JP2023044300A - 調湿装置または大気造水機 - Google Patents
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Abstract
【課題】水分を吸着する吸着材の再生時の加熱による吸着材の損傷が抑制される、調湿装置または大気造水機を提供する。【解決手段】調湿装置１００は、吸湿材１１ａと、ヒータ１２とを備える。吸湿材１１ａは、水分を吸着する。ヒータ１２は、吸湿材１１ａを加熱して、吸湿材１１ａに吸着された水分を吸湿材１１ａから脱離させる。吸湿材１１ａは、基材と、金属有機構造体とを有する。金属有機構造体は、金属イオンと有機配位子とを含む。基材の耐熱温度は、１５０℃以上である。【選択図】図１
Description
調湿装置または大気造水機に関する。
特許文献１（国際公開第２０１８／１１８３７７号）に記載のように、金属有機構造体を有する吸着材に大気中の水分を吸着させ、吸着材から脱離した水分を凝縮させて凝縮水を得る大気造水機が知られている。
金属有機構造体を有する吸着材を加熱して吸着材から水分を脱離させる場合、吸着材の耐熱温度が低いと、熱により吸着材が損傷するおそれがある。
第１観点の調湿装置または大気造水機は、吸着部と、加熱部とを備える。吸着部は、水分を吸着する。加熱部は、吸着部を加熱して、吸着部に吸着された水分を吸着部から脱離させる。吸着部は、基材と、金属有機構造体とを有する。金属有機構造体は、金属イオンと有機配位子とを含む。基材の耐熱温度は、１５０℃以上である。
この調湿装置または大気造水機では、吸着された水分を吸着材から脱離させるための吸着材の加熱による吸着材の損傷が抑制される。
第２観点の調湿装置または大気造水機は、第１観点の調湿装置または大気造水機であって、吸着部は、金属イオンとしてジルコニウムイオンと、有機配位子としてフマル酸とを含む金属有機構造体、または、金属イオンとしてアルミニウムイオンと、有機配位子として３，５－ピラゾール－ジ－カルボン酸とを含む金属有機構造体、を有する。
この調湿装置または大気造水機では、吸着された水分を吸着材から脱離させるための吸着材の加熱による吸着材の損傷が抑制される。
第３観点の調湿装置または大気造水機は、第１観点または第２観点の調湿装置または大気造水機であって、金属有機構造体の密度と、金属有機構造体の９０％ＲＨ含水率とを乗じた値は、４３０Ｌ／ｍ３以上である。
この調湿装置または大気造水機では、水分の吸着効率が高い吸着材が用いられる。
第４観点の調湿装置または大気造水機は、第１乃至第３観点のいずれか１つの調湿装置または大気造水機であって、基材は、耐熱繊維を含む。
この調湿装置または大気造水機では、耐熱性が高い吸着材が用いられる。
第５観点の調湿装置または大気造水機は、第４観点の調湿装置または大気造水機であって、耐熱繊維は、アラミド繊維を含む。
この調湿装置または大気造水機では、耐熱性が高い吸着材が用いられる。
第６観点の調湿装置または大気造水機は、第４観点の調湿装置または大気造水機であって、耐熱繊維は、ＰＢＯ繊維を含む。
この調湿装置または大気造水機では、耐熱性が高い吸着材が用いられる。
第７観点の調湿装置または大気造水機は、第４観点の調湿装置または大気造水機であって、耐熱繊維は、ガラス繊維を含む。
この調湿装置または大気造水機では、耐熱性が高い吸着材が用いられる。
第８観点の調湿装置または大気造水機は、第４観点の調湿装置または大気造水機であって、耐熱繊維は、炭素繊維を含む。
この調湿装置または大気造水機では、耐熱性が高い吸着材が用いられる。
第９観点の調湿装置または大気造水機は、第１乃至第８観点のいずれか１つの調湿装置または大気造水機であって、加熱部を通過して加熱された気体を吸着部に供給する供給部をさらに備える。
この調湿装置または大気造水機では、吸着材は直接加熱されないので、加熱による吸着材の劣化が抑制される。
第１０観点の調湿装置または大気造水機は、第１乃至第９観点のいずれか１つの調湿装置または大気造水機であって、吸着部の単位面積当たりの金属有機構造体の含有量は、７０重量％以上である。
この調湿装置または大気造水機では、金属有機構造体の含有量が所定値以上の吸着材が用いられる。
第１１観点の調湿装置または大気造水機は、第１乃至第１０観点のいずれか１つの調湿装置または大気造水機であって、吸着部から脱離する水分の量を調整する調整部をさらに備える。
この調湿装置または大気造水機では、吸着材から水分を脱離させる能力を調整することができる。
第１２観点の調湿装置は、第１乃至第１１観点のいずれか１つの調湿装置であって、吸着部から脱離した水分を用いて対象空間を加湿する加湿部をさらに備える。
この調湿装置では、吸着された水分を吸着材から脱離させるための吸着材の加熱による吸着材の損傷が抑制される。
第１３観点の大気造水機は、第１乃至第１１観点のいずれか１つの大気造水機であって、吸着部から脱離した水分を凝縮させて凝縮水を得る凝縮部をさらに備える。
この大気造水機では、吸着された水分を吸着材から脱離させるための吸着材の加熱による吸着材の損傷が抑制される。
（１）調湿装置１００の全体構成
本実施形態の調湿装置１００は、対象空間Ｓ１を加湿する加湿運転を行う。図１に示されるように、対象空間Ｓ１は、例えば、天井壁９１、側壁９２、および、図示しない床壁により仕切られた部屋内の空間である。
本実施形態の調湿装置１００は、対象空間Ｓ１を加湿する加湿運転を行う。図１に示されるように、対象空間Ｓ１は、例えば、天井壁９１、側壁９２、および、図示しない床壁により仕切られた部屋内の空間である。
調湿装置１００は、屋外の空気を導入して加湿し、その加湿された空気を対象空間Ｓ１に放出する。調湿装置１００は、吸湿ロータ１１と、ヒータ１２と、第１ファン１３と、第２ファン１４と、湿度センサ１５と、制御装置１６と、これらの機器を収容するケーシング１７と、給気ダクト１８と、排気ダクト１９と、を備える。
ケーシング１７は、ケーシング本体２１と、パネル２２と、給気接続管２３と、排気接続管２４と、を有する。
ケーシング本体２１の大部分は、天井壁９１の上方に形成された天井裏空間Ｓ２に配置されている。ケーシング本体２１の下端部は、天井壁９１を貫通している。
パネル２２は、ケーシング本体２１の下面に対して着脱自在に取り付けられる。パネル２２には、ケーシング本体２１の内部と対象空間Ｓ１とを連通し、ケーシング本体２１から対象空間Ｓ１に空気を放出するための放出口２５が形成されている。
給気接続管２３の一端、および、排気接続管２４の一端は、ケーシング本体２１に設けられている。給気接続管２３の他端は、屋外の空気を吸い込むための給気口２６である。排気接続管２４の他端は、屋外に空気を排出するための排気口２７である。
ケーシング１７は、屋外から導入された空気が流れる第１通風路Ｐ１および第２通風路Ｐ２を有している。第１通風路Ｐ１は、屋外の空気が給気口２６からケーシング本体２１内に導入されて排気口２７まで流れる通風路である。第２通風路Ｐ２は、屋外の空気が給気口２６からケーシング本体２１内に導入されて放出口２５まで流れる通風路である。
給気ダクト１８の一端は、ケーシング１７の給気接続管２３に接続される。給気ダクト１８の他端は、側壁９２を貫通して屋外と連通している。給気ダクト１８は、屋外の空気を給気口２６から第１通風路Ｐ１に導入するための第１給気ダクト、および、屋外の空気を給気口２６から第２通風路Ｐ２に導入するための第２給気ダクトを兼ねている。
排気ダクト１９の一端は、ケーシング１７の排気接続管２４に接続される。排気ダクト１９の他端は、側壁９２を貫通して屋外と連通している。第１通風路Ｐ１を流れる空気は、排気口２７から排気ダクト１９を介して屋外に排出される。
吸湿ロータ１１は、第１通風路Ｐ１の途中に配置されるとともに、第２通風路Ｐ２の途中に配置されている。吸湿ロータ１１は、第１通風路Ｐ１を流れる空気から水分を奪い、第２通風路Ｐ２を流れる空気に水分を放出して当該空気を加湿するように構成されている。ヒータ１２は、第２通風路Ｐ２の途中に設けられ、第２通風路Ｐ２を流れる空気を加熱する。
