JP2001074274A - 除湿装置及び除湿方法 - Google Patents
除湿装置及び除湿方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コストを抑え、またＣＯＰの高い除湿空調装
置を提供する。 【解決手段】 デシカントを有し、該デシカントで処理
空気Ａ中の水分を吸着する水分吸着装置１０３と；前記
水分を吸着したデシカントを再生する再生空気Ｂを高熱
源とするヒートポンプＨＰ１と；水分吸着装置１０３よ
りも下流側の処理空気Ａと冷却流体との間で中間媒体を
介して顕熱熱交換するように構成されている除湿装置。
ヒートポンプＨＰ１を備えるので、また中間媒体を介し
て顕熱熱交換するように構成されているので、単純な構
造で高効率の熱交換が可能であり、ＣＯＰの高い除湿装
置が提供できる。
置を提供する。 【解決手段】 デシカントを有し、該デシカントで処理
空気Ａ中の水分を吸着する水分吸着装置１０３と；前記
水分を吸着したデシカントを再生する再生空気Ｂを高熱
源とするヒートポンプＨＰ１と；水分吸着装置１０３よ
りも下流側の処理空気Ａと冷却流体との間で中間媒体を
介して顕熱熱交換するように構成されている除湿装置。
ヒートポンプＨＰ１を備えるので、また中間媒体を介し
て顕熱熱交換するように構成されているので、単純な構
造で高効率の熱交換が可能であり、ＣＯＰの高い除湿装
置が提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、除湿装置及び除湿
方法に関し、特にデシカントを用いた除湿装置及び除湿
方法に関するものである。
方法に関し、特にデシカントを用いた除湿装置及び除湿
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９に示すように、従来から熱源として
ヒートポンプを用いた所謂デシカント除湿空調装置があ
った。図９の除湿空調装置では、ヒートポンプとして、
圧縮機２６０を用いた圧縮ヒートポンプＨＰが用いられ
ている。この除湿空調装置は、デシカントロータ１０３
により水分を吸着される処理空気Ａの経路と、加熱源に
よって加熱されたのち前記水分吸着後のデシカントロー
タ１０３を通過してデシカント中の水分を脱着して再生
する再生空気Ｂの経路を有し、水分を吸着された処理空
気とデシカントロータ１０３のデシカント（乾燥剤）を
再生する前かつ加熱源により加熱される前の再生空気と
の間に顕熱熱交換器１０４を有する空調機と、圧縮ヒー
トポンプＨＰとを有し、再生空気Ｂを前記圧縮ヒートポ
ンプＨＰの高熱源としてその再生空気を加熱器２２０で
加熱してデシカントの再生を行うとともに、処理空気Ａ
を圧縮ヒートポンプＨＰの低熱源としてその処理空気を
冷却器２１０で冷却するものである。
ヒートポンプを用いた所謂デシカント除湿空調装置があ
った。図９の除湿空調装置では、ヒートポンプとして、
圧縮機２６０を用いた圧縮ヒートポンプＨＰが用いられ
ている。この除湿空調装置は、デシカントロータ１０３
により水分を吸着される処理空気Ａの経路と、加熱源に
よって加熱されたのち前記水分吸着後のデシカントロー
タ１０３を通過してデシカント中の水分を脱着して再生
する再生空気Ｂの経路を有し、水分を吸着された処理空
気とデシカントロータ１０３のデシカント（乾燥剤）を
再生する前かつ加熱源により加熱される前の再生空気と
の間に顕熱熱交換器１０４を有する空調機と、圧縮ヒー
トポンプＨＰとを有し、再生空気Ｂを前記圧縮ヒートポ
ンプＨＰの高熱源としてその再生空気を加熱器２２０で
加熱してデシカントの再生を行うとともに、処理空気Ａ
を圧縮ヒートポンプＨＰの低熱源としてその処理空気を
冷却器２１０で冷却するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の除
湿空調装置によれば、処理空気を冷却器２１０で冷却す
る前に予備的に冷却する顕熱熱交換器１０４が重要な役
割を演じている。この熱交換器としては、従来からロー
タ式顕熱熱交換器や直交流型熱交換素子が用いられてき
た。しかしながら、ロータ式顕熱熱交換器は性能は良い
がコストが高いため除湿装置全体のコストを高くし、ま
た直交流型熱交換素子はコストは低いが効率が悪い上に
空気側の圧力損失が大きいため除湿装置全体のＣＯＰが
低くならざるを得なかった。
湿空調装置によれば、処理空気を冷却器２１０で冷却す
る前に予備的に冷却する顕熱熱交換器１０４が重要な役
割を演じている。この熱交換器としては、従来からロー
タ式顕熱熱交換器や直交流型熱交換素子が用いられてき
た。しかしながら、ロータ式顕熱熱交換器は性能は良い
がコストが高いため除湿装置全体のコストを高くし、ま
た直交流型熱交換素子はコストは低いが効率が悪い上に
空気側の圧力損失が大きいため除湿装置全体のＣＯＰが
低くならざるを得なかった。
【０００４】そこで本発明は、コストを抑え、またＣＯ
Ｐの高い除湿空調装置を提供することを目的としてい
る。
Ｐの高い除湿空調装置を提供することを目的としてい
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
に、請求項１に係る発明による除湿装置は、例えば図１
に示されるように、デシカントを有し、該デシカントで
処理空気Ａ中の水分を吸着する水分吸着装置１０３と；
前記水分を吸着したデシカントを再生する再生空気Ｂを
高熱源とするヒートポンプＨＰ１と；水分吸着装置１０
３よりも下流側の処理空気Ａと冷却流体との間で中間媒
体を介して顕熱熱交換するように構成されている。ここ
で冷却流体は典型的には再生空気であるが、再生空気と
