JP2713034B2

JP2713034B2 - 吸湿液体を用いた空気調和装置および空気調和方法

Info

Publication number: JP2713034B2
Application number: JP19513292A
Authority: JP
Inventors: 和幸井口; 一喜竹内; 俊数三谷
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH0634225A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塩化リチウム(ＬiＣl)
水溶液などの吸湿液体を用いた空気調和装置および空気
調和方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、吸湿液体を用いた除湿装置とし
て、未公開ではあるが、本出願人により図４に示すよう
なものが提案された(特願平３−１１５９２２号)。この
除湿装置は、水蒸気透過膜製のチューブ４３を有して、
室４１内に含まれる水分を膜内のＬiＣl水溶液に吸収す
る吸湿モジュール４２と、ＬiＣl水溶液Ｌを蓄えるタン
ク４４と、排気ポンプ４６を有して吸湿液体に含まれる
水分を水蒸気透過膜製のチューブ４３を通して外気へ放
出する放湿モジュール４５とを循環路をなすように管路
４７a,４７b,４７cで接続してなる。また、管路４７bに
ポンプ４８を、管路４７cに絞り４９を夫々介設し、室
４１には、吸湿モジュール４２のチューブ４３の外周に
室内空気を送る室内ファン５０を設けている。

【０００３】そして、室内を除湿する場合は、排気ポン
プ４６を止めて放湿モジュール４５を停止状態にしたま
ま、ポンプ４８によりタンク４４内の高濃度のＬiＣl水
溶液Ｌを、吸湿モジュール４２へ図中の矢印の如く圧送
する。吸湿モジュール４２のチューブ４３内に送られた
ＬiＣl水溶液は、高濃度で絞り４９から離れているか
ら、その水蒸気圧が室内のそれより低いので、室内ファ
ン５０で送られる室内空気に含まれる水分は、水蒸気透
過膜を通ってチューブ４３内のＬiＣl水溶液に吸収され
る。かくて、水分を吸収したＬiＣl水溶液は、ポンプ４
８によりタンク４４に戻され、この吸湿循環運転は、Ｌ
iＣl水溶液Ｌの吸水能力が飽和するまで続けられる。

【０００４】一方、吸水能力が飽和したＬiＣl水溶液を
濃縮する場合は、排気ポンプ４６を運転しながら、タン
ク４４内の希薄ＬiＣl水溶液Ｌを放湿モジュール４５に
ポンプ４８で圧送する。放湿モジュール４５のチューブ
４３内に送られたＬiＣl水溶液は、前方の絞り４９で加
圧されて水蒸気圧力が高い一方、チューブ外は排気ポン
プ４６の吸引で低圧であるので、ＬiＣl水溶液中の水分
は、容易かつ多量に水蒸気透過膜を通り、排気ポンプ４
６を通って外気に排出される。この脱水循環運転を所定
時間続けることにより、ＬiＣl水溶液は、一定濃度まで
濃縮され、吸水能力を回復する。なお、室内ファン５０
と排気ポンプ４６の双方を運転すれば、室内を除湿しつ
つＬiＣl水溶液の濃縮を行なうことができる。

【０００５】さて、除湿は、梅雨期の冷房運転などで判
るように、空気調和において補助的な役割を果たすにす
ぎず、上述の除湿装置も、圧縮器,凝縮器,膨張弁,蒸発
器を備えた空気調和装置や、夜間電力などを用いて室内
の蓄熱パネルに温熱または冷熱を蓄えて冷暖房を行なう
蓄熱輻射式の空気調和装置があって初めてその機能を十
分に発揮できる。そこで、本出願人は、同じく未公開だ
が、蓄熱輻射式の空気調和装置の一部材として冷暖房に
兼用できる経済的な蓄熱パネルを提案した(特願平４−
１２１７８１号)。この蓄熱パネル５１は、図５(Ａ)に
示すように、アルミニウム製の矩形で中空のパネル５２
内に、熱交換フィンとしての多数のハニカム５３を形成
し、各ハニカム５３に、互いに異なる融点と比重をも
ち,互いに不溶性で,融解して温熱を蓄える暖房用蓄熱材
たるパラフィン５５(融点３０℃)と、凝固して冷熱を蓄
える冷房用蓄熱材たるポリエチレングリコール５６(融
点２０℃)を略１対１の体積比で充填したものである。

