JP2005055049A - 除湿空調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、除湿ロータを出た空気の温度を下げるための熱交換器などを使用することなく、除湿ロータを通過する前後で殆どエンタルピーの変化がなく、よって供給先の温度をあまり上昇させることのない除湿空調装置を提供しようとするものである。
【解決手段】本発明は以上のような課題を解決するため、除湿ロータ１を吸着ゾーン２と脱着ゾーン３とパージゾーン６とに分割し、乾燥対象空気を吸着ゾーン２とパージゾーン６とに通過させ、パージゾーン６を通過した空気を脱着ゾーン３通過空気と混合するようにしたもので、これによって脱着ゾーン３からの熱が吸着ゾーン２へ持ち込まれないようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤を用いて除湿を行う除湿空調装置に関するもので、特にスーパーマーケットなどの店舗に適したものを提供するものである。
除湿空調装置は湿気吸着剤を用いることによって、除湿を行うことによって空調を行うもので、湿気吸着剤からの湿気の脱着に排熱を利用することによって省エネルギー効果が高くなるため急速に普及している。
特にスーパーマーケットは停電が発生すると冷蔵庫の運転が停止し、冷凍あるいは冷蔵食品の品質が維持されないため、非常用発電機を設置する店舗が多く、このような非常用発電機の中には常時連続運転を行い、通常時は消費電力の一部を賄い、停電時には冷蔵庫などの電力が必須の機器に電力を供給するという動作をしている。
このような設備を有する店舗などでは、排熱源として非常用発電機の排ガスの熱やエンジンの冷却水の熱を利用する場合が多い。つまりエンジン駆動発電機の発電効率は３０％〜４０％程度であるが、その排熱を利用して空調を行うと総合熱効率は７０％〜９０％程度にもなる。
しかも、スーパーマーケットには一般に冷凍食品売り場があり、ここに設置されている冷凍食品ショーケースは結霜が発生し、霜が成長すると冷凍機の効率が低下し、消費電力が増加する。このため、除湿空調装置でつくった乾燥空気を冷凍食品売り場へ供給すると、結霜が減り冷凍機の消費電力が減る。従って、スーパーマーケットに除湿空調装置を設置することは、単に排熱を利用する以上の効果が期待できる。
また最近、３０Ｋｗ〜１００Ｋｗ程度の小型発電機の動力源としてマイクロガスタービンエンジンが開発された。このマイクロガスタービンエンジンは構造が簡単で空冷であるためメンテナンスも容易であるなどの特徴を有している。そしてマイクロガスタービンエンジンは高温の排ガスを多量に排出するため、この排ガスを直接利用する除湿空調装置が開発された。このような技術として例えば特許文献１に開示されたものがある。
特開２００２−６１８９１号公報
特許文献１に開示されたものは円筒型除湿材によって外気の除湿を行い、乾燥空気となった外気を熱交換器によって冷却して室内に供給するもので、円筒型除湿材に吸着された湿気をマイクロガスタービンの排気を直接通過させることによって脱着するようにしたものである。
しかし特許文献１に記載のものは、乾燥空気の温度を低下させるために熱交換器を用いており、構造が複雑であるという問題がある。つまりスーパーマーケットの冷凍食品売り場には、冷凍ショーケースから漏れた冷気があり、いわゆるコールドアイルが発生し、それを解消するため、乾燥空気の温度はむしろ外気よりも高い方がよいという事情がある。
また特許文献１に記載のものは、外気を通過させるパージゾーンを有し、これによって除湿ロータが冷却される構成を有しているが、パージゾーンを通過した空気の熱を利用する考えはない。つまり特許文献１に記載のものは、排ガスが乾燥空気に混入するのを防止するためにパージゾーンを設けたもので、パージゾーンを通過した空気は大気へ放出される構成になっている。
一方、除湿空調装置の中には除湿ロータによって乾燥した空気をつくり、それをそのまま冷凍食品売り場に供給するようにしたものがある。しかしながら、このようなものは乾燥空気の温度が極めて高いために、夏場にあっては売り場の温度を上昇させてしまうという問題がある。
つまり除湿ロータを通過する空気のエンタルピーは、除湿ロータを通過する前と後とで互いに等しく、除湿された分だけ温度が上昇する。しかも前述のように除湿ロータに吸着された湿気を脱着するために、高温のマイクロガスタービンの排気を通過させたりするため、その温度の持込によって乾燥空気の温度はさらに上昇し、除湿ロータを通過した空気の方が除湿ロータを通過する前の空気よりかなりエンタルピーが上昇するという問題がある。
