以上の例では、吸湿部120において除湿対象空気116から吸湿し、この吸湿した水分を、放熱器103で加熱した高温の循環空気110を放湿部121に供給することによって放湿させ、この放湿させた水分を含んだ高湿の循環空気110を吸熱器105において冷却して水分を飽和させるとことにより除湿するようにしている。したがって循環空気110を放熱器103、放湿部121、吸熱器105に循環させる循環経路111を密閉性よく本体101内に形成する必要があり、装置構成が複雑化するという問題点があった。そして循環経路111の密閉度が低い場合には、除湿対象空気116と循環空気110との湿度移行が発生して除湿効率が低下するという問題点があった。
本発明は上記課題を解決するものであり、循環経路111のない単純な構成で、効率の良い除湿が行える除湿装置を提供することを目的としている。
上記した目的を達成するために、本発明が講じた第1の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)、前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)、前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)および前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)を有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)とを備え、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給するとともに、前記放熱器(103)に、前記放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気を供給する構成としたものである。
この手段では、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿する。これにより放湿部(121)には加熱された低い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給され、吸湿部(120)には冷却された高い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給される。したがって吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度の差が拡大して吸放湿手段(119)の吸放湿量が増加することになる。さらに放熱器(103)には放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気が供給される。これによりヒートポンプ(118)の放熱に適する風量と、吸放湿手段(119)の放湿に適する風量とのアンバランスが解消されることになる。
また、本発明が講じた第2の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)、前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)、前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)および前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)を有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)とを備え、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給するとともに、前記放熱器(103)に、前記吸熱器(105)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気を供給する構成としたものである。
この手段では、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿する。これにより放湿部(121)には加熱された低い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給され、吸湿部(120)には冷却された高い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給される。したがって吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度の差が拡大して吸放湿手段(119)の吸放湿量が増加することになる。さらに放熱器(103)には吸熱器(105)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気が供給される。これによりヒートポンプ(118)の放熱に適する風量と吸熱に適する風量とのアンバランスが解消されることになる。
また、本発明が講じた第3の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)、前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)、前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)および前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)を有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)とを備え、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給するとともに、前記放熱器(103)に、前記吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気を供給する構成としたものである。
