷却し、除湿した空気をヒートポンプの高熱側で暖めてから出す方式に移行しつつある。
【０００４】
特許文献２に開示された除湿装置は、乾燥剤（シリカゲル、ゼオライトなど）を用いて水分を直接吸着分離する装置であり、デシカント式とも呼ばれている。この方式では、水分が吸着したデシカントを、再度、使用可能にするため、熱を加えて水分を脱着させる必要がある。この吸着と再生を連続して行うために円筒状のデシカントロータが良く使われる。
【０００５】
特許文献３に開示された除湿装置は、上述の一般的な空調に使用されている除湿方式とは異なる、入力圧力が非常に高い場合に除湿を行う圧縮空気用の除湿装置である。この除湿装置は、ノズルから旋回状に空気を送り込み、断熱膨張により空気の温度を下げると共に結露を発生させ、旋回流によりその結露を外側に集めると共に回収を行う方式になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７３６５９０号公報
【特許文献２】特許第４６６１１７０号公報
【特許文献３】特開平９−３２７６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された冷却式除湿の場合は、空気を冷却して除湿する方式なので、除湿を行う際に、空気の温度を除湿量に応じて下げる必要があり、湿度と気温を別々に制御することできず、湿度と気温が同時に変化してしまうため、目的の湿度と温度に制御するのが困難であるという問題点があった。そのため、例えば冷却側の冷媒の温度が高い場合には、空気を十分に冷却することができず、除湿不足になってしまうという問題点があった。
【０００８】
特許文献２に開示されたデシカント式除湿の場合は、直接水分を吸収する方式なので、特許文献１に開示された冷却式除湿と比べて温度と湿度を別々に制御することが可能になる。しかし、デシカント式除湿の場合、デシカントを再生するために高温にする必要があり、除湿とは関係のない加熱のための熱源が必要になるという問題点があった。そのため、省エネルギーを実現するためにはできるだけ熱を回収して利用する必要が出てくるが、熱交換の機能も含めローターを複数設置するなど装置全体が大型化、複雑化することが避けられない。
【０００９】
特許文献３に開示された圧縮空気用の除湿装置は、空気を吹き出すときの断熱膨張により空気を急冷することができるので、特許文献１に開示された冷却式除湿と比べて温度と湿度を別々に制御することが可能であり、また特許文献２に開示されたデシカント式除湿のような除湿装置の再生のための高熱を必要としない。しかしながら、圧縮空気用の除湿装置は、気体の膨張機構としてノズルのような絞り機構を利用して、気体の流量を減少させることによって気体を膨張させるものであるため、必然的に圧力損失が大きく、気体温度を下げると、気体流量が減少するという特性を持っている。このため、圧力損失が大きい分だけ、より多くのエネルギーを必要とする圧縮機が必要になるという問題点があった。
【００１０】
さらに、この特許文献３に開示された除湿方式では、露点温度以下でも結露しないという過冷却状態が存在するため、空気を結露させるのに十分な低温にするにはさらなる温度低下が必要になる。ところが、特許文献３に開示された方式においては、絞り機構により気体流量を減じることによって気体を膨張させるものであるため、気体温度をより低くしようとすると、高圧で空気を送り込む必要があり、さらに多くのエネルギーを必要とするという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、湿度と温度を別々に制御することができ、デシカント式除湿のような材料の再生を必要とせず、省エネルギーで除湿効率を上げることのできる除湿装置および除湿システム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】
【００１２】
本発明の除湿装置は、管状のボルテックス効果生成部と、このボルテックス効果生成部の上流側から圧送される除湿対象の気体、または上流側から下流側に向かって吸引される除湿対象の気体を前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることにより、前記ボルテックス効果生成部の内部に気体の旋回流を発生させる気体流入部と、前記ボルテックス効果生成部の内部で気体の露点よりも低温化された旋回流と高温化された旋回流とに分離した気体のうち低温化された気体が流れる箇所に配置され、その表面に結露を発生させる結露発生部と、結露した水分を回収する水分回収部と、前記気体流入部が設けられた上流側と反対側の前記ボルテックス効果生成部の下流側の端部に設けられ、前記気体流入部から流入した気体が流出する気体流出部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記ボルテックス効果生成部は、断面が円環の形状をしており、前記気体流入部は、前記除湿対象の気体を、前記ボルテックス効果生成部の内壁の接線方向から前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることにより、前記ボルテックス効果生成部の内部に気体の旋回流を発生させるものであり、前記結露発生部は、前記ボルテックス効果生成部の中心軸の位置または中心軸の近傍の位置に配置されるものであり、前記気体流出部は、前記ボルテックス効果生成部の下流側の端部に配置されるものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記気体流入部は、前記除湿対象の気体を、前記ボルテックス効果生成部の側面から前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記気体流入部は、前記除湿対象の気体を、前記ボルテックス効果生成部の上流側の端面から前記ボルテックス効果生成部の内部に流入させることを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記気体流入部は、前記ボルテックス効果生成部の中心軸の周りに互いに等角度で離間するように複数個配置されることを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記ボルテックス効果生成部は、除湿対象の気体が流れる管路の中心軸に垂直な断面の面積が上流側から下流側に向かって縮小する形状であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記ボルテックス効果生成部は、断面が円環の管状の第１のボルテックス効果生成部と、除湿対象の気体が流れる管路が前記第１のボルテックス効果生成部の管路の下流側の端部と連通するように接続され、管路の中心軸に垂直な断面の面積が前記第１のボルテックス効果生成部の管路の断面積よりも小さい箇所を有する、断面が円環の管状の第２のボルテックス効果生成部とからなり、前記気体流入部は、前記第１のボルテックス効果生成部の上流側から除湿対象の気体を前記第１のボルテックス効果生成部の内部に流入させ、前記結露発生部は、前記第１、第２のボルテックス効果生成部のうち少なくとも一方の内部の低温化された気体が流れる箇所に配置され、前記気体流出部は、前記第２のボルテックス効果生成部の下流側の端部に設けられることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記結露発生部は、前記ボルテックス効果生成部の中心軸に沿って配置される円柱状または円筒状の形状を有することを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記結露発生部は、その表面に凹部と凸部のうち少なくとも一方の構造を有することを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記結露発生部は、この結露発生部の表面近傍を流れる気体の旋回流と同じ向きで結露発生部の表面を螺旋状に周回する凹部と凸部のうちいずれかの構造を有することを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記結露発生部は、その表面の少なくとも一部に親水性の部分を有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記水分回収部は、除湿対象の気体の旋回流および重力により前記結露発生部から飛散した水分を回収することを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例において、前記水分回収部は、前記結露発生部で結露した水分を、除湿対象の気体の旋回流および重力により前記結露発生部から飛散する前に回収することを特徴とするものである。
また、本発明の除湿装置の１構成例は、前記ボルテックス効果生成部と前記気体流入部と前記結露発生部と前記水分回収部と前記気体流出部とを１つのユニットとしたとき、前段のユニットの気体流出部と後段のユニットの気体流入部とを接続するようにして、複数のユニットを縦続接続したことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の除湿システムは、除湿装置と、前記除湿装置の気体流出部から除湿された気体を吸引するポンプ機構と、前記除湿装置の気体流出部と前記ポンプ機構とを接続する接続流路とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の除湿システムは、除湿装置と、前記除湿装置の気体流入部に除湿対象の気体を圧送するポンプ機構と、前記ポンプ機構と前記除湿装置の気体流入部とを接続する接続流路とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、除湿装置を、ボルテックス効果生成部と気体流入部と結露発生部と水分回収部と気体流出部とから構成することにより、湿度と温度を別々に制御することができ、デシカント式除湿のような材料の再生を必要とせず、省エネルギーで除湿効率を上げることのできる除湿装置を実現することができる。
【００１９】
また、本発明では、除湿対象の気体を、ボルテックス効果生成部の側面からボルテックス効果生成部の内部に流入させることにより、多くの気体をボルテックス効果生成部の内部に流入させると共に、流入した気体を安定して旋回させることが可能になる。
【００２０】
また、本発明では、除湿対象の気体を、ボルテックス効果生成部の上流側の端面からボルテックス効果生成部の内部に流入させることにより、ボルテックス効果生成部の上流側の内径と同じ径の配管をボルテックス効果生成部の上流側に接続して除湿対象の気体を供給する場合に、圧力損失の少ない接続が可能になる。
【００２１】
また、本発明では、気体流入部を、ボルテックス効果生成部の中心軸の周りに互いに等角度で離間するように複数個配置することにより、ボルテックス効果生成部の内部で生じる気体の旋回流の中心が偏心したり、気体の流れのベクトルが理想的な円形の流れに対してゆがんだりすることが少なくなり、エネルギー損失の少ない安定した旋回流を得ることができる。
【００２２】
また、本発明では、ボルテックス効果生成部を、除湿対象の気体が流れる管路の中心軸に垂直な断面の面積が上流側から下流側に向かって縮小する形状とすることにより、ボルテックス効果生成部内で気体のより低い温度を作りだすことが可能になり、除湿効率を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明では、ボルテックス効果生成部を、断面積が異なる２つのボルテックス効果生成部に分けることにより、より効果的にボルテックス効果を生成し、効率的に低温を作り出すことが可能になる。その結果、本発明では、除湿効率を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明では、結露発生部の表面に凹部と凸部のうち少なくとも一方の構造を設けることにより、結露発生部の表面積を増やして結露の発生を増やすことができ、除湿効率を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明では、結露発生部に、この結露発生部の表面近傍を流れる気体の旋回流と同じ向きで結露発生部の表面を螺旋状に周回する凹部と凸部のうちいずれかの構造を設けることにより、結露発生部の表面積を増やして結露の発生を増やすことができると共に、発生した水滴を、気体の旋回流への抵抗が少ない状態で目的の方向に集めることが可能になり、除湿効率を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明では、結露発生部の表面の少なくとも一部に親水性の部分を設けることにより、結露発生部で発生した水滴を目的の方向に移動させることができ、除湿効率を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明では、水分回収部を、除湿対象の気体の旋回流および重力により結露発生部から飛散した水分を回収する構造とすることにより、結露発生部で発生した水滴を効率よく回収することができる。
【００２８】
また、本発明では、水分回収部を、結露発生部で結露した水分を、除湿対象の気体の旋回流および重力により前記結露発生部から飛散する前に回収する構造とすることにより、結露発生部で発生した水滴を更に効率よく回収することができる。
【００２９】
また、本発明では、ボルテックス効果生成部と気体流入部と結露発生部と水分回収部と気体流出部とを１つのユニットとしたとき、前段のユニットの気体流出部と後段のユニットの気体流入部とを接続するようにして、複数のユニットを縦続接続することにより、除湿能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図および断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図および断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図および除湿装置の気体流入部を拡大した斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図および断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係る除湿装置の他の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態に係る除湿装置の他の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第９の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態に係る除湿装置の結露発生部の構成を示す斜視図および断面図である。
