JP2008142656A

JP2008142656A - 除湿装置

Info

Publication number: JP2008142656A
Application number: JP2006334299A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kondo; 正樹今藤; Ichiro Otomo; 一朗大友; Akio Kodama; 昭雄児玉
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】除湿能力が高く、かつ小型化の可能なデシカント除湿装置を提供する。
【解決手段】
風路仕切板で仕切られた除湿風路２３と再生風路２４を跨ぐようにして円筒状をした吸着ドラム３０を回転自在に配置する。除湿風路２３では吸着ドラム３０の内側に冷却部３３を設け、再生風路２４では吸着ドラム３０の内側に加温部３４を設けると共に吸着ドラム３０の近傍に再生用加熱器３８を設ける。除湿風路２３では、空気が吸着ドラム３０の外周面側から内側へ通過し、さらに内側から外周面側へ通過して除湿される。再生風路２４では、加熱された空気が吸着ドラム３０の外周面側から内側へ通過し、さらに内側から外周面側へ通過して吸着ドラム３０を再生する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリカゲルやゼオライト等の湿気を吸着する吸着剤（除湿剤）を用いた除湿装置に関する。

湿気を吸着する吸着剤を用いた空調機はデシカント空調機と呼ばれ、低温度の排熱が利用可能な空調機である。このような除湿装置（例えば、特許文献１を参照）では、図１に示すように、除湿ロータ（デシカント・ロータ）１１を風路内に配置している。この除湿ロータ１１としては、吸着剤を坦持したハニカム状の除湿ロータや、吸着剤を坦持した波形部材を円筒状に巻き込んだ除湿ロータが用いられる。風路は除湿風路１２と再生風路１３とに分離されており、除湿ロータ１１は片側半分が除湿風路１２内に納まり、他方半分が再生風路１３内に納まり、中心軸の回りに回転している。また、除湿ロータ１１は、その回転軸方向が風路の長手方向と平行となるように配置されている。

このように構成することにより、除湿風路１２には屋外からの冷風が送り込まれ、送り込まれた冷風は除湿ロータ１１を通過する際に除湿され、乾燥した空気が室内に供給される。一方、室内の空気は再生風路１３に送り込まれ、ヒータで加熱されて除湿ロータ１１へ送られる。よって、除湿ロータ１１は温風によって加熱され、吸着していた湿気を放出し、湿気を含んだ温風が屋外へ排出される。

特開２００５−１１４２４２号公報

しかしながら、このような除湿装置では、吸着剤が湿気を吸着すると発熱し、その吸着熱によって吸着剤の温度が上昇するため、除湿剤の吸着能力（単位体積あたりの水分吸着量）が低下していた。その結果、従来の除湿装置では除湿ロータの除湿能力が次第に低下していた。

また、当該除湿装置では、除湿ロータの回転軸と平行な方向に空気が通過する構造となっているので、空気の通過方向から見たときに空洞の占める面積が大きく、吸着剤の充填密度が低かった。そのため、従来の除湿装置では、十分な除湿能力を得ることができなかった。

また、空気の通過方向から見たときの吸着剤の充填密度を高くしようとすれば、除湿ロータの軸方向の長さを長くすればよいが、その場合には除湿ロータが長大になるので、除湿装置が大型化する問題がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、除湿能力が高く、かつ、小型化の可能な除湿装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の除湿装置は、除湿用空気ファンを備えた除湿風路と再生用空気ファンを備えた再生風路の少なくとも一部を風路仕切壁を介して隣接させ、円筒状をした水分吸着用の吸着ドラムを前記風路仕切壁を貫通し、その回転軸方向が前記除湿風路の長手方向と交差し、且つ、その各部が前記除湿風路と前記再生風路とを交互に移動するように回転自在に配置し、前記除湿風路内において前記吸着ドラムの近傍に冷却手段を配置し、前記再生風路内において前記吸着ドラムの近傍に加温手段を配置したことを特徴としている。

かかる除湿装置によれば、円筒状をした水分吸着用の吸着ドラムを前記風路仕切壁を貫通し、その回転軸方向が除湿風路の長手方向と交差し、且つ、その各部が前記除湿風路と前記再生風路とを交互に移動するように回転自在に配置しているので、除湿風路においては、除湿風路を流れる空気が吸着ドラムの外周面側から内側へ向けて通過し、さらに前記吸着ドラムの内側から外周面側へ向けて通過する。その結果、空気の流れる方向から見たときに吸着ドラム内の吸着剤の分布密度が大きくなり、しかも吸着ドラムを二度通過して除湿されることになり、高い除湿能力を発揮する。また、従来例のように吸着剤の分布密度を大きくするために吸着ドラムを長くする必要がないので、除湿装置を小型化することができる。

