(57)【要約】【課題】    液体デシカント装置において、高温度の濃溶液と低温度の淡溶液の熱交換を行う交換溶液熱交換器によって省エネルギーが図られているが、現状の液体デシカント装置では、濃溶液と淡溶液の交換溶液熱交換器を通る溶液量と時間が制御されていないため、交換溶液熱交換器を通る濃溶液と淡溶液の量が異なる時間が長く、交換熱量が小さく、省エネルギー量が小さい。    また、処理機で吸収した水分で処理機の溶液タンク内の溶液量が増加すると同時に溶液は薄められ、水分吸収能力が低下する。【解決手段】    上記の２つの問題を解決する手段として、濃溶液と淡溶液のポンプ回転数を制御、または交換溶液管路内に設けられたバルブで淡溶液の送液量を吸収水分量以上に増加するように前記のポンプ回転数またはバルブを制御する。【選択図】図２
2008275295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交換溶液熱交換器を有する液体デシカント装置において、処理機側から再生機側へと送られる溶液量を、再生機側から処理機側へと送られる溶液量よりも多く設定されたことを特徴とする液体デシカント装置。
【請求項２】
請求項１において、ポンプ、バルブ等を制御することによって処理機側から再生機側へと送られる溶液量を、再生機側から処理機側へと送られる溶液量よりも多く設定されたことを特徴とする液体デシカント装置。
【請求項３】
請求項１及び２において、外気と処理機出口の温度と湿度を計測して、制御装置で吸収水分量を予測、処理機側から再生機側へと送られる溶液量と再生機側から処理機側へと送られる溶液量の差を吸収水分量以上に制御されることを特徴とする液体デシカント装置。
【請求項４】
請求項１から３において、少なくとも再生機と処理機の一方に設けられた濃度計のデータから制御装置で吸収水分量を予測、処理機側から再生機側へと送られる溶液量と再生機側から処理機側へと送られる溶液量の差を吸収水分量以上に制御されることを特徴とする液体デシカント装置。
【請求項５】
請求項１から４において、少なくとも再生機と処理機の一方に設けられた液レベル計または液レベルスイッチのデータに基づいて、制御装置で吸収水分量の予測誤差を補正して再生機と処理機の溶液タンクまたは液溜の液レベルの補正を行うことを特徴とする液体デシカント装置。
【請求項６】
交換溶液熱交換器を有する液体デシカント装置において、処理機側から再生機側へと送られる溶液と再生機側から処理機側へと送られる溶液が、ほぼ同時期に交換溶液熱交換器へ送られるように制御されることを特徴とした液体デシカント装置。
【請求項７】
請求項５において、再生機と処理機の溶液タンクまたは液溜の液レベル補正を行う時に、両方から送られる溶液量の差で液レベルが調整されるように制御されることを特徴とする液体デシカント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  空気の湿度制御装置
【背景技術】
【０００２】    最近、地球温暖化対策として、２８℃冷房と２０℃暖房が推奨されている。最先端の空調機でＣＯＰ６以上の効率の高いものが開発されているが、前記の２８℃冷房を行うと、室内の湿度は８０％程度となり、不快指数の高い状態となる。【０００３】    また、室内の炭酸ガスの増加、臭気や浮遊粉塵の除去、院内感染に代表されるような空気感染による疾病の蔓延を防止し、室内の快適な環境を作るべく、換気を適正に行い、室内空気環境を改善するように建築基準法などで換気率が規定されている。【０００４】    従来のほぼ密閉状態における空調に対し、換気量を増加した場合、空気中の湿分を凝縮させて除去する従来のエアコンでは、夏期の空気中の湿分（絶対湿度で２０ｇ／ｋｇ）の半分を除湿すると、凝縮に使われるエアコンのエネルギーは、エアコンで消費するエネルギーの約７０％に達する。【０００５】    エアコンの湿分凝縮器要するエネルギーを減少させることがデシカント空調機を採用するメリットであり、エアコンは室内で発生する熱量や外部からの入熱分を冷却する働きを、デシカント空調機は、外部から導入する外気中の湿分を除去する働きをする。【０００６】    デシカント空調機は、固体デシカントと液体デシカントに大別される。固体デシカントは、ロータ型が最も多く使用されており、蜂の巣状の流路を有する円盤状に吸湿材成形したもので、ファイバーなどで強化されている。このロータの一部に比較的低温度で空気を流して除湿、残りに部分に高温の空気を流して吸湿材を再生する。このロータをゆっくり回転させることで連続的に除湿が行われる。