JP4529318B2 - 除湿デバイスと前記除湿デバイスを使用した冷風発生装置 - Google Patents
除湿デバイスと前記除湿デバイスを使用した冷風発生装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低湿度の空気を供給することによって室内を除湿したり、あるいは衣類を乾燥したりする除湿デバイスや、部分的な冷房が可能で省エネルギーに寄与できる可搬型の除湿・冷風発生デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の除湿デバイスとして、従来、冷却方式のものと吸着方式のものが使用されている。冷却方式のものは、圧縮方式とも呼ばれており、コンプレッサーを用いたヒートポンプの蒸発器によって、空気をその露点温度以下に冷却して結露水を除去して除湿する構成となっている。この構成のものは、約２０〜３０℃付近の中温の空気を除湿する場合に有効なものである。すなわち、低温・低湿時や５０℃以上の高温時には、サイクル動作が厳しくなり、実質的に除湿は困難となるものである。またこの構成のものは、金属製のコンプレッサーや、蒸発器、凝縮器を搭載しているため、重量が重く、かつ運転音が大きいという欠点を有するものである。
【０００３】
また吸着方式のものは、ゼオライトやシリカゲル等の吸着材を担持したハニカムを用いて、空気中の湿気を吸着材により吸着して除湿する構成となっているものである。この構成のものは、繰り返し使用するためには、湿気を吸着した吸着材を再生する、すなわち、吸着した湿気を脱着する必要がある。再生には２通りあり、湿気を吸着する吸湿過程と再生過程を交互に繰り返すバッチ式と、厚肉円盤状のハニカムを回転させて、その一部を加熱して再生する連続式とがある。バッチ式、連続式のいずれを選択するかは、用途、コスト、サイズ、等により決定される。床下乾燥機にはバッチ式が、衣類乾燥や屋内の除湿に使用する除湿機には連続式のものが実用化されている。
【０００４】
図５は、前記除湿機の構成を示す断面図である。この構成のものは、厚肉円盤状のゼオライトが担持されたセラミック製の吸湿性ハニカム５７を、ベルト５８及びモータ５９により回転させながら、送風ファン６０を運転して、室内の空気６６を送風する構成としているものである。つまり、この送風によって室内の空気６６が吸湿性ハニカム５７を通過するときに、前記空気中の水分が吸湿性ハニカム５７に吸着されて乾燥するものである。こうして乾燥した空気６７を、再び室内に送風するようにして、室内の除湿が進行するものである。
【０００５】
このとき、吸湿性ハニカム５７が吸着した水分量が飽和に達する前に、この構成のものは、吸湿性ハニカム５７を再生している。すなわち、加熱器６１とファン６２と吸湿性ハニカム５７の一部と空冷熱交換器６３とからなる再生回路６４を使用している。室内の空気は、空冷熱交換器６３を通過して再生回路６４内の高温・高湿の空気を冷却した後に、吸湿性ハニカム５７を通過する。なお、吸湿性ハニカム５７は、アルミナあるいはシリカ等の無機繊維から構成したセラミックペーパーの平らなものと波状に付形したものとを無機質バインダーで接着して形成したハニカム骨格を有し、このハニカム骨格にゾルの状態でゼオライトやシリカゲル等の吸着材を坦持した後に焼結して構成している。
【０００６】
この構成によって、吸湿性ハニカム５７の一部には、加熱器６１によって加熱された空気が、ファン６２による送風によって接触している。従って、この部分が吸着していた水分は脱着されて水蒸気となる。この水蒸気は、空冷熱交換器６３内で冷却される。冷却によって生じた結露水は、配管６４から除湿水回収容器６５に案内される。
【０００７】
このとき、前記しているように、吸湿性ハニカム５７が駆動モータ５９によって回転駆動されているため、前記吸湿性ハニカム５７の再生部分は時系列的に変化し、円盤状の吸湿性ハニカムの全体が再生されるものである。
【０００８】
また、従来使用されている冷房装置には、コンプレッサーを用いたヒートポンプ（エアコン）や、ペルチェ素子を用いた電子冷凍装置や、水の気化熱を利用した冷風扇、吸着材を用いたデシカント冷房装置等がある。
【０００９】
エアコンは室内全体を冷房する場合に適しており、個別対応の冷風発生デバイスとしてはあまり普及していないのが現状である。その理由として、使い勝手の点で解決すべき課題が多いことが考えられる。すなわち、地球温暖化やオゾン層破壊の恐れのあるフロンを使用している点や、コンプレッサーを搭載しているために、音や振動が大きく、重量が重いという点がある。またエアコンから発生する冷風は、低湿度となっており肌や喉が乾燥するもので、人体に悪影響を与えるという問題も有している。
【００１０】
ペルチェ素子を用いた電子冷凍装置は、価格が高い、また大きさや重量等の面で問題を有しているものである。
【００１１】
また、冷風扇は、水の気化熱を利用して空気に加湿することで冷風を得るものであるが、夏場は湿度がもともと高いために、加湿量が低下して満足すべき冷風感を得ることができない。また、必要以上の加湿はかびなどの発生を助長する等の問題を有している。
【００１２】
また、デシカント冷房の場合には、ゼオライトやシリカゲルなどの吸着材が担持されたハニカムローターを主要部品として使用しており、これを回転させる構成としているものである。このため、機器サイズが大きくなるという問題を有している。
【００１３】
近年、地球環境問題が大いに叫ばれており、省エネルギー性に優れ、人にも優しい個別対応の冷風発生デバイスの登場が熱望されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の除湿デバイスは、ゼオライトやシリカゲル等の吸着材の再生に高温を必要としており、再生に要するエネルギーが大きいという課題を有している。
【００１５】
また、用いた吸着材は、低湿度雰囲気での除湿能力が高い反面、吸着材の自重の３０％程度しか水分を吸着することができない、つまり吸着容量が小さいため、バッチ式としたときには、頻繁に吸湿と再生を繰り返す必要があり、機器に及ぼす熱的ストレスが大きく、信頼性が十分ではないという課題を有するものとなる。
【００１６】
また、連続式の構成としたときには、吸湿性ハニカムを回転させているために、機器のサイズが大きくなるとともに、吸湿と再生のバランスをとった最適な吸湿性ハニカムの回転速度を設定する必要があった。従って、低湿度並びに高湿度空気を除湿するいずれの場合にも除湿量はほぼ一定となるものである。高湿度空気を除湿するためには、さらに吸湿性ハニカムのサイズを大きくして、再生に要するエネルギーを高める必要があるが、実用上サイズの限界があるという課題を有している。
【００１７】
また、冷風扇やデシカント冷房は、水の気化熱を利用しているため、湿気を含んだ冷風を発生することができる。これは、人体にはやさしい冷風といえる。とくに、デシカント冷房は、一旦除湿して得た除湿空気を室外空気で冷却したのちに加湿するため、屋内で使用する場合に湿度上昇が無く、また、室内空気の湿度が高い場合にも十分な冷風が得られる点で優れている。
【００１８】
しかしながら、デシカント冷房の場合には、前述したようなサイズの点や、除湿空気の冷却を室外空気で行うために、持ち運びができないという点や、個別には使用できないという課題を有しているものである。
【００１９】
また冷風扇の場合には、前記したように、夏場には満足すべき冷風感を得ることができない、あるいは、必要以上の加湿が行われたときには、かびなどの発生を助長することになり、屋内の使用には不向きであるという課題を有している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通気性を有し、通気された空気中の水分を吸着し、吸着した水分が移動できる吸湿体と、前記吸湿体を少なくとも２つの送風回路に区分する仕切り板と、前記区分された一方の送風回路を除湿回路としこの除湿回路に送風する送風ファンと、他方の区分された送風回路を再生回路とし、この再生回路に加熱空気を送風する送風ファン及び加熱手段と、前記除湿回路の入り口の室内空気で再生回路を構成する吸湿体の出口の空気を冷却する結露用熱交換器と、除湿回路を構成する吸湿体の出口の空気を再生回路の入り口の空気で冷却する冷却用熱交換器とを構成要件として有している除湿デバイスとしている。
【００２１】
送風された室内の空気は、除湿回路を構成する吸湿体を通過するときに吸湿体によって水分が吸着され、乾燥空気となって室内に吹き出される。このとき、吸着された水分は、再生回路を構成する吸湿体に移動し、再生回路を流れる熱風によって再び水蒸気となる。
【００２２】
この水蒸気を含んだ高湿の空気は、結路用熱交換器に入って外気によって冷却され、結露水が生ずることによって除湿される。
【００２３】