して用いない外気であってもよい。
に、請求項１に係る発明による除湿装置は、例えば図１
に示されるように、デシカントを有し、該デシカントで
処理空気Ａ中の水分を吸着する水分吸着装置１０３と；
前記水分を吸着したデシカントを再生する再生空気Ｂを
高熱源とするヒートポンプＨＰ１と；水分吸着装置１０
３よりも下流側の処理空気Ａと冷却流体との間で中間媒
体を介して顕熱熱交換するように構成されている。ここ
で冷却流体は典型的には再生空気であるが、再生空気と
して用いない外気であってもよい。
【０００６】またこの除湿装置は、典型的には、水分吸
着装置１０３よりも下流側の処理空気Ａと中間媒体との
間で顕熱熱交換をさせる第１の熱交換器１と；前記中間
媒体と冷却流体との間で顕熱熱交換させる第２の熱交換
器２とを備え；第１の熱交換器１と第２の熱交換器２と
の間で前記中間媒体例えば水を循環させる構造とする。
着装置１０３よりも下流側の処理空気Ａと中間媒体との
間で顕熱熱交換をさせる第１の熱交換器１と；前記中間
媒体と冷却流体との間で顕熱熱交換させる第２の熱交換
器２とを備え；第１の熱交換器１と第２の熱交換器２と
の間で前記中間媒体例えば水を循環させる構造とする。
【０００７】またヒートポンプＨＰ１は、さらに冷媒を
昇圧する昇圧機（典型的には冷媒を圧縮する圧縮機２６
０）と、昇圧された冷媒を凝縮して高熱源を加熱する凝
縮器２２０と、昇圧される冷媒を蒸発させて低熱源を冷
却する蒸発器２１０を備えるのが好ましい。
昇圧する昇圧機（典型的には冷媒を圧縮する圧縮機２６
０）と、昇圧された冷媒を凝縮して高熱源を加熱する凝
縮器２２０と、昇圧される冷媒を蒸発させて低熱源を冷
却する蒸発器２１０を備えるのが好ましい。
【０００８】このように構成すると、ヒートポンプＨＰ
１を備えるので、ＣＯＰの高い除湿装置が提供できる
し、中間媒体を介して顕熱熱交換するように構成されて
いるので、単純な構造で高効率の熱交換が可能であり、
ＣＯＰのさらに高い除湿装置を提供できる。ここで顕熱
熱交換は、温度変化を伴う熱交換をいい、温度変化を伴
わない潜熱熱交換と区別される。一般的には、例えば湿
り空気の冷却熱交換のように両者が同時並行して行われ
ることもある。
１を備えるので、ＣＯＰの高い除湿装置が提供できる
し、中間媒体を介して顕熱熱交換するように構成されて
いるので、単純な構造で高効率の熱交換が可能であり、
ＣＯＰのさらに高い除湿装置を提供できる。ここで顕熱
熱交換は、温度変化を伴う熱交換をいい、温度変化を伴
わない潜熱熱交換と区別される。一般的には、例えば湿
り空気の冷却熱交換のように両者が同時並行して行われ
ることもある。
【０００９】また請求項２に記載のように、請求項１に
記載の除湿装置では、処理空気ＡをヒートポンプＨＰ１
の低熱源とするようにしてもよい。このときは処理空気
から再生空気に熱が汲み上げられる。
記載の除湿装置では、処理空気ＡをヒートポンプＨＰ１
の低熱源とするようにしてもよい。このときは処理空気
から再生空気に熱が汲み上げられる。
【００１０】また請求項３に記載のように、請求項１ま
たは請求項２に記載の除湿装置では、前記中間媒体の循
環熱容量流量と前記処理空気の熱容量流量との比、ある
いは前記中間媒体の循環熱容量流量と前記冷却流体の熱
容量流量との比が、ほぼ１．０であるように構成するの
が好ましい。
たは請求項２に記載の除湿装置では、前記中間媒体の循
環熱容量流量と前記処理空気の熱容量流量との比、ある
いは前記中間媒体の循環熱容量流量と前記冷却流体の熱
容量流量との比が、ほぼ１．０であるように構成するの
が好ましい。
【００１１】特に中間媒体の循環熱容量流量と処理空気
の熱容量流量との比がほぼ１．０であるようにするのが
好ましい。またこの比は、０．７より大、２．０より小
であればよいが、さらに好ましくは０．９より大、１．
２より小とする。熱容量流量比をほぼ１．０とする構成
は、例えば中間媒体の循環量を決定する循環ポンプの容
量を処理空気の流量に対応させて選定する、あるいは、
循環ポンプの吐出側の流路抵抗をそのような流量になる
ように設定することにより実現できる。
の熱容量流量との比がほぼ１．０であるようにするのが
好ましい。またこの比は、０．７より大、２．０より小
であればよいが、さらに好ましくは０．９より大、１．
２より小とする。熱容量流量比をほぼ１．０とする構成
は、例えば中間媒体の循環量を決定する循環ポンプの容
量を処理空気の流量に対応させて選定する、あるいは、
循環ポンプの吐出側の流路抵抗をそのような流量になる
ように設定することにより実現できる。
【００１２】前記目的を達成するために、請求項４に係
る発明による除湿方法は、デシカントで処理空気中の水
分を吸着する工程と；前記水分を吸着したデシカントを
再生空気で再生する工程と；前記水分を吸着された処理
空気と、冷却流体との間で中間媒体を介して顕熱熱交換
する工程と； 前記中間媒体の循環熱容量流量と前記処
理空気の熱容量流量との比、あるいは前記中間媒体の循
環熱容量流量と前記再生空気の熱容量流量との比を、ほ
ぼ１．０に調整する工程とを備える。
る発明による除湿方法は、デシカントで処理空気中の水
分を吸着する工程と；前記水分を吸着したデシカントを
再生空気で再生する工程と；前記水分を吸着された処理
空気と、冷却流体との間で中間媒体を介して顕熱熱交換
する工程と； 前記中間媒体の循環熱容量流量と前記処
理空気の熱容量流量との比、あるいは前記中間媒体の循
環熱容量流量と前記再生空気の熱容量流量との比を、ほ
ぼ１．０に調整する工程とを備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似