第１ファン１３は、第１通風路Ｐ１において排気口２７付近に配置されており、第１通風路Ｐ１内に空気の流れを発生させる。具体的には、第１ファン１３は、屋外の空気を、給気ダクト１８を介して第１通風路Ｐ１に導入することができる位置であって、吸湿ロータ１１により水分が奪われた空気を、排気ダクト１９を介して屋外に排出することができる位置に配置されている。
第２ファン１４は、第２通風路Ｐ２において放出口２５付近に配置されており、第２通風路Ｐ２内に空気の流れを発生させる。具体的には、第２ファン１４は、屋外の空気を、給気ダクト１８を介して第２通風路Ｐ２に導入することができる位置であって、吸湿ロータ１１により加湿された空気を、放出口２５から対象空間Ｓ１に放出することができる位置に配置されている。
湿度センサ１５は、ケーシング本体２１内の放出口２５付近に設けられ、対象空間Ｓ１の湿度を検出する。湿度センサ１５の検出値は制御装置１６に出力される。
制御装置１６は、マイクロコントローラ等のコンピュータである。制御装置１６は、所定のデータを用いて所定のプログラムを実行することにより様々な機能を実現するためのハードウェアである。
制御装置１６は、図２に示されるように、加湿運転時において、湿度センサ１５の検出値等に基づいて、吸湿ロータ１１、ヒータ１２、第１ファン１３および第２ファン１４を制御する。これにより、屋外の空気は、給気ダクト１８を通過してケーシング本体２１の第１通風路Ｐ１および第２通風路Ｐ２に導入される。第１通風路Ｐ１に導入された空気中の水分は吸湿ロータ１１に奪われ、水分を奪われた空気は、排気ダクト１９を通過して屋外に排出される。一方、第２通風路Ｐ２に導入された空気は、吸湿ロータ１１により加湿されて、加湿された空気は、放出口２５から対象空間Ｓ１に放出される。
（２）吸湿ロータ１１の構成
吸湿ロータ１１は、円板形状を有し、当該円板の中心を軸として回転可能に構成されている。吸湿ロータ１１は、略環状に形成された吸湿材１１ａを有する。吸湿ロータ１１は、その厚さ方向に空気を通過させて、通過する空気と吸湿材１１ａとを接触させるように構成されている。吸湿材１１ａの温度が低いとき、吸湿ロータ１１を空気が通過する際に、吸湿材１１ａは、水分を当該空気から吸着する。吸湿材１１ａの温度が高いとき、吸湿ロータ１１を空気が通過する際に、吸湿材１１ａは、吸着している水分を当該空気に放出する。
吸湿ロータ１１は、円板形状を有し、当該円板の中心を軸として回転可能に構成されている。吸湿ロータ１１は、略環状に形成された吸湿材１１ａを有する。吸湿ロータ１１は、その厚さ方向に空気を通過させて、通過する空気と吸湿材１１ａとを接触させるように構成されている。吸湿材１１ａの温度が低いとき、吸湿ロータ１１を空気が通過する際に、吸湿材１１ａは、水分を当該空気から吸着する。吸湿材１１ａの温度が高いとき、吸湿ロータ１１を空気が通過する際に、吸湿材１１ａは、吸着している水分を当該空気に放出する。
吸湿ロータ１１は、図３に示されるように、平面視において、第１領域Ｄ１および第２領域Ｄ２を順に通過して第１領域Ｄ１に戻るように回転する。第１領域Ｄ１は、第２領域Ｄ２と隣接している。第１領域Ｄ１は、例えば、平面視において、吸湿ロータ１１の回転軸を中心として、中心角が２４０°の扇形を有している。第２領域Ｄ２は、例えば、平面視において、吸湿ロータ１１の回転軸を中心として、中心角が１２０°の扇形を有している。第１通風路Ｐ１は、第１領域Ｄ１を通過する。第２通風路Ｐ２は、第１領域Ｄ１および第２領域Ｄ２を順に通過する。
第１領域Ｄ１は、給気口２６から導入された屋外の空気が通過する領域である。第１領域Ｄ１において、吸湿材１１ａは、通過する空気で冷却されて、通過する空気中の水分を吸着する。吸湿材１１ａの、水分を吸着した部分は、第１領域Ｄ１から第２領域Ｄ２に移動する。
第２領域Ｄ２は、第１領域Ｄ１を通過してヒータ１２で加熱された空気が通過する領域である。第２領域Ｄ２において、吸湿材１１ａは、通過する空気で加熱されて、通過する空気に水分を放出して当該空気を加湿する。吸湿材１１ａの、水分を放出した部分は、第２領域Ｄ２から第１領域Ｄ１に移動する。
ヒータ１２は、第２通風路Ｐ２において、第１領域Ｄ１の下流側、かつ、第２領域Ｄ２の上流側に配置される。第２通風路Ｐ２において、第１領域Ｄ１を通過した空気は、ヒータ１２を通過する際に加熱される。ヒータ１２を通過して加熱された空気は、第２領域Ｄ２において吸湿材１１ａを加熱する。これにより、ヒータ１２は、第２領域Ｄ２において吸湿材１１ａを間接的に加熱して、吸湿材１１ａに吸着された水分を吸湿材１１ａから脱離させて吸湿材１１ａを再生する。この場合、第２ファン１４は、第２通風路Ｐ２内に空気の流れを発生させることにより、ヒータ１２を通過して加熱された空気を吸湿材１１ａに供給する。第２領域Ｄ２において加熱された吸湿材１１ａの温度は、１００℃～１３０℃であることが好ましい。この場合、吸湿材１１ａの温度は、局所的に２５０℃を超えないことが好ましい。
ヒータ１２は、第２領域Ｄ２において吸湿材１１ａを直接加熱してもよい。その場合、例えば、ヒータ１２の輻射熱によって吸湿材１１ａを加熱してもよい。
（３）調湿装置１００の制御
制御装置１６は、図２に示されるように、調整部１６ａと、加湿部１６ｂと、を有する。調整部１６ａおよび加湿部１６ｂは、それぞれ、制御装置１６が所定のプログラムを実行することによって実現される機能に相当する。
制御装置１６は、図２に示されるように、調整部１６ａと、加湿部１６ｂと、を有する。調整部１６ａおよび加湿部１６ｂは、それぞれ、制御装置１６が所定のプログラムを実行することによって実現される機能に相当する。
調整部１６ａは、ヒータ１２の出力を制御することで、第２領域Ｄ２において加熱される吸湿材１１ａの温度を調節する。第２領域Ｄ２における吸湿材１１ａの温度を高くすると、吸湿材１１ａから脱離する水分の量が増加する。第２領域Ｄ２における吸湿材１１ａの温度を低くすると、吸湿材１１ａから脱離する水分の量が減少する。これにより、調整部１６ａは、吸湿材１１ａから脱離させる水分の量を調整する。
加湿部１６ｂは、吸湿材１１ａから脱離した水分を用いて、対象空間Ｓ１の湿度が所定の値になるように対象空間Ｓ１を加湿する。加湿部１６ｂは、第２ファン１４の出力を制御して、吸湿材１１ａを通過して加湿された空気の、対象空間Ｓ１への供給量を調整する。第２ファン１４の出力を高くすると、対象空間Ｓ１の湿度が増加する。第２ファン１４の出力を低くすると、対象空間Ｓ１の湿度が減少する。これにより、加湿部１６ｂは、対象空間Ｓ１の湿度を調整する。
（４）吸湿材１１ａの構成
吸湿材１１ａは、例えば、ハニカム状に形成された基材に、金属有機構造体を担持させて構成される吸着素子である。
吸湿材１１ａは、例えば、ハニカム状に形成された基材に、金属有機構造体を担持させて構成される吸着素子である。
金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ－Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）とは、金属イオンと有機配位子との反応により得られる、非常に大きな比表面積を有する多孔性材料である。金属有機構造体では、有機配位子が金属イオンと連結することにより、内部に無数の開口を有する高分子構造体が得られる。金属有機構造体は、金属イオンと有機配位子とをそれぞれ選択して組み合わせることにより、開口径やトポロジーを調節することが可能である。金属有機構造体は、金属イオンと有機配位子の選択、組み合わせにより、開口径を調節でき、対象を選択的に吸着することが可能となる。金属有機構造体は、例えば、分子およびイオンの選択的貯蔵および分離の機能を有する多孔性材料として用いられる。本実施形態において、金属有機構造体は、空気中の水分を吸着および脱着するための吸着材として用いられる。
