JPWO2019138794A1 - 調湿装置および分離装置 - Google Patents

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Abstract

低消費電力で水分の吸着と脱離を行うことができる調湿装置を提供する。吸湿性物質を含む吸湿性液体を貯留する貯留部と、貯留部に設けられた通気口と、空気と吸湿性液体とを接触させ、空気に含まれる水分を吸湿性液体に吸収させる吸収手段と、水分を吸収した吸湿性液体の少なくとも一部に超音波を照射する超音波発生部と、水分を吸収した吸湿性液体から発生した霧状液滴を除去する除去手段と、を備え、貯留部は、霧状液滴よりも粒径の大きい粗大液滴の流出を抑制する調湿装置。

Description

本発明は、調湿装置および分離装置に関する。
本願は、2018年1月10日に、日本に出願された特願2018−002172に優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、吸着剤を備える調湿エレメントが知られており、調湿装置などに広く利用されている(特許文献1参照。)。この調湿エレメントには、例えばハニカム状や段ボール状の支持体が設けられており、支持体によって多数の空気流通路が形成されている。
また、支持体の表面には、ゼオライト、シリカゲルまたは活性炭など無機材料の粉末状吸着剤がバインダによって保持されている。そして、調湿エレメントの空気流通路に空気を流すと、空気中の水蒸気等が吸着剤に吸着されることにより空気を乾燥させることができる。
特開2001−149737号公報
特許文献1に記載の除湿器(調湿装置)は、繰り返し使用するため、処理対象の空気から水分を吸着(吸収)した後、吸着した水分を脱離(分離)させて、水分を吸着する性能を回復させる必要がある。しかし、従来の除湿剤(吸着剤)を用いた除湿器は、吸着した水分の脱離時に水分の液体から気体への状態変化を伴うため、吸着水の潜熱量以上のエネルギーを加える必要があった。そのため、従来の除湿器では、大量の電力を消費するという問題があった。
本発明の一態様はこのような事情に鑑みてなされたものであって、低消費電力で水分の吸着と脱離を行うことができる調湿装置を提供することを目的とする。また、この調湿装置に適用可能な分離装置を提供することを目的とする。
発明者らは、超音波霧化を利用した水の分離に着目した。発明者らは、水分を吸収させた吸湿性液体に超音波を照射して、吸湿性液体から霧状液滴を発生させ、霧状液滴を除去することで、吸湿性液体から水分を分離する装置を検討した。このような装置では、水分の脱離時に水分の液体から気体への状態変化を伴わない。そのため、上記装置は、低消費電力で水分の吸着と脱離を行うことができる。
発明者らは、以下の態様を有する調湿装置によって、吸湿性液体に含まれる吸湿性物質の漏出を抑制し、繰り返し使用しても除湿効率を維持できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明の一態様は、吸湿性物質を含む吸湿性液体を貯留する貯留部と、貯留部に設けられた通気口と、空気と吸湿性液体とを接触させ、空気に含まれる水分を吸湿性液体に吸収させる吸収手段と、水分を吸収した吸湿性液体の少なくとも一部に超音波を照射する超音波発生部と、水分を吸収した吸湿性液体から発生した霧状液滴を除去する除去手段と、を備え、貯留部は、霧状液滴よりも粒径の大きい粗大液滴の流出を抑制する調湿装置を提供する。
本発明の一態様においては、霧状液滴の少なくとも一部を捕集する捕集部を有する構成としてもよい。
本発明の一態様においては、貯留部は、霧状液滴と粗大液滴とを分離する分離部を有する構成としてもよい。
本発明の一態様においては、分離部は、サイクロンセパレーターを有する構成としてもよい。
本発明の一態様においては、分離部は、デミスターを有する構成としてもよい。
本発明の一態様においては、通気口は、第1通気口と、第2通気口と、を有し、貯留部は、第1貯留部と、第2貯留部と、第1貯留部と第2貯留部とを接続する流路と、有し、第1貯留部は、吸収手段と、第1通気口と、を有し、第2貯留部は、超音波発生部と、除去手段と、第2通気口と、を有する構成としてもよい。
本発明の一態様においては、通気口は、貯留部の側部に設けられ、貯留部は、通気口に接続する接続部を有する配管を備え、配管の一端は、貯留部の外部で開放しており、接続部が、配管の一端よりも下方となるように、配管が傾斜している構成としてもよい。
本発明の一態様においては、配管は、湾曲または屈曲している構成としてもよい。
本発明の一態様においては、配管の他端が接続部よりも下方となるように、配管が貯留部の内部に延在している構成としてもよい。
本発明の一態様においては、通気口は、貯留部の側部に設けられ、貯留部は、通気口に接続する接続部を有する配管を備え、配管の一端は、貯留部の外部で開放しており、配管の他端が接続部よりも下方となるように、配管が貯留部の内部に延在している構成としてもよい。
本発明の一態様においては、貯留部は、霧状液滴と粗大液滴とを分離する分離部を有する構成としてもよい。
本発明の一態様においては、分離部は、デミスターを有する構成としてもよい。
本発明の一態様においては、デミスターは、貯留部と配管との少なくとも一方の内部に設けられている構成としてもよい。
本発明の一態様においては、通気口は、第1通気口と、第2通気口と、を有し、貯留部は、第1貯留部と、第2貯留部と、第1貯留部と第2貯留部とを接続する流路と、有し、第1貯留部は、吸収手段と、第1通気口と、を有し、第2貯留部は、超音波発生部と、除去手段と、第2通気口と、配管を有し、配管が、第2通気口に接続されている構成としてもよい。
