JP2001272055A - デシカント空調装置 - Google Patents

デシカント空調装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸着式の除湿手段を用いて極めて湿度の低い空
気をつくり、これに気化冷却手段を組合せた場合には低
温の供給空気を得ることの可能なデシカント空調装置を
提供しようとするものである。 【解決手段】外気を第１の除湿ローター１で除湿し、除
湿によって温度の上がった乾燥空気Ｂを外気と顕熱交換
することによって温度を下げ、温度の下がった乾燥空気
Ｃをさらに第２の除湿ローター１０で除湿し、除湿によ
って温度の上がった乾燥空気Ｄを室内空気と顕熱交換す
ることによって温度を下げ、室内へ供給するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、除湿した空気を水
の気化冷却により温度を下げて供給するデシカント空調
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】デシカント空調装置はフロンを使用しな
い冷房装置であり、また除湿運転を行っても供給空気の
温度が下がらないため梅雨時期でも快適な空気を供給可
能にすることができるということで最近注目を集めてい
る。
【０００３】図４に一般的なオープンサイクルデシカン
ト空調装置の概要を示す。図４において１は除湿ロータ
ーであり、セラミック繊維紙やガラス繊維紙を段加工
（コルゲート加工）して平らな紙とともに巻回し、蜂の
巣状（ハニカム状）に形成し、その上にシリカゲルを合
成担持させたり、ゼオライトを担持させたものである。
【０００４】また除湿ローター１は吸着ゾーン２と脱着
ゾーン３とに分割され、連続的に吸着・脱着が行われる
ように回転可能に設けられている。
【０００５】４は顕熱交換ローターで、アルミニウムや
ステンレスあるいは銅などの金属シートあるいはポリプ
ロピレンやポリエステルなどの合成樹脂シートをコルゲ
ート加工して平らなシートとともに巻回し、ハニカム状
に形成したものである。
【０００６】また顕熱交換ローター４は相互に熱交換を
行う第１流路５および第２流路６に分割され、第１流路
５および第２流路６間で連続的に熱交換が行われるよう
に回転可能に設けられている。
【０００７】７および８は蒸発冷却器であり、９は加熱
器である。加熱器９には太陽熱温水器やボイラーからの
蒸気が供給され、ここを通過する空気を加熱する。
【０００８】そして除湿ローター１の吸着ゾーン２を出
た高温低湿空気が顕熱交換器４の第１流路５に入って冷
却され、第１流路５を出た空気を蒸発冷却器７でさらに
冷却して室内へ供給するよう構成されている。
【０００９】また室内の空気は蒸発冷却器８で冷却され
て顕熱交換器４の第２流路６に入り、顕熱交換ローター
４を冷却し、第２流路を出て温度が高くなった空気を加
熱器９でさらに温め、除湿ローター１の脱着ゾーン３に
通して除湿ローター１に吸着した湿気を脱着する。
【００１０】このようにして従来のデシカント空調装置
はフロンなどの環境に悪影響を及ぼすガスを使用するこ
となく、加熱器９に投入される熱エネルギーで冷房を行
うことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のデシカント空調
装置は以上のように環境に対して悪影響を及ぼすことが
小さく好ましいのではあるが、供給空気の湿度は外気の
空気条件によって殆ど決まってしまい、あまり湿度を下
げることができないという問題がある。
【００１２】つまり、吸着式の除湿手段を用いる場合に
は吸着熱を発生し、ある値以上空気の乾燥度を上げるこ
とができず、このため乾燥空気内で水を気化して温度を
下げるのにも限度があった。
【００１３】本発明は以上の点に着目し、吸着式の除湿
手段を用いて極めて湿度の低い空気をつくり、これに気
化冷却手段を組合せた場合には低温の供給空気を得るこ
との可能なデシカント空調装置を提供しようとするもの
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本件発明は以上のような
課題を解決するため、外気を第１の除湿手段で除湿し、
除湿によって温度の上がった乾燥空気を外気と顕熱交換
することによって温度を下げ、温度の下がった乾燥空気
をさらに第２の除湿手段で除湿し、除湿によって温度の
上がった乾燥空気を室内空気と顕熱交換することによっ
て温度を下げ、室内へ供給するようにした。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、外気を第１の除湿手段で除湿し、除湿によって温度
