JP2008116193A - 吸着式冷凍機結合デシカント空調方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デシカント空調システムにおいて、吸着式冷凍機を結合することにより粒子の除湿余力を充分生かし、全体として効率の良いシステムとする。
【解決手段】空気供給ダクト１内を流れる空気中の水分を吸着して除湿する除湿剤粒子を、ダクト上部に設けた粒子供給部からダクト内に降下させる。空気中の水分を吸着しているが未だ吸着余力の大きい粒子をダクト下部から抜き出して吸着式冷凍機２の蒸発室に導入し、蒸発室の蒸気を吸着して室温より低温の冷却水を生成する。ここで生成した冷却水は除湿部、再生後の粒子、除湿後の空気を冷却する熱交換器等に導き各々冷却し、再び吸着式冷凍機側に戻して循環させる。それにより冷却能力が向上し、また除湿部を冷却することにより等温除湿を可能として効率を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸湿性の多孔質粒子を媒体としたデシカント空調装置に関し、特に、吸着式冷凍機と結合することにより空調システム全体として効率的な作動を行うことができるようにした吸着式冷凍機結合デシカント空調方法、及びその方法を実施する装置に関する。

化学プロセスにおける排熱や太陽熱で容易に得られる８００℃以下の低温度熱エネルギーの有効利用技術開発は、現代社会の大きな問題となっている二酸化炭素排出量低減、ヒートアイランド現象、夏季電力需要変動等の、環境保全問題あるいはエネルギー問題への対応における重要課題のひとつである。これに対して有効と考えられる既存技術のひとつが、高い水の吸脱離性を有するデシカントを利用したデシカント空調システムである。

従来より実用化されているデシカント空調システムにおいては、図８に示すように処理行程と再生行程が対面通行の形で行われる。即ちデシカント（乾燥剤）を塗布した除湿ローター１０１と顕熱交換ローター１０２が直列に配置されており、処理側に導入した環境空気の除湿と熱交換を逐次的に行う。顕熱交換ローター１０２の後流に水スプレー１０３を配置し、中温・低湿の空気に水を噴霧することで水の気化熱が奪われ、空気は低温・高湿となる。

一方、再生行程では、室内の中温・高湿の環境空気を取り込み、蒸発式冷却器１０４により低温・高湿の空気とし、顕熱交換ローター１０２に送り込まれる。処理側で高温となった顕熱交換ローター１０２は、この中温・高湿空気によって冷却される。また、顕熱交換ローター１０２より熱が与えられ、温度が高くなった空気はさらに加熱ヒータ１０５により加熱される。なお、この加熱ヒータ１０５の熱源としては種々のものを用いることができる。この高温空気によって除湿ローター１０１を加熱し、除湿剤上の水分を蒸発させ、除湿剤を再生する。

上記のようなデシカント空調システムにおいて、二つのローターはハニカム状になっており、空気との接触が良好に行われるようになっている。これらが低速で回転することによって、処理工程と再生行程を同時に行うことができ、パッケージ化に成功し、商業化されている。なお、このようなデシカント空調装置は例えば特開２００３−３５４３４号に記載されている。

このような従来のデシカント空調装置は、デシカント（吸着剤）をハニカム状の担体で形成したローターに保持して一体的に回転させるため、除湿と再生を同時に行わなくてはならなかった。そのため、除湿容量に限界があり、熱供給と除湿需要がマッチしないと小型化できないという問題があった。また、吸湿したデシカントの除湿再生時に加熱熱源を必要とするが、そのためにエネルギーを消費することによって効率が悪くなる問題もあった。

本発明者は上記問題点を解決するため、熱供給と除湿需要のアンバランスに容易に対応することができ、また除湿することによって冷房負荷を減らし、特に通常は固定して使用される民生用各種機器からの廃熱を利用することにより、その機器周辺空間の空調に必要なエネルギー消費を減らすことができるようにした小型デシカント空調装置を開発し、特許出願を行っている（特許文献２）。