また、除湿回路を出た除湿空気は冷却用熱交換器に入って室内の空気によって冷却され、温度上昇の少ない除湿空気となって室内に送風される。
【００２４】
こうして、吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができる。また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、小型の装置に構成できる。さらに、再生回路の吸湿体出口空気を除湿回路入り口空気で冷却することにより室内空気中の湿気を結露水として除去できるとともに、除湿回路の吸湿体出口空気を再生回路入り口空気で冷却する構成としているので、温度上昇の少ない除湿空気とすることができる。
【００２５】
また、結露水の気化熱を利用して周囲を冷房するものであり、この加湿に必要な水は除湿空気から自己補給でき、水の補給が不要で、無駄な加湿のない冷風発生デバイスともできるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、通気性を有し、通気された空気中の水分を吸着し、吸着した水分が移動できる吸湿体と、前記吸湿体を少なくとも２つの送風回路に区分する仕切り板と、前記区分された一方の送風回路を除湿回路としこの除湿回路に送風する送風ファンと、他方の区分された送風回路を再生回路とし、この再生回路に加熱空気を送風する送風ファン及び加熱手段と、前記除湿回路の入り口の室内空気で再生回路を構成する吸湿体の出口の空気を冷却する結露用熱交換器と、除湿回路を構成する吸湿体の出口の空気を再生回路の入り口の空気で冷却する冷却用熱交換器とを構成要件として有している除湿デバイスとしている。
【００２７】
送風された室内の空気は、除湿回路を構成する吸湿体を通過するときに吸湿体によって水分が吸着され、乾燥空気となって室内に吹き出される。このとき、吸着された水分は、再生回路を構成する吸湿体に移動し、再生回路を流れる熱風によって再び水蒸気となる。
【００２８】
この水蒸気を含んだ高湿の空気は、結路用熱交換器に入って外気によって冷却され、結露水が生ずることによって除湿される。
【００２９】
また、除湿回路を出た除湿空気は冷却用熱交換器に入って室内の空気によって冷却され、温度上昇の少ない除湿空気となって室内に送風される。
【００３０】
こうして、吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができる。また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、小型の装置に構成できる。さらに、再生回路の吸湿体出口空気を除湿回路入り口空気で冷却することにより室内空気中の湿気を結露水として除去できるとともに、除湿回路の吸湿体出口空気を再生回路入り口空気で冷却する構成としているので、温度上昇の少ない除湿空気とすることができる。
【００３１】
また、結露水の気化熱を利用して周囲を冷房するものであり、この加湿に必要な水は除湿空気から自己補給でき、水の補給が不要で、無駄な加湿のない冷風発生デバイスともできるものである。
送風された室内の空気は、除湿回路を構成する吸湿体を通過するときに吸湿体によって水分が吸着され、乾燥空気となって室内に吹き出される。このとき、吸着された水分は、再生回路を構成する吸湿体に移動し、再生回路を流れる熱風によって再び水蒸気となる。
【００３２】
この水蒸気を含んだ高湿の空気は、結路用熱交換器に入って外気によって冷却され、結露水が生ずることによって除湿される。
【００３３】
また、除湿回路を出た除湿空気は冷却用熱交換器に入って室内の空気によって冷却され、温度上昇の少ない除湿空気となって室内に送風される。
【００３４】
こうして、吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができる。また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、小型の装置に構成できる。さらに、再生回路の吸湿体出口空気を除湿回路入り口空気で冷却することにより室内空気中の湿気を結露水として除去できるとともに、除湿回路の吸湿体出口空気を再生回路入り口空気で冷却する構成としているので、温度上昇の少ない除湿空気とすることができる。
【００３５】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に加え、吸湿体は、通気性及び吸液性を有する坦持体と、この担持体に担持した吸水性樹脂と吸湿性を有する無機塩類とを有する構成の除湿デバイスとしている。
【００３６】
吸水性樹脂と吸湿性を有する無機塩類を担持させた吸湿体を使用することによって、吸湿保持できる水分の量を従来のものより多量とでき、また、吸湿した水分の気化が小さいエネルギーで効率的に行え、しかも簡単な構成で装置を小型に形成できるものとなる。
【００３７】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した構成に加え、吸湿体は、少なくとも一部を透湿性と防水性を兼ね備えたシートで被覆した構成の除湿デバイスとしている。
【００３８】
吸湿体を透湿性と防水性シートを兼ね備えたシートで覆うようにしているため、吸湿して生じた無機塩類の水溶液が一部に偏り、その部位で一時的に吸水性樹脂及び坦持体を合わせた吸液量を越えた場合でも、無機塩類の水溶液の溢流を防止できる。また、吸湿体とそれを収納するケーシング材料との接触を回避でき、ケーシング材料の信頼性を高めることができる。
【００３９】
請求項４に記載した発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載した構成に加え、結露用熱交換器は、直交ハニカムで構成した除湿デバイスとしている。
【００４０】
結露用熱交換器を直交ハニカムで構成することによって、簡単な構成で効率的に高湿となった再生空気から除湿ができ、この除湿水を利用して冷房ができる除湿デバイスとしている。
【００４１】
請求項５に記載した発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載した構成に加え、冷却用熱交換器は直交ハニカムで構成した除湿デバイスとしている。
【００４２】
冷却用熱交換器を直交ハニカムで構成することによって、簡単な構成で効率的に除湿空気の温度を下げることができ、室内の温度上昇を防止できる除湿デバイスとしている。
【００４３】
請求項６に記載した発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載した除湿デバイスと、結露用熱交換器で生じた結露水を用いて冷却用熱交換器の出口の空気を加湿する加湿器とを構成要件として有する冷風発生装置としている。
【００４４】
冷却用熱交換器の出口の空気を、結露用熱交換器で生じた結露水を用いて除湿回路の冷却用熱交換器の出口に設けている加湿器で加湿でき、適度な湿気を含んだ肌に優しい冷風を発生できる。
【００４５】
請求項７に記載した発明は、請求項６に記載した構成に加え、加湿器を、上部に結露用熱交換器からの結露水を導入する開口部を有し下端部を閉塞してなる一方の流路と、冷却用熱交換器の出口の空気が通過する他方の流路を有し、前記一方の流路より他方の流路に移動した結露水を用いて加湿できる直交ハニカムで構成した冷風発生装置としている。
【００４６】
加湿器を直交ハニカムで構成することによって、冷却用熱交換器の出口の除湿空気に効率良く加湿を行うことができ、冷房効果を高めた冷風発生装置している。
【００４７】
請求項８に記載した発明は、請求項７に記載した構成に加え、直交ハニカムの結露水導入流路に、水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置した構成の冷風発生装置している。
【００４８】
直交ハニカムの結露水導入流路に、水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置した構成とすることによって、水の気化熱と負の溶解熱の両方を利用した冷房ができる冷風発生装置としている。
【００４９】
請求項９に記載した発明は、請求項７または８に記載した構成に加え、直交ハニカムの結露水流入流路に、吸熱材を坦持した吸水性樹脂を配置した構成の冷風発生装置としている。
【００５０】
直交ハニカムの結露水流入流路に吸熱材を坦持した吸水性樹脂を配置した構成とすることによって、吸熱材を安定に分散保持でき、特性の安定した冷風発生装置とできる。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例の除湿デバイスの構成を示す説明図である。また図２は、この除湿デバイスに使用している吸湿体の構成を示す断面図で、図１に示しているＸ方向から見た正面図である。
【００５２】
すなわち、本実施例の除湿デバイス１は、送風フアン２によって吸気した室内の空気３を、除湿側吸湿体４ａを通過させることによって除湿して、乾燥した空気５を冷却用熱交換器６で冷却して再び室内に送風する循環を行って、室内を乾燥する構成としているものである。この除湿側の空気回路を除湿回路７としている。
【００５３】
また、前記除湿回路７の上部は再生回路１４となっている。再生回路１４は、加熱器８と、再生用送風ファン９と、前記除湿側吸湿体４ａと一体となっている再生側吸湿体４ｂによって構成している。すなわち、加熱器８に通電して発生するジュール熱によって高温となった空気を再生用送風ファン９の送風によって再生側吸湿体４ｂ中を通過させているものである。
【００５４】
このとき、前記除湿側吸湿体４ａでは、送風ファン２が送風した室内の空気中の水分を吸着しており、また吸着した水分が前記再生側吸着体４ｂに拡散されている。従って、前記高温となった空気は、この再生側吸着体４ｂに拡散した水分を気化して水蒸気とするものである。このため、再生回路１４には高湿の空気が流れる。
【００５５】
再生側の吸湿体４ｂを出た高湿高温の空気１０は結露用熱交換器１１で、前記送風ファン２が送風する室内の空気３が有する熱量と熱交換されて、冷却される。このため、高湿高温空気１０中の水分は、結露水１２となって結露水収納容器１３中に貯液される。
【００５６】
ここで用いた除湿側吸湿体４ａと再生側吸着体４ｂとは、図２に示しているように１つの吸湿体４によって構成している。本実施例では吸湿体４は、ハニカム体によって構成している。すなわち吸湿体４は、例えば、セラミックハニカムを使用した担持体２０の骨格に、吸水性樹脂２１の溶液を所定量坦持し、乾燥させた後に、塩化カルシウムまたは塩化リチウム等の吸湿性を有する無機塩類２２の水溶液を所定量坦持し、乾燥して作製している。こうして作成された吸湿体４は、担持体２０の周囲に吸水性樹脂２１の皮膜が形成されており、この吸水性樹脂２１の皮膜中に無機塩類２２が保持された形となっている。この吸湿体４を除湿回路７と再生回路１４に渡って配置している。この除湿回路側の吸湿体を、前記しているように除湿側吸湿体４ａとしており、再生回路側の吸湿体を再生側吸湿体４ｂと称しているものである。
【００５７】
除湿側吸湿体４ａと再生側吸湿体４ｂは、仕切板２３によって仕切られている。仕切板２３は、その幅を坦持体２０としたハニカム体の波形形状のピッチ以上とした設定としている。従って除湿側吸湿体４ａと再生側吸湿体４ｂとは仕切板２３によって区分けされており、両回路の空気の混合は生じない。
【００５８】
前記吸水性樹脂２１として本実施例では、ポリＮ−ビニルアセトアミドまたはポリビニルアルコール系重合体またはポリアルキレンオキサイド系重合体を単独、もしくは組み合わせて用いているものである。
【００５９】
また本実施例では、吸湿体４は、少なくとも一部を透湿性と防水性を兼ね備えたシートで被覆している。本実施例では、このシートとして、テフロンの多孔質フィルムあるいはシリコン樹脂を表面に塗布したプラスチックフィルムを使用している。
【００６０】
以下、本実施例の動作について説明する。送風ファン２の運転によって、室内の空気３が除湿側吸湿体４ａに接触すると、除湿側吸湿体４ａは、空気中に含まれている水分を吸着する。すなわち、除湿側吸着体４ａは吸水性樹脂２１と無機塩類２２を有しているものである。
【００６１】
これまで、吸湿性の強い材料として、ゼオライトやシリカゲル等の吸着材や塩化カルシウムや塩化リチウム等の無機塩類が知られている。無機塩類は吸着材に比べて吸湿容量が大きく、この特長を生かして押入などの乾燥剤として実用化されている。しかしながら、除湿デバイスとして用いる場合には、無機塩類が吸湿して液体となる潮解性、及び種々の水和塩タイプの結晶形態をとることによる体積変化が大きな短所となり、過去に実用化された経緯があるものの現在では吸着材に取って代わられている。
【００６２】
発明者らは、鋭意研究の結果、無機塩類の潮解性を解決するために本実施例で使用している吸水性樹脂２１が有効であり、無機塩類２２と吸水性樹脂２１とを組み合わせることで吸湿性能が高く、潮解性・体積変化の短所を克服できることを見出しているものである。
【００６３】
吸着材と無機塩類の材料単独での吸湿性能は、吸湿速度はほぼ同じであり、吸湿容量は吸着材が自重の３０％程度であるのに対して、本実施例で使用している無機塩類２２は自重の２００〜３００％にも達している。また、再生時の温度は、ゼオライトが１５０℃以上、シリカゲルが１２０〜１３０℃であるのに対して、本実施例で使用している無機塩類２２は約１１０℃である。すなわち、本実施例で使用している無機塩類２２がもっとも再生が容易である。また、この無機塩類２２と吸水性樹脂２１を組み合わせた場合においても、無機塩類２２の特性は維持できるものである。
【００６４】
無機塩類２２の水溶液を吸液できる吸水性樹脂２１として、ポリＮ−ビニルアセトアミド、ポリビニルアルコール系重合体、ポリアルキレンオキサイド系重合体が好ましい。これらの吸水性樹脂２１は自重の１０倍以上の吸液性を有している。また、無機塩類２２としては、アルカリ金属・アルカリ土類金属とハロゲン元素とを組み合わせた化合物が吸湿性能が高く好ましい。具体的には、塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、臭化カルシウム、臭化リチウム等を単独で、または組み合わせて用いることができる。
【００６５】
この結果、吸湿体４ａを通過した空気は空気中の水分が吸着されて、乾燥空気５となる。この乾燥空気５は冷却熱交換器６に入る。冷却用熱交換器６は、前記乾燥空気が通過する通風路と、再生用送風ファン９が吸気、送風する外気が通過する通風路とを有するハニカム体によって構成している。本実施例では、このハニカム体は、前記２つの通風路が直交する構成の直交型ハニカム体を使用しているものである。従って、前記乾燥空気５は、再生用送風ファン９が送風する外気３０によって冷却され、殆ど室温となって室内に送風される。
【００６６】
この結果、乾燥空気５の送風によって室内の温度が高まることはないものである。
【００６７】
このように本実施例では、送風ファン２が送風する室内の空気３が、除湿されて、乾燥空気５となって室内に送風される循環を繰り返すことによって、室内の除湿（乾燥）は進行する。
【００６８】
このとき吸湿体４ａが吸着した水分は、無機塩類２２の水溶液となっており、無機塩類２２の吸着容量を超えた分が、担持体２０の骨格を伝って、再生側吸湿体４ｂに拡散する。
【００６９】
再生側吸湿体４ｂは、図２に示しているように、波形の送風経路を有しており、この送風経路には加熱器８によって加熱された空気が、再生用送風ファン９によって送風されてる。このため、前記再生側吸湿体４ｂに拡散した水分は、気化して担持体２０から脱着し、水蒸気となる。従って、再生側吸湿体４ｂを通過する空気は、この水蒸気によって高温高湿の空気となっている。
【００７０】
この高温高湿の空気１０は、再生用送風ファン９の送風によって、結露用熱交換器１１に送風される。結路用熱交換器１１は、前記高温高湿の空気１０が通過する通風路と、送風ファン２が吸気、送風する室内の空気３が通過する通風路とを有するハニカム体によって構成している。本実施例では、このハニカム体は、前記２つの通風路が直交する構成の直交型ハニカム体を使用しているものである。従って、高温高湿の空気１０は、室内の空気３によってその露点温度以下に冷却される。この結果、高温高湿の空気１０が有している水分は、結露して水滴１２となる。この水滴１２は、除湿水収納容器１３に貯液される。
【００７１】
このとき、本実施例で使用している無機塩類２２は、前記説明のように、飽和吸着容量を超えた水分を担持体２０に放出している。この水分は坦持体２０・吸水性樹脂２１によって、再生側吸湿体４ｂへ拡散してゆく。この吸着水分の放出によって、無機塩類２０の吸着能力は回復する。
【００７２】
このようにして、除湿側吸湿体４ａ側では除湿が、再生側吸湿体４ｂでは再生が連続的に行われるものである。
【００７３】
発明者らは、厚み７５ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍ、除湿・再生分割比７：３の吸湿体仕様とすることによって、現行の衣類乾燥機の除湿量と同等の除湿量（２５０ｇ／ｈ）とすることができることを確認している。
【００７４】
なお、前記実施例では除湿側吸湿体４ａを２つに分割した例を示したが、再生側吸湿体４ｂを２つに分割しても良いことは言うまでもない。なお、実施例においては、吸湿体４を垂直に配置したが、水平に配置しても良いことは言うまでもない。また、坦持体としてハニカム体を用いたが、繊維体を用いても良い。さらに、吸湿体４のケーシング材料との接触部に透湿性・防水性シートで被覆してケーシング材料の腐食を防止して安全性を高めることができる。
