JP3767611B2 - 吸着熱交換器 - Google Patents

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Description

本発明は、通過する空気をフィン表面に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器に関するものである。
従来より、特許文献１に開示されているように、フィンや伝熱管の表面に吸着剤を担持する吸着熱交換器が知られている。また、この特許文献１には、２つの吸着熱交換器を用いた除湿装置が開示されている。この除湿装置では、吸着側の吸着熱交換器へクーリングタワーで冷却された冷却水を供給し、再生側の吸着熱交換器へ温熱供給源からの温水を供給する。この除湿装置は、第１の吸着熱交換器が吸着側となって第２の吸着熱交換器が再生側となる動作と、第１の吸着熱交換器が再生側となって第２の吸着熱交換器が吸着側となる動作とを交互に繰り返す。そして、この除湿装置は、吸着側の吸着熱交換器で空気を除湿し、再生側の吸着熱交換器で吸着剤を再生する。
上記除湿装置の動作について、第１の吸着熱交換器へ冷却水が供給されて第２の吸着熱交換器へ温水が供給される状態を例に説明する。第１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水分を吸着剤に奪われて除湿される。第１の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。一方、第２の吸着熱交換器では、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、第２の吸着熱交換器では、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
上述のように、吸着側の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ゆく。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ゆく。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っていた。そして、吸着熱交換器における水分の吸着量が偏ることに起因して、吸着熱交換器における水分の吸着性能が充分に発揮されないという問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸着熱交換器における水分の吸着性能を充分に発揮させることにある。
第１及び第２の発明は、内部を熱媒体が流通する伝熱管（40）と表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器を対象としている。
そして、第１の発明は、上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、上流側部分（26）と下流側部分（27）とでフィン（30）に担持された吸着剤の量を相違させることにより、上流側部分（26）から下流側部分（27）にかけてのフィン（30）に対する水分の吸着量を平均化しているものである。
また、第２の発明は、上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、フィン（30）の表面には吸着剤とバインダの混合物からなる吸着層（36,38）が形成される一方、上流側部分（26）と下流側部分（27）とで上記吸着層（36,38）における吸着剤とバインダの質量割合を相違させることにより、上流側部分（26）から下流側部分（27）にかけてのフィン（30）に対する水分の吸着量を平均化しているものである。
第３〜第６の各発明は、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共に表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器を対象としている。
そして、第３の発明は、上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、上記フィン（30）の表面には吸着剤を有する吸着層（36,38）が形成される一方、上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて上記吸着層（36,38）の静的性能が高くなっているものである。
また、第４の発明は、上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて上記フィン（30）に担持された吸着剤の量が多くなっているものである。
また、第５の発明は、上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、上記フィン（30）の表面には吸着剤とバインダの混合物からなる吸着層（36,38）が形成される一方、上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて上記吸着層（36,38）における吸着剤の質量割合が大きくなっているものである。
また、第６の発明は、上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて静的性能の高い吸着剤が上記フィン（30）に担持されるものである。
−作用−