本発明の一態様は、溶液から溶媒を分離する分離装置であって、溶液を貯留する貯留部と、分離した溶媒を捕集する捕集部と、溶液の少なくとも一部に超音波を照射する超音波発生部と、貯留部の内部に気体の旋回流を発生させる旋回流発生部と、貯留部と捕集部とを接続する配管と、を備え、旋回流によって、溶液から発生した霧状液滴を分離することで溶媒を分離するとともに、霧状液滴よりも粒径の大きい粗大液滴の流出を抑制する分離装置を提供する。
本発明の一態様によれば、低消費電力で水分の吸着と脱離を行うことができる調湿装置が提供される。また、この調湿装置に適用可能な分離装置が提供される。
図1は、第1実施形態の調湿装置10の概略構成を示す図である。 図2は、第2実施形態の調湿装置110の概略構成を示す図である。 図3は、第3実施形態の調湿装置210の概略構成を示す図である。 図4は、第2空気放出流路218の変形例の概略構成を示す図である。 図5は、第2空気放出流路218の別の変形例の概略構成を示す図である。 図6は、第4実施形態の調湿装置310の概略構成を示す図である。 図7は、第5実施形態の調湿装置410の概略構成を示す図である。 図8は、第6実施形態の調湿装置510の概略構成を示す図である。 図9は、第1実施形態の調湿装置10の変形例の概略構成の一部を示す図である。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態における調湿装置および調湿方法について、図1に基づき説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。各図に適宜示した3次元直交座標系(XYZ座標系)において、Z軸方向は、上下方向とする。X軸方向およびY軸方向はZ軸方向と直交する水平方向の一方向であり、互いに直交する方向とする。
本実施形態の調湿方法は、吸湿性物質を含む吸湿性液体を空気に接触させ、空気に含まれる水分を吸湿性液体に吸収させる吸湿工程と、水分を吸収した吸湿性液体から水分を分離する再生工程と、を有する。
本明細書において、「再生」とは、水分を吸収した吸湿性液体から水分を分離させて、吸湿性液体の水分を吸収する性能を回復させることを意味する。
[調湿装置]
図1は、第1実施形態の調湿装置10の概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の調湿装置10は、筐体101と、吸湿部11と、再生部12と、第1液体輸送流路13と、第2液体輸送流路14と、第1空気供給流路15と、第2空気供給流路16と、第1空気放出流路17と、第2空気放出流路18と、ブロワ112と、ブロワ122と、ノズル部113と、超音波発生部123と、を備えている。なお、調湿装置10は、超音波発生部123、ポンプ141、ブロワ112およびブロワ122などの駆動を制御する制御部(図示なし)を備えていてもよい。
吸湿部11、再生部12、第1液体輸送流路13および第2液体輸送流路14は、特許請求の範囲における貯留部に相当する。吸湿部11は、特許請求の範囲における第1貯留部に相当する。再生部12は、特許請求の範囲における第2貯留部に相当する。
ブロワ112およびノズル部113は、特許請求の範囲における吸収手段に相当する。
ブロワ122は、特許請求の範囲における除去手段に相当する。
本実施形態の筐体101は、内部空間101aを有する。本実施形態の筐体101は、内部空間101aに少なくとも吸湿部11と、再生部12と、を収容する。
吸湿部11および再生部12は、吸湿性液体Wを貯留する。吸湿性液体Wについては後述する。
以下の説明では、吸湿部11における処理に用いられる液体を「吸湿性液体W1」と称する。また、再生部12で処理される液体を「吸湿性液体W2」と称する。なお、吸湿性液体W1および吸湿性液体W2を合わせた構成を、「吸湿性液体W」と称する。
本明細書において、「吸湿性液体W2」は、特許請求の範囲における「水分を吸収した吸湿性液体」に相当する。
また、以下の説明では、吸湿部11で処理される空気を「空気A1」と称する。また、吸湿部11から放出される空気を「空気A3」と称する。さらに、再生部12から放出される空気を「空気A4」と称する。「空気A4」と混合される空気を「空気A2」と称する。
空気A1と、空気A2とは、時間的または空間的に異なって存在する。本発明に係る空気A1と空気A2とが、時間的に異なって存在する場合、同一の空間に存在する。また、空間的に異なって存在する場合、同一の時間に存在する。
以下の実施形態では、空気A1と空気A2が時間的に異なって存在する場合について説明する。
第1液体輸送流路13および第2液体輸送流路14は、吸湿性液体Wを輸送する。第1液体輸送流路13は、吸湿部11から再生部12に吸湿性液体Wを輸送する。第2液体輸送流路14は、再生部12から吸湿部11に吸湿性液体Wを輸送する。第2液体輸送流路14の途中には、吸湿性液体Wを循環させるポンプ141が接続されている。
第1空気供給流路15は、筐体101の外部から吸湿部11の内部空間に空気A1を供給する。
第2空気供給流路16は、筐体101の外部から再生部12の内部空間に空気A1を供給する。
第1空気放出流路17は、吸湿部11の内部空間から筐体101の外部に空気A3を放出する。
第2空気放出流路18は、再生部12の内部空間から筐体101の外部に空気A4を放出する。
(吸湿部)
吸湿部11は、筐体101の外部の空気A1を吸湿部11の内部空間に送り、空気A1と内部空間の吸湿性液体W1とを接触させ、空気A1に含まれる水分を吸湿性液体W1に吸収させる。吸湿部11は、第1貯留槽111を備えている。
第1貯留槽111は、吸湿性液体W1を貯留する。第1貯留槽111の上部には、ブロワ112と、第1空気放出流路17と、が接続されている。第1貯留槽111の吸湿性液体W1の液面より上方には、第2液体輸送流路14が接続されている。第1貯留槽111の吸湿性液体W1の液面より下方には、第1液体輸送流路13が接続されている。
