JP2007315694A - デシカント空調システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デシカント空調システムにおいて、外気搬送ダクト及びそれに付随するダンパ等の設置を不要として、設備費用を大幅に削減可能なデシカント空調システムを実現する。
【解決手段】被処理空気流路１１及び再生用空気流路１２と、これら流路に跨って配設された小型デシカントロータ１５と、該両空気流を形成する送風手段１３，１４と、該デシカントロータによる吸湿後の被処理空気を冷却する冷却器１６と、該デシカントロータによる放湿前の再生用空気を加熱する加熱器１７とからなる除湿空調ユニット１０を複数の各空調対象室１，２に対し１基ずつ隣接配置し、ヒートポンプ２０から冷却器１６及び加熱器１７の熱源を供給し、デシカントロータ１５で外気ａの除湿を行ない、冷却器１６で冷却した後、空調対象室１，２に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理空気流路と再生用空気流路とに跨って配設され被処理空気流の除湿と再生用空気流への放湿とを連続的に行なうデシカントロータを備えたデシカント空調システム及びその運転方法に関する。

近年、室内の結露を原因とする室内におけるカビ発生などの問題が顕著となっている。高湿度や結露による被害は、建物の腐朽のほか、カビ毒などによる生物起源のＩＡＱ（Ｉｎｄｏｏｒ Ａｉｒ Ｑｕａｌｉｔｙ）の悪化や健康への悪影響を意味しており、世界的にダンプハウス又はダンプビルディングと称される問題となっている。

従来除湿空調方式としては、冷却除湿方式が多く使用されているが、結露水を受けているドレンパン等の清掃が不十分である場合が多く、カビの発生を招き、ＩＡＱの低下を招いている。また除湿空調方式には、デシカント空調システムがある。
例えば特許文献１（特開２００１−２４１６９３号公報）には、熱源としてヒートポンプを用いた従来のデシカント除湿空調装置が開示されている。
図６は、特許文献１に開示されたデシカント除湿空調装置の構成図である。

図６に図示された空気調和装置０１０は、室内の冷房を行なうものであり、冷媒回路０２０と調湿機構０３０とを備えている。冷媒回路０２０は、圧縮機０２１、放熱器０２２、膨張弁０２３及び吸熱器０２４を順に接続して、ＣＯ_２を冷媒とした超臨界圧サイクルを行なうヒートポンプを構成している。
調湿機構０３０には、デシカントロータ０３１が設けられ、吸熱器０２４には、デシカントロータ０３１により減湿した第１空気０６１（空調対象室に供給される空気ＳＡ）を供給し、また放熱器０２２で加熱された第２空気０６２（空調対象室内空気ＲＡ又は外気ＯＡ等が利用される）を利用して、デシカントロータ０３１を再生する。そして減湿されて冷却された第１空気を空調対象室内に供給することによって、ドレンや着霜の問題を回避している。

デシカントロータは、従来公知のものであり、円板状に形成されるとともにハニカム状に形成され、その厚さ方向に空気が貫通できるように構成されている。デシカントロータの表面には、多孔性の無機化合物を主成分とする固体吸着物が設けられている。この多孔性の無機化合物としては、細孔径が０．１〜２０ｎｍ程度で水分を吸着するもの、例えばゼオライトやシリカゲル等が使用される。またデシカントロータは、モータ（図示略）によって駆動されて、中心軸回りに回転し、空調対象室に供給される処理空気からの吸湿と再生空気（空調対象室内空気又は外気等が利用される）に対する放湿とを連続的に行なう。

特開２００１−２４１６９３号公報

デシカント空調システムは、外気の潜熱処理を行う外気処理空調機（外調機）として、一般空調や工業用空調に用いられている。しかしながら外調機であることから、屋外や機械室に設置したデシカント空調機から空調を行なう各室内へは、外気を搬送するためのダクトが必要となり、ビルマルチエアコンのように冷媒配管だけの設置工事に比べると、煙感運動ダンパや防火ダンパなども必要になり、工事費用が多くかかる問題がある。

