(57)【要約】【課題】本発明は、長時間に渡り乾燥度の高い空気を得ることができる吸湿器２、及びそのような吸湿器２に有用な吸湿棒１を提供することにある。また、小型で、単純構造で、安価で、エネルギ効率が高く、環境に悪い影響を与えず、単純な操作で使用可能な空調装置３ａ、３ｂを提供することにある。【解決手段】金網１１からなる筒の中に粒状の乾燥剤１２を入れたことを特徴とする吸湿棒１とする。また、開口部２１ｂを有する容器２１と、多数の吸湿棒１を正面形状が並ぶように積層してなる吸湿器２とする。また、キャビネット３１の中にサプライ通路９ａ、９ｂとリターン通路１０ａ、１０ｂを設け、外気を乾燥させる吸湿器２と、外気と還気の温度を熱交換させる顕熱交換器４と、冷暖房器５、７、ヒータ８及び送風機６を有する空調装置３ａとする。さらに、気化冷却器１４を有する空調装置３ｂとする。【選択図】              図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金網からなる筒の中に粒状の乾燥剤を封入したことを特徴とする吸湿棒。
【請求項２】
請求項１に記載した吸湿棒であって、乾燥剤が３〜５ｍｍの粒状のシリカゲルであることを特徴とする吸湿棒。
【請求項３】
容器と前記容器の内部空間に有する多数の吸湿棒であって、請求項１又は請求項２のいずれかに記載したものとからなる吸湿器であって、
前記容器の前後面にそれぞれ開口部を設け、前記前後面から見て前記吸湿棒の胴部の正面形状が並ぶように積層したことを特徴とする吸湿器。
【請求項４】
中心に軸を有する円盤形状の容器と前記容器の内部空間に有する多数の吸湿棒であって、請求項１又は請求項２のいずれかに記載したものとからなる吸湿器であって、
前記容器の円形の前後面にそれぞれ開口部を設け、前記前後面から見て前記吸湿棒の胴部の正面形状が並ぶように積層したことを特徴とする吸湿器。
【請求項５】
請求項３又は請求項４のいずれかに記載した吸湿器の前後面の一方の面の開口部から空気を導入し、他方の面の開口部から空気を取り出すことにより乾燥空気を製造する方法。
【請求項６】
サプライ通路とリターン通路を有する空調装置であって、キャビネット、請求項４に記載した吸湿器、顕熱交換器、冷暖房器、送風機及びヒータを有し、
前記キャビネットの中の中央部で、前記サプライ通路の吸込口側であって前記リターン通路の排出口側に前記吸湿器を取り付け、前記吸湿器の片方のほぼ半分が前記サプライ通路を構成し、前記吸湿器の他方のほぼ半分が前記リターン通路を構成するようにし、
前記サプライ通路の前記吸湿器の吹出口側であって、前記リターン通路の前記吸湿器の取入口側に前記顕熱交換器を取り付け、前記顕熱交換器の入気側に前記サプライ通路を、前記顕熱交換器の排気側に前記リターン通路をそれぞれ結合し、
前記顕熱交換器に対し、前記サプライ通路の前記吹出口側及び前記リターン通路の前記取入口側にそれぞれ前記冷暖房器を設け、
さらに、前記リターン通路の前記顕熱交換器と前記吸湿器との間に前記ヒータを設け、前記サプライ通路と前記リターン通路のそれぞれに送風機を設けたことを特徴とする空調装置。
【請求項７】
請求項６に記載した空調装置であって、サプライ通路の冷暖房器と吹出口の間及びリターン通路の吸湿器と排出口の間にそれぞれ送風機を設けたことを特徴とする空調装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７のいずれかに記載した空調装置であって、サプライ通路の顕熱交換器と冷暖房器の間又は前記冷暖房器と送風機の間のいずれかに気化冷却器を取り付けたことを特徴とする空調装置。