【０００６】蓄熱輻射式の空気調和装置は、図５(Ｂ)に
示すように、上記蓄熱パネル５１,５１…を室内Ｒの床
面全体に敷き、パネル裏面５２bに接して熱交換器たる
伝熱パイプ５７を設けるとともに、床の周縁から吸い込
んだ空気を流す床裏ダクト５８を設け、この床裏ダクト
に連なる壁ダクト５９内にファン６０を設けて構成され
る。そして、室内Ｒを輻射暖房する場合は、夜間電力で
加熱した温水を伝熱パイプ５７に流して蓄熱パネル５１
を加熱し、融点が高くて(３０℃)固体状態の上部のパラ
フィン５５を融解させて潜熱を蓄えさせ、夜明け前など
に室温が３０℃以下に下がったとき、凝固に伴う潜熱を
パネル表面５２aから室内Ｒに放出させて室内を輻射暖
房する。逆に、室内Ｒを輻射冷房する場合は、夜間電力
で冷却した冷水を伝熱パイプ５７に流して蓄熱パネル５
１を冷却し、融点が低くて(２０℃)液体状態の下部のポ
リエチレングリコール５６を凝固させて潜熱を蓄えさ
せ、真昼などに室温が２０℃以上に上がったとき、ファ
ン６０を駆動して室内空気を蓄熱パネル５１の裏面５２
bに沿って矢印の如く循環させる。すると、ポリエチレ
ングリコール５６は、室内空気から熱を奪いつつ融解し
て、室内を対流により冷房する。このように、本出願人
の提案に係る蓄熱パネル５１は、多数のハニカム５３を
熱交換フィンとして機能させ、単一のパネル内に冷暖房
用の蓄熱材５５,５６を上下に分離して充填して、冷暖
房効果の向上およびパネルなどの設備費の削減と据え付
け作業の容易化を図ったものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記蓄熱パ
ネル５１を用いた空気調和装置では、蓄熱パネル５１に
蓄えた温熱の放出は、パラフィン５５がパネル表面５２
aに接して上部にあるので輻射により容易に行なわれる
反面、蓄えた冷熱の放出は、ポリエチレングリコール６
がパネル下部にあるため輻射では容易でなく、対流放熱
の為に床全体に床裏ダクト５８を設け、ファン６０をも
つ壁ダクト５９を設けなければならない。そのため、こ
れらのダクト５８,５９の施工が手間と費用のかかるも
のとなって、空気調和装置としての設備コストの上昇を
招くという欠点がある。また、この空気調和装置と図５
で述べた除湿装置を併設する場合は、蓄熱パネル５１に
流す温水や冷水を作るためのヒータやクーラを備えた熱
媒体回路系と、ＬiＣlなどの吸湿液体を媒体とする除湿
回路系の２系統,２つの媒体が必要なため、装置の構成
が複雑になるという問題がある。加えて、上記クーラ
は、冷凍回路の蒸発器であることが多いが、除湿装置が
吸湿液体の濃縮に排気ポンプ４６(図５参照)による脱水
を用いているため、上記冷凍回路の凝縮器の排熱を吸湿
液体の濃縮に利用できず、排熱が無駄に捨てられ、装置
全体のエネルギ効率が低下するという問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、温熱,冷熱を蓄
える蓄熱パネルとの熱交換のための熱媒体に吸湿液体を
兼用することによって、簡素な構成でもって設備コスト
の上昇を招くことなく、蓄熱パネルに蓄えた冷熱も効果
的に冷房に用いることができ、省スペースとエネルギ効
率の改善を図ることができる空気調和装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の吸湿液体を用いた空気調和装置は、図１に
例示するように、加熱手段１８,３０および冷却手段２
１を備えて吸湿液体Ｌを蓄えるタンク４と、互いに異な
る融点と比重をもち,互いに不溶性で,融解して温熱を蓄
える暖房用の蓄熱材５５と凝固して冷熱を蓄える冷房用
の蓄熱材５６を充填して室内Ｒに設けられた蓄熱パネル
５１と、室内空気が循環せしめられる通風路６内に設け
られた水蒸気透過膜製の第１チューブ５とを有し、上記
タンク４と第１チューブ５とを第１ポンプ１０を介設し
た管路９a〜９dにより、上記蓄熱パネル５１と熱交換し
うるように接続してなる吸湿,加熱,冷却回路１と、室外
に設けられた水蒸気透過膜製の第２チューブ１５と上記
タンク４とを第２ポンプ１４を介設した管路１３で接続
してなる脱水回路２を備えたことを特徴とする。また、
本発明の吸湿液体を用いた空気調和方法は、上記空気調
和装置を用い、上記吸湿,加熱,冷却回路１に吸湿液体Ｌ
を熱媒体として循環させて、上記蓄熱パネル５１に充填
された蓄熱材５５,５６との熱交換によりこの蓄熱材に
温熱または冷熱を蓄え、あるいは室内空気を冷却すると
ともに、高濃度の吸湿液体Ｌを上記第１チューブ５内に
循環させて、室内Ｒの水分を吸収する一方、上記脱水回
路２に、吸水で低濃度になった吸湿液体Ｌを、所定温度
以上に加熱して循環させることにより、高濃度化するこ
とを特徴とする。