符号を付し、重複した説明は省略する。
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似
符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１４】図１を参照して、第１の実施の形態である
除湿空調装置の構成を説明する。この空調装置は、デシ
カント（乾燥剤）によって処理空気の湿度を下げ、処理
空気の供給される空調空間１０１（図１には不図示）を
快適な環境に維持するものである。図中、空調空間、あ
るいは屋外から処理空気Ａの経路に沿って、処理空気を
送風するための送風機１０２、デシカントを充填した水
分吸着装置としてのデシカントロータ１０３、水循環式
熱交換器１０４Ａ、冷媒蒸発器（処理空気から見れば冷
却器）２１０とこの順番で配列され、そして空調空間１
０１に戻る、あるいは空調空間１０１に供給されるよう
に構成されている。
除湿空調装置の構成を説明する。この空調装置は、デシ
カント（乾燥剤）によって処理空気の湿度を下げ、処理
空気の供給される空調空間１０１（図１には不図示）を
快適な環境に維持するものである。図中、空調空間、あ
るいは屋外から処理空気Ａの経路に沿って、処理空気を
送風するための送風機１０２、デシカントを充填した水
分吸着装置としてのデシカントロータ１０３、水循環式
熱交換器１０４Ａ、冷媒蒸発器（処理空気から見れば冷
却器）２１０とこの順番で配列され、そして空調空間１
０１に戻る、あるいは空調空間１０１に供給されるよう
に構成されている。
【００１５】また、屋外ＯＡから高熱源として用いられ
る再生空気Ｂの経路に沿って、再生空気を送風するため
の送風機１４０、デシカントロータ１０３を出て冷媒蒸
発器２１０に入る前の処理空気と送風機１４０からの再
生空気とを熱交換させる水循環式熱交換器１０４Ａ、冷
媒凝縮器（再生空気から見れば加熱器）２２０、デシカ
ントロータ１０３と、この順番で配列され、そして屋外
に排気ＥＸするように構成されている。
る再生空気Ｂの経路に沿って、再生空気を送風するため
の送風機１４０、デシカントロータ１０３を出て冷媒蒸
発器２１０に入る前の処理空気と送風機１４０からの再
生空気とを熱交換させる水循環式熱交換器１０４Ａ、冷
媒凝縮器（再生空気から見れば加熱器）２２０、デシカ
ントロータ１０３と、この順番で配列され、そして屋外
に排気ＥＸするように構成されている。
【００１６】この実施の形態では、冷却流体としては再
生空気が用いられ、中間媒体としては水が用いられてい
る。
生空気が用いられ、中間媒体としては水が用いられてい
る。
【００１７】次にヒートポンプＨＰ１の構成を説明す
る。冷媒蒸発器２１０から冷媒の経路に沿って、冷媒蒸
発器２１０で蒸発してガスになった冷媒を圧縮する圧縮
機２６０、冷媒凝縮器２２０、絞り２５０が、この順番
で配列され、そして再び冷媒蒸発器２１０に戻るように
して、ヒートポンプＨＰ１が構成されている。
る。冷媒蒸発器２１０から冷媒の経路に沿って、冷媒蒸
発器２１０で蒸発してガスになった冷媒を圧縮する圧縮
機２６０、冷媒凝縮器２２０、絞り２５０が、この順番
で配列され、そして再び冷媒蒸発器２１０に戻るように
して、ヒートポンプＨＰ１が構成されている。
【００１８】ヒートポンプＨＰ１では、蒸発器２１０で
処理空気を冷却することによって回収した熱量と共に、
圧縮機２６０を駆動する動力分の熱量を併せて凝縮器で
再生空気を加熱する熱量として利用できるので、除湿空
調装置全体のＣＯＰを高くすることができる。
処理空気を冷却することによって回収した熱量と共に、
圧縮機２６０を駆動する動力分の熱量を併せて凝縮器で
再生空気を加熱する熱量として利用できるので、除湿空
調装置全体のＣＯＰを高くすることができる。
【００１９】デシカントロータ１０３は、図７に示すよ
うに回転軸ＡＸ回りに回転する厚い円盤状のロータとし
て形成されており、そのロータ中には、気体が通過でき
るような隙間をもってデシカントが充填されている。例
えばチューブ状の乾燥エレメント１０３ａを、その中心
軸が回転軸ＡＸと平行になるように多数束ねて構成して
いる。このロータは回転軸ＡＸ回りに一方向に回転し、
また処理空気Ａと再生空気Ｂとが回転軸ＡＸに平行に流
れ込み流れ出るように構成されている。各乾燥エレメン
ト１０３ａは、ロータ１０３が回転するにつれて、処理
空気Ａ及び再生空気Ｂと交互に接触するように配置され
る。なお本図では、デシカントロータ１０３の外周部の
一部を破断して示してある。図ではデシカントロータ１
０３の外周部と乾燥エレメント１０３ａの一部に隙間が
あるかのように図示されているが、実際には乾燥エレメ
ント１０３ａは束になって円盤全体にぎっしりと詰まっ
ている。一般に処理空気Ａ（図中白抜き矢印で示す）と
再生空気Ｂ（図中黒塗りつぶし矢印で示す）とは、回転
軸ＡＸに平行に、それぞれ円形のデシカントロータ１０
３の領域を所定の割合で分割された領域を、例えばほぼ
５０％ずつの領域を、対向流形式で流れるように構成さ
れている。
うに回転軸ＡＸ回りに回転する厚い円盤状のロータとし
て形成されており、そのロータ中には、気体が通過でき
るような隙間をもってデシカントが充填されている。例
えばチューブ状の乾燥エレメント１０３ａを、その中心
軸が回転軸ＡＸと平行になるように多数束ねて構成して
いる。このロータは回転軸ＡＸ回りに一方向に回転し、
また処理空気Ａと再生空気Ｂとが回転軸ＡＸに平行に流
れ込み流れ出るように構成されている。各乾燥エレメン
ト１０３ａは、ロータ１０３が回転するにつれて、処理
空気Ａ及び再生空気Ｂと交互に接触するように配置され