の上がった乾燥空気を外気と顕熱交換することによって
温度を下げ、温度の下がった乾燥空気をさらに第２の除
湿手段で除湿し、除湿によって温度の上がった乾燥空気
を室内空気と顕熱交換することによって温度を下げ、室
内へ供給するようにしたものであり、第1の除湿手段で
温度が上昇した空気を一旦冷却して第２の除湿手段に入
れているため極めて高い乾燥度の空気を供給可能である
という作用を有する。
【００１６】
【実施例】以下本発明のデシカント空調装置の実施例を
図に沿って詳細に説明する。また上記に説明の従来のデ
シカント空調装置と同一の構成部分については同一の番
号を付与し、重複説明を避ける。
【００１７】図１において１は除湿ローターであり、吸
着ゾーン２と脱着ゾーン３とに分割され、連続的に吸着
・脱着が行われるように回転可能に設けられている。
【００１８】４は顕熱交換ローターで、相互に熱交換を
行う第１流路５および第２流路６に分割され、第１流路
５および第２流路６間で連続的に熱交換が行われるよう
に回転可能に設けられている。
【００１９】７および８は蒸発冷却器であり、９は加熱
器である。加熱器９には太陽熱温水器やボイラーからの
蒸気が供給され、ここを通過する空気を加熱する。
【００２０】１０は除湿ローターであり、除湿ローター
１と同じものである。また除湿ローター１０は吸着ゾー
ン１１と脱着ゾーン１２とに分割され、連続的に吸着・
脱着が行われるように回転可能に設けられている。
【００２１】１３は顕熱交換ローターであり、顕熱交換
ローター４と同じものである。また顕熱交換ローター１
３は相互に熱交換を行う第１流路１４および第２流路１
５に分割され、第１流路１４および第２流路１５間で連
続的に熱交換が行われるように回転可能に設けられてい
る。
【００２２】１６は加熱器であり、加熱器９と同じもの
である。加熱器１６には加熱器９と同様太陽熱温水器や
ボイラーからの蒸気が供給され、ここを通過する空気を
加熱する。
【００２３】そして除湿ローター１の吸着ゾーン２を出
た高温低湿空気が顕熱交換器４の第１流路５に入って冷
却され、第１流路５を出た空気を除湿ローター１０の吸
着ゾーン１１に入れて除湿し、吸着ゾーン１１を出た空
気を顕熱交換ローター１３の第１流路１４を通して冷却
した後、蒸発冷却器７でさらに冷却して室内へ供給する
よう構成されている。
【００２４】また室内の空気は蒸発冷却器８で冷却され
て顕熱交換器１３の第２流路１５に入り、加熱器１６を
通って除湿ローター１０の脱着ゾーン１２に入った後、
大気へ放出される。
【００２５】顕熱交換器４の第２流路６には大気が通さ
れ、第２流路６を出た後に加熱器９を通って、除湿ロー
ター１の脱着ゾーン３を出て大気へ放出される。
【００２６】本発明のデシカント空調は以上のように構
成され、次にその動作について図２の空気線図を用いて
説明する。
【００２７】先ず外気Ａを除湿ローター１の吸着ゾーン
２へ通し、吸着熱で温度の上がった乾燥空気Ｂを顕熱交
換ローター４の第１流路５に通して温度を下げ空気Ｃと
する。図２の空気線図上では、温度３５℃、相対湿度６
０％程度の空気Ａ（外気）が温度６８℃、相対湿度８％
程度まで乾燥した空気Ｂとなる。顕熱交換ローター４で
は顕熱のみ下がるので、空気線図上では空気Ｂから空気
Ｃへ水平に移動する。
【００２８】温度の下がった乾燥空気を除湿ローター１
０の吸着ゾーン１１に通し、さらに乾燥度を上げる。吸
着ゾーン１１で吸着熱によって温度６４℃程度まで温度
が上がり、相対湿度５％程度まで乾燥した乾燥空気Ｄを
顕熱交換ローター１３の第１流路１４に通し、温度３７
℃程度まで温度を下げ空気Ｅとする。
【００２９】温度の下がって、極めて乾燥度の高い空気
Ｅを蒸発冷却器７に通して水の気化熱による冷却を行
い、温度１７℃、相対湿度９０％の空気Ｆとして室内へ
供給する。
【００３０】室内で温度２８℃まで温度の上昇した空気
Ｇは絶対湿度は殆ど上昇せず、よって相対湿度は５０％
近くまで下がる。この空気Ｇを蒸発冷却器８に通し、相
対湿度がほぼ１００％になるようにすると温度は２０℃
まで下がり空気Ｈとなる。
【００３１】この空気Ｈを顕熱交換ローター１３の第２
流路１５に通し、空気Ｈによって顕熱交換ローター１３
を冷却すると、空気Ｈは反対に温度が５７℃まで上昇し
て空気Ｉとなる。この空気Ｉは除湿ローター１０の脱着
に必用な風量に応じて一部大気へ放出してもよい。つま
り加熱器１６を通過する風量を下げた方が加熱器１６に
供給される熱量の低減が期待でき、冷房成績係数（ＣＯ
Ｐ）が上がる。
【００３２】空気Ｉは加熱器１６を通過して温度が８０
℃まで上昇し、空気Ｊとなる。この空気Ｊを除湿ロータ
ー１０の脱着ゾーン１２に通して、除湿ローター１０に
