JP2007253060A

JP2007253060A - 除湿ロータおよびその除湿ロータを備えたデシカント空調装置

Info

Publication number: JP2007253060A
Application number: JP2006080509A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Konno; 賢一今野
Original assignee: EARTH CLEAN TOHOKU KK; Earthclean Tohoku Co Ltd
Current assignee: EARTH CLEAN TOHOKU KK; Earthclean Tohoku Co Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】冷却能力に優れ、設備コスト廉価構造が簡易な除湿ロータを提供すること。
【解決手段】外周壁２と内周壁３の間に多数の隔壁４により互いに隔絶され、片側から反対側へ吹き抜ける空気通路Ａが複数設けられてなる回転可能なドーナツ型円筒1を形成し、このドーナツ型円筒１を形成する外周壁および内周壁には多数の貫通孔２ａ、３ａが穿設され、前記ドーナツ型円筒1の前記空気通路Ａは回転軸に対して平行または同心円状に配列した隔壁４によって形成され、この隔壁４には複数の通気孔が穿ってあり、他方、前記空気通路Ａと異なる方向に空気が通過するように前記ドーナツ型円筒の中心から外方に向かって多数配列した隔壁５によって空気通路Ｂを形成し、この空気通路Ｂは前記内周壁３の貫通３ａに連通し、前記外周壁２の貫通孔２ａから排出するように形成し、前記内周壁に内接して半周壁に多数の貫通孔６ａを穿設し、片側側面が閉塞された固定部材６を配置してなる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭空調システム等に使用される小型の除湿ロータに関する。特に、小型除湿ロータを備えたデシカント空調装置に関する。

従来のデシカント空調装置５０においては、導入部と排気部の空気通路に跨って除湿ロータ５１と顕熱ロータ５２とを備えたものが主流であり、顕熱ロータ５２の近傍にボイラやガスタービンの廃熱によって加熱された温水を循環する熱交換器５３を必要としていた。
このような熱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、顕熱ロータを使用することで、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で下げた湿度を上げてしまうという問題もあった。
そこで、この問題を解決する手段として、家庭でも簡易に設置できる小型の除湿ロータが要望されている。

特開平１１−１３２５００号公報第１頁

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたもので、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除湿ロータを提供することである。
本発明の課題は、顕熱ロータなどを使用せず簡易な構成により小型のデシカント空調装置を提供することである。

前記課題を達成するために本発明における除湿ロータは、外周壁と内周壁の間に多数の隔壁により互いに隔絶され、片側から反対側へ吹き抜ける空気通路Ａが複数設けられてなる回転可能なドーナツ型円筒を形成し、このドーナツ型円筒を形成する外周壁および内周壁には多数の貫通孔が穿設され、前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａは回転軸に対して平行または同心円状に配列した隔壁によって形成され、この隔壁には複数の通気孔が穿ってあり、他方、前記空気通路Ａと異なる方向に空気が通過するように前記ドーナツ型円筒の中心から外方に向かって平行または放射状に多数配列した隔壁によって空気通路Ｂを形成し、この空気通路Ｂは前記内周壁の貫通孔と前記外周壁の貫通孔とが連通してなり、
半円周壁に多数の貫通孔を穿設し、片側側面を閉塞してなる固定部材を前記ドーナツ型円筒の前記内周壁内に配設し、前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａの吸気口から流入した空気は回転軸に平行に吹き抜け排気されるとともに前記内周壁の前記固定部材の側面開口部から流入した空気は、前記内周壁の半周壁の貫通孔から空気通路Ｂを経て外周壁の貫通孔から排出され、前記空気通路Ａを通過する空気は前記吸気口の反対側に除湿され乾燥されて排気される除湿ロータの構成である。

また、本発明の課題は、前記ドーナツ型円筒の内周壁の内側に密接して固定部材として固定筒を配置し、この固定筒の半円周壁にのみ空気が通過する通気孔を穿設してなり、前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａに吸気口から流入した空気は回転軸に平行に吹き抜け排気されるとともに前記内周壁の前記固定筒の開口部から流入した空気は、前記固定筒の通気孔から前記内周壁の貫通孔、空気通路Ｂを経て外周壁の貫通孔から排出され、前記空気通路Ａを通過する空気は前記吸気口の反対側に除湿され乾燥されて排気される除湿ロータの構成によって達成できる。

