JP2007255780A - Desiccant air conditioning system utilizing solar energy - Google Patents

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Inventor
Kenichi Konno
賢一 今野
Original Assignee
Earth Clean Tohoku:Kk
株式会社アースクリーン東北
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    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a desiccant air conditioning system with power saving energy, preventing environmental pollution by circulating hot water produced by solar energy. <P>SOLUTION: In this desiccant air conditioning system, an inlet part 2 having an inlet passage for introducing outside air and dehumidifying it and an exhaust part 3 having an exhaust passage for heating the outside air and discharging it as regenerated outside air to the outside are formed by providing a partition 4, a dehumidifying rotor 7 for dehumidifying the outside air passing the inlet passage side and regenerating a dehumidifier by the outside air passing the exhaust passage side is disposed extending over the inlet passage and the exhaust passage, a multi-stage indirect type vaporizing and cooling device 8 having a function of adjusting high-temperature/dried outside air passed through the dehumidifying rotor on the inlet passage side to the moderate temperature and low humidity is disposed in the inlet passage to supply the moderate temperature and low humidity air to the interior, on the other hand, the outside air sucked in the exhaust passage or return air from the interior of the room is passed through a warming coil 7 which circulates hot water or hot air heated by a sensible heat rotor or solar energy, and the heated outside air is discharged to the outside of the apparatus through the dehumidifying rotor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、空調システム等に用いる水の気化熱を利用し、太陽熱を利用した環境汚染の少ないエネルギーの省力化に優れた太陽熱利用のデシカント空調システムに関する。   The present invention relates to a desiccant air-conditioning system using solar heat that uses the heat of vaporization of water used in an air-conditioning system or the like and is excellent in labor saving of energy with less environmental pollution using solar heat.
近年、炭酸ガスの排出量の削減を求められるとともに脱フロンの空調システムが求められ、ボイラー、ガスタービン等の廃熱をエネルギー源とする空調システムにデシカント空調システムがある。このデシカント空調システムは、除湿ロータと顕熱交換ロータの2つのロータを備えている。除湿ロータは回転面に除湿剤を充填し、顕熱交換ロータ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。
太陽熱を利用した空調装置は特開昭57−124637号公報(特許文献1)などに記載されるように一般に知られている。しかし、このような空調装置においては太陽熱利用の温水を全熱交換器に循環して、加湿器などを必要としていた。
In recent years, there has been a demand for a reduction in carbon dioxide emissions, and an air-conditioning system for removing chlorofluorocarbon has been demanded. There is a desiccant air-conditioning system as an air-conditioning system using waste heat as an energy source such as a boiler and a gas turbine. This desiccant air conditioning system includes two rotors, a dehumidification rotor and a sensible heat exchange rotor. The dehumidification rotor is a rotary heat exchanger in which a rotating surface is filled with a dehumidifying agent, and the sensible heat exchange rotor is a rotary heat exchanger that incorporates a material having good heat conductivity.
An air conditioner using solar heat is generally known as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-124737 (Patent Document 1). However, in such an air conditioner, hot water using solar heat is circulated to the total heat exchanger and a humidifier or the like is required.
また、除湿ロータの吸湿剤の再利用のための熱風を得るために温熱コイルが使用されている。しかし加湿冷却による吸収熱量と吸湿剤の再生エネルギーとの割合である成績係数が低い欠点があった。其のため太陽熱装置が大掛かりになっている。しかし、従来の太陽熱利用の場合は、太陽エネルギーの変動が大きく、そのために大きな蓄熱槽を必要とし、更に、定常運転が困難であるためにほとんど利用されていない。特に、除湿空気の冷却が充分でなく、温度が下がっても湿度が上がるという問題があった。
また、デシカント装置の顕熱ロータを使用せず、除湿ロータにおいて除湿され乾燥した外気を室温度までに冷却する装置として脱フロン装置として多段式間接型気化冷却装置が用いられる。
この多段式間接型気化冷却装置の冷却方式としては圧縮器(コンプレッサー)を用いて冷媒ガスを圧縮する方式が一般的である。しかし、コンプレッサーの中を通過する液状冷媒ガスの温度が低ければ低いほど、又は気体状冷媒ガスの圧力が低いほど、コンプレッサーの負荷は減る傾向にある。コンプレッサーを動かす為の動力エネルギーが減少するのが一般的である。しかし、水の場合は空気を冷却するのに湿球温度までしか蒸発(気化)冷却しかできなかった。また使用する水を大量に利用することになり、水資源の問題ともなっている。
Further, a heating coil is used to obtain hot air for reusing the moisture absorbent of the dehumidifying rotor. However, there is a drawback that the coefficient of performance, which is the ratio between the amount of heat absorbed by humidification cooling and the regeneration energy of the moisture absorbent, is low. For that reason, a solar heating device has become a major factor. However, in the case of the conventional solar heat utilization, the fluctuation of solar energy is large, so that a large heat storage tank is required, and furthermore, steady operation is difficult, so it is hardly utilized. In particular, there has been a problem that the humidity of the dehumidified air is not sufficiently cooled and the humidity increases even when the temperature is lowered.
In addition, a multistage indirect evaporative cooling device is used as a defluorocarbon device as a device that cools the outside air dehumidified and dried in the dehumidification rotor to the room temperature without using the sensible heat rotor of the desiccant device.
As a cooling method of the multistage indirect evaporative cooling device, a method of compressing refrigerant gas using a compressor is generally used. However, the lower the temperature of the liquid refrigerant gas passing through the compressor, or the lower the pressure of the gaseous refrigerant gas, the more the compressor load tends to decrease. Generally, the power energy for moving the compressor is reduced. However, in the case of water, only evaporative (vaporization) cooling was possible to cool the air to the wet bulb temperature. In addition, a large amount of water is used, which is a problem of water resources.
また、特開平11−132500号公報(特許文献2)に示すように、顕熱ロータ使用せずに、間接式気化蒸発器を使用する除湿空調装置が提案されている。この除湿空調装置は、除湿ロータにより、水分を吸収される処理空気(冷却空気)の経路と熱源によって加熱されたのち水分吸着のデシカント装置を通過してデシカント装置の中の水分を着脱して再生する再生空気(除湿乾燥空気)の経路と、処理空気と熱交換して処理空気を冷却する冷却空気の経路を有し、デシカント装置を処理空気と再生空気が交互に流通するようにした除湿空調装置において、処理空気と冷却空気とを熱交換させる熱交換器の冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して伝熱面を水分で濡らす手段を設けたもので、顕熱ロータを経由した処理空気をプレート式の直交流形熱交換器を使用して、冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して冷却するものである。このような装置においても顕熱ロータを必要としていた。 Further, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-132500 (Patent Document 2), a dehumidifying air conditioner that uses an indirect vaporizer without using a sensible heat rotor has been proposed. This dehumidification air conditioner is heated by the process air (cooling air) path that absorbs moisture and the heat source by the dehumidification rotor, and then passes through the desiccant device for moisture adsorption to attach and detach the moisture in the desiccant device. Dehumidifying air conditioning system that has a path for regenerating air (dehumidified dry air) to be cooled and a path for cooling air that cools the processing air by exchanging heat with the processing air so that the processing air and the regenerating air are circulated alternately in the desiccant device. In the apparatus, there is provided means for supplying liquid moisture to the heat transfer surface on the cooling air side of the heat exchanger that exchanges heat between the processing air and the cooling air to wet the heat transfer surface with moisture. The process air passed is cooled by supplying liquid moisture to the heat transfer surface on the cooling air side using a plate-type cross-flow heat exchanger. Even in such an apparatus, a sensible heat rotor is required.
特開昭57−124637号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 57-124737 特開平11−132500号公報第1頁First page of JP-A-11-132500 特開2001−91102号公報(図面)JP 2001-91102 A (drawings) 特公平1−21413号公報図面Japanese Patent Publication No. 1-2213 特許第2704244号公報図面Japanese Patent No. 2704244
例えば、両端に配置した冷媒ジャケット間に多数本の冷媒ガスを供給する供給管を架設し、この供給管の上方から冷却水を散水して冷媒ガスを冷却する多段式間接型気化冷却装置や蒸発式凝縮装置が知られている(特許文献2)。
また、集熱面を有する太陽熱集熱部で加熱された温水による空気を用いて吸着材を脱着乾燥させるとともに乾燥した吸着材に室内空気を通して除湿するソーラシステムが知られている(特許文献5)。この装置は大きな熱交換器を必要とし、この熱交換器によって温められた空気を集熱ボックスに還元するようにし、冷却された空気を室内に供給するものである。
For example, a multi-stage indirect evaporative cooling device or an evaporation system in which a supply pipe for supplying a large number of refrigerant gases is installed between refrigerant jackets arranged at both ends, and cooling water is sprayed from above the supply pipe to cool the refrigerant gas. A type condensing device is known (Patent Document 2).
