JP2014180978A - Air-conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、室内の暖房及び冷房の少なくとも一方を行う空調システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning system that performs at least one of indoor heating and cooling.
水和反応により発熱し脱水反応により蓄熱する蓄熱材を利用した化学蓄熱装置を、例えば車両の室内の空調に利用した空調システムが、種々提案されている。かかる化学蓄熱装置は、上記蓄熱材を充填してなる反応器と、該反応器に供給する水蒸気を生成する蒸発器と、上記反応器から脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器とを有する。 Various air conditioning systems have been proposed in which a chemical heat storage device using a heat storage material that generates heat by a hydration reaction and stores heat by a dehydration reaction is used, for example, for air conditioning in a vehicle interior. Such a chemical heat storage device includes a reactor filled with the heat storage material, an evaporator that generates water vapor supplied to the reactor, and a condenser that condenses water vapor dehydrated from the reactor.
そして、上記化学蓄熱装置は、反応器における水和反応熱を室内の暖房の熱源として利用している。また、蒸発器における蒸発潜熱による冷熱を、室内の冷房に利用することができる。
また、上記凝縮器は、反応器における蓄熱材の脱水反応時（再生時）において発生する水蒸気を凝縮させて液水とするが、このとき凝縮熱が発生する。しかし、この凝縮熱は、従来の化学蓄熱装置においては、特に利用されることなく廃棄されている。また、反応器において生じる水和反応熱も、一部が利用されずに廃棄されているのが現状である。
And the said chemical heat storage apparatus utilizes the hydration reaction heat | fever in a reactor as a heat source of indoor heating. Moreover, the cold heat by the latent heat of vaporization in the evaporator can be used for indoor cooling.
Further, the condenser condenses water vapor generated during the dehydration reaction (regeneration) of the heat storage material in the reactor into liquid water, and at this time, heat of condensation is generated. However, this condensation heat is discarded without being particularly used in the conventional chemical heat storage device. In addition, the heat of hydration reaction generated in the reactor is also discarded without being partly used.
また、特許文献１には、化学蓄熱装置と共に吸着式ヒートポンプ型空調装置を車両に搭載したシステムが開示されている。このシステムにおいては、吸着式ヒートポンプ型空調装置の吸着器において生じる吸着熱を空調の熱源として利用している。そして、吸着熱の一部を化学蓄熱装置の蒸発器における蒸発潜熱としても利用している。
しかしながら、上記特許文献１に記載のシステムにおいても、凝縮器における凝縮熱は、特に利用されていない。また、反応器において生じる水和反応熱は、加熱対象（バッテリ等）の加熱に利用されているものの、余った熱は廃棄されているというのが現状である。
However, even in the system described in
また、特許文献１に記載のシステムは、調湿装置を備えていないため、このシステムだけでは室内の湿度調整ができない。特に車両の空調システムとして用いられる場合においては、除湿ができずに窓ガラスが曇ってしまうという問題は、重大な問題である。それゆえ、これを防ぐために既存のエアコンシステムを駆動する必要が生じ、結局、燃費を向上させ難くなる。
その一方で、上記のように、化学蓄熱装置の凝縮器等から生じる熱は、充分に有効活用されていないという現状がある。それゆえ、システム全体として、エネルギーをより効率的に利用できるようにすることが望まれる。
Moreover, since the system described in
On the other hand, as described above, there is a current situation that the heat generated from the condenser or the like of the chemical heat storage device is not sufficiently effectively utilized. Therefore, it is desired that the entire system can use energy more efficiently.
本発明は、かかる背景に鑑みたもので、化学蓄熱装置から生じる熱を充分に有効利用しつつ、効率的な室内の湿度調整を可能とした空調システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an air conditioning system that enables efficient indoor humidity adjustment while sufficiently effectively using heat generated from a chemical heat storage device.
本発明の一態様は、室内の暖房及び冷房の少なくとも一方を行う空調システムであって、
水和反応により発熱し脱水反応により蓄熱する蓄熱材を充填してなる反応器と、該反応器に供給する水蒸気を生成する蒸発器と、上記反応器から脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器とを有し、空調空気の加熱及び冷却の少なくとも一方を行う化学蓄熱装置と、
熱により駆動可能であって、上記空調空気の除湿を行う調湿装置と、を備え、
上記化学蓄熱装置から生じる熱の一部を、上記調湿装置の駆動エネルギーとして利用するよう構成してあることを特徴とする空調システムにある（請求項１）。
One aspect of the present invention is an air conditioning system that performs at least one of indoor heating and cooling.
