JP2002364879A - 間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却能力に優れ、しかも設備コストやランニン
グコストが安価な間接型熱交換装置を提供する。 【解決手段】隔壁２により互いに隔絶された複数の空気
通路３，５が設けられた熱交換部１と、前記熱交換部１
の下部に配設され水を貯水する水槽部１０と、からな
り、前記隣接する一方の空気通路３は乾燥した空気の通
路となし、隣接する他方の空気通路５には水分を吸収し
易い不織布４が配置され、前記不織布４は前記水槽部１
０の水に浸される構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調システム等に
使用される間接型熱交換装置に関する。特に、新規に開
発した間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽熱、自家発電機やマイクロガ
スタービンの排熱を利用する空調システムにデシカント
空調システムが知られている。このデシカント空調シス
テム５０は、図５に示すように、ハニカム除湿ロータ５
１と顕熱交換ロータ５２の２つのロータを備え、温水ヒ
ータ、蒸発気化冷却器を備えている。前記除湿ロータ５
１は回転面にシリカゲル等の無機吸湿剤を塗布した除湿
器であり、顕熱交換ロータ５２は伝熱性の良好な材料を
組み込んだ回転式の熱交換器である。このデシカント空
調システム５０においては、例えば、温度３０°Ｃ、絶
対湿度１６ｇ／Ｋｇの外気は除湿ロータ５１を通過する
ことにより、絶対湿度は８ｇ／Ｋｇと半分に減少する
が、温度は６５°Ｃに上昇してしまう。この温度では熱
すぎて空調に使えないので、顕熱交換ロータ５２を通す
ことにより顕熱だけを３０°Ｃ前後に下げるが、絶対湿
度は９ｇ／Ｋｇと若干上昇する。この段階でも温度が３
０°Ｃ前後あり、一般の冷房用としてはまだ高すぎるの
で、さらに、気化冷却器５３等を使用して２０〜２５°
Ｃに下げることが行われている。

【０００３】しかしながら、気化冷却器５３等を使用す
ることは、当然のことながらそのためのエネルギーを使
用することであり、不経済であるという問題があった。
さらに、顕熱交換ロータ５２を使用することで、再生側
より若干の湿度を持ち込むため、せっかく除湿ロータ５
１で下げた湿度を上げてしまうという問題もあった。

【０００４】そこで、この問題を解決する手段として、
顕熱交換ロータ５２使用せずに、図６に示すように、間
接式気化蒸発器５５を使用する方法がある。この方法
は、アルミ箔等の伝熱性の良好な材料をスタック状に組
み込んだ直交型熱交換器であり、一方の熱交換器流路内
に空気と共に水を送り込み、その水の気化潜熱により他
方の流路を通る空気を冷却するものである。即ち、外気
は単にこの熱交換器流路を通過するだけではなく、外気
と一緒に水を霧状にするアトマイザー装置５６が具備さ
れており、水道水をアトマイザー装置５６で霧状にし、
ファン５７で空気と共に一方の熱交換器流路５５ａ内に
送り込んでいる。また、他方の流通路５５ｂからは、除
湿ロータ５１を通過した６５°Ｃの乾いた空気が送り込
まれ、これらの２つの空気は直接触れ合うことはなく、
アルミの隔壁を通して熱交換が行われるものである。こ
の間接式気化蒸発器５５においては、一方の霧状の水を
含んだ空気が、他方の高温で乾燥した空気にアルミの隔
壁を通して接することにより気化蒸発するので気化熱が
奪われ、高温で乾燥した空気の顕熱が大幅に下げられる
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の間接式気化蒸発器においては、水を霧状にして
噴霧するためにアトマイザー装置が必要とされ、そのた
めの設備費用がかかるという問題があつた。また、上記
アトマイザー装置により、常時霧状の水を噴霧するため
に、相当量の水を必要とし、ランニングコストか高くな
るという問題もあった。

