JP2010249402A - 吸着熱交換器 - Google Patents

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周司 池上
Arashi Ko
嵐 江
Yoshihisa Sueoka
敬久 末岡
Hirohiko Matsushita
裕彦 松下
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Abstract

【課題】フィン間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぎ、吸着熱交換器を通過する空気の風量を安定させる。
【解決手段】空気流の上流側に位置する第1管列(41)を流通する冷媒の温度を、下流側に位置する第4管列(44)を流通する冷媒の温度よりも高く設定することで、空気流の下流側部分における空気の相対湿度の低下を抑制して、空気流の上流側から下流側に亘ってフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)に対する水分吸着量を平均化する。
【選択図】図4

Description

本発明は、有機高分子材料をフィン表面に担持した吸着熱交換器に関するものである。
従来より、フィンや伝熱管の表面に吸着剤が担持された吸着熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。この吸着熱交換器では、吸着動作時に、フィンの間を通過する空気が水分を吸着剤に奪われて除湿される。そして、吸着熱交換器の伝熱管内を流れる冷却水は、空気中の水分が吸着剤へ吸着される際に生じる吸着熱を吸熱する。また、伝熱管内の冷却水は、空気からも吸熱する。
一方、再生動作時には、伝熱管内を流れる温水によって吸着剤やフィンの間を通過する空気が加熱される。そして、吸着剤から水分が脱離し、この脱離した水分がフィンの間を通過する空気へ付与される。
特開平7−265649公報
ここで、吸着剤としては、ゼオライトやシリカゲル等の無機材料を用いることが一般的であるが、本発明者は、水分の吸着性能をさらに向上させるために、有機高分子材料を用いることを考えた。具体的に、有機高分子材料を吸着剤として用いた場合には、吸着剤自身が吸湿することにより膨潤して放湿することにより収縮する。このように、有機高分子材料は、吸放湿時に体積変化することで、無機材料に比べてより多量の水分を吸放出することができ、水分の吸着性能を向上させることができる。
しかしながら、有機高分子材料を吸着剤として用いた場合には、吸着剤自身の体積変化によって、フィン間を通過する空気の圧力損失が変化することで風量変化が生じてしまい、例えば、この吸着熱交換器を調湿外気処理装置に適用した場合に換気量が安定しないといったことが懸念される。
具体的に、吸着動作時には、吸着熱交換器へ供給された空気は、フィンの間を通過する過程で次第に水分を奪われていく。つまり、吸着側の吸着熱交換器を通過する空気は、フィンの間を通過する過程で絶対湿度が次第に低下し、それに伴って相対湿度も次第に低下していく。そして、一般的には、空気の相対湿度が低くなるほど、空気中の水分が吸着剤に吸着されにくくなる。
このため、従来の吸着熱交換器では、空気流の上流側に位置する部分に比べて空気流の下流側に位置する部分に吸着される水分量が少なくなる。有機高分子材料を用いた吸着熱交換器では、空気流の上流側に位置する吸着剤の膨潤量が大きく、下流側に位置する吸着剤の膨潤量が小さくなることで、フィン間の空気通路の通路幅が偏ってしまい、フィン間を通過する空気の圧力損失が局所的に増大する。結果、風量変化が発生する。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィン間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぎ、吸着熱交換器を通過する空気の風量を安定させることにある。
上述した目的を達成するため、本発明は、空気流の上流側と下流側とで流通する熱媒体の温度を相違させるようにした。
具体的に、本発明は、内部を熱媒体が流通する伝熱管(40)と、該伝熱管(40)に取り付けられるとともに表面に吸着剤(35a)が担持された複数のフィン(30)とを備え、該フィン(30)間を通過する空気を該フィン(30)表面の該吸着剤(35a)と接触させる吸着熱交換器を対象とし、次のような解決手段を講じた。
すなわち、第1の発明は、前記吸着剤(35a)は、吸湿することにより膨潤して放湿することにより収縮するような特性を持ち、
前記フィン(30)の表面には、前記吸着剤(35a)を有する吸着層(35)が形成され、
前記伝熱管(40)では、前記吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての前記吸着層(35)の厚みが略均一となるように、空気流の上流側と下流側とで流通する熱媒体の温度が相違していることを特徴とするものである。
第1の発明では、吸着剤(35a)は、吸湿することにより膨潤、すなわち空気中の水分が吸着剤(35a)へ吸着される際に膨潤する一方、放湿することにより収縮、すなわち吸着剤(35a)から水分が脱離した際に収縮する。フィン(30)の表面には、吸着剤(35a)を有する吸着層(35)が形成される。伝熱管(40)では、空気流の上流側と下流側とで流通する熱媒体の温度が相違している。これにより、吸着剤(35a)が吸湿して膨潤すると、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みが略均一となる。
このような構成とすれば、空気流の上流側から下流側に亘って吸着層(35)に対する水分吸着量の平均化を図ることができ、従来であれば吸着層(35)に対する水分の吸着量が減少してしまっていた空気流の下流側でも、空気流の上流側と概ね同じ程度の水分吸着量を確保することが可能となる。これにより、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みを略均一とすることができ、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
具体的に、吸着熱交換器(20)では、空気流の上流側に位置する部分に比べて空気流の下流側に位置する部分に吸着される水分量が少なくなる。これは、吸着側の吸着熱交換器(20)を通過する空気が、フィン(30)間を通過する過程で絶対湿度が次第に低下し、それに伴って相対湿度も次第に低下していくことで、空気中の水分が吸着剤(35a)に吸着されにくくなるからである。
そこで、本発明では、空気流の上流側と下流側とで伝熱管(40)を流通する熱媒体の温度を相違させるようにしている。例えば、吸着運転時には、空気流の上流側に位置する伝熱管(40)を流れる熱媒体の温度を下流側に位置する伝熱管(40)を流れる熱媒体の温度よりも高く設定することで、フィン(30)の温度が空気の上流側で相対的に高くなって下流側で相対的に低くなる一方、吸着熱交換器(20)を通過する間に空気の温度が次第に低下していくようにすれば、空気流の下流側部分においても、空気の冷却を確実に行うことによって空気の相対湿度の低下が抑制され、フィン(30)表面の吸着層(35)に対する水分吸着量が確保される。このため、吸着熱交換器(20)では、空気流の上流側から下流側に亘ってフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)に対する水分吸着量が平均化され、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
