JPH04344031A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水の蒸発熱で室内空気
を冷却し、あるいは室内空気を除湿する空気調和装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の空気調和装置として、例
えば図５に示すようなものが知られている（実公昭６２
−４０２５０号公報）。この空気調和装置は、背面に吸
気口３２，前面に冷気の吹出口３３をもつ箱体３１内に
、吸気口３２から空気を吸入して吹出口３３に吐出する
ファン３４を設ける一方、ファン３４と吸気口３２の間
に上下に横設したローラ３５ａ，３５ｂに吸水性のベル
ト３６を張架してこれを走行させるとともに、このベル
ト３６の下部を水タンク３７内の水に浸している。そし
て、図中の実線矢印で示すように、吸気口３２から吸い
込まれる空気を、吸水したベルト３６に通して水の蒸発
熱で冷却し、この冷気を吹出口３３から室内へ吹き出す
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
空気調和装置は、吸い込んだ空気から熱を奪うべくタン
ク３７から蒸発させた水蒸気が、冷気と共に室内に吹き
出されるため、室内の相対湿度が高まって、使用者に十
分な冷房感を与えることができず、却って不快感を与え
るという欠点がある。また、梅雨時などにおいて吸い込
まれる室内空気の相対湿度が１００％に近い場合は、タ
ンク２７からの水の蒸発が殆んどなくなり、空気の冷却
ができず、空気調和の役目が果たせないという欠点があ
る。

【０００４】そこで、本発明の目的は、いわゆる冷風扇
において吸込空気の相対湿度が高くともタンクからの水
の蒸発を可能にすることによって、使用者に蒸し暑さを
感じさせず、十分な冷房感を与えることができる空気調
和装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の空気調和装置は、図４に例示するように、吸
気口２および吹出口３を有する箱体１と、この箱体１内
に設けられ、上記吸気口２から外気を吸入し、通風路４
を経て上記吹出口３から吐出するファン５と、上記通風
路４の上流側に設けられ、水タンク３７内に蓄えられた
水を通風路４を流れる空気中に蒸発させる蒸発装置６と
、上記通風路４の下流側に設けられ、通風路４に流れる
空気中の水分を吸収する除湿装置７を備えたことを特徴
とする。また、上記除湿装置７を、図３に例示するよう
に、上記通風路４に流れる空気中に含まれる水分を、水
蒸気透過膜９製のチューブ内に流れる吸湿液体１６に吸
収する吸湿モジュール１０と、上記吸湿液体１６に含ま
れる水分を水蒸気透過膜１３を通して空気中に放出する
放湿モジュール１１と、上記吸湿モジュール１０と放湿
モジュール１１とを循環路をなすように接続する管路１
５ａ，１５ｂ，１５ｃと、上記吸湿液体１６を上記放湿
モジュール１１へ圧送すべく上記管路１５ｂに介設され
たポンプ１７と、上記放湿モジュール１１に対して上記
ポンプ１７と反対側の管路１５ａに設けられた絞り２３
と、上記放湿モジュール１１から空気中に放出される水
蒸気を上記箱体１外に排出する排気ポンプ１９を備えた
ものにしてもよい。さらに、上記除湿装置７（図３に例
示のもの）の絞り２３に代えて、図１に例示するように
、上記放湿モジュール１１内の吸湿液体１６を所定温度
に加熱するヒータ１８を備えてもよい。

【０００６】

【作用】請求項１の空気調和装置において、室内空気は
、ファン５により箱体１の吸気口２から通風路４に吸い
込まれ、その上流側に設けられた蒸発装置６のタンク３
７からの水の蒸発により熱を奪われて冷却され、加湿さ
れた状態で下流側の除湿装置７に流れる。冷却加湿状態
の空気は、その中に含んでいる水分を除湿装置７により
吸収されて、乾燥した冷気となって箱体１の吹出口３か
ら室内に吹き出される。吹き出される冷気は、乾燥して
いるので、使用者に蒸し暑さを感じさせない。また、除
湿装置６により空気中の水分が次々に除去されるので、
室内空気の初期相対湿度が高くてもこれを下げることが
でき、それ故、梅雨時でも蒸発装置６から水を蒸発させ
て空気の冷却が可能となる。