A reactor filled with a heat storage material that generates heat by a hydration reaction and stores heat by a dehydration reaction; an evaporator that generates water vapor to be supplied to the reactor; and a condenser that condenses the water vapor dehydrated from the reactor; A chemical heat storage device that performs at least one of heating and cooling of conditioned air,
A humidity control device that can be driven by heat and dehumidifies the conditioned air,
A part of the heat generated from the chemical heat storage device is configured to be used as driving energy for the humidity control device (Claim 1).
上記空調システムは、上記化学蓄熱装置に加えて上記調湿装置を備えている。それゆえ、室内の温度のみならず、湿度をも調整することができる。
そして、上記調湿装置は、駆動エネルギーとして熱を必要とするが、その熱として、上記化学蓄熱装置から生じる熱の一部を利用することができる。すなわち、化学蓄熱装置において発生する熱は、そのすべてを上記空調空気の加熱に用いることができるわけではない。それゆえ、上記化学蓄熱装置から生じる熱の一部を調湿装置の駆動に利用することにより、上記調湿装置の駆動エネルギーを新たに供給する必要がなくなる。あるいは、そのようなエネルギー供給量を少なくすることができる。それゆえ、効率的に上記調湿装置による上記空調空気の湿度調整を行うことができる。
The air conditioning system includes the humidity control device in addition to the chemical heat storage device. Therefore, not only the indoor temperature but also the humidity can be adjusted.
And although the said humidity control apparatus requires heat as drive energy, it can utilize a part of heat which arises from the said chemical heat storage apparatus as the heat. That is, not all the heat generated in the chemical heat storage device can be used for heating the conditioned air. Therefore, by using a part of the heat generated from the chemical heat storage device for driving the humidity control device, it is not necessary to newly supply driving energy for the humidity control device. Alternatively, such an energy supply amount can be reduced. Therefore, the humidity of the conditioned air can be adjusted efficiently by the humidity control apparatus.
そして、このことは、上記化学蓄熱装置において廃棄される熱を少なくすることができるということにもなる。その結果、上記空調システム全体としても、エネルギー効率を向上させることができる。 This also means that the heat discarded in the chemical heat storage device can be reduced. As a result, energy efficiency can be improved also as the whole air conditioning system.
以上のごとく、本発明は、化学蓄熱装置から生じる熱を充分に有効利用しつつ、効率的な室内の湿度調整を可能とした空調システムを提供することができる。 As described above, the present invention can provide an air conditioning system that enables efficient indoor humidity adjustment while sufficiently effectively using heat generated from a chemical heat storage device.
上記空調システムにおいて、上記調湿装置として、例えばデシカント空調装置を用いることができる。該デシカント空調装置は、例えば、上記空調空気を通過させる流路と、上記化学蓄熱装置から生じる熱を媒介する熱媒を通過させる流路とに、吸着材からなる一つのデシカントロータが配置された構成を有する。該デシカントロータは、上記２つの流路に平行な軸を中心に回転可能となっている。これにより、デシカントロータは、その一部において空調空気を除湿し、他の一部において吸湿した水分を上記熱媒によって除去する。そして、デシカントロータを回転させることにより、空調空気を除湿する部分と水分除去される部分とを入れ替えつつ、連続して空調空気の除湿を行うことができる。
なお、上記調湿装置において、「熱により駆動可能」とは、調湿装置における吸着材や吸収材等の水分を温度によって吸着脱着させ、繰り返し調湿可能であることを意味する。
In the air conditioning system, for example, a desiccant air conditioner can be used as the humidity controller. In this desiccant air conditioner, for example, one desiccant rotor made of an adsorbent is disposed in a flow path for passing the conditioned air and a flow path for passing a heat medium that mediates heat generated from the chemical heat storage device. It has a configuration. The desiccant rotor is rotatable about an axis parallel to the two flow paths. Thereby, the desiccant rotor dehumidifies the conditioned air in a part thereof and removes moisture absorbed in the other part by the heat medium. And by rotating a desiccant rotor, dehumidification of air-conditioning air can be performed continuously, replacing the part which dehumidifies conditioned air, and the part from which moisture is removed.
In the humidity control apparatus, “can be driven by heat” means that moisture such as an adsorbent or an absorbent in the humidity control apparatus can be adsorbed and desorbed depending on the temperature, and humidity can be repeatedly controlled.
