JP2005283054A

JP2005283054A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2005283054A
Application number: JP2004101747A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshioka; 俊吉岡; Eisaku Okubo; 英作大久保; Hirohiko Matsushita; 裕彦松下; Shuji Ikegami; 周司池上
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】フィンの表面に吸着剤を担持する担持層が形成されても、第１、２の熱交換器の顕熱交換量の低下を抑制することができる熱交換器を提供する。
【解決手段】第１、２の熱交換器（47,49）は、多数のフィン（57）を有すると共に、空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤が表面に担持されている。そして、吸着剤のフィン表面の担持層において、その厚さｔ［ｍｍ］と厚さ方向の熱伝導率λ［Ｗ／ｍＫ］との関係はｔ／λ≦１０を満たしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器、特に空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤が表面に担持された熱交換器に関する。

従来より、空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤が表面に担持された熱交換器が知られている。例えば、特許文献１には、吸着式冷凍装置に取り付けられる吸脱着エレメント（熱交換器）が開示されている。この吸脱着エレメントは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などからなる扁平状のチューブと、そのチューブの表裏両面を削り起こすことによって形成された多数のフィンとを備えており、そのチューブの内部には複数の流体通路が形成されている。また、これらのチューブ及びフィンの表面は、吸脱水作用のある多量のシリカゲル（ＪＩＳＡ型）と接着剤（酢酸ビニル樹脂）とからなる吸着剤の固着層（担持層）により被覆されている。そして、この吸脱着エレメントを備えた吸着式冷凍装置では、チューブが冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続されている。

この吸着式冷凍装置の運転中には、冷媒回路の圧縮機が運転され、２つの吸脱着エレメントの一方が蒸発器となって他方が凝縮器となる冷凍サイクルが行われる。また、冷媒回路では、四方切換弁を操作することによって冷媒の循環方向が切り換わり、冷媒の循環方向が切り換わることにより、各吸脱着エレメントは交互に蒸発器として機能したり凝縮器として機能したりする。そして、吸脱着エレメントのチューブ及びフィン表面に対して、重量比においてシリカゲルの３〜６％程度の酢酸ビニル樹脂を添加したものを用いて固着層を形成すると、チューブ及びフィン表面にシリカゲル粒子を高密度に固着させることができる。その結果、冷凍サイクルを繰り返しても、固着層がチューブ及びフィン表面から剥離したり、固着層に亀裂が生じたりすることはない、と記載されている。
特開平８−２００８７６号公報

一般的に、シリカゲルなどの空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤では、熱伝導率の値はそれほど大きくない。そのため、特許文献１の吸脱着エレメントのように、フィン表面にシリカゲルなどの固着層を形成すると、チューブの内部に形成された流体通路を通過する流体と被処理空気との間で行われる熱交換の効率は低くなってしまう。すなわち、特許文献１の吸脱着エレメントでは、顕熱交換量が低下する虞がある。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィンの表面に吸着剤を担持する担持層が形成されても、熱交換器の顕熱交換量の低下を抑制することができる熱交換器を提供することである。

請求項１の発明は、多数のフィン（57）を有すると共に、空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤が表面に担持された熱交換器を対象としている。そして、上記吸着剤のフィン表面の担持層において、その厚さｔ［ｍｍ］と厚さ方向の熱伝導率λ［Ｗ／ｍＫ］との関係がｔ／λ≦１０を満たしている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の熱交換器において、フィンピッチが１．２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である。

請求項３の発明は、請求項１に記載の熱交換器において、空気の風速が０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器において、上記担持層の厚さｔ［ｍｍ］が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

請求項５の発明は、請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器において、上記担持層の熱伝導率λ［Ｗ／ｍＫ］が０．０５Ｗ／ｍＫ以上１Ｗ／ｍＫ以下である。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器において、熱交換器（47,49）が、フィンアンドチューブ型の熱交換器である。