【００１０】さらに、上記空気調和装置に、圧縮機１
６,凝縮器１８,膨張弁２０および蒸発器２１を少なくと
も有する冷媒回路３を備えて、上記凝縮器１８を上記タ
ンク４内の吸湿液体Ｌの加熱手段１８として、上記蒸発
器２１を上記タンク４内の吸湿液体Ｌの冷却手段２１と
して夫々用いることもできる。また、上記冷媒回路３
に、圧縮機１６から吐出される冷媒の循環方向を正逆に
切り換える四路切換弁１７と、開閉弁２３,２４を介し
て接続されて上記通風路６内に配置される室内熱交換器
２２と、室外熱交換器１９を備えるとともに、外気を上
記第２チューブ１５の外周を通して上記室外熱交換器１
９に送る室外ファン２９と、上記通風路６内に配置され
て室内空気を循環させる室内ファン２８をさらに備える
こともできる。

【００１１】

【作用】本発明の空気調和装置において、蓄熱パネル５
１に温熱を蓄える場合は、加熱手段１８,３０によりタ
ンク４内の吸湿液体Ｌを加熱し、加熱した吸湿液体Ｌ
を、吸湿,加熱,冷却回路１の第１ポンプ１０を駆動して
タンク４と蓄熱パネル５１との間で循環させる。する
と、加熱された吸湿液体Ｌは、蓄熱パネル５１内の暖房
用の蓄熱材５５と熱交換して、この蓄熱材５５が融解し
て温熱を蓄える。蓄熱パネル５１内の融解した蓄熱材５
５は、室温が融点以下になると凝固し、凝固熱つまり温
熱を室内Ｒに放出して、室内Ｒを輻射暖房する。また、
タンク４内の低濃度の吸湿液体Ｌを加熱して、第１ポン
プ１０の駆動でタンク４と第１チューブ５との間で循環
させれば、室内Ｒが乾燥しているときは、水蒸気圧の差
により第１チューブ５内を流れる吸湿液体Ｌ中の水蒸気
が、水蒸気透過膜を通って通風路６を流れる室内空気に
放出されて、室内Ｒが加湿される。

【００１２】一方、蓄熱パネル５１に冷熱を蓄える場合
は、タンク４内の吸湿液体Ｌを冷却手段２１で冷却し
て、第１ポンプ１０の駆動でタンク４と蓄熱パネル５１
との間で循環させる。すると、冷却された吸湿液体Ｌ
は、蓄熱パネル５１内の冷房用の蓄熱材５６と熱交換し
て、この蓄熱材５６が凝固して冷熱を蓄える。室温がこ
の蓄熱材５６の融点以上になると、吸湿液体Ｌを、第１
ポンプ１０を駆動してタンク４と蓄熱パネル５１と第１
チューブ５との間で循環させる。すると、蓄熱パネル５
１内の凝固した蓄熱材５６は、循環する吸湿液体Ｌから
熱を奪い,つまり冷熱を与えつつ融解する一方、冷熱を
受けた吸湿液体Ｌは、第１チューブ５に達して通風路６
を流れる室内空気を冷却し、これにより室内Ｒが冷房さ
れる。このとき、タンク４内の吸湿液体Ｌが予め濃縮さ
れていれば、第１チューブ５に達したとき、水蒸気圧の
差により通風路６を流れる室内空気から水分を吸収し、
室内Ｒが除湿される。次に、室内水分の吸収で低濃度に
なった吸湿液体Ｌを脱水,濃縮する場合は、タンク４内
の吸湿液体Ｌを、加熱手段１８,３０で加熱しつつ脱水
回路２の第２ポンプ１４を駆動して第２チューブ１５に
圧送する。加熱された吸湿液体Ｌは、第２チューブ１５
を通過する際に水分が水蒸気圧の差により外気に放出さ
れて脱水され、吸湿液体Ｌは吸水能力を回復する。

【００１３】上記空気調和装置を用いた本発明の空気調
和方法は、上記吸湿液体Ｌをタンク４内の加熱手段１
８,３０,冷却手段２１で加熱,冷却して、熱媒体として
第１ポンプ１０により上記吸湿,加熱,冷却回路１に循環
させて、蓄熱パネル５１内の２つの蓄熱材５５,５６と
の熱交換により温熱または冷熱を蓄え、あるいは第１チ
ューブ５を介して室内空気を冷却するとともに、高濃度
の吸湿液体Ｌを循環させて、第１チューブ５を介して室
内Ｒの水分を吸収する一方、吸水で低濃度になった吸湿
液体Ｌを、加熱手段１８,３０で加熱して第２ポンプ１
４により上記脱水回路２に循環させて、高濃度化する。
つまり、吸湿液体Ｌを熱媒体にも兼用するので、蓄熱パ
ネル５１に蓄えられた冷熱をも効率良く冷房に用いるこ
とができ、しかも除湿回路系と熱媒体回路系を１系統化
して装置を簡素かつ小型化でき、設備コストの削減を図
ることができる。