【００７５】
以上のように本実施例によれば、吸湿体４として、ハニカム体を担持体２０として用い、吸水性樹脂２１と無機塩類２２とをこの担持体２０に担持させた構成として、吸湿体４が吸湿保持できる水分の量を従来よりも多量とでき、また、吸湿した水分の気化が小さいエネルギーで効率的に行え、しかも簡単な構成で装置を小型に形成でき、また、吸湿と再生とを同時で行うことができ、特に再生のサイクルが必要ではなく熱的ストレスが小さいため、十分な信頼性を有する除湿デバイスを実現できるものとなっている。
【００７６】
また本実施例では、除湿水収納容器１３を使用している。除湿水収納容器１３内には、室内の空気３から除湿された水滴１２が収容されている。この除湿水は、周囲から気化熱を奪って気化するものである。すなわち、本実施例の構成したときには、除湿水の気化熱を利用して冷房ができるものである。しかもこの冷房に必要な水は、除湿部から自己補給できるものであり、水の補給が不要で、無駄な加湿のないものとなっている。
【００７７】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について説明する。図３は、本実施例の冷風発生装置の構成を示す説明図である。本実施例は図１で説明した構成に、加湿器２５を加えた構成としているものである。
【００７８】
加湿器２５は、乾燥空気２７を結露水１２で加湿するもので、図４に示した構成となっている。図４は、本実施例の加湿器２５の構成を示す斜視図である。本実施例の加湿器２５は、例えば親水性を有するセラミック製の直交ハニカムによって構成している。すなわち、１つの流路は、上部に配置している結露用熱交換器１１が発生する結露水１２が流入する流路２６となっている。この流路２６は、上部が開口部となっており、下端部は閉塞されている。また前記流路２６に直交する形で設けている流路２８は、冷却用熱交換器６の出口の空気２７が通過する。
【００７９】
この構成とすることによって、加湿器２５は、冷却用熱交換器６の出口の除湿空気２７を加湿できるものである。従って、本実施例によれば、冷房効果を高めた冷風発生装置を提供できる。
【００８０】
このとき、特に図示していないが、加湿器２５の結露水導入流路に水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置する構成とすることができる。この構成とした場合には、前記吸熱材の負の溶解熱と、水の気化熱の両方を利用でき、より効果的な冷風発生装置とすることができる。
【００８１】
前記吸熱材としては、塩化カルシウム６水塩、硫酸ナトリウム１０水塩、酢酸ナトリウム３水塩等の無機・有機水和塩、及びエリスリトールなどの糖アルコールを用いることができる。
【００８２】
また、こうした吸熱材を坦持した吸水性樹脂を加湿器２５の結露水流入流路に配置することで、吸熱材を吸水性樹脂中に分散保持して安定した冷熱発生を実現できる。吸水性樹脂としては、ポリＮ−ビニルアセトアミド、熱可塑性ポリウレタン、ポリビニルアルコール重合体、ポリアルキレンオキサイド系重合体を単独、もしくは組み合わせて用いることができる。これらはいずれも無機塩類水溶液に対して優れた吸液性を有している。熱可塑性ポリウレタン、ポリビニルアルコール重合体、ポリアルキレンオキサイド系重合体は、メタノール等の溶媒に可溶で、坦持体に坦持したり、また熱可塑性を有しているので種々の形状に加工することもできる。一方、ポリＮ−ビニルアセトアミドは不溶であるので、これを粉砕してバインダーとともに用いることができる。なお、吸水性樹脂の種類により無機塩類水溶液の吸液量が異なることは言うまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、通気性を有し、通気された空気中の水分を吸着し、吸着した水分が移動できる吸湿体と、前記吸湿体を少なくとも２つの送風回路に区分する仕切り板と、前記区分された一方の送風回路を除湿回路としこの除湿回路に送風する送風ファンと、他方の区分された送風回路を再生回路とし、この再生回路に加熱空気を送風する送風ファン及び加熱手段と、前記除湿回路の入り口の室内空気で再生回路を構成する吸湿体の出口の空気を冷却する結露用熱交換器と、除湿回路を構成する吸湿体の出口の空気を再生回路の入り口の空気で冷却する冷却用熱交換器とを有する構成として、従来のような吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができ、また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、また、温度上昇の少ない除湿空気とした小型の装置とした除湿デバイスを実現するものである。
【００８４】
請求項２に記載した発明は、吸湿体は、通気性及び吸液性を有する坦持体と、この担持体に担持した吸水性樹脂と吸湿性を有する無機塩類とを有する構成として、吸湿保持できる水分の量を従来のものより多量とでき、また、吸湿した水分の気化が小さいエネルギーで効率的に行え、しかも簡単な構成で装置を小型に形成できる除湿デバイスを実現するものである。
【００８５】
請求項３に記載した発明は、吸湿体は、少なくとも一部を透湿性と防水性を兼ね備えたシートで被覆してなる構成として、一時的に吸水性樹脂及び坦持体を合わせた吸液量を越えた場合でも、無機塩類の水溶液の溢流を防止でき、吸湿体とそれを収納するケーシング材料との接触を回避でき、ケーシング材料の信頼性を高めることができる除湿デバイスを実現するものである。。
【００８６】
請求項４に記載した発明は、結露用熱交換器は、直交ハニカムで構成して、簡単な構成で効率的に高湿となった再生空気から除湿ができ、この除湿水を利用して冷房ができる除湿デバイスを実現するものである。
【００８７】
請求項５に記載した発明は、冷却用熱交換器は、直交ハニカムで構成して、簡単な構成で効率的に除湿空気の温度を下げることができ、室内の温度上昇を防止できる除湿デバイスを実現するものである。
【００８８】
請求項６に記載した発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載した除湿デバイスと、結露用熱交換器で生じた結露水を用いて冷却用熱交換器の出口の空気を加湿する加湿器とを有する構成として、適度な湿気を含んだ肌に優しい冷風を発生できる冷風発生装置を実現するものである。
【００８９】
請求項７に記載した発明は、加湿器は、上部に結露用熱交換器からの結露水を導入する開口部を有し下端部を閉塞してなる一方の流路と、冷却用熱交換器の出口の空気が通過する他方の流路を有し、前記一方の流路より他方の流路に移動した結露水を用いて加湿できる直交ハニカムで構成して、除湿空気に効率良く加湿を行うことができ、冷房効果を高めた冷風発生装置を実現するものである。
【００９０】
請求項８に記載した発明は、直交ハニカムの結露水導入流路に、水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置した構成として、水の気化熱と負の溶解熱の両方を利用した冷房ができる冷風発生装置を実現するものである。
【００９１】
請求項９に記載した発明は、直交ハニカムの結露水流入流路に、吸熱材を坦持した吸水性樹脂を配置した構成として、吸熱材を安定に分散保持でき、特性の安定した冷風発生装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である除湿デバイスの構成を示す説明図
【図２】同、吸湿体の構成を示す正面図
【図３】本発明の第２の実施例である冷風発生装置の構成を示す断面図
【図４】同、加湿器の構成を示す斜視図
【図５】従来の除湿デバイスの構成を示す説明図
【符号の説明】
４ 吸湿体
４ａ 除湿側吸湿体
４ｂ 再生側吸湿体
６ 冷却用熱交換器
７ 除湿回路
８ 加熱器
１１ 結露用熱交換器
１４ 再生回路
２０ 坦持体
２１ 吸水性樹脂
２２ 無機塩類
２３ 仕切板
２５ 加湿器
【発明の属する技術分野】
本発明は、低湿度の空気を供給することによって室内を除湿したり、あるいは衣類を乾燥したりする除湿デバイスや、部分的な冷房が可能で省エネルギーに寄与できる可搬型の除湿・冷風発生デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の除湿デバイスとして、従来、冷却方式のものと吸着方式のものが使用されている。冷却方式のものは、圧縮方式とも呼ばれており、コンプレッサーを用いたヒートポンプの蒸発器によって、空気をその露点温度以下に冷却して結露水を除去して除湿する構成となっている。この構成のものは、約２０〜３０℃付近の中温の空気を除湿する場合に有効なものである。すなわち、低温・低湿時や５０℃以上の高温時には、サイクル動作が厳しくなり、実質的に除湿は困難となるものである。またこの構成のものは、金属製のコンプレッサーや、蒸発器、凝縮器を搭載しているため、重量が重く、かつ運転音が大きいという欠点を有するものである。
