JP4175405B2 - 調湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸着剤を利用して空気の湿度を調節する調湿装置に関するものである。

従来より、吸着剤を利用して空気の湿度を調節する調湿装置が知られている。

例えば、特許文献１には、加湿した空気を室内へ供給するロータ式の調湿装置が開示されている。このロータ式の調湿装置では、吸着剤を担持する吸着ロータが吸着ゾーンと再生ゾーンの両方に跨って配置される。吸着ゾーンで空気中の水分を吸着した吸着ロータの一部分は、吸着ロータの回転に伴って再生ゾーンへ移動する。再生ゾーンでは、電気ヒータ等で加熱された空気が吸着ロータを通過し、この空気が吸着ロータから脱離した水分によって加湿される。そして、室内へは、再生ゾーンで加湿された空気が供給される。

また、特許文献２には、空気側の表面に吸着剤が担持された吸着熱交換器を複数用いたバッチ式の調湿装置が開示されている。このバッチ式の調湿装置では、冷凍サイクルを行う冷媒回路に吸着熱交換器が接続され、凝縮器となっている方の吸着熱交換器から脱離した水分で空気が加湿される一方、蒸発器となっている方の吸着熱交換器へ空気中の水分が吸着される。そして、この調湿装置は、冷媒回路での冷媒循環方向を反転させ、各吸着熱交換器を凝縮器と蒸発器に交互に切り換えることで、空気の除湿や加湿を連続的に行っている。また、この調湿装置では、加湿した空気を室内へ供給する運転が可能となっている。
特開２００１−０９６１２６号公報 特開２００４−３５３８８７号公報

上述したように、吸着剤を用いる従来の調湿装置では、加熱により吸着剤から脱離させた水分を利用して空気を加湿しており、加湿対象の空気に含まれる水分量だけでなくその空気の温度も上昇してしまう。このため、例えば冷蔵庫内を加湿する場合のように、室内空気の湿度だけを上昇させてその温度は出来るだけ上昇させずにおきたい場合に上記従来の調湿装置を用いると、含有する水分量だけでなく温度も上昇した空気が室内へ供給されることとなり、室内の冷却負荷の増大を招くおそれがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、調湿装置で加湿される空気の温度上昇を抑制することにある。

本発明は、調湿装置を対象としている。そして、除湿対象の第１空気が流通する吸着側通路（91）と、加湿対象の第２空気が流通する再生側通路（92）と、上記再生側通路（92）の終端に連続して第２空気が流通する冷却側通路（93）と、上記吸着側通路（91）、上記再生側通路（92）、及び上記冷却側通路（93）を横断するように配置されて表面に担持された吸着剤を空気と接触させる吸着用素子（90）と、上記吸着用素子（90）のうち上記再生側通路（92）を横断する部分の吸着剤を加熱して再生するための再生手段（94）とを備え、上記吸着用素子（90）のうち吸着側通路（91）を横断していた部分が冷却側通路（93）と再生側通路（92）を順に通過してから吸着側通路（91）へ戻るように該吸着用素子（90）を移動させ、上記再生側通路（92）で吸着用素子（90）を通過する際に加湿された後に上記冷却側通路（93）で吸着用素子（90）を通過する際に冷却された第２空気を室内へ供給し、上記吸着側通路（91）で吸着用素子（90）を通過する際に除湿された第１空気を室外へ排出する加湿運転が可能となっているものである。

本発明において、吸着用素子（90）の一部分に着目すると、この一部分は、吸着側通路（91）と冷却側通路（93）と再生側通路（92）とを順に横断して再び吸着側通路（91）へ戻ってくる。吸着用素子（90）のうち再生側通路（92）を横断する部分では、吸着剤が再生手段（94）により加熱されて再生される。その際、再生側通路（92）を流れる第２空気には、吸着用素子（90）を通過する際に吸着剤から脱離した水分と共に熱が付与される。吸着側通路（91）へは、吸着用素子（90）のうち再生側通路（92）で再生された部分が移動してくる。吸着用素子（90）のうち吸着側通路（91）を横断する部分では、吸着剤に第１空気中の水分が吸着されてゆく。

本発明において、冷却側通路（93）へは、吸着用素子（90）のうち吸着側通路（91）で水分を吸着した部分が移動してくる。吸着用素子（90）のうち冷却側通路（93）へ移動してくる部分は、吸着用素子（90）のうち再生側通路（92）で再生されている部分よりも低温となっている。再生側通路（92）で吸着用素子（90）を通過する際に水分と熱を付与された第２空気は、冷却側通路（93）へ流入して吸着用素子（90）を通過する間に熱を奪われる。その際、吸着用素子（90）のうち冷却側通路（93）へ移動してくる部分は、吸着側通路（91）において既に比較的多くの水分を吸着した状態となっている。このため、吸着用素子（90）のうち冷却側通路（93）を横断する部分を通過する際に、第２空気中の水分は殆どあるいは全く減少しない。

本発明では、吸着用素子（90）のうち再生手段（94）により再生される部分において水分と熱を付与された第２空気を、同じ吸着用素子（90）のうち吸着剤が既に比較的多くの水分を吸着している部分へ送っている。そのため、本発明によれば、吸着用素子（90）のうち既に水分を吸着している部分を利用することで、水分と熱を付与された第２空気から熱だけを奪い取ることができる。