【００１４】上記空気調和装置に、圧縮機１６,凝縮器
１８,膨張弁２０,蒸発器２１をもつ冷媒回路３を備えれ
ば、凝縮器１８をタンク４内の加熱手段１８に、蒸発器
２１を冷却手段２１に夫々用いることにより、蓄熱パネ
ル５１に冷熱を蓄えつつ、その排熱を吸湿液体Ｌの高濃
度化のための加熱に有効利用でき、装置全体のエネルギ
効率が改善する。さらに、上記空気調和装置の冷媒回路
３に、吐出冷媒の循環方向を切り換える四路切換弁１７
と、通風路６内に配置した室内ファン２８付の室内熱交
換器２２と、室外ファン２９付の室外熱交換器１９を備
えれば、蓄熱パネル５１による輻射,対流式の冷,暖房の
能力が不足する際に、室内熱交換器２２による補助冷暖
房を行なうことができ、一層快適な空気調和を実現でき
る。また、蓄冷または補助冷房に伴う排熱を室外熱交換
器１９から外気に放出させる室外ファン２９の送風を、
第２チューブ１５における吸湿液体Ｌから外気への水分
の放出に有効利用でき、装置全体のエネルギ効率が一層
改善する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１は、本発明の吸湿液体を用いた空気調和装
置の一例を示す回路図である。この空気調和装置は、大
別して室内Ｒを除湿,加熱,冷却等する除湿,加熱,冷却回
路１と、吸水で低濃度になった吸湿液体を脱水する脱水
回路２と、上記除湿,加熱,冷却回路１の加熱,冷却手段
をなす冷媒回路３で構成される。上記除湿,加熱,冷却回
路１は、上記冷媒回路３の凝縮器１８,蒸発器２１を夫
々加熱,冷却手段として備えて吸湿液体としてのＬiＣl
水溶液Ｌを蓄えたタンク４と、室内Ｒの床面全体に敷設
された図６(Ａ)で既述の蓄熱パネル５１,５１…と、こ
れら蓄熱パネル５１の下面全体に接触して設けられた伝
熱パイプ５７と、吸込,吹出ダクト７,８を介して室内Ｒ
に連なる通風路としての室外チャンバ６内に設けられた
水蒸気透過膜製の第１チューブ５と、第１ポンプ１０が
介設されてタンク４と伝熱パイプ５７の一端を接続する
供給管路９aと、第１開閉弁１１が介設されて伝熱パイ
プ５７の他端と第１チューブ５の一端を接続する中間管
路９bと、第１チューブ５の他端とタンク４を接続する
戻り管路９cと、第２開閉弁１２を有して,第１開閉弁１
１の伝熱パイプ５７側の管路９bをタンク４に接続する
バイパス管路９dから成る。

【００１６】一方、上記脱水回路２は、タンク４から出
てタンク４に戻る管路１３に、第２ポンプ１４と、水蒸
気透過膜製の第２チューブ１５を順次介設して成る。更
に、上記冷媒回路３は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機１
６、四路切換弁１７、凝縮器１８、室外熱交換器１９、
膨張弁２０、蒸発器２１を一巡するように順次配管２７
a〜２７gで接続するとともに、室外チャンバ６内に設け
た室内熱交換器２２の一端を、第３開閉弁２３を介設し
た配管２７hで上記配管２７eに接続し、上記室内熱交換
器２２の他端を、第４開閉弁２４を介設した配管２７i
で上記配管２７fに接続し、両接続点より蒸発器２１側
の配管２７e,２７fに第５,第６開閉弁２５,２６を夫々
介設して構成される。なお、この実施例の冷媒回路３
は、吐出冷媒の循環方向を正逆に切り換える四路切換弁
１７を有するので、これを図示と逆の位置に切り換える
と、凝縮器１８がタンク４の冷却手段となり、蒸発器２
１がタンク４の加熱手段となる。