金属有機構造体は、様々な方法で合成することができる。最もシンプルな合成法である溶液法は、常温・常圧下で金属塩と有機配位子とを溶液中で混合することにより、金属有機構造体を生成する方法である。溶液法では、混合する速度を調節することにより、生成される結晶のサイズを制御できる。金属有機構造体は、溶液法の他に、拡散法、水熱法、マイクロ波法、超音波法、および、固相合成法等の既知の方法から選択される任意の方法によって合成されてもよい。
金属有機構造体の性能は、有効吸着量で測定される。本実施形態において、有効吸着量とは、単位質量（１ｇ）の金属有機構造体が、１回の吸着サイクルで吸着および脱着することができる水分の質量である。１回の吸着サイクルでは、吸湿材１１ａは、１回の吸着過程および１回の脱着過程を行う。
本実施形態において、吸湿材１１ａに用いられる金属有機構造体は、ＭＯＦ－８０１またはＭＯＦ－３０３である。ＭＯＦ－８０１は、金属イオンであるジルコニウムイオンが、有機配位子であるフマル酸によって配位結合される金属有機構造体である。ＭＯＦ－３０３は、金属イオンであるアルミニウムイオンが、有機配位子である３，５－ピラゾール－ジ－カルボン酸によって配位結合される金属有機構造体である。ＭＯＦ－８０１は、以下の組成式Ａ－１で表される。ＭＯＦ－３０３は、以下の組成式Ａ－２で表される。
・組成式Ａ－１：[Zr6(O)4(OH)4(fumarate)6]n
・組成式Ａ－２：[Al(OH)(3,5-pyrazoledicarboxylate)(H2O)]n
ＭＯＦ－８０１のＣＡＳ登録番号は、１３５５９７４－７８－５である。ＭＯＦ－３０３のＣＡＳ登録番号は、２０５００４３－４１－７である。
・組成式Ａ－１：[Zr6(O)4(OH)4(fumarate)6]n
・組成式Ａ－２：[Al(OH)(3,5-pyrazoledicarboxylate)(H2O)]n
ＭＯＦ－８０１のＣＡＳ登録番号は、１３５５９７４－７８－５である。ＭＯＦ－３０３のＣＡＳ登録番号は、２０５００４３－４１－７である。
本実施形態において、吸湿材１１ａが乾燥状態にある場合、吸湿材１１ａの単位面積当たりの金属有機構造体の含有量は、７０重量％以上であることが好ましい。
本実施形態において、金属有機構造体を担持する基材の耐熱温度は、１５０℃以上である。基材の耐熱温度とは、基材を加熱する過程において、基材の燃焼または炭化が開始する温度である。基材は、例えば、紙、または、耐熱繊維を含む繊維構造体である。耐熱繊維は、例えば、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ガラス繊維または炭素繊維である。
（５）金属有機構造体の特徴
次の表は、ＭＯＦ－８０１、ＭＯＦ－３０３およびゼオライトの物性に関する。
次の表は、ＭＯＦ－８０１、ＭＯＦ－３０３およびゼオライトの物性に関する。
上記のデータは、各物質のサンプルの測定および評価により得られた結果である。ゼオライトは、空気中の水分を吸着および脱着するために従来用いられている吸着材であり、ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３との比較対象物質である。ゼオライトは、ゼオライト１３Ｘの粉末品が用いられた。
上記の表において、「密度」は、結晶構造データ（ｃｉｆ）から算出した結晶密度である。「９０％ＲＨ含水率」は、相対湿度（ＲＨ）が９０％の時における測定値である。「密度×含水率」は、密度と９０％ＲＨ含水率とを乗じた値である。
上記の表から、ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３に関して、密度と９０％ＲＨ含水率とを乗じた値は、４３０Ｌ／ｍ３以上であり、より具体的には６００Ｌ／ｍ３以上である。そのため、ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３の単位体積あたりの水分吸着量は、ゼオライトの単位体積あたりの水分吸着量よりも高いことが確認された。言い換えると、ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと比較して、水分吸着性能に優れていることが確認された。
次の表は、ＭＯＦ－８０１、ＭＯＦ－３０３およびゼオライト（ゼオライト１３Ｘ）の水分吸着性能に関する。
上記のデータは、温度２９８Ｋの環境下において水分吸着測定を実施し、吸着速度解析および吸着エンタルピー解析を行った結果から得られた値である。
上記の表において、物質移動係数は、サンプルの水分吸着速度に関連する指標である。物質移動係数が高いほど、水分吸着速度が大きい。ＭＯＦ－８０１の物質移動係数は、ゼオライトの物質移動係数の約１２０倍であり、ＭＯＦ－３０３の物質移動係数は、ゼオライトの物質移動係数の約３２倍である。そのため、ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３の水分吸着速度は、ゼオライトの水分吸着速度より大きいことが確認された。また、ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３の吸着エンタルピーは、ゼオライトの吸着エンタルピーより低い。そのため、ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３の水分吸着エネルギーは、ゼオライトの水分吸着エネルギーよりも小さいことが確認された。
さらに、ＭＯＦ－８０１、ＭＯＦ－３０３およびゼオライトの耐熱性が測定された。耐熱性は、サンプルとしてφ２ｍｍの錠剤を作製して、空気中で室温から５００℃まで加熱する条件下で熱重量・示差熱同時測定（ＴＧ－ＤＴＡ測定）を行うことで測定された。その結果、ＭＯＦ－３０３は、５００℃まで加熱しても燃焼熱がほとんど変化せず、耐熱性に優れていることが確認された。ＭＯＦ－８０１は、３５０℃まで加熱しても燃焼熱がほとんど変化せず、３００℃付近までの耐熱性に優れていることが確認された。
以上の測定および評価の結果より、本実施形態において、吸湿材１１ａに用いられるＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、従来の水分の吸着材であるゼオライト（ゼオライト１３Ｘ）と比較して、以下の特性を備えることが確認された。
（ａ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと比較して、単位体積あたりの水分吸着量が大きい。
（ｂ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと比較して、水分吸着速度が大きい。特に、ＭＯＦ－８０１は、水分吸着速度が大きく、水分の吸着材として適している。
（ｃ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと比較して、吸着エネルギーが同程度または小さい。特に、ＭＯＦ－８０１は、吸着エネルギーが小さく、水分の吸着材として適している。
（ｄ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと同様に、３００℃付近までの耐熱性に優れている。特に、ＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと同程度の優れた耐熱性を有する。
（ａ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと比較して、単位体積あたりの水分吸着量が大きい。
（ｂ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと比較して、水分吸着速度が大きい。特に、ＭＯＦ－８０１は、水分吸着速度が大きく、水分の吸着材として適している。
（ｃ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと比較して、吸着エネルギーが同程度または小さい。特に、ＭＯＦ－８０１は、吸着エネルギーが小さく、水分の吸着材として適している。
