JP2011141057A - デシカント式換気扇 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来のデシカント式換気扇においては、除湿性能および加湿性能の回復に用いる熱源装置は固定されたものとしてデシカント式換気扇に備えられており、自由に変更できないという問題があった。
【解決手段】
デシカント式換気扇２には、第二の風路３５側で回転型デシカント式除湿器１２の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第一の熱交換器設置空間１７と、第一の風路２５側で回転型デシカント式加湿器１３の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第二の熱交換器設置空間１８とが備えられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、顕熱交換器、デシカント式除湿器およびデシカント式加湿器を一つの筐体内に備え、前記デシカント式除湿器の除湿能力の再生およびデシカント式加湿器の加湿能力の再生に温水式熱交換器または冷媒式熱交換器のいずれかが選択可能なデシカント式換気扇に関する。

従来例としては、特許文献１および特許文献２に記載されたものがある。いずれも、送風機を用いて屋外空気を強制的に屋内に流入させ同時に送風機を用いて屋内空気を強制的に排出させ、屋内空気と屋外空気の間で熱交換器を用いて熱移動を行い、温度変化（熱負荷）が少ない換気を行えるようにしたものである。また、特許文献１においては、この換気と同時に除湿を吸着剤・吸湿材（以下、「デシカント」と呼ぶ。）で行い得るものであり、特許文献２においては、この換気と同時に除湿及び加湿をデシカントで行い得るものが開示されている。

特開平５−３０１０１４号公報 特開平８−１４６００号公報

特許文献１及び特許文献２におけるデシカントは水分の吸着及び脱着を行いそれにより除湿及び加湿を行うものであるが、除湿能力を発揮させるためにはデシカントの水分が十分に脱着されている必要があり、加湿能力を発揮させるためにはデシカントに水分が十分に吸着されている必要がある。そして、この除湿能力を発揮させるための除湿能力の再生、または、加湿能力を発揮させるための加湿能力の再生については、送風機を用いて乾燥した屋内空気を除湿器に強制的に通過させる、または、送風機を用いて湿った屋内空気を加湿器に強制的に通過させるだけでは不十分なので、この再生を行う装置として、特許文献１については温水による加熱器が用いられる旨記載されており、特許文献２については温水、ガスバーナーの直火、電熱ヒーターによる加熱器が用いられる旨記載されている。

特許文献１および特許文献２に記載された複数の種類の加熱器が、実際にデシカント式換気扇の装置内に組み込まれる場合は、構造上の理由によりそのうちのどれか一つの加熱器が選択されて、デシカント式換気扇の装置内に専用の加熱器を取り付けるように設計されるものであった。

温水の供給源としては、電気温水器、ガス給湯器、石油給湯器、ソーラーシステムやコージェネレーションシステムなどがあるが、これらをデシカント式換気扇の加熱器の熱源として使用するためには、デシカント式換気扇が通年に亘ってほぼ常時使用されるものであることから、温水の供給源としての熱量の余裕やランニングコストを考慮して選択する必要があり、昨今省エネルギー技術の進展より、温水供給源のランニングコストの低廉なものも開発され、これを、デシカント式換気扇の加熱器の温水供給源として使用する可能性は増大している。

デシカント式換気扇とランニングコストの低廉なコージェネレーションシステムを同時に設置する場合は別として、デシカント式換気扇が設置してあり、後からコージェネレーションシステムを設置してこの温水をデシカント式換気扇の加熱器の熱源として使用した場合には、デシカント式換気扇全体を交換する必要があるという問題があった。

また、当初はデシカント式換気扇の加熱器を温水方式で使用していたが、使用される温水の量が増加しても温水供給源の能力に限りがあるので、デシカント式換気扇の加熱器の熱源を他の熱源に替えたいと考えた場合にはデシカント換気扇全体を交換する必要があるという問題があった。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

第１発明のデシカント式換気扇は、回転型顕熱交換器と、回転型デシカント式除湿器と、回転型デシカント式加湿器と、前記回転型デシカント式除湿器、前記回転型顕熱交換器および前記回転型デシカント式加湿器を直交して屋外空気が通過する第一の風路と、前記回転型デシカント式加湿器、前記回転型顕熱交換器および前記回転型デシカント式除湿器を直交して屋内空気が通過する第二の風路と、前記第一の風路に空気を通過させる第一の送風機と、前記第二の風路に空気を通過させる第二の送風機と、前記第二の風路側で前記回転型デシカント式除湿器の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第一の熱交換器設置空間と、前記第一の風路側で前記回転型デシカント式加湿器の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第二の熱交換器設置空間とが備えられている。

以上のような、技術的手段を有することにより、以下の効果を有する。

第１発明によれば、第二の風路側で前記回転型デシカント式除湿器の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第一の熱交換器設置空間と、第一の風路側で前記回転型デシカント式加湿器の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第二の熱交換器設置空間とが備えられていることより、冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器の何れかが容易に選択することができる。

製造時においては、冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器以外の部品についての共通化が計れる。また、冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器をデシカント式換気扇と一体組み立てとしなければ、在庫の管理が容易になる。

設置時においては、設置場所の温水熱源の有無や設置場所に合わせて適切な冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を選択することができる。

設置後においては、事後に温水熱源が設置された場合や、事後に温水熱源の使用が出来なくなった場合であっても、冷媒用熱交換器から熱媒体用熱交換器に、または熱媒体用熱交換器から冷媒用熱交換器への変更を行うことができる。

