(57)【要約】  吸湿剤の再生に要する消費電力を抑制できる空調装置を提供する。本発明の空調装置は、吸湿性物質を含む液体吸湿材と空気とを接触させることにより、空気に含まれる水分の少なくとも一部を液体吸湿材に吸収させる吸湿部と、第１液体吸湿材輸送流路を介して吸湿部から供給された液体吸湿材に含まれる水分の少なくとも一部を霧化して霧状液滴を生成し、液体吸湿材から霧状液滴の少なくとも一部を除去することにより液体吸湿材を再生し、吸湿部に供給する霧化再生部と、霧化再生部で生成された霧状液滴を含む空気を霧化再生部から送出するとともに、霧状液滴の少なくとも一部が除去された空気を霧化再生部に戻す循環流路と、循環流路に設けられ、霧状液滴を含む空気から霧状液滴の少なくとも一部を回収する霧状液滴回収部と、を備える。
2019202927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸湿性物質を含む液体吸湿材と空気とを接触させることにより、前記空気に含まれる水分の少なくとも一部を前記液体吸湿材に吸収させる吸湿部と、
前記吸湿部から供給された前記液体吸湿材に含まれる水分の少なくとも一部を霧化して霧状液滴を生成し、前記液体吸湿材から前記霧状液滴の少なくとも一部を除去することにより前記液体吸湿材を再生し、前記吸湿部に供給する霧化再生部と、
前記霧化再生部で生成された前記霧状液滴を含む空気を前記霧化再生部から送出するとともに、前記霧状液滴の少なくとも一部が除去された空気を前記霧化再生部に戻す循環流路と、
前記循環流路に設けられ、前記霧状液滴を含む空気から前記霧状液滴の少なくとも一部を回収する霧状液滴回収部と、
を備えた、空調装置。
【請求項２】
前記循環流路に設けられ、前記霧状液滴に含まれる相対的に粒径が小さい第１液滴と相対的に粒径が大きい第２液滴とを分離する液滴分離部をさらに備えた、請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記液滴分離部によって分離された前記第２液滴を前記霧化再生部に戻す還流流路をさらに備えた、請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記霧化再生部は、前記吸湿部に接続された第１霧化槽と、前記第１霧化槽に接続された第２霧化槽と、を少なくとも備え、
前記還流流路は、前記第２液滴を前記第１霧化槽に戻す流路であり、
前記循環流路は、前記液滴分離部と前記霧状液滴回収部と前記第１霧化槽と前記第２霧化槽とを直列に連通させる流路である、請求項３に記載の空調装置。
【請求項５】
前記霧化再生部は、前記吸湿部に接続された第１霧化槽と、前記第１霧化槽に接続された第２霧化槽と、を少なくとも備え、
前記還流流路は、前記第２液滴を前記第１霧化槽に戻す流路であり、
前記循環流路は、前記液滴分離部と前記霧状液滴回収部と前記第１霧化槽とを連通させる第１循環流路と、前記液滴分離部と前記霧状液滴回収部と前記第２霧化槽とを連通させる第２循環流路と、を少なくとも備えた、請求項３に記載の空調装置。
【請求項６】
前記霧状液滴回収部に設けられ、前記霧状液滴回収部に供給された前記霧状液滴を含む空気を冷却する冷却部をさらに備えた、請求項１に記載の空調装置。
【請求項７】
前記循環流路に設けられ、前記循環流路の内部を流れる前記霧状液滴の少なくとも一部が除去された空気を加熱する加熱部をさらに備えた、請求項１に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に関する。
本願は、２０１８年４月１６日に、日本に出願された特願２０１８−０７８２６８に優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
室内の湿度や温度を調整するための空調装置が従来から知られている。
例えば下記の特許文献１に、本体容器内に収容した潮解性の除湿剤の除湿作用により空気の除湿を行うとともに、除湿作用によって潮解した除湿剤潮解液を加熱して除湿剤を再生する「除湿剤再生機能付き除湿器」が開示されている。この除湿器は、繰り返し使用されるため、空気中の水分を除湿剤に吸着させた後、吸着させた水分を除湿剤から脱離させて、除湿剤を再生する機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の除湿器を含む従来の除湿装置においては、除湿剤を再生する際に、除湿剤を加熱して水分を蒸発させ、脱離させるというように、水分（液体）から水蒸気（気体）への相変化を伴う。そのため、除湿装置に対して水の潜熱以上のエネルギーを加える必要があり、除湿剤の再生に要する消費電力が多くなるという課題があった。この課題は、除湿装置に限る課題ではなく、湿度、温度の双方を調整することができる空調装置全般の課題である。【０００５】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、吸湿剤の再生に要する消費電力を抑制することが可能な空調装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の空調装置は、吸湿性物質を含む液体吸湿材と空気とを接触させることにより、前記空気に含まれる水分の少なくとも一部を前記液体吸湿材に吸収させる吸湿部と、前記吸湿部から供給された前記液体吸湿材に含まれる水分の少なくとも一部を霧化して霧状液滴を生成し、前記液体吸湿材から前記霧状液滴の少なくとも一部を除去することにより前記液体吸湿材を再生し、前記吸湿部に供給する霧化再生部と、前記霧化再生部で生成された前記霧状液滴を含む空気を前記霧化再生部から送出するとともに、前記霧状液滴の少なくとも一部が除去された空気を前記霧化再生部に戻す循環流路と、前記循環流路に設けられ、前記霧状液滴を含む空気から前記霧状液滴の少なくとも一部を回収する霧状液滴回収部と、を備える。【０００７】