また、前記再生風路内において前記吸着ドラムの近傍に加温手段を配置しているので、吸着ドラムのうち再生風路内に位置する部分は加温手段で温められることによって吸着していた湿気を放出し、放出した湿気は再生風路から外部へ排出される。よって、再生風路側においては吸着ドラムの吸湿能力を再生することができ、除湿装置を連続運転することが可能になる。

また、除湿ドラムは湿気を吸着することによって発熱し、温度が上昇することによって除湿能力が低下するが、本発明の除湿装置においては、前記除湿風路内において前記吸着ドラムの近傍に冷却手段を配置しているので、除湿風路側において除湿ドラムの温度上昇を抑制することができ、除湿装置の除湿能力を向上させることができる。

本発明のある実施態様においては、さらに前記吸着ドラムが、その回転軸方向が前記再生風路の長手方向と交差するように配置され、前記再生風路においては、前記再生風路を流れる空気が前記吸着ドラムの外周面側から内側へ向けて通過し、さらに前記吸着ドラムの内側から外周面側へ向けて通過するように配置されている。よって、この実施態様においては、再生風路内で除湿ドラムに当たる風量が大きくなり、しかも除湿ドラムに再生用の空気が二度通過するので、除湿ドラムの再生能力が向上する。

本発明の別な実施態様においては、前記吸着ドラムが、二重円筒状をした通風可能な容器内に湿気を吸着させるための粒子状をした吸着剤を充填したものとなっている。かかる実施態様によれば、吸着剤の補充を容易に行え、また吸着剤が消耗した分だけ補充することができるので、吸着剤のコストを安価にすることができる。

本発明のさらに別な実施態様においては、前記冷却手段が前記吸着ドラムの内側に配置されており、それによって吸着ドラム内の空間を有効活用して除湿装置の小型化が図られる。同様に、本発明のさらに別な実施態様においては、前記加温手段が前記吸着ドラムの内側に配置されており、それによって吸着ドラム内の空間を有効活用して除湿装置の小型化が図られる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

（構成）
図２は、本発明の一実施形態による除湿装置２１の構造を示す概略平断面図であり、図３は当該除湿装置の内部に納められている除湿ユニット２８の斜視図である。除湿装置２１は、ダクト２２内に除湿風路２３と再生風路２４との２つの風路が形成されており、両風路２３、２４は風路仕切板２５によって仕切られている。

除湿風路２３内には除湿用空気ファン２６が配置され、再生風路２４内には再生用空気ファン２７が配置され、また、ダクト２２内には両風路２３、２４に跨るようにして、かつ両風路２３、２４を遮るようにして除湿ユニット２８が納められている。除湿装置２１は、例えば外壁を貫通して室内と屋外との間に設置され、除湿用空気ファン２６は屋外から室内に向けて送風するように配意され、再生用空気ファン２７は室内から屋外に向けて送風するように配置される。

図３に示すように、除湿ユニット２８は、四つの側面が大きく開口した角柱状のフレーム２９内に円筒状をした吸着ドラム３０を納めたものであり、図示しないが、当該吸着ドラム３０はフレーム２９内で円筒の中心軸の回りで回転自在となるように軸支されている。吸着ドラム３０は、シリカゲルやゼオライト、活性炭等の湿気を吸着する吸着剤（除湿剤）を保持したものであり、かつ、回転軸に垂直な平面とほぼ平行な面内で空気が通過できるように構成されている。例えば、吸着ドラム３０としては、和紙や多孔板、スリット板、ネットなどの通風性の素材によって形成された二重円筒状の容器（充填槽）の内部（つまり、二重になった円筒状の壁部分の間に形成された空間）内に粒子状の吸着剤を充填したもの、あるいは粒子状の吸着剤をバインダや接着剤などによって部分的に接着して円筒状に成形したもの、あるいは円筒状に形成した通風性の素材の表面に粒子状の吸着剤を密に分布させて接着したものなどが考えられる。このうちでも、通風性を有する円筒状容器内に吸着剤を投入する方法によれば、吸着剤の補充を簡単に行え、また、吸着剤を加工する必要がなく、消費した分だけ吸着剤を補充できるので、コストが安価になる。