第1空気供給流路15の一端は、ブロワ112に接続されている。一方、第1空気供給流路15の他端は、筐体101の外部で開放している。
第1貯留槽111の上部には、通気口31が設けられている。第1空気放出流路17の一端は、通気口31に接続されている。一方、第1空気放出流路17の他端は、筐体101の外部で開放している。
通気口31は、特許請求の範囲における第1通気口に相当する。
ブロワ112は、第1空気供給流路15を介して空気A1を第1貯留槽111の内部空間に供給する。ブロワ112により送られた空気A1は、ブロワ112から第1貯留槽111の通気口31に向かう気流を形成する。
ノズル部113は、第1貯留槽111の内部空間で吸湿性液体W1を略円柱状に重力方向に落下させる。このとき、第1貯留槽111の内部空間では、ブロワ112により、空気A1の気流が発生しているので、空気A1と、吸湿性液体W1とを接触させることができる。このようにして、空気A1に含まれる水分は、吸湿性液体W1に吸収される。本実施形態の空気A1と吸湿性液体W1との接触方式は、一般に、流下方式と呼ばれる。ノズル部113は、第1貯留槽111に貯留されている吸湿性液体W1の液面より上方に配置されている。ノズル部113は、第2液体輸送流路14の他端と接続している。
吸湿部11によって得られる空気A3は、空気A1から水分を除去して得られるため、空気A1よりも乾燥している。
(再生部)
再生部12は、吸湿性液体W2の一部に超音波を照射して、吸湿性液体W2から霧状液滴W3を発生させることにより、吸湿性液体W2から水分を除去するとともに、霧状液滴W3よりも粒径の大きい粗大液滴W4の流出を抑制する。再生部12は、第2貯留槽121と、誘導管124と、を備えている。
第2貯留槽121は、特許請求の範囲における分離部に相当する。
第2貯留槽121は、吸湿性液体W2を貯留する。また、第2貯留槽121は、後述するブロワ122により形成された旋回流によって霧状液滴W3と粗大液滴W4とを分離する、いわゆるサイクロンセパレーターである。
第2貯留槽121の上部には、ブロワ122と、第2空気放出流路18と、が接続されている。第2貯留槽121の吸湿性液体W2の液面より下方には、第1液体輸送流路13と、第2液体輸送流路14と、が接続されている。
第2空気供給流路16の一端は、ブロワ122に接続されている。一方、第2空気供給流路16の他端は、筐体101の外部に配置されている。
第2貯留槽121の上部には、通気口32が設けられている。第2空気放出流路18の一端は、第2貯留槽121の通気口32に接続されている。一方、第2空気放出流路18の他端は、筐体101の外部で開放している。
通気口32は、特許請求の範囲における第2通気口に相当する。
ブロワ122は、第2空気供給流路16を介して空気A1を第2貯留槽121の内部空間に供給する。ブロワ122によって供給された空気A1は、ブロワ122から第2貯留槽121の通気口32に向かう旋回流を形成する。
なお、ブロワ122の代わりに、第2空気放出流路218の途中に吸引機能を有する装置が設けられていてもよい。
超音波発生部123は、吸湿性液体W2の一部に超音波を照射し、吸湿性液体W2から水分を含む液滴を発生させる。超音波発生部123は、第2貯留槽121の下方(−Z方向)で、再生部12と接している。
吸湿性液体W2から発生する液滴には、霧状液滴W3の他に霧状液滴W3よりも粒径の大きい粗大液滴W4が含まれている。霧状液滴W3の粒径は、ナノオーダーからサブミクロンオーダーの範囲である。粗大液滴W4の粒径は、ミクロンオーダーである。これらの液滴の粒径は、光散乱法による測定や、静電式粒径測定器(EAA:electrical aerosol analyzer)を用いた測定などにより求めることができる。
吸湿性液体W2から発生する液滴の粒径は、後述する吸湿性液体Wの種類にもよるが、超音波の周波数や、超音波発生部123の投入電力などに影響される。水分子と吸湿性物質との分子間力は、水分子同士の分子間力と比べて弱い。そのため、粒径が小さい霧状液滴W3には、吸湿性物質が含有されにくいと考えられる。これに対して、粒径が大きい粗大液滴W4には、吸湿性物質が含有されやすいと考えられる。また、吸湿性液体W2に超音波を照射する際に、吸湿性液体W2の液滴が跳ねる現象が起こることがある。この現象によっても、粗大液滴W4が生じると考えられる。
発明者らは、調湿装置10の除湿効率を維持するために、吸湿性液体W2から発生する粗大液滴W4の流出を抑制することにより、吸湿性物質の漏出を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
超音波発生部123が吸湿性液体W2に超音波を照射する際、吸湿性液体W2の液面に吸湿性液体W2の液柱Cが生じることがある。上述の霧状液滴W3は、液柱Cから多く発生する。
超音波発生部123は、調湿装置10を上方から見たとき、第2貯留槽121の通気口32と平面的に重なっている。このような超音波発生部123と通気口32との位置関係によれば、調湿装置10を上方から見たときに、通気口32と平面的に重なる位置に液柱Cが生じる。
超音波の周波数は、例えば1.0MHz以上5.0MHz以下の範囲であることが好ましい。超音波の周波数が上記範囲内であると、超音波発生部123は、霧状液滴W3を発生させやすい。
超音波発生部123の投入電力は、例えば2W以上が好ましく、10W以上がより好ましい。超音波発生部123の投入電力が2W以上であると、超音波発生部123は、霧状液滴W3を発生させやすい。
