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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177970
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】調湿装置
(51)【国際特許分類】
F24F 3/14 20060101AFI20241217BHJP
B01D 53/26 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
F24F3/14
B01D53/26 300
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096418
(22)【出願日】2023-06-12
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100160691
【弁理士】
【氏名又は名称】田邊 淳也
(74)【代理人】
【識別番号】100227732
【弁理士】
【氏名又は名称】小澤 祥二
(72)【発明者】
【氏名】秋田 智行
【テーマコード（参考）】
3L053
4D052
【Ｆターム（参考）】
3L053BC03
3L053BC05
3L053BC10
4D052AA08
4D052CF00
4D052DA03
4D052DA08
4D052DA09
4D052DB01
4D052FA01
4D052FA05
4D052GA01
4D052GB00
4D052GB11
4D052HA14
4D052HB01
(57)【要約】
【課題】 調湿装置において、除湿に必要なエネルギを低減させる技術を提供する。
【解決手段】 調湿装置は、空気中の水蒸気を吸湿する液体調湿剤と、液体調湿剤と空気とを接触させて空気の除湿をおこなう処理機と、処理機において除湿に使用された液体調湿剤を、前記処理機において除湿に使用されているときよりも高温の状態とし、空気と接触させることで、空気を加湿し、かつ、液体調湿剤の濃縮をおこなう再生機と、を備え、処理機は、第１の液体調湿剤と空気とを接触させる第１の気液接触器と、第１の気液接触器において除湿された空気と、第１の液体調湿剤よりも温度が低い第２の液体調湿剤と、を接触させる第２の気液接触器と、を含んでいる。
【選択図】 図１
【解決手段】 調湿装置は、空気中の水蒸気を吸湿する液体調湿剤と、液体調湿剤と空気とを接触させて空気の除湿をおこなう処理機と、処理機において除湿に使用された液体調湿剤を、前記処理機において除湿に使用されているときよりも高温の状態とし、空気と接触させることで、空気を加湿し、かつ、液体調湿剤の濃縮をおこなう再生機と、を備え、処理機は、第１の液体調湿剤と空気とを接触させる第１の気液接触器と、第１の気液接触器において除湿された空気と、第１の液体調湿剤よりも温度が低い第２の液体調湿剤と、を接触させる第２の気液接触器と、を含んでいる。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
調湿装置であって、
空気中の水蒸気を吸湿する液体調湿剤と、
前記液体調湿剤と空気とを接触させて空気の除湿をおこなう処理機と、
前記処理機において除湿に使用された前記液体調湿剤を、前記処理機において除湿に使用されているときよりも高温の状態とし、空気と接触させることで、空気を加湿し、かつ、前記液体調湿剤の濃縮をおこなう再生機と、を備え、
前記処理機は、
第１の前記液体調湿剤と空気とを接触させる第１の気液接触器と、
前記第１の気液接触器において除湿された空気と、第１の前記液体調湿剤よりも温度が低い第２の前記液体調湿剤と、を接触させる第２の気液接触器と、を含んでいる、
調湿装置。
空気中の水蒸気を吸湿する液体調湿剤と、
前記液体調湿剤と空気とを接触させて空気の除湿をおこなう処理機と、
前記処理機において除湿に使用された前記液体調湿剤を、前記処理機において除湿に使用されているときよりも高温の状態とし、空気と接触させることで、空気を加湿し、かつ、前記液体調湿剤の濃縮をおこなう再生機と、を備え、
前記処理機は、
第１の前記液体調湿剤と空気とを接触させる第１の気液接触器と、
前記第１の気液接触器において除湿された空気と、第１の前記液体調湿剤よりも温度が低い第２の前記液体調湿剤と、を接触させる第２の気液接触器と、を含んでいる、
調湿装置。
【請求項2】
請求項１に記載の調湿装置は、さらに、
第１の前記液体調湿剤の温度を、前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度を含む所定の範囲内の温度にする熱媒体を、前記第１の気液接触器に供給する熱媒体供給部を備える、
調湿装置。
第１の前記液体調湿剤の温度を、前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度を含む所定の範囲内の温度にする熱媒体を、前記第１の気液接触器に供給する熱媒体供給部を備える、
調湿装置。
【請求項3】
請求項２に記載の調湿装置であって、
前記熱媒体供給部は、
前記熱媒体の熱を空気に放出する放熱部を有し、
第１の前記液体調湿剤の温度を、前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度と同じ温度にする熱媒体を前記第１の気液接触器に供給する、
調湿装置。
前記熱媒体供給部は、
前記熱媒体の熱を空気に放出する放熱部を有し、
第１の前記液体調湿剤の温度を、前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度と同じ温度にする熱媒体を前記第１の気液接触器に供給する、
調湿装置。
【請求項4】
請求項１または請求項２に記載の調湿装置は、さらに、
前記第２の気液接触器において空気の除湿に使用された第２の液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
前記第２の気液接触器において空気の除湿に使用された第２の液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
【請求項5】
請求項１または請求項２に記載の調湿装置は、さらに、
前記処理機において空気の除湿に使用された前記液体調湿剤を加熱する加熱部を備え、
前記加熱部は、太陽熱によって加熱された熱媒体を前記再生機に供給する、
調湿装置。
前記処理機において空気の除湿に使用された前記液体調湿剤を加熱する加熱部を備え、
前記加熱部は、太陽熱によって加熱された熱媒体を前記再生機に供給する、
調湿装置。
【請求項6】
請求項１または請求項２に記載の調湿装置は、さらに、
前記処理機において空気の除湿に使用された液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
前記処理機において空気の除湿に使用された液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、調湿装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、液体調湿剤を用いて調湿を行う調湿装置が知られている。例えば、特許文献１，２に記載の調湿装置では、液体調湿剤と空気とを接触させることで、液体調湿剤が空気に含まれる水蒸気を吸湿し、空気は除湿される。空気の除湿に使用された液体調湿剤は、加熱され、空気と接触することで、再生される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－３６０９３号公報
【特許文献2】特開２０２０－６２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１，２のような先行技術によっても、調湿装置において、除湿に必要なエネルギを低減させる技術については、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献１，２に記載の調湿装置では、空気を除湿するとき、ヒートポンプを用いて液体調湿剤を冷却する。しかしながら、空気が高温であったり、絶対湿度が高かったりする場合には、除湿時に発生する水蒸気の吸収熱が大きくなるため、液体調湿剤の温調のためのヒートポンプの消費電力が大きくなる。したがって、液体調湿剤を用いて調湿を行う調湿装置において、除湿に必要なエネルギを低減させる技術が求められていた。
