JP2020006299A - 調湿装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<概要>
本実施形態1に係る調湿装置(10)は、オフィスビルや住宅などの内部空間(以下、室内)を、主に液体吸収剤を用いて除湿する装置である。
上記液体吸収剤とは、空気中の水分(水蒸気)を吸収できる液体である。本実施形態1では、調湿装置にて一般的に用いられる液体吸収剤(塩化リチウム水溶液、臭化リチウム水溶液、塩化カルシウム等)よりも粘度の高いイオン液体が液体吸収剤として利用される。具体的に、液体吸収剤の粘度は、一般的な液体吸収剤の粘度の約3〜20倍程度である。本実施形態1に係る液体吸収剤は、一般的な液体吸収剤よりも吸湿性能は劣るものの、腐食性が低い性質を有するため、安全に使用することができる。なお、イオン液体とは、イオンで構成される塩であって、摂氏100度以下にて液体の状態である性質を有する。
調湿装置(10)は、上記吸収剤回路(15)と、上記冷媒回路(40)と、各回路(15,40)における各種制御を行うためのコントローラ(50)とを備える。
吸収剤回路(15)は、液体吸収剤と空気との間における水分の授受を行うためのモジュールとして、上記液式除湿モジュール(21)、再生モジュール(31)(再生部に相当)を有する。更に、吸収剤回路(15)は、ポンプ(37)(第1ポンプに相当)、流量調整弁(39)、液加熱熱交換器(44)及び液冷却熱交換器(46)を有する。吸収剤回路(15)は、各モジュール(21,31)及びポンプ(37)等が接続配管(15a〜15f)によって接続されることで構成されている。
液式除湿モジュール(21)は、液体吸収剤に被処理空気中の水分を吸収させて該被処理空気を除湿する。液式除湿モジュール(21)は、除湿側液体供給部(22)と、除湿側気液接触部(23)と、除湿側液受部(24)と、液槽(25)とを有する。
再生モジュール(31)は、液体吸収剤の水分を再生用空気に放出させて液体吸収剤を再生する。再生モジュール(31)は、再生側液体供給部(32)と、再生側気液接触部(33)と、再生側液受部(34)とを有する。
ポンプ(37)は、接続配管(15e)及び接続配管(15f)に接続されている。ポンプ(37)は、液槽(25)に貯留された混合液を、再び液式除湿モジュール(21)及び再生モジュール(31)それぞれに送る。即ち、ポンプ(37)は、液式除湿モジュール(21)及び再生モジュール(31)の間で液体吸収剤を循環させるためのものである。
流量調整弁(39)は、電磁比例弁で構成されており、開度を調節することで液体吸収剤の流量を調整する。液槽(25)に貯留された混合液は、ポンプ(37)から出た後、液冷却熱交換器(46)へのみならず、液加熱熱交換器(44)へと分岐して流れることができる。流量調整弁(39)の開度を調節することで、液冷却熱交換器(46)への液体吸収剤の供給量と液加熱熱交換器(44)への液体吸収剤の供給量とが所定の比率に調整される。
液加熱熱交換器(44)は、例えばプレート式であって、図示していないが、液体吸収剤が通過する吸収剤通路と、冷媒が通過する冷媒通路とを有する。吸収剤通路の入口側は接続配管(15f)に接続され、吸収剤通路の出口側は接続配管(15b)を介して再生モジュール(31)の再生側液体供給部(32)に接続される。冷媒通路の入口側は、接続配管(40c)を介して放熱用凝縮器(43)に接続され、冷媒通路の出口側は、接続配管(40d)を介して膨張弁(45)に接続される。液加熱熱交換器(44)は、冷媒の凝縮器として機能し、吸収剤通路を通過する液体吸収剤と冷媒通路を通過する冷媒とを熱交換することにより、再生モジュール(31)にて再生される前の液体吸収剤を冷媒によって加熱する。液加熱熱交換器(44)を通過した後の液体吸収剤は、再生モジュール(31)に送られ、再生される。
液冷却熱交換器(46)は、例えばプレート式であって、図示していないが、上記液加熱熱交換器(44)と同様、液体吸収剤が通過する吸収剤通路と、冷媒が通過する冷媒通路とを有する。吸収剤通路の入口側は接続配管(15f)に接続され、吸収剤通路の出口側は接続配管(15a)を介して液式除湿モジュール(21)の除湿側液体供給部(22)に接続される。冷媒通路の入口側は、接続配管(40e)を介して膨張弁(45)に接続され、冷媒通路の出口側は、接続配管(40f)を介して冷媒冷却式除湿モジュール(48)に接続される。液冷却熱交換器(46)は、冷媒の蒸発器として機能し、吸収剤通路を通過する液体吸収剤と冷媒通路を通過する冷媒とを熱交換する。具体的に、液冷却熱交換器(46)では、液式除湿モジュール(21)にて除湿に利用される前の液体吸収剤が、冷媒によって冷却される。液冷却熱交換器(46)を通過後の液体吸収剤は、液式除湿モジュール(21)に送られ、除湿に利用される。