【０００６】本発明は、以上の要請に鑑みて発明された
ものであり、四季を通じて充分な熱効率良く運転可能な
間接型熱交換装置を提供するものである。また、冷却能
力に優れ、しかも設備コストやランニングコストが安価
なデシカント空調装置を提供するものである。従来技術
のように過冷却−再熱のような高負荷のサイクルを使用
することがなく省エネルギーが可能になると共に、比較
的中温の温水を熱源として利用でき、他のショーケース
冷凍機や発電機、燃焼ボイラの排熱の有効利用装置とし
て、機能しシステム効率の向上が図れるデシカント空調
装置を提供する。本発明の課題は、新規な間接型熱交換
装置を備えたデシカント空調装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における間接型熱交換装置は、隔壁により互い
に隔絶された複数の空気通路が設けられた熱交換部と、
前記熱交換部の下部に配設され水を貯水する水槽部と、
からなり、隣接する一方の空気通路は乾燥した空気の通
路となし、隣接する他方の空気通路には水分を吸収し易
い不織布が配置され、前記不織布は前記水槽部の水に浸
されていることを特徴としている。上記構成によれば、
冷却が必要な乾燥した高温の空気は、気化する湿った空
気が直接触れ合うことなく気化現象により乾燥した高温
の空気の顕熱のみが奪われるので、空調に適合する適正
な温度の空気を得ることが可能となり、水槽部の水も気
化蒸発で使用されるので、大量に必要としない。

【０００８】本発明の前記課題は、外気を導入する導入
部と、室内空気からの還気が排気通路を経由して再生外
気として外部に排出される排気部とを隔壁を設けて形成
し、前記導入部から導入された導入通路を経由する外気
を除湿すると共に他方、排気通路の再生外気を吸引して
温度を下げる機能を有する除湿ロータを両通路に跨って
配置し、この除湿ロータによって除湿された外気を室内
へ供給する給気側の適温，低湿度にすると共に室内から
の排気通路の前記還気を含む再生外気を高温，中湿度に
する機能を有する熱交換部を室内側に配置し、排出部側
の排気通路の前記熱交換部によって温度を上昇させられ
た再生外気を排気するか、加熱された還気を更に加熱す
る温水コイルを経て前記除湿ロータを通過させて排気す
るようにしたデシカント空調装置において、前記熱交換
部として、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路
が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下部に配設さ
れ水を貯水する水槽部とから形成され、隣接する一方の
空気通路は乾燥した空気の通路となし、隣接する他方の
空気通路には水分を吸収し易い不織布が配置され、前記
不織布は前記水槽部の水に浸されている熱交換部を配置
したデシカント空調装置の構成によって達成できる。

【０００９】本発明の前記課題は、前記デシカント空調
装置において、前記導入通路と前記排気通路とに跨って
配置してある除湿ロータと熱交換部との間に両通路に跨
った顕熱ロータを配置したデシカント空調装置によって
達成できる。

【００１０】また、本発明の第１の発明の間接型熱交換
装置は、隣接する空気通路の空気の流れは、互いに直交
する方向であることを特徴としている。上記構成によれ
ば、乾燥した高温の空気と気化蒸発する湿った空気は互
いに直交する方向に動くので、効率よく冷却することが
可能となる。

【００１１】さらに、本発明における間接型熱交換装置
は、前記乾燥した空気通路の出口には、前記隣接した空
気通路への流入口が設けられていることを特徴としてい
る。上記構成によれば、乾燥した空気の一部を湿った空
気の通路に流入することにより、気化蒸発現象を促進
し、一層冷却効果を高めることが可能となる。 

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る間接型熱交換装置及
びデシカント空調装置の実施の形態を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の間接型熱交換装置の実
施の形態を示す斜視図、図２は、図１の間接型熱交換装
置のＸ−Ｘ断面図、図３は、図１の間接型熱交換装置の
要部の水平断面拡大図である。図４は本発明の間接型熱
交換装置を塔載したデシカント空調装置の説明用配置図
である。図５はデシカント空調装置の他の実施の形態の
説明用配置図である。

【００１３】本発明の間接型熱交換装置は、図１または
図２に示すように、上部に熱交換部１が配置され、前記
熱交換部１の下部に配設された水槽部１０と、から構成
されている。熱交換部１は、アルミ等の金属ケースの内
部に熱伝導率の良好なアルミや銅等の金属やプラスチッ
ク等から薄く形成された複数の隔壁２をスタック状に設
けたものである。この隔壁２の一方の側には空気通路３
が形成されており、他方の側には水分を吸収し易い不織
布４が交互に配置され、もう一方の空気通路５を形成し
ている。そしてこの不織布４は水槽部１０の水に浸され
ている。