また、上記空調システムは、上記凝縮器における凝縮熱の少なくとも一部を、上記調湿装置の駆動エネルギーとして利用するよう構成することができる（請求項２）。この場合には、上記凝縮熱を有効利用して、空調システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。すなわち、一般に、上記凝縮器における凝縮熱は、特に利用されることなく廃棄される。この廃熱を上記調湿装置の駆動エネルギーとして有効利用することで、システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。
なお、上記の効果を得るために、水蒸気が凝縮する際の上記凝縮器の温度は、上記調湿装置における吸着材や吸収材等の再生温度よりも高いことが好ましい。
In addition, the air conditioning system can be configured to use at least a part of the heat of condensation in the condenser as driving energy for the humidity control apparatus (claim 2). In this case, the energy efficiency of the entire air conditioning system can be improved by effectively using the heat of condensation. That is, generally, the heat of condensation in the condenser is discarded without being particularly used. By effectively using this waste heat as drive energy for the humidity control device, the energy efficiency of the entire system can be improved.
In addition, in order to acquire said effect, it is preferable that the temperature of the said condenser when water vapor | steam condenses is higher than the reproduction | regeneration temperature of the adsorbent, an absorber, etc. in the said humidity control apparatus.
また、上記空調システムは、上記反応器における水和反応熱の少なくとも一部を、上記調湿装置の駆動エネルギーとして利用するよう構成することができる（請求項３）。この場合には、上記空調空気の加熱のみならず、上記調湿装置の駆動にも、上記水和反応熱を利用することができる。すなわち、上記水和反応熱は、上記空調空気の加熱にその一部が利用されるものの、すべてが利用されるわけではない。それゆえ、空調空気の加熱に用いられなかった水和反応熱の一部を調湿装置の駆動エネルギーとして有効利用することで、空調システムのエネルギー効率を向上させることができる。また、上記空調システムを上記室内の冷房に使用する際には、水和反応熱を空調空気の加熱に用いないため、この熱を上記調湿装置の駆動エネルギーとして用いることで、一層の有効利用が図れる。
なお、上記の効果を得るために、上記反応器の水和反応温度は、上記調湿装置における吸着材や吸収材等の再生温度よりも高いことが好ましい。
The air conditioning system can be configured to use at least a part of the heat of hydration reaction in the reactor as driving energy for the humidity control apparatus. In this case, the hydration heat can be used not only for heating the conditioned air but also for driving the humidity control apparatus. That is, the hydration heat is partially used for heating the conditioned air, but not all is used. Therefore, the energy efficiency of the air conditioning system can be improved by effectively using a part of the heat of hydration reaction that was not used for heating the conditioned air as the driving energy of the humidity control device. Further, when the air conditioning system is used for cooling the room, since the heat of hydration reaction is not used for heating the air conditioning air, the heat can be used more effectively as the driving energy of the humidity control device. Can be planned.
In addition, in order to acquire said effect, it is preferable that the hydration reaction temperature of the said reactor is higher than the reproduction | regeneration temperature of an adsorbent, an absorber, etc. in the said humidity control apparatus.
また、上記空調システムは、上記反応器における脱水反応の際に生じる水蒸気の熱の一部を、上記調湿装置の駆動エネルギーとして利用するよう構成することもできる（請求項４）。この場合には、上記反応器において生じた水蒸気の顕熱と潜熱とを有効利用して、上記調湿装置を駆動することができる。すなわち、反応器において生じた水蒸気は、凝縮器まで移動し、そこで高温の状態から徐々に放熱して、その一部が露点まで達して液水となり、さらに液水の状態においても温度が下がる。この過程における水蒸気及び液水の顕熱と潜熱（凝縮熱）とを利用して、上記調湿装置を駆動することができる。その結果、空調システムのエネルギー効率を向上させることができる。
なお、上記の効果を得るために、上記反応器の脱水反応時に発生する水蒸気の温度は、上記調湿装置における吸着材や吸収材等の再生温度よりも高いことが好ましい。
In addition, the air conditioning system may be configured to use a part of the heat of water vapor generated during the dehydration reaction in the reactor as driving energy of the humidity control apparatus (claim 4). In this case, the humidity control apparatus can be driven by effectively utilizing the sensible heat and latent heat of water vapor generated in the reactor. That is, the water vapor generated in the reactor moves to the condenser, where it gradually dissipates heat from a high temperature state, part of which reaches the dew point to become liquid water, and the temperature also decreases in the liquid water state. The humidity control apparatus can be driven using the sensible heat and latent heat (condensation heat) of water vapor and liquid water in this process. As a result, the energy efficiency of the air conditioning system can be improved.
In addition, in order to acquire said effect, it is preferable that the temperature of the water vapor | steam generate | occur | produced at the time of the dehydration reaction of the said reactor is higher than the reproduction | regeneration temperature of an adsorbent, an absorber, etc. in the said humidity control apparatus.