この手段では、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿する。これにより放湿部(121)には加熱された低い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給され、吸湿部(120)には冷却された高い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給される。したがって吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度の差が拡大して吸放湿手段(119)の吸放湿量が増加することになる。さらに放熱器(103)には吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気が供給される。これによりヒートポンプ(118)の放熱に適する風量と吸放湿手段(119)の吸湿に適する風量とのアンバランスが解消されることになる。
また、本発明が講じた第4の課題解決手段は、冷媒(117)を圧縮する圧縮機(102)、前記冷媒(117)が供給空気に対して放熱する放熱器(103)、前記冷媒(117)が膨張する膨張機構(104)および前記冷媒(117)が供給空気から吸熱する吸熱器(105)を有するヒートポンプ(118)と、供給空気から吸湿する吸湿部(120)および供給空気に放湿する放湿部(121)を有する吸放湿手段(119)とを備え、除湿対象空気(116)を前記放熱器(103)、前記放湿部(121)、前記吸熱器(105)、前記吸湿部(120)の順に供給するとともに、加熱対象空気(2)を前記放熱器(103)に供給する構成としたものである。
この手段では、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿する。これにより放湿部(121)には加熱された低い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給され、吸湿部(120)には冷却された高い相対湿度の除湿対象空気(116)が供給される。したがって吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度の差が拡大して吸放湿手段(119)の吸放湿量が増加することになる。さらに放熱器(103)には加熱対象空気(2)が供給される。これによりヒートポンプ(118)の放熱に適する風量と、吸放湿手段(119)の吸放湿およびヒートポンプ(118)の吸熱に適する風量とのアンバランスが解消されることになる。
また、本発明が講じた第5の課題解決手段は、上記第4の課題解決手段において、除湿対象空気(116)の風量を加熱対象空気(2)の風量よりも多くなるように構成したものである。
この手段では、除湿対象空気(116)の風量が加熱対象空気(2)の風量より多くなるように構成される。これにより除湿対象空気(116)に対して放熱器(103)がより多く放熱することが容易となる。
また、本発明が講じた第6の課題解決手段は、上記第4の課題解決手段において、加熱対象空気(2)の風量を除湿対象空気(116)の風量よりも多くなるように構成したものである。
この手段では、加熱対象空気(2)の風量が除湿対象空気(116)の風量より多くなるように構成される。これにより除湿対象空気(116)に対して放熱器(103)がより少なく放熱することが容易となる。
また、本発明が講じた第7の課題解決手段は、上記第4、第5または第6の課題解決手段において、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の放熱器(103)通過方向を同一方向となるように構成したものである。
この手段では、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の放熱器(103)通過方向が同一方向に構成される。これにより除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)を同一方向から放熱器(103)に供給することが容易となる。
また、本発明が講じた第8の課題解決手段は、上記第4、第5または第6の課題解決手段において、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の放熱器(103)通過方向を反対方向となるように構成したものである。
この手段では、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の放熱器(103)通過方向が反対方向に構成される。これにより除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)を反対方向から放熱器(103)に供給することが容易となる。
また、本発明が講じた第9の課題解決手段は、上記第4、第5、第6、第7または第8の課題解決手段において、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)を単一の送風ファン(1)により供給する構成としたものである。
この手段では、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)が単一の送風ファン(1)により供給される。これにより複数の送風ファンを設けることが不要となる。
また、本発明が講じた第10の課題解決手段は、上記第4、第5、第6、第7または第8の課題解決手段において、除湿対象空気(116)を供給する除湿空気用ファン(12)と、加熱対象空気(2)を供給する加熱空気用ファン(13)を備えた構成としたものである。
この手段では、除湿対象空気(116)を供給する除湿空気用ファン(12)と加熱対象空気を供給する加熱空気用ファン(13)とが設けられる。これにより除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の各々の風量制御が容易となる。
また、本発明が講じた第11の課題解決手段は、上記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9または第10の課題解決手段において、冷媒(117)が放熱器(103)において超臨界圧力にて放熱を行う構成としたものである。