この小型デシカント空調装置においては図９に示すようなものであり、除湿装置１１５では室内１１３の空気を送風機１１６で導入し、分散板１１７上を流下する乾燥した多孔質粒子で除湿され、エアコン１１４の熱交換器１２０で所定温度にして、適宜加湿装置１２８で加湿して送風機１２１から室内に供給する。分散板１１７を流下して室内空気の水分を吸着した粒子は、粒子溜１１８から再生装置１２２に入り、民生用コジェネ装置１２３等の民生用各種機器からの排熱を用いる熱交換器１２１で加熱して吸着した水分を脱離して再生する。再生した吸着剤粒子は真空ポンプ１２６によって吸引し吸着剤粒子を粒子溜１１１に搬送する。真空ポンプ１２６からの排気は適宜民生用機器の燃焼空気として利用する。
特開２００３−３５４３４号公報 特開２００５−３３７５５９号公報

上記のような空調装置によって、熱供給と除湿需要のアンバランスに対応し、民生用各種機器からの廃熱を利用することにより、エネルギー消費を減らすことができるようになったものであるが、この装置においては除湿装置１１５で室内空気の除湿を行った粒子を粒子溜１１８に溜めた後直ちに再生装置１２２に送って粒子の再生を行っていたため、除湿装置５における除湿作用を行った後の粒子には、未だ充分除湿余力のある粒子が多数存在するにもかかわらず、そのまま再生を行っており、粒子の除湿余力を充分生かしていなかった。

また、前記ロータを用いた物も含め、外気が高温・高湿時には能力不足となり、あるいは高温・低湿時には除湿量が少ないことから空調能力が不足し、冷熱源を別途付加する必要があった。また断熱除湿を行わなければならないことも除湿能力が不足する原因であった。更に、粒子再生も断熱乾燥でローターを乾燥させる必要があり、必要風量が膨大となり排気動力も給気と同程度必要であった。

したがって本発明はデシカント空調システムにおいて、吸着式冷凍機を結合することにより空調機能を強化し、除湿部に冷却器を設け、等温除湿を可能とし、更に伝導加熱乾燥を行うことで除湿剤の再生に必要な排気動力をほとんど不要とすることを目的とする。

本発明は前記課題を解決するため、本発明に係る吸着式冷凍機結合デシカント空調方法は、除湿剤粒子によりダクト内を流れる空気中の水分を吸着して除湿し、その後ダクト下部から抜き出した該粒子を吸着式冷凍機に導入して、該粒子の吸着余力により吸着式冷凍機の蒸発室内蒸気を吸着し、前記粒子による蒸発室内蒸気の吸着で生じた低温により生成した冷却水によって、前記ダクト内空気または除湿用粒子を冷却することを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調方法は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調方法において、前記除湿剤粒子によるダクト内空気中の水分の吸着除湿時には、冷却水供給源からの冷却水により冷却することで等温除湿を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、ダクト内を流れる空気中の水分を吸着して除湿する除湿剤粒子を、ダクト内上部に供給し降下させる粒子供給部と、前記空気中の水分を吸着した粒子をダクト下部から抜き出して導入し、該粒子による蒸発室の蒸気吸着で生じた低温により冷却水を生成する吸着式冷凍機と、前記吸着式冷凍機で生成した冷却水を導入し、前記ダクト内空気または除湿用粒子を冷却する除湿空気冷却用熱交換器と、前記吸着式冷凍機の該粒子を導入して再生する再生器とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、ダクト内を流れる空気中の水分を水分除湿剤粒子により除湿する除湿部に、冷却水供給源からの冷却水により冷却する除湿空気冷却用熱交換器を設け、該冷却用熱交換器による冷却によって等温除湿を可能としたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記吸着式冷凍機の蒸発室における粒子入口と出口とにロックホッパーバルブを設けるとともに、該蒸発室に減圧装置を連結し、前記両バルブの閉鎖と前記減圧装置の作動により前記蒸発室を減圧して低温の冷却水を生成することを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記吸着式冷凍機において蒸気を吸着し高温となった粒子の熱を、前記再生器の加熱熱源として用いる熱交換手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記再生器の加熱源として、外部システムの廃熱を用いることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記吸着式冷凍機の蒸発室内の粒子中を通過して蒸気を吸着し温度上昇した空気を、前記再生器の底部から吹き込み、再生器内の粒子を流動化して加熱再生することを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記粒子供給部は、除湿材粒子をダクト内上部から降下させることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記粒子供給部をダクト上部に配置し、該粒子供給部からの粒子をダクト内上部から自然落下により降下させることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記粒子供給部をダクト下部に配置し、該粒子供給部からダクト内上部に粒子を搬送する粒子搬送装置を設けたことを特徴とする置。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記粒子搬送装置は、粒子噴射用ノズルであることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前粒子搬送装置は、粒子噴射用回転羽根車であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記粒子搬送装置は、前記粒子供給部の粒子を汲み取り、ダクト上部に搬送する金網製パケットであることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記除湿空気冷却用熱交換器は、粒子供給部内または除湿部に配置し、除湿速度を等温除湿よりもさらに促進させたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、前記再生部では伝導加熱を行い、粒子再生用必要風量を削減することを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置は、前記吸着式冷凍機結合デシカント空調装置において、室内排気の出口に加湿器と熱交換器を順に設け、前記熱交換器で排気により冷却された冷却水を前記除湿空気冷却用熱交換器に供給することを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、デシカント空調装置において、吸着式冷凍機を結合することにより粒子の除湿余力を充分生かし、全体として効率の良いデシカント空調装置とすることができ、また、除湿だけでなく、温度を低下させることができるため高温・高湿時にも空調能力が低下せず、デシカント空調装置の冷却能力不足を解消できる。また、従来のロータ式デシカント空調は除湿のみに使われ、冷凍機を別途必要とする場合が多かったが、温度制御機能が強化されたことにより単独の空調機として導入されやすくなる。