再生には８０−１２０℃の高温空気が使われ、再生空気量は除湿（処理）される空気量の２倍以上となるのが一般的である。再生空気量が少ない場合は、除湿材を多く使用し、再生空気の温度を高くする必要がある。【０００７】    液体デシカントは、液体の除湿材が用いられる除湿装置である。液体除湿材として、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ）、リチウムブロマイド（ＬｉＢｒ）、アンモニア（ＮＨ３）、エチレングリコール（ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＨ；Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ、略称ＰＥＧ）、などが使用されている。液体デシカントは、空気と直接接触が高密度で行われ、空気との熱交換を直接、即ち直蝕式熱交換器として高効率の熱交換が行われる。また、固体デシカントの処理と再生が同一の、或いは非常に近接した場所で行われるのに対して、液体デシカントは別の場所で行うことができるという利点を有している。【０００８】    液体デシカント装置は、上記の溶液の温度を調整して溶液と空気中の水分との分圧の差を利用するものであり、再生機で溶液を加熱して空気中の水分の分圧より溶液の分圧を上げて空気中に水分を放出し、濃くなった溶液を処理機に送り、溶液を冷却して溶液の分圧を空気中の水分より下げて吸収するものである。【０００９】    図３に示される（技術文献１）基本的な液体デシカントの系統図中の交換溶液熱交換器（ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅｒ）は、希釈された低温の溶液と濃縮された高温の溶液間熱交換を行うもので、液体デシカントシステムの高効率化に重要な役割を果たしている。【００１０】    この交換溶液熱交���器に流される濃溶液と淡溶液が交換溶液熱交換器で同時に同量がほぼ熱交換するときに最も有効な熱交換が行われるが、濃溶液と淡溶液の流量調整が行われているものは無い。【００１１】    デシカント空調機のＣＯＰは高々１．２５程度（技術文献２）であるので、加熱や冷却に圧縮冷却加熱方式、ヒートポンプを採用（特許文献１、技術文献３及び４）してＣＯＰの向上（３−４程度）が図られている。【００１２】    特許文献１の構成を図４に示す。濃溶液と淡溶液の交換は溶液タンクの開口部で行われ、水分の吸収で増加した淡溶液が一方的に濃溶液側へと流れる。温熱と冷熱の供給は、ヒートポンプで行われている。
2008275295.tif 000003
ＮＲＥＬ／ＴＰ−２５４−４１４７
【技術文献２】
ＥＥＲＥ  Ｐｒｏｇｒａｍ：Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ；ＰＲＯＪＥＣＴ  ＤＡＴＡ：ＡＩＬ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ−０３ＧＯ１３１７０，“Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｌｉｑｕｉｄ−Ｄｅｓｉｃｃａｎｔ  Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ”
【技術文献３】
宮内正裕、「コージェネレーション低温排熱を利用する湿式デシカントについて、気液接触による吸湿とキャリーオーバーの問題」、混相流学会誌Ｖｏｌ．１７
【技術文献４】
宮内彦夫他、「湿式デシカントによるコージェネ排熱２段カスケード利用と大湿度差外調換気−愛知万博ガスパビリオン事例について」平成１６年度（第６回）空気調和・衛生工学会中部支部学術研究発表会
【特許文献１】米国特許ＵＳ６０７６３６５  Ｂ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】    交換溶液の量を等しくすると、処理機内部の溶液濃度は吸収された水分により低下すると同時に、溶液量が増加する。【００１４】    この溶液の増加量を前記の溶液タンクの液レベルを検知して、再生機からの送液を停止又は減量して制御されている。【００１５】    溶液タンクの液レベルを検知するためには、液量が数％以上変化する必要があり、そのときには設定濃度に対して溶液濃度が数％低下している。【００１６】    溶液濃度が低下すると、水分吸収能力が低下するために、所定の濃度に保つ必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】    再生機から処理機へと送られる交換溶液量Ａに対して、処理機から再生機へ送られる交換溶液の量を処理機で吸収される水分量をＡに加えた量以上にする。【００１８】    処理機で吸収される水分量を設計除湿水分量とする。【００１９】    次の方法で吸収される水分量を算出する。
