WO2023042781A1 - 調湿装置または大気造水機 - Google Patents
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Definitions
- the heater 12 is arranged downstream of the first area D1 and upstream of the second area D2 in the second ventilation path P2.
- the air that has passed through the first region D1 is heated when passing through the heater 12.
- the air heated by passing through the heater 12 heats the moisture absorbent 11a in the second region D2.
- the heater 12 indirectly heats the moisture absorbent 11a in the second region D2, desorbs the moisture adsorbed by the moisture absorbent 11a from the moisture absorbent 11a, and regenerates the moisture absorbent 11a.
- the second fan 14 generates an air flow in the second ventilation path P2 to supply the air heated by passing through the heater 12 to the moisture absorbent 11a.
- the temperature of the moisture absorbent 11a heated in the second region D2 is preferably 100.degree. C. to 130.degree. In this case, it is preferable that the temperature of the absorbent material 11a does not locally exceed 250.degree.
- the indoor unit casing 316 has a substantially rectangular parallelepiped shape extending in the left-right direction, and has an air intake port 316a provided in the upper portion and an air outlet port 316b provided in the lower front portion.
- the rear surface of the humidifying unit casing 351 is provided with a second moisture absorbing intake port 351c and an air supply/exhaust port 351d which are formed of a plurality of slit-like openings.
- the second moisture absorption intake port 351c like the first moisture absorption intake port 351b, serves to supply moisture-containing outdoor air to the adsorption region X of the humidification rotor 352. It is an opening through which the air taken in from the outside passes.
- the air supply/exhaust port 351d is an opening for taking in outdoor air into the humidification flow path 358b during humidification operation or air supply operation.
- the indoor heat exchanger 313 functions as a refrigerant condenser and the outdoor heat exchanger 324 functions as a refrigerant evaporator.
- the indoor fan 314 and the outdoor fan 329 are driven and controlled.