冷媒回路(40)は、圧縮機(42)、放熱用凝縮器(43)、液加熱熱交換器(44)、膨張弁(45)、液冷却熱交換器(46)及び冷媒冷却式除湿モジュール(48)が、接続配管(40a〜40f)によってこの順で直列に接続されることで構成されている。以下では、上述した液加熱熱交換器(44)及び液冷却熱交換器(46)以外の冷媒回路(40)の構成機器について説明する。
圧縮機(42)は、接続配管(40a)を介して冷媒冷却式除湿モジュール(48)の冷媒流れ方向下流側に位置し、冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機(42)は、容量可変式であって、図示しないインバータ回路によって回転数(運転周波数)が変更される。
放熱用凝縮器(43)は、例えばフィンアンドチューブ式であって、冷媒の入口は接続配管(40b)を介して圧縮機(42)の吐出側に接続され、冷媒の出口は接続配管(40c)を介して液加熱熱交換器(44)における冷媒通路の入口と接続されている。即ち、放熱用凝縮器(43)は、冷媒冷却式除湿モジュール(48)の冷媒流れ方向下流側に位置する。放熱用凝縮器(43)は、冷媒冷却式除湿モジュール(48)を通過し圧縮機(42)から吐出された冷媒の熱を放熱流体に放出させて、該冷媒を凝縮する。放熱後の冷媒は、液加熱熱交換器(44)にて、更に液体吸収剤に放熱して凝縮する。
膨張弁(45)は、電子膨張弁で構成されている。膨張弁(45)は、接続配管(40d)を介して液加熱熱交換器(44)における冷媒通路の出口側と接続され、接続配管(40e)を介して液冷却熱交換器(46)における冷媒通路の入口側と接続されている。膨張弁(45)は、開度を変更することで、冷媒回路(40)内を循環する冷媒を減圧する。
冷媒冷却式除湿モジュール(48)は、例えばフィンアンドチューブ式であって、被処理空気(外気(OA))を冷媒により冷却して除湿する。特に、冷媒冷却式除湿モジュール(48)は、液式除湿モジュール(21)よりも外気(OA)の流れ方向上流側に位置する。冷媒冷却式除湿モジュール(48)は、液式除湿モジュール(21)にて除湿される前の被処理空気(外気(OA))を冷却除湿する。即ち、本実施形態では、被処理空気(外気(OA))は、液式除湿モジュール(21)及び冷媒冷却式除湿モジュール(48)の双方にて除湿され、その後供給空気(SA)として室内に供給される。
コントローラ(50)は、メモリ及びCPU等で構成されるマイクロコンピュータであって、調湿装置(10)を構成する各種機器(圧縮機(42)、ポンプ(37)、流量調整弁(39)、ファン(43a)、膨張弁(45))と電気的に接続されている。メモリ内に格納されているプログラムをCPUが読み出して実行することで、コントローラ(50)は、接続された各種機器の動作を制御する。
冷媒回路(40)では、圧縮機(42)は運転し、放熱用凝縮器(43)及び液加熱熱交換器(44)は冷媒の凝縮器として機能し、液冷却熱交換器(46)及び冷媒冷却式除湿モジュール(48)は冷媒の蒸発器として機能する。
本実施形態1に係る液体吸収剤は、既に述べたように、塩化リチウム等の一般的な液体吸収剤の粘度よりも高い粘度(約3〜20倍程度)を有する。それ故、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤とを混合する際には、一般的な液体吸収剤を利用する場合には生じ得なかったような混合ムラが発生するおそれがある。混合ムラは、調湿装置の運転効率を低下させる1つの要因となり得る。
本実施形態1では、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤の混合が、促進部である除湿側液受部(24)にて促進される。これにより、液式除湿モジュール(21)及び再生モジュール(31)それぞれには、混合ムラが抑えられた混合液が送られる。従って、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤との混合ムラにより、調湿装置(10)の運転効率に影響が及ぶことが抑制される。
図2に、実施形態1の変形例に係る調湿装置(10)を示す。図2では、図1の液式除湿モジュール(21)において、除湿側液受部(24)と液槽(25)との間に、混合容器(26)が設けられている。なお、図2では、混合容器(26)付近以外の構成は図1と同様であるため、図1と同様の符合を付している。
本実施形態2では、液体吸収剤の混合が、除湿側液受部(24)等の容器ではなく、配管で行われる場合を例示する。