第2の発明は、第1の発明において、
空気の通過方向と直交する方向に前記伝熱管(40)を所定のピッチで配置した複数の管列(41,42)を備え、
前記複数の管列(41,42)は、空気の通過方向に沿って並べられて、該各管列(41,42)に跨って流通する熱媒体の流通方向と空気の通過方向とが互いに対向するように接続されていることを特徴とするものである。
第2の発明では、空気の通過方向と直交する方向には、伝熱管(40)が所定のピッチで配置されて複数の管列(41,42)を構成している。複数の管列(41,42)は、空気の通過方向に沿って並べられる。そして、各管列(41,42)に跨って流通する熱媒体の流通方向と空気の通過方向とが互いに対向するように接続される。
このような構成とすれば、空気流の下流側の管列(42)から上流側の管列(41)に向かって熱媒体が流通して、空気の通過方向に対して対向流となるため、空気と熱媒体とが熱交換する際の温度効率が良くなる。
第3の発明は、第1の発明において、
空気の通過方向と直交する方向に前記伝熱管(40)を所定のピッチで配置した複数の管列(41,42)を備え、
前記複数の管列(41,42)は、空気の通過方向に沿って並べられて、該各管列(41,42)に跨って流通する熱媒体の流通方向と空気の通過方向とが同じ方向となるように接続される一方、空気流の下流側に位置する該管列(42)の方が上流側に位置する該管列(41)に比べて流通する熱媒体の圧力が低くなっていることを特徴とするものである。
第3の発明では、空気の通過方向と直交する方向には、伝熱管(40)が所定のピッチで配置されて複数の管列(41,42)を構成している。複数の管列(41,42)は、空気の通過方向に沿って並べられる。そして、各管列(41,42)に跨って流通する熱媒体の流通方向と空気の通過方向とが同じ方向となるように接続される。このとき、空気流の下流側に位置する管列(42)の方が上流側に位置する管列(41)に比べて流通する熱媒体の圧力が低くなっている。
このような構成とすれば、空気流の上流側から下流側に亘って吸着層(35)に対する水分吸着量の平均化を図ることができる。そのため、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みを略均一とすることができ、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
具体的に、吸着運転時には、空気流の下流側に位置する伝熱管(40)を流れる熱媒体の圧力を、キャピラリチューブ等を用いて上流側に位置する伝熱管(40)を流れる熱媒体の圧力よりも低く設定することで、空気流の下流側における空気の相対湿度の低下を抑制することができ、フィン(30)表面の吸着層(35)に対する水分吸着量が確保される。このため、吸着熱交換器(20)では、空気流の上流側から下流側に亘ってフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)に対する水分吸着量が平均化され、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
第4の発明は、第1乃至第3の発明のうち何れか1つにおいて、
前記吸着層(35)は、空気流の上流側部分の厚みを下流側部分に比べて薄くすることにより、前記吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての厚みが略均一となるように構成されていることを特徴とするものである。
第4の発明では、吸着層(35)は、空気流の上流側部分の厚みが下流側部分に比べて薄くなっている。そのため、吸着剤(35a)が吸湿により膨潤すると、空気流の上流側から下流側にかけての厚みが略均一となる。
このような構成とすれば、空気流の上流側から下流側に亘って吸着層(35)に対する水分吸着量の平均化を図る一方、吸着層(35)の上流側部分が下流側部分に比べてより多くの水分を吸湿してその膨潤量が大きくなったときでも、フィン(30)間の空気通路の通路幅を十分に広く確保することができ、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
第5の発明は、第4の発明において、
前記吸着層(35)は、厚みの異なる複数の吸着層(36,37)で構成され、
前記上流側の吸着層(36)の下流側端部を、前記下流側の吸着層(37)の上流側端部に比べて厚みが厚くなるように構成することにより、該上流側の吸着層(36)と該下流側の吸着層(37)との継ぎ目部分に段差部(34)が形成されていることを特徴とするものである。
第5の発明では、吸着層(35)は、厚みの異なる複数の吸着層(36,37)で構成される。そして、上流側の吸着層(36)の下流側端部は、下流側の吸着層(37)の上流側端部に比べて厚みが厚くなっている。そのため、上流側及び下流側の吸着層(36,37)の継ぎ目部分に段差部(34)が形成される。
このような構成とすれば、上流側及び下流側の吸着層(36,37)の継ぎ目部分を空気が通過する際に、段差部(34)において空気の乱流が生じて、空気が吸着剤(35a)に接触しやすくなり、空気中の水分を吸着層(36,37)に対して効率的に吸着させることができる。
第6の発明は、第1乃至第3の発明のうち何れか1つにおいて、
前記吸着層(35)は、空気流の上流側部分に含まれる前記吸着剤(35a)の量を下流側部分に比べて少なくすることにより、該吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての厚みが略均一となるように構成されていることを特徴とするものである。
第6の発明では、吸着層(35)は、空気流の上流側部分に含まれる吸着剤(35a)の量が下流側部分に比べて少なくなっている。そのため、吸着剤(35a)が吸湿により膨潤すると、空気流の上流側から下流側にかけての厚みが略均一となる。
このような構成とすれば、空気流の上流側部分と下流側部分とでフィン(30)に担持された吸着剤(35a)の量が相違するから、上流側部分から下流側部分へ至る各部分でのフィン(30)に対する水分吸着量が平均化される。これにより、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みが略均一となることから、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
第7の発明は、第1乃至第3の発明のうち何れか1つにおいて、
前記複数のフィン(30)は、前記伝熱管(40)の伸長方向に沿って所定のピッチで配置される一方、空気流の上流側に位置する上流側フィン群(31)と、下流側に位置する下流側フィン群(32)とをそれぞれ構成し、
前記上流側フィン群(31)は、前記下流側フィン群(32)に比べて前記フィン(30)同士のピッチが広くなるように構成されていることを特徴とするものである。
第7の発明では、複数のフィン(30)は、伝熱管(40)の伸長方向に沿って所定のピッチで配置される。また、複数のフィン(30)は、空気流の上流側に位置する上流側フィン群(31)と、下流側に位置する下流側フィン群(32)とをそれぞれ構成している。そして、上流側フィン群(31)は、下流側フィン群(32)に比べてフィン(30)同士のピッチが広くなっている。
