JP2004324964A

JP2004324964A - 空調装置及びエンジン駆動式空調装置

Info

Publication number: JP2004324964A
Application number: JP2003118705A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kurita; 直人栗田; Michiharu Okazaki; 道春岡崎; Masahiko Nakamura; 昌彦中村; Katsuhiro Yamashita; 勝宏山下; Kazuyuki Shiroi; 一幸城井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp; Aisin Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】エネルギ消費が少ないにも拘わらず除湿能カ等が高く、耐久性が高い小型の空調装置及びエンジン駆動式空調装置を提供すること。
【解決手段】吸湿材を有する円板形状の回転可能な複数の吸湿手段１３であって、各回転軸が給排気方向に向かい、かつ吸排気方向に対して並列に配設されている吸湿手段１３を備える。これにより、給気経路及び排気経路の屈曲を回避して圧力損失を減少させることができるので、給気及び排気に用いられる送風手段の動力を低減させることができる。さらに、経路断面積の拡大縮小を減少させることができるので、取り込んだ空気が吸湿手段等を通過する際に湿度や温度が均一になり易く、除湿性能等を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調すべき空間を換気するとともに除湿や加湿を行うことができる空調装置及びエンジンにより駆動される給気処理機もしくは給排気処理機と接続可能なエンジン駆動式空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
十分な除湿能力を確保した上で高さ方向に小型化して戸建住宅の天井裏等に設置することができる空調装置が提案されている。この空調装置は、室外の空気を室内に給気するように設けられた給気経路と、室内の空気を室外に排気するように設けられた排気経路とが並設され、吸湿材を備える円板形状のデシカントロータが給気経路と排気経路とに跨って配置されている。このような構成の空調装置は、デシカントロータを略水平姿勢に支持した状態で回転駆動し、給気経路を通過する空気からデシカントロータに吸湿すると共に排気経路を通過する空気にデシカントロータから放湿する。
【０００３】
このような空調装置は、円板形状のデシカントロータが略水平姿勢に支持された状態で回転駆動される構成であることから、装置の高さ方向の大きさが抑えられる。従って、この空調装置は、デシカントロータ自体を小型化することなく、つまり、十分な除湿能カを確保した上で高さ方向に小型化することができるので、戸建住宅の天井裏等に設置するのに好適なものとなる（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−４２５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の空調装置は、給気経路及び排気経路の入口から入った空気が、ほぼ直角に屈曲した後にデシカントロータ、加熱体、熱交換器を通過し、さらにほぼ直角に屈曲した後に出口から出るように構成されている。このように、装置内に取り込まれた空気が、高さが低く経路断面積が大きく変化する装置内で９０度に近い屈曲を少なくとも２回行うには、給気及び排気に用いられるファンの動力が多く必要となり、多大なエネルギを浪費することになる。さらに、装置内にて複雑に流れる空気は、デシカントロータ、加熱体、熱交換器を通過する際、湿度や温度にむらや偏りが生じ易く、除湿性能、加熱性能、熱交換性能が十分に得られないおそれがある。
【０００６】
また、装置内を流れる空気が偏流を起こさないように整流部材が配設されているが、その整流部材は経路断面積を縮小させるため圧力損失が増大するので、給気及び排気に用いられるファンの動力が多く必要となり、多大なエネルギを浪費することになる。また、デシカントロータは、高さが低い装置内で略水平姿勢に配設する必要があるため、厚さが薄く径が大きくなる傾向にあるが、回転強度が低下して故障し易くなる。
【０００７】
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、エネルギ消費が少ないにも拘わらず除湿能カ等が高く、耐久性が高い小型の空調装置及びエンジン駆動式空調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、吸湿材を有する円板形状の回転可能な複数の吸湿手段を備え、吸気した空気が前記吸湿手段を通過する際に当該空気から吸湿し、排気する空気が前記吸湿手段を通過する際に当該空気に放湿する空調装置であって、複数の前記吸湿手段は、各回転軸が給排気方向に向かい、かつ吸排気方向に対して並列に配設されていることを特徴としている。これにより、給気経路及び排気経路の屈曲を回避して圧力損失を減少させることができるので、給気及び排気に用いられる送風手段の動力を低減させることができる。さらに、経路断面積の拡大縮小を減少させることができるので、取り込んだ空気が吸湿手段等を通過する際に湿度や温度が均一になり易く、除湿性能等を向上させることができる。