この手段では、冷媒(117)が放熱器(103)において超臨界圧力にて放熱を行う。即ち、ヒートポンプ(118)が、冷媒(117)が放熱器(103)において凝縮しない超臨界サイクルとして動作する。この超臨界サイクルでは放熱器(103)における冷媒温度が比較的高温となり、放熱器(103)において加熱される除湿対象空気(116)の温度も高温となる。これにより放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)の相対湿度が更に低下するので、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度の差が拡大し、吸放湿手段(119)の吸放湿量が更に増加することになる。
また、本発明が講じた第12の課題解決手段は、上記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10または第11の課題解決手段において、冷媒(117)として二酸化炭素を用いる構成としたものである。
この手段では、冷媒(117)として二酸化炭素が用いられる。二酸化炭素は、その物性から臨界圧力よりも高い圧力まで圧縮され、放熱器(103)において凝縮しない超臨界サイクルとして動作する。この超臨界サイクルでは放熱器(103)における冷媒温度が比較的高温となり、放熱器(103)において加熱される除湿対象空気(116)の温度も高温となる。これにより放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)の相対湿度が更に低下するので、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度の差が拡大し、吸放湿手段(119)の吸放湿量が更に増加することになる。
また、本発明が講じた第13の課題解決手段は、上記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11または第12の課題解決手段において、吸放湿手段(119)を、ハニカムローター(108)に担持された吸着剤(107)が、吸湿部(120)において除湿対象空気(116)から水分を吸着するとともに放湿部(121)において除湿対象空気(116)へ水分を脱着するように前記ハニカムローター(108)を配し、前記ハニカムローター(108)の回転によって、前記吸湿部(120)における水分吸着と前記放湿部(121)における水分脱着を繰り返すように構成したものである。
この手段では、吸放湿手段(119)として吸着剤(107)が担持されたハニカムローター(108)が設けられる。吸着剤(107)は、吸湿部(120)において吸熱器(105)で冷却された高い相対湿度の除湿対象空気(116)と接触するとともに放湿部(121)において放熱器(103)で加熱された低い相対湿度の除湿対象空気(116)と接触する。そしてハニカムローター(108)の回転に伴い、吸湿部(120)および放湿部(121)における各々の除湿対象空気(116)との接触を繰り返す。吸着剤(107)は晒される空気の相対湿度が高ければ多くの水分を保持でき、晒される空気の相対湿度が低くなると保持可能な水分量が減少する特性を持つので、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度の差によって除湿対象空気(116)からの水分吸着と除湿対象空気(116)への水分脱着を繰り返すことになる。
本願発明は、かかる構成とすることにより以下に記載されるような効果を奏するものである。
(イ)本願の第1の発明にかかる除湿装置によれば、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿することによって、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度差を拡大し、循環経路(111)を設けない単純な構成で吸放湿手段(119)の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器(103)に、放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ(118)の放熱に適する風量と、吸放湿手段(119)の放湿に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
(ロ)また、本願の第2の発明にかかる除湿装置によれば、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿することによって、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度差を拡大し、循環経路(111)を設けない単純な構成で吸放湿手段(119)の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器(103)に、吸熱器(105)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ(118)の放熱に適する風量とヒートポンプ(118)の吸熱に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
(ハ)また、本願の第3の発明にかかる除湿装置によれば、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿することによって、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度差を拡大し、循環経路(111)を設けない単純な構成で吸放湿手段(119)の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器(103)に、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ(118)の放熱に適する風量と、吸放湿手段(119)の放湿に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
