(57)【要約】【課題】  農業用温室等の除湿冷房を高効率、大容量、簡易に行なうことができる吸収式除湿空調システムを提供する。【解決手段】温室２４内の湿潤空気と吸湿液Ｄとを気液接触させ、空気中の水分を吸湿液Ｄに吸着除去するようにされた吸収式除湿装置１４において、除湿に使用した後の吸湿液Ｄにより、加熱濃縮後の吸湿液Ｄの顕熱回収を行なう第１の排熱回収手段である吸湿液熱交換ユニット１を設けると共に、加熱濃縮する際に吸湿液Ｄから蒸発する水蒸気６の潜熱回収を行なう第２の排熱回収手段である凝縮熱交換ユニット２６を設ける。さらに除湿された空気を加湿し、その気化熱により冷風を発生する加湿ユニット２３を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温室内の湿潤空気と吸湿液とを接触させ、空気中の水分を吸湿液に吸着除去するようにされた吸収式除湿手段を有する温室用空調システムであって、除湿に使用した後の吸湿液により、加熱濃縮後の吸湿液の顕熱回収を行なう第１の排熱回収手段を設けると共に、加熱濃縮する際に吸湿液から蒸発する水蒸気の潜熱回収を行なう第２の排熱回収手段を設けたことを特徴とする吸湿式除湿空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業用の温室などの多湿の環境を改善するために使用される除湿装置に関し、とくに吸湿液を利用した吸収式除湿装置を備えた温室用空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、農業用温室等の除湿手段として、フロンガスを用いた冷凍機による冷却式除湿機が多用されてきた。これは湿った空気をその露点温度以下の温度まで冷却することにより、空気中の水分を結露させて除去するものである。他にも空気中に含まれる水蒸気を多孔質の固体に吸着させて除湿する固体吸着法もある。
【０００３】
しかしながら、冷凍機を用いる方法では、処理する空気の温度が水の凍結温度に近づくに伴い除湿能力が著しく低下する。また、固体吸着材を用いる方法では、その加熱再生に高温の空気を用いるが、エネルギー利用効率が悪いこと、吸着材が長期間の反復使用に耐えられないといった難点が指摘されている。そこで、所定の温度で加熱再生できる吸湿液（例えば、トリエチレングリコール等）を用い、気液接触により除湿する手段を備え、これをバーナで加熱し、バーナの排熱を利用して、凝縮器から送られてくる空気を加熱し、温風を得る熱交換器を備え、１０℃〜２０℃の比較的低温度でも高い除湿能力を得ることができる温風暖房装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−５７４９１号公報（第２頁−第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような吸湿液を利用した温室用除湿装置の除湿効率を更に高めることができるばかりでなく、暖房あるいは冷房装置としての運用も可能な温室用空調システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明は、温室内の湿潤空気と吸湿液とを接触させ、空気中の水分を吸湿液に吸着除去するようにされた吸収式除湿手段を有する温室用空調システムであって、除湿に使用した後の吸湿液により、加熱濃縮後の吸湿液の顕熱回収を行なう第１の排熱回収手段を設けると共に、加熱濃縮する際に吸湿液から蒸発する水蒸気の潜熱回収を行なう第２の排熱回収手段を設けたことを第１の特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果は次のとおりである。
（１）バーナにより加熱された吸湿液から蒸発・分離した水蒸気を、気液接触器より送られてきた除湿空気で冷却し、凝縮させる凝縮器を備えたことにより、水蒸気が有する潜熱と顕熱を除湿空気の加温に利用することが可能となる。
（２）凝縮器で凝縮させた水を、凝縮水受け、内部還流口及び凝縮水排出口に可変的に分岐・導出する切り換えバルブとからなる吸湿液の濃度調整手段を備えたことにより、きめ細かな除湿能力の制御を実現することが可能となる。また、吸湿液の過度の加熱を防止して、吸湿液の耐久性を向上することが可能となる。
