WO2020218155A1 - 調湿装置 - Google Patents

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WO2020218155A1
WO2020218155A1 PCT/JP2020/016733 JP2020016733W WO2020218155A1 WO 2020218155 A1 WO2020218155 A1 WO 2020218155A1 JP 2020016733 W JP2020016733 W JP 2020016733W WO 2020218155 A1 WO2020218155 A1 WO 2020218155A1
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moisture absorbing
hygroscopic
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absorbing material
unit
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PCT/JP2020/016733
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井出　哲也
奨 越智
洋香 濱田
豪 鎌田
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シャープ株式会社
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    • F24F2003/1464—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification using regenerators using rotating regenerators

Definitions

  • the present invention relates to a humidity control device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-82170 filed in Japan on April 23, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a humidity control device for adjusting the humidity in a room is known.
  • a configuration of a humidity control device that dehumidifies using a liquid moisture absorbing material is disclosed (see Patent Document 1).
  • the humidity control device described in Patent Document 1 has a function of removing moisture from a moisture absorbing material that has absorbed moisture, and the moisture absorbing material can be reused.
  • a solution in which a hygroscopic substance is dissolved in a solvent such as water is used.
  • the above-mentioned humidity control device adjusts the humidity of the indoor environment by absorbing moisture with a hygroscopic material and removing water from the hygroscopic material. There was room for improvement in the above-mentioned humidity control device in order to stably exhibit the humidity control function.
  • One embodiment of the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a humidity control device capable of stably adsorbing and desorbing water.
  • air is brought into contact with a liquid hygroscopic material containing water, a hygroscopic polyhydric alcohol and a hygroscopic metal salt, and the hygroscopic material is contained in the air.
  • a hygroscopic unit that absorbs a part of the moisture and a composition control unit that controls the composition of the hygroscopic material are provided, and the composition control unit can control the composition of the hygroscopic material without precipitating the metal salt.
  • a humidity control device that controls the range of moisture absorption.
  • the composition control unit is a measuring unit that measures the concentration of the moisture absorbing material, an adjusting unit that adjusts the concentration of the moisture absorbing material, and the adjustment based on the measurement results by the measuring unit.
  • the configuration may include a control unit that controls the operation of the unit.
  • the adjusting unit may have an atomizing separation unit that separates a part of water contained in the moisture absorbing material as atomized droplets from the moisture absorbing material.
  • the atomizing separation section has a discharge port for discharging an air-fuel mixture containing the atomizing droplets to the outside of the atomizing separation section, and the atomizing droplets are a coarse liquid.
  • the configuration may include droplets and fine droplets having a particle size smaller than that of the coarse droplets, and the discharge port may be provided with a separation portion for separating the coarse droplets from the air-fuel mixture.
  • the separation unit may be configured to be a cyclone separator.
  • the adjusting portion may have a diluting portion for adding water to the moisture absorbing material.
  • the polyhydric alcohol may be configured to contain glycerin.
  • the metal salt may be configured to contain lithium chloride.
  • the metal salt may be configured to contain calcium chloride.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the humidity control device 1.
  • FIG. 2 is a phase diagram of a three-component hygroscopic material containing water, a hygroscopic polyhydric alcohol, and a hygroscopic metal salt.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the control unit 60.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the humidity control device 1.
  • the scale of the dimension may be different depending on the component.
  • the humidity control device 1 of the present embodiment includes a moisture absorption unit 10, an atomization separation unit 20, a circulation unit 30, a measurement unit 40, a dilution unit 50, and a control unit 60.
  • the humidity control device 1 of the present embodiment includes a housing 100.
  • the moisture absorbing section 10, the atomizing separation section 20, the circulating section 30, the measuring section 40, and the diluting section 50 are housed in the internal space 100c of the housing 100.
  • the atomization separation unit 20, the measurement unit 40, the dilution unit 50, and the control unit 60 correspond to the "composition control unit” in the present invention. Further, the atomization separation unit 20 corresponds to the “adjustment unit” in the present invention.
  • the moisture absorbing portion 10 includes a first storage tank 11, a nozzle 13, a porous member 15, an intake flow path 18, and a discharge flow path 19.
  • the hygroscopic unit 10 causes the hygroscopic material W to absorb at least a part of the moisture contained in the air A1 by bringing the hygroscopic material W containing the hygroscopic substance into contact with the air A1 existing in the external space. It is desirable that the moisture absorbing portion 10 absorbs as much moisture as possible into the moisture absorbing material W, but at least a part of the moisture contained in the air A1 may be absorbed by the moisture absorbing material W.
  • the moisture absorbing material W is stored inside the first storage tank 11.
  • the moisture absorbing material W will be described later.
  • the intake flow path 18 and the discharge flow path 19 are connected to the first storage tank 11. Further, pipes 31 and 32 included in the circulation portion 30 described later are connected to the first storage tank 11.
  • a blower 181 is provided in the middle of the intake flow path 18.
  • the blower 181 takes in the air A1 from the external space of the housing 100 into the inside of the first storage tank 11 via the intake flow path 18. Further, the blower 181 generates an air flow that flows from the inside of the first storage tank 11 to the outside of the housing 100 via the discharge flow path 19.
  • the first storage tank 11 has a discharge port 11b to which the pipe 31 is connected. Further, a pipe 32 is connected to the nozzle 13 described later. The moisture absorbing material W1 is supplied to the first storage tank 11 from the second storage tank 21 via the pipe 32.
  • the moisture absorbing material W1 is generated.
  • the generated moisture absorbing material W1 is discharged from the discharge port 21b.
  • the nozzle 13 is arranged in the upper part of the internal space of the first storage tank 11.
  • the hygroscopic material W1 returned from the atomizing separation unit 20 to the moisture absorbing unit 10 via the pipe 32 flows down from the nozzle 13 into the internal space of the first storage tank 11, and at this time, the hygroscopic material W1 and the air A1 come into contact with each other. To do.
  • This type of contact between the moisture absorbing material W1 and the air A1 is generally referred to as a "flow-down method".
  • the contact form between the moisture absorbing material W1 and the air A1 is not limited to the flow-down method, and other methods can be used.
  • a so-called bubbling method in which the air A1 is supplied in the form of bubbles in the moisture absorbing material W stored in the first storage tank 11, can also be used.
  • the perforated member 15 is a rectangular plate-shaped member having a network structure.
  • the perforated member 15 is provided substantially perpendicular to the bottom plate 11f of the first storage tank 11.
  • At least one perforated member 15 is provided in the first storage tank 11, and it is preferable that a plurality of the porous members 15 are provided.
  • the perforated member 15 guides the moisture absorbing material W flowing out of the nozzle 13 to the bottom plate 11f side of the first storage tank 11.
  • the moisture absorbing material W that has flowed down from the nozzle 13 flows downward along the mesh of the porous member 15.
  • the air A1 existing in the external space forms an air flow from the blower 181 toward the discharge port 11a of the first storage tank 11, and comes into contact with the moisture absorbing material W flowing down from the nozzle 13 and the moisture absorbing material W flowing down through the porous member 15. ..
  • the air A2 discharged from the discharge port 11a is in a drier state than the air A1 in the external space.
  • the air A2 generated by the moisture absorbing portion 10 is discharged to the outside of the housing 100 via the discharge flow path 19.
  • the hygroscopic material W is a liquid exhibiting a property of absorbing moisture (hygroscopicity).
  • the hygroscopic material W after absorbing water has a reduced water absorption.
  • the moisture absorbing material W can separate at least a part of the absorbed water in the atomization separation unit 20 described later. As a result, the moisture absorbing material W can be reused.
  • the hygroscopic material W preferably exhibits hygroscopicity under conditions of, for example, a temperature of 25 ° C., a relative humidity of 50%, and atmospheric pressure.
  • the hygroscopic material W of the present embodiment contains water as a solvent, a hygroscopic polyhydric alcohol, and a hygroscopic metal salt.
  • the hygroscopic polyhydric alcohol and the hygroscopic metal salt are hygroscopic substances contained in the hygroscopic material W.