このような構成とすれば、空気流の上流側から下流側に亘って吸着層(35)に対する水分吸着量の平均化を図る一方、上流側フィン群(31)に担持された吸着剤(35a)が下流側フィン群(32)に担持された吸着剤(35a)に比べてより多くの水分を吸湿してその膨潤量が大きくなったときでも、フィン(30)間の空気通路の通路幅を十分に広く確保することができ、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
第8の発明は、第1乃至第3の発明のうち何れか1つにおいて、
前記フィン(30)には、前記伝熱管(40)が密着する本体部分(61)と、該本体部分(61)の前縁から空気流の上流側へ延びる前縁部分(62)と、該本体部分(61)の後縁から空気流の下流側へ延びる後縁部分(63)とが形成されており、
前記フィン(30)は、前記吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての前記吸着層(35)の厚みが略均一となるように、後縁部分(63)に比べて前縁部分(62)が長く構成されていることを特徴とするものである。
第8の発明では、フィン(30)には、伝熱管(40)が密着する本体部分(61)が形成される。本体部分(61)の前縁には、空気流の上流側へ延びる前縁部分(62)が形成される。また、本体部分(61)の後縁には、空気流の下流側へ延びる後縁部分(63)が形成される。そして、フィン(30)は、吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みが略均一となるように、後縁部分(63)に比べて前縁部分(62)が長くなっている。
このような構成とすれば、前縁部分(62)から後縁部分(63)にかけてフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)と空気との相対湿度差が平均化され、フィン(30)に対する水分吸着量も前縁部分(62)から後縁部分(63)にかけて平均化される。これにより、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みが略均一となることから、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
本発明によれば、空気流の上流側から下流側に亘って吸着層(35)に対する水分吸着量の平均化を図ることができ、従来であれば吸着層(35)に対する水分の吸着量が減少してしまっていた空気流の下流側でも、空気流の上流側と概ね同じ程度の水分吸着量を確保することが可能となる。これにより、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みを略均一とすることができ、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
本発明の実施形態1に係る冷媒回路の構成と動作を示す冷媒回路図である。 本実施形態1に係る吸着熱交換器の斜視図である。 吸着熱交換器をU管側から見た側面図である。 吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 吸着層が膨潤した状態を示す概略側面図である。 本実施形態2に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 本変形例1に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 吸着層が膨潤した状態を示す概略側面図である。 本変形例2に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 本変形例3に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 本変形例4に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 本変形例5に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 吸着層が膨潤した状態を示す概略側面図である。 本変形例6に係る吸着熱交換器を吸着熱交換器をU管側から見た側面図である。 吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。 吸着層が膨潤した状態を示す概略側面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
<実施形態1>
図1は、本発明の実施形態1に係る冷媒回路の構成と動作を示す冷媒回路図である。本実施形態1に係る調湿装置は、冷媒回路(10)を備え、除湿した空気を室内へ供給する除湿運転と、加湿した空気を室内へ供給する加湿運転とが可能に構成されている。
図1に示すように、前記冷媒回路(10)は、第1吸着部材(11)、第2吸着部材(12)、圧縮機(13)、四方切換弁(14)、及び電動膨張弁(15)が設けられた閉回路で構成されている。この冷媒回路(10)には、冷媒が充填されている。冷媒回路(10)では、充填された冷媒を循環させることにより蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。また、第1吸着部材(11)と第2吸着部材(12)は、何れも吸着熱交換器(20)によって構成されている。吸着熱交換器(20)の詳細については後述する。
前記冷媒回路(10)において、圧縮機(13)は、その吐出側が四方切換弁(14)の第1ポートに、その吸入側が四方切換弁(14)の第2ポートにそれぞれ接続されている。第1吸着部材(11)の一端は、四方切換弁(14)の第3ポートに接続されている。第1吸着部材(11)の他端は、電動膨張弁(15)を介して第2吸着部材(12)の一端に接続されている。第2吸着部材(12)の他端は、四方切換弁(14)の第4ポートに接続されている。
前記四方切換弁(14)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ポートが連通する第1状態(図1(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ポートが連通する第2状態(図1(b)に示す状態)とに切り換え可能となっている。
上述のように、前記第1吸着部材(11)及び第2吸着部材(12)は、それぞれが吸着熱交換器(20)によって構成されている。この吸着熱交換器(20)について、図2〜図5を参照しながら説明する。
図2に示すように、前記吸着熱交換器(20)は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。吸着熱交換器(20)は、銅製の伝熱管(40)とアルミニウム製のフィン(30)とを複数ずつ備えている。フィン(30)は、それぞれが長方形板状に形成され、一定の間隔で並べられている。各伝熱管(40)は、直管状に形成され、一定間隔で並べられたフィン(30)を貫通している。つまり、吸着熱交換器(20)では、各伝熱管(40)の軸方向に沿って多数のフィン(30)が等間隔で配置されている。
図3は、本実施形態1に係る吸着熱交換器をU管側から見た側面図である。図3にも示すように、吸着熱交換器(20)では、各伝熱管(40)の配列がいわゆる千鳥配列となっている。具体的に、この吸着熱交換器(20)では、フィン(30)の長辺に沿って所定のピッチで伝熱管(40)が配置されている。また、この吸着熱交換器(20)では、フィン(30)の短辺に沿っても所定のピッチで伝熱管(40)が配置されている。フィン(30)の長辺方向における伝熱管(40)のピッチがいわゆる段ピッチであり、フィン(30)の短辺方向における伝熱管(40)のピッチがいわゆる列ピッチである。