【0005】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、調湿装置において、除湿に必要なエネルギを低減させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【0007】
（１）本発明の一形態によれば、調湿装置が提供される。この調湿装置では、空気中の水蒸気を吸湿する液体調湿剤と、前記液体調湿剤と空気とを接触させて空気の除湿をおこなう処理機と、前記処理機において除湿に使用された前記液体調湿剤を、前記処理機において除湿に使用されているときよりも高温の状態とし、空気と接触させることで、空気を加湿し、かつ、前記液体調湿剤の濃縮をおこなう再生機と、を備え、前記処理機は、第１の前記液体調湿剤と空気とを接触させる第１の気液接触器と、前記第１の気液接触器において除湿された空気と、第１の前記液体調湿剤よりも温度が低い第２の前記液体調湿剤と、を接触させる第２の気液接触器と、を含んでいる。
【0008】
この構成によれば、空気の除湿をおこなう処理機は、空気の流れに対して直列に並べられる、第１の気液接触器と第２の気液接触器とを備えている。これにより、処理機では、温度が異なる液体調湿剤が空気に含まれる水蒸気を段階的に吸収することから、除湿における気液接触器の負荷を分割することができるため、液体調湿剤の温調に必要なエネルギを低減することができる。したがって、除湿に必要なエネルギを低減させることができる。
【0009】
（２）上記形態の調湿装置は、さらに、第１の前記液体調湿剤の温度を前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度を含む所定の範囲内の温度にする熱媒体を、前記第１の気液接触器に供給する熱媒体供給部を備えてもよい。この構成によれば、熱媒体供給部が第１の気液接触器に供給する熱媒体は、第１の液体調湿剤の温度を第１の気液接触器において除湿される空気の温度を含む所定の範囲内の温度にする。ここで、「空気の温度を含む所定の範囲内の温度」とは、空気の温度に比べて過度に冷却も加熱もされていない温度であり、例えば、空気の温度に対して±５℃の範囲内の温度を指す。処理機では、第１の気液接触器において、空気をある程度除湿したのち、第２の気液接触器において、第１の気液接触器においてある程度除湿された空気をさらに除湿し、空気の温度と湿度を目的の値とする。これにより、処理機によって除湿される空気の冷却を第１の気液接触器と第２の気液接触器とに分割することができる。したがって、液体調湿剤の温調に必要なエネルギをさらに低減することができるため、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。
【0010】
（３）上記形態の調湿装置において、前記熱媒体供給部は、前記熱媒体の熱を空気に放出する放熱部を有し、第１の前記液体調湿剤の温度を前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度と同じ温度にする熱媒体を前記第１の気液接触器に供給してもよい。この構成によれば、第１の気液接触器では、第１の気液接触器において除湿される空気の温度と同じ温度の第１の液体調湿剤によって空気が除湿される。ここで、「空気の温度と同じ温度」とは、例えば、空気の温度に対して＋５℃の範囲内の温度を指す。除湿に使用された第１の液体調湿剤は、水蒸気の吸収熱を放熱部によって放出する。これにより、熱媒体供給部は、第１の液体調湿剤の温度を第１の気液接触器において除湿される空気の温度と同じにする熱媒体を、継続的に第１の気液接触器に供給することができる。したがって、熱媒体供給部では、ヒートポンプなどによる第１の液体調湿剤の冷却が不要となるため、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。
【0011】
（４）上記形態の調湿装置は、さらに、前記第２の気液接触器において空気の除湿に使用された第２の液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備えてもよい。この構成によれば、再生機において加熱された液体調湿剤の熱を空気の除湿に使用された比較的低温の第２の液体調湿剤の予熱に使用することができるため、再生機における液体調湿剤の加熱に必要なエネルギを少なくすることができる。したがって、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。
【0012】
（５）上記形態の調湿装置は、さらに、前記処理機において空気の除湿に使用された前記液体調湿剤を加熱する加熱部を備え、前記加熱部は、太陽熱によって加熱された熱媒体を前記再生機に供給してもよい。この構成によれば、温熱供給部は、再生可能エネルギである太陽熱によって加熱された熱媒体を再生機に供給する。これにより、除湿に必要な化石エネルギを低減させることできる。
【0013】
（６）上記形態の調湿装置は、さらに、前記処理機において空気の除湿に使用された液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備えてもよい。この構成によれば、処理機から排出される液体調湿剤と再生機から排出される液体調湿剤との間で熱交換させることで、再生機から排出される液体調湿剤がもっている熱を有効に利用することができる。これにより、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。
【0014】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、調湿装置の製造方法、調湿装置を含むシステム、これら装置およびシステムの制御方法、これら装置およびシステムにおいて除湿を実行させるコンピュータプログラム等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１実施形態の調湿装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】第１実施形態の調湿装置の動作例を説明する第１の図である。
【図3】第１実施形態の調湿装置の動作例を説明する第２の図である。
【図4】比較例のヒートポンプにおける除湿に必要な仕事量を説明する図である。
【図5】比較例の調湿装置の概略構成図である。
【図6】比較例の調湿装置における除湿に必要な仕事量を説明する図である。
【図7】第１実施形態の調湿装置における除湿に必要な仕事量を説明する図である。
【図8】第２実施形態の調湿装置の概略構成を示す模式図である。
【図9】第２実施形態の調湿装置の動作例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の調湿装置１の概略構成を示す模式図である。本実施形態の調湿装置１は、液体調湿剤を用いて気体の調湿を行う。本実施形態では、調湿装置１は、室外の空気である外気を除湿するとともに、室内の空気である内気を用いて除湿に用いた液体調湿剤を再生する。調湿装置１は、外気を除湿する処理機１０と、液体調湿剤を再生する再生機２０と、処理機１０と再生機２０とに接続する流路３０と、処理機１０の液体調湿剤を冷却する第１の冷却部４１および第２の冷却部４２と、再生機２０の液体調湿剤を加熱する加熱部４３と、流路３０に設けられる複数の熱交換器５１，５２，５４，５５と、制御部６０と、を備える。
図１は、第１実施形態の調湿装置１の概略構成を示す模式図である。本実施形態の調湿装置１は、液体調湿剤を用いて気体の調湿を行う。本実施形態では、調湿装置１は、室外の空気である外気を除湿するとともに、室内の空気である内気を用いて除湿に用いた液体調湿剤を再生する。調湿装置１は、外気を除湿する処理機１０と、液体調湿剤を再生する再生機２０と、処理機１０と再生機２０とに接続する流路３０と、処理機１０の液体調湿剤を冷却する第１の冷却部４１および第２の冷却部４２と、再生機２０の液体調湿剤を加熱する加熱部４３と、流路３０に設けられる複数の熱交換器５１，５２，５４，５５と、制御部６０と、を備える。