【０００７】また、請求項１の空気調和装置の除湿装置
７を、吸湿モジュール１０と放湿モジュール１１を循環
路をなすように管路１５ａ，１５ｂ，１５ｃで接続し、
放湿モジュール１１の前，後の管路１５ｂ，１５ａに夫
々ポンプ１７，絞り２３を設け、放湿モジュール１１か
らの水蒸気を排気ポンプ１９で箱体１外に排出するもの
にすれば（請求項２）、吸湿モジュール１１が、通風路
４に流れる冷却加湿状態の空気に含まれる水分を、水蒸
気透過膜９製のチューブ内にポンプ１７にて流される吸
湿液体１６に吸収し、水分を吸収した吸湿液体１６は、
管路１５ｃ，１５ｂを経て放湿モジュール１１に送られ
る。送られてきた吸湿液体１６は、放湿モジュール１１
の出口側に絞り２３があるため加圧され、水蒸気圧が高
いので、液体中の水分は、排気ポンプ１９の吸引能力が
小さくとも、水蒸気透過膜１３を通って容易かつ多量に
箱体１外に排出される。従って、除湿運転をしながら、
吸水で希釈される吸湿液体１６を放湿モジュール１１で
濃縮することができ、長時間の連続運転でも除湿装置７
の吸水能力が飽和することがない。

【０００８】さらに、請求項２の除湿装置の絞り２３に
代えて、放湿モジュール１１内の吸湿液体１６を所定温
度に加熱するヒータ１８を備えれば（請求項３）、上述
と同じく吸湿モジュール１１で水分を吸収した吸湿液体
１６は、管路１５ｃ，１５ｂを経て放湿モジュール１１
に送られる。送られてきた吸湿液体１６は、ヒータ１８
による加熱でその水蒸気圧が常温におけるそれの１０倍
程度になるので、液体中の水分は、排気ポンプ１９の吸
引能力が小さくとも、水蒸気透過膜１３を通って容易か
つ多量の箱体１外に排出される。従って、除湿運転をし
ながら、吸水で希釈される吸湿液体１６を放湿モジュー
ル１１で濃縮することができ、長時間の連続運転でも除
湿装置７の吸水能力が飽和することがない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１は、本発明の空気調和装置の一例を示す概
略断面図である。この空気調和装置は、上部に吸気口２
，下部に吹出口３を有する箱体１内に、両口を連通する
通風路４を設け、この通風路４の吹出口３の近傍に、図
中の矢印方向に空気を圧送するファン５設けている。 一方、通風路４の吸気口２の近傍には、図５で述べたと
同じタンク３７と、下部をタンク３７内の水に浸して通
風路４に臨むように上下のローラ３５ａ，３５ｂに張架
したベルト３６からなる蒸発装置６を設ける。また、蒸
発装置６の下流側には、通風路４に流れる空気中の水分
を吸収する除湿装置７を設ける。

【００１０】上記除湿装置７は、水蒸気透過膜９をもつ
管からなる吸湿モジュール１０と、管１２内に水蒸気透
過膜製の盲状のチューブ１３を封入した放湿モジュール
１１と、タンク１４とを循環路をなすように順次管路１
５ａ，１５ｂ，１５ｃで接続してなる。上記管路１５ｂ
には、タンク１４に蓄えられた吸湿液体としてのＬｉＣ
ｌ水溶液１６を、放湿モジュール１１に圧送するポンプ
１７を介設し、上記放湿モジュールの管１２の外周には
、螺旋状のヒータ１８を設ける。また、管１２の外周に
開口するチューブ１３の端部には、チューブ１３内の気
体を箱体１外に排出する排気ポンプ１９を設ける。一例
として、上記ポンプ１７の加圧力は１．５ｋｇ／ｃｍ２
、排気ポンプ１９の吸引圧力は３５０ｍｍＨｇ、ヒータ
１８によるＬｉＣｌ水溶液１６の加熱温度は８０℃であ
る。また、チューブ１３は、排気ポンプ１９で吸引され
ても萎まないように図示しない補強材で補強されている
。