【０００９】
また、前記吸湿手段は、前記空調装置の前記空気の流れ方向に直交する内側断面の最小幅より小さい径で形成され、かつ複数の前記吸湿手段の断面積の合計が前記吸湿手段を通過する風速が１ｍ／ｓ〜４ｍ／ｓとなる個数配設されていることを特徴としている。これにより、吸湿手段の径を小さくしても吸湿手段の吸湿面積を十分に確保することができるので、１つの大型の吸湿手段で得られる除湿能力を複数の小型の吸湿手段に置き換えて得ることができる。さらに、吸湿手段の径が小さくなるので、回転強度が低下することはなく、故障し難い小型の装置とすることができる。
【００１０】
また、複数の前記吸湿手段への吸気した空気の流れを整流するとともに複数の前記吸湿手段からの排気する空気の流れを整流する整流手段を備えたことを特徴としている。これにより、経路断面積の拡大縮小が発生しても、取り込んだ空気が吸湿手段等を通過する際に、空気の湿度や温度のむらや偏りを無くすことができ、除湿性能等を向上させることができるとともに、空気の圧力損失を減少させることができ、給気及び排気に用いられる送風手段の動力を低減させることができる。
【００１１】
また、前記吸気した空気の出口の流れを整流するとともに前記排気する空気の入口の流れを整流する整流手段を備えたことを特徴としている。これにより、空気の湿度や温度のむらや偏りをより一層無くすことができ、さらに除湿性能等を向上させることができるとともに、空気の圧力損失をより一層減少させることができ、さらに給気及び排気に用いられる送風手段の動力を低減させることができる。
【００１２】
また、熱交換後の吸気した空気を加熱可能な第１の加熱手段と、熱交換後の排気する空気を加熱可能な第２の加熱手段とを備えたことを特徴としている。これにより、冷房時には予め乾燥された空気を用いた空調を行うことができ、暖房時には予め暖められた空気を用いた空調を行うことができるので、エネルギ消費効率を向上させることができる。また、前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段は、暖房時と冷房時に温水の流通が切り換えられて使用されることを特徴としている。これにより、各加熱手段に廃熱機器の温水を導入することができるので、総合熱効率を向上させることができる。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、エンジン駆動式空調装置において、エンジンにより駆動されるコンプレッサにより作動される冷媒回路の高圧ラインと低圧ラインの間に設けられた膨張弁の冷媒下流側に設けられた膨張コイルを内蔵し、該膨張コイルにより冷暖房する給気処理機もしくは給排気処理機が上記各空調装置に接続されていることを特徴としている。これにより、冷暖房時に常にエンジンの廃熱を利用することができるので、空調負荷を低減させることができる。また、冷房時には予め乾燥された空気を用いた空調を行うことができ、暖房時には予め暖められた空気を用いた空調を行うことができるので、エネルギ消費効率を向上させることができる。また、加熱手段に廃熱機器の温水を導入することができるので、総合熱効率を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る空調装置を示す斜視図である。この空調装置１０は、ケーシング１１内の一方の側壁１１ａから他方の側壁１１ｂにかけて、整流板１２、デシカントロータ１３、再生コイル１４、熱交換器１５、暖房コイル１６及び整流板１７がこの順で内蔵された構成となっている。ケーシング１１は、扁平な直方体状の板金で形成されており、対向する側壁には空気の入口及び出口が配設されている。
【００１５】
すなわち、ケーシング１１の一方の側壁１１ａには、室外から空気を吸気する給気入口部１１１が配設され、ケーシング１１の他方の側壁１１ｂには、吸気した空気を室内に給気する給気出口部１１２が配設されている。さらに、ケーシング１１の他方の側壁１１ｂには、室内の空気を吸気する排気入口部１１３が配設され、ケーシング１１の一方の側壁１１ａには、吸気した空気を室外に排気する排気出口部１１４が配設されている。ケーシング１１の上面１１ｃ側から見たときの、給気入口部１１１と給気出口部１１２の配設位置及び排気入口部１１３と排気出口部１１４の配設位置は、対角線の関係になっている。
【００１６】
そして、ケーシング１１内は、ケーシング１１内の空間を上面１１ｃ側と底面１１ｄ側に２分するように区画されており、給気入口部１１１から上面１１ｃ側を通って底面１１ｄ側に降り給気出口部１１２に至る給気経路と、排気入口部１１３から上面１１ｃ側を通って底面１１ｄ側に降り排気出口部１１４に至る排気経路とが形成されている。すなわち、給気入口部１１１から給気出口部１１２に至る給気経路を流れる空気と、排気入口部１１３から排気出口部１１４に至る排気経路を流れる空気は、相互に干渉せずに逆方向に流れるようになっている。
【００１７】
したがって、従来のような給気経路及び排気経路のほぼ直角となる屈曲を回避して圧力損失を減少させることができる。このため、図示しない給気ファン及び排気ファンの動力を低減させることができる。さらに、経路断面積の拡大縮小を減少させることができる。このため、取り込んだ空気がデシカントロータ１３、再生コイル１４、熱交換器１５、暖房コイル１６を通過する際に湿度や温度が均一になり易く、除湿性能、加熱性能、熱交換性能を向上させることができる。なお、ケーシング１１は、扁平であれば直方体状に限定されるものではなく、また、板金の代わりにプラスチック等で形成しても良い。
