JP2008116194A - 粒子流動型デシカント空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子循環型デシカント空調に際して、空気流に大きな抵抗を与えることなく室内空気と吸着剤粒子とを接触させて、効率よく除湿する。
【解決手段】空気供給ダクト１内の空気を除湿する水分吸着用の除湿剤粒子を、ダクト下部に設けた粒子貯溜部５から、粒子搬送装置としての粒子噴出用ノズル６によりダクト内上部に噴射する。噴射して散布された粒子はダクト内を自然落下し、空気の除湿を行う。ダクト内に散布された粒子は吸湿粒子貯溜部１０から再生器１１に入って各種熱源で加熱再生し、乾燥粒子貯溜部１２から粒子貯溜部５に戻って循環する。ダクト内に粒子を散布するに際しては羽根車を用いることもでき、また多孔体からなるパケットを用い、粒子貯溜部の粒子をダクト上方に搬送し散布しても良い。また空気の吸湿後、未だ吸湿余力のある粒子を吸着式冷凍機の蒸発に利用し、得られた冷却水を室内空気の冷却に用いても良い。
【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、特に室内空気の除湿に際して、ダクト内空気の圧力損失を少なくし、且つ効率よく除湿を行うことができるようにした粒子流動型デシカント空調装置に関する。

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、ハニカム構造を有するローターに除湿剤を保持して圧力損失を抑制しながら大風量・低圧損失による除湿を行っている。しかしながら、このようなハニカム構造を有するロータに固体粒子を保持してハニカム状の流体通路に処理流体を通過させるデシカント空調装置においては、ハニカム表面の粒子保持量には限界があり、また、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、除湿容量も限界があり、更に、排熱供給と冷熱需要が一致しないと効率よく使用することができず、したがって低温排熱の利用が難しく、且つ小型化が困難であった。

その対策として本発明者等により、例えば特開２００５−３０７５４号公報に開示しているような流動層型デシカント空調システムを提案している。この流動層型デシカント空調システムにおいては、処理塔において再生により乾燥した多孔質粒子中に高速の室内空気流を導入することにより、多孔質粒子が空気流に搬送される気体搬送流動層を形成し、この気体搬送流動層によって多孔質粒子から水分を脱離し、また吸湿を行うようにしている。このような流動層型の粒子と空気との接触装置を用いることにより、単位体積あたりの空気の処理範囲を大幅に拡大でき、気体搬送流動層を形成する範囲でガス流速および粒子循環速度等の流動条件を変更し、あるいは粒子サイズを変更することで、空気と粒子の接触面積および接触時間を任意に変更できるようになり、更に、気体搬送流動層により処理されるので、従来の装置よりも圧損が少ない状態で処理を行うことができるようにしている。

しかしながら、上記のような流動層式に接触させる手法を一般の空調装置に用いるには装置全体が大き過ぎ、そのままでは利用することは困難である。また、大風量時には圧損が高くなり、動力費用が高くなる問題があるため、より圧損の少ない粒子と空気との接触手法として、本発明者等は例えば図１０に示すようなデシカント空調装置にも使用できる固体・流体接触処理装置１１０を提案している。この装置においては、容器１１６内に固体粒子供給管１２１を多数設置し、粒子供給槽１１７から粒子供給口１２４に固体粒子を供給し、固体粒子供給管１２１中を流下させ、粒子排出口１２５から粒子受槽１１９に排出する。粒子受槽１１９の粒子は粒子返送ライン１２０を介して粒子再処理器１１８に供給し、加熱して再生処理した後、粒子供給槽１１７に戻して循環使用する。

一方、容器１１６には流体入口１２２から空気を容器１１６内に供給し、空気出口１２３から排出するように構成し、それにより容器１１６内では粒子供給管１２１内を流下する粒子と容器１１６内を流れる流体と接触させることができるようにしている。このような構成によって、低圧損で効率的な流体処理を行う粒子流動型デシカント空調装置とすることができる。

また、他の態様として図１１に示すように、図中断面矩形で示す流体管路１３１に対して、多数の粒子供給部材１３２を配置し、粒子供給部材１３２の上方から下方に粒子を流下させるように構成したものも提案している。図１０に示す粒子供給部材１３２は、断面矩形の多孔部材からなり、その上方は流体管路１３１の壁外に設けた粒子供給口１３３に開口し、その下方は流体管路１３１の壁外に設けた粒子排出口１３４に開口している。
特願２００５−３０７５４号