【図１３】本発明の第１１の実施の形態に係る除湿装置の結露発生部の構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第１２の実施の形態に係る除湿装置の結露発生部の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第１３の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１４の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の第１５の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の第１６の実施の形態に係る除湿システムの構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第１６の実施の形態に係る除湿システムの他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［発明の原理］
本発明は、特許文献３に開示された除湿装置のようにノズルから気体を吹き出して温度を下げるという大きな動力を必要とする方法ではなく、気体の高速な旋回流はその中心部では温度が低下し外側では温度が上がるというボルテックス効果を利用することにより、小さな動力で効率的に低温を作り出す方法を採用する。ただし、ボルテックス効果を利用して結露させるために、気体が旋回する中心部を気体の露点以下の温度になるようにしても、過冷却と呼ばれる、飽和点以下でも結露しない状態が存在する。このため、結露させるためには、露点よりさらに温度を下げなければならず、余分なエネルギーが必要になる。
【００３２】
発明者は、このような過冷却の状態に改善の余地があることに着眼した。一般に結露を促進するためには、煙や塵、あるいはヨウ化銀など核となるものを混入させることにより、水分の凝縮を進ませるという方法がある。しかし、このような方法は外部から核になるものを入れなければならず、また核となる成分によっては、結露した水分が環境に影響を与える場合もある。発明者は、このように外部から核になるものを入れるのではなく、内部で凝縮が進むよう結露発生部を、ボルテックス効果生成部内に配置することに想到した。
【００３３】
過冷却状態を緩和しつつ結露させるために、ボルテックス効果生成部の中心部に結露を促進する例えば棒状の結露発生部を配置する。これにより、ボルテックス効果生成部内の空気の旋回流の中心部が低温になると、結露発生部から熱を奪い、結露発生部の温度を低下させることができる。その結露発生部に接触した空気中の水分が結露発生部の表面に結露を発生させるので、結露発生部のない状態と比べて高い温度で結露を開始させることができる。
【００３４】
つまり、本発明では、余分なエネルギーの消費を少なくすることができ、除湿効率が良くなることになる。さらに、空気が旋回しているので、空気が直線的に流れる場合と比較すると、低温になった結露発生部と空気が接触している時間が長くなり、結露量を増加させることができる。
【００３５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る除湿装置の斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の除湿装置の断面図である。本実施の形態の除湿装置は、断面が円環の管状のボルテックス効果生成部１と、外部から圧送または吸引される除湿対象の気体をボルテックス効果生成部１の内壁の接線方向からボルテックス効果生成部１の内部に流入させることにより、ボルテックス効果生成部１の内部に気体の旋回流を発生させる気体流入部２と、旋回流によりボルテックス効果生成部１の内部で高温と低温に分離した気体のうち低温の気体が流れる箇所に配置され、その表面に結露を発生させる結露発生部３と、結露した水分を回収する水分回収部４と、気体流入部２が設けられた上流側と反対側のボルテックス効果生成部１の下流側に設けられ、気体流入部２から流入した気体が流出する気体流出部５とを備えている。
【００３６】
図１の１０は気体流入方向を表し、２３はボルテックス効果生成部１の中心軸を表し、５０は気体流出方向を表している。また、２０１は気体の旋回流を表し、２０２は結露発生部３で結露した水滴を表し、２０３は旋回流で外側に飛ばされる水滴を表し、２０４は水分回収部４に溜まる水滴を表している。
なお、一般的なボルテックスチューブは、冷たい空気と熱い空気に分けて空気を取り出す装置であるのに対し、本実施の形態のボルテックス効果生成部１は、気体流入部２から流入した気体を１つの気体流出部５から流出させるという違いがあるが、本実施の形態のボルテックス効果生成部１もボルテックスチューブの一種である。
【００３７】
以下、本実施の形態の除湿装置の動作について説明する。ボルテックス効果生成部１の上流側に配置された図示しないポンプ機構によって圧送される除湿対象の気体、またはボルテックス効果生成部１の下流側に配置された図示しないポンプ機構によって吸引される除湿対象の気体は、気体流入部２からボルテックス効果生成部１の内部に流入する。このとき、除湿対象の気体をボルテックス効果生成部１の内壁の接線方向からボルテックス効果生成部１の内部に流入させることにより、除湿対象の気体は、ボルテックス効果生成部１の内壁に沿って螺旋状に旋回する。
【００３８】
本実施の形態の気体流入部２の構造では、ボルテックス効果生成部１の側面から気体を流入させるので、多くの気体をボルテックス効果生成部１の内部に流入させると共に、流入した気体を安定して旋回させることが可能になる。ポンプ機構の詳細については後述の実施の形態で説明する。
【００３９】
ボルテックス効果生成部１の内部で発生した、気体の螺旋状の旋回流は、ボルテックス効果生成部１の中心軸２３付近を流れる、気体の露点よりも低温化された旋回流と、図１（Ａ）、図１（Ｂ）の２０１で示すようにボルテックス効果生成部１の内壁近くを流れる高温化された旋回流とに分離することが知られている（ボルテックス効果）。
【００４０】
なお、ボルテックス効果およびボルテックスチューブ（ボルテックス効果生成部１）については、例えば文献「“空圧シリーズ”，ＰＤＦカタログ，サンワエンタープライズ株式会社，＜http://www.sanwa-ent.co.jp/datasheet/Pneumatic2011R_s.pdf＞，２０１１年」に開示されている。
【００４１】
周囲に対して断熱する必要がある場合、ボルテックス効果生成部１の材料としては、断熱性の良い樹脂やセラミックを用いることが好ましい。また、放熱する必要がある場合、ボルテックス効果生成部１の材料としては、熱伝導率の良い金属が適している。断熱するか放熱するかは除湿装置の性能やコストによって決まる設計項目の一つであり、適宜決定すればよい。