（ｄ）ＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと同様に、３００℃付近までの耐熱性に優れている。特に、ＭＯＦ－３０３は、ゼオライトと同程度の優れた耐熱性を有する。
（６）効果
（６－１）
調湿装置１００では、吸湿材１１ａの基材に担持されている金属有機構造体として、吸着した水分が脱離する温度が比較的低いＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３が用いられる。具体的には、水分を吸着したＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、１００℃付近まで加熱すると、吸着した水分が脱離して再生する。また、調湿装置１００では、吸湿材１１ａの基材の耐熱温度は、１５０℃以上である。そのため、調湿装置１００では、吸着した水分を吸湿材１１ａから脱離させるために、基材の耐熱温度以上に吸湿材１１ａを加熱する必要がないので、吸湿材１１ａの損傷または発火が抑制される。
（６－１）
調湿装置１００では、吸湿材１１ａの基材に担持されている金属有機構造体として、吸着した水分が脱離する温度が比較的低いＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３が用いられる。具体的には、水分を吸着したＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３は、１００℃付近まで加熱すると、吸着した水分が脱離して再生する。また、調湿装置１００では、吸湿材１１ａの基材の耐熱温度は、１５０℃以上である。そのため、調湿装置１００では、吸着した水分を吸湿材１１ａから脱離させるために、基材の耐熱温度以上に吸湿材１１ａを加熱する必要がないので、吸湿材１１ａの損傷または発火が抑制される。
（６－２）
調湿装置１００では、吸湿材１１ａの基材に担持されている金属有機構造体として、３００℃付近まで高い耐熱性を有するＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３が用いられる。そのため、調湿装置１００では、吸着した水分を吸湿材１１ａから脱離させるために吸湿材１１ａを加熱することによる、吸湿材１１ａの損傷または発火が抑制される。
調湿装置１００では、吸湿材１１ａの基材に担持されている金属有機構造体として、３００℃付近まで高い耐熱性を有するＭＯＦ－８０１およびＭＯＦ－３０３が用いられる。そのため、調湿装置１００では、吸着した水分を吸湿材１１ａから脱離させるために吸湿材１１ａを加熱することによる、吸湿材１１ａの損傷または発火が抑制される。
（６－３）
調湿装置１００では、基材に担持されている金属有機構造体の密度と９０％ＲＨ含水率とを乗じた値が４３０Ｌ／ｍ３以上である吸湿材１１ａが用いられる。そのため、調湿装置１００では、単位体積あたりの水分の吸着量が高い金属有機構造体が吸着素子に用いられるので、吸湿材１１ａの水分の吸着性能を向上させることができる。
調湿装置１００では、基材に担持されている金属有機構造体の密度と９０％ＲＨ含水率とを乗じた値が４３０Ｌ／ｍ３以上である吸湿材１１ａが用いられる。そのため、調湿装置１００では、単位体積あたりの水分の吸着量が高い金属有機構造体が吸着素子に用いられるので、吸湿材１１ａの水分の吸着性能を向上させることができる。
（６－４）
調湿装置１００では、ヒータ１２を通過して加熱された空気を吸湿材１１ａに供給することで、吸湿材１１ａが加熱される。そのため、吸湿材１１ａはヒータ１２によって直接加熱されないので、吸湿材１１ａが過熱されて、吸湿材１１ａに含まれる基材および金属有機構造体が劣化することが抑制される。
調湿装置１００では、ヒータ１２を通過して加熱された空気を吸湿材１１ａに供給することで、吸湿材１１ａが加熱される。そのため、吸湿材１１ａはヒータ１２によって直接加熱されないので、吸湿材１１ａが過熱されて、吸湿材１１ａに含まれる基材および金属有機構造体が劣化することが抑制される。
（６－５）
調湿装置１００では、ヒータ１２および第２ファン１４の出力を調整することで、吸湿材１１ａから水分を脱離させる能力を調整することができる。そのため、調湿装置１００は、ヒータ１２および第２ファン１４の出力を調整することで、対象空間Ｓ１の湿度を容易に制御することができる。
調湿装置１００では、ヒータ１２および第２ファン１４の出力を調整することで、吸湿材１１ａから水分を脱離させる能力を調整することができる。そのため、調湿装置１００は、ヒータ１２および第２ファン１４の出力を調整することで、対象空間Ｓ１の湿度を容易に制御することができる。
（７）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。各変形例の内容の一部または全部は、互いに矛盾しない範囲で他の変形例の内容と組み合わされてもよい。
以下に本実施形態の変形例を示す。各変形例の内容の一部または全部は、互いに矛盾しない範囲で他の変形例の内容と組み合わされてもよい。
（７－１）変形例Ａ
実施形態において、吸湿材１１ａが有する基材の耐熱温度は、１５０℃以上である。好ましくは、基材の耐熱温度は、３００℃以上である。具体的には、基材が紙である場合、基材の耐熱温度は、紙の発火点である３００℃以上であることが好ましい。
実施形態において、吸湿材１１ａが有する基材の耐熱温度は、１５０℃以上である。好ましくは、基材の耐熱温度は、３００℃以上である。具体的には、基材が紙である場合、基材の耐熱温度は、紙の発火点である３００℃以上であることが好ましい。
本変形例では、例えば、ヒータ１２で吸湿材１１ａを直接加熱する場合、加熱された吸湿材１１ａに温度ムラが発生する可能性がある。その場合、吸湿材１１ａ全体が、吸湿材１１ａから水分が脱離する温度以上となるまで吸湿材１１ａを加熱しても、吸湿材１１ａの最も高温の部分の温度が、吸湿材１１ａの基材の耐熱温度を超えることが抑制される。そのため、ヒータ１２により加熱された吸湿材１１ａに温度ムラが発生しても、吸湿材１１ａの損傷または発火が抑制される。
（７－２）変形例Ｂ
実施形態において、吸湿材１１ａは、基材に、金属有機構造体を担持させて構成される吸着素子である。しかし、吸湿材１１ａは、紙パルプに金属有機構造体を混ぜ合わせて抄くことで製造される混抄紙であってもよい。
実施形態において、吸湿材１１ａは、基材に、金属有機構造体を担持させて構成される吸着素子である。しかし、吸湿材１１ａは、紙パルプに金属有機構造体を混ぜ合わせて抄くことで製造される混抄紙であってもよい。
本変形例の混抄紙の耐熱性が、空気中で室温から５００℃まで加熱する条件下で熱重量・示差熱同時測定（ＴＧ－ＤＴＡ測定）を行うことで測定された。その結果、本変形例の混抄紙は、紙の種類、および、金属有機構造体の種類や添加量に関わらず、３００℃以上で燃焼または炭化が進行することが確認された。また、本変形例の混抄紙は、水分を吸着させた場合、紙の種類、および、金属有機構造体の種類や添加量に関わらず、１００℃付近で、金属有機構造体から水分が脱離して再生されることが確認された。一方、水分を吸着したゼオライト（ゼオライト１３Ｘ）は、一般的に、２５０℃付近まで加熱しないと、水分が脱離して再生しない。そのため、本変形例の混抄紙は、吸湿材１１ａとして用いることができ、かつ、ゼオライトと比較して、水分の吸着性能、および、低温（１００℃付近）での再生性能に優れていることが確認された。さらに、本変形例の混抄紙は、１１０℃～１７０℃の温度で６時間加熱しても、燃焼または炭化が進行せず、かつ、再生性能が低下しないことが確認された。
（７－３）変形例Ｃ
実施形態において、調湿装置１００は、対象空間Ｓ１を加湿する加湿運転を行う。しかし、調湿装置１００は、加湿運転の代わりに、または、加湿運転に加えて、対象空間Ｓ１の空気を入れ替える換気運転、または、対象空間Ｓ１を除湿する除湿運転を行ってもよい。