また、除湿ユニット２８内の吸着ドラム３０よりも外周側と内側には、除湿ユニット２８をダクト２２内に配置したときに除湿風路２３側と再生風路２４側とを仕切るように、それぞれ風路仕切板３１と風路仕切板３２とが設けられている。従って、風路仕切板３１、３２は前記風路仕切板２５とほぼ連続するように配設されている。

吸着ドラム３０内の空間のうち、除湿風路２３側の空間には、吸着ドラム３０の全長にわたって冷却部３３（冷却手段）が設けられ、再生風路２４側の空間には吸着ドラム３０の全長にわたって再生用の加温部３４（加温手段）が設けられている。図示例では、冷却部３３は、冷水供給管３５から供給された水を循環させて放冷する冷却用熱交換器によって構成されており、また、加温部３４は、温水供給管３６から供給された温水を循環させて放熱する加温用熱交換器によって構成されている。ただし、冷却部３３や加温部３４は電気的手段、例えばペルチェ素子などを用いて一方で吸熱し、他方で放熱するようにしたものであってもよく、また冷暖房機からの熱や冷気を利用してもよい。

フレーム２９は四つの外周面にそれぞれ大きく開口した通風口３７を有しており、再生風路２４内の風上側に位置する通風口３７の外面全面には、再生用加熱器３８（加温手段）が設けられている。この再生用加熱器３８も温水を循環させて放熱する熱交換器によって構成するのが好ましいが、電気ヒータ等を用いても差し支えない。除湿ユニット２８は、図２に示すように、平面視で対角方向がダクト２２の長手方向と平行となるように配置されているので、再生用加熱器３８の面積を大きくでき、熱交換効率を向上させることができる。これに対し、除湿ユニット２８の辺方向が、平面視でダクト２２の長手方向と平行となるように配置した場合には、吸着ドラム３０の直径を大きくできる。

また、吸着ドラム３０は、その配置箇所における除湿風路２３及び再生風路２４の長手方向と、除湿風路２３と再生風路２４を結ぶ方向（風路仕切板２５に垂直な方向）との両方向に直交する方向に回転軸方向がほぼ平行となるように配置されている。

また、フレーム２９の内面と吸着ドラム３０の外周面との間には、除湿風路２３及び再生風路２４を流れる空気が、吸着ドラム３０を通過することなく吸着ドラム３０の外側を迂回して流れるのを阻止するための邪魔板３９が、風路仕切板３１、３２とほぼ直交する方向に配置されている。当該邪魔板は、必要に応じてダクト２２の内面と除湿ユニット２８との間にも設けてもよい。

図４に示すように、前記吸着ドラム３０の一部（例えば、下端部外周面）にはギア部４０が形成されており、このギア部４０にはギアドモータ等の駆動源４１の出力ギアが噛み合っている。よって、駆動源４１を駆動することによって吸着ドラム３０は適度の回転速度でもって回転軸の回りに回転駆動される。

（動作）
つぎに、上記除湿装置２１による換気及び除湿の動作を説明する。除湿装置２１の運転時には、駆動源４１によって吸着ドラム３０が回転すると共に、除湿用空気ファン２６及び再生用空気ファン２７によって除湿風路２３及び再生風路２４内に送風される。

図２に示すように、除湿用空気ファン２６の回転によって屋外の湿気を含んだ空気ＯＡは除湿風路２３内に吸引され、除湿風路２３を通って室内側へ供給される。除湿風路２３内に吸引された空気は通風口３７を通って除湿ユニット２８内に入り、吸着ドラム３０をその外周面側から内側へ向けて通過する。さらに、吸着ドラム３０の内側の空気は、冷却部３３を通過して冷却された後、再び吸着ドラム３０を内側から外周面側へ通過して除湿風路２３の室内側へ流れる。よって、除湿風路２３においては、湿気を含んだ空気は、吸着ドラム３０を外周面側から内側へ、さらに内側から外周面側へと二度にわたって通過し、吸着ドラム３０内の吸着剤によって湿気を吸着除去される。

しかも、吸着ドラム３０内の吸着剤は吸湿によって発熱するが、吸着ドラム３０の内側に設けられた冷却部３３によって冷却されて温度が上昇しにくくなっているので、吸湿による温度上昇で吸着剤の除湿能力（単位体積あたりの水分吸着量）が低下しにくくなり、吸着剤の利用効率が向上する。

さらに、この除湿ユニット２８では、吸着剤を充填した円筒状の除湿ユニット２８に外周面側から内側に向けて、あるいは内側から外周面側に向けて湿気を含んだ空気を通過させているので、空気の流れる方向から見たときの吸着剤の分布密度が非常に高くなり、高い効率で湿気を除去することができる。