【００１４】また、熱交換部１は、図１に示すように、
手前側が外気の吸入口６となっており、図示しない除湿
ロータを通った高温の乾いた空気が吸入される。そし
て、吸入口６の反対側が吐出口７となっており、この熱
交換部１で温度の下げられた空気が室内に導入されるよ
うになっている。さらに、この熱交換部１の上面には、
内部で温められた水分が蒸発できるように、蒸発孔８が
形成されている。そして、この熱交換部１の下部には不
織布４が配置された空気通路５に空気を供給するための
供給部９が入口側の下部に設け水槽部１０の上部に供給
せられており、図示しないファンからの空気通路５に空
気を供給する。従って、除湿した空気通路３を通る高温
の乾燥した空気と空気通路５を通る湿った空気の方向
は、互いに直交する方向となっており、高温の乾燥した
空気は効率よく冷却されるようになっている。この供給
部９は側面から吸気されるようにしてもよい。

【００１５】熱交換部１の下部に配設された水槽部１０
は、水道水等の貯水タンクであり、給水パイプ１１によ
り水道水等が供給され、図示しないレベルセンサにより
常に水面が一定レベルに保たれるようになっている。こ
の水槽部１０の水に浸された不織布４は、フェルト等か
ら形成されており、水分を吸収し易いので、水槽部１０
の水は不織布４の毛管現象により、常に上部の熱交換部
１の隔壁２の位置まで上昇するようになっている。

【００１６】このように構成された間接型熱交換装置
は、空気通路３には除湿ロータを経由した高温（６５°
Ｃ）の乾いた空気（絶対湿度８ｇ／Ｋｇ）が通り、空気
通路５には、水分を含んだ湿った空気が通ることとな
る。そして空気通路５を通る水分を含んだ湿った空気
は、薄い隔壁２を介して空気通路３の高温で乾燥した空
気と間接的に接することとなり、水分を含んだ湿った空
気は気化現象を起こして水分が蒸発する。この蒸発気化
現象により気化熱が奪われることとなる。この気化熱が
奪われることにより空気通路３を通る高温で乾燥した空
気が冷却され、温度（顕熱）が下がるものである。

【００１７】また、この状態においては、空気通路３の
乾燥した空気は、空気通路５の湿った空気と直接触れな
いので、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が
保たれる。従って、この熱交換部１に吸入された高温で
乾燥した空気は、この熱交換部１の中を通過する段階で
顕熱が下がり、一般の空調に必要な２０〜２５°Ｃにす
ることができる。

【００１８】また、冷却効果をさらに高めるためには、
熱交換部１の上方より水道水等を滴下してもよい。さら
に冷却効果を高めるためには、図３に示すように、空気
通路３の出口付近において、乾燥した空気の一部（２５
％程度）を空気通路５に導入するために、隔壁２の先端
部２ａを曲げて流入路３ａを形成してもよい。このよう
に構成した熱交換部１は、さらに気化現象を促進して冷
却効果を高めることが可能となる。

【００１９】図４に示す本発明のデシカント空調装置に
ついて説明すると、給気送風機１３により給気口１２か
ら導入された外気を除湿ロータ１４にて乾燥して高温化
された空気を熱交換部１にて冷却して室内へ給気する。
室内からの還気はフィルタ１５を通過して熱交換部１に
導入され、この還気は除湿ロータ１４を通過させること
なく排気送風機１６により排気させる。また、他の実施
例ではマイクロガスタービンの排熱を利用した温水コイ
ル１７により加熱された空気を除湿ロータ１４に供給
し、除湿ロータ１４でこの排気を冷却させて前記排気送
風機１６により排気口１８より排気される。この温水コ
イル１７にはボイラ−の温水や発電機の排気熱を利用し
た温水を循環することもできる。

【００２０】また、除湿ロータと熱交換部１との間に図
５に示すように顕熱ロータ１９を配置してもよい。この
ように本発明のデシカント空調装置は、新規に開発した
間接型熱交換装置である熱交換部１を配置するから冷却
効率に優れ、ランニングコストの低減を図ることができ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における間
接型熱交換装置は、隔壁により互いに隔絶された複数の
空気通路が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下部
に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、隣接する
一方の空気通路は乾燥した空気の通路となし、隣接する
他方の空気通路には水分を吸収し易い不織布が配置さ
れ、前記不織布は前記水槽部の水に浸されるように構成
したことにより、冷却に必要な乾燥した高温の空気は、
湿った空気が直接触れ合うことなく気化現象により顕熱
のみが奪われるので、空調に適合する適正な空気を得る
ことができる。