【００４２】
ボルテックス効果生成部１を断面が円環の管状（中心軸２３に対して回転対称の形状）にすることにより、除湿対象の気体の旋回が乱れないようにすることができ、気体を少ない損失で安定して旋回させることができる。ボルテックス効果生成部１の内径は一定である必要はなく、後述の実施の形態のように内径が変化してもよい。本実施の形態においても、水分回収部４が設置される箇所でボルテックス効果生成部１の内径が小さくなる例を示している。
【００４３】
ボルテックス効果生成部１の内部の気体の温度の低下はボルテックス効果生成部１の形状、および気体の流量や圧力で決定されるが、ボルテックス効果生成部１の中心軸２３の近傍で温度が最も低下するので、中心軸２３の位置または中心軸２３の近傍の位置に結露発生部３を配置すればよい。気体の温度が低下する部分では、露点以下の温度になっても結露しない過冷却状態が存在するが、温度が低下する部分に結露発生部３を置くことにより、過冷却が緩和され結露が発生する。
【００４４】
結露発生部３の材料としては、熱伝導率が良い材料、具体的には金属などが好ましい。金属の例としては、例えばアルミやＳＵＳなどが挙げられる。結露発生部３の形状は、除湿対象の気体の旋回流を乱し難く、気体を少ない損失で旋回させることができる形状が好ましい。
【００４５】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）では、結露発生部３の中心軸とボルテックス効果生成部１の中心軸２３とが一致するように配置した円柱状の結露発生部３の例を記載しているが、中心軸２３に沿って配置される円筒状の結露発生部３を採用してもよい。ただし、あまり薄い材料の場合は熱容量が小さ過ぎて結露しにくい場合もあるので、熱容量を考えて設計する必要がある。
【００４６】
結露発生部３で発生した結露は、後述するように、気体の旋回流でボルテックス効果生成部１の壁面に飛ばされた後で回収されるか、あるいは飛ばされる前に回収されるかに分かれる。図１（Ａ）、図１（Ｂ）では、除湿装置の動作を分かり易くするために、気体の旋回流でボルテックス効果生成部１の壁面に飛ばされた結露を回収する水分回収部４の構造を記載しているが、水分回収部４はこのような構造に限るわけではない。水分回収部４の例については後述の実施の形態で説明する。
【００４７】
本実施の形態では、ボルテックス効果生成部１の上流側は閉端で、ボルテックス効果生成部１の下流側の端面には開口部である気体流出部５が設けられている。したがって、ボルテックス効果生成部１の内部に流入し除湿された気体は、気体流出部５から流出する。一般的なボルテックスチューブでは、低温化された気体と高温化された気体を別々の出口から排出するが、本実施の形態の除湿装置では、１つの気体流出部５から気体を排出する。
【００４８】
特許文献３に開示された圧縮空気用の除湿装置を動作させるためには、コンプレッサー等の圧縮機（１００ｋＰａ以上程度）が必要である。一方、本実施の形態では、ブロアー（１０ｋＰａ〜１００ｋＰａ程度）やファン（１０ｋＰａ以下程度）などの送風機と呼ばれるレベルのポンプ機構で、除湿対象の気体を圧送したり吸引したりすればよいので、特許文献３に開示された除湿装置と比較して、除湿に必要なエネルギーを低減することができる。
【００４９】
本実施の形態では、ボルテックス効果生成部１の内部で旋回する気体は、流速が大きくなり、圧力が低下する箇所において温度が低下する。上流側から圧送する力や下流側から吸引する力とボルテックス効果生成部１の形状によって処理流量が決まり、ボルテックス効果生成部１内部の気体の流速や圧力、温度の分布が決まる。例えば圧送や吸引にブロアーを使用すると、結露発生部３近傍を流れる気体の温度の低下量は、ブロアーの回転数により、制御することができる。つまり、結露発生部３に発生する結露量を制御（除湿量を制御）することができる。
【００５０】
このとき結露を発生させるのに外部との熱のやりとりがないので、気体の流入時と流出時の流速、圧力を同じとすると、結露発生部３付近で流速が増加し温度が低下していた気体は、流出時には、結露により発生する凝縮熱（気体から液体になるときに発生する熱）の影響分だけ、流入時より増加した温度となる。この後、除湿することなく気体の温度だけを低下させれば目的の温度、湿度を持った気体にすることができるので、湿度と温度を別々に制御できることになる。
【００５１】
こうして、本実施の形態では、湿度と温度を別々に制御することができ、デシカント式除湿のような材料の再生を必要とせず、省エネルギーで除湿効率を上げることのできる除湿装置を実現することができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の除湿装置の断面図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の気体流入部の別の例を説明するものである。
【００５３】
第１の実施の形態では、ボルテックス効果生成部１の側面、特に管状のボルテックス効果生成部１の外壁から内壁を貫通するように設けた気体流入部２を用いて、ボルテックス効果生成部１の内部に気体を流入させている。
【００５４】
本実施の形態においても、ボルテックス効果生成部１の上流側は閉端であるが、この上流側の端面からボルテックス効果生成部１の内部に向かって突出するように円筒状の突出部２０５を設けている。突出部２０５は、上流側が開放端で下流側が閉端の形状である。そして、この突出部２０５の内壁から突出部２０５の外壁を貫通してボルテックス効果生成部１の内部に通じるように気体流入部２ａを設けている。第１の実施の形態と同様に、気体流入部２ａからボルテックス効果生成部１の内部への気体の流入方向は、ボルテックス効果生成部１の内壁の接線方向である。
【００５５】
これにより、除湿対象の気体を突出部２０５に供給すれば、突出部２０５から気体流入部２ａを通ってボルテックス効果生成部１の内部に気体が流入する。気体流入部２ａ以外の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。
こうして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図３（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の除湿装置の気体流入部を拡大した斜視図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の気体流入部の更に別の例を説明するものである。
【００５７】
上記のように、第１、第２の実施の形態では、除湿対象の気体を、ボルテックス効果生成部１の側面からボルテックス効果生成部１の内部に流入させている。これに対して、本実施の形態では、断面が円環の管状のボルテックス効果生成部１ａの上流側の端面からボルテックス効果生成部１ａの内部に除湿対象の気体を流入させる気体流入部２ｂを設けている。
【００５８】
本実施の形態では、ボルテックス効果生成部１ａの上流側は開放端となっている。気体流入部２ｂは、この開放端に設けられた複数枚の羽根２４からなる。この羽根２４は、除湿対象の気体が、羽根２４に沿って進行し、ボルテックス効果生成部１ａの内壁の接線方向からボルテックス効果生成部１ａの内部に流入した後に旋回するような形状に成形されている。