（３）気液接触器より送られてくる除湿空気で加熱再生された吸湿液を冷却する放熱器を備えたことにより、加熱再生された除湿液が有する顕熱を除湿空気の加温に利用することが可能となる。
以上により、本発明の除湿機能を有する温風暖房装置は、暖房と除湿とを同時に必要とする加温ハウス等の省エネルギー化と植物等の病害予防に有効である。
【０００８】
そこで、低温度領域での除湿特性の改善を目的に、低温度でも凍結することなく、除湿性能を維持できる吸湿式の除湿方法を採用した。
まず、除湿に要するエネルギーコストの低減法として、
第１に除湿器から輸送されてくる使用済みの吸湿液と加熱濃縮済みの高温の吸湿液を吸湿液熱交換器により熱交換し、使用済み吸湿液の昇温と濃縮済み吸湿液の冷却を行なう。すなわち、使用済み吸湿液の昇温は排熱回収・省エネであり、濃縮済み吸湿液を冷却・低温化することにより吸湿液の輸送機器、フィルター・ポンプ系の低価格化・簡素化を可能とした。
【０００９】
また、昇温した使用済み吸湿液は凝縮熱交換ユニットにおいて、吸湿液加熱濃縮装置からの高温の水蒸気と熱交換し、更に昇温される。そして、使用済み吸湿液の水の一部は沸騰し、吸湿液加熱濃縮装置内でフラッシュ蒸発する。つまり、吸湿液加熱濃縮装置からの水蒸気の熱回収を行ない、大幅な省エネを達成することを可能とした。
【００１０】
さらに、大容量分散装置への拡張性を可能とした。すなわち、簡易に貯蔵できる石油類の燃焼熱を主な熱源としており、大容量の吸湿液加熱装置の製作が可能であること、吸湿液の配管を行なうだけで複数の吸収式除湿器を運用可能であることなどから、大型温室などへの適用を可能とした。
【００１１】
さらにまた、除湿空気を利用した簡易冷房が実現可能である。多量の除湿空気を製造し、これに効率的に加湿することにより、低温度の空気を製造・活用することを可能とした。
【００１２】
本発明では、吸湿液（例えば、トリエチレングリコール液、塩化カルシウム水溶液等）を利用した吸収式除湿装置により、温室内の湿った空気と吸湿液とを接触させ空気中の水分を吸湿液に吸着させて除去するが、吸湿液の除湿能力を維持・制御するために、吸水して希釈され濃度が低下した吸湿液を加熱し、吸着した水分を蒸発・分離させて再度濃縮している。
【００１３】
この吸湿液の加熱濃縮過程の省エネルギー化のために、吸収式除湿装置で使用された後の低濃度及び低温の吸湿液と、吸湿液加熱器により加熱され高濃度及び高温の吸湿液とを吸湿液熱交換器で熱交換し、吸収式除湿装置で使用された後の吸湿液を加熱する。すなわち、除湿に使用した後、温度が低下した後の吸湿液でもって加熱濃縮された後の高温の吸湿液の顕熱回収を行なう。
【００１４】
さらに、こうして吸湿液熱交換器で熱交換され加熱された吸湿液と、吸湿液加熱器により加熱され吸湿液から蒸発・分離された水蒸気と熱交換させて加熱する。すなわち、温室の除湿に使用した後の吸湿液でもって加熱濃縮した後の吸湿液から蒸発した水蒸気の潜熱回収を行なう。以上、これら二つの排熱回収手段により温室用空調システムの省エネルギー化を図ることができ、運用コストを大幅に削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る吸湿式除湿空調システムの一実施例を模式的に示す概略構成図である。
【実施例１】
【００１６】
本発明の吸収式除湿システムでは、吸湿液Ｄに湿った温室内空気を接触させて、空気に含有する水分を吸収除去するが除湿器の機能を維持あるいは制御するためには、濃度が低下した吸湿液Ｄ（例えば、トリエチレングリコール水溶液、塩化カルシウム水溶液など）が、昇温して吸収した水分を蒸発・分離・濃縮する必要がある。
この吸収液Ｄの加熱濃縮過程の省ネルギー手段として、吸湿液利用除湿器１４で使用して濃度が低下した低温度の吸湿液Ｄを、吸湿液熱交換ユニット２６で熱交換して昇温させる。また、使用済み吸収液Ｄは、凝縮熱交換ユニット２６の吸湿液加熱ユニット２５内で発生した高温度の水蒸気（約１４０℃）と熱交換し、使用済み吸湿液Ｄに含まれる水を沸騰させる。すなわち、加熱濃縮過程で分離した水蒸気の潜熱回収を行なう。この２タイプの排熱回収により本システムの運用コストを大幅に低減できる。
【００１７】