上記の各発明では、伝熱管（40）とフィン（30）とが吸着熱交換器（20）に設けられる。フィン（30）の表面には、吸着剤が担持されている。フィン（30）表面の吸着剤は、吸着熱交換器（20）を通過する空気と接触する。尚、この吸着熱交換器（20）では、フィン（30）の表面だけに吸着剤を担持させてもよいし、例えばフィン（30）の表面と伝熱管（40）の表面に吸着剤を担持させてもよい。吸着熱交換器（20）は、空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）となり、空気流の下流側に位置する部分が下流側部分（27）となっている。吸着熱交換器（20）を通過する空気は、先ず上流側部分（26）においてフィン（30）表面の吸着剤と接触し、その後、下流側部分（27）においてフィン（30）表面の吸着剤と接触する。
上記第１の発明では、上流側部分（26）と下流側部分（27）とでフィン（30）に担持された吸着剤の量が相違している。フィン（30）に担持された吸着剤の量が異なれば、それに起因してフィン（30）に吸着される水分量も相違する。そこで、吸着熱交換器（20）を通過する過程における空気の状態変化に対応してフィン（30）への吸着剤の担持量を変化させれば、上流側部分（26）から下流側部分（27）へ至る各部分でのフィン（30）に対する水分吸着量の平均化が図られる。
上記第２の発明では、フィン（30）の表面に吸着層（36,38）が形成される。この吸着層（36,38）は、吸着剤とバインダの混合物で構成される。吸着層（36,38）では、吸着剤同士がバインダを介して接合されている。このため、吸着層（36,38）の吸着剤は、その表面の一部がバインダによって覆われた状態になる。吸着層（36,38）における吸着剤とバインダの質量割合が異なれば、吸着剤の表面のうちバインダで覆われずに空気と接触可能な部分の面積が相違し、結果として吸着層（36,38）へ吸着される水分量が相違する。そこで、この吸着熱交換器（20）では、上流側部分（26）と下流側部分（27）とで吸着層（36,38）における吸着剤とバインダの質量割合を相違させ、それによって上流側部分（26）から下流側部分（27）にかけてのフィン（30）に対する水分吸着量の平均化を図っている。
上記第３の発明では、フィン（30）の表面に吸着層（36,38）が形成される。この吸着層（36,38）は、吸着剤を備えている。吸着熱交換器（20）では、上流側部分（26）に比べて下流側部分（27）の方が吸着層（36,38）の静的性能が高くなっている。ここで、吸着熱交換器（20）に空気中の水分を吸着させる場合には、吸着熱交換器（20）を通過する過程で空気中の水分が次第に減少してゆき、それに伴って空気中の水分が吸着層（36,38）に吸着されにくくなってゆく。一方、この発明の吸着熱交換器（20）では、空気流の上流側よりも下流側の方が吸着層（36,38）の静的性能が高くなっている。空気流の下流側に位置していて吸着層（36,38）が空気中の水分を吸着しにくくなる下流側部分（27）では、フィン（30）上に静的性能の比較的高い吸着層（36,38）を形成することによって水分の吸着量が確保される。そして、吸着熱交換器（20）では、上流側部分（26）から下流側部分（27）へ至る各部分でのフィン（30）に対する水分吸着量の平均化が図られる。
尚、吸着層（36,38）の静的性能とは、吸着層（36,38）の形成されたフィン（30）を相対湿度が一定の空気と充分に長い時間に亘って接触させた場合に吸着層（36,38）が吸着し得る水分量、即ち、吸着層（36,38）と相対湿度が一定の空気が共存していて平衡状態に達したときに吸着層（36,38）が吸着している水分量によって表される。
上記第４の発明では、上流側部分（26）に比べて下流側部分（27）の方がフィン（30）に対する吸着剤の担持量が多くなっている。ここで、吸着熱交換器（20）に空気中の水分を吸着させる場合には、吸着熱交換器（20）を通過する過程で空気中の水分が次第に減少してゆき、それに伴って空気中の水分が吸着剤に吸着されにくくなってゆく。一方、この発明の吸着熱交換器（20）では、空気流の上流側よりも下流側の方がフィン（30）に対する吸着剤の担持量が多くなっている。空気流の下流側に位置していて吸着剤が空気中の水分を吸着しにくくなる下流側部分（27）では、フィン（30）に吸着剤を比較的多量に担持させることによって水分の吸着量が確保される。そして、吸着熱交換器（20）では、上流側部分（26）から下流側部分（27）へ至る各部分でのフィン（30）に対する水分吸着量の平均化が図られる。
上記第５の発明では、フィン（30）の表面に吸着層（36,38）が形成される。この吸着層（36,38）は、吸着剤とバインダの混合物で構成される。吸着層（36,38）では、吸着剤同士がバインダを介して接合されている。このため、吸着層（36,38）の吸着剤は、その表面の一部がバインダによって覆われた状態になる。吸着層（36,38）における吸着剤の質量割合が大きくなれば、吸着剤の表面のうちバインダで覆われずに空気と接触可能な部分の面積が増大し、結果として吸着層（36,38）へ吸着される水分量が増加する。そこで、この吸着熱交換器（20）では、下流側部分（27）の方が上流側部分（26）に比べて吸着層（36,38）における吸着剤の質量割合を大きくしている。空気流の下流側に位置していて吸着剤が空気中の水分を吸着しにくくなる下流側部分（27）では、吸着剤の表面のうち空気と接触可能な部分の面積を増やすことによって水分の吸着量が確保される。そして、吸着熱交換器（20）では、上流側部分（26）から下流側部分（27）へ至る各部分でのフィン（30）に対する水分吸着量の平均化が図られる。