る。なお本図では、デシカントロータ１０３の外周部の
一部を破断して示してある。図ではデシカントロータ１
０３の外周部と乾燥エレメント１０３ａの一部に隙間が
あるかのように図示されているが、実際には乾燥エレメ
ント１０３ａは束になって円盤全体にぎっしりと詰まっ
ている。一般に処理空気Ａ（図中白抜き矢印で示す）と
再生空気Ｂ（図中黒塗りつぶし矢印で示す）とは、回転
軸ＡＸに平行に、それぞれ円形のデシカントロータ１０
３の領域を所定の割合で分割された領域を、例えばほぼ
５０％ずつの領域を、対向流形式で流れるように構成さ
れている。
【００２０】デシカントは、チューブ状の乾燥エレメン
ト１０３ａ中に充填してもよいし、チューブ状乾燥エレ
メント１０３ａそのものをデシカントで形成してもよい
し、乾燥エレメント１０３ａにデシカントを塗布しても
よいし、乾燥エレメント１０３ａを多孔質の材料で構成
し、その材料にデシカントを含ませてもよい。乾燥エレ
メント１０３ａは、図示のように断面が円形の筒状に形
成してもよいし、六角形の筒状に形成し、束ねて全体と
してハニカム状に構成してもよい。いずれにしても、円
盤状のロータ１０３の厚さ方向に、空気は流れるように
構成されている。
ト１０３ａ中に充填してもよいし、チューブ状乾燥エレ
メント１０３ａそのものをデシカントで形成してもよい
し、乾燥エレメント１０３ａにデシカントを塗布しても
よいし、乾燥エレメント１０３ａを多孔質の材料で構成
し、その材料にデシカントを含ませてもよい。乾燥エレ
メント１０３ａは、図示のように断面が円形の筒状に形
成してもよいし、六角形の筒状に形成し、束ねて全体と
してハニカム状に構成してもよい。いずれにしても、円
盤状のロータ１０３の厚さ方向に、空気は流れるように
構成されている。
【００２１】水循環式熱交換器１０４Ａは、処理空気Ａ
を冷却する第１の熱交換器としての空気冷却器１と再生
空気を加熱する第２の熱交換器としての空気加熱器２と
を含んで構成されている。空気冷却器１と空気加熱器２
としては、空調装置で普通に用いられるプレートフィン
チューブ型の熱交換器を使用することができる。
を冷却する第１の熱交換器としての空気冷却器１と再生
空気を加熱する第２の熱交換器としての空気加熱器２と
を含んで構成されている。空気冷却器１と空気加熱器２
としては、空調装置で普通に用いられるプレートフィン
チューブ型の熱交換器を使用することができる。
【００２２】空気冷却器１のチューブ側と空気加熱器２
のチューブ側との間には、水循環経路３が設けられ、経
路３の途中には、水循環ポンプ４が配置されている。空
気冷却器１のチューブ側の水の流れ方向と処理空気Ａの
流れ方向とは対向流になっている。空気加熱器２のチュ
ーブ側の水の流れ方向と再生空気Ｂの流れ方向とも、同
様に対向流になっている。このように流体の流れを対向
流にしているので、熱交換器の熱交換効率あるいは温度
効率が優れている。
のチューブ側との間には、水循環経路３が設けられ、経
路３の途中には、水循環ポンプ４が配置されている。空
気冷却器１のチューブ側の水の流れ方向と処理空気Ａの
流れ方向とは対向流になっている。空気加熱器２のチュ
ーブ側の水の流れ方向と再生空気Ｂの流れ方向とも、同
様に対向流になっている。このように流体の流れを対向
流にしているので、熱交換器の熱交換効率あるいは温度
効率が優れている。
【００２３】図８を参照して、温度効率（熱交換効率）
について説明する。図８において、高温側の流体の熱交
換器入り口温度をＴＰ１、出口温度をＴＰ２、低温側の
流体の熱交換器入口温度をＴＣ１、出口温度をＴＣ２と
する。ここで温度効率をφとすれば、高温側の流体の冷
却に注目した場合、即ち熱交換の目的が冷却の場合は、
φ＝（ＴＰ１−ＴＰ２）／（ＴＰ１−ＴＣ１）、低温の
流体の加熱に注目した場合、即ち熱交換の目的が加熱の
場合は、φ＝（ＴＣ２−ＴＣ１）／（ＴＰ１−ＴＣ１）
である。
について説明する。図８において、高温側の流体の熱交
換器入り口温度をＴＰ１、出口温度をＴＰ２、低温側の
流体の熱交換器入口温度をＴＣ１、出口温度をＴＣ２と
する。ここで温度効率をφとすれば、高温側の流体の冷
却に注目した場合、即ち熱交換の目的が冷却の場合は、
φ＝（ＴＰ１−ＴＰ２）／（ＴＰ１−ＴＣ１）、低温の
流体の加熱に注目した場合、即ち熱交換の目的が加熱の
場合は、φ＝（ＴＣ２−ＴＣ１）／（ＴＰ１−ＴＣ１）
である。
【００２４】図１の場合、デシカントロータ１０３を通
過した後の温度上昇した処理空気を、中間媒体としての
水（ブラインであってもよい）を介して、再生空気で冷
却している。ここで、処理空気は、できる限り低い温度
まで冷却できた方が空調装置全体の冷房効果が増えるの
で好ましい。このとき、処理空気から再生空気への移動
熱量は、中間媒体の熱容量に依存する。即ち、移動熱量
＝中間媒体の熱容量流量×中間媒体の温度差＝Ｃｗ×
（Ｔｗ１−Ｔｗ２）で決まる。ここで、Ｃｗは中間媒体
としての水の熱容量流量、（Ｔｗ１−Ｔｗ２）は中間媒
体の温度差である。
過した後の温度上昇した処理空気を、中間媒体としての
水（ブラインであってもよい）を介して、再生空気で冷
却している。ここで、処理空気は、できる限り低い温度
まで冷却できた方が空調装置全体の冷房効果が増えるの
で好ましい。このとき、処理空気から再生空気への移動
熱量は、中間媒体の熱容量に依存する。即ち、移動熱量
＝中間媒体の熱容量流量×中間媒体の温度差＝Ｃｗ×
（Ｔｗ１−Ｔｗ２）で決まる。ここで、Ｃｗは中間媒体
としての水の熱容量流量、（Ｔｗ１−Ｔｗ２）は中間媒
体の温度差である。
【００２５】したがって、中間媒体の熱容量流量Ｃｗが
小さすぎると移動熱量は減ってしまう。また熱容量流量
