(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雰囲気中の水分を吸着するとともに、加熱されることによりその吸着した水分を脱離する吸着媒体を有し、前記吸着媒体により除湿対象空間内の空気中から水分を除去する除湿装置であって、
空気が流通する空気通路を構成するとともに、前記吸着媒体が収納されたケーシング（１２０）と、
前記吸着媒体と液体の熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換器（１３０）と、
前記ケーシング（１２０）内のうち前記吸着媒体が収納された部位より空気流れ下流側に配設され、前記液体の熱媒体と空気との間で熱交換を行う第２熱交換器（１４０）と、
前記第１熱交換器（１３０）の熱媒体出口側と前記第２熱交換器（１４０）の熱媒体入口側とを接続する第１熱媒体通路（１５１）と、
前記第２熱交換器（１４０）の熱媒体出口側と前記第１熱交換器（１３０）の熱媒体入口側とを接続する第２熱媒体通路（１５２）と、
前記第２熱媒体通路（１５２）に配設され、前記液体の熱媒体を加熱する加熱手段（１６０）と、
前記液体の熱媒体を循環させるポンプ手段（１７０）とを有し、
前記ケーシング（１２０）には、前記第２熱交換器（１４０）で発生する凝縮水を排出するドレン口（１２０ａ）が設けられており、
前記除湿対象空間内の空気中から水分を除去する除湿運転時には、前記ポンプ手段（１７０）を停止した状態で前記除湿対象空間内から導入した空気を前記ケーシング（１２０）内に流通させ、
前記吸着媒体から水分を脱離させる再生運転時には、前記加熱手段（１６０）及び前記ポンプ手段（１７０）を稼働させた状態で、前記除湿対象空間内から導入した空気を前記ケーシング（１２０）内に流通させ、
前記再生運転時に、前記第１熱交換器（１３０）には前記加熱手段（１６０）で加熱された後の液体の熱媒体が流入して前記導入空気と熱交換することにより前記導入空気を加熱するとともに、前記液体の熱媒体は、前記除湿対象空間の空気温度程度まで冷却されて前記第１熱交換器（１３０）から流出するようになっており、
前記再生運転時に、前記第２熱交換器（１４０）には前記第１熱交換器（１３０）から流出した冷却後の液体の熱媒体が流入して前記導入空気と熱交換することにより前記導入空気を前記除湿対象空間の空気温度程度まで冷却するとともに、前記導入空気中の水分が凝縮して凝縮水が発生することを特徴とする除湿装置。
【請求項２】
前記吸着媒体は、前記第１熱交換器（１３０）に接着されて前記第１熱交換器（１３０）と一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の除湿器。
【請求項３】
前記除湿運転時にある前記吸着媒体と、前記再生運転時にある前記吸着媒体とを交互に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の除湿装置。
【請求項４】
前記吸着媒体が収納された吸着ロータ（１１１）を回転させることにより、前記除湿運転時と前記再生運転時とを交互に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の除湿装置。
【請求項５】
前記吸着媒体は、固体吸着剤であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の除湿装置。
【請求項６】
前記吸着媒体は、吸収液を含浸させた吸収体であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカゲル等の吸着媒体を利用して、浴室等の除湿対象空間内の空気中から水分を除去する除湿装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸着媒体を利用した除湿装置として、例えば図８に示す特開平１１−２４８２５１号公報に記載の発明では、除湿対象空間内から空気を導入し、その導入した空気をそのまま吸着媒体に供給することにより除湿対象空間の除湿を行い、一方、ガスバーナ等の燃焼式加熱手段により加熱された空気を水分を吸着した吸着媒体に供給するこよにより吸着した水分を脱離させている。
【０００３】
そして、脱離した水分（水蒸気）を含む空気を除湿対象空間から導入した空気にて冷却して水分（水蒸気）を結露（凝縮）させるとともに、吸着媒体の加熱を終えた空気から熱を回収して吸着媒体の加熱に再利用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空気の熱伝達率は水等の液体に比べて熱伝達率が小さい（伝熱工学（東京大学出版）参照）ので、空気と空気との熱交換効率は一般的に低い。このため、上記公報に記載の発明では、吸着媒体の加熱を終えた空気から十分な量の熱量を回収することが難しく、エネルギー効率が悪い。