また、室内の暖房及び冷房の少なくとも一方を行う空調システムであり、室内の暖房のみ、或いは室内の冷房のみを行うよう構成することもできる。前者の場合は、上記反応器における水和反応熱を上記空調空気の加熱に利用し、後者の場合は、上記蒸発器における蒸発潜熱を上記空調空気の冷却に利用することとなる。 Moreover, it is an air conditioning system that performs at least one of indoor heating and cooling, and can be configured to perform only indoor heating or only indoor cooling. In the former case, the heat of hydration reaction in the reactor is used for heating the conditioned air, and in the latter case, the latent heat of evaporation in the evaporator is used for cooling the conditioned air.
ただし、上記空調システムは、室内の暖房及び冷房の双方を行うことができるよう構成してあり、上記反応器における水和反応熱を上記空調空気の加熱に利用し、上記蒸発器における蒸発潜熱を上記空調空気の冷却に利用するよう構成することが好ましい（請求項５）。この場合には、上記反応器における水和反応熱と、上記蒸発器における蒸発潜熱との双方を、上記空調空気の温度調整に利用することができるため、エネルギー効率に優れた空調システムを得ることができる。 However, the air conditioning system is configured so that both indoor heating and cooling can be performed. The hydration reaction heat in the reactor is used for heating the conditioned air, and the latent heat of evaporation in the evaporator is used. It is preferable to use it for cooling the conditioned air. In this case, since both the heat of hydration reaction in the reactor and the latent heat of vaporization in the evaporator can be used for temperature adjustment of the conditioned air, an air conditioning system with excellent energy efficiency can be obtained. Can do.
また、上記空調システムは、車両に搭載され、上記車両の室内の暖房及び冷房の少なくとも一方と除湿とを行うよう構成してあることが好ましい（請求項６）。この場合には、車両の室内の温度調整と湿度調整とを効率的に行うことができる。特に、車両の室内は、適度に除湿しないと、窓ガラスが曇ってしまう。車両の窓ガラスの曇りは、極めて重要な問題であるため、何らかの手段で車両の室内は除湿する必要がある。そこで、既存のエアコンシステムなど、他のシステムを用いて除湿すると、燃費の低下にもつながるが、上記調湿装置を用いることにより、効率的に室内の除湿を行うことができ、燃費を向上させることができる。 The air conditioning system is preferably mounted on a vehicle and configured to perform dehumidification with at least one of heating and cooling in the vehicle interior. In this case, temperature adjustment and humidity adjustment in the vehicle interior can be performed efficiently. In particular, in a vehicle interior, the window glass becomes cloudy unless the moisture is appropriately removed. Since fogging of the window glass of the vehicle is a very important problem, it is necessary to dehumidify the interior of the vehicle by some means. Therefore, dehumidification using other systems such as an existing air conditioner system also leads to a reduction in fuel consumption. However, by using the humidity control device, it is possible to efficiently dehumidify the room and improve fuel consumption. be able to.
なお、上記車両としては、例えば大型トラック等、重量の大きい車両であると、上記空調システムの効果が発揮されやすい。すなわち、重量の大きい大型トラック等においては、慣性力が大きく働くため、減速時等に回生エネルギーが多く得られる。この回生エネルギーを上記化学蓄熱装置の反応器の再生に充分利用できるため、上記空調システムの利用価値が大きくなる。 As the vehicle, for example, a heavy vehicle such as a large truck, the effect of the air conditioning system is easily exhibited. That is, in a heavy truck or the like having a large weight, a large amount of regenerative energy is obtained during deceleration or the like because the inertial force works greatly. Since this regenerative energy can be sufficiently utilized for regeneration of the reactor of the chemical heat storage device, the utility value of the air conditioning system is increased.
また、上記調湿装置は、再生可能な吸着材を有するものとすることができる（請求項７）。この場合には、排熱を利用して効率的に上記空調空気の除湿を行うことができる。 Moreover, the said humidity control apparatus shall have a renewable adsorbent (Claim 7). In this case, the conditioned air can be efficiently dehumidified using exhaust heat.
（実施例１）
上記空調システムの実施例につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の空調システム１は、室内４の暖房及び冷房を行う冷暖房空調システムである。
そして、図１に示すごとく、空調システム１は、空調空気の加熱及び冷却を行う化学蓄熱装置２と、空調空気の除湿を行う調湿装置３とを備えている。
Example 1
Examples of the air conditioning system will be described with reference to FIGS.