前記吸着熱交換器(20)では、フィン(30)の長辺に沿って一列に並んだ一群の伝熱管(40)が第1管列(41)〜第4管列(44)を構成している。第1管列(41)〜第4管列(44)は、空気流の上流側(図3における左側)から下流側にかけて順に並べられている。
ここで、前記第1管列(41)〜第4管列(44)のうち隣接するものは、フィン(30)の長手方向へ段ピッチの半分だけずれている。また、第1管列(41)〜第4管列(44)では、隣接する伝熱管(40)が互いにU字状のU管(45)で接続されている。
図4に示すように、前記フィン(30)の表面には、吸着層(35)が形成されている。この吸着層(35)は、吸湿性を有する有機高分子材料からなる吸着剤(35a)と、ウレタン樹脂等からなるバインダとによって構成されている。この吸着剤(35a)として用いられる有機高分子材料では、分子中に親水性の極性基を有する複数の高分子主鎖が互いに架橋されており、互いに架橋された複数の高分子主鎖が三次元構造体を形成している。
前記吸着剤(35a)は、水蒸気を捕捉(すなわち、吸湿)することによって膨潤する。この吸着剤(35a)が吸湿することによって膨潤するメカニズムは、以下のようなものと推測される。つまり、この吸着剤(35a)が吸湿する際には、親水性の極性基の周りに水蒸気が吸着され、親水性の極性基と水蒸気が反応することで生じた電気的な力が高分子主鎖に作用し、その結果、高分子主鎖が変形する。そして、変形した高分子主鎖同士の隙間へ水蒸気が毛細管力によって取り込まれ、水蒸気が入り込むことによって複数の高分子主鎖からなる三次元構造体が膨らみ、その結果、吸着剤(35a)の体積が増加する。
このように、前記吸着剤(35a)では、水蒸気が吸着剤(35a)に吸着される現象と、水蒸気が吸着剤(35a)に吸収される現象の両方が起こる。つまり、この吸着剤(35a)には、水蒸気が収着される。また、この吸着剤(35a)に捕捉された水蒸気は、互いに架橋された複数の高分子主鎖からなる三次元構造体の表面だけでなく、その内部にまで入り込む。その結果、この吸着剤(35a)には、表面に水蒸気を吸着するだけのゼオライト等に比べ、多量の水蒸気が捕捉される。
また、この吸着剤(35a)は、水蒸気を放出(すなわち、放湿)することによって収縮する。つまり、この吸着剤(35a)が放湿する際には、高分子主鎖同士の隙間に捕捉された水の量が減少してゆき、複数の高分子主鎖で構成された三次元構造体の形状が元に戻ってゆくため、吸着剤(35a)の体積が減少する。
前記吸着剤(35a)は、フィン(30)に対してバインダによって接合されており、空気流の上流側から下流側にかけての厚みが略均一となるように設定されている。また、特に図示しないが、伝熱管(40)の表面にも吸着層(35)が形成されている。
なお、本実施形態1の吸着剤(35a)として用いられる材料は、吸湿することによって膨潤して放湿することによって収縮するものであれば上述した材料に限定されず、例えば吸湿性を有するイオン交換樹脂であってもよい。
ここで、前記第1管列(41)〜第4管列(44)は、直列に接続されている。具体的に、第1管列(41)の一端は、第2管列(42)の一端に接続されている。また、第2管列(42)の他端は、第3管列(43)の一端に接続されている。第3管列(43)の他端は、第4管列(44)の一端に接続されている。そして、第1管列(41)の他端が四方切換弁(14)に接続され、第4管列(44)の他端が電動膨張弁(15)に接続されている。
前記電動膨張弁(15)で減圧された冷媒は、第4管列(44)、第3管列(43)、第2管列(42)、第1管列(41)の順に流通する。これにより、空気流の上流側と下流側とで流通する熱媒体の温度が相違している。具体的に、空気流の上流側の第1管列(41)を流通する冷媒の温度は、下流側の第4管列(44)を流通する冷媒の温度よりも高くなっている。そして、第1管列(41)〜第4管列(44)に跨って流通する冷媒の流通方向と空気の通過方向とが互いに対向している。
このような構成とすれば、吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときでも、フィン(30)間の空気通路の通路幅を十分に広く確保することができ、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
具体的に、第1管列(41)〜第4管列(44)を並列に接続して、電動膨張弁(15)で減圧された冷媒を第1管列(41)〜第4管列(44)へ分配するようにした場合には、吸着層(35)における空気流の上流側部分が下流側部分に比べてより多くの水分を吸湿してその膨潤量が大きくなることから、空気流の上流側のフィン(30)間の空気通路の通路幅が狭くなって、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失が局所的に増大してしまう。
これは、吸着側の吸着熱交換器(20)を通過する空気が、フィン(30)間を通過する過程で絶対湿度が次第に低下し、それに伴って相対湿度も次第に低下していくことで、空気中の水分が吸着剤(35a)に吸着されにくくなるからである。
これに対し、本発明では、空気流の上流側の第1管列(41)を流通する冷媒の温度を、下流側の第4管列(44)を流通する冷媒の温度よりも高く設定するとともに、冷媒の流通方向と空気の通過方向とが互いに対向するように設定したから、図5に示すように、吸着層(35)の膨潤量が空気流の上流側から下流側にかけて平均化され、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
−運転動作−
前記調湿装置では、除湿運転と加湿運転とが可能である。この調湿装置は、除湿運転中と加湿運転中の何れにおいても、第1動作と第2動作を所定の時間間隔(例えば3分間隔)で交互に繰り返す。
前記調湿装置は、除湿運転中であれば第1空気として室外空気(OA)を、第2空気として室内空気(RA)をそれぞれ取り込む。また、前記調湿装置は、加湿運転中であれば第1空気として室内空気(RA)を、第2空気として室外空気(OA)をそれぞれ取り込む。
まず、第1動作について説明する。第1動作中には、第1吸着部材(11)へ第2空気が、第2吸着部材(12)へ第1空気がそれぞれ送り込まれる。この第1動作では、第1吸着部材(11)についての再生動作と、第2吸着部材(12)についての吸着動作とが行われる。
図1(a)に示すように、第1動作中の冷媒回路(10)では、四方切換弁(14)が第1状態に設定される。圧縮機(13)を運転すると、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、冷媒回路(10)では、第1吸着部材(11)が凝縮器として機能し、第2吸着部材(12)が蒸発器として機能する。
具体的に、圧縮機(13)から吐出された冷媒は、第1吸着部材(11)で放熱して凝縮する。第1吸着部材(11)で凝縮した冷媒は、電動膨張弁(15)を通過する際に減圧され、その後に第2吸着部材(12)で吸熱して蒸発する。第2吸着部材(12)で蒸発した冷媒は、圧縮機(13)へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機(13)から吐出される。