Also, a solar system is known in which the adsorbent is desorbed and dried using air from warm water heated by a solar heat collector having a heat collecting surface, and the dried adsorbent is dehumidified through room air (Patent Document 5). . This apparatus requires a large heat exchanger, which reduces the air warmed by the heat exchanger to a heat collection box and supplies cooled air to the room.
上述した従来の間接型気化冷却装置においては、水を霧状にして伝熱面を水分で濡らす手段(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。また冷却水による冷却には充分な温度低下は望めなかった。例えば、日本の夏季では外気温度33℃、相対湿度60%とすると、湿球温度は26.42℃となるのでこの外気を使用した間接型気化冷却装置では26.42℃までしか冷却できなかった。この温度を下げなければコンプレッサーの負荷を更に減少させることができなかった。また、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。
特許文献4の空調装置は、吸湿性電解質を利用して再生用電源と電気的に接続した電極を必要とし、吸湿剤の再生に電力を必要とするものである(特許文献4)。また、特許文献5は室外に大きな熱交換器を必要とするもので、簡易に家庭に設置できるものではなかった。
更に、水を霧状にして伝熱面を水分で濡らす手段(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。
In the conventional indirect vaporization cooling apparatus described above, there is a problem in that means for atomizing water to wet the heat transfer surface with water (atomizer apparatus) is required, which requires equipment costs. Also, a sufficient temperature drop for cooling with cooling water could not be expected. For example, in the Japanese summer, when the outside air temperature is 33 ° C. and the relative humidity is 60%, the wet bulb temperature is 26.42 ° C. Therefore, the indirect evaporative cooling device using this outside air can only cool to 26.42 ° C. . Without reducing this temperature, the compressor load could not be further reduced. Moreover, in order to always spray mist-like water, a considerable amount of water was required, and there was also a problem that the running cost was high.
The air conditioner of Patent Document 4 requires an electrode that is electrically connected to a regeneration power source using a hygroscopic electrolyte, and requires electric power to regenerate the moisture absorbent (Patent Document 4). Further, Patent Document 5 requires a large heat exchanger outside the room and cannot be easily installed at home.
Furthermore, there is a problem that a means for atomizing the heat transfer surface with water (atomizer device) is required and the equipment cost is increased.
In addition, since the atomizer device always sprays mist-like water, a considerable amount of water is required, which increases the running cost.
そこで、この問題を解決する手段として、このデシカント空調装置は、除湿ロータにより、水分を吸収する処理空気(冷却空気)の経路と熱源によって加熱された後、水分吸着のデシカント部を通過してデシカント部の中の水分を着脱して再生する再生空気(除湿乾燥空気)の経路と、デシカント部通過後の処理空気と熱交換して処理空気を冷却する冷却空気の経路を有し、デシカント部において処理空気と再生空気が交互に流通するようにした空調装置において、処理空気と冷却空気とを熱交換させる熱交換器の冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して伝熱面を水分で濡らす手段を設けたもので、顕熱ロータを経由した処理空気をプレート式の直交流熱交換器を使用して、冷却空気側の伝熱面に液状の水分を供給して冷却するものである。   Therefore, as a means for solving this problem, the desiccant air conditioner is heated by a dehumidification rotor by a process air (cooling air) path that absorbs moisture and a heat source, and then passes through a desiccant part for moisture adsorption. In the desiccant section, there is a path for regenerating air (dehumidified and dried air) that attaches and detaches moisture in the section, and a path for cooling air that cools the processing air by exchanging heat with the processing air that has passed through the desiccant section. In an air conditioner in which treated air and regenerated air flow alternately, liquid moisture is supplied to the heat transfer surface on the cooling air side of the heat exchanger that exchanges heat between the processed air and the cooling air to Provided with means to wet with water, cooling the processing air passing through the sensible heat rotor by supplying liquid moisture to the heat transfer surface on the cooling air side using a plate-type cross flow heat exchanger In .
本発明は、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太陽熱の利用によるソーラシステムを利用し、炭酸ガスの発生を抑制したデシカント空調装置を提供するものである。
本発明の課題は、脱フロンの冷却能力に優れ、低温再生が可能なデシカント空調システムを提供することである。
The present invention provides a desiccant air conditioner that suppresses the generation of carbon dioxide gas by using a solar system using solar heat that has excellent cooling capacity and is inexpensive in equipment cost and running cost.
The subject of this invention is providing the desiccant air-conditioning system which is excellent in the cooling capacity of a de-fluorocarbon, and can reproduce | regenerate at low temperature.
本発明の前記課題を達成するために本発明におけるデシカント空調システムは、外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気される太陽熱利用のデシカント空調システムである。   In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, a desiccant air conditioning system according to the present invention includes an introduction part having an introduction passage for introducing and dehumidifying outside air, and an exhaust part having an exhaust passage for warming the outside air and discharging it to the outside as regenerated outside air. A dehumidification rotor that dehumidifies outside air that passes through the introduction passage side and regenerates a dehumidifying agent by outside air that passes through the exhaust passage side is disposed across the introduction passage and the exhaust passage. A multi-stage indirect evaporative cooling device having a function of bringing the high-temperature and dry outside air that has passed through the dehumidification rotor on the introduction passage side to an appropriate temperature and low humidity is disposed in the introduction passage so that the temperature and humidity are adjusted to an appropriate temperature. On the other hand, a heating coil that circulates warm water or warm air warmed by the sensible heat rotor and / or solar heat from outside air sucked in the exhaust passage or return air from the room This is a desiccant air-conditioning system using solar heat in which this warmed outside air is exhausted to the outside of the apparatus via a dehumidifying rotor.
また、前記課題は、外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気されるデシカント空調システムにおいて、前記多段式気化冷却装置が、筐体内に隔壁により互いに隔絶された空気通路を多段に配設し、隣接する空気通路の空気の流れる方向を交互に異なる方向に配列し、一方の空気通路A内には吸水性物質を配置し、他方の空気通路B内には流入口と排出口を備えた供給管を配置し、この供給管の流入口から冷媒体を流入して排出口から排出し、前記空気通路Bに送入した乾燥空気を前記空気通路A内に送入して筐体外に排気し、供給管内の冷媒体を冷却する多段式間接型気化冷却装置を備えたデシカント空調装置によって達成できる。 Further, the problem is that an introduction part having an introduction passage for introducing and dehumidifying outside air and an exhaust part having an exhaust passage for warming the outside air and exhausting it as regeneration outside air are provided with a partition wall, and the introduction passage side A dehumidification rotor that dehumidifies the outside air passing through the exhaust passage and regenerates the dehumidifying agent by the outside air passing through the exhaust passage side is disposed across the introduction passage and the exhaust passage, and passes through the dehumidification rotor on the introduction passage side. A multi-stage indirect evaporative cooling device that has the function of bringing the high temperature and dry outside air to a suitable temperature and low humidity is arranged in this introduction passage and supplied to the room at a suitable temperature and humidity, while being sucked in the exhaust passage. The outside air or the return air from the room is passed through a sensible heat rotor and / or a heating coil that circulates hot water or hot air heated by solar heat, and the heated outside air passes through the dehumidifying rotor. In the desiccant air-conditioning system exhausted to the outside, the multistage evaporative cooling device has multiple air passages separated from each other by partition walls in the housing, and the directions in which the air flows in the adjacent air passages are alternately different. In the one air passage A, a water-absorbing substance is arranged, and in the other air passage B, a supply pipe having an inlet and an outlet is arranged, and a refrigerant body is provided from the inlet of the supply pipe. Is discharged from the discharge port, the dry air sent into the air passage B is sent into the air passage A, exhausted out of the casing, and the refrigerant body in the supply pipe is cooled. This can be achieved by a desiccant air conditioner equipped with a cooling device.