図１において、温室２４内には、吸湿液利用除湿器１４が設置されている。吸湿液利用除湿器１４は、吸湿液Ｄ（トリエチレングリコール等）を利用して温室内の湿った空気と吸湿液Ｄとを接触させ空気中の水分を吸湿液Ｄに吸着させて除去するものである。吸湿液Ｄはポンプ１５から滴下器１６で熱交換器１７に滴下される。ここで吸入空気（温室内湿潤空気）ＭＡと接触し、水分を吸収した後、吸湿液利用除湿器１４の底部に貯留し、吸湿液再生装置（吸湿液加熱再生装置）２６に導入される。
【００１８】
一方、吸入空気ＭＡは、吸湿液利用除湿器１４内の空気冷却用熱交換器１７で除湿され、気液分離用フィルター１８を介して乾いた空気となり、送風機１９から温室２４内に排出されると共に、吸湿液利用除湿器１４の底部に貯留した吸湿後の吸湿液Ｄはポンプ１３でもって吸湿液再生装置（吸湿液加熱再生装置）２６に導入される。
【００１９】
吸湿液再生装置２６の吸湿液加熱ユニット２５では、バーナー８の熱を受けて吸湿液Ｄを所定の温度に加熱すると、吸湿液Ｄは沸騰し、吸湿液Ｄに吸着された水分が水蒸気６となって気化する。水蒸気６は、凝縮通路２内で複数に屈曲して設けられた吸湿液滴下ノズル３の管路３ａを流通する冷めた吸湿液Ｄによって冷却され、凝縮し液化すると同時に管路３ａを流通する冷めた吸湿液Ｄは加温される。ここで生じた凝縮水Ｖは、封水式の凝縮水貯留タンク７に貯留される。また、除湿空気の湿度の制御は、吸湿液Ｄの濃度、ポンプ１５の流量及び送風機１９の風量によって制御される。
尚、吸湿液Ｄの濃度調節は、凝縮水Ｖの流出方向（図示しない内部還流口方向または凝縮水排出口）を変えることで実行可能である。また、温風温度とその風量は、送風機１９とバーナ８によって制御する。
【００２０】
本発明装置の作用は次のとおりである。
バーナ８の燃焼熱により加熱された吸湿液Ｄは、吸湿液Ｄの温度に対応した含有水分濃度になるまで、吸湿した水分を蒸発・分離する。このとき発生する水蒸気６は、吸湿液加熱器２５の上部にある凝縮器３まで吸湿液加熱ユニット２５内部を上昇し、冷却される。この吸湿液滴下ノズル（凝縮器）３は、その管３ａ内を除湿器１４で使用された後の吸湿液Ｄが流れ、外部は水蒸気６と接触しており、水蒸気６が有する潜熱と顕熱とを、凝縮器３の管壁から伝熱して吸湿液Ｄを加温する。
【００２１】
凝縮器３で冷却され、凝縮した凝縮水Ｖは自然落下により、凝縮器３の下方にある凝縮水貯留タンク７に集められる。この凝縮水Ｖは、とくに図示しないが、切り換えバルブ等によって内部還流口や凝縮水排出口へと吸湿液Ｄの条件等に合せて、可変的に分岐・導出される。例えば、吸湿液濃度が設定よりも高い時は内部還流口へ凝縮水を流す。また、吸湿液の濃度を高くして、除湿能力を増加する必要がある場合は、凝縮水排出口へ導出して、吸湿液の濃度を高く保持し、使用状況に合致した吸湿液濃度を制御する。
【００２２】
加熱再生された吸湿液Ｄは、高い温度を有しており、冷却する必要がある。この吸湿液を気液接触器から送られてくる除湿空気によって冷却するのが放熱器である。放熱器では、加熱再生された吸湿液を冷却する作用と、除湿空気を加温する２つの作用がある。
【００２３】
さらに、高濃度の吸湿液Ｄを吸湿液加熱ユニット２６内に設置した吸湿液滴下ノズル３からメッシュフィルター４滴下される。そして、加熱された高温の吸湿液Ｄは、気液分離フィルター５に噴射され水蒸気６のフラッシュ現象を呈し、吸湿液Ｄに含まれる一部の水は気化・分離され、その水蒸気は連通管２０を通過して凝縮熱交換ユニット２６で冷却され凝縮水Ｖとなり、水封式凝縮水貯留タンク７を介して外部に排出される。尚、図中１１は液面計である。
一方、ある程度水分が蒸発した吸湿液部分（トリエチレングリコール等）は吸湿液加熱ユニット２５へ流下し、バーナー８により所定の温度まで加熱され、水蒸気６を分離しつつ、所定の濃度まで加熱濃縮される。濃縮された吸湿液Ｄは流下管９を通って、吸湿液熱交換ユニット１へ流下し、使用済みの低濃度で低温度の吸湿液Ｄとなる。
【００２４】
更に、この吸湿液Ｄはポンプ１０を用いて、吸湿液冷却装置２７の水冷ユニット２２で冷却用水Ｗを冷却し、温室２４等に設置した吸湿液利用除湿器１４へ輸送される。すなわち、吸湿液利用除湿器１４は、温室２４内から吸引した多湿の空気と吸湿液Ｄとを気液接触する手段１６と、空気及び吸湿液Ｄを冷却する手段１７と、飛散した吸湿液Ｄと空気とを気液分離する手段１８と、送風手段１９及び除湿した空気を加湿し気化熱により低温にする手段２３とから構成されている。