従って、本発明によれば、水分と熱を供給された空気をそのまま室内へ供給する従来の場合に比べ、加湿運転中の調湿装置（10）が室内へ供給する第２空気の温度を低下させることができる。このため、例えば冷蔵倉庫内を調湿装置（10）で加湿するような場合であっても、加湿に伴う冷却負荷の増大を抑制することができる。

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。

《参考技術１》
参考技術１について説明する。本参考技術は、湿度調節した空気を室内へ供給する調湿装置（10）である。

〈調湿装置の全体構成〉
上記調湿装置（10）の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。尚、ここでの説明で用いる「上」「下」「右」「左」「前」「後」「手前」「奥」は、何れも本参考技術の調湿装置（10）を前面側から見た場合のものを意味している。

上記調湿装置（10）は、箱状のケーシング（11）を備えている。このケーシング（11）は、扁平な直方体状に形成された中空の本体部（12）と、本体部（12）よりも一回り小さい扁平な直方体状に形成された中空の膨出部（13）とを備えている。この膨出部（13）は、本体部（12）の下面に取り付けられており、本体部（12）の左右幅方向の中央部に配置されている。膨出部（13）の内側は１つの空間となっており、この膨出部（13）内の空間が連通路（25）を構成している。

なお、図１では、右手前側の側面がケーシング（11）の前面となり、左奥側の側面がケーシング（11）の背面となっている。また、図２では、下側の側面がケーシング（11）の前面となり、上側の側面がケーシング（11）の背面となっている。

上記ケーシング（11）の本体部（12）では、その前面に外気吸込口（14）及び排気口（16）が形成され、その背面に内気吸込口（15）及び給気口（17）が形成されている。本体部（12）の前面では、外気吸込口（14）が左下の隅角部に開口し、排気口（16）が右下の隅角部に開口している。一方、本体部（12）の背面では、内気吸込口（15）が左上の隅角部に開口し、給気口（17）が右上の隅角部に開口している。

上記本体部（12）の内部には、本体部（12）の右側面に沿って給気通路（24）と排気通路（23）とが形成されている。給気通路（24）と排気通路（23）は上下に重なるように形成されており、給気通路（24）は給気口（17）に、排気通路（23）は排気口（16）にそれぞれ連通している。給気通路（24）及び排気通路（23）は、それぞれ本体部（12）の前面から背面に亘って形成されている。

また、本体部（12）の内部には、本体部（12）の左側面に沿って内気通路（22）と外気通路（21）とが形成されている。内気通路（22）と外気通路（21）は上下に重なるように形成されており、内気通路（22）は内気吸込口（15）に、外気通路（21）は外気吸込口（14）にそれぞれ連通している。内気通路（22）及び外気通路（21）は、それぞれ本体部（12）の前面から背面に亘って形成されている。

上記本体部（12）の内部において、右側の給気通路（24）及び排気通路（23）と左側の内気通路（22）及び外気通路（21）とに挟まれた空間は、本体部（12）の前後方向へ３つの空間に仕切られている。この３つの空間は、最も手前側の空間が第１熱交換器室（31）を、その隣の空間が第２熱交換器室（32）を、最も奥側の空間が第３熱交換器室（33）をそれぞれ構成している。各熱交換器室（31,32,33）には、吸着熱交換器（81,82,83）が１つずつ設置されている。各吸着熱交換器（81,82,83）は、厚板状もしくは扁平な直方体状に形成されており、その厚み方向へ空気が通過可能となっている。なお、吸着熱交換器（81,82,83）の詳細については、後述する。

各熱交換器室（31,32,33）において、吸着熱交換器（81,82,83）は、熱交換器室（31,32,33）の左右幅方向の中央部に立設され、熱交換器室（31,32,33）を前後方向へ横断するように設けられている。各熱交換器室（31,32,33）は、吸着熱交換器（81,82,83）によって左右に仕切られている。第１熱交換器室（31）では、第１吸着熱交換器（81）の右側が第１右側室（34）となり、その左側が第１左側室（35）となっている。第２熱交換器室（32）では、第２吸着熱交換器（82）の右側が第２右側室（36）となり、その左側が第２左側室（37）となっている。第３熱交換器室（33）では、第３吸着熱交換器（83）の右側が第３右側室（38）となり、その左側が第３左側室（39）となっている。

右側の給気通路（24）及び排気通路（23）と熱交換器室（31,32,33）とを仕切る仕切板には、６つのダンパ（41〜46）が設けられている。

この仕切板のうち第１熱交換器室（31）に臨む部分では、その上部に第１右上ダンパ（41）が、その下部に第１右下ダンパ（42）がそれぞれ設置されている。第１右上ダンパ（41）を開閉すると、給気通路（24）と第１熱交換器室（31）の間が断続される。第１右下ダンパ（42）を開閉すると、排気通路（23）と第１熱交換器室（31）の間が断続される。

また、この仕切板のうち第２熱交換器室（32）に臨む部分では、その上部に第２右上ダンパ（43）が、その下部に第２右下ダンパ（44）がそれぞれ設置されている。第２右上ダンパ（43）を開閉すると、給気通路（24）と第２熱交換器室（32）の間が断続される。第２右下ダンパ（44）を開閉すると、排気通路（23）と第２熱交換器室（32）の間が断続される。

また、この仕切板のうち第３熱交換器室（33）に臨む部分では、その上部に第３右上ダンパ（45）が、その下部に第３右下ダンパ（46）がそれぞれ設置されている。第３右上ダンパ（45）を開閉すると、給気通路（24）と第３熱交換器室（33）の間が断続される。第３右下ダンパ（46）を開閉すると、排気通路（23）と第３熱交換器室（33）の間が断続される。