【００１１】上記構成の空気調和装置は、次のように動
作する。ファン５，ポンプ１７および排気ポンプ１９を
起動して、空気調和装置の運転を開始する。すると、室
内空気は、ファンにより箱体１の吸気口２から通風路４
に吸い込まれ、まず蒸発装置６のベルト３６を介するタ
ンク３７からの水の蒸発により熱を奪われて冷却され、
加湿された状態で下流側の除湿装置７に流れる。冷却加
湿状態の空気は、後述するようにその中に含んでいる水
分を除湿装置７により吸収されて、乾燥した冷気となっ
て箱体１の吹出口３から室内に吹き出される。吹き出さ
れる冷気は、乾燥しているので、室内の使用者に蒸し暑
さを感じさせず、また、加湿冷気で室内の家具が傷めら
れるなどの弊害が生じない。さらに、除湿装置７のＬｉ
Ｃｌ水溶液１６の吸水能力が飽和するまで、通風路４を
流れる空気中から水分が次々に除去されるので、室内空
気の初期相対湿度が高くてもこれを下げることができ、
それ故、梅雨時などでも蒸発装置６から水を蒸発させて
空気の冷却が可能となる。しかも、後述するように放湿
モジュール１１でＬｉＣｌ水溶液の濃縮が同時に行なわ
れるから、長時間の連続運転でも吸水能力が飽和しない
。

【００１２】さて、上記除湿装置７の動作は、次のとお
りである。タンク１４内のＬｉＣｌ水溶液１６は、ポン
プ１７により管路１５ｂを経て放湿モジュール１１に圧
送され、ヒータ１８にて８０℃位に加熱される。このと
き、管１２内のＬｉＣｌ水溶液の水蒸気圧は、昇温で常
温（２０℃）時の１５倍の１５０ｍｍＨｇとなり、これ
にポンプ１７のゲージ圧０．５ｋｇ／ｃｍ２（３８０ｍ
ｍＨｇ）に近い圧力が加わって、５００ｍｍＨｇ位にな
ると考えられる。一方、チューブ１３内の気圧は、排気
ポンプ１９による吸引で３５０ｍｍＨｇになる。従って
、チューブ１３の内外の水蒸気圧差は１５０ｍｍＨｇ程
度になり、ＬｉＣｌ水溶液中の水分のみが、チューブ１
３の水蒸気透過膜の無数の細孔を通ってチューブ１３内
に放出され、排気ポンプ１９により箱体１外に排出され
る。これにより、ＬｉＣｌ水溶液は濃縮される。

【００１３】次に、濃縮されたＬｉＣｌ水溶液は、管路
１５ａを経て吸湿モジュール１０に送られる。濃縮Ｌｉ
Ｃｌ水溶液は、送られる途中で放熱で冷え、吸湿モジュ
ール１０の他端が管路１５ｃを経てタンク１４で大気に
開放されているので、その水蒸気圧は、通風路４を流れ
る空気の水蒸気圧よりもかなり低い。従って、空気に含
まれる水分は、水蒸気透過膜９の無数の細孔を通って吸
湿モジュール１０内の濃縮ＬｉＣｌ水溶液に吸収される
。水分を吸収したＬｉＣｌ水溶液は、管路１５ｃを経て
タンク１４に戻る。なお、以上の説明では、除湿装置７
の吸湿モジュール１０と共に放湿モジュール１１を同時
運転したが、ヒータ１８と排気ポンプ１９をオフにして
放湿モジュール１１を停止したまま、ポンプ１７の駆動
で吸湿モジュール１０のみを働かせることもできる。こ
の場合でも、ＬｉＣｌ水溶液１６の吸水能力が飽和する
までは、上述と同じ効果が得られる。そして、ＬｉＣｌ
水溶液を多量に用いて吸水能力を増したうえで、空気調
和が不要な夜間などに、放湿モジュール１１を安価な夜
間電力で運転して濃縮処理を行なえば非常に経済的であ
る。また、吸湿モジュール１１の運転中に、必要に応じ
て放湿モジュール１１を適宜運転して、濃縮処理を行な
うことも勿論可能である。また、蒸発装置６のタンク３
７内の水をなくせば、除湿装置として用いることができ
る。

【００１４】上記実施例では、放湿モジュール１１のチ
ューブ１３内を排気しつつ吸湿液体たるＬｉＣｌ水溶液
を加熱しているので、ＬｉＣｌ水溶液の加熱温度を従来
の加熱濃縮における半分の８０℃に抑えるとともに、排
気ポンプ１９を小型，小能力のものにできる。従って、
チューブや管路の寿命を伸ばし、空気調和装置の簡素化
，低廉化を図りつつ、多量の水分を放出でき、濃縮の際
のエネルギ効率を大幅に改善できるという利点がある。