【0017】
ここで、調湿装置１に用いられる液体調湿剤について説明する。本実施形態の調湿装置１において外気の除湿に用いられる液体調湿剤は、溶質として塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を含む水溶液である。本実施形態の液体調湿剤は、気液平衡において、同じ温度で塩化リチウム濃度が高くなるほど、単位質量あたりの液体調湿剤に含まれる水の量は少なくなる。すなわち、同じ温度で塩化リチウム濃度が低くなるほど、その液体調湿剤による水蒸気を吸湿する能力、すなわち、除湿能力は大きくなる。本実施形態では、塩化リチウム濃度が３５％の水溶液を液体調湿剤として用いる。なお、液体調湿剤の塩化リチウム濃度は、これに限定されない。
【0018】
処理機１０は、液体調湿剤と外気とを接触させることで、外気を除湿する。処理機１０は、第１の気液接触器１１と、第２の気液接触器１２と、を備える。本実施形態では、図１に示すように、第１の気液接触器１１と第２の気液接触器１２とは、外気の流れに対して直列に接続されており、外気を除湿する。ここで、便宜的に、第１の気液接触器１１に導入される前の外気を外気ｇ１０とし、第１の気液接触器１１において液体調湿剤と接触した外気ｇ１１とし、第２の気液接触器１２において液体調湿剤と接触した外気を外気ｇ１２とする。
【0019】
第１の気液接触器１１は、中空状の容器１１ａと、気液接触材１１ｂと、噴射部１１ｃと、を有する。気液接触材１１ｂは、親水性や吸水性に優れた多孔質体、例えば、セルロースである。容器１１ａには、外気ｇ１０が容器１１ａ内に流入可能な開口１１ｄと、外気ｇ１１が容器１１ａ内から流出可能な開口とが形成されている。本実施形態では、開口１１ｄは、例えば、室外に設置されている。気液接触材１１ｂは、図示しない送風機の駆動によって開口１１ｄを通る外気ｇ１０が内部を通るように容器１１ａ内に配置されている。噴射部１１ｃは、気液接触材１１ｂに液体調湿剤を噴射可能に形成されている。これにより、気液接触材１１ｂの内部を通る外気は、噴射部１１ｃによって噴射され気液接触材１１ｂに保持されている液体調湿剤と接触することで除湿される。噴射部１１ｃが噴射した液体調湿剤は、気液接触材１１ｂにおいて外気と接触し外気に含まれる水蒸気を吸湿したのち、容器１１ａの底部に溜まる。
【0020】
第２の気液接触器１２は、中空状の容器１２ａと、気液接触材１２ｂと、噴射部１２ｃと、を有する。気液接触材１２ｂは、親水性や吸水性に優れた多孔質体、例えば、セルロースである。容器１２ａには、外気ｇ１１が容器１２ａ内に流入可能な開口１２ｄと、外気ｇ１３が容器１２ａ内から流出可能な開口とが形成されている。気液接触材１２ｂは、外気が内部を通るように容器１２ａ内に配置されている。噴射部１２ｃは、気液接触材１２ｂに液体調湿剤を噴射可能に形成されている。これにより、気液接触材１２ｂの内部を通る外気は、噴射部１２ｃによって噴射され気液接触材１２ｂに保持されている液体調湿剤と接触することで除湿される。噴射部１２ｃが噴射した液体調湿剤は、気液接触材１２ｂにおいて外気と接触し外気に含まれる水蒸気を吸湿したのち、容器１２ａの底部に溜まる。
【0021】
再生機２０は、処理機１０において外気の除湿に使用された液体調湿剤を加熱し、内気と接触させることで、内気を加湿し、かつ、液体調湿剤の濃縮をおこなう。再生機２０は、再生用気液接触器２１を備える。ここで、便宜的に、再生用気液接触器２１に導入される前の内気を内気ｇ２０とし、再生用気液接触器２１において液体調湿剤と接触した内気ｇ２１とする。
【0022】
再生用気液接触器２１は、中空状の容器２１ａと、気液接触材２１ｂと、噴射部２１ｃと、を有する。気液接触材２１ｂは、親水性や吸水性に優れた多孔質体、例えば、セルロースである。容器２１ａには、内気ｇ２０が容器２１ａ内に流入可能な開口２１ｄと、内気ｇ２１が容器２１ａ内から流出可能な開口とが形成されている。本実施形態では、開口２１ｄは、例えば、室内に設置されている。気液接触材２１ｂは、図示しない送風機の駆動によって開口２１ｄを通る内気ｇ２０が内部を通るように容器２１ａ内に配置されている。噴射部２１ｃは、気液接触材２１ｂに液体調湿剤を噴射可能に形成されている。これにより、気液接触材２１ｂの内部を通る内気は、噴射部２１ｃによって噴射され気液接触材２１ｂに保持されている液体調湿剤と接触することで加湿される。噴射部２１ｃが噴射した液体調湿剤は、気液接触材２１ｂにおいて内気と接触し自身の水分を内気に放出したのち、容器２１ａの底部に溜まる。
【0023】
流路３０は、液体調湿剤が流れる流路であって、複数の流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋを有する。流路３０ａは、第１の気液接触器１１の容器１１ａの底部と、熱交換器５１とに接続している。流路３０ａには、液体調湿剤の流量を調整する送液ポンプ３１が設けられている。流路３０ｂは、熱交換器５１と熱交換器５２とに接続している。流路３０ｃは、熱交換器５２と再生用気液接触器２１の噴射部２１ｃとに接続している。流路３０ｄは、再生用気液接触器２１の容器２１ａの底部と、熱交換器５１とに接続している。流路３０ｄには、液体調湿剤の流量を調整する送液ポンプ３３が設けられている。流路３０ｅは、熱交換器５１と熱交換器５４とに接続している。流路３０ｆは、熱交換器５４と第１の気液接触器１１の噴射部１１ｃとに接続している。
【0024】
流路３０ｇは、第２の気液接触器１２の容器１２ａの底部と、熱交換器５３とに接続している。流路３０ｇには、液体調湿剤の流量を調整する送液ポンプ３２が設けられている。流路３０ｈは、熱交換器５１と、流路３０ａとに接続している。流路３０ｉは、流路３０ｅと、熱交換器５３とに接続している。流路３０ｊは、熱交換器５３と、熱交換器５５とに接続している。流路３０ｋは、熱交換器５５と、第２の気液接触器１２の噴射部１２ｃとに接続している。
【0025】
第１の冷却部４１は、第１の気液接触器１１の液体調湿剤の温度を調整する。第１の冷却部４１は、熱源４１ａと、熱交換部４１ｂと、含む。熱源４１ａは、中温の熱媒体を生成する。ここで、「中温」とは、第２の冷却部４２の設定温度よりも高く、加熱部４３の設定温度よりも低い温度である。本実施形態では、熱源４１ａは、第１の気液接触器１１において空気と接触する液体調湿剤の温度を、調湿装置１が設置されている環境における温度、すなわち、外気温（外部の空気の温度）と同じ温度とする熱媒体を生成する。ここで、「同じ温度」とは、外気温と全く同じ温度だけでなく、外気温に対して＋５℃の範囲に含まれる温度を指す。熱源４１ａは、例えば、室外機、冷却塔、ラジエーターなどであり、熱媒体を外気に接触させることで熱媒体の熱を外気に放出する空冷式の放熱部４１ｃを有している。熱交換部４１ｂは、第１の気液接触器１１の気液接触材１１ｂに内蔵されている。熱源４１ａと熱交換部４１ｂとは、熱源４１ａで生成される中温の熱媒体が流通可能な流路によって接続されている。熱源４１ａは、特許請求の範囲の「熱媒体供給部」に相当する。
【0026】
第２の冷却部４２は、第２の気液接触器１２の液体調湿剤の温度を調整する。第２の冷却部４２は、熱源４２ａと、熱交換部４２ｂと、含む。熱源４２ａは、低温の熱媒体を生成する。ここで、「低温」とは、第１の冷却部４１の設定温度よりも低い温度である。本実施形態では、熱源４２ａは、第２の気液接触器１２において空気と接触する液体調湿剤の温度が、調湿装置１が設置されている外気温よりも低い温度にする熱媒体を生成する。熱源４２ａは、例えば、ヒートポンプである。熱交換部４２ｂは、第２の気液接触器１２の気液接触材１２ｂに内蔵されている。熱源４２ａと熱交換部４２ｂとは、熱源４２ａで生成される低温の熱媒体が流通可能な流路によって接続されている。
【0027】
加熱部４３は、再生用気液接触器２１の液体調湿剤の温度を調整する。加熱部４３は、熱源４３ａと、熱交換部４３ｂと、を含む。熱源４３ａは、高温の熱媒体を生成する。ここで、「高温」とは、第１の冷却部４１の設定温度よりも高い温度である。熱源４３ａは、例えば、ヒートポンプや太陽光受光装置である、本実施形態の加熱部４３は、太陽光の受光によって発生する太陽熱を利用して、再生機２０に供給する熱媒体を加熱する。熱交換部４３ｂは、再生用気液接触器２１の気液接触材２１ｂに内蔵されている。熱源４３ａと熱交換部４３ｂとは、熱源４３ａで生成される高温の熱媒体が流通可能な流路によって接続されている。