本発明は粒子循環型デシカント空調システムにおいて、吸着式冷凍機を結合することにより粒子の除湿余力を充分生かし、全体として効率の良いデシカント空調システムとするため、除湿剤粒子によりダクト内を流れる空気中の水分を吸着して除湿し、その後ダクト下部から抜き出した該粒子を吸着式冷凍機に導入して、該粒子の吸着余力により吸着式冷凍機の蒸発室内蒸気を吸着し、前記粒子による蒸発室内蒸気の吸着で生じた低温により生成した冷却水によって、前記ダクト内で除湿後の空気を冷却するようにしたものである。
その際、前記除湿剤粒子によるダクト内空気中の水分の吸着除湿時には、冷却水供給源からの冷却水により冷却することで等温除湿を行うことができるようにする。

本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明による粒子循環型デシカント空調装置の一実施例を模式的に示している。図１（ａ）の例においては、空気供給ダクト１の空気取り込み口２と除湿空気出口３との間に、取り込んだ空気をクーリングタワーなどからの冷却水により冷却する取り込み空気冷却用熱交換器４、空気供給ダクト上方から粒子を自由落下、或いはゆっくり降下させてダクトを流れる空気中の水分を吸着する除湿部５、除湿された空気を後述するような冷却水で冷却する除湿空気冷却用熱交換器６を順に配置した例を示している。

図示したデシカント空調装置においては、供給空気除湿用のデシカント粒子は、粒子供給部としての乾燥粒子供給貯槽７から、空気供給ダクト１の除湿部５の上方に配置した粒子供給口８を介してダクト内に降下させる。その際には粒子を自由落下させ、その落下の過程で空気供給ダクト内を流れる空気中の水分を図２に示すような除湿部冷却器２７により一定温度に保ちながら吸着し、ダクト下部に集められる。このように粒子をダクト内で自由落下させると、例えば図４に示すような分配板１７を流下させ、その間に空気を通して除湿を行う手法よりも空気の流通抵抗を大きく低下した圧力損失を減少させることができる。そのため他の従来から提案されている各種粒子と空気との接触除湿手法と比較しても、簡単な構造で供給空気の圧損を充分に小さくすることができる。

上記除湿部５には粒子が自由落下するため、微細化した粒子が室内に供給されないように、また他に飛散しないように必要に応じて金網等の空気のみを透過する隔壁１９で囲むことが好ましい。このようにして空気供給ダクト１の下部に集められた粒子には１〜２０％程度しか水分が吸着されていないため、未だ水分の吸着余力が充分にある。したがってその粒子は図中供給側弁１０を備えている供給管１１により、吸着式冷凍機１２の蒸発器に送ってこれを利用する。