  • polyhydric alcohol examples include glycerin, propanediol, butanediol, pentandiol, trimethylolpropane, butanetriol, ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol. Further, the polyhydric alcohol may be a dimer or a polymer of the polyhydric alcohol. Among them, glycerin, diglycerin, polyglycerin and the like are preferable as the polyhydric alcohol. Only one type of polyhydric alcohol may be used, or two or more types may be used in combination.
  • the metal salt examples include calcium chloride, lithium chloride, magnesium chloride, potassium chloride, sodium chloride, zinc chloride, aluminum chloride, lithium bromide, calcium bromide, potassium bromide, sodium hydroxide, sodium pyrrolidone carboxylate and the like. Be done. Among them, lithium chloride and calcium chloride are preferable as the metal salt. Only one type of metal salt may be used, or two or more types may be used in combination.
  • the hygroscopic material W used in the humidity control device 1 includes water, a hygroscopic material containing glycerin and lithium chloride, water, a hygroscopic material containing glycerin and calcium chloride, water, a hygroscopic material containing diglycerin and lithium chloride, and water.
  • a hygroscopic material containing diglycerin and calcium chloride, a hygroscopic material containing water, polyglycerin and lithium chloride, or a hygroscopic material containing water, polyglycerin and calcium chloride is preferred.
  • the moisture absorbing material W may contain a known material used as a raw material for an organic solvent having an amide group, a saccharide, a moisturizing cosmetic, or the like.
  • organic solvent having an amide group examples include formamide and acetamide.
  • sugars examples include sucrose, pullulan, glucose, xylene, fructose, mannitol, sorbitol and the like.
  • Known materials used as raw materials for moisturizing cosmetics include, for example, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), betaine, hyaluronic acid, collagen and the like.
  • MPC 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine
  • betaine betaine
  • hyaluronic acid collagen and the like.
  • the viscosity of the moisture absorbing material W is preferably 25 mPa ⁇ s or less. As a result, in the atomization separation section 20 described later, a liquid column C of the moisture absorbing material W is likely to be generated on the liquid surface of the moisture absorbing material W. Therefore, water can be efficiently separated from the moisture absorbing material W.
  • the hygroscopic material W in which only polyhydric alcohol is used as a hygroscopic substance and the polyhydric alcohol is dissolved in water has higher hygroscopic performance as the concentration is higher. It has been found that the efficiency of water removal at 20 is reduced.
  • the hygroscopic material W using only a metal salt as a hygroscopic substance has a high hygroscopic performance, and the higher the concentration, the higher the hygroscopic performance.
  • the moisture absorbing material W used in the humidity control device 1 of the present application has a configuration in which a polyhydric alcohol and a metal salt are used in combination.
  • the efficiency of atomization separation can be improved and the hygroscopic performance can be improved as compared with a hygroscopic material using only one of a polyhydric alcohol and a metal salt as a hygroscopic substance.
  • the polyhydric alcohol and the metal salt form a complex due to the coexistence of the polyhydric alcohol and the metal salt.
  • the metal salt dissolved in the moisture absorbing material W is bound to the polyhydric alcohol and becomes difficult to move.
  • the metal salt contained in the moisture absorbing material W is less likely to be mixed with the atomized droplets W3 generated in the atomization separation section 20 described later, and the efficiency of atomization separation can be improved.
  • the atomization separation unit 20 includes a second storage tank 21, an ultrasonic vibrator 22, a separation unit 25, an intake flow path 28, and a discharge flow path 29.
  • the atomization separation unit 20 atomizes at least a part of the water contained in the hygroscopic material W2 supplied from the hygroscopic material W2 via the pipe 31, and removes at least a part of the water from the hygroscopic material W2.
  • the discharge flow path 29 corresponds to the discharge port in the present invention.
  • the intake flow path 28, the discharge flow path 29, and the pipes 31, 92 are connected to the second storage tank 21.
  • a blower 281 is provided in the middle of the intake flow path 28.
  • the air A1 is supplied to the internal space of the second storage tank 21 by the blower 281 via the intake flow path 28.
  • the blower 281 takes in air A1 from the external space of the housing 100 into the inside of the second storage tank 21 via the intake flow path 28. Further, the blower 281 generates an air flow that flows from the inside of the second storage tank 21 to the outside of the housing 100 via the discharge flow path 29.
  • the second storage tank 21 has a liquid supply port 21a to which the pipe 31 is connected and a discharge port 21b to which the pipe 32 is connected.
  • the moisture absorbing material W2 is supplied to the second storage tank 21 from the first storage tank 11 via the pipe 31.
  • the moisture absorbing material W1 is generated.
  • the generated moisture absorbing material W1 is discharged from the discharge port 21b.
  • the ultrasonic vibrator 22 is provided on the bottom plate 21f of the second storage tank 21 and oscillates ultrasonic waves toward the liquid surface of the moisture absorbing material W2 stored in the second storage tank 21.
  • the liquid column C of the moisture absorbing material W2 can be generated on the liquid surface of the moisture absorbing material W2 by adjusting the conditions for generating the ultrasonic waves. At least a part of the water contained in the moisture absorbing material W2 is atomized and separated from the liquid column C of the moisture absorbing material W2, and a large amount of atomized droplets W3 are generated.
  • the "mist-like droplet” refers to a collection of minute water droplets floating in the air in the second storage tank 21.
  • the atomized droplet W3 includes a coarse droplet WL and a fine droplet WS having a smaller particle size than the coarse droplet WL.
  • the ultrasonic vibrator 22 is provided so as to be inclined with respect to the bottom plate 21f of the second storage tank 21.
  • the axis perpendicular to the ultrasonic emission surface 22a from the center of the ultrasonic emission surface 22a of the ultrasonic vibrator 22 is defined as the ultrasonic radiation axis J.
  • the ultrasonic wave is emitted from the ultrasonic emission surface 22a so that the radiation axis J is tilted with respect to the liquid surface of the moisture absorbing material W2. It is propagated from to the liquid surface. A part of the ultrasonic waves reaching the liquid surface of the moisture absorbing material W2 is specularly reflected at the liquid surface. At that time, since the angle of incidence of the ultrasonic waves on the liquid surface, that is, the angle formed by the liquid surface and the radiation axis J is not a right angle, the ultrasonic waves reflected on the liquid surface are difficult to return to the ultrasonic vibrator 22. Therefore, the ultrasonic vibrator 22 is less likely to be damaged by the ultrasonic waves irradiated by itself.
  • the liquid column C is generated so as to be tilted with respect to the liquid surface. That is, the ultrasonic vibrator 22 is provided on the bottom plate 21f of the second storage tank 21 so that the generated liquid column C is tilted with respect to the liquid surface.
  • the end of the ultrasonic injection surface 22a on the side where the liquid supply port 21a is provided is high, and the end of the ultrasonic injection surface 22a on the side where the discharge port 21b is provided is low. It is tilted. That is, the ultrasonic vibrator 22 is provided so that the liquid column C generated on the liquid surface of the moisture absorbing material W2 is inclined toward the discharge port 21b.
  • the configuration in which the ultrasonic vibrator 22 is tilted in the above-mentioned direction is preferable in that the liquid column C is less likely to be disturbed as compared with the configuration in which the ultrasonic transducer 22 is tilted in the direction opposite to the above-mentioned direction. ..
  • the air-fuel mixture A3 containing the mist-like droplets W3 generated from the liquid column C is discharged from the discharge flow path 29 to the outside of the second storage tank 21.
  • the concentration of the aqueous solution of (2) and (3) was adjusted by specifying the composition exhibiting the same hygroscopicity as the aqueous solution of (1) from the three-phase diagram of lithium chloride-glycerin-water.
  • the viscosity of the solution was in the order of (1)> (3)> (2), with the aqueous solution of (1) having the highest viscosity and the aqueous solution of (2) having the lowest viscosity.
  • the aqueous solution of (3) has a higher efficiency of atomization separation (ratio of the amount of separated water to the input power) than the aqueous solution of (1). Further, it was confirmed that the aqueous solution of (3) does not contain lithium chloride in the separated water and can be separated more accurately than the aqueous solution of (2).
  • the atomization separation unit 20 has the same configuration as the atomization separation unit 20.
  • the device model was driven and the state of atomization separation was confirmed.