【0028】
熱交換器５１は、処理機１０から再生機２０に向かって流れる液体調湿剤と、再生機２０から処理機１０に向かって流れる液体調湿剤との熱交換を行う。熱交換器５２は、液体調湿剤と熱媒体との間で熱のやり取りを行う。熱交換器５２は、熱交換器５２を通過した液体調湿剤と、熱交換部４３ｂに供給される前の加熱部４３が生成する高温の熱媒体との熱交換を行う。熱交換器５３は、第２の気液接触器１２の噴射部１２ｃに供給される前の液体調湿剤と、第２の気液接触器１２の容器１２ａの底部から排出される液体調湿剤との熱交換を行う。熱交換器５４は、熱交換器５１を通過した液体調湿剤と、熱交換部４１ｂに供給される前の熱源４１ａが生成する中温の熱媒体との熱交換を行う。熱交換器５５は、液体調湿剤と熱媒体と間での熱のやり取りを行う。熱交換器５５は、熱交換器５３を通過した液体調湿剤と、熱交換部４２ｂに供給される前の熱源４２ａが生成する低温の熱媒体との熱交換を行う。
【0029】
制御部６０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および、ＣＰＵを含んで構成されるコンピュータである。制御部６０は、送液ポンプ３１，３２，３３、第１の冷却部４１、第２の冷却部４２，加熱部４３、および、図示しない送風機に電気的に接続している。制御部６０は、事前に入力されているプログラムに応じて、第１の冷却部４１と第２の冷却部４２と加熱部４３とによる液体調湿剤の温度を制御するとともに、送液ポンプ３１，３２，３３による液体調湿剤の流量を制御する。また、制御部６０は、送風機を制御し、処理機１０に導入する外気ｇ１０の流量や、再生機２０に導入する内気ｇ２０の流量を調整する。
【0030】
次に、本実施形態の調湿装置１による除湿方法の詳細を説明する。本実施形態の調湿装置１による除湿方法は、例えば、室内にいる人（操作者）が室内の湿度を下げるときに、調湿装置１を操作することで実行可能である。
【0031】
制御部６０に操作者による除湿命令が入力されると、制御部６０は、送液ポンプ３１，３２，３３、第１の冷却部４１、第２の冷却部４２，加熱部４３、および、送風機のそれぞれを駆動させる。送液ポンプ３１，３２，３３の駆動により、流路３０において液体調湿剤が流れ始める。これにより、噴射部１１ｃ，１２ｃ，２１ｃのそれぞれにおいて液体調湿剤の噴射が開始され、気液接触材１１ｂ，１２ｂ，２１ｂが液体調湿剤によって濡れた状態となる。
【0032】
第１の冷却部４１は、熱源４１ａにおいて中温の熱媒体を生成し、第１の気液接触器１１に供給する。これにより、気液接触材１１ｂは、調湿装置１が設置されている環境の温度と同じ程度の温度、すなわち、外気温と同じ温度になるため、気液接触材１１ｂを濡らす液体調湿剤の温度も外気温と同じ温度となる。説明の便宜上、本実施形態では、気液接触材１１ｂを濡らしている液体調湿剤を「第１の液体調湿剤」という。
【0033】
第２の冷却部４２は、熱源４２ａにおいて低温の熱媒体を生成し、第２の気液接触器１２に供給する。これにより、気液接触材１２ｂは、調湿装置１が設置されている環境の温度よりも低い温度、すなわち、外気温よりも低い温度になるため、気液接触材１２ｂを濡らす液体調湿剤の温度も外気温よりも低い温度となる。説明の便宜上、本実施形態では気液接触材１２ｂを濡らしている液体調湿剤を「第２の液体調湿剤」という。
【0034】
加熱部４３は、熱源４３ａにおいて高温の熱媒体を生成し、再生用気液接触器２１に供給する。これにより、気液接触材２１ｂは、気液接触材１１ｂ，１２ｂのいずれよりも高い温度となるため、気液接触材２１ｂを濡らす液体調湿剤の温度も外気温よりも高い温度となる。
【0035】
処理機１０では、図示しない送風機の駆動によって外気ｇ１０が導入される。導入される外気ｇ１０は、第１の気液接触器１１の気液接触材１１ｂの内部、第２の気液接触器１２の気液接触材１２ｂの内部の順に流れ、それぞれにおいて液体調湿剤と接触する。気液接触材１１ｂの内部では、外気ｇ１０は、外気と同じ温度の第１の液体調湿剤と接触することで、外気ｇ１０に含まれる水蒸気の一部が第１の液体調湿剤に吸収され、外気ｇ１１となる。さらに、気液接触材１２ｂの内部では、外気ｇ１１は、第２の液体調湿剤と接触することで、外気ｇ１１に含まれる水蒸気の一部が第２の液体調湿剤に吸収される。これにより、外気ｇ１１よりもさらに除湿された外気ｇ１２となる。外気ｇ１２は、給気として室内に供給される。これにより、室内の湿度を低下させることができる。
【0036】
第１の気液接触器１１において外気ｇ１０と接触した第１の液体調湿剤は、外気ｇ１０に含まれる水蒸気の一部を吸湿しているため、塩化リチウム濃度が低下している。外気ｇ１０と接触した第１の液体調湿剤は、流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通って、再生用気液接触器２１に送られる。第２の気液接触器１２において外気ｇ１１と接触した第２の液体調湿剤は、外気ｇ１１に含まれる水蒸気の一部を吸湿しているため、塩化リチウム濃度が低下している。外気ｇ１１と接触した第２の液体調湿剤は、流路３０ｇ，３０ｈ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通って、再生用気液接触器２１に送られる。
【0037】
再生機２０では、図示しない送風機の駆動によって内気ｇ２０が導入される。導入される内気ｇ２０は、再生用気液接触器２１の気液接触材２１ｂの内部を流れ、処理機１０から送られた液体調湿剤と接触する。高温の熱媒体によって比較的高温となっている気液接触材２１ｂの内部では、液体調湿剤と内気ｇ２０とが接触することで、液体調湿剤に含まれる水の一部が内気に水蒸気として放出されるため、内気ｇ２０は加湿され、内気ｇ２１となる。一方、自身の水の一部を放出した液体調湿剤は濃縮され、塩化リチウム濃度が大きくなるため、液体調湿剤の除湿能力が回復し、再生される。内気ｇ２１は、排気として室外に排気される。
【0038】
再生した液体調湿剤の一部は、流路３０ｄ，３０ｅ，３０ｆを通り、第１の気液接触器１１の噴射部１１ｃから噴射される。これにより、気液接触材１１ｂにおける外気ｇ１０の除湿を継続して行うことができる。また、再生した液体調湿剤の残りは、流路３０ｄ，３０ｅ，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋを通り、第２の気液接触器１２の噴射部１２ｃから噴射される。これにより、気液接触材１２ｂにおける外気ｇ１１の除湿を継続して行うことができる。
【0039】
熱交換器５１では、処理機１０から再生機２０に向かって流れる液体調湿剤と、再生機２０から処理機１０に向かって流れる液体調湿剤との間で熱交換が行われる。処理機１０から再生機２０に向かって流れる液体調湿剤は比較的低温であり、再生機２０から処理機１０に向かって流れる液体調湿剤は比較的高温である。熱交換器５１での熱交換によって、処理機１０から再生機２０に向かって流れる液体調湿剤の温度は上昇し、再生機２０から処理機１０に流れる液体調湿剤の温度は低下する。これにより、処理機１０での液体調湿剤の冷却に必要なエネルギを低減し、かつ、再生機２０での液体調湿剤の加熱に必要なエネルギを低減することができる。
【0040】
熱交換器５３では、第２の気液接触器１２の噴射部１２ｃに供給される前の液体調湿剤と、第２の気液接触器１２の容器１２ａの底部から排出される液体調湿剤との間で熱交換が行われる。噴射部１２ｃに供給される前の液体調湿剤は、再生機２０での再生によって比較的高温であり、容器１２ａの底部から排出される液体調湿剤は、外気ｇ１１の除湿に使用された後であるため、比較的低温である。熱交換器５３での熱交換によって、噴射部１２ｃに供給される前の液体調湿剤の温度は低下し、容器１２ａの底部から排出される液体調湿剤の温度は上昇する。これにより、処理機１０での液体調湿剤の冷却に必要なエネルギを低減し、かつ、再生機２０での液体調湿剤の加熱に必要なエネルギを低減することができる。
【0041】