更に、本発明の課題は、外気を導入する導入部と、外気または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導入部と前記排気通路に跨がって配置し、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を適温、低湿度にすると共に室内からの排気通路を含む再生外気を高温、中湿度にして室内側に配置し、排気部の排気通路に設けた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ようにしたデシカント空調装置において、前記除湿ロータとして、外周壁と内周壁の間に多数の隔壁により互いに隔絶され、片側から反対側へ吹き抜ける空気通路Ａが複数設けられてなる回転可能なドーナツ型円筒を形成し、このドーナツ型円筒を形成する外周壁および内周壁には多数の貫通孔が穿設され、前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａは回転軸に対して平行または同心円状に配列した隔壁によって形成され、この隔壁には複数の通気孔が穿ってあり、他方、前記空気通路Ａと異なる方向に空気が通過するように前記ドーナツ型円筒の中心から外方に向かって平行または放射状に多数配列した隔壁によって空気通路Ｂを形成し、この空気通路Ｂは前記内周壁の貫通孔と前記外周壁の貫通孔とが連通してなり、半円周壁に多数の貫通孔を穿設し、片側側面を閉塞してなる固定部材を前記ドーナツ型円筒の前記内周壁内に嵌合配設し、前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａの吸気口から流入した空気は回転軸に平行に吹き抜け排気されるとともに前記内周壁の前記固定部材の側面開口部から流入した空気は、前記内周壁の半周壁の貫通孔から空気通路Ｂを経て外周壁の貫通孔から排出され、前記空気通路Ａを通過する空気は前記吸気口の反対側に除湿され乾燥されて排気する除湿ロータを備えたデシカント空調装置の構成で達成できる。

このように構成された除湿ロータは、除湿が必要な空気は、温度の低い空気との接触による熱交換作用により効率良く顕熱が奪われるので、空調に適合する適正な温度の乾燥空気を得ることが可能となる。

また、本発明における除湿ロータは、複数の前記空気通路を隔壁で仕切られた層状に形成し、一方の空気通路Ａには常温の外気の空気を導入し、排気する供給通路となし、この空気通路Ａと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Ｂには温度の低い冷気を吹き込む、または空気通路Ａ内に水分を吸収し易い吸水性物質が配置されていてもよい。前記空気通路Ａを形成する隔壁には複数の通気孔が形成されている除湿ロータの構成により達成できる。

このように構成された除湿ロータを備えるデシカント空調装置は、顕熱ロータを備えていないから全体をコンパクトに製造することができる。省コストでコンパクトなデシカント空調装置を提供することが可能となる。
特に、本発明の除湿ロータを備えたデシカント空調装置の除湿ロータへ吸気する再生空気を温める温水コイルとして、熱源を太陽熱温水器の熱源を利用することにより、低いコストの空調装置を提供することができる。

本発明の除湿ロータは、常温より低い温度の冷気を供給して空気通路Ｂを通過させるとき空気通路Ａを通過する常温の空気が除湿されて温度が低下して室内側に供給されるから、顕熱ロータを必要とせず、また、他の熱交換器も必要とせず、そのまま室内に供給することができる。
本発明の除湿ロータは、隔壁として吸水性能に優れる不織布、例えば紙材を使用するのが好ましい。空気通路Ａ，Ｂを交差して形成して気化熱を利用しているから低廉の除湿装置を製造することができコンパクトの製造できるから家庭用としての需要が期待される空調装置である。

以上説明したように、本発明に係わる除湿ロータおよびその除湿ロータを備えたデシカント空調装置は、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ドーナツ型円筒としたことにより、顕熱ロータを使用せずに常温の外気が室内に供給する温度に低下させることができる。このドーナツ型円筒の内周壁内に供給する温度の低い冷気としては、外気などの空気の導入部に水を貯水する水槽部を配置し、ここを通過させて外気の温度を下げてよい。
また、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吸水性物質が配置され、前記通路の隔壁には複数の孔が穿孔される構成にしたことにより、冷却に必要な乾燥した高温の空気は、気化する湿気を含んだ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効率良く奪われるので、空調に適合する適正な空気を得ることができる。