上記第６の発明では、上流側部分（26）に比べて下流側部分（27）の方がフィン（30）に高い静的性能の吸着剤が担持される。この吸着熱交換器（20）では、下流側部分（27）の方が上流側部分（26）に比べてフィン（30）に担持された吸着剤の静的性能が高くなっている。空気流の下流側に位置していて吸着剤が空気中の水分を吸着しにくくなる下流側部分（27）では、空気の相対湿度が比較的低くても充分な水分を吸着できる吸着剤をフィン（30）に担持させることによって水分の吸着量が確保される。そして、吸着熱交換器（20）では、上流側部分（26）から下流側部分（27）へ至る各部分でのフィン（30）に対する水分吸着量の平均化が図られる。
尚、吸着剤の静的性能とは、吸着剤を相対湿度が一定の空気と充分に長い時間に亘って接触させた場合に吸着剤が吸着し得る水分量、即ち、吸着剤と相対湿度が一定の空気が共存していて平衡状態に達したときに吸着剤が吸着している水分量によって表される。
上述したように、上記各発明の吸着熱交換器（20）では、その上流側部分（26）から下流側部分（27）へ至るまでの各部分において、フィン（30）に対する水分吸着量の平均化が図られる。このため、従来であれば吸着剤に対する水分の吸着量が減少してしまっていた吸着熱交換器（20）の下流側部分（27）においても、上流側部分（26）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。従って、上記各発明によれば、吸着熱交換器（20）の各部分において水分吸着量の平均化を図ることで、吸着熱交換器（20）の水分吸着能力を増大させることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態の調湿装置は、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。
上記調湿装置は、冷媒回路（10）を備えている。図１に示すように、この冷媒回路（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あって、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、何れも本発明に係る吸着熱交換器（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。
上記冷媒回路（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のポートに、その吸入側が四方切換弁（14）の第２の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の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のポートに接続されている。
上記四方切換弁（14）は、第１のポートと第３のポートが連通して第２のポートと第４のポートが連通する第１状態（図１(Ａ)に示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通して第２のポートと第３の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、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３，図４を参照しながら説明する。
図２に示すように、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、伝熱管（40）とフィン（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。
上記吸着熱交換器（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１つの管列を構成している。この吸着熱交換器（20）では、このような管列（41,42,43）が三つ形成されている。三つの管列（41,42,43）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、各管列（41,42,43）では、隣接する伝熱管（40）が互いにＵ字状のＵ管（45）で接続されており、全ての伝熱管（40）によって１つのパスが形成される。これら三つの管列（41,42,43）は、空気流の最も上流側（図３及び図４における左側）に位置するものが第１管列（41）を構成し、その直後に位置するものが第２管列（42）を構成し、空気流の最も下流側（図３及び図４における右側）に位置するものが第３管列（43）を構成している。
上記吸着熱交換器（20）では、この吸着熱交換器（20）を通過する空気の流れ方向（図３及び図４では左から右へ向かう方向）に沿って順に、第１列部分（21）と第２列部分（22）と第３列部分（23）とが形成されている。具体的に、この吸着熱交換器（20）では、その前縁から第１管列（41）と第２管列（42）の中間に亘る部分が第１列部分（21）となり、第１管列（41）と第２管列（42）の中間から第２管列（42）と第３管列（43）の中間に亘る部分が第２列部分（22）となり、第２管列（42）と第３管列（43）の中間から後縁に亘る部分が第３列部分（23）となっている。つまり、この吸着熱交換器（20）では、空気流の上流側から下流側（図３及び図４では左側から右側）へ向かって順に、第１列部分（21）と第２列部分（22）と第３列部分（23）とが形成されている。そして、この吸着熱交換器（20）では、第１列部分（21）が上流側部分（26）となり、第３列部分（23）が下流側部分（27）となっている。