【００５９】
このとき、気体流入部２ｂの複数枚の羽根２４は、エネルギー損失の少ない安定した気体の旋回流を得るために、ボルテックス効果生成部１ａの中心軸２３の周りに等角度で離間して配置することが望ましい。また、複数枚の羽根２４の形状は気体の旋回方向が同一になるようにする必要がある。なお、図３（Ａ）の例では、羽根２４が３枚の構成を示しているが、図３（Ｂ）では、記載を容易にするため、羽根２４が４枚の構成を示している。
【００６０】
ボルテックス効果生成部１ａと気体流入部２ｂ以外の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。本実施の形態では、特にボルテックス効果生成部１ａの上流側の内径と同じ径の配管をボルテックス効果生成部１ａの上流側に接続して除湿対象の気体を供給する場合に、圧力損失の少ない接続が可能になる。
【００６１】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、気体流入部の更に別の例を説明するものであり、第１の実施の形態における気体流入部２を複数個設けたものである。
【００６２】
本実施の形態では、ボルテックス効果生成部１の中心軸２３の周りの外壁に等角度で離間した複数の気体流入部２を配置することにより、ボルテックス効果生成部１の内部で生じる気体の旋回流の中心が偏心したり、気体の流れのベクトルが理想的な円形の流れに対してゆがんだりすることが少なくなり、エネルギー損失の少ない安定した気体の旋回流を得ることができる。気体流入部２以外の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。図４では、２個の気体流入部２を設けているが、３個以上にしてもよいことは言うまでもない。
【００６３】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図５（Ａ）は本発明の第５の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の除湿装置の断面図であり、図２（Ａ）、図２（Ｂ）と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、気体流入部の更に別の例を説明するものであり、第２の実施の形態における気体流入部２ａを複数個設けたものである。
【００６４】
本実施の形態では、ボルテックス効果生成部１の中心軸２３の周りの突出部２０５の内壁に等角度で離間した複数の気体流入部２ａを配置することにより、第４の実施の形態と同様に、エネルギー損失の少ない安定した旋回流を得ることができる。気体流入部２ａ以外の構成は第２の実施の形態で説明したとおりである。図５では、２個の気体流入部２ａを設けているが、３個以上にしてもよいことは言うまでもない。
【００６５】
なお、第４、第５の実施の形態において、複数個の気体流入部２，２ａは、気体の旋回方向が同一になるように設ける必要があることは言うまでもない。
【００６６】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図６は本発明の第６の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図４と同一の構成には同一の符号を付してある。
【００６７】
本実施の形態のボルテックス効果生成部１ｂは、第１〜第５の実施の形態と同様に断面が円環の管状であるが、除湿対象の気体が流れる管路の中心軸２３に垂直な断面の面積が上流側から下流側に向かって漸次縮小する形状となっている。
【００６８】
一般に圧縮性流体の１次元の流れの場合、流体が音速以下では、管路の断面積が減少すると流速が上がり、温度が減少する。気体の旋回流においても同様の現象が生じ、管路の下流側の断面積が縮小する箇所の近傍でボルテックス効果が高まり、より低い温度を作りだすことが可能になる。
【００６９】
ボルテックス効果生成部１ｂ以外の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。なお、本実施の形態では、気体流入部として、第４の実施の形態で説明した気体流入部２の構成を採用しているが、これに限るものではなく、第１〜第３の実施の形態、第５の実施の形態で説明した気体流入部２，２ａ，２ｂの構成を採用してもよいことは言うまでもない。
図６では、水分回収部を記載していないが、後述の第１３の実施の形態、第１４の実施の形態の水分回収部の構成を採用できる。
【００７０】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。図７は本発明の第７の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図４と同一の構成には同一の符号を付してある。
【００７１】
本実施の形態の除湿装置は、断面が円環の管状の第１のボルテックス効果生成部１１と、除湿対象の気体が流れる管路が第１のボルテックス効果生成部１１の管路と連通するように接続され、管路の中心軸２３に垂直な断面の面積が第１のボルテックス効果生成部１１の管路の断面積よりも小さい箇所を有する、断面が円環の管状の第２のボルテックス効果生成部１２と、気体流入部２と、結露発生部（不図示）と、水分回収部（不図示）と、気体流出部５とを備えている。
【００７２】
第１の実施の形態のボルテックス効果生成部１と同様に、第１のボルテックス効果生成部１１の内径は一定であり、第１のボルテックス効果生成部１１の上流側は閉端となっている。この第１のボルテックス効果生成部１１の下流側の端部には、第１のボルテックス効果生成部１１の内径よりも小さい一定の内径を有する第２のボルテックス効果生成部１２が接続されている。
【００７３】
第１のボルテックス効果生成部１１に設けられた気体流入部２から第１のボルテックス効果生成部１１の内部に流入した気体は、安定した旋回流となり、第２のボルテックス効果生成部１２に流入する。このとき、気体は、管路の断面積が小さくなったことにより、流速が上昇し温度が低下する。
【００７４】
このように、本実施の形態では、ボルテックス効果生成部を内径が異なる２本の管に分けることにより、より効果的にボルテックス効果を生成し、効率的に低温を作り出すことが可能になる。なお、第１のボルテックス効果生成部１１においてボルテックス効果が全く発生していないというわけでは無く、第２のボルテックス効果生成部１２を接続することにより、ボルテックス効果生成部全体としてボルテックス効果をより高めることができる。
【００７５】
図７では、結露発生部を記載していないが、第２のボルテックス効果生成部１２の中心軸２３の近傍で温度が最も低下するので、第２のボルテックス効果生成部１２内の中心軸２３の位置または中心軸２３の近傍の位置に、第１の実施の形態で説明した結露発生部を配置すればよい。ただし、結露発生部は、上流側の第１のボルテックス効果生成部１１の内部まで延びる形で配置されていても構わない。
また図７では、水分回収部を記載していないが、後述の第１３の実施の形態、第１４の実施の形態の水分回収部の構成を採用できる。この場合、水分回収部の配置は設計項目の一つなので、水滴をどこで回収するかによって、第１のボルテックス効果生成部１１または第２のボルテックス効果生成部１２のどちらか、あるいは両方に設けるようにすればよい。