本発明は除湿ロータを出た空気の温度を下げるための熱交換器などを使用することなく、除湿ロータを通過する前後で殆どエンタルピーの変化がなく、よって供給先の温度をあまり上昇させることのない除湿空調装置を提供しようとするものである。
本件発明は以上のような課題を解決するため、除湿ロータを吸着ゾーンと脱着ゾーンとパージゾーンとに分割し、乾燥対象空気を吸着ゾーンとパージゾーンとに通過させ、パージゾーンを通過した空気を脱着ゾーン通過空気と混合するようにした。
本発明の除湿空調装置は上記の如く構成したので、脱着空気の熱を吸着ゾーンに持ち込むことが少なく、乾燥空気の温度上昇を低く抑えることができる。またパージゾーンを通過した空気の持つ熱を脱着に使うことができ、エネルギー効率の高い除湿空調装置を提供することができる。
しかも熱の無駄を防止することによって除湿能力も向上し、供給する空気の湿度を低くすることができる。
さらに除湿ロータの入口側のシール部材と出口側のシール部材とで互いにシール位置をずらすだけでパージゾーンを構成することができ、パージゾーンを構成するために特別なコストが掛からない。
本発明の請求項１に記載の発明は、湿気吸着剤を有する除湿ロータと、この除湿ロータを吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割するシール部材を有し、脱着ゾーンに外部の熱源から送られる高温ガスを入れるようにするとともに、除湿ロータにパージゾーンを設け、パージゾーンを通過した空気を外部の熱源から送られる高温ガスと混合するようにしたことによって、脱着ゾーンから吸着ゾーンへの熱の持込を少なくし、また脱着ゾーンの終了地点の余熱を回収してエネルギー効率を高くすることができるという作用を有する。
以下本発明の除湿空調装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図１は本発明の除湿装置のフロー図である。除湿ロータ１はセラミック繊維紙などの耐熱紙をハニカム（蜂の巣）状にし、耐熱紙上にシリカゲルを合成したり、吸湿性のゼオライトを担持したものである。そしてこの除湿ロータ１はギヤドモータ（図示せず）によって１時間に２０〜４０回転するように駆動される。
また除湿ロータ１は吸着ゾーン２と脱着ゾーン３とに第１シール４によって分割されている。そして除湿ロータ１の反対面は第２シール５によって吸着ゾーン２と脱着ゾーン３とに分割されている。さらに第１シール４と第２シール５とは図２に示すように互いに角度が異なっており、この角度の差によってパージゾーン６が形成される。パージゾーン６を通過した空気は第２シール５によって形成された脱着ゾーン３に入る。
つまり脱着空気の上流側に位置する第２シール５の角度の方が、脱着空気の下流側に位置する第１シール４より大きく形成されている。
供給ブロア１０は大気ＯＡを除湿ロータ１から供給先の部屋７へ送るものである。供給ブロア１０から送られた空気は、パージゾーン６へも供給される。排気ブロア８は脱着ゾーン３の空気を排気ＥＡとして大気へ放出するものである。
マイクロガスタービン発電機９は天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料とするもので、排ガスには殆ど窒素酸化物や一酸化炭素あるいは硫化物などの有害ガスが含まれていない。この排ガスは、第２シール５によって形成された脱着ゾーン３に送られる。
本発明の除湿空調装置は以上のように構成され、以下その動作について説明する。先ず供給ブロア１０によって外気ＯＡが５,２００ｍ３／時供給され、部屋７からの還気ＲＡが１０,４００ｍ３／時供給ブロア１０の吸い込み側に戻って来ているとする。
供給ブロア１０から出た空気は大部分、例えば１４,６００ｍ３／時除湿ロータ１の吸着ゾーン２を通過し、供給先である部屋７へ供給空気ＳＡとして送られる。また供給ブロア１０から出た空気の一部例えば１,０００ｍ３／時の空気はパージゾーン６を通過して、マイクロガスタービン発電機９の排ガスと混合される。
つまり、供給ブロア１０の吐き出し正圧によって、供給ブロア１０を出た空気はパージゾーン６に入る。また同時に排気ブロア８によって脱着ゾーン３は負圧となり、これによってマイクロガスタービン発電機９の排ガスやパージゾーン６を通過したガスや空気が脱着ゾーン３を通過する。