本発明の実施例１に係るデシカント式換気扇基体において、第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間をデシカント式換気扇基体の筐体内における構造を説明するための斜視図である。 本発明の実施例１に係るデシカント式換気扇基体の第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間と、各構成部品の配置を説明するための説明図である。 本発明の実施例１に係るデシカント式換気扇の第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間に冷媒用熱交換器を設置された場合のデシカント式換気扇の筐体内の構造を説明するための斜視図である。 本発明の実施例１に係るデシカント式換気扇の第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間に冷媒用熱交換器を設置された場合の各構成部品の配置を説明するための説明図である。 本発明の実施例2に係るデシカント式換気扇の第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間に熱媒体用熱交換器を設置された場合のデシカント式換気扇の筐体内の構造を説明するための斜視図である。 本発明の実施例2に係るデシカント式換気扇の第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間に熱媒体用熱交換器を設置された場合の各構成部品の配置を説明するための説明図である。 本発明の実施例３に係るデシカント式換気扇の第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間に冷媒用熱交換器を設置された場合のデシカント式換気扇筐体内の構造を説明するための斜視図である。

発明を実施する形態について、図面に基づいて具体的に説明する。

(全体的な構成)
本発明のデシカント式換気扇の、第一の熱交換器設置空間および第二の熱交換器設置空間に熱交換器を設置してない状態をデシカント式換気扇基体１と呼び、この状態について図１および図２を用いて説明する。

（デシカント式換気扇）
図１において、デシカント式換気扇基体１は略直方体の形状であり、デシカント換気扇基体１の上面において４つのダクト接続口が設けられている。デシカント換気扇基体１の内部において、内部は上下方向に三つの区画に区切られており、上段の区画は縦方向に四つの風路が形成され、中段の区画については回転型デシカント式除湿器１２、回転型顕熱交換器１１および回転型デシカント式加湿器１３が設けられており、下段の区画については、後述する機器の設置空間となっている。中段の区画には、後述する２つの風路が形成され、これが第一の風路２５と第二の風路３５となる。第一の風路２５と第二の風路３５は端部において上面の４つのダクト接続口に連通し、第一の風路２５の上流側が外気ダクト接続口２３、第一の風路２５の下流側が給気ダクト接続口２７、第二の風路３５の上流側が還気ダクト接続口３３、第二の風路３５の下流側が排気ダクト接続口３７となる。これにより、第一の風路２５および第二の風路３５は略Ｕ字状に構成されることになる。

回転型デシカント式除湿器１２、回転型顕熱交換器１１および回転型デシカント式加湿器１３が設けられている中段の区画については、長手面方向の正面側に設けられた点検口蓋２０が取り外し可能となっており、点検口蓋２０を取り外すと、第一の冷媒用熱交換器および第一の熱媒体用熱交換器が取り付け可能なように、第二の風路３５側の回転型デシカント式除湿器１２近傍の上流側には第一の熱交換器設置空間１７が、第二の冷媒用熱交換器および第二の熱媒体用熱交換器が取り付け可能なように、第一の風路２５の回転型デシカント式加湿器１３近傍の上流側には第二の熱交換器設置空間１８が設けられている。なお、第二の冷媒用熱交換器および第二の熱媒体用熱交換器が取り付け可能なように、回転型顕熱交換器１１と回転型デシカント式加湿器１３の間で風路を形成するための中仕切り板も取り外されている。また、点検口蓋２０を取り外すことにより、回転型デシカント式除湿器１２、回転型顕熱交換器１１および回転型デシカント式加湿器１３についても取り外し可能となっている。

図２は図１の斜視図の各部品の配置を説明するための図であり、デシカント式換気扇基体１は、第一の送風機２６により屋外から屋内に向かって屋外空気が流される第一の風路２５と、第二の送風機３６によって屋内から屋外に向かって屋内空気が流される第二の風路３５よりなる。第一の風路２５および第二の風路３５のそれぞれに直交して、屋外側から、回転型デシカント式除湿器１２、回転型顕熱交換器１１、回転型デシカント式加湿器１３の順に設けられており、回転型デシカント式除湿器１２を通過する際に屋外空気の除湿が行われ、回転型顕熱交換器１１を通過する際に屋外空気と屋内空気の熱移動が行われ、回転型デシカント式加湿器１３を通過する際に屋外空気の加湿が行われる。

第二の風路３５の回転型デシカント式除湿器１２近傍の上流側には第一の熱交換器設置空間１７が設けられ、第一の風路２５の回転型デシカント式加湿器１３近傍の上流側には第二の熱交換器設置空間１８が設けられている。

第一の風路２５および第二の風路３５はその途中において屋外空気と屋内空気とが混ざらないように気密性を保つ構造となっている。ただし、第二の熱交換器設置空間１８に第二の冷媒用熱交換器又は第二の熱媒体用熱交換器がとりつけられてない状態においては、第二の冷媒用熱交換器又は第二の熱媒体用熱交換器を一方向から取り付けられるようにするために、回転型顕熱交換器１１と回転型デシカント式加湿器１３の間で機密性を保つための仕切り板は取り付けられてない。また、回転型デシカント式除湿器１２および回転型デシカント式加湿器１３はその機能上、一方の機能が働く場合は他方の機能は働かない。

（冷媒用熱交換器を取り付けた場合）
デシカント式換気扇基体１の第一の熱交換器設置空間１７および第二の熱交換器設置空間１８に冷媒用熱交換器等を取り付け、デシカント式換気扇の各種運転を行う場合について、図３および図４を用いて説明する。

図３は図１のデシカント式換気扇基体１に第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５を取り付ける様子を示すと同時に、デシカント式換気扇基体１の下段の区画に第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５を熱源として駆動させる手段となる圧縮機４１等が取り付けられた状態を示す図である。

