(57)【要約】【課題】太陽熱利用の室内調湿機は、太陽熱を用いランニングコストを低減できるが、吸湿した乾燥剤は、逐次太陽熱の加熱で再生し再度吸湿するサイクルを繰り返すめ、太陽の当っている昼間しか使用できない不便性を有し、大風量を必要とし、設置性に難と性能低下がある。【解決手段】太陽熱集熱器１０と吸湿部１３、１４とを循環させる冷媒循環通路１８と、室内の空気を循環させる循環空気通路２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄを構成することにより、使用性能を向上させると共に、高効率な脱湿性能となり、使用性能を向上することができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系列の室内空気循環路と、それぞれ吸湿剤を内蔵し、前記各室内空気循環路の途中に接続された吸湿部と、これら吸湿部の吸湿剤を冷却する冷却手段と、太陽熱集熱器で加熱された熱媒体の熱を加熱源として前記吸湿剤の脱湿を行う脱湿手段とを具備した室内調湿機。
【請求項２】
吸湿部の吸湿剤に、熱媒体が流れる熱交換器を配備して脱湿手段とした請求項１記載の室内調湿機。
【請求項３】
熱媒体が流れる熱交換器で外部空気を加熱して吸湿部の吸湿剤に送給するようにして脱湿手段を構成した請求項１記載の室内調湿機。
【請求項４】
冷却手段は、送風機を介して外部空気を吸湿部の吸湿剤に流動させるように構成した請求項１記載の室内調湿機。
【請求項５】
吸湿部の吸湿剤に外部空気を流動させる送風機を配備し、太陽熱集熱器で加熱された熱媒体が流れる熱交換器を吸湿部よりも上流側の前記送風機の風路に配置して、この熱交換器への熱媒体の流動発停制御により冷却手段と脱湿手段とを兼用させるようにした請求項１記載の室内調湿機。
【請求項６】
複数系列の室内空気循環路を開閉制御可能に構成するとともに、開路状態にある室内空気循環路側吸湿部の冷却手段および脱湿手段を停止し、閉路状態にある室内空気循環路側吸湿部の冷却手段および脱湿手段を駆動させるように設定した請求項５記載の室内調湿機。
【請求項７】
冷却手段の駆動を任意に停止して太陽熱集熱器で加熱された熱媒体の熱を暖房用に活用するように設定した請求項１記載の室内調湿機。
【請求項８】
室内空気循環路の脱湿手段よりも下流側に加湿装置を配置した請求項７記載の室内調湿機。
【請求項９】
吸湿部には電気ヒータのような補助加熱手段を配備した請求項１記載の太陽熱利用の室内調湿機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用した室内調湿機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般家庭を中心とした冷房空調は、電気を用いたヒートポンプ式エアコンが主流であり、冷房、暖房、除湿等を行っている。
【０００３】
この種のエアコンは除湿時、冷房動作で送風量を極端に低下させ、コンデンサを低温にした状態をつくり、空気中の水分を結露させて除湿していた。
【０００４】
そのため、除湿だけを行おうとすると、コンデンサにより室温が低くなりすぎ不快感を生じるものである。
【０００５】
そこで、室内に供給する空気に含まれる水分を乾燥剤（除湿剤）に吸着させる、所謂、デシカント除湿空調方式が考えられている。一般的にデシカント式除湿は、円板状のハニカム体にシリカゲル、ゼオライト等の乾燥剤を担持させて回転し、乾燥部と再生部に区分するものであった。
【０００６】
すなわち、室内空気は乾燥剤中を流れるとき除湿されて再度室内に戻り、また、乾燥材の外気が流れる部位ではヒータ等で加熱してそれまで吸着した水分を脱湿させて外部に放出するようにしていた。つまり、乾燥材の再生が行われるものである。
【０００７】
このように乾燥剤は回転しながら前記動作を繰り返すことにより除湿を連続して行うものである。
【０００８】
一方、前記乾燥剤の脱湿のための加熱に太陽熱を利用し、ランニングコストを低減する提案もされている。
【０００９】
この種の除湿空調機としては、図５に示すように、空調対象空間１０１内に供給する空気の中に含まれる水分を乾燥剤１０２に吸着させて、その後、乾燥空気を熱交換手段１０３で冷却して空調対象空間１０１に送るようにしていた。
【００１０】