吸着式冷凍機１２は蒸発器の凝縮器を用いた周知の種々のものを用いることができるが、例えば、容器内に供給する上記吸着性粒子によって容器内の水蒸気を吸着し、それにより生じる水分の蒸発促進効果によって、水分蒸発部分の冷却を行う、という作用を行う吸着式冷凍機を用いることができる。したがってこの実施例においてもその作用を用い、吸着式冷凍機１２の蒸発器内に蒸発用熱交換器１３を設け、内部を流れる水を冷却可能とし、得られた冷却水を他に供給可能としている。

図示実施例ではその冷却水を空気供給ダクト１の除湿空気出口３側に設けた除湿空気冷却用熱交換器６との間で循環させる。それにより、前記のように空気中の水分を吸着した後の、未だ水分吸着能力のある粒子を、供給管１１から吸着式冷凍機１２に供給させることによって内部空間の水蒸気を吸着させて、蒸発冷却器として作用する蒸発用熱交換器１３の周囲の水分を蒸発させ、蒸発用熱交換器１３内を流れる水を冷却し、除湿空気冷却用熱交換器６に供給する。それにより空気供給ダクト１において室内に供給される空気は冷却され冷房負荷を減少させる。また、除湿空気冷却用熱交換器６で空気を冷却した冷却水は、再び吸着式冷凍機２の蒸発用熱交換器１３に戻して循環させる。

このような水分吸着粒子の吸着能力利用システムを構成することにより、ダクト内の空気を除湿した後の未だ充分水分吸着能力のある粒子を、吸着式冷凍機の水蒸気吸着に用いて冷却水を供給可能とし、その冷却水を除湿空気の冷却用に用い、室内に供給する空気の冷却のために用いることができ、効率的な空調装置とすることができる。特にこのデシカント空調装置において、ダクト内の水分を粒子によって吸着を行った後は、吸着熱により温度が上昇するので、その空気を冷却することが好ましいため、空気冷却用熱交換は吸着部５の空気流下流に設ける。

吸着式冷凍機１２内で特に蒸発用熱交換器１３の周囲の水分を充分吸着し、ほぼ水分吸着余力の無くなった粒子は、図中排出側弁１４を備えている排出管１５から粒子再生器１６に供給される。粒子再生器１６には必要に応じて前記図４の従来例のような、外部システムで不要となった廃熱を利用した加熱器１７を設け、粒子の温度を上昇させることにより吸着した水分を放出させ、粒子の吸着能力を再生させる。このようにして放出された水分は、凝縮器１８で凝縮し、凝縮後の水を蒸発用熱交換器１３に戻し、前記のような吸着余力のある粒子による吸着用水分として用いる。この凝縮器１８の冷熱源として、前記蒸発用熱交換器１３により得られた冷却水の一部を利用することもできる。

更に、吸着式冷凍機１２内で水分を吸着した粒子は温度が上昇するため、その粒子が貯溜されている部分が高温となる。したがってその部分に流体が流通する熱交換器を設け、粒子の熱を除去して吸着効率を向上させると共に、温度が上昇した流体を粒子再生器１６内の熱交換器に導いて循環可能とし、粒子再生器１６における粒子加熱用の熱源として利用することも可能である。特に吸着式冷凍機１２と粒子再生器１６とが近接配置が可能なときには、吸着式冷凍機１２において水分吸着により発生した熱をそのまま粒子再生器１６における再生用熱として用いることができ、簡単で且つ効率的な装置とすることができる。

また、吸着部５における粒子による吸着能力は粒子の温度が低い方が吸着能力が高いので、再生により高温になった乾燥粒子を、低温の室内空気を取り込んでいる再生粒子冷却用熱交換器で室内空気と熱交換して冷却し、それを乾燥粒子供給貯槽７に供給するようにしても良い。あるいは、クーリングタワーなどからの冷却水で冷却しても良い。このような乾燥粒子の供給に際しては、空気流に搬送させる空気輸送方式、真空ポンプで吸引する方式、或いはコンベア輸送、パケット輸送等の各種機械的輸送手段を用いることができる。