実施形態において、調湿装置１００は、対象空間Ｓ１を加湿する加湿運転を行う。しかし、調湿装置１００は、加湿運転の代わりに、または、加湿運転に加えて、対象空間Ｓ１の空気を入れ替える換気運転、または、対象空間Ｓ１を除湿する除湿運転を行ってもよい。
（７－４）変形例Ｄ
実施形態の吸湿材１１ａは、調湿装置１００以外の装置に用いられてもよい。次に、吸湿材１１ａの他の利用例である大気造水機２００について説明する。
実施形態の吸湿材１１ａは、調湿装置１００以外の装置に用いられてもよい。次に、吸湿材１１ａの他の利用例である大気造水機２００について説明する。
本変形例の大気造水機２００は、空気中の水分を吸着させた吸着材に加熱空気を通過させ、得られた湿り空気を冷却して凝縮水を生成することで造水する。
大気造水機２００は、図４に示されるように、吸湿ロータ３１と、ヒータ３２と、第１ファン３３と、第２ファン３４と、凝縮器３５と、制御装置３６と、貯水タンク３７と、これらの機器を収容するケーシング（図示省略）と、を備える。
大気造水機２００のケーシングは、第１空気が流れる第１通風路Ｒ１と、第２空気が流れる第２通風路Ｒ２とを有している。吸湿ロータ３１は、実施形態の吸湿ロータ１１と同様に、図３に示されるような第１領域Ｄ１および第２領域Ｄ２を有する。第１領域Ｄ１は、第１空気が通過する領域である。第２領域Ｄ２は、第２空気が通過する領域である。吸湿ロータ３１は、実施形態の吸湿材１１ａと同様の吸湿材３１ａを有する。
第１通風路Ｒ１において、第１空気は、第１ファン３３により大気中から吸引されて、凝縮器３５、および、第１領域Ｄ１にある吸湿材３１ａを順に通過した後、大気中へ排出される。吸湿材３１ａの上流側には、凝縮器３５が配置されている。
第２通風路Ｒ２において、第２空気は、第２ファン３４により吸引されて、ヒータ３２、第２領域Ｄ２にある吸湿材３１ａ、および、凝縮器３５を順に通過しつつ循環する。第２通風路Ｒ２において、吸湿材３１ａの上流側には、乾いた第２空気を加熱するためのヒータ３２が配置され、吸湿材３１ａの下流側には、湿った第２空気を冷却して凝縮させる凝縮器３５が配置されている。
第１ファン３３によって第１通風路Ｒ１に吸引された第１空気は、凝縮器３５を通過した後、吸湿ロータ３１を通過する。このとき、第１空気に含まれる水分は、第１領域Ｄ１にある吸湿材３１ａに吸着される。吸湿ロータ３１を通過した第１空気は、大気中に排出される。吸湿材３１ａの、水分を吸着した部分は、第１領域Ｄ１から第２領域Ｄ２に移動する。
第２ファン３４によって第２通風路Ｒ２を循環する第２空気は、ヒータ３２で加熱されて、吸湿ロータ３１を通過する。このとき、加熱した第２空気によって、第２領域Ｄ２にある吸湿材３１ａから水分が脱離する。吸湿材３１ａの、水分を放出した部分は、第２領域Ｄ２から第１領域Ｄ１に移動する。吸湿ロータ３１を通過した第２空気は、吸湿材３１ａから脱離した水分を含む湿り空気になる。その後、第２空気は、凝縮器３５において第１空気と熱交換される。これにより、第２空気は冷却されて凝縮され、その結果、凝縮器３５において凝縮水が得られる。凝縮水は、凝縮器３５の下方に配置される貯水タンク３７に貯留される。凝縮器３５は、例えば、吸湿ロータ３１を通過した後の第２空気が流れる配管と、吸湿ロータ３１を通過する前の第１空気が流れる配管とから構成される。この場合、第１空気および第２空気の流れ方向は、向流でも並流でもよい。
制御装置３６は、実施形態の制御装置１６と同様に、マイクロコントローラ等のコンピュータである。制御装置３６は、図５に示されるように、吸湿ロータ３１、ヒータ３２、第１ファン３３および第２ファン３４を制御する。
制御装置３６は、例えば、図５に示されるように、調整部３６ａと、造水部３６ｂと、を有する。調整部３６ａおよび造水部３６ｂは、それぞれ、制御装置１６が所定のプログラムを実行することによって実現される機能に相当する。
調整部３６ａは、ヒータ３２の出力を制御することで、第２領域Ｄ２において加熱される吸湿材３１ａの温度を調節する。第２領域Ｄ２における吸湿材３１ａの温度を高くすると、吸湿材３１ａから脱離する水分の量が増加する。第２領域Ｄ２における吸湿材３１ａの温度を低くすると、吸湿材３１ａから脱離する水分の量が減少する。これにより、調整部３６ａは、吸湿材３１ａから脱離させる水分の量を調整する。
造水部３６ｂは、第２ファン３４の出力を制御して、凝縮器３５において生成される凝縮水の量を調整する。第２ファン３４の出力を高くすると、凝縮水の生成量が増加する。第２ファン３４の出力を低くすると、凝縮水の生成量が減少する。これにより、造水部３６ｂは、例えば、貯水タンク３７に貯留されている水の量を検知する水位センサ（図示省略）の検出値に基づいて凝縮水の生成量を調整して、貯水タンク３７に貯留されている水の量を所定の範囲内にすることができる。
（７－５）変形例Ｅ
実施形態の吸湿材１１ａは、調湿装置１００以外の装置に用いられてもよい。次に、吸湿材１１ａの他の利用例である空気調和装置３００について、図６～９を参照しながら説明する。
実施形態の吸湿材１１ａは、調湿装置１００以外の装置に用いられてもよい。次に、吸湿材１１ａの他の利用例である空気調和装置３００について、図６～９を参照しながら説明する。
（７－５－１）空気調和装置
図６に、空気調和装置３００の概略外観図を示す。図７に、空気調和装置３００の概略構成図を示す。
図６に、空気調和装置３００の概略外観図を示す。図７に、空気調和装置３００の概略構成図を示す。
空気調和装置３００は、１台の室外機３１１と、１台の室内機３１２とが、液冷媒配管３１７とガス冷媒配管３１８と給排気ダクト３１５を介して接続された、ペア型の空気調和装置である。この空気調和装置３００は、室外機３１１と室内機３１２が、ガス冷媒配管３１８および液冷媒配管３１７を介して接続されることで構成された冷媒回路３１０を有している。また、給排気ダクト３１５が、室外機３１１における加湿ユニット３５０と室内機３１２との間を接続している。
空気調和装置３００は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、加湿運転、給気運転および排気運転等の運転を行うことが可能である。なお、空気調和装置としては、これに限定されるものではなく、例えば、１台の室外機に対して、複数台の室内機が互いに並列に接続されたマルチ型の空気調和装置であってもよい。
（７－５－２）室内機の構成
室内機３１２は、例えば、室内の壁面等に設置される壁掛け型の室内機である。また、室内機３１２は、室内機ケーシング３１６、室内熱交換器３１３、および、室内ファン３１４等を備えている。室内熱交換器３１３および室内ファン３１４は、室内機ケーシング３１６内に収納されている。
室内機３１２は、例えば、室内の壁面等に設置される壁掛け型の室内機である。また、室内機３１２は、室内機ケーシング３１６、室内熱交換器３１３、および、室内ファン３１４等を備えている。室内熱交換器３１３および室内ファン３１４は、室内機ケーシング３１６内に収納されている。
室内機ケーシング３１６は、左右方向に延びた略直方体形状であり、上部に設けられた空気取込口３１６ａと、正面下部に設けられた空気吹出口３１６ｂと、を有している。
室内熱交換器３１３は、互いに接続された複数本の伝熱管と、複数本の伝熱管に対して挿入固定された複数のフィンと、を有している。室内熱交換器３１３は、内部を流れる冷媒と、外部を通過する空気との間で熱交換を行わせる空気熱交換器である。
室内ファン３１４は、例えば、回転駆動することによって、回転軸と交わる方向に空気流を生成するクロスフローファンである。室内ファン３１４は、室内の空気を室内機ケーシング３１６内に吸い込ませるとともに、室内熱交換器３１３との間で熱交換を行った後の空気を室内に吹き出させる。
室内機ケーシング３１６の内部空間のうち、室内ファン３１４が形成する空気流れにおいて、空気取込口３１６ａの下流側でかつ室内熱交換器３１３の上流側の部分には、給排気ダクト３１５の室内側の端部が連通している。
（７－５－３）室外機の構成