吸着剤粒子を用いたデシカント空調装置における室内空気と粒子との接触手法は、前記のように種々のものが提案されているが、前記特許文献２に開示したような、容器内に粒子を通過させる粒子供給管を多数配置したものでは、室内空気が流通する容器、或いはダクトに多数の固体粒子供給管を設ける必要があり、空気流の大きな抵抗となり、圧力損失を生じる。

また、前記従来のハニカム状ローター式や本発明者によって出願された従来の粒子循環式などのデシカント空調装置においては、外気が高温・高湿時には能力不足となり、或いは高温・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、室内空気と吸着剤粒子とを接触して空気中の水分を吸着し除湿するに際して、空気流に大きな抵抗を与えることなく、圧損が少ない状態で効率良く除湿することができるとともに、除湿能力を増大させることができ、且つ所用動力を低減することができる粒子流動型デシカント空調装置を提供することを主たる目的とする。

本発明に係る粒子流動型デシカント空調装置は、前記課題を解決するため、粒子循環式のデシカント空調装置で粒子の分散を促進し、また、粒子循環動力を削減することでシステムの性能を強化した。また、除湿部に冷却管を通して等温除湿を可能とし、更に、伝導加熱乾燥を行うことで乾燥時の風量を低減し、室内からの換気を全量使用する必要を無くし、排気動力をほとんどカットすることも可能とした。また、ローター式では不可能であった向流接触方式も可能とし、粒子性能を最大限引き出せるようにしたものである。

このような本発明について、より具体的には次のような構成を採用する。即ち、本発明に係る粒子流動型デシカント空調装置は、ダクト内空気の水分吸着用除湿剤粒子を貯溜する、ダクト下部に設けた粒子貯溜部と、前記粒子貯溜部の粒子をダクト内で上方に散布する粒子搬送装置と、前記散布した粒子を回収して再生する、ダクト下部に設けた再生器とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記粒子搬送装置が粒子噴射用ノズルであることを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型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、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記粒子搬送装置は、粒子貯溜部外から取り込んだ空気と共に粒子を搬送することを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型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多孔体からなるパケットであることを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記パケットは、一端が他端より径の大きなノズルを備えた多孔体を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記多孔体からなるパケットはダクト内を上下方向に移動して循環する搬送装置に取り付けられ、上方に移動するとき内部に粒子を収容する傾斜した壁体を備え、下方に移動するときパケットの反転により内部の粒子をダクト内に散布することを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記粒子貯溜部と、前記再生器と、ダクト下部に隣接配置したことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記ダクトの粒子散布位置より下流に配置した、前記ダクトより流路断面積に大きな前記散布した粒子を回収する粒子処理部と、前記粒子処理部で飛散する微粒子を除去するフィルタと、前記粒子処理部の吸着用除湿剤粒子を導入して再生し、前記粒子貯溜部に搬送する再生器とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記粒子散布位置のダクト部分は、水平なダクトと、前記水平なダクトの下方の前記粒子処理部に至る傾斜したダクトとの連結部分であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記粒子散布位置は垂直なダクトであり、降下する空気流に対向して粒子を噴射する粒子噴射用ノズルを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記回収した粒子を導入し、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を備え、該吸着式冷凍機で得た冷熱を外部に供給することを特徴とする装置。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記吸着式冷凍機で得た冷熱による冷却水を、前記ダクト内で除湿後の空気を冷却する除湿空気冷却用熱交換器に供給することを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記吸着式冷凍機からの粒子を再生する再生器内に凝縮器を設け、該凝縮器で得た凝縮水を前記吸着式冷凍機の蒸発用水として用いることを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記ダクトは内部の空気が上方に流れるように配置して、ダクト内に乾燥粒子貯溜部から搬送した粒子を空気流により上方に散布し、前記ダクトの上部には断面積が拡大する拡大部を備え、前記拡大部の下部にはダクト内空気主流と分離するための内壁を設け、前記内壁周囲に落下した粒子を、再生器、乾燥粒子貯溜部に順に重力で落下させ、粒子を循環させることを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記ダクトは内部の空気が上方に流れるように配置して、ダクト内には粒子がダクト上端部で移動する終末速度より遅い上向きの空気を供給し、前記ダクト内に上向きに前記粒子搬送装置により粒子を搬送して噴出散布した後、粒子が自重により降下することにより、前記粒子と空気流とを向流接触させることを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記ダクト内部に降下する粒子を分散する粒子分散部材を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記ダクト内に散布した粒子とダクト内空気流との接触部に除湿空気冷却用熱交換器を設け、等温除湿操作を可能としたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型デシカント空調装置において、前記再生器に送風機からの再生用空気流供給部と、伝導加熱手段とを設け、伝導加熱により再生用風量を削減可能としたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の粒子流動型デシカント空調装置は、前記粒子流動型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、給気、除湿部、乾燥粒子のいずれかを冷却する熱交換器、或いは前記熱交換器に冷却水を供給するクーリングタワーからの冷却水を冷却する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、室内空気と吸着剤粒子とを接触して空気中の水分を吸着し除湿するに際して、空気流に大きな抵抗を与えることなく、圧損が少ない状態で効率良く除湿することができる粒子流動型デシカント空調装置とすることができる。しかも、粒子の分散を促進し、また、粒子循環動力を削減することでシステムの性能を強化することができる。また、除湿部に冷却管を通して等温除湿を可能とし、更に、伝導加熱乾燥を行うことで乾燥時の風量を低減し、室内からの換気を全量使用する必要を無くし、排気動力をほとんどカットすることも可能とした。また、ローター式では不可能であった向流接触方式も可能とし、粒子性能を最大限引き出せるようにしたものである。