本発明では、担持層の厚さｔ［ｍｍ］及び厚さ方向の熱伝導率λ［Ｗ／ｍＫ］は、ｔ／λ≦１０を満たしている。そのため、熱伝導率の値が小さい吸着剤を用いて担持層を形成する場合には、担持層を薄く形成することとなり、逆に、熱伝導率の値が大きい吸着剤を用いて担持層を形成する場合には、担持層を厚く形成することとなる。従って、本発明では、担持層における熱抵抗を小さく抑えることができる。そのため、本発明では、冷凍回路を循環する冷媒と被処理空気との間で行われる熱交換の効率が低くなってしまうことはない。換言すると、本発明では、第１、２熱交換器（47,49）の顕熱交換量の低下を抑制
することができる。

請求項２に係る発明は、商用上有効なフィンピッチの範囲である。

請求項３に係る発明は、実用的な被処理空気の速度の範囲である。

請求項４に係る発明は、実用上有効な担持層の厚さｔ［ｍｍ］の範囲である。担持層の厚さｔ［ｍｍ］が０．０５ｍｍ以上であれば、熱交換器の大きさを商用上有効な程度の大きさに抑えることができる。また、担持層の厚さｔ［ｍｍ］が０．５ｍｍ以下であれば、動作時の第１、２熱交換器（47,49）の騒音を使用可能な程度に小さく抑えることができる。よって、この発明では、第１、２熱交換器（47,49）の大きさを商用上有効な程度の大きさに抑えることができるとともに、動作時の第１、２熱交換器（47,49）の騒音を使用可能な程度に小さく抑えることができる。

請求項５に係る発明は、担持層の熱伝導率λの範囲である。

請求項６に係る発明は、熱交換器（47,49）の一例である。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１はこの発明の実施形態１に係る調湿装置の構成を概略的に示し、図１（ａ）は図１（ｂ）のＸ−Ｘ線における断面図、図１（ｂ）は内部を見せた状態の平面図であって図で下側が正面側である。図１（ｃ）は図１（ｂ）のＹ−Ｙ線における断面図である。この調湿装置は矩形箱状のケーシング（1）を備え、ケーシング（1）内部は、前後に延びる第１仕切板（3）で収納容積の大きい左側の第１空間（5）と、収納容積の小さい右側の第２空間（7）とに区画されている。また、上記第１空間（5）は、左右に平行に延びる前後２枚の第２及び第３仕切板（9,11）で収納容積の大きい中央の第３空間（13）と、収納容積の小さい前後２つの第４及び第５空間（15,17）とに区画され、上記第３空間（13）は、前後に延びる第４仕切板（19）で左側空間（13a）と右側空間（13b）とに区画されている。さらに、後側の第５空間（17）は、左右に水平に延びる第５仕切板（21）で上下に区画され、上側空間を第１流入路（23）とし、下側の空間を第１流出路（25）としている。一方、前側の第４空間（15）も、左右に水平に延びる第６仕切板（27）で上下に区画され、上側空間を第２流入路（29）とし、下側の空間を第２流出路（31）としている。

上記第３仕切板（11）には、４つの第１〜４開口（11a〜11d）が第３空間（13）の左右の空間（13a,13b）、第１流入路（23）及び第１流出路（25）と連通するように上下左右に並んで形成されている（図１（ａ）参照）。また、上記第２仕切板（9）にも、４つの第５〜８開口（9a〜9d）が第３空間（13）の左右の空間（13a,13b）、第２流入路（29）及び第２流出路（31）と連通するように上下左右に並んで形成されている（図１（ｃ）参照）。なお、これら第１〜４開口（11a〜11d）及び第５〜８開口（9a〜9d）には、図示しないが、ダンパがそれぞれ開閉自在に設けられている。

また、上記ケーシング（1）の左側面後側には、室外空気吸込口（33）が上記第１流入路（23）に連通するように形成され、ケーシング（1）の右側面後側には排気吹出口（35）が形成され、この排気吹出口（35）は上記第２空間（7）後側に配置された排気ファン（37）に接続されて第１流出路（25）と連通している。一方、上記ケーシング（1）の左側面前側には、室内空気吸込口（39）が上記第２流入路（29）に連通するように形成され、ケーシング（1）の右側面前側には給気吹出口（41）が形成され、この給気吹出口（41）は上記第２空間（7）前側に配置された給気ファン（43）に接続されて第２流出路（31）と連通している。