室外機３１１は、下部の室外空調ユニット３２０と、上部の加湿ユニット３５０と、から構成されている。加湿ユニット３５０は、実施形態の調湿装置１００と類似の機能を有する、調湿装置の一種である。
室外機３１１は、下部の室外空調ユニット３２０と、上部の加湿ユニット３５０と、から構成されている。加湿ユニット３５０は、実施形態の調湿装置１００と類似の機能を有する、調湿装置の一種である。
（７－５－４）室外空調ユニットの構成
室外空調ユニット３２０内には、圧縮機３２１と、圧縮機３２１の吐出側に接続される四路切換弁３２２と、圧縮機３２１の吸入側に接続されるアキュムレータ３２３と、四路切換弁３２２に接続された室外熱交換器３２４と、室外熱交換器３２４に接続された室外膨張弁３２５と、室外熱交換器３２４に空気流れを供給する室外ファン３２９と、が収容されている。室外膨張弁３２５は、液閉鎖弁３２７を介して液冷媒配管３１７に接続されている。四路切換弁３２２は、ガス閉鎖弁３２８を介してガス冷媒配管３１８に接続されている。室外空調ユニット３２０は、液冷媒配管３１７とガス冷媒配管３１８を介して、室内機３１２と接続されている。具体的には、液冷媒配管３１７は、室内機３１２における室内熱交換器３１３の一端と接続されている。ガス冷媒配管３１８は、室内機３１２における室内熱交換器３１３の他端と接続されている。
室外空調ユニット３２０内には、圧縮機３２１と、圧縮機３２１の吐出側に接続される四路切換弁３２２と、圧縮機３２１の吸入側に接続されるアキュムレータ３２３と、四路切換弁３２２に接続された室外熱交換器３２４と、室外熱交換器３２４に接続された室外膨張弁３２５と、室外熱交換器３２４に空気流れを供給する室外ファン３２９と、が収容されている。室外膨張弁３２５は、液閉鎖弁３２７を介して液冷媒配管３１７に接続されている。四路切換弁３２２は、ガス閉鎖弁３２８を介してガス冷媒配管３１８に接続されている。室外空調ユニット３２０は、液冷媒配管３１７とガス冷媒配管３１８を介して、室内機３１２と接続されている。具体的には、液冷媒配管３１７は、室内機３１２における室内熱交換器３１３の一端と接続されている。ガス冷媒配管３１８は、室内機３１２における室内熱交換器３１３の他端と接続されている。
（７－５－５）加湿ユニットの構成
図８に、加湿ユニット３５０の分解斜視図を示す。図９に、上面視における加湿ロータ３５２の領域の説明図を示す。
図８に、加湿ユニット３５０の分解斜視図を示す。図９に、上面視における加湿ロータ３５２の領域の説明図を示す。
加湿ユニット３５０は、加湿ユニットケーシング３５１と、加湿ロータ３５２と、ヒータ３６０と、吸着用ファン３５５と、流路切換装置３５３と、給排気ファン３５４と、を備えている。加湿ユニット３５０は、給排気ダクト３１５を介して室内から取り込まれた空気を室外へと排気することが可能であり、室外から取り込まれた室外空気を加湿して給排気ダクト３１５を介して室内へと供給することが可能である。
（７－５－５－１）加湿ユニットケーシング
加湿ユニットケーシング３５１は、加湿ロータ３５２、ヒータ３６０、給排気ファン３５４、流路切換装置３５３および吸着用ファン３５５等を収納している。
加湿ユニットケーシング３５１は、加湿ロータ３５２、ヒータ３６０、給排気ファン３５４、流路切換装置３５３および吸着用ファン３５５等を収納している。
加湿ユニットケーシング３５１の前面には、複数のスリット状の開口からなる吸湿用吹出口３５１ａと、第１吸湿用取込口３５１ｂと、が並んで設けられている。第１吸湿用取込口３５１ｂは、水分を含んだ室外の空気を加湿ロータ３５２に供給するために、加湿ユニットケーシング３５１の外部の室外から取り込まれる空気が通る開口である。吸湿用吹出口３５１ａは、吸湿用流路３５８ａを流れて加湿ロータ３５２の一部である吸着領域Ｘによって水分が吸着された後の空気を、加湿ユニットケーシング３５１外に排出するための開口である。
加湿ユニットケーシング３５１の背面には、複数のスリット状の開口からなる第２吸湿用取込口３５１ｃおよび給排気口３５１ｄが設けられている。第２吸湿用取込口３５１ｃは、第１吸湿用取込口３５１ｂと同様に、水分を含んだ室外の空気を加湿ロータ３５２の吸着領域Ｘに供給するために、加湿ユニットケーシング３５１の外部の室外から取り込まれる空気が通る開口である。給排気口３５１ｄは、加湿運転時または給気運転時に、室外の空気を加湿用流路３５８ｂに取り込むための開口である。加湿用流路３５８ｂに流入した室外の空気は、加湿ロータ３５２の一部である冷却領域Ｚを通過した後、ヒータ３６０で加熱される。ヒータ３６０で加熱された空気は、加湿ロータ３５２の別の一部である加熱領域Ｙを通過して、給排気ファン３５４へ向かって流れる。また、排気運転時には、室内機３１２から取り込まれて給排気ダクト３１５を流れた空気が、加湿ユニット３５０内の加湿用流路３５８ｂに流入し、給排気口３５１ｄを介して室外へと排気される。
（７－５－５－２）加湿ロータ
加湿ロータ３５２は、略円柱形状の外形を有し、図７に示されるように、実施形態の吸湿材１１ａと同様の吸湿材３５２ａを有する。この略円柱形状の加湿ロータ３５２は、上下方向に延びる軸を中心として回転可能に支持されており、ロータ駆動用のモータによって回転駆動される。加湿ロータ３５２は、接触する空気中の水分を吸着可能であるとともに、加熱されることで吸着した水分を脱離可能である。
加湿ロータ３５２は、略円柱形状の外形を有し、図７に示されるように、実施形態の吸湿材１１ａと同様の吸湿材３５２ａを有する。この略円柱形状の加湿ロータ３５２は、上下方向に延びる軸を中心として回転可能に支持されており、ロータ駆動用のモータによって回転駆動される。加湿ロータ３５２は、接触する空気中の水分を吸着可能であるとともに、加熱されることで吸着した水分を脱離可能である。
（７－５－５－３）吸着用ファン３５５
吸着用ファン３５５は、吸着用ファンモータによって回転駆動され、加湿ロータ３５２のうちのヒータ３６０と対向しない吸着領域Ｘを通過する空気の流れを生成する。具体的には、吸着用ファン３５５は、第１吸湿用取込口３５１ｂおよび第２吸湿用取込口３５１ｃから吸い込まれ、吸湿用流路３５８ａを流れて、吸湿用吹出口３５１ａから室外へ排出される空気の流れを生成する。
吸着用ファン３５５は、吸着用ファンモータによって回転駆動され、加湿ロータ３５２のうちのヒータ３６０と対向しない吸着領域Ｘを通過する空気の流れを生成する。具体的には、吸着用ファン３５５は、第１吸湿用取込口３５１ｂおよび第２吸湿用取込口３５１ｃから吸い込まれ、吸湿用流路３５８ａを流れて、吸湿用吹出口３５１ａから室外へ排出される空気の流れを生成する。
（７－５－５－４）ヒータ
ヒータ３６０は、加湿ロータ３５２のうち加湿用流路３５８ｂ内に位置する一部の上方に位置しており、加湿ロータ３５２の上面に対向して配置されている。ヒータ３６０は、加湿ロータ３５２から水分を脱離させるために加湿ロータ３５２へ送られる空気を加熱する。加湿ロータ３５２は、ヒータ３６０によって加熱された空気が送られることで加熱されることになる。
ヒータ３６０は、加湿ロータ３５２のうち加湿用流路３５８ｂ内に位置する一部の上方に位置しており、加湿ロータ３５２の上面に対向して配置されている。ヒータ３６０は、加湿ロータ３５２から水分を脱離させるために加湿ロータ３５２へ送られる空気を加熱する。加湿ロータ３５２は、ヒータ３６０によって加熱された空気が送られることで加熱されることになる。
ヒータ３６０は、発熱体としての複数の電熱線を有している。ヒータ３６０を通過する空気は、この電熱線によって加熱される。
ヒータ３６０は、実施形態のヒータ１２と同様の機能を有する。
（７－５－５－５）給排気ファン
給排気ファン３５４は、加湿ロータ３５２の側方に配置されており、流路切換装置３５３による流路の切り換えにより、室外から取り込まれ室内機３１２へと送られる空気の流れを生成する状態と、室内から室内機３１２内に取り込まれ室外へと送られる空気の流れを生成する状態と、に切り換えて用いられる。給排気ファン３５４は、例えば、ターボファン等の遠心ファンで構成することができる。