  • Lithium chloride + diglycerin aqueous solution having the same moisture absorption performance as (3) (5)
  • the hygroscopic material of (3) is obtained by replacing glycerin with diglycerin or polyglycerin in the hygroscopic material of (3) and then lowering the ratio of water. Adjusted to the same moisture absorption performance as.
  • the hygroscopic materials of (5), (7) and (9) the hygroscopic material of (3) is obtained by replacing glycerin with diglycerin or polyglycerin and increasing the ratio of lithium chloride. Adjusted to the same moisture absorption performance as the material.
  • the separation portion 25 is provided in the path of the discharge flow path 29.
  • the separation unit 25 of the present embodiment is a so-called cyclone separator.
  • the separation unit 25 includes a separation tank 251 and an induction pipe 252.
  • the separation tank 251 has a cylindrical portion 251a and a conical portion 251b that is connected below the cylindrical portion 251a and communicates with the cylindrical portion 251a.
  • the upper part of the cylindrical portion 251a is closed by a top plate.
  • the conical portion 251b is convex downward.
  • the guide tube 252 penetrates the top plate of the cylindrical portion 251a and is inserted into the inside of the cylindrical portion 251a.
  • the discharge flow path 29 is connected to the side surface of the cylindrical portion 251a and the guide pipe 252.
  • a swirling flow of the air-fuel mixture A3 is formed downward inside the separation tank 251 to separate the mist-like droplets W3 contained in the air-fuel mixture A3 into fine droplets WS and coarse droplets WL.
  • the separated microdroplets WS are carried to the guide tube 252 by the air flow from the conical portion 251b of the separation tank 251 toward the cylindrical portion 251a.
  • the microdroplet WS is discharged to the outside of the housing 100 via the discharge flow path 29 connected to the guide tube 252.
  • the air A4 obtained by the separation unit 25 contains the generated fine droplet WS, it is moister than the outside air (air A1) of the housing 101.
  • the coarse droplet WL cannot ride on the air flow from the conical portion 251b to the cylindrical portion 251a and falls to the bottom of the conical portion 251b.
  • the coarse droplet WL that has fallen on the conical portion 251b may be returned to the second storage tank 21 via a pipe (not shown).
  • the circulation unit 30 circulates the hygroscopic material W between the hygroscopic unit 10 and the atomization separation unit 20.
  • the circulation unit 30 has a pipe 31 and a pipe 32 that are connected to the moisture absorbing unit 10 and the atomizing separation unit 20 and form a circulation flow path of the hygroscopic material W. Further, the circulation unit 30 has a pump 33 provided in the path of the pipe 32.
  • the pipe 31 transports the hygroscopic material W2, which has absorbed at least a part of the water, from the hygroscopic unit 10 to the atomization separation unit 20.
  • One end of the pipe 31 is connected to a discharge port 11b provided below the liquid level of the moisture absorbing material W1 in the first storage tank 11.
  • the other end of the pipe 31 is connected to the liquid supply port 21a provided below the liquid level of the moisture absorbing material W2 in the second storage tank 21.
  • the pipe 32 transports the hygroscopic material W1 (hygroscopic material W) generated by removing the water from the atomization separation unit 20 to the hygroscopic unit 10.
  • One end of the pipe 32 is connected to a discharge port 21b provided below the liquid level of the moisture absorbing material W2 in the second storage tank 21.
  • the other end of the pipe 32 is connected to the nozzle 13 provided above the liquid level of the moisture absorbing material W1 in the first storage tank 11.
  • the pump 33 is provided in the path of the pipe 32 and allows the moisture absorbing material W to flow.
  • the pump 33 may be provided in the pipe 31. Further, pumps are provided in each of the pipe 31 and the pipe 32, and the flow W of the moisture absorbing material W from the moisture absorbing portion 10 to the atomizing separation portion 20 and the flow W of the moisture absorbing material W from the atomizing separating portion 20 to the moisture absorbing portion 10 May be controlled independently of each other.
  • the measuring unit 40 is provided in the second storage tank 21 and measures the concentration of the moisture absorbing material W2 in the second storage tank 21.
  • the measuring unit 40 has a sensor 41 and a pipe 42 connected to the sensor 41.
  • the measuring unit 40 supplies a part of the moisture absorbing material W2 in the second storage tank 21 to the sensor 41 via the pipe 42.
  • the sensor 41 measures the concentration of the moisture absorbing material W2.
  • the concentration of the moisture absorbing material W2 measured by the sensor 41 refers to the content rate of the solute (total of polyhydric alcohol and metal salt) in the entire moisture absorbing material W2. Further, the sensor 41 may measure the content of the polyhydric alcohol in the moisture absorbing material W2 and the content of the metal salt in the moisture absorbing material W2, respectively.
  • the electric conductivity may be measured for a plurality of moisture absorbing materials having different contents of the polyhydric alcohol and the metal salt in advance, and the electric conductivity may be used as a numerical value corresponding to the concentration of the polyhydric alcohol and the metal salt.
  • Good it is conceivable to prepare a table showing the correspondence between each composition ratio of the moisture absorbing material W2 and the electric conductivity of the moisture absorbing material W2, and use it as reference data for controlling the composition of the moisture absorbing material W2.
  • the electric conductivity of the moisture absorbing material W2 can be measured as the sensor 41, and the contents of the polyhydric alcohol and the metal salt can be controlled based on the obtained electric conductivity with reference to the above table.
  • the sensor 41 can adopt various configurations as long as the concentration of the moisture absorbing material W2 can be measured.
  • a sensor having a configuration in which the refractive index of the moisture absorbing material W2 is measured and the concentration of the moisture absorbing material W2 is obtained based on the obtained refractive index value can be adopted.
  • the refractive index of a plurality of samples in which the ratio and concentration of the solute contained in the moisture absorbing material W2 are changed are measured in advance, and the correspondence between the refractive index of the moisture absorbing material W2 and the concentration of the moisture absorbing material W2 is prepared in advance. It is good to keep it.
  • the dilution unit 50 has a water storage tank 51, a connection portion 52, and a pipe 53 that connects the water storage tank 51 and the connection portion 52.
  • Water for adjusting the composition of the moisture absorbing material W is stored in the water storage tank 51.
  • connecting unit 52 for example, a three-way solenoid valve whose opening and closing is controlled by the control unit 60 can be used.
  • the dilution unit 50 is connected to the pipe 32.
  • the diluting unit 50 dilutes by adding water to the moisture absorbing material W2 flowing in the pipe 32.
  • Control unit 60 controls the operation of the humidity control device 1.
  • the hygroscopic material W used in the humidity control device 1 is a three-component system containing water, a hygroscopic polyhydric alcohol, and a hygroscopic metal salt.
  • a moisture absorbing material W for example, in a composition having a low water content, a metal salt may precipitate and cause clogging of the nozzle 13 and the circulation portion 30.
  • the hygroscopic material W does not absorb moisture with a composition having a low content of hygroscopic substances, and may not be able to dehumidify.
  • FIG. 2 is a phase diagram schematically showing the composition and physical properties of a three-component hygroscopic material containing water, a hygroscopic polyhydric alcohol, and a hygroscopic metal salt.
  • the hygroscopic material having the composition of the region A shown in FIG. 2 can realize good hygroscopicity and good moisture separation in the atomization separation section 20.
  • the hygroscopic material having the composition of region B cannot absorb moisture due to too much water. Further, a metal salt is precipitated in the moisture absorbing material having the composition of the region C.
  • the humidity control device 1 moisture absorption using the moisture absorbing material W and removal of moisture contained in the moisture absorbing material W are repeatedly performed. Therefore, in the humidity control device 1, by controlling the composition of the moisture absorbing material W to the composition corresponding to the region A in the phase diagram of FIG. 2, it is possible to stably adsorb and desorb water.
  • the control unit 60 included in the humidity control device 1 of the present embodiment controls each configuration as follows, controls the concentration of the hygroscopic material W within the range of region A in FIG. 2, and prevents metal salts from precipitating. And maintain the physical properties that can absorb moisture.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the control unit 60.
  • the control unit 60 includes a data reception unit 61, a calculation unit 62, a storage unit 63, a determination unit 64, and an instruction unit 65.