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれかに記載した空調装置であって、冷暖房器及びヒータとしてフィンコイルを設け、その暖房熱源やヒータの熱源として太陽熱温水器により得られた温水を使用するようにしたことを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気を乾燥するための吸湿棒、吸湿器及び室内空気の冷暖房を行う空調装置に係り、安価で小型で効率の高い吸湿器とそのような吸湿器のために有用な乾燥棒、さらに、そのような吸湿器を利用したエネルギー効率の高い空調装置を提供することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空調装置としては、フレオンガスを冷媒として利用し、これを圧縮・気化させるものがあるが、このタイプの空調装置は室内の空気を循環させるだけのため換気を要する問題と、大きなエネルギを消費する問題と、フレオンガスがオゾン層を破壊する問題を有していた。
また、フレオンガスを使用しない熱交換効率の高い空調装置として、外気を導入し乾燥器を使用して乾燥した後に、これを冷却する空調装置が知られている。
例えば、吸湿器として活性無機粉末体を薄いシート状に加工したものをハニカム形状の中空構造体に形成したロータ型吸着素子を使用した空調装置があった（例えば、特許文献１参照）。
また、ゼオライト粉末を担持したハニカム構造のデシカントロータを吸湿器として使用した空調装置であって、小型に構成したデシカント空調装置もあった（例えば、特許文献２参照）。
しかし、かかるハニカム形状の吸湿器等は乾燥剤と空気の接触面積が小さく、乾燥剤の面から離れた部分の空気抵抗が小さいため、多量の空気が吸湿性能を有する面と接触しないまま通過して、効率的に空気の乾燥度を上げることができない問題を有していた。
また、従来の除湿ロータが一定値以上に乾燥度を上げることができないため、２式の除湿ロータと顕熱交換機の組合せを使用して、空気を乾燥させる空調装置もあった（例えば、特許文献３参照）。しかし、かかる空調設備では設備が大型で複雑で高価となる問題を有していた。
さらに、除湿ロータと顕熱交換ロータの回転方向を逆にして、除湿ロータの脱着ゾーンの終わりに近づくほど高い温度の脱着空気が当たるようにした空調装置もあった（例えば、特許文献４参照）。しかし、かかる空調設備では複雑な操作を要する問題を有していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−１２００２１号公報（全頁、全図）
【特許文献２】
特開２０００−３４６４００号公報（全頁、全図）
【特許文献３】
特開２００１−２７２０５５号公報（全頁、図１）
【特許文献４】
特開２００２−２８２６４１号公報（全頁、全図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、フレオンガスを冷媒として利用する空調装置の有する、大きなエネルギを消費する問題と、フレオンガスがオゾン層を破壊する問題をなくし、小さなエネルギの消費で、環境に悪影響を及ぼす物質を使用しない空調装置を提供することにある。
また、活性無機粉末体を薄いシート状に加工したものをハニカム形状の中空構造体に形成したロータ型吸着素子や、ゼオライト粉末を担持したハニカム構造のデシカントロータなどの吸湿器の有する、一定値以上に乾燥度を上げることができない問題をなくし、長時間に渡り乾燥度の高い空気を得ることができる吸湿器およびそのような吸湿器に有用な吸湿棒を提供することにある。
また、２式の除湿ロータと顕熱交換機の組合せを使用して空気を乾燥させる空調装置の有する、設備が大型で複雑で高価となる問題をなくし、小型で単純で安価な空調装置を提供することにある。