本発明の前記課題は、外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する再生外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する直交型熱交換器または多段式間接型熱交換部を配置し、他方、前記排気通路を通過する外気または室内からの還気を太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気するようにした太陽熱を利用したデシカント空調装置によって達成できる。   The object of the present invention is to form an introduction part having an introduction passage for introducing and dehumidifying outside air and an exhaust part having an exhaust passage for warming the outside air and exhausting it outside as a partition wall, the introduction passage side A dehumidification rotor that dehumidifies the outside air that passes through the exhaust passage and regenerates the dehumidifying agent with the regenerated outside air that passes through the exhaust passage side, straddling the introduction passage and the exhaust passage, and the dehumidification rotor on the introduction passage side An orthogonal heat exchanger or a multi-stage indirect heat exchange unit that has the function of bringing the high temperature and dry outside air that passed through to an appropriate temperature and low humidity is arranged, while the outside air that passes through the exhaust passage or the return air from the room Desiccant air conditioner using solar heat that passes through a heating coil that circulates warm water or warm air heated by solar heat and exhausts the warmed outside air to the outside of the device via a dehumidification rotor. It can be achieved by.
本発明の前記課題は、前記多段式間接型気化冷却装置が、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路は乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Bと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Aには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は水槽部の水に浸され、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構成である太陽熱利用のデシカント空調システムによって達成できる。 The subject of the present invention is that the multistage indirect evaporative cooling device forms a plurality of air passages separated from each other by a partition wall in parallel layers, and one air passage introduces and cools dry air. A water-absorbing substance that easily absorbs moisture is arranged in the other adjacent air passage A formed in a direction perpendicular to the air passage B, and the water-absorbing substance is contained in the water in the water tank section. It can be achieved by a desiccant air-conditioning system using solar heat, which has a structure in which a plurality of air holes are formed in the partition wall that is immersed and forms the air passage A.
本発明の前記課題は、前記多段式間接型気化冷却装置が前記直交型熱交換器であり、この直交型熱交換器が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、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、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Bに乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Bと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Aには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸さているものである太陽熱利用のデシカント空調装置によって達成できる。 The subject of the present invention is that the multi-stage indirect evaporative cooling device is the orthogonal heat exchanger, and the orthogonal heat exchanger is provided with a plurality of air passages separated from each other by partition walls; A water tank part that is disposed in the vicinity of the heat exchange part and stores water, and forms a plurality of the air passages in parallel layers, introduces dry air into one air passage B, and cools it. A water-absorbing substance that easily absorbs moisture is disposed in the other adjacent air passage A formed in a direction perpendicular to the air passage B, and the water-absorbing substance is disposed in the water tank portion. This can be achieved by a desiccant air conditioner using solar heat that is immersed in water.
このように構成されたデシカント空調システムは、太陽熱を利用したソーラなどを利用するのでボイラーなどによる加熱した湯水を使用することがないから環境汚染を防止できる。特に、夜間の電力を利用して貯湯タンクに高温度の湯を貯蔵することによって、雨天にも利用することができる。更に、低温再生デシカントロータを使用するからエネルギー効率が優れている。 Since the desiccant air-conditioning system configured as described above uses a solar-powered solar or the like, it does not use hot water heated by a boiler or the like, thereby preventing environmental pollution. In particular, it can be used in rainy weather by storing hot water in a hot water storage tank using electric power at night. Furthermore, energy efficiency is excellent because a low temperature regenerated desiccant rotor is used.
このように構成された本発明のデシカント空調システムにおいて、多段式間接型気化冷却装置、直交型熱交換器を備えているので、少ない伝熱面積で飛躍的に大きな冷却能力を発揮することができ、省コストでコンパクトに形成することが可能となる。   In the desiccant air-conditioning system of the present invention configured as described above, the multistage indirect evaporative cooling device and the orthogonal heat exchanger are provided, so that a large cooling capacity can be exhibited with a small heat transfer area. Thus, it is possible to form a compact at a low cost.
以上説明したように、本発明に係わるデシカント空調システムは、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構成され、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吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸され、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デシカント空調装置として廉価に製造することができる。脱フロンガスの冷却装置によって充分なる空調効果が得られる。   As described above, the desiccant air conditioning system according to the present invention includes a heat exchange part provided with a plurality of air passages that are isolated from each other by a partition wall, and a water tank part that is disposed below the heat exchange part and stores water. One adjacent air passage is a dry air passage, and the other adjacent air passage is provided with a water-absorbing substance that easily absorbs moisture, and the water-absorbing substance is water in the water tank section. As a result, a plurality of holes are perforated in the partition wall of the passage, so that dry high-temperature air necessary for cooling is manifested by a vaporization phenomenon without direct contact with air containing moisture that evaporates. Since only heat is efficiently taken away, it can be manufactured inexpensively as a desiccant air conditioner. A sufficient air-conditioning effect can be obtained by the defluorinated gas cooling device.
本発明に係る太陽熱利用のデシカント空調システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る太陽熱利用のデシカント空調システムの1つの実施の形態を示す概略説明図である。図2は本発明のデシカント空調システムに使用する太陽熱温水システムの1実施形態の概略説明図、図3は本発明デシカント空調装置に使用する多段式間接型気化冷却装置の1実施の形態を示す斜視図、図4は図3の多段式間接型気化冷却装置の熱交換部の要部説明図である。図5は図4の縦断説明図、図6は本発明デシカント空調装置の第2の実施形態を示す概略説明図。図7は本発明デシカント空調装置の第3の実施形態を示す概略説明図である。
An embodiment of a desiccant air-conditioning system using solar heat according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a desiccant air-conditioning system using solar heat according to the present invention. FIG. 2 is a schematic explanatory view of one embodiment of a solar hot water system used in the desiccant air conditioning system of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view showing one embodiment of the multistage indirect evaporative cooling device used in the desiccant air conditioner of the present invention. FIGS. 4A and 4B are explanatory views of the main part of the heat exchange part of the multistage indirect evaporative cooling device of FIG. FIG. 5 is a longitudinal explanatory view of FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic explanatory view showing a second embodiment of the desiccant air conditioner of the present invention. FIG. 7 is a schematic explanatory view showing a third embodiment of the desiccant air conditioner of the present invention.
本発明の太陽熱利用のデシカント空調システムについて説明する。
図1に示されるようなデシカント空調システムは、給気送風機6により給気口から導入された外気をフィルタ5を通過させて除湿ロータ7に供給し、この除湿ロータ7にて乾燥し、高温化された空気を多段式間接型気化冷却装置8にて冷却し室内側に給気する。この室内からの還気または再生外気が、フィルタ12を通過して排気送風機10によって排気通路3に導入され、温熱コイル11を経由して除湿ロータ7を通過させ、外部に排気する。
除湿ロータ7に供給される再生外気を加熱する前記温熱コイル11は太陽熱を利用した温水器による加熱した温水を循環させるものである。この場合、太陽熱によって温められた温風を循環させてもよい。
この温熱コイル11により加熱された空気を除湿ロータ7に吸引され、除湿剤が再生されるとともに除湿ロータ7を通過する還気(外気)が冷却されて排気送風機10により排気口より排気される。
The desiccant air conditioning system using solar heat of the present invention will be described.
In the desiccant air conditioning system as shown in FIG. 1, the outside air introduced from the air supply port by the air supply blower 6 passes through the filter 5 and is supplied to the dehumidification rotor 7, which is dried by the dehumidification rotor 7. The air thus cooled is cooled by the multistage indirect evaporative cooling device 8 and supplied to the indoor side. The return air or the regenerated outside air from the room passes through the filter 12, is introduced into the exhaust passage 3 by the exhaust blower 10, passes through the dehumidification rotor 7 via the thermal coil 11, and is exhausted to the outside.
The said heating coil 11 which heats the reproduction | regeneration external air supplied to the dehumidification rotor 7 circulates the warm water heated with the water heater using a solar heat. In this case, warm air heated by solar heat may be circulated.
The air heated by the heating coil 11 is sucked into the dehumidifying rotor 7 to regenerate the dehumidifying agent, and the return air (outside air) passing through the dehumidifying rotor 7 is cooled and exhausted from the exhaust port by the exhaust blower 10.
