(57)【要約】【課題】    気体中の水分を溶液中に吸着する処理部と溶液中の水分を放出する再生部で構成され、除湿機能を有するデシカント装置において、再生部は処理部の約２倍の気体を流す必要があることから、再生部が大きくなり、コスト低減の課題となっている。また、再生部では、高温の溶液中の塩素イオンや吸着された酸素による腐蝕、溶液の外部への飛散も問題とされている。更に、溶液中の水分の分圧が気体中の液体成分などの分圧より高まった時に気体中に吸着されるので、溶液の加熱が行われているが、熱源が無い場合は、新たに熱源を必要とし、熱効率が下がるという欠点がある。【解決手段】    水分を吸着した淡溶液を加圧して、逆浸透膜を通して水分を分離、濃溶液とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化リチウムや塩化カルシウム等の水溶液を水分の吸着に利用する液体デシカント装置において、処理機で水分を吸着して淡くなった溶液を、逆浸透膜を通して濃縮再生する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、処理機内の濃溶液噴霧を受ける形で１０から４５度傾斜して液膜形成器が設けら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、２において、逆浸透膜を洗浄する水回路を設けたことを特徴とする液体デシカント装置。
【請求項４】
請求項２、３において、液膜形成器を少なくとも一つの曲がりと少なくとも一つの突起を設けた板で形成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４において、板の間隔を境界層厚さの４倍以上、曲がりの深さをルックスルーの無い深さ以上とすることを特徴とする液体デシカント装置。
【請求項６】
請求項１から５において、逆浸透膜に送る溶液の圧力を制御して、最適な溶液濃度に調整す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】  溶液を使ったデシカント装置の小型化、低コスト化、高性能化
【背景技術】
【０００２】    気候温暖化対策として冷凍空調装置の所要エネルギー節減、人の集まる場所での呼吸に伴う炭酸ガスの増加防止と不快指数の低減、建築基準法の改正に伴う換気率増大に伴うエネルギー消費の低減などが望まれている。【０００３】    現在の空調装置は空気の温度を下げる働きをするもので、空気中に含まれる水分（湿度）の調整はできないため、夏期の電力節約のために室温を２８℃に設定すると、湿度は７５％を超えて不快指数は高くなる。【０００４】    この理由は、室内の空気は水分を含まない乾燥空気と水蒸気（湿分）で構成されており、現在の空調装置で空気を冷却すると、水蒸気の一部が凝縮して水になる。一方、乾燥空気は所定の温度２８℃に冷却され、このとき空調装置の冷却フィンで１７℃程度に冷却され残った水蒸気（湿分）で室内の空気の湿度は７５−８０％程度となる。【０００５】    このように現在の空調装置では、理論的に湿度が高くなることが明らかにされており、設定温度を２５℃に下げても湿度は約７０％程度になり、不快感が残る。【０００６】    図９に示すように人間にとっての快適な室内条件は湿度が４０−６０％であり、快適な室内環境を実現するには湿度の制御が必須である。また、この領域では、バクテリア、菌類の発生が抑制され、アレルギー鼻炎や喘息が起こり難く、ヴィールスや呼吸器系伝染病は５０−７０％で抑制されている。【０００７】    ヴィールスによって感染するインフルエンザは、冬期乾燥するときに蔓延するのは、湿度が低いためである。【０００８】    前述のように、空気は乾燥空気と水蒸気の混合気体であり、温度を１℃上げるために必要な熱量は、乾燥空気が０．２４ｋｃａｌ／ｋｇ、水蒸気が０．４６ｋｃａｌ／ｋｇであり、水蒸気を水に変える熱量（凝縮熱＝潜熱）は５９５ｋｃａｌ／ｋｇであり、空調機で消費されるエネルギーの多くは水蒸気（湿分）の凝縮（水に変える）に費やされている。【０００９】    シリカゲル等の吸着剤に湿分を吸着させる吸着技術を使って、湿分の制御を行う技術が開発されている。この技術は、吸着時に圧力を上げて吸着、圧力を下げて放出するＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）、温度を下げて吸着、温度を上げて放出するＴＳＡ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）に大別されている。【００１０】    最近、乾燥機等に採用されている固体デシカントは、吸着剤で作られた円盤に設けられた蜂の巣状の小さな孔に湿った空気を通して空気中の水分を吸着させ、加熱して水分を放出する方式であり、前記のＴＳＡに分類される。【００１１】    固体デシカントは、ロータの一部で吸着（以後処理と呼ぶ）し、残りの一部を過熱して湿分の放出（以後再生と呼ぶ）を行うので、処理と再生を近接した場所で行う必要があり、処理には８０−１２０℃の熱源が必要であり、処理された空気を使用場所に送る大きなダクトが必要である。