そして、水分を吸着した乾燥剤１０２は、建物１０４の外壁面１０５や、屋根面１０６に太陽熱集熱パネル１０７で加熱された空気で乾燥再生させるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２０５５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記太陽熱を利用した調湿機では、当然のことながら太陽の当っている昼間しか使用できない不便性を有していた。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高効率な脱湿性能をもつ太陽熱利用の調湿機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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の調湿機は、複数系列の室内空気循環路と、
それぞれ吸湿剤を内蔵し、前記各室内空気循環路の途中に接続された吸湿部と、これら吸湿部の吸湿剤を冷却する冷却手段と、太陽熱集熱器で加熱された熱媒体の熱を加熱源として前記吸湿剤の脱湿を行う脱湿手段とを具備したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の調湿機は、太陽が出ない時でも空気の吸湿ができ大いに使い勝手を向上できるものであり、また、太陽熱を用いるため、環境に優しく、ランニングコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、複数系列の室内空気循環路と、それぞれ吸湿剤を内蔵し、前記各室内空気循環路の途中に接続された吸湿部と、これら吸湿部の吸湿剤を冷却する冷却手段と、太陽熱集熱器で加熱された熱媒体の熱を加熱源として前記吸湿剤の脱湿を行う脱湿手段とを具備したものである。
【００１６】
したがって、吸湿部の吸湿動作と脱湿動作を分離でき、太陽が出ないときにも室内空気の吸湿ができて、使用性能の向上が図れ、加えて、熱媒体を使用しているところから、高性能のものとすることができる。
【００１７】
脱湿手段としては、吸湿部の吸湿剤に熱媒体が流れる熱交換器を配備したものとか、熱媒体が流れる熱交換器で外部空気を加熱して、吸湿部の吸湿剤に送給するものが考えられる。
【００１８】
一方、冷却手段としては、送風機を介して外部空気を吸湿部の吸湿剤に流動させるようにする。
【００１９】
また、吸湿部の吸湿剤に外部空気を流動させる送風機を配備し、太陽熱集熱器で加熱された熱媒体が流れる熱交換器を吸湿部よりも上流側の前記送風機の風路に配置して、この熱交換器への熱媒体の流動発停制御により冷却手段と脱湿手段とを兼用させることも可能である。
【００２０】
具体的な調整としては、複数系列の室内空気循環路を開閉制御可能に構成するとともに、開路状態にある室内空気循環路側吸湿部の冷却手段および脱湿手段を停止し、閉路状態にある室内空気循環路側吸湿部の冷却手段および脱湿手段を駆動させるように設定する。
【００２１】
そして、冷却手段の駆動を任意に停止して太陽熱集熱器で加熱された熱媒体の熱を暖房用に活用することも可能で、この場合、望ましくは、室内空気循環路の脱湿手段よりも下流側に加湿装置を配置しておく。
【００２２】
吸湿部に電気ヒータのような補助加熱手段を配備しておけば、さらに太陽依存性を低下できるものである。
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１において、調湿対象の室１からは途中に複数の吸湿部２，３を接続した室内空気循環路４が屋外に対して設けられており、室１から吸湿部２，３に至る経路が往路５、吸湿部２，３から室１に至る経路が復路６にそれぞれ設定されている。
【００２５】
吸湿部２，３の内部には、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、無機塩などの材料をボール状、或いはハニカム状等に成型することで通気性をもたせるとともに、表面積を可及的に大きくした吸湿剤７，８が内設してある。
【００２６】
複数の吸湿部２，３と対応して室内空気循環路４の往路５と復路６も途中で分岐されて分岐往路５ａ，５ｂ、および分岐復路６ａ，６ｂを構成しており、これら分岐往路５ａ，５ｂ、または分岐復路６ａ，６ｂの一方に循環路切換弁９ａ，９ｂが配備されている（本例の場合には分岐復路６ａ，６ｂに配備）。