デシカント式換気扇基体１の点検口蓋２０は取り外されており、デシカント式換気扇基体１の長手面方向の正面側から、第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５が第一の熱交換器設置空間１７および前記第二の熱交換器設置空間１８に差し込まれることでデシカント式換気扇基体１に装着可能となる。第二の冷媒用熱交換器１５をとりつけると同時またはその後に、回転型顕熱交換器１１と回転型デシカント式加湿器１３の間の仕切り板も取り付けられる。第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５の下部側には冷媒配管の取り付け口がありデシカント式換気扇基体１の下段の区画の冷媒配管と接続される。デシカント式換気扇基体１に第一の冷媒用熱交換器１４、第二の冷媒用熱交換器１５圧縮機４１等を取り付け、その能力が発揮できる状態となったものをデシカント式換気扇２と呼ぶ。

図４は、デシカント式換気扇２において、第一の冷媒用熱交換器１４、第二の冷媒用熱交換器１５および圧縮機４１等を取り付けた後の各部品の関係を説明する図である。冷凍サイクルについて説明すると、第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５は、圧縮機４１を冷媒循環手段として冷媒配管５１〜５５により直列に結ばれて循環回路が形成される。また、冷媒配管５５の途中には膨張弁４４が設けられ、冷媒配管５１、冷媒配管５２、冷媒配管５３および冷媒配管５４の流路の切換手段として四方弁４２が設けられている。圧縮機４１、四方弁４２、第一の冷媒用熱交換器１４、膨張弁４４、第二の冷媒用熱交換器１５およびこれらをつなぐ冷媒配管５１〜５5で冷凍サイクルが構成されている。またこれら、圧縮機４１、冷媒配管５１〜冷媒配管５５、膨張弁４４、四方弁４２は圧縮機４１を除いて大きな部品ではなく、デシカント式換気扇１の下段の区画に内蔵することも容易である。

第一の送風機２６、第二の送風機３６、回転型デシカント式除湿器１２、回転型顕熱交換器１１、回転型デシカント式加湿器１３、圧縮機４１、膨張弁４４および四方弁４２についての駆動部は電気が供給されることにより駆動し、この駆動の制御は制御基板１０および操作装置（図示せず）によって行われる。

（回転型顕熱交換器）
本発明のデシカント式換気扇２の主要機能部品について説明する。回転型顕熱交換器１１は、対向する二つの面が第一の風路２５および第二の風路３５のそれぞれに直交して、空気を通過させる部分となる。空気を通過させる部分は扁平な円柱状で、モーターの駆動により空気を通過させる部分は、回転するよう制御されている。空気を通過させられる部分の材質は、空気を通過させる際に空気中の顕熱を蓄熱する又は放熱する吸熱部材となっている。空気を通過させる二つの面は中央部分により二つに仕切られ、仕切られた部分の一方が第一の風路２５となり、もう一方が第二の風路３５となる。屋内が暖房されている場合において、第二の風路３５を流れる暖められた屋内空気の顕熱は空気を通過させる部分の吸熱部材が蓄熱し、蓄熱した空気を通過させる部分が回転して第一の風路２５で冷たい屋外空気に放熱することで、屋外空気に顕熱を移動させることができる。これにより、暖房時においては、屋内の暖房効果を損なうことなく換気することができる。冷房時においては逆に、第二の風路３５を流れる冷却された屋内空気により、空気を通過させる部分の吸熱部材が冷やされ、冷やされた空気を通過させる部分が回転して第一の風路２５で暖かい屋外空気の顕熱を移動させることで、屋外空気から顕熱を奪うことができる。これにより、冷房時においては、冷房効果を損なうことなく換気することができる。

（回転型デシカント式除湿器）
回転型デシカント式除湿器１２は対向する二つの面が第一の風路２５および第二の風路３５のそれぞれに直交して、空気を通過させる部分となる。空気を通過させる部分は扁平な円柱状で内部にデシカントが備えられ、空気を通過させる部分は、モーターの駆動により回転するよう制御されている。デシカントは空気中の水分を吸着および加熱により脱着する性質を有している。空気を通過させる二つの面は中央部分で二つに仕切られ、仕切られた部分の一方が第一の風路２５となり、もう一方が第二の風路３５となる。第一の風路２５を通過する屋外空気が回転型デシカント式除湿器１２を通過するとデシカントにより屋外空気中の水分が吸着され除湿能力を発揮する。空気を通過させる扁平な円柱状の部分をモーターにより回転させることで、水分を吸着したデシカントは、後述の第一の冷媒用熱交換器１４または実施例２の第一の熱媒体用熱交換器１４ａで加熱され、第二の風路３５を通過する屋内の空気に水分を脱着し、吸着能力が再生される。このような動作を行うことにより屋外からの湿気を減湿し、屋内空気と共にデシカントに吸着した水分を排出することができるので、屋内の湿度を下げることが可能となる。

（回転型デシカント式加湿器）
回転型デシカント式加湿器１３は対向する二つの面が第一の風路２５および第二の風路３５のそれぞれに直交して、空気を通過させる部分となる。空気を通過させる部分は扁平な円柱状で内部にデシカントが備えられ、空気を通過させる部分は、モーターの駆動により回転させられるよう制御されている。デシカントは空気中の水分を吸着および加熱により脱着する性質を有している。空気を通過させる二つの面は中央部分で二つに仕切られ、仕切られた部分の一方が第一の風路２５となり、もう一方が第二の風路３５となる。第二の送風機３６を起動させることにより第二の風路３５に屋内空気が流れると、デシカントは第二の風路を通過する屋内空気に含まれる水分を吸着する。空気を通過させる扁平な円柱状の部分をモーターにより回転させ、水分を吸着した部分が第一の風路２５側に来たところで回転型デシカント式加湿器１３の上流側に配置された、後述の第二の冷媒用熱交換器１５又は実施例２の第二の熱媒体用熱交換器１５ａで加熱されることにより水分を脱着し再び屋内に送り返す。このような動作を行うことにより屋内の水分を回収し、さらに屋外の空気と共に入ってくる水分が加わるので加湿能力を発揮することができる。