本発明の一つの態様の空調装置は、前記循環流路に設けられ、前記霧状液滴に含まれる相対的に粒径が小さい第１液滴と相対的に粒径が大きい第２液滴とを分離する液滴分離部をさらに備えていてもよい。【０００８】
本発明の一つの態様の空調装置は、前記液滴分離部によって分離された前記第２液滴を前記霧化再生部に戻す還流流路をさらに備えていてもよい。【０００９】
本発明の一つの態様の空調装置において、前記霧化再生部は、前記吸湿部に接続された第１霧化槽と、前記第１霧化槽に接続された第２霧化槽と、を少なくとも備え、前記還流流路は、前記第２液滴を前記第１霧化槽に戻す流路であり、前記循環流路は、前記液滴分離部と前記霧状液滴回収部と前記第１霧化槽と前記第２霧化槽とを直列に連通させる流路であってもよい。【００１０】
本発明の一つの態様の空調装置において、前記霧化再生部は、前記吸湿部に接続された第１霧化槽と、前記第１霧化槽に接続された第２霧化槽と、を少なくとも備え、前記還流流路は、前記第２液滴を前記第１霧化槽に戻す流路であり、前記循環流路は、前記液滴分離部と前記霧状液滴回収部と前記第１霧化槽とを連通させる第１循環流路と、前記液滴分離部と前記霧状液滴回収部と前記第２霧化槽とを連通させる第２循環流路と、を少なくとも備えていてもよい。【００１１】
本発明の一つの態様の空調装置は、前記霧状液滴回収部に設けられ、前記霧状液滴回収部に供給された前記霧状液滴を含む空気を冷却する冷却部をさらに備えていてもよい。【００１２】
本発明の一つの態様の空調装置は、前記循環流路に設けられ、前記循環流路の内部を流れる前記霧状液滴の少なくとも一部が除去された空気を加熱する加熱部をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一つの態様によれば、液体吸湿材の再生に要する消費電力を抑えることが可能な空調装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の空調装置の概略構成図である。
【図２】第２実施形態の空調装置の概略構成図である。
【図３】第３実施形態の空調装置の概略構成図である。
【図４】第４実施形態の空調装置の概略構成図である。
【図５】第５実施形態の空調装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の空調装置の概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１６】
本実施形態の空調装置１０は、当該空調装置１０が設置された室内の湿度を下げ、適切な範囲に調整する湿度調整機能を少なくとも備えている。空調装置１０は、湿度調整機能に加えて、さらに温度調整機能を備えていてもよいし、温度調整機能を備えていなくてもよい。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の空調装置１０は、吸湿部１１と、第１液体吸湿材輸送管１２と、霧化再生部１３と、第２液体吸湿材輸送管１４と、循環管１５（循環流路）と、霧状液滴回収部１６と、制御部１７と、を備えている。なお、吸湿部１１と霧化再生部１３と制御部１７とは、一つの筐体に収容されていてもよいし、各々が独立して配置されていてもよい。
【００１８】
吸湿部１１は、吸湿性物質を含む液体吸湿材と空気とを内部で接触させることにより、空気に含まれる水分の少なくとも一部を液体吸湿材に吸収させる。第１液体吸湿材輸送管１２は、吸湿性物質を含む液体吸湿材を吸湿部１１から霧化再生部１３に輸送する。霧化再生部１３は、第１液体吸湿材輸送管１２を介して吸湿部１１から供給された液体吸湿材に含まれる水分の少なくとも一部を霧化して霧状液滴を生成し、液体吸湿材から霧状液滴の少なくとも一部を除去することにより液体吸湿材を再生し、吸湿部１１に供給する。第２液体吸湿材輸送管１４は、再生された液体吸湿材を霧化再生部１３から吸湿部１１に輸送する。
【００１９】
循環管１５は、霧化再生部１３内で生成された霧状液滴を含む空気を霧化再生部１３から送出するとともに、霧状液滴の少なくとも一部が除去された空気を霧化再生部１３に再び戻す。霧状液滴回収部１６は、循環管１５の途中に設けられ、霧状液滴を含む空気から霧状液滴の少なくとも一部を回収する。制御部１７は、吸湿部１１および霧化再生部１３を含む空調装置１０内の各部を制御する。
【００２０】
吸湿部１１は、吸湿槽１９と、ノズル部２０と、第１空気供給管２１と、ブロワ２２と、空気排出管２３と、測定部２４と、を備えている。
【００２１】
吸湿槽１９は、空気中の水分を吸着する液体吸湿材Ｗを貯留するための容器である。吸湿槽１９には、第１排気口１９ａおよび第１液体吸湿材排出口１９ｂが設けられている。また、吸湿槽１９には、第１空気供給管２１、空気排出管２３、第１液体吸湿材輸送管１２および第２液体吸湿材輸送管１４が接続されている。第２液体吸湿材輸送管１４の先端は吸湿槽１９の内部空間１９Ｓに装入され、内部空間１９Ｓに装入された部分にノズル部２０が設けられている。
【００２２】
液体吸湿材Ｗは、水分に対する吸湿性を示す液体であり、２５℃、５０％相対湿度、大気下の条件で吸湿性を示す液体であることが好ましい。
【００２３】
