(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口から流入した気体を流出口から流出させる複数の流路を形成するとともに、各流路内に、雰囲気の温度および湿度に応じて湿気を吸着または脱着し、吸着時には発熱する一方、脱着時には吸熱する性質を有する吸脱着媒体を設け、
複数の前記流路の内、いくつかを第１吸着部、別のいくつかを第２吸着部、さらに別のいくつかを冷却部、残りのいくつかを再生部に割り当てて、
第１温度で第１湿度の気体を前記第１吸着部に流入させて、該第１吸着部内の吸脱着媒体に湿気を吸着させることにより、該第１吸着部から前記第１温度よりも高温な第２温度で前記第１湿度よりも低湿な第２湿度の気体を流出させ、
その気体を前記第２吸着部に流入させて、該第２吸着部内の吸脱着媒体に湿気を吸着させることにより、該第２吸着部から前記第２温度よりも高温な第３温度で前記第２湿度よりも低湿な第３湿度の気体を流出させ、
その気体から熱を奪うことにより、前記第３温度よりも低温な第４温度で前記第３湿度の気体とし、
その気体を前記冷却部に流入させて、該冷却部内の吸脱着媒体が吸着している湿気を脱着させることにより、該冷却部から前記第４温度よりも低温な第５温度で前記第３湿度よりも高湿な第４湿度の気体を流出させ、その気体によって冷却対象となる物体または空間の冷却を行い、
前記第４温度よりも高温な第６温度まで加熱した気体を前記再生部に流入させて、該再生部内の吸脱着媒体が吸着している湿気を脱着させることにより、該再生部内の吸脱着媒体を再生させ、
さらに、前記第１吸着部とした流路が前記冷却部となり、前記冷却部とした流路が前記第１吸着部となるように、両流路を入れ替えるとともに、前記第２吸着部とした流路が前記再生部となり、前記再生部とした流路が前記第２吸着部となるように、両流路を入れ替えることによって冷却能力を維持しており、
しかも、前記再生部から流出する気体の少なくとも一部を、前記第１吸着部に流入させることにより、前記第１吸着部に流入する気体を加湿する
ことを特徴とする冷却方法。
【請求項２】
前記第１吸着部と冷却部との入れ替え、前記第２吸着部と再生部との入れ替えを、非同期で実施する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項３】
前記第２吸着部から流出して前記冷却部へ流入する気体から奪った熱を、前記再生部に流入させる気体の加熱に利用する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却方法。
【請求項４】
前記第１吸着部に流入させる気体から熱を奪うことにより、該気体の相対湿度を高くする
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷却方法。
【請求項５】
前記第１吸着部または冷却部となる前記流路内には、前記吸脱着媒体として、比較的高湿での吸着能力の高い第１吸脱着媒体が設けられ、
前記第２吸着部または再生部となる前記流路内には、前記吸脱着媒体として、比較的低湿での吸着能力の高い第２吸脱着媒体が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の冷却方法。
【請求項６】
前記第１吸脱着媒体は、相対湿度６０％における吸湿率と相対湿度１００％における吸湿率との差が１０重量％以上あり、
前記第２吸脱着媒体は、相対湿度０％における吸湿率と相対湿度６０％における吸湿率との差が１０重量％以上ある
ことを特徴とする請求項５に記載の冷却方法。
【請求項７】
空気を吸入して、該空気を請求項１〜請求項６のいずれかに記載の冷却方法によって冷却し、冷却された空気を冷却対象となる空間に放出する
ことを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸湿能を有する吸脱着媒体を利用した冷却方法、およびその冷却方法によって空気の冷却を行う冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸湿能を有する吸脱着媒体を利用した冷却方法としては、例えば、特開平５−１１５７３７号公報に記載されているような方法がある。