【００２７】
したがって、復路６に設けた循環用送風機１０を駆動させて、両切換弁９ａ，９ｂが開放状態にある場合、室１の空気は、分岐復路６ａから吸湿部２へ、分岐復路６ｂから吸湿部３へそれぞれ流れた後、分岐復路６ａ，６ｂを介して室１に戻り、また、両切換弁９ａ，９ｂのいずれか一方を閉、他方を開とすると、開状態側の吸湿部のみに室１の空気が循環することとなる。
【００２８】
冷却手段としての冷却用送風機１１は、前記吸湿部２，３の下部に導かれた２つの送風路１２ａ，１２ｂを有し、またそれと対応して前記吸湿部２，３の上部には排気口１３ａ，１３ｂが形成してある。
【００２９】
前記２つの送風路１２ａ，１２ｂにもそれぞれ風路切換弁１４ａ，１４ｂが配備され、吸湿部２，３の両方、或いは一方に冷却用空気を送ることができるようにしてある。
【００３０】
複数の放物線型の反射板１５の焦点に集熱管１６を直列配置した太陽熱集熱器１７は、例えば家屋の屋根に据付けられており、前記集熱管１６を含む熱媒体循環路１８には循環ポンプ１９と、前記吸湿部２，３に内設され、脱湿手段となる熱交換器２０，２１が接続されている。
【００３１】
前記熱交換器２０，２１への熱媒体は制御弁２２，２３を開閉操作することで制御されるもので、すなわち熱交換器２０，２１の両方か、いずれか一方へ熱媒体が流動させたり、または、両方とも熱媒体の流動を停止できるようになっている。
【００３２】
反射鏡１５は集熱管１６への太陽光の反射率を向上させるために、鏡面に構成されている。
【００３３】
因みに、その鏡面仕上げは、反射鏡１５を構成する材料によりめっき、蒸着、研磨、塗装などの方法が適宜選択されるものである。
【００３４】
反射鏡１５の加工方法としては、例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂の成型、ステンレス板のプレス加工、アルミダイカスト成型などが挙げられる。その他、アルミの鏡面仕上げ板を折り曲げる方法もある。
【００３５】
例えば、反射鏡１５を耐熱樹脂で成型した場合は、鏡面をアルミめっき（蒸着）や塗装で仕上げて反射面を形成する。鏡面をアルミめっきする時は、ポリイミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂またはポリステル樹脂、ポリアミド樹脂などを使用する。
【００３６】
また、ステンレス板のプレス加工の場合は、アルミ電解研磨やバフ研磨などで鏡面を形成する。さらに、アルミダイカストの成型でも、めっきなどにより鏡面仕上げを行ったり、アルミダイカスト材料の研磨後の酸化皮膜による反射率の低下を防止することもある。
【００３７】
集熱管１６は銅管やステンレス管や黄銅管やアルミ管などで形成され、表面に赤外線を
吸収する選択吸収膜を塗装している。
【００３８】
吸湿部２，３には電気ヒータのような補助加熱手段２４が併設されている。
【００３９】
以上のように構成された室内調湿機について、以下その動作、作用を説明する。
【００４０】
本実施の形態にあっては、室内調湿動作時に、吸湿部２，３の一方が室１の調湿に使用され、他方が再生されるようにしてある。
【００４１】
今、吸湿部２が調湿に、吸湿部３が再生に使用されているとした仮定した場合、循環路切換弁９ａが開、循環路切換弁９ｂが閉状態とされて、吸湿部２に室１の空気が循環し、吸湿部３への室１の空気循環が停止されている。
【００４２】
また、冷却用送風機１１の送風路１２ａに配置された風路切換弁１４ａは閉状態に設定されていて吸湿部２への冷却空気供給が停止され、一方、送風路１２ｂに配置された風路切換弁１４ｂは開状態とされ、吸湿部３への冷却空気供給が行われている。
【００４３】
さらに、熱媒体循環路１８の一方の制御弁２２が閉成、他方の制御弁２３が開成されて、吸湿部２の側の熱交換器２０への熱媒体の流動は停止され、吸湿部３側の熱交換器２１へは熱媒体が流動している。
【００４４】
しかるに、室１の空気は分岐往路５ａから吸湿部２に流れて含有する湿気が吸湿剤７に吸着されて乾燥空気として分岐復路６ａを介して室１に戻ることとなる。したがって、室１を快適空間に維持できることとなる。
【００４５】