さらに、除湿ロータと顕熱交換ロータの回転方向を逆にして、除湿ロータの脱着ゾーンの終わりに近づくほど高い温度の脱着空気が当たるようにした空調装置の有する、複雑な操作を要する問題をなくし、単純な操作で使用可能な空調装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、金網からなる筒の中に粒状の乾燥剤を封入したことを特徴とする吸湿棒とする。筒の正面形状としては円形が好ましいが、他の形状例えば楕円形や、三角や四角などの多角形としても、適当な隙間を設けつつ配列すれば同様の機能を発揮するため、筒の正面形状についてこだわるものではない。
前記筒の形状において、胴部の太さに対する胴部の長さについてこだわるものではないが、３倍以上２０倍以下とすることが好ましく、５倍以上１６倍以下とすることがさらに好ましい。
多層に並べて使用する場合、この値が小さいと空気と乾燥剤の接触する機会が少なくなり、この値を大きくし過ぎると空気抵抗が大きくなるからである。
また、乾燥剤としては、シリカゲル、ゼオライト、アロフェンなどを使用することがが好ましい。
乾燥剤の粒径と前記胴部の太さの関係については特に限定しないが、好ましくは前記胴部の太さは、乾燥剤の寸度に対し１．３〜１．８倍程度の内寸を有する筒とする。乾燥剤をランダムに配置しながら２列以上に並ばないようにして、通過する空気との接触面積を効率的に増加させるためである。
請求項２の発明は、請求項１に記載した吸湿棒であって、乾燥剤が３〜５ｍｍの寸度を有する粒状のシリカゲルであることを特徴とする吸湿棒とする。吸湿性能に優れかつ５ｍｍを超えるシリカゲルを製造することは困難だからである。
請求項３の発明は、容器であって、その前後面にそれぞれ開口部を設けた容器と、前記容器の内部空間に有する多数の吸湿棒であって請求項１又は請求項２のいずれかに記載したものとからなる吸湿器とする。
そして前記前後面から見て、前記吸湿棒の正面形状を並べたように積層したことを特徴とする吸湿器とする。
また、前記開口部には金網、エキスパンドメタル、打ち抜き鉄板などを取り付け、空気の流入出を容易にしつつ前記吸湿棒が前記容器からはみ出ないようにすることが好ましい。
請求項４の発明は、中心に軸を有する円盤形状の容器であって、その円形の前後面にそれぞれ開口部を設けた容器と、前記容器の内部空間に有する多数の吸湿棒であって請求項１又は請求項２のいずれかに記載したものとからなる吸湿器とする。
軸を取り付けたのは、吸湿器を回転自由に保持しモータなどの駆動装置を設けて、吸湿器を回転させて使用するためである。
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４のいずれかに記載した吸湿器の前後面の一方の面の開口部から空気を導入し、他方の面の開口部から空気を取り出すことにより乾燥空気を製造する方法とする。空調設備以外にも乾燥空気は有用だからである。
【０００６】
請求項６の発明は、サプライ通路とリターン通路を有する空調装置であって、キャビネット、請求項４に記載した吸湿器、顕熱交換器、冷暖房器、送風機及びヒータを有するものとする。
そして前記キャビネットの中の中央部で、前記サプライ通路の吸込口側であって前記リターン通路の排出口側に前記吸湿器を取り付け、前記吸湿器の片方のほぼ半分が前記サプライ通路を構成し、前記吸湿器の他方のほぼ半分が前記リターン通路を構成するようにする。
また、前記サプライ通路の前記吸湿器の吹出口側であって、前記リターン通路の前記吸湿器の取入口側に前記顕熱交換器を取り付け、前記顕熱交換器の入気側に前記サプライ通路を、前記顕熱交換器の排気側に前記リターン通路をそれぞれ結合する。
さらに前記顕熱交換器に対し、前記サプライ通路の前記吹出口側及び前記リターン通路の前記取入口側にそれぞれ冷暖房器を設け、前記リターン通路の前記顕熱交換器と前記吸湿器との間に前記ヒータを設け、前記サプライ通路と前記リターン通路のそれぞれに前記送風機を設ける。
前記顕熱交換器は熱回収用の吸湿性のない熱交換器であって、入気入口から入気出口に流れる入気空気と排気入口から排気出口に流れる排気空気の間で熱交換を行うものである。