同公報に記載された冷却方法では、高湿空気を吸脱着媒体に接触させて低湿空気とし、その低湿空気を加湿機で加湿して空気から水の蒸発潜熱を奪うことにより、空気の低温化および高湿化を図り、その低温空気によって冷却を行っている。また、吸湿した吸脱着媒体については、ヒータで加熱した高温空気を通して湿気を脱着させることによって再生させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記冷却方法において、空気冷却の際に熱交換された熱量Ｑｅと、吸脱着媒体の再生に必要な熱量Ｌから、成績係数（ＣＯＰ：coefficient of performance）ε１＝Ｑｅ／Ｌを求めると、ＣＯＰが１未満程度の値にしかなっておらず、上記冷却方法で必要な冷却能力を確保するためは、吸脱着媒体の再生工程で消費するエネルギーがかなり大きくなってしまう、という欠点があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸脱着媒体の再生のために消費するエネルギーを、従来よりも低減可能な冷却方法と、その冷却方法によって空気の冷却を行う冷却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、および発明の効果】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の冷却方法は、
流入口から流入した気体を流出口から流出させる複数の流路を形成するとともに、各流路内に、雰囲気の温度および湿度に応じて湿気を吸着または脱着し、吸着時には発熱する一方、脱着時には吸熱する性質を有する吸脱着媒体を設け、
複数の前記流路の内、いくつかを第１吸着部、別のいくつかを第２吸着部、さらに別のいくつかを冷却部、残りのいくつかを再生部に割り当てて、
第１温度で第１湿度の気体を前記第１吸着部に流入させて、該第１吸着部内の吸脱着媒体に湿気を吸着させることにより、該第１吸着部から前記第１温度よりも高温な第２温度で前記第１湿度よりも低湿な第２湿度の気体を流出させ、
その気体を前記第２吸着部に流入させて、該第２吸着部内の吸脱着媒体に湿気を吸着させることにより、該第２吸着部から前記第２温度よりも高温な第３温度で前記第２湿度よりも低湿な第３湿度の気体を流出させ、
その気体から熱を奪うことにより、前記第３温度よりも低温な第４温度で前記第３湿度の気体とし、
その気体を前記冷却部に流入させて、該冷却部内の吸脱着媒体が吸着している湿気を脱着させることにより、該冷却部から前記第４温度よりも低温な第５温度で前記第３湿度よりも高湿な第４湿度の気体を流出させ、その気体によって冷却対象となる物体または空間の冷却を行い、
前記第４温度よりも高温な第６温度まで加熱した気体を前記再生部に流入させて、該再生部内の吸脱着媒体が吸着している湿気を脱着させることにより、該再生部内の吸脱着媒体を再生させ、
さらに、前記第１吸着部とした流路が前記冷却部となり、前記冷却部とした流路が前記第１吸着部となるように、両流路を入れ替えるとともに、前記第２吸着部とした流路が前記再生部となり、前記再生部とした流路が前記第２吸着部となるように、両流路を入れ替えることによって冷却能力を維持しており、
しかも、前記再生部から流出する気体の少なくとも一部を、前記第１吸着部に流入させることにより、前記第１吸着部に流入する気体を加湿する
ことを特徴とする。
【０００６】
この冷却方法においては、比較的高湿な気体を第１吸着部に通して低湿化し、その気体を第２吸着部に通してさらに低湿化し、第１，第２吸着部で発生する吸着熱によって温度が上昇した気体から熱を奪い、その気体を冷却部に通して加湿し、冷却部で水の蒸発潜熱が奪われて温度が低下した気体を、冷却用の気体として放出する。
【０００７】
そして、第１吸着部となっていた流路と冷却部となっていた流路とを入れ替えることにより、流路が第１吸着部となっていた時に吸脱着媒体が吸着した湿気を、冷却部において加湿に利用する。したがって、気体冷却のために専用の加湿機を設けなくてもよくなり、上記従来技術に比べ、加湿機の作動に伴って消費されていたエネルギーが節約される。
【０００８】
また、吸脱着媒体が、冷却部において脱湿される結果、第１吸着部において利用可能な状態にまで再生されるので、吸脱着媒体を第１吸着部で利用するに当たって、吸脱着媒体の再生のために余計なエネルギーを消費しなくてもよい。特に、冷却部に流入する気体は、第２吸着部において第１吸着部から流出した気体以上に低湿化されているので、冷却部を効果的に再生することができる。
【０００９】
この結果、本発明の冷却方法では、再生部における吸脱着媒体の再生にエネルギーを消費するだけになり、上記従来技術よりも成績係数（ＣＯＰ）ε１が格段に改善され、具体的に言えば、ＣＯＰε１＝１〜１０程度の値となる。また、再生部では加熱による再生が行われるものの、冷却部では乾燥気体による再生しか行われないので、冷却部では吸脱着媒体の熱による劣化が起こらない。