また電話回線などの制御室では、制御機器による発熱が非常に多く、常時発熱しているために冷却が必要となるが、水や一般に使用されている液体のブラインでは、漏洩があった場合に、制御機器の損傷の問題がある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、かかるデシカント空調システムにおいて、外気搬送ダクト及びそれに付随するダンパ等の設置を不要とすることにより、設備費用を大幅に削減可能なデシカント空調システムを実現することを目的とする。
また各種制御機器、例えば冷却媒体の漏洩により損傷するような精密機器を収容した制御室を冷却する場合において、かかる精密機器の損傷を招かない空調システムを実現することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明のデシカント空調システムは、
被処理空気流路と再生用空気流路とに跨って配設され該被処理空気からの吸湿と該再生用空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
ＣＯ_２を冷媒とし高圧側冷媒経路を超臨界状態で運転される冷凍サイクルを形成し、該デシカントロータ上流側の再生用空気を加熱し該デシカントロータ下流側の被処理空気を冷却する熱源を供給するヒートポンプとを備え、
該被処理空気流路を経て除湿冷却された被処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調システムにおいて、
前記被処理空気流路及び前記再生用空気流路と、これら流路に跨って配設された小型デシカントロータと、該両空気流を形成する送風手段と、該被処理空気流路内に配設され該デシカントロータによる吸湿後の被処理空気を冷却する冷却器と、該再生用空気流路内に配設され該デシカントロータによる放湿前の再生用空気を加熱する加熱器とからなる除湿空調ユニットを複数の各空調対象室に対し１基ずつ隣接配置し、
前記冷却器に前記ヒートポンプの蒸発器で吸熱されて冷却された低温のブラインを冷熱源として供給するとともに、前記加熱器に該ヒートポンプの高圧側冷媒経路から分岐した超臨界状態のＣＯ_２冷媒を熱源として供給するようにし、
前記被処理空気流路に外気を導入し該外気を該被処理空気流路を経て除湿冷却後前記空調対象室内に供給し、前記再生用空気流路に該空調対象室内の空気を導入し再生用空気として供した後外部に排気するように構成されてなるものである。

本発明においては、前記構成を有する除湿冷却ユニットを建物内の複数の各空調対象室に対し１基ずつ隣接配置し、該除湿冷却ユニットの被処理空気流路に外気を導入し、導入した外気を除湿冷却した後、該除湿冷却ユニットに隣接配置された該空調対象室に供給するとともに、該空調対象室内の空気を再生用空気として該除湿冷却ユニットの再生用空気流路に導入し、再生用空気として用いた後屋外に排気しているので、空気搬送ダクト及びそれに付随するダンパ等をほとんど廃することができ、設備工事費を大幅に削減することができる。

本発明において、ＣＯ_２を冷媒とするヒートポンプは、屋外又は機械室などに設置し、該ヒートポンプから除湿冷却ユニットに熱源を供給する冷媒配管及びブライン配管だけを除湿冷却ユニットまで設置すればよい。
吸湿剤としてシリカゲル等を用いた現状のデシカントロータの再生温度が８０℃程度であることから、ヒートポンプの冷媒は、超臨界圧サイクルにより高温の熱源が取り出せるＣＯ_２を用いる。

冷媒経路中、圧縮機吐出側より膨張手段入口側までの高圧側冷媒経路を超臨界状態に維持して運転される、ＣＯ_２を冷媒としたヒートポンプは、放熱側（ガスクーラ）で冷媒温度が一定となる凝縮過程が存在しないため、高温のＣＯ_２冷媒を発生させることができ、該ＣＯ_２冷媒を再生用空気流路に設けられた加熱器に供給することで、再生用空気を加熱し、デシカントロータの再生を行なうことができる。
なお本発明において、ヒートポンプのガスクーラの冷却は、外気による冷却を行なうか、あるいはガスクーラに吸熱用給水配管を設置して給湯用の熱源として用いることができる。

本発明において、ヒートポンプの蒸発器でＣＯ_２冷媒と熱交換するブラインとしてＣＯ_２ブラインを用い、このＣＯ_２ブラインを制御機器を設置した制御室の内部に設けられたファンコイルユニットに供給し、これによって制御室内を冷房するようにすれば、万一ファンコイルユニットでＣＯ_２冷媒が漏洩したとしても、ＣＯ_２冷媒は液体ではなく気体の状態で噴出するため、制御機器類を損傷することがなく、またＣＯ_２は人体に無害であるので、周囲に放散しても問題はない。

ＣＯ_２は、１気圧（ａｔｍ）下で融点が２１６．６Ｋ（−５６．５℃）、沸点が１９４．７Ｋ（−７８．４℃）であるが、加圧することにより液体となる。例えば１．９７ＭＰａ下で−２０℃で液体となるので、ブライン配管系内の圧力を該圧力値に調整することにより、ＣＯ_２ブラインの温度を−２０℃にすることができる。ＣＯ_２ブラインの温度を−２０℃より高くしたいときは、ブライン配管系内の圧力を１．９７ＭＰａより高くし（例えば−１８℃なら２．１ＭＰａとする）、ＣＯ_２ブラインの温度を−２０℃より低くしたいときは、ブライン配管系内の圧力を１．９７ＭＰａより低くする。
またＣＯ_２は、１気圧（ａｔｍ）下で沸点も低温であるので、ファンコイルユニットで漏洩した場合でも気体状態で噴出する。

また本発明において、被処理空気流路と再生用空気流路とがこれら流路に流れる空気流を逆向きに並設され、冷却器上流側の被処理空気流路と加熱器上流側の再生用空気流路に跨って該両空気流間の熱交換を行なう顕熱ロータを設ければ、デシカントロータによる除湿後該冷却器の上流側で予備的に被処理空気を冷却できるとともに、該加熱器の上流側で再生用空気を予備的に予熱することができるので、空調システム全体の熱効率を向上することができる。