前記吸着熱交換器(20)により構成された第1吸着部材(11)では、フィン(30)表面の吸着層(35)が伝熱管(40)内の冷媒によって加熱され、加熱された吸着層(35)から脱離した水分が第2空気に付与される。また、同じく吸着熱交換器(20)により構成された第2吸着部材(12)では、フィン(30)表面の吸着層(35)に第1空気中の水分が吸着され、発生した吸着熱が伝熱管(40)内の冷媒に吸熱される。
そして、除湿運転中であれば、第2吸着部材(12)で除湿された第1空気が室内へ供給され、第1吸着部材(11)から脱離した水分が第2空気とともに室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第1吸着部材(11)で加湿された第2空気が室内へ供給され、第2吸着部材(12)に水分を奪われた第1空気が室外へ排出される。
次に、第2動作について説明する。第2動作中には、第1吸着部材(11)へ第1空気が、第2吸着部材(12)へ第2空気がそれぞれ送り込まれる。この第2動作では、第2吸着部材(12)についての再生動作と、第1吸着部材(11)についての吸着動作とが行われる。
図1(b)に示すように、第2動作中の冷媒回路(10)では、四方切換弁(14)が第2状態に設定される。圧縮機(13)を運転すると、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、冷媒回路(10)では、第2吸着部材(12)が凝縮器として機能し、第1吸着部材(11)が蒸発器として機能する。
具体的に、圧縮機(13)から吐出された冷媒は、第2吸着部材(12)で放熱して凝縮する。第2吸着部材(12)で凝縮した冷媒は、電動膨張弁(15)を通過する際に減圧され、その後に第1吸着部材(11)で吸熱して蒸発する。第1吸着部材(11)で蒸発した冷媒は、圧縮機(13)へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機(13)から吐出される。
前記吸着熱交換器(20)により構成された第2吸着部材(12)では、フィン(30)表面の吸着層(35)が伝熱管(40)内の冷媒によって加熱され、加熱された吸着層(35)から脱離した水分が第2空気に付与される。また、同じく吸着熱交換器(20)により構成された第1吸着部材(11)では、フィン(30)表面の吸着層(35)に第1空気中の水分が吸着され、発生した吸着熱が伝熱管(40)内の冷媒に吸熱される。
そして、除湿運転中であれば、第1吸着部材(11)で除湿された第1空気が室内へ供給され、第2吸着部材(12)から脱離した水分が第2空気とともに室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第2吸着部材(12)で加湿された第2空気が室内へ供給され、第1吸着部材(11)に水分を奪われた第1空気が室外へ排出される。
−吸着熱交換器への水分の吸着−
上述のように、前記調湿装置の運転中には、第1吸着部材(11)や第2吸着部材(12)を構成する吸着熱交換器(20)が蒸発器として機能し、その吸着熱交換器(20)へ空気中の水分が吸着される。蒸発器として機能する吸着熱交換器(20)へは、低圧冷媒が冷却用の熱媒体として供給される。ここでは、蒸発器となっている吸着熱交換器(20)へ空気中の水分が吸着される過程について説明する。
蒸発器となっている吸着熱交換器(20)では、電動膨張弁(15)で減圧された冷媒が第4管列(44)へ供給されて、第3管列(43)、第2管列(42)、第1管列(41)の順に流通する。吸着熱交換器(20)へ送り込まれた空気はフィン(30)同士の間を通過し、その過程で熱と水分を吸着熱交換器(20)に奪われていく。そして、空気がフィン(30)同士の間を通過する際に吸着層(35)と接触して吸着層(35)が膨潤する。
以上のように、本実施形態1に係る吸着熱交換器(20)によれば、空気流の上流側の第1管列(41)を流通する冷媒の温度を、下流側の第4管列(44)を流通する冷媒の温度よりも高く設定して、フィン(30)の温度が空気の上流側で相対的に高くなって下流側で相対的に低くなる一方、吸着熱交換器(20)を通過する間に空気の温度が次第に低下していくようにすれば、空気流の下流側部分においても、空気の冷却を確実に行うことによって空気の相対湿度の低下が抑制され、フィン(30)表面の吸着層(35)に対する水分吸着量が確保される。このため、吸着熱交換器(20)では、空気流の上流側から下流側に亘ってフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)に対する水分吸着量が平均化され、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
<実施形態2>
図6は、本発明の実施形態2に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。前記実施形態1との違いは、空気流の下流側の冷媒の圧力を上流側に比べて低く設定した点であるため、以下、実施形態1と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
図6に示すように、前記第1管列(41)〜第4管列(44)は、直列に接続されている。具体的に、第1管列(41)の一端は、第1キャピラリチューブ(51)を介して第2管列(42)の一端に接続されている。また、第2管列(42)の他端は、第2キャピラリチューブ(52)を介して第3管列(43)の一端に接続されている。第3管列(43)の他端は、第3キャピラリチューブ(53)を介して第4管列(44)の一端に接続されている。そして、第1管列(41)の他端が電動膨張弁(15)に接続され、第4管列(44)の他端が四方切換弁(14)に接続されている。
ここで、前記電動膨張弁(15)で減圧された冷媒は、第1管列(41)、第2管列(42)、第3管列(43)、第4管列(44)の順に流通する。すなわち、空気の通過方向に沿うように、第1管列(41)〜第4管列(44)に跨って流通する冷媒の流通方向が設定されている。これにより、空気流の上流側と下流側とで流通する熱媒体の圧力が相違している。具体的に、空気流の下流側の第4管列(44)を流通する冷媒の圧力は、上流側の第1管列(41)を流通する冷媒の圧力よりも低くなっている。
このような構成とすれば、空気流の下流側における空気の相対湿度の低下を抑制することができ、フィン(30)表面の吸着層(35)に対する水分吸着量が確保される。このため、吸着熱交換器(20)では、空気流の上流側から下流側に亘ってフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)に対する水分吸着量が平均化され、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みを略均一とすることができ、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
−運転動作−
本実施形態2における調湿装置の動作は、前記実施形態1と同様である。ここでは、本実施形態2の吸着熱交換器(20)に対して空気中の水分が吸脱着される過程を説明する。
−吸着熱交換器への水分の吸着−
上述のように、前記調湿装置の運転中には、第1吸着部材(11)や第2吸着部材(12)を構成する吸着熱交換器(20)が蒸発器として機能し、その吸着熱交換器(20)へ空気中の水分が吸着される。蒸発器として機能する吸着熱交換器(20)へは、低圧冷媒が冷却用の熱媒体として供給される。ここでは、蒸発器となっている吸着熱交換器(20)へ空気中の水分が吸着される過程について説明する。