このように構成されたケーシング（1）内には、図２に示すような冷媒回路（45）が収納されている。この冷媒回路（45）は、第１熱交換器（47）、第２熱交換器（49）、圧縮機（51）、四方切換弁（53）及び電動膨張弁（55）が介設された閉回路であって冷媒が充填されていて、この冷媒を循環させることにより蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（51）の吐出側が四方切換弁（53）の第１ポートに接続され、吸入側が四方切換弁（53）の第２ポートに接続されている。第１熱交換器（47）の一端は四方切換弁（53）の第３ポートに接続され、他端は電動膨張弁（55）を介して第２熱交換器（49）の一端に接続されている。第２熱交換器（49）の他端は四方切換弁（53）の第４ポートに接続されている。四方切換弁（53）は、第１ポートと第３ポートが連通して第２ポートと第４ポートが連通する状態（図２（ａ）に示す状態）と、第１ポートと第４ポートが連通して第２ポートと第３ポートが連通する状態（図２（ｂ）に示す状態）とに切り換え自在に構成されている。そして、この冷媒回路（45）は、四方切換弁（53）を切り換えることにより、第１熱交換器（47）が凝縮器として機能して第２熱交換器（49）が蒸発器として機能する第１冷凍サイクル動作と、第１熱交換器（47）が蒸発器として機能して第２熱交換器（49）が凝縮器として機能する第２冷凍サイクル動作とを切り換えて行うように構成されている。また、冷媒回路（45）の各構成要素は、図１に示すように、第１熱交換器（47）が第３空間（13）の右側空間（13b）に、第２熱交換器（49）が第３空間（13）の左側空間（13a）に、圧縮機（51）が第２空間（7）の前後中程にそれぞれ配置されている。なお、図示しないが、四方切換弁（53）や電動膨張弁（55）も第２空間（7）に配置されている。

上記第１及び第２熱交換器（47,49）は共に、図３に示すようなクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、多数枚のアルミニウム合金製フィン（57）が間隔をあけて並列配置されたフィン群（59）を備えている。このフィン群（59）のフィン配列方向両端面とフィン長手方向両端側の端面とは矩形の金属製枠板（61）で取り囲まれ、第１及び第２熱交換器（47,49）は上記枠板（61）を介して第３空間（13）の左右の空間（13a,13b）にそれぞれ配置されている。上記フィン群（59）には伝熱管（63）が配置されている。この伝熱管（63）は直管部（63a）とＵ字管部（63b）とで蛇行状に形成され、上記直管部（63a）が上記フィン群（59）をフィン配列方向に貫挿するとともに、上記Ｕ字管部（63b）が上記枠板（61）から突出している。また、上記伝熱管（63）の一端には接続管（65）の一端が接続され、この接続管（65）により伝熱管（63）を図示しない冷媒配管に接続するようになっている。

なお、上記第１及び第２熱交換器（47,49）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されているが、これに限らず、他の形式の熱交換器、例えば、コルゲートフィン式の熱交換器等であってもよい。

上記第１及び第２熱交換器（47,49）のフィン表面には、空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤を担持する担持層が形成されている。そして、この発明の特徴として、上記担持層の厚さｔ［ｍｍ］と厚さ方向の熱伝導率λ［Ｗ／ｍＫ］との関係は、ｔ／λ≦１０を満たしている。そのため、具体的には、熱伝導率の値が小さい吸着剤を用いて担持層を形成する場合には、担持層を薄く形成し、逆に、熱伝導率の値が大きい吸着剤を用いて担持層を形成する場合には、担持層を厚く形成すればよい。従って、ｔ／λ≦１０のとき、担持層における熱抵抗を小さく抑えることができる。そのため、冷凍回路を循環する冷媒と被処理空気との間で行われる熱交換の効率は高く、その結果、上記第１及び第２熱交換器（47,49）の顕熱交換量を大きくすることができる。