また、本発明の冷却方法では、前記再生部から流出する気体の少なくとも一部を、前記第１吸着部に流入させることにより、前記第１吸着部に流入する気体を加湿している。このようにすると、第１吸着部に吸着させる湿気が増えるので、その第１吸着部を冷却部と入れ替えた際の冷却部における冷却能力が改善される。
【００１０】
なお、以上説明した本発明の冷却方法において、吸脱着媒体は、雰囲気の温度および湿度に応じて湿気を吸着または脱着し、吸着時には発熱する一方、脱着時には吸熱する性質を有する物質ないし組成物であれば何でもよい。具体的には、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、硫酸、リン酸、塩化カルシウム、塩化リチウム、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、ＦＳＭ（株式会社豊田中研）、ＭＣＭ（Ｍｏｂｉｌ社）などを用いることができる。
【００１１】
また、流路は、流入口から流入した気体を、流路内に設けられた吸脱着媒体に接触させた上で流出口から流出させるものであれば、その構造については特に限定されないが、流路内における吸脱着媒体の設け方は、吸脱着媒体の形態や特性に応じて適宜選定される。具体的には、例えば、吸脱着媒体を通気可能な容器に封入して流路内に固定したり、必要に応じて適当なバインダを吸脱着媒体に加えて成形加工することにより、流路をなす壁面自体が吸脱着媒体で構成されるようにしたり、あるいは、流路をなす壁面の表面に吸脱着媒体を付着または含浸させてもよい。
【００１２】
ところで、第１吸着部と冷却部との入れ替え、第２吸着部と再生部との入れ替えは、同時に実施したり、一定の時間差をおいて実施したりしてもよいが、請求項２に記載のように、第１吸着部と冷却部との入れ替え、第２吸着部と再生部との入れ替えを、非同期で実施すると望ましい。
【００１３】
こうすれば、第１吸着部と冷却部との入れ替え、第２吸着部と再生部との入れ替えを、それぞれの最適なタイミングに実施できるので、一方の組を最適なタイミングで入れ替えるために、他方の組については最適なタイミングではないにもかかわらず入れ替えなければならない、といったことが起こらず、各流路を効率よく運用することができる。
【００１４】
また、第２吸着部から流出して冷却部へ流入する気体から熱を奪うには、周知の熱交換器等を利用すればよいが、請求項３に記載のように、前記第２吸着部から流出して前記冷却部へ流入する気体から奪った熱を、前記再生部に流入させる気体の加熱に利用すると、さらに、エネルギーが無駄にならないので望ましい。
【００１５】
具体的には、例えば、空冷式の熱交換器で冷却部へ流入する気体から熱を奪う場合、その熱交換器から排出される熱気が再生部へ導入されるように、必要な流路を形成すればよい。但し、この熱気のみで再生部の吸脱着媒体を完全に再生することは困難な場合が多いので、その場合は、さらに熱交換器から再生部へ至る流路の途中にヒータないし熱媒が供給される熱交換器を配設し、流路内の気体を加熱するとよい。
【００１７】
また、請求項４に記載のように、前記第１吸着部に流入させる気体から熱を奪うことにより、該気体の相対湿度を高くする構成を採用することも望ましい。
第１吸着部に流入させる気体から熱を奪うための具体的手段については特に限定されないが、例えば、冷却部から流出する低温気体の一部と第１吸着部に流入させる気体の双方を熱交換器等に通して熱交換し、第１吸着部に流入させる気体から熱を奪う。このようにすれば、第１吸着部に流入する前にあらかじめ気体が低温化されるので、これにより、第１吸着部に流入させる気体の相対湿度を高くすることができる。また、上記請求項４に記載の構成を採用している場合であれば、再生部から流出する気体は、湿気を脱着させる都合上、通常はある程度まで加熱されているので、再生部から流出する気体と室温の気体の双方を熱交換器等に通して熱交換することで、第１吸着部に流入させる気体から熱を奪うことができ、第１吸着部に流入させる気体の相対湿度を高くすることができる。
【００１８】
このような構成を採用すれば、より相対湿度の高い気体が第１吸着部に流入することになるので、相対湿度が高くなるほど飽和吸着量が大となる吸脱着媒体が設けてある第１吸着部では、吸着される水分の絶対量が増えることになり、その第１吸着部が冷却部とされた時に脱着する水分の量も増えることになるので、冷却効果が高くなる。ちなみに、冷却部から流出する低温気体の一部を第１吸着部に流入させる気体から熱を奪うために使う場合、その熱を奪うために使った一部の気体を冷却のために使うことはできなくなるが、残りの低温気体については、より低温化されることになる。