蒸発器となっている吸着熱交換器(20)では、電動膨張弁(15)で減圧された冷媒が第1管列(41)へ導入される。第1管列(41)では、液冷媒の一部が吸熱して蒸発する。第1管列(41)を通過した冷媒は、第1キャピラリチューブ(51)でさらに減圧されてから第2管列(42)へ導入される。
前記第2管列(42)では、液冷媒の一部が吸熱して蒸発する。この第2管列(42)における冷媒の蒸発温度は、第1管列(41)における冷媒の蒸発温度よりも低くなっている。第2管列(42)を通過した冷媒は、第2キャピラリチューブ(52)でさらに減圧されてから第3管列(43)へ導入される。
前記第3管列(43)では、液冷媒の一部が吸熱して蒸発する。この第3管列(43)における冷媒の蒸発温度は、第2管列(42)における冷媒の蒸発温度よりも低くなっている。第3管列(43)を通過した冷媒は、第3キャピラリチューブ(53)でさらに減圧されてから第4管列(44)へ導入される。
前記第4管列(44)では、残存する液冷媒が吸熱して蒸発する。この第4管列(44)における冷媒の蒸発温度は、第3管列(43)における冷媒の蒸発温度よりも低くなっている。
このように、蒸発器となっている吸着熱交換器(20)では、第1管列(41)、第2管列(42)、第3管列(43)、第4管列(44)の順で冷媒の圧力が低下していくために、冷媒蒸発温度が低くなっていく。
前記吸着熱交換器(20)へ送り込まれた空気はフィン(30)同士の間を通過し、その過程で熱と水分を吸着熱交換器(20)に奪われていく。そして、空気がフィン(30)同士の間を通過する際に吸着層(35)と接触して吸着層(35)が膨潤する。
以上のように、本実施形態2に係る吸着熱交換器(20)によれば、空気流の上流側に位置する第1管列(41)を流れる冷媒を、第1乃至第3キャピラリチューブ(51,52,53)で減圧させて下流側に位置する第4管列(44)へ流通させることで、下流側に位置する第4管列(44)における冷媒の圧力を、上流側に位置する第1管列(41)における冷媒の圧力よりも低く設定することができる。これにより、空気流の下流側における空気の相対湿度の低下を抑制することができ、フィン(30)表面の吸着層(35)に対する水分吸着量が確保される。このため、吸着熱交換器(20)では、空気流の上流側から下流側に亘ってフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)に対する水分吸着量が平均化され、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
<変形例1>
図7は、本発明の変形例1に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。前記実施形態1との違いは、空気流の上流側部分と下流側部分とで吸着層(35)の厚みを相違させるようにした点であるため、以下、実施形態1と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
図7に示すように、フィン(30)は、第1管列(41)〜第4管列(44)ごとに分割された第1フィン群(21)〜第4フィン群(24)を構成している。具体的に、吸着熱交換器(20)では、第1管列(41)に密着する第1フィン群(21)と、第2管列(42)に密着する第2フィン群(22)と、第3管列(43)に密着する第3フィン群(23)と、第4管列(44)に密着する第4フィン群(24)とがそれぞれ設けられている。フィン(30)の表面には、吸着層(35)が形成されている。
前記吸着層(35)は、厚みが相違する第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)で構成されている。具体的に、第1フィン群(21)の表面には第1吸着層(36)が、第2フィン群(22)の表面には第2吸着層(37)が、第3フィン群(23)の表面には第3吸着層(38)が、第4フィン群(24)の表面には第4吸着層(39)がそれぞれ形成されている。
前記吸着熱交換器(20)では、空気流の上流側から下流側(図7では左側から右側)へ向かって順に、第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)が形成されている。また、第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)の厚みは、第1吸着層(36)、第2吸着層(37)、第3吸着層(38)、第4吸着層(39)の順に大きくなる。
このような構成とすれば、図8に示すように、第1吸着層(36)が第2吸着層(37)〜第4吸着層(39)に比べてより多くの水分を吸湿してその膨潤量が大きくなったときでも、フィン(30)間の空気通路の通路幅を十分に広く確保することができ、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
なお、本変形例1では、吸着熱交換器(20)のフィン(30)を、第1管列(41)〜第4管列(44)ごとに分割して第1フィン群(21)〜第4フィン群(24)を構成するようにしたものについて説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、第1管列(41)と第2管列(42)とに密着する第1フィン群(21)と、第3管列(43)と第4管列(44)とに密着する第2フィン群(22)との2つに分割した構成としても良い。さらに、フィン(30)を分割することなく、1枚のフィン(30)に対して第1管列(41)〜第4管列(44)を設けた構成としても良い。
また、本変形例1では、前記実施形態1と同様に、第4管列(44)、第3管列(43)、第2管列(42)、第1管列(41)の順に冷媒を流通させ、空気流の上流側の第1管列(41)を流通する冷媒の温度を、下流側の第4管列(44)を流通する冷媒の温度よりも高く設定することで、吸着層(35)の膨潤量が空気流の上流側から下流側にかけて平均化するようにしたが、この形態に限定するものではない。例えば、前記実施形態2に示すように、第1管列(41)、第2管列(42)、第3管列(43)、第4管列(44)の順に冷媒を流通させ、空気流の下流側の第4管列(44)を流通する冷媒の圧力を、上流側の第1管列(41)を流通する冷媒の圧力よりも低く設定することで、吸着層(35)の膨潤量が空気流の上流側から下流側にかけて平均化するようにしてもよい。この点は、以下の変形例でも同様である。
<変形例2>
図9は、本発明の変形例2に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。図9に示すように、この吸着熱交換器(20)のフィン(30)の表面には、空気流の下流側部分から上流側部分にかけてその厚さが徐々に薄くなるように傾斜した吸着層(35)が形成されている。
このような構成とすれば、吸着層(35)における空気流の上流側部分の厚みを下流側部分に比べて薄く設定することができ、吸着層(35)の上流側部分が下流側部分に比べてより多くの水分を吸湿してその膨潤量が大きくなったときでも、フィン(30)間の空気通路の通路幅を十分に広く確保することができ、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
<変形例3>