- the air conditioner 300 it is possible to adjust not only the indoor humidity but also the indoor temperature.
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Abstract
Description
本実施形態の調湿装置100は、対象空間S1を加湿する加湿運転を行う。図1に示されるように、対象空間S1は、例えば、天井壁91、側壁92、および、図示しない床壁により仕切られた部屋内の空間である。
吸湿ロータ11は、円板形状を有し、当該円板の中心を軸として回転可能に構成されている。吸湿ロータ11は、略環状に形成された吸湿材11aを有する。吸湿ロータ11は、その厚さ方向に空気を通過させて、通過する空気と吸湿材11aとを接触させるように構成されている。吸湿材11aの温度が低いとき、吸湿ロータ11を空気が通過する際に、吸湿材11aは、水分を当該空気から吸着する。吸湿材11aの温度が高いとき、吸湿ロータ11を空気が通過する際に、吸湿材11aは、吸着している水分を当該空気に放出する。
制御装置16は、図2に示されるように、調整部16aと、加湿部16bと、を有する。調整部16aおよび加湿部16bは、それぞれ、制御装置16が所定のプログラムを実行することによって実現される機能に相当する。
吸湿材11aは、例えば、ハニカム状に形成された基材に、金属有機構造体を担持させて構成される吸着素子である。
・組成式A-1:[Zr6(O)4(OH)4(fumarate)6]n
・組成式A-2:[Al(OH)(3,5-pyrazoledicarboxylate)(H2O)]n
MOF-801のCAS登録番号は、1355974-78-5である。MOF-303のCAS登録番号は、2050043-41-7である。
次の表は、MOF-801、MOF-303およびゼオライトの物性に関する。
(a)MOF-801およびMOF-303は、ゼオライトと比較して、単位体積あたりの水分吸着量が大きい。
(b)MOF-801およびMOF-303は、ゼオライトと比較して、水分吸着速度が大きい。特に、MOF-801は、水分吸着速度が大きく、水分の吸着材として適している。
(c)MOF-801およびMOF-303は、ゼオライトと比較して、吸着エネルギーが同程度または小さい。特に、MOF-801は、吸着エネルギーが小さく、水分の吸着材として適している。
(d)MOF-801およびMOF-303は、ゼオライトと同様に、300℃付近までの耐熱性に優れている。特に、MOF-303は、ゼオライトと同程度の優れた耐熱性を有する。
(6-1)
調湿装置100では、吸湿材11aの基材に担持されている金属有機構造体として、吸着した水分が脱離する温度が比較的低いMOF-801およびMOF-303が用いられる。具体的には、水分を吸着したMOF-801およびMOF-303は、100℃付近まで加熱すると、吸着した水分が脱離して再生する。また、調湿装置100では、吸湿材11aの基材の耐熱温度は、150℃以上である。そのため、調湿装置100では、吸着した水分を吸湿材11aから脱離させるために、基材の耐熱温度以上に吸湿材11aを加熱する必要がないので、吸湿材11aの損傷または発火が抑制される。
調湿装置100では、吸湿材11aの基材に担持されている金属有機構造体として、300℃付近まで高い耐熱性を有するMOF-801およびMOF-303が用いられる。そのため、調湿装置100では、吸着した水分を吸湿材11aから脱離させるために吸湿材11aを加熱することによる、吸湿材11aの損傷または発火が抑制される。
調湿装置100では、基材に担持されている金属有機構造体の密度と90%RH含水率とを乗じた値が430L/m3以上である吸湿材11aが用いられる。そのため、調湿装置100では、単位体積あたりの水分の吸着量が高い金属有機構造体が吸着素子に用いられるので、吸湿材11aの水分の吸着性能を向上させることができる。
調湿装置100では、ヒータ12を通過して加熱された空気を吸湿材11aに供給することで、吸湿材11aが加熱される。そのため、吸湿材11aはヒータ12によって直接加熱されないので、吸湿材11aが過熱されて、吸湿材11aに含まれる基材および金属有機構造体が劣化することが抑制される。
調湿装置100では、ヒータ12および第2ファン14の出力を調整することで、吸湿材11aから水分を脱離させる能力を調整することができる。そのため、調湿装置100は、ヒータ12および第2ファン14の出力を調整することで、対象空間S1の湿度を容易に制御することができる。
以下に本実施形態の変形例を示す。各変形例の内容の一部または全部は、互いに矛盾しない範囲で他の変形例の内容と組み合わされてもよい。
実施形態において、吸湿材11aが有する基材の耐熱温度は、150℃以上である。好ましくは、基材の耐熱温度は、300℃以上である。具体的には、基材が紙である場合、基材の耐熱温度は、紙の発火点である300℃以上であることが好ましい。