また本発明において、ヒートポンプの圧縮機下流側の高圧冷媒経路に設けられたガスクーラにＣＯ_２冷媒と熱交換するブラインの循環ラインを設け、該ヒートポンプの高圧側冷媒経路から分岐した超臨界状態のＣＯ_２冷媒の代わりに、該ＣＯ_２冷媒と熱交換した高温のブラインを加熱器に熱源として供給するように構成してもよい。
該ブラインとして自然冷媒であり無害で他のブラインと比べて熱伝導率が大きくかつ比熱の大きな水を用いるとよい。熱伝導率が大きければ、エアクーラの伝熱面積を小さくでき、イニシャルコストが少なくなるとともに、比熱が大きいとブライン循環量を少なくすることができ、ポンプ動力費が少なくて済むという利点がある。また水は無害であるため取り扱いが容易であり、かつ安価で入手しやすい。

また本発明において、好ましくは、低温ブラインの受液器と、ヒートポンプの蒸発器と該受液器との間を循環するブライン循環ラインとを設け、該低温ブラインを該受液器を介して前記冷却器に供給するように構成すれば、低温ブラインを一旦受液器に貯留しておくことで、低温ブラインを冷却器に安定供給できるとともに、ブライン循環ラインから分岐して該循環ライン又は該受液器に戻る分岐ラインと、該分岐ラインに介設され外気と該ブラインとを熱交換する熱交換器とを備え、該ブラインの一部を該分岐ラインを通し該熱交換器で外気によって該ブラインの温度を調節するように構成するようにすれば、該ブラインの一部を該分岐ラインを通し該熱交換器で外気によって該ブラインの温度を調節することができるようになる。

前記構成は、空調対象室の除湿空調とともに、制御機器を有する制御室の冷房を行なう場合、即ち空調対象室の除湿空調とともに、制御室に配設されたファンコイルユニットに供給する場合でも適用可能である。
なお該低温ブラインを受液器から冷却器及びファンコイルユニットに供給するラインには、流量調整弁を設けて個々の供給ラインで個別に流量調整を行なうようにするとよい。

また本発明のデシカント空調システムを用いた運転方法は、
夏期には前記被処理空気流路に外気を導入し、前記デシカントロータで外気を除湿した後、除湿によって昇温した外気を前記冷却器で冷却した後前記空調対象室に供給するとともに、該空調対象室内の空気を前記再生用空気流路に導入して前記加熱器で加熱した後、該デシカントロータの放湿に用い、その後屋外に排気するようにし、
夏期と冬期の間の中間期には、該デシカントロータ、該冷却器及び該加熱器を作動させずに、該被処理空気流路を通した外気の該空調対象室への供給と、該再生用空気流路を通した該空調対象室内空気の屋外への排気のみ行い、
冬期には該デシカントロータの作動を止め該再生用空気流路に外気を導入し、導入した外気を該加熱器で加熱した後該空調対象室に供給するようにしたものであり、このように運転することにより、各季節の外気温に適合した省エネ化した熱効率の良い空調が可能となる。

また空調対象室内空気の除湿冷却に加えて、制御機器が収容された制御室の冷房を併せて行なうように構成した本発明のデシカント空調システムの運転方法として、空調対象室に対する前記運転方法に加えて、夏期、冬期及び中間期に亘り冷却された低温ＣＯ_２ブラインを前記ファンコイルユニットに供給して前記制御室内を冷房するようにし、冬期及び中間期で外気温度が低い場合にはヒートポンプを停止し、前記分岐ラインにＣＯ_２ブラインを通して外気によりＣＯ_２ブラインを冷却して該制御室の冷房を行なうようにすれば、冬期及び中間期の制御室の冷却を省エネ化された高い熱効率で行なうことができる。

また冬期には、制御室内で発生する熱をＣＯ_２ブラインにより冷却し、これを熱源としてヒートポンプを運転し、ヒートポンプの高圧冷媒経路の高温のＣＯ_２冷媒を除湿冷却ユニットの加熱器に供給することができ、これによってヒートポンプの熱効率を高めることができる。

本発明のデシカント空調システムによれば、被処理空気流路及び再生用空気流路と、これら流路に跨って配設された小型デシカントロータと、該両空気流を形成する送風手段と、該被処理空気流路内に配設され該デシカントロータによる吸湿後の被処理空気を冷却する冷却器と、該再生用空気流路内に配設され該デシカントロータによる放湿前の再生用空気を加熱する加熱器とからなる除湿空調ユニットを複数の各空調対象室に対し１基ずつ隣接配置し、該冷却器にヒートポンプの蒸発器で吸熱されて冷却された低温のブラインを冷熱源として供給するとともに、前記加熱器に該ヒートポンプの高圧側冷媒経路から分岐した超臨界状態のＣＯ_２冷媒を熱源として供給するようにし、被処理空気流路に外気を導入し該外気を該被処理空気流路を経て除湿冷却後前記空調対象室内に供給し、再生用空気流路に該空調対象室内の空気を導入し再生用空気として供した後外部に排気するように構成したことにより、各空調対象室内の除湿空調を個別に調整できるとともに、デシカント空調機と空調対象室間の外気及び空調対象室内空気を送る空気搬送用ダクトやそれに付随するダンパなどの機器が不要になるため、空調設備の設備コストを大幅に削減することができる。