図6に示す題2の実施形態のデシカント空調装置は、導入通路側で除湿ロータ7を通過した乾燥した給気を適温、適湿にする顕熱ロータ9を配置し、更に、多段式間接型気化冷却装置8を配置してあり、その他の構成は図1と全く同一である。暖房用コイル13の熱源は太陽熱温水器より供給されるようになっている。
この場合は、室内からの還気がフィルタ12を通して排気通路に吸引されて、顕熱ロータ9において冷却され、この外気は温熱コイル11により加熱され除湿ロータ7を経由し、除湿剤を再生し、排気送風機10によって排気口より排気される。
The desiccant air conditioner of the second embodiment shown in FIG. 6 is provided with a sensible heat rotor 9 that makes the dried supply air that has passed through the dehumidification rotor 7 at the introduction passage side suitable temperature and humidity, and further, a multistage indirect type. The evaporative cooling device 8 is arranged, and other configurations are the same as those in FIG. The heat source of the heating coil 13 is supplied from a solar water heater.
In this case, the return air from the room is sucked into the exhaust passage through the filter 12 and cooled in the sensible heat rotor 9, and this outside air is heated by the heating coil 11 and passes through the dehumidification rotor 7 to regenerate the dehumidifier, The exhaust blower 10 exhausts air from the exhaust port.
本発明に使用する太陽熱エネルギーによって加温する太陽熱温水(温風)器は一般的に屋上や屋根に設置される太陽熱を集める集熱パネル31を配置したものである。この集熱パネル31によって加熱された温水を一時貯湯する貯湯タンク32とこの貯湯タンク32から温熱コイル(暖房用温熱コイル)に供給される温水の温度が低いときに供給する温水は夜間電力利用温水器33によって得られる貯湯タンク34から供給する。この場合は、切換弁35によって切り換える。この夜間電力利用温水器33は燃料電池の廃熱を利用することもできる。
このような太陽熱温水器に代えて空気自体を太陽熱で加熱する太陽熱温風発生器を使用して、この温風を直接温熱コイルに循環するようにしてもよい。
A solar hot water (warm air) device that is heated by solar thermal energy used in the present invention is generally provided with a heat collecting panel 31 that collects solar heat installed on a rooftop or roof. Hot water storage tank 32 that temporarily stores hot water heated by the heat collecting panel 31 and hot water supplied from the hot water storage tank 32 to a heating coil (heating heating coil) is a hot water using night electricity. It is supplied from a hot water storage tank 34 obtained by the vessel 33. In this case, switching is performed by the switching valve 35. The nighttime power utilization water heater 33 can also utilize the waste heat of the fuel cell.
Instead of such a solar water heater, a solar hot air generator that heats the air itself with solar heat may be used to circulate the hot air directly to the heating coil.
例えば、太陽熱温水器として図2に示されるようなものが使用できる。集熱パネル31は格子状に区画された多数の湯室36から形成されている。湯室36の夫々に吸水口及び排水口を設け、個々の吸水口及び排水口を連通して一本の吸水管37及び排水管38に連結してある。この集熱パネル31は集熱するためにセラミック板材で形成され、表面は透明なガラス板などで形成し、保温性能を高めるために内部を真空にして二重にしてある。このような集熱パネル31を南側に向けて勾配を設けて傾斜させて設置し、下端側に吸水口を設け、上端に排水口を設けて配置すると温められて温水は、上端の排水口から排水管を経由して貯湯タンク32に集湯され、効率的に温水が得られる。このようにして得られた温水は、デシカント空調装置1の温熱コイル11に供給される。     For example, a solar water heater as shown in FIG. 2 can be used. The heat collection panel 31 is formed from a number of hot water chambers 36 partitioned in a lattice pattern. A water inlet and a drain outlet are provided in each of the hot water chambers 36, and the individual water inlets and drain outlets are connected to a single water inlet pipe 37 and drain pipe 38. The heat collecting panel 31 is formed of a ceramic plate material for collecting heat, the surface is formed of a transparent glass plate or the like, and the inside is doubled by vacuuming in order to improve heat retaining performance. Such a heat collecting panel 31 is installed with an inclination toward the south side, and is provided with a water inlet at the lower end side and a drain outlet at the upper end. Hot water is collected in the hot water storage tank 32 via the drain pipe, and hot water is efficiently obtained. The hot water thus obtained is supplied to the heating coil 11 of the desiccant air conditioner 1.
また、特開2006−10297号公報に記載されるような太陽熱収集装置を利用して熱媒体を加熱する。この太陽熱収集装置は、塩化ビニールなどの合成樹脂性層の内面にグラスウール、ロックウールなどの断熱材を使用し、この内面に反射板としてアルミニウムシートなどを張り巡らせたものでも良い。この断熱性箱体の上面に太陽光透過性素材で形成された太陽光透過窓が設けられ、水、空気のような熱媒体が前記箱体の一方方向から導入され、他方から吐出するようにされ、この箱体内に熱伝導率が高い可撓性の線状体または帯状体からなる吸熱部材又は熱伝導率の高い粒状体からなる吸熱部材が箱体内で流通可能な空隙を有して充填されている。この吸熱部材としては、銅、アルミニウム、真鍮が利用できる。   Further, the heat medium is heated using a solar heat collecting apparatus as described in JP-A-2006-10297. This solar heat collecting apparatus may be one in which a heat insulating material such as glass wool or rock wool is used on the inner surface of a synthetic resinous layer such as vinyl chloride, and an aluminum sheet or the like is stretched as a reflector on the inner surface. A sunlight transmitting window formed of a sunlight transmitting material is provided on the upper surface of the heat insulating box, and a heat medium such as water and air is introduced from one direction of the box and discharged from the other. In this box, a heat-absorbing member made of a flexible linear body or strip having a high thermal conductivity or a heat-absorbing member made of a granular material having a high thermal conductivity has a void that can be circulated in the box. Has been. Copper, aluminum, and brass can be used as the heat absorbing member.
このような太陽温水(温風)器が充分に働かない曇り空のときや、夜間においては、以下のような方法で温水を供給することができる。
例えば、切換弁35によって切換え、夜間の電力を利用して温水を作り、貯湯タンク34に保存する。また、太陽温水器の貯湯タンク32内に補助ヒータを入れて所定の温度に達しないときはヒータにより加温する。他の方法として燃料電池などの廃熱を利用するようにしてもよい。
In such a cloudy sky where the solar warm water (warm air) device does not work sufficiently, or at night, hot water can be supplied by the following method.
For example, switching is performed by the switching valve 35, hot water is made using nighttime power, and stored in the hot water storage tank 34. Further, when the auxiliary heater is placed in the hot water storage tank 32 of the solar water heater and does not reach a predetermined temperature, the heater is heated. As another method, waste heat from a fuel cell or the like may be used.
このような温熱コイル11によって温められた温風を除湿ロータ7に吹き付けることにより、除湿ロータ7の除湿剤が再生されるとき吸着熱を発生するので温められた空気が排気されることになる。この空気を暖房用に利用することができる(導入部における暖房用コイルに利用できる。)。   By blowing the warm air heated by the heating coil 11 to the dehumidifying rotor 7, heat of adsorption is generated when the dehumidifying agent of the dehumidifying rotor 7 is regenerated, so that the warmed air is exhausted. This air can be used for heating (it can be used for a heating coil in the introduction section).
本発明のデシカント空調装置に使用する多段式間接型気化冷却装置について説明する。
図3は多段式間接型気化冷却装置の実施例である。
上方に配置した熱交換部20と熱交換部20の下部に配設された水槽部21とから構成されている。熱交換部20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22をスタック状に設けたものである。この隔壁22の一方の側には空気通路Bである通路23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24が交互に配置され、前記通路23に直交する空気通路である排気路25を形成している。そしてこの吸水物質24は水槽部21の水に浸されている。
The multi-stage indirect evaporative cooling device used in the desiccant air conditioner of the present invention will be described.
FIG. 3 shows an embodiment of a multistage indirect evaporative cooling device.