ｔ／λ≦１０という関係式は、以下に示す試算結果から妥当であると考えられる。フィンピッチが１．２ｍｍであるフィン（57）に対して、ｔ／λ［ｍ²Ｋ／ｋＷ］及び被処理空気の前面速度［ｍ／ｓ］を変数とし、吸着剤が担持されていない熱交換器の顕熱交換量（Ｑ₀）に対する吸着剤（例えば、ゼオライト）が担持されている熱交換器の顕熱交換量（Ｑ）の比（Ｑ／Ｑ₀）を試算すると、図８に示すように、ｔ／λ≦６においてはＱ／Ｑ₀≧０．９６となる。また、フィンピッチが１．６ｍｍであるフィン（57）に対してＱ／Ｑ₀を試算すると、図９に示すように、ｔ／λ≦８においてはＱ／Ｑ₀≧０．８８となる。また、フィンピッチが２．０ｍｍであるフィン（57）に対してＱ／Ｑ₀を試算すると、図１０に示すように、ｔ／λ≦１０においてはＱ／Ｑ₀≧０．８０となる。以上より、フィンピッチが１．２ｍｍ，１．６ｍｍ，２．０ｍｍのとき、ｔ／λ≦１０であればＱ／Ｑ₀≧０．８０となる。そして、Ｑ／Ｑ₀≧０．８０であれば、上記第１及び第２熱交換器（47,49）における顕熱交換量は大きいと言える。そのため、フィン表面にｔ／λ≦１０を満たす担持層を形成すれば、担持層における熱抵抗を小さく抑えることができ、その結果、上記第１及び第２熱交換器（47,49）における顕熱交換量を大きくすることができる。

なお、Ｑ／Ｑ₀を試算するさい、上記第１及び第２熱交換器（47,49）を運転させるときの被処理空気の前面速度は０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下であるため、被処理空気の前面速度の範囲を０ｍ／ｓ以上２．０ｍ／ｓ以下として試算している。

また、図８、９及び１０に示すように、フィンピッチが長くなるとＱ／Ｑ₀≧０．８０を満たすｔ／λ［ｍ²Ｋ／ｋＷ］の値は小さくなるため、例えば、フィンピッチ３．５ｍｍであるフィン（57）を備えた熱交換器では、ｔ／λ≦５であることが好ましい。

上記吸着剤のフィン表面の担持層の厚さｔ［ｍｍ］の範囲は、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。担持層の厚さｔ［ｍｍ］の範囲をこのように限定することにより圧力損失を低減してファン効率の向上及びファン騒音の低減を達成することができる。

担持層の吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、親水性又は吸水性を有する有機高分子ポリマー系材料、カルボン酸基又はスルホン酸基を有するイオン交換樹脂系材料、感温性高分子等の機能性高分子材料、セピオライト、イモゴライト、アロフェン及びカオリナトなどの粘土鉱物系材料などを用いることができ、それらの吸着剤の熱伝導率は、０．０５Ｗ／ｍＫ以上１Ｗ／ｍＫ以下である。

なお、担持層には吸着剤以外に接着剤が含まれているが、厚さ方向の熱伝導率λは吸着剤の熱伝導率の値と近い値を示していると考えている。

また、各フィン（57）の外表面に担持層を形成する方法は、吸着剤をディップ成形により担持させることにより形成してもよく、また、吸着剤としての性能を損なわない限り、如何なる方法で担持層を形成してもよい。吸着剤をディップ成形により担持させると、担持層をフィン（57）以外の部分、例えば、枠板（61）、伝熱管（63）、接続管（65）などにも担持させることができる。そして、フィン（57）以外の部分に担持層を形成する場合には、担持層における熱抵抗の大きさを考慮する必要はないため、フィン（57）よりも厚く形成して吸脱着性能を向上させてもよい。

このように構成された調湿装置の調湿動作について図４〜７を参照しながら説明する。

−調湿装置の調湿動作−
この調湿装置では、除湿運転と加湿運転とが切り換え可能となっている。また、除湿運転中や加湿運転中には、第１動作と第２動作とが交互に繰り返される。

《除湿運転》
除湿運転時において、調湿装置では、給気ファン（43）及び排気ファン（37）が運転される。そして、調湿装置は、室外空気（OA）を第１空気として取り込んで室内に供給する一方、室内空気（RA）を第２空気として取り込んで室外に排出する。

まず、除湿運転時の第１動作について、図２及び図４を参照しながら説明する。この第１動作では、第１熱交換器（47）において吸着剤の再生が行われ、第２熱交換器（49）において第１空気である室外空気（OA）の除湿が行われる。