左側の内気通路（22）及び外気通路（21）と熱交換器室（31,32,33）とを仕切る仕切板には、６つのダンパ（51〜56）が設けられている。

この仕切板のうち第１熱交換器室（31）に臨む部分では、その上部に第１左上ダンパ（51）が、その下部に第１左下ダンパ（52）がそれぞれ設置されている。第１左上ダンパ（51）を開閉すると、内気通路（22）と第１熱交換器室（31）の間が断続される。第１左下ダンパ（52）を開閉すると、外気通路（21）と第１熱交換器室（31）の間が断続される。

また、この仕切板のうち第２熱交換器室（32）に臨む部分では、その上部に第２左上ダンパ（53）が、その下部に第２左下ダンパ（54）がそれぞれ設置されている。第２左上ダンパ（53）を開閉すると、内気通路（22）と第２熱交換器室（32）の間が断続される。第２左下ダンパ（54）を開閉すると、外気通路（21）と第２熱交換器室（32）の間が断続される。

また、この仕切板のうち第３熱交換器室（33）に臨む部分では、その上部に第３左上ダンパ（55）が、その下部に第３左下ダンパ（56）がそれぞれ設置されている。第３左上ダンパ（55）を開閉すると、内気通路（22）と第３熱交換器室（33）の間が断続される。第３左下ダンパ（56）を開閉すると、外気通路（21）と第３熱交換器室（33）の間が断続される。

上記本体部（12）の底板のうち熱交換器室（31,32,33）に臨む部分には、６つのダンパ（61〜63,66〜68）が設けられている。

この底板のうち第１熱交換器室（31）に臨む部分では、第１吸着熱交換器（81）の右側に第１右底ダンパ（61）が、その左側に第１左底ダンパ（66）がそれぞれ設置されている。第１右底ダンパ（61）を開閉すると、第１右側室（34）と連通路（25）の間が断続される。第１左底ダンパ（66）を開閉すると、第１左側室（35）と連通路（25）の間が断続される。

また、この底板のうち第２熱交換器室（32）に臨む部分では、第２吸着熱交換器（82）の右側に第２右底ダンパ（62）が、その左側に第２左底ダンパ（67）がそれぞれ設置されている。第２右底ダンパ（62）を開閉すると、第２右側室（36）と連通路（25）の間が断続される。第２左底ダンパ（67）を開閉すると、第２左側室（37）と連通路（25）の間が断続される。

また、この底板のうち第３熱交換器室（33）に臨む部分では、第３吸着熱交換器（83）の右側に第３右底ダンパ（63）が、その左側に第３左底ダンパ（68）がそれぞれ設置されている。第３右底ダンパ（63）を開閉すると、第３右側室（38）と連通路（25）の間が断続される。第３左底ダンパ（68）を開閉すると、第３左側室（39）と連通路（25）の間が断続される。

上記本体部（12）には、図示しないが、給気ファンと排気ファンとが収納されている。給気ファンは、給気通路（24）における給気口（17）の近傍に配置されている。一方、排気ファンは、排気通路（23）における排気口（16）の近傍に配置されている。

〈冷媒回路の構成〉
上記調湿装置（10）は、冷媒回路（70）を備えている。この冷媒回路（70）は、冷媒が充填された閉回路であって、ケーシング（11）内に収納されている。

図３に示すように、上記冷媒回路（70）には、３つの吸着熱交換器（81,82,83）が接続されている。また、この冷媒回路（70）には、１つずつの圧縮機（71）及び膨張弁（72）と、３つの四方切換弁（76,77,78）とが接続されている。この膨張弁（72）は、冷媒の膨張機構を構成している。

上記冷媒回路（70）において、圧縮機（71）は、その吐出側が第１四方切換弁（76）の第１のポートに、その吸入側が第１四方切換弁（76）の第２のポートにそれぞれ接続されている。第１吸着熱交換器（81）は、その一端が第１四方切換弁（76）の第４のポートに、その他端が第２四方切換弁（77）の第２のポートにそれぞれ接続されている。第１四方切換弁（76）の第３のポートは、第２四方切換弁（77）の第１のポートに接続されている。第２吸着熱交換器（82）は、その一端が第２四方切換弁（77）の第３のポートに、その他端が第３四方切換弁（78）の第１のポートにそれぞれ接続されている。第２四方切換弁（77）の第４のポートは、第３四方切換弁（78）の第２のポートに接続されている。第３吸着熱交換器（83）は、その一端が第３四方切換弁（78）の第４のポートに、その他端が膨張弁（72）を介して第３四方切換弁（78）の第３のポートにそれぞれ接続されている。

上記３つの四方切換弁（76,77,78）は、それぞれ、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３に実線で示す状態）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３に破線で示す状態）とに切換可能となっている。

上記３つの吸着熱交換器（81,82,83）は、何れもいわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。つまり、これら各吸着熱交換器（81,82,83）は、銅製の伝熱管とアルミニウム製のフィンとで構成されており、伝熱管内を流れる冷媒とフィン間を通過する空気とを熱交換させる。また、各吸着熱交換器（81,82,83）では、空気側の表面であるフィン表面にゼオライト等の吸着剤が担持されている。これら各吸着熱交換器（81,82,83）は、通過する空気を吸着剤と接触させる吸着用素子を構成している。