調湿装置10は、超音波発生部123の表面から吸湿性液体W2の液面までの深さを調整することによっても、霧状液滴W3を発生させやすい。
第2貯留槽121の底面から吸湿性液体W2の液面までの深さは、1cm以上6cm以下の範囲であることが好ましい。上記深さが1cm以上であると、空焚きのリスクが低く、超音波発生部123は、霧状液滴W3を発生させやすい。また、上記深さが6cm以下であると吸湿性液体W2の液柱Cが発生しやすくなる。その結果、超音波発生部123は、効率的に霧状液滴W3を発生させることができる。
誘導管124は、吸湿性液体W2から発生した霧状液滴W3を第2空気放出流路18の通気口32に誘導する。誘導管124は、調湿装置10を上方から見たとき、第2空気放出流路18の通気口32を平面的に囲んでいる。
再生部12では、超音波発生部123と、誘導管124と、通気口32との位置関係によれば、液柱Cの周囲を、誘導管124が囲むことになる。これにより、吸湿性液体W2の液面から上方に向かう旋回流によって、粒径の小さい霧状液滴W3が通気口32へと運ばれる。一方、霧状液滴W3よりも粒径が大きい粗大液滴W4は、旋回流から取り残され、第2貯留槽121の内部空間に残される。
再生部12によって得られる空気A4は、発生した霧状液滴W3を含むため、筐体101の外部の空気A2よりも湿っている。
(吸湿性液体)
本実施形態の吸湿性液体Wは、吸湿性を示す液体であり、25℃、50%相対湿度、大気下の条件で吸湿性を示す液体が好ましい。
本実施形態の吸湿性液体Wは、吸湿性物質を含む。また、本実施形態の吸湿性液体Wは、吸湿性物質と溶媒とを含んでもよい。このような溶媒としては、吸湿性物質を溶解させる、または吸湿性物質と混和する溶媒が挙げられ、例えば水である。
吸湿性物質は、有機材料であっても、無機材料であってもよい。
吸湿性物質として用いられる有機材料としては、例えば2価以上のアルコール、ケトン、アミド基を有する有機溶媒、糖類、保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料などが挙げられる。
なかでも、親水性が高いことから、吸湿性物質として用いられる有機材料としては、2価以上のアルコール、アミド基を有する有機溶媒、糖類、保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料が好ましい。
2価以上のアルコールとしては、例えばグリセリン、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、またはトリエチレングリコールなどが挙げられる。
アミド基を有する有機溶媒としては、例えばホルムアミド、またはアセトアミドなどが挙げられる。
糖類としては、例えばスクロース、プルラン、グルコース、キシロール、フラクトース、マンニトール、ソルビトールなどが挙げられる。
保湿化粧品などの原料として用いられる公知の材料としては、例えば2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、ベタイン、ヒアルロン酸、コラーゲンなどが挙げられる。
吸湿性物質として用いられる無機材料としては、塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化亜鉛,塩化アルミニウム、臭化リチウム、臭化カルシウム、臭化カリウム、水酸化ナトリウム、ピロリドンカルボン酸ナトリウムなどが挙げられる。
吸湿性物質の親水性が高いと、例えばこれらの材料を水と混合したときに、吸湿性液体Wの表面(液面)近傍における水分子の割合が多くなる。再生部12は、吸湿性液体W2の表面近傍から霧状液滴W3を発生させて、吸湿性液体W2から水分を分離する。そのため、吸湿性液体Wの表面近傍における水分子の割合が多いと、効率的に水分を分離できる。
また、吸湿性液体Wの表面近傍における吸湿性物質の割合が相対的に少なくなる。そのため、再生工程での吸湿性物質の漏出を抑えられる。
本実施形態の吸湿性液体Wのうち、吸湿性液体W1の総質量に対する吸湿性物質の含有濃度は、特に限定されないが、40質量%以上が好ましい。吸湿性物質の含有濃度が40質量%以上であると、吸湿性液体W1が効率的に水分を吸収することができる。
本実施形態の吸湿性液体Wは、粘度が25mPa・s以下であることが好ましい。これにより、吸湿性液体W2の液面に吸湿性液体W2の液柱Cが発生しやすくなる。そのため、吸湿性液体W2から効率的に水分を分離できる。
[調湿方法]
以下、上述の調湿装置10を用いた調湿方法について説明する。
本実施形態の調湿方法は、吸湿部11、ブロワ112およびノズル部113によって、吸湿性物質を含む吸湿性液体を空気に接触させ、空気に含まれる水分を吸湿性液体に吸収させる吸湿工程と、再生部12、ブロワ122および超音波発生部123によって水分を吸収した吸湿性液体から水分を分離する再生工程と、を有する。
本実施形態の吸湿工程では、ブロワ112を駆動させ、筐体101の外部の空気A1を第1貯留槽111の内部空間に供給する。このとき、第1貯留槽111の内部空間には、空気A1の気流が形成されている。一方、第2貯留槽121で再生された吸湿性液体W1は、ポンプ141によって、第2貯留槽121から第1貯留槽111へ輸送されたのち、第1貯留槽111の内部空間でノズル部113から重力落下している。これにより、吸湿性液体W1を、空気A1に接触させ、空気A1に含まれる水分を吸湿性液体W1に吸収させる。空気A1から水分を除去して得られた空気A3は、第1貯留槽111の通気口31から筐体101の外部に放出される。