The heat exchanging unit 20 is disposed above and a water tank unit 21 disposed below the heat exchanging unit 20. The heat exchanging unit 20 is provided with a plurality of partition walls 22 formed in a stack from a metal case made of aluminum or the like and made of a metal such as aluminum or copper having good thermal conductivity, plastic, or the like. A passage 23 that is an air passage B is formed on one side of the partition wall 22, and a water-absorbing substance 24 such as a nonwoven fabric that easily absorbs moisture is alternately arranged on the other side, and is orthogonal to the passage 23. An exhaust passage 25 that is an air passage is formed. The water absorbing material 24 is immersed in the water in the water tank section 21.
また、熱交換部20は、図4に示すように、手前側が外気(または還気)の吸入口となっており、除湿ロータ7を通った高温の乾いた空気が吸入される。そして、吸入口の反対側が吐出口となっており、この吐出口から吐出した空気を室内に供給する給気として利用する。この熱交換部20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20の上面には、排気路を通過する排気が排出する蒸発孔が形成されている。そして、この熱交換部20の下部には水槽部21が配置され、これに浸された吸水性物質24が熱交換部20に配置し、排気路25に空気を供給するための供給口が設けられている。   Further, as shown in FIG. 4, the heat exchange unit 20 has an intake port for outside air (or return air) on the front side, and high-temperature dry air that has passed through the dehumidifying rotor 7 is sucked therein. And the other side of the suction port is a discharge port, and the air discharged from this discharge port is used as the supply air to be supplied into the room. Air whose temperature has been lowered by the heat exchanging unit 20 is introduced into the room. Further, an evaporation hole through which exhaust gas passing through the exhaust passage is discharged is formed on the upper surface of the heat exchange unit 20. And the water tank part 21 is arrange | positioned in the lower part of this heat exchange part 20, The water absorption material 24 immersed in this is arrange | positioned in the heat exchange part 20, and the supply port for supplying air to the exhaust path 25 is provided. It has been.
排気送風機10により排気路に空気を供給する。従って、通路23を通る高温の乾燥した空気と排気路25を通る湿気を含んだ空気の方向は、互いに直交する方向となっており、排気路25を通過する排気によって隔壁22は冷却され、この隔壁22に接触して通路23を通過する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。 Air is supplied to the exhaust passage by the exhaust blower 10. Therefore, the directions of the hot dry air passing through the passage 23 and the air containing moisture passing through the exhaust passage 25 are orthogonal to each other, and the partition wall 22 is cooled by the exhaust passing through the exhaust passage 25, and this The high-temperature dry air that contacts the partition wall 22 and passes through the passage 23 is cooled efficiently.
熱交換部20の下部に配設された水槽部21は、水道水等の貯水タンクであり、図示しない給水パイプ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21の水に浸された吸水性物質24は、例えば、フェルト等の不織布から形成されており、水分を吸収し易いので、水槽部21の水は吸水性物質24の毛管現象により、常に上部の熱交換部20に配置した隔壁22の位置まで上昇し、排気路25内の吸水性物質24に達する。   A water tank unit 21 disposed at the lower part of the heat exchange unit 20 is a water storage tank for tap water or the like, supplied with tap water or the like by a water supply pipe (not shown), and the water surface is always kept at a constant level by a level sensor (not shown). It is supposed to be. The water-absorbing substance 24 immersed in the water in the water tank part 21 is formed of, for example, a nonwoven fabric such as felt and easily absorbs water. It always rises to the position of the partition wall 22 arranged in the upper heat exchange section 20 and reaches the water absorbing material 24 in the exhaust passage 25.
このように構成された多段式間接型気化冷却装置は、通路23には除湿ロータ7を経由した高温(65°C)の乾いた空気(絶対湿度8g/Kg)が通り、排気路25には、水分を含んだ空気が通ることとなる。そして排気路25を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁22を介して通路23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隔壁22が冷却され、通路23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。   In the multistage indirect evaporative cooling device configured as described above, high-temperature (65 ° C.) dry air (absolute humidity 8 g / Kg) passing through the dehumidifying rotor 7 passes through the passage 23, and the exhaust passage 25 passes through the exhaust passage 25. Air containing moisture will pass through. Then, the moist air containing moisture passing through the exhaust passage 25 is indirectly in contact with the air dried at a high temperature in the passage 23 through the thin partition wall 22, and the moist air containing moisture causes a vaporization phenomenon. Water evaporates. The heat of vaporization is taken away by this evaporation and vaporization phenomenon. By depriving of this heat of vaporization, the partition wall 22 is cooled, the air dried at a high temperature passing through the passage 23 is cooled, and the temperature (sensible heat) is lowered.
また、この状態においては、通路23の乾燥した空気は、排気路25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20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。   Further, in this state, the dry air in the passage 23 is not in direct contact with the humid air in the exhaust passage 25, so that the humidity (latent heat) is not lowered and is maintained as it is. Therefore, the high-temperature and dry air sucked into the heat exchanging unit 1 has its sensible heat lowered at the stage of passing through the heat exchanging unit 20 and can be set to 20 to 25 ° C. necessary for general air conditioning. it can.
さらに、熱交換部20は冷却効果を高めるために、図5に示すように、通路23と排気路25の間の隔壁22に複数の通気孔22aが形成されており、乾燥した空気の一部(25〜30%程度)を排気路25に導入されるようになっている。そのため、通路23の乾燥した高温の除湿乾燥空気は、直接湿った吸水性物質24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通路23内の乾燥した空気は、排気路25の湿った空気と直接触れることはないので、その湿度(潜熱)は下がらずそのままの状態が保たれる。   Further, in order to enhance the cooling effect, the heat exchange unit 20 has a plurality of vent holes 22a formed in the partition wall 22 between the passage 23 and the exhaust passage 25 as shown in FIG. (About 25 to 30%) is introduced into the exhaust passage 25. Therefore, since the high-temperature dehumidified dry air dried in the passage 23 directly hits the wet water-absorbing substance 24, the vaporization phenomenon can be further promoted to enhance the cooling effect. Even in this state, the dry air in the passage 23 does not come into direct contact with the humid air in the exhaust passage 25, so that the humidity (latent heat) does not decrease and the state is maintained as it is.
このように構成されたデシカント空調装置は、水のみを冷媒とする多段式間接型熱交換装置2を備えたことで飛躍的に冷却を向上することができ、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。   The desiccant air conditioner configured as described above can dramatically improve cooling by including the multi-stage indirect heat exchange device 2 using only water as a refrigerant, and the desiccant air conditioner has a complicated mechanism. Since it is not necessary to add a unit, the cost is low, and the thermal energy can be saved because the thermal energy is used effectively.
熱交換部20の下部に配設された水槽部21は、水道水等の貯水タンクであり、給水パイプ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21の水に浸された吸水性物質324は、例えば、織編物、フェルト、紙材等の不織布から形成されており、水分を吸収し易いので、水槽部21の水は吸水性物質24の毛管現象により、常に上部の熱交換部20に配置した隔壁22の位置まで上昇し、排気路内の吸水性物質24に達する。   The water tank unit 21 disposed below the heat exchanging unit 20 is a water storage tank for tap water, etc., so that tap water is supplied by a water supply pipe so that the water surface is always kept at a constant level by a level sensor (not shown). It has become. The water-absorbing substance 324 immersed in the water in the water tank unit 21 is formed of, for example, a non-woven fabric such as a woven or knitted fabric, felt, paper material, and the like, and easily absorbs moisture. Due to the capillary action of 24, it always rises to the position of the partition wall 22 arranged in the upper heat exchanging section 20 and reaches the water absorbing material 24 in the exhaust passage.
このように構成された多段式間接型気化冷却装置は、例えば、35℃の乾いた空気(絶対湿度20g/Kg)が通り、除湿ロータを通過した時点で5g/kg、と減湿されるとすると55℃になり、室内に供給できないからこの温度を25℃に下げる必要がある。そのため本発明の多段式間接型気化冷却装置を使用すると絶対湿度を上げることなく、空気の温度を下げることができる。
多段式間接型気化冷却装置では排気路には、水分を含んだ空気が通ることとなる。そして排気路を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁22を介して空気通路の乾燥した空気は供給管と間接的に接することとなり、水分を含んでいる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隔壁22が冷却され、通路23を通る乾燥した空気は冷却され、供給管内の冷却媒体が冷却され、温度(顕熱)が下がるものである。
When the multistage indirect evaporative cooling device configured as described above is dehumidified to, for example, 5 g / kg when dry air (absolute humidity 20 g / Kg) passes through 35 ° C. and passes through the dehumidifying rotor. Then, it becomes 55 ° C., and since it cannot be supplied indoors, it is necessary to lower this temperature to 25 ° C. Therefore, when the multistage indirect vaporization cooling device of the present invention is used, the temperature of the air can be lowered without increasing the absolute humidity.