【０００５】
これに対しては、熱を回収する熱交換器を大きくして回収可能な熱量を増大させればよいが、この手段では、除湿装置の大型化及び製造原価上昇を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、除湿装置の大型化及び製造原価上昇を招くことなく、吸着媒体の加熱を終えた空気から十分な量の熱量を回収することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、雰囲気中の水分を吸着するとともに、加熱されることによりその吸着した水分を脱離する吸着媒体を有し、吸着媒体により除湿対象空間内の空気中から水分を除去する除湿装置であって、
空気が流通する空気通路を構成するとともに、吸着媒体が収納されたケーシング（１２０）と、
吸着媒体と液体の熱媒体との間で熱交換を行う第１熱交換器（１３０）と、
ケーシング（１２０）内のうち吸着媒体が収納された部位より空気流れ下流側に配設され、液体の熱媒体と空気との間で熱交換を行う第２熱交換器（１４０）と、
第１熱交換器（１３０）の熱媒体出口側と第２熱交換器（１４０）の熱媒体入口側とを接続する第１熱媒体通路（１５１）と、
第２熱交換器（１４０）の熱媒体出口側と第１熱交換器（１３０）の熱媒体入口側とを接続する第２熱媒体通路（１５２）と、
第２熱媒体通路（１５２）に配設され、液体の熱媒体を加熱する加熱手段（１６０）と、
液体の熱媒体を循環させるポンプ手段（１７０）とを有し、
ケーシング（１２０）には、第２熱交換器（１４０）で発生する凝縮水を排出するドレン口（１２０ａ）が設けられており、
除湿対象空間内の空気中から水分を除去する除湿運転時には、ポンプ手段（１７０）を停止した状態で除湿対象空間内から導入した空気をケーシング（１２０）内に流通させ、
吸着媒体から水分を脱離させる再生運転時には、加熱手段（１６０）及びポンプ手段（１７０）を稼働させた状態で除湿対象空間内から導入した空気をケーシング（１２０）内に流通させ、
再生運転時に、第１熱交換器（１３０）には加熱手段（１６０）で加熱された後の液体の熱媒体が流入して導入空気と熱交換することにより導入空気を加熱するとともに、液体の熱媒体は、除湿対象空間の空気温度程度まで冷却されて第１熱交換器（１３０）から流出するようになっており、
再生運転時に、第２熱交換器（１４０）には第１熱交換器（１３０）から流出した冷却後の液体の熱媒体が流入して導入空気と熱交換することにより導入空気を除湿対象空間の空気温度程度まで冷却するとともに、導入空気中の水分が凝縮して凝縮水が発生することを特徴とする。
【００１０】
これにより、空気と空気とを熱交換して熱を回収する上記公報に比べて、熱交換効率が高く、十分な量の熱（エネルギー）量を回収することができる。したがって、除湿装置の大型化及び製造原価上昇を招くことなく、吸着媒体の加熱を終えた空気から十分な量の熱量を回収することができる。
【００１１】
また、空気と熱媒体とを熱交換することにより第１、２熱交換器（１３０、１４０）で熱交換効率を向上させることができるので、吸着媒体（１１０）を加熱する空気の温度を確実に上昇させることができるとともに、第２熱交換器（１４０）に供給された空気を確実に除湿対象空間内の空気温度近くまで冷却することができる。したがって、上記公報に記載の除湿装置に比べて、多くの凝縮水量を確実に発生させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、吸着媒体は、第１熱交換器（１３０）に接着されて第１熱交換器（１３０）と一体化されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、吸着媒体（１１０）と熱媒体との熱交換効率を向上させつつ、除湿装置を簡素な構造とすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、除湿運転時にある吸着媒体と、再生運転時にある吸着媒体とを交互に切り替えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、除湿装置を連続運転することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、吸着媒体が収納された吸着ロータ（１１１）を回転させることにより、除湿運転時と再生運転時とを交互に切り替えることを特徴する。