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。
更に、本発明における除湿ロータおよびその除湿ロータを備えたデシカント装置は、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なので、乾燥した高温の空気と気化蒸発する湿気を含んだ空気と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。

本発明に係る除湿ロータの実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係わる除湿ロータの実施形態の概略を示す斜視図、図２は図１の除湿ロータの縦断断面図である。図３は図１の除湿ロータの実施形態の原理を概略説明図、図４は図３の要部を説明する断面図である。図５は本発明のデシカント空調装置の実施形態の概略説明図である。
図６は他の実施形態のデシカント空調装置の概略説明図である。図７は従来のデシカント空調装置を示す説明図である。

本発明の除湿ロータは、図１または図２に示すように、多数の貫通孔２ａを有する外周壁２と同じく多数の貫通孔３ａを有する内周壁３とドーナツ型円筒１に形成し、この外周壁２と内周壁３との間に平行板状または同心円状に多数の隔壁４を所定の間隔で軸線に平行または同心円状に設けて空気通路Ａを形成し、外気側の流入口から吸気された空気が除湿ロータ１の片側（図１右側）を通過して排出される。このドーナツ型円筒１は回転可能に設けてある。

これら隔壁４間に内周壁３から外周壁２に向かって放射状に隔壁５を多数配列して空気通路Ｂを形成し、内周壁３の貫通孔３ａから流入した空気が外周壁２の貫通孔２ａから排気するように形成してある。この内周壁２の片方側は閉塞され遮断されている。この外周壁３と内周壁２とからなるドーナツ型円筒１は回転可能なように形成してある。
このドーナツ型円筒１の内部構造は図３または図４に示すように空気通路Ａを形成する隔壁４，４と空気通路Ｂを形成する隔壁５，５とは交互に交差するように配列してある。空気通路Ａには水分を吸収し易い吸水物質が充填されていてもよい。空気通路Ｂには低い温度の空気を通過させる。
この内周壁３の内周面に密接して固定部材である固定筒６が配置してあり、この固定筒６の半円周壁（図２の下半分側）には多数の通気孔６ａが穿ってある。また、この固定筒６に代えて内周壁３内に開口部を分割する固定部材として仕切板を内周壁３の内面に密接して配置して分割して固定する。この分割された開口部の一方、例えば、図２に示すように下側にのみ湿気を含んだ空気を供給する。

隔壁４または隔壁５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４の一方の側には空気通路Ａである通路が形成されており、他方の側には水分を吸収し易い不織布等の吸水性物質が交互に配置され、前記空気通路Ａに直交する空気通路Ｂである排気路を形成している。
この空気通路Ｂに送気する温度の低い空気として、湿気（水）を含んだ２０〜３０℃の空気、また、特開２００４−１１６８５６号公報に記載されるような多段式間接気化冷却装置による冷気を送ることもできる。

このように構成される本発明の除湿ロータを説明する。
図面に示すドーナツ型円筒１の除湿ロータは、図１に示すように、内周壁３に密接する固定部材の円筒６内に温度の低い空気、冷気を手前側から吹き込むと同時に外気（または還気）の吸気口となっており、この外気が除湿ロータ１の吸水剤を配置した空気通路Ｂを通って空気通路Ｂの冷気と熱交換されて乾燥され高温の乾いた空気が外周壁２か排出される。
そして、除湿ロータのドーナツ型円筒１の吸入側の反対側が吐出側となっており、この除湿ロータで温度が上げられた乾燥空気が吐出側に排気されるようになっている。

さらに、この除湿ロータの図２における上側には、外気（室内）の温熱（再生）コイル７を通過した空気が空気通路Ａを通過して吸水物質を再生してファン８により排気される。
従って、空気通路Ａを通る高温の乾燥した空気と空気通路Ｂを通過して排出する方向は、互いに直交する方向となっており、この隔壁４に接触して空気通路Ａを通過する高温の乾燥した空気が排気されるようになっている。