【００１９】
また、請求項５に記載のように、前記第１吸着部または冷却部となる前記流路内には、前記吸脱着媒体として、比較的高湿での吸着能力の高い第１吸脱着媒体が設けられ、前記第２吸着部または再生部となる前記流路内には、前記吸脱着媒体として、比較的低湿での吸着能力の高い第２吸脱着媒体が設けられていても望ましい。
【００２０】
高湿での吸着能力の高い第１吸脱着媒体は、一般に、低湿での吸着能力の高い第２吸脱着媒体に比べ、吸着容量が大きく、高湿環境下では多量の湿気を吸着でき、しかも、低湿環境下では吸着した湿気を容易に放出する。したがって、このような第１吸脱着媒体を第１吸着部または冷却部となる流路内に設ければ、第１吸着部で吸着する湿気の量が実質的に多くなり、しかも、冷却部で脱着する湿気の量も多くなるので、その分だけ冷却部における冷却能力が高くなる。
【００２１】
一方、第２吸着部に流入する気体は、第１吸着部においてある程度脱湿されて低湿化しているが、第２吸着部には低湿での吸着能力の高い第２吸脱着媒体が設けてあるので、さらに湿気が吸着される。したがって、第２吸着部を設けない場合はもちろん、第２吸着部に第１吸脱着媒体を設けた場合と比較しても、第２吸着部から流出する気体はきわめて乾燥した気体となり、その気体を冷却部へ流入させることになるので、冷却部における冷却能力が高くなる。
【００２２】
なお、請求項５に記載のように第１，第２吸脱着媒体の双方を利用すると、いずれか一方を利用した場合よりも冷却性能を改善することができるが、本発明の冷却方法においては、いずれか一方を利用するだけでも相応の冷却能力を発揮することはもちろんである。
【００２３】
また、第１，第２吸脱着媒体は、両者を比較した際に、相対的に高湿での吸着能力が高いものと、相対的に低湿での吸着能力が高いものを組み合わせることで、いずれか一方の吸脱着媒体だけを採用したものよりも性能が改善されるが、望ましくは、請求項６に記載のように、前記第１吸脱着媒体は、相対湿度６０％における吸湿率と相対湿度１００％における吸湿率との差が１０重量％以上あり、前記第２吸脱着媒体は、相対湿度０％における吸湿率と相対湿度６０％における吸湿率との差が１０重量％以上あると、各吸脱着媒体が相互の利点を活かして互いの欠点を補い合い、比較的高湿から低湿まで幅広い範囲で良好な冷却性能を発揮するようになるので望ましい。
【００２４】
このような第１吸脱着媒体の代表的な例としては、平均細孔径５〜１０ｎｍ程度のメゾポアタイプのシリカゲル（例えば、Ｂ型シリカゲル）を挙げることができ、第２吸脱着媒体の代表的な例としては、平均細孔径２〜５ｎｍ程度のマイクロポアタイプのシリカゲル（例えば、Ａ型シリカゲル）を挙げることができる。
【００２５】
なお、上記吸湿率の差は、無限に大きくなることはないが、本発明においては可能な限り大きな値となる方が望ましく、上限については特に具体的な数値をもって限定されるものではない。下限については、それぞれ１０重量％以上である。上記吸湿率の差が１０重量％を下回ると、吸脱着媒体の量の割には吸脱着可能な水分量が小さくなりすぎるので、所期の効果を得るためには多量の吸脱着媒体が必要となり、その分だけコストの増大を招く。また、その多量の吸脱着媒体と気体とを十分に接触させるには大きな流路が必要となるので、冷却装置を構成した場合に装置の大型化を招きやすい。
【００２６】
以上説明したことから明らかなように、請求項７に記載の冷却装置、すなわち、空気を吸入して、該空気を請求項１〜請求項６のいずれかに記載の冷却方法によって冷却し、冷却された空気を冷却対象となる空間に放出することを特徴とする冷却装置によれば、空気を冷却する際に、請求項１〜請求項６に記載の冷却方法について述べた通りの作用、効果を奏するので、この種の吸脱着媒体を利用した冷却装置としては、きわめてＣＯＰが高くなり、従来と同等な冷却能力を確保した場合でも、エネルギーの消費量を低減することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について説明する。
以下に説明する冷却装置は、本発明の冷却方法によって空気の冷却を行うように構成されたもので、室内の空気を冷却対象とする冷房装置である。
【００２８】
この冷房装置は、図１〜図４に示すとおり、吸脱着ユニット１〜４と、通気路６と、バルブ８ａ〜８ｈと、ファン１０ａ，１０ｂと、熱交換器１２ａ〜１２ｄとを備えている。