液体吸湿材Ｗは、吸湿性物質を含んでいる。すなわち、液体吸湿材Ｗは、吸湿性物質と溶媒とを含んでいてもよい。この種の溶媒として、吸湿性物質を溶解させる性質、または吸湿性物質と混和する性質を有する溶媒が挙げられ、例えば水を用いることができる。また、吸湿性物質は、後述する有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。
【００２４】
吸湿性物質として用いられる有機材料として、例えば２価以上のアルコール、ケトン、アミド基を有する有機溶媒、糖類、保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料などが挙げられる。中でも、吸湿性物質に用いられる有機材料として、２価以上のアルコール、アミド基を有する有機溶媒、糖類、保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料は、親水性が高い観点から好ましい。
【００２５】
２価以上のアルコールとして、例えばグリセリン、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、またはトリエチレングリコールなどが用いられる。
【００２６】
アミド基を有する有機溶媒としては、例えばホルムアミド、またはアセトアミドなどが用いられる。
【００２７】
糖類としては、例えばスクロース、プルラン、グルコース、キシロール、フラクトース、マンニトール、ソルビトールなどが用いられる。
【００２８】
保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料としては、例えば２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）、ベタイン、ヒアルロン酸、コラーゲンなどが用いられる。
【００２９】
吸湿性物質として用いられる無機材料としては、塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、臭化リチウム、臭化カルシウム、臭化カリウム、水酸化ナトリウム、ピロリドンカルボン酸ナトリウムなどが用いられる。
【００３０】
吸湿性物質の親水性が高いと、例えば吸湿性物質と水とを混合したときに、液体吸湿材Ｗの表面（液面）近傍に存在する水分子の割合が多くなる。後述する霧化再生部１３では、液体吸湿材Ｗの表面近傍から霧状液滴を発生させることにより液体吸湿材Ｗから水分を分離する。そのため、液体吸湿材Ｗの表面近傍における水分子の割合が多いと、水分を効率的に分離することができる。また、吸湿性物質の親水性が高いと、液体吸湿材Ｗの表面近傍における吸湿性物質の割合が相対的に少なくなる。そのため、霧化再生部１３における吸湿性物質の損失を抑えられる。
【００３１】
液体吸湿材Ｗのうち、吸湿部１１における吸湿処理で用いられる液体吸湿材Ｗ１としての吸湿性物質の濃度は、特に限定されないが、４０質量％以上であることが好ましい。上記の濃度が４０質量％以上であれば、液体吸湿材Ｗ１が効率的に水分を吸着することができる。なお、吸湿部１１内における液体吸湿材Ｗを液体吸湿材Ｗ１と称することもある。
【００３２】
液体吸湿材Ｗは、粘度が２５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。これにより、霧化再生部１３において、液体吸湿材Ｗ２の液面に液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃを生じさせやすい。そのため、液体吸湿材Ｗ２から効率的に水分を分離することができる。なお、第１液体吸湿材輸送管１２内および霧化再生部１３内における水分を吸収した液体吸湿材Ｗを液体吸湿材Ｗ２と称することもある。
【００３３】
第１空気供給管２１は、吸湿槽１９の内部空間１９Ｓと外部空間とを連通する。第１空気供給管２１の一端は外部空間に解放され、第１空気供給管２１の他端はブロワ２２に接続されている。これにより、吸湿槽１９の外部空間の空気Ａ１は、ブロワ２２によって第１空気供給管２１を介して内部空間１９Ｓに供給される。内部空間１９Ｓに供給された空気Ａ１は、ブロワ２２から、吸湿槽１９の第１排気口１９ａに向かう気流を形成しつつ、液体吸湿材Ｗ１と接触する。これにより、調湿部は、内部空間において空気Ａ１と液体吸湿材Ｗ１とを接触させ、空気Ａ１に含まれる水分を液体吸湿材Ｗ１に吸収させることができる。
【００３４】
ノズル部２０は、複数の開口部を有しており、吸湿槽１９の内部空間１９Ｓにおいて液体吸湿材Ｗ１を複数の開口部から下方に流下させる。ノズル部２０は、吸湿槽１９の内部空間１９Ｓの上部に設置され、第２液体吸湿材輸送管１４に接続されている。上述したように、吸湿槽１９の内部空間１９Ｓには空気Ａ１の気流が発生しているため、空気Ａ１の気流とノズル部２０から流下する液体吸湿材Ｗ１とを接触させる。このような液体吸湿材Ｗ１の供給方式は、一般に流下方式と呼ばれる。ただし、液体吸湿材Ｗ１の供給方式は、必ずしも流下方式に限ることはない。
【００３５】
空気排出管２３は、吸湿槽１９の内部空間１９Ｓと外部空間とを連通する。空気排出管２３の一端は外部空間に解放され、空気排出管２３の他端は第１排気口１９ａに接続されている。これにより、吸湿槽１９の内部において液体吸湿材Ｗ１に水分が吸収された空気Ａ３は、第１排気口１９ａから空気排出管２３を介して外部空間に排出される。したがって、空気排出管２３の一端が配置された室内には、第１空気供給管２１を介して吸湿槽１９内に導入された空気Ａ１よりも湿度が低下した空気Ａ３が、空気排出管２３を介して排出される。このようにして、本実施形態の空調装置１０は、室内の湿度を下げることができる。
【００３６】