▲１▼処理機入口と出口の空気の湿度と温度から算出する。
▲２▼溶液温度と外気温度から算出する。
▲３▼溶液濃度を計測する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】    実施例１の構成を図１に示す。空気取入口（１１０）から吸引された外気は、再生機（１００）の内部へと流れ、水蒸気分圧が高い高温の溶液の液滴（２５４）と接触して水分を吸収、同時に液滴（２５４）の熱量が除去される。水分を吸収した空気は、温度が上昇し、液滴補足フィルター（２３０）を通って微細な液滴が除去され、ファン（２４０）で再生機（１００）外へと放出される。水分を吸収された液滴（２５４）は、下部の濃溶液溜（１１５）に集まり、濃溶液管（１５０）、交換溶液熱交換器（１７０）、流量計（５０１）、バルブ（１５６）、ポンプ（１５５）、熱交換器（３５２）を通って処理機（２００）に設けられたノズル（１５３）から流出する。【００２１】    外気入口（２１０）から吸引された外気中の湿分は、ノズル（１５３）から流出した液滴（１５４）に吸収され、薄められた淡溶液は、淡溶液溜（２１５）へ集まり、淡溶液管（２５０）、流量計（５０２）、交換溶液熱交換器（１７０）、バルブ（２５７）、ポンプ（２５６）を通って、ノズル（２５３）から再生機（１００）内に噴霧されて、濃縮される。【００２２】    実施例２の構成を図２に示す。空気取入口（１１０）から吸引された外気は、再生機（１００）の内部へと流れ、水蒸気分圧が高い高温の溶液の液滴（２５４）と接触して水分を吸収、同時に液滴（２５４）の熱量が除去される。水分を吸収した空気は、温度が上昇し、液滴補足フィルター（２３０）を通って微細な液滴が除去され、ファン（２４０）で再生機（１００）外へと放出される。水分を吸収された液滴（２５４）は、下部の濃溶液溜（１１５）に集まり、溶液排出口（１２０）から溶液タンク（５２１）へ溜まって、濃溶液管（１５０）、ポンプ（１５５）、交換溶液熱交換器（１７０）、バルブ（１５６）、流量計（５０１）、熱交換器（３５２）を通って処理機（２００）に設けられたノズル（１５３）から流出する。設定流量より多い濃溶液は、淡溶液タンク（５２２）へと送られる。【００２３】    外気入口（２１０）から吸引された外気中の湿分は、ノズル（１５３）から流出した液滴（１５４）に吸収され、薄められた淡溶液は、淡溶液溜（２１５）へ集まり、溶液排出口（１２０）から溶液タンク（５２２）へ溜まって、淡溶液管（２５０）、ポンプ（２５６）、流量計（５０２）、交換溶液熱交換器（１７０）、バルブ（２５７）を通って、ノズル（２５３）から再生機（１００）内に噴霧されて、濃縮される。設定流量より多い溶液は、バルブ（２５６）を通って淡溶液タンク（５２１）へと送られる。【００２４】    溶液のポンプ、溶液熱交換器、流量計、バルブ等の配置は、設置位置や配管系統の都合によって変更しても本考案の趣旨は変わることが無い。【００２５】    実施例３は、濃溶液の流量は初期に設定された流量変化にして、淡溶液流量との差を処理機での吸収水分量以上になるように設定された流量制御装置（４００）を備えたものである。この場合、溶液流量制御は、外気と処理機から室内へ供給される空気の温度・湿度を指標としてポンプの回転数制御で行うことができるので、実施例１及び２の図１及び図２に示されている流量計（５０１）、（５０２）を省略でき、バルブも固定絞りにすることも可能である。実施例３の回転数制御の例を図３に示す。この図３は、溶液流量をポンプ回転数制御で制御する場合の例を示したものである。年間を通して考えると、加湿暖房を行う冬季、外気換気を行う春秋季、除湿冷房を行う冬季に大別され、図３は夏季の除湿冷房の場合の溶液ポンプ制御の回転数設定例を示したもので、外気換気の場合も外気の除湿、除塵、除菌などの機能を生かした運転が行われる。【００２６】    実施例４は、実施例１及び２の装置で、計測された外気の温度・湿度、溶液濃度、流量計などの計測データを使って、ポンプの回転数とバルブの開度が制御装置（４００）で制御されるものである。溶液交換を、計測データから計算された吸収水量を濃溶液流量に加えた流量以上の流量で淡溶液流量が流れるように制御する制御装置と方法を提供する。