(ニ)また、本願の第4の発明にかかる除湿装置によれば、除湿対象空気(116)を、放熱器(103)においてヒートポンプ(118)の放熱により加熱し、次に放湿部(121)において吸放湿手段(119)の放湿により加湿し、次に吸熱器(105)においてヒートポンプ(118)の吸熱により冷却し、次に吸湿部(120)において吸放湿手段(119)の吸湿により除湿することによって、吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)と放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度差を拡大し、循環経路(111)を設けない単純な構成で吸放湿手段(119)の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器(103)に加熱対象空気(2)を供給することによって、ヒートポンプ(118)の放熱に適する風量と、吸放湿手段(119)の吸放湿およびヒートポンプ(118)の吸熱に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
(ホ)また、本願の第5の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ニ)に記載した効果に加えて、除湿対象空気(116)の風量を加熱対象空気(2)の風量より多くすることによって、除湿対象空気(116)に対する放熱器(103)の放熱量を多くすることが容易となる。これにより多量の除湿対象空気(116)を除湿する際の効率を向上することができる。
(ヘ)また、本願の第6の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ニ)に記載した効果に加えて、加熱対象空気(2)の風量を除湿対象空気(116)の風量より多くすることによって、除湿対象空気(116)に対する放熱器(103)の放熱量を少なくすることが容易となる。これにより少量の除湿対象空気(116)を除湿する際の効率を向上することができる。
(ト)また、本願の第7の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ニ)、(ホ)または(ヘ)に記載した効果に加えて、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の放熱器(103)通過方向を同一方向となるように構成することによって、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)を同一方向から容易に放熱器(103)に供給することができる。これにより単一の供給空気を用いる除湿に適した装置構成を容易に実現することができる。
(チ)また、本願の第8の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ニ)、(ホ)または(ヘ)に記載した効果に加えて、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の放熱器(103)通過方向を反対方向となるように構成することによって、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)を反対方向から容易に放熱器(103)に供給することができる。これにより複数の供給空気を用いる除湿に適した装置構成を容易に実現することができる。
(リ)また、本願の第9の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)または(チ)に記載した効果に加えて、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)を単一の送風ファン(1)により供給する構成とすることによって、複数の送風ファンが不要となり装置を小型化することができる。
(ヌ)また、本願の第10の発明にかかる除湿装置によれば、上記(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)または(チ)に記載した効果に加えて、除湿対象空気(116)を供給する除湿空気用ファン(12)と、加熱対象空気(2)を供給する加熱空気用ファン(13)を備えた構成とすることによって、除湿対象空気(116)と加熱対象空気(2)の各々の風量制御を容易に行うことができる。
(ル)また、本願の第11の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)、(チ)、(リ)または(ヌ)に記載した効果に加えて、冷媒(117)が放熱器(103)において超臨界圧力にて放熱を行う構成とすることによって、放熱器(103)において除湿対象空気(116)を更に高温に加熱し、放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)と吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度差を拡大することができる。これにより吸放湿手段(119)の吸放湿量を増加して更に効率の良い除湿を行うことができる。
(ヲ)また、本願の第12の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)、(チ)、(リ)、(ヌ)または(ル)に記載した効果に加えて、冷媒(117)として二酸化炭素を用いる構成とすることによって、放熱器(103)において除湿対象空気(116)を更に高温に加熱し、放湿部(121)に供給される除湿対象空気(116)と吸湿部(120)に供給される除湿対象空気(116)との相対湿度差を拡大することができる。これにより吸放湿手段(119)の吸放湿量を増加して更に効率の良い除湿を行うことができる。