上記冷媒回路（70）は、充填された冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う。この冷媒回路（70）は、加熱用又は冷却用の熱媒体として吸着熱交換器（81,82,83）の伝熱管へ冷媒を供給する熱媒体回路を構成している。また、この冷媒回路（70）は、吸着熱交換器（81,82,83）の表面に担持された吸着剤を加熱して再生するための再生手段を構成している。

−運転動作−
上記調湿装置（10）は、加湿運転を行う。加湿運転中の調湿装置（10）は、冷蔵倉庫から排出される庫内空気から水分を回収し、回収した水分で加湿した外気を冷蔵倉庫内へ供給する。加湿運転中の調湿装置（10）では、第１動作と第２動作と第３動作とが順に繰り返し行われる。

〈第１動作〉
第１動作中の調湿装置（10）では、第１吸着熱交換器（81）が吸着動作の対象となり、第２吸着熱交換器（82）が再生動作の対象となり、第３吸着熱交換器（83）が冷却動作の対象となる。

図４に示すように、第１動作時には、第１右下ダンパ（42）、第３右上ダンパ（45）、第１左上ダンパ（51）、第２左下ダンパ（54）、第２右底ダンパ（62）、及び第３左底ダンパ（68）が開状態となり、残りのダンパが閉状態となる。

また、図５に示すように、第１動作時の冷媒回路（70）では、全ての四方切換弁（76,77,78）が第１状態に設定される。この状態において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、第２吸着熱交換器（82）と、膨張弁（72）と、第３吸着熱交換器（83）と、第１吸着熱交換器（81）とを順に通過し、その後に圧縮機（71）へ吸入される。その際、冷媒回路（70）では、第２吸着熱交換器（82）が凝縮器となり、第３吸着熱交換器（83）及び第１吸着熱交換器（81）が蒸発器となる。

内気通路（22）へは、内気吸込口（15）から庫内空気が第１空気として取り込まれる。この第１空気は、第１熱交換器室（31）へ流入して第１吸着熱交換器（81）を通過する。第１吸着熱交換器（81）では、第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に発生する吸着熱が冷媒に吸熱される。その後、第１空気は、排気通路（23）へ流入し、排気口（16）を通って庫外へ排出される。

外気通路（21）へは、外気吸込口（14）から庫外空気が第２空気として取り込まれる。この第２空気は、第２熱交換器室（32）へ流入して第２吸着熱交換器（82）を通過する。第２吸着熱交換器（82）では、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、脱離した水分によって第２空気が加湿される。その際、第２空気の温度は、冷媒との熱交換によってやや上昇する。

その後、第２空気は、第２右側室（36）から第２右底ダンパ（62）を通って連通路（25）へ流入し、第３左底ダンパ（68）を通って第３左側室（39）へ流入する。第３左側室（39）へ流入した第２空気は、第３吸着熱交換器（83）を通過する。第３吸着熱交換器（83）では、第２空気が冷媒との熱交換によって冷却される。この第３吸着熱交換器（83）は、第１動作の直前に行われた第３動作中に第１空気中の水分を吸着しており、その表面の吸着剤は概ね飽和状態となっている。なお、第３動作については後述する。このため、第３吸着熱交換器（83）を通過する第２空気は、その熱だけが奪われて水分は殆どあるいは全く奪われない。そして、第２吸着熱交換器（82）で加湿されて第３吸着熱交換器（83）で冷却された第２空気は、給気通路（24）へ流入し、給気口（17）から庫内へ供給される。

〈第２動作〉
調湿装置（10）は、第１動作を所定の時間（例えば５〜６分間）だけ行うと、第１動作を終了して第２動作を開始する。第１動作から第２動作への切り換えは、第１吸着熱交換器（81）が飽和状態となって水分を吸着できなくなったタイミングで行うのが望ましい。

第２動作中の調湿装置（10）では、第１吸着熱交換器（81）が冷却動作の対象となり、第２吸着熱交換器（82）が吸着動作の対象となり、第３吸着熱交換器（83）が再生動作の対象となる。

図６に示すように、第２動作時には、第１右上ダンパ（41）、第２右下ダンパ（44）、第２左上ダンパ（53）、第３左下ダンパ（56）、第３右底ダンパ（63）、及び第１左底ダンパ（66）が開状態となり、残りのダンパが閉状態となる。

また、図７に示すように、第２動作時の冷媒回路（70）では、第１四方切換弁（76）及び第３四方切換弁（78）が第１状態に設定され、第２四方切換弁（77）が第２状態に設定される。この状態において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、第３吸着熱交換器（83）と、膨張弁（72）と、第２吸着熱交換器（82）と、第１吸着熱交換器（81）とを順に通過し、その後に圧縮機（71）へ吸入される。その際、冷媒回路（70）では、第３吸着熱交換器（83）が凝縮器となり、第２吸着熱交換器（82）及び第１吸着熱交換器（81）が蒸発器となる。

内気通路（22）へは、内気吸込口（15）から庫内空気が第１空気として取り込まれる。この第１空気は、第２熱交換器室（32）へ流入して第２吸着熱交換器（82）を通過する。第２吸着熱交換器（82）では、第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に発生する吸着熱が冷媒に吸熱される。その後、第１空気は、排気通路（23）へ流入し、排気口（16）を通って庫外へ排出される。

外気通路（21）へは、外気吸込口（14）から庫外空気が第２空気として取り込まれる。この第２空気は、第３熱交換器室（33）へ流入して第３吸着熱交換器（83）を通過する。第３吸着熱交換器（83）では、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、脱離した水分によって第２空気が加湿される。その際、第２空気の温度は、冷媒との熱交換によってやや上昇する。