吸脱着ユニット１〜４は、いずれも空気の流入口または流出口となる通気口を有する容器内に吸脱着媒体を封入したものである。但し、吸脱着ユニット１，４に封入された吸脱着媒体は、Ｂ型シリカゲルを主成分とする組成物、吸脱着ユニット２，３に封入された吸脱着媒体は、Ａ型シリカゲルを主成分とする組成物である。上記Ｂ型シリカゲルを主成分とする組成物は、２５℃における吸着等温線が、図５に示すようなカーブｃ１を描くもので、相対湿度６０％における吸湿率と相対湿度１００％における吸湿率との差が１０重量％以上ある。一方、上記Ａ型シリカゲルを主成分とする組成物は、２５℃における吸着等温線が、図５に示すようなカーブｃ２を描くもので、相対湿度０％における吸湿率と相対湿度６０％における吸湿率との差が１０重量％以上ある。
【００２９】
通気路６は、パイプやチューブ等の導管を使って構成されたもので、分岐点に設けられたバルブ８ａ〜８ｈを作動させることにより、空気の流通経路を、図１〜図４に示したいずれかの状態に切り替え可能となっている。図１〜図４では、空気が流通する状態にある通気路６を太線で表し、空気が流通する状態にない通気路６を破線で表してある。
【００３０】
ファン１０ａ、１０ｂは、通気路６内の空気を流動させる装置である。また、熱交換器１２ａ〜１２ｄは、通気路６内の空気を加熱もしくは冷却する装置である。
次に、以上のように構成された冷房装置の作動状態について説明する。なお、以下の説明では、具体的な温度変化を理解しやすくするため、室温３０℃、外気温３０℃、湿度８０％を想定して、各部の具体的な温度変化の一例を括弧内に併記する。但し、この温度変化は、吸脱着媒体の量や通気路中で損失する熱量等によっても変化し得るものであって、特に例示した温度変化が現れるように各部を制御しなければならないというものではない。
【００３１】
この冷房装置が作動すると、まず、バルブ８ａ〜８ｈによって空気の流通経路が図１に示した状態に切り替えられて、ファン１０ａ，１０ｂが作動する。
ファン１０ａが作動すると、室内の空気（温度３０℃、湿度８０％）が、熱交換器１２ｃで温度が下げられてから、吸脱着ユニット１へと流入する。熱交換器１２ｃで温度を下げるのは、吸脱着ユニット１へ流入させる空気の相対湿度を高くするためである。吸脱着ユニット１内へ空気が流入すると、吸脱着ユニット１内の吸脱着媒体は、内部を通過する空気から湿気を吸着する。吸脱着ユニット１には、高湿環境下での吸着能が高い吸脱着媒体が封入されているので、多量の湿気であっても良好に吸着することができる。そして、その吸着に伴って発生する吸着熱によって吸脱着ユニット１内の空気が加熱され、吸脱着ユニット１からは、室温よりも温度の高い空気が流出する。
【００３２】
吸脱着ユニット１から流出した空気は、吸脱着ユニット２へと流入する。この時、吸脱着ユニット２内の吸脱着媒体は、内部を通過する空気からさらに湿気を吸着する。吸脱着ユニット２には、低湿環境下での吸着能が高い吸脱着媒体が封入されているので、吸脱着ユニット１において低湿化された空気からでも、さらに湿気を吸着する。そして、その吸着に伴って発生する吸着熱によって吸脱着ユニット２内の空気が加熱され、吸脱着ユニット２からは、さらに温度の高い空気（例えば、温度６０℃、湿度０％）が流出する。
【００３３】
吸脱着ユニット２から流出した空気は、熱交換器１２ａで外気温近くまで温度が下げられてから、吸脱着ユニット３へと流入する。この時、吸脱着ユニット３内の吸脱着媒体は、既に吸着していた湿気を脱着し、これにより、内部を通過する空気が加湿される。吸脱着ユニット３に封入された吸脱着媒体は、高湿環境下での吸着能が高いものの、低湿環境下での吸着能は低いため、低湿な空気に晒されると直ちに湿気を脱着する。そして、その脱着に伴って水の蒸発潜熱が奪われて、吸脱着ユニット３からは、外気温より温度の低い空気（例えば、温度１５℃、湿度８０％）が室内へと流出し、この低温空気によって冷房が行われる。
【００３４】
一方、ファン１０ｂが作動すると、室外の空気が、熱交換器１２ａでいくらか加熱され、さらに熱交換器１２ｂで加熱されてから、吸脱着ユニット４へと流入する。この時、吸脱着ユニット４内の吸脱着媒体は既に湿気を吸着しているが、吸脱着ユニット４へ流入する空気（例えば、温度６０℃、湿度２０％）によって加熱されるため、吸脱着ユニット４内の吸脱着媒体は湿気を脱着し、これにより、吸脱着ユニット４内の吸脱着媒体が再生する。
【００３５】