  • the data receiving unit 61 receives the detection result detected by the sensor 41.
  • the sensor 41 is a refractive index meter
  • the data of the refractive index of the moisture absorbing material W2 measured by the sensor 41 is received as the detection result.
  • the calculation unit 62 calculates the concentration of the moisture absorbing material W2 based on the detection result received from the data reception unit 61.
  • the storage unit 63 stores the corresponding threshold value for the upper limit value of the allowable range as the concentration of the moisture absorbing material W.
  • this threshold value is referred to as an upper limit threshold value.
  • the corresponding threshold value is stored for the lower limit value of the allowable range as the concentration of the moisture absorbing material W.
  • this threshold value is referred to as a lower limit threshold value.
  • the "corresponding threshold value" corresponding to the upper limit value in the allowable range may be the upper limit value itself or a value smaller than the upper limit value.
  • the threshold value can be set to a value smaller than the above upper limit value so that the precipitation of the metal salt does not start even after the time required for the concentration adjustment elapses.
  • the "corresponding threshold value" for the lower limit value in the allowable range may be the lower limit value itself or a value larger than the lower limit value.
  • the threshold value is set as the lower limit value itself, the hygroscopic material W may be further diluted while the concentration of the hygroscopic material W is controlled by the control described below, and the hygroscopic material W may not absorb moisture in the moisture absorbing portion 10. is there. Therefore, the threshold value can be set to a value larger than the above lower limit value, and the moisture absorbing portion 10 can absorb moisture even during the concentration adjustment.
  • the current concentration of the hygroscopic material W2 is set to the hygroscopic material W based on the concentration of the hygroscopic material W2 obtained by the calculation unit 62 and the threshold value of the concentration of the hygroscopic material W stored in the storage unit 63.
  • the concentration of is determined as to whether or not the metal salt does not precipitate and is within the range where moisture can be absorbed.
  • the instruction unit 65 instructs the atomization separation unit or the dilution unit based on the determination result by the determination unit 64 to control the concentration of the moisture absorbing material W.
  • the connecting portion 52 connected to the water storage tank 51 is opened to dilute the moisture absorbing material W2 flowing in the pipe 32.
  • the ultrasonic vibrator 22 is driven to separate water from the moisture absorbing material W2 in the atomization separation unit 20. At that time, the blower 181 may be stopped to stop the moisture absorption in the moisture absorbing portion 10.
  • the indicator unit 65 terminates the above-mentioned concentration control under preset conditions.
  • the indicator 65 may give an instruction to close the connecting portion 52 connected to the water storage tank 51 after a specified amount of water is supplied from the water storage tank 51 to the inside of the pipe 42.
  • the indicator 65 may stop the ultrasonic vibrator 22 after driving the ultrasonic vibrator 22 for a certain period of time.
  • the indicator 65 may measure the concentration of the moisture absorbing material W2 that changes by the concentration control, and finish the concentration control (dilution or concentration of the moisture absorbing material W) based on the measurement result.
  • the humidity control device 1 having the above configuration, it is possible to stably adsorb and desorb water.
  • the cyclone separator is used as the separation unit 25, but the present invention is not limited to this, and other configuration mistakes such as an impactor and a separator may be used.
  • the present invention when controlling the composition of the moisture absorbing material W2, the amount of water contained in the moisture absorbing material W2 is adjusted, but the present invention is not limited to this.
  • the composition of the region A in FIG. 2 may be controlled by adding a polyhydric alcohol to the moisture absorbing material W2 in response to the measurement result by the measuring unit 40.
  • the humidity control device 1 may have the same configuration as the dilution unit 50 and may have a configuration for adding a polyhydric alcohol.
  • the polyhydric alcohol to be added may be diluted with water in advance so that the concentration is lower than that of the stock solution and higher than the target concentration of the polyhydric alcohol in the hygroscopic material W2.
  • a stirring mechanism for promoting mixing of the polyhydric alcohol and the moisture absorbing material W2 may be provided.
  • a stirring blade provided at a position where the polyhydric alcohol is added in the pipe 32 or a static mixer provided in the pipe 32 can be used.
  • the pump 33 may be arranged downstream of the position where the polyhydric alcohol is added in the pipe 32, and the pump 33 may be used as a stirring device.
  • the dehumidified air A2 is discharged from the moisture absorbing portion 10 through the discharge flow path 19. Further, the humidified air A4 is discharged from the atomization separation unit 20 via the discharge flow path 29. If these functions are exhibited, the humidity control device 1 can adopt the following configuration.
  • the humidity control device 1 of the present embodiment is a humidity control device that can use only the function of dehumidifying the installation space, for example, the air discharge port of the discharge flow path 19 is arranged toward the room, while the discharge flow.
  • the air outlet of the road 29 may be arranged so as to face the outside of the room.
  • the humidity control device 1 of the present embodiment is a humidity control device that can use only the function of humidifying the installation space, for example, the air discharge port of the discharge flow path 29 is arranged toward the room, while the discharge flow.
  • the air outlet of the road 19 may be arranged so as to face the outside of the room.
  • the humidity control device 1 of the present embodiment is a humidity control device that can use both the function of dehumidifying the installation space and the function of humidifying the installation space, the air in both the discharge flow path 19 and the discharge flow path 29 is used.
  • the discharge port may be arranged toward the room, and the control unit 60 may control which air discharge port the air is discharged from.
  • the moisture absorbing portion 10 and the atomizing separation portion 20 are housed in the internal space 100c of the same housing 100, but the present invention is not limited to this.
  • the moisture absorbing portion 10 and the atomizing separation portion 20 are connected by the circulation portion 30, the moisture absorbing portion 10 and the atomizing separating portion 20 may be housed in different housings.
  • the present invention can be used for an air conditioner used for indoor air conditioning.