本実施形態の再生工程では、超音波発生部123を駆動させて、吸湿性液体W2の一部に超音波を照射し、吸湿性液体W2から霧状液滴W3を発生させる。一方、本実施形態の再生工程では、ブロワ122を駆動させ、第2空気供給流路16を介して、筐体101の外部の空気A1を第2貯留槽121の内部空間に供給する。このとき、第2貯留槽121の内部空間には、ブロワ122から第2貯留槽121の通気口32に向かう旋回流が形成されている。この旋回流により、霧状液滴W3を含む空気A4が第2貯留槽121の通気口32から筐体101の外部の空気A2に放出される。一方、霧状液滴W3よりも粒径が大きい粗大液滴W4は、旋回流から取り残され、第2貯留槽121の内部空間に残される。水分を除去して得られた吸湿性液体W1は、ポンプ141によって第2貯留槽121から第1貯留槽111へ輸送され、上述した吸湿工程で再利用される。
本実施形態の調湿装置は、超音波を利用して吸湿性液体W2を再生させる。そのため、本実施形態の調湿装置は、従来の調湿装置で吸湿性形態を再生する際に用いられる、水の状態変化をほとんど伴わないと考えられる。したがって、本実施形態の調湿装置は、吸湿性液体を低エネルギーで再生することが可能である。
本実施形態の調湿装置によれば、霧状液滴W3を放出し、吸湿性物質を含有する粗大液滴の流出を抑制することができる。これにより、本実施形態の調湿装置は、吸湿性物質の漏出を抑制することが可能である。したがって、本実施形態の調湿装置は、調湿装置10を繰り返し使用しても除湿効率を維持することが可能である。
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態における調湿装置および調湿方法について、図2に基づき説明する。
[調湿装置]
図2は、第2実施形態の調湿装置110の概略構成を示す図である。図2に示すように、第2実施形態の調湿装置110は、筐体101と、吸湿部11と、再生部12と、第1液体輸送流路13と、第2液体輸送流路14と、第1空気供給流路15と、第2空気供給流路16と、第1空気放出流路17と、第2空気放出流路118と、ブロワ112と、ブロワ122と、ノズル部113と、超音波発生部123と、分離部50と、を備えている。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第2空気放出流路118は、再生部12の内部空間から筐体101の外部に空気A4を放出する。
第2貯留槽121の側部には、通気口132が設けられている。第2空気放出流路118の一端は、通気口132に接続されている。一方、第2空気放出流路118の他端は、筐体101の外部で開放している。
(分離部50)
分離部50は、吸湿性液体W2から発生した液滴を含む空気A4が通過する際に、霧状液滴と粗大液滴とを分離する。分離部50は、デミスター501を備えている。
デミスター501は、吸湿性液体W2から発生した液滴を含む空気A4から粗大液滴W4を分離する。デミスター501は、第2貯留槽121の通気口132を第2貯留槽121の内側から覆っている。デミスター501のメッシュの大きさは、霧状液滴W3の粒径よりも大きく粗大液滴W4の粒径よりも小さい。
[調湿方法]
以下、上述の調湿装置110を用いた調湿方法について説明する。本実施形態の調湿方法は、吸湿工程と、再生工程と、を有する。本実施形態の吸湿工程は、第1実施形態と同様である。
本実施形態の再生工程では、超音波発生部123を駆動させて、吸湿性液体W2の一部に超音波を照射し、吸湿性液体W2から霧状液滴W3を発生させる。一方、本実施形態の再生工程では、ブロワ122を駆動させ、第2空気供給流路16を介して、筐体101の外部の空気A1を第2貯留槽121の内部空間に供給する。このとき、第2貯留槽121の内部空間には、ブロワ122から第2貯留槽121の通気口132に向かう気流が形成されている。
ブロワ122から通気口132に向かう気流により、霧状液滴W3および粗大液滴W4を含む空気A4が第2貯留槽121の通気口132から筐体101の外部の空気A2に放出される。このとき、霧状液滴W3は、分離部50のデミスター501を通過し、第2空気放出流路118を介して、筐体101の外部に放出される。一方、霧状液滴W3よりも粒径が大きい粗大液滴W4は、分離部50のデミスター501で捕集される。捕集された粗大液滴W4は重力落下し、第2貯留槽121の吸湿性液体W2へと戻される。
本実施形態の調湿装置は、第1実施形態の調湿装置と同様に、吸湿性液体を低エネルギーで再生することが可能である。
本実施形態の調湿装置によれば、第1実施形態の調湿装置と同様に、吸湿性物質の漏出を抑制することが可能である。したがって、本実施形態の調湿装置は、第1実施形態の調湿装置と同様に、調湿装置10を繰り返し使用しても除湿効率を維持することが可能である。
<第3実施形態>
以下、本発明の第3実施形態における調湿装置について、図3に基づき説明する。
[調湿装置]
図3は、第3実施形態の調湿装置210の概略構成を示す図である。図3に示すように、第3実施形態の調湿装置210は、筐体101と、吸湿部11と、再生部12と、第1液体輸送流路13と、第2液体輸送流路14と、第1空気供給流路15と、第2空気供給流路16と、第1空気放出流路17と、第2空気放出流路218と、を備えている。したがって、本実施形態において第2実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第2空気放出流路218は、特許請求の範囲における配管に相当する。
第2空気放出流路218は、再生部12の内部空間から筐体101の外部に空気A4を放出する。