Ｃｗが大きすぎても、中間媒体の温度差（Ｔｗ１−Ｔｗ
２）が小さくなり、結局移動熱量は減ってしまう。した
がって中間媒体の熱容量流量を適切に調節すれば、移動
熱量を大きくすることができる。
小さすぎると移動熱量は減ってしまう。また熱容量流量
Ｃｗが大きすぎても、中間媒体の温度差（Ｔｗ１−Ｔｗ
２）が小さくなり、結局移動熱量は減ってしまう。した
がって中間媒体の熱容量流量を適切に調節すれば、移動
熱量を大きくすることができる。
【００２６】図２を参照して、熱交換器１０４Ａの温度
効率φｈ＝（Ｔｈ１−Ｔｈ２）／（Ｔｈ１−Ｔｃ１）と
Ｃｗ／Ｃｈとの関係を説明する。ここで、Ｔｈ１は処理
空気入口温度、Ｔｈ２は処理空気出口温度、Ｔｃ１は再
生空気入口温度、Ｃｈは処理空気の熱容量流量、Ｃｃは
再生空気の熱容量流量である。図２には、Ｃｈ：Ｃｃ＝
１：１の場合を示す。即ち、処理空気と再生空気の熱容
量流量の比が１：１であり、これはデシカントロータ１
０３中のデシカントを比較的低温で再生する場合であ
る。このときは、デシカントロータ１０３の流れ領域
は、およそ処理領域１８０°と再生領域１８０°に分割
される。
効率φｈ＝（Ｔｈ１−Ｔｈ２）／（Ｔｈ１−Ｔｃ１）と
Ｃｗ／Ｃｈとの関係を説明する。ここで、Ｔｈ１は処理
空気入口温度、Ｔｈ２は処理空気出口温度、Ｔｃ１は再
生空気入口温度、Ｃｈは処理空気の熱容量流量、Ｃｃは
再生空気の熱容量流量である。図２には、Ｃｈ：Ｃｃ＝
１：１の場合を示す。即ち、処理空気と再生空気の熱容
量流量の比が１：１であり、これはデシカントロータ１
０３中のデシカントを比較的低温で再生する場合であ
る。このときは、デシカントロータ１０３の流れ領域
は、およそ処理領域１８０°と再生領域１８０°に分割
される。
【００２７】図２から明らかなように、Ｃｗ／Ｃｈ＝
１．０のときに処理空気側の温度効率が最高になる。即
ち中間媒体の流量を、処理空気の熱容量流量と等しくな
るように調節すれば、最も効率が高くなる。図２の場合
では、Ｃｗ／Ｃｈ＝１．０でφ＝０．６７、Ｃｗ／Ｃｈ
＝０．９でφ＝０．６、Ｃｗ／Ｃｈ＝０．７でφ＝０．
５であり、Ｃｗ／Ｃｈ＝１．２でφ＝０．６、Ｃｗ／Ｃ
ｈ＝２．０でφ＝０．５である。したがって、Ｃｗ／Ｃ
ｈがほぼ１．０となるように、熱容量流量を設定または
調節すればよい。このとき好ましくは、０．７≦Ｃｗ／
Ｃｈ≦２であればよく、さらに好ましくは、０．９≦Ｃ
ｗ／Ｃｈ≦１．２とする。
１．０のときに処理空気側の温度効率が最高になる。即
ち中間媒体の流量を、処理空気の熱容量流量と等しくな
るように調節すれば、最も効率が高くなる。図２の場合
では、Ｃｗ／Ｃｈ＝１．０でφ＝０．６７、Ｃｗ／Ｃｈ
＝０．９でφ＝０．６、Ｃｗ／Ｃｈ＝０．７でφ＝０．
５であり、Ｃｗ／Ｃｈ＝１．２でφ＝０．６、Ｃｗ／Ｃ
ｈ＝２．０でφ＝０．５である。したがって、Ｃｗ／Ｃ
ｈがほぼ１．０となるように、熱容量流量を設定または
調節すればよい。このとき好ましくは、０．７≦Ｃｗ／
Ｃｈ≦２であればよく、さらに好ましくは、０．９≦Ｃ
ｗ／Ｃｈ≦１．２とする。
【００２８】中間媒体の熱容量流量を設定、または調節
するには、中間媒体の比熱を選定するか、中間媒体の循
環流量を設定、または調節すればよい。一般に、除湿空
調装置の設計プロセスの中で、処理空気流量が定まる。
その処理空気流量に合わせて、ポンプ４の仕様を決定す
る。中間媒体の経路３及びこれに接続される機器の流路
損失と仕様の決定されたポンプのＱ−Ｈ（流量−ヘッ
ド）性能とから、経路３を流れる中間媒体の流量が定ま
る。経路３に調節可能な絞り（例えば手動弁）（不図
示）を設け、これを調節するようにしてもよい。
するには、中間媒体の比熱を選定するか、中間媒体の循
環流量を設定、または調節すればよい。一般に、除湿空
調装置の設計プロセスの中で、処理空気流量が定まる。
その処理空気流量に合わせて、ポンプ４の仕様を決定す
る。中間媒体の経路３及びこれに接続される機器の流路
損失と仕様の決定されたポンプのＱ−Ｈ（流量−ヘッ
ド）性能とから、経路３を流れる中間媒体の流量が定ま
る。経路３に調節可能な絞り（例えば手動弁）（不図
示）を設け、これを調節するようにしてもよい。
【００２９】図３を参照して、Ｃｈ：Ｃｃ＝３：１の場
合を説明する。これは、デシカントロータ１０３中のデ
シカントを比較的高温で再生する場合である。このとき
は、デシカントロータ１０３の流れ領域は、典型的に
は、ほぼ処理領域２７０°と再生領域９０°に分割され
るので、処理空気と再生空気の熱容量流量の比は、ほぼ
３：１となる。この場合も、図２の場合と同様に、Ｃｗ
／Ｃｈ＝１．０のときに、処理空気側の温度効率が最高
になることが分かる。またＣｗ／Ｃｈを０．３より小さ
くすると急激に温度効率φｈが低下する。したがって、
Ｃｗ／Ｃｈは、０．３以上、好ましくは０．５以上、さ
らに好ましくは０．７乃至は０．９以上とする。上限側
は、２．０以下、好ましくは１．２以下とするとよい。
合を説明する。これは、デシカントロータ１０３中のデ
シカントを比較的高温で再生する場合である。このとき
は、デシカントロータ１０３の流れ領域は、典型的に
は、ほぼ処理領域２７０°と再生領域９０°に分割され
るので、処理空気と再生空気の熱容量流量の比は、ほぼ
３：１となる。この場合も、図２の場合と同様に、Ｃｗ
／Ｃｈ＝１．０のときに、処理空気側の温度効率が最高
になることが分かる。またＣｗ／Ｃｈを０．３より小さ
くすると急激に温度効率φｈが低下する。したがって、
Ｃｗ／Ｃｈは、０．３以上、好ましくは０．５以上、さ
らに好ましくは０．７乃至は０．９以上とする。上限側
は、２．０以下、好ましくは１．２以下とするとよい。