【００１７】
これにより、除湿装置を連続運転することができる。
【００１８】
なお、吸着媒体は、請求項５に記載の発明のごとく、固体吸着剤とする望ましい。
【００１９】
また、吸着媒体は、請求項６に記載の発明のごとく、吸収液を含浸させた吸収体としてもよい。
【００２０】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る除湿装置１００の模式図であり、１１０は水分を吸着する吸着媒体であり、１２０は室内等の除湿対象空間から導入した空気（除湿対象空気）が流通する樹脂製のケーシング（空気ダクト）であり、このケーシング１２０内に吸着媒体１１０が収納されている。
【００２２】
なお、吸着媒体１１０は、雰囲気中の水分を吸着する際には熱（吸着熱）を発生し、加熱されることにより吸着した水分を脱離するもので、本実施形態では、シリカゲルやゼオライト等の固体体吸着剤を採用している。
【００２３】
そして、ケーシング１２０内のうち吸着媒体１１０が収納された部位より空気流れ上流側には、ケーシング１２０内に導入された空気と液体の熱媒体（本実施形態では、エチレングリコール系の不凍液が混入された水を主成分とする流体）との間で熱交換を行う第１熱交換器１３０が配設され、一方、吸着媒体１１０が収納された部位より空気流れ下流側には、熱媒体と空気との間で熱交換を行う第２熱交換器１４０が配設されている。
【００２４】
また、第１熱交換器１３０の熱媒体出口１３２側と第２熱交換器１４０の熱媒体入口１４１側とは第１配管（第１熱媒体通路）１５１にて接続され、一方、第２熱交換器１４０の熱媒体出口１４２側と第１熱交換器１３０の熱媒体入口１３１側とは第２配管（第２熱媒体通路）１５２にて接続されている。そして、第２配管１５２には熱媒体を加熱する電気ヒータ（加熱手段）１６０が配設され、第１配管１５１には熱媒体を循環させる電動ポンプ（ポンプ手段）１７０が配設されている。
【００２５】
なお、１８０はケーシング１２０内に空気を流通させる送風機であり、ケーシング１２０の一端側に設けられた吸入口１２１から除湿対象空間内の空気を吸入し、他端側に設けられた排出口１２２から空気を除湿対象空間内に排出する。
【００２６】
また、１２０ａは第２熱交換器１４０にて発生した凝縮水（ドレン水）を排出するドレン口であり、このドレン口１２０ａには、凝縮水を室外に排水するためのゴムホース等の可撓性を有するパイプ（フレキシブルパイプ）が接続されている。
【００２７】
次に、本実施形態の作動を述べる。
【００２８】
１．除湿運転モード
除湿対象空間内の空気中から水分を除去する除湿運転モード時には、電動ポンプ１７０を停止した状態で、送風機１８０を稼働させて除湿対象空間内から導入した空気をケーシング１２０内に流通させる。
【００２９】
これにより、ケーシング１２０内に導入された空気は、吸着媒体１１０により図２のＡ状態からＢ状態に変化するように水分が除去される。なお、図２のＡ、Ｂは図１のＡ点（吸入口１２１）及びＢ点（排出口１２２）を示すものである。
【００３０】
２．再生運転モード
吸着媒体から水分を脱離させる再生運転時には、電気ヒータ１６０及び電動ポンプ手段１７０を稼働させて熱媒体を加熱しながら第１、２熱交換器１３０、１４０の間で熱媒体を循環させるとともに、送風機１８０を稼働させて除湿対象空間内から導入した空気をケーシング１２０内に流通させる。
【００３１】
これにより、第１熱交換器１３０には加熱された熱媒体が供給されるので、ケーシング１２０内に導入された空気は図２のａ状態からｂ状態に加熱されて吸着媒体１１０に供給される。このため、吸着媒体１１０は吸着していた水分を脱離するので、空気中の水分量はｂ状態からｃ状態まで上昇し、第２熱交換器１４０には水分（水蒸気）を多量に含んだ空気が供給される。
【００３２】
一方、第２熱交換器１４０には、第１熱交換器１３０にて熱交換されて除湿対象空間内の空気温度程度まで冷却された熱媒体が流入するので、第２熱交換器１４０に供給される水分（水蒸気）を多量に含んだ空気を、図２のｃ状態からｅ状態まで冷却する。このとき、相対湿度が１００％となるので、Ｘｗで示す量の凝縮水が発生する。因みに、水分量Ｘｗ、並びに後述する水分量Ｘａ、Ｘｄ及びエネルギー（エンタルピー）量ｉｏ、ｉｒは単位質量空気あたりの量である。
【００３３】