(ワ)また、本願の第13の発明にかかる除湿装置によれば、上記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)、(チ)、(リ)、(ヌ)、(ル)または(ヲ)に記載した効果に加えて、吸放湿手段(119)を、ハニカムローター(108)に担持された吸着剤(107)が、吸湿部(120)において除湿対象空気(116)から水分を吸着するとともに放湿部(121)において除湿対象空気(116)へ水分を脱着するようにハニカムローター(108)を配し、ハニカムローター(108)の回転により、吸湿部(120)における水分吸着と放湿部(121)における水分脱着を繰り返すように構成することによって、ハニカムローター(108)の回転という簡単な操作で、吸湿部(120)における吸着剤(107)の水分吸着と、放湿部(121)における吸着剤(107)の水分脱着を容易に繰り返すことができ、除湿装置を安価に構成することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、従来の例と同一の構成要素については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施形態1にかかる除湿装置の概略構成を示した図である。図1に示すように、除湿装置の本体101内に、圧縮機102、放熱器103、膨張機構104、吸熱器105を配管接続した冷媒回路106と、供給空気から吸湿する吸湿部120および供給空気に対して放湿する放湿部121を有する吸放湿手段119を設け、冷媒回路106内に冷媒117を充填している。また、本体101には吸込口112と吹出口113を開口し、送風ファン1の運転によって、吸込口112から除湿対象空気116と加熱対象空気2を本体101内に供給する構成としている。そして、本体101内に供給された除湿対象空気116が、放熱器103、放湿部121、吸熱器105、吸湿部120に順に供給されて吹出口113より本体101外部に流出し、また、加熱対象空気2が、除湿対象空気116と同一方向から放熱器103に供給されて吹出口113より本体101外部に流出するように風路を形成している。そして、圧縮機102により冷媒117を圧縮することによって、冷媒117が、放熱器103、膨張機構104、吸熱器105の順に冷媒回路106内を循環し、放熱器103に供給される除湿対象空気116および加熱対象空気2に対して放熱するとともに吸熱器105に供給される除湿対象空気116から吸熱することによってヒートポンプ118を作動させる構成となっている。
図2は、吸放湿手段119の詳細構成を示した図である。吸放湿手段119は、吸着剤107が担持された軸方向に通風可能な円筒状のハニカムローター108を備えており、このハニカムローター108を回動自在に回転軸3で支持している。そして、ハニカムローター108の外周にギア4を形成し、このギア4と回転駆動する駆動モーター5の歯車部6にベルト7を巻装している。また、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116の相互流通を抑制するように風路を仕切っており、駆動モーター5を駆動するとベルト7を介してギア4に駆動力が伝達してハニカムローター108が回転することになる。このハニカムローター108の回転によって吸着剤107は、吸湿部120における除湿対象空気116との接触と放湿部121における除湿対象空気116との接触を繰り返すことになる。この吸着剤107は、晒される空気の相対湿度が高ければ多くの水分を保持でき、相対湿度が低くなると保持可能な水分量が減少する特性を有しているので、相対湿度の異なる複数の空気との接触を繰り返せば、各々の相対湿度における吸着剤107の保持可能な水分量の差に応じて水分の吸脱着が行われることになる。ここで、吸湿部120で吸着剤107と接触する除湿対象空気116は、吸熱器105において冷媒117の吸熱により冷却された高い相対湿度の空気であり、放湿部121で吸着剤107と接触する除湿対象空気116は、放熱器103において冷媒117の放熱により加熱された低い相対湿度の空気であるので、この相対湿度の差によって、吸着剤107の吸脱着作用が為されて吸放湿手段119が作動することになるのである。次に除湿装置の動作を説明する。
図3は、図1に示した除湿装置の冷媒117の状態変化を示すモリエル線図(圧力−エンタルピ線図)である。図3に示した点A、点B、点C、点Dを矢符で結んだサイクルは、冷媒回路106内を循環する冷媒117の状態変化を示しており、冷媒117は圧縮機102において圧縮されることにより圧力とエンタルピが上昇して点Aから点Bの状態変化を行い、放熱器103において供給される除湿対象空気116および加熱対象空気2に対して放熱することによりエンタルピが減少して点Bから点Cの状態となる。次に膨張機構104において膨張して減圧することにより圧力が低下して点Cから点Dの状態変化を行い、吸熱器105において供給される除湿対象空気116から吸熱することによりエンタルピが増加して点Dから点Aの状態に戻る。このような冷媒117の状態変化により、吸熱器105において吸熱し、放熱器103において放熱するヒートポンプ118が動作し、この時、点Bと点Cのエンタルピ差に冷媒117の循環量を乗じた値が放熱器103における放熱量、点Aと点D(点C)のエンタルピ差に冷媒117の循環量を乗じた値が吸熱器105における吸熱量となり、放熱量と吸熱量の差、即ち点Bと点Aのエンタルピ差に冷媒117の循環量を乗じた値が圧縮機102の圧縮仕事量になる。
図4は、図1に示した除湿装置における除湿対象空気116および加熱対象空気2の状態変化を示す湿り空気線図である。図4に示した湿り空気線図において、まず、点aの状態の除湿対象空気116および加熱対象空気2が放熱器103に供給され、冷媒117の放熱により加熱されて点bの状態となる。ここで加熱対象空気2は、点bの状態のまま装置外部に排出され、除湿対象空気116は、放湿部121に供給されてハニカムローター108に担持された吸着剤107が保有している水分を脱着することにより加湿されて、湿度が上昇するとともに温度が低下して点cの状態となる。点cの状態となった除湿対象空気116は次に吸熱器105に供給され、冷媒117の吸熱により露点温度以下まで冷却されて点dの飽和状態となる。この時に飽和した水分は凝縮水としてタンク122に回収される。最後に除湿対象空気116は吸湿部120に供給され、吸着剤107に水分を吸着されることによって除湿され、湿度が低下するとともに温度が上昇して点eの状態の乾燥空気となり装置外部に排出される。以上の除湿対象空気116の状態変化において、吸熱器105において回収される凝縮水の量は、点cと点dの絶対湿度差に除湿対象空気116の重量換算風量を乗じた値、また、放湿部121における放湿量は、点cと点bの絶対湿度差に除湿対象空気116の重量換算風量を乗じた値、そして、吸湿部120における吸湿量は、点dと点eの絶対湿度差に除湿対象空気116の重量換算風量を乗じた値となる。