【００３０】次に図４を参照して、再生空気側に着目し
た場合の熱交換器１０４Ａの温度効率φｃ＝（Ｔｃ１−
Ｔｃ２）／（Ｔｈ１−Ｔｈ１）とＣｗ／Ｃｃとの関係を
説明する。ここでＴｃ２は再生空気出口温度である。再
生空気は、熱交換器１０４Ａで、できるだけ高い温度ま
で加熱できた方が、後段に続けて設置される加熱器（例
えば凝縮器２２０）での加熱量を減らすことができるの
で、省エネルギー効果が高まる。
た場合の熱交換器１０４Ａの温度効率φｃ＝（Ｔｃ１−
Ｔｃ２）／（Ｔｈ１−Ｔｈ１）とＣｗ／Ｃｃとの関係を
説明する。ここでＴｃ２は再生空気出口温度である。再
生空気は、熱交換器１０４Ａで、できるだけ高い温度ま
で加熱できた方が、後段に続けて設置される加熱器（例
えば凝縮器２２０）での加熱量を減らすことができるの
で、省エネルギー効果が高まる。
【００３１】図４によれば、Ｃｈ：Ｃｃ＝１：１では、
Ｃｗ／Ｃｃ＝１．０のとき、またＣｈ：Ｃｃ＝１：３で
は、Ｃｗ／Ｃｃ＝３．０のときに、処理空気側の温度効
率が最高になることが分かる。この結果と、Ｃｗ／Ｃｈ
×Ｃｈ／Ｃｃ＝Ｃｗ／Ｃｃの関係があることから、Ｃ
ｈ：Ｃｃが与えられたとき、処理空気側の最適条件（即
ちＣｗ／Ｃｈ＝１．０）で中間媒体の熱容量流量（水で
あれば循環水量）を決定すれば、結局再生空気側の最適
条件も満足することが分かる。
Ｃｗ／Ｃｃ＝１．０のとき、またＣｈ：Ｃｃ＝１：３で
は、Ｃｗ／Ｃｃ＝３．０のときに、処理空気側の温度効
率が最高になることが分かる。この結果と、Ｃｗ／Ｃｈ
×Ｃｈ／Ｃｃ＝Ｃｗ／Ｃｃの関係があることから、Ｃ
ｈ：Ｃｃが与えられたとき、処理空気側の最適条件（即
ちＣｗ／Ｃｈ＝１．０）で中間媒体の熱容量流量（水で
あれば循環水量）を決定すれば、結局再生空気側の最適
条件も満足することが分かる。
【００３２】以上説明したように、デシカントロータ１
０３よりも下流側の処理空気と冷却流体である再生空気
との間で、中間媒体である水を介して顕熱交換するよう
に構成するので、低コストで、且つ高効率の熱交換を、
プレートフィンデューブ型熱交換器で達成することがで
き、ＣＯＰの高い除湿空調装置を提供することができ
る。また中間媒体の熱容量流量を処理空気のそれとほぼ
等しくすると、熱交換器１０４Ａの温度効率が高くな
り、除湿空調装置のＣＯＰをさらに高くすることができ
る。
０３よりも下流側の処理空気と冷却流体である再生空気
との間で、中間媒体である水を介して顕熱交換するよう
に構成するので、低コストで、且つ高効率の熱交換を、
プレートフィンデューブ型熱交換器で達成することがで
き、ＣＯＰの高い除湿空調装置を提供することができ
る。また中間媒体の熱容量流量を処理空気のそれとほぼ
等しくすると、熱交換器１０４Ａの温度効率が高くな
り、除湿空調装置のＣＯＰをさらに高くすることができ
る。
【００３３】次に図５を参照して、第２の実施の形態で
ある除湿空調装置を説明する。第１の実施の形態との相
違点は、水循環式熱交換器１０４Ａで用いる冷却流体と
して、再生空気ではなく外気Ｃを用いて、熱交換器１０
４Ａで用いた後は、その冷却流体を大気に排気すること
である。この冷却流体は再生空気として利用しないの
で、水循環式熱交換器１０４Ａに入る前に、気化加湿器
（不図示）を設けたり、スプレーノズル（不図示）によ
り水をスプレーする等により、乾球温度を低下させて用
いてもよい。
ある除湿空調装置を説明する。第１の実施の形態との相
違点は、水循環式熱交換器１０４Ａで用いる冷却流体と
して、再生空気ではなく外気Ｃを用いて、熱交換器１０
４Ａで用いた後は、その冷却流体を大気に排気すること
である。この冷却流体は再生空気として利用しないの
で、水循環式熱交換器１０４Ａに入る前に、気化加湿器
（不図示）を設けたり、スプレーノズル（不図示）によ
り水をスプレーする等により、乾球温度を低下させて用
いてもよい。
【００３４】一方、再生空気側は、屋外ＯＡから再生空
気Ｂの経路に沿って、再生空気を送風するための送風機
１６０、熱交換器１２１、凝縮器２２０、デシカントロ
ータ１０３、凝縮器で加熱される前の再生空気とデシカ
ントロータ１０３を出た後の再生空気とを熱交換させる
熱交換器１２１と、この順番で配列され、そして屋外に
排気ＥＸするように構成されている。
気Ｂの経路に沿って、再生空気を送風するための送風機
１６０、熱交換器１２１、凝縮器２２０、デシカントロ
ータ１０３、凝縮器で加熱される前の再生空気とデシカ
ントロータ１０３を出た後の再生空気とを熱交換させる
熱交換器１２１と、この順番で配列され、そして屋外に
排気ＥＸするように構成されている。
【００３５】第２の実施の形態においても、中間媒体を
介して処理空気と冷却流体の熱交換を行うので、またさ
らに中間媒体の熱容量流量を処理空気のそれとほぼ等し
くするので、ヒートポンプＨＰ１を用いることと相まっ
て、ＣＯＰの高い除湿空調装置を提供することができ
る。
介して処理空気と冷却流体の熱交換を行うので、またさ
らに中間媒体の熱容量流量を処理空気のそれとほぼ等し
くするので、ヒートポンプＨＰ１を用いることと相まっ
て、ＣＯＰの高い除湿空調装置を提供することができ
る。
【００３６】図６を参照して、第３の実施の形態を説明
する。第１の実施の形態との相違点は、中間媒体が水で
はなく、ヒートポンプＨＰ２を循環する冷媒である点で
ある。この実施の形態では、処理空気Ａと冷却流体とし
ての再生空気Ｂとを熱交換させる熱交換器１０４Ｂは、
処理空気Ａと中間媒体とを熱交換させる第１の熱交換器
としての空気冷却器５と再生空気Ｂと中間媒体とを熱交
換させる第２の熱交換器としての空気加熱器６とを含ん
で構成されている。空気冷却器５と空気加熱器６として