図10は、本発明の変形例3に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。図10に示すように、この吸着熱交換器(20)のフィン(30)は、第1管列(41)〜第4管列(44)ごとに分割された第1フィン群(21)〜第4フィン群(24)を構成している。具体的に、吸着熱交換器(20)では、第1管列(41)に密着する第1フィン群(21)と、第2管列(42)に密着する第2フィン群(22)と、第3管列(43)に密着する第3フィン群(23)と、第4管列(44)に密着する第4フィン群(24)とがそれぞれ設けられている。
そして、前記第1フィン群(21)〜第4フィン群(24)の表面には、第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)が形成されている。第1吸着層(36)は、空気流の下流側部分から上流側部分にかけてその厚さが徐々に薄くなるように傾斜している。
前記第2吸着層(37)は、空気流の下流側部分から上流側部分にかけてその厚さが徐々に薄くなるように傾斜するとともに、第1吸着層(36)の下流側端部の方が第2吸着層(37)の上流側端部に比べて厚みが厚くなっている。これにより、第1吸着層(36)と第2吸着層(37)との継ぎ目部分に段差部(34)が形成されている。
前記第3吸着層(38)は、空気流の下流側部分から上流側部分にかけてその厚さが徐々に薄くなるように傾斜するとともに、第2吸着層(37)の下流側端部の方が第3吸着層(38)の上流側端部に比べて厚みが厚くなっている。これにより、第2吸着層(37)と第3吸着層(38)との継ぎ目部分に段差部(34)が形成されている。
前記第4吸着層(39)は、空気流の下流側部分から上流側部分にかけてその厚さが徐々に薄くなるように傾斜するとともに、第3吸着層(38)の下流側端部の方が第4吸着層(39)の上流側端部に比べて厚みが厚くなっている。これにより、第3吸着層(38)と第4吸着層(39)との継ぎ目部分に段差部(34)が形成されている。
そして、前記第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)の下流側端部の頂点部をそれぞれ繋ぐ仮想線は、空気流の下流側部分から上流側部分にかけてその厚さが徐々に薄くなるように傾斜している。
このような構成とすれば、第1及び第2吸着層(36,37)、第2及び第3吸着層(37,38)、第3及び第4吸着層(38,39)の継ぎ目部分を空気が通過する際に、段差部(34)において空気の乱流が生じて空気が吸着剤(35a)に接触しやすくなり、空気中の水分を吸着層(35)に対して効率的に吸着させることができる。
さらに、吸着層(35)における空気流の上流側部分の厚みを下流側部分に比べて薄く設定することができ、吸着層(35)の上流側部分が下流側部分に比べてより多くの水分を吸湿してその膨潤量が大きくなったときでも、フィン(30)間の空気通路の通路幅を十分に広く確保することができ、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
<変形例4>
図11は、本発明の変形例4に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。図11に示すように、各フィン(30)の表面には、第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)が形成されている。具体的に、吸着熱交換器(20)の各フィン(30)では、第1フィン群(21)に位置する部分の表面に第1吸着層(36)が、第2フィン群(22)に位置する部分の表面に第2吸着層(37)が、第3フィン群(23)に位置する部分の表面に第3吸着層(38)が、第4フィン群(24)に位置する部分の表面に第4吸着層(39)が、それぞれ形成されている。
前記第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)は、吸収性や吸湿性に優れた樹脂やイオン交換樹脂等の有機高分子材料からなる吸着剤(35a)と、ウレタン樹脂等からなるバインダとによって構成されている。この吸着剤(35a)は、吸湿することにより膨潤、すなわち空気中の水分が吸着剤(35a)へ吸着される際に膨潤する一方、放湿することにより収縮、すなわち吸着剤(35a)から水分が脱離した際に収縮するような特性を持っており、吸着剤(35a)自身の体積が吸湿時と放湿時とで変化する。この吸着剤(35a)は、フィン(30)に対してバインダによって接合されている。
前記第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)では、吸着剤(35a)とバインダの比率が所定の値に設定されている。吸着剤(35a)とバインダの比率は、第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)ごとに相違している。具体的に、第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)における吸着剤(35a)の質量割合は、第1吸着層(36)、第2吸着層(37)、第3吸着層(38)、第4吸着層(39)の順に高くなっている。つまり、これら第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)は、空気流の下流側に位置するものほど吸着剤の質量割合が高くなっている。このように、前記吸着熱交換器(20)では、第1フィン群(21)から第4フィン群(24)にかけてフィン(30)に吸着される水分量が平均化されるように、空気流の上流側に位置する第1フィン群(21)に比べて下流側に位置する第4フィン群(24)の方がフィン(30)に担持された吸着剤(35a)の量が多くなっている。
このような構成とすれば、第1吸着層(36)〜第4吸着層(39)の吸着剤(35a)の量を相違させるようにしたから、第1吸着層(36)から第4吸着層(39)へ至る各部分でのフィン(30)に対する水分吸着量が平均化される。これにより、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みが略均一となることから、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
<変形例5>
図12は、本発明の変形例5に係る吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。図12に示すように、前記フィン(30)は、空気流の上流側に位置する上流側フィン群(31)と、下流側に位置する下流側フィン群(32)とをそれぞれ構成している。第1管列(41)〜第4管列(44)は、空気流の上流側(図12における左側)から下流側にかけて順に並べられている。具体的に、第1管列(41)及び第2管列(42)は、上流側フィン群(31)に一体に取り付けられている。また、第3管列(43)及び第4管列(44)は、下流側フィン群(32)に一体に取り付けられている。
前記吸着熱交換器(20)では、上流側フィン群(31)と下流側フィン群(32)とは、隙間を存して空気流の通過方向に並ぶように配置されている。そして、上流側フィン群(31)のフィンピッチP1は、下流側フィン群(32)のフィンピッチP2に比べて広くなるように設定されている。
このような構成とすれば、図13に示すように、上流側フィン群(31)の吸着層(35)が下流側フィン群(32)の吸着層(35)に比べてその膨潤量が大きくなったときでも、フィン(30)間の空気通路の通路幅を十分に広く確保することができ、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