第2空気放出流路218は、通気口132に接続する接続部218Cを有している。一方、第2空気放出流路218の一端218Aは、筐体101の外部で開放している。第2空気放出流路218の接続部218Cが、第2空気放出流路218の一端218Aよりも下方となるように、第2空気放出流路218が傾斜している。これにより、霧状液滴W3は、第2空気放出流路218を介して、筐体101の外部に放出される。一方、粗大液滴W4は、第2空気放出流路218を通過する際に第2空気放出流路218の内壁に付着しやすい。付着した粗大液滴W4は重力落下し、第2貯留槽121の吸湿性液体W2へと戻される。
調湿装置210の接地面を基準としたときの第2空気放出流路218の傾斜角度θは、吸湿性液体の粘度などにもよるが、例えば5度以上であり、10度以上が好ましく、20度以上がより好ましい。傾斜角度θが5度以上であれば、第2空気放出流路218の内壁に付着した粗大液滴W4が重力落下しやすい。また、第2空気放出流路218の傾斜角度θは、30度以下であってもよい。
第2空気放出流路218は、第2貯留槽121の内部空間に延在していていてもよい。このとき、第2貯留槽121の内部空間に位置する第2空気放出流路218の端部は、接続部218Cよりも下方に位置していることが好ましい。
第2空気放出流路218は、第2空気放出流路218の一端218Aと、接続部218Cとの間で、湾曲または屈曲していてもよい。第2空気放出流路218が屈曲している場合と比べて空気A4の圧力損失を低く抑えられるので、第2空気放出流路218は湾曲していることが好ましい。
図4は、第2空気放出流路218の変形例の概略構成を示す図である。図4の第2空気放出流路1218は、第2空気放出流路1218の一端1218Aと、接続部1218Cとの間で、XZ平面において湾曲している。これにより、粗大液滴W4が第2空気放出流路1218を通過する際に、図3の第2空気放出流路218よりもさらに第2空気放出流路1218の内壁に衝突しやすい。
図5は、第2空気放出流路218の別の変形例の概略構成を示す図である。図5の第2空気放出流路2218は、第2空気放出流路2218の一端2218Aと、接続部2218Cとの間で、XY平面において湾曲している。調湿装置210がZ方向よりもY方向の方が空間の余裕がある場合には、図4の第2空気放出流路1218と比べて、第2空気放出流路2218を大きく湾曲させることができる。その結果、粗大液滴W4が第2空気放出流路1218を通過する際に、図4の第2空気放出流路1218よりもさらに第2空気放出流路1218の内壁に衝突しやすい。
本実施形態の調湿装置は、第1実施形態の調湿装置と同様に、吸湿性液体を低エネルギーで再生することが可能である。
本実施形態の調湿装置によれば、第1実施形態の調湿装置と同様に、吸湿性物質の漏出を抑制することが可能である。したがって、本実施形態の調湿装置は、第1実施形態の調湿装置と同様に、調湿装置10を繰り返し使用しても除湿効率を維持することが可能である。
<第4実施形態>
以下、本発明の第4実施形態における調湿装置について、図6に基づき説明する。
[調湿装置]
図6は、第4実施形態の調湿装置310の概略構成を示す図である。図6に示すように、第4実施形態の調湿装置310は、筐体101と、吸湿部11と、再生部12と、第1液体輸送流路13と、第2液体輸送流路14と、第1空気供給流路15と、第2空気供給流路16と、第1空気放出流路17と、第2空気放出流路318と、を備えている。したがって、本実施形態において第2実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第2空気放出流路318は、特許請求の範囲における配管に相当する。
第2空気放出流路318は、再生部12の内部空間から筐体101の外部に空気A4を放出する。
第2空気放出流路318は、通気口132に接続する接続部318Cを有している。一方、第2空気放出流路318の一端318Aは、筐体101の外部で開放している。第2空気放出流路318の他端318Bが、第2空気放出流路318の接続部318Cよりも下方となるように、第2貯留槽121の内部空間に延在している。第2空気放出流路318は、第2空気放出流路318の他端318Bと、接続部318Cとの間で、屈曲している。これにより、後述する調湿方法において、粗大液滴W4が第2貯留槽121の内壁を伝って通気口132から第2空気放出流路318に侵入したり、吸湿性液体W2の液面から直接第2空気放出流路318に侵入したりするのを抑制することができる。
第2空気放出流路318の他端318Bの位置は、例えば超音波発生部123から通気口132に延びる延長線よりも下側であることが好ましい。これにより、調湿装置310は、通気口132から第2空気放出流路318に粗大液滴W4が侵入するのを抑制することができる。
なお、第2空気放出流路318は、第2空気放出流路318の他端318Bと、接続部318Cとの間で、湾曲していてもよい。これにより、空気A4の圧力損失を減少させることができる。
本実施形態の調湿装置を用いた調湿方法は、第1実施形態の調湿方法と同様に、吸湿性液体を低エネルギーで再生することが可能である。
本実施形態の調湿方法によれば、第1実施形態の調湿方法と同様に、吸湿性物質の漏出を抑制することが可能である。したがって、本実施形態の調湿方法は、第1実施形態の調湿装置と同様に、調湿装置10を繰り返し使用しても除湿効率を維持することが可能である。
<第5実施形態>
以下、本発明の第5実施形態における調湿装置について、図7に基づき説明する。
[調湿装置]
図7は、第5実施形態の調湿装置410の概略構成を示す図である。図7に示すように、第5実施形態の調湿装置410は、筐体101と、吸湿部11と、再生部12と、第1液体輸送流路13と、第2液体輸送流路14と、第1空気供給流路15と、第2空気供給流路16と、第1空気放出流路17と、第2空気放出流路218と、分離部150と、を備えている。したがって、本実施形態において第3実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