吸着式冷凍機１２においては、図示するような２つ１組とした供給側弁１０、１０’と同様に２つ１組とした排出側弁１４、１４’を備えるときには、これらをロックホッパーとして作用させ、両弁を閉じた状態で図示されていない真空ポンプを作動して内部の圧力を低下させる。吸着式冷凍機１２内と同圧になった時に供給弁１０’を開けて粒子を１２内に供給する。また、排出弁側も１２内と同圧になった時に１４’を開放して粒子を抜き取る。それにより蒸発用熱交換器は低圧で蒸発が行われるため蒸発能力が高く、低温の冷却水を生成することが可能となり、空調装置の冷却を効果的に行うことができる。この作用を行った後、ロックホッパーを操作して吸着式冷凍機１２内に再び粒子を充填・抜き取る、という作動を繰り返す。

前記実施例においては、空気供給用ダクト１を水平に配置した中で粒子を自由落下させた例を示したが、空気供給ダクト１を適宜の傾斜状態に設置しても実施することができ、また水平に配置した空気供給用ダクト１内において、空気を適宜の傾斜状体で供給して自由落下させても良い。

図１（ｂ）には他の態様を示しており、吸着式冷凍機１２の蒸発室と再生器１６の底部開口２２とを空気供給管２０で連結し、空気供給管２０にブロワ２４を設け、再生器１６の底部に空気吹き出し口２３を設ける。このような装置において、ブロワ２４を駆動して再生器１６底部において水分吸着により高温で低湿度になった粒子の間を通った空気を、再生器１６の底部から高速で吹き込むと、再生器１６内の粒子は流動化し、その流動状体で吹き込まれた高温の空気と接触し、効率よく熱交換を行う。このようなシステムの作動に際して、必要に応じて吸着式冷凍機１２に空気供給口２１を、また再生器１６に排出口２５を設ける。

図１に示すシステムにおいては吸着式冷凍機を結合することにより、粒子の除湿余力を充分生かすことができるシステムとすることができるものであるが、更に図２に示すように、クーリングタワー２６等の冷却水供給源からの冷却水により冷却する除湿部冷却器２７を設けることにより、等温除湿を行うことができるようにすると、より効率的な吸着式冷凍機結合デシカント空調システムとすることができる。

即ち、図２に示す例においては、別途設けたクーリングタワー２６で冷却した後の冷却水を、前記図１の例と同様に取り込み空気冷却用熱交換器４に供給する。また、空気供給ダクト上方から粒子を自由落下、或いはゆっくり降下させてダクトを流れる空気中の水分を吸着する除湿部５に除湿部冷却器２７を設け、この除湿部冷却器２７にも冷却水を供給して等温除湿を可能としている。このような等温除湿は断熱除湿と比較して高効率で除湿を行うことが広く知られており、図２に示す装置においてはこのような等温除湿を行うことが可能となる。また、除湿速度を等温除湿よりも更に促進させることも可能である。前記の例ではクーリングタワーを用いて冷却したものであるが、その他別途設けた蒸気圧縮式冷凍機、吸収式冷凍機、吸着式冷凍機等を用いることもできる。

図３に示す例においては、吸着式冷凍機１２で得られた冷却水を、除湿部冷却器２７に供給して前記と同様に等温除湿を行うことができるようにし、更に前記図１と同様に再生粒子冷却用熱交換器４’を設け、更に乾燥粒子供給貯槽７内に乾燥粒子冷却用熱交換器２８を設けた例を示している。この例においては、再生粒子返送ラインの途中に再生粒子冷却用熱交換器４’を設けることにより、乾燥粒子供給貯槽７に送る途中において再生粒子を冷却し、更に乾燥粒子供給貯槽７内の乾燥粒子冷却用熱交換器２８により、吸着式冷凍機１２で発生した冷熱を利用して更に冷却している。

このような粒子冷却装置を用いることにより、吸着部５における粒子による吸着能力は粒子の温度が低い方が吸着能力が高いため、再生により高温になった乾燥粒子を前記のように冷却し、吸着能力を高めている。なお、前記再生粒子冷却用熱交換器４’の冷却に際しては、図２に示したようなクーリングタワー２６からの冷熱を用いて冷却しても良い。この図３に示す例においても、前記図２の例と同様に除湿部冷却器２７を設けているが、図３の例においては除湿部冷却器２７に吸着式冷凍機で発生した冷熱を用いて冷却する例を示している。