【００７６】
気体流出部５は、第２のボルテックス効果生成部１２に設けられる。第２のボルテックス効果生成部１２の内部に流入し除湿された気体は気体流出部５から流出する。
【００７７】
［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。図８は本発明の第８の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図４、図７と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第７の実施の形態の別の例を説明するものである。
【００７８】
第７の実施の形態では、一定の内径を有する第２のボルテックス効果生成部１２の例について説明した。これに対して、本実施の形態の第２のボルテックス効果生成部１２は、除湿対象の気体が流れる管路の中心軸２３に垂直な断面の面積が上流側から下流側に向かって漸次拡大するデフューザー形の形状となっている。
【００７９】
したがって、第２のボルテックス効果生成部１２の管路の断面積は第１のボルテックス効果生成部１１との接続部において最も小さくなる。第２のボルテックス効果生成部１２に流入した旋回する気体は、接続部近傍で流速が上昇し、温度が低下する。他の構成は第７の実施の形態で説明したとおりである。
【００８０】
本実施の形態において、第２のボルテックス効果生成部１２の形状として、図９に示すように、除湿対象の気体が流れる管路の中心軸２３に垂直な断面の面積が上流側から下流側に向かって漸次縮小するノズル形の形状を採用してもよい。このような形状の場合は、第２のボルテックス効果生成部１２の管路の断面積は下流側の端部において最も小さくなる。
【００８１】
また、本実施の形態において、第２のボルテックス効果生成部１２の形状として、図１０に示すように、除湿対象の気体が流れる管路の中心軸２３に垂直な断面の面積が上流側から下流側に向かって一旦縮小した後に拡大するラバールノズル形の形状を採用してもよい。この場合は、第２のボルテックス効果生成部１２の管路の断面積は中程で最も小さくなる。
【００８２】
第７、第８の実施の形態で示したボルテックス効果生成部には、それぞれに特徴的な性質がある。これらのボルテックス効果生成部を適当に組み合わせることにより、気体の目的の温度分布を作り出すことになる。特に、第２のボルテックス効果生成部の形状により、気体の温度分布が変わるので、必要な特性に応じてボルテックス効果生成部を設計すればよい。
【００８３】
第７、第８の実施の形態では、気体流入部として、第４の実施の形態で説明した構成を採用しているが、これに限るものではなく、第１〜第３の実施の形態、第５の実施の形態で説明した気体流入部２，２ａ，２ｂの構成を採用してもよいことは言うまでもない。また、図７〜図１０では、第１のボルテックス効果生成部１１と同じ長さを持つ気体流入部２を示しているが、実際の気体流入部は任意の長さと幅（開口部）で設計することが可能である。
【００８４】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。図１１は本発明の第９の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図４、図７と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、結露発生部の具体例を説明するものである。
【００８５】
本実施の形態の結露発生部３は、その中心軸がボルテックス効果生成部１１，１２の中心軸２３と一致するように配置された円柱状の形状を有する。第１の実施の形態で説明したとおり、結露発生部３の形状は、除湿対象の気体の旋回流に対して抵抗が少なく、気体を少ない損失で旋回させることができる形状が好ましい。
【００８６】
ボルテックス効果生成部１１，１２の内部に結露発生部３を配置するには、固定のための支持部材が必要になる。本実施の形態では、結露発生部３を固定する部材として、第１のボルテックス効果生成部１１の上流側の端面と結露発生部３の上流側の端部とを繋ぐ支持部３１を設けると共に、第２のボルテックス効果生成部１２の下流側の内壁と結露発生部３の下流側の側面とを繋ぐ支持部３２を設けている。
【００８７】
結露発生部３と同様に、支持部３１，３２の形状は、除湿対象の気体の旋回流に対して抵抗が少ない形状が好ましい。また、支持部３１，３２の材料としては、旋回流の影響で強度が必要な場合は、金属などが好ましく、支持部３１，３２を通って熱が移動しないよう断熱性を考慮する場合は、樹脂やセラミックなどが適している。強度と断熱性のどちらを優先させるかは性能やコストによって決まる設計項目の一つであり、適宜決定すればよい。
【００８８】
水分回収部と気体流出部については、第１〜第８の実施の形態で説明したとおりである。また、本実施の形態では、ボルテックス効果生成部として、第７の実施の形態で説明した構成を採用しているが、第１〜第６の実施の形態、第８の実施の形態で説明したボルテックス効果生成部１，１ａ，１ｂ，１１，１２の構成を採用してもよいことは言うまでもない。
【００８９】
また、本実施の形態では、気体流入部として、第４の実施の形態で説明した構成を採用しているが、第１〜第３の実施の形態、第５の実施の形態で説明した気体流入部２，２ａ，２ｂの構成を採用してもよいことは言うまでもない。
【００９０】
ただし、第３の実施の形態で説明した気体流入部２ｂの構成を採用する場合、ボルテックス効果生成部の上流側が開放端となるので、支持部３１のような構成を採用することが難しくなる。この場合は、支持部３２と同様に、ボルテックス効果生成部の上流側の内壁と結露発生部３の上流側の側面とを繋ぐ支持部を設けるようにすればよい。
【００９１】
［第１０の実施の形態］
次に、本発明の第１０の実施の形態について説明する。図１２（Ａ）は本発明の第１０の実施の形態に係る除湿装置の結露発生部の構成を示す斜視図、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）の結露発生部の断面図である。本実施の形態は、結露発生部の別の具体例を説明するものである。
【００９２】
本実施の形態の結露発生部３は、その表面に凹部と凸部のうち少なくとも一方の構造を有する。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）の例では、結露発生部３の表面に複数個の凹部３３を設けている。また、図１２（Ｃ）の例では、結露発生部３の表面に複数個の凸部３４を設けている。
【００９３】
結露の発生を増やすためには、結露発生部３の表面積を増やすのが効果的であるが、あくまで気体の旋回流の抵抗になり過ぎない範囲で表面積を増やすのがよい。そこで、本実施の形態では、結露発生部３の表面に複数個の凹部３３または複数個の凸部３４を点在させている。あるいは、凹部３３と凸部３４の両方を設けるようにしてもよい。その他の構成は第１〜第９の実施の形態で説明したとおりである。
【００９４】