【００１７】上記室外チャンバ６内には、室内Ｒから吸
込ダクト７を経て吸い込んだ空気を所定割合で排気口６
bから排出し、残りの室内空気と吸気口６aから吸い込ん
だ外気を、第１チューブ５と室内熱交換器２２を通して
吹出ダクト８へ圧送する換気ファンを兼ねる室内ファン
２８を設ける。また、室外熱交換器１９は、脱水回路２
の第２チューブ１５と対向させて配置し、両者の間に室
外ファン２９を設けて、図中の矢印Ａの如く外気を第２
チューブ１５の外周を通して室外熱交換器１９に送るよ
うにしている。上記タンク４は、着脱自在な断熱性の仕
切板３１により、凝縮器１８側の槽４aと蒸発器２１側
の槽４bに分離され、槽４aにＬiＣl水溶液Ｌを加熱する
ための電気ヒータ３０を設ける。仕切板３１は、ＬiＣl
水溶液の通常水位に当たる箇所に、昇降板３２で開閉さ
れて両槽を連通する所定高さの開口３１aを有する。な
お、ＬiＣl水溶液Ｌが金属腐食性であるため、これが循
環するタンク４などの除湿,加熱,冷却回路１および脱水
回路２は、ＬiＣl水溶液が飛散しないように第１,第２
チューブ５,１５を介してのみ大気と接触するようにし
ている。

【００１８】上記構成の空気調和装置の動作を、本発明
の吸湿液体を用いた空気調和方法の説明を兼ねて次に述
べる。図２に示す暖房が必要な冬季において、安価な夜
間電力を利用するなどして、次のように室内Ｒの蓄熱パ
ネル５１に温熱を蓄える。まず、冷媒回路３の四路切換
弁１７を暖房位置にし、第５,第６開閉弁２５,２６を開
き、第３,第４開閉弁２３,２４を閉じて、圧縮機１６か
らの吐出冷媒を図中の実線矢印のごとく循環させる。す
ると、熱交換器２１が凝縮器として働いてタンク４の槽
４b内のＬiＣl水溶液Ｌを加熱する。槽４b内のＬiＣl水
溶液Ｌが高温になると、吸湿,加熱,冷却回路１の第１開
閉弁１１を閉じ,第２開閉弁１２を開いて第１ポンプ１
０を駆動して、高温のＬiＣl水溶液を図中の実線矢印の
如く循環させる。高温のＬiＣl水溶液Ｌは、蓄熱パネル
５１内の暖房用の蓄熱材たるパラフィン５５と熱交換
し、パラフィンが融解して温熱を蓄える。

【００１９】次に、昼間などに室内Ｒの温度が３０℃以
下になると、蓄熱パネル５１内で融けていたパラフィン
５５が凝固し、凝固熱つまり温熱をパネル表面から室内
Ｒに放出して、室内を輻射暖房する。この場合、パラフ
ィン５５は、蓄熱パネル５１内の上部にあってパネル表
面から容易に室内Ｒに放熱でき、暖められた空気は室内
Ｒを上昇するので十分な輻射暖房ができ、夜間の蓄熱の
際のように第１ポンプ１０でタンク４内のＬiＣl水溶液
Ｌを循環させる必要はない。しかし、室内Ｒが乾燥して
いる場合は、槽４b内のＬiＣl水溶液を低濃度のものに
し、これを冷媒回路３の熱交換器２１で加熱するととも
に、第２開閉弁１２を閉じ、第１開閉弁１１を開いて第
１ポンプ１０を駆動する。すると、低濃度で高温のＬi
Ｃl水溶液が、除湿,加熱,冷却回路１を図２の破線矢印
で示すように流れ、室外チャンバ６内の第１チューブ５
の透過膜を通して、含有する水分を水蒸気圧の差によっ
て室内空気に放出し、これにより室内Ｒが加湿される。

【００２０】しかし、厳冬期などでは蓄熱パネル５１に
よる輻射暖房のみでは暖房能力が不足することもある。
この場合は、冷媒回路３の四路切換弁１７を暖房位置に
して第５,第６開閉弁２５,２６を閉じ、第３,第４開閉
弁２３,２４を開いて、圧縮機１６からの吐出冷媒を図
中の破線矢印の如く熱交換器２１でなく室内熱交換器２
２を通るように循環させる。すると、室外チャンバ６内
の凝縮器として働く室内熱交換器２２により、室内ファ
ン２８で循環せしめられる室内空気が加熱され、室内Ｒ
が補助暖房されることになる。尚、冬季はＬiＣl水溶液
を室内Ｒの除湿に用いることが少なく、それ故、槽４a
内のＬiＣl水溶液を、脱水回路２を働かせて濃縮した
り、熱交換器１８を蒸発器として用いて冷却する必要も
殆んどない。そこで、他方の熱交換器２１を凝縮器とし
て用いて夜間の蓄熱や昼間の加湿をする場合も、この熱
交換器１８の冷却能力を抑えるために、室外熱交換器１
９を最大能力で動作させたり、熱交換器１８の両端に開
閉弁を設けて、両開閉弁の外側を互いにバイパス配管で
接続するのが望ましい。