In the multistage indirect evaporative cooling device, moisture-containing air passes through the exhaust passage. The moist air containing moisture passing through the exhaust passage is in direct contact with the supply pipe through the thin partition wall 22, and the moist air containing moisture causes a vaporization phenomenon. The water evaporates. The heat of vaporization is taken away by this evaporation and vaporization phenomenon. By depriving the heat of vaporization, the partition wall 22 is cooled, the dry air passing through the passage 23 is cooled, the cooling medium in the supply pipe is cooled, and the temperature (sensible heat) is lowered.
図1のデシカント空調システムについて説明すると、冷房モードのとき、外気として湿度14.3%、30℃、湿度16g/kgを導入部に吸引して除湿ロータ7を通過して多段式間接型気化冷却装置によって湿度43%の排気は外部に放出する。   The desiccant air conditioning system of FIG. 1 will be described. In the cooling mode, humidity of 14.3%, 30 ° C., and humidity of 16 g / kg are sucked into the introduction section as outside air and passed through the dehumidification rotor 7 to be indirect multistage evaporative cooling. Exhaust with a humidity of 43% is released to the outside by the device.
また、この状態においては、空気通路の乾燥した空気は、供給管内を通過し、排気路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20に吸入された冷媒は、この熱交換部20の中を通過する段階で顕熱が下がり、一般の室内の空調に必要な20〜25°Cにすることができる。   In this state, the dry air in the air passage passes through the supply pipe and does not come into direct contact with the humid air in the exhaust passage, so that the humidity (latent heat) is not lowered and is maintained as it is. Therefore, the sensible heat of the refrigerant sucked into the heat exchanging unit 20 is lowered when it passes through the heat exchanging unit 20, and can be set to 20 to 25 ° C. necessary for general indoor air conditioning.
太陽熱を利用して除湿ロータ7の吸湿材を低温度に再生できるので低いエネルギーで可能となる。
給気送風機6により給気口から導入された外気を除湿ロータ7にて乾燥し、高温化された空気を多段式間接型気化冷却装置にて冷却し室内側に給気する。この室内からの還気または外気が、フィルタを通過して導入され、温熱コイル11を経由して除湿ロータ7を通過させ、排気送風機10により排気される。上記温熱コイル11により加熱された空気を除湿ロータ7に供給し、除湿ロータ7で通過する還気を冷却させて排気送風機10により排気口8より排気される。
Since the hygroscopic material of the dehumidifying rotor 7 can be regenerated at a low temperature using solar heat, it is possible with low energy.
The outside air introduced from the air supply port by the air supply blower 6 is dried by the dehumidifying rotor 7, and the heated air is cooled by the multistage indirect evaporative cooling device and supplied to the indoor side. This return air or outside air from the room is introduced through the filter, passes through the dehumidification rotor 7 via the thermal coil 11, and is exhausted by the exhaust blower 10. The air heated by the heating coil 11 is supplied to the dehumidifying rotor 7, the return air passing through the dehumidifying rotor 7 is cooled and exhausted from the exhaust port 8 by the exhaust blower 10.
図6に示す第2の実施形態のデシカント空調装置は、導入通路側で除湿ロータ7を通過した乾燥した給気を適温、適湿にする顕熱ロータ9を配置し、更に、多段式間接型気化冷却装置を導入通路側のみに配置してあり、その他の構成は図1と全く同一である。
この場合は、室内からの還気がフィルタ12を通して排気通路に吸引されて、顕熱ロータ9において冷却されて温熱コイル11により加熱され除湿ロータ7を経由して排気送風機10によって排気口より排気される。
The desiccant air conditioner according to the second embodiment shown in FIG. 6 includes a sensible heat rotor 9 that makes the dried supply air that has passed through the dehumidification rotor 7 at the introduction passage side suitable temperature and humidity, and further has a multistage indirect type. The evaporative cooling device is disposed only on the introduction passage side, and the other configuration is exactly the same as in FIG.
In this case, the return air from the room is sucked into the exhaust passage through the filter 12, cooled in the sensible heat rotor 9, heated by the heating coil 11, and exhausted from the exhaust port by the exhaust blower 10 through the dehumidification rotor 7. The
図7は第3の実施形態を示し、図6の顕熱ロータ9に置き換えて直交型熱交換器40を配置したデシカント空調装置である。この直交型熱交換器40は図4、図5に示されるように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、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部21と、からなり、複数の前記空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路は乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路と直行する方向に形成される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、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸されたものでこの詳細については後述する。この場合、外気を導入し、除湿ロータ7によって高温化された給気は冷却され、多段式間接型気化冷却装置8によって温度が下げられ、適温、適湿の空気を室内に送気することになる。このような多段式間接型気化冷却装置による熱交換によるため電気量やガス消費量を低減することが出来る。 FIG. 7 shows a third embodiment, which is a desiccant air conditioner in which an orthogonal heat exchanger 40 is arranged in place of the sensible heat rotor 9 of FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the orthogonal heat exchanger 40 has a heat exchange part provided with a plurality of air passages separated from each other by a partition wall, and is disposed near the heat exchange part to store water. A plurality of air passages are formed in parallel layers, and one air passage serves as a supply passage through which dry air is introduced, cooled and discharged, and is orthogonal to the air passage. A water-absorbing substance that easily absorbs moisture is disposed in the other adjacent air passage formed in the direction, and the water-absorbing substance is immersed in the water in the water tank section, and details thereof will be described later. In this case, outside air is introduced, the supply air heated to high temperature by the dehumidifying rotor 7 is cooled, the temperature is lowered by the multistage indirect vaporization cooling device 8, and air of appropriate temperature and humidity is sent into the room. Become. Due to the heat exchange by such a multistage indirect type evaporative cooling device, the amount of electricity and gas consumption can be reduced.
このように構成された多段式間接型気化冷却装置は、通路23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、排気部の通路25には、水分を含んだ空気が通ることとなる。そして排気路を通る水分を含んだ湿った空気は、薄い隔壁を介して通路23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隔壁が冷却され、通路23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。   In the multistage indirect evaporative cooling apparatus configured in this way, high-temperature (65 ° C.) dry air (absolute humidity 8 g / Kg) passing through the dehumidification rotor passes through the passage 23, and passes through the passage 25 in the exhaust section. Will pass air containing moisture. Then, the moist air containing moisture passing through the exhaust passage is indirectly in contact with the air dried at a high temperature in the passage 23 through the thin partition wall, and the moist air containing moisture causes a vaporization phenomenon and the moisture is absorbed. Evaporate. The heat of vaporization is taken away by this evaporation and vaporization phenomenon. By depriving the heat of vaporization, the partition walls are cooled, and the air dried at a high temperature passing through the passage 23 is cooled, and the temperature (sensible heat) is lowered.
また、この状態においては、通路23の乾燥した空気は、排気路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、この熱交換部に吸入された高温で乾燥した空気は、この熱交換部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℃にすることができる。   Further, in this state, the dry air in the passage 23 is not in direct contact with the humid air in the exhaust passage, so that the humidity (latent heat) is not lowered and is maintained as it is. Therefore, the high-temperature and dry air sucked into the heat exchanging section has a sensible heat that decreases when passing through the heat exchanging section, and can be set to 20 to 25 ° C. necessary for general air conditioning.
さらに、熱交換部は冷却効果を高めるために、図5に示すように、通路23と排気路の間の隔壁22に複数の通気孔22aが形成されており、乾燥した空気の一部(25〜30%程度)を排気路25に導入されるようになっている。そのため、通路23の乾燥した高温の除湿乾燥空気は、直接湿った吸水性物質24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通路内の乾燥した空気は、排気路の湿った空気と直接触れることはないので、その湿度(潜熱)は下がらずそのままの状態が保たれる。   Further, in order to enhance the cooling effect of the heat exchange section, as shown in FIG. 5, a plurality of air holes 22a are formed in the partition wall 22 between the passage 23 and the exhaust passage, and a part of the dried air (25 About 30%) is introduced into the exhaust passage 25. Therefore, since the high-temperature dehumidified dry air dried in the passage 23 directly hits the wet water-absorbing substance 24, the vaporization phenomenon can be further promoted to enhance the cooling effect. Even in this state, the dry air in the passage does not come into direct contact with the humid air in the exhaust passage, so that the humidity (latent heat) does not decrease and is maintained as it is.