図４には更に他の例として、粒子再生器１６における再生用の加熱器１７として、室内空気の排気を用いるほか、伝導加熱器１７’を設けた例を示している。伝導加熱器１７’としては種々のものを用いることができるが、例えば前記のように外部の排熱を利用することができ、温水や加熱蒸気を供給する熱交換器等を配置しても良い。また、必要に応じて電熱器を用いても良い。

このように再生部に伝導加熱を併用することにより粒子再生用の必要風量を削減し、再生用空気として室内４９からの排気の全量を使用しなくてすむようにしたことで、給気送風機と同程度必要であった排風機３０の消費電力をほとんどカットすることができる。それにより、室内の排気は自然排気や換気扇などの低消費電力によって作動する排風機３０を用いることができるようになる。更に、室内からの排気を除湿剤再生部から排出される高温排気を混合するように排気筒を配置することにより、排風機を不要にし、或いは極めて小型の排風機のみですませ、消費電力を低減するようにしても良い。

図５には更に他の例として、室内４９の空気を排気する排風機３０の出口ダクト５３に加湿器５１と、フィンプレートやヒートパイプ等の低圧損の熱交換器５２を順に設け、室内空気がもっている低温度と加湿器による気化熱によって冷水を作り、ここで得られた冷水によって図５に示す例においては、クーリングタワー２６で冷却した水を冷却器５３で更に冷却可能とし、取り込み空気冷却用熱交換器４、及び除湿部冷却器７において、より低温に冷却することができるようにしている。

前記実施例においては、空気供給ダクト１内に粒子を、単に上方から自由落下させた例を示したが、その他例えば図６に示すように、空気供給ダクト１の下方に粒子供給部３１を設け、内部の粒子を空気供給ダクト１の上方に供給する粒子搬送装置を設けても良い。図６（ａ）に示す粒子搬送装置としては、下端を粒子供給部３１内の粒子貯溜部分に挿入した粒子噴出用ノズル３２に高圧送風機３３を設け、粒子噴出ノズル３２を空気供給ダクト１内の除湿部５において、ダクト上流の上方に向けて開口するように配置する。粒子供給部３１の下面は網等の通気性部材により外部と空気流通可能とし、それにより高圧送風機３３を駆動することにより粒子供給部３１下方の粒子を外部からの空気と共に吸引し、空気供給ダクト１の除湿部５において、ダクト内の空気流に対向して上方に噴射している。

除湿部５において下方から上方に、且つ空気流に対向して噴出した粒子は、空気供給ダクト１における除湿部５の部分の断面積が大きいこともあって流速の遅い空気流と接触しながらダクト内を自然落下する。その過程で空気供給ダクト１内に取り込んだ空気を除湿し、除湿作用を行った粒子は空気供給ダクト内の下面に落下する。この落下した粒子は開口３４から、空気供給ダクト１の下部に隣接して設けた粒子処理部３５における吸着式冷凍機３６内に落下する。

粒子処理部３５は図６（ａ）のＡ−Ａ部分断面として示す（ｂ）の平面図のように内部が４分割され、吸着式冷凍機に落下した未だ水分吸着能力のある粒子は前記図１と同様に内部の蒸気を吸着して吸着式冷凍機３６を作動し、その後隣接する再生器３７に送られ、外部からの加熱により吸着した水分を放出して再生し、隣接する乾燥粒子貯溜部３８に貯溜する。その貯溜乾燥粒子は粒子噴出ノズル３２を設けている粒子供給部としての粒子供給室３１に送られ、前記のように粒子噴出ノズル３２によって空気供給ダクト５に送られ、循環使用される。ここで、１Wは上部にある給気ダクト側壁の投影線の位置を示す。