【００１８】
整流板１２は、室外から給気入口部１１１を介して吸気する空気を後述する３つのデシカントロータ１３１、１３２、１３３にほぼ均一に分散させて流すとともに、３つのデシカントロータ１３１、１３２、１３３からそれぞれ流れてきた空気を一括して排気出口部１１４から室外に排気することが可能な形状に形成されている。また、整流板１７は、室内から排気入口部１１３を介して吸気する空気を後述する熱交換器１５の全面にほぼ均一に分散させて流すとともに、熱交換器１５の全面から流れてきた空気を一括して給気出口部１１２から室内に給気することが可能な形状に形成されている。整流板１２と整流板１７は、機能的には同一であって点対称の形状に形成されている。ここで、図２を参照して上記整流板１２の詳細構造について説明する。
【００１９】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、上記整流板１２の詳細を前方及び後方から見た斜視図である。この整流板１２は、ケーシング１１内を上面１１ｃ側の空間と底面１１ｄ側の空間に区画するための平坦な形状の区画壁１２１と、ケーシング１１内を給気入口部１１１側の空間と排気出口部１１４側の空間に仕切るための捻れた形状の仕切壁１２２が、１枚の矩形状の板金を折り曲げ加工することにより形成されている。
【００２０】
給気入口部１１１を介して吸気する空気は、図示実線で示すように、仕切壁１２２の傾斜面１２２ａに案内され、一部がケーシング１１の上面１１ｃ側の空間の一端側に配設されているデシカントロータ１３１に導かれる。さらに、仕切壁１２２の傾斜面１２２ａに案内された空気の一部は、仕切壁１２２の傾斜面１２２ｂに案内され、ケーシング１１の上面１１ｃ側の空間の中央に配設されているデシカントロータ１３２に導かれる。さらに、仕切壁１２２の傾斜面１２２ａ及び１２２ｂに案内された空気の残部は、仕切壁１２２の傾斜面１２２ｃに案内され、ケーシング１１の上面１１ｃ側の空間の他端側に配設されているデシカントロータ１３３に導かれる。
【００２１】
一方、ケーシング１１の底面１１ｄ側の空間の一端側に配設されているデシカントロータ１３１を通過した空気は、図示一点鎖線で示すように、仕切壁１２２の傾斜面１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに案内されて排気出口部１１４に導かれる。さらに、ケーシング１１の底面１１ｄ側の空間の中央に配設されているデシカントロータ１３２を通過した空気は、図示一点鎖線で示すように、仕切壁１２２の傾斜面１２２ｂ、１２２ｃに案内されて排気出口部１１４に導かれる。さらに、ケーシング１１の底面１１ｄ側の空間の他端側に配設されているデシカントロータ１３３を通過した空気は、図示一点鎖線で示すように、仕切壁１２２の傾斜面１２２ｃに案内されて排気出口部１１４に導かれる。そして、各デシカントロータ１３１，１３２、１３３を通過した空気は、最終的に排気出口部１１４直前で１つに纏められて排気出口部１１４から排気される。
【００２２】
したがって、経路断面積の拡大縮小が発生しても、取り込んだ空気がデシカントロータ１３１、１３２、１３３、再生コイル１４、熱交換器１５、暖房コイル１６を通過する際に、空気の湿度や温度のむらや偏りを無くすことができる。このため、除湿性能、加熱性能、熱交換性能を向上させることができるとともに、空気の圧力損失を減少させることができ、給気ファン及び排気ファンの動力を低減させることができる。なお、整流板１２は、上記形態に限定されるものではなく、整流作用を有すればどのような形態であっても良い。
【００２３】
デシカントロータ１３１、１３２、１３３は、表面に吸湿材が分散接着された紙材等により通気可能なハニカム状であって回転可能な円板状に形成されており、回転軸が吸排気方向に向かい、かつ吸排気方向に対して並列に配設されている。そして、デシカントロータ１３１、１３２、１３３は、給気経路と排気経路に跨って、すなわち上半円部分はケーシング１１内の上面１１ｃ側の空間に、下半円部分はケーシング１１内の底面１１ｄ側の空間に配設されている。デシカントロータ１３１、１３２、１３３は、例えば図示しないモータと、ベルト及びプーリもしくはギア列により、例えば１時間に数回転程度の低速で回転駆動され、吸湿材に吸湿したり吸湿材から放湿したりできるようになっている。
【００２４】
したがって、従来のような給気経路及び排気経路のほぼ直角となる屈曲を回避して圧力損失を減少させることができる。このため、給気ファン及び排気ファンの動力を低減させることができる。さらに、経路断面積の拡大縮小を減少させることができる。このため、取り込んだ空気がデシカントロータ１３１、１３２、１３３、再生コイル１４、熱交換器１５、暖房コイル１６を通過する際に湿度や温度が均一になり易く、除湿性能、加熱性能、熱交換性能を向上させることができる。
【００２５】