測定部２４は、液体吸湿材Ｗ１に含まれる吸湿性物質の濃度を測定する。測定部２４による濃度測定結果は、制御部１７に出力される。制御部１７は、測定部２４で得られた測定結果に基づいて、液体吸湿材Ｗ１における吸湿性物質の濃度が所望の濃度範囲となるように制御する。ここで、「所望の濃度範囲」は、液体吸湿材が水分を吸収するのに適した濃度範囲を意味し、例えば４０質量％以上である。
【００３７】
制御部１７は、後述する超音波振動子２７、ポンプ、ブロワ２９、およびブロワのうちの少なくとも一つを制御し、吸湿性物質の濃度が所望の濃度となるように制御する。
【００３８】
第１液体吸湿材輸送管１２は、後述する霧化再生槽下部の液体吸湿材供給口と吸湿槽１９の下部の第１液体吸湿材排出口１９ｂとの間に接続されており、霧化再生槽の内部空間と吸湿槽１９の内部空間１９Ｓとを連通する。第１液体吸湿材輸送管１２は、吸湿槽１９において水分が吸収された液体吸湿材Ｗ２を後述する霧化再生槽に輸送する。
【００３９】
霧化再生部１３は、霧化再生槽２６と、超音波振動子２７と、誘導管３０と、を備えている。
【００４０】
霧化再生槽２６は、水分が吸収された液体吸湿材Ｗ２を貯留するための容器である。霧化再生槽２６には、液体吸湿材供給口２６ａ、第２排気口２６ｂ、給気口２６ｃおよび第２液体吸湿材排出口２６ｄが設けられている。また、霧化再生槽２６には、循環管１５および第２液体吸湿材輸送管１４が接続されている。
【００４１】
超音波振動子２７は、霧化再生槽２６の底部に設けられている。超音波振動子２７は、霧化再生槽２６に貯留された液体吸湿材Ｗ２に超音波を照射し、液体吸湿材Ｗ２から水分を含む霧状液滴Ｔを発生させる。超音波振動子２７が液体吸湿材Ｗ２に超音波を照射する際、超音波振動子２７の駆動条件を適切に設定することにより、液体吸湿材Ｗ２の液面に液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃを生じさせることができる。水分を含む霧状液滴Ｔは、液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃから多く発生する。なお、霧状液滴Ｔは、微小液滴Ｔ１と粗大液滴Ｔ２とを含むが、これらについては第２実施形態で説明する。
【００４２】
誘導管３０は、超音波振動子２７と対向する位置において第２排気口２６ｂを囲むように、霧化再生槽２６の頂面から下方に延在して設けられている。霧化再生部１３において、第２排気口２６ｂは超音波振動子２７と対向する位置にあるため、第２排気口２６ｂの下方に液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃが生成される。そのため、液柱Ｃは、誘導管３０に囲まれた位置に生成される。第２排気口２６ｂと誘導管３０と液柱Ｃとは、このような位置関係にあることにより、液体吸湿材Ｗ２の液面から誘導管３０内部の上方に向かう気流によって、液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃから発生した霧状液滴Ｔが第２排気口２６ｂに輸送される。
【００４３】
このように、霧状液滴Ｔを含む空気Ａ４は、第２排気口２６ｂから霧化再生槽２６の外部空間に排出される。これにより、液体吸湿材Ｗ２から水分を分離し、液体吸湿材Ｗ２を再生することができる。なお、第２排気口２６ｂから排出される空気Ａ４は、霧化再生槽２６内で発生した霧状液滴Ｔを含んでいるため、外部空間の空気Ａ１よりも湿度が高い状態となる。
【００４４】
第２液体吸湿材輸送管１４は、霧化再生槽２６の下部の第２液体吸湿材排出口２６ｄと吸湿槽１９上部のノズル部２０との間に接続されている。第２液体吸湿材輸送管１４は、霧化再生槽２６において水分が分離され、再生された液体吸湿材Ｗ１を吸湿槽１９に輸送する。第２液体吸湿材輸送管１４の途中には、液体吸湿材Ｗ１を霧化再生槽２６から吸湿槽１９に輸送するためのポンプ３２が設けられている。
【００４５】
循環管１５は、霧化再生槽２６の第２排気口２６ｂと給気口２６ｃとの間に接続されている。循環管１５は、霧化再生部１３で生成された霧状液滴Ｔを含む空気を霧化再生槽２６から送出するとともに、霧状液滴Ｔの少なくとも一部が除去された空気を霧化再生部１３に戻す。すなわち、循環管１５の内部は空気が流れる流路となっており、循環管１５は特許請求の範囲の循環流路に相当する。循環管１５の途中には、空気を循環させるためのブロワ３４が設けられている。
【００４６】
霧状液滴回収部１６は、循環管１５の途中に設けられている。霧状液滴回収部１６は、霧状液滴Ｔを含む空気から霧状液滴Ｔの少なくとも一部を回収する。霧状液滴回収部１６には、霧状液滴Ｔを空気から分離することが可能な周知の分離装置が用いられる。この種の分離装置として、例えば気液分離コアレッサーなどが用いられる。また、霧状液滴回収部１６は、分離した霧状液滴が凝集した水を取り出すためのドレンを備えている。
【００４７】
本実施形態の空調装置１０によれば、霧化再生槽２６において、水分を吸収した液体吸湿材Ｗ２に超音波を印加することによって霧状液滴Ｔを発生させ、霧状液滴Ｔに含まれる水分を液体吸湿材Ｗ２から分離して液体吸湿材Ｗ２を再生する。そのため、本実施形態の空調装置１０においては、従来の再生方法で用いる水分の液体から気体への相変化を伴わない。これにより、液体吸湿材Ｗ２の再生に要する消費電力を抑制可能な空調装置を実現することができる。
【００４８】