図４に示すように、各フィン（30）の表面には三種類の吸着層（36,37,38）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列部分（21）に位置する部分の表面に第１吸着層（36）が、第２列部分（22）に位置する部分の表面に第２吸着層（37）が、第３列部分（23）に位置する部分の表面に第３吸着層（38）がそれぞれ形成されている。各吸着層（36,37,38）は、粉末状のゼオライトからなる吸着剤と、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。各吸着層（36,37,38）において、吸着剤を構成するゼオライト粒子は、他のゼオライト粒子やフィン（30）に対してバインダによって接合されている。
各吸着層（36,37,38）では、吸着剤とバインダの比率が所定の値に設定されている。吸着剤とバインダの比率は、吸着層（36,37,38）ごとに相違している。具体的に、吸着層（36,37,38）における吸着剤の質量割合は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に高くなっている。つまり、これら三つの吸着層（36,37,38）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、上記吸着熱交換器（20）では、第１列部分（21）から第３列部分（23）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列部分（21）に比べて下流側に位置する第３列部分（23）の方がフィン（30）に担持された吸着剤の量が多くなっている。
また、各吸着層（36,37,38）におけるバインダの質量割合は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に低くなっている。上述のように、各吸着層（36,37,38）では、吸着剤であるゼオライト粒子がバインダによって他のゼオライト粒子やフィン（30）と接合されている。このため、吸着層（36,37,38）のゼオライト粒子は、その表面の一部がバインダによって覆われた状態になる。吸着層（36,37,38）におけるバインダの質量割合が小さくなれば、ゼオライト粒子の表面のうちバインダで覆われずに空気と接触可能な部分の面積が増大し、結果として吸着層（36,37,38）の水分吸着能力が向上する。つまり、上記吸着熱交換器（20）では、吸着剤であるゼオライト粒子のうち空気と接触可能な表面が第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に拡大し、これによっても第１列部分（21）から第３列部分（23）にかけてフィン（30）に吸着される水分量の平均化が図られる。
このように、上記吸着熱交換器（20）では、各吸着層（36,37,38）における吸着剤とバインダの混合比率が相違している。その結果、この吸着熱交換器（20）では、フィン（30）表面に形成された吸着層（36,37,38）の静的性能が、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に高くなっている。そして、この吸着熱交換器（20）では、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に静的性能が向上することによって、第１列部分（21）から第３列部分（23）にかけてフィン（30）に吸着される水分量の平均化が図られる。
尚、吸着層（36,37,38）の静的性能とは、吸着層（36,37,38）の形成されたフィン（30）を相対湿度が一定の空気と充分に長い時間に亘って接触させた場合に吸着層（36,37,38）が吸着し得る水分量、即ち、吸着層（36,37,38）と相対湿度が一定の空気が共存していて平衡状態に達したときに吸着層（36,37,38）が吸着している水分量によって表される。
−運転動作−
上記調湿装置では、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５分間隔）で交互に繰り返す。
上記調湿装置は、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、上記調湿装置は、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。
先ず、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）が再生側となり、第２吸着部材（12）が吸着側となる。
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。
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（36〜38）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（36〜38）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（36〜38）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空気と共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）が再生側となり、第１吸着部材（11）が吸着側となる。