本発明は粒子循環型デシカント空調システムにおいて、室内空気と吸着剤粒子とを接触して空気中の水分を吸着し除湿するに際して、空気流に大きな抵抗を与えることなく、効率良く除湿するという課題を、ダクト内空気の水分吸着用除湿剤粒子を貯溜する、ダクト下部に設けた粒子貯溜部と、前記粒子貯溜部の粒子をダクト内に搬送し上方に散布する粒子搬送装置と、前記散布した粒子を回収して再生する、ダクト下部に設けた再生器とを備えることにより実現した

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、後述するような各種の粒子搬送装置によりダクト下方から上方に搬送された粒子を、ダクト上方から散布してダクトを流れる空気中の水分を吸着する除湿部４を配置している。上記除湿部４には粒子が自由落下するとき、微細化した粒子が空気流に乗って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透湿性の隔壁１３で囲むことが好ましい。

図１に示す例においては、空気供給ダクト１の下方に粒子供給部５を設け、下端を粒子供給部５内の粒子貯溜部分に挿入した粒子噴出用ノズル６に高圧送風機７からの空気噴出ノズルを設け、粒子噴出ノズル６を空気供給ダクト１内の除湿部４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５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、送風機を駆動することにより粒子供給部５の粒子を流動化し、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４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４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４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１内の下面に落下する。この落下した粒子は開口８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９における吸湿粒子貯溜部１０内に落下する。また、粒子供給部５と空気供給ダクト１の間の仕切りを無くした場合には１部の粒子は再び粒子供給部５に戻り除湿に何回か使用された後に粒子処理部９に移動する。

粒子処理部９は図１（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、吸湿粒子貯溜部１０に落下して貯溜された粒子は、その後隣接する再生器１１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１２に貯溜する。その貯溜乾燥粒子は粒子噴出ノズル１６を設けている粒子供給部としての粒子供給室１５に送られ、前記のように粒子噴出ノズル１６によって空気供給ダクト１の除湿部４に送られ、循環使用される。

上記のような装置においては、ダクト下方に配置した吸湿粒子貯溜部１０から粒子搬送装置としての粒子噴出用ノズル６によって、ダクト内上方に乾燥粒子を吹き上げた後自由落下させることにより、ダクト内の空気流は大きな抵抗を受けることなく粒子表面全体と接触し、除湿することができる。また、粒子供給部６を初め、吸湿粒子貯溜部５、再生器１１、乾燥粒子貯溜部１２を全てダクト下方に配置することができ、全体としてコンパクトな構造とすることができ、また粒子を移動する装置の小型化も可能となる。

前記実施例においては吸湿粒子貯溜部１０で貯溜した粒子をそのまま再生器１１に送って再生した例を示したが、前記のようにダクト内を自由落下した粒子には空気中の水分を吸着する率は比較的少なく、数％〜２０％程度であるため、未だ水分の吸着余力が充分にある。したがって図２に示す実施例においては、その粒子は前記実施例において吸湿粒子貯溜部１０の位置に配置した吸着式冷凍機１７を配置し、前記吸着余力が充分にある粒子の水分吸着能力を利用する。

吸着式冷凍機１７は蒸発器と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、という作用をする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１７の蒸発器内に蒸発用熱交換器１８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２０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、未だ水分吸着余力のある粒子によって、吸着式冷凍機１７の蒸発器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１８の周囲の水分を蒸発させる。このとき蒸発用熱交換器１８内を流れる水を冷却し、除湿空気冷却用熱交換器２０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２０で空気を冷却した冷却水は、再び吸着式冷凍機１７の蒸発用熱交換器１８に戻して循環させる。