また、霧化再生槽２６で生成される霧状液滴Ｔには、水分とともに微量のグリセリン等の吸湿性物質が含まれる。そのため、仮に霧化再生槽２６からの霧状液滴Ｔを含む空気Ａ４が霧化再生槽２６の外部空間に排出される構成であったとすると、外部空間にグリセリン等の吸湿性物質が放出されることになり、環境負荷が発生する虞がある。また、霧状液滴Ｔを含む空気Ａ４、換言すると、湿度の高い空気が霧化再生槽２６の外部空間に放出されることになり、吸湿部１１から排出された乾燥した空気Ａ３による湿度低下の効果が十分に得られなくなる虞がある。
【００４９】
これに対して、本実施形態の空調装置１０は、霧状液滴Ｔを含む空気Ａ４が、循環管１５に送出され、霧状液滴回収部１６で霧状液滴Ｔの少なくとも一部が回収された後、循環管１５を通って再び霧化再生槽２６に戻る構成を有している。すなわち、本実施形態の空調装置１０では、霧状液滴Ｔを含む空気Ａ４が霧化再生槽２６の外部空間に排出されることがない。そのため、吸湿性物質が外部空間に放出されることで環境負荷が発生する、もしくは、湿度の高い空気が排出されることで吸湿部１１による湿度低下効果が十分に得られない、等の虞をなくすことができる。
【００５０】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態の空調装置について、図２を用いて説明する。
第２実施形態の空調装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、霧化再生部の構成が第１実施形態と異なる。
図２は、第２実施形態の空調装置の概略構成図である。
図２において、第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５１】
図２に示すように、本実施形態の空調装置５０は、吸湿部１１と、第１液体吸湿材輸送管１２と、霧化再生部１３と、第２液体吸湿材輸送管１４と、循環管１５（循環流路）と、液滴分離部４１と、還流管４２（還流流路）と、霧状液滴回収部１６と、制御部１７と、を備えている。すなわち、本実施形態の空調装置５０は、第１実施形態の空調装置１０の構成に加えて、液滴分離部４１と、還流管４２と、をさらに備えている。
【００５２】
第１実施形態では説明を省略したが、本発明者らは、液体吸湿材Ｗ２から発生する霧状液滴Ｔは、液滴の粒径が略１μｍ未満の比較的小さい微小液滴Ｔ１（第１液滴）と、液滴の粒径がμｍオーダーの比較的大きい粗大液滴Ｔ２（第２液滴）と、を含むことを見出した。
【００５３】
また、本発明者らは、１つの液滴中には水分と吸湿性物質とが含まれており、１つの液滴の重量に対する水分の重量の割合を水分含有率と定義すると、液滴の粒径と水分含有率との間には相関関係があり、液滴の粒径が小さい程、水分含有率が高いことを見出した。したがって、本実施形態の場合、微小液滴Ｔ１の水分含有率は粗大液滴Ｔ２の水分含有率よりも高い。逆に言えば、粗大液滴Ｔ２の吸湿性物質の含有率は、微小液滴Ｔ１の吸湿性物質の含有率よりも高い。
【００５４】
本実施形態の場合、液滴分離部４１は、循環管１５の途中に設けられ、第２排気口２６ｂと霧状液滴回収部１６との間に配置されている。液滴分離部４１は、霧状液滴Ｔに含まれる相対的に粒径が小さい微小液滴Ｔ１と、相対的に粒径が大きい粗大液滴Ｔ２と、を分離する。液滴分離部４１は、微小液滴Ｔ１と粗大液滴Ｔ２とを分離し、回収することができればよく、分離装置の具体的な形態は特に限定されない。液滴分離部４１として、例えば公知のミストセパレーター、または公知の気体透過膜を有する膜モジュール等が用いられる。また、公知のミストセパレーターとして、サイクロンセパレーター、デミスターと呼ばれるメッシュ型ミストセパレーター、シェブロンと呼ばれる波板型ミストセパレーターなどが用いられる。
【００５５】
還流管４２は、液滴分離部４１と霧化再生槽２６との間に設けられ、一端が液滴分離部４１に接続され、他端が霧化再生槽２６に接続されている。還流管４２は、液滴分離部４１によって互いに分離された微小液滴Ｔ１と粗大液滴Ｔ２とのうち、主に粗大液滴Ｔ２を空気Ａ５の流れに乗せて霧化再生槽２６に戻す。ただし、還流管４２の内部に、必ずしも空気Ａ５の流れがなくてもよい。その場合、液滴分離部４１において液滴同士が凝集されて大きな液滴となり、大きな液滴が重力によって還流管４２の内部を流れる構成であればよい。
【００５６】
空調装置５０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５７】
本実施形態の空調装置５０においても、液体吸湿材Ｗの再生に要する消費電力を抑制可能な空調装置を実現することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、環境負荷が発生する虞や湿度低下効果が十分に得られない虞をなくすことができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５８】
また、本実施形態特有の効果として、以下の点が挙げられる。
空調装置５０が液滴分離部４１と還流管４２とを備えており、吸湿性物質の含有率が高い粗大液滴Ｔ２が液滴分離部４１によって分離されるため、後段の霧状液滴回収部１６に流入する粗大液滴Ｔ２の量が減少する。これにより、霧状液滴回収部１６のドレンを用いて取り出す水とともに漏出する吸湿性物質の量を減らすことができる。また、液滴分離部４１によって分離された粗大液滴Ｔ２が還流管４２を介して霧化再生槽２６に戻るため、吸湿性物質のリサイクル性を向上させることができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、空調装置５０が還流管４２を備えているが、吸湿性物質のリサイクル性向上効果を求めないのであれば、還流管４２を備えていなくてもよく、液滴分離部４１から粗大液滴Ｔ２を排出する構成としてもよい。