太陽熱集熱器１７で高温となった熱媒体は熱媒体循環路１８の往路を流動して吸湿部３側の熱交換器２１に流れる。そのため、それまでの作用で吸湿剤８に吸着されている湿気が蒸発され、送風路１２ｂを介して送給されている冷却用送風機１１の送風作用で排気口１３ｂから排出される。
【００４６】
冷却用送風機１１の駆動は熱交換器２１による吸湿剤８の加熱脱湿完了後も継続されて同吸湿剤８を冷却するものである。
【００４７】
一方の吸湿部２を室１の空気の除湿に用いているとき、他方の吸湿部３を脱湿再生してするようにして、次の室内空気の除湿用に待機させているので、太陽がでない、例えば雨天時においても室内調湿が行えるものである。
【００４８】
勿論、循環路切換弁９ａ，９ｂ、風路切換弁１４ａ，１４ｂ、制御弁２２，２３の切換によって吸湿部２を再生、吸湿部３を除湿に役割交代できるのはいうまでもない。
【００４９】
電気ヒータなどの補助加熱手段２４は、太陽の熱量が十分に得られないときで、かつ、除湿剤７，８の脱湿動作が場合に作動させるようにしてある。
【００５０】
図２に乾燥剤の脱湿特性、図３に乾燥剤の吸湿特性を示す。
【００５１】
先ず、図２において、高温になるに従って平衡吸着率は低下する。すなわち、ゼオライトの場合、平衡吸着率は、１００℃で２０ｗ％であるが、１２０℃を超えると急激に低下し６ｗ％となる。
【００５２】
つまり、平衡吸着率２０ｗ％の状態では、乾燥剤１kgとすると水を０．２kg保持してお
り、この状態で１２０℃にすると平衡吸着率の差である１４％、０．１４kgの水が乾燥剤から出て行くこととなる。
【００５３】
平衡吸着率をできるだけ低くなるようにすると、次の水分の吸着量を大きくなり、除湿能力の増大を測れる。
【００５４】
また、図３において、空気の湿度と平衡吸着率を表しており、湿度が下がると平衡吸着率が低下する。
【００５５】
すなわち、空気の除湿する時、吸湿側では平衡吸着率が小さくなり除湿能力が低下する。除湿の性能は初期の乾燥剤の水分吸着率を平衡吸着率から引いた分である。
【００５６】
そのため、吸湿剤を高温にして十分に水分を取り吸着率を下げると、単位乾燥剤あたりの能力が向上し、高効率とコンパクトが可能となる。
【００５７】
本実施の形態では前記のように一方の吸湿部を室内空気の除湿に用いているとき、他方の吸湿部を脱湿再生してするようにしたが、両方を室内空気の除湿用と脱湿再生とに切換ることもかのうである。
【００５８】
すなわち、太陽熱を利用できる所定時間だけ循環路切換弁９ａ，９ｂを閉、風路切換弁１４ａ，１４ｂを開、熱媒体循環路１８の制御弁２２ａ，２２ｂを共に開とすれば、両吸湿剤７，８の同時脱湿再生ができ、また、循環路切換弁９ａ，９ｂを開、風路切換弁１４ａ，１４ｂを閉、熱媒体循環路１８の制御弁２２ａ，２２ｂを共に閉とすれば、両吸湿剤７，８を使用した室内空気の調湿が行えるものである。
【００５９】
また、循環路切換弁９ａ，９ｂを開、風路切換弁１４ａ，１４ｂを閉、熱媒体循環路１８の制御弁２２ａ，２２ｂを共に開とすれば、太陽熱で加熱された熱媒体が流れる熱交換器２０，２１で室内空気が暖められ、暖房に供することもできるものである。
【００６０】
そして、太陽熱集熱器１７は、平行光を集光する反射鏡１５と、この反射鏡１５の集光点に設けた集熱管１６で構成したことにより、熱媒体の温度をより高温化することが可能となり、除湿剤７，８の性能向上が可能となる。
【００６１】
すなわち、太陽光を反射鏡１５で集光し、この集光点に集熱管１６を設けることにより同集熱管１６の温度は大幅に上昇できる。反射鏡１５がない場合に対して３倍に集光すると理論的には単位あたりの太陽熱が３倍になり、同じ条件では、３倍の温度上昇が期待できる。
【００６２】
また、集熱管１６は表面に赤外線を吸収する選択吸収膜を設けたことにより、それからの赤外線放射を防止して温度を高温に維持して、熱媒体にその熱を効率良く伝えることができる。そのため、太陽熱からの熱量が増加でき、これに応じて除湿能力が大きくできるため、同じ除湿性能では、装置を小型化、軽量化、低コストとなる。
【００６３】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２を示し、図１と動作用を行うものには同一符号を付し、詳細な説明は実子の形態１のものを援用する。