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Abstract

安定的に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。調湿装置は、水、吸湿性の多価アルコールおよび吸湿性の金属塩を含む液状の吸湿材に、空気を接触させ、吸湿材に空気に含まれる水分の一部を吸収させる吸湿部と、吸湿材の組成を制御する組成制御部と、を備え、組成制御部は、吸湿材の組成を、金属塩が析出することなく且つ吸湿可能な範囲に制御する。

Description

調湿装置
　本発明は、調湿装置に関する。本願は、２０１９年４月２３日に、日本に出願された特願２０１９－８２１７０号に基づく優先権を主張するものであり、その内容をここに援用する。
　従来、室内の湿度を調整するための調湿装置が知られている。例えば、液状の吸湿材を用いて除湿する調湿装置の構成が開示されている（特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の調湿装置は、水分を吸収した吸湿材から水分を除去する機能を有し、吸湿材を再利用することができる。特許文献１に記載の吸湿材には、水などの溶媒に吸湿性物質を溶解した溶液が用いられている。
国際公開第２０１８／２３５７７３号
　上記調湿装置は、吸湿材による吸湿と、吸湿材からの水の除去とを行うことで、室内環境の湿度調整を行っている。上記調湿装置は、安定して調湿機能を発現するために、改良する余地があった。
　本発明の一形態はこのような事情に鑑みてなされたものであって、安定的に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。
　上記の課題を解決するため、本発明の一形態は、水、吸湿性の多価アルコールおよび吸湿性の金属塩を含む液状の吸湿材に、空気を接触させ、前記吸湿材に前記空気に含まれる水分の一部を吸収させる吸湿部と、前記吸湿材の組成を制御する組成制御部と、を備え、前記組成制御部は、前記吸湿材の組成を、前記金属塩が析出することなく且つ吸湿可能な範囲に制御する調湿装置を提供する。
　本発明の一形態においては、前記組成制御部は、前記吸湿材の濃度を測定する測定部と、前記吸湿材の濃度を調整する調整部と、前記測定部による測定結果に基づいて、前記調整部の運転を制御する制御部と、を有する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記調整部は、前記吸湿材から、前記吸湿材に含まれる水の一部を霧状液滴として分離する霧化分離部を有する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記霧化分離部は、前記霧状液滴を含む混合気を前記霧化分離部の外部に排出する排出口を有し、前記霧状液滴は、粗大液滴と、前記粗大液滴よりも小粒径の微小液滴とを含み、前記排出口には、前記混合気から前記粗大液滴を分離する分離部が設けられている構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記分離部は、サイクロン分離器である構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記調整部は、前記吸湿材に水を添加する希釈部を有する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記多価アルコールは、グリセリンを含む構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記金属塩は、塩化リチウムを含む構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記金属塩は、塩化カルシウムを含む構成としてもよい。
　本発明によれば、安定的に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ができる。
図１は、調湿装置１の概略構成図である。 図２は、水と、吸湿性の多価アルコールと、吸湿性の金属塩とを含む三成分系の吸湿材の相図である。 図３は、制御部６０を示すブロック図である。
　以下、図１～図３を参照しながら、本実施形態に係る調湿装置１について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
　図１は、調湿装置１の概略構成図である。以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
＜調湿装置＞
　図１に示すように、本実施形態の調湿装置１は、吸湿部１０と、霧化分離部２０と、循環部３０と、測定部４０と、希釈部５０と、制御部６０と、を備えている。本実施形態の調湿装置１は、筐体１００を備えている。吸湿部１０と、霧化分離部２０と、循環部３０と、測定部４０と、希釈部５０とは、筐体１００の内部空間１００ｃに収容されている。
　霧化分離部２０と、測定部４０と、希釈部５０と、制御部６０とは、本発明における「組成制御部」に該当する。また、霧化分離部２０は、本発明における「調整部」に該当する。
＜吸湿部＞
　吸湿部１０は、第１貯留槽１１と、ノズル１３と、多孔部材１５と、吸気流路１８と、排出流路１９とを備えている。
　吸湿部１０は、吸湿性物質を含む吸湿材Ｗと外部空間に存在する空気Ａ１とを接触させることにより、空気Ａ１に含まれる水分の少なくとも一部を吸湿材Ｗに吸収させる。吸湿部１０は、できるだけ多くの水分を吸湿材Ｗに吸収させることが望ましいが、空気Ａ１に含まれる水分のうちの少なくとも一部の水分を吸湿材Ｗに吸収させればよい。
（第１貯留槽、吸気流路、排出流路）
　第１貯留槽１１の内部には、吸湿材Ｗが貯留されている。吸湿材Ｗについては後述する。
　第１貯留槽１１には、吸気流路１８、排出流路１９が接続されている。また、第１貯留槽１１には、後述の循環部３０が有する配管３１，３２が接続されている。
　吸気流路１８の途中には、ブロア１８１が設けられている。ブロア１８１は、筐体１００の外部空間から、吸気流路１８を介して第１貯留槽１１の内部に空気Ａ１を取り込む。また、ブロア１８１は、第１貯留槽１１の内部から、排出流路１９を介して筐体１００の外部に流れる気流を発生させる。
　第１貯留槽１１は、配管３１が接続された排出口１１ｂを有している。また、後述するノズル１３には、配管３２が接続されている。第１貯留槽１１には、配管３２を介して第２貯留槽２１から吸湿材Ｗ１が供給される。
　第２貯留槽２１では、後述する装置構成により吸湿材Ｗ２から水分の少なくとも一部が除かれて吸湿材Ｗ１が生成する。生成した吸湿材Ｗ１は、排出口２１ｂから排出される。
（ノズル）
　ノズル１３は、第１貯留槽１１の内部空間の上部に配置されている。配管３２を介して霧化分離部２０から吸湿部１０に戻された吸湿材Ｗ１は、ノズル１３から第１貯留槽１１の内部空間に流下し、この際に吸湿材Ｗ１と空気Ａ１とが接触する。この種の吸湿材Ｗ１と空気Ａ１との接触の形態は、一般に「流下方式」と呼ばれる。
　なお、吸湿材Ｗ１と空気Ａ１との接触形態は、流下方式に限らず、他の方式を用いることができる。例えば第１貯留槽１１に貯留された吸湿材Ｗの中に空気Ａ１を泡状にして供給する方式、いわゆるバブリング方式を用いることもできる。
（多孔部材）
　多孔部材１５は、網目構造をなす矩形板状の部材である。多孔部材１５は、第１貯留槽１１の底板１１ｆに対して略垂直に設けられている。
　多孔部材１５は、第１貯留槽１１内に少なくとも一つ設けられ、複数設けられていることが好ましい。多孔部材１５は、ノズル１３から流れ出た吸湿材Ｗを第１貯留槽１１の底板１１ｆ側へ誘導する。ノズル１３から流れ落ちた吸湿材Ｗは、多孔部材１５の網目を伝わって下方へ流れていく。
　外部空間に存在する空気Ａ１は、ブロア１８１から第１貯留槽１１の排出口１１ａに向かう気流を形成し、ノズル１３から流れ落ちる吸湿材Ｗ、および多孔部材１５を伝わって流れ落ちる吸湿材Ｗと接触する。
　このとき、空気Ａ１中に含まれる水分の少なくとも一部は吸湿材Ｗに吸収され、空気Ａ１中から除去される。すなわち、排出口１１ａから排出される空気Ａ２は、外部空間の空気Ａ１よりも乾燥した状態となる。
　吸湿部１０で生成された空気Ａ２は、排出流路１９を介して筐体１００の外部に排出される。
（吸湿材）