(分離部150)
分離部150は、吸湿性液体W2から発生した液滴を含む空気A4が通過する際に、霧状液滴と粗大液滴とを分離する。分離部150は、デミスター1501を備えている。
デミスター1501は、吸湿性液体W2から発生した液滴を含む空気A4から粗大液滴W4を分離する。デミスター1501は、第2空気放出流路218の内部に設けられている。なお、第2空気放出流路218の一端218Aは、デミスター1501が設けられている位置よりも上方以外の方向であってもよい。
デミスター1501のメッシュの大きさは、霧状液滴W3の粒径よりも大きく粗大液滴W4の粒径よりも小さい。これにより、霧状液滴W3は、分離部150のデミスター1501を通過し、第2空気放出流路218を介して、筐体101の外部に放出される。一方、霧状液滴W3よりも粒径が大きい粗大液滴W4は、分離部150のデミスター1501で捕集される。捕集された粗大液滴W4は重力落下し、第2貯留槽121の吸湿性液体W2へと戻される。
なお、デミスター1501は、第2貯留槽121の通気口132を第2貯留槽121の内側から覆っていてもよい。また、デミスター1501は、第2空気放出流路218の内部と、第2貯留槽121の内側の側面との両方に設けられていてもよい。
本実施形態の調湿装置を用いた調湿方法は、第1実施形態の調湿方法と同様に、吸湿性液体を低エネルギーで再生することが可能である。
本実施形態の調湿装置によれば、第2空気放出流路218とデミスター1501とを併用することで、粗大液滴W4の流出を防ぐことができる。その結果、本実施形態の調湿装置は、吸湿性物質の漏出をより抑制することが可能である。したがって、本実施形態の調湿装置は、調湿装置10を繰り返し使用しても除湿効率をさらに維持することが可能である。本実施形態の調湿装置は、例えば、第3実施形態の調湿装置10と比べて第2空気放出流路218の長手方向の長さが短い場合などに有効である。
<第6実施形態>
以下、本発明の第6実施形態における調湿装置について、図8に基づき説明する。
[調湿装置]
図8は、第6実施形態の調湿装置510の概略構成を示す図である。図8に示すように、第6実施形態の調湿装置510は、筐体101と、吸湿部11と、再生部12と、第1液体輸送流路13と、第2液体輸送流路14と、第1空気供給流路15と、第2空気供給流路16と、第1空気放出流路17と、空気輸送流路19と、第3空気放出流路20と、捕集部60と、を備えている。したがって、本実施形態において第2実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
空気輸送流路19は、再生部12の内部空間から捕集部60の内部空間に空気A4を輸送する。空気輸送流路19は、通気口132に接続する接続部19Cを有している。一方、空気輸送流路19の一端19Aは、捕集部60に接続されている。空気輸送流路19の接続部19Cが、空気輸送流路19の一端19Aよりも下方となるように、空気輸送流路19が傾斜している。これにより、霧状液滴W3は、空気輸送流路19を介して、捕集部60の内部空間に放出される。一方、粗大液滴W4は、空気輸送流路19を通過する際に空気輸送流路19の内壁に付着しやすい。付着した粗大液滴W4は重力落下し、第2貯留槽121の吸湿性液体W2へと戻される。
第3空気放出流路20は、捕集部60の内部空間から筐体101の外部に空気A4’を放出する。なお、空気A4’は、空気A4よりも霧状液滴W3の量が少ない空気である。
(捕集部)
捕集部60は、霧状液滴W3の少なくとも一部を捕集する。捕集部60は、捕集器601と、フィルター602と、を備える。捕集部60は、フィルター602によって霧状液滴W3を含む空気A4を、霧状液滴W3と、空気A4’とに気液分離する、いわゆるコアレッサーである。
捕集部60の側部には、空気輸送流路19が接続されている。捕集部60の上部には、第3空気放出流路20が接続されている。
捕集器601は、霧状液滴W3の一部を捕集して得られる液体W5を貯留する。上述したように、粒径が小さい霧状液滴W3には、吸湿性物質が含有されにくいと考えられる。そのため、液体W5はほぼ水であると考えられる。
フィルター602は、霧状液滴W3を含む空気A4を、霧状液滴W3と、空気A4’とに気液分離する。フィルター602は、捕集器601の内部に配置されている。フィルター602は、空気輸送流路19の供給口19aから第3空気放出流路20の放出口20aへと向かう気流の途中に配置されている。
フィルター602は、極細の繊維から構成されている。霧状液滴W3は、フィルター602の繊維に付着し、凝集する。凝集した霧状液滴W3は自重で落下し、捕集器601に液体W5として貯留される。
なお、霧状液滴W3は、輸送される間に徐々に蒸発すると考えられる。霧状液滴W3を効率的に捕集する観点から、空気輸送流路19の長さは、本発明の効果を損なわない範囲で短くすることが好ましい。
本実施形態の調湿装置を用いた調湿方法は、第1実施形態の調湿方法と同様に、吸湿性液体を低エネルギーで再生することが可能である。
本実施形態の調湿装置によれば、第1実施形態の調湿装置と同様に、吸湿性物質の漏出を抑制することが可能である。したがって、本実施形態の調湿装置は、第1実施形態の調湿装置と同様に、調湿装置10を繰り返し使用しても除湿効率を維持することが可能である。本実施形態の調湿装置によれば、捕集部60で捕集した水分を再利用することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、図1の調湿装置10は、霧状液滴を捕集する捕集部を備えていてもよい。図9は、第1実施形態の調湿装置10の変形例の概略構成の一部を示す図である。図9に示すように、調湿装置10Aは、第2空気放出流路18の途中に捕集部160を備えている。第2空気放出流路18は、第1輸送流路181と、第2輸送流路182と、を有している。第1輸送流路181は、再生部12の内部空間と捕集部160の内部空間とを接続する。第2輸送流路182は、捕集部160の内部空間と、筐体101の外部と、を接続する。