以上の動作において、理想状態では、放湿部121の出口空気状態を示す点cは、吸湿部120の入口空気状態を示す点dと同一の相対湿度である点c'に近づき、吸湿部120の出口空気状態を示す点eは、放湿部121の入口空気状態を示す点bと同一の相対湿度である点e'に近づく。したがって点dの相対湿度を上昇させ、点bの相対湿度を低下させること、即ち、点dで示した吸湿部120への供給空気と点bで示した放湿部121への供給空気との相対湿度差を拡大することが吸放湿量を高めることになり、結果的に除湿効率が向上することになる。また、除湿対象空気116の重量換算風量と加熱対象空気2の重量換算風量を加算して点aと点bのエンタルピ差に乗じた値が放熱器103における放熱量、点cと点dのエンタルピ差に除湿対象空気116の重量換算風量を乗じた値が吸熱器105における吸熱量となり、この放熱器103における放熱量および吸熱器105における吸熱量は、図2の冷媒117の状態変化から得られる放熱量および吸熱量と等しくなる。従って、放熱器103において除湿対象空気116のみでは不足する冷媒117の放熱分を加熱対象空気2が補うことにより、除湿対象空気116の風量を放湿部121における放湿、吸熱器105における冷却、吸湿部120における吸湿の過程における最適な値に設定することができるのである。
以上、説明した構成および動作により、本実施形態の除湿装置は以下の効果を奏するものである。
除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116、即ちと放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。そして放熱器103に、放湿部121に供給される除湿対象空気116よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量と、吸放湿手段119の放湿に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器103に、吸熱器105に供給される除湿対象空気116よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量とヒートポンプ118の吸熱に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器103に、吸湿部120に供給される除湿対象空気116より多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量と、吸放湿手段119の放湿に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器103に加熱対象空気2を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量と、吸放湿手段119の吸放湿およびヒートポンプ118の吸熱に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116と加熱対象空気2の放熱器103通過方向を同一方向となるように構成することによって、除湿対象空気116と加熱対象空気2を同一方向から容易に放熱器103に供給することができる。これにより単一の供給空気を用いる除湿に適した装置構成を容易に実現することができる。
また、除湿対象空気116と加熱対象空気2を単一の送風ファン1により供給する構成とすることによって、複数の送風ファンが不要となり装置を小型化することができる。
また、吸放湿手段119を、ハニカムローター108に担持された吸着剤107が、吸湿部120において除湿対象空気116から水分を吸着するとともに放湿部121において除湿対象空気116へ水分を脱着するようにハニカムローター108を配し、ハニカムローター108の回転により、吸湿部120における水分吸着と放湿部121における水分脱着を繰り返すように構成することによって、ハニカムローター108の回転という簡単な操作で、吸湿部120における吸着剤107の水分吸着と放湿部121における吸着剤107の水分脱着を容易に繰り返すことができ、除湿装置を安価に構成することができる。
なお、ハニカムローター108に担持する吸着剤107としては、吸湿性があってハニカムローター108に担持でき、さらに水分脱着のためにある程度の耐熱性がある物質であれば良く、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機質の吸着型吸湿剤、有機高分子電解質(イオン交換樹脂)などの吸湿剤、塩化リチウムなどの吸収型吸湿剤等を用いることができる。さらに吸着剤107は1種類に限るものではなく、上述した吸着剤107の2種類以上を組み合わせて用いても良いのである。
また、冷媒回路106に充填する冷媒117としては、HCFC系冷媒(分子中に塩素、水素、フッ素、炭素の各原子を含む)、HFC系冷媒(分子中に水素、炭素、フッ素の各原子を含む)、炭化水素、二酸化炭素等を用いることができる。