このようなデシカントロータ１３１、１３２、１３３は、吸湿手段として機能するための最小限度となる径で形成され、所定量吸湿するのに必要な断面積となる個数配設されている。すなわち、デシカントロータ１３１、１３２、１３３は、空調装置１０の空気の流れ方向に直交する内側断面の最小幅より小さい径で形成されている。実施の形態の場合、デシカントロータ１３１、１３２、１３３の径は、空調装置１０の高さより小さく、空調装置１０の高さの上限は屋根裏の高さ方向寸法より小さい方が望ましい。これにより、空調装置１０を屋根裏に設置することができ、住宅のスペースを効率的に活用できる。一般的な日本の住宅において、空調装置１０が設置できる屋根裏の高さ寸法は、４５０ｍｍ〜５００ｍｍである。
【００２６】
複数のデシカントロータ１３１、１３２、１３３の断面積の合計、すなわち総断面積は、デシカントロータ１３１、１３２、１３３を通過する風速によって設定される。風速は、１ｍ／秒〜４ｍ／秒が望ましい、より望ましくは、１ｍ／秒〜２ｍ／秒が良い。風速が大きいと空気からの吸湿量を確保することが困難となる。一方、風速が小さいと空気への放湿量を確保することが困難となる。総断面積は、上記した風速が確保できる値に設定される。
【００２７】
本例では、径が４００ｍｍで形成され、個数は３個配設されている。したがって、デシカントロータ１３１、１３２、１３３のそれぞれの径を小さくしてもデシカントロータ１３１、１３２、１３３の全体の吸湿面積を十分に確保することができるので、１つの大型のデシカントロータで得られる除湿能力を得ることができる。このため、十分な除湿能力を確保した上で高さ方向に小型化して戸建住宅の天井裏等に設置することができる。さらに、デシカントロータ１３１、１３２、１３３の径が小さくなるので、回転強度が低下することはなく、故障し難い装置とすることができる。
【００２８】
熱交換器１５は、直方体状の静止型の熱交換器であり、給気経路と排気経路に跨って、すなわち上半円部分はケーシング１１内の上面１１ｃ側の空間に、下半円部分はケーシング１１内の底面１１ｄ側の空間に配設されている。この熱交換器１５は、熱交換する空気が対向する面に向かって、すなわち交差して流れるようになっている。したがって、ここで給気経路はケーシング１１内の上面１１ｃ側の空間から底面１１ｄ側の空間へ移り、排気経路はケーシング１１内の上面１１ｃ側の空間から底面１１ｄ側の空間へ移ることになる。
【００２９】
再生コイル１４は、波状に折り曲げられたパイプ１４ａを内蔵しており、デシカントロータ１３と熱交換器１５の間であって、ケーシング１１内の底面１１ｄ側の空間、すなわち排気経路に配設されている。暖房コイル１６も、波状に折り曲げられたパイプ１６ａを内蔵しており、熱交換器１５とケーシング１１の他方の側壁１１ｂの間であって、ケーシング１１内の底面１１ｄ側の空間、すなわち給気経路に配設されている。
【００３０】
そして、再生コイル１４のパイプ１４ａと暖房コイル１６のパイプ１４ａには、図示しないガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネの温水が切り換えて循環されるようになっている。再生コイル１４は、デシカントロータ１３の吸湿材を再生させるために排気する空気を加熱する機能を有し、暖房コイル１６は、給気する空気をさらに加熱する機能を有している。このようにガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネのエンジンの廃熱を利用することができるので、廃熱機器の総合熱効率を向上させることができる。なお、温水の切換手段としては、例えば自動もしくは手動の三方コックや三方弁等が使用可能である。
【００３１】
このような構成の空調装置１０の動作を図３を参照して説明する。なお、図３において、（Ａ）は断面平面図、（Ｂ）は断面側面図であり、白抜きの矢印は給気経路を示し、斜線の矢印は排気経路を示す。先ず、この空調装置１０で夏季等に除湿冷房する場合、給気経路側では、給気入口部１１１から吸気された室外の高温多湿の空気は、整流板１２により３分割されてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。そして、高温多湿の吸気された空気が、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ通過する際に、吸湿材により吸着除湿される。このとき、高温多湿の吸気された空気は、吸湿材の反応熱によりさらに温度が上昇するが、湿度は低下する。
【００３２】
この高温低湿の吸気された空気は、さらに流れて熱交換器１５に達する。そして、高温低湿の吸気された空気が、熱交換器１５を通過する際に、後述する排気経路を流通する室内の空気と交差して熱交換する。このとき、高温低湿の吸気された空気は、温度が低下して室内の温度と同等になる。その後、低温低湿の吸気された空気は、作動していない暖房コイル１６は素通りし、整流板１７により一括されて給気出口部１１２から室内へ給気される。
【００３３】
一方、排気経路側では、排気入口部１１３から吸気された室内の空気は、整流板１７により３分割されて熱交換器１５に達する。そして、吸気された空気が、熱交換器１５を通過する際に、上述した給気経路を流通する高温低湿の空気と交差して熱交換する。このとき、吸気された空気は、温度が上昇する。さらに、高温低湿の吸気された空気は、温水が循環している再生コイル１４に達する。このとき、高温低湿の吸気された空気は、さらに温度が上昇する。
【００３４】