こうして、湿気を除去されて乾燥した除湿空気ＳＡは、除湿風路２３を通って室内に供給される。

その一方、再生用空気ファン２７の回転によって室内の空気ＲＡは再生風路２４内に吸引され、再生風路２４を通って屋外側へ排気される。再生風路２４内に吸引された空気は、再生用加熱器３８によって加熱され、吸着ドラム３０をその外周面側から内側へ向けて通過する。さらに、吸着ドラム３０の内側の空気は、加温部３４を通過して加熱された後、再び吸着ドラム３０を内側から外周面側へ通過して再生風路２４の屋外側へ流れる。よって、再生風路２４においては、屋外へ排気される室内の空気が再生用加熱器３８と加温部３４によって加熱され、吸着ドラム３０を外周面側から内側へ、さらに内側から外周面側へと二度にわたって通過し、吸着ドラム３０内の吸着剤を温風乾燥させて除湿能力を回復させる。

その結果、除湿能力を再生された吸着剤が、吸着ドラム３０の回転によって除湿風路２３側へ供給され、吸着ドラム３０の除湿能力を維持する。また、吸着剤から放出された湿気を含む空気ＥＡは、屋外へ放出される。

よって、このような除湿装置２１によれば、屋外の新鮮な空気を室内に取り込むと共に室内の空気を屋外に排出して換気を行なう一方、屋外の空気に含まれている湿気は吸着剤で吸収して再び屋外へ排出することができ、湿気の室内への侵入を阻害しながら室内の空気を換気することができる。

また、この除湿装置２１では、円筒状の除湿ユニット２８の内側の空間を利用して冷却部３３と加温部３４を配置しているので、空間の有効利用を図ることができ、除湿装置２１をコンパクトに構成することができる。

また、冷却部３３で用いる冷水としては、クーリングタワー等から得られる冷水や二次利用水などを用い、加温部３４や再生用加熱器３８で用いる温水としては、コジェネレーションシステムから得られる排温水を用いるようにすれば、省エネルギー性の高い除湿装置を構成することができる。

なお、上記実施形態では、吸着剤の再生手段として加温部３４と再生用加熱器３８を設けたが、いずれか一方を省略しても差し支えない。

従来の除湿装置に用いられている除湿ロータを示す正面図である。本発明の一実施形態による除湿装置の構造を示す概略平断面図である。本発明の一実施形態の除湿装置に用いられている除湿ユニットを示す斜視図である。同上の除湿ユニットを回転させるための機構を示す概略図である。

符号の説明

２１除湿装置
２２ダクト
２３除湿風路
２４再生風路
２５風路仕切板
２６除湿用空気ファン
２７再生用空気ファン
２８除湿ユニット
２９フレーム
３０吸着ドラム
３１風路仕切板
３２風路仕切板
３３冷却部
３４加温部
３５冷水供給管
３６温水供給管
３７通風口
３８再生用加熱器
３９邪魔板
４０ギア部
４１駆動源

Claims

除湿用空気ファンを備えた除湿風路と再生用空気ファンを備えた再生風路の少なくとも一部を風路仕切壁を介して隣接させ、
円筒状をした水分吸着用の吸着ドラムを前記風路仕切壁を貫通し、その回転軸方向が前記除湿風路の長手方向と交差し、且つ、その各部が前記除湿風路と前記再生風路とを交互に移動するように回転自在に配置し、
前記除湿風路内において前記吸着ドラムの近傍に冷却手段を配置し、前記再生風路内において前記吸着ドラムの近傍に加温手段を配置したことを特徴とする除湿装置。
前記吸着ドラムは、前記除湿風路においては、前記除湿風路を流れる空気が前記吸着ドラムの外周面側から内側へ向けて通過し、さらに前記吸着ドラムの内側から外周面側へ向けて通過するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の除湿装置。
前記吸着ドラムは、その回転軸方向が前記再生風路の長手方向と交差するように配置され、前記再生風路においては、前記再生風路を流れる空気が前記吸着ドラムの外周面側から内側へ向けて通過し、さらに前記吸着ドラムの内側から外周面側へ向けて通過するように配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の除湿装置。
前記吸着ドラムが、二重円筒状をした通風可能な容器内に湿気を吸着させるための粒子状をした吸着剤を充填したものであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の除湿装置。
前記冷却手段が、前記吸着ドラムの内側に配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の除湿装置。
前記加温手段が、前記吸着ドラムの内側に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の除湿装置。