また電話回線等の制御機器を設置した制御室など、冷却媒体の漏洩により損傷するような精密機器類を設置した制御室の冷房を行なう場合には、該制御室に配設されたファンコイルユニットに低温のＣＯ_２ブラインを供給することで、万一冷却媒体が制御室内で漏洩した場合でも、精密機器類の損傷を防止することができる。

また冬期及び該中間期で外気温度が低い場合には前記ヒートポンプを停止し、前記分岐ラインにＣＯ_２ブラインを通して前記熱交換器で外気によりＣＯ_２ブラインを冷却して該制御室の冷房を行なうようにしたことにより、冬期及び中間期の制御室の冷却を省エネ化することができる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
図１は、本発明装置の第１実施例の夏期空調時の全体構成図、図２は前記第１実施例の中間期空調時の全体構成図、図３は前記第１実施例の中間期空調時の別な運転方法を示す全体構成図、図４は前記第１実施例の冬期空調時の全体構成図、図５は本発明の第２実施例の全体構成図である。

本発明の第１実施例は、図１に示すように、ビル内の事務所として使用される部屋１、２、及び制御機器類４が配置された制御室３の空調を同時に行なう場合の実施例である。図１において、部屋１及び２のそれぞれには、各部屋に隣接して除湿冷却ユニット１１が配設されている。除湿冷却ユニット１０には、互いに並設された被処理空気流路１１及び再生用空気流路１２が設けられ、それぞれ入口と出口が逆になった逆向きの空気流路が形成されている。

被処理空気流路１１には、内部に設けられたファン１３により入口１１ａから外気ａが導入され、出口１１ｂから排出される空気流が形成される。また再生用空気流路１２には、ファン１４により入口１２ａから部屋１内の空気ｅを導入し出口１２ｂから排出される空気流が形成される。デシカントロータ１５は、流路１１及び１２に跨って配設され、前述のとおりロータ表面に多孔性の無機化合物を主成分とする固体吸着物が設けられ、駆動モータ（図示略）によって中心軸回りに回転駆動される。

デシカントロータ１５の回転動作により、被処理空気流路１１を流れる外気ａからロータ表面で水分を吸着する。その後水分を吸着したロータ表面は再生用空気流路１２に移動して加熱された該流路１２の空気流から放湿エネルギを得て吸着した水分を放出する。このようにデシカントロータ１５は、回転することにより被処理空気流路１１を流れる外気ａに含まれる水分の吸着と再生用空気流路１２での該水分の放出を連続的に行なう。

被処理空気流路１１の下流側にはエアクーラ１６が設けられ、デシカントロータ１５で吸湿された外気ａをエアクーラ１６で冷却した後、部屋１に放出される。また再生用空気流路１２のデシカントロータ１５の直上流側には、デシカントロータ１５上に吸着された水分を加熱して放出するためのエネルギを供給する再生ヒータ１７が設けられている。
被処理空気流路１１におけるエアクーラ１６の上流側及び再生用空気流路１２における再生ヒータ１７の上流側には、両流路を跨って顕熱ロータ１８が配設されている。

顕熱ロータ１８は、被処理空気流ａと再生空気流ｅとの間の補助的な熱交換機能を有し、被処理空気流路１１と再生用空気流路１２を跨って配設されたロータを回転させることにより、被処理空気ａを冷却するとともに、再生空気流ｅを加熱する役目をもつ。
なお顕熱ロータ１８は必要に応じ選択的に設けられる。

ヒートポンプ２０は、除湿冷却ユニット１０のエアクーラ１６に冷熱源を送り、再生ヒータ１７に加熱源を供給するためのものであり、建物の屋外又は機械室などに設置される。ヒートポンプ２０は、ＣＯ_２を冷媒とし、冷媒経路２１に圧縮機２２、ガスクーラ２３、膨張弁２４、蒸発器２５、及びＣＯＰ向上のためガスクーラ２３から出た冷媒を蒸発器２５から出た冷媒で冷却するための内部熱交換器２６が設けられている。なおガスクーラ２３は、ファン２３ａにより外気を導入して外気に放熱する空気熱交換器か、又は給水ラインを接続して温水をつくり出す給湯用熱交換器として用いる。

圧縮機２２の下流側であって膨張弁２４の上流側の冷媒経路２１は、ＣＯ_２冷媒が臨界圧及び臨界温度を越えた超臨界状態をなし、かかる超臨界状態のＣＯ_２冷媒が、冷媒供給ライン２７及び分岐供給ライン４１を経て除湿冷却ユニット１０の再生ヒータ１７に、再生用空気を加熱するための熱源として供給される。