第１動作時において、冷媒回路（45）では、四方切換弁（53）が図２（ａ）に示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮機（51）を運転すると、冷媒回路（45）で冷媒が循環し、第１熱交換器（47）が凝縮器となって第２熱交換器（49）が蒸発器となる第１冷凍サイクル動作が行われる。具体的には、圧縮機（51）から吐出された冷媒は、第１熱交換器（47）で放熱して凝縮し、その後に電動膨張弁（55）へ送られて減圧される。減圧された冷媒は、第２熱交換器（49）で吸熱して蒸発し、その後に圧縮機（51）へ吸入されて圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、再び圧縮機（51）から吐出される。

また、第１動作時には、第２開口（11ｂ）、第３開口（11ｃ）、第５開口（9a）及び第８開口（9d）が開口状態となり、第１開口（11a）、第４開口（11d）、第６開口（9b）及び第７開口（9c）が閉鎖状態になる。そして、図４に示すように、第１熱交換器（47）へ第２空気としての室内空気（RA）が供給され、第２熱交換器（49）へ第１空気としての室外空気（OA）が供給される。

具体的には、室内空気吸込口（39）より流入した第２空気は、第２流入路（29）から第５開口（9a）を通って第３空間（13）の右側空間（13b）へ送り込まれる。右側空間（13b）では、第２空気が第１熱交換器（47）を上から下へ向かって通過して行く。第１熱交換器（47）では、フィン表面に担持された吸着剤が冷媒により加熱され、この吸着剤から水分が脱離する。吸着剤から脱離した水分は、第１熱交換器（47）を通過する第２空気に付与される。第１熱交換器（47）で水分を付与された第２空気は、第３空間（13）の右側空間（13b）から第３開口（11c）を通って第１流出路（25）へ流出する。その後、第２空気は、排気ファン（37）へ吸い込まれ、排気吹出口（35）から排出空気（EA）として室外へ排出される。

一方、室外空気吸込口（33）より流入した第１空気は、第１流入路（23）から第２開口（11b）を通って第３空間（13）の左側空間（13a）へ送り込まれる。左側空間（13a）では、第１空気が第２熱交換器（49）を上から下へ向かって通過して行く。第２熱交換器（49）では、フィン表面に担持された吸着剤に第１空気中の水分が吸着される。その際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。第２熱交換器（49）で除湿された第１空気は、第３空間（13）の左側空間（13a）から第８開口（9d）を通って第２流出路（31）へ流出する。その後、第１空気は、給気ファン（43）へ吸い込まれ、給気吹出口（41）から供給空気（SA）として室内へ供給される。

次に、除湿運転時の第２動作について、図２及び図５を参照しながら説明する。この第２動作では、第２熱交換器（49）において吸着剤の再生が行われ、第１熱交換器（47）において第１空気である室外空気（OA）の除湿が行われる。

第２動作時において、冷媒回路（45）では、四方切換弁（53）が図２（ｂ）に示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮機（51）を運転すると、冷媒回路（45）で冷媒が循環し、第１熱交換器（47）が蒸発器となって第２熱交換器（49）が凝縮器となる第２冷凍サイクル動作が行われる。具体的には、圧縮機（51）から吐出された冷媒は、第２熱交換器（49）で放熱して凝縮し、その後に電動膨張弁（55）へ送られて減圧される。減圧された冷媒は、第１熱交換器（47）で吸熱して蒸発し、その後に圧縮機（51）へ吸入されて圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、再び圧縮機（51）から吐出される。

また、第２動作時には、第１開口（11a）、第４開口（11d）、第６開口（9b）及び第７開口（9c）が開口状態となり、第２開口（11b）、第３開口（11c）、第５開口（9a）及び第８開口（9d）が閉鎖状態となる。そして、図５に示すように、第１熱交換器（47）へ第１空気としての室外空気（OA）が供給され、第２熱交換器（49）へ第２空気としての室内空気（RA）が供給される。