その後、第２空気は、第３右側室（38）から第３右底ダンパ（63）を通って連通路（25）へ流入し、第１左底ダンパ（66）を通って第１左側室（35）へ流入する。第１左側室（35）へ流入した第２空気は、第１吸着熱交換器（81）を通過する。第１吸着熱交換器（81）では、第２空気が冷媒との熱交換によって冷却される。この第１吸着熱交換器（81）は、第２動作の直前に行われた第１動作中に第１空気中の水分を吸着しており、その表面の吸着剤は概ね飽和状態となっている。このため、第１吸着熱交換器（81）を通過する第２空気は、その熱だけが奪われて水分は殆どあるいは全く奪われない。そして、第３吸着熱交換器（83）で加湿されて第１吸着熱交換器（81）で冷却された第２空気は、給気通路（24）へ流入し、給気口（17）から庫内へ供給される。

〈第３動作〉
調湿装置（10）は、第２動作を所定の時間（例えば５〜６分間）だけ行うと、第２動作を終了して第３動作を開始する。第２動作から第３動作への切り換えは、第２吸着熱交換器（82）が飽和状態となって水分を吸着できなくなったタイミングで行うのが望ましい。

第３動作中の調湿装置（10）では、第１吸着熱交換器（81）が再生動作の対象となり、第２吸着熱交換器（82）が冷却動作の対象となり、第３吸着熱交換器（83）が吸着動作の対象となる。

図８に示すように、第３動作時には、第２右上ダンパ（43）、第３右下ダンパ（46）、第１左下ダンパ（52）、第３左上ダンパ（55）、第１右底ダンパ（61）、及び第２左底ダンパ（67）が開状態となり、残りのダンパが閉状態となる。

また、図９に示すように、第３動作時の冷媒回路（70）では、第２四方切換弁（77）が第１状態に設定され、第１四方切換弁（76）及び第３四方切換弁（78）が第２状態に設定される。この状態において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、第１吸着熱交換器（81）と、膨張弁（72）と、第３吸着熱交換器（83）と、第２吸着熱交換器（82）とを順に通過し、その後に圧縮機（71）へ吸入される。その際、冷媒回路（70）では、第１吸着熱交換器（81）が凝縮器となり、第３吸着熱交換器（83）及び第２吸着熱交換器（82）が蒸発器となる。

内気通路（22）へは、内気吸込口（15）から庫内空気が第１空気として取り込まれる。この第１空気は、第３熱交換器室（33）へ流入して第３吸着熱交換器（83）を通過する。第３吸着熱交換器（83）では、第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、その際に発生する吸着熱が冷媒に吸熱される。その後、第１空気は、排気通路（23）へ流入し、排気口（16）を通って庫外へ排出される。

外気通路（21）へは、外気吸込口（14）から庫外空気が第２空気として取り込まれる。この第２空気は、第１熱交換器室（31）へ流入して第１吸着熱交換器（81）を通過する。第１吸着熱交換器（81）では、冷媒によって加熱された吸着剤から水分が脱離し、脱離した水分によって第２空気が加湿される。その際、第２空気の温度は、冷媒との熱交換によってやや上昇する。

その後、第２空気は、第１右側室（34）から第１右底ダンパ（61）を通って連通路（25）へ流入し、第２左底ダンパ（67）を通って第２左側室（37）へ流入する。第２左側室（37）へ流入した第２空気は、第２吸着熱交換器（82）を通過する。第２吸着熱交換器（82）では、第２空気が冷媒との熱交換によって冷却される。この第２吸着熱交換器（82）は、第３動作の直前に行われた第２動作中に第１空気中の水分を吸着しており、その表面の吸着剤は概ね飽和状態となっている。このため、第２吸着熱交換器（82）を通過する第２空気は、その熱だけが奪われて水分は殆どあるいは全く奪われない。そして、第１吸着熱交換器（81）で加湿されて第２吸着熱交換器（82）で冷却された第２空気は、給気通路（24）へ流入し、給気口（17）から庫内へ供給される。

調湿装置（10）は、第３動作を所定の時間（例えば５〜６分間）だけ行うと、第３動作を終了して第１動作を開始する。第３動作から第１動作への切り換えは、第３吸着熱交換器（83）が飽和状態となって水分を吸着できなくなったタイミングで行うのが望ましい。

−参考技術１の効果−
本参考技術の調湿装置（10）では、再生動作の対象となっている吸着熱交換器で水分と熱を付与された第２空気を、吸着剤が既に比較的多くの水分を吸着している吸着熱交換器へ送っている。このため、既に水分を吸着している吸着熱交換器（81,82,83）を利用することで、水分と熱の両方を付与されてしまった第２空気から熱だけを奪い取ることができる。従って、本参考技術によれば、水分と熱を供給された空気をそのまま室内へ供給する従来の場合に比べ、加湿運転中の調湿装置（10）が室内へ供給する第２空気の温度を低下させることができる。そして、例えば冷蔵倉庫内を調湿装置（10）で加湿するような場合であっても、加湿に伴う冷却負荷の増大を抑制することができる。

また、本参考技術の調湿装置（10）では、加湿運転中に行われる第１動作、第２動作、及び第３動作のそれぞれにおいて、冷却動作の対象となる吸着熱交換器が蒸発器となっている。このため、凝縮器となっている吸着熱交換器で加湿された第２空気を充分に冷却することが可能となる。そして、例えば第２空気の供給先の庫内温度と同じ温度にまで第２空気を冷却する事も可能となり、加湿に伴う冷蔵庫内の冷却負荷の増大を充分に抑制することができる。