【００２７】    実施例５は、実施例１及び２の図１及び２に示された液レベル計（５３１）、（５３２）で上記の実施例３及び４の制御による誤差を補正して、溶液タンク（５２１）、（５２２）の溶液量を適正化するもので、溶液タンク（５２１）の液レベル計（５３１）（レベルスイッチで代用することもできる）で溶液のレベルが下がりすぎた場合、淡溶液を濃溶液よりも多く送られて液レベルの回復が図られる。この場合、濃溶液も淡溶液もほぼ同時期に送られるように制御される。【００２８】    実施例３から５で、交換溶液の流量制御方法と装置について述べているが、これらの中にバルブ制御を加えたり、いくつかの計測や制御を省略することができる。
【発明の効果】
【００２９】    実施例１と２は、ヒートポンプを採用した液体デシカントで溶液交換量の制御を行うことのできる装置である。溶液交換量は、再生機や処理機で噴霧される量の数十パーセントであり、再生機で暖められ高濃度にされた溶液が処理機へ送られ、処理機で冷却された淡溶液が再生機に送られるときに、交換溶液熱交換器で熱交換されて省エネルギー化が図られている。濃溶液の噴霧温度が６０℃、濃溶液が交換溶液熱交換器へ送られるときの温度が４０℃、淡溶液の温度が２５℃、両方の流量が再生機の噴霧量の２０％とすると、熱交換される熱量は、ヒートポンプで使われる圧縮機動力の１５％に相当し、省エネルギー率も１５％になる。
【００３０】    現在の液体デシカントは、液レベルで流量を制御しているため、濃溶液と淡溶液の量も送液時間も制御対象となっていない。このため、交換溶液熱交換器内部では、濃溶液と淡溶液がランダムに通過するために、相互の熱交換が十分に行われない。
【００３１】    本考案では、交換溶液熱交換器へ送られる双方の溶液の送液タイミングがほぼ同時期に合わせられるので、十分な熱交換が行われる。
【００３２】    また、淡溶液の交換溶液量が濃溶液よりも水分吸収量以上に多くされているので、処理機の溶液タンク内の濃度は、ほぼ一定となり、良好な除湿が行われる。
【００３３】    従来の液体デシカント装置では、処理機内部での濃度が、濃溶液の送入、淡溶液の流出のタイミングで異なるため、効率的な除湿制御が行われない。
【００３４】    再生機と処理機の交換溶液流量を一定とした場合、処理機の溶液タンク内には吸湿した水分が増加して、溶液濃度が薄くなり、除湿能力が低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の構成
【図２】実施例２の構成
【図３】外気や室内空気の温度と湿度による流量制御（回転数）の例
【図４】技術文献１の液体デシカントの構成
【図５】特許文献１の液体デシカントの構成
【符号の説明】
【００２９】（１０）  除湿システム
（１２）  除湿室
（１３）  管
（１４）  外気入口
（１６）  乾燥空気出口
（２０）  ポンプ
（２２）  ノズル
（２４）  セルローススポンジ材
（２８）  除湿溶液
（３２）  再生機
（３４）  室
（３５）  ポンプ
（３６）  熱交換器
（３８）  分配器
（３９）  バルブ
（４２）  管
（４６）  熱交換器
（４８）  圧縮機
（５０）  容器
（５２）  チューブ
（５４）  圧力計
（５６）  膨張弁
（６０）  入口
（６２）  出口
（１００）再生機
（１１０）空気取入口
（１１５）濃溶液溜
（１２０）溶液排出口
（１３０）液滴捕捉フィルター
（１４０）ファン
（１５０）濃溶液管
（１５１）濃溶液ポンプ
（１５２）熱交換器
（１５３）ノズル
（１５４）液滴
（１５５）ポンプ
（１５６）調整弁
（２００）処理機
（２１０）外気入口
（２１５）淡溶液溜
（２３０）液滴捕捉フィルター
（２４０）ファン
（２５０）淡溶液管
（２５１）淡溶液ポンプ
（２５２）熱交換器
（２５３）ノズル
（２５４）液滴
（２５５）ポンプ
（２５６）、（２５７）調整弁
（３５０）圧縮機
（３５１）、（３５３）冷媒配管
（３５２）膨張弁
（３５４）圧縮機駆動モータ
（４００）制御装置
（５０１）、（５０２）流量計
（５１１）、（５１２）温度・湿度計
（５２１）、（５２２）溶液タンク
（５３１）、（５３２）液レベル計
（５４１）、（５４２）濃度計
【図１】
2008275295.tif 000004
【図２】
2008275295.tif 000005
【図３】
2008275295.tif 000006
【図４】
2008275295.tif 000007
【図５】
2008275295.tif 000008