次に、本実施形態の調湿装置１による除湿の詳細について説明する。ここでは、気液平衡を表すｘｙ線図における具体的な数値を用いて、調湿装置１による除湿について説明する。
【0042】
図２は、本実施形態の調湿装置１の動作例を説明する第１の図である。図２は、塩化リチウム水溶液の空気線図上の気液平衡を表すｘｙ線図において、塩化リチウム水溶液の温度と絶対湿度との関係を示している。図２には、相対湿度２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、１００％を、鎖線Ｌ２０，Ｌ３０，Ｌ４０，Ｌ５０，Ｌ６０，Ｌ７０，Ｌ８０、および、実線Ｌ１００で示す。
【0043】
図２に示す調湿装置１の動作例の運転条件は、以下のとおりである。図２には、ｘｙ線図における、塩化リチウム濃度が３５％の液体調湿剤の気液平衡線を実線Ｃ３５で示す。
外気：気温３５℃ 相対湿度６０％（図２に示す点Ｐ１０）
給気（除湿された外気）：温度２５℃ 相対湿度３０％（図２に示す点Ｐ１２）
液体調湿剤の塩化リチウム濃度：３５％
第１の冷却部の熱源温度：３５℃（外気温と同じ）
第２の冷却部の熱源温度：２５℃（室内温度）
外気：気温３５℃ 相対湿度６０％（図２に示す点Ｐ１０）
給気（除湿された外気）：温度２５℃ 相対湿度３０％（図２に示す点Ｐ１２）
液体調湿剤の塩化リチウム濃度：３５％
第１の冷却部の熱源温度：３５℃（外気温と同じ）
第２の冷却部の熱源温度：２５℃（室内温度）
【0044】
外気は、最初に、第１の気液接触器１１において除湿される。第１の気液接触器１１では、気液接触材１１ｂの温度が外気温と同じ温度になっており、気液接触材１１ｂを濡らす液体調湿剤（第１の液体調湿剤）の温度も外気温と同じ温度になっている。これにより、第１の気液接触器１１において気液平衡状態に達すると、外気の相対湿度は、約３０％まで低下する（図２に示す点Ｐ１１、気温は３５℃のまま）。第１の気液接触器１１における除湿で生じる水蒸気の吸収熱は、第１の冷却部４１の放熱部４１ｃから外気に放出される。第１の気液接触器１１における除湿による除湿量Ｄｈ１は、１０．８ｇ／ｋｇとなり、水蒸気の吸収熱Ｈ１は、２７．８ｋＪ／ｋｇとなる。
【0045】
第１の気液接触器１１において除湿された外気は、第２の気液接触器１２において、水蒸気のさらなる除湿と冷却を行う。第２の気液接触器１２では、気液接触材１２ｂの温度が外気温よりも低い温度になっており、気液接触材１２ｂを濡らす液体調湿剤（第２の液体調湿剤）の温度も外気温よりも低い温度になっている。これにより、第２の気液接触器１２において気液平衡状態に達すると、外気の気温は２５℃となり、相対湿度は２９％となる。第２の気液接触器１２における除湿による除湿量Ｄｈ２は、４．９ｇ／ｋｇとなり、第２の冷却部４２の熱源４２ａは、２２．８ｋＪ／ｋｇの熱量Ｈ２を放出する。
【0046】
図３は、本実施形態の調湿装置１の動作例を説明する第３の図である。図３は、図２を用いて説明した調湿装置１による除湿において、外気と、第１の気液接触器１１での「１段目除湿」の後の外気と、第２の気液接触器１２での「２段目除湿」の後の外気とのそれぞれの状態（温度、相対湿度、絶対湿度、エンタルピー）を示す図である。処理機１０に導入される外気は、絶対湿度で２１．４ｇ／ｋｇの水蒸気を有しているが、「１段目除湿」によって、絶対湿度は１０．６ｇ／ｋｇとなり、「２段目除湿」によって、絶対湿度は５．７ｇ／ｋｇとなっている。したがって、「１段目除湿」によって、調湿装置１によって除湿される水蒸気の量のおよそ６９％が除湿されることが明らかとなった。
【0047】
次に、本実施形態の調湿装置１の効果について説明する。ここでは、比較例の調湿装置として、比較例のヒートポンプと、液体調湿剤を用いる比較例の調湿装置と、本実施形態の調湿装置１とのそれぞれについて、除湿に必要な仕事量に着目し、説明する。
【0048】
図４は、比較例のヒートポンプにおける除湿に必要な仕事量を説明する図である。比較例のヒートポンプは、熱媒体の気化熱により発生する冷熱を利用して、外気を除湿する。比較例のヒートポンプにおいて、図２で説明した動作例と同様に、気温３５℃で相対湿度６０％の外気（図４に示す点Ｐ１０）を、温度２５℃で相対湿度３０％の給気（図４に示す点Ｐ１２）として室内に供給する場合、外気を露点である６．２℃まで冷却する必要がある。このため、空気１ｋｇあたり６９ｋＪの冷熱Ｈｈ１が必要であり、再加熱において空気１ｋｇあたり１９ｋＪの温熱Ｈｈ２が必要となる。したがって、比較例のヒートポンプにおける除湿に必要な仕事量は、空気１ｋｇあたり８８ｋＪとなる。
【0049】
図５は、比較例の調湿装置９の概略構成図である。比較例の調湿装置９は、外気を除湿する処理機９１と、液体調湿剤を再生する再生機９２と、処理機９１と再生機９２とに接続する流路９３と、液体調湿剤を冷却する冷却部９４ａと、液体調湿剤を加熱する加熱部９４ｂと、流路９３に設けられる複数の熱交換器９５ａ，９５ｂ，９５ｃと、制御部９６と、を備える。比較例の調湿装置９は、図５に示すように、処理機９１と再生機９２とのそれぞれが、１つの気液接触器９１ａ，９２ａを有している、いわゆる、単段の調湿装置である。比較例の調湿装置９では、液体調湿剤は、処理機９１の気液接触器９１ａにおいて外気ｇ１０を除湿する。液体調湿剤は、外気ｇ１０を除湿したあと、流路９３によって再生機９２に送られ、気液接触器９２ａにおいて加熱されて内気ｇ２０に接触することで、内気ｇ２０を加湿し、かつ、自身を濃縮することで再生される。
【0050】
比較例の調湿装置９では、冷却部９４ａは、ヒートポンプである。すなわち、比較例の調湿装置９では、液体調湿剤とヒートポンプとの組み合わせによって、外気ｇ１０を除湿する。
【0051】
図６は、比較例の調湿装置９における除湿に必要な仕事量を説明する図である。比較例の調湿装置９では、外気を除湿する場合、比較例のヒートポンプと異なり、外気を給気の露点まで冷却する必要がない。したがって、気温３５℃で相対湿度６０％の外気（図６に示す点Ｐ１０）を、温度２５℃で相対湿度３０％の給気（図６に示す点Ｐ１２）として室内に供給する場合、空気１ｋｇあたり５０．６ｋＪの冷熱ＨＬが必要となる。
【0052】
図７は、本実施形態の調湿装置１における除湿に必要な仕事量を説明する図である。調湿装置１でも、気温３５℃で相対湿度６０％の外気（図７に示す点Ｐ１０）を、温度２５℃で相対湿度３０％の給気（図７に示す点Ｐ１２）として室内に供給する場合、図７に示すように、見かけ上、エンタルピーの変化量は、符号Ｈ１（２７．８ｋＪ／ｋｇ）と符号Ｈ２（２２．８ｋＪ／ｋｇ）の合計である、符号Ｈｔ５０．６ｋＪ／ｋｇである。しかしながら、符号Ｈ１に相当する部分は、外気Ｐ１０と同じ温度である第１の液体調湿剤を用いて除湿している部分である。第１の液体調湿剤は、外気Ｐ１０の水蒸気を吸収するときの吸収熱を放熱部４１ｃによって外気へ放出するため、外気Ｐ１０と同じ温度で第１の気液接触器１１に供給される。すなわち、本実施形態の調湿装置１において、符号Ｈ２に相当する部分（２２．８ｋＪ／ｋｇ）のみが、第２の冷却部４２の熱源４２ａであるヒートポンプの仕事量となる。したがって、本実施形態の調湿装置１は、比較例の調湿装置９に比べ、ヒートポンプによる仕事量を約５５％削減することができる。
【0053】
以上説明した、本実施形態の調湿装置１によれば、液体調湿剤と外気とを接触させて外気の除湿をおこなう処理機１０は、外気の流れに対して直列に並べられる、第１の気液接触器１１と第２の気液接触器１２とを備えている。第１の液体調湿剤の温度は、第２の液体調湿剤の温度よりも高いため、第１の気液接触器１１において第１の液体調湿剤によって除湿された空気は、さらに、第２の気液接触器１２において第２の液体調湿材によって除湿される。このように、処理機１０は、温度が異なる液体調湿剤を用いて除湿するため、空気に含まれる水蒸気は、段階的に液体調湿材に吸収される。これにより、水蒸気の吸収熱による温度上昇が抑制され、気液接触器１台当たりの除湿における負荷を分割することができるため、単段での除湿よりも除湿温度を高くすることができる。したがって、液体調湿剤の温調に必要なエネルギを低減することができるため、除湿に必要なエネルギを低減させることができる。
【0054】