蒸発器２５にはＣＯ_２ブラインを循環させるブライン循環ライン３１、及び該循環ライン３１に介設された受液器３２が設けられ、さらに受液器３２には、蒸発器２５で吸熱された低温液状のＣＯ_２ブラインが貯留される。そのため受液器３２に貯留された低温液状のＣＯ_２ブラインは、液ポンプ３５によってブライン供給ライン３３及び分岐供給ライン３７を経て除湿冷却ユニット１０のエアクーラ１６に、除湿後の被処理空気を冷却するための冷熱源として供給される。

また同時に低温液状のＣＯ_２ブラインは、供給ライン３３から分岐された分岐供給ライン３６を経て、制御室３に配設されたファンコイルユニット５に、制御室３内を冷房するために供給される。ファンコイルユニット５では、ファン５ａにより制御室５内の空気が矢印ｆ方向に導入され、該空気が低温液状のブラインが流れる図示しない冷却コイルに接触して冷却される。

ブライン循環ライン３１には、該循環ライン３１から分岐して受液器３２に接続する分岐ライン４２が設けられ、該分岐ライン４２には、ファン４３ａによって外気とブラインとを熱交換することによってブラインの温度を調整する空気熱交換器４３が介設されている。一方ＣＯ_２ブラインの温度は、前述のように循環ライン３１及び受液器３２内の圧力を調整することによって適宜に調整することができる（例えば１．９７ＭＰａにすれば−２０℃に保持できる）。
また冷媒流通経路及びブライン流通経路等各流通経路には、流量調整弁５１〜５７が介設されている。図１〜５では、流量調整弁が開の場合は白抜きで示し、閉の場合を黒塗りで示し、また冷媒又はブラインが流れていない経路は破線で示している。

かかる構成の第１実施例において、図１は夏期の空調運転状態を示す。図１において、ヒートポンプ２０は運転状態にあり、圧縮機２２は駆動モータ２２ａで駆動され、圧縮機２２の下流側であって膨張弁２４の上流側の冷媒経路２１は、ＣＯ_２冷媒が臨界圧及び臨界温度を越えた超臨界状態をなしている。
流量調整弁５１を閉として、ガスクーラ２３にはＣＯ_２冷媒を供給せず、圧縮機２２の下流側であってガスクーラ２３の上流側冷媒経路２１から分岐する冷媒供給ライン２７を経て超臨界状態の高温のＣＯ_２冷媒が除湿冷却ユニット１０の再生ヒータ１７に供給される。

また蒸発器２５で熱交換され冷却された低温の液状ＣＯ_２ブラインは、循環ライン３１に介設された流量調整弁５７が開となっているため、蒸発器２５と受液器３２を循環しており、同時に供給ライン３３及び分岐供給ライン３６、３７に介設された流量調整弁５３，５４，５５が開となっているため、ライン３３及び３７を経て除湿冷却ユニット１０のエアクーラ１６に冷熱源として供給され、エアクーラ１６で冷熱源として供した後、戻りライン３４及び分岐戻りライン３９を経て受液器３２に戻るようになっている。

各部屋に隣接配置された各除湿冷却ユニット１０では、近い場所から外気ａをファン１４によって被処理空気流路１１に導入し、デシカントロータ１５で除湿し、除湿によって昇温した外気ａに対して部屋内の空気ｃを導入して温度調整した後、空調機の吹き出し温度（２０℃程度）までエアクーラ１６で冷却し、冷却した空気ｂを各部屋１，２に供給する。

また部屋内の空気ｅをファン１３によって再生用空気流路１２に導入し、再生ヒータ１７で超臨界状態の高温のＣＯ_２冷媒と熱交換して加熱し、該加熱空気をデシカントロータ１５の再生に用いた後、排気ｄとして屋外へ排気する。
なお顕熱ロータ１８で予備的に被処理空気を冷却するとともに、再生用空気を加熱することにより、空調システム全体の熱効率を向上することができる。

また同時に低温液状のＣＯ_２ブラインは、供給ライン３３及び分岐供給ライン３６を経て制御室３に設置されたファンコイルユニット５に供給され、制御室３内の冷房に供する。制御室３内の冷房に供された後のＣＯ_２ブラインは、分岐戻りライン３８を経て受液器３２に戻るようになっている。

次に夏期と冬期の間の中間期の運転状態を図２により説明する。図２において、中間期には、各部屋１及び２では外気導入及び排気のみ行い、空調は行わない。即ちヒートポンプ２０を稼動させ、圧縮機２２の下流側であって膨張弁２４の上流側の高圧側冷却経路を超臨界状態とするが、流量調整弁５１を開とすることによってガスクーラ２３にＣＯ_２冷媒を送り、冷媒供給ライン２７にはＣＯ_２冷媒を供給しない。
この場合、ガスクーラ２３ではファン２３ａにより外気を導入して、ガスクーラ２３を空気冷却するか、あるいはガスクーラ２３に水循環ラインを接続して、給湯用の熱源として使用する。