吸着式冷凍機３６においては、図１の例と同様に、生成された冷却水を除湿空気冷却用熱交換器６に供給し、これを戻して循環させる。再生器３７では図１の例と同様に外部の廃熱等を利用して粒子の加熱を行い、必要に応じて前記実施例と同様に内部に凝縮器を設け、凝縮した水を吸着式冷凍機に戻すこともできる。更に、再生器２７で再生した粒子を再生粒子冷却用熱交換器４で冷却しても良いことも前記実施例と同様である。また、吸着式冷凍機３６の上方に第１シャッター４０を配置し、また吸着式冷凍機３６と再生器３７との連通路に第２シャッター４１を配置してこれをロックホッパー式に作動し、吸着式冷凍機３６の内部を減圧し、冷却能力を向上させても良い。

図６（ａ）に示す例においては、粒子供給部３１からの乾燥粒子を空気供給ダクト１における除湿部５の上方に搬送するに際して、粒子噴出ノズル３２を設けた例を示したが、その他例えば図６（ｂ）に示すように、粒子供給部３１の粒子を攪拌羽根で空気供給ダクト１内の上部に射出する粒子射出用回転車４５を用いても良い。

更に同図（ｄ）に示すように、多数のパケット４６を粒子供給部３１から空気供給ダクト１内の上方との間に循環するパケット式搬送装置４７を設け、粒子供給部２１の乾燥粒子を空気供給ダクト１内の上部に搬送し、その上端部でパケットを反転することにより内部の粒子をダクト内にばらまくように構成しても良い。

また同図（ｅ）に示すように、金網製のパケット４８を回転軸４９を中心に放射状に配置したパケット式搬送装置５０を用い、下部に位置する粒子供給部３１の粒子をパケットにくみ取り、上方でパケットから下方のパケットに自重で落下させ、前方を回転する金網製パケットの裏側に落下させて粒子を吸着式冷凍機の蒸発室に排出するように構成しても良い。このように、空気供給ダクト１内で粒子を自由落下させて除湿を行う手法としては、各種の手法を使用することができる。

この実施例においては、空気供給ダクトで自然落下により空気流に対して抵抗の少ない状態で除湿を行った後、未だ水分の吸着能力のある粒子を吸着式冷凍機で利用して冷却水を生成し、この冷却水を除湿後の空気を冷却するために用い、その後この粒子を再生して循環させるに際して、粒子貯溜部を下方に配置し、且つ空気供給ダクトの内部上方にこの粒子を搬送するために、種々の粒子搬送装置を用いたものであるが、その際に吸着式冷凍機３６、再生器３７、乾燥粒子貯溜部３８を隣接して配置し、全体としてコンパクトな粒子処理部とすることができる。なお、図６に示した例においては、乾燥粒子貯溜部３８と粒子噴出用ノズル３２を設けた粒子供給部３１とを別に設けた例を示したが、これらは一体の室としても良い。

前記各実施例においては、空気供給ダクト内の水分を除湿剤粒子で吸着するに際して、ダクト上方から降下させる例として種々のものを示したが、本発明において空気中の水分を吸着する余力が発生しやすい例として前記のような実施例を示したものであり、その他本発明者等が既に開示している流動層方式等、各種の除湿手法を採用することもできる。

この実施例においても前記実施例と同様に種々の態様で実施することができるものであるが、例えば図７に示すように、クーリングタワー２６からの冷却水を供給する除湿部冷却器２７を設け、また吸気を冷却する空気冷却用熱交換器４にも冷却水を供給して、前記図２に示す例のように実施することもできる。それにより前記図２に示す例と同様に、除湿部冷却器２７で除湿部を冷却することにより等温除湿を可能とし、また、除湿速度を等温除湿よりも更に促進させることも可能となる。

本発明の第１実施例の概要図である。 同実施例の他の態様の概要図である。 同実施例の更に他の態様の概要図である。 同実施例の更に他の態様の概要図である。 同実施例の更に他の態様の概要図である。 本発明の第２実施例の概要図である。 同実施例の他の態様の概要図である。 従来例を示す概要図である。 本発明者等が提案しているデシカント空調装置の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 空気供給ダクト
２ 空気取り込み口
３ 除湿空気出口
４ 取り込み空気冷却用熱交換器
４’再生粒子冷却用熱交換器
５ 除湿部
６ 除湿空気冷却用熱交換器
７ 乾燥粒子供給貯槽
８ 粒子供給口
１０ 供給側弁
１１ 供給管
１２ 吸着式冷凍機
１３ 蒸発用熱交換器
１４ 排出側弁
１５ 排出管
１６ 粒子再生器
１７ 加熱器
１８ 凝縮器
１９ 隔壁
２０ 空気供給管
２１ 空気供給口
２２ 開口
２３ 空気吹き出し口
２４ ブロワ
２５ 排出口