調湿装置10Aによれば、捕集部160で捕集した水分を再利用することができる。
別の側面からみれば、調湿装置10Aは、吸湿性液体W2(溶液)から水分(溶媒)を分離する分離装置70を備えている。分離装置70は、吸湿性液体W2を貯留する再生部12(貯留部)と、分離した液体を捕集する捕集部160と、吸湿性液体W2の少なくとも一部に超音波を照射する超音波発生部123と、再生部12の内部に気体の旋回流を発生させるブロワ122(旋回流発生部)と、再生部12と捕集部160とを接続する第1輸送流路181と、を備えている。
分離装置70は、旋回流によって、吸湿性液体W2から発生した霧状液滴W3を分離することで、水分を分離するとともに、霧状液滴W3よりも粒径の大きい粗大液滴W4の流出を抑制する。
本発明の一態様の調湿装置は、吸湿部と再生部とが一体で設けられていてもよい。これにより、吸湿部と再生部とが別体で設けられた調湿装置と比べて装置の小型化が可能である。
本発明の一態様の調湿装置では、空気の接触方式は流下方式に限定されない。
空気の接触方式は、空気A1の気流中で吸湿性液体W1を静置する方式、いわゆる静置方式であってもよい。
空気の接触方式は、空気A1の気流中で霧状の吸湿性液体W1を吹き付ける方式、いわゆるスプレー方式であってもよい。
空気の接触方式は、空気A1の気泡を吸湿性液体W1中で接触させる方式、いわゆるバブリング方式であってもよい。
空気の接触方式は、空気A1の気流中で吸湿性液体Wをカラムに浸み込ませる方式、いわゆるカラム方式であってもよい。

Claims (15)

  1. 吸湿性物質を含む吸湿性液体を貯留する貯留部と、
    前記貯留部に設けられた通気口と、
    空気と前記吸湿性液体とを接触させ、前記空気に含まれる水分を前記吸湿性液体に吸収させる吸収手段と、
    前記水分を吸収した前記吸湿性液体の少なくとも一部に超音波を照射する超音波発生部と、
    前記水分を吸収した前記吸湿性液体から発生した霧状液滴を除去する除去手段と、を備え、
    前記貯留部は、前記霧状液滴よりも粒径の大きい粗大液滴の流出を抑制する調湿装置。
  2. 前記霧状液滴の少なくとも一部を捕集する捕集部を有する請求項1に記載の調湿装置。
  3. 前記貯留部は、前記霧状液滴と前記粗大液滴とを分離する分離部を有する請求項1に記載の調湿装置。
  4. 前記分離部は、サイクロンセパレーターを有する請求項3に記載の調湿装置。
  5. 前記分離部は、デミスターを有する請求項3に記載の調湿装置。
  6. 前記通気口は、第1通気口と、第2通気口と、を有し、
    前記貯留部は、第1貯留部と、第2貯留部と、前記第1貯留部と前記第2貯留部とを接続する流路と、有し、
    前記第1貯留部は、前記吸収手段と、前記第1通気口と、を有し、
    前記第2貯留部は、前記超音波発生部と、前記除去手段と、前記第2通気口と、を有する請求項1に記載の調湿装置。
  7. 前記通気口は、前記貯留部の側部に設けられ、
    前記貯留部は、前記通気口に接続する接続部を有する配管を備え、
    前記配管の一端は、前記貯留部の外部で開放しており、
    前記接続部が、前記配管の一端よりも下方となるように、前記配管が傾斜している請求項1に記載の調湿装置。
  8. 前記配管は、湾曲または屈曲している請求項7に記載の調湿装置。
  9. 前記配管の他端が前記接続部よりも下方となるように、前記配管が前記貯留部の内部に延在している請求項7に記載の調湿装置。
  10. 前記通気口は、前記貯留部の側部に設けられ、
    前記貯留部は、前記通気口に接続する接続部を有する配管を備え、
    前記配管の一端は、前記貯留部の外部で開放しており、
    前記配管の他端が前記接続部よりも下方となるように、前記配管が前記貯留部の内部に延在している請求項1に記載の調湿装置。
  11. 前記貯留部は、前記霧状液滴と前記粗大液滴とを分離する分離部を有する請求項7に記載の調湿装置。
  12. 前記分離部は、デミスターを有する請求項11に記載の調湿装置。
  13. 前記デミスターは、前記貯留部と前記配管との少なくとも一方の内部に設けられている請求項12に記載の調湿装置。
  14. 前記通気口は、第1通気口と、第2通気口と、を有し、
    前記貯留部は、第1貯留部と、第2貯留部と、前記第1貯留部と前記第2貯留部とを接続する流路と、有し、
    前記第1貯留部は、前記吸収手段と、前記第1通気口と、を有し、
    前記第2貯留部は、前記超音波発生部と、前記除去手段と、前記第2通気口と、前記配管を有し、
    前記配管が、前記第2通気口に接続されている請求項7〜13のいずれか1項に記載の調湿装置。
  15. 溶液から溶媒を分離する分離装置であって、
    前記溶液を貯留する貯留部と、
    分離した前記溶媒を捕集する捕集部と、
    前記溶液の少なくとも一部に超音波を照射する超音波発生部と、
    前記貯留部の内部に気体の旋回流を発生させる旋回流発生部と、
    前記貯留部と前記捕集部とを接続する配管と、を備え、
    前記旋回流によって、前記溶液から発生した霧状液滴を分離することで前記溶媒を分離するとともに、前記霧状液滴よりも粒径の大きい粗大液滴の流出を抑制する分離装置。
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