【００２１】さて、図３に示す冷房が必要な夏季におい
て、安価な夜間電力を利用するなどして、次のように室
内Ｒの蓄熱パネル５１に冷熱を蓄える。まず、冷媒回路
３の四路切換弁１７を冷房位置にし、第５,第６開閉弁
２５,２６を開き、第３,第４開閉弁２３,２４を閉じ
て、圧縮機１６からの吐出冷媒を図中の実線矢印の如く
循環させる。すると、熱交換器１８が凝縮器として働い
て槽４a内のＬiＣl水溶液を加熱する一方、熱交換器２
１が蒸発器として働いて槽４b内のＬiＣl水溶液を冷却
する。槽４b内のＬiＣl水溶液が低温になると、吸湿,加
熱,冷却回路１の第１開閉弁１１を閉じ,第２開閉弁１２
を開いて第１ポンプ１０を駆動して、低温のＬiＣl水溶
液を図中の実線矢印の如く循環させる。低温のＬiＣl水
溶液Ｌは、蓄熱パネル５１内の冷房用の蓄熱材たるポリ
エチレングリコール５６と熱交換し、ポリエチレングリ
コールが凝固して冷熱を蓄える。

【００２２】一方、必要に応じて電気ヒータ３０を併用
して、熱交換器１８により槽４a内のＬiＣl水溶液が高
温になると、次のような脱水,濃縮処理を並行して行な
う。即ち、脱水回路２の第２ポンプ１４を駆動して、槽
４a内の低濃度のＬiＣl水溶液Ｌを管路１３を介して第
２チューブ１５に循環させる。すると、加熱されたＬi
Ｃl水溶液は、第２チューブ１５を通過する際に含有水
分が、水蒸気圧の差および室外ファン２９の送風により
外気に放出されて効果的に脱水され、ＬiＣl水溶液Ｌは
吸水能力を回復する。

【００２３】この脱水,濃縮処理は、前日昼間の除湿運
転による吸水で低濃度になったＬiＣl水溶液について夜
間蓄冷と並行して行なわれるが、処理前にタンク４の仕
切板３１を昇降させて両槽４a,４bを均一低濃度にした
後、昇降板３２を図示の如く上げて両槽４a,４bを仕切
板の上部の開口３１aのみで連通させる。すると、槽４a
の水位は脱水,濃縮処理により次第に低下して、槽４bか
ら低濃度のＬiＣl水溶液が流入し、結果として槽４aの
ＬiＣl水溶液の濃度が漸増する。そこで、槽４aのＬiＣ
l水溶液が十分濃縮された時点で、仕切板３１を開放し
てタンク４のＬiＣl水溶液全体の濃度を高めて、翌日の
除湿運転に備えるのである。なお、濃縮された槽４a内
のＬiＣl水溶液は高温になっているので、脱水,濃縮処
理を早めに終えて自然放冷してから仕切板３１を開放す
れば、タンク４の液温の上昇が抑えられる。また、吸湿
による濃度低下が少ない場合は、仕切板３１を閉ざした
まま槽４aにおける濃縮を数日間続けることもできる。

【００２４】次に、昼間などに室内Ｒの温度が２０℃以
上になると、除湿,加熱,冷却回路１の第２開閉弁１２を
閉じ、第１開閉弁１１を開いて第１ポンプ１０を駆動し
て、タンク４の仕切板３１で仕切られた槽４b内の高濃
度のＬiＣl水溶液Ｌを、図中の破線矢印の如く循環させ
る。すると、蓄熱パネル５１内の下部の凝固したポリエ
チレングリコール５６は、伝熱パイプ５７を流れるＬi
Ｃl水溶液から熱を奪い,つまりＬiＣl水溶液に冷熱を与
えつつ融解する一方、冷熱を受けたＬiＣl水溶液は、管
路９bを経て室外チャンバ６内の第１チューブ５に達し
て、室内ファン２８によって送られてくる室内空気を冷
却するとともに、水蒸気圧の差によりこの室内空気から
水分を吸収する。これにより、室内熱交換器２２が働い
ていなくても室内Ｒが対流により冷房されるとともに除
湿される。

【００２５】しかし、真夏などでは上記対流冷房のみで
は冷房能力が不足することがある。この場合は、冷媒回
路３の四路切換弁１７を冷房位置にして第５,第６開閉
弁２５,２６を閉じ、第３,第４開閉弁２３,２４を開い
て、圧縮機１６からの吐出冷媒を図中の破線矢印の如く
熱交換器２１でなく室内熱交換器２２を通るように循環
させる。すると、室外チャンバ６内の蒸発器として働く
室内熱交換器２２により、室内ファン２８で送られる室
内空気がさらに冷却され、室内Ｒが補助冷房されること
になる。また、この冷却は、室内空気から水分を吸収し
て昇温する第１チューブ５内を流れるＬiＣl水溶液を冷
却し、ＬiＣl水溶液の冷却,除湿能力を向上させる。な
お、冷媒回路３を動作させると、他方の熱交換器１８が
凝縮器として働いて槽４a内が加熱されるが、槽４aは断
熱性の仕切板３１で分離されているので、上記対流式の
冷房に支障はない。