具体的には、室内空気吸込口（39）より流入した第２空気は、第２流入路（29）から第６開口（9b）を通って第３空間（13）の左側空間（13a）へ送り込まれる。左側空間（13a）では、第２空気が第２熱交換器（49）を上から下へ向かって通過して行く。第２熱交換器（49）では、フィン表面に担持された吸着剤が冷媒により加熱され、この吸着剤から水分が脱離する。吸着剤から脱離した水分は、第２熱交換器（49）を通過する第２空気に付与される。第２熱交換器（49）で水分を付与された第２空気は、第３空間（13）の左側空間（13a）から第４開口（11d）を通って第１流出路（25）へ流出する。その後、第２空気は、排気ファン（37）へ吸い込まれ、排気吹出口（35）から排出空気（EA）として室外へ排出される。

一方、室外空気吸込口（33）より流入した第１空気は、第１流入路（23）から第１開口（11a）を通って第３空間（13）の右側空間（13b）へ送り込まれる。右側空間（13b）では、第１空気が第１熱交換器（47）を上から下へ向かって通過して行く。第１熱交換器（47）では、フィン表面に担持された吸着剤に第１空気中の水分が吸着される。その際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。第１熱交換器（47）で除湿された第１空気は、第３空間（13）の右側空間（13b）から第７開口（9c）を通って第２流出路（31）へ流出する。その後、第１空気は、給気ファン（43）へ吸い込まれ、給気吹出口（41）から供給空気（SA）として室内へ供給される。

《加湿運転》
加湿運転時において、調湿装置では、給気ファン（43）及び排気ファン（37）が運転される。そして、調湿装置は、室内空気（RA）を第１空気として取り込んで室外に排出する一方、室外空気（OA）を第２空気として取り込んで室内に供給する。

まず、加湿運転時の第１動作について、図２及び図６を参照しながら説明する。この第１動作では、第１熱交換器（47）において第２空気である室外空気（OA）の加湿が行われ、第２熱交換器（49）において第１空気である室内空気（RA）から水分の回収が行われる。

第１動作時において、冷媒回路（45）では、四方切換弁（53）が図２（ａ）に示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮機（51）を運転すると、冷媒回路（45）で冷媒が循環し、第１熱交換器（47）が凝縮器となって第２熱交換器（49）が蒸発器となる第１冷凍サイクル動作が行われる。

また、第１動作時には、第１開口（11a）、第４開口（11d）、第６開口（9b）及び第７開口（9c）が開口状態になり、第２開口（11b）、第３開口（11c）、第５開口（9a）及び第８開口（9d）が閉鎖状態になる。そして、図６に示すように、第１熱交換器（47）には第２空気としての室外空気（OA）が供給され、第２熱交換器（49）には第１空気としての室内空気（RA）が供給される。

具体的には、室内空気吸込口（39）より流入した第１空気は、第２流入路（29）から第６開口（9b）を通って第３空間（13）の左側空間（13a）へ送り込まれる。第２熱交換室（42）では、第１空気が第２熱交換器（49）を上から下へ向かって通過して行く。左側空間（13a）では、フィン表面に担持された吸着剤に第１空気中の水分が吸着される。その際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。その後、水分を奪われた第１空気は、第４開口（11d）、第１流出路（25）、排気ファン（37）を順に通過し、排出空気（EA）として排気吹出口（35）から室外へ排出される。

一方、室外空気吸込口（33）より流入した第２空気は、第１流入路（23）から第１開口（11a）を通って第３空間（13）の右側空間（13b）へ送り込まれる。右側空間（13b）では、第２空気が第１熱交換器（47）を上から下へ向かって通過して行く。第１熱交換器（47）では、フィン表面に担持された吸着剤が冷媒により加熱され、この吸着剤から水分が脱離する。吸着剤から脱離した水分は、第１熱交換器（47）を通過する第２空気に付与される。その後、加湿された第２空気は、第７開口（9c）、第２流出路（31）、給気ファン（43）を順に通過し、供給空気（SA）として給気吹出口（41）から室内へ供給される。

次に、加湿運転時の第２動作について、図２及び図７を参照しながら説明する。この第２動作では、第２熱交換器（49）において第２空気である室外空気（OA）の加湿が行われ、第１熱交換器（47）において第１空気である室内空気（RA）から水分の回収が行われる。