このような水分吸着粒子の吸着余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を行うことができ、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１７内で特に蒸発用熱交換器１８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、隣接して配置した粒子再生器１１に供給される。粒子再生器１１には必要に応じて、外部システムで不要となった廃熱を利用した加熱器を設け、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、適宜凝縮器で凝縮し、凝縮後の水を蒸発用熱交換器１８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１８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１１内の熱交換器に導いて循環可能とし、粒子再生器１１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。特に図示のように吸着式冷凍機１７と粒子再生器１１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１１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、吸湿部４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、図示していない低温の室内空気やクーリングタワーなどからの冷却水により冷却する再生粒子冷却用熱交換器２１で室内空気や冷却水と熱交換して冷却し、それを乾燥粒子供給貯槽１２に供給するようにしても良い。

吸着式冷凍機１７においては、図示するような第１シャッター対１５と第２シャッター対１６を備えるときには、これをロックホッパーとして作用させ、両シャッター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。それにより蒸発用熱交換器１８内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、ロックホッパーを開放して吸着式冷凍機１７内に再び粒子を充填・排出する、という作動を繰り返す。

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、未だ水分の吸着余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ので、前記実施例の効果に加えて、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る、という効果を奏する。

図１及び図２に示す例においては、粒子供給部５からの乾燥粒子を空気供給ダクト１における除湿部４の上方に搬送するに際して、粒子噴出ノズル６を設けた例を示したが、その他例えば図３に示すように、粒子供給部５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２３を用いても良い。

このような粒子噴出用回転車２３を用いる際には、図３（ａ）に示すように粒子供給部５の下方が閉じた空間とし、粒子供給部５に供給されて下方に位置する粒子を、回転する羽根車によって上方に跳ね上げてダクト内上方に噴出するようにすることもできる。その他図３（ｂ）に示すように、粒子供給部５の底部を前記図１及び２の実施例と同様に網目状として空気流通開口２４を形成し、粒子射出用回転車２３の回転によって粒子と共に内部の空気も噴出するとき、空気流通開口２４から空気を供給可能としても良い。この実施例においても実施例１のような粒子再生部を隣接したシステムとすることができ、また前記実施例２と同様に吸着式冷凍機と結合したシステムとすることができる。

前記実施例においては、ダクト下方に設けた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として、粒子を噴射、或いは噴出する手段を備えた例を示したが、その他例えば図４に示すように、図中先細りのノズル状開口２５を多数設けたパケット底板２６を用い、このパケット底板２６を中心の回転輪２７から放射状に多数配置する。各パケット底板２６の外周部には網目状のパケット端板２８を備え、それにより各々パケット２９を形成している。

回転輪２７を外部から図中反時計方向に回転して、上記のようなパケット２９を回転させると、パケット２９が最下部に位置する図４の（ａ）のとき、粒子供給部５に貯溜されている粒子内にパケット２９が最も入り込み、このパケット２９内に粒子を掻き入れる。その後パケット２９が回転すると（ｂ）、（ｃ）の位置に移動し、その間はパケット内の粒子はノズル２５が適宜の大きさで先細になっているためほとんどこのノズル２５から落下することなく、上方に持ち上げられる。

その後（ｄ）の位置近傍でパケット２９内の粒子はパケット底板２６の傾斜により回転輪２７側に移動し、更に（ｅ）の位置においてパケット２９内の粒子は隣接するパケット底板２６間において回転輪２７側に移動する。その後このパケット２９内の粒子は先行するパケット底板２６の裏側に落下して保持され、その粒子は落下したパケット底板２６に形成されるノズル２５の開口が大きいため、ノズル２５から下方に自由落下しながら（ｆ）の位置に移動する。

更に回転輪２７が回転すると、（ｇ）の位置でパケット底板２６が前記（ｃ）の位置から反転することとなり、前記と同様にノズル２５から下方への自由落下が継続する。その際、ノズル２５から落下した粒子は、一部は先行するパケット底板２６の裏側に落下しながら、多くの粒子はその下方に配置されている吸湿粒子貯溜部１０内に落下する。この実施例においては、パケット式搬送装置を用いて上記のような作動を繰り返すことにより、ダクト下方に配置された粒子供給部の乾燥粒子を、粒子搬送装置によってダクト内上部に供給し、自由落下によりダクト内を流れる空気に対する抵抗が少ない状態で、空気中の湿度を吸着することができる。この実施例においても、前記実施例２と同様に吸着式冷凍機と結合したシステムとすることができる。

前記実施例のようなパケットによる粒子搬送装置は、更に図５に示す装置によっても実施することができる。図５に示す実施例においては、空気供給ダクト１の上方に位置する上方回転輪３０と、下方に位置する下方回転輪３１からなる１対のプーリーを、ダクト内の両側、或いはダクト外の両側に配置し、これらの両側のプーリーにベルト３２を掛け、網等の多孔体からなるＶ字型のパケット３３の両端を前記ベルト３２で支持させる。