【００２６】このように、冷媒回路３により、安価な夜
間電力を用いて蓄熱パネル５１に冷熱を蓄えつつ、その
排熱をＬiＣl水溶液Ｌの脱水,濃縮のための加熱に有効
利用できるので、空気調和装置全体のエネルギ効率が改
善され、省エネルギを図ることができる。また、室内熱
交換器２２をもつ冷媒回路３を設けたので、蓄熱パネル
５１による輻射,対流式の冷暖房の能力が不足する際
に、補助冷暖房を行なうことができ、一層快適な空気調
和を実現することができる。加えて、夜間蓄冷に伴う室
外熱交換器１９での排熱に用いる室外ファン２９の送風
を、第２チューブ１５におけるＬiＣl水溶液から外気へ
の水分の放出に有効利用でき、装置全体のエネルギ効率
が一層改善する。また、実施例の空気調和装置により、
上述の如く本発明の吸湿液体を用いた空気調和方法を行
なうことができるから、この空気調和方法により同様の
作用,効果が奏されるのは勿論である。

【００２７】尚、上記実施例の冷媒回路３に代えて、圧
縮機,凝縮器,膨張弁,蒸発器のみを備えた冷媒回路を用
いても、蒸発器による蓄熱パネル５１への蓄冷と同時
に、凝縮器によるＬiＣl水溶液の濃縮のための加熱を行
なうことができるので、装置全体のエネルギ効率の改善
が図れる。また、上記実施例の冷媒回路３を省略して、
吸湿,加熱,冷却回路１と脱水回路２のみで空気調和装置
を構成しても、ＬiＣl水溶液を吸湿媒体と熱媒体に兼用
するから、蓄熱パネル５１に蓄えた冷熱も対流により効
率良く冷房に用いることができ、しかも除湿回路と熱媒
体回路を１系統化して、装置を簡素かつ小型化でき、図
５で述べた従来例に比して設備コストの削減を図ること
ができる。

【００２８】なお、本発明の蓄熱パネルに充填される冷
暖房用の蓄熱材は、実施例のものに限らず、例えば冷房
用にパラフィンを、暖房用にＮa₂ＳＯ₄・１０Ｈ₂Ｏを夫
々用いることもできる。また、本発明の吸湿液体は、実
施例のＬiＣl水溶液に限られない。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
吸湿液体を用いた空気調和装置は、加熱,冷却手段を備
えて吸湿液体を蓄えるタンクと、互いに異なる融点と比
重をもち,互いに不溶性の冷,暖房用の蓄熱材を充填して
室内に設けられた蓄熱パネルと、室内空気の通風路内に
設けられた水蒸気透過膜製の第１チューブとを有し、上
記タンクと第１チューブとを第１ポンプを介設した管路
により、上記蓄熱パネルと熱交換しうるように接続して
なる吸湿,加熱,冷却回路と;室外に設けられた水蒸気透
過膜製の第２チューブと上記タンクとを第２ポンプを介
設した管路で接続してなる脱水回路を備えているので、
吸湿液体を熱媒体に兼用して、室内を除湿するとともに
蓄熱パネルに蓄えた温熱のみならず冷熱をも輻射,対流
で効率良く冷暖房に用いることができ、しかも除湿,熱
媒体両回路系を１つにして、装置の簡素,小型化で設備
コストを削減することができる。また、本発明の吸湿液
体を用いた空気調和方法は、上記空気調和装置を用い、
上記吸湿,加熱,冷却回路に吸湿液体を熱媒体として循環
させて、蓄熱パネルに充填された蓄熱材との熱交換によ
り温熱,冷熱を蓄え、または室内空気を冷却するととも
に、高濃度の吸湿液体を第１チューブ内に循環させて、
室内の水分を吸収する一方、脱水回路に、吸水で低濃度
になった吸湿液体を加熱して循環させて、高濃度化する
ので、室内を除湿でき、蓄熱パネルに蓄えた温熱,冷熱
を輻射,対流で効率良く冷暖房に利用でき、除湿,熱媒体
両回路系を統一して、設備コストの削減を図ることがで
きる。