また、本実施形態の調湿装置１によれば、第１の冷却部４１は、第１の気液接触器１１に供給された熱媒体の熱を空気に放出する放熱部４１ｃを有する。第１の気液接触器１１では、第１の気液接触器１１において除湿される外気温と同じ温度の第１の液体調湿剤によって空気が除湿される。このとき、第１の液体調湿剤が吸収する水蒸気の吸収熱は、熱媒体を介して、放熱部４１ｃから空気に放出することができる。これにより、第１の冷却部４１は、第１の液体調湿剤の温度を第１の気液接触器１１において除湿される空気の温度と同じにする熱媒体を第１の気液接触器１１に供給し続けることができる。すなわち、第１の冷却部４１では、ヒートポンプなどによる第１の液体調湿剤の冷却が不要となるため、ヒートポンプを用いる場合に比べ冷却のためのエネルギを少なくすることはできる。したがって、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。
【0055】
また、本実施形態の調湿装置１によれば、熱交換器５３において、第２の気液接触器１２において外気の除湿に使用された第２の液体調湿剤と、再生機２０において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう。これにより、再生機２０において加熱された液体調湿剤の熱を空気の除湿に使用された比較的低温の第２の液体調湿剤の予熱に使用することができるため、再生機２０における液体調湿剤の加熱に必要なエネルギを少なくすることができる。したがって、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。
【0056】
また、本実施形態の調湿装置１によれば、加熱部４３は、太陽熱によって加熱された加熱媒体を再生機２０に供給する。調湿装置１は、再生温度を比較的低くすることができるため、再生可能エネルギである太陽熱によって加熱された比較的低温の熱媒体でも、再生機２０での液体調湿剤の再生を行うことができる。これにより、再生機２０での加熱に必要なエネルギが不要となるため、除湿に必要な化石エネルギを低減させることできる。
【0057】
また、本実施形態の調湿装置１によれば、処理機１０から排出される液体調湿剤と再生機２０から排出される液体調湿剤との間で熱交換させることで、再生機２０から排出される液体調湿剤がもっている熱を有効に利用することができる。これにより、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。
【0058】
【0059】
本実施形態の調湿装置２は、処理機１０と、液体調湿剤を再生する再生機７０と、処理機１０と再生機７０とに接続する流路３５と、処理機１０の液体調湿剤を冷却する第１の冷却部４１および第２の冷却部４２と、再生機７０の液体調湿剤を加熱する加熱部４３と予熱部４４と、流路３５に設けられる複数の熱交換器５１，５２，５４，５４，５５，５６と、制御部６０と、を備える。
【0060】
再生機７０は、処理機１０において外気の除湿に使用された液体調湿剤を加熱し、内気と接触させることで、内気を加湿し、かつ、液体調湿剤の濃縮をおこなう。再生機７０は、２つの再生用気液接触器２１，２２と、を備える。
【0061】
再生用気液接触器２２は、中空状の容器２２ａと、気液接触材２２ｂと、噴射部２２ｃと、を有する。気液接触材２２ｂは、親水性や吸水性に優れた多孔質体、例えば、セルロースである。容器２２ａには、内気ｇ２０が容器２２ａ内に流入可能な開口２２ｄと、内気ｇ２１が容器２２ａ内から流出可能な開口とが形成されている。本実施形態では、開口２２ｄは、例えば、室内に設置されている。気液接触材２２ｂは、図示しない送風機の駆動によって開口２２ｄを通る内気ｇ２０が内部を通るように容器２２ａ内に配置されている。噴射部２２ｃは、気液接触材２２ｂに液体調湿剤を噴射可能に形成されている。これにより、気液接触材２２ｂの内部を通る内気は、噴射部２２ｃによって噴射され気液接触材２２ｂに保持されている液体調湿剤と接触することで加湿される。噴射部２２ｃが噴射した液体調湿剤は、気液接触材２２ｂにおいて内気と接触し自身の水分を内気に放出したのち、容器２２ａの底部に溜まる。
【0062】
本実施形態の再生機７０では、内気の流れに対して、上流側に再生用気液接触器２２が配置され、下流側に再生用気液接触器２１に配置されている。これにより、内気は、再生用気液接触器２２を通ってから再生用気液接触器２１を通り、外部に排出される。
【0063】
流路３５は、液体調湿剤が流れる流路であって、複数の流路３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈ，３５ｉ，３５ｊ，３５ｋ，３５ｌを有する。流路３５ａは、第１の気液接触器１１の容器１１ａの底部と、熱交換器８１とに接続している。流路３５ａには、液体調湿剤の流量を調整する送液ポンプ３１が設けられている。流路３５ｂは、熱交換器８１と熱交換器８２とに接続している。流路３５ｃは、熱交換器８２と第２の気液接触器１２の噴射部１２ｃとに接続している。流路３５ｄは、第２の気液接触器１２の容器１２ａの底部と、熱交換器８１とに接続している。流路３５ｅは、熱交換器８１と熱交換器８３とに接続している。
【0064】
流路３５ｆは、熱交換器８３と再生用気液接触器２２の噴射部２２ｃとに接続している。流路３５ｇは、再生用気液接触器２２の容器２２ａの底部と、熱交換器８４とに接続している。流路３５ｇには、液体調湿剤の流量を調整する送液ポンプ３４が設けられている。流路３５ｈは、熱交換器８４と熱交換器８５とに接続している。流路３５ｉは、熱交換器８５と再生用気液接触器２１の噴射部２１ｃとに接続している。流路３５ｊは、再生用気液接触器２１の容器２１ａの底部と、熱交換器８４とに接続している。流路３５ｊには、液体調湿剤の流量を調整する送液ポンプ３３が設けられている。流路３５ｋは、熱交換器８４と熱交換器８６とに接続している。流路３５ｌは、熱交換器８６と第１の気液接触器１１の噴射部１１ｃとに接続している。
【0065】
予熱部４４は、再生用気液接触器２２の液体調湿剤の温度を調整する。予熱部４４は、熱源４４ａと、熱交換部４４ｂと、を含む。熱源４４ａは、中温の熱媒体を生成する。ここで、「中温」とは、第２の冷却部４２の設定温度よりも高く、かつ、加熱部４３の設定温度よりも低い温度である。本実施形態では、熱源４４ａは、外気と同じ温度の熱媒体を生成する。ここで、「同じ温度」とは、第１実施形態と同様に、外気温と全く同じ温度だけでなく、外気温に対して＋５℃の範囲に含まれる温度を指す。熱交換部４４ｂは、再生用気液接触器２２の気液接触材２２ｂに内蔵されている。熱源４４ａと熱交換部４４ｂとは、熱源４４ａから供給される熱媒体が流通可能な流路によって接続されている。
【0066】
本実施形態では、再生用気液接触器２１の液体調湿剤の温度を調整する加熱部４３において、熱源４３ａは、外気よりも高い温度の熱媒体を熱交換部４３ｂに供給する。これにより、再生用気液接触器２１での液体調湿剤の再生は、再生用気液接触器２２による再生よりも高い温度で行われる。
【0067】
熱交換器８１は、第１の気液接触器１１の容器１１ａの底部から排出される液体調湿剤と、第２の気液接触器１２の容器１２ａの底部から排出される液体調湿剤との熱交換を行う。熱交換器８２は、熱交換器８１を通過した液体調湿剤と、熱交換部４２ｂに供給される前の熱源４２ａが生成する低温の熱媒体との熱交換を行う。熱交換器８３は、熱交換器８１を通過した液体調湿剤と、熱交換部４４ｂに供給される前の熱源４４ａが生成する中温の熱媒体との熱交換を行う。熱交換器８４は、再生用気液接触器２１の容器２１ａの底部から排出される液体調湿剤と、再生用気液接触器２２の容器２２ａの底部から排出される液体調湿剤との熱交換を行う。熱交換器８５は、熱交換器８４を通過した液体調湿剤と、熱交換部４３ｂに供給される前の熱源４３ａが生成する高温の熱媒体との熱交換を行う。熱交換器８６は、熱交換器８４を通過した液体調湿剤と、熱交換部４１ｂに供給される前の熱源４１ａが生成する低温の熱媒体との熱交換を行う。
【0068】
制御部６０は、送液ポンプ３１，３２，３３，３４、第１の冷却部４１、第２の冷却部４２，加熱部４３、予熱部４４、および、図示しない送風機に電気的に接続している。制御部６０は、事前に入力されているプログラムに応じて、第１の冷却部４１と第２の冷却部４２と加熱部４３と予熱部４４とによる液体調湿剤の温度を制御するとともに、送液ポンプ３１，３２，３３，３４による液体調湿剤の流量を制御する。また、制御部６０は、送風機を制御し、処理機１０に導入する外気ｇ１０の流量や、再生機７０に導入する内気ｇ２０の流量を調整する。