Claims (17)

1. 除湿剤粒子によりダクト内を流れる空気中の水分を吸着して除湿し、
   その後ダクト下部から抜き出した該粒子を吸着式冷凍機に導入して、該粒子の吸着余力により吸着式冷凍機の蒸発室内蒸気を吸着し、
   前記粒子による蒸発室内蒸気の吸着で生じた低温により生成した冷却水によって、前記ダクト内空気または除湿用粒子を冷却することを特徴とする吸着式冷凍機結合デシカント空調方法。
2. 前記除湿剤粒子によるダクト内空気中の水分の吸着除湿時には、冷却水供給源からの冷却水により冷却することで等温除湿を行うことを特徴とする請求項１記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調方法。
3. ダクト内を流れる空気中の水分を吸着して除湿する除湿剤粒子を、ダクト内上部に供給し降下させる粒子供給部と、
   前記空気中の水分を吸着した粒子をダクト下部から抜き出して導入し、該粒子による蒸発室の蒸気吸着で生じた低温により冷却水を生成する吸着式冷凍機と、
   前記吸着式冷凍機で生成した冷却水を導入し、前記ダクト内空気または除湿用粒子を冷却する除湿空気冷却用熱交換器と、
   前記吸着式冷凍機の該粒子を導入して再生する再生器とを備えたことを特徴とする吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
4. ダクト内を流れる空気中の水分を水分除湿剤粒子により除湿する除湿部に、冷却水供給源からの冷却水により冷却する除湿空気冷却用熱交換器を設け、該冷却用熱交換器による冷却によって等温除湿を可能としたことを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
5. 前記吸着式冷凍機の蒸発室における粒子入口と出口とにロックホッパーバルブを設けるとともに、該蒸発室に減圧装置を連結し、
   前記両バルブの閉鎖と前記減圧装置の作動により前記蒸発室を減圧して低温の冷却水を生成することを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
6. 前記吸着式冷凍機において蒸気を吸着し高温となった粒子の熱を、前記再生器の加熱熱源として用いる熱交換手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
7. 前記再生器の加熱源として、外部システムの廃熱を用いることを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
8. 前記吸着式冷凍機の蒸発室内の粒子中を通過して蒸気を吸着し温度上昇した空気を、前記再生器の底部から吹き込み、再生器内の粒子を流動化して加熱再生することを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
9. 前記粒子供給部は、除湿材粒子をダクト内上部から降下させることを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
10. 前記粒子供給部をダクト上部に配置し、該粒子供給部からの粒子をダクト内上部から自然落下により降下させることを特徴とする請求項９記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
11. 前記粒子供給部をダクト下部に配置し、該粒子供給部からダクト内上部に粒子を搬送する粒子搬送装置を設けたことを特徴とする請求項９記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
12. 前記粒子搬送装置は、粒子噴射用ノズルであることを特徴とする請求項１１記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
13. 前粒子搬送装置は、粒子噴射用回転羽根車であることを特徴とする請求項１１記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
14. 前記粒子搬送装置は、前記粒子供給部の粒子を汲み取り、ダクト上部に搬送する金網製パケットであることを特徴とする請求項１１記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
15. 前記除湿空気冷却用熱交換器は、粒子供給部内または除湿部に配置し、除湿速度を等温除湿よりもさらに促進させたことを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
16. 前記再生部では伝導加熱を行い、粒子再生用必要風量を削減することを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。
17. 室内排気の出口に加湿器と熱交換器を順に設け、
    前記熱交換器で排気により冷却された冷却水を前記除湿空気冷却用熱交換器に供給することを特徴とする請求項３記載の吸着式冷凍機結合デシカント空調装置。

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