吸脱着ユニット４から流出した空気（例えば、温度３０℃、湿度１００％）は、一部が室外へ放出される。また、残りの一部は、熱交換器１２ｃで温度が下げられてから、吸脱着ユニット１へと流入する。吸脱着ユニット１へと流入する空気は、吸脱着ユニット４内で吸脱着媒体が脱着した湿気を含んでいるので、その湿気は吸脱着ユニット１内の吸脱着媒体に吸着される。
【００３６】
つまり、以上説明した状態では、吸脱着ユニット１が第１吸着部、吸脱着ユニット２が第２吸着部、吸脱着ユニット３が冷却部、吸脱着ユニット４が再生部として、それぞれ機能する。
さて、このような状態で冷房装置がしばらく運転を続けると、吸脱着ユニット１の吸湿能力が徐々に低下してくるので、吸脱着ユニット１が冷却部となり、吸脱着ユニット３が第１吸着部となるように、空気の流通経路が切り替えられる。具体的には、バルブ８ａ，８ｅ，８ｈを作動させることにより、空気の流通経路が図２に示した状態に切り替えられる。この切替のタイミングは、吸脱着ユニット１，３の吸湿能力に応じて適宜設定すればよく、例えば一定の時間が経過するたびに切り替えるようにしてもよいし、温度や湿度等の条件に応じて決まる時間が経過するたびに切り替えるようにしてもよい。
【００３７】
この状態でファン１０ａが作動すると、室内の空気が、熱交換器１２ｄで温度が下げられてから、吸脱着ユニット３へと流入する。熱交換器１２ｄで温度を下げるのは、吸脱着ユニット３へ流入させる空気の相対湿度を高くするためである。吸脱着ユニット３は、冷却部として機能している間に湿気を脱着しているので、十分な吸湿能力があり、内部を通過する空気から湿気を吸着する。また、吸脱着ユニット３には、吸脱着ユニット１と同様、高湿環境下での吸着能が高い吸脱着媒体が封入されているので、多量の湿気であっても良好に吸着することができる。そして、その吸着に伴って発生する吸着熱によって吸脱着ユニット３内の空気が加熱され、吸脱着ユニット３からは、室温よりも温度の高い空気が流出する。
【００３８】
吸脱着ユニット３から流出した空気は、吸脱着ユニット２へと流入する。この時、吸脱着ユニット２内の吸脱着媒体は、内部を通過する空気からさらに湿気を吸着し、その吸着に伴って発生する吸着熱によって吸脱着ユニット２内の空気が加熱され、吸脱着ユニット２からは、さらに温度の高い空気が流出する。
【００３９】
吸脱着ユニット２から流出した空気は、熱交換器１２ａで外気温近くまで温度が下げられてから、吸脱着ユニット１へと流入する。吸脱着ユニット１は、第１吸着部として機能している間に湿気を十分に吸着しているので、吸脱着ユニット１内を空気が通過すると、吸脱着ユニット１内の吸脱着媒体は湿気を脱着する。そして、その脱着に伴って水の蒸発潜熱が奪われて、吸脱着ユニット１からは、外気温より温度の低い空気が室内へと流出し、この低温空気によって冷房が行われる。
【００４０】
なお、ファン１０ｂの作動に伴って、吸脱着ユニット４からは引き続き湿気を帯びた空気が流出しているが、その一部は、熱交換器１２ｄで温度が下げられてから、吸脱着ユニット３へと流入する。吸脱着ユニット３へと流入する空気に含まれる湿気は、吸脱着ユニット３内の吸脱着媒体に吸着される。
【００４１】
つまり、以上説明した状態では、吸脱着ユニット３が第１吸着部、吸脱着ユニット２が第２吸着部、吸脱着ユニット１が冷却部、吸脱着ユニット４が再生部として、それぞれ機能する。
さて一方、このようにして冷房装置が運転を続けると、吸脱着ユニット２の吸湿能力も徐々に低下してくるので、吸脱着ユニット２が再生部となり、吸脱着ユニット４が第２吸着部となるように、空気の流通経路が切り替えられる。具体的には、空気の流通経路が図２に示した状態にある場合は、バルブ８ａ〜８ｇを作動させて空気の流通経路が図３に示した状態に切り替えられる。空気の流通経路が図１に示した状態にある場合は、同じくバルブ８ａ〜８ｇを作動させて空気の流通経路が図１に示した状態に切り替えられる。この切替のタイミングも、吸脱着ユニット２，４の吸湿能力に応じて適宜設定すればよく、例えば一定の時間が経過するたびに切り替えるようにしてもよいし、温度や湿度等の条件に応じて決まる時間が経過するたびに切り替えるようにしてもよい。
【００４２】
なお、切り替えるタイミングは、吸脱着ユニット１，３の切り替えタイミングと同期させてもよいし非同期で切り替えてもよいが、非同期の方が、第１吸着部と冷却部との入れ替え、第２吸着部と再生部との入れ替えを、それぞれの最適なタイミングに実施できるので、一方の組を最適なタイミングで入れ替えるために、他方の組については最適なタイミングではないにもかかわらず入れ替えなければならない、といったことが起こらず、各吸脱着ユニットを効率よく運用することができる。