なお、本変形例5では、吸着熱交換器(20)のフィン(30)を、上流側フィン群(31)と下流側フィン群(32)とに分割して、上流側フィン群(31)と下流側フィン群(32)との間に隙間を設けた構成について説明したが、この形態に限定するものではなく、上流側フィン群(31)から下流側フィン群(32)にかけて空気がスムーズに通過できるのであれば、この隙間は設けなくてもよい。また、空気流の上流側から下流側にかけて一体物のフィン(30)に対して第1管列(41)〜第4管列(44)を取り付けた構成としても良い。
さらに、上流側フィン群(31)と下流側フィン群(32)とでフィンピッチを2通りに設定するようにしたが、第1管列(41)〜第4管列(44)のそれぞれに対応する4つのフィン群を設けることで、フィンピッチを4通りに設定するようにしても良い。
<変形例6>
図14は、本発明の変形例6に係る吸着熱交換器をU管側から見た側面図、図15は、吸着熱交換器をフィンの短辺側から見た概略側面図である。図14及び図15に示すように、前記フィン(30)には、本体部分(61)と、前縁部分(62)と、後縁部分(63)とが形成されている。具体的に、フィン(30)では、空気流の方向における第1管列(41)の直前から第4管列(44)の直後に亘る部分が本体部分(61)を構成している。また、フィン(30)では、本体部分(61)よりも空気流の上流側の部分が前縁部分(62)を、本体部分(61)よりも空気流の下流側の部分が後縁部分(63)をそれぞれ構成している。つまり、フィン(30)では、前縁部分(62)が本体部分(61)の前縁から空気流の上流側へ延び、後縁部分(63)が本体部分(61)の後縁から空気流の下流側へ延びている。このフィン(30)において、前縁部分(62)の長さL1は、後縁部分(63)の長さL2よりも長くなっている。
このような構成とすれば、フィン(30)の前縁部分(62)から後縁部分(63)にかけてフィン(30)の表面に形成された吸着層(35)と空気との相対湿度差が平均化され、フィン(30)に対する水分吸着量も前縁部分(62)から後縁部分(63)にかけて平均化される。これにより、図16に示すように、吸着剤(35a)が吸湿して吸着層(35)が膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての吸着層(35)の厚みが略均一となることから、フィン(30)間の空気通路の通路幅の偏りをなくして、フィン(30)間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぐことができる。
以上説明したように、本発明は、フィン間を通過する空気の圧力損失の局所的な増大を防ぎ、吸着熱交換器を通過する空気の風量を安定させることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
20 吸着熱交換器
30 フィン
31 上流側フィン群
32 下流側フィン群
34 段差部
35 吸着層
35a 吸着剤
36 第1吸着層
37 第2吸着層
40 伝熱管
41 第1管列
42 第2管列
61 本体部分
62 前縁部分
63 後縁部分

Claims (8)

  1. 内部を熱媒体が流通する伝熱管(40)と、該伝熱管(40)に取り付けられるとともに表面に吸着剤(35a)が担持された複数のフィン(30)とを備え、該フィン(30)間を通過する空気を該フィン(30)表面の該吸着剤(35a)と接触させる吸着熱交換器であって、
    前記吸着剤(35a)は、吸湿することにより膨潤して放湿することにより収縮するような特性を持ち、
    前記フィン(30)の表面には、前記吸着剤(35a)を有する吸着層(35)が形成され、
    前記伝熱管(40)では、前記吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての前記吸着層(35)の厚みが略均一となるように、空気流の上流側と下流側とで流通する熱媒体の温度が相違していることを特徴とする吸着熱交換器。
  2. 請求項1において、
    空気の通過方向と直交する方向に前記伝熱管(40)を所定のピッチで配置した複数の管列(41,42)を備え、
    前記複数の管列(41,42)は、空気の通過方向に沿って並べられて、該各管列(41,42)に跨って流通する熱媒体の流通方向と空気の通過方向とが互いに対向するように接続されていることを特徴とする吸着熱交換器。
  3. 請求項1において、
    空気の通過方向と直交する方向に前記伝熱管(40)を所定のピッチで配置した複数の管列(41,42)を備え、
    前記複数の管列(41,42)は、空気の通過方向に沿って並べられて、該各管列(41,42)に跨って流通する熱媒体の流通方向と空気の通過方向とが同じ方向となるように接続される一方、空気流の下流側に位置する該管列(42)の方が上流側に位置する該管列(41)に比べて流通する熱媒体の圧力が低くなっていることを特徴とする吸着熱交換器。
  4. 請求項1乃至3のうち何れか1項において、
    前記吸着層(35)は、空気流の上流側部分の厚みを下流側部分に比べて薄くすることにより、前記吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての厚みが略均一となるように構成されていることを特徴とする吸着熱交換器。
  5. 請求項4において、
    前記吸着層(35)は、厚みの異なる複数の吸着層(36,37)で構成され、
    前記上流側の吸着層(36)の下流側端部を、前記下流側の吸着層(37)の上流側端部に比べて厚みが厚くなるように構成することにより、該上流側の吸着層(36)と該下流側の吸着層(37)との継ぎ目部分に段差部(34)が形成されていることを特徴とする吸着熱交換器。
  6. 請求項1乃至3のうち何れか1項において、
    前記吸着層(35)は、空気流の上流側部分に含まれる前記吸着剤(35a)の量を下流側部分に比べて少なくすることにより、該吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての厚みが略均一となるように構成されていることを特徴とする吸着熱交換器。
  7. 請求項1乃至3のうち何れか1項において、
    前記複数のフィン(30)は、前記伝熱管(40)の伸長方向に沿って所定のピッチで配置される一方、空気流の上流側に位置する上流側フィン群(31)と、下流側に位置する下流側フィン群(32)とをそれぞれ構成し、
    前記上流側フィン群(31)は、前記下流側フィン群(32)に比べて前記フィン(30)同士のピッチが広くなるように構成されていることを特徴とする吸着熱交換器。
  8. 請求項1乃至3のうち何れか1項において、
    前記フィン(30)には、前記伝熱管(40)が密着する本体部分(61)と、該本体部分(61)の前縁から空気流の上流側へ延びる前縁部分(62)と、該本体部分(61)の後縁から空気流の下流側へ延びる後縁部分(63)とが形成されており、
    前記フィン(30)は、前記吸着剤(35a)が吸湿により膨潤したときに、空気流の上流側から下流側にかけての前記吸着層(35)の厚みが略均一となるように、後縁部分(63)に比べて前縁部分(62)が長く構成されていることを特徴とする吸着熱交換器。
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