【００３０】さらに、上記空気調和装置に、圧縮機,凝
縮器,膨張弁,蒸発器を有する冷媒回路を備えて、凝縮器
を上記加熱手段,蒸発器を上記冷却手段として夫々用い
れば、蓄熱パネルに冷熱を蓄えつつ、その排熱を吸湿液
体の濃縮のための加熱に有効利用でき、装置全体のエネ
ルギ効率の改善が図れる。また、上記冷媒回路に、四路
切換弁,ファン付の室内熱交換器,ファン付の室外熱交換
器をさらに備えれば、蓄熱パネルによる冷暖房能力の不
足を補って、一層快適な空気調和を実現でき、室外ファ
ンの送風を吸湿液体の脱水に有効利用でき、装置全体の
エネルギ効率を一層改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸湿液体を用いた空気調和装置の一
実施例を示す回路図である。

【図２】上記空気調和装置の冬季における動作状態を
示す回路図である。

【図３】上記空気調和装置の夏季における動作状態を
示す回路図である。

【図４】吸湿液体を用いた除湿装置の一例を示す回路
図である。

【図５】冷暖房兼用の蓄熱パネルの断面図およびその
使用例を示す図である。

【符号の説明】

１…除湿,加熱,冷却回路、２…脱水回路、３…冷媒回
路、４…タンク、５…第１チューブ、６…室外チャン
バ、７…吸込ダクト、８…吹出ダクト、９a〜９d…管
路、１０…第１ポンプ、１３…管路、１４…第２ポン
プ、１５…第２チューブ、１６…圧縮機、１７…四路切
換弁、１８…熱交換器(凝縮器)、１９…室外熱交換器、
２０…膨張弁、２１…熱交換器(蒸発器)、２２…室内熱
交換器、２３,２４…第３,第４開閉弁、２７a〜２７i…
配管、２８…室内ファン、２９…室外ファン、３０…電
気ヒータ、３１…仕切板、５１…蓄熱パネル、５５…パ
ラフィン(暖房用蓄熱材)、５６…ポリエチレングリコー
ル(冷房用蓄熱材)、５７…伝熱パイプ、Ｌ…ＬiＣl水溶
液(吸湿液体)、Ｒ…室内。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段(１８,３０)および冷却手段(２
１)を備えて吸湿液体(Ｌ)を蓄えるタンク(４)と、互い
に異なる融点と比重をもち,互いに不溶性で,融解して温
熱を蓄える暖房用の蓄熱材(５５)と凝固して冷熱を蓄え
る冷房用の蓄熱材(５６)を充填して室内に設けられた蓄
熱パネル(５１)と、室内空気が循環せしめられる通風路
(６)内に設けられた水蒸気透過膜製の第１チューブ(５)
とを有し、上記タンク(４)と第１チューブ(５)とを第１
ポンプ(１０)を介設した管路(９a〜９d)により、上記蓄
熱パネル(５１)と熱交換しうるように接続してなる吸
湿,加熱,冷却回路(１)と、室外に設けられた水蒸気透過膜製の第２チューブ(１５)
と上記タンク(４)とを第２ポンプ(１４)を介設した管路
(１３)で接続してなる脱水回路(２)を備えたことを特徴
とする吸湿液体を用いた空気調和装置。
【請求項２】請求項１に記載の空気調和装置を用い、
上記吸湿,加熱,冷却回路(１)に吸湿液体(Ｌ)を熱媒体と
して循環させて、上記蓄熱パネル(５１)に充填された蓄
熱材(５５,５６)との熱交換によりこの蓄熱材に温熱ま
たは冷熱を蓄え、あるいは室内空気を冷却するととも
に、高濃度の吸湿液体(Ｌ)を上記第１チューブ(５)内に
循環させて、室内(Ｒ)の水分を吸収する一方、上記脱水
回路(２)に、吸水で低濃度になった吸湿液体(Ｌ)を、所
定温度以上に加熱して循環させることにより、高濃度化
することを特徴とする吸湿液体を用いた空気調和方法。
【請求項３】圧縮機(１６),凝縮器(１８),膨張弁(２
０)および蒸発器(２１)を少なくとも有する冷媒回路
(３)を備え、上記凝縮器(１８)を上記加熱手段(１８)と
して、上記蒸発器(２１)を上記冷却手段(２１)として夫
々用いる請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】上記冷媒回路(３)は、圧縮機(１６)から
吐出される冷媒の循環方向を正逆に切り換える四路切換
弁(１７)と、開閉弁(２３,２４)を介して接続されて上
記通風路(６)内に配置される室内熱交換器(２２)と、室
外熱交換器(１９)を備えるとともに、外気を上記第２チ
ューブ(１５)の外周を通して上記室外熱交換器(１９)に
送る室外ファン(２９)と、上記通風路(６)内に配置され
て室内空気を循環させる室内ファン(２８)をさらに備え
た請求項３に記載の空気調和装置。