【００１５】図２は、図１の空気調和装置を、室内ユニ
ットと室外ユニットに分けた変形例を示している。即ち
、この変形例では、室内箱体２１に蒸発装置６，ファン
５，吸湿モジュール１０を収容する一方、室外箱体２２
にタンク１４，ポンプ１７，放湿モジュール１１，排気
ポンプ１９などを収容し、これらを管路１５ａ，１５ｃ
で接続している。この変形例は、２つのユニットに分離
した点を除いて図１のものと同じ構成であるので、上述
と同じ作用，効果を奏するとともに、室内ユニットが簡
素化するという利点を有する。

【００１６】図３は、図１の空気調和装置の放湿モジュ
ール１１のヒータ１８に代えて、放湿モジュール１１に
対してポンプ１７と反対側の管路１５ａに、絞り２３を
設けた他の実施例を示す。この実施例は、図１のものが
ヒータ１８の加熱によりＬｉＣｌ水溶液の水蒸気圧を１
３０ｍｍＨｇ位上げるの対して、管路１５ａの絞りによ
り管１２内の圧力を、ポンプ１７のゲージ圧０．５ｋｇ
／ｃｍ２（３８０ｍｍＨｇ）以上の４００ｍｍＨｇ位に
するものである。従って、これによる放湿モジュール１
１での濃縮過程が図１の実施例と僅かに異なるだけで、
図１のものと同様の作用，効果を奏する。即ち、放湿モ
ジュール１１において、管１２内のＬｉＣｌ水溶液の水
蒸気圧は、大気圧下での値１０ｍｍＨｇと上記４００ｍ
ｍＨｇとの和に略等しい。一方、チューブ１３内の圧力
は、排気ポンプ１９による吸引で３５０ｍｍＨｇになる
。従って、チューブ１３内外の水蒸気圧差は６０ｍｍＨ
ｇ程度になり、ＬｉＣｌ水溶液中の水分のみが、チュー
ブ１３の水蒸気透過膜の無数の細孔を通ってチューブ１
３内に放出され、排気ポンプ１９により箱体１外に排出
される。これにより、ＬｉＣｌ水溶液は濃縮される。

【００１７】図３の実施例では、吸湿液体たるＬｉＣｌ
水溶液の濃縮を、従来例のヒータ加熱によらず、放湿モ
ジュール１１の水蒸気透過膜１３を介する圧力差による
水分の放出により行ない、しかも膜外のＬｉＣｌ水溶液
をポンプ１７，絞り２３で加圧するとともに、膜内を排
気ポンプ１９で減圧している。従って、チューブや管路
の寿命を伸ばし、空気調和装置の簡素化，低廉化を図り
つつ、多量の水分を放出でき、濃縮の際のエネルギ効率
を大幅に改善できるという利点がある。

【００１８】図４は、図３の空気調和装置の放湿モジュ
ール１１，排気ポンプ１９，絞り２３をなくして、簡素
化のためポンプ１７と吸湿モジュール１０を管路１５ａ
で直結した他の実施例である。この実施例では、放湿モ
ジュール１１がないのでＬｉＣｌ水溶液の同時濃縮はで
きないが、吸湿モジュール１０における除湿は上述の各
実施例と同様にできる。従って、空気調和装置の簡素化
を図りつつ、ＬｉＣｌ水溶液１６の吸水能力が飽和する
まで、蒸発装置６で冷却加湿された空気中の水分を吸収
して、乾燥冷気を吹出口３から室内に吹き出すことがで
きる。 よって、使用者に蒸し暑さを感じさせず、梅雨時でも空
気の冷却が可能になる。また、ＬｉＣｌ水溶液の吸水能
力が飽和すれば、これを取り出してヒータ加熱などで濃
縮し、再使用することができる。