この高温低湿の吸気された空気は、さらに流れてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。そして、高温低湿の空気が、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ通過する際に、吸湿している吸湿材の水分を蒸発させて吸湿材を再度吸着除湿が可能となるように再生させる。その後、これらの高温多湿の空気は、さらに流れて整流板１２により一括されて排気出口部１１４から室外へ排気される。
【００３５】
次に、この空調装置１０で冬季等に暖房する場合、給気経路側では、給気入口部１１１から吸気された室外の低温の空気は、整流板１２により３分割されてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。ここで、暖房時は温水の循環が再生コイル１４から暖房コイル１６に切り換えられているので、再生コイル１４を通過する空気は加熱されない。したがって、デシカントロータ１３１、１３２、１３３の吸湿材を再生させないので、デシカントロータ１３１、１３２、１３３は作動しない。
【００３６】
これらの低温の吸気された空気は、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ素通りし、熱交換器１５に達する。そして、低温の吸気された空気が、熱交換器１５を通過する際に、後述する排気経路を流通する室内の空気と交差して熱交換する。このとき、低温の吸気された空気は、温度が上昇する。そして、高温の吸気された空気は、温水が循環している暖房コイル１６に達する。このとき、高温の吸気された空気は、さらに温度が上昇して室内の温度と同等になる。その後、これらの高温の吸気された空気は、整流板１７により一括されて給気出口部１１２から室内へ給気される。
【００３７】
一方、排気経路側では、排気入口部１１３から吸気された室内の空気は、整流板１７により３分割されて熱交換器１５に達する。そして、吸気された空気が、熱交換器１５を通過する際に、上述した給気経路を流通する低温の空気と交差して熱交換する。このとき、吸気された空気は、温度が低下する。さらに、低温の吸気された空気は、作動していない再生コイル１４及びデシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ素通りする。その後、これらの低温の空気は、さらに流れて整流板１２により一括されて排気出口部１１４から室外へ排気される。
【００３８】
以上のように、この空調装置１０によれば、給気経路及び排気経路のほぼ直角となる屈曲が無く、給気経路及び排気経路の経路断面積の拡大縮小が少ないので、流れる空気の圧力損失を低減させることができる。このため、給気ファン及び排気ファンの動力を低減させて省エネルギ化を図ることができる。また、ガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネと組み合わせることにより、デシカントロータ１３の再生及び暖房のための熱源を別途設ける必要が無く、部品点数が低減できコストダウンさせることができる。さらに、ガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネのエンジンの廃熱を利用することにより、総合熱効率を向上させることができる。
【００３９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る空調装置を図３に対応させて示す。この空調装置２０は、図１に示す空調装置１０と基本的に同一構成であるが、静止型の熱交換器１５の代わりに回転型の熱交換器２５が配設されており、このため給気経路と排気経路が熱交換器２５で交差せずに真直ぐとなる点、暖房コイル１６がケーシング１１の上面１１ｃ側に配設されている点及び整流板１２が整流板１７の代わりに配設されている点で異なる構成となっている。
【００４０】
この熱交換器２５は、デシカントロータ１３１、１３２、１３３と同様に、３つの熱交換器２５１、２５２、２５３を有し、回転可能な円板状に形成されており、回転軸が吸排気方向に向かい、かつ吸排気方向に対して並列に配設されている。そして、熱交換器２５１、２５２、２５３は、給気経路と排気経路に跨って、すなわち上半円部分はケーシング１１内の上面１１ｃ側の空間に、下半円部分はケーシング１１内の底面１１ｄ側の空間に配設されている。熱交換器２５１、２５２、２５３は、例えば図示しないモータと、ベルト及びプーリもしくはギア列により、例えば１分間に数回転程度の速度で回転駆動され、上下に流れる空気間で熱交換できるようになっている。
【００４１】
このような構成の空調装置２０の動作を図４を参照して説明する。なお、図４において、（Ａ）は断面平面図、（Ｂ）は断面側面図であり、白抜きの矢印は給気経路を示し、斜線の矢印は排気経路を示す。先ず、この空調装置２０で夏季等に除湿冷房する場合、給気経路側では、給気入口部１１１から吸気された室外の高温多湿の空気は、整流板１２により３分割されてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。そして、高温多湿の吸気された空気が、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ通過する際に、吸湿材により吸着除湿される。このとき、高温多湿の吸気された空気は、吸湿材の反応熱によりさらに温度が上昇するが、湿度は低下する。