　吸湿材Ｗは、水分を吸収する性質（吸湿性）を示す液体である。水分を吸収したのちの吸湿材Ｗは、吸水性が低下する。しかし、吸湿材Ｗは、後述する霧化分離部２０において、吸収した水の少なくとも一部を分離することが可能となっている。これにより、吸湿材Ｗの再利用が可能である。
　吸湿材Ｗは、例えば温度が２５℃、相対湿度が５０％、大気圧下の条件で吸湿性を示すことが好ましい。
　本実施形態の吸湿材Ｗは、溶媒である水と、吸湿性の多価アルコールと、吸湿性の金属塩とを含む。吸湿性の多価アルコールおよび吸湿性の金属塩は、吸湿材Ｗに含まれる吸湿性物質である。
　多価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、トリエチレングリコールなどが挙げられる。また、多価アルコールは、多価アルコールの二量体、重合体であってもよい。中でも、多価アルコールとしてはグリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン等が好ましい。
　多価アルコールは、１種のみ用いることとしてもよく、２種以上を併用してもよい。
　金属塩としては、例えば塩化カルシウム、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。中でも、金属塩としては、塩化リチウム、塩化カルシウムが好ましい。
　金属塩は、１種のみ用いることとしてもよく、２種以上を併用してもよい。
　すなわち、調湿装置１で用いられる吸湿材Ｗとしては、水、グリセリンおよび塩化リチウムを含む吸湿材、水、グリセリンおよび塩化カルシウムを含む吸湿材、水、ジグリセリンおよび塩化リチウムを含む吸湿材、水、ジグリセリンおよび塩化カルシウムを含む吸湿材、水、ポリグリセリンおよび塩化リチウムを含む吸湿材、または水、ポリグリセリンおよび塩化カルシウムを含む吸湿材が好ましい。
　その他、吸湿材Ｗは，アミド基を有する有機溶媒、糖類、保湿化粧品等の原料として用いられる公知の材料を含んでいてもよい。
　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、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。
　吸湿材Ｗの粘度は、２５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。これにより、後述する霧化分離部２０において、吸湿材Ｗの液面に吸湿材Ｗの液柱Ｃを生じさせやすい。そのため、吸湿材Ｗから効率良く水分を分離することができる。
　発明者のこれまでの検討により、吸湿性物質として多価アルコールのみを用い、多価アルコールを水に溶解させた吸湿材Ｗは、高濃度であるほど吸湿性能が高くなるが、霧化分離部２０における水分除去の効率が低下することが分かっている。
　また、吸湿性物質として金属塩のみを用いた吸湿材Ｗは、吸湿性能が高く、高濃度であるほど吸湿性能が高くなる。しかし、吸湿性物質として金属塩のみを用いた吸湿材Ｗは、霧化分離部２０において水分を分離する際、分離した水分の方に金属塩が含まれやすいことが分かっている。
　このように、これまでの吸湿材Ｗの検討においては、吸湿性能と霧化分離の効率とがトレードオフの関係になるため、改良が求められていた。
　これに対して、本願の調湿装置１で用いる吸湿材Ｗは、多価アルコールと金属塩とを併用する構成としている。これにより、多価アルコールと金属塩とのいずれか一方のみを吸湿性物質として用いた吸湿材と比べ、霧化分離の効率を向上させ、吸湿性能を高めることができる。
　吸湿材Ｗにおいては、多価アルコールと金属塩とが共存することにより、多価アルコールと金属塩とが錯体形成すると考えられる。これにより、吸湿材Ｗに溶解する金属塩は、多価アルコールに束縛され、移動しにくくなる。これにより、吸湿材Ｗに含まれる金属塩は、後述する霧化分離部２０で生じる霧状液滴Ｗ３に混入しにくく、霧化分離の効率を向上させることができる。
＜組成制御部＞
　霧化分離部２０は、第２貯留槽２１と、超音波振動子２２と、分離部２５と、吸気流路２８と、排出流路２９とを備えている。霧化分離部２０は、配管３１を介して吸湿部１０から供給された吸湿材Ｗ２に含まれる水分の少なくとも一部を霧化し、吸湿材Ｗ２から水分の少なくとも一部を除去する。これにより、吸湿材Ｗ２の吸湿性能が再び高まり、吸湿材Ｗ１を吸湿部１０に戻して再利用することができる。排出流路２９は、本発明における排出口に該当する。
（第２貯留槽、吸気流路、排出流路）
　第２貯留槽２１には、吸気流路２８、排出流路２９、および配管３１，９２が接続されている。吸気流路２８の途中には、ブロア２８１が設けられている。空気Ａ１は、ブロア２８１によって吸気流路２８を介して第２貯留槽２１の内部空間に供給される。
　ブロア２８１は、筐体１００の外部空間から、吸気流路２８を介して第２貯留槽２１の内部に空気Ａ１を取り込む。また、ブロア２８１は、第２貯留槽２１の内部から、排出流路２９を介して筐体１００の外部に流れる気流を発生させる。
　第２貯留槽２１は、配管３１が接続された給液口２１ａと、配管３２が接続された排出口２１ｂを有している。第２貯留槽２１には、配管３１を介して第１貯留槽１１から吸湿材Ｗ２が供給される。
　第２貯留槽２１では、後述する装置構成により吸湿材Ｗ２から水分の少なくとも一部が除かれて吸湿材Ｗ１が生成する。生成した吸湿材Ｗ１は、排出口２１ｂから排出される。
（超音波振動子）
　超音波振動子２２は、第２貯留槽２１の底板２１ｆに設けられ、第２貯留槽２１に貯留される吸湿材Ｗ２の液面に向けて超音波を発振する。
　超音波振動子２２から吸湿材Ｗ２に超音波が照射される際、超音波の発生条件を調整することにより、吸湿材Ｗ２の液面に吸湿材Ｗ２の液柱Ｃを生じさせることができる。吸湿材Ｗ２の液柱Ｃからは、吸湿材Ｗ２に含まれる水分の少なくとも一部が霧状になって分離し、霧状液滴Ｗ３が多く発生する。
　ここで「霧状液滴」とは、第２貯留槽２１内の空気に浮遊する微小な水滴の集合を指す。霧状液滴Ｗ３は、粗大液滴ＷＬと、粗大液滴ＷＬよりも小粒径の微小液滴ＷＳとを含む。
　超音波振動子２２は、第２貯留槽２１の底板２１ｆに対して傾斜して設けられている。ここで、超音波振動子２２の超音波射出面２２ａの中心から超音波射出面２２ａに対して垂直な軸を超音波の放射軸Ｊと定義する。
　超音波振動子２２が第２貯留槽２１の底板２１ｆに対して傾斜していることにより、超音波は、放射軸Ｊが吸湿材Ｗ２の液面に対して傾くように、超音波射出面２２ａから液面に向けて伝播される。吸湿材Ｗ２の液面に達した超音波の一部は、液面で正反射する。その際、液面に対する超音波の入射角、すなわち液面と放射軸Ｊとのなす角が直角ではないため、液面で反射した超音波が超音波振動子２２に戻りにくい。したがって、超音波振動子２２は、自身が照射した超音波によるダメージを受けにくい。
　また、放射軸Ｊが傾くことに伴って、液柱Ｃは液面に対して傾くように生成される。すなわち、超音波振動子２２は、生成される液柱Ｃが液面に対して傾くように、第２貯留槽２１の底板２１ｆに設けられている。
　超音波振動子２２は、給液口２１ａが設けられた側の超音波射出面２２ａの端部が高く、排出口２１ｂが設けられた側の超音波射出面２２ａの端部が低くなる方向に傾斜している。すなわち、超音波振動子２２は、吸湿材Ｗ２の液面に生成する液柱Ｃが排出口２１ｂ側に傾斜するように設けられている。
　超音波振動子２２が上述した向きに傾斜している構成は、超音波振動子２２が上述した向きと逆向きに傾斜している構成と比べて、液柱Ｃの乱れが生じにくい点で好ましい。
　液柱Ｃから生じた霧状液滴Ｗ３を含む混合気Ａ３は、排出流路２９から第２貯留槽２１の外部に放出される。
　吸湿材Ｗに多価アルコールと金属塩とを併用することの効果の確認として、以下の（１）～（３）の吸湿材について、吸湿後、霧化分離部２０と同様の構成の装置モデルを駆動させて、霧化分離の状態を確認した。
（１）８０質量％グリセリン水溶液
（２）（１）と同等の吸湿性能を有する塩化リチウム水溶液
（３）（１）と同等の吸湿性能を有する塩化リチウム＋グリセリン水溶液
　（２）（３）の水溶液の濃度は、塩化リチウム－グリセリン－水の三相図から、（１）の水溶液と同等の吸湿性能を発現する組成を特定して調整した。また、溶液の粘度は、（１）＞（３）＞（２）の順であり、（１）の水溶液が最も高く、（２）の水溶液が最も低かった。