（第一の冷媒用熱交換器）
第一の冷媒用熱交換器１４は、第二の風路３５の屋内空気が通過する断面のほぼ全面に亘って設けられ、冷媒が循環する熱伝導性の良い銅等の金属管と、金属管の熱伝導面積を広げるためのアルミニウム等の金属製のフィンより構成される。第一の冷媒用熱交換器１４が凝縮器となる場合には、金属管および金属製フィンの外表面を流れる屋内空気に対して高温高圧の気体状の冷媒より熱が移動して冷媒は液化し、この際の凝縮熱で屋内空気は暖められる。暖められた屋内空気により、回転型デシカント式除湿器１２に吸着された水分の脱着が効果的に行われ、除湿能力の再生が行われる。第一の冷媒用熱交換器１４が蒸発器となる場合には、低温低圧の冷媒が蒸発する際の気化熱で屋内空気より熱を奪う。第一の冷媒用熱交換器１４は、下部の２箇所の配管取付口で、冷媒配管５３および冷媒配管５５と接続されている。

（第二の冷媒用熱交換器）
第二の冷媒用熱交換器１５は、第一の風路２５の屋外空気が通過する断面のほぼ全面に亘って設けられ、冷媒が循環する熱伝導性の良い銅等の金属管と、金属管の熱伝導面積を広げるためのアルミニウム等の金属製のフィンより構成される。第二の冷媒用熱交換器１５が凝縮器となる場合には、金属管および金属製フィンの外表面を流れる空気に対して高温高圧の気体状の冷媒より熱が移動し、冷媒は熱を奪われ液化し、この際の凝縮熱で屋外空気は暖められる。暖められた屋外空気により、回転型デシカント式加湿器１３に吸着された水分の脱着が効果的に行われ、加湿能力が発揮される。第二の冷媒用熱交換器１５が蒸発器となる場合には、低温低圧の冷媒が蒸発する場合の気化熱が屋外空気より熱を奪う。第二の冷媒用熱交換器１５は、下部の２箇所の配管取付口で、冷媒配管５４および冷媒配管５５と接続されている。

（圧縮機）
圧縮機４１は電気的に駆動して、回転式（ローターリー式）や往復式（レシプロ式）等の方式により気体になった冷媒を圧縮し、高温高圧の気体状にして冷媒を液化しやすくしている。圧縮機４１は吐出側に冷媒配管５１が、吸入側に冷媒配管５２が接続されている。

（四方弁）
四方弁４２は冷凍サイクルの流路を切り換える装置であり、接続口４２a、接続口４２ｂ、接続口４２ｃ、接続口４２ｄの四つの接続口を有している。電気的に駆動させることにより接続口４２aと接続口４２ｃおよび接続口４２ｂと接続口４２ｄが四方弁４２の内部で連通する組合せ、又は接続口４２aと接続口４２ｄおよび接続口４２ｂと接続口４２ｃが四方弁４２の内部で連通する組合せが選択できる。接続口４２aには冷媒配管５１が、接続口４２ｂには冷媒配管５２が、接続口４２ｃには冷媒配管５３が、接続口４２ｄには冷媒配管５４が接続されている。

（膨張弁）
膨張弁４４は、液化した冷媒を減圧させて気化し易くさせるもので、電気的に駆動させることで通過する冷媒流量の調整が可能となっている。膨張弁４４は冷媒配管５５の途中に設けられている。

（除湿運転時の構成）
除湿運転時には、第一の送風機２６および第二の送風機３６は駆動しており、第一の風路２５中を図４の左から右方向に第一の送風機２６に吸い込まれるように屋外空気が流れ、第二の風路３５中を右から左方向に第二の送風機３６に吸い込まれるように屋内空気が流れる。回転型顕熱交換器１１および回転型デシカント式除湿器１２も同時に駆動し、回転型顕熱交換器１１においては、空気を通過させる際に空気中の顕熱を蓄熱する又は放熱する吸熱部材を介して屋外空気と屋内空気が保有する顕熱の移動が行われる。回転型デシカント式除湿器１２において第一の風路２５側では、空気を通過させる際にデシカントにより屋外空気の水分が吸着され、第二の風路３５側に回転型デシカント式除湿器１２が回転して移動すると、デシカントの水分は第一の冷媒用熱交換器１４により加熱された屋内空気によって脱着が行われる。

除湿運転時の冷凍サイクルの構成及び動作について説明する。四方弁４２は内部において接続口４２aと接続口４２ｃが連通し、接続口４２ｂと接続口４２ｄが連通された状態となっている。これにより、圧縮機４１を起点として、冷媒配管５１、四方弁４２（接続口４２aと接続口４２ｃ）、冷媒配管５３、第一の冷媒用熱交換器１４、冷媒配管５５および途中の膨張弁４４、第二の冷媒用熱交換器１５、冷媒配管５４、四方弁４２（接続口４２ｄと接続口４２ｂ）、冷媒配管５２から圧縮機４１に戻る冷凍サイクルが形成されている。

この冷凍サイクルにより、圧縮機４１が駆動されること及び膨張弁４４の絞り開度を所定の開度とすることで、第一の冷媒用熱交換器１４は凝縮器となり、第二の冷媒用熱交換器１５は蒸発器となる。これにより、第一の冷媒用熱交換器１４においては、圧縮機４１により圧縮された高温高圧の気体状の冷媒が屋内空気により熱を奪われ液化し、屋内空気には熱が移動することで屋内空気が加熱される。この加熱された屋内空気により、回転型デシカント式除湿器１２に吸着された水分は脱着され易くなるので、回転型デシカント式除湿器１２の除湿能力は再生される。