冷暖房器としては、配管と多数のフィンを有するフィンコイルを使用し、前記配管の中に冷却水や温水を流して、通過する空気を冷却したり暖気するものが好ましい。
また、ヒータとしては電気ヒータ、ガスヒータさらには、配管と多数のフィンを有するフィンコイルを使用し前記配管の中に温水を流して通過する空気を暖気するものなどが好ましい。ヒータの熱により前記リターン通路を流れる還気の温度を上昇させ、高温にした前記還気により乾燥剤を再生させるためである。
冷却水を使用する場合は、冷却水を循環させ途中で空冷する方式や、地下水、井戸水、川水などを流す方式が考えられる。温水を使う場合は、ボイラを使用して得る方法が考えられる。
【０００７】
請求項７の発明は、請求項６に記載した空調装置であって、サプライ通路の冷暖房器と吹出口の間及びリターン通路の吸湿器と排出口の間にそれぞれ送風機を設けたことを特徴とする空調装置とする。
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７のいずれかに記載した空調装置であって、サプライ通路の顕熱交換器と冷暖房器の間又は前記冷暖房器と送風機の間のいずれかに気化冷却器を取り付けたことを特徴とする空調装置とする。
気化冷却器は、水を空気流に直接噴射して生じる気化熱を利用するもので、一般的に直接水噴霧気化式冷却器と呼ばれるものである。冷房効果を高めるためとサプライ通路の空気を加湿するためである。
請求項９に発明は、請求項６乃至請求項８のいずれかに記載した空調装置であって、冷暖房器の暖房熱源やヒータの熱源として太陽熱温水器により得られた温水を使用したことを特徴とする空調装置とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の１実施例を図面に示し説明する。図１に示した円形の正面形状を有する吸湿棒１の実施例は、金網１１を円筒形状にして粒状のシリカゲル１２を入れ、両方の端部１１ｂをつぶしてシリカゲル１２を封入したものである。
金網１１は、線径０．２９ｍｍであって２０メッシュ（開き目１ｍｍ）のものを使用し、シリカゲル１２は５ｍｍの寸度のものを使用した。
本実施例では、胴部１１ａの外径Ｆを８ｍｍとしたので、シリカゲル１２の寸度５に対する胴部１１ａの内径７．４２ｍｍの比は１．４８となる。
また本実施例では、胴部１１ａの長さＨを６５ｍｍとし全長Ｇを８０ｍｍとしたので、胴部１１ａの太さに対する長さの比はＨ／Ｆ＝８．１となる。
図２に示した吸湿器２の実施例は、円盤形状であって、前後面２１ａに開口部２１ｂを設けた容器２１の中に、実施例１に記載した吸湿棒１を多数並べ、前後面２１ａから見て吸湿棒１の胴部１１ａの正面形状である円を並べた形状に見えるように積層した吸湿器２とした。
また、開口部２１ｂには金網を取り付け、空気の流入出を容易にしつつ吸湿棒１が容器２１からはみ出ないようにし、さらに、円板形状の中心に軸２２を設け、回転自由に保持することを可能とした。
【０００９】
図３に示した空調装置３ａの実施例は、上下２段に仕切られた箱であるキャビネット３１の一方の面を吸排面３１ａとし、サプライ通路９ａ側に吸込口３２をリターン通路１０ｂ側に排出口３５をそれぞれ設けた。
また、キャビネット３１の他方の面を取吹面３１ｂとし、サプライ通路９ｂ側に吹出口３３をリターン通路側１０ａ側に取入口３４をそれぞれ設けた。
また、キャビネット３１の中央部の吸排面３１ａ側に吸湿器２を設け、キャビネット３１の中央部の取吹面３１ｂ側に顕熱交換器４を取り付けた。
吸湿器２はキャビネット３１の上下２段に仕切られた両方にまたがって取り付け、上の部分がサプライ通路９ａを構成し、下の部分がリターン通路１０ｂを構成するようにした。
また、吸湿器２は図示しない軸受により保持され、図示しないモータにより駆動されて所定の時間間隔をおいて反転し、サプライ通路９ａを構成する部分とリターン通路１０ｂを構成する部分を取り替えるようにした。