給排気ファン３５４は、加湿ロータ３５２の側方に配置されており、流路切換装置３５３による流路の切り換えにより、室外から取り込まれ室内機３１２へと送られる空気の流れを生成する状態と、室内から室内機３１２内に取り込まれ室外へと送られる空気の流れを生成する状態と、に切り換えて用いられる。給排気ファン３５４は、例えば、ターボファン等の遠心ファンで構成することができる。
給排気ファン３５４は、室外から取り入れた空気を室内機３１２へと送る場合には、給排気口３５１ｄから室外の空気を加湿用流路３５８ｂに流入させ、加湿ロータ３５２を通過させた後、矢印Ａ１で示すように、流路切換装置３５３および給排気ダクト３１５を介して室内機３１２へと流れる空気流を生成する。給排気ファン３５４は、室内の空気を室内機３１２から室外へと排出する場合には、矢印Ａ２で示すように、室内機３１２から給排気ダクト３１５、加湿用流路３５８ｂを介して給排気口３５１ｄから室外へと流れる空気流を生成する。
給排気ファン３５４は、実施形態の第２ファン１４と同様の機能を有する。
（７－５－５－６）流路切換装置
流路切換装置３５３は、給排気ファン３５４と給排気ダクト３１５との間に配置されている。流路切換装置３５３は、給排気ファン３５４と給排気ダクト３１５との接続状態を、加湿用流路３５８ｂと給排気ダクト３１５とを接続した状態の供給状態と、加湿用流路３５８ｂと給排気ダクト３１５との接続を解除した供給停止状態と、に切り換えることが可能である。また、流路切換装置３５３は、供給状態において、給排気ダクト３１５を通過させる空気流れ方向を切り換えることも可能である。
流路切換装置３５３は、給排気ファン３５４と給排気ダクト３１５との間に配置されている。流路切換装置３５３は、給排気ファン３５４と給排気ダクト３１５との接続状態を、加湿用流路３５８ｂと給排気ダクト３１５とを接続した状態の供給状態と、加湿用流路３５８ｂと給排気ダクト３１５との接続を解除した供給停止状態と、に切り換えることが可能である。また、流路切換装置３５３は、供給状態において、給排気ダクト３１５を通過させる空気流れ方向を切り換えることも可能である。
供給状態では、加湿用流路３５８ｂから給排気ダクト３１５への空気の流れ、または、給排気ダクト３１５から加湿用流路３５８ｂへの空気の流れが許容される。このため、供給状態では、加湿用流路３５８ｂを流れ給排気ファン３５４から吹き出された空気を給排気ダクト３１５においてＡ１方向に流す状態と、室内機３１２から給排気ダクト３１５をＡ２方向に通過して給排気ファン３５４に吸い込まれた空気が加湿用流路３５８ｂに送られる状態と、が切り換え可能となる。なお、加湿ロータ３５２の回転駆動を停止させ、ヒータ３６０を停止させた状態で、Ａ１方向に空気を流すことで、室外の空気を室内に取り込む給気運転を行うことができる。また、加湿ロータ３５２の回転駆動を停止させ、ヒータ３６０を停止させた状態で、Ａ２方向に空気を流すことで、室内の空気を室外に排出する排気運転を行うことができる。
供給停止状態では、加湿用流路３５８ｂから給排気ダクト３１５への空気の流れ、または、給排気ダクト３１５から加湿用流路３５８ｂへの空気の流れが遮断される。このため、供給停止状態では、室外の空気が室内機３１２内に供給されたり、室内機３１２内の空気が室外に排気されたりすることはない。
（７－５－６）加湿運転時の空気の流れ
加湿運転時には、加湿ユニット３５０内において、吸着用ファン３５５が駆動し、吸湿用流路３５８ａを矢印Ａ１１－１２方向に空気が流れ、かつ、給排気ファン３５４が駆動し、加湿用流路３５８ｂを矢印Ａ２１－２３方向に空気が流れる。なお、加湿運転時には、加湿ロータ３５２は、矢印Ｒ方向に回転する。具体的には、加湿ロータ３５２では、矢印Ｒ方向に回転することにより、吸着領域Ｘに位置していた部分が加熱領域Ｙに移動し、加熱領域Ｙに位置していた部分が冷却領域Ｚに移動し、冷却領域Ｚに位置していた部分が再び吸着領域Ｘに移動し、これが繰り返えされる。
加湿運転時には、加湿ユニット３５０内において、吸着用ファン３５５が駆動し、吸湿用流路３５８ａを矢印Ａ１１－１２方向に空気が流れ、かつ、給排気ファン３５４が駆動し、加湿用流路３５８ｂを矢印Ａ２１－２３方向に空気が流れる。なお、加湿運転時には、加湿ロータ３５２は、矢印Ｒ方向に回転する。具体的には、加湿ロータ３５２では、矢印Ｒ方向に回転することにより、吸着領域Ｘに位置していた部分が加熱領域Ｙに移動し、加熱領域Ｙに位置していた部分が冷却領域Ｚに移動し、冷却領域Ｚに位置していた部分が再び吸着領域Ｘに移動し、これが繰り返えされる。
第１吸湿用取込口３５１ｂおよび第２吸湿用取込口３５１ｃから取り込まれて矢印Ａ１１方向に流れる空気は、加湿ロータ３５２の吸着領域Ｘを下から上に向けて通過した後、ベルマウス３５７の上方近傍へと向かう。このように第１吸湿用取込口３５１ｂおよび第２吸湿用取込口３５１ｃから取り込まれた空気に含まれる水分は、加湿ロータ３５２の吸着領域Ｘを通過する際に、加湿ロータ３５２において吸着される。
ベルマウス３５７の上方近傍からベルマウス３５７を下方に通過した空気は、吸着用ファン３５５内に入り、吸着用ファン３５５から吹き出されることで、矢印Ａ１２方向に流れ、吸湿用吹出口３５１ａから室外に排出される。
給排気口３５１ｄから取り込まれて矢印Ａ２１方向に流れる空気は、加湿ロータ３５２の冷却領域Ｚを下から上に向けて通過してヒータ３６０に向かう。加湿ロータ３５２の冷却領域Ｚでは、室外の空気が供給されることにより、加湿ロータ３５２が冷却される。なお、加湿ロータ３５２の冷却領域Ｚを通過する空気は、含まれている水分の一部が冷却領域Ｚにおいて吸着されうる。
ヒータ３６０で加熱された空気は、矢印Ａ２２－２３方向に流れる空気として、加湿ロータ３５２の加熱領域Ｙを上から下に向けて通過し、流路切換装置３５３に向かう。なお、ヒータ３６０で加熱された空気は、加湿ロータ３５２の加熱領域Ｙを通過する際に、加湿ロータ３５２に吸着されていた水分を脱離させ、加湿空気となる。そして、流路切換装置３５３に到った加湿空気は、給排気ファン３５４を経由して再び流路切換装置３５３に戻され、給排気ダクト３１５を経て室内機３１２へと送られる。これにより、室内が加湿される。
（７－５－７）冷房運転、除湿運転、暖房運転
本実施形態の空気調和装置３００では、冷媒回路３１０において室内熱交換器３１３を冷媒の蒸発器として機能させ、室外熱交換器３２４を冷媒の凝縮器として機能させるように四路切換弁３２２が切り換えられた状態で、圧縮機３２１を駆動させることで、室内の空気を冷却させる冷房運転を行うことができる。冷房運転では、室内ファン３１４、室外ファン３２９が駆動制御される。
本実施形態の空気調和装置３００では、冷媒回路３１０において室内熱交換器３１３を冷媒の蒸発器として機能させ、室外熱交換器３２４を冷媒の凝縮器として機能させるように四路切換弁３２２が切り換えられた状態で、圧縮機３２１を駆動させることで、室内の空気を冷却させる冷房運転を行うことができる。冷房運転では、室内ファン３１４、室外ファン３２９が駆動制御される。
また、冷房運転時と同じ冷媒流れにおいて、室内ファン３１４の駆動を弱めるまたは停止させることにより、室内熱交換器３１３の表面に凝縮水を生じさせることで、室内の湿度を下げる除湿運転を行うことができる。これにより、本実施形態の空気調和装置３００では、加湿運転と除湿運転が可能となり、室内の湿度の調整が可能となる。
また、冷媒回路３１０において室内熱交換器３１３を冷媒の凝縮器として機能させ、室外熱交換器３２４を冷媒の蒸発器として機能させるように四路切換弁３２２が切り換えられた状態で、圧縮機３２１を駆動させることで、室内の空気を暖める暖房運転を行うことができる。暖房運転では、室内ファン３１４、室外ファン３２９が駆動制御される。
なお、冷房運転、暖房運転は、上述の加湿運転、給気運転および排気運転のそれぞれと同時に行うことも可能である。また、除湿運転は、上述の給気運転および排気運転のそれぞれと同時に行うことも可能である。