また、本実施の形態の凸部の別の構成として、図１２（Ｄ）に示すように、結露発生部３の表面を一周する環状の凸部３４ａを設けるようにしてもよい。同様に、結露発生部３の表面を一周する環状の凹部（溝）を設けるようにしてもよい。また、このような凸部と凹部の両方を設けるようにしてもよい。
【００９５】
［第１１の実施の形態］
次に、本発明の第１１の実施の形態について説明する。図１３（Ａ）は本発明の第１１の実施の形態に係る除湿装置の結露発生部の構成を示す斜視図である。本実施の形態は、結露発生部の更に別の具体例を説明するものである。
【００９６】
本実施の形態の結露発生部３は、その表面を螺旋状に周回する凸部３５を有する。結露発生部３の表面における気体の動きは、ボルテックス効果発生部内における圧力差によって、気体の旋回流と同じ向きに流れるだけでなく、旋回流に対して逆流する場合も存在する。なお、本発明で言う逆流とは、上流から下流へ流れる通常の旋回流に対して、ボルテックス効果生成部の中心軸近傍で局所的に下流から上流に向かう旋回流のことを指す（以下同様）。
【００９７】
発生した水滴を目的に応じて上流方向や下流方向に集めるため、結露発生部３の表面を螺旋状に周回する凸部３５を形成することが好ましい。したがって、凸部３５は、ボルテックス効果発生部内の結露発生部３の表面近傍を流れる気体の旋回流と同じ向きで結露発生部３の表面を螺旋状に周回することになる。
【００９８】
こうして、本実施の形態では、結露発生部３の表面を螺旋状に周回する凸部３５を設けることにより、第１０の実施の形態と同様に結露発生部３の表面積を増やして結露の発生を増やすことができると共に、発生した水滴を、気体の旋回流への抵抗が少ない状態で目的の方向に集めることが可能になる。その他の構成は第１〜第９の実施の形態で説明したとおりである。
【００９９】
また、凸部３５の代わりに、図１３（Ｂ）に示すように、ボルテックス効果発生部内の結露発生部３の表面近傍を流れる気体の旋回流と同じ向きで結露発生部３の表面を螺旋状に周回する凹部３６（溝）を設けるようにしてもよい。
なお、結露発生部３の表面近傍を流れる気体の旋回流がその外側を流れる気体の旋回流に対して逆流している場合には、外側を流れる気体の旋回流に対して凸部３５または凹部３６の向きも逆流し、結露発生部３の表面近傍を流れる気体の旋回流の向きになることは言うまでもない。
【０１００】
［第１２の実施の形態］
次に、本発明の第１２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、結露発生部の更に別の具体例を説明するものである。結露発生部３の表面が親水性でない場合、図１４（Ａ）に示すように結露した水滴２０２は、表面の流れにより水滴のまま凝集しつつ移動し、水滴が大きくなったところでランダムに飛散する。水分回収部の構造については後述するが、結露発生部３の全体のランダムな場所で水滴を飛散させ、再蒸発する確率を高くするよりも、目的の場所に水分を集めてから、飛散させるなり、結露発生部３の内部に吸引するなりした方が再蒸発の確率が低くなり水分回収の効率が良い。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、結露発生部３の表面の少なくとも一部を親水性に加工する。金属製の結露発生部３の表面の親水性加工は周知の技術である。結露発生部３の表面の少なくとも一部を親水性に加工することにより、結露した水滴２０２は、図１４（Ｂ）に示すように、親水性の場所で薄く広がり、旋回流でも飛ばされ難い状態となるので、目的の場所に移動させることが可能になる。その結果、本実施の形態では、除湿効率を向上させることができる。
【０１０２】
なお、結露発生部３の表面に第１０、第１１の実施の形態で説明した凹部や凸部を設けるようにしてもよい。その他の構成は第１〜第９の実施の形態で説明したとおりである。
【０１０３】
［第１３の実施の形態］
次に、本発明の第１３の実施の形態について説明する。図１５（Ａ）は本発明の第１３の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、水分回収部の具体例を説明するものである。図１５（Ａ）の２０１は気体の旋回流を表し、２０２は結露発生部３で結露した水滴を表し、２０３は旋回流で外側に飛ばされる水滴を表し、２０４は水分回収部４ａに溜まる水滴を表している。
【０１０４】
結露発生部３で結露した水滴２０２は、ボルテックス効果生成部１の内部の気体の旋回流に対して逆流し、結露発生部３の上端で飛散し、ボルテックス効果発生部１の内壁に当たり、重力や旋回流によって水分回収部４ａに移動する。
【０１０５】
このように、本実施の形態の水分回収部４ａは、気体の旋回流および重力により結露発生部３から飛散した水分を回収する。結露発生部３で結露した水分をどこで飛散させ、どこに水分回収部４ａを配置する構造とするかは処理流量なども含めて設計項目となるので、適宜設計すればよい。その他の構成は第１〜第１２の実施の形態で説明したとおりである。
【０１０６】
図１５（Ｂ）は、水分回収部４ｂの構成の一部として、ボルテックス効果生成部１の内壁に配置されたシート状の多孔質体４０を有する構成を示している。すなわち、結露発生部３で結露した水滴２０２は、ボルテックス効果生成部１の内部の気体の旋回流に対して逆流し、結露発生部３の上端で飛散し、ボルテックス効果生成部１の内壁に配置されるシート状の多孔質体４０に吸収され、この多孔質体４０を伝わって水分回収部４ｂに移動する。
【０１０７】
連続的に水分を移動させるためには、水分回収部４ｂに溜まった水分を常に排出し、飛散した水分を吸収する多孔質体４０からの水分の吸収が止まらないようにする。例えば多孔質体４０を加熱したり真空引きすることにより、水分を蒸発させてそれを放出あるいは吸引することで連続的に水分の吸収が行われる。なお、多孔質体４０の代わりに、毛細管構造のシート（例えばウィック）を、ボルテックス効果生成部１の内壁に配置してもよい。
【０１０８】
［第１４の実施の形態］
次に、本発明の第１４の実施の形態について説明する。図１６（Ａ）は本発明の第１４の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、水分回収部の別の具体例を説明するものである。図１６（Ａ）の２０１は気体の旋回流を表し、２０２は結露発生部３で結露した水滴を表し、２０４は水分回収部４ｃに溜まる水滴を表し、２０６は結露発生部３の内部に吸い込まれる水滴を表し、２０７は結露発生部３の内部で水分回収部４ｃに向かう水滴を表している。
【０１０９】
第１３の実施の形態では、気体の旋回流および重力により結露発生部３から飛散した水分を回収する。これに対して、本実施の形態の結露発生部３ｃと水分回収部４ｃとは、結露発生部３ｃで結露した水分を、気体の旋回流および重力により結露発生部３ｃから飛散する前に回収する。
【０１１０】
図１６（Ａ）の例では、結露発生部３ｃで結露した水滴２０２が、結露発生部３ｃの表面を表面近傍の流れに沿って移動している。結露発生部３ｃは、結露発生部３ｃの表面に形成された穴３７と、穴３７および水分回収部４ｃと連通するように結露発生部３ｃの内部に形成された穴３８とを備えている。
【０１１１】