【００６４】
実施の形態１と異なるところは、冷却装置１６は大気を吸引して冷却後大気に排出する空冷として、冷媒循環通路１８の冷媒が流れる熱交換器３６を冷却装置１６と吸湿部１３、１４の間に設けてある。冷却装置１６の冷却ファン２１の先に冷媒循環通路１８と連通
した熱交換器３６と熱交換する様に接続し、さらにその先に吸湿部１３、１４を接続し、冷却入口２２、２３から乾燥剤１５の表面を通り冷却出口２４、２５から外部に出る。
【００６５】
このため、冷却装置１６の冷却ファン２１を動作しながら熱交換器３６に冷媒を流せば吸湿部１３、１４を加熱できる。そして、吸湿部１３、１４の乾燥剤１５から分離した水蒸気は送風ファン２１の送風により冷却出口２４、２５から外部に排出できる。つぎに、冷媒循環機１７を停止すれば冷媒循環通路を流れる高温冷媒は停止し、熱交換器３６は低温となり、この低温の空気が吸湿部１３、１４の冷却入口２２、２３から乾燥剤１５の表面を通り冷却出口２４、２５へと流れ、吸湿部１３、１４の冷却ができる。このため、吸湿部１３、１４を複数設けても、熱交換器３６と冷却装置１６は単数で動作でき、システムが簡単となり、低コスト、コンパクトな装置を実現でき、信頼性も向上する。
【００６６】
また、吸湿部１３、１４と室内２６の空気を循環させる循環空気通路２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ途中に、水添加装置３７を構成してある。水添加装置３７は、給水管３８に接続した水量制御装置３９と気化装置４０からなり、給水管３８から水量制御装置３９に供給された水を、水量制御装置３９で適量に調節して気化装置４０に送り、気化装置４０では、循環空気通路２８Ｂ、２８Ｄを流れる空気に水分を蒸発させる。水量制御装置３９での水調節量は、循環空気通路２８Ｂ、２８Ｄを流れる空気の量と室内の温度等から空気の飽和水蒸気量以下に設定する。また、気化装置４０は、循環空気通路２８Ｂ、２８Ｄを流れる空気と水ができるだけ接触面積を増大させる構成とし、浸透圧を利用した灯心型繊維に沁み込ませる方法やノズルから微粒子として水を噴霧する方法などを用いると、気化遅れが無くなる。
【００６７】
水が蒸発する時、空気から気化熱を奪う為、空気の温度が低下し、冷たい空気が室内入口３０から室内２６に噴出し冷房運転が可能となる。すなわち、吸湿した室内からの空気は、吸湿部１３、１４で水分を取り除かれて湿度が低く乾燥する。この乾燥した空気を室内に送る循環空気通路２８Ｂ、２８Ｄ途中に設けた水添加装置３７にて水を加えると、空気は乾燥している為、水は蒸発して空気に入る。このとき、水の蒸発に伴う気化熱を周りの空気から奪い、空気は低温となる。この動作を繰り返すことにより、室内に冷たい空気が循環し冷房が行える。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる太陽熱利用の室内調湿機は、太陽熱を用いランニングコストを低減すると共に、冷媒循環通路と循環空気通路を構成することにより、太陽が出なときでも室内空気の吸湿ができ、高効率化を可能となり、住宅の除湿のための室内調湿機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１における太陽熱利用の室内調湿機の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における乾燥剤の脱湿特性図
【図３】本発明の実施の形態１における乾燥剤の吸湿特性図
【図４】本発明の実施の形態２における太陽熱利用の室内調湿機の断面図
【図５】従来例における太陽熱利用の室内調湿機の断面図
【符号の説明】
【００７０】
１０  太陽熱集熱器
１６  冷却装置
１３、１４  吸湿部
１７  冷媒循環機
１８  冷媒循環通路
１９、２０  熱交換器
２７  送風機
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ  循環空気通路
【図１】
2008249165.tif 000003
【図２】
2008249165.tif 000004
【図３】
2008249165.tif 000005
【図４】
2008249165.tif 000006
【図５】
2008249165.tif 000007