【００６０】
［第３実施形態］
以下、第３実施形態の空調装置について、図３を用いて説明する。
第３実施形態の空調装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、霧化再生部の構成が第１実施形態と異なる。
図３は、第３実施形態の空調装置の概略構成図である。
図３において、図１および図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６１】
図３に示すように、本実施形態の空調装置６０は、吸湿部１１と、第１液体吸湿材輸送管１２と、霧化再生部６１と、第２液体吸湿材輸送管６２と、循環管６３（循環流路）と、液滴分離部４１と、還流管４２（還流流路）と、霧状液滴回収部１６と、制御部１７と、を備えている。本実施形態の空調装置６０は、霧化再生部６１の構成が第１実施形態の霧化再生部１３の構成と異なる。
【００６２】
本実施形態の霧化再生部６１は、第１霧化槽６１１と、第２霧化槽６１２と、第３霧化槽６１３と、第３液体吸湿材輸送管６１４と、第４液体吸湿材輸送管６１５と、を備えている。第１霧化槽６１１は、第１液体吸湿材輸送管１２を介して吸湿槽１９に接続されている。第２霧化槽６１２は、第３液体吸湿材輸送管６１４を介して第１霧化槽６１１に接続されている。第３霧化槽６１３は、第４液体吸湿材輸送管６１５を介して第２霧化槽６１２に接続されている。なお、霧化再生部６１を構成する霧化槽の数は３つに限ることなく、適宜変更が可能であり、霧化再生部６１は、第１霧化槽６１１と第２霧化槽６１２とを少なくとも備えていればよい。
【００６３】
このように、第１霧化槽６１１と第２霧化槽６１２と第３霧化槽６１３とは、第３液体吸湿材輸送管６１４および第４液体吸湿材輸送管６１５を介して連通している。さらに、吸湿槽１９と第１霧化槽６１１とは、第１液体吸湿材輸送管１２を介して連通している。したがって、ポンプ３２の作動によって、吸湿槽１９から排出された液体吸湿材Ｗ２は、第１霧化槽６１１、第２霧化槽６１２、第３霧化槽６１３、吸湿槽１９の順に循環する。
【００６４】
本実施形態の第１霧化槽６１１の構成は、第３液体吸湿材輸送管６１４および後述する循環管６３を介して第２霧化槽６１２と接続されている点を除いて、第１実施形態の霧化再生槽２６の構成と同様である。また、第１霧化槽６１１と同様、第２霧化槽６１２および第３霧化槽６１３のそれぞれは、超音波振動子２７を備えている。したがって、超音波振動子２７の作動によって、第２霧化槽６１２および第３霧化槽６１３の各槽内には液体吸湿材Ｗ２の液柱Ｃが生成され、微小液滴Ｔ１と粗大液滴Ｔ２とを含む霧状液滴Ｔが生成される。
【００６５】
還流管４２は、液滴分離部４１と第１霧化槽６１１との間に設けられ、一端が液滴分離部４１に接続され、他端が第１霧化槽６１１に接続されている。還流管４２は、液滴分離部４１によって微小液滴Ｔ１から分離された粗大液滴Ｔ２を空気Ａ５の流れに乗せて霧化再生槽２６に戻す。本実施形態においても、第２実施形態と同様、還流管４２の内部に、必ずしも空気Ａ５の流れがなくてもよい。その場合、液滴分離部４１において液滴同士が凝集されて大きな液滴となり、大きな液滴が重力によって還流管４２の内部を流れる構成であればよい。
【００６６】
循環管６３は、第１霧化槽６１１と液滴分離部４１との間、液滴分離部４１と霧状液滴回収部１６との間、霧状液滴回収部１６と第３霧化槽６１３との間、第３霧化槽６１３と第２霧化槽６１２との間、および第２霧化槽６１２と第１霧化槽６１１との間に設けられている。この構成により、循環管６３は、第１霧化槽６１１と液滴分離部４１と霧状液滴回収部１６と第３霧化槽６１３と第２霧化槽６１２とを直列に連通させる。
【００６７】
第１霧化槽６１１から排出された空気は、ブロワ３４の作動により、液滴分離部４１、霧状液滴回収部１６、第３霧化槽６１３、第２霧化槽６１２、第１霧化槽６１１の順に循環する。第２霧化槽６１２および第３霧化槽６１３の各槽内で発生した霧状液滴Ｔは、上記の気流によって第１霧化槽６１１に流入した後、液滴分離部４１に向けて排出される。
【００６８】
空調装置６０のその他の構成は、第１実施形態および第２実施形態と同様である。なお、本実施形態の空調装置６０は、液滴分離部４１を備えているが、第１実施形態の空調装置１０と同様、液滴分離部４１を備えていなくてもよい。
【００６９】
本実施形態の空調装置６０においても、液体吸湿材Ｗの再生に要する消費電力を抑制可能な空調装置を実現することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、環境負荷が発生する虞や湿度低下効果が十分に得られない虞をなくすことができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７０】
また、本実施形態の空調装置６０の特有の効果として、以下の点が挙げられる。
霧化再生部６１は、第１霧化槽６１１、第２霧化槽６１２および第３霧化槽６１３の３つの霧化槽を備えているため、例えば１つの霧化槽を備えた第１実施形態と比較した場合、全体としての霧化量が同じであったとすると、１つの霧化槽あたりの霧化量が少なくて済み、１つの霧化槽の負荷を軽減することができる。
【００７１】