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。
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（36〜38）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（36〜38）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（36〜38）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空気と共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。
続いて、上記吸着熱交換器（20）で吸着層（36〜38）に空気中の水分が吸着される過程について、図４を参照しながら説明する。
吸着熱交換器（20）へ送り込まれた空気は、フィン（30）の間へと流れ込み、第１列部分（21）と第２列部分（22）と第３列部分（23）とを順に通過してゆく。
第１列部分（21）では、空気がフィン（30）の間を通過する過程で第１吸着層（36）と接触し、空気中の水分が第１吸着層（36）に吸着されてゆく。つまり、第１列部分（21）を通過する過程で、空気の絶対湿度が次第に低下してゆく。この第１列部分（21）では、通過する空気が冷媒との熱交換によって冷却される。ところが、第１吸着層（36）が水分を吸着する際には吸着熱が発生するため、空気の温度はさほど低下しない。このため、第１列部分（21）を通過する過程では、空気の相対湿度も次第に低下してゆく。
第２列部分（22）では、第１列部分（21）を通過する過程で相対湿度の低下した空気が第２吸着層（37）と接触し、空気中の水分が第２吸着層（37）に吸着されてゆく。上述のように、第２吸着層（37）に含まれる吸着剤の量は、第１吸着層（36）に含まれる吸着剤の量に比べて多くなっている。また、第１吸着層（36）に比べ、第２吸着層（37）では、吸着剤であるゼオライト粒子の表面のうち空気と接触可能な部分の面積が増えている。このため、第２吸着層（37）は、相対湿度が低下した空気からも第１吸着層（36）と同程度の水分を吸着できる。つまり、空気流における第１列部分（21）の下流に位置する第２列部分（22）においても、第１列部分（21）と同程度の水分吸着量が確保される。第２列部分（22）を通過する過程でも、第１列部分（21）を通過する過程と同様に、空気の絶対湿度と相対湿度が低下してゆく。
第３列部分（23）では、第２列部分（22）を通過する過程で相対湿度の低下した空気が第３吸着層（38）と接触し、空気中の水分が第３吸着層（38）に吸着されてゆく。上述のように、第３吸着層（38）に含まれる吸着剤の量は、第２吸着層（37）に含まれる吸着剤の量に比べて多くなっている。また、第２吸着層（37）に比べ、第３吸着層（38）では、吸着剤であるゼオライト粒子の表面のうち空気と接触可能な部分の面積が増えている。このため、第３吸着層（38）は、相対湿度が低下した空気からも第２吸着層（37）と同程度の水分を吸着できる。つまり、空気流における第２列部分（22）の下流に位置する第３列部分（23）においても、第２列部分（22）と同程度の水分吸着量が確保される。第３列部分（23）を通過する過程でも、第１列部分（21）を通過する過程と同様に、空気の絶対湿度と相対湿度が低下してゆく。そして、第３列部分（23）を通過した空気は、フィン（30）の間から流出して吸着熱交換器（20）の下流側へ送り出されてゆく。
−実施形態１の効果−
本実施形態の調湿装置において、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）のフィン（30）表面には、空気流の上流側から下流側へ向かって順に第１吸着層（36）と第２吸着層（37）と第３吸着層（38）とが形成されている。そして、上記吸着熱交換器（20）では、吸着層（36,37,38）における吸着剤の質量割合が第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に大きくなっている。また、上記吸着熱交換器（20）では、吸着層（36,37,38）におけるバインダの質量割合が第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に小さくなっており、吸着剤であるゼオライト粒子の表面のうち空気と接触可能な部分の面積が第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に大きくなっている。
このため、上記吸着熱交換器（20）では、吸着層（36,37,38）の吸着能力が第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に高くなっており、フィン（30）の間を通過する過程で相対湿度の低下した空気と接触する第２吸着層（37）や第３吸着層（38）においても、第１吸着層（36）と同程度の水分吸着量を確保できる。従って、本実施形態の吸着熱交換器（20）によれば、吸着熱交換器（20）の各部分における水分吸着量を平均化することで、吸着熱交換器（20）の水分吸着能力を増大させることができる。
−実施形態１の変形例１−