【００４２】
この高温低湿の吸気された空気は、さらに流れて熱交換器２５に達する。そして、高温低湿の吸気された空気が、回転している熱交換器２５を通過する際に、後述する排気経路を流通する室内の空気と熱交換する。このとき、高温低湿の吸気された空気は、温度が低下して室内の温度と同等になる。その後、低温低湿の吸気された空気は、作動していない暖房コイル１６は素通りし、整流板１２により一括されて給気出口部１１２から室内へ給気される。
【００４３】
一方、排気経路側では、排気入口部１１３から吸気された室内の空気は、整流板１２により３分割されて熱交換器２５に達する。そして、吸気された空気が、回転している熱交換器２５を通過する際に、上述した給気経路を流通する高温低湿の空気と熱交換する。このとき、吸気された空気は、温度が上昇する。さらに、高温低湿の吸気された空気は、温水が循環している再生コイル１４に達する。このとき、高温低湿の吸気された空気は、さらに温度が上昇する。
【００４４】
この高温低湿の吸気された空気は、さらに流れてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。そして、高温低湿の空気が、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ通過する際に、吸湿している吸湿材の水分を蒸発させて吸湿材を再度吸着除湿が可能となるように再生させる。その後、これらの高温多湿の空気は、さらに流れて整流板１２により一括されて排気出口部１１４から室外へ排気される。
【００４５】
次に、この空調装置１０で冬季等に暖房する場合、給気経路側では、給気入口部１１１から吸気された室外の低温の空気は、整流板１２により３分割されてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。ここで、暖房時は温水の循環が再生コイル１４から暖房コイル１６に切り換えられているので、再生コイル１４を通過する空気は加熱されない。したがって、デシカントロータ１３１、１３２、１３３の吸湿材を再生させないので、デシカントロータ１３１、１３２、１３３は作動しない。
【００４６】
これらの低温の吸気された空気は、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ素通りし、熱交換器２５に達する。そして、低温の吸気された空気が、回転している熱交換器２５を通過する際に、後述する排気経路を流通する室内の空気と熱交換する。このとき、低温の吸気された空気は、温度が上昇する。そして、高温の吸気された空気は、温水が循環している暖房コイル１６に達する。このとき、高温の吸気された空気は、さらに温度が上昇して室内の温度以上になる。その後、これらの高温の吸気された空気は、整流板１２により一括されて給気出口部１１２から室内へ給気される。
【００４７】
一方、排気経路側では、排気入口部１１３から吸気された室内の空気は、整流板１２により３分割されて熱交換器２５に達する。そして、吸気された空気が、回転している熱交換器２５を通過する際に、上述した給気経路を流通する低温の空気と熱交換する。このとき、吸気された空気は、温度が低下する。さらに、低温の吸気された空気は、作動していない再生コイル１４及びデシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ素通りする。その後、これらの低温の空気は、さらに流れて整流板１２により一括されて排気出口部１１４から室外へ排気される。
【００４８】
以上のように、この空調装置２０によれば、回転型の熱交換器２５を用いているので、静止型の熱交換器１５に比べて熱交換効率をさらに向上させることができる。また、給気経路及び排気経路のほぼ直角となる屈曲のみならず鋭角の屈曲も無く、給気経路及び排気経路の経路断面積の拡大縮小が少ないので、流れる空気の圧力損失をさらに低減させることができる。このため、給気ファン及び排気ファンの動力をさらに低減させて省エネルギ化をより一層図ることができる。また、ガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネと組み合わせることにより、デシカントロータ１３の再生及び暖房のための熱源を別途設ける必要が無く、部品点数が低減できコストダウンさせることができる。さらに、ガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネのエンジンの廃熱を利用することにより、総合熱効率を向上させることができる。
【００４９】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る空調装置を図４に対応させて示す。この空調装置３０は、図４に示す空調装置２０と基本的に同一構成であるが、熱交換器２５を取り除いた点及び暖房コイル１６と再生コイル１４を上下に並設した点で異なる構成となっている。そして、この空調装置３０は、ガスエンジンにより駆動される給気処理機もしくは外気処理機（給排気処理機）５０と接続して稼動させるようになっている。
【００５０】
この給気処理機（外気処理機）５０は、空調装置３０と同様にケーシング５１内が上面５１ｃ側と底面側５１ｄに区画されており、ケーシング５１内の一方の側壁５１ａから他方の側壁５１ｂにかけて、排気ファン５２、熱交換器５３、給気ファン５４及び直膨コイル５５がこの順で内蔵された構成となっている。ケーシング５１は、扁平な直方体状の板金で形成されており、対向する側壁には空気の入口及び出口が配設されている。