なお、除湿運転モード時において除湿対象空間から吸着した水分量はＸａでり、その水分量Ｘａと等しい量Ｘｄの水分を脱離させるには、吸着媒体１１０に供給する空気の相対湿度が、水分の吸着を終了した時の相対湿度と等しくなるまで加熱する必要があり、そのときに必要なエネルギー（エンタルピー）量はｉｏで示される。
【００３４】
また、空気と熱媒体とが互いに温度が等しくなるまで（理想的に）熱交換されたとすると、第２熱交換器１４０にて回収された熱量（エンタルピー）は、ｃ状態からａ状態とｂ状態とを結ぶ線分ａｂに引いた垂線と線分ａｂとの交点ｃｏとａ状態とのエンタルピー差ｉｒで示される。したがって、本実施形態では、除湿量はＸｗであり、この除湿量Ｘｗを得るに必要なエネルギ量はｉｏ−ｉｒとなる。
【００３５】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３６】
本実施形態によれば、空気に比べて熱伝達率が大きい水（伝熱工学（東京大学出版）参照）を主成分とする熱媒体と空気とを熱交換しているので、空気と空気とを熱交換して熱を回収する上記公報に比べて、熱交換効率が高く、十分な量の熱（エネルギー）量を回収することができる。したがって、除湿装置の大型化及び製造原価上昇を招くことなく、吸着媒体の加熱を終えた空気から十分な量の熱量を回収することができる。
【００３７】
また、空気と熱媒体とを熱交換することにより第１、２熱交換器１３０、１４０で熱交換効率を向上させることができるので、吸着媒体１１０を加熱する空気の温度を確実に上昇させることができるとともに、第２熱交換器１４０に供給された空気を確実に除湿対象空間内の空気温度Ｔｒ近くまで冷却することができる。したがって、上記公報に記載の除湿装置に比べて、多くの凝縮水量（除湿水分量Ｘｗ）を確実に発生させることができる。
【００３８】
なお、上記公報に記載の除湿装置では熱交換効率が悪いので、吸着媒体から脱離した水分を含む空気を、例えば図２のｄ’に示す状態までしか冷却できず、凝縮水を発生させる（実質的に除湿する）ことができない場合が発生する。
【００３９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、吸着媒体１１０の空気流れ上流側に第１熱交換器１３０を配設して吸着媒体１１０に供給する空気を加熱することにより、空気を介して間接的に吸着媒体１１０と熱媒体とを熱交換したが、本実施形態は、図３に示すように、吸着媒体１１０を第１熱交換器１３０に接着して吸着媒体１１０と第１熱交換器１３０と一体化し、空気を介さず、直接に吸着媒体１１０と熱媒体とを熱交換するものである。
【００４０】
これにより、吸着媒体１１０と熱媒体との熱交換効率を向上させつつ、除湿装置１００を簡素な構造とすることができる。
【００４１】
なお、図３（ａ）は本実施形態に係る除湿装置１００の模式図であり、図３（ｂ）は第１熱交換器１３０の拡大図である。そして、図３（ｂ）に示すように、吸着媒体１１０は、熱媒体が流通する複数本のチューブ１３３及びチューブ１３３間に配設されて熱交換を促進する波状のフィン１３４からなる熱交換コアの表面にエポキシ系接着剤にて接着されている。
【００４２】
（第３実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、吸着媒体１１０、ケーシング１２０及び第１、２熱交換器１３０、１４０からなる除湿ユニット１９０を複数個（この例では、２個）設け、熱媒体流れを所定時間Ｔｏ毎に切り替えることにより、除湿運転モードにある吸着媒体１１０と、再生運転モードにある吸着媒体１１０とを交互に切り替えて、除湿装置１００を連続運転するものである。なお、１９１〜１９４は熱媒体流れを切り替える四方弁（切替弁）である。
【００４３】
具体的には、紙面上側の除湿ユニット１９０（以下、この除湿ユニットを第１除湿ユニットと呼ぶ。）を除湿運転モードとするときには、紙面下側の除湿ユニット１９０（以下、この除湿ユニットを第２除湿ユニットと呼ぶ。）を再生運転モードとし、一方、第１除湿ユニットを再生運転モードとするときには、第２除湿ユニットを除湿運転モードとするものである。
【００４４】
なお、上記所定時間Ｔｏは吸着媒体１１０の総水分吸着能力に基づいて適宜選定されるものである。
【００４５】
（第４実施形態）
本実施形態も第３実施形態と同様に、除湿装置１００を連続運転可能としたものである。
【００４６】
具体的には、図５に示すように、ケーシング１２０（以下、本実施形態では、第１ケーシング１２０と呼ぶ。）に加えて、除湿対象空間から空気を導入してその導入した空気を再び除湿対象空間に戻す第２ケーシング１２３を設けるとともに、吸着媒体１１０を円筒状の吸着ロータ１１１内に収納して、この吸着ロータ１１１を所定時間Ｔｏ毎に１８０°回転させるものである。なお、電気ヒータ１６０、電動ポンプ１７０及び送風機１８０は、（除湿装置１００が稼働している間は）常に稼働させる。