顕熱交換器４はキャビネット３１の上下２段に仕切られた両方にまたがって取り付け、入気入口４ａをサプライ通路９ａに、入気出口４ｂをサプライ通路９ｂに、排気入口４ｃをリターン通路１０ａに、排気出口４ｄをリターン通路１０ｂにそれぞれ結合した。
また、サプライ通路９ｂの顕熱交換器４と吹出口３３の間には、顕熱交換器４側に冷暖房器５を設置し、取吸面３１ｂ側に送風機６を設置し、リターン通路１０ａの取入口３４と顕熱交換器４の間には冷暖房器７を設置した。
また、リターン通路１０ｂの顕熱交換器４と吸湿器２の間にはヒータ８を取り付け、リターン通路１０ｂの吸湿器２と排出口３５の間には送風機６を設けた。送風機６は小型斜流ファンで１９Ｗのものを使用した。
冷暖房器５、７、として、冷却水若しくは温水をフィンコイルに流す方式のフィンコイルタイプの冷暖房器５、７を使用し、ヒータ８としては温水をフィンコイルに流すフィンコイルタイプとした。
また、図示しないボイラを設け、冷房時には冷却水を冷暖房器５、７に供給しボイラの温水はヒータ８にのみ給水するが、暖房時にはボイラの温水を冷暖房器５、７に給水し、ヒータ８には温水を供給しないものとした。
図４に示した空調装置３ｂの実施例は、実施例３の空調装置３ａがボイラを使用しているのに対し、図示しない太陽熱温水器で得られる温水を使用するものとし、さらに、サプライ通路９ｂの冷暖房器５と送風機６の間に気化冷却器１４を設けた空調装置３ｂとした。
【００１０】
以上のような構成とした、実施例１の吸湿棒１を使用した実施例２の吸湿器２に空気を流すと、空気は吸湿棒１の間の隙間２３を流れようとするが、各隙間２３には壁がなく網となっているため空気流は乱され渦を巻き乱流となって、シリカゲル１２の外面に接触し素直に隙間２３を通過することなく流れる。
このため、乾燥度の高い空気を得ることが可能であり、しかも、シリカゲル１２の吸湿性能を長時間に渡り維持することができた。
実施例３の空調装置３ａを冷房装置として使用した場合、屋外の外気は吸込口３２から吸い込まれ、サプライ通路９ａを流れ、吸湿器２を通過して乾燥空気となり、顕熱交換器４の入気入口４ａから入気出口４ｂに出るまでの間に、排気入口４ｃから排気出口４ｄに流れる還気により一次冷却される。
その後サプライ通路９ｂを流れ、冷暖房器５により２次冷却され送風機６により吸引され吸出口３３から室内に吹き出す。
室内の還気は取入口３４から吸い込まれ、リターン通路１０ａを流れ、冷暖房器７により冷却され、顕熱交換器４の排気入口４ｃから排気出口４ｄに出るまでの間に、入気入口４ａから入気出口４ｂに流れる外気を冷却する。
その後リターン通路１０ｂを流れ、ヒータ８により暖められ、吸湿器２のリターン通路１０ｂ側のシリカゲル１２を乾燥させた後に、送風機６により吸引され排出口３５から屋外に排出される。
本実施例の空調装置３ａで６畳の部屋を冷房した結果は、外気が３５度Ｃのとき部屋の中の空気の温度は２５〜２６度Ｃとなった。このとき、冷暖房器５、７に供給した冷却水の温度は２０度Ｃであった。
また、サプライ通路９ａに置いたシリカゲル１２は６時間の間吸湿性能を維持し、リターン通路１０ｂに置いたシリカゲル１２は３〜４時間で再使用可能な状態となった。このとき、ヒータ８に供給した温水の温度は８０度Ｃであった。
そこで、３〜６時間のタイマを使用して吸湿器のモータを駆動し、３〜６時間の時間間隔をおいて反転し、サプライ通路９ａを構成する部分とリターン通路１０ａを構成する部分を取り替えるようにした。
【００１１】
冬季においては冷暖房器５、７を暖房側に切り換えて使用する。屋外の外気は吸込口３２から吸い込まれ、サプライ通路９ａを流れ、吸湿器２を通過して乾燥空気となり、顕熱交換器４の入気入口４ａから入気出口４ｂに出るまでの間に、排気入口４ｃから排気出口４ｄに流れる還気により一次暖気される。