　測定の結果、（３）の水溶液は、（１）の水溶液と比べ、霧化分離の効率（投入電力に対する分離された水量の割合）が高いことが分かった。また、（３）の水溶液は、分離された水に塩化リチウムが含まれておらず、（２）の水溶液と比べ精度よく分離できることが確かめられた。
　さらに、以下の（４）～（９）の吸湿材について、（１）～（３）の吸湿材と同様に、吸湿後、霧化分離部２０において、霧化分離部２０と同様の構成の装置モデルを駆動させて、霧化分離の状態を確認した。
（４）（３）と同様の吸湿性能を有する塩化リチウム＋ジグリセリン水溶液
（５）（３）と同様の吸湿性能を有する塩化リチウム＋ジグリセリン水溶液
（６）（３）と同様の吸湿性能を有する塩化リチウム＋ポリグリセリン（ポリグリセリン＃３００）水溶液
（７）（３）と同様の吸湿性能を有する塩化リチウム＋ポリグリセリン（ポリグリセリン＃３００）水溶液
（８）（３）と同様の吸湿性能を有する塩化リチウム＋ポリグリセリン（ポリグリセリン＃５００）水溶液
（９）（３）と同様の吸湿性能を有する塩化リチウム＋ポリグリセリン（ポリグリセリン＃５００）水溶液
　なお、（４）（６）（８）の吸湿材については、（３）の吸湿材においてグリセリンをジグリセリンまたはポリグリセリンに置き換えた上で、水の比率を下げることにより（３）の吸湿材と同様の吸湿性能に調整した。また、（５）（７）（９）の吸湿材については、（３）の吸湿材においてグリセリンをジグリセリンまたはポリグリセリンに置き換えた上で、塩化リチウムの比率を上げることにより（３）の吸湿材と同様の吸湿性能に調整した。
　測定の結果、（３）の水溶液における霧化分離の効率（投入電力に対する分離された水量の割合）を１とした場合の（４）～（９）の水溶液における霧化分離の効率の相対値は、下記の通りであった。
（４）の水溶液における霧化分離の効率：１．１８
（５）の水溶液における霧化分離の効率：１．１０
（６）の水溶液における霧化分離の効率：１．２０
（７）の水溶液における霧化分離の効率：１．２８
（８）の水溶液における霧化分離の効率：１．３２
（９）の水溶液における霧化分離の効率：１．１８
　以上より、（４）～（９）の水溶液は、（３）の水溶液と比べ精度よく分離できることが確かめられた。
（分離部）
　分離部２５は、排出流路２９の経路内に設けられている。本実施形態の分離部２５は、いわゆるサイクロン分離器である。
　分離部２５は、分離槽２５１と、誘導管２５２と、を備えている。
　分離槽２５１は、円筒部２５１ａと、円筒部２５１ａの下方に接続され円筒部２５１ａと連通する円錐部２５１ｂとを有する。円筒部２５１ａの上部は天板で閉じられている。円錐部２５１ｂは、下に凸である。
　誘導管２５２は、円筒部２５１ａの天板を貫通し、円筒部２５１ａの内部に挿通されている。
　排出流路２９は、円筒部２５１ａの側面および誘導管２５２に接続されている。
　分離部２５では、分離槽２５１の内部で混合気Ａ３の旋回流を下向きに形成し、混合気Ａ３に含まれる霧状液滴Ｗ３を、微小液滴ＷＳと粗大液滴ＷＬとに分離する。
　分離された微小液滴ＷＳは、分離槽２５１の円錐部２５１ｂから円筒部２５１ａに向かう気流によって、誘導管２５２に運ばれる。微小液滴ＷＳは、誘導管２５２と接続された排出流路２９を介して筐体１００の外部に放出される。
　分離部２５によって得られた空気Ａ４は、発生した微小液滴ＷＳを含むため、筐体１０１の外気（空気Ａ１）よりも湿っている。
　一方、粗大液滴ＷＬは、円錐部２５１ｂから円筒部２５１ａに向かう気流に乗ることができずに、円錐部２５１ｂの底部に落下する。円錐部２５１ｂに落下した粗大液滴ＷＬは、不図示の配管を介して、第２貯留槽２１に戻されることとしてもよい。
＜循環部＞
　循環部３０は、吸湿部１０と霧化分離部２０との間で吸湿材Ｗを循環させる。
　循環部３０は、吸湿部１０と霧化分離部２０とに接続され、吸湿材Ｗの循環流路を構成する配管３１、配管３２を有する。さらに、循環部３０は、配管３２の経路内に設けられたポンプ３３を有する。
　配管３１は、水分の少なくとも一部が吸収された吸湿材Ｗ２を吸湿部１０から霧化分離部２０に輸送する。配管３１の一端は、第１貯留槽１１内の吸湿材Ｗ１の液面よりも下方に設けられた排出口１１ｂ接続されている。
　一方、配管３１の他端は、第２貯留槽２１内の吸湿材Ｗ２の液面よりも下方に設けられた給液口２１ａに接続されている。
　配管３２は、水分が除去されて生成した吸湿材Ｗ１（吸湿材Ｗ）を霧化分離部２０から吸湿部１０に輸送する。配管３２の一端は、第２貯留槽２１内の吸湿材Ｗ２の液面よりも下方に設けられた排出口２１ｂ接続されている。
　一方、配管３２の他端は、第１貯留槽１１内の吸湿材Ｗ１の液面よりも上方に設けられたノズル１３に接続されている。
　ポンプ３３は、配管３２の経路内に設けられ、吸湿材Ｗを流動させる。ポンプ３３は、配管３１に設けることとしてもよい。また、配管３１と配管３２のそれぞれにポンプを設け、吸湿部１０から霧化分離部２０への吸湿材Ｗの流動Ｗと、霧化分離部２０から吸湿部１０への吸湿材Ｗの流動とをそれぞれ独立に制御してもよい。
＜測定部＞
　測定部４０は、第２貯留槽２１に設けられ、第２貯留槽２１内の吸湿材Ｗ２の濃度を測定する。測定部４０は、センサ４１と、センサ４１に接続される配管４２とを有する。測定部４０では、配管４２を介して第２貯留槽２１内の吸湿材Ｗ２の一部をセンサ４１に供給する。センサ４１では、吸湿材Ｗ２の濃度を測定する。
　ここで、センサ４１が測定する吸湿材Ｗ２の濃度とは、吸湿材Ｗ２全体における溶質（多価アルコール、金属塩の合計）の含有率を指す。また、センサ４１は、吸湿材Ｗ２における多価アルコールの含有率、吸湿材Ｗ２における金属塩の含有率をそれぞれ測定することとしてもよい。
　この場合、予め多価アルコール、金属塩の含有率を異ならせた複数の吸湿材について、電気伝導度を測定し、電気伝導度を多価アルコール、金属塩の濃度に対応する数値として用いてもよい。例えば、吸湿材Ｗ２の各組成比と吸湿材Ｗ２の電気伝導度との対応関係を示したテーブルを用意しておき、吸湿材Ｗ２の組成制御の参照データとして用いることが考えられる。この場合、センサ４１として吸湿材Ｗ２の電気伝導度を測定し、得られた電気伝導度に基づいて、上記テーブルを参照して多価アルコールと金属塩の含有率を制御することができる。
　センサ４１は、吸湿材Ｗ２の濃度を測定可能であれば種々の構成を採用することができる。例えば、センサ４１として、吸湿材Ｗ２の屈折率を測定し、得られた屈折率値に基づいて吸湿材Ｗ２の濃度を求める構成のセンサを採用することができる。その際には、吸湿材Ｗ２に含まれる溶質の比率および濃度を変更した複数のサンプルの屈折率を予め測定し、吸湿材Ｗ２の屈折率と吸湿材Ｗ２の濃度との対応関係を予め用意しておくとよい。
＜希釈部＞
　希釈部５０は、貯水タンク５１と、接続部５２と、貯水タンク５１と接続部５２とを接続する配管５３を有する。
　貯水タンク５１には、吸湿材Ｗの組成調整用の水が貯留されている。
　接続部５２としては、例えば、制御部６０によって開閉制御される三方電磁弁を用いることができる。
　希釈部５０は、配管３２に接続されている。希釈部５０は、配管３２内を流動する吸湿材Ｗ２に水を添加して希釈する。
＜制御部＞
　制御部６０は、調湿装置１の運転制御を行う。
　上述したように、調湿装置１で用いる吸湿材Ｗは、水と、吸湿性の多価アルコールと、吸湿性の金属塩とを含む三成分系であることとしている。このような吸湿材Ｗは、例えば水の含有率が低い組成では、金属塩が析出しノズル１３や循環部３０の閉塞を引き起こすおそれがある。また吸湿材Ｗは、例えば吸湿性物質の含有率が低い組成では吸湿せず、除湿ができないおそれがある。
　図２には、水と、吸湿性の多価アルコールと、吸湿性の金属塩とを含む三成分系の吸湿材について、組成と物性とを模式的に示す相図である。
　図２に示す領域Ａの組成の吸湿材は、良好な吸湿性と、霧化分離部２０での良好な水分分離とを実現できる。一方で、領域Ｂの組成の吸湿材は、水が多すぎて吸湿ができない。また、領域Ｃの組成の吸湿材は、金属塩が析出してしまう。
　一方、調湿装置１においては、吸湿材Ｗを用いた吸湿、吸湿材Ｗに含まれる水分の除去をそれぞれ繰り返し行う。そのため、調湿装置１においては、吸湿材Ｗの組成を、図２の相図における領域Ａにあたる組成に制御することにより、安定的に水分の吸着と脱離を行うことができる。