上記吸着熱交換器（20）では、各吸着層（36,37,38）の厚みを相違させることによって、各吸着層（36,37,38）における吸着剤の量を相違させてもよい。この場合、吸着層（36,37,38）の厚みは、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に大きくなる。上述のように、吸着層（36,37,38）に含まれる吸着剤の量が多いほど、吸着層（36,37,38）の吸着能力は高くなる。従って、本変形例においても、各吸着層（36,37,38）に吸着される水分量を平均化することが可能である。
−実施形態１の変形例２−
上記吸着熱交換器（20）では、第１吸着層（36）及び第２吸着層（37）に設けられた吸着剤の量が等しくなり、第３吸着層（38）に設けられた吸着剤の量が第１吸着層（36）や第２吸着層（37）における吸着剤の量に比べて多くなっていてもよい。本変形例の吸着熱交換器（20）においても、下流側部分（27）に位置するフィン（30）表面上の第３吸着層（38）には、上流側部分（26）に位置するフィン（30）表面上の第１吸着層（36）に比べて多量の吸着剤が設けられる。
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、上記実施形態１の調湿装置において、吸着熱交換器（20）の構成を変更したものである。
本実施形態の吸着熱交換器（20）では、吸着剤として用いられる物質が吸着層（36,37,38）ごとに異なっている。具体的に、この吸着熱交換器（20）では、第１吸着層（36）にはゼオライトのみが、第２吸着層（37）にはゼオライトとシリカゲルの混合物が、第３吸着層（38）にはシリカゲルのみがそれぞれ吸着剤として設けられている。この吸着熱交換器（20）において、吸着剤として用いられる物質の静的性能は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に高くなっている。従って、この吸着熱交換器（20）では、上記実施形態１の場合と同様に、フィン（30）表面に形成された吸着層（36,37,38）の静的性能が、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に高くなっている。
尚、吸着剤の静的性能とは、吸着剤を相対湿度が一定の空気と充分に長い時間に亘って接触させた場合に吸着剤が吸着し得る水分量、即ち、吸着剤と相対湿度が一定の空気が共存していて平衡状態に達したときに吸着剤が吸着している水分量によって表される。
上記吸着熱交換器（20）で吸着層に空気中の水分が吸着される過程について説明する。上記実施形態１の場合と同様に、吸着熱交換器（20）へ送り込まれた空気は、フィン（30）の間へと流れ込み、第１列部分（21）と第２列部分（22）と第３列部分（23）とを順に通過してゆく。
第１列部分（21）では、空気がフィン（30）の間を通過する過程で第１吸着層（36）と接触し、空気中の水分が第１吸着層（36）に吸着されてゆく。つまり、第１列部分（21）を通過する過程で、空気の絶対湿度が次第に低下してゆく。この第１列部分（21）では、通過する空気が冷媒との熱交換によって冷却される。ところが、第１吸着層（36）が水分を吸着する際には吸着熱が発生するため、空気の温度はさほど低下しない。このため、第１列部分（21）を通過する過程では、空気の相対湿度も次第に低下してゆく。
第２列部分（22）では、第１列部分（21）を通過する過程で相対湿度の低下した空気が第２吸着層（37）と接触し、空気中の水分が第２吸着層（37）に吸着されてゆく。上述のように、第２吸着層（37）に存在する吸着剤は、第１吸着層（36）に存在する吸着剤に比べて静的性能が高くなっている。このため、第２吸着層（37）は、相対湿度が低下した空気からでも、第１吸着層（36）と同程度の水分を吸着できる。つまり、空気流における第１列部分（21）の下流に位置する第２列部分（22）においても、第１列部分（21）と同程度の水分吸着量が確保される。第２列部分（22）を通過する過程でも、第１列部分（21）を通過する過程と同様に、空気の絶対湿度と相対湿度が低下してゆく。
第３列部分（23）では、第２列部分（22）を通過する過程で相対湿度の低下した空気が第３吸着層（38）と接触し、空気中の水分が第３吸着層（38）に吸着されてゆく。上述のように、第３吸着層（38）に存在する吸着剤は、第２吸着層（37）に存在する吸着剤に比べて静的性能が高くなっている。このため、第３吸着層（38）は、相対湿度が低下した空気からでも、空気からも第２吸着層（37）と同程度の水分を吸着できる。つまり、空気流における第２列部分（22）の下流側に位置する第３列部分（23）においても、第２列部分（22）と同程度の水分吸着量が確保される。第３列部分（23）を通過する過程でも、第１列部分（21）を通過する過程と同様に、空気の絶対湿度と相対湿度が低下してゆく。そして、第３列部分（23）を通過した空気は、フィン（30）の間から流出して吸着熱交換器（20）の下流側へ送り出されてゆく。
このように、上記吸着熱交換器（20）では、空気流の下流側に位置する第２列部分（22）や第３列部分（23）においても、空気流の上流側に位置する第１列部分（21）と同等の水分吸着量が確保される。従って、本実施形態の吸着熱交換器（20）によれば、吸着熱交換器（20）の各部分における水分吸着量を平均化することで、吸着熱交換器（20）の水分吸着能力を増大させることができる。
−実施形態２の変形例−