は、プレートフィンチューブ型の熱交換器を使用するこ
とができる点は、第１の実施の形態と同様である。
する。第１の実施の形態との相違点は、中間媒体が水で
はなく、ヒートポンプＨＰ２を循環する冷媒である点で
ある。この実施の形態では、処理空気Ａと冷却流体とし
ての再生空気Ｂとを熱交換させる熱交換器１０４Ｂは、
処理空気Ａと中間媒体とを熱交換させる第１の熱交換器
としての空気冷却器５と再生空気Ｂと中間媒体とを熱交
換させる第２の熱交換器としての空気加熱器６とを含ん
で構成されている。空気冷却器５と空気加熱器６として
は、プレートフィンチューブ型の熱交換器を使用するこ
とができる点は、第１の実施の形態と同様である。
【００３７】空気冷却器５のチューブ側と空気加熱器６
のチューブ側との間には、冷媒循環経路７が設けられ、
経路７の途中には、冷媒循環ポンプ８が配置されてい
る。空気冷却器５のチューブ側の冷媒の流れ方向と処理
空気Ａの流れ方向とは対向流になっている。空気加熱器
６のチューブ側の水の流れ方向と再生空気Ｂの流れ方向
も、同様に対向流になっている。
のチューブ側との間には、冷媒循環経路７が設けられ、
経路７の途中には、冷媒循環ポンプ８が配置されてい
る。空気冷却器５のチューブ側の冷媒の流れ方向と処理
空気Ａの流れ方向とは対向流になっている。空気加熱器
６のチューブ側の水の流れ方向と再生空気Ｂの流れ方向
も、同様に対向流になっている。
【００３８】冷媒循環ポンプ８と空気加熱器６との間の
経路７には、凝縮器２２０からの冷媒経路が合流してい
る。また空気加熱器６の冷媒出口と空気冷却器５の冷媒
入口との間の経路７には、蒸発器２１０につながる膨張
弁２５０への冷媒経路が分岐している。
経路７には、凝縮器２２０からの冷媒経路が合流してい
る。また空気加熱器６の冷媒出口と空気冷却器５の冷媒
入口との間の経路７には、蒸発器２１０につながる膨張
弁２５０への冷媒経路が分岐している。
【００３９】第３の実施の形態である除湿空調装置の熱
源として用いられるヒートポンプＨＰ２について、第１
の実施の形態のヒートポンプＨＰ１との相違点を説明す
る。凝縮器２２０で凝縮された冷媒は、冷媒循環ポンプ
８の出口側の冷媒経路に合流して、ポンプ８で循環され
る冷媒と共に空気加熱器６に流入する。ここで顕熱熱交
換して再生空気を加熱すると同時に冷媒液は過冷却され
る。空気加熱器６を出た冷媒（液）は、一部は膨張弁２
５０を経由して減圧され蒸発器２１０に流れる。残りの
冷媒液は空気加熱器５に流入して、処理空気を冷却する
と共に冷媒液は処理空気から熱を回収する。
源として用いられるヒートポンプＨＰ２について、第１
の実施の形態のヒートポンプＨＰ１との相違点を説明す
る。凝縮器２２０で凝縮された冷媒は、冷媒循環ポンプ
８の出口側の冷媒経路に合流して、ポンプ８で循環され
る冷媒と共に空気加熱器６に流入する。ここで顕熱熱交
換して再生空気を加熱すると同時に冷媒液は過冷却され
る。空気加熱器６を出た冷媒（液）は、一部は膨張弁２
５０を経由して減圧され蒸発器２１０に流れる。残りの
冷媒液は空気加熱器５に流入して、処理空気を冷却する
と共に冷媒液は処理空気から熱を回収する。
【００４０】第３の実施の形態においても、中間媒体を
介して処理空気と冷却流体の熱交換を行うので、またさ
らに中間媒体の熱容量流量を処理空気のそれとほぼ等し
くするので、ヒートポンプＨＰ２を用いることと相まっ
て、ＣＯＰの高い除湿空調装置を提供することができ
る。また冷媒が空気加熱器６で過冷却される結果、ヒー
トポンプＨＰ２の冷凍効果が向上し、ひいては除湿空調
装置のＣＯＰをさらに向上させる。
介して処理空気と冷却流体の熱交換を行うので、またさ
らに中間媒体の熱容量流量を処理空気のそれとほぼ等し
くするので、ヒートポンプＨＰ２を用いることと相まっ
て、ＣＯＰの高い除湿空調装置を提供することができ
る。また冷媒が空気加熱器６で過冷却される結果、ヒー
トポンプＨＰ２の冷凍効果が向上し、ひいては除湿空調
装置のＣＯＰをさらに向上させる。
【００４１】加うるに、中間媒体としてヒートポンプの
冷媒を用いるので、水の場合と違って、スケールの付着
による熱伝達率の劣化が少ないし、中間媒体用のサージ
タンク等を別途設ける必要がなく、装置の維持管理が単
純になる。
冷媒を用いるので、水の場合と違って、スケールの付着
による熱伝達率の劣化が少ないし、中間媒体用のサージ
タンク等を別途設ける必要がなく、装置の維持管理が単
純になる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヒートポ
ンプを備えるので、ＣＯＰの高い除湿装置を提供するこ
とが可能となるし、処理空気と冷却流体との間で中間媒
体を介して顕熱熱交換するように構成されているので、
単純な構造で高効率の熱交換が可能であり、ＣＯＰの高
い除湿装置を提供することが可能となる。
ンプを備えるので、ＣＯＰの高い除湿装置を提供するこ
とが可能となるし、処理空気と冷却流体との間で中間媒
体を介して顕熱熱交換するように構成されているので、
単純な構造で高効率の熱交換が可能であり、ＣＯＰの高
い除湿装置を提供することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２】処理空気の熱容量流量と再生空気の熱容量流量
との比が１：１のときの、熱交換器の温度効率と、中間
媒体対処理空気の熱容量比との関係を示す線図である。
との比が１：１のときの、熱交換器の温度効率と、中間
媒体対処理空気の熱容量比との関係を示す線図である。
【図３】処理空気の熱容量流量と再生空気の熱容量流量
との比が３：１のときの、熱交換器の温度効率と、中間