【００２２】また、アトマイザー等の余分な設備を必要
とせず、冷却用の水も気化蒸発を利用しているので、多
大な量を必要とせず、設備コストの低減とランニングコ
ストの低減を図ることができる。

【００２３】また、本発明におけるデシカント空調装置
は、前記隣接する空気通路の空気の流れは、互いに直交
する方向であるから、乾燥した高温の空気と気化蒸発す
る湿った空気は互いに直交する方向に動くので、効率よ
く冷却することができるので運転効率に優れる。

【００２４】さらに、本発明におけるデシカント空調装
置は、前記乾燥した空気通路の出口には、前記隣接した
空気通路への流入口が設けられているので、乾燥した空
気の一部を湿った空気の通路に流入することになり、気
化蒸発現象を促進し、一層冷却効果を高めることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の間接型熱交換装置の実施の形態を示す
斜視図である。

【図２】図１の間接型熱交換装置のＸ−Ｘ断面図であ
る。

【図３】図１の間接型熱交換装置の要部の拡大平面断面
図である。

【図４】本発明のデシカント空調装置の説明用配置図で
ある。

【図５】本発明のデシカント空調装置の他の実施形態の
説明用配置図である。

【図６】従来のデシカント空調システムを示す説明図で
ある。

【図７】従来の間接型熱交換装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 熱交換部 ２ 隔壁 ２ａ 先端部 ３ 空気通路 ３ａ 流入路 ４ 不織布 ５ 空気通路 ６ 吸入口 ７ 吐出口 ８ 蒸発孔 ９ 供給口 １０ 水槽部 １１ 給水パイプ １２ 給気口 １３ 給気送風機 １４ 除湿ロータ １５ フィルタ １６ 排気送風機 １７ 温水コイル １８ 排気口 １９ 顕熱ロータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隔壁により互いに隔絶された複数の空気通
   路が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下部に配設
   され水を貯水する水槽部と、からなり、 隣接する一方の空気通路は乾燥した空気の通路となし、
   隣接する他方の空気通路には水分を吸収し易い不織布が
   配置され、前記不織布は前記水槽部の水に浸されている
   ことを特徴とする間接型熱交換装置。
2. 【請求項２】外気を導入する導入部と、室内空気からの
   還気が排気通路を経由して再生外気として外部に排出さ
   れる排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入部から導
   入された導入通路を経由する外気を除湿すると共に他
   方、排気通路の再生外気を吸引して温度を下げる機能を
   有する除湿ロータを前記両通路に跨って配置し、この除
   湿ロータによって除湿された外気を室内へ供給する給気
   側の適温，低湿度にすると共に室内からの排気通路の前
   記還気を含む再生外気を高温，中湿度にする機能を有す
   る熱交換部を室内側に配置し、排出部側の排気通路の前
   記熱交換部によって温度を上昇させられた再生外気を排
   気するか、加熱された還気を更に加熱する温水コイルを
   経て前記除湿ロータを通過させて排気するようにしたデ
   シカント空調装置において、 前記熱交換部として、隔壁により互いに隔絶された複数
   の空気通路が設けられた熱交換部と、前記熱交換部の下
   部に配設され水を貯水する水槽部とから形成され、隣接
   する一方の空気通路は乾燥した空気の通路となし、隣接
   する他方の空気通路には水分を吸収し易い不織布が配置
   され、前記不織布は前記水槽部の水に浸されている熱交
   換部を配置したことを特徴とするデシカント空調装置。
3. 【請求項３】前記熱交換部の隣接する空気通路の空気の
   流れは、互いに直交する方向であることを特徴とする請
   求項１に記載の間接型熱交換装置。
4. 【請求項４】前記熱交換部の前記乾燥した空気通路の出
   口には、前記隣接した空気通路への流入口が設けられて
   いることを特徴とする請求項１に記載の間接型熱交換装
   置。