従って除湿冷却ユニット１０の再生ヒータ１７は作動せず、またブライン循環ライン３１にＣＯ_２ブラインを循環させることによって受液器３２に低温液状のＣＯ_２ブラインを貯留するが、流量調整弁５３及び５４を閉とすることによって、エアクーラ１６に低温ブラインを供給しないため、エアクーラ１６は作動しない。
一方ファン１２及び１３を稼動して、外気ａの部屋１，２への導入及び部屋１，２内の空気ｅの屋外への排気のみ行う。

またブライン分岐供給ライン３６に介設された流量調整弁３６を開として、低温液状のＣＯ_２ブラインを制御室３のファンコイルユニット５に供給し、制御室３の冷房運転を行なう。
なお外気温度が低い場合は、図３に示すように、ヒートポンプ２０の稼動を停止し、ブライン分岐ライン４２の流量調整弁５６を開とし、流量調整弁５７を閉とすることによって、ブラインを分岐ライン４２に流し、ファン４３ａによって外気を空気熱交換器４３に導入し、空気熱交換器４３でブラインを外気と熱交換させる。

これによって外気によりＣＯ_２ブラインを冷却し、冷却した該ＣＯ_２冷媒を受液器３２から供給ライン３３及び分岐供給ライン３６を経て制御室３のファンコイルユニット５に送り、制御室３内の冷房を行なう。

次に冬期の運転方法を図４により説明する。図４において、ヒートポンプ２０を稼動させ、流量調整弁５１を閉として超臨界状態の高温のＣＯ_２冷媒をガスクーラ２３に送らずに、冷媒供給ライン２７及び分岐供給ライン４１を経て除湿冷却ユニット１０の再生ヒータ１７に供給する。

また蒸発器２５で冷却された低温液状のＣＯ_２ブラインを受液器３２に貯留するが、流量調整弁５３及び５４を閉とすることにより、低温ブラインを除湿冷却ユニット１０のエアクーラ１６には送らない。一方流量調整弁５５を開とすることにより、制御室３のファンコイルユニット５には低温ブラインを送って制御室３内の冷房を行なう。

各部屋１，２に隣接配置された除湿冷却ユニット１０では、デシカントロータ１５や顕熱ロータ１８を作動させず、かつ被処理空気流路１１及び再生用空気流路１２を流れる被処理空気流及び再生用空気流の流れ方向をファン１３及び１４により夏期及び中間期とは逆向きとなるようにする。
即ち再生用空気流路１２には外気ａと部屋１又は２内の空気ｃとを混合したものを供給し、該混合空気を再生ヒータ１７で加熱し、該加熱空気を部屋１又は２に供給する。一方部屋１又は２内の空気を被処理空気流路１１を通して外部に排気する。

このように冬期では、外気を加熱して部屋１，２内に供給することにより部屋１，２内の暖房を行なうとともに、部屋１，２内の空気を外部に排出して換気を行なう。
冬期においては制御室３内で発生する熱をファンコイルユニット５で吸収し、これを熱源としてヒートポンプ２０を運転し、高温のＣＯ_２冷媒を再生ヒータ１７に供給するようにしている。

このようにかかる第１実施例によれば、ＣＯ_２冷媒とＣＯ_２ブラインとを組合せて空調を行なう各部屋１，２に隣接配置された除湿冷却ユニット１０に供給することにより、各部屋の空調の調整を個別に行なうことができる。また除湿冷却ユニット１０と空調対象となる部屋１，２とを結ぶ空気搬送ダクト及びそれに付随するダンパなどの機器が不要になるため、空調設備工事のコストを大幅に削減することができる。

また各部屋１，２への外気ａの給気及び該部屋内の排気を部屋ごとに小さなゾーンに区切って行なえるため、従来のように外調機で一括に空調処理を行う場合に比べ、汚染や臭気の拡散を防止することができる。
また例えば電話回線の制御機器など、冷却媒体の漏洩により損傷するような精密機器４を収容した制御室３内の冷房をＣＯ_２冷媒を用いて行なうことで、万一ＣＯ_２冷媒が漏洩した場合でも無害なＣＯ_２冷媒が気体となって飛散するので、精密機器を損傷することがない。

またエアクーラ１６及びファンコイルユニット５に供給されるＣＯ_２ブラインの温度は、ブライン循環ライン３１及び受液器３２内の圧力を調整することによって調整かなおうであるが、分岐ライン４２に設けた空気熱交換器４３で外気と熱交換することによっても調整することができる。