【００４３】
以下、空気の流通経路が図３に示した状態になった場合を例にして説明を続ける。この状態でファン１０ｂが作動すると、室外の空気が、熱交換器１２ａでいくらか加熱され、さらに熱交換器１２ｂで加熱されてから、吸脱着ユニット２へと流入する。吸脱着ユニット２は、第２吸着部として機能している間に湿気を吸着しているが、吸脱着ユニット２へ流入する空気によって加熱されるため、吸脱着ユニット２内の吸脱着媒体は湿気を脱着し、これにより、吸脱着ユニット２内の吸脱着媒体が再生する。
【００４４】
吸脱着ユニット２から流出した空気は、一部が室外へ放出される一方、残りの一部は、熱交換器１２ｄで温度が下げられてから、吸脱着ユニット３へと流入する。吸脱着ユニット３へと流入する空気は、吸脱着ユニット２内で吸脱着媒体が脱着した湿気を含んでいるので、その湿気は吸脱着ユニット２内の吸脱着媒体に吸着される。
【００４５】
つまり、図３に示した状態では、吸脱着ユニット３が第１吸着部、吸脱着ユニット４が第２吸着部、吸脱着ユニット１が冷却部、吸脱着ユニット２が再生部として、それぞれ機能する。また、図４に示した状態では、吸脱着ユニット１が第１吸着部、吸脱着ユニット４が第２吸着部、吸脱着ユニット３が冷却部、吸脱着ユニット２が再生部として、それぞれ機能する。
【００４６】
以上説明したように、この冷房装置では、吸脱着ユニット１，３を入れ替えることにより、第１吸着部として機能した際に吸着した湿気を、冷却部として機能する際に加湿に利用するので、空気を冷却するために専用の加湿機を設けなくてもよくなり、先に説明した従来技術に比べ、加湿機の作動に伴って消費されていたエネルギーが節約される。
【００４７】
また、冷却部として機能した際に吸脱着ユニット１，３の吸脱着媒体が脱湿されて、再び第１吸着部として利用可能な状態にまで再生されるので、吸脱着ユニット１，３については、吸脱着媒体の再生のために余計なエネルギーを消費しなくてもよい。
【００４８】
この結果、この冷房装置では、再生部における吸脱着媒体の再生にエネルギーを消費するだけになり、上記従来技術よりも成績係数（ＣＯＰ）ε１が格段に改善され、具体的に言えば、ＣＯＰが１〜１０程度の値となる。また、再生部では加熱による再生が行われるものの、冷却部では乾燥気体による再生しか行われないので、冷却部では吸脱着媒体の熱による劣化が起こらない。
【００４９】
次に、上記冷房装置稼働時の室内湿度と冷却能力の関係についての実測データを示す。
塩化ビニル製カラム（内径７５ｍｍφ、長さ２５０ｍｍ）に約３５０ｇのＢ型シリカゲルを充填し、これを吸脱着ユニット１，３として利用し、図１に示した冷房装置を構成した。そして、温度３０３Ｋ、相対湿度Ａ（Ａ＝ＲＨ４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００％）の空気を、それぞれ吸脱着ユニット１へ流入させて、吸脱着ユニット１内のＢ型シリカゲルを水蒸気吸着飽和状態とし、この時のシリカゲル１ｋｇ当たりの飽和吸着量Ｂ（ｋｇ／ｋｇ）を求めた。
【００５０】
その後、通気路６の稼動ラインを切り替えて図２に示した状態とし、吸脱着ユニット１内へ温度３０３Ｋ、相対湿度０％の空気を１ｍ3 ／ｈｒで導入し、吸脱着ユニット１から流出する空気の冷却温度Ｃ（Ｋ）および冷却湿度Ｄ（ＲＨ％）を高分子温湿度センサーにて測定した。その結果を、下記表１に示す。
【００５１】
【表１】
0004350846.tif 000002
【００５２】
上記結果から、冷却効果は吸着飽和湿度に大きく影響され、吸着部の入口湿度の低下に伴い、冷却部の出口温度が上昇することがわかる。したがって、吸着部の入口湿度を高湿度に制御することにより、冷却効果が改善されることがわかる。
【００５３】
次に、上記冷房装置を図１に示した状態で稼働させ、再生部から排出される高温・高湿の空気を熱交換器１２ｃに通し、その温度を外気程度まで低下させて吸着部へ流入させた。この状態で１時間経過毎に室内空気湿度Ｆ（ＲＨ％）と冷却出口温度Ｇ（Ｋ）を計測した。また、冷却部が破過に達した時点（７時間経過）で、空気流通経路を図２に示した状態に切り替えた。結果を下記表２に示す。
【００５４】
【表２】
0004350846.tif 000003
【００５５】