【００４７】
因みに、吸着ロータ（容器）１１１は、図６に示すように、吸着媒体１１０が収納された状態で網状の蓋部材１１２により閉塞されている。そして、吸着ロータ１１１は、回転軸１１３を中心に電動モータ１１４（図５参照）により所定時間Ｔｏ毎に１８０°回転することにより、吸着媒体１１０を第１ケーシング１２０内に位置させて水分を脱離させる脱離工程（再生工程）と、吸着媒体１１０を第２ケーシング１２３内に位置させて水分を吸着させる吸着工程（除湿工程）とを所定時間毎に交互に切り替える。
【００４８】
なお、本実施形態では、吸着ロータ１１１を所定時間Ｔｏ毎に１８０°回転させたが、勿論、所定速度にて連続的に回転させてもよい。
【００４９】
（第５実施形態）
本実施形態は、上述の実施形態では、再生運転モード時において、第２熱交換器１４０にて冷却された空気を除湿対象空間（室内）に排出していたので、その除湿水分量は、図２に示すようにＸｗであり、水分量Ｘｖが除湿対象空間（室内）に排出されていた。
【００５０】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、再生運転モード時において、第２熱交換器１４０にて冷却された空気を除湿対象空間外（室外）に排出するようにしたものである。なお、２００は第２熱交換器１４０にて冷却された空気の排出先を切り替える切替ドア（排出先切替手段）であり、再生運転モード時には除湿対象空間外（室外）側排出口１２４を連通させ、除湿運転モード時は除湿対象空間側の排出口１２２を連通させる。
【００５１】
これにより、除湿能力はＸｗ＋Ｘｖとなるので、除湿能力が向上する。
【００５２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、熱媒体として、エチレングリコール系の不凍液が混入された水を主成分とする流体を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オイル類でもよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、吸着媒体として固体吸着剤を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、臭化リチウム等の吸収液を含浸させたハイニカム構造状の吸収体を用いてもよい。
【００５４】
また、上述の実施形態では、熱媒体を加熱する加熱手段として電気ヒータを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃焼式バーナ等のその他の加熱手段であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る除湿装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る除湿装置における空気の状態示す線図である。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る除湿装置の模式図であり、（ｂ）は第１熱交換器の拡大図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る除湿装置の模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る除湿装置の模式図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る除湿装置に使用される吸着ロータの説明図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る除湿装置の模式図である。
【図８】従来の技術に係る除湿装置の模式図である。
【符号の説明】
１００…除湿装置、１１０…吸着媒体、１２０…ケーシング、
１３０…第１熱交換器、１４０…第２熱交換器、１５１…第１配管、
１５２…第２配管、１６０…電気ヒータ、１７０…電動ポンプ。
【図１】
0004161512.tif 000002
【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】
0004161512.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004161512.tif 000009