なお、第二の冷媒用熱交換器１５は蒸発器となっているので、液化した冷媒が気化することで屋外空気の熱を奪い屋外空気は冷却され屋内に送られる。除湿は通常高温多湿の時期に使用されるものであるから、屋外空気は高温であり、回転型顕熱交換器１１により低温の屋内空気に顕熱が移動するとしても、熱交換率は１００パーセントとするとはできないので、屋内空気の温度よりやや高温の屋外空気をさらに冷却して屋内に戻すことで、快適性が向上する。

以上の除湿運転時の構成により、高温多湿（例えば３０℃・絶対湿度１９ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気が第一の風路２５に第一の送風機２６によって吸い込まれると、高温多湿の屋外空気は回転型デシカント式除湿器１２を通過し、除湿されると同時に潜熱が発生することで昇温し、高温少湿（例えば５０℃・絶対湿度１１ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となる。高温少湿の屋外空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱のみ熱交換され中温少湿（例えば３５℃・絶対湿度１１ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となり屋内に供給されるか、若しくは、第一の冷媒用熱交換器１４が運転している場合は、中温少湿の屋外空気は第二の冷媒用熱交換器１５により冷却されて低温少湿（例えば２７℃・絶対湿度１１ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となって屋内に供給される。

低温少湿の屋内空気が第二の風路３５に第二の送風機３６によって吸い込まれると、低温少湿（例えば２８℃・絶対湿度１２ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱のみ熱交換され高温少湿（例えば４５℃・絶対湿度１２ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり、高温少湿の屋内空気は第一の冷媒用熱交換器１４により加熱されてさらに高温少湿（例えば６０℃・絶対湿度１２ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり、回転型デシカント式除湿器１２を通過することにより、吸着された水分を脱着して同時に潜熱が奪われ高温多湿（例えば４２℃・絶対湿度２０ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となって屋外に排出される。

（加湿運転時の構成）
加湿運転時には、第一の送風機２６および第二の送風機３６は駆動しており、第一の風路２５中を左から右方向に第一の送風機２６に吸い込まれるように屋外空気が流れ、第二の風路３５中を右から左方向に第二の送風機３６に吸い込まれるように屋内空気が流れる。回転型顕熱交換器１１および回転型デシカント式加湿器１３も同時に駆動し、回転型顕熱交換器１１においては、空気を通過させる際に空気中の顕熱を蓄熱する又は放熱する吸熱部材を介して屋外空気と屋内空気が保有する熱の移動が行われる。回転型デシカント式加湿器１３において第二の風路３５側では、空気を通過させる際にデシカントにより屋内空気の水分が吸着され、第一の風路２５側に回転型デシカント式加湿器１３が回転して移動すると、デシカントの水分は第二の冷媒用熱交換器１５により加熱された屋外空気によって脱着が行われる。

加湿運転時の冷凍サイクルの構成及び動作について説明する。四方弁４２は内部において接続口４２aと接続口４２ｄが連通し、接続口４２ｂと接続口４２ｃが連通された状態となっている。これにより、圧縮機４１を起点として、冷媒配管５１、四方弁４２（接続口４２aと接続口４２ｄ）、冷媒配管５４、第二の冷媒用熱交換器１５、冷媒配管５５および途中の膨張弁４４、第一の冷媒用熱交換器１４、冷媒配管５３、四方弁４２（接続口４２ｃと接続口４２ｂ）、冷媒配管５２から圧縮機４１に戻る冷凍サイクルが形成されている。

この冷凍サイクルにより、圧縮機４１が駆動されること及び膨張弁４４の絞り開度を所定の開度とすることで、第二の冷媒用熱交換器１５は凝縮器となり、第一の冷媒用熱交換器１４は蒸発器となる。これにより、第二の冷媒用熱交換器１５においては、圧縮機４１により圧縮された高温高圧の気体状の冷媒が屋外空気により熱を奪われ液化し、この際の凝縮熱で屋外空気に熱が移動することで屋外空気が暖められる。この暖められた屋外空気により、回転型デシカント式加湿器１３に吸着された水分は脱着され易くなるので、回転型デシカント式除湿器１３の加湿能力は再生される。

なお、第一の冷媒用熱交換器１４は蒸発器となっているので、液化した冷媒が気化することで屋内空気の熱を奪い屋内空気は冷却され、第一の冷媒用熱交換器１４は回転型顕熱交換器１１の下流側であり、屋内空気から屋外空気への熱移動には影響を与えない。

以上の加湿運転時の構成により、低温少湿（例えば１０℃・絶対湿度４．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気が第一の風路２５に第一の送風機２６によって吸い込まれると、低温少湿の屋外空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱が移動し中温少湿（例えば２０℃・絶対湿度４．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となり、中温少湿の屋外空気は第二の冷媒用熱交換器１５により加熱されて高温少湿（例えば４５℃・絶対湿度４．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となり、回転型デシカント式加湿器１３を通過することで加湿され同時に潜熱が奪われて中温多湿（例えば２０℃・絶対湿度９ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となって屋内に供給される。

中温多湿の屋内空気が第二の風路３５に第二の送風機３６によって吸い込まれると、中温多湿（例えば２０℃・絶対湿度８ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気は回転型デシカント式加湿器１３を通過すると水分が吸着され同時に潜熱が発生することで昇温し高温少湿（例えば３５℃・絶対湿度３．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり、高温少湿の屋内空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱が移動し低温少湿（例えば１５℃・絶対湿度３．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり屋外に排出される。また、第二の冷媒用熱交換器１５が運転している場合は、低温少湿の屋内空気は第一の冷媒用熱交換器１４により冷却されてさらに低温少湿（例えば８℃・絶対湿度３．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となって屋外に排出される。