【０００３】
また吸着方式のものは、ゼオライトやシリカゲル等の吸着材を担持したハニカムを用いて、空気中の湿気を吸着材により吸着して除湿する構成となっているものである。この構成のものは、繰り返し使用するためには、湿気を吸着した吸着材を再生する、すなわち、吸着した湿気を脱着する必要がある。再生には２通りあり、湿気を吸着する吸湿過程と再生過程を交互に繰り返すバッチ式と、厚肉円盤状のハニカムを回転させて、その一部を加熱して再生する連続式とがある。バッチ式、連続式のいずれを選択するかは、用途、コスト、サイズ、等により決定される。床下乾燥機にはバッチ式が、衣類乾燥や屋内の除湿に使用する除湿機には連続式のものが実用化されている。
【０００４】
図５は、前記除湿機の構成を示す断面図である。この構成のものは、厚肉円盤状のゼオライトが担持されたセラミック製の吸湿性ハニカム５７を、ベルト５８及びモータ５９により回転させながら、送風ファン６０を運転して、室内の空気６６を送風する構成としているものである。つまり、この送風によって室内の空気６６が吸湿性ハニカム５７を通過するときに、前記空気中の水分が吸湿性ハニカム５７に吸着されて乾燥するものである。こうして乾燥した空気６７を、再び室内に送風するようにして、室内の除湿が進行するものである。
【０００５】
このとき、吸湿性ハニカム５７が吸着した水分量が飽和に達する前に、この構成のものは、吸湿性ハニカム５７を再生している。すなわち、加熱器６１とファン６２と吸湿性ハニカム５７の一部と空冷熱交換器６３とからなる再生回路６４を使用している。室内の空気は、空冷熱交換器６３を通過して再生回路６４内の高温・高湿の空気を冷却した後に、吸湿性ハニカム５７を通過する。なお、吸湿性ハニカム５７は、アルミナあるいはシリカ等の無機繊維から構成したセラミックペーパーの平らなものと波状に付形したものとを無機質バインダーで接着して形成したハニカム骨格を有し、このハニカム骨格にゾルの状態でゼオライトやシリカゲル等の吸着材を坦持した後に焼結して構成している。
【０００６】
この構成によって、吸湿性ハニカム５７の一部には、加熱器６１によって加熱された空気が、ファン６２による送風によって接触している。従って、この部分が吸着していた水分は脱着されて水蒸気となる。この水蒸気は、空冷熱交換器６３内で冷却される。冷却によって生じた結露水は、配管６４から除湿水回収容器６５に案内される。
【０００７】
このとき、前記しているように、吸湿性ハニカム５７が駆動モータ５９によって回転駆動されているため、前記吸湿性ハニカム５７の再生部分は時系列的に変化し、円盤状の吸湿性ハニカムの全体が再生されるものである。
【０００８】
また、従来使用されている冷房装置には、コンプレッサーを用いたヒートポンプ（エアコン）や、ペルチェ素子を用いた電子冷凍装置や、水の気化熱を利用した冷風扇、吸着材を用いたデシカント冷房装置等がある。
【０００９】
エアコンは室内全体を冷房する場合に適しており、個別対応の冷風発生デバイスとしてはあまり普及していないのが現状である。その理由として、使い勝手の点で解決すべき課題が多いことが考えられる。すなわち、地球温暖化やオゾン層破壊の恐れのあるフロンを使用している点や、コンプレッサーを搭載しているために、音や振動が大きく、重量が重いという点がある。またエアコンから発生する冷風は、低湿度となっており肌や喉が乾燥するもので、人体に悪影響を与えるという問題も有している。
【００１０】
ペルチェ素子を用いた電子冷凍装置は、価格が高い、また大きさや重量等の面で問題を有しているものである。
【００１１】
また、冷風扇は、水の気化熱を利用して空気に加湿することで冷風を得るものであるが、夏場は湿度がもともと高いために、加湿量が低下して満足すべき冷風感を得ることができない。また、必要以上の加湿はかびなどの発生を助長する等の問題を有している。
【００１２】
また、デシカント冷房の場合には、ゼオライトやシリカゲルなどの吸着材が担持されたハニカムローターを主要部品として使用しており、これを回転させる構成としているものである。このため、機器サイズが大きくなるという問題を有している。
【００１３】
近年、地球環境問題が大いに叫ばれており、省エネルギー性に優れ、人にも優しい個別対応の冷風発生デバイスの登場が熱望されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の除湿デバイスは、ゼオライトやシリカゲル等の吸着材の再生に高温を必要としており、再生に要するエネルギーが大きいという課題を有している。
【００１５】
また、用いた吸着材は、低湿度雰囲気での除湿能力が高い反面、吸着材の自重の３０％程度しか水分を吸着することができない、つまり吸着容量が小さいため、バッチ式としたときには、頻繁に吸湿と再生を繰り返す必要があり、機器に及ぼす熱的ストレスが大きく、信頼性が十分ではないという課題を有するものとなる。
【００１６】
また、連続式の構成としたときには、吸湿性ハニカムを回転させているために、機器のサイズが大きくなるとともに、吸湿と再生のバランスをとった最適な吸湿性ハニカムの回転速度を設定する必要があった。従って、低湿度並びに高湿度空気を除湿するいずれの場合にも除湿量はほぼ一定となるものである。高湿度空気を除湿するためには、さらに吸湿性ハニカムのサイズを大きくして、再生に要するエネルギーを高める必要があるが、実用上サイズの限界があるという課題を有している。
【００１７】
また、冷風扇やデシカント冷房は、水の気化熱を利用しているため、湿気を含んだ冷風を発生することができる。これは、人体にはやさしい冷風といえる。とくに、デシカント冷房は、一旦除湿して得た除湿空気を室外空気で冷却したのちに加湿するため、屋内で使用する場合に湿度上昇が無く、また、室内空気の湿度が高い場合にも十分な冷風が得られる点で優れている。
【００１８】
しかしながら、デシカント冷房の場合には、前述したようなサイズの点や、除湿空気の冷却を室外空気で行うために、持ち運びができないという点や、個別には使用できないという課題を有しているものである。
【００１９】
また冷風扇の場合には、前記したように、夏場には満足すべき冷風感を得ることができない、あるいは、必要以上の加湿が行われたときには、かびなどの発生を助長することになり、屋内の使用には不向きであるという課題を有している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通気性を有し、通気された空気中の水分を吸着し、吸着した水分が移動できる吸湿体と、前記吸湿体を少なくとも２つの送風回路に区分する仕切り板と、前記区分された一方の送風回路を除湿回路としこの除湿回路に送風する送風ファンと、他方の区分された送風回路を再生回路とし、この再生回路に加熱空気を送風する送風ファン及び加熱手段と、前記除湿回路の入り口の室内空気で再生回路を構成する吸湿体の出口の空気を冷却する結露用熱交換器と、除湿回路を構成する吸湿体の出口の空気を再生回路の入り口の空気で冷却する冷却用熱交換器とを構成要件として有している除湿デバイスとしている。
【００２１】
送風された室内の空気は、除湿回路を構成する吸湿体を通過するときに吸湿体によって水分が吸着され、乾燥空気となって室内に吹き出される。このとき、吸着された水分は、再生回路を構成する吸湿体に移動し、再生回路を流れる熱風によって再び水蒸気となる。
【００２２】
この水蒸気を含んだ高湿の空気は、結路用熱交換器に入って外気によって冷却され、結露水が生ずることによって除湿される。
【００２３】
また、除湿回路を出た除湿空気は冷却用熱交換器に入って室内の空気によって冷却され、温度上昇の少ない除湿空気となって室内に送風される。
【００２４】
こうして、吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができる。また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、小型の装置に構成できる。さらに、再生回路の吸湿体出口空気を除湿回路入り口空気で冷却することにより室内空気中の湿気を結露水として除去できるとともに、除湿回路の吸湿体出口空気を再生回路入り口空気で冷却する構成としているので、温度上昇の少ない除湿空気とすることができる。
【００２５】