また、霧化再生部６１において、第１霧化槽６１１で水分の一部が除去された液体吸湿材Ｗ２が第２霧化槽６１２に供給され、第２霧化槽６１２で水分の一部がさらに除去された液体吸湿材Ｗ２が第３霧化槽６１３に供給される。したがって、液体吸湿材Ｗ２中の吸湿性物質の濃度は、第１霧化槽６１１、第２霧化槽６１２、第３霧化槽６１３の順に高くなる。また、液滴分離部４１において粗大液滴Ｔ２が微小液滴Ｔ１から分離されるが、吸湿性物質と水分が完全に分離される訳ではなく、粗大液滴Ｔ２中にも水分が含まれている。
【００７２】
そのため、仮に還流管４２が第３霧化槽６１３に接続され、粗大液滴Ｔ２が第３霧化槽６１３に戻される構成であったとすると、第３霧化槽６１３から吸湿槽１９に戻る液体吸湿材Ｗ１の吸湿性物質濃度が低下し、吸湿槽１９での吸湿性能が低下するという不具合が発生する。その点、本実施形態の霧化再生部６１においては、還流管４２が第１霧化槽６１１に接続され、粗大液滴Ｔ２が３つの霧化槽の中で吸湿性物質濃度が最も低い第１霧化槽６１１に戻される構成であるため、吸湿性物質濃度が最も高い第３霧化槽６１３の液体吸湿材をそのまま吸湿槽１９に戻すことができる。これにより、上記の不具合が発生することなく、吸湿槽１９の吸湿性能を維持することができる。
【００７３】
また、第１霧化槽６１１から排出された空気は、循環管６３において液滴分離部４１、霧状液滴回収部１６、第３霧化槽６１３、第２霧化槽６１２、第１霧化槽６１１の順に循環する構成となっているため、第１霧化槽６１１から排出された空気中の霧状液滴Ｔが第２霧化槽６１２および第３霧化槽６１３に流入することがない。これにより、第２霧化槽６１２および第３霧化槽６１３のそれぞれの吸湿性物質濃度を維持することができる。
【００７４】
ただし、第２霧化槽６１２および第３霧化槽６１３のそれぞれの吸湿性物質濃度の低下が許容できる範囲であれば、上記とは逆に、第１霧化槽６１１から排出された空気が第２霧化槽６１２、第３霧化槽６１３、霧状液滴回収部１６、液滴分離部４１、第１霧化槽６１１の順に循環する構成となっていてもよい。
【００７５】
［第４実施形態］
以下、第４実施形態の空調装置について、図４を用いて説明する。
第４実施形態の空調装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、霧化再生部の構成が第１実施形態と異なる。また、霧化再生部が３つの霧化槽を備えている点は第３実施形態と同様である。
図４は、第４実施形態の空調装置の概略構成図である。
図４において、図１および図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７６】
図３に示すように、空調装置７０は、吸湿部１１と、第１液体吸湿材輸送管１２と、霧化再生部７１と、第２液体吸湿材輸送管６２と、複数の循環管７２１，７２２，７２３（循環流路）と、液滴分離部７３と、還流管４２（還流流路）と、霧状液滴回収部７４と、制御部１７と、を備えている。霧化再生部７１は、第３実施形態の霧化再生部６１と同様、第１霧化槽７１１と、第２霧化槽７１２と、第３霧化槽７１３と、第３液体吸湿材輸送管６１４と、第４液体吸湿材輸送管６１５と、を備えている。
【００７７】
循環管７２１，７２２，７２３は、第３実施形態と異なり、霧化槽毎に設けられている。すなわち、第１循環管７２１（第１循環流路）は、第１霧化槽７１１の第２排気口７１１ｂと給気口７１１ｃとの間に接続されている。第１循環管７２１は、第１霧化槽７１１で生成された霧状液滴Ｔを含む空気を第１霧化槽７１１から送出するとともに、霧状液滴Ｔの少なくとも一部が除去された空気を第１霧化槽７１１に戻す。
【００７８】
同様に、第２循環管７２２（第２循環流路）は、第２霧化槽７１２の第２排気口７１２ｂと給気口７１２ｃとの間に接続されている。第２循環管７２２は、第２霧化槽７１２で生成された霧状液滴Ｔを含む空気を第２霧化槽７１２から送出するとともに、霧状液滴Ｔの少なくとも一部が除去された空気を第２霧化槽７１２に戻す。
【００７９】
第３循環管７２３は、第３霧化槽７１３の第２排気口７１３ｂと給気口７１３ｃとの間に接続されている。第３循環管７２３は、第３霧化槽７１３で生成された霧状液滴Ｔを含む空気を第３霧化槽７１３から送出するとともに、霧状液滴Ｔの少なくとも一部が除去された空気を第３霧化槽７１３に戻す。各循環管７２１，７２２，７２３の途中には、空気を循環させるためのブロワ３４が設けられている。
【００８０】
液滴分離部７３は、第１循環管７２１、第２循環管７２２および第３循環管７２３の各々に対して共通に設けられている。すなわち、液滴分離部７３は、第１循環管７２１、第２循環管７２２および第３循環管７２３の途中に設けられている。
【００８１】
霧状液滴回収部７４は、液滴分離部７３と同様、第１循環管７２１、第２循環管７２２および第３循環管７２３の各々に対して共通に設けられている。すなわち、霧状液滴回収部７４は、第１循環管７２１、第２循環管７２２および第３循環管７２３の途中において液滴分離部７３の下流側に設けられている。
【００８２】
換言すると、第３実施形態においては、図３に示すように、循環管６３は、液滴分離部４１と霧状液滴回収部１６と第１霧化槽６１１と第２霧化槽６１２と第３霧化槽６１３とを直列に連通させていた。これに対して、本実施形態においては、図４に示すように、第１循環管７２１、第２循環管７２２および第３循環管７２３は、液滴分離部７３と霧状液滴回収部７４とに対して、第１霧化槽７１１、第２霧化槽７１２および第３霧化槽７１３を並列に連通させている。
空調装置７０のその他の構成は、第１実施形態および第３実施形態と同様である。
【００８３】