（７－５－８）加湿ユニットの制御
加湿ユニット３５０は、図７に示されるように、実施形態の制御装置１６と同様の制御装置３５６をさらに有する。制御装置３５６は、図１０に示されるように、加湿ロータ３５２、ヒータ３６０、給排気ファン３５４、流路切換装置３５３および吸着用ファン３５５を制御する。
加湿ユニット３５０は、図７に示されるように、実施形態の制御装置１６と同様の制御装置３５６をさらに有する。制御装置３５６は、図１０に示されるように、加湿ロータ３５２、ヒータ３６０、給排気ファン３５４、流路切換装置３５３および吸着用ファン３５５を制御する。
制御装置３５６は、実施形態の制御装置１６と同様に、調整部３５６ａと、加湿部３５６ｂと、を有する。
調整部３５６ａは、ヒータ３６０の出力を制御することで、吸湿材３５２ａの温度を調節する。吸湿材３５２ａの温度を高くすると、吸湿材３５２ａから脱離する水分の量が増加する。吸湿材３５２ａの温度を低くすると、吸湿材３５２ａから脱離する水分の量が減少する。これにより、調整部３５６ａは、吸湿材３５２ａから脱離させる水分の量を調整する。
加湿部３５６ｂは、吸湿材３５２ａから脱離した水分を用いて、室内の湿度が所定の値になるように室内を加湿する。加湿部３５６ｂは、例えば、給排気ファン３５４の出力を制御して、加湿ロータ３５２を通過して加湿された空気の、室内への供給量を調整する。これにより、加湿部３５６ｂは、室内の湿度を調整する。
なお、加湿ユニット３５０の代わりに、室外空調ユニット３２０が、制御装置３５６に相当する部材を有してもよい。
（７－５－９）空気調和装置の特徴
空気調和装置３００によれば、室内の湿度を上げることと、室内の湿度を下げることが可能になる。これにより、室内の湿度を調節することができる。特に、ヒータ３６０の加熱程度や給排気ファン３５４の送風量を調節することにより、加湿の程度を調整することができる。ここで、ヒータ３６０の加熱程度を高めた場合であっても、加湿ロータ３５２の吸湿材３５２ａの基材の耐熱温度が高く、かつ、吸湿材３５２ａの基材に担持されている金属有機構造体の耐熱性が高いので、ロータの劣化や吸放湿能力の低下が抑制される。
空気調和装置３００によれば、室内の湿度を上げることと、室内の湿度を下げることが可能になる。これにより、室内の湿度を調節することができる。特に、ヒータ３６０の加熱程度や給排気ファン３５４の送風量を調節することにより、加湿の程度を調整することができる。ここで、ヒータ３６０の加熱程度を高めた場合であっても、加湿ロータ３５２の吸湿材３５２ａの基材の耐熱温度が高く、かつ、吸湿材３５２ａの基材に担持されている金属有機構造体の耐熱性が高いので、ロータの劣化や吸放湿能力の低下が抑制される。
また、空気調和装置３００によれば、室内の湿度の調節だけでなく、室内の温度の調節を行うことができる。
―むすび―
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
１１ａ ：吸湿材（吸着部）
１２ ：ヒータ（加熱部）
１４ ：第２ファン（供給部）
１６ａ ：調整部
１６ｂ ：加湿部
３１ａ ：吸湿材（吸着部）
３２ ：ヒータ（加熱部）
３４ ：第２ファン（供給部）
３５ ：凝縮器（凝縮部）
１００ ：調湿装置
２００ ：大気造水機
３５０ ：加湿ユニット（調湿装置）
３５２ａ ：吸湿材（吸着部）
３５４ ：給排気ファン（供給部）
３５６ａ ：調整部
３５６ｂ ：加湿部
３６０ ：ヒータ（加熱部）
Ｓ１ ：対象空間
１２ ：ヒータ（加熱部）
１４ ：第２ファン（供給部）
１６ａ ：調整部
１６ｂ ：加湿部
３１ａ ：吸湿材（吸着部）
３２ ：ヒータ（加熱部）
３４ ：第２ファン（供給部）
３５ ：凝縮器（凝縮部）
１００ ：調湿装置
２００ ：大気造水機
３５０ ：加湿ユニット（調湿装置）
３５２ａ ：吸湿材（吸着部）
３５４ ：給排気ファン（供給部）
３５６ａ ：調整部
３５６ｂ ：加湿部
３６０ ：ヒータ（加熱部）
Ｓ１ ：対象空間
Claims (13)
- 水分を吸着する吸着部（１１ａ，３１ａ，３５２ａ）と、
前記吸着部を加熱して、前記吸着部に吸着された水分を前記吸着部から脱離させる加熱部（１２，３２，３６０）と、
を備え、
前記吸着部は、
基材と、
金属イオンと有機配位子とを含む金属有機構造体と、
を有し、
前記基材の耐熱温度は、１５０℃以上である、
調湿装置（１００，３５０）または大気造水機（２００）。 - 前記吸着部は、
前記金属イオンとしてジルコニウムイオンと、前記有機配位子としてフマル酸とを含む前記金属有機構造体、または、
前記金属イオンとしてアルミニウムイオンと、前記有機配位子として３，５－ピラゾール－ジ－カルボン酸とを含む前記金属有機構造体、
を有する、
請求項１に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記金属有機構造体の密度と、前記金属有機構造体の９０％ＲＨ含水率とを乗じた値は、４３０Ｌ／ｍ３以上である、
請求項１または２に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記基材は、耐熱繊維を含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、アラミド繊維を含む、
請求項４に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、ＰＢＯ繊維を含む、
請求項４に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、ガラス繊維を含む、
請求項４に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、炭素繊維を含む、
請求項４に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記加熱部を通過して加熱された気体を前記吸着部に供給する供給部（１４，３４，３５４）をさらに備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記吸着部の単位面積当たりの前記金属有機構造体の含有量は、７０重量％以上である、
請求項１から９のいずれか１項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記吸着部から脱離する水分の量を調整する調整部（１６ａ，３５６ａ）をさらに備える、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記吸着部から脱離した水分を用いて対象空間（Ｓ１）を加湿する加湿部（１６ｂ，３５６ｂ）をさらに備える、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の調湿装置。 - 前記吸着部から脱離した水分を凝縮させて凝縮水を得る凝縮部（３５）をさらに備える、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の大気造水機。
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2021
- 2021-09-17 JP JP2021152259A patent/JP2023044300A/ja active Pending
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2022
- 2022-09-12 WO PCT/JP2022/034028 patent/WO2023042781A1/ja active Application Filing
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| CN117940203A (zh) | 2024-04-26 |
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