このように構成された除湿ロータおよびその除湿ロータを備えたデシカント装置は、除湿ロータの図２下側の空気通路Ａを通過した高温（６０°Ｃ）の乾いた空気（絶対湿度８ｇ／Ｋｇ）が通り、排気される。空気通路Ｂの冷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隔壁４が熱せられ、空気通路Ｂを通過して排出される。

さらに、除湿ロータは冷却効果を高めるために、図３または図４に示すように、空気通路Ａと空気通路Ｂの間の隔壁２に複数の通気孔２ａが形成されており、乾燥した空気の一部（２５〜３０％程度）を空気通路Ｂに導入されるようになっている。そのため、空気通路Ａの乾燥した高温の除湿空気は、直接湿った吸水性物質に当たるので、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。また、この状態においても空気通路Ａ内の乾燥した空気は、その湿度（潜熱）は下がらずそのままの状態が保たれる。温度が上がらず充分な除湿が可能となる。

つぎに、上述した除湿ロータおよびその除湿ロータを備えたデシカント空調装置を、図５を参照して説明する。図５においてデシカント空調装置は、給気送風機１１により吸気口から導入された外気を除湿ロータ１０にて乾燥し、高温化された空気を前述した室内（または外気）からの還気はフィルタを通過して再生コイル７に導入され、除湿ロータ１０を通過させて排気送風機８により排気される。また、ボイラやマイクロガスタービンなどの廃熱を利用した温水を循環する温熱コイル７により加熱された空気を除湿ロータ１０に供給し、空気通路Ａの吸水性物質を再生し、この排気を排気送風機８により排気口より排気する。

このように構成されたデシカント空調装置は、除湿ロータおよびその除湿ロータを備えたデシカント装置を備えたことで飛躍的に冷却を向上することができ、しかも様々な汎用空調機器に使用することができるのでその用途が飛躍的に拡大するものである。また、このデシカント空調装置は、複雑な機構ユニットを追加する必要がないのでコスト的にも安価となり、熱エネルギーを有効に使用することから熱エネルギーの節約もできる。

本発明の除湿ロータを備えたデシカント空調装置の他の実施形態を図６に示す。この場合の除湿ロータ１０に供給する冷気として間接型気化装置の冷気を供給するようにしてある。

本発明に係わる除湿ロータの実施の形態を示す概略斜視図である。図１の除湿ロータの断面図である。（Ａ）縦断正面図（Ｂ）縦断側面図である。図１の除湿ロータの内部構造を説明する斜視図である。図３の概略説明の縦断側面図である。本発明の除湿ロータおよびその除湿ロータを備えたデシカント空調装置の構成を示すブロック図である。本発明のデシカント空調装置の他の実施形態の概略説明図である。従来のデシカント空調装置を示す説明図である。