実用されている固体デシカントの構成図を図７（株式会社西部技研、デシカント除湿ユニット、Ｍｏｄｅｌ．Ｒ−０６２／０８２／１０２／１２２のカタログ引用）に示す。処理空気は除湿ロータ（１０）に入り、除湿され乾燥空気として処理ファン（３０）で室内へと送られる。湿分を吸着した除湿ロータは、モータ（２０）とベルト（２１）で回転され、再生空気で再生されて、再び吸着が行われる。同様の除湿機は、ダイキン工業株式会社のルームドライヤーや松下電器工業株式会社のナショナル除湿乾燥機として販売されている。【００１２】    液体デシカントは、Ｄｒ．Ｂｉｃｈｏｗｓｋｙによって１９３０年に考案された（Ｋａｔｈａｂａｒホームページより）もので、吸着剤として塩化リチウム等の水溶液を使用しており、低温の水溶液で処理、４０−８０℃に過熱して再生が行われる。前記のＴＳＡに分類される。実際の液体デシカントは、Ｋａｔｈａｂａｒ（日本では中外エアシステム株式会社が販売）、Ｄｒｙｋｏｒ（日本では三建設備が販売、現在はＤｒｙｋｏｒ無くなっている）、国内のメーカーとしてはダイナエアー生産販売を行っている。図８は、これらの会社のカタログに掲載されている図を簡素化して示したものである。【００１３】    液体デシカントは、処理機と再生機の間を溶液配管で結ぶことで機能するので大きな空気配管が不要で、自由な配置が可能である。しかし、再生には、処理の２倍以上の外気が必要であり、装置が大きくなる。【００１４】    液体（湿式）デシカント装置に関し、公報テキスト検索にて発明の名称と要約にデシカントをキーワードとして検索、１８３件が表示されたが、その中には類似する考案は見出せなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】    液体デシカントの処理には、加熱が必要であり、熱効率向上が難しく、塩素イオンなどによる腐蝕、処理に使用する外気への溶液の飛散が問題となっている。【００１６】    前記のように、再生には処理空気量の２倍以上の外気が必要であり、効率よく湿分の放出を行い、溶液の飛散を少なくするためには外気の流速を１−２ｍ／ｓ程度の適正値に設定する必要があり、再生機が大きくなる。【００１７】    外気や要求室内温度・湿度、加熱源の温度・熱量の変化によって溶液濃度が変化するので、熱効率が変化し、常に高い効率を維持することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】    液体デシカントの溶液を加圧して逆浸透膜を通して溶液に含まれている水分を分離除去して溶液の再生を行う。【００１９】    溶液再生時は、濃度が高くなるため、逆浸透膜や容器等に詰まりが生じる可能性があり、水を循環させて洗浄する。【００２０】    溶液の加圧圧力を制御して濃度調整を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】    図１に実施例１の構成を、図２に逆浸透装置（３００）の詳細図の一例を、図３に逆浸透装置（３００）の断面図の一例を示す。（図２と図３は東レ逆浸透膜エレメントカタログの図を引用）処理機（１００）では、空気の取入口（１１０）から室内の空気を取り入れられ、ノズル（２５３）から噴出された濃溶液の微細な液滴（２５４）と接触、空気中の湿分が溶液中に吸着される。湿分が除かれた空気は、液滴捕捉網（１３０）で溶液の液滴が捕捉され、ファン（１４０）で室内へ放出される。【００２２】    空気中の湿分を吸着して薄くなった液滴（２５４）は、淡溶液溜（１１５）に集められ、淡溶液管（１５０）と通り、淡溶液ポンプ（１５１）で逆浸透装置（３００）のブラインシール（３４０）に設けられた淡溶液入口（３４１）へと送られる。淡溶液は、メッシュスペーサー（３１２）で形成される隙間を通り、水分のみが逆浸透膜（３１１）を通過して中心パイプ（３２０）に設けられた孔（３２１）から中心パイプ（３２０）へ入って水出口（３２２）から排出される。【００２３】    逆浸透装置（３００）で濃縮された溶液は、濃溶液溜（３３０）に集められ濃溶液出口（３５２）から出て、濃溶液管（２５０）の途中の熱交換器で冷却されノズル（２５３）で処理機（１００）内に噴霧される。【００２４】    図４に実施例２の構成を示す。実施例２は、実施例１の処理機（１００）内の噴霧を受ける場所に液膜形成器（２６０）が設けられたものである。【００２５】    図５に実施例３の構成を示す。実施例３は、実施例２に逆浸透膜装置（３００）の洗浄回路を設けたものである。濃溶液溜（３３０）の濃溶液出口（３５２）に接続された管（３３１）は切替弁（３６２）で切り替えられ管（３３３）と管（３３４）のいずれか一方と接続されている。管（３３３）に接続されている場合、濃溶液は濃溶液タンク（３６０）へと入り、濃溶液ポンプ（２５１）で濃溶液管（２５０）を通ってノズル（２５３）へと送られる。【００２６】    逆浸透装置（３００）を洗浄する場合、管（３６１）が管（３６４）と接続され、水タンク（４１０）へと接続される。