第２動作時において、冷媒回路（45）では、四方切換弁（53）が図２（ｂ）に示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮機（51）を運転すると、冷媒回路（45）で冷媒が循環し、第１熱交換器（47）が蒸発器となって第２熱交換器（49）が凝縮器となる第２冷凍サイクル動作が行われる。

また、第２動作時には、第２開口（11b）、第３開口（11c）、第５開口（9a）及び第８開口（9d）が開口状態になり、第１開口（11a）、第４開口（11d）、第６開口（9b）及び第７開口（9c）が閉鎖状態になる。そして、図７に示すように、第１熱交換器（47）には第１空気としての室内空気（RA）が供給され、第２熱交換器（49）には第２空気としての室外空気（OA）が供給される。

具体的には、室内空気吸込口（39）より流入した第１空気は、第２流入路（29）から第５開口（9a）を通って第３空間（13）の右側空間（13b）に送り込まれる。右側空間（13b）では、第１空気が第１熱交換器（47）を上から下に向かって通過して行く。第１熱交換器（47）では、フィン表面に担持された吸着剤に第１空気中の水分が吸着される。その際に生じる吸着熱は、冷媒が吸熱する。その後、水分を奪われた第１空気は、第３開口（11c）、第１流出路（25）、排気ファン（37）を順に通過し、排出空気（EA）として排気吹出口（35）から室外へ排出される。

一方、室外空気吸込口（33）より流入した第２空気は、第１流入路（23）から第２開口（11b）を通って第３空間（13）の左側空間（13a）に送り込まれる。左側空間（13a）では、第２空気が第２熱交換器（49）を上から下へ向かって通過して行く。第２熱交換器（49）では、フィン表面に担持された吸着剤が冷媒により加熱され、この吸着剤から水分が脱離する。吸着剤から脱離した水分は、第２熱交換器（49）を通過する第２空気に付与される。その後、加湿された第２空気は、第８開口（9d）、第２流出路（31）、給気ファン（43）を順に通過し、供給空気（SA）として給気吹出口（41）から室内へ供給される。

以上、全換気モードの除湿運転及び加湿運転について説明したが、この調湿装置は、室内空気（RA）を第１空気として取り込み室内に供給する一方、室外空気（OA）を第２空気として取り込み室外に排出する循環モードの除湿運転や、室外空気（OA）を第１空気として取り込み室外に排出する一方、室内空気（RA）を第２空気として取り込み室内に供給する循環モードの加湿運転をも行うものである。

この発明は、熱交換器、特に、空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤が表面に担持された熱交換器に有用である。

実施形態１に係る調湿装置の概略構成図である。実施形態１に係る調湿装置の冷媒回路を示す配管系統図である。実施形態１に係る調湿装置の概略構成図である。除湿運転の第１動作における空気の流れを示す調湿装置の概略構成図である。除湿運転の第２動作における空気の流れを示す調湿装置の概略構成図である。加湿運転の第１動作における空気の流れを示す調湿装置の概略構成図である。加湿運転の第２動作における空気の流れを示す調湿装置の概略構成図である。フィンピッチが１．２ｍｍのときのＱ／Ｑ₀の試算結果を示す図である。フィンピッチが１．６ｍｍのときのＱ／Ｑ₀の試算結果を示す図である。フィンピッチが２．０ｍｍのときのＱ／Ｑ₀の試算結果を示す図である。

符号の説明

４７第１熱交換器
４９第２熱交換器
５７フィン

Claims

多数のフィン（57）を有すると共に、空気中の水分の吸着と空気中への水分の脱離とを行う吸着剤が表面に担持された熱交換器であって、
上記吸着剤のフィン表面の担持層において、その厚さｔ［ｍｍ］と厚さ方向の熱伝導率λ［Ｗ／ｍＫ］との関係がｔ／λ≦１０を満たす熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、
フィンピッチが１．２ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、
空気の風速が０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下である熱交換器。
請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器において、
上記担持層の厚さｔ［ｍｍ］が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である熱交換器。
請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器において、
上記担持層の熱伝導率λ［Ｗ／ｍＫ］が０．０５Ｗ／ｍＫ以上１Ｗ／ｍＫ以下である熱交換器。
請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器において、
熱交換器（47,49）が、フィンアンドチューブ型の熱交換器である熱交換器。