吸着した湿気を脱着する。脱着後の空気は温度が５０℃
まで下がり、相対湿度が２７％まで上昇して空気Ｋとな
る。この空気Ｋは大気へ放出される。
【００３３】また大気Ａは顕熱交換ローター４の第２流
路６を通り、顕熱交換ローター４を冷却する。逆に大気
Ａは顕熱交換ローター４より熱せられて温度が６２℃ま
で上昇し、空気Ｌとなる。この空気Ｌは加熱器９の能力
に応じて一部大気へ放出してもよい。つまり加熱器９の
能力が低い場合には加熱器９を通過する風量を下げた方
が加熱器９による温度上昇を期待でき、脱着特性が上が
る。
【００３４】空気Ｌは加熱器９を通過して温度が８０℃
まで上昇し、空気Ｍとなる。この空気Ｍを除湿ローター
１の脱着ゾーン３に通して、除湿ローター１に吸着した
湿気を脱着する。脱着後の空気は温度が４０℃まで下が
り、相対湿度が６０％まで上昇して空気Ｎとなる。この
空気Ｎは大気へ放出される。
【００３５】このように本発明のデシカント空調装置は
除湿ローター１を通って乾燥した空気を冷却した後にさ
らに除湿するようにしているため、極めて乾燥度の高い
空気を発生することができ、この乾燥空気を用いると蒸
発冷却器７の効果が高くなって温度の低い空気を供給す
ることができる。
【００３６】本発明のデシカント空調装置と従来のデシ
カント空調装置との比較を図３を用いて行う。図３は本
発明のデシカント空調装置と従来のデシカント空調装置
の顕熱交換ローターの温度効率ηを０．８５と０．９に
して冷房成績係数（ＣＯＰ）と供給空気の絶対湿度を取
ったもので、これから外気条件が低湿度領域ではＣＯＰ
が減少するが、高湿度領域では冷房能力を著しく改善し
ていることが判る。
【００３７】図３において、Ｔ１は外気温度を示し、Ｔ
５は室内空気Ｇの温度、Ｈ５は同湿度を示す。またＴ８
は加熱器１６を出た空気Ｊの温度を示す。そしてＵ１は
除湿ローター１の吸着ゾーンを流れる空気の流速を表
し、Ｕ１／Ｕ８は再生空気流量比すなわち除湿ローター
１の吸着ゾーンと脱着ゾーン２とを流れる空気の流速比
を表す。Ｌは除湿ローター１の幅を表す。またＣＥは冷
却効果即ち外気と室内空気のエンタルピー差を示す。
【００３８】
【発明の効果】本発明のデシカント空調装置は上記の如
く構成したので、外気が高湿度領域では冷房能力を著し
く改善することができるものである。この特性は夏場に
おいて高温・多湿になる我が国には適した特性である。
【００３９】さらに本発明のデシカント空調装置は加熱
器に太陽熱ヒーターや排熱源から供給される熱水を用い
ることによって、冷房時の実質的な消費電力を極めて小
さなものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデシカント空調装置の実施例を示す説
明図である。
【図２】本発明のデシカント空調装置の特性を示す空気
線図である。
【図３】本発明のデシカント空調装置の特性を示す効率
線図である。
【図４】従来のデシカント空調装置の説明図である。
【符号の説明】
１、１０ 除湿ローター ２、１１ 吸着ゾーン ３、１２ 脱着ゾーン ４、１３ 顕熱交換ローター ５、１４ 第１流路 ６、１５ 第２流路 ７、８ 蒸発冷却器 ９、１６ 加熱器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 勉 熊本県熊本市黒髪２丁目39番１号 熊本大 学工学部 内 (72)発明者 岡野 浩志 福岡県古賀市青柳3108番地３ 株式会社西 部技研内 Ｆターム(参考） 3L053 BC04 4D052 AA08 BA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外気を第１の除湿手段で除湿し、除湿によ
    って温度の上がった乾燥空気を外気と顕熱交換すること
    によって温度を下げ、温度の下がった乾燥空気をさらに
    第２の除湿手段で除湿し、除湿によって温度の上がった
    乾燥空気を室内空気と顕熱交換することによって温度を
    下げ、室内へ供給するようにしたことを特徴とするデシ
    カント空調装置。
  2. 【請求項２】乾燥空気を室内に供給する前に蒸発冷却手
    段で冷却するようにした請求項１記載のデシカント空調
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220235950A1 (en) * 2021-01-25 2022-07-28 Broan-Nutone Llc Energy recovery wheel assembly

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