−参考技術１の変形例−
上記調湿装置（10）の加湿運転では、庫外空気から水分を奪い取り、奪い取った水分で加湿した庫内空気を庫内へ送り返すようにしてもよい。ここでは、この加湿運転を行う場合の調湿装置（10）の動作について、庫内の換気を行う加湿運転中の動作と異なる点を説明する。

この加湿運転の第１動作時には、図１０に示すように、第１左上ダンパ（51）の代わりに第１左下ダンパ（52）が、第２左下ダンパ（54）の代わりに第２左上ダンパ（53）がそれぞれ開状態となる。この状態で、外気通路（21）へは、庫外空気が第１空気として取り込まれる。取り込まれた第１空気は、第１熱交換器室（31）へ流入して第１吸着熱交換器（81）を通過する。一方、内気通路（22）へは、庫内空気が第２空気として取り込まれる。取り込まれた第２空気は、第２熱交換器室（32）へ流入して第２吸着熱交換器（82）を通過する。

また、この加湿運転の第２動作時には、図１１に示すように、第２左上ダンパ（53）の代わりに第２左下ダンパ（54）が、第３左下ダンパ（56）の代わりに第３左上ダンパ（55）がそれぞれ開状態となる。この状態で、外気通路（21）へは、庫外空気が第１空気として取り込まれる。取り込まれた第１空気は、第２熱交換器室（32）へ流入して第２吸着熱交換器（82）を通過する。一方、内気通路（22）へは、庫内空気が第２空気として取り込まれる。取り込まれた第２空気は、第３熱交換器室（33）へ流入して第３吸着熱交換器（83）を通過する。

また、この加湿運転の第３動作時には、図１２に示すように、第３左上ダンパ（55）の代わりに第３左下ダンパ（56）が、第１左下ダンパ（52）の代わりに第１左上ダンパ（51）がそれぞれ開状態となる。この状態で、外気通路（21）へは、庫外空気が第１空気として取り込まれる。取り込まれた第１空気は、第３熱交換器室（33）へ流入して第３吸着熱交換器（83）を通過する。一方、内気通路（22）へは、庫内空気が第２空気として取り込まれる。取り込まれた第２空気は、第１熱交換器室（31）へ流入して第１吸着熱交換器（81）を通過する。

《参考技術２》
参考技術２について説明する。本参考技術は、上記参考技術１の調湿装置（10）において、冷媒回路（70）の構成を変更したものである。

図１３に示すように、上記冷媒回路（70）には、３つの吸着熱交換器（81,82,83）が接続されている。各吸着熱交換器（81,82,83）の構成は、上記参考技術１のものと同様である。また、この冷媒回路（70）には、１つの圧縮機（71）と、２つの膨張弁（73,74）と、２つの四方切換弁（76,77）とが接続されている。これら２つの膨張弁（73,74）は、それぞれが冷媒の膨張機構を構成している。

上記冷媒回路（70）において、圧縮機（71）は、その吐出側が第１四方切換弁（76）の第１のポートに、その吸入側が第１四方切換弁（76）の第２のポートにそれぞれ接続されている。第１吸着熱交換器（81）は、その一端が第１四方切換弁（76）の第４のポートに、その他端が第２四方切換弁（77）の第２のポートにそれぞれ接続されている。第１四方切換弁（76）の第３のポートは、第２四方切換弁（77）の第１のポートに接続されている。また、この冷媒回路（70）では、第２吸着熱交換器（82）と、第２膨張弁（74）と、第３吸着熱交換器（83）と、第１膨張弁（73）とが、第２四方切換弁（77）の第３のポートから第２四方切換弁（77）の第４のポートへ向かって順に配置されている。

上記２つの四方切換弁（76,77）は、それぞれ、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１３に実線で示す状態）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１３に破線で示す状態）とに切換可能となっている。

−運転動作−
本参考技術の調湿装置（10）においても、加湿運転中には、第１動作と第２動作と第３動作とが順に繰り返し行われる。ここでは、各動作時における冷媒回路（70）の動作について説明する。なお、各動作時における空気の流れは、上記参考技術１の場合と同様である。

〈第１動作〉
第１動作中の調湿装置（10）では、第１吸着熱交換器（81）が吸着動作の対象となり、第２吸着熱交換器（82）が再生動作の対象となり、第３吸着熱交換器（83）が冷却動作の対象となる。

第１動作時の冷媒回路（70）では、全ての四方切換弁（76,77）が第１状態に設定される。この状態において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、第２吸着熱交換器（82）と、第２膨張弁（74）と、第３吸着熱交換器（83）と、第１膨張弁（73）と、第１吸着熱交換器（81）とを順に通過し、その後に圧縮機（71）へ吸入される。その際、冷媒回路（70）では、第２吸着熱交換器（82）が凝縮器となり、第３吸着熱交換器（83）及び第１吸着熱交換器（81）が蒸発器となる。

また、第１膨張弁（73）を全開状態に設定すれば、第３吸着熱交換器（83）と第１吸着熱交換器（81）における冷媒蒸発温度が互いに概ね等しくなり、第１膨張弁（73）をやや絞った状態に設定すれば、第３吸着熱交換器（83）での冷媒蒸発温度に比べて第１吸着熱交換器（81）での冷媒蒸発温度が低くなる。

そして、第１吸着熱交換器（81）では第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、第２吸着熱交換器（82）では吸着剤から脱離した水分によって第２空気が加湿され、第３吸着熱交換器（83）では第２吸着熱交換器（82）で加湿された第２空気が冷却される。