水分回収部４ｃは図示しない吸引手段により結露発生部３ｃの表面よりも低圧に設定されるので、結露発生部３ｃの穴３７の近傍を通過する水滴２０２は、穴３７から吸い込まれ、さらに穴３８を通って水分回収部４ｃ側に吸引されることになる。穴３７，３８の大きさや位置、低圧度などは適宜設計すればよい。その他の構成は第１〜第１２の実施の形態で説明したとおりである。
【０１１２】
図１６（Ｂ）は、結露発生部３ｄの構成の一部として、多孔質体３９を結露発生部３ｄの表面と内部に有する構成を示している。この多孔質体３９は、結露発生部３ｄの表面から水分回収部４ｄまでの経路をつなぐように設けられている。図１６（Ｂ）の例では、結露発生部３ｄで結露した水滴２０２が、結露発生部３ｄの表面を表面近傍の流れに沿って移動している。この水滴２０２は、多孔質体３９に吸収され、多孔質体３９を伝わって水分回収部４ｄに移動する。
【０１１３】
連続的に水分を移動させるためには、水分回収部４ｄに溜まった水分を常に排出し、飛散した水分を吸収する多孔質体３９からの水分の吸収が止まらないようにする。例えば多孔質体３９を加熱したり真空引きすることにより、水分を蒸発させてそれを放出あるいは吸引することで連続的に水分の吸収が行われる。多孔質体３９の代わりに、毛細管構造のシート（例えばウィック）を使用してもよい。
【０１１４】
なお、第１、第１３、第１４の実施の形態で説明した水分回収部４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにドレイン（排水口）を設けて、水分回収部４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに溜まった水分を抜くことは一般的な方法であり、本発明の除湿装置の本質とは関係ないので、水分回収部４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄから水分を取り出す構造についての説明は省略する。
【０１１５】
［第１５の実施の形態］
次に、本発明の第１５の実施の形態について説明する。図１７は本発明の第１５の実施の形態に係る除湿装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態の除湿装置は、第１〜第１４の実施の形態で説明した除湿装置を１つのユニットとしたとき、前段のユニット１００−１の気体流出部５−１と後段のユニット１００−２の気体流入部２−２とを接続するようにして、複数のユニットを縦続接続したものである。本実施の形態では、１つのユニットで除湿が十分でない場合に、ユニットを多段構成にすることにより、それぞれのユニットで除湿を行うことができるので、除湿能力を更に向上させることができる。
【０１１６】
図１７の例では、２つのユニット１００−１，１００−２を縦続接続した構成を示しているが、ユニットを３つ以上接続してもよい。ただし、圧力損失が大きくなり、必要なエネルギー（ポンプ機構の動力）が大きくなるので、設計時に考慮する必要がある。また、図１７では、ユニット１００−１の気体流入部２−１の構成として第４の実施の形態で説明した気体流入部の構成を採用し、ユニット１００−２の気体流入部２−２の構成として第５の実施の形態で説明した気体流入部の構成を採用しているが、各ユニットの構成は適宜選択すればよい。
【０１１７】
［第１６の実施の形態］
次に、本発明の第１６の実施の形態について説明する。図１８は本発明の第１６の実施の形態に係る除湿システムの構成を示す図である。図１８は、第１〜第１５の実施の形態で説明したボルテックス効果生成部の下流側に配置されたポンプ機構６によって除湿対象の気体を吸引する除湿システムを示している。
【０１１８】
ポンプ機構６によって除湿対象の気体を吸引することにより、気体は気体流入部２からボルテックス効果生成部１の内部に流入し、除湿された後に気体流出部５から流出する。ボルテックス効果生成部１の気体流出部５とポンプ機構６との間は、接続流路７によって接続されている。この場合のポンプ機構６としては、ブロアーや高圧ファンなどが使用できる。
【０１１９】
図１９は、第１〜第１５の実施の形態で説明したボルテックス効果生成部の上流側に配置されたポンプ機構６ａによって除湿対象の気体を圧送する除湿システムを示している。ポンプ機構６ａによって除湿対象の気体を圧送することにより、気体は気体流入部２からボルテックス効果生成部１の内部に流入し、除湿された後に気体流出部５から流出する。ポンプ機構６ａとボルテックス効果生成部１の気体流入部２との間は、接続流路７ａによって接続されている。この場合のポンプ機構６ａとしては、コンプレッサーやブロアー、高圧ファンなどが使用できる。
【０１２０】
第１〜第１５の実施の形態で説明した機構を実際に除湿装置として動作させるためには、本実施の形態で説明したように装置に気体を流入させなければならない。気体を流入させるのに、図１９の例のように上流側から加圧された気体を送るか、あるいは図１８の例のように下流側から気体を吸引するかの２つの方法があるが、除湿システムとしての本質的な動作は変わらないので、２つの方法のうちいずれかを選択して、その方法に応じた設計をすればよい。
【０１２１】
第１〜第１６の実施の形態では、ボルテックス効果発生部の気体が流入する上流側を地面（重力）に対して上にした場合で説明してきた。しかし、下流側が上で上流側が下の場合や、上流側と下流側を同じ高さにした場合（すなわちボルテックス効果発生部を横に倒した場合）などでも除湿装置としての本質的な動作は変わらないので、重力を利用して水分を回収する場合、回収される方向に水分が移動するように装置の向きを設計すればよい。
【０１２２】
第１〜第１６の実施の形態においては、除湿装置を空調等に利用することを想定しているが、気体の旋回流を利用しているので、気体と共にボルテックス効果生成部１，１ａ，１ｂ，１１，１２に流入したゴミ等の粒子は旋回流の外側に飛ばされることになる。このような現象を利用して粒子を回収すれば、空気清浄機としても機能することは既知の技術と知られている。
【０１２３】
第１〜第１６の実施の形態においても、結露発生部３，３ｃ，３ｄに結露した水分を、気体の旋回流によりボルテックス効果発生部１，１ａ，１ｂ，１１，１２の壁面または水分回収部４，４ａ，４ｂ，４ｃの壁面に飛散させ、その水分を回収する場合は水分と一緒にゴミや水分に溶けこむガスも回収することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、除湿装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１，１ａ，１ｂ，１１，１２…ボルテックス効果生成部、２，２ａ，２ｂ，２−１，２−２…気体流入部、３，３ｃ，３ｄ…結露発生部、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…水分回収部、５，５−１，５−２…気体流出部、６，６ａ…ポンプ機構、７，７ａ…接続流路、２４…羽根、３１，３２…支持部、３３，３６…凹部、３４，３４ａ，３５…凸部、３７，３８…穴、３９，４０…多孔質体、１００−１，１００−２…ユニット、２０５…突出部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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