その後サプライ通路９ｂを流れ、冷暖房器５により２次暖気され送風機６により吸引され吸出口３３から室内に吹き出す。
室内の還気は取入口３４から吸い込まれ、リターン通路１０ａを流れ、冷暖房器７により暖気され、顕熱交換器４の排気入口４ｃから排気出口４ｄに出るまでの間に、入気入口４ａから入気出口４ｂに流れる外気を暖気する。
その後リターン通路１０ｂを流れ、吸湿器２のリターン通路側のシリカゲル１２を乾燥させた後に、送風機６により吸引され排出口３５から屋外に排出される。このとき顕熱交換機４を通過した還気は、シリカゲル１４を乾燥させるために十分な温度を有しているので、ヒータ８に温水を流す必要はない。
実施例４の空調装置３ｂは、温水を得るために太陽熱温水器を使用したので自然のエネルギを有効に利用することが可能である。
また、気化冷却器１４を設けたので、冷房時にはサプライ通路９ｂの空気の温度をさらに下げる効果と適当な湿度を与える効果がある。また、暖房時にはサプライ通路９ｂの空気に適当な湿度を与える効果がある。
【００１２】
【発明の効果】
本発明により、フレオンガスを冷媒として利用する空調装置の有する、大きなエネルギを消費する問題と、フレオンガスがオゾン層を破壊する問題をなくし、小さなエネルギの消費で、環境に悪影響を及ぼす物質を使用しない外気導入型の空調装置を提供することができた。
また本発明により、ハニカム形状の中空構造体に形成したロータ型吸着素子などの吸湿器の有する、一定値以上に乾燥度を上げることができない問題をなくし、長時間に渡り乾燥度の高い空気を得ることができる吸湿器およびそのような吸湿器に有用な吸湿棒を提供することができた。
また本発明により、２式の除湿ロータと顕熱交換機の組合せを使用して空気を乾燥させる空調装置の有する、設備が大型で複雑で高価となる問題をなくし、小型で単純で安価な空調装置を提供することができた。
さらに本発明により、除湿ロータと顕熱交換ロータの回転方向を逆にして、除湿ロータの脱着ゾーンの終わりに近づくほど高い温度の脱着空気が当たるようにした空調装置の有する、複雑な操作を要する問題をなくし、単純な操作で使用可能な空調装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例たる吸湿棒の斜視図である。
【図２】本発明の１実施例たる吸湿器の斜視図である。
【図３】本発明の１実施例たる空調装置の構成を表した断面図である。
【図４】本発明の他の実施例たる空調装置の構成を表した断面図である。
【符号の説明】
１  ：吸湿棒              ２  ：吸湿器            ３ａ：空調装置
３ｂ：空調装置            ４  ：顕熱交換器        ４ａ：入気入口
４ｂ：入気出口            ４ｃ：排気入口          ４ｄ：排気出口
５  ：冷暖房器            ６  ：送風機            ７  ：冷暖房器
８  ：ヒータ              ９ａ：サプライ通路      ９ｂ：サプライ通路
１０ａ：リターン通路      １０ｂ：リターン通路    １１  ：金網
１１ａ：胴部              １１ｂ：端部            １２  ：シリカゲル
１４  ：気化冷却器        ２１  ：容器            ２１ａ：前後面
２１ｂ：開口部            ２２  ：軸              ２３  ：隙間
３１  ：キャビネット      ３１ａ：吸排面          ３１ｂ：取吹面
３２  ：吸込口            ３３  ：吹出口          ３４  ：取入口
３５  ：排出口
【図１】
2004243153.tif 000003
【図２】
2004243153.tif 000004
【図３】
2004243153.tif 000005
【図４】
2004243153.tif 000006