The
As shown in FIG. 1, the
化学蓄熱装置２は、水和反応により発熱し脱水反応により蓄熱する蓄熱材を充填してなる反応器２１と、反応器２１に供給する水蒸気を生成する蒸発器２２と、反応器２１から脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器２３とを有する。一方、調湿装置３は、熱により駆動可能な調湿装置であって、再生可能な吸着材を有する。
そして、空調システム１は、化学蓄熱装置２から生じる熱の一部を、調湿装置３の駆動エネルギーとして利用するよう構成してある。すなわち、空調システム１は、化学蓄熱装置２から生じる熱の一部を、調湿装置３における吸着材の再生に利用するよう構成してある。
The chemical
The
具体的には、空調システム１は、凝縮器２３における凝縮熱の少なくとも一部を、調湿装置３における吸着材の再生に利用するよう構成してある。そのため、水蒸気が凝縮する際の凝縮器２３の温度は、調湿装置３における吸着材の再生温度よりも高い。
また、空調システム１は、反応器２１における水和反応熱の少なくとも一部を、調湿装置３における吸着材の再生に利用するよう構成してある。そのため、反応器２１の水和反応温度は、調湿装置３における吸着材の再生温度よりも高い。
さらに、空調システム１は、反応器２１における脱水反応の際に生じる水蒸気の熱の一部を、調湿装置３における吸着材の再生に利用するよう構成してある。そのため、反応器２１の脱水反応時に発生する水蒸気の温度は、調湿装置３における吸着材の再生温度よりも高い。
Specifically, the
The
Further, the
本例の空調システム１は、車両に搭載され、車両の室内４の暖房及び冷房と除湿とを行うよう構成してある。
すなわち、室内４の暖房は、反応器２１における水和反応熱を空調空気の加熱に利用することにより行う。室内４の冷房は、蒸発器２２における蒸発潜熱を空調空気の冷却に利用することにより行う。そして、室内４の除湿は、調湿装置３における空調空気の除湿によって行う。
The
That is, the
化学蓄熱装置２は、凝縮器２３によって凝縮された水を貯める水タンク２４を有する。かかる化学蓄熱装置２において、水（水蒸気又は液水）は、反応器２１から、凝縮器２３、水タンク２４、蒸発器２２、そして反応器２１へと、順次循環するよう構成されている。また、反応器２１と凝縮器２３と蒸発器２４との間の水経路には、三方弁１３１が設けられ、反応器２１を、凝縮器２３と蒸発器２４とのいずれかに選択的に接続できるよう構成されている。
The chemical
反応器２１は、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）からなる蓄熱材を備えている。そして、蓄熱材は、蒸発器２４から供給される水蒸気との水和反応によって発熱する。この反応熱を、室内４の暖房に用いている。また、水和反応後の蓄熱材を加熱して脱水することで、蓄熱材に蓄熱することができる。
The
この蓄熱材の脱水に用いる熱の熱源として、オルタネータ（発電機）の電力を利用したヒータ１１を利用することができる。すなわち、例えば、車両走行時に、オルタネータにおいて発電した電力によって反応器２１をヒータ加熱することにより、脱水反応を生じさせて蓄熱することができる。なお、ヒータ１１による加熱には、バッテリの電力を用いてもよい。
As a heat source of heat used for dehydration of the heat storage material, a
蒸発器２２は、熱媒流体を介して熱交換器１２と接続されている。この熱媒流体としては、例えば空気等を用いることができる。熱交換器１２には、調湿装置３を通過した空調空気が循環するよう構成されている。それゆえ、熱交換器１２は、蒸発器２２と空調空気との間の熱交換ができ、蒸発器２２における蒸発潜熱による冷熱を利用して空調空気を冷却することができるよう構成されている。
The
また、調湿装置３を出た空調空気の経路には三方弁１３２が設けられ、調湿された空調空気は熱交換器１２と反応器２１とのいずれかに選択的に循環されるよう構成されている。また、室内４と調湿装置３との間には、互いに空調空気が行き来する循環経路が備えられている。
室内４と調湿装置３との間の空調空気の循環経路、調湿装置３と反応器２１との間の空調空気の循環経路、及び、調湿装置３と熱交換器１２と間の空調空気の循環経路には、それぞれエアポンプ１４１、１４２、１４３が設けてある。
In addition, a three-
The circulation path of the conditioned air between the
本例において、調湿装置３はデシカント空調装置である。デシカント空調装置は、空調空気を通過させる流路と、化学蓄熱装置２から生じる熱を媒介する熱媒空気を通過させる流路とに、吸着材からなる一つのデシカントロータが配置された構成を有する。デシカントロータは、上記２つの流路に平行な軸を中心に回転可能となっている。これにより、デシカントロータは、その一部において空調空気を除湿し、他の一部において吸湿した水分を上記熱媒空気によって除去する。そして、デシカントロータを回転させることにより、空調空気を除湿する部分（除湿部３１）と水分除去される部分（再生部３２）とを入れ替えつつ、連続して空調空気の除湿を行うことができる。デシカントロータを構成する吸着材としては、例えばシリカゲル、ゼオライト等を用いることができる。
In this example, the humidity control apparatus 3 is a desiccant air conditioner. The desiccant air conditioner has a configuration in which one desiccant rotor made of an adsorbent is disposed in a flow path that passes conditioned air and a flow path that passes heat medium air that mediates heat generated from the chemical