また前述のように除湿冷却ユニット１０やヒートポンプ２０を季節に応じた運転方法とすることにより、省エネ化を達成することができる。例えば中間期及び冬期であって外気温度が低い場合には、ヒートポンプ２０の運転を止め、ＣＯ_２ブラインを空気熱交換器４３で外気により冷却し、冷却した該低温ブラインを制御室３に供給して制御室３の冷房を行なうことにより、省エネ化を達成できる。
また冬期に制御室３内で発生した熱を再生ヒータ１７を加熱する熱源として利用することにより、ヒートポンプ２０の熱効率を向上させることができる。

次に本発明の第２実施例を図５により説明する。図５において、本実施例のヒートポンプ２０は、ガスクーラ２３で超臨界状態のＣＯ_２冷媒と熱交換して加熱される水循環ラインを接続したもので、該水循環ラインは、ガスクーラ２３で加熱された温水を除湿冷却ユニット１０の再生ヒータ１７に供給する温水供給ライン６１及び温水分岐供給ライン６５と、再生ヒータ１７で加熱源として用いた温水をガスクーラ２３に戻す温水戻りライン６２及び温水分岐戻りライン６６と、温水戻りライン６２に介設された流量調整用の膨張タンク６４及び水循環ポンプ６３とから構成される。

その他の構成は前記第１実施例と同一であるので、第１実施例と同一の部位又は機器には同一の符号を付し、それら部位又は機器の説明を省略する。
第２実施例では、ガスクーラ２３で超臨界状態の高温のＣＯ_２冷媒の熱を利用して温水をつくり、それを除湿冷却ユニット１０の再生ヒータ１７に供給して、再生用空気ｅを加熱する熱源として利用するようにしている。その他の運転方法は、第１実施例と同一である。

第２実施例では、再生ヒータ１７の加熱源として自然冷媒であり無害で他のブラインと比べて熱伝導率が大きくかつ比熱の大きな水を用いているので、エアクーラの伝熱面積を小さくでき、イニシャルコストが少なくなるとともに、ブライン循環量を少なくすることができ、ポンプ動力費が少なくて済み、また水は無害であるため取り扱いが容易であり、かつ安価で入手しやすいという利点がある。

本発明によれば、従来のデシカント空調機で必要な空気搬送用ダクト工事やそれに付随するダンパなどの機器が不要になるため、空調設備工事のコストを大幅に削減できるとともに、ＣＯ_２ブラインを用いることにより、冷却媒体の漏洩により損傷するおそれのある精密機器を収容した室の冷房にも好適である。

本発明装置の第１実施例の夏期空調時の全体構成図である。 前記第１実施例の中間期空調時の全体構成図である。 前記第１実施例の中間期空調時の別な運転方法を示す全体構成図である。 前記第１実施例の冬期空調時の全体構成図である。 本発明の第２実施例の全体構成図である。 熱源としてヒートポンプを用いた従来のデシカント除湿空調装置のブロック線図である。

符号の説明

１，２ 部屋（空調対象室）
３ 制御室
４ 制御機器
５ ファンコイルユニット
１０ 除湿冷却ユニット
１１ 被処理空気流路
１２ 再生用空気流路
１３，１４ ファン
１５ デシカントロータ
１６ エアクーラ（冷却器）
１７ 再生ヒータ（加熱器）
１８ 顕熱ロータ
２０ ヒートポンプ
２１ ＣＯ_２冷媒経路
２５ 蒸発器
３１ ブライン循環ライン
３２ 分岐ライン受液器
４２ ブライン分岐ライン
４３ 空気熱交換器
ａ 外気
ｅ 再生用空気

Claims (9)