上記吸着熱交換器（20）では、第１吸着層（36）及び第２吸着層（37）に同じ物質を吸着剤として設け、第１吸着層（36）や第２吸着層（37）の吸着剤とは異なる物質を吸着剤として第３吸着層（38）に設けてもよい。例えば、第１吸着層（36）及び第２吸着層（37）にゼオライトを吸着剤として設け、第３吸着層（38）にシリカゲルを吸着剤として設けてもよい。本変形例の吸着熱交換器（20）においても、下流側部分（27）に位置するフィン（30）表面上の第３吸着層（38）には、上流側部分（26）に位置するフィン（30）表面上の第１吸着層（36）に比べて静的性能の高い吸着剤が設けられる。
上記吸着熱交換器（20）では、ゼオライトやシリカゲル以外の物質、例えば、親水性又は吸水性の官能基を有する有機高分子系材料、カルボン酸基やスルホン酸基を有するイオン交換樹脂系材料、粘度鉱物系材料などを吸着剤として用いてもよい。この場合、吸着層（36,37,38）に吸着剤として設けられる物質は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）の順に静的性能が高くなるように、それぞれの静的性能に応じて適宜選択される。また、これらの材料を単独で用いるのではなく、さまざまに組み合わせた混合物を吸着層（36,37,38）に吸着剤として設けてもよい。
《その他の実施形態》
上記の各実施形態では、吸着熱交換器（20）の構成が次のようなものであってもよい。
−第１変形例−
上記吸着熱交換器（20）では、各列部分（21,22,23）ごとにフィン（30）が分断されていてもよい。
図５，図６及び図７に示すように、本変形例の吸着熱交換器（20）では、第１列部分（21）に第１フィン（31）が、第２列部分（22）に第２フィン（32）が、第３列部分（23）に第３フィン（33）がそれぞれ設けられている。第１フィン（31）は第１管列（41）の伝熱管（40）だけに密着し、第２フィン（32）は第２管列（42）の伝熱管（40）だけに密着し、第３フィン（33）は第３管列（43）の伝熱管（40）だけに密着している。そして、第１吸着層（36）が第１フィン（31）の表面に、第２吸着層（37）が第２フィン（32）の表面に、第３吸着層（38）が第３フィン（33）の表面にそれぞれ形成されている。
−第２変形例−
上記吸着熱交換器（20）では、管列（41,42,43）が三つ設けられているが、吸着熱交換器（20）に設けられる管列の数はこれに限定される訳ではない。
例えば、図８，図９に示すように、吸着熱交換器（20）に四つの管列（41,42,43,44）を設けてもよい。この場合、吸着熱交換器（20）では、空気流の上流側から下流側へ向かって、第１管列（41）、第２管列（42）、第３管列（43）、第４管列（44）が順に配置される。
本変形例の吸着熱交換器（20）では、図８に示すように、一つの管列に対応して一つの列部分を形成してもよい。具体的に、この吸着熱交換器（20）では、その前縁から第１管列（41）と第２管列（42）の中間に亘る部分が第１列部分（21）となり、第１管列（41）と第２管列（42）の中間から第２管列（42）と第３管列（43）の中間に亘る部分が第２列部分（22）となり、第２管列（42）と第３管列（43）の中間から第３管列（43）と第４管列（44）の中間に亘る部分が第３列部分（23）となり、第３管列（43）と第４管列（44）の中間から後縁に亘る部分が第４列部分（24）となっている。
つまり、この吸着熱交換器（20）では、空気流の上流側から下流側（図８では左側から右側）へ向かって順に、第１列部分（21）と第２列部分（22）と第３列部分（23）と第４列部分（24）が形成される。そして、この吸着熱交換器（20）では、第１列部分（21）が上流側部分（26）となり、第４列部分（24）が下流側部分（27）となる。
この図８に示す吸着熱交換器（20）において、各フィン（30）では、第１列部分（21）に位置する部分に第１吸着層（36）が、第２列部分（22）に位置する部分に第２吸着層（37）が、第３列部分（23）に位置する部分に第３吸着層（38）が、第４列部分（24）に位置する部分に第４吸着層（39）がそれぞれ形成される。この変形例を上記実施形態１の吸着熱交換器（20）に適用した場合、各吸着層（36〜39）における吸着剤の質量割合は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）、第４吸着層（39）の順に大きくなる。また、この変形例を上記実施形態２の吸着熱交換器（20）に適用した場合、各吸着層（36〜39）に設けられた吸着剤の静的性能は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）、第３吸着層（38）、第４吸着層（39）の順に高くなる。
本変形例の吸着熱交換器（20）では、図９に示すように、二つの管列に対応して一つの列部分を形成してもよい。具体的に、この吸着熱交換器（20）では、その前縁から第２管列（42）と第３管列（43）の中間に亘る部分が第１列部分（21）となり、第２管列（42）と第３管列（43）の中間から後縁に亘る部分が第２列部分（22）となっている。
つまり、この吸着熱交換器（20）では、空気流の上流側から下流側（図９では左側から右側）へ向かって順に、第１列部分（21）と第２列部分（22）とが形成される。そして、この吸着熱交換器（20）では、第１列部分（21）が上流側部分（26）となり、第２列部分（22）が下流側部分（27）となる。
この図９に示す吸着熱交換器（20）において、各フィン（30）では、第１列部分（21）に位置する部分に第１吸着層（36）が、第２列部分（22）に位置する部分に第２吸着層（37）がそれぞれ形成される。この変形例を上記実施形態１の吸着熱交換器（20）に適用した場合、各吸着層（36,37）における吸着剤の質量割合は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）の順に大きくなる。また、この変形例を上記実施形態２の吸着熱交換器（20）に適用した場合、各吸着層（36,37）に設けられた吸着剤の静的性能は、第１吸着層（36）、第２吸着層（37）の順に高くなる。
