JP2005214458A

JP2005214458A - 空気の加湿方法

Info

Publication number: JP2005214458A
Application number: JP2004019005A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Fujita; 則章藤田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】コージェネレーション装置から排出される排ガス中に含まれる湿分を回収することができる技術を提供する。
【解決手段】コージェネレーション装置としての発電装置１１から排出する湿った排ガスを矢印Ａの如く導き、湿分のみを回収した湿分回収手段１４から排出する乾いた排ガスを矢印Ｂの如く室外に出す。次に、矢印Ｃの如く回転した湿分回収手段１４内に溜った湿った排ガスから吸収した湿分を図面下側に移動し、室外から乾いた空気を矢印Ｄの如く導入し湿分回収手段１４内に取込み、湿分回収手段１４内の湿分を乾いた空気に吸収させて湿った空気として矢印Ｅの如く導き、ノズル２０から湿り空気を噴霧する。制御回路は、湿度センサ２３で検出した実測湿度と予め定める目標湿度との差に応じて湿分回収手段１４の回転速度を制御する制御装置２４と、この制御装置２４の指令で回転するモータ２５とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コージェネレーション（ｃｏ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）装置から排出される排ガス中の湿分を再利用するための空気の加湿方法に関するものである。

一般に、コージェネレーション装置は、都市ガスなどの一つの一次エネルギーを電気、温水、蒸気などの複数の二次エネルギーに変換させ、これら二次エネルギーを効率良く利用させる装置であるが、同時に熱エネルギー及び水分を含んだ排ガスを放出する。
従来、この排ガス中の熱エネルギー及び水分を再利用する技術が提案されている（特許文献１参照。）。
特開２００２−２９５８６７公報（第３頁、図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本原理を説明する図であり、排ガスの経路は、発電装置１００から排ガスが流れ込む煙突１０１と、この煙突１０１の途中から分岐して開閉弁１０２の先に配置した誘引ファン１０３、その下流の空気加熱用熱交換器１０４と排水加温用熱交換器１０５、煙突１０６へと至るものである。

ドレン水回収供給手段１０７は、ドレン水を空調用空気加湿機１０８や塗装完了後の車体の洗浄を行う温水洗浄機１０９に運ぶ装置であるが、空調用空気加湿機１０８側への経路は、空気加熱用熱交換器１０４と排水加温用熱交換器１０５から下方へ伸びる管路１１０の下方にある第１のタンク１１１、第２のタンク１１２と、これら第１のタンク１１１、第２のタンク１１２からポンプや三方弁を介して伸びた管路１１３の先方に配置した空調機１１４及び空調機１１４内部のノズル１１５・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）とで構成するものである。

ドレン水回収供給手段１０７では、ドレン水を第１若しくは第２のタンク１１１、１１２に一旦貯蔵し、ポンプによって空調用空気加湿機１０８のノズル１１５・・・や、温水洗浄機１０９に供給する。

しかし、特許文献１の排ガス中の水分を再利用するための装置は、空気加熱用熱交換器１０４、排水加温用熱交換器１０５、ドレン水回収供給手段１０７、管路１１０、１１３、第１のタンク１１１、第２のタンク１１２、その他複数のポンプ、フィルタ、三方弁などを使用するために設備が複雑になる。

さらには、本発明者らが検討したところでは、空気加熱用熱交換器１０４の入口での排ガスの温度は、１２０℃前後であった。１２０℃は熱源としては低温である。この様な低温の排ガスから熱エネルギーを回収するには、空気加熱用熱交換器１０４及び排水加温用熱交換器１０５の伝熱面積を増大する必要があり、この結果、空気加熱用熱交換器１０４及び排水加温用熱交換器１０５は、大型になり、熱エネルギーの回収率が低い割に、設備費が過大になるという不都合を招く。

本発明は、空気加熱用熱交換器や排水加温用熱交換器が不要であって且つ全体として簡便な設備で、コージェネレーション装置から排出される排ガス中に含まれる湿分を回収することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、コージェネレーション装置から排出される排ガス中の湿分を回収する方法であって、筒状容器の内部空間に、吸水性の高いエレメントで構成したローターを前記空間を横断する位置に回転可能に収納し、前記筒状容器を横断方向に二分して一方に排ガスの通路を設け、他方に空気の通路を設け、前記ローターを前記両通路に侵入しながら回転手段で回転させるようにし、排気ガス中の湿分を空気通路側に付与する湿分回収手段を前記コージェネレーション装置の排気通路に配設したことをことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、空気通路の前記ロータ下流側に湿度センサを設け、この湿度センサで検出した実測湿度と、予め定める目標湿度との差に応じて回転手段の回転速度を制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、排気ガスを吸引する排気ファンを排気ガス通路の湿分回収手段の下流に設けると共に、空気を湿分回収手段へ圧送する取込みファンを空気通路の湿分回収手段の上流に設けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、コージェネレーション装置から排出される排ガス中の湿分を回収し、この湿分を乾いた空気に付与するには、回転型熱交換器に近似させた湿分回収手段を用い、この湿分回収手段に吸水性の高いエレメントで構成したローターを回転可能に収納したので、ローターを回転することにより、吸収した排ガス中の湿分を、乾いた空気に吸収させて湿った空気として用いることができる。