水タンク（４１０）には、水出口（３２２）と接続する管（４１１）が設けられ、管（４２０）で水タンク（４１０）内の水の供給と排出が行われる。水タンク（４１０）の水は、洗浄ポンプ（４３１）で加圧され、洗浄管（４３０）を通って淡溶液入口（３４１）へと送られる。洗浄に使われる水は、逆浸透装置（３００）を洗浄後水タンク（４１０）に集められ、再度水ポンプ（４３１）で循環される。【００２７】    図６に実施例４の液膜形成器（２６０）の構成を示す。実施例４の液膜形成器（２６０）は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、長方形の湾曲したプレート（２６１）、（２６２）、（２６３）を積層して構成され、突起部（２６４）で隙間が形成されるとともに、相互に接着剤等で接合されている。このプレート間の隙間は、隙間を流れる流体の境界層厚さの４倍以上に設定され、曲面の最大深さは、前述の間隔とした場合にルックスルー（一方から流れの方向に隙間を見て反対側が見えること）が無い深さである。
【発明の効果】
【００２８】    実施例１は、従来の液体デシカント装置の再生機能を逆浸透膜装置で行われるもので、淡溶液中を加圧することによって溶液中の水分が逆浸透膜を通過、水分が分離除去され、濃溶液が形成される。従来の液体デシカントでは、溶液の加熱が必要であったが、本考案の逆浸透膜による水分分離は、加圧によって行われるのでエネルギーが節約される。
【００２９】    従来の液体デシカントでは、再生には処理空気量の２倍以上の外気が必要で、効率的な吸着と溶液の飛散を防止するには、その流速を抑える必要があり、装置が大きくなるという欠点があったが、本考案では再生には外気が不要であり、装置の小型化が可能である。
【００３０】    更に、再生には加熱が不要であり、溶液が空気と接触しないために、再生時の塩素イオンや酸素による腐蝕が生じ難くなり、信頼性が向上する。
【００３１】    溶液濃度をポンプ圧力の調整により、自由に変えることができるので、環境条件などが変化しても常に液体デシカントの効率を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】  実施例１の構成図
【図２】  逆浸透膜装置の立体図
【図３】  逆浸透膜装置の断面図
【図４】  実施例２の構成図
【図５】  実施例３の構成図
【図６】  実施例４の液膜形成器の図
【図７】  従来の固体デシカント装置の構成図
【図８】  従来の液体デシカント装置の構成図
【図９】  最適湿度領域と菌類やヴィールスの繁殖、アレルギーや呼吸器系疾病等が起こりやすい湿度領域
【符号の説明】
【００３３】（１０）除湿ロータ                      （３１１）逆浸透膜
（１５）流路分配板                      （３１２）メッシュスペーサー
（２０）モータ                          （３２０）中心パイプ
（２１）ベルト                          （３２１）孔
（３０）処理ファン                      （３２２）水出口
（４０）再生ヒータ                      （３３０）濃溶液溜
（５０）再生ファン                      （３４０）ブラインシール
（１００）処理機                        （３４１）淡溶液入口
（１１０）空気取入口                    （３６０）濃溶液タンク
（１１５）淡溶液溜                      （３６１）管
（１３０）液滴捕捉網                    （３６２）切替弁
（１４０）ファン                        （３６３）管
（１５０）淡溶液管                      （３６４）管
（１５１）淡溶液ポンプ                  （４１０）水タンク
（１５２）熱交換器                      （４１１）管
（１５３）ノズル                        （４２０）管
（１５４）液滴                          （４３０）洗浄管
（２００）再生機                        （４３１）洗浄ポンプ
（２１０）外気入口
（２３０）液滴捕捉網
（２４０）ファン
（２５０）濃溶液管
（２５１）濃溶液ポンプ
（２５２）熱交換器
（２５３）ノズル
（２５４）液滴
（２６０）液膜形成器
（２６１）、（２６２）、（２６３）プレート
（２６４）突起部
（３００）再生機
（３１０）入口液溜
【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】
2008030014.tif 000009
【図８】
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【図９】
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