また、結露水の気化熱を利用して周囲を冷房するものであり、この加湿に必要な水は除湿空気から自己補給でき、水の補給が不要で、無駄な加湿のない冷風発生デバイスともできるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、通気性を有し、通気された空気中の水分を吸着し、吸着した水分が移動できる吸湿体と、前記吸湿体を少なくとも２つの送風回路に区分する仕切り板と、前記区分された一方の送風回路を除湿回路としこの除湿回路に送風する送風ファンと、他方の区分された送風回路を再生回路とし、この再生回路に加熱空気を送風する送風ファン及び加熱手段と、前記除湿回路の入り口の室内空気で再生回路を構成する吸湿体の出口の空気を冷却する結露用熱交換器と、除湿回路を構成する吸湿体の出口の空気を再生回路の入り口の空気で冷却する冷却用熱交換器とを構成要件として有している除湿デバイスとしている。
【００２７】
送風された室内の空気は、除湿回路を構成する吸湿体を通過するときに吸湿体によって水分が吸着され、乾燥空気となって室内に吹き出される。このとき、吸着された水分は、再生回路を構成する吸湿体に移動し、再生回路を流れる熱風によって再び水蒸気となる。
【００２８】
この水蒸気を含んだ高湿の空気は、結路用熱交換器に入って外気によって冷却され、結露水が生ずることによって除湿される。
【００２９】
また、除湿回路を出た除湿空気は冷却用熱交換器に入って室内の空気によって冷却され、温度上昇の少ない除湿空気となって室内に送風される。
【００３０】
こうして、吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができる。また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、小型の装置に構成できる。さらに、再生回路の吸湿体出口空気を除湿回路入り口空気で冷却することにより室内空気中の湿気を結露水として除去できるとともに、除湿回路の吸湿体出口空気を再生回路入り口空気で冷却する構成としているので、温度上昇の少ない除湿空気とすることができる。
【００３１】
また、結露水の気化熱を利用して周囲を冷房するものであり、この加湿に必要な水は除湿空気から自己補給でき、水の補給が不要で、無駄な加湿のない冷風発生デバイスともできるものである。
送風された室内の空気は、除湿回路を構成する吸湿体を通過するときに吸湿体によって水分が吸着され、乾燥空気となって室内に吹き出される。このとき、吸着された水分は、再生回路を構成する吸湿体に移動し、再生回路を流れる熱風によって再び水蒸気となる。
【００３２】
この水蒸気を含んだ高湿の空気は、結路用熱交換器に入って外気によって冷却され、結露水が生ずることによって除湿される。
【００３３】
また、除湿回路を出た除湿空気は冷却用熱交換器に入って室内の空気によって冷却され、温度上昇の少ない除湿空気となって室内に送風される。
【００３４】
こうして、吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができる。また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、小型の装置に構成できる。さらに、再生回路の吸湿体出口空気を除湿回路入り口空気で冷却することにより室内空気中の湿気を結露水として除去できるとともに、除湿回路の吸湿体出口空気を再生回路入り口空気で冷却する構成としているので、温度上昇の少ない除湿空気とすることができる。
【００３５】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に加え、吸湿体は、通気性及び吸液性を有する坦持体と、この担持体に担持した吸水性樹脂と吸湿性を有する無機塩類とを有する構成の除湿デバイスとしている。
【００３６】
吸水性樹脂と吸湿性を有する無機塩類を担持させた吸湿体を使用することによって、吸湿保持できる水分の量を従来のものより多量とでき、また、吸湿した水分の気化が小さいエネルギーで効率的に行え、しかも簡単な構成で装置を小型に形成できるものとなる。
【００３７】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した構成に加え、吸湿体は、少なくとも一部を透湿性と防水性を兼ね備えたシートで被覆した構成の除湿デバイスとしている。
【００３８】
吸湿体を透湿性と防水性シートを兼ね備えたシートで覆うようにしているため、吸湿して生じた無機塩類の水溶液が一部に偏り、その部位で一時的に吸水性樹脂及び坦持体を合わせた吸液量を越えた場合でも、無機塩類の水溶液の溢流を防止できる。また、吸湿体とそれを収納するケーシング材料との接触を回避でき、ケーシング材料の信頼性を高めることができる。
【００３９】
請求項４に記載した発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載した構成に加え、結露用熱交換器は、直交ハニカムで構成した除湿デバイスとしている。
【００４０】
結露用熱交換器を直交ハニカムで構成することによって、簡単な構成で効率的に高湿となった再生空気から除湿ができ、この除湿水を利用して冷房ができる除湿デバイスとしている。
【００４１】
請求項５に記載した発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載した構成に加え、冷却用熱交換器は直交ハニカムで構成した除湿デバイスとしている。
【００４２】
冷却用熱交換器を直交ハニカムで構成することによって、簡単な構成で効率的に除湿空気の温度を下げることができ、室内の温度上昇を防止できる除湿デバイスとしている。
【００４３】
請求項６に記載した発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載した除湿デバイスと、結露用熱交換器で生じた結露水を用いて冷却用熱交換器の出口の空気を加湿する加湿器とを構成要件として有する冷風発生装置としている。
【００４４】
冷却用熱交換器の出口の空気を、結露用熱交換器で生じた結露水を用いて除湿回路の冷却用熱交換器の出口に設けている加湿器で加湿でき、適度な湿気を含んだ肌に優しい冷風を発生できる。
【００４５】
請求項７に記載した発明は、請求項６に記載した構成に加え、加湿器を、上部に結露用熱交換器からの結露水を導入する開口部を有し下端部を閉塞してなる一方の流路と、冷却用熱交換器の出口の空気が通過する他方の流路を有し、前記一方の流路より他方の流路に移動した結露水を用いて加湿できる直交ハニカムで構成した冷風発生装置としている。
【００４６】
加湿器を直交ハニカムで構成することによって、冷却用熱交換器の出口の除湿空気に効率良く加湿を行うことができ、冷房効果を高めた冷風発生装置している。
【００４７】
請求項８に記載した発明は、請求項７に記載した構成に加え、直交ハニカムの結露水導入流路に、水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置した構成の冷風発生装置している。
【００４８】
直交ハニカムの結露水導入流路に、水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置した構成とすることによって、水の気化熱と負の溶解熱の両方を利用した冷房ができる冷風発生装置としている。
【００４９】
請求項９に記載した発明は、請求項７または８に記載した構成に加え、直交ハニカムの結露水流入流路に、吸熱材を坦持した吸水性樹脂を配置した構成の冷風発生装置としている。
【００５０】
直交ハニカムの結露水流入流路に吸熱材を坦持した吸水性樹脂を配置した構成とすることによって、吸熱材を安定に分散保持でき、特性の安定した冷風発生装置とできる。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例の除湿デバイスの構成を示す説明図である。また図２は、この除湿デバイスに使用している吸湿体の構成を示す断面図で、図１に示しているＸ方向から見た正面図である。
【００５２】
すなわち、本実施例の除湿デバイス１は、送風フアン２によって吸気した室内の空気３を、除湿側吸湿体４ａを通過させることによって除湿して、乾燥した空気５を冷却用熱交換器６で冷却して再び室内に送風する循環を行って、室内を乾燥する構成としているものである。この除湿側の空気回路を除湿回路７としている。
【００５３】
また、前記除湿回路７の上部は再生回路１４となっている。再生回路１４は、加熱器８と、再生用送風ファン９と、前記除湿側吸湿体４ａと一体となっている再生側吸湿体４ｂによって構成している。すなわち、加熱器８に通電して発生するジュール熱によって高温となった空気を再生用送風ファン９の送風によって再生側吸湿体４ｂ中を通過させているものである。
【００５４】
このとき、前記除湿側吸湿体４ａでは、送風ファン２が送風した室内の空気中の水分を吸着しており、また吸着した水分が前記再生側吸着体４ｂに拡散されている。従って、前記高温となった空気は、この再生側吸着体４ｂに拡散した水分を気化して水蒸気とするものである。このため、再生回路１４には高湿の空気が流れる。
【００５５】