なお、上記除湿部３１及び再生部３２は、図１のシステム概念図における調湿装置３に各符号を付した部分に該当する。また、同様に、システム概念図において、反応器２１、蒸発器２２、及び凝縮器２３も、２つの部分に分けてそれぞれ符号が付されている。
反応器２１における２つの部分は、蓄熱材が配置され水蒸気が導入される反応部２１１と、反応部２１１における水和反応熱を受ける空調空気又は熱媒空気が導入される受熱部２１２とを表す。蒸発器２２における２つの部分は、水が導入される蒸発部２２１と、蒸発部２２１における蒸発潜熱を授受する熱媒流体が導入される熱媒授熱部２２２とを表す。凝縮器２３における２つの部分は、水蒸気が導入される凝縮部２３１と、凝縮部２３１における凝縮潜熱を授受する熱媒空気が導入される熱媒受熱部２３２とを表す。ただし、図１はあくまでも概念図であって、各部の実際の形状とは関係ない。
In addition, the said
Two parts in the
また、図１〜図４において、矢印にて示した経路のうち、符号Ａを付した経路が室内４に循環される空調空気の経路を表し、符号Ｂを付した経路が調湿装置３の再生部３２に循環される熱媒空気の経路を表す。また、符号Ｃを付した経路が蒸発器２２と熱交換器１２との間を循環する熱媒流体の経路を表し、符号Ｗを付した経路が化学蓄熱装置２を循環する水（水蒸気）の経路を表し、符号Ｈを付した経路がヒータ１１による熱の経路を表す。
In FIG. 1 to FIG. 4, among the paths indicated by arrows, the path with the symbol A represents the path of the conditioned air circulated through the
本例の空調システム１は、車両の走行時（エンジン駆動時）と停止時（エンジン停止時）とにおいて、また、暖房時と冷房時とにおいて、空調空気の循環経路を切り替えて、適切かつ効率的な空調を行うことができるよう構成されている。なお、空調システム１における化学蓄熱装置２による冷暖房は、主に車両停止時において行う。車両走行時における冷暖房は、別途設けられたエアコンシステム５を利用することができる。
The
以下に、図２〜図４を用いて、車両の走行時、停止時かつ暖房時、停止時かつ冷房時の３つのモードに分けて、空調システム１の作動につき説明する。図２〜４において、ハッチングを付した構成要素は、各モードにおいて特に利用されていない構成要素を表す。
Hereinafter, the operation of the
車両走行時においては、図２に示すごとく、ヒータ１１によって反応器２１の蓄熱材を加熱することで、蓄熱材を脱水し、再生する。このとき蓄熱材から離脱した水蒸気は、凝縮器２３へ送られて凝縮し、液水となって水タンク２４へ溜まる。このときの凝縮器２３における凝縮熱を利用して、調湿装置３の吸着材の再生を行う。すなわち、外気から取り込んだ熱媒空気を凝縮器２３の熱媒受熱部２３２に通過させる。これにより、凝縮熱を受けて高温となった熱媒空気を、調湿装置３の再生部３２へ循環させることで、吸着材から水蒸気を離脱させる。この水蒸気を含んだ熱媒空気は外へ排出される。
When the vehicle travels, as shown in FIG. 2, the heat storage material of the
また、反応器２１においては、上記のごとく脱水反応が起きており、水蒸気が発生している。この水蒸気の顕熱及び潜熱をも、調湿装置３における吸着材の再生に利用する。すなわち、外気から取り込んだ熱媒空気を反応器２１の受熱部２１２に通過させる。これにより、水蒸気の顕熱及び潜熱を受けて高温となった熱媒空気を、調湿装置３の再生部３２へ循環させることで、吸着材から水蒸気を離脱させる。この水蒸気を含んだ熱媒空気は外へ排出される。
In the
一方、調湿装置３における除湿部３１と室内４との間に、空調空気が循環している。これにより、調湿装置３において空調空気を除湿して、室内４の湿度調整を行うことができる。
なお、車両走行時においてはエアコンシステム５を用いて、室内４の温度調整を行うことができる。また、エアコンシステム５によって室内４の除湿も可能であるが、上記のように調湿装置３によっても除湿を行うことで、エアコンシステム５の除湿負荷を軽減し、燃費の向上が図られる。
On the other hand, conditioned air circulates between the
When the vehicle travels, the temperature of the
車両停止時においては、化学蓄熱装置２によって冷暖房を行う。
まず、車両停止時かつ暖房時における空調システム１の状態につき、図３を用いて説明する。車両停止時においては、水タンク２４から蒸発器２２へ送られた水が蒸発し、水蒸気となって反応器２１へ送られる。そして、反応器２１において蓄熱材が水和反応する。このときの水和反応熱を、室内４の暖房と、調湿装置３における吸着材の再生とに用いる。
When the vehicle is stopped, the chemical
First, the state of the
すなわち、室内４から調湿装置３における除湿部３１を通過して低湿となった空調空気が反応器２１の受熱部２１２を通過することで、高温低湿の空調空気となる。この高温低湿の空調空気が室内４へ循環して室内４の暖房が行われる。
また、反応器２１において水和反応熱を受熱した熱媒空気を調湿装置３における再生部３２に通過させることで、吸着材の再生を行う。吸着材から離脱した水蒸気は熱媒空気と共に、外へ排出される。なお、熱媒空気は、室内４から反応器２１へ循環した空調空気の一部を用いてもよいし、空調空気と別途に外気から取り込んだ空気を用いてもよい。