ここでマイクロガスタービン発電機９の排ガスとしては、マイクロガスタービンエンジンの排ガスと、マイクロガスタービンエンジンや発電機を収納したケースの内部を冷却したあとの空気とを混合したものである。マイクロガスタービンエンジンの排ガスの温度は２７０℃程度あり、ケースの内部を冷却したあとの空気は外気より２０〜３０℃高い温度になる。
そして両者の混合されたマイクロガスタービン発電機９の排ガスの温度は外気が３２℃の時にほぼ１５０℃になる。また６０ＫＷ程度の発電能力を有するものは排ガスの量は２,６５０ｍ３／時位である。
排気ブロア８によって脱着ゾーン３の空気は排気ＥＡとして大気放出されるが、この排気ＥＡはパージゾーン６を通過した空気とマイクロガスタービン発電機９の排ガスの混合したガスで、３,６５０ｍ３／時の量となる。
今外気ＯＡの条件が温度３２℃絶対湿度１９.５７g/Kgの盛夏の状態であったとする。この外気ＯＡに室内７からの還気が混合されて、温度２９.３℃絶対湿度１２.８g/Kgとなる。この空気が供給ブロア１０によって温度が３１.３℃まで上昇する。
この温度の上昇した空気が除湿ロータ１の吸着ゾーン２を通過して乾燥空気となるとともに吸着熱で温度が上昇する。つまり温度４９.５℃絶対湿度７.２g/Kgになる。この乾燥空気の温度はパージゾーン６を通過する空気によって除湿ロータ１が冷却されるため、パージゾーン６がない場合と比較して６℃も低くなる。
パージゾーン６を通過した空気は温度１００℃絶対湿度１０.０g/Kgになり、温度１５０℃のマイクロガスタービン発電機９の排ガスと混合され、温度が１３６℃のガスになり、このガスは脱着ゾーン３を通過して除湿ロータ１に吸着された湿気を脱着する。
脱着ゾーン３を通過するガスの温度は、パージゾーン６を通過し温度の上昇した空気によってエネルギーが増加しているため、脱着ゾーン３での湿気の脱着量が多く、よって吸着ゾーン２で吸着される湿気の量も多くなる。このため供給空気ＳＡの湿度を低くすることが可能になる。
本発明は、極めて簡単な構造で従来のものに特別な部材を追加することなく、熱回収を行うパージゾーンを設けることができ、安価でエネルギー消費の少ない除湿空調装置を提供する。
本発明の除湿空調装置の実施例を示す断面図である。 本発明の除湿空調装置の除湿ロータ部分の正面図である。
符号の説明
１ 除湿ロータ
２ 吸着ゾーン
３ 脱着ゾーン
４ シール
５ シール
６ パージゾーン
７ 室内
８ 排気ブロア
９ マイクロガスタービン発電機
１０ 供給ブロア
ＯＡ 外気
ＥＡ 排気
ＲＡ 還気
ＳＡ 供給空気

Claims (4)

  1. 湿気吸着剤を有する除湿ロータと、この除湿ロータを吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分割するシール部材を有し、前記脱着ゾーンに外部の熱源から送られる高温ガスを入れるようにするとともに、前記除湿ロータにパージゾーンを設け、前記パージゾーンを通過した空気を外部の熱源から送られる高温ガスと混合するようにした除湿空調装置。
  2. シール部材は除湿ロータの両面それぞれに設けられ、被除湿空気の除湿ロータへの流入側に設けられたシール部材の脱着ゾーン面積が狭く、流出側に設けられたシール部材の脱着ゾーン面積が広く形成され、前記脱着ゾーンの面積の差によってパージゾーンを形成した請求項１記載の除湿空調装置。
  3. パージゾーンは除湿ロータの回転方向に対して脱着ゾーンの下手側に形成された請求項１記載の除湿空調装置。
  4. 脱着ゾーンに送られる外部からの高温ガスとしてマイクロガスタービンエンジンの排ガスである請求項１記載の除湿空調装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011009791A3 (de) * 2009-07-22 2011-03-17 Karlsruher Institut für Technologie Verfahren zur rückgewinnung einer verdampften flüssigkeit aus einem luftstrom und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
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