以上説明したように、本発明は、フィンに吸着剤が担持された吸着熱交換器について有用である。
実施形態１における冷媒回路の構成と動作を示す冷媒回路図である。 実施形態１における吸着熱交換器の斜視図である。 実施形態１における吸着熱交換器の側面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面の一部を示す吸着熱交換器の断面図である。 その他の実施形態の第１変形例における吸着熱交換器の斜視図である。 その他の実施形態の第１変形例における吸着熱交換器の側面図である。 図６におけるＢ−Ｂ断面の一部を示す吸着熱交換器の断面図である。 その他の実施形態の第２変形例における吸着熱交換器の概略側面図である。 その他の実施形態の第２変形例における吸着熱交換器の概略側面図である。
符号の説明
（20） 吸着熱交換器
（26） 上流側部分
（27） 下流側部分
（30） フィン
（36） 第１吸着層
（37） 第２吸着層
（38） 第３吸着層
（40） 伝熱管

Claims (6)

  1. 内部を熱媒体が流通する伝熱管（40）と表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器であって、
    上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、
    上流側部分（26）と下流側部分（27）とでフィン（30）に担持された吸着剤の量を相違させることにより、上流側部分（26）から下流側部分（27）にかけてのフィン（30）に対する水分の吸着量を平均化している吸着熱交換器。
  2. 内部を熱媒体が流通する伝熱管（40）と表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器であって、
    上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、
    フィン（30）の表面には吸着剤とバインダの混合物からなる吸着層（36,38）が形成される一方、
    上流側部分（26）と下流側部分（27）とで上記吸着層（36,38）における吸着剤とバインダの質量割合を相違させることにより、上流側部分（26）から下流側部分（27）にかけてのフィン（30）に対する水分の吸着量を平均化している吸着熱交換器。
  3. 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共に表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器であって、
    上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、
    上記フィン（30）の表面には吸着剤を有する吸着層（36,38）が形成される一方、
    上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて上記吸着層（36,38）の静的性能が高くなっている吸着熱交換器。
  4. 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共に表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器であって、
    上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、
    上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて上記フィン（30）に担持された吸着剤の量が多くなっている吸着熱交換器。
  5. 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共に表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器であって、
    上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、
    上記フィン（30）の表面には吸着剤とバインダの混合物からなる吸着層（36,38）が形成される一方、
    上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて上記吸着層（36,38）における吸着剤の質量割合が大きくなっている吸着熱交換器。
  6. 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共に表面に吸着剤が担持されるフィン（30）とを備え、通過する空気を上記フィン（30）に担持された吸着剤と接触させる吸着熱交換器であって、
    上記吸着熱交換器のうち空気流の上流側に位置する部分が上流側部分（26）を、下流側に位置する部分が下流側部分（27）をそれぞれ構成し、
    上記下流側部分（27）では上記上流側部分（26）に比べて静的性能の高い吸着剤が上記フィン（30）に担持されている吸着熱交換器。
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