That is, the conditioned air that has passed through the
Further, the adsorbent is regenerated by allowing the heat medium air that has received the heat of hydration reaction in the
また、室内４から調湿装置３における除湿部３１へ送られた空調空気の一部は、反応器２１へ循環せずに、除湿のみ行って室内４へ戻ってもよい。
このようにして、車両停止時における暖房と除湿とが、化学蓄熱装置２と調湿装置３とからなる空調システム１によって行われる。ただし、このとき、エアコンシステム５を併用して、暖房と除湿を行ってもよい。
In addition, a part of the conditioned air sent from the
In this manner, heating and dehumidification when the vehicle is stopped are performed by the
次に、車両停止時かつ冷房時における空調システム１の状態につき、図４を用いて説明する。この状態においても、暖房時と同様に、水タンク２４から蒸発器２２へ送られた水が蒸発し、水蒸気となって反応器２１へ送られ、反応器２１において蓄熱材が水和反応する。
このときの蒸発器２２における蒸発潜熱による冷熱を利用して、室内４の冷房を行う。すなわち、室内４の空調空気は、調湿装置３における除湿部３１を通過して低湿となった状態で、熱交換器１２へ送られる。そして、熱交換器１２において、空調空気が蒸発潜熱による冷熱よって冷却される。すなわち、熱交換器１２は、熱媒流体を介して蒸発器２２と空調空気との熱交換を行う。これにより、低温低湿の空調空気が室内４へ循環することで、室内４の冷房、除湿が行われる。
Next, the state of the
The
また、反応器２１における水和反応熱を、調湿装置３における吸着材の再生に用いる。すなわち、外気から取り込んだ熱媒空気が反応器２１において水和反応熱を受熱する。受熱した熱媒空気を調湿装置３における再生部３２に通過させることで、吸着材の再生を行う。吸着材から離脱した水蒸気は熱媒空気と共に、外へ排出される。
このようにして、車両停止時における冷房と除湿とが、化学蓄熱装置２と調湿装置３とからなる空調システム１によって行われる。ただし、このとき、エアコンシステム５を併用して、冷房と除湿を行ってもよい。
Further, the heat of hydration reaction in the
In this way, cooling and dehumidification when the vehicle is stopped are performed by the
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記空調システム１は、化学蓄熱装置２に加えて調湿装置３を備えているため、室内４の温度のみならず、湿度をも調整することができる。
そして、調湿装置３の吸着材を再生する際の熱として、化学蓄熱装置２から生じる熱の一部を利用することができる。すなわち、化学蓄熱装置２において発生する熱は、そのすべてを空調空気の加熱に用いることができるわけではない。それゆえ、化学蓄熱装置２から生じる熱の一部を利用して、吸着材を再生させることにより、吸着材の再生のためにエネルギーを新たに供給する必要がなくなる。あるいは、そのようなエネルギー供給量を少なくすることができる。それゆえ、効率的に調湿装置３による空調空気の湿度調整を行うことができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
Since the
And as a heat | fever at the time of reproducing | regenerating the adsorbent of the humidity control apparatus 3, a part of heat which arises from the chemical
そして、このことは、化学蓄熱装置２において廃棄される熱を少なくすることができるということにもなる。その結果、空調システム１全体としても、エネルギー効率を向上させることができる。
This also means that the heat discarded in the chemical
また、空調システム１は、凝縮器２３における凝縮熱の少なくとも一部を、吸着材の再生に利用する。これにより、凝縮熱を有効利用して、空調システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
また、空調システム１は、反応器２１における水和反応熱の少なくとも一部を、吸着材の再生に利用する。これにより、空調空気の加熱のみならず、吸着材の再生にも、上記水和反応熱を利用することができる。特に、空調システム１を室内４の冷房に使用する際には、水和反応熱を空調空気の加熱に用いないため、この熱を吸着材の再生に用いることで、一層の有効利用が図れる。
また、空調システム１は、反応器２１における脱水反応の際に生じる水蒸気の熱の一部をも、吸着材の再生に利用する。これにより、反応器２１において生じた水蒸気の顕熱と潜熱とを有効利用して、吸着材を再生することができる。
Moreover, the
Further, the
In addition, the
また、空調システム１は、室内４の暖房及び冷房の双方を行うことができるよう構成してあり、反応器２１における水和反応熱を空調空気の加熱に利用し、蒸発器２２における蒸発潜熱を空調空気の冷却に利用するよう構成してある。これにより、反応器２１における水和反応熱と、蒸発器２２における蒸発潜熱との双方を、空調空気の温度調整に利用することができるため、エネルギー効率に優れた空調システム１を得ることができる。