実施形態において、吸湿材11aは、基材に、金属有機構造体を担持させて構成される吸着素子である。しかし、吸湿材11aは、紙パルプに金属有機構造体を混ぜ合わせて抄くことで製造される混抄紙であってもよい。
実施形態において、調湿装置100は、対象空間S1を加湿する加湿運転を行う。しかし、調湿装置100は、加湿運転の代わりに、または、加湿運転に加えて、対象空間S1の空気を入れ替える換気運転、または、対象空間S1を除湿する除湿運転を行ってもよい。
実施形態の吸湿材11aは、調湿装置100以外の装置に用いられてもよい。次に、吸湿材11aの他の利用例である大気造水機200について説明する。
実施形態の吸湿材11aは、調湿装置100以外の装置に用いられてもよい。次に、吸湿材11aの他の利用例である空気調和装置300について、図6~9を参照しながら説明する。
図6に、空気調和装置300の概略外観図を示す。図7に、空気調和装置300の概略構成図を示す。
室内機312は、例えば、室内の壁面等に設置される壁掛け型の室内機である。また、室内機312は、室内機ケーシング316、室内熱交換器313、および、室内ファン314等を備えている。室内熱交換器313および室内ファン314は、室内機ケーシング316内に収納されている。
室外機311は、下部の室外空調ユニット320と、上部の加湿ユニット350と、から構成されている。加湿ユニット350は、実施形態の調湿装置100と類似の機能を有する、調湿装置の一種である。
室外空調ユニット320内には、圧縮機321と、圧縮機321の吐出側に接続される四路切換弁322と、圧縮機321の吸入側に接続されるアキュムレータ323と、四路切換弁322に接続された室外熱交換器324と、室外熱交換器324に接続された室外膨張弁325と、室外熱交換器324に空気流れを供給する室外ファン329と、が収容されている。室外膨張弁325は、液閉鎖弁327を介して液冷媒配管317に接続されている。四路切換弁322は、ガス閉鎖弁328を介してガス冷媒配管318に接続されている。室外空調ユニット320は、液冷媒配管317とガス冷媒配管318を介して、室内機312と接続されている。具体的には、液冷媒配管317は、室内機312における室内熱交換器313の一端と接続されている。ガス冷媒配管318は、室内機312における室内熱交換器313の他端と接続されている。
図8に、加湿ユニット350の分解斜視図を示す。図9に、上面視における加湿ロータ352の領域の説明図を示す。
加湿ユニットケーシング351は、加湿ロータ352、ヒータ360、給排気ファン354、流路切換装置353および吸着用ファン355等を収納している。
加湿ロータ352は、略円柱形状の外形を有し、図7に示されるように、実施形態の吸湿材11aと同様の吸湿材352aを有する。この略円柱形状の加湿ロータ352は、上下方向に延びる軸を中心として回転可能に支持されており、ロータ駆動用のモータによって回転駆動される。加湿ロータ352は、接触する空気中の水分を吸着可能であるとともに、加熱されることで吸着した水分を脱離可能である。
吸着用ファン355は、吸着用ファンモータによって回転駆動され、加湿ロータ352のうちのヒータ360と対向しない吸着領域Xを通過する空気の流れを生成する。具体的には、吸着用ファン355は、第1吸湿用取込口351bおよび第2吸湿用取込口351cから吸い込まれ、吸湿用流路358aを流れて、吸湿用吹出口351aから室外へ排出される空気の流れを生成する。
ヒータ360は、加湿ロータ352のうち加湿用流路358b内に位置する一部の上方に位置しており、加湿ロータ352の上面に対向して配置されている。ヒータ360は、加湿ロータ352から水分を脱離させるために加湿ロータ352へ送られる空気を加熱する。加湿ロータ352は、ヒータ360によって加熱された空気が送られることで加熱されることになる。
給排気ファン354は、加湿ロータ352の側方に配置されており、流路切換装置353による流路の切り換えにより、室外から取り込まれ室内機312へと送られる空気の流れを生成する状態と、室内から室内機312内に取り込まれ室外へと送られる空気の流れを生成する状態と、に切り換えて用いられる。給排気ファン354は、例えば、ターボファン等の遠心ファンで構成することができる。
流路切換装置353は、給排気ファン354と給排気ダクト315との間に配置されている。流路切換装置353は、給排気ファン354と給排気ダクト315との接続状態を、加湿用流路358bと給排気ダクト315とを接続した状態の供給状態と、加湿用流路358bと給排気ダクト315との接続を解除した供給停止状態と、に切り換えることが可能である。また、流路切換装置353は、供給状態において、給排気ダクト315を通過させる空気流れ方向を切り換えることも可能である。
加湿運転時には、加湿ユニット350内において、吸着用ファン355が駆動し、吸湿用流路358aを矢印A11-12方向に空気が流れ、かつ、給排気ファン354が駆動し、加湿用流路358bを矢印A21-23方向に空気が流れる。なお、加湿運転時には、加湿ロータ352は、矢印R方向に回転する。具体的には、加湿ロータ352では、矢印R方向に回転することにより、吸着領域Xに位置していた部分が加熱領域Yに移動し、加熱領域Yに位置していた部分が冷却領域Zに移動し、冷却領域Zに位置していた部分が再び吸着領域Xに移動し、これが繰り返えされる。