再生側の吸湿体４ｂを出た高湿高温の空気１０は結露用熱交換器１１で、前記送風ファン２が送風する室内の空気３が有する熱量と熱交換されて、冷却される。このため、高湿高温空気１０中の水分は、結露水１２となって結露水収納容器１３中に貯液される。
【００５６】
ここで用いた除湿側吸湿体４ａと再生側吸着体４ｂとは、図２に示しているように１つの吸湿体４によって構成している。本実施例では吸湿体４は、ハニカム体によって構成している。すなわち吸湿体４は、例えば、セラミックハニカムを使用した担持体２０の骨格に、吸水性樹脂２１の溶液を所定量坦持し、乾燥させた後に、塩化カルシウムまたは塩化リチウム等の吸湿性を有する無機塩類２２の水溶液を所定量坦持し、乾燥して作製している。こうして作成された吸湿体４は、担持体２０の周囲に吸水性樹脂２１の皮膜が形成されており、この吸水性樹脂２１の皮膜中に無機塩類２２が保持された形となっている。この吸湿体４を除湿回路７と再生回路１４に渡って配置している。この除湿回路側の吸湿体を、前記しているように除湿側吸湿体４ａとしており、再生回路側の吸湿体を再生側吸湿体４ｂと称しているものである。
【００５７】
除湿側吸湿体４ａと再生側吸湿体４ｂは、仕切板２３によって仕切られている。仕切板２３は、その幅を坦持体２０としたハニカム体の波形形状のピッチ以上とした設定としている。従って除湿側吸湿体４ａと再生側吸湿体４ｂとは仕切板２３によって区分けされており、両回路の空気の混合は生じない。
【００５８】
前記吸水性樹脂２１として本実施例では、ポリＮ−ビニルアセトアミドまたはポリビニルアルコール系重合体またはポリアルキレンオキサイド系重合体を単独、もしくは組み合わせて用いているものである。
【００５９】
また本実施例では、吸湿体４は、少なくとも一部を透湿性と防水性を兼ね備えたシートで被覆している。本実施例では、このシートとして、テフロンの多孔質フィルムあるいはシリコン樹脂を表面に塗布したプラスチックフィルムを使用している。
【００６０】
以下、本実施例の動作について説明する。送風ファン２の運転によって、室内の空気３が除湿側吸湿体４ａに接触すると、除湿側吸湿体４ａは、空気中に含まれている水分を吸着する。すなわち、除湿側吸着体４ａは吸水性樹脂２１と無機塩類２２を有しているものである。
【００６１】
これまで、吸湿性の強い材料として、ゼオライトやシリカゲル等の吸着材や塩化カルシウムや塩化リチウム等の無機塩類が知られている。無機塩類は吸着材に比べて吸湿容量が大きく、この特長を生かして押入などの乾燥剤として実用化されている。しかしながら、除湿デバイスとして用いる場合には、無機塩類が吸湿して液体となる潮解性、及び種々の水和塩タイプの結晶形態をとることによる体積変化が大きな短所となり、過去に実用化された経緯があるものの現在では吸着材に取って代わられている。
【００６２】
発明者らは、鋭意研究の結果、無機塩類の潮解性を解決するために本実施例で使用している吸水性樹脂２１が有効であり、無機塩類２２と吸水性樹脂２１とを組み合わせることで吸湿性能が高く、潮解性・体積変化の短所を克服できることを見出しているものである。
【００６３】
吸着材と無機塩類の材料単独での吸湿性能は、吸湿速度はほぼ同じであり、吸湿容量は吸着材が自重の３０％程度であるのに対して、本実施例で使用している無機塩類２２は自重の２００〜３００％にも達している。また、再生時の温度は、ゼオライトが１５０℃以上、シリカゲルが１２０〜１３０℃であるのに対して、本実施例で使用している無機塩類２２は約１１０℃である。すなわち、本実施例で使用している無機塩類２２がもっとも再生が容易である。また、この無機塩類２２と吸水性樹脂２１を組み合わせた場合においても、無機塩類２２の特性は維持できるものである。
【００６４】
無機塩類２２の水溶液を吸液できる吸水性樹脂２１として、ポリＮ−ビニルアセトアミド、ポリビニルアルコール系重合体、ポリアルキレンオキサイド系重合体が好ましい。これらの吸水性樹脂２１は自重の１０倍以上の吸液性を有している。また、無機塩類２２としては、アルカリ金属・アルカリ土類金属とハロゲン元素とを組み合わせた化合物が吸湿性能が高く好ましい。具体的には、塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、臭化カルシウム、臭化リチウム等を単独で、または組み合わせて用いることができる。
【００６５】
この結果、吸湿体４ａを通過した空気は空気中の水分が吸着されて、乾燥空気５となる。この乾燥空気５は冷却熱交換器６に入る。冷却用熱交換器６は、前記乾燥空気が通過する通風路と、再生用送風ファン９が吸気、送風する外気が通過する通風路とを有するハニカム体によって構成している。本実施例では、このハニカム体は、前記２つの通風路が直交する構成の直交型ハニカム体を使用しているものである。従って、前記乾燥空気５は、再生用送風ファン９が送風する外気３０によって冷却され、殆ど室温となって室内に送風される。
【００６６】
この結果、乾燥空気５の送風によって室内の温度が高まることはないものである。
【００６７】
このように本実施例では、送風ファン２が送風する室内の空気３が、除湿されて、乾燥空気５となって室内に送風される循環を繰り返すことによって、室内の除湿（乾燥）は進行する。
【００６８】
このとき吸湿体４ａが吸着した水分は、無機塩類２２の水溶液となっており、無機塩類２２の吸着容量を超えた分が、担持体２０の骨格を伝って、再生側吸湿体４ｂに拡散する。
【００６９】
再生側吸湿体４ｂは、図２に示しているように、波形の送風経路を有しており、この送風経路には加熱器８によって加熱された空気が、再生用送風ファン９によって送風されてる。このため、前記再生側吸湿体４ｂに拡散した水分は、気化して担持体２０から脱着し、水蒸気となる。従って、再生側吸湿体４ｂを通過する空気は、この水蒸気によって高温高湿の空気となっている。
【００７０】
この高温高湿の空気１０は、再生用送風ファン９の送風によって、結露用熱交換器１１に送風される。結路用熱交換器１１は、前記高温高湿の空気１０が通過する通風路と、送風ファン２が吸気、送風する室内の空気３が通過する通風路とを有するハニカム体によって構成している。本実施例では、このハニカム体は、前記２つの通風路が直交する構成の直交型ハニカム体を使用しているものである。従って、高温高湿の空気１０は、室内の空気３によってその露点温度以下に冷却される。この結果、高温高湿の空気１０が有している水分は、結露して水滴１２となる。この水滴１２は、除湿水収納容器１３に貯液される。
【００７１】
このとき、本実施例で使用している無機塩類２２は、前記説明のように、飽和吸着容量を超えた水分を担持体２０に放出している。この水分は坦持体２０・吸水性樹脂２１によって、再生側吸湿体４ｂへ拡散してゆく。この吸着水分の放出によって、無機塩類２０の吸着能力は回復する。
【００７２】
このようにして、除湿側吸湿体４ａ側では除湿が、再生側吸湿体４ｂでは再生が連続的に行われるものである。
【００７３】
発明者らは、厚み７５ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍ、除湿・再生分割比７：３の吸湿体仕様とすることによって、現行の衣類乾燥機の除湿量と同等の除湿量（２５０ｇ／ｈ）とすることができることを確認している。
【００７４】
なお、前記実施例では除湿側吸湿体４ａを２つに分割した例を示したが、再生側吸湿体４ｂを２つに分割しても良いことは言うまでもない。なお、実施例においては、吸湿体４を垂直に配置したが、水平に配置しても良いことは言うまでもない。また、坦持体としてハニカム体を用いたが、繊維体を用いても良い。さらに、吸湿体４のケーシング材料との接触部に透湿性・防水性シートで被覆してケーシング材料の腐食を防止して安全性を高めることができる。
【００７５】
以上のように本実施例によれば、吸湿体４として、ハニカム体を担持体２０として用い、吸水性樹脂２１と無機塩類２２とをこの担持体２０に担持させた構成として、吸湿体４が吸湿保持できる水分の量を従来よりも多量とでき、また、吸湿した水分の気化が小さいエネルギーで効率的に行え、しかも簡単な構成で装置を小型に形成でき、また、吸湿と再生とを同時で行うことができ、特に再生のサイクルが必要ではなく熱的ストレスが小さいため、十分な信頼性を有する除湿デバイスを実現できるものとなっている。
【００７６】
また本実施例では、除湿水収納容器１３を使用している。除湿水収納容器１３内には、室内の空気３から除湿された水滴１２が収容されている。この除湿水は、周囲から気化熱を奪って気化するものである。すなわち、本実施例の構成したときには、除湿水の気化熱を利用して冷房ができるものである。しかもこの冷房に必要な水は、除湿部から自己補給できるものであり、水の補給が不要で、無駄な加湿のないものとなっている。