この結果、室内の湿度調節が可能となると共に、特に広範囲な室内の湿度調節を行う場合は、空調機の省エネ化に寄与できる。
以上より、空気加熱用熱交換器や排水加温用熱交換器が不要であって且つ全体として簡便な設備で、コージェネレーション装置から排出される排ガス中に含まれる湿分を回収することができる技術を提供することができる。

請求項２に係る発明では、空気出口の下流側に湿度センサを設け、この湿度センサで検出した実測湿度と、予め定める目標湿度との差に応じて回転手段の回転速度を制御するので、導入空気の湿度を目標湿度に保つことができる。

請求項３に係る発明では、空気と排気ガスの流れを相方向とさせることで湿分回収手段排ガスから空気へ、空気から排ガスへの混入を少なくして円滑な排ガス及び空気の流れとすることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る湿り空気の製造方法を示す全体系統図であり、湿り空気の製造システム１０は、コージェネレーション装置としての発電装置１１から排出する湿った排ガスを煙突１２に流し、その途中で分岐させるための管路１３と、この湿った排ガスを管路１３に沿って矢印Ａの如く導き湿分のみを回収する湿分回収手段１４と、この湿分回収手段１４から排出する乾いた排ガスを管路１５を通して導き矢印Ｂの如く室外に出すファン１６と、湿分回収手段１４を矢印Ｃの如く回転して湿分回収手段１４内に溜った湿った排ガスから吸収した湿分を図面下側に移動させる回転手段（後で詳細を説明する。）と、逆に、室外から乾いた空気を矢印Ｄの如く導入し湿分回収手段１４内に取込むファン１７及び管路１８と、この湿分を乾いた空気に吸収させて湿った空気として矢印Ｅの如く導く管路１９と、管路１９の先方に備えたノズル２０と、このノズル２０から噴霧する湿分で湿度管理される室内２１と、管路１９の下流側に設けた湿度センサ２３及びこのセンサ２３の検出情報を伝達する配線２２と、この湿度センサ２３で検出した実測湿度と予め定める目標湿度との差に応じて湿分回収手段１４の回転速度を制御する制御装置２４と、この制御装置２４の制御信号をモータ２５へ伝達する配線２６とからなるシステム構成である。
なお、２７は湿分回収手段１４の本体、２８は回転軸、２９はベルト、３０はモータ軸である。

このシステムは、コージェネレーション装置から排出される湿った排ガス中の湿分を回収し、回収した湿分を乾いた空気に付与して湿った空気に変換するために、回転型熱交換器に近似させた湿分回収手段１４を用いたので、比較的容易に湿った空気を室内２１に導入し、室内２１を湿度調節することができる。
また、このシステムは、空気出口の下流側に湿度センサ２３を設け、この湿度センサ２３で検出した実測湿度と、予め定める目標湿度との差に応じて回転手段の回転速度を制御するので、室内２１に導入する湿った空気の湿度を目標湿度に保つことができる。

図２は図１の発電装置近傍の詳細説明図であり、コージェネレーションシステムの説明図である。
発電装置１１は、原動機であるガスタービン３１と、このガスタービン３１で駆動する発電機３２と、ガスタービン３１から排出する排ガスとの熱交換により熱エネルギーを回収する廃熱ボイラー３３とを備え、この廃熱ボイラー３３から排出される湿った排ガスが煙突３４に導かれる。

ガスタービン３１は、タービン３５と、タービン３５に連結するコンプレッサ３６と、
燃焼器３７とを備え、燃焼器３７にはコンプレッサ３６で加圧する空気と、ガス圧縮機３８で圧縮する燃料ガス（例えば都市ガス）とを供給するとともに、廃熱ボイラー３３から出る水蒸気の一部も燃焼器３７に供給する。

廃熱ボイラー３３は、水蒸気の一部をタービン３５からの排ガスとの熱交換によって加熱する加熱器３９と、脱硝装置４０と、予熱器４１とを備える。
予熱器４１は、純水タンク４２からポンプ４３で供給した純水を熱交換して廃熱ボイラー３３に供給する。

なお、４６はブロワー、４７はアンモニアタンク、４８はポンプ、４９・・・はノズルであり、これらは、廃熱ボイラー３３にアンモニアを噴霧し、燃焼器３７から出る排ガスに含まれるＮＯｘとアンモニア（ＮＨ_３）とを反応させ、排ガスからＮＯｘを極力除去するために配置したものである。
さらに、５０は純水発生装置、５１はポンプである。
以上に述べたコージェネレーションシステムは、一例を示したものであり、周知のコージェネレーションシステムであれば、構成を変更することは差し支えない。

図３は本発明に係る湿分回収手段及び回転手段の断面図であり、湿分を回収して乾いた空気へ付与する湿分回収手段１４は、円筒容器６０に、吸水性の高いエレメントで構成したローター６１を回転可能に収納し、円筒容器６０を二分して一方に排ガス入口６２及び排ガス出口６３を設け、他方に空気入口６４及び空気出口６５を設け、ローター６１を回転手段６６で回転させるようにし、回転型熱交換器に近似させた構造物である。