このようなパケット３３の両側を端板で閉じて断面三角形のパケット３３を形成し、回転輪のいずれかを外部から駆動することによりベルト３２を駆動し、パケット３３を図中反時計方向に回転すると、図５中（ａ）の状態においてパケット板３３が最も下方に位置し、全体が粒子供給部５内の貯溜粒子内に入り込み、ベルトの移動と共に粒子をパケット内に掻き込む。その後ベルト３２の回転移動と共に図中（ｂ）〜（ｅ）のように、内部に粒子を保持した状態でダクト１内の上方に搬送される。その後例えば（ｆ）の位置に近づくと、パケット板３３が上方回転輪３０の周囲を回転するとき次第に立ち上がり、パケット内の粒子はパケット内から先行するパケット板の裏面側に排出する。

その後更にベルト３２が回転して（ｆ）の位置になり、更に（ｇ）の位置に近づくと、パケット内の粒子の多くはパケット内から排出され、先行するパケット板３３のり面に案内されて、ダクト下方に自然落下する。このような状態でベルト３２が更に回転すると、（ｈ）（ｉ）（ｊ）に至る間にパケット内の粒子は全て落下する。このようにしてダクト内を自由落下した粒子は、その下方に配置されている吸湿粒子貯溜部１０に溜められる。このようなパケット式搬送装置を用いた実施例においても、前記実施例１のような粒子再生部を隣接したシステムとすることができ、また前記実施例２と同様に吸着式冷凍機と結合したシステムとすることができる。

前記実施例においては除湿部４を出た乾燥空気をそのまま３から室内に供給していたが微粒子の飛散を防ぐための除湿部のガス流速をフィルターの圧損を低下させるために０．２−０．４ｍ／ｓ程度に抑える必要があった。そこで、図６に示す実施例では粒子処理部で流路を上方に変更することでガス流速の制限を緩やかにするようにしたものである。

図６に示す例においては、空気供給ダクト１の下方に粒子供給部５を設け、下端を粒子供給部５内の粒子貯溜部分に挿入した粒子噴出用ノズル６に高圧送風機７からの空気噴出ノズルを設け、粒子噴出ノズル６を空気供給ダクト１内の除湿部４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５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、送風機を駆動することにより粒子供給部５の粒子を流動化し、下方の粒子を外部からの空気と共に押し込み、空気供給ダクト１の除湿部４において、ダクト内の空気流を横切るように上方に噴射している。

除湿部４において下方から上方に、且つ空気流を横切るように噴出した粒子は、空気供給ダクト１、１’を移動しながら固気分離塔４１に移動する。固気分離塔４１の断面積が大きいこともあって粒子処理部４２に落下する。微細になった粒子は上部に設けたバグフィルター４３によって分離されるが、上部に設置した内塔４４によってバグフィルター４３付近の上昇流速は０となり９の粒子処理部４２に落下する。空気供給ダクト１’の空気流による内部の上昇流速が除湿粒子の終末速度を超えない様に断面積を増加する。ここで、処理風量が１ｍ^３／ｓで除湿試験に用いている直径０．３−０．５mmシリカゲル粒子であれば、固気分離塔４１における断面積を２ｍ^２として０．５ｍ／ｓの上昇流速にすることで除湿粒子の終末速度以下にすることができる。また、バグフィルターは直径１．４ｍとなり、高さを１ｍとすると通過速度を０．２ｍ／ｓ以下に抑えられる。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固気分離塔４１に落下する。この落下した粒子は粒子処理部４２を下降しながら再生塔４５に移動し、ここで加熱されて乾燥・再生される。その後、Ｐ−Ｐでつながっている接続管４６を通って図示していない冷却コイルなどによって除熱されながら粒子供給部５に移動する。

前記図６に示す例においては、空気供給ダクト１の下方に粒子供給部５を設け、下端を粒子供給部５内の粒子貯溜部分に挿入した粒子噴出用ノズル６に高圧送風機７からの空気噴出ノズルを設け、粒子噴出ノズル６を空気供給ダクト１内の除湿部４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した例を示したが、その他例えば図７に示すように、上方に延びる粒子噴出ノズル６に対向して図中上方から空気が流れるように、空気供給ダクト１を配置しても良い。それにより、粒子と空気との混合性が向上する。