符号の説明

１ドーナツ型円筒
２外周壁
２ａ貫通孔
３内周壁
４隔壁
５隔壁
６固定筒
７温熱（再生）コイル
８排気ファン
１０除湿ロータ
１１給気送風機

Claims

外周壁と内周壁の間に多数の隔壁により互いに隔絶され、片側から反対側へ吹き抜ける空気通路Ａが複数設けられてなる回転可能なドーナツ型円筒を形成し、このドーナツ型円筒を形成する外周壁および内周壁には多数の貫通孔が穿設され、
前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａは回転軸に対して平行または同心円状に配列した隔壁によって形成され、この隔壁には複数の通気孔が穿ってあり、
他方、前記空気通路Ａと異なる方向に空気が通過するように前記ドーナツ型円筒の中心から外方に向かって平行または放射状に多数配列した隔壁によって空気通路Ｂを形成し、この空気通路Ｂは前記内周壁の貫通孔と前記外周壁の貫通孔とが連通してなり、
半円周壁に多数の貫通孔を穿設し、片側側面を閉塞してなる固定部材を前記ドーナツ型円筒の前記内周壁内に嵌合配設し、
前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａの吸気口から流入した空気は回転軸に平行に吹き抜け排気されるとともに前記内周壁の前記固定部材の側面開口部から流入した空気は、前記内周壁の半周壁の貫通孔から空気通路Ｂを経て外周壁の貫通孔から排出され、前記空気通路Ａを通過する空気は前記吸気口の反対側に除湿され乾燥されて排気されることを特徴とする除湿ロータ。
外周壁と内周壁の間に多数の隔壁により互いに隔絶され、片側から反対側へ吹き抜ける空気通路Ａが複数設けられてなる回転可能なドーナツ型円筒を形成し、このドーナツ型円筒を形成する外周壁および内周壁には多数の貫通孔が穿設され、
前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａは回転軸に対して平行または同心円状に配列した隔壁によって形成され、この隔壁には複数の通気孔が穿ってあり、
他方、前記空気通路Ａと異なる方向に空気が通過するように前記ドーナツ型円筒の中心から外方に向かって平行または放射状に多数配列した隔壁によって空気通路Ｂを形成し、この空気通路Ｂは前記内周壁の貫通孔と前記外周壁の貫通孔とが連通してなり、
半円周壁に多数の貫通孔を穿設し、片側側面を閉塞してなる固定筒を前記ドーナツ型円筒の前記内周壁内に嵌合配設し、
前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａの吸気口から流入した空気は回転軸に平行に吹き抜け排気されるとともに前記内周壁の前記固定部材の側面開口部から流入した空気は、前記内周壁の半周壁の貫通孔から空気通路Ｂを経て外周壁の貫通孔から排出され、前記空気通路Ａを通過する空気は前記吸気口の反対側に除湿され乾燥されて排気されることを特徴とする除湿ロータ。
外気を導入する導入部と、外気または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導入部と前記排気通路に跨がって配置し、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を適温、低湿度にすると共に室内からの排気通路を含む再生外気を高温、中湿度にして室内側に配置し、排気部の排気通路に設けた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ようにしたデシカント空調装置において、
前記除湿ロータとして、外周壁と内周壁の間に多数の隔壁により互いに隔絶され、片側から反対側へ吹き抜ける空気通路Ａが複数設けられてなる回転可能なドーナツ型円筒を形成し、このドーナツ型円筒を形成する外周壁および内周壁には多数の貫通孔が穿設され、前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａは回転軸に対して平行または同心円状に配列した隔壁によって形成され、この隔壁には複数の通気孔が穿ってあり、他方、前記空気通路Ａと異なる方向に空気が通過するように前記ドーナツ型円筒の中心から外方に向かって平行または放射状に多数配列した隔壁によって空気通路Ｂを形成し、この空気通路Ｂは前記内周壁の貫通孔と前記外周壁の貫通孔とが連通してなり、半円周壁に多数の貫通孔を穿設し、片側側面を閉塞してなる固定部材を前記ドーナツ型円筒の前記内周壁内に嵌合配設し、前記ドーナツ型円筒の前記空気通路Ａの吸気口から流入した空気は回転軸に平行に吹き抜け排気されるとともに前記内周壁の前記固定部材の側面開口部から流入した空気は、前記内周壁の半周壁の貫通孔から空気通路Ｂを経て外周壁の貫通孔から排出され、前記空気通路Ａを通過する空気は前記吸気口の反対側に除湿され乾燥されて排気する除湿ロータを配置してなることを特徴とするデシカント空調装置。
前記内周壁に内接して固定部材である固定筒を配置し、この固定筒の半円部周壁のみ空気抜け用の多数の開孔を穿設し、
前記空気通路Ａに流入した空気は回転軸に平行に吹き抜け排気されるとともに前記固定筒の開口部から流入した冷気は、前記開孔部から空気通路Ｂを経て外周壁の貫通孔から排出され、この空気通路Ｂを通過する冷気により除湿されて空気通路Ａからの空気は室内側に排気され、他方、室内から温められた処理気体は前記除湿ロータの外部からの冷気が進入しない除湿ロータの再生側の空気通路Ａを通過して排気されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の除湿ロータを備えたデシカント空調装置。
複数の前記空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路Ａは乾燥した空気を導入し、冷却して排気する供給通路となし、この空気通路Ａと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Ｂには外部に配置した冷気発生装置からの通過する冷気の水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記空気通路Ａを形成する隔壁には複数の通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の除湿ロータを備えたデシカント空調装置。