ローター６１は吸水性の高いエレメントであることが前提であるために、例えば材料として吸水性フェルト、紙おむつに用いる高吸水性樹脂、台所用品などに用いるスポンジ、インキなどの吸収に用いる吸取紙などにより形成できる。
また、ローター６１を回転する回転手段６６は、プーリ６７に取付けた回転軸２８と、プーリ６７とプーリ６８とを掛渡したベルト２９と、このプーリ６８に連結したモータ軸３０及びこのモータ軸３０を備えるモータ２５とからなる。
回転軸２８は軸受６９、７０で受け、これら軸受６９及び７０を各々固定部品７１、７２で固定する。

なお、７３、７４は仕切り板、７５は仕切り板７３及び７４と円筒容器６０とローター６１とで囲んだ上側空間、７６は仕切り板７３及び７４と円筒容器６０とローター６１とで囲んだ下側空間である。
７７は円筒容器６０を固定する脚である。

湿った排ガスは矢印Ｆの如く排ガス入口６２から入り、ローター６１に湿分を吸収させ、乾いた排ガスとして排ガス出口６３から矢印Ｇの如く出る。
一方、乾いた空気は矢印Ｈの如く空気入口６４から入り、回転して湿分が下側に移動した（図示せず。）ローター６１から湿分を吸収し、湿った空気として矢印Ｊの如く出る。

図４は図３の４−４線断面図であり、湿分回収手段１４の本体２７は、円筒容器６０内にローター６１を収納し、円筒容器６０内を仕切り板７３で上下に二分割することで、上側空間７５と下側空間７６を区画する。
なお、２８は回転軸、８０、８１は仕切り板７３の結合部分、７７、８２は円筒容器６０を支える脚である。

図５は本発明の湿分回収手段の作用図であり、湿分回収手段１４のローター６１で、湿った排ガスを矢印Ｋの如く取込んで湿分を吸収し、乾いた排ガスとして矢印Ｌの如く室外へ排気する。
ローター６１に吸収した湿分は、ローター６１を矢印Ｍの如く回転させることにより矢印Ｎの如くローター６１の下側に移動する。
続いて、乾いた空気は、矢印Ｐの如く室外からローター６１に入り、ローター６１内の湿分をこの乾いた空気に吸収させ、湿った空気として矢印Ｑの如く室内に入る。

尚、本発明の湿分回収手段１４は、回転型熱交換器に近似させた構造物であるが、一般の回転式全熱交換器を用いても良い。
また、ローター６１の回転では、回転手段６６の回転軸２８を用いないで、ローター６１に直接ベルト２９を掛けてこのベルト２９の他端をモータ２５のモータ軸３０に引っ掛けて、このモータによりローター６１を回転させても良い。

さらに、本発明の湿り空気の製造システム１０では、湿分回収手段１４の空気出口の下流側に湿度センサ２３を設け、この湿度センサ２３で検出した実測湿度と、予め定める目標湿度との差に応じて回転手段６６の回転速度を制御することができれば良く、湿度センサ２３、制御装置２４、モータ２５の詳細を特に問わない。

本発明の湿り空気の製造方法は、コージェネレーション装置から排出される排ガス中の湿分を再利用する方法に好適である。

本発明に係る湿り空気の製造方法を示す全体系統図である。図１の発電装置近傍の詳細説明図である。本発明に係る湿分回収手段及び回転手段の断面図である。図３の４−４線断面図である。本発明の湿分回収手段の作用図である。従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０…湿り空気の製造システム、１１…発電装置、１４…湿分回収手段、２０…ノズル、２１…室内、２３…湿度センサ、２４…制御装置、２５…モータ、２８…回転軸、２９…ベルト、３０…モータ軸、６０…円筒容器、６１…ローター、６６…回転手段、７３…仕切り板、７４…仕切り板。

Claims

コージェネレーション装置から排出される排ガス中の湿分を回収する方法であって、筒状容器の内部空間に、吸水性の高いエレメントで構成したローターを前記空間を横断する位置に回転可能に収納し、前記筒状容器を横断方向に二分して一方に排ガスの通路を設け、他方に空気の通路を設け、前記ローターを前記両通路に侵入しながら回転手段で回転させるようにし、排気ガス中の湿分を空気通路側に付与する湿分回収手段を前記コージェネレーション装置の排気通路に配設したことを特徴とする空気の加湿方法。
前記空気通路の前記ロータ下流側に湿度センサを設け、この湿度センサで検出した実測湿度と、予め定める目標湿度との差に応じて前記回転手段の回転速度を制御することを特徴とする請求項１記載の空気の加湿方法。
前記排気ガスを吸引する排気ファンを前記排気ガス通路の前記湿分回収手段の下流に設けると共に、空気を前記湿分回収手段へ圧送する取込みファンを前記空気通路の前記湿分回収手段の上流に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気の加湿方法。