（熱媒体用熱交換器を取り付けた場合）
デシカント式換気扇基体１の第一の熱交換器設置空間１７および第二の熱交換器設置空間１８に熱媒体用熱交換器を取り付けたデシカント式換気扇３について、図５および図６を用いて説明する。デシカント式換気扇基体１についは、実施例１と同じであるが、図１におけるデシカント式換気扇基体１の内部の下段の区画の空間を利用しないことから、内部の下段の区画の空間が狭くても良いので図５におけるデシカント式換気扇基体１は下段の区画の高さが低いものを示しているが図１と同じような高さとしても良い。よって、デシカント式換気扇基体１についての説明を省略する。また、回転型顕熱交換器１１、回転型デシカント式除湿器１２および回転型デシカント式加湿器１３については同一の部品であることから同一の符号を付けて説明を省略する。

図５は図１のデシカント式換気扇基体１に第一の熱媒体用熱交換器１４ａおよび第二の熱媒体用熱交換器１５ａを取り付ける様子を示すと同時に、熱交換器ユニット６０、貯湯タンク７０、コージェネレーションシステム９０の設置状態を示す図である。なお、熱交換器ユニット６０と貯湯タンク７０は一つの筐体内に収めているように図示しているが、熱交換器ユニット６０をデシカント式換気扇基体１の下段の区画内に設ける方法も可能である。

デシカント式換気扇基体１の点検口蓋２０は取り外されており、デシカント式換気扇基体１の長手面方向の正面側から、第一の熱媒体用熱交換器１４ａおよび第二の熱媒体用熱交換器１５ａが第一の熱交換器設置空間１７および前記第二の熱交換器設置空間１８に差し込まれることでデシカント式換気扇基体１に装着可能となる。第二の熱媒体用熱交換器１５ａをとりつけると同時またはその後に、回転型顕熱交換器１１と回転型デシカント式加湿器１３の間の仕切り板も取り付けられる。第一の熱媒体用熱交換器１４ａおよび第二の熱媒体用熱交換器１５ａの下部側には温水配管の取り付け口がありデシカント式換気扇基体１の下段の区画の熱媒体配管と接続される。

（第一の熱媒体用熱交換器）
第一の熱媒体用熱交換器１４ａは、デシカント式換気扇内に取り付けられると第二の風路３５の屋内空気が通過する断面のほぼ全面に亘って設けられ、温水（不凍液）が循環する熱伝導性の良い銅等の金属管と、金属管の熱伝導面積を広げるためのアルミニウム等の金属製のフィンより構成される。所定温度の温水が循環させられることにより金属管および金属製フィンの外表面を流れる屋内空気が暖められる。暖められた屋内空気により、回転型デシカント式除湿器１２に吸着された水分の脱着が、効果的に行われ除湿能力の再生が行われる。

（第二の熱媒体用熱交換器）
第二の熱媒体用熱交換器１５ａは、第一の風路２５の屋外空気が通過する断面のほぼ全面に亘って設けられ、温水（不凍液）が循環する熱伝導性の良い銅等の金属管と、金属管の熱伝導面積を広げるためのアルミニウム等の金属製のフィンより構成される。所定温度の熱媒体が循環させられることにより金属管および金属製フィンの外表面を流れる屋外空気が暖められる。暖められた屋外空気により、回転型デシカント式加湿器１３に吸着された水分の脱着が、効果的に行われ加湿能力の再生が行われる。

（熱交換器ユニット）
熱交換器ユニット６０には温水や熱媒体が通過してその保有する熱が熱交換する第一の熱交換部６２、第二の熱交換部７２および第三の熱交換部８１が備えられており、第三の熱交換部８１の温水と第一の熱交換部６２の熱媒体との熱交換、および第三の熱交換部８１の温水と第二の熱交換部７２の熱媒体との熱交換が行われる。

（貯湯タンク）
貯湯タンク７０は、使用される用途に合わせた所定の容量を有する貯湯槽であり、下部から給水される水道水等を後述するコージェネレーションシステム９０から供給される熱を加熱源として温水とし、これを貯留する。

（コージェネレーションシステム）
コージェネレーションシステム９０は、気体燃料や液体燃料のエンジンを駆動源としてエンジン式発電機を運転させ商用電源となる交流電力が発電される発電部を持つもの、または、気体燃料や液体燃料を改質して水素を取り出し、燃料電池スタックにおいて空気中の酸素と反応させて直流電力を発生させ、これをインバーターにより交流電力に変換するものがある。この発電時において、同時に発生する発電部の熱を温水として貯湯タンク７０に回収する。なお、本実施例においてはコージェネレーションシステム９０を温水の加熱源としているが、その他、気体燃料燃焼器、液体燃料燃焼器、電気ヒーター、太陽熱による集熱等であっても同様に利用可能となる。

図６は、第一の熱媒体用熱交換器１４ａ、第二の熱媒体用熱交換器１５ａおよび貯湯タンク７０等を取り付けた後の各部品の関係を説明する図である。コージェネレーションシステム９０の発電部９８の周囲には熱回収装置９１が設けられており、熱回収装置９１と貯湯タンク７０は、熱源循環配管９４および熱源循環配管９５で循環回路として連通されており、循環手段として熱源循環配管９４の途中に第四の循環ポンプ９３が設けられている。これにより熱回収装置９１で循環回収した熱を温水として貯湯するための貯湯タンク７０が設けられており、貯湯タンク７０の下部には給水管８７が接続されている。

コージェネレーションシステム９０は、貯湯タンク７０の高さ方向に複数設けられた温度センサー（図示せず）により貯湯タンク７０に適切に温水が貯蔵されるまで発電が行われるように制御される。発電中は循環ポンプ９３が駆動されており、貯湯タンク７０の下部の低温の水が熱源循環配管９４の第四の循環ポンプ９３により吸い込まれて、熱回収装置９１で加熱され、熱源循環配管９５により貯湯タンク７０の上部に加熱された温水となって戻される。この循環動作を繰り返すことにより貯湯タンク７０内においては、上部から積層的に温水が貯蔵される。また、貯湯タンク７０の上部には給湯管８８が設けられており外部の給湯栓８９に接続することにより浴槽８等で温水を利用することが可能となっている。実施例2においては、給湯設備のみしか示していないが、貯湯タンク７０の温水を浴槽８内の残り湯の追焚きや温水式暖房器の熱源として利用する場合もある。