【００７７】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について説明する。図３は、本実施例の冷風発生装置の構成を示す説明図である。本実施例は図１で説明した構成に、加湿器２５を加えた構成としているものである。
【００７８】
加湿器２５は、乾燥空気２７を結露水１２で加湿するもので、図４に示した構成となっている。図４は、本実施例の加湿器２５の構成を示す斜視図である。本実施例の加湿器２５は、例えば親水性を有するセラミック製の直交ハニカムによって構成している。すなわち、１つの流路は、上部に配置している結露用熱交換器１１が発生する結露水１２が流入する流路２６となっている。この流路２６は、上部が開口部となっており、下端部は閉塞されている。また前記流路２６に直交する形で設けている流路２８は、冷却用熱交換器６の出口の空気２７が通過する。
【００７９】
この構成とすることによって、加湿器２５は、冷却用熱交換器６の出口の除湿空気２７を加湿できるものである。従って、本実施例によれば、冷房効果を高めた冷風発生装置を提供できる。
【００８０】
このとき、特に図示していないが、加湿器２５の結露水導入流路に水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置する構成とすることができる。この構成とした場合には、前記吸熱材の負の溶解熱と、水の気化熱の両方を利用でき、より効果的な冷風発生装置とすることができる。
【００８１】
前記吸熱材としては、塩化カルシウム６水塩、硫酸ナトリウム１０水塩、酢酸ナトリウム３水塩等の無機・有機水和塩、及びエリスリトールなどの糖アルコールを用いることができる。
【００８２】
また、こうした吸熱材を坦持した吸水性樹脂を加湿器２５の結露水流入流路に配置することで、吸熱材を吸水性樹脂中に分散保持して安定した冷熱発生を実現できる。吸水性樹脂としては、ポリＮ−ビニルアセトアミド、熱可塑性ポリウレタン、ポリビニルアルコール重合体、ポリアルキレンオキサイド系重合体を単独、もしくは組み合わせて用いることができる。これらはいずれも無機塩類水溶液に対して優れた吸液性を有している。熱可塑性ポリウレタン、ポリビニルアルコール重合体、ポリアルキレンオキサイド系重合体は、メタノール等の溶媒に可溶で、坦持体に坦持したり、また熱可塑性を有しているので種々の形状に加工することもできる。一方、ポリＮ−ビニルアセトアミドは不溶であるので、これを粉砕してバインダーとともに用いることができる。なお、吸水性樹脂の種類により無機塩類水溶液の吸液量が異なることは言うまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、通気性を有し、通気された空気中の水分を吸着し、吸着した水分が移動できる吸湿体と、前記吸湿体を少なくとも２つの送風回路に区分する仕切り板と、前記区分された一方の送風回路を除湿回路としこの除湿回路に送風する送風ファンと、他方の区分された送風回路を再生回路とし、この再生回路に加熱空気を送風する送風ファン及び加熱手段と、前記除湿回路の入り口の室内空気で再生回路を構成する吸湿体の出口の空気を冷却する結露用熱交換器と、除湿回路を構成する吸湿体の出口の空気を再生回路の入り口の空気で冷却する冷却用熱交換器とを有する構成として、従来のような吸湿体を回転させることなく静止させた状態で連続的に除湿と再生を行うことができ、また、再生に要する熱エネルギーも少なくて済み、吸着容量も大きくとれ、また、温度上昇の少ない除湿空気とした小型の装置とした除湿デバイスを実現するものである。
【００８４】
請求項２に記載した発明は、吸湿体は、通気性及び吸液性を有する坦持体と、この担持体に担持した吸水性樹脂と吸湿性を有する無機塩類とを有する構成として、吸湿保持できる水分の量を従来のものより多量とでき、また、吸湿した水分の気化が小さいエネルギーで効率的に行え、しかも簡単な構成で装置を小型に形成できる除湿デバイスを実現するものである。
【００８５】
請求項３に記載した発明は、吸湿体は、少なくとも一部を透湿性と防水性を兼ね備えたシートで被覆してなる構成として、一時的に吸水性樹脂及び坦持体を合わせた吸液量を越えた場合でも、無機塩類の水溶液の溢流を防止でき、吸湿体とそれを収納するケーシング材料との接触を回避でき、ケーシング材料の信頼性を高めることができる除湿デバイスを実現するものである。。
【００８６】
請求項４に記載した発明は、結露用熱交換器は、直交ハニカムで構成して、簡単な構成で効率的に高湿となった再生空気から除湿ができ、この除湿水を利用して冷房ができる除湿デバイスを実現するものである。
【００８７】
請求項５に記載した発明は、冷却用熱交換器は、直交ハニカムで構成して、簡単な構成で効率的に除湿空気の温度を下げることができ、室内の温度上昇を防止できる除湿デバイスを実現するものである。
【００８８】
請求項６に記載した発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載した除湿デバイスと、結露用熱交換器で生じた結露水を用いて冷却用熱交換器の出口の空気を加湿する加湿器とを有する構成として、適度な湿気を含んだ肌に優しい冷風を発生できる冷風発生装置を実現するものである。
【００８９】
請求項７に記載した発明は、加湿器は、上部に結露用熱交換器からの結露水を導入する開口部を有し下端部を閉塞してなる一方の流路と、冷却用熱交換器の出口の空気が通過する他方の流路を有し、前記一方の流路より他方の流路に移動した結露水を用いて加湿できる直交ハニカムで構成して、除湿空気に効率良く加湿を行うことができ、冷房効果を高めた冷風発生装置を実現するものである。
【００９０】
請求項８に記載した発明は、直交ハニカムの結露水導入流路に、水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置した構成として、水の気化熱と負の溶解熱の両方を利用した冷房ができる冷風発生装置を実現するものである。
【００９１】
請求項９に記載した発明は、直交ハニカムの結露水流入流路に、吸熱材を坦持した吸水性樹脂を配置した構成として、吸熱材を安定に分散保持でき、特性の安定した冷風発生装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である除湿デバイスの構成を示す説明図
【図２】同、吸湿体の構成を示す正面図
【図３】本発明の第２の実施例である冷風発生装置の構成を示す断面図
【図４】同、加湿器の構成を示す斜視図
【図５】従来の除湿デバイスの構成を示す説明図
【符号の説明】
４ 吸湿体
４ａ 除湿側吸湿体
４ｂ 再生側吸湿体
６ 冷却用熱交換器
７ 除湿回路
８ 加熱器
１１ 結露用熱交換器
１４ 再生回路
２０ 坦持体
２１ 吸水性樹脂
２２ 無機塩類
２３ 仕切板
２５ 加湿器
Claims (9)
- 通気性を有し、通気された空気中の水分を吸着し、吸着した水分が移動できる吸湿体と、前記吸湿体を少なくとも２つの送風回路に区分する仕切り板と、前記区分された一方の送風回路を除湿回路としこの除湿回路に送風する送風ファンと、他方の区分された送風回路を再生回路とし、この再生回路に加熱空気を送風する送風ファン及び加熱手段と、前記除湿回路の入り口の室内空気で再生回路を構成する吸湿体の出口の空気を冷却する結露用熱交換器と、除湿回路を構成する吸湿体の出口の空気を再生回路の入り口の空気で冷却する冷却用熱交換器とを有する除湿デバイス。
- 吸湿体は、通気性及び吸液性を有する坦持体と、この担持体に担持した吸水性樹脂と吸湿性を有する無機塩類とを有する請求項１に記載した除湿デバイス。
- 吸湿体は、少なくとも一部を透湿性と防水性を兼ね備えたシートで被覆してなる請求項２に記載した除湿デバイス。
- 結露用熱交換器は、直交ハニカムで構成した請求項１から３のいずれか１項に記載した除湿デバイス。
- 冷却用熱交換器は、直交ハニカムで構成した請求項１から４のいずれか１項に記載した除湿デバイス。
- 請求項１から５のいずれか１項に記載した除湿デバイスと、結露用熱交換器で生じた結露水を用いて冷却用熱交換器の出口の空気を加湿する加湿器とを有する冷風発生装置。
- 加湿器は、上部に結露用熱交換器からの結露水を導入する開口部を有し下端部を閉塞してなる一方の流路と、冷却用熱交換器の出口の空気が通過する他方の流路を有し、前記一方の流路より他方の流路に移動した結露水を用いて加湿できる直交ハニカムで構成した請求項６に記載した冷風発生装置。
- 直交ハニカムの結露水導入流路に、水に対して負の溶解熱を有する吸熱材を配置した請求項７に記載した冷風発生装置。
- 直交ハニカムの結露水流入流路に、吸熱材を坦持した吸水性樹脂を配置した請求項７または８に記載した冷風発生装置。
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