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施形態2にかかる除湿装置の概略構成を示した図である。図5に示すように、除湿装置の本体101内に、圧縮機102、放熱器103、膨張機構104、吸熱器105を配管接続した冷媒回路106と、供給空気から吸湿する吸湿部120および供給空気に対して放湿する放湿部121を有する吸放湿手段119を設け、冷媒回路106内に冷媒117として二酸化炭素を充填している。また、本体101に除湿空気用吸込口8、除湿空気用吹出口9、加熱空気用吸込口10および加熱空気用吹出口11を開口し、除湿空気用ファン12の運転によって、除湿空気用吸込口8から除湿対象空気116を本体101内に供給するとともに、加熱空気用ファン13の運転によって加熱対象空気2を本体101内に供給する構成としている。そして、本体101内に供給された除湿対象空気116が、放熱器103、放湿部121、吸熱器105、吸湿部120に順に供給されて、除湿空気用吹出口9より本体101外部に流出し、また、加熱対象空気2が、除湿対象空気116と反対方向から放熱器103に供給されて加熱空気用吹出口11より本体101外部に流出するように風路を形成している。そして、圧縮機102により冷媒117を圧縮することによって、冷媒117が、放熱器103、膨張機構104、吸熱器105の順に冷媒回路106内を循環し、放熱器103に供給される除湿対象空気116および加熱対象空気2に対して放熱するとともに吸熱器105に供給される除湿対象空気116から吸熱することによってヒートポンプ118を作動させる構成となっている。また、吸放湿手段119は、図2に示したものと同様の構成であり、吸着剤107が担持されたハニカムローター108を駆動モーター5によって回転させることによって、吸湿部120における高湿度の除湿対象空気116からの吸湿と、放湿部121における低湿度の除湿対象空気116への放湿を繰り返すように構成している。そして、除湿空気用ファン12および加熱空気用ファン13を各々個別に風量調整が可能なように構成し、除湿対象空気116として除湿対象空間14の空気を用い、加熱対象空気2として非除湿対象空間15の空気を用いるように構成している。以上の構成において、次に除湿装置の動作を説明する。
図6は、図5に示した除湿装置の冷媒117の状態変化を示すモリエル線図(圧力−エンタルピ線図)である。図6に示した点A、点B、点C、点Dを矢符で結んだサイクルは、冷媒回路106内を循環する冷媒117としての二酸化炭素の状態変化を示している。二酸化炭素冷媒は、圧縮機102において臨界圧力よりも高い超臨界圧力まで圧縮されて点Aから点Bの状態変化を行い、次に、放熱器103において供給される除湿対象空気116および加熱対象空気2に対して放熱するが、超臨界状態であるため放熱しても凝縮せずに温度が下がって点Bから点Cの状態となる。そして膨張機構104において膨張して減圧することにより圧力が低下して点Cから点Dの状態変化を行い、吸熱器105において供給される除湿対象空気116から吸熱することによりエンタルピが増加して点Dから点Aの状態に戻る。二酸化炭素に例示される超臨界圧力で放熱する冷媒をヒートポンプ118の作動流体として用いた場合は、圧縮後の放熱器103における温度が高温となるのが特徴である。このため、放熱器103において加熱される除湿対象空気116の温度も高くなり、より低い相対湿度の状態で放湿部121に供給されるので、吸湿部120に供給される除湿対象空気116との相対湿度の差が拡大することになる。この相対湿度の差の拡大によって吸放湿手段119の吸放湿量が増加し、除湿効率が更に向上することになるのである。
図7は、図5に示した除湿装置における除湿対象空気116の風量を加熱対象空気2の風量より多く設定した場合の除湿対象空気116および加熱対象空気2の状態変化を示す湿り空気線図、また、図8は、図5に示した除湿装置における加熱対象空気2の風量を除湿対象空気116の風量より多く設定した場合の除湿対象空気116および加熱対象空気2の状態変化を示す湿り空気線図である。図7および図8に示した湿り空気線図において、まず、点aの状態の除湿対象空気116と点bの状態の加熱対象空気2が放熱器103に供給され、冷媒117の放熱により加熱される。放熱器103で加熱された除湿対象空気116は、点cの状態となり次に放湿部121に供給される。一方、放熱器103で加熱された加熱対象空気2は、点dの状態となり加熱空気用吹出口11から装置外部に排出される。放湿部121に供給された除湿対象空気116はハニカムローター108に担持された吸着剤107が保有している水分を脱着することにより加湿されて、湿度が上昇するとともに温度が低下し点eの状態となる。点eの状態となった除湿対象空気116は次に吸熱器105に供給され、冷媒117の吸熱により露点温度以下まで冷却されて点fの飽和状態となる。この時に飽和した水分は凝縮水としてタンク122に回収される。最後に除湿対象空気116は吸湿部120に供給され、吸着剤107に水分を吸着されることによって除湿され、湿度が低下するとともに温度が上昇して点gの状態の乾燥空気となり装置外部に排出される。
以上の動作において、理想状態では、放湿部121の出口空気状態を示す点eは、吸湿部120の入口空気状態を示す点fと同一の相対湿度である点e'に近づき、吸湿部120の出口空気状態を示す点gは、放湿部121の入口空気状態を示す点cと同一の相対湿度である点g'に近づく。したがって点fの相対湿度を上昇させ、点cの相対湿度を低下させること、即ち、点fで示した吸湿部120への供給空気と点cで示した放湿部121への供給空気との相対湿度差を拡大することが吸放湿量を高めることになり、結果的に除湿効率が向上することになる。また、点aと点cのエンタルピ差に除湿対象空気116の重量換算風量を乗じた値に、点bと点dのエンタルピ差に加熱対象空気2の重量換算風量を乗じた値を加算した値が放熱器103における放熱量、点eと点fのエンタルピ差に除湿対象空気116の重量換算風量を乗じた値が吸熱器105における吸熱量となり、この放熱器103における放熱量および吸熱器105における吸熱量は、図6の冷媒117の状態変化から得られる放熱量および吸熱量と等しくなる。ここで、放熱器103に供給される除湿対象空気116の風量が変化すると、上述したように放熱器103の放熱量が変化するため、ヒートポンプ118の運転状態が変化し、点cの空気温度低下に伴う除湿効率の低下やヒートポンプ118の使用範囲超過による信頼性の低下を招くことになるので、除湿対象空気116の風量に応じて、加熱対象空気2の風量を調整することが必要となる。つまり、多量の除湿対象空気116を放熱器103に供給する場合には、加熱対象空気2の風量を減らすことにより、放熱器103で加熱した後の空気温度、即ち、点cの空気温度を図7に示したように最適な空気温度に調整し、少量の除湿対象空気116を放熱器103に供給する場合には、加熱対象空気2の風量を増加させることにより、点cの空気温度を図8に示したように最適な空気温度に調整して信頼性を確保しつつ除湿効率を高めることができるのである。