本実施形態の空気調和装置300では、冷媒回路310において室内熱交換器313を冷媒の蒸発器として機能させ、室外熱交換器324を冷媒の凝縮器として機能させるように四路切換弁322が切り換えられた状態で、圧縮機321を駆動させることで、室内の空気を冷却させる冷房運転を行うことができる。冷房運転では、室内ファン314、室外ファン329が駆動制御される。
加湿ユニット350は、図7に示されるように、実施形態の制御装置16と同様の制御装置356をさらに有する。制御装置356は、図10に示されるように、加湿ロータ352、ヒータ360、給排気ファン354、流路切換装置353および吸着用ファン355を制御する。
空気調和装置300によれば、室内の湿度を上げることと、室内の湿度を下げることが可能になる。これにより、室内の湿度を調節することができる。特に、ヒータ360の加熱程度や給排気ファン354の送風量を調節することにより、加湿の程度を調整することができる。ここで、ヒータ360の加熱程度を高めた場合であっても、加湿ロータ352の吸湿材352aの基材の耐熱温度が高く、かつ、吸湿材352aの基材に担持されている金属有機構造体の耐熱性が高いので、ロータの劣化や吸放湿能力の低下が抑制される。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
12 :ヒータ(加熱部)
14 :第2ファン(供給部)
16a :調整部
16b :加湿部
31a :吸湿材(吸着部)
32 :ヒータ(加熱部)
34 :第2ファン(供給部)
35 :凝縮器(凝縮部)
100 :調湿装置
200 :大気造水機
350 :加湿ユニット(調湿装置)
352a :吸湿材(吸着部)
354 :給排気ファン(供給部)
356a :調整部
356b :加湿部
360 :ヒータ(加熱部)
S1 :対象空間
Claims (13)
- 水分を吸着する吸着部(11a,31a,352a)と、
前記吸着部を加熱して、前記吸着部に吸着された水分を前記吸着部から脱離させる加熱部(12,32,360)と、
を備え、
前記吸着部は、
基材と、
金属イオンと有機配位子とを含む金属有機構造体と、
を有し、
前記基材の耐熱温度は、150℃以上である、
調湿装置(100,350)または大気造水機(200)。 - 前記吸着部は、
前記金属イオンとしてジルコニウムイオンと、前記有機配位子としてフマル酸とを含む前記金属有機構造体、または、
前記金属イオンとしてアルミニウムイオンと、前記有機配位子として3,5-ピラゾール-ジ-カルボン酸とを含む前記金属有機構造体、
を有する、
請求項1に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記金属有機構造体の密度と、前記金属有機構造体の90%RH含水率とを乗じた値は、430L/m3以上である、
請求項1または2に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記基材は、耐熱繊維を含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、アラミド繊維を含む、
請求項4に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、PBO繊維を含む、
請求項4に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、ガラス繊維を含む、
請求項4に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記耐熱繊維は、炭素繊維を含む、
請求項4に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記加熱部を通過して加熱された気体を前記吸着部に供給する供給部(14,34,354)をさらに備える、
請求項1から8のいずれか1項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記吸着部の単位面積当たりの前記金属有機構造体の含有量は、70重量%以上である、
請求項1から9のいずれか1項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記吸着部から脱離する水分の量を調整する調整部(16a,356a)をさらに備える、
請求項1から10のいずれか1項に記載の調湿装置または大気造水機。 - 前記吸着部から脱離した水分を用いて対象空間(S1)を加湿する加湿部(16b,356b)をさらに備える、
請求項1から11のいずれか1項に記載の調湿装置。 - 前記吸着部から脱離した水分を凝縮させて凝縮水を得る凝縮部(35)をさらに備える、
請求項1から11のいずれか1項に記載の大気造水機。
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