1. 被処理空気流路と再生用空気流路とに跨って配設され該被処理空気からの吸湿と該再生用空気への放湿を連続的に行なうデシカントロータと、
   ＣＯ_２を冷媒とし高圧側冷媒経路を超臨界状態で運転される冷凍サイクルを形成し、該デシカントロータ上流側の再生用空気を加熱し該デシカントロータ下流側の被処理空気を冷却する熱源を供給するヒートポンプとを備え、
   該被処理空気流路を経て除湿冷却された被処理空気を空調対象室内に供給するデシカント空調システムにおいて、
   前記被処理空気流路及び前記再生用空気流路と、これら流路に跨って配設された小型デシカントロータと、該両空気流を形成する送風手段と、該被処理空気流路内に配設され該デシカントロータによる吸湿後の被処理空気を冷却する冷却器と、該再生用空気流路内に配設され該デシカントロータによる放湿前の再生用空気を加熱する加熱器とからなる除湿空調ユニットを複数の各空調対象室に対し１基ずつ隣接配置し、
   前記冷却器に前記ヒートポンプの蒸発器で吸熱されて冷却された低温のブラインを冷熱源として供給するとともに、前記加熱器に該ヒートポンプの高圧側冷媒経路から分岐した超臨界状態のＣＯ_２冷媒を熱源として供給するようにし、
   前記被処理空気流路に外気を導入し該外気を該被処理空気流路を経て除湿冷却後前記空調対象室内に供給し、前記再生用空気流路に該空調対象室内の空気を導入し再生用空気として供した後外部に排気するように構成したことを特徴とするデシカント空調システム。
2. 前記ブラインとしてＣＯ_２ブラインを用い、前記蒸発器で冷却された低温のＣＯ_２ブラインを前記冷却器及び制御機器を設置した制御室の内部に設けられたファンコイルユニットに供給するように構成したことを特徴とする請求項１記載のデシカント空調システム。
3. 前記被処理空気流路と前記再生用空気流路とがこれら流路に流れる空気流を逆向きにして並設され、
   前記冷却器上流側の被処理空気流路と前記加熱器上流側の再生用空気流路に跨って配設され該両空気流間の熱交換を行なう顕熱ロータを設けたことを特徴とする請求項１記載のデシカント空調システム。
4. 前記ヒートポンプにおいて圧縮機下流側の高圧冷媒経路に設けられたガスクーラにＣＯ_２冷媒と熱交換するブラインの循環ラインを設け、
   該ヒートポンプの高圧側冷媒経路から分岐した超臨界状態のＣＯ_２冷媒の代わりに、該ガスクーラで超臨界状態のＣＯ_２冷媒と熱交換した高温のブラインを前記加熱器に熱源として供給するように構成したことを特徴とする請求項１記載のデシカント空調システム。
5. 前記ブラインとして水を用いることを特徴とする請求項４記載のデシカント空調システム。
6. 前記蒸発器で吸熱されて冷却されたブラインの受液器と、該蒸発器と該受液器との間を循環するブライン循環ラインとを設け、該ブラインを該受液器を介して前記冷却器に供給するように構成するとともに、
   前記ブライン循環ラインから分岐して該循環ライン又は該受液器に戻る分岐ラインと、該分岐ラインに介設され外気と該ブラインとを熱交換する熱交換器とを備え、
   該ブラインの一部を該分岐ラインを通し該熱交換器で外気によって該ブラインの温度を調節するように構成したことを特徴とする請求項１又は４のいずれかに記載のデシカント空調システム。
7. 前記蒸発器で吸熱されて冷却されたＣＯ_２ブラインの受液器と、該蒸発器と該受液器との間を循環するブライン循環ラインとを設け、該ＣＯ_２ブラインを該受液器を介して前記冷却器及び前記ファンコイルユニットに供給するように構成するとともに、
   前記ブライン循環ラインから分岐して該循環ライン又は該受液器に戻る分岐ラインと、該分岐ラインに介設され外気と該ブラインとを熱交換する熱交換器とを備え、
   該ブラインの一部を該分岐ラインを通し該熱交換器で外気によって該ブラインの温度を調節するように構成したことを特徴とする請求項２記載のデシカント空調システム。
8. 請求項１又は４のいずれかに記載のデシカント空調システムの運転方法において、
   夏期には前記被処理空気流路に外気を導入し、前記デシカントロータで外気を除湿した後、除湿によって昇温した外気を前記冷却器で冷却した後前記空調対象室に供給するとともに、該空調対象室内の空気を前記再生用空気流路に導入して前記加熱器で加熱した後、該デシカントロータの放湿に用い、その後屋外に排気するようにし、
   夏期と冬期の間の中間期には、該デシカントロータ、該冷却器及び該加熱器を作動させずに、該被処理空気流路を通した外気の該空調対象室への供給と、該再生用空気流路を通した該空調対象室内空気の屋外への排気のみ行い、
   冬期には該デシカントロータの作動を止め該再生用空気流路に外気を導入し、導入した外気を該加熱器で加熱した後該空調対象室に供給するようにしたことを特徴とするデシカント空調システムの運転方法。
9. 請求項７に記載のデシカント空調システムの運転方法において、
   夏期には前記被処理空気流路に外気を導入し、前記デシカントロータで外気を除湿した後、除湿によって昇温した外気を前記冷却器で冷却した後前記空調対象室に供給するとともに、該空調対象室内の空気を前記再生用空気流路に導入して前記加熱器で加熱した後、該デシカントロータの放湿に用い、その後屋外に排気するようにし、
   夏期と冬期の間の中間期には、該デシカントロータ、該冷却器及び該加熱器を作動させずに、該被処理空気流路を通した外気の該空調対象室への供給と、該再生用空気流路を通した該空調対象室内空気の屋外への排気のみ行い、
   冬期には該デシカントロータの作動を止め該再生用空気流路に外気を導入し、導入した外気を該加熱器で加熱した後該空調対象室に供給するようにするとともに、
   夏期、冬期及び夏期と冬期の中間期に冷却された低温のＣＯ_２ブラインを前記ファンコイルユニットに供給して前記制御室内を冷房するようにし、
   冬期及び該中間期で外気温度が低い場合には前記ヒートポンプを停止し、前記分岐ラインにＣＯ_２ブラインを通して前記熱交換器で外気によりＣＯ_２ブラインを冷却して該制御室の冷房を行なうようにしたことを特徴とするデシカント空調システムの運転方法。
   

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