〈第２動作〉
第２動作中の調湿装置（10）では、第１吸着熱交換器（81）が冷却動作の対象となり、第２吸着熱交換器（82）が吸着動作の対象となり、第３吸着熱交換器（83）が再生動作の対象となる。

第２動作時の冷媒回路（70）では、第１四方切換弁（76）が第１状態に設定され、第２四方切換弁（77）が第２状態に設定されると共に、第１膨張弁（73）が全開状態に設定される。この状態において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、第１膨張弁（73）と、第３吸着熱交換器（83）と、第２膨張弁（74）と、第２吸着熱交換器（82）と、第１吸着熱交換器（81）とを順に通過し、その後に圧縮機（71）へ吸入される。その際、冷媒回路（70）では、第３吸着熱交換器（83）が凝縮器となり、第２吸着熱交換器（82）及び第１吸着熱交換器（81）が蒸発器となる。

そして、第２吸着熱交換器（82）では第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、第３吸着熱交換器（83）では吸着剤から脱離した水分によって第２空気が加湿され、第１吸着熱交換器（81）では第３吸着熱交換器（83）で加湿された第２空気が冷却される。

〈第３動作〉
第３動作中の調湿装置（10）では、第１吸着熱交換器（81）が再生動作の対象となり、第２吸着熱交換器（82）が冷却動作の対象となり、第３吸着熱交換器（83）が吸着動作の対象となる。

第３動作時の冷媒回路（70）では、第１四方切換弁（76）が第２状態に設定され、第２四方切換弁（77）が第１状態に設定される。この状態において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、第１吸着熱交換器（81）と、第１膨張弁（73）と、第３吸着熱交換器（83）と、第２膨張弁（74）と、第３吸着熱交換器（83）とを順に通過し、その後に圧縮機（71）へ吸入される。その際、冷媒回路（70）では、第１吸着熱交換器（81）が凝縮器となり、第３吸着熱交換器（83）及び第２吸着熱交換器（82）が蒸発器となる。

また、第２膨張弁（74）を全開状態に設定すれば、第３吸着熱交換器（83）と第２吸着熱交換器（82）における冷媒蒸発温度が互いに概ね等しくなり、第２膨張弁（74）をやや絞った状態に設定すれば、第３吸着熱交換器（83）での冷媒蒸発温度に比べて第２吸着熱交換器（82）での冷媒蒸発温度が低くなる。

そして、第３吸着熱交換器（83）では第１空気中の水分が吸着剤に吸着され、第１吸着熱交換器（81）では吸着剤から脱離した水分によって第２空気が加湿され、第２吸着熱交換器（82）では第１吸着熱交換器（81）で加湿された第２空気が冷却される。

《発明の実施形態》
本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、湿度調節した空気を室内へ供給する調湿装置（10）である。

図１７に示すように、本実施形態の調湿装置（10）は、吸着用素子として１つの吸着ロータ（90）を備えている。また、この調湿装置（10）には、吸着側通路（91）と、再生側通路（92）と、冷却側通路（93）とが設けられている。吸着側通路（91）は、その始端と終端とがそれぞれ庫外空間に連通している。再生側通路（92）は、その始端が庫外空間に連通し、その終端が冷却側通路（93）の始端に接続されている。冷却側通路（93）の終端は、室内空間に連通している。

上記吸着ロータ（90）は、円板状に形成されており、その厚み方向へ空気が通過可能となっている。また、吸着ロータ（90）の表面にはゼオライト等の吸着剤が担持されており、吸着ロータ（90）を通過する空気が吸着剤と接触する。吸着ロータ（90）は、吸着側通路（91）と再生側通路（92）と冷却側通路（93）の全てを横断するように配置されている。この吸着ロータ（90）は、それぞれが扇形の３つの領域に区分されており、第１の領域が吸着側通路（91）を、第２の領域が再生側通路（92）を、第３の領域が冷却側通路（93）をそれぞれ横断している。また、吸着ロータ（90）は、その中心軸周りに回転駆動される。吸着ロータ（90）の回転方向において、吸着側通路（91）の隣には冷却側通路（93）が、冷却側通路（93）の隣には再生側通路（92）が、再生側通路（92）の隣には吸着側通路（91）がそれぞれ配置されている。

上記調湿装置（10）には、再生手段として加熱用熱交換器（94）が設けられている。加熱用熱交換器（94）は、再生側通路（92）における吸着ロータ（90）の上流側に配置されている。この加熱用熱交換器（94）には、図示しないが、温水が循環する温水回路が接続されている。そして、加熱用熱交換器（94）は、再生側通路（92）を吸着ロータ（90）へ向かって流れる空気を温水と熱交換させ、この空気を加熱するように構成されている。

−運転動作−
加湿運転中の調湿装置（10）において、吸着側通路（91）へは第１空気としての庫外空気が取り込まれ、再生側通路（92）へは第２空気としての庫外空気が取り込まれる。

吸着側通路（91）へ取り込まれた第１空気は、吸着ロータ（90）のうち吸着側通路（91）を横断する部分を通過する際に吸着剤と接触し、そこに含まれる水分が吸着剤に吸着される。吸着材に水分を奪われた第１空気は、吸着側通路（91）を流れて庫外へ排出される。