本実施形態2では、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤の混合が、促進部である混合配管(16c)にて促進される。これにより、液式除湿モジュール(21)及び再生モジュール(31)それぞれには、混合ムラが抑えられた混合液が送られる。従って、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤との混合ムラにより、調湿装置(10)の運転効率に影響が及ぶことが抑制される。
図4に、実施形態2の変形例1に係る調湿装置(10)のうち、液槽(25)付近のみを概略的に表す。図4では、混合配管(16c)がコルゲート管で構成されていないが、代わりに、混合配管(16c)の途中にはポンプ(51)(第2ポンプに相当)が接続されている。
図5に、実施形態2の変形例2に係る調湿装置(10)を示す。図5では、図3の各モジュール(21,31)内に液受部(24,34)は設けられていない。その代わりに、各モジュール(21,31)内には、液槽(25,35)が1つずつ設けられている。
図6に、実施形態2の変形例3に係る調湿装置(10)を示す。図6では、図3の各モジュール(21,31)内に更に液槽(25,35)が1つずつ設けられると共に、ポンプ(37a,37b)が各モジュール(21,31)に対応して1つずつ設けられている。
本実施形態3では、液体吸収剤の混合促進が液体吸収剤の分散により行われる場合を例示する。
本実施形態3では、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤の混合が、促進部である接続配管(15c)にて促進される。これにより、液式除湿モジュール(21)及び再生モジュール(31)それぞれには、混合ムラが抑えられた混合液が送られる。従って、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤との混合ムラにより、調湿装置(10)の運転効率に影響が及ぶことが抑制される。
図8に、実施形態3の変形例1に係る調湿装置(10)を示す。図8は、再生された液体吸収剤の分散の手法が図7と異なるのみであり、他の構成は上記図7と同様である。
図9に、実施形態3の変形例2に係る調湿装置(10)を示す。図9は、再生された液体吸収剤の分散の手法が図7と異なるのみであり、他の構成は上記図7と同様である。
図10に、実施形態3の変形例3に係る調湿装置(10)を示す。図10は、再生された液体吸収剤の分散の手法が図7と異なっている。なお、図10に係る液式除湿モジュール(21)は、除湿側液体供給部(22)、除湿側気液接触部(23)、液槽(25)に加えて、除湿側気液接触部(23)の下方且つ液槽(25)の上方に位置する除湿側液受部(24)を有する。他の構成は、接続配管(15c)の構成を除き、上記図7と同様である。
図11に、実施形態3の変形例4に係る調湿装置(10)を示す。図11では、再生された液体吸収剤の分散の手法が図7と異なるのみである。他の構成は、接続配管(15c)の構成を除き、上記図7と同様である。
本実施形態4では、液体吸収剤の混合促進が液槽(25)内部にて行われる場合を例示する。なお、本実施形態4では、除湿に利用された液体吸収剤及び再生された液体吸収剤それぞれが、混合されていない状態にて液槽(25)に流入する構成となっていれば、調湿装置(10)はどのような構成であってもよい。従って、調湿装置(10)等の詳細な構成は、ここでは省略する。
本実施形態4では、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤の混合が、促進部(28)にて促進される。これにより、液式除湿モジュール(21)及び再生モジュール(31)それぞれには、混合ムラが抑えられた混合液が送られる。従って、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤との混合ムラにより、調湿装置(10)の運転効率に影響が及ぶことが抑制される。
図13に、実施形態4の変形例に係る調湿装置(10)の液槽(25)を示す。図13では液槽(25)内部に設けられた促進部の構成が図12と異なるのみであり、他の構成は上記図12と同様である。
本実施形態5では、液体吸収剤の混合促進がポンプ(37)を用いて行われる場合を例示する。