このように構成されたデシカント空調装置は、水のみを冷媒とする多段式間接型気化冷却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、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。   The desiccant air conditioner configured as described above can dramatically improve cooling by including a multi-stage indirect evaporative cooling device using only water as a refrigerant. This desiccant air conditioner is a complex mechanism unit. Since it is not necessary to add the heat energy, the cost is low and the heat energy is effectively used, so that the heat energy can be saved.
本発明のデシカント空調装置に用いられる前述の直交型熱交換器40について説明する。
図4に示されるような水槽部の上側に配置した熱交換部20の構成において、隔壁23によって供給管を形成してあり、この供給管に直交する方向に外気を導入し、反対側に排気する空気通路内に吸水性物質24を配置してある。
The orthogonal heat exchanger 40 used in the desiccant air conditioner of the present invention will be described.
In the configuration of the heat exchange unit 20 arranged on the upper side of the water tank unit as shown in FIG. 4, a supply pipe is formed by the partition wall 23, and outside air is introduced in a direction orthogonal to the supply pipe and exhausted on the opposite side. A water-absorbing substance 24 is disposed in the air passage.
このような直交型熱交換器40を顕熱ロータの代わりに利用することにより水の気化熱を利用するから廉価なデシカント空調装置を製造することができる。特に、前記多段式間接型気化冷却装置との併用は好ましい。   By using the orthogonal heat exchanger 40 in place of the sensible heat rotor, the heat of vaporization of water is used, so that an inexpensive desiccant air conditioner can be manufactured. In particular, the combined use with the multistage indirect evaporative cooling device is preferable.
本発明のデシカント空調装置は、多段式間接型気化冷却装置を一体化してユニットにおいて説明したが、該多段式間接型気化冷却装置を分離して、接続管によって連結して配置し、従来のデシカント空調装置に連結して使用することもできる。例えば、ダクトによって連結して相互に空気を循環するようにして利用することができる。このように多段式間接型気化冷却装置を併設することにより空調コストを低減することができる。   The desiccant air conditioner of the present invention has been described in the unit by integrating the multi-stage indirect evaporative cooling device, but the multi-stage indirect evaporative cooling device is separated and connected by a connecting pipe, and the conventional desiccant It can also be connected to an air conditioner. For example, it can be utilized by connecting with a duct and circulating air between them. In this way, the air conditioning cost can be reduced by providing the multistage indirect vaporization cooling device.
本発明の多段式間接型気化冷却装置を利用した場合、従来のフロンガスを使用した冷却効率は、必要なエネルギーを比較した結果を以下に示す。
家庭用消費電力
冷房時 360W×10h/d×90d/y×10&#8315;&sup3;=324KWh/y
暖房時 450W×10h/d×90d/y×10&#8315;&sup3;=405KWh/y
合計 729KWh/y
これに対して本発明のデシカント空調装置を使用したとき
冷房時 90W×10h/d×90d/y×10&#8315;&sup3;=81KWh/y
暖房時 90W×10h/d×90d/y×10&#8315;&sup3;=81KWh/y
合計 162KWh/y
となり 消費電力は22.2%、すなわち77.8%の削減になった。
When the multistage indirect evaporative cooling device of the present invention is used, the cooling efficiency using conventional chlorofluorocarbon gas shows the result of comparing the required energy.
Household power consumption Cooling 360W × 10h / d × 90d / y × 10 &#8315;&sup3; = 324KWh / y
Heating 450W × 10h / d × 90d / y × 10 &#8315;&sup3; = 405KWh / y
Total 729 kWh / y
On the other hand, when the desiccant air conditioner of the present invention is used, at the time of cooling 90W × 10h / d × 90d / y × 10 &#8315;&sup3; = 81 kWh / y
90W × 10h / d × 90d / y × 10 &#8315;&sup3; = 81KWh / y during heating
Total 162KWh / y
As a result, power consumption was reduced by 22.2%, or 77.8%.
本発明のデシカント空調装置によれば、夏季における冷気を得ることだけではなく、冬場は、外気の導入部2に除湿ロータ7を経由しないバイパスを設けて太陽熱温水器(太陽熱温風器)による温風を利用して暖房用空気を排気するようにすることができる。 According to the desiccant air conditioner of the present invention, not only to obtain cool air in summer, but also in the winter, a bypass that does not pass through the dehumidifying rotor 7 is provided in the outside air introduction section 2 to provide a temperature by a solar water heater (solar hot air heater). The air for heating can be exhausted using wind.
このような冬場は外気が乾燥し、東京都内では絶対湿度が3g/kg程度であるから除湿ロータの必要はなく、除湿ロータを回転させずに、暖房用コイルを通過させることによって温風を得ることができるが、加湿を必要とするので、前記多段式間接型気化冷却装置を利用してある程度の湿度を維持することができる。すなわち、夏場は排気していた湿気を含んだ空気を導入通路2に供給し、低温の供給空気と混合して暖めるとともに湿気を含んだ空気を室内に還元することによって加湿が可能である。   In such winter season, the outside air is dry and the absolute humidity is about 3 g / kg in Tokyo, so there is no need for a dehumidification rotor, and hot air is obtained by passing the heating coil without rotating the dehumidification rotor. However, since humidification is required, a certain level of humidity can be maintained using the multistage indirect evaporative cooling device. That is, in summer, humidified air can be humidified by supplying air containing moisture that has been exhausted to the introduction passage 2, heating it by mixing with low-temperature supply air, and reducing the air containing moisture into the room.
本発明のデシカント空調装置において、除湿ロータ7内の除湿剤の再生に太陽熱利用の温風を通過させることにより、外気中に浮遊するビールスやバクテリアなどの七割以上が死滅することが判明している。また、悪臭源である有機物もフィルタを通過し、吸着剤に吸着されるので室内への吸気から悪臭を排除することができる。   In the desiccant air conditioner according to the present invention, it has been found that by passing warm air using solar heat to regenerate the dehumidifying agent in the dehumidifying rotor 7, more than 70% of viruses and bacteria floating in the outside air are killed. Yes. In addition, the organic matter that is a source of malodor passes through the filter and is adsorbed by the adsorbent, so that malodor can be eliminated from the intake air into the room.
本発明のデシカント空調装置において、除湿ロータ7内の除湿剤として除湿効果の優れる酸化チタンを使用することにより、この酸化チタンに蛍光灯などの光線を照射することにより除湿ロータ7内のハニカム構造によるケミカルランプ作用により、光触媒作用で通過するが域の除菌、脱臭効果を発揮することができる。   In the desiccant air conditioner of the present invention, the use of titanium oxide having an excellent dehumidifying effect as the dehumidifying agent in the dehumidifying rotor 7 makes it possible to irradiate the titanium oxide with a light beam such as a fluorescent lamp so that the honeycomb structure in the dehumidifying rotor 7 is used. By chemical lamp action, it passes by photocatalytic action, but it can exhibit the sterilization and deodorization effect of the area.
本発明に係る太陽熱利用のデシカント空調システムの1つの実施の形態を示す概略説明図である。1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a desiccant air conditioning system using solar heat according to the present invention. 本発明のデシカント空調システムに使用する太陽熱温水システムの1実施形態の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of one Embodiment of the solar water heating system used for the desiccant air-conditioning system of this invention. 本発明デシカント空調装置に使用する多段式間接型気化冷却装置の1実施の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of the multistage indirect type evaporative cooling apparatus used for this invention desiccant air conditioner. 図3の多段式間接型気化冷却装置の熱交換部の要部説明図である。It is principal part explanatory drawing of the heat exchange part of the multistage indirect-type evaporative cooling device of FIG. 図4の縦断説明図である。FIG. 5 is a longitudinal explanatory view of FIG. 4. 本発明デシカント空調装置の第2の実施形態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows 2nd Embodiment of this invention desiccant air conditioner. 本発明デシカント空調装置の第3の実施形態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows 3rd Embodiment of this invention desiccant air conditioner.