In addition, the
また、空調システム１は、車両に搭載され、車両の室内４の冷暖房と除湿とを行うよう構成してある。これにより、車両の室内４の温度調整と湿度調整とを効率的に行うことができる。特に、車両の室内４は、適度に除湿しないと、窓ガラスが曇ってしまう。車両の窓ガラスの曇りは、極めて重要な問題であるため、何らかの手段で車両の室内は除湿する必要がある。そこで、既存のエアコンシステム５など、他のエネルギーを用いて除湿すると、燃費の低下にもつながるが、調湿装置３を用いることにより、効率的に室内４の除湿を行うことができ、燃費を向上させることができる。
The
以上のごとく、本例は、化学蓄熱装置から生じる熱を充分に有効利用しつつ、効率的な室内の湿度調整を可能とした空調システムを提供することができる。 As described above, this example can provide an air conditioning system that enables efficient indoor humidity adjustment while sufficiently effectively using heat generated from a chemical heat storage device.
上記実施例１以外にも、上記空調システムは種々の構成を採ることができる。
実施例１において、凝縮器２３と水タンク２４とは別体として説明しているが、凝縮器と水タンクとを一体化した構成とすることもできる。また、実施例１において、凝縮器２３と蒸発器２２とは別体として説明しているが、凝縮器２３と蒸発器２２とを一体化した構成とすることもできる。すなわち、例えば、蒸発器２２及び凝縮器２３は一つの熱交換器として構成されており、水蒸気を生じさせる際には蒸発器として機能し、水蒸気を凝縮させる際には凝縮器として機能するものとすることもできる。
また、調湿装置としては、デシカント空調装置以外であっても、熱駆動可能なものであれば、例えば、吸着式ヒートポンプ、吸収式ヒートポンプ等の調湿装置を用いることもできる。
In addition to the first embodiment, the air conditioning system can take various configurations.
In the first embodiment, the
Further, as the humidity control apparatus, a humidity control apparatus such as an adsorption heat pump or an absorption heat pump can be used as long as it can be thermally driven, even if it is not a desiccant air conditioner.
１ 空調システム
２ 化学蓄熱装置
２１ 反応機
２２ 蒸発器
２３ 凝縮器
３ 調湿装置
４ 室内
DESCRIPTION OF
Claims (7)
水和反応により発熱し脱水反応により蓄熱する蓄熱材を充填してなる反応器（２１）と、該反応器（２１）に供給する水蒸気を生成する蒸発器（２２）と、上記反応器（２１）から脱水された水蒸気を凝縮する凝縮器（２３）とを有し、空調空気の加熱及び冷却の少なくとも一方を行う化学蓄熱装置（２）と、
熱により駆動可能であって、上記空調空気の除湿を行う調湿装置（３）と、を備え、
上記化学蓄熱装置（２）から生じる熱の一部を、上記調湿装置（３）の駆動エネルギーとして利用するよう構成してあることを特徴とする空調システム（１）。 An air conditioning system (1) that performs at least one of heating and cooling of a room (4),
A reactor (21) filled with a heat storage material that generates heat by a hydration reaction and stores heat by a dehydration reaction, an evaporator (22) that generates water vapor to be supplied to the reactor (21), and the reactor (21 And a condenser (23) for condensing water vapor dehydrated from), a chemical heat storage device (2) for at least one of heating and cooling of conditioned air,
A humidity control device (3) that can be driven by heat and dehumidifies the conditioned air,
An air conditioning system (1) characterized in that a part of heat generated from the chemical heat storage device (2) is used as driving energy of the humidity control device (3).
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| JPH11132502A (en) * | 1997-10-24 | 1999-05-21 | Ebara Corp | Dehumidifying air conditioner system |
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