本実施形態の空調装置７０においても、液体吸湿材の再生に要する消費電力を抑制可能な空調装置を実現することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、環境負荷が発生する虞や湿度低下効果が十分に得られない虞をなくすことができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
また、本実施形態特有の効果として、以下の点が挙げられる。
本実施形態では、第１循環管７２１、第２循環管７２２および第３循環管７２３の各々が霧化槽毎に設けられており、各循環管７２１，７２２，７２３に設けられたブロワ３４の回転数を調整することによって、霧化槽毎に空気の流量を調整することができる。そのため、例えば３つの霧化槽７１１，７１２，７１３の中で液体吸湿材が水分を最も多く含み、霧状液滴Ｔが最も発生しやすい第１霧化槽７１１に接続された第１循環管７２１の流量を最も多く調整することにより、霧化再生部７１の全体としての霧化効率を高めることができる。
【００８５】
［第５実施形態］
以下、第５実施形態の空調装置について、図５を用いて説明する。
第５実施形態の空調装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、冷却部および加熱部を備えた点が第１実施形態と異なる。
図５は、第５実施形態の空調装置の概略構成図である。
図５において、第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８６】
図５に示すように、本実施形態の空調装置８０は、吸湿部１１と、第１液体吸湿材輸送管１２と、霧化再生部１３と、第２液体吸湿材輸送管１４と、循環管１５（循環流路）と、霧状液滴回収部１６と、冷却部８１と、加熱部８２と、制御部１７と、を備えている。すなわち、本実施形態の空調装置８０は、第１実施形態の空調装置１０の構成に加えて、冷却部８１と、加熱部８２と、をさらに備えている。
【００８７】
本実施形態の空調装置８０において、冷却部８１は、霧状液滴回収部１６に設けられている。冷却部８１は、霧状液滴回収部１６に供給された霧状液滴Ｔを含む空気を冷却する。冷却部８１は、例えばペルチェ素子、ヒートポンプ、任意の空冷装置や水冷装置等により構成されている。
【００８８】
加熱部８２は、循環管１５の途中に設けられている。加熱部８２は、循環管１５の内部を流れる霧状液滴Ｔの少なくとも一部が除去された空気Ａ４を加熱する。加熱部８２は、例えばペルチェ素子、ヒートポンプ、抵抗加熱装置、ランプ加熱装置等により構成されている。
【００８９】
空調装置８０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００９０】
本実施形態の空調装置８０においても、液体吸湿材の再生に要する消費電力を抑制可能な空調装置を実現することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、環境負荷が発生する虞や湿度低下効果が十分に得られない虞をなくすことができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９１】
また、本実施形態特有の効果として、以下の点が挙げられる。
霧状液滴回収部１６に冷却部８１が設けられ、霧状液滴回収部１６に流入した霧状液滴Ｔを含む空気が冷却されるため、霧状液滴Ｔに含まれる水分が凝縮しやすくなり、水分回収の速度を高めることができる。また、循環管１５の途中に加熱部８２が設けられ、霧状液滴Ｔの少なくとも一部が除去された空気Ａ４が加熱されるため、霧化再生槽２６における水分の霧化が促進され、霧化の速度を高めることができる。これらの作用により、吸湿部１１を含めた空調装置８０の全体として、除湿速度を向上させることができる。
【００９２】
本実施形態の空調装置８０は、冷却部８１と加熱部８２とを備えているが、冷却部８１と加熱部８２とのいずれか一方のみを備えていてもよい。冷却部８１と加熱部８２とのいずれか一方のみを備えた場合であっても、除湿速度を向上させることができる。
【００９３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第３実施形態では、霧化再生部が複数の霧化槽を備えた例が示され、第５実施形態では、空調装置が冷却部や加熱部を備えた例が示されているが、霧化再生部が複数の霧化槽を備え、かつ、冷却部や加熱部を備えていてもよい。このように、各実施形態特有の構成を適宜組み合わせてもよい。その他、空調装置の各構成要素の形状、配置、数等に関する具体的構成は、上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。例えば上記実施形態では、循環管や還流管によって循環流路や還流流路が構成されていたが、必ずしも管体が用いられる必要はなく、液体や空気が流れることが可能な流路であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、湿度調整機能を備えた空調装置に利用が可能である。
【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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【国際調査報告】
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2019202927.tif 000009
2019202927.tif 000010
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