　本実施形態の調湿装置１が有する制御部６０は、以下のように各構成を制御し、吸湿材Ｗの濃度を図２の領域Ａの範囲に制御し、金属塩が析出することなく、かつ吸湿可能な物性を維持する。
　図３は、制御部６０を示すブロック図である。図３に示すように、制御部６０は、データ受付部６１と、演算部６２と、記憶部６３と、判定部６４と、指示部６５と、を有する。
　データ受付部６１は、センサ４１で検出された検出結果を受け取る。例えば、センサ４１が屈折率計である場合、検出結果として、センサ４１で測定される吸湿材Ｗ２の屈折率のデータを受け取る。
　演算部６２は、データ受付部６１から受け取った検出結果に基づいて、吸湿材Ｗ２の濃度を算出する。
　記憶部６３は、吸湿材Ｗの濃度として許容できる範囲の上限値について、対応する閾値を記憶する。以下、この閾値を上限閾値と称する。
　また、吸湿材Ｗの濃度として許容できる範囲の下限値について、対応する閾値を記憶する。以下、この閾値を下限閾値と称する。
　なお、許容できる範囲の上限値に「対応する閾値」とは、上限値そのものであってもよく、上限値よりも小さい値であってもよい。例えば、閾値を上限値そのものとして設定すると、以下に説明する制御によって吸湿材Ｗの濃度制御を行う間にさらに吸湿材Ｗが濃縮し、吸湿材Ｗにおいて金属塩の析出が始まるおそれがある。そのため、閾値としては、上記上限値よりも小さい値とし、濃度調整に要する時間が経過しても金属塩の析出が始まらないようにすることができる。
　同様に、許容できる範囲の下限値に「対応する閾値」とは、下限値そのものであってもよく、下限値よりも大きい値であってもよい。例えば、閾値を下限値そのものとして設定すると、以下に説明する制御によって吸湿材Ｗの濃度制御を行う間にさらに吸湿材Ｗが希釈され、吸湿部１０において吸湿材Ｗが吸湿できない濃度になるおそれがある。そのため、閾値としては、上記下限値よりも大きい値とし、濃度調整中も吸湿部１０において吸湿可能とすることができる。
　判定部６４では、演算部６２で求められた吸湿材Ｗ２の濃度と、記憶部６３に記憶された吸湿材Ｗの濃度の閾値とに基づいて、現在の吸湿材Ｗ２の濃度が、吸湿材Ｗの濃度を金属塩が析出することなく、かつ吸湿可能な範囲であるか否かについて判定する。
　指示部６５では、判定部６４による判定結果に基づいて、霧化分離部または希釈部に指示し、吸湿材Ｗの濃度制御を行う。
　具体的には、吸湿材Ｗの濃度が、許容範囲の上限値に対応する閾値よりも大きい場合、貯水タンク５１につながる接続部５２を開き、配管３２内を流動する吸湿材Ｗ２を希釈する。
　また、吸湿材Ｗの濃度が、許容範囲の下限値に対応する閾値よりも小さい場合、超音波振動子２２を駆動させ、霧化分離部２０において吸湿材Ｗ２から水を分離する。その際、ブロア１８１を停止させて、吸湿部１０での吸湿を停止してもよい。
　さらに、指示部６５は、予め設定された条件で上述した濃度制御を終了させる。
　吸湿材Ｗ２を希釈する場合、例えば、指示部６５は、貯水タンク５１から規定量の水が配管４２の内部に供給された後に、貯水タンク５１につながる接続部５２を閉じる指示を行うとよい。
　吸湿材Ｗ２から水を分離して濃縮する場合、指示部６５は、一定時間、超音波振動子２２を駆動させた後に超音波振動子２２を停止させてもよい。
　さらに、指示部６５は、濃度制御によって変化する吸湿材Ｗ２の濃度を測定し、測定結果に基づいて濃度制御（吸湿材Ｗの希釈または濃縮）を終了してもよい。
　以上のような構成の調湿装置１によれば、安定的に水分の吸着と脱離を行うことができる。
　なお、本実施形態においては、分離部２５としてサイクロン分離器を用いたが、これに限らず、インパクタなど他の構成のミスとセパレータを用いてもよい。
　また、本実施形態においては、吸湿材Ｗ２の組成を制御する際に、吸湿材Ｗ２に含まれる水の量を調整することとしたが、これに限らない。
　例えば、測定部４０による測定結果を受けて、吸湿材Ｗ２に多価アルコールを加えることで、図２における領域Ａの組成とする制御を行ってもよい。その場合、調湿装置１は、希釈部５０と同様の構成で、多価アルコールを添加する構成を有することとするとよい。その際、添加する多価アルコールは、原液よりは低濃度であって、吸湿材Ｗ２における多価アルコールの目標濃度よりは高い濃度となるように、予め水で希釈しておくとよい。
　さらに、多価アルコールと吸湿材Ｗ２との混合を促進する撹拌機構を設けることとしてもよい。例えば、配管３２において多価アルコールを添加する位置に設けられた撹拌翼や、配管３２内に設けられたスタティックミキサーを用いることができる。また、配管３２において多価アルコールを添加する位置に対して下流側にポンプ３３を配置し、ポンプ３３を撹拌装置として用いてもよい。
　本実施形態の調湿装置１は、除湿された空気Ａ２が吸湿部１０から排出流路１９を介して排出される。また、加湿された空気Ａ４が霧化分離部２０から排出流路２９を介して排出される。これらの機能を発現するならば、調湿装置１は、次のような構成を採用することができる。
　本実施形態の調湿装置１について、設置空間を除湿する機能のみ利用可能とする調湿装置とする場合には、例えば排出流路１９の空気排出口を室内に向けて配置する一方、排出流路２９の空気排出口を室外に向けて配置した構成とすればよい。
　本実施形態の調湿装置１について、設置空間を加湿する機能のみ利用可能とする調湿装置とする場合には、例えば排出流路２９の空気排出口を室内に向けて配置する一方、排出流路１９の空気排出口を室外に向けて配置した構成とすればよい。
　本実施形態の調湿装置１について、設置空間を除湿する機能と加湿する機能との両方を利用可能とする調湿装置とする場合には、排出流路１９および排出流路２９の双方の空気排出口を室内に向けて配置し、制御部６０がいずれの空気排出口から空気を排出するかを制御する構成とすればよい。
　また、本実施形態の調湿装置１においては、吸湿部１０と、霧化分離部２０とが、同じ筐体１００の内部空間１００ｃに収容されていることとしたが、これに限らない。例えば、吸湿部１０と霧化分離部２０とが循環部３０で接続されているならば、吸湿部１０と霧化分離部２０とはそれぞれ別の筐体に収容されていてもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　本発明は、室内の空調に用いる空調装置に利用可能である。

Claims (11)

  1. 　水、吸湿性の多価アルコールおよび吸湿性の金属塩を含む液状の吸湿材に、空気を接触させ、前記吸湿材に前記空気に含まれる水分の一部を吸収させる吸湿部と、
    　前記吸湿材の組成を制御する組成制御部と、を備え、
    　前記組成制御部は、前記吸湿材の組成を、前記金属塩が析出することなく且つ吸湿可能な範囲に制御する調湿装置。
  2. 　前記組成制御部は、前記吸湿材の濃度を測定する測定部と、
    　前記吸湿材の濃度を調整する調整部と、
    　前記測定部による測定結果に基づいて、前記調整部の運転を制御する制御部と、を有する請求項１に記載の調湿装置。
  3. 　前記調整部は、前記吸湿材から、前記吸湿材に含まれる水の一部を霧状液滴として分離する霧化分離部を有する請求項２に記載の調湿装置。
  4. 　前記霧化分離部は、前記霧状液滴を含む混合気を前記霧化分離部の外部に排出する排出口を有し、
    　前記霧状液滴は、粗大液滴と、前記粗大液滴よりも小粒径の微小液滴とを含み、
    　前記排出口には、前記混合気から前記粗大液滴を分離する分離部が設けられている請求項３に記載の調湿装置。
  5. 　前記分離部は、サイクロン分離器である請求項４に記載の調湿装置。
  6. 　前記調整部は、前記吸湿材に水を添加する希釈部を有する請求項２から５のいずれか１項に記載の調湿装置。
  7. 　前記多価アルコールは、グリセリンを含む請求項１から６のいずれか１項に記載の調湿装置。
  8. 　前記多価アルコールは、ジグリセリンを含む請求項１から７のいずれか１項に記載の調湿装置。
  9. 　前記多価アルコールは、ポリグリセリンを含む請求項１から８のいずれか１項に記載の調湿装置。
  10. 　前記金属塩は、塩化リチウムを含む請求項１から９のいずれか１項に記載の調湿装置。
  11. 　前記金属塩は、塩化カルシウムを含む請求項１から９のいずれか１項に記載の調湿装置。
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