貯湯タンク７０と熱交換器ユニット６０の第三の熱交換部８１は、温水循環配管８４および温水循環配管８５で循環回路として連通されており、循環手段として温水循環配管８４の途中に第三の循環ポンプ８３が設けられている。これにより貯湯タンク７０内に貯留する温水は熱交換器ユニット６０に循環して、熱交換器ユニット６０内の第一の熱交換部６２または第二の熱交換部７２の何れかに対して熱交換することができる。なお、温水循環配管８４は貯湯タンク７０の上部と、温水循環配管８５は貯湯タンク７０の下部と連通している。

第一の熱媒体用熱交換器１４ａと第一の熱交換部６２は、熱媒体配管６４および熱媒体配管６５で循環回路として連通されており、この循環回路の内部に満たされた熱媒体の循環手段として熱媒体配管６４の途中に第一の循環ポンプ６３が設けられている。また、第二の熱媒体用熱交換器１５ａと第二の熱交換部７２は、熱媒体配管７４および熱媒体配管７５で循環回路として連通されており、この循環回路の内部に満たされた熱媒体の循環手段として熱媒体配管７４の途中に第二の循環ポンプ７３が設けられている。

（除湿運転時の構成）
除湿運転時には、第一の送風機２６および第二の送風機３６は駆動しており、第一の風路２５中を左から右方向に第一の送風機２６に吸い込まれるように屋外空気が流れ、第二の風路３５中を右から左方向に第二の送風機３６に吸い込まれるように屋内空気が流れる。回転型顕熱交換器１１および回転型デシカント式除湿器１２も同時に駆動し、回転型顕熱交換器１１においては、空気を通過させる際に空気中の顕熱を蓄熱する又は放熱する吸熱部材を介して屋外空気と屋内空気が保有する熱の移動が行われる。回転型デシカント式除湿器１２において第一の風路２５側では、空気を通過させる際にデシカントにより屋外空気の水分が吸着され、第二の風路３５側に回転型デシカント式除湿器１２が回転して移動すると、デシカントの水分は第一の熱媒体用熱交換器１４ａにより加熱された屋内空気によって脱着が行われる。

除湿運転時の第一の熱媒体用熱交換器１４ａの熱媒体が加熱される構成及び動作について説明する。貯湯タンク７０内に貯留する水が、コージェネレーションシステム９０の発電時の熱を受けた熱回収装置９１により回収されて温水となり、貯湯されている状態において、第一の循環ポンプ６３と第三の循環ポンプ８３とを駆動するように制御すると、貯湯タンク７０の温水が第三の熱交換部８１を循環し、第一の熱交換部６２を循環する熱媒体と熱交換して第一の熱媒体用熱交換器１４ａが加熱される。

この第一の熱媒体用熱交換器１４ａの加熱により屋内空気に熱が移動することで屋内空気が加熱される。この加熱された屋内空気により、回転型デシカント式除湿器１２に吸着された水分は脱着され易くなるので、回転型デシカント式除湿器１２の除湿能力は再生される。

以上の除湿運転時の構成により、高温多湿（例えば３０℃・絶対湿度１９ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気が第一の風路２５に第一の送風機２６によって吸い込まれると、高温多湿の屋外空気は回転型デシカント式除湿器１２を通過し、除湿されると同時に潜熱が発生することで昇温し、高温少湿（例えば５０℃・絶対湿度１１ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となる。高温少湿の屋外空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱が移動し中温少湿（例えば３５℃・絶対湿度１１ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となり屋内に供給される。

低温少湿の屋内空気が第二の風路３５に第二の送風機３６によって吸い込まれると、低温少湿（例えば２８℃・絶対湿度１２ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱が移動し高温少湿（例えば４５℃・絶対湿度１２ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり、高温少湿の屋内空気は第一の熱媒体用熱交換器１４ａにより加熱されてさらに高温少湿（例えば６０℃・絶対湿度１２ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり、回転型デシカント式除湿器１２を通過することにより、吸着された水分を脱着して同時に潜熱が奪われ高温多湿（例えば４２℃・絶対湿度２０ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となって屋外に排出される。

（加湿運転時の構成）
加湿運転時には、第一の送風機２６および第二の送風機３６は駆動しており、第一の風路２５中を左から右方向に第一の送風機２６に吸い込まれるように屋外空気が流れ、第二の風路３５中を右から左方向に第二の送風機３６に吸い込まれるように屋内空気が流れる。回転型顕熱交換器１１および回転型デシカント式加湿器１３も同時に駆動し、回転型顕熱交換器１１においては、空気を通過させる際に空気中の顕熱を蓄熱する又は放熱する吸熱部材を介して屋外空気と屋内空気が保有する熱の移動が行われる。回転型デシカント式加湿器１３において第二の風路３５側では、空気を通過させる際にデシカントにより屋内空気の水分が吸着され、第一の風路２５側に回転型デシカント式加湿器１３が回転して移動すると、デシカントの水分は第二の熱媒体用熱交換器１５ａにより加熱された屋外空気によって脱着が行われる。

加湿運転時の第二の熱媒体用熱交換器１５ａの熱媒体が加熱される構成及び動作について説明する。貯湯タンク７０内に貯留する水が、コージェネレーションシステム９０の発電時の熱を受けた熱回収装置９１により回収されて温水となり、貯湯されている状態において、第二の循環ポンプ７３と第三の循環ポンプ８３とを駆動するように制御すると、貯湯タンク７０の温水が第三の熱交換部８１を循環し、第二の熱交換部７２を循環する熱媒体と熱交換して第二の熱媒体用熱交換器１５ａが加熱される。