図８には前記実施例６の更に他の態様で実施する例を示している。図８に示す例においては、固気分離塔４１の下部に傾斜したガイド壁５１を設け、また、このガイド壁５１の下部に流動用空気供給部５２側に延びる第１画壁５３をを設けると共に、これと平行する第２画壁５４設け、前記ガイド壁５１に案内されて流動用空気供給部５２に落下してきた粒子を、流動用空気供給部５２からの供給空気の一部を用いて第１画壁５３と第２画壁５４の間の通路部分で上昇させ、粒子移動部５５側に粒子を移動する。このとき第１画壁５３と第２画壁５４間を上昇する空気は、上部の開口５６から排出する。このようなガイド壁５１を用いて固気分離塔４１内で空気流と分離した粒子を円滑に再生塔４５側に移動させることができる。

図９に示す実施例においては、ダクト６１を垂直に配置し、その上部にダクト６１よりも断面積が増大する拡大部６２を備え、拡大部６２の内部には最も外側に有底円筒状のフィルタ６３を設け、その内側下方に粒子回収部６８を形成する円筒状の隔壁６４を設けている。ダクト６１の下端には空気導入部６５を設け、拡大部６２の上端部には空気排出口６０を設けている。このダクト６１の下方に、粒子貯槽６６の粒子をダクト６１に対して水平に供給する粒子噴出用ノズル６７を配置している。この粒子噴出用ノズル６７は前記各実施例と同様に外部からの高圧空気により粒子貯槽６７から粒子をダクト内に噴出するものであり、ダクト６１内に噴射された粒子は空気導入部６５からの空気流により上昇する。この実施例では、粒子を水平に噴射する粒子噴出用ノズル６７によりダクト内に粒子を搬送し、ダクト内の粒子を空気によって上方に移動させて散布することにより粒子搬送を行っている。

粒子噴出用ノズル６７から噴出した除湿剤粒子は、空気流により上方に搬送されながら空気内の水分を吸着し、上方の拡大部６２において空気流速が低下することにより粒子の上昇はほぼ無くなり、フィルタで空気流から分離した粒子は隔壁６４とフィルタ間の粒子回収部６８に回収される。ここに回収された粒子はその下方に配置した再生器６９に落下し、再生器では外部からの空気流及び伝導加熱手段７０によって再生し、再生した粒子はその下方に配置した粒子貯槽６６に落下させ、粒子の循環を全て重力により行い、粒子循環動力を不要としている。なお、必要に応じて再生器等を他の態様で配置しても良く、その際には他の小型の粒子循環用搬送装置を用いることもできる。

図９に示す例においては、前記のようにダクト６１内に噴出した粒子によって空気中の水分を吸着する除湿部７１に、除湿部冷却器７２を設け、別途設けたクーリングタワーからの冷却水や、蒸気圧縮式冷凍機、吸収式冷凍機、吸着式冷凍機等の冷却水により冷却する。それによりこの除湿部で等温除湿を行うことができ、断熱除湿と比較して効率的な除湿を行うことができるようにしている。更に図示の例では拡大部６２の内部にも冷却器７３を設けており、この部分で行われる除湿に際しても効率的な除湿を行うことができるようにした例を示している。

図１０には前記図９の実施例と同様にダクト６１とその上部に拡大部６２を設けた例を示しており、図１０に示す実施例においてはダクト６１の下部に粒子貯槽７５を配置し、その上部に傾斜隔壁７６を設けると共に、粒子貯槽７５から傾斜隔壁７６を貫通して上方に延びる粒子噴出用ノズル７７を複数設けており、粒子噴出用ノズル７７の下部から導入する高圧空気により、粒子貯槽７５の粒子をダクト６１内に噴出可能としている。ダクト６１の側部における傾斜隔壁７６より上方には空気導入部７８を設け、室内空気等の空気を供給している。このとき供給する空気流は、吸着剤粒子の終末速度より遅い上向き空気速度ととなるように調整し、粒子噴出用ノズル７７から噴出した粒子がこの空気流の中で自由落下できるようにする。

それにより、粒子噴出用ノズル７７から噴出した粒子はダクト内を自由落下し、下方の傾斜隔壁７６上に落下して回収され、この粒子は再生器７８に送られ、再生した粒子は粒子貯槽７５に送られる。この再生器７８には拡大部６２の粒子回収部６８で回収した粒子も送られ、全ての粒子を循環可能としている。

この実施例においては、粒子噴出用ノズル７７からダクト内に噴出した粒子がダクト内を流れる遅い空気流によって自由落下するとき、下方からの空気流と接触して水分を吸着するものであるが、このとき下方から上向きに流れる空気と接触して除湿処理を行う結果、向流除湿を行うことができ、効率的な除湿を行うことができるようになる。また、図示の例ではこの向流除湿を行う除湿部に前記の実施例と同様に除湿部冷却器７２を設けており、前記と同様の等温除湿作用を行わせることができるようにしている。