再生側通路（92）へ取り込まれた第２空気は、加熱用熱交換器（94）を通過する際に加熱され、その後に吸着ロータ（90）のうち再生側通路（92）を横断する部分を通過する。その際、吸着ロータ（90）の吸着剤が加熱された第２空気と接触し、加熱された吸着剤から脱離した水分が第２空気に付与される。加熱用熱交換器（94）を通過する際に加熱されて吸着ロータ（90）を通過する際に加湿された第２空気は、冷却側通路（93）へ流入する。一方、再生側通路（92）を横断する際に吸着剤が再生された吸着ロータ（90）の部分は、吸着ロータ（90）の回転に伴って吸着側通路（91）へと移動してゆく。

上述したように、冷却側通路（93）へは、再生側通路（92）から第２空気が流入する。また、この冷却側通路（93）へは、吸着側通路（91）を横断する間に水分を吸着した吸着ロータ（90）の部分が、吸着ロータ（90）の回転に伴って移動してくる。冷却側通路（93）を流れる第２空気は、吸着ロータ（90）のうち冷却側通路（93）を横断する部分を通過する。吸着ロータ（90）のうち冷却側通路（93）を横断する部分は、吸着ロータ（90）のうち再生側通路（92）を横断する部分よりも低温となっており、しかも吸着側通路（91）において既に比較的多くの水分を吸着した状態となっている。このため、吸着ロータ（90）のうち冷却側通路（93）を横断する部分を第２空気が通過する際には、第２空気の熱だけが吸着ロータ（90）によって奪われ、第２空気中の水分は殆どあるいは全く奪われない。

−実施形態の効果−
本実施形態の調湿装置（10）では、再生側通路（92）を流れる間に水分と熱を付与された第２空気を、吸着ロータ（90）のうち吸着側通路（91）で水分を吸着した部分が移動してくる冷却側通路（93）へ送り、吸着ロータ（90）のうち冷却側通路（93）を横断する部分を通過させている。このため、吸着ロータ（90）のうち既に水分を吸着している部分を利用することで、水分と熱を付与された第２空気から熱だけを奪い取ることができる。従って、本実施形態によれば、水分と熱を供給された空気をそのまま室内へ供給する従来の場合に比べ、加湿運転中の調湿装置（10）が室内へ供給する第２空気の温度を低下させることができ、調湿装置（10）が第２空気を供給する冷蔵倉庫内の冷却負荷の増大を抑制できる。

《その他の参考技術》
上記参考技術１及び２の調湿装置（10）には、顕熱交換器を追加してもよい。この顕熱交換器は、第１空気として取り込まれた直後の庫内空気と、加湿され冷却されて庫内へ供給される直前の第２空気とを熱交換させる。このような顕熱交換器を追加すれば、換気のために庫内から排出される庫内空気をも第２空気の冷却に利用できる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、空気の湿度調節を行う調湿装置（10）について有用である。

参考技術１における調湿装置の概略斜視図である。 参考技術１における調湿装置の平面図、右側面図、及び左側面図である。 参考技術１の調湿装置における冷媒回路の配管図である。 参考技術１の加湿運転における第１動作中の空気の流れを示す調湿装置の平面図、右側面図、及び左側面図である。 参考技術１の加湿運転における第１動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管図である。 参考技術１の加湿運転における第２動作中の空気の流れを示す調湿装置の平面図、右側面図、及び左側面図である。 参考技術１の加湿運転における第２動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管図である。 参考技術１の加湿運転における第３動作中の空気の流れを示す調湿装置の平面図、右側面図、及び左側面図である。 参考技術１の加湿運転における第３動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管図である。 参考技術１の変形例の加湿運転における第１動作中の空気の流れを示す調湿装置の平面図、右側面図、及び左側面図である。 参考技術１の変形例の加湿運転における第２動作中の空気の流れを示す調湿装置の平面図、右側面図、及び左側面図である。 参考技術１の変形例の加湿運転における第３動作中の空気の流れを示す調湿装置の平面図、右側面図、及び左側面図である。 参考技術２の調湿装置における冷媒回路の配管図である。 参考技術２の加湿運転における第１動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管図である。 参考技術２の加湿運転における第２動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管図である。 参考技術２の加湿運転における第３動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路の配管図である。 実施形態における調湿装置の概略構成図である。

符号の説明

90 吸着ロータ（吸着用素子）
91 吸着側通路
92 再生側通路
93 冷却側通路
94 加熱用熱交換器（再生手段）

Claims (1)

1. 除湿対象の第１空気が流通する吸着側通路（91）と、
   加湿対象の第２空気が流通する再生側通路（92）と、
   上記再生側通路（92）の終端に連続して第２空気が流通する冷却側通路（93）と、
   上記吸着側通路（91）、上記再生側通路（92）、及び上記冷却側通路（93）を横断するように配置されて表面に担持された吸着剤を空気と接触させる吸着用素子（90）と、
   上記吸着用素子（90）のうち上記再生側通路（92）を横断する部分の吸着剤を加熱して再生するための再生手段（94）とを備え、
   上記吸着用素子（90）のうち吸着側通路（91）を横断していた部分が冷却側通路（93）と再生側通路（92）を順に通過してから吸着側通路（91）へ戻るように該吸着用素子（90）を移動させ、上記再生側通路（92）で吸着用素子（90）を通過する際に加湿された後に上記冷却側通路（93）で吸着用素子（90）を通過する際に冷却された第２空気を室内へ供給し、上記吸着側通路（91）で吸着用素子（90）を通過する際に除湿された第１空気を室外へ排出する加湿運転が可能となっている
   ことを特徴とする調湿装置。

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