【００５１】
すなわち、ケーシング５１の一方の側壁５１ａには、空調装置３０の給気出口部１１２と接続される給気入口部５１１が配設され、ケーシング５１の他方の側壁５１ｂには、空調装置３０からの空気を室内に給気する給気出口部５１２が配設されている。そして、ケーシング５１の他方の側壁５１ｂには、室内の空気を吸気する排気入口部５１３が配設され、ケーシング５１の一方の側壁５１ａには、空調装置３０の排気入口部１１３と接続される排気出口部５１４が配設されている。
【００５２】
このような構成の空調装置３０及び給気処理機（外気処理機）５０の動作を図５を参照して説明する。なお、図５において、（Ａ）は断面平面図、（Ｂ）は断面側面図であり、白抜きの矢印は給気経路を示し、斜線の矢印は排気経路を示す。先ず、この空調装置３０及び給気処理機（外気処理機）５０で夏季等に除湿冷房する場合、給気経路側では、給気入口部１１１から吸気された室外の高温多湿の空気は、整流板１２により３分割されてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。そして、高温多湿の吸気された空気が、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ通過する際に、吸湿材により吸着除湿される。このとき、高温多湿の吸気された空気は、吸湿材の反応熱によりさらに温度が上昇するが、湿度は低下する。
【００５３】
この高温低湿の吸気された空気は、作動していない暖房コイル１６は素通りし、整流板１２により一括されて給気出口部１１２から給気入口部５１１を通って熱交換器５３に達する。そして、高温低湿の吸気された空気が、熱交換器５３を通過する際に、後述する排気経路を流通する室内の空気と交差して熱交換する。このとき、高温低湿の吸気された空気は、温度が低下する。その後、低温低湿の吸気された空気は、給気ファン５４で加速され直膨コイル５５でさらに温度が下げられて室内の温度以下になり、給気出口部５１２から室内へ給気される。
【００５４】
一方、排気経路側では、排気入口部５１３から吸気された室内の空気は、熱交換器５３に達する。そして、吸気された空気が、熱交換器５３を通過する際に、上述した給気経路を流通する高温低湿の空気と交差して熱交換する。このとき、吸気された空気は、温度が上昇する。さらに、高温低湿の吸気された空気は、排気ファン５２で加速され排気出口部５１４から排気入口部１１３を通って温水が循環している再生コイル１４に達する。このとき、高温低湿の吸気された空気は、さらに温度が上昇する。
【００５５】
この高温低湿の吸気された空気は、さらに流れてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。そして、高温低湿の空気が、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ通過する際に、吸湿している吸湿材の水分を蒸発させて吸湿材を再度吸着除湿が可能となるように再生させる。その後、これらの高温多湿の空気は、さらに流れて整流板１２により一括されて排気出口部１１４から室外へ排気される。
【００５６】
次に、この空調装置３０及び給気処理機（外気処理機）５０で冬季等に暖房する場合、給気経路側では、給気入口部１１１から吸気された室外の低温の空気は、整流板１２により３分割されてデシカントロータ１３１、１３２、１３３にそれぞれ達する。ここで、暖房時は温水の循環が再生コイル１４から暖房コイル１６に切り換えられているので、再生コイル１４を通過する空気は加熱されない。したがって、デシカントロータ１３１、１３２、１３３の吸湿材を再生させないので、デシカントロータ１３１、１３２、１３３は作動しない。
【００５７】
これらの低温の吸気された空気は、デシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ素通りし、温水が循環している暖房コイル１６に達する。このとき、低温の吸気された空気は、温度が上昇する。この高温の吸気された空気は、整流板１２により一括されて給気出口部１１２から給気入口部５１１を通って熱交換器５３に達する。そして、高温の吸気された空気が、熱交換器５３を通過する際に、後述する排気経路を流通する室内の空気と交差して熱交換する。このとき、高温の吸気された空気は、さらに温度が上昇する。その後、高温の吸気された空気は、給気ファン５４で加速され直膨コイル５５でさらに温度が高められて室内の温度以上になり、給気出口部５１２から室内へ給気される。
【００５８】
一方、排気経路側では、排気入口部５１３から吸気された室内の空気は、熱交換器５３に達する。そして、吸気された空気が、熱交換器５３を通過する際に、上述した給気経路を流通する高温の空気と熱交換する。このとき、吸気された空気は、温度が低下する。さらに、低温の吸気された空気は、排気ファン５２で加速され排気出口部５１４から排気入口部１１３を通って作動していない再生コイル１４及びデシカントロータ１３１、１３２、１３３をそれぞれ素通りする。その後、これらの低温の空気は、さらに流れて整流板１２により一括されて排気出口部１１４から室外へ排気される。