この第二の熱媒体用熱交換器１５ａの加熱により屋外空気には熱が移動することで屋外気が加熱される。この加熱された屋外空気により、回転型デシカント式加湿器１３に吸着された水分は脱着され易くなるので、回転型デシカント式加湿器１３の加湿能力は再生される

以上の加湿運転時の構成により、低温少湿（例えば１０℃・絶対湿度４．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気が第一の風路２５に第一の送風機２６によって吸い込まれると、低温少湿の屋外空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱が移動し中温少湿（例えば２０℃・絶対湿度４．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となり、中温少湿の屋外空気は第二の熱媒体用熱交換器１５ａで加熱されて高温少湿（例えば４５℃・絶対湿度４．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となり、回転型デシカント式加湿器１３を通過することで加湿され同時に潜熱が奪われて中温多湿（例えば２０℃・絶対湿度９ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋外空気となって屋内に供給される。

中温多湿の屋内空気が第二の風路３５に第二の送風機３６によって吸い込まれると、中温多湿（例えば２０℃・絶対湿度８ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気は回転型デシカント式加湿器１３を通過すると水分が吸着され同時に潜熱が発生することで昇温し高温少湿（例えば３５℃・絶対湿度３．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり、高温少湿の屋内空気は回転型顕熱交換器１１を通過することで顕熱が移動し低温少湿（例えば１５℃・絶対湿度３．５ｇ／ｋｇ−ＤＡ）の屋内空気となり屋外に排出される。

（冷媒用熱交換器を取り付けた場合）
デシカント式換気扇基体１の第一の熱交換器設置空間１７および第二の熱交換器設置空間１８に熱媒体用熱交換器を取り付けたデシカント式換気扇４について、図７を用いて説明する。デシカント式換気扇基体１についは、実施例１と同じであるが、図１におけるデシカント式換気扇基体１の内部の下段の区画の空間を利用しないことから、内部の下段の区画の空間が狭くても良いので図７におけるデシカント式換気扇基体１は下段の区画の高さが低いものを示しているが図１と同じような高さとしても良い。よって、デシカント式換気扇基体１についての説明を省略する。また、回転型顕熱交換器１１、回転型デシカント式除湿器１２および回転型デシカント式加湿器１３については同一の部品であることから同一の符号を付けて説明を省略する。

図７は図１のデシカント式換気扇基体１に第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５を取り付ける様子を示すと同時に、デシカント式換気扇基体１の外部に第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５を熱源として駆動させる手段となる圧縮機４１、四方弁４２および膨張弁４４を備えたユニット化した装置があり、これを冷媒配管５３〜５５で接続される状態を示す図である。

デシカント式換気扇基体１の点検口蓋２０は取り外されており、デシカント式換気扇基体１の長手面方向の正面側から、第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５が第一の熱交換器設置空間１７および前記第二の熱交換器設置空間１８に差し込まれることでデシカント式換気扇基体１に装着可能となる。第二の冷媒用熱交換器１５をとりつけると同時またはその後に、回転型顕熱交換器１１と回転型デシカント式加湿器１３の間の仕切り板も取り付けられる。デシカント式換気扇基体１に第一の冷媒用熱交換器１４、第二の冷媒用熱交換器１５圧縮機４１等を取り付け、その能力が発揮できる状態となったものをデシカント式換気扇4と呼ぶ。

デシカント式換気扇４に取り付けられた第一の冷媒用熱交換器１４および第二の冷媒用熱交換器１５の下部側には冷媒配管の取り付け口があり、圧縮機４１、四方弁４２および膨張弁４４を備えたユニットより連通する冷媒配管５３〜５５と接続される。

デシカント式換気扇４の各部品の配置については、実施例１の同一の筐体内に収めたものを圧縮機４１、四方弁４２および膨張弁４４を備えたユニットを別の筐体に分けた違いだけであるので、実施例１の図４と同様となり、冷凍サイクルの構成や除湿運転、加湿運転についても実施例１と同様であるので説明を省略する。

なお、各実施例で掲げた数値は一例であり、これに限定されるものではなく、使用する各部材の機能等により異なってくる場合がある。

１：デシカント式換気扇基体
２、３、４：デシカント式換気扇
１１：回転型顕熱交換器
１２：回転型デシカント式除湿器
１３：回転型デシカント式加湿器
１４：第一の冷媒用熱交換器
１４ａ：第一の熱媒体用熱交換器
１５：第二の冷媒用熱交換器
１５ａ：第二の熱媒体用熱交換器
１７：第一の熱交換器設置空間
１８：第二の熱交換器設置空間
２５：第一の風路
２６：第一の送風機
３５：第二の風路
３６：第二の送風機

Claims (1)

1. 回転型顕熱交換器と、回転型デシカント式除湿器と、回転型デシカント式加湿器と、前記回転型デシカント式除湿器、前記回転型顕熱交換器および前記回転型デシカント式加湿器を直交して屋外空気が通過する第一の風路と、前記回転型デシカント式加湿器、前記回転型顕熱交換器および前記回転型デシカント式除湿器を直交して屋内空気が通過する第二の風路と、前記第一の風路に空気を通過させる第一の送風機と、前記第二の風路に空気を通過させる第二の送風機と、前記第二の風路側で前記回転型デシカント式除湿器の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第一の熱交換器設置空間と、前記第一の風路側で前記回転型デシカント式加湿器の上流側の近傍にある冷媒用熱交換器または熱媒体用熱交換器を設置できる第二の熱交換器設置空間とが備えられたデシカント式換気扇。