以上、説明した構成および動作により、本実施形態の除湿装置は以下の効果を奏するものである。
除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器103に、放湿部121に供給される除湿対象空気116よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量と、吸放湿手段119の放湿に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器103に、吸熱器105に供給される除湿対象空気116よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量とヒートポンプ118の吸熱に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器103に、吸湿部120に供給される除湿対象空気116よりも多くの空気を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量と、吸放湿手段119の放湿に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116を、放熱器103においてヒートポンプ118の放熱により加熱し、次に放湿部121において吸放湿手段119の放湿により加湿し、次に吸熱器105においてヒートポンプ118の吸熱により冷却し、次に吸湿部120において吸放湿手段119の吸湿により除湿することによって、吸湿部120に供給される除湿対象空気116と放湿部121に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大し、循環経路111を設けない単純な構成で吸放湿手段119の吸放湿量を増加することができる。さらに放熱器103に加熱対象空気2を供給することによって、ヒートポンプ118の放熱に適する風量と、吸放湿手段119の吸放湿およびヒートポンプ118の吸熱に適する風量とのアンバランスを解消し、効率の良い除湿を行うことができる。
また、除湿対象空気116の風量を加熱対象空気2の風量より多くすることによって、除湿対象空気116に対する放熱器103の放熱量を多くすることが容易となる。これにより多量の除湿対象空気116を除湿する際の効率を向上することができる。
また、加熱対象空気2の風量を除湿対象空気116の風量より多くすることによって、除湿対象空気116に対する放熱器103の放熱量を少なくすることが容易となる。これにより少量の除湿対象空気116を除湿する際の効率を向上することができる。
また、除湿対象空気116と加熱対象空気2の放熱器103通過方向を反対方向となるように構成することによって、除湿対象空気116と加熱対象空気2を反対方向から容易に放熱器103に供給することができる。これにより複数の供給空気を用いる除湿に適した装置構成を容易に実現することができる。
また、除湿対象空気116を供給する除湿空気用ファン12と、加熱対象空気2を供給する加熱空気用ファン13を備えた構成とすることによって、除湿対象空気116と加熱対象空気2の各々の風量制御を容易に行うことができる。
また、冷媒117が放熱器103において超臨界圧力にて放熱を行う構成とすることによって、放熱器103において除湿対象空気116を更に高温に加熱し、放湿部121に供給される除湿対象空気116と吸湿部120に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大することができる。これにより吸放湿手段119の吸放湿量を増加して更に効率の良い除湿を行うことができる。
また、冷媒117として二酸化炭素を用いる構成とすることによって、放熱器103において除湿対象空気116を更に高温に加熱し、放湿部121に供給される除湿対象空気116と吸湿部120に供給される除湿対象空気116との相対湿度差を拡大することができる。これにより吸放湿手段119の吸放湿量を増加して更に効率の良い除湿を行うことができる。
また、吸放湿手段119を、ハニカムローター108に担持された吸着剤107が、吸湿部120において除湿対象空気116から水分を吸着するとともに放湿部121において除湿対象空気116へ水分を脱着するようにハニカムローター108を配し、ハニカムローター108の回転により、吸湿部120における水分吸着と放湿部121における水分脱着を繰り返すように構成することによって、ハニカムローター108の回転という簡単な操作で、吸湿部120における吸着剤107の水分吸着と放湿部121における吸着剤107の水分脱着を容易に繰り返すことができ、除湿装置を安価に構成することができる。
なお、ハニカムローター108に担持する吸着剤107としては、吸湿性があってハニカムローター108に担持でき、さらに水分脱着のためにある程度の耐熱性がある物質であれば良く、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機質の吸着型吸湿剤、有機高分子電解質(イオン交換樹脂)などの吸湿剤、塩化リチウムなどの吸収型吸湿剤等を用いることができる。さらに吸着剤107は1種類に限るものではなく、上述した吸着剤107の2種類以上を組み合わせて用いても良いのである。
また、本実施形態では、除湿対象空気116として除湿対象空間14の空気、加熱対象空気2として非除湿対象空間15の空気を用いる構成としたが、何れの空気を用いるかは、装置構成によるものであり、除湿対象空気116と加熱対象空気2の両方に除湿対象空間14の空気を用いても良く、また、除湿対象空気116と加熱対象空気2の両方に非除湿対象空間15の空気を用いても良い。