本実施形態5では、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤の混合が、促進部であるポンプ(37)にて促進される。具体的には、ポンプ(37)によって液槽(25)内では混合液が循環し、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤との混合が当該液槽(25)内で促進される。これにより、液式除湿モジュール(21)及び再生モジュール(31)それぞれには、混合ムラが抑えられた混合液が送られる。従って、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤との混合ムラにより、調湿装置(10)の運転効率に影響が及ぶことが抑制される。
図15に、実施形態5の変形例に係る調湿装置(10)の液槽(25)付近を示す。図15では、図14において、ポンプ(37)の出口と液槽(25)とを繋ぐ接続配管(15k)は設けられていないが、代わりに、液体吸収剤の混合を促進するためのポンプ(38)が、ポンプ(37)とは別途設けられている。他の構成は上記図14と同様である。
促進部は、除湿に利用された液体吸収剤と再生された液体吸収剤との混合を促進するものであればよいため、上記実施形態1〜5以外の構成に限定されない。
15c,15d 接続配管(促進部)
16c 混合配管(促進部)
21 液式除湿モジュール(液式除湿部)
24 除湿側液受部(促進部)
25 液槽
26 混合容器(促進部)
27a 分散板(促進部)
28 促進部
29 仕切り板(促進部)
31 再生モジュール(再生部)
37,38 ポンプ(第1ポンプ、促進部)
51 ポンプ(第2ポンプ、促進部)
Claims (8)
- 液体吸収剤に被処理空気中の水分を吸収させて該被処理空気を除湿する液式除湿部(21)と、
上記液体吸収剤の水分を再生用空気に放出させて上記液体吸収剤を再生する再生部(31)と、
上記液式除湿部(21)にて上記被処理空気の除湿に利用された上記液体吸収剤と上記再生部(31)にて再生された上記液体吸収剤とが混合された混合液を、上記液式除湿部(21)及び上記再生部(31)それぞれに送る第1ポンプ(37)と、
上記液式除湿部(21)にて上記被処理空気の除湿に利用された上記液体吸収剤と上記再生部(31)にて再生された上記液体吸収剤との混合を促進する促進部(24,26,16c,51,15c,15d,27a,27b,28,29,37,38)と
を備えることを特徴とする調湿装置。 - 請求項1において、
上記混合液を貯留する液槽(25)、
を更に備え、
上記液槽(25)には、上記混合液が流入して貯留され、
上記促進部(24,26,16c,51)は、上記混合液の上記液槽(25)への流入方向において、該液槽(25)よりも上流側に設けられている
ことを特徴とする調湿装置。 - 請求項2において、
上記促進部(24,26)は、上記液槽(25)とは別の容器で構成されている
ことを特徴とする調湿装置。 - 請求項1または請求項2において、
上記液式除湿部(21)にて上記被処理空気の除湿に利用された上記液体吸収剤が流れる除湿側配管(16b)と、
上記再生部(31)にて再生された上記液体吸収剤が流れる再生側配管(16a)と、
上記除湿側配管(16b)と上記再生側配管(16a)とに接続され、上記混合液が流れる混合配管(16c)と
を更に備え、
上記混合配管(16c)は上記促進部を兼ねている
ことを特徴とする調湿装置。 - 請求項1または請求項2において、
上記液式除湿部(21)にて上記被処理空気の除湿に利用された上記液体吸収剤が流れる除湿側配管(16b)と、
上記再生部(31)にて再生された上記液体吸収剤が流れる再生側配管(16a)と、
上記除湿側配管(16b)と上記再生側配管(16a)とに接続され、上記混合液が流れる混合配管(16c)と、
上記混合配管(16c)に接続されており、上記第1ポンプ(37)とは共通もしくは別途設けられた第2ポンプ(51)と
を更に備え、
上記第2ポンプ(51)は、上記促進部を兼ねている
ことを特徴とする調湿装置。 - 請求項1において、
上記混合液を貯留する液槽(25)
を更に備え、
上記促進部(15c,15d,27a,27b)は、上記液式除湿部(21)にて上記被処理空気の除湿に利用された上記液体吸収剤及び上記再生部(31)にて再生された上記液体吸収剤のうち少なくとも1つを、分散させて上記液槽(25)に流入させる
ことを特徴とする除湿装置。 - 請求項1または請求項6において、
上記混合液を貯留する液槽(25)、
を更に備え、
上記促進部(27a,27b,28,29)は、上記液槽(25)内に設けられている
ことを特徴とする調湿装置。 - 請求項1において、
上記混合液を貯留する液槽(25)、
を更に備え、
上記促進部(37,38)は、上記液槽(25)から流出した前記混合液の少なくとも一部を、再び当該液槽(25)に戻すポンプ(37,38)で構成される
ことを特徴とする除湿装置。
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