【００２５】
吸湿液輸送量、送風量、除湿量、加湿量などのシステム運用制御装置は任意に設定できることとする。濃度が低下し除湿性能が落ちた吸湿液Ｄは再び加熱濃縮するために、吸湿液加熱ユニット２６へ返送する。また、吸湿液利用除湿器１４は液滴飛散が無く、気液接触効率の高い気液接触法、例えば流下液膜法、液滴スプレー法、ハニカムコア法、回転式の保水性ベルト法などを採用して、コンパクトで低コスト化する。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の温室用除湿装置は、処理する空気の温度が１０℃程度の比較的低温度であっても、除湿能力が低下しない吸収除湿の原理を用いるもので、
（１）低温度域での除湿性能の改善される。
（２）除湿に要するエネルギーコストが低減できる。
（３）大容量分散装置への拡張性を図ることができる。
（４）除湿空気を利用した簡易冷房の実現が可能になる。
という利点がある。
そこで、本システムを加湿・除湿装置として運転する場合、温室内に設置した湿度センサーに任意の湿度に保つことができる。この際、吸湿液及び空気冷却用熱交換ユニットは停止しておく。一方、本システムを冷房装置として用いる場合は、吸湿液及び空気冷却用熱交換ユニットを運転し、できるだけ低温度・低湿度の空気を作り、加湿器へと導き、超音波加湿器や微細スプレーノズルなどを用いて加湿し、その気化熱により低温空気を得る。そして、その低温空気をダクト等により植物等の低温空調に活用する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る吸湿式除湿空調システムの一実施例を模式的に示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  吸湿液再生ユニット
２  凝結通路
３  吸湿液滴下ノズル
３ａノズル管路
４  メッシュフィルター
５  気液分離フィルター
６  水蒸気
７  凝結水貯留タンク
８  バーナー
９  吸湿液流下管
１０フィルター付ポンプ
１１液面計
１２送風ファン
１３フィルター付ポンプ
１４吸湿液利用除湿装置
１５フィルター付ポンプ
１６滴下器
１７空気冷却用熱交換器
１８気液分離用フィルター
１９送風機
２０冷却水貯留タンク
２１フィルター付ポンプ
２２水冷ユニット
２３加湿ユニット
２４温室
２５吸湿液加熱ユニット
２６吸湿液再生装置（吸湿液加熱再生装置）
【図１】
2005233435.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月14日(2004.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
温室内の湿潤空気と吸湿液とを接触させ、空気中の水分を吸湿液に吸着除去するようにされた吸収式除湿手段を有する温室用空調システムであって、除湿に使用した後の吸湿液により、加熱濃縮後の吸湿液の顕熱回収を行なう第１の排熱回収手段を設けると共に、加熱濃縮する際に吸湿液から蒸発する水蒸気の潜熱回収を行なう第２の排熱回収手段を設けたことを特徴とする吸収式除湿空調システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
そこで、低温度領域での除湿特性の改善を目的に、低温度でも凍結することなく、除湿性能を維持できる吸収式の除湿方法を採用した。
まず、除湿に要するエネルギーコストの低減法として、
第１に除湿器から輸送されてくる使用済みの吸湿液と加熱濃縮済みの高温の吸湿液を吸湿液熱交換器により熱交換し、使用済み吸湿液の昇温と濃縮済み吸湿液の冷却を行なう。すなわち、使用済み吸湿液の昇温は排熱回収・省エネであり、濃縮済み吸湿液を冷却・低温化することにより吸湿液の輸送機器、フィルター・ポンプ系の低価格化・簡素化を可能とした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る吸収式除湿空調システムの一実施例を模式的に示す概略構成図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【図１】本発明に係る吸収式除湿空調システムの一実施例を模式的に示す概略構成図である。