粒子噴出用ノズル７７から噴出した粒子がダクト内を降下するとき、下方から流れる空気流と効率的な接触を行わせるように、例えば図１０（ｂ）に示すように、粒子噴出用ノズル７７の周囲に下降吸着剤粒子の再分散を促進させる分散板７９を交互に設けても良い。この分散板７９により降下する粒子はダクト内で分散し、低速で流れる上昇空気流との固気接触を効率的に行う。この分散板７９は図示するような傘型のほか、種々の態様で実施することができる。

図１１には前記図１の実施例とほぼ同様の構成を備えた空調装置の例を示しているが、図１１に示す実施例においては粒子噴出用ノズル６からダクト１内に噴射して降下した粒子を収集する粒子収集部８１の下部を再生器８２とし、再生器８２で再生した粒子を粒子貯槽８３に供給する例を示している。この再生器８２には除湿空気の一部を導入する管路８４、或いは除湿空気が供給される室内８５の排気ファン８６からの空気を導入し、粒子の再生を行う。特にこの再生器８２には伝導加熱器８７を設け、外部の廃熱等を利用し、或いは電熱器等により熱伝導によって粒子を加熱して再生することも行っている。

このような伝導加熱手段を用いることにより、粒子再生用の必要風量を削減し、再生用空気として除湿後の供給空気の一部、あるいは、目的空間としての室内からの還気の一部のみの使用を可能とし、給気送風機と同程度必要であった排風機の消費電力をほとんどカット出来るようになる。なお、ここでの室内からの排気は、自然排気や換気扇などの低消費電力排風機を使って実施することができる。

図１２には更に他の例を示しており、図示の例では室内８５からの排気を流す排気ダクト９０に、排風機８６の後流に水の噴霧器９１、及び熱交換器９２を順に配置し、未だ冷えている室内空気に水を噴霧して更に冷却した空気によって熱交換器９２内の水を冷却し、その冷却水を図示の例においてはクーリングタワー９４からの冷却水を、熱交換器９３で更に冷却している。

図１２に示す例においてはクーリングタワー９４の冷却水を、除湿部４に設けた除湿部冷却器９５に供給して前記のような等温除湿を可能とし、また給気を冷却する給気冷却器９５に供給して低温下での効率的な除湿を行うことができるようにしている。このようなクーリングタワーの冷却水を前記のような熱交換器９３によって更に低温化することにより、前記の効率を更に向上させることができる。なお、熱交換器９２としてはフィンプレートやヒートパイプなどの低圧損熱交換器を用いると、より効率が向上させることができる。

図１３には前記実施例１及び２に示すような粒子を噴射する手法により供給空気の除湿を行った試験結果のグラフを示す。同図においてＴdは除湿セクションにおける温度、φdは除湿セクションの湿度変化、Toutは出口における温度、φoutは出口における湿度変化を示し、それぞれの時間経過を表している。この中で実際の除湿試験区間は図示した範囲である。この試験結果から、６０−６５％程度の湿度が２５％程度にまで下がっている。吹き上げガスが低湿度ということもあるが、それ以上に除湿が進んでいる（吹き上げガスの効果は数%程度の低下に相当する）。除湿区間での風速は０．２m/s程度でほぼ家庭用（１８０m³／hとしたときの風速に相当する）。

図１４には粒子溜ａにノズルｂを挿入し、粒子噴流ｃを形成し、この室ｄの下面には空気導入口ｅを備えたものにおいて、粒子の吹き上げ高さＨｆと、粒子層表面からノズル下端までの距離としての粒子層高さＨｐの関係、及び吹き上げ量Ｇと粒子層高さＨｐとの関係をみるために行った試験結果を示している。このグラフから、粒子の吹き上げ高さＨｆは粒子層高に依存するが、吹き上げ量は粒子層高さに比例して増加することがわかる。またこのことから、粒子層高さが高い系では吹き上げ動力が低下できることがわかる。

本発明の第１実施例の概要図である。 本発明の第２実施例の概要図である。 本発明の第３実施例の概要図である。 本発明の第４実施例の概要図である。 本発明の第５実施例の概要図である。 本発明の第６実施例の概要図である。 本発明の第７実施例の概要図である。 本発明の第８実施例の概要図である。 本発明の第９実施例の概要図である。 本発明の第１０実施例の概要図である。 本発明の第１１実施例の概要図である。 本発明の第１２実施例の概要図である。 本発明の試験結果を示すグラフである。 本発明の他の試験結果を示すグラフである。 従来例を示す概要図である。 他の従来例を示す概要図である。