【００１９】なお、上記実施例では、放湿モジュール１
１を、ＬｉＣｌ水溶液が流れる管１２内に排気ポンプ１
９で排気される水蒸気透過膜製のチューブ１３を配設し
て、水蒸気を膜内に吸引するように構成したが、この放
湿モジュールを、内部にＬｉＣｌ水溶液が流れる水蒸気
透過膜製のチューブを、排気ポンプで排気される容器内
に配設して、膜外に水蒸気を吸引するように構成しても
よい。さらに、上記実施例では、除湿装置として吸湿モ
ジュールと放湿モジュールとの間にＬｉＣｌ水溶液を循
環するもの等を用いたが、除湿装置はこれに限らず、例
えばシリカゲルなど用いたものにすることもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
空気調和装置は、箱体内のファンにより箱体の吸気口か
ら空気を吸い込んで、通風路を経て吹出口へ吐出すると
ともに、通風路の上流側に設けた蒸発装置で、通風路に
流れる空気中に水タンクの水を蒸発させる一方、通風路
の下流側に設けた除湿装置で、通風路に流れる空気中の
水分を吸収するようにしているので、蒸発装置で冷却，
加湿された空気から水分を除去して、乾燥冷気を室内に
吹き出すことができ、使用者に蒸し暑さを感じさせず、
室内空気の相対湿度が高い梅雨時などでも、湿度を下げ
、水の蒸発で空気の冷却が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の空気調和装置の一例を示す概略断
面図である。

【図２】　　図１の空気調和装置を室内，室外ユニット
に分けた変形例を示す図である。

【図３】　　本発明の空気調和装置の他の実施例を示す
図である。

【図４】　　本発明の空気調和装置の他の実施例を示す
図である。

【図５】　　従来の空気調和装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１…箱体、２…吸気口、３…吹出口、４…通風路、５…
ファン、６…蒸発装置、７…除湿装置、９…水蒸気透過
膜、１０…吸湿モジュール、１１…放湿モジュール、１
３…チューブ、１４…タンク、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
…管路、１６…ＬｉＣｌ水溶液、１７…ポンプ、１８…
ヒータ、１９…排気ポンプ、２３…絞り、３７…水タン
ク。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸気口（２）および吹出口（３）を有
   する箱体（１）と、この箱体（１）内に設けられ、上記
   吸気口（２）から外気を吸入し、通風路（４）を経て上
   記吹出口（３）から吐出するファン（５）と、上記通風
   路（４）の上流側に設けられ、水タンク（３７）内に蓄
   えられた水を通風路（４）を流れる空気中に蒸発させる
   蒸発装置（６）と、上記通風路（４）の下流側に設けら
   れ、通風路（４）に流れる空気中の水分を吸収する除湿
   装置（７）を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】　　上記除湿装置（７）は、上記通風路（
   ４）に流れる空気中に含まれる水分を、水蒸気透過膜（
   ９）製のチューブ内に流れる吸湿液体（１６）に吸収す
   る吸湿モジュール（１０）と、上記吸湿液体（１６）に
   含まれる水分を水蒸気透過膜（１３）を通して空気中に
   放出する放湿モジュール（１１）と、上記吸湿モジュー
   ル（１０）と放湿モジュール（１１）とを循環路をなす
   ように接続する管路（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）と、上
   記吸湿液体（１６）を上記放湿モジュール（１１）へ圧
   送すべく上記管路（１５ｂ）に介設されたポンプ（１７
   ）と、上記放湿モジュール（１１）に対して上記ポンプ
   （１７）と反対側の管路（１５ａ）に設けられた絞り（
   ２３）と、上記放湿モジュール（１１）から空気中に放
   出される水蒸気を上記箱体（１）外に排出する排気ポン
   プ（１９）を備えている請求項１の空気調和装置。
3. 【請求項３】　　上記除湿装置（７）は、上記通風路（
   ４）に流れる空気中に含まれる水分を、水蒸気透過膜（
   ９）製のチューブ内に流れる吸湿液体（１６）に吸収す
   る吸湿モジュール（１０）と、上記吸湿液体（１６）に
   含まれる水分を水蒸気透過膜（１３）を通して空気中に
   放出する放湿モジュール（１１）と、上記吸湿モジュー
   ル（１０）と放湿モジュール（１１）とを循環路をなす
   ように接続する管路（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）と、上
   記吸湿液体（１６）を上記放湿モジュール（１１）へ圧
   送すべく上記管路（１５ｂ）に介設されたポンプ（１７
   ）と、上記放湿モジュール（１１）から空気中に放出さ
   れる水蒸気を上記箱体（１）外に排出する排気ポンプ（
   １９）と、上記放湿モジュール（１１）内の吸湿液体（
   １６）を所定温度に加熱するヒータ（１８）を備えてい
   る請求項１の空気調和装置。