【００５９】
以上のように、この空調装置３０及び給気処理機（外気処理機）５０によれば、冷房時には、再生コイル１４に温水を流し、直膨コイル５５に乾燥した空気を流通させることができるため、従来直膨コイル上で発生していた水分凝縮が無くなり、直膨コイル５５を通過する空気の温度をさらに低下させることができるとともに熱交換効率を向上させることができる。また、暖房時には、暖房コイル１６に温水を流し、直膨コイル５５に温められた空気を流通させることができるため、従来直膨コイル上で行われていた加熱が少なくて済み、直膨コイル５５の発生熱量を低下させることができる。すなわち、年間を通して冷暖房時にエンジンの廃熱を利用することができるとともに、冷暖房機器の空調負荷を低減させることができる。また、空調装置３０と給気処理機（外気処理機）５０を容易に接続することができるため、施工性を高めることができる。
【００６０】
また、給気経路及び排気経路のほぼ直角となる屈曲のみならず鋭角の屈曲も無く、給気経路及び排気経路の経路断面積の拡大縮小が少ないので、流れる空気の圧力損失をさらに低減させることができる。このため、給気ファン５４及び排気ファン５２の動力をさらに低減させて省エネルギ化をより一層図ることができる。また、ガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネと組み合わせることにより、デシカントロータ１３の再生及び暖房のための熱源を別途設ける必要が無く、部品点数が低減できコストダウンさせることができる。さらに、ガスエンジンヒートポンプやガスエンジンコジェネのエンジンの廃熱を利用することにより、総合熱効率を向上させることができる。なお、ガスを使用したエンジン駆動式空調装置のみならず、灯油を使用したエンジン駆動式空調装置にも適用可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、給気経路及び排気経路の屈曲を回避して圧力損失を減少させることができるので、給気及び排気に用いられる送風手段の動力を低減させることができる。さらに、経路断面積の拡大縮小を減少させることができるので、取り込んだ空気が吸湿手段等を通過する際に湿度や温度が均一になり易く、除湿性能等を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空調装置を示す斜視図である。
【図２】図１の空調装置の整流板の詳細を前方及び後方から見た斜視図である。
【図３】図１の空調装置の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る空調装置の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る空調装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０空調装置
１１、５１ケーシング
１２整流板
１３、１３１、１３２、１３３デシカントロータ
１４再生コイル
１５、２５、５３熱交換器
１６暖房コイル
１７整流板
５０給気処理機（外気処理機）
５２排気ファン
５４給気ファン
５５直膨コイル
１１１、５１１給気入口部
１１２、５１２給気出口部
１１３、５１３排気入口部
１１４、５１４排気出口部

Claims

吸湿材を有する円板形状の回転可能な複数の吸湿手段を備え、吸気した空気が前記吸湿手段を通過する際に当該空気から吸湿し、排気する空気が前記吸湿手段を通過する際に当該空気に放湿する空調装置であって、
複数の前記吸湿手段は、各回転軸が吸排気方向に向かい、かつ吸排気方向に対して並列に配設されていることを特徴とする空調装置。
前記吸湿手段は、前記空調装置の前記空気の流れ方向に直交する内側断面の最小幅より小さい径で形成され、かつ複数の前記吸湿手段の断面積の合計が前記吸湿手段を通過する風速が１ｍ／ｓ〜４ｍ／ｓとなる個数配設されていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
複数の前記吸湿手段への吸気した空気の流れを整流するとともに複数の前記吸湿手段からの排気する空気の流れを整流する整流手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の空調装置。
前記吸気した空気の出口の流れを整流するとともに前記排気する空気の入口の流れを整流する整流手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の空調装置。
熱交換後の吸気した空気を加熱可能な第１の加熱手段と、熱交換後の排気する空気を加熱可能な第２の加熱手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の空調装置。
前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段は、暖房時と冷房時に温水の流通が切り換えられて使用されることを特徴とする請求項５に記載の空調装置。
エンジンにより駆動されるコンプレッサにより作動される冷媒回路の高圧ラインと低圧ラインの間に設けられた膨張弁の冷媒下流側に設けられた膨張コイルを内蔵し、該膨張コイルにより冷暖房する給気処理機もしくは給排気処理機が請求項１〜６の何れか一項に記載の空調装置に接続されていることを特徴とするエンジン駆動式空調装置。