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 除湿部
５ 粒子供給部
６ 粒子噴出ノズル
７ 高圧送風機
８ 開口
１０ 吸湿粒子貯溜部
１１ 再生器
１２ 乾燥粒子貯溜部
１３ 隔壁

Claims (20)

1. ダクト内空気の水分吸着用除湿剤粒子を貯溜する、ダクト下部に設けた粒子貯溜部と、
   前記粒子貯溜部の粒子をダクト内に搬送し上方に散布する粒子搬送装置と、
   前記散布した粒子を回収して再生する、ダクト下部に設けた再生器とを備えたことを特徴とする粒子流動型デシカント空調装置。
2. 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１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
3. 前記粒子搬送装置は、粒子噴射用回転羽根車であることを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
4. 前記粒子搬送装置は、粒子貯溜部外から取り込んだ空気と共に粒子を搬送することを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
5. 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多孔体からなるパケットであることを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
6. 前記パケットは、一端が他端より径の大きなノズルを備えた多孔体を備えたことを特徴とする請求項５記載の粒子流動型デシカント空調装置。
7. 前記多孔体からなるパケットはダクト内を上下方向に移動して循環する搬送装置に取り付けられ、上方に移動するとき内部に粒子を収容する傾斜した壁体を備え、下方に移動するときパケットの反転により内部の粒子をダクト内に散布することを特徴とする請求項５記載の粒子流動型デシカント空調装置。
8. 前記粒子貯溜部と、前記再生器と、ダクト下部に隣接配置したことを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
9. 前記ダクトの粒子散布位置より下流に配置した、前記ダクトより流路断面積に大きな前記散布した粒子を回収する粒子処理部と、
   前記粒子処理部で飛散する微粒子を除去するフィルタと、
   前記粒子処理部の吸着用除湿剤粒子を導入して再生し、前記粒子貯溜部に搬送する再生器とを備えたことを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
10. 前記粒子散布位置のダクト部分は、水平なダクトと、前記水平なダクトの下方の前記粒子処理部に至る傾斜したダクトとの連結部分であることを特徴とする請求項９記載の粒子流動型デシカント空調装置。
11. 前記粒子散布位置は垂直なダクトであり、降下する空気流に対向して粒子を噴射する粒子噴射用ノズルを備えたことを特徴とする請求項１０記載の粒子流動型デシカント空調装置。
12. 前記回収した粒子を導入し、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を備え、該吸着式冷凍機で得た冷熱を外部に供給することを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
13. 前記吸着式冷凍機で得た冷熱による冷却水を、前記ダクト内で除湿後の空気を冷却する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８記載の粒子流動型デシカント空調装置。
14. 前記吸着式冷凍機からの粒子を再生する再生器内に凝縮器を設け、該凝縮器で得た凝縮水を前記吸着式冷凍機の蒸発用水として用いることを特徴とする請求項８記載の粒子流動型デシカント空調装置。
15. 前記ダクトは内部の空気が上方に流れるように配置して、ダクト内に乾燥粒子貯溜部から搬送した粒子を空気流により上方に散布し、
    前記ダクトの上部には断面積が拡大する拡大部を備え、
    前記拡大部の下部にはダクト内空気主流と分離するための内壁を設け、
    前記内壁周囲に落下した粒子を、再生器、乾燥粒子貯溜部に順に重力で落下させ、粒子を循環させることを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
16. 前記ダクトは内部の空気が上方に流れるように配置して、ダクト内には粒子がダクト上端部で移動する終末速度より遅い上向きの空気を供給し、
    前記ダクト内に上向きに前記粒子搬送装置により粒子を搬送して噴出散布した後、粒子が自重により降下することにより、前記粒子と空気流とを向流接触させることを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
17. 前記ダクト内部に降下する粒子を分散する粒子分散部材を設けたことを特徴とする請求項１６記載の粒子流動型デシカント空調装置。
18. 前記ダクト内に散布した粒子とダクト内空気流との接触部に除湿空気冷却用熱交換器を設け、等温除湿操作を可能としたことを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
19. 前記再生器に送風機からの再生用空気流供給部と、伝導加熱手段とを設け、伝導加熱により再生用風量を削減可能としたことを特徴とする請求項１記載の粒子流動型デシカント空調装置。
20. 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、給気、除湿部、乾燥粒子のいずれかを冷却する熱交換器、或いは前記熱交換器に冷却水を供給するクーリングタワーからの冷却水を冷却する熱交換器に供給することを特徴とする請求項１８に記載の粒子流動型デシカント空調装置。

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