【0069】
第２実施形態の調質装置２は、再生機７０が複数の気液接触器２１，２２を有している。複数の気液接触器２１，２２のうち、再生用気液接触器２２は、外気を利用して生成される中温程度の熱媒体を利用して液体調湿剤を再生する。
【0070】
【0071】
再生機７０による液体調湿剤の再生では、最初に、内気が再生用気液接触器２２に導入される。再生用気液接触器２２では、予熱部４４の熱源４４ａが供給する熱媒体によって外気温と同程度の温度となっている熱交換部４４ｂにおいて、処理機１０から送られる低温の液体調湿剤と内気（図９に示す点Ｐ１３、温度２５℃、相対湿度５０％）とが接触する。これにより、液体調湿剤に含まれる水分の一部が内気に放出されるとともに、内気の温度が３５℃となり、相対湿度が３０％となる（図９に示す点Ｐ１４、温度３５℃ 相対湿度３０％）。再生用気液接触器２２において水分の一部を内気に放出した液体調湿剤は、再生用気液接触器２１に送られる。再生用気液接触器２１では、加熱部４３の熱源４３ａが供給する熱媒体によって外気温よりも高い温度となっている熱交換部４３ｂにおいて、再生用気液接触器２２から送られる液体調湿剤と、再生用気液接触器２２を通過した内気とが接触する。これにより、液体調湿剤に含まれる水分の一部が内気に放出され、処理機１０での除湿に利用可能な液体調湿剤となる。再生用気液接触器２１において液体調湿剤を再生した内気（図９に示す点Ｐ１５、温度５０℃ 相対湿度３２％）は、調湿装置２の外部に放出される。
【0072】
調湿装置２での液体調湿剤の再生では、予熱部４４の熱源４４ａは、１２．２ｋＪ／ｋｇの熱量Ｒｇ１が必要となり、加熱部４３の熱源４３ａは、５３．２ｋＪ／ｋｇの熱量Ｒｇ２が必要となる。予熱部４４は、外気の温度を利用するため、調湿装置２全体での液体調湿剤の再生では、ヒートポンプのみで再生する場合に比べ、１８．７％程度のエネルギを低減することができる。
【0073】
以上説明した、本実施形態の調湿装置２によれば、液体調湿剤と外気とを接触させて外気の除湿をおこなう処理機１０は、外気の流れに対して直列に並べられる、第１の気液接触器１１と第２の気液接触器１２とを備えている。これにより、水蒸気の吸収熱による温度上昇が抑制され、気液接触器１台当たりの除湿における負荷を分割することができるため、液体調湿剤の温調に必要なエネルギを低減することができる。したがって、除湿に必要なエネルギを低減させることができる。
【0074】
また、本実施形態の調湿装置２によれば、再生機７０による液体調湿剤の再生は、ヒートポンプを熱源とする再生用気液接触器２１における再生の前に、外気を熱源とする再生用気液接触器２２における再生を行う。これにより、液体調湿剤の再生に必要なエネルギを低減することができる。
【0075】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0076】
［変形例１］
上述の実施形態では、調湿装置は、外気を除湿する処理機と、液体調湿剤を再生する再生機と、処理機と再生機とに接続する流路と、処理機の液体調湿剤を冷却する冷却部と、再生機の液体調湿剤を加熱する加熱部と、流路に設けられる複数の熱交換器と、制御部と、を備えるとした。しかしながら、調湿装置の構成は、これに限定されない。冷却部や熱交換器はなくてもよい。また、冷却部と加熱部とがない場合でも、再生機の液体調湿剤の温度を処理機の液体調湿剤より高くすることができればよい。
上述の実施形態では、調湿装置は、外気を除湿する処理機と、液体調湿剤を再生する再生機と、処理機と再生機とに接続する流路と、処理機の液体調湿剤を冷却する冷却部と、再生機の液体調湿剤を加熱する加熱部と、流路に設けられる複数の熱交換器と、制御部と、を備えるとした。しかしながら、調湿装置の構成は、これに限定されない。冷却部や熱交換器はなくてもよい。また、冷却部と加熱部とがない場合でも、再生機の液体調湿剤の温度を処理機の液体調湿剤より高くすることができればよい。
【0077】
［変形例２］
上述の実施形態では、処理機は、２つの気液接触器を備えるとした。処理機が備える気液接触器の数は、これに限定されない。処理機が２つ以上の気液接触器を備えていればよく、３つ以上気液接触器を備えてもよい。また、再生機も、２つ以上気液接触器を備えてもよい。処理機が備える気液接触器の数と、再生機が備える気液接触器の数とが異なっていてもよい。
上述の実施形態では、処理機は、２つの気液接触器を備えるとした。処理機が備える気液接触器の数は、これに限定されない。処理機が２つ以上の気液接触器を備えていればよく、３つ以上気液接触器を備えてもよい。また、再生機も、２つ以上気液接触器を備えてもよい。処理機が備える気液接触器の数と、再生機が備える気液接触器の数とが異なっていてもよい。
【0078】
［変形例３］
上述の実施形態では、熱源４１ａは、第１の気液接触器１１において空気と接触する液体調湿剤の温度を、調湿装置１が設置されている環境における温度、すなわち、外気温（外部の空気の温度）と同じ温度とする熱媒体を生成するとした。しかしながら、熱源４１ａが生成する熱媒体は、液体調湿剤の温度を外気温と同じ温度とすることに限定しない。熱源４１ａが生成する熱媒体の温度は、外気温を含む所定の範囲内の温度、例えば、外気温を含む±５℃の温度の範囲内としてもよい。「所定の範囲」を±５℃とすることにより、第１の気液接触器１１での処理の熱源を外気とすることができるため、除湿される空気の冷却を第１の気液接触器１１と第２の気液接触器１２とに分割している処理機１０において、空気の冷却に必要なエネルギを低減することができる。したがって、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。なお、「同じ温度」は、＋５℃の範囲に限定されず、「所定の範囲」は、±５℃の範囲に限定されない。
上述の実施形態では、熱源４１ａは、第１の気液接触器１１において空気と接触する液体調湿剤の温度を、調湿装置１が設置されている環境における温度、すなわち、外気温（外部の空気の温度）と同じ温度とする熱媒体を生成するとした。しかしながら、熱源４１ａが生成する熱媒体は、液体調湿剤の温度を外気温と同じ温度とすることに限定しない。熱源４１ａが生成する熱媒体の温度は、外気温を含む所定の範囲内の温度、例えば、外気温を含む±５℃の温度の範囲内としてもよい。「所定の範囲」を±５℃とすることにより、第１の気液接触器１１での処理の熱源を外気とすることができるため、除湿される空気の冷却を第１の気液接触器１１と第２の気液接触器１２とに分割している処理機１０において、空気の冷却に必要なエネルギを低減することができる。したがって、除湿に必要なエネルギをさらに低減させることができる。なお、「同じ温度」は、＋５℃の範囲に限定されず、「所定の範囲」は、±５℃の範囲に限定されない。
【0079】
［変形例４］
上述の実施形態では、調湿装置は、２つの液体調湿剤の間、または、液体調湿剤と熱媒体との間において、熱のやり取りをおこなう熱交換器を備えるとした。熱交換器はなくてもよいが、処理機１０を流れる比較的低温の液体調湿剤と、再生機２０，７０を流れる比較的高温の液体調湿剤との間で熱をやり取りすることで、調湿装置全体でのエネルギ使用量を低減することができる。
上述の実施形態では、調湿装置は、２つの液体調湿剤の間、または、液体調湿剤と熱媒体との間において、熱のやり取りをおこなう熱交換器を備えるとした。熱交換器はなくてもよいが、処理機１０を流れる比較的低温の液体調湿剤と、再生機２０，７０を流れる比較的高温の液体調湿剤との間で熱をやり取りすることで、調湿装置全体でのエネルギ使用量を低減することができる。
【0080】
［変形例５］