上記結果から、室内湿度は経時的に低下してゆくことがわかる。この湿度低下は、上記表１の結果から冷却能力低下（冷却出口温度の上昇）をもたらす原因になると考えられたが、再生部から流出する高湿空気を利用して加湿を行っているため、吸着部において十分に湿気を吸着させることができ、吸着部を冷却部に切り替えた後も、温度上昇することなく安定した冷却空気を得ることができた。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態については上記のもの以外にも種々の具体的形態が考えられる。
例えば、上記実施形態では、吸脱着ユニット１〜４を固定配置し、バルブ８ａ〜８ｈの切り替えにより、空気の流通経路を変更するように構成してあったが、図６に示すように、空気の流通経路は変更せず、吸脱着ユニット側を動作させても、まったく同様に機能する冷房装置を構成することができる。
【００５７】
より詳細に説明すると、図６において、吸脱着ユニット２１，２２は、両端面に開口を有するハニカム構造の円柱体で、吸脱着ユニット２１は、Ｂ型シリカゲルを主成分とする組成物を成形したもの、吸脱着ユニット２２は、Ａ型シリカゲルを主成分とする組成物を成形したものである。
【００５８】
吸脱着ユニット２１は、一部の領域が第１吸着部、残りの一部の領域が冷却部として機能するもので、図示しない駆動機構によって駆動されて回転する。これら第１吸着部となる領域および冷却部となる領域は、通気路６との相対的な位置関係によって特定される領域で、吸脱着ユニット２１の回転に伴って吸脱着ユニット２１上での範囲は変動することになる。
【００５９】
吸脱着ユニット２２は、一部の領域が第２吸着部、残りの一部の領域が再生部として機能するもので、図示しない駆動機構によって駆動されて回転する。これら第２吸着部となる領域および再生部となる領域も、通気路６との相対的な位置関係によって特定される領域で、吸脱着ユニット２２の回転に伴って吸脱着ユニット２２上での範囲は変動することになる。
【００６０】
なお、他の構成については、先に説明した実施形態中の構成と同様に機能するものばかりなので、図１〜図４中で用いた符号と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
このように構成された冷房装置でも、先に説明した冷房装置と同様に動作し、冷房を行うことができる。
【００６１】
先に説明した冷房装置と異なる点としては、通気経路の切り替えが不要となるので、数多くのバルブを用いる必要がなく、バルブの切り替え制御なども必要がないので、その分は装置構造が簡素化される。但し、吸脱着ユニット２１，２２を回転させるための駆動機構は必要となる。第１吸着部と冷却部との入れ替え、第２吸着部と再生部との入れ替えを行うに当たっては、バルブで切り替える場合のように瞬時に切り替えなくても、通気を続けながら吸脱着ユニット２１，２２をゆっくりと回転させ続けることにより、一部分ずつが徐々に入れ替わってゆくようにしてもよい。
【００６２】
加えて、上記実施形態では、冷房装置、すなわち、室内の空気を冷却対象とする冷却装置を構成したが、本発明の冷却方法ないし冷却装置は、冷房装置以外のものにも適用可能である。具体的には、例えば、食品などを保管する低温保管庫内や、発熱源となる機器を内蔵した各種装置を冷却対象として、本発明の冷却方法ないし冷却装置を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態として示した冷房装置において、空気の流通経路を第１の状態とした時の概略構成図である。
【図２】  実施形態として示した冷房装置において、空気の流通経路を第２の状態とした時の概略構成図である。
【図３】  実施形態として示した冷房装置において、空気の流通経路を第３の状態とした時の概略構成図である。
【図４】  実施形態として示した冷房装置において、空気の流通経路を第４の状態とした時の概略構成図である。
【図５】  実施形態で用いた２種の吸脱着媒体それぞれの吸着等温線を示すグラフである。
【図６】  他の実施形態として示した冷房装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１〜４，２１，２２・・・吸脱着ユニット、６・・・通気路、８ａ〜８ｈ・・・バルブ、１０ａ，１０ｂ・・・ファン、１２ａ〜１２ｄ・・・熱交換器。
【図１】
0004350846.tif 000004
【図２】
0004350846.tif 000005
【図３】
0004350846.tif 000006
【図４】
0004350846.tif 000007
【図５】
0004350846.tif 000008
【図６】
0004350846.tif 000009