媒体対処理空気の熱容量比との関係を示す線図である。
との比が３：１のときの、熱交換器の温度効率と、中間
媒体対処理空気の熱容量比との関係を示す線図である。
【図４】処理空気の熱容量流量と再生空気の熱容量流量
との比が３：１のときと１：１のときの、熱交換器の温
度効率と、中間媒体対再生空気の熱容量比との関係を示
す線図である。
との比が３：１のときと１：１のときの、熱交換器の温
度効率と、中間媒体対再生空気の熱容量比との関係を示
す線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態である除湿空調装置
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図７】デシカントロータの構造の一例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図８】温度効率を説明する線図である。
【図９】従来の除湿空調装置のフローチャートである。
１ 空気冷却器 ２ 空気加熱器 ３ 水循環経路 ４ 循環ポンプ ５ 空気冷却器 ６ 空気加熱器 ７ 冷媒循環経路 ８ 循環ポンプ １０１ 空調空間 １０２、１４０、１６０ 送風機 １０３ デシカントロータ １０４Ａ 水循環式熱交換器 １０４Ｂ 冷媒循環式熱交換器 １２１ 熱交換器 ２１０ 冷媒蒸発器 ２２０ 冷媒凝縮器 ２５０ 膨張弁（絞り） ２６０ 圧縮機 ＨＰ１、ＨＰ２ ヒートポンプ
Claims (4)
- 【請求項１】 デシカントを有し、該デシカントで処理
空気中の水分を吸着する水分吸着装置と；前記水分を吸
着したデシカントを再生する再生空気を高熱源とするヒ
ートポンプと；前記水分吸着装置よりも下流側の前記処
理空気と冷却流体との間で中間媒体を介して顕熱熱交換
するように構成された；除湿装置。 - 【請求項２】 前記処理空気を前記ヒートポンプの低熱
源とする、請求項１に記載の除湿装置。 - 【請求項３】 前記中間媒体の循環熱容量流量と前記処
理空気の熱容量流量との比、あるいは前記中間媒体の循
環熱容量流量と前記冷却流体の熱容量流量との比が、ほ
ぼ１．０であるように構成された、請求項１または請求
項２に記載の除湿装置。 - 【請求項４】 デシカントで処理空気中の水分を吸着す
る工程と；前記水分を吸着したデシカントを再生空気で
再生する工程と；前記水分を吸着された処理空気と、冷
却流体との間で中間媒体を介して顕熱熱交換する工程
と；前記中間媒体の循環熱容量流量と前記処理空気の熱
容量流量との比、あるいは前記中間媒体の循環熱容量流
量と前記再生空気の熱容量流量との比を、ほぼ１．０に
調整する工程とを備える；除湿方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24765199A JP2001074274A (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 除湿装置及び除湿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24765199A JP2001074274A (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 除湿装置及び除湿方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001074274A true JP2001074274A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17166666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24765199A Withdrawn JP2001074274A (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 除湿装置及び除湿方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001074274A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459190B1 (ko) * | 2002-11-14 | 2004-12-03 | 엘지전자 주식회사 | 냉방시스템 |
| US20110214446A1 (en) * | 2008-11-07 | 2011-09-08 | Yanmar Co., Ltd. | Desiccant air conditioner |
| JP2012172880A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | デシカントロータを用いた外気処理装置およびその運転方法 |
| JP2014206376A (ja) * | 2014-08-04 | 2014-10-30 | 高砂熱学工業株式会社 | デシカントロータを用いた外気処理装置 |
| WO2015163304A1 (ja) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | 株式会社前川製作所 | 除湿空調方法及び装置 |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24765199A patent/JP2001074274A/ja not_active Withdrawn
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