符号の説明Explanation of symbols
1 デシカント空調装置
2 導入部
3 排気部
4 仕切壁
5 フィルタ
6 給気送風機
7 除湿ロータ
8 多段式間接型気化冷却装置
9 顕熱ロータ
10 排気送風機
11 温熱コイル
12 フィルタ
13 暖房用コイル
20 熱交換部
21 水槽部
22 隔壁
22a 通気孔
23 通路
24 吸水性物質
25 排気路
40 直交型熱交換装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Desiccant air conditioner 2 Introduction part 3 Exhaust part 4 Partition wall 5 Filter 6 Supply air blower 7 Dehumidification rotor
8 Multistage Indirect Evaporative Cooling Device 9 Sensible Heater Rotor 10 Exhaust Blower 11 Heating Coil 12 Filter 13 Heating Coil 20 Heat Exchanger 21 Water Tank Part 22 Partition 22a Vent 23 Passage 24 Water Absorbing Substance 25 Exhaust Passage 40 Orthogonal Heat Exchange apparatus

Claims (5)

  1. 外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気されることを特徴とする太陽熱利用のデシカント空調システム。 An introduction part having an introduction passage for introducing and dehumidifying outside air and an exhaust part having an exhaust passage for warming the outside air and exhausting it as regeneration outside air are provided with a partition wall, and the outside air passing through the introduction passage side is dehumidified. In addition, a dehumidifying rotor that regenerates the dehumidifying agent by outside air that passes through the exhaust passage side is disposed across the introduction passage and the exhaust passage, and the high-temperature and dry outside air that has passed through the dehumidification rotor on the introduction passage side A multi-stage indirect evaporative cooling device having the function of adjusting the temperature and humidity to the proper temperature and humidity is arranged in the introduction passage and supplied to the room at the proper temperature and humidity, while the outside air sucked in the exhaust passage or from the room The return air is passed through a sensible heat rotor and / or a heating coil that circulates hot water or hot air heated by solar heat, and the heated outside air is exhausted to the outside of the apparatus via the dehumidifying rotor. A desiccant air conditioning system using solar heat.
  2. 外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め再生外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する多段式間接型気化冷却装置をこの導入通路に配置して適温・適湿にして室内に供給し、他方、前記排気通路において吸引された外気または室内からの還気を顕熱ロータおよび/または太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気されるデシカント空調システムにおいて、
    前記多段式気化冷却装置が、筐体内に隔壁により互いに隔絶された空気通路を多段に配設し、隣接する空気通路の空気の流れる方向を交互に異なる方向に配列し、一方の空気通路A内には吸水性物質を配置し、他方の空気通路B内には流入口と排出口を備えた供給管を配置し、この供給管の流入口から冷媒体を流入して排出口から排出し、前記空気通路Bに送入した乾燥空気を前記空気通路A内に送入して筐体外に排気し、供給管内の冷媒体を冷却することを特徴とする太陽熱利用のデシカント空調装置。
    An introduction part having an introduction passage for introducing and dehumidifying outside air and an exhaust part having an exhaust passage for warming the outside air and exhausting it as regeneration outside air are provided with a partition wall, and the outside air passing through the introduction passage side is dehumidified. In addition, a dehumidifying rotor that regenerates the dehumidifying agent by outside air that passes through the exhaust passage side is disposed across the introduction passage and the exhaust passage, and the high-temperature and dry outside air that has passed through the dehumidification rotor on the introduction passage side A multi-stage indirect evaporative cooling device having the function of adjusting the temperature and humidity to the proper temperature and humidity is arranged in the introduction passage and supplied to the room at the proper temperature and humidity, while the outside air sucked in the exhaust passage or from the room The return air is passed through a sensible heat rotor and / or a heating coil circulating hot water or hot air heated by solar heat, and the heated outside air is exhausted to the outside of the apparatus via the dehumidification rotor. In the Sikanto air conditioning system,
    In the multistage evaporative cooling device, air passages separated from each other by partition walls are arranged in multiple stages in the housing, and the air flow directions of adjacent air passages are alternately arranged in different directions, and the inside of one air passage A In the other air passage B, a supply pipe having an inlet and an outlet is arranged, a refrigerant body is introduced from the inlet of the supply pipe and discharged from the outlet, A desiccant air-conditioning apparatus using solar heat, wherein the dry air sent into the air passage B is sent into the air passage A and exhausted out of the housing to cool the refrigerant in the supply pipe.
  3. 外気を導入して除湿する導入通路を有する導入部と、外気を温め外気として外部に排出する排気通路を有する排気部とを隔壁を設けて形成し、前記導入通路側を通過する外気を除湿すると共に排気通路側を通過する再生外気によって除湿剤を再生する除湿ロータを前記導入通路と前記排気通路とに跨がって配置し、前記導入通路側の前記除湿ロータを通過した高温・乾燥した外気を適温、低湿度にする機能を有する直交型熱交換器または多段式間接型熱交換部を配置し、他方、前記排気通路を通過する外気または室内からの還気を太陽熱によって温められた温水または温風を循環する温熱コイルを通過させ、この温められた外気が除湿ロータを経由して装置外部に排気するようにしたことを特徴とするデシカント空調装置。 An introduction part having an introduction passage for introducing and dehumidifying outside air and an exhaust part having an exhaust passage for warming the outside air and exhausting it as outside air are provided with a partition wall to dehumidify the outside air passing through the introduction passage side. In addition, a dehumidification rotor that regenerates the dehumidifying agent by the regenerated outside air that passes through the exhaust passage side is disposed across the introduction passage and the exhaust passage, and the high-temperature and dry outside air that has passed through the dehumidification rotor on the introduction passage side. An orthogonal heat exchanger or a multi-stage indirect heat exchanger having a function of reducing the temperature to a suitable temperature and low humidity is disposed, and on the other hand, hot water heated by solar heat or outside air passing through the exhaust passage or indoor return air or A desiccant air conditioner characterized in that it passes through a heating coil that circulates warm air, and the warmed outside air is exhausted to the outside of the apparatus via a dehumidifying rotor.
  4. 前記多段式間接型熱交換器が、隔壁により互いに隔絶された複数の空気通路を平行な層状に形成し、一方の空気通路は乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Bと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Aには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は水槽部の水に浸され、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構成であることを特徴とする請求項5に記載の太陽熱利用のデシカント空調装置。 The multistage indirect heat exchanger forms a plurality of air passages separated from each other by a partition wall in parallel layers, and one air passage serves as a supply passage through which dry air is introduced, cooled and discharged, In the other adjacent air passage A formed in a direction perpendicular to the air passage B, a water-absorbing substance that easily absorbs moisture is disposed, and the water-absorbing substance is immersed in water in a water tank section, and the air passage A The desiccant air-conditioning apparatus using solar heat according to claim 5, wherein a plurality of ventilation holes are formed in the partition wall forming the solar cell.
  5. 前記多段式間接型気化冷却装置が前記直交型熱交換器であり、
    この直交型熱交換器が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、この熱交換部の近傍に配設され水を貯水する水槽部と、からなり、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Bに乾燥した空気を導入し、冷却して排出する供給通路となし、この空気通路Bと直行する方向に形成される隣接する他方の空気通路Aには水分を吸収し易い吸水性物質が配置され、前記吸水性物質は前記水槽部の水に浸さているものであることを特徴する請求項1または請求項3に記載の太陽熱利用のデシカント空調装置。
    The multistage indirect evaporative cooling device is the orthogonal heat exchanger;
    The orthogonal heat exchanger comprises a heat exchange part provided with a plurality of air passages that are isolated from each other by a partition wall, and a water tank part that is disposed in the vicinity of the heat exchange part and stores water, The air passage is formed in parallel layers, and is provided as a supply passage for introducing dry air into one air passage B, cooling and discharging, and the other adjacent air formed in a direction perpendicular to the air passage B 4. The solar heat utilization utilization apparatus according to claim 1, wherein a water-absorbing substance that easily absorbs moisture is disposed in the passage A, and the water-absorbing substance is immersed in water in the water tank portion. Desiccant air conditioner.
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