上述の実施形態では、再生機において、液体調湿剤の温度を高くするために、温熱源が生成する加熱媒体と熱交換器とを用いて液体調湿材を加熱するとした。しかしながら、液体調湿剤の温度を高くする方法は、これに限定されない。例えば、液体調湿剤に太陽光を照射し、液体調湿剤を太陽熱によって直接加熱してもよく、加熱媒体を用いずに、液体調湿剤をヒータなどにより直接加熱してもよい。また、加熱媒体の供給源として、熱交換器のみを備えていてもよい。さらに、上述の実施形態のように、２つの気液接触器を有する場合、温熱媒体の流れに対して２つの気液接触器を並列に配置してもよい。処理機においても、同様に、液体調湿剤の温度を低くするために、冷熱媒体を用いずに、液体調湿剤を冷却塔などによって直接冷却してもよいし、冷熱媒体の供給源として、熱交換器のみを備えていてもよいし、上述の実施形態のように、２つの気液接触器を有する場合、冷熱媒体の流れに対して２つの気液接触器を並列に配置してもよい。
上述の実施形態では、再生機において、液体調湿剤の温度を高くするために、温熱源が生成する加熱媒体と熱交換器とを用いて液体調湿材を加熱するとした。しかしながら、液体調湿剤の温度を高くする方法は、これに限定されない。例えば、液体調湿剤に太陽光を照射し、液体調湿剤を太陽熱によって直接加熱してもよく、加熱媒体を用いずに、液体調湿剤をヒータなどにより直接加熱してもよい。また、加熱媒体の供給源として、熱交換器のみを備えていてもよい。さらに、上述の実施形態のように、２つの気液接触器を有する場合、温熱媒体の流れに対して２つの気液接触器を並列に配置してもよい。処理機においても、同様に、液体調湿剤の温度を低くするために、冷熱媒体を用いずに、液体調湿剤を冷却塔などによって直接冷却してもよいし、冷熱媒体の供給源として、熱交換器のみを備えていてもよいし、上述の実施形態のように、２つの気液接触器を有する場合、冷熱媒体の流れに対して２つの気液接触器を並列に配置してもよい。
【0081】
［変形例６］
上述の実施形態では、調湿装置は、室内の空気である内気を用いて除湿に用いた液体調湿剤を再生するとした。液体調湿剤を再生する空気は、内気に限られず、外気によって再生を行ってもよい。
上述の実施形態では、調湿装置は、室内の空気である内気を用いて除湿に用いた液体調湿剤を再生するとした。液体調湿剤を再生する空気は、内気に限られず、外気によって再生を行ってもよい。
【0082】
［変形例７］
上述の実施形態では、液体調湿剤は、溶質として塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を含む水溶液であるとした。しかしながら、液体調湿剤の種類は、これに限定しない。イオン液体など、一般的に吸湿作用を有する液体であればよい。
上述の実施形態では、液体調湿剤は、溶質として塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を含む水溶液であるとした。しかしながら、液体調湿剤の種類は、これに限定しない。イオン液体など、一般的に吸湿作用を有する液体であればよい。
【0083】
［変形例８］
上述の実施形態では、処理機は、液体調湿剤と外気とを接触させることで、外気を除湿するとした。処理機は、液体調湿剤と内気とを接触させることで内気を除湿する内気循環用の除湿器として擁してもよい。
上述の実施形態では、処理機は、液体調湿剤と外気とを接触させることで、外気を除湿するとした。処理機は、液体調湿剤と内気とを接触させることで内気を除湿する内気循環用の除湿器として擁してもよい。
【0084】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【0085】
＜適用例１＞
調湿装置であって、
空気中の水蒸気を吸湿する液体調湿剤と、
前記液体調湿剤と空気とを接触させて空気の除湿をおこなう処理機と、
前記処理機において除湿に使用された前記液体調湿剤を、前記処理機において除湿に使用されているときよりも高温の状態とし、空気と接触させることで、空気を加湿し、かつ、前記液体調湿剤の濃縮をおこなう再生機と、を備え、
前記処理機は、
第１の前記液体調湿剤と空気とを接触させる第１の気液接触器と、
前記第１の気液接触器において除湿された空気と、第１の前記液体調湿剤よりも温度が低い第２の前記液体調湿剤と、を接触させる第２の気液接触器と、を含んでいる、
調湿装置。
＜適用例２＞
適用例１に記載の調湿装置は、さらに、
第１の前記液体調湿剤の温度を、前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度を含む所定の範囲内の温度にする熱媒体を、前記第１の気液接触器に供給する熱媒体供給部を備える、
調湿装置。
＜適用例３＞
適用例２に記載の調湿装置であって、
前記熱媒体供給部は、
前記熱媒体の熱を空気に放出する放熱部を有し、
第１の前記液体調湿剤の温度を前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度と同じ温度にする熱媒体を前記第１の気液接触器に供給する、
調湿装置。
＜適用例４＞
適用例１から適用例３のいずれか一例に記載の調湿装置は、さらに、
前記第２の気液接触器において空気の除湿に使用された第２の液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
＜適用例５＞
適用例１から適用例４のいずれか一例記載の調湿装置は、さらに、
前記処理機において空気の除湿に使用された前記液体調湿剤を加熱する加熱部を備え、
前記加熱部は、太陽熱によって加熱された熱媒体を前記再生機に供給する、
調湿装置。
＜適用例６＞
適用例１から適用例５のいずれか一例記載の調湿装置は、さらに、
前記処理機において空気の除湿に使用された液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
調湿装置であって、
空気中の水蒸気を吸湿する液体調湿剤と、
前記液体調湿剤と空気とを接触させて空気の除湿をおこなう処理機と、
前記処理機において除湿に使用された前記液体調湿剤を、前記処理機において除湿に使用されているときよりも高温の状態とし、空気と接触させることで、空気を加湿し、かつ、前記液体調湿剤の濃縮をおこなう再生機と、を備え、
前記処理機は、
第１の前記液体調湿剤と空気とを接触させる第１の気液接触器と、
前記第１の気液接触器において除湿された空気と、第１の前記液体調湿剤よりも温度が低い第２の前記液体調湿剤と、を接触させる第２の気液接触器と、を含んでいる、
調湿装置。
＜適用例２＞
適用例１に記載の調湿装置は、さらに、
第１の前記液体調湿剤の温度を、前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度を含む所定の範囲内の温度にする熱媒体を、前記第１の気液接触器に供給する熱媒体供給部を備える、
調湿装置。
＜適用例３＞
適用例２に記載の調湿装置であって、
前記熱媒体供給部は、
前記熱媒体の熱を空気に放出する放熱部を有し、
第１の前記液体調湿剤の温度を前記第１の気液接触器において除湿される空気の温度と同じ温度にする熱媒体を前記第１の気液接触器に供給する、
調湿装置。
＜適用例４＞
適用例１から適用例３のいずれか一例に記載の調湿装置は、さらに、
前記第２の気液接触器において空気の除湿に使用された第２の液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
＜適用例５＞
適用例１から適用例４のいずれか一例記載の調湿装置は、さらに、
前記処理機において空気の除湿に使用された前記液体調湿剤を加熱する加熱部を備え、
前記加熱部は、太陽熱によって加熱された熱媒体を前記再生機に供給する、
調湿装置。
＜適用例６＞
適用例１から適用例５のいずれか一例記載の調湿装置は、さらに、
前記処理機において空気の除湿に使用された液体調湿剤と、前記再生機において空気の加湿に使用された液体調湿剤とで熱交換をおこなう熱交換器を備える、
調湿装置。
【符号の説明】
【0086】
１…調湿装置
１０…処理機
１１…第１の気液接触器
１２…第２の気液接触器
２０，７０…再生機
４１ａ…熱源
４１ｃ…放熱部
４３…加熱部
５１，５２，５３，５４，５５，８１，８２，８３，８４，８５，８６…熱交換器
１０…処理機
１１…第１の気液接触器
１２…第２の気液接触器
２０，７０…再生機
４１ａ…熱源
４１ｃ…放熱部
４３…加熱部
